包括热干燥装置的污泥燃料化系统的制作方法

1.本发明涉及包括热干燥装置的污泥燃料化系统，尤其，涉及如下的包括热干燥装置的污泥燃料化系统，即，通过最佳的干燥效率执行污泥的干燥，以此增加燃料生产效率来进行大量的污泥处理，可通过污泥处理来生产再生能源。

背景技术：

2.污泥意味着对污水进行处理后的废渣，含有大量的水分和有机物质以及无机物质。这种污泥由80％以上的水分和进行污水处理后留下的固体物构成，需为了后处理而进行多种工序。
3.尤其，污泥划分为废弃物，因而需采用填埋以及焚烧等废弃物处理方法。但是，由于污泥的含水率高，因而必须进行去除水分的后处理工序，以便进行填埋以及焚烧。
4.并且，即使水分被去除，但污泥中所包含的固体物的有机物含量达到97％以上，会残留因净化过程中所使用的氯(cl)而生成的氯化物。因此，需采用填埋或焚烧等方法。在焚烧过程中，若在低温状态下燃烧，将产生有毒化合物。而且，填埋时会因有毒化合物和有机物质而造成土壤污染、生成有毒浸出水、产生恶臭等。
5.由于这种问题，需到一种能够处理污泥的适当的方法。这些方法中的一种为污泥燃料化，为此探索着有效去除污泥中的水分的方法。
6.但是，污泥会因固体物的凝聚现象和由微细粒子构成的固体物的特征而导致现有的干燥方法均失败，即使成功，也会因经济性差而无法实现污泥的燃料化。为了对污泥进行干燥，现有的多种方法中的代表性的方法有混合污泥和其他物质的方法。但是，这种混合方法会因污泥的凝聚现象而存在与所添加的物质之间的混合率下降的问题。并且，即使混合好污泥和所添加的物质，也会产生在干燥过程中分离的问题。并且，在为了进行干燥而采用加热方法的情况下，将消耗大量的能源，但干燥效率非常低。

