(57)【要約】      （修正有）【課題】乾燥ドラムの温度を適切に制御することが可能な汚泥乾燥造粒システムおよび汚泥乾燥方法を提供する。【解決手段】汚泥乾燥造粒システム１００は、乾燥汚泥および脱水汚泥を元に形成された造粒汚泥を、乾燥ガスを用いて乾燥することにより、固形燃料を製成する乾燥ドラム１０と、乾燥ガスを加熱し、当該加熱後の乾燥ガスを乾燥ドラムに供給する熱交換器４１と、熱交換器が乾燥ガスを加熱するための熱源を供給する燃焼炉４２と、乾燥ドラムの出口１１の温度を検出する出口温度検出部５１と、乾燥ドラムの内部にミストを噴射する２流体ノズル５３と、乾燥ドラムの出口の温度に基づき、２流体ノズルが乾燥ドラムの内部にミストを噴射するように２流体ノズルを制御する制御部５４とを備える。【選択図】図１
2015221410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥汚泥および脱水汚泥を元に形成された造粒汚泥を、乾燥ガスを用いて乾燥することにより、固形燃料を製成する乾燥装置と、
前記乾燥ガスを加熱し、当該加熱後の乾燥ガスを前記乾燥装置に供給する熱交換器と、
前記熱交換器が前記乾燥ガスを加熱するための熱源を供給する燃焼炉と、
前記乾燥装置の出口の温度を検出する乾燥装置出口温度検出部と、
前記乾燥装置の内部にミストを噴射するミスト噴射部と、
前記出口の温度に基づき、前記ミスト噴射部が前記乾燥装置の内部に前記ミストを噴射するように、前記ミスト噴射部を制御する制御部と、
を備える汚泥乾燥装置。
【請求項２】
前記乾燥装置の前記出口側に配置されたバグフィルタを更に備え、
前記制御部は、
前記出口の温度が予め設定された第１目標温度以上になった場合に、前記ミスト噴射部が前記乾燥装置の内部に前記ミストを噴射し、前記出口の温度が前記第１目標温度となるように、前記ミスト噴射部を制御し、且つ
前記出口の温度が予め設定された第２目標温度となるように、前記燃焼炉を昇温する、第１制御を行い、
前記第１目標温度および前記第２目標温度は、前記乾燥装置におけるバグフィルタ結露回避温度以上、且つ前記バグフィルタの耐熱温度以下の範囲で設定され、
前記第２目標温度は、前記第１目標温度より高い温度である、請求項１に記載の汚泥乾燥装置。
【請求項３】
前記燃焼炉の炉内温度を検出する燃焼炉内温度検出部を更に備え、
前記制御部は、前記燃焼炉の昇温が開始され、前記炉内温度が前記燃焼炉における脱臭開始可能温度に至るまで、前記第１制御を行う、請求項２に記載の汚泥乾燥装置。
【請求項４】
前記乾燥汚泥および前記脱水汚泥を元に前記造粒汚泥を形成するミキサーを更に備え、
前記制御部は、前記乾燥汚泥および前記脱水汚泥が前記ミキサーに投入されてから所定時間経過後に、前記第１制御から第２制御に制御を切り替え、
前記第２制御において、前記制御部は、
前記燃焼炉が前記熱源を供給する際に、前記出口の温度が前記第２目標温度となるように、前記燃焼炉を制御し、且つ
前記出口の温度が予め設定された第３目標温度以上になった場合に、前記ミスト噴射部が前記乾燥装置の内部に前記ミストを噴射し、前記出口の温度が前記第３目標温度となるように、前記ミスト噴射部を制御し、
前記第３目標温度は、前記第１目標温度および前記第２目標温度より高い温度であるとともに、前記乾燥装置におけるバグフィルタ結露回避温度以上、且つ前記バグフィルタの耐熱温度以下の範囲で設定される、請求項２または３に記載の汚泥乾燥装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記ミキサーへ前記乾燥汚泥および前記脱水汚泥の投入が中止されてから所定時間経過後に、前記第２制御から第３制御に制御を切り替え、
前記第３制御において、前記制御部は、
前記出口の温度が前記第１目標温度以上になった場合に、前記ミスト噴射部が前記乾燥装置の内部に前記ミストを噴射し、前記出口の温度が前記第１目標温度となるように、前記ミスト噴射部を制御する、請求項４に記載の汚泥乾燥装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記出口の温度上昇値に比例して、前記ミスト噴射部が前記乾燥装置の内部に噴射する前記ミストの量を増大するように、前記ミスト噴射部を制御する、請求項１〜５何れか１項に記載の汚泥乾燥装置。
【請求項７】
乾燥汚泥および脱水汚泥を元に形成された造粒汚泥を、乾燥ガスを用いて乾燥することにより、固形燃料を製成する乾燥装置と、
前記乾燥ガスを加熱し、当該加熱後の乾燥ガスを前記乾燥装置に供給する熱交換器と、
前記熱交換器が前記乾燥ガスを加熱するための熱源を供給する燃焼炉と、
を備える汚泥乾燥装置において、
乾燥装置出口温度検出部が、前記乾燥装置の出口の温度を検出する乾燥装置出口温度検出ステップと、
ミスト噴射部が、前記乾燥装置の内部にミストを噴射するミスト噴射ステップと、
制御部が、前記出口の温度に基づき、前記ミスト噴射部が前記乾燥装置の内部に前記ミストを噴射するように、前記ミスト噴射部を制御する制御ステップと、
を備える汚泥乾燥方法。
【請求項８】
前記汚泥乾燥装置が、前記乾燥装置の前記出口側に配置されたバグフィルタを更に備え、
前記制御ステップにおいて、前記制御部は、
前記出口の温度が予め設定された第１目標温度以上になった場合に、前記ミスト噴射部が前記乾燥装置の内部に前記ミストを噴射し、前記出口の温度が前記第１目標温度となるように、前記ミスト噴射部を制御し、且つ
前記出口の温度が予め設定された第２目標温度となるように、前記燃焼炉を昇温する、第１制御を行い、
前記第１目標温度および前記第２目標温度は、前記乾燥装置におけるバグフィルタ結露回避温度以上、且つ前記バグフィルタの耐熱温度以下の範囲で設定され、
前記第２目標温度は、前記第１目標温度より高い温度である、請求項７に記載の汚泥乾燥方法。
【請求項９】
前記汚泥乾燥装置が、前記燃焼炉の炉内温度を検出する燃焼炉内温度検出部を更に備え、
前記制御ステップにおいて、前記制御部は、前記燃焼炉の昇温が開始され、前記炉内温度が前記燃焼炉における脱臭開始可能温度に至るまで、前記第１制御を行う、請求項８に記載の汚泥乾燥方法。
【請求項１０】
前記汚泥乾燥装置が、前記乾燥汚泥および前記脱水汚泥を元に前記造粒汚泥を形成するミキサーを更に備え、
前記制御ステップにおいて、前記制御部は、前記乾燥汚泥および前記脱水汚泥が前記ミキサーに投入されてから所定時間経過後に、前記第１制御から第２制御に制御を切り替え、
前記第２制御において、前記制御部は、
前記燃焼炉が前記熱源を供給する際に、前記出口の温度が前記第２目標温度となるように、前記燃焼炉を制御し、且つ
前記出口の温度が予め設定された第３目標温度以上になった場合に、前記ミスト噴射部が前記乾燥装置の内部に前記ミストを噴射し、前記出口の温度が前記第３目標温度となるように、前記ミスト噴射部を制御し、
前記第３目標温度は、前記第１目標温度および前記第２目標温度より高い温度であるとともに、前記乾燥装置におけるバグフィルタ結露回避温度以上、且つ前記バグフィルタの耐熱温度以下の範囲で設定される、請求項８に記載の汚泥乾燥方法。
【請求項１１】
前記制御ステップにおいて、前記制御部は、前記ミキサーへ前記乾燥汚泥および前記脱水汚泥の投入が中止されてから所定時間経過後に、前記第２制御から第３制御に制御を切り替え、
前記第３制御において、前記制御部は、
前記出口の温度が前記第１目標温度以上になった場合に、前記ミスト噴射部が前記乾燥装置の内部に前記ミストを噴射し、前記出口の温度が前記第１目標温度となるように、前記ミスト噴射部を制御する、請求項１０に記載の汚泥乾燥方法。
【請求項１２】
