JP2013193044A

JP2013193044A - 汚泥の乾燥システム

Info

Publication number: JP2013193044A
Application number: JP2012063842A
Authority: JP
Inventors: Tadamasa Inoue; 正將井上; Koki Sato; 弘毅佐藤
Original assignee: Metawater Co Ltd
Current assignee: Metawater Co Ltd
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2013-09-30
Anticipated expiration: 2032-03-21
Also published as: JP5893974B2

Abstract

【課題】乾燥機で発生する蒸気を有効に回収・利用し、システム全体の省エネルギ化を図ることができる汚泥の乾燥システムを提供する。
【解決手段】汚泥の乾燥システム１０は、脱水汚泥を乾燥する減圧乾燥機１１と、減圧乾燥機１１とは異なる乾燥温度で脱水汚泥を乾燥する過熱蒸気乾燥機１２と、過熱蒸気乾燥機１２で脱水汚泥から生じた蒸気を、減圧乾燥機１１の熱源として供給する供給管路１７とを備え、過熱蒸気乾燥機１２からの排ガス中の蒸気が持つ潜熱を、減圧乾燥機１１での汚泥の乾燥に再利用することで、過熱蒸気乾燥機１２で汚泥乾燥のために投入したエネルギを再利用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、脱水汚泥を複数台の乾燥機によって乾燥する汚泥の乾燥システムに関する。

下水汚泥等の脱水汚泥は、水分を８０％程度含むため、焼却、乾燥、炭化等、汚泥の熱処理時の水分蒸発に多大なエネルギが必要である。汚泥熱処理時の省エネルギの観点から、そのエネルギを有効に回収し、再利用することが期待されている。

このような汚泥の乾燥システムに関し、例えば、特許文献１には、乾燥機の後段に設けたガス化炉の排ガス（ガス化ガス）から回収された水を蒸発させて圧縮機で加圧し、この蒸気を乾燥機の熱源として再利用する構成が開示されている。

特開２００４−７５７４０号公報

通常、脱水汚泥を乾燥する乾燥機において、汚泥乾燥によって生じる蒸気は、そのエネルギ（ポテンシャル）が低いため再利用が難しく、従来はスクラバによって温排水として回収することが一般的であった。

通常の乾燥プロセスにおけるガス中の絶対湿度は、０．３〜０．５（ｋｇ−Ｈ_２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）程度であり、例えば上記のスクラバで７５℃の温排水を得る場合であっても、当該温度での飽和湿度は０．３８（ｋｇ−Ｈ_２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）であるから、回収できる潜熱は、全体の０〜２４％程度のみとなっており、蒸発潜熱を有効に回収するには至っていないのが現状である。

そこで、上記特許文献１のシステムでは、ガス化炉のガス化ガスから抽出した水を蒸発させ、その蒸気を圧縮機によって昇圧してから乾燥機の熱源として利用しているが、乾燥機から出る蒸気の持つエネルギを有効に利用できておらず、また、蒸気を加圧するための圧縮機の駆動用電源が必要となっており、外部からの電気入力が大きいものとなっている。

本発明は、上記従来技術の課題を考慮してなされたものであり、乾燥機で発生する蒸気を有効に回収・利用し、システム全体の省エネルギ化を図ることができる汚泥の乾燥システムを提供することを目的とする。

本発明に係る汚泥の乾燥システムは、脱水汚泥を乾燥する第１乾燥機と、前記第１乾燥機とは異なる乾燥温度で脱水汚泥を乾燥する第２乾燥機と、前記第１乾燥機及び前記第２乾燥機のうち、乾燥温度の高い一方の乾燥機で脱水汚泥から生じた蒸気を、乾燥温度の低い他方の乾燥機の熱源として供給する供給管路とを備えることを特徴とする。

このような構成によれば、乾燥温度の高い一方の乾燥機で脱水汚泥から生じた蒸気を、他方の乾燥機の熱源として再利用することができるため、乾燥温度の高い一方の乾燥機で汚泥乾燥のために投入したエネルギ（蒸発潜熱）を有効に再利用でき、システム全体の省エネルギ化を図ることができる。

前記第１乾燥機と前記第２乾燥機は、同一の脱水汚泥の乾燥経路上に連続して設けられ、前記第１乾燥機で乾燥された脱水汚泥を前記第２乾燥機でさらに乾燥する構成（シリーズ配置）としてもよいし、前記第１乾燥機と前記第２乾燥機は、それぞれ異なる脱水汚泥の乾燥経路上に設けられる構成（パラレル配置）としてもよい。

