JP3364065B2 - 炭化方法 - Google Patents

炭化方法

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JP3364065B2
JP3364065B2 JP25246295A JP25246295A JP3364065B2 JP 3364065 B2 JP3364065 B2 JP 3364065B2 JP 25246295 A JP25246295 A JP 25246295A JP 25246295 A JP25246295 A JP 25246295A JP 3364065 B2 JP3364065 B2 JP 3364065B2
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邦位 中田
務 安部
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は可燃物を炭化させるための炭化方
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、炭焼きのように可燃物を炭化する
には、閉塞性のある燃焼空間内に可燃物をプールし、ガ
ス成分を燃焼させている。この方法は、いわば閉塞式の
炭化炉であり、炭化炉内への酸素の供給量を抑制するこ
とで、炭化した可燃物がさらに酸化して灰にならないよ
うにすると共に、閉塞式のため、炭化炉内の温度を高温
に維持でき、ガス成分を木材の芯等の可燃物にかかる
部からも抜き出すことができ、可燃物を効率良く炭化さ
せることができるのである。ところで、本願出願人は、
背景技術として、「可燃物あるいは可燃物を含む物を出
発原料とし、該原料の表面をベントナイト等の無機質粘
結材で被覆して焼成すると、可燃物を酸化雰囲気で焼成
しても灰になるまで燃焼せずに炭化させることができ
る」という炭化物の製造方法を提案している。この方法
によれば、可燃成分が無機質粘結材の微粒子で被覆され
ることによって酸化が抑制されるためと推察される。こ
の効果は、無機質粘結材と水溶性糖類を同時に被覆する
ときに、さらに向上する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
閉塞式の炭化炉では、木材等の大型の可燃物から炭を作
る際には有効であるが、可燃物を炭化炉内に一旦プール
するため、時間的な効率が悪かった。従って、大量の炭
化物を工業的に生産するには適さないという課題があっ
た。また、可燃物をプールしてガスを燃焼させるため、
炭化炉内が高温になり、炉の内壁をセラミック等の耐熱
材で形成する必要があり、工業的に利用できる炭化炉を
製作するコストおよび保守するコストが高くなってしま
うという課題があった。
【0004】そこで、本発明の目的は、可燃物から炭化
物を工業的に効率良く生産することが可能である炭化炉
を提供することにある。さらに、炭化炉自体の製作コス
トおよび保守コストを低減することにもある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために次の構成を備える。すなわち、本発明にか
かる炭化方法は、可燃物あるいは可燃物を含む材料を出
発原料とし、該出発原料に水を添加し、もしくは添加し
ないで出発原料の水分量を所要量に調整し、該出発原料
とベントナイトを含む無機質粘結材とを混練して原料の
表面を該無機質粘結材で被覆して、該原料を、大気に開
放された筒状の炉部を有する炭化炉の該炉部内を、該炉
部の一端側にある投入口側から他端側にある排出口側へ
送り、該原料の送り方向とは反対方向から着火させ、前
記投入口側で乾燥させ、前記排出口側で、前記無機質粘
結材が被覆されていることにより酸化を抑制しつつ焼成
して、前記可燃物を炭化させることを特徴とする。
【0006】また本発明にかかる炭化方法は、可燃物あ
るいは可燃物を含む材料を出発原料とし、該出発原料に
水を添加し、もしくは添加しないで出発原料の水分量を
所要量に調整し、該出発原料とベントナイトを含む無機
質粘結材および水溶性糖類とを混練して原料の表面を該
無機質粘結材と水溶性糖類の被膜で被覆して、該原料
を、大気に開放された筒状の炉部を有する炭化炉の該炉
