JP4858322B2

JP4858322B2 - 乾燥装置

Info

Publication number: JP4858322B2
Application number: JP2007157311A
Authority: JP
Inventors: 繁則松本; 謙年林; 聰松井
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2007-06-14
Filing date: 2007-06-14
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2027-06-14
Also published as: JP2008309394A

Description

本発明は、被乾燥物を間接加熱により乾燥する乾燥装置に関し、特に活性汚泥処理設備から排出される汚泥の造粒物の乾燥に適する乾燥装置に関するものである。

現在、下水等の排水を活性汚泥処理設備で浄化することは広く行われており、その結果、大量の汚泥が排出されている。この汚泥の処理方法は種々開発されているが、いずれにしても排水から分離された汚泥は、べとべとのケーキ状をしているため、取扱性の観点からまず乾燥が行われる。

この乾燥には、多くは、熱風を被乾燥物に直接接触させて乾燥させる熱風乾燥が行われており、例えば、特許文献１には、造粒した汚泥を、回転ドラム内に入れてパドル翼で攪拌しながら熱風で乾燥する装置が開示されている。しかしながら、熱風乾燥は、熱効率が悪い上に臭気を多く含んだ排ガスを多量に排出するという問題がある。

そこで、これを解決するために、乾燥処理容器の外壁面に外部加熱手段を設けるとともに、容器内に蓄熱体を充填し、螺旋状攪拌翼を縦方向に設けて、被乾燥物を上下方向に循環させながら乾燥する乾燥装置が開発されている（特許文献２）。

また、廃棄物を真空タンクに入れて、蒸発した水蒸気を取出して圧縮機で圧縮し、これを真空タンク内に配設したパイプを通してその凝縮熱を熱源に用いた乾燥装置も開発されている（特許文献３、４）。

特開２００５−２２０１９４号公報特開２００１−３２４２６９号公報特開平９−１２６６５２号公報特開２００１−１１６４５７号公報

特許文献２の乾燥装置は、縦型容器内に設置された攪拌移動手段によって蓄熱体と被乾燥物を上下方向に攪拌移動させるものである。塊状物などは、上下方向に循環している間に球状セラミック等の蓄熱体や、攪拌移動手段そのものによって破砕されてしまう。従って、特許文献１の乾燥装置の適用先は、乾燥後に粉体となるものに限定され、塊状物を破砕せずに乾燥させる用途には適用できない。汚泥は粉状では、飛散しやすく、取扱性が悪いため、乾燥品は造粒物であることが好ましい。従って、この装置は、汚泥を造粒物として得る乾燥装置としては使用できない。

特許文献３の乾燥装置は、バッチ式で使用されるものであるから、汚泥の大量処理には適さず、また、伝熱面と被乾燥物の接触面積が小さいため乾燥速度が遅く、さらに、攪拌性が悪いため、被乾燥物が互いに付着して大塊化し、また伝熱面やタンク内壁に付着する等の問題がある。

特許文献４の乾燥装置は、特許文献２の乾燥装置の真空タンクを横置きにするとともに、凝縮空間を螺旋状にするなどして伝熱面積を増し、さらにこれを回転させて攪拌も行うようにしたものである。この装置もバッチ式で使用されるものであるから、汚泥の大量処理には適さず、また伝熱面やタンク内壁への付着の問題があり、さらに攪拌によって造粒物を破壊してしまうという、根本的な問題がある。また、伝熱面としての凝縮空間の構造が複雑で、装置がコスト高となってしまう。

本発明の目的は、汚泥の造粒物のように壊れやすいものであっても造粒物として乾燥することができ、熱効率がよく、しかも、伝熱面等へ付着問題がなく、連続的に乾燥できる低コストな乾燥装置を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討の結果、被乾燥物を管の中を通して管の外周から加熱すれば、汚泥造粒物のような壊れやすいものであっても、破壊を少なく全周から効率よく加熱して乾燥できることを見出した。そして、その際被乾燥物から蒸発する水蒸気を圧縮して、その凝縮熱を加熱源として利用することによって、乾燥に用いる熱源を節約できることを見出した。

