JP2004161822A

JP2004161822A - 炭化炉

Info

Publication number: JP2004161822A
Application number: JP2002326745A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Okumura; 洋奥村; Tomohiko Niwa; 智彦丹羽; Kenichiro Yoshii; 謙一郎吉井
Original assignee: TYK Corp
Current assignee: TYK Corp
Priority date: 2002-11-11
Filing date: 2002-11-11
Publication date: 2004-06-10

Abstract

【課題】乾留室の床面の原料落下口を清掃できる炭化炉を提供する。
【解決手段】原料が供給されると共に酸素の供給が制限された乾留加熱処理を行う乾留室２と、乾留室２の底面２ｘに形成され乾留室２の原料を下側に落下させる落下口９２とを有する。乾留室２内に移動可能に配置され移動に伴い乾留室２の原料を攪拌させる攪拌手段１０とを有する。攪拌手段１０は、攪拌手段１０の攪拌に伴い乾留室２内を移動して原料落下口９２を清掃するチェーン等の原料落下口清掃部材１００を有する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は植物の種、動物糞等の有機系廃棄物等に代表される原料を炭化させる炭化炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機系廃棄物を例にとって従来技術を説明する。従来、事業体の活動に伴って排出される植物の種、紙屑、食品残査、繊維屑、プラスチック屑等の有機系廃棄物は、焼却炉で焼却処分していた。しかし近年、法規制にて、焼却炉の使用が制限されていることから、上記した有機系廃棄物は専門の外部処理業者に委託して処分することが余儀なくされているが、コスト高となる。そこで近年、本発明者らは、酸素の供給が制限された乾留室において有機系廃棄物等の原料を蒸し焼きして乾留することにより、有機系廃棄物等の原料を炭化物と乾留ガスとにし、乾留ガスの可燃成分の燃焼熱を利用して乾留室内の有機系廃棄物などの原料を加熱して乾留を行うことを着想し、この着想のもとに炭化炉を開発した（特許文献１，２）。この炭化炉は、有機系原料など原料が供給されると共に酸素の供給が制限された乾留加熱処理を行う乾留室を有する炭化炉本体を備えている。このものでは、乾留室内の原料を下側に落下させる原料落下口が乾留室の床面に形成されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１８００６２号
【特許文献２】特開２００２−１８００６１号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した炭化炉では、乾留加熱処理で生成したタール分が乾留室の内壁面等に付着することがある。この場合、乾留室に形成されている原料落下口がタールの蓄積に起因して閉塞し、原料落下口における原料の落下が制約されるおそれがある。このため炭化炉の運転を定期的に中断して乾留室内のタール分の清掃を行う必要があった。本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、乾留室の床面に形成されている原料落下口を効果的に清掃することができる炭化炉を提供することを課題とするにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る炭化炉は、原料が供給されると共に酸素の供給が制限された乾留加熱処理を行う乾留室と、乾留室に形成され乾留室の原料を下側に落下させる原料落下口とを有する炭化炉本体と、
炭化炉本体を構成する乾留室内に移動可能に配置され、移動に伴い乾留室の原料を攪拌させる攪拌手段とを具備する炭化炉において、
