JP2007268381A

JP2007268381A - 含水物の破砕乾燥システム

Info

Publication number: JP2007268381A
Application number: JP2006095712A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Marumoto; 隆之丸本; Seizo Fujita; 誠三藤田; Osamu Hamamoto; 修濱本; Shinseki Itaya; 真積板谷
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2007-10-18

Abstract

【課題】コンパクトな装置で効率的に処理できる含水物の破砕乾燥システムを提供すること。
【解決手段】内部空間を有するチャンバ１００内の底部中央近傍に回転軸１０１が竪設され、該回転軸１０１にブレード又は鎖若しくはそれらの両方からなる回動要素１０３が取り付けられ、該回動要素１０３の先端は１００ｍ／ｓｅｃ以上２５０ｍ／ｓｅｃ以下の速度で水平に回転するように制御された破砕乾燥機１を備え、該破砕乾燥機１の上部よりチャンバ１００内に含水物を投入して、該含水物を粉砕・乾燥して乾燥粉末と水分粒子を分離生成し、該水分粒子を充填層、棚段又は濡れ壁の少なくとも１つからなる洗浄塔３に導き、該水分粒子を洗浄除去すると共に、前記乾燥粉末をサイクロン２に導入して分離除去することを特徴とする含水物の破砕乾燥システム。
【選択図】図１

Description

本発明は含水物の破砕乾燥システムに関し、詳しくは、破砕乾燥機で含水物を機械的に脱水し、除去された水分は粒子（ミスト）として排出し、排出されたミストを低消費電力で分離除去する含水物の破砕乾燥システムに関する。

従来、特許文献１及び２には、含水物の微粉砕・乾燥システムが開示されている。このシステムは、高速回転するチェーンの衝撃力、遠心力により鉱物、バイオマス原料、汚泥を連続的に微粉砕化及び乾燥処理するものである。

近年、鶏糞や有害物質を含む汚泥の処理においては、ミストに微量ながら混入する固形分をそのまま大気放散していた。ミストは大部分が水分粒子であり、微粉砕された被処理粉もわずかであるので、従来、処理の必要性は特に認められていなかった。

しかし、本発明者らは、従来の大気放散を続けると、環境上あるいは人体に影響があるおそれがあり、何らかの処理が必要になるという新たな課題を見出した。

このようなミストの処理については、上記特許文献１や２ではまったく解決手法が開示されておらず、一般的な手法として、湿式集塵機が知られているが、装置が大掛かりとなり、消費電力が大きく、実用的でない欠点がある。

またフィルターなどによって除塵する方法も考えられるが、ミストの吐出圧が数ｍｍ水柱（０．１ｋＰａ）と非常に低圧なため、処理法としては適していない。
米国特許第５８３９６７１号公報米国特許第６０２４３０７号公報

そこで、本発明の課題は、コンパクトな装置で効率的に処理できる含水物の破砕乾燥システムを提供することにある。

本発明の他の課題は以下の記載によって明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

（請求項１）
内部空間を有するチャンバ内の底部中央近傍に回転軸が竪設され、該回転軸にブレード又は鎖若しくはそれらの両方からなる回動要素が取り付けられ、該回動要素の先端は１００ｍ／ｓｅｃ以上２５０ｍ／ｓｅｃ以下の速度で水平に回転するように制御された破砕乾燥機を備え、該破砕乾燥機の上部よりチャンバ内に含水物を投入して、該含水物を粉砕・乾燥して乾燥粉末と水分粒子を分離生成し、該水分粒子を充填層、棚段又は濡れ壁の少なくとも１つからなる洗浄塔に導き、該水分粒子を洗浄除去すると共に、前記乾燥粉末をサイクロンに導入して分離除去することを特徴とする含水物の破砕乾燥システム。

（請求項２）
前記洗浄塔に、殺菌又は消毒効果を有する液を供給し、前記水分粒子を含有するガスと気液接触させることを特徴とする請求項１記載の含水物の破砕乾燥システム。

