JP2003253278A

JP2003253278A - 木炭の製造方法およびその製造装置

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Publication number: JP2003253278A
Application number: JP2002104539A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yamane; 健司山根
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2003-09-10

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】化石燃料を全く消費しないで、木炭と水と空
気から得た木炭ガスをエネルギー源として炭化処理する
木炭の製造方法およびその製造装置を提供する。【解決手段】炭化炉２内もしくは別置きのガス化炉内
で、木炭が８００℃〜１２００℃に高温化した段階にお
いて空気および水蒸気と接触させてガス化反応を起こさ
せて多量の可燃ガスを含む木炭ガスを製造し、この木炭
ガスを燃焼ガス発生供給手段３にて燃焼させて得られる
燃焼ガスで被処理物を加熱して炭化処理を行う。また、
この木炭ガスを使用して発電手段１２にてガス発電を行
い、得られた電力で炭化処理システムの機器を運転す
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、廃木材、未利用
材、竹、木質複合材、草、古紙、などの木質系材料、お
よびごみ固形燃料（ＲＤＦ）を原料（被処理物）とし、
化石燃料を全く使用しないで良質の木炭を効率的に製造
する木炭の製造方法およびその製造装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来から、この種の製造装置において
は、炭化処理の熱源として化石燃料もしくは木材などの
燃材の燃焼ガスを用いたり、そして熱効率を上げるため
炭化処理で発生する排煙の燃焼熱を空気予熱器で回収し
て循環利用するものなどが知られている（例えば、特開
平３−１２２１９１号公報、特開平９−２９６１７６号
公報、特開２００１−３２９２６８号公報参照）。これ
らのものでは、炭化炉の下部もしくは近傍に設置した燃
焼室で化石燃料もしくは燃材を燃焼して発生させた燃焼
ガスを炭化炉内に供給し、その熱で炉内の被処理物を加
熱・炭化させるようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
炭化装置においては、被処理物の加熱や排煙の焼却処理
に灯油、重油、プロパンガスなどの化石燃料を多量に消
費して不経済であるだけではなく地球環境に悪影響を及
ぼすという不都合があった。また木屑、薪などの木質系
燃材を用いる場合、火力が弱くて炭化温度が７００℃以
上にならないこと、精密な燃焼制御、即ち火力調整が困
難なことから炭化温度の制御が不正確になること、およ
び適宜燃材の補給が必要となり無人運転が困難であるこ
となどの不都合があった。

【０００４】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、化石燃料を全く消
費しないで、木炭と水と空気から得られ、地球にやさし
い気体燃料の発生炉ガスおよび水性ガス（これらにはＣ
Ｏ、Ｈ_２、ＣＨ_４などの可燃性ガスが多量に含まれる。
以下これらをまとめて木炭ガスという）をエネルギー源
として炭化処理すること、および炭化温度の制御性を高
めるとともに運転操作を容易にし、しかも高温炭化がで
きて高品質・高機能性の木炭が経済的に得られる木炭の
製造方法およびその製造装置を提供することにある。

【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、本発明は、第１に、地球上のＣＯ２の増加を防ぐこ
とを最優先しなければならないこと、第２は、このため
には高温下で木炭に発生炉ガス化反応および水性ガス化
反応（以下これらをガス化反応という）を起こさせて得
られるクリーンで高カロリー、しかも取扱い容易な木炭
ガスを熱源および電力源として被処理物の炭化処理およ
び煙焼却処理を行う必要のあること、第３はこの木炭ガ
スを効率的に製造し貯蔵する必要のあること、第４は高
品質・高機能性の木炭を経済的に製造する必要のあるこ
とに着目してなされたものである。

【０００６】具体的には、本発明の木炭の製造方法に係
わる第１の発明は、炭化炉内に木炭の原料である被処理
物を充填収容し、その炭化炉内に、製造した木炭ガスを
燃焼して得られる燃焼ガスを供給することによって木炭
を製造する木炭の製造方法を前提にして、この木炭ガス
は、上記被処理物が上記炭化炉内で炭化処理されて木炭
化し、さらに高温化した段階において上記炭化炉内でこ
の高温の木炭と空気および水蒸気を接触させてガス化反
応を起こさしめて製造されること、もしくはこの木炭ガ
スは、別に設置した木炭ガス製造炉（以下、ガス化炉と
いう）内に木炭あるいは炭素化物（以下、炭化物とい
う）を充填し、この木炭もしくは炭化物を高温化して
後、空気および水蒸気とのガス化反応を起こさしめて製
造されることを特定事項とするものである。加えて、上
記木炭ガスの製造は、上記木炭あるいは炭化物自身、も
しくは上記木炭あるいは炭化物の近傍の雰囲気温度を検
出しながら行い、この温度が８００℃〜１２００℃の範
囲にあるとき、木炭を内蔵する上記炭化炉内、もしくは
木炭あるいは炭化物を内蔵する上記ガス化炉内に、空気
および水蒸気をそれぞれ単独に、もしくは同時に、ある
いは両者を交互に、そして適当時間断続的に、もしくは
連続的に供給して、上記ガス化反応を起こさしめて行う
ことを特定事項とするものである。さらに加えるに、上
記木炭ガスは、製造されつつ、ガス貯蔵手段に貯蔵され
ることを特定事項とするものである。さらにまた、上記
木炭ガスを用いて発電を行うことを特定事項とするもの
である。

