JP2005146119A - 有機質廃材の炭化方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有機質廃材を、炭化炉中で加熱しながら破砕して炭素化し、汚臭を有する臭気ガス、タール分及び木酢分を熱分解又は燃焼して、タール分及び木酢分を含まない燃料ガスを副生できる簡単な構造の炭素材製造装置を提供する。
【解決手段】上部から下部に有機質廃材を充填された状態で移動させながら炭素化させる移動層式の炭化装置１は、筺体３とその内部に炭化炉２を備え、筺体の天井壁部５又は側壁部上部に原料投入口６、側壁部下部に加熱用燃焼ガス導入口及び排気口、側壁部の加熱用燃焼ガス導入口より上部に炭素材排出口２０を形成し、天井壁部外側に回転装置１０を設け、回転軸１１は筐体の天井壁部５を回動可能に挿通して炭化炉内に挿入されており、回転軸には複数段に放射状に固定されている回転刃１３が形成され、回転刃に対応して炭化炉内壁１４に内側に突出て複数設けた固定刃１６との間に破砕領域を形成し、炭素材排出口は導管に接続され、筐体と炭化炉の間には燃焼ガス流路２５を形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機質廃材の炭化方法及びその装置に関し、特に、収集された状態の有機質廃材、即ち、バイオマス、下水処理汚泥、その他の汚泥、畜糞、生ごみ、食物残滓、食品加工残滓、果物及び野菜の抽出残渣、紙類、使用済み紙おむつ、廃プラスチック類並びに廃タイヤ等の収集された産業廃材、都市ごみ及び農業廃材などの有機質材料を含む有機質廃材を、臭気ガスの発生を防止しながら、熱分解及び炭素化する有機質廃材の炭化方法及びその装置に関する。また、本発明は、特に、竹の切断屑、そば殻、森林伐採木材、間伐材、街路樹・公園樹木の剪定廃材、建築廃木材などのチップ、鋸屑、玉蜀黍残渣、砂糖黍絞り滓、麦藁、稲藁、一年生植物若しくは多年生植物の一種以上の茎、葉若しくは根等の植物廃材などのバイオマスの炭化方法及びその装置に関する。

バイオマス、下水汚泥、畜糞、生ごみ、食物残滓、果物及び野菜の抽出残渣、紙類、使用済み紙おむつ、廃プラスチック類並びに廃タイヤ等の収集された産業廃材、都市ごみ及び農業廃材などの有機質材料を含む有機質廃材（以下、有機質廃材という）は大量に排出され、その内の一部の有機質廃材は堆肥として利用されるが、全部を活用するには用途が乏しいために、再生処理されずにその殆どが焼却処理されている。しかし、焼却処理においては、焼却により生成する焼却灰には用途が殆どないので、活用されることなく、その殆どが埋立てに使用されている。また、焼却により生ずる排ガス処理の問題や排出される二酸化炭素削減の目標の達成、またそれらに伴い必要とされる諸設備の建設コストの増加が問題化されている。そこで、例えば、特開平９−４７７９５号公報に示されているように、有機質廃材を、間接的に加熱して、有機質廃材を空気の遮断下に乾燥及び乾留して、炭素化即ち炭化することにより、有機質廃材を、再資源化することが提案されている。有機質廃材を炭化して炭材として再資源化する装置として、有機質廃材の木材の原料チップを降下させながら乾留及び燃焼させる炭化装置は、特開平９−２２１６７６号公報に示されており、また間伐材、廃木材、枝状のチップ等の有機質廃材を炭化炉内に入れ、炉内で強制的に揉み解しながら、順次予熱、乾燥、乾留して、炭素化させる炭化装置は、特公平４−２３６７６号公報に示されている。
特開平９−４７７９５号公報 特公平４−２３６７６号公報

しかし、有機質廃材は非衛生的であったり、又は臭気を有していたりして、環境的に好ましくないので、例えば、袋に詰めたりして搬送されるが、破砕、予熱又は乾燥段階で袋から飛び出たり、又は袋が破けて、非衛生成分や臭気が放散されるので、そのまま大気に放散させると、環境を害して問題である。そこで、非衛生成分や臭気が大気中に放散されないように、アフターバーナーを設けて排気中の臭気を焼却している。このように、有機質廃材を炭素化して再資源化する場合、破砕時に、有機質廃材からの臭気や非衛生的成分が大気中に散って、環境を害することがないように、例えば、有機質廃材の炭素化装置には、破砕装置、破砕装置に付属する消臭装置、炭化炉に付属するタール回収装置、木酢回収装置及び排出ガスを焼却するためのアフターバーナ等が設けられ、これら装置を接続するための配管路及び制御装置が必要とされるために、設備は大型化して設備費は嵩み問題とされている。
本発明は、有機質廃材の炭化処理に係る装置の大型化及び消臭処理にかかる問題点を解消することを目的としている。

