特許 6940701 湿汚泥の乾燥方法及び流動層乾燥器

(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】6940701

(24)【登録日】2021年9月6日

(45)【発行日】2021年9月29日

(54)【発明の名称】湿汚泥の乾燥方法及び流動層乾燥器

(51)【国際特許分類】

   F26B 17/10 20060101AFI20210916BHJP

【ＦＩ】

   F26B17/10 C

【請求項の数】8

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2020-522771(P2020-522771)

(86)(22)【出願日】2018年6月28日

(65)【公表番号】特表2020-528133(P2020-528133A)

(43)【公表日】2020年9月17日

(86)【国際出願番号】CN2018093348

(87)【国際公開番号】WO2019001512

(87)【国際公開日】20190103

【審査請求日】2020年2月17日

(31)【優先権主張番号】201710514941.0

(32)【優先日】2017年6月29日

(33)【優先権主張国】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】520004926

【氏名又は名称】シャンシー シュアンイ エンヴァイロンメンタル テクノロジー シーオー．， エルティーディー．

(74)【代理人】

【識別番号】100106150

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 英樹

(74)【代理人】

【識別番号】100082175

【弁理士】

【氏名又は名称】高田 守

(72)【発明者】

【氏名】ユ グオハオ

(72)【発明者】

【氏名】チャン ドンメイ

【審査官】 伊藤 紀史

(56)【参考文献】

【文献】 中国特許出願公開第１０４９４９１３５（ＣＮ，Ａ）

【文献】 中国実用新案第２０３００７１０２（ＣＮ，Ｕ）

【文献】 特表２００９−５００１５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５０−０８０６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０５６２７３３１（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２６Ｂ １７／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

［１］湿汚泥を乾燥するための少なくとも２つの流動層通路の導入口側濃厚相領域に、温度２００℃〜５００℃の固体粒子熱担体を少なくとも２つの材料供給点により供給するステップ、
［２］湿汚泥が自重で希薄相領域上方、希薄相領域を順次経て固体粒子熱担体導入口と同一側に位置する濃厚相領域に入るように、乾燥待ちの湿汚泥を供給するステップ、及び
［３］濃厚相領域において、湿汚泥がステップ［１］で供給された固体粒子熱担体と熱交換して、乾燥を完了させた後に、濃厚相領域の排出口下側の材料流出口から流出するステップ、を含み、
前記材料供給点の濃厚相領域に導入する導入口は、濃厚相領域の下側送風口との間の段差が濃厚相領域の材料静止時の高さの３／４未満であり、外周壁との距離が１０ｃｍ以下であり、最低高さが濃厚相領域の下側の排出口から１０ｃｍ以上であり、
前記湿汚泥及び粒子熱担体の導入口側は、材料が最後に流出する他側の濃厚相領域と通路を形成し、各通路には湿汚泥や固体粒子熱担体導入口及び乾燥汚泥や固体粒子熱担体排出口があり、通路の数とステップ［１］の材料供給点の数との割合が１：１〜５であり、
前記通路の表層が互いに連通し、各通路の希薄相領域の幅の合計が汚泥と固体粒子熱担体との通路内での流動長さの１．５〜３倍である、ことを特徴とする湿汚泥の乾燥方法。

【請求項2】

前記ステップ［２］において、湿汚泥の落下による通路の数が２以上である場合には、各通路間が、少なくとも濃厚相領域の中間部から濃厚相領域の底部と離れる側に物理的に隔てられる、ことを特徴とする請求項１に記載の湿汚泥の乾燥方法。

【請求項3】

前記ステップ［２］において、通路の合計幅が、汚泥と固体粒子熱担体との流れ方向の長さの１．５〜３倍である、ことを特徴とする請求項１または２に記載の湿汚泥の乾燥方法。

