含水廃棄物の乾燥装置、乾燥システム、及び乾燥方法
【課題】高含水廃棄物等の含水廃棄物を効率よく乾燥させ、装置コスト及び運転コストを低減する。
【解決手段】含水廃棄物を貯蔵する貯蔵タンクと、飽和蒸気を発生させる飽和蒸気発生装置と、前記飽和蒸気を過熱するスーパーヒータを有し、前記貯蔵タンクから供給された含水廃棄物と、前記スーパーヒータから供給された過熱蒸気とを直接接触させながら、該含水廃棄物を乾燥する外熱式ロータリー乾燥装置であって、乾燥装置内部を隔壁で分割して、過熱蒸気と含水廃棄物の移動を前記隔壁で制限しつつ、且つ過熱蒸気と含水廃棄物を反対方向から供給することを特徴とする外熱式ロータリー乾燥装置、を提供する。
【解決手段】含水廃棄物を貯蔵する貯蔵タンクと、飽和蒸気を発生させる飽和蒸気発生装置と、前記飽和蒸気を過熱するスーパーヒータを有し、前記貯蔵タンクから供給された含水廃棄物と、前記スーパーヒータから供給された過熱蒸気とを直接接触させながら、該含水廃棄物を乾燥する外熱式ロータリー乾燥装置であって、乾燥装置内部を隔壁で分割して、過熱蒸気と含水廃棄物の移動を前記隔壁で制限しつつ、且つ過熱蒸気と含水廃棄物を反対方向から供給することを特徴とする外熱式ロータリー乾燥装置、を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高含水有機汚泥等の含水廃棄物を乾燥させる乾燥装置、乾燥システム及び乾燥方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高含水有機汚泥等の含水廃棄物を乾燥させるにあたって、種々の装置及び方法が提案されている。例えば、特許文献１には、外気に対して気密保持された空間で被乾燥物を回転する受け皿の中に落下させる工程と、受け皿に溜まった被乾燥物を受け皿と一体的に回転させて周囲に飛散させ、受け皿を包囲する障壁に衝突付着させる工程と、飛散する乾燥物及び障壁に付着した乾燥物に過熱蒸気と燃焼排ガスの混合ガスを吹き付け、乾燥物を膨化及び乾燥させる工程と、障壁に付着した乾燥物を受け皿の下に配置したすり鉢型のスクレパーで掻き取り、掻き取った乾燥物をスクレパーの底部に設けた孔から下に落下させる工程とを備える泥状物の乾燥方法が提案されている。ここで、含水廃棄物とは、水を含む、産業廃棄物又は一般廃棄物であり、都市ごみ、汚泥を含む。
【０００３】
しかし、上記泥状物の乾燥方法では、被乾燥物を乾燥させるにあたって、過熱蒸気と燃焼排ガスとの混合ガスを利用しているため、被乾燥物を乾燥した後の処理ガス量が大量となり、処理コストが高騰するとともに、燃焼ガスに含まれる酸素によって乾燥装置等が爆発する懸念もあった。
【０００４】
そこで、特許文献２には、乾燥熱源として過熱蒸気のみを用い、内部に複数の乾燥床面を備え、各々の乾燥床面に回転するレーキを配置し、上部の供給部から供給された汚泥等の被乾燥物が、回転レーキで混合撹拌されながら、上段から下段へと移動し、循環する過熱蒸気と直接接触しながら乾燥した後、下部の排出口から排出される過熱蒸気循環型乾燥システムが提案されている。この乾燥システムによれば、過熱蒸気のみを用いるため、乾燥後の処理ガス量が低下し、ガス処理に要するコストを低減することができるとともに、乾燥用熱ガスに酸素が含まれていないため、乾燥装置等の爆発の虞もない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１１４３２７号公報
【特許文献２】特開２００６−３０８１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献２に記載の過熱蒸気のみを用いる従来の乾燥システムでは、被乾燥物が、乾燥床面に載置された状態で回転するレーキによって混合撹拌されながら、乾燥床面の上段から下段へと移動して乾燥する。そのため、被乾燥物と過熱蒸気との接触面積が比較的小さく、乾燥効率が必ずしも高いとは言えず、装置が大がかりなものとなり、装置コスト及び運転コストが高騰するという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、高含水有機汚泥等の含水廃棄物を効率よく乾燥させることができ、さらに、含水廃棄物処理設備の排熱を利用して、処理施設内で、装置コスト及び運転コストを、さらに、低減することのできる乾燥装置、乾燥システム及び乾燥方法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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、含水廃棄物を貯蔵する貯蔵タンクと、飽和蒸気を発生させる飽和蒸気発生装置と、前記飽和蒸気を過熱するスーパーヒータを有し、前記貯蔵タンクから供給された含水廃棄物と、前記スーパーヒータから供給された過熱蒸気とを直接接触させながら、該含水廃棄物を乾燥する外熱式ロータリー乾燥装置であって、乾燥装置内部を隔壁で分割して、過熱蒸気と含水廃棄物の移動を前記隔壁で制限しつつ、且つ過熱蒸気と含水廃棄物を反対方向から供給することを特徴とする外熱式ロータリー乾燥装置、を提供する。
【０００９】
