(57)【要約】【課題】蒸気ドライヤの伝熱効率を向上させる。【解決手段】蒸気ドライヤのドラム内に存在する水に、ドラム内周面と水との接触角を増大させる接触角増大剤を含有させることを特徴とする蒸気ドライヤの伝熱効率改善方法。接触角増大剤としては長鎖脂肪族アミンが好適である。ボイラ５からの水蒸気をドラム１１に供給して湿紙の乾燥を行う場合、長鎖脂肪族アミンを脂肪酸アルカリ金属塩で乳化させ、これを配管３にてボイラ給水に添加するか又は水蒸気ヘッダ７にて発生した水蒸気に添加する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気ドライヤのドラム内に存在する水に、ドラム内周面と水との接触角を増大させる接触角増大剤を含有させることを特徴とする蒸気ドライヤの伝熱効率改善方法。
【請求項２】
請求項１において、接触角増大剤が長鎖脂肪族アミンであることを特徴とする蒸気ドライヤの伝熱効率改善方法。
【請求項３】
請求項２において、長鎖脂肪族アミンは、一般式ＣＨ３（ＣＨ２）ｍＮＨ２（ｍ＝９〜２３）で表わされる直鎖状長鎖脂肪族アミンであることを特徴とする蒸気ドライヤの伝熱効率改善方法。
【請求項４】
請求項２又は３において、ドラムに導入される水蒸気又はこの水蒸気を発生させるボイラの給水に長鎖脂肪族アミンを添加することを特徴とする蒸気ドライヤの伝熱効率改善方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転式のドラム内に水蒸気を供給し、ドラム外面と接触する被乾燥物を乾燥するようにした蒸気ドライヤの伝熱効率改善方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転式のドラムを備えた蒸気ドライヤは抄紙設備等において広く用いられている。紙を生産する抄紙機（ペーパーマシン）は、一般に紙料流出部、脱水部、圧搾・搾水部、乾燥部、サイズ部（表面強度・耐水性を持たせる加工部）、光沢部、及び巻取り部から構成される。乾燥部では水分含有率５０％前後の湿紙をカンバスなどで保持して数十本の直径１．２〜１．８ｍの円筒形の乾燥機表面に接触させて水分を蒸発させて水分含有率５〜１０％程度まで乾燥させる。
【０００３】
また、ティッシュペーパー・トイレットペーパー・キッチンペーパー・紙おむつなどの家庭紙用原料紙や片艶包装紙などの製造では、圧搾・搾水部を出た湿紙を、ヤンキードライヤと称される直径３〜５．５ｍの円筒形で円周部外表面を鏡面仕上げした１本の乾燥機に張り付け、乾燥機内側を蒸気で加熱し、外側の湿紙に熱風を吹きつけて乾燥させる。
【０００４】
いずれの乾燥機も、乾燥内部の熱源として、圧力０．３〜１ＭＰａ程度の飽和蒸気を吹きこんでいる。乾燥機内部では、蒸気の伝熱面への接触・放熱の結果、凝縮水が発生するため、サイホン式やバケット式などの排水手段によって凝縮水を排出している（例えば特許文献１，２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２２２６９２
【特許文献２】特開２０００−８２９０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２の通り、蒸気ドライヤのドラム内で生じた凝縮水は、サイホン等によってドラム外へ排出されるのであるが、完全には排出されず、また常に凝縮水が発生するところから、ドラム内には凝縮水がある程度溜っている。この凝縮水は、ドラムの回転に伴って遠心力によってドラム内周面に押し付けられ、ドラム内周面を這い上がるようにリフトされ、ドラム内周面を水膜状に覆うようになる。
【０００７】
このようにドラム内周面に水膜が存在すると、ドラム内に供給された水蒸気とドラム内周面との接触面積が減少し、また水膜が大きな熱抵抗となって伝熱効率が低下する。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題点を解決し、蒸気ドライヤの伝熱効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の蒸気ドライヤの伝熱効率改善方法は、蒸気ドライヤのドラム内に存在する水に、ドラム内周面と水との接触角を増大させる接触角増大剤を含有させることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２の蒸気ドライヤの伝熱効率改善方法は、請求項１において、接触角増大剤が長鎖脂肪族アミンであることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３の蒸気ドライヤの伝熱効率