JP6371658B2 - 乾燥設備並びにその運転方法 - Google Patents
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Description
そして本出願人は、前記乾燥設備の安定した運転を実現するための手法を発明し、既に特許権を取得しており(特許文献1参照)、更に乾燥設備によるペースト状物質(汚泥)の乾燥を安定して連続的に行えるようにした手法を発明し、既に特許権を取得している(特許文献2参照)。
この発明は図6示すように、バーナ36a″により加熱された熱風炉3″により生成された熱風を、乾燥機5″に供給して汚泥Dとの接触を図るものであり、汚泥Dを乾燥した熱風(排気ガスG)は、循環ファン71″の吸引作用により排気口54″から排出された後、排気ガス流路7″を通って熱風炉3″に至り、ここで再加熱された後、再度乾燥機5″内に供給されるように構成された乾燥設備1″に関するものである。
しかしながら流動層燃焼炉を熱風炉3″として適用しようとした場合、以下に示すような課題があった。
具体的には、RDF等の固形燃料は、流動層燃焼炉における流動層内において自己燃焼することとなるが、燃焼が過度になると容易に850℃以上の高温となってしまい、金属部品が溶融してしまう恐れがある。
このような高温状態となる事態が発生した場合には、流動室内に散水を行うことにより温度上昇を防ぐことも可能であるが、散水量が多大となってしまうことに加え、散水用に設けられる管路及びノズル等が熱によって損傷してしまうことも避けられない。
また特に乾燥を主目的とする乾燥設備1″では、極力、水を使用しないことが望まれる。
そしてこれら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。
また昇温された排気ガスを外気と混合することにより、排気ガスに含まれる水分の結露を防止することができ、熱風炉に供給される流動風を高湿状態に維持することができる。
更にまた排気ガスと外気との混合比を最適化して、固形燃料による発熱量が過剰になってしまうのを防止することができる。
また昇温された排気ガスを外気と混合することにより、排気ガスに含まれる水分の結露を防止することができ、熱風炉に供給される流動風を高湿状態に維持することができる。
更にまた排気ガスと外気との混合比を最適化して、固形燃料による発熱量が過剰になってしまうのを防止することができる。
図1に骨格的に示すのが乾燥設備1であり、このものは乾燥機5に対し、その投入口51に供給ホッパ2を臨ませ、またその熱風吹込口53に熱風炉3を接続し、またその排出口52に取出コンベヤ6を臨ませて成るものである。
また前記熱風炉3は流動層燃焼炉が適用されたものであり、前記乾燥機5から排出される排気ガスGを流動風として供することができるように、乾燥機5と熱風炉3との間に排気ガス流路7が設けられている。
更に乾燥設備1には、図示は省略するが、乾燥機5や熱風炉3を制御するための制御ユニットが具えられている。
まず前記供給ホッパ2について説明すると、このものは箱型の容器の底部に、インバータモータM2によって駆動されるスクリューコンベヤ2aを具え、容器内に収容された汚泥D等の被乾燥物をスクリューコンベヤ2a(インバータモータM2)の回転数に応じて適量排出するものである。
熱風炉3は一例として図1、3に示すように、中空タワー状の全体形状を成すものであり、実質的な燃焼空間となる流動室31と、この流動室31の上下に各々連接された排気室32及び流動風吹込室33と、流動室31と流動風吹込室33とを仕切る目皿板34と、固形燃料Fを流動室31内に供給するための投入装置35とを主要部材として具えて成るものである。
そして前記流動風吹込室33に給気口33aが形成され、排気室32に排気口32a及び投入口32bが形成される。
また排気室32における流動室31の上方部分に、下方に向けられた散水ノズル37が具えられる。
更にまた前記給気口33aには、始動炉36が接続されるものであり、この始動炉36には始動バーナ36aが具えられている。
なお排気口32aと乾燥機5における熱風吹込口53とを結ぶ熱風流路4には、給気ダンパ41が具えられる。
