JP2003292966A - 連続炭化装置及び炭化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】多量の被炭化物を、悪臭を発生させることなく
迅速かつ連続的に炭化処理できるという炭化効率に優れ
るとともに大幅な燃料削減ができてランニングコストの
低減が図れる炭化方法と、この方法を実施する連続炭化
装置を提供すること。 【解決手段】準備帯、予熱帯、炭化帯１３、冷却帯、搬
出帯の順とする横長のトンネル炉１０と、該トンネル炉
１０から排出する排ガスを熱処理する再燃脱臭炉２０を
含み構されており、トンネル炉１０内に、被炭化物を収
容した炭化用収納ボックス３０を載置した台車３の複数
を順次搬入して走行させ、トンネル炉１０外に搬出する
までの間に、前記被炭化物の炭化処理工程のすべてを終
えるように構成された連続炭化装置と、この連続炭化装
置を使用した炭化方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下水汚泥や食物残
さ、動物の糞尿や死体などを含む多種多彩な廃棄物を、
悪臭を発生させることなく迅速かつ連続的に炭化する炭
化方法と、この炭化方法を実施するための連続炭化装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のかかる炭化装置としては、例えば
乾燥炉にて所要の含水率となるまで予め乾燥した後、こ
の乾燥品を供給して乾留処理する単独型炭化装置があ
る。

【０００３】一方、下水汚泥を炭化処理する装置として
は、乾燥炉における内壁面に複数の持上げ棧を配設した
回転筒内に含水率が約７５〜８５％の汚泥を供給し、回
転筒を回転させながら持上げ棧で汚泥を回転筒の底部側
から頂部側へ持上げた後に落下させる工程を繰返し、回
転筒に熱風発生炉から高温の乾燥用気体を供給すること
で汚泥を含水率が約５０％以下となるまで乾燥すると共
に、回転筒の内部に配設した破砕翼を回転して汚泥を破
砕し、乾燥炉で得られた乾燥汚泥を炭化炉の回転筒に供
給し、この回転筒を回転しつつ加熱手段で加熱すること
で内部の乾燥汚泥を炭化するように構成されたいわゆる
ロータリー式の炭化処理装置が開示されている（特開平
１１−３７６４５号公報）。

【０００４】また、同公報には、汚泥が供給される乾燥
炉と、この乾燥炉に高温の乾燥用気体を供給する熱風発
生炉と、前記乾燥炉で乾燥された乾燥汚泥が供給され、
この乾燥汚泥を加熱して炭化させる炭化炉とから構成さ
れた炭化装置において、前記乾燥炉は、前記汚泥が供給
される回転筒と、この回転筒の内壁面に配設された複数
の持上げ棧と、回転筒の内部に回転自在に配設された破
砕翼とを備え、前記熱風発生炉から回転筒に乾燥用気体
を供給しつつ回転筒および破砕翼を回転させることで汚
泥を乾燥すると共に破砕するよう構成されており、前記
炭化炉は、前記乾燥炉で乾燥された乾燥汚泥が供給され
る回転筒と、この回転筒の内部に供給された乾燥汚泥を
加熱する加熱手段とを備え、前記回転筒を回転させつつ
乾燥汚泥を加熱することで該乾燥汚泥を炭化するように
構成したロータリー式のものが開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記単
独型炭化装置にあっては、１回あたりに炭化処理できる
最大量が決まっているため、又、窯詰め作業に始まり、
炭化処理および冷却工程、そして、窯出し作業に終わる
一連の作業工程を、その都度実施する必要があるため、
その取扱操作には人手と熟練を要し、多量の被炭化物を
同時的に炭化処理することができないため、炭化量の調
製ができ難く、予想以上の多くの時間を要し生産効率が
上がらないという難点があり、さらに、エネルギーの無
駄が多く、炭化コストが特に高くなるという問題もあっ
た。

【０００６】また、炭化物が大きな塊となる傾向があ
り、従来の炭化処理装置のみでは土壌改良剤として好適
に使用し得る粒度の炭化物が得られず、付帯設備として
破砕機が必要になるために設備コストが嵩む問題が指摘
されている。