改善方法は、請求項２において、長鎖脂肪族アミンは、一般式ＣＨ３（ＣＨ２）ｍＮＨ２（ｍ＝９〜２３）で表わされる直鎖状長鎖脂肪族アミンであることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４の蒸気ドライヤの伝熱効率改善方法は、請求項２又は３において、ドラムに導入される水蒸気又はこの水蒸気を発生させるボイラの給水に長鎖脂肪族アミンを添加することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、ドラム内の凝縮水に、ドラム内周面と水との接触角を増大させる接触角増大剤を含有させるので、水膜のリフトが抑制され、ドラム内周面と水蒸気との接触面積が大きくなり、伝熱効率が改善される。
【００１４】
また、水膜が形成され難く、形成された水膜の剥離も容易になることで、ドラムの回転速度を増大させてもドラム内周面と水蒸気との接触面積を確保できるところから、単位時間当りの乾燥量の増大例えば湿紙の生産性の向上も可能となる。
【００１５】
この接触角増大剤としては、ＣＨ３（ＣＨ２）ｍＮＨ２（ｍ＝９〜２３）で表わされる直鎖状長鎖脂肪族アミンが好適である。この長鎖脂肪族アミン分子のアミノ基−ＮＨ２がドラム内周面を構成する金属材料に吸着する。この長鎖脂肪族アミンは、水分子と親和性の低い疎水基である炭素数１０〜２４の直鎖状アルキル基を有しているため、ドラム内周面に撥水性が付与され、ドラム内周面と水との接触角が増大する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】湿紙乾燥設備の系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
【００１８】
本発明は、蒸気ドライヤの回転式のドラム内の凝縮水に、ドラム内周面と水との接触角を増大させる接触角増大剤を含有させるようにしたものである。
【００１９】
接触角増大剤は、ドラムに供給される水蒸気に添加されてもよく、この水蒸気を発生させるボイラの給水に添加されてもよく、双方に添加されてもよい。ドラム内に直接に接触角増大剤を添加してもよいが、設備がやや複雑になると共に、接触角増大剤が凝縮水と均一に混合しない可能性もあるので、ボイラ給水又は水蒸気に添加するのが好ましい。
【００２０】
接触角増大剤は、この水蒸気又は給水に連続的に添加されてもよく、間欠的に添加されてもよい。また、蒸気ドライヤの運転開始時に所定時間継続して水蒸気又はボイラ給水に添加し、その後は間欠的に添加するようにしてもよい。蒸気ドライヤの運転開始時に接触角増大剤を多く添加し、その後は添加量を減少させるようにしてもよい。
【００２１】
本発明で用いる接触角増大剤としては、長鎖脂肪族アミン特にＣＨ３（ＣＨ２）ｍＮＨ２（ｍ＝９〜２３）で表わされる直鎖状長鎖脂肪族アミンが好適である。なお、ｍが９よりも小さいと接触角増大作用が不足することがあり、ｍが２４よりも大きいとゲル化し易くなることがある。
【００２２】
この長鎖脂肪族アミンをボイラ給水又は水蒸気に添加する場合、水蒸気中の長鎖脂肪族アミン濃度が０．０１〜３ｍｇ／ｋｇ−水蒸気、特に０．０５〜１ｍｇ／ｋｇ−水蒸気となるように添加するのが好ましい。
【００２３】
長鎖脂肪族アミンの具体例としては、ドデシルアミン、トリデシルアミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、ヘキサデシルアミン、ヘプタデシルアミン、オクタデシルアミン、ノナデシルアミン、エイコシルアミン、ドコシルアミンなどの飽和脂肪族アミン、オレイルアミン、リシノレイルアミン、リノレイルアミン、リノレニルアミンなどの不飽和脂肪族アミン、ヤシ油アミン、硬化牛脂アミンなどの混合アミン及びこれらの混合物を挙げられる。
【００２４】
長鎖脂肪族アミンは、メタノール、エタノール、イソプロパノール等の溶媒に溶解させて水蒸気又はボイラ給水に添加してもよいが、乳化剤を用いて水性エマルジョンとし、これを水蒸気又はボイラ給水に添加するのが好ましい。乳化剤としては、脂肪酸アルカリ金属塩、特に炭素数８〜２４とりわけ炭素数１０〜２２の飽和又は不飽和の脂肪酸アルカリ金属塩を好適に用いることができ、具体的には、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、オレイン酸、エルカ酸、リノール酸、リノレン酸などの飽和又は不飽和の脂肪酸のナトリウム塩やカリウム塩が挙げられる。また、この脂肪酸アルカリ金属塩としては、食用油脂から製造される脂肪酸のナトリウム塩やカリウム塩も好ましく用いることができる。脂肪酸アルカリ金属塩としては、特に炭素数１４〜２２の不飽和脂肪酸、例えば、オレイン酸、エルカ酸、リノール酸、リノレン酸から選ばれる少なくとも1種を２５重量％以上含有する脂肪酸のアルカリ金属塩が好適である。
