JP2003213270A

JP2003213270A - 流動層炭化装置、流動層炭化システム、および流動層炭化物製造方法

Info

Publication number: JP2003213270A
Application number: JP2002018253A
Authority: JP
Inventors: Seiichiro Toyoda; 誠一郎豊田; Kaori Sasaki; 香織佐々木; Satoru Asano; 哲浅野
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2002-01-28
Filing date: 2002-01-28
Publication date: 2003-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】炭素収率を向上させ、さらに操業コストを低
くし、タールトラブルが発生せず、装置が大型化しても
ホットスポットが発生しにくく、撹拌装置の必要のない
炭化装置を提供する。【解決手段】流動媒体が形成する炭化室流動層により
第１原料ａ１１、ａ１２を加熱して熱分解し炭化物ｕ
１、ｕ２を製造する炭化室１と、炭化室から導入される
流動媒体ｃと、炭化室から導入される第１原料の一部ａ
１２とを受けとり、受け取った第１原料ａ１２を前記受
け取った流動媒体ｃで形成される加熱室流動層内で燃焼
し、受け取った流動媒体ｃを加熱する加熱室２と、加熱
室２で加熱された流動媒体ｃを、炭化室１に戻す流路４
と、炭化室１から排出される流動媒体ｃと炭化物ｕ１と
を分離する分離装置５４とを備える流動層炭化装置１０
１とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱した流動媒体
により形成される流動層にて廃棄物を熱分解して炭化し
炭化物を製造する流動層炭化装置、および流動層炭化物
製造方法、該流動層炭化装置を備え、該流動層炭化装置
が発生する燃焼ガスを流動化ガスとして用いた流動層炭
化システム、該流動層炭化物製造方法を備え、該流動層
炭化物製造方法にて発生する燃焼ガスを流動化ガスとし
て用いた流動層炭化プロセスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の炭化装置では、一つの方式とし
て、温度制御が容易であること、および熱源を作り出す
手間があまりかからないことから、炭化される原材を高
温の熱媒体（雰囲気ガス、流動砂等）と直接接触させて
加熱する内熱式が採用されていた。内熱式の場合、炭化
原材の炭素分の一部を利用して燃焼を起こし、このとき
に生じる燃焼熱で熱媒体を加熱し、この加熱した熱媒体
を直接原材に接触させて加熱していた。すなわち原材の
炭素分の部分燃焼熱が原材の炭化熱に利用されていた。
他の方式として、原料を加熱する熱媒体を、重油バーナ
を用いて加熱する方法、すなわち外熱式が採用されてい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上のような炭化装置
では、内熱式の場合は、炭化される原材の炭素分を燃焼
のために使用するので炭素収率が低く、外熱式の場合
は、操業コストが高かった。また、原材を加熱して、炭
化する際にタールが発生するが、このタールを除去でき
ず、後段プロセスで付着物が生じるタールトラブルが発
生するのを防ぐために、装置を定期的にタールクリーニ
ングする必要があった。さらに、特に大型の装置の場
合、装置内のホットスポットを回避するため、装置内に
回転羽根等の回転撹拌装置を設けるが、高温攪拌が行わ
れるため、回転軸の偏心による羽根と壁との摩耗や装置
の複雑化が問題となっている。

【０００４】そこで本発明は、外部供給エネルギーを極
力減らし炭素収率を向上させ、さらに操業コストを低く
し、タールトラブルが発生せず、装置が大型化してもホ
ットスポットが発生しにくく、回転撹拌装置の必要のな
い流動層炭化装置、流動層炭化物製造方法、該流動層炭
化装置を備えた流動層炭化システム、および該流動層炭
化物製造方法を備えた流動層炭化プロセスを提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明による流動層炭化装置１０１
は、例えば図１、図２に示すように、流動媒体ｃが形成
する炭化室流動層により第１原料ａ１１、ａ１２を加熱
して熱分解し炭化物ｕ１、ｕ２を製造する炭化室１と；
炭化室１から導入される流動媒体ｃと、炭化室１から導
入される第１原料ａ１１、ａ１２の一部ａ１２とを受け
とり、受け取った第１原料ａ１２を前記受け取った流動
媒体ｃで形成される加熱室流動層内で燃焼し、受け取っ
た流動媒体ｃを加熱する加熱室２と；加熱室２で加熱さ
れた流動媒体ｃを、炭化室１に戻す流路４、２５と；炭
化室１から排出される流動媒体ｃと炭化物ｕ１とを分離
する分離装置５４とを備える。

【０００６】このように構成すると、炭化室１と、加熱
室２と、流路４、２５と、分離装置５４とを備えるの
で、加熱室２で、炭化室１から導入される流動媒体ｃ
と、炭化室１から導入される第１原料ａ１１、ａ１２の
一部ａ１２とを受けとり、受け取った第１原料ａ１２を
受け取った流動媒体ｃで形成される加熱室流動層内で燃
焼し、受け取った流動媒体ｃを加熱し、加熱室２で加熱
された流動媒体ｃを、流路４、２５を通して炭化室１に
戻し、炭化室１で、流動媒体ｃが形成する炭化室流動層
により第１原料ａ１１、ａ１２を加熱して熱分解し炭化
物ｕ１、ｕ２を製造し、炭化室１から排出される流動媒
体ｃと炭化物ｕ１とを分離装置５４によって分離し、炭
化物ｕ１を得ることができる。

【０００７】加熱室２で、第１原料ａ１１、ａ１２の一
部ａ１２で流動媒体ｃを加熱するので、炭化される第１
原料ａ１１、ａ１２に含まれる炭素を燃焼させることは
なく、外部供給エネルギーを極力減らし第１原料ａ１１
の炭素収率を向上させることができ、高カロリーの炭化
物ｕ１を製造することができる。また、加熱室２で助燃
のために流動媒体ｃを加熱する設備や補助燃料の必要が
なく、操業コストを下げることができる。第１原料ａ１
１、ａ１２を熱分解、炭化するのに用いられた流動媒体
ｃと第１原料ａ１１、ａ１２の一部ａ１２とを加熱室２
に受け取らせ、第１原料ａ１１、ａ１２の一部ａ１２を
燃焼させて流動媒体ｃを加熱するので、炭化室１で第１
原料ａ１１、ａ１２を熱分解、炭化した際に流動媒体ｃ
に付着したタール分を燃焼させることができ、タールト
ラブルを回避することができる。燃焼される第１原料ａ
１１、ａ１２の一部ａ１２の量を調整することにより炭
化室１の温度を調整することができ、炭化室１内でのホ
ットスポットの発生を回避することができる。通常は、
第１原料ａ１１、ａ１２の一部ａ１２は炭化室１で炭化
され炭化物ｕ２になり、炭化物として燃焼室２に搬送さ
れ、燃焼し流動媒体ｃを加熱する。なお、炭化室１と、
加熱室２と、流路４、２５とを一つの流動層炉内に形成
してもよい。

【０００８】請求項２に係る発明による流動層炭化装置
１０１は、請求項１に記載の炭化装置において、例えば
図１に示すように、加熱室２が、外部から加熱室２に供
給された第２原料ａ２を加熱室流動層内で燃焼する。

【０００９】このように構成すると、加熱室２が、第２
原料ａ２を燃焼するので、チャーが発生しにくい第１原
料ａ１１の場合は、加熱室２で第２原料ａ２の燃焼によ
り燃焼熱を補い、加熱室２の燃焼温度を上昇させ、加熱
室２で流動媒体ｃに十分に顕熱を付与することができ、
炭化室１への顕熱供給が十分となるので、炭化室流動層
温度が高くなる。よって、炭化室１で可燃ガスｂ中のタ
ール分を十分に分解することができ、タールトラブルの
問題を回避することができる。

【００１０】また、着火性の低いチャーｈを発生する第
１原料ａ１１の場合でも、第２原料ａ２を加熱室２で燃
焼させることより、加熱室２の温度を上昇させ、チャー
ｈの燃焼速度を上昇させることにより、チャーｈを加熱
室２内で確実に燃焼させ、加熱室２での燃焼効率を維持
することができ、炭化室１への顕熱供給が十分となるの
で、炭化室流動層温度を十分に高く保持し、炭化室１で
生成される可燃ガスｂのタール含有量を大幅に減少さ
せ、ガス化により可燃ガスｂがもたらすタールトラブル
の問題を回避することができる。

【００１１】請求項３に係る発明による流動層炭化装置
１０１は、請求項１または請求項２に記載の流動層炭化
装置において、例えば図１に示すように、炭化室１が、
炭化室流動層を形成する流動媒体ｃと、所定のサイズ以
下の第１原料ａ１２とを加熱室２に向けて通過させるス
クリーン５２を有する。

【００１２】このように構成すると、炭化室１がスクリ
ーン５２を有するので、流動媒体ｃと、所定のサイズ以
下の第１原料ａ１２とが、炭化室１から加熱室２に移送
されて、加熱、燃焼され、所定のサイズより大きい原料
ａ１１は、炭化室１から加熱室２に移送されず炭化室１
で炭化されることができる。所定のサイズとは、炭化し
た際、炭化物として取り出したいサイズ以下になる原料
のサイズをいう。