技术实现要素：

7.要解决的技术问题
8.本发明的目的在于提供如下的包括热干燥装置的污泥燃料化系统，即，通过最佳的干燥效率执行污泥的干燥，以此增加燃料生产效率来进行大量的污泥处理，可通过污泥处理来生产再生能源。
9.并且，本发明的另一目的在于提供如下的包括热干燥装置的污泥燃料化系统，即，通过增加与热量供给体之间的接触面积来提高干燥时的热效率，在干燥过程中维持污泥和添加剂的混合状态并使粉尘的产生最小化。
10.解决问题的技术方案
11.本发明的包括热干燥装置的污泥燃料化系统的特征在于，包括：混合器，通过混合污泥和添加剂来生产第一混合物；第一干燥器，以使得从上述混合器供给的第一混合物达到第一含水率的方式进行第一次干燥；第二干燥器，与供给通过加热装置加热的流体的管
道相连接，通过借助上述流体传递的热量来对上述第一含水率的上述第一混合物进行干燥，从而生产第二含水率的干燥混合物；以及成型器，通过对上述干燥混合物进行加压成型来生产固体，上述第一干燥器或上述第二干燥器包括：滚筒，以沿着与地面平行的长度方向长的方式形成；支撑框架，为了支撑上述滚筒而与长度方向上的两端相结合；轴，以贯通上述支撑框架以及上述滚筒的方式在上述长度方向上与上述支撑框架相结合，由具有内部空间的管设置；以及一个以上的圆盘，与上述轴相结合。
12.发明的有益效果
13.本发明的包括热干燥装置的污泥燃料化系统通过最佳的干燥效率执行污泥的干燥，以此增加燃料生产效率来进行大量的污泥处理，可通过污泥处理来生产再生能源。
14.本发明的包括热干燥装置的污泥燃料化系统可通过增加与热量供给体之间的接触面积来提高干燥时的热效率，可在干燥过程中维持污泥和添加剂的混合状态并使粉尘的产生最小化。
附图说明
15.图1为简要示出本发明的包括热干燥装置的污泥燃料化系统的结构的例示图。
16.图2为简要示出本发明的热干燥器的侧面透视例示图。
17.图3为更详细地示出内部的圆盘组装体的结构的例示图。
18.图4为示出从侧面观察圆盘的形态的例示图。
19.图5为示出圆盘的部分剖面的立体图。
20.图6和图7为示出圆盘的其他例的例示图。
21.图8至图10为示出本发明的控制方法的算法的流程图。
具体实施方式
22.以下，参照附图来对本发明的实施例进行详细说明，以使本发明所属技术领域的普通技术人员轻松实施本发明。在附图中的标记在结构上的附图标记方面，对所有附图中的相同结构要素尽可能赋予相同的附图标记。并且，在说明本发明的过程中，若判断为相关的公知功能或对于公知结构的具体说明有可能不必要地混淆本发明的主旨，则将省略其详细说明。而且，附图中的某种特征可为了便于说明而进行放大或缩小或简化，附图及其中的结构要素的图示比例并不一定是适当的比例。但是，只要是本发明所属技术领域的普通技术人员，就能够轻松理解这些详细事项。
23.参照图1，本发明的包括热干燥装置的污泥燃料化系统包括混合器10、第一干燥器20、第二干燥器40以及成型器60。并且，本发明的包括热干燥装置的污泥燃料化系统还包括集尘器70、净化器80以及集尘管道90。其中，在图1以及以下的附图中，仅示出说明本发明的必要结构，可在实际构建系统时追加设置用于进行储存的料斗、用于进行加热的锅炉、蒸汽管道、空气泵、起重机等装置。但是，所省略的结构属于可由本发明所属技术领域的普通技术人员轻松进行选择的事项，并不意味着未记述的结构为不必要的结构。
24.混合器10通过混合污泥1和添加剂5来生成第一混合物。其中，添加剂意味着为了调节污泥1的水分、提高干燥效率、增加热量、增加成型性等目的而使用的附加物。这种添加剂5可以是干燥的锯末、咖啡废渣、谷物加工副产物、干燥的污泥等物质，但本发明并不限定
于此，以下，为了便于说明，将添加剂5假设为锯末来进行说明。
25.混合器10通过揉搓或揉拌污泥1和添加剂5来生成第一混合物。通常，在混合高含水率的污泥1和锯末等添加剂5的情况下，若仅简单搅拌，则会出现污泥1的凝聚现象、因添加剂5的小密度而产生的浮游现象，从而造成污泥1和添加剂5的混合并不顺畅。因此，混合器10使污泥1和添加剂5的粒子最大限度接触，消除污泥1的凝聚，从而进行混合。通过这种混合器，第一混合物的混合率和混合均匀度得到提高，所混合的粒子的大小将变得又小又均匀。以此，混合器10将第一次降低污泥1的含水率。
26.为此，混合器10可设置有能够翻转并揉搓容器内部的混合物的形态的混合单元。具体地，混合单元也可以是螺旋形态的片连续形成于轴上的结构，还可以是形成有多个连接片的结构。
27.并且，添加剂5处于含水率为10％以上且15％以下的干燥状态，粒子的大小为5mm以下。而且，污泥1可以是含水率为75％以上且85％以下。其中，本发明中所说明的含水率为接近实际工序中所需的数值，可以不是准确的指定数值。但是，优选地，本发明中所提到的数值应理解为能够导出最佳结果的数值。
28.第一干燥器20接收通过混合器10生成的第一混合物来进行干燥。这种第一干燥器20进行将第一混合物的含水率降低为第一含水率的干燥步骤。这种第一干燥器20可通过多种方式来对第一混合物进行干燥，从而达到第一含水率。作为一例，可借助燃烧气体、石油等燃料而产生的热量来进行干燥，还可利用自然光来进行干燥。或者，还可借助通过使第一混合物内的有机物和微生物或氧产生反应来在分解或氧化的过程中产生的热量进行干燥。并且，还可将本发明的热干燥器用作第一干燥器20，也可使第一干燥器20和第二干燥器40都由热干燥器构成。但是，在本发明中，假设第一干燥器20由借助微生物进行干燥的生物干燥(bio-drying)装置构成且第二干燥器40由热干燥器构成来进行说明。
29.这种第一干燥器20通过向干燥器的内部供给空气中的氧(o2)来诱导好氧性微生物的代谢作用，借助通过代谢作用使有机物分解成二氧化碳(co2)、水(h2o)以及氨时产生的代谢热量来对第一混合物进行干燥。因此，第一干燥器20以使得75％至85％左右的含水率达到作为第一含水率的35％以上且40％以下的含水率的方式进行干燥。其中，第一含水率通过实验计算而得，可根据第一干燥器20的规模、干燥效率而不同。
