合資会社Liberty Net INTERNATIONAL (〒03 宮城県仙台市太白区郡山一丁目19番1-309号 Miyagi, 〒9820003, JP)
| 一つのキルン内で、有機物の乾燥と熱分解と蓄熱を行うようにした炭化処理装置であって、 入口及び出口を有する回転可能キルンと、 該入口から該キルン内に有機物を導入するための原料供給部と、 該キルンを内部空間に有し、該キルンに外部から熱を供給する燃焼室と、 を有し、 含水率が高い有機物は、含水率の低い有機物よりもキルン内における滞在時間が長くなるようにしたことを特徴とする炭化処理装置。 |
| 所定量以上の水分を含有する有機物は、進行と戻りを繰り返しながら搬送が行われるようにした請求項1記載の炭化処理装置。 |
| キルンの内周面には、キルンの長手方向に沿って螺旋状に延びる螺旋羽を有するとともに、内方に突出する攪拌羽を一以上有することを特徴とする請求項1又は2に記載の炭化処理装置。 |
| 前記攪拌羽の長手方向の間隔は、上流側が下流側よりも大きいことを特徴とする請求項3記載の炭化処理装置。 |
| 比重の違いを利用して前記キルン内部で発生した水蒸気とこの水蒸気よりも比重の軽い、または比重の重い乾留ガス等とを分離する連結された2連または3連の配管部を備えていることを特徴とする請求項1に記載の還元炭化処理装置。 |
| 前記キルン内部で発生した水蒸気を冷却することによって前記キルン内部で発生した水蒸気を臭気ガスと水とに分離する冷却部と、該冷却部に連接されて分離された臭気ガスを脱臭する脱臭部と、を備えていることを特徴とする請求項1に記載の還元炭化処理装置。 |
| キルンの出口に連通する入口と、燃焼室に連通する出口とを有する乾留ガス回収室を有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載の炭化処理装置。 |
| 前記乾留ガス回収室に回収した乾留ガスの熱量が不足している際に加熱するように前記乾留ガス回収室に設けられた補助加熱源を備えていることを特徴とする請求項1乃至請求項5に記載の還元炭化処理装置。 |
| 前記乾燥部の終端部付近又は前記炭化部の始端部付近での有機物等の炭化初期に発生した煙を回収する蒸気煙経路と、回収した煙を冷却することで油化する油化部と、を備えていることを特徴とする請求項1乃至請求項8に記載の還元炭化処理装置。 |
| 前記冷却部は、有機物等の含水率を早期に低下させるように、前記キルン内部で発生した水蒸気を排気する配気管と、排気促進用のファンとを備えていることを特徴とする請求項7乃至請求項9に記載の還元炭化処理装置。 |
| 請求項1乃至10のいずれか1項に記載の還元炭化処理装置を用い、前記一つのキルン内部に廃棄物を含む有機物等を投入し、前記一つのキルン内部に投入された有機物等を無酸素雰囲気の還元状態で間接加熱しつつ有機物等に蓄熱して含水率を低減したうえで、有機物等を間接加熱分解させることで炭化することを特徴とする還元炭化処理方法。 |
| 一つの回転キルン内で、有機物の乾燥と熱分解と蓄熱を行うようにする炭化処理方法であって、 該キルン内に有機物を導入し、該キルン内の有機物をキルン外部から加熱し、 含水率が高い有機物は、含水率の低い有機物よりもキルン内における滞在時間が長くしながら炭化処理を行うことを特徴とする炭化処理方法。 |
| 所定量以上の水分を含有する有機物は、進行と戻りを繰り返しながら搬送が行われるようにした請求項12記載の炭化処理方法。 |
| 前記滞在時間は、キルンの内周面に設けた攪拌羽の高さ、長手方向の間隔を、有機物の含水量、投入量に応じて変化させて行うことを特徴とする請求項12又は13記載の炭化処理方法。 |
| 前記キルン内の有機物の分解により発生する乾留ガスを回収室において燃焼させ、燃焼により発生した熱によりキルン内の有機物をキルン外部から加熱することを特徴とする請求項12記載の炭化処理方法。 |
| 前記回収室における燃焼は、外部バーナーを用いることなく、回収室に空気を導入して行うことを特徴とする請求項12乃至15のいずれか1項記載の炭化処理方法。 |
| キルン内部を180℃以下に設定することにより乾燥を行う請求項12乃至16のいずれか1項記載の炭化処理方法。 |
| 前記キルンの上流側の開口端を外部から遮断するように覆うとともに、該上流側の開口端からの水蒸気・乾留ガスを接続パイプを介してガス回収部に流すラインを設け、該接続パイプの途中に吸気量を任意に調整することが可能な吸気ブロワを設けたことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項記載の炭化処理装置。 |
| 前記キルンの下流側の開口端を外部から遮断するように覆うとともに、該下流側の開口端からのガスを前記接続パイプを介してガス回収部に流すラインを設け、 該接続パイプと該回収部との間のラインは並列のラインとするとともに、並列なそれぞれのラインの途中に排気量を調整できるダンパを設けたことを特徴とする請求項18記載の炭化処理装置。 |
