(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥機の投入口に供給ホッパを臨ませ、熱風吹込口に熱風炉を接続し、排気口の後段に燃焼式脱臭炉を具えて成り、前記排気口から排出される排ガスを、前記燃焼式脱臭炉において燃焼脱臭した後に外部に排気するとともに、前記排ガスは燃焼式脱臭炉の排ガスを利用した熱交換器をあらかじめ経由した上で燃焼式脱臭炉に供給される構造を有する乾燥設備において、前記熱交換器内において昇温した排ガスの一部を、前記乾燥機における排気口と前記熱交換器とを結ぶ排気ダクトに供給するための給気流路を形成したことを特徴とする都市ゴミ乾燥設備における結露除去防止機構。
【請求項２】
前記排気ダクトには、外気を導入するための導入管路を接続したことを特徴とする請求項１記載の都市ゴミ乾燥設備における結露除去防止機構。
【請求項３】
前記排気ダクトには温度センサを具え、更に前記給気経路に対してコントロールバルブを具えたことを特徴とする請求項１または２記載の都市ゴミ乾燥設備における結露除去防止機構。
【請求項４】
乾燥機の投入口に供給ホッパを臨ませ、熱風吹込口に熱風炉を接続し、排気口の後段に燃焼式脱臭炉を具えて成り、前記排気口から排出される排ガスを、前記燃焼式脱臭炉において燃焼脱臭した後に外部に排気するともに、前記排ガスは燃焼式脱臭炉の排ガスを利用した熱交換器をあらかじめ経由した上で燃焼式脱臭炉に供給される構造を有する乾燥設備の運転操作において、前記熱交換器内において昇温した排ガスの一部を、前記乾燥機における排気口と前記熱交換器とを結ぶ排気ダクトに供給することにより、この排気ダクト内での結露の防止または結露水の除去を図ることを特徴とする都市ゴミ乾燥設備における結露除去防止方法。
【請求項５】
前記排気ダクトには、外気を導入するための導入管路を接続するものであり、この導入管路から導入した外気を前記排気ダクト内に通過させ、更にこの外気を熱交換器によって昇温するとともに、再び前記排気ダクトに供給することにより、この排気ダクト内での結露の防止または結露水の除去を図ることを特徴とする請求項４記載の都市ゴミ乾燥設備における結露除去防止方法。
【請求項６】
前記排気ダクトには温度センサを具え、更に前記給気流路に対してコントロールバルブを具えるとともに、前記温度センサの検出値に基づいて前記コントロールバルブの開度を調節することを特徴とする請求項４または５記載の乾燥設備における結露除去防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は都市ゴミ等、水分を多く含んだ湿潤物の高温熱風乾燥を行う乾燥設備に関するものであり、特に乾燥機後段の排ガス経路等で発生する結露による悪影響を排除することのできる、都市ゴミ乾燥設備における結露除去防止機構並びに結露除去防止方法に係るものである。
【０００２】
【発明の背景】
従来、都市において排出される家庭ゴミ、産業廃棄物等は、大部分が埋立処分や焼却処分されていたが、近時このものを乾燥させて例えばゴミ固形燃料（以下ＲＤＦと称す）としてＲＤＦ発電等に再利用することが試みられている。一般的に国内で発生するゴミは水分を多く含んでいるため、前記ＲＤＦを得るためには図５に示すような乾燥設備１′が用いられているものであり、この乾燥設備１′は、乾燥機２′に対して、供給ホッパ３′から都市ゴミＤを投入し、更にバーナ４ａ′により加熱された熱風炉４′から数百度の熱風を供給して、都市ゴミＤの乾燥を行うものである。
【０００３】
しかしながらこのような従来の構成の乾燥設備１′においては、乾燥機２′の後段に位置する排気ダクト１０′内や循環経路Ｒ３′内で発生する結露に起因した問題が存在する。すなわち前記乾燥機２′より排出された排ガスは１５０℃前後と低温であるにもかかわらず、その湿度は極めて高いものであるため、運転中であっても排気ダクト１０′内や循環経路Ｒ３′において結露が発生しやすく、一旦結露が発生してしまうと特に集塵機６′の前段部分では粉塵が結露水に付着堆積してしまい、やがては排気ダクト１０′等を閉塞するまでに至ってしまう。このような事態を回避するためには定期的に排気ダクト１０′内等を清掃する必要があり、このことは乾燥設備１′の稼働率の低下、ランニングコストの上昇を招く要因となっている。
