特許 6862729 流動層乾燥機及びこれを用いた流動層乾燥システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6862729

(24)【登録日】2021年4月5日

(45)【発行日】2021年4月21日

(54)【発明の名称】流動層乾燥機及びこれを用いた流動層乾燥システム

(51)【国際特許分類】

   F26B 3/08 20060101AFI20210412BHJP

   F26B 3/084 20060101ALI20210412BHJP

   F26B 25/00 20060101ALI20210412BHJP

【ＦＩ】

   F26B3/08

   F26B3/084

   F26B25/00 F

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-180729(P2016-180729)

(22)【出願日】2016年9月15日

(65)【公開番号】特開2018-44732(P2018-44732A)

(43)【公開日】2018年3月22日

【審査請求日】2019年7月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】110000512

【氏名又は名称】特許業務法人山田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】内藤 俊之

【審査官】 岩瀬 昌治

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５２−１３６０８３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭４８−０４８２５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１３７３０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１４３０８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２６Ｂ ３／０８

Ｆ２６Ｂ ３／０８４

Ｆ２６Ｂ ２５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

平面視で渦巻状の通路をなすよう区画された乾燥室と、
該乾燥室に流動化ガスを送給する送風箱と、
前記乾燥室に被乾燥物を投入するための投入口と、
前記乾燥室から被乾燥物を排出するための排出口を備えた乾燥炉を備え、
前記乾燥室に投入された被乾燥物と、前記乾燥室に送給される流動化ガスにより流動層を形成し、該流動層を前記乾燥室により構成される渦巻状の通路に沿って移動させながら被乾燥物の水分を除去するよう構成され、
前記投入口は、前記渦巻状の通路をなす乾燥室の中央部に備えられ、前記排出口は、前記渦巻状の通路をなす乾燥室の周縁部に備えられ、
前記乾燥室内の温度は中央部ほど高く、周縁部へ向かうほど低くなるよう構成された流動層乾燥機。

【請求項2】

前記乾燥室の床面は、前記乾燥室の上流から下流へ向かって下り勾配をなす、請求項１に記載の流動層乾燥機。

【請求項3】

前記乾燥室に、内部に熱媒体を流通させて流動層を加熱する伝熱管を備えた、請求項１又は２に記載の流動層乾燥機。

【請求項4】

前記排出口における被乾燥物の含水量を監視する含水量センサと、前記含水量に応じて、前記投入口に投入される被乾燥物の量又は前記乾燥室に送給される流動化ガスの量の少なくとも一方を制御する制御装置を備えた、請求項１又は２に記載の流動層乾燥機を用いた流動層乾燥システム。

【請求項5】

前記排出口における被乾燥物の含水量を監視する含水量センサと、前記含水量に応じて、前記投入口に投入される被乾燥物の量又は前記乾燥室に送給される流動化ガスの量若しくは前記伝熱管に送給される熱媒体の量の少なくとも一つを制御する制御装置を備えた、請求項３に記載の流動層乾燥機を用いた流動層乾燥システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、褐炭等の含水物に流動化ガスを送給して流動層を形成し、流動させながら水分を除去する流動層乾燥機、及びこれを用いた流動層乾燥システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、無煙炭や瀝青炭といった高品位炭のほかに、安価な褐炭等の低品位炭を燃料として用いる試みが進められているが、こうした低品位炭は、含水量が多いため、燃焼に先立って乾燥させる必要がある。

【0003】

褐炭等の乾燥には、流動層式の乾燥機が用いられることが一般的であり、この種の流動層乾燥機に関連する先行技術文献として、例えば、下記の特許文献１等がある。特許文献１に記載された流動層乾燥機（流動層乾燥装置）では、乾燥炉内に画成した乾燥室に褐炭を供給する一方、前記乾燥室の下部のチャンバ室からガス分散板を介して水蒸気や窒素等の流動化ガスを導入して流動層を形成し、該流動層を加熱しつつ流動させるようになっている。流動層は、上流側の第１乾燥室から下流側の第２乾燥室へ流動する過程で徐々に水分を除去される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−２２５５１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１に記載の如き乾燥機では、乾燥炉は例えば上流から下流にかけて直線的な形状の流路を有する縦長の直方体状に形成されている。そして、こうした直線状の流路を有する乾燥炉では、容積に対して表面積が大きいため、表面からの放熱により多量の熱エネルギーが散逸し、乾燥の効率が低下してしまうという問題があった。また、通路の長さがそのまま乾燥炉全体の長さに反映されるため、乾燥炉自体の寸法が大きくなってしまうほか、放熱を抑える目的で乾燥炉の周囲に大量の断熱材を設置する必要もあり、装置全体が大型になってしまうという問題も抱えていた。

