JP4936106B2 - 攪拌乾燥装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、雨水や海水などの水分を含む汚泥、粘土、又石炭や石灰石あるいはスラグなどの固体粒状物を主に原料として、表面水分を乾燥させながら攪拌して破砕もしくは解砕する、攪拌乾燥装置に関するものであり、特にガス分散板よって高温の熱風を被乾燥物に吹き上げながら、攪拌と乾燥を同時に効率良く行なう原料の攪拌乾燥装置に関するものである。

従来から、高温熱風を高流速でガス分散板より噴出することにより、被乾燥物を流動化させた状態で、効率良く乾燥させる装置として、例えば、特許文献１に開示されるような固体粒状物の乾燥装置が公知である。
実開平１−１５８０９４号公報

特許文献１に開示される従来の乾燥装置によれば、乾燥室に配した原料の供給口から、被乾燥物である原料が乾燥室内に供給されると、原料は空気室から乾燥室内へ噴出される高温の熱風により流動化されるとともに、パドル軸の回転により掻き上げられて攪拌されながら、パドルの作用によりパドル軸方向へ移動されつつ乾燥される。

また、特許文献１による従来の乾燥装置によれば、被乾燥物は粒子同士が、例え、凝集等により、くっつき合った塊を含有していたとしても、それをパドルのたたき作用でほぐすことができる（本発明において、原料をほぐすことを、解砕と称することもある）。
なお、被粉砕物は、パドルに攪拌されてたたかれることにより、ほぐされてばらばらになり、ほぐされた粒子と熱風との接触率は良くなるため、円滑に流動化されて乾燥が効率的に行なわれる。

前述した従来の乾燥装置においては、被乾燥物は粒子同士が、凝集等により、くっつき合った塊を含有していたとしても、それをパドルのたたき作用でほぐすことができる。
しかし、粘土のように原料の特性において凝集力が極端に強い場合、或いは、汚泥のように含まれる水分率が多いという理由によって凝集力が強い場合等は、攪拌と流動ガスの作用によって、乾燥していない原料が攪拌装置内で造粒されて大きくなり、その結果、原料の見かけ上の比表面積が小さくなって、乾燥不十分になるという問題が発生した。
この問題を解決するために、二軸式の攪拌乾燥装置が使用されて、一定の効果を上げたものの、造粒を十分に抑えられずに、満足できる効果を得られない場合もあって、近年は、より効果的に乾燥できる乾燥装置が求められている。

本発明は前述した従来技術の欠点に鑑みなされたものであり、被乾燥物としての原料が、粘土のように原料の特性において凝集力が極端に強い場合、或いは、汚泥のように含まれる水分率が多いという理由によって凝集力が強い場合等においても、その塊を充分に掻きほぐして、効率よく乾燥することができる攪拌乾燥装置を提供することを目的とするものである。

本発明による攪拌乾燥装置は、
（１） 回転自在に設けられた２本のパドル軸をその内部に有して該パドル軸の一端側と他端側にそれぞれ原料の供給口と取出口を形成するとともに該原料の取出口側の上方にガス排出口を形成した攪拌室と、該攪拌室の下方に配されて攪拌室に熱ガスを供給する送風室と、を備えて、該攪拌室に供給した原料を攪拌しながら乾燥する原料の攪拌乾燥装置において、該２本のパドル軸に、棒状の腕を介して取り付けたパドルを、複数個配し、該パドルが、パドル軸の軸線に直交する方向に対して傾けて取り付けられて、パドル軸が回転する方向において原料を取出口側に搬送する方向となるパドルの傾斜角度をパドルの取り付け角度とし、一方のパドル軸に配したパドルの取り付け角度をθ１、他方のパドル軸に配したパドルの取り付け角度をθ２、として、θ１とθ２を相違させることにより、該パドルの回転による原料の送り速度を、２本のパドル軸で異ならせる構成とした。

（２） （１）記載の攪拌乾燥装置において、前記２本のパドル軸を異方向に回転させる場合において、パドルの取り付け角度θ２を、パドルの取り付け角度θ１に比較して、１．３倍以上の大きさとする。