【０００４】
また前記乾燥設備１′の運用形態としては２４時間の連続操業を行うことが、有毒ガスの発生を抑え、更に燃費を向上させる上で好ましいものであるが、多くの施設においては毎日火を止めて操業を停止し、翌日再び火を入れて操業を開始するという、いわゆる日中操業が行われているのが現状である。
そしてこのような操業形態においては、乾燥設備１′の立ち上げ時毎に排気ダクト１０′内等に付着した結露水を除去してから操業を開始する必要があった。
【０００５】
もちろん前記排気ダクト１０′内等で発生する結露を除去防止する手法としては以下に示すような手法を採ることが考えられるものの、いずれも現実的なものではない。まず定常運転時に乾燥機２′からの排ガス温度が高くなるように設定することが考えられるが、火災発生の危険性が高くなるため現実的ではない。また排気ダクト１０′、集塵機６′及びファン７′等にそれぞれトレースヒータ等の加熱手段を設置することも考えられるが、コストの面からやはり現実的なものではない。
【０００６】
【解決を試みた技術課題】
本発明はこのような背景を認識して成されたものであり、既存の設備に大幅な変更を要することなく、排ガス経路等で発生する結露による悪影響を排除することのできる、新規な都市ゴミ乾燥設備における結露除去防止機構並びに結露除去防止方法を開発することを技術課題としたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち請求項１記載の都市ゴミ乾燥設備における結露除去防止機構は、乾燥機の投入口に供給ホッパを臨ませ、熱風吹込口に熱風炉を接続し、排気口の後段に燃焼式脱臭炉を具えて成り、前記排気口から排出される排ガスを、前記燃焼式脱臭炉において燃焼脱臭した後に外部に排気するとともに、前記排ガスは燃焼式脱臭炉の排ガスを利用した熱交換器をあらかじめ経由した上で燃焼式脱臭炉に供給される構造を有する乾燥設備において、前記熱交換器内において昇温した排ガスの一部を、前記乾燥機における排気口と前記熱交換器とを結ぶ排気ダクトに供給するための給気流路を形成したことを特徴として成るものである。
この発明によれば、熱交換器で昇温された排ガスを排気ダクトに供給することにより排気ダクト等を昇温して、排気ダクト内等での結露の防止または結露水の除去を行うことができる。
【０００８】
また請求項２記載の都市ゴミ乾燥設備における結露除去防止機構は、前記請求項１記載の要件に加え、前記排気ダクトには、外気を導入するための導入管路を接続したことを特徴として成るものである。
この発明によれば、導入管路から導入した外気を前記排気ダクト内に通過させ、更に熱交換器によって昇温された外気を再び排気ダクトに供給することにより、排気ダクト内等に付着した結露水を除去することができる。
【０００９】
更にまた請求項３記載の都市ゴミ乾燥設備における結露除去防止機構は、前記請求項１または２記載の要件に加え、前記排気ダクトには温度センサを具え、更に前記給気経路に対してコントロールバルブを具えたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、温度センサの検出値に基づいてコントロールバルブの開度を調節することにより、排気ダクト内等の温度を結露が発生しない温度に保つことができる。
【００１０】
また請求項４記載の都市ゴミ乾燥設備における結露除去防止方法は、乾燥機の投入口に供給ホッパを臨ませ、熱風吹込口に熱風炉を接続し、排気口の後段に燃焼式脱臭炉を具えて成り、前記排気口から排出される排ガスを、前記燃焼式脱臭炉において燃焼脱臭した後に外部に排気するともに、前記排ガスは燃焼式脱臭炉の排ガスを利用した熱交換器をあらかじめ経由した上で燃焼式脱臭炉に供給される構造を有する乾燥設備の運転操作において、前記熱交換器内において昇温した排ガスの一部を、前記乾燥機における排気口と前記熱交換器とを結ぶ排気ダクトに供給することにより、この排気ダクト内での結露の防止または結露水の除去を図ることを特徴として成るものである。