（請求項３）
内部空間を有するチャンバ内の底部中央近傍に回転軸が竪設され、該回転軸にブレード又は鎖若しくはそれらの両方からなる回動要素が取り付けられ、該回動要素の先端は１００ｍ／ｓｅｃ以上２５０ｍ／ｓｅｃ以下の速度で水平に回転するように制御された破砕乾燥機を備え、該破砕乾燥機の上部よりチャンバ内に含水物を投入して、該含水物を粉砕・乾燥して乾燥粉末と水分粒子を分離生成し、該水分粒子をガス冷却器に導き、該水分粒子を凝縮除去すると共に、前記乾燥粉末をサイクロンに導入して分離除去することを特徴とする含水物の破砕乾燥システム。

（請求項４）
含水物が、鶏糞や有害物質を含む汚泥であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の含水物の破砕乾燥システム。

本発明によると、コンパクトな装置で効率的に処理できる含水物の破砕乾燥システムを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。

＜第１の実施態様＞
この態様は、水洗式処理法であり、図１は、本発明に係る含水物の破砕乾燥システムの一例を示すフロー図である。

同図において、１は破砕乾燥機、２はサイクロン、３は洗浄塔である。

破砕乾燥機１は、内部空間を有するチャンバ１００内の底部中央近傍に回転軸１０１が竪設され、該回転軸１０１の先端に形成された取付部１０２に鎖からなる回動要素１０３が取り付けられている。

本発明では、回動要素の一例として鎖を用いているが、かかる鎖は遠心力が作用しない場合は重力方向に垂れ下がった状態にあるが、遠心力が作用すると水平方向を維持して回動するような部材を指称しており、鎖と同等な作用を呈するチェーンも含まれる。

１０４は駆動源となるモータである。

回動要素１０３は鎖に代えてブレードであってもよく、また鎖とブレードを併用してもよい。鎖あるいはブレードの材質は、強度や耐摩耗性に優れる金属や樹脂などを用いることができる。

鎖の本数は格別限定されるわけではないが、取付部１０２の周囲に放射状に４本乃至８本、好ましくは４本乃至６本配置する。

図２には鎖１０３Ａを取付部１０２の周囲に６本放射状に配置した例が示されている。この例ではチャンバ１００の周囲形状は円筒状に構成されているが、角筒状であってもよい。

また図３には鎖１０３Ａを４本とブレード１０３Ｂを４枚交互に放射状に配置した例が示されている。

本発明において、回動要素１０３の先端１０３ａは１００ｍ／ｓｅｃ以上２５０ｍ／ｓｅｃ以下の速度で水平に回転するように制御される。１００ｍ／ｓｅｃ未満では油分の分離効率が低く、本発明の目的を達成できない。ここで「水平に回転する」というのは、実質的に水平であればよい。

破砕乾燥機１に投入される被処理物は、原理的に含水物であればよいが、完全な流動体とならずに投与できるレベルの含水率をもつものが好ましい。例えば鶏糞や有害物質を含む含水率２０〜８０％程度の汚泥のような環境上あるいは人体に影響があるおそれがある原料なども好ましく適用される。これらは１種でもよいが、２種以上を組み合わせて含有されていてもよい。

チャンバ１００内に設置される回動要素１０３は、その先端１０３ａが１００ｍ／ｓｅｃ以上２５０ｍ／ｓｅｃ以下の速度で水平に回転するように制御されている。かかる制御によって、回動要素１０３には強力な遠心力が作用している。遠心力は含水物の性状によって変えることができるが、例えば親水性の高いスラッジなどの場合には、数千（例えば３０００〜５０００）Ｇ程度の遠心力が必要である。

含水物が破砕乾燥機１の上部よりチャンバ１００内に投入されると、高速回転して強力な遠心力が作用している回動要素１０３に衝突する。

例えば被含水物には固形物と水分が含まれ、かかる含水物が高速回転する回動要素に衝突すると、水分粒子（ミスト）と固形物とに分離される。

固形物は回動要素との衝突により粉末状になり、排出管２００からサイクロン２に導入される。導入エネルギーはブロワ２０１の吸引力に依存する。この実施形態ではブロワ２０１はサイクロン２と破砕乾燥機１とを結ぶ配管２０２に設けられている。

