JP2006063179A - Carbonizing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、下水汚泥や畜産廃棄物などを乾留して炭化する技術に関する。 The present invention relates to a technique for carbonizing sewage sludge, livestock waste, and the like.
従来技術の詳細を図1に示した。
スクリュー式炭化炉2は、外殻を耐火物で内張した炉体5、炉内部を貫通した1段〜数段のスクリュー式炭化管1a〜1c、及び炭化管を加熱するための乾留ガス燃焼室3から構成される。炭化に要する熱は加熱バーナ6及び炭化管に明けたノズル7から吐出する生乾留ガスの燃焼により供給され、排気は排気ファン15により引き出される。排気ファンは炭化管から乾留ガスを引き出す役目もする。炭化管を外気から遮断するために被炭化物の供給口にロータリーバルブ4aが、炭化物の出口にロータリーバルブ4bがそれぞれ設けられている。
Details of the prior art are shown in FIG.
The screw-
被炭化物は、ロータリーバルブ4aを経て、モータ8により駆動されているスクリューコンベヤを備えたスクリュー式炭化管1a〜1c内部を順に搬送されながら直接火炎と接触することなく加熱され、水分蒸発及び熱分解の工程を移行する。炭化炉から排出した熱分解後の高温炭化物は、例えばスクリュー式冷却管よりなる冷却装置9で冷却し、貯留槽14に取り出す。乾留ガスは、炭化管に明けたノズル7から吐出させ乾留ガス燃焼室3で燃焼させる。被炭化物は、乾留ガス燃焼により400〜1000℃(一般に言われているこの炭化温度は加熱温度であり、炭化製品の温度ではない)の温度に加熱され、炭化される。炭化炉2から排出した熱分解後の高温炭化物は、任意の冷却装置で冷却して取り出す。図1の従来例では、冷却装置9はスクリューコンベヤ10の周りに設けたジャケットに入口11から冷却水を導入し出口12から取り出す間接冷却と、スクリューコンベヤ10の内部に入口13から加湿水を直接噴霧する併用方式を用いている。従来技術で、加湿水を高温の炭化物に直接噴霧する場合、加湿冷却後の炭化物をロータリーバルブ4bから貯槽14に排出する。
The object to be carbonized is heated without being directly in contact with the flame while being sequentially conveyed through the rotary valve 4a through the screw type carbonized
炭化物は自己発熱特性を有しているから、低温で製造した炭化物は図2に示すごとく、より低い温度で発火する。図2は炭化汚泥の炭化温度と発火温度の関係を示し、炭化温度が低い程発火温度も低くなる。炭化工程で炭化汚泥が発火する危険を回避するための手段としては、炭化物の製造温度に着目して、炭化物温度を所定温度に制御する方法はあるものの(例えば、特開2001−192669には、少なくとも最終段又はその前段のスクリューコンベヤから排出される炭化物の温度を測定して、その測定値に応じてスクリューコンベヤの搬送速度を調節する)、炭化物温度に影響を与える制御因子は多いから温度制御は容易ではない。
炭化物が発火に至る温度が低いと貯留場所で燃焼事故が起きる可能性がある。特に、下水汚泥から製造した炭化汚泥は自己発熱特性を有し、冷却後の炭化物でも肥料などの製品として貯留した場所(例えば、製造場所の製品槽や購入した農家など)で温度が上昇して発火する可能性がある。このような事故を避ける目的で、日本下水道事業団は、下水汚泥を炭化する場合、発火温度280℃以上の炭化物を製造するように指導している。
本発明の目的は、所定の発火温度以上とした炭化製品をそれ以下の温度で発火する未炭化物と確実に分別する手段を提供することにある。
If the temperature at which the carbides ignite is low, a combustion accident may occur at the storage location. In particular, carbonized sludge produced from sewage sludge has self-heating characteristics, and the temperature rises in places where the cooled carbides are stored as products such as fertilizers (for example, product tanks at production sites or purchased farmers). May ignite. For the purpose of avoiding such accidents, the Japan Sewerage Corporation is instructing to produce carbides with an ignition temperature of 280 ° C. or higher when carbonizing sewage sludge.
An object of the present invention is to provide a means for reliably separating carbonized products having a predetermined ignition temperature or higher from uncarburized substances that ignite at a temperature lower than that.
