JP2001055580A - バイオマスの炭化装置及び炭化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小規模ながら不定期的に大量には発生する可
燃物廃棄物、特にバイオマスの炭化技術であって、小規
模で、ダイオキシン類の有害物の放出を防止乃至抑制
し、安全にストック可能な燃料や水質浄化材、土壌改良
材として有用な植物質炭を得ることができるバイオマス
の炭化装置及び炭化方法を提供すること。 【解決手段】 バイオマスの炭化装置を、室内の発熱で
バイオマスを炭化するバッチ式の炭化室１０を下部に、
該炭化室１０から排出される揮発成分を含む気流を自己
燃焼させるガス燃焼室２０を上部に配置し、ガス燃焼室
２０にガス燃焼温度を検出する温度検出手段２２を配備
し、炭化室１０とガス燃焼室２０にブロワ１３、２３を
有する燃焼空気供給手段を配置し、炭化室１０とガス燃
焼室２０の間に両者を遮断できるダンパ機構３１を設
け、温度検出手段２２の出力によりダンパ機構３１を制
御するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は可燃性廃棄物、特に
山林伐採物やワラ、紙ごみなどのバイオマスを炭化させ
るバイオマスの炭化装置及び炭化方法に関し、特にバイ
オマスを炭化させて再利用或いは生物不活性化すると共
に、ダイオキシンなどの有害物質の放出対策技術を有
し、山林、農耕地、集落、その他排水路や排水機場に排
出集積される不定期流出廃棄物の炭化に好ましいバイオ
マスの炭化装置及び炭化方法に関するものである。ま
た、本発明は、畜糞、排水機場沈殿物等の有機性廃棄物
の炭化にも利用できる。

【０００２】

【従来の技術】廃棄物処理はダイオキシンの問題を機に
焼却に代わる技術が模索され、都市における大型処理施
設では部分燃焼によるガス化＋溶融燃焼による高温熱分
解による方法が主流となりつつある。

【０００３】しかしながら、小型の処理装置において
は、部分燃焼による全量ガス化は施設規模的に適用が困
難とされている。特に、農村集落の排水路や排水機場に
集積する流出ゴミや、伐採物、収穫時のワラや茎部その
他のバイオマスは、降雨時や収穫作業時等に不定期且つ
大量に発生し、移送するにも困難を生じるものの、通常
は処理量が少ない。そのためこのような地域での廃棄物
処理に大規模の連続処理施設を維持することは現実的で
ない。

【０００４】一方、近年可燃廃棄物の再利用形態として
炭化が注目されており、固形燃料の他、水質浄化材、土
壌改良材などとして利用されている。更に、炭化した物
はガスと違って、ストックが容易である。又炭化は全量
ガス化ほどのエネルギーや施設を要せず、小型処理やバ
ッチ式の処理で対応に向いている。前記農村集落での利
用にも効果が期待できる。

【０００５】従来、間伐材や、廃材などの再資源化利用
として炭が有効に利用されてきたが、近年の生活様式、
農林業の近代化により、原料であるバイオマスが、純良
な状態で得ることは稀となっている。特に、流出ごみや
集落の廃棄物などの資源化方法として炭化を考える場合
には、ロープ、マルチ、ビニールシート片などの夾雑物
から生じる酸性物、ダイオキシン類などの発生が否定で
きない。このため、単なる不完全焼却である炭化技術は
そのままで使用することはできない。また、畜糞や汚泥
などは醗酵による利用はあったが、資源としての利用は
進んでいなかった。

【０００６】このため、炭化炉に触媒分解装置や、高温
焼却炉や溶融炉などの高温処理施設を付帯させることや
炭化室の気密化や熱再利用等の観点からロータリーキル
ン等の外熱型炭化装置の適用が提案されている。しかし
ながら、これらも元来は都市廃棄物処理の方法を転用す
るもので大量連続的な廃棄物発生が前提とならざるを得
ない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたもので、小規模ながら不定期的に大量に発
生する可燃物廃棄物、例えば、植物体、畜糞、底泥、汚
泥等の有機性廃棄物となるバイオマスの炭化技術であっ
て、小規模で、ダイオキシン類の有害物の放出を防止乃
至抑制し、安全にストック可能な燃料や水質浄化材、土
壌改良材として有用な植物質炭を得ることができるバイ
オマスの炭化装置及び炭化方法を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、バイオマスの炭化装置を、室
内の発熱でバイオマスを炭化するバッチ式の炭化室を下
部に、該炭化室から排出される揮発成分を含む気流を自
己燃焼させるガス燃焼室を上部に配置して構成したこと
を特徴とする。

