JP4741455B2

JP4741455B2 - 乾燥装置

Info

Publication number: JP4741455B2
Application number: JP2006340803A
Authority: JP
Inventors: 晃弘塔本; 淳平大野
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2006-12-19
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2026-12-19
Also published as: JP2008151430A

Description

本発明は、汚泥等の湿潤した被乾燥物を乾燥する乾燥装置に関する。

汚泥等の湿潤した被乾燥物を乾燥する乾燥装置には、被乾燥物を間接加熱しながら撹拌乾燥する機械撹拌式乾燥機（例えば、特許文献１参照）や、被乾燥物を高温気体の気流で搬送しながら加熱乾燥する気流式乾燥機（例えば、特許文献２、３参照）が多く用いられている。機械撹拌式乾燥機は、被乾燥物の滞留時間が長く、被乾燥物を均一に乾燥することができるが、容量を大きくする必要があるので装置が大型化する。また、気流式乾燥機は、大きな容量を必要とせず、コンパクトな装置にできるが、被乾燥物の滞留時間（乾燥時間）が短いので、乾燥度にばらつきが生じ易い。

特許文献１に記載されたものでは、機械撹拌式乾燥機の撹拌軸に間接加熱用の加熱蒸気を流通させるとともに、ケーシング内の上部に過熱水蒸気を循環流通させ、この過熱水蒸気との直接接触によってもケーシング内の被乾燥物を乾燥するようにしている。

特許文献２に記載されたものでは、解砕機に気流搬送管を接続した気流式乾燥機で、解砕機によって被乾燥物を解砕し、高温気体（乾燥用排ガス）によって乾燥された乾燥固形物を固気分離装置で分離し、分離した乾燥固形物の一部を混合装置で被乾燥物と混合し、これらの混合物を、固気分離装置で分離されて混合装置から気流式乾燥機へ循環される高温気体によって、気流式乾燥機へ搬送供給するようにしている。

また、特許文献３に記載されたものでは、気流式乾燥機のケーシングの下部に、導入される高温気体（流動用ガス）によって被乾燥物を流動させる気泡流動層部を形成するとともに、その上部に上昇する高温気体の気流で被乾燥物を搬送しながら加熱乾燥する高速流動層部を形成し、ケーシングの頂部から高温気体と一緒に排出される乾燥粒子を固気分離装置（集塵機）で分離し、分離した乾燥粒子の一部を混合装置で被乾燥物と混合し、これらの混合物をケーシング内の気泡流動層部に戻すとともに、分離した高温気体を気泡流動層部へ循環供給するようにしている。

特開２００５−２４１２３９号公報特開２０００−１９２０６３号公報特開平５−１０４０９８号公報

特許文献１に記載されたように、機械撹拌式乾燥機の撹拌軸に間接加熱用の加熱蒸気を流通させ、さらにケーシング内の上部に過熱水蒸気を循環流通させるようにした乾燥装置は、汚泥等の被乾燥物を均一に乾燥することができるが、ケーシング内を流通する過熱水蒸気が接触するのは上層部の被乾燥物のみであるので、乾燥のためには被乾燥物の滞留時間を長くする必要があり、ケーシングの容量を増大するために、装置が大型化する問題がある。

特許文献２、３に記載されたように、解砕機や気泡流動層部を組み込んだ気流式乾燥機は、被乾燥物の滞留時間が短いのでコンパクトな装置にできるが、乾燥度にバラツキが生じ易い。また、特許文献２に記載されたものは、混合装置で被乾燥物と乾燥固形物を混合した混合物は湿潤しているので、高温気体では気流式乾燥機へスムーズに搬送供給できない問題や、解砕機で解砕される混合物のサイズはバラツキが大きく、その後の気流乾燥による乾燥度のバラツキがより大きくなる問題もある。一方、特許文献３に記載されたものは、湿潤した被乾燥物が気泡流動層部で流動し難い問題や、気泡流動層部と同じケーシング内に形成された高速流動層部では、気泡流動層部で被乾燥物から蒸発する水蒸気と、気泡流動層部に循環供給される高温気体が一緒に上昇するが、その上昇速度を調節することができず、被乾燥物の平均乾燥度を目標とする値に調節できない問題もある。

