JP2011012185A - 高電導炭製造装置及び高電導炭の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高電導炭を、熱効率よく、排煙や悪臭なしに焼成することができる高電導炭製造装置及びその装置を使用する炭の製造方法の提供。
【解決手段】バッチ型マッフル炉高電導炭製造装置において、加熱炉本体２内の炭化室５外上部に設けられた炭化室加熱用の高速噴流型加熱室バーナー４、加熱炉本体の下部から排気するようにした排気装置９、及び加熱炉本体外に設けられている燃焼室６を備え、炭化室から回収した乾留ガスに空気を吹き込みウインドボックス８により混合ガスを吹き出させて乾留ガス燃焼室バーナー７で燃焼させ、この燃焼熱を加熱炉本体内に還流する。
【選択図】 図１

Description

本発明は高電導炭製造装置に関し、高品質の炭を、熱効率よく、排煙や悪臭なしに焼成することができる炭の製造装置の提供及びその製造装置を使用した高電導炭の製造方法に関するものである。

地球環境の改善のため廃棄物の処理が問題になっているが、最近その一環として森林における間伐材、都市における住宅廃材などの木材をはじめとする廃棄物の処理において、従来焼却によって水と二酸化炭素に分解されていたものを、炭化することによって二酸化炭素の排出削減を図るとともに水質の浄化、野菜の栽培、家畜飼育の床材など各種の用途に有用な高電導炭として再利用しようという動きがある。

しかしながら、従来ごみ処理のための大型の炭化プラントなどはあっても、高品質の木炭や竹炭の生産については、手頃で安全な使い易い炭化装置がなかった。さらに、炭の製造に際しては、煙や臭いの発生がなく、大気を汚染しないことが必要である。また、炭の製造に当たっては、温度制御が容易で、ランニングコストが安いことが望まれる。そこで、このような要求を満たす炭化装置の提供が望まれていた。

ところで、高品質の炭である高電導炭は、普通の炭よりも多孔質であり、高温で焼き上げられるのでタールや木質などの不純物がなく穴がきれいに整列し、重量も軽くなり、マイナスイオンの発生や還元作用などの効果が大きいため、最近では種々の用途に重用されている。高電導炭は、従来は窯の中に空気を送り６５０℃以上で一旦炭化したものを、さらに１，０００℃以上の高温で処理することによって、緻密な黒鉛構造に変化させたものであって、電気をよく通す性質がある。

従来の炭化装置としては、例えば、下記特許文献１には、図９に示したように、燃焼炉１３０と乾留ボックス１２０の両方を内蔵した炭化炉１００であり、乾留ボックス１２０に発生する乾留ガスを燃焼炉１３０に導いて燃焼させることにより燃焼ガスを発生させ、この燃焼ガスを炭化炉本体１１０内に噴射させ、炭化炉本体１１０内を高温に保ちつつ乾留ボックス内の炭化材料を炭化するものがある。

また、下記特許文献２には、図１０に示したように、側壁に燃焼バーナー２１１ａと燃焼室用送風機２１１ｂとを備え、加熱室２１２に連続している燃焼室２１１と、炭化用収納ボックス２２０を内部に収納する加熱室２１２と、その加熱室２１２の開口２１２ａの全面を封止して外気を遮断する開閉扉２１３と、加熱室２１２の下方に設けられて燃焼排ガスを煙突に誘導する煙道２１５と、煙道２１５と煙突２１７の間に設けられ、側壁に再燃バーナー２１６ａを備え、内部には図示しない複数のハニカム蓄熱体を設けた脱臭室２１６を有する炭化炉２１０が示されている。ハニカム蓄熱体は、耐熱ステンレス鋼や、カーボランダム、ムライトあるいはアルミナセラミックスなどから形成されるものである。この炭化炉２１０における炭化用収納ボックス２２０は、上面に開口を有する有底のボックス本体と、中央部に乾留ガス排出口を有しボックス本体の開口に嵌合手段を介して取着される蓋体を備えたものである。

特開２００２−３０２６７８号公報 特開２００３−２８６４８９号公報

しかしながら、特許文献１の炭化炉１００においては、燃焼炉１３０を炭化炉本体１１０内に内蔵しているため炭化炉本体が大きくなり加熱に時間を要し、熱効率がよくない。また、乾留ボックス１２０に発生する乾留ガスを燃焼炉１３０に導いて燃焼させる際に燃焼バーナー１１５を消火した状態で、乾留ガスに空気を混合して燃焼炉に導入しているが、失火と急激な燃焼がおきる可能性がある。