そして、本発明によれば、外熱式ロータリー乾燥装置によって、含水廃棄物と、単位体積当たりの保有熱量の大きい過熱蒸気とを直接接触させ、含水廃棄物を回動又は揺動しながら、乾燥装置内部を隔壁で分割して、過熱蒸気と含水廃棄物の移動を前記隔壁で制限し、且つ過熱蒸気と含水廃棄物を反対方向から投入して乾燥させるため、含水廃棄物と過熱蒸気との接触を大幅に密にさせながら効率よく含水廃棄物を乾燥させることができる。そのため、乾燥装置の小型化を図ることができ、装置及び運転コストを低く抑えることができる。
【００１０】
また、前記含水廃棄物の乾燥装置において、前記外熱式ロータリー乾燥装置から排出された蒸気を、該外熱式ロータリー乾燥装置に戻す循環ルートを備えることもできる。蒸気を循環させることで、外熱式ロータリー乾燥装置内を流れる蒸気の余熱を捨てることなく、有効利用が可能となる。
【００１１】
前記含水廃棄物の乾燥システムにおいて、前記循環ルートから余剰蒸気を排出する排出部を備えることができ、不要な蒸気を適宜系外に排出することができる。
【００１２】
また、本発明は、外熱式ロータリー乾燥装置であって、含水廃棄物と過熱蒸気とを直接接触させながら、該含水廃棄物を乾燥することを特徴とする。この外熱式ロータリー乾燥装置を用いることにより、上述のように、含水廃棄物と過熱蒸気との接触時間を大幅に増加させながら効率よく含水廃棄物を乾燥させることが可能となり、小型の乾燥装置を用いることで、装置及び運転コストを低く抑えることができる。
【００１３】
さらに、本発明は、含水廃棄物の乾燥方法であって、外熱式ロータリー乾燥装置に、過熱蒸気を含水廃棄物と直接接触するように供給し、該含水廃棄物を乾燥することを特徴とする。この方法により、上述のように、含水廃棄物を効率よく乾燥させることができ、運転コストを低く抑えることができる。
【００１４】
前記含水廃棄物の乾燥方法において、前記過熱蒸気を発生させるための熱源として、または、外筒部の熱源として、セメント焼成装置の排熱を利用することができ、セメント焼成装置を備えたプラントに特に効果的な含水廃棄物の乾燥方法を提供することができる。
【００１５】
さらに、含水廃棄物を貯蔵する貯蔵タンクと、飽和蒸気を発生させる飽和蒸気発生装置と、前記飽和蒸気を過熱するスーパーヒータを有し、前記貯蔵タンクから供給された含水廃棄物と、前記スーパーヒータから供給された過熱蒸気とを、乾燥装置内部の内容物を移動可能に複数の隔壁で分割して、過熱蒸気と含水廃棄物の移動を前記隔壁で制限しつつ、且つ過熱蒸気と含水廃棄物を反対方向から供給することで、直接接触させながら、該含水廃棄物を乾燥する外熱式ロータリー乾燥装置と、を備える含水廃棄物の乾燥システムであって、前記外熱式ロータリー乾燥装置から排出された蒸気を、該外熱式ロータリー乾燥装置に戻す循環ルートを備え、前記循環ルートから余剰蒸気を排出する排出部を備え、循環する蒸気は、汚泥処理に伴う消化ガス又は汚泥処理の乾燥物の一部の焼却炉並びに、汚泥の焼却炉、処理炉からの廃熱を導いてスーパーヒータで加熱されることを特徴とする含水廃棄物の乾燥システム、を提供する。
【００１６】
更に、前記排出部に、余剰蒸気の凝縮部が備えられ、凝縮水を下水放流又は、水処理設備で処理する含水汚泥の乾燥システム、を提供する。
【００１７】
又、含水廃棄物と過熱蒸気とを直接接触させながら、該含水廃棄物を乾燥する回転又は揺動乾燥方法であり、前記外熱式ロータリー乾燥装置に、下水処理場の下水処理に伴う消化ガスの焼却炉又は、汚泥の焼却炉の排熱からの排熱を導いてスーパーヒータ３２で加熱された過熱蒸気を含水廃棄物と直接接触するように供給し、該含水廃棄物を乾燥することを特徴とする含水廃棄物の乾燥方法、を提供する。
【００１８】
外熱式ロータリー乾燥装置の外筒部には、セメントキルンからの排出ガスとの熱交換後の蒸気を導入し、また、これを循環し、更に乾燥の効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、含水廃棄物等の含水廃棄物を効率よく乾燥させることができ、装置コスト及び運転コストを低減することが可能となる。又、前記汚泥を他の処理場に移設することなく、前記処理施設内で、処理可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明にかかる含水廃棄物の乾燥装置を示す模式図である。
【図２】本発明にかかる含水廃棄物の乾燥システムの一実施の形態を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明の実施の形態について説明する。尚、以下の説明においては、本発明にかかる含水廃棄物の乾燥装置（以下、「乾燥装置」と略称する）、含水廃棄物の乾燥システム（以下、「乾燥システム」と略称する）を、下水処理場における含水有機汚泥の焼成設備を備えたプラントに適用した場合を例にとって説明する。
【００２２】
図１は、本発明にかかる含水有機汚泥の乾燥装置の一実施形態の乾燥室を示す模式図である。ロータリー乾燥室は、横型円筒状で、乾燥室ロータリー軸部１０５を回転軸として、回転又は、揺動する。乾燥室ロータリー軸部は、外熱ロータリー乾燥機が外部の回転体と連動して回転する方式の場合は、実際の軸部として存在せず、乾燥室中心線を中心に回転、揺動することとなる。汚泥Ｗは、供給口から乾燥室に供給され、外側隔壁で移動を制限される、一方、過熱蒸気Ｓは、飽和蒸気発生装置３及びスーパーヒータ３２からブロワ６を介して前記供給口と反対側から供給され、主に内側隔壁（蒸気邪魔板）１０４で一部が移動を制限される。こうして、汚泥Ｗと過熱蒸気Ｓは、互いにその移動を隔壁で制限されながら、密な接触を実現する。さらに汚泥Ｗは、回転又は揺動されながら、過熱蒸気Ｓとの接触を密にしながら乾燥される。乾燥装置は、回転軸に固定され、又は、他の回転体と接触して、回転または揺動される。
