JP4051051B2

JP4051051B2 - 乾燥システム

Info

Publication number: JP4051051B2
Application number: JP2004189735A
Authority: JP
Inventors: 宏典諸熊; 裕司眼龍
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-06-28
Filing date: 2004-06-28
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2024-06-28
Also published as: JP2006010254A

Description

この発明は、食品残渣や汚泥などを乾燥により減容する乾燥システムに関するものである。

従来の乾燥システムは、例えば廃物焼却装置に備えられた乾燥器において以下のような乾燥処理が行われている。
湿った廃物を予熱器を通した後乾燥器に送り、乾燥器内で廃物とそのうちに含まれている水分が過熱蒸気により過熱され、水分は発生蒸気として蒸発し過熱蒸気と混合される。さらに、混合蒸気を温度上昇により再生して乾燥器内に戻し過熱蒸気に加える（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６３−２３１１１１号公報

従来の乾燥システムでは、乾燥器内で連続的に廃物の乾燥処理を行うもので、廃物の加熱により発生した蒸気を、該廃物の加熱のための蒸気に加えて用いることにより乾燥効率を向上させている。また、予熱器を設けて予め廃物を加熱しておくことで乾燥器内の乾燥処理の性能を高めている。しかしながら、予熱器内と乾燥器内との双方を連続的に加熱する必要がある。また、乾燥器内には加熱のための蒸気が安定供給されているため、廃物の乾燥状態により不要な余剰の蒸気が発生することがあっても、それを効率的に利用できるものではなかった。
また、バッチ処理で乾燥する場合、乾燥器内を加熱して被乾燥材を乾燥させ、乾燥完了後に被乾燥材を乾燥器から排出する。バッチ処理での乾燥は、乾燥器内を効率的に加熱できるが、通常、乾燥器から排出するにはある程度被乾燥材を冷却した後排出する。この乾燥完了から排出完了までの間、蒸気などの加熱媒体は不要であるが、加熱媒体は安定して供給されるため、発生する余剰の加熱媒体は排気され、効率的に利用されるものではなかった。

この発明は、上記のような問題点を解消するために成されたものであって、所定量の被乾燥材料を乾燥器内で乾燥処理し、乾燥完了後に排出するバッチ式の乾燥処理で、発生する余剰の加熱媒体を効率的に利用できる乾燥効率の良い乾燥システムを提供することを目的とする。

この発明に係る乾燥システムは、加熱媒体を供給する手段と、該供給された加熱媒体により被乾燥材料を乾燥させる乾燥器と、所定量の上記被乾燥材料を上記乾燥器内へ搬入し、乾燥完了後の該被乾燥材料を上記乾燥器から搬出する搬送手段とを備える。また、上記被乾燥材料を上記乾燥器内で乾燥させる処理に先立って予備乾燥させる予備乾燥室と、上記供給される加熱媒体の供給先を上記予備乾燥室と上記乾燥器とで切り換える切換手段と、上記乾燥器内の上記被乾燥材料の乾燥完了を検出する乾燥完了検出手段とを備える。そして、該乾燥完了検出手段にて乾燥完了が検出されると、上記乾燥器に供給されていた上記加熱媒体を上記切換手段により上記予備乾燥室に切り換え、上記搬送手段にて上記被乾燥材料を上記乾燥器から搬出した後に、再び上記乾燥器に切り換えて、上記被乾燥材料が乾燥完了から上記搬出完了までの間に、次に乾燥させる被乾燥材料を上記予備乾燥室にて予備乾燥させるものである。