部内を、該炉部の一端側にある投入口側から他端側にあ
る排出口側へ送り、該原料の送り方向とは反対方向から
着火させ、前記投入口側で乾燥させ、前記排出口側で、
前記無機質粘結材が被覆されていることにより酸化を抑
制しつつ焼成して、前記可燃物を炭化させることを特徴
とする。
【0007】また本発明にかかる炭化方法は、可燃物あ
るいは可燃物を含む材料と無機質骨材とを出発原料と
し、該出発原料に水を添加し、もしくは添加しないで出
発原料の水分量を所要量に調整し、該出発原料とベント
ナイトを含む無機質粘結材とを混練して原料の表面を該
無機質粘結材で被覆して、該原料を、大気に開放された
筒状の炉部を有する炭化炉の該炉部内を、該炉部の一端
側にある投入口側から他端側にある排出口側へ送り、該
原料の送り方向とは反対方向から着火させ、前記投入口
側で乾燥させ、前記排出口側で、前記無機質粘結材が被
覆されていることにより酸化を抑制しつつ焼成して、前
記可燃物を炭化させることを特徴とする。
【0008】また本発明にかかる炭化方法は、可燃物あ
るいは可燃物を含む材料と無機質骨材とを出発原料と
し、該出発原料に水を添加し、もしくは添加しないで出
発原料の水分量を所要量に調整し、該出発原料とベント
ナイトを含む無機質粘結材および水溶性糖類とを混練し
て原料の表面を該無機質粘結材と水溶性糖類の被膜で被
覆して、該原料を、大気に開放された筒状の炉部を有す
る炭化炉の該炉部内を、該炉部の一端側にある投入口側
から他端側にある排出口側へ送り、該原料の送り方向と
は反対方向から着火させ、前記投入口側で乾燥させ、前
記排出口側で、前記無機質粘結材が被覆されていること
により酸化を抑制しつつ焼成して、前記可燃物を炭化さ
せることを特徴とする。
【0009】前記炭化炉での焼成温度を700℃〜80
0℃とすることができる。 また、前記炉部を、金属材か
らなる筒状の内筒部材と、金属材からなり、前記内筒部
材が内部に挿入されて二重筒を形成するために内筒部材
よりも大径に設けられた筒状の外筒部材と、前記内筒部
材と外筒部材との間隙に設けられた断熱材層とで構成す
ることができる。 また、前記炉部を長手方向に複数に分
割可能に設けると好適である。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる好適な実施
例を添付図面と共に詳細に説明する。図1は本発明によ
る炭化炉の一実施例を示す側面図であり、図2は図1の
実施例のX−X断面図、図3は炉部の詳細を説明する断
面図である。10は炉部であり、表面を無機質粘結材で
被覆した可燃物或いは可燃物を含む材料を原料とし、そ
の原料の可燃物を炭化させて炭化物を連続的に効率良く
生産するために、両端が開放された筒状に形成されてい
る。従来の閉塞式の炭化炉とは異なり、筒状の炉部10
の両端は開放しており、いわば開放式の炭化炉である。
なお、原料は、炉部10内で送り易いように、粒状であ
るとよい。
【0011】また、この炉部10は、長手方向に複数に
分割可能に設けられている。すなわち、複数の単位筒状
炉10a、10a、・・・が連結されて炉部10が形成
されている。単位筒状炉10aは、両端にフランジ1
1、11が形成されており、このフランジ11を利用し
て螺子等で長手方向に連結され、筒状に長い炉部10が
形成される。このように構成されているため、容易に製
作でき、保守保全(メンテナンス)を容易に行うことが
できる。燃焼部等の老朽化し易い部分は、消耗品として
部分的に交換できる。もしも、筒状に長い炉部10を一
体に設けるとすれば、変形してしまうなど、製作が困難
であると共に、炉部10内の清掃等のメンテナンスを行
うことも困難である。
【0012】炉部10は筒状に長く形成されており、そ
の長さによって、原料を乾燥させる乾燥部A、着火およ
び燃焼させる部分である炭化部Bを好適に設けることが
できる。また、炉部10の軸心を中心にする回転動と、
後述する螺旋状の送り手段によって、原料を炉部10内
を通って投入口12から排出口14へ送ることができ
る。炉部10の一端側にある投入口12側で原料が乾燥
され、中途部で着火され、他端側にある排出口14まで
の間でガスが燃焼されて、最終的に炭化物が排出口14