本発明は、廃材や家畜糞、或いは汚泥等 廃棄物を含む有機物等を炭化する炭化処理 置及び炭化処理方法に係り、より詳細には キルン内部の有機物等を外部から間接的に 熱することにより、低酸素雰囲気ないし還 雰囲気中で乾燥、熱分解、蓄熱を行う炭化 理装置及び炭化処理方法に関する。
従来から、内部にスクリューコンベヤを けた炭化管が燃焼炉内に設置され、炭化管 前段を乾燥ゾーン、中段を炭化ゾーン、後 を賦活ゾーンとして炭化炉が構成され、炭 管の端部入口に原料供給装置が設けられる ともに、炭化管の端部出口に活性炭化物排 装置が設けられ、原料供給装置から供給さ た炭化原料が炭化管内で間接加熱処理する とによって、前段での乾燥と水蒸気の発生 中段での炭化と熱分解ガスの発生、後段で 水蒸気及び熱分解ガスによる賦活・活性化 よって活性炭化物を生成する活性炭化物の 造装置が知られている(例えば特許文献1参 。)。
尚、賦活・活性化工程におけるダイオキ ン類を含む飛灰等は、炭化管とは別に内部 スクリューコンベヤを設けた脱塩素化管を 由して加熱処理することによってダイオキ ン類を分解・無害化する際には、その灰を 害化(脱塩素化)する条件(ダイオキシン類の 解条件)として雰囲気ガスを還元もしくは低 酸素雰囲気とされる。
ところが、上記の如く構成された活性炭 物の製造装置では、原料種類が限定される かりでなく、炭化反応と賦活反応の2段階の 製造工程を経て得られる炭化物は、比表面積 が小さい活性炭であり、燃料利用等には不向 きで利用目的が限定されてしまううえ、炭化 物(活性炭)のエネルギーも小さいという問題 生じていた。
そこで、本発明は、上記事情を考慮し、 広い原料を用いて高エネルギーの再生炭を 成することができる還元炭化処理システム 提供することを目的とする。
請求項1に係る発明は、一つのキルン内で、
有機物の乾燥と熱分解と蓄熱を行うようにし
た炭化処理装置であって、
入口及び出口を有する回転可能キルンと、
該入口から該キルン内に有機物を導入する
めの原料供給部と、
該キルンを内部空間に有し、該キルンに外
から熱を供給する燃焼室と、
を有し、
含水率が高い有機物は、含水率の低い有
物よりもキルン内における滞在時間が長く
るようにしたことを特徴とする炭化処理装
である。
請求項1に記載の還元炭化処理システムに よれば、一つのキルン内部で乾燥工程と炭化 工程とを連続処理することができるうえ、一 つのキルン内部に投入された有機物等を無酸 素雰囲気の還元状態で間接加熱することによ って、有機物等の間接加熱分解に伴う自燃を 促進することができ、幅広い原料種類に関わ らず、利用目的が広く且つ高エネルギーの再 生炭を製造することができる。
請求項2に係る発明は、所定量以上の水分 を含有する有機物は、進行と戻りを繰り返し ながら搬送が行われるようにした請求項1記 の炭化処理装置である。
請求項3に係る発明は、キルンの内周面に は、キルンの長手方向に沿って螺旋状に延び る螺旋羽を有するとともに、内方に突出する 攪拌羽を一以上有することを特徴とする請求 項1又は2に記載の炭化処理装置である。
請求項4に係る発明は、前記攪拌羽の長手 方向の間隔は、上流側が下流側よりも大きい ことを特徴とする請求項3記載の炭化処理装 である。
請求項5に係る発明は、比重の違いを利用 して前記キルン内部で発生した水蒸気とこの 水蒸気よりも比重の軽い、または比重の重い 乾留ガス等とを分離する連結された2連また 3連の配管部を備えていることを特徴とする 求項1に記載の還元炭化処理装置である。
請求項5に記載の還元炭化処理システムに よれば、2連または3連の配管部により比重の いを利用して前記キルン内部で発生した水 気とこの水蒸気よりも比重の軽い、または 重の重いガス等とを分離することにより、 蒸気よりも軽い水素ガスや水蒸気よりも重 一酸化炭素・メタンガス・炭化水素ガス等 水蒸気から分離することができる。
請求項6に係る発明は、前記キルン内部で 発生した水蒸気を冷却することによって前記 キルン内部で発生した水蒸気を臭気ガスと水 とに分離する冷却部と、該冷却部に連接され て分離された臭気ガスを脱臭する脱臭部と、 を備えていることを特徴とする請求項1に記 の還元炭化処理装置である。
請求項6に記載の還元炭化処理システムに よれば、冷却部によって前記キルン内部で発 生した水蒸気を冷却することによって前記キ ルン内部で発生した水蒸気を臭気ガスと水と に分離することにより、臭気ガスの脱臭を脱 臭部で行うことができる。
請求項7に係る発明は、キルンの出口に連 通する入口と、燃焼室に連通する出口とを有 する回収室を有することを特徴とする請求項 1乃至6のいずれか1項記載の炭化処理装置であ る。
請求項7に記載の還元炭化処理システムに よれば、乾留ガス回収室によって前記炭化部 での炭化に伴う熱分解によって前記キルン内 部で発生した乾留ガスを回収することにより 、この乾留ガス回収室で回収した燃エネルギ ーを前記燃焼室の熱源として再利用すること ができる。