【００１３】請求項４に係る発明による流動層炭化装置
１０１は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載
の流動層炭化装置において、例えば図１、図５、図６に
示すように、スクリーン５２に向けて、スクリーン５２
を通過する前の炭化室流動層を形成する流動媒体ｃおよ
び第１原料ａ１２を攪拌する攪拌流体ｓを噴射する噴射
装置５７Ａ、Ｂを備える。

【００１４】このように構成すると、噴射装置５７Ａ、
Ｂを備えるので、噴射装置５７Ａ、Ｂによって、スクリ
ーン５２に向けて、スクリーン５２を通過する前の流動
媒体ｃおよび第１原料ａ１２を攪拌する攪拌流体ｓを噴
射することができ、スクリーン５２の流動媒体ｃおよび
第１原料ａ１２による詰まりを防止することができる。

【００１５】上記目的を達成するために、請求項５に係
る発明による流動層炭化システム８０１は、例えば図８
に示すように、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に
記載の流動層炭化装置７０１を備え；炭化室６０１が、
炭化物ｕ１、ｕ２を製造するに際し、可燃ガスｂを生成
し；可燃ガスｂを導入し、可燃ガスｂの少なくとも一部
を燃焼させて、燃焼ガスｅを生成する燃焼ガス発生装置
６７１と；燃焼ガスｅを炭化室６０１に導入する第１導
入経路６７３とをさらに備え；炭化室６０１が、炭化室
６０１に導入された燃焼ガスｅを炭化室流動層を形成す
る流動化ガスとして使用する。

【００１６】このように構成すると、燃焼ガス発生装置
６７１と、第１導入経路６７３とを備えるので、燃焼ガ
ス発生装置６７１に、炭化室６０１で生成した可燃ガス
ｂを導入し、燃焼ガス発生装置６７１で可燃ガスｂの少
なくとも一部を燃焼させて、燃焼ガスｅを生成し、生成
した燃焼ガスｅを第１導入経路６７３を経て炭化室６０
１に導入し、炭化室６０１が、炭化室６０１に導入され
た燃焼ガスｅを炭化室流動層を形成する流動化ガスとし
て使用する。

【００１７】請求項６に係る発明による流動層炭化シス
テム８０１は、例えば図８に示すように、炭化室６０１
が、炭化物ｕ１、ｕ２を製造するに際し、可燃ガスｂを
生成し；可燃ガスｂの少なくとも一部を導入し、導入さ
れた可燃ガスｂを燃焼させて、燃焼ガスｅを生成する燃
焼ガス発生装置６７１と；燃焼ガスｅを加熱室６０２に
導入する第２導入経路６７４とをさらに備え；加熱室６
０２が、加熱室６０２に導入された燃焼ガスｅを前記加
熱室流動層を形成する流動化ガスとして使用する。

【００１８】このように構成すると、燃焼ガス発生装置
６７１と、第２導入経路６７４とを備えるので、燃焼ガ
ス発生装置６７１に、炭化室６０１で生成した可燃ガス
ｂの少なくとも一部を導入し、燃焼ガス発生装置６７１
で、導入した可燃ガスｂを燃焼させて、燃焼ガスｅを生
成し、生成した燃焼ガスｅを第２導入経路６７４を経て
加熱室６０２に導入し、加熱室６０２が、加熱室６０２
に導入された燃焼ガスｅを加熱室流動層を形成する流動
化ガスとして使用する。

【００１９】上記目的を達成するために、請求項７に係
る発明による流動層炭化物製造方法は、例えば図１に示
すように、原料ａ１１、ａ１２を供給する供給工程と；
流動媒体ｃを流動化させて加熱室流動層を形成し、前記
供給行程で供給された原料ａ１１、ａ１２の一部ａ１２
を燃焼して、流動媒体ｃを加熱する加熱工程と；前記加
熱工程で加熱された流動媒体ｃを前記加熱室流動層から
導入し、導入した流動媒体ｃを流動化させて炭化室流動
層を形成し、前記供給工程で供給された原料ａ１１、ａ
１２を熱分解し炭化する炭化工程と；前記炭化工程で炭
化され、前記炭化室流動層から排出された炭化物ｕ１
と、前記炭化室流動層から排出された流動媒体ｃとを分
離する分離工程とを備える。

【００２０】上記目的を達成するために、請求項８に係
る発明による流動層炭化物製造方法は、例えば図１に示
すように、原料ａ１１と、該原料ａ１１より小さい小原
料ａ１２とを供給する供給工程と；前記原料ａ１１と、
小原料ａ１２とを選り分ける選別工程と；前記選別行程
で選り分けられた小原料ａ１２を流動媒体ｃが形成する
加熱室流動層内で燃焼して、前記流動媒体ｃを加熱する
加熱工程と；前記加熱工程で加熱された流動媒体ｃを炭
化室流動層内に導入し、前記供給工程で供給された原料
ａ１１を熱分解し炭化する炭化工程と；前記炭化工程で
製造され、前記炭化室流動層から排出された炭化物ｕ１
と、前記炭化室流動層から排出された流動媒体ｃとを分
離する分離工程とを備える。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。なお、各図において互い
に同一あるいは相当する部材には同一符号を付し、重複
した説明は省略する。

【００２２】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る
に流動層炭化装置としての統合型炭化炉１０１の構成を
示すブロック図である。統合型炭化炉１０１は、炭化室
１と、加熱室としてのチャー燃焼室２と、熱回収室３と
を含んで構成される。炭化室１は、流動媒体ｃを流動化
し、第１原料としての、あるいは原料としての破砕木材
ａ１１を熱分解して炭化し炭化物ｕ１とし、第１原料と
しての、あるいは原料としての、あるいは小原料として
の廃棄物ａ１２を熱分解して炭化し炭化物ｕ２とする。
チャー燃焼室２は、流動媒体ｃを流動化し、後述のよう
に炭化室１から送られる炭化物ｕ２、流動媒体ｃに付着
したチャー、タール分を燃焼し、炭化物ｕ２、チャー、
タール分の燃焼熱で流動媒体ｃを加熱する。熱回収室３
は、層内伝熱管４１を介して流動媒体ｃから熱を回収す
る。なお、廃棄物ａ１２は、破砕木材ａ１１より小さい
サイズを有し、炭化物ｕ２は、炭化物ｕ１より小さいサ
イズを有し、粒径が小さい。

【００２３】炭化室１と、チャー燃焼室２を連通する後
述の開口部２１にはスクリーン５２がセットしてあり、
スクリーン５２は所定のメッシュを有する。所定のメッ
シュとは、炭化物ｕ１より粒径の小さい炭化物ｕ２およ
び流動媒体ｃ（好適には流動砂）はスクリーン５２を通
過することができ、炭化物ｕ１は通過できないように設
定されたメッシュである。

【００２４】炭化室１内のスクリーン５２の近傍には撹
拌流体としての水蒸気ｓを噴射する噴射装置５７Ａが設
けられ、チャー燃焼室２内のスクリーン５２の近傍には
撹拌流体としての水蒸気ｓを噴射する噴射装置５７Ｂが
設けられている。噴射装置５７Ａが水蒸気ｓを噴射する
方向は、噴射装置５７Ａからスクリーン５２に向かう方
向であって炭化室１側からチャー燃焼室側にスクリーン
５２を通過する方向、スクリーン５２とは反対側に向か
う方向、スクリーン５２の周囲に向かう方向の、３つの
方向である。一方、噴射装置５７Ｂが水蒸気ｓを噴射す
る方向は、噴射装置５７Ｂからスクリーン５２に向かう
方向であってチャー燃焼室２側から炭化室１側にスクリ
ーン５２を通過する方向である。噴射装置５７Ａ、Ｂの
具体的構成については、後述する。

【００２５】噴射装置５７Ａ、Ｂの水蒸気ｓの噴射方向
は、さらに、スクリーン５２に平行な方向に対して、ス
クリーン５２に近づく方向に角度を持つ方向、あるいは
スクリーン５２から離れる方向に角度を持つ方向を含む
ようにするとよい。噴射は、間欠的に行ってもよく、流
動媒体ｃを流動化する流動化流体ｇ１、ｇ２の噴射速度
より早い噴射速度で行ってもよい。噴射速度が周期的に
変化するように行ってもよい。

【００２６】炭化室１は、炭化原材である破砕木材ａ１
１を投入する第１投入口１６と、その他の燃料としての
廃棄物ａ１２を投入する第２投入口２６と、炭化物ｕ１
を排出する炭化物排出口３３と、流動化媒体である水蒸
気ｇ１を吹き出す散気坂１７と、炭化室１から炉外に排
出された流動媒体ｃを炭化室１に戻す第１流動媒体戻し
口２９とを含んで構成される。なお、破線にて図示する
ように、燃料としての廃棄物ａ２を直接チャー燃焼室２
に外部から供給してもよい。

【００２７】チャー燃焼室２は、不燃物ｄを排出する不
燃物排出口３４と、流動化媒体である空気ｇ２を吹き出
す散気坂１８と、チャー燃焼室２から炉外に排出された
流動媒体ｃをチャー燃焼室２に戻す第２流動媒体戻し口
３１とを含んで構成される。熱回収室３は、流動化媒体
である空気ｇ２を吹き出す散気坂２０を含んで構成され
る。

【００２８】第１投入口１６には、第１定量供給装置２
３の一端が接続され、第１定量供給装置２３の他端には
第１ホッパ２４が接続されている。第１ホッパ２４に投
入された原料である破砕木材ａ１１は、第１定量供給装
置２３によって一定量が第１投入口１６から炭化室１に
供給される。

