(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬入される脱水汚泥を、内部に供給される流入排ガスによる加熱により乾燥させる乾燥容器と、
前記乾燥容器から排出される流出排ガスを加熱し、前記流入排ガスとして再び該乾燥容器へと循環させる循環管路と、
を備える汚泥の乾燥システムであって、
前記循環管路における排ガス中に含まれる蒸気の有するエネルギを回収するエネルギ回収装置を備え、
前記流出排ガスの絶対湿度が、２（ｋｇ−Ｈ２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）以上に維持されており、前記流出排ガスの温度が、１７０℃以上であることを特徴とする汚泥の乾燥システム。
【請求項２】
前記エネルギ回収装置は、前記蒸気を熱搬送媒体との間で熱交換させることで凝縮する凝縮装置であり、前記熱搬送媒体の前記熱交換前の温度が、７５℃以上９０℃以下である、請求項１に記載の汚泥の乾燥システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の汚泥の乾燥システムにおいて、
前記乾燥容器及び前記循環管路に、その内部への外気の進入を防止する気密構造を設けたことを特徴とする汚泥の乾燥システム。
【請求項４】
請求項３記載の汚泥の乾燥システムにおいて、
前記循環管路を循環する排ガスを加熱する加熱装置が、前記循環管路を流れる排ガスを該循環管路の外側から間接的に加熱する間接加熱方式であることを特徴とする汚泥の乾燥システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の汚泥の乾燥システムにおいて、
前記エネルギ回収装置で回収したエネルギを利用するエネルギ利用装置を備えることを特徴とする汚泥の乾燥システム。
【請求項６】
請求項５記載の汚泥の乾燥システムにおいて、
前記エネルギ回収装置は、前記蒸気を熱搬送媒体との間で熱交換させることで凝縮する凝縮装置であり、
前記エネルギ利用装置は、前記エネルギ回収装置で前記蒸気の凝縮によって加熱された熱搬送媒体と、該熱搬送媒体よりも低沸点の熱媒体とを熱交換させて該熱媒体を蒸発させることでタービンを回転させ、該タービンの回転によって発電するバイナリー発電機、又は該タービンの回転によって動力を発生する動力発生機であることを特徴とする汚泥の乾燥システム。
【請求項７】
請求項６記載の汚泥の乾燥システムにおいて、
前記排ガスの流通方向で前記乾燥容器と前記エネルギ回収装置との間に、該排ガスを除塵処理する集塵機を設けたことを特徴とする汚泥の乾燥システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脱水汚泥を乾燥する汚泥の乾燥システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
下水汚泥等の脱水汚泥は、水分を８０％程度含むため、焼却、乾燥、炭化等、汚泥の熱処理時の水分蒸発に多大なエネルギが必要である。汚泥熱処理時の省エネルギの観点から、そのエネルギを有効に回収し、再利用することが期待されている。
【０００３】
このような汚泥の乾燥システムに関し、例えば、特許文献１には、乾燥機の後段に設けたガス化炉の排ガス（ガス化ガス）から回収された水を蒸発させて圧縮機で加圧し、この蒸気を乾燥機の熱源として再利用する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−７５７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、脱水汚泥の水分蒸発に費やしたエネルギは、発生排ガスのスクラバで蒸発水分が凝縮する際、温排水として回収される。一般的なスクラバでは、温排水温度は５０℃程度であり、再利用に適したものではない。また、スクラバで７５℃程度の温排水を得る取組みも行われているが、原理的に、回収できる蒸気の熱エネルギは、当該温排水温度におけるガス中の飽和湿度超過分のみに限られ、蒸気の熱エネルギを有効に回収するには至っていないのが現状である。