JPH11309500A - 遠心薄膜乾燥機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率良く汚泥を乾燥させることができる遠心
薄膜乾燥機を提供する。 【解決手段】 遠心薄膜乾燥機は加圧蒸気室外胴２８
と、加圧蒸気室外胴２８内に設置された複数の伝熱胴２
１、２２、２３とを備えている。各伝熱胴２１、２２、
２３内には、ブレード５０、４７、４８を有する主軸３
４、３５、３６が伝熱胴２１、２２、２３と同軸に設け
られている。伝熱胴２１、２２、２３は加圧蒸気室外胴
２８内に３本配置されており、汚泥供給管３９を通って
供給される汚泥は、分岐管４０を経て各伝熱胴２１、２
２、２３内へ送られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は汚泥を乾燥させる遠
心薄膜乾燥機に係り、とりわけ大容量の汚泥を安定して
乾燥することができる遠心薄膜乾燥機に関する。

【０００２】本発明は、例えば食品工業・化学工業・産
業廃棄物処理業・下水処理業およびヘドロ減容化等に用
いられる汚泥乾燥用の遠心薄膜乾燥機に関する。

【０００３】

【従来の技術】図１０および図１１により、従来の遠心
薄膜乾燥機について説明する。このうち図１０（Ａ）は
遠心薄膜蒸発乾燥機の全体断面図、図１０（Ｂ）は図１
０（Ａ）のｂ部の部分拡大図、図１０（Ｃ）は図１０
（Ａ）のｃ部の部分拡大図、図１０（Ｄ）は図１０
（Ａ）のｄ部の部分拡大図である。図１１は図１０
（ａ）のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。

【０００４】図１０および図１１に示すように、従来の
遠心薄膜蒸発乾燥機は、薄肉の伝熱胴１と、この伝熱胴
１と同軸に設けられた主軸２とを有し、この主軸２はＶ
ベルト３ａを介して駆動モータ３によって回転駆動され
るようになっている。また、主軸２の上部には分配リン
グ５が設けられ、被処理物投入口としての汚泥投入口４
から供給された汚泥は、分配リング５を通って伝熱胴１
の内面に均一に投入される。さらに、伝熱胴１内に分散
された汚泥を薄膜状にするためのブレード６が主軸２に
軸方向および円周方向に複数段・複数枚取り付けられて
いる。また、ブレード６は伝熱胴１との間の汚泥を介し
てわずかな隙間を保ちながら動くため、大きな固形分の
かみこみが発生することがある。このかみこみ等による
異常を防ぐため、ブレード６には、その根元にヒンジ７
が取り付けられ、可動により逃げられるようになってい
る。

【０００５】また、主軸２は伝熱胴１の上部および下部
に設けられた軸受８、９によって支持され、このうち下
部軸受９はスポーク１０によって保持されるとともにス
ポーク１０の下部には排出口１１が形成されている。さ
らに、伝熱胴１の上部には、汚泥から発生する蒸発蒸気
を排気するための排気口１２が設けられている。さら
に、伝熱胴１の外側には、汚泥の脱水・乾燥を行うため
の熱源となる蒸気を通す蒸気ジャケット１３が設けら
れ、この蒸気ジャケット１３には加圧蒸気入り口１４か
ら蒸気が流入するとともに、蒸気ジャケット１３内の蒸
気は加圧蒸気出口１５から流出するようになっている。

【０００６】図１０および図１１において、汚泥投入口
４から伝熱胴１内に供給された汚泥１６は、主軸２とと
もに回転する分配リング５によって伝熱胴１内面に沿う
ように分散される。さらに、汚泥１６は主軸２とともに
回転するブレード６によって掻き取られ、伝熱胴１内面
に薄膜状に引き延ばされる。そして、薄膜状になった汚
泥１６は重力と次々に供給される新しい汚泥の圧力によ
って、少しつづ下方に進む。その際、伝熱胴１外側の蒸
気ジャケット１３に供給されている加熱蒸気によって、
汚泥１６は伝熱胴１を介して加熱される。その後、汚泥
１６はその水分が徐々に脱水され、乾燥汚泥となり、伝
熱胴１の下端に設けられた排出口１１より排出される。
一方、汚泥から蒸発した蒸気は排気口１２から抽気し排
気される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した遠心薄膜乾燥
機を用いて、例えば、公共下水の汚泥を乾燥させる場
合、多量の汚泥を処理する必要があるため、それに見合
った処理能力を得るために伝熱面積が広く大型の構造の
遠心薄膜乾燥機が要求される。この場合、構造形状は、
高さ制限等からＬ／Ｄ（Ｌ：伝熱胴の長さ、Ｄ：伝熱胴
の直径）が小さくなる傾向になる。一方、伝熱胴１内部
の汚泥からの蒸発蒸気の流速をある程度確保するため、
ブレード６の大きさ形状はある程度一定とする必要があ
り、このため、主軸２は伝熱胴１の拡大につれて太くな
り、中央部に乾燥特性には不必要な空間が増加する。