【0006】

本発明は、斯かる実情に鑑み、乾燥炉表面からの放熱を抑えて乾燥に係る熱効率を向上し得る流動層乾燥機及びこれを用いた流動層乾燥システムを提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、平面視で渦巻状の通路をなすよう区画された乾燥室と、該乾燥室に流動化ガスを送給する送風箱と、前記乾燥室に被乾燥物を投入するための投入口と、前記乾燥室から被乾燥物を排出するための排出口を備えた乾燥炉を備え、前記乾燥室に投入された被乾燥物と、前記乾燥室に送給される流動化ガスにより流動層を形成し、該流動層を前記乾燥室により構成される渦巻状の通路に沿って移動させながら被乾燥物の水分を除去するよう構成され、前記投入口は、前記渦巻状の通路をなす乾燥室の中央部に備えられ、前記排出口は、前記渦巻状の通路をなす乾燥室の周縁部に備えられ、前記乾燥室内の温度は中央部ほど高く、周縁部へ向かうほど低くなるよう構成された流動層乾燥機にかかるものである。

【0008】

本発明の流動層乾燥機において、前記乾燥室の床面は、前記乾燥室の上流から下流へ向かって下り勾配をなすことが好ましい。

【0010】

本発明の流動層乾燥機においては、前記乾燥室に、内部に熱媒体を流通させて流動層を加熱する伝熱管を備えることが好ましい。

【0011】

また、本発明は、前記排出口における被乾燥物の含水量を監視する含水量センサと、前記含水量に応じて、前記投入口に投入される被乾燥物の量又は前記乾燥室に送給される流動化ガスの量の少なくとも一方を制御する制御装置を備えた、上述の流動層乾燥機を用いた流動層乾燥システムにかかるものである。

【0012】

また、本発明は、前記排出口における被乾燥物の含水量を監視する含水量センサと、前記含水量に応じて、前記投入口に投入される被乾燥物の量又は前記乾燥室に送給される流動化ガスの量若しくは前記伝熱管に送給される熱媒体の量の少なくとも一つを制御する制御装置を備えた、上述の流動層乾燥機を用いた流動層乾燥システムにかかるものである。

【発明の効果】

【0013】

本発明の流動層乾燥機及びこれを用いた流動層乾燥システムによれば、乾燥炉表面からの放熱を抑えて乾燥に係る熱効率を向上し得るという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明を適用した流動層乾燥機及び流動層乾燥システムの全体構成の一例を示す概要図である。

【図2】本発明を適用した流動層乾燥機の乾燥炉の形態の一例を示す斜視図である。

【図3】本発明を適用した流動層乾燥機の乾燥炉の形態の一例を示す平断面図であり、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視相当図である。

【図4】本発明を適用した流動層乾燥機の乾燥炉の形態の一例を示す底面図であり、図２のＩＶ−ＩＶ矢視相当図である。

【図5】本発明を適用した流動層乾燥機の乾燥炉の形態の一例を示す正断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

【0016】

図１〜図５は本発明の実施による流動層乾燥機及びこれを用いた流動層乾燥システムの形態の一例を示している。図１は本実施例の流動層乾燥システムの全体構成を示しており、流動層乾燥機１は、乾燥炉２内に画成した乾燥室３に、コンベヤの終端にホッパを備えた投入装置４から投入口５を介して褐炭等の被乾燥物Ｃを投入し、該被乾燥物Ｃを流動させつつ乾燥室３内を移動させる過程で水分を除去し、排出口６から取り出した被乾燥物Ｃをバーナ７へ供給するようになっている。

