JP2005054059A - 炭化装置及び炭化システム及び炭化方法 - Google Patents

炭化装置及び炭化システム及び炭化方法 Download PDF

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達 工藤
Shigeru Miyahara
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Abstract

【課題】 被処理物を所望の炭化状態に炭化し易くすることに加えて、狭い設置スペースでも設置できるようにする。
【解決手段】 被処理物供給部３３と炭化物取り出し部３５と燃焼用空気吹き出し部３５と燃焼排ガス排気部３４とを備えた炭化炉６と、炭化炉内の被処理物を攪拌可能な攪拌装置３９とを設け、燃焼用空気の吹き出し量を調節自在に設けて、供給部から供給した被処理物を攪拌しながら、かつ、自燃させながら取り出し部に向けて移動させることにより炭化させて、取り出し部から炭化物を取り出し可能に構成してある炭化装置であって、炭化炉を、供給部と排気部とを上部に備え、取り出し部と吹き出し部とを下部に備えた縦型に構成して、被処理物を取り出し部に向けて自重移動可能に設けるとともに、取り出し部からの炭化物の取り出し速度を調節可能に設け、攪拌装置を縦軸Ｘ周りで旋回可能な攪拌部材４３を設けて構成してある。
【選択図】 図２

Description

本発明は、炭化装置及び炭化システム及び炭化方法に関する。
被処理物を炭化させる炭化装置を設けてある炭化システムとして、例えば、図５に示すように、被処理物１を一端側から他端側に向けて移動させながら炭化させる炭化炉６としてのロータリーキルン７０を設けてある炭化装置Ａと、被処理物１を乾燥させる乾燥室１３を備えた乾燥装置４と、ロータリーキルン７０内の高温ガスを乾燥用ガスとして乾燥室１３に供給する乾燥用ガス供給路７１と、乾燥室１３内で乾燥させた乾燥被処理物１をロータリーキルン７０の一端側に供給する乾燥被処理物供給路７２とを設けて、ホッパー３内の被処理物１をスクリューコンベア８で乾燥室１３に移送して、乾燥させた被処理物１をロータリーキルン７０の一端側に供給し、ロータリーキルン７０の他端側の取り出し部３５に向けて移動させながら炭化させて、取り出し部３５から炭化物２を取り出すように構成した炭化システム（比較例の炭化システム）が考えられる。
この場合、ロータリーキルン７０の外側から被処理物１を加熱する間接加熱方式では、被処理物１を乾留しながら取り出し部３５に向けて移動させて炭化させるので、ロータリーキルン７０内で発生した乾留ガス（熱分解ガス）をロータリーキルン７０とは別の燃焼室７３で燃焼させる無害化処理を行うために、乾留ガスをロータリーキルン７０から燃焼室７３に送り込むためのダクト７４をロータリーキルン７０に接続して、その燃焼ガスを乾燥用ガス供給路７１を通して乾燥室１３に供給する必要があり、乾留ガスがダクト７４内で凝縮して溜まり易いので、メンテナンスに手間がかかる欠点がある。
また、ロータリーキルン７０の内側に熱風を供給して被処理物１を加熱する直接加熱方式では、被処理物１の燃焼用空気をロータリーキルン７０の一端側から供給して、被処理物１を自燃させながら取り出し部３５に向けて移動させて炭化させるので、燃焼用空気が不足して未燃焼ガスが発生するとともに被処理物１を充分に炭化させることができなかったり、燃焼用空気が過剰で被処理物が燃え尽きてしまったりしないように、燃焼用空気を被処理物の移動方向に沿って適正に分布させて供給する必要があり、燃焼用空気の供給が難しい欠点があるとともに、未燃焼ガスをロータリーキルン７０とは別の燃焼室７３で燃焼させる無害化処理を行うために、間接加熱方式と同様に、未燃焼ガスをロータリーキルン７０から燃焼室７３に送り込むためのダクト７４をロータリーキルン７０に接続する必要がある。
その上、間接加熱方式でも、直接加熱方式でも、乾留ガスや未燃焼ガスをロータリーキルン７０から別の燃焼室７３に送り込むためのダクト７４や、被処理物１のロータリーキルンへの供給部３３、炭化物のロータリーキルン７０からの取り出し部３５は、ロータリーキルン７０に対して相対摺動自在に設ける必要があるので、ロータリーキルン７０内に摺動部を通して空気が入りやすく、ロータリーキルン７０内の被処理物１の温度管理が難しい欠点がある。
また、乾燥室１３とロータリキルン（炭化炉）６とが連通した構成となっているため、炭化処理が乾燥室１３での乾燥処理に依存し、経済性や品質安定性の面で問題があった。
更に、被処理物が飲料製造工程から発生した残渣の場合は、乾燥室の手前で、体積が大きく、臭いがするなどの保管しにくい状態で保管しなければならなかった。