【０００８】また、伝熱胴１は圧力容器のため、直径が
大きくなると、耐圧を確保するため板厚をほぼ直径に比
例して厚くする必要がある。乾燥性能は板厚に大きく影
響され、板厚が厚くなるほど乾燥性能が悪くなり、同じ
蒸発量を得るためには、より多くの伝熱面積が必要にな
る。

【０００９】従って、従来構造をそのまま拡大し大型化
した構造では、単位体積当たりの処理量が著しく低下
し、これによって乾燥機の設置スペースの増大、乾燥機
設置架台の強度等に悪影響となる恐れがある。

【００１０】また、この遠心薄膜乾燥機では、乾燥汚泥
の含水率を調整する手段として主軸の回転速度の変更あ
るいは処理流量の変更も考えられるが、回転速度を上昇
させると直接機械の寿命を短くすることになり、処理流
量の減少は処理場全体の運転を考慮すると問題である。

【００１１】本発明は、このような点を参照してなされ
たものであり、大容量の汚泥を安定した含水率で乾燥処
理が可能で、しかも運転経費を低減し、稼働率を高く運
転できる遠心薄膜乾燥機を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、加圧蒸気室外
胴と、加圧蒸気室外胴内に配置され、汚泥が投入される
複数の伝熱胴と、各伝熱胴内に伝熱胴と同軸に配置され
るとともに、汚泥を伝熱胴内面に引延ばすブレードが取
付けられた主軸と、を備えたことを特徴とする遠心薄膜
乾燥機である。

【００１３】本発明によれば、加圧蒸気室外胴内に複数
の伝熱胴を配置することにより、汚泥の処理能力を高め
て効率的に汚泥を乾燥させることができる。

【００１４】また本発明は、汚泥が投入される伝熱胴
と、伝熱胴内に伝熱胴と同軸に配置されるとともに、汚
泥を伝熱胴内面に引延ばすブレードが取付けられた主軸
とを備え、伝熱胴は垂直方向に対して傾斜していること
を特徴とする遠心薄膜乾燥機である。

【００１５】本発明によれば、伝熱胴を垂直方向に対し
て傾斜させるこことにより、伝熱胴内において汚泥をよ
り長く滞留させることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】第１の実施の形態 以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明
する。

【００１７】図１乃至図５は本発明による遠心薄膜乾燥
機の第１の実施の形態を示す図である。

【００１８】図１乃至図５に示すように、遠心薄膜乾燥
機は、加圧蒸気室外胴２８と、この加圧蒸気室外胴２８
内に配置され内部に汚泥が投入される複数の伝熱胴２
１、２２、２３と、各伝熱胴２１、２２、２３内に伝熱
胴２１、２２、２３と同軸に配置された主軸３４、３
５、３６とを備えている。

【００１９】このうち伝熱胴２１、２２、２３は３本設
けられ、各伝熱胴２１、２２、２３は加圧蒸気室外胴２
８内において平面からみて正三角形を構成するよう配置
されている（図２）。

【００２０】また加圧蒸気室外胴２８の内部には、加圧
蒸気室２４が形成されており、さらに加圧蒸気室外胴２
８の上部には加圧蒸気入口２９が設けられ、加圧蒸気室
外胴２８の下部には加圧蒸気出口３０が設けられてい
る。

【００２１】また、加圧蒸気室外胴２８の上部には上部
胴３１が配置され、さらに上部胴３１の上方には駆動モ
ータ３２が設けられている。また上部胴３１には汚泥か
ら蒸発した蒸気を排気する蒸発蒸気排気口３３が設けら
れており、さらに上部胴３１内には駆動モータ３２の動
力を各伝熱胴２１、２２、２３内の主軸３４、３５、３
６に伝えるギア３７が設けられている。

【００２２】一方、加圧蒸気室外胴２８の下部には、乾
燥汚泥を排出する排出胴３８が設けられている。さらに
排出胴３８には汚泥供給管３９が取付けられており、こ
の汚泥供給管３９は排出胴３８内から加圧蒸気室外胴２
８内へ垂直方向に延び、汚泥供給管３９は分岐管４０を
介して各伝熱胴２１、２２、２３へ接続されている。こ
の場合、汚泥供給管３９は加圧蒸気室外胴２８内の略中
央部に配置されている。