この発明に係る乾燥システムによると、予備乾燥室を設けて、乾燥器内の被乾燥材料が乾燥完了から搬出完了までの間、乾燥器に供給される加熱媒体を予備乾燥室に供給するように切り換えるため、乾燥完了後に発生する余剰の加熱媒体を、次の乾燥のために効率的に利用できて乾燥効率が向上する。また、予備乾燥してから乾燥処理するため乾燥処理時間が短縮できシステムの運転効率が向上する。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について説明する。
図１は、この発明の実施の形態１による乾燥システムの構造を模式的に示す図である。図に示すように、この乾燥システムは、乾燥対象の汚泥など被乾燥材料（以下、原料と称す）を貯蔵する原料タンク２、原料タンク２に貯えられた原料を切り出すロータリーバルブ３、原料を予備乾燥処理すると共に攪拌する予備乾燥室１、予備乾燥処理後の原料を乾燥処理する乾燥器５、乾燥処理および予備乾燥処理で用いる加熱媒体としての蒸気を供給する蒸気発生源７（以下、熱源７と称す）、乾燥器５から排気されるガスの温度を検出する温度センサ１１、および蒸気の流通を制御する制御装置１５を備える。

また、４は、ロータリーバルブ３から切り出した原料を予備乾燥室１に搬送するコンベア、６，１２は搬送手段としてのスクリューコンベアで、６は予備乾燥処理した原料を乾燥器５に搬送し、１２は乾燥処理後の原料（乾燥品）を乾燥器５から搬出する。８〜１０は、蒸気が流通するための配管１４に設けられて制御装置１５からの制御信号により制御される電磁弁からなるバルブで、８，１０は熱源７からの蒸気の供給先を乾燥器５と予備乾燥室１とで切り換える切換手段を構成し、９は、蒸気を乾燥器５から予備乾燥室１に流通させるのを調整する手段を構成する。また１３は、乾燥器５からスクリューコンベア１２によって搬出された乾燥品を一時蓄積するタンクである。このように、上述した１〜１４の各部により乾燥システムが構成される。

予備乾燥室１および乾燥器５では、周囲に蒸気を循環させるなどの方法で、搬入された原料を蒸気と非接触で加熱し、攪拌しながら乾燥させるもので、この予備乾燥処理中および乾燥処理中に原料を加熱することで原料から発生する蒸発水分などのガスは排気する。乾燥器５から排気されるガスは、温度センサ１１によりその温度を検出し、制御装置１５では温度センサ１１で検出する排気温度に基づいて、乾燥器５内で原料が乾燥完了したことを検出する。

このような乾燥器５からの排気ガスによる乾燥蒸発排気温度の乾燥時間経過による変化を図２に示す。
乾燥器５からの排気温度は乾燥処理開始から排気ガス量の増大と共に上昇し、乾燥最盛期の温度Ｔ１を所定の期間（Ｈ１〜Ｈ２）継続して、排気ガス量の減少と共に下降し乾燥完了に至るが、この乾燥完了を検出する排気温度Ｔ２は、予め実験などのデータにより決定しておく。
熱源７からは乾燥処理に必要な蒸気が安定的に供給され、この蒸気は通常、乾燥器５に供給されるように制御装置１５にてバルブ８が開、バルブ１０が閉に制御される。制御装置１５は、一旦上昇した排気温度が減少によりＴ２以下になったことを検出して乾燥器５での乾燥完了を検出すると、時刻Ｈ３において、バルブ８を閉、バルブ１０を開に切り換えて、熱源７からの蒸気を予備乾燥室１に切り換えて供給する。予備乾燥室１には、次の乾燥処理のための原料が搬入されており、供給される蒸気により予備乾燥処理を行う。このとき乾燥器５には蒸気が供給されず、図２の排気温度が示すように、乾燥完了後の乾燥品は冷却され、乾燥器５からの排出可能温度Ｔ３に至ると、乾燥品を乾燥器５から搬出し、時刻Ｈ５において搬出完了する。乾燥器５から乾燥品が搬出されると、次の乾燥処理が可能になるため、制御装置１５はバルブ８を開、バルブ１０を閉に切り換えて、蒸気が乾燥器５に供給される通常制御に戻すと共に、予備乾燥室１内の原料を乾燥器５に搬送する。
このように、乾燥器５に蒸気を供給して乾燥処理（〜Ｈ３）する期間２４と、冷却（Ｈ３〜Ｈ４）および搬出（Ｈ４〜Ｈ５）する期間２５とを繰り返し、期間２５では並行して予備乾燥室１に蒸気を供給して予備乾燥処理する。

