JPS6141874A - 乾燥装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、泥漿、糊泥状材料、粉粒状材料等の熱風乾燥
装置の運転を合理的に制御する方法に関するものである
。

〔従来の技術〕

従来、泥炭、副泥状材料、粉粒状材料等（以下「被乾燥
材料」という）を対象とした乾燥装置忙は多くの種類が
あるが、乾燥製品に対する形状や品質に関する要求によ
り機種が決定される場合を除くと、装置の小型化という
意味では内部に攪拌羽根を有する攪拌乾燥装置が最もす
ぐれており、また攪拌は凝集性の強い材料に特に有効で
ある。

攪拌乾燥装置の主要なものとしては、本体内圧熱風を送
給し、攪拌羽根によって被乾燥材料を解砕しつつ熱風と
の接触表面積の増大を図る撹拌熱風乾燥装置と、熱源と
して蒸気を用い、本体に蒸気の流通する加熱用ジャケッ
トを形成し、さらに内部に蒸気の流通する中空攪拌羽根
を備えた間接加熱式攪拌乾燥装置がある。しかしながら
、後者の間接加熱式攪拌乾燥装置の運転制御は、出口側
の蒸気温度又は圧力の制御と伝熱壁を兼ねる攪拌羽根の
回転数の調整によるもので、きわめて厄介であシ、また
装置的にも複雑であり、材料の質的変動に弱く、ボイラ
能力によって利用できる熱源の範囲が限定されるところ
から、前者の撹拌熱風乾燥装置が多用されている。

撹拌熱風乾燥装置の運転制御は、乾燥排ガス温度を一定
とするものであるが、材料の性状変化、冷風のリークな
どの外乱によって生じる乾燥排ガスの変動は、重油やガ
スなどを熱源とする熱風発生炉の燃料量の調節によっで
ある設定値に保たれ、材料の供給量や熱風量が経験的に
求められた範囲で操作される。この場合、材料の性状や
熱風の条件などが比較的一定であるようなときＫは特に
問題はないが、材料の性状、特に水分に変動があシ、他
のプロセスから副次的に発生する廃熱を乾燥熱源とする
ような場合には、乾燥装置の性能はこれらの変動に対し
て従属的になシ、速やかな対応は困難となる。例えば廃
水処理工程で発生する汚泥のようＫ、脱水後の水分に変
動があシ、乾燥工程から排出された乾燥物を焼却し、こ
の燃焼ガスを熱源としているようなシステムがそれであ
る。さらＫ、比較的低温の熱源を用いる場合には、これ
を使用可能な温度範囲まで高める補助燃焼装置が必要と
なシ、省エネルギ的見地からみるとはなはだ不合理であ
る。

このようＫ、撹拌熱風乾燥装置の運転制御は、経験的に
求められた条件で材料の供給などが行われるが、これは
ある範囲で変動の小さい熱風条件や材料の質を前提とし
ており、熱風や材料の質的変動に弱く、また利用できる
熱風の温度範囲も狭く、低温熱風の利用は困難である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、撹拌熱風乾燥装置における運転制御上の前記
欠点を解消し、熱風条件、材料の質的、量的変動に常に
対処し得るきわめて合理的な応用範囲の広い制御方法を
提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、内部に攪拌装置を備えた撹拌熱風乾燥装置に
おいて、入口熱風温度ｔｌ〔℃〕と出口排ガス温度ｔｚ
　〔℃）を測定してＲ＝（ｔ＋　　ｔ２）なる演算を行
わしめ、又はさらに熱風の質量速度Ｍ　Ｏｖ’ｈ”Ｊを
求めてＲ＝Ｍ×（ｔ１−ｔ＋　　ｔ２）なる演算を行わ
しめ、被乾燥材料の供給量を前記Ｒに比例するように制
御することを特徴とする乾燥装置の制御方法である。