また、特許文献２の場合には、炭化炉２１０に特別な燃焼室２１１を設ける必要があり，また脱臭室２１６には複数のハニカム蓄熱体を備えた脱臭装置を装備する必要があった。このため、炭化炉の価格が上昇してしまう一方で、複数のハニカム蓄熱体を備えた脱臭装置は頻繁に掃除しなければ動作不完全となり、十分な脱臭ができず、消煙も不十分になりやすかった。従って保守に手間を要した。

本発明者は、前記問題点を解決すべく種々検討を行った結果、間接加熱方式により、熱効率よく、排煙や悪臭なしにかつ安全に、品質の良い高電導炭を焼成することができる高電導炭製造装置及びその製造装置を使用した高電導炭の製造方法に想到することができた。また、その安全装置を、焼成異常時において、確実に炉内の異常状態を解消することができるものとなして、本発明高電導炭製造装置（以下においては略称して「炭化装置」ともいう）を完成するに至ったものである。

前記問題を解決するために、本願の請求項１に係る手段は、高電導炭製造装置において、加熱炉本体内に密閉構造の炭化室を、前記加熱炉本体の開口が前記炭化室への炭化材料搬入口となるように、かつ該搬入口側を除く前記炭化室の周囲と前記加熱炉本体内壁との間は空隙を有するようにして取り付け、前記材料搬入口は前記加熱炉本体の扉で開閉可能にしたバッチ型マッフル炉高電導炭製造装置において、前記加熱炉本体内の前記炭化室外上部に設けられた前記炭化室加熱用の高速噴流型加熱室バーナー、前記加熱炉本体の下部から排気するようにした排気装置及び、加熱炉本体外に設けられた乾留ガス燃焼室を有しており、該乾留ガス燃焼室には前記炭化室から回収した乾留ガスを空気で希釈してウインドボックスを介して供給し、該希釈ガスを乾留ガス燃焼室バーナーで燃焼させかつ該燃焼熱を前記加熱炉本体内に還流するようにしたことを特徴とする。

請求項２に係る手段は、請求項１に記載した高電導炭製造装置において、前記ウインドボックスは、前記乾留ガス燃焼室バーナーに、乾留ガスを空気で希釈した混合ガスを３６０°方向から吹き付けるウインドボックスであることを特徴とする。

請求項３に係る手段は、請求項１または２のいずれか１に記載した高電導炭製造装置において、前記炭化室から乾留ガスを前記加熱炉本体外に誘導する誘導配管と、該誘導配管に接続された木（竹）酢液採取装置とを有することを特徴とする。

請求項４に係る手段は、請求項１乃至３のいずれか１に記載した高電導炭製造装置において、前記炭化室から誘導した乾留ガスを、前記乾留ガス燃焼室バーナーによって燃焼させるガス循環配管を備え、当該燃焼熱を加熱炉本体内に還流するようにしたことを特徴とする。

請求項５に係る手段は、請求項１記載の高電導炭製造装置において、加熱室バーナー及び乾留ガス燃焼室バーナーに炎監視装置を設け、監視データに基き各バーナーの運転を制御する制御装置を設けたことを特徴とする。

請求項６に係る手段は、請求項５に記載の高電導炭製造装置において、前記炎監視装置が紫外線センサーであることを特徴とする。

請求項７に係る手段は、高電導炭の製造方法であって、加熱炉本体内に密閉構造の炭化室を、前記加熱炉本体の開口が前記炭化室への炭化材料搬入口となるように、かつ該搬入口側を除き前記炭化室周囲と前記加熱炉本体内壁との間に空隙を有するようにして取り付け、前記材料搬入口は前記加熱炉本体の扉で開閉可能にしたバッチ型マッフル炉炭化装置を使用する高電導炭の製造方法において、前記加熱炉本体内の前記炭化室外上部に設けられた高速噴流型バーナーによる前記炭化室の加熱により発生した乾留ガスを前記炭化室から前記加熱炉本体外に誘導し、該乾留ガスに空気を吹き込んで、ウインドボックスで吹出させて乾留ガス燃焼室バーナーによって燃焼させ、該燃焼熱を前記加熱炉本体内に還流させることを特徴とする。