そこで、従来の炭化システムでは、被処理物の供給部と炭化物の取り出し部とを相対摺動自在に設ける必要がなく、従って、炭化炉内の高温ガスなどが漏れだしにくい非回転式の炭化炉を備えた炭化装置を設けて、その炭化炉の左右に供給部と取り出し部とを設けるとともに、燃焼用空気を被処理物の移動方向に沿って適正に分布させて供給し易いように、燃焼用空気の吹き出し量を被処理物の移動区間毎に調節自在な吹き出し部を、供給部と取り出し部との間の炭化炉底部に設け、また、乾留ガスなどが燃焼室へ送り込むためのダクト内で凝縮して溜まってしまうようなことがないように、炭化炉の取り出し部上方近くに設けた燃焼排ガスの排気部に燃焼室を接続している（例えば、特許文献１参照）。
そして、被処理物を炭化炉内で供給部から取り出し部に向けて略水平に搬送するスクリューコンベアと、攪拌翼をスクリューコンベアとともに一体回転させて炭化炉内の被処理物を攪拌する攪拌装置とを設けて、供給部から供給した被処理物を横軸周りでかき混ぜるように攪拌しながら、かつ、自燃させながらスクリューコンベアで取り出し部に向けて略水平に移動させることにより、その被処理物を炭化させて、取り出し部から炭化物を取り出し可能に構成している。
特開２０００−１３６３９０号公報
上記従来の炭化システムでは、被処理物を取り出し部に向けて略水平に移動させながら炭化させる炭化炉を備えた炭化装置を設けてあるので、炭化炉内に供給してからの時間が略同じ被処理物でも、上部に堆積されている被処理物ほど高い温度に曝され易いとともに、炭化炉の取り出し部上方近くに設けた排気部に燃焼室を接続して、乾留ガスや未燃焼ガスを燃焼させるので、その燃焼室で発生する熱によって、取り出し部近くまで移動している比較的高温の被処理物が更に加熱され易く、被処理物の温度管理が難しくて所望の炭化状態に炭化しにくい欠点がある。
更に、吹き出し部からの燃焼用空気の吹き出し量は、炭化炉内の温度によって制御しているため、被処理物自体の温度に応じた制御ができず、この点からも所望の炭化状態に炭化しにくい欠点を有する。
また、炭化炉の左右に供給部と取り出し部とを設けて、供給部から供給した被処理物を取り出し部に向けて略水平に移動させるので、被処理物の移動方向に長い横長の広い設置スペースを必要とする欠点がある。
更に、乾燥室と炭化炉が連通している点については、特に検討がなされていない。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、被処理物を所望の炭化状態に炭化し易くすることに加えて、狭い設置スペースでも設置できるようにすることを目的とする。
請求項１記載の炭化装置の特徴構成は、被処理物の供給部と炭化物の取り出し部と燃焼用空気の吹き出し部と燃焼排ガスの排気部とを備えた炭化炉と、前記炭化炉内の被処理物を攪拌可能な攪拌装置とを設けるとともに、前記吹き出し部からの燃焼用空気の吹き出し量を調節自在に設けて、前記供給部から供給した被処理物を攪拌しながら、かつ、自燃させながら前記取り出し部に向けて移動させることにより、その被処理物を炭化させて、前記取り出し部から炭化物を取り出し可能に構成してある炭化装置であって、前記炭化炉を、前記供給部と前記排気部とを上部に備え、かつ、前記取り出し部と前記吹き出し部とを下部に備えた縦型に構成して、被処理物を前記取り出し部に向けて自重移動可能に設けるとともに、前記取り出し部からの炭化物の取り出し速度を調節可能に設け、前記攪拌装置を縦軸周りで旋回可能な攪拌部材を設けて構成してある点にある。
〔作用及び効果〕
炭化炉を、供給部と排気部とを上部に備え、かつ、取り出し部と吹き出し部とを下部に備えた縦型に構成して、被処理物を取り出し部に向けて自重移動可能に設けてあるので、狭い設置スペースでも設置できる。
また、取り出し部からの炭化物の取り出し速度を調節可能に設け、攪拌装置を縦軸周りで旋回可能な攪拌部材を設けて構成してあるので、被処理物を所望の炭化状態に炭化し易く、かつ、炭化物の品質を安定させることができる。
つまり、炭化炉内に供給してからの時間が異なる被処理物どうしが混じりにくいように、縦軸周りで旋回する攪拌部材で被処理物を略水平に攪拌しながら、燃焼用空気が被処理物に満遍なく行き渡るように、炭化炉下部に設けた吹き出し部から燃焼用空気を供給できるので、燃焼用空気を均整に分布させて、炭化炉内の被処理物の全体を炭化炉内に供給してからの時間に応じた燃焼状態で自燃させることができるとともに、炭化物の取り出し速度を調節することにより、その取り出し速度に連係して、被処理物が取り出し部に向けて自重移動する速度も調節できるので、被処理物の炭化反応速度を自在に調整でき、例えば、被処理物をゆっくり自重移動させ、これと併せて、供給する燃焼用空気を少なく抑えることで、被処理物をゆっくり炭化反応させることができるなど、被処理物を所望の炭化状態に炭化し易い。