【００２３】
外側隔壁（ダムリング）１０３と内側隔壁（蒸気邪魔板）１０４は、円筒乾燥室断面の同一円上、または、異なる円上で、乾燥室外壁１０１に、隔壁支持帯１０２で、固定されている。
【００２４】
外熱式ロータリー乾燥装置４は、外筒部をもち、外筒部に供給する流体の熱源は、消化ガスの焼却炉、又は、汚泥の焼却炉、処理炉からの排ガスの熱を利用することができる。前記焼却炉等３１からの排熱を利用して前記焼却炉等３１からの燃焼排ガス等をスーパーヒータ３２に導いても良い。水管又は多段プレートで燃焼排ガス等と熱交換してこの熱を活用する。
【００２５】
図２は、本発明にかかる乾燥システムの一実施の形態を示し、この乾燥システム１は、含水有機汚泥等の含水有機汚泥（以下、適宜「汚泥」という）Ｗを貯蔵する汚泥貯蔵タンク２と、過熱蒸気Ｓを発生させる飽和蒸気発生装置３及びスーパーヒータ３２と、汚泥Ｗと過熱蒸気Ｓとを直接接触させながら、汚泥Ｗを乾燥する外熱式ロータリー乾燥装置４と、汚泥Ｗを外熱式ロータリー乾燥装置４に供給する供給装置５と、過熱蒸気Ｓを外熱式ロータリー乾燥装置４に供給するブロワ６と、外熱式ロータリー乾燥装置４の排気を固気分離するサイクロン７と、サイクロン７から排出される蒸気に含まれるダストを回収するバグフィルタ８と、サイクロン７及びバグフィルタ８から回収され、或いは、外熱式ロータリー乾燥機から直接排出した乾燥有機汚泥Ｗ’を貯蔵する乾燥汚泥貯蔵タンク９と、循環ブロワ１０、更に、飽和蒸気発生装置３からの飽和蒸気、又は、排出部１２で排出されずに戻ってくる循環蒸気を加熱するスーパーヒータ３２、過熱蒸気を発生するスーパーヒータ３２に排熱を供給する下水処理に伴う消化ガスの焼却炉等３１（汚泥の焼却炉、汚泥の処理炉でも良い。）とで構成される。廃熱供給の媒体は、液体でも気体でも良い。
【００２６】
汚泥貯蔵タンク２は、受け入れた汚泥Ｗを貯蔵するために設けられる。汚泥Ｗは、４０質量％以上の水分を含む高含水有機汚泥であってもよく、製紙汚泥、下水汚泥、ビルピット汚泥、食品汚泥等でもよい。汚泥貯蔵タンク２には、下部に汚泥Ｗを外熱式ロータリー乾燥装置４に供給するためのスクリューフィーダ等の供給装置５が付設される。
【００２７】
飽和蒸気発生装置３は、スーパーヒータ３２に飽和蒸気を供給し、スーパーヒータ３２は、過熱蒸気Ｓを発生させる。ブロワ６は、スーパーヒータ３２の蒸気排出側に設けられ、過熱蒸気Ｓを外熱式ロータリー乾燥装置４に供給する。スーパーヒータ３２は、消化ガスの焼却炉、又は、汚泥の焼却炉、処理炉からの排ガスを供給される。前記焼却炉等３１からの廃熱を利用して前記焼却炉等３１からの燃焼排ガス等をスーパーヒータ３２に導いて、循環蒸気等を更に過熱する。例えば、水管又は多段プレートで燃焼排ガス等熱交換してこの熱を活用する。
【００２８】
サイクロン７は、外熱式ロータリー乾燥装置４における乾燥によって得られた乾燥有機汚泥Ｗ’を回収するために備えられ、バグフィルタ８は、サイクロン７の排出ガス中のダストを回収するために備えられる。尚、サイクロン７は、図示のような１段に限定されず、多段とすることも可能であり、その場合には、後段でより細かなダストを捕集するため、後段のサイクロン程サイクロン径を小さくするのが普通である。但し、そのように構成した場合には、風量を十分に確保することができない虞もあるので、マルチサイクロンを採用することもできる。また、サイクロン７出口の微粉ダストが乾燥システム１に悪影響を及ぼすことがない程度に低濃度であれば、バグフィルタ８は省略可能であるが、その場合にも、余剰蒸気Ｓ”を排出するのであれば、後述する余剰蒸気排出部１２の下流側にバグフィルタが必要となる。
【００２９】
乾燥汚泥貯蔵タンク９は、サイクロン７及びバグフィルタ８によって回収され、或いは、外熱式ロータリー乾燥機から直接排出した乾燥有機汚泥Ｗ’を貯蔵するために設けられる。また、循環ブロワ１０は、外熱式ロータリー乾燥装置４から排出された過熱蒸気Ｓ’を循環ダクト１１を介して外熱式ロータリー乾燥装置４に戻すために設けられる。
【００３０】
余剰蒸気排出部１２は、乾燥システム１から余剰蒸気Ｓ”を排出するために備えられ、余剰蒸気排出部１２の後段には、余剰蒸気の凝縮部が備えられ、凝縮水を下水放流又は、さらに水処理設備で処理する。凝縮部は、例えば、口径の大きなダクトで構成される。又、水処理設備は、例えば、余剰蒸気の凝縮余剰蒸気排出部１２から排出された余剰蒸気Ｓ”を燃焼炉で直接的に高熱分解しても良い。
【００３１】
次に、上記構成を有する乾燥システム１の動作について、図２を参照しながら説明する。
【００３２】
受け入れた汚泥Ｗを汚泥貯蔵タンク２に一時的に貯蔵するとともに、汚泥処理に伴う消化ガスの焼却炉等からの廃熱利用の蒸気をスーパーヒータで過熱した過熱蒸気Ｓを外熱式ロータリー乾燥装置に導く。
【００３３】