30.若第一含水率设定为40％以上，则有可能会在通过第二干燥器40进行的干燥步骤中产生效力下降、干燥时间增加等问题。即，为了进行第二干燥器40的加热干燥而使用的燃料的消耗量有可能增加。并且，若第一含水率设定为小于35％，则会导致第一干燥器20的大小变大，因第一混合物停留在第一干燥器20的时间变长而导致干燥效率下降。即，随着第一含水率被调整，会导致用于干燥的燃料消耗或干燥器的制造及运行费用增加，这会导致经济性变差，或者会因停留在第一干燥器20的时间变长而导致效率下降。因此，第一含水率在燃料化系统中属于根据干燥器的结构进行调节的事项，因而含水率并不限定于必须达到35％以上且40％以下。
31.第二干燥器40通过对从第一干燥器20供给的第一混合物进行第二次干燥来以达到作为能够成型成燃料的含水率的第二含水率的方式进行干燥，从而生成干燥混合物。为此，第二干燥器40在内部设置有对第一混合物进行加热干燥的热量传递单元。并且，第二干燥器40设置有搅拌单元，可通过在加热过程中防止第一混合物分离成污泥1和添加剂5来维
持混合状态，并以可增加热量传递单元与混合物之间的接触率的方式搅拌混合物。
32.这种第二干燥器40为了在对第一含水率的第一混合物进行干燥的过程中防止碳化或氧化并增加热量利用效率而采用借助热源实施的间接加热方法。为此，第二干燥器40将使通过管道98从锅炉或加热器等加热装置99供给的热介质通过第二干燥器40内部，从而对混合物进行加热干燥。并且，第二干燥器40包括用于向外部排出通过加热干燥产生的干燥器内部的水分和混合物粉尘的排出单元。
33.这种第二干燥器40通过对第一混合物进行干燥来生成第二含水率的干燥混合物，向成型器60供给干燥混合物。这种第二干燥器40还能够以连续投入以及连续排出的方式构成，如同第一干燥器20。但是，若采用连续投入以及连续排出的方式，则会因第二干燥器40的大小变大、燃料使用量增加等原因而导致干燥效率下降。因此，考虑到效率，第二干燥器40能够以如下的方式运行，即，执行预设的设定容量单位的干燥，在全部排出干燥混合物之后，重新接收第一混合物。但是，设定容量单位的干燥方式只是更有利于干燥，并不意味着不能采用连续投入以及连续排出方式，本发明也并不限定于此。
34.为此，可在第一干燥器20与第二干燥器40之间设置对从第一干燥器20排出的第一混合物进行第一次保管的中间储存槽(未图示)。
35.成型器60通过对从第二干燥器40供给的干燥混合物进行加压成型来生产固态燃料。在此情况下，所生产出来的固态燃料可以是团粒燃料。这种成型器60可以是用于进行加压成型的注塑成型器，可包括：注塑工具；加压部，向注塑工具方向对干燥混合物施加压力；以及供给部，向加压部与注塑工具之间供给干燥混合物。这种成型器60不仅将干燥混合物生产成小块状团粒(pellet)形态，还可加压生产成大块状压缩碳形状燃料。
36.集尘器70用于对在污泥1的加工处理过程中产生的污泥粉尘进行集尘。为此，集尘器70可采用将旋转和重力利用到其中的气旋方式。这种集尘器70与连接到各个装置的集尘管道90相连接，起到以对通过集尘管道90收集的粉尘进行集尘来能够再投入的方式保管到储存部的作用。为此，集尘器70可包括：供给部，用于接收混有粉尘的空气；集尘部，用于对粉尘进行捕集；第一排出部，用于向储存部排出通过集尘部捕集的粉尘；以及第二排出部，用于排出去除粉尘后的空气。这种第二排出部可与净化器80相连接。
37.净化器80用于去除从集尘器70排出的空气中所包含的微粉。为此，净化器80可包括用于吸附及过滤微粉的过滤器。这种净化器80使得从集尘器70排出的空气通过过滤器并排出，由此去除未被集尘器70捕集的微粉，从而能够排出净化后的空气。
38.图2为简要示出本发明的热干燥器的侧面透视例示图，图3为更详细地示出内部的圆盘组装体的结构的例示图，图4为示出从侧面观察圆盘的形态的例示图，图5为示出圆盘的部分剖面的立体图。
39.参照图2至图5，本发明的热干燥器包括：滚筒43；圆盘组装体50，设置于滚筒43的内部；以及蒸汽供给单元48：48a、48b。
40.滚筒43形成用于对第一混合物进行干燥的空间，设置有用于进行第一混合物的干燥的热量供给单元和用于混合第一混合物的单元。具体地，滚筒43形成沿着一方向长的圆筒管形状。以下，将该方向定义为长度方向l。虽然在这里形成圆筒管形状，但可在上部设置为了捕集粉尘以及湿气而沿着长度方向突出规定宽度和高度的突出空间。而且，在滚筒43的长度方向l上的一侧的末端设置投入口44，在另一侧的末端设置排出口45，从而实现第一
混合物的投入以及干燥混合物的排出。为此，投入口44与向滚筒43内部投入第一混合物的投入器41相连接，排出口45与用于向成型器60供给干燥混合物的排出器42相连接。
41.而且，除投入口44以及排出口45之外，在滚筒43的上部设置排气口46，与集尘管道90相连接，用于排出粉尘以及湿气。若以如上所述的方式设置突出空间，则这种排气口46将形成于该突出空间。
42.在滚筒43的长度方向两侧的末端设置支撑框架47：47a、47b。支撑框架47用于将滚筒43固定于地面并进行支撑。并且，支撑框架47通过与轴51相结合来支撑圆盘组装体50。在此情况下，支撑框架47以可使轴51进行旋转的方式借助轴承单元来与轴51相结合。而且，轴51的两端以贯通支撑框架47的方式与支撑框架47相结合。
43.在这种滚筒43的内部设置用于对第一混合物进行加热及混合的圆盘组装体50，在外部设置用于使圆盘组装体50进行旋转以及供给被加热的流体的蒸汽供给单元48。
44.蒸汽供给单元48供给为了对滚筒43内部的第一混合物进行加热而被加热的流体。以下，将被加热的流体假设为高温蒸汽来进行说明。但是，这并不用于限定本发明，还可利用被加热的水或油等高温液体，因而本发明并不限定于此。