次に、この乾燥システムの動作の詳細を図３のフローチャートに基づいて、以下に示す。
運転開始により、原料タンク２に蓄積された乾燥対象の原料をロータリーバルブ３により初回乾燥処理用の１バッチ分を切り出し、コンベア４によって予備乾燥室１に供給する（Ｓ１）。次いで、乾燥器５への原料投入が可能かどうか判断する。この判断は、乾燥器５に付属の攪拌動力の負荷変動と、乾燥器５から乾燥品を搬出するためのスクリューコンベア１２の負荷変動から乾燥器５の空き状態を検知して判断するものである（Ｓ２）。
ステップＳ２にて乾燥器５への原料投入が可能と判断されると、予備乾燥室１からスクリューコンベア６により乾燥器５に原料を搬入し（Ｓ３）、制御装置１５にてバルブ８が開、バルブ１０が閉に制御し、熱源７からの蒸気を、乾燥器５に供給して乾燥器５内を加熱し、予備乾燥室１への供給は停止して予備乾燥室１内の加熱を停止する。なお、初回乾燥処理時は、予備乾燥室１は加熱されていないため、加熱停止の状態を継続する（Ｓ４）。

この後、乾燥器５では原料の乾燥処理が行われるが、その間、原料タンク２からロータリーバルブ３により、次に処理する原料を切り出し、コンベア４によって予備乾燥室１に供給する（Ｓ５）。乾燥器５での乾燥完了は、上述したように排気温度に基づいて検出でき、制御装置１５は、乾燥完了を検出すると（Ｓ６）、バルブ８を閉、バルブ１０を開に切り換えて、乾燥器５内の加熱を停止して、予備乾燥室１内の加熱に切り換える（Ｓ７）。
この後、予備乾燥室１では原料の予備乾燥処理が行われるが、その間、乾燥器５では攪拌動作のみが継続して乾燥品は冷却される（Ｓ８）。次いで、所定の冷却を経て、乾燥品を乾燥器５からスクリューコンベア１２によりタンク１３へ搬出する。なお、この搬出のタイミングは、上述したように検出している排気温度に基づいて決定しても良いし、実験データなどにより予め冷却期間を設定しておいても良い（Ｓ９）。続いて、乾燥器５からの搬出が完了して原料投入が可能かどうかをステップＳ２と同様の方法で判断し（Ｓ１０）、ステップＳ９にて乾燥器５への原料投入が可能と判断されると、運転終了か継続かを判断し（Ｓ１１）、運転継続する場合は、ステップＳ３に戻る。終了する場合は、制御装置１５にてバルブ１０が閉に制御し、予備乾燥室１への蒸気供給を停止して予備乾燥室１内の加熱を停止した後（Ｓ１２）、運転終了する。

なお、上記ステップ１１における運転終了は、終了の１回前の時点で検出させて、ステップＳ３からの最後の乾燥処理ではステップＳ５、Ｓ７を省略、即ち予備乾燥室に原料供給せず予備乾燥処理を省略させてもよい。その場合、ステップＳ１２での予備乾燥室１内の加熱停止処理もない。

この実施の形態では、上述したように、乾燥完了を検出して乾燥器５への蒸気供給を停止し、代わりに予備乾燥室１へ蒸気供給を行って、次に乾燥処理する原料の予備乾燥を行う。このように、乾燥品の冷却、搬出の間に余剰する蒸気を、次の乾燥における予備乾燥に有効利用でき、供給される蒸気を無駄なく有効利用できる。このため、乾燥効率が向上し、また、予備乾燥してから乾燥処理するため乾燥処理時間が短縮できシステムの運転効率も向上する。