【０００７】その点、特開平１１−３７６４５号公報記
載の各ロータリー式の炭化処理装置は、炭化炉がロータ
リー式であるために粉砕機等による後工程での破砕を行
なう必要はないものの、被炭化物の材質、寸法形状、含
水率を一定にしておく必要があるとか、ロータリー内を
移動中に炭化物が破砕され過ぎて粉炭が多量にできると
か、被炭化物が大きいと炭化時間が長く必要となり短時
間で炭化し切れないとか、設備全体が大型化し大きな設
置スペースが必要となるとか、運転管理に高度の技術が
必要であるとともにメンテナンスが常時必要になるため
に専属のオペレーターが必要であるとか、少量炭化では
炭化コストが特に高くしかも製造量の調整ができない等
の難点がある。

【０００８】本発明は係る実情に鑑みなされたものであ
って、その目的は、多量の被炭化物を、悪臭を発生させ
ることなく迅速かつ連続的に炭化処理できるという炭化
効率に優れた炭化方法と、この方法を実施するための連
続炭化装置を提供せんとするところにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明が採用した手段は、請求項１の発明は、入口が
扉で閉ざされた準備帯に扉を介装して連続接続する予熱
帯、該予熱帯に連続し炉壁に燃焼バーナーを列設した炭
化帯、該炭化帯に連続し出口が扉で閉ざされた搬出帯に
扉を介装して連続接続する冷却帯の順とする横長のトン
ネル炉と、該トンネル炉から排出する排ガスを熱処理す
る再燃脱臭炉を含み構成された連続炭化装置であって、
前記トンネル炉内に、出入口を通ってトンネル炉外へ延
出するレールを敷設し、被炭化物を収容した炭化用収納
ボックスを載置した台車を前記レール上を走行させて前
記トンネル炉内に順次搬入させ、当該トンネル炉外に搬
出するまでの間に、前記被炭化物の炭化処理工程のすべ
てを終えるように構成されているものを、その要旨とす
る。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１に記載の連続
炭化装置において、前記炭化用収納ボックスが、上面に
開口を有するボックス本体と、中央部に乾留ガス排出孔
を有し前記開口に取着される蓋体とを具備しているもの
を、その要旨とする。

【００１１】つぎに、請求項３の発明は、入口が扉で閉
ざされた準備帯に扉を介装して連続接続する予熱帯、該
予熱帯に連続し炉壁に燃焼バーナーを列設した炭化帯、
該炭化帯に連続し出口が扉で閉ざされた搬出帯に扉を介
装して連続接続する冷却帯の順とする横長のトンネル炉
内に、該トンネル炉の出入口を通って炉外へ延出するレ
ールを敷設し、該レール上を走行する台車の上面に、上
部に乾留ガス排出孔を有し内部に被炭化物を収容した炭
化用収納ボックスを載置し、この台車を前記トンネル炉
内に順次搬入し、当該トンネル炉外に搬出するまでの間
に、前記被炭化物の炭化処理工程のすべてを終わらせる
炭化方法を、その要旨とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】先ず、本発明の炭化方法を実施す
るために使用する連続炭化装置につき、好適な実施の態
様を挙げ添付図面を参照しながら説明するが、これらは
その代表的なものを例示したに過ぎず、本発明がこれら
に限定されるものではない。

【００１３】図１は、この炭化方法を実施するための連
続炭化装置１００の全容を概略的に示す一部破断平面図
であり、図２は連続炭化装置１００を構成するトンネル
炉の要部縦断面図である。

【００１４】図において、本連続炭化装置１００は、ト
ンネル炉１０と、前記トンネル炉１０から排出される排
ガスを熱処理する再燃脱臭炉２０と、を含み構成されて
おり、上記レール１上で車輪を転動させながら移動する
台車３の上面に、被炭化物を収容した炭化用収納ボック
ス３０を載置し、トンネル炉１０内に順次搬入し当該ト
ンネル炉１０外に搬出するまでの間に、一連の炭化工程
（予熱、炭化、冷却）のすべてを終わらせるようになっ
ている。トンネル炉１０の炉壁と台車３間には、熱シー
ル手段（この連続炭化装置１００ではサンドシール構造
体）５が備えてあり、外気と遮断されている。

