特開 2022-126329 乾燥装置および乾燥方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022126329

(43)【公開日】2022-08-30

(54)【発明の名称】乾燥装置および乾燥方法

(51)【国際特許分類】

   F26B 17/20 20060101AFI20220823BHJP

   F26B 23/00 20060101ALI20220823BHJP

   C02F 11/13 20190101ALI20220823BHJP

   C02F 11/06 20060101ALI20220823BHJP

【ＦＩ】

F26B17/20 A

F26B23/00 Z

C02F11/13 ZAB

C02F11/06 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021024347

(22)【出願日】2021-02-18

(71)【出願人】

【識別番号】308024395

【氏名又は名称】荏原環境プラント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100146710

【弁理士】

【氏名又は名称】鐘ヶ江 幸男

(74)【代理人】

【識別番号】100186613

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100137039

【弁理士】

【氏名又は名称】田上 靖子

(72)【発明者】

【氏名】坂田 謙太朗

【テーマコード（参考）】

3L113

4D059

【Ｆターム（参考）】

3L113AA06

3L113AB05

3L113AB09

3L113AC04

3L113AC16

3L113AC40

3L113AC45

3L113AC46

3L113AC47

3L113AC58

3L113AC63

3L113AC67

3L113AC83

3L113AC87

3L113BA36

3L113BA37

3L113BA38

3L113CB22

3L113DA06

3L113DA17

4D059AA02

4D059AA03

4D059AA04

4D059AA05

4D059BB01

4D059BD12

4D059BD15

4D059BD21

4D059CA06

4D059CA14

4D059CA16

4D059CB06

4D059CB07

(57)【要約】

【課題】簡単且つ小規模な構成で被乾燥物を乾燥することができる乾燥装置を提供する。
【解決手段】被乾燥物を乾燥する乾燥装置であって、スクリュー軸の回転によって被乾燥物を搬送するように構成された搬送室を形成する内側筒状部と、内側筒状部の外側に配置され、内側筒状部との間に環状の流体流路を形成する外側筒状部と、を備える装置本体と、熱交換器と、熱交換器の二次側配管と環状の流体流路とを連通させ、被乾燥物を乾燥させるための加熱流体を熱交換器と装置本体との間で循環させる循環路を形成する配管部と、を備える、乾燥装置。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被乾燥物を乾燥する乾燥装置であって、
スクリュー軸の回転によって被乾燥物を搬送するように構成された搬送室を形成する内側筒状部と、前記内側筒状部の外側に配置され、前記内側筒状部との間に環状の流体流路を形成する外側筒状部と、を備える装置本体と、
熱交換器と、
前記熱交換器の二次側配管と前記環状の流体流路とを連通させ、被乾燥物を乾燥させるための加熱流体を、前記熱交換器と前記装置本体との間で循環させる循環路を形成する配管部と、
を備える、乾燥装置。

【請求項2】

前記装置本体が、被乾燥物のための単一の入口部及び単一の出口部を備えている、請求項１に記載の乾燥装置。

【請求項3】

さらに、前記熱交換器の作動流体を加熱する熱源を備えており、
前記熱源は、前記装置本体から排出された被乾燥物を焼却する焼却施設内のボイラーを含む、請求項１または２に記載の乾燥装置。

【請求項4】

前記装置本体は、前記搬送室内の気体を排出するための出口配管を備えており、
前記出口配管は、誘引送風機に流体接続される、請求項１～３のいずれかに記載の乾燥装置。

【請求項5】

前記出口配管に、ろ過集塵装置及び脱臭装置の少なくとも一方が設けられている、請求項４に記載の乾燥装置。

【請求項6】

前記出口配管は、前記装置本体の側部の少なくとも一箇所に設けられている、請求項４又は５に記載の乾燥装置。

【請求項7】

前記装置本体は、実質的に水平方向に延在するように構成されている、請求項１～６のいずれかに記載の乾燥装置。

【請求項8】

前記装置本体内の前記加熱流体の流れ方向と前記被乾燥物の搬送方向が、互いに逆方向であるように設定される、請求項１～７のいずれかに記載の乾燥装置。

【請求項9】

前記スクリュー軸が、中空シャフトを備えており、
前記乾燥装置、前記中空シャフトの空洞部を前記二次側配管に接続するように配置される配管を含む、請求項１～８のいずれかに記載の乾燥装置。

