JP2001279253A - 過熱水蒸気雰囲気を用いた炭化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】乾留炭化を短時間で終了でき、熱源の有効活用
が図れ大幅な燃焼エネルギーの削減ができてランニング
コストを削減できるとともに、設備全体を小型化するこ
とができ、更に環境汚染物質や有害物質等を含む燃焼排
ガスを無毒化、脱臭することができる炭化方法を提供す
ること。 【解決手段】被炭化物を炭化ボックス２０の内部に収容
し、過熱水蒸気雰囲気に保持しながら乾留するところ
と、炭化ボックス２０内で発生する乾留ガスを再燃焼炉
３０内に導いてこれを再燃焼することで熱風を得、得ら
れた熱風を炭化炉本体１０内にフィードバックするとこ
ろに構成特徴がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、植物体等を炭化す
る乾留式の炭化方法に関するものであり、より詳しく
は、炭化炉本体内に配設した炭化ボックス内を過熱水蒸
気雰囲気に保持しつつ乾留し、発生する乾留ガスを再燃
焼炉内に導いて再燃焼し、得られる熱風を炭化炉本体内
にフィードバックさせるところに構成的特徴があり、乾
留炭化処理の高速完遂ができ、熱源の有効活用が図れ大
幅な燃焼エネルギーの削減ができてランニングコストを
削減できるとともに、設備の大型化ができ、更に環境汚
染物質や有害物質等を含む燃焼排ガスを無毒化、脱臭す
ることのできる炭化方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、オガコ、モミガラ、杉皮等の
植物体を粉状、粒状に粉砕しても、当該植物体中の繊維
状物質の熱伝動率が小さく炭化に必要な熱が伝わり難い
ため、極めて炭化し難いものであった。そのため、これ
らを炭化する場合、炉内をゆっくり移動させる装置を具
備した炭化炉やロータリー型の炭化炉を使用して炭化す
るか、あるいは真空減圧型の炭化炉を使用して炭化する
必要があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
装置を使用した乾留炭化方法によると、炭化速度が遅い
ことに加え、乾留中に発生するタール分やガス分が熱分
解して微細微少炭が生成するために炭の質が劣化する。
そのため、生成した炭の使用分野に限界があるという欠
点があった。

【０００４】また、従来の炉内を移動させる装置を備え
た炭化炉やロータリー型炭化炉を使用して炭化する場合
には、駆動装置等が複雑であるため、設備費が高額にな
るという欠点があり、さらに、炭化を完了するためには
長時間が必要になるとか、炭化するためには多量の燃料
が必要となり、燃料費が嵩み、全体のランニングコスト
が高くなるという欠点があった。

【０００５】そして、真空減圧型炭化炉を使用して炭化
すると、炭化炉内を真空減圧雰囲気にするための特殊な
装置等が必要となり、設備費が高額になるという欠点が
あった。特に、真空減圧型炭化炉を大型化し難いため、
単一バッチで炭化処理できる量が少ないという問題もあ
った。

【０００６】本発明は、叙上の従来技術の具有する問題
点に鑑みなされたものであり、その目的とするところ
は、乾留炭化を短時間で終了でき、熱源の有効活用が図
れ大幅な燃焼エネルギーの削減ができてランニングコス
トを削減できるとともに、設備全体を小型化することが
でき、更に環境汚染物質や有害物質等を含む燃焼排ガス
を無毒化、脱臭することができる炭化方法を提供せんと
するものであり、被炭化物を炭化ボックスに収容し、こ
の内部を過熱水蒸気雰囲気に保持しながら乾留するとこ
ろと、炭化ボックス内で発生する乾留ガスを再燃焼炉内
に導き再燃焼することで熱風を得、得られる熱風を炭化
炉内にフィードバックするところに構成的特徴がある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本願各請求項に記載の発明が採用した手段の要旨と
するところは、叙上の特許請求の範囲に記載のとおりで
ある。

