JP2004256124A - 炭化物包装体と炭化物生成施設 - Google Patents

Abstract

【課題】各種被処理物に含まれる有機物質を熱分解処理して有効利用できる炭化物を生成し、これを火災が起こらないように保管貯留すること。
【解決手段】各種被処理物に含まれる有機物質を熱分解処理して炭化物を生成し、袋詰め装置８１により、袋内の脱気を行い袋内の空気を除去した後にシールして袋詰めする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種被処理物に含まれる有機物質を原料として、これを熱分解処理して炭化物を生成し有効利用する技術に関するもので、特に生成した炭化物を脱気した袋内に袋詰めする技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境への配慮から従来は廃棄されていた各種汚泥、植物由来の端材、プラスチック類等石油製品由来の高分子物質等、各種物質に含まれる有機物質を熱分解処理し炭化物を得、肥料用資材、土壌改良資材、融雪資材等として有効利用する技術が開示されている。
【０００３】
通常、生成した炭化物は貯留サイロ、フレコンパック、袋詰め等の各種形態で保管貯留されている。
【０００４】
なお、被処理物を炭化して得た炭化物を袋詰めする手段としては、例えば下記に開示されたものが知られている。
【０００５】
廃木材を加熱処理することにより生成され排出コンベアから排出された炭化物は、ロータリーバルブを経て、製品コンベアで製品タンクに貯留される。製品タンクの下方には、計量機、袋詰め機及びシール機が配置されており、製品タンクから落下する炭化物が計量機で所定量ずつ計量されて、袋詰め機内に待機している袋に投入され、シール機で当該袋を封止することにより、所定量ずつ袋詰めされた炭化物が得られる。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１２８７５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の熱分解処理加工により得た炭化物を各種形態（例えば袋詰等）により貯留保管する場合において、その炭化物の自然発火により火災に至る問題が生じている。このように炭化物が自然発火する現象の原因については、明確には解明されていないが、例えば炭化物中で化合物として残存する水素、酸素等の成分や可燃性成分（有機物等）による化学反応等（例えば、水素、酸素の酸化反応）を起因とした現象、炭化物に含有（残存）するＡｌ、Ｆｅ、Ｃａ等の成分による化学反応等（例えば、各種被処理物由来の炭化物に含まれる各種金属が触媒として機能した酸化反応）を起因とした現象、が作用しているものと考えられる。
【０００８】
一般に熱分解処理温度が高い場合には、生成する炭化物中の化合物として存在する酸素、水素等、及び可燃性物質（有機物等）の含有量は減少するが、熱分解処理温度のが低い場合には前記酸素、水素等及び可燃性物質（有機物等）の成分の残存量は多くなる。
【０００９】
従って熱分解処理温度を高く設定（例えば８００〜１０００℃）すれば発火現象を惹起しない炭化物を得やすいが、炭化物生成のエネルギーコストが増加し、また熱分解処理中に炭化物が燃焼する現象が生じてしまう等、安定して炭化物を得ることが困難となる。
【００１０】
また高温処理には施設を耐高温使用にする必要があり、施設が高額なものになってしまう。さらには維持管理費も高額になってしまう。
【００１１】
一方、熱分解処理温度を５００〜７００℃程度に設定すると、低コストで且つ安定して炭化物を得ることができるが、生成する炭化物中に可燃性成分が残存しやすく、発火現象を惹起しやすいとされる炭化物が生成する傾向にある。この問題は熱分解処理時間を長く設定することで回避できるがエネルギーコスト、施設コスト、維持管理コストが増加してしまうという問題がある。
【００１２】
本発明は、かかる事情に鑑みなされたもので、その目的は、各種被処理物に含まれる有機物質を熱分解処理して有効利用できる炭化物を生成し、これを発火が起こらないように保管貯留できる炭化物包装体と炭化物生成施設を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
そこで、前記課題を解決するための、請求項１記載の炭化物包装体は、炭化物を収納した袋内を脱気した後に袋詰めにしたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の炭化物包装体は、請求項１に記載の炭化物包装体において炭化物は有機物質を熱分解処理により炭化して得たことを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の炭化物包装体は、請求項２に記載の炭化物包装体において有機物質は汚泥物質（下水汚泥、し尿汚泥、生産活動に伴い発生する各種産業汚泥等）由来の物質であることを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の炭化物包装体は、請求項２に記載の炭化物包装体において有機物質は植物由来の物質（廃木材、間伐材、剪定材、茶、コーヒー粕、各種しぼり粕等）であることを特徴とする。