請求項８に係る手段は、高電導炭の製造方法であって、加熱炉本体内に密閉構造の炭化室を、前記加熱炉本体の開口が前記炭化室への炭化材料搬入口となるように、かつ該搬入口側を除き前記炭化室周囲と前記加熱炉本体内壁との間に空隙を有するようにして取り付け、前記材料搬入口は前記加熱炉本体の扉で開閉可能にしたバッチ型マッフル炉炭化装置を使用する高電導炭の製造方法において、前記加熱炉本体内の前記炭化室外上部に設けられた高速噴流型バーナーによる前記炭化室の加熱により発生した乾留ガスを前記炭化室から前記加熱炉本体外に誘導し、該誘導配管に接続された木（竹）酢液採取装置によって木（竹）酢液を採取し、木（竹）酢液採取後の乾留ガスに空気を吹き込んでウインドボックスで吹出させて乾留ガス燃焼室バーナーによって燃焼させ、該燃焼熱を前記加熱炉本体内に還流させることを特徴とする。

請求項１の手段によれば、本発明の炭化装置は、前述のバッチ型マッフル炉高電導炭製造装置において、加熱炉本体内の炭化室外上部に設けられた炭化室加熱用の高速噴流型加熱室バーナー、加熱炉本体の下部から排気するようにした排気装置、及び、加熱炉本体外に設けられた乾留ガス燃焼室を有しており、乾留ガス燃焼室には炭化室から回収した乾留ガスを空気で希釈してウインドボックスを介して供給し、該希釈ガスを乾留ガス燃焼室バーナーで燃焼させかつその燃焼熱を加熱炉本体内に還流するようにしている。

炭化室加熱用には、高速噴流型バーナーを炭化室外上部に設け、高速噴流により熱気を送り、ダウンフローにより熱を炭化室の周囲に下方循環させて加熱をおこなうので、炭化室の加熱がすばやく均一に行なわれ、乾留ガスの発生を促進できる。発生した乾留ガスは誘導回収し、空気を吹き込んで希釈し、乾留ガス燃焼室に設けたウインドボックスから供給し乾留ガス燃焼室バーナーによって乾留ガスを燃焼させ、この燃焼熱を加熱炉本体内に還流して加熱に利用するので、熱効率がよい。

請求項２の手段によれば、本発明の高電導炭製造装置は、前記ウインドボックスが、乾留ガス燃焼室バーナーに、乾留ガスを空気で希釈した混合ガスを３６０°方向から吹き付けるウインドボックスであるので、乾留ガスを完全燃焼させることができ、その燃焼熱を加熱炉本体内に還流することにより熱の無駄のない利用が可能である。それとともに、排気ガスは、消煙、脱臭されて還流するので、ウインドボックスは、無煙化、脱臭装置をかねて、従来のようなハニカム方式の消煙、消臭装置が不要となる。

請求項３の手段によれば、本発明の高電導炭製造装置は、炭化室から乾留ガスを加熱炉本体外に誘導する誘導配管と、誘導配管に接続された木（竹）酢液採取装置とを有しており、乾留ガスを冷却装置で冷却し各種用途に有用な木（竹）酢液を得ることができるので、資源の有効利用ができる。

請求項４の手段によれば、本発明の高電導炭製造装置は、炭化室から誘導した乾留ガスを、乾留ガス燃焼室バーナーによって燃焼させるガス循環配管を備え、当該燃焼熱を加熱炉本体内に還流するようにしたことにより、乾留ガスの加熱への有効利用が可能であり、効率がよい。

請求項５の手段によれば、本発明の高電導炭製造装置は、加熱室バーナー及び乾留ガス燃焼室バーナーに炎監視装置を設け、監視データに基き各バーナーの運転を制御する制御装置を設けているので、バーナーの燃料切れなどによる失火の早期発見、素早い対応が可能で、安全な炭化装置を提供することができる。

請求項６の手段によれば、本発明の高電導炭製造装置は、炎監視装置が紫外線センサーであるので、確実な安全装置を備えた炭化装置を提供することができる。

請求項７の手段によれば、加熱炉本体内に密閉構造の炭化室を、加熱炉本体の開口が炭化室への炭化材料搬入口となるように、かつ搬入口側を除き炭化室周囲と加熱炉本体内壁との間に空隙を有するようにして取り付け、材料搬入口は加熱炉本体の扉で開閉可能にしたバッチ型マッフル炉炭化装置を使用する高電導炭の製造方法において、加熱炉本体内の炭化室外上部に設けられた高速噴流型バーナーによる炭化室の加熱により発生した乾留ガスを炭化室から加熱炉本体外に誘導し、その乾留ガスに空気を吹き込んで、ウインドボックスで吹出させて乾留ガス燃焼室バーナーによって燃焼させ、その燃焼熱を加熱炉本体内に還流させるので、乾留ガスの燃焼熱を得て熱エネルギーを有効利用することができ、ランニングコストの節減ができる。

