JP2009196850A - Stabilizing apparatus and stabilizing method of carbonized material - Google Patents

Stabilizing apparatus and stabilizing method of carbonized material Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stabilizing apparatus and a stabilizing method of a carbonized material by which the carbonized material is formed into a stabilized material for a short time. <P>SOLUTION: The carbonized material T produced in a carbonization apparatus 1 is stabilized by oxidizing to extinguish spontaneously igniting nature and has an apparatus body 51 constituting a closed space where the carbonized material T is charged, a heating means 56 for heating the carbonized material while keeping the inside of the apparatus body 51 at a prescribed temperature and a stirring means 52 for stirring the carbonized material T in the apparatus body 51. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、自己発熱性を有する炭化物を安全に輸送や貯蔵できるように安定した物質にする炭化物の安定化処理装置及び安定化処理方法に関し、特に炭化物を攪拌させることによって自己発熱性を抑えて安定した物質にするものに関する。   The present invention relates to a carbide stabilization treatment apparatus and a stabilization treatment method for making a carbide having self-heating property stable so that it can be safely transported and stored, and particularly to suppress the self-heating property by stirring the carbide. It relates to what makes a stable substance.

畜舎から排出される蓄糞尿などの有機性廃棄物については、有効利用を図るため炭化物にすることが考えられている。しかし、有機性廃棄物から生成した炭化物は、貯蔵しておく間にそれ自身が発熱して燃えだしてしまう問題があった。これは、炭化物が自己発熱性を有し、貯蔵中に発熱して温度上昇し、その温度が一定温度を超えることによって発火してしまうものと考えられている。従って、炭化物の取扱には、この発火による燃焼を抑えることが必要であった。   Organic waste such as stored manure discharged from a barn is considered to be carbonized for effective use. However, there is a problem that the carbide generated from the organic waste itself generates heat and burns while being stored. This is considered that carbide has a self-heating property, generates heat during storage, rises in temperature, and ignites when the temperature exceeds a certain temperature. Therefore, it was necessary to suppress combustion due to this ignition in handling the carbide.

そこで、特開2004−267950号公報には、炭化物を低温酸化雰囲気で酸化処理することが有効である点について記載がある。すなわち、炭化物は、炭化度合いの低いものが、酸化反応に対して活性の高い活性基を多く含有し、200℃以下の低温でも自己発熱してしまう。しかし、炭化物の自己発熱は燃焼反応とは別の反応であって、活性基の空気酸化反応によるものであると考えられ、低温では次第に反応が収束して活性点(活性基)が次第に消失して最終的に安定する。そのため、予め低温で酸化反応を済ませておけば、その後に炭化物が自己発熱するのを抑制でき、発火による燃焼を予防できるというものである。
特開2004−267950号公報
Therefore, JP 2004-267950 A describes that it is effective to oxidize carbides in a low-temperature oxidizing atmosphere. That is, a carbide having a low degree of carbonization contains many active groups that are highly active with respect to an oxidation reaction, and self-heats even at a low temperature of 200 ° C. or lower. However, it is thought that the self-heating of carbide is a reaction different from the combustion reaction and is due to the air oxidation reaction of the active group. At low temperatures, the reaction gradually converges and the active site (active group) gradually disappears. And finally stabilize. Therefore, if the oxidation reaction is completed at a low temperature in advance, it is possible to suppress the subsequent self-heating of the carbide and prevent combustion due to ignition.
JP 2004-267950 A

ところで、炭化物の扱いについては、危険物輸送に関する国連勧告に基づく自己発熱性物質試験が存在する。具体的には、図8に示すように恒温槽によるバスケット試験(WBT試験)が行われる。100mm角の立方体形状であって、ステンレスで形成したメッシュカゴ101内に粉体の炭化物を入れ、このサンプル102を140℃に温度を保った恒温槽103の中で加熱する。サンプル102の温度は熱電対105によって計測され、熱電対105からデータロガ106が温度を算出して表示される。   By the way, there is a self-heating substance test based on the UN Recommendation on the Transport of Dangerous Goods regarding the handling of carbides. Specifically, as shown in FIG. 8, a basket test (WBT test) using a thermostatic bath is performed. A powdered carbide is put into a mesh basket 101 made of stainless steel having a cube shape of 100 mm square, and the sample 102 is heated in a thermostatic chamber 103 maintained at 140 ° C. The temperature of the sample 102 is measured by the thermocouple 105, and the data logger 106 calculates the temperature from the thermocouple 105 and displays it.

このWBT試験では、140℃の加熱で炭化物が40℃以上昇温した場合には自己発熱性を有するものと判断される。一方で燃焼に至らない炭化物は、ある値まで昇温した後、温度が下がって140℃の槽内雰囲気の温度に漸近していくことが試験結果として得られている。従って、このバスケット試験から、ある程度の温度で加熱することにより、自己発熱性を有する炭化物が安定し、安全に輸送や貯蔵することが可能であることは確認されてはいる。   In this WBT test, when the carbide is heated to 40 ° C. or more by heating at 140 ° C., it is determined to have self-heating properties. On the other hand, it has been obtained as a test result that carbide that does not cause combustion rises to a certain value and then gradually decreases to the temperature of the 140 ° C. atmosphere in the tank. Therefore, it has been confirmed from this basket test that by heating at a certain temperature, the self-heating carbide is stable and can be safely transported and stored.

しかし、予め低温で酸化反応を済ませることが有効なことであることは分かるが、具体的にどのように加熱すればよいか明らかでなかった。また、工業的に実現可能なものとするためには、反応時間を短くして、炭化物の安定化処理を大量に行うことができるようにすることが求められる。   However, although it can be seen that it is effective to complete the oxidation reaction at a low temperature in advance, it was not clear how to heat specifically. Moreover, in order to make it industrially realizable, it is required to shorten the reaction time so that a large amount of carbide stabilization treatment can be performed.

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、炭化物を短い時間で安定した物質にする炭化物の安定化処理装置及び安定化処理方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a carbide stabilization treatment apparatus and a stabilization treatment method for making a carbide a stable substance in a short time in order to solve such a problem.