本発明は、低酸素雰囲気に保ったスクリュー式炭化管を炭化炉内に略水平に設置して、スクリューコンベヤで搬送する被炭化物を炭化管の外部から加熱して乾留するスクリュー式炭化炉であって、炭化炉から排出される冷却前の炭化物の温度を測定して、その測定値が所定温度以上のときに炭化製品として製品ラインで、所定温度以下のときは未炭化物として炭化製品とは別ラインで取り出す分別機構を設けたことを特徴とする炭化装置である。
前記分別機構は、炭化炉から排出される冷却前の炭化物の温度を測定した時と分別機構による前記ラインを切り替える時までの時間差をスクリューコンベヤの搬送速度により算出し、前記ラインの切り替えを前記時間差だけ遅延させるタイマーを有する。
より具体的には、前記分別機構は、前記炭化炉から排出される冷却前の炭化物の温度を測定する温度センサ、前記排出される炭化物を炭化製品ラインと未炭化製品ラインとに分けるゲート、及び前センサで測定された測定値が所定温度以上のときには炭化製品として前記製品ラインで、所定温度未満のときには未炭化物として前記別ラインで取り出すように前記ゲートを作動させる制御手段を有し、制御手段は、さらに炭化炉から排出される冷却前の炭化物の温度を測定する個所から炭化物が前記ゲートに到達するまでの時間差をスクリューコンベヤの搬送速度により算出し、前記ラインの切り替えを前記測定した時間から前記時間差だけ遅延させるタイマーを有することができる。
本発明はさらに、炭化製品とは別ラインで取り出した未炭化物(炭化温度が所定の温度に達しない炭化物)を炭化炉の前に再循環して再度炭化する再循環ラインを設ける。
The present invention is a screw-type carbonization furnace in which a screw-type carbonization pipe maintained in a low oxygen atmosphere is installed substantially horizontally in a carbonization furnace, and a carbonized material conveyed by a screw conveyor is heated from the outside of the carbonization pipe and dry-distilled. The temperature of the carbide before cooling discharged from the carbonization furnace is measured, and when the measured value is equal to or higher than the predetermined temperature, it is a product line as a carbonized product. It is a carbonization apparatus characterized by providing a separation mechanism to be taken out in a line.
The separation mechanism calculates the time difference between the time when the temperature of the carbide before cooling discharged from the carbonization furnace is measured and the time when the line is switched by the separation mechanism based on the conveying speed of the screw conveyor. Has a timer to delay only.
More specifically, the separation mechanism includes a temperature sensor that measures the temperature of the carbide before cooling discharged from the carbonization furnace, a gate that divides the discharged carbide into a carbonized product line and an uncarbonized product line, and Control means for operating the gate so that the carbonized product is taken out in the product line as a carbonized product when the measured value measured by the previous sensor is equal to or higher than a predetermined temperature, and when the measured value is lower than the predetermined temperature, it is taken out in the separate line as uncarburized. Further, the time difference from the point where the temperature of the carbide before cooling discharged from the carbonization furnace is measured to the time when the carbide reaches the gate is calculated by the conveying speed of the screw conveyor, and the switching of the line is calculated from the measured time. A timer for delaying by the time difference may be provided.
The present invention further provides a recirculation line in which uncarburized substances (carbides whose carbonization temperature does not reach a predetermined temperature) taken out in a separate line from the carbonized product are recycled and carbonized again before the carbonization furnace.
本発明による炭化装置は、被炭化物の製造時の温度を測定し、所定温度以上の炭化物のみを炭化製品として分別するから、未炭化物が炭化製品に混入することを実質的に回避することができる。従来、最終段のスクリュー式炭化管近傍の温度に依存して搬送速度を制御するなどの方法で炭化温度の制御を行っていたが、本発明はこのような困難な制御は行わず、炭化温度の変動に関わりなく所定の炭化温度以上の炭化物を選択分別することにより、所定の炭化温度以上の炭化温度を有する製品を安価に且つ能率的に製造することを可能にした。
本発明ではまた、炭化炉の出口温度を測定して分別機構によりラインを切り替えるときにスクリューコンベヤの搬送速度による到達時間差を選定可能なタイマーを利用することにより、所定の炭化温度以上の炭化温度を有する炭化製品を確実に提供することができる。
本発明ではさらに、分別機構で取り出された未炭化物を被炭化原料として再循環する別ラインを設けたので炭化装置の能率化と資源の利用効率が高まる。
The carbonization apparatus according to the present invention measures the temperature at the time of manufacture of the object to be carbonized, and only separates the carbide above the predetermined temperature as the carbonized product, so that it is possible to substantially avoid the uncarburized material from being mixed into the carbonized product. . Conventionally, the carbonization temperature is controlled by a method such as controlling the conveyance speed depending on the temperature in the vicinity of the screw carbonization tube in the final stage, but the present invention does not perform such difficult control, and the carbonization temperature is not controlled. By selectively fractionating carbides having a predetermined carbonization temperature or higher regardless of fluctuations, it has become possible to inexpensively and efficiently produce products having a carbonization temperature higher than the predetermined carbonization temperature.