そこで、本発明の課題は、装置を大型化することなく、被乾燥物をバラツキが少なく目標の乾燥度に乾燥できるようにすることである。

上記の課題を解決するために、本発明の乾燥装置は、ケーシング内に投入される湿潤した被乾燥物を間接加熱しながら撹拌乾燥する機械撹拌式乾燥機と、この機械撹拌式乾燥機のケーシングの上部に設けた吸引口から、前記被乾燥物から蒸発する水蒸気を含む高温気体を吸引する吸引手段と、この吸引手段で前記高温気体と一緒に吸引される前記ケーシング内の上層の粒状乾燥物を、高温気体の気流で搬送しながら加熱乾燥する気流式乾燥機と、この気流式乾燥機で加熱乾燥された粒状乾燥物を前記高温気体と分離する固気分離手段とを備え、この固気分離手段で分離された粒状乾燥物を前記機械撹拌式乾燥機のケーシングに再投入し、この粒状乾燥物を分離された高温気体を前記ケーシングに循環供給する構成を採用した。

すなわち、湿潤した被乾燥物が投入される機械撹拌式乾燥機のケーシングの上部に設けた吸引口からケーシング内の高温気体を吸引して、高温気体と一緒に吸引手段で吸引されるケーシング内の上層の粒状乾燥物を気流式乾燥機で加熱乾燥し、この加熱乾燥された粒状乾燥物を固気分離手段で高温気体と分離し、分離した粒状乾燥物を機械撹拌式乾燥機のケーシングに再投入するとともに、粒状乾燥物を分離された高温気体をケーシングに循環供給することにより、装置を大型化することなく、被乾燥物をバラツキが少なく目標の乾燥度に乾燥できるようにした。この乾燥装置では、気流式乾燥機での高温気体の流速は吸引手段によって調節できるので、機械撹拌式乾燥機のケーシング内で被乾燥物から蒸発する水蒸気が高温気体に加わっても、気流式乾燥機での高温気体の流速が変化することはなく、粒状乾燥物を目標の乾燥度に乾燥することができる。

前記ケーシングの上部に設けた吸引口に、吸引口の高さ調節が可能な吸引管を設けることにより、吸引される粒状乾燥物のサイズや量を変更することができる。

本発明の乾燥装置は、湿潤した被乾燥物が投入される機械撹拌式乾燥機のケーシングの上部に設けた吸引口からケーシング内の高温気体を吸引して、高温気体と一緒に吸引手段で吸引されるケーシング内の上層の粒状乾燥物を気流式乾燥機で加熱乾燥し、この加熱乾燥された粒状乾燥物を固気分離手段で高温気体と分離し、分離した粒状乾燥物を機械撹拌式乾燥機のケーシングに再投入するとともに、粒状乾燥物を分離された高温気体をケーシングに循環供給するようにしたので、装置を大型化することなく、被乾燥物をバラツキが少なく目標の乾燥度に乾燥することができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１および図２は、第１の実施形態を示す。この乾燥装置は、図１に示すように、湿潤した汚泥を被乾燥物Ａとして供給する供給機１と、横長のケーシング３内の上下に設けられた撹拌手段４、５によって、ケーシング３の上部に設けられた投入口３ａに供給機１から投入される被乾燥物Ａを撹拌乾燥するとともに、投入口３ａに循環供給される高温気体Ｃによって被乾燥物Ａを加熱乾燥する機械撹拌式乾燥機２と、ケーシング３の上部に設けられた吸引口３ｂから、ケーシング３内で乾燥された粒状乾燥物Ｂ１を高温気体Ｃと一緒に吸引する吸引手段としてのブロワ６と、ブロワ６で吸引された粒状乾燥物Ｂ１を、高温気体Ｃの気流で搬送しながら加熱乾燥する気流式乾燥機７と、気流式乾燥機７から送り出される粒状乾燥物Ｂ１を高温気体Ｃと分離する固気分離手段としてのサイクロン８とで基本的に構成され、サイクロン８で分離された粒状乾燥物Ｂ１が、供給機１の排出口１ｂを通して、そのまま機械撹拌式乾燥機２のケーシング３に再投入され、粒状乾燥物Ｂ１を分離された高温気体Ｃが、供給機１の内部を通してケーシング３に循環供給されて、余剰の高温気体Ｃ１は外部に排出されるようになっている。また、ケーシング３には、内部の被乾燥物Ａの上層に溜まる乾燥して比重が軽くなった粒状乾燥物Ｂ１をオーバーフローさせて、製品Ｂ２として排出する排出管３ｃが設けられている。