本発明は、有機質廃材を、炭化炉中で加熱しながら破砕して、炭素化し、汚臭を有する臭気ガスを熱分解又は燃焼し、タール分及び木酢分を熱分解又は燃焼して、タール分及び木酢分を含まない燃料ガスを副生できる有機質廃材から炭素材を製造することができる簡単な構造の炭素材製造装置を提供する。
即ち、本発明は、上部から下部に有機質廃材を充填された状態で移動させながら炭素化させる移動層式の炭化装置において、炭化装置は、天井壁部、側壁部及び底壁部を有して形成されている筐体、及び該筐体内に設けられ、天井壁部、側壁部及び底壁部を有して形成されている炭化炉を備えて形成されており、前記筐体には、前記天井壁部又は側壁部上部に原料投入口が形成され、前記側壁部下部又は底壁部に加熱用燃焼ガス導入口が形成され、前記側壁部下部又は底壁部に排気口が形成され、前記加熱用燃焼ガス導入口より上部に位置して炭素材排出口が形成され、前記天井壁部外側に、回転装置が設けられており、前記炭化炉には、前記側壁部上部又は前記天井壁部に排ガス排出口が形成され、前記側壁部下部に炭素材排出口が形成されており、前記筐体に設けられている回転装置の回転軸は、筐体の天井壁部を回動可能に挿通して炭化炉内に回動可能に挿入されており、前記炭化炉内において、前記回転軸には、複数段に放射状に固定されている回転刃が形成されており、この回転刃に対応して炭化炉内壁に内側に突出て固定刃が複数設けられており、炭化炉の炭素材排出口と筐体の炭素材排出口は導管により接続されており、筐体と炭化炉の間には燃焼ガス流路が形成されていることを特徴とする有機質材料の炭化装置にあり、また、本発明は、上部から下部に有機質廃材を充填された状態で移動させながら炭素化させる移動層式の炭化装置において、炭化装置は、天井壁部、側壁部及び底壁部を有して形成されている筐体部、及び該筐体部内に設けられ、天井壁部、側壁部及び底壁部を有して形成されている炭化炉部を備えて形成されており、前記筐体部には、前記天井壁部又は側壁部上部に原料投入口が形成され、前記側壁部下部又は底壁部に加熱用燃焼ガス導入口が形成され、前記側壁部下部又は底壁部に排気口が形成され、前記加熱用燃焼ガス導入口より上部に位置して炭素材排出口が形成され、前記天井壁部外側に、回転装置が設けられており、前記炭化炉部には、前記側壁部下部に炭素材排出口が形成されており、前記筐体部に設けられている回転装置の回転軸は、筐体の天井壁部を回動可能に挿通されて、炭化炉内に回動可能に設けられ、上端が閉鎖され下端が開放されている中空円筒体の上端壁部に接続しており、前記回転中空円筒体の側壁部には排気口が形成され、前記側壁部の外壁面には、複数段に突出て固定されている回転刃が形成されており、この回転刃に対応して炭化炉内壁に内側に突出て固定刃が複数設けられており、炭化炉の炭素材排出口と筐体の炭素材排出口は導管により接続されており、筐体と炭化炉の間には燃焼ガス流路が形成されていることを特徴とする有機質材料の炭化装置にある。本発明において、燃焼ガス流路には燃焼ガス案内壁を形成することができ、また、固定刃は、炭化炉内壁の同一周面上に複数個形成され、この形成された固定刃の上下の列の間に回転時の回転刃の先端部の通過位置を存在させて、破砕領域を形成することができる。