【請求項10】

被乾燥物を乾燥する方法であって、
被乾燥物を、乾燥装置本体の内側筒状部内でスクリュー軸の回転によって搬送する工程と、
前記搬送する工程の間、前記内側筒状部内の被乾燥物を加熱するための加熱流体を、熱交換器と前記乾燥装置本体との間で循環させる工程と、
を含み、
前記循環させる工程は、前記加熱流体を、前記内側筒状部と前記内側筒状部の外側に設けられる前記乾燥装置本体の外側筒状部との間に流すことを含む、
方法。

【請求項11】

前記乾燥装置本体から排出された被乾燥物は、焼却施設で焼却され、
前記方法は、前記熱交換器の作動流体を、前記焼却施設内のボイラーの排熱により加熱することを含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記搬送する工程の間に被乾燥物から発生する気体が、前記乾燥装置本体から排出されるように、前記内側筒状部内に気流を形成することを含む、請求項１０又は１１に記載の方法。

【請求項13】

前記乾燥装置本体内における前記加熱流体の流れは、被乾燥物の搬送方向とは逆の方向に向けられる、請求項１０～１２のいずれかに記載の方法。

【請求項14】

前記循環させる工程は、前記加熱流体を、前記スクリュー軸の中空シャフトの内部に流すことを含む、請求項１０～１３のいずれかに記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、汚泥等の被乾燥物を乾燥するための乾燥装置および乾燥方法に関し、特に、上下水道設備、農村集落排水設備、し尿処理設備、産業排水処理設備等（以下、上下水道設備等）から排出された汚泥を乾燥するための乾燥装置および乾燥方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、上下水道設備等から排出された汚泥は、例えば廃棄物処理施設内で、乾燥処理される。汚泥を乾燥する手段として、例えば、減圧乾燥装置が提案されている（特許文献１）。また、汚泥を乾燥する方法として、例えば、汚泥が貯留されるサイロの壁面に沿って配管を設け、サイロの内部を攪拌しながら配管に熱風を通すことが行われている。また、サイロ内の汚泥を貫通するように伝熱管を配置し、伝熱管に蒸気を流すことによって汚泥を加熱・乾燥させることも行われている。乾燥した汚泥は、廃棄物処理施設またはバイオマス発電施設等で、焼却処理される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００－２２９２７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

サイロの壁面に配管を設ける場合、廃棄物処理施設の規模を大きくするとサイロも大型化するので、サイロ及び配管を含む乾燥装置全体が大型化する。この場合、乾燥装置のための広い設置スペースが必要になる。また、伝熱管に蒸気を流す方法では、伝熱管の点検・整備作業を含む維持管理コストが大きいという問題点がある。

【0005】

本発明の一実施形態によれば、簡単且つ小規模な構成で被乾燥物を乾燥することができる乾燥装置および乾燥方法を提供することができる。また、本発明の一実施形態によれば、維持管理コストを低減することができる乾燥装置および乾燥方法を提供することができる。また、本発明の一実施形態によれば、既存の廃棄物処理設備等の設備と容易に組み合わせることができる乾燥装置および乾燥方法を提供することができる。また、本発明の一実施形態によれば、省エネルギー型の乾燥装置および乾燥方法を提供することができる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一実施形態によれば、被乾燥物を乾燥する乾燥装置であって、スクリュー軸の回転によって被乾燥物を搬送するように構成された搬送室を形成する内側筒状部と、内側筒状部の外側に配置され、内側筒状部との間に環状の流体流路を形成する外側筒状部と、を備える装置本体と、熱交換器と、熱交換器の二次側配管と環状の流体流路とを連通させ、被乾燥物を乾燥させるための加熱流体を熱交換器と装置本体との間で循環させる循環路を形成する配管部と、を備える、乾燥装置が提供される。

【0007】

また、本発明の一実施形態によれば、被乾燥物を乾燥する方法であって、被乾燥物を、乾燥装置本体の内側筒状部内でスクリュー軸の回転によって搬送する工程と、搬送する工程の間、内側筒状部内の被乾燥物を加熱するための加熱流体を、熱交換器と乾燥装置本体との間で循環させる工程と、を含み、循環させる工程は、加熱流体を、内側筒状部と内側筒状部の外側に設けられる乾燥装置本体の外側筒状部との間に流すことを含む、方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態による乾燥装置の全体概要を説明する図である。

【図2】本発明の一実施形態による乾燥装置の内部構造を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明はあくまでも一例を示すものであって、本願発明の技術的範囲を以下の実施形態に限定する趣旨ではない。また、図面では、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。尚、以下の説明において、「上」、「下」等の方向を示す用語は、図１等に示す乾燥装置の設置状態における方向を意味する。

