(57)【要約】【課題】乾燥機内で発生する蒸気を良質な過熱水蒸気に改質して、それにより凝縮温度を高くし、かつ伝熱係数をも改善して、持っている熱エネルギーを、利用しやすい電力へ転換して効果的なシステムを構築する。【解決手段】加熱媒体流路内に加熱媒体を流通させ、被乾燥物を間接加熱により乾燥させる乾燥機１０を備え、前記乾燥機１０内は実質的に密閉式の構造とし、その空間を、過熱水蒸気を循環流通させる構成とし、前記過熱水蒸気の循環路内に乾燥用昇温手段２３を設け、循環蒸気の抽気経路内に発電用加熱手段を設け、過熱水蒸気を駆動源とする蒸気タービン４３及びこれに連結された発電手段４２を設けたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱媒体流路内に加熱媒体を流通させ、被乾燥物を間接加熱により乾燥させる乾燥機を備え、前記乾燥機内は実質的に密閉式の構造とし、その空間を、過熱水蒸気を循環流通させる構成とし、前記過熱水蒸気の循環路内に昇温手段を設け、循環蒸気の抽気経路内に発電用加熱手段を設け、過熱水蒸気を駆動源とする蒸気タービン及びこれに連結された発電手段を設けた、ことを特徴とする過熱水蒸気による乾燥装置。
【請求項２】
蒸気発生手段を有し、この蒸気発生手段による発生蒸気を前記間接加熱の加熱媒体、昇温手段の加熱媒体及び発電用加熱手段の加熱媒体とする構成とした請求項１記載の過熱水蒸気による乾燥装置。
【請求項３】
高圧蒸気発生手段を有し、この高圧蒸気発生手段からの高圧蒸気を駆動源とする高圧蒸気タービン及びこれに連結された発電手段を設け、高圧蒸気タービンでの排気を間接加熱の加熱媒体、昇温手段の加熱媒体及び発電用加熱手段の加熱媒体とする構成とした請求項１記載の過熱水蒸気による乾燥装置。
【請求項４】
加熱媒体流路内に加熱媒体を流通させ、被乾燥物を間接加熱により乾燥させる乾燥機を備え、前記乾燥機内は実質的に密閉式の構造とし、その空間を、過熱水蒸気を循環流通させる構成とし、前記過熱水蒸気の循環路内に昇温手段を設け、循環蒸気の一部を熱源とする熱利用設備に供給するようにした、ことを特徴とする過熱水蒸気による乾燥装置。
【請求項５】
乾燥機が、筒体内部にほぼ水平の軸心周りに回転する撹拌軸を有し、筒体の長手方向一方側から被乾燥物を受け入れ、前記撹拌軸の回転過程で乾燥操作がなされ、乾燥物が他方側から排出される構造のもので、過熱水蒸気は前記筒体の他方側から前記一方側に流通するように構成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の過熱水蒸気による乾燥装置。
【請求項６】
乾燥機内を実質的に密閉式の構造とし、過熱水蒸気を被乾燥物と直接接触させ、接触後の過熱水蒸気を循環流通させる構成とし、前記過熱水蒸気の循環路内に昇温手段を設け、循環蒸気の抽気経路内に発電用加熱手段を設け、過熱水蒸気を駆動源とする蒸気タービン及びこれに連結された発電手段を設けた、ことを特徴とする過熱水蒸気による乾燥装置。
【請求項７】
乾燥機内を実質的に密閉式の構造とし、過熱水蒸気を被乾燥物と直接接触させ、接触後の過熱水蒸気を循環流通させる構成とし、前記過熱水蒸気の循環路内に昇温手段を設け、循環蒸気の乾式脱塵後の抽気経路内に過熱手段を設け、前記過熱水蒸気の昇温手段と抽気蒸気の過熱手段用の高温ガス発生手段を設け、過熱水蒸気を駆動源とする蒸気タービン及びこれに連結過熱水蒸気を駆動源とする蒸気タービン及びこれに連結された発電手段を設けた、ことを特徴とする過熱水蒸気による乾燥装置。
【請求項８】
高圧蒸気発生手段を有し、この高圧蒸気発生手段からの高圧蒸気を駆動源とする高圧蒸気タービン及びこれに連結された発電手段を設け、高圧蒸気タービンでの排気を昇温手段の加熱媒体、昇温手段の加熱媒体及び発電用加熱手段の加熱媒体とする構成とした請求項７記載の過熱水蒸気による乾燥装置。
【請求項９】
乾燥品の一部または全量を蒸気発生手段又は高圧蒸気発生手段における燃料源とした請求項１〜８のいずれか１項に記載の過熱水蒸気による乾燥装置。
【請求項１０】
乾燥機の前に、ろ過対象スラリーのろ過操作を行う加圧ろ過機又は真空ろ過機を設け、循環する過熱水蒸気の一部を供給して前記対象物と接触させ、前記対象物の乾燥を促進させ、固形分を前記被乾燥物とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の過熱水蒸気による乾燥装置。
【請求項１１】
過熱水蒸気は、ろ材上のスラリーに向かって吹き込むように構成した請求項１０記載の過熱水蒸気による乾燥装置。
【請求項１２】
乾燥機が加熱器内蔵型流動乾燥機である請求項１０または１１記載の過熱水蒸気による乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、過熱水蒸気による乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  湿潤の被乾燥物より水分を除去する乾燥法は、液体より水を蒸発させる操作と異なり水分が固形物（被乾燥物）中を移動するので蒸発速度は遅い。