【０００８】このような構成を採用した各請求項記載の
発明に係る炭化方法によると、炭化ボックス内に過熱水
蒸気を吹き込むから、炭化ボックス内に過熱水蒸気の対
流が生じる。すなわち、過熱水蒸気熱によって炭化ボッ
クス内を迅速且つ均一に高温化でき、乾留炭化を短時間
で完結できる。

【０００９】また、水蒸気自身には冷却効果があるか
ら、生成した炭の冷却速度のスピードアップが図れる。
すなわち、前記乾留炭化時間の短縮と相まって、高速炭
化並びに炭化炉の大型化が図れる。

【００１０】さらにまた、炭化ボックスで発生する乾留
ガスを再燃焼炉に強制供給しこれを燃焼処理することで
熱風を得、得られた熱風を炭化ボックスにフィードバッ
クするから、熱源の有効活用が図れ、大幅な燃焼エネル
ギーの削減ができる。すなわち、ランニングコストを削
減できる。また、炭化ボックス内で生成する乾留タール
分やガス分を熱分解できる。すなわち、これらの生成成
分から生成する微細微少炭が高温水蒸気存在下で一酸化
炭素あるいは二酸化炭素に変化してガス化することと、
水蒸気雰囲気で炭化するために炭の活性（賦活）化がで
きることとが相まって、良質な活性炭を生成することが
できる。

【００１１】さらにまた、環境汚染物質や有害物質等を
含む乾留ガスも無毒化、脱臭することができる。

【００１２】特に、請求項２乃至３記載の発明に係る炭
化方法によると、特には、エアー供給パイプの噴射口か
らエアーを勢い良く噴射するから、エアーの減圧吸引が
でき、効果的に気体ミキシングでき、乾留ガスを再燃焼
させることができる。すなわち、再燃焼させることで熱
風を得、得られた熱風を炭化炉内にフィードバックさせ
ることにより、炭化炉内を高温加熱することができ。燃
料費の節減が図れる。

【００１３】請求項４記載の発明に係る炭化方法による
と、特には、耐熱性筒体を互い違いに組み合わせてブロ
ックを構成し、且つこのブロックをその長さ以上離間さ
せて配置したハニカム構造体を通過させるから、ハニカ
ム構造体を通過する過程で、ダイオキシン類等の環境汚
染物質や有害物質等をより完全に燃焼、熱分解でき、こ
れにより、環境汚染物質や有害物質等を無毒化若しくは
脱臭することができ、無煙化できる。

【００１４】なお、上述した各請求項記載の発明に係る
炭化方法において、乾留ガス供給路内の前記エアーパイ
プ噴射口より再燃焼炉側に、固定式気体ミキシング用羽
根部材が内設されていると、乾留排ガスとエアーを更に
混合でき、そして前記ハニカム構造体にて得られる前記
作用が加わって、環境汚染物質や有害物質等をより効果
的に無毒化、脱臭でき、無煙化できるようになるから、
好適である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る過熱水蒸気雰
囲気を用いた炭化方法を説明するが、これは代表的なも
のを示したものであり、その要旨を越えない限り、以下
の実施例により本発明が限定されるものではない。

【００１６】本発明の炭化方法は、図１にその構成を概
略的に示す好適な炭化炉１を使用して実施することがで
きる。なお、この炭化炉１は、単にその代表的なものと
して例示したに過ぎず、様々に設計変更して実施でき
る。