【0017】

乾燥炉２は、図２に示す如き略円筒形状に形成されており、その内部には平面視で渦巻状に区画された通路が形成され、この通路が乾燥室３を構成している。渦巻状の乾燥室３は、中央側を上流、周縁側を下流とし、乾燥炉２中央部の上面に開口された投入口５から投入された被乾燥物Ｃを、平面視で時計回りに渦巻状に移動させ、周縁部（図２では右側）に備えた排出口６から排出するようになっている。乾燥室３の床面８は、上流から下流に向かって下り勾配をなしており、投入口５の直下において最も高く、排出口６の位置で最も低く設定されている。床面８は、乾燥室３のなす渦巻状の通路に沿って、例えば３°以上３０°以下の滑らかな勾配をなしている。

【0018】

床面８はまた、多数の穴を備えたガス分散板として構成されており、この床面８により乾燥室３の下に画成された乾燥炉２内の空間は、乾燥室３に流動化ガスを送給するための送風箱９として構成されている。そして、この送風箱９から乾燥室３へ床面８を介して流動化ガスを送り込み、乾燥室３内で被乾燥物Ｃと共に流動層Ｆを形成するようになっている。

【0019】

本実施例では、流動化ガスとして、乾燥室３の形成する通路の上流側に送給される第一の流動化ガスと、下流側に送給される第二の流動化ガスの二種類の流動化ガスを用いる。第一の流動化ガスとしては、加熱した水蒸気Ｗと用い、第二の流動化ガスとしては、空気Ａを用いている。尚、第一及び第二の流動化ガスとしては、ここに挙げた水蒸気Ｗ及び空気Ａのほか、種々の気体を用いることができ、例えば、第二の流動化ガスとしては、窒素や二酸化炭素といった不活性ガスを用いることができる。ただし、費用面からは空気を用いることが最も好適であると考えられる。また、第一の流動化ガスとしても、空気や窒素、二酸化炭素等を用いることが可能であるが、後述する排気ライン１３から排出される気体から潜熱を回収して利用する場合には、効率の良い潜熱のためには水蒸気Ｗを用いることが好適である。

【0020】

被乾燥物Ｃの通路である乾燥室３は、仕切板１０によって複数に区画されている。本実施例では、図３に示す如く、平面視で乾燥炉２の半径方向に一直線に配列した計３枚の仕切板１０により、渦巻状の乾燥室３は上流側から順に第一乾燥室３ａ、第二乾燥室３ｂ、第三乾燥室３ｃの３つに区切られている。各仕切板１０は、通路である乾燥室３を完全に閉塞してはおらず、上下に被乾燥物Ｃを通過させるための隙間が空けられている。

【0021】

送風箱９は、図２及び図４、図５に示す如く、隔壁１８により第一の送風箱９ａと第二の送風箱９ｂとに分割されている。この隔壁１８は、周方向に延びる隔壁１８ａと径方向に延びる隔壁１８ｂとにより平面視で閉断面をなしており、周方向の隔壁１８ａ、及び径方向の隔壁１８ｂは、床面８を介して送風箱９の直上に位置する第二乾燥室３ｂと第三乾燥室３ｃとの境界に対応した位置に配置されている。すなわち、周方向の隔壁１８ａは第二乾燥室３ｂと第三乾燥室３ｃの間を径方向に隔てる渦巻状の壁の直下に位置し、径方向の隔壁１８ｂは、第二乾燥室３ｂと第三乾燥室３ｃの間を周方向に隔てる仕切板１０の直下に位置している。こうして、送風箱９は、平面視で中心側に位置して第一乾燥室３ａ及び第二乾燥室３ｂに第一の流動化ガスを送給する第一の送風箱９ａと、周縁側に位置して第三乾燥室３ｃ（下流側の乾燥室３）へ第二の流動化ガスを送給する第二の送風箱９ｂとに分割される。第一の送風箱９ａには、ボイラのタービン等である加熱装置１１（図１参照）にて加熱された水蒸気Ｗが供給され、該水蒸気Ｗは第一の流動化ガスとして第一の送風箱９ａから床面８を介して第一乾燥室３ａと第二乾燥室３ｂへ送り込まれ、被乾燥物Ｃと共に流動層Ｆを形成する。一方、第二の送風箱９ｂには第二の流動化ガスとして空気Ａが供給され、ここから床面８を介して第三乾燥室３ｃへ送り込まれ、被乾燥物Ｃと共に流動層Ｆを形成するようになっている。