また、攪拌部材で被処理物を攪拌することで、タールが発生して被処理物どうしが固着するのを防止し、被処理物の取り出し部に向けての円滑な自重移動を可能とする。これにより、炭化物の品質を安定させることが可能になる。
請求項２記載の炭化装置の特徴構成は、温度検出部を前記炭化炉に被処理物の温度を検出可能に設けるとともに、前記吹き出し部からの燃焼用空気の吹き出し量を、前記温度検出部によって検出した被処理物の温度に応じて調整可能に構成してある点にある。
〔作用及び効果〕
温度検出部によって、被処理物の温度を直接検出することができるので、被処理物の温度状態に応じて、直接、燃焼用空気の吹き出し量を迅速に調整することが可能になり、被処理物を所望の炭化状態に炭化し易い。
請求項３記載の炭化装置の特徴構成は、前記吹き出し部を、前記炭化炉の周壁と前記攪拌部材とに設けてある点にある。
〔作用及び効果〕
吹き出し部を、炭化炉の周壁と攪拌部材とに設けてあるので、炭化炉の周壁近くの被処理物にも、中心近くの被処理物にも、燃焼用空気を満遍なく供給でき、炭化炉内の被処理物の全体を炭化炉内に供給してからの時間に応じた燃焼状態で自燃させ易い。
請求項４記載の炭化装置の特徴構成は、前記供給部と前記排気部との間の前記炭化炉内を、未燃焼ガスの燃焼用空間に形成してある点にある。
〔作用及び効果〕
燃焼室を別途設けることなく、供給部と排気部との間の炭化炉内に形成した燃焼用空間において未燃焼ガスを燃焼させることができるので、未燃焼ガスを燃焼室に送り込むためのダクトが不要で、未燃焼ガス中の揮発成分が凝縮してダクト内で溜まるようなことがなく、メンテナンスの手間を軽減できるとともに、未燃焼ガスの燃焼熱によって被処理物が加熱されるとしても、供給部から供給直後の被処理物が加熱されるので、取り出し部近くに移動している炭化が進んだ被処理物の燃焼状態に影響を与えるおそれが少ない状態で、供給直後の被処理物を予熱できる。
また、取り出し部近くに移動している炭化が進んだ被処理物は、供給部から供給された未炭化の被処理物がその上部に堆積することで形成される酸素遮断域によって、未燃焼ガスの燃焼用空間の酸素の影響を受けずに炭化できるため、ＢＥＴ比表面面積が小さい炭化物を得ることができる。
請求項５記載の炭化システムの特徴構成は、被処理物の乾燥装置と、被処理物の貯蔵タンクと、前記乾燥装置で乾燥させた被処理物を前記貯蔵タンクに搬送可能な搬送手段と、前記貯蔵タンクの被処理物を炭化装置に供給可能な供給手段とを設けてある点にある。
〔作用及び効果〕
飲料や食料、飼料などの製造工程において発生した残渣を被処理物とするような場合に、その被処理物を乾燥装置で乾燥させて貯蔵タンクに貯蔵するとともに、貯蔵タンクの被処理物を炭化装置に供給して炭化することができるので、被処理物の発生量にばらつきがあっても、そのばらつきを貯蔵タンクで吸収しながら、貯蔵タンクの被処理物を炭化装置の炭化能力に応じて供給部に定量的に供給して、炭化装置の炭化能力を効率良く活用できる。
また、乾燥処理した状態で被処理物を貯蔵タンクで保管することが可能となり、保管の効率と状態とを非常に高めることができる。結果として、品質及び製造安定性が高い状態で、被処理物を効率的かつ経済的に炭化処理することが可能になる。
請求項６記載の炭化システムの特徴構成は、前記炭化装置を、被処理物の供給部と炭化物の取り出し部と燃焼用空気の吹き出し部と燃焼排ガスの排気部とを備えた炭化炉と、前記炭化炉内の被処理物を攪拌可能な攪拌装置とを設けるとともに、前記吹き出し部からの燃焼用空気の吹き出し量を調節自在に設けて、前記供給部から供給した被処理物を攪拌しながら、かつ、自燃させながら前記取り出し部に向けて移動させることにより、その被処理物を炭化させて、前記取り出し部から炭化物を取り出し可能に構成してある点にある。
〔作用及び効果〕
吹き出し部からの燃焼用空気の吹き出し量を調節して、供給部から供給した被処理物を攪拌しながら、かつ、自燃させながら取り出し部に向けて移動させることにより、その被処理物を所望の炭化状態に炭化させて、取り出し部から炭化物を取りだすことができる。
請求項７記載の炭化システムの特徴構成は、前記炭化炉を、前記供給部と前記排気部とを上部に備え、かつ、前記取り出し部と前記吹き出し部とを下部に備えた縦型に構成して、被処理物を前記取り出し部に向けて自重移動可能に設けるとともに、前記取り出し部からの炭化物の取り出し速度を調節可能に設け、前記攪拌装置を縦軸周りで旋回可能な攪拌部材を設けて構成してある点にある。
〔作用及び効果〕
炭化炉を、供給部と排気部とを上部に備え、かつ、取り出し部と吹き出し部とを下部に備えた縦型に構成して、被処理物を取り出し部に向けて自重移動可能に設けてあるので、狭い設置スペースでも設置できる。