【０００７】この第１の発明を実施するための木炭の製
造装置に係わる第２の発明は、上記被処理物の炭化処理
および木炭のガス化反応を行う炭化炉と、この炭化炉と
一体に、または独立に構成され、木質燃材もしくは上記
木炭ガスを燃焼させて発生する燃焼ガスを上記炭化炉内
に供給する燃焼ガス発生供給手段と、被処理物の炭化処
理で発生する煙および上記ガス化反応で生成する高温の
上記木炭ガスを冷却して水蒸気を発生させる煙冷却器
と、上記木炭ガスの保有する熱量を燃焼用空気に与える
空気予熱器と、上記木炭ガスに含まれる粉塵を除去する
粉塵除去手段と、上記木炭ガスを貯蔵するガス貯蔵手段
と、上記煙冷却器で凝縮せずに排出する煙の消煙装置
と、上記木炭ガスを利用した発電手段と、そして被処理
物の炭化処理工程、および木炭ガス生成工程の各機器の
運転・制御を行う運転制御手段とを備えることを特定事
項とするものである。

【０００８】また、この第１の発明を実施するための木
炭の製造装置に係わる第３の発明は、上記被処理物の炭
化処理を行う炭化炉と、この炭化炉と一体に、または独
立に構成され、上記木炭ガスを燃焼させて発生する燃焼
ガスを上記炭化炉内に供給する燃焼ガス発生供給手段
と、被処理物の炭化処理で発生する煙の煙冷却器と、上
記煙冷却器で凝縮せずに排出する煙の消煙装置と、上記
木炭ガスを生成するためのガス化炉と、この高温の木炭
ガスの熱で水蒸気を生成する水蒸気発生装置と、上記木
炭ガスの保有する熱量を燃焼用空気に与える空気予熱器
と、上記木炭ガスに含まれる粉塵を除去する粉塵除去手
段と、上記木炭ガスを貯蔵するガス貯蔵手段と、上記木
炭ガスを使用した発電手段と、そして被処理物の炭化処
理工程、および木炭ガス生成工程の各機器の運転・制御
を行う運転制御手段とを備えることを特定事項とするも
のである。

【０００９】具体的には、この第１の発明を実施するた
めの木炭の製造装置に係わる第２の発明の上記炭化炉に
は、この炭化炉全体の断熱手段と、被処理物を充填収容
する炭化室と、上記木炭ガスの燃焼ガスおよび上記ガス
化反応の空気を上記炭化炉内に導入する燃焼ガス導入口
と、上記ガス化反応の水蒸気を上記炭化炉内に導入する
水蒸気導入口と、被処理物の温度もしくは被処理物の近
傍の雰囲気温度を検出する温度検出手段と、そして被処
理物の炭化処理で発生する煙もしくは上記ガス化反応に
よって生成された木炭ガスを上記炭化炉外に排出するガ
ス排出口とを配設すること特定事項とするものである。

【００１０】また具体的には、この第１の発明を実施す
るための木炭の製造装置に係わる第３の発明の上記炭化
炉には、この炭化炉全体の断熱手段と、被処理物を充填
収容する炭化室と、上記木炭ガスの燃焼ガスを上記炭化
炉内に導入するガス導入口と、被処理物の温度もしくは
被処理物の近傍の雰囲気温度を検出する温度検出手段
と、そして被処理物の炭化処理で発生する煙もしくは上
記木炭ガスの燃焼ガスを上記炭化炉外に排出するガス排
出口とを配設すること特定事項とするものであり、そし
て上記ガス化炉には、このガス化炉全体の断熱手段と、
木炭あるいは炭化物を充填収容するガス化室と、このガ
ス化室内に木炭あるいは炭化物を投入する木炭投入口
と、上記ガス化反応の空気を導入する空気導入口と、上
記ガス化反応の水蒸気を導入する水蒸気導入口と、上記
ガス化室内の温度を検出する温度検出手段と、上記木炭
あるいは炭化物と上記空気もしくは上記水蒸気との上記
ガス化反応によって生成された木炭ガスを上記ガス化炉
外に排出する木炭ガス排出口と、そして上記木炭がガス
化反応で灰化して生じたスラグをガス化炉外に排出する
スラグ排出手段とを配設すること特定事項とするもので
ある。

【０００１１】以下、上記第１、第２および第３の発明
についての解釈およびそれらに対する付加特定事項につ
いて説明する。

【００１２】上記炭化炉には木炭の取出手段が配設され
ており、そして上記炭化炉は、静置した縦型の箱状もし
くは円筒状のバッチ式炭化炉であってもよいし、回転駆
動もしくは揺動する円筒状の炭化炉であってもよい。

【００１３】また、上記炭化炉に木炭ガス燃焼手段を直
接に配設することによって、上記燃焼ガス発生供給手段
で木炭ガスを燃焼させずに、この木炭ガス燃焼手段で木
炭ガスを直接に燃焼させて、被処理物の炭化処理に必要
な上記燃焼ガスを得るようにしてもよい。