上部から下部に有機質廃材を充填された状態で移動させながら炭素化させる移動層式の炭化装置において、炭化装置は、天井壁部、側壁部及び底壁部を有して形成されている筐体、及び該筐体内に設けられ、天井壁部、側壁部及び底壁部を有して形成されている炭化炉を備えて形成されており、前記筐体には、前記天井壁部又は側壁部上部に原料投入口が形成され、前記側壁部下部又は底壁部に加熱用燃焼ガス導入口が形成され、前記側壁部下部又は底壁部に排気口が形成され、前記加熱用燃焼ガス導入口より上部に位置して炭素材排出口が形成され、前記天井壁部外側に、回転装置が設けられており、前記炭化炉には、前記側壁部上部又は前記天井壁部に排ガス排出口が形成され、前記側壁部下部に炭素材排出口が形成されており、前記筐体に設けられている回転装置の回転軸は、筐体の天井壁部を回動可能に挿通して炭化炉内に回動可能に挿入されており、前記炭化炉内において、前記回転軸には、複数段に放射状に固定されている回転刃が形成されており、この回転刃に対応して炭化炉内壁に内側に突出て固定刃が複数設けられており、炭化炉の炭素材排出口と筐体の炭素材排出口は導管により接続されており、筐体と炭化炉の間には燃焼ガス流路が形成されているので、有機質廃材は、有機質廃材供給用開口部から炭化炉内に、有機質廃材供給用開口部に連絡する有機質廃材供給路から供給されて、筐体と炭化炉間の燃焼ガス流路を流れる燃焼ガスにより間接的に加熱されながら、回転する回転刃と固定刃の間で破砕されて、乾燥され、乾留されて炭化され、このように炭化されて有機質廃材から製造された炭素材製品は、炭化炉の下部で連絡する炭素材排出路を介して取出され、乾燥及び乾留時に発生する臭気を有するガスは、炭化炉上端部の開口部から筐体と炭化炉間の加熱ガス流路に流れて加熱ガスと混合して燃焼され、臭気は除去される。本発明においては、炭化炉が筐体内に設けられ、炭化炉内に破砕部が形成されるので、破砕部と炭化炉が直結し、従来、破砕部と炭化炉を結ぶのに必要とされた導管を省くことができる。

本発明は、加熱ガスにより間接的に３５０℃以上の温度に加熱されている雰囲気中で、回転刃の攪拌下に有機質廃材を破砕しながら急速に加熱して、有機質廃材を熱分解して炭化させるので、最初に有機質廃材が大きい寸法であっても、加熱処理された有機質廃材は、有機質廃材から発生する水蒸気の作用及び熱分解により軟化し、さらに、一部炭素化して脆化するので、加熱処理前に破砕する場合に比して、破砕エネルギーを少なくすることができ、破砕して細分化することが容易となる。また、有機質廃材の破砕時に発生する臭気ガスは、間接加熱の熱源の燃焼ガス等の加熱ガスに混合して燃焼させることができるので、臭気ガスの発生を避けることができる。このように、本発明によると、有機質廃材を炭素化させる過程で粉砕できるので、収集されて搬送された侭の状態の有機質廃材を、破砕することなく、炭化炉に供給できることとなり、従来の有機質廃材用の炭化炉において必要とされていた破砕装置及びアフターバーナー等の消臭装置を省略することができる。本発明においては、比較的高温において乾留するので、汎用性がある多孔質炭材を製造することができ、その際の排気ガスは、その総てが例えば煙道により導かれるので、排気ガスの燃料ガスとしての有効利用及び廃熱利用並びに排気ガスの浄化処理を簡単に行うことができることとなり、産業上果たす役割は大きい。

本発明において、有機質廃材は、例えば、バイオマス、下水処理汚泥、その他の汚泥、畜糞、生ごみ、食物残滓、食品加工残滓、果物及び野菜の抽出残渣、紙類、使用済み紙おむつ、廃プラスチック類並びに廃タイヤ等の収集された産業廃材、都市ごみ及び農業廃材などの有機質材料を含む有機質廃材を意味する。また、本発明において、バイオマスは、特に、竹の切断屑、そば殻、森林伐採木材、間伐材、街路樹・公園樹木の剪定廃材、建築廃木材などのチップ、鋸屑、玉蜀黍残渣、砂糖黍絞り滓、麦藁、稲藁、一年生植物若しくは多年生植物の一種以上の茎、葉若しくは根等の植物廃材などを意味する。本発明においては、供給口は、収集され搬送される有機質廃材、例えば５０センチメートル以下の大きさの有機質廃材が装入できる大きさに形成されるが、例えば５０センチメートルより大きい大きさの有機質廃材を装入できるように形成することが好ましい。例えば、解体家屋の廃木材の場合は、搬送できる大きさに切断された廃木材とすることができる。また、紙廃材や使用済み紙おむつの場合は、使用されて収集された状態であってもよい。

本発明においては、炭化装置は、有機質廃材を、間接加熱により乾留、特に高温乾留して炭素材を形成させるものであり、筐体部及び該筐体部内に設けられている炭化炉部を備えている。本発明において、筐体部と炭化炉部の間の空間は加熱用のガス流路となっている。前記筐体部及び炭化炉部は、夫々、天井壁部、側壁部及び底壁部を備えて形成される。本発明において、筐体部には、天井壁部又は側壁部上部に原料投入口が形成されており、前記原料投入口には、有機質廃材を炭化炉に導入する間に加熱用ガスと接触して燃焼しないように、原料投入管路が接続している。この原料投入管路の他端は炭化炉内部に挿入されている。本発明において、有機質廃材は、原料投入口から炭化炉内に供給され、下方に移動する移動層を形成し、移動中に加熱ガスにより間接的に加熱され、回転刃により破砕されて炭化される。炭化されて形成された炭素材は炭化炉部の底部から排出される。