請求項8に係る発明は、前記乾留ガス回収 室に回収した乾留ガスの熱量が不足している 際に加熱するように前記乾留ガス回収室に設 けられた補助加熱源を備えていることを特徴 とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の還 元炭化処理システムである。
請求項8に記載の還元炭化処理システムに よれば、前記乾留ガス回収室に設けられた補 助加熱源により、前記乾留ガス回収室内に回 収した乾留ガスの熱量が不足している際の熱 量を補うことができる。
請求項9に係る発明は、前記乾燥部の終端 部付近又は前記炭化部の始端部付近での有機 物等の炭化初期に発生した煙を回収する蒸気 煙経路と、回収した煙を冷却することで油化 する油化部と、を備えていることを特徴とす る請求項1乃至8のいずれか1項に記載の還元炭 化処理装置である。
請求項9に記載の還元炭化処理システムに よれば、蒸気煙経路によって前記乾燥部の終 端部付近又は前記炭化部の始端部付近での有 機物等の炭化初期に発生した煙を回収した後 に、油化部によって回収した煙を冷却・油化 してリサイクル油を生成することができる。
請求項10に係る発明は、前記冷却部は、 機物等の含水率を早期に低下させるように 前記キルン内部で発生した水蒸気を排水す 配水管と、排水促進用のファンとを備えて ることを特徴とする請求項7乃至請求項9のい ずれか1項に記載の還元炭化処理装置である
請求項10の還元炭化処理システムによれ 、前記冷却部は、前記キルン内部で発生し 水蒸気を排気する排気管と、排気促進用の ァンと、を備えていることにより、有機物 の含水率を早期に低下させることができ、 燥・炭化時間の短縮化並びに自燃の促進化 貢献することができる。
請求項11に係る発明は、請求項1乃至10の ずれか1項に記載の還元炭化処理システムを い、前記一つのキルン内部に廃棄物を含む 機物等を投入し、前記一つのキルン内部に 入された有機物等を無酸素雰囲気の還元状 で間接加熱しつつ有機物等に蓄熱して含水 を低減したうえで、有機物等を間接加熱分 させることで炭化することを特徴とする還 炭化処理方法である。
請求項11に記載の還元炭化処理方法によ ば、幅広い原料を用いて高エネルギーの再 炭を生成することができる。
請求項12に係る発明は、一つの回転キルン
で、有機物の乾燥と熱分解と蓄熱を行うよ
にする炭化処理方法であって、
該キルン内に有機物を導入し、該キルン内
有機物をキルン外部から加熱し、
含水率が高い有機物は、含水率の低い有機
よりもキルン内における滞在時間が長くし
がら炭化処理を行うことを特徴とする炭化
理方法である。
請求項13に係る発明は、所定量以上の水 を含有する有機物は、進行と戻りを繰り返 ながら搬送が行われるようにした請求項12記 載の炭化処理方法である。
請求項14に係る発明は、前記滞在時間は キルンの内周面に設けた攪拌羽の高さ、長 方向の間隔を、有機物の含水量、投入量に じて変化させて行うことを特徴とする請求 12又は13記載の炭化処理方法である。
請求項15に係る発明は、前記キルン内の 機物の分解により発生する乾留ガスを回収 において燃焼させ、燃焼により発生した熱 よりキルン内の有機物をキルン外部から加 することを特徴とする請求項12記載の炭化処 理方法である。
請求項16に係る発明は、前記回収室にお る燃焼は、外部バーナーを用いることなく 回収室に空気を導入して行うことを特徴と る請求項12乃至15のいずれか1項記載の炭化処 理方法。
乾留ガス回収室内で回収される乾留ガス 次のような自己着火温度を有している。水 (自己着火温度:560~600℃)、一酸化炭素(自己 火温度:600℃~650℃)、メタン(自己着火温度:630 ℃~670℃)。一般的には、全体が自己着火温度 上を満たした状態で空気が供給されて乾留 スは燃焼を開始すると考えられている。し し、実際の着火は、それよりはるかに低い 度で生ずる。すなわち、全体が自己着火温 に達しなくとも、局部的に自己着火温度に すると乾留ガスは燃焼を開始する。従って 加熱源9からの熱供給無しに高温燃焼を続け ることが可能である。従って、外部からのエ ネルギー不要の炭化処理を実現することがで きる。自己燃焼を生ずるに足る量の空気は、 原材料に含まれており、その空気が回収室に も導入される。また、キルンにおける有機物 の熱分解によって生ずる酸素も回収室に導か れる。
請求項17に係る発明は、キルン内部を180 以下に設定することにより乾燥を行う請求 12乃至16のいずれか1項記載の炭化処理方法で ある。
キルン内が180℃以上の状態から熱分解(炭化
)が始まるが、それ以下の温度で乾燥を行う
還元雰囲気での乾燥が実現される。かかる
燥の場合、発生するガスは水分を含んだ有
物から出る水蒸気と臭気ガスのみである。
って、発生ガスの体積を最小化することが
きる。そのため、脱臭する対象ガスの体積
小さいため、他の乾燥方法によりも低ラン
ングコストで脱臭できる。なお、180℃以下
もキルン内に空気があれば発生ガス量は増
してしまい、体積が増加し、臭気ガスの処
