JP2005120300A

JP2005120300A - 有機材料炭化装置及び炭化炉

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Publication number: JP2005120300A
Application number: JP2003358939A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Nanba; 昌洋難波
Original assignee: MASANAMI TEKKO KK
Current assignee: MASANAMI TEKKO KK
Priority date: 2003-10-20
Filing date: 2003-10-20
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2023-10-20
Also published as: JP4340510B2

Abstract

【課題】装置全体において熱効率を高め、生成する木酢液や排ガス等処理に困っているタール分の効率的な処理に適合する装置とする。更に、炭化炉の構造を再検討して、炉内でのブリッジ形成を皆無にして均一な炭化物を効率よく生産することを目的とする。
【解決手段】木チップを原料とした場合、オンドル２付原料置場１、木材破砕機３、木チップ乾燥機４、木チップ供給機５、炭化炉６及び排出ガス燃焼炉７，８とからなり、排出ガス燃焼炉７，８では排出ガス中の木酢液まで高温焼成し、該高温排ガスの炭化炉6、原料置場１及び乾燥機4への供給配管を設けてなる有機材料炭化装置であり、高温排ガスによる炭化炉６は、炭化炉本体の内壁が下方に広がる円錐壁27である。排出ガス燃焼炉７，８に水蒸気発生器30を設け、該水蒸気発生器30からの水蒸気配管31を炭化炉６の加熱ガス供給口26又は排ガス排出口23に結合してなる有機材料炭化装置とした。
【選択図】図１

Description

本発明は畜産業、農業、水産業に関する食品加工場、製紙工場等から排出する有機物又はこれら有機物からの有機肥料あるいはRDF（廃棄物固形燃料）等の有機材料の炭化装置、特に、伐採木材の製材屑や木造建築物の解体廃材等を破砕した木材チップあるいは製材時に発生するオガクズ等の有機材料炭化装置及びそれに用いて好適な炭化炉に関する。

有機材料からの炭化物連続製造装置については、特許文献１や特許文献２等において、本発明者らが既に提案している。また、本発明で採用している縦型炭化炉についても多くの提案がなされており、例えば、特許文献３あるいは特許文献４にその例がみられる。

特許第３１３１１７６号公報特許第３１９９６９６号公報特開２００２−３２０９９８公報特開２００２−３８５３公報

有機材料炭化装置においては、炭化炉へ投入する原料の乾燥粉砕処理をどのようにするか、乾燥の熱効率をどのように高めるかが問題となると同時に生成するタール分や排ガスの効率的な処理が必要となる。

また、これら有機材料炭化装置中核をなす炭化炉にあっては、原料の供給、炭化、排出をいかに効率的にブリッジを起こすことなく連続的に流すかが問題となる。

本発明はこれらの問題を解決課題とするものである。すなわち、装置全体において熱効率を高め、生成するタール分や排ガスの効率的な処理に適合する装置とする。特に、炭化炉の構造を再検討して、炉内での木チップ等で発生しやすいブリッジ形成を皆無にして均一な炭化物を効率よく生産することを目的とする。

本発明の有機材料炭化装置は、オンドル付原料置場、木材等有機材料破砕機、乾燥機、供給機、炭化炉及び該炭化炉からの排出ガス燃焼炉とからなり、該排出ガス燃焼炉では排出ガス中のタール分まで高温焼成し、該高温排ガスを炭化炉、原料置場及び乾燥機へ供給する供給配管を設けてなる有機材料炭化装置である。

ここでは排出ガス燃焼炉を２基備え、１基は炭化炉加熱用とし、他の１基は有機材料、例えば廃材及び木チップの乾燥用として、排出ガス中のタール分、例えば木酢液まで高温焼成を十分にし、かつ、有機材料の乾燥及び炭化を十分に達成できる有機材料炭化装置としている。

また、この排出ガス燃焼炉には、水蒸気発生器を設け、この水蒸気発生器からの水蒸気配管を炭化炉の加熱ガス供給口又は排ガス排出口に結合して、炭化炉においては水蒸気の導入により、炭化物を活性化することができ、かつ炭化炉から発生するタール分の配管への付着を防止する。

