JP2004331711A - 回転型炭化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化および炭化効率の向上を図る回転型炭化装置を提供する。
【解決手段】キルン内筒１１が回転体形状であって一端に被処理物の内筒入口１１ａを有し他端に内筒出口１１ｂを有し、内筒入口１１ａを有する入口側部分１１ｃと内筒出口１１ｂを有する出口側部分１１ｄとを接続部１１ｅで連結して成る。キルン外筒１２が円錐面状の内面を有して小径側端部１２ａと大径側端部１２ｂとを有し、小径側端部１２ａを内筒出口１１ｂ側に配置し大径側端部１２ｂを内筒入口１１ａ側に配置して内筒出口１１ｂから排出される被処理物を受けるようキルン内筒１１の出口側部分１１ｄを包囲する。大径側端部１２ｂに被処理物の排出部２１を有する。キルン外筒１２はキルン内筒１１と同一の回転軸線を有してキルン内筒１１に固定され、キルン内筒１１とともに回転軸線を中心として動力により回転可能に設けられる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転型炭化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の回転型炭化装置として、キルン内筒とキルン外筒とを有し、被処理物を供給機の底部に配設されるスクリューでキルン内筒に送り込み、キルン内筒を回転させ、キルン外筒がキルン内筒の外周に９００℃前後の高温ガスを放熱して被処理物を炭化するものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−８２３５８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の回転型炭化装置は、乾燥工程のためにキルン内筒の長さに所定の長さを必要とし、小型化および炭化効率の向上に限界があるという課題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、小型化および炭化効率の向上を図ることができる回転型炭化装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る回転型炭化装置は、キルン内筒とキルン外筒とバーナーとを有し、前記キルン内筒は回転体形状であって一端に被処理物のキルン内筒入口を有し他端にキルン内筒出口を有し、前記キルン内筒入口を有する入口側部分と前記キルン内筒出口を有する出口側部分とを接続部で連結して成り、前記入口側部分は中間部の径が前記キルン内筒入口および前記接続部の径より大きい球状の内面を有し、前記出口側部分は前記キルン内筒出口の径が前記接続部の径より大きい円筒状の内面を有し、前記キルン外筒は円錐面状の内面を有して小径側端部と大径側端部とを有し、前記小径側端部をキルン内筒出口側に配置し前記大径側端部をキルン内筒入口側に配置して前記キルン内筒出口から排出される被処理物を受けるよう前記キルン内筒の出口側部分を包囲し、前記大径側端部に被処理物の排出部を有し、前記キルン内筒と同一の回転軸線を有して前記キルン内筒に固定され、前記キルン内筒とともに前記回転軸線を中心として動力により回転可能に設けられ、前記バーナーは前記キルン内筒の出口側部分の内部を加熱して被処理物を炭化するよう設けられていることを、特徴とする。
【０００７】
なお、本明細書において、入口側部分の「球状の内面」とは、球の内面のほか、流線型の内面であってもよく、中間部の径がキルン内筒入口から曲面で連続して徐々に広がり、接続部にかけて曲面で連続して徐々に窄まるすべての形状の内面を含む概念である。出口側部分の「円筒状の内面」は、接続部側に円錐面を有しキルン内筒出口側に円筒面を有していても、内面全体が円錐面から成っていてもよい。
【０００８】