外熱式ロータリー乾燥装置４に、汚泥貯蔵タンク２からの汚泥Ｗを供給装置５を介して供給するとともに、飽和蒸気発生装置３で発生する飽和蒸気を更にスーパーヒータ３２で過熱して得られる過熱蒸気Ｓをブロワ６を介して導入する。この過熱蒸気Ｓの温度は、２００℃〜５００℃程度であるため、単位体積当たりの保有熱量が大きく、汚泥Ｗを乾燥させるのに十分な熱量を有する。また、外熱式ロータリー乾燥装置４では、汚泥Ｗと過熱蒸気Ｓとが向流で直接接触するとともに、外熱式ロータリー乾燥装置は、汚泥Ｗを回転又は揺動しながら、隔壁でその移動を制限されながら乾燥させるため、汚泥Ｗは、その接触時間を増加させながら表面から乾燥することとなる。そのため、乾燥効率が向上し、従来に比較して全体的な乾燥効率が飛躍的に向上する。また、酸素を含まない過熱蒸気Ｓを用いるため、爆発の虞もない。
【００３４】
ここで、外熱式ロータリー乾燥装置４への汚泥Ｗの供給量が一時的に低下したような場合等、外熱式ロータリー乾燥装置４の出口ガス温度が高すぎる場合には、外熱式ロータリー乾燥装置４の前段で冷却空気Ｃを導入することができる。
【００３５】
次に、サイクロン７及びバグフィルタ８によって、或いは、外熱式ロータリー乾燥機４から直接排出した乾燥有機汚泥Ｗ’を回収し、回収した乾燥有機汚泥Ｗ’を乾燥汚泥貯蔵タンク９に貯蔵し、汚泥処理に伴う消化ガスの焼却炉又は、汚泥の焼却炉等の燃料としても利用することができる。また、回収した乾燥有機汚泥Ｗ’を、ブロワ（不図示）を介して前記焼成炉等とは、別の装置等に搬送して処理することもできる。さらに、回収した乾燥有機汚泥Ｗ’と、生汚泥とを混練機に導入して粒状物とした後燃料として用いることもできる。
【００３６】
一方、外熱式ロータリー乾燥装置４から排出される乾燥過熱蒸気Ｓ’を、循環ブロワ１０によって、循環ダクト１１を介してブロワ６の前段の過熱蒸気流路１３に戻す。これによって、蒸気を循環させ、外熱式ロータリー乾燥装置４内を流れる蒸気の体積を増加させ、気流乾燥に要する風量を確保する。
【００３７】
含水汚泥由来の水の蒸発により蒸気量は増加することとなるが、余剰蒸気Ｓ”は、余剰蒸気排出部１２を介して適宜外部に凝縮水Ｈとして排出する。排出部１２には、循環ガスと凝縮ガスを分岐して、凝縮ガスのみを凝縮部１４に送る方式でもよい。さらに凝縮水Ｈの水処理設備１５で処理する。凝縮部１４は、管型凝縮器、多管型凝縮器等で、水冷、空冷による凝縮が可能である。又、水処理設備１５は、水素イオン濃度を調整する機能が付与されることもある。又、余剰蒸気の排出部１２から排出された余剰蒸気Ｓ”を燃焼炉で直接的に高熱分解しても良い。燃焼炉で加熱すると同時に脱臭処理を行うこともできる。尚、余剰蒸気Ｓ”は、条件に応じて排出基準を満たせば、燃焼炉等で加熱せずに、凝縮後下水に放流することもできる。
【００３８】
尚、上記実施の形態においては、本発明にかかる含水有機汚泥の乾燥システムを下水処理場の焼却炉に適用した場合を例にとって説明したが、過熱蒸気を発生させる設備を有するか、過熱蒸気を利用することが可能なプラントであれば、本発明を適用することも勿論可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 乾燥システム
２ 汚泥貯蔵タンク
３ 飽和蒸気発生装置
４ 外熱式ロータリー乾燥装置
５ 供給装置
６ ブロワ
７ 乾燥物回収サイクロン
８ バグフィルタ
９ 乾燥汚泥貯蔵タンク
１０ 循環ブロワ
１１ 循環ダクト
１２ 余剰蒸気排出部
１３ 過熱蒸気流路
１４ 凝縮部
１５ 水処理設備
２１ 排ガス
３１ 汚泥からの消化ガスの焼却炉、汚泥の焼却炉、処理炉
３２ スーパーヒータ
１０１ 乾燥室外壁
１０２ 隔壁支持帯
１０３ 外側隔壁（ダムリング）
１０４ 内側隔壁（蒸気邪魔板）
１０５ 乾燥室ロータリー軸部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高含水有機汚泥等の含水廃棄物を乾燥させる乾燥装置、乾燥システム及び乾燥方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高含水有機汚泥等の含水廃棄物を乾燥させるにあたって、種々の装置及び方法が提案されている。例えば、特許文献１には、外気に対して気密保持された空間で被乾燥物を回転する受け皿の中に落下させる工程と、受け皿に溜まった被乾燥物を受け皿と一体的に回転させて周囲に飛散させ、受け皿を包囲する障壁に衝突付着させる工程と、飛散する乾燥物及び障壁に付着した乾燥物に過熱蒸気と燃焼排ガスの混合ガスを吹き付け、乾燥物を膨化及び乾燥させる工程と、障壁に付着した乾燥物を受け皿の下に配置したすり鉢型のスクレパーで掻き取り、掻き取った乾燥物をスクレパーの底部に設けた孔から下に落下させる工程とを備える泥状物の乾燥方法が提案されている。ここで、含水廃棄物とは、水を含む、産業廃棄物又は一般廃棄物であり、都市ごみ、汚泥を含む。
【０００３】
しかし、上記泥状物の乾燥方法では、被乾燥物を乾燥させるにあたって、過熱蒸気と燃焼排ガスとの混合ガスを利用しているため、被乾燥物を乾燥した後の処理ガス量が大量となり、処理コストが高騰するとともに、燃焼ガスに含まれる酸素によって乾燥装置等が爆発する懸念もあった。
【０００４】
そこで、特許文献２には、乾燥熱源として過熱蒸気のみを用い、内部に複数の乾燥床面を備え、各々の乾燥床面に回転するレーキを配置し、上部の供給部から供給された汚泥等の被乾燥物が、回転レーキで混合撹拌されながら、上段から下段へと移動し、循環する過熱蒸気と直接接触しながら乾燥した後、下部の排出口から排出される過熱蒸気循環型乾燥システムが提案されている。この乾燥システムによれば、過熱蒸気のみを用いるため、乾燥後の処理ガス量が低下し、ガス処理に要するコストを低減することができるとともに、乾燥用熱ガスに酸素が含まれていないため、乾燥装置等の爆発の虞もない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１１４３２７号公報