が多大化してしまう。
請求項18に係る発明は、前記キルンの上流
の開口端を外部から遮断するように覆うと
もに、該上流側の開口端からの水蒸気・乾
ガスを接続パイプを介してガス回収部に流
ラインを設け、該接続パイプの途中に吸気
を任意に調整することが可能な吸気ブロワ
設けたことを特徴とする請求項1乃至11のい
れか1項記載の炭化処理装置である。
請求項19に係る発明は、前記キルンの下流
の開口端を外部から遮断するように覆うと
もに、該下流側の開口端からのガスを前記
続パイプを介してガス回収部に流すライン
設け、
該接続パイプと該回収部との間のラインは
列のラインとするとともに、並列なそれぞ
のラインの途中に排気量を調整できるダン
を設けたことを特徴とする請求項18記載の
化処理装置である。
本発明の炭化処理システムは、幅広い原 を用いて高エネルギーの再生炭を生成する とができる。
1a…螺旋状羽
1b 攪拌羽
2…キルン
2a 乾燥部
2b 炭化部
2d 蓄熱部
2c 内部空間
2in 入口
2out 出口
3…燃焼室
3a…排気管
4…加熱源
5…配管部
6…冷却部
7…脱臭部
8…乾留ガス回収部
9…補助加熱源
10…蒸気煙経路
11…油化部
12…配水管
13…ファン
14…ホッパ
15…原料供給配管
16…供給スクリュー
17…第2排出配管
18…冷却装置
19…接続管
20…搬送スクリュー
21…搬送スクリュー
22…蒸気抜きパイプ
23 煙突部
24 循環管
25 ガス抜きパイプ
30 接続部
60 回収部
次に、本発明の一実施形態に係る還元炭化
理システムについて、図面を参照して説明
る。
なお、以下に示す実施例は本発明の還元炭
処理装置、炭化処理方法、籾殻炭油吸着材
おける好適な具体例であり、例えば、数値
定や材料限定等の技術的に好ましい種々の
定を付している場合もあるが、本発明の技
範囲は、特に本発明を限定する記載がない
り、これらの態様に限定されるものではな
。
(形態例1)
図1は本発明の一実施形態に係る還元炭化処
理システムの説明図、図2は本発明の一実施
態に係る還元炭化処理システムにおけるキ
ンの断面図である。
図1に示すように、本発明の一実施形態に 係る還元炭化処理システムに適用される還元 炭化処理装置1は、一つの略円筒形状のキル 2の内部で、投入素材(籾殻P)の乾燥・熱分解( 炭化)・蓄熱の各工程を行うように構成され いる。
また、本発明の一実施形態に係る還元炭 処理システムに適用される還元炭化処理装 は、入口2in及び出口2outを有すると共に一連 の内部空間2cで籾殻Pの乾燥・熱分解(炭化)・ 熱をこの順で行う一つのキルン2と、原料と なる大量の籾殻Pを貯留し且つ入口2inから内 空間2cに籾殻Pを順次供給する供給部と、内 空間2cをキルン2の外部から加熱する燃焼室3 、供給部から入口2inに供給された籾殻Pに含 まれる空気を排気する排気部5と、出口2outか 排出された炭化後の籾殻炭Qを回収すると共 に出口2outへの外気の侵入を防ぐように回収 の籾殻炭Qを一時的に滞留する回収部6と、を 備えている。
供給部は、炭化対象である投入素材とし の籾殻Pを貯留したホッパ14と、ホッパ14に 続されて入口2inから内部空間2cに一端が臨む ようにエルボ状とされた供給配管15と、供給 管15の水平軸方向に沿って配置されて内部 間2cの入口2in側付近における無酸素雰囲気( 酸素雰囲気を含む)を維持する供給スクリュ 16と、を備えている。これにより、ホッパ14 に貯留された籾殻Pは、供給スクリュー16の搬 送によって内部空間2cへと供給される。
燃焼部は、キルン2の両端に形成された入 口2inと出口2outとを除いた全体を囲む燃焼室3 形成する筐体状の本体と、燃焼室3に連通す るように出口2outの上方付近に一端が接続さ た排気管3aと、排気管3aの他端が接続されて 部に連通する煙突部23と、煙突部23に一端が 接続されかつ他端が入口2inの上方付近で燃焼 室3と連通するように本体に接続された循環 24と、燃焼室に臨むバーナー等の加熱源4と 排気促進用のファン13と、を備えている。こ れにより、燃焼部は、内部空間2cに供給され 籾殻Pを無酸素雰囲気の還元状態で間接加熱 しつつ籾殻Pに蓄熱して一つの内部空間2cの全 体に熱を供給することができる。
排気部5は、籾殻Pの含水率を早期に低下 せるように、キルン2の内部で発生した水蒸 を排水する水蒸気排管12と、排気促進用の ァン13と、を備えている。これにより、排気 部5は、その下方に配置された水蒸気排管12と 本体の内部に配置された排気促進用のファン 13との協働により、籾殻Pの含水率を早期に低 下させることができ、乾燥・炭化時間の短縮 化並びに自燃の促進化に貢献することができ る。
回収部60の周囲には、例えば、冷却パイ 等の冷却装置(図示せず)が配置され、この冷 却によって、籾殻Pを再生炭として生成(回収) することも可能である。この際、キルン2の 口2outと回収部60とは、内部空間2cの無酸素雰 囲気(低酸素雰囲気を含む)を維持するように 続されている。