【００１４】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の木炭の
製造方法およびその製造装置によれば、化石燃料を全く
消費しないで炭化処理すること、および炭化温度の制御
性を高めるとともに高温炭化ができることから、高品質
・高機能性の木炭を地球にやさしく、しかも経済的に得
ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００１６】図１は、本発明の実施形態に係わる木炭の
製造方法およびその製造装置を用いた全体システムを示
し、１は炭化処理される被処理物、２は炭化炉、３は木
質燃材もしくは木炭ガスの燃焼ガスを発生・供給する燃
焼ガス発生供給手段、４は煙および木炭ガスの煙冷却
器、５は木炭ガスの保有熱で燃焼用空気を加熱する空気
予熱器、６は木炭ガスの粉塵を除去する粉塵除去手段、
７は木炭ガスのガス貯蔵手段、８は煙の消煙装置、９は
システム全体の運転・制御を行う運転制御手段である。
そして１２は木炭ガスを使用したガス発電もしくは水蒸
気発電などの発電手段である。

【００１７】上記炭化炉２は、全体が金属製の外板２０
で覆われた構造であって、壁面には断熱手段２１、炭化
室２２、燃焼ガス導入口２３、水蒸気導入口２４、温度
検出手段２５、およびガス排出口２６とが配設されてい
る。そしてこの燃焼ガス導入口２３は、上記燃焼ガス発
生供給手段３と断熱構造の送気ダクト２７で接続されて
いる。また、上記ガス排出口２６は、上記煙冷却器４と
断熱構造の送気ダクト２８で接続されている。

【００１８】上記燃焼ガス発生供給手段３は、全体が金
属製の外板３０で覆われた構造であって、壁面には断熱
手段３１、内部には燃材および木炭ガスの燃焼室３２、
上面部には燃材の投入口３３、木炭ガスの燃焼バーナー
３４、そして下方部には燃焼用空気の空気導入口３５が
配設してあり、この空気導入口３５には燃焼用空気の送
気ブロア３６およびダンパー３７が送気管で接続されて
いる。

【００１９】上記煙冷却手段４は、水冷式の間接型熱交
換器４１で構成され、冷却水の送水ポンプ４２、水蒸気
排出管４１１、バルブ４１２、煙排出管４１３、および
木酢液排出管４１４、バルブ４１５とが配設されてい
る。この煙排出管４１３は、途中で分岐管４１３ａ、お
よび４１３ｂとなり、ダンパー４１６、ダンパー４１７
を介して上記消煙装置８、上記空気予熱器５とそれぞれ
接続されている。

【００２０】上記空気予熱器５は、間接型熱交換器であ
って、送気ブロア５１および送気管５１１を介して上記
粉塵除去手段６と接続されている。またこの空気予熱器
５は、空気取入口を有し、ここから導入された空気を加
熱して上記燃焼ガス発生供給手段３の燃焼室３２に送気
するよう上記送気ブロア３６および送気管５１２を介し
て接続されている。

【００２１】上記粉塵除去手段６は、サイクロンなどの
集塵機であって、送気管６１１を介して上記ガス貯蔵手
段７と接続されている。

【００２２】上記ガス貯蔵手段７は、水封式のガスホル
ダーであって、送気管７１１を介して送気ブロア７１と
接続されており、そして安全用および換気用の排気バル
ブ７２が配設されている。さらにこの送気管７１１は、
送気管７１１ａと送気管７１１ｂに分岐しており、バル
ブ７１２、バルブ７１３を介して上記燃焼ガス発生供給
手段３の上記燃焼バーナー３４、上記消煙装置８の燃焼
バーナー８１とそれぞれ接続されている。

【００２３】上記消煙装置８は、煙突を有する断熱構造
の気体燃焼炉であって、ガスの燃焼バーナー８１、空気
の送気ブロア８２が配設されている。

【００２４】上記運転制御手段９は、上記炭化炉内２に
配設された熱電対などの上記温度検出手段２５の電気的
信号を得て、上記図１の全体システムを構成する各機器
の運転を制御するよう各機器と電気的に接続されてい
る。

【００２５】図２は、本発明の他の実施形態に係わる木
炭の製造方法およびその製造装置を用いた全体システム
を示し、１は炭化処理される被処理物、２は炭化炉、３
は木炭ガスの燃焼ガスを発生・供給する燃焼ガス発生供
給手段、４は煙の煙冷却器、５は木炭ガスの保有熱で燃
焼用空気を加熱する空気予熱器、６は木炭ガスの粉塵を
除去する粉塵除去手段、７は木炭ガスのガス貯蔵手段、
８は煙の消煙装置、９はシステム全体の運転・制御を行
う運転制御手段である。そして１２は木炭ガスを使用し
た発電手段である。上記図１と異なるところは、木炭の
ガス化炉１０、水蒸気発生装置１１を別に設置したこと
である。

【００２６】上記ガス化炉１０は、全体が金属製の外板
１００で囲まれた構造であって、壁面の断熱手段１０
１、木炭あるいは炭化物Ｍを充填収容するガス化室１０
２、木炭あるいは炭化物の投入口１０３、上記ガス化反
応の空気を導入する空気導入口１０４、上記ガス化反応
の水蒸気を導入する水蒸気導入口１０５、温度検出手段
１０６、上記ガス化反応によって生成された木炭ガスを
上記ガス化炉１０外に排出する木炭ガス排出口１０７、
スラグの排出手段１０８とが配設されている。