ここで炭化炉にあっては、上方に有機材料の供給口及び排ガス排出口を、下方に炭化物取出装置及び炭化物排出口を、側面下方に加熱ガス供給口を設けた縦型炭化炉において、この炭化炉本体の内壁が下方に広がる円錐壁としたことを特徴とする。下方に広がることにより、内部で原料のブリッジ化が避けられる。

炭化炉内部下方の炭化物取出装置は格子状の固定バーとその近辺の回転円盤であり、場合によりこれと同軸に格子状の固定バーの近辺に回転バーを設けた構造にする。このような簡単な構造であるから、破損や損耗の心配がなく保守が容易である。

炭化炉内部の木チップ等有機材料を還元状態で焼成炭化するための加熱ガス供給口は、円錐壁の円周上の複数箇所に設けて、焼成の均一化を計っている。

上記構成の本発明有機材料炭化装置によると、炭化炉に供給する熱源である排出ガス燃焼炉からの廃熱を利用して、オンドル付原料置場、乾燥機を加熱するため、装置全体の熱効率がよい。炭化炉から排出するタール分も排出ガス燃焼炉で高温焼成して熱変換すると共に従来のようにタール分を回収しないので、これに伴う装置の汚れを防止する。特に、炭化炉や排ガス排出口及びそれに続く配管の汚れが防止できて、装置の定期補修が簡単となる。また、炭化炉の構造改良により、炉内でのブリッジ形成が皆無になり、均一な、かつ、水蒸気活性化により活性炭に近い炭化物を効率よく生産することができる。

以下、図面によって、本発明の有機材料炭化装置及び炭化炉の実施形態を木チップを例にして具体的かつ詳細に説明する。図１は有機材料炭化装置全体の概略フロー図であり、図２は炭化炉の縦断面図、図３は図２中のＡ−Ａ相当断面図である。図４は他の実施例を示す有機材料炭化装置の要部破断側面図であり、図５は図４の要部平面図である。

本発明の有機材料炭化装置は、後述する炭化炉の構造にも特徴が見られるが、全体的な各装置の組み合わせに種々改良が加えられている。すなわち、図１の全体フロー図に示すように、木材等原料は通常水分を大量に含むので、その保管場所となる木材等原料置場１はその床面をオンドル２とし、炭化炉６で発生する廃熱ガスを利用して原料の予備乾燥をする。予備乾燥された木チップ等は、破砕機３、乾燥機４、供給機５から炭化炉６へ供給される。炭化炉６には２基の第１排出ガス燃焼炉７と第２排出ガス燃焼炉８が配置され、以上の各部を主たる装置構成部材としている。第１、第２の排出ガス燃焼炉７，８では、炭化炉６からの排出ガス中の木酢液まで高温焼成し、この第１排出ガス燃焼炉７からの高温排ガスを再び炭化炉６へ戻し、第２排出ガス燃焼炉８からの高温排ガスを原料置場１及び乾燥機４へ供給するための供給配管を設けてなる炭化装置である。したがって、後述するように、排ガス中に含まれる木酢液や木タール分の排出がないので、装置汚染や配管詰まり等がなく、清潔、かつ悪臭公害もない装置となっている。

炭化炉６への木材等原料はオンドル２の床面にトラック等で搬入堆積して水切りと共に加温して水分を蒸発させ、チップ化に適当な状態とする。原料はショベルローダ等で破砕機３に投入し破砕物はスクリューコンベア等で高所の供給ホッパからロータリーキルン型の木チップ等の乾燥機４へ投入する。乾燥機４から出た乾燥後の木チップ等は、振動篩９を内蔵した供給機５で必要により粒子の大きさを揃えてバケットコンベア10等により炭化炉６上部の二重ダンパ11付ホッパ12へ輸送される。二重ダンパ11は原料チップを炭化炉６へ投入の際に炭化炉内部を外部から空気遮断して還元雰囲気を維持するために設けられている。炭化後の炭は下方から排出されて、スクリューコンベア13等で製品ストッカ14へ移送される。

