JP5502656B2 - 間接加熱型回転乾燥機 - Google Patents
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Description
具体的には、熱媒体としてスチームなどが送り込まれた加熱管に、被処理物とされる湿潤粉体または粒状粉体などを接触させることで乾燥させながら、回転筒の回転につれて排出口に順次移動させながらこの被処理物を連続的に乾燥させるようになっている。
しかし、被処理物Hを装入する位置の関係から回転筒内における被処理物Hの充填率(回転筒内に滞留している被処理物の容積/回転筒内容積)の上限値は、概略30%であった。この為、被処理物Hと接触して加熱に寄与している加熱管111Aは少なく、これら加熱に寄与している加熱管111Aの割合は、加熱管111の全体の内の30%程度であった。
この結果、被処理物Hと接触しない加熱管111Bの存在や、接触する加熱管111Aであっても回転筒の軸心近くの加熱管は被処理物Hとの接触時間が短いことなどから、従来の装置では加熱管111が有効に利用されているとは言えなかった。
他方、被処理物と加熱管との接触面積を増やすために、被処理物の充填率を増加することも検討されているが、この場合には、回転筒内で被処理物を掻き揚げるための動力が増加する結果となり、エネルギー効率が悪く、やはり経済性が低かった。
しかし、これら回転乾燥装置等においては、乾燥能力又は冷却能力であるhaD(ha:熱容量係数、D:回転乾燥装置等の内径)が一定であることから、回転筒内に分割壁を設けるのに伴いDを小さくしhaを増加させることで、伝熱効率の向上を図ることが目的であり、本願の間接加熱型回転乾燥機との関係は薄かった。
前記回転筒の軸心と並行に前記回転筒内にそれぞれ配置されて回転筒内の被処理物を加熱する複数の加熱管と、
前記回転筒内に設けられて、前記回転筒の内部空間を前記回転筒の軸心に沿ってそれぞれ延びる複数の小空間に分割する複数の分割壁と、
を備えたことを特徴とする。
本請求項の間接加熱型回転乾燥機では、軸心周りに回転される回転筒の一端側から被処理物を装入し、この回転筒の他端側からこの被処理物を排出する。この際、回転筒の軸心と並行に回転筒内にそれぞれ配置される複数の加熱管が、回転筒内の被処理物を加熱する。但し、本請求項では、複数の分割壁が回転筒内に設けられるのに伴い、この複数の分割壁が、回転筒の内部空間を回転筒の軸心に沿ってそれぞれ延びる複数の小空間に分割する構造とされている。
また、被処理物が各小空間に分散して供給されることで、充填率を高めても被処理物が各小空間内で移動するのみであり、回転筒内で被処理物を掻き揚げる動力が小さくなると共に、各小空間内の被処理物の重量がバランスするのに伴い、回転筒を回転するのに必要な動力を少なくすることができる。
本請求項に係る間接加熱型回転乾燥機は請求項1と同一の作用を奏する。但し、本請求項では、被処理物を前記回転筒内に装入する装入装置と、
この装入装置と前記回転筒との間の隙間を封止するシール部に対応する大きさで回転筒の軸心近傍に配置された円筒状の中央カバーと、
を有し、前記各分割壁が、中央カバーの外周面と回転筒の内周面との間を結ぶという構成を有している。
本請求項に係る間接加熱型回転乾燥機は請求項2と同一の作用を奏する。但し、本請求項では、中央カバーが、被処理物を回転筒内に装入する装入装置の近傍まで延長され、
延長された中央カバーの外周面に回転筒の内周面に達するスクリュー状の羽根を設置し、
スクリュー状の羽根が設置された中央カバーの部分を一部削除する切欠部を設けるという構成を有している。
本請求項に係る間接加熱型回転乾燥機は請求項1から請求項3と同一の作用を奏する。但し、本請求項では、回転筒の半径の15%以上の長さだけ回転筒の軸心から離れた位置に、回転筒の軸心と並行に各加熱管が配列されるという構成を有している。