攪拌手段は、攪拌手段に保持され攪拌手段の攪拌に伴い乾留室内を移動して原料落下口を清掃する原料落下口清掃部材を有することを特徴とするものである。
【０００６】
本発明によれば、乾留室内の原料を乾留室で乾留させるとき、攪拌手段が乾留室内で移動するため、原料は攪拌手段により乾留室内において攪拌される。攪拌手段の移動に伴い、原料落下口清掃部材は乾留室内を移動する。原料落下口清掃部材が原料落下口に到達すると、原料落下口清掃部材は原料落下口を清掃する。攪拌手段は、乾留室内に移動可能に配置されており、移動に伴い乾留室の原料を攪拌させる機能を有するものであればよい。従って攪拌手段は乾留室内を回転する方式でも、前進後退する方式でも良い。原料落下口清掃部材としては、自由変形性をもつ部材、例えば、チェーン部材、ウェイト部材、ワイヤ部材のうちの少なくとも一方で形成されていることが好ましい。清掃用のほうき形状とすることもできる。原料落下口清掃部材が原料落下口に到達すると、原料落下口清掃部材は自重により原料落下口に自然落下して原料落下口を清掃する。
【０００７】
本発明によれば、原料落下口清掃部材の乾留室の径方向における長さは、原料落下口の開口径よりも大きく設定されている形態を例示できる。この場合には、原料落下口の全体を清掃するのに有利である。
【０００８】
また、本発明によれば、乾留室に燃焼室を隣設させ、炭化炉本体を構成する乾留室で乾留された原料から発生した可燃性の乾留ガスを燃焼室に導くと共に導いた乾留ガスの燃焼により燃焼室を加熱し、燃焼室の加熱により乾留室を加熱する乾留ガス燃焼手段を具備することが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る第１実施形態について図１，図２を参照して説明する。図１は内燃式の複数段式の炭化炉１の構造を模式的に示す。この炭化炉１は、上下方向に複数段（例えば６段）に固定状態に設けられた複数個（例えば６個）の乾留室２を有する炭化炉本体６と、複数段の乾留室２を同軸的またはほぼ同軸的に隣設され乾留室２の外側から包囲する横断面でリング形状をなす燃焼室３を形成する包囲壁４と、乾留室２に連通し乾留室２内で発生した乾留ガスを燃焼室３に案内して燃焼させる乾留ガス燃焼手段として機能するガスパイプ５と、燃焼室３のガスを燃焼室３外に排気する排気口８とを備えている。
【００１０】
燃焼室３から乾留室２への伝熱を考慮して、乾留室２は耐熱性及び高温耐食性をもつ金属（例えばステンレス鋼等の合金鋼）の壁２ｐで形成されている。上下複数段方向（Ｙ方向）の最上側の乾留室２には、原料が供給される原料供給口９０が設けられている。上下複数段方向（Ｙ方向）の最下側の乾留室２には、原料が炭化された後の炭化物が排出される炭化物排出口９１（原料落下口）が設けられている。炭化物排出口９１から排出された炭化物は、スクリュー式の搬送装置９４により排出される。更に、上下に隣設する乾留室２同士を連通する原料落下口９２が乾留室２の金属（例えばステンレス鋼等の合金鋼）製の横方向に沿った床面２ｘに設けられている。なお、一つの床面２ｘに形成されている原料落下口９２の数としては１個でも，複数個でも良い。
【００１１】
ガスパイプ５は、各乾留室２と燃焼室３とを連通させており、乾留室２で発生した可燃性の乾留ガスを燃焼室３に導くように燃焼室３内に導出されている。乾留室２は、原料供給口９０、炭化物排出口９１、ガスパイプ５以外は、基本的には密閉構造とされており、乾留室２への空気の供給は制限されており、乾留室２において原料の蒸し焼きに適するようにされている。
【００１２】
複数段式の炭化炉１には、原料を攪拌させる攪拌要素である旋回式の攪拌手段１０が設けられている。攪拌手段１０は、各乾留室２の中央域において縦方向に沿って配置された回転可能な駆動軸１１と、駆動軸１１に接続されて各乾留室２内を旋回して各乾留室２内の原料を攪拌する羽根状の攪拌部１２とを有する。駆動軸１１は図略の駆動源１１ｃ（モータ機構等）により回転される。攪拌部１２の旋回速度は一定でも可変でも良い。
【００１３】