【００２７】上記水蒸気発生装置１１は、水冷式の間接
型熱交換器であって、上記木炭ガス排出口１０７、およ
び上記空気予熱器５と接続されている。またこの水蒸気
発生装置１１には、送水ポンプ１２、および水蒸気送気
管１１１が配設され、そしてこの水蒸気発生装置１１は
バルブ１１２を介して上記水蒸気導入口１０５と接続さ
れている。

【００２８】図２における上記空気予熱器５の上記空気
送気管５１２は、送気管５１２ａ、および送気管５１２
ｂに分岐しており、そして上記送気ブロア３６、および
送気ブロア５２とそれぞれ接続されている。

【００２９】なお、図２における、上記燃焼ガス発生供
給装置３、上記煙冷却器４、上記空気予熱器５、上記粉
塵除去手段６、上記ガス貯蔵手段７、上記消煙装置８、
上記運転制御手段９、上記発電手段は、上記図１におけ
るこれらの機器と同様構造である。

【００３０】図３は、本発明の実施形態に係わる木炭の
製造方法の炭化炉２内における被処理物１の温度変化を
示したもので、被処理物１を上記炭化炉２内に投入し、
燃材もしくは木炭ガスの燃焼ガスで加熱すると次第に昇
温してｔ１時間後にはＡ点、Ｔ１＝１００℃に到達す
る。Ａ点に到達すると水分蒸発（乾燥工程）が始まり、
乾燥が完了するｔ２時間後のＢ点まで１００℃を維持す
る。この乾燥後は、熱分解が起こり始め、燃焼ガスを供
給しなくても被処理物１の熱分解反応の内部発熱で急激
に昇温して、ｔ３時間後にはＣ点の温度Ｔ２＝４００℃
〜５５０℃に到達する。被処理物１のすべてがこの温度
に到達して被処理物全体が均一に木炭化するよう所定時
間を保持してｔ４時間後のＤ点に至らしめる。この後さ
らに木炭ガスの燃焼ガスで加熱して木炭化している被処
理物１を目標の炭素化・精煉温度Ｔ３まで昇温させてこ
の温度をｔ５時間後のＥ点からｔ６時間後のＦ点までの
所定時間を保持する。例えばこの温度Ｔ３は８００℃〜
１２００℃の範囲で選ばれる。この炭素化・精煉工程で
は適宜、空気および水蒸気を供給して高温の木炭と接触
させ、発生炉ガス化反応および水性ガス化反応を起こさ
しめてＣＯ、Ｈ_２、ＣＨ_４などの可燃性ガスを多量に含
む木炭ガスを発生させる。即ちこの炭素化・精煉工程は
ガス化工程となるものであって、この工程の保持時間は
必要に応じて定められものである。ここで発生した木炭
ガスは回収して上記ガス貯蔵手段に貯蔵されて次の炭化
処理に用いられる。この後、上記炭化炉２内は自然冷却
もしくは強制冷却されて高品質の木炭を取出すことにな
る。

【００３１】図４は、本発明の実施形態に係わる木炭の
製造方法のガス化炉１０内における木炭あるいは炭化物
Ｍの温度変化を示したもので、上記ガス化炉１０内に充
填収容された木炭あるいは炭化物Ｍに空気を送入して、
上記木炭あるいは炭化物を燃焼させてｔ１時間後に温度
Ｔ３のＡ点に到達させる。この温度Ｔ３は木炭あるいは
炭化物Ｍがガス化反応を起こす８００℃〜１２００℃の
範囲で選ばれ、この選ばれた所定温度に到達すると、高
温の上記木炭あるいは炭化物Ｍに空気および水蒸気をＢ
点のｔ２時間後まで送入し続けて、上記ガス化反応を起
こさせて木炭ガスを発生させる。このガス化工程は必要
に応じて定められるもので、発生した木炭ガスは回収し
て上記ガス貯蔵手段に貯蔵されて被処理物１の炭化処理
に用いられる。ここで水蒸気によるガス化反応は吸熱反
応であるため一時的に木炭あるいは炭化物Ｍの温度が低
下する。このときには水蒸気の供給を中止して適当量の
空気を供給して上記木炭あるいは炭化物の一部を燃焼さ
せて昇温させる。この繰返し操作による温度変化を示し
たのが図４の線図αである。また、上記木炭あるいは炭
化物Ｍに少量の空気のみ、もしくは空気と水蒸気を同時
に送入してガス化反応を起こさしめたときの温度変化は
制御されてほぼ直線状となり、これは図４に示された直
線βである。

【００３２】図５は、本発明の実施形態に係わる木炭の
製造方法の発電系統を示したもので、上記ガス貯蔵手段
の木炭ガスを送気管７１４、送気ブロア７３、バルブ７
４を介して発電手段１２に供給し、ここで発電された電
力は、電気配線１２１を通して、上記炭化処理の各機器
に送られる。上記発電手段１２としては、ガスエンジン
発電もしくはガスタービン発電、あるいは木炭ガス燃焼
による水蒸気タービン発電は用いられる。

