(57)【要約】【課題】  多水分可燃物を燃焼するため乾燥する際棄てられる水蒸気の潜熱を凝縮により回収するＶＲＣ法において、従来は回転部のある圧縮機が用いられているが、圧縮機が回収した水蒸気により汚れるため、その保守・清掃が厄介である。【解決の手段】  圧縮機の代わりにエジェクタを用いることにより保守・交換が容易になり、さらに、エジェクタの駆動媒体である蒸気の量をエジェクタから供給される蒸気量が乾燥に必要な量になるように選ぶと、エジェクタの構造・性能が最適になり、乾燥に余分な蒸気は不要になる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥の際発生する水蒸気をエジェクタにより加圧して飽和温度を高め、この水蒸気を被加熱物によって凝縮させ、水蒸気の潜熱を回収する多水分可燃物などの乾燥方法。
【請求項２】
請求項１の乾燥器の熱源はエジェクタから出る蒸気と、蒸気ボイラから供給される別系統の蒸気とし、前者は被加熱物を間接加熱し、被加熱物によって凝縮させ、更に被加熱物の予熱に用いて冷却させた後捨て、後者は被加熱物を間接加熱により乾燥し、自身は凝縮した後、蒸気ボイラへ給水として返すことによって、乾燥に用いる蒸気と水蒸気の熱を回収する多水分可燃物などの乾燥方法。
【請求項３】
請求項２の乾燥器の熱源はエジェクタから供給される蒸気だけで十分になるようにエジェクタの駆動媒体である蒸気ボイラからの蒸気の量を決めることを特徴とする多水分可燃物などの乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水分の多い可燃物などの乾燥・燃焼方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水分の多い可燃物などを乾燥・燃焼させる方法に、非特許文献１に示すＶＲＣ法がある。これは乾燥の際発生する水蒸気を圧縮機によって昇圧し、これによって飽和温度を高めて、加熱用蒸気となし、多水分可燃物の水分の飽和温度との温度差によってこれを加熱・乾燥させるとともに、加熱用蒸気を凝縮し、その潜熱を回収する方法である。
【非特許文献１】「Wetバイオマスのエネルギー化におけるVRC乾燥の可能性」日本エネルギー学会誌、第８４巻、第４号、２００５年、ｐ．３５３〜３５８
【０００３】
本発明はこの方法の欠点である圧縮機の汚れをなくす方法に関するものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
水分の多い可燃物などを燃焼させるためには乾燥によって水分を除く必要がある。乾燥には熱ガスの他水蒸気を用い、多水分可燃物を加熱して、多水分可燃物中の水分を蒸発させる方法があるが、その１例の乾燥器の熱バランスを下記の表１に示す。
【０００５】
【表１】
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【０００６】
水分80％の多水分可燃物1,000kgを水分20％まで乾燥する場合、水750kgの蒸発に熱量1.69GJ、水分800kgと多水分可燃物200kgを常温25℃から100℃まで予熱するのに熱量0.27GJ、合計熱量1.96GJが必要であり、乾燥器の効率80％とすると、乾燥に必要な熱量は2.46GJとなる。
【０００７】
このように乾燥させた多水分可燃物を燃焼させると、多水分可燃物の高位発熱量を18.8MJ/kg、低位発熱量16.9MJ/kgとして、発生熱量3.38GJとなり、多水分可燃物を水蒸気により乾燥させる場合、ボイラ効率を80％とすると、ボイラで発生する蒸気の熱量は2.70GJであるから、利用可能な有効熱量は0.24GJ(=2.70-2.46)である。即ち、水分の多い多水分可燃物を乾燥させ、燃焼させても利用できる熱量は非常に少なく、焼却ができるだけと言うことになる。
【０００８】
何故このようになるかと云うと、上述のように多水分可燃物中の水分の蒸発に必要な熱量、即ち潜熱1.69GJは水分と共に大気に捨てられるからで、これは乾燥に必要な熱量1.96GJの実に86％（=1.69/1.96）に達するのである。
【０００９】
この潜熱を回収する方法に、前述の非特許文献１に示すように、この水蒸気を圧縮機によって昇圧し、これによって飽和温度を高めて、加熱用蒸気となし、多水分可燃物の水分の飽和温度との温度差によってこれを加熱・乾燥させるとともに、加熱用蒸気を凝縮し、その潜熱を回収する方法がある。
