JP7244705B1

JP7244705B1 - 乾燥装置

Info

Publication number: JP7244705B1
Application number: JP2022164332A
Authority: JP
Inventors: 祐次高橋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-09-22
Filing date: 2022-09-22
Publication date: 2023-03-22
Anticipated expiration: 2042-09-22
Also published as: JP2024046565A

Abstract

【課題】昨今の情勢では、地球温暖化防止による脱炭素が主流になってきており、乾燥機をカーボンニュートラルに対応する。【解決手段】円筒状の乾燥槽と該乾燥槽から排出される廃蒸気を脱臭する高温ヒーター脱臭炉とを有し、前記乾燥槽が前記高温ヒーター脱臭炉に隣接して隙間をあけて配置され、前記乾燥槽と前記高温ヒーター脱臭炉の外側に、前記乾燥槽と前記高温ヒーター脱臭炉のそれぞれを別々に覆う加熱空間を形成するジャケットが設置され、該高温ヒーター脱臭炉の壁に上から片持ちにしたセラミックスのラジアントチューブを用いて伝熱面も熱源としており、乾燥速度を向上させ、第二熱風循環送風機を高温ヒーター脱臭炉の上部に設置し、前記高温ヒーター脱臭炉の加熱空間を形成するジャケットから取り込んだ熱風を前記ジャケットと、かつ一部を前記ラジアントチューブ内に導入することを特徴とする乾燥装置。【選択図】図１

Description

本発明は、工場スラッジ、脱水ケーキ、汚泥、汚水、浸出水、メッキ廃液、重金属廃液、スラリー、食品廃棄物などの廃棄物を乾燥（または、炭化）する装置に関するものであって、さらに詳しくは、より熱効率を高める機能を備えた装置である。さらに、カーボンニュートラル（脱炭素）に対応し電気式にした。

円筒状の乾燥槽と該乾燥槽から排出される廃蒸気を脱臭する高温酸化脱臭炉とを有する乾燥装置において、前記乾燥槽が前記高温酸化脱臭炉に隣接して配置され、前記乾燥槽と前記高温酸化脱臭炉の外側に、前記乾燥槽と前記高温酸化脱臭炉の両方を覆う加熱空間を形成するジャケットが設置され、前記乾燥槽から排出される廃蒸気を前記高温酸化脱臭炉内に上部から導入し、前記高温酸化脱臭炉の下部から排出される高温多湿ガスを前記ジャケット内に導入することを特徴とする乾燥装置がある。（特許文献１から３参照）

特許第５７５１７３３号公報特許第６０６５３１３号公報特許第６６７９１９３号公報

昨今の情勢では、地球温暖化防止による脱炭素が主流になってきており、乾燥機をカーボンニュートラルに対応する。

課題を解決するめの手段

本発明の乾燥装置は、円筒状の乾燥槽と該乾燥槽から排出される廃蒸気を脱臭する高温ヒーター脱臭炉とを有し、前記乾燥槽が前記高温ヒーター脱臭炉に隣接して隙間をあけて配置され、前記乾燥槽と前記高温ヒーター脱臭炉の外側に、前記乾燥槽と前記高温ヒーター脱臭炉のそれぞれを別々に覆う加熱空間を形成するジャケットが設置され、前記乾燥槽から排出される廃蒸気を前記高温ヒーター脱臭炉内に上部から導入し、前記高温ヒーター脱臭炉の下部から排出される高温多湿ガスを前記ジャケット内にそれぞれ導入する乾燥装置であって、
前記高温ヒーター脱臭炉は、ヒーターで高温にして臭気を熱して脱臭するものであり、該高温ヒーター脱臭炉の壁に上から片持ちにしたセラミックスのラジアントチューブを用いて伝熱面も熱源としており、
前記乾燥槽に入れる被乾燥物の充填高さより上であって、かつ前記高温ヒーター脱臭炉ジャケットの外周面に配置した第一熱風循環送風機によって、前記高温ヒーター脱臭炉ジャケット内の熱風を第一熱風循環送風機と乾燥槽の下部と乾燥槽のジャケットを接続する導入ラインとを通じて、前記乾燥槽下部から前記乾燥槽内及び／又は乾燥槽ジャケット内に導入し、乾燥速度を向上させ、第二熱風循環送風機を高温ヒーター脱臭炉の上部に設置し、前記高温ヒーター脱臭炉の加熱空間を形成するジャケットから取り込んだ熱風を前記ジャケットと、かつ一部を前記ラジアントチューブ内に導入することを特徴とする。