In the present invention, when the temperature of the outlet of the carbonization furnace is measured and the line is switched by the separation mechanism, a carbonization temperature equal to or higher than a predetermined carbonization temperature is obtained by using a timer that can select a difference in arrival time depending on the conveying speed of the screw conveyor. The carbonized product which has can be provided reliably.
Furthermore, in the present invention, since another line for recirculating the uncarburized material taken out by the separation mechanism as a raw material to be carbonized is provided, the efficiency of the carbonization apparatus and the utilization efficiency of resources are increased.
実施例1
図3に関連して本発明の実施例1を詳細に説明する。図3に示した炭化装置は、炭化炉から排出された冷却前の被炭化物温度を測定して、スクリュー式冷却管の途中の下部に設けたスライドゲートを被炭化物の温度によって製品炭化物と未炭化物とに分別する仕組みを示したものである。
図3において、炭化装置はスクリュー式炭化炉2とその下流側に接続された冷却装置9とを有する。これらの装置のうち本発明の特徴と関係のない部分は一部省略してあるが実際には図1の従来例と同様な構造を有する。図3のうち図1に示された各部分に対応する部分は同一の参照符号を付してその詳細の説明は省略する。
Example 1
In FIG. 3, the carbonization apparatus has a screw-
炭化炉2の最終段スクリュー式炭化管1cの出口と冷却装置9の間は接続管23でつながれており、接続管23の内部には炭化物の温度を測定する温度センサ16が設置されている。一方冷却装置9の下流側の底部には炭化物製品を取り出すための製品ライン17が設けてあり、その上端にスライドゲート18が設置されている。スライドゲート18はモータ22により駆動される。温度センサ16が検出した炭化物の温度は信号線19を経て制御器20に送られ、そこで下記の作用を有する適当なプログラムにより処理されて制御信号を発生し、この制御信号は制御線21を介してモータ22によりスライドゲート18を開閉することにより、炭化温度に従った炭化物の分別を行う。このように温度センサ16からスライドゲート18を制御する部分は本発明の分別機構を構成する。
制御器20は、製品炭化物と未炭化物を区別する基準温度を超えるときにはゲートを開いて製品炭化物を取り出し、基準温度未満ではゲートを閉じる作動信号を発生する。制御器20は温度感知個所にある炭化物が冷却装置9のゲートへ到達するまでの時間をスクリューコンベヤ10の速度から算出し、作動信号をその時間だけ遅延して制御線21を介してモータ22に送るタイマーを内蔵している。
A
The
製品炭化物と未炭化物を判断する基準温度は、被炭化物と炭化装置によって定まる図2のような炭化物の製造温度と発火温度の関係を得て定める。例えば、図2の例で製品炭化物温度が450℃以上で発火温度が280℃以上になるとして、280℃以上を発火温度とする炭化製品を作るときは、計測した炭化炉出口の製品温度が450℃以上のときに冷却装置9下部のスライドゲート18を開放しておくと炭化物はこのゲートから落下して製品となる。測定温度が450℃を下回ったときは、ゲートを閉めると、未炭化物は製品として落下せずに分別できる。逆に、ゲートが閉まっているときに炭化物温度が450℃以上になるとゲートを開ける。基準温度は所望する炭化温度に応じて設定可能である。
The reference temperature for judging product carbide and uncarburized is determined by obtaining the relationship between the carbide production temperature and ignition temperature as shown in FIG. For example, in the example of FIG. 2, assuming that the product carbide temperature is 450 ° C. or more and the ignition temperature is 280 ° C. or more, when making a carbonized product having an ignition temperature of 280 ° C. or more, the measured product temperature at the carbonization furnace outlet is 450 If the