【請求項4】

少なくとも２つの並列の通路を含み、各通路内にいずれも希薄相領域の頂部又は希薄相領域の上方に少なくとも１つの湿汚泥導入口が設けられ、通路の濃厚相領域に少なくとも１つの固体粒子熱担体と１つの材料排出口が設けられ、各通路間が濃厚相領域の中間部から濃厚相領域の底部まで材料の流れ方向に沿って物理的に隔てられ、各通路の濃厚相領域の底部の幅が濃厚相領域の頂部の幅より小さく、各通路の濃厚相領域の表面幅の合計が汚泥と固体粒子熱担体の流れ方向の流動長さより大きく、固体粒子熱担体導入口は、濃厚相領域の下側送風口との間の段差が濃厚相領域の材料静止時の高さの３／４未満であり、外周壁との距離が１０ｃｍ以下である、ことを特徴とする湿汚泥流動層乾燥器。

【請求項5】

前記各通路の濃厚相領域の表面幅の合計が、汚泥と固体粒子熱担体との流れ方向の流動長さの１．５〜３倍である、ことを特徴とする請求項４に記載の湿汚泥流動層乾燥器。

【請求項6】

前記並列の通路の数が２〜６個である、ことを特徴とする請求項４に記載の湿汚泥流動層乾燥器。

【請求項7】

前記各通路内に固体粒子熱担体導入口が１〜３個である、ことを特徴とする請求項４に記載の湿汚泥流動層乾燥器。

【請求項8】

固体粒子の流れ方向に直交する前記各通路の縦断面の底部は高さ１００〜４００ｍｍの矩形であり、その上部が台形であり、さらに上になると、各通路が共通の濃厚相領域及び希薄相領域に合流している、ことを特徴とする請求項４に記載の湿汚泥流動層乾燥器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、湿汚泥の乾燥方法及び流動層乾燥器に関し、特に、中温粒子を用いた湿汚泥の乾燥方法及び並列多通路の中温粒子熱担体汚泥流動層乾燥器に関する。

【背景技術】

【0002】

固体粒子を熱担体として用いた汚泥流動層乾燥器は、熱伝導性オイルや蒸気を熱担体として用いた汚泥流動層乾燥器に比べて多くの利点があるが、優れた粒子熱担体汚泥流動層乾燥器は、汚泥、粒子および流動層の特性に合わせる必要がある。

【0003】

特許ＣＮ２０３００７１０２Ｕは、流動層設備で汎用されている濃厚相領域、沈降域、送風分配装置を採用した以外、６００〜１０００℃の高温粒子、単一の材料供給点、材料流れ方向に沿った縦断面が台形であること、及び横面アスペクト比が５〜１０であることを基本的な特徴とする粒子熱担体汚泥流動層乾燥器を提供した。上記特徴には大きな欠陥がある。

【0004】

（１）６００〜１０００℃の高温粒子及び単一の材料供給点による欠陥について
生活汚泥は、無水無灰ベースの揮発分含有量が８５％程度と高く、褐炭及び長炎炭のような最も燃焼しやすい石炭種よりもはるかに高く、オイルシェールに近く、燃焼しやすい燃料である。テストによって、乾汚泥は４００℃で着火し、６００℃で燃え切ることができると判明した。一般に稼働している流動層乾燥器では、熱源温度が３００℃以下であるが、温度が着火温度の以下であっても、着火ひいては爆発的な燃焼を回避するために特別な注意が払われている。粒子熱担体汚泥流流動層乾燥器の粒子導入温度は粒子の流量に関与し、基本的に粒子の流量及び粒子導入口と粒子排出口との温度差が反比例し、大きい温度差によって粒子の流量を下げることができるが、導入口温度が高いほど着火ひいては爆発的な燃焼の可能性が大きくなる。
この文献の発明者は、燃焼炉から取り出した、温度が６００〜１０００℃と高い粒子を熱源として湿汚泥を乾燥することを提出した。まず、この粒子の温度が極めて高いので、材料供給点の数が限られるため、材料供給点の付近に高温ゾーンが形成されやすくなることによって、ここに湿汚泥の燃焼ひいては爆発的な燃焼が発生しやすくなっている。同時に、湿汚泥は、高温側から導入され、水分が急速に蒸発することにより粒子が急速に爆裂し、多数の微細な粒子が急速に乾燥を完成し、一旦水分が失われると、再び加熱される場合にその温度が急速に上昇し、危険性がさらに増加する。