〔実施例〕

本発明は、内部に攪拌羽根を備えた撹拌熱風乾燥装置に
おいて、常に熱的にバランスするように（大きな条件変
動があっても）制御すべく、熱風の流入量に合わせて被
乾燥材料の供給量を制御するものである。この場合、乾
燥の理論からして被乾燥材料は恒率乾燥域に保たれてお
シ、この状態を数式をもって表すと、 ｖ ここで、 Ｗ：蒸発水量〔却−Ｈ２０〜・ｈ〕 ｈ：伝熱係数（ｋａｉ／１−ｈ−’Ｃ）ｊｌ　ｍ入口熱
風温度　〔℃〕 ｔＷ：ｔｌｌｃ対する湿球温度（＃排ガス温度ｈ）Ｃ℃
）λＷ：湿球温度における蒸発潜熱〔１７／υ〕となシ
、伝熱係数ｈＫ影響を与える因子はガスの物性や熱風と
粒子の接触状況（粒子回りのガス流れ状態や粒径）など
であるが、工学的に導かれた様々な実験式によれば、ｈ
は熱風の質量速度にほぼ比例的な関係をもつが、温度に
よる影響はあまりない。

また、λＷもほとんど一定値と考えてよいから、（１）
式は ＷにＭＸ　（ｔ＋　　ｔｗ）　＝ＭＸ　（ｔ＋　　Ｌ２
）・・・・・・・・・（２） ここで、 Ｍ：熱風の質量速度・す今〕 となる。

また、通常の操作で送風機能力の大幅な調整がない場合
には、Ｍはほぼ一定と考えてよいから（２）式はさらに
、 Ｗ　ｏＣ（ｔｓ　−ｔｗ）　＝　（ｔ＋　　ｔｚ　）　
　・・・・・・・・・（３）と表わすことができる。

これら（２）式と（３）式の意味するところは、熱風条
件のみを計測すれば供給すべき被乾燥材料の量が決定で
きるということである。この場合、それぞれの比例定数
はその装置に関する定数としてあらかじめ実験的に求め
ておくとよい。そして、その比例定数とＭ×（ｔ１−ｔ
ｌ　ｈ）又は（ｔｔ−ｈ）との積に相幽する被乾燥材料
の供給量となるように供給装置を制御するものであるが
、従来用いられている制御装置によって容易に実施する
ことができる。

なお、供給装置としては応答性や定量性のすぐれたもの
がよく、ベルトコンベアなどよ）もスネークポンプの方
が好ましい。

このような操作をすることＫよって、装置回シ　′の水
に関する物質収支のバランスは、熱風温度の変動があっ
ても常にとれることＫなる。

なお、前記（２）式のＭＫついては、現在直接計測でき
る流量計がなく、体積流量のみ計測できる。

しかし、温度の測定により、通常利用する熱風の密度は
既知でちるから演算によって求めることができる。また
、流量範囲があまシ大きく変動しなければ、Ｍはほぼ一
定であるからこれを省き、（ｔ１ｔ２）のみの演算をす
ればよい◎　　゛本発明を適用する乾燥装置としては、
内部に攪拌羽根を備えた熱風乾燥装置であれば如何よう
な形式でもよい。

例えば、内部に攪拌羽根を備えた横型筒状本体が回転し
、さらに内部の攪拌羽根も回転して材料を打撃解砕しつ
つ熱風と直接接触させる型式のものや、筒状本体は固定
で内部の攪拌羽根のみが回転し材料を打撃解砕して熱風
と直接接触させ、乾燥物の一部を戻して入口部の高水分
材料と混合して物性改善をする型式のものがある。しか
しこれらの機種では、被乾燥材料の平均水分や製品水分
を成る範囲、例えば水分を２５〜６５チに維持すること
が困難である。すなわち、これらの機種では、いずれも
被乾燥材料の流れが押し出し流れであシ、装置の入口側
には粘着性の強い高水分材料が集中し、この部分の乾燥
能率の悪さが装置全体に大きな影響を与え、さらに被乾
燥材料の乾燥状況を知るための手段として材料の平均水
分を直接のみならず間接的にでも検出することがきわめ
て難しいため、出口製品の水分は結果的ＫＩＯ〜２０％
となる。

