JP2006187694A - 減圧連続熱分解処理装置及び減圧連続熱分解方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 非衛生的で高含水率の家畜糞尿や下水汚泥などの処理物を、低コストで熱処理してフミン物肥料や炭化物又は活性炭に変換するための減圧連続熱分解処理装置を提供する。
【解決手段】 炉体下部より燃焼バ−ナ−で加熱する減圧連続熱分解処理装置において、中空軸にスクリュ−コンベア翼を軸着し入側端より処理物に熱風を噴射して圧縮し成形孔を介して造粒する圧縮造粒室と、この造粒物を更に熱風噴射で乾燥させ、蒸発した気水を気水分離器で水と臭気に分離し臭気は炉内で熱分解処理する減圧乾燥室と、この乾燥造粒物を炭化処理し発生した乾留ガスと外気を混合して炉内で二次燃焼させる減圧熱処理室、そして出来た炭化物に気水分離器で分離した水を蒸気化し中空軸を介して噴射し活性炭が製造できる賦活処理室との４室からなる減圧連続熱分解処理装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、不衛生で変質しやすい高含水率の家畜糞尿や下水汚泥等を連続的に処理する家畜糞尿の減圧連続熱分解処理装置に関する。

家畜糞尿や下水汚泥は堆肥化処理され有機質肥料として大量に耕作地に投入されてきたが、その土中での分解率は年間３０％程度で残余の７０％は翌年に持ち越されるため、耕作地では養分の集積や物質循環機能が低下し、生物相の貧困化による劣化耕地現象が生じ過剰な環境負担が恒久化すると共に、下流流域では環境汚染の原因とされ社会的問題となりその解決方法が検討されてきた。家畜糞尿は乳牛の場合一日約７０ｋｇ排泄するため、その発生量は多大で、処理方法として爆気処理法では、装置自体が大規模で高価でありその導入設事例は少ない。又、悪臭と汚泥が大量に発生しその処理費用は高価となるため、衛生的でランニングコストの低い家畜糞尿の処理システムが要望されていた。

又、従来の公知技術として、家畜糞尿を加熱乾燥して含水率を低下させ炭化処理して有機質肥料にする方法として、縦型の外部加熱式や縦型で内部と底面加熱の複合した炭化装置が知られている。これらの方式では脱水した家畜糞尿を縦型筒内に挿入して攪拌羽で攪拌しながら炭化するため、処理物と空気との接触が多く、処理物が必要以上に燃焼されるため得られる炭化物が少ない。更に、燃焼に伴って有害物質が外部に排出されるため、環境基準をみたすには排煙処理装置が大型となりその改善が要求されていた。

そして、処理物を横型筒内に挿入して燃焼バ−ナ−で炭化させる装置として、内燃焼式ロ−タリ−炭化炉や内燃焼式摺動炭化炉が知られている（例えば、特許文献１参照）。然し乍ら、この内燃焼式炭化装置は炉内部で燃焼させて炭化するため処理物と空気との接触が多く、処理物が必要以上に燃焼し得られる炭化物が少なく、更に燃焼に伴って有害物質が外部に排出されるため、排煙処理装置が大型となりその改善が要求されていた。

更に、処理物を横型筒内のロ−タリ−キルンに挿入して外部より燃焼バ−ナ−で加熱した熱風により炉内に導き回転するロ−タリ−キルンを昇温加熱させて炭化させる装置として、外燃焼式ロ−タリ−キルン炭化装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。然し乍ら、この方式では処理物を間接的に外部より加熱しているため、熱効率が悪く処理に多くのエネルギ−を必要とするためその改善が要求されていた。

更に又、炭化処理室を３室に画成し、炭化室で発生した熱分解ガスを第１室の乾燥室に導いて乾燥させ、第２室の付火室で不完全燃焼させ、第３室の炭化室で再燃焼させるものが知られている（例えば、特許文献３参照）。然し乍ら、この方法でも処理物を直接燃焼させて炭化するため処理物と空気の接触が多く、処理物が必要以上に燃焼して得られる炭化物は少なく更に、燃焼に伴って有害物質が外部に排出されるため、排煙処理装置が大型となるためその改善が求められていた。

又更に、家畜糞尿を脱水し、脱水した糞尿をメタン発酵槽に投入してメタン発酵菌によりメタンガスを発生させてガス改質器によりアンモニア等の不純物を除去しガスタンクに貯留してガスエンジンで発電させる方法が知られているが、発酵を終了した消化液は微生物を用いた活性汚泥法による排水処理装置で高度な処理をして放流レベルまで浄化し排水し、排水処理後の汚泥には凝縮剤を添加して固液分離させた汚泥は産業廃棄物として産廃処理業者に処理を委託するためランニングコストや装置費の削減が要求されていた。

特許第２８７０６２７号公報 特開２００２−３５６３１９号公報 特開平９−１３７１６７号公報

以上述べた如く、従来の家畜糞尿や汚泥の適正な処理方法は、多量に発生する糞尿の増加と耕地への還元が、養分集積・物質循環機能の低下・生物層の貧困化などにより環境に対する過剰な負担を恒久化させている。又、平成１６年１１月より家畜排泄物法の全面施行で家畜糞尿の適正な処理が義務づけられ、その処理装置が必要とされている。

