本発明による炭化炉は、有機廃棄物の炭� ��炉であって、略円筒形の本体と前記本体に� ��容された円筒体とを含む。前記炭化炉は、� ��記本体の側壁と前記円筒体とにより形成さ� ��た、有機廃棄物を炭化させる炭化部と、前� ��炭化部の下方に位置し、前記本体の側壁と� ��記円筒体とにより形成された、炭化された� ��記有機廃棄物を消火する不燃部と、を備え� ��。前記円筒体は、内壁と空気供給口を備え� ��外壁とを有する二重壁構造であり、前記外� ��と内壁の間に形成された予備加熱室を介し� ��前記空気供給口から空気が前記炭化部に供� ��されるものである。

 有機廃棄物とは、炭素を含む廃棄物であ� ��。その一例としては、食品廃棄物、建設廃� ��、シュレッダーダスト、畜産廃棄物、間伐� ��、剪定枝、製材のくず、竹、刈り草のよう� ��樹木製の廃材、汚泥、稲藁のようなソフト� ��イオマス、家庭から排出される一般廃棄物� ��含まれる。これらの中でも、樹木製の廃材( 「木質バイオマス」ともいう)が好ましい。

 有機廃棄物は、あらかじめ乾燥機などで� ��燥し、その含水率が適正に調整されている� ��とが好ましい。炭化効率や炭化物収率を高� ��できるからである。含水率は10~30%であるこ� ��が好ましい。本発明において記号「~」は、 その両端の数値を含む。

 図1は、本発明の炭化炉の一例を示す断面 図である。図1に示すとおり、炭化炉1は、主� ��して本体10と本体10に収納された円筒体20(円 筒体20は正面図で示してある)とを備える。

 本体10は、有機廃棄物の投入口11、排気口 12、着火バーナー13、空気供給口14、および取 出口15を備えている。円筒体20は、その上部� �円錐台形であり、円錐台形の側面(「頂壁」2 1ともいう)と側壁22に空気供給口23を備えてい る。以下、各部材について図1~3を参照しなが ら説明する。

<本体>
 本体10は略円筒形である。略円筒形とは、� �筒またはこれに類似する形状をいう。本体10 は有機廃棄物の投入口11を備えている。この� ��入口11から廃棄物が炭化炉1内へ導入される� ��本体10は、導入された有機廃棄物を燃焼さ� �るための、着火バーナー13と空気供給口14と� ��備えていることが好ましい。着火バーナー1 3は、有機廃棄物に着火できればどの位置に� �けられていてもよいが、投入口11よりやや下 方に設けられていることが好ましい。有機廃 棄物は、この中で燃焼し、炭化物を多く含む 固形分と分解ガスを生成する。

 空気供給口14は、本体10側壁の投入口11よ� ��も下の位置に設けられることが好ましく、� ��体10側壁の、円筒体20の空気供給口23が設け� ��れた領域に対向する位置に設けられること� ��より好ましい。さらに空気供給口14は、本� �10の全周に亘って設けられることが好ましい 。空気供給口14は円形の孔であることが好ま� ��く、その直径は10~30mm程度であることが好ま しい。

 有機廃棄物は燃焼して、炭化物を多く含� ��固形分が生成する。この炭化物を多く含む� ��形分は、本体10側壁と円筒体20とにより形成 された領域に到達する。この領域において、 炭化物を多く含む固形分はさらに炭化する。 この領域は炭化部50と呼ばれる。炭化部50に� �ける炭化とは、空気を供給しつつ高温を維� �して炭化を進行させることを意味する。こ� �炭化は「精錬」や「あらし」とも呼ばれる� �

 この炭化部50のさらに下方の、本体10側壁 と円筒体20で挟まれた領域には、不燃部60が� �成される。不燃部60へは、炭化部50で精錬さ� ��た炭化物が移送される。不燃部60に到達し� �直後の炭化物はまだ燃焼しているため、不� �部60にて空気を遮断して消火する。