本発明に係る回転型炭化装置では、炭化処理を行うとき、回転軸線を中心として動力によりキルン内筒およびキルン外筒を回転させ、キルン内筒のキルン内筒入口に被処理物を投入する。始めにキルン内筒に投入された被処理物は、回転する入口側部分の内部で、バーナーの熱およびバーナーによって熱せられたキルン内筒の内壁からの熱により徐々に乾燥される。このとき、入口側部分は中間部の径がキルン内筒入口および接続部の径より大きい球状の内面を有するため、接続部側から上部の内面に沿って流れた熱風が、キルン内筒入口で下降するよう対流を起こす。また、キルン内筒の上部内面に沿って流れた熱風は、キルン内筒の内壁を熱する。特に、入口側部分は、球状の内面を有するため、同じ長さの円筒形状に比べ、表面積と体積を大きくとることができる。このため、被処理物は、より効果的かつ効率的に乾燥される。
【０００９】
被処理物は、入口側部分の中間部から接続部を越えて出口側部分へと流れ、バーナーの熱により燃焼し、炭化する。バーナーは、キルン内筒の内部を加熱して被処理物を自燃状態にし、炭化するようになっている。被処理物の燃焼が始まり、連続的に自燃状態となったならば、バーナーの燃焼を停止することができるため、ランニングコストを抑えることができる。炭化した被処理物は、キルン内筒出口からキルン外筒の小径側端部の側に移り、キルン外筒の回転とともにキルン外筒下部の傾斜に沿って大径側端部の側に送られ、排出部から排出される。
【００１０】
被処理物は、キルン外筒下部の傾斜に沿って移動する際に冷却される。このため、冷却用の場所と設備を新たに必要とせず、全体の小型化を図ることができる。キルン内筒内の炭化工程における排ガスは、キルン外筒上部の傾斜に沿って排出される。
【００１１】
本発明に係る回転型炭化装置は、ホッパとスクリュ式移送機とバーナーカートとカートとを有し、前記ホッパは被処理物の投入口とホッパ出口とを有し、前記スクリュ式移送機は前記ホッパ出口に接続され、前記ホッパ出口から供給される被処理物を前記キルン内筒入口に動力により回転して移送するスクリュ羽根を有し、前記スクリュ羽根に長さ方向に貫通する送風孔を有し、前記バーナーカートは前記バーナーを移動可能に載せており、前記カートは前記ホッパおよび前記スクリュ式移送機を移動可能に載せていることが好ましい。
【００１２】
この構成では、被処理物は、ホッパの投入口に投入され、ホッパ出口からスクリュ式移送機のスクリュ羽根によりキルン内筒入口に移送される。スクリュ羽根は長さ方向に貫通する送風孔を有するため、送風孔を通してキルン内筒の内部に空気を送ることができる。カートを移動させることにより、スクリュ式移送機をキルン外筒およびキルン内筒から離し、メンテナンスを容易にすることができる。
【００１３】
本発明に係る回転型炭化装置は、カバーと二次燃焼室とブロア付バーナーとを有し、前記カバーは前記キルン外筒の大径側端部に接続されて前記キルン内筒のキルン内筒入口を包囲し、前記キルン内筒入口への被処理物投入用の開口とカバー出口とを有し、前記二次燃焼室は前記カバー出口に接続されて排気口を有し、内部に二次燃焼用触媒を有し、前記ブロア付バーナーは前記二次燃焼室に向けて燃焼するよう設けられ、前記スクリュ羽根は前記カバーの開口を貫通して前記ホッパ出口から供給される被処理物を前記キルン内筒入口に動力により回転して移送するようになっていることが好ましい。
【００１４】
この構成では、キルン内筒およびキルン外筒から排出されたガスをカバー出口から二次燃焼室に送り、二次燃焼用触媒にブロア付バーナーの炎を当て二次燃焼させ、排気口から排出する。これにより、排気による汚染を防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図５は、本発明の実施の形態を示している。
図１乃至図４に示すように、回転型炭化装置は、キルン内筒１１とキルン外筒１２とバーナー１３とバーナーカート１３ａとカバー１４と二次燃焼室１５とブロア付バーナー１６とホッパ１７とスクリュ式移送機１８とカート１９と熱電対２０とを有している。
【００１６】