前述のように、炭化炉６には排出ガス燃焼炉を２基備え、第１排出ガス燃焼炉７は炭化炉６加熱用とし、第２排出ガス燃焼炉８は廃材及び木チップ等の乾燥用として、これら２基の排出ガス燃焼炉でもって排出ガス中の木酢液等木タール成分まで高温焼却を十分にし、かつ、木材原料の乾燥及び炭化を十分に達成できる有機材料炭化装置としている。

次に各種供給配管を含む木材原料から炭化製品に到るまでの配管フローにつき、図１を参照しながら説明する。炭化炉６へは排出ガスを吸引ブロワ15と第１排出ガス燃焼炉７を介して循環させる炭化炉循環配管16がある。また、この第１排出ガス燃焼炉７への炭化炉循環配管16から分岐して第２排出ガス燃焼炉８への原料乾燥配管17を設けている。第２排出ガス燃焼炉８からは二手に分かれて原料置場１のオンドル配管18と木チップ等の乾燥機５への乾燥機配管19を設けている。オンドル２又は乾燥機４からは排気配管20となり、バッグフィルタ等の排煙浄化装置21を経て排気ガスは大気中へ放出される。

排出ガス燃焼炉７，８は、上記のように木酢液まで燃焼させるから、従来の炭化炉加熱のみのものに比較して、バーナ数を増やして、加熱容量の大きい燃焼装置となっている。

本発明の炭化炉６にあっては、図２又は図３に示すように、特に改良を加えた装置であって、上方に木チップ供給口22及び排ガス排出口23を、下方に炭化物取出装置24及び炭化物排出口25を、側面下方に加熱ガス供給口26を設けた点は特に変更はないが、炭化炉６本体の内壁が下方に広がる円錐壁27としたことを特徴とする。円錐壁27は、図２の断面図に示すように、下方に広がるテーパ状であって、例えば、円錐壁27の高さが2.5ｍの場合、その直径が上部で1.1ｍ、下部で1.2ｍ程度の拡大で十分なブリッジ防止効果が得られている。このことにより、炭化途中で原料のブリッジ形成による原料詰まりがなくなり、連続供給、連続排出が円滑に行えるようになったのである。

また、炭化炉６内部下方の炭化物取出装置24は回転円盤型であり、これと同軸に炭化物取出装置24上方へ撹拌円盤又は撹拌翼からなる撹拌機28を設ける構造にする。炭化炉６本体の内壁が下方に広がる円錐壁27としているので、撹拌機28がなくてもブリッジ防止効果が得られているが、撹拌機28を設けるとなおよい。撹拌機28の構造も簡単な円盤や撹拌羽根あるいは単なる放射状のバーでよいので、設備費もかさまない。

炭化炉内部の木チップを還元状態で焼成炭化するための加熱ガス供給口26は、円錐壁27の円周上の複数箇所に設ける。図３は図２のＡ−Ａ断面で示したものであるが、この場合は３方向に炭化炉循環配管16から取巻き分岐管29によって3個所の加熱ガス供給口26に加熱ガスを分配している。

本発明の有機材料炭化装置は、オンドル付原料置場、木材破砕機、木チップ乾燥機、木チップ供給機、炭化炉及び該炭化炉からの排出ガス燃焼炉とからなり、該排出ガス燃焼炉では排出ガス中の木酢液や木タール分まで高温焼成し、該高温排ガスを炭化炉、原料置場及び乾燥機へ供給する供給配管を設けてなる有機材料炭化装置である。

ここで更に、本装置の性能を高めるため、図４の要部側面図及び図５に示す図４の要部平面図にみられるように、第１排出ガス燃焼炉７には、その上部に水蒸気発生器30を設け、この水蒸気発生器30からの水蒸気配管31を炭化炉６の加熱ガス供給口26及び排ガス排出口23に通ずる炭化炉循環配管16へ結合して、炭化炉においては水蒸気の導入により、炭化物を活性化することができ、かつ炭化炉６から発生するタール分の配管への付着を防止する。水蒸気配管31は必要により、第２排出ガス燃焼炉８へ通じる原料乾燥配管17へも連結すると、上記と同様に配管内の浄化ができる。

