JP2007284543A - 炭化処理方法と炭化処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料の消費量を可及的に低減可能で、しかも劣悪な炭化物を加熱媒体の加熱用熱源としても有効利用可能な炭化処理方法と装置を提供する。
【解決手段】外加熱型の回転キルン式炭化処理装置を改良したもので、キルン本体１の外周を取り囲むように形成された加熱空間部７と、キルン本体内で発生する乾留ガスを上記加熱空間部に導く導入管路と、加熱空間部に配置された一次燃焼用バーナーと１２、キルン本体の上記他端下方に設けられ、かつ上記加熱空間部と連通する炭化物の二次燃焼室１５と、二次燃焼室に配置され、上記炭化物を燃焼させる二次燃焼用バーナー１４と、外部への排出路を備えた排出口に接続され、炭化物を上記二次燃焼室に搬送させる搬送路と、排出口より排出される炭化物を排出路と搬送路のいずれかに切換え誘導する切換え手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転キルン式の炭化処理方法と装置に関するものである。

回転キルン式の炭化処理装置は、通常、キルン本体の一端に被処理物の投入口を設ける一方、他端に排出口を設け、投入された被処理物がキルン本体の回転に伴って排出口側に移行する間に炭化処理を行う。
炭化処理は、投入口側もしくは排出口側に設けたバーナーによって高温の燃焼ガスをキルン本体内に送り込み（内熱式）、あるいはキルン本体（内筒）の外周を外筒で覆い、内筒と外筒の間の空間に加熱媒体を供給すること（外熱式）により行われる。

被処理物をキルン本体の一方の端部から供給される高温の燃焼ガスに曝して炭化処理する内熱式の場合、バーナーとは反対側のキルン本体内部にも燃焼ガスを十分に行きわたらせてキルン本体内部全体が均等に高温になるようにする必要がある。また、内筒と外筒の間を加熱する外熱式の場合、間接加熱になることから、熱効率が内熱式よりも劣る傾向があり、いきおい加熱媒体の温度を更に高温に維持する必要がある。このため、いずれの炭化処理法も加熱手段としてのバーナーの燃料である重油等の消費量がかさみがちになる。

燃料の消費量を抑えるため、例えば特許文献１には、炉内で発生する燃焼ガスの一部を被処理物の投入口へ誘引するとともに投入口側の炉筒内壁に掻板を設けて被処理物と誘引した燃焼ガスとの接触率を高くし、これにより、被処理物の乾燥効率を向上させるとともにバーナーの燃料消費量を低減させるようにした技術が開示されている。特許文献２にも、内熱式ロータリキルン内に発生するガスの一部を分岐させて循環させる循環経路を設ける技術が提案されている。
特開平１１−２６９４６５号公報 特開２００４−４３５８７号公報

しかしながら、上記した技術は、いずれも内熱式のキルンについてのものであり、内筒から発生する燃焼ガスを内筒と外筒との間の空間に加熱媒体として供給する外熱式の場合には、作用しにくい。

また、炭化処理装置によって得られる炭化物は、被処理物の種類、成分、含有水分率などによって品質にバラ付きを生じ易い。所定の基準以下の炭化物、例えば水分含有量の多いものなどは、炭化物として役に立たず、廃棄せざるを得ない。この結果、更に多大な燃料の無駄を生じる。

本発明は、こうした従来技術の問題点を解消するために提案されたもので、燃料の消費量を可及的に低減可能で、質の悪い炭化物を質の良い炭化物の製造用熱源として利用可能な炭化処理方法と装置を提供することにある。

本発明は、上記した目的を達成するために次の構成を備える。
すなわち、本発明方法は、一端に投入口を他端に排出口を有するキルン本体の上記投入口より投入した被処理物を、キルン本体の回転に伴って上記排出口へと移動させる間に、キルン本体外側の加熱空間に供給された加熱媒体を介してキルン本体内で炭化させる、回転キルン式の炭化処理方法を改良したもので、排出口より排出された炭化物の一部を、キルン外に排出させることなくキルン本体の下方に設けられた上記加熱空間と連通する二次燃焼室に滞留させ、この二次燃焼室内の炭化物を燃焼させることによって、キルン本体の外加熱用熱媒体を二次加熱する、点に特徴がある。

加熱空間は、外熱キルンのようにキルン本体（内筒）の外側を外筒によって覆うことにより形成されるものに限らず、キルン本体を矩形状のケーシングによって取り囲むことによって形成されるものであっても良い。
二次燃焼室に滞留させる炭化物は、例えば、品質が基準以下のものが望ましい。排出口よりキルン外に排出された炭化物の品質を検査して、それが所定基準以下のときに以後排出される炭化物を二次燃焼室に滞留させる。また、炭化物の品質に関係なく、二次燃焼室への滞留とキルン外への排出を所定時間ごとに交互に行うようにしても良い。