前記第１乾燥機は、乾燥容器の内部を減圧して運転する減圧乾燥機であり、前記第２乾燥機よりも乾燥温度が低く設定される。減圧乾燥機は、内部を減圧した状態で汚泥を加熱するため、再利用する蒸気の温度が低い場合であっても、熱源として十分に利用することができるようになる。

前記第２乾燥機は、過熱蒸気によって脱水汚泥を乾燥する過熱蒸気乾燥機であるとよい。例えば、減圧乾燥機の後段に過熱蒸気乾燥機を設けることにより、減圧乾燥機での蒸発水分量を全乾燥必要水分量の例えば半分程度に設定でき、減圧乾燥機の装置サイズを抑えることができる。しかも、減圧乾燥機の熱源となる蒸気の回収側に乾燥効率の極めて高い過熱蒸気乾燥機を用いることで、全体の装置コストを一層抑制することが可能となる。

前記過熱蒸気乾燥機では、乾燥する汚泥から生じる蒸気を含む排ガスの絶対湿度が２（ｋｇ−Ｈ_２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）以上に維持されると、減圧乾燥機にて乾燥排ガス中の蒸気の有する潜熱、つまり脱水汚泥の水分蒸発に費やすエネルギを、一層効率的に回収し、減圧乾燥機で有効に再利用することが可能となる。

前記減圧乾燥機から前記過熱蒸気乾燥機へと投入される汚泥を造粒する造粒機を設けるとよい。減圧乾燥機から排出される乾燥汚泥を造粒すると、過熱蒸気乾燥機での乾燥時における当該乾燥汚泥からのダスト飛散を抑制し、過熱蒸気乾燥機で発生する汚泥乾燥蒸気中のダストを低減することができ、その潜熱を後段機器において効率的に回収・再利用することができる。

本発明によれば、乾燥温度の高い一方の乾燥機で脱水汚泥から生じた蒸気を、他方の乾燥機の熱源として再利用することができるため、乾燥温度の高い一方の乾燥機で汚泥乾燥のために投入したエネルギを有効に再利用できることから、システム全体の省エネルギ化を図ることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る汚泥の乾燥システムの全体構成図である。図２は、過熱蒸気乾燥機の構造の一例を示す構成図である。図３は、ガスの飽和湿度と温度との関係を示すグラフである。図４は、図１に示す乾燥システムの第１変形例に係る汚泥の乾燥システムの全体構成図である。図５は、図１に示す乾燥システムの第２変形例に係る汚泥の乾燥システムの全体構成図である。図６は、図１に示す乾燥システムの第３変形例に係る汚泥の乾燥システムの全体構成図である。図７は、図１に示す乾燥システムの第４変形例に係る汚泥の乾燥システムの全体構成図である。

以下、本発明に係る汚泥の乾燥システムについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る汚泥の乾燥システム１０の全体構成図である。本実施形態に係る汚泥の乾燥システム１０（以下、単に「乾燥システム１０」ともいう）は、下水汚泥等の脱水汚泥を２台の乾燥機（減圧乾燥機１１、過熱蒸気乾燥機１２）で乾燥すると共に、過熱蒸気乾燥機１２からの排ガス中に含まれる蒸気の持つエネルギ（潜熱）を減圧乾燥機１１の熱源として再利用する省エネルギ型の乾燥システムである。

図１に示すように、乾燥システム１０は、減圧乾燥機１１及び過熱蒸気乾燥機１２を有し、主に脱水汚泥の乾燥処理を行う乾燥ライン１０ａと、過熱蒸気乾燥機１２から排出される排ガス（乾燥排ガス）を加熱する加熱ライン１０ｂとから構成されている。

先ず、乾燥ライン１０ａの構成を説明する。

乾燥ライン１０ａは、下水汚泥等を図示しない脱水装置により、例えば水分量が７０〜８０％となるまで脱水した脱水汚泥を貯留する脱水ケーキ貯留槽１４と、脱水ケーキ貯留槽１４から搬送される脱水汚泥を水蒸気による間接加熱により、例えば水分量が６５〜７０％となるまで乾燥させる減圧乾燥機１１と、過熱蒸気による直接加熱により、減圧乾燥機１１によって乾燥された脱水汚泥を、例えば水分量が２０％程度になるまで乾燥させる過熱蒸気乾燥機１２と、過熱蒸気乾燥機１２から排出される排ガス（汚泥乾燥蒸気）中に含まれる微粒子等を捕集して除塵する集塵機１６とを備える。