すなわち、本発明は、筒状容器と、その内部に配設された管と、該管の両端において筒状容器と管の間を閉止して該容器を密閉構造にする閉止板と、該容器の入口側に設けられ、管に粒状被乾燥物を供給する気密状態の室と、該容器の出口側に設けられ管内を気密状態にする機構と、加熱流体が該容器と管の間の空間に送られるように構成されている乾燥装置と、筒状容器と、その内部に配設された管と、該管の両端において筒状容器と管の間を閉止して該容器を密閉構造にする閉止板と、該容器の入口側に設けられ、管に粒状被乾燥物を供給する気密状態の室と、該容器の出口側に設けられ管内を気密状態にする機構と、該被乾燥物から発生した水蒸気を圧縮する圧縮機よりなり、該圧縮機で圧縮された圧縮水蒸気が該容器と管の間の空間に送られるように構成されている乾燥装置を提供するものである。

本発明の装置は、伝熱管外側は固形粒子から生じた蒸気を圧縮して凝縮する加熱面である単純な構造であるため、固形粒子１個あたりの伝熱面の増大による乾燥処理速度の増加あるいは装置のコンパクト化、コスト低減が図れる。固形粒子は重力の作用で自転しながら乾燥過程を進み排出されるため、無動力で均一に乾燥でき、機械的な外力が働かないため破砕の恐れもない。また、管の直径を固形粒子以上で２倍未満とすることで閉塞の恐れも軽減される。

筒状容器は管を収容するとともに、容器内壁と管の間を水蒸気の凝縮空間とするものである。筒状容器の形状は、円筒の外、４角筒、６角筒のような如何なる角の角筒であってもよい。この筒状容器は、内蔵する管内を被乾燥物が重力で移動できるよう傾斜させてあるいは縦方向に配置する。被乾燥物の移動速度を調節できるよう、この角度を可変とすることができる。

管の形状は、通常は円形直管であるが、これに限定されず、例えば螺旋状等の曲管であってもよく、４角筒、６角筒等の各種の直管であってもよい。管は内径が、少なくとも被乾燥物の粒径よりも大きく、好ましくは１．１倍以上の大きいものを用いる。これは、管内を被乾燥物が通過でき、かつ、管内で被乾燥物から発生した水蒸気が管内を通過できるためであり、従って、この被乾燥物の粒径は最大径である。一方、被乾燥物から発生した水蒸気を効率よく加熱する点では管の内径は小さくして水蒸気の流速を大きくするほうが好ましく、被乾燥物の最大粒径の３倍以下、好ましくは２倍未満であることが望ましい。管の本数は、１本以上あればよいが、通常は２本以上であり、４〜８本程度、多くは１２〜１６本程度である。

閉止板は、管の両端において筒状容器と管の間を閉止して該容器を密閉構造にするものである。
室は、筒状容器の入口側、すなわち、傾斜している筒状容器の高い方の端部側に設けられ、供給される粒状被乾燥物を管に分配供給するとともに、管内で発生した水蒸気を外部に逃がさないようにするものである。

該容器の出口側に設けられ管内を気密状態にする機構は、出口側全体を気密状態にしうる室等であってもよく、あるいは管の出口を塞ぐ板や栓体であってもよい。いずれにしても乾燥の終了した被乾燥物は管から排出させる必要があり、板や栓体で管の出口を閉止した場合には、その際、管の出口が開口されるようにする必要がある。

圧縮機は被乾燥物から発生した水蒸気を圧縮するものであり、水蒸気を吸引する入口は管内側に、そして圧縮水蒸気を吐出する出口は筒状容器と管の間の空間側に接続される。この空間には、バックル板等を設けることができる。

被乾燥物は、本発明では特に制限されないが、典型的な例として、汚泥の形成物、特に造粒物を挙げることができる。この造粒物は、含水量が５０〜９５重量％程度、特に６０〜８０重量％程度であり、最大粒径が２〜５０ｍｍ程度、特に５〜２０ｍｍ程度のものである。乾燥された被乾燥物は、それぞれの用途に供されるが、汚泥の場合には肥料や燃料に用いることができる。

本発明の一実施例である乾燥装置の概略構成を図１に模式的に示す。
この装置は、円筒状の筒状容器の内部に６本の円筒状の管が図２に示すように等間隔に円状に配置され、管の両端における管と筒状容器の間は、いずれも閉止板で閉止されている。

筒状容器は、斜めに傾斜させて配置されており、該容器における被乾燥物の入口側には、被乾燥物を各管に分配する室が設けられ、この室の上端には被乾燥物投入機構を介して被乾燥物を貯蔵するホッパに接続されている。被乾燥物投入機構は、筒状容器内の気密が保たれる構造のもの、例えば２重ロータリーバルブが用いられている。