【００２５】
長鎖脂肪族アミンと脂肪酸アルカリ金属塩との配合割合は重量比（長鎖脂肪族アミン／脂肪酸アルカリ金属塩）で４０／１〜１／１特に２０／１〜２／１程度が好適である。その他、グリセリンと前述の脂肪酸とのエステルを好適に用いることができ、特にステアリン酸とのエステルを好ましく用いることができる。
【００２６】
蒸気ドライヤは各種産業設備のいずれに設置されたものであってもよい。蒸気ドライヤは、湿紙の乾燥工程に広く用いられているので、ヤンキードライヤを用いた湿紙乾燥設備に本発明方法を適用した場合の一例を第１図に示す。
【００２７】
補給水装置１、給水槽２、配管３及び給水ヘッダ４を介してボイラ５へ給水が供給される。ボイラ５で発生した水蒸気は、水蒸気配管６、水蒸気ヘッダ７、配管８、流量調節バルブ９及び配管１０を介してヤンキードライヤのドラム１１内に供給される。
【００２８】
このドラム１１は、第１図において時計方向に回転駆動されており、湿紙Ｐは、このドラム１１の外周面に接触して乾燥され、該外周面から剥離された後、製品巻取り工程へ送られる。乾燥された紙の含水率とドラム外周面の温度とがセンサによって測定され、これらに基づいて前記バルブ９によって水蒸気流量が調節される。
【００２９】
ドラム内で水蒸気が凝縮して生じた凝縮水Ｗは、サイホン管１２及び配管１３を介してフラッシュタンク１４へ送られ、濾過器１５を介して給水槽２へ返送される。
【００３０】
ドラム１１の回転に伴う遠心力によって、凝縮水Ｗはドラム１１の内周面に押し付けられ、ドラム１１の回転方向にリフトされ、ドラム１１の内周面に水膜が形成される。
【００３１】
この実施の形態では、ボイラ給水又は発生した水蒸気に対し前記接触角増大剤を添加する。この接触角増大剤の添加位置としては、給水に添加する場合は前記配管３が好適であり、水蒸気に添加する場合は水蒸気ヘッダ７が好適である。配管３にて給水に添加する場合は、給水槽２に添加する場合に比べて、ボイラ給水中の該増大剤の濃度を迅速に変更することができる。また、安定性が低い接触角増大剤の場合であっても、配管３で添加したときには添加後直ちにボイラ５に供給されるので、給水槽２に添加するときよりも好適である。ボイラ給水に添加された接触角増大剤は、水相から水蒸気相に移行し、水蒸気と共にドラム１１へ送られる。
【００３２】
なお、ヤンキードライヤ以外の多筒式ドライヤなど各種の抄紙機ドライヤにも本発明を適用でき、抄紙機ドライヤ以外の蒸気ドライヤにも本発明を適用できる。
【実施例】
【００３３】
以下、実施例及び比較例について説明する。
【００３４】
［実施例１］
第１図に示す抄紙乾燥設備において、ヤンキードライヤのドラム直径３ｍ、供給水蒸気圧力０．６ＭＰａ、水蒸気供給量約９００ｋｇ／ｈとし、ドラムの外表面温度が１００℃となり、乾燥後の製品（紙）の含水率が２０〜３０％となるように、ヤンキードライヤへの水蒸気供給量を流量調節弁９で制御した。
【００３５】
配管３から重油焚ボイラ給水に対しオクタデシルアミンを、給水中の濃度が０．２ｍｇ／Ｌとなるように添加した。なお、オクタデシルアミンは、オレイン酸ソーダで乳化させてボイラ給水に添加した。オレイン酸ソーダの配合量は、オクタデシルアミン１００重量部に対し１５重量部とした。水蒸気中のオクタデシルアミン濃度は０．２ｍｇ／ｋｇ−水蒸気であった。
【００３６】
［実施例２］
実施例１において、オクタデシルアミンの給水への添加量を２．０ｍｇ／Ｌとしたこと以外は同様にして湿紙の乾燥を行った。
【００３７】
［実施例３］
オクタデシルアミンの代わりにドデシルアミンを給水への添加量が０．２ｍｇ／Ｌとなるように添加したこと以外は同様にして湿紙の乾燥を行った。
【００３８】
［比較例１］
オクタデシルアミンを添加しなかったこと以外は同様にして湿紙の乾燥を行った。
【００３９】
［結果］
実施例１〜３と比較例１において、同時期に３０日間連続運転したときのボイラの重油消費量を比較したところ、比較例１を１００％とした場合、実施例１では９９．０％、実施例２では９８．０％、実施例３では９９．０％であり、実施例１〜３では重油消費量の低減効果が認められた。
【符号の説明】
【００４０】
４  給水ヘッダ
５  ボイラ
７  水蒸気ヘッダ
１１  ドラム
１２  サイホン
Ｗ  凝縮水
【図１】
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