【００２９】第２投入口２６には、第２定量供給装置２
７の一端が接続され、第１定量供給装置２７の他端には
第２ホッパ２８が接続されている。第２ホッパ２８に投
入された廃棄物ａ１２は、第２定量供給装置２７によっ
て一定量が第２投入口２６から炭化室１に供給される。

【００３０】炭化物排出口３３は、炭化室１の炉底に形
成され、炭化物ｕ１と共に流動媒体ｃを排出する。炭化
物排出口３３は、第１排出シュート３５により炭化物排
出装置５３に接続される。炭化物排出装置５３は、スク
リューコンベアであり、スクリューを軸の回りに巻き付
けた構造をしている。当該軸は、パイプ形状であり、内
部を冷却水が貫通する構造になっており、一方の軸端が
不図示の連結部品により冷却水供給配管６５、冷却水戻
り配管６６に接続され、炭化物排出装置５３により搬送
されている被搬送物が冷却水ｗにより冷却されるよう構
成されている。炭化物排出装置５３は、さらに分離装置
としての第１分級装置５４に接続される。

【００３１】炭化物排出口３３を出た炭化物ｕ１と流動
媒体ｃは第１排出シュート３５により炭化物排出装置５
３に導かれ、炭化物排出装置５３により冷却され、次に
第１分級装置５４に入り流動媒体ｃと炭化物ｕ１とに分
級される。

【００３２】不燃物排出口３４は、チャー燃焼室２の炉
底に形成され、不燃物ｄと共に流動媒体ｃを排出する。
不燃物排出口３４は、第２排出シュート３０により流動
媒体排出装置５８に接続される。流動媒体排出装置５８
は、流動媒体排出装置５３と同じ構造をしており、一方
の軸端が冷却水供給配管６６、冷却水戻り配管６７に接
続されている。流動媒体排出装置５８は、さらに分離装
置としての第２分級装置５９に接続される。

【００３３】不燃物排出口３４を出た流動媒体ｃと不燃
物ｄは、第２排出シュート３０により流動媒体排出装置
５８に導かれ、流動媒体排出装置５８により冷却され、
次に第２分級装置５９に入り流動媒体ｃと不燃物ｄとに
分級される。

【００３４】第１分級装置５４により分級された流動媒
体ｃは、第１分級装置５４の小粒径側出口６１と第１流
動媒体戻し口２９とを連結する第１戻り配管１１２を通
り、流動媒体ｃを上昇させる不図示の流動媒体上昇機構
により、第１分級装置５４から第１流動媒体戻し口２９
を経て炭化室１に戻る。第２分級装置５９により分級さ
れた流動媒体ｃは、第２分級装置５９の小粒径側出口６
３と第２流動媒体戻し口３１とを連結する第２戻り配管
１１５を通り、流動媒体ｃを上昇させる不図示の流動媒
体上昇機構により、第２分級装置５９から第２流動媒体
戻し口３１を経てチャー燃焼室２に戻る。

【００３５】第１分級装置５４により分離された炭化物
ｕ１は、第１分級装置５４の大粒径側出口６２を出てシ
ュート１１３を通って回収箱３２へ送られ、回収され
る。第２分級装置５９により分離された不燃物ｄは、第
２分級装置５９の大粒径側出口６４を出てシュート１１
６によって外部に搬送され、例えば埋立処理される。第
１分級装置５４、第２分級装置５９の分流粒径は、本実
施の形態の場合同一であり流動媒体ｃの粒径とするとよ
い。流動媒体ｃの粒径は、２〜５ｍｍ（例えば３ｍｍ）
とするとよい。

【００３６】ここで図２の概念的断面図を参照して統合
型炭化炉１０１について説明する。本統合型炭化炉１０
１は、熱分解して炭化、炭化した炭化物の燃焼、燃焼し
た熱の熱回収の３つの機能をそれぞれ担当する炭化室
１、加熱室としてのチャー燃焼室２、熱回収室３を備
え、例えば全体が円筒形又は矩形の柱状形を成した炉体
内に収納されている。炭化室１、チャー燃焼室２、熱回
収室３は仕切壁１１、１２、１３、１４、１５で分割さ
れており、それぞれの底部に流動媒体ｃを含む濃厚層で
ある流動層が形成される。各室の流動層、即ち炭化室流
動層、加熱室流動層としてのチャー燃焼室流動層、熱回
収室流動層の流動媒体ｃを流動させるために、各室１、
２、３の底である炉底には、流動媒体ｃ中に流動化ガス
ｇ１、ｇ２（炭化室に吹き込む流動化ガスｇ１は、水蒸
気）を吹き込む散気装置が設けられている。散気装置は
炉底部に敷かれた、例えば多孔板としての散気板を含ん
で構成され、該散気板を広さ方向に区分して複数の部屋
に分割されており、各室内の各部の空塔速度を変えるた
めに、散気装置の各部屋から散気板を通して吹き出す流
動化ガスの流速を変化させるように構成している。空塔
速度が室の各部で相対的に異なるので各室内の流動媒体
も室の各部で流動状態が異なり、そのため内部旋回流が
形成される。また室の各部で流動状態が異なるところか
ら、内部旋回流は、炉内の各室を循環する。図中、散気
装置に示すハッチング付き矢印の大きさは、吹き出され
る流動化ガスの流速を示している。例えば２ｂで示す箇
所の太い矢印は、２ａで示す箇所の細い矢印よりも流速
が大きい。

【００３７】炭化室１とチャー燃焼室２の間は仕切壁１
１および仕切壁１５で仕切られ、チャー燃焼室２と熱回
収室３の間は仕切壁１２で仕切られ、炭化室１と熱回収
室３の間は仕切壁１３で仕切られている（なお本図は、
炉を平面的に展開して図示しているため、仕切壁１１は
炭化室１とチャー燃焼室２の間にはないかのように、ま
た仕切壁１３は炭化室１と熱回収室３の間にはないかの
ように示されている）。即ち、統合型炭化炉１０１は、
各室が別々の炉として構成されておらず、一つの炉とし
て一体に構成されている。更に、チャー燃焼室２の炭化
室１と接する面の近傍には、流動媒体ｃが下降するべく
流路としての沈降チャー燃焼室４を設ける。即ち、チャ
ー燃焼室２は沈降チャー燃焼室４と沈降チャー燃焼室４
以外のチャー燃焼室本体部とに分かれる。このため、沈
降チャー燃焼室４をチャー燃焼室２の他の部分（チャー
燃焼室本体部）と仕切るための仕切壁１４が設けられて
いる。また沈降チャー燃焼室４と炭化室１は、仕切壁１
５で仕切られている。

【００３８】ここで、流動層と界面について説明する。
流動層は、その鉛直方向下方部にある、流動化ガスによ
り流動状態に置かれている流動媒体（例えば珪砂）ｃを
濃厚に含む濃厚層と、その濃厚層の鉛直方向上方部にあ
る流動媒体ｃと多量のガスが共存し、流動媒体ｃが勢い
よくはねあがっているスプラッシュゾーンとからなる。
流動層の上方即ちスプラッシュゾーンの上方には流動媒
体ｃをほとんど含まずガスを主体とするフリーボード部
がある。界面は、ある厚さをもった前記スプラッシュゾ
ーンをいうが、またスプラッシュゾーンの上面と下面
（濃厚層の上面）との中間にある仮想的な面ととらえて
もよい。

【００３９】また「流動層の界面より鉛直方向上方にお
いてはガスの流通がないように仕切壁により仕切られ」
というとき、さらに界面より下方の濃厚層の上面より上
方においてガスの流通がないようにするのが好ましい。

【００４０】炭化室１とチャー燃焼室２の間の仕切壁１
１は、炉の天井１９から炉底（散気装置の散気板）に向
かってほぼ全面的に仕切っているが、下端は炉底に接す
ることはなく、炉底近傍に開口部２１がある。開口部２
１には、粒径の小さい炭化物ｕ２および流動媒体ｃは通
過するが、粒径の大きい炭化物ｕ１は通過しないクリー
ン５２がはめ込まれている。但しこの開口部２１の上端
が、炭化室流動層界面、チャー燃焼室流動層界面のいず
れの界面よりも上部にまで達することはない。さらに好
ましくは、開口部２１の上端が、炭化室流動層の濃厚層
の上面、チャー燃焼室流動層の濃厚層の上面のいずれよ
りも上部にまで達することはないようにする。言い換え
れば、開口部２１は、常に濃厚層に潜っているように構
成するのが好ましい。即ち、炭化室１とチャー燃焼室２
とは、少なくともフリーボード部においては、さらに言
えば界面より上方においては、さらに好ましくは濃厚層
の上面より上方ではガスの流通がないように仕切壁によ
り仕切られていることになる。

【００４１】またチャー燃焼室２と熱回収室３の間の仕
切壁１２はその上端が界面近傍、即ち濃厚層の上面より
は上方であるが、スプラッシュゾーンの上面よりは下方
に位置しており、仕切壁１２の下端は炉底近傍までであ
り、仕切壁１１と同様に下端が炉底に接することはな
く、炉底近傍に濃厚層の上面より上方に達することのな
い開口部２２がある。言い換えれば、チャー燃焼室２と
熱回収室３の間は流動層部のみ仕切壁１２で仕切られて
おり、その仕切壁１２の炉床面近傍には開口部２２を有
し、チャー燃焼室２の流動媒体ｃは仕切壁１２の上部か
ら熱回収室３に流入し、仕切壁１２の炉床面近傍の開口
部２２を通じて再びチャー燃焼室２に戻る循環流を有す
るように構成されている。