スクリュー式炭化炉は、他型式の炭化炉より搬送物を定量的に搬送するから、時間差を計算して分別機構を作動させることでより正確な分別が可能となる。例えば、同様に、280℃以上を発火温度とする炭化製品を作るときは、計測した製品温度が450℃を下回ってゲートを閉めるときは、スクリューコンベヤの搬送速度、温度測定位置及び分岐場所(ゲート)の位置関係から、450℃未満の未炭化物がこのゲートに到着する直前にゲートを閉めると、未炭化物を製品として落下せずに分別できる。ゲートを閉めた後、炭化物温度が450℃以上になったときは、閉めたときとは逆に製品となる炭化物の到着時間直後にゲートを開ける。 Since the screw-type carbonization furnace quantitatively conveys the conveyed product from other types of carbonization furnaces, more accurate separation is possible by calculating the time difference and operating the separation mechanism. For example, similarly, when making a carbonized product having an ignition temperature of 280 ° C. or higher, when the measured product temperature falls below 450 ° C. and the gate is closed, the conveying speed of the screw conveyor, the temperature measurement position, and the branch location (gate ), When the gate is closed immediately before the uncarburized material of less than 450 ° C. arrives at the gate, the uncarburized material can be separated without falling as a product. When the carbide temperature becomes 450 ° C. or higher after the gate is closed, the gate is opened immediately after the arrival time of the carbide to be the product, contrary to when the carbide is closed.
図3では炭化後の被炭化物温度を炭化炉出口で計測しているが、スクリュー管における計測箇所は最終段のスクリューコンベヤの適当な位置でよい。また、図3はスクリュー式機冷却管の途中の下部にスライドゲートを設けた例を示しているが、スクリュー式冷却管の後に同様な仕組みの分別機構を設けても良い。 In FIG. 3, the temperature of the object to be carbonized after carbonization is measured at the outlet of the carbonization furnace, but the measurement location on the screw pipe may be an appropriate position on the final stage screw conveyor. Further, FIG. 3 shows an example in which a slide gate is provided in the lower part of the screw type machine cooling pipe, but a similar separation mechanism may be provided after the screw type cooling pipe.
実施例2
図4に示した実施例2の炭化装置は、実施例1(図1)と同様な炭化装置を使用するが、分別機構により分別された未炭化物を被炭化物の一部として炭化炉の供給側に戻し、再炭化するように構成されている。
すなわち、この実施例では炭化炉34から排出された冷却前の被炭化物温度を測定して、冷却装置35の後に設置した、被炭化物の温度によって製品炭化物と未炭化物とに分別する図3と同様な分別機構で製品とならなかった未炭化物を分別した後に、未炭化物を搬送コンベヤ32に供給して再度炭化するフローを示したものである。
図4では、未炭化物を搬送コンベヤ32に返送したが、乾燥汚泥ホッパ33や炭化炉34に返送しても良い。
Example 2
The carbonization apparatus of the second embodiment shown in FIG. 4 uses the same carbonization apparatus as that of the first embodiment (FIG. 1), but the uncarburized material separated by the separation mechanism is used as a part of the material to be carbonized and is supplied to the carbonization furnace. And is configured to re-carbonize.