この発明によれば、排気ダクト内等での結露の防止または結露水の除去を行うことができる。また特に立ち上げ運転時には一連の暖気運転の中で結露水の除去を行うことがきるため、操作の煩わしさや稼働率の低下を引き起こすことがない。
【００１１】
更にまた請求項５記載の都市ゴミ乾燥設備における結露除去防止方法は、前記請求項４記載の要件に加え、前記排気ダクトには、外気を導入するための導入管路を接続するものであり、この導入管路から導入した外気を前記排気ダクト内に通過させ、更にこの外気を熱交換器によって昇温するとともに、再び前記排気ダクトに供給することにより、この排気ダクト内での結露の防止または結露水の除去を図ることを特徴として成るものである。
この発明によれば、低湿度の外気によって排気ダクト内で発生していた結露水を効率的に除去することができる。
【００１２】
更にまた請求項６記載の都市ゴミ乾燥設備における結露除去防止方法は、前記請求項４または５記載の要件に加え、前記排気ダクトには温度センサを具え、更に前記給気流路に対してコントロールバルブを具えるとともに、前記温度センサの検出値に基づいて前記コントロールバルブの開度を調節することを特徴として成るものである。
この発明によれば、温度センサの検出値に基づいて前記コントロールバルブの開度を調節することにより、排気ダクト内等の温度を結露が発生しない温度に保つことができ、結露の発生及び結露水に粉塵が付着することに起因する稼働率の低下等を防ぐことができる。
そしてこれら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の都市ゴミ乾燥設備における結露除去防止機構について図面に基づいて説明し、その作動状態と併せて本発明の都市ゴミ乾燥設備における結露除去防止方法について説明する。
図中、符号１で示すものが乾燥設備であり、この乾燥設備１は乾燥機２の投入口２１に供給ホッパ３の排出部を臨ませ、また吸気口２２に熱風炉４を望ませ、また排出口２３に取出コンベヤ５を臨ませ、更に排気口２４に管路を接続し、この管路によって集塵機６、ファン７、熱交換器８及び燃焼式脱臭装置９を直列的に接続して成るものである。なお特に前記排気口２４から熱交換器８に至るまでの管路部分を排気ダクト１０と呼称するものとする。
【００１４】
そして前記ファン７の後段は、前記熱交換器８及び燃焼式脱臭装置９を経由して外部に至る排気経路Ｒ４と、前記熱交換器８を通らずに前記熱風炉４に至る循環経路Ｒ３とに分岐するものであり、この循環経路Ｒ３にはバルブＶ３を具備するものである。
また前記熱風炉４と乾燥機２とを結ぶ管路にバルブＶ５を具え、このバルブＶ５の前段部分から外部に至る排気経路Ｒ５を形成するものであり、更にこの排気経路Ｒ５に対してバルブＶ６を具える。
【００１５】
なおここまでの構成は図５に示す従来の乾燥設備１′と同様の構成であり、続いて本発明の特徴的な構成について説明する。
まず前記熱交換器８と燃焼式脱臭装置９との間から、前記排気ダクト１０に通じる給気流路Ｒ１を形成するものであって、本実施の形態では排気口２４と熱交換器８との間、すなわち排気ダクト１０中に集塵機６及びファン７を具えているため、特に排ガスに含まれた粉塵が付着しやすい集塵機６の前段部分を前記給気流路Ｒ１の接続個所とした。因みにこの接続個所については、できるかぎり排気口２４に近い部位とすることが好ましく、この接続個所と排気口２４との間にバルブＶ４を具える。
【００１６】
また前記排気ダクト１０には温度センサ１１を具え、更に前記給気流路Ｒ１に対してコントロールバルブＶ１を具えるものであって、更にまた前記排気ダクト１０におけるバルブＶ４と、給気流路Ｒ１の接続個所との間に対しては、外気を導入するための導入管路Ｒ２を接続するとともに、この導入管路Ｒ２に対してバルブＶ２を具える。
【００１７】
続いて上述した乾燥設備１を構成する諸部材について詳細に説明するが、前記供給ホッパ３、取出コンベヤ５及びファン７については、既にこの種の乾燥設備１並びにその他の分野で汎用されている機器であるため説明を省略し、本発明を実施する上で欠くことのでない構成を有する装置のみについて詳細な説明を行うものとする。
【００１８】