有機系廃棄物からなる原料Ａは、投入装置９６により、複数段式の炭化炉１の上側の原料供給口９０から最上側の乾留室２に供給される。ここで攪拌部１２が各乾留室２で回転するため、各乾留室２の原料は攪拌部１２によって攪拌され、原料は攪拌の際に原料落下口９２を通り、下側の乾留室２に次第に落下する。このようにして原料は炭化されつつ順次下方に搬送される。燃焼室３の底部付近には加熱部としてのバーナ１７が装備されている。バーナ１７は、主として、複数段式の炭化炉１の立ち上げ時期に複数段式の炭化炉１の燃焼室３を予熱したり、乾留ガスの発生量が著しく少ないときに乾留室２の温度を確保したり、ガスパイプ５の火口５５から吹き出される可燃性をもつ乾留ガスを着火させたりするために使用される。
【００１４】
本実施形態に係るガスパイプ５は、図１に示すように、複数本配設されており、耐熱性及び高温耐食性をもつ金属（例えばステンレス鋼等）で形成されている。ガスパイプ５の先端である下端には火口５５が設けられている。火口５５は、乾留室２で生成された乾留ガスを燃焼室３内で燃焼させるノズルである。
【００１５】
さて複数段式の炭化炉１で乾留加熱処理を行う場合には、複数段式の炭化炉１の燃焼室３内をバーナ１７で予熱しておく。そして原料Ａを投入装置９６により原料供給口９０から最上側の乾留室２に供給する。原料Ａとしては植物の種（例えば梅の種）、鶏糞、牛糞、豚糞などの動物糞である家畜糞、プラスチックの屑、食品残滓、繊維屑、紙屑などの有機系廃棄物を主要成分とすることが好ましい。乾留室２内において攪拌部１２が回転するため、各乾留室２の原料は攪拌部１２によって攪拌され、攪拌途中において各乾留室２の床面２ｘの原料落下口９２を介して、下部の乾留室２に落下して順次下方に搬送される。
【００１６】
乾留室２は前述したように基本的には密閉構造であり、空気の供給が制限されているため、乾留室２における原料Ａの燃焼は抑えられ、蒸し焼き状態となる。よって乾留室２で搬送されている原料Ａは、炭化が次第に進行すると共に、可燃性の乾留ガスが熱分解により原料Ａから乾留室２内で発生する。そして、排気口８に連通する負圧生成用の図略の負圧発生機が作動するため、排気口８に吸引作用が生じる。このため、乾留室２で発生した乾留ガスはガスパイプ５を経て、ガスパイプ５の先端の火口５５から燃焼室３に導かれる。火口５５から吹き出される乾留ガスは燃焼室３の熱で燃焼火炎ＷＡを火口５５で生成する。このように燃焼室３に導かれた可燃性の乾留ガスは、燃焼室３の熱で燃焼火炎ＷＡとして燃焼する。この乾留ガスの燃焼熱が乾留室２で原料を蒸し焼きする熱源となる。
【００１７】
このように燃焼室３は、原料Ａの乾留により発生した可燃性の乾留ガスの燃焼により加熱される。従ってバーナ１７は、つまり乾留ガス以外の燃料は、複数段式の炭化炉１の立ち上げ時期以外は、ほとんど必要とされず、省エネルギを図り得る。
【００１８】
上記のように乾留加熱処理が進行すると、原料Ａは炭化物となり、運転中または運転停止後に炭化物排出口９１を経て搬送装置９４により取り出される。なお、本実施形態では燃焼室３の温度は原料Ａの種類に応じて異なるものの、一般的には５００〜９００℃、殊に６００〜８００℃程度となる。乾留室２の温度は３００〜８００℃、殊に４００〜６００℃程度となる。但し燃焼室３の温度及び乾留室２の温度はこれに限定されるものではなく、原料Ａ等に応じて適宜変更することができる。
【００１９】
上記したように乾留加熱処理が進行するにつれて、乾留室２内にタール分が次第に付着するため、乾留室２の床面２ｘの原料落下口９２が閉塞される。極端な場合には、原料Ａが原料落下口９２を通過できず、下側の乾留室２に落下しなくなるおそれがある。この点本実施形態によれば、図２に示すように、各乾留室２に装備されている攪拌手段１０の攪拌部１２の取付部１５には、原料落下口清掃部材として機能できるチェーン部材１００が一体的にあるいは着脱可能に連結されている。チェーン部材１００は乾留室２の床面２ｘに到達でき、床面２ｘに引きずられる長さをもつ。このため攪拌部１２が乾留室２内で乾留室２の周方向（矢印Ｓ１方向）に回転すると、チェーン部材１００は乾留室２の床面２ｘに沿って引きずられるため、乾留室２の床面２ｘの清掃を行うことができる。