また、乾燥ライン１０ａの配管系統は、集塵機１６を出た汚泥乾燥蒸気を減圧乾燥機１１の熱源として供給する供給管路１７と、集塵機１６を出た汚泥乾燥蒸気を熱交換器（加熱装置）１８によって間接的に加熱して過熱蒸気とし、この過熱蒸気を過熱蒸気乾燥機１２の熱源として供給する循環管路２０とを備える。

減圧乾燥機１１は、円筒状の乾燥容器２２の内部を減圧することにより、例えばモーノポンプ等で構成される汚泥投入器２３から乾燥容器２２内に投入された脱水汚泥を比較的低温の熱源（例えば、１００℃程度）で加熱・乾燥可能なものであり、例えば、薄膜乾燥機や真空乾燥機、水蒸気乾燥機等を用いればよい。

減圧乾燥機１１は、乾燥容器２２の周囲に加熱用蒸気が導入される外熱ジャケット（加熱用ジャケット）２４が配設されている。供給管路１７から供給される加熱用蒸気（汚泥乾燥蒸気）を外熱ジャケット２４内に導入するために、外熱ジャケット２４の上面には、供給ファン２５の下流側の配管１７ａが連結される入口ポート２８ａが設けられる。また、外熱ジャケット２４の下面には、乾燥容器２２内部の脱水汚泥をその凝縮潜熱によって間接的に加熱した加熱用蒸気の凝縮水をドレン排出するための排水口２８ｂが設けられている。

一方、乾燥容器２２内で外熱ジャケット２４による乾燥作用によって脱水汚泥から蒸発した蒸気や臭気を含む排ガス（汚泥乾燥蒸気）は、上面に設けられた出口ポート２９ａからコンデンサ３０へと流通され、該コンデンサ３０で凝縮されドレン化されると共に、凝縮しなかった残りのガスは、ファン３２によって系外へ排出され、臭気処理される。すなわち、本実施形態の場合、減圧乾燥機１１で脱水汚泥から生じる蒸気は、４５℃程度と低温であり、その後の再利用に適さないことから、廃棄するものとした。

従って、減圧乾燥機１１では、汚泥投入器２３から乾燥容器２２内に投入された脱水汚泥は、該乾燥容器２２内で攪拌されつつ搬送され、入口ポート２８ａから外熱ジャケット２４内に投入される加熱用蒸気（例えば、１００℃、０．０１ＭＰａ程度）によって間接的に加熱、乾燥される。乾燥された脱水汚泥である乾燥汚泥（１次乾燥汚泥）は、排出ポート２９ｂから外部に排出され、二重ダンパ３３を介して造粒機３４に送られた後、汚泥投入器３６によって過熱蒸気乾燥機１２に投入される。

造粒機（破砕機）３４は、減圧乾燥機１１から排出される１次乾燥汚泥を造粒することにより、過熱蒸気乾燥機１２での乾燥時における当該１次乾燥汚泥からのダスト飛散を抑制し、過熱蒸気乾燥機１２で発生する汚泥乾燥蒸気中のダストを低減するための装置である。

図２は、過熱蒸気乾燥機１２の構造の一例を示す構成図である。図１及び図２に示すように、過熱蒸気乾燥機１２は、内熱式のロータリーキルンであり、工場等の床面上に固定される軸受基部３８ａ、３８ｂと、軸受基部３８ａ、３８ｂと一対の軸受３９ａ、３９ｂによって軸方向を中心として回転可能に軸支される円筒状の回転シェル（乾燥容器）４０とを備える。過熱蒸気乾燥機１２では、減圧乾燥機１１から造粒機３４を経て造粒された１次脱水汚泥を、回転シェル４０の内部空間へと投入する汚泥投入器３６の下流側先端が、軸受基部３８ａを通して回転シェル４０内に突出するように連結されている。汚泥投入器３６は、例えばモーノポンプである。つまり、当該過熱蒸気乾燥機１２では、モーノポンプ（汚泥投入器３６）から回転シェル４０内へと脱水汚泥が直接投入される。

