(57)【要約】【課題】乾燥処理材の含水率を、加熱乾燥装置の負荷変動や熱源の発生熱量変動に追随して、熱量の有効利用を図りつつ安定させることができ、設備費も削減できる間接加熱式乾燥設備を提供する。【解決手段】熱媒体に熱源からの熱を移動させる熱媒体加熱熱交換器１と、水分を含む乾燥処理材を熱媒体により間接加熱して乾燥させる加熱乾燥装置２と、これらの間で熱媒体を循環させる熱媒体循環ライン３とを備え、熱媒体循環ライン３に熱媒体冷却用熱交換器４が介在する間接加熱式乾燥設備において、熱媒体冷却用熱交換器４から送り出された熱媒体冷却用空気がキャリア空気としてキャリア空気送込ライン１２を介し加熱乾燥装置２へ導入され、キャリア空気送込ライン１２から分岐して、キャリア空気を熱媒体冷却用熱交換器４へ戻し再加熱するキャリア空気循環ライン１５が設けられたものとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体に熱源からの熱を移動させる熱媒体加熱熱交換器(1)と、水分を含む乾燥処理材を熱媒体により間接加熱して乾燥させる加熱乾燥装置(2)と、これらの間で熱媒体を循環させる熱媒体循環ライン(3)とを備え、前記熱媒体循環ライン(3)に熱媒体冷却用熱交換器(4)が介在する間接加熱式乾燥設備において、
前記熱媒体冷却用熱交換器(4)から送り出された熱媒体冷却用空気がキャリア空気としてキャリア空気送込ライン(12)を介し前記加熱乾燥装置(2)へ導入され、
熱媒体冷却用空気の流量の調節に伴い、前記熱媒体冷却用熱交換器(4)で熱媒体から熱媒体冷却用空気へ移動する熱量が変化し、これにより前記熱媒体循環ライン(3)を流れる熱媒体の温度が目標値となるように制御されることを特徴とする間接加熱式乾燥設備。
【請求項２】
前記キャリア空気送込ライン(12)から分岐して、キャリア空気を前記熱媒体冷却用熱交換器(4)へ戻すキャリア空気循環ライン(15)が設けられ、
前記キャリア空気循環ライン(15)の流量の調節に伴い、前記熱媒体冷却用熱交換器(4)で再加熱される熱量が変化し、これにより前記加熱乾燥装置(12)に送り込まれるキャリア空気の温度が制御されることを特徴とする請求項１に記載の間接加熱式乾燥設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、多量の水分を含んだ下水汚泥やスラッジ等の乾燥処理材を伝熱により乾燥させる間接加熱式乾燥設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、多量の水分を含んだ下水汚泥やスラッジ等の乾燥処理材を乾燥させる設備として図２に全体構成を、図３に主要部の構成をそれぞれ示すようなものが運用されている。
【０００３】
この乾燥設備は、熱源発生装置から排ガス煙道へ送り出された排ガスの熱を熱媒体に移動させる熱媒体加熱熱交換器１と、投入された乾燥処理材を熱媒体により間接加熱して乾燥させる加熱乾燥装置２と、これらの間で熱媒油等の熱媒体を循環させる熱媒体循環ライン３とを備えている。そして、熱媒体循環ライン３には、熱媒体冷却用熱交換器４と、キャリア空気加熱用熱交換器５とが介在している。
【０００４】
熱媒体冷却用熱交換器４の入口には、空気ファン６から送風されて熱媒体冷却用空気を取り込む空気取込ライン７が接続され、熱媒体冷却用熱交換器４の出口には、熱媒体冷却用空気を大気へ放散する空気放散ライン８が接続されている。空気放散ライン８には、熱媒体温度調節弁９が設けられている。
【０００５】
熱媒体冷却用熱交換器４は、熱媒体循環ライン３の熱媒体から熱媒体冷却用空気へ熱を移動させるものであり、熱媒体加熱熱交換器１の入口に近接して熱媒体循環ライン３に設けた温度計の計測値に基づき、空気ファン６と熱媒体温度調節弁９が自動的に操作され、熱媒体冷却用空気の流量が調節されて、熱媒体冷却用熱交換器４で交換される熱量が変化し、熱媒体の温度を目標値となるように制御されるようになっている。
【０００６】