また蒸発気体は空気を含有しており、凝縮させて再利用する場合、凝縮温度が低く、かつ伝熱係数は低く、この伝熱係数を高めるために複雑な伝熱面を採用するとすれば、単位伝熱面積あたりの設備費は高くなり、また多大の伝熱面積を必要とすることから、経済的ではない。【０００３】  乾燥操作には間接加熱による場合と直接加熱による場合とがあり、多種の乾燥機が知られている。間接加熱（伝導伝熱）乾燥機は、材料と接している伝熱手段（加熱器）に熱媒を供給するとともに、機械的撹拌や熱風による材料の流動撹拌により、伝熱面と材料の接触性を良くしながら熱を与えて乾燥を行うものである。間接加熱乾燥の駆動力は、熱媒温度と材料の温度差および伝熱係数であり、このため原則として、後述の直接加熱のように大量の加熱空気を使用しない。このために、間接加熱（伝導伝熱）乾燥機は、乾燥操作が簡単であるなどの理由により、広く使われている。【０００４】  しかし次の欠点がある。間接加熱乾燥では大量の空気を使用しないが、排気は空気と一緒に系外に取り出される。通常、排気中に２０〜５０％空気を含有しているので、凝縮温度が低いこと、（ガス混入のため）凝縮の伝熱係数が低いので、排気がもっている熱の再利用を図るとしても温水製造にととどまっている。製品出口付近の減率乾燥区間では循環ガスが少なくかつ材料と良く接触していないので、材料内の水分のガスへの拡散が律速である減率乾燥区間での乾燥速度は遅く、全体の乾燥速度を低下させている。間接加熱（伝導伝熱）乾燥機からの排気は固形物を含有しており、排気の湿度が高いので、原料に由来する腐食性ガスを放散することがある。【０００５】  一方、直接加熱対流乾燥機は、昇温空気を湿潤の被乾燥物と接触させ、被乾燥物の加温と水分の蒸発と加温による水分の拡散を行うなうもので、空気入口と空気の出口の温度差と、昇温空気の循環量が乾燥効率を主に規定し、さらに、昇温空気と被乾燥物との接触を高めることも重要であり、このために機械的な撹拌や熱風による流動等により乾燥効率を高めている。【０００６】  最近、直接加熱乾燥法において、空気の代わりに過熱水蒸気を用いた乾燥法が利用されている（非特許文献１）。対流乾燥法では過熱水蒸気の温度を、ある逆転温度（たとえば１８０〜２００℃）以上にすれば乾燥速度が早くなることが判明し、また内部の水分の拡散が早いので乾燥品が均一であることなどにより、その適用範囲の増加が期待されている。【０００７】  しかし、過熱水蒸気による乾燥法において、乾燥速度を早くするには、その効果があらわれる逆転温度（たとえば前述の１８０〜２００℃）以上まで循環過熱水蒸気を高める必要あり、このため、循環過熱水蒸気の温度を上げるには高圧蒸気３２ＭＰａ〜６３ＭＰａの蒸気が必要であり、あるいは高温ガスによる循環過熱水蒸気の昇温のため高温熱交換器等を必要とする。【０００８】  過熱水蒸気による乾燥の実施例として、甜菜糖工場の甜菜大根の抽出粕の乾燥がある（非特許文献２，３）。この例では、２．２ＭＰａの高圧蒸気を間接空気加熱器に加熱源に使用し、流動用の循環過熱水蒸気を昇温した後、流動層式乾燥機の下部に入れ、抽出粕を流動化させ乾燥を行わせるもので、流動層式乾燥機の操作圧力は０．２Ｍｐａであり、そこで発生した蒸気は糖液の濃縮用多重効用缶に供給して熱利用を行っている。【０００９】  しかし、この方法は、糖液の濃縮用多重効用缶に供給することで熱利用を図ることができる特殊なケースであって、汎用的なものではない。廃熱の汎用的な利用法が求められている。
【非特許文献１】野邑：「過熱水蒸気乾燥法」；化学工学、６６，４０９〜４１３
【非特許文献２】Ａ．Ｓ．Ｊｅｎｓｅｎ：ＺＵＣＫＥＲＩＮＤ．１１３（１９９０）８２７〜８３３
【非特許文献３】Ａ．Ｓ．Ｊｅｎｓｅｎ：「Ｓｔｅａｍ  ｄｒｙｉｎｇ  ｏｆ  ｂｅｅｔ  ｐｕｌｐ  ａｎｄ  ｂａｇａｓｓｅ」Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｕｇａｒ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ２００３  Ｖｏｌ．１０５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  本発明の第１の課題は、間接加熱乾燥機の欠点である減率乾燥期間の乾燥速度を改良することである。第２の課題は、乾燥機内で発生する蒸気を所定の品質（良質な過熱水蒸気）に改質して、それにより凝縮温度を高くし、かつ伝熱係数をも改善して、持っている熱エネルギーを、利用しやすい電力と良質の蒸気へ転換して効果的なシステムを構築することにある。対流式乾燥機においても、過熱水蒸気のもっている熱を利用しやすい電力へ転換して効果的なシステムを構築することにある。乾燥の熱源としての蒸気ボイラからの高温蒸気を減圧過程で蒸気タービンを駆動し、併せて乾燥機内で発生する蒸気によっても蒸気タービンを駆動することで、総合的に熱を有効利用することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