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の課題を考慮してなされたものであり、乾燥プロセスで発生する蒸気を有効に回収・利用し、システム全体の省エネルギ化を図ることができる汚泥の乾燥システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る汚泥の乾燥システムは、搬入される脱水汚泥を加熱により乾燥させる乾燥容器と、前記乾燥容器からの排ガスを加熱し、再び該乾燥容器へと循環させる循環管路とを備える汚泥の乾燥システムであって、前記循環管路における排ガス中に含まれる蒸気の有するエネルギを回収するエネルギ回収装置を備え、前記排ガスの絶対湿度が、２（ｋｇ−Ｈ２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）以上に維持されていることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、排ガスの絶対湿度が２（ｋｇ−Ｈ２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）以上で維持されているため、排ガス中の蒸気の有するエネルギ（熱エネルギ）を、コンデンサやスクラバ等のエネルギ回収装置で有効に回収することができ、その回収したエネルギをシステム各部の駆動電力や駆動力として再利用することができるため、システム全体の省エネルギ化を図ることができる。
【０００９】
この場合、前記乾燥容器及び前記循環管路に、その内部への外気の進入を防止する気密構造、例えば、乾燥容器にシール構造を適用して外気の進入を防止する構造とすることにより、排ガスの絶対湿度を容易に２（ｋｇ−Ｈ２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）以上で維持することが可能となる。
【００１０】
また、前記循環管路を循環する排ガスを加熱する加熱装置が、前記循環管路を流れる排ガスを該循環管路の外側から間接的に加熱する間接加熱方式であると、乾燥容器及び循環管路の内部への外気の進入を一層確実に防止することができる。
【００１１】
前記エネルギ回収装置で回収したエネルギを利用するエネルギ利用装置を備えると、コンデンサ等のエネルギ回収装置で回収したエネルギを、バイナリー発電機等のエネルギ利用装置で利用し、システム各部の駆動電力や駆動力として有効に再利用することができる。
【００１２】
前記エネルギ回収装置は、前記蒸気を熱搬送媒体との間で熱交換させることで凝縮する凝縮装置であり、前記エネルギ利用装置は、前記エネルギ回収装置で前記蒸気の凝縮によって加熱された熱搬送媒体と、該熱搬送媒体よりも低沸点の熱媒体とを熱交換させて該熱媒体を蒸発させることでタービンを回転させ、該タービンの回転によって発電するバイナリー発電機、又は該タービンの回転によって動力を発生する動力発生機であってもよい。
【００１３】
前記排ガスの流通方向で前記乾燥容器と前記エネルギ回収装置との間に、該排ガスを除塵処理する集塵機を設けると、エネルギ装置に排ガス中のダストが付着し、エネルギの回収効率が低下することを抑制できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、排ガスの絶対湿度が２（ｋｇ−Ｈ２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）以上で維持されることにより、排ガス中の蒸気の有するエネルギを、コンデンサやスクラバ等のエネルギ回収装置で有効に回収することができ、その回収したエネルギをシステム各部の駆動電力や駆動力として再利用することができるため、システム全体の省エネルギ化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る汚泥の乾燥システムの全体構成図である。
【図２】図２は、過熱蒸気乾燥機の構造の一例を示す構成図である。
【図３】図３は、コンデンサの構造の一例を示す構成図である。
【図４】図４は、バイナリー発電機の構造の一例を示す構成図である。
【図５】図５は、スクラバの構造の一例を示す構成図であり、図５（Ａ）は、スプレー塔方式のスクラバの構成図であり、図５（Ｂ）は、充填塔方式のスクラバの構成図であり、図５（Ｃ）は、棚段塔方式のスクラバの構成図である。
【図６】図６は、ガスの飽和湿度と温度との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、空気中の蒸気割合と水の蒸発速度との関係のグラフである。
【図８】図８は、図１に示す乾燥システムの第１変形例に係る汚泥の乾燥システムの全体構成図である。
【図９】図９は、図１に示す乾燥システムの第２変形例に係る汚泥の乾燥システムの全体構成図である。