また熱風流路4は、排気口32aと、後述する熱交換器78とを結ぶように分岐しており、この分岐路を熱風流路4Bとする。そしてこの熱風流路4Bにはバルブ43が具えられている。
また前記投入装置35は箱型の容器の底部に、インバータモータM3によって駆動されるスクリューコンベヤ35aを具え、容器内に収容された固形燃料Fをスクリューコンベヤ35a(インバータモータM3)の回転数に応じて適量排出するものである。
そして前記ドラム50とモータM51の出力軸とにチェーン59が巻回され、モータM51によりドラム50が回転駆動される。更にドラム50の両端は蓋部材50a、50bによって境界部がシールされた状態で塞がれている。
また、ドラム50の中心付近を貫通するように設けられた軸55aがモータM52により回転駆動されるものであり、この軸55aに攪拌翼55が具えられている。
前記排気ダンパ73は、一例としてコントロールモータの回転により翼板が開閉動作して通過ガスの風量の加減または閉止をするための機器であり、このような構成は本明細書中で示す他のダンパについても同様である。
そして循環ファン71と、始動炉36に接続される流動ブロワ79との間が二路に分岐されており、分岐路の一方には外気バルブ77aが具えられた外気取込路77が接続されることにより、この接続部が排気ガスGと外気との混合部77bとされている。また排気ガス流路7の分岐始点と、前記混合部77bとの間には、流量調整バルブ77cが具えられている。
またもう一方の分岐路である排気ガス流路7Bには、排気ガスGの昇温手段の一例である熱交換器78及び流量調整バルブ78aが具えられている。
更にまた、排気ガス流路7Bからは熱風炉3に向けて排気ガス流路7B2が設けられ、この排気ガス流路7B2に流量調整バルブ78bが具えられている。
そして排気ガス流路7と排気ガス流路7Bは、混合部77bの下流において合流するものであり、この合流部77dと前記流動ブロワ79との間に流量調整バルブ79aが具えられている。
因みにこの実施例では、流動ブロワ79と始動炉36との間に流量計79bを設け、この流量計79bの測定値に基づいて外気バルブ77aの開度を調節する制御が行われるようにした。
なお前記合流部77dを、混合部77bの上流側としてもよい。
まず前記乾燥機5におけるモータM52には電流計56が接続される。
また前記乾燥機5における排気口54付近には、温度センサ54aのプローブが内部に位置するようにしてこのものが配される。
また熱風流路4における給気ダンパ41と乾燥機5における熱風吹込口53との間に、温度センサ42のプローブがその内部に位置するようにして配される。
また前記取出コンベヤ6におけるU型トラフの内部に、乾燥品温度センサ60のプローブが位置するようにしてこのものが配される。
そして前記電流計56、温度センサ54a、温度センサ42及び乾燥品温度センサ60並びに排気ダンパ73の信号ライン及びインバータモータM2の信号ラインが、制御ユニットにおけるファジィ制御回路(ファジィ制御装置)に接続される。
更にまた排気ガス流路7における排気口54と集塵器72とを結ぶ管路内に、プローブが臨むようにして、圧力センサ74が具えられる。
そしてこれら温度センサ38、圧力センサ74及び温度センサ54aが、制御ユニットにおけるPID制御回路(PID制御装置)に接続される。
なお、流量調整バルブ78bは、上記PID制御によらない手動式のダンパであっても構わない。あるいは、流量調整バルブ78bの代わりに、後述する図4におけるブロワ7Eを、上記PID制御を用いてインバータで駆動させて用いることも可能である。
また前記温度センサ38は、流動室31内の流動砂S層の温度を補助的に上昇させるために、助燃バーナ39から流動砂S層中に供給されて燃焼する燃油の供給量の制御にも用いられる。
そして前記温度センサ38の検出値を用いて前記流量調整バルブ77c、流量調整バルブ78a、流量調整バルブ78bの開度がPID制御される。
また前記圧力センサ74の検出値を用いて、前記給気ダンパ41の開度がPID制御される。