本発明において、炭化炉部内で有機質廃材を破砕するために、前記天井壁部外側に、回転装置か設けられている。回転装置に取付けられた回転軸は、筐体部の天井壁部を回動可能に気密に挿通して炭化炉部内に回動可能に挿入されており、炭化炉部内において、放射状に突出て形成された回転刃が複数段に設けられている。回転刃と固定刃の間に破砕領域が形成される。本発明において、筐体と炭化炉の間には、加熱ガス流路となる空間が形成されており、加熱ガスがこのガス流路を流れる間に、炭化炉部の壁を介して炭化炉部内を間接的に加熱することができる。

本発明において、前記筐体部天井壁部の上面上に設けられているモーター等の回転装置の回転軸は、筐体の天井壁部を気密に且つ回動可能に挿通されて、炭化炉部内に回動可能に設けられている。本発明において、回転軸は、上端が閉鎖され下端が開放されている回転中空円筒体とすることができる。この場合、回転装置の回転軸は、炭化炉部内において、前記回転中空円筒体の上端閉鎖壁部に接続して、前記回転中空円筒体を回動可能に支持している。本発明において、前記回転中空円筒体を回転軸とする場合には、炭化炉部内で発生する臭気ガス及び分解ガスを前記回転中空円筒体内に排出するために、前記回転中空円筒体の側壁部に排気口を形成することができる。この場合においても、前記回転中空円筒体の側壁部の外壁面には、複数段に突出て固定されている回転刃が形成され、この回転刃に対応して炭化炉内壁に内側に突出て固定刃が複数設けられる。本発明において、製造された炭素材が排出過程で燃焼しないように、炭化炉の炭素材排出口と筐体の炭素材排出口は導管により接続されている。

本発明において、炭化炉内は、酸素の少ない雰囲気に形成されて、燃焼ガス等により間接加熱されている。炭化炉内において、有機質廃材は、炭化炉において、酸素の少ない雰囲気内で、乾燥され熱分解される。破砕時及び乾燥時に排出される臭気を含むガスは、炭化炉の上端開口部から排出されて燃焼ガスにより燃焼される。炭化炉内に導入された有機質廃材は、炭化炉内で破砕物され乾燥される。

本発明において、炭化炉内で破砕され乾燥された有機質廃材は、充填された状態の層を形成し、その全体が、重力により上部から下部に移動し、その間に熱分解されて炭化される。熱分解及び炭化過程で発生するタール等の揮発分は燃焼される。本発明において、供給口から供給される有機質廃材は、供給管路を通して炭化炉部内に導入されるが、供給管路を通る過程で間接加熱源の燃焼ガス流に間接的に加熱される。本発明において、炭化炉部内には、回転軸が挿通されており、この回転軸には有機質廃材の破砕用の破砕刃が半径方向に突出て固定されており、回転軸に固定されている回転刃を形成している。本発明において、炭化炉部内壁には、回転刃の回転と協働して有機質廃材を裁断又は破砕するように固定刃が設けられている。本発明においては、炭化炉部内壁には、固定刃の列が、回転刃の回転時に、少なくとも回転刃の先端部の通る位置に近接して設けられるか、又は回転刃の先端部の通る位置を上下に挟むようにして、固定刃の列が設けられており、この回転刃の先端部及び固定刃の協働領域が有機質廃材の破砕領域を形成する。本発明において、熱分解及び炭化過程で柔軟にされ又は脆くされた有機質廃材は、回転刃及び固定刃の協働作用により、切断又は破砕されて細分化される。

本発明において、炭化炉部上部の高温域に導入された有機質廃材は、急速に間接加熱されて、臭気ガスを発生するが、ここで発生した臭気ガスは、炭化炉部の上端開口部から間接加熱用の燃焼ガス流に混合して燃焼される。上部は比較的大きな有機質廃材が導入されて、比較的空間が大きくなるが、この急速加熱により、例えばリグニンが熱分解して、一部炭化して脆くなり、回転刃により破砕されて細分化される。本発明においては、上部から下部に移動する間に、高温下の不完全燃焼による熱分解及び繰り返される破砕により、下部に移動するに従い、炭素材が多くなり、未分解の有機質廃材を含む炭素材の比較的密に充填された移動層が形成される。炭化炉部下部は、燃焼ガスにより高温に加熱されており、未分解の有機質廃材は殆ど熱分解して、未分解成分の少ない炭素材が形成される。このように本発明によると、炭化炉部全体が、例えば３５０℃以上の温度域に形成されているので、乾留時に生成するタール成分及び酢酸成分等の揮発成分は、不完全燃焼による熱分解して、さらに炭素が形成されて、炭素材の収率を向上させる。このようにして形成された炭素材は、炭素材排出口から排出される。

