(57)【要約】      （修正有）【課題】加熱は焼却炉の廃熱を利用して省エネルギー的に調達し、産業として高速大量リサイクルしても、詰まり・焼付き・火災等のトラブルを予防できる、汚泥等の高速乾燥パドルドライヤーを提供する。【解決手段】鉄枠基台２０の上部に、上板３０と内板３１と外板３２と投入側板３３と排出側板３４とで、乾燥室３６とその外周を覆ってＵ字断面空間３８を形成し、乾燥室３６の内部を水平に貫く主軸４０には複数のパドル４１を設けて回転させ、Ｕ字断面空間３８には熱風を通す構造において、前記内板３１の底部に、前記Ｕ字断面空間３８を貫いて、排出モーターＭＯによって動作する排出スクリューコンベア４４を設ける構造をとり、前記主軸４０を回転さすエネルギー源である主軸駆動用モーターＭＰの負荷電流Ｉを検出して、汚泥の含水率Ｇを推測し、排出モーターＭＯを作用させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄枠基台２０の上部に、上板３０と内板３１と外板３２と投入側板３３と排出側板３４とで、乾燥室３６とその外周を覆ってＵ字断面空間３８を形成し、乾燥室３６の内部を水平に貫く主軸４０には複数のパドル４１を設けて回転させ、Ｕ字断面空間３８には熱風を通す構造において、前記内板３１の底部に、前記Ｕ字断面空間３８を貫いて、排出モーターＭＯによって動作する排出スクリューコンベア４４を設けてなる汚泥等の高速乾燥パドルドライヤー。
【請求項２】
請求項１において、前記投入側板３３に、排出モーターＭＩによって動作する投入スクリューコンベア４５を設けてなる汚泥等の高速乾燥パドルドライヤー。
【請求項３】
請求項２において、前記投入スクリューコンベア４５は横並びダブル形式である汚泥等の高速乾燥パドルドライヤー。
【請求項４】
前記主軸４０を回転さすエネルギー源である主軸駆動用モーターＭＰの負荷電流Ｉを検出して、汚泥の含水率Ｇを推測し、排出モーターＭＯを作用させる汚泥等の高速乾燥パドルドライヤーの制御方法。
【請求項５】
請求項４において、前記主軸駆動用モーターＭＰの負荷電流Ｉの検出に加えて、主軸駆動用モーターの負荷電流の時間変化ｄＩ／ｄｔを算出して、汚泥の含水率Ｇを推測し、排出モーターＭＯを作用させる汚泥等の高速乾燥パドルドライヤーの制御方法。
【請求項６】
前記主軸４０を回転さすエネルギー源である主軸駆動用モーターＭＰの負荷電流Ｉを検出して、汚泥上面線ＤＬを推測し、投入モーターＭＩを作用させる汚泥等の高速乾燥パドルドライヤーの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は汚泥等含水物を焼却炉の廃熱を利用して、省エネルギー的に高速乾燥させ肥料等有用な材に加工するパドルドライヤーとその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  汚泥等含水物には、家庭排出生ゴミ、し尿処理場の沈殿物、産業排出沈殿物、畜産排出糞類等、一般的に水分を５０％以上含んでおり貯蔵や運搬が困難であるが、乾燥させて軽量化し、もしくは粒状化・粉体化すれば肥料や建材にリサイクルできる。【０００３】  パドルドライヤーについては、筒状の容器の中に汚泥等含水物を入れて、熱を加えて回転乾燥する基本方式が知られているが熱効率が上がらず、また高速処理ができなかった。【０００４】  加熱は重油を焚くものが多く、制御が簡単な電気ヒーターを用いたものもあった。しかし、大きなエネルギーを要する加熱は何れもＣＯ２排出を余儀なくされ、安価で高速大量リサイクルには適さなかった。
（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【０００５】
【特許文献１】  特開２００４−３３０１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  本発明が解決しようとする課題は、大きなエネルギーを要する加熱は焼却炉の廃熱を利用して省エネルギー的に調達し、産業として高速大量リサイクルしても、詰まり・焼付き・火災等のトラブルを予防し、耐久性のある構成と構造を必要とする。【０００７】  また、そのリサイクルの方法は汚泥等含水物の種類や高速大量処理の諸条件に柔軟に対応できるようにすると共に、低コストで実現できるものでなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  この課題にたいして、鉄枠基台２０の上部に、上板３０と内板３１と外板３２と投入側板３３と排出側板３４とで、乾燥室３６とその外周を覆ってＵ字断面空間３８を形成し、乾燥室３６の内部を水平に貫く主軸４０には複数のパドル４１を設けて回転させ、Ｕ字断面空間３８には熱風を通す構造において、前記内板３１の底部に、前記Ｕ字断面空間３８を貫いて、排出モーターＭＯによって動作する排出スクリューコンベア４４を設ける構造をとることで主要な解決ができる。【０００９】  さらにまた、前記主軸４０を回転さすエネルギー源である主軸駆動用モーターＭＰの負荷電流Ｉを検出して、汚泥の含水率Ｇを推測し、排出モーターＭＯを作用させる方法を用いればよい。