【００２３】次に図３により、伝熱胴２１、２２、２３
のうち、伝熱胴２２、２３の内部構造について詳述する
が、伝熱胴２１の内部構造も伝熱胴２２、２３と略同様
の構成を有している。図３に示すように、伝熱胴２２、
２３内の主軸３５、３６の上部および下部には主軸３
５、３６を回転可能に支持する軸受４１、４２、４３、
４４が設けられている。さらに、主軸３５、３６には、
各々分岐管４０に対応する位置に分散環４５、４６が設
けられ、分岐管４０から伝熱胴２２、２３内に供給され
る汚泥を分散環４５、５６の遠心力によって均一に伝熱
胴２２、２３内に分散するようになっている。さらに主
軸３５、３６の分散環４５、４６下方であって、加圧蒸
気室２４に対応する位置にブレード４７、４８が軸線方
向に多段かつ放射状に取り付けられている。ブレード４
７、４８は、伝熱胴２２、２３との間の汚泥を介してわ
ずかな隙間を保ちながら動くため、大きな固形分のかみ
こみが発生することがある。このかみこみ等による異常
を防ぐため、ブレード４７、４８には、その根元にヒン
ジが取付けられている。

【００２４】次にこのような構成からなる本実施の形態
の作用について説明する。まず汚泥供給管３９から汚泥
が加圧蒸気室外胴２８内に供給され、汚泥供給管３９内
の汚泥は分岐管４０から各伝熱胴２１、２２、２３内へ
投入される。

【００２５】この間、加圧蒸気室２４内に加圧蒸気入口
２９から加圧蒸気が供給され、伝熱胴２１、２２、２３
がこの加圧蒸気により加熱される。加圧蒸気室２４内の
加圧蒸気はその後加圧蒸気出口３０から排出される。同
時に駆動モータ３２により、主軸３４、３５、３６が回
転する。

【００２６】各伝熱胴２１、２２、２３内に投入された
汚泥は分散環４４、４５、４６にて伝熱胴２１、２２、
２３内において円周方向に均一に分散され、重力と新し
い汚泥の圧力によって伝熱胴２１、２２、３の内周面に
沿って流下する。その後、汚泥はブレード５０、４７、
４８の回転により伝熱胴２５、２６、２７の内周面に遠
心力で押しつけられ、薄膜状になって汚泥から蒸気が蒸
発する。汚泥は次に下方に移動しながら徐々に乾燥して
排出胴３８へ達し、排出胴３８の下方へ開口する排出口
３８ａより排出される。

【００２７】以上のように本実施の形態によれば、加圧
蒸気室外胴２８内に伝熱胴２１、２２、２３を３台配置
したので、汚泥の処理能力を高めることができる。ま
た、汚泥供給管３９を加圧蒸気室２４内に配置して汚泥
をあらかじめ予熱する構造としたので、伝熱胴２１、２
２、２３内に投入される汚泥を効率的に加熱して乾燥さ
せることができる。

【００２８】第２の実施の形態 次に図６および図７により、本発明の第２の実施の形態
について説明する。図６および図７に示す第２の実施の
形態は、加圧蒸気室外胴２８内に挿入口５１、５２、５
３から伝熱胴２１、２２、２３を着脱自在に配置したも
のであり、他は図１乃至図５に示す第１の実施の形態と
略同一である。

【００２９】図６および図７において、図１乃至図５に
示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して
詳細な説明は省略する。図６および図７に示すように、
加圧蒸気室外胴２８と伝熱胴２１、２２、２３との間に
Ｏリング５４、５５が設けられ、加圧蒸気室外胴２８と
伝熱胴２１、２２、２３との間の加圧蒸気室２４を密封
している。

【００３０】図６および図７において、伝熱胴２１、２
２、２３の内面は汚泥と常に接触するとともに、汚泥が
ブレード５０、４７、４８によって掻き取られているた
め、伝熱胴２１、２２、２３の表面が磨かれ摩耗し、徐
々に伝熱胴２１、２２、２３の板厚が薄くなっていく。
伝熱胴２１、２２、２３は加圧蒸気の耐圧を確保するた
め、ある程度肉厚が減少すると交換が必要となる。この
場合、伝熱胴２１、２２、２３の取外しが可能なため、
伝熱胴２１、２２、２３のみ交換することができる。