本発明において、有機質廃材が、竹の切断屑、そば殻、又は森林伐採木材、間伐材、街路樹・公園樹木の剪定廃材や建築廃木材などのチップ、又は鋸屑、玉蜀黍残渣、砂糖黍絞り滓、麦藁、稲藁、一年生植物若しくは多年生植物の一種以上の茎、葉若しくは根等の植物廃材などのバイオマスである場合は、比較的破砕し易いので、有機質廃材は、収集された侭で未処理の状態で、有機質廃材供給管路から導入され、該有機質廃材と共に炭化炉内に随伴される酸素の存在下に、間接加熱されて、部分燃焼により熱分解及び炭化し、また、回転刃及び固定刃の作用により破砕されて細分化されて全体的に容易に比較的短時間で炭化させることができ、この際発生する臭気ガス成分は、燃焼ガスに混合して燃焼されて除去される。本発明において、炭化炉部内は、燃焼ガスにより加熱されて、例えば３５０℃以上の温度域に形成されるので、導入された有機質廃材は、破砕されて急速に熱分解され、この熱分解時に発生する揮発成分は、酸素の少ない雰囲気内において不完全燃焼して炭化される。

本発明において、特に、下水汚泥、その他の汚泥、畜糞、生ごみ、食物残滓、食品加工残滓、果物及び野菜の抽出残渣及び使用済み紙おむつなどの有機質廃材は、比較的含水率が高く、臭気を有し、非衛生的な成分を有しているが、例えば、紙粉、廃プラスチック類及び廃タイヤと混合することにより、水分及び発熱量も調節できて、炭化炉内で高温下に急速に加熱されて、熱分解及び炭素化することができる。臭気成分及び非衛生成分は、炭化炉上部において高温により急速に分解し、燃焼ガスと混合して燃焼させることにより、除去することができる。

添付図面を参照して、本発明について、その一実施例を説明するが、本発明は、以下に示す実施例により何ら限定されるものではない。
図１は、本発明の一実施例を示す概略の側部断面図である。図２は、本発明の他の一実施例を示す概略の側部断面図である。図１及び図２において、対応する箇所には、同一の符号が使用されている。

図１において、炭化装置１は、炭化炉部２を筐体部３内に複数の支柱４により支持して形成されている。本例において、筐体部３は断熱材で作られ、炭化炉２は耐熱材料で形成されている。本例において、筐体部３には、その天井壁部５に、有機質廃材供給用の開口部６が形成されており、この有機質廃材供給用の開口部６には、有機質廃材供給用の開口部６を閉じたり又は開いたりすることができるように、該開口部開閉用の蓋部材７が開閉可能に設けられている。また、有機質廃材供給用の開口部６には、その下方に有機質廃材案内管部８が接続している。この有機質廃材案内管部８は、その先端部９が炭化炉部２内に挿入されており、炭化される有機質廃材（図示されていない）を、有機質廃材案内管部８を通して炭化炉部２内に供給することができる。本例において、筐体部３には、その天井壁部５上には、モーター等の回転装置１０が設けられており、該回転装置１０の回転軸１１に接続する破砕装置用の回転軸１２には、有機質廃材を破砕するための複数の回転刃１３が設けられている炭化炉部２の内壁部１４には、回転刃１３の先端部１５が通過する位置に対し上側および下側に固定刃１６の列が形成されている（図１においては、最上段の固定刃にのみ符号が付されており、他の段については符号が省略されている）。