循環管路２０から供給される過熱蒸気を回転シェル４０内に投入するために、汚泥投入器３６が連結される側の軸受基部３８ａの上面には、熱交換器１８の下流側の配管２０ａが連結される入口ポート４２ａが設けられる。一方、回転シェル４０内で過熱蒸気による乾燥作用によって脱水汚泥から蒸発した蒸気や臭気を含む排ガス（汚泥乾燥蒸気）は、他方の軸受基部３８ｂの上面に設けられた出口ポート４２ｂから配管２０ｂへと流通され集塵機１６を通過した後、配管２０ｃへと流通される。配管２０ｃを流通する汚泥乾燥蒸気は、循環ファン４４の駆動作用下に熱交換器１８へと導入されて、再び配管２０ａへと循環されると共に、一部は、配管２０ｃから分岐した配管１７ａへと流れ、供給管路１７を介して減圧乾燥機１１の入口ポート２８ａから外熱ジャケット２４へと導入される。

なお、図１中に破線で示す配管１７ｂのように、循環管路２０から供給管路１７への汚泥乾燥蒸気の分岐は、熱交換器１８で加熱される前だけでなく、熱交換器１８で加熱された後の過熱蒸気を配管２０ａから配管１７ｂを介して配管１７ａへと流通させるように構成してもよい。

従って、過熱蒸気乾燥機１２では、汚泥投入器３６から回転シェル４０内に投入された脱水汚泥は、該回転シェル４０内を搬送されつつ、入口ポート４２ａから回転シェル４０内に投入される過熱蒸気（例えば、５５０℃程度）によって加熱乾燥される。脱水汚泥から蒸発した蒸気である汚泥乾燥蒸気を含む排ガス（乾燥排ガス。例えば、１００℃程度）は、出口ポート４２ｂから循環管路２０へと流通し、一部は供給管路１７へと流通する一方、乾燥された脱水汚泥である乾燥汚泥は、排出ポート４２ｃから外部に排出される。この際、過熱蒸気乾燥機１２に投入される１次乾燥汚泥は、造粒機３４で前造粒を受けているため、当該過熱蒸気乾燥機１２の回転シェル４０内部に攪拌翼を設ける必要がなく、回転シェル４０内部で乾燥汚泥が粉化して飛散することを防止できる。造粒機３４は省略してもよく、この場合には、回転シェル４０内部に攪拌翼を設けるとよい。

集塵機１６は、過熱蒸気乾燥機１２の出口ポート４２ｂから配管２０ｂを介して導入される排ガス中に含まれる微粒子等を除塵して、乾燥汚泥として排出する一方、除塵がなされた排ガスを配管２０ｃへと流通させる装置である。本実施形態では、供給管路１７で乾燥排ガス中に含まれる蒸気である汚泥乾燥蒸気の潜熱を利用するため、当該集塵機１６は、乾燥排ガス中に含まれる蒸気の持つエネルギ（潜熱）を保持した状態で乾燥汚泥等の微粒子を精密に除塵する装置を用いるものとする。そこで、集塵機１６には、サイクロン式の集塵機や、バグフィルタを用いることが好ましく、従来公知のものを用いることができる。

熱交換器１８は、後述する燃焼炉４８から排出される高温の燃焼排ガスにより、例えば１００℃程度で配管２０ｃを流通してきた汚泥乾燥蒸気を加熱し、例えば５５０℃程度の過熱蒸気として配管２０ａへと流通させるための加熱装置である。配管２０ｃと配管２０ａとは、１本の配管で構成されており、該配管の外側から燃焼排ガスにより間接的に該配管内を流れる排ガスが加熱され、昇温される。つまり、熱交換器１８は、間接加熱方式の加熱装置となっている。熱交換器１８は、燃焼炉４８から排出される燃焼排ガスを用いず、他の設備の排ガスやボイラ等の熱を用いた構成としてもよい。

このような乾燥ライン１０ａにおいて、過熱蒸気乾燥機１２の回転シェル４０と循環管路２０とで構成される排ガスの回路は、その内部に外気が進入することを防止した気密構造とされた閉回路となっている。

次に、加熱ライン１０ｂの構成を説明する。

加熱ライン１０ｂは、天然ガス（例えば、都市ガス）等の燃料５０を燃焼することで高温の燃焼排ガス（熱風）を発生する燃焼炉４８と、燃焼炉４８からの燃焼排ガスを処理して大気放出するための排ガス処理装置５２と、ファン５４によって取り込んだ外気を排ガス処理装置５２で加熱して、燃焼炉４８へと導入する配管５６とを備える。

