(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリア空気が供給される乾燥室と、該乾燥室内に配置され乾燥用蒸気が内部を通過する伝熱部材とを備え、該乾燥室内で被乾燥物を該伝熱部材に接触させることで該伝熱部材の内部を通過する該乾燥用蒸気の熱を該被乾燥物に伝えて該被乾燥物を乾燥させ、該被乾燥物から生じた蒸気を該キャリア空気によって該乾燥室外に排出する乾燥システムにおいて、
前記伝熱部材から回収したドレンを再蒸発させて、前記乾燥用蒸気よりも低圧なフラッシュ蒸気を得るフラッシュタンクと、
前記フラッシュ蒸気とエアとを熱交換することで該エアを加熱する熱交換器と、
前記伝熱部材に向けて上流側から過熱蒸気が供給される蒸気管と、
前記蒸気管を流れる過熱蒸気の温度を、前記伝熱部材よりも上流側で、前記フラッシュ蒸気と前記エアとの熱交換によって該フラッシュ蒸気が凝縮した凝縮液体を利用して低下させる蒸気調整ユニットとを備え、
前記乾燥室は、前記熱交換器によって加熱されたエアが前記キャリア空気として室内に供給されるものであることを特徴とする乾燥システム。
【請求項２】
前記伝熱部材は、回転しながら前記被乾燥物を乾燥させるものであり、
前記蒸気調整ユニットは、前記蒸気管に前記凝縮液体を送るものであることを特徴とする請求項１記載の乾燥システム。
【請求項３】
前記蒸気調整ユニットは、前記蒸気管を流れる過熱蒸気の温度を、前記凝縮液体と該凝縮液体よりも低温の冷却流体とを熱交換し該凝縮液体の温度を低下させてから加圧手段によって該凝縮液体を加圧して前記蒸気管に該凝縮液体を送るものであることを特徴とする請求項１または２記載の乾燥システム。
【請求項４】
前記蒸気調整ユニットは、前記蒸気管を流れる過熱蒸気の温度を、該過熱蒸気が飽和蒸気になる温度よりも高い温度までしか低下させないものであることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の乾燥システム。
【請求項５】
前記蒸気調整ユニットは、前記蒸気管を流れる過熱蒸気に前記凝縮液体を混合させるものであって、該過熱蒸気に該凝縮液体が混合した状態の気体の圧力および該気体の温度を計測し、該過熱蒸気へ混合する該凝縮液体の流量を調整するものであることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載の乾燥システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
乾燥室内で被乾燥物を伝熱部材に接触させることによって伝熱部材の内部を通過する乾燥用蒸気の熱を伝えて被乾燥物を乾燥させる乾燥システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
排水処理汚泥、動植物性残渣、食品残渣または泥状廃棄物等の再資源化や処分等をする工程において、汚泥等の被乾燥物を乾燥処理する乾燥システムが設けられている。このような乾燥システムとしては、例えば、乾燥室内に多管式加熱管が配置された乾燥機を備えるもの（例えば、特許文献１等参照）や、乾燥室内に一対のローラが配置された乾燥機を備えるもの（例えば、特許文献２または特許文献３等参照）等が知られている。
【０００３】
特許文献１記載の乾燥システムにおける多管式加熱管は、複数の加熱管が互いに所定の間隔をあけて配列される加熱管束を有し、被乾燥物を掻き上げるリフタ等が設けられている。特許文献１記載の乾燥システムでは、多管式加熱管内に飽和蒸気等の乾燥用蒸気を流すことで多管式加熱管を加熱しつつ回転させる。これによって、乾燥室内に投入された被乾燥物は、回転する多管式加熱管のリフタ等によって掻き上げられ、落下しつつ多管式加熱管の各加熱管に接触することで乾燥用蒸気の熱が被乾燥物に伝わり、被乾燥物を乾燥することができる。すなわち、多管式加熱管が、乾燥用蒸気の熱を被乾燥物に伝える伝熱部材に相当する。ここで、被乾燥物から蒸発した蒸気が、乾燥室内に留まっている状態では、被乾燥物からの水分の蒸発が阻害されてしまう。このため、排気ファンなどを用いて乾燥室内の蒸気を吸引するように構成するが、その効果を高めるためにキャリア空気を乾燥室内に供給し、被乾燥物から蒸発した蒸気をキャリア空気に同伴して乾燥室外に排出する、あるいは蒸気をキャリア空気によって押し出すことによって乾燥室外に排出する操作が行われている。なお、キャリア空気の温度が低いと、キャリア空気と多管式加熱管との間で熱交換が生じ、多管式加熱管を加熱する乾燥用蒸気の熱量を損失してしまう。また、被乾燥物から蒸発した蒸気が、温度の低いキャリア空気と接触すると、凝縮して被乾燥物や乾燥室内を湿らせてしまう。このため、キャリア空気には、ヒータ等によって所定温度に加熱された外気等が一般的に用いられる。
【０００４】