【特許文献２】特開２００６−３０８１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献２に記載の過熱蒸気のみを用いる従来の乾燥システムでは、被乾燥物が、乾燥床面に載置された状態で回転するレーキによって混合撹拌されながら、乾燥床面の上段から下段へと移動して乾燥する。そのため、被乾燥物と過熱蒸気との接触面積が比較的小さく、乾燥効率が必ずしも高いとは言えず、装置が大がかりなものとなり、装置コスト及び運転コストが高騰するという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、高含水有機汚泥等の含水廃棄物を効率よく乾燥させることができ、さらに、含水廃棄物処理設備の排熱を利用して、処理施設内で、装置コスト及び運転コストを、さらに、低減することのできる乾燥装置、乾燥システム及び乾燥方法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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、含水廃棄物を貯蔵する貯蔵タンクと、飽和蒸気を発生させる飽和蒸気発生装置と、前記飽和蒸気を過熱するスーパーヒータを有し、前記貯蔵タンクから供給された含水廃棄物と、前記スーパーヒータから供給された過熱蒸気とを直接接触させながら、該含水廃棄物を乾燥する外熱式ロータリー乾燥装置であって、乾燥装置内部を隔壁で分割して、過熱蒸気と含水廃棄物の移動を前記隔壁で制限しつつ、且つ過熱蒸気と含水廃棄物を反対方向から供給することを特徴とする外熱式ロータリー乾燥装置、を提供する。
【０００９】
そして、本発明によれば、外熱式ロータリー乾燥装置によって、含水廃棄物と、単位体積当たりの保有熱量の大きい過熱蒸気とを直接接触させ、含水廃棄物を回動又は揺動しながら、乾燥装置内部を隔壁で分割して、過熱蒸気と含水廃棄物の移動を前記隔壁で制限し、且つ過熱蒸気と含水廃棄物を反対方向から投入して乾燥させるため、含水廃棄物と過熱蒸気との接触を大幅に密にさせながら効率よく含水廃棄物を乾燥させることができる。そのため、乾燥装置の小型化を図ることができ、装置及び運転コストを低く抑えることができる。
【００１０】
また、前記含水廃棄物の乾燥装置において、前記外熱式ロータリー乾燥装置から排出された蒸気を、該外熱式ロータリー乾燥装置に戻す循環ルートを備えることもできる。蒸気を循環させることで、外熱式ロータリー乾燥装置内を流れる蒸気の余熱を捨てることなく、有効利用が可能となる。
【００１１】
前記含水廃棄物の乾燥システムにおいて、前記循環ルートから余剰蒸気を排出する排出部を備えることができ、不要な蒸気を適宜系外に排出することができる。
【００１２】
また、本発明は、外熱式ロータリー乾燥装置であって、含水廃棄物と過熱蒸気とを直接接触させながら、該含水廃棄物を乾燥することを特徴とする。この外熱式ロータリー乾燥装置を用いることにより、上述のように、含水廃棄物と過熱蒸気との接触時間を大幅に増加させながら効率よく含水廃棄物を乾燥させることが可能となり、小型の乾燥装置を用いることで、装置及び運転コストを低く抑えることができる。
【００１３】
さらに、本発明は、含水廃棄物の乾燥方法であって、外熱式ロータリー乾燥装置に、過熱蒸気を含水廃棄物と直接接触するように供給し、該含水廃棄物を乾燥することを特徴とする。この方法により、上述のように、含水廃棄物を効率よく乾燥させることができ、運転コストを低く抑えることができる。
【００１４】
前記含水廃棄物の乾燥方法において、前記過熱蒸気を発生させるための熱源として、または、外筒部の熱源として、セメント焼成装置の排熱を利用することができ、セメント焼成装置を備えたプラントに特に効果的な含水廃棄物の乾燥方法を提供することができる。
【００１５】
さらに、含水廃棄物を貯蔵する貯蔵タンクと、飽和蒸気を発生させる飽和蒸気発生装置と、前記飽和蒸気を過熱するスーパーヒータを有し、前記貯蔵タンクから供給された含水廃棄物と、前記スーパーヒータから供給された過熱蒸気とを、乾燥装置内部の内容物を移動可能に複数の隔壁で分割して、過熱蒸気と含水廃棄物の移動を前記隔壁で制限しつつ、且つ過熱蒸気と含水廃棄物を反対方向から供給することで、直接接触させながら、該含水廃棄物を乾燥する外熱式ロータリー乾燥装置と、を備える含水廃棄物の乾燥システムであって、前記外熱式ロータリー乾燥装置から排出された蒸気を、該外熱式ロータリー乾燥装置に戻す循環ルートを備え、前記循環ルートから余剰蒸気を排出する排出部を備え、循環する蒸気は、汚泥処理に伴う消化ガス又は汚泥処理の乾燥物の一部の焼却炉並びに、汚泥の焼却炉、処理炉からの廃熱を導いてスーパーヒータで加熱されることを特徴とする含水廃棄物の乾燥システム、を提供する。
【００１６】
更に、前記排出部に、余剰蒸気の凝縮部が備えられ、凝縮水を下水放流又は、水処理設備で処理する含水汚泥の乾燥システム、を提供する。
【００１７】