＜請求項１項記載の発明＞
加熱媒体流路内に加熱媒体を流通させ、被乾燥物を間接加熱により乾燥させる乾燥機を備え、前記乾燥機内は実質的に密閉式の構造とし、その空間を、過熱水蒸気を循環流通させる構成とし、前記過熱水蒸気の循環路内に昇温手段を設け、循環蒸気の抽気経路内に
発電用加熱手段を設け、過熱水蒸気を駆動源とする蒸気タービン及びこれに連結された発電手段を設けた、ことを特徴とする過熱水蒸気による乾燥装置。【００１２】  ＜請求項２項記載の発明＞
蒸気発生手段を有し、この蒸気発生手段による発生蒸気を前記間接加熱の加熱媒体、昇温手段の加熱媒体及び発電用加熱手段の加熱媒体とする構成とした請求項１記載の過熱水蒸気による乾燥装置。【００１３】  ＜請求項３項記載の発明＞
高圧蒸気発生手段を有し、この高圧蒸気発生手段からの高圧蒸気を駆動源とする高圧蒸気タービン及びこれに連結された発電手段を設け、高圧蒸気タービンでの排気を間接加熱の加熱媒体、昇温手段の加熱媒体及び発電用加熱手段の加熱媒体とする構成とした請求項１記載の過熱水蒸気による乾燥装置。【００１４】  ＜請求項４項記載の発明＞
加熱媒体流路内に加熱媒体を流通させ、被乾燥物を間接加熱により乾燥させる乾燥機を備え、前記乾燥機内は実質的に密閉式の構造とし、その空間を、過熱水蒸気を循環流通させる構成とし、前記過熱水蒸気の循環路内に昇温手段を設け、循環蒸気の一部を熱源とする熱利用設備に供給するようにした、ことを特徴とする過熱水蒸気による乾燥装置。【００１５】  ＜請求項５項記載の発明＞
乾燥機が、筒体内部にほぼ水平の軸心周りに回転する撹拌軸を有し、筒体の長手方向一方側から被乾燥物を受け入れ、前記撹拌軸の回転過程で乾燥操作がなされ、乾燥物が他方側から排出される構造のもので、過熱水蒸気は前記筒体の他方側から前記一方側に流通するように構成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の過熱水蒸気による乾燥装置。【００１６】  ＜請求項６記載の発明＞
乾燥機内を実質的に密閉式の構造とし、過熱水蒸気を被乾燥物と直接接触させ、接触後の過熱水蒸気を循環流通させる構成とし、前記過熱水蒸気の循環路内に昇温手段を設け、循環蒸気の抽気経路内に発電用加熱手段を設け、過熱水蒸気を駆動源とする蒸気タービン及びこれに連結された発電手段を設けた、ことを特徴とする過熱水蒸気による乾燥装置。【００１７】  ＜請求項７項記載の発明＞
乾燥機内を実質的に密閉式の構造とし、過熱水蒸気を被乾燥物と直接接触させ、接触後の過熱水蒸気を循環流通させる構成とし、前記過熱水蒸気の循環路内に昇温手段を設け、循環蒸気の乾式脱塵後の抽気経路内に過熱手段を設け、前記過熱水蒸気の昇温手段と抽気蒸気の過熱手段用の高温ガス発生手段を設け、過熱水蒸気を駆動源とする蒸気タービン及びこれに連結過熱水蒸気を駆動源とする蒸気タービン及びこれに連結された発電手段を設けた、ことを特徴とする過熱水蒸気による乾燥装置。【００１８】  ＜請求項８項記載の発明＞
高圧蒸気発生手段を有し、この高圧蒸気発生手段からの高圧蒸気を駆動源とする高圧蒸気タービン及びこれに連結された発電手段を設け、高圧蒸気タービンでの排気を昇温手段の加熱媒体、昇温手段の加熱媒体及び発電用加熱手段の加熱媒体とする構成とした請求項７記載の過熱水蒸気による乾燥装置。【００１９】  ＜請求項９項記載の発明＞
乾燥品の一部または全量を蒸気発生手段又は高圧蒸気発生手段における燃料源とした請求項１〜８のいずれか１項に記載の過熱水蒸気による乾燥装置。【００２０】  ＜請求項１０項記載の発明＞
乾燥機の前に、ろ過対象スラリーのろ過操作を行う加圧ろ過機又は真空ろ過機を設け、循環する過熱水蒸気の一部を供給して前記対象物と接触させ、前記対象物の乾燥を促進させ、固形分を前記被乾燥物とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の過熱水蒸気による乾燥装置。【００２１】  ＜請求項１１項記載の発明＞
過熱水蒸気は、ろ材上のスラリーに向かって吹き込むように構成した請求項１０記載の過熱水蒸気による乾燥装置。【００２２】  ＜請求項１２項記載の発明＞
乾燥機が加熱器内蔵型流動乾燥機である請求項１０または１１記載の過熱水蒸気による乾燥装置。【００２３】  （間接加熱型乾燥機（伝導伝熱乾燥機））について）
本発明の間接加熱型乾燥機（伝導伝熱乾燥機）は、被乾燥物に（湿潤物質）に伝熱面を介して加熱用熱媒の熱を被乾燥物に与えるもので、次記の公知の乾燥機を使用でき、伝熱面と被乾燥物の接触法により伝熱速度の向上を図るものを工業的に使用するのが望ましい。１）溝型乾燥機：筒体内に回転軸に伝熱盤（内部に熱媒の流通する）を取り付け固形物との機械撹拌により接触をさせるもの。２）多管式回転乾燥機：回転する筒体内に熱媒の加熱管群を設け固形物の転動や回転落下により接触させるもの。３）加熱器内蔵型流動乾燥機：流動用媒体による流動層内に伝熱盤（内部に熱媒の流通する）を挿入して流動による伝熱板との差速により接触をさせるもの。４）加熱器内蔵型高速流動乾燥機：多管式加熱管の管外に熱媒を通し管内に固形物の存在する流動用媒体を通し伝熱面との高速接触をさせるもの。