【００１７】
請求項５記載の炭化物包装体は、請求項２に記載の炭化物包装体において有機物質は高分子物質（プラスチック、樹脂、ゴム等）由来の物質であることを特徴とする。
【００１８】
請求項６記載の炭化物包装体は、請求項１〜５いずれか１つに記載の炭化物包装体において炭化物は有機物質を間接加熱により熱分解処理し炭化して得たことを特徴とする。
【００１９】
請求項７記載の炭化物生成施設は、有機物質を熱分解処理し炭化物を得る熱分解処理手段と、前記炭化物を袋詰めする袋詰め手段と、炭化物を収納した袋内を脱気する脱気手段とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項８記載の炭化物生成施設は、請求項７に記載の炭化物生成施設において前記脱気手段は吸引ポンプと、一端が前記ポンプに接続される脱気管とからなることを特徴とする。
【００２１】
請求項９記載の炭化物生成施設は、請求項７、８いずれか１つに記載の炭化物生成施設において前記袋詰め手段は第１のシーラと、第１のシーラと対をなし脱気管と嵌合する凹部を有する第２のシーラと、第１のシーラとともに脱気孔を密閉する第３のシーラとからなることを特徴とする。
【００２２】
なお、炭化物ではないが粉粒体を脱気して袋詰めする技術として、例えば特開平７−１８７１４４号公報、特開平８−２３１０５１号公報、特開平１０−１０１０９８号公報、特開２０００−６９０２号公報等が開示されている。
【００２３】
上記の技術としては、粉体の包装に熱融着可能な材料で形成した包装袋を用いる技術、粉体の粒子径よりも小さな通気路を持つフィルターを備えた脱気用ノズルを包装袋内に挿入し脱気する技術、脱気用ノズルを包装体に挿入したまま包装袋の開口部を一対の弾性挟持体にて挟持し、包装袋内の空気をフィルター、ノズルを通して袋外に排出したのち、フィルターを包装袋に残したままノズルのみを包装袋から抜き出す技術、脱気された包装袋の開口部のうち弾性挟持体による挟持位置よりも袋底部側に偏位した部位を一対の押圧体にて挟持し、その挟持された包装袋の開口部をヒータで加熱し、包装袋の開口部をフィルターとともに熱溶着する技術、スクリューフィーダ式粉体充填装置を用い充填装置の運転と同時に脱気を開始する技術、スクリューフィーダ式粉体充填装置が、ケーシングの一端上部に設けられた粉体投入口を有するホッパーと、下方に粉体排出口を有し、その円筒内周面の少なくとも一部を構成するように脱気機構が組み込まれたケーシングと、このケーシング内に組み込まれたスクリューと、脱気機構を減圧吸引する吸引装置を有するたて型の粉体充填装置であるものを用いる技術、脱気機構が多孔質焼結体円筒である技術、脱気機構の少なくとも一方の面が粗面化されたリング状フィルタエレメントを用いて接触面の少なくとも一方の面が粗面化された面となるようにフィルタエレメントを積層してなる円筒状フィルタユニットを用いる技術、熱可塑性合成樹脂薄材から形成される袋本体の上端部又は下端部における袋本体の幅方向に沿ったシール部の下方又は上方において前後壁どうしが熱融着されて、熱融着部と前記シール部との間に非収納部が形成され、前記熱融着が少なくとも１ないし複数箇所の未融着部を残して断続的に行われて、袋本体内から前記非収納部に連通する空気抜き用連通部が形成される一方、前記非収納部壁面に空気抜き部が設けられてなる粒状物用熱可塑性合成樹脂薄材製包装用袋を用いる技術、充填物を排出部から下方に排出する手段と、袋の底部を下方から支持する手段と、排出手段、支持手段のいずれか一方または双方を上下に移動させる上下動機構を備えた装置を用いる技術、充填前に袋の底部と受入口部との間の距離を所定の最大値まで増加させ袋を一旦膨らませる技術、等がある。
【００２４】
本発明では上記技術を、または上記技術を適宜組み合わせた技術を用いてもよい。
【００２５】
【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。図１は脱気手段を備えた熱分解処理手段を示す概略図である。
【００２６】
図１において、乾燥炉１は、回転キルン方式を採用し、回転自在の回転炉１１と、回転炉１１の外周にガスダクトを形成し、熱風ガスを導入して回転炉１１を外部から加熱する外部加熱手段としての加熱ジャケット１２と、回転炉１１を両端側で回転自在に支承する複数の支持ローラ１１０と、回転炉１１を回転駆動する回転駆動源１１１と、を具備する。尚、熱風ガスは、熱風炉２４から導入している。