【００１５】トンネル炉１０は、入口が扉１１ａで閉ざ
され台車１台分が収容できる準備帯１１に扉１２ａを介
装して連続接続する予熱帯１２、該予熱帯１２に連続し
炉壁に燃焼バーナー１６を列設した炭化帯１３、該炭化
帯１３に連続し出口が扉１５ａで閉ざされ台車１台分が
収容できる搬出帯１５に、扉１４ａを介装して連続接続
する冷却帯１４の順とする横長であり、出入口を通って
炉外へ延出するレール１が長手方向に敷設されている。

【００１６】なお、被炭化物の含水率が高い例えば汚泥
(所謂「脱水ケーキ」)等の場合には、準備帯１１と予熱
帯１２の間に乾燥帯（図示しない）が設けてあると、乾
燥帯で所要の含水率まで乾燥でき、この乾燥汚泥を炭化
帯に供給して加熱処理することができる。本実施の態様
も本発明に属するものとするが、以下では、乾燥帯を有
していないトンネル炉１０で説明する。

【００１７】再燃脱臭装置２０は前記トンネル炉１０に
外装されており、その炉壁には再燃バーナー２２が装備
されている。また、再燃脱臭炉２０内には、耐熱性筒体
（外径２５〜１５０ｍｍ、内径２０〜１００ｍｍ、長さ
５０〜２００ｍｍ）を互い違いに１〜６列に組み合わせ
てブロック状にした複数のハニカム蓄熱体が適宜間隔離
して内蔵されている（図示されていない）。耐熱性筒体
としては、耐熱ステンレス鋼製のものや、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製のものな
どが例示できる。

【００１８】再燃脱臭装置２０と上記予熱帯１２（なら
びに炭化帯１３）間は、排ガス供給路２４にて連通され
ており、炭化帯１３にて発生する燃焼排ガス（乾留ガス
を含む）は予熱帯１２側から再燃脱臭装置２０に供給し
て、燃焼排ガス（煤煙）中に含まれる悪臭物質、ダイオ
キシン類等の環境汚染物質や有害物質等を完全分解させ
た後に、煙道２６から外部に放出させるようになってい
る。

【００１９】台車３の上面には、左右方向に間隔を空け
て複数の支板が並列されており、隣り合う支板の間に複
数の棚板が差し渡されて、その上に炭化用収納ボックス
が載置される（図３）ようになっており、また、台車の
左右両端縁には、トンネル炉１０床面のレール１の外側
に設けた溝の砂の中に差し込みされる袖板が下向きに形
成されており、両者にて所謂サンドシール構造体５を構
成するようになっている。また、台車３の前後両端部に
は、耐熱材料からなるシールブロック（図示しない）
が、前方及び後方に長く突き出して取り付けされている
とともに、台車３の左右後両端部にも耐熱材料からなる
シールブロックが前後方向に長く突き出して取り付けさ
れており、これにより、台車３の上面空間から、台車３
の下側の車輪とレール１を囲む空間に吹き込むのが防止
され、車輪やレール１が燃焼炎による高い温度に曝され
ることがないようになっている。

【００２０】つぎに、本発明に係わる炭化用収納ボック
スについて説明する。

【００２１】図４は、炭化用収納ボックス３０の正面図
である。図５は同炭化用収納ボックス３０を構成するボ
ックス本体３１の縦断面図であり、図６は同収納ボック
ス３０を構成する蓋体３６の平面図、図７は図６のＡ−
Ａ線に沿った縦断面図である。

【００２２】図において、この炭化用収納ボックス３０
は、上面が開口３２を有し対向する側壁間に複数の中空
パイプ３３ａを水平方向に固着させた有底のボックス本
体３１の開口３２に、中央部に乾留ガス排出孔３６ａを
設けた蓋体３６を、嵌合手段３４を介して取着されたも
のであり、上述したように、その内部に被炭化物が収容
された状態で台車３上に据え置きされる（図３参照）。