【発明の効果】
【００２４】  本発明によれば、間接加熱乾燥機を使用する場合、減率乾燥期間の乾燥速度を改良することができる。乾燥機内で発生する蒸気を所定の品質（良質な過熱水蒸気）に改質して、それにより凝縮温度を高くし、かつ伝熱係数をも改善して、持っている熱エネルギーを、利用しやすい電力へと良質の蒸気に転換して効果的なシステムを構築することができる。対流式乾燥機においても、過熱水蒸気のもっている熱を利用しやすい電力へ転換して効果的なシステムを構築することができる。乾燥の熱源としての蒸気ボイラからの高温蒸気を減圧過程で蒸気タービンを駆動し、併せて乾燥機内で発生する蒸気によっても蒸気タービンを駆動することで、総合的に熱を有効利用することができるなどの利点がもたらされる。また乾燥品を高圧ボイラつきの焼却炉に供給することでエネルギー自給型のバイオマス発電が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】  以下に本発明を実施するための最良の形態を例示しながら本発明をさらに説明する。
＜第１の実施の形態：間接加熱＞
図１の第１の実施の形態は、乾燥機が、筒体内部にほぼ水平の軸心周りに回転する撹拌軸を有し、筒体の長手方向一方側から被乾燥物を受け入れ、前記撹拌軸の回転過程で乾燥操作がなされ、乾燥物が他方側から排出される構造のもので、過熱水蒸気は前記筒体の他方側から前記一方側に流通するように構成されているである。
具体的には、溝形の間接加熱（伝導受熱）型乾燥機１０を有し、筒体１１内に、多数の加熱盤１１ａを取り付けたほぼ水平の軸芯周りに回転する回転軸１１ｂを備え、その蒸気入口１１ｃとドレン出口１１ｄとの間に加熱蒸気通路を形成してある。被乾燥物Ｄ０は、材料供給ロータリバルブ１１ｉを介して装入口１１ｅから筒体１１内の一方側から装入され、乾燥物Ｄ１は、他方側の出口１１ｆから乾燥品出口ロータリバルブ１１ｊを介して排出される。
また、筒体１１上部に、循環ガス入口１１ｇ及び循環ガス出口１１ｈを形成し、被乾燥物の流れに対し循環ガスを向流に接触するようにしてある。
さらに、乾燥機１０内を実質的に密閉式の構造とする。具体的には、回転軸１１ｂと筒体１１との間のシール、被乾燥物Ｄ０及び乾燥物Ｄ１のシールのために、材料供給ロータリバルブ１１ｉ及び乾燥品出口ロータリバルブ１１ｊを設けるなどの対策を講じ、筒体１１内をたとえば水中０．５〜１．０ＫＰａの加圧とする。こうすることで、排気される循環の蒸気ガス（循環過熱水蒸気）中の空気量は０．０５〜０．０１％に抑えることができ、蒸気の品質と熱特性の向上が可能である。
循環ガス出口１１ｈからの過熱水蒸気の排気は、ブロワ２１により洗浄器２０に送られ、洗浄器２０において循環ポンプ２２によりアルカリ液の散布が行われ、湿式除塵後に昇温器２３で昇温され、過熱水蒸気になり、循環ガス入口１１ｇに戻される過熱水蒸気の循環路が形成されている。その循環路から発電用蒸気がＥ１から抽気される。【００２６】  乾燥機１０の排気には、被乾燥物Ｄ０由来の固形物を含む。したがって、乾式脱塵器、たとえばサイクロンやバグフィルタで捕集することができる。しかし、通常は、被乾燥物Ｄ０中に腐食性の揮発性の物質を含むことが多いために、後工程で蒸気タービンを使う場合には、腐食の原因となる腐食性物質の除去とダスト除去を行う必要がある。そこで、実施の形態のように、必要により充填物や棚段等を内部に設け、上昇する過熱水蒸気とアルカリ（たとえば苛性ソーダ）液と接触させ、湿式除塵を行い、アルカリ洗浄等により揮発性物質（ＳＯ２等）をも除去するのが望ましい。湿式除塵における洗浄温度は、循環過熱水蒸気中の非凝縮性ガスが少ないので、たとえば９９℃を容易に保つことができる。洗浄温度に伴う温度低下は、必要な昇温器２３での加熱温度が１００〜１２０℃と低いので、大きな熱損失にならない。また乾燥機内の乾燥物Ｄ１出口近傍の減率乾燥区間の積極的な減少のために、循環蒸気を昇温器２３で過熱する必要があるが、その必要温度も約１２０℃であればよいために、大きな熱損失にならない。【００２７】  乾燥機１０の加熱及び循環蒸気用の昇温器２３での加熱用に、加熱手段としてのたとえば中圧ボイラ３０が設けられている。中圧ボイラ３０で発生する加熱蒸気の一部は、経路３１を介して、蒸気入口１１ｃから回転軸１１ｂ及び加熱盤１１ａ内に流通された後、ドレン出口１１ｄから排出される。回転軸１１ｂ及び加熱盤１１ａの加熱により、被乾燥物Ｄ０は加温され、その蒸発水分は循環過熱水蒸気中に拡散し、循環ガス出口１１ｈから排出される。【００２８】  中圧ボイラ３０で発生する加熱蒸気の残部は、経路３２Ａを介して昇温器２３に導かれ、洗浄器２０からの循環蒸気を加熱し、過熱水蒸気とした後、また、経路３２Ｂを介して次述する精密濾過器４１でろ過し（除塵し）た後の蒸気を発電に十分な程度に温度を高めるための発電用加熱器２４に導かれた後、各昇温及び発電用加熱後の凝縮水は、経路３３を通して吸水ポンプ３４により中圧ボイラ３０に返送される。