本請求項に係る間接加熱型回転乾燥機は請求項1から請求項4と同一の作用を奏する。但し、本請求項では、分割壁内或いは中央カバー内に熱媒体を供給するという構成を有している。
本実施の形態を説明するに先立って、理解を深めるために本発明の実施の形態を含むスチーム・チューブ・ドライヤともされる間接加熱型回転乾燥機の図1及び図2に示す実施例を例として、本実施の形態の全体構成について予め説明する。
図1及び図2に示すこの間接加熱型回転乾燥機1は、軸心C周りに回転自在とされる回転筒10内において、両端板間に軸心Cと並行に複数の加熱管11が配管されていて、回転継手60に取付けられた熱媒体入口管61を通して、これらの加熱管11に熱媒体としての加熱蒸気KJが供給され、各加熱管11に流通された後、熱媒体出口管62を介してこの加熱蒸気KJのドレンが排出されるようになっている。
図3に示すように、回転筒10の内部空間を軸心Cに沿ってそれぞれ延びる複数である4つの分割壁16が、回転筒10の軸心Cと直交する断面においてそれぞれ均等の角度で軸心Cで交わるように回転筒10内壁に配置されている。これらの分割壁16によって回転筒10の内部空間を軸心Cに沿ってそれぞれ延びる回転筒10の軸心Cと直交する断面が略扇形の複数である4つの小空間Kに分割する。なお、本実施例において分割数を4としたが、これに限定されることはなく、3分割以上が可能であればよい。
他方、各加熱管11は、図3に示すように回転筒10の両端部の端板間に4つの小空間Kに分かれて配置されているが、本実施の形態では、回転筒10の半径R1に対して15%以上の長さR2だけ回転筒10の軸心Cから少なくとも離れた回転筒10内の位置に、これら加熱管11は回転筒10の軸心Cとそれぞれ並行に延びるように、例えば3列配列されている。そして、これらの加熱管11に熱媒体として加熱蒸気KJを供給し、図3に示す矢印方向の回転に伴って、回転筒10内において被処理物Hと熱交換することで、加熱管11が被処理物Hを加熱乾燥している。
本実施の形態の間接加熱型回転乾燥機1では、図1及び図2に示すように被処理物Hを回転筒10内に装入するための装入装置20が回転筒10の一端側にあり、軸心C周りに回転自在とされるこの回転筒10の一端側から被処理物Hを装入し、この回転筒10の他端側からこの被処理物Hを排出する。この際、回転筒10の軸心Cに対して並行に回転筒10内にそれぞれ配置される加熱管11が、回転筒10内の被処理物Hを加熱する。
以上より、本実施の形態によれば、充填率を高めて被処理物Hと接触しない加熱管11を少なくするだけでなく、充填率を高めても動力を少なくして省エネルギー化が図られて高い経済性を有する間接加熱型回転乾燥機1となる。
本実施の形態に係る間接加熱型回転乾燥機1は、第1の実施の形態とほぼ同様な構造とされていて、加熱管11、4つの分割壁16によって区切られた4つの小空間K等を同様に有している。
但し、本実施の形態では、図4に示すように加熱管11の配列の他、装入装置20の挿入口21やキャリアガス入口71が第1の実施の形態と若干相違している。
このように、中央カバー18を設置する事により、回転筒10内における軸心C近傍の加熱管11が設置されていない場所に被処理物Hが存在する事を防止することができ、被処理物Hの加熱管11と接触する機会が増加する。
本実施の形態では、中央カバー18が形成されるだけでなく、被処理物Hを回転筒10内に装入する装入装置20の近傍まで、この中央カバー18を延長した構造とされている。
そして、延長された中央カバー18の部分の外周面側には、図6に示すように各分割壁16の端部にそれぞれ繋がって回転筒10の内周面に達するスクリュー状の羽根16Aが、単に設置されているだけでなく、このスクリュー状の羽根16Aが設置された部分の中央カバー18の一部を図7において三角形にそれぞれ削除した切欠部18Aも設けられている。
一方、中央カバー18の外径D2と回転筒10の内径D1との比が0.2を下回ると、ほとんどのケースで挿入装置20の外径より中央カバー18の外径Dが小さくなる。このようなケースにおいて、加熱管11を中央カバー18外径近傍まで配列するには、加熱管11を装入装置20に干渉しないような構造を取らなければならず、コストアップの要因となる。