【００４２】炭化室１と熱回収室３の間の仕切壁１３は
炉底から炉の天井１９にわたって完全に仕切っている。
沈降チャー燃焼室４を設けるべくチャー燃焼室２内を仕
切る仕切壁１４の上端は流動層の界面近傍で、下端は炉
底に接している。仕切壁１４の上端と流動層との関係
は、仕切壁１２と流動層との関係と同様である。沈降チ
ャー燃焼室４と炭化室１を仕切る仕切壁１５は、仕切壁
１１と同様であり、炉の天井から炉底に向かってほぼ全
面的に仕切っており、下端は炉底に接することはなく、
炉底近傍に流路としての開口部２５があり、この開口部
２５の上端が濃厚層の上面より下にある。即ち、開口部
２５と流動層の関係は、開口部２１と流動層の関係と同
様である。

【００４３】炭化室１に投入された破砕木材ａ１１およ
び廃棄物ａ１２は、炭化室１内で流動媒体ｃから熱を受
け、熱分解、炭化され、可燃ガスｂが発生する。典型的
には、破砕木材ａ１１および廃棄物ａ１２は、炭化室１
では燃焼はせず、いわゆる乾留され炭化され、破砕木材
ａ１１から炭化物ｕ１が廃棄物ａ１２から炭化物ｕ２が
生成する。但し、小さい原料ａ１２から炭化物ｕ２が、
大きい廃棄物ａ１２から炭化物ｕ１が生成する場合があ
ってもよいが、本実施の形態では、説明上考慮しない。
破砕木材ａ１１から生成した炭化物ｕ１は、炭化室１の
炉底に設けた炭化物排出口３３から流動媒体ｃと共に排
出する。廃棄物ａ１２から生成した炭化物ｕ２は、流動
媒体ｃと共に仕切壁１１の下部にある開口部２１からチ
ャー燃焼室２に流入する。開口部２１には、スクリーン
５２が設けてあるので、粒径の大きい炭化物ｕ１はスク
リーン５２を通過せず、粒径の小さい炭化物ｕ２、流動
媒体ｃがスクリーン５２を通過する。このようにして炭
化室１から導入され、炭化した炭化物ｕ２はチャー燃焼
室２で燃焼してチャー燃焼室２内の流動媒体ｃを加熱す
る。流動媒体ｃが加熱されるので、炭化室１における破
砕木材ａ１１、廃棄物ａ１２の熱分解、炭化により流動
媒体ｃに付着したチャー、タール分が燃焼する。チャー
燃焼室２で炭化物ｕ２の燃焼熱、チャー、タール分の燃
焼熱によって加熱された流動媒体ｃは仕切壁１２の上端
を越えて熱回収室３に流入し、熱回収室３内で界面より
も下方にあるように配設された層内伝熱管４１で収熱さ
れ、冷却された後、再び仕切壁１２の下部に形成された
開口部２２を通ってチャー燃焼室２に流入する。

【００４４】ここで、熱回収室３は本発明の実施の形態
である統合型炭化炉１０１において必須ではない。即
ち、炭化室１で主として揮発成分がガス化し可燃ガスｂ
となった後に残る主としてカーボンからなる炭化物ｕ１
の量と、チャー燃焼室２で流動媒体ｃを加熱するのに必
要とされる炭化物ｕ２の量がほぼ等しければ、流動媒体
から熱を奪うことになる熱回収室３は不要である。また
前記炭化物ｕ１の量と炭化物ｕ２の量との差が小さけれ
ば、例えば、炭化室１でのガス化温度が高目になり、炭
化室１で発生するＣＯガスの量が増えるという形で、バ
ランス状態が保たれる。

【００４５】しかしながら図２に示すように熱回収室３
を備える場合は、発熱量の大きい廃プラスチックから発
熱量の小さい都市ゴミまで幅広く多種類の廃棄物または
燃料に対応することができ、廃棄物ａ１２として使用で
きる。即ち、どのような廃棄物を廃棄物ａ１２として使
用しても、熱回収室３における熱回収量を加減すること
により、チャー燃焼室２の燃焼温度を適切に調節し、流
動媒体ｃの温度を適切に保つことができる。

【００４６】一方チャー燃焼室２で加熱された流動媒体
ｃ、またチャー、タール分の除去された流動媒体ｃは、
仕切壁１４の上端を越えて沈降チャー燃焼室４に流入
し、次いで仕切壁１５の下部にある開口部２５から炭化
室１に流入する。

【００４７】ここで、各室間の流動媒体ｃの流動状態及
び移動について説明する。炭化室１の内部で沈降チャー
燃焼室４との間の仕切壁１５に接する面の近傍は、沈降
チャー燃焼室４の流動化と比べて強い流動化状態が維持
される強流動化域１ｂになっている。全体としては投入
された破砕木材ａ１１、廃棄物ａ１２と流動媒体ｃの混
合拡散が促進される様に、場所によって流動化ガスの空
塔速度を変化させるのがよく、一例として図２に示した
ように強流動化域１ｂの他に弱流動化域１ａを設けて旋
回流を形成させるようにする。

【００４８】チャー燃焼室２は中央部に弱流動化域２
ａ、周辺部に強流動化域２ｂを有し、流動媒体ｃおよび
チャーが内部旋回流を形成している。炭化室１、チャー
燃焼室２内の強流動化域の流動化速度は５Umf以上、弱
流動化域の流動化速度は５Umf以下とするのが好適であ
るが、弱流動化域と強流動化域に相対的な明確な差を設
ければ、この範囲を超えても特に差し支えはない。チャ
ー燃焼室２内の熱回収室３、および沈降チャー燃焼室４
に接する部分には強流動化域２ｂを配するようにするの
がよい。また必要に応じて炉底には弱流動化域側から強
流動化域側に下るような勾配を設けるのがよい（不図
示）。ここで、Umfとは最低流動化速度（流動化が開始
される速度）を１Umfとした単位である。即ち、５Umfは
最低流動化速度の５倍の速度である。

【００４９】このように、チャー燃焼室２と熱回収室３
との仕切壁１２近傍のチャー燃焼室側の流動化状態を熱
回収室３側の流動化状態よりも相対的に強い流動化状態
に保つことによって、流動媒体ｃは仕切壁１２の流動層
の界面近傍にある上端を越えてチャー燃焼室２側から熱
回収室３の側に流入し、流入した流動媒体ｃは熱回収室
３内の相対的に弱い流動化状態即ち高密度状態のために
下方（炉底方向）に移動し、仕切壁１２の炉底近傍にあ
る下端（の開口部２２）をくぐって熱回収室３側からチ
ャー燃焼室２の側に移動する。

【００５０】同様に、チャー燃焼室２の本体部と沈降チ
ャー燃焼室４との仕切壁１４近傍のチャー燃焼室本体部
側の流動化状態を沈降チャー燃焼室４側の流動化状態よ
りも相対的に強い流動化状態に保つことによって、流動
媒体ｃは仕切壁１４の流動層の界面近傍にある上端を越
えてチャー燃焼室２本体部の側から沈降チャー燃焼室４
の側に移動流入する。沈降チャー燃焼室４の側に流入し
た流動媒体ｃは、沈降チャー燃焼室４内の相対的に弱い
流動化状態即ち高密度状態のために下方（炉底方向）に
移動し、仕切壁１５の炉底近傍にある下端（の開口部２
５）をくぐって沈降チャー燃焼室４側から炭化室１側に
移動する。なおここで、炭化室１と沈降チャー燃焼室４
との仕切壁１５近傍の炭化室１側の流動化状態は沈降チ
ャー燃焼室４側の流動化状態よりも相対的に強い流動化
状態に保たれている。これにより流動媒体ｃの沈降チャ
ー燃焼室４から炭化室１への移動を誘引作用により助け
る。

【００５１】同様に、炭化室１とチャー燃焼室２との間
の仕切壁１１近傍のチャー燃焼室２側の流動化状態は炭
化室１側の流動化状態よりも相対的に強い流動化状態に
保たれている。したがって、流動媒体ｃは仕切壁１１の
流動層の界面より下方、好ましくは濃厚層の上面よりも
下方にある（濃厚層に潜った）開口部２１を通してチャ
ー燃焼室２の側に流入する。

【００５２】熱回収室３は全体が均等に流動化され、通
常は最大でも熱回収室に接したチャー燃焼室２の流動化
状態より弱い流動化状態となるように維持される。従っ
て、熱回収室３の流動化ガスの空塔速度は０〜３Umfの
間で制御され、流動媒体ｃは緩やかに流動しながら沈降
流動層を形成する。なおここで０Umfとは、流動化ガス
が止まった状態である。このような状態にすれば、熱回
収室３での熱回収を最小にすることができる。すなわ
ち、熱回収室３は流動媒体ｃの流動化状態を変化させる
ことによって回収熱量を最大から最小の範囲で任意に調
節することができる。また、熱回収室３では、流動化を
室全体で一様に発停あるいは強弱を調節してもよいが、
その一部の領域の流動化を停止し他を流動化状態に置く
こともできるし、その一部の領域の流動化状態の強弱を
調節してもよい。