ここで、昇温器２３での加熱源として、他の外部熱源を使用することもできる。【００２９】  一方、洗浄器２０からの清浄蒸気の一部は、たとえば孔径０．５〜１μの特殊ろ材を有する精密濾過器４１でろ過して、微粒子（たとえば３μ平均径の）固形物を除き、前記発電用加熱器２４を通して気を発電に十分な程度に温度を高めた後、凝縮器４４とつながっている発電機４２つき低圧の蒸気タービン４３に導き、ほぼ大気圧の蒸気は蒸気タービン４３内で、真空ポンプ４５により真空が保たれている凝縮器４４の圧力まで膨張しタービンを回転させ、発電するようになっている。ここで得られたドレンは系外に取り出される。【００３０】  上記の操作において、本発明者は、乾燥機１０出口近傍の減率乾燥区間の短縮のために、循環過熱水蒸気の供給���度を１１５℃〜１２５℃とし、乾燥終期に昇温された循環過熱水蒸気と被乾燥物とを向流的に接触させれば、減率乾燥区間が著しく減少することを実験的に知見している。この温度目安は、最終製品温度より２０℃以上、または伝熱手段の蒸気温度より２０〜３０℃低い温度でよい。間接加熱型乾燥機では直接加熱の乾燥機と違い、温度の逆転がないので入口温度を高める必要はない。また乾燥機入口での最低循環量が蒸発蒸気の約半分程度であれば、安定した乾燥操作と蒸発分の過熱蒸気の抜き出し運転が可能であることが判明した。動力として熱回収するに際しては、精密濾過器４１に供給しダストを更に除き蒸気タービンに供給し、その排気を凝縮器に入れ非凝縮性ガスを真空ポンプで抜き出す。大気圧下の飽和蒸気をそのままタービンに供給すれば出口湿り度は１５％以上になり、タービンの羽根車の磨耗許容値を超えるのに対し、１気圧の過熱度４０〜６０℃の蒸気にすれば、湿り度を１０％以下にできるので、安定運転が可能である。【００３１】  ＜第２の実施の形態：間接加熱＞
図２は、第２の実施の形態を示したもので、高圧蒸気発生手段、たとえば高圧ボイラ５０を設け、この高圧ボイラ５０からの高圧蒸気を駆動源とする高圧蒸気タービン６３及びこれに連結された発電機６２を設け、高圧蒸気タービン６３での排気を、間接加熱の加熱媒体、昇温器２３（昇温手段）並びに発電用加熱器２４の加熱媒体とする構成としたものである。【００３２】  操作例を説明すると、高圧ボイラ５０にて、高圧の蒸気を発生させ、たとえば３．２ＭＰａ３５０℃の過熱水蒸気を得て、高圧蒸気タービン６３に送り、排気圧力をたとえば０．４〜０．８ＭＰａとして発電をした上で、間接加熱型乾燥機１０に供給して乾燥の熱源とするものである。通常（過熱水蒸気をしない）の間接加熱型乾燥機においても、一般的に０．３〜０．６ｂａｒの飽和蒸気を供給している実情を踏まえれば判るように、実用上十分に成り立つシステムとなる。この例では、一段目は高圧による高圧蒸気タービン６３及び発電機６２による発電、二段目は間接加熱（伝導受熱）型乾燥機１０による乾燥、三段目は低圧の蒸気タービン４３及び発電機４２による低圧発電のシステムとなる。【００３３】  ＜第３の実施の形態：間接加熱＞
図３は、第３の実施の形態を示したもので、循環する過熱水蒸気の一部を熱利用設備４００に熱源として供給するようにしたものである。この場合、循環する過熱水蒸気の一部を熱利用設備４００に供給する際に、前記各実施の形態と同様に発電機４２つき低圧の蒸気タービン４３にも並列に供給することもできる。
一般的な間接加熱型乾燥機の場合と異なり、過熱水蒸気乾燥による排気ガス中には空気の含有量が少なく、良質の蒸気を得ることができるので、低圧発電のみならず、熱利用設備４００の具体例としてプロセスの加熱源として利用するものである。たとえば、プロセスの中の溶液の加温、反応また吸収ヒートポンプの駆動熱源としても利用できる。
さらなる具体例として、コーンファイバーの乾燥工程の近くに設けたコーン・スチープリカーの蒸発工程があり、その蒸発缶の加熱蒸気に利用できる。第２の実施の形態で示すように、高圧ボイラ５０を使用して発生蒸気を高圧とすれば三段階のカスケードで発電と乾燥と蒸発の三操作ができ、また低圧蒸気を利用すれば二段の熱利用になる。
過熱水蒸気乾燥による乾燥機で発生した蒸気中には非凝縮性のガスの混入量が少ない。実験結果によると、非凝縮性のガスの混入量は蒸発蒸気の０．０１〜０．１ｖｏｌ％程度である。この蒸気は、伝熱特性が高いので発電はもちろんプロセスの蒸発缶や再沸器、反応器、蒸煮等の加熱源として利用できるのである。【００３４】  ＜第４の実施の形態：直接加熱＞
図４は、直接加熱による第４の実施の形態を示したもので、直接加熱乾燥機１０Ａ内を実質的に密閉式の構造とし、過熱水蒸気を被乾燥物と直接接触させ、接触後の過熱水蒸気を循環流通させる構成とし、その過熱水蒸気の循環路内に昇温手段２３を設け、過熱水蒸気の一部を除塵後に発電用加熱器２４を通して過熱水蒸気を駆動源とする低圧の蒸気タービン４３及びこれに連結された発電手段４２を設けたものである。そして、昇温器２３及び発電用加熱器２４の加熱源として、高温燃焼炉７０の高温排ガスを利用するものである。