【００２７】
回転炉１１は、その一端側に原料を搬入する供給口を、また他端側に排出口を設け、回転体１１内部には搬送物を攪拌搬送するための送り羽根が複数枚具備する。そして、ダクト１０から供給された原料を、供給口側から回転炉１１に導入し、回転炉１１の回転によって、原料を撹拌しながらの排出口側への移送を可能とさせている。また、ダクト１０には、原料を投入するホッパー設備１０１が設けられる。
【００２８】
炭化炉２は、乾燥炉１にて乾燥処理した原料を熱分解処理する手段で、回転キルン方式を採用し、乾燥炉１と同様の構成をなし、回転炉２１と加熱ジャケット２２とダクト２３とを備える。
【００２９】
乾燥炉１と炭化炉２は、図示されたように、炭化炉２の供給口が乾燥炉１の排出口と連絡するように配置される。このとき、乾燥炉１の排出口と炭化炉２の供給口には、これら排出口と供給口を覆って連通する連絡ダクト２０が設けられる。連絡ダクト２０には、乾燥炉１及び炭化炉２内で発生したガスをガス燃焼炉６に移送するための経路が接続されている。また、連絡ダクト２０内には、乾燥した原料を炭化炉２に誘導するためのガイド２０１が設けられている。
【００３０】
熱風炉２４は、熱風ガスを供給するための手段で、熱風ガスを発生させるための燃焼バーナーを備えている。熱風ガスは、循環ブロア１３によって炭化炉２の加熱ジャケット２２に供され、回転炉２１を加熱した後に、乾燥炉１の加熱ジャケット１２内に供給され、回転炉１１を加熱する。加熱ジャケット１２から排出された熱風ガスは排気されるが、一部のガスはエゼクタブロア１４によってガス燃焼炉６におけるエゼクタ駆動ガスとして利用に供される。
【００３１】
また、熱風ガスは、温度調整用の空気が注入され、ガス温度が適宜調整される。例えば、原料が脱水汚泥である場合、原料は乾燥炉１において例えば例えば３５０℃で間接加熱され、次いで炭化炉２において例えば６５０℃で間接加熱される。このようにして、乾燥炉１内に導入された原料は乾燥処理される。また、炭化炉２内に導入された原料は熱分解処理されて炭化物となる。
【００３２】
ガス燃焼炉６は、乾燥炉１で発生した水蒸気及び熱分解炉２で発生した熱分解ガスを、一定の雰囲気及び滞留時間のもとで（例えば、８００℃以上の雰囲気、より具体的には、例えば約８５０℃の雰囲気で２秒以上の滞留時間）燃焼し、無害化処理する。このとき、いずれの被処理ガスにも、系外から燃焼補助のために空気が適宜導入される。
【００３３】
ガス燃焼炉６は、導入したガスを燃焼するガス燃焼室を備える。ガス燃焼室においては、水蒸気及び熱分解ガスを、エゼクタ６０を介して導入し、燃焼バーナーによって混合燃焼する。このとき、熱分解ガスが充分発生している場合には、燃焼バーナーによる燃焼は、燃料の供給を絞ることにより適宜制限される。
【００３４】
ガス燃焼炉６にて燃焼処理したガスは、空気を冷却媒体とする気体−気体熱交換方式の熱交換器７によって２００〜１５０℃程度までに冷却処理される。このとき、被冷却ガスには新鮮な空気が適宜供給され、ガス温度が適切に調整される。そして、冷却されたガスは、バグフィルタ７１に供した後、ブロア７２によって煙突７３から大気に開放している。尚、本実施形態においては、熱交換器７にて加熱された空気は、熱風炉２４での熱風ガスの生成や乾燥炉１の加熱ジャケット１２に供される熱風ガスとしての利用に供している。
【００３５】
炭化炉２で得た炭化物は、ダクト２３から炭化物冷却手段８へ送られ空気や水等の冷媒を用いて冷却される。
【００３６】
冷却された炭化物は脱気手段を具備する計量袋詰め装置８１に送られ脱気したうえで袋詰めされる。袋詰めに使用する袋は後述のシーラにより融着されるものを用いる。
【００３７】
図２〜図４を用いて脱気、袋詰め手段について説明するに当たり、シーラＡ〜Ｃの構造について述べる。シーラＡは長方形状の棒体でありシーラＢはシーラＡと同じく長方形状の棒体で、かつ一方の面には半円形状の凹部８５が形成されている。なお、シーラＣはシーラＢを外して袋を融着させる時に使用するブロック体である。なお、図２ａ、ｂは炭化物の袋詰めを示す概略図、図２ｃは脱気管を挿入時の上方視概略図である。図３はシーラＢの取り外し、シーラＣの取り付けを示す概略図である。図４は袋の融着密閉を示す要部拡大図である。
【００３８】
まず図２ａに示すように、袋８２に炭化物を一定量充填する。この時炭化物の重量は図示省略の計量器により測定する。
【００３９】
その後、図２ｂに示すように、一端が吸引ポンプ８４に接続された脱気管８３を袋８２に挿入し、一対のシーラＡ、シーラＢにより袋８２の開口部を加熱融着し密閉する。この時に図２ｃに示すように脱気管８２がシーラＢの凹部８５の位置にあるようにしておくことにより、袋８２の開口部は脱気管８３とともに密閉される。その後、吸引ポンプ８４により袋８２内の気体を吸引し袋８２内を減圧する。なお、シーラは例えば加熱手段で袋８２を融着させる装置である。