【００５３】粒径の大きい炭化物ｕ１は、炭化室１の炉
底に設けた炭化物排出口３３から排出する。また、各室
の炉底面は水平でもよいが、流動媒体ｃの流れの滞留部
を作らないようにするために、炉底近傍の流動媒体ｃの
流れに従って、炉底を傾斜させてもよい。なお、不燃物
排出口は、チャー燃焼室２だけでなく熱回収室３の炉底
に設けてもよい。

【００５４】炭化室１の流動化ガスとして最も好ましい
のは可燃ガスｂを昇圧してリサイクル使用することであ
る。このようにすれば炭化室１から出るガスは純粋に炭
化用木材ａ１１から発生したガスのみとなり、非常に高
品質のガスを得ることができる。また、本実施の形態の
ように水蒸気を使用してもよいし、他に炭酸ガス（ＣＯ
_２）あるいはチャー燃焼室２から得られる燃焼排ガス
等、できるだけ酸素を含まないガス（無酸素ガス）を用
いるのがよい。ガス化の際の吸熱反応によって流動媒体
ｃの層温が低下する場合は、必要に応じて熱分解温度よ
り温度の高い燃焼排ガスを供給するか、あるいは無酸素
ガスに加えて、酸素もしくは酸素を含むガス、例えば空
気を供給して可燃ガスｂの一部を燃焼させるようにして
も良い。チャー燃焼室２に供給する流動化ガスｇ２は、
チャー燃焼に必要な酸素を含むガス、本実施の形態のよ
うに空気を使用してもよく、他に酸素と水蒸気の混合ガ
スを供給してもよい。廃棄物ａ１２の発熱量（カロリ
ー）が低い場合は、酸素量を多くする方が好ましく、酸
素をそのまま供給する。また熱回収室３に供給する流動
化ガスは、本実施の形態のように空気を使用してもよ
く、他に水蒸気、燃焼排ガス等を用いてもよい。

【００５５】炭化室１とチャー燃焼室２の流動層の上面
（スプラッシュゾーンの上面）より上方の部分すなわち
フリーボード部は完全に仕切壁１１、１５で仕切られて
いる。さらに言えば、流動層の濃厚層の上面より上方の
部分すなわちスプラッシュゾーン及びフリーボード部は
完全に仕切壁で仕切られているので、チャー燃焼室２と
炭化室１のそれぞれのフリーボード部の圧力のバランス
が多少乱れても、双方の流動層の界面の位置の差、ある
いは濃厚層の上面の位置の差、即ち層高差が多少変化す
るだけで乱れを吸収することができる。即ち、炭化室１
とチャー燃焼室２とは、仕切壁１１、１５で仕切られて
いるので、それぞれの室の圧力が変動しても、この圧力
差は層高差で吸収でき、どちらかの層が開口部２１、２
５の上端に下降するまで吸収可能である。従って、層高
差で吸収できるチャー燃焼室２と炭化室１のフリーボー
ドの圧力差の上限値は、互いを仕切る仕切壁１１、１５
の下部の開口部２１、２５の上端からの、炭化室流動層
のヘッドと、チャー燃焼室流動層のヘッドとのヘッド差
にほぼ等しい。

【００５６】炭化室２に噴射装置５７Ａ（図５参照）
が、チャー燃焼室２に噴射装置５７Ｂ（図５参照）が設
けられ、噴射装置５７Ａ、Ｂからそれぞれスクリーン５
２、スクリーン５２近傍に向けて水蒸気ｓを噴射し、ス
クリーン５２に詰まりが生じることを防いでいるので、
炭化物ｕ２、流動媒体ｃが、炭化室１からスクリーン５
２を通ってチャー燃焼室２にスムーズに移動する。噴射
装置５７Ａ、Ｂの具体的構成は、後述の鉛直方向に中心
線を有する円筒型の炉からなるに統合型炭化炉３０１
（図５、６）に関する説明の箇所で説明する。

【００５７】以上説明した統合型炭化炉１０１では、一
つの流動層炉の内部に、炭化室１、チャー燃焼室２、熱
回収室３の３つを、それぞれ隔壁を介して設け、更にチ
ャー燃焼室２と炭化室１、チャー燃焼室２と熱回収室３
はそれぞれ隣接して設けられている。この統合型炭化炉
１０１は、チャー燃焼室２と炭化室１間に大量の流動媒
体循環を可能にしているので、流動媒体ｃの顕熱だけで
ガス化のための熱量を充分に供給できる。

【００５８】さらに以上の統合型炭化炉１０１では、燃
焼ガスｅと可燃ガスｂの間のシールが完全にされるの
で、燃焼ガスｅと可燃ガスｂが混ざることがなく、可燃
ガスｂの性状を低下させることもない。

【００５９】また、熱媒体としての流動媒体ｃと炭化物
ｕ２は炭化室１側からチャー燃焼室２側に流入するよう
になっており、さらに同量の流動媒体ｃがチャー燃焼室
２側から炭化室１側に戻るように構成されているので、
自然にマスバランスがとれ、流動媒体ｃをチャー燃焼室
２側から炭化室１側に戻すために、コンベヤ等を用いて
機械的に搬送する必要もなく、高温粒子のハンドリング
の困難さ、顕熱ロスが多いといった問題もない。

【００６０】以上説明した統合型炭化炉１０１の、具体
的運転について説明する。統合型炭化炉１０１の炭化室
１に供給された破砕木材ａ１１および廃棄物ａ１２は、
熱分解により可燃ガスｂ、炭化物ｕ１、炭化物ｕ２、灰
分に分解される。破砕木材ａ１１は、５０ｍｍ角から１
００ｍｍ角の大きさに破砕されたものを使用するとよ
い。廃棄物ａ１２としては、廃プラスチック、廃タイ
ヤ、カーシュレッダーダスト、木質系廃棄物、一般廃棄
物、ＲＤＦ、石炭、重質油、タール、バイオマス等、あ
る程度の高発熱量を有する有機性廃棄物または通常燃料
と呼ばれるものであることが望ましい。本実施の形態で
は、廃棄物ａ１２は、破砕木材ａ１１よりサイズが小さ
い。よって、炭化物ｕ２は、炭化物ｕ１よりサイズが小
さい。

【００６１】炭化室１における熱分解によって破砕木材
ａ１１から生成した炭化物ｕ１は、粒子径が十分大きく
可燃ガスｂに同伴されることはなく、またスクリーン５
２を通過することはできない。スクリーン５２で通過す
る炭化物のサイズによる選別が行われる。廃棄物ａ１２
から生成した炭化物ｕ２のうち、粒子径が大きく可燃ガ
スｂに同伴されないものは、スクリーン５２を通過し
て、流動媒体ｃとともにチャー燃焼室２に移送される。
チャー燃焼室２では、流動化ガスｇ２として空気を用
い、炭化物ｕ２を完全燃焼させる。空気の他、酸素富化
空気または酸素等の有酸素ガスを用いてもよい。炭化物
ｕ２の燃焼によって発生した熱量の一部は、炭化室１へ
循環して戻される流動媒体ｃの顕熱として炭化室１に供
給され、炭化室１における熱分解に必要な熱量として用
いられる。

【００６２】この方法によれば、破砕木材ａ１１および
廃棄物ａ１２の熱分解により発生したチャー、タール分
は、流動媒体ｃに付着し、チャー、タール分の付着した
流動媒体ｃはチャー燃焼室２に移送され、チャー燃焼室
２にてチャー、タール分が燃焼するので、炭化物ｕ１、
可燃ガスｂに含まれるチャー、タール分はごく僅かであ
る。よって、装置の定期的なタールクリーニングは不要
であり、またタールトラブルを回避することができる。
また、廃棄物ａ１２の供給量を変えることにより、ある
いは熱回収室３において回収する熱の量を変えることに
より、チャー燃焼室２で流動媒体ｃに与えられる顕熱の
量を変えることができ、炭化室１の温度を制御すること
ができる。よって、炭化室１でホットスポットが生じる
ことを回避することができ、炭化室１でクリンカが生成
することによる流動化阻害を回避することができ、装置
を大型化しても、従来型の炭化炉とは違い、ホットスポ
ットを回避するための回転攪拌機を炭化炉内に設ける必
要がない。

【００６３】炭化室１の流動層温度を実用上任意に制御
することができるので、炭化室１の高温運転（例えば７
００℃以上、好ましくは８００℃以上）を行い、タール
生成量を減少させ、タールトラブルを回避することがで
きる。同時に、タール２次分解（タール（液体、蒸気）
からチャー（固体）へ移行）を促進させ、原料である破
砕木材ａ１１の炭素収率を向上させることができる。さ
らに高温炭化を行うことにより炭化時間を短縮すること
ができるので、炭化物ｕ１製造量の増大、装置の縮小化
が可能である。

【００６４】また、炭化室１の低温運転（例えば６００
℃以下）を行い、生成した可燃ガスｂから木酢液を採取
するために破砕木材ａ１１の最適な乾留温度を実現させ
ることができる。低温運転の場合、炭化室１におけるタ
ールの生成量が増加するが、タールは流動媒体ｃに付着
し、タールの付着した流動媒体ｃはチャー燃焼室２に移
送され、チャー燃焼室２で燃焼させることができるの
で、タールトラブルの可能性は少ない。破砕木材ａ１１
の炭化と廃棄物ａ１２の処理を、同一の炉で行うことが
でき、破砕木材ａ１１を炭化する熱源として廃棄物ａ１
２が燃焼する燃焼熱を利用するので、低コストで破砕木
材ａ１１の炭化を行うことができる。