45.蒸汽由加热装置99生成并通过管道98供给。其中，管道98包括：用于向轴51供给蒸汽；以及回收管道，用于回收通过轴51的蒸汽。为了向设置于圆盘组装体50的轴51供给这种蒸汽，在滚筒43的长度方向两侧的末端设置蒸汽注入口48a和蒸汽排出口48b。蒸汽注入口48a和蒸汽排出口48b以通过连接进行旋转的轴51和固定的管道98来使得从管道98供给的蒸汽经过轴51重新通过管道98被回收的方式连接管道98和轴51。为此，蒸汽注入口48a和蒸汽排出口48b分别与贯通支撑框架47而露出的轴51的两侧的末端相结合。这种形态的连接方法通过公知的技术来实现结构以及气密维持方法，因而在本发明中将省略对其的详细说明。
46.圆盘组装体50设置于滚筒43，借助从外部供给的蒸汽来对第一混合物进行加热干燥。为此，圆盘组装体50包括设置于滚筒43内部的轴51、圆盘52、混合连接片53以及混合叶片57。并且，为使轴51进行旋转，与马达等驱动装置(未图示)相连接的滑轮49或齿轮设置于轴51的一侧的末端。
47.轴51设置于滚筒43内部并与圆盘52相结合，向圆盘52传递以蒸汽形态供给的热能并通过借助外部动力进行旋转来使圆盘52旋转。为此，轴51形成空心圆筒管形状，两侧的末端贯通滚筒43以及支撑框架47来与支撑框架47相结合。而且，轴51的两侧的末端与对与管道98之间的连接起到介质作用的蒸汽注入口48a以及蒸汽排出口48b相连接。在这种轴51，按预设间隔结合有多个圆盘52。而且，在轴51的与圆盘52相结合的部分形成流通孔91。可在每个圆盘52形成多个流通孔97。流通孔91用于使蒸汽向圆盘52的内部空间96流通。由此，轴51可通过导热来向圆盘52直接传递由蒸汽产生的热量，而且将通过蒸汽流通孔97来使蒸汽直接向圆盘52内部流入，从而尽量向第一混合物传递更多的热量。
48.圆盘52与轴51相结合，通过与第一混合物直接接触来进行加热。并且，圆盘52借助轴51的旋转来进行同步旋转，以此使混合连接片53和混合叶片57进行旋转，来实现第一混合物的再混合以及粉碎并沿着长度方向l进行移送。
49.这种圆盘52包括圆盘主体54和圆盘翼部55。
50.圆盘主体54在内部形成空间，沿着边缘形成或结合有圆盘翼部55。具体地，圆盘主
体54由一对圆盘形成，以与轴51相结合的部分按预设间隔隔开的方式来使各个圆盘与轴51相结合。而且，圆盘的另一端的末端以通过相互接合来使得圆盘主体54的一半截面形状呈三角形的方式构成。向这种圆盘主体54的内部空间96注入通过蒸汽流通孔97来从轴51供给的蒸汽。
51.圆盘翼部55沿着圆盘主体54的边缘相结合，形成板状的环形。这种圆盘翼部55起到从圆盘主体54接收热量来扩大接触面积的作用。并且，用于移送第一混合物的多个移送孔56按规定间隔形成于圆盘翼部55。具体地，在圆盘52方面，以与滚筒43的内部面不产生摩擦的方式确定圆盘翼部55的外侧边界与滚筒43的内部面之间的间隔。在此情况下，相邻的圆盘52之间的第一混合物将无法移动。因此，为使第一混合物借助第一混合物的自重、混合连接片的混合、混合叶片的混合来向相邻的空间移动，在圆盘翼部55形成多个移送孔56。
52.另一方面，圆盘翼部55与混合连接片53及混合叶片57相结合。
53.混合连接片53通过与圆盘52相结合来搅拌位于相邻的圆盘52之间的第一混合物的作用。为此，混合连接片53与相邻的圆盘52的两侧相连接。这种混合连接片53以使得面与圆盘52的边缘面对齐的方式结合在相邻的圆盘52之间。这种混合连接片53在一对圆盘52之间设置一个以上，在设置多个的情况下，按预设间隔隔开设置。并且，相邻的混合连接片53也互相按预设角度错开配置。即，如图3所示，结合在第一个圆盘与第二个圆盘之间的混合连接片和结合在第二个圆盘与第三个圆盘之间的混合连接片互相错开。在本发明中，相邻的混合连接片53形成90度的角度，即，当从轴51的一侧的末端观察圆盘52时，以形成直角的方式配置。但是，这种角度是可变的，本发明并不限定于所示的角度。
54.另一方面，混合连接片53的末端以比圆盘翼部55的外周缘突出来更靠近滚筒43的内部面的方式与圆盘52相结合。以此，可刮出附着于滚筒43内部面的第一混合物并使第一混合物通过圆盘52与滚筒43内部面之间的缝隙向圆盘52之间的空间移动。这种混合连接片53的长度应小于圆盘翼部55的宽度，即，与圆盘52相接触的部分的长度小于圆盘翼部55的宽度，这有利于设置以及制造。但是，还可延伸至圆盘主体54部分为止。
55.混合叶片57在圆盘的边缘结合一个以上。这种混合叶片57起到刮出圆盘52与滚筒43的内部面之间的第一混合物来进行混合并粉碎凝聚的第一混合物块来向圆盘之间的空间推开的作用。为此，混合叶片57可包括叶片58和突块59。
56.叶片58形成板状，与圆盘52的边缘相结合。在此情况下，叶片58以使得叶片58的面沿着垂直方向与圆盘52的面交叉的方式与圆盘52相结合。而且，在旋转方向侧的表面形成突块59。
57.突块59突出形成于叶片58的面，以有棱有角的方式形成。以此可通过粉碎凝聚或附着于滚筒的内部面的第一混合物来从滚筒的内部面分离。而且，这种突块59还可在混合连接片53形成一个以上。
58.这种混合叶片57还可与圆盘翼部55的边缘相结合，也可代替圆盘翼部55来与省略掉圆盘翼部55的圆盘主体54相结合。并且，混合叶片57也能够以使得与相邻的圆盘之间的结合位置各不相同的方式错开结合，如同混合连接片53。
59.另一方面，图6和图7为示出圆盘的其他例的例示图。
60.参照图6以及图7，圆盘52起到借助通过轴51供给的蒸汽接收热量来对滚筒43内部的混合物进行加热的作用。在此情况下，轴51的表面也可起到通过与混合物相接触来进行
加热的作用，但接触频度低，即使接触，也因接触面积小而导致热效率下降。因此，圆盘52用于通过扩大这种接触面积来提高热效率。
61.这种热效率与接触面积有着直接关系。因此，需要一种通过增加圆盘52的表面积来增加混合物与圆盘之间的接触机会的方法。为此，可在圆盘52的表面形成凹凸部96：96a、96b。如图6及图7中例示性地所示的部分，这种凹凸部96可通过在表面产生凸起来形成，为此，可通过对板状的圆盘施加压力来形成凹凸部96，从而能够以不增加重量的方式借助凹凸部增加表面积。