また、乾燥器５からの排気温度を検出して、乾燥器５での乾燥完了を検出するようにしたため、容易で確実に乾燥完了を検出できて、蒸気の供給を乾燥器から予備乾燥室に切り換えることができる。
さらに、予備乾燥室１では、原料の攪拌処理も行うようにしたため、予備乾燥の効率が良くなると共に、乾燥器５での乾燥処理への導入がスムーズに行える。

実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、バルブ９の制御を行わないものを示したが、乾燥器５から予備乾燥室１へ蒸気を流通させる場合は、次のように制御する。制御装置１５により、乾燥完了を検出すると、バルブ９を閉から開へ切り換えて乾燥器５から予備乾燥室１へ蒸気を流通させ、乾燥器５から搬送品が搬出完了すると、バルブ９を開から閉へ切り換えて蒸気の流通を遮断する。
これにより、乾燥器５で乾燥完了後の冷却効率が良くなると共に、余剰の蒸気の効率的な活用が促進できる。

なお上記実施の形態１、２では、加熱媒体に蒸気を用いたが、これに限るものではなく、他の高温気体、あるいは高温水などの液体であっても良い。

実施の形態３．
上記実施の形態１では、乾燥器５から排気されるガスの温度を検出する温度センサ１１を備えて、検出した排気温度に基づいて乾燥器５での乾燥完了を検出したが、この実施の形態では、原料（乾燥品）の重量を検出して乾燥完了を検出する。
図４に示すように、重量センサ６２により乾燥器５の重量を検出し、制御装置１５にて、既知の乾燥器独自の重量を減算して原料の重量を得る。乾燥完了した原料（乾燥品）の含水率は概ね一定であるため、原料の重量から乾燥完了を容易で確実に検出できる。
このように、制御装置１５は、重量センサ６２からの重量により、原料の重量を検出して乾燥完了を検出する。そして、乾燥器５への蒸気供給を停止し、代わりに予備乾燥室１へ蒸気供給を行って、次に乾燥処理する原料の予備乾燥を行う。
このため上記実施の形態１と同様に、乾燥品の冷却、搬出の間に余剰する蒸気を、次の乾燥における予備乾燥に有効利用でき、供給される蒸気を無駄なく有効利用できる。また、乾燥品の含水率の均一性が良く品質の高い乾燥品が得られる。

また、原料の重量を検出する手段を備えているため、重量を常時監視することができ、乾燥完了時点だけでなく、原料の乾燥状態（合水率など）をモニタリングすることができ、乾燥処理の信頼性が向上する。

なお、図４に示すように、予備乾燥室１についても重量センサ６１を備えて、原料の重量を検出して監視するようにすれば、予備乾燥処理開始から乾燥処理の完了まで連続して乾燥状態をモニタリングすることができ、乾燥工程全体として、さらに信頼性が高まる。

実施の形態４．
上記実施の形態１〜３では、原料から加熱により発生する蒸発水分などのガスは、乾燥器５および予備乾燥室１から排気された後、システム外に排気処理していたが、この実施の形態では、上記排気ガスも加熱のために利用する。
図５に示すように、原料を貯蔵する原料タンク２ａを保温機能付とし、乾燥器５および予備乾燥室１からの排気ガスをガス配管４７を介して原料タンクに供給する。また、電磁弁からなるバルブ４５、４６を設けて、制御装置１５にて流通を制御する。乾燥器５が加熱による乾燥処理中はバルブ４６が開、予備乾燥室１が加熱による予備乾燥処理中はバルブ４５が開、となるように制御する。

この実施の形態では、原料から発生する排気ガスを原料タンク２ａに供給するようにしたため、排気ガスの熱エネルギを有効利用でき、乾燥効率がさらに向上する。
特に乾燥器５からの排気ガスは、例えば７０〜１００℃程度まで温度上昇するため多くの熱エネルギを有しており、無駄無く活用することで高効率の乾燥システムを得ることができる。
なお、乾燥器５および予備乾燥室１のどちらか一方からの排気ガスを利用しても良い。

