WO2023089920A1 - スラリの脱水乾燥システム及び脱水乾燥方法 - Google Patents

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WO2023089920A1
WO2023089920A1 PCT/JP2022/033609 JP2022033609W WO2023089920A1 WO 2023089920 A1 WO2023089920 A1 WO 2023089920A1 JP 2022033609 W JP2022033609 W JP 2022033609W WO 2023089920 A1 WO2023089920 A1 WO 2023089920A1
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WO
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drying
dehydrated cake
heated gas
discharged
cake
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PCT/JP2022/033609
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English (en)
French (fr)
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健司 渡辺
澄人 佐藤
新平 栗田
雄輔 大木
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月島機械株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • C02F11/121—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by mechanical de-watering
    • C02F11/127—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by mechanical de-watering by centrifugation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • C02F11/13—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B17/00—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement
    • F26B17/10—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed by fluid currents, e.g. issuing from a nozzle, e.g. pneumatic, flash, vortex or entrainment dryers

Definitions

  • the present invention relates to a slurry dehydration drying system and a dehydration drying method.
  • dewatering and drying systems for slurry generated in the manufacturing process are widely used.
  • the generated slurry include polyvinyl chloride, engineering plastics (such as ABS resin and MBS resin), cellulose, ammonium sulfate, ammonium chloride, and mirabilite.
  • a method for disposing of the slurry for example, a method such as solid-liquid separation of the slurry and drying of the separated solid content to reduce the water content is adopted.
  • the centrifugal separator of Patent Document 4 can be exemplified, and as a technology for drying, the dryers of Patent Documents 1, 2, and 3 can be exemplified.
  • the solid content of the slurry is separated by a centrifugal separator, and the separated solid content is stored in a hopper or the like until it is supplied to the dryer. Then, a part of the stored material is cut out and supplied to a dryer to be dried.
  • the problem is the storage operation using hoppers, etc.
  • the separated solid content is accumulated in a hopper or the like and stored, the separated solid content is gradually compressed by its own weight and agglomerates. If the agglomerated separated solid content is supplied to the dryer in that state, it may not be unraveled, or it may take a long time to dry and the drying efficiency will decrease, which will accelerate the wear of the dryer and increase the operating power of the dryer. cause harm such as
  • JP-A-2000-304445 JP 2010-266179 A Japanese Patent Publication No. 8-27132 JP-A-2006-61859
  • the dispersion of the separated solid content by a disperser can be evaluated in terms of facilitating the subsequent treatment with a dryer, there are also adverse effects caused by using a disperser. For example, it takes a long time for the final disposal of the slurry due to dispersion treatment by a dispersing machine, and maintenance of the dispersing machine is performed by stopping a series of operating facilities.
  • the separated solid content since the separated solid content has cohesiveness and adhesiveness, it may cause adhesion and clogging of hoppers, dispersers, conveying machines, etc., and may interfere with the operation of the equipment.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and a slurry dehydration and drying system that simplifies equipment, prevents adhesion of separated solids to equipment, and improves drying efficiency.
  • An object of the present invention is to provide a dehydration drying method.
  • dewatering means for dewatering the slurry to obtain a dehydrated cake; a drying means for drying the dehydrated cake to obtain a dry powder;
  • the heated gas is supplied to the drying means after receiving the confluence of the dehydrated cake discharged from the dehydrating means, The discharged dehydrated cake joins the heated gas flowing at 5 to 35 m / sec.
  • a slurry dehydrating and drying system characterized by:
  • the tip of the tube is connected to the supply part of the drying means,
  • the distance from the confluence portion to the supply portion of the drying means is 0 to 2000 mm,
  • the dehydration drying system of the second aspect is 0 to 2000 mm.
  • the dewatering means comprises a centrifuge;
  • the centrifugal separator rotates a cylindrical screen about its axis, centrifugally filters the slurry in the screen to remove moisture, and the remaining dehydrated cake is a predetermined amount in conjunction with the rotation of the screen. While turning at the speed of , it is dispersed and discharged, The discharged dehydrated cake joins the heated gas while remaining dispersed.
  • a dehydration drying system according to the first aspect.
  • the drying means is a swirling flow dryer, A dehydration drying system according to the first aspect.
  • the drying means is It has a cylindrical body through which the heated gas passes, the cylindrical body is curved to form a flow path, and the dehydrated cake contained in the heated gas flows through the flow path at high speed, dries, and becomes powder.
  • the drying means is a A dehydration drying system according to the first aspect.
  • the pipe has a constricted portion that narrows the cross-sectional area of the pipe near the junction where the dehydrated cake joins.
  • a method for dehydrating and drying a slurry characterized by:
  • the dehydrated cake joins the heated gas at the above speed, the dehydrated cake is crushed and dispersed in the flow of the heated gas to form relatively small particle groups.
  • the dehydrated cake dries relatively quickly and becomes powdery. Since the dehydrated cake is easily dried into powder, the drying efficiency of the entire dehydration and drying system can be improved.
  • the present embodiment does not require a material handling device that is provided in a conventional dehydration and drying system, resulting in a simplified dehydration and drying system (dehydration and drying method).
  • a slurry dehydration and drying system and a dehydration and drying method are provided in which equipment is simplified, separation solids are prevented from adhering to equipment, and the drying efficiency is improved.
  • Fig. 2 is a side view of a centrifuge; It is a front view of a centrifuge. It is an explanatory view (longitudinal section) of a swirling flow dryer. It is an explanatory view (longitudinal section) of a swirling flow dryer. It is an explanatory view (perspective view) of a swirling flow dryer.
  • 1 is an overall view of a dehydration drying system; FIG. It is an explanatory view (front view) of a swirling flow dryer. It is explanatory drawing which shows the connection example of a centrifuge and a pipe
  • the dehydrating and drying system for slurry includes dehydrating means 1 for dehydrating slurry to obtain a dehydrated cake, drying means 100 for obtaining dry powder by drying the dehydrated cake, and a tip connected to the drying means 100. and a pipe T3 through which heated gas flows, and the heated gas is supplied to the drying means 100 after receiving the confluence of the dehydrated cake discharged from the dehydrating means 1.
  • the dehydrated cake thus formed joins the heated gas flowing at 5 to 35 m/sec.
  • the slurry dehydrating and drying method includes a dehydrating step of dehydrating the slurry to obtain a dehydrated cake, a drying step of drying the dehydrated cake to obtain a dry powder, and a drying step in which the tip is used in the drying step.
  • the discharged dehydrated cake is characterized in that it merges with the heating gas flowing at 5 to 35 m/sec.
  • the dehydration drying system includes the following devices: an air supply filter 201, an air supply fan 202 (preferably a forced air fan), a heater 203, a dewatering means 1, a drying means 100, a cyclone 204, a filter device 205, and an exhaust fan 206.
  • An air supply filter 201 preferably a forced air fan
  • an air supply fan 202 preferably a forced air fan
  • a heater 203 preferably a forced air fan
  • a dewatering means 1 a drying means 100
  • a cyclone 204 preferably a forced air fan
  • a filter device 205 preferably a forced air fan
  • an exhaust fan 206 Mainly have Each of these devices has a structure through which gas passes, and has a supply section through which gas is supplied into the device and a discharge section through which gas is discharged to the outside of the device.
  • the dehydration drying system including these devices is connected by pipes, specifically, a pipe T1 connecting the air supply filter 201 and the supply part of the air supply fan 202, the discharge part of the air supply fan 202 and the heater 203, the pipe T3 connecting the discharge part of the heater 203 and the supply part of the drying means 100, the pipe T4 connecting the discharge part of the drying means 100 and the supply part of the cyclone 204, and the gas of the cyclone 204.
  • the air supply filter 201 and the air supply fan 202 are provided, but the air supply filter 201 and the air supply fan 202 may be omitted.
  • both the cyclone 204 and the filter device 205 may be provided, only one of them may be provided.
  • the outside air gas A supplied to the air supply filter 201 passes through the pipe T1 and is supplied to the heater 203. It is heated to 400° C. and becomes heating gas B.
  • the heated gas B discharged from the discharge part of the heater 203 flows into the drying means 100 while being joined with the dehydrated cake discharged from the dehydrating means 1 .
  • the dehydrated cake is dried by the drying means 100 and pulverized into dry powder, while moisture contained in the dehydrated cake is vaporized to become an evaporative gas.
  • a heated gas C containing dry powder and evaporative gas is discharged from the outlet of the drying means 100 into the pipe T4 and supplied to the cyclone 204 .
  • the dry powder in the heated gas is classified and discharged as a dry product D from the solid discharge part, while the remaining gas is discharged from the gas discharge part to the tube T5 and supplied to the filter device 205.
  • the filter device 205 the remaining gas that has not passed through the filter (mainly fine dry powder and liquefied matter) is discharged from the solid discharge part, and the gas that has passed through the filter is discharged from the gas discharge part to the tube T6.
  • the exhaust fan 206 and the pipe T7 to be discharged as the exhaust gas E to the outside of the system.