また、取り出し部からの炭化物の取り出し速度を調節可能に設け、攪拌装置を縦軸周りで旋回可能な攪拌部材を設けて構成してあるので、被処理物を所望の炭化状態に炭化し易く、かつ、炭化物の品質を安定させることができる。
つまり、炭化炉内に供給してからの時間が異なる被処理物どうしが混じりにくいように、縦軸周りで旋回する攪拌部材で被処理物を略水平に攪拌しながら、燃焼用空気が被処理物に満遍なく行き渡るように、炭化炉下部に設けた吹き出し部から燃焼用空気を供給できるので、燃焼用空気を均整に分布させて、炭化炉内の被処理物の全体を炭化炉内に供給してからの時間に応じた燃焼状態で自燃させることができるとともに、炭化物の取り出し速度を調節することにより、その取り出し速度に連係して、被処理物が取り出し部に向けて自重移動する速度も調節できるので、被処理物の炭化反応速度を自在に調整でき、例えば、被処理物をゆっくり自重移動させ、これと併せて、供給する燃焼用空気を少なく抑えることで、被処理物をゆっくり炭化反応させることができるなど、被処理物を所望の炭化状態に炭化し易い。
また、攪拌部材で被処理物を攪拌することで、タールが発生して被処理物どうしが固着するのを防止し、被処理物の取り出し部に向けての円滑な自重移動を可能とする。これにより、炭化物の品質を安定させることが可能になる。
請求項８記載の炭化システムの特徴構成は、温度検出部を前記炭化炉に被処理物の温度を検出可能に設けるとともに、前記吹き出し部からの燃焼用空気の吹き出し量を、前記温度検出部によって検出した被処理物の温度に応じて調整可能に構成してある点にある。
〔作用及び効果〕
温度検出部によって、被処理物の温度を直接検出することができるので、被処理物の温度状態に応じて、直接、燃焼用空気の吹き出し量を調整することが可能になり、被処理物を所望の炭化状態に炭化し易い。
請求項９記載の炭化システムの特徴構成は、前記吹き出し部を、前記炭化炉の周壁と前記攪拌部材とに設けてある点にある。
〔作用及び効果〕
吹き出し部を、炭化炉の周壁と攪拌部材とに設けてあるので、炭化炉の周壁近くの被処理物にも、中心近くの被処理物にも、燃焼用空気を満遍なく供給でき、炭化炉内の被処理物の全体を炭化炉内に供給してからの時間に応じた燃焼状態で自燃させ易い。
請求項１０記載の炭化システムの特徴構成は、前記供給部と前記排気部との間の前記炭化炉内を、未燃焼ガスの燃焼用空間に形成してある点にある。
〔作用及び効果〕
燃焼室を別途設けることなく、供給部と排気部との間の炭化炉内に形成した燃焼用空間において未燃焼ガスを燃焼させることができるので、未燃焼ガスを燃焼室に送り込むためのダクトが不要で、未燃焼ガス中の揮発成分が凝縮してダクト内で溜まるようなことがなく、メンテナンスの手間を軽減できるとともに、未燃焼ガスの燃焼熱によって被処理物が加熱されるとしても、供給部から供給直後の被処理物が加熱されるので、取り出し部近くに移動している炭化が進んだ被処理物の燃焼状態に影響を与えるおそれが少ない状態で、供給直後の被処理物を予熱できる。
また、取り出し部近くに移動している炭化が進んだ被処理物は、供給部から供給された未炭化の被処理物がその上部に堆積することで形成される酸素遮断域によって、未燃焼ガスの燃焼用空間の酸素の影響を受けずに炭化できるため、ＢＥＴ比表面面積が小さい炭化物を得ることができる。
請求項１１記載の炭化システムの特徴構成は、前記排気部に排熱回収ボイラーを接続してある点にある。
〔作用及び効果〕
被処理物の燃焼排ガスを排気部を通じて排熱回収ボイラーに回収できるので、燃焼排ガスの排熱を効率良く活用することができる。
請求項１２記載の炭化システムの特徴構成は、前記乾燥装置を、被処理物を収容可能な乾燥室と、前記乾燥室内の被処理物に対して下側から乾燥用ガスを吹き付けて流動床を形成可能な乾燥用ガス吹き出し部とを設けて、被処理物を浮遊状態で乾燥可能に構成し、前記搬送手段を、前記乾燥室内で浮遊している被処理物から乾燥物を取り出して前記貯蔵タンクに搬送可能に設けてある点にある。
〔作用及び効果〕
乾燥装置を、被処理物を収容可能な乾燥室と、乾燥室内の被処理物に対して下側から乾燥用ガスを吹き付けて流動床を形成可能な乾燥用ガス吹き出し部とを設けて、被処理物を浮遊状態で乾燥可能に構成してあるので、被処理物を個体毎に浮遊させて乾燥用ガスを均等に吹き付けることができ、被処理物を効率良く乾燥させることができるとともに、搬送手段を、乾燥室内で浮遊している被処理物から乾燥物を取り出して貯蔵タンクに搬送可能に設けてあるので、乾燥して軽くなった被処理物を選別して貯蔵タンクに貯蔵することができる。
請求項１３記載の炭化システムの特徴構成は、請求項１〜４のいずれか１項記載の炭化装置と被処理物の乾燥装置とを設けてある炭化システムであって、前記乾燥装置を前記炭化装置に設けた炭化炉の上部に一体に設け、前記炭化炉内の被処理物の燃焼排ガスを乾燥用ガスとして前記乾燥装置に供給可能な乾燥用ガス供給路を設けてある点にある。