又、含水廃棄物と過熱蒸気とを直接接触させながら、該含水廃棄物を乾燥する回転又は揺動乾燥方法であり、前記外熱式ロータリー乾燥装置に、下水処理場の下水処理に伴う消化ガスの焼却炉又は、汚泥の焼却炉の排熱からの排熱を導いてスーパーヒータ３２で加熱された過熱蒸気を含水廃棄物と直接接触するように供給し、該含水廃棄物を乾燥することを特徴とする含水廃棄物の乾燥方法、を提供する。
【００１８】
外熱式ロータリー乾燥装置の外筒部には、セメントキルンからの排出ガスとの熱交換後の蒸気を導入し、また、これを循環し、更に乾燥の効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、含水廃棄物等の含水廃棄物を効率よく乾燥させることができ、装置コスト及び運転コストを低減することが可能となる。又、前記汚泥を他の処理場に移設することなく、前記処理施設内で、処理可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明にかかる含水廃棄物の乾燥装置を示す模式図である。
【図２】本発明にかかる含水廃棄物の乾燥システムの一実施の形態を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明の実施の形態について説明する。尚、以下の説明においては、本発明にかかる含水廃棄物の乾燥装置（以下、「乾燥装置」と略称する）、含水廃棄物の乾燥システム（以下、「乾燥システム」と略称する）を、下水処理場における含水有機汚泥の焼成設備を備えたプラントに適用した場合を例にとって説明する。
【００２２】
図１は、本発明にかかる含水有機汚泥の乾燥装置の一実施形態の乾燥室を示す模式図である。ロータリー乾燥室は、横型円筒状で、乾燥室ロータリー軸部１０５を回転軸として、回転又は、揺動する。乾燥室ロータリー軸部は、外熱ロータリー乾燥機が外部の回転体と連動して回転する方式の場合は、実際の軸部として存在せず、乾燥室中心線を中心に回転、揺動することとなる。汚泥Ｗは、供給口から乾燥室に供給され、外側隔壁で移動を制限される、一方、過熱蒸気Ｓは、飽和蒸気発生装置３及びスーパーヒータ３２からブロワ６を介して前記供給口と反対側から供給され、主に内側隔壁（蒸気邪魔板）１０４で一部が移動を制限される。こうして、汚泥Ｗと過熱蒸気Ｓは、互いにその移動を隔壁で制限されながら、密な接触を実現する。さらに汚泥Ｗは、回転又は揺動されながら、過熱蒸気Ｓとの接触を密にしながら乾燥される。乾燥装置は、回転軸に固定され、又は、他の回転体と接触して、回転または揺動される。
【００２３】
外側隔壁（ダムリング）１０３と内側隔壁（蒸気邪魔板）１０４は、円筒乾燥室断面の同一円上、または、異なる円上で、乾燥室外壁１０１に、隔壁支持帯１０２で、固定されている。
【００２４】
外熱式ロータリー乾燥装置４は、外筒部をもち、外筒部に供給する流体の熱源は、消化ガスの焼却炉、又は、汚泥の焼却炉、処理炉からの排ガスの熱を利用することができる。前記焼却炉等３１からの排熱を利用して前記焼却炉等３１からの燃焼排ガス等をスーパーヒータ３２に導いても良い。水管又は多段プレートで燃焼排ガス等と熱交換してこの熱を活用する。
【００２５】
図２は、本発明にかかる乾燥システムの一実施の形態を示し、この乾燥システム１は、含水有機汚泥等の含水有機汚泥（以下、適宜「汚泥」という）Ｗを貯蔵する汚泥貯蔵タンク２と、過熱蒸気Ｓを発生させる飽和蒸気発生装置３及びスーパーヒータ３２と、汚泥Ｗと過熱蒸気Ｓとを直接接触させながら、汚泥Ｗを乾燥する外熱式ロータリー乾燥装置４と、汚泥Ｗを外熱式ロータリー乾燥装置４に供給する供給装置５と、過熱蒸気Ｓを外熱式ロータリー乾燥装置４に供給するブロワ６と、外熱式ロータリー乾燥装置４の排気を固気分離するサイクロン７と、サイクロン７から排出される蒸気に含まれるダストを回収するバグフィルタ８と、サイクロン７及びバグフィルタ８から回収され、或いは、外熱式ロータリー乾燥機から直接排出した乾燥有機汚泥Ｗ’を貯蔵する乾燥汚泥貯蔵タンク９と、循環ブロワ１０、更に、飽和蒸気発生装置３からの飽和蒸気、又は、排出部１２で排出されずに戻ってくる循環蒸気を加熱するスーパーヒータ３２、過熱蒸気を発生するスーパーヒータ３２に排熱を供給する下水処理に伴う消化ガスの焼却炉等３１（汚泥の焼却炉、汚泥の処理炉でも良い。）とで構成される。廃熱供給の媒体は、液体でも気体でも良い。
【００２６】
汚泥貯蔵タンク２は、受け入れた汚泥Ｗを貯蔵するために設けられる。汚泥Ｗは、４０質量％以上の水分を含む高含水有機汚泥であってもよく、製紙汚泥、下水汚泥、ビルピット汚泥、食品汚泥等でもよい。汚泥貯蔵タンク２には、下部に汚泥Ｗを外熱式ロータリー乾燥装置４に供給するためのスクリューフィーダ等の供給装置５が付設される。
【００２７】
飽和蒸気発生装置３は、スーパーヒータ３２に飽和蒸気を供給し、スーパーヒータ３２は、過熱蒸気Ｓを発生させる。ブロワ６は、スーパーヒータ３２の蒸気排出側に設けられ、過熱蒸気Ｓを外熱式ロータリー乾燥装置４に供給する。スーパーヒータ３２は、消化ガスの焼却炉、又は、汚泥の焼却炉、処理炉からの排ガスを供給される。前記焼却炉等３１からの廃熱を利用して前記焼却炉等３１からの燃焼排ガス等をスーパーヒータ３２に導いて、循環蒸気等を更に過熱する。例えば、水管又は多段プレートで燃焼排ガス等熱交換してこの熱を活用する。
【００２８】