また、特許文献２記載の乾燥システムでは、接触した状態に配設された、駆動ローラと従動ローラとからなる一対のローラが乾燥室内に配置されている。それぞれのローラは、中空円柱体状のものであり、外周部分に円周方向に沿った複数の溝が形成されている。特許文献２記載の乾燥システムでは、一対のローラ内それぞれに蒸気を流すことでローラを加熱しつつ駆動ローラを駆動させることで一対のローラを回転させる。これら回転する一対のローラ間に上方から被乾燥物を投入すると、被乾燥物はローラの溝内に圧入される。溝内に圧入した被乾燥物には、ローラを通過する乾燥用蒸気の熱が伝わり、これによって被乾燥物を乾燥することができる。すなわち、一対のローラが、乾燥用蒸気の熱を被乾燥物に伝える伝熱部材に相当する。乾燥した被乾燥物は、スクレーパによってローラの溝内から取り出される。なお、特許文献２記載の乾燥システムにおいても、被乾燥物から蒸発した蒸気を乾燥室外に積極的に排出するために、ヒータで加熱された外気がキャリア空気として乾燥室内に供給され、被乾燥物から蒸発した蒸気がキャリア空気とともに排気ファンによって乾燥室外に排出される。また、特許文献３記載の乾燥システムにおけるローラは、外周部分に溝が形成されていないものであり、ローラの曲面状の外周部分に被乾燥物を付着させることで、ローラを通過する乾燥用蒸気の熱を伝えて被乾燥物を乾燥させる。
【０００５】
これら特許文献１〜特許文献３に記載された乾燥システムでは、多管式加熱管やローラ等の伝熱部材に供給された乾燥用蒸気は、多管式加熱管等を通過する間に被乾燥物に熱を伝え、これによって凝縮しドレンが生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２８４４６３号公報
【特許文献２】特開２００６−９０６４０号公報
【特許文献３】特開２００７−１０１０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、これら特許文献１〜特許文献３に記載された乾燥システムでは、生じたドレンは、比較的高温の熱水であるにもかかわらずそのまま排出される場合が多く、ドレンを利用するという点で改善の余地がある。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑み、乾燥用蒸気が被乾燥物に熱を伝えることで生じたドレンを効率的に利用することができる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】
【０００９】
上記目的を解決する本発明の乾燥システムは、キャリア空気が供給される乾燥室と、該乾燥室内に配置され乾燥用蒸気が内部を通過する伝熱部材とを備え、該乾燥室内で被乾燥物を該伝熱部材に接触させることで該伝熱部材の内部を通過する該乾燥用蒸気の熱を該被乾燥物に伝えて該被乾燥物を乾燥させ、該被乾燥物から生じた蒸気を該キャリア空気によって該乾燥室外に排出する乾燥システムにおいて、
前記伝熱部材から回収したドレンを再蒸発させて、前記乾燥用蒸気よりも低圧なフラッシュ蒸気を得るフラッシュタンクと、
前記フラッシュ蒸気とエアとを熱交換することで該エアを加熱する熱交換器と、
前記伝熱部材に向けて上流側から過熱蒸気が供給される蒸気管と、
前記蒸気管を流れる過熱蒸気の温度を、前記伝熱部材よりも上流側で、前記フラッシュ蒸気と前記エアとの熱交換によって該フラッシュ蒸気が凝縮した凝縮液体を利用して低下させる蒸気調整ユニットとを備え、
前記乾燥室は、前記熱交換器によって加熱されたエアが前記キャリア空気として室内に供給されるものであることを特徴とする。
【００１０】
なお、特許文献１には回転する多数の中空円盤の内部に乾燥用蒸気を流して乾燥を行なう乾燥システムも記載されており、上述したと同様にキャリア空気を利用した乾燥が行なわれる。本発明の乾燥システムにおける前記伝熱部材は、このような多数の中空円盤であってもよい。また、特許文献としては示さないが、上記の中空円盤ではなく、中空のパドル状の伝熱部材を用いる乾燥システムにおいても同様な乾燥が行なわれてる。本発明の乾燥システムは、このような中空のパドル状の伝熱部材を用いるものであってもよい。
【００１１】
ここにいうドレンは、前記伝熱部材の内部を通過する前記乾燥用蒸気が凝縮し前記乾燥室から排出されたドレンである。また、前記乾燥用蒸気は、飽和蒸気であってもよいし、過熱蒸気であってもよい。さらに、前記乾燥用蒸気は、過熱蒸気の状態で前記乾燥室内に供給され、該乾燥室内で飽和蒸気に状態変化するものであってもよい。
【００１２】
本発明の乾燥システムによれば、前記伝熱部材から回収したドレンを前記フラッシュタンクにおいて再蒸発させることで得た前記フラッシュ蒸気と、エアとを、前記熱交換器によって熱交換し、加熱されたエアを前記キャリア空気として前記乾燥室内に供給することができる。これにより、前記乾燥用蒸気が被乾燥物に熱を伝えることで生じたドレンの熱を回収し、ドレンを効率的に利用することができる。さらに、本発明の乾燥システムでは、前記熱交換器においてエアと前記フラッシュ蒸気との熱交換、すなわち気体と凝縮性蒸気との熱交換になるため、前記熱交換器における必要な伝熱面積が小さくなる。これにより、前記熱交換器をコンパクトにすることができる。
【００１３】
また、前記伝熱部材は、回転しながら前記被乾燥物を乾燥させるものであり、