 本体10の上部には、有機廃棄物が燃焼し� �際に生じる分解ガスを燃焼させるための空� �が形成されていることが好ましい。この空� �は二次燃焼部70とも呼ばれる。

 本体10の底部には、不燃部60で消火された 炭化物を取出すための取出口15が設けられる� ��とが好ましい。

 本体10の大きさは、処理する有機廃棄物� �量や、製造する炭化物の量により適宜選択� �てよいが、直径は0.5~3mであることが好まし� �。本体10の高さは1~4mであることが好ましい� �また、本体10を構成する材料は、公知の材料 であればよく、公知の材料の例には、ステン レスが含まれる。

<円筒体>
 本発明の炭化炉1は、本体10に収納された円� ��体20を備えている。円筒体とは、円柱状の� �材であり、本発明の炭化炉1においていわゆ� ��「焼き玉」のような役割を果たす。すなわ� ��、円筒体20により炭化部50が加熱され炭化が 促進する。円筒体20は、加熱装置を備えてい� ��もよいが、円筒体20は、有機廃棄物が燃焼� �る際の熱等により加熱されることが好まし� �。

 円筒体20は、図1に示すように上部が円錐� ��形であることが好ましい。円錐台形とする� ��とにより、炭化部50の上部を広くでき、そ� �結果、有機廃棄物の燃焼により得られた炭� �物を多く含む固形分を、炭化部50へ導入しや すくなる。

 円筒体20は、図2に示すように、内壁26と� �壁24とを有する二重壁構造であり、外壁24と� ��壁26との間に形成された予備加熱室25を備え ている。図2は、円筒体20の概要を示す断面図 である。外壁24には空気供給口23が、内壁26に は空気導入口28が設けられている。内壁26の� �部に形成された空間27は、軸35の内部に設け� ��れた空気送気口29と連通している。

 空気送気口29から導入された空気は、空� �導入口28から予備加熱室25へ導入される。有� ��廃棄物が燃焼する等により発生した熱が、� ��壁24から予備加熱室25へ伝わり、予備加熱室 25に導入された空気が加熱される。予備加熱� ��25は、内壁26により空間27と遮断されている� ��め、熱が空間27へ伝わりにくく、その結果� �効率よく空気を加熱できる。予備加熱室25で 加熱された空気は、空気供給口23を介して、� ��化部50(図1)へ供給される。本発明において� �、炭化部50へ予め加熱された空気が送り込ま れるため、雰囲気温度が低下することがない 。そのため、炭化部50では効率よく炭化を行� ��ことができる。

 外壁24と内壁26とに挟まれた空間の幅t(「� ��備加熱室25の幅t」ともいう)は、150~300mm程度 であることが好ましい。空気を効率よく加熱 できるからである。

 内壁26に設けられた空気導入口28は、外壁 24に設けられた空気供給口23と対向する領域� �に設けられることが好ましい。例えば、図2� ��おいては、空気供給口23と外壁24にある空気 導入口28は水平線上に並ばないように設けら� ��る。このように空気の流路を複雑にすると� ��空気が予備加熱室25に滞留する時間を長く� �き、空気を十分に加熱することができる。� �気導入口28の形状は、本体10に設けられた空� ��供給口14と同じにすることが好ましい。

 図1に示すように、空気供給口23は、円筒� ��20の上部に設けられ、円筒体20の下部には設 けられていないことが好ましい。これにより 、円筒体20の下部と、その対向する本体10の� �壁で囲まれた部分に、空気が遮断された不� �部60が形成される。円筒体20の上部とは、頂� ��21または側壁22の上部をいう。空気供給口23� ��、頂壁21または側壁22の全周に亘って設けら れることが好ましい。頂壁21とは、円筒体20� �円錐台部分の側面をいう。特に頂壁21に空気 供給口23が設けられると、投入口11から投入� �れた直後に有機廃棄物を燃焼させやすくな� �とともに、炭化部50での炭化も進行しやすく なるので好ましい。

 側壁22における、空気供給口23が設けられ る部分の高さと、空気供給口23が設けられな� ��部分の高さとの割合は、前者1に対して後者 が0.5以上であることが好ましい。この範囲で あれば、炭化物の消火を確実に行うことがで きる。