本例において、固定刃１６は、回転する回転刃の先端部１５と協働して有機質廃材を破砕する。本例において、筐体部３の側壁部１７の一方の側の下部には、有機質廃材を間接加熱するためのバーナー１８が設けられており、筐体部３の側壁部１７の他方の側の下部には、排ガス排出管１９が設けられている。筐体部３のバーナー１８が設けられている位置より高い箇所には、炭化炉部２で乾留して製造された炭素材を筐体部３より取出すための炭素材の出口用開口部２０が設けられている。本例において、炭化炉部２は、側壁部２１、並びに臭気ガス及び熱分解ガス等のガス排出用の分解ガス排出口２２を備える天井壁部２３、並びに底壁部２４を備えて形成されている。炭化炉部２内に供給された有機質廃材は炭化炉部２内で加熱されて臭気ガスや熱分解ガスを発生するが、これらの臭気ガスや熱分解ガスは、炭化炉部２の天井壁部２３に形成されている分解ガス排出口２２から排出されて、筐体３と炭化炉部２の間の燃焼ガス流路２５を流れる燃焼ガスと混合して燃焼される。本例において、炭化炉部２の底壁部２４は、筐体部３の炭素材の出口用開口部２０の側に傾斜して設けられており、また、炭化炉部２の側壁部２１の下部には、炭化炉部２で乾留して製造された炭素材を炭化炉部２内から筐体部３外に排出するための炭素材の排出用開口部２６が形成されており、炭化炉部２の下部に形成されている炭素材の排出用開口部２６と筐体部３の下部に形成されている炭素材の出口用開口部２０は、炭素材取出し用導管２７により接続されている。本例において、筐体部３の側壁部２８と炭化炉部２の側壁部２１の間は、燃焼ガスの流路２５であり、バーナー１８で燃焼した燃焼ガスはこの燃焼ガス流路２５を流れて排出ガス排出管１９から排出するまでの間に、燃焼ガス流路を流れて炭化炉部２の内部に充填されている有機質廃材を間接的に加熱する。

本例は以上のように構成されているので、回転装置１０を作動させ、有機質廃材を、筐体部３の天井壁部５に形成されている有機質廃材供給用の開口部６から炭化炉部２内に供給する。炭化炉２内は、炭化炉部２と筐体部３間の燃焼ガス流路２５を流れる、バーナ−１８の燃焼ガスにより加熱されて３５０℃以上の高温になっている。有機質廃材は、有機質廃材供給用の開口部から供給されて、炭化炉部２内において、有機質廃材は、移動層を形成し、充填された状態で重力により下方に移動する。この移動層において、有機質廃材は、炭化炉部２の上部において、加熱されて臭気を発生するが、ここで発生した臭気ガスは、天井壁部２３の分解ガス排出口２２から燃焼ガス流路２５に流出し、燃焼ガス流路２５を流れるバーナー１８の燃焼ガスと混合して燃焼し、無臭化される。

有機質廃材の移動層は、下方に移動しながら熱分解され炭化される。このように熱分解され一部炭化された有機質廃材は、脆くなり又は柔らかくなり、下方に移動する間に、回転刃１３により容易に撹乱され、回転刃１３と固定刃１６の協働により容易に破砕される。破砕されて細分化した有機質廃材は、さらに下方に移動して、酸素の少ない雰囲気下で３５０℃以上の高温下に加熱されて、一部燃焼して、熱分解及び炭化される。炭化された有機質廃材の炭化物は、回転する回転刃１３と固定刃１６の協働により、さらに破砕されて細かくされて、さらに熱分解及び炭化され炭素化される。この炭素化により得られた炭素材は、炭化炉部２の炭素材排出用開口部２６から排出され、炭素材取出し用の導管２７には押し出されて筐体部３の炭素材の出口用開口部２０より取出される。

図２に示す実施例において、炭化装置１は、筐体部３内に炭化炉部２が懸垂固定されて形成されている。本例において、炭化炉部２の側壁部２１は、上部において、筐体部３の天井壁部５に密着して固定されている。本例において、筐体部３は断熱材で作られ、炭化炉部２は耐熱材料で形成されている。本例において、筐体部３の天井壁部５には、炭化炉部２の有機質廃材供給用の開口部６が形成されており、この有機質廃材供給用の開口部６には、有機質廃材供給用の開口部６を開いたり閉じたりすることができるように、該開口部開閉用の蓋部材７が開閉可能に設けられている。本例において、有機質廃材供給用の開口部６は、炭化炉部２内に直接開口しており、炭化される有機質廃材（図示されていない）は、開口部６から炭化炉部２内に供給することができる。本例において、炭化炉部２内の中央部には、中空の円筒形状に形成されている中空円筒体２９が設けられており、中空円筒体２９には回転刃１３が設けられている。中空円筒体２９の上端部は、天井板部３０により閉鎖されて、中空円筒体２９の中空部の下方は燃焼ガス流路２５に開口している。中空円筒体２９の天井板部３０には、回転軸３１が接続しており、中空円筒体２９は回転軸３１と共に回転し、回転刃１３は、中空円筒体２９の回転に伴い回転する。本例において、回転軸３１の一端には従動プーリー３２が設けられ、従動プーリー３２と、モーター３３の回転軸に取り付けられている駆動プーリー３４との間には、ベルト３５が掛渡されており、回転軸３１は、モーター３３により駆動されるようになっている。本例において、中空円筒体２９の中空部が炭化炉部２内に連通するように、回転軸となる中空円筒体２９の円筒壁３５には上部に連通孔３６が形成されている。中空円筒体２９は、その円筒壁３７の下端部が、炭化炉部２の底壁部２４の中央に開口部３８を形成する立上り円筒壁部３９を囲んで回転可能に形成されている。本例において、炭化炉部２の下部は、中空円筒体２９の円筒壁３７の下端部と、炭化炉部２の底壁部２４の中央の開口部３８を形成する立上り円筒壁部３９とによりバーナー１８の燃焼ガスが容易に侵入しないように形成されている。本例において、筐体部３の側壁部１７の下部にはバーナー１８が設けられており、その底壁部４０には、煙道部４１への開口部４２が形成されている。本例において、煙道部４１は、筐体部３の底壁部４０の下方を通って煙突部４２に接続している。本例において、煙道部４１は開口部４２から鉛直方向に延び次いで水平方向に曲がって、煙突部４３に接続しており、排気中の臭気ガスを除去するために水平方向への曲がり角にバーナー４４が設けられている。本例において、筐体部３および煙道部４１は、断熱材料４５で内張りされている。