本発明に係る装置は、一端に投入口を他端に排出口を有するキルン本体の上記投入口より投入された被処理物を、キルン本体の回転に伴って上記排出口へと移動させる間に、キルン本体外側に設けた加熱空間に供給された加熱媒体を介してキルン本体内で炭化させる、回転キルン式の炭化処理装置を改良したもので、キルン本体の外周を取り囲むように形成された加熱空間部と、キルン本体内で発生する乾留ガスを上記加熱空間部に導く導入管路と、加熱空間部に配置された一次燃焼用バーナーと、キルン本体の上記他端下方に設けられ、かつ上記加熱空間部と連通する炭化物の二次燃焼室と、二次燃焼室に配置され、上記炭化物を燃焼させる二次燃焼用バーナーと、外部への排出路を備えた排出口に接続され、炭化物を上記二次燃焼室に搬送させる搬送路と、排出口より排出される炭化物を排出路と搬送路のいずれかに切換え誘導する切換え手段とを備える。

加熱空間部を形成する構成部材は、上記方法について記載したものを含む。
二次燃焼室は、キルンの排出口近傍に位置するキルン本体下方に設けられる。搬送路は、投入口に配置されるものと同様にスクリューコンベアが望ましい。
切換え手段は、排出口を閉塞する位置と、排出口を排出路と連通させる位置と、排出口を搬送路と連通させる位置との間で、変位可能なシャッター部材が最適である。
二次燃焼室への炭化物の搬送は、上記方法について説明したと同様なものについてあるいは時期に行われる。

本発明方法及び装置によれば、排出口より排出される炭化物の一部を、キルン外に排出させることなく外加熱空間と連通する二次燃焼室に滞留させ、この二次燃焼室内の炭化物を燃焼させることによってキルン本体の外加熱用熱媒体を二次加熱するので、排出口に至った炭化物の一部を熱損失をほとんど生じさせることなく二次燃焼室に導き、その熱エネルギーを利用してキルン本体を効率良く加熱でき、燃料の無駄な消費を抑制できる。

また、請求項２に係る本発明によれば、質の悪い炭化物を外加熱用媒体の加熱源として有効利用できるばかりでなく、質の良い炭化物のみを得ることができる。

更に、本発明装置によれば、二次燃焼室をキルン内に設けるようにしたので、特に、デッドスペースとなりがちなキルン本体下方に二次燃焼室を配置でき、従来の炭化処理装置と同様な大きさのスペース占有率でありながら、高付加価値の炭化処理装置を提供できる。

また、請求項５記載の装置によれば、シャッターの開閉位置をタイマーなどによって自動制御でき、安定した稼動を行うことができる。

以下、本発明を図示した実施形態に基づいて詳説する。
図１は、本発明の一実施形態に係る装置を正面から見た概略断面図、図２はその平面図、図３は図２のA−A線断面図、図４はその右側面図である。

図中符合１は、中心軸周りに回動する円筒状をしたキルン本体で、一端（図１、２中左端）がわには被処理物の投入用ホッパー２が設けられ、他端がわには排出口３が設けられている。投入用ホッパー２の下方には、キルン本体内に被処理物を搬送するスクリューフィーダ４が取付けられている。キルン本体１は、モータ５からの駆動力を受けて回転と必要に応じて停止を繰り返しながら、被処理物を排出口に向けて徐々に移動させる。

６は、キルン本体１の所要長さ部分を囲繞する外壁部で、この外壁部６とキルン本体外周とによって両者間に加熱空間部７が形成される。加熱空間部７に加熱媒体が供給されることにより、キルン本体１は外部加熱される。
８は、キルン本体１の排出口３がわに設けた側壁部で、図１中、背面にキルン本体１の排出口３から排出されるガスの導出口９が形成され、この導出口９に全体で略L字状を成す連通パイプ１０の一端が接続されている（図２参照）。連通パイプ１０の他端は、キルン本体１の排出端に近い外壁部６に形成した導入口１１に接続されている。

１２は上記導入口１１と対向して配置した一次燃焼用バーナーで、加熱空間部７内のガスを加熱する。キルン本体１の排出口３から流出したガスは、側壁部６の導出口９から連通路１０を介して導入口１１より加熱空間部内に入り込み、この一次燃焼用バーナー１２によって加熱されることになる。

１５は、排出口３に近いキルン本体下部に設けた炭化物の二次燃焼室で、上部が加熱空間部７と連通している。１３はこの二次燃焼室を形成する下部壁である。二次燃焼室１５には、図３に見られるように、加熱空間部７の一次燃焼用バーナー１２とほぼ平行するように二次燃焼用バーナー１４が配置されている（図３参照）。
なお、図中符合１５ａは二次燃焼室１５への燃焼用空気の供給孔である。