また前記温度センサ54aの検出値を用いて、前記投入装置35におけるインバータモータM3がPID制御される。
まず乾燥設備1の運転立ち上げ時の作動態様について説明する。はじめに循環ファン71及び流動ブロワ79を起動し、ドラム50及び軸55aを回転させ、更に始動バーナ36aに点火する。
熱風炉3においては、流動室31内に流動砂Sが投入されており、この流動砂Sと、始動炉36から流動風吹込室33に供給される熱風とによって、目皿板34の上方に流動層が形成される。そして投入装置35によって流動室31内に固形燃料F(RDF等)が供給されると、この固形燃料Fは、流動層内において加熱されて自己燃焼することとなる。
固形燃料Fの燃焼によって生成された熱風(一例として650℃)は、排気室32を経て排気口32aから熱風流路4を通じて乾燥機5に供給される。また熱風の一部はバルブ43の開度に応じて、熱風流路4Bを通じて熱交換器78に送られる。
次いで排気ガスGは循環ファン71の後段において、流量調整バルブ77c、流量調整バルブ78a、流量調整バルブ78bの開度に応じて分流される。
この際、熱交換器78に送られた排気ガスG(200℃)は、熱風炉3から送られてくる熱風(650℃)の熱によって昇温(450℃)される。
一方、混合部77bに送られた排気ガスGには、外気バルブ77aの開度に応じた外気が混入される。
そして昇温された排気ガスGと、外気が混入された排気ガスGとは、合流部77dにおいて再び混合され、流量調整バルブ79a、流動ブロワ79を経由して、始動炉36において必要に応じて再加熱された後、流動風吹込室33に供給される。
なお排気ガスGに対して外気を取り込むことにより酸素濃度が上昇し、固形燃料Fの自己燃焼が過度になってしまうことが起き得るが、乾燥設備1においては、熱交換器78によって排気ガスGの昇温が行われるため、結露の発生を防止して、排気ガスGを湿度の高い状態で流動室31に送り込むことができるため、過度の自己燃焼を防止することができるものである。
また流動室31内における固形燃料Fの燃焼が過度になると、容易に850℃以上の高温となってしまい、金属部品等であっても溶融してしまう恐れがある。このため固形燃料Fの自己燃焼の度合が制御されるものであり、「乾燥機出口熱風温度設定値」に対してのPID制御により投入装置35の排出速度(インバータモータM3の周波数)を調整し、温度センサ54aによる検出値が「乾燥機出口熱風温度設定値」に近付くように、熱風炉3への固形燃料Fの投入量を自動調整する制御が行われる。
また「乾燥機出口熱風圧力設定値」に対してのPID制御により給気ダンパ41の開度を調整し、圧力センサ74による検出値が、「乾燥機出口熱風圧力設定値」に近付くように、乾燥機5への熱風投入量を自動調整する制御が行われる。
更に流量計79bの検出値に対するPID制御により、外気バルブ77aの開度が調整され、加えて温度センサ38の検出値に対するPID制御により、流量調整バルブ77c、流量調整バルブ78a、流量調整バルブ78bの開度が調整されるため、流動室31内での流動状態を維持するための風量を維持しつつ、外気と排気ガスGの混合気の酸素濃度を10%以下に自動調整する制御が行われるものであり、これによっても、流動室31内にける固形燃料Fの過度の自己燃焼が防止される。
このような制御は、温度センサ38による温度測定値と、事前に別途測定された外気と排気ガスGとの混合気の酸素濃度とが、相関関係を持つことが確認されていることに基づいて成される制御である。
もちろん温度センサ38とは別途に酸素センサを設けて、この酸素センサの計測値に基づいて、外気と排気ガスGの混合気の酸素濃度を制御してもかまわない。
また昇温された排気ガスGを外気と混合することにより、排気ガスGに含まれる水分の結露を防止することができ、熱風炉3に供給される流動風を高湿状態に維持することができる。
更にまた流動室31内での流動状態を維持するための風量を維持しつつ、排気ガスGと外気との混合比を最適化して、固形燃料Fによる発熱量が過剰になってしまうのを防止するとともに、燃焼の制御を容易にすることができる。
本発明は上述した実施例を基本となる実施例とするものであるが、本発明の技術的思想に基づいて、例えば以下に示すような実施例を採ることも可能である。