前記制御ステップにおいて、前記制御部は、前記出口の温度上昇値に比例して、前記ミスト噴射部が前記乾燥装置の内部に噴射する前記ミストの量を増大するように、前記ミスト噴射部を制御する、請求項７〜１１何れか１項に記載の汚泥乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥乾燥装置および汚泥乾燥方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ドラム型乾燥装置を用いた汚泥乾燥装置が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１によれば、ドラム型乾燥装置、サイクロン分離装置、コンデンサ、熱交換器、燃焼室等を備えるように汚泥乾燥装置を構成し、この汚泥乾燥装置においては、装入された脱水汚泥を処理することにより、固形燃料であるペレットを製品として出している。なお、この汚泥乾燥装置では、ドラム型乾燥装置に用いる乾燥用空気及びこの装置で発生する蒸気等に対する閉じた循環系を構成することにより、悪臭や埃を乾燥中に周囲に放出させないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−２２７４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ドラム型乾燥装置を用いた汚泥乾燥装置においては、例えば、汚泥の供給量が所定量を下回った場合や、汚泥の含水率が所定値より小さかった場合、これは、設備へ、特にドラム型乾燥装置へ熱量が過剰に供給される状態を引き起こす。これにより、被乾燥物が過乾燥される可能性がある他、設備が異常高温状態になる可能性がある。これに対する対策として、燃焼炉を制御することによりドラム型乾燥装置に温度制御を施すことが考えられるが、この方法による制御は一般に応答が遅いため、より適切な対策に対するニーズがある。
【０００５】
そこで、本発明は上記に鑑みてなされたもので、乾燥装置の温度を適切に制御することが可能な汚泥乾燥装置および汚泥乾燥方法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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の汚泥乾燥装置は、乾燥汚泥および脱水汚泥を元に形成された造粒汚泥を、乾燥ガスを用いて乾燥することにより、固形燃料を製成する乾燥装置と、前記乾燥ガスを加熱し、当該加熱後の乾燥ガスを前記乾燥装置に供給する熱交換器と、前記熱交換器が前記乾燥ガスを加熱するための熱源を供給する燃焼炉と、前記乾燥装置の出口の温度を検出する乾燥装置出口温度検出部と、前記乾燥装置の内部にミストを噴射するミスト噴射部と、前記出口の温度に基づき、前記ミスト噴射部が前記乾燥装置の内部に前記ミストを噴射するように、前記ミスト噴射部を制御する制御部と、を備える。
【０００７】
また、本発明の汚泥乾燥方法は、乾燥汚泥および脱水汚泥を元に形成された造粒汚泥を、乾燥ガスを用いて乾燥することにより、固形燃料を製成する乾燥装置と、前記乾燥ガスを加熱し、当該加熱後の乾燥ガスを前記乾燥装置に供給する熱交換器と、前記熱交換器が前記乾燥ガスを加熱するための熱源を供給する燃焼炉と、を備える汚泥乾燥装置において、乾燥装置出口温度検出部が、前記乾燥装置の出口の温度を検出する乾燥装置出口温度検出ステップと、ミスト噴射部が、前記乾燥装置の内部にミストを噴射するミスト噴射ステップと、制御部が、前記出口の温度に基づき、前記ミスト噴射部が前記乾燥装置の内部に前記ミストを噴射するように、前記ミスト噴射部を制御する制御ステップと、を備える。
【０００８】
このような本発明の汚泥乾燥装置および汚泥乾燥方法によれば、乾燥装置の出口の温度に基づき、ミスト噴射部が乾燥装置の内部にミストを噴射するように制御される。例えば、汚泥の供給量が所定量を下回った場合や、汚泥の含水率が所定値より小さかった場合に、乾燥装置の出口の温度が上昇したことが検出されると、ミスト噴射部が乾燥装置の内部にミストを直接噴射するように制御される。乾燥装置の内部にミストを直接噴射することにより、乾燥装置の乾燥能力を低減でき、例えば燃焼炉を制御して乾燥装置の温度を制御する場合と比べて、応答性良く、乾燥装置の温度を制御することができる。このため、汚泥の供給量や含水率が急激に変化した場合でも短時間で適切な対応が可能となる。更に、ミストは乾燥装置内部で蒸発しやすいことから、例えば乾燥装置に水を供給する場合と比べて、バランスの良い制御が可能であり、応答も速く、更に蒸発しないで乾燥装置内部で溜まった水による不具合も防止できる。
【０００９】
また、本発明の汚泥乾燥装置は、前記乾燥装置の前記出口側に配置されたバグフィルタを更に備え、前記制御部は、前記出口の温度が予め設定された第１目標温度以上になった場合に、前記ミスト噴射部が前記乾燥装置の内部に前記ミストを噴射し、前記出口の温度が前記第１目標温度となるように、前記ミスト噴射部を制御し、且つ、前記出口の温度が予め設定された第２目標温度となるように、前記燃焼炉を昇温する、第１制御を行い、前記第１目標温度および前記第２目標温度は、前記乾燥装置におけるバグフィルタ結露回避温度以上、且つ前記バグフィルタの耐熱温度以下の範囲で設定され、前記第２目標温度は、前記第１目標温度より高い温度であっても良い。
【００１０】
また、本発明の汚泥乾燥方法においては、前記汚泥乾燥装置が、前記乾燥装置の前記出口側に配置されたバグフィルタを更に備え、前記制御ステップにおいて、前記制御部は、前記出口の温度が予め設定された第１目標温度以上になった場合に、前記ミスト噴射部が前記乾燥装置の内部に前記ミストを噴射し、前記出口の温度が前記第１目標温度となるように、前記ミスト噴射部を制御し、且つ、前記出口の温度が予め設定された第２目標温度となるように、前記燃焼炉を昇温する、第１制御を行い、前記第１目標温度および前記第２目標温度は、前記乾燥装置におけるバグフィルタ結露回避温度以上、且つ前記バグフィルタの耐熱温度以下の範囲で設定され、前記第２目標温度は、前記第１目標温度より高い温度であっても良い。
【００１１】
これらの発明によれば、制御部による制御の具体的手法が提供される。すなわち、制御部は、第１目標温度を基準にミスト噴射部を制御し、且つ第２目標温度を基準に燃焼炉を制御するという第１制御を行う。第１制御において、第１目標温度および第２目標温度は、乾燥装置におけるバグフィルタ結露回避温度以上、且つバグフィルタの耐熱温度以下の範囲で設定される。このため、乾燥装置の出口の温度が第１目標温度および第２目標温度を保つように制御されれば、汚泥乾燥を開始するための準備または開始が可能であり、かつ、バグフィルタの破損を防止することができる。
【００１２】
また、第１制御において、第２目標温度は第１目標温度より高い温度に設定されている。これにより、第２目標温度による制御が始まる前に、第１目標温度による制御が始まるため、実際には、第１目標温度に基づくミスト噴射部による制御がメインに行われ、その間に、燃焼炉が、乾燥装置の出口の温度が第２目標温度にならない範囲で、昇温される。燃焼炉が昇温しても、乾燥装置は第１目標温度で制御されるため、燃焼炉の昇温にかかわらず、バグフィルタの破損を防止することができる。言い換えれば、第２目標温度が第１目標温度より高いことから、第１制御においてミスト噴射部により噴射されるミストは汚泥に代わる熱負荷として機能することとなる。これにより、燃焼炉を昇温する間に、バグフィルタを損傷させることなく、乾燥装置の温度制御を安全に行うことができる。一方、ミストの代わりに例えば水を供給した場合には、供給された水が熱負荷として適切に機能できず、乾燥装置の温度上昇により、バグフィルタを損傷させてしまう可能性がある。これは特に、水の供給タイミングが熟練した作業者等により適切に選ばれなかった場合に起きる可能性がある。このように、水を供給する場合は、作業者の技量への依存度が高いが、本発明によると、作業者の技量に依存することなく、乾燥装置の温度制御を安全に行うことができる。
【００１３】
また、本発明の汚泥乾燥装置は、前記燃焼炉の炉内温度を検出する燃焼炉内温度検出部を更に備え、前記制御部は、前記燃焼炉の昇温が開始され、前記炉内温度が前記燃焼炉における脱臭開始可能温度に至るまでに、前記第１制御を行っても良い。
【００１４】