【0010】

図１は、本発明の一実施形態による乾燥装置１０を概略的に示す。本実施形態では、乾燥装置１０により処理される被乾燥物は、一例として、上下水道設備、農村集落排水設備、し尿処理設備、産業排水処理設備等から排出される汚泥である。乾燥装置１０は、横置きに設置されており、実質的に水平方向に延在する装置本体１２を含む。

【0011】

乾燥装置１０では、水分を含むスラリー状の汚泥が、装置本体１２の汚泥入口部１４から供給される。汚泥は、装置本体１２内に配置されるスクリュー軸（図１には図示せず）の回転によって、装置本体１２内を移動しながら乾燥処理される。乾燥後の汚泥は、汚泥出口部１６から排出される。排出された乾燥汚泥は、焼却処理のために移送される。装置本体１２は、単一の汚泥入口部１４と単一の汚泥出口部１６とを有することができる。汚泥入口部１４は、装置本体１２の長さ方向で対向する側の一方に設けられ、汚泥出口部１６は他方の側に設けられる。

【0012】

装置本体１２内の汚泥は、高温の加熱流体によって加熱され、汚泥に含まれる水分が蒸発することにより乾燥する。乾燥装置１０は、加熱流体を加熱するための熱交換器１８を備えている。加熱流体は、後述するように、装置本体１２内の流体流路を通過する。

【0013】

乾燥装置１０は、装置本体１２と熱交換器１８との間で加熱流体を循環させるための循環路を形成するように構成されている。具体的には、乾燥装置１０は、装置本体１２内の流体流路を熱交換器１８の二次側配管２０に連通させるための配管部（具体的には、ジャケット入口配管３８、ジャケット出口配管４０、シャフト入口配管５０、及びシャフト出口配管６０）を備えている。二次側配管２０は、加熱流体を熱交換器１８の作動流体と熱交換する伝熱配管２０ａと、加熱流体を装置本体１２に供給する供給配管２０ｂと、装置本体１２から加熱流体を熱交換器１８に戻す戻し配管２０ｃと、を含む。供給配管２０ｂは、ジャケット入口配管３８及びシャフト入口配管５０に接続されており、戻し配管２０ｃは、ジャケット出口配管４０及びシャフト出口配管６０に接続されている。循環路には、循環用ポンプ２１を配置することができる。必要に応じて、循環路に流量調整弁等を設け、加熱流体の流量を調整することができる。

【0014】

本実施形態では、熱交換器１８の作動流体を、ボイラー２２の排熱により加熱することができる。このため、熱交換器１８の一次側配管２４を、ボイラー２２で加熱されるボイラー側配管２５と接続することができる。これにより、熱交換器１８とボイラー２２との間に、作動流体のための循環路を形成することができる。ボイラー２２は、乾燥後の汚泥を焼却する焼却施設２６内に配置されていてよい。これにより、焼却施設２６の余熱を利用した省エネルギー型の乾燥装置１０を実現することができる。焼却施設２６に既に熱交換器が設置されている場合には、既存の熱交換器を、乾燥装置１０の熱交換器１８として使用することができる。従って、本実施形態の乾燥装置は、既存の焼却施設に容易に組み込むことができる。焼却施設２６内に既存の熱交換器が存在しない場合には、焼却施設２６内に新たに熱交換器１８を設置してよい。

【0015】

また、乾燥装置１０は、加熱された汚泥から蒸発した水分等、汚泥から発生したガスを、装置本体１２から排出するための出口配管２８を備えている。

【0016】

図１において、破線の矢印は、熱交換器１８の作動流体の流れ方向を示す。実線の矢印は、汚泥、汚泥を加熱する加熱流体及び汚泥から発生するガスの流れ方向を示す。矢印で示すように、熱交換器１８では、一次側配管２４及びボイラー側配管２５を循環する作動流体によって、二次側配管２０を通る加熱流体が加熱される。加熱された加熱流体は、二次側配管２０からジャケット入口配管３８及びシャフト入口配管５０を通って装置本体１２内の流体流路（後述）に流入し、ジャケット出口配管４０及びシャフト出口配管６０から流出する。汚泥は、汚泥入口部１４から装置本体１２に供給され、横方向に攪拌されながら搬送され、汚泥出口部１６から排出される。搬送の間、装置本体１２を通過する加熱流体の熱によって、汚泥中の水分が蒸発する。蒸発した水分を含む装置本体１２内のガスは、出口配管２８から装置本体１２の外部へ放出される。