請求項８の手段によれば、加熱炉本体内に密閉構造の炭化室を、加熱炉本体の開口が炭化室への炭化材料搬入口となるように、かつ該搬入口側を除き炭化室周囲と加熱炉本体内壁との間に空隙を有するようにして取り付け、材料搬入口は加熱炉本体の扉で開閉可能にしたバッチ型マッフル炉炭化装置を使用する高電導炭の製造方法において、加熱炉本体内の炭化室外上部に設けられた高速噴流型バーナーによる炭化室の加熱により発生した乾留ガスを炭化室から加熱炉本体外に誘導し、該誘導配管に接続された木（竹）酢液採取装置によって木（竹）酢液を採取し、木（竹）酢液採取後の乾留ガスに空気を吹き込んでウインドボックスで吹出させて乾留ガス燃焼室バーナーによって燃焼させ、該燃焼熱を加熱炉本体内に還流させるので、排ガスの加熱への利用によって、熱エネルギーを有効利用することができ、ランニングコストの節減ができる。また、乾留ガスを冷却装置で冷却し木（竹）酢液を得ることにより、資源の有効利用ができる。

図１は、本発明の実施例に係る高電導炭製造装置の概要を示す説明図である。 図２は、本発明の実施例に係る高電導炭製造装置の側面要部断面図である。 図３は、同じく実施例に係る高電導炭製造装置の平断面図である。 図４は、同じく実施例に係る高電導炭製造装置の正面側から見た一部断面図である。 図５は、同じく実施例に係る高電導炭製造装置の図２に対する背面側から見た図であり、乾留ガス燃焼室の一部断面図を示す。 図６は、乾留ガス燃焼室とウインドボックスの詳細を示す説明図である。 図７は、炭化材料籠２の一例を示す。 図８は、本発明高電導炭製造装置を作動させる場合のフローチャートである。 図９は、従来の炭化装置の縦断面図である。 図１０は、従来の他の炭化装置の縦断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための高電導炭製造装置を例示するものであって、本発明をこの高電導炭製造装置に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適用し得るものである。

まず、図面を参照して本発明の実施例に係る高電導炭製造装置の概略について説明する。図１は、本発明の実施例に係る高電導炭製造装置の概要を示す説明図である。

図１に示したように、本発明の高電導炭製造装置１は、加熱炉本体（以下「本体」という）２と、本体２内に設置された炭化室５と、本体２に付属して設置された乾留ガス燃焼室６と、本体２の加熱室３に接続された排気筒９ａ及び乾留ガス燃焼室６と排気筒９ａの間を接続する排気筒９ｂを有している。排気筒９ａの一端には煙突９ｃが取り付けられている。排気筒９ａには、加熱室排ガスダンパー１７が、排気筒９ｂには、燃焼室排ガスダンパー２０がそれぞれ設けてあり、排気を制御するようになされている。

本体２には、その上部に加熱室３内に向けて、加熱室バーナー４が水平方向に火炎ジェットを噴射するように取り付けられている。また、乾留ガス燃焼室６には乾留ガス燃焼室バーナー７が設けられ、ウインドボックス８から供給される乾留ガスと空気の混合ガスを燃焼させるように構成されている。

本体２外には、炭化室５から引き出した乾留ガス配管１０が、乾留ガス燃焼ダンパー７ａを介して直接乾留ガス燃焼室６に配管された経路１０ａと、木(竹）酢液採集ダンパー１３ａを介して乾留ガス冷却装置１２と木(竹）酢液採集ボックス１３とを介して乾留ガス燃焼室６に配管された経路１０ｂとに分けて設置され、炭化室５から得られた乾留ガスを乾留ガス燃焼室６に循環させる。乾留ガス配管１０の乾留ガス燃焼室６への供給口近くには、乾留ガス燃焼ブロワー６ａが乾留ガス燃焼空気ダンパー６ｂを介して配設され、乾留ガスに空気を混合して乾留ガス燃焼室６のウインドボックス８に供給する。

加熱室バーナー４及び乾留ガス燃焼室バーナー７には、それぞれに炎監視装置として炎センサー２３,２５が付設されている。また加熱室３、炭化室５、乾留ガス燃焼室６には、それぞれ加熱室温度センサー２６、炭化室温度センサー２４、乾留ガス燃焼室温度センサー２７が設けられている。