また、本発明の汚泥乾燥方法においては、前記汚泥乾燥装置が、前記燃焼炉の炉内温度を検出する燃焼炉内温度検出部を更に備え、前記制御ステップにおいて、前記制御部は、前記燃焼炉の昇温が開始され、前記炉内温度が前記燃焼炉における脱臭開始可能温度に至るまで、前記第１制御を行っても良い。
【００１５】
本発明における第１制御は、本発明の汚泥乾燥装置が稼動を始め、燃焼炉の炉内温度が脱臭開始可能温度に至るまでに行われても良い。この場合には、本発明により、汚泥乾燥装置の稼動開始から、燃焼炉の炉内温度が脱臭開始可能温度に至るまでにおける制御の具体的手法が提供される。言い換えれば、これらの発明によれば、脱臭開始可能温度に至るまで燃焼炉の温度上昇を待っている間に、ミスト噴射部が乾燥装置の内部にミストの噴射を開始する。これにより、ミスト噴射部により噴射されるミストが汚泥に代わる熱負荷として機能され、燃焼炉を昇温する間に、バグフィルタを損傷させることなく、乾燥装置の温度制御を安全に行うことができる。なお、燃焼炉の炉内温度が脱臭開始可能温度に至ったことを条件に汚泥を投入する場合には、これらの発明により、汚泥乾燥装置の稼動開始から汚泥投入までにおける制御の具体的手法が提供される。
【００１６】
また、本発明の汚泥乾燥装置は、前記乾燥汚泥および前記脱水汚泥を元に前記造粒汚泥を形成するミキサーを更に備え、前記制御部は、前記乾燥汚泥および前記脱水汚泥が前記ミキサーに投入されてから所定時間経過後に、前記第１制御から第２制御に制御を切り替え、前記第２制御において、前記制御部は、前記燃焼炉が前記熱源を供給する際に、前記出口の温度が前記第２目標温度となるように、前記燃焼炉を制御し、且つ前記出口の温度が予め設定された第３目標温度以上になった場合に、前記ミスト噴射部が前記乾燥装置の内部に前記ミストを噴射し、前記出口の温度が前記第３目標温度となるように、前記ミスト噴射部を制御し、前記第３目標温度は、前記第１目標温度および前記第２目標温度より高い温度であるとともに、前記乾燥装置におけるバグフィルタ結露回避温度以上、且つ前記バグフィルタの耐熱温度以下の範囲で設定されても良い。
【００１７】
また、本発明の汚泥乾燥方法においては、前記汚泥乾燥装置が、前記乾燥汚泥および前記脱水汚泥を元に前記造粒汚泥を形成するミキサーを更に備え、前記制御ステップにおいて、前記制御部は、前記乾燥汚泥および前記脱水汚泥が前記ミキサーに投入されてから所定時間経過後に、前記第１制御から第２制御に制御を切り替え、前記第２制御において、前記制御部は、前記燃焼炉が前記熱源を供給する際に、前記出口の温度が前記第２目標温度となるように、前記燃焼炉を制御し、且つ前記出口の温度が予め設定された第３目標温度以上になった場合に、前記ミスト噴射部が前記乾燥装置の内部に前記ミストを噴射し、前記出口の温度が前記第３目標温度となるように、前記ミスト噴射部を制御し、前記第３目標温度は、前記第１目標温度および前記第２目標温度より高い温度であるとともに、前記乾燥装置におけるバグフィルタ結露回避温度以上、且つ前記バグフィルタの耐熱温度以下の範囲で設定されても良い。
【００１８】
これらの発明によれば、乾燥汚泥および脱水汚泥がミキサーに投入されてから所定時間経過後における、制御部による制御の具体的手法が提供される。すなわち、制御部は、汚泥がミキサーに投入されてから所定時間経過後に、制御の仕方を切り替え、第２目標温度を基準に燃焼炉を制御し、且つ第３目標温度を基準にミスト噴射部を制御するという第２制御を行う。第２制御において、第３目標温度は、乾燥装置におけるバグフィルタ結露回避温度以上、且つバグフィルタの耐熱温度以下の範囲で設定される。このため、乾燥装置の出口の温度が第２目標温度および第３目標温度を保つように制御されれば、汚泥乾燥を開始または進行中でありながらも、バグフィルタの破損を防止することができる。
【００１９】
また、第２制御において、第３目標温度は第２目標温度より高い温度に設定されている。これにより、第３目標温度による制御が始まる前に、第２目標温度による制御が始まるため、実際には、第２目標温度に基づく燃焼炉による制御がメインに行われることとなる。しかし、第２目標温度による制御がうまくいかず、乾燥装置の出口の温度が第３目標温度以上となったような緊急且つ異常の場合には、ミスト噴射部による制御が始まり、乾燥装置の出口の温度が適切な温度に保たれ、バグフィルタの破損を防止することができる。言い換えれば、第３目標温度が第２目標温度より高いことから、第２制御においては基本的には汚泥が熱負荷として機能するが、例えば汚泥の量が少ない、あるいは、含水率が低く、乾燥装置の出口の温度が第３目標温度以上となったような緊急且つ異常の場合には、ミスト噴射部により噴射されるミストが熱負荷として更に機能することとなる。これにより、乾燥装置による乾燥処理中に、バグフィルタを損傷させることなく、乾燥装置の温度制御を安全に行うことができる。一方、ミストの代わりに例えば水を供給した場合には、供給された水が熱負荷として適切に機能できず、乾燥装置の温度上昇により、バグフィルタを損傷させてしまう可能性がある。これは特に、水の供給タイミングが熟練した作業者等により適切に選ばれなかった場合に起きる可能性がある。このように、水を供給する場合は、作業者の技量への依存度が高くなるが、本発明によると、作業者の技量に依存することなく、乾燥装置の温度制御を安全に行うことができる。
【００２０】
また、本発明の汚泥乾燥装置において、前記制御部は、前記ミキサーへ前記乾燥汚泥および前記脱水汚泥の投入が中止されてから所定時間経過後に、前記第２制御から第３制御に制御を切り替え、前記第３制御において、前記制御部は、炉温を緩やかに降温しつつ、前記出口の温度が前記第１目標温度以上になった場合に、前記ミスト噴射部が前記乾燥装置の内部に前記ミストを噴射し、前記出口の温度が前記第１目標温度となるように、前記ミスト噴射部を制御しても良い。
【００２１】
また、本発明の汚泥乾燥方法においては、前記制御ステップにおいて、前記制御部は、前記ミキサーへ前記乾燥汚泥および前記脱水汚泥の投入が中止されてから所定時間経過後に、前記第２制御から第３制御に制御を切り替え、前記第３制御において、前記制御部は、前記出口の温度が前記第１目標温度以上になった場合に、前記ミスト噴射部が前記乾燥装置の内部に前記ミストを噴射し、前記出口の温度が前記第１目標温度となるように、前記ミスト噴射部を制御しても良い。
【００２２】
これらの発明によれば、ミキサーへ乾燥汚泥および脱水汚泥の投入が中止されてから所定時間経過後における、制御部による制御の具体的手法が提供される。すなわち、制御部は、汚泥のミキサーへの投入が中止されてから所定時間経過後に、第２制御から第３制御に制御の仕方を切り替える。第１制御と第３制御において、実質的に行われる制御は、ミスト噴射部を用いて乾燥装置の出口の温度が第１目標温度となるように制御することで同等である。したがって、汚泥投入中止後の制御と、汚泥投入開始前の制御が同等になり、汚泥投入を一旦中止してから再開するような場合に、制御を別途切り替えることなく、円滑に対応することができる。また、操業を中止する場合は、その後、燃焼炉を降温する。
【００２３】
また、本発明の汚泥乾燥装置において、前記制御部は、前記出口の温度上昇値に比例して、前記ミスト噴射部が前記乾燥装置の内部に噴射する前記ミストの量を増大するように、前記ミスト噴射部を制御しても良い。
【００２４】
また、本発明の汚泥乾燥方法においては、前記制御ステップにおいて、前記制御部は、前記出口の温度上昇値に比例して、前記ミスト噴射部が前記乾燥装置の内部に噴射する前記ミストの量を増大するように、前記ミスト噴射部を制御しても良い。
【００２５】