【0005】

（２）材料流れ方向に沿った縦断面が台形であること及び横面アスペクト比が５〜１０であることによる欠陥について
この文献の発明者は、材料流れ方向の縦断面を台形とし、横面アスペクト比を５〜１０とすることを特定した。細かく長い通路であるので、粒子の平均横行速度が０．０５ｍ／ｓよりも大きいことが要求され、これによって、かなり高い流動速度やかなり大きい電力が必要となり、０．１〜０．４ｍ／ｓの標準化流動速度が充分ではない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、従来技術に高温粒子を選用する場合に燃焼しやすいことで事故が発生するという問題点、及び従来技術に係る技術案のもとに中温粒子を採用すると汚泥の乾燥が不十分となるという問題点を主に解決した湿汚泥の乾燥方法及び流動層乾燥器を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、その具体的な技術内容が以下の通りである。
本発明は、
湿汚泥を乾燥するための複数（すなわち、少なくとも２つ）の流動層通路の導入口側濃厚相領域に、温度２００℃〜５００℃の固体粒子熱担体を複数（すなわち、少なくとも２つ）の材料供給点により供給するステップ［１］、
湿汚泥が自重で希薄相領域上方、希薄相領域を順次経て粒子熱担体導入口と同一側に位置する濃厚相領域に入るように、乾燥待ちの湿汚泥を供給するステップ［２］、及び
希薄相領域の下側や濃厚相領域において、湿汚泥がステップ［１］で供給された固体粒子熱担体と熱交換して、乾燥を完了させた後に、濃厚相領域の材料流出口から流出するステップ［３］、を含み、
前記材料供給点の濃厚相領域に導入する導入口は、濃厚相領域の下側送風口との間の段差が濃厚相領域の材料静止時の高さの３／４未満であり、外周壁との距離が１０ｃｍ以下であり、
最低高さが濃厚相領域下側の排出口から１０ｃｍ以上であり、
前記湿汚泥及び固体粒子熱担体の導入口側は、材料が最後に流出する他側の濃厚相領域と通路を形成し、通路の数とステップ［１］の材料供給点の数との割合が１：１〜５であり、
前記通路の表層が互いに連通し、各通路の希薄相領域の幅の合計が汚泥と固体粒子熱担体との通路内での流動長さの１．５〜３倍である、湿汚泥の乾燥方法に係わる。

【0008】

好ましくは、ステップ［２］において、湿汚泥の落下による通路の数が２個以上である場合には、各通路間が少なくとも濃厚相領域の中間部から濃厚相領域の底部と離れる側に物理的に隔てられる。

【0009】

好ましくは、ステップ［２］において、通路の合計幅が、汚泥と固体粒子熱担体との流れ方向の長さの１．５〜３倍である。

【0010】

この湿汚泥流動層乾燥器は、少なくとも２つの並列の通路を含み、各通路内にいずれも希薄相領域の頂部又は希薄相領域の上方に少なくとも１つの湿汚泥導入口が設けられ、通路の濃厚相領域に少なくとも１つの固体粒子熱担体と１つの材料排出口が設けられ、各通路間が濃厚相領域の中間部から濃厚相領域の底部まで材料の流れ方向に沿って物理的に隔てられ、各通路の濃厚相領域の底部の幅が濃厚相領域の頂部の幅より小さく、各通路の濃厚相領域の表面幅の合計が汚泥と固体粒子熱担体の流れ方向の流動長さより大きく、前記固体粒子熱担体導入口は、濃厚相領域の下側送風口との間の段差が濃厚相領域の材料静止時の高さの３／４未満であり、外周壁との距離が１０ｃｍ以下である。