【図１０】図１０は、図１に示す乾燥システムの第３変形例に係る汚泥の乾燥システムの全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る汚泥の乾燥システムについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る汚泥の乾燥システム１０の全体構成図である。本実施形態に係る汚泥の乾燥システム１０（以下、単に「乾燥システム１０」ともいう）は、下水汚泥等の脱水汚泥を乾燥機１２で乾燥すると共に、この乾燥機１２からの排ガス中に含まれる蒸気の持つエネルギを回収して再利用する省エネルギ型の乾燥システムである。
【００１８】
図１に示すように、乾燥システム１０は、乾燥機（過熱蒸気乾燥機）１２を有し、主に脱水汚泥の乾燥処理を行う乾燥ライン１０ａと、乾燥機１２から排出される排ガス（乾燥排ガス）の処理を行うと共に、この排ガス中に含まれる蒸気（汚泥乾燥蒸気）の持つエネルギ（潜熱及び顕熱）を回収・再利用するエネルギ回収ライン１０ｂとから構成されている。
【００１９】
先ず、乾燥ライン１０ａの構成を説明する。
【００２０】
乾燥ライン１０ａは、下水汚泥等を図示しない脱水装置により、例えば水分量が７８％程度となるまで脱水した脱水汚泥を貯留する脱水ケーキ貯留槽１４と、脱水ケーキ貯留槽１４から搬送される脱水汚泥を循環利用する乾燥排ガス（過熱蒸気）による直接加熱により、例えば水分量が２０％程度になるまで乾燥させる乾燥機１２と、乾燥機１２から排出される排ガス中に含まれる微粒子等を捕集して除塵する集塵機１６と、集塵機１６を出た乾燥排ガスを熱交換器（加熱装置）１８によって間接的に加熱し、この乾燥排ガスを乾燥機１２の熱源として供給する循環管路２０とを備える。
【００２１】
図２は、乾燥機１２の構造の一例を示す構成図である。図１及び図２に示すように、乾燥機１２は、工場等の床面上に固定される軸受基部２２ａ、２２ｂと、軸受基部２２ａ、２２ｂと一対の軸受２３ａ、２３ｂによって軸方向を中心として回転可能に軸支される円筒状の回転シェル（乾燥容器）２４とを備える。乾燥機１２では、脱水ケーキ貯留槽１４から搬送された脱水汚泥を回転シェル２４の内部空間へと投入する汚泥投入器２６の下流側先端が、軸受基部２２ａを通して回転シェル２４内に突出するように連結されている。汚泥投入器２６は、例えばモーノポンプである。つまり、当該乾燥機１２では、モーノポンプ（汚泥投入器２６）から回転シェル２４内へと脱水汚泥が直接投入される。
【００２２】
循環管路２０から供給される循環利用する乾燥排ガスを回転シェル２４内に投入するために、汚泥投入器２６が連結される側の軸受基部２２ａの上面には、熱交換器１８の下流側の配管２０ａが連結される入口ポート２８ａが設けられる。一方、回転シェル２４内で乾燥排ガスによる乾燥作用によって脱水汚泥から蒸発した蒸気や臭気を含む排ガスは、他方の軸受基部２２ｂの上面に設けられた出口ポート２８ｂから配管２０ｂへと流通され、集塵機１６を通過した後、配管２０ｃへと流通され、循環ファン３０の駆動作用下に熱交換器１８へと導入されて、再び配管２０ａへと循環される。
【００２３】
従って、乾燥機１２では、汚泥投入器２６から回転シェル２４内に投入された脱水汚泥は、該回転シェル２４内で攪拌機構３２によって攪拌されつつ搬送され、入口ポート２８ａから回転シェル２４内に投入される乾燥排ガス（例えば、５５０℃程度）によって加熱乾燥される。脱水汚泥から蒸発した蒸気である汚泥乾燥蒸気を含む乾燥排ガス（例えば、１７０℃程度）は、出口ポート２８ｂから循環管路２０へと流通する一方、乾燥された脱水汚泥である乾燥汚泥は、軸受基部２２ｂの下面に設けられた排出ポート２８ｃから外部に排出される。このように、本実施形態では、乾燥機１２として、内熱式のロータリー乾燥機を用いている。
【００２４】
集塵機１６は、乾燥機１２の出口ポート２８ｂから配管２０ｂを介して導入される排ガス中に含まれる微粒子等を除塵して、乾燥汚泥として排出する一方、除塵がなされた排ガスを配管２０ｃへと流通させる装置である。本実施形態では、後述するように、エネルギ回収ライン１０ｂにおいて乾燥排ガス中に含まれる蒸気である汚泥乾燥蒸気のエネルギ（熱エネルギ）を回収し再利用するため、当該集塵機１６は、乾燥排ガス中に含まれる蒸気の持つエネルギを保持した状態で乾燥汚泥等の微粒子を除塵する装置を用いるものとする。そこで、集塵機１６には、サイクロン式の集塵機や、バグフィルタを用いることが好ましく、従来公知のものを用いることができる。