前記蒸気調整ユニットは、前記蒸気管に前記凝縮液体を送るものであってもよい。
さらに、前記伝熱部材は、前記蒸気調整ユニットによって温度低下された蒸気が前記乾燥用蒸気として内部を通過するものであることが好ましい。
【００１４】
ここで、前記蒸気調整ユニットによって温度低下された蒸気は、飽和蒸気であってもよいし、飽和蒸気になる直前の状態の過熱蒸気であってもよい。
【００１５】
前記蒸気調整ユニットによって、前記フラッシュ蒸気が凝縮した前記凝縮液体を過熱蒸気の温度低下に利用することで、前記伝熱部材から回収したドレンの熱を回収することに加えて、該ドレン自体の再利用を図ることもできる。なお、今まで過熱蒸気を温度低下させる手段としては、乾燥システム外から純水を導入して行なっていた。この理由としては、不純物を含む水を用いると、その不純物が伝熱部材の内部でスケーリングを起こし、伝熱効率を低下させるためである。前記凝縮液体を用いる態様を採用すれば、スケーリングの原因になるような不純物を含まないドレンを利用でき、今まで必要としていた純水が不要となる。
【００１６】
さらに、本発明の乾燥システムにおいて、前記蒸気調整ユニットは、前記蒸気管を流れる過熱蒸気の温度を、前記凝縮液体と該凝縮液体よりも低温の冷却流体とを熱交換し該凝縮液体の温度を低下させてから加圧手段によって該凝縮液体を加圧して前記蒸気管に該凝縮液体を送るものであってもよい。
【００１７】
ここで、前記蒸気管を流れる過熱蒸気が高圧であり、前記凝縮液体の圧力が、該過熱蒸気の圧力よりも低い場合には、該凝縮液体を加圧しなければ、該凝縮液体を該蒸気管内に供給することができない。このため、前記凝縮液体の温度を低下させることで、例えば、該凝縮液体を加圧する手段として耐熱仕様ではない汎用のポンプ等を採用することができ設備コストを抑えることができる。さらに、前記凝縮液体と前記冷却流体とを熱交換し、該冷却流体の熱を利用することでも、ドレンを効率的に利用することができる。
【００１８】
また、本発明の乾燥システムにおいて、前記蒸気調整ユニットは、前記蒸気管を流れる過熱蒸気の温度を、該過熱蒸気が飽和蒸気になる温度よりも高い温度までしか低下させないものであってもよい。以下、過熱蒸気が飽和蒸気になる温度を飽和温度と称することがある。
【００１９】
例えば、前記蒸気管を流れる過熱蒸気の温度を、飽和温度よりもやや高い温度まで低下させることで、該蒸気管を流れる過熱蒸気は、前記伝熱部材内に入った時点で飽和蒸気に状態変化しやすくなり、該伝熱部材から被乾燥物に対して潜熱が放出される凝縮伝熱を促進することができる。
【００２０】
さらに、本発明の乾燥システムにおいて、前記蒸気調整ユニットは、前記蒸気管を流れる過熱蒸気に前記凝縮液体を混合させるものであって、該過熱蒸気に該凝縮液体が混合した状態の気体の圧力および該気体の温度を計測し、該過熱蒸気へ混合する該凝縮液体の流量を調整するものであってもよい。
【００２１】
こうすることで、前記蒸気管を流れる過熱蒸気の温度を、飽和温度あるいは飽和温度よりもやや高い温度まで低下させるための、前記凝縮液体の流量調整が容易になる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、乾燥用蒸気が被乾燥物に熱を伝えることで生じたドレンを効率的に利用することができる乾燥システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に相当する乾燥システムの一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す乾燥機を模式的に示す図である。
【図３】図１における円で囲んだＡ部を拡大して示す図である。
【図４】図１に示す乾燥システムにおいて、多管式加熱管に供給される蒸気の状態を制御するための回路構成の一例を表すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。本発明の一実施形態である乾燥システムは、排水処理汚泥、動植物性残渣、食品残渣もしくは泥状廃棄物等の再資源化や処分等、または加工食品や樹脂製品等の化成品等の製造において、これら被乾燥物を乾燥処理するものである。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態に相当する乾燥システムの一例を示すブロック図である。
【００２６】
図１に示すように、乾燥システム１は、乾燥機２、フラッシュタンク３、第１熱交換器４、ドレンタンク５１および第２熱交換器５２を備えている。ドレンタンク５１および第２熱交換器５２は、後述する蒸気調整ユニット５の一部を構成するものである。
【００２７】
まず、図２を用いて乾燥機２について説明する。図２は、図１に示す乾燥機を模式的に示す図である。なお、図２では、乾燥機２を破断し、乾燥機２の内部の様子を一部示している。
【００２８】