【００１０】
これはＶＲＣ（Vapor Recompression）法と呼ばれている。これには、伝熱が熱伝達係数の大きい蒸発と凝縮によって行われるので、装置がコンパクトになる長所があるが、加圧水蒸気は多水分可燃物の水分から得られるので、汚れがあり、圧縮機、特にその回転部分が汚れたり、腐食したりするので、清掃・保守が大変であると云う欠点がある。
【００１１】
また、 従来、ボイラから乾燥器に供給される蒸気は乾燥器で間接加熱式に多水分可燃物を加熱・乾燥させると、最終的には100℃近い温水となるが、汚れていないので再利用できる。しかし、温水の形では利用価値が低い。
【００１２】
本発明は、これらの欠点を改善し、汚れに強いＶＲＣ法および利用価値の高い蒸気が出る系統を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は水蒸気の昇圧にエジェクタを用い、これによって回転部分をなくし、コンパクトで保守が容易な乾燥・燃焼システムを提供する。つぎに、ボイラから直接乾燥器に供給される蒸気は乾燥器で間接加熱式に多水分可燃物を加熱・乾燥させ、最終的には100℃近い温水となるが、これを蒸気ボイラの給水として回収する。これによって温水の回収熱量も最終的には蒸気にすることができ、利用価値の高い、簡素なシステムを提供する。
【００１４】
乾燥した多水分可燃物は蒸気ボイラで燃焼させて蒸気を得るが、これをエジェクタの駆動媒体に用いる。乾燥器で多水分可燃物から発生し、エジェクタによって昇圧された水蒸気と駆動用媒体である蒸気は間接加熱によって多水分可燃物の加熱に用いられ、凝縮して飽和水になり、更に多水分可燃物の最終温度100℃近くまで冷却される。さらに多水分可燃物の予熱に用いれば低温になって排出される。この水は通常多水分可燃物で汚れているから利用できないが、低温で棄てられるので熱経済上問題は少ない。
【００１５】
系統をさらに簡単にするためにはつぎのように行う。エジェクタの駆動媒体として蒸気ボイラから供給される蒸気量を、これが乾燥によって生じた水蒸気とともにエジェクタから乾燥器に供給される蒸気の熱量が多水分可燃物の乾燥に必要な熱量に等しくなるように、選ぶことができる。このようにすると、他から供給する熱量（蒸気）は必要なくなる。
【００１６】
エジェクタの駆動媒体量を少なくすると、後述のように、計算上はエジェクタの効率がよくなるが、実用的でないと判断される。
【発明の効果】
【００１７】
水分の多い多水分可燃物を燃して熱量を回収するには先ず乾燥が必要であるが、従来は乾燥の際生じた水蒸気は棄てられていた。しかし、その潜熱は、例えば水分80％の多水分可燃物の場合、乾燥に必要な熱量の86％にもなる。本発明によれば、上述の潜熱は、この水蒸気をエジェクタによって加圧し、飽和温度を高めることによって再び加熱蒸気として乾燥に用い、これによって凝縮させることによって回収する。この凝縮飽和水は多水分可燃物によって汚れているので、多水分可燃物の予熱に用いて徹底的に熱回収が行われた後捨てられる。また多水分可燃物の乾燥に用いた蒸気ボイラからの蒸気は間接加熱のため汚れていないので、凝縮して飽和水になってから蒸気ボイラの給水の１部として回収する。本発明の系統は出力としては蒸気だけとなるので簡単である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
水分の多い多水分可燃物などを乾燥する場合エジェクタを用い、乾燥の際発生する水蒸気を加圧してその飽和蒸気圧を高め、被乾燥物および水蒸気との温度差によってこれを加熱し、加熱用蒸気は凝縮させてその潜熱を回収するが、エジェクタの駆動媒体である蒸気ボイラからの蒸気の量をエジェクタから出る蒸気の熱量が乾燥に必要な熱量と等しくなるように選び、加熱用蒸気の凝縮水は被乾燥物の予熱によって冷却して熱を回収した後棄てる。乾燥した可燃物は蒸気ボイラで燃焼させ蒸気を得る。この蒸気はエジェクタの駆動媒体として用いられるが、余った場合は需要先で使用する。
【実施例】
【００１９】
本発明の実施例を図１および下記の表２に示す。
【００２０】
【表２】
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【００２１】