【００２５】
熱交換器１８は、後述する燃焼炉３４から排出される高温の燃焼排ガスにより、例えば１７０℃程度で配管２０ｃを流通してきた汚泥乾燥蒸気を加熱し、例えば５５０℃程度まで過熱して配管２０ａへと流通させるための加熱装置である。配管２０ｃから配管２０ａへと流れる乾燥排ガスは、該配管の外側から燃焼排ガスにより間接的に加熱され、昇温される。つまり、熱交換器１８は、間接加熱方式の加熱装置となっている。熱交換器１８は、燃焼炉３４から排出される燃焼排ガスを用いず、他の設備の排ガスやボイラ等の熱を用いた構成としてもよい。
【００２６】
このような乾燥ライン１０ａにおいて、乾燥機１２の回転シェル２４と循環管路２０とで構成される排ガスの回路は、その内部に外気が進入することを防止し、排ガス中の絶対湿度を高めることができるような気密構造とされた閉回路となっている。
【００２７】
次に、エネルギ回収ライン１０ｂの構成を説明する。
【００２８】
エネルギ回収ライン１０ｂは、乾燥機１２から集塵機１６を経た乾燥排ガス中の蒸気を凝縮することで、該蒸気の持つエネルギ（潜熱及び顕熱）を回収するコンデンサ（凝縮器、エネルギ回収装置）３８と、コンデンサ３８で回収したエネルギを利用するバイナリー発電機（エネルギ利用装置）４０と、コンデンサ３８で凝縮されなかったガス（不凝縮性ガス）を都市ガス等の燃料４２と共に燃焼することで脱臭処理する燃焼炉３４と、燃焼炉３４から熱交換器１８を経た燃焼排ガスの持つ熱を利用して燃焼炉３４での燃料４２の燃焼空気を予熱する予熱器（熱交換器）４４とを備える。
【００２９】
図３は、コンデンサ３８の構造の一例を示す構成図である。図１及び図３に示すように、コンデンサ３８は、内部に温水管路４６が設けられた筒体４８を備える。コンデンサ３８は、配管２０ｃから分岐した配管５０が連結される入口ポート５２ａから筒体４８内に流入される乾燥排ガス中の蒸気を、温水管路４６を流通する温水と熱交換させることで凝縮させる凝縮器であり、従来公知のものを用いることができる。
【００３０】
すなわち、コンデンサ３８は、入口ポート５２ａから筒体４８内に流入した乾燥排ガス中の蒸気を、温水入口ポート５４ａから温水管路４６を経て温水出口ポート５４ｂへと流れる温水によって凝縮することで、当該蒸気の持つエネルギを温水によって回収するエネルギ回収装置であり、発生した凝縮水は排出口５６からドレンされる一方、凝縮しない残りのガス（不凝縮性ガス）は、出口ポート５２ｂから配管５８へと排出される。このように、コンデンサ３８では、当該蒸気が凝縮するまでの温度低下分の顕熱と、当該蒸気が凝縮する際の潜熱とが同時に回収される。
【００３１】
図４は、バイナリー発電機４０の構造の一例を示す構成図である。バイナリー発電機４０は、フロンやアンモニア、炭化水素等の低沸点の熱媒体（作動媒体）の蒸気を利用して発電する発電機であり、従来公知のものを用いることができる。
【００３２】
図１及び図４に示すように、バイナリー発電機４０は、作動媒体を蒸発させる蒸発器６０と、蒸発器６０で蒸発した作動媒体によって回転されるタービン６２と、タービン６２を経て膨張した作動媒体を冷却して凝縮させる凝縮器７０と、作動媒体を閉回路６５内で流通させるポンプ６６とを備え、タービン６２に連結された発電機６８によって発電することができる。凝縮器７０で閉回路６５内を流れる作動媒体を凝縮させるための冷却回路６７には、冷却媒体が流通され、この冷却媒体は、ポンプ６９により、凝縮器７０からクーリングタワー（冷却塔）６４へと循環される。この場合、発電機６８で発電された電気は、例えば、乾燥機１２や循環ファン３０等、当該乾燥システム１０を構成する各装置の駆動電力として利用されることで、システム全体の省エネルギ化が図られている。
【００３３】
蒸発器６０には、コンデンサ３８の温水出口ポート５４ｂからの配管７２ｂと、温水入口ポート５４ａへの配管７２ａとが連結されている。つまり、蒸発器６０は、コンデンサ３８で乾燥排ガス中の蒸気のエネルギを回収した温水により、該温水よりも低沸点の作動媒体を加熱し蒸発させるものであり、作動媒体の沸点は、コンデンサ３８で乾燥排ガス中の蒸気からエネルギを回収した温水（例えば、７５℃〜９５℃程度）よりも低い必要がある。
【００３４】