具体的には、回収部60は、キルン2の出口2 outの下方に配置されており、自重落下によっ て籾殻炭Qを回収するように接続されている ともに、図1の紙面奥行き方向に配管された 1排出配管18と、この第1排出配管18の下流端 方にキルン2の軸線方向と同方向に配管され た第2排出配管17と、排出配管17,18に設けられ 搬送スクリュー20,21とで構成することによ て、各搬送スクリュー20,21で搬送される籾殻 炭Qがキルン2の内部空間2cと外部(大気)とを遮 断する。
キルン2は、その両端が燃焼室3の左右側 に水平状態で架設される。また、キルン2は 燃焼室3内に配される金属管状の回転体であ り、その入口2in側には、図示を略すが、駆動 装置から延設されるチェーンが巻回されるス プロケットが設けられており、駆動装置の駆 動により回動可能となっている。さらに、キ ルン2の入口2in側は、供給部30から入口2aに供 された籾殻Pに含まれる空気を排気すると同 時に炭化処理により生じた蒸気を蒸気抜きパ イプ22から逃がすための排気部5に覆われてい る。また、キルン2の出口2out側は、加熱され 炭化処理済みの籾殻炭Qを排出しかつ一次燃 焼ガス(COを含んだ可燃性ガス)をガス抜きパ プ25から排出するための排出部(接続管)19に われている。
これにより、一つのキルン2の内部で乾燥 工程と炭化工程とを連続処理することができ るうえ、一つのキルン2の内部に投入された 殻Pを無酸素雰囲気の還元状態で間接加熱す ことによって、籾殻Pの間接加熱分解に伴う 自燃を促進することができ、利用目的が広く 且つ高エネルギーの籾殻炭Qを生成すること できる。
図1及び図2に示すように、本発明の一実 形態に係る還元炭化処理装置は、内部に螺 羽と攪拌羽1を配置した回転する一つのキル 2と、この一つのキルン2の内部に投入され 廃棄物を含む有機物等を無酸素雰囲気の還 状態で間接加熱しつつ有機物等に蓄熱して つのキルン2の内部全体に熱を供給する燃焼 3と、燃焼室3内に臨むバーナー等の加熱源4 、キルン2の内部に投入された有機物等に含 まれる水分を燃焼室3の間接加熱によって蒸 させるようにキルン2の内部にエリア設定さ た乾燥部2aと、乾燥部2aで乾燥処理された有 機物等を間接加熱分解させることで炭化させ るようにキルン2の内部にエリア設定された 化部2bと、を備えている。
また、キルン2の内部空間2cには、図5、図6
示すように、螺旋羽1aと、図2に示すように
螺旋羽1aの間に位置してキルン2の内壁から
心軸に向かって突出した攪拌羽1bと、が設け
られている。また、内部空間2cは、入口2inか
出口2outに向かう搬送方向の上流側から下流
側に向かって乾燥・熱分解(炭化)・蓄熱の各
程を行う区間2a,2b,2dが設定されている。こ
際、螺旋羽1aのピッチ間隔を、各区間2a,2b,2d
異ならせ、搬送方向下流側に向かう程にピ
チ間隔を狭くすることによって内部空間2c
おける籾殻Pの滞在時間が搬送方向下流側に
かう程長くなっている。なお、螺旋羽1aの
ッチ間隔は、乾燥・熱分解(炭化)・蓄熱の各
工程順で各区間2a,2b,2dの単位で段階的に滞在
間が長くなるように設定されている。
乾燥部2aは、籾殻Pに含まれる水分を燃焼室3
の間接加熱で蒸発させ、炭化できる状態にま
で含水率を下げる乾燥肯定を行う乾燥区間で
ある。
炭化部2bは、乾燥工程後の籾殻Pを燃焼室3 の間接加熱による無酸素雰囲気で炭化(熱分 )する炭化工程を行う炭化区間である。
蓄熱部2dは、炭化後の籾殻炭Qを燃焼部4の 間接加熱によって熱エネルギーを蓄積し、キ ルン2の内部での乾燥及び炭化の熱効率を高 るための蓄熱工程を行う蓄熱区間である。
図2に、キルン内において行われる各工程 の基本的作用を示す。
最初の工程は乾燥工程である。この工程 は、投入素材に含まれる水分を間接加熱で 発させ、炭化できる状態にまで含水率を下 ることが行われる。
次の工程は炭化工程である。この工程で 、乾燥された素材を間接加熱による無酸素 囲気で炭化(熱分解)する工程である。
次の工程は蓄熱工程である。この工程で 、炭化物内に間接加熱された熱エネルギー 蓄積し、キルン内部の乾燥及び炭化の熱効 を高めるための工程である。
また、本発明の炭化処理システムは、比 の違いを利用してキルン2の内部で発生した 水蒸気とこの水蒸気よりも比重の軽い、また は比重の重いガス等とを分離する連結された 2連または3連の配管部を備えることが好まし 。
図1、図4あるいは図5に示すように、乾燥 程、炭化(熱分解)工程、蓄熱工程が一つの ルン内で行われる場合、上部には水蒸気、 の下には乾留ガス、底部には炭化物が存在 る。
図1で示した配管部5の下流側に、図4に示 ように例えば、2連の配管を上下に接続する と、重力の差異に起因して、下側配管には乾 留ガス流れ、上側配管には水蒸気と臭気ガス とが流れる。
この場合、脱臭すべきガスは、水蒸気と 気ガスを主成分とする。すなわち、乾留ガ をほとんど含んでいない。従って、最小体 で脱臭処理を行うことが可能となる。その 果、低コストで脱臭処理が可能となる。