まず前記乾燥機２について説明する。乾燥機２としては一例として回転ドラム式乾燥機を用いるものであって、このものは回転ドラム２５の中心付近を貫通するように攪拌羽根を具備した攪拌軸を具えて成り、回転ドラム２５の一方の蓋部材に投入口２１及び吸気口２２を設け、他の一方の蓋部材に排出口２３、排気口２４を設けて成る。
そして前記投入口２１から投入した被処理材を、回転ドラム２５及び攪拌羽根の回転によって攪拌しながら吸気口２２から吹き込まれる熱風にさらすことにより乾燥を行うものである。
【００１９】
次に前記熱風炉４について説明すると、本実施の形態では一例として直火式の熱風炉を用いるものであり、耐火材で内張りされた炉に対して熱源としてバーナ４ａを具え、このバーナ４ａの火力によって炉内に導入された外気を加熱するとともに、循環経路Ｒ３から導入される排ガスを再加熱し、乾燥に必要な熱風を生成するものである。本実施の形態で用いる熱風炉４は、約５００℃の加熱空気を得ることができる能力のものとする。
【００２０】
次に前記集塵機６について説明すると、図１、２、３に示す実施の形態では一例としてサイクロン集塵機を用いるものであり、このものは逆円錐形の本体内で生じる旋回流により、固体粒子（粉塵）と気体とを分離して、固体粒子を本体下部から排出する装置である。
【００２１】
次に前記熱交換器８について説明すると、このものは流体の流路を一例として二路具備して成るものであり、一方の流路内に管路を通す等してもう一方の流路を形成することにより、これら二つの流路を流れる流体間で熱交換を行わせるための機器である。
【００２２】
次に前記燃焼式脱臭装置９について説明すると、このものは脱臭炉９ｂに対してバーナ９ａを具備して成るものであり、前記熱交換器８によって加熱昇温された気体を脱臭炉９ｂ内で燃焼、酸化させて脱臭する装置である。
【００２３】
本発明の都市ゴミ乾燥設備における結露除去防止機構は一例として上述のような機器を用いて構成されるものであり、以下この設備の作動状態を説明しながら、併せて本発明の都市ゴミ乾燥設備における結露除去防止方法について説明する。
【００２４】
〔立ち上げ運転時の操作〕
まず乾燥設備１を立ち上げる際の結露除去防止方法について図１を参照しながら説明すると、初めに燃焼式脱臭装置９におけるバーナ９ａを点火して脱臭炉９ｂが脱臭処理に充分な温度となるまで暖気運転を行う。
このとき前記バルブＶ２を開放して外気を取り込むものものであり、バルブＶ４及びバルブＶ３を閉鎖し、更にコントロールバルブＶ１を開放させておいた状態でファン７を起動する。
【００２５】
そして導入管路Ｒ２を通過して排気ダクト１０内に至った外気は、集塵機６、排気ファン７を通過して、やがて熱交換器８に至るとともに、ここで燃焼式脱臭炉９から排出された燃焼ガスとの間で熱交換が成されて昇温した後、その一部が給気流路Ｒ１を通過してやがて再び排気ダクト１０内に至るものである。
このような排気ダクト１０及び給気流路Ｒ１内での気体の循環は、新たな外気を取り込みながら継続されるものであり、やがて排気ダクト１０内に発生していた結露水は徐々に蒸発して行くものである。そして前記脱臭炉９ｂ内の温度が脱臭処理を行うために充分な温度まで上昇した時点で暖気運転が終了する。
【００２６】
なお前記コントロールバルブＶ１の開放は、燃焼式脱臭装置９における脱臭炉９ｂ内での気体の温度が、前記排気ダクト１０内に発生していた結露水を確実に除去できる温度（約２００℃）となった時点で初めて行うようにしてもよい。
また上述のような暖気運転の際に、図２に示すように前記バルブＶ３及びバルブＶ６を開放するとともにバルブＶ５を閉鎖した場合には、排気ダクト１０を通過した後の高温気体の一部が循環経路Ｒ３及び排気経路Ｒ５を通過して外部に放出されることとなり、循環経路Ｒ３内に発生していた結露水を蒸発させることができる。
【００２７】
〔定常運転時の操作〕
次に上述の立ち上げ運転以降の定常運転時での結露除去防止方法について説明する。前記立ち上げ運転の後、供給ホッパ３から乾燥機２に対して都市ゴミＤを投入するものであり、都市ゴミＤは熱風炉４から供給される熱風と回転ドラム２５の回転との作用によって乾燥されるものである。なお当然ながら前記熱風炉４についてもあらかじめ暖気運転を行っておくものである。