水蒸気発生器30は、第１排出ガス燃焼炉７とその上方の煙道32との間に設置して、排ガスの冷却をも兼ねる蛇管コンデンサ方式の一種の熱交換器である。したがって、水道管33からの水は、蛇管で水蒸気化して水蒸気配管31へと導き、炭化炉循環配管16内にタール分が付着するのを防止すると共に、炭化炉６内で生成する炭化物の水蒸気賦活活性化ができるのである。

水蒸気発生器30で熱交換した排ガスは煙道32へと導くが、この煙道32には、下方が解放した外筒34との二重構造として、サイフォンにより空気を導入することで煙道の過熱を防止し、かつ排ガスの希釈をして、バグフィルタの目詰まりを緩和させる。排ガスは大気放出する。場合により、大気放出の途中に、先に述べたオンドル２で熱交換をしてもよい。

本発明に係る有機材料炭化装置は、伐採木材の製材屑や木造建築物の解体廃材等を破砕した木材チップあるいは製材時に発生するオガクズ等の有機材料の炭化装置として開発したものではあるが、高温の排出ガス燃焼炉を備えているので、下水道処理場からの有機汚泥や家畜糞等の高水分、高臭気をもつ有機汚泥等、多くの有機材料の炭化装置として再資源化に効果的である。得られた炭化物は安価かつ大量に供給できるので、水質浄化材、消臭剤、土壌改良材等としても有効活用できるのである。

有機材料炭化装置の概略フロー図である。炭化炉の縦断面図である。図２中のＡ−Ａ相当断面図である。他の実施例を示す有機材料炭化装置の要部破断側面図である。図４の要部平面図である。

符号の説明

１原料置場
２オンドル
３破砕機
４乾燥機
５供給機
６炭化炉
７第１排出ガス燃焼炉
８第２排出ガス燃焼炉
９振動篩
10 バケットコンベア
11 二重ダンパ
12 ホッパ
13 スクリューコンベア
14 製品ストッカ
15 吸引ブロワ
16 炭化炉循環配管
17 原料乾燥配管
18 オンドル配管
19 乾燥機配管
20 排気配管
21 排煙浄化装置
22 木チップ供給口
23 排ガス排出口
24 炭化物取出装置
25 炭化物排出口
26 加熱ガス供給口
27 円錐壁
28 撹拌機
29 取巻き分岐管
30 水蒸気発生器
31 水蒸気配管
32 煙道
33 水道管
34 外筒

Claims

オンドル付原料置場、破砕機、乾燥機、破砕物供給機、炭化炉及び該炭化炉からの排出ガス燃焼炉とからなり、該排出ガス燃焼炉では排出ガス中のタール分まで高温焼成し、該高温排ガスを炭化炉、原料置場及び乾燥機へ供給する供給配管を設けてなる有機材料炭化装置。
排出ガス燃焼炉を２基備え、１基は炭化炉加熱用とし、他の１基は有機材料の乾燥用としてなる請求項１記載の有機材料炭化装置。
排出ガス燃焼炉に水蒸気発生器を設け、該水蒸気発生器からの水蒸気配管を炭化炉の加熱ガス供給口又は排ガス排出口に結合してなる請求項１記載の有機材料炭化装置。
上方に有機材料供給口及び排ガス排出口を、下方に炭化物排出装置を、側面下方に加熱ガス供給口を設けた縦型炭化炉において、該炭化炉本体の内壁が下方に広がる円錐壁としたことを特徴とする炭化炉。
炭化物排出装置が格子状の固定バーとその近辺の回転円盤及び回転撹拌バーである請求項４記載の炭化炉。
加熱ガス供給口が円錐壁の円周上の複数箇所に設けてなる請求項４記載の炭化炉。