図１に示すように、水分80％の多水分可燃物1,000kgを水分20％まで乾燥させるには1.96GJ(乾燥器の効率を80％とすると2.46GJ）の熱量が必要である。エジェクタの駆動媒体に0.3MPa，550kg，1.50GJの蒸気を用いると、乾燥器から発生する0.1MPa，100℃，750kg，2.01GJの水蒸気がエジェクタに吸引され、0.2MPa，120℃に昇圧され、合計1,300kg，2.96GJの蒸気が乾燥用熱源となるが、エジェクタや配管などの損失（η=0.83％）を考えると2.46GJとなって乾燥に必要な熱量を賄うことができるのである。この蒸気は乾燥器に入り、20℃（=120-100)の温度差で多水分可燃物を加熱・乾燥させ、加熱用蒸気は凝縮して飽和水となり、更に多水分可燃物あるいはそれから発生する100℃の水蒸気によって100℃近くまで冷却される。この温水は汚れているので回収できないから捨てられる。これを更に多水分可燃物の予熱に使って、その顕熱を回収（間接加熱器で）した後、捨てることもできる。ただし、図１の系統ではこれは省略されている。
【００２２】
蒸気ボイラは多水分可燃物の水分を20％まで乾燥させて燃料とする。駆動媒体の蒸気量は、下記の表３のように、少ない方がエジェクタの効率はよいが、計算ではエジェクタにおける摩擦・渦発生などの損失を考慮していないので、その場合効率が非常に高く算出される。実際にはエジェクタの効率は60％を越えることはないと考えられる。また、エジェクタの面積比m=F/F1は大き過ぎるとエジェクタ内の蒸気の混合が悪くなって効率が低下する。これらを考えると表２の太線で囲まれた欄の設計が最適と思われる。
【００２３】
【表３】
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【００２４】
蒸気ボイラで発生する蒸気量とその熱量は0.3MPa，1,031kg，2.81GJであり、エジェクタに必要な蒸気量と熱量は0.3MPa，550kg，1.50GJであるから、この差、すなわち余剰蒸気量と熱量は481kg，1.31GJとなる。このようにエジェクタを用いたＶＲＣ法、特に図１の系統は非常にシンプルである。また、余剰熱量は蒸気の形で得られ、481kg，1.31GJとかなり大きい。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
水分の多い可燃物などを燃焼させるためには乾燥して水分を蒸発しなければならないが、この水蒸気は通常棄てられる。しかしこの水蒸気の潜熱は乾燥用熱量の大部分を占めるのでこれは非常に不経済で、この潜熱を回収するのが望ましい。このため水蒸気を水によって冷却・凝縮させると潜熱は温水の形で回収されるが、温水の用途は少ない。この潜熱を回収する方法に、この水蒸気を圧縮機によって昇圧し、飽和温度を高めて、加熱用蒸気となし、多水分可燃物の温度との温度差によってこれを加熱・乾燥させるとともに、加熱用蒸気を凝縮し、その潜熱を回収する方法がＶＲＣ法であるが、圧縮機特にその回転部分が汚れ、清掃・取替に手間がかかる欠点がある
【００２６】
本発明は圧縮機の代わりにエジェクタを用いることによってこの欠点をなくす方法を提供するものである。エジェクタは清掃も交換も簡単である。乾燥・凝縮のプロセスは伝熱面の両面で熱伝達の非常によい蒸発・凝縮によって行われるから乾燥器が小さくなる。
【００２７】
また、エジェクタの駆動媒体として蒸気ボイラから供給される蒸気量を、これが乾燥によって生じた水蒸気とともにエジェクタから乾燥器に供給される蒸気の熱量が多水分可燃物の乾燥に必要な熱量に等しくなるように選ぶと、他から供給する熱量（蒸気）は必要なくなり、系統を簡単にすることができ、エジェクタの構造・効率も最適となる。
【００２８】
この系統によれば、従来棄てられていた多水分可燃物の熱が、かなりの量を蒸気の形で回収でき、系統も装置もコンパクトになるので、その利用価値は大きいと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の１実施例の系統および物質の圧力・流量および熱量である。
【符号の説明】
【００３０】
１  蒸気ボイラ
２  乾燥器
３  エジェクタ
【図１】
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