【0017】

図２は、装置本体１２の内部構成を示す概略図である。装置本体１２は、二重の筒状部を備えており、具体的には、ケーシング（換言すれば、内側筒状部）３０と、ケーシング３０と実質的に同軸にケーシング３０の外側に配置されるジャケット（外側筒状部）３２と、を備えている。ケーシング３０は、汚泥入口部１４から供給された汚泥が搬送される搬送室３４を形成する。ケーシング３０とジャケット３２との間に、加熱流体の流れを許容する第１の流体流路３６が形成されている。流体流路３６は、装置本体１２の長さ方向に延在する流路である。流体流路３６は、環状の流路断面を有している。装置本体１２の外壁、すなわちジャケット３２の開口に、ジャケット入口配管３８とジャケット出口配管４０が接続されている。ジャケット入口配管３８及びジャケット出口配管４０は、図１に示す熱交換器１８の二次側配管２０に接続される。

【0018】

なお、図示の例では、汚泥入口部１４の近傍にジャケット出口配管４０が配置され、汚泥出口部１６の近傍にジャケット入口配管３８が配置されている。従って、本実施形態では、汚泥の搬送方向と流体流路３６における加熱流体の流れ方向は、互いに逆の方向である。しかし、他の実施形態では、汚泥入口部１４の近傍にジャケット入口配管３８が配置され、汚泥出口部１６の近傍にジャケット出口配管４０が配置されてよい。この場合、汚泥の搬送方向と流体流路３６における加熱流体の流れ方向は、互いに同じ方向である。

【0019】

搬送室３４には、スクリュー軸４２が配置される。スクリュー軸４２は、シャフト４４と、シャフト４４の周囲に取り付けられるスクリュー羽根４６とを備える。スクリュー軸４２の回転によって搬送室３４内の汚泥が搬送されるので、乾燥装置１０は、汚泥を乾燥しながら乾燥することができる。乾燥された汚泥は、汚泥出口部１６から排出される。乾燥後の汚泥は、焼却施設２６等の焼却処理のために移送される。

【0020】

本実施形態では、スクリュー軸４２のシャフト４４が中空であり、シャフト４４を貫通する第２の流体流路としての空洞部４８が形成されている。空洞部４８に、加熱流体を通すことができる。図示の例では、シャフト入口配管５０が、図１に示す熱交換器１８の二次側配管２０から分岐して、シャフト４４の一方の端部５２で空洞部４８に接続されている。シャフト４４の他方の端部５４は、ギアボックス５５内で、いわゆるロータリージョイント構造５６でモータ５８と接続されている。シャフト出口配管６０が、端部５４で空洞部４８に接続されている。

【0021】

こうして、本実施形態では、熱交換器１８の二次側配管２０からの加熱流体は、装置本体１２のジャケット３２内の流体流路３６及びシャフト４４の空洞部４８を同じ方向に流れる。

【0022】

このように装置本体１２を通過する加熱流体によって、搬送室３４内の汚泥に含まれる水分が蒸発し、汚泥が乾燥する。乾燥処理後の加熱流体は、ジャケット出口配管４０及びシャフト出口配管６０を通って、二次側配管２０に戻り、ボイラー２２の余熱によって、熱交換器１８で再び加熱される。これにより、十分に高温の加熱流体を連続的に装置本体１２に供給することができる。従って、汚泥の搬送と乾燥処理を、搬送室３４内で同時に行うことができる。

【0023】

搬送室３４内では、汚泥から蒸発した水分を含むガスが発生する。ガスは、搬送室３４と連通するように設けられた出口配管２８から排出されることができる。本実施形態では、出口配管２８は、装置本体１２の側部の複数（図示の例では３つ）の位置で開口する分岐管２８ａを含む。乾燥装置１０は、搬送室３４から出口配管２８に向かうガスの流れを生じさせるための図示しない誘引送風機を備えることができる。また、必要に応じて、出口配管２８にろ過集塵装置及び／又は脱臭装置が設けられてよい。出口配管２８に集められたガスは、例えば、焼却施設２６のボイラー２２に供給され、燃焼されてもよいし、単に大気中に放出されてよい。なお、乾燥装置１０の装置本体１２は、焼却施設２６の外部または内部に設置することができる。