  • a filter cloth particularly a bag filter can be used as the exhaust gas E to the outside of the system.
  • the dehydration means 1 is a means for dehydrating the slurry S into a dehydrated cake.
  • the moisture content of the dehydrated cake is not generally determined depending on the material of the dehydrated cake, it is preferable that the upper limit is 60% and the lower limit is 5%, for example. If the moisture content exceeds the upper limit, sufficient dehydration is not performed, and a lot of energy may be consumed in the subsequent drying process. Since energy is consumed, the effect corresponding to the consumed energy cannot be obtained, and drying can be performed in the drying process, there is no positive merit in lowering the moisture content below the lower limit.
  • the dewatering means 1 is not particularly limited as long as it can dehydrate within the above range, and examples thereof include an extrusion centrifuge and a decanter centrifuge.
  • a centrifugal separator which is the dewatering means 1, has a cylindrical casing fixed to the ground at the front part of the device, and an outer cylindrical basket 11 and an inner cylindrical basket 12 are coaxially arranged in this casing.
  • An outer screen 11A and an inner screen 12A are fixed to the inner surfaces of the baskets 11 and 12 by fixing means such as bolts.
  • the outer cylindrical basket 11 is integrally fixed to a holding plate 11B bolted to the tip of the main shaft 30.
  • the main shaft 30 rotates when the output of the motor is transmitted to the pulley 33, and the outer cylindrical basket 11 and the main shaft 30 rotate.
  • the outer screen 11A rotates in the circumferential direction.
  • a filtrate outlet 6 is formed on the side surface of the casing, and part of the filtrate and washing liquid filtered by centrifugal separation by the rotation of the outer cylindrical basket 11 and the inner cylindrical basket 12 is It is discharged from this filtrate outlet 6 .
  • a discharge chute 8 for discharging the filtered dehydrated cake is formed at the lower part of the front side of the casing.
  • the dehydrated cake discharged from here flows into the pipe T3, and is supplied in a state of being contained in the heating gas B into the drying means of the next drying step.
  • a damper device 9 for opening and closing the damper is attached to the side of the discharge chute 8, and a cake discharge section 10 for discharging the residual cake is formed in the front lower portion of the casing.
  • a push shaft 31 is inserted into the main shaft 30 with play, and is integrated with a piston 32 that can move back and forth at its rear end.
  • a holding plate 12B is bolted to the tip of the push shaft 31, and the inner cylindrical basket 12 is integrated with the holding plate 12B by bolts.
  • a distributor plate 13 that functions as a plate for distributing the slurry S supplied from the slurry supply pipe 2 is arranged in the inner cylindrical basket 12 .
  • the distributor plate 13 is fixed to a holding plate 11B that holds the outer cylindrical basket 11 via a plurality of support arms 11C penetrating the holding plate 12B with play.
  • a first cleaning liquid supply pipe 14 and a second cleaning liquid supply pipe 15 for supplying cleaning liquid such as distilled water are installed inside the casing from the front.
  • a plurality of cleaning nozzles 14A, 14A, . ) is configured to inject the cleaning liquid.
  • a plurality of washing nozzles 15A, 15A, . 12A) is jetted toward the cake receiving ring 16. As shown in FIG.
  • the cleaning liquid is sprayed during cake cleaning and machine cleaning.
  • the sprayed washing liquid and the like may or may not be finally discharged from the filtrate outlet 6 .
  • In-machine cleaning is performed between continuous centrifugal separation operations to eliminate clogging of the outer screen 11A and the inner screen 12A, etc., and to wash away the residual cake. It is discharged from the cake discharge section 10 .
  • the discharge chute 8 is a pipe provided for conveying the filtered dehydrated cake to the pipe T3.
  • a plate-like member 8A having an opening substantially in the center is attached to the upper end of the discharge chute 8, and a substantially cylindrical mouth pipe 8B forming a cake inlet is connected to the upper surface of the plate-like member 8A. ing.
  • the mouth tube 8B is arranged so that the hollow portion overlaps with the opening of the plate member 8A.
  • a damper 9D of a damper device 9 as a discharge switching mechanism, which will be described later, is slidably abutted on the upper end of the mouth pipe 8B.
  • the slurry S is supplied from the slurry supply pipe 2 toward the distributor plate 13 .
  • the rotation of the main shaft 30 rotates the outer cylindrical basket 11 and the outer screen 11A, and since the support arm 11C penetrates the holding plate 12B, the inner cylindrical basket 12 and the inner screen 12A are also rotated in the same direction. .
  • the push shaft 31 is moved back and forth by the piston 32 .
  • the push-out portion 12C at the front end thereof slides on the inner peripheral surface of the outer screen 11A, pushes forward the cake accumulated on the outer screen 11A, and The cake is discharged from the part into the cake receiving ring 16 .
  • the inner cylindrical basket 12 that has finished discharging retreats to its original position as shown. While the inner cylindrical basket 12 is continuously supplied with slurry, solid-liquid separation is performed on the inner screen 12A on its inner surface, and a part of the slurry moves to the outer screen 11A, and solid-liquid separation is performed on the outer screen 11A. is done. Filtrate from each screen 11A, 12A passes through the through holes of each basket 11, 12 and is discharged from the filtrate outlet 6. As shown in FIG.
  • a multi-stage (two-stage) push-type centrifugal separator having an outer cylindrical basket and an inner cylindrical basket arranged coaxially therewith has been described, but the present invention is limited to this. Instead, for example, a single-stage push-type centrifuge with only one stage of cylindrical basket may be used.
  • the cake receiving ring 16 is positioned at the tip side of the outer cylindrical basket 11 to receive the portion of the cake deposited on the outer screen 11A that has moved forward.
  • the cake receiving ring 16 is structurally separated from the outer cylindrical basket 11 and is fixed to the inner surface of the casing via the cake receiving ring bracket 16A.
  • the ring 16 itself does not rotate.
  • the shape of the cake receiving ring 16 is formed by forming a member having a substantially half-cylindrical cross section into a ring shape, and a cylindrical discharge pipe 16B is arranged in a part of the link shape so as to be in contact with the cake receiving ring 16. .
  • the dehydrated cake which receives force from the rotation of the outer cylindrical basket 11, moves in a ring-like manner within the member of the cake receiving ring 16, which has a substantially half-cylindrical cross section.
  • the centrifugal force caused by the rotation disperses the dehydrated cake from lumps to particles with varying sizes, and quantitatively discharges the cake from the discharge pipe 16B as a cake outlet.
  • the dehydrated cake advances at a predetermined speed in the tangential direction of the cake receiving ring 16 at the joint point between the cake receiving ring 16 and the discharge pipe 16B, and is discharged to the discharge pipe 16B while maintaining the speed. It joins the tube T3 through the chute 8.
  • the shape of the cake receiving ring 16 is not limited to a substantially half-cylinder in cross section, and may be a half-square cylinder.
  • a damper device 9 as a discharge switching mechanism is positioned below the discharge pipe 16B as the cake outlet and above the discharge chute 8 as the cake inlet. controlling emissions.
  • the damper device 9 includes an air cylinder 9A, a rod 9C connected to a piston member 9B provided inside the air cylinder 9A, and a damper 9D connected to the rod 9C.
  • Compressed air supplied from an air supply pipe passes through a first port 93 and a second port 94 provided at both ends of the air cylinder 9A with the piston member 9B interposed therebetween. Alternatively, it is filled in the air cylinder 9A.
  • the damper 9D includes a covering portion 91 that covers the mouth pipe 8B as a cake inlet, and an opening 92 that communicates with the mouth pipe 8B. Specifically, when compressed air is supplied into the air cylinder 9A through the first port 93, the opening 92 of the damper 9D is positioned above the mouth pipe 8B as shown in FIG. It's like On the other hand, as shown in FIG. 3, when compressed air is being supplied into the air cylinder 9A through the second port 94, the covering portion 91 of the damper 9D is configured to cover the mouth pipe 8B.
  • compressed air is supplied into the air cylinder 9A through the first port 93, and the cake is discharged by positioning the opening 92 of the damper 9D above the mouth tube 8B. It can be discharged from the chute 8, and during the in-machine washing process, compressed air is supplied into the air cylinder 9A through the second port 94, and the mouth pipe 8B is covered with the cover portion 91 of the damper 9D. , washing liquid and residual cake can be prevented from flowing out to the discharge chute 8 .
  • the opening 92 is located above the mouth tube 8B in a state in which compressed air is supplied into the air cylinder 9A through the first port 93, and the compressed air is supplied through the second port 94.
  • the cover portion 91 covers the mouth pipe 8B in a state in which the air is supplied into the air cylinder 9A through the air cylinder 9A
  • the structure is not limited to this. That is, an opening 92 is provided at a position farther from the piston member 9B (left side in FIG. 2), and a covering portion 91 is provided at a portion closer to the piston member 9B (right side in FIG. 2), and compressed air is supplied to the second port.