本発明に係る炭化物の安定化処理装置は、炭化装置によって生成された炭化物を酸化処理することにより自然発火性を失わせて安定化させるものであって、前記炭化物が投入される閉じた空間を構成する装置本体と、前記装置本体内を所定温度に保って前記炭化物を加熱する加熱手段と、前記炭化物を前記装置本体内で攪拌させるための攪拌手段とを有するものであることを特徴とする。
また、本発明に係る炭化物の安定化処理装置は、前記装置本体が筒状のトラフであり、前記攪拌手段が前記トラフ内に挿入されたスクリューであって、回転するスクリューによって前記炭化物が攪拌され、前記トラフ内を移動するようにしたものであることが好ましい。
The carbide stabilization treatment apparatus according to the present invention stabilizes the carbide generated by the carbonization apparatus by oxidization treatment by losing pyrophoricity, and the closed space into which the carbide is charged is formed. The apparatus main body comprises: a heating means for heating the carbide while maintaining the inside of the apparatus main body at a predetermined temperature; and a stirring means for stirring the carbide in the apparatus main body. .
In the carbide stabilization apparatus according to the present invention, the apparatus body is a cylindrical trough, and the stirring means is a screw inserted into the trough, and the carbide is stirred by a rotating screw. It is preferable to move in the trough.

また、本発明に係る炭化物の安定化処理装置は、前記加熱手段が前記炭化装置から排出される炭化排ガスを冷却するためのエアであって、そのエアを炭化排ガスとの熱交換によって所定温度にまで加熱した加熱エアとして前記装置本体内へ供給するようにした熱交換器であることが好ましい。
また、本発明に係る炭化物の安定化処理装置は、前記装置本体から排出された加熱エアの温度を計測する温度センサと、前記熱交換器に炭化排ガスを供給するガス配管に設けられたバルブと、前記温度センサの検出信号に基づいて前記バルブの開度を調整するコントローラとを有するものであることが好ましい。
Further, the carbide stabilization apparatus according to the present invention is an air for cooling the carbonized exhaust gas discharged from the carbonizer by the heating means, and the air is heated to a predetermined temperature by heat exchange with the carbonized exhaust gas. The heat exchanger is preferably supplied as heated air heated up to the inside of the apparatus main body.
Further, the carbide stabilization treatment apparatus according to the present invention includes a temperature sensor that measures the temperature of the heated air discharged from the apparatus main body, and a valve provided in a gas pipe that supplies carbonized exhaust gas to the heat exchanger. And a controller that adjusts the opening of the valve based on a detection signal of the temperature sensor.

一方、本発明に係る炭化物の安定化処理方法は、炭化装置によって生成された炭化物を酸化処理することにより自然発火性を失わせて安定化させる方法であって、前記炭化物が投入された空間内を所定温度に保ち、その空間内の炭化物を当該所定温度で加熱しながら所定時間攪拌することを特徴とする。   On the other hand, the method for stabilizing a carbide according to the present invention is a method of stabilizing by losing pyrophoricity by oxidizing the carbide generated by the carbonization apparatus, in the space where the carbide is introduced. Is maintained at a predetermined temperature, and the carbide in the space is stirred for a predetermined time while being heated at the predetermined temperature.

よって、本発明によれば、炭化物が投入された空間内を所定温度に保ち、その空間内の炭化物を当該所定温度で加熱しながら攪拌することにより、炭化物を短い時間で蓄熱・発熱による過大な温度上昇を阻止した条件で安定した物質にすることが可能になる。しかも、筒状のトラフ内を加熱して、そのトラフ内に挿入されたスクリューによって攪拌しながら炭化物を移動することにより、大量処理が可能となる。また、炭化装置から出る炭化排ガスの熱エネルギを利用して炭化物を加熱するため、エネルギ効率が良い。   Therefore, according to the present invention, the carbide in the space is kept at a predetermined temperature, and the carbide in the space is stirred while being heated at the predetermined temperature, so that the carbide is excessively stored due to heat storage and heat generation in a short time. It becomes possible to make the material stable under the condition of preventing the temperature rise. Moreover, a large amount of processing is possible by heating the inside of the cylindrical trough and moving the carbide while stirring with a screw inserted into the trough. Moreover, since the carbide is heated using the thermal energy of the carbonized exhaust gas emitted from the carbonizer, energy efficiency is good.

次に、本発明に係る炭化物の安定化処理装置及び安定化処理方法について、その一実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。
炭化物は、鶏舎などから排出される蓄糞尿を乾燥後、それらを炭化装置で炭化することによって生成される。そうして得られた炭化物は、長時間の保存が可能になり、肥料の他、融雪剤や土壌改良材に用いることが可能になる。そこで先ず、炭化物を生成する炭化装置について説明する。図1は、多段スクリュー式の炭化装置を示した概念図である。
Next, an embodiment of a carbide stabilization apparatus and a stabilization process according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
Carbide is produced by drying stored manure discharged from a poultry house or the like and then carbonizing them with a carbonization device. The carbide thus obtained can be stored for a long period of time, and can be used as a snow melting agent and a soil conditioner in addition to fertilizer. First, a carbonization apparatus that generates carbide will be described. FIG. 1 is a conceptual diagram showing a multistage screw type carbonization apparatus.

本実施形態の炭化装置1は、ホッパ4に投入した被炭化物を、炭化炉2内で加熱した複数のスクリューコンベア11〜14を通すことにより、加熱及び熱分解して炭化物にするようにしたものである。上下方向に並んだスクリューコンベア11〜14は、筒状のトラフ21が炭化炉2の向かい合う壁面に架設され、そのトラフ21内にスクリュー22が挿入されている。そのスクリューコンベア11〜14は、回転するスクリュー22によって被炭化物を軸方向に搬送する搬送手段として構成されたものである。   The carbonization apparatus 1 of the present embodiment is such that the carbide to be carbonized introduced into the hopper 4 is heated and pyrolyzed into carbide by passing through a plurality of screw conveyors 11 to 14 heated in the carbonization furnace 2. It is. In the screw conveyors 11 to 14 arranged in the vertical direction, a cylindrical trough 21 is installed on a wall surface facing the carbonization furnace 2, and a screw 22 is inserted into the trough 21. The screw conveyors 11 to 14 are configured as conveying means for conveying the object to be carbonized in the axial direction by the rotating screw 22.