本発明による攪拌乾燥装置は、２本のパドル軸において、その中の一本のパドル軸に備えたパドルの取り付け角度と、他のパドル軸に備えたパドルの取り付け角度を、異ならせる構成としたので、パドル軸による原料の搬送速度が、パドル取り付け角度の異なる各々パドル軸で、それぞれ異なり、乾燥装置内で攪拌、流動する原料の移動速度に差が生じる。その結果、原料は、せん断力を受けて、造粒径が大きくなりにくく、小さくなる。従って、本発明によれば、乾燥装置内で、原料が凝集しにくく、原料の見かけ上の比表面積が小さくなりにくいので、乾燥効率が向上する。

また、２本のパドル軸でパドルの取り付け角度が異なれば前述の効果が生じるが、その差が小さければ効果が小さい。
従って、取り付け角度は、パドル軸の回転する方向に合わせて傾斜させたパドルの取り付け角度として、その取り付け角度が大きい方の側のパドル取り付け角度が、小さい方の側のパドル取り付け角度に比較して、１．３倍以上にとなることが好ましい。

以下、図面を用いて本発明による実施形態の好ましい１例について説明する
図１は本発明による攪拌乾燥装置の１実施形態を概念的に示す縦断面図、図２は図１のＡ線矢視側断面図、図３はパドルの取り付け角度を説明する図である。

図１に示すように、攪拌乾燥装置１は、上部に攪拌室３を、下部に送風室４を備えて、攪拌室３の底面は、断面が部分半円形の樋状に形成されており、その中央円弧部分にガスが通過するためのスリットを形成したガス分散板２が配されている。

また、送風室４の内壁面には耐火物４３が内張りされており、高温熱風に対して保護されている。この耐火物４３は、ガス分散板２にも一部が施されている。
なお、本実施形態においては、内張りに耐火物４３を使用したが、使用するガスの温度等により、耐火物を使用しなくても良い場合もあることは勿論である。

攪拌室３内には、パドル軸５が攪拌室３の両外側壁に取り付けられた軸受に軸承されて回転自在に設けられており、このパドル軸５に軸方向に複数個（本実施形態では６個）の攪拌用のパドル５１が略等間隔で取り付けられている。
この各々のパドル５１はその腕５１ａをパドル軸５に貫通され、腕５１ａの螺子部にパドル軸５を挟んで両則からナットを螺合させて締付けることによりパドル軸５に対して着脱自在に取り付けられている。

また、攪拌室３内には、パドル軸５に並列するようにしてパドル軸６が配されており、パドル軸６が攪拌室３の両外側壁に取り付けられた軸受に軸承されて回転自在に設けられており、このパドル軸６に軸方向に複数個（本実施形態では６個）の攪拌用のパドル６１が略等間隔で取り付けられている。
この各々のパドル６１は、先に説明したパドル５１と同様に、その腕６１ａをパドル軸６に貫通され、腕６１ａの螺子部にパドル軸６を挟んで両則からナットを螺合させて締付けることによりパドル軸６に対して着脱自在に取り付けられている。

なお、パドル５１、６１を、パドル軸５、６に取り付ける手段は、本実施形態で説明した手段に限らず、例えば、パドル軸５、６に対して、パドル５１、６１の取り付け用リブを溶接等により予め固設しておき、該リブにパドル５１、６１をボルト止め等する手段であっても良く、それ以外も手段であっても、本発明の作用効果を損わない範囲で、公知の取り付け手段を用いることは、本発明の適応の範囲であることは説明するまでもない。

また、パドル５１、６１は、その回転によって被乾燥物としての原料を掻き上げるべく平板状に形成されており、パドル５１ａ、６１ａはパドル軸方向に隣接し合うパドルの軸方向視の取り付け角度を互いに異ならせて取り付けられている。
なお、本実施形態では軸方向に隣接し合うパドル５１ａ同士、又パドル６１ａ同士は円周方向の取り付け角度を順次１２０度ずつ位相をずらされて取り付けられている。