【００２３】嵌合手段３４は、ボックス本体３１開口３
２の外周端に形成した嵌合用のリング溝３４ａと、蓋体
３６の外周端下方に設けたリブ３４ｂとからなり、リブ
３４ｂの先端部をリング溝３４ａに衝止させるようにな
っている。ただし、嵌合手段を限定するものではなく、
蓋体の外周端部に、下方に向けて開口するリング溝を設
け、リング溝同士を嵌合させるなど、公知嵌合手段のす
べてを含むものとする。

【００２４】また、ボックス本体と蓋体が、凸凹の嵌合
手段を介して略一体化されているため、乾留ガスが多量
に発生してボックス本体内が加圧状態になると、蓋体が
茶釜蓋のように飛びはね、これにより、乾留ガスを瞬時
に抜き取りでき、蓋体は再びボックス本体の蓋として作
用する。すなわち、ボックス本体が変形し難く、耐久性
の向上が図れる。

【００２５】本発明に係わる他の炭化用収納ボックスと
して、上面に開口４２を有し、上下方向の乾留ガス誘導
パイプ４３ｂを中央部に備え、かつ、複数の中空パイプ
４３ａを対向する側壁間に水平方向に備えたボックス本
体４１と、乾留ガス誘導パイプ４３ｂの外径よりもやや
大径の乾留ガス排出孔４７を形成した蓋体４６とからな
る炭化用収納ボックス４０（図８参照）や、前記ボック
ス本体４１に備えた乾留ガス誘導パイプ４３ｂの下端部
が下方に向かうにつれて拡径する円錐形状に形成し、他
の構成は上記炭化用収納ボックス４０と実質的に同一の
構成を有する炭化用収納ボックス５０（図９参照）など
が例示できる。

【００２６】これら炭化用収納ボックス４０、５０によ
ると、乾留ガス排出孔４８（５７）と乾留ガス誘導パイ
プ４３ｂ（５３ｂ）の間に隙間が形成されているので、
この隙間を介してボックス本体内の乾留ガスを排出さ
せ、上方に向けて誘導できる。すなわち、台車３上に、
複数個の炭化用収納ボックスを段積みして据え付けでき
る（図８，図９参照）。

【００２７】また、牛乳瓶形状に形成された有底のボッ
クス本体６１と、乾留ガス排出孔６７を設けた蓋体６６
とから構成された炭化用収納ボックス６０（図１０参
照）を使用しても構わない。

【００２８】なお、前記ボックス本体の側壁または底壁
のいずれか又は両方を波形状に形成すると、熱による歪
みが吸収でき、ボックス本体の変形などを阻止できるか
ら、好適である。

【００２９】上記各収納ボックスによると、蓋体の中央
部に乾留ガス排出孔が設けてあるため、収納ボックス内
にて発生した乾留ガスを乾留ガス排出孔から放出させ、
直ちに、炭化帯の高温雰囲気に触れさせて焼却処分させ
ることができるのである。

【００３０】つぎに、本連続炭化装置１００を使用した
被炭化物の炭化方法につき、図面を参照しつつ、簡単に
説明する。

【００３１】図１１は、本発明となる炭化方法を概略的
に示すフローチャート図であり、図１２はトンネル炉内
のヒートカーブである。

【００３２】図において、先ず、被炭化物をそのまま、
もしくは、必要に応じて粉砕し、あるいは、水や糊剤を
混合、混練して所望する所定寸法形状に成形もしくは造
粒した後、炭化用収納ボックス内に充填し、その適宜数
量を台車の棚板上面に据え付け、レール１上を走行させ
てトンネル炉１０の入口まで移動させる。

【００３３】つぎに、炭化用収納ボックスを据え付けた
台車３を、トンネル炉１０の準備帯１１に搬入し、入口
の扉１１ａを閉じるとともに予熱帯１２側の扉１２ａを
開け、台車３の連結部（図示しない）に駆動装置のチェ
ーンを連結するとともに前記駆動装置を駆動させて、予
熱帯１２（約３時間）、炭化帯１３（約１０時間）、冷
却帯１４（約１１時間）の順に台車３を移動させる。な
お、炭化用収納ボックスを据え付けた台車３の複数を、
トンネル炉１０内に順次搬入し複数の台車を逐次連続し
て炭化処理するようになっていることは無論のことであ
る。