燃焼炉３４は、汚泥の乾燥に必要な熱量を都市ガス等の燃料によって確保すると共に、ファン７４の駆動作用下に配管５８から流通するコンデンサ３８から排出されたガス（不凝縮性ガス、乾燥空気）を燃料４２と共に燃焼することで、該ガス中の臭気を熱分解して脱臭する燃焼設備である。燃焼炉３４からの燃焼排ガスは、熱交換器１８を流れて乾燥排ガスを過熱した後、予熱器４４を経て大気中へと放出される。予熱器４４は、ファン７６の駆動作用下に、燃焼炉３４からの燃焼排ガスの持つ熱を利用して燃焼炉３４での燃焼空気を予熱する予熱回路７８を構成するものであるが、システムの構成によっては省略してもよい。
【００３５】
ここで、熱交換器１８は、循環管路２０内を流れる乾燥排ガスを、該循環管路２０の配管外側から燃焼排ガスによって間接的に加熱する間接加熱方式であり、これにより、熱交換器１８において循環管路２０内に外気が進入することを防止する気密構造を構成している。つまり、燃焼炉３４は、熱交換器１８と共に、循環管路２０を流れる乾燥排ガスを間接的に加熱する加熱装置を構成する。
【００３６】
このようなエネルギ回収ライン１０ｂにおいて、汚泥乾燥蒸気の持つエネルギを回収するエネルギ回収装置としては、上記のコンデンサ３８以外のもの、例えば、排ガス中に水ポンプから送り出される温水を噴霧等するスクラバを用いることもできる（図５参照）。スクラバは、従来公知のものでよく、例えば、スプレー塔方式のスクラバ８０ａ（図５（Ａ）参照）、充填塔方式のスクラバ８０ｂ（図５（Ｂ）参照）、棚段塔方式のスクラバ８０ｃ（図５（Ｃ）参照）等を適用できる。
【００３７】
例えば、スクラバ８０ａでは、図５（Ａ）に示すように、温水を、水ポンプ８２によってスプレー塔８４の内部空間に複数設置された噴霧部８４ａで噴霧すると共に、乾燥排ガスを蒸気入口８４ｂからスプレー塔８４内へと導入することにより、噴霧された温水によって乾燥排ガス中の蒸気を凝縮し、そのエネルギを回収する。このエネルギを回収した温水は、水ポンプ８２によってスプレー塔８４外へと循環され、熱交換器８５において、バイナリー発電機４０の蒸発器６０からポンプ８３の駆動作用下に配管７２ａを流れてきた温水と熱交換された後、再び噴霧部８４ａに供給され、不要な排水は排水口から排出される。
【００３８】
スクラバ８０ｂは、図５（Ｂ）に示すように、充填塔８６内に充填材８６ａを充填しておくことにより、蒸気と温水との接触効率を高めた構成である。また、スクラバ８０ｃは、図５（Ｃ）に示すように、棚段塔８８内に数段の棚段８８ａを設けたことにより、蒸気と温水との接触効率を高めた構成である。これらスクラバ８０ｂ、８０ｃについても、スクラバ８０ａと略同様な方法によって乾燥排ガス中の蒸気を凝縮し、そのエネルギを回収することができることは勿論である。
【００３９】
本実施形態に係る乾燥システム１０は、基本的には、上記のような乾燥ライン１０ａ及びエネルギ回収ライン１０ｂによって構成されており、乾燥機１２からの乾燥排ガスが循環管路２０を循環しつつ、脱水汚泥から発生する新たな蒸気は、配管２０ｃから分岐した配管５０を介してエネルギ回収ライン１０ｂ側へと供給され、そのエネルギが有効に回収され再利用されることになる。
【００４０】
ところで、当該乾燥システム１０では、乾燥機１２で脱水汚泥から発生する蒸気の持つエネルギをコンデンサ３８やスクラバ８０ａ〜８０ｃで回収する構成を用いているが、当該蒸気の持つエネルギ（特に、潜熱）を有効に回収し、バイナリー発電機４０での発電効率を実用可能な範囲に保持するためには、乾燥機１２の回転シェル２４と循環管路２０とで構成される排ガスの閉回路内に外気が進入しないように構成し、乾燥機１２から排出される乾燥排ガス中の蒸気の絶対湿度を所定値以上に管理しておく必要がある。
【００４１】
そこで、次に、図６のグラフを参照しながら、汚泥乾燥蒸気の持つ潜熱をコンデンサ３８やスクラバ８０ａ〜８０ｃ等のエネルギ回収装置で有効に回収できる絶対湿度の値について説明する。
【００４２】
図６は、ガスの飽和湿度（ｋｇ−Ｈ２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）と温度（℃）との関係を示すグラフであり、つまり、ガスが所定の温度において、右上がりの曲線より高い絶対湿度を有していれば、その曲線（飽和湿度）までの範囲の蒸気がドレン化することを示しており、ドレン化する際に蒸気が潜熱を放出するため、その部分の潜熱回収ができることを示している。例えば、ガスの絶対湿度が１０（ｋｇ−Ｈ２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）とすると、当該ガスが９０℃に冷却された際には、矢印Ｃ２ａで示す範囲で潜熱回収が可能となっており、矢印Ｃ２ｂで示す範囲の潜熱はドレン化しないので回収することができないことを示す。また、グラフの右隣には、汚泥乾燥蒸気の絶対湿度の参考値０．５、２、１０（ｋｇ−Ｈ２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）の棒グラフを併記している。