スクリュー22は、その回転軸に所定ピッチで螺旋状に形成された螺旋羽を有し、軸受けを介して軸支され、不図示の駆動モータによって回転が与えられるように構成されている。従って、スクリュー22の回転速度、すなわちトラフ21内を移動する被炭化物の搬送速度は、不図示の駆動モータの駆動制御によって調整できるようになっている。スクリューコンベア11〜14のトラフ21は、上下に並んだもの同士がシュート部5によって連結され、上から下に搬送方向が交互に切り換わるようになっている。   The screw 22 has a spiral blade formed in a spiral shape at a predetermined pitch on the rotation shaft thereof, is supported by a bearing through a bearing, and is configured to be rotated by a drive motor (not shown). Therefore, the rotational speed of the screw 22, that is, the conveyance speed of the carbide to be moved in the trough 21, can be adjusted by drive control of a drive motor (not shown). The troughs 21 of the screw conveyors 11 to 14 are connected one above the other by the chute unit 5 so that the conveying direction is alternately switched from top to bottom.

また、炭化装置1には、スクリューコンベア11〜14からなる搬送部に、下方から熱気(熱風)を送る加熱部が構成されている。加熱部は、炭化炉2の下部に加熱室7が設けられ、そこへ火炎を噴射するバーナー8によって構成されている。これにより、バーナー8から噴射した火炎による熱が加熱室7内から炭化炉2の炭化室9内へと送られ、最下段のスクリューコンベア14を直接加熱しつつ、他のスクリューコンベア11〜13も昇温するようになっている。一方、炭化炉2の上部には、炭化室9内で燃焼しなかった乾留ガスを燃焼及び加熱し、その臭気分を熱分解する再燃焼炉3が設けられている。   Moreover, the carbonization apparatus 1 is configured with a heating unit that sends hot air (hot air) from below to a conveyance unit including the screw conveyors 11 to 14. The heating unit is configured by a burner 8 in which a heating chamber 7 is provided in the lower part of the carbonization furnace 2 and a flame is injected there. Thereby, the heat by the flame injected from the burner 8 is sent from the inside of the heating chamber 7 to the inside of the carbonizing chamber 9 of the carbonizing furnace 2, and the other screw conveyors 11 to 13 are also heated while directly heating the lowermost screw conveyor 14. The temperature rises. On the other hand, at the upper part of the carbonization furnace 2, there is provided a recombustion furnace 3 for combusting and heating dry distillation gas that has not been combusted in the carbonization chamber 9, and pyrolyzing the odor.

炭化装置1では、スクリューコンベア11〜14のスクリュー22が回転することによって被炭化物が搬送され、加熱されたトラフ21内を移動する間に被炭化物が炭化する。その際、被炭化物から可燃性の乾留ガスが発生する。そのため、本実施形態ではその乾留ガスの火炎によって上段に位置するスクリューコンベア11〜13を加熱するよう構成されている。すなわち、スクリューコンベア11〜14は、トラフ21の上面に突き出してガス吹出口23が形成され、内部で発生した乾留ガスが上方に向けて吹き出して火炎が生じるように構成されている。   In the carbonization apparatus 1, the object to be carbonized is conveyed by rotating the screw 22 of the screw conveyors 11 to 14, and the object to be carbonized is carbonized while moving in the heated trough 21. At that time, combustible dry distillation gas is generated from the carbide. Therefore, in this embodiment, it is comprised so that the screw conveyors 11-13 located in an upper stage may be heated with the flame of the dry distillation gas. That is, the screw conveyors 11 to 14 are configured so as to protrude from the upper surface of the trough 21 to form a gas outlet 23, and dry distillation gas generated inside blows upward to generate a flame.

そこで被炭化物は、先ず不図示の乾燥機に入れられてある程度の水分が除去され、その後、炭化装置1へと供給される。炭化装置1では、ホッパ4から投入された被炭化物が、上下に並んだスクリューコンベア11〜14を上から順に降りるように搬送されていく。炭化炉2内では、バーナー8の火炎による加熱の他、炭化する過程で被炭化物から発生する乾留ガスがガス吹出口23から吹き出し、炭化炉2内の加熱温度によって火炎となり、被炭化物を徐々に炭化させていく。そして、こうしたスクリューコンベア11〜14を通ることによって炭化物Tが生成され次工程へ送られる。   Therefore, the carbonized material is first put in a drier (not shown) to remove a certain amount of moisture, and then supplied to the carbonizing apparatus 1. In the carbonization apparatus 1, the to-be-carburized materials thrown in from the hopper 4 are conveyed so that the screw conveyors 11-14 lined up and down may descend in order from the top. In the carbonization furnace 2, in addition to heating by the flame of the burner 8, dry distillation gas generated from the carbonized material in the process of carbonization blows out from the gas outlet 23, becomes flame by the heating temperature in the carbonization furnace 2, and gradually gradually converts the carbonized material into the carbonized furnace 2. Carbonize. And the carbide | carbonized_material T is produced | generated by passing through such screw conveyors 11-14, and is sent to the following process.

この炭化物Tは前述したように自己発熱性を有しているため、そのまま堆積したり袋詰めなどして保管した場合には、蓄熱・発熱により温度上昇を起こして発火してしまうおそれがある。炭化物(有機性廃棄物の熱分解残渣)は、灰分が多く含まれると共に官能基が残っているため、酸化反応によって自然昇温し、積み上げて放置すると蓄熱してやがて発火してしまう。こうした昇温は酸化によるが、炭化装置内では酸素濃度が低下しているので完了しない。しかし、炭化物は移動時及び袋詰め時に空気と接触する機会があるため、長大な時間の経過の後に発火に至ることがある。また、発熱後の蓄熱量が大きいため、堆積厚さが増すほど発火しやすい。   Since the carbide T has a self-heating property as described above, when it is deposited as it is or stored in a bag or the like, there is a possibility that the temperature rises due to heat accumulation or heat generation and may ignite. Carbide (pyrolysis residue of organic waste) contains a large amount of ash and functional groups, so that the temperature rises spontaneously by an oxidation reaction, and when it is stacked and left, it accumulates heat and eventually ignites. Such a temperature increase is due to oxidation, but is not completed because the oxygen concentration is reduced in the carbonization apparatus. However, since the carbide has an opportunity to come into contact with air during movement and bagging, ignition may occur after a long time. In addition, since the amount of stored heat after heat generation is large, it tends to ignite as the deposition thickness increases.