【００１７】図において、炭化炉１は、その内部を密封
状態に保持するために一側面側に配設した開閉扉を有す
るとともに、その内部に外気との遮断を自在にするダン
バー部材を配設した煙突を有する炭化炉本体１０と、該
炭化炉本体１０の開閉扉と対面する側面側にその内部を
密封状態に保持するための開閉扉を配設した炭化ボック
ス２０と、前記炭化ボックス２０内に連通する乾留ガス
供給路１１を介してこの炭化ボックス２０より強制供給
された乾留ガスを再燃焼して熱風を得、得られた熱風を
炭化炉本体１０内に供給する再燃焼炉３０と、過熱水蒸
気を噴射する噴出口４１ａを有する過熱水蒸気発生用パ
イプ４１と、を具備しているところに構成的な特徴があ
り、図示しない水供給装置４０より供給した水を過熱水
蒸気発生用パイプ４１に導き、該過熱水蒸気発生用パイ
プ４１を炭化炉本体１０内で過熱することで得られる過
熱水蒸気水蒸気を、この水蒸気発生用パイプ４１の噴射
口４１ａから炭化ボックス２０内に向けて噴射させつ
つ、炭化ボックス２０の内部を過熱水蒸気雰囲気に保つ
ようになっている。

【００１８】炭化炉本体１０は、耐熱鋼の炭化炉本体１
０側全面に耐熱性断熱材を布設した炉体１１と、この炉
体１１の内部に連通し外気との遮断を自在調整できるダ
ンバー部材１２ａを配設した煙突１２を具備しており、
炉体１１の一側面側には外気との遮断を可能とする開閉
扉１３（図示しない）が配設されており、内部温度４０
０〜８００℃にて炭化処理するようになっている。

【００１９】炭化ボックス２０は耐熱鋼材製であり、炭
化炉本体１０の底面上に半固定式に載置されており、炭
化炉本体１０の開閉扉１３と対面する側面側にはその内
部を密封状態に保持するための開閉扉２１（図示しな
い）が配設されている。被炭化物は、耐熱鋼材製バスケ
ット（図示しない）に収容され、バスケット毎出し入れ
するようになっている。

【００２０】再燃焼炉３０は、炉体３１と、該炉体３１
内に供給する高温の気体を発生するためのバーナー３２
と、炉体３１の内部に連通し外気との遮断を自在調整で
きるダンバー部材３３ａを配設した煙突３３と、から構
成されており、バーナー３２の熱風噴射口の近傍には、
炭化ボックス２０から排出される乾留ガスを誘導する乾
留ガス供給路の供給口１１ａが連接されている。また、
乾留ガス供給路１１内には、内径が２ｍｍ以上の噴射口
３５ａを有するエアー供給パイプ３５が備えてあり、エ
アー供給パイプ３５の噴射口３５ａからエアーを勢い良
く噴射させることができ、これによって、この位置を局
部的な減圧にすることができるから乾留ガスを減圧吸引
でき、しかも乾留ガスとエアーを極めて効率的に気体ミ
キシングさせることができるようになっている。

【００２１】エアー供給パイプ３５の先端は、口径が２
ｍｍ以上の噴射口３５ａとなっており、乾留ガス供給路
１１内であり且つ再燃焼炉３０吸気口より５０〜５００
ｍｍ手前に配置されている。噴射口３５ａの口径が２ｍ
ｍ以下であると、乾留ガス中に混在する煤や飛沫などが
詰まって熱風を噴射できなくなる傾向がある。

【００２２】なお、エアー供給パイプ３５の先端は複数
に分枝させてあっても良いし、先端をその内角（θ）が
９０°〜１８０°となるように閉止し、この先端部に孔
径２〜６ｍｍの噴射口３５ａを複数個形成してもよい。
先端の内角（θ）が９０°以下であっても１８０°以上
であっても、熱風噴射によって得られる減圧吸収能力が
低下する傾向がある。