〔作用及び効果〕
乾燥装置を炭化炉の上部に一体に設けてあるので、乾燥装置を炭化炉とともにコンパクトに設置できるとともに、被処理物の燃焼排ガスを乾燥用ガスとして乾燥装置に供給可能な乾燥用ガス供給路を設けてあるので、燃焼排ガスの排熱を効率良く活用できる。
請求項１４記載の炭化システムの特徴構成は、前記乾燥装置を、被処理物を収容可能な乾燥室と、前記乾燥室内の被処理物に対して下側から乾燥用ガスを吹き付けて流動床を形成可能な乾燥用ガス吹き出し部とを設けて、被処理物を浮遊状態で乾燥可能に構成し、前記乾燥室内で浮遊している被処理物から乾燥物を取り出して前記供給部に供給可能な供給手段を設けてある点にある。
〔作用及び効果〕
乾燥装置を、被処理物を収容可能な乾燥室と、乾燥室内の被処理物に対して下側から乾燥用ガスを吹き付けて流動床を形成可能な乾燥用ガス吹き出し部とを設けて、被処理物を浮遊状態で乾燥可能に構成してあるので、被処理物を個体毎に浮遊させて乾燥用ガスを均等に吹き付けることができ、被処理物を効率良く乾燥させることができるとともに、乾燥室内で浮遊している被処理物から乾燥物を取り出して供給部に供給可能な供給手段を設けてあるので、乾燥して軽くなった被処理物を選別して炭化炉に供給することができる。
請求項１５記載の炭化方法の特徴構成は、被処理物を、乾燥装置にて乾燥させた後、貯蔵タンクに搬送し、前記貯蔵タンクにて一旦貯蔵した後、炭化装置に供給して炭化処理する点にある。
〔作用及び効果〕
飲料や食料、飼料などの製造工程において発生した残渣を被処理物とするような場合に、その被処理物を乾燥装置で乾燥させて貯蔵タンクに一旦貯蔵するとともに、貯蔵タンクの被処理物を炭化装置に供給して炭化することができるので、被処理物の発生量にばらつきがあっても、そのばらつきを貯蔵タンクで吸収しながら、貯蔵タンクの被処理物を炭化炉の炭化能力に応じて定量的に供給して、炭化炉の炭化能力を効率良く活用できる。
また、乾燥処理した状態で被処理物を貯蔵タンクで保管することが可能となり、保管の効率と状態とを非常に高めることができる。結果として、品質及び製造安定性が高い状態で、被処理物を効率的かつ経済的に炭化処理することが可能になる。
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、図面において従来例と同一の符号で表示した部分は、同一又は相当の部分を示している。
〔第１実施形態〕
図１は、コーヒーの抽出工程において発生する残渣であるコーヒー粕を炭化させる炭化システムを示し、抽出工程において発生したコーヒー粕が被処理物１として投入される受け入れホッパー３と、被処理物１の乾燥装置４と、乾燥被処理物１（１ａ）を貯蔵する乾燥被処理物貯蔵タンク５と、乾燥被処理物１ａを炭化処理する炭化炉６を備えた炭化装置Ａと、炭化物２を貯蔵する炭化物貯蔵タンク７と、受け入れホッパー３の被処理物１を乾燥装置４に搬送するスクリューフィーダー８と、乾燥装置４で乾燥させた乾燥被処理物１ａを乾燥被処理物貯蔵タンク５又は外部取り出し用ホッパー９に搬送可能な乾燥被処理物搬送手段１０と、乾燥被処理物貯蔵タンク５の乾燥被処理物１ａを炭化炉６に供給可能な乾燥被処理物供給手段１１と、炭化炉６で炭化させた炭化物２を炭化物貯蔵タンク７に向けて略水平に搬送する、搬送速度（炭化炉６からの炭化物２の取り出し速度）を調節自在な取り出し用スクリューコンベア１２とを設けて構成してある。
前記乾燥装置４は、被処理物１を収容可能な乾燥室１３を形成してあるケーシング１４と、都市ガスを燃焼させて熱風を発生させる熱風発生器１５と、熱風発生器１５で発生させた熱風を乾燥用ガスとして乾燥室１３に供給する熱風供給路１６と、乾燥室１３内の被処理物１を攪拌する攪拌装置１７と、乾燥室１３内の被処理物１に対して下側から乾燥用ガスを吹き付けて流動床を形成可能な乾燥用ガス吹き出し部１８とを設けて、被処理物１を攪拌しながら浮遊状態で乾燥可能に構成し、乾燥室１３内に吹き出した後の熱風は排ガスとして、細かな被処理物等をサイクロン１９で分離してから、ＮＯXやＳＯX、Ｏ2などの監視装置２０を通して外部に放出できるように構成してある。
前記乾燥被処理物搬送手段１０は、ブロワー２１からの送風で乾燥被処理物１ａを搬送する搬送路２２に、乾燥室１３からの乾燥被処理物排出路２３とサイクロン１９からの分離物排出路２４とを接続すると共に、その下流側を貯蔵用搬送路２５と外部取り出し用搬送路２６とに分岐して、乾燥室１３内で浮遊している被処理物１から乾燥被処理物１ａを取り出して貯蔵用搬送路２５を通して乾燥被処理物貯蔵タンク５に搬送可能に構成し、サイクロン１９からの分離物も貯蔵用搬送路２５を通して乾燥被処理物貯蔵タンク５に搬送可能に構成してある。