  • the opening 92 is positioned above the mouth tube 8B in a state in which compressed air is supplied into the air cylinder 9A through the first port 94, and the covering portion 91 is in a state in which compressed air is supplied into the air cylinder 9A through the first port 93. You may take the structure which covers the mouth pipe
  • the washing liquid and the residual cake during the in-machine washing process which are blocked from flowing out to the discharge chute 8 by the cover 91 of the damper 9D, flow from the upper surface of the cover 91 to the cake discharge unit 10 via the upper surface of the plate member 8A. Ejected.
  • the drying means 100 related to the dehydration drying system of this embodiment will be described.
  • the drying means 100 is supplied with the heated gas containing the dehydrated cake, dries the dehydrated cake into dry powder and evaporative gas, and discharges the heated gas containing these.
  • the drying means 100 has, for example, a cylindrical body through which the heated gas passes, and the cylindrical body is curved to form a channel, or a linear channel is formed in the vertical or horizontal direction.
  • the dehydrated cake contained in the heated gas flows through the flow path at high speed, dries, and turns into powder.
  • the dehydrated cake is dispersed into dehydrated cake groups (also referred to as particle groups) of various sizes while flowing through the discharge tube 16B of the centrifuge, the discharge chute 8, and the subsequent tube T3. supplied to
  • a swirling flow dryer can be used as the drying means 100.
  • the swirling flow dryer among the dehydrated cake groups contained in the heated gas swirling with the swirling flow, those with large particle sizes are pressed against the inner wall surface by the action of centrifugal force, and those with small particle sizes are pushed to the inner wall. It takes advantage of the fact that they tend to move away from the wall surface.
  • the swirling dehydrated cake group continues to move in the very violent collision with the inner wall surface and the flow due to the structure in which the direction is constantly changed in the swirling flow of the heating gas. Due to this movement, the residence time of large-sized particles can be lengthened, and substantially uniform drying can be achieved regardless of variations in particle size.
  • the dehydrated cake and the heated gas are mixed, supplied into the cylinder from the tangential direction, swirled along the spiral flow path, and turned from the outer periphery to the center of the cylinder. and discharged from the central portion 101d.
  • the dehydrated cake with large particle size mainly flows along the wall surface (guide plate), that is, along the outer wall surface of the flow channel due to centrifugal force, and the dehydrated cake with small particle size rides on the flow of the heated gas. flow indiscriminately.
  • These dehydrated cake masses are then vigorously mixed with the hot gas and heated (directly heated) by the hot gas to be dried.
  • opening and closing of the recirculation port 120 formed in the guide plate is adjusted by the circulation adjusting plate 104 to lengthen the flow path length of the dewatered cake of large particle size and lengthen the residence time of the dehydrated cake of large particle size.
  • the dehydrated cake having a large particle size is sufficiently dried, and the dehydrated cake having a small particle size is prevented from being excessively dried, thereby performing substantially uniform drying.
  • the inside of the cylindrical body 101a is partitioned along its axis by guide plates 101b and 101c, and the guide plates 101b and 101c are formed with recirculation ports 120 for recirculating the dehydrated cake groups.
  • a circulation adjusting plate 104 for opening and closing the recirculation port 120 is provided on the guide plates 101b and 101c. It has a flow path of a shape.
  • FIGS. 3 and 4 are longitudinal sectional views
  • FIG. 7 is a front view
  • FIG. 5 is a perspective view.
  • a cylinder 101a is connected to a supply cylinder 102, and a pair of side plates 110 and 111 are attached to both sides of the cylinder 101a.
  • Spiral guide plates 101b and 101c are provided inside the cylindrical body 101a, respectively.
  • It is Circulation adjusting plates 104 for adjusting the opening degrees of the respective recirculation ports 120 are rotatably attached to the inner ends of the cylinder 101a and the guide plate 101b.
  • an outflow cylinder 101e is protrudingly provided in communication with the center of the cylindrical body 101a, and the discharge cylinder 103 is connected to the outflow cylinder 101e.
  • the recirculation port 120 By rotating the circulation adjusting plate 104 to appropriately open the recirculation port 120, the recirculation port 120 can be moved along the outer wall surface of the channel 113 among the wall surfaces of the cylinder 101a and the guide plates 101b and 101c.
  • the large particle size dewatered cake is returned from the recirculation port 120 to the outer channel 113, so that the residence time of the large particle size dewatered cake in the dryer can be extended, and the drying time can be extended.
  • the dewatered cake dispersedly discharged from the dewatering means 1 joins with the heating gas flowing through the tube T3 at a speed of 5 to 35 m/sec.
  • the dehydrated cake is quantitatively discharged from the dehydrating means 1 and joins the heated gas.
  • the joined dehydrated cake is broken into fine pieces in the flow of the heated gas.
  • the dehydrated cake is further crushed and sent to the drying means 100. Since the dehydrated cake is supplied, drying of the dehydrated cake in the drying means 100 is facilitated, which is preferable. If the distance L exceeds 2000 mm, the entire equipment becomes large and a lot of space is required.
  • the heated gas flows at the confluence portion T3a of the pipe T3 at a flow rate of preferably 5 to 35 m/sec, more preferably 10 to 20 m/sec, the converged dehydrated cake smoothly flows together with the heated gas without remaining in the pipe. It flows and is supplied to the subsequent drying means 100 . If the flow velocity is less than 5 m/sec, the dehydrated cake will not flow smoothly, causing stagnation and possibly clogging the inside of the pipe. If the flow rate exceeds 35 m/sec, the power for sending the heating gas will be consumed more than necessary, and wind pressure will be excessively applied to the drying means 100, which may increase the pressure loss.
  • the pipe T3 there is a pipe provided with a constricted portion T3b having a reduced cross-sectional area near the junction where the dehydrated cake joins.
  • the constricted portion T3b is not particularly limited as long as it is narrower than the cross-sectional area of the tube T3. is preferable.
  • the flow velocity of the heating gas increases at the confluence portion T3a, the dehydrated cake is easily transported, and the effect of dispersing the dehydrated cake in the heating gas is enhanced.
  • the vicinity of the confluence can be, for example, a distance from 1000 mm upstream to 1000 mm downstream from the confluence in the pipe T3. For example, as shown in FIG.
  • the narrowed portion T3b has a shape in which a discharge chute 8 is inserted into the pipe T3 to narrow the cross-sectional area of the pipe T3, or a relatively thin pipe near the confluence portion of the pipe T3.
  • a damper, a valve, or the like that can adjust the cross-sectional area of the pipe may be attached near the junction.
  • the dehydrated cake preferably merges with the heated gas at an angle ⁇ of more than 0° and 90° or less, more preferably more than 0° and 75° or less.
  • the tip of the discharge chute 8 is connected to the pipe T3 to form a confluence T3a.
  • the dehydrated cake flowing through the discharge chute 8 flows in the discharge chute 8 along the axial direction of the discharge chute 8, that is, the dehydrated cake flows in the flow direction F, and is at the angle ⁇ with the flow direction of the heated gas flowing in the tube T3.
  • the merging form is preferable because the dehydrated cake can merge with the heated gas without being dampened by the momentum of the flow.
  • the dehydrated cake since the dehydrated cake is dispersed and flowed, it joins the heated gas, so that it is easy to be carried by the heated gas and is less likely to adhere to the conveying path.
  • the upstream direction of the flow direction of the heating gas at the confluence portion is 0°
  • the downstream direction is 180°.
  • the dehydrated cake discharged from the dehydration means has been dehydrated, it still contains quite a bit of water. As a result, the dewatered cake can adhere to the equipment and cause blockages of the equipment.
  • the dehydrated cake dewatered by the dewatering means is temporarily received in a hopper and stored, and a predetermined amount of dehydrated cake is cut out from the hopper according to the processing capacity of the post-process and supplied to the post-process. method was adopted. As a result, the dewatered cake dispersed and discharged in the dehydrating means is stored in the hopper, and there is a concern that the cake will agglomerate.
  • the agglomerated dewatered cake not only makes it difficult to cut out a fixed amount, but also causes adverse effects such as sticking to the conveying channel and clogging it, and deteriorating the drying efficiency in the drying means in the subsequent process. rice field.
  • there are some ideas such as installing a disperser in the process after hopper storage, but this makes the dehydration drying system as a whole complicated and requires a lot of processing. This results in spending time and money.
  • the dehydrated cake after the dehydration process is directly combined with the heated gas and conveyed to the drying process without passing through a material handling device such as a hopper or a disperser. Therefore, the dehydrated cake will not stick to or clog the device. Furthermore, there is also an advantage that the time required for a series of processes can be shortened.
  • the dehydrated cake discharged from the dehydration process is discharged in a dispersed state and joins the heating gas, so the wind pressure of the heating gas further advances the dispersion.
  • This is a great advantage in the subsequent drying step. Specifically, when a dehydrated cake group that has been dispersed in advance is supplied to the drying process, it is not necessary to stay in the drying process for a long time because the dispersion has already progressed, and the cake is dried in a relatively short time. is completed. That is, the effect of improving the drying efficiency in the drying process is exhibited.