このような低水分の製品を得ることが目的であればよい
が、微粉の混入やダストの発生を好まない場合、発酵や
焼却の前処理としである程度の水分が必要な場合、ある
いはあまシ乾燥し過ぎることが熱経済に不都合な場合、
製品を粒状にしたい場合などＫは不適当である。このよ
うに、あま夛乾燥し過ぎないように乾燥を制御すること
が必要な場合も多く、一般に製品水分を２５〜６５　％
　Ｋ保つことが好ましい場合も多い。

製品水分を２５〜６５−に保つということは、乾燥理論
からいうと乾燥特性を恒率乾燥に維持するのに効果がラ
シ、また造粒理論からいうと粉塵の発生やもち状の団塊
の発生もなく、適当な大きさの小粒子に分散しやすく、
これもやはシ乾燥表面を増すという効果がある。この２
５〜６５％という水分は被乾燥材料の覆類によって異な
シ、−概に規楚できないが、はぼその材料の塑性限界水
分に近い。

このように製品水分をある範囲内に維持するように本発
明を適用し得る好ましい装置としては、内部に回転攪拌
羽根を備えた竪型筒状本体を有し、底部とその上部に設
けられた排出口の間に常忙被乾燥材料を滞留させるよう
ＫＷ成したものが好ましい。かかる装置は、被乾燥材料
の層の上下及び半径方向の混合が良好に行われ、被乾燥
材料の均質化に都合よく、また層高を所定高さ以上に保
つことＫよって供給材料の量的、質的変動や熱風条件の
変動に対しても緩衝能力が大きくなり、これまた材料の
均質化に効果があるからである。この材料の均質化は、
湿シ過ぎや乾き過ぎを防ぎ、材料の平均水分や製品の水
分を２５〜６５％の範囲忙維持することを容易にする効
果がある。

さらＫ、前記の竪型筒状の撹拌熱風乾燥装置に本発明を
適用した場合の一例を図面を参照しながら説明すると、
竪型筒状の本体１内には回転攪拌羽根２が配備され、下
部に熱風供給装置３に連なる熱風導入管４が開口し、さ
らに被乾燥材料供給装置５に連なる供給管６が開口して
いる。本体１の上部には排ガスダクト７が連なシ、底板
から本体１の直径の約務以上の高さＫは製品排出シー−
ト８が開口し、気密ダンパ９を介して外部に導かれてい
る。さらに熱風導入管４には入口熱風用温度計１０と流
量計１１とが設けられ、また排ガスダク）７には出口排
ガス用温度計１２が設けられ、これら入口熱風用温度計
１０、流量計１１、出口排ガス用温度計１２は演算制御
装置１３に連絡され、この演算制御装置１３は被乾燥材
料供給装置５に連絡されてその供給量を制御するようＫ
なっている。

図中、１４はギヤボックス１５を介して回転攪拌羽根２
を回転させる駆動装置、１６はトルク検出機、１７は支
持架台を示す。

しかして、熱風は熱風供給装置３から熱風導入管４を経
て本体１内下部に導入され、回転攪拌羽根２によって解
砕されている被乾燥材料供給装置５から供給管６を経て
供給された被乾燥材料と直接接触したのち上部の排ガス
ダクト７から排出され、被乾燥材料は成る時間滞留して
乾燥製品となシ、製品排出シェード８から気密ダンパ９
を経て外部に取シ出される。この被乾燥材料の供給は、
本体１のどの位置から供給してもよいが、供給されたの
ちに速やかに混合され均質化される位置が好ましい。