【0011】

好ましくは、各通路の希薄相領域の幅の合計が、汚泥と固体粒子熱担体との通路内での流動長さの１．５〜３倍である。

【0012】

好ましくは、並列の通路の数が２〜６個である。

【0013】

好ましくは、各通路内に固体粒子熱担体導入口が１〜３個である。

【0014】

好ましくは、固体粒子の流れ方向に直交する各通路の縦断面の底部は高さ１００〜４００ｍｍの矩形であり、その上部が台形であり、さらに上になると、各通路が共通の濃厚相領域及び希薄相領域に合流している。

【0015】

本発明の利点は以下の通りです。

【0016】

この湿汚泥の乾燥方法及び流動層乾燥器は、中温固体粒子熱担体を用いて乾燥を行うことができるので、作業安全事故の発生率をゼロに低下させ、湿汚泥乾燥の安全性を大幅に向上させることができる。

【0017】

同時に、この湿汚泥の乾燥方法及び流動層乾燥器は、中温粒子による乾汚泥の燃えやすい問題点、及び粒子流量が大きいけど過大な導入口と排出口での材料の位置差、過大な流動ガス量を避ける必要があるという矛盾を好適に解決した。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は本発明の構造の正面図である。

【図2】図２は本発明の構造の側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明の根拠とするメカニズムについて、熱担体粒子の導入点が多数且つ分散であること、及び熱担体粒子を流動層のうちバックミキシングが最も強い領域に潜流で流入させることを必要とする。

【0020】

多数且つ分散な導入点は、通路の分岐処理及び固体粒子熱担体の分散導入によって実現される。また、流動層のうちバックミキシングが最も強い領域に潜流で流入させるとは、具体的に、導入点が流動層の濃厚相領域の中部下側の下流領域にあり、固体粒子熱担体が導入された後に下向きに流れてから、上昇気泡と乳化団によって運ばれ、濃厚相領域の表面に着いた時に周囲粒子との温度差が１００℃未満であることを意味する。

【0021】

湿汚泥と粒子熱担体とは同一領域で流動層のうち最も強いバックミキシングを形成する領域に導入される。この領域は、流動層内の粒子温度が最も高く、汚泥の水含有量が最も高い領域である。流動層粒子によって、湿汚泥粒子が複数の小さな粒子に爆裂し、水分が速やかに蒸発し、生じる蒸気が流動過程を著しく強化し、流動層のうちバックミキシングが最も強い領域を形成する。流動が良好な流動層粒子は縦拡散係数が大きいが、横拡散が遅く、層内粒子の流動を実現するために材料位置の段差を利用する必要があるが、流動層の段差が大きくなると、風を均一に分配できなくなるので、粒子熱担体汚泥流動層乾燥器は、細かく長いものではなく、広く短いものが好ましい。しかし、濃厚相領域の底部面積が大きすぎると、流動ガス量が大きく、電力消費が大きいため、台形断面を有する複数の通路が用いられる。

【0022】

上記の原理から、本発明で用いられる固体粒子熱担体は、燃焼炉内から吸熱することなく、火炉から出る煙の熱エネルギーを吸収するので、固体粒子熱担体の温度は２００〜５００℃となる。

【0023】

具体的には、本発明の方法は以下の通りである。
まず、湿汚泥を乾燥するための濃厚相領域の導入口側に、温度２００℃〜５００℃の固体粒子熱担体を複数の材料供給点によって供給する。固体粒子熱担体を供給しながら、乾燥待ちの湿汚泥を供給する。湿汚泥が自重で希薄相領域上方、希薄相領域を順次経て濃厚相領域の導入口側に入る。湿汚泥は、希薄相領域の下側、濃厚相領域又は濃厚相領域において固体粒子熱担体と熱交換し、乾燥を完了させた後、濃厚相領域の排出口側の材料流出口から流出する。