発明の効果

本発明の乾燥装置によれば、熱に耐えるセラミックスのラジアントチューブを脱臭炉の壁（伝熱面）とする為、この壁が組織変態を起こさなくなる。
本発明の乾燥装置によれば、熱効率の面では、高温ヒーター脱臭炉の炉壁を伝熱面として用いることで、炉壁から放出される熱を使い、乾燥槽と高温ヒーター脱臭炉を覆ったジャケット内を加熱して、熱効率を向上させ、乾燥、炭化速度を早めることが出来るため省エネになる。
本発明の乾燥装置によれば、第一熱風循環送風機にて前記ジャケット内の熱風を、前記乾燥槽下部から該乾燥槽内に導入し乾燥速度を向上させられる。希釈送風機で、空気を前記ジャケット内に導入し、前記ジャケット内の熱風を希釈出来るようにし、一部の過温度上昇を抑えられる。
本発明の乾燥装置によれば、乾燥槽に入れる被乾燥物の充填高さより上に配置した第一熱風循環送風機によって、ジャケット内の熱風を、乾燥槽下部から該乾燥槽内に導入することによって、乾燥速度を向上させることができると共に、乾燥槽から第一熱風循環送風機への被乾燥物の逆流を抑えることができる。

本発明の乾燥装置の概略図であり、（ａ）が水平断面図であり、（ｂ）が垂直断面図である。乾燥槽の外側のジャケットをはずした場合の概略図であり、（ａ）が水平断面図であり、（ｂ）が垂直断面図である。

本発明の乾燥装置について、実施例に基づいて具体的に説明する。単にバーナーをヒーターに置き換えただけでは、乾燥が良好に行えないために以下を採用した。なお、以下の実施例は、本発明の乾燥装置の一実施態様を示すものであって、本発明の乾燥装置の構成は、これに限られるものではない。

図１は、本発明の乾燥装置の一実施態様を示す概略図であり、（ａ）が水平断面図であり、（ｂ）が垂直断面図である。

本発明の乾燥装置（１００）は、高温ヒーター脱臭炉（１０３）の壁であるラジアントチューブの伝熱面（１２０Ａ）に高温に耐えるセラミックスのラジアントチューブ（１２０）を使用するものである。円筒状の乾燥槽（１０５）と該乾燥槽（１０５）から排出される廃蒸気（１３１）を脱臭する高温ヒーター脱臭炉（１０３）とを有しており、乾燥槽（１０５）が高温ヒーター脱臭炉（１０３）に隣接して隙間を有し設置される。駆動モーター（１１１）によって、回転軸（１０７）を中心に回転する回転巻上羽根（１０８）を有する乾燥槽（１０５）と高温ヒーター脱臭炉（１０３）のそれぞれに外側に加熱空間を形成するジャケット（１０６）が設置されている。これにより高温ヒーター脱臭炉（１０３）の壁にセラミックスのラジアントチューブ（１２０）を使ったラジアントチューブの伝熱面（１２０Ａ）として使用が可能となり、ジャケット（１０６）内に効率よく熱を与える。このジャケット（１０６）で乾燥槽（１０５）の壁を伝熱面（１０４Ｂ）として熱を与え、被乾燥物を上記回転巻上羽根（１０８）で遠心力をつけてこの伝熱面（１０４Ｂ）にぶつけて乾燥する。さらに、乾燥槽（１０５）から排出される廃蒸気（１３１）を高温ヒーター脱臭炉（１０３）内に導入する配管（１１５）が乾燥槽（１０５）の天井部と高温ヒーター脱臭炉（１０３）の上部との間に配備され、高温ヒーター脱臭炉（１０３）の下部から排出される高温多湿ガスを乾燥槽（１０５）のある前記ジャケット（１０６）の加熱空間に導入する為、ラジアントチューブの伝熱面（１２０Ａ）と二重に熱を加えることで高効率であり、ラジアントチューブの伝熱面（１２０Ａ）にセラミックスのラジアントチューブ（１２０）を使用することで高温にも耐える。高温になると乾燥槽が組織変態を起こす懸念があるため乾燥槽（１０５）にセンサーをつけて、ある温度をこえたらヒーターを止める。