図２は、本発明の実施例に係る高電導炭製造装置の側面要部断面図であり、左が正面である。図３は、同じく実施例に係る高電導炭製造装置の上面断面図であり、左が正面である。図４は、同じく実施例に係る高電導炭製造装置の要部断面図でウインドボックス部分を示す。また、図５は、同じく実施例に係る高電導炭製造装置の背面側から見た図で、乾留ガス燃焼室の一部断面図を示す。図６は、乾留ガス燃焼室とウインドボックスの詳細を示す説明図であり、図６Ｂは図６ＡのＡ−Ａ線の断面図、図６Ｃは図６ＤのＢ−Ｂ線の断面図である。図６Ｅは端面図である。

加熱炉本体２は、鋼鉄製の箱状の炉で、その内面全体をセラミック繊維などの耐熱性断熱材２ｂで被覆してある。本体２内部には、密閉構造の耐熱鋼製炭化室５を、本体２の開口２ａが炭化室５への炭化材料搬入口となるように、かつ搬入口側を除く炭化室５の周囲と本体２内壁との間には加熱室３となる空隙を有するようにして取り付けられる。２１はハースピアである。本体２の開口２ａすなわち炭化室５の材料搬入口は、耐熱鋼製でその内面をセラミック繊維などの耐熱性断熱材で被覆した本体２の扉１５で開閉され、密閉可能になっている。なお、扉１５の密閉のために額縁状に取り付けられているアルミナ系のシール材は、水冷方式で冷却されるようにしてある。２ｃは、本体２上面に設けた点検用マンホールである。

密閉構造の耐熱鋼製炭化室５は、炭化室を構成する筐体のステンレス材の加熱による伸びによる変形を防止するため、図示しないが、筐体に部分的にコルゲート加工（波型成型）が施されている。

このようなバッチ型マッフル炉である本高電導炭製造装置１には、炭化室加熱用の加熱室バーナー４が設けられ、加熱炉本体２内の炭化室５外の上部にその火口が設置されている。加熱室バーナー４は、炭化室５には炎が直接当たらないように配設されている。また、本体２の加熱室バーナー４を設置した側と同じ側の下部には、排気室９を介して加熱室３からの排気をする排気筒９ａが設けられている。

そして、本体２外には乾留ガス燃焼室６が、本体２に連設されている。加熱室３からの排気筒９ａには、さらに乾留ガス燃焼室６に接続された排気筒９ｂの一端が接続されている。乾留ガス燃焼室６には、炭化室５から乾留ガス配管１０が導かれ、炭化室５から回収した乾留ガスが取り込まれる。乾留ガス燃焼室６の乾留ガス配管１０の吹出し口１４ａには、ウインドボックス８が取り付けられている。乾留ガスに乾留ガス燃焼ブロワー６ａで空気を吹き込み、燃焼に適した濃度に希釈されたガスをウインドボックス８を介して乾留ガス燃焼室６に吹き込み、乾留ガス燃焼室バーナー７で乾留ガスを燃焼させて、この熱を本体２内に還流させるようになされている。

加熱室バーナー４は、炭化室５の加熱用バーナーであり、高速噴流型バーナーが使用され、炭化室５の上の空間に高温かつ高速の火炎を噴射する。高速噴流型バーナーの噴射によるダウンフローで、炭化室５の均一的な加熱が早く行なわれ、炭化材料から乾留ガスを早く発生させられる。

また、乾留ガス燃焼室バーナー７は、図３、図４に示したように、ウインドボックスによりアトマイズエアー（霧化した空気）を３６０°の方向からバーナーに吹き付けるようにしたウインドボックス８付のバーナー７が使用される。これにより乾留ガスの完全燃焼、無煙化、脱臭が行なわれ、従来の炭化炉で使用されたハニカム式蓄熱体による脱臭装置は不要になる。それとともに、このガスの燃焼熱を加熱炉本体内に還流するので、熱エネルギーが有効活用される。

図６は、乾留ガス燃焼室とウインドボックスの詳細を示す説明図である。図６Ａに示すように、円筒形の乾留ガス燃焼室６は連結部６ａで本体２に連結される。図６Ｂに示すように、乾留ガス燃焼室６の内面は、セラミック繊維などの耐熱性断熱材で覆われており、内部の一端６ｃにウインドボックス８が設けられ、図６Ｅで示した端面の中心に乾留ガス燃焼室バーナー７が取り付けられる。