【００６５】廃棄物ａ１２として高カロリー廃棄物を使
用すれば、高温炭化により炭素収率を向上させることが
できる。破砕木材ａ１１と廃棄物ａ１２とを投入する場
合で、きれいな活性炭を製造することが難しいときは、
高温炭化を行い高炭素収率のカロリーの高い炭（コーク
ス）の製造を行う。

【００６６】炭化炉１において、流動媒体ｃの流動化ガ
スとして水蒸気ｇ１を供給し、水蒸気ｇ１によって破砕
木材ａ１１の賦活を行い、炭化物の比表面積（単位重量
当たりの表面積）を向上させることができる。炭化炉１
をより高温（例えば７００℃以上、好ましくは８００℃
以上）で運転すれば、活性炭の製造を行うことができ
る。

【００６７】炭化室１で破砕木材ａ１１および廃棄物ａ
１２の熱分解によって発生した可燃ガスｂと、チャー燃
焼室２で炭化物ｕ２の燃焼によって発生した燃焼ガスｅ
が混ざらないため、高カロリーの可燃ガスｂが得られ、
可燃ガスｂのケミカルリサイクル、燃料電池、ガスエン
ジン、液体燃料（メタノール、ＤＭＥ等）合成等への有
効利用が可能である。

【００６８】特に、炭化室１の流動化ガスｇ１を水蒸気
とし、空気または酸素ガスを全く含まないようにしたの
で、熱分解に必要な熱量の全量をチャー燃焼室２での炭
化物ｕ２、チャー、タール分の燃焼によって発生した熱
量を流動媒体ｃの顕熱を介して供給するように構成し、
炭化室１において炭化用の破砕木材ａ１１の炭素分の部
分燃焼を全くさせることなく、ＣＯ_２、Ｈ_２Ｏ等の燃焼
ガス濃度の非常に低い、高カロリーの可燃ガスｂを得る
ことができる。また、このように流動化ガスｇ１を水蒸
気としたので、炭化物ｕ１を賦活することができる。

【００６９】図３は、本発明を鉛直方向に中心線を有す
る円筒型の炉に適用した場合の実施の形態を示す。円筒
型の統合型炭化炉３０１の炉内には外壁と同心の円筒形
の仕切壁２１０ａが設けられており、その仕切壁２１０
ａの内側はチャー燃焼室２０２を形成している。その仕
切壁２１０ａの内側は、チャー燃焼室２０２を形成して
いる。その仕切壁２１０ａの外側で、チャー燃焼室２０
２を取り巻く円環形状の部分には沈降チャー燃焼室２０
４，炭化室２０１、熱回収室２０３がそれぞれ扇形状
（２つの大小の同心円で形成される円環状領域を２つの
半径で切り取った形状、いわば扇子の紙の部分の形状）
に配置されている。炭化室２０１、熱回収室２０３は、
それぞれ沈降チャー燃焼室２０４を鋏んで反対側に配置
されている。このように円筒型に形成すると、統合型炭
化炉３０１を不図示の圧力容器内に収納しやすい。な
お、統合型炭化炉３０１の基本的構造は、加圧されてい
る点、また圧力容器に収納しやすく配置されている点を
除き、図１の統合型炭化炉１０１と同様である。例え
ば、開口部２２１にはスクリーン２５２がはめ込まれて
いる。

【００７０】図４は、図３に示す実施の形態の流動層部
分の水平断面図である。中央部にチャー燃焼室２０２、
周辺部に炭化室２０１、炭化室２０１の反対側に熱回収
室２０３が設けられ、炭化室２０１と熱回収室２０３の
間に扇型の沈降チャー燃焼室２０４が２個所設けられて
いる。扇形の炭化室２０１の炉底に設けられた散気装置
も複数に分割されており、扇形の両端部は空塔速度を早
くした強流動化域２０１ｂが、中央部には空塔速度を相
対的に遅くした弱流動化域２０１ａが設けられ、炭化室
２０１内の流動媒体も強流動化域で吹き上がり、弱流動
化域で沈降する内部旋回流を形成している。この旋回流
によって炭化室２０１に投入された破砕木材ａ１１、廃
棄物ａ１２が炭化室２０１内の全面に広く拡散し、炭化
室２０１が効果的に利用できる。

【００７１】チャー燃焼室２０２の炉底に設けられた散
気装置は中央部と周辺部とに分割されており、中央部が
弱流動化域２０２ａ、周辺部が強流動化域２０２ｂとな
るよう散気している。強流動化域２０２ｂは、流動媒体
が吹き上がる上昇流動層を、弱流動化域２０２ａは逆に
流動媒体が下降する沈降流動層を形成し、全体として内
部旋回流を形成している。

【００７２】沈降チャー燃焼室２０４は、沈降流動層を
形成すべく全体として弱流動化状態とすることが望まし
いが、図３に示すように、沈降チャー燃焼室２０４内部
には、熱拡散を促進するために弱流動化域２０４ａと強
流動化域２０４ｂを設け、炭化室２０１に接した側が沈
降流動層になるように内部旋回流を形成するとよい。

【００７３】本実施の形態の場合、破砕木材ａ１１、廃
棄物ａ１２は、扇形の炭化室２０１の両端部から供給す
るとよい。

【００７４】図５を参照して、噴射装置５７Ａ、Ｂの構
成について説明する。図５は、図４のＦ−Ｆを断面した
断面ブロック図である。噴射装置５７Ａは、炭化室２０
１の炉底を形成する散気板２１７に取り付けられた噴射
ノズル８１Ａと、開閉バルブ６０Ａの付いた蒸気配管６
５Ａとを含んで構成される。蒸気配管６５Ａは、噴射ノ
ズル８１Ａに接続される。噴射ノズル８１Ａは、開口部
２２１にはめ込まれたスクリーン２５２の近くに配置さ
れ、蒸気ｓを噴射する噴射口８２Ａを有する。噴射口８
２Ａは８個形成され、スクリーン２５２に向けて噴射す
る噴射口８２Ａ、蒸気ｓをスクリーン２５２とは反対の
方向に向けて噴射する噴射口８２Ａを含み、噴射の中心
軸は４５°おきに水平平面内に配置されて蒸気ｓを噴射
する。なお、散気板２１７上には流動化ガスを噴射する
流動化ノズル８４Ａが取り付けられている。噴射口８２
Ａから噴射される蒸気ｓは、放射状（３次元、以下同
様）に広がり、少なくともスクリーン２５２全体に渡っ
て蒸気ｓを吹き付けるようにすることが望ましい。

【００７５】噴射装置５７Ｂは、炭化室２０１の散気板
２１７の延長面に取り付けられた噴射ノズル８１Ｂと、
開閉バルブ６０Ｂの付いた蒸気配管６５Ｂとを含んで構
成される。蒸気配管６５Ｂは、噴射ノズル８１Ｂに接続
される。噴射ノズル８１Ｂは、開口部２２１にはめ込ま
れたスクリーン２５２の近くに配置され、蒸気ｓをスク
リーン２５２に向けて噴射する複数の噴射口８２Ｂを有
する。流動化ガスを噴射する流動化ノズル８４Ｂは、チ
ャー燃焼室２０２の炉底の散気板２１８上に取り付けら
れている。噴射口８２Ｂから噴射される蒸気ｓは、放射
状に広がり、スクリーン２５２全体に渡って蒸気ｓを吹
き付けるようにすることが望ましい。

【００７６】図６を参照して、噴射装置５７Ａ、Ｂの配
置を説明する。流動化ノズル８４Ａは、ガス化炉２０１
の散気板２１７上に、同心円弧状に３列に配置されてい
る。噴射装置５７Ａの噴射ノズル８１Ａは、半径の最も
小さい円弧上に３個連続して、スクリーン２５２に対向
して並んでいる。半径の最も小さい円弧上のスクリーン
２５２に対向しない部分には、流動化ノズル８４Ａが配
置されている。他の円弧上には流動化ノズル８４Ａが配
置されている。

【００７７】流動化ノズル８４Ｂは、チャー燃焼室２０
２の散気板２１８上に、ほぼ同心円状に３列に配置され
ている。噴射ノズル８１Ｂは、最も半径の大きい前記円
の外側に３つ、スクリーン２５２に対向して前述の円と
中心を共有する円弧上に配置されている。

【００７８】噴射装置５７Ａの噴射ノズル８１Ａの噴射
口８２Ａから、蒸気ｓがスクリーン２５２に向けて噴射
される。噴射口８２Ａから噴射された蒸気ｓは、スクリ
ーン２５２に詰まってスクリーン２５２を通過できない
炭化物ｕ１等をスクリーン２５２から除去する。噴射ノ
ズル８１Ａの噴射口８２Ｂから、蒸気ｓがスクリーン２
５２とは反対の方向に向けて噴射される。噴射口８２Ｂ
から噴射された蒸気ｓは、スクリーン２５２周辺に堆積
した炭化物ｕ１、ｕ２等を攪拌し、炭化物ｕ２のスクリ
ーン２５２への通路を確保し、炭化物ｕ２、流動媒体が
スクリーン２５２をスムーズに通過できるようにする。