キルン内筒１１は、回転体形状であって、一端に被処理物の内筒入口１１ａを有し他端に内筒出口１１ｂを有している。キルン内筒１１の内側には、攪拌兼移送羽根（図示せず）が取り付けられている。キルン内筒１１は、内筒入口１１ａを有する入口側部分（内筒球状部）１１ｃと内筒出口１１ｂを有する出口側部分１１ｄ（内筒円筒部）とを接続部（絞り部）１１ｅで連結して成っている。
【００１７】
図１に示すように、入口側部分１１ｃは、中間部１１ｆの径が内筒入口１１ａおよび接続部１１ｅの径より大きい球状の内面を有している。球状の内面は、正確な球面ではないが、中間部１１ｆの径が内筒入口１１ａから曲面で連続して徐々に広がり、接続部１１ｅにかけて曲面で連続して徐々に窄まる形状となっている。入口側部分１１ｃは、被処理物（原料）の攪拌、乾燥、移送と、内外壁での受熱、蓄熱、伝熱の作用を有する。接続部（絞り部）１１ｅは、入口側部分１１ｃの対流を生み出す作用と、内壁での受熱、蓄熱、伝熱の作用を有する。
【００１８】
出口側部分１１ｄは、傾斜部１１ｇと円筒部１１ｈとから成り、内筒出口１１ｂの径が接続部１１ｅの径より大きい円筒状の内面を有している。傾斜部１１ｇは、内面に円錐面を有して接続部１１ｅと連結し、接続部１１ｅから内筒出口１１ｂ側にかけて広がっている。円筒部１１ｈは、傾斜部１１ｇに連結し、内筒出口１１ｂを有している。なお、キルン内筒１１の出口側部分１１ｄの外側は、燃焼による熱がキルン外筒１２の内側に伝わらないよう外壁材による外断熱構造となっている。出口側部分１１ｄは、被処理物の燃焼、炭化、移送と、内壁での受熱、蓄熱、伝熱の作用を有する。出口側部分１１ｄの外壁は、断熱作用を有する。
【００１９】
キルン外筒１２は、円錐面状の内面を有して小径側端部１２ａと大径側端部１２ｂとを有している。キルン外筒１２は、小径側端部１２ａを内筒出口１１ｂ側に配置し大径側端部１２ｂを内筒入口１１ａ側に配置して内筒出口１１ｂから排出される被処理物を受けるようキルン内筒１１の出口側部分１１ｄを包囲している。キルン外筒１２の小径側端部１２ａは、バーナー用開口１２ｃを有する板材１２ｄで閉じられている。キルン外筒１２は、大径側端部１２ｂに被処理物の排出部２１を有し、キルン内筒１１と同一の回転軸線を有して大径側端部１２ｂでキルン内筒１１の出口側部分１１ｄの外周に固定されている。図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、キルン外筒１２は、外周が小径側端部１２ａおよび大径側端部１２ｂで回転支持部材１２ｅにより支持されている。キルン外筒１２は、キルン内筒１１とともに回転軸線を中心としてキルン駆動モータ１２ｆにより回転可能に設けられている。また、インバーターの取り付けにより回転速度を自在にコントロールできる。キルン外筒１２は、炭化物の移送、冷却、排出と、排煙の誘導の作用を有する。
【００２０】
バーナー１３は、バーナーカート１３ａの上に固定されている。バーナー１３は、バーナー用開口１２ｃに挿入され、キルン内筒１１の中心内部を加熱して被処理物を自燃状態にして炭化するよう設けられている。バーナー１３は、キルン内筒１１の内部の加熱と、被処理物が自燃するための熱源の作用を有する。
【００２１】
カバー１４は、キルン外筒１２の大径側端部１２ｂに接続されてキルン内筒１１の内筒入口１１ａを包囲している。カバー１４は、内筒入口１１ａへの被処理物投入用の開口１４ａとカバー出口１４ｂとを有している。二次燃焼室１５は、カバー出口１４ｂに接続されて排気口１５ａを有している。二次燃焼室１５は、内部に二次燃焼用触媒１５ｂを有している。ブロア付バーナー１６は、二次燃焼用触媒１５ｂに向けて燃焼するよう設けられている。
【００２２】