さらに、パドル５１、６１は、パドル軸５、６の軸線に対して傾けられて、パドル軸の回転する方向において、原料を取出口側に搬送する方向の傾斜を有するパドルの取り付け角度により取り付けられており、パドル５１、６１は、この傾斜によって、被乾燥物である原料をパドル軸方向へ移動させる効果を有する。
ここで、本実施形態においては、２本のパドル軸５１及び６１を異方向に回転させており、後述する原料供給口側から見て、パドル軸５１が時計方向に回転し、パドル軸６１が反時計方向に回転している。そのため、図３に示すようにパドル５１及びパドル６１の取り付け角度θ（パドル軸に対して直行する方向からの角度）を、パドル軸が異なる回転方向に回転した際において、同一方向（後述する原料取出口側）へ原料が送られるようにするために、逆向きの傾斜を与え、かつ、その大きさを、θ１及びθ２として異ならせている。図３に示す実施形態においては、パドル５１の取り付け角度θ１を３０度とするとともにし、パドル６１の取り付け角度θ２を４０度とした。
なお、本実施形態においては、パドル５１の取り付け角度をθ１とし、パドル６１の取り付け角度をθ２としたが、これはパドル軸が右側、左側の違いではなく、単にパドル軸への取り付け角度が大きな方をθ２と呼称し、取り付け角度の小さな方をθ１と呼んでいるものである。

また、本実施形態においては、パドル軸５、６の一端側で、攪拌室３の上方部分に供給口３１が設けられ、さらに、パドル軸５、６の他端側の攪拌室３の側壁に、乾燥された原料を機外に取り出す取出口３２が設けられている。

さらに、原料の供給口３１の下方に位置する送風室４の側壁にはガス導入口４１（熱風導入口４１と称することもある）が設けられており、また、攪拌室３の取出口３２が位置する側の上壁に、乾燥を終えたガス排出口４２（熱風出口４２と称することもある）が設けられている。

ここで、本実施形態では、送風室４のガス導入口４１から流れ込んだガスは、スリットを形成されたガス分散板２を通過して、攪拌室３にある原料を乾燥させた後に、ガス排出口４２から、機外に排出される構成となっている。

前述した構成となった本実施形態による攪拌乾燥装置１を運転した場合について、その作用効果を説明する。なお、本実施形態においては、水分が２０％程度付着した汚泥を原料とした場合について説明する。

まず、最初の工程として、図示しない原料ビンに貯留していた汚泥を、攪拌乾燥装置１の供給口３１から攪拌室３内に供給し、ガス分散板２上に載せるとともに、下方のガス導入口４１から熱した空気（熱風と称することもある）を送風室４内に供給する。

ガス導入口４１から送風室４内に供給された熱風は、ガス分散板２を通して攪拌室３内に流れ込む。ここで、図示していない駆動電流機を駆動して、パドル軸５、６を逆方向に同一の回転速度で回転させて、パドル５１、６１を回転させると、供給口３１から投入された汚泥は、ガス分散板２のスリット２０から高速で噴射する高温（本実施形態においては約６００℃以下）の熱風により流動化されながら、取出口３２側へ移動されつつ、乾燥される。なお、本実施形態においては、前述したように、原料供給口側から見てパドル軸５１を時計回方向に回転させ、パドル軸６１を反時計回方向に回転させている。

ここで、本実施形態においては、前述したようにパドル５１とパドル６１の取り付け角度をθ１とθ２を異ならせているため、原料である汚泥の搬送速度が、パドル５１とパドル６１で異なる。
そのため、原料は、攪拌、流動中において、常にせん断を受けているため、造粒径が大きくならずに、塊が効率よくほぐされつつパドル軸方向の取出口３２側へ移動され、この間に原料は、乾燥される。