62.作为一例，如图6及图7所示，可形成将轴51作为中心的放射状凹凸部96a和相对于轴51呈同心圆形态的凹凸部96b。除此之外，还能够以多种形态设置凹凸部，例如，可在表面形成箱形、多边形形状的凹凸部96。
63.尤其，可通过形成旋转方向上的高度更高且连接部分的高度逐渐下降的形态来以与叶片相同的用途使用凹凸部96。除此之外，还可按凸印形态形成多个类似半球的突出部。
64.以下，将对利用本发明的热干燥系统执行高效干燥的控制过程进行说明。
65.本发明的热干燥系统的控制方法可符合采用将蒸汽用作热介质的间接干燥方式以及基于吸入实现的气体排出方式的热干燥系统。根据控制单元的控制指令调节向干燥装置供给的蒸汽的温度以及气体吸入量(气体排出量)来使干燥性能达到最佳。为此，为了实现热干燥系统的干燥控制，可由蒸汽供给温度及气体排出量自动控制系统构成，可作为热干燥系统中的附属系统来构成。以下，将执行控制功能的一系列装置称作“自动控制系统”或“蒸汽供给温度及气体排出量自动控制系统”。
66.在采用本发明的自动控制系统的热干燥工序中，成为单独干燥热源或主要干燥热源的蒸汽的供给温度越高，向有机污泥传递的热能的量越大，可通过观察热干燥装置的排出气体的温度来掌握有机污泥所含的水分的蒸发程度。
67.蒸汽的供给温度越高，排出气体的温度越上升，水分的蒸发速度也增加。但是，蒸汽的供给温度将受到蒸汽生产设备的配置的限制，高温的蒸汽生产需要耗费更多的化石燃料或电力，因而需要适当控制蒸汽供给温度。
68.通过使有机污泥所含的水分蒸发而产生的蒸汽将与从外部流入的空气一同被排出到干燥装置的外部，从而结束干燥工序。因此，不仅是水分的快速蒸发，顺畅地排出所蒸发的水分(蒸汽)也是干燥的重要一环，可通过观察干燥器的内部压力来掌握含有蒸汽的气体的排出程度。
69.气体排出量越多，干燥器的内部压力越低，气体的排出会越顺畅，但会因温度明显低于干燥装置的内部温度的外部气体的流入量增加而产生冷却效果，有可能导致干燥性能下降，因而还需要适当控制气体排出量。
70.并且，由于干燥装置的运行条件及状态会使外部气体的流入需求量、蒸汽产生量等变得不同，因而只观察气体排出量将很难掌握气体排出的顺畅程度，无法防止气体向干燥器的外部泄漏。因此，在本发明中，将排出气体温度和干燥器的内部压力都用作控制指标，从而使干燥性能达到最佳。
71.本发明的热干燥系统所包括的自动控制系统通过用于以增加与热量供给体之间的接触面积来提高干燥时的热效率的方式构成的热干燥装置或系统，来执行通过测定排出气体的温度调节蒸汽温度的控制步骤，之后执行通过测定干燥装置的内部压力调节气体排
出量的控制步骤，从而可使干燥性能达到最佳。
72.更具体地，本发明的自动控制系统包括：热干燥装置，通过供给及排出有机污泥以及热介质(或蒸汽)来执行热干燥工序；第一指标测定单元，可在热干燥工序中测定第一指标；第二指标测定单元，可在热干燥工序中测定第二指标；以及控制单元，自动控制向热干燥装置供给的蒸汽的温度以及气体排出量。为了便于说明，将供给有机污泥的一侧定义为上游侧，将排出干燥后的污泥的一侧定义为下游侧。
73.其中，如上所述，热干燥装置意味着第二干燥器40，但在第一干燥器20构成热干燥器的情况下，还包括第一干燥器20。
74.第一指标测定单元为可在热干燥工序中测定第一指标的单元，第一指标包含排出气体温度信息，可设置于通过设置在热干燥装置来排出在内部产生的湿气的排气口46。优选地，在设置于滚筒43中段的上部、下部或侧面部的排气口测定排出气体温度。
75.所供给的蒸汽的温度越高，向热干燥装置投入的有机污泥的水分蒸发速度将增加，但要想将蒸汽的供给温度提高到很高，就需要耗费很多能源，因而需要控制在适当的温度。因此，通过测定排出气体的温度来作为第一指标并控制热干燥装置的干燥条件。
76.第二指标测定单元为可在热干燥工序中测定第二指标的单元，第二指标包含压力信息，可设置于通过设置在热干燥装置来排出在内部产生的湿气的排气口46。优选地，在设置于滚筒中段的上部的排气口46测定内部压力。
77.其中，这种第一指标测定单元、第二指标测定单元以及控制单元、控制单元与控制对象装置之间的连接关系在附图中被省略。如上所述，这是因为热干燥器可根据使用人员的选择来在第一干燥器和第二干燥器中产生变更，由此也会使供给热流体的单元与干燥器之间的连接关系会发生改变，为使附图仅明确示出技术特征，因而将进行省略。但是，即使未记述附图中省略的结构的具体设置例以及本领域技术人员未在附图中特定示出由控制单元控制的控制对象，也能够明确理解这一部分内容，这是不言而喻的。
78.不仅是水分蒸发速度，顺畅地排出所蒸发的水分(蒸汽)才能够提高干燥效率，但若气体排出量增加，则会使温度明显低于干燥装置的内部温度的外部气体的流入量增加，反而有可能使干燥性能下降。因此，通过测定作为第二指标的装置内部的压力来控制热干燥装置的干燥条件。
79.本发明从现有的仅调节有机污泥的停留时间来控制热干燥工序的方式延伸发展，将排出气体的温度以及内部压力用作控制过程的共同指标，从而引导干燥性能达到最佳。由于干燥装置的运行条件及状态会使外部气体的流入需求量、蒸汽产生量等变得不同，因而只观察排出气体温度将很难掌握气体排出的顺畅程度，无法防止气体向干燥器的外部泄漏。因此，在热干燥工序的控制过程中，将排出气体温度(或内部温度)和内部压力用作共同指标，即，反复进行在基于温度变化执行第一次控制后基于压力变化执行第二次控制的一套流程来使干燥性能达到最佳。
80.控制单元为自动控制通过蒸汽供给单元供给的蒸汽的温度并自动控制在装置内部所产生的气体的排出量的单元，通过从上述指标测定单元接收测定数据来控制(维持或变更)蒸汽供给温度以及气体排出量，从而将热干燥装置的内部温度以及压力维持在规定范围内，将所排出的有机污泥的干燥状态(含水率)维持在规定水平。
81.在控制单元中执行的控制方法为在向热干燥装置的上游侧供给有机污泥来向下