【００７９】噴射装置５７Ｂの噴射ノズル８２Ｂからス
クリーン２５２に向けて噴射された蒸気ｓは、スクリー
ン２５２に詰まってスクリーン２５２を通過できない炭
化物ｕ１等をスクリーン２５２から除去することができ
る。このようにすると、炭化物ｕ２、流動媒体がスムー
ズにスクリーン２５２を通過することができる。また、
噴射口８２Ｂは、噴射口８２Ａから噴射される蒸気より
流速の速い蒸気を噴射しえるようになっている。このよ
うにするとスクリーン２５２に詰まった炭化物ｕ１等を
炭化室２０１側に向けて除去しやすい。

【００８０】噴射装置５７Ａおよび噴射装置５７Ｂは、
それぞれ、散気装置の流量調整装置（不図示）とは、独
立した流量調整装置（不図示）を有する。よって、噴射
装置５７Ａおよび噴射装置５７Ｂから噴射される噴射蒸
気は、それぞれ流動化ガスと独立して噴射速度を変える
ことができ、スクリーン２５２に詰まった炭化物ｕ１等
を、スクリーン２５２から容易に除去できる。

【００８１】以上説明した、噴射装置５７Ａ、Ｂは、図
１に示す統合型ガス化炉１０１に使用される噴射装置５
７Ａ、Ｂと同じである。なお、図６中、沈降チャー燃焼
室２０３、熱回収室２０４の流動化ノズルを省略してい
る。

【００８２】図７は、本発明の第２の実施の形態に係る
に統合型炭化炉５０１の構成を示すブロック図である。
統合型炭化炉５０１は、炭化室４０１と、チャー燃焼室
４０２と、熱回収室４０３と、沈降チャー燃焼室４０４
と、炭化物排出装置４５３と、流動媒体排出装置４５８
と、第１分級装置４５４と、第２分級装置４５９と、回
収箱４３２を含んで構成される。以下、第１の実施の形
態の統合型炭化炉１０１との構成上の相違点を主として
説明する。

【００８３】まず、炭化室４０１へは原料ａ１１のみが
投入されその他の燃料は投入されないため、炭化室４０
１は投入口４１６をのみ有し、他の投入口を有しない。
投入口４１６には、第１定量供給装置４２３の一端が接
続され、第１定量供給装置４２３の他端には第１ホッパ
４２４が接続されている。第１ホッパ４２４に投入され
た原料ａ１１は、第１定量供給装置４２３によって一定
量が投入口４１６から炭化室４０１に供給される。投入
口４１６、第１定量供給装置４２３、第１ホッパ４２４
は第１の実施の形態と同様の構造である。

【００８４】開口部４２１には、スクリーンは設置され
ていない。また、チャー燃焼室４０２には、水蒸気を開
口部４２１に向けて噴射する噴射装置は設けられていな
い。統合型ガス化炉５０１は、他の構成については、統
合型炭化化炉１０１と同様であり、その説明を省略す
る。

【００８５】次に、統合型炭化炉５０１の、具体的運転
について説明する。前述の、統合型炭化炉１０１の、具
体的運転と相違する点を主として説明する。統合型炭化
炉５０１の炭化室４０１には、原料ａ１１が供給されそ
の他の燃料は供給されない。統合型炭化炉５０１の炭化
室４０１に供給された原料ａ１１は、熱分解により可燃
ガスｂ、炭化物ｕ１、灰分に分解される。原料ａ１１
は、３０ｍｍ角以下の大きさに破砕されたものを使用す
るとよい。炭化室４０１からチャー燃焼室４０２への流
入をスムーズに行わせるためである。

【００８６】炭化室４０１における流動媒体ｃの加熱に
より原料ａ１１から炭化物ｕ１が生成する。生成した炭
化物ｕ１は、粒子径が大きく可燃ガスｂに同伴されるな
いものの一部は開口部４２１を通り、流動媒体ｃととも
にチャー燃焼室４０２に移送される。チャー燃焼室４０
２では、流動化ガスｇ２として空気を用い、炭化物ｕ１
を完全燃焼させる。炭化物ｕ１の燃焼によって発生した
熱量の一部は、炭化室４０１へ循環して戻される流動媒
体ｃの加熱に使用され、顕熱として流動媒体ｃによって
炭化室１に供給され、炭化室４０１における原料ａ１１
の熱分解・炭化に必要な熱量として用いられる。残りの
熱量は、熱回収室４０３で回収される。

【００８７】チャー燃焼室４０２に移送されない残りの
炭化物ｕ１は、炭化室４０１の炭化物排出口４３３から
排出され、炭化物排出装置４５３によってさらに排出さ
れ冷却される。冷却された炭化物ｕ１は、第１分級装置
４５４により流動媒体ｃが分離され、回収箱４３２によ
り回収される。

【００８８】本実施の形態では、供給された炭化原材の
うち一部の炭素原材（炭化原材に含まれる炭素の一部で
はない。）を燃焼させて、炭化原材の熱分解、炭化に必
要な熱を確保しながら、外部供給エネルギーを極力減ら
し炭素収率を向上させることができる。また、流動媒体
ｃの加熱に重油バーナを用いる必要がなく、操業コスト
を抑えることができる。タールの付着した流動媒体ｃを
チャー燃焼室４０２で燃焼させ、タール分を取り除くこ
とができ、タールトラブルの発生を防止することができ
る。また、第１の実施の形態の統合型炭化炉１０１と同
様に、原料ａ１１の供給量を変えることにより、あるい
は熱回収室４０３において回収する熱の量を変えること
により、チャー燃焼室４０２で流動媒体ｃに与えられる
顕熱の量を変えることができ、炭化室４０１の温度を制
御することができる。よって、炭化室４０１でホットス
ポットが生じることを回避することができる。

【００８９】図８は、本発明の第３の実施の形態に係る
流動層炭化システム８０１の構成を示すブロック図であ
る。流動層炭化システム８０１は、統合型ガス化炉７０
１と、統合型ガス化炉７０１の炭化室６０１で発生する
可燃ガスｂを燃焼して、燃焼ガスｅを発生する燃焼ガス
発生装置としての熱風発生炉６７１と、熱風発生炉６７
１で発生した燃焼ガスを炭化室６０１に導入する第１導
入経路６７３と、熱風発生炉６７１で発生した燃焼ガス
ｅをチャー燃焼室６０２に導入する第２導入経路６７４
と、熱風発生炉６７１で発生した燃焼ガスｅを第１導入
経路６７３および第２導入経路６７４とに導くガス経路
６７２とを含んで構成される。

【００９０】統合型ガス化炉７０１は、炭化室６０１
と、チャー燃焼室６０２とを含んで構成され、流動化流
体として、熱風炉６７１で発生した燃焼ガスｅと、蒸気
ｓとを炭化室６０１に吹き込み炭化室流動層を形成する
点、流動化流体として、熱風炉６７１で発生した燃焼ガ
スｅと、空気とをチャー燃焼室６０２に吹き込みチャー
燃焼室流動層を形成する点が、統合型ガス化炉１０１
（図１）と相違し、その他は同一である。統合型ガス化
炉７０１は、炭化室６０１と、チャー燃焼室６０２とで
構成されるように図示されており、図中他は省略されて
いる。

【００９１】前述のように、炭化室６０１には、原料ａ
１１と廃棄物ａ１２とが供給される。炭化室６０１は、
原料ａ１１、廃棄物ａ１２を炭化室流動層内で熱分解し
て炭化し炭化物ｕ１、ｕ２とし、可燃ガスｂを生成す
る。チャー燃焼室６０２は、チャー燃焼室流動層内で、
炭化室６０１から流入したチャーおよび炭化物を燃焼
し、燃焼ガスを生成し、また流動媒体ｃを加熱し顕熱を
付与する。流動媒体ｃは、炭化室６０１とチャー燃焼室
６０２との間を循環し、流動媒体ｃに付与された顕熱
は、原料ａ１１と廃棄物ａ１２の炭化に使用される。廃
棄物ａ１２から炭化された炭化物ｕ２は、炭化室６０１
からチャー燃焼室６０２に送られて燃焼され、原料ａ１
１から炭化された炭化物ｕ１は炭化室６０１から排出さ
れる。

【００９２】炭化室６０１で生成した可燃ガスｂの一部
は、不図示のガス利用装置に供給され、他のシステムの
燃料、あるいは化学合成原料として利用される。可燃ガ
スｂの残りの一部は、熱風発生炉６７１に供給される。
熱風炉６７１には、空気が供給されて、供給された可燃
ガスｂが燃焼され、燃焼ガスｅが発生する。熱風発生炉
６７１で発生した燃焼ガスｅを、ガス経路６７２に導
く。ガス経路６７２に導かれた燃焼ガスを第１導入経路
６７３と第２導入経路６７４に分流させ、さらに第１導
入経路６７３を経て炭化室６０１に流動化ガスとして導
入し、第２導入経路６７４を経てチャー燃焼室６０２に
流動化ガスとして導入する。燃焼ガスｅによって、炭化
室６０１に炭化室流動層を、チャー燃焼室６０３にチャ
ー燃焼室流動層を形成する。なお、原料ａ１１の発熱量
が低い場合は、可燃ガスｂの全てを熱風発生炉６７１で
燃焼させ、炭化室６０１またはチャー燃焼室６０３の流
動化ガスとして利用してもよい。