このような構成によれば、2連または3連 配管部5により比重の違いを利用してキルン2 の内部で発生した水蒸気とこの水蒸気よりも 比重の軽い、または比重の重いガス等とを分 離することにより、水蒸気よりも軽い水素ガ スや水蒸気よりも重い一酸化炭素・メタンガ ス・炭化水素ガス等を水蒸気から分離するこ とができる。
また、キルン2の内部で発生した水蒸気を 冷却することによってキルン2の内部で発生 た水蒸気を臭気ガスと水とに分離する冷却 6と、冷却部6に連接されて分離された臭気ガ スを脱臭する脱臭部7と、を備えている。
このような構成によれば、冷却部6によっ てキルン2の内部で発生した水蒸気を冷却す ことによってキルン2の内部で発生した水蒸 を臭気ガスと水とに分離することにより、 気ガスの脱臭を脱臭部7で行うことができる 。
また、炭化部2bでの炭化に伴う熱分解に ってキルン2の内部で発生した乾留ガスを回 する乾留ガス回収部8を備え、この乾留ガス 回収部8で回収した燃エネルギーを燃焼室3の 源として再利用する。
このような構成によれば、乾留ガス回収 8によって炭化部2bでの炭化に伴う熱分解で ルン2の内部で発生した乾留ガスを回収する ことにより、この乾留ガス回収部8で回収し 燃エネルギーを燃焼室3の熱源として再利用 ることができる。
また、乾留ガス回収部8内に回収した乾留 ガスの熱量が不足している際に加熱するよう に乾留ガス回収部8の内部に補助加熱源9を備 ていることを特徴とする。
このような構成によれば、乾留ガス回収 8に設けられた補助加熱源9により、乾留ガ 回収部8に回収した乾留ガスの熱量が不足し いる際の熱量を補うことができる。
また、乾燥部2aの終端部付近又は炭化部2b の始端部付近での有機物等の炭化初期に発生 した煙を回収する蒸気煙経路10と、回収した を冷却することで油化する油化部11と、を えている。
このような構成によれば、蒸気煙経路10 よって乾燥部2aの終端部付近又は炭化部2bの 端部付近での有機物等の炭化初期に発生し 煙を回収した後に、油化部11によって回収 た煙を冷却・油化してリサイクル油を生成 ることができる。
さらに、冷却部6は、有機物等の含水率を 早期に低下させるように、キルン2の内部で 生した水蒸気を排気する配気管12と、排気促 進用のファン13と、を備えていることを特徴 する。
このような構成によれば、冷却部6は、キ ルン2の内部で発生した水蒸気を排気する配 管12と、排気促進用のファン13と、を備えて ることにより、有機物等の含水率を早期に 下させることができ、乾燥・炭化時間の短 化並びに自燃の促進化に貢献することがで る。
含水率が高い有機物は、含水率の低い有 物よりもキルン2内における滞在時間が長く なるようにするためには例えば次ぎの構造を 用いればよい。
図5にその形態例を示す。
本例は、キルン2の内周面には、キルン2 長手方向に沿って螺旋状に延びる螺旋羽1aを 有するとともに、内方に突出する攪拌羽1bを 以上有している。
螺旋羽1aは、帯状の薄板が螺旋をなして ルン2の内周面に取り付けられて形成される 螺旋羽1aのキルン2の内周面からの突出量hは 、乾燥部Bにおける突出量より分解部Cにおけ 突出量より大きくすることが好ましい。乾 部Bにおいては、0.5~0.7が好ましい。また、 拌羽1bの突出量についても同様である。なお 、乾燥部Bから分解部Cへ向かい漸次大きくし もよい。
攪拌羽1bは、複数個設けてもよい。図5に す例では3個設けてある。また、中心と結ぶ 線に対して、傾けを向けておくことが好まし い。この傾きは、有機物の水分含有量によっ て適宜変化させればよい。図5に示す例では 中心と結ぶ線を基準として反時計回りに60゜ の傾きを持たせてある。また、螺旋羽1aのピ チ間距離は上流側を下流側より大きくして くことが好ましい。これにより、キルン内 の有機物の供給量を最大化することができ 。
攪拌羽1bは、キルン2の長手方向に、連続 に設けてもよくまた、間欠的に設けてもよ 。製造上の容易性などを考慮して適宜選択 ればよい。
図6に示すように、キルンが回転すると、 周内面に設けられた攪拌羽1bによって有機物 、上に持ち上げられる。水分含有量が高い 機物は、粘着性が高い有機物であり、水分 有量が低い有機物は粘着性が低い有機物で る。
従って、水分含有量が高い有機物は、水 含有量が低い有機物よりも高い位置まで持 上げられる。図6(A)上段が水分含有量が高い 場合であり、図6(B)下段が水分含有量が低い 合である。図6(A)の場合は、高い位置まで持 上げられた後に有機物は落下する。それに して図6(B)の場合は、低い位置において有機 物は落下する。高い位置から落下した場合に は、図6(A)に示すように後ろに戻る有機物は い。その結果、乾燥工程に滞在する時間は くなる。一方、低い位置から落下した場合 は、後ろに戻る有機物は少ない。その結果 乾燥工程に滞在する時間は短くなる。
