JP2008201852A - サイクロン型固気分離器及び該固気分離器を備えた炭化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱分解ガス中に含まれるタールや煤塵等が固化してサイクロンや配管が閉塞することを防止し、且つこれらに付着したタールや炭化物がリーク空気により発火することを防止するようにしたサイクロン型固気分離器及び該固気分離器を備えた炭化装置を提供する。
【解決手段】炭化炉２の熱分解ガス出口に接続されるガス流路上に配設されたサイクロン型固気分離器１０において、該固気分離器１０を外側から保温加熱する加熱器３５を備えるとともに、該固気分離器の断面形状が狭まった狭域部に不活性ガス若しくはスチームからなるパージガスを供給するパージガス供給装置２５を備え、好適には、前記サイクロン型固気分離器１０のガス出口温度を計測する温度計３３を設置し、パージガス供給装置にて、前記計測した温度に基づいてパージガスの供給量を制御する構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、炭化炉の排ガス出口側に配設されたサイクロン型固気分離器及び該固気分離器を備えた炭化装置に関し、特に、固気分離器の周壁外側に加熱器が配設され保温機能を有するサイクロン型固気分離器及び該固気分離器を備えた炭化装置に関する。

一般に、炭化装置では、炭化炉での炭化処理により発生した熱分解ガスを、ガス燃焼炉等にて燃焼させて高温の燃焼ガスを生成し、この燃焼ガスを炭化炉の加熱熱源或いはボイラ熱源として有効利用している。
従来の炭化装置の一例を図３に示す。同図に示されるように、被処理物を移送しながら酸素が欠乏した雰囲気下で加熱して炭化処理を行う炉本体５１と、該炉本体５１の一端側に配設された被処理物供給装置５２と、他端側に配設された炭化炉出口室５３と、該炭化炉出口室５３の下方に配設され、排出される炭化物を搬送するスクリューコンベア５４と、炉内から排出された熱分解ガスが導入され、該熱分解ガスを燃焼させて高温の燃焼ガスを生成するガス燃焼炉５５と、を備えている。

ここで、炭化炉から排出される熱分解ガス中には、ガスに同伴される微粉状の炭化物、灰分が含まれており、ガス燃焼炉壁にクリンカなどとして付着するという問題がある。また、効率的に炭化物を回収するためにもガスに同伴される微粉状の炭化物を分離する必要がある。
そこで、特許文献１（特開２００４−４３５８７号公報）等では、炭化炉から発生する熱分解ガスを、サイクロンを経由してガス燃焼炉に送給する構成としており、該サイクロンにて熱分解ガスに含まれる微粉状の炭化物を分離するようにしている。

しかし、このような炭化装置では、炭化温度が４００〜６００℃と比較的低温のため、熱分解ガス中にタール分が多く含まれ、熱分解ガスがサイクロンならびに熱分解ガスダクトなどで放熱などにより冷却されると、タール分が凝縮し煤塵などと一緒に各部に付着し閉塞する惧れがある。
これに対して、特許文献２（特開２００６−８７３６号公報）では、燃焼炉内に燃焼空間を残して炭化炉を設置し、炭化炉からの熱分解ガスが直接燃焼炉に導入される装置構成を提案している。これによれば、炭化炉と燃焼炉とを接続する配管を無くすことにより、熱分解ガスに含まれるタールや煤塵で配管が閉塞することを防止している。

また、熱分解ガスに含まれるタールがサイクロンに付着した場合、サイクロンやその他機器から空気のリークがあると、発火する惧れがある。さらに、炭化炉出口室の下方に位置する炭化物排出設備においても、高温の炭化物（４００〜５５０℃）が排出されることからコンベアでの冷却が必要であり、水冷コンベアなども採用されているが、コンベアでの搬送距離が短い場合には十分に炭化物の冷却が行なわれず、空気のリークなどにより発火する惧れがある。