一方、キャリア空気加熱用熱交換器５の入口には、空気ファン１０から送風されて水蒸気排出用のキャリア空気を取り込むキャリア空気取込ライン１１が接続され、キャリア空気加熱用熱交換器５の出口には、加熱乾燥装置２の上流部へキャリア空気を送るキャリア空気送込ライン１２が接続されている。キャリア空気送込ライン１２には、キャリア空気流量調節弁１３が設けられている。
【０００７】
キャリア空気加熱用熱交換器５は、熱媒体循環ライン３の熱媒体からキャリア空気へ熱を移動させるものであり、キャリア空気送込ライン１２の途中に設けられた流量計の計測値に基づき、空気ファン１０とキャリア空気流量調節弁１３が自動的に操作され、キャリア空気の流量が調節されるようになっている。
【０００８】
加熱乾燥装置２の下流部には、キャリア空気排出ライン１４が接続されており、加熱乾燥装置２の内部で熱媒体からの伝熱により乾燥処理材から発生した水蒸気は、キャリア空気と共にキャリア空気排出ライン１４を通って加熱乾燥装置２から排気される。そして、乾燥製品が加熱乾燥装置２から排出される。
【０００９】
ところで、汚泥やスラッジ等を乾燥処理材とする乾燥設備では、乾燥処理材の投入量や運転状態により加熱乾燥装置の負荷変動が発生する。この負荷変動に追随して熱媒体の保有熱量（＝熱媒体流量×熱媒体温度）を変化させ、乾燥製品の品質（含水率）を一定範囲に維持するため熱源発生装置の熱量を制御しようとすると、排ガス煙道にバイパスを設ける等の必要が生じ、対応が困難となる。また、熱源発生装置が乾燥設備と独立して運転されている場合、加熱乾燥装置の負荷に追随して発生熱量を変動させることはできない。
【００１０】
このため、上記乾燥設備では、熱媒体循環ライン３に熱媒体冷却用熱交換器４を設け、熱媒体冷却用空気の流量を調節して、熱媒体の温度を制御する構成を採用している。
【００１１】
また、上記乾燥設備において、熱媒体冷却用熱交換器４を水冷ではなく空冷によるものとしたのは、水冷とした場合、冷却水の冷却や水質管理が別途必要となり、設備費が嵩むためである。
【００１２】
さらに、熱媒体の流量ではなく、熱媒体冷却用空気の流量を調節して、間接的に熱媒体の温度を制御することとしたのは、熱媒体が熱源からの排ガス煙道に設置される熱媒体加熱熱交換器１によって加熱されるため、熱媒体の循環流量が多少変化しても、熱媒体加熱熱交換器１による交換熱量は大きく変わらず、加熱乾燥装置２の能力を左右する熱媒体の保有熱量を制御するには、有効ではないからである。
【００１３】
また、上記乾燥設備におけるキャリア空気は、多量の水分を含む乾燥処理材から発生した水蒸気を加熱乾燥装置２から迅速に排気するためのものであるが、キャリア空気が低温であれば、飽和蒸気圧が小さいので、多くの空気を必要とし、配管や送風機を大型化するための設備費が嵩むことになる。このような不都合を回避するため、一般に、キャリア空気は、１００℃以上に加熱して加熱乾燥装置２に導入する構成が考えられる。
【００１４】
ここで、キャリア空気を加熱するための電気ヒーター、バーナー等の熱源を別途設けると、やはり設備費が嵩むため、上記乾燥設備では、熱媒体循環ライン３にキャリア空気加熱用熱交換器５を設け、熱媒体からキャリア空気へ熱を移動させて、キャリア空気を加熱することとしている。
【００１５】
なお、熱エネルギーを有効活用して汚泥やスラッジ等を処理する乾燥設備として、本出願人は、下記特許文献１において、アンモニアを含む有機汚泥を脱水し、その脱水ケーキが乾燥される乾燥機から発生する高温の乾燥排ガスを、有機汚泥から分離された分離液のアンモニアストリッピングを行う蒸留塔でのキャリアガスとして用いることにより、乾燥排ガスの凝縮手段とその凝縮液の水処理を不要にしたものを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００５−７４３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、図２及び図３に示すような従来の乾燥設備では、独立した焼却炉の高温排ガスなどを熱源として利用する場合、熱源発生側における発生熱量も変動することが考えられ、これに伴い熱媒体の保有熱量も変動するので、乾燥製品の含水率にばらつきが生じる恐れがあるところ、含水率の調整のための加熱や冷却に伴う熱量の無駄が多く生じ、設備も複雑で費用が嵩むという問題がある。