なお、この構造では、攪拌羽の長手方向 間隔は、上流側が下流側よりも大きくすれ より滞在時間の差異を大きくすることがで る。
また、この構造では、有機物の水分含有量
みならず、キルン内への有機物の供給量に
って羽根の突出量を変化させることにより
適な再生炭を実現することができる。
(形態例2)
図14に他の形態例に係る装置を示す。
本例では、キルン2の上流側の開口端を外部
から遮断するように覆うとともに、上流側の
開口端からの水蒸気・乾留ガスを接続パイプ
27を介して熱回収設備のガス回収部29に流す
インを設け、接続パイプ27の途中に吸気量を
任意に調整することが可能な吸気ブロワを設
けてある。
さらに、キルン2の下流側の開口端を外部か
ら遮断するように覆うとともに、下流側の開
口端からのガス(主に乾留ガス)を接続パイプ2
7を介して熱回収部のガス回収部29に流すライ
ンを設け、
接続パイプ27とガス回収部29との間のライン
は並列のラインとするとともに、並列のそれ
ぞれのライン途中に排気量を調整できるダン
パを設けてある。
含水率の高い素材を1本のキルン2内で乾燥
炭化を行なう場合、問題となるのは、多量
水蒸気の体積である。大気圧下では、1リッ
ルの水は100。Cで、水蒸気の体積が約1,700リ
トルになる。また、373。Cでは、水蒸気の体
積は約3,400リットルにもなる。
熱分解によって生じる乾留ガスに加えて、
量の水蒸気があると、スムーズなガスの排
が困難になる。この水蒸気を効率的にキル
2内から排出させ、熱回収燃焼設備に導くた
め、
吸気畳を任意に調整できる、吸気プロワの設
置、乾留ガスを熱回収燃焼設備に導く排気管
と、主に水蒸気を熱回収燃焼設備に導く排気
管を並列に設置し、それぞれの排気量を調整
できるダンパーを設置することが効果的であ
る。
これによって、含水率の高い炭化素材に対
、吸気量を任意に調整し、効率的・速やか
水蒸気をキルン内から排出し、キルン内の
化効率を高めることができる。
本例では、さらに、回収部60において第2排
管19の外部にウオータージャケットを設け
あり、また、熱回収燃焼設備の周囲にもウ
ータージャケットを設けて過熱の防止を図
ている。
(実施例)
以下、本発明の還元炭化処理システムのよ
具体的な構成を説明する。廃棄物を含む有
物等Pは、ホッパ14から投入されて、キルン2
の始端部側にキルン2の無酸素雰囲気(低酸素
囲気を含む)を維持するように接続された原
料供給配管15の供給スクリュー16によってキ
ン2内へと供給される。
回転可能なキルン2は、公知の駆動系を経 由して回転しつつ、キルン2の内表面に設け れた羽根の作用によって乾燥部2aから炭化部 2bを経由して炭化され、キルン2の終端部にて 炭化した再生炭Qが排出配管17を経由して排出 (回収)される。
尚、排出配管17の周囲には、例えば、排 パイプ等の冷却装置18が配置され、この冷却 によって、有機物等Pの種類に応じて有機炭 物や無機炭化物が再生炭として生成(回収)さ れる。この際、キルン2の終端部と排出配管17 とは、キルン2の無酸素雰囲気(低酸素雰囲気 含む)を維持するように接続されている。
具体的には、排出配管17は、キルン2の終 部の下方に配置されており、自重落下によ て炭化物を回収するように接続されている ともに、図1の紙面奥行き方向に配管された 接続管19と、この接続管19内に設けられた搬 スクリュー20とを配置することによって、こ の搬送スクリュー20で搬送される炭化物がキ ン2の内部と外部(大気)とを遮断する。尚、 出配管17の内部にも搬送スクリュー21を配置 するのが好ましい。
一方、キルン2の始端部側と終端部側とに は、還元管19が設けられており、この還元管1 9に脱臭部7を兼用する乾留ガス回収部8が接続 され、この乾留ガス回収部8に回収された乾 ガスの一部は燃焼室3の熱源として再利用さ 、他の一部は排気管3aから排気される。
この際、キルン2の内部は、無酸素雰囲気 の還元状態で間接加熱することによって、有 機物等の間接加熱分解に伴う自燃が発生(225~5 00℃で自己着火)するため、この自燃が発生し た以降は加熱源4の加熱は停止される。
これにより、キルン2の内部から回収した 乾留ガスは、基本的には高温環境化にあるが 、例えば、キルン2の内部温度を監視するセ サ等(図示せず)の検出結果に応じて、有機物 等Pの種類(自己着火温度以上)に適した温度を 維持するように、補助加熱源9の加熱によっ 乾留ガスの温度を上昇する。尚、加熱源4の 熱を併用しても良い。
また、キルン2の始端部側下方には、2連 配管部5を介して蒸気煙経路10を兼用(又は別 でも良い)の配水管12が設けられており、キ ン2の内部で発生した水蒸気のうち、水分と しての気散水を回収する。
気散水は、炭化する初期の段階で発生す 煙を冷却することで得られる液体で、有機 等Pが主として木材チップの場合では、木材 重量の25%の再生炭に対して、その再生炭の重 量に対して20~30%の気散水を採取することがで きる。