  • the conventional dehydration drying system passes through material handling equipment, so the dehydrated cake discharged from the dehydration process agglomerates due to the deposition action of the hopper, and the agglomerated dehydrated cake is dispersed by a disperser.
  • the dehydrated cake does not have as much fluidity as the dehydrated cake of this embodiment, it is difficult for the dehydrated cake to further disperse when it is conveyed with a heated gas, and the relatively large-diameter granules remain in the drying process. will be supplied. In this case, it takes a certain amount of time to circulate the large-diameter granules in the drying process until they become dry powder. As a result, the drying efficiency is not as excellent as that of the present embodiment.
  • the heat capacity coefficient (kcal/m 3 h°C) in the drying means was calculated when dehydrating and drying a slurry as a sample to obtain a dry powder.
  • the heat capacity coefficient was calculated based on the volume (the sum of the volumes of the drying means, the tube 5, and the top of the cyclone), the amount of heat exchange, and the temperature difference (the temperature of the sample at the inlet of the drying means and the top of the cyclone).
  • a dehydrating means an extrusion centrifugal separator manufactured by Tsukishima Kikai Co., Ltd.
  • a drying means a Cleanflash (registered trademark) dryer CFD-50 manufactured by Tsukishima Kikai Co., Ltd. was used.
  • the drying means the flow velocity of the heated gas at the supply port was set to 15 m/s, and the opening degree of the circulation adjusting plate was set to 50%.
  • the slurry was dehydrated by the dewatering means and discharged into a tube as a dehydrated cake, conveyed by heated gas, supplied to the drying means and discharged as dry powder, supplied to the cyclone and classified.
  • Example 1 was carried out four times, resulting in a heat capacity coefficient of 1700 to 2000 kcal/m 3 h°C. After the end of the operation, no cake was found adhering to the tube for supplying the cake and heated gas to the drying means and inside the drying means.
  • Comparative Example 1 the dehydrated cake was directly introduced into the drying means from the supply port of the drying means without using the dehydrating means.
  • the amount of the dehydrated cake supplied to the drying means was 5 kg-DS/h (which corresponds to the solid content of the slurry used in Example 1).
  • the dehydrated cake was supplied to drying means, discharged as dry powder, supplied to a cyclone, and classified. Comparative Example 1 was performed four times, resulting in a heat capacity coefficient of 1000 to 1400 kcal/m 3 h°C. After the end of the operation, adhesion of cake was observed on the inside of the drying means and the tube supplying the cake and heating gas to the drying means.
  • the slurry dehydration drying system and dehydration drying method of the present invention can be provided as a simplified system with improved drying efficiency.

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Abstract

【課題】本発明は、設備が簡略化され、機器への分離固形分の付着などを防止するとともに、乾燥効率の向上化が図られたスラリの脱水乾燥システム及び脱水乾燥方法を提供する。 【解決手段】この課題は、スラリを脱水して脱水ケーキを得る脱水手段１と、当該脱水ケーキを乾燥して乾燥粉末を得る乾燥手段１００と、先端が前記乾燥手段１００に接続されるとともに、内部を加熱ガスが流れる管Ｔ３とを有し、前記加熱ガスが、前記脱水手段１から排出された前記脱水ケーキの合流を受けて前記乾燥手段１００に供給されるものであり、排出された前記脱水ケーキが５～３５ｍ／秒で流れる前記加熱ガスに合流するものである、ことを特徴とするスラリの脱水乾燥システム及び脱水乾燥方法によって解決される。

Description

スラリの脱水乾燥システム及び脱水乾燥方法
　本発明は、スラリの脱水乾燥システム及び脱水乾燥方法に関するものである。
　化学工業及び食品工業等の産業において、事業者はできるだけ簡便かつ安価な製造を行うことにより環境負荷を低減することが、産業活動の一環として重要な責務である。これらの産業では製造過程で発生するスラリの脱水乾燥システムが広く利用されている。発生するスラリとしては、ポリ塩化ビニル、エンジニアリングプラスチック（例えばＡＢＳ樹脂、ＭＢＳ樹脂）、セルロース、硫酸アンモニウム、塩安、芒硝等を例示できる。スラリの処分手法としては、例えばスラリを固液分離し、分離された固形分を乾燥させて含水量を減らすなどの手法が採られる。
　スラリを固液分離する技術としては特許文献４の遠心分離機を例示でき、乾燥する技術としては特許文献１、２、３の乾燥機を例示できる。スラリは遠心分離機によって固形分が分離されるが、分離された固形分は、乾燥機に供給されるまでの間、ホッパー等に貯留された状態になる。そして、貯留分の一部が切り出されて乾燥機に供給され、乾燥物となる。