材質は例えば、高温ヒーター脱臭炉（１０３）がセラミックスであり、乾燥槽（１０５）がステンレスである。
このように高温ヒーター脱臭炉（１０３）と乾燥槽（１０５）では材質が違う為、くっつけると熱膨張率の違いで破損するので、隣接した高温ヒーター脱臭炉（１０３）と乾燥槽（１０５）の間に隙間をあける。
セラミックスのラジアントチューブ（１２０）は、熱膨張率が小さく上と下の両方を固定する両持ちでは破損の可能性がある為、高温ヒーター脱臭炉（１０３）の上から片持ちにして、下は固定しない。
高温ヒーター脱臭炉（１０３）の下部は、精製ガスが１秒間で高温ヒーター脱臭炉（１０３）からジャケット（１０６）内に移動するように隙間をあける。

さらに、乾燥槽（１０５）及び脱臭炉の側壁の外周面を凹凸形状のフィンにすることによって、伝熱面の表面積を増加させることが可能になり、さらに、約１０％の熱効率の改善が認められた。

また、前述の構成に加えて、ジャケットにスターリング発電機を設置することにより、５００Ｗ以上の電力を取出すことができる。

ラジアントチューブの材質は、炭化ケイ素がＳＩＣ（ｓｉｌｉｃｏｎｃａｒｂｉｄｅ）、常圧焼結炭化ケイ素がＳＳＩＣ（ｐｒｅｓｓｕｒｅｌｅｓｓｓｉｎｔｅｒｅｄｓｉｌｉｃｏｎｃａｒｂｉｄｅ）になる。また、新素材にも対応したい。
また、脱臭炉のジャケットのかわり、もしくはジャケットの外側にキャスタブルが使える。
セラミックスの断熱材もある。

乾燥装置（１００）は、ジャケット（１０６）外部高めから、第一熱風循環送風機（１０９）にて熱風を、乾燥槽（１０５）下部へ導入し乾燥速度を向上させるものである。以前は、乾燥槽（１０５）内の乾燥速度で伝熱面（１０４Ｂ）を増やす必要があったが、この乾燥装置では、高温の熱風で乾燥速度が向上する為、乾燥槽（１０５）を小型化できる。もとの間接加熱に加え直接熱風を使い壁を伝熱面にした新型の脱臭炉のヒーターの熱を効率よく使用出来る。つまり、回転巻上羽根（１０８）で所定角度ずつの位相のずれはなく、高温ヒーター脱臭炉（１０３）の壁を伝熱面にするという高熱効率にした新型の乾燥装置（１００）のジャケット（１０６）からの熱風を乾燥槽（１０５）に導入するというまったく新しい発想に基づくものである。この熱風は蒸発速度が速い。又、希釈送風機（１１０）で、空気を前記ジャケット（１０６）内に導入し、ジャケット（１０６）内の熱風を希釈出来るようにし、過温度上昇を抑えられるようにしておく。これにより、セラミックスのラジアントチューブ以外の組織変態を起こす可能性がある部分で温度上昇を抑えることが出来る。ヒーターストップでも抑えられるが、ヒーターストップをしないで温度上昇を抑えたい場合に有効である。ブロワーは、送風機の一例である、送風できればブロワーでなくてもよい。