前記乾燥被処理物供給手段１１は、ブロワー２７からの送風で乾燥被処理物１ａを炭化炉６の手前に設けたサイクロン２８に搬送する供給用搬送路２９に、乾燥被処理物貯蔵タンク５の下部からスクリューフィーダー３０で取り出した乾燥被処理物１ａの排出路３１を接続すると共に、サイクロン２８内の乾燥被処理物１ａを搬送速度（乾燥被処理物１ａの供給速度）を調節自在な供給用スクリューフィーダー３２で炭化炉６内に供給するように構成してある。
前記炭化装置Ａは、図２〜図３に示すように、乾燥被処理物１ａの供給部３３と燃焼排ガスの排気部３４とを上部に備え、かつ、炭化物２の取り出し部３５と燃焼用空気の吹き出し部３６とを下部に備えた円筒状の縦型に構成してある炭化炉６を架台３７に固定してあり、炭化炉底部を漏斗状に形成した底部周壁３８で構成するとともに、底部周壁３８の下端に取り出し部３５を設けて、供給用スクリューフィーダー３２で供給部３３から供給した乾燥被処理物１ａを底部周壁３８に沿って取り出し部３５に向けて自重移動可能に設けてある。
そして、炭化炉６内の乾燥被処理物１ａを攪拌可能な攪拌装置３９を設けるとともに、取り出し部３５に取り出し路４０を接続し、吹き出し部３６からの燃焼用空気の吹き出し流量をバルブなどで調節自在に設けて、供給部３３から供給した乾燥被処理物１ａを攪拌しながら、かつ、自燃させながら、取り出し路４０の下部内側に設けてある取り出し用スクリューコンベア１２の搬送速度の調節で、乾燥被処理物１ａの自重移動速度を調節して、取り出し部３５に向けて自重移動させることにより、その被処理物１ａを低温でゆっくりと炭化させて、取り出し用スクリューコンベア１２で取り出し部３５から取り出した炭化物２を炭化物貯蔵タンク２に搬送して貯蔵できるように構成してある。
また、乾燥被処理物１ａの燃焼温度を検出する温度検出部４１を底部周壁３８の内側に入り込ませて、被処理物１ａの温度を検出可能に設けるとともに、吹き出し部３６からの燃焼用空気の吹き出し量を、温度検出部４１によって検出した被処理物１ａの温度に応じて調整可能に構成してある。
尚、温度検出部４１としては、例えば、熱電対式の温度センサを利用することが可能である。
前記攪拌装置３９は、駆動軸４２を炭化炉６と同芯状の略垂直な縦軸Ｘ周りで回転自在に支持すると共に、棒状の複数の攪拌部材４３を、駆動軸４２の長手方向に間隔を隔てて、かつ、駆動軸４２の周方向に位相をずらせて、駆動軸４２に略直角に接続して、駆動軸４２の駆動回転で攪拌部材４３を縦軸Ｘ周りで旋回させることにより、乾燥被処理物１ａを略水平方向に攪拌できるように構成してある。
前記駆動軸４２は、取り出し路４０が斜め下方に向けて延設されるように通路形成部材４４を斜めに設けて、その通路形成部材４４を気密に貫通する状態で回転自在に支持してあり、駆動軸４２の下端部に連動させた減速器付き電動モータ４５で駆動回転させるように構成してある。
前記吹き出し部３６は、図２，図３に示すように、底部周壁３８の下部近くの複数の下部吹き出し部４６と、各攪拌部材４３に設けた攪拌吹き出し部４７とを設けて構成してある。
前記下部吹き出し部４６は、底部周壁３８の外周側を囲む円筒状のケーシング４８を設けて、底部周壁３８とケーシング４８との間に環状の空気溜空間４９を形成し、空気溜空間４９に燃焼用空気を加圧供給する主燃焼用空気供給路５０をケーシング４８に接続するとともに、底部周壁３８に多数の小孔を貫通形成して、空気溜空間４９の燃焼用空気が各小孔を通して略均等に炭化炉６内の底部に吹き出すように構成してある。
また、主燃焼用空気供給路５０に起動用の着火バーナ５１を設けて、炭化処理の開始時の乾燥被処理物１ａに着火できるようにしてあり、乾燥被処理物１ａに着火した後は、供給された乾燥被処理物１ａを順次自燃させて炭化させるように構成してある。
前記攪拌吹き出し部４７は、駆動軸４２と攪拌部材４３とを接続して構成してある。そして、駆動軸４２と攪拌部材４３とを先端側を塞いである中空円筒状に形成すると共に、その中空円筒状の駆動軸４２と攪拌部材４３とを内側空間が互いに連通するように接続して、攪拌部材４３の先端に多数の貫通孔を形成して設けてあるが、攪拌部材４３の先端または／および周辺部に多数の貫通孔を形成しても構わない。
そして、駆動軸４２の下端部に、ロータリージョイント５２を介して、燃焼用空気を加圧供給する副燃焼用空気供給路５３を接続して、攪拌部材４３を旋回させながら、その攪拌部材４３に形成した貫通孔を通して燃焼用空気が炭化炉６内に吹き出すように構成してある。
また、図２に示すように、供給部３３と排気部３４との間の炭化炉６内を、乾留ガスなどの未燃焼ガスの燃焼用空間５４に形成してあり、この燃焼用空間５４は、供給部３３よりも下側の底部周壁３８の上部近くに二次燃焼用空気吹き出し部５５を設けると共に、供給部３３よりも上部に助燃バーナ５６を設けて、乾燥被処理物１ａの炭化処理で生じた未燃焼ガスを燃焼させるように構成し、その燃焼温度を検出する熱電対式の温度センサ５７を設けてある。