から排出されるのである。従って、この炉部10を用い
れば、粒状の原料を連続的に送り、炭化物を連続的に排
出でき、工業的に大量の炭化物を効率良く生産できる。
【0013】16はバーナーであり、排出口14に対向
して配設されている。このバーナー16で炎を炉部10
内へ放射して、原料の主にガス成分を燃焼させる。燃焼
空気の流れは、原料が送られる方向と反対方向になる。
この燃焼空気(加熱乾燥空気)が炉部10内を吹き抜け
ることによって、後から順次送られてくる原料を好適に
乾燥させることができる。原料から発生したガス成分を
燃焼させた熱を有効に利用できる。従って、水分を含ん
だ原料でも好適に乾燥して炭化でき、効率良く炭化物を
得ることができる。なお、例えばもみ殻を主材とする原
料のような、原料が最初から乾燥している場合にあって
は、乾燥部Aの区間を短く設ければよい。18は煙突で
あり、排気ガスが排出される。原料を乾燥する際に発生
する悪臭を消すには、この煙突18の部分にアフターバ
ーナーを設置すればよい。原料が投入される投入口12
は、原料を供給し易いように、ホッパー状に設けられて
いる。
【0014】20は駆動ローラーであり、基台22に回
転自在に装着され、駆動装置の一例であるモーター24
によってチェーン機構25を介して回転駆動される。ま
た、駆動ローラー20は炉部10の単位筒状炉10a、
10a同士が連結されたフランジ11の外周側面に当接
し、炉部10が軸心を中心に回転できるように支持して
いる。26は従動ローラーであり、図2に示すように一
対で炉部10を支持すると共に、炉部10をその軸心
を中心に回転させることができるように回転自在に設け
られている。従って、モーター24の駆動力によって駆
動ローラー20を回転すると、筒状の炉部10を軸線
を中心に回転させることができる。なお、上記の構成か
らなる回転駆動装置に限らず、歯車機構、ベルト機構、
減速機構等を組み合わせて、適宜構成できるのは勿論で
ある。
【0015】次に炉部10の詳細について説明する。炉
部10は、金属材からなる筒状の内筒部材28と、金属
材からなり、内筒部材28が内部に挿入されて二重筒を
形成するために内筒部材28よりも大径に設けられた筒
状の外筒部材30と、内筒部材28と外筒部材30との
間隙に設けられた断熱材層32とから成る。金属材とし
ては、耐熱性および耐腐食性の良好な材質を選択的に採
用できるが、例えば、ステンレススチール(SUS)材
を用いることができる。
【0016】断熱材層32の一例としては、セラミック
ファイバーを粘着材で硬化させたものを利用することが
できる。断熱材層32を設けるのは、金属材からのみな
る炉部では放熱性が高く、燃焼温度を維持することが難
しいことによる。なお、炉部10の内部を保温をするに
は外筒部材30の外側を断熱材で巻いてもよい。図3に
示すように、33はピンであり、外筒部材30の内壁面
から内側方向へ突起しており、断熱材層32が移動する
ことを防止している。このピン33はスタッド溶接等に
よって外筒部材30の内壁面に固定して設けることがで
きる。このようにピン33を配するのは、特に内筒部材
28と外筒部材30が温度変化によって収縮し、断熱材
層32が移動し易いためである。
【0017】内筒部材28の内部には、前記原料を投入
口12から排出口14へ送るための螺旋状の送り羽根
(スクリュー)であるスパイラル34が固定されてい
る。スパイラル34は、単位筒状炉10aの内筒部材2
8および外筒部材30の長さと略同一の長さに設定され
ている。すなわち、スパイラル34も炉部10の長手方
向に多数に分割されている。単位筒状炉10aを連結し
た際にスパイラル34の螺旋が連続した状態にならない
場合がある。例えば、隣合うスパイラル34の角度位置
がずれた状態で、隣合う単位筒状炉10a、10a同士
が連結された場合であるが、そのように連結されても、
各スパイラル34が原料を送れる方向に統一されて配さ
れている場合には、各単位筒状炉10aに設けられたス
パイラル34は、原料を送るように作用できるため、機
能的な不都合はない。
【0018】また、炉部10の原料を乾燥させる乾燥部
A、および原料のガス成分が燃焼される部分に位置する
スパイラル34には、粒状の原料を持ち上げるための