本発明は、従来公知の家畜糞尿の処理装置では導入が困難であったが、小型で低価格の処理装置を提供することにより、家畜糞尿を減圧状態で熱分解処理して活性炭やフミン物とし、農業環境を保全する環境修復資材や有機物肥料として有効利用が可能な家畜糞尿の熱処理物を簡単に製造できる家畜糞尿の減圧連続熱分解処理装置の提供を目的とする。

本発明は上記の目的を達成するために、被処理物を移送するためのコンベヤスクリュ−を内装した、圧搾造粒室、減圧乾燥室、減圧熱処理室、賦活処理室からなる加熱円筒管において、減圧乾燥室、減圧熱処理室、賦活処理室の夫々の間には開口窓を有する隔壁板で区画され、この隔壁板には回転ロ−タリ−弁が施設され、賦活処理室と排出口の間には回転リング弁が施設された移送機構とから成るものである。

本発明の第２の目的を達成するために、減圧連続熱分解処理装置に内装するコンベヤスクリュ−は、減圧乾燥室、減圧熱処理室、賦活処理室の夫々の中間位置に、処理物のコンベヤスクリュ−による加熱円筒管内での移動量を抑制し滞留時間を制御するリングセパレ−タ−を設けた移送機構とから成るものである。

本発明の第３の目的を達成するために、減圧連続熱分解処理装置に内装するコンベヤスクリュ−には、加熱気体媒体を供給可能な中空であり、該コンベヤスクリュ−には噴射翼を軸着したボ−ル弁を内装した噴射孔を設け下方向の位置だけで、噴射孔から被処理物に熱風や蒸気などの加熱気体媒体を噴出する弁機構とから成るものである。

本発明の第４の目的を達成するために、減圧連続熱分解処理装置において、被処理物を造粒するための圧搾造粒室が減圧乾燥室の前に連設され、圧搾造粒室と減圧乾燥室の間は被処理物を圧入する成形孔を有した目皿隔壁板で区画し、この目皿隔壁板には回転ナイフが施設され被処理物を造粒する機構とから成るものである。

本発明の第５の目的を達成するために、被処理物を造粒するための圧搾造粒室が加熱円筒管に垂設に連設され、被処理物に加熱気体媒体を供給可能な噴射翼を軸着した中空のコンベヤスクリュ−を内装し、圧搾造粒室の側壁にバイブレ−タ−と減圧脱水装置を設けて被処理物を造粒する機構とから成るものである。

本発明の第６の目的を達成するために、下方一側端に燃焼バ−ナ−と臭気噴出孔及びエジエクタ−を備えた炉体内の上方両側に設けた開口孔に両側端が突出するように横架支承して加熱円筒管を装着して形成し、加熱円筒管の外周に気水回収室と乾留ガス回収室及び乾留ガス加熱器を夫々連設し、排気ガス熱交換器及び蒸気発生器で発生する加熱気体媒体を、中空のコンベヤスクリュ−の端部から供給する移送機構とから成るものである。

本発明の第７の目的を達成するために、減圧連続熱分解処理装置を用いて、家畜糞尿や下水処理汚泥を熱分解するに際して、減圧熱処理室の内部温度を１５０〜１８０℃の恒温状態で芳香環を増加させて腐植化を進行しフミン物に熱処理をしたものである。

上述したように本発明の家畜糞尿の減圧連続熱分解処理装置１は、加熱円筒管４内のコンベヤスクリュ−５により家畜糞尿３０を圧搾造粒室２４で粒状に加工し、減圧乾燥室２６で加熱乾燥して減圧熱処理室２７で炭化させ、賦活処理室２８で蒸気３９により活性化させるため、小型で省エネを達成し、運転操作は家畜糞尿の投入からフミン物や活性炭の排出までが一連の装置で処理できる低価格の減圧連続熱分解処理装置１を提供できた。

炉体２に、圧搾造粒室２４と、減圧乾燥室２６と、減圧熱処理室２７と、賦活処理室２８の夫々を配置し、炉内３の下部より燃焼バ−ナ−３６と、乾留したガスと外気とをエジエクタ−３７で混合し炉内で燃焼させることでランニングコストの大幅な削減ができた。併せて、減圧連続熱分解処理装置１をトラックの荷台に積載して家畜糞尿や汚泥の発生場所に運搬し設置するだけで直ちに稼働できるため、減圧連続熱分解処理装置１の設置コストの削減も可能となった。

また、悪臭を含んだ外気を炉内３の空気加熱器４９で加熱し、中空主軸６を介して圧搾造粒室２４と減圧乾燥室２６に吹き込み、家畜糞尿３０の圧搾脱水と造粒物３２の乾燥を促進させ、造粒物３２から蒸発した気水を蒸気発生器４７で蒸気にし賦活処理室２８の炭化物に噴射して活性化した活性炭３４は、市販の活性炭の２／３の吸着性能を有し、家畜糞尿や堆肥の脱臭や家畜糞尿汚水の脱色など畜産環境の改善に有効利用できた。