【0022】

また、図２〜図５に示す如く、上流側の乾燥室３（第一乾燥室３ａ、第二乾燥室３ｂ、）には、加熱装置１１（図１参照）から送られる水蒸気Ｗを内部に流通させる伝熱管１２が備えられており、乾燥室３内を加熱するようになっている。すなわち、加熱装置１１で加熱される水蒸気Ｗは、乾燥室３内で被乾燥物Ｃと共に流動層Ｆを形成する役割のほか、熱媒体として流動層Ｆを加熱する役割をも担っている。伝熱管１２は、第一乾燥室３ａ内に床面８を貫通して下方から入り込み、上下に蛇行しながら通路に沿って下流へ向かって延びた後、仕切板１０を迂回して第二乾燥室３ｂに入り込み、さらに蛇行しながら下流へ向かって延びた後、再び床面８を貫通して下方へ抜けるように配されている。このように、伝熱管１２は乾燥室３内の空間を蛇行することで、流動層Ｆとの接触面積を大きく取って熱媒体の熱を流動層Ｆに効率良く伝達するようになっている。伝熱管１２を通過した熱媒体としての水蒸気Ｗは加熱装置１１に戻され（図１参照）、再度加熱されて伝熱管１２ないし第一の送風箱９ａに送られる。尚、本実施例では第一乾燥室３ａから第二乾燥室３ｂにわたって伝熱管１２を備えているが、図２中では説明の都合上、第一乾燥室３ａ内の伝熱管１２のみを図示している。また、図１中に示す伝熱管１２は、実際の形状を正確に反映したものではなく、伝熱管１２の大まかな配置を概略的に示すものである。

【0023】

乾燥炉２上部の適宜位置には排気ライン１３が備えられており、乾燥室３内に流動化ガスとして送り込まれた水蒸気Ｗや空気Ａを含む気体は、この排気ライン１３から適宜排出されるようになっている。

【0024】

図１に示す如く、排出口６からバーナ７へ被乾燥物Ｃを供給するラインには含水量センサ１４が備えられており、排出口６から排出される被乾燥物Ｃ中の含水量を監視するようになっている。含水量センサ１４で検出された被乾燥物Ｃの含水量は、含水量信号１４ａとして制御装置１５に入力される。

【0025】

制御装置１５は、流動層乾燥機１の運転を監視し制御する装置であり、本実施例の場合、さらに第一の送風箱９ａ及び伝熱管１２に供給される水蒸気Ｗの量や、投入口５から投入される被乾燥物Ｃの量をも制御するようになっている。

【0026】

すなわち、加熱装置１１からは水蒸気Ｗが加熱されて第一の送風箱９ａないし伝熱管１２にそれぞれ供給されるようになっているが、第一の送風箱９ａ及び伝熱管１２に水蒸気Ｗを供給するラインには、それぞれ流動化ガス供給バルブ１６及び熱媒体供給バルブ１７が備えられている。そして、制御装置１５は、この流動化ガス供給バルブ１６及び熱媒体供給バルブ１７の開度をそれぞれ流動化ガス制御信号１６ａ又は熱媒体制御信号１７ａの入力により操作し、第一の送風箱９ａや伝熱管１２に流動化ガスないし熱媒体として供給される水蒸気Ｗの量を制御するようになっている。

【0027】

また、投入口５にはコンベヤやホッパを備えた投入装置４から被乾燥物Ｃが投入されるが、制御装置１５は、投入量信号４ａの入力により、例えば投入装置４を構成するコンベヤの運搬速度を制御し、乾燥室３へ投入される被乾燥物Ｃの量を制御するようになっている。