　ここで、問題となってくるのがホッパー等による貯留操作である。分離固形分をホッパー等に堆積させて貯留しておくと、次第に分離固形分が自重により圧密を受けて、凝集化してしまう。凝集化した分離固形分はその状態で乾燥機に供給されると、解れなかったり、乾燥に時間がかかり乾燥効率が低下したりして、乾燥機の摩耗を早め、乾燥機の稼働電力を増大させる等の弊害をもたらす。
　この弊害を回避する手法としては、例えば凝集化した分離固形分を分散機を用いて分散化させ、その状態で乾燥機に供給する手法を挙げることができる。
特開２０００－３０４４４５号公報 特開２０１０－２６６１７９号公報 特公平８－２７１３２号公報 特開２００６－６１８５９号公報
　しかしながら、分散機による分離固形分の分散化は、その後の乾燥機による処理を行い易くするという点では評価できるものの、分散機を用いることにより生ずる弊害もある。例えば分散機による分散処理を行うことでスラリが最終処分されるまでに長時間を要することや、一連の稼働設備を停止させて分散機のメンテナンスを行うこと等が弊害として挙げられる。また、分離固形分は凝集性や付着性があるので、ホッパーや分散機、搬送機等への付着や閉塞を発生させ、設備の運転に支障をきたすおそれがある。本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、設備が簡略化され、機器への分離固形分の付着などを防止するとともに、乾燥効率の向上化が図られたスラリの脱水乾燥システム及び脱水乾燥方法を提供することを課題とする。
　前記課題は、次記に示す態様により解決される。
　（第１の態様）
　スラリを脱水して脱水ケーキを得る脱水手段と、
　前記脱水ケーキを乾燥して乾燥粉末を得る乾燥手段と
　先端が前記乾燥手段に接続されるとともに、内部を加熱ガスが流れる管とを有し、
　前記加熱ガスが、前記脱水手段から排出された前記脱水ケーキの合流を受けて前記乾燥手段に供給されるものであり、
　排出された前記脱水ケーキが５～３５ｍ／秒で流れる前記加熱ガスに合流するものである、
　ことを特徴とするスラリの脱水乾燥システム。
　（第２の態様）
　排出された前記脱水ケーキが、所定の流れ方向で流れて前記加熱ガスと合流する合流部を有し、
　前記合流部で、前記脱水ケーキは流れ方向が０°を超え、かつ９０°以下の角度θで前記加熱ガスと合流するものである、
　第１の態様の脱水乾燥システム。
　（第３の態様）
　前記管の先端が前記乾燥手段の供給部に接続されるものであり、
　前記合流部から前記乾燥手段の供給部までの距離が０～２０００ｍｍである、
　第２の態様の脱水乾燥システム。
　（第４の態様）
　前記脱水手段が遠心分離機を有し、
　前記遠心分離機は、筒状のスクリーンを軸芯を中心に回転させて、当該スクリーン内のスラリを遠心濾過して水分を除去し、残分である脱水ケーキがスクリーンの回転に連動して所定の速さで旋回しつつ、分散して排出されるものであり、
　排出された脱水ケーキが分散したまま前記加熱ガスに合流する、
　第１の態様の脱水乾燥システム。
　（第５の態様）
　前記乾燥手段が、旋回流式乾燥機である、
　第１の態様の脱水乾燥システム。
　（第６の態様）
　前記乾燥手段は、
　前記加熱ガスが通過する筒体を有し、当該筒体が湾曲されて流路が形成され、当該加熱ガスに含まれる脱水ケーキが当該流路を高速で流れて、乾燥し、及び粉末となるものである、
　第１の態様の脱水乾燥システム。
　（第７の態様）
　前記管は、前記脱水ケーキが合流する合流部付近に、当該管の断面積を狭めた絞り部を有するものである、
　第１の態様の脱水乾燥システム。
　（第８の態様）
　スラリを脱水して脱水ケーキを得る脱水工程と、
　前記脱水ケーキを乾燥して乾燥粉末を得る乾燥工程と、
　先端が前記乾燥工程に用いられる乾燥手段に接続されるとともに、内部を加熱ガスが流れる管とを有し、
　前記加熱ガスが、前記脱水工程から排出された前記脱水ケーキの合流を受けて前記乾燥工程に供給されるものであり、
　排出された前記脱水ケーキが５～３５ｍ／秒で流れる前記加熱ガスに合流するものである、
　ことを特徴とするスラリの脱水乾燥方法。
　脱水ケーキが上記速さで加熱ガスに合流すると、加熱ガスの流れの中で脱水ケーキが破砕し分散化されて相対的に小さい粒子群となる。この粒子群が乾燥手段に供給されることで、脱水ケーキが相対的に早く乾燥して粉末状になる。脱水ケーキが容易に乾燥され粉末状になるので、脱水乾燥システム全体として乾燥効率の向上化が図られる。また、本態様は、従来の脱水乾燥システムで設けられていたマテリアルハンドリング機器を設けなくてよく、簡略化された脱水乾燥システム（脱水乾燥方法）となる。
　本発明によると、設備が簡略化され、機器への分離固形分の付着などを防止するとともに、乾燥効率の向上化が図られたスラリの脱水乾燥システム及び脱水乾燥方法となる。
遠心分離機の側面図である。 遠心分離機の正面図である。 旋回流式乾燥機の説明図（縦断面）である。 旋回流式乾燥機の説明図（縦断面）である。 旋回流式乾燥機の説明図（斜視図）である。 脱水乾燥システムの全体図である。 旋回流式乾燥機の説明図（正面図）である。 遠心分離機と加熱ガスの管の接合例を示す説明図である。
　本発明を実施するための形態を次記に説明する。なお、本実施の形態は本発明の一例である。本発明の範囲は、本実施の形態の範囲に限定されない。
　本形態に係るスラリの脱水乾燥システムは、スラリを脱水して脱水ケーキを得る脱水手段１と、当該脱水ケーキを乾燥して乾燥粉末を得る乾燥手段１００と、先端が前記乾燥手段１００に接続されるとともに、内部を加熱ガスが流れる管Ｔ３とを有し、前記加熱ガスが、前記脱水手段１から排出された前記脱水ケーキの合流を受けて前記乾燥手段１００に供給されるものであり、排出された前記脱水ケーキは、５～３５ｍ／秒で流れる前記加熱ガスに合流するものである、ことを特徴とする。また、本形態に係るスラリの脱水乾燥方法は、スラリを脱水して脱水ケーキを得る脱水工程と、当該脱水ケーキを乾燥して乾燥粉末を得る乾燥工程と、先端が前記乾燥工程に用いられる乾燥手段に接続されるとともに、内部を加熱ガスが流れる管とを有し、前記加熱ガスが、前記脱水工程から排出された前記脱水ケーキの合流を受けて前記乾燥工程に供給されるものであり、排出された前記脱水ケーキは、５～３５ｍ／秒で流れる前記加熱ガスに合流するものである、ことを特徴とする。
　（脱水乾燥システム）
　本形態の脱水乾燥システムの一例を図６を参照しつつ説明する。脱水乾燥システムは、次に示す機器、すなわち給気フィルタ２０１、給気ファン２０２（特に押込みファンが望ましい）、ヒーター２０３、脱水手段１、乾燥手段１００、サイクロン２０４、フィルター装置２０５、排気ファン２０６を主に有する。これら機器は、それぞれガスが通り抜ける構造となっており、ガスが機器内に供給される供給部とガスが機器外に排出される排出部を有するものとなっている。これらの機器を備える脱水乾燥システムは、管で接続されており、具体的には、給気フィルタ２０１と給気ファン２０２の供給部とを接続する管Ｔ１、給気ファン２０２の排出部とヒーター２０３の供給部を接続する管Ｔ２、ヒーター２０３の排出部と乾燥手段１００の供給部を接続する管Ｔ３、乾燥手段１００の排出部とサイクロン２０４の供給部を接続する管Ｔ４、サイクロン２０４のガス排出部とフィルター装置２０５の供給部を接続する管Ｔ５、フィルター装置２０５のガス排出部と排気ファン２０６の供給部を接続する管Ｔ６、基端が排気ファン２０６の排出部に接続され先端から排気ガスが系外に排出される管Ｔ７を有する。なお、本実施例では、給気フィルタ２０１および給気ファン２０２を有しているが、給気フィルタ２０１および給気ファン２０２を不要としてもよい。また、サイクロン２０４とフィルター装置２０５の両方を有していてもよいが、何れか一方のみ有することとしてもよい。
　ガスの流れについて説明すると、まず給気ファン２０２及び排気ファン２０６の起動により、給気フィルタ２０１に供給された外気ガスＡは、管Ｔ１を通過してヒーター２０３に供給され、ヒーター２０３で５０～４００℃に加熱されて加熱ガスＢとなる。ヒーター２０３の排出部から排出された加熱ガスＢは、脱水手段１から排出された脱水ケーキの合流を受けつつ、乾燥手段１００内に流れ込む。乾燥手段１００により脱水ケーキは乾燥し、かつ粉末化して乾燥粉末となり、その一方で脱水ケーキに含まれる水分が気化して蒸発ガスとなる。乾燥粉末と蒸発ガスを含む加熱ガスＣは、乾燥手段１００の排出部から管Ｔ４に排出され、サイクロン２０４に供給される。サイクロン２０４では、加熱ガス中の乾燥粉末が分級されて固体排出部から乾燥品Ｄとして排出され、他方で残部ガスがガス排出部から管Ｔ５に排出されフィルター装置２０５に供給される。フィルター装置２０５では、残部ガスのうちフィルターを透過されなかったもの（主に微細な乾燥粉末や液化物）が固体排出部から排出され、フィルターを透過したガスがガス排出部から管Ｔ６に排出され、排気ファン２０６及び管Ｔ７を通過して系外に排気ガスＥとして排出される。なお、フィルター装置２０５に備わるフィルター２０５aとしては、例えばろ布、特にバグフィルターを挙げることができる。
　（脱水手段）