【００２０】
更に攪拌部１２が乾留室２の床面２ｘの原料落下口９２に到達すると、チェーン部材１００が自身の重力で原料落下口９２内に自然落下し、この状態で引きずられるため、原料落下口９２内を自動的に清掃することができ、従って原料落下口９２の閉塞を防止することができる。
【００２１】
更に攪拌部１２が乾留室２の周方向（図２に示す矢印Ｓ１方向）に更に移動して原料落下口９２から離遠すると、チェーン部材１００は原料落下口９２から自動的に引き上げられ、その後、チェーン部材１００は再び乾留室２の床面２ｘに沿って引きずられるため、乾留室の床面２ｘの清掃を自動的に行うことができる。
【００２２】
チェーン部材１００は多数の輪状体１０２を直列または並列に連結して形成されており、自由変形性に富むため、原料落下口９２内で詰まることは抑えられる。またチェーン部材１００は原料落下口９２内で自由変形的に変位できるため、原料落下口９２内に堆積しているタール分も効果的に清掃することができる。なお、チェーン部材１００は重量を有するため、原料落下口９２内で重力により自動的に垂下することができ、原料落下口９２の奥深くまで清掃することができる利点が得られる。チェーン部材１００は金属（ステンレス鋼等の合金鋼）で形成しても良いし、アルミナ等のセラミックスで形成しても良い。
【００２３】
なお、原料Ａが鶏糞等の動物糞等である場合には、原料Ａを乾留加熱処理した後の残滓である炭化物は、炭素、カルシウム、カリウム、リン、窒素等を主要成分とするため、肥料、土壌改良材等として利用できる。また原料Ａを乾留加熱処理した後の残滓である炭化物は、黒色であるため、太陽エネルギに対して高い吸収性をもち、融雪剤としても機能できる。
【００２４】
以上説明したように本実施形態によれば、原料落下口清掃部材としてのチェーン部材１００により乾留室２の床面２ｘの原料落下口９２を自動的に清掃することができる。しかも原料落下口９２を清掃を原料Ａの乾留処理の際に行うことができるため、清掃のために乾留処理を途中で中断させる必要もない。また攪拌手段１０の攪拌部１２の取付部１５にチェーン部材１００が着脱可能に連結されている場合には、サイズ、重量、材質等が異なる複数種類のチェーン部材１００を予め用意しておき、原料Ａの種類に応じて、あるいは、タールの発生状況に応じて、別のチェーン部材１００に交換することもできる。また、チェーン部材１００の長さ及び攪拌部１２の回転速度によっては、チェーン部材１００に作用する遠心力でチェーン部材１００の先端部を遠心方向に付勢させ、乾留室２内の周縁側のタール分を清掃させることも期待できる。
【００２５】
（他の実施形態）
図３（Ａ）〜図３（Ｄ）に示す実施形態は第１実施形態と基本的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。以下、異なる部分を中心として説明する。図３（Ａ）に示す実施形態によれば、攪拌手段１０の攪拌部１２の取付部１５には、原料落下口清掃部材として機能できるチェーン部材１５０が着脱可能に連結されて吊持されている。攪拌部１２が原料落下口９２に到達すると、チェーン部材１５０が自身の重力で原料落下口９２内に自然落下する。図３（Ａ）に示すように、チェーン部材１５０は乾留室２の径方向（Ｄ１方向）において架設されており、チェーン部材１５０の長さＬは、各乾留室２の床面２ｘの原料落下口９２の開口径Ｄ３よりも長く設定されている。このためチェーン部材１５０が原料落下口９２に落下すると、チェーン部材１５０の一部１５０ａが原料落下口９２の開口径Ｄ３の全体にわたり落下して原料落下口９２の全体を清掃することができる。
【００２６】