図２に示すように、乾燥機２は、乾燥室２１と、この乾燥室２１内に配置された多管式加熱管２２を有している。乾燥室２１は、略円形あるいは略楕円形の横断面を有する中空状のものであり、不図示の機枠等によって水平方向に延在した状態で支持されている。以下、乾燥室２１が延在する方向を、延在方向と称することがある。乾燥室２１には、投入口２１１、排出口２１２、キャリア空気口２１３および排気口２１４が設けられている。投入口２１１は、汚泥等の被乾燥物を投入する口であり、図２に示す乾燥室２１における左側寄りであって、例えば、乾燥室２１の上端部分に設けられている。排出口２１２は、投入口２１１から投入された被乾燥物が、乾燥室２１内に滞留している間に、後述する乾燥処理が施されることによって乾燥し、乾燥物となって排出される開口である。この排出口２１２は、図２に示す乾燥室２１における右側寄りであって、乾燥室２１の底よりも所定寸法高い位置に設けられている。排出口２１２には、高さ調整自在な堰部材２１５が設けられており、また、乾燥室２１の、排出口２１２が設けられた部分には、シュート２１６が配置されている。投入口２１１から投入された被乾燥物は、図２に示す乾燥室２１内を左側から右側に移動し、やがて排出口２１２から排出される。
【００２９】
キャリア空気口２１３は、図１に示す第１熱交換器４において熱交換されることで、例えば１００℃程度に加熱されたキャリア空気を、乾燥室２１内に導入する口である。排気口２１４は、不図示の排気ファン等によって、被乾燥物から蒸発した蒸気を、キャリア空気口２１３から導入されたキャリア空気とともに乾燥室２１外に排出する口である。排気口２１４から排出された、蒸気とキャリア空気は、不図示の集塵装置等に送られ、微粉の除去等の所定の処理が行われた後、排気される。
【００３０】
多管式加熱管２２は、延在方向に沿った回転軸を中心に乾燥室２１内に回転自在に配置されるものであり、回転軸部分には軸部材２２１が設けられている。軸部材２２１の延在方向の両端部分それぞれには、ロータリージョイント２３が設けられている。多管式加熱管２２は、軸部材２２１が不図示のモータ等によって回転させられることで回転軸を中心に回転するものである。また、多管式加熱管２２は、加熱管束２２２を備えている。この加熱管束２２２は、軸部材２２１を中心にこの軸部材２２１に沿って配置された複数の加熱管２２２ａの束である。これら複数の加熱管２２２ａは、例えば、最も外側に配置された加熱管２２２ａを結んだ軌跡が円形のものであり、最も外側に配置された加熱管２２２ａの内側にも、加熱管２２２ａが、互いに所定の間隔をあけて多数配置されている。加熱管束２２２の延在方向両端部分それぞれには、円盤状の鏡板２２３が設けられている。なお、図２では、排出口側に設けられた鏡板は、乾燥室２１に隠れている。これら一対の鏡板２２３間には、鏡板２２３の回転方向に所定の間隔をあけて複数のアングル２２４が架け渡されている。これらアングル２２４には、延在方向に所定の間隔をあけて、リフタ２２５と送り羽根２２６がそれぞれ複数設けられている。リフタ２２５は、多管式加熱管２２が回転すると、乾燥室２１内に滞留する被乾燥物を掻き上げるものである。送り羽根２２６は、多管式加熱管２２が回転すると、乾燥室２１内に滞留する被乾燥物を排出口側に送るものである。
【００３１】
図１に示すように、投入口側のロータリージョイント２３には、蒸気管６１が接続されている。蒸気管６１の上流側には、不図示の、ボイラと過熱器が接続されており、ボイラで発生させた蒸気を過熱器によって加熱することで過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気が蒸気管６１に供給される。なお、ボイラと乾燥機２が近接している場合など、ボイラから飽和蒸気を乾燥機２に供給する場合もある。蒸気管６１に供給された過熱蒸気は、ロータリージョイント２３に向けて流れていく。本実施形態では、例えば、ボイラによって、０．５ＭＰａＧ、１５８℃程度の飽和蒸気を発生させ、この飽和蒸気を過熱器によって１８０℃程度まで加熱して過熱蒸気を生成し、０．５ＭＰａＧ、１８０℃程度（過熱度２２度程度）の過熱蒸気が蒸気管６１に供給される。
【００３２】
蒸気管６１には、温度計ＴＩと第１圧力計ＰＩ１が設けられるとともに、第２ドレン管５５が接続されている。温度計ＴＩによって計測された蒸気の温度と、第１圧力計ＰＩ１によって計測された蒸気の圧力に応じて、蒸気管６１を流れる過熱蒸気に対して、第２ドレン管５５から所定量のドレンが混合され、過熱蒸気の温度が低下する。これにより、蒸気管６１に供給された過熱蒸気は、０．５ＭＰａＧ、１５８℃程度の飽和蒸気に変化した状態でロータリージョイント２３に送られ、乾燥用蒸気として多管式加熱管２２に供給される。以下、蒸気管６１に供給された蒸気に、第２ドレン管５５からドレンが混合し温度低下された状態の蒸気を混合蒸気と称することがあり、この混合蒸気が多管式加熱管２２に乾燥用蒸気として供給されることになる。なお、蒸気管６１を流れる過熱蒸気にドレンを混合させる操作の詳しい説明については、後述する。
【００３３】