これらの発明によれば、乾燥装置の出口の温度が上昇すればするほど、大量のミストが噴射される。これにより、温度上昇値に比例した減温制御が可能となり、更に、例えば乾燥装置の異常高温時に、ミスト噴射量を大量に増やすことにより、緊急減温制御を行うことができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、乾燥装置の温度を適切に制御することが可能な汚泥乾燥装置および汚泥乾燥方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】汚泥乾燥造粒システム１００の構成概要図である。
【図２】２流体ノズル５３の模式図である。
【図３】制御部５４のハードウェア構成図の一例である。
【図４】制御部５４の制御動作を説明するための図であり、汚泥乾燥造粒システム１００の稼動開始から汚泥乾燥処理進行中の状態を示す図である。
【図５】制御部５４の制御動作を説明するための図であり、汚泥乾燥処理進行中の状態から汚泥乾燥造粒システム１００の稼動停止までの状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付図面を参照して本発明にかかる汚泥乾燥装置および汚泥乾燥方法の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下に説明する図面は本発明の汚泥乾燥装置および汚泥乾燥方法を説明するための例示的なものに過ぎず、図示される各部の寸法等は、実際の汚泥乾燥装置および汚泥乾燥方法における寸法等と異なる場合がある。
【００２９】
（汚泥乾燥造粒システム１００の全体構成および乾燥造粒の基本原理）
まず、本発明の実施形態に係る汚泥乾燥造粒システム１００（汚泥乾燥装置）の全体構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、汚泥乾燥造粒システム１００の構成概要図である。図１に示すように、汚泥乾燥造粒システム１００の全体構成は、乾燥ドラム１０（乾燥装置）とバグフィルタ２０を主軸に、リサイクルサイロ３１、二軸ミキサー３２、振動篩３３、粉砕器３４等により構成される汚泥系３０と、熱交換器４１、燃焼炉４２、排気筒４３、コンデンサ４４等により構成され、閉回路循環方式となっている乾燥ガス系４０と、出口温度検出部５１（乾燥装置出口温度検出部）、炉内温度検出部５２（燃焼炉内温度検出部）、２流体ノズル５３（ミスト噴射部）、および制御部５４（制御部）により構成される制御系５０との３系統に大別される。
【００３０】
図１に示したような構成を有する汚泥乾燥造粒システム１００では、汚泥を次の基本原理で乾燥造粒する。
（１）二軸ミキサー３２に投入されたリサイクルペレット（乾燥汚泥）および脱水汚泥に対し、混合処理、混練処理、切り崩し処理等が行われ、造粒汚泥が形成される。
（２）形成された造粒汚泥は、続く乾燥ドラム１０にて並流する乾燥ガスと直接接触されることにより乾燥され、乾燥ペレット（固形燃料）となる。
（３）乾燥ペレットと蒸気を含んだ混合ガスとは、続くバグフィルタ２０でそれぞれ分離される。
（４）バグフィルタ２０からの乾燥ペレットの一部は二軸ミキサー３２へ循環される一方で、他は製品として排出される。
（５）一方、バグフィルタ２０からの混合ガスは、熱交換器４１で加熱され、再び乾燥ガスとして乾燥ドラム１０へ循環される。また、混合ガスの一部については、コンデンサ４４で水分が分離された後、燃焼炉４２で焼却される。
【００３１】
（乾燥ドラム１０、バグフィルタ２０および汚泥系３０の詳細）
以下、汚泥乾燥造粒システム１００の各構成要素について詳細に説明する。最初に、乾燥ドラム１０、バグフィルタ２０および汚泥系３０について、詳細に説明する。
【００３２】
リサイクルサイロ３１は、振動篩３３からのリサイクルペレットを一時貯留し、それを二軸ミキサー３２に供給するものである。
【００３３】
二軸ミキサー３２は、リサイクルペレット（乾燥汚泥）および脱水汚泥を元に、造粒汚泥を形成するものである。脱水設備（図示せず）から供給され、含水率が例えば６５〜８５％程度の脱水汚泥は、二軸ミキサー３２で、リサイクルペレットと混合、混練、および切り崩しの処理をされ、造粒汚泥が形成される。二軸ミキサー３２で形成される造粒汚泥の含水率は、例えば２５〜３５％の範囲に調整されても良い。造粒汚泥の含水率が例えば２５〜３５％の場合には、振動篩３３で分級され、製品サイロ６０とリサイクルサイロ３１へ送られる乾燥ペレット量のバランスが安定する。
【００３４】
乾燥ドラム１０は、ドラム型の乾燥装置であって、乾燥ガスを用いて造粒汚泥を乾燥することにより、固形燃料（乾燥ペレット）を製成するものである。乾燥ドラム１０は、含水率が例えば８％程度の乾燥ペレットを製成しても良い。乾燥ドラム１０では、二軸ミキサー３２から送られた造粒汚泥に対して、二種類のかき上げ板によるかき上げおよび落下が繰り返されるとともに、並流する乾燥ガスにより造粒汚泥が迅速に乾燥されながら、造粒汚泥が乾燥ドラム１０の出口１１に向かって移送される。乾燥ドラム１０から出た乾燥ペレットおよび混合ガスはバグフィルタ２０に入る。
【００３５】
バグフィルタ２０は、乾燥ドラム１０の出口１１側に配置され、乾燥ドラム１０から入った乾燥ペレットおよび混合ガスをそれぞれ別々に分離するものである。この分離処理は、例えばバグフィルタ２０が備えるろ布により行われても良い。バグフィルタ２０にて分離された乾燥ペレットは振動篩３３に送られる一方、当該分離された混合ガスは熱交換器４１またはコンデンサ４４に送られる。
【００３６】
振動篩３３は、バグフィルタ２０にて分離された乾燥ペレットを例えば２枚のスクリーンを用いて３種類に分級するものである。３種類とは、例えば、製品として適切な中間サイズの粒、粗粒、および細粒である。中間サイズのペレットは製品として製品サイロ６０へ送られる一方で、細粒は直接リサイクルサイロ３１へ送られ、粗粒は粉砕器３４にて粉砕されてからリサイクルサイロ３１へ送られる。粉砕器３４は、振動篩３３で粗粒として分級された乾燥ペレットを粉砕するものである。
【００３７】
（乾燥ガス系４０の詳細）
乾燥ガス系４０は、熱交換器４１、燃焼炉４２、排気筒４３、コンデンサ４４等により構成され、乾燥ガス等を閉回路内で循環させる構成となっている。なお、当該閉回路には、乾燥ドラム１０、バグフィルタ２０、汚泥系３０、および乾燥ガス系４０が含まれる。
【００３８】
熱交換器４１は、乾燥ガスを加熱し、当該加熱後の乾燥ガスを乾燥ドラム１０に供給するものである。乾燥ドラム１０内で汚泥中に含まれる水分が蒸発し、蒸気を吸収した混合ガスが熱交換器４１に戻り、熱交換器４１で加熱され、再び乾燥ドラム１０に供給される。熱交換器４１は例えばプレート式で、乾燥ガスを例えば１２０℃から４５０℃に燃焼ガスにより間接加熱するようなものでも良い。燃焼炉４２は、熱交換器４１が乾燥ガスを加熱するための熱源を供給するためのものであり、都市ガス、ＬＰＧ、消化ガス、重油等を燃料とするものであっても良い。燃焼に必要な空気は、バグフィルタ２０でろ過された空気が用いられても良い。なお、燃焼炉４２では、コンデンサ４４で除湿されたガスも燃焼脱臭される。汚泥乾燥造粒システム１００では、乾燥ガスが閉鎖系で循環されることから、汚泥の乾燥時に発生する臭気成分を含むガスが汚泥乾燥造粒システム１００の外部へ漏洩することがなく、燃焼によって最終的に分解処理（燃焼脱臭）された後に、排気筒４３を通じて外部に排出される。
【００３９】
コンデンサ４４は、バグフィルタ２０にて分離された混合ガス中の水分を冷却水により凝縮させるものである。汚泥乾燥造粒システム１００内で循環する混合ガス中の蒸気量が一定に維持されるように、常に混合ガスの一部がコンデンサ４４に引き抜かれる。コンデンサ４４にて混合ガス中の水分が凝縮されることにより、混合ガス中には常に一定量の蒸気が含まれることとなる。また、酸素濃度を例えば８％以下に維持させることにより、乾燥ドラム１０内で汚泥が燃焼してしまうことを防止でき、更に粉塵爆発等に対する安全性を保つことができる。
【００４０】
なお、汚泥乾燥造粒システム１００にて発生する粉塵は、負圧にしたバグフィルタ２０内の集塵回路で集められる。また、バグフィルタ２０で集められた粉塵は、二軸ミキサー３２に循環投入される。これにより、粉塵が汚泥乾燥造粒システム１００の外部へ飛散してしまうことを防止できる。