【００３１】第３の実施の形態 次に図８および図９により、本発明の第３の実施の形態
について説明する。図８および図９に示す第３の実施の
形態は遠心薄膜乾燥機の加圧蒸気室外胴２８が垂直方向
に対して傾斜角θだけ傾斜したものであり、他は図１乃
至図５に示す第１の実施の形態と略同一である。図８お
よび図９において、図１乃至図５に示す実施の形態と同
一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【００３２】図８および図９に示すように、加圧蒸気室
外胴２８は傾斜角θだけ垂直方向に対して傾斜してお
り、加圧蒸気室外胴２８の傾斜に合わせて伝熱胴２１、
２２、２３も同様の傾斜角θだけ傾斜し、この傾斜角θ
に応じて乾燥後の乾燥汚泥の含水率が定まる。

【００３３】次に図９により、傾斜角θと含水率および
処理流量との関係について述べる。図９に示すように、
加圧蒸気室外胴２８および伝熱胴２１、２２、２３の傾
斜角θを増加すると、乾燥汚泥の含水率を下げることが
可能である。ただし、傾斜角θを大きくするに従い処理
流量が減少し、ある角度以上では、伝熱胴２１、２２、
２３内に汚泥が滞留増加し伝熱胴２１、２２、２３内で
汚泥が閉塞する場合がある。従って、処理流量が極端に
減少しない範囲で傾斜角θを調整する。

【００３４】本実施の形態によれば、汚泥の種類が変わ
っても、傾斜角θを変更することによって伝熱胴２１、
２２、２３内においてより汚泥の滞留時間を長く調整
し、含水率の低い乾燥汚泥を安定して得ることができ
る。

【００３５】なお、本実施の形態において、３本の伝熱
胴２１、２２、２３を内蔵した加圧蒸気室外胴２８を傾
斜させた例を示したが、これに限らず１本の伝熱胴を内
蔵した加圧蒸気室外胴２８を傾斜させてもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、加圧蒸気
室外胴内に複数の伝熱胴を配置することにより、効率良
く汚泥を乾燥させることができる。このため遠心薄膜乾
燥機の装置全体をより小型化することができ、また運転
経費を低減し、稼動率を高くすることができる。

【００３７】さらにまた、伝熱胴を垂直方向に対して傾
斜させることにより、伝熱胴内において汚泥をより長く
滞留させることができ、含水率の低い乾燥汚泥を安定し
て得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による遠心薄膜乾燥機の第１の実施の形
態を説明する概略図。

【図２】図１のＦ−Ｆ線に沿う断面図。

【図３】図２のＧ−Ｇ線に沿う断面図。

【図４】図１のＨ−Ｈ線に沿う断面図。

【図５】図１のＩ−Ｉ線に沿う断面図。

【図６】本発明による遠心薄膜乾燥機の第２の実施の形
態を示す概略斜視図。

【図７】図６に示す遠心薄膜乾燥機の加圧蒸気室外胴と
伝熱胴を示す斜視図。

【図８】本発明による遠心薄膜乾燥機の第３の実施の形
態を示す概略図。

【図９】図８に示す遠心薄膜乾燥機の作用を示す図。

【図１０】従来の遠心薄膜乾燥機を示す図。

【図１１】図１０のＥ−Ｅ線に沿う断面図。

【符号の説明】

２１，２２，２３ 伝熱胴 ２４ 加圧蒸気室 ２８ 加圧蒸気室外胴 ３４，３５，３６ 主軸 ３９ 汚泥供給管 ４０ 分岐管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 川 彰 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 佐 藤 信 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加圧蒸気室外胴と、 加圧蒸気室外胴内に配置され、汚泥が投入される複数の
   伝熱胴と、 各伝熱胴内に伝熱胴と同軸に配置されるとともに、汚泥
   を伝熱胴内面に引延ばすブレードが取付けられた主軸
   と、 を備えたことを特徴とする遠心薄膜乾燥機。
2. 【請求項２】伝熱胴は３本設けられ、各伝熱胴は正三角
   形状に配置されていることを特徴とする請求項１記載の
   遠心薄膜乾燥機。
3. 【請求項３】加圧蒸気室外胴内に、各伝熱胴に汚泥を供
   給する汚泥供給管が設けられていることを特徴とする請
   求項１または２のいずれか記載の遠心薄膜乾燥機。
4. 【請求項４】汚泥が投入される伝熱胴と、 伝熱胴内に伝熱胴と同軸に配置されるとともに、汚泥を
   伝熱胴内面に引延ばすブレードが取付けられた主軸とを
   備え、 伝熱胴は垂直方向に対して傾斜していることを特徴とす
   る遠心薄膜乾燥機。