１７は、排出口の下方に設けた炭化物搬送用のスクリューフィーダで、先端が二次燃焼室１５を形成する下壁部側面に形成された開口に臨んでおり、排出口３から落下する炭化物を受けて二次燃焼室１５に搬送する。２１は、この炭化物搬送用フィーダ１７を回転駆動させるモータである。

１６は、排出口３と炭化物搬送用フィーダ１５の間に配設されたスライド式のシャッター機構で、水平に延びる平たく細長いケーシング１９と、その内部を進退動するスライダ１８とを備える。ケーシング１９の前方端底部には、下部に開閉板２０ａを有する排出用ホッパー２０が取付けられている。

スライダ１８は、図５（ａ）の平面図と（ｂ）の側面図に示すように、やや幅広で細長い直方体状を成し、長さ方向中途に、上下に貫通する通過口１８ａが設けられている。通過口１８ａは、スライダ１８の進退方向前後に上開きとなるテーパ面１８ｂ，１８ｂを有する。通過口１８ａの上縁は、キルン本体１の排出口３の下端縁部とほぼ一致する大きさに形成され、下縁は炭化物の搬送用フィーダ１７の始端側に設けられた炭化物受入れ用開口１７ａの縁部とほぼ一致する大きさに形成されている。

スライダ１８は、基端部を、ケーシング１９の後方に配置されたプランジャ２１の先端に固定されており、プランジャ２１の前後動により、上記通過口１８ａがキルン本体１の排出口３及び搬送用フィーダ１７の炭化物受入れ用開口１７ａと一致する位置と、前方に移動して上面部がキルン本体１の排出口下端を閉塞する位置と、上記閉塞状態を保ちながら通過口１８ａが排出用ホッパ２０と一致する位置との間で変位する。

なお、図中符合２２は投入用のスクリューフィーダを回転駆動させるモータ、 ２３はキルン外壁部の上部に設けた排気筒である。

使用状態を説明する。
投入用ホッパ２から搬送用フィーダ４を経てキルン本体１に送り込まれた被処理物は、加熱空間部７内の一次燃焼用バーナー１２によって加熱された加熱媒体によって間接加熱され、回転するキルン本体内を排出口へと移行する間に徐々に炭化されてゆく。
キルン本体内で発生した乾留ガスは、導出口９から連通パイプ１０を経て導入口１１から加熱空間部７に導かれる。加熱空間部７内の乾留ガスは、一次燃焼用バーナー１２によって熱せられ加熱媒体を構成する。

キルン本体内で外部加熱されて製造された炭化物は、排出口３から下方に排出される。シャッター機構１６において、当初、仮に、スライダ１８の通過口１８ａが搬送用フィーダ１７の炭化物受入れ用開口１７ａと一致する位置にあるとすると、排出された炭化物は、そのまま炭化物搬送用フィーダ１７の始端側に落下する。このとき、炭化物搬送用フィーダ１７が停止していれば、落下した炭化物は、炭化物搬送用フィーダ１７によって前方に移送されることなく、堆積し、受入れ用開口１７ａとスライダ１８の通過口１８ａを埋め尽くす（図７参照）。

時機に応じてプランジャ２１を前進させてスライダ１８を前方に移動させると、スライダ１８の通過口内に堆積された炭化物が排出用ホッパ１９の位置まで移動されるとともに、キルン排出口３の下端がスライダ１８の上面によって閉塞される（図８参照）。したがって、後は、排出用ホッパ１９の開閉板１９ａを開動作させることにより、スライダ１８の通過口１８ａ及び排出用ホッパ内の炭化物がキルン外に排出される（図９参照）。プランジャ２１の駆動は、タイマによって時間制御することも可能である。

スライダ１８の通過口１８ａが搬送用フィーダ１７の炭化物受入れ用開口１７ａと一致する位置にあり、例えばキルン外に排出された炭化物の質が適当でないときなど、炭化物搬送用フィーダ１７を回転させると、始端側に落下した炭化物は、フィーダの羽根によって前方に送られる（図６参照）。これにより、排出口３より落下した炭化物は、受入れ用開口１７ａとスライダ１８の通過口１８ａに堆積されることなく、順次、キルン本体１の下方に設けられた二次燃焼室１５へと導かれる。

二次燃焼室１５に送られた炭化物は、二次燃焼用バーナー１４によって燃焼される。二次燃焼室１５は加熱空間部７と連通していることから、加熱媒体がこれにより加熱される。二次燃焼室１５に送られる炭化物は、排出口３から排出されるや否や、キルン外に出されることなくそのまま二次燃焼室１５に戻されるので、炭化物の有する熱エネルギは、その損失を最小限に抑えられ、効率良く加熱媒体を加熱することになる。
また、排出口下端は、スライダ１８によって閉塞されるか、スライダ１８の通過口１８ａと炭化物搬送用フィーダ１７を通って二次燃焼室１５と連通する状態のいずれかにあるので、外気と接触する機会に乏しく、キルン本体１や加熱媒体が外気によって冷やされるおそれも極力防止される。