特開２００４−４３５８７号公報 特開２００６−８７３６号公報

上記したように、炭化炉から排出される熱分解ガス中にはタールや煤塵等が含まれ、これらをガスから分離するために、特許文献１のようにサイクロンを配設することがあるが、この場合、炭化装置の運転温度が低いため、タール分が凝縮し煤塵などと一緒にサイクロンや配管に付着して閉塞する惧れがある。
また、特許文献２の装置によれば、燃焼炉内に炭化炉を配設して配管を無くした構成としているため閉塞を回避することはできるが、炭化炉内にて発生した熱分解ガスが全て燃焼炉内にて燃焼するようになっており、炭化炉温度等の運転制御が適性に行えないという問題がある。

また、別の問題として、サイクロンに付着したタールや炭化物排出設備において、空気のリークにより発火する惧れがあった。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、熱分解ガス中に含まれるタールや煤塵等が固化してサイクロンや配管が閉塞することを防止し、且つこれらに付着したタールや炭化物がリーク空気により発火することを防止するようにしたサイクロン型固気分離器及び該固気分離器を備えた炭化装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明はかかる課題を解決するために、炭化炉の熱分解ガス出口に接続されるガス流路上に配設されたサイクロン型固気分離器において、
前記サイクロン型固気分離器を外側から保温加熱する加熱器を備えるとともに、該固気分離器にて断面形状が狭まった狭域部に、不活性ガス若しくはスチームからなるパージガスを供給するパージガス供給装置を備えたことを特徴とする。

炭化炉の熱分解ガス出口側に固気分離器を設置して、ガス燃焼炉のクリンカ付着低減、炭化物の効果的な回収を図ると、熱分解ガスが冷えやすくなり固気分離器が閉塞しやすくなる。そこで本発明のごとく、固気分離器を保温加熱することにより熱分解ガス中のタール分の析出を防ぎ、閉塞を防止することができる。さらに、この固気分離器には、断面形状が狭まった複数の狭域部が存在し、これらの狭域部はタールが付着しやすく、且つ空気がリークしやすいため発火する危険性が高い。そこで本発明ではこれらの狭域部に、不活性ガス若しくは水蒸気からなるパージガスを供給する構成とすることにより、発火を防止するとともに、狭域部の冷却を図っている。
このように本発明によれば、固気分離器の温度低下や局所的な高温化を防止し、適性温度に維持することにより閉塞防止を可能とするとともに発火防止を可能としている。

また、前記サイクロン型固気分離器のガス出口温度を計測する温度計を設置し、前記パージガス供給装置にて、前記計測した温度に基づいて前記パージガスの供給量を制御することを特徴とする。
本発明では、前記温度計により急に温度上昇を検知したら、空気のリークにより固気分離器内部で発火が起こったと判断し、パージガスを供給するようにする。これにより、発火を確実に検知し、これを消失させることが可能である。

さらに、前記サイクロン型固気分離器の狭域部に、付着したクリンカを物理的に除去する閉塞解除去手段を設けたことを特徴とする。
これにより、クリンカが付着しやすい狭域部の閉塞を防止し、円滑な運転を可能としている。

さらにまた、前記サイクロン型固気分離器は、該固気分離器の下方に配設された炭化物搬送コンベアを有しており、前記炭化物搬送コンベアに温度計を設置し、該温度計にて計測した温度に基づいて前記固気分離器の閉塞の有無を検知することを特徴とする。
固気分離器が閉塞した際には、高温の炭化物が供給されなくなるため温度計にて計測される温度が低下する。そこで、炭化物搬送コンベアの温度を計測することにより、温度低下が起こったらサイクロンが閉塞したものと判断することができ、これにより即座に閉塞への対処を行うことが可能となる。

また、サイクロン型固気分離器を備えた炭化装置であって、
被処理物を炭化処理する炭化炉本体と、該炭化炉本体の一端側に設けられ、熱分解ガス出口及び炭化物出口を有する炭化炉出口室とを備え、該熱分解ガス出口と前記サイクロン型固気分離器とが配管を介して接続された構成を有し、
前記炭化炉出口室の内壁を耐火構造としたことを特徴とする。
炭化炉出口室での熱分解ガス温度は通常５５０℃以下のため、ＳＵＳ材で施工可能であるが、万が一空気がリークした場合熱分解ガスが燃焼し高温となることから焼損や変形などの恐れがある。そのため、本発明のように炭化炉出口室内部を耐火構造とすることにより、焼損や変形等の不具合を回避できる。