【０００９】上記のように炭化室をバッチ式とすること
により、不定期的に発生するバイオマスの炭化処理に有
利となる。また、炭化装置を炭化室とガス燃焼室の２段
構成とするので、後段のガス燃焼室の高温化が可能とな
り、ダイオキシン等の有害物質の排出抑制に効果的であ
る。また、炭化室を下部にガス燃焼室を上部に配置する
ことにより、炭化室で発生する揮発成分を含む気流をガ
ス燃焼室に導くために特別の誘因装置が不要で、且つ装
置をコンパクトにすることが可能となり、更にガス燃焼
室で発生する溶融物等を自然流下で回収できるので、回
収が容易となる。

【００１０】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載のバイオマスの炭化装置において、ガス燃焼室に
ガス燃焼温度を検出する温度検出手段を配備し、該ガス
燃焼室とバッチ式の炭化室のそれぞれに燃焼空気を供給
する燃焼空気供給手段を配置し、バッチ式の炭化室とガ
ス燃焼室の間に両者を遮断できるダンパ機構を設け、温
度検出手段の出力によりダンパ機構を制御するように構
成したことを特徴とする。

【００１１】上記のように、ガス燃焼室と炭化室のそれ
ぞれに燃焼空気を供給する燃焼空気供給手段を配置し、
炭化室とガス燃焼室の間に両者を遮断できるダンパ機構
を設け、ガス燃焼室に設けた温度検出手段の出力により
ダンパ機構を制御すると共に、炭化室に供給する空気を
制御するので、バイオマスの炭化を効率良く行うことが
できる。

【００１２】また、請求項３に記載の発明は、請求項２
に記載のバイオマスの炭化装置において、炭化室に散水
装置を設け、温度検出手段の出力により前記散水装置を
制御して散水するように構成したことを特徴とする。

【００１３】上記のように、ガス燃焼室に設けた温度検
出手段の出力により散水装置を制御し、散水を行うの
で、揮発成分がなくなった後の炭化室内温度を効果的に
下げることができるから、バイオマスの炭化をより効率
良く行うことができる。

【００１４】また、請求項４に記載の発明は、バッチ式
の炭化室でバイオマスを炭化する炭化工程と、該炭化工
程から排出される揮発成分を含む気流をガス燃焼室に導
き自己燃焼させるガス燃焼工程を有するバイオマスの炭
化方法であって、ガス燃焼工程の温度が所定値に昇温
し、該ガス燃焼工程の温度が一旦、該所定温度を維持で
きなくなった時点で、バッチ式の炭化室とガス燃焼室を
遮断すると共に、炭化工程における燃焼空気を減少又は
遮断し、或いは炭化工程の燃焼温度を低下させてバイオ
マスの炭化を行うことを特徴とする。

【００１５】なお、炭化炉での炭化工程に先立ち炭化原
料を分別・前処理しておくことが望ましい。例えば、排
水機場に集積する廃棄物の前処理を例にとれば、先ず炭
化物原料と非炭化物原料の分別、ついでバイオマスと沈
殿物等の有機性廃棄物の分別を行う。この内バイオマス
は破砕等によりサイズの均一化を図ることができる。ま
た、有機性廃棄物については、整形したうえで炭化に供
することができる。具体的にはラック等に該有機物を収
納し、炭化炉内に置けばよい。バイオマスと有機物はそ
の性状と量により同時に炭化室においてもよく、別々に
炭化することもできる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。図１は本発明に係るバイオマス
の炭化装置の一概略構成例を示す図である。本炭化装置
は図示するように、室内の発熱でバイオマスを炭化する
バッチ式の炭化室１０を下部に、該炭化室１０から排出
される揮発成分を含む気流を自己燃焼させるガス燃焼室
２０を上部に配置した構成である。

【００１７】炭化室１０とガス燃焼室２０は、該炭化室
１０から排出される揮発成分を含む気流が通る通路３０
で接続され、該通路３０にはダンパ機構３１が配置され
ている。炭化室１０の上部には散水装置１１が配置さ
れ、バイオマスを搬入する搬入口１４の近傍にはバーナ
１２が設けられている。また、炭化室１０にはブロワ１
３から燃焼用空気が供給されるようになっている。

【００１８】ガス燃焼室２０にはバーナ２１を設けると
共に、ガス燃焼温度を検出する温度検出手段２２を設け
ている。また、ガス燃焼室２０にはブロワ２３から燃焼
空気が供給されるようになっている。また、ガス燃焼室
２０は燃焼排ガスを大気に放出するための煙突２４が設
けられている。

【００１９】上記構成の炭化装置において、バイオマス
を炭化室１０に搬入し、該炭化室１０内を該バイオマス
で充満させる。ダンパ機構３１により炭化室１０とガス
燃焼室２０を結ぶ通路３０を開放する。この状態でブロ
ワ１３により炭化室１０内に空気を送り、バーナ１２で
バイオマスに着火する。これにより、炭化室１０内の、
例えば木質バイオマスは燃焼し、熱分解により発生した
揮発成分はガス燃焼室２０に流入し、ここでブロワ２３
から吹き込まれる空気と混合し、バーナ２１で着火する
ことにより燃焼する。