き上げ羽根35をつけるとよい。乾燥部Aでは、かき上
羽根35によって原料をかき上げるようにして持ち上
げて自然落下させることで、原料をバーナー16によっ
て送風される加熱乾燥空気の流れに好適に当てることが
でき、原料の乾燥を効率良く行うことができる。また、
原料のガス成分が盛んに燃焼される部分では、かき上げ
羽根35により原料をかき上げてかき混ぜることで、原
料に空気を十分に当てて均一に燃焼させることができ
る。なお、原料から発生する炎が小さくなり、原料を炭
化させる炭化部Bでは、原料をかき上げないほうがよ
く、上記のようなかき上げ羽根を設ける必要はない。
【0019】次に炉部10の内筒部材28にかかる取付
構造の詳細を図3に基づいて説明する。また、内筒部材
28は周方向に複数に分割されている。すなわち、複数
の断面弧状の部位を備える分割筒材38が組み合わされ
て形成されている。分割筒材38は、断面弧状の部位3
8aを備える共に、その両側部に隣合う分割筒材38と
連結するための連結部38bを備えている。複数の分割
筒材38は、当接された連結部38b、38b同士が固
定片40の挟持部40aによって挟持されることで、筒
内壁面を形成するように固定されている。具体的には、
金属板を折り曲げて形成された挟持部40aがかしめら
れて固定されている。また、固定片40は支持片部40
bで外筒部材30の内部に固定されており、複数の分割
筒材38からなる内筒部材28を外筒部材30の内部に
支持している。固定片40は、内筒部材28に対して、
その全長に設けられる必要はなく、複数の分割筒材38
で内筒部材28を形成でき、外筒部材30の内部に内筒
部材28を支持できるのであれば、部分的または断続的
に設けられていてもよい。また、この固定片40は、特
に支持片部40bで断熱材層32が移動することを防止
できる。
【0020】次に上記の構成からなる炭化炉の作用につ
いて使用方法と共に説明する。前記原料が、投入口12
から投入されると、炉部10の回転と共に回転するスパ
イラル34、34aの作用で排出口へ向かって移動され
る。詳細には、モーター24の駆動力によって駆動ロー
ラー20が回転することによって炉部10が回転され
る。これにより、最も投入口12側の単位筒状炉10a
に固定され、供給ボックス13内に突出されたスパイラ
ル34aが回転し、供給ボックス13内に投入された原
料を送る。同様に各単位筒状炉10a内に固定されたス
パイラル34が原料を、投入口12から排出口14に向
かって送る。炉部10と供給ボックス13とは分離して
おり、炉部10は回転自在に配設されているが、原料が
炉部10と供給ボックス13との隙間から脱落しないよ
うに、カバー42が設けられている。
【0021】点火は排出口に対向して設けられたバーナ
ー16によってなされる。バーナー16は、連続的に送
られる前記原料が連続して炭化(燃焼)されるように、
放射される炎の強さが調整される。原料の種類によって
は、原料自らの特にガス成分の燃焼で、バーナー16は
送風だけでよい場合もある。原料は排出口14側で燃焼
され、投入口12側では原料が燃焼することで発生する
熱気が、バーナー16による送風と共に熱風となり、原
料を効率良く乾燥できる。原料を乾燥するためのエネル
ギーを節約できる。前記原料の可燃物は、ベントナイト
等の無機質粘結材で被覆されており、酸化が抑制されて
いるため、ガス化した燃焼物は燃えるが、炭素の酸化は
抑制される。このため、通常、燃焼温度は700〜80
0°C程度に抑制される。このように燃焼温度が低温で
あるため、内筒部材28は、例えばステンレススチール
のような金属材で形成されているが、耐久性等について
は問題ない。
【0022】以上のようにして、原料が炭化され、炭化
物となって排出口から排出される。その炭化物は酸化が
抑制されているため、排出されると急激に温度が奪わ
れ、排出された直後に火が消え、効率良く粒状の粒炭と
いうべき炭化物を生産することができる。また、同様に
炭化物が混在したセラミックボールを焼成できる。送り
スピードは、モーター24の回転数を制御することで自
在に調整できる。標準的な送りスピードは、1m/mi
n.程度であり、もみ殻を炭化するような場合には、送