【0028】

尚、流動層乾燥機１を含む流動層乾燥システムの全体構成は、ここに示した例に限定されない。例えば、排気ライン１３から回収した気体は、集塵機にて煤等の固体分を除いた後、加圧して熱媒体又は流動化ガスとして伝熱管１２や送風箱９に送り込み、回収した水蒸気Ｗに含まれる潜熱を流動層Ｆの加熱に再利用するよう構成することもできる。また例えば、伝熱管１２内を流通する水蒸気Ｗ中に発生した凝縮水を回収し、残った気体分を流動化ガスとして送風箱９に送り込むよう構成することもできる。その他、流動化ガスや熱媒体の流路構成は適宜変更し得る。

【0029】

次に、上記した本実施例の作動を説明する。

【0030】

褐炭等である被乾燥物Ｃは、図示しないミル等により適当な大きさの粒状に粉砕された後、投入装置４を介して投入口５から第一乾燥室３ａへ投入される（図１及び図２、図５参照）。第一乾燥室３ａへ投入された被乾燥物Ｃは、第一の送風箱９ａからガス分散板である床面８を介して送給される流動化ガスとしての水蒸気Ｗと共に流動層Ｆを形成し、渦巻状の通路の一部として形成された第一乾燥室３ａ内を下流へ向かう。床面８は、上述の如く下流へ向かって下り勾配をなしているため、流動層Ｆは重力に従って自動的に床面８上を下流へ移動する。

【0031】

ここで、床面８の勾配は、被乾燥物Ｃの粒径や密度、粘性といった物性や、これによる乾燥室３内での流動のしやすさ、さらに乾燥炉２の性能や乾燥室３の寸法その他の条件に合わせ、被乾燥物Ｃが乾燥室３内をスムーズに移動し、且つ投入口５から排出口６までの移動の過程で十分に水分を除去されるよう、適宜設定すれば良い。

【0032】

流動層Ｆは、第一乾燥室３ａ内を移動する間、第一の流動化ガスとして送り込まれる水蒸気Ｗの熱により、被乾燥物Ｃに含まれる水分を水蒸気として放出していく。これに加え、流動層Ｆは伝熱管１２内を流通する熱媒体としての水蒸気Ｗとも熱交換を行い、この熱によっても水分が放出される。放出された水蒸気は、乾燥室３上方の排気ライン１３から適宜排出される。

【0033】

第一乾燥室３ａとその下流側の第二乾燥室３ｂとの間は仕切板１０によって隔てられているが、仕切板１０の上下には隙間が空けられているので、被乾燥物Ｃを含む流動層Ｆは仕切板１０の下側を潜るか、仕切板１０の上側を乗り越えて第二乾燥室３ｂに流入する。こうすることで、第一乾燥室３ａ内に形成された流動層Ｆは大部分が第一乾燥室３ａ内に留まりつつ、一部ずつ第二乾燥室３ｂへ移動するようになっており、被乾燥物Ｃが十分に水分を除去されないまま速やかに下流へ流されていくことを防止するようになっている。すなわち、仕切板１０は第一乾燥室３ａから第二乾燥室３ｂへの流動層Ｆの移動を遮りつつ部分的に許容し、流動層Ｆの移動の速さを制御する邪魔板として働く。

【0034】

仕切板１０は、ここで説明した以外にも種々の構成を取り得る。例えば、本実施例では仕切板１０の枚数を３枚としているが、乾燥炉２の大きさや性能を考慮してこれより多くしても良いし、少なくすることもできる。また、本実施例では渦巻状の通路をなす乾燥室３に対し、３枚の仕切板１０を平面視で半径方向に一直線に配置しており、通路の長さは下流側に位置する乾燥室３ほど長くなっているが、この配置を変更し、例えば各乾燥室３の長さが等しくなるように仕切板１０を配しても良い。また、本実施例では仕切板１０の上下に開口を備えているが、この上下の開口の大きさないし高さは適宜変更でき、例えば、被乾燥物Ｃとして粒径の大きな物体を扱う場合には、詰まり防止のために仕切板１０の下側の開口を大きくする等の調整を加えることができる。あるいは、例えば最も上流に位置する仕切板１０は下側にのみ開口を備え、その下流に位置する仕切板１０は上側にのみ開口を備え、さらにその下流に位置する仕切板１０は下側にのみ開口を備えるようにして、流動層Ｆが乾燥室３内を互い違いに上下に蛇行しながら移動するよう、仕切板１０により流路を構成することもできる。その他、被乾燥物Ｃの性質や、乾燥室３の寸法等に応じ、仕切板１０の枚数や配置は床面８の勾配と共に適宜設定すべきである。