【0024】

材料供給点の濃厚相領域に導入する導入口は、濃厚相領域の下側送風口との間の段差が濃厚相領域の材料静止時の高さの３／４未満であり、外周壁との距離が１０ｃｍ以下である。即ち、下流側に潜流で供給される。

【0025】

この湿汚泥流動層乾燥器は、少なくとも２つの並列の通路を含み、各通路内にいずれも希薄相領域の頂部又は希薄相領域の上方に少なくとも１つの湿汚泥導入口が設けられ、通路の濃厚相領域に少なくとも１つの粒子熱担体と１つの材料排出口が設けられ、各通路間が濃厚相領域の中間部から濃厚相領域の底部まで材料の流れ方向に沿って物理的に隔てられ、各通路の濃厚相領域の底部の幅が濃厚相領域の頂部の幅より小さく、各通路の濃厚相領域の表面幅の合計が汚泥と粒子熱担体の流れ方向の流動長さより大きく、前記固体粒子熱担体導入口は、濃厚相領域の下側送風口との間の段差が濃厚相領域の材料静止時の高さの３／４未満であり、外周壁との距離が１０ｃｍ以下である。

【0026】

湿汚泥の落下によって通路が形成される。通路の数とステップ［１］の材料供給点の数との割合が１：１〜５である。通路の数は、熱交換の均一性および多点設置のコスト問題を考慮して決められる。即ち、均一性をある程度で保証することを前提として、材料供給点の数を合理的に選択する。

【0027】

通路の合計幅が湿汚泥の流動長さよりも大きい。このような長さと幅に対する限定はメカニズム部分で既に説明したが、各通路の濃厚相領域の表面幅の合計は、作業現場の空間及びレイアウト全体の合理性を考慮して、汚泥と固体粒子熱担体との流れ方向の流動長さの１．５〜３倍である。

【0028】

以下、図面を参照して、本発明の構造について詳述する。
この湿汚泥流動層乾燥器は、図１、図２に示すように、少なくとも２つの並列の通路１を含む（実際な作業現場の空間及び構造の相対的な合理性を考慮すると、通路は一般的に２〜６個であり）。それぞれの通路１とは、具体的に、湿汚泥の導入口側から排出口側まで形成される空間を指す。各通路内にいずれも希薄相領域５の頂部又は希薄相領域５の上方に少なくとも１つの湿汚泥導入口３が設けられる。各通路１は、濃厚相領域４の頂部又は少なくとも濃厚相領域４の中間部から濃厚相領域の底部と離れる側に物理的に隔てられ、各濃厚相領域４の底部の幅が希薄相領域５の頂部の幅より小さく、各通路の希薄相領域５の幅の合計は、湿汚泥の通路１内における流動長さよりも大きい。各通路１内の濃厚相領域４には、少なくとも１つの固体粒子熱担体導入口６がさらに設けられている。固体粒子熱担体導入口６は、濃厚相領域の下側送風口７との段差が濃厚相領域４の材料静止時の高さの３／４未満であり、外周壁との距離が１０ｃｍ以下である。

【0029】

固体粒子熱担体の導入口は材料流出口側の外周壁に垂直であり、粒子の流れ方向に直交する縦断面の底部は高さ１００〜４００ｍｍの矩形であり、その上部が台形であり、さらに上になると、各通路が共通の濃厚相領域４と希薄相領域５とに合流している

【0030】

濃厚相領域の材料静止高さが１ｍより大きい場合、粒子の平均横行速度が０．０１ｍ／ｓより小さく、導入口と排出口での材料の位置差は平均材料位置の１０％を超えない。

【0031】

上記のように、優れた粒子汚泥流動層乾燥器は、そのキーポイントが、高温粒子による乾汚泥の燃えやすい問題点、及び粒子流量が大きいけど過大な導入口と排出口での材料の位置差、過大な流動ガス量を避ける必要があるという矛盾を好適に解決することである。

【図1】

【図2】