前述したように従来の乾燥装置においては、粘土のように凝集力が極端に強い場合、或いは、汚泥のように含まれる水分率が多い場合等は、攪拌と流動ガスの作用によって、乾燥していない原料が攪拌装置内で造粒されて、かえって大きくなり、その結果、原料の見かけ上の比表面積が小さくなって、乾燥不十分になるという問題が発生した。
本実施形態においては、２本のパドル軸において、その中の一本のパドル軸に備えたパドルの取り付け角度と、他のパドル軸に備えたパドルの取り付け角度を、異ならせて、並列する２本のパドル軸による原料の搬送速度を異ならせたので、攪拌乾燥装置内で攪拌され流動する原料の移動速度に差が生じて、その結果、原料は、せん断力を受けて、造粒径が大きくならずに小さくなる。
そのため、本実施形態によれば、乾燥装置内で、原料が凝集しにくく、原料の見かけ上の比表面積が小さくなりにくいので、乾燥効率が向上する。
従って、本実施形態においては、攪拌乾燥装置１により所定の乾燥度にすることのみならず、原料塊を効率よく解砕して、原料を充分に攪拌することができ、破砕や解砕することができる。

なお、パドル５１及びパドル６１の角度を少しでも変えれば、本願発明の期待する効果はあるが、角度の違いが小さければ効果としての差がわかりにくい。
従って、パドルの取り付け角度としては、取り付け角度が小さい方のパドルを基準とした場合において、取り付け角度が大きい方のパドル取り付け角度を、取り付け角度が小さいパドルの取り付け角度の１．３倍以上とすることが好ましく、特に好ましくは２倍以上とすることである。

なお、本実施形態においては、取り付け角度が小さいパドル５１（取り付け角度θ１が３０度）を基準とし、パドル６１を取り付け角度θ２（４０度）で取り付けた。
この場合おいては、取り付け角度が大きい方のパドル６１取り付け角度が、取り付け角度が小さいパドル５１の取り付け角度に対して、１．３３倍程度となる
なお、原料を一定方向に搬送する角度であるという理由から、パドル５１及びパドル６１の取り付け角度の範囲は、０度を超え９０度未満の範囲とすることが好ましく、また、パドルの取り付け角度は小さい場合であっても３０度以下にしないことが特に好ましい。

また、本実施の形態においては、２本のパドル軸を有する攪拌乾燥機の例を示したが、本発明に適応できるパドル軸の本数は、これに限らず、少なくとも２本以上あれば良いので、３本以上であっても良く、他のパドル軸と異なるパドル取り付け角度を有したパドルを有するパドル軸が少なくとも１本以上あれば良い。

本発明による攪拌乾燥装置の１実施形態を示す縦断面図である。 図１のＡ線矢視側断面図である。 パドルの取り付け角度を説明する図である。

符号の説明

１ 攪拌乾燥装置
２ ガス分散板
３ 攪拌室
４ 送風室
５ パドル軸
６ パドル軸
３１ 供給口
３２ 取出口
４１ ガス導入口
４２ ガス排出口
５０ 軸受
５１ パドル
６１ パドル

Claims (2)

1. 回転自在に設けられた２本のパドル軸をその内部に有して該パドル軸の一端側と他端側にそれぞれ原料の供給口と取出口を形成するとともに該原料の取出口側の上方にガス排出口を形成した攪拌室と、該攪拌室の下方に配されて攪拌室に熱ガスを供給する送風室と、を備えて、該攪拌室に供給した原料を攪拌しながら乾燥する原料の攪拌乾燥装置において、該２本のパドル軸に、棒状の腕を介して取り付けたパドルを、複数個配し、
   該パドルが、パドル軸の軸線に直交する方向に対して傾けて取り付けられて、パドル軸が回転する方向において原料を取出口側に搬送する方向となるパドルの傾斜角度をパドルの取り付け角度とし、
   一方のパドル軸に配したパドルの取り付け角度をθ１、他方のパドル軸に配したパドルの取り付け角度をθ２、として、θ１とθ２を相違させることにより、
   該パドルの回転による原料の送り速度を、２本のパドル軸で異ならせること特徴とする攪拌乾燥装置。
2. 前記２本のパドル軸を異方向に回転させる場合において、パドルの取り付け角度θ２を、パドルの取り付け角度θ１に比較して、１．３倍以上の大きさとすることを特徴とする請求項１記載の攪拌乾燥装置。

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