【００３３】以下、図１、図２、図３および図４に基づ
き、炭化処理と、それに応じた制御について説明する。

【００３４】先ずは、本発明の実施形態に係わる木炭の
製造方法の１つである木炭を製造しながら木炭ガスを製
造して炭化処理する場合について図１および図３を用い
て説明する。

【００３５】図１は、上記炭化炉２内で被処理物１を炭
化処理しながらガス化反応を行わしめて木炭と木炭ガス
を製造する場合の全体システムを示すものであり、図３
は、このときの上記炭化炉２内における被処理物１の温
度変化を示すものである。

【００３６】図１において、上記炭化炉２の炭化室２２
に被処理物１を充填しておき、上記燃焼ガス発生供給手
段３の燃焼室３２内の燃材を燃焼させて燃焼ガスを発生
させて送気ダクト２７より上記炭化室２２に供給する。
この燃焼ガスによって被処理物１は加熱されて昇温し、
図３に示したＡ点、Ｂ点、Ｃ点を経てＤ点に至り完全に
木炭化する。これらの過程における被処理物１の温度管
理は熱電対などの温度検出手段２５で行う。

【００３７】上記被処理物１の温度制御は、予め運転制
御手段９に設定されたプログラムにしたがって燃材もし
くは木炭ガスを燃焼させて得られる燃焼ガスの供給量に
よって行うが、上記Ｄ点に至るまでの過程では主として
燃材の燃焼量を制御して行う。この燃焼量の制御は、送
気ブロア３６の駆動およびダンパー３７の開度を調節し
て燃焼に必要な空気量を増減させて行う。

【００３８】上記Ｄ点に至るまでの過程では、被処理物
１の熱分解に伴う煙が発生するため、これを上記煙冷却
手段４で水冷して一部を木酢液として回収する。ここで
回収されない煙は煙排出管４１３、４１３ａおよびダン
パー４１６を経て上記消煙装置８で焼却処理されて大気
に放出される。この焼却処理に必要な燃料ガスには、上
記ガス貯蔵手段７の木炭ガスが用いられ、このガスは送
気ブロア７１によって送気管７１１ｂ、バルブ７１３を
経て燃焼バーナー８１に送られる。なお、このときダン
パー４１７は閉じておく。

【００３９】上記Ｄ点を経て上記Ｅ点に至る過程では、
燃材の燃焼ガスだけでは火力が弱くて十分な昇温が得ら
れないため、上記ガス貯蔵手段７に貯蔵されている木炭
ガスを送気ブロア７１により上記燃焼バーナー３４に送
って燃焼させて高温の燃焼ガスを発生させる。このとき
この燃焼に必要な空気は送気ブロア３６の駆動とダンパ
ー３７の開度を調節して供給してもよいし別途準備した
送気ブロア（図示せず）で供給してもよい。なお、この
木炭ガスの供給時にはバルブ７１２は開いておく。

【００４０】以下、良質の木炭を得るための目標温度と
する精煉温度を１０００℃としてその操作について説明
する。

【００４１】木炭化した上記被処理物１の温度が上記Ｅ
点の８００℃近くになるとガス化反応が起こり始めるた
め（ガス化工程）、送気ブロア３６とダンパー３７でさ
らに適量の空気を上記炭化炉２内に送気する。

【００４２】こうすることにより上記被処理物１の温度
は８００℃程度まで上昇する。この過程で上記炭化炉２
内に起こる主反応は式（１）のとおりであって、上記被
処理物１の温度はさらに上昇し続けて８５０℃程度にな
る。

【００４３】さらに上記送気ブロア３６とダンパー３７
によって空気を断続的もしくは連続的に供給し続けて昇
温させ、目標温度の１０００℃にする。このとき上記炭
化炉２内においては上記被処理物１と空気の発生炉ガス
化反応が盛んに起こり多量の木炭ガス（可燃ガスＣＯ）
が発生する。この過程の主反応は式（２）、および
（３）のとおりであって、木炭ガスの発生量は供給する
空気量と比例関係にある。

【００４４】上記式（２）および（３）で発生した高温
の上記木炭ガスは、上記炭化炉２内では空気不足から燃
焼せずに、ＣＯ_２ガスやＮ_２ガスとともに送気ダクト２
８を通って上記水冷式の間接型熱交換器４１に送られ
る。ここでは水を間接加熱して水蒸気にする。なお、こ
のときにはダンパー４１６は閉じ、ダンパー４１７は開
いておく。

【００４５】上記間接型冷却器４１で冷却された上記木
炭ガスは、ＣＯ_２ガスやＮ_２ガスとともに上記煙排出管
４１３、ダンパー４１７を通って上記空気予熱器５に送
られ、ここで燃焼用空気を予熱した後、さらに送気ブロ
ア５１により上記サイクロン６に強制送気されて除塵さ
れ、送気管６１１を経て上記ガス貯蔵手段７に貯蔵され
る。そして燃料ガスとして炭化処理に繰返し使用され
る。