燃焼炉４８は、排ガス処理装置５２で予熱され、配管５６から導入される空気を燃料５０と共に燃焼することで、熱風（燃焼排ガス）を発生する燃焼設備である。燃焼炉４８からの燃焼排ガスは、排ガス管を流れて熱交換器１８に導入され、この熱交換器１８内を蛇行する配管内を流れる過熱蒸気乾燥機１２からの汚泥乾燥蒸気を間接的に加熱して過熱蒸気にした後、排ガス処理装置５２を経て大気中へと放出される。熱交換器１８は、循環管路２０内を流れる乾燥排ガスを、該循環管路２０の配管外側から燃焼排ガスによって間接的に加熱する間接加熱方式であり、これにより、熱交換器１８において循環管路２０内に外気が進入することを防止している。つまり、燃焼炉４８は、熱交換器１８と共に、循環管路２０を流れる乾燥排ガスを間接的に加熱する加熱装置を構成する。

本実施形態に係る乾燥システム１０は、基本的には、上記のような乾燥ライン１０ａ及び加熱ライン１０ｂによって構成されており、過熱蒸気乾燥機１２からの乾燥排ガスが循環管路２０を循環しつつ、脱水汚泥から発生する新たな蒸気は、配管２０ｃから分岐した配管１７ａを介して供給管路１７側へと流通し、その潜熱が減圧乾燥機１１での汚泥の乾燥に有効に再利用されることになる。

例えば、減圧乾燥機１１に投入される脱水汚泥中の固体と液体との比率（固液比）が２０：８０の場合、その含水率は８０％であるが、この脱水汚泥を減圧乾燥機１１で乾燥し、固液比が２０：４０となるまで水分を蒸発させて１次乾燥汚泥とした場合、その含水率は６６％（＝４０／（２０＋４０）・１００）となる。そして、この１次乾燥汚泥を過熱蒸気乾燥機１２で乾燥し、固液比が２０：５となるまで水分を蒸発させて乾燥汚泥とすると、その含水率は２０％（＝５／（２０＋５）・１００）となり、所望の含水率の乾燥汚泥を得ることが可能となっている。この際、当該乾燥システム１０では、過熱蒸気乾燥機１２で蒸発させた分の蒸気の持つエネルギ（上記では、固液比２０：４０の１次乾燥汚泥が、固液比２０：５となって減少した分の水分の持つエネルギ）を減圧乾燥機１１の熱源として利用する分だけ省エネルギ化が図られていることになる。

そして、過熱蒸気乾燥機１２からの汚泥乾燥蒸気を熱源とする乾燥機として、減圧乾燥機１１を用いたことにより、当該汚泥乾燥蒸気の温度が低い（例えば、１００℃程度）場合であっても、減圧乾燥機１１では、この低温の汚泥乾燥蒸気を十分に熱源として利用できる。また、このように、減圧乾燥機１１での蒸発水分量を全乾燥必要水分量の半分程度に設定することで、減圧乾燥機１１の装置サイズを抑えることができる。しかも、熱源となる蒸気の回収側に乾燥効率の極めて高い過熱蒸気乾燥機１２を用いることで、全体の装置コストを一層抑制することが可能となる。

ところで、当該乾燥システム１０では、過熱蒸気乾燥機１２から排出される汚泥乾燥蒸気の持つ潜熱を減圧乾燥機１１の熱源として利用する構成を採用しているが、汚泥乾燥蒸気の持つ潜熱を有効に利用し、減圧乾燥機１１での乾燥効率を保持するためには、過熱蒸気乾燥機１２の回転シェル４０と循環管路２０とで構成される排ガス回路内に外気が進入しないように構成し、過熱蒸気乾燥機１２から排出される汚泥乾燥蒸気中の絶対湿度を所定値以上に管理しておくことが有効である。熱源となる汚泥乾燥蒸気に空気が混入してしまうと、減圧乾燥機１１での潜熱利用効率が低下し、十分な乾燥が難しくなるからである。

そこで、次に、図３のグラフを参照しながら、汚泥乾燥蒸気の持つ潜熱を減圧乾燥機１１の熱源として有効に利用できる絶対湿度の値について説明する。

図３は、ガスの飽和湿度（ｋｇ−Ｈ_２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）と温度（℃）との関係を示すグラフであり、つまり、ガスが所定の温度において、右上がりの曲線より高い絶対湿度を有していれば、その曲線（飽和湿度）までの範囲の蒸気がドレン化することを示しており、ドレン化する際に蒸気が潜熱を放出するため、その部分の潜熱回収ができることを示している。例えば、ガスの絶対湿度が１０（ｋｇ−Ｈ_２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）とすると、当該ガスが９０℃に冷却された際には、矢印Ｃ２ａで示す範囲で潜熱回収が可能となっており、矢印Ｃ２ｂで示す範囲の潜熱はドレン化しないので回収することができないことを示す。また、グラフの右隣には、汚泥乾燥蒸気の絶対湿度の参考値０．５、２、１０（ｋｇ−Ｈ_２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）の棒グラフを併記している。