かかる操作において、入口熱風用温度計１０によって本
体１へ導入される入口熱風温Ｉｆ　ｔ＋　［℃）を検出
し、出口排ガス用温度計１２によって排ガスダクト７か
ら排出される排ガス温度ｔｚ　［℃］を検出し、演算制
御装置１３にて（ｔｌ　−ｔｚ　）　％又はさらに流量
計１１によって熱風の質量速度Ｍ　ＣｋｇＡ’Ｊを加味
してＭ　（Ｌ＋−ｈ　）を演算しつつ、熱風の流入量に
合わせて被乾燥材料供給装置５の供給量が制御され、内
部材料が水分２５〜６５チに維持されるように運転され
る。

なお、２５〜６５チの水分状態に保たれているか否かを
検出するＫは、具体的に次のような方法がちる。すなわ
ち、内部滞留材料の層高は水分とおる相関性があシ、急
激な水分の増加の圧密によって層高が低下し、水分の低
下によって熱風や回転攪拌羽根２によって層高が排出シ
ュート８の開口部の高さにまで戻るから、この状況を現
在工業的に実用化されている各種レベル計、例えば超音
波レベル計、静電容量式レベル計、光電管式レベル計な
どで検出すればよい。

また、材料水分は、非接触型の２色赤外線水分計などで
直接計測することもできる。

滞留材料水分はまた、その全重量によっても変化を間接
的に知ることができる。すなわち、水分の増加は重量の
増加となるからである。さらＩｃまた、水分の増加は材
料間の摩擦力の増加によってトルクの増加という結果に
もなるから、回転攪拌羽根２の攪拌軸トルクをトルク検
出機１６によって検出し、水分状況を知ることができる
。

このよりな竪型筒状の撹拌熱風乾燥装置によれば、内部
滞留材料の水分状況すなわち乾燥状況を知ることが容易
であるから、滞留材料の平均水分や製品水分を２５〜６
５％の範囲に維持することが容易になる。

ところで実際の操作においては、計測や演算の誤差によ
シ、わずかずつずれが生じ、やがては材料層全体が乾き
過ぎ、あるいは湿夛遇ぎとなるおそれもある。例えば乾
き過ぎを防ぐためＫは、実際に蒸発されるよシ若干多目
の水を供給するように被乾燥材料の供給量を決定しく比
例常数を若干条目にする）、する時点で前記レベル計な
どによって水分を検出し、元の状態に復帰するまで供給
を停止あるいは供給量を減少せしめ、再び当初の手順に
したがって供給を開始するといった操作が、制御系とし
ては最も安定している。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、撹拌熱風乾燥装置に
おいて、熱風条件のかなシ大きな変動に対しても常に最
適な被乾燥材料供給量を瞬時に選んで調節し、利用でき
る熱源の温度範囲が広く、材料の質的、量的変動にも強
く、合理的で床用範囲も広くなるという、きわめて有益
なる効果が生ずるものである。

【図面の簡単な説明】 図面は本発明の一実施例を示す装置の断面図を含む系統
説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内部に攪拌装置を備えた撹拌熱風乾燥装置において
   、入口熱風温度ｔ＿１〔℃〕と出口排ガス温度をｔ＿２
   〔℃〕を測定してＲ＝（ｔ＿１−ｔ＿２）なる演算を行
   わしめ、又はさらに熱風の質量速度Ｍ〔ｋｇ／ｈ〕を求
   めてＲ＝Ｍ×（ｔ＿１−ｔ＿２）なる演算を行わしめ、
   被乾燥材料の供給量を前記Ｒに比例するように制御する
   ことを特徴とする乾燥装置の制御方法。 ２、前記攪拌熱風乾燥装置が竪型筒状本体を有し、底部
   とその上部の排出口の間に常に被乾燥材料が滞留するよ
   うに構成したものである特許請求の範囲第１項記載の乾
   燥装置の制御方法。