【００４１】
以上で説明した汚泥乾燥造粒システム１００の構成により、バグフィルタ２０による粉塵除去、汚泥乾燥で発生する蒸気を用いた酸素濃度制御、臭気成分の燃焼脱臭の機能がシステム化され、装置の安全性と無公害化を図ることができる。
【００４２】
また、以上で説明した汚泥乾燥造粒システム１００により生成された乾燥ペレットは、含水率が例えば６〜１０％で、吸湿しても形状が変わりにくい。このため、二軸ミキサー３２で脱水汚泥と混合、混練等しても、乾燥ペレットは混合汚泥の核となり得る。従って、二軸ミキサー３２での造粒が達成できる。なお、リサイクルペレットに対する脱水汚泥の混合割合は、固形分重量にして例えば１０〜３０％程度であっても良い。
【００４３】
（制御系５０の詳細）
制御系５０は、出口温度検出部５１、炉内温度検出部５２、２流体ノズル５３、および制御部５４等により構成され、乾燥ドラム１０の温度を適切に制御するためのものである。 出口温度検出部５１は、乾燥ドラム１０の出口１１側に設置され、温度を検出できるものであれば、様々なものを使用することができる。炉内温度検出部５２は、燃焼炉４２の内部または近傍に設置され、温度を検出できるものであれば、様々なものを使用することができる。
【００４４】
２流体ノズル５３は、例えば乾燥ドラム１０の乾燥ガスダクト内に配置され、乾燥ドラム１０の内部にミストを噴射するためのものであり、ミストを噴射できるものであれば、様々なものを使用することができる。図２は、２流体ノズル５３の模式図である。図２に示されるように、２流体ノズル５３は、二つの空気の入り口５３１Ａ，５３１Ｂ、二つの液体の入り口５３２Ａ，５３２Ｂ、二つのノズル本体部５３３Ａ，５３３Ｂ、二つのミストの出口５３４Ａ，５３４Ｂを含んで構成される。空気の入り口５３１Ａおよび液体の入り口５３２Ａから導入された空気および液体がノズル本体部５３３Ａを通過しながらミストになり、ミストの出口５３４Ａから放出される。同様に、空気の入り口５３１Ｂおよび液体の入り口５３２Ｂから導入された空気および液体がノズル本体部５３３Ｂを通過しながらミストになり、ミストの出口５３４Ｂから放出される。なお、ミストとは、空気と液体が混ざってなるものを言い、液体が水である場合の水滴の粒子径は例えば０．１ｍｍ以下のものであっても良い。
【００４５】
図１に示す制御部５４は、熱交換器４１、燃焼炉４２、出口温度検出部５１、炉内温度検出部５２、および２流体ノズル５３とデータ通信可能に構成され、例えば通常のコンピュータシステムとして構成することができる。図３は制御部５４のハードウェア構成図の一例である。図３に示すように、制御部５４は、物理的には、例えば、ＣＰＵ５４１、ＲＯＭ５４２及びＲＡＭ５４３等の主記憶装置、キーボード及びマウス等の入力デバイス５４４、ディスプレイ等の出力デバイス５４５、熱交換器４１、燃焼炉４２、出口温度検出部５１、炉内温度検出部５２、および２流体ノズル５３との間でデータの送受信を行うためのネットワークカード等の通信モジュール５４６、ハードディスク等の補助記憶装置５４７などを含む通常のコンピュータシステムとして構成される。後述する制御部５４の各機能は、ＣＰＵ５４１、ＲＯＭ５４２、ＲＡＭ５４３等のハードウェア上に所定のコンピュータソフトウェアを読み込ませることにより、ＣＰＵ５４１の制御の元で入力デバイス５４４、出力デバイス５４５、通信モジュール５４６を動作させると共に、主記憶装置５４２，５４３や補助記憶装置５４７におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。
【００４６】
図１に戻り、乾燥ドラム１０の出口１１側に設置される出口温度検出部５１は、乾燥ドラム１０の出口１１の温度を検出し、当該温度検出値を制御部５４に出力する（乾燥装置出口温度検出ステップ）。燃焼炉４２の内部または近傍に設置される炉内温度検出部５２は、燃焼炉４２の炉内温度を検出し、当該温度検出値を制御部５４に出力する。２流体ノズル５３は、制御部５４の制御に基づき、乾燥ドラム１０の内部にミストを噴射する（ミスト噴射ステップ）。制御部５４は、出口温度検出部５１が検出した乾燥ドラム１０の出口１１の温度に基づき、２流体ノズル５３が乾燥ドラム１０の内部にミストを噴射するように、２流体ノズル５３を制御する（制御ステップ）。制御部５４は、乾燥ドラム１０の出口１１の温度上昇値に比例して、２流体ノズル５３が乾燥ドラム１０の内部に噴射するミストの量を増大するように、２流体ノズル５３を制御しても良い。
【００４７】
制御部５４は、第１制御を行う。第１制御において、制御部５４は、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が予め設定された第１目標温度以上になった場合に、２流体ノズル５３が乾燥ドラム１０の内部にミストを噴射し、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が第１目標温度となるように、２流体ノズル５３を制御する。また、制御部５４は、、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が予め設定された第２目標温度となるように、燃焼炉４２を昇温する。この第１制御は、燃焼炉４２の昇温が開始され、炉内温度が燃焼炉４２における脱臭開始可能温度に至るまで、制御部５４により行われる。ここで、第１目標温度および第２目標温度は、乾燥ドラム１０におけるバグフィルタ結露回避温度以上、且つバグフィルタ２０の耐熱温度以下の範囲で設定される。また、第２目標温度は、第１目標温度より高い温度である。
【００４８】
制御部５４は、乾燥汚泥および脱水汚泥が二軸ミキサー３２に投入されてから所定時間経過後に、第１制御から第２制御に制御の仕方を切り替る。第２制御において、制御部５４は、燃焼炉４２が熱源を供給する際に、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が第２目標温度となるように、燃焼炉４２を制御する。また、制御部５４は、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が予め設定された第３目標温度以上になった場合に、２流体ノズル５３が乾燥ドラム１０の内部にミストを噴射し、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が第３目標温度となるように、２流体ノズル５３を制御する。ここで、第３目標温度は、第１目標温度および第２目標温度より高い温度であるとともに、乾燥ドラム１０におけるバグフィルタ結露回避温度以上、且つバグフィルタ２０の耐熱温度以下の範囲で設定される。
【００４９】
制御部５４は、二軸ミキサー３２へ乾燥汚泥および脱水汚泥の投入が中止されてから所定時間経過後に、第２制御から第３制御に制御の仕方を切り替える。第３制御において、制御部５４は、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が第１目標温度以上になった場合に、２流体ノズル５３が乾燥ドラム１０の内部にミストを噴射し、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が第１目標温度となるように、２流体ノズル５３を制御する。
【００５０】
（制御部５４による制御の詳細）
以下、制御部５４の制御動作について、図面を参照しながらより具体的に説明する。図４および図５は、制御部５４の制御動作を説明するための図である。図４は、汚泥乾燥造粒システム１００の稼動開始から汚泥乾燥処理進行中の状態を示す。図５は、汚泥乾燥処理進行中の状態から汚泥乾燥造粒システム１００の稼動停止までの状態を示す。図４および図５において、グラフＧ１は、乾燥ドラム１０の出口１１の温度［℃］を示す。グラフＧ２は、２流体ノズル５３の温度設定値［℃］を示す。グラフＧ３は、２流体ノズル５３の開度［％］を示す。グラフＧ４は、汚泥の供給量［×０．１ｔ／ｈ］を示す。図４および図５において、横軸は時刻を示し、縦軸は温度、開度、汚泥の供給量のそれぞれを示す。