【発明の効果】
【００１０】  前述のような手段をとることにより、加熱は焼却炉の廃熱を利用して省エネルギー的に調達し、産業として高速大量リサイクルしても、詰まり・焼付き・火災等のトラブルを予防し、耐久性のある構成と構造にすることができた。【００１１】  また、大きなエネルギーを要する加熱については焼却炉の廃熱を利用して省エネルギー的であり、脱水熱効率が高く、リサイクルの方法は汚泥等含水物の種類や高速大量処理の諸条件に柔軟に対応できるようになると共に、低コストで実現できた。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のパドルドライヤーの実施例を示す中央断面図である。
【図２】本発明の図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】本発明の図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図４】本発明のシステム構成を示す組織図である。
【図５】本発明の制御方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】  本発明は現場において数値計算をし、試行錯誤しながら、最適化したものである。以下実施例として詳細に開示していく。
【実施例】
【００１４】    図１、図２、図３により、本発明のパドルドライヤー１０の基本構成を説明する。
鉄枠基台２０はパドルドライヤー１０の高さを調整し、地面に固定するものでアングル鋼材が使われる。その上部に、上板３０と内板３１と外板３２と投入側板３３と排出側板３４とで主要部である乾燥室３６とその外周を覆ってＵ字断面空間３８を形成する。主要部の板材は全てＳＵＳ３０４鋼板の厚さ５ｍｍを使用して耐久性を増している。外気に触れる上板３０と外板３２と側板３３の外側は、炉材用耐熱ウールまたはロックウールを巻いて薄板で止め、放熱を最小にしている。
Ｕ字断面空間３８には熱風を通すことで内板３１を加熱し、乾燥を促進する。Ｕ字断面空間３８の内部は、随所に柱や導風板を溶接して間隔を保っている。
かくして、標準型は全幅６４００ｍｍ、全高３７５９ｍｍ、奥行き２２５０ｍｍに収めることができた。【００１５】  乾燥室３６の内部を水平に貫く主軸４０は、鉄枠基台２０に設けた主軸駆動用モーターＭＰの回転を減速機２１で大きく減速し、さらに駆動スプロケット２２、駆動チェン２３、従動スプロケット２４を介して減速して、３０ｒｐｍ〜１２０ｒｐｍで回転させている。また主軸駆動用モーターＭＰは１５ｋｗ、可変速であるインバーター型を用いる事が多い。汚泥等含水物は乾燥が進むと粘性が増し主軸４０は大きなトルクを受けることから、ガス管１５０Ａ（内径１５０ｍｍ）でＳＵＳ３０４を用いている。主軸４０を支持する主ベアリング２５もまた耐熱で大容量のものにしている。【００１６】  主軸４０には２０本程のパドル４１を設けて内板３１の内側を回転させ、スクレーパー半径は８００ｍｍとした。
必然的であるが内板３１の形状もＵ字型であるのが特徴であり、下部は半円筒の樋で、上部は垂直に開いている。
後述するが、汚泥等含水物の汚泥上面線ＤＬは実際には水平ではないが、仮想的に示したものである。汚泥上面線ＤＬは処理能力と性能を決定する極めて重要な高さの線であるが、高熱の内部をのぞき見ることはできないので、計測しやすい情報から推側する方法をとった。【００１７】  内板３１の下流位置の底部には、Ｕ字断面空間３８を貫いて、排出モーターＭＯによって動作する排出スクリューコンベア４４を設けている。排出スクリューコンベア４４の入り口がＵ字断面空間３８を貫いていることは、加熱収縮状態を維持していて、詰まり・焼付きなどの不具合が生じにくい。排出弁としてスクリューコンベアを採用したのは、ＯＮ・ＯＦＦ指令に敏感に作用し、等速排出ができたことによる。【００１８】  また、投入側板３３に、排出モーターＭＩによって動作する投入スクリューコンベア４５を設けていて、さらに投入スクリューコンベア４５は横並びダブル形式であることは投入汚泥等が主軸４０をまたいで落下するので広がりがよい。投入スクリューコンベア４５は排出スクリューコンベア４４に較べて、送り量がおよそ２倍必要であるから、同じサイズのスクリューでよい。【００１９】  図４によって、熱風およびエネルギーと周辺システムを説明する。