【００４６】また、上記間接型冷却器４１によって発生
した水蒸気は水蒸気排出管４１１、バルブ４１２を通し
てその適当量を上記炭化炉２内に供給させる。

【００４７】この上記水蒸気の供給とともに、上記送気
ブロア３６およびダンパー３７によって適当量の空気を
断続的もしくは連続的に上記炭化炉２内に供給し続け
て、上記発生炉ガス化反応とともに水性化ガス化反応を
起こさせて多量の木炭ガス（可燃ガスＣＯ、Ｈ_２）を発
生させる。この過程の主反応は上記式（２）、（３）お
よび次式（４）、（５）のとおりである。

【００４８】上記式（２）、（３）および（４）、
（５）で発生した上記木炭ガスは、上記炭化炉２内では
空気不足から燃焼せずに、上記ＣＯガスを含む木炭ガス
の場合と同様に、送気ダクト２８を通って上記水冷式の
間接型熱交換器４１に送られる。ここでは水と熱交換し
て後、上記空気予熱器５および上記サイクロン６を経て
上記ガス貯蔵手段７に貯蔵され、燃料ガスとして炭化処
理に繰返し使用される。

【００４９】上記ガス化工程を必要時間継続してＦ点に
到達すると、被処理物１の精煉工程は終了し、上記炭化
炉２内への空気、木炭ガスおよび水蒸気の供給をすべて
中止して冷却工程に入る。上記被処理物１の温度が外気
温にほぼ近づいた数十時間経過後、良質の木炭なってい
る被処理物を取出して炭化処理は完了となる。

【００５０】次に、本発明の実施形態に係わる木炭の製
造方法の１つであって、炭化処理に必要な木炭ガスを別
に設置したガス化炉で製造しながら木炭を製造する場合
について図２および図４を用いて説明する。

【００５１】図２は、炭化処理に必要な木炭ガスを別に
設置した上記ガス化炉で製造しながら、この木炭ガスを
使用して上記炭化炉２内で被処理物１を炭化処理して木
炭を製造する場合の全体システムを示すもので、図４
は、このときの上記ガス化炉１０内における木炭あるい
は炭化物Ｍの温度変化を示すものである。

【００５２】図２において、上記炭化炉２内における被
処理物１の炭化処理は、上記図１の場合の炭化処理とほ
ぼ同様の操作となるもので、被処理物１の温度変化は上
記図３のＡ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点を辿ってＥ点に至り精
煉工程を経てＦ点に到達して炭化処理を終了する。この
ときの炭化処理に必要な熱量は、別に設置した上記ガス
化炉１０で製造した木炭ガスを上記燃焼ガス発生供給手
段３で燃焼させて発生させた燃焼ガスから供給される。

【００５３】以下、図２における上記ガス化炉１０を用
いた木炭ガスの製造方法を図４の温度変化を用いて説明
する。

【００５４】先ず、上記ガス化炉１０のガス化室１０２
に木炭あるいは炭化物Ｍを充填収容しておき、ここに送
気ブロア５２とダンパー５３で適当量の空気を送気して
上記木炭あるいは炭化物Ｍを徐々に燃焼させて、上記ガ
ス化室１０２内もしくは木炭あるいは炭化物Ｍの温度Ｔ
３を木炭がガス化反応を起こす温度８００℃以上、１０
００℃程度に昇温させる。即ち、上記式（１）の反応を
起こさせてこれらの温度を図４のＡ点に到達させる。

【００５５】このとき上記ガス化炉１０内においては上
記式（２）および（３）のガス化反応が盛んに起こり多
量の木炭ガス（可燃ガスＣＯ）が発生する。

【００５６】上記高温の木炭ガスは、上記ガス化炉１０
内では空気不足から燃焼せずに、ＣＯ_２ガスやＮ_２ガス
とともに上記木炭ガス排出口１０４を出て上記水蒸気発
生装置１１に送られ、ここでは水と熱交換して水蒸気を
発生させる。

【００５７】そして上記木炭ガスは、ＣＯ_２ガスやＮ_２
ガスとともに、図２の上記空気予熱器５に送られ、ここ
で燃焼用空気を予熱した後、さらに送気ブロア５１によ
り上記サイクロン６に強制送気されて除塵され、送気管
６１１を経て上記ガス貯蔵手段７に貯蔵される。そして
燃料ガスとして炭化処理に繰返し使用される。

【００５８】また、上記水蒸気発生装置１１で発生した
水蒸気は、その適当量を水蒸気送気管１１１、バルブ１
１２を通って上記ガス化炉１０内に供給される。

【００５９】このとき上記水蒸気とともに、上記送気ブ
ロア５２およびダンパー５３によって適当量の空気を断
続的もしくは連続的に上記炭化炉２内に供給し続けて、
上記式（２）および（３）の発生炉ガス化反応ととも
に、上記式（４）および（５）の水性化ガス化反応を起
こさせて多量の木炭ガス（可燃ガスＣＯ、Ｈ_２）を発生
させる。

【００６０】上記式（２）、（３）および（４）、
（５）で発生した上記木炭ガスは、上記ガス化炉１０内
では空気不足から燃焼せずに、上記水蒸気発生装置１１
および上記空気予熱器５、そして上記サイクロン６を経
て上記ガス貯蔵手段７に貯蔵され、燃料ガスとして炭化
処理に繰返し使用される。