【００４３】
先ず、従来の乾燥機では、乾燥プロセスにおけるガス中の絶対湿度は、０．３〜０．５（ｋｇ−Ｈ２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）程度である。そこで、図６中での参考値０．５の棒グラフを参照すると、乾燥機１２から排出される乾燥排ガスの絶対湿度が、０．５（ｋｇ−Ｈ２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）の場合には、８０℃程度まで減温しても蒸気を凝縮することができず（図６中の破線Ａ参照）、つまり、乾燥機１２から排出される乾燥排ガスを凝縮するための温水は、８０℃以下に設定する必要があり、８０℃以下としても回収できる潜熱は極めて小さいことがわかる。
【００４４】
そこで、本実施形態では、乾燥機１２から排出されるガス中の絶対湿度を２（ｋｇ−Ｈ２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）以上の範囲で管理するものとする。先ず、図６中での参考値２の棒グラフを参照すると、乾燥機１２から排出される乾燥排ガスの絶対湿度が、２（ｋｇ−Ｈ２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）の場合には、９２℃程度まで減温すると蒸気を凝縮することができるようになり（図６中の破線Ｂ参照）、９０℃では、全体の３０％程度の潜熱を回収することができ（図６中の矢印Ｂ１参照）、７５℃では、全体の８１％程度の潜熱を回収することができる（図６中の矢印Ｂ２参照）。例えば、７５℃の場合、絶対湿度２（ｋｇ−Ｈ２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）から飽和湿度０．３８（ｋｇ−Ｈ２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）を引き算した、１．６２（＝２−１．３８）（ｋｇ−Ｈ２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）分の水分が凝縮するため、８１％（＝１．６２／２×１００）の水分潜熱を回収することが可能となっている。
【００４５】
次に、図６中での参考値１０の棒グラフを参照すると、乾燥機１２から排出される乾燥排ガスの絶対湿度が、１０（ｋｇ−Ｈ２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）の場合には、９６℃程度まで減温すると蒸気を凝縮することができるようになり（図６中の破線Ｃ参照）、例えば、９５℃では、全体の７０％程度の潜熱を回収することができ（図６中の矢印Ｃ１参照）、９０℃では、全体の８５％程度の潜熱を回収することができ（図６中の矢印Ｃ２ａ参照）、７５℃では、全体の９６％程度の潜熱を回収することができる（図６中の矢印Ｃ３参照）。
【００４６】
本実施形態では、乾燥機１２から排出する乾燥排ガス中の絶対湿度を２（ｋｇ−Ｈ２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）以上の範囲で管理し、コンデンサ３８やスクラバ８０ａ〜８０ｃ等のエネルギ回収装置で、例えば７５℃の温水によるエネルギ回収を行うことで、当該乾燥排ガス中の蒸気の持つ潜熱全体のエネルギのうちの８１〜９６％を回収することができる。このため、脱水汚泥から発生する蒸気の持つ潜熱を高い効率で回収し、同時に回収した顕熱と共に、バイナリー発電機４０の熱源とすることができる。また、乾燥機１２から排出する乾燥排ガスの絶対湿度を２（ｋｇ−Ｈ２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）以上とすることにより、コンデンサ３８やスクラバ８０ａ〜８０ｃ等のエネルギ回収装置で９０℃の温水によるエネルギ回収を行うことも可能となる。換言すれば、乾燥機１２の場合、排ガス中の絶対湿度が２（ｋｇ−Ｈ２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）以上と高い値となるため、同じ温度であればエネルギ回収割合を向上することができる。また、同じエネルギ回収割合であればより高い温度の排水を得ることができ、この高温の排水をバイナリー発電機４０に供給することができ、バイナリー発電機４０での発電効率を向上させることができる。