本例は以上のように構成されているので、モーター３３を作動させ、有機質廃材を、筐体部３の天井壁部５に形成されている有機質廃材供給用の開口部６から炭化炉部２内に供給する。炭化炉２内は、燃焼ガス流路２５を流れる燃焼バーナー１８の燃焼ガスにより加熱されて３５０℃以上の高温になっている。有機質廃材は、有機質廃材供給用の開口部から供給されて、炭化炉部２内において、有機質廃材は、移動層を形成し、充填された状態で重力により下方に移動する。この移動層において、有機質廃材は、炭化炉部２の上部において、加熱されて臭気を発生するが、ここで発生した臭気ガスは、回転中空円筒体の円筒壁部３５の連通孔３６から燃焼ガス流路２５に流出し、燃焼ガス流路２５を流れるバーナー１８の燃焼ガスと混合して燃焼し、無臭化される。有機質廃材の移動層は、下方に移動しながら熱分解され炭化される。このように熱分解され一部炭化された有機質廃材は、脆くなり又は柔らかくなって、下方に移動する間に、回転刃１３により容易に撹乱され、回転刃１３と固定刃１６の協働により容易に破砕される。破砕されて細分化した有機質廃材は、さらに下方に移動して、酸素の少ない雰囲気下で３５０℃以上の高温下に加熱されて、一部燃焼して、熱分解及び炭化される。炭化された有機質廃材の炭化物は、回転する回転刃１３と固定刃１６の協働により、さらに破砕されて細かくされて、さらに熱分解及び炭化され炭素化される。この炭素化により得られた炭素材は、炭素材排出用開口部２６から、炭素材取出し用の導管２７に押し出されて筐体部３の炭素材の出口用開口部２０より取出される。

本例において、使用済み紙おむつを使用して製造された炭素材は、吸着性能が大きく、特に大気汚染で問題となる酸化窒素の除去率も大きく有用である。しかも、介護に使用されて大量に発生する紙おむつは、汚物を含んで臭気を有し、しかも、非衛生的であるが、本発明によると、例えば、袋に入れて収集された状態で、炭化炉部に入れて３５０℃以上の高温下に処理されて、炭化されるので臭気を発生することなく、炭素材とすることができる。

本発明は、筐体部内に竪型の炭化炉部を設け、炭化炉部内に回転刃及び固定刃を設けて、炭化炉部に、有機質廃材の破砕機能を持たせると共に、炭化炉内で発生する蒸気及びガスを、間接加熱の熱源として使用するバーナーの燃焼ガス等の加熱ガスと混合して燃焼させることができる。このように、本発明においては、炭化炉部に臭気ガスの焼却機能を持たせたので、使用済み紙おむつ、生ごみ及び汚泥等の臭気を発生する有機質廃材であっても、臭気を発生させることなく炭化することができる。本発明は、従来、有効利用の途が乏しかった有機質廃材を、炭素化して、例えば、炭素燃料として、脱臭用の炭素材として又は土壌改良用の炭素材として有効に活用するものであり、産業上に利用することが可能であり、社会に貢献するところが大きい。