シャッター機構は、上記した実施形態のものに限定されるものではなく、排出口が閉塞される状態と、排出口がキルン外への排出路と連通される状態と、排出口が二次燃焼室への搬送路と連通される状態とに変更可能なものであれば、他の種々の構造を採用可能である。
また、本発明は、製造された炭化物が二次燃焼室にそのまま戻されて焼却されることから、部分的に燃焼炉としても機能する。特に、キルン本体から排出される炭化物の全てを二次燃焼室に送るようにすれば、被処理物を炭化後にその熱エネルギを利用して燃焼させる燃焼炉として利用できる。

本発明の一実施形態に係る装置を正面から見た概略断面図。 図１の平面図。 図２のA−A線断面図。 図１の装置の概略右側面図。 図１の装置に用いられるシャッタ機構を構成するスライダの平面図と側面図。 シャッタ機構の作用の説明図で、排出口下端から落下した炭化物が炭化物搬送用フィーダによって二次燃焼室に導かれるときの排出口下端とスライダの通過口と炭化物搬送用フィーダの受入れ用開口との位置関係を示す図。 シャッタ機構の作用の説明図で、排出口下端から落下した炭化物が炭化物搬送用フィーダによって二次燃焼室に導かれことなく、スライダの通過口と炭化物搬送用フィーダの受入れ用開口とに滞留した状態を示す図。 シャッタ機構の作用の説明図で、スライダの通過口が排出用ホッパーの位置まで移動した状態を示す図。 シャッタ機構の作用の説明図で、スライダの通過口が排出用ホッパーの位置まで移動し、排出用ホッパーの開閉板が開いて炭化物が外部に排出されている状態を示す図。

符号の説明

１ キルン本体
２ 投入用ホッパー
３ 排出口
４ 投入側搬送用スクリューフィーダ
６ 外壁部
７ 加熱空間部
８ 側壁部
９ ガスの導出口
１０ 連通管
１１ ガスの導入口
１２ 一次燃焼用バーナー
１３ 下壁部
１４ 二次燃焼用バーナー
１５ 二次燃焼室
１６ シャッター機構
１７ 二次燃焼室への搬送用スクリューフィーダ
１７ａ 受入用開口
１８ スライダ
１８ａ 通過口
１９ ケーシング
２０ 排出用ホッパ

Claims (5)

1. 一端に投入口を他端に排出口を有するキルン本体の上記投入口より投入した被処理物を、キルン本体の回転に伴って上記排出口へと移動させる間に、キルン本体外側の加熱空間に供給された加熱媒体を介してキルン本体内で炭化させる、回転キルン式の炭化処理方法において、
   排出口より排出される炭化物の一部を、キルン外に排出させることなくキルン本体の下方に設けられた上記加熱空間と連通する二次燃焼室に滞留させ、
   二次燃焼室内の炭化物を燃焼させることによって、キルン本体の外加熱用熱媒体を二次加熱する、
   ことを特徴とする炭化処理方法。
2. 請求項１記載の炭化処理方法において、
   排出口よりキルン外に排出された炭化物の品質が所定基準以下のときに、炭化物を前記二次燃焼室に滞留させる、
   ことを特徴とする炭化処理方法。
3. 請求項１記載の炭化処理方法において、
   前記二次燃焼室への滞留とキルン外への排出を、所定時間ごとに交互に行う、
   ことを特徴とする炭化処理方法。
4. 一端に投入口を他端に排出口を有するキルン本体の上記投入口より投入された被処理物を、キルン本体の回転に伴って上記排出口へと移動させる間に、キルン本体外側に設けた加熱空間に供給された加熱媒体を介してキルン本体内で炭化させる、回転キルン式の炭化処理装置において、
   キルン本体の外周を取り囲むように形成された加熱空間部と、
   キルン本体内で発生する乾留ガスを上記加熱空間部に導く導入管路と、
   加熱空間部に配置された一次燃焼用バーナーと、
   キルン本体の上記他端下方に設けられ、かつ上記加熱空間部と連通する炭化物の二次燃焼室と、
   二次燃焼室に配置され、上記炭化物を燃焼させる二次燃焼用バーナーと、
   外部への排出路を備えた排出口に接続され、炭化物を上記二次燃焼室に搬送させる搬送路と、
   排出口より排出される炭化物を排出路と搬送路のいずれかに切換え誘導する切換え手段とを備えた、
   ことを特徴とする炭化処理装置。
5. 前記切換え手段が、排出口を閉塞する位置と、排出口を排出路と連通させる位置と、排出口を搬送路と連通させる位置との間で、変位可能なシャッターである、
   請求項２記載の炭化処理装置。