ロータリージョイント２３に送られた混合蒸気は、軸部材２２１から鏡板２２３に流れ込み、鏡板２２３から各加熱管２２２ａに供給されることによって、各加熱管２２２ａが加熱される。本実施形態では、飽和蒸気が乾燥用蒸気として各加熱管２２２ａに供給される態様を採用しているため、各加熱管２２２ａは、延在方向において略一定の温度に加熱された状態が保たれる。本実施形態では、多管式加熱管２２を通過する飽和蒸気が乾燥用蒸気の一例に相当し、多管式加熱管２２が伝熱部材の一例に相当する。各加熱管２２２ａに供給された乾燥用蒸気が凝縮して生じたドレンは、排出口側の鏡板２２３に溜まり、このドレンは、サイフォン式の排水装置等によって多管式加熱管２２から排出される。
【００３４】
キャリア空気口２１３には、キャリア空気管６２が接続されている。キャリア空気管６２の上流側には第１熱交換器４が接続され、第１熱交換器４には、不図示のブロアによって外気を供給する管路が接続されている。不図示のブロアによって第１熱交換器４に供給された外気は、後述するフラッシュタンク３から供給されるフラッシュ蒸気と熱交換することで、１００℃程度に加熱され、キャリア空気としてキャリア空気口２１３から乾燥室２１内に導入される。
【００３５】
排出口側のロータリージョイント２３は、減圧弁を有する管路によってフラッシュタンク３に接続されている。フラッシュタンク３は、高圧（例えば０．５ＭＰａＧ）のドレンを受け入れ、受け入れたドレンの圧力よりもタンク内を低い圧力（例えば０．２ＭＰａＧ）に保持することでドレンの一部を再蒸発させ、フラッシュ蒸気を発生させるものである。このフラッシュ蒸気は、多管式加熱管２２を通過する乾燥用蒸気の圧力（例えば０．５ＭＰａＧ）よりも低い圧力（例えば０．２ＭＰａＧ）である。また、フラッシュタンク３には、受け入れたドレンのうち再蒸発することなくタンク内に貯留したドレンの液面レベルを計測する液面計ＬＣ、ドレンを排出するための電磁弁Ｓ、および第２圧力計ＰＩ２が設けられている。また、フラッシュタンク３は、流量調整弁を有する管路によって第１熱交換器４に接続されている。フラッシュタンク３から第１熱交換器４に供給されたフラッシュ蒸気は、上述したように第１熱交換器４に供給された外気と熱交換することで再び凝縮しドレンが生じる。このドレンは、凝縮液体に相当し、以下、再凝縮ドレンと称する。第１熱交換器４では、外気とフラッシュ蒸気との熱交換、すなわち気体と凝縮性蒸気との熱交換になるため、第１熱交換器４において必要とされる伝熱面積が小さくなり、第１熱交換器４をコンパクトにすることができる。さらに、第１熱交換器４では、フラッシュ蒸気が凝縮することで凝縮伝熱が生じ、外気と効率的に熱交換することができる。
【００３６】
第１熱交換器４は、第１ドレン管５３によって第２熱交換器５２に接続され、第２熱交換器５２は管路によってドレンタンク５１に接続されている。第１ドレン管５３には、スチームトラップ５３１が設けられている。なお、第１ドレン管５３には、フラッシュタンク３内に貯留されたドレンを、第１ドレン管５３を流れる再凝縮ドレンに混合するドレン補充管３１が接続されている。また、第２熱交換器５２には、冷水供給管５２１と温水排水管５２２が接続され、冷水供給管５２１には第１流量調整弁Ｖ１が設けられている。第２熱交換器５２には、再凝縮ドレンよりは低温の流体を流し、例えばクーリングタワーからの２０℃〜３２℃の冷水が供給される。この冷水は、再凝縮ドレンよりも低温であり冷却流体に相当する。また、冷却流体は、凝縮液体を冷却することだけを目的にして、外気を供給することでも構わない。第１熱交換器４において生じた再凝縮ドレンは、スチームトラップ５３１を通過し第１ドレン管５３を流れて第２熱交換器５２に供給される。第２熱交換器５２では、再凝縮ドレンと、冷水供給管５２１から供給された冷水とが熱交換され、温度低下した再凝縮ドレンは、ドレンタンク５１に供給される。また、冷水が温度上昇した温水は、温水排水管５２２を流れて、例えば、排温水を利用可能な設備等に送られる。
【００３７】
ドレンタンク５１は、貯留した再凝縮ドレンを蒸気管６１に接続される第２ドレン管５５を備えている。そして第２ドレン管５５には、ポンプＰ、第３圧力計ＰＩ３、第２流量調整弁Ｖ２、逆止弁が設けられている。また、第２ドレン管５５には、リリーフ弁ＲＶが備えられており、第２ドレン管５５内を流れる再凝縮ドレンの圧力を所定の圧力に維持するために、リリーフ弁ＲＶからドレンタンク５１に戻るドレン循環路５４を備えている。なお、ドレンタンク５１には、その貯液量が過剰となる場合は、オバーフロー排出口等が適宜設けられる。本実施形態では、再凝縮ドレンは、ポンプＰによって、蒸気管６１を流れる過熱蒸気の圧力（例えば０．５ＭＰａＧ）と同等の圧力まで加圧された状態で、第２ドレン管５５から、蒸気管６１を流れる過熱蒸気に混合される。
【００３８】
図３は、図１における円で囲んだＡ部を拡大して示す図である。
【００３９】