前記供給機１は、平行に配設した２軸のスクリュ１ａで被乾燥物Ａを排出口１ｂへ移送するスクリュ式のものであり、循環供給される高温気体Ｃが流通する空間を上部に形成するために、各スクリュ１ａのピッチは排出口１ｂ側で大きくなっている。この高温気体Ｃにより被乾燥物Ａが予備乾燥されるとともに、高温気体Ｃに含まれるダストが被乾燥物Ａと接触して捕集される。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、前記機械撹拌式乾燥機２は、横長のケーシング３が底部側で狭くなる断面に形成され、その外側のジャケット２ａに供給される水蒸気等の熱媒体Ｄ１によって間接加熱されるようになっている。また、上側の２本の撹拌手段４の各回転軸４ａと、下側の１本の撹拌手段５の回転軸５ａは、互いに平行となるようにケーシング３内に横架され、これらの各回転軸４ａ、５ａと各回転軸４ａ、５ａに取り付けられた各撹拌羽根４ｂ、５ｂが中空に形成されて、これらの内部にも熱媒体Ｄ１が供給され、撹拌される被乾燥物Ａが間接加熱される。

前記下側の撹拌手段５の撹拌羽根５ｂは十字形状とされ、ケーシング３の底部に沈降する湿潤して比重の大きい被乾燥物Ａを掻き揚げる。また、上側の２本の撹拌手段４の回転軸４ａは内向きに回転駆動され、扇形形状の撹拌羽根４ｂの回転後面側に設けられた直角に張り出す張り出し部４ｃによって、掻き揚げられた被乾燥物Ａが回転軸４ａの周りに撹拌される。

図１に示したように、前記ケーシング３の吸引口３ｂには、吸引管９が上下にスライド可能に挿入されている。したがって、この吸引管９をスライドさせてその下端の高さ位置を調節することにより、ケーシング３内の被乾燥物Ａの上層から吸引される粒状乾燥物Ｂ１のサイズや量を変更することができる。この粒状乾燥物Ｂ１は、機械撹拌式乾燥機２内での滞留時間が長いため乾燥度が安定しているとともに、吸引作用を受けて上昇する小サイズのものとなっている。

また、前記吸引管９から吸引される高温気体Ｃには、ケーシング３の被乾燥物Ａから蒸発した１００℃程度の高温水蒸気が含まれるが、気流式乾燥機７に送られる水蒸気を含む高温気体Ｃの流速はブロワ６によって調節されるので、気流式乾燥機７内の上昇速度、すなわち、滞留時間を調節することができる。したがって、粒状乾燥物Ｂ１を、バラツキが少なく目標の乾燥度に乾燥することができる。なお、気流式乾燥機７は、外周に設けられたジャケット７ａに供給される排ガス等の高温の熱媒体Ｄ２によって、内部を通過する粒状乾燥物Ｂ１と水蒸気を含む高温気体Ｃを１８０℃程度に間接加熱するようになっており、粒状乾燥物Ｂ１がさらに乾燥されるようになっている。

以下に、上述した乾燥装置で被乾燥物Ａを乾燥する手順を説明する。まず、機械撹拌式乾燥機２内に、予め乾燥された粒状の乾燥汚泥を充填しておく。そして、供給機１により被乾燥物Ａを排出口１ｂへ移送するとともに、サイクロン８から粒状乾燥物Ｂ１を排出口１ｂへ落下させ、粒状乾燥物Ｂ１の一部を被乾燥物Ａの表面に付着させて、ケーシング３に供給する。また、サイクロン８で分離された高温気体Ｃの大半を、供給機１の内部を通してケーシング３に循環供給する。

前記ケーシング３に供給された被乾燥物Ａは大サイズで湿っているので、徐々にケーシング３の下側に沈降し、その際に各撹拌手段４、５による解砕、乾燥、混合作用を受ける。十分に解砕されていない被乾燥物Ａはケーシング３の底部に沈降し、ここで下側の撹拌手段５による解砕作用を受けて細かくなる。そして、新たな供給物（被乾燥物Ａと粒状乾燥物Ｂ１）と入れ替わりに上昇し、上側の撹拌手段４による乾燥作用を受けて、乾燥した粒状乾燥物Ｂ１だけが、ケーシング３の内の被乾燥物Ａの上層まで上昇する。

前記上層まで上昇した粒状乾燥物Ｂ１は、被乾燥物Ａから蒸発した水蒸気を含む高温気体Ｃとともに吸引管９に吸引されて気流式乾燥機７に搬送され、ジャケット７ａに供給される高温の熱媒体Ｄ２による間接加熱によって、水分をほとんど含まない状態まで乾燥される。この気流式乾燥機７は、機械撹拌式乾燥機２よりも大きな熱量を与えることができるように設計されており、機械撹拌式乾燥機２として小型のものを用いることができ、気流式乾燥機７を含む乾燥装置全体を比較的小型のものとすることができる。また、吸引管９に吸引される粒状乾燥物Ｂ１は、大きな粒子を含んでいないので、バラツキの少ない乾燥を行うことができる。