先ず、従来の乾燥機では、乾燥プロセスにおけるガス中の絶対湿度は、０．３〜０．５（ｋｇ−Ｈ_２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）程度である。そこで、図３中での参考値０．５の棒グラフを参照すると、乾燥機１２から排出される乾燥排ガスの絶対湿度が、０．５（ｋｇ−Ｈ_２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）の場合には、８０℃程度まで減温しても蒸気を凝縮することができず（図６中の破線Ａ参照）、つまり、乾燥機１２から排出される乾燥排ガスを凝縮するための温水は、８０℃以下に設定する必要があり、８０℃以下としても回収できる潜熱は極めて小さいことがわかる。

そこで、本実施形態では、過熱蒸気乾燥機１２から排出されるガス中の絶対湿度を２（ｋｇ−Ｈ_２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）以上の範囲で管理するものとする。先ず、図３中での参考値２の棒グラフを参照すると、過熱蒸気乾燥機１２から排出される乾燥排ガスの絶対湿度が、２（ｋｇ−Ｈ_２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）の場合には、９２℃程度まで減温すると蒸気を凝縮することができるようになり（図３中の破線Ｂ参照）、９０℃では、全体の３０％程度の潜熱を回収することができ（図３中の矢印Ｂ１参照）、７５℃では、全体の８１％程度の潜熱を回収することができる（図３中の矢印Ｂ２参照）。例えば、７５℃の場合、絶対湿度２（ｋｇ−Ｈ_２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）から飽和湿度０．３８（ｋｇ−Ｈ_２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）を引き算した、１．６２（＝２−０．３８）（ｋｇ−Ｈ_２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）分の水分が凝縮するため、８１％（＝１．６２／２×１００）の水分潜熱を回収することが可能となっている。

次に、図３中での参考値１０の棒グラフを参照すると、過熱蒸気乾燥機１２から排出される乾燥排ガスの絶対湿度が、１０（ｋｇ−Ｈ_２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）の場合には、９６℃程度まで減温すると蒸気を凝縮することができるようになり（図３中の破線Ｃ参照）、例えば、９５℃では、全体の７０％程度の潜熱を回収することができ（図３中の矢印Ｃ１参照）、９０℃では、全体の８５％程度の潜熱を回収することができ（図３中の矢印Ｃ２ａ参照）、７５℃では、全体の９６％程度の潜熱を回収することができる（図３中の矢印Ｃ３参照）。

本実施形態では、過熱蒸気乾燥機１２から排出する乾燥排ガス中の絶対湿度を２（ｋｇ−Ｈ_２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）以上の範囲で管理して減圧乾燥機１１に導入することで、当該乾燥排ガス中の蒸気の持つ潜熱全体のエネルギのうちの７０％以上を回収・利用して、当該減圧乾燥機１１での汚泥乾燥を行うことができる。

このように、過熱蒸気乾燥機１２の回転シェル４０と循環管路２０での排ガス中の絶対湿度を、２（ｋｇ−Ｈ_２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）以上に維持できるように、これら過熱蒸気乾燥機１２や循環管路２０に気密構造を適用すると、減圧乾燥機１１での汚泥乾燥蒸気からの潜熱利用効率が向上する。そこで、本実施形態では、上記のように、熱交換器１８を間接加熱方式とし、排ガス加熱時の空気混入を防止している。さらに、過熱蒸気乾燥機１２の回転シェル４０から循環管路２０へと連なる排ガスのルートを気密構造とし、外気のリークを可及的に低減することが有効である。例えば、回転シェル４０のドラムシール部分をカーボンパッキン構造や蒸気パージシール構造とし、また、脱水汚泥をモーノポンプである汚泥投入器３６からの直接投入構造とし、さらに、乾燥汚泥排出部である排出ポート４２ｃや集塵機１６からの乾燥汚泥の排出経路に二重ダンパ６０を設けたシール構造とすることも有効である。

以上のように、本実施形態に係る汚泥の乾燥システム１０では、脱水汚泥を乾燥する減圧乾燥機１１と、減圧乾燥機１１とは異なる乾燥温度で脱水汚泥を乾燥する過熱蒸気乾燥機１２と、過熱蒸気乾燥機１２からの汚泥乾燥蒸気を減圧乾燥機１１の熱源として供給する供給管路１７とを備える。