この場合、除塵手段としては、図示のサイクロン２０Ａやバグフィルタなどの乾式除塵器を使用できる。除塵ダストは、被乾燥物Ｄ０の供給経路に戻すこともできる。
高温ガスを利用するため原料の焦げ付きと発火が問題になるが、過熱水蒸気では不活性ガスであるのでその危険性は少ない。また過熱水蒸気乾燥でも材料とガスとの流れを並流とする運転を行うことで乾燥中の材料温度を低くすることもできる。【００３５】  ＜第５の実施の形態：直接加熱＞
図５は、直接加熱による第５の実施の形態を示したもので、直接加熱乾燥機１０Ａ内を実質的に密閉式の構造とし、過熱水蒸気を被乾燥物と直接接触させ、接触後の過熱水蒸気を循環流通させる構成とし、その過熱水蒸気の循環路内に昇温手段２３を設け、過熱水蒸気の一部を除塵後に発電用加熱器２４を通して過熱水蒸気を駆動源とする低圧の蒸気タービン４３及びこれに連結された発電手段４２を設けたものである。そして、高圧蒸気発生手段、たとえば高圧ボイラ５０を設け、この高圧ボイラ５０からの高圧蒸気を駆動源とする高圧蒸気タービン６３及びこれに連結された発電機６２を設け、高圧蒸気タービン６３での排気を昇温器２３（昇温手段）及び発電用加熱器２４の加熱媒体とする構成としたものである。図示において、材料供給ロータリバルブ１１ｉ及び乾燥品出口ロータリバルブ１１ｊを省略してある。【００３６】  ＜第６の実施の形態：間接加熱＞
図６は、間接加熱のほか直接加熱の場合にも使用できる形態を示したものである。すなわち、水分の多い農産物，林産廃棄物産業廃棄物、各種汚泥、木材等より電力を発生させる場合、予備乾燥をして熱効率の向上を図っている。従来の一般では、予備乾燥した際に発生した水蒸気は大気に放散されている。このエネルギーの有効利用が望まれている。
このために、高含水率（水分７５％以上）の被乾燥物（たとえばバイオマス原料）を密閉式の乾燥機１０に供給し、たとえば図２の第２の実施の形態と同様に乾燥し、乾燥後の得られた水分１０〜２５％の乾燥品を、経路１１ｋを通して、高圧ボイラ５０に供給し，高圧蒸気を発生させ発電を行うようにすることで、乾燥品のもっているエネルギーをさらに有効に利用できるものとなる。【００３７】  ＜第７の実施の形態：加圧ろ過機＞
連続ろ過操作において、ボイラで発生させた３〜６ｂａｒ程度の飽和蒸気をスラリー面に吹き付けて、ケーキの液分を蒸気の凝縮したドレンにより置換し、（結晶分を含むスラリーなどの場合における）純度の向上と、脱水性を高める技術は知られている。しかし、飽和蒸気を使用するのにボイラの設置が必要となるなどコストの面でほとんど使用されていない。
これに対し、以下の実施の形態は、飽和蒸気も換えて過熱水蒸気を使用することで、洗浄・脱水効率をより高め、純度の向上も図ることができ、しかも後続の乾燥機の負担を軽減することで、全体として乾燥効率に優れたシステムとするものである。
図７〜図９は、連続回転円筒型加圧ろ過機１００と組み合わせた第７の実施の形態を示したもので、ろ過機１００は、耐圧ケーシング１０１内に回転ドラム１０２を有している。回転ドラム１０２は円周方向に仕切り板１０２ｃにより分割されており、濾布支持材１０２ａ上に濾布１０２ｂが設けられている。仕切られた各室にはろ液排出管１０２ｄが接続され、他方は回転切り替え弁１０２ｅに接続され、その外側の固定弁１０２ｆとの弁操作により、ろ過、洗浄、脱水及び排出操作が行われる。１０４はブロアーである。
ろ過対象スラリーＳは、加圧ポンプ１０３により送り込まれ、回転ドラム１０２上にピックアップされ、脱水ろ過操作が行われ、ケーキが生成した段階で、濾布の裏側からガスの吹き返しによりケーキの剥離が行われ、剥離したケーキは、材料供給ロータリバルブ１１ｉを介して装入口１１ｅからスクリュウコンベア内に投入され、間接加熱型乾燥機１０内に装入される。
ろ液は、分離槽１０５に導かれ、分離されたろ液は系外に排出され、分離された蒸気は冷却水により余剰蒸気を凝縮させた後に、洗浄器２０に導く。
洗浄器２０を通った後の過熱水蒸気の一部は、送風機１０７により前述の態様と同様に過熱水蒸気の循環系とし、他の一部は、圧縮機１０６により、加熱蒸気による加熱器１０８により加熱した上で、回転ドラム１０２上のスラリー又はケーキ層に向かって吹き込む。
上記の回転円筒型加圧ろ過機として公知の他の機構によるものでもよい。
一般的に乾燥機で発生した低圧蒸気を、被乾燥物の処理に使用して熱効率を高めることは困難を伴うが、本態様によれば、過熱水蒸気をろ過ケーキを通過させることで、効率的な置換洗浄、これに伴う被乾燥物の温度上昇、付着水分の低下、乾燥機への被乾燥物の温度上昇に伴い、乾燥機の負荷は著しく低減する。