更に、成形した造粒物３２を減圧乾燥室２６で乾燥して減圧熱処理室２７に移送し、造粒物３２を減圧した１５０〜１８０℃前後の熱分解処理温度の恒温処理で造粒物３２に芳香環（グラファイト構造）を増加させて、家畜糞尿や下水汚泥などの造粒物３２は腐植化度や窒素と炭素の比率（Ｎ／Ｃ比）が変わり天然フミン（落葉などの葉腐土が分解して得られる褐色の腐植物質。）と同等な成分のフミン物３５が効率的に得られた。

そのフミン物３５は褐色を呈した不均質重合物質で元素組成は、炭素約５８％、水素約４％、窒素約２％、灰分２％前後であり有機質肥効果調整肥料として土中の鉄やアルミナによる燐酸固定を和らげる他、土壌改良材や水分保持として利用できた。

腐植化の恒温熱処理では、圧搾造粒室２４で家畜糞尿から圧搾した分離水は蒸気化し、減圧乾燥室２６で造粒物３２から蒸発した気水は気水分離器５４で分離されたアンモニアや硫化水素などの悪臭を含む気体は吸引ポンプ５５を介して炉内３の燃焼室に臭気噴出孔４２から吹き込んで熱分解処理して消臭し、気水分離器５４で分離された清浄な分離水は外部に排出することで家畜糞尿の物質循環が構築され生態系との調和が図れた。

発明の実施するための最良の形態

家畜糞尿や下水処理汚泥など高含水率の廃棄物を環境修復資材として有機性肥料や活性炭に適正に熱分解処理するという目的を、小型化した家畜糞尿の減圧連続熱分解処理装置を提供することにより実現した。

図１は、本発明である家畜糞尿の減圧連続熱分解処理装置の全体構造を示す側断面図でこれに基づいて具体的に説明するが本発明はこれによって限定されるものではない。

本発明に係わる家畜糞尿の減圧連続熱分解処理装置１は、炉体２内の上方両側端に設けた開口孔７１が傾斜角を有して両側端が突出するよう横架支承して加熱円筒管４を装着して形成し、下側より燃焼バ−ナ−３６と、乾留ガス回収室４４で発生した乾留ガスを外気と混合して燃焼バ−ナ−３６上部のエジエクタ−３７を介して炉内３に吹き込み燃焼させる。加熱円筒管４内に挿入するコンベヤスクリュ−５の中空主軸６の軸端部を、加熱円筒管４の挿入側端部２２と排出側端部２９の側面に設けたベアリング６１を介して回転自在に保持させた移送機構を有している。

含水率８０％前後の家畜糞尿３０は、投入ホッパ−室５６の回転ル−ツ弁５７を介して燃焼バ−ナ−３６で加熱された加熱円筒管４の圧搾造粒室２４内に移送され、押込スクリュ−１１で導かれて圧搾スクリュ−１２で更に加圧されて含水率が６０％以下迄に圧搾処理され、目皿隔壁板２０に設けた径１２φ前後の逆円錐台形の成形孔１０に圧入して固化させる目皿隔壁板２０の外側に接して設けた回転ナイフ１４には１／８が開放された回転ナイフ開口窓２３の部分で背圧により押し出しされ、回転ナイフ開口窓２３の側面で切断して丸棒状の造粒物３２に成形され減圧乾燥室２６に移送させる。

減圧連続熱分解処理装置１周辺の家畜糞尿３０が起因する悪臭を含んだ外気を投入ホッパ−室５６の上部から吸引し、炉体２上部に設けた排気ガス排出口５３に内装した排気ガス熱交換器５１で加熱した悪臭の熱風４０を加圧ブロワ−６０で加圧させ、挿入側端部２２からコンベヤスクリュ−５の中空主軸６を介して噴射翼１５の先端に設けた噴出孔１７から熱風４０を圧搾造粒室２４で家畜糞尿３０に噴射し加熱して圧搾を促進さる。更に、減圧乾燥室２６内の造粒物３２にも熱風４０を噴射して乾燥を促進させ、造粒物３２の含水率を３０％前後に減圧乾燥させて開口窓２１から減圧熱処理室２７に移送させる。

減圧乾燥室２６内で造粒物３２はコンベヤスクリュ−５で攪拌移動しながら減圧乾燥する過程で造粒物３２から蒸発した気水は、減圧乾燥室２６上部の気水回収室４３で集めて減圧連続熱分解処理装置１外部に設置した気水分離器５４を介して吸引ポンプ５５で吸引し、前記気水分離器５４で熱交換してアンモニアを含んだ臭気と水に分離し、臭気は燃焼バ−ナ−３６近傍の臭気噴出孔４２より炉内３に噴射し熱分解して消臭される。分離した水は炉内３に設けた蒸気発生器４７で蒸気３９になり賦活処理室２８に供給される。