以上記載のごとく本発明によれば、熱分解ガス中に含まれるタールや煤塵等が固化してサイクロン固気分離器や配管が閉塞することを防止し、且つこれらに付着したタールや炭化物がリーク空気により発火することを防止できる。
即ち、サイクロン型固気分離器を保温加熱する加熱器を設けるとともに、該固気分離器の狭域部にパージガスを供給することにより、熱分解ガス中のタール分の析出を防ぎ、閉塞を防止し、また狭域部における発火を防止することが可能である。
また、固気分離器のガス出口温度に基づいてパージガス供給量を制御することにより、発火を確実に検知し、これを消失させることが可能である。
さらに、固気分離器の狭域部に、付着したクリンカを物理的に除去する閉塞解除去手段を設けることにより、クリンカが付着しやすい狭域部の閉塞を防止し、円滑な運転を可能としている。
さらにまた、炭化物搬送コンベアの温度を計測し、該温度に基づき閉塞の有無を検知することにより、即座に閉塞への対処を行うことが可能となる。
また、炭化炉出口室の内壁を耐火構造とすることにより、該炭化炉出口室の焼損や変形等の不具合を回避できる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の実施例に係るサイクロンを備えた炭化装置の構成図、図２は図１に示した固気分離器の拡大図である。
図１に示すように、炭化装置１は、廃棄物等の被処理物が供給される炭化炉本体２と、該炉本体の一端側に設けられ、投入ホッパ５とスクリューフィーダ６からなる被処理物供給装置と、他端側に設けられた炭化炉出口室７と、該炭化炉出口室７の下方に連結されたスクリューコンベア８と、該炭化炉出口室７の上方から延設された熱分解ガス配管９と、該配管９に接続されたサイクロン型固気分離器（以下、サイクロンと呼称する）１０と、該サイクロン１０の下方に連結されたスクリューコンベア１８と、該サイクロン１０の上方に連結された分離ガス配管１９と、該配管１９に接続されたガス燃焼炉２０と、を主要構成とする。

前記炭化炉本体２は、横置円筒状をなし、被処理物を炭化処理する空間を形成する内筒４と、該内筒４を被覆するごとく配設され、熱媒が通流する外筒３とを備える。尚、本実施例における炭化炉２は、一例として外熱式ロータリーキルン型の炉を示しているが、外熱式ロータリーキルン型のものに限定されず、内燃式でも、流動床型又はスクリュー型でも良い。
この炭化装置１では、投入ホッパ５より投入された被処理物２１ガスクリューフィーダ６を介して炉本体２内に供給され、被処理物２１は、該炉本体２内を一方向に移送されながら、酸素が欠乏した雰囲気下にて約３００〜６００℃で加熱されて炭化する。このとき、炉本体２内の被処理物は、外筒３内に供給された燃焼ガス２２により加熱される。そして、炭化物は炭化炉出口室７にてスクリューコンベア８に落下し、該スクリューコンベア８にて炭化物貯留部まで搬送される。

一方、炭化処理により発生した熱分解ガスは、炭化炉出口室７の上方から配管９を通ってサイクロン１０に導入される。該サイクロン１０では、遠心力の作用により微粉状の炭化物や煤塵がガスから分離され、サイクロン下方からスクリューコンベア１８を介して炭化物貯留部まで搬送される。該サイクロン１０にて固体分を分離除去された分離ガスは、配管１９を通ってガス燃焼炉２０に送られる。ガス燃焼炉２０では、必要に応じて燃焼用空気、助燃料等が供給され、前記分離ガスを燃焼させて高温の燃焼ガスが生成される。この燃焼ガス２２は、炭化炉本体２の外筒２に供給され、被処理物の加熱に用いられる。