尚、助燃バーナ５６は、炭化処理の立ち上げ時に使用するのが望ましい。
前記二次燃焼用空気吹き出し部５５は、底部周壁３８の上部近くの炭化炉側壁６１をケーシング５８で環状に囲んで、その内側に二次燃焼用空気の空気溜空間５９を形成し、二次燃焼用空気を加圧供給する二次燃焼用空気供給路６０をそのケーシング５８に接続するとともに、炭化炉側壁６１に二次燃焼用空気供給用の多数の貫通孔６２を炭化炉径方向に対して斜めに形成して、二次燃焼用空気を旋回流として燃焼用空間５４に供給できるように構成し、助燃バーナ５６も、燃焼ガスの吹き出し方向が炭化炉径方向に対して斜めに向くように設けてある。
前記燃焼用空間５４で未燃焼ガスを燃焼させたあとの排ガスは、図１に示すように、排熱を蒸気として回収する排熱回収ボイラー６３に通した後、排ガス中の固形分をサイクロン６４で分離して、その分離固形分を排出すると共に、ＮＯXやＳＯX、Ｏ2などの監視装置２０を通して外部に放出できるように構成してある。
尚、取り出し部３５近くに移動している炭化が進んだ被処理物１ａは、供給部３３から供給された未炭化の被処理物１ａがその上部に堆積することで形成される酸素遮断域８０によって、未燃焼ガスの燃焼用空間５４と遮断された状態で炭化される。
［表１］に示すように、本発明による炭化装置Ａに設けた炭化炉６で炭化させた炭化物と、比較例で示した炭化装置Ａに設けたロータリキルン式炭化炉６で炭化させた炭化物と、特開２０００−１３６３９０号公報に記載されている従来の炭化システムの炭化装置に設けた炭化炉で炭化させた炭化物とを比較すると、比較例の炭化装置Ａや従来の炭化装置に設けた炭化炉では、炭化炉内に被処理物１を１５〜２０分滞留させるという高温かつ短時間の炭化処理によって、ＢＥＴ比表面積（ｍ2／ｇ）が３桁（比較例の炭化装置）や２桁（従来例の炭化装置）で、ＢＥＴ比表面積が大きくて付加価値が低い炭化物しか得ることができないのに対して、本発明による炭化装置Ａでは、炭化炉６内に被処理物１を９０分滞留させるという低温かつ長時間の炭化処理によって、ＢＥＴ比表面積（ｍ2／ｇ）が１桁で、ＢＥＴ比表面積が小さい高付加価値の均一な炭化物を得ることができた。
Figure 2005054059
〔第２実施形態〕
図４は、本発明による炭化システムの別実施形態を示し、円筒状の乾燥装置４を炭化炉６の上部に同芯状に一体に設け、炭化炉６の排気部３４と乾燥装置４の乾燥室１３とをダクト６５で接続して、炭化炉６で発生した燃焼排ガスを乾燥用ガスとして乾燥装置４に供給可能な乾燥用ガス供給路６６を設けるとともに、乾燥室１３内の被処理物１に対して下側から乾燥用ガスを吹き付けて流動床を形成可能な乾燥用ガス吹き出し部１８を設けて、被処理物１を攪拌しながら浮遊状態で乾燥可能に構成し、乾燥室１３内に吹き出した後の乾燥用ガスは排ガスとして、細かな被処理物等をサイクロン１９で分離してから、排気筒６７を通して外部に放出し、乾燥装置４に供給した燃焼排ガスの余剰分も排気筒６７を通して外部に放出できるように構成してある。
また、乾燥被処理物供給手段１１は、スクリューコンベア６８で乾燥被処理物１ａを炭化炉６の供給部３３に搬送する供給用搬送路２９に、乾燥室１３からの乾燥被処理物排出路２３とサイクロン１９からの分離物排出路２４とを接続して、乾燥室１３内で浮遊している被処理物１から取り出した乾燥被処理物１ａと、サイクロン１９からの分離物とを、供給用搬送路２９を通して、炭化炉６の供給部３３に供給可能に構成してある。
その他の構成は第１実施形態と同様である。
〔その他の実施形態〕
１．本発明による炭化装置や炭化システム，炭化方法は、コーヒー粕以外の、茶殻や籾殻，おが屑，そば殻などの各種有機物を被処理物として炭化させるものであっても良い。
２．本発明による炭化装置や炭化システム，炭化方法は、炭化炉内での乾燥被処理物の燃焼温度の検出結果に基づいて、炭化炉内への燃焼用空気の供給量を制御する制御装置を設けてあっても良い。
炭化システムの概略図 炭化装置の縦断面図 炭化装置の要部横断面図 第２実施形態の炭化システムの概略図 比較例の炭化システムの概略図
符号の説明
１ 被処理物
１ａ 被処理物（乾燥物）
２ 炭化物
４ 乾燥装置
５ 貯蔵タンク
６ 炭化炉
１０ 搬送手段
１１ 供給手段
１３ 乾燥室
１８ 乾燥用ガス吹き出し部
３３ 供給部
３４ 排気部
３５ 取り出し部
３６ 吹き出し部
３８ 周壁
３９ 攪拌装置
４１ 温度検出部
４３ 攪拌部材
５４ 燃焼用空間
６３ 排熱回収ボイラー
７１ 乾燥用ガス供給路
Ａ 炭化装置
Ｘ 縦軸

Claims (15)