パドルドライヤー１０の乾燥室３６は、上板３０の中央の一端に供給口１１を設け、汚泥等含水物をホッパ５０に受けて堆積したものを、搬送コンベア５１で投入スクリューコンベア４５を介して供給する。汚泥等含水物の含水率は９０％程度のものまで扱い、最大供給能力は１０００ｋｇ／ｈ、実用平均では４１７ｋｇ／ｈである。【００２０】  乾燥室３６の乾燥用エネルギーは、焼却炉６０の廃熱である熱風をパドルドライヤー１０の上板３０の供給口１１脇に風入口１２に導く。熱風はＵ字断面空間３８の中を流れ、やがて上板３０の長方形の対角部に風出口１３が設けてある風出口１３に至る。その温度は、焼却炉６０の出口で８１５℃、風入口１２で６００℃であった。その風量は６４２０ノルマル立方メートル／ｈで、この量がそのままＵ字断面空間３８を通り貫ける。風出口１３での温度は３００℃であった。風出口１３を出た熱風はまだ利用する事もあるが、最終的には集塵機７０を通して大気に放出する。集塵機７０は、高温ではサイクロン型、２００℃以下ならバグフィルター型が適当である。【００２１】  また、廃熱風が完全に水蒸気である汚泥の場合は、上板３０からそのまま大気に放出することもある。臭気を伴う場合は、焼却炉６０へ戻すことが多い。活性炭や酸化触媒を用いることもあり、汚泥の種類によって放出の仕方は多岐にわたる。【００２２】  パドルドライヤー１０のリサイクル産物である乾燥汚泥は用途によって、含水率は３０％から１０％が所望されることが多い。
乾燥汚泥は排出スクリューコンベア４４を介して製品サイロ８０に一旦堆積し、適宜運搬車９０で出荷する。排出能力は含水率３０％のもので２８３ｋｇ／ｈ、１０％のもので４７ｋｇ／ｈの例がある。【００２３】  図５と前述の図によって、本件パドルドライヤー１０の制御方法を説明する。制御装置４６の入力情報は主軸駆動用モーターＭＰの主軸駆動用モーターの負荷電流Ｉのみであり、出力するアクチュエーターは排出スクリューコンベア４４の排出モーターＭＯもしくは投入スクリューコンベア４５の投入モーターＭＩである。【００２５】  図５の横軸はリサイクルの産物である汚泥の含水率Ｇ（％）であり、右に行くに従って小さい数値になるデセンヂング尺である。縦軸は主軸駆動用モーターの負荷電流Ｉ（アンペア）で、上に行くに従って大きい数値になるノーマル尺である。【００２６】  同図に描かれている右下がり  曲線は含水率Ｇと主軸駆動用モーターの負荷電流Ｉの関係を示したもので、数値としてはそれぞれの汚泥に固有のものであるが、一般的傾向としては同じとしてよい。
図中のＱ点は主軸駆動用モーターの負荷電流ＩＱを検知すると、汚泥の含水率はＧＱである。逆に、汚泥の含水率はＧＱのものを産物として所望するのなら、主軸駆動用モーターの負荷電流がＩＱになったとき排出スクリューコンベア４４の排出モーターＭＯに排出指令を出せばよいことになる。例えば汚泥の含水率２０％のものを産物として所望するのならコンピューターのＩＱに７アンペアを下るときとセットすることで足りる。
連続運転の能率になると、Ｑ点への近づき方を考える必要がある。汚泥の含水率の時間変化ｄＧ／ｄｔは時間勾配を表すが、この値が大きいほど能率がよく、これは主軸駆動用モーターの負荷電流の時間変化ｄＩ／ｄｔで代替でき、排出モーターＭＯの速度制御で最適化できる。【００２７】  一方、主軸駆動用モーターの負荷電流ＩＵは汚泥上面線ＤＬの高さをセットする値であった。これは主軸駆動用モーターの負荷電流がＩＵになったとき投入スクリューコンベア４５の投入モーターＭＩに投入指令を出すことになる。ＩＵ値が大きいほど汚泥の処理体積は大きいが、負荷電流の時間変化ｄＩ／ｄｔは小さくなる。これは能率のみならず消費電力にも大きく関係を及ぼすので前述とは別の最適化の要素である。
【産業上の利用可能性】
【００２４】  本発明は、省エネ、リサイクル省資材であり、高速処理が可能になるから、即産業に利用できる。
【符号の説明】
【００２５】１０    パドルドライヤー
１１    供給口
１２    風入口
１３    風出口
１４    排出口
１５    乾燥内部ファン
２０    鉄枠基台
２１    減速機
２２    駆動スプロケット
２３    駆動チェン
２４    従動スプロケット
２５    主ベアリング
３０    上板
３１    内板
３２    外板
３３    投入側板
３４    排出側板
３６    乾燥室
３８    Ｕ字断面空間
４０    主軸
４１    パドル
４２    アーム
４３    スクレーパー
４４    排出スクリューコンベア
４５    投入スクリューコンベア
４６    制御装置
５０    ホッパ
５１    搬送コンベア
６０    焼却炉
７０    集塵機
８０    製品サイロ
９０    運搬車
Ｉ      主軸駆動用モーターの負荷電流
Ｇ      汚泥の含水率
ｄＩ／ｄｔ  主軸駆動用モーターの負荷電流の時間変化
ｄＧ／ｄｔ  汚泥の含水率の時間変化
ＤＬ    汚泥上面線
ＭＰ    主軸駆動用モーター
ＭＩ    投入モーター
ＭＯ    排出モーター
【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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