JP3616751B2 - 炭化炉の排気処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、木片やゴム・プラスチック片などの有機物片から炭を造る炭化装置からの排気を処理する排気処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、廃棄物を取り巻く環境も変わり、「再生資源の利用の促進に関する法律」に引き続いて、１９９５年６月には「容器包装に係わる分別収集及び再商品化の促進等に関する法律（容器包装リサイクル法）」が制定、公布され、また従来安定型とされていた廃棄物も管理型に変更されて、安易に埋立処理が許されなくなった。このような生活環境の変化に伴い廃棄物をできるだけ再利用しようとする多くの試みがなされている。その内の一つとして、廃棄物の内、木片やゴム。・プラスチック片の有機物片から炭材その他の炭化物を造る炭化炉の開発が行なわれ、多くの炭化炉が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これまで幾つもの炭化炉が提案されているが、炭化炉からの排気の処理については、排気ガスから木酢液を凝縮することしか行われていない。しかも、排気ガスは、吸引ブロワーで炭化炉から吸引していたために、ブロワーの粉塵やタールによる詰まりが生じて、掃除も頻繁に行わなければならなった。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑み案出されたものであって、炭化炉から排出される排気ガスを凝縮して木酢液やタールを分離でき、最終的にはほぼ無煙化できる新規な炭化炉の排気処理装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明の炭化炉の排気処理装置は、水噴射式エジェクタを利用して排ガスの吸引と洗浄を行ない、これによって従来の掃除の必要なブロワーを省き、エジェクタの水噴射を利用して、炭化炉の高温排気ガスから木酸・木精を高い回収効率で回収貯蔵することを実現するものである。
【０００６】
即ち、本発明の装置は、有機物片を炭化する炭化炉から排出される排気ガスの供給を受け、排気ガスから粉塵を分離する乾式集塵器と、乾式集塵器から排気ガスの供給を受けて、それを冷却して凝縮する冷却器と、上記冷却器から少なくとも凝縮された木酢及びタールとの供給を受けて木酢液とタールとを分離貯蔵するセットリングタンクと、上記冷却器から上記セットリングタンクを介して、又は上記冷却器から直接ガスを吸引する水噴射式エジェクタとから構成する。
【０００７】
有機物片には、伐採樹木や廃材など木片、ゴム片、プラスチック片、食品廃棄物、例えば、残飯、その他家畜糞等を含むが、これらの有機物片を炭化するのに使用される炭化炉からは、燃焼炭化の過程で、乾留排気ガスが放出される。本発明の装置は、炭化炉の排気口が集塵器と冷却器とセットリングタンクとを経由して、水噴射式エジェクタをエジェクタユニットに接続されるので、炭化炉からの乾留排気ガスは、水噴射式エジェクタの吸引力により吸引され、清掃の必要なブロワーを省略できる。また、炭化炉から排出されて粉塵の除去された排気ガスは、冷却器によって冷却凝縮してセットリングタンクにおいて、木酢液とタールをガスから分離し、貯蔵できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の処理装置において、炭化炉の排気ガス口接続される集塵器には、好ましくは、サイクロンセパレータを利用して、粉塵を除去する。冷却器は、このような集塵器に接続されて、排ガスを冷却して、高温排ガス中に含まれる水及び有機成分を凝縮させて、木酸・木精を含む水溶液（以下、単に、木酢液という）に分離する。このような冷却器の例として、水冷容器内に配置した多数のガス流通細管を内装した冷却器が利用され、細管内に排気ガスを理由通させることにより冷却され、凝縮する。
【０００９】
冷却器は、セットリングタンク（即ち、２相分離槽）に接続され、冷却器からの木酢液と排気ガスとが、セットリングタンクを通過する過程で、気相と液相に分離される。セットリングタンク内の液相は、さらに、互いに不溶の木酢液相とタール相に比重分離される。タンク底部からパイプ通じて木酢液を抜き取り木酢液タンクに供給され、タンク中間部から別のパイプを通じてタールを抜き取りタールタンク供給される。セットリングタンクにおいて最上部のガス空間の下で所定レベルまで溜った木酢液とタールは、先ず上のタールを中間レベルの開閉弁とパイプからタールタンクへ抜き取り、次に木酢液を底部の開閉弁とパイプから木酢液タンクへ抜き取り、別々に分離することができる。
【００１０】
エジェクタユニットは、水噴射式のエジェクタとエジェクタ排出側の貯水タンクと、該貯水タンクと接続したポンプを介して水噴射式のエジェクタの水供給側に接続した水配管とを含んでいる。水噴射式のエジェクタは、セットリングタンクの最上部側に接続され、貯水タンクからポンプによって吸引された水が噴射されるベンチュリー部を有し、エジェクタのベンチュリー部をポンプからの噴射水が通ることで発生する負圧によってセットリングタンクからガスを、結局は炭化炉からサイクロンセパレータ、冷却器及びセットリングタンクを経てガスを吸引することになる。