　本形態の脱水乾燥システムに係る脱水手段１を説明する。脱水手段１はスラリＳを脱水して脱水ケーキにする手段である。脱水ケーキの含水率は脱水ケーキの材質により一概には定まらないが、例えば上限が６０％、下限が５％であるとよい。当該含水率が、上限を超えると、十分な脱水がなされておらず、後工程である乾燥工程で処理に多くのエネルギーを消費するおそれがあり、他方、下限よりも低くするにはやはり多くのエネルギーを消費することになり、消費するエネルギーの割には見合う効果が得られず、乾燥工程で乾燥させることができるのだから、含水率を下限よりも低くする積極的なメリットはない。脱水手段１は、上記範囲以内に脱水できるのであれば特に限定されることはないが、例えば押出型遠心分離機やデカンタ型遠心分離機を挙げることができる。
　押出型遠心分離機は、筒状のスクリーンを軸芯を中心に回転させて、当該スクリーン内のスラリを遠心濾過して水分を除去し、残分である脱水ケーキがスクリーンの回転に連動して所定の速さで旋回しつつ、分散して排出されるものである。排出された脱水ケーキが分散したまま前記加熱ガスに合流するよう構成されている。当該遠心分離機を次に詳述する。脱水手段１である遠心分離機には、装置の前部に円筒形ケーシングが対地固定され、このケーシング内に、外円筒バスケット１１と、同軸に内円筒バスケット１２が配設されている。これら各バスケット１１、１２の内面には、外スクリーン１１Ａ及び内スクリーン１２Ａがボルトなどの固定手段により固定されている。
　外円筒バスケット１１は主軸３０の先端にボルト固定された保持板１１Ｂに一体化して固定されており、主軸３０はモータの出力がプーリー３３に伝達されることにより回転して、外円筒バスケット１１及び外スクリーン１１Ａが周方向に回転する。
　図１，２に示すように、ケーシングの側面には、濾液出口６が形成されており、外円筒バスケット１１及び内円筒バスケット１２の回転による遠心分離によって濾過された濾液や洗浄液の一部が、この濾液出口６から排出される。
　ケーシングの前方の側面下部には、濾過された脱水ケーキが排出される排出シュート８が形成されている。ここから排出された脱水ケーキは、管Ｔ３に流れ込み、次工程である乾燥工程の乾燥手段内に加熱ガスＢに含まれた状態で供給される。排出シュート８の側面には、ダンパーを開閉自在とするダンパー装置９が取付けられており、残留ケーキが排出されるケーキ排出部１０がケーシングの前方の下部に形成されている。
　主軸３０内には、押出し軸３１が遊びをもって差し込んではめられており、その後方端には前後移動可能なピストン３２と一体化されている。押出し軸３１の先端には、保持板１２Ｂがボルト固定され、この保持板１２Ｂに内円筒バスケット１２がボルトにより一体化されている。
　内円筒バスケット１２内には、スラリ供給管２より供給されたスラリＳを散らす板として機能するディストリビューター板１３が配置されている。ディストリビューター板１３は、外円筒バスケット１１を保持する保持板１１Ｂに、保持板１２Ｂを遊びをもって貫通する複数本の支持アーム１１Ｃを介して固定されている。
　蒸留水等の洗浄液を供給する第１の洗浄液供給管１４及び第２の洗浄液供給管１５がケーシングに前方から内設されている。第１の洗浄液供給管１４には、複数の洗浄ノズル１４Ａ，１４Ａ，・・・が取付けられており、ケーシングの上方から外円筒バスケット１１及び内円筒バスケット１２（外スクリーン１１Ａ及び内スクリーン１２Ａを含む）に向けて洗浄液を噴射するよう構成されている。同様に、第２の洗浄液供給管１５には、複数の洗浄ノズル１５Ａ，１５Ａ，・・・が取付けられており、ケーシングの下方から外円筒バスケット１１及び内円筒バスケット１２（外スクリーン１１Ａ及び内スクリーン１２Ａを含む）、ケーキ受けリング１６に向けて洗浄液を噴射するようになっている。
　洗浄液は、ケーキ洗浄や機内洗浄の際に噴射されるものである。ケーキ洗浄においては、最終的に、噴射された洗浄液等を濾液出口６から排出する場合もあれば、排出しない場合もある。また、機内洗浄については、遠心分離の連続運転の合間に行われ、外スクリーン１１Ａ及び内スクリーン１２Ａ等の目詰まりを解消すると共に、残留ケーキを洗い流す等のために行なわれ、洗浄液及び残留ケーキがケーキ排出部１０から排出される。
　排出シュート８は、濾過された脱水ケーキを、管Ｔ３に搬送するために設けられる管である。排出シュート８の上端には、略中央部に開口を有する板状部材８Ａが取付けられていると共に、板状部材８Ａの上面には、ケーキ入口を形成する略円筒状の口元管８Ｂが連結されている。この口元管８Ｂは、板状部材８Ａの開口に中空部分が重なるように配置されている。そして、口元管８Ｂの上端には、後述する排出切替機構としてのダンパー装置９のダンパー９Ｄが摺動自在に当接されている。
　スラリＳはスラリ供給管２からディストリビューター板１３に向けて供給される。このとき、主軸３０の回転により外円筒バスケット１１及び外スクリーン１１Ａが回転するとともに、支持アーム１１Ｃが保持板１２Ｂを貫通しているので、内円筒バスケット１２及び内スクリーン１２Ａも同一方向に回転させられる。
　この回転動作と同時に、ピストン３２により押出し軸３１が前後運動する。例えば、後退位置にある内円筒バスケット１２が前進すると、その前方端部の押出し部１２Ｃが外スクリーン１１Ａの内周面に摺動し、外スクリーン１１Ａに堆積しているケーキを前方に押出し、先端部からケーキ受けリング１６内に排出する。
　排出が終了した内円筒バスケット１２は、図示の元の位置に後退する。内円筒バスケット１２は連続的にスラリの供給を受けながら、その内面の内スクリーン１２Ａにおいて固液分離を行うとともに、一部のスラリが外スクリーン１１Ａへ移行し、外スクリーン１１Ａにおいても、固液分離がなされる。各スクリーン１１Ａ、１２Ａでの濾液は、各バスケット１１、１２の透孔を通って、濾液出口６から排出されるように構成されている。
　なお、本実施の形態では、外円筒バスケット及びこれと同軸に配設された内円筒バスケットを有する多段（２段）式の押出型遠心分離機に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、１段の円筒バスケットのみの単段式の押出型遠心分離機でもよい。
　本発明に係るダンパー装置及びこれが配設されたケーキ受けリングについて説明する。図１に示すように、ケーキ受けリング１６は、外スクリーン１１Ａ上に堆積したケーキのうち、前方へ移動した分を受けとめるために外円筒バスケット１１の先端側に位置している。このケーキ受けリング１６は、構造的に外円筒バスケット１１と分離されており、ケーキ受けリングブラケット１６Ａを介してケーシングの内側面に固定されているため、外円筒バスケット１１が回転してもケーキ受けリング１６自体は回転しない。ケーキ受けリング１６の形状は、断面略半割円筒の部材をリング状に形成したもので、そのリンク形状の一部にケーキ受けリング１６に接するように円筒状の排出管１６Ｂが配されている。外円筒バスケット１１の回転により力を受けた脱水ケーキが、このケーキ受けリング１６の、断面略半割円筒の部材内をリング状に旋回して移動する。この時、旋回による遠心力の作用により脱水ケーキが塊状から大小にばらつきのある粒子状に分散されつつ、定量的に、ケーキ出口としての排出管１６Ｂから排出される機構となっている。脱水ケーキは、ケーキ受けリング１６と排出管１６Ｂとの接合点において、ケーキ受けリング１６の接線方向に所定の速さのまま進み、排出管１６Ｂに、当該速さを維持したまま排出され、排出シュート８を通って管Ｔ３に合流する。なお、ケーキ受けリング１６の形状は、断面略半割円筒に限定されるものではなく、半割角筒でもよい。
　排出切替機構としてのダンパー装置９は、ケーキ出口としての排出管１６Ｂの下方、かつケーキ入口としての排出シュート８の上方に位置しており、ダンパーが左右に移動することにより、排出シュート８への排出を制御している。
　ダンパー装置９は、エアシリンダー９Ａと、該エアシリンダー９Ａ内に設けられたピストン部材９Ｂに連結されたロッド９Ｃと、該ロッド９Ｃに連結されたダンパー９Ｄと、を備えている。ここで、エア供給管（図示せず）から供給された圧縮エアは、ピストン部材９Ｂを挟んでエアシリンダー９Ａの両端にそれぞれ設けられた第１のポート９３、第２のポート９４を介して、選択的に、エアシリンダー９Ａ内に充填される。そして、第１のポート９３、第２のポート９４に対して選択的に圧縮エアを供することにより、ピストン部材９Ｂを左右に移動させ、ダンパー９Ｄを左右に移動させるようになっている。
　ダンパー９Ｄは、ケーキ入口としての口元管８Ｂを覆う覆部９１と、口元管８Ｂと連通する開口部９２と、を備えている。具体的には、圧縮エアが第１のポート９３を介してエアシリンダー９Ａ内に供給されている状態では、図２に示すように、ダンパー９Ｄの開口部９２が口元管８Ｂの上方に位置するようになっている。それに対し、図３に示すように、圧縮エアが第２のポート９４を介してエアシリンダー９Ａ内に供給されている状態では、ダンパー９Ｄの覆部９１が口元管８Ｂを覆うように構成されている。