本発明の一実施例を示す概略の側部断面図である。 本発明の他の一実施例を示す概略の側部断面図である。

符号の説明

１ 炭化装置
２ 炭化炉部
３ 筐体部
４ 支柱
５ 筐体部３の天井壁部
６ 有機質廃材供給用の開口部
７ 有機質廃材供給用の開口部６の開閉用の蓋部材
８ 有機質廃材案内管部
９ 有機質廃材案内管部８の先端部
１０ 回転装置
１１ 回転装置１０の回転軸
１２ 破砕装置用の回転軸
１３ 回転刃
１４ 炭化炉部２の内壁部
１５ 回転刃１３の先端部
１６ 固定刃
１７ 筐体部の側壁部
１８、４４ バーナー
１９ 排ガス排出管
２０ 炭素材の出口用開口部
２１ 炭化炉部２の側壁部
２２ 分解ガス排出口
２３ 炭化炉部２の天井壁部
２４ 炭化炉部２の底壁部
２５ 燃焼ガスの流路
２６ 炭素材の排出用開口部
２７ 炭素材取出し用導管
２９ 中空円筒体
３０ 中空円筒体２９の天井板部
３１ 回転軸
３２ 従動プーリー
３３ モーター
３４ 駆動プーリー
３５ ベルト
３６ 連通孔
３７ 円筒壁
３８ 開口部
３９ 立上り円筒壁部
４０ 筐体部３の底壁部
４１ 煙道部
４２ 煙道部４１の開口部
４３ 煙突部
４５ 断熱材料

Claims (5)

1. 上部から下部に有機質廃材を充填された状態で移動させながら炭素化させる移動層式の炭化装置において、炭化装置は、天井壁部、側壁部及び底壁部を有して形成されている筐体、及び該筐体内に設けられ、天井壁部、側壁部及び底壁部を有して形成されている炭化炉を備えて形成されており、前記筐体には、前記天井壁部又は側壁部上部に原料投入口が形成され、前記側壁部下部又は底壁部に加熱ガス導入口が形成され、前記側壁部下部又は底壁部に排気口が形成され、前記加熱ガス導入口より上部に位置して炭素材排出口が形成され、前記天井壁部外側に、回転装置が設けられており、前記炭化炉には、前記側壁部上部又は前記天井壁部に排ガス排出口が形成され、前記側壁部下部に炭素材排出口が形成されており、前記筐体に設けられている回転装置の回転軸は、筐体の天井壁部を回動可能に挿通して炭化炉内に回動可能に挿入されており、前記炭化炉内において、前記回転軸には、複数段に放射状に固定されている回転刃が形成されており、この回転刃に対応して炭化炉内壁に内側に突出て固定刃が複数設けられており、炭化炉の炭素材排出口と筐体の炭素材排出口は導管により接続されており、筐体と炭化炉の間には加熱ガス流路が形成されていることを特徴とする有機質廃材の炭化装置。
2. 上部から下部に有機質廃材を充填された状態で移動させながら炭素化させる移動層式の炭化装置において、炭化装置は、天井壁部、側壁部及び底壁部を有して形成されている筐体部、及び該筐体部内に設けられ、天井壁部、側壁部及び底壁部を有して形成されている炭化炉部を備えて形成されており、前記筐体部には、前記天井壁部又は側壁部上部に原料投入口が形成され、前記側壁部下部又は底壁部に加熱ガス導入口が形成され、前記側壁部下部又は底壁部に排気口が形成され、前記加熱ガス導入口より上部に位置して炭素材排出口が形成され、前記天井壁部外側に、回転装置が設けられており、前記炭化炉部には、前記側壁部下部に炭素材排出口が形成されており、前記筐体部に設けられている回転装置の回転軸は、筐体の天井壁部を回動可能に挿通されて、炭化炉内に回動可能に設けられ、上端が閉鎖され下端が開放されている中空円筒体の上端壁部に接続しており、前記回転中空円筒体の側壁部には排気口が形成され、前記側壁部の外壁面には、複数段に突出て固定されている回転刃が形成されており、この回転刃に対応して炭化炉内壁に内側に突出て固定刃が複数設けられており、炭化炉の炭素材排出口と筐体の炭素材排出口は導管により接続されており、筐体と炭化炉の間には加熱ガス流路が形成されていることを特徴とする有機質廃材の炭化装置。
3. 加熱ガスが燃焼ガスであり、筐体部の排気口は、煙道に接続しており、前記煙道には燃焼装置が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機質廃材の炭化装置。
4. 燃焼ガス流路には燃焼ガス案内壁が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機質廃材の炭化装置。
5. 固定刃は、炭化炉内壁の同一周面上に複数個形成され、隣接の上下の固定刃の列の間に、回転刃の先端部の回転時の通過位置が存在することを特徴とする請求項１又は２に記載の有機質廃材の炭化装置。
   

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