前記気流式乾燥機７で水分をほとんど含まない状態まで乾燥された粒状乾燥物Ｂ１は、サイクロン８で高温気体Ｃと分離されて再びケーシング３に供給され、分離された高温気体Ｃは、余剰の高温気体Ｃ１を除く大半がケーシング３に循環供給される。ケーシング３に再供給された乾燥した粒状乾燥物Ｂ１は、ケーシング３内で目標とする２０％程度の含水分率に調整され、吸引口３ｂと反対側に設けられた排出管３ｃからオーバーフローして、機械撹拌式乾燥機２から製品Ｂ２として排出される。

図３は、第２の実施形態を示す。この乾燥装置は、基本的な構成は、第１の実施形態のものと同じであり、前記供給機１の外周に、前記余剰の高温気体Ｃ１が供給されるジャケット１ｃが設けられ、内部を移送される被乾燥物Ａが間接加熱される点と、前記ケーシング３の吸引口３ｂの吸引管９とブロワ６との間にも、外周のジャケット１０ａに供給される水蒸気等の熱媒体Ｄ１によって間接加熱される、別の気流式乾燥機１０が配設されている点とが異なる。その他の部分は、第１の実施形態のものと同じであり、気流式乾燥機７、１０で乾燥されてケーシング３に再供給された粒状乾燥物Ｂ１は、ケーシング３内で目標とする含水分率に調整されて、機械撹拌式乾燥機２から製品Ｂ２として排出される。

図４は、第３の実施形態を示す。この乾燥装置も、基本的な構成は、第１の実施形態のものと同じであり、前記製品Ｂ２を排出する機械撹拌式乾燥機２の排出管３ｃがなく、前記サイクロン８で分離された粒状乾燥物Ｂ１の一部が、製品Ｂ２として排出されるように成っている点が異なる。この実施形態では、第１および第２の実施形態と異なり、粒状乾燥物Ｂ１が気流式乾燥機７で目標とする含水分率に調整されて、サイクロン８から製品Ｂ２として排出される。その他の部分は、第１の実施形態のものと同じである。

上述した実施形態では、処理される被乾燥物を湿潤した汚泥としたが、本発明に係る乾燥装置は、汚泥以外の湿潤した被乾燥物も、高く安定した乾燥度で大量に処理することができる。なお、高温気体は、熱機器からの排ガス等を併用することもできるが、被乾燥物自身から蒸発する水蒸気を用いるのが望ましい。

第１の実施形態の乾燥装置を示す縦断面図ａは図１の機械撹拌式乾燥機を拡大して示す縦断面図、ｂはａのIIb−IIb線に沿った断面図第２の実施形態の乾燥装置を示す縦断面図第３の実施形態の乾燥装置を示す縦断面図

符号の説明

Ａ被乾燥物
Ｂ１粒状乾燥物
Ｂ２製品
Ｃ、Ｃ１高温気体
Ｄ１、Ｄ２熱媒体
１供給機
１ａスクリュ
１ｂ排出口
１ｃジャケット
２機械撹拌式乾燥機
２ａジャケット
３ケーシング
３ａ投入口
３ｂ吸引口
３ｃ排出管
４、５撹拌手段
４ａ、５ａ回転軸
４ｂ５ｂ撹拌羽根
４ｃ張り出し部
６ブロワ
７気流式乾燥機
７ａジャケット
８サイクロン
９吸引管
１０気流式乾燥機
１０ａジャケット

Claims

ケーシング内に投入される湿潤した被乾燥物を間接加熱しながら撹拌乾燥する機械撹拌式乾燥機と、この機械撹拌式乾燥機のケーシングの上部に設けた吸引口から、前記被乾燥物から蒸発する水蒸気を含む高温気体を吸引する吸引手段と、この吸引手段で前記高温気体と一緒に吸引される前記ケーシング内の上層の粒状乾燥物を、高温気体の気流で搬送しながら加熱乾燥する気流式乾燥機と、この気流式乾燥機で加熱乾燥された粒状乾燥物を前記高温気体と分離する固気分離手段とを備え、この固気分離手段で分離された粒状乾燥物を前記機械撹拌式乾燥機のケーシングに再投入し、この粒状乾燥物を分離された高温気体を前記ケーシングに循環供給するようにし、
前記ケーシングの上部に設けた吸引口に、吸引口の高さ調節が可能な吸引管を設けた乾燥装置。