筒状容器の出口側には、被乾燥物が出ないよう管の出口を抑える円板が取着されている。この円板は、中心を軸として回動可能となっており、図３に示すように、管の出口に対応する位置の１箇所に穴が開いている。

また筒状容器の出口側には、乾燥の終了した被乾燥物の受槽が設置され、その下端には排出機構が取付けられている。この排出機構も投入機構と同様に気密が保たれる構造のもの、例えば２重ロータリーバルブが用いられている。

管内で発生した水蒸気を圧縮する圧縮機は筒状容器入口側の室の一端に吸引側が接続され、圧縮水蒸気の出口側は筒状容器の下部に接続されている。

筒状容器には、さらに、下部に液排出機構が取付けられ、中央部にはガス排出機構が取付けられている。ガス排出機構は真空ポンプやエジェクタなどの一般的な排出機構と開閉弁よりなっている。凝縮圧力が大気圧より高い場合には、単に開閉弁のみを設置して、定期的に当該弁を開放して不凝縮ガスを排出するようにしてもよい。

この乾燥装置において、被乾燥物は、被乾燥物投入機構から筒状容器上部の室に入り、そこから各管に分配供給される。管内では管壁を通じて加熱され、水蒸気を放出しながら乾燥が進む。乾燥が終了した管の出口には円板の穴が回動して出口を開き、内部の被乾燥物を受槽に落下させる。その際、被乾燥物が受槽に落下し、管の空いたスペースに上部の室から未乾燥物が入ってくることで、連続的な乾燥運転となる。被乾燥物投入機構による未乾燥物の投入は、被乾燥物の受槽の落下と同期させる、あるいは被乾燥物がいくつか受槽に落下したタイミングで同数を上部の室に投入してもよい。

加熱によって被乾燥物から蒸発した水蒸気は管内を上昇して圧縮機の吸引により、室上部の出口から出て圧縮機に入り圧縮される。圧縮された水蒸気は筒状容器の下部から容器内に入る。そこでは管壁を通じて被乾燥物の加熱が行われているため管壁で凝縮して凝縮熱を出す。この凝縮熱が被乾燥物を乾燥する熱源として使われる。凝縮により生じたドレンは容器下端から液排出機構によって抜き出される。

また、系内の空気等の不凝縮ガスは、ガス排出機構により、系外に排出され、系内を水蒸気等の凝縮ガスのみに保たれるようにされている。
受槽に留まった乾燥の終了した被乾燥物は、排出機構により連続的にあるいは間欠的に系外に取出される。

別の実施例の要部概略図を図４に示す。この装置は筒状容器内の管が螺旋状をしている外は図１の装置と同じである。

本発明の乾燥装置は、壊れやすい造粒被乾燥物であっても造粒状態を保持したまま乾燥でき、しかも熱効率がよい仕組みで、汚泥造粒物をはじめとして各種のものの乾燥に用いることができる。

本発明の乾燥装置の構造を模式的に示す図である。図１のＡ−Ａ´線断面図である。図１のＢ−Ｂ´線断面図である。筒状容器内に配設される管を螺旋状にした例を説明する図である。

Claims

筒状容器と、その内部に配設された管と、該管の両端において筒状容器と管の間を閉止して該容器を密閉構造にする閉止板と、該容器の入口側に設けられ、管に粒状被乾燥物を供給する気密状態の室と、該容器の出口側に設けられ管内を気密状態にする機構と、加熱流体が該容器と管の間の空間に送られるように構成されている乾燥装置
筒状容器と、その内部に配設された管と、該管の両端において筒状容器と管の間を閉止して該容器を密閉構造にする閉止板と、該容器の入口側に設けられ、管に粒状被乾燥物を供給する気密状態の室と、該容器の出口側に設けられ管内を気密状態にする機構と、該被乾燥物から発生した水蒸気を圧縮する圧縮機よりなり、該圧縮機で圧縮された圧縮水蒸気が該容器と管の間の空間に送られるように構成されている乾燥装置
管の径が被乾燥物の径より大きく、かつ被乾燥物の径の２倍未満である、請求項２に記載の乾燥装置
被乾燥物が汚泥造粒物である請求項２または３に記載の乾燥装置