That is, in this embodiment, the temperature of the uncarburized material before cooling discharged from the
In FIG. 4, the non-carbonized material is returned to the transport conveyor 32, but may be returned to the dried
図4の炭化装置は、含水率80%前後の脱水汚泥を含水率30%に造粒乾燥する乾燥機31、乾燥後の汚泥を炭化する炭化炉34、燃焼ガスから熱回収する熱交換器38及び排気ガス処理サイクロン36、39から構成されている。
含水率80%前後の脱水汚泥を乾燥機31に定量供給する。内熱式ロータリーキルン型である乾燥機31は、炭化炉34で発生した約800℃の乾留燃焼ガスを乾燥機ドラム内部に吹き込み、脱水汚泥を回転、撹拌、造粒、移送しながら、含水率30%に乾燥する。乾燥後の汚泥は搬送コンベヤ32で炭化炉上部の定量供給装置付き乾燥汚泥ホッパ33に移送する。
The carbonization apparatus of FIG. 4 includes a
A fixed amount of dehydrated sludge having a water content of about 80% is supplied to the
炭化炉34は炉内を上下に3〜6段のスクリューコンベヤを貫通させた外熱キルンで、最上段のスクリューコンベヤに定量供給した乾燥汚泥を順次上段、中段、下段のスクリューコンベヤヘと移送する。炭化炉下部の予熱炉バーナー42でスクリューコンベヤのケーシングを約700℃に加熱すると、コンベヤケーシング内の乾燥汚泥は低酸素状態で熱分解、即ち乾留、炭化される。
The
炭化炉最終段で炭化物の温度を測定し所定温度(例えば450℃)以上なら、これを冷却装置35で40℃程度に冷却した後、分別機45を通って炭化製品とする。450℃以下なら、未炭化物と判断して、同じく冷却コンベヤ35で40℃程度に冷却した後、分別機45で分離し搬送コンベヤ32に送り再炭化する。
各段のスクリューコンベヤで発生した乾留ガスは、スクリューコンベヤのケーシング上部に設けた乾留ガス放出孔から放出後に燃焼、これが乾留の熱源とする。また、この乾留ガスの燃焼排ガスは、再燃炉バーナー43でこれを800℃で再燃焼させて排気ガス処理を行い、また、乾燥機の熱源としても利用する。
If the temperature of the carbide is measured at the final stage of the carbonization furnace and is equal to or higher than a predetermined temperature (for example, 450 ° C.), this is cooled to about 40 ° C. by the cooling
The dry distillation gas generated in each stage of the screw conveyor is burned after being discharged from a dry distillation gas discharge hole provided in the upper part of the screw conveyor casing, and this is used as a heat source for dry distillation. Moreover, the combustion exhaust gas of the dry distillation gas is recombusted at 800 ° C. by the
乾燥機の排気ガスは循環ファン37で吸引して、サイクロン36でダスト分離した後、循環ガス熱交換器38を経て再燃炉で燃焼させ、悪臭を分解・除去する。
Exhaust gas from the dryer is sucked by a
再燃炉で熱分解した排気ガスは、誘引ファン40で吸引して、循環ガス熱交換器38、サイクロン39を経て排煙筒41から大気へ放出する。
The exhaust gas thermally decomposed in the reburning furnace is sucked by the
以上のように本発明による炭化装置は、被炭化物の製造時の温度を測定し、所定温度以上の炭化物のみを炭化製品として分別するから、未炭化物が炭化製品に混入することを実質的に回避することができる。
本発明ではまた、炭化炉の出口温度を測定して分別機構によりラインを切り替えるときにスクリューコンベヤの搬送速度による到達時間差を選定可能なタイマーを利用することにより、所定の炭化温度以上の炭化温度を有する炭化製品を確実に提供することができる。
本発明ではさらに、分別機構で取り出された未炭化物を被炭化原料として再循環する別ラインを設けたので炭化装置の能率化と資源の利用効率が高まる。
As described above, the carbonization apparatus according to the present invention measures the temperature at the time of manufacture of the object to be carbonized, and separates only the carbide above the predetermined temperature as the carbonized product, so that it is substantially avoided that uncarburized is mixed into the carbonized product. can do.
In the present invention, when the temperature of the outlet of the carbonization furnace is measured and the line is switched by the separation mechanism, a carbonization temperature equal to or higher than a predetermined carbonization temperature is obtained by using a timer that can select a difference in arrival time depending on the conveying speed of the screw conveyor. The carbonized product which has can be provided reliably.
Furthermore, in the present invention, since another line for recirculating the uncarburized material taken out by the separation mechanism as a raw material to be carbonized is provided, the efficiency of the carbonization apparatus and the utilization efficiency of resources are increased.
1a〜1c スクリュー式炭化管
2 炭化炉
3 燃焼室
4a 供給側のロータリーバルブ
4b 出口側のロータリーバルブ
5 炉体
6 加熱バーナ
7 ノズル
8 モータ
9、35 冷却装置
10 スクリューコンベヤ
11 入口
12 出口
13 加湿水入口
14 貯槽
16 温度センサ
17 製品ライン
18 スライドゲート
19 信号線
20 制御器
21 制御線
22 モータ
23 接続管
31 乾燥機
32 搬送コンベヤ
33 乾燥汚泥ホッパ
34 炭化炉
36、39 サイクロン
37 循環ファン
38 熱交換器
40 誘引ファン
41 排煙筒
42 予熱炉バーナー
43 再燃炉バーナー
45 分別機
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