【0035】

第二乾燥室３ｂへ移動した流動層Ｆは、さらに第一の流動化ガスとしての水蒸気Ｗを供給され、また伝熱管１２を介して加熱されつつ、渦巻状の通路に沿って下流へ向かい、その過程で水分を除去されていく。そして、仕切板１０を越えて下流側の乾燥室３にあたる第三乾燥室３ｃに到達すると、供給される流動化ガスがここで第一の流動化ガスである水蒸気Ｗから第二の流動化ガスである空気Ａに切り替わる。また、この第三乾燥室３ｃには伝熱管１２が備えられておらず、熱媒体としての水蒸気Ｗによる加熱が行われない。被乾燥物Ｃと水蒸気Ｗに加えて空気Ａを含む流動層Ｆは、第三乾燥室３ｃ内を排出口６に向かって移動する間、水分を放出しながら温度を低下させていく。この間、流動層Ｆを構成する流動化ガスを徐々に空気Ａに置き換えつつ、ゆっくりと温度を低下させていくことで、飽和水蒸気圧を下げながら流動層Ｆ中の水分を除去していくことができる。

【0036】

ここで、本実施例では上流側の乾燥室３ａ、３ｂにのみ伝熱管１２を備えた構成としているが、乾燥室３内における熱効率その他の条件に鑑みて、下流側の乾燥室３ｃにも加熱が必要である場合には、適宜伝熱管１２を配置するようにしても良い。逆に、第二乾燥室３ｂにおいては伝熱管１２を省略し、第一乾燥室３ａにのみ伝熱管を配することもできる。また、伝熱管１２は一本ではなく複数備えても良い。あるいは、例えば第一乾燥室３ａ、第二乾燥室３ｂ、第三乾燥室３ｃの各乾燥室３毎に伝熱管１２を別々に備えることもできる。その他、伝熱管１２は加熱の効率や熱媒体の流通性、流動層Ｆとの接触性等を考慮して種々の構成を取り得る。

【0037】

制御装置１５では、排出口６から排出される被乾燥物Ｃ中の含水量を含水量センサ１４からの含水量信号１４ａにて監視し、検出される含水量に応じて流動化ガス供給バルブ１６や熱媒体供給バルブ１７に流動化ガス制御信号１６ａ又は熱媒体制御信号１７ａを入力し、開度を制御している。また、制御装置１５は、前記含水量に応じて投入装置４に供給量信号４ａを入力し、被乾燥物Ｃの投入量を制御している。こうすることで、上流側の乾燥室３（第一乾燥室３ａ、第二乾燥室３ｂ）内における流動化や加熱の状況を最適化するようになっている（図１参照）。

【0038】

すなわち、乾燥室３内に流動化ガスないし熱媒体としての水蒸気Ｗを介し送り込まれる熱エネルギーは、多いほど被乾燥物Ｃを素早く乾燥することができるが、一方で、水蒸気Ｗはボイラのタービン等である加熱装置１１にて加熱されることで熱エネルギーを得ており、省エネルギーの観点からは乾燥室３に加えられる熱エネルギーは被乾燥物Ｃに対してなるべく少ない方が良い。そこで、本実施例では、排出口６から排出される乾燥後の被乾燥物Ｃ中の含水量を常時監視し、これに応じて第一の送風箱９ａや伝熱管１２へ供給する水蒸気Ｗの量や、乾燥室３に投入する被乾燥物Ｃの量を調整するようにしている。つまり、含水量信号１４ａとして検出される含水量が所定の閾値より少なければ第一の送風箱９ａや伝熱管１２へ送り込む水蒸気Ｗの量を減少させ、あるいは乾燥室３に投入する被乾燥物Ｃの量を増加させる。反対に、前記含水量が別の所定の閾値より多い場合には、第一の送風箱９ａや伝熱管１２へ送り込む水蒸気Ｗの量を増加させ、あるいは乾燥室３に投入する被乾燥物Ｃの量を減少させる。ここで、水蒸気Ｗの供給量や被乾燥物Ｃの投入量の操作は、適宜選択し又は組み合わせて実行するよう制御装置１５を構成すれば良い。すなわち、流動化ガス供給バルブ１６の開度、熱媒体供給バルブ１７の開度、被乾燥物Ｃの供給量は、前記含水量に応じていずれかのみを操作するようにしても良いし、また、状況に合わせてそれぞれを組み合わせつつ制御するようにしても良い。また、前記「所定の閾値」及び「別の所定の閾値」は、被乾燥物Ｃの性質や、乾燥室３の熱効率その他の条件により適宜設定される。