【００４７】
このように、乾燥機１２から排出する乾燥排ガスの絶対湿度を２（ｋｇ−Ｈ２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）以上に管理するために、上記のように、熱交換器１８を間接加熱方式とし、排ガス加熱時の空気混入を防止している。さらに、乾燥機１２の回転シェル２４から循環管路２０へと連なる排ガスのルートを気密構造とし、外気のリークを可及的に低減することが有効である。そこで、乾燥機１２について、例えば、回転シェル２４のドラムシール部分をカーボンパッキン構造や蒸気パージシール構造とし、また、脱水汚泥をモーノポンプである汚泥投入器２６からの直接投入構造とし、さらに、乾燥汚泥排出部である排出ポート２８ｃや集塵機１６からの乾燥汚泥の排出経路に二重ダンパ９０を設けたシール構造とすることも有効である。
【００４８】
次に、図７に、空気中の蒸気割合と水の蒸発速度との関係のグラフを示す（発行所：財団法人  省エネルギーセンター、省エネルギー技術実践シリーズ  改訂／乾燥装置：１９９５年１０月１２日改訂版第１刷発行、３５頁から引用）。一般的に、低温空気中では、水蒸気の混合割合が増加するほど、つまり湿度が高くなるほど、水の蒸発速度は減少するが、この関係は、図７に示すように、１７０℃付近で逆転し、それ以上の温度では、空気中の水蒸気の混合割合が増加するほど水の蒸発速度が増加することになる。
【００４９】
従って、本実施形態に係る乾燥システム１０では、乾燥容器である回転シェル２４と循環管路２０の内部での排ガスの絶対湿度が２（ｋｇ−Ｈ２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）以上に維持されるように気密管理し、例えば５５０℃程度と高温な過熱蒸気を用いて汚泥を乾燥することにより、回転シェル２４内での脱水汚泥の蒸発速度（乾燥速度）を大幅に向上させつつ、そのエネルギをコンデンサ３８等で効率よく回収することが可能となっている。
【００５０】
以上のように、本実施形態に係る汚泥の乾燥システム１０では、搬入される脱水汚泥を加熱により乾燥させる乾燥容器である回転シェル２４と、回転シェル２４からの排ガスを加熱し、再び該回転シェル２４へと循環させる循環管路２０とを備え、さらに、循環管路２０における排ガス中に含まれる蒸気の有するエネルギを回収するコンデンサ３８（又はスクラバ８０ａ〜８０ｃ）を備え、排ガスの絶対湿度が、２（ｋｇ−Ｈ２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）以上に維持される。
【００５１】
このように、乾燥排ガスの絶対湿度を２（ｋｇ−Ｈ２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）以上で管理することにより、該乾燥排ガス中の蒸気の有する潜熱、つまり従来技術では有効に回収・再利用できなかった脱水汚泥の水分蒸発に費やすエネルギを、コンデンサ３８（又はスクラバ８０ａ〜８０ｃ）で有効に回収することができ、バイナリー発電機４０での発電電力を乾燥機１２や循環ファン３０等、システム各部に供給し利用することで、システム全体の省エネルギ化を図ることができる。例えば、従来の乾燥システムでは、システム全体での消費電力が１８０（ｋＷ／ｈ）であったが、当該乾燥システム１０では、システム全体での消費電力が１６０（ｋＷ／ｈ）であると同時に、バイナリー発電機４０での発電電力が８０（ｋＷ／ｈ）となり、結果、実際の必要電力は８０（ｋＷ／ｈ）となり、従来のシステムに対して５０％の電力削減率を得ることができた。
【００５２】
しかも、回転シェル２４と循環管路２０からなる排ガスの閉回路を気密構造とし、外部からの空気の混入を防止したことにより、乾燥排ガスの絶対湿度を２（ｋｇ−Ｈ２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）以上に容易に維持することができ、回転シェル２４内での蒸気割合を高めることができるので、脱水汚泥の蒸発速度（乾燥速度）を大幅に向上させて、システム全体での乾燥効率を一層高めることができ、一層の省エネルギ化が可能となっている。
【００５３】