図３に示すように、第２ドレン管５５は、蒸気管６１よりも細い管であり、その下流端に、再凝縮ドレンが吐出される吐出口５５ａが形成されている。第２ドレン管５５は、その下流端側部分が蒸気管６１の側面部分から蒸気管６１内に挿入され、吐出口５５ａがロータリージョイント２３に向かう方向に屈曲している。これにより、再凝縮ドレンは、第２ドレン管５５の吐出口５５ａから、蒸気管６１内における、ロータリージョイント２３の手前側領域に吐出される。すなわち、蒸気管６１を流れる過熱蒸気に対し、上流側からロータリージョイント２３の手前で再凝縮ドレンが混合される。温度計ＴＩと第１圧力計ＰＩ１は、蒸気管６１内における、第２ドレン管５５の吐出口５５ａよりも下流側に配置されている。これにより、温度計ＴＩと第１圧力計ＰＩ１では、蒸気管６１を流れる過熱蒸気に再凝縮ドレンが混合した状態の混合蒸気の温度や圧力が計測される。なお、温度計ＴＩと第１圧力計ＰＩ１を設ける位置は、図３に示す位置に限定されるものではなく、適宜の制御方法または運転方法に合わせて、例えば、第１圧力計ＰＩ１を、蒸気管６１内における、第２ドレン管５５の吐出口５５ａよりも上流側に配置してもよい。また、温度計ＴＩと第１圧力計ＰＩ１に加えて、再凝縮ドレンが混合される前の過熱蒸気の、温度と圧力を計測する温度計と圧力計を併設してもよい。さらに、再凝縮ドレンを過熱蒸気に混合する位置も、図３に示すものに限定されるものではなく、例えば、第２ドレン管５５の吐出口５５ａを多管式加熱管２２における鏡板２２３内に配置し、鏡板２２３内で再凝縮ドレンを過熱蒸気に混合してもよい。この態様の場合には、温度計ＴＩと第１圧力計ＰＩ１を鏡板２２３内に配置すればよい。あるいはまた、ロータリージョイント２３の上流側に、再凝縮ドレンと過熱蒸気をより均一に混合できるように、蒸気管６１の管の断面積よりは広い断面積と、過熱蒸気と再凝縮ドレンが長時間接触できような奥行きを有する混合室を設け、この混合室に蒸気管６１と第２ドレン管５５を接続し、混合室の混合蒸気の出口付近などに温度計ＴＩと第１圧力計ＰＩ１を設けるなどしてもよい。
【００４０】
ここで、本実施形態の蒸気調整ユニット５は、蒸気管６１を流れる過熱蒸気の温度を、再凝縮ドレンを利用して低下させるものであり、具体的には、ドレンタンク５１、第２熱交換器５２、冷水供給管５２１、温水排水管５２２、第１ドレン管５３、ドレン循環路５４、第２ドレン管５５、第１流量調整弁Ｖ１、第２流量調整弁Ｖ２、温度計ＴＩ、第１圧力計ＰＩ１、第３圧力計ＰＩ３およびポンプＰ等を有するものである。
【００４１】
図４は、図１に示す乾燥システムにおいて、多管式加熱管に供給される蒸気の状態を制御するための回路構成の一例を表すブロック図である。なお、図４では、多管式加熱管２２に供給される蒸気の状態を制御するための回路以外の回路構成は省略している。
【００４２】
本実施形態では、制御手段として、プログラマブルロジックコントローラ（以下ＰＬＣと略す）９０を用いている。なお、ＰＬＣ９０は、内部にＣＰＵとメモリ等を備えている。ＰＬＣ９０には、温度計ＴＩ、第１圧力計ＰＩ１、第３圧力計ＰＩ３、第１流量調整弁制御回路９１、ポンプ制御回路９２および第２流量調整弁制御回路９３それぞれが接続されている。
【００４３】
温度計ＴＩは、混合蒸気の温度を計測するものであり、第１圧力計ＰＩ１は、混合蒸気の圧力を計測するものである。第３圧力計ＰＩ３は、ドレンタンク５１の第２ドレン管５５を流れる再凝縮ドレンの圧力を計測するものである。第１流量調整弁制御回路９１は、ＰＬＣ９０からの出力信号に従い、第１流量調整弁Ｖ１のアクチュエータの動作を制御する回路である。ポンプ制御回路９２は、ＰＬＣ９０からの出力信号に従い、ポンプＰのモータの回転数を制御する回路である。第２流量調整弁制御回路９３は、ＰＬＣ９０からの出力信号に従い、第２流量調整弁Ｖ２のアクチュエータの動作を制御する回路である。
【００４４】
ＰＬＣ９０には、混合蒸気の圧力に対応する、混合蒸気の温度設定値が用意されている。混合蒸気を飽和蒸気の状態にする態様では、混合蒸気の温度設定値として飽和温度が選択され、例えば、混合蒸気の圧力が０．５ＭＰａＧの場合は、混合蒸気の温度設定値には、飽和温度の１５８℃が選択される。また、混合蒸気を、飽和蒸気に状態変化する直前の過熱蒸気、すなわち飽和温度よりも数度高い温度の過熱蒸気の状態にする態様を採用する場合は、混合蒸気の温度設定値には、飽和温度よりも数度高い値が選択される。
【００４５】
ＰＬＣ９０は、混合蒸気の温度が温度設定値になるように、過熱蒸気に混合される再凝縮ドレンの流量を制御するものであり、具体的には以下に述べる動作による。なお、混合蒸気の圧力は、乾燥機２における被乾燥物の乾燥に必要な温度が確保できるように不図示のボイラによって調整される。
【００４６】
まず、ＰＬＣ９０は、第１圧力計ＰＩ１によって計測された、混合蒸気の圧力に基づき混合蒸気の温度設定値を選択するとともに、温度計ＴＩによって計測される、混合蒸気の温度を監視する。次いで、ＰＬＣ９０は、第２流量調整弁制御回路９３に指令を出し、第２流量調整弁Ｖ２のアクチュエータを駆動させ、過熱蒸気に混合される再凝縮ドレンの流量を増加させていく。これにより、混合蒸気の温度が低下していく。第２流量調整弁制御回路９３に対する指令は、混合蒸気の温度が温度設定値に達するまで継続され、混合蒸気の温度が温度設定値に達すると第２流量調整弁Ｖ２のアクチュエータの駆動を停止する。これにより、第２流量調整弁Ｖ２の開度が維持され、過熱蒸気に混合される再凝縮ドレンの流量が一定になる。この結果、混合蒸気の温度が温度設定値に維持される。混合蒸気の温度が、温度設定値を下回った場合には、第２流量調整弁制御回路９３に指令を出し、第２流量調整弁Ｖ２のアクチュエータを駆動させ、過熱蒸気に混合される再凝縮ドレンの流量を減少させる。一方、混合蒸気の温度が、温度設定値を上回った場合には、第２流量調整弁制御回路９３に指令を出し、第２流量調整弁Ｖ２のアクチュエータを駆動させ、過熱蒸気に混合される再凝縮ドレンの流量を増加させる。