【００２３】また、エアー供給パイプ３５の先端が、再
燃焼炉３０側に配置されすぎていてもまた離れすぎてい
ても、気体ミキシング能力が低下する傾向がある。さら
にまた、乾留ガス供給路１１の断面積とエアー供給パイ
プ３５の噴射口３５ａの断面積との比が５以下であって
も２０以上であっても気体ミキシング能力が低下する傾
向がある。その理由は、気体を効率的にミキシングする
ためには、乾留ガス供給路３より噴射される乾留ガスに
負荷される圧力（抵抗）を調整する必要があるためであ
り、乾留ガス供給路１１の断面積と噴射口３５ａの断面
積との比が５以下であると、乾留ガス供給路１１より噴
射される乾留ガスに負荷される圧力（抵抗）が大きすぎ
るためであり、その比が２０以上であると圧力負荷（抵
抗）が小さすぎるためである。

【００２４】このように構成した再燃焼炉３０による
と、エアー供給パイプ３５の噴射口３５ａからエアーを
噴射することで、乾留ガスとエアーとを気体ミキシン
グ、吸引減圧を行うことができ、乾留ガスを８００℃以
で分解するための燃料費の節減ができる。

【００２５】ところで、図２に示すように、再燃焼炉３
０’の内部に、ハニカム構造体３４を配設することがで
きる。このハニカム構造体３４は、耐熱ステンレス鋼
や、カーボランダム、ムライト若しくはアルミナセラミ
ックスなどから製造した耐熱性筒体３４ａ（外径２５〜
１５０ｍｍ、内径２０〜１００ｍｍ、長さ５０〜２００
ｍｍ）を互い違いに２〜６列に組み合わせて構築したブ
ロック３４ｂを、このブロック３４ｂの長さ（Ａ）以上
の距離（Ｂ）離間させて１〜３個配置したものが例示で
きる。

【００２６】このように構成した再燃焼炉３０’による
と、また、耐熱性筒体３４ａを互い違いに組み合わせて
ブロック３４ｂを構成し、ブロック３ｂをその長さ以上
離間させて配置したハニカム構造体３４を通過させるか
ら、ハニカム構造体３４を通過する過程で、ダイオキシ
ン類等の環境汚染物質や有害物質等をより完全に燃焼、
熱分解でき、これにより、環境汚染物質や有害物質等を
無毒化若しくは脱臭することができ、無煙化できるか
ら、極めて好適である。

【００２７】なお、前記エアー供給パイプ３５の噴射口
３５ａと乾留ガス供給路１１の出口との間に図示しない
気体ミキシング用羽根部材を内設すると、乾留ガスと燃
焼用エアーとの混合ガスを渦巻き状にして再燃焼炉３０
（３０’）内へ供給することができから、混合ガスを更
に均質に混合できるから、ハニカム構造体３４にて得ら
れるこれに叙上の作用に加わえ、より効率的に環境汚染
物質や有害物質等を無毒化、脱臭でき、無煙化できる。

【００２８】また、ハニカム構造体３４を通過させた約
１０００℃程度の再燃焼ガスは、炭化炉本体１０内にフ
ィードバックさせるようになっているから、炭化炉本体
１０の主要な熱源として活用され、大幅な燃焼エネルギ
ーの削減ができる。すなわち、ランニングコストを削減
できることに加え、高速炭化が可能となり、さらに設備
全体の小型化が図れるようになるのである。

【００２９】このようにして得られた炭化物（炭）は、
土壌改良剤や脱臭剤、融雪剤、水質浄化材、調湿材等と
して使用でき、廉価に提供できる。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明したとおり、本発明の過熱水
蒸気雰囲気を使用する炭化方法によると、乾留ガスを高
温に加熱するための燃料費の節減ができ、ダイオキシン
類等の環境汚染物質や有害物質等をより完全に燃焼、熱
分解できこれにより環境汚染物質や有害物質等を無毒化
若しくは脱臭することができる。

【００３１】また、炭化ボックス内にて過熱水蒸気によ
る熱対流が起きるため、過熱水蒸気熱で炭化ボックスを
迅速且つ均一に高温状態に導くことができ、無産化状態
で乾留炭化を高速で実施でき、これにより、炭化させ難
かったオガコやモミガラ等でも簡単に炭化することがで
きる。