ちなみに、テレフタル酸の乾燥の場合を例に採れば、通常の真空ろ過では１２％水分のものが、本態様によれば、水分８％で温度が９８℃の被乾燥物となり、乾燥機の必要面積は約３５％減となる。間接加熱乾燥機では物理的な水分除去に頼っていたものを、本態様の過熱水蒸気脱水では伝熱面を必要としないので、間接加熱乾燥機の伝熱面積を大幅に減少できるわけである。そして、加圧ろ過機からの被乾燥物は水分率が低くかつ温度が約１００℃であるので、間接加熱乾燥機内に供給されると、直ちに乾燥が進行し、乾燥効率が高いものとなる。【００３８】  ＜第８の実施の形態：真空ろ過機＞
図１０及び図１１は、連続回転円筒型真空ろ過機１００Ａと組み合わせた第８の実施の形態を示したもので、真空ろ過機１００Ａは真空ポンプ１１０によりケーシング１０１内の真空化が図られるものである。１１１はろ液ポンプである。また、過熱水蒸気は、吹き込みボックス１０９を介して、ケーキ生成面に対して吹き込まれる。他の構成は図示の構成から判明するので説明を省略する。
過熱水蒸気を、吹き込みボックス１０９などの円周方向に長い円弧に沿って吹き込むと、図１１に概念的に示すように、過熱水蒸気の凝縮に伴い予熱を図る区間と、ケーキ中の水分を除去する脱液区間と、乾燥と温度上昇が支配する乾燥区間とに概念的に分けることができる。【００３９】  ＜第９の実施の形態：真空ろ過機と加熱器内蔵型流動乾燥機との組合せ＞
図１２は、連続回転円筒型真空ろ過機１００Ａと加熱器内蔵型流動乾燥機１０Ｂとを組み合わせた第９の実施の形態を示したもので、真空ろ過機１００Ａからの被乾燥物Ｄ０は、流動乾燥機１０Ｂ内に装入される。流動乾燥機１０Ｂ内には、上下の管板間に多数の垂直の加熱管が固定されて加熱器が内臓状態で設けられ、加熱器上部からたとえば中圧ボイラからの加熱蒸気により、流動品の乾燥が行われる。排気はサイクロン２０Ａに導かれ、乾燥物と過熱水蒸気とに分離され、乾燥物はロータリバルブ１１ｊを通してスクリュウコンベアに導き循環流動層を構成するために導かれ、残部は乾燥物Ｄ１として取り出す。
サイクロン２０Ａからの排気の一部は、昇温器２３を通して過熱水蒸気として流動乾燥機１０Ｂの下部に循環される。【００４０】  （その他）
上記の実施の形態において、間接加熱乾燥機の熱源として蒸気を使用したが、有機熱媒なども加熱媒体として利用できる。また、図４の実施の形態のように、昇温器の加熱源として蒸気のほか他の加熱源を利用できる。また、間接加熱乾燥機として、加熱管型内蔵の回転乾燥機（スチームチューブドライヤー）など使用できる。
また、ろ過機として水平ベルトフィルターを使用し、その上面に対し吹き込みボックス１０９を介して過熱水蒸気を吹き込む態様を採ることができる。
さらに、上記の各実施の形態は適宜組み合わせて装置を構成できる。
【実施例１】
【００４１】  スチームチューブドライヤーによる実験例を示す。
直径４５０ｍｍ、全長３０００ｍｍ、直径４０ｍｍ×長さ３０００ｍｍの１２本の加熱管を備え、伝熱面積４．５ｍ２、回転数１２ｒｐｍの密閉型スチームチューブドライヤー多管式回転式乾燥機を用い、過熱蒸気循環ブロワ；３０ｍ３／ｈｒ、蒸気洗浄器；直径２００ｍｍｍ高さ１０００ｍｍｍ、循環過熱水蒸気の０．８ｋＷ電熱ヒータ、抽気凝縮器０．４５ｍ２より構成される乾燥装置により、蒸気圧力０．４５Ｍｐａの飽和蒸気で、コーンスターチ工場のコーンファイバー水分４８．３％を密閉式ロータリバルブにより３６．０ｋｇ／ｈｒで供給し、水分４％に乾燥して取り出した。乾燥機出口過熱蒸気温度１００℃〜１０３℃，洗浄器出口温度９８〜９９．５℃、乾燥機入り口の循環過熱水蒸気の温度１２０℃で運転した。この昇温に蒸気を約０．５ｋＷを使用した。乾燥機への使用蒸気量は２４．９ｋｇ／ｈｒ、この全蒸気量は１６．５ｋｇ／ｈｒであり乾燥速度は３．６７ｋｇ／ｍ２ｈであった。
従来型の通気方式で同じ加熱蒸気圧力で出口水分を４％に抑えた場合、最大供給量は３３．２ｋｇ／ｈｒ、使用蒸気量２２．６ｋｇ／ｈｒであり乾燥速度は３．３８ｋｇ／ｍ２ｈｒであり、前記の過熱水蒸気乾燥が約１０％能力が高い。間接加熱には従来指摘された高温循環蒸気は必要でないこと、間接加熱乾燥機の減率乾燥区間の乾燥速度の低下は過熱水蒸気乾燥で防止でき乾燥速度を増加できることが判明した。
【実施例２】
【００４２】  図２の形態により、スチームチューブドライヤーによる実施例を示す。
コーンスターチ工場で副産するコーンファイバー、原料２１．４ｔ／ｈｒ、水分４８％を１８％にする乾燥工程において、高圧ボイラで３．２Ｍｐａ、過熱度３２０℃の過熱蒸気を１１．２ｔ／ｈｒを受けいれて、高圧蒸気タービンで０．６ＭＰａに減圧して８１３ｋＷの発電を行い、排蒸気９．７８ｔｏｎ／ｈｒを、直径３４００ｍｍ全長２６ｍ、加熱面積１４２３ｍ２のスチームチューブドライヤーの乾燥に用い、過熱循環蒸気を製品出口側より供給し温度１３０℃で原料と向流接触させた。蒸発量７８３０ｋｇ／ｈｒで水分１８％の製品を得た。  乾燥機からの排気は出口温度を１０５℃にし、循環過熱水蒸気は循環ブロワ４７０ｍ３／ｍｉｎにより、直径３４００ｍｍ高さ４５００ｍｍの目皿５段の洗浄塔を経て、一部は循環過熱蒸気の昇温器１４０ｍ２で１３０℃にして乾燥機に循環され、また循環経路より発電用蒸気を７２８０ｋｇ／ｈｒを抽気し、ついで、１５０ｍ２表面ろ過材を用いた濾過機に入れ入口ダスト濃度２０ｍｇ／ｍ３を１ｍｇ／ｍ３として更に発電用加熱器１８０ｍ２に送り、１６０℃として低圧蒸気タービンに供給し、凝縮器において圧力０．０１５Ｍｐａとして４８０ｋＷの電力を得た。真空ポンプは１５ｍ３／ｍｉｎで３０ｋｗの電動機を使用した。なお全発電量は１３９７ｋＷ（発電端）であり、過熱水蒸気乾燥装置での発電量が４８０ｋＷは経済的なことが分った。