さらに本実施例では、熱分解ガス中に含まれるタールや煤塵等が固化してサイクロンや配管が閉塞することを防止するとともに、これらに付着したタールや炭化物がリーク空気により発火することを防止する構成として、以下の構成を備えている。
前記サイクロン１０の周壁外側にヒータ３５が設置され、サイクロン内部を加熱保温するようになっている。また、サイクロン１０とガス燃焼炉２０を接続する配管１９にもヒータ３６が設置され、配管内部を加熱保温するようになっている。

ヒータ３５は、サイクロン１０の排ガス出口側温度を計測する温度計３３を設け、該温度計３３にて計測されるガス温度が所定の温度となるように制御される。また、ヒータ３６は、ガス燃焼炉直前のガス温度を計測する温度計３４を設け、該温度計３３にて計測されるガス温度が所定の温度となるように制御される。このとき、温度計３３、３４にて計測されるガス温度が４５０〜５５０℃となるようにヒータ３５、３６を制御することが好ましい。また、炭化炉本体２とサイクロン１０の間の配管９にも温度計３０を設置することが好ましく、ここで計測された温度も各種制御の指針とするとよい。

本実施例では、サイクロン１０を設置することで、ガス燃焼炉２０のクリンカ付着低減ならびに炭化物の効果的な回収を行うことが可能となる。しかし、サイクロン２０の設置により熱分解ガスが冷えやすくなるため、上記したようにサイクロン２０と配管１９にヒータ３５、３６を設置することで、熱分解ガス中のタール分の析出を防ぎ、閉塞を防止することができる。

ここで、図２を参照してサイクロンの具体的構成につき説明する。前記サイクロン１０は、上面が覆われている円筒部１１と、該円筒部１１の下部に接続される逆円錐状のコーン部１２と、該コーン部１２の下部先端に設置されたダストポット１４と、該ダストポット１４と配管を介して接続される横置状のスクリューコンベア１８とから構成される。ダストポット出口では炭化物の閉塞の恐れがあることから出口口径を大きくするとともに、ダストポットの下部勾配を６０°以上とすることが好ましい。

このサイクロン１０には、断面形状が他より狭まった複数の狭域部が存在する。例えば、コーン部１３とダストポット１４の接合部１３、ダストポット１４と配管の接合部、スクリューコンベア１８、サイクロン上部のガス出口１７などである。これらの狭域部は、タールが付着しやすく、且つ空気がリークしやすいため発火する危険性が高く、サイクロンが焼損する可能性がある。
従って、本実施例ではこれらの狭域部に、不活性ガス若しくは水蒸気からなるパージガスを供給するパージガス供給装置２５を設置し、発火を防止している。また、このパージガスは冷却効果も有する。
ここでパージガスとして不活性ガスを用いる場合、Ｎ_２ガスが好適に用いられる。また、この不活性ガスは常温としても、加熱して高温ガスとしてもよいが、常温ガスである場合は発火防止効果に加えて冷却効果が高まり好ましい。パージガスとして水蒸気を用いる場合は、システム内から回収された水蒸気が好適に用いられ、例えば１６０℃、１０ａｔａの水蒸気とする。

また、このパージガスは、炭化炉出口室７の下方に設置されたスクリューコンベア８にも供給することが好ましい。
さらに、サイクロン１０のガス出口に設置した温度計３３により計測した温度に基づき、パージガスの供給量を制御する構成とする。即ち、温度計３３により急に温度上昇を検知したら、空気のリークによりサイクロン内部で発火が起こったものと判断し、パージガスを供給する。

また、本実施例では、前記狭域部に閉塞解除手段を備える。閉塞解除手段としては、エアノッカ３７や閉塞解除座３８が適用できる。エアノッカ３７は、圧縮空気を一気に排出することで機器に振動を加える構成を有し、周知の装置が用いられる。閉塞解除座３８は、サイクロン１０及び炭化炉出口室７下部に開閉自在な座を設け、該座から突き棒３９を挿入し、該突き棒３９によりクリンカに直接衝撃を与えて該クリンカを剥離し除去するものである。
この閉塞解除座３８をはじめとして、各部に設置される座のうち、頻繁に開閉する可能性の高い座は、閉め忘れ防止のためバネ兆番蓋付きソケットなどを採用することが好ましい。これにより、座を閉め忘れた際にも自動的に蓋が閉じ、空気のリークを防止することができる。