【００３４】一連の炭化処理を施した台車３は、搬出帯
１５を経てトンネル炉１０外に順次搬出され、台車降装
置Ｒを使用して台車から収納ボックスを降ろし、つい
で、内部の炭化物を取り出し、必要ならば端疎粉砕し、
袋体に充填して貯蔵する。

【００３５】空になった収納ボックスを被炭化物充填装
置Ｓの位置まで搬送して再使用するとともに、空になっ
た台車３を台車積装置Ｔの位置まで搬送して再使用する
ことはいうまでもないことである。

【００３６】得られた炭化物は、土壌改良剤や脱臭剤、
融雪剤等として有効に活用できる。

【００３７】

【発明の効果】以上のとおり、本発明の炭化処理装置に
あっては、少なくとも炭化帯と冷却帯とを具備するトン
ネル炉内にレールを敷設し、被炭化物を収容した炭化ボ
ックスを載置した台車の複数を同時的に走向させるた
め、収納ボックス内への重点作業に始まり、台車積み作
業、炭化および冷却工程、台車降作業、そして、炭化物
の取り出し作業に終わる一連の作業工程を連続的に実施
することができ、これにより、昼夜連続して極めて安全
に操炉でき、一定時間内に炭化処理できる量が従来より
も飛躍的に増大し、生産性が向上する。

【００３８】また、その取扱操作に人手と熟練が不要と
なり、炭化量の調整がし易く、さらに、従来の単独型炭
化炉のように、その都度、燃焼バーナーを着火して炉内
を高温にし、ついで、燃焼バーナーを消して炉内を冷却
する必要がないため、大幅な燃料削減ができ、ランニン
グコストを低減することができる。

【００３９】さらに、排ガス等が逆流して漏洩すること
を防止できるようになっているため、複数の台車を連続
的に走行させても、環境汚染物質や有害物質等を完全に
燃焼、熱分解でき、これにより、環境汚染物質や有害物
質等を無毒化できるとともに、脱臭ならびに無煙化でき
るなど、極めて実効性に優れた炭化装置（炭化方法）と
して提供できるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の炭化方法を実施するための連
続炭化装置の全容を概略的に示す一部破断平面図であ
る。