【００２０】炭化室１０からの揮発成分がなくなった
時、ダンパ機構３１により通路３０を閉じて、炭化室１
０とガス燃焼室２０を遮断し、ブロワ１３を停止し炭化
室１０への空気の供給を停止する。これにより、炭化室
１０内のバイオマスの炭化が形成される。また、本炭化
装置では炭化室１０から揮発成分の排出がなくなった
ら、散水装置１１でバイオマスに散水し、燃焼を停止さ
せる。

【００２１】図２は上記炭化装置で木材からなる廃パレ
ットの炭化処理を行った場合の炭化室１０内の温度変化
とガス燃焼室２０内の温度変化を示す図である。図２に
おいて、ａはガス燃焼室２０の温度変化を、ｂは炭化室
１０の温度変化をそれぞれ示す。炭化室１０内のバイオ
マスに着火すると、該バイオマスから発生する揮発成分
はガス燃焼室２０に流入する。バーナ２１による予熱に
よりガス燃焼室２０の温度を５００℃前後まで上昇させ
たところで、自然にガス化燃焼を開始する。炭化室１０
内の廃パレットのガス化燃焼により、炭化室１０内の温
度は除々に昇温し、６００℃前後まで上昇すると共に、
発生した揮発成分がガス燃焼室２０に流入する。

【００２２】ガス燃焼室２０内の温度も着火から揮発成
分の燃焼により、８００℃前後（最高９１２℃）まで上
昇する。炭化室１０からの揮発成分の流入がなくなる
と、８００℃前後から温度が下がり始めるので、この温
度が下がり始める点ｃを揮発成分がなくなった時とし
て、ブロワ１３を停止して炭化室１０への燃焼空気の供
給を遮断すると共に、ダンパ機構３１により通路３０を
閉じる。これにより所定時間の後燃焼後に散水装置１１
から散水し、炭化された廃パレットを冷却する。ここ
で、燃焼空気の供給を遮断しないと図２の破線ｄで示す
ように炭化室１０内の温度は上昇し、廃棄パレットは燃
焼し灰となる。

【００２３】図３は上記廃パレットの炭化物（試験炭）
と市販のバーベキュー用の炭（市販炭）との強熱減量を
比較して検討した結果を示す図である。試験炭の強熱減
量は９４．８５％であるのに対して、市販炭は９６．２
２％であり、試験炭は市販炭と比較し、強熱減量に関し
ては遜色がないことが確認された。

【００２４】図４は本発明に係るバイオマスの炭化装置
の他の概略構成を示す図である。図４において、ガス燃
焼室２０の底面が該ガス燃焼室２０と炭化室１０を接続
する通路３０に向かって下向きに傾斜している。そして
通路３０の下方には煤塵受け１５が配置されている。こ
のように構成することにより、ガス燃焼室２０からの溶
融物やスラグや煤塵が煤塵受け１５に落下するから、溶
融物やスラグや煤塵の回収が容易になる。

【００２５】図５は本発明に係るバイオマスの炭化装置
の他の概略構成を示す図である。図５において、ガス燃
焼室２０の底面が煙突２４に向かって下向きに傾斜して
いる。また、煙突２４の下方にはスラグや煤塵を取り出
す取出し口４０、煤塵受け４１が配置されている。この
ように構成することにより、ガス燃焼室２０からの溶融
物やスラグや煤塵が煤塵受け４１に落下するから、溶融
物やスラグや煤塵の回収が容易になる。

【００２６】通常の焼却炉の場合、固定化された炭素を
後燃焼で完全に焼却してしまうが、上記実施形態例の炭
化装置では、炭化室１０内のバイオマスの揮発成分が無
くなったことを温度検出手段２２で検出し、ダンパ機構
３１で通路３０を閉じて炭化室１０とガス燃焼室２０を
遮断すると共に、ブロワ１３を停止し炭化室１０内への
燃焼空気の供給を停止し、更に散水装置１１で散水し、
バイオマスの燃焼を自動的に止めている。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、バイオマスを炭化するバッチ式の炭化室
を下部に、該炭化室から排出される揮発成分を含む気流
を自己燃焼させるガス燃焼室を上部に配置したので、下
記の優れた効果が得られる。

【００２８】（１）炭化室をバッチ式とすることによ
り、不定期的に発生するバイオマスの炭化処理に有利と
なる。

【００２９】（２）炭化装置を炭化室とガス燃焼室の２
段構成とするので、後段のガス燃焼室の高温化が可能と
なり、ダイオキシン等の有害物質の排出抑制に効果的で
ある。