【0039】

以上の工程により、例えば被乾燥物Ｃが褐炭である場合、投入口５への投入時には７０％程度の水分を含有しているが、乾燥室３を移動する間に水分が放出される結果、排出口６からの排出時には２０％程度にまで含水量が低下する。また、流動層Ｆの温度は、投入口５付近では１００℃前後の高温であるが、第二乾燥室３ｂでは７０℃前後に低下し、さらに第三乾燥室３ｃへと至る過程で冷却されて排出口６付近では２０℃程度の常温にまで低下する。

【0040】

ここで、本実施例の流動層乾燥機１の場合、乾燥室３は上述の如く全体として渦巻状の通路を形成しているので、乾燥室３内の温度は中央部ほど高く、周縁部へ向かうほど低くなる勾配をなしている。そして、第一乾燥室３ａは径方向外側にて第二乾燥室３ｂと隣接し、該第二乾燥室３ｂは径方向外側にて第三乾燥室３ｃに隣接している。この構成により、乾燥炉２全体のエネルギー効率を向上している。

【0041】

すなわち、上述の如く、従来の縦長の乾燥炉では容積に対する表面積が大きいために外部空間への放熱量が多いという問題があり、特に温度の高い上流側の通路において、この問題は顕著であった。そこで、本実施例の流動層乾燥機１では、乾燥室３を渦巻状の通路として構成することで、従来の縦長の乾燥炉と比較して乾燥炉２全体の寸法を小さくすると共に容積に対して表面積を小さくし、表面からの放熱を抑えるようにしている。

【0042】

しかも、渦巻状に区画された乾燥室３では、互いに上流と下流の関係にある通路同士が隣接する関係にあるため、該隣接する乾燥室３同士の間で熱交換が行われる。したがって、第一乾燥室３ａからの放熱は隣接する第二乾燥室３ｂにて部分的に回収し、さらに該第二乾燥室３ｂからの放熱は隣接する第三乾燥室３ｃにて部分的に回収し、被乾燥物Ｃからの水分の放出に利用することができる。こうして、通路の上流にて加えられた熱エネルギーの多くが外部空間へ放熱される代わりに下流の通路に伝達されるので、熱エネルギーの再利用が図られて乾燥炉２全体に供給すべき熱エネルギー量を低減することができるようになっている。

【0043】

ここで、本実施例では、渦巻状の通路をなす乾燥室３の中央部に投入口５を、周縁部に排出口６を備え、乾燥室３の中央側を上流、周縁側を下流としているが、反対に、乾燥室３の周縁部に投入口５を、中央部に排出口６を備え、乾燥室３の周縁側を上流、中央側を下流として構成することも可能である。ただし、熱効率の面からは中央側を上流とすることが好ましい。流動層乾燥機では、乾燥室の上流側は下流側と比較して高温であるため、上流側の通路を外界との接触面積の多い周縁側に配置すると、ここから外界への熱エネルギーの散逸量が大きくなってしまうからである。本実施例では、高温となる上流側の通路を中央部に、上流側より低温となる下流側の通路を周縁部に配置することで、より多くの熱エネルギーを回収し、熱効率を一層向上するようにしている。

【0044】

また、従来の流動層乾燥機では、熱の漏洩を抑えるため、乾燥室の周囲に大量の断熱材の設置をも必要としていたが、本実施例の流動層乾燥機１では、隣接する乾燥室３間では上述の如く熱エネルギーを回収することができ、ここには断熱材を設置する必要がない。したがって、断熱材の設置にかかるコストを抑えると共に乾燥炉２のさらなる小型化を図ることができる。