【００６１】上記図４のガス化工程を、上記図２の炭化
処理が完了するまでの所要時間継続させた後（ｔ２時間
後のＢ点に到達後）、上記ガス化炉１０には空気および
水蒸気の供給を中止する。

【００６２】上記図２における被処理物１の炭化処理が
終了すると、上記炭化炉２内への空気もしくは木炭ガス
の燃焼ガスの供給をすべて中止して冷却工程に入り、上
記被処理物１の温度が外気温にほぼ近づいた数十時間経
過後、良質の木炭なっている被処理物を取出して炭化処
理は完了となる。

【００６３】なお、図４において、上記ガス化炉１０内
に水蒸気と空気を交互に供給する場合には線図αの温度
変化を辿り、そして上記ガス化炉１０内に適量の空気の
み、もしくは適量の空気と水蒸気を同時に供給する場合
にはほぼ直線βの温度変化となる。

【００６４】＜他の実施形態＞なお、本発明は上記実施
形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態
を包含するものである。即ち、上記実施形態では炭化炉
２と燃焼ガス発生供給手段３を別置型としたが炭化炉と
一体型としてもよい。また、上記炭化炉２およびガス化
炉１０は直接加熱方式で静置型のバッチ式としたが、回
転型もしくは揺動型のバッチ式もしくは連続式の炭化炉
およびガス化炉であってもよいし、これらが間接加熱方
式であてもよい。あるいはまた、空気予熱器５、粉塵除
去手段６およびガス貯蔵手段７は別タイプであってもよ
い。いずれにしても上記実施形態と同様の考え方とな
る。

【００６５】また、上記炭化炉２に、被処理物１の代わ
りに木炭もしくは炭化物を充填してガス化して得られた
木炭ガスをガス貯蔵手段７に貯蔵しておき、そしてその
後の炭化処理に用いてもよい。

【００６６】また、上記ガス化炉１０に、木炭もしくは
炭化物の代わりに木質系材料を充填して炭化物とし、そ
してガス化して木炭ガスを製造して炭化処理に用いても
よい。

【００６７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係わる木炭の製造方法およ
びその製造装置を用いた全体システムを示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１被処理物２炭化炉３燃焼ガス発生供給手段４煙冷却器５空気予熱器６粉塵除去手段７ガス貯蔵手段８消煙装置９運転制御手段１２発電手段