游侧进行移送并实现热干燥的过程中对所供给的蒸汽的温度以及因水分蒸发而产生的气体(蒸汽)的排出量进行控制的方法，将遵循如下算法，即，在视作开始进行蒸汽供给以及气体排出的干燥器开始启动时间点(ts)之后，以使得所测定到的当前排出气体温度t
t
指向排出气体温度上限值t
ul
与下限值t
ll
之间的方式改变蒸汽温度，以使得所追加测定到的当前内部压力p
t
指向内部压力上限值p
ul
与下限值p
ll
之间的方式改变气体排出量。
82.在此情况下，在蒸汽供给温度上限值st
ul
与下限值st
ll
之间的范围内改变蒸汽温度，当以当前排出气体温度t
t
作为基准来改变蒸汽温度时，将当前的蒸汽供给温度设定值st
t
作为起点来增加或减少规定的蒸汽供给温度变化量dst。并且，在气体排出量上限值f
ul
与下限值f
ll
之间的范围内改变气体排出量，当以当前内部压力p
t
作为基准来改变气体排出量时，将当前的气体排出量设定值f
t
作为起点来增加或减少规定的气体排出量变化量df。
83.具体地，本发明的控制方法包括：设定步骤(s100)，对于控制单元设定多个输入变量；初始启动步骤(s200)，根据初始设定值向热干燥装置供给蒸汽并排出所产生的气体；第一控制步骤(s300)，根据通过第一指标测定单元测定的排出气体温度来调节蒸汽供给温度；以及第二控制步骤(s400)，按通过上述第一控制步骤控制的温度供给蒸汽，之后，在经过规定时间后根据由第二指标测定单元测定的内部压力调节气体排出量。
84.并且，在由控制单元执行的控制方法中，按通过上述第二控制步骤控制的气体排出量排出气体，之后，在经过所设定的变更值适用时间后反复进行包括第一控制步骤以及第二控制步骤在内的一套流程(routine)来对连续投入的有机污泥进行干燥，之后连续排出。图8至图10中示出了本发明一实施例的控制方法的算法。
85.图8至图10为示出本发明的控制方法的算法的流程图。
86.设定步骤(s100)为对控制单元设定输入变量的设定步骤，输入变量包括排出气体温度下限值t
ll
、排出气体温度上限值t
ul
、内部压力下限值p
ll
、内部压力上限值p
ul
、蒸汽供给温度下限值st
ll
、蒸汽供给温度上限值st
ul
、气体排出量下限值f
ll
、气体排出量上限值f
ul
、初始蒸汽供给温度设定值sti、初始气体排出量设定值fi、手动运行适用时间tm、变化值适用时间dt、基于排出气体温度的蒸汽供给温度变化量dst、基于内部压力的气体排出量变化量df。
87.初始启动步骤(s200)为根据初始设定值向热干燥装置供给蒸汽并排出气体的步骤，在根据初始蒸汽供给温度设定值sti以及初始气体排出量设定值fi进行初始启动的同时，输入(记录)初始启动开始时间点ts，将初始蒸汽供给温度设定值sti以及初始气体排出量设定值fi输入(记录)为当前蒸汽供给温度st
t
以及当前气体排出量f
t
。
88.在干燥器初始启动后的规定时间内，与当前排出气体温度t
t
或当前内部压力p
t
无关，蒸汽供给温度或气体排出量不会发生变化，将在所设定的手动运行适用时间tm内维持初始启动。
89.为了进行第一控制步骤(s300)，控制单元首先会输入蒸汽供给温度变化前当前时间点ta(当前的时间)，计算所输入的蒸汽供给温度变化前当前时间点ta与初始启动开始时间点ts之间的差值，在差值大于所设定的手动运行适用时间tm的时间点(蒸汽供给温度变化前当前时间点ta)上，输入由第一指标测定单元测定的当前排出气体温度t
t
。
90.当将初始启动步骤之后进行的第一控制步骤以及第二控制步骤称作第一流程时，在第一次流程之后的第二次流程中的第一控制步骤中，控制单元输入基于第二次流程的蒸
汽供给温度变化前当前时间点ta，计算基于第一次流程的气体排出量变化(或维持)之后的当前时间点tb与气体排出量变化前当前时间点ta之间的差值，在差值大于预设变化值适用时间dt的时间点(气体排出量变化后当前时间点tb)上，输入由第一指标测定单元测定的当前排出气体温度t
t
。
91.第一控制步骤(s300)为在每个规定时间间隔dt测定当前排出气体温度t
t
来判断是否改变蒸汽供给温度的步骤，将运算由第一指标测定单元测定的当前排出气体温度t
t
是否在排出气体温度下限值t
ll
与上限值t
ul
之间的范围内或是否超出范围，将根据运算结果来判断是否调节蒸汽供给温度。
92.更具体地，在运算成所测定到的当前排出气体温度t
t
在所设定的排出气体温度下限值t
ll
与上限值t
ul
之间的范围内的情况下，这意味着空气供给量与内部温度之间形成了均衡，因而将维持当前蒸汽供给温度st
t
(在处于初始启动的情况下，是指初始蒸汽供给温度设定值sti)(s310)。
93.在所测定到的当前排出气体温度t
t
高于所设定的排出气体温度上限值t
ul
的情况下，在蒸汽供给温度方面，将从之前的蒸汽供给温度st
t
减去蒸汽供给温度变化量dst(s320)。
94.具体地，在蒸汽供给温度减少控制过程中，运算从初始蒸汽供给温度设定值sti或当前蒸汽供给温度st
t
减去基于排出气体温度的蒸汽供给温度变化量dst的新当前蒸汽供给温度st
t
，将供给与之相对应的温度的蒸汽。即，在降低相当于基于排出气体温度的蒸汽供给温度变化量dst程度的蒸汽供给温度后，观察热干燥工序的第二指标(在此情况下，指内部压力)的变化。
95.相反，在运算成所测定到的当前排出气体温度t
t
低于排出气体温度下限值t
ll
的情况下，对当前蒸汽供给温度st
t
增加相当于基于排出气体温度的蒸汽供给温度变化量dst程度的蒸汽供给温度(s330)。
96.具体地，在空气供给增加步骤(s330)中，运算初始蒸汽供给温度设定值sti或当前蒸汽供给温度st
t
加上基于排出气体温度的蒸汽供给温度变化量dst的新的当前蒸汽供给温度st
t
并供给达到与之相对应的温度的蒸汽。即，预先设定基于排出气体温度的蒸汽供给温度变化量dst，先提高相当于基于所设定的排出气体温度的蒸汽供给温度变化量dst程度的蒸汽供给温度之后，观察热干燥工序的第二指标(在此情况下，指内部压力)的变化。