減圧熱処理室２７内の温度は、炭化に最適な３５０℃前後の熱処理温度に維持し、造粒物３２はコンベヤスクリュ−５の回転によるスクリュ−翼１３と掛揚翼１６で攪拌移動されながら減圧状態で熱分解されて炭化物３３になり賦活処理室２８に移送される。賦活処理室２８内で炭化物３３は、スクリュ−翼１３と掛揚翼１６で攪拌移動されながら排出側端部２９より加熱気体媒体の蒸気３９をコンベヤスクリュ−５の中空主軸６を介して噴射翼１５の先端噴出孔１７から炭化物３３に噴射すると炭化物３３は蒸気３９と効率よく接触して賦活し吸着力を増した多孔質な活性炭３４となって活性炭排出口４１より外部に排出される。

減圧乾燥室２６と賦活処理室２８とのコンベヤスクリュ−５の中空主軸６には、１２０度の角度で３分割して噴射翼１５を軸着させ噴射翼１５の筒内部にはボ−ル弁４６が挿入されており、加熱円筒管４の内部ではコンベヤスクリュ−５の回転による重力移動によりボ−ル弁４６は下方向位置で開弁する構造であり、噴出孔１７から加熱気体媒体の熱風４０や蒸気３９が下方向位置のみ噴射するため効率良く造粒物３２や炭化物３３などが暴露処理される。

コンベヤスクリュ−５の回転は、挿入側端部２２より中空主軸６又は二重中空主軸７をベアリング６１部から出した軸端部に駆動スプロケット５８を軸着し、駆動チェ−ン６３を介して減速駆動モ−タ−６２で回転させる。図１はコンベヤスクリュ−５の中空主軸６又は二重中空主軸７は一体であるが、圧搾造粒室２４と減圧乾燥室２６の回転ナイフ１４部の位置で左右に分割しコンベヤスクリュ−５を別々に回転する構成としても良い。

減圧連続熱分解処理装置１の運転制御は、家畜糞尿を投入ホッパ−室５６から回転ル−ツ弁５７を介し圧搾造粒室２４に移送して造粒し、減圧乾燥室２６に移送すると上部の気水回収室４３の温度が低下し乾燥が進行すると昇温する。この温度変化を計測制御し回転ル−ツ弁５７を開弁する。更に、投入する家畜糞尿の含水率に合わせた熱処理条件の入力操作により減速駆動モ−タ−６２の回転数を制御してコンベヤスクリュ−５の搬送量を可変させることで家畜糞尿の含水率に合わせた最適な減圧雰囲気で熱分解処理が行える。

加熱円筒管４の下部から燃焼バ−ナ−３６の加熱と、乾留ガスと外気との混合気体をエジエクタ−３７で吹き込んで燃焼する加熱により、減圧熱処理室２７内の温度は３５０℃前後となり、炭化物３３は攪拌移動されながら減圧雰囲気で熱分解処理によって発生する一酸化炭素、窒素、水素などを含む発熱量が１０００ｋｊ／ｈ前後の乾留ガス３１を、上部の乾留ガス回収室４４で捕捉して乾留ガス加熱器４８で更に高温の乾留ガス３１と外気と混合しエジエクタ−３７を介し吸引して炉内３に吹き込んで二次燃焼させる。

減圧熱処理室２７と賦活処理室２８との内部の処理温度を１７０℃前後に維持すると、造粒物３２はコンベヤスクリュ−５の回転によりスクリュ−翼１３と掛揚翼１６により攪拌移動されながら熱分解処理され、造粒物３２は１７０℃減圧状態での熱分解処理により炭化水素化合物と窒素化合物は昇華して約半分に減少するが、低温での熱分解のためリンやカリウムなどのミネラル成分が残存して、３００℃前後の熱分解処理により得られた炭化物３３とは成分構成の異なる、芳香環が増加した腐植物質になり天然フミンなどと同等なＮ／Ｃ比のフミン物３５が得られた。

省エネのため改善した第２実施例を示す図２において、加熱気体媒体の熱風４０をコンベヤスクリュ−５の挿入側端部２２から二重中空主軸７の内管８から減圧熱処理室２７で更に加熱し外管９を介して、圧搾造粒室２４の押込スクリュ−１１と圧搾スクリュー１２の間に１２０度の角度で３分割して設けた噴射翼１５先端部の噴出孔１７から家畜糞尿３０に噴射して圧搾脱水を促進させ分離した水は分離水排出口５０より排出する。更に減圧乾燥室２６でも噴射翼１５の噴出孔１７から熱風４０を造粒物３２に噴射して減圧乾燥を促進させる。

圧搾造粒室２４内で加熱と圧搾の促進効果で家畜糞尿から圧搾した水と、減圧乾燥室２６で加熱円筒管４の加熱と熱風４０の噴射により造粒物３２を減圧乾燥する過程で造粒物３２から蒸発した水を減圧乾燥室２６上部の気水回収室４３で集め、外部に設置した気水分離器５４を介して吸引ポンプ５５で吸引し臭気と水に分離し、臭気は臭気噴出孔４２より炉内３に噴射して熱分解により消臭させる。圧搾した水と分離した水を集めて炉内３の蒸気発生器４７で加熱して蒸気３９にし賦活処理室２８に供給される。