  1. 被処理物の供給部と炭化物の取り出し部と燃焼用空気の吹き出し部と燃焼排ガスの排気部とを備えた炭化炉と、前記炭化炉内の被処理物を攪拌可能な攪拌装置とを設けるとともに、前記吹き出し部からの燃焼用空気の吹き出し量を調節自在に設けて、
    前記供給部から供給した被処理物を攪拌しながら、かつ、自燃させながら前記取り出し部に向けて移動させることにより、その被処理物を炭化させて、前記取り出し部から炭化物を取り出し可能に構成してある炭化装置であって、
    前記炭化炉を、前記供給部と前記排気部とを上部に備え、かつ、前記取り出し部と前記吹き出し部とを下部に備えた縦型に構成して、被処理物を前記取り出し部に向けて自重移動可能に設けるとともに、前記取り出し部からの炭化物の取り出し速度を調節可能に設け、
    前記攪拌装置を縦軸周りで旋回可能な攪拌部材を設けて構成してある炭化装置。
  2. 温度検出部を前記炭化炉に被処理物の温度を検出可能に設けるとともに、前記吹き出し部からの燃焼用空気の吹き出し量を、前記温度検出部によって検出した被処理物の温度に応じて調整可能に構成してある請求項１記載の炭化装置。
  3. 前記吹き出し部を、前記炭化炉の周壁と前記攪拌部材とに設けてある請求項１又は２記載の炭化装置。
  4. 前記供給部と前記排気部との間の前記炭化炉内を、未燃焼ガスの燃焼用空間に形成してある請求項１〜３のいずれか１項記載の炭化装置。
  5. 被処理物の乾燥装置と、被処理物の貯蔵タンクと、前記乾燥装置で乾燥させた被処理物を前記貯蔵タンクに搬送可能な搬送手段と、前記貯蔵タンクの被処理物を炭化装置に供給可能な供給手段とを設けてある炭化システム。
  6. 前記炭化装置を、
    被処理物の供給部と炭化物の取り出し部と燃焼用空気の吹き出し部と燃焼排ガスの排気部とを備えた炭化炉と、前記炭化炉内の被処理物を攪拌可能な攪拌装置とを設けるとともに、前記吹き出し部からの燃焼用空気の吹き出し量を調節自在に設けて、
    前記供給部から供給した被処理物を攪拌しながら、かつ、自燃させながら前記取り出し部に向けて移動させることにより、その被処理物を炭化させて、前記取り出し部から炭化物を取り出し可能に構成してある請求項５記載の炭化システム。
  7. 前記炭化炉を、前記供給部と前記排気部とを上部に備え、かつ、前記取り出し部と前記吹き出し部とを下部に備えた縦型に構成して、被処理物を前記取り出し部に向けて自重移動可能に設けるとともに、前記取り出し部からの炭化物の取り出し速度を調節可能に設け、
    前記攪拌装置を縦軸周りで旋回可能な攪拌部材を設けて構成してある請求項６記載の炭化システム。
  8. 温度検出部を前記炭化炉に被処理物の温度を検出可能に設けるとともに、前記吹き出し部からの燃焼用空気の吹き出し量を、前記温度検出部によって検出した被処理物の温度に応じて調整可能に構成してある請求項６又は７記載の炭化システム。
  9. 前記吹き出し部を、前記炭化炉の周壁と前記攪拌部材とに設けてある請求項６〜８のいずれか１項記載の炭化システム。
  10. 前記供給部と前記排気部との間の前記炭化炉内を、未燃焼ガスの燃焼用空間に形成してある請求項６〜９のいずれか１項記載の炭化システム。
  11. 前記排気部に排熱回収ボイラーを接続してある請求項６〜１０のいずれか１項記載の炭化システム。
  12. 前記乾燥装置を、被処理物を収容可能な乾燥室と、前記乾燥室内の被処理物に対して下側から乾燥用ガスを吹き付けて流動床を形成可能な乾燥用ガス吹き出し部とを設けて、被処理物を浮遊状態で乾燥可能に構成し、
    前記搬送手段を、前記乾燥室内で浮遊している被処理物から乾燥物を取り出して前記貯蔵タンクに搬送可能に設けてある請求項５〜１１のいずれか１項記載の炭化システム。
  13. 請求項１〜４のいずれか１項記載の炭化装置と被処理物の乾燥装置とを設けてある炭化システムであって、
    前記乾燥装置を前記炭化装置に設けた炭化炉の上部に一体に設け、前記炭化炉内の被処理物の燃焼排ガスを乾燥用ガスとして前記乾燥装置に供給可能な乾燥用ガス供給路を設けてある炭化システム。
  14. 前記乾燥装置を、被処理物を収容可能な乾燥室と、前記乾燥室内の被処理物に対して下側から乾燥用ガスを吹き付けて流動床を形成可能な乾燥用ガス吹き出し部とを設けて、被処理物を浮遊状態で乾燥可能に構成し、
    前記乾燥室内で浮遊している被処理物から乾燥物を取り出して前記供給部に供給可能な供給手段を設けてある請求項１３記載の炭化システム。
  15. 被処理物を、乾燥装置にて乾燥させた後、貯蔵タンクに搬送し、前記貯蔵タンクにて一旦貯蔵した後、炭化装置に供給して炭化処理する炭化方法。
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