また、サイクロン１０の下方のスクリューコンベア１８に温度計３２を設置し、サイクロン１０から落下する炭化物の温度を計測し、該計測した温度に基づいてサイクロン１０の閉塞を検知する構成とする。サイクロン１０が閉塞した際には、高温の炭化物が供給されなくなるため、温度計３２にて計測される温度が低下する。そこで、温度計３２にてコンベア温度を計測し、温度低下が起こったらサイクロンが閉塞したものと判断する。
同様に、炭化炉出口室７の下方のスクリューコンベア８にも温度計３１を設置し、該温度計３１にて閉塞検知を行うようにする。
これらの温度計３１、３２にて閉塞が検知されたら、上記したように閉塞解除手段によりクリンカを除去して閉塞を取り除くようにする。

さらに、炭化炉出口室７は、空気のリークによる燃焼などの温度異常上昇により特に変形しやすい構造のため、耐火材のライニング構造とする。炭化炉出口室７での熱分解ガス温度は通常５５０℃以下のため、ＳＵＳ材で施工可能であるが、万が一空気がリークした場合熱分解ガスが燃焼し高温となることから焼損や変形などの恐れがある。そのため、本実施例のように炭化炉出口室７内部を耐火材のライニング構造とするとすることにより、焼損や変形等の不具合を回避できる。

本発明は、サイクロンや配管が閉塞することなく、且つリーク空気による付着タールや炭化物の発火を回避することができ、安全な連続運転が可能であるため、廃棄物を炭化処理する炭化装置などの各種炭化装置に好適に適用可能である。

本発明の実施例に係るサイクロンを備えた炭化装置の構成図である。 図１に示したサイクロンの拡大図である。 従来の炭化装置の構成図である。

符号の説明

１ 炭化装置
２ 炭化炉本体
７ 炭化炉出口室
８、１８ スクリューコンベア
１０ サイクロン型固気分離器（サイクロン）
２０ ガス燃焼炉
２５ パージガス供給装置
３５、３６ ヒータ
３７ エアノッカ
３８ 閉塞解除座
３０〜３４ 温度計

Claims (5)

1. 炭化炉の熱分解ガス出口に接続されるガス流路上に配設されたサイクロン型固気分離器において、
   前記サイクロン型固気分離器を外側から保温加熱する加熱器を備えるとともに、該固気分離器にて断面形状が狭まった狭域部に、不活性ガス若しくはスチームからなるパージガスを供給するパージガス供給装置を備えたことを特徴とするサイクロン型固気分離器。
2. 前記サイクロン型固気分離器のガス出口温度を計測する温度計を設置し、前記パージガス供給装置にて、前記計測した温度に基づいて前記パージガスの供給量を制御することを特徴とする請求項１記載のサイクロン型固気分離器。
3. 前記サイクロン型固気分離器の狭域部に、付着したクリンカを物理的に除去する閉塞解除去手段を設けたことを特徴とする請求項１若しくは２記載のサイクロン型固気分離器。
4. 前記サイクロン型固気分離器は、該固気分離器の下方に配設された炭化物搬送コンベアを有しており、前記炭化物搬送コンベアに温度計を設置し、該温度計にて計測した温度に基づいて前記固気分離器の閉塞の有無を検知することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のサイクロン型固気分離器。
5. 請求項１乃至請求項４記載のサイクロン型固気分離器を備えた炭化装置であって、
   被処理物を炭化処理する炭化炉本体と、該炭化炉本体の一端側に設けられ、熱分解ガス出口及び炭化物出口を有する炭化炉出口室とを備え、該熱分解ガス出口と前記サイクロン型固気分離器とが配管を介して接続された構成を有し、
   前記炭化炉出口室の内壁を耐火構造としたことを特徴とする固気分離器を備えた炭化装置。

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