97.接着，第二控制步骤(s400)为如下的步骤，即，由从通过之前的第一控制步骤(s300)测定当前排出气体温度t
t
来判断蒸汽供给温度是否发生变化的时间点开始经过规定时间dt/2的时间点起，在每个规定时间间隔dt确认当前内部压力p
t
来判断是否改变气体排出量，将运算由第二指标测定单元测定的当前内部压力p
t
是否在内部压力下限值p
ll
与内部压力上限值p
ul
之间的范围内或是否超出范围，将根据运算结果来判断是否调节气体排出量。
98.为了进行第二控制步骤(s400)，控制单元首先将输入在之前的第一控制步骤中经过蒸汽供给温度变化(或维持)之后的当前时间点tb。并且，计算经过蒸汽供给温度变化(或维持)之后的当前时间点tb与气体排出量变化前当前时间点ta之间的差值，在差值大于预设的变化值适用时间dt的时间点(蒸汽供给温度变化后当前时间点tb)上，输入新的气体排出量变化前当前时间点ta。
99.在本发明的干燥方法中，蒸汽供给温度变化前当前时间点ta的比较对象为初始启动开始时间点ts，蒸汽供给温度变化后当前时间点tb的比较对象为气体排出量变化前当前时间点ta，由于各自的比较对象不同，因而将当前时间点ta、tb记录为两种。
100.即，预先设定适用变化后的蒸汽温度或变化后的气体排出量的最小时间dt，将在所设定的变化值适用时间dt内适用增加或减少相当于预设的变化量dst或df的变化值。
101.控制单元将在新的上述气体排出量变化前当前时间点ta上输入由第二指标测定单元测定的当前内部压力p
t
。之后，将所输入的当前内部压力p
t
作为对象来执行运算并反复执行与在上述内容中提到的第一运算步骤之后的过程相同的过程。
102.具体地，在上述第二控制步骤(s400)中，将运算由第二指标测定单元测定的当前内部压力p
t
是否在内部压力下限值p
ll
与内部压力上限值p
ul
之间的范围内或是否超出范围，将根据运算结果重新调节气体排出量。
103.上述第二控制步骤(s400)为根据所运算的上述结果来增加、减少或维持吸入器的气体排出量的步骤，可包括气体排出量维持控制(s410)、气体排出量增加控制(s420)或气体排出量减少控制(s430)。
104.更具体地，在上述第二控制步骤(s400)中，在运算成当前内部压力p
t
在所设定的内部压力下限值p
ll
与内部压力上限值p
ul
之间的范围内的情况下，将维持当前气体排出量f
t
(s410)。
105.在上述第二控制步骤(s400)中，在运算成当前内部压力p
t
大于所设定的内部压力上限值p
ul
的情况下，将增加气体排出量(s420)。具体地，在气体排出量增加控制中，运算当前气体排出量f
t
加上基于内部压力的气体排出量变化量df的新的当前气体排出量f
t
，将按与之相对应的速度排出气体。即，在增加相当于预设的基于内部压力的气体排出量变化量df程度的气体排出量之后，观察热干燥装置的内部指标(在此情况下，指排出气体温度)的变化。
106.相反，在上述第二控制步骤(s400)中，在运算成当前内部压力p
t
小于所设定的内部压力下限值p
ll
的情况下，将减少气体排出量(s430)。具体地，在气体排出量减少控制中，运算从当前气体排出量f
t
减少基于内部压力的气体排出量变化量df的新的当前气体排出量f
t
，将按与之相对应的速度排出气体。即，预先设定基于内部压力的气体排出量变化量df，先减少相当于基于所设定的变化量df程度的气体排出量之后，观察热干燥装置的内部指标(在此情况下，指排出气体温度)的变化。
107.若从通过第二控制步骤确认当前内部压力p
t
来判断是否改变气体排出量的时间点开始经过规定时间dt/2，则控制单元将重新回到通过测定当前排出气体温度t
t
来判断是否改变蒸汽供给温度的步骤。
108.更具体地，计算气体排出量变化后当前时间点tb与气体排出量变化前当前时间点ta之间的差值，在差值大于变化值适用时间dt的气体排出量变化后当前时间点tb上，输入新的蒸汽供给温度变化前当前时间点ta，通过重新进行这一动作来执行新的流程。即，如同第一流程中的第一控制步骤，在新的蒸汽供给温度变化前当前时间点ta输入由第一指标测定单元测定的当前排出气体温度t
t
后，将所输入的当前排出气体温度t
t
作为对象来执行运算并重复上述的过程。
109.为了执行本发明的控制，在测定排出气体温度的位置方面，将上述第一指标测定
单元设置在用于排出在热干燥装置的内部所产生的湿气的排气口，来将在该位置测定到的值用作当前排出气体温度t
t
。
110.能够以多种方式设定用于测定内部压力的位置。首先，在设置1个第二指标测定单元的清下，可通过设置在热干燥单元的内部的任何位置来将在该位置测定到的值用作当前内部压力p
t
，但优选地，设置在用于排出在上述热干燥装置的内部所产生的湿气的排气口来将在该位置测定到的值用作当前内部压力p
t
。
111.在设置多个第二指标测定单元的情况下，也可设置于构成热干燥装置的干燥器的任何位置，在此情况下，可将在各个位置测定到的值的平均值用作当前内部压力p
t
。
112.本发明可提供如下的蒸汽供给温度以及气体排出量自动控制系统，即，作为可在通过本发明的控制方法对有机污泥进行干燥的过程中通过调节蒸汽供给温度以及气体排出量来有效去除水分的自动控制系统，尤其可非常恰当地适用于热干燥工序。
113.以上，为了例示出本发明的技术思想，示出了具体的实施例并进行了说明，但本发明并不限定于如上所述的具体实施例、相同的结构以及作用，可在不脱离本发明的范围的情况下实施多种变形。因此，这种变形也应视为属于本发明的范围，本发明的范围应由所附的发明要求保护范围来确定。
114.产业上的可利用性
115.本发明的包括热干燥装置的污泥燃料化系统可通过最佳的干燥效率执行污泥的干燥，以此增加燃料生产效率来进行大量的污泥处理。以此，本发明的污泥燃料化系统可减少污泥处理费用，可实现快速燃料生产，从而可实现利用污泥进行的再生能源的生产以及利用。