【００３０】（３）炭化室を下部にガス燃焼室を上部に
配置することにより、炭化室で発生する揮発成分を含む
気流をガス燃焼室に導くために特別の誘因装置が不要
で、且つ装置をコンパクトにすることが可能となり、更
にガス燃焼室で発生する溶融物等を自然流下で回収でき
るので、回収が容易となる。

【００３１】請求項２に記載の発明によれば、ガス燃焼
室と炭化室のそれぞれに燃焼空気を供給する燃焼空気供
給手段を配置し、炭化室とガス燃焼室の間に両者を遮断
できるダンパ機構を設け、ガス燃焼室に設けた温度検出
手段の出力によりダンパ機構を制御すると共に、炭化室
に供給する空気を制御するので、上記（１）乃至（３）
の効果に加え、バイオマスの炭化を効率良く行うことが
できる炭化装置を提供できる。

【００３２】請求項３に記載の発明によれば、ガス燃焼
室に設けた温度検出手段の出力により散水装置を制御
し、散水を行うので、揮発成分がなくなった後の炭化室
内温度を効果的に下げることができるから、バイオマス
の炭化をより効率良く行うことができる炭化装置を提供
できる。

【００３３】請求項４に記載の発明によれば、ガス燃焼
工程の温度が所定値に昇温し、該ガス燃焼工程の温度が
一旦、該所定温度を維持できなくなった時点で、バッチ
式の炭化室とガス燃焼室を遮断すると共に、炭化工程に
おける燃焼空気を減少又は遮断し、或いは炭化工程の燃
焼温度を低下させてバイオマスの炭化を行うので、ダイ
オキシン類の有害物の放出を防止乃至抑制しながら、安
全にストック可能な燃料や水質浄化材、土壌改良材とし
て有用な植物質炭を得ることができるバイオマスの炭化
方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るバイオマスの炭化装置の概略構成
を示す図である。

【図２】本発明に係る炭化装置で廃パレットの炭化処理
を行った場合の炭化室内の温度変化とガス燃焼室内の温
度変化を示す図である。

【図３】本発明に係る炭化装置で得られた廃パレットの
炭化物（試験炭）と市販のバーベキュー用の炭（市販
炭）との強熱減量を比較した結果を示す図である。

【図４】本発明に係るバイオマスの炭化装置の他の概略
構成を示す図である。

【図５】本発明に係るバイオマスの炭化装置の他の概略
構成を示す図である。

【符号の説明】

１０ 炭化室 １１ 散水装置 １２ バーナ １３ ブロワ １４ 搬入口 １５ 煤塵受け ２０ ガス燃焼室 ２１ バーナ ２２ 温度検出手段 ２３ ブロワ ２４ 煙突 ２５ 燃焼室底面 ３０ 通路 ３１ ダンパ機構 ４０ 取出し口 ４１ 煤塵受け

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神谷 一郎 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 Ｆターム(参考） 4D004 AA12 AB07 CA26 CA32 CB03 CC02 DA01 DA02 DA03 DA06 4H012 JA04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室内の発熱でバイオマスを炭化するバッ
   チ式の炭化室を下部に、該炭化室から排出される揮発成
   分を含む気流を自己燃焼させるガス燃焼室を上部に配置
   したことを特徴とするバイオマスの炭化装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のバイオマスの炭化装置
   において、 前記ガス燃焼室にガス燃焼温度を検出する温度検出手段
   を配備し、該ガス燃焼室と前記バッチ式の炭化室のそれ
   ぞれに燃焼空気を供給する燃焼空気供給手段を配置し、 前記バッチ式の炭化室と前記ガス燃焼室の間に両者を遮
   断できるダンパ機構を設け、 前記温度検出手段の出力により前記ダンパ機構を制御す
   るように構成したことを特徴とするバイオマスの炭化装
   置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のバイオマスの炭化装置
   において、 前記炭化室に散水装置を設け、 前記温度検出手段の出力により前記散水装置を制御して
   散水するように構成したことを特徴とするバイオマスの
   炭化装置。
4. 【請求項４】 バッチ式の炭化室でバイオマスを炭化す
   る炭化工程と、該炭化工程から排出される揮発成分を含
   む気流をガス燃焼室に導き自己燃焼させるガス燃焼工程
   を有するバイオマスの炭化方法であって、 前記ガス燃焼工程の温度が所定値に昇温し、該ガス燃焼
   工程の温度が一旦、該所定温度を維持できなくなった時
   点で、前記バッチ式の炭化室と前記ガス燃焼室を遮断す
   ると共に、前記炭化工程における燃焼空気を減少又は遮
   断し、或いは前記炭化工程の燃焼温度を低下させてバイ
   オマスの炭化を行うことを特徴とするバイオマスの炭化
   方法。