 空気供給口23の形状は、本体10に設けられ た空気供給口14と同じにすることが好ましい� ��

 円筒体20の天面は、本体10に設けられた空 気供給口14よりも100~200mm、好ましくは150mm程� �上部に位置することが望ましい。

 円筒体20は、円筒体20の底面および天井面 の中心を通る垂直の軸として、回転可能であ ることが好ましい。円筒体20が回転可能であ� ��ば、炭化部50に空気をより均一に送り込む� �とができるため、炭化効率が向上し、かつ� �化物の純度が向上する。円筒体20を回転させ る手段は限定されないが、軸35に円筒体20を� �結し、軸35を公知の駆動手段で回転させるこ とが好ましい。

 図1に示すように、円筒体20の底部は、テ� ��ブル30を備えることが好ましい。テーブル30 は、円錐台形であることが好ましく、かつ昇 降が可能であり、本体10との間隔が適宜調節� ��きることが好ましい。このような構造によ� ��ば、テーブル30と本体10との間で炭化物を粉 砕することができ、炭化物の大きさを適宜調 整できる。テーブル30は回転可能であること� ��好ましい。テーブル30は円筒体20と連動して 回転してもよいが、円筒体20とは独立して回� ��可能であってもよい。テーブル30の昇降手� �や回転手段には公知の手段を用いることが� �きる。

 円筒体20は、本体10の底部から取り外し可 能であることが好ましい。炭化炉1の内部に� �、主として溶融したシリカが冷却されたク� �ンカーが存在することがある。クリンカー� �炭化炉1の性能を損なうおそれがあるため、� ��リンカーを定期的に除去する必要がある。� ��発明の炭化炉1は、後述するように、炭化部 50と不燃部60との幅wを広くしているため、炭� ��物の収量が向上する一方、生成するクリン� ��ー量も増加する場合がある。円筒体20が本� �10の底部より取り外し可能であると、クリン カーの除去作業が容易となる。円筒体20を本� ��10の底部より取り外すための構造は特に限� �されないが、例えば図3に示すような構造が� ��ましい。図3は、本発明の炭化炉1の底部付� �の断面図(ただし、円筒体20とテーブル30は正 面図)である。テーブル30は、本体10の底部18� �接している。この底部18は、本体10側壁の下� ��部分に設けられた切離部19で切離し可能に� �っている。すなわち、切離部19は、通常は連 結装置(図示せず)で連結されているが、炉の� ��修等の際には、連結装置を解除することに� ��り、本体10から底部18を切り離せる。底部18� ��切り離された本体10の底から、テーブル30と 円筒体20とを取り出すことができる。

 円筒体20の大きさは限定されないが、直� �dは400~800mm程度であることが好ましい。円筒� ��20の高さhは、800m~1500mm程度であることが好� �しい。

 また、本体10側壁と円筒体20との間に形成 される空間(炭化部50や不燃部60に相当する)の 幅wは任意でよいが、400~600mmが好ましく、450~6 00mmがより好ましく、500~550mmがさらに好まし� �。従来の炭化炉における前記幅は、350~400mm� �ものが多かった。これよりも前記幅が大き� �と、有機廃棄物に十分空気を供給すること� �できないため炭化効率が低下し、これより� �前記幅が小さいと、炭化物の収量が低下す� �からである。しかし、本発明の炭化炉は、� �分に予備加熱された空気を炭化部50に供給で きるため、前記幅を従来のものより大きくし ても炭化効率が低下しにくい。よって、炭化 効率と炭化物収率の両方を向上させることが できる。

 円筒体20を構成する材料には公知の材料� �用いてよい。公知の材料の例にはステンレ� �が含まれる。

<炭化物の製造方法>
 本発明の炭化炉を用いた炭化物の製造方法� ��、(1)有機廃棄物を炭化炉に投入する工程、( 2)有機廃棄物を燃焼し、炭化させる工程、(3)� ��化した有機廃棄物を消火する工程、(4)炭化� ��を取出す工程を含む、ことが好ましい。以� ��に、図1を参照しながら、本発明の炭化炉を 用いた炭化物の製造方法を具体的に説明する 。