従って、過熱蒸気乾燥機１２からの乾燥排ガスが持つ潜熱を、減圧乾燥機１１での汚泥の乾燥に有効に再利用することができるため、過熱蒸気乾燥機１２で汚泥乾燥のために投入したエネルギ（蒸発潜熱）を有効に再利用できることから、システム全体の省エネルギ化を図ることができる。

また、減圧乾燥機１１から排出される１次乾燥汚泥を造粒機３４で造粒することにより、過熱蒸気乾燥機１２での乾燥時における当該１次乾燥汚泥からのダスト飛散を抑制し、過熱蒸気乾燥機１２で発生する汚泥乾燥蒸気中のダストを低減することができ、その利用先である減圧乾燥機１１の外熱ジャケット２４等でのダスト付着や、この付着による潜熱利用効率の低下を防止することができる。

さらに、過熱蒸気乾燥機１２からの排ガスの流通方向で、当該過熱蒸気乾燥機１２と、減圧乾燥機１１との間に、排ガスを除塵処理する集塵機１６を設けていることにより、汚泥乾燥蒸気は、その潜熱が保持された状態で除塵されるため、外熱ジャケット２４等でのダスト付着や、効率低下が抑制され、潜熱を効率的に回収・再利用することができる。

なお、上記では、減圧乾燥機１１の後段に過熱蒸気乾燥機１２を配置した構成を例示したが、両者の配置は変更してもよい。換言すれば、当該乾燥システム１０では、異なる乾燥温度で脱水汚泥を乾燥させる２台の乾燥機（第１乾燥機、第２乾燥機）のうち、乾燥温度の高い一方の乾燥機（上記では過熱蒸気乾燥機１２）で脱水汚泥から生じた上記を、乾燥温度の低い他方の乾燥機（上記では減圧乾燥機１１）の熱源として利用するように構成すれば、蒸気の持つエネルギを有効に回収・再利用することができ、システム全体の省エネルギ化を図ることができる。

また、図１では、減圧乾燥機１１と過熱蒸気乾燥機１２とを、同一の脱水汚泥の乾燥経路上に連続して設け、減圧乾燥機１１で乾燥された脱水汚泥を過熱蒸気乾燥機１２でさらに乾燥する構成（シリーズ配置）とした汚泥の乾燥システム１０を例示したが、図４に示すように、減圧乾燥機１１と過熱蒸気乾燥機１２とが、それぞれ異なる脱水汚泥の乾燥経路上に並列するように設けられた構成（パラレル配置）とした汚泥の乾燥システム１０１として構成してもよい。

図４に示すように、乾燥システム１０１は、減圧乾燥機１１及び過熱蒸気乾燥機１２がパラレル配置された乾燥ライン１０ｃを備える。乾燥ライン１０ｃでは、脱水ケーキ貯留槽１４からの脱水汚泥が減圧乾燥機１１と過熱蒸気乾燥機１２とにそれぞれ投入される。減圧乾燥機１１からの乾燥汚泥は、二重ダンパ３３を介して排出され、過熱蒸気乾燥機１２からの乾燥汚泥は、二重ダンパ６０を介して排出される。

この場合、乾燥システム１０１では、図１に示す乾燥システム１０と同様に、過熱蒸気乾燥機１２からの乾燥排ガスが持つ潜熱を、減圧乾燥機１１での汚泥の乾燥に有効に再利用することができるため、過熱蒸気乾燥機１２で汚泥乾燥のために投入したエネルギ（蒸発潜熱）を有効に再利用でき、システム全体の省エネルギ化を図ることができる。しかも、減圧乾燥機１１と過熱蒸気乾燥機１２とで脱水汚泥を並列処理によって乾燥することができるため、汚泥の乾燥処理量が増加する。

ところで、上記の乾燥システム１０では、加熱ライン１０ｂにおいて、燃料５０を用いた燃焼炉４８を設けた構成を例示したが、この燃焼炉４８に代えて、各種の燃焼設備、例えば焼却設備や炭化設備、ガス化設備等を設け、乾燥システム１０（１０１）をこれら焼却設備や炭化設備、ガス化設備と組み合わせた複合的な汚泥処理システムとして構成してもよい。

図５は、乾燥システム１０の第２変形例に係る汚泥の乾燥システム１００の全体構成図である。なお、図５において、図１〜図４に示される参照符号と同一の参照符号は、同一又は同様な構成を示し、このため同一又は同様な機能及び効果を奏するものとして詳細な説明を省略し、以下の図６、図７についても同様とする。