そこで、本実施形態では、炭化装置1によって生成された炭化物を安全に輸送などできるように安定した物質にするための安定化処理が次工程で行われる。それには、大気下において発火しない程度に酸化反応させ、一度昇温履歴を与えることによって安定化させることが出来ることに着目して構成した装置及び方法によって実行されるものである。更にそれは安定化処理を短時間に行うことを可能にしたものである。具体的には、炭化物を所定の時間および温度で加熱・攪拌することによって残存官能基を酸化処理するようにしたものである。   Therefore, in the present embodiment, a stabilization process is performed in the next step in order to make the carbide generated by the carbonization apparatus 1 a stable substance so that it can be safely transported. This is performed by an apparatus and a method that are configured by paying attention to the fact that they can be stabilized by causing an oxidation reaction to the extent that they do not ignite in the atmosphere and once giving a temperature rise history. Furthermore, it makes it possible to perform the stabilization process in a short time. Specifically, the remaining functional group is oxidized by heating and stirring the carbide at a predetermined time and temperature.

ここで図3は、堆積した炭化物を高温で攪拌することによる安定化処理の方法を示した概念図である。この方法では、ステンレスで形成された容器31内に炭化物Tを堆積させるように入れ、これが内部空間を所定温度に保つ恒温槽32内に設置される。恒温槽32は、空気循環式であり、安定化処理によって炭化物Tから発生する熱を放熱し、槽内の温度を一定に保つようにしたものである。また、炭化物Tの入れられた容器31内にはアンカー型の攪拌翼33があり、その攪拌翼33には、連結されたロッド34を介して恒温槽32の外部に設置されたモータ35によって回転が与えられるようになっている。   Here, FIG. 3 is a conceptual diagram showing a stabilization treatment method by stirring the deposited carbide at a high temperature. In this method, the carbide T is put in a container 31 made of stainless steel so as to be deposited, and this is placed in a thermostatic chamber 32 that keeps the internal space at a predetermined temperature. The thermostatic bath 32 is an air circulation type, and dissipates heat generated from the carbide T by the stabilization treatment so that the temperature in the bath is kept constant. Further, an anchor type stirring blade 33 is provided in the container 31 in which the carbide T is put, and the stirring blade 33 is rotated by a motor 35 installed outside the thermostat 32 through a connected rod 34. Is to be given.

今回の実験では、容器31の大きさが直径85mmで高さ150mmのものに対し、充填した炭化物Tの堆積厚さを70mmにし、恒温槽32内の処理温度と処理時間とを変化させて行った。そして、処理後の炭化物について図8に示すWBT試験を行って発火の有無を判定した。図4は、こうした実験結果を表に示したものであり、図示するように処理温度と処理時間とが210℃で10分の場合(実験1)、250℃で4分の場合(実験2)そして250℃で5分の場合(実験3)である。   In this experiment, for the container 31 having a diameter of 85 mm and a height of 150 mm, the deposition thickness of the filled carbide T is set to 70 mm, and the processing temperature and processing time in the thermostat 32 are changed. It was. Then, the treated carbide was subjected to the WBT test shown in FIG. 8 to determine the presence or absence of ignition. FIG. 4 is a table showing the results of such an experiment. As shown in the figure, when the treatment temperature and the treatment time are 210 ° C. for 10 minutes (experiment 1), 250 ° C. for 4 minutes (experiment 2). And it is a case (experiment 3) at 250 degreeC for 5 minutes.

こうした各条件で行った処理後の炭化物についてWBT試験の結果は、図5乃至図7に示すようになった。図5が実験1、図6が実験2、そして図7が実験3の結果を示したものであり、時間経過における炭化物の温度変化をグラフにしている。それぞれ容器31内に体積した炭化物についての中心、表面、そして槽内の温度変化を示している。   The results of the WBT test on the carbides treated under these conditions are as shown in FIGS. FIG. 5 shows the results of experiment 1, FIG. 6 shows the results of experiment 2, and FIG. 7 shows the results of experiment 3. The graph shows the temperature change of carbides over time. The temperature change in the center, the surface, and the tank is shown for each of the carbides volumed in the container 31.

先ず、実験2では、槽内温度を250℃にして炭化物Tを加熱し、その状態で攪拌翼33を回転させることによって容器31内の炭化物Tを4分間だけ攪拌させた。当該処理の後、その炭化物Tが温度を下げた状態で、図8に示すWBT試験を実行した。この場合、槽内温度を140℃に上昇させると、図6に示すように当初は30℃程度であった炭化物Tが加熱され、先ず表面が槽内の温度に倣って徐々に上昇し、遅れるようにして中心部分が緩やかに温度上昇した。そして、槽内温度が140℃に保たれると、炭化物Tの表面温度も140℃で安定したが、中心部分は加熱開始から約1時間30分が経過した頃に槽内温度を超えて発熱し、その後、約3時間30分が経過した頃には急激な温度上昇を生じ、発火して燃焼するに至った。従って、実験2の条件では炭化物Tは安定化しなかった。   First, in Experiment 2, the carbide T was heated at a bath temperature of 250 ° C., and the stirring blade 33 was rotated in this state to stir the carbide T in the container 31 for 4 minutes. After the treatment, the WBT test shown in FIG. 8 was performed in a state where the temperature of the carbide T was lowered. In this case, when the temperature in the tank is raised to 140 ° C., the carbide T, which was initially about 30 ° C., is heated as shown in FIG. 6, and the surface first gradually rises and delays following the temperature in the tank. In this way, the temperature of the central part gradually increased. And when the temperature in the tank was kept at 140 ° C., the surface temperature of the carbide T was stabilized at 140 ° C., but the central part generated heat exceeding the temperature in the tank at about 1 hour 30 minutes after the start of heating. After that, when about 3 hours and 30 minutes passed, a rapid temperature increase occurred, and it ignited and burned. Therefore, the carbide T was not stabilized under the conditions of Experiment 2.