チャンバ１００内で生成した固形物粉末はブロワ２０１の吸引によってサイクロン２に送られ、サイクロン２の作用で固形物粉末は空気と分離され、サイクロン２の下方に取り出される。固形物粉末が除去された空気は破砕乾燥機１に送られる。この固形物粉末は水分を含まないので、乾燥粉末として取り出される。

一方、ミストは排出管３００から洗浄塔３に送られる。本発明では、洗浄塔３は充填層、棚段又は濡れ壁のいずれの構造も好ましく採用できる。

本発明において、洗浄塔３内のガスの滞留時間は１０秒以上が好ましく、より好ましくは１５秒以上である。

本発明において、洗浄塔３内は圧力損失が小さく、かつ気液接触効率に優れた充填層、棚段又は濡れ壁であることが好ましい。

処理対象となるミストを含有するガス量の最適値は５００ｋｇ−水／ｍ^３−空気（４０℃）を処理するシステムの場合、処理経済性、装置の運転性を考慮すると、３〜７ｍ^３／Ｈｒ程度である。

上記処理量における洗浄塔３への洗浄水の送液量は、５〜２０Ｌ／Ｈｒの範囲が好ましく、より好ましくは５〜１０Ｌ／Ｈｒの範囲である。

図１には、充填層構造を採用した例が示されている。充填層３０１には金属製、セラミック製又は樹脂製（例えばリング状、球状など）の充填材が充填されている。充填物は塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などを好ましく使用できる。充填材の形状は特に限定されないが、円筒、リング状、球状などのいずれでもよく、円筒の場合には外形１０〜５０ｍｍの範囲が好ましい。市販の各種形状のラシヒリングなどを用いることもできる。

３０２は循環タンク、３０３は循環ポンプ、３０４はスプレーノズルである。洗浄塔３では循環タンク３０２内の洗浄水を循環ポンプ３０３で充填層３０１の上方のスプレーノズル３０４に送り、下方に向かって噴霧する。

破砕乾燥機１から送られてきたミストは洗浄塔３内を上方に向かって流れ、向流方式でミストと洗浄水が気液接触する。この気液接触により、ミストは洗浄水側に移行し、適宜外部に排出（例えば循環タンク３０２から抜き出して放流）する。

ミストが除去された空気は、フィルター３０５を通って大気中に排出される。フィルター３０５を設けると、白煙を発生させることを防止する上で好ましい。フィルター３０５としては、ろ布（ポリエチレン製やポリプロピレン製が好ましい。）などを使用できる。３０６は排気管である。

本発明ではこのような洗浄によって、ミストを除去し、大気中に排出させないことによって白煙を発生させないのみならず、環境上あるいは人体に影響があるおそれのある微小粒子を大気中に排出させないという効果を発揮する。

また本発明において、洗浄水には、殺菌又は消毒効果を有する液を使用することが環境汚染をより防止するために好ましい。薬剤としては、次亜塩素酸塩、さらし粉類、過酸化水素等が好ましい。

３０７はチラーであり、洗浄水の温度を下げてミスト含有空気の温度を下げ、排気の白煙を防止する機能を果たし、空冷式や冷凍式などがある。

一つの実験例を示すと、例えば洗浄塔３に、１００ｋｇ−水／ｍ^３−空気（４０℃）であるミスト含有空気を送り、洗浄水による洗浄を行った。外気温２５℃で白煙のない空気を大気排出できた。チラー３０７は冷凍機式チラーを用い、洗浄水温度を１５℃に冷却した。

上記の例は充填層構造を採用した場合であるが、次に棚段塔構造を採用した例を説明する。図４には棚段塔構造の模式図が示されている。図４に示す例では、２段の棚段が示されているが、図示のようなシーブトレイなどを使用する場合、段数は２〜５段の範囲が好ましい。泡鐘３０８は塩化ビニル樹脂やポリエチレン樹脂などを好ましく使用できる。