図５に示すように、乾燥システム１００は、燃焼炉４８に代えて、ガス化炉１０２と、ガス化炉１０２から高温サイクロン１０３を介した排ガスを焼却する焼却炉１０４とを有した加熱ライン１０ｄを備える。ガス化炉１０２は、過熱蒸気乾燥機１２の排出ポート４２ｃから外部に排出される乾燥汚泥が搬送機構１０６によって搬送され、この乾燥汚泥をガス化処理するもの（例えば、循環流動炉）である。ガス化炉１０２から排出される排ガスは、高温サイクロン１０３によって灰等が除塵された後、焼却炉１０４で焼却され、その燃焼排ガスが熱交換器１８や排ガス処理装置５２に送られる。勿論、乾燥システム１００についても、図４に示す乾燥システム１０１と同様に、減圧乾燥機１１及び過熱蒸気乾燥機１２をパラレル配置とした乾燥ライン１０ｃを備えた構成に変更してもよく、以下の乾燥システム１１０、１２０についても同様である。

図６は、乾燥システム１０の第３変形例に係る汚泥の乾燥システム１１０の全体構成図である。図６に示すように、乾燥システム１１０は、燃焼炉４８に代えて、焼却炉１１２を有した加熱ライン１０ｅを備える。焼却炉１１２は、搬送機構１０６によって搬送された乾燥汚泥を焼却処理するものであり、その燃焼排ガスが熱交換器１８や排ガス処理装置５２に送られる。

図７は、乾燥システム１０の第４変形例に係る汚泥の乾燥システム１２０の全体構成図である。図７に示すように、乾燥システム１２０は、燃焼炉４８に代えて、熱風炉１２２と、炭化炉１２４と、再燃炉１２６とを有した加熱ライン１０ｆを備える。炭化炉１２４は、搬送機構１０６によって搬送された乾燥汚泥を炭化処理するものであり、その熱源は熱風炉１２２によって循環利用され、その排ガスが再燃炉１２６で燃焼処理された後、熱交換器１８や排ガス処理装置５２に送られる。

なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

１０、１００、１０１、１１０、１２０汚泥の乾燥システム
１０ａ、１０ｃ乾燥ライン
１０ｂ、１０ｄ〜１０ｆ加熱ライン
１１減圧乾燥機
１２過熱蒸気乾燥機
１６集塵機
１７供給管路
１８熱交換器
２０循環管路
３４造粒機

Claims

脱水汚泥を乾燥する第１乾燥機と、
前記第１乾燥機とは異なる乾燥温度で脱水汚泥を乾燥する第２乾燥機と、
前記第１乾燥機及び前記第２乾燥機のうち、乾燥温度の高い一方の乾燥機で脱水汚泥から生じた蒸気を、乾燥温度の低い他方の乾燥機の熱源として供給する供給管路と、
を備えることを特徴とする汚泥の乾燥システム。
請求項１記載の汚泥の乾燥システムにおいて、
前記第１乾燥機と前記第２乾燥機は、同一の脱水汚泥の乾燥経路上に連続して設けられ、前記第１乾燥機で乾燥された脱水汚泥を前記第２乾燥機でさらに乾燥することを特徴とする汚泥の乾燥システム。
請求項１記載の汚泥の乾燥システムにおいて、
前記第１乾燥機と前記第２乾燥機は、それぞれ異なる脱水汚泥の乾燥経路上に設けられることを特徴とする汚泥の乾燥システム。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の汚泥の乾燥システムにおいて、
前記第１乾燥機は、乾燥容器の内部を減圧して運転する減圧乾燥機であり、前記第２乾燥機よりも乾燥温度が低く設定されることを特徴とする汚泥の乾燥システム。
請求項４記載の汚泥の乾燥システムにおいて、
前記第２乾燥機は、過熱蒸気によって脱水汚泥を乾燥する過熱蒸気乾燥機であることを特徴とする汚泥の乾燥システム。
請求項５記載の汚泥の乾燥システムにおいて、
前記過熱蒸気乾燥機では、乾燥する汚泥から生じる蒸気を含む排ガスの絶対湿度が２（ｋｇ−Ｈ_２Ｏ／ｋｇ−ＤＡ）以上に維持されることを特徴とする汚泥の乾燥システム。
請求項５又は６記載の汚泥の乾燥システムにおいて、
前記減圧乾燥機から前記過熱蒸気乾燥機へと投入される汚泥を造粒する造粒機を設けたことを特徴とする汚泥の乾燥システム。