次に、実験1では、槽内温度を210℃にして炭化物Tを加熱し、その状態で攪拌翼33を回転させることによって容器31内の炭化物Tを10分間かけて攪拌させた。そして、炭化物Tの温度を下げた状態で、図8に示すWBT試験を実行した。この場合は、槽内温度を140℃に上昇させると、図5に示すように当初は30℃程度であった炭化物Tが加熱され、先ず表面が槽内の温度に倣って上昇し、遅れるようにして中心部分が緩やかに温度上昇した。そして、炭化物Tの表面温度は槽内温度に倣って140℃で安定する一方、中心部分は加熱開始から約4時間が経過した頃に槽内温度を超えて発熱し始めた。しかし、その中心温度は、165℃程度にまで昇温したものの、その後は徐々に温度を下げて槽内温度に漸近して発熱が収まった。従って、実験1の条件で炭化物Tは安定化した。   Next, in Experiment 1, the carbide T was heated to 210 ° C., and the stirring blade 33 was rotated in this state to stir the carbide T in the container 31 for 10 minutes. And the WBT test shown in FIG. 8 was performed in the state which lowered the temperature of the carbide T. In this case, when the temperature in the tank is raised to 140 ° C., the carbide T, which was initially about 30 ° C. as shown in FIG. 5, is heated, and the surface first rises following the temperature in the tank, and is delayed. As a result, the temperature of the central part rose gradually. The surface temperature of the carbide T was stabilized at 140 ° C. following the temperature in the tank, while the central portion started to generate heat exceeding the temperature in the tank when about 4 hours had elapsed from the start of heating. However, although the center temperature was raised to about 165 ° C., thereafter, the temperature was gradually lowered to gradually approach the tank temperature, and heat generation stopped. Therefore, the carbide T was stabilized under the conditions of Experiment 1.

また、実験3では、槽内温度を250℃にして炭化物Tを加熱し、その状態で攪拌翼33を回転させることによって容器31内の炭化物Tを5分間だけ攪拌させた。そして、炭化物Tが温度を下げた状態で、図8に示すWBT試験を実行した。この場合は、槽内温度を140℃に上昇させると、図7に示すように当初は30℃程度であった炭化物Tが加熱され、先ず表面が槽内の温度に倣って上昇し、遅れるようにして中心部分が緩やかに温度上昇した。そして、炭化物Tは槽内温度に倣って上昇し、表面温度はほぼ140℃で安定する一方、中心部分は、加熱開始から約3時間が経過した頃に槽内温度を超えて発熱し始めた。しかし、この場合も中心温度は、165℃程度にまで昇温したものの、その後は徐々に温度を下げて槽内温度に漸近して発熱が収まった。従って、実験3の条件でも炭化物Tは安定化した。   Further, in Experiment 3, the carbide T was heated to 250 ° C. and the stirring blade 33 was rotated in this state, whereby the carbide T in the container 31 was stirred for 5 minutes. And the WBT test shown in FIG. 8 was performed in the state in which the carbide T lowered in temperature. In this case, when the temperature in the tank is increased to 140 ° C., the carbide T that was initially about 30 ° C. is heated as shown in FIG. 7, and the surface first rises following the temperature in the tank and is delayed. As a result, the temperature of the central part rose gradually. Then, the carbide T rises following the temperature in the tank, and the surface temperature stabilizes at about 140 ° C., while the central portion starts to generate heat exceeding the temperature in the tank when about 3 hours have elapsed from the start of heating. . However, in this case as well, although the center temperature was raised to about 165 ° C., thereafter, the temperature was gradually lowered to gradually approach the bath temperature, and heat generation was stopped. Therefore, the carbide T was stabilized even under the conditions of Experiment 3.

以上の結果から、加熱攪拌操作により炭化物内の残存官能基が酸化処理され、堆積した炭化物を一度に安定化処理することが可能であることが分かった。そして、攪拌を利用した安定化処理には槽内の処理温度と処理時間について条件をコントロールする必要があることも分かった。そこで、本実施形態では、次に図1の炭化装置1で生成された炭化物を安定化処理するための安定化処理装置を提案する。本実施形態の安定化処理装置は、図3に示すバッチ処理の攪拌装置では連続して生成される炭化物を処理が困難になるため連続処理が可能なものを提案する。図2は、そうした安定化処理装置を含む炭化装置1の二次側ラインを示した概念図である。   From the above results, it was found that the remaining functional groups in the carbides were oxidized by the heating and stirring operation, and the deposited carbides could be stabilized at a time. It was also found that the stabilization process using agitation requires controlling the conditions for the processing temperature and processing time in the tank. Therefore, in the present embodiment, a stabilization processing device for stabilizing the carbide generated by the carbonization device 1 of FIG. 1 is proposed next. The stabilization processing apparatus according to the present embodiment proposes a batch processing stirrer shown in FIG. 3 that can continuously process carbides that are continuously generated, because it becomes difficult to process. FIG. 2 is a conceptual diagram showing a secondary side line of the carbonization apparatus 1 including such a stabilization processing apparatus.

図1に示した炭化装置1は、最下段のスクリューコンベア14のシュート部5が冷却装置41に接続されている。炭化炉から出た炭化物Tは400〜500℃と高温であり、外気に触れると燃えてしまうため一定温度にまで冷却する必要があるからである。本実施形態では、この冷却装置41によって炭化物Tを200℃程度にまで冷却する。
冷却装置41は、スクリューコンベアによって構成され、筒状のトラフ42内に回転可能なスクリュー43が挿入され、その回転するスクリュー43によって炭化物Tが軸方向に移動する搬送手段として構成されている。そして、そのトラフ42が冷却水Wの流れる冷却槽44内に設置されている。従って、この冷却装置41は、トラフ42内を移動する炭化物Tを冷却水Wとの熱交換によって冷やすようにしたものである。
In the carbonization apparatus 1 shown in FIG. 1, the chute portion 5 of the lowermost screw conveyor 14 is connected to a cooling device 41. This is because the carbide T emitted from the carbonization furnace is as high as 400 to 500 ° C. and burns when it is exposed to the outside air, so it is necessary to cool it to a certain temperature. In the present embodiment, the carbide T is cooled to about 200 ° C. by the cooling device 41.
The cooling device 41 is configured by a screw conveyor, and is configured as a conveying means in which a rotatable screw 43 is inserted into a cylindrical trough 42 and the carbide T moves in the axial direction by the rotating screw 43. And the trough 42 is installed in the cooling tank 44 through which the cooling water W flows. Therefore, the cooling device 41 is configured to cool the carbide T moving in the trough 42 by heat exchange with the cooling water W.