次に、濡れ壁構造については、図５に一例が示されている。濡れ壁は表面積を大きくするため、外径１０〜５０ｍｍ程度の管状物３０９を立てて詰めたものが好ましい。３１０は洗浄水であり、洗浄塔３の壁面及び管状物３０９に接触しながら下方に流れ、上昇するガスと気液接触してミストを液側に移行する。

＜第２の実施態様＞
この態様は、非水冷式であり、好ましくはガス冷却方式を採用した例である。

図６にはガス冷却方式を採用したミスト除去システムが示され、図７には冷却構造の一例が示されている。

図６において、４はガス冷却器であり、水分粒子は導入管４００を介してガス冷却器４に導入される。

４０１は冷却機であり、ガス冷却器４の冷媒を冷却する。冷媒としては、空気、水などがある。４０２はフィルターであり、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの樹脂製ろ布が使用される。４０３は凝縮液タンクであり、ガス冷却器４に導入されたミストが冷却されて凝縮して水となったものを集める。

この方式では、ガス冷却器４に、１５０ｋｇ−水／ｍ^３−空気（４０℃）であるミスト含有空気を送り、冷媒温度１０℃で冷却すると、外気温２０℃で白煙のない空気を大気排出できた。

なお、図７に示す例は、冷却板を使用した例であり、４０４は冷却板であり、冷却板冷却には冷媒ライン４０５が設けられている。

本発明に係る含水物の破砕乾燥システムの一例を示すフロー図鎖の配置例を示す図鎖とブレードの配置例を示す図棚段塔構造の模式図濡れ壁構造の模式図ガス冷却方式を採用したミスト除去システム例を示す図冷却板を使用した例を示す図

符号の説明

１：破砕乾燥機
１００：チャンバ
１０１：回転軸
１０２：取付部
１０３：回動要素
１０４：モータ
１０３Ａ：鎖
１０３Ｂ：ブレード
１０３ａ：先端
２：サイクロン
２００：排出管
２０１：ブロワ
２０２：配管
３：洗浄塔
３００：排出管
３０１：充填層
３０２：循環タンク
３０３：循環ポンプ
３０４：スプレーノズル
３０５：フィルター
３０６：排気管
３０７：チラー
３０８：泡鐘
３０９：管状物
３１０：洗浄水
４：ガス冷却器
４００：導入管
４０１：冷却機
４０２：フィルター
４０３：凝縮液タンク
４０４：冷却板
４０５：冷媒ライン

Claims

内部空間を有するチャンバ内の底部中央近傍に回転軸が竪設され、該回転軸にブレード又は鎖若しくはそれらの両方からなる回動要素が取り付けられ、該回動要素の先端は１００ｍ／ｓｅｃ以上２５０ｍ／ｓｅｃ以下の速度で水平に回転するように制御された破砕乾燥機を備え、該破砕乾燥機の上部よりチャンバ内に含水物を投入して、該含水物を粉砕・乾燥して乾燥粉末と水分粒子を分離生成し、該水分粒子を充填層、棚段又は濡れ壁の少なくとも１つからなる洗浄塔に導き、該水分粒子を洗浄除去すると共に、前記乾燥粉末をサイクロンに導入して分離除去することを特徴とする含水物の破砕乾燥システム。
前記洗浄塔に、殺菌又は消毒効果を有する液を供給し、前記水分粒子を含有するガスと気液接触させることを特徴とする請求項１記載の含水物の破砕乾燥システム。
内部空間を有するチャンバ内の底部中央近傍に回転軸が竪設され、該回転軸にブレード又は鎖若しくはそれらの両方からなる回動要素が取り付けられ、該回動要素の先端は１００ｍ／ｓｅｃ以上２５０ｍ／ｓｅｃ以下の速度で水平に回転するように制御された破砕乾燥機を備え、該破砕乾燥機の上部よりチャンバ内に含水物を投入して、該含水物を粉砕・乾燥して乾燥粉末と水分粒子を分離生成し、該水分粒子をガス冷却器に導き、該水分粒子を凝縮除去すると共に、前記乾燥粉末をサイクロンに導入して分離除去することを特徴とする含水物の破砕乾燥システム。
含水物が、鶏糞や有害物質を含む汚泥であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の含水物の破砕乾燥システム。