【００２８】
定常運転時においては図３に示すように前記バルブＶ２を閉鎖しておくものであり、排気口２４から排出された水分を多く含んだ排ガスは、排気ダクト１０を通って集塵機６に至り、ここで粉塵が取り除かれ、更に燃焼式脱臭装置９において脱臭処理が施された後、排気経路Ｒ４を通って外部に放出されるものである。また循環経路Ｒ３に具えたバルブＶ３を適宜開放することにより排ガスの一部を熱風炉４に戻すものであり、排ガスは熱風炉４によって再加熱された後、乾燥機２に供給される。
【００２９】
そしてこのような定常運転を行っているときに前記排気ダクト１０での排ガスの温度が１００℃程度まで低下してしまうと、排気ダクト１０に結露が発生してしまうこととなるため、温度センサ１１による検出値があらかじめ設定しておいた値となった時点でコントロールバルブＶ１を開放して、熱交換器８において前記燃焼式脱臭装置９から排出された燃焼ガスとの間で熱交換が成されて昇温した排ガスを、給気流路Ｒ１を通じて前記排気ダクト１０内に導入し、排気ダクト１０や循環経路Ｒ３自体を昇温することにより結露の発生を防ぐものである。
【００３０】
【他の実施の形態】
本発明は上述した実施の形態を基本の実施の形態とするものであるが、本発明の技術的思想に基づいて以下に示す実施の形態を採ることができる。
すなわち先の基本となる実施の形態では集塵機６としてサイクロンを用いたが、この集塵機６としては図４に示すようなバグフィルタ６Ｂを用いることもできる。そしてこの場合には通常、立ち上げ運転時にフィルタＦに残った粉塵及び臭気を、脱臭処理を行うために充分な温度まで上昇していない燃焼式脱臭装置９に送らないようにするために、バイパスＢを具えて成るものである。
そしてこの場合には、バグフィルタ６Ｂの前後並びにバイパスＢに対してそれぞれバルブＶ７、Ｖ８、Ｖ９を具えるものである。
【００３１】
上述のような構成を採った場合には、前記バイパスＢも排気ダクト１０の一部として捉えることができるものであり、立ち上げ運転時にはバルブＶ７、Ｖ８を閉鎖してバルブＶ９を開放し、熱交換器８において昇温された外気をバイパスＢ内に導入することにより、このバイパスＢ内に付着していた結露水を除去することができるものである。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、都市ゴミ等、水分を多く含んだ湿潤物の高温熱風乾燥を行う際に、乾燥機後段の排ガス経路での結露の防止または結露水の除去が行えるので、結露による悪影響を格別なコスト上昇を招くことなく排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の乾燥設備の立ち上げ運転時の様子を示す骨格図である。
【図２】循環経路内の結露水を蒸発させる立ち上げ運転時の様子を示す骨格図である。
【図３】定常運転時の乾燥設備の様子を示す骨格図である。
【図４】集塵機としてバグフィルタを用いた乾燥設備を示す骨格図である。
【図５】従来の乾燥設備を示す骨格図である。
【符号の説明】
１    乾燥設備
２    乾燥機
３    供給ホッパ
４    熱風炉
４ａ  バーナ
５    取出コンベヤ
６    集塵機
６Ｂ  バグフィルタ
７    ファン
８    熱交換器
９    燃焼式脱臭装置
９ａ  バーナ
９ｂ  脱臭炉
１０  排気ダクト
１１  温度センサ
２１  投入口
２２  吸気口
２３  排出口
２４  排気口
２５  回転ドラム
Ｂ    バイパス
Ｄ    都市ゴミ
Ｆ    フィルタ
Ｒ１  給気流路
Ｒ２  導入管路
Ｒ３  循環経路
Ｒ４  排気経路
Ｒ５  排気経路
Ｖ１  コントロールバルブ
Ｖ２  バルブ
Ｖ３  バルブ
Ｖ４  バルブ
Ｖ５  バルブ
Ｖ６  バルブ
Ｖ７  バルブ
Ｖ８  バルブ
Ｖ９  バルブ
【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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