【００３２】さらにまた、水蒸気雰囲気を使用しない炭
化方法は、炭化速度が遅いだけでなく、乾留中に発生す
るタール分やガス分が熱分解して微細微少炭となるが、
本願各請求項記載の方法によると、微細微少炭は水蒸気
と反応して二酸化炭素や一酸化炭素になることと、炭化
中のみならず炭化後に得られる炭を活性（賦活）するこ
ととが互いに相まって、より良質な炭を製造することが
できる。

【００３３】また、水蒸気による冷却効果が加わるか
ら、炭化速度と冷却速度が速まり、結果として、高速で
炭化処理できるようになり、設備全体の小型化が図れる
等、極めて実効性に優れた炭化方法である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の炭化方法を実施した一炭化炉
を概略的に示す要部断面図である。

【図２】図２は、再燃焼炉の内部に配設したハニカム構
造体を概略的に示す要部断面図である。

【符号の説明】

１…炭化炉 １０…炭化炉本体 １１…乾留ガス供給路 １１ａ…供給口 １２…煙突 １２ａ…ダンバー部材 １３…圧力調整装置 ２０…炭化ボックス ３０…再燃焼炉 ３０’…再燃焼炉 ３１…炉体 ３２…バーナー ３３…煙突 ３３ａ…ダンバー部材 ３４…ハニカム構造体 ３４ａ…耐熱性筒体 ３４ｂ…ブロック ４０…水供給装置 ４１…過熱水蒸気発生用パイプ ４１ａ…噴射口 ４２…水量調整装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 板津 博之 岐阜県美濃加茂市本郷町９丁目18番35号 信友産業株式会社内 (72)発明者 亀井 雅文 岐阜県美濃加茂市本郷町９丁目18番35号 信友産業株式会社内 (72)発明者 田口 幸示 岐阜県美濃加茂市本郷町９丁目18番35号 信友産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4H012 JA03 JA04 JA06 JA08 JA11

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】再燃焼炉を装備した炭化炉本体内に、被炭
   化物を収容した炭化ボックスが載置され、該炭化ボック
   ス内に向けて過熱水蒸気を吹き込み過熱水蒸気雰囲気に
   保持しながら前記被炭化物を炭化する炭化方法であっ
   て、 前記再燃焼炉に連通する乾留ガス供給路を介し前記炭化
   ボックスの乾留ガスを前記再燃焼炉に強制供給しこれを
   再燃焼処理することで熱風を得、得られた熱風を利用し
   て前記炭化ボックス内を過熱水蒸気雰囲気に維持するこ
   とを特徴とする過熱水蒸気雰囲気を用いた炭化方法。
2. 【請求項２】前記乾留ガス供給路の内部に、内径が２ｍ
   ｍ以上の噴射口を有するエアー供給パイプの噴射口を備
   えて、前記乾留ガスとエアーとを気体ミキシングするこ
   とを特徴とする請求項１記載の過熱水蒸気雰囲気を用い
   た炭化方法。
3. 【請求項３】前記乾留ガス供給路の断面積と前記エアー
   供給パイプの噴射口の断面積との比が５〜２０の範囲で
   あり、このエアー供給パイプ噴射口が、前記再燃焼炉の
   入口よりも手前５０〜５００ｍｍの位置に配置されてい
   ることを特徴とする請求項２記載の加熱水蒸気雰囲気を
   用いた炭化方法。
4. 【請求項４】前記再燃焼炉の内部に、外径２５〜１５０
   ｍｍ、内径２０〜１４０ｍｍ、長さ５０〜２００ｍｍの
   耐熱性筒体を互い違いに２〜６列に組み合わせてなるブ
   ロックであって該ブロックの長さ以上離間させて１〜３
   ブロックより構成してなるハニカム構造体とし、それを
   通過させ前記炭化炉本体内部にフィードバックさせるこ
   とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の過熱水
   蒸気雰囲気を用いた炭化方法。