炉体２下部より、燃焼バ−ナ−３６と乾留ガスを燃焼するエジエクター３７との加熱で造粒物３２は減圧熱処理室２７の内部で３５０℃の温度で減圧熱処理により炭化される。加熱気体媒体の蒸気３９を、コンベヤスクリュ−５の二重中空主軸７の排出側端部２９側から内管８から減圧熱処理室２７で加熱し封止板７０で返流させ外管９を介して賦活処理室２８の噴射翼１５先端の噴出孔１７から炭化物３３に噴射し暴露させると、炭化物３３は蒸気３９と効率良く接触して活性化され多孔質の活性炭３４となり活性炭排出口４１より排出する。

加熱円筒管４内で造粒物３２及び炭化物３３の減圧乾燥や熱処理の滞留時間を抑制する方法として、コンベヤスクリュ−５の周囲に３分割して設けた掛揚翼１６に外着した鍔形状のリングセパレ−タ−７４を設けることで、造粒物３２や炭化物３３などの熱処理物は加熱円筒管４内でのスクリュ−翼１３による移動が抑制されて滞留し減圧熱処理が継続され、リングセパレ−タ−７４の鍔部より溢れた熱処理物だけが次工程に移送される。

本発明の第３実施例を示す図３において、投入ホッパ−室５６を炉体２の両側で傾斜角を有して支承した加熱円筒管４の挿入側端部２２に垂設して圧搾造粒室２４を設け、投入ホッパ−室５６に搬入された含水率８０％前後の家畜糞尿は、中空主軸６に設けた押込スクリュ−１１と圧搾スクリュ−１２で圧搾される過程で、前記中空主軸６を介し圧搾スクリュ−１２の間に１２０度の角度で３分割して設けた噴射翼１５の無負荷側に設けた噴出孔１７から家畜糞尿３０に熱風４０を噴射して圧搾処理を促進させる。

同時に、圧搾造粒室２４の側壁面に設けたバイブレ−タ−５９で周波数２８キロヘルツ前後の超音波で励起された家畜糞尿３０は、超音波エネルギ−が浸透し粒子間の摩擦が低下して配列が変化し間隔がなくなることで圧搾脱水が促進される。更に、バイブレ−タ−５９の近傍に設けた減圧脱水装置７３を介して家畜糞尿３０中の水分を強制的に吸引して家畜糞尿３０の含水率を５５％前後に圧搾処理させる。減圧脱水装置７３で家畜糞尿から脱水した水と、気水回収室４３から気水分離器５４を介して吸引ポンプ５５で回収して分離された水とを集合して炉内３の蒸気発生器４７で加熱して蒸気３９化させる。

圧搾造粒室２４のコンベヤスクリュ−５の駆動は、投入ホッパ−室５６の上部より中空主軸６をベアリング６１から突出した軸端部に駆動スプロケット５８を軸付し駆動チェ−ン６３を介し減速駆動モ−タ−６２で回転される。投入ホッパ−室５６の家畜糞尿は押込スクリュ−１１で下に搬送し圧搾スクリュ−１２で圧搾して脱水処理された家畜糞尿は、目皿隔壁板２０に設けた径１２φ前後の逆円錐台形の成形孔１０に圧入されて固化し目皿隔壁板２０に接した回転ナイフ１４には１／４開放された回転ナイフ開口窓２３の部分で押し出し、回転ナイ７１４の側面で切断し丸棒状に造粒し減圧乾燥室２６に落下する。

減圧乾燥室２６内で造粒物３２は、挿入側端部２２から加熱気体媒体の熱風４０をコンベヤスクリュ−５の中空主軸６を介して噴射翼１５先端の噴出孔１７から造粒物３２に噴射し減圧乾燥室２６内の造粒物３２の乾燥を促進させ減圧熱処理室２７に移送される。減圧熱処理室２７内で造粒物３２は減圧状態での熱処理により炭化物３３となり賦活処理室２８に移送される。賦活処理室２８内で炭化物３３は、排出側端部２９から加熱気体媒体の蒸気３９をコンベヤスクリュ−５の中空主軸６を介して噴射翼１５の噴出孔１７から炭化物３３に噴射して暴露させると賦活し吸着力が増した多孔質な活性炭３４となり活性炭排出口４１より排出する。

加熱円筒管４内での造粒方法は図４乃至図５に示した如く、圧搾造粒室２４内の家畜糞尿に熱風４０を二重中空主軸７の外管９を介して押込スクリュ−１１と圧搾スクリュ−１２の間に設けた噴射翼１５先端部の噴出孔１７から熱風を噴射して圧搾脱水して含水率を６０％前後に脱水した家畜糞尿は、目皿隔壁板２０に設けた径１２φ前後の逆円錐台形の出口側が回転ナイフ１４で閉ざされた成形孔１０に圧入して固められ、前記回転ナイフ１４の回転ナイフ開口窓２３部では、後から圧入する家畜糞尿により押し出され、回転ナイフ１４の側面で切断し棒状の造粒物３２に成形して減圧乾燥室２６に移送される。