<投入工程>
 投入工程においては、有機廃棄物を投入口1 1から炭化炉1内へ投入する。有機廃棄物とし� ��は上記のものを使用することが好ましい。� ��機廃棄物は乾燥されていてもよい。有機廃� ��物を投入する手段は限定されないが、例え� ��、スクリューフィーダーやテーブルフィー� ��ー等を用いて定量的、定期的に投入するこ� ��が好ましい。

<燃焼・炭化工程>
 燃焼・炭化工程においては、投入された有� ��廃棄物を燃焼させる。具体的には、着火バ� ��ナー13により有機廃棄物に着火するととも� �、炭化炉1内に円筒体20の空気供給口23から空 気を供給して有機廃棄物を燃焼させることが 好ましい。また、炭化炉1内にヒーターを設� �して、有機廃棄物を発火点まで加熱して燃� �させてもよい。

 燃焼・炭化工程においては、有機廃棄物� ��燃焼させて、炭化物を多く含む固形分と熱� ��解ガスとを得る。熱分解ガスとは、一酸化� ��素、水素、炭化水素、硫黄酸化物、窒素酸� ��物等を含む混合ガスである。炭化物を多く� ��む固形分は炭化部50へ移動し、熱分解ガス� �炭化炉1の上方の二次燃焼部70へと移動し、� �こで燃焼する。この燃焼で得られた熱は、� �筒体20の加熱や、さらに新たに投入された有 機廃棄物の燃焼や炭化にも利用できる。 

 一方、炭化物を多く含む固形分には熱分� ��ガスが含まれているため、このまま消火さ� ��ると炭化物に含まれる不純物が多くなり、� ��化物収量が低下する場合がある。本発明に� ��いては、炭化部50において、円筒体20の空気 供給口23から予備加熱された空気を供給し、� ��化物を多く含む固形分中に含まれる熱分解� ��スを燃焼させるとともに、固形分の炭化を� ��り進行させる。すなわち、前述の「精錬」� ��効率よく行うことができる。よって、本発� ��においては、一般に除去しにくいとされる� ��固形物に内包された熱分解ガスを除去する� ��とができ、純度の高い炭化物を収率よく得� ��ことができる。この際、円筒体20を回転さ� �ると、精錬をより均一に進行させることが� �きるので好ましい。

 燃焼・炭化工程では、投入口11付近およ� �二次燃焼部70の温度を800~1000℃、炭化部50の� �度を600~800℃程度とすることが好ましい。ま� ��、二次燃焼部70での熱分解ガスの滞留時間� �2秒以上とすると、ダイオキシンの発生を低� ��できるので好ましい。各部位の温度は、炭� ��炉1内に供給される空気の量により調整でき る。

<消火工程>
 炭化部50で固形物を十分に炭化させて得ら� �た炭化物は、続いて不燃部60に到達する。到 達したばかりの炭化物はまだ燃焼している。 消火工程においては、この炭化物への空気の 供給を遮断して炭化物を消火する。しかし、 本工程において空気を完全に遮断することは 困難である。従って、炭化物の温度がその着 火温度以上である場合は、炭化物が燃焼し続 け、炭化物収率が低下するおそれがある。よ って本工程は着火温度未満で行われることが 好ましい。不燃部60を、炭化物の着火温度未� ��とするために、前述のとおり、側壁22にお� �る、空気供給口23が設けられる部分の高さと 空気供給口23が設けられない部分の高さの割� ��は、前者1に対して後者が0.5以上であること が好ましい。

<取出工程>
 取出工程においては、不燃部60に存在する� �化物を取出口15から取り出す。炭化物は凝集 し塊となっている場合が多い。そこで、テー ブル30と本体10との隙間間隔を適正な値に調� �し、かつ、テーブル30を回転させると、凝集 した炭化物を粉砕して所望の大きさとするこ とができる。