　したがって、遠心分離工程の際には、圧縮エアを第１のポート９３を介してエアシリンダー９Ａ内に供給し、ダンパー９Ｄの開口部９２を口元管８Ｂの上方に位置させることによって、ケーキを排出シュート８から排出させることができ、機内洗浄工程の際には、圧縮エアを第２のポート９４を介してエアシリンダー９Ａ内に供給し、ダンパー９Ｄの覆部９１で口元管８Ｂを覆うことによって、洗浄液及び残留ケーキを排出シュート８への流出を防止することができる。
　このため、ダンパーの開閉制御を行なうだけで、機内洗浄工程の際の、洗浄液及び残留ケーキの排出シュート８への流出を防止することができるため、大掛かりな排出切替装置を別途設置する必要がなくなる。また、機内洗浄工程の際の、洗浄液及び残留ケーキが排出シュート８内に流出しないので、例えば、次工程である乾燥機設備等に直結したとしても、ドライヤー等の負荷が上がることはないため、乾燥機やリパルプタンクに直結が可能となり、付帯設備が削減できる。
　なお、本実施の形態では、圧縮エアを第１のポート９３を介してエアシリンダー９Ａ内に供給する状態で開口部９２が口元管８Ｂの上方に位置し、圧縮エアを第２のポート９４を介してエアシリンダー９Ａ内に供給する状態で覆部９１が口元管８Ｂを覆う構成となっているが、この構成に限定されるものではない。すなわち、よりピストン部材９Ｂから離れた位置（図２で左側）に開口部９２を設け、よりピストン部材９Ｂに近い部分（図２で右側）に覆部９１を設け、圧縮エアを第２のポート９４を介してエアシリンダー９Ａ内に供給する状態で開口部９２が口元管８Ｂの上方に位置し、圧縮エアを第１のポート９３を介してエアシリンダー９Ａ内に供給する状態で覆部９１が口元管８Ｂを覆う構成をとってもよい。
　ダンパー９Ｄの覆部９１により排出シュート８への流出を拒まれた機内洗浄工程の際の洗浄液及び残留ケーキは、覆部９１の上面から板状部材８Ａの上面を介して、ケーキ排出部１０へ排出される。
　（乾燥手段）
　本形態の脱水乾燥システムに係る乾燥手段１００を説明する。乾燥手段１００は、脱水ケーキを含む加熱ガスの供給を受けて、脱水ケーキを乾燥して、乾燥粉末と蒸発ガスとし、これらを含む加熱ガスを排出するものである。乾燥手段１００は、例えば加熱ガスが通過する筒体を有し、当該筒体が湾曲されて流路が形成されたものや、垂直方向または水平方向に直線的な流路が形成されたものを用い、当該加熱ガスに含まれる脱水ケーキが当該流路を高速で流れて、乾燥し、及び粉末となるものを挙げることができる。なお、脱水ケーキは、遠心分離機の排出管１６Ｂ、排出シュート８及びそれに続く管Ｔ３を流れながら、大小様々な粒径の脱水ケーキ群（粒子群ともいう。）に分散されて、乾燥手段１００に供給される。
　乾燥手段１００としては上記の他にも旋回流式乾燥機を用いて乾燥手段１００とすることもできる。旋回流式乾燥機は、旋回流に伴って旋回する加熱ガスに含まれる脱水ケーキ群のうち、粒子径の大きいものは遠心力の作用で内壁面に押付けられ、粒子径の小さいものは、内壁面から離れて運動する傾向があることを利用するものである。旋回中の脱水ケーキ群は、常に加熱ガスの旋回流の流れの中で方向が変えられるという構造によって、非常に激しい内壁面との衝突及び流れの中で運動を続ける。この運動により、径の大きい粒子の滞在時間を長くでき、粒子径の大小のバラツキにかかわらず、実質均一に乾燥させることができる。
　当該旋回流式乾燥機にあっては、脱水ケーキと加熱ガスが混合されて、筒体内にその接線方向から供給され、渦巻状の流路に沿って旋回して筒体の外周側から中心方向に向けて流動し中心部１０１ｄから排出される。この際、大粒径の脱水ケーキは主として壁面（ガイド板）に沿って、即ち遠心力によって流路の外側の壁面に沿って流れ、かつ小粒径の脱水ケーキは、加熱ガスの流れに乗って無差別に流動する。そして、これらの脱水ケーキ群は加熱ガスと激しく混合されて、加熱ガスによって加熱（直接加熱）されて乾燥される。また、ガイド板に形成した再循環口１２０の開閉を循環調節板１０４によって調節し、大粒径の脱水ケーキの流路長を長くして、大粒径の脱水ケーキの滞在時間を長くすることにより、大粒径の脱水ケーキを十分に乾燥させるとともに、小粒径の脱水ケーキの過乾燥を防いで、実質均一な乾燥を行なう。
　本実施形態の旋回流式乾燥機は、筒体１０１ａ内をその軸線に沿ってガイド板１０１ｂ，１０１ｃによって仕切り、ガイド板１０１ｂ，１０１ｃに脱水ケーキ群を再循環させる再循環口１２０を形成して、当該再循環口１２０を開閉する循環調節板１０４をガイド板１０１ｂ，１０１ｃに設け、かつガイド板１０１ｂ，１０１ｃと循環調節板１０４とによって、筒体内に、その外周側から中心方向に向けて渦巻状の流路を形成したものである。
　旋回流式乾燥機の具体的な実施形態を、図３，４，５，７を参照しつつ次に説明する。図３，４は縦断面図、図７は正面図、図５は斜視図である。これらの図において、筒体１０１ａは、供給筒１０２に連結され、この筒体１０１ａの両側には、一対の側板１１０，１１１が取付けられている。そして、筒体１０１ａの内部には、渦巻状のガイド板１０１ｂ，１０１ｃがそれぞれ設けられており、上記筒体１０１ａ及びガイド板１０１ｂ，１０１ｃにはそれぞれ所定間隔、離間して再循環口１２０が設けられている。そして、上記筒体１０１ａ及びガイド板１０１ｂの内側の端部には、それぞれ各再循環口１２０の開度を調節する循環調節板１０４が回動自在に取付けられている。さらに、一方の側板１１１の中央には、筒体１０１ａの中央から連通した流出筒１０１ｅが突設されており、この流出筒１０１ｅには排出筒１０３が連結されている。
　旋回流式乾燥機の使用にあっては、脱水ケーキと加熱ガスとが混合されて供給筒１０２の供給部１０２ａから筒体１０１ａ内に供給されると、この脱水ケーキと加熱ガスとは激しく混合されながら、筒体１０１ａ及び両ガイド板１０１ｂ，１０１ｃで構成された渦巻状の流路１１３を通って筒体１０１ａの外周側から中心方向に旋回流を生じ、流出筒１０１ｅ、排出筒１０３及び排出部１０３ａを介して外部に排出される。また、循環調節板１０４を回動して再循環口１２０を適当に開くことにより、筒体１０１ａ及び各ガイド板１０１ｂ，１０１ｃの壁面のうち、流路１１３の外側の壁面に沿って移動している大粒径の脱水ケーキは、再循環口１２０から外側の流路１１３に戻り、従って、大粒径の脱水ケーキの乾燥機内の滞在時間を延長でき、乾燥時間を延長できる。
　（合流）
　脱水手段１から、分散して排出された脱水ケーキは、５～３５ｍ／秒の速さで管Ｔ３を流れる加熱ガスと合流する。特に脱水手段１にスラリが連続で供給され、脱水手段１が連続で運転されている間は、脱水ケーキが定量的に脱水手段１から排出されて加熱ガスに合流する。管Ｔ３内に高速で流れる加熱ガスに脱水ケーキを合流させることで、合流した脱水ケーキが加熱ガスの流れの中でさらに細かく砕ける。そこで、脱水ケーキが合流する合流部Ｔ３ａから乾燥機の供給部１０２ａまでの距離Ｌを０～２０００ｍｍ、より好ましくは０～１０００ｍｍ設けておくことで、脱水ケーキがより解砕されて乾燥手段１００に供給されるので、乾燥手段１００での脱水ケーキの乾燥が容易になされ好ましい。当該距離Ｌが２０００ｍｍを超えると、設備全体が大きくなってしまい多くのスペースを必要としてしまう。
　加熱ガスは管Ｔ３の合流部Ｔ３ａにおいて流速が好ましくは５～３５ｍ／秒、より好ましくは１０～２０ｍ／秒で流れていると、合流した脱水ケーキが管内に滞留せずに加熱ガスと共にスムーズに流れて、後段の乾燥手段１００に供給される。当該流速が５ｍ／秒未満だと脱水ケーキがスムーズに流れず滞留を起こし、管内を閉塞させるおそれがある。当該流量が３５ｍ／秒を超えると、加熱ガスを送るための動力を必要以上に消費することとなり、また、乾燥手段１００に風圧がかかり過ぎてしまい、圧力損失が大きくなるおそれがある。
　管Ｔ３の変形例として、脱水ケーキが合流する合流部付近に、当該管の断面積を狭めた絞り部Ｔ３ｂを設けた管を挙げることができる。絞り部Ｔ３ｂは、管Ｔ３の断面積のよりも狭まっていれば、特に限定されないが、例えば、脱水ケーキが合流する合流部付近に、断面積が当該管の断面積の３０～８０％となるものであると好ましい。このような形態にすると、合流部Ｔ３ａにおいて加熱ガスの流速が高まり、脱水ケーキが運ばれやすくなるとともに、脱水ケーキの加熱ガス中での分散効果が高まる。ここで、合流部付近とは、例えば管Ｔ３において合流部から上流側１０００ｍｍから下流側１０００ｍｍまでの間とすることができる。絞り部Ｔ３ｂは、例えば、図８に示すように管Ｔ３に対して排出シュート８を挿入した形状として管Ｔ３の断面積を狭めたり、管Ｔ３のうちの合流部付近を相対的に細い管として形成してもよいし、合流部付近に管の断面積を調節できるダンパ、弁等を取り付けて形成してもよい。
