(57)【要約】【課題】下水汚泥等の高含水率な可燃物含有の湿潤物で成る原料の乾燥そして燃焼を容易とする加熱処理装置を提供することを課題とする。【解決手段】軸線２２を横方向とする筒状体２１へ軸線方向一端側の開口部２１Ａから該筒状体内へ可燃物含有の下水汚泥等の湿潤物を原料Ｍとして投入し、筒状体２１を上記軸線２２まわりに回転しながら、原料Ｍを筒状体２１内で乾燥しもしくは乾燥に引き続き燃焼させる原料加熱処理方法において、種実類、豆類、穀類の殻Ｓを含む添加材料を、筒状体への投入前もしくは投入後の原料Ｍへ添加混入させて混合体とし、該混合体を回転する筒状体内で該混合体の自燃により乾燥もしくは乾燥に引き続き燃焼させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線を横方向とする筒状体へ軸線方向一端側の開口部から該筒状体内へ可燃物含有の下水汚泥等の湿潤物を原料として投入し、筒状体を上記軸線まわりに回転しながら、原料を筒状体内で乾燥しもしくは乾燥に引き続き燃焼させる原料加熱処理方法において、
種実類、豆類、穀類の殻を含む添加材料を、筒状体への投入前もしくは投入後の原料へ添加混入させて混合体とし、該混合体を回転する筒状体内で該混合体の自燃により乾燥もしくは乾燥に引き続き燃焼させることを特徴とする原料加熱処理方法。
【請求項２】
筒状体での原料の加熱により発生する水蒸気と排ガスとを分離して筒状体外に取り出し、水蒸気と排ガスとを熱交換器で熱交換して該水蒸気を過熱水蒸気とし、該過熱水蒸気を筒状体内へ送入することとする請求項１に記載の原料加熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は可燃物含有の下水汚泥等の湿潤物を原料とし、この原料を乾燥もしくは燃焼させるための原料の加熱処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水汚泥等は可燃物を含有しているものの含水率がきわめて高い湿潤物であり、燃焼前に十分に乾燥させねばならない。
【０００３】
特許文献１では、横方向に延びる軸線をもつ筒状体を乾燥装置として備え、該筒状体内に軸線方向一端から下水汚泥を投入して筒状体を軸線まわりに回転させ、他端側から筒状体内へ過熱水蒸気を送入して下水汚泥と接触させてこれを加熱して乾燥させ軸線方向他端から乾燥汚泥として排出している。
【０００４】
また、特許文献１では、上記筒状体に対して、ガス化炉装置、精製設備、ガスエンジン発電機そして熱交換器を接続して、筒状体から排出された可燃物含有の乾燥汚泥をガス化炉で含有可燃物の燃焼（自燃）によりガス化し、ガス化により生じた可燃ガスを精製後にガスエンジンで燃焼させ発電を行い、ガスエンジンからの高温な排ガスを熱交換器へ送っている。一方、筒状体からは下水汚泥の乾燥時に生ずる水蒸気が抽出されて上記熱交換器へもたらされ、この水蒸気を上記排ガスとの熱交換によって高温な過熱水蒸気とした後、下水汚泥の乾燥のために上記筒状体へ帰還送入し下水汚泥の加熱乾燥に供している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１５７８３５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１にあっては、筒状体における原料としての湿潤物を燃焼に至らない前の加熱乾燥を行うだけであっても、湿潤物が下水汚泥である場合には、含水率がきわめて高いので、単に筒状体内に投入されて過熱水蒸気による加熱を受けるものの、筒状体内でその高温雰囲気のもとでの長い滞留時間が要求される。すなわち、きわめて乾燥することが困難である。
【０００７】
筒状体は、その加熱処理能力を下水汚泥の乾燥だけに使われてしまい、可燃物含有の乾燥汚泥をさらに自燃でガス化させ、あるいは燃焼させてしまうには、上述のガス化炉等さらなる付帯設備が必要である。これは、設備が複雑になってしまうので、大型の処理プラントなどでは対応できても、小規模な工場あるいは施設では、設備にコストがかかり過ぎて不向きである。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑み、従来の筒状体を用いて、効率よく短時間で下水汚泥を乾燥させ、さらには、筒状体内での原料の滞留時間を長くするだけで、引き続いて同じ筒状体内で乾燥汚泥の燃焼をも行うことのできる原料の加熱処理方法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】