サイクロン７は、外熱式ロータリー乾燥装置４における乾燥によって得られた乾燥有機汚泥Ｗ’を回収するために備えられ、バグフィルタ８は、サイクロン７の排出ガス中のダストを回収するために備えられる。尚、サイクロン７は、図示のような１段に限定されず、多段とすることも可能であり、その場合には、後段でより細かなダストを捕集するため、後段のサイクロン程サイクロン径を小さくするのが普通である。但し、そのように構成した場合には、風量を十分に確保することができない虞もあるので、マルチサイクロンを採用することもできる。また、サイクロン７出口の微粉ダストが乾燥システム１に悪影響を及ぼすことがない程度に低濃度であれば、バグフィルタ８は省略可能であるが、その場合にも、余剰蒸気Ｓ”を排出するのであれば、後述する余剰蒸気排出部１２の下流側にバグフィルタが必要となる。
【００２９】
乾燥汚泥貯蔵タンク９は、サイクロン７及びバグフィルタ８によって回収され、或いは、外熱式ロータリー乾燥機から直接排出した乾燥有機汚泥Ｗ’を貯蔵するために設けられる。また、循環ブロワ１０は、外熱式ロータリー乾燥装置４から排出された過熱蒸気Ｓ’を循環ダクト１１を介して外熱式ロータリー乾燥装置４に戻すために設けられる。
【００３０】
余剰蒸気排出部１２は、乾燥システム１から余剰蒸気Ｓ”を排出するために備えられ、余剰蒸気排出部１２の後段には、余剰蒸気の凝縮部が備えられ、凝縮水を下水放流又は、さらに水処理設備で処理する。凝縮部は、例えば、口径の大きなダクトで構成される。又、水処理設備は、例えば、余剰蒸気の凝縮余剰蒸気排出部１２から排出された余剰蒸気Ｓ”を燃焼炉で直接的に高熱分解しても良い。
【００３１】
次に、上記構成を有する乾燥システム１の動作について、図２を参照しながら説明する。
【００３２】
受け入れた汚泥Ｗを汚泥貯蔵タンク２に一時的に貯蔵するとともに、汚泥処理に伴う消化ガスの焼却炉等からの廃熱利用の蒸気をスーパーヒータで過熱した過熱蒸気Ｓを外熱式ロータリー乾燥装置に導く。
【００３３】
外熱式ロータリー乾燥装置４に、汚泥貯蔵タンク２からの汚泥Ｗを供給装置５を介して供給するとともに、飽和蒸気発生装置３で発生する飽和蒸気を更にスーパーヒータ３２で過熱して得られる過熱蒸気Ｓをブロワ６を介して導入する。この過熱蒸気Ｓの温度は、２００℃〜５００℃程度であるため、単位体積当たりの保有熱量が大きく、汚泥Ｗを乾燥させるのに十分な熱量を有する。また、外熱式ロータリー乾燥装置４では、汚泥Ｗと過熱蒸気Ｓとが向流で直接接触するとともに、外熱式ロータリー乾燥装置は、汚泥Ｗを回転又は揺動しながら、隔壁でその移動を制限されながら乾燥させるため、汚泥Ｗは、その接触時間を増加させながら表面から乾燥することとなる。そのため、乾燥効率が向上し、従来に比較して全体的な乾燥効率が飛躍的に向上する。また、酸素を含まない過熱蒸気Ｓを用いるため、爆発の虞もない。
【００３４】
ここで、外熱式ロータリー乾燥装置４への汚泥Ｗの供給量が一時的に低下したような場合等、外熱式ロータリー乾燥装置４の出口ガス温度が高すぎる場合には、外熱式ロータリー乾燥装置４の前段で冷却空気Ｃを導入することができる。
【００３５】
次に、サイクロン７及びバグフィルタ８によって、或いは、外熱式ロータリー乾燥機４から直接排出した乾燥有機汚泥Ｗ’を回収し、回収した乾燥有機汚泥Ｗ’を乾燥汚泥貯蔵タンク９に貯蔵し、汚泥処理に伴う消化ガスの焼却炉又は、汚泥の焼却炉等の燃料としても利用することができる。また、回収した乾燥有機汚泥Ｗ’を、ブロワ（不図示）を介して前記焼成炉等とは、別の装置等に搬送して処理することもできる。さらに、回収した乾燥有機汚泥Ｗ’と、生汚泥とを混練機に導入して粒状物とした後燃料として用いることもできる。
【００３６】
一方、外熱式ロータリー乾燥装置４から排出される乾燥過熱蒸気Ｓ’を、循環ブロワ１０によって、循環ダクト１１を介してブロワ６の前段の過熱蒸気流路１３に戻す。これによって、蒸気を循環させ、外熱式ロータリー乾燥装置４内を流れる蒸気の体積を増加させ、気流乾燥に要する風量を確保する。
【００３７】
含水汚泥由来の水の蒸発により蒸気量は増加することとなるが、余剰蒸気Ｓ”は、余剰蒸気排出部１２を介して適宜外部に凝縮水Ｈとして排出する。排出部１２には、循環ガスと凝縮ガスを分岐して、凝縮ガスのみを凝縮部１４に送る方式でもよい。さらに凝縮水Ｈの水処理設備１５で処理する。凝縮部１４は、管型凝縮器、多管型凝縮器等で、水冷、空冷による凝縮が可能である。又、水処理設備１５は、水素イオン濃度を調整する機能が付与されることもある。又、余剰蒸気の排出部１２から排出された余剰蒸気Ｓ”を燃焼炉で直接的に高熱分解しても良い。燃焼炉で加熱すると同時に脱臭処理を行うこともできる。尚、余剰蒸気Ｓ”は、条件に応じて排出基準を満たせば、燃焼炉等で加熱せずに、凝縮後下水に放流することもできる。
【００３８】
尚、上記実施の形態においては、本発明にかかる含水有機汚泥の乾燥システムを下水処理場の焼却炉に適用した場合を例にとって説明したが、過熱蒸気を発生させる設備を有するか、過熱蒸気を利用することが可能なプラントであれば、本発明を適用することも勿論可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 乾燥システム
２ 汚泥貯蔵タンク
３ 飽和蒸気発生装置
４ 外熱式ロータリー乾燥装置
５ 供給装置
６ ブロワ
７ 乾燥物回収サイクロン
８ バグフィルタ
９ 乾燥汚泥貯蔵タンク
１０ 循環ブロワ
１１ 循環ダクト
１２ 余剰蒸気排出部
１３ 過熱蒸気流路
１４ 凝縮部
１５ 水処理設備
２１ 排ガス