ウインドボックス８は、図６Ｃ、図６Ｄに示すように、ステンレススチールなどで形成された円筒形の筐体で、その底部中心に設置した乾留ガス燃焼室バーナー７周囲から乾留ガス燃焼室６の内壁面に向かって広がるすり鉢型の空気の吹出し面８ａを有する。吹出し面８ａには乾留ガス燃焼室バーナー７の火口の周囲３６０度に複数の吹出し孔８ｂが配列して設けられている。乾留ガス配管１０の吹出し口１４ａは、ウインドボックス８に対し偏心して取り付けられ、ウインドボックス８内に開口しているため、乾留ガスはウインドボックス８内で渦巻き、旋回流を起こしながらバーナーの周囲３６０度方向から均一に供給されることになる。このような構造により、乾留ガスは完全燃焼され、消煙される。

前述のように、炭化室５に発生する乾留ガスを本体２外に誘導する乾留ガス配管１０が設けられ、乾留ガス配管１０には、乾留ガス誘引ブロワー１１が設置されている。図１に示したように、乾留ガス配管の経路１０ａは、ダンパー７ａを介して乾留ガス燃焼室に導かれ、乾留ガス配管の経路１０ｂは、ダンパー１３ｂを介して配管に接続された乾留ガス冷却装置１２により、乾留ガスを冷却してできた木（竹）酢液を木（竹）酢液採集ボックス１３で採集する。二つの経路１０ａ、１０ｂは、ダンパー７ａ、ダンパー１３ｂの操作によって、木（竹）酢液採集時（ダンパー７ａ閉、ダンパー１３ｂ開）とそれ以外の時（ダンパー７ａ開、ダンパー１３ｂ閉）とで使い分けられる。かくして、有用な木（竹）酢液を得ることができる。

また、前述のように炭化室５から乾留ガス配管１０によって誘導した乾留ガスを、直接にまたは木（竹）酢液採集後に乾留ガス燃焼室バーナー７によって燃焼させ、この燃焼熱を加熱炉本体２内に還流する。このようなガス循環配管を備えているので、乾留ガスの炭化室５加熱への有効利用がなされる。

加熱室バーナー４及び乾留ガス燃焼室バーナー７には、炎監視装置として、それぞれ加熱室紫外線センサー２３、乾留ガス燃焼室紫外線センサー２５が設けられている。センサーからの監視データに基き各バーナーの運転を制御する制御装置を操作盤１８に設けてあるので、万一失火した場合も早期発見して対応できる。たとえば、バーナーのフィルターが詰まり、失火して炉内の燃焼状態が異常状態になったときなどにも、各バーナーには炎監視センサーが設けられていて、そのデータは制御装置においてチェックされているので、燃焼室６内の加熱状況が異常になったのを検出すると、制御装置を作動させて燃料の供給を停止する。かくして、燃焼異常時において不完全燃焼に起因する突発的異常燃焼が起きることがないので、使用者に安全な炭化装置を提供することができる。また、炎監視装置が、バーナーに取り付けられた紫外線センサーであり、炭化装置の運転状況を少ない数のセンサーで監視でき、収集されたデータにより炭化装置を制御するので、安全装置として経済的である。ちなみに、紫外線センサーは、油やガスなどの燃焼火炎の紫外線を検出する火炎検出器である。

また、加熱室温度センサー２６、炭化室温度センサー２４、乾留ガス燃焼室温度センサー２７は、熱電対からなり、炭化プロセスに必要な炭化室の温度管理を行なうためのデータを採取するもので、炭の歩留まり確保のため有効である。

操作盤１８には、炭化メニュー選択ボタン、スタートボタン、予約ボタン、取り消しボタンなどが配置されており、これらの操作ボタンを操作して、炭化室温度、炭化時間、各ダンパー作動温度設定などを行い、使用者の好みのプロセスで運転操作を行うように設定することができる。

図７は、炭化材料籠２２の一例を示す。図１、図２においては、３個の炭化材料籠２２に木材などの炭化材料を入れて，炭化室５内に搬入してある。炭化材料籠２２は、耐熱鋼材製で、上方が開口し側面はメタルパンチングで複数の穴が設けられた箱状の容器であり、下面には移動に便利なように車（キャスター）２２ａが取り付けてある。図は、炭化室への搬入のため台車に載置された状況である。

次に本炭化装置を使用した高電導炭の製造方法について、図７のフローチャートにより説明する。

木材、竹などの炭化材料を炭化材料籠２２に入れて，炭化室５内に搬入し、加熱炉本体２の開口部の扉１５を閉じて炭化室５を密封し、炭化室を外気から完全に遮断する。扉１５の圧着装置を確認する。（Ｓ−１〜３）