減圧乾燥室２６内の造粒物３２は、加熱円筒管４の加熱と熱風を二重中空主軸７の外管９からスクリュ−翼１３の間に設けた噴射翼１５に内装したボ−ル弁４６の重力移動による弁操作により下方向の位置で先端の噴出孔１７から造粒物３２に効率良く噴射される。造粒物３２はスクリュ−翼１３と掛揚翼１６とで攪拌移動されリングセパレ−タ−７４部で移動が抑制されて滞留し減圧乾燥が保持され、リングセパレ−タ−７４を溢れた造粒物３２は引き続き乾燥され含水率が３０％前後となり減圧熱処理室２７に移送される。

減圧乾燥室２６と減圧熱処理室２７の開閉方法は図６乃至図７に示した如く、コンベヤスクリュ−５の周囲には掛揚翼１６が３分割して配設され、スクリュ−翼１３の排出側端部には１／８開放の回転ロ−タリ−弁１８が軸着して設けられている。隣接する減圧熱処理室２７の隔壁板１９には下側位置に１／８開放の開口窓２１が開放されている。回転ロ−タリ−弁１８の７／８は閉ざされ残り１／８に開口窓２１が設けられている。回転ロ−タリ−弁１８の開口窓２１が回転して隔壁板１９の開口窓２１と同位置に移動すると、減圧乾燥室２６と減圧熱処理室２７とが開弁されると減圧乾燥室２６内の造粒物３２は減圧熱処理室２７内に移送し熱分解されて炭化物３３になる

加熱円筒管４の内部は、燃焼バ−ナ−３６と乾留ガスのエジエクタ−３７との加熱で熱処理温度は３５０℃前後の減圧雰囲気となり、コンベヤスクリュ−５の二重中空主軸７は減圧熱処理室２７の位置に設けた封止板７０により遮断されており、加熱気体媒体を挿入側端部２２から二重中空主軸７の内管８を介して供給された熱風４０は減圧熱処理室２７内の封止板７０により外管９に返流して更に加熱された熱風４０となり減圧乾燥室２６部の噴射翼１５先端の噴出孔１７から造粒物３２に噴射される。加熱気体媒体を排出側端部２９側から二重中空主軸７の内管８を介して供給された蒸気は、封止板７０により外管９に返流され減圧熱処理室２７で更に加熱された蒸気となり外管９を介して賦活処理室２８で噴射翼１５から炭化物３３に下方向位置のみで噴射し効率良く活性化させる。

賦活処理室２８の内部構造は図８に示した如く、炉内３の加熱円筒管４の下部には燃焼バ−ナ−３６とエジエクタ−３７を平行に設置し上側に臭気噴出孔４２を配置している。賦活処理室２８の内部で炭化物３３はコンベヤスクリュ−５と掛揚翼１６により攪拌移動されながら賦活処理する過程で、減圧熱処理室２７から外管９を介して供給された蒸気を賦活処理室２８の下方向だけで噴出するボ−ル弁４６の操作により、噴射翼１５先端の噴出孔１７から加熱気体媒体の蒸気３９を炭化物３３に噴射して暴露させると、蒸気は炭化物３３と効率良く接触して賦活処理され吸着力を増した多孔質の活性炭３４になる。活性炭３４は回転リング弁２５の開口窓２１が回転して下側の位置に移動すると、賦活処理室２８と活性炭排出口４１とが開弁され活性炭３４は外部に排出される。

上記の多孔質な活性炭３４処理以外に造粒物３２をフミン物３５化する熱処理として、含水率３０％前後の造粒物３２を減圧熱処理室２７と賦活処理室２８との内部で熱分解する温度を１７０℃前後の減圧状態に維持して攪拌移動させながら熱処理を促進させると、炭化水素化合物や窒素化合物などが造粒物３２から蒸発して離脱し、腐植化度の進行とともに芳香環（グラファイト構造）が増加して炭化物３３や活性炭３４とは成分構成の異なる各種のミネラル成分が残存した減圧熱処理物として家畜糞尿や下水処理汚泥からフミン物３５が連続して得られた。気水回収室４３と乾留ガス回収室４４で造粒物３２より蒸発した窒素やアンモニアを含む臭気は、炉体２下部に設けた臭気噴出孔４２から炉内３に噴射され燃焼バ−ナ−３６により熱分解して消臭処理される。

縦方向位置に加熱円筒管４を４段に積層した減圧連続熱分解処理装置１は図９で示した如く、炉体２の両側面に設けられた８ヵ所の開口孔７１の最上段に圧搾造粒室２４の片端の投入ホッパ−室５６と他端の連結管４５を炉体２から突出して横架支承し、２段目に減圧乾燥室２６の両端の連結管４５を炉体２から突出して横架支承し、３段目に減圧熱処理室２７の両端の連結管４５を炉体２から突出して横架支承し、最下段に賦活処理室２８の片端の連結管４５と活性炭排出口４１を炉体２から突出して横架支承し、コンベヤスクリュ−５の往路と復路が上下で交互になるよう連結管４５で結管し配置されている。