【０００９】
本発明に係る原料加熱処理方法では、軸線を横方向とする筒状体へ軸線方向一端側の開口部から該筒状体内へ可燃物含有の下水汚泥等の湿潤物を原料として投入し、筒状体を上記軸線まわりに回転しながら、原料を筒状体内で乾燥しもしくは乾燥に引き続き燃焼させる。
【００１０】
かかる原料加熱処理方法において、本発明では、種実類、豆類、穀類の殻を含む添加材料を、筒状体への投入前もしくは投入後の原料へ添加混入させて混合体とし、該混合体を回転する筒状体内で該混合体の自燃により乾燥もしくは乾燥に引き続き燃焼させることを特徴としている。
【００１１】
本発明では、原料に種実類、豆類、穀類の殻を含む添加材料を添加して混合体とする。この添加材料は、原料に対して、原料の筒状体への投入の前後のいずれの時期であってもよい。添加材料の混合量は、原料の含水率の大きさにより適宜調整し、原料が高含水率のときにはそれに応じて多く添加する。添加前の添加材料は、乾燥されている状態にあるときが好ましいが、多少水分を含んでいてもよい。
【００１２】
種実類、豆類、穀類の殻は、凹弯曲の内面を有しているので、原料内に添加されて原料と混合されると、殻の凸弯曲の外面には高含水率の原料が付着するが、凹弯曲の内面には、原料不在の空隙であるポケットが形成される。このポケットの周囲の原料から、原料に含有されている水分が集まりポケット内に溜まる。原料が筒状体内で加熱を受けるとこの傾向が高まる。原料へ添加された殻は、原料内に多数分散して存在しているので、原料は「鬆」ができたように、多数のポケットが生じここに水分が集まることとなり、その結果、原料自体は含水率が低下した状態となる。
【００１３】
かかる混合体が含有可燃物による自燃等により発熱して後続の混合体を加熱すると、混合体は短い時間に乾燥され、ポケット内の水分は蒸気となって筒状体外へ抽出される。筒状体内における混合体の滞留時間を長く設定しておけば、可燃物含有の乾燥混合体を燃焼させることもできる。その殻自体も可燃物なので燃焼に寄与する。
【００１４】
本発明において、筒状体での原料の加熱により発生する水蒸気と排ガスとを分離して筒状体外に取り出し、水蒸気と排ガスとを熱交換器で熱交換して該水蒸気を過熱水蒸気とし、該過熱水蒸気を筒状体内へ送入することが好ましい。過熱水蒸気は、水蒸気含有能力を過剰に有する高温状態にあり、混合体を加熱することで原料から発生する水蒸気を捕捉して保持しこれを筒状体外に抽出するので、原料を乾燥する能力がきわめて高い。混合体を加熱した分だけ降温しそして発生水蒸気を保持することとなった過熱水蒸気は、筒状体内からの高温排ガスからのエネルギを熱交換器での排ガスとの熱交換により得て、再び高温の過熱水蒸気となって筒状体へ送入され、原料の加熱乾燥に供する。かくして、このような過熱水蒸気を循環して利用することで、排ガスの熱を有効に用い、しかも、原料の乾燥を効果的に行える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、以上のように、加熱乾燥されるべき湿潤物に種実類、豆類、穀類の殻を含む添加材料を混入させて混合体とし、該混合体を筒状体で加熱乾燥させることとしたので、殻の周囲に位置する原料たる湿潤物は、殻に付着する際、殻の凹弯曲内面にポケットを形成して、ここに原料の水分が溜まり、混合体内に多数存在する殻の周囲の原料から水分を分離した状態となり、それだけ原料の加熱が早められるということになる。混合体に含まれる殻は、それ自体可燃物なので熱源となり、また、混合体を筒状体内に長時間滞留させるようにすれば、原料は乾燥後に同じ筒状体内で燃焼されることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施に用いることのできる加熱装置の概要構成図である。