具体的には、上述した基本となる実施例は乾燥機5として、熱風を用いるとともに、熱風と被乾燥物とが直接接触する回転ドラム式乾燥機を適用したものであったが、例えば図4に示すように伝導伝熱式乾燥機を乾燥機5として採用することも可能である。このような伝導伝熱式乾燥機としては、例えば本出願人による特許出願である特開2005−207613に開示された装置が適用可能である。
またこのような構成が採られる場合、伝導伝熱式乾燥機(乾燥機5)には、乾燥のための熱源として蒸気が供給され、被処理物から蒸発した水分を外部に搬送するためキャリアガスとして、熱風炉3によって生成された熱風を乾燥機5に供給するような構成が採られるものである。
更に乾燥機5から排出されたキャリアガスから凝縮器により水分を除去し、適宜昇温し、更に外気が混入された後、熱風炉3の流動風として供することができるように構成されるものである。
更に伝導伝熱式乾燥機(乾燥機5)においては、前記熱源としての蒸気が供給されて、汚泥Dを撹拌しつつ間接加熱を行う部材を回転させるためのモータの電流値が、電流計56によって測定される。
また図4に示された乾燥設備1では、熱交換器78を経由した排気ガスGが、排気ガス流路7Bから分岐した排気ガス流路7Cを通じて、直接、熱風炉3に供給される構成が採られている。なお排気ガス流路7Cには、外気取込路7D及びブロワ7Eが具えられている。
2 供給ホッパ
2a スクリューコンベヤ
3 熱風炉
31 流動室
32 排気室
32a 排気口
32b 投入口
33 流動風吹込室
33a 給気口
34 目皿板
35 投入装置
35a スクリューコンベヤ
36 始動炉
36a 始動バーナ
37 散水ノズル
38 温度センサ
39 助燃バーナ
4 熱風流路
4B 熱風流路
41 給気ダンパ
42 温度センサ
43 バルブ
5 乾燥機
50 ドラム
50a 蓋部材
50b 蓋部材
51 投入口
52 排出口
53 熱風吹込口
54 排気口
54a 温度センサ
55 攪拌翼
55a 軸
56 電流計
57 支持ローラ
59 チェーン
6 取出コンベヤ
60 乾燥品温度センサ
7 排気ガス流路
7B 排気ガス流路
7B2 排気ガス流路
7C 排気ガス流路
7D 外気取込路
7E ブロワ
71 循環ファン
72 集塵器
73 排気ダンパ
74 圧力センサ
77 外気取込路
77a 外気バルブ
77b 混合部
77c 流量調整バルブ
77d 合流部
78 熱交換器
78a 流量調整バルブ
78b 流量調整バルブ
79 流動ブロワ
79a 流量調整バルブ
79b 流量計
B 基台
D 汚泥
F 固形燃料
G 排気ガス
M2 インバータモータ
M3 インバータモータ
M51 モータ
M52 モータ
M6 インバータモータ
P 乾燥品
S 流動砂
Claims (2)
- 乾燥機に対し、その投入口に供給ホッパを臨ませ、またその熱風吹込口に熱風炉を接続し、またその排出口に取出コンベヤを臨ませて成る乾燥設備において、
前記熱風炉は流動層燃焼炉が適用されたものであり、前記乾燥機の排気ガスを流動風として供することができるように、乾燥機と熱風炉との間に排気ガス流路が設けられており、
前記排気ガス流路には排気ガスと外気との混合部が形成されており、且つこの混合部の上流側には、排気ガスの昇温手段が具えられており、
前記熱風炉における流動室内の温度に対してのPID制御により、排気ガスと外気との混合比を自動調整する制御を行うためのPID制御装置が具えられていることを特徴とする乾燥設備。
- 乾燥機に対し、その投入口に供給ホッパを臨ませ、またその熱風吹込口に流動層燃焼炉が適用された熱風炉を接続し、またその排出口に取出コンベヤを臨ませて成る乾燥設備の運転方法において、
前記乾燥機の排気ガスを昇温した後、外気を混合したものを熱風炉の流動風として供し、
前記熱風炉における流動室内の温度に対してのPID制御により、排気ガスと外気との混合比を自動調整する制御を行うことを特徴とする乾燥設備の運転方法。
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