さらに、乾燥槽から第一熱風循環送風機（１０９）への被乾燥物の逆流を抑える必要がある。第一熱風循環送風機（１０９）は、好ましくは乾燥槽（１０５）に入れる被乾燥物の充填高さより上に配置する。この構成にすることで、乾燥速度を向上させることができると共に、乾燥槽（１０５）から第一熱風循環送風機（１０９）への被乾燥物の逆流を抑えることができる。第一熱風循環送風機（１０９）は、好ましくはジャケット（１０６）の高めの位置に配置する。高めとは例えば乾燥槽（１０５）の半分の高さより上のことである。第一熱風循環送風機（１０９）と乾燥槽（１０５）をつなぐ配管は、ジャケット（１０６）内で高温で焼ける場合はジャケットの外側を通す。この場合、第一熱風循環送風機（１０９）も吸込み口以外は外付けとする。

図２は、被乾燥物に付着性がある場合、乾燥槽の伝熱面（１０４Ｂ）を高温にすると伝熱面に被乾燥物が付着する。これをさけるため乾燥槽の外側のジャケットをはずし、伝熱面では乾燥せず、残った脱臭炉側の高熱効率ジャケットからの熱風のみで乾燥する。

高温ヒーター脱臭炉（１０３）の上部に第二熱風循環送風機（１３４）を置き、前記高温ヒーター脱臭炉の加熱空間を形成するジャケットから取り込んだ熱風を前記ジャケットと、かつ一部を前記ラジアントチューブ内に導入し脱臭炉内の流量をまかない、ヒーターの周辺にこもってしまう熱を発散させ、ジャケット内の温度分布のバランスを保つ。ヒーター（２００）はラジアントチューブ内の上側に設置するか、ラジアントチューブの外側のジャケット内の設置でも構わない。第一熱風循環送風機の吐出側の吐出バルブ（１３２ｂ）以外の二股のライン図２では片側一方を乾燥槽底部に接続し、図１では、もう一方を乾燥槽のジャケットに接続し、二又のラインのどちらか一方、又は両方に流量調整バルブ（１３３ａ）をつける。第２熱風循環送風機の吐出側の吐出バルブ（１３２ｃ）以外の二股のラインは、一方を脱臭炉のジャケットに接続し、もう一方をラジアントチューブ内である脱臭炉側に接続し、二又のラインのどちらか一方、又は両方に流量調整バルブ（１３３ｂ）をつける。念のため、吐出バルブ（１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ）は、圧力が上がり過ぎるのを防止するために設ける。
送風機の一例は、ブロワーである、ヒータの熱は、バーナーのように発散しないため、送風機やシロッコファンなどの送風出来るもので熱風を回す必要がある。
本実施形態によれば、バーナーをヒーターに置き換えたときに生ずる不具合を解決し、良好な乾燥処理を実現できる。そして、バーナーに比べて二酸化炭素の排出量
を大幅に軽減できる。
ヒーターは、例えば加熱温度６００℃～１０００℃以上の仕様のものを用いる。
ヒーターは、ラジアントチューブ内に設置する場合は第二熱風循環送風機（１３４）からの熱風を通過させる隙間や流路があると好ましい。ヒーターをラジアントチューブの外側でジャケット内に設置する場合も熱風を通過させる隙間や流路があると好ましい。
第二熱風循環送風機（１３４）から吐出した熱風は、すぐに第二熱風循環送風機（１３４）に吸い込まれないようにするため、高温ヒーター脱臭炉のジャケット内に仕切り板（１３５）を設ける。

１０３・・・高温ヒーター脱臭炉
１０４Ｂ・・・伝熱面
１０５・・・乾燥槽
１０６・・・ジャケット
１０７・・・回転軸
１０８・・・回転巻上羽根
１０９・・・第一熱風循環送風機
１１０・・・希釈送風機
１１１・・・駆動モーター
１１５・・・配管
１２０・・・セラミックスのラジアントチューブ
１２０Ａ・・・ラジアントチューブの伝熱面
１３１・・・廃蒸気
１３２ａ・・・吐出バルブ
１３２ｂ・・・吐出バルブ
１３２ｃ・・・吐出バルブ
１３３ａ・・・流量調整バルブ
１３３ｂ・・・流量調整バルブ
１３４・・・第２熱風循環送風機
１３５・・・仕切り板
２００・・・ヒーター