【図２】本発明の他の実施形態に係わる木炭の製造方法
およびその製造装置を用いた全体システムを示す説明図
である。

【符号の説明】

１被処理物２炭化炉３燃焼ガス発生供給手段４煙冷却器５空気予熱器６粉塵除去手段７ガス貯蔵手段８消煙装置９運転制御手段１０ガス化炉１１水蒸気発生装置１２発電手段

【図３】本発明の実施形態に係わる木炭の製造方法の炭
化炉内における被処理物の温度変化を示した説明図であ
る。

【図４】本発明の実施形態に係わる木炭の製造方法のガ
ス化炉内における木炭あるいは炭化物の温度変化を示し
た説明図である。

【図５】本発明の実施形態に係わる木炭の製造方法およ
びその製造装置を用いた全体システムにおける発電系統
を示す説明図である。

【符号の説明】

７ガス貯蔵手段１２発電手段７３送気ブロア１２１電気配線

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｃ１０Ｊ 3/00 Ｃ１０Ｊ 3/00 Ｑ３Ｋ０７８Ｓ４Ｈ０１２Ｆ２３Ｇ 5/027 ＺＡＢＦ２３Ｇ 5/027 ＺＡＢＺ４Ｈ０１５ 5/16 5/16 Ｅ 5/44 5/44 Ｚ 5/50 5/50 ＡＭＦ２３Ｊ 15/06 Ｆ２３Ｌ 15/00 ＡＦ２３Ｌ 15/00 Ｆ２３Ｊ 15/00 ＫＦターム(参考） 3K023 QA12 QB00 QC08 3K061 AA18 AB01 AB02 AC01 AC17 AC19 BA01 BA08 CA01 CA07 FA10 FA21 FA25 3K062 AA18 AB01 AB02 AC01 AC17 BB02 CA01 CB03 DA01 DB06 DB28 3K065 AA18 AB01 AB02 AC01 AC17 BA01 BA08 HA02 HA03 3K070 DA07 DA09 DA29 DA37 DA50 DA56 DA58 DA76 3K078 AA01 BA03 CA02 CA07 CA11 CA22 CA25 4H012 JA04 JA13 4H015 AA01 AA12 AA13 AB01 BA12 BB03 CB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭化炉内に、木炭の原料である木材、竹
材などの木質系の被処理物を充填収容し、その炭化炉内
に、木炭もしくは炭素化物（炭化物）を高温下でガス化
反応させて製造した気体燃料（木炭ガス）の燃焼ガス
を、供給することによって上記被処理物を加熱して炭化
処理する木炭の製造方法。
【請求項２】請求項１記載の木炭の製造方法であっ
て、上記気体燃料の木炭ガスは、上記被処理物が上記炭化炉
内で炭化処理されて木炭化し８００℃〜１２００℃に高
温化した段階において、上記炭化炉内に空気および水蒸
気を、それぞれ単独に、もしくは同時に、あるいは交互
に、そして適当時間断続的に、もしくは連続的に供給し
て、上記木炭とガス化反応を起こさしめて製造され、そ
してガス貯蔵手段に貯蔵されたものである、木炭の製造
方法。
【請求項３】請求項１記載の木炭の製造方法であっ
て、上記木炭ガスは、上記炭化炉とは別に設置した木炭ガス
製造炉（ガス化炉）内に木炭もしくは炭化物を充填収容
し、この木炭もしくは炭化物を８００℃〜１２００℃に
高温化した段階において上記ガス化炉内に空気および水
蒸気を、それぞれ単独に、もしくは同時に、あるいは交
互に、そして適当時間断続的に、もしくは連続的に供給
して、上記木炭もしくは炭化物とガス化反応を起こさし
めて製造され、そしてガス貯蔵手段に貯蔵されたもので
ある、木炭の製造方法。
【請求項４】請求項１記載の木炭の製造方法であっ
て、上記木炭ガスを用いた発電手段によって発電し、これに
よって得られた電力で上記炭化処理の機器運転を行う、
木炭の製造方法。
【請求項５】木炭の原料である上記被処理物の炭化処
理および木炭のガス化反応を行う炭化炉と、この炭化炉
と一体に、もしくは独立に構成され、そして上記木炭ガ
スの燃焼ガスを上記炭化炉内に供給する燃焼ガス発生供
給手段と、被処理物の炭化処理で発生する煙および上記
ガス化反応で生成する上記木炭ガスを冷却する煙冷却器
と、上記木炭ガスと燃焼用空気の熱交換を行う空気予熱
器と、上記木炭ガス中の粉塵を除去する粉塵除去手段
と、上記木炭ガスのガス貯蔵手段と、上記煙冷却器で凝
縮しない煙の消煙装置と、上記木炭ガスを利用した発電
手段と、そして被処理物の炭化処理における各機器の運
転・制御を行う運転制御手段とを備える、木炭の製造装
置。
【請求項６】上記被処理物の炭化処理を行う上記炭化
炉と、この炭化炉と一体に、もしくは独立に構成され、
そして上記木炭ガスの燃焼ガスを上記炭化炉内に供給す
る燃焼ガス発生供給手段と、被処理物の炭化処理で発生
する煙の煙冷却器と、上記煙冷却器で凝縮しない煙の消
煙装置と、上記木炭ガスを製造するガス化炉と、このガ
ス化炉を出た高温の木炭ガスで水蒸気を生成する水蒸気
発生装置と、上記木炭ガスと燃焼用空気の熱交換を行う
空気予熱器と、上記木炭ガス中の粉塵を除去する粉塵除
去手段と、上記木炭ガスのガス貯蔵手段と、上記木炭ガ
スを使用した発電手段と、そして被処理物の炭化処理に
おける各機器の運転・制御を行う運転制御手段とを備え
る、木炭の製造装置。
【請求項７】請求項５の木炭の製造装置であって、上記炭化炉には、炭化炉全体の断熱手段と、被処理物を
充填収容する炭化室と、上記木炭ガスの燃焼ガスおよび
上記ガス化反応の空気を上記炭化炉内に導入する燃焼ガ
ス導入口と、上記ガス化反応の水蒸気を上記炭化炉内に
導入する水蒸気導入口と、被処理物の温度、もしくは被
処理物の近傍の雰囲気温度を検出する温度検出手段と、
そして被処理物の炭化処理で発生する煙もしくは上記ガ
ス化反応で生成した木炭ガスを上記炭化炉外に排出する
ガス排出口とを配設する、木炭の製造装置。
【請求項８】請求項６の木炭の製造装置であって、上記炭化炉には、炭化炉全体の断熱手段と、被処理物を
充填収容する炭化室と、上記木炭ガスの燃焼ガスを上記
炭化炉内に導入するガス導入口と、被処理物の温度、も
しくは被処理物の近傍の雰囲気温度を検出する温度検出
手段と、そして被処理物の炭化処理で発生する煙もしく
は上記木炭ガスの燃焼ガスを上記炭化炉外に排出するガ
ス排出口とを配設する、木炭の製造装置。
【請求項９】請求項６の木炭の製造装置であって、上記ガス化炉には、ガス化炉全体の断熱手段と、木炭あ
るいは炭化物を充填収容するガス化室と、このガス化室
内に木炭あるいは炭化物を投入する木炭投入口と、上記
ガス化反応の空気を導入する空気導入口と、上記ガス化
反応の水蒸気を導入する水蒸気導入口と、上記化ガス化
室内の温度を検出する温度検出手段と、上記ガス化反応
によって生成した木炭ガスを上記ガス化炉外に排出する
木炭ガス排出口と、そして上記ガス化反応で生じたスラ
グをガス化炉外に排出するスラグ排出手段とを配設す
る、木炭の製造装置。
【請求項１０】請求項７および請求項８の木炭の製造
装置であって、上記炭化炉には木炭の取出手段が配設されており、そし
て上記炭化炉は、直接加熱方式もしくは間接加熱方式で
あって、静置型もしくは回転型あるいは揺動型のバッチ
式炭化炉、あるいは連続式炭化炉である、木炭の製造装
置。