ホッパ１７は、被処理物の投入口１７ａとホッパ出口１７ｂとを有している。スクリュ式移送機１８は、スクリュ駆動モータ１８ａとスクリュ羽根１８ｂとを有している。スクリュ式移送機１８は、ホッパ出口１７ｂに接続され、カバー１４の開口１４ａを貫通している。スクリュ羽根１８ｂは、ホッパ出口１７ｂから供給される被処理物を内筒入口１１ａに動力により回転して移送するようになっている。また、インバーターの取り付けにより回転速度を自在にコントロールできる。スクリュ羽根１８ｂは、長さ方向に貫通する送風孔１８ｃを有している。スクリュ式移送機１８は、被処理物の移送、投入と、伝熱による被処理物乾燥の作用を有する。カート１９は、ホッパ１７およびスクリュ式移送機１８を移動可能に載せている。
【００２３】
熱電対２０は、スクリュ羽根１８ｂの先端と、バーナー１３と、二次燃焼室１５の内側とに固定され、それぞれキルン内筒１１の入口側部分１１ｃの内部、出口側部分１１ｄの内部、二次燃焼室１５の内部の温度を測定するようになっている。
【００２４】
次に作用について説明する。
回転型炭化装置では、炭化処理を行うとき、始めに、炉内には被処理物を入れずに、回転軸線を中心として動力によりキルン内筒１１およびキルン外筒１２を回転させる。空運転の状態でバーナー１３を燃焼させ、キルン内筒１１を加熱する。これにより、最初に出てくる被処理物が生焼け、半焼け状態にならないようにすることができ、また、被処理物を投入してからすばやく自燃状態にすることができる。
【００２５】
キルン内筒１１の中心部の温度が自燃可能な状態になったら、スクリュ式移送機１８のスクリュ羽根１８ｂを回転させ、ホッパ１７の投入口１７ａより予め投入、充填しておいた被処理物をキルン内筒１１の内筒入口１１ａに送り込む。被処理物は、例えば籾殻や木材チップ、鶏糞などである。被処理物は、ホッパ出口１７ｂからスクリュ羽根１８ｂにより内筒入口１１ａに移送される。スクリュ羽根１８ｂは長さ方向に貫通する送風孔を有するため、送風孔を通してキルン内筒１１の内部に空気を送ることができる。
【００２６】
キルン内筒１１に投入された被処理物は、回転する入口側部分１１ｃの内部で、キルン内筒１１の内側に取り付けられた攪拌兼移送羽根（図示せず）により、ばらけながら接続部１１ｅ、出口側部分１１ｄの傾斜部１１ｇへと移動する。その際、被処理物は、キルン内筒１１の内壁からの熱およびバーナー１３の熱により徐々に乾燥し、移動していく。このとき、入口側部分１１ｃは中間部１１ｆの径が内筒入口１１ａおよび接続部１１ｅの径より大きい球状の内面を有するため、接続部１１ｅ側から上部の内面に沿って流れた熱風が、内筒入口１１ａで下降するよう対流を起こす。このため、被処理物は、燃焼、炭化前に乾燥しやすくなっている。
【００２７】
被処理物は、入口側部分１１ｃの中間部１１ｆから接続部１１ｅを越えて出口側部分１１ｄへと移送され、その中心部分に達すると、バーナー１３の炎の熱により燃焼が始まる。被処理物の燃焼、炭化処理が始まり、安定した連続燃焼（自燃状態）となったならば、バーナー１３の燃焼を停止して、インバーター調整により適正な空気量を送り続けるようにし、ランニングコストを抑えることができる。なお、バーナー１３は、メンテナンスの際にはバーナーカート１３ａによりキルン外筒１２から離すことができる。
【００２８】
被処理物は、キルン内筒１１の出口側部分１１ｄの中心部を過ぎると燃焼から炭化へと移り、内筒出口１１ｂ付近では炎が消え、炭化状態となる。炭化した被処理物は、内筒出口１１ｂからキルン外筒１２の小径側端部１２ａの側に移る。被処理物は、さらに、キルン外筒１２の回転とともにキルン外筒１２の下部傾斜に沿って大径側端部１２ｂの側に送られ、排出部２１から排出される。このように、キルン外筒１２は、被処理物を回転と円錐形状の角度を利用して排出部２１へと送るようになっている。炭化した被処理物は、キルン外筒１２を移動することにより冷却されて排出部２１から排出される。なお、キルン内筒１１の外側は外断熱構造となっているため、被処理物は、キルン外筒１２を移動する際、キルン内筒１１の熱による影響を受けにくく、効果的に排出される。排出された炭化物は、容器２２に収容する。
【００２９】