【００４７】
また、再凝縮ドレンの流量の調整に代えて、再凝縮ドレンの温度を調整することで、混合蒸気の温度を温度設定値に制御してもよい。混合蒸気の温度が温度設定値を下回った場合には、第１流量調整弁制御回路９１に指令を出し、第１流量調整弁Ｖ１のアクチュエータを駆動させ、第２熱交換器５２に供給する冷水の流量を減少させる。この結果、第２熱交換器５２において再凝縮ドレンから奪われる熱量が減少し、過熱蒸気に混合される再凝縮ドレンの温度が上昇する。これにより、混合蒸気の温度を上昇させることができる。一方、混合蒸気の温度が温度設定値を上回った場合には、第１流量調整弁制御回路９１に指令を出し、第１流量調整弁Ｖ１のアクチュエータを駆動させ、第２熱交換器５２に供給する冷水の流量を増加させる。この結果、第２熱交換器５２において再凝縮ドレンから奪われる熱量が増加し、過熱蒸気に混合される再凝縮ドレンの温度が低下する。これにより、混合蒸気の温度を低下させることができる。なお、再凝縮ドレンの流量の調整と温度の調整を併用してもかまわない。
【００４８】
なお、第２ドレン管５５を流れる再凝縮ドレンの圧力が、蒸気管６１を流れる過熱蒸気の圧力と比べて低い場合には、第２ドレン管５５から蒸気管６１内に再凝縮ドレンを送り込むことが困難になる。このため、ＰＬＣ９０は、第３圧力計ＰＩ３によって計測される、第２ドレン管５５を流れる再凝縮ドレンの圧力が、第１圧力計ＰＩ１によって計測された、混合蒸気の圧力に近づくように、ポンプ制御回路９２に指令を出し、ポンプＰのモータの回転数を制御する。これにより、第２ドレン管５５から蒸気管６１内に再凝縮ドレンを円滑に送り込むことができる。
【００４９】
次に、本実施形態の乾燥システム１を用いた乾燥処理の一例について説明する。なお、以下の説明においても、蒸気等の温度や圧力を例示するが、上述の説明と同様に、本発明の乾燥システムは、例示した温度や圧力に限定されるものではない。
【００５０】
まず、多管式加熱管２２を回転させ、蒸気管６１に、０．５ＭＰａＧ、１８０℃程度の過熱蒸気を供給し、乾燥システム１を、被処理物を投入しない状態で予熱を行なう。予熱は、具体的には後述する各加熱管２２２ａが十分に加熱されて被処理物を投入できる状態になるまで行なわれる。この予熱の段階では、例えばフラッシュタンク３からはフラッシュ蒸気が十分に生ぜず、また、ドレンタンク５１内の再凝縮水ドレンが低温であることもある。このため、予熱の段階では、フラッシュタンク３には不図示の別途の蒸気配管からの蒸気を併給し、ドレンタンク５１には予め温水を供給しておくなどの手段を講じることができる。この予熱が進むにつれて、詳しくは後に説明する事象と重複する部分にもなるが、フラッシュタンク３にドレンが溜まり、このドレンはフラッシュタンク３からのフラッシュ蒸気として第１熱交換器４に送られ再凝縮ドレンとなった後、第２熱交換器５２、ドレンタンク５１を経て蒸気管６１を流れる過熱蒸気に混合される。この再凝縮ドレンは、上述した制御方法によって、流量等が制御され、これによって、混合蒸気が、０．５ＭＰａＧ、１５８℃程度の飽和蒸気の状態になり、投入口側のロータリージョイント２３から乾燥用蒸気として多管式加熱管２２に供給される。ここで、混合蒸気の温度設定値を、飽和温度よりも数度高い値に設定し、混合蒸気を飽和蒸気になる直前の過熱蒸気の状態にする態様では、多管式加熱管２２に供給された蒸気が加熱管２２２ａに到達した後に凝縮することがより確実になり、被乾燥物に対してより効率的に凝縮伝熱を行うことができる。
【００５１】
多管式加熱管２２に供給された乾燥用蒸気は、軸部材２２１を通過して鏡板２２３に流れ込み、鏡板２２３から各加熱管２２２ａにも供給される。これによって各加熱管２２２ａが加熱される。各加熱管２２２ａが十分に加熱された後、汚泥等の被乾燥物を投入口２１１から乾燥室２１内に投入するとともに、第１熱交換器４によって１００℃程度に加熱されたキャリア空気を、キャリア空気口２１３から乾燥室２１内に導入する。なお、キャリア空気は、上述の予熱の段階から供給するようにしても構わない。投入された被乾燥物は、リフタ２２５に掻き上げられ、落下しつつ加熱管２２２ａに接触する。加熱管２２２ａ内には、乾燥用蒸気として飽和蒸気が供給されており、この乾燥用蒸気から被乾燥物に凝縮伝熱され、乾燥用蒸気は凝縮してドレンが生じる。また、被乾燥物は、多管式加熱管２２の回転によって攪拌される。被乾燥物は、乾燥室２１内に滞留している間に、加熱管２２２ａからの伝熱と攪拌とが繰り返されることによって徐々に含水率が低下して乾燥し、やがて排出口２１２から乾燥物となって排出される。また、被乾燥物から蒸発した蒸気は、キャリア空気とともに排気口２１４から排出される。なお、排気口２１４にはバグフィルタ等が設けられており、蒸気とキャリア空気から微粉を除去した後、脱臭装置等を経て大気放出される。