そして、この採取した気散水を冷却(例え ば、1ヶ月以上)すると、木タール分と木酢液 軽油分とに分離してリサイクル燃料等を採 することができる。
尚、木酢液(酢液)は、アルコール類やフ ノール類等の役200種類を超える成分が含ま ており、消臭剤・し尿処理剤・医薬用・動 飼料添加剤・農林業等の商品や各種分野等 再利用を図ることができる。
また、木タールは、炭化水素(リグニン) 熱分解液で、気散水を冷却して約1ヶ月以上 置したときに発生する沈殿物で、殺菌力が く、防臭剤等に利用が可能であるほか、そ まま燃料として、或いは、蒸留装置でさら 水分と油分とに分離することで軽油や重油 ・ピッチに分けるここができる。
また、配管部5から脱臭部(消臭・無害化 焼装置)7に導かれた臭気ガスは、850~1000℃の 境下によってダイオキシンや臭気が除去さ る。尚、必要に応じて(例えば、有機物等P 種類に応じて)、脱臭部7に連接して三次燃焼 室22を配置し、この三次燃焼室22によって70~12 0℃でエマルジョン浄化(低温無害化)を図って も良い。
尚、エマルジョン浄化(燃焼)は、高温の 燃性ガスや油の中に均一に分布させたミク 単位の水滴を混合すると、熱伝達によって 滴が瞬間的に数千倍に急膨張するため、こ 際の水滴を取り除くガス(油滴)も微細化させ て空気との混合を良くすることで、ガスや油 を完全燃焼することができる。
したがって、このエマルジョン燃焼を実 することによって、エマルジョン燃焼時に スや油分が超微粒化し、空気との接触面積 増大して完全燃焼することができ、未燃物 発生を大幅に減少して煤塵を顕著に低下す ことができる。
また、エマルジョン燃焼においては、微爆 用により、粒子が微粒子化するため、低O2 焼運転を実現することができるうえ、より 層完全燃焼化に近づけることができること よって、排ガス中の煤塵量だけでなく、NO x やSO x 等を大幅に削減することができる。
ところで、本発明における有機物Pとして は、例えば、図3に示すように、廃材・廃プ スチック、医療廃棄物(3cm以上)、木材チップ ・おが屑(3cm未満)、家畜糞(含水率60%未満)、 品残渣物、家畜糞(含水率60%以上)、汚泥(濃 ・脱水後)といった広範囲の廃棄物を含む有 物等に適用することができ、各有機物Pを破 砕(定量化)・混合・超脱水処理を施したうえ 、キルン2に供給される。
また、キルン2内では、850℃という高温環 境を実現し得て、2秒以上の滞留時間で燃焼 完了することができた。
尚、螺旋羽と攪拌羽1は、例えば、乾燥部 2aと炭化部2bとで独立駆動可能に分離したり スクリューピッチを乾燥側2aよりも炭化部2b 方を狭ピッチとする等によって、一つのキ ン2の内部を明確に役割分担することも可能 である。この際、螺旋羽を二重螺旋したり、 その螺旋形状(角度や最大径)を変えるなど、 宜の設計変更や交換等は任意に行うことが きる。
また、本発明の還元炭化処理システムで 、例えば、表1に示すように、キルン2の長 や本数を変えることによって、その処理能 を帰ることができ、使用する原料(有機物等P )に応じて、適宜能力の物を採用することが きる。尚、キルン2の内径を500φとした場合 有機物等Pは、その大きさは3cm以下程度、含 率は10%~60%、かさ比重0.5程度、炭化までの滞 留時間30分以下、とするのが好ましい。
なお、これらの各種条件を確認するため は、予め、乾留ガス概略計算書(図示せず) や乾留ガスの燃焼特性表(自己着火温度一覧 )等を用いるのが好ましい。
そして、回収された各種の再生炭を調べ 。
原材料:コーヒー豆カス(含水率65%)を炭化(5
0分)したところ、燃料発熱量は1kg当たり7250Kca
l/kg(固定炭素率81.0%)
原材料:ジャガイモの殻汚泥(含水率80%)を炭
(60分)したところ、燃料発熱量は1kg当たり544
0Kcal/kg(固定炭素率78.5%)
原材料:もみ殻(含水率2%)を炭化(15分)したと
ろ、燃料発熱量は1kg当たり4544Kcal/kg(固定炭
率46.6%、シリカ41.6%)
いずれも高エネルギーを有する再生炭を生
することができた。なお、試験はJIS-Z 7302-2
に従って行った。
なお、参考のため述べるならば、石炭(コ ークス)の燃料発熱量は7,190Kcal/kg、木材の燃 発熱量は3,440Kcal/kgである。
このように、本発明の還元炭化処理シス ムによれば、一つのキルン2の内部に廃棄物 を含む有機物等Pを投入し、一つのキルン2の 部に投入された有機物等を無酸素雰囲気の 元状態で間接加熱しつつ有機物等に蓄熱し 含水率を低減したうえで、有機物等を間接 熱分解させることで炭化することにより、 広い原料を用いて高エネルギーの再生炭を 成することができる。
上記再生炭の顕微鏡写真を図7~図13に示す 。
いずれの例においても多孔質状態及び繊 質状態を示しており、炭化が極めて良好に われたことを示している。
以上のように、本発明によれば幅広い原 を用いて高エネルギーの再生炭を生成する とができる還元炭化処理システムを提供す ことができる。