なお、バイナリー発電機４０は、タービン６２の回転により発電機６８で発電する構成のものであるが、コンデンサ３８（又はスクラバ８０ａ〜８０ｃ）で回収したエネルギを利用するエネルギ利用装置としては、発電機以外の動力発生機を用いることもできる。例えば、バイナリー発電機４０と略同様に、タービン６２を備え、このタービン６２の回転を発電ではなく、循環ファン３０等の駆動源として電力変換することなく直接的に動力として用いることも有効である。
【００５４】
当該乾燥システム１０では、乾燥機１２からの排ガスの流通方向で、当該乾燥機１２と、エネルギ回収装置であるコンデンサ３８（又はスクラバ８０ａ〜８０ｃ）との間に、乾燥機１２からの排ガスを除塵処理する集塵機１６を設けている。このような集塵機１６を設けることにより、乾燥排ガスは、そのエネルギが保持された状態で除塵されるため、下流側のコンデンサ３８（又はスクラバ８０ａ〜８０ｃ）や熱交換器１８等でのダスト付着や、効率低下が抑制され、エネルギを一層有効に回収することができる。
【００５５】
ところで、上記の乾燥システム１０では、エネルギ回収ライン１０ｂにおいて、コンデンサ３８（又はスクラバ８０ａ〜８０ｃ）からの排ガス（不凝縮性ガス）の処理ラインとして、燃焼炉３４を設けた構成を例示したが、この燃焼炉３４に代えて、各種の燃焼設備、例えば焼却設備や炭化設備、ガス化設備等を設け、乾燥システム１０をこれら焼却設備や炭化設備、ガス化設備と組み合わせた複合的な汚泥処理システムとして構成してもよい。
【００５６】
図８は、乾燥システム１０の第１変形例に係る汚泥の乾燥システム１００の全体構成図である。なお、図８において、図１〜図６に示される参照符号と同一の参照符号は、同一又は同様な構成を示し、このため同一又は同様な機能及び効果を奏するものとして詳細な説明を省略し、以下の図９、図１０についても同様とする。
【００５７】
図８に示すように、乾燥システム１００は、燃焼炉３４に代えて、ガス化炉１０２と、ガス化炉１０２から高温サイクロン１０３を介した排ガスを焼却する焼却炉１０４とを有したエネルギ回収ライン１０ｃを備える。ガス化炉１０２は、乾燥機１２の排出ポート２８ｃから外部に排出される乾燥汚泥が搬送機構１０６によって搬送され、この乾燥汚泥を燃焼処理するもの（例えば、循環流動炉）である。ガス化炉１０２から排出される排ガスは、高温サイクロン１０３によって灰等が除塵された後、焼却炉１０４で焼却され、その燃焼排ガスが熱交換器１８に送られる。
【００５８】
図９は、乾燥システム１０の第２変形例に係る汚泥の乾燥システム１１０の全体構成図である。図９に示すように、乾燥システム１１０は、燃焼炉３４に代えて、焼却炉１１２を有したエネルギ回収ライン１０ｄを備える。焼却炉１１２は、搬送機構１０６によって搬送された乾燥汚泥を焼却処理するものであり、その燃焼排ガスが熱交換器１８に送られる。
【００５９】
図１０は、乾燥システム１０の第３変形例に係る汚泥の乾燥システム１２０の全体構成図である。図１０に示すように、乾燥システム１２０は、燃焼炉３４に代えて、熱風炉１２２と、炭化炉１２４と、再燃炉１２６とを有したエネルギ回収ライン１０ｅを備える。炭化炉１２４は、搬送機構１０６によって搬送された乾燥汚泥を炭化処理するものであり、その熱源は熱風炉１２２によって循環利用され、その排ガスが再燃炉１２６で燃焼処理された後、熱交換器１８に送られる。
【００６０】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
【００６１】
例えば、脱水汚泥の処理量が多い場合や、脱水汚泥の含水率が低い場合、汚泥発熱量が高い場合等、いわゆる熱余りとなる場合には、熱交換器１８の後段にボイラー（図示せず）を設置し、スチームタービンやバイナリー発電機等の発電機をさらに設置し、ここでも発電を行うシステムとしてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１０、１００、１１０、１２０  汚泥の乾燥システム
１０ａ  乾燥ライン
１０ｂ〜１０ｅ  エネルギ回収ライン
１２  過熱蒸気乾燥機
１６  集塵機
１８  熱交換器
２０  循環管路
３０  循環ファン
３８  コンデンサ
４０  バイナリー発電機
６２  タービン
６４  クーリングタワー
６８  発電機
８０ａ〜８０ｃ  スクラバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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