【００９３】以上のように、本実施の形態の流動層炭化
システム８０１は、炭化室６０１から排出される可燃ガ
スｂを熱風発生炉６７１で燃焼させて高温化し、炭化室
６０１およびチャー燃焼室６０２の流動化ガスとして用
いることにより、系外から加えられるエネルギーを減ら
して操業コストを低減させ、また、原料ａ１１、廃棄物
ａ１２内の固定酸素の燃焼量が減少するので、炭化収率
を上げることができる。

【００９４】本発明による流動層炭化プロセスは、例え
ば図８に示すように、請求項７に記載の流動層炭化物製
造方法を備え；前記炭化工程が、炭化に際し可燃ガスｂ
を発生させ；可燃ガスｂを燃焼し、燃焼ガスｅを生成す
る燃焼工程とをさらに備え；前記加熱工程で、燃焼ガス
ｅを用いて加熱される流動媒体ｃを流動化させるように
してもよい。

【００９５】本発明による流動層炭化プロセスは、例え
ば図８に示すように、請求項７に記載の流動層炭化物製
造方法を備え；前記炭化工程が、炭化に際し可燃ガスｂ
を発生させ；可燃ガスｂを燃焼し、燃焼ガスｅを生成す
る燃焼工程とをさらに備え；前記炭化工程で、燃焼ガス
ｅを用いて導入された流動媒体ｃを流動化させるように
してもよい。

【００９６】本発明による流動層炭化プロセスは、例え
ば図８に示すように、請求項８に記載の流動層炭化物製
造方法を備え；前記炭化工程が、前記供給工程で供給さ
れた原料ａ１１、ａ１２を熱分解し炭化するに際し、可
燃ガスｂを発生させ；可燃ガスｂを燃焼し、燃焼ガスｅ
を生成する燃焼工程とをさらに備え；前記加熱工程で、
燃焼ガスｅを用いて加熱される流動媒体ｃを流動化させ
るようにしてもよい。

【００９７】本発明による流動層炭化プロセスは、例え
ば図８に示すように、請求項８に記載の流動層炭化物製
造方法を備え；前記炭化工程で、前記供給工程で供給さ
れた原料ａ１１、ａ１２を熱分解し炭化するに際し、可
燃ガスｂを発生させ；可燃ガスｂを燃焼し、燃焼ガスｅ
を生成する燃焼工程とをさらに備え；前記炭化工程で、
燃焼ガスｅを用いて前記導入された流動媒体ｃを流動化
させるようにしてもよい。

【００９８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、炭化室
と、加熱室と、流路と、分離装置とを設けたので、加熱
室で原料の一部を燃焼させ、流動媒体を加熱し、加熱室
で加熱された流動媒体を流路を通して炭化室に戻し、炭
化室において加熱した流動媒体で原料を熱分解、炭化し
て炭化物を製造し、炭化室から排出される流動媒体と炭
化物とを分離装置によって分離し、炭化物を得ることが
できる。

【００９９】原料の一部で流動媒体を加熱するので、炭
化される原料に含まれる炭素を燃焼させることはなく、
外部供給エネルギーを極力減らし原料の炭素収率を向上
させることができ、高カロリーの炭化物を製造すること
ができる。また、重油バーナで流動媒体等を加熱する必
要がなく、操業コストを下げることができる。原料を熱
分解、炭化するのに用いられた流動媒体と原料の一部を
加熱室に受け取らせ、原料の一部を燃焼させて流動媒体
を加熱するので、炭化室で原料を熱分解、炭化した際に
流動媒体に付着したタールを燃焼させることができ、タ
ールトラブルを回避することができる。燃焼される原料
の一部の量を調整することにより炭化室の温度を調整す
ることができ、炭化室内でのホットスポットの発生を回
避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るに統合型炭化
炉の構成を示すブロック図である。

【図２】図１の統合型炭化炉の概念的断面図である。

【図３】本発明を鉛直方向に中心線を有する円筒型の炉
に適用した場合の実施の形態である。

【図４】図３に示す円筒型の炉の流動層部分の水平断面
図である。

【図５】図３のＦ−Ｆ断面図である。

【図６】噴射装置の配置を説明する平面図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態に係るに統合型炭化
炉５０１の構成を示すブロック図である。

【図８】本発明の第３の実施の形態に係る流動層炭化シ
ステム８０１の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１、６０１炭化室２、６０２チャー燃焼室３熱回収室４沈降チャー燃焼室５２スクリーン５３流動媒体排出装置５４第１分級装置５７Ａ、Ｂ噴射装置１０１、７０１統合型炭化炉６７１熱風発生炉６７３第１導入経路６７４第２導入経路ａ１１破砕木材または原料ａ１２廃棄物ａ２原料ｂ可燃ガスｃ流動媒体ｄ不燃物ｅ燃焼ガスｇ１、ｇ２流動化ガスｋ空気ｕ１、ｕ２炭化物ｗ冷却水

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２３Ｇ 5/027 ＺＡＢＦ２３Ｃ 11/02 ３０８ (72)発明者浅野哲東京都大田区羽田旭町11−１株式会社荏原製作所内Ｆターム(参考） 3K061 AA11 AB02 AC01 AC17 BA06 CA17 EA05 EB01 EB05 EB06 3K064 AA06 AA18 AB03 AC05 AD08 BA03 BA05 BA15 BA21 BB05 4D004 AA46 AC04 CA08 CA26 CA27 CB04 CC01 4H012 HA06 JA08 JA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流動媒体が形成する炭化室流動層により
第１原料を加熱して熱分解し炭化物を製造する炭化室
と；前記炭化室から導入される前記流動媒体と、前記炭
化室から導入される前記第１原料の一部とを受けとり、
前記受け取った第１原料を前記受け取った流動媒体で形
成される加熱室流動層内で燃焼し、前記受け取った流動
媒体を加熱する加熱室と；前記加熱室で加熱された流動
媒体を、前記炭化室に戻す流路と；前記炭化室から排出
される流動媒体と前記炭化物とを分離する分離装置とを
備える；流動層炭化装置。
【請求項２】前記加熱室が、外部から前記加熱室に供
給された第２原料を前記加熱室流動層内で燃焼する；請
求項１に記載の流動層炭化装置。
【請求項３】前記炭化室が、前記炭化室流動層を形成
する流動媒体と、所定のサイズ以下の前記第１原料とを
加熱室に向けて通過させるスクリーンを有する；請求項
１または請求項２に記載の流動層炭化装置。
【請求項４】前記スクリーンに向けて、前記スクリー
ンを通過する前の前記炭化室流動層を形成する流動媒体
および前記第１原料を攪拌する攪拌流体を噴射する噴射
装置を備える；請求項１乃至請求項３のいずれか１項に
記載の流動層炭化装置。
【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれか１項に
記載の流動層炭化装置を備え；前記炭化室が、前記炭化
物を製造するに際し、可燃ガスを生成し；前記可燃ガス
を導入し、前記可燃ガスの少なくとも一部を燃焼させ
て、燃焼ガスを生成する燃焼ガス発生装置と；前記燃焼
ガスを前記炭化室に導入する第１導入経路とをさらに備
え；前記炭化室が、前記炭化室に導入された燃焼ガスを
前記炭化室流動層を形成する流動化ガスとして使用す
る；流動層炭化システム。
【請求項６】請求項１乃至請求項４のいずれか１項に
記載の流動層炭化装置を備え；前記炭化室が、前記炭化
物を製造するに際し、可燃ガスを生成し；前記可燃ガス
の少なくとも一部を導入し、前記導入された可燃ガスを
燃焼させて、燃焼ガスを生成する燃焼ガス発生装置と；
前記燃焼ガスを前記加熱室に導入する第２導入経路とを
さらに備え；前記加熱室が、前記加熱室に導入された燃
焼ガスを前記加熱室流動層を形成する流動化ガスとして
使用する；流動層炭化システム。
【請求項７】原料を供給する供給工程と；流動媒体を
流動化させて加熱室流動層を形成し、前記供給行程で供
給された原料の一部を燃焼して、前記流動媒体を加熱す
る加熱工程と；前記加熱工程で加熱された流動媒体を前
記加熱室流動層から導入し、前記導入した流動媒体を流
動化させて炭化室流動層を形成し、前記供給工程で供給
された原料を熱分解し炭化する炭化工程と；前記炭化工
程で炭化され、前記炭化室流動層から排出された炭化物
と、前記炭化室流動層から排出された流動媒体とを分離
する分離工程とを備える；流動層炭化物製造方法。
【請求項８】原料と、該原料より小さい小原料とを供
給する供給工程と；前記原料と、前記小原料とを選り分
ける選別工程と；前記選別行程で選り分けられた小原料
を流動媒体が形成する加熱室流動層内で燃焼して、前記
流動媒体を加熱する加熱工程と；前記加熱工程で加熱さ
れた流動媒体を炭化室流動層内に導入し、前記供給工程
で供給された原料を熱分解し炭化する炭化工程と；前記
炭化工程で製造され、前記炭化室流動層から排出された
炭化物と、前記炭化室流動層から排出された流動媒体と
を分離する分離工程とを備える；流動層炭化物製造方
法。