【００４０】
脱気後、図３に示すように、脱気管８３の下部に脱気孔８６が形成される位置まで脱気管８３を引き上げる。その後シーラＢを取り外す。
【００４１】
そして図４ａに示すように、脱気管８３の下部に形成された脱気孔８６の位置にシーラＣを装着し、図４ｂに示すように脱気孔８６をシーラＡ、シーラＣにより密閉、融着する。これにより袋８２の開口部が密閉されるので脱気管８３、シーラＡ、シーラＣを取り外して炭化物の脱気袋詰めが完了する。
【００４２】
上記のようにして炭化物を脱気し袋詰めしたことで、炭化物が可燃性物質（有機物等）、金属成分等を含有していても袋内においてこれらが発火を起こすことはなく、安全に且つ安定に炭化物を保管貯留することができる。従って、乾留処理加工温度は高温（例えば８００〜１０００℃）ではなく、低い温度（例えば５００〜７００℃）で行うことができるから、処理エネルギーコストを低減できる。しかも、加工処理施設の耐久性を維持でき、処理施設を耐高温使用にする必要がないので処理施設を安価に構築できる。
【００４３】
よって安価で安全な袋詰め炭化物が得られることから、従来は廃棄されていた物質を炭化物として資源再利用のために安価に提供できる。
【００４４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、以下の効果を奏する。
【００４５】
袋内を脱気したことから袋内の酸素濃度は低減しており、袋内において自然発火を起こすことはなく、安全に且つ安定に炭化物を保管貯留することができる。
【００４６】
脱気したことで袋のかさを小さくでき、保管スペースが縮小できるメリットがある。
【００４７】
従来は廃棄される汚泥を炭化物として安全に且つ安定に有効利用できる。
【００４８】
従来は廃棄される植物由来の物質を炭化物として安全に且つ安定に有効利用できる。
【００４９】
従来は廃棄される高分子由来の物質を炭化物として安全に且つ安定に有効利用できる。
【００５０】
乾留処理加工温度は高温ではなく、低い温度で行うことができるから、処理エネルギーコストを低減できる。しかも、加工処理施設の耐久性を維持でき、処理施設を耐高温使用にする必要がないので処理施設を安価に構築できる。
【００５１】
よって安価に安全に且つ安定に保管貯留することができる炭化物包装体を生成でき、従来は廃棄されていた物質を炭化物として資源再利用のために安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】脱気手段を備えた熱分解処理手段を示す概略図。
【図２】炭化物の脱気、袋詰めを示す概略図。
【図３】シーラＢの取り外し、シーラＣの取り付けを示す概略図。
【図４】袋の融着密閉を示す要部拡大図。
【符号の説明】
１…乾燥炉、１１…回転炉、１２…加熱ジャケット
２…炭化炉、２１…回転炉、２２…加熱ジャケット、２４…熱風炉
６…ガス燃焼炉
７…熱交換器、７１…バグフィルタ、７２…ブロア、７３…煙突
８…炭化物冷却手段、８１…計量袋詰め装置、８２…袋、８３…脱気管、
８４…ポンプ、８５…凹部、８６…脱気孔

Claims (9)

1. 炭化物を収納した袋内を脱気した後に袋詰めにしたことを特徴とする炭化物包装体。
2. 前記炭化物は有機物質を熱分解処理により炭化して得たことを特徴とする請求項１に記載の炭化物包装体。
3. 前記有機物質は汚泥物質由来の物質であることを特徴とする請求項２に記載の炭化包装体。
4. 前記有機物質は植物由来の物質であることを特徴とする請求項２に記載の炭化包装体。
5. 前記有機物質は高分子物質由来の物質であることを特徴とする請求項２に記載の炭化包装体。
6. 前記炭化物は有機物質を間接加熱により熱分解処理し炭化して得たことを特徴とする請求項１〜５いずれか１つに記載の炭化物包装体。
7. 有機物質を熱分解処理し炭化物を得る熱分解処理手段と、
   前記炭化物を袋詰めする袋詰め手段と、
   炭化物を収納した袋内を脱気する脱気手段とを備えたことを特徴とする炭化物生成施設。
8. 前記脱気手段は吸引ポンプと、
   一端が前記ポンプに接続される脱気管とからなることを特徴とする請求項７に記載の炭化物生成施設。
9. 前記袋詰め手段は第１のシーラと、
   第１のシーラと対をなし脱気管と嵌合する凹部を有する第２のシーラと、
   第１のシーラとともに脱気孔を密閉する第３のシーラとからなることを特徴とする請求項７、８いずれか１つに記載の炭化物生成施設。

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