木(竹）酢液を採集する場合には、木（竹）酢液採集ダンパー１３ａが開、乾留ガス燃焼ダンパー７ａが閉であること、乾留ガス冷却装置１２の乾留ガス冷却水の確認、木（竹）酢液採集ボックス１３の木（竹）酢液冷却水の確認、木（竹）酢液レベルの確認を行う。（Ｓ−４）

木(竹）酢液を採集しない場合には、木（竹）酢液採集ダンパー１３ａが閉、乾留ガス燃焼ダンパー７ａが開であることを確認する。（Ｓ−５）

その上で、扉１５の冷却水の状況を確認。図示しない燃料タンクの燃料を確認する。（Ｓ−６）

次いで操作盤１８の操作により、炭化室５の温度、炭化時間等各種の設定を行なう。設定が終了すると乾留ガス燃焼室６のバーナーに点火する。（Ｓ−７〜８）

乾留ガス燃焼室６の温度が上がり、設定温度例えば８００℃に達すると、その温度を維持しながら加熱室バーナー４に点火する。加熱室３の温度が上がり、炭化室５が設定温度例えば６００℃に達すると、設定時間の間設定温度を維持する。（Ｓ−９）この間に炭化材の炭化が進み、乾留ガスが発生し誘引採取される。

炭化設定時間が経過すると、全てのバーナーを消火して高電導炭製造装置１を冷却する。冷却に際しては、燃焼室排ガスダンパー２０全閉、乾留ガス燃焼空気ダンパー６ｂ全開、加熱室排ガスダンパー１７全開、加熱室バーナー４燃焼空気全開、乾留ガス燃焼空気全開、扉１５冷却水通水を行い、１２時間放置する。（Ｓ−１０〜１１）

扉１５の圧着装置を取り外し、扉を全開する。台車を使用して炭化材料籠２２を取り出し炭化作業は完了する。（Ｓ−１２〜１３）

上記実施例で示した温度は一例に過ぎない。加熱所定温度は、被炭化材料の種類、量や、材料の乾留開始温度によっても変更される。また、時間の経過に従って変更することも行なわれる。加熱所定温度は、制御装置の設定によって定められ、高電導炭製造装置は自動運転により稼動される。

炎監視装置として実施例では紫外線センサーを用いたが、紫外線センサーに限られず、他の例えばフレームロッドと呼ばれる電流型センサーなども用いることができる。

また、本発明により得られる高電導炭は、燃料だけでなく、水質浄化材、土壌改良剤、脱臭剤、調湿材などとして使用され、有用である。

以上説明したごとく本発明の高電導炭製造装置においては、間接加熱方式で高電導炭を製造するもので、良質の高電導炭が得られる。

本発明の高電導炭製造装置においては、炭化室加熱用の加熱室バーナーを炭化室外上部に設けて、高速噴射した炎に加熱された空気のダウンフローにより、炭化室の加熱を行なうので、加熱がすばやく均一に行なわれ、炭化室から乾留ガスを速く出させることができる。一方、発生した乾留ガスは、乾留ガス配管に設けた乾留ガス誘引装置により誘引回収して循環させ、乾留ガスに空気を吹き込んで、ウインドボックスから供給し、乾留ガス燃焼室バーナーによって燃焼させ、この燃焼熱を加熱炉本体内に還流して加熱に利用するので熱効率がよい。

また、加熱室バーナー及び乾留ガス燃焼室バーナーには、炎監視装置としてそれぞれ炎センサーが設けられ、炎センサーからの監視データに基き各バーナーの運転を制御するので、安全上の問題がない。

また、燃焼室に設けたウインドボックスにより完全燃焼、消煙、脱臭が行なわれ、環境への影響が少ない。

１：高電導炭製造装置（炭化装置）
２：加熱炉本体
２ｃ：マンホール
３：加熱室
４：加熱室バーナー
５：炭化室
６：乾留ガス燃焼室
６ａ：乾留ガス燃焼ブロワー
６ｂ：乾留ガス燃焼空気ダンパー
７：乾留ガス燃焼室バーナー
７ａ：乾留ガス燃焼ダンパー
８：ウインドボックス
８ａ：吹出し面
８ｂ：吹出し孔
９ａ、９ｂ：排気筒
９ｃ：煙突
１０：乾留ガス配管
１１：乾留ガス誘引ブロワー
１２：乾留ガス冷却装置
１３：木（竹）酢液採集ボックス
１３ａ：木（竹）酢液採集ダンパー
１４：乾留ガス誘引装置
１４ａ：乾留ガス吹出し口
１５：開閉扉
１６：台車
１７：加熱室コントロールダンパー
１８：操作盤
２０：燃焼室コントロールダンパー
２１：ハースピア
２２：炭化材料籠
２３：加熱室炎センサー
２４：炭化室温度センサー
２５：乾留ガス燃焼室炎センサー
２６：加熱室温度センサー
２７：乾留ガス燃焼室温度センサー