【００１８】
また、特許文献１の乾燥設備は、キャリアガスを乾燥処理材の加熱に有効活用しようとするものではなく、加熱乾燥装置の負荷変動や熱源の発生熱量変動に追随して、乾燥製品の含水率の安定化を図る構成も備えていない。
【００１９】
そこで、この発明は、乾燥処理材の含水率を、加熱乾燥装置の負荷変動や熱源の発生熱量変動に追随して、熱量の有効利用を図りつつ安定させることができ、設備費も削減できる間接加熱式乾燥設備を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するため、この発明は、熱熱媒体に熱源からの熱を移動させる熱媒体加熱熱交換器と、水分を含む乾燥処理材を熱媒体により間接加熱して乾燥させる加熱乾燥装置と、これらの間で熱媒体を循環させる熱媒体循環ラインとを備え、前記熱媒体循環ラインに熱媒体冷却用熱交換器が介在する間接加熱式乾燥設備において、
前記熱媒体冷却用熱交換器から送り出された熱媒体冷却用空気がキャリア空気としてキャリア空気送込ラインを介し前記加熱乾燥装置へ導入され、
熱媒体冷却用空気の流量の調節に伴い、前記熱媒体冷却用熱交換器で熱媒体から熱媒体冷却用空気へ移動する熱量が変化し、これにより前記熱媒体循環ラインを流れる熱媒体の温度が目標値となるように制御されるものとしたのである。
【００２１】
また、前記キャリア空気送込ラインから分岐して、キャリア空気を前記熱媒体冷却用熱交換器へ戻すキャリア空気循環ラインが設けられ、
前記キャリア空気循環ラインの流量の調節に伴い、前記熱媒体冷却用熱交換器で再加熱される熱量が変化し、これにより前記加熱乾燥装置に送り込まれるキャリア空気の温度が制御されるものとしたのである。
【発明の効果】
【００２２】
この間接加熱式乾燥設備では、熱媒体冷却用熱交換器から送り出された熱媒体冷却用空気がキャリア空気として有効に利用され、熱媒体冷却用空気の流量の調節に伴い、加熱乾燥装置の負荷変動や熱源の発生熱量変動に追随して、熱媒体の温度が制御されるので、乾燥製品の含水率を安定させることができる。
【００２３】
そして、キャリア空気は熱媒体の冷却時に加熱されるので、キャリア空気を別途加熱するための熱源や熱交換器、空気ファン等も不要となり、設備費や燃料費を削減できる。
【００２４】
また、キャリア空気の温度が目標値に達しない場合には、キャリア空気循環ラインを介しキャリア空気が熱媒体冷却用熱交換器へ戻され、熱媒体との熱交換により再加熱されるので、要求されるキャリア空気の温度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の実施形態に係る間接加熱式乾燥設備の主要部の構成図
【図２】従来の間接加熱式乾燥設備の全体構成図
【図３】同上の間接加熱式乾燥設備の主要部の構成図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、この発明の実施形態に係る間接加熱式乾燥設備の主要部の構成を図１に基づいて説明する。なお、図２及び図３に示す従来の間接加熱式乾燥設備の各構成要素と対応する部分には、それぞれ同一符号を付する。
【００２７】
この間接加熱式乾燥設備は、熱源発生装置から排ガス煙道へ送り出された排ガスの熱を熱媒体に移動させる熱媒体加熱熱交換器１と、投入された乾燥処理材を熱媒油等の熱媒体により間接加熱して乾燥させる加熱乾燥装置２と、これらの間で熱媒油等の熱媒体を循環させる熱媒体循環ライン３とを備えている。そして、熱媒体循環ライン３には、熱媒体冷却用熱交換器４が介在している。
【００２８】
熱媒体冷却用熱交換器４の入口には、空気ファン６から送風されて熱媒体冷却用空気を取り込む空気取込ライン７が接続されており、熱媒体冷却用熱交換器４は、熱媒体循環ライン３の熱媒体から熱媒体冷却用空気へ熱を移動させるものとされている。
【００２９】