図３（Ｂ）に示す実施形態によれば、攪拌手段１０の攪拌部１２の取付部１５には、原料落下口清掃部材として機能できる複数のチューン部材１５２が並設状態に吊持されている。また図３（Ｃ）に示す実施形態によれば、攪拌手段１０の攪拌部１２の取付部１５には、原料落下口清掃部材として機能できる金属またはセラミックス製のウェイト部材１７０を１個又は複数個保持した可撓性をもつ索条部材であるロープ１７２（例えば金属またはセラミックス製）が吊持状態に連結されている。また図３（Ｄ）に示す実施形態によれば、攪拌手段１０の攪拌部１２の取付部１５には、原料落下口清掃部材として機能できるスパイラル状に巻回されたワイヤ部材２００が連結されている。攪拌部１２が原料落下口９２に到達すると、チューン部材１５２、ウェイト部材１７０、ワイヤ部材２００が自身の重力で原料落下口９２内に自然落下し、この状態で引きずられるため、原料落下口９２内を自動的に清掃することができる。従ってタール分に起因する原料落下口９２の閉塞を防止することができる。
【００２７】
なお、上記した第１実施形態によれば、各乾留室２にチェーン部材１００が設けられているが、これに限らず、タール分が発生し易い乾留室２のみにチェーン部材１００を設けることにしても良い。また上記した第１実施形態では、乾留室２の段数は６段とされているが、これに限定されるものではなく、１段、あるいは、２段〜１０段、場合によってはそれ以上の段数でも良い。
【００２８】
なおチェーン部材１５０は、原料落下口９２内に通り、原料落下口９２を清掃する機能を有するが、場合によっては、乾留室２内の原料Ａの攪拌を目的として用いることもできる。その他、本発明は上記した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。実施の形態に記載の語句は一部であっても請求項に記載できるものである。
【００２９】
上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
（付記項１）原料が供給されると共に酸素の供給が制限された乾留加熱処理を行う乾留室を有する炭化炉本体と、炭化炉本体を構成する乾留室内に移動可能に配置され、移動に伴い乾留室の原料を攪拌させる攪拌手段とを具備する炭化炉において、攪拌手段は、攪拌手段に保持され攪拌手段の攪拌に伴い乾留室内を移動する自由変形性をもつチェーン部材、ウェイト部材及びワイヤ部材のうちの少なくとも一方を有することを特徴とする炭化炉。原料の攪拌性を向上させ得る。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、攪拌手段の攪拌に伴い乾留室内を移動して原料落下口を清掃する原料落下口清掃部材が設けられているため、攪拌手段の移動に伴い乾留室の床面の原料落下口を効果的に清掃することができ、原料の詰まりを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】炭化炉の内部構造を模式的に示す断面図である。
【図２】チェーン部材の一部が乾留室の原料落下口に落下している状態を模式的に示す構成図である。
【図３】他の実施形態に係り、原料落下口清掃部材が乾留室の原料落下口に落下している状態を模式的に示す構成図である。
【符号の説明】
図中、１は炭化炉、２は乾留室、３は燃焼室、４は包囲壁、６は炭化炉本体、１００はチェーン部材（原料落下口清掃部材）を示す。

Claims

原料が供給されると共に酸素の供給が制限された乾留加熱処理を行う乾留室と、乾留室に形成され乾留室の原料を下側に落下させる原料落下口とを有する炭化炉本体と、
炭化炉本体を構成する乾留室内に移動可能に配置され、移動に伴い乾留室の原料を攪拌させる攪拌手段とを具備する炭化炉において、
攪拌手段は、攪拌手段に保持され攪拌手段の攪拌に伴い乾留室内を移動して原料落下口を清掃する原料落下口清掃部材を有することを特徴とする炭化炉。
請求項１において、原料落下口清掃部材は、原料落下口に到達すると原料落下口に自然落下するように攪拌手段に連結されていることを特徴とする炭化炉。
請求項１または２において、原料落下口清掃部材は、自由変形性をもつチェーン部材、ウェイト部材及びワイヤ部材のうちの少なくとも一方を用いて形成されていることを特徴とする炭化炉。
請求項１〜３のうちのいずれか一項において、原料落下口清掃部材の乾留室の径方向における長さは、原料落下口清掃部材の開口径よりも大きく設定されていることを特徴とする炭化炉。