【００５２】
多管式加熱管２２内で乾燥用蒸気が凝縮することで生じたドレンは、圧力と温度が飽和蒸気と同じ、０．５ＭＰａＧ、１５８℃程度であり、このドレンがフラッシュタンク３に供給される。フラッシュタンク３では、受け入れたドレンが、０．２ＭＰａＧ程度に保持されることでドレンの一部が再蒸発し、０．２ＭＰａＧ、１３３℃程度のフラッシュ蒸気が発生する。このフラッシュ蒸気は、第１熱交換器４に供給される。なお、フラッシュタンク３内に貯留されたドレンが、所定量を超えたことを液面計ＬＣが検知すると、ソレノイド電磁弁Ｓが駆動しドレンが一定量排出される。フラッシュタンク３内に貯留されたドレンは１３０℃程度の熱水であるため、このドレンの熱を回収する装置等を設けてもよい。
【００５３】
第１熱交換器４では、不図示のファンによって供給された２０℃程度の外気と、０．２ＭＰａＧ、１３３℃程度のフラッシュ蒸気との間で熱交換がなされる。これにより、上述したように、外気が１００℃程度に加熱され、キャリア空気として乾燥室２１に供給される。また、フラッシュ蒸気が凝縮することで、０．２ＭＰａＧ、１３０℃程度の再凝縮ドレンが生じ、この再凝縮ドレンが第１ドレン管５３を流れて第２熱交換器５２に供給される。なお、再凝縮ドレンの量が不足する場合には、フラッシュタンク３内に貯留されたドレンがドレン補充管３１から第１ドレン管５３に補充される。
【００５４】
第２熱交換器５２では、１３０℃程度の再凝縮ドレンと、冷水供給管５２１から供給された２０℃〜３２℃程度の冷水との間で熱交換がなされる。ここでは、再凝縮ドレンが４０℃程度になるように、冷水の流量が調整される。４０℃程度に低下した再凝縮ドレンは、ドレンタンク５１に供給される。ドレンタンク５１からポンプＰに供給される再凝縮ドレンは、０．２ＭＰａＧ程度の圧力であるが、ポンプＰによって、蒸気管６１を流れる過熱蒸気と同等の、０．５ＭＰａＧ程度の圧力に加圧された状態で、第２流量調整弁Ｖ２によって流量が所定に調整され、蒸気管６１に供給される。この再凝縮ドレンの流量の調整により、蒸気管６１を流れる蒸気の状態を、飽和蒸気、あるいは飽和蒸気になる直前の過熱蒸気等、適宜調整することができる。また、再凝縮ドレンは、蒸気管６１に供給される前に、１３０℃程度から４０℃程度に温度を低下させる。これにより、再凝縮ドレンを蒸気管６１内に送り込むために再凝縮ドレンを加圧する手段として汎用のポンプ等を用いることができ、設備コストを抑えることもできる。
【００５５】
以上説明した乾燥システム１によれば、乾燥用蒸気が被乾燥物に熱を伝えることで生じたドレンを効率的に利用することができる。
【００５６】
本発明は上述の実施の形態に限られることなく特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変更を行うことが出来る。例えば、上述の実施の形態では、蒸気管６１を流れる過熱蒸気に再凝縮ドレンを混合させる態様を例に挙げて説明したが、再凝縮ドレンを、例えば、工場における排熱を回収する設備等に供給する態様を採用してもよい。また、蒸気管に供給する蒸気は、飽和蒸気であってもよいし、さらに、再凝縮ドレンを過熱蒸気に混合させる態様に代えて、蒸気管６１を流れる過熱蒸気と再凝縮ドレンとを熱交換器によって熱交換させる態様としてもよい。また、蒸気管６１に供給する蒸気を発生させる手段としてボイラを例に挙げて説明したが、ボイラ以外の蒸気発生装置によって蒸気を発生させてもよいし、工場等で生じた蒸気を利用する態様も採用することができる。さらに、乾燥室２１内に多管式加熱管２２が配置された乾燥機２に限らず、上述の、特許文献２や特許文献３に記載された乾燥システムのように、乾燥室内に、伝熱部材として一対のローラが配置された乾燥機、あるいは伝熱部材として中空円盤等を配置した乾燥機を用いることもできる。また、再凝縮ドレンが混合される前の、蒸気管６１を流れる過熱蒸気における、温度や圧力を計測する温度計や圧力計を設け、これらの計器によって測定した温度等を用いて、過熱蒸気に混合する再凝縮ドレンの流量等を制御する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１    乾燥システム
２    乾燥機
２１    乾燥室
２１１    投入口
２２    多管式加熱管
２２２ａ    加熱管
２３    ロータリージョイント
３    フラッシュタンク
４    第１熱交換器
５    蒸気調整ユニット
５１    ドレンタンク
５２    第２熱交換器
６１    蒸気管
９０    ＰＬＣ
ＰＩ１，ＰＩ２，ＰＩ３    圧力計
ＴＩ    温度計
Ｖ１，Ｖ２    電磁弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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