３１ 汚泥からの消化ガスの焼却炉、汚泥の焼却炉、処理炉
３２ スーパーヒータ
１０１ 乾燥室外壁
１０２ 隔壁支持帯
１０３ 外側隔壁（ダムリング）
１０４ 内側隔壁（蒸気邪魔板）
１０５ 乾燥室ロータリー軸部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
含水廃棄物を貯蔵する貯蔵タンクと、
飽和蒸気を発生させる飽和蒸気発生装置と、
前記飽和蒸気を過熱するスーパーヒータを有し、
前記貯蔵タンクから供給された含水廃棄物と、前記スーパーヒータから供給された過熱蒸気とを直接接触させながら、該含水廃棄物を乾燥する外熱式ロータリー乾燥装置であって、乾燥装置内部を隔壁で分割して、過熱蒸気と含水廃棄物の移動を前記隔壁で制限しつつ、且つ過熱蒸気と含水廃棄物を反対方向から供給することを特徴とする外熱式ロータリー乾燥装置。
【請求項２】
含水廃棄物を貯蔵する貯蔵タンクと、
飽和蒸気を発生させる飽和蒸気発生装置と、
前記飽和蒸気を過熱するスーパーヒータを有し、
前記貯蔵タンクから供給された含水廃棄物と、前記スーパーヒータから供給された過熱蒸気とを、乾燥装置内部の内容物を移動可能に複数の隔壁で分割して、過熱蒸気と含水廃棄物の移動を前記隔壁で制限しつつ、且つ過熱蒸気と含水廃棄物を反対方向から供給することで、直接接触させながら、該含水廃棄物を乾燥する外熱式ロータリー乾燥装置と、
を備える含水廃棄物の乾燥システムであって、
前記外熱式ロータリー乾燥装置から排出された蒸気を、該外熱式ロータリー乾燥装置に戻す循環ルートを備え、前記循環ルートから余剰蒸気を排出する排出部を備え、循環する蒸気は、汚泥処理に伴う消化ガス又は汚泥処理の乾燥物の一部の焼却炉並びに、汚泥の焼却炉、処理炉からの廃熱を導いてスーパーヒータで加熱されることを特徴とする含水廃棄物の乾燥システム。
【請求項３】
更に、前記排出部に、余剰蒸気の凝縮部が備えられ、凝縮水を下水放流又は、水処理設備で処理する請求項２記載の含水汚泥の乾燥システム。
【請求項４】
含水廃棄物と過熱蒸気とを直接接触させながら、該含水廃棄物を乾燥する回転又は揺動乾燥方法であり、前記外熱式ロータリー乾燥装置に、下水処理場の下水処理に伴う消化ガスの焼却炉又は、汚泥の焼却炉の排熱からの排熱を導いてスーパーヒータ３２で加熱された過熱蒸気を含水廃棄物と直接接触するように供給し、該含水廃棄物を乾燥することを特徴とする含水廃棄物の乾燥方法。
【請求項１】
含水廃棄物を貯蔵する貯蔵タンクと、
飽和蒸気を発生させる飽和蒸気発生装置と、
前記飽和蒸気を過熱するスーパーヒータを有し、
前記貯蔵タンクから供給された含水廃棄物と、前記スーパーヒータから供給された過熱蒸気とを直接接触させながら、該含水廃棄物を乾燥する外熱式ロータリー乾燥装置であって、乾燥装置内部を隔壁で分割して、過熱蒸気と含水廃棄物の移動を前記隔壁で制限しつつ、且つ過熱蒸気と含水廃棄物を反対方向から供給することを特徴とする外熱式ロータリー乾燥装置。
【請求項２】
含水廃棄物を貯蔵する貯蔵タンクと、
飽和蒸気を発生させる飽和蒸気発生装置と、
前記飽和蒸気を過熱するスーパーヒータを有し、
前記貯蔵タンクから供給された含水廃棄物と、前記スーパーヒータから供給された過熱蒸気とを、乾燥装置内部の内容物を移動可能に複数の隔壁で分割して、過熱蒸気と含水廃棄物の移動を前記隔壁で制限しつつ、且つ過熱蒸気と含水廃棄物を反対方向から供給することで、直接接触させながら、該含水廃棄物を乾燥する外熱式ロータリー乾燥装置と、
を備える含水廃棄物の乾燥システムであって、
前記外熱式ロータリー乾燥装置から排出された蒸気を、該外熱式ロータリー乾燥装置に戻す循環ルートを備え、前記循環ルートから余剰蒸気を排出する排出部を備え、循環する蒸気は、汚泥処理に伴う消化ガス又は汚泥処理の乾燥物の一部の焼却炉並びに、汚泥の焼却炉、処理炉からの廃熱を導いてスーパーヒータで加熱されることを特徴とする含水廃棄物の乾燥システム。
【請求項３】
更に、前記排出部に、余剰蒸気の凝縮部が備えられ、凝縮水を下水放流又は、水処理設備で処理する請求項２記載の含水汚泥の乾燥システム。
【請求項４】
含水廃棄物と過熱蒸気とを直接接触させながら、該含水廃棄物を乾燥する回転又は揺動乾燥方法であり、前記外熱式ロータリー乾燥装置に、下水処理場の下水処理に伴う消化ガスの焼却炉又は、汚泥の焼却炉の排熱からの排熱を導いてスーパーヒータ３２で加熱された過熱蒸気を含水廃棄物と直接接触するように供給し、該含水廃棄物を乾燥することを特徴とする含水廃棄物の乾燥方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−２１６６９０（Ｐ２０１０−２１６６９０Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６２１８７（Ｐ２００９−６２１８７）
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【出願人】（００００００２４０）太平洋セメント株式会社 (1,449)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【出願人】（００００００２４０）太平洋セメント株式会社 (1,449)
【Ｆターム（参考）】
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