【００５１】
（区間Ｐ１：第１制御）
区間Ｐ１は、汚泥乾燥造粒システム１００の稼動開始に伴い、燃焼炉４２を昇温している状態に相当する。グラフＧ１で示されるように、乾燥ドラム１０の出口１１の温度も燃焼炉４２を昇温に伴い昇温している。この区間Ｐ１において、上述の第１制御が行われる。上述したように、第１制御において、制御部５４は、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が予め設定された第１目標温度以上になった場合に、２流体ノズル５３が乾燥ドラム１０の内部にミストを噴射し、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が第１目標温度となるように、２流体ノズル５３を制御する。また、制御部５４は、燃焼炉４２が昇温される間に、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が予め設定された第２目標温度となるように、燃焼炉４２を制御する。図４の例において、第１目標温度は一例として１２０℃である。第１目標温度は、グラフＧ２が示す第１制御における２流体ノズル５３の温度設定値［℃］のことである。なお、後述するように、第２目標温度は一例として１２３℃である。
【００５２】
区間Ｐ１においてグラフＧ１が示すように、乾燥ドラム１０の出口１１の温度は２流体ノズル５３の設定温度（第１目標温度）以下であるため、グラフＧ３が示すように２流体ノズル５３の開度は０％のままである。第１制御における２流体ノズル５３の設定温度は、乾燥ドラム１０におけるバグフィルタ結露回避温度以上、且つバグフィルタ２０の耐熱温度以下の範囲で設定される。バグフィルタ結露回避温度は、バグフィルタ２０内に結露を生じない温度を言い、本実施形態では例えば約１０５℃である。バグフィルタ２０の耐熱温度は、バグフィルタ２０が破損しない臨界温度を言い、本実施形態では例えば約１４０℃である。つまり、第１制御における２流体ノズル５３の設定温度は、約１０５℃から約１４０℃の範囲で適宜設定される。
【００５３】
本実施形態において２流体ノズル５３の設定温度を１２０℃にしている理由は、本実施形態では、「乾燥ドラム１０の出口１１の温度→乾燥ドラム１０の入口の温度→燃焼炉４２のバーナーの開度」間のカスケード制御を利用して燃焼炉４２を昇温しているからである。つまり、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が例えば１２３℃の場合、２流体ノズル５３の働きで乾燥ドラム１０の出口１１の温度が１２０℃に保たれるため、カスケード制御では乾燥ドラム１０の出口１１の温度が１２３℃に未達のため燃焼炉４２のバーナーを炊く方向に制御が行われ、この間に燃焼炉４２が昇温する。これは、上述したように、第１制御において制御部５４が、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が予め設定された第２目標温度となるように、燃焼炉４２を昇温制御するということと同等であり、ここで第２目標温度は、カスケード制御において燃焼炉４２を昇温する際の、乾燥ドラム１０の出口１１の目標温度であり、本実施形態では１２３℃である。この第２目標温度の１２３℃は、乾燥ドラム１０におけるバグフィルタ結露回避温度以上、且つバグフィルタ２０の耐熱温度以下の範囲内で設定され、第１目標温度の１２０℃より高い温度である。
【００５４】
なお、以上のような方法において、第１制御における２流体ノズル５３の設定温度（第１目標温度）は、カスケード制御において燃焼炉４２を昇温する際の乾燥ドラム１０の出口１１の目標温度（第２目標温度）である１２３℃未満であれば成立する。しかし、燃焼炉４２の急激な昇温を防止し、後述の区間Ｐ３における汚泥供給後の設定値切り替えにおける温度変動を少なくするために、本実施形態では第１目標温度を１２０℃としている。第１制御における第１目標温度および第２目標温度は、例えば下記のような式（１）を満たすようにそれぞれ設定されても良い。
０．０２＜（第２目標温度―第１目標温度）／第１目標温度＜０．０５…（１）
【００５５】
（区間Ｐ２：第１制御）
区間Ｐ２は、乾燥ドラム１０の出口１１の温度は既にバグフィルタ結露回避温度（例えば約１０５℃）に到達したが、燃焼炉４２の炉内温度が脱臭開始可能温度に到達していないため、燃焼炉４２の更なる昇温を待っている状態に相当する。脱臭開始可能温度は、乾燥ドラム１０、バグフィルタ２０、汚泥系３０、および乾燥ガス系４０により構成された閉回路内で発生した悪臭や埃等を、燃焼炉４２が除去できる温度を言い、本実施形態では例えば約８００℃である。この区間Ｐ２において、上述の第１制御が行われる。区間Ｐ２において、燃焼炉４２は昇温を続けるが、グラフＧ３が示すように２流体ノズル５３の開度も次第に開き、ミストが乾燥ドラム１０の内部に直接噴射され、グラフＧ１が示すように乾燥ドラム１０の出口１１の温度は１２０℃に保たれている。乾燥ドラム１０の出口１１の温度が上昇を続けず１２０℃を保っている理由は、区間Ｐ２において、２流体ノズル５３が供給するミストが汚泥に代わる熱負荷として連続的に機能したからである。
【００５６】
なお、乾燥ドラム１０の内部にミストを直接噴射しないで、水を供給する場合には、決め打ちで供給された水量の全てが熱負荷として機能するとは限らず、区間Ｐ２の段階で熟練した作業者がタイミング良く汚泥供給を始めなければ、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が昇温を続け、バグフィルタ２０を焼損する可能性がある。一方、乾燥ドラム１０の内部にミストを直接噴射する本実施形態では、作業者の技量への依存度を抑えることができる。
【００５７】
（区間Ｐ３：第１制御から第２制御に切り替え）
区間Ｐ３は、乾燥汚泥および脱水汚泥が二軸ミキサー３２に投入されてから所定時間経過後に、制御部５４が制御の仕方を第１制御から第２制御に切り替え、乾燥ドラム１０内では汚泥の乾燥処理が進行中である状態に相当する。上述したように、第２制御において、制御部５４は、燃焼炉４２が熱源を供給する際に、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が第２目標温度となるように、燃焼炉４２を制御する。また、制御部５４は、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が予め設定された第３目標温度以上になった場合に、２流体ノズル５３が乾燥ドラム１０の内部にミストを噴射し、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が第３目標温度となるように、２流体ノズル５３を制御する。図４の例において、上述したように第１目標温度および第２目標温度は一例としてそれぞれ１２０℃および１２３℃である。第３目標温度は、グラフＧ２が示す第２制御における２流体ノズル５３の温度設定値［℃］のことである。第２制御における２流体ノズル５３の設定温度（第３目標温度）は、第１目標温度および第２目標温度より高い温度であるとともに、乾燥ドラム１０におけるバグフィルタ結露回避温度（例えば約１０５℃）以上、且つバグフィルタ２０の耐熱温度（例えば約１４０℃）以下の範囲で設定される。図４の例において、第３目標温度は一例として１２６℃である。
【００５８】