圧搾造粒室２４、減圧乾燥室２６、減圧熱処理室２７、賦活処理室２８の夫々には、内部に挿入するコンベヤスクリュ−５の中空主軸６の軸端部を両側面に設けたベアリング６１を介して回転自在に保持させた移送機構を有して、家畜糞尿３０、造粒物３２、炭化物３３などの処理条件に応じた回転速度でコンベヤスクリュ−５を夫々単独で回転させる減速駆動モ−タ−６２で駆動されている。炉体２下部より燃焼バ−ナ−３６と、減圧熱処理室２７内で発生した乾留ガスを乾留ガス回収室４４で捕捉し、乾留ガス加熱器４８を介して吸引し、外気と混合してエジエクタ−３７で炉内３に吹き込んで二次燃焼させる。

含水率８０％前後の家畜糞尿や下水処理汚泥などの処理物は、投入ホッパ−室５６の回転ル−ツ弁５７を介して加熱された圧搾造粒室２４内に移送され、押込スクリュ−１１で加圧して圧搾スクリュ−１２で更に加圧され目皿隔壁板２０に設けた逆円錐台形の成形孔１０に圧入して固化させ、外側の目皿隔壁板２０に接して設けた回転ナイフ１４の回転ナイフ開口窓２３部分で背圧により押し出し、回転ナイフ１４の側面で切断して丸棒状の造粒物３２に加圧成形されて連結管４５を介して減圧乾燥室２６内に落下して供給される。

減圧連続熱分解処理装置１周辺の悪臭を投入ホッパ−室５６で吸引し、排気ガス排出口５３に内装した排気ガス熱交換器５１で加熱した熱風を加圧ブロワ−６０で加圧して、減圧乾燥室２６のコンベヤスクリュ−５の中空主軸６を介して噴射翼１５の先端に設けた噴出孔１７から熱風を攪拌移動する造粒物３２に噴射して含水率を３０％前後に減圧雰囲気で乾燥させて、コンベヤスクリュ−５の排出側端部に設けた回転リング弁２５の開口窓２１が回転して下位置に移動すると造粒物３２は連結管４５を介して減圧熱処理室２７内に落下して供給される。

減圧熱処理室２７内で３５０℃前後の減圧雰囲気の熱処理温度で造粒物３２は、攪拌移動されながら熱処理により炭化物３３となり回転リング弁２５の開口窓２１から排出し連結管４５を介し賦活処理室２８内に落下させる。上部のガス回収室４４で炭化物３３から発生した乾留ガス３１を捕捉して乾留ガス加熱器４８で更に高温の乾留ガス３１としエジエクタ−３７で外気と混合して炉内３に吹き込み二次燃焼させる。

賦活処理室２８内で炭化物３３は、コンベヤスクリュ−５の中空主軸６の噴出孔１７から蒸気３９が噴射され多孔質な活性炭３４となり活性炭排出口４１より排出される。尚、フミン物３５の減圧雰囲気での熱処理の工程は、減圧熱処理室２７と賦活処理室２８の内部温度を１７０℃前後の恒温状態で造粒物３２を攪拌移動しながら熱処理を促進させると家畜糞尿や下水処理汚泥などの生成物は、グラファイト構造が増加して腐植度が変わり、分解特性（難分解性／易分解性）が進行した天然フミンと同等な性状のフミン物３５が連続して得られる。

減圧乾燥室２６で加熱円筒管４の加熱と熱風の噴射により造粒物３２から離脱した蒸発水を気水回収室４３で集めて外部の気水分離器５４を介して臭気と水とに分離し、水は炉内３に設けた蒸気発生器４７により加熱気体媒体の蒸気３９にされ賦活処理室２８内で炭化物３３に噴射して活性化させる。フミン物３５化させる熱処理工程では、減圧熱処理室２７と賦活処理室２８で造粒物３２より蒸発したアンモニア臭を含む気水を、外部に設けた気水分離器５４で臭気と水とに分離され、臭気は炉体２下部の臭気噴出孔４２から炉内３に噴射して燃焼バ−ナ−３６により熱分解処理して消臭させ、分離した水は外部に排出される。

その他、発電する応用例は図１０で示した如く、家畜糞尿の減圧連統熱分解処理装置１の減圧熱処理室２７から回収した乾留ガスは１０００ｋｊ／ｈの低発熱量で、直接マイクロガスタ−ビン６４の始動が困難なため、灯油又はガスを燃料とし発電機６５を駆動しているマイクロガスタ−ビン６４の補助燃料としガス濾過器６８で清浄化して供給する。マイクロガスタ−ビン６４の排気熱を炉内３に噴出して、減圧連続熱分解処理装置１の燃焼バ−ナ−３６の補助熱源とし利用させることで省エネが可能となった。