【0024】

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。例えば、本実施形態では、装置本体１２内を流れる加熱流体の流体流路は、ジャケット３２内の流体流路３６及びシャフト４４内の空洞部４８を含んでいる。しかし、他の実施形態では、空洞部４８は省略されてもよい。

【0025】

本発明は、以下の態様を含む。
１．被乾燥物を乾燥する乾燥装置であって、
スクリュー軸の回転によって被乾燥物を搬送するように構成された搬送室を形成する内側筒状部と、内側筒状部の外側に配置され、内側筒状部との間に環状の流体流路を形成する外側筒状部と、を備える装置本体と、
熱交換器と、
熱交換器の二次側配管と環状の流体流路とを連通させ、被乾燥物を乾燥させるための加熱流体を熱交換器と装置本体との間で循環させる循環路を形成する配管部と、
を備える、乾燥装置。
２．装置本体が、被乾燥物のための単一の入口部及び単一の出口部を備えている、１．に記載の乾燥装置。
３．さらに、熱交換器の作動流体を加熱する熱源を備えており、
熱源は、装置本体から排出された被乾燥物を焼却する焼却施設内のボイラーを含む、１．または２．に記載の乾燥装置。
４．装置本体は、搬送室内の気体を排出するための出口配管を備えており、
出口配管は、誘引送風機に流体接続される、１．～３．のいずれかに記載の乾燥装置。５．出口配管に、ろ過集塵装置及び脱臭装置の少なくとも一方が設けられている、４．に記載の乾燥装置。
６．出口配管は、装置本体の側部の少なくとも一箇所に設けられている、４．又は５．に記載の乾燥装置。
７．装置本体は、実質的に水平方向に延在するように構成されている、１．～６．のいずれかに記載の乾燥装置。
８．装置本体内の加熱流体の流れ方向と被乾燥物の搬送方向が、互いに逆方向であるように設定される、１．～７．のいずれかに記載の乾燥装置。
９．スクリュー軸が、中空シャフトを備えており、
乾燥装置は、中空シャフトの空洞部を二次側配管に接続するように配置される配管を含む、１．～８．のいずれかに記載の乾燥装置。
１０．被乾燥物を乾燥する方法であって、
被乾燥物を、乾燥装置本体の内側筒状部内でスクリュー軸の回転によって搬送する工程と、
搬送する工程の間、内側筒状部内の被乾燥物を加熱するための加熱流体を、熱交換器と乾燥装置本体との間で循環させる工程と、
を含み、
循環させる工程は、加熱流体を、内側筒状部と内側筒状部の外側に設けられる乾燥装置本体の外側筒状部との間に流すことを含む、
方法。
１１．乾燥装置本体から排出された被乾燥物は、焼却施設で焼却され、
方法は、熱交換器の作動流体を、焼却施設内のボイラーの排熱により加熱することを含む、１０．に記載の方法。
１２．搬送する工程の間に被乾燥物から発生する気体が、乾燥装置本体から排出されるように、内側筒状部内に気流を形成することを含む、１０．又は１１．に記載の方法。
１３．乾燥装置本体内における加熱流体の流れは、被乾燥物の搬送方向とは逆の方向に向けられる、１０．～１２．のいずれかに記載の方法。
１４．循環させる工程は、加熱流体を、スクリュー軸の中空シャフトの内部に流すことを含む、１０．～１３．のいずれかに記載の方法。

【産業上の利用可能性】

【0026】

本発明は、汚泥等の被乾燥物の乾燥処理に広く適用することができる。

【符号の説明】

【0027】

１０ 乾燥装置
１２ 装置本体
１４ 汚泥（被乾燥物）入口部
１６ 汚泥（被乾燥物）出口部
１８ 熱交換器
２０ 二次側配管
２０ａ 伝熱配管
２０ｂ 供給配管
２０ｃ 戻し配管
２１ 循環用ポンプ
２２ ボイラー
２４ 一次側配管
２５ ボイラー側配管
２６ 焼却施設
２８ 出口配管
２８ａ 分岐管
３０ ケーシング（内側筒状部）
３２ ジャケット（外側筒状部）
３４ 搬送室
３６ 流体流路
３８ ジャケット入口配管
４０ ジャケット出口配管
４２ スクリュー軸
４４ シャフト
４６ スクリュー羽根
４８ 空洞部
５０ シャフト入口配管
５２ シャフト端部
５４ シャフト端部
５５ ギアボックス
５６ ロータリージョイント部
５８ モータ
６０ シャフト出口配管

【図1】

【図2】