次に、こうした冷却装置41は、ロータリーフィーダ45を設けたシュート46によって安定化処理装置50と連結されている。この安定化処理装置50もスクリューコンベアによって構成されている。筒状のトラフ51内に回転可能なスクリュー52が挿入され、その回転するスクリュー52によって炭化物Tを攪拌しながら送る攪拌搬送機として構成されている。この安定化処理装置50は、トラフ51内に加熱エアを送り込むことにより、内部の炭化物Tを加熱するよう構成されている。そのため、トラフ51の端部には加熱エアを送り込むための供給ポート53と、それを排気するための排気ポート54とが形成されている。   Next, such a cooling device 41 is connected to the stabilization processing device 50 by a chute 46 provided with a rotary feeder 45. This stabilization processing device 50 is also constituted by a screw conveyor. A rotatable screw 52 is inserted into a cylindrical trough 51, and is configured as an agitating and conveying machine that feeds the carbide T while stirring the rotating screw 52. The stabilization processing device 50 is configured to heat the carbide T inside by sending heated air into the trough 51. Therefore, a supply port 53 for feeding heated air and an exhaust port 54 for exhausting it are formed at the end of the trough 51.

安定化処理装置50は、図3に示した処理方法と同様に、炭化物Tを所定の処理温度で加熱しながら所定の時間だけ攪拌処理するようにしたものである。その処理温度は、トラフ51内に供給される加熱エアの温度によって調整され、処理時間すなわちトラフ51内を通過する炭化物Tの搬送時間は、不図示の駆動モータによるスクリュー52の回転速度によって調整されるよう構成されている。   The stabilization processing apparatus 50 stirs the carbide T for a predetermined time while heating the carbide T at a predetermined processing temperature, similarly to the processing method shown in FIG. The processing temperature is adjusted by the temperature of the heated air supplied into the trough 51, and the processing time, that is, the transport time of the carbide T passing through the trough 51 is adjusted by the rotational speed of the screw 52 by a drive motor (not shown). It is comprised so that.

本実施形態では、加熱エアには炭化炉2から排出された炭化排ガスを冷却するためのエアAが使用され、それが温められてトラフ51へと供給される。そこで、トラフ51の供給ポート53には熱交換器56が接続され、炭化排ガスGとの熱交換によって200℃〜250℃にまで温められた加熱エアAがトラフ51へと供給されるようになっている。また、熱源である炭化排ガスGを供給するため、熱交換器56にはバルブ61を備えたガス配管59が接続されている。   In this embodiment, air A for cooling the carbonized exhaust gas discharged from the carbonization furnace 2 is used as the heated air, which is heated and supplied to the trough 51. Therefore, a heat exchanger 56 is connected to the supply port 53 of the trough 51, and heated air A heated to 200 ° C. to 250 ° C. by heat exchange with the carbonized exhaust gas G is supplied to the trough 51. ing. A gas pipe 59 having a valve 61 is connected to the heat exchanger 56 in order to supply the carbonized exhaust gas G as a heat source.

一方、トラフ51の排気ポート54には排気管57が接続され、そこにはトラフ51内で炭化物Tを加熱した後のエア温度を計測する温度センサ58が設けられている。そして、この温度センサ58は、バルブ61の開度を調整するコントローラ62に接続されている。従って、本実施形態の安定化処理装置50は、こうした温度センサ58による加熱エアの二次側温度の計測に基づいてバルブ61の開度を調整し、炭化物Tの加熱温度が所定値に保たれるよう構成されている。   On the other hand, an exhaust pipe 57 is connected to the exhaust port 54 of the trough 51, and a temperature sensor 58 for measuring the air temperature after heating the carbide T in the trough 51 is provided there. The temperature sensor 58 is connected to a controller 62 that adjusts the opening degree of the valve 61. Therefore, the stabilization processing apparatus 50 of this embodiment adjusts the opening degree of the valve 61 based on the measurement of the secondary side temperature of the heated air by the temperature sensor 58, and the heating temperature of the carbide T is kept at a predetermined value. It is configured to be.

安定化処理装置50は、シュート63を介して冷却装置65に接続され、安定化処理を終えた炭化物Tが送られるようになっている。この冷却装置65もスクリューコンベアであって、筒状のトラフ66内に回転可能なスクリュー67が挿入され、その回転するスクリュー67によって炭化物Tが軸方向に送られる搬送手段である。そして、トラフ66内には冷却水Mが噴霧されるように構成されており、安定化処理装置50で加熱された炭化物に冷却水を噴霧し、温度を60℃程度にまで下げるようにしている。トラフ66の搬送終端には、シュート68にロータリーフィーダ69が設けられ、そこから炭化製品Tsが回収されるようになっている。   The stabilization processing device 50 is connected to the cooling device 65 via the chute 63 so that the carbide T after the stabilization processing is sent. The cooling device 65 is also a screw conveyor, and is a conveying means in which a rotatable screw 67 is inserted into a cylindrical trough 66 and the carbide T is sent in the axial direction by the rotating screw 67. And it is comprised so that the cooling water M may be sprayed in the trough 66, and cooling water is sprayed on the carbide | carbonized_material heated by the stabilization processing apparatus 50, and it is trying to reduce temperature to about 60 degreeC. . At the conveying end of the trough 66, a chute 68 is provided with a rotary feeder 69 from which the carbonized product Ts is recovered.