キルン内筒１１およびキルン外筒１２の上部傾斜に沿って排出されたガスは、カバー出口１４ｂから二次燃焼室１５に送られ、二次燃焼用触媒１５ｂにブロア付バーナー１６の炎を当て二次燃焼させ、排気口１５ａから排出される。これにより、排気による汚染を防止することができる。
【００３０】
なお、カート１９を移動させることにより、スクリュ式移送機１８をキルン外筒１２、キルン内筒１１およびカバー１４から離し、メンテナンスを容易にすることができる。
【００３１】
回転型炭化装置は、以下の効果を有する。
１．キルン内筒１１は球状、絞り、円筒の各形状を有することから、炎、熱風の対流を作り出し、より効果的効率的に被処理物を乾燥させ、炭化に至る時間および移動距離を短くすることができる。また、キルン内筒１１から出た炭化物は、円錐形状のキルン外筒１２の内側を移送することにより冷却されるため、別途、冷却工程を設ける必要がなく、冷却用に新たに場所をとらない。
２．回転型炭化装置は、小型化が可能となり製造コストを抑えることができる。
３．乾燥された被処理物はより自燃しやすくなるため、バーナー１３の燃焼による燃料消費が自燃開始までの数十分となり、ランニングコストを抑えることができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、小型化および炭化効率の向上を図る回転型炭化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の回転型炭化装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す回転型炭化装置の左側面図である。
【図３】図１に示す回転型炭化装置の右側面図である。
【図４】図１に示す回転型炭化装置の平面図である。
【図５】図１に示す回転型炭化装置の（Ａ）大径側端部を支持する回転支持部材の側面図、（Ｂ）小径側端部を支持する回転支持部材の側面図である。
【符号の説明】
１１ キルン内筒
１２ キルン外筒
１３ バーナー
１３ａ バーナーカート
１４ カバー
１５ 二次燃焼室
１６ ブロア付バーナー
１７ ホッパ
１８ スクリュ式移送機
１９ カート
２０ 熱電対

Claims (2)

1. キルン内筒とキルン外筒とバーナーとを有し、
   前記キルン内筒は回転体形状であって一端に被処理物のキルン内筒入口を有し他端にキルン内筒出口を有し、前記キルン内筒入口を有する入口側部分と前記キルン内筒出口を有する出口側部分とを接続部で連結して成り、前記入口側部分は中間部の径が前記キルン内筒入口および前記接続部の径より大きい球状の内面を有し、前記出口側部分は前記キルン内筒出口の径が前記接続部の径より大きい円筒状の内面を有し、
   前記キルン外筒は円錐面状の内面を有して小径側端部と大径側端部とを有し、前記小径側端部をキルン内筒出口側に配置し前記大径側端部をキルン内筒入口側に配置して前記キルン内筒出口から排出される被処理物を受けるよう前記キルン内筒の出口側部分を包囲し、前記大径側端部に被処理物の排出部を有し、前記キルン内筒と同一の回転軸線を有して前記キルン内筒に固定され、前記キルン内筒とともに前記回転軸線を中心として動力により回転可能に設けられ、
   前記バーナーは前記キルン内筒の内部を加熱して被処理物を炭化するよう設けられていることを、
   特徴とする回転型炭化装置。
2. ホッパとスクリュ式移送機とバーナーカートとカートとを有し、
   前記ホッパは被処理物の投入口とホッパ出口とを有し、
   前記スクリュ式移送機は前記ホッパ出口に接続され、前記ホッパ出口から供給される被処理物を前記キルン内筒入口に動力により回転して移送するスクリュ羽根を有し、前記スクリュ羽根に長さ方向に貫通する送風孔を有し、
   前記バーナーカートは前記バーナーを移動可能に載せており、
   前記カートは前記ホッパおよび前記スクリュ式移送機を移動可能に載せていることを、
   特徴とする請求項１記載の回転型炭化装置。

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