この発明の実施の形態１による乾燥システムの構造を示す図である。この発明の実施の形態１による乾燥器からの排気温度変化を示す図である。この発明の実施の形態１による乾燥システムの動作を示すフローチャートである。この発明の実施の形態３による乾燥システムの構造を示す図である。この発明の実施の形態４による乾燥システムの構造を示す図である。

符号の説明

１予備乾燥室、２，２ａ原料タンク、５乾燥器、
７加熱媒体供給手段としての熱源、６，１２搬送手段としてのコンベア、
８，１０切換手段としてのバルブ、９調整手段としてのバルブ、１１温度センサ、４７加熱媒体（蒸気）配管、４５，４６バルブ、４７ガス配管、
６１，６２重量センサ。

Claims

加熱媒体を供給する手段と、該供給された加熱媒体により被乾燥材料を乾燥させる乾燥器と、所定量の上記被乾燥材料を上記乾燥器内へ搬入し、乾燥完了後の該被乾燥材料を上記乾燥器から搬出する搬送手段とを備えた乾燥システムにおいて、上記被乾燥材料を上記乾燥器内で乾燥させる処理に先立って予備乾燥させる予備乾燥室と、上記供給される加熱媒体の供給先を上記予備乾燥室と上記乾燥器とで切り換える切換手段と、上記乾燥器内の上記被乾燥材料の乾燥完了を検出する乾燥完了検出手段とを備え、該乾燥完了検出手段にて乾燥完了が検出されると、上記乾燥器に供給されていた上記加熱媒体を上記切換手段により上記予備乾燥室に切り換え、上記搬送手段にて上記被乾燥材料を上記乾燥器から搬出した後に、再び上記乾燥器に切り換えて、上記被乾燥材料が乾燥完了から上記搬出完了までの間に、次に乾燥させる被乾燥材料を上記予備乾燥室にて予備乾燥させることを特徴とする乾燥システム。
上記乾燥器での乾燥処理は、上記被乾燥材料を上記加熱媒体と非接触にて加熱して乾燥させるものであり、上記被乾燥材料から発生するガスを上記乾燥器から排気する排気手段と、該排気ガスの温度を検出する排気温度検出器とを備え、上記乾燥完了検出手段は、上記排気温度検出器にて検出された温度に基づいて上記乾燥器内の上記被乾燥材料の乾燥完了を検出することを特徴とする請求項１記載の乾燥システム。
上記乾燥器内の上記被乾燥材料の重量を検出する重量検出器を設け、上記乾燥完了検出手段は、上記重量検出器にて検出された重量に基づいて上記被乾燥材料の乾燥完了を検出することを特徴とする請求項１記載の乾燥システム。
上記乾燥完了検出手段は、上記重量検出器にて検出された重量に基づいて上記乾燥器内の上記被乾燥材料の乾燥状態を監視することを特徴とする請求項３記載の乾燥システム。
上記予備乾燥室内の上記被乾燥材料の重量を検出する第２の重量検出器と、該検出された重量に基づいて上記予備乾燥室内の上記被乾燥材料の乾燥状態を監視する手段とを備えたことを特徴とする請求項４記載の乾燥システム。
上記予備乾燥室は、室内にて上記被乾燥材料を攪拌する処理を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の乾燥システム。
上記乾燥器から上記予備乾燥室に上記加熱媒体を流通させる手段と、該流通を調整する手段とを備え、上記乾燥完了検出手段にて乾燥完了が検出されると、上記加熱媒体を上記乾燥器から上記予備乾燥室に流通させ、上記搬送手段にて上記被乾燥材料を上記乾燥器から搬出した後に、上記流通を遮断することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の乾燥システム。
上記予備乾燥室の前段に上記被乾燥材料を収納するタンクを備え、上記乾燥器内での乾燥処理および上記予備乾燥室内での予備乾燥処理の一方あるいは双方により上記被乾燥材料から発生するガスを、上記タンクに供給する手段を備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の乾燥システム。