減圧連続熱分解処理装置１の排出ガスは排気ガスサイクロン５２で粉塵を除去しガス冷却器６６で１５０℃以下に急冷してダイオキシンの生成を防ぎ、消石灰供給装置６７により被覆されたガス濾過器６８で清浄化した排気ガスを煙突６９から放出し、気水分離器５４により臭気と水とに分離し水は減圧連続熱分解処理装置１より外部に排出する。

本発明の家畜糞尿の減圧連続熱分解処理装置の全体構造側断面図である。 本発明の第２実施例を示す断面詳細図である。 本発明の第３実施例を示す断面詳細図である。 図１のＡ−Ａ断面図で圧搾造粒室の縦断面詳細説明図である。 圧搾造粒室と減圧乾燥室の造粒部を示す詳細説明図である。 図１のＢ−Ｂ断面図で減圧熱処理室の縦断面詳細説明図である。 減圧乾燥室と減圧熱処理室の隔壁部を示す縦断面詳細説明図である。 図１のＣ−Ｃ断面図で賦活処理室の縦断面詳細説明図である。 縦積層型の家畜糞尿の減圧連続熱分解処理装置の全体構造側断面図である。 マイクロガスタ−ビンを用いた発電の応用例を示す概略図である。

符号の説明

１減圧連続熱分解処理装置
４加熱円筒管
５コンベヤスクリュ−
１９成形孔
１４回転ナイフ
１５噴射翼
１９隔壁板
２４圧搾造粒室
２５回転リング弁
２６減圧乾燥室
２７減圧熱処理室
２８賦活処理室
３６燃焼バ−ナ−
４２臭気噴出孔
４３気水回収室
４４乾留ガス回収室
４６ボ−ル弁
４７蒸気発生器
４８乾留ガス加熱器
５９バイブレ−タ−
７３減圧脱水装置
４７蒸気発生器
７４リングセパレ−タ−

Claims (7)

1. 圧搾造粒室、減圧乾燥室、減圧熱処理室、賦活処理室から構成される減圧連続熱分解処理装置において、少なくとも減圧乾燥室、減圧熱処理室、賦活処理室は、被処理物の移送をするためのコンベヤスクリュ−を有する加熱円筒管に設けられ、減圧乾燥室、減圧熱処理室、賦活処理室の夫々の間には開口窓を有する隔壁板と回転ロ−タリ−弁が設けられ、コンベヤスクリュ−の排出側には回転リング弁を設けてなる減圧連続熱分解処理装置。
2. 前記減圧連続熱分解処理装置に内装するコンベヤスクリュ−は、減圧乾燥室、減圧熱処理室、賦活処理室の夫々の中間位置に、処理物のコンベヤスクリュ−による加熱円筒管内での移動量を抑制し滞留時間を制御するリングセパレ−タ−を設けた移送機構とからなる請求項１記載の減圧連続熱分解処理装置。
3. 請求項１〜２の減圧連続熱分解処理装置に内装するコンベヤスクリュ−は、加熱気体媒体を供給可能な中空であり、該コンベヤスクリュ−に軸着した噴射翼にボ−ル弁を内装した噴射孔を設け、該ボ−ル弁には下方向だけで噴射孔から被処理物に加熱気体媒体を噴出する弁機構を有する請求項１乃至２記載の減圧連続熱分解処理装置。
4. 請求項１〜３の減圧連続熱分解処理装置において、被処理物を造粒するための圧搾造粒室が減圧乾燥室の前に連設され、圧搾造粒室と減圧乾燥室の間は被処理物を圧入する成形孔を有した目皿隔壁板で区画し、この目皿隔壁板には回転ナイフが施設されて造粒する機構を有する請求項１乃至３記載の減圧連続熱分解処理装置。
5. 前記被処理物を造粒するための圧搾造粒室が加熱円筒管に垂設に連設され、被処理物に加熱気体媒体を供給可能な噴射翼を軸着した中空のコンベヤスクリュ−を内装し、圧搾造粒室の側壁にバイブレ−タ−と減圧脱水装置を設けたことを特徴とする請求項１乃至４記載の減圧連続熱分解処理装置。
6. 下方一側端に燃焼バ−ナ−と臭気噴出孔及びエジエクタ−を備えた炉体内の上方両側に設けた開口孔に両側端が突出するように横架支承して加熱円筒管を装着して形成し、加熱円筒管の外周に気水回収室と乾留ガス回収室及び乾留ガス加熱器を夫々連設し、排気ガス熱交換器及び蒸気発生器で発生する加熱気体媒体を、中空のコンベヤスクリュ−の端部から供給することを特徴とする請求項１乃至５記載の減圧連続熱分解処理装置。
7. 請求項１〜６の減圧連続熱分解処理装置を用いて、家畜糞尿や下水処理汚泥を熱分解するに際して、減圧熱処理室の内部温度を１５０〜１８０℃の恒温状態で腐植化の熱処理をすることを特徴とする減圧連続熱分解方法。

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