【実施例３】
【００４３】  図４の形態により直接接触型乾燥機を使用した例を説明する。
甜菜大根３１００トン／日の処理の工場で発生する１７２トン／日、水分７０〜７１％の抽出粕を、図４の対流式乾燥機により水蒸気過熱乾燥方式により処理した。なお、設備として、図４のサイクロン２０Ａの後段にバグフィルタを備え、精密濾過機４１としてＨＥＰＡフィルタを使用したものである。
乾燥機としては、直径３２００ｍｍ全長２４ｍの回転数８ｒｐｍ、駆動動力２２ｋＷで内部に階段式接触羽根を具備した回転乾燥機を用い、水分１２％の乾燥品を得た。乾燥機入り口の循環過熱蒸気は５６８００ｋｇ／ｈｒ、入り口温度７５０℃、出口温度は１４０℃であり、低圧サイクロンで除塵し、得られた３７０ｋｇ／ｈｒのダストは原料に返し、脱塵された循環蒸気はブロワにより動力回収用を除き、２５００ｍ２の昇温器に供給し、Ａ重油１１７０ｋｇ／ｈｒを燃焼させている熱風発生炉からの８５０℃熱風と熱交換し７５０℃の出口温度にして乾燥機に送り乾燥サイクルを完成させた。
一方、蒸発水分相当の過熱蒸気１５．９トン／ｈｒを抽気し、表面ろ過材１２００ｍ２の装着されたバグフィルタを通過し、更に仕上げ濾過器（ＨＥＰＡフィルタ）を通し、発電用加熱器３００ｍ２で１６０℃として、蒸気タービンに、入口圧力０．１１ＭＰａ温度１６０℃で供給し、凝縮温度５０℃、凝縮圧力０．０１１ＭＰａで１０２０ｋＷ（発電端）の電力を得た。ビート粕トン当たりの燃料消費は１６３ｋｇ／ｔｏｎ乾物であり、これは熱風のリサイクルに比較して約１０％多いが、従来は廃棄されていた未利用エネルギーから蒸気ボイラなしに１０２０ｋＷの発電を行うことができた。
【産業上の利用の可能性】
【００４４】  とうもろこしの湿式処理工程からの副産物のファイバー、甜菜糖工場の糖分抽出後の大根裁断片、穀物原料のエタノール醗酵からの蒸留残渣、焼酎醸造のもろみ粕、バイオマス発電原料としての廃材、パルプスラッジ、下水汚泥等が対象になる。いずれも水分は５０〜８０％であり発生蒸気の有効利用と乾燥品のエネルギー化を行うことで未利用のバイオマスの電量力転換が可能となる。化学産業では石膏の焼成工程あるはテレフタル酸の乾燥工程にも適用可能である。いずれも熱利用する処理工程と発電装置との合理的な組み合わせにより複合的な効果があがる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示した説明図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示した説明図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態を示した説明図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態を示した説明図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態を示した説明図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態を示した説明図である。
【図７】本発明の第７の実施の形態を示した説明図である。
【図８】その概要的横断面図である。
【図９】その概要的縦断面図である。
【図１０】本発明の第８の実施の形態を示した説明図である。
【図１１】過熱水蒸気による乾燥原理の概念的な説明図である。
【図１２】本発明の第９の実施の形態を示した説明図である。
【符号の説明】
【００４６】  １０…間接加熱（伝導受熱）型乾燥機、１０Ａ…直接加熱型（対流式）乾燥機、１０Ｂ…加熱器内蔵型流動乾燥機、１１…筒体、２０…洗浄器、２０Ａ…乾式除塵器（サイクロン）、２３…昇温器、２４…発電用加熱器、３０…中圧ボイラ、４１…精密濾過器、４２…発電機、４３…低圧蒸気タービン、４５…真空ポンプ、５０…高圧ボイラ、６２…発電機、６３…高圧蒸気タービン、７０…高温燃焼炉、１００…連続回転円筒型加圧ろ過機、１００Ａ…連続回転円筒型真空ろ過機。
【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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【図１１】
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【図１２】
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