りスピードを速めることができ、また、水分の多い原料
を炭化する場合には送りスピードを遅くすればよい。
【0023】次に本発明にかかる炭化炉で好適に炭化さ
れる原料について説明する。上記の構成からなる炭化炉
によれば、可燃物あるいは可燃物を含む物を出発原料と
し、該原料の表面をベントナイト等の無機質粘結材で被
覆したものから、炭化物を得る方法として好適である。
特に、無機質粘結材と水溶性糖類を同時に被覆したもの
は、さらに効率良く炭化される。また、表面を無機質粘
結材で被覆された可燃物あるいは可燃物を含む物の粉
末、粒子と無機質骨材の混合体を焼成して炭化物を製造
する際、または、表面を無機質粘結材と水溶性糖類の被
膜で被覆された可燃物あるいは可燃物を含む物の粉末、
粒子と無機質骨材の混合体を焼成して炭化物を製造する
際にも好適に利用できるのである。
【0024】本明細書の可燃物とは、石炭、木材、竹、
プラスチック、穀物の殻(蕎麦殻、もみ殻等)、穀物、
食品、およびこれらの加工残査、およびこれらを原料に
する廃棄物等、固体で燃えるもの全般を意味するが、特
にコーヒー粕、もみ殻、オガコ、穀物等の粉末、粒状の
固体で排出される廃棄物に極めて有効である。また、可
燃物を含むものとは、燃える物と燃えない物が混ざった
物で、燃えない物はガラス、耐火物等のセラミック、
水、等である。無機質粘結材としては、耐火粘土、ベン
トナイト、特殊粘土等のいわゆる粘土質粘結材が好まし
く、とりわけベントナイトの酸化抑制効果が大きい。水
溶性糖類としては、例えば、しょ糖、麦芽糖、ブドウ糖
等の小糖類および単糖類がある。また、骨材としては、
無機質廃棄物の粉粒体を利用できる。例えば、鋳物砂、
汚泥砂、レンガ、瓦、コンクリートの粒および粉、製鉄
高炉スラグ、鋳物のノロ、パーライト、ガラス繊維、ロ
ックウール、廃粘土、焼却炉の灰、スラグ金属の錆等で
ある。なお、原料に無機質粘結材を被覆するには、コー
ヒー粕のように原料に水分が含まれている場合は新たに
水分を添加することなく、もみ殻のように水分を含んで
いない場合は新たに水分を添加し、単に混練すればよ
い。被膜は薄くても十分な酸化抑制効果がある。また、
水溶性糖類の被覆は、糖類を予め水に溶かして使用する
場合もあるし、糖類の粉末を混練してもよい。
【0025】以上、本発明につき好適な実施例を挙げて
種々説明してきたが、本発明はこの実施例に限定される
ものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの
改変を施し得るのは勿論のことである。
【0026】
【発明の効果】本発明にかかる炭化方法によれば、可燃
物あるいは可燃物を含む材料の表面を無機質粘結材で被
覆したものを原料とし、該原料を、大気に開放された筒
状の炉部を有する炭化炉の該炉部内を、該炉部の一端側
にある投入口側から他端側にある排出口側へ送り、該原
料の送り方向とは反対方向から着火させ、前記投入口側
で乾燥させ、前記排出口側で焼成するようにしているの
で、前記無機質粘結材が被覆されていることにより酸化
を抑制しつつ焼成して可燃物を好適に炭化させることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す炭化炉の側面図であ
る。
【図2】図1の実施例のX−X断面図である。
【図3】内筒部材の取付構造を模式的に説明する断面図
である。
【符号の説明】
10 炉部 12 投入口 14 排出口 16 バーナー 18 煙突 20 駆動ローラー 24 モーター 28 内筒部材 30 外筒部材 32 断熱材層 34 スパイラル 38 分割筒材 40 固定片
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−177089(JP,A) 特開 昭51−148701(JP,A) 特開 昭57−111380(JP,A) 特開 平5−247470(JP,A) 特開 昭54−102303(JP,A) 特開 昭52−4502(JP,A) 特開 昭52−96603(JP,A) 実開 昭63−167146(JP,U) 特公 昭28−67(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C10B 53/00 - 53/02