冷却装置65は、冷却水が炭化物Tに噴霧されることによって蒸気が発生するため、その蒸気を排気する排気管71が接続され、その排気管71は、安定化処理装置50からの排気管57にバルブ72を介して接続されている。安定化処理装置50や冷却装置65からの排気は炭化物からでた粉粒物を含んでいるため、排気管57が粉粒物を分離するサイクロンセパレータ73が接続されている。サイクロンセパレータ73は、下端部にロータリーフィーダ74があって微粉の炭化製品Tsが回収されるようになっている。また、サイクロンセパレータ73には排風機75が接続され、粉粒物の分離された熱気が炭化装置1の加熱室7へ送り込まれるようになっている。   The cooling device 65 generates steam by spraying the cooling water onto the carbide T, and therefore, an exhaust pipe 71 that exhausts the steam is connected. The exhaust pipe 71 is connected to the exhaust pipe 57 from the stabilization processing device 50. Is connected through a valve 72. Since the exhaust from the stabilization processing device 50 and the cooling device 65 contains powdered particles from the carbide, the exhaust pipe 57 is connected to a cyclone separator 73 that separates the particles. The cyclone separator 73 has a rotary feeder 74 at a lower end portion, and a fine carbonized product Ts is collected. Moreover, the cyclone separator 73 is connected with an exhaust fan 75 so that the hot air from which the particulate matter has been separated is sent into the heating chamber 7 of the carbonization apparatus 1.

次に、こうして構成された炭化装置1の二次側ラインでは、生成された炭化物Tが先ず冷却装置41へと送られる。冷却装置41では、炭化物Tがトラフ42内をスクリュー43によって搬送される際、周りを流れる冷却水Wとの熱交換によって冷やされ、400〜500℃あった温度が200℃程度にまで下がる。こうした炭化物Tは、次にロータリーフィーダ45を介して安定化処理装置50へと送られる。   Next, in the secondary line of the carbonization apparatus 1 configured as described above, the generated carbide T is first sent to the cooling apparatus 41. In the cooling device 41, when the carbide T is conveyed through the trough 42 by the screw 43, the carbide T is cooled by heat exchange with the cooling water W flowing around, and the temperature of 400 to 500 ° C. is lowered to about 200 ° C. Such carbide T is then sent to the stabilization device 50 via the rotary feeder 45.

安定化処理装置50では、温度センサ58等によって温度管理された加熱エアAが送り込まれ、トラフ51内が一定の温度に保たれており、その中を炭化物Tがスクリュー52によって攪拌されながら送られていく。こうした加熱攪拌処理に要する時間は加熱温度や炭化物Tの量によって異なるが、例えば10分程度である。そして、炭化物Tは、この安定化処理装置50における一定時間の加熱攪拌操作により残存官能基が酸化処理されて安定した物質になる。   In the stabilization processing device 50, the heated air A whose temperature is controlled by the temperature sensor 58 or the like is sent, the inside of the trough 51 is kept at a constant temperature, and the carbide T is sent while being stirred by the screw 52. To go. The time required for such heating and stirring treatment varies depending on the heating temperature and the amount of carbide T, but is, for example, about 10 minutes. The carbide T becomes a stable substance by oxidizing the remaining functional groups by heating and stirring for a predetermined time in the stabilization processing device 50.

その後、炭化物Tは冷却装置65へと送られ、トラフ66内を回転するスクリュー67によって送られる間に、噴霧された冷却水Mによって60℃程度にまで冷やされ、それが炭化製品Tsとなって回収される。一方、安定化処理後の加熱エアなどはサイクロンセパレータ73によって粉粒物が分離され、その粉粒物も炭化製品Tsとして回収され、熱気は再度炭化装置1の加熱室7へと送り込まれる。   Thereafter, the carbide T is sent to the cooling device 65, and while being sent by the screw 67 rotating in the trough 66, the carbide T is cooled to about 60 ° C. by the sprayed cooling water M, and becomes the carbonized product Ts. Collected. On the other hand, the heated air or the like after the stabilization treatment is separated into powder particles by the cyclone separator 73, the powder particles are also collected as the carbonized product Ts, and the hot air is sent again into the heating chamber 7 of the carbonization apparatus 1.

よって、本実施形態では、安定化処理装置50で炭化物Tを安定化させるため、その後、発火に至るような発熱を抑えることで、炭化物を安全に輸送及び貯蔵できる物質にすることが可能になった。そして、本実施形態では、温度管理などを行った安定化処理装置50内を炭化物Tが短時間で通過することによって安定化させているため、連続して行う運転によって大量処理が可能となった。また、安定化処理装置50では、炭化装置1から出る炭化排ガスの熱エネルギを利用して炭化物Tを加熱するため、エネルギ効率が良い。   Therefore, in this embodiment, since the carbide T is stabilized by the stabilization processing apparatus 50, it becomes possible to make the carbide a material that can be safely transported and stored by suppressing heat generation that leads to ignition thereafter. It was. In this embodiment, since the carbide T is stabilized by passing through the stabilization processing apparatus 50 that has performed temperature management or the like in a short time, a large amount of processing can be performed by continuous operation. . Moreover, in the stabilization processing apparatus 50, since the carbide | carbonized_material T is heated using the thermal energy of the carbonization waste gas which comes out of the carbonization apparatus 1, energy efficiency is good.

ところで、前記実施形態では、炭化物を大気下において発火しない程度に酸化反応させて一度昇温履歴を与えることで安定化させるための一例を示した。特に大量処理するための構成として攪拌操作を加えた構造を採用した。攪拌操作は、図3に示した実験例のように、堆積した炭化物に対し、その中心部に熱が蓄積されないようにするために有効だからである。従って、安定化処理の方法としては、炭化物を攪拌する他にも、堆積した炭化物に振動を与えてある程度流動させることにより、蓄熱させないようにする方法も有効である。また、堆積した場合に中心部に熱が蓄積されるため、堆積しないで処理する方法も考えられる。すなわち、熱風が旋回する気流を生じさせる容体内に炭化物を粒子として入れ、そこで舞い上がる間に酸化反応させた安定化処理を行う。   By the way, in the said embodiment, the example for stabilizing by giving an oxidation reaction to the extent which does not ignite a carbide | carbonized_material under air | atmosphere, and once giving a temperature rising history was shown. In particular, a structure to which a stirring operation was added was adopted as a structure for mass processing. This is because the stirring operation is effective for preventing accumulated heat from being accumulated in the central portion of the deposited carbide as in the experimental example shown in FIG. Therefore, in addition to stirring the carbide, a method of preventing heat accumulation by applying vibration to the deposited carbide and allowing it to flow to some extent is also effective as a stabilization treatment method. In addition, since heat accumulates in the center when deposited, a method of processing without depositing is also conceivable. That is, a stabilization process is performed in which carbides are put as particles in a container that generates a swirling airflow of hot air, and an oxidation reaction is performed while rising.