Claims (8)

1. 加熱炉本体内に密閉構造の炭化室を、前記加熱炉本体の開口が前記炭化室への炭化材料搬入口となるように、かつ該搬入口側を除く前記炭化室の周囲と前記加熱炉本体内壁との間は空隙を有するようにして取り付け、前記材料搬入口は前記加熱炉本体の扉で開閉可能にしたバッチ型マッフル炉高電導炭製造装置において、前記加熱炉本体内の前記炭化室外上部に設けられた前記炭化室加熱用の高速噴流型加熱室バーナー、前記加熱炉本体の下部から排気するようにした排気装置、及び、加熱炉本体外に設けられた乾留ガス燃焼室を有しており、該乾留ガス燃焼室には前記炭化室から回収した乾留ガスを空気で希釈してウインドボックスを介して供給し、該希釈ガスを乾留ガス燃焼室バーナーで燃焼させかつ該燃焼熱を前記加熱炉本体内に還流するようにしたことを特徴とする高電導炭製造装置。
2. 前記ウインドボックスは、前記乾留ガス燃焼室バーナーに、乾留ガスを空気で希釈した混合ガスを３６０°方向から吹き付けるウインドボックスであることを特徴とする請求項１に記載した高電導炭製造装置。
3. 前記炭化室から乾留ガスを前記加熱炉本体外に誘導する誘導配管と、該誘導配管に接続された木（竹）酢液採取装置とを有することを特徴とする請求項１又は２のいずれか１に記載した高電導炭製造装置。
4. 前記炭化室から誘導した乾留ガスを、前記乾留ガス燃焼室バーナーによって燃焼させるガス循環配管を備え、当該燃焼熱を加熱炉本体内に還流するようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載した高電導炭製造装置。
5. 加熱室バーナー及び乾留ガス燃焼室バーナーに炎監視装置を設け、監視データに基き各バーナーの運転を制御する制御装置を設けたことを特徴とする請求項１に記載の高電導炭製造装置。
6. 前記炎監視装置が紫外線センサーであることを特徴とする請求項５に記載の高電導炭製造装置。
7. 加熱炉本体内に密閉構造の炭化室を、前記加熱炉本体の開口が前記炭化室への炭化材料搬入口となるように、かつ該搬入口側を除き前記炭化室周囲と前記加熱炉本体内壁との間に空隙を有するようにして取り付け、前記材料搬入口は前記加熱炉本体の扉で開閉可能にしたバッチ型マッフル炉炭化装置を使用する高電導炭の製造方法において、前記加熱炉本体内の前記炭化室外上部に設けられた高速噴流型バーナーによる前記炭化室の加熱により発生した乾留ガスを前記炭化室から前記加熱炉本体外に誘導し、該乾留ガスに空気を吹き込んで、ウインドボックスで吹出させて乾留ガス燃焼室バーナーによって燃焼させ、該燃焼熱を前記加熱炉本体内に還流させることを特徴とする高電導炭の製造方法。
8. 加熱炉本体内に密閉構造の炭化室を、前記加熱炉本体の開口が前記炭化室への炭化材料搬入口となるように、かつ該搬入口側を除き前記炭化室周囲と前記加熱炉本体内壁との間に空隙を有するようにして取り付け、前記材料搬入口は前記加熱炉本体の扉で開閉可能にしたバッチ型マッフル炉炭化装置を使用する高電導炭の製造方法において、前記加熱炉本体内の前記炭化室外上部に設けられた噴流バーナーによる前記炭化室の加熱により発生した乾留ガスを前記炭化室から前記加熱炉本体外に誘導し、該誘導配管に接続された木（竹）酢液採取装置によって木（竹）酢液を採取し、木（竹）酢液採取後の乾留ガスに空気を吹き込んでウインドボックスで吹出させて乾留ガス燃焼室バーナーによって燃焼させ、該燃焼熱を前記加熱炉本体内に還流させることを特徴とする高電導炭の製造方法。

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