第３目標温度は、第１目標温度および第２目標温度より高い温度であるため、第１制御から第２制御に制御を切り替え、２流体ノズル５３の温度設定値を１２０℃から１２６℃に変更することで、熱負荷を２流体ノズル５３が噴射するミストから汚泥に切り替えることができる。つまり、第２制御では、２流体ノズル５３の温度設定値を、カスケード制御の乾燥ドラム１０の出口１１の温度設定値（第２目標温度）の１２３℃に対して＋３度としている。これにより、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が１２３℃＋３℃未満である間は、燃焼炉４２を制御することにより乾燥ドラム１０の出口１１の温度を制御し、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が１２３℃＋３℃以上になったときからは、燃焼炉４２を用いた制御に加え、２流体ノズル５３を用いてミストを噴射することにより乾燥ドラム１０の出口１１の温度を制御する。言い換えれば、１２３℃＋３℃未満までの通常の場合には燃焼炉４２を対象としたカスケード制御が行われ、１２３℃＋３℃以上の温度急上昇の異常事態には２流体ノズル５３を更に用いた制御が行われる。つまり、第２制御において、２流体ノズル５３は緊急冷却用になり、第１制御と比べてその用途が異なる。
【００５９】
制御の切り替えは、二軸ミキサー３２に汚泥供給が開始された後に、汚泥やリサイクルペレットが乾燥ドラム１０に到達するまでの時間（所定時間）が経過した時点で行われる。この時間は、汚泥乾燥造粒システム１００の構成、特に二軸ミキサー３２の構成により異なる時間であり、例えば試運転等で値を決めることができる。本実施形態では、二軸ミキサー３２への汚泥供給開始後に例えば５分が経過した時点で制御の切り替えが行われる。図４の例においては、時刻Ｔ１で二軸ミキサー３２へ汚泥の供給が開始され（グラフＧ４参照）、５分経過した時刻Ｔ２で制御が第１制御から第２制御に切り替えられる（グラフＧ２参照）。
【００６０】
なお、以上のような方法において、第２制御における２流体ノズル５３の設定温度（第３目標温度）は、カスケード制御において燃焼炉４２が熱源を供給する際の乾燥ドラム１０の出口１１の目標温度（第２目標温度）である１２３℃より高ければ成立する。しかし、燃焼炉４２の急激な昇温を防止し、区間Ｐ３における汚泥供給後の設定値切り替えにおける温度変動を少なくするために、本実施形態では第３目標温度を１２６℃としている。第２制御における第２目標温度および第３目標温度は、例えば下記のような式（２）を満たすようにそれぞれ設定されても良い。
バグフィルタ耐熱温度―第３目標温度＞１４℃…（２）
【００６１】
（区間Ｐ４：第２制御）
図５に移り、区間Ｐ４は、汚泥乾燥処理進行中の状態から、汚泥投入停止直後の状態までに相当する。区間Ｐ４において、上述の第２制御が行われる。時刻Ｔ３にて乾燥汚泥および脱水汚泥の二軸ミキサー３２への投入が停止したため、乾燥ドラム１０での熱負荷（汚泥）が無くなり、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が急上昇して時刻Ｔ４には１２６℃以上となり、時刻Ｔ５には１４０℃まで上がっている。ここで、第２制御により、制御部５４は、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が予め設定された第３目標温度（１２６℃）以上になったことをきっかけに、時刻Ｔ４にて、２流体ノズル５３が乾燥ドラム１０の内部にミストを噴射し、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が第３目標温度となるように、２流体ノズル５３を制御する。図５のグラフＧ１が示すように、時刻Ｔ４から時刻Ｔ６までの短時間で乾燥ドラム１０の出口１１の温度が正常に戻っている。
【００６２】
（区間Ｐ５：第２制御から第３制御に切り替え）
区間Ｐ５は、汚泥投入停止後、設備が冷却するまで２流体ノズル５３で乾燥空気を冷却している状態に相当する。区間Ｐ５で制御部５４は、二軸ミキサー３２へ乾燥汚泥および脱水汚泥の投入が中止されてから所定時間経過後に、第２制御から第３制御に制御の仕方を切り替える。第３制御において、制御部５４は、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が第１目標温度以上になった場合に、２流体ノズル５３が乾燥ドラム１０の内部にミストを噴射し、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が第１目標温度となるように、２流体ノズル５３を制御する。図５の例において、時刻Ｔ７が、第２制御から第３制御に制御の仕方が切り替わったタイミングである。時刻Ｔ７において、２流体ノズル５３の温度設定値は１２６℃から１２０℃に変わっている。
【００６３】
時刻Ｔ３から時刻Ｔ７までの時間は、汚泥投入停止後に、二軸ミキサー３２に残っていた汚泥が概ね排出されるまでにかかる時間（所定時間）である。この時間は、汚泥乾燥造粒システム１００の構成、特に二軸ミキサー３２の構成により異なる時間であり、例えば試運転等で値を決めることができる。本実施形態では、二軸ミキサー３２への汚泥投入停止後に例えば１５分が経過した時点で制御の切り替えが行われる。第３制御に制御の仕方が切り替わった後は、燃焼炉４２が消火され、系内の温度はグラフＧ１が示すように徐々に下がっていく。２流体ノズル５３の開度もグラフＧ３が示すように温度設定値の１２０℃を守りながら徐々に閉じていく。
【００６４】
なお、２流体ノズル５３の設定温度を１２６℃から１２０℃へ下げる理由は、汚泥乾燥造粒システム１００には汚泥供給を一旦停止して再供給する機能があるからである。すなわち、第１制御における温度設定値と第３制御における温度設定値を同じ温度にすることにより、汚泥供給を一旦停止したときの制御を汚泥供給開始前の制御と同じくすることができ、汚泥投入を一旦中止してから再開するような場合に、制御を別途切り替える必要がなくなる。
【００６５】
続いて、本実施形態にかかる汚泥乾燥造粒システム１００の作用及び効果について説明する。本実施形態の汚泥乾燥造粒システム１００によれば、乾燥ドラム１０の出口１１の温度に基づき、２流体ノズル５３が乾燥ドラム１０の内部にミストを噴射するように制御される。例えば、汚泥の供給量が所定量を下回った場合や、汚泥の含水率が所定値より小さかった場合に、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が上昇したことが検出されると、２流体ノズル５３が乾燥ドラム１０の内部にミストを直接噴射するように制御される。乾燥ドラム１０の内部にミストを直接噴射することにより、乾燥ドラム１０の乾燥能力を低減でき、例えば燃焼炉４２を制御して乾燥ドラム１０の温度を制御する場合と比べて、応答性良く、乾燥ドラム１０の温度を制御することができる。このため、汚泥の供給量や含水率が急激に変化した場合でも短時間で適切な対応が可能となる。更に、ミストは乾燥ドラム１０内部で蒸発しやすいことから、例えば乾燥ドラム１０に水を供給する場合と比べて、バランスの良い制御が可能であり、応答も速く、更に蒸発しないで乾燥ドラム１０内部で溜まった水による不具合も防止できる。
【００６６】
また、本実施形態によれば、制御部５４による制御の具体的手法が提供される。すなわち、制御部５４は、第１目標温度を基準に２流体ノズル５３を制御し、且つ第２目標温度を基準に燃焼炉４２を制御するという第１制御を行う。第１制御において、第１目標温度および第２目標温度は、乾燥ドラム１０におけるバグフィルタ結露回避温度以上、且つバグフィルタ２０の耐熱温度以下の範囲で設定される。このため、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が第１目標温度および第２目標温度を保つように制御されれば、汚泥乾燥を開始するための準備または開始が可能でありながらも、バグフィルタ２０の破損を防止することができる。
【００６７】