以上、炭化物の安定化処理装置及び安定化処理方法について実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。   As mentioned above, although embodiment was described about the stabilization processing apparatus and stabilization processing method of carbide, this invention is not limited to this, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning.

多段スクリュー式の炭化装置を示した概念図である。It is the conceptual diagram which showed the multistage screw type carbonization apparatus. 安定化処理装置を含む炭化装置の二次側工程を示した概念図である。It is the conceptual diagram which showed the secondary side process of the carbonization apparatus containing the stabilization processing apparatus. 堆積した炭化物を高温で攪拌することによる安定化処理の方法を示した概念図である。It is the conceptual diagram which showed the method of the stabilization process by stirring the deposited carbide | carbonized_material at high temperature. 図3の方法において条件を変えて得られた炭化物についてWBT試験の結果を表にして示した図である。It is the figure which showed the result of the WBT test in the table | surface about the carbide | carbonized_material obtained by changing conditions in the method of FIG. 図3の方法において一の条件で得られた炭化物についてWBT試験の結果をグラフに示した図である。It is the figure which showed the result of the WBT test in the graph about the carbide | carbonized_material obtained on one condition in the method of FIG. 図3の方法において一の条件で得られた炭化物についてWBT試験の結果をグラフに示した図である。It is the figure which showed the result of the WBT test in the graph about the carbide | carbonized_material obtained on one condition in the method of FIG. 図3の方法において一の条件で得られた炭化物についてWBT試験の結果をグラフに示した図である。It is the figure which showed the result of the WBT test in the graph about the carbide | carbonized_material obtained on one condition in the method of FIG. 危険物輸送に関する国連勧告のバスケット試験を示した図である。It is the figure which showed the basket test of the UN recommendation about dangerous goods transportation.

符号の説明Explanation of symbols

1 炭化装置
2 炭化炉
11〜14 スクリューコンベア
41 冷却装置
44 冷却槽
50 安定化処理装置
51 トラフ
52 スクリュー
53 供給ポート
54 排気ポート
56 熱交換器
58 温度センサ
62 コントローラ
65 冷却装置
73 サイクロンセパレータ
75 排風機
T 炭化物
G 炭化排ガス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Carbonization apparatus 2 Carbonization furnace 11-14 Screw conveyor 41 Cooling apparatus 44 Cooling tank 50 Stabilization processing apparatus 51 Trough 52 Screw 53 Supply port 54 Exhaust port 56 Heat exchanger 58 Temperature sensor 62 Controller 65 Cooling apparatus 73 Cyclone separator 75 Exhaust fan T Carbide G Carbonized exhaust gas

Claims (5)

炭化装置によって生成された炭化物を酸化処理することにより自然発火性を失わせて安定化させる炭化物の安定化処理装置において、
前記炭化物が投入される閉じた空間を構成する装置本体と、前記装置本体内を所定温度に保って前記炭化物を加熱する加熱手段と、前記炭化物を前記装置本体内で攪拌させるための攪拌手段とを有するものであることを特徴とする炭化物の安定化処理装置。
In a carbide stabilization treatment device that stabilizes by igniting the carbides generated by the carbonization device to lose pyrophoric properties,
An apparatus main body constituting a closed space into which the carbide is charged, heating means for heating the carbide while maintaining the inside of the apparatus main body at a predetermined temperature, and stirring means for stirring the carbide in the apparatus main body A carbide stabilization treatment apparatus characterized by comprising:
請求項1に記載する炭化物の安定化処理装置において、
前記装置本体は、筒状のトラフであり、前記攪拌手段は、前記トラフ内に挿入されたスクリューであって、回転するスクリューによって前記炭化物が攪拌され、前記トラフ内を移動するようにしたものであることを特徴とする炭化物の安定化処理装置。
In the carbide stabilization treatment apparatus according to claim 1,
The apparatus main body is a cylindrical trough, and the stirring means is a screw inserted into the trough, and the carbide is stirred by a rotating screw and moved in the trough. There is provided a stabilization treatment apparatus for carbide.
請求項1又は請求項2に記載する炭化物の安定化処理装置において、
前記加熱手段は、前記炭化装置から排出される炭化排ガスを冷却するためのエアであって、そのエアを炭化排ガスとの熱交換によって所定温度にまで加熱した加熱エアとして前記装置本体内へ供給するようにした熱交換器であることを特徴とする炭化物の安定化処理装置。
In the carbide stabilization treatment apparatus according to claim 1 or 2,
The heating means is air for cooling the carbonized exhaust gas discharged from the carbonization apparatus, and the air is supplied into the apparatus main body as heated air heated to a predetermined temperature by heat exchange with the carbonized exhaust gas. An apparatus for stabilizing a carbide characterized by being a heat exchanger.
請求項3に記載する炭化物の安定化処理装置において、
前記装置本体から排出された加熱エアの温度を計測する温度センサと、前記熱交換器に炭化排ガスを供給するガス配管に設けられたバルブと、前記温度センサの検出信号に基づいて前記バルブの開度を調整するコントローラとを有するものであることを特徴とする炭化物の安定化処理装置。
In the carbide stabilization treatment apparatus according to claim 3,
A temperature sensor for measuring the temperature of the heated air discharged from the apparatus main body, a valve provided in a gas pipe for supplying carbonized exhaust gas to the heat exchanger, and opening of the valve based on a detection signal of the temperature sensor. And a carbide stabilization processing apparatus characterized by comprising a controller for adjusting the degree.
炭化装置によって生成された炭化物を酸化処理することにより自然発火性を失わせて安定化させる炭化物の安定化処理方法において、
前記炭化物が投入された空間内を所定温度に保ち、その空間内の炭化物を当該所定温度で加熱しながら所定時間攪拌することを特徴とする炭化物の安定化処理方法。
In the method of stabilizing a carbide, the pyrolysis is lost and stabilized by oxidizing the carbide generated by the carbonization device.
A method for stabilizing a carbide characterized in that the inside of the space into which the carbide is charged is kept at a predetermined temperature, and the carbide in the space is stirred for a predetermined time while being heated at the predetermined temperature.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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