従って、経済的側面と乾燥能力を鑑みれば、中央カバー18の外径D2と回転筒10の内径D1の比は0.2〜0.6が好適な範囲である。
まず、間接加熱型回転乾燥機のバッチ試験機の仕様を下記に表わす。
回転筒径:320mm
回転筒長さ:0.25m
加熱管伝熱面積:0.3m2
被処理物:水分約30%の下水汚泥
処理量:約3kg/hバッチ
出水分目標値:10%
キャリアガス:5m3N/hの常温空気
加熱蒸気:0.1MPa(G)飽和蒸気
回転周速:0.5m/s
実施例における小空間の数:4
主寸法が相互に同一とされる実施例と従来例である比較例とで、同一の被処理物を乾燥して乾燥能力の比較を行った。
まず、実施例及び比較例の運転条件を説明する。
被処理物の入口水分:33%
被処理物の平均粒径:2.3mm
被処理物の出口水分:10%
加熱源:0.1MPa(G)飽和蒸気
キャリアガス:排ガス露点が80℃になる様に大気を供給
回転筒径:965mm
回転筒長さ:8m
略扇形の小空間数:4
加熱管伝熱面積:43m2
回転筒径:965mm
回転筒長さ:8m
加熱管伝熱面積:40m2
被処理物の供給量:470kg/h
入口水分:33.1%
出口水分:9.8%
STD空運転時動力:3.11kW
STD駆動動力:3.22kW
負荷運転による動力増加:0.11kW
乾燥試験終了後、間接加熱型回転乾燥機内の被処理物を全量採取し、充填率を計算したところ、充填率は57%であった。
被処理物の供給量:320kg/h
入口水分:33.0%
出口水分:9.9%
STD空運転時動力:3.11kW
STD駆動動力:3.46kW
負荷運転による動力増加:0.35kW
乾燥試験終了後、間接加熱型回転乾燥機内の被処理物を全量採取し、充填率を計算したところ、充填率は27%であった。
以上より、本発明の実施例によれば、乾燥能力の向上が図れると同時に所要動力も低減でき経済的な間接加熱型回転乾燥機であることが証明された。
10 回転筒
11 加熱管
16 分割壁
16A 羽根
18 中央カバー
18A 切欠部
20 装入装置
C 軸心
H 被処理物
K 小空間
Claims (5)
- 軸心周りに回転され、一端側から被処理物を装入し他端側からこの被処理物を排出し得る回転筒と、
前記回転筒の軸心と並行に前記回転筒内にそれぞれ配置されて回転筒内の被処理物を加熱する複数の加熱管と、
前記回転筒内に設けられて、前記回転筒の内部空間を前記回転筒の軸心に沿ってそれぞれ延びる複数の小空間に分割する複数の分割壁と、
を備えたことを特徴とする間接加熱型回転乾燥機。 - 被処理物を前記回転筒内に装入する装入装置と、
この装入装置と前記回転筒との間の隙間を封止するシール部に対応する大きさで回転筒の軸心近傍に配置された円筒状の中央カバーと、
を有し、
各分割壁が、前記中央カバーの外周面と回転筒の内周面との間を結ぶことを特徴とする請求項1記載の間接加熱型回転乾燥機。 - 前記中央カバーが、被処理物を回転筒内に装入する装入装置の近傍まで延長され、
延長された中央カバーの外周面に回転筒の内周面に達するスクリュー状の羽根を設置し、
スクリュー状の羽根が設置された中央カバーの部分を一部削除する切欠部を設けることを特徴とする請求項2に記載の間接加熱型回転乾燥機。 - 前記回転筒の半径の15%以上の長さだけ回転筒の軸心から離れた位置に、回転筒の軸心と並行に各加熱管が配列されることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載の間接加熱型回転乾燥機。
- 分割壁内或いは中央カバー内に熱媒体を供給することを特徴とする請求項1から請求項4の何れか1項に記載の間接加熱型回転乾燥機。
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