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可燃物あるいは可燃物を含む材料を出発
    原料とし、該出発原料に水を添加し、もしくは添加しな
    いで出発原料の水分量を所要量に調整し、該出発原料と
    ベントナイトを含む無機質粘結材とを混練して原料の表
    面を該無機質粘結材で被覆して、該原料を、大気に開放
    された筒状の炉部を有する炭化炉の該炉部内を、該炉部
    の一端側にある投入口側から他端側にある排出口側へ送
    り、該原料の送り方向とは反対方向から着火させ、前記
    投入口側で乾燥させ、前記排出口側で、前記無機質粘結
    材が被覆されていることにより酸化を抑制しつつ焼成し
    て、前記可燃物を炭化させることを特徴とする炭化方
    法。
  2. 【請求項2】 可燃物あるいは可燃物を含む材料を出発
    原料とし、該出発原料に水を添加し、もしくは添加しな
    いで出発原料の水分量を所要量に調整し、該出発原料と
    ベントナイトを含む無機質粘結材および水溶性糖類とを
    混練して原料の表面を該無機質粘結材と水溶性糖類の被
    膜で被覆して、該原料を、大気に開放された筒状の炉部
    を有する炭化炉の該炉部内を、該炉部の一端側にある投
    入口側から他端側にある排出口側へ送り、該原料の送り
    方向とは反対方向から着火させ、前記投入口側で乾燥さ
    せ、前記排出口側で、前記無機質粘結材が被覆されてい
    ることにより酸化を抑制しつつ焼成して、前記可燃物を
    炭化させることを特徴とする炭化方法。
  3. 【請求項3】 可燃物あるいは可燃物を含む材料と無機
    質骨材とを出発原料とし、該出発原料に水を添加し、も
    しくは添加しないで出発原料の水分量を所要量に調整
    し、該出発原料とベントナイトを含む無機質粘結材とを
    混練して原料の表面を該無機質粘結材で被覆して、該原
    料を、大気に開放された筒状の炉部を有する炭化炉の該
    炉部内を、該炉部の一端側にある投入口側から他端側に
    ある排出口側へ送り、該原料の送り方向とは反対方向か
    ら着火させ、前記投入口側で乾燥させ、前記排出口側
    で、前記無機質粘結材が被覆されていることにより酸化
    を抑制しつつ焼成して、前記可燃物を炭化させることを
    特徴とする炭化方法。
  4. 【請求項4】 可燃物あるいは可燃物を含む材料と無機
    質骨材とを出発原料とし、該出発原料に水を添加し、も
    しくは添加しないで出発原料の水分量を所要量に調整
    し、該出発原料とベントナイトを含む無機質粘結材およ
    び水溶性糖類と を混練して原料の表面を該無機質粘結材
    と水溶性糖類の被膜で被覆して、該原料を、大気に開放
    された筒状の炉部を有する炭化炉の該炉部内を、該炉部
    の一端側にある投入口側から他端側にある排出口側へ送
    り、該原料の送り方向とは反対方向から着火させ、前記
    投入口側で乾燥させ、前記排出口側で、前記無機質粘結
    材が被覆されていることにより酸化を抑制しつつ焼成し
    て、前記可燃物を炭化させることを特徴とする炭化方
    法。
  5. 【請求項5】 前記炭化炉での焼成温度が700℃〜8
    00℃であることを特徴とする請求項1、2、3または
    4記載の炭化方法。
  6. 【請求項6】 前記炉部が、金属材からなる筒状の内筒
    部材と、金属材からなり、前記内筒部材が内部に挿入さ
    れて二重筒を形成するために内筒部材よりも大径に設け
    られた筒状の外筒部材と、前記内筒部材と外筒部材との
    間隙に設けられた断熱材層とからなる炭化炉を用いるこ
    とを特徴とする請求項5記載の炭化方法。
  7. 【請求項7】 前記炉部が長手方向に複数に分割可能に
    設けられた炭化炉を用いることを特徴とする請求項5ま
    たは6記載の炭化方法。
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