熱媒体冷却用熱交換器４の出口には、キャリア空気送込ライン１２が接続されており、熱媒体冷却用熱交換器４から送り出された熱媒体冷却用空気が水蒸気排出用のキャリア空気として加熱乾燥装置２へ送り込まれるようになっている。
【００３０】
キャリア空気送込ライン１２から分岐して、空気取込ライン７を経てキャリア空気を熱媒体冷却用熱交換器４へ戻すキャリア空気循環ライン１５が設けられ、キャリア空気循環ライン１５には、キャリア空気温度調節弁１６が設けられている。
【００３１】
また、キャリア空気循環ライン１５と共に、キャリア空気送込ライン１２から分岐して、熱媒体冷却用空気を大気へ放散する空気放散ライン８が設けられ、空気放散ライン８には、熱媒体温度調節弁９が設けられている。
【００３２】
そして、熱媒体加熱熱交換器１の入口に近接して熱媒体循環ライン３に設けた温度計の計測値に基づき、空気ファン６と熱媒体温度調節弁９が自動的に操作され、空気取込ライン７から熱媒体冷却用熱交換器４へ送り込まれる熱媒体冷却用空気の流量が調節されて、熱媒体冷却用熱交換器４で交換される熱量が変化し、これにより熱媒体の温度を目標値となるように制御されるようになっている。
【００３３】
また、キャリア空気送込ライン１２に設けた温度計の計測値に基づき、空気ファン６とキャリア空気温度調節弁１６が自動的に操作され、キャリア空気循環ライン１５の流量が調節されて、熱媒体冷却用熱交換器４で再加熱される熱量が変化し、これにより加熱乾燥装置２に送り込まれるキャリア空気の温度が制御されるようになっている。
【００３４】
また、キャリア空気送込ライン１２には、キャリア空気流量調節弁１３が介在し、キャリア空気送込ライン１２の途中に設けられた流量計の計測値に基づき、空気ファン６とキャリア空気流量調節弁１３が自動的に操作され、キャリア空気の流量が調節されるようになっている。
【００３５】
なお、空気ファン６と、熱媒体温度調節弁９、キャリア空気流量調節弁１３及びキャリア空気温度調節弁１６とは、温度計や流量計の計測値に基づき、統合的に制御される。また、これに加えて、熱媒体循環ライン３において熱媒体を循環させる熱媒体循環ポンプも統合的に制御するようにしてもよい。
【００３６】
加熱乾燥装置２の下流部には、キャリア空気排出ライン１４が接続されており、加熱乾燥装置２の内部で熱媒体からの伝熱により乾燥処理材から発生した水蒸気は、キャリア空気と共にキャリア空気排出ライン１４を通って加熱乾燥装置２から排気される。そして、乾燥製品が加熱乾燥装置２から排出される。
【００３７】
上記のような間接加熱式乾燥設備では、熱媒体冷却用熱交換器４から送り出された熱媒体冷却用空気の全量又は一部がキャリア空気として有効に利用され、熱媒体冷却用空気の流量の調節に伴い、加熱乾燥装置２の負荷変動や熱源の発生熱量変動に追随して、熱媒体の温度が制御されるので、乾燥製品の含水率を安定させることができる。
【００３８】
そして、キャリア空気は熱媒体の冷却時に加熱されるので、キャリア空気を別途加熱するための熱源や熱交換器、空気ファン等も不要となり、設備費や燃料費を削減できる。
【００３９】
また、キャリア空気の温度が目標値に達しない場合には、キャリア空気循環ライン１５を介しキャリア空気が熱媒体冷却用熱交換器４へ戻され、熱媒体との熱交換により再加熱されるので、要求されるキャリア空気の温度を得ることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１  熱媒体加熱熱交換器
２  加熱乾燥装置
３  熱媒体循環ライン
４  熱媒体冷却用熱交換器
６  空気ファン
７  空気取込ライン
８  空気放散ライン
９  熱媒体温度調節弁
１２  キャリア空気送込ライン
１３  キャリア空気流量調節弁
１４  キャリア空気排出ライン
１５  キャリア空気循環ライン
１６  キャリア空気温度調節弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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