Claims

円筒状の乾燥槽と該乾燥槽から排出される廃蒸気を脱臭する高温ヒーター脱臭炉とを有し、前記乾燥槽が前記高温ヒーター脱臭炉に隣接して隙間をあけて配置され、前記乾燥槽と前記高温ヒーター脱臭炉の外側に、前記乾燥槽と前記高温ヒーター脱臭炉のそれぞれを別々に覆う加熱空間を形成するジャケットが設置され、前記乾燥槽から排出される廃蒸気を前記高温ヒーター脱臭炉内に上部から導入し、前記高温ヒーター脱臭炉の下部から排出される高温多湿ガスを前記ジャケット内にそれぞれ導入する乾燥装置であって、
前記高温ヒーター脱臭炉は、ヒーターで高温にして臭気を熱して脱臭するものであり、該高温ヒーター脱臭炉の壁に上から片持ちにしたセラミックスのラジアントチューブを用いて伝熱面も熱源としており、
前記乾燥槽に入れる被乾燥物の充填高さより上であって、かつ前記高温ヒーター脱臭炉ジャケットの外周面に配置した第一熱風循環送風機によって、前記高温ヒーター脱臭炉ジャケット内の熱風を第一熱風循環送風機と乾燥槽の下部と乾燥槽のジャケットを接続する導入ラインとを通じて、前記乾燥槽下部から前記乾燥槽内及び／又は乾燥槽ジャケット内に導入し、乾燥速度を向上させ、第二熱風循環送風機を高温ヒーター脱臭炉の上部に設置し、前記高温ヒーター脱臭炉の加熱空間を形成するジャケットから取り込んだ熱風を前記ジャケットと、かつ一部を前記ラジアントチューブ内に導入することを特徴とする乾燥装置。
円筒状の乾燥槽と該乾燥槽から排出される廃蒸気を脱臭する高温ヒーター脱臭炉とを有し、前記乾燥槽が前記高温ヒーター脱臭炉に隣接して隙間をあけて配置され、前記乾燥槽と前記高温ヒーター脱臭炉の外側に、前記高温ヒーター脱臭炉のみを覆う加熱空間を形成するジャケットが設置され、前記乾燥槽から排出される廃蒸気を前記高温ヒーター脱臭炉内に上部から導入し、前記高温ヒーター脱臭炉の下部から排出される高温多湿ガスを前記ジャケット内に導入する乾燥装置であって、
前記高温ヒーター脱臭炉は、ヒーターで高温にして臭気を熱して脱臭するものであり、該高温ヒーター脱臭炉の壁に上から片持ちにしたセラミックスのラジアントチューブを用いており、
前記乾燥槽に入れる被乾燥物の充填高さより上であって、かつ前記ジャケットの外周面に配置した第一熱風循環送風機によって、前記ジャケット内の熱風を第一熱風循環送風機と乾燥槽の下部を接続する導入ラインを通じて、前記乾燥槽下部から前記乾燥槽内に導入し乾燥速度を向上させ、第二熱風循環送風機を高温ヒーター脱臭炉の上部に設置し、前記高温ヒーター脱臭炉の加熱空間を形成するジャケットから取り込んだ熱風を前記ジャケットと、かつ一部を前記ラジアントチューブ内に導入することを特徴とする乾燥装置。
前記第二熱風循環送風機の吐出側の吐出バルブ以外の二股のラインには、どちらか一方か、両方に流量調整バルブをつけることを特徴とする請求項１又は２に記載の乾燥装置。
前記高温ヒーター脱臭炉の第二熱風循環送風機には吐出バルブを設けることを特徴とする請求項１又は２に記載の乾燥装置。