【0045】

尚、本実施例の流動層乾燥機１ないしこれを用いた流動層乾燥システムでは、被乾燥物Ｃとして褐炭に限らず、泥炭や亜瀝青炭等、他の種類の石炭を利用することもでき、また、石炭以外にバイオマス等の乾燥にも適用し得る。さらに、燃料に限らず、乾燥を必要とする種々の含水物に適用でき、その際には、被乾燥物の性質に応じて仕切板１０の配置や床面８の勾配、乾燥炉２の大きさ、その他の仕様を適宜調整すべきである。

【0046】

以上のように、上記本実施例においては、平面視で渦巻状の通路をなすよう区画された乾燥室３内で被乾燥物Ｃと流動化ガスにより流動層Ｆを形成し、該流動層Ｆを前記乾燥室３により構成される渦巻状の通路に沿って移動させながら被乾燥物Ｃの水分を除去するよう構成しているので、乾燥炉２全体の寸法を小さくすると共に容積に対して表面積を小さくし、表面からの放熱を抑えることができる。また、互いに上流と下流の関係にあり且つ互いに隣接する乾燥室３同士で熱交換が行われることで、熱エネルギーの再利用が図られる。さらに、断熱材の設置にかかるコストをも抑えることができる。

【0047】

また、本実施例の流動層乾燥機１において、前記乾燥室３の床面８は、前記乾燥室３の上流から下流へ向かって下り勾配をなしているので、流動層Ｆを重力に従って自動的に下流へ移動させることができる。

【0048】

また、本実施例の流動層乾燥機１において、前記投入口５は、前記渦巻状の通路をなす乾燥室３の中央部に備えられ、前記排出口６は、前記渦巻状の通路をなす乾燥室３の周縁部に備えられているので、高温となる上流側の通路を中央部に、上流側より低温となる下流側の通路を周縁部に配置することで、より多くの熱エネルギーを回収し、熱効率を一層向上することができる。

【0049】

また、本実施例の流動層乾燥機１においては、前記乾燥室３に、内部に熱媒体としての水蒸気Ｗを流通させて流動層Ｆを加熱する伝熱管１２を備えているので、乾燥室３内の流動層Ｆを加熱して被乾燥物Ｃを一層効率良く乾燥させることができる。

【0050】

また、本実施例の流動層乾燥機１を用いた流動層乾燥システムは、前記排出口６における被乾燥物Ｃの含水量を監視する含水量センサ１４と、前記含水量に応じて、前記投入口５に投入される被乾燥物Ｃの量又は前記乾燥室３に送給される流動化ガスとしての水蒸気Ｗの量の少なくとも一方を制御する制御装置１５を備えて構成することができ、このようにすれば、乾燥室３内における流動化や加熱の状況を最適化することができる。

【0051】

また、本実施例の流動層乾燥機１を用いた流動層乾燥システムは、前記含水量に応じて、前記伝熱管１２に送給される熱媒体としての水蒸気Ｗの量を制御するようにも構成することができ、このようにすれば、乾燥室３内における流動化や加熱の状況を一層最適化することができる。

【0052】

したがって、上記本実施例によれば、乾燥炉表面からの放熱を抑えて乾燥に係る熱効率を向上し得る。

【0053】

尚、本発明の流動層乾燥機及びこれを用いた流動層乾燥システムは、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0054】

１ 流動層乾燥機
２ 乾燥炉
３ 乾燥室
３ａ 乾燥室（第一乾燥室）
３ｂ 乾燥室（第二乾燥室）
３ｃ 乾燥室（第三乾燥室）
５ 投入口
６ 排出口
８ 床面
９ 送風箱
９ａ 送風箱（第一の送風箱）
９ｂ 送風箱（第二の送風箱）
１２ 伝熱管
１４ 含水量センサ
１５ 制御装置
Ａ 空気（第二の流動化ガス）
Ｃ 被乾燥物
Ｆ 流動層
Ｗ 水蒸気（第一の流動化ガス、熱媒体）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】