【図２】図１装置の筒状体についての軸線に対して直角な面での断面図である。
【図３】筒状体内の原料と添加材料との付着状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面にもとづき、本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施に好適に用いられる横型回転加熱装置である。本発明方法の実施の説明に先立ち、その実施に用いられるこの装置について説明する。
【００１９】
図１にて、この横型回転加熱装置２０は、耐熱材で横型の円筒形に作られた筒状体２１が、その軸線２２まわりに回転自在に軸受２３Ａ，２３Ｂで支持されており、図示しない駆動装置で上記軸線２２まわりに、ゆっくりと、例えば１〜１０ｒｐｍで回転駆動されている。
【００２０】
上記筒状体２１は、上記軸線２２方向の一端側そして他端側に開口２１Ａ，２１Ｂがそれぞれ形成されており、一端側開口２２Ａには下水汚泥等の湿潤物を含む原料を供給する原料供給管２３が突入配置されており、他端側開口２２Ｂには後述の循環管路５が中途開放されて形成される過熱水蒸気の送入のための送気管２４として突入している。さらに、上記筒状体２１の一端側そして他端側を、該筒状体２１の回転を許容しつつシールする回転シールを介して覆う静止せる排気管２５と排出管２６とがそれぞれ設けられている。排気管２５は上記循環管路５の送気管２４から放出された過熱水蒸気が上記筒状体２１内を左方へ移動して原料を加熱してその分、降温し、そして原料から蒸発した水分を捕捉して保持した後、この降温した過熱水蒸気を集気して排気するようになっていて、循環管路５の一部を形成している。排出管２６は上記筒状体２１内で過熱水蒸気と直接接触して加熱を受けて乾燥した乾燥汚泥あるいはさらに加熱を受けてガス化された乾燥汚泥の炭素質灰を落下排出する。
【００２１】
本実施形態では、好ましい形態として、上記筒状体２１に加え、外部に熱交換器３１が設けられており、上記排気管２５と送気管２４を結ぶ循環管路５の配管が該熱交換器３１を貫通している。上記循環管路５は筒状体２１を含めて循環路を形成している。さらに、筒状体２１から排出される高温の排ガスが排出管２６の上部から排ガス管２９を経て排気され、該排ガス管２９が上記熱交換器３１を貫通して、該熱交換器３１にて上記循環管路５内の過熱水蒸気を排ガスの熱と熱交換して加熱するようになっている。
【００２２】
図１に示された横型回転加熱装置は下水汚泥等の湿潤物を含む原料と過熱水蒸気の流れが互いに反対向きとなる向流の場合の例であるが、必ずしもこれに限定されず、下水汚泥と過熱水蒸気の流れが同じ方向をなす、すなわち並流の形式であってもよい。
【００２３】
軸線２２まわりに回転する上記筒状体２１の内部空間は、図１そして図２に見られるように、軸線２２を通り、直径方向と軸線方向に延びる一つの仕切板２７により二つの空間に区分されている。該仕切板２７は、図１に見られるように、軸線方向両端にまでは及んでおらず、この軸線方向両端の領域で筒状体２１内の上記二つの区分空間を互いに連通している。上記仕切板２７の両板面には、この板面に垂直で上記軸線２２に対して傾斜する傾斜板２８が軸線方向の複数位置に羽根状をなして取り付けられている。この傾斜板２８は、例えば、図１にて仕切板２７の紙面に対して手前側の板面と、これに反対側となる板面とが、半回転毎に互いに同一側の回転位置にきたときに、傾斜が同じ向きとなるように設けられている。かかる傾斜板２８が取り付けられている仕切板２７は筒状体２１と共に軸線２２まわりに一方向に回転するので、仕切板２７の板面が一方の側、例えば、図１にて紙面に対して手前側に向いているときにこの板面で下水汚泥を掻き上げ、反対側（紙面の裏面側）に向くときに下水汚泥は上記傾斜板２８に沿って滑落する。仕切板２７の両板面が順次同じ方向に向いたとき該両板面に取り付けられた傾斜板２８が互いに同じ向きの傾斜となるので、下水汚泥は、例えば板面が上記紙面に対して手前側にきたときに、仕切板２７のこの板面上では傾斜板２８に沿って滑落すると共に、軸線方向で他端側（右端側）に進み、紙面の裏面側では一端側（左端側）に進む。また、仕切板２７で仕切られた筒状体２１内の二つの区分空間は軸線方向両端で連通しているので、上記下水汚泥はこの連通領域を通って、二つの区分空間を循環する。かくして、下水汚泥は、筒状体２１内での滞留時間が長くなり、しかも、仕切板２７により掻き上げられるので、筒状体２１中を他端側から一端側へ流れる過熱水蒸気と十分な接触面積をもって向流状態で直接接触する。その結果、筒状体２１内の下水汚泥の充填率も高くすることができ、筒状体２１の内容積に対して１０〜３０％の充填率とすることができる。