　合流部Ｔ３ａで、脱水ケーキは流れ方向が０°を超え、かつ９０°以下の角度θ、より好ましくは０°を超え、かつ７５°以下の角度θ、で加熱ガスと合流する形態がよい。図８を参照しつつ説明すると、排出シュート８の先端は、管Ｔ３に接続されて合流部Ｔ３ａを形成している。排出シュート８を流れる脱水ケーキは、排出シュート８内を排出シュート８の軸芯方向に沿って流れ、すなわち脱水ケーキが流れ方向Ｆに流れ、管Ｔ３を流れる加熱ガスの流れ方向と上記角度θで合流する形態であれば、脱水ケーキがその流れの勢いを減殺されることなく、加熱ガスと合流できるので好ましい。また、脱水ケーキが分散されて流動した状態で加熱ガスに合流するので、加熱ガスによる気流搬送に乗りやすく、搬送路への付着が生じにくいという効果がある。なお、角度θについては、合流部において加熱ガスの流れ方向の上流方向を０°、下流方向を１８０°とする。
　脱水手段から排出される脱水ケーキは脱水処理されてはいるものの水分を少なからず含んでいる。そのため、脱水ケーキが機器に付着したり、機器の閉塞をもたらすことがある。従来のスラリの脱水乾燥システムでは、脱水手段で脱水された脱水ケーキを一旦ホッパーに受けて貯留し、後工程の処理能力に合わせて、所定量の脱水ケーキをホッパーから切り出して、後工程に供給する手法が採られていた。そうすると、脱水手段において分散されて排出された脱水ケーキが、ホッパーに貯留されるので凝集化してしまう懸念があった。凝集化された脱水ケーキは、定量切り出しが困難となるばかりか、搬送流路に付着して閉塞をもたらしたり、後工程の乾燥手段において乾燥効率を悪化させたりする等の弊害をもたらすことがあった。また、凝集化された脱水ケーキを再度分散させるために、分散機をホッパー貯留後の工程に設ける等の工夫もみられるが、そうすると、全体として脱水乾燥システムが煩雑になり、一連の処理に多くの時間と経費をかけてしまう結果となってしまう。
　他方、本実施形態の脱水乾燥システムであれば、ホッパーや分散機等のマテリアルハンドリング機器を介することなく、脱水工程後の脱水ケーキを直接加熱ガスに合流して乾燥工程に搬送する形態となっているので、脱水ケーキが当該機器に付着したり、閉塞させたりすることはない。さらには、一連の処理に係る時間を短縮できるメリットもある。
　また、脱水工程から排出される脱水ケーキは、分散された状態で排出されて、加熱ガスに合流するので、加熱ガスの風圧で更に分散化が進むことになる。これは、次工程の乾燥工程において大きなメリットとなる。具体的には、分散化が予めなされた脱水ケーキ群が乾燥工程に供給されると、既に分散化が進行しているので乾燥工程に長時間滞留させる必要がないし、相対的に短時間で乾燥が完了する。すなわち、乾燥工程での乾燥効率が改善されるという効果を奏する。
　この点、従来の脱水乾燥システムであれば、マテリアルハンドリング機器を介するので、脱水工程から排出された脱水ケーキがホッパーによる堆積作用で凝集化してしまい、凝集化した脱水ケーキを分散機によって分散させたとしても、本実施形態の脱水ケーキほどの流動性がないので、加熱ガスで搬送されるときに脱水ケーキの更なる分散化が発生し難く、相対的に大径の粒体のまま乾燥工程に供給されることとなる。そうすると、大径の粒体を乾燥粉体になるまでにある程度の時間をかけて乾燥工程で周回させる必要があるので、結果として乾燥効率が本実施形態のものほど優れたものにはならない。
　本実施形態の脱水乾燥システムを用いて、スラリをサンプルとして脱水処理及び乾燥処理させて乾燥粉体を得る際の、乾燥手段における熱容量係数（ｋｃａｌ／ｍ3ｈ℃）を算出した。熱容量係数は、容積（乾燥手段と管５、サイクロン上部の各々の容積の合計）、熱交換量、温度差（乾燥手段供給口とサイクロン上部各々におけるサンプルの温度）、に基づき算出した。脱水手段としては月島機械株式会社製押出型遠心分離機、乾燥手段としては月島機械株式会社製クリーンフラッシュ（登録商標）ドライヤＣＦＤ－５０をそれぞれ使用した。乾燥手段については供給口における加熱ガスの流速を１５ｍ／ｓとし、循環調節板の開度を５０％とした。
　実施例１では、スラリを、供給量を１５．６ｋｇ－ＷＳ／ｈ（＝５ｋｇ－ＤＳ／ｈ相当量）として脱水乾燥システムの脱水手段に投入した。スラリは、脱水手段で脱水されて脱水ケーキとして管に排出され、加熱ガスによって搬送され、乾燥手段に供給されて乾燥粉末として排出され、サイクロンに供給されて分級処理された。実施例１は４回にわたり実施され、結果、熱容量係数が１７００～２０００ｋｃａｌ／ｍ3ｈ℃となった。運転終了後、乾燥手段へケーキおよび加熱ガスを供給する管および乾燥手段の内部にケーキの付着は見られなかった。
　比較例１では、脱水手段を用いず、脱水ケーキを直接乾燥手段の供給口から乾燥手段に投入した。乾燥手段に供給された脱水ケーキの量は、５ｋｇ－ＤＳ／ｈ（実施例１で用いたスラリの固形分相当量である。）であった。脱水ケーキは、乾燥手段に供給されて乾燥粉末として排出され、サイクロンに供給されて分級処理された。比較例１は４回にわたり実施され、結果、熱容量係数が１０００～１４００ｋｃａｌ／ｍ3ｈ℃となった。運転終了後、乾燥手段へケーキおよび加熱ガスを供給する管および乾燥手段の内部にケーキの付着が見られた。
　本発明のスラリの脱水乾燥システム及び脱水乾燥方法は、簡略化され、乾燥効率の向上化が図られたものとして提供できる。
１　　　　脱水手段
２　　　　スラリー供給管
６　　　　濾液出口
８　　　　排出シュート
８Ａ　　　板状部材
８Ｂ　　　口元管
９　　　　ダンパー装置
９Ａ　　　エアシリンダー
９Ｂ　　　ピストン部材
９Ｃ　　　ロッド
９Ｄ　　　ダンパー
１０　　　ケーキ排出部
１１　　　外円筒バスケット
１１Ａ　　外スクリーン
１１Ｂ　　保持板
１１Ｃ　　支持アーム
１２　　　内円筒バスケット
１２Ａ　　内スクリーン
１２Ｂ　　保持板
１２Ｃ　　押出し部
１３　　　ディストリビューター板
１４　　　第１の洗浄液供給管
１４Ａ　　洗浄ノズル
１５　　　第２の洗浄液供給管
１５Ａ　　洗浄ノズル
１６　　　ケーキ受けリング
１６Ａ　　ケーキ受けリングブラケット
１６Ｂ　　排出管
３０　　　主軸
３１　　　押出し軸
３２　　　ピストン
３３　　　プーリー
９１　　　覆部
９２　　　開口部
９３　　　第１のポート
９４　　　第２のポート
１００　　乾燥手段
１０１ａ　筒体
１０１ｂ　ガイド板
１０１ｃ　ガイド板
１２０　　再循環口
１０４　　循環調節板
１１３　　流路
２０１　　給気フィルタ
２０２　　給気ファン
２０３　　ヒーター
２０４　　サイクロン
２０５　　フィルタ装置
２０６　　排気ファン
Ｓ　　　　スラリ
Ｔ３　　　管
Ｔ３ａ　　合流部

Claims (8)

  1. 　スラリを脱水して脱水ケーキを得る脱水手段と、
    　前記脱水ケーキを乾燥して乾燥粉末を得る乾燥手段と、
    　先端が前記乾燥手段に接続されるとともに、内部を加熱ガスが流れる管とを有し、
    　前記加熱ガスが、前記脱水手段から排出された前記脱水ケーキの合流を受けて前記乾燥手段に供給されるものであり、
    　排出された前記脱水ケーキが５～３５ｍ／秒で流れる前記加熱ガスに合流するものである、
    　ことを特徴とするスラリの脱水乾燥システム。
  2. 　排出された前記脱水ケーキが、所定の流れ方向で流れて前記加熱ガスと合流する合流部を有し、
    　前記合流部で、前記脱水ケーキは流れ方向が０°を超え、かつ９０°以下の角度θで前記加熱ガスと合流するものである、
    　請求項１記載の脱水乾燥システム。
  3. 　前記管の先端が前記乾燥手段の供給部に接続されるものであり、
    　前記合流部から前記乾燥手段の供給部までの距離が０～２０００ｍｍである、
    　請求項２記載の脱水乾燥システム。
  4. 　前記脱水手段が遠心分離機を有し、
    　前記遠心分離機は、筒状のスクリーンを軸芯を中心に回転させて、当該スクリーン内のスラリを遠心濾過して水分を除去し、残分である脱水ケーキがスクリーンの回転に連動して所定の速さで旋回しつつ、分散して排出されるものであり、
    　排出された脱水ケーキが分散したまま前記加熱ガスに合流する、
    　請求項１記載の脱水乾燥システム。
  5. 　前記乾燥手段が、旋回流式乾燥機である、
    　請求項１記載の脱水乾燥システム。
  6. 　前記乾燥手段は、
    　前記加熱ガスが通過する筒体を有し、当該筒体が湾曲されて流路が形成され、当該加熱ガスに含まれる脱水ケーキが当該流路を高速で流れて、乾燥し、及び粉末となるものである、
    　請求項１に記載の脱水乾燥システム。
  7. 　前記管は、前記脱水ケーキが合流する合流部付近に、当該管の断面積を狭めた絞り部を有するものである、
    　請求項１記載の脱水乾燥システム。
  8. 　スラリを脱水して脱水ケーキを得る脱水工程と、
    　前記脱水ケーキを乾燥して乾燥粉末を得る乾燥工程と、
    　先端が前記乾燥工程に用いられる乾燥手段に接続されるとともに、内部を加熱ガスが流れる管とを有し、
    　前記加熱ガスが、前記脱水工程から排出された前記脱水ケーキの合流を受けて前記乾燥工程に供給されるものであり、
    　排出された前記脱水ケーキが５～３５ｍ／秒で流れる前記加熱ガスに合流するものである、
    　ことを特徴とするスラリの脱水乾燥方法。
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