また、第１制御において、第２目標温度は第１目標温度より高い温度に設定されている。これにより、第２目標温度による制御が始まる前に、第１目標温度による制御が始まるため、実際には、第１目標温度に基づく２流体ノズル５３による制御がメインに行われ、その間に、燃焼炉４２が、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が第２目標温度に未達のため、昇温される。燃焼炉４２が昇温しても、乾燥ドラム１０は第１目標温度で制御されるため、燃焼炉４２の昇温にかかわらず、バグフィルタ２０の破損を防止することができる。言い換えれば、第２目標温度が第１目標温度より高いことから、第１制御において２流体ノズル５３により噴射されるミストは汚泥に代わる熱負荷として機能することとなる。これにより、燃焼炉４２を昇温する間に、バグフィルタ２０を損傷させることなく、乾燥ドラム１０の温度制御を安全に行うことができる。一方、ミストの代わりに例えば水を供給した場合には、供給された水が熱負荷として適切に機能できず、乾燥ドラム１０の温度上昇により、バグフィルタ２０を損傷させてしまう可能性がある。これは特に、水の供給タイミングが熟練した作業者等により適切に選ばれなかった場合に起きる可能性がある。このように、水を供給する場合は、作業者の技量への依存度が高いが、本実施形態によると、作業者の技量に依存することなく、乾燥ドラム１０の温度制御を安全に行うことができる。
【００６８】
本実施形態における第１制御は、本実施形態の汚泥乾燥造粒システム１００が稼動を始め、燃焼炉４２の炉内温度が脱臭開始可能温度に至るまでに行われても良い。この場合には、本実施形態により、汚泥乾燥造粒システム１００の稼動開始から、燃焼炉４２の炉内温度が脱臭開始可能温度に至るまでにおける制御の具体的手法が提供される。言い換えれば、本実施形態によれば、脱臭開始可能温度に至るまで燃焼炉４２の温度上昇を待っている間に、２流体ノズル５３が乾燥ドラム１０の内部にミストの噴射を開始する。これにより、２流体ノズル５３により噴射されるミストが汚泥に代わる熱負荷として機能され、燃焼炉４２を昇温する間に、バグフィルタ２０を損傷させることなく、乾燥ドラム１０の温度制御を安全に行うことができる。なお、燃焼炉４２の炉内温度が脱臭開始可能温度に至ったことを条件に汚泥を投入する場合には、本実施形態により、汚泥乾燥造粒システム１００の稼動開始から汚泥投入までにおける制御の具体的手法が提供される。
【００６９】
また、本実施形態によれば、乾燥汚泥および脱水汚泥が二軸ミキサー３２に投入されてから所定時間経過後における、制御部５４による制御の具体的手法が提供される。すなわち、制御部５４は、汚泥が二軸ミキサー３２に投入されてから所定時間経過後に、制御の仕方を切り替え、第２目標温度を基準に燃焼炉４２を制御し、且つ第３目標温度を基準に２流体ノズル５３を制御するという第２制御を行う。第２制御において、第３目標温度は、乾燥ドラム１０におけるバグフィルタ結露回避温度以上、且つバグフィルタ２０の耐熱温度以下の範囲で設定される。このため、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が第２目標温度および第３目標温度を保つように制御されれば、汚泥乾燥を開始または進行中でありながらも、バグフィルタ２０の破損を防止することができる。
【００７０】
また、第２制御において、第３目標温度は第２目標温度より高い温度に設定されている。これにより、第３目標温度による制御が始まる前に、第２目標温度による制御が始まるため、実際には、第２目標温度に基づく燃焼炉４２による制御がメインに行われることとなる。しかし、第２目標温度による制御がうまくいかず、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が第３目標温度以上となったような緊急且つ異常の場合には、２流体ノズル５３による制御が始まり、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が適切な温度に保たれ、バグフィルタ２０の破損を防止することができる。言い換えれば、第３目標温度が第２目標温度より高いことから、第２制御においては基本的には汚泥が熱負荷として機能するが、例えば汚泥の量が少ない、あるいは、含水率が低く、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が第３目標温度以上となったような緊急且つ異常の場合には、２流体ノズル５３により噴射されるミストが熱負荷として更に機能することとなる。これにより、乾燥ドラム１０による乾燥処理中に、バグフィルタ２０を損傷させることなく、乾燥ドラム１０の温度制御を安全に行うことができる。一方、ミストの代わりに例えば水を供給した場合には、供給された水が熱負荷として適切に機能できず、乾燥ドラム１０の温度上昇により、バグフィルタ２０を損傷させてしまう可能性がある。これは特に、水の供給タイミングが熟練した作業者等により適切に選ばれなかった場合に起きる可能性がある。このように、水を供給する場合は、作業者の技量への依存度が高くなるが、本実施形態によると、作業者の技量に依存することなく、乾燥ドラム１０の温度制御を安全に行うことができる。
【００７１】
また、本実施形態によれば、二軸ミキサー３２へ乾燥汚泥および脱水汚泥の投入が中止されてから所定時間経過後における、制御部５４による制御の具体的手法が提供される。すなわち、制御部５４は、汚泥の二軸ミキサー３２への投入が中止されてから所定時間経過後に、第２制御から第３制御に制御の仕方を切り替える。第１制御と第３制御において、実質的に行われる制御は、２流体ノズル５３を用いて乾燥ドラム１０の出口１１の温度が第１目標温度となるように制御することで同等である。したがって、汚泥投入中止後の制御と、汚泥投入開始前の制御が同等になり、汚泥投入を一旦中止してから再開するような場合に、制御を別途切り替えることなく、円滑に対応することができる。なお、この効果については、汚泥の供給が一旦停止し、再稼働する場合と、設備そのものが停止（燃焼炉の降温）する場合とで、同じ効果が奏される。つまり、汚泥の供給が一旦停止し、再稼働する場合も、設備そのものが停止（燃焼炉の降温）する場合も、汚泥投入中止後の制御と、汚泥投入開始前の制御が同等であるため、制御を別途切り替えることなく、円滑に対応することができる。なお、設備そのものが停止する場合は、最初に汚泥投入が中止され、次に系内の汚泥が排出され、２流体ノズル５３から噴射されたミストの乾燥負荷のみで温度が安定してから、燃焼炉４２の降温に入る。この間に設備が再稼働をする場合は、再度、汚泥の投入から作業が開始されるが、この場合に、汚泥投入中止後の制御と、汚泥投入開始前の制御が同等であるため、制御を別途切り替えることなく、円滑に対応することができる。
【００７２】
また、本実施形態によれば、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が上昇すればするほど、大量のミストが噴射される。これにより、温度上昇値に比例した減温制御が可能となり、更に、例えば乾燥ドラム１０の異常高温時に、ミスト噴射量を大量に増やすことにより、緊急減温制御を行うことができる。
【００７３】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【００７４】
例えば、本実施形態においては、乾燥ドラム１０の内部にミストを噴射するためのものとして２流体ノズル５３を例示しているが、これに限らず、ノズルは１本でも、３本以上でも良い。
【符号の説明】
【００７５】
１０…乾燥ドラム、１１…乾燥ドラム１０の出口、２０…バグフィルタ、３０…汚泥系、３１…リサイクルサイロ、３２…二軸ミキサー、３３…振動篩、３４…粉砕器、４０…乾燥ガス系、４１…熱交換器、４２…燃焼炉、４３…排気筒、４４…コンデンサ、５０…制御系、５１…出口温度検出部、５２…炉内温度検出部、５３…２流体ノズル、５４…制御部、６０…製品サイロ、１００…汚泥乾燥造粒システム。
【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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