【００１１】
そして、その水噴射によってセットリングタンクから吸引したガスを噴射水で洗浄し、共に上記貯水タンク内に戻され、セットリングタンクとエジェクタとの間での水循環によって貯水タンク内の水は木酢液の濃度を高めることができる。さらに、セットリングタンクからの木酢液と共に木酢液タンクへ貯蔵することもできる。
【００１２】
実施形態においては、エジェクタユニットは、２組設けらるのが好ましい。セットリングタンクからのガス供給管が、切替弁を介して各エジェクタユニットに分岐され、使用中のエジェクタユニットの貯水タンク内の水が所定の木酢液濃度になったときに、切替弁によって別のエジェクタユニットに切り替えて運転を続行でき、また、切り替えられたエジェクタユニットの貯水タンク内の所定の濃度に達した木酢液を木酢液タンク等に移送して、次の使用のために、新たに清水をその貯水タンクに注入する。
【００１３】
エジェクタユニットの上記貯水タンクからのガスは、大気中に放出してもよいが、土壌中に放散するのがよい。この場合、例えば、土壌は、栽培土層と砂層と砂利層とから成る地層の底部内に敷設されたパイプ網の多孔から該地層へ排出して処理するのが好ましい。貯水タンクからのガスの温度が約２０℃であるために栽培土壌を暖めたり、途上をアルカリ性にでき、野菜等の促成栽培に利用できる他に、上記のような地層にガスを通すことで炭化炉からの排気の完全無煙化も達成することができる。
【００１４】
【実施例】
次に、本発明の炭化炉の排気処理装置を添付図を参照にして以下に詳細に説明する。図２に示すように、この例の炭化炉の排気処理装置１は、有機物片Ｗを炭化して炭Ｑを得る炭化炉５から排出される排気ガスＧ１の供給を受け、粉粒物ＰとガスＧ２とに分離するサイクロンセパレータ１０と、該サイクロンセパレータ１０から排気ガスＧ２の供給を受けて、それを冷却して木酢液ＳとタールＴとを凝縮する冷却器２０と、該冷却器２０からガスＧ３と凝縮された木酢液Ｓ及びタールＴとの供給を受けて木酢液ＳとタールＴとを分離貯蔵するセットリングタンク３０と、該セットリングタンク３０からガスＧ３を吸引する水噴射式エジェクタ４０と、土壌埋設パイプ網５５とから構成されている。
【００１５】
排気処理装置１は、炭をバッチ生産するタイプの炭化炉にも、また連続的に炭を製造するタイプにも適用可能であるが、一例として、ここでは炭化炉５として連続的に炭Ｑを製造するタイプが採用されている。図２に示すように、炭化炉５は、耐火物を内張した周囲壁５Ａによって内部に閉鎖空間の炭化室を形成して竪形の円筒状炉体６をしている。周壁７ａの中間高さの供給口７ｂから有機物片Ｗを供給スクリューコンベヤによって連続的に炭化室に定量供給する。
【００１６】
炉体６の炭化室７は、周壁７ａと、天井部分７ｃと、中央寄りに炭化物排出口７ｅを形成した炉底部７ｄと形成されている。竪形の円筒炉とすることにより、下部に供給され蓄積する有機物片Ｗを、その内部に差し込まれて回転する空気供給装置８によって下方から燃焼させ、高温ガスを発生させて上方に向かって加熱乾留でき、また天井部分７ｃからの反射熱によって乾留を促進できる。炭の粉粒物Ｐは土壌改良剤として利用される。煙排出口７ｆから排出される排気ガスＧ１は、一酸化炭素や木酢を多く含んだ可燃性ガスである。
【００１７】
炭化炉の煙排出口７ｆには、集塵器としてサイクロンセパレータ１０が接続されている。このサイクロンセパレータ１０は、外面が保温材で覆われて排気ガスの温度低下を防止し、また後述のように下流側の水噴射式エジェクタ４０による吸引力によって炭化炉５の炭化室７の内部から煙排出口７ｆと管路１１とを経て吸引したガスＧ１から遠心力で粉粒物Ｐを含む粉塵を分離して、粉塵は下方に延びたパイプ１２の下部のシール弁１３から適時搬出される。
【００１８】
サイクロンセパレータ１０で粉粒物Ｐが分離されたガスＧ２は管路１５を介して冷却器２０に供給される。冷却器２０は、ガス流入側ヘッダー２１とガス流出側ヘッダー２２の間の多数のガス流通用の細管２３内を流れるガスＧ２に対して対向方向に冷却水を供給する水ジャケット２４を備えている。水ジャケット２４は、流出側ヘッダー２２の近くに給水口２４ａを、ガス流入側ヘッダー２１の近くに出水口２４Ｂを有している。冷却で凝縮された木酢液Ｖ及び燃料として利用可能なタールＴは、自重でガス流出側ヘッダー２２から管路２５を介してセットリングタンク３０に供給され、ガスＧ３は、上記水噴射式エジェクタ４０による負圧によって冷却器２０からセットリングタンク３０に供給される。ガスＧ３は、仮想線で示すような管路３９によって、セットリングタンク３０を経由しないで直接冷却器２０から吸引してもよい。
【００１９】
セットリングタンク３０は、木酢液ＶとタールＴとを比重差で上下に分離して貯蔵するものであり、底部の出口３１から木酢液Ｓを抜き取り、木酢液タンク（図示は省略）へ開閉弁Ｖ１を介して送るパイプと、中間部の出口３２からタールＴを抜き取り、タールタンク（図示は省略）へ開閉弁Ｖ２を介して送るパイプとが各々接続されている。抜き取る時は、サイトグラス３３で各レベルを見ながら、先に上のタールＴを抜き、次に下の木酢