【図２】図２は連続炭化装置１００を構成するトンネル
炉の要部縦断面図である。

【図３】図３は、台車上に、炭化用収納ボックスの複数
を載置した状態を模式的に示す平面図である。

【図４】図４は、本発明の炭化装置に係わる炭化用収納
ボックスを示す正面図である。

【図５】図５は同炭化用収納ボックスを構成するボック
ス本体の縦断面図である。

【図６】図６は同収納ボックスを構成する蓋体の平面図
である。

【図７】図７は図６のＡ−Ａ線に沿った縦断面図であ
る。

【図８】図８は、本発明に係わる他の他の炭化用収納ボ
ックスの要部断面図であり、複数個を段積みする状態が
模式的に示されている。

【図９】図９は、本発明に係わる他の他の炭化用収納ボ
ックスの要部断面図であり、複数個を段積みする状態が
模式的に示されている。

【図１０】図１２は、図９は、本発明に係わる他の他の
炭化用収納ボックスの要部断面図である。

【図１１】図１１は、本発明の炭化方法を概略的に示す
フローチャート図である。

【図１２】図１２はトンネル炉内のヒートカーブであ
る。

【符号の説明】

１…レール ３…台車 ５…サンドシール構造体 １０…トンネル炉 １１…準備帯 １１ａ…扉 １２…予熱帯 １２ａ…扉 １３…炭化帯 １４…冷却帯 １４ａ…冷却帯 １５…搬出帯 １５ａ…扉 １６…燃焼バーナー ２０…再燃脱臭装置 ２２…再燃バーナー ２４…排ガス供給路 ２６…煙突 ３０…炭化用収納ボックス ３１…ボックス本体 ３２…開口 ３３a…中空パイプ ３４…嵌合手段 ３４ａ…リング溝 ３４’…リング溝 ３５ａ…リフト用掛止部 ３５ｂ…リフト用掛止部 ３６…蓋体 ３７…乾留ガス排出孔 ４０…炭化用収納ボックス ４１…ボックス本体 ４２…開口 ４３ａ…中空パイプ ４３ｂ…乾留ガス誘導パイプ ４４…嵌合手段 ４４ａ…リング溝 ４４ｂ…リブ ４５ａ…リフト用掛止部 ４５ｂ…リフト用掛止部 ４６…蓋体 ４７…乾留ガス排出孔 ５０…炭化用収納ボックス ５１…ボックス本体 ５２…開口 ５３a…中空パイプ ５３ｂ…乾留ガス誘導パイプ ５４…嵌合手段 ５４ａ…リフト用掛止部 ５４ｂ…リブ ５５ａ…リフト用掛止部 ５５ｂ…リフト用掛止部 ５６…蓋体 ５７…乾留ガス排出孔 ６０…炭化用収納ボックス ６１…ボックス本体 ６６…蓋体 ６７…乾留ガス排出孔 Ｒ…台車降装置 Ｓ…被炭化物充填装置 Ｔ…台車積装置

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ２７Ｂ 9/26 Ｆ２７Ｂ 9/26 (72)発明者 板津 博之 岐阜県美濃加茂市本郷町９丁目18番37号 株式会社シー・ワイ・シー内 (72)発明者 三品 仁 岐阜県美濃加茂市本郷町９丁目18番37号 株式会社シー・ワイ・シー内 Ｆターム(参考） 3K078 AA05 BA05 BA26 CA02 4D004 AA01 AA02 AA04 CA26 CA48 CB08 CB34 CB42 CB43 CB45 4D059 AA01 AA03 BB05 BB18 BD12 CA19 CC06 CC10 4H012 HA04 4K050 AA06 BA00 CA12

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入口が扉で閉ざされた準備帯に扉を介装し
   て連続接続する予熱帯、該予熱帯に連続し炉壁に燃焼バ
   ーナーを列設した炭化帯、該炭化帯に連続し出口が扉で
   閉ざされた搬出帯に扉を介装して連続接続する冷却帯の
   順とする横長のトンネル炉と、該トンネル炉から排出す
   る排ガスを熱処理する再燃脱臭炉を含み構成された連続
   炭化装置であって、 前記トンネル炉内に、出入口を通ってトンネル炉外へ延
   出するレールを敷設し、被炭化物を収容した炭化用収納
   ボックスを載置した台車を前記レール上を走行させて前
   記トンネル炉内に順次搬入させ、当該トンネル炉外に搬
   出するまでの間に、前記被炭化物の炭化処理工程のすべ
   てを終えるように構成されていることを特徴とする連続
   炭化装置。
2. 【請求項２】前記炭化用収納ボックスが、上面に開口を
   有するボックス本体と、中央部に乾留ガス排出孔を有し
   前記開口に取着される蓋体とを具備していることを特徴
   とする請求項１に記載の連続炭化装置。
3. 【請求項３】入口が扉で閉ざされた準備帯に扉を介装し
   て連続接続する予熱帯、該予熱帯に連続し炉壁に燃焼バ
   ーナーを列設した炭化帯、該炭化帯に連続し出口が扉で
   閉ざされた搬出帯に扉を介装して連続接続する冷却帯の
   順とする横長のトンネル炉内に、該トンネル炉の出入口
   を通って炉外へ延出するレールを敷設し、該レール上を
   走行する台車の上面に、上部に乾留ガス排出孔を有し内
   部に被炭化物を収容した炭化用収納ボックスを載置し、
   この台車を前記トンネル炉内に順次搬入し、当該トンネ
   ル炉外に搬出するまでの間に、前記被炭化物の炭化処理
   工程のすべてを終わらせることを特徴とする炭化方法。