技术特征：

1.一种包括热干燥装置的污泥燃料化系统，其特征在于，包括：混合器，通过混合污泥和添加剂来生产第一混合物；第一干燥器，以使得从上述混合器供给的第一混合物达到第一含水率的方式进行第一次干燥；第二干燥器，与供给通过加热装置加热的流体的管道相连接，通过借助上述流体传递的热量来对上述第一含水率的上述第一混合物进行干燥，从而生产第二含水率的干燥混合物；以及成型器，通过对上述干燥混合物进行加压成型来生产固体，上述第一干燥器或上述第二干燥器包括：滚筒，以沿着与地面平行的长度方向长的方式形成；支撑框架，为了支撑上述滚筒而与长度方向上的两端相结合；轴，以贯通上述支撑框架以及上述滚筒的方式在上述长度方向上与上述支撑框架相结合，由具有内部空间的管设置；以及一个以上的圆盘，与上述轴相结合。2.根据权利要求1所述的包括热干燥装置的污泥燃料化系统，其特征在于，上述第一干燥器为借助在上述第一混合物中所包含的有机物的氧化或微生物的分解时所产生的热量来对上述第一混合物进行加热的生物干燥装置。3.根据权利要求1所述的包括热干燥装置的污泥燃料化系统，其特征在于，上述管道包括供给管道和回收管道，上述供给管道和上述回收管道以能够使上述轴进行旋转的方式与上述轴的两侧的末端相结合。4.根据权利要求1所述的包括热干燥装置的污泥燃料化系统，其特征在于，多个上述圆盘以预设间隔与上述轴相结合。5.根据权利要求4所述的包括热干燥装置的污泥燃料化系统，其特征在于，上述圆盘包括：圆盘主体，形成一对，由环状的圆盘形成，内边缘与上述轴的外部面隔开结合，通过使外侧边缘相结合来在内部形成空间；以及圆盘翼部，由环状的圆盘形成，与上述圆盘主体的外侧边缘相结合。6.根据权利要求5所述的包括热干燥装置的污泥燃料化系统，其特征在于，在上述圆盘翼部形成多个移送孔。7.根据权利要求5所述的包括热干燥装置的污泥燃料化系统，其特征在于，上述圆盘还包括用于连接相邻的两个圆盘的混合连接片。8.根据权利要求7所述的包括热干燥装置的污泥燃料化系统，其特征在于，上述混合连接片的一侧的末端以比上述圆盘的外侧边缘更靠近上述滚筒的内部面的方式突出。9.根据权利要求5所述的包括热干燥装置的污泥燃料化系统，其特征在于，上述圆盘还包括代替上述圆盘翼部与上述圆盘主体相结合或与上述圆盘翼部相结合的混合叶片。10.根据权利要求9所述的包括热干燥装置的污泥燃料化系统，其特征在于，上述混合叶片包括：
叶片，与上述圆盘的面相垂直，以突出的方式与上述圆盘的外侧边缘相结合；以及突块，以突出的方式与上述叶片的旋转方向上的面相结合。

技术总结

本发明涉及如下的包括热干燥装置的污泥燃料化系统，即，通过最佳的干燥效率执行污泥的干燥，以此增加燃料生产效率来进行大量的污泥处理，可通过污泥处理来生产再生能源。可通过污泥处理来生产再生能源。可通过污泥处理来生产再生能源。

技术研发人员：

金基焕 洪东旭 金耿玄 朴在岚

受保护的技术使用者：

株式会社真能源技术

技术研发日：

2020.04.06

技术公布日：

2022/7/28