【００２４】
このような構成そして作動のもとで、本発明では、含水率が７５％に及ぶこともある下水汚泥等の湿潤物を含有する原料Ｍを筒状体２１に投入する前あるいは投入した後に種実類、豆類、穀類の殻Ｓを含有する添加材料を該原料Ｍに混入させて混合体を形成する。上記添加材料としての殻Ｓは、乾燥されていることが好ましいが、多少水分を含んでいてもよい。添加材料の原料への混入量は、原料の含水率が高いほど多く設定する。
【００２５】
添加材料としては、例えば、種実類では、ピーナッツ、ピスタチオ、くるみ、栗、ぎんなん、アーモンド、カシューナッツ、ココナッツの殻、豆類では、そら豆、大豆等の殻、穀類では、米、麦等の殻が挙げられる。
【００２６】
かかる混合体が回転する筒状体２１内で攪拌回転すると、該混合体は、傾斜板２８の板面上を滑落しつつ軸線方向に移動して仕切板２７の周囲を循環する。原料Ｍは軸線方向一端側で原料供給管２３から連続的あるいは間欠的に逐次筒状体２１へ投入されるので、上記仕切板２７の周りを循環しつつ、上記原料供給管２３とは軸線方向他端側の排出管２６から次第に排出される。
【００２７】
筒状体２１内では、原料Ｍは、図３のごとく、混入された添加材料としての殻Ｓの外側凸弯曲面に付着するが、殻Ｓの内側凹弯曲面には付着せずポケットＰを形成する傾向にあり、原料Ｍが上記循環中に向流接触する高温の過熱水蒸気に加熱されて原料Ｍ中の水分Ｗが水蒸気となって上記ポケットＰ内に溜まるようになる。混合体内に存在する多数の殻Ｓについてこのような現象が生ずると、筒状体２１内の混合体全体では多量の水分Ｗが原料Ｍから分離して上記ポケットＰに集まるようになり、これは、原料Ｍ自体については、分離した水分Ｗの分だけ含水量が低下したこととなる。したがって、含水量が低下した原料Ｍは過熱水蒸気で加熱されると、添加材料がない状態に比し、早く乾燥する。さらには、原料Ｍたる下水汚泥が可燃物を含有していることに加え、添加材料たる殻Ｓも良好な可燃物であるので、上記下水汚泥の自燃を助長することとなる。
【００２８】
原料Ｍは、かくして筒状体２１内で乾燥されるが、原料供給管２３からの供給当初の原料Ｍの含水率がさほど高くない場合や、原料Ｍの筒状体２１内での滞留時間を長く設定すれば、原料Ｍはすみやかに乾燥した後、他端側領域でガス化しそして燃焼（自燃）する。この燃焼により発生する高温の排ガスが排ガス管２９から熱交換器３１にもたらされて、熱交換により過熱水蒸気を加熱し高温化する。
【００２９】
本発明は、図示した装置にもとづいて実施される方法のみならず、種々変更が可能である。原料の含水率の程度、筒状体内での原料の滞留時間の設定によっては、原料を乾燥させるのみならず、乾燥後に自燃による燃焼させることもできることは既述した通りであるが、原料の加熱のために過熱水蒸気を用いる必要もない。原料の加熱のためには、外部から供給される他の加熱ガスでもよいし、あるいは、原料の自燃により生ずる熱エネルギのみでもよい。さらには、加熱装置としての筒状体は、図示したような傾斜板付きの仕切板を有していなくとも、単なる筒状体でもよい。しかし、その場合、原料の筒状体内での滞留時間を長くする何らかの手段を設けることが望まれる。
【符号の説明】
【００３０】
２１  筒状体
２１Ａ，２１Ｂ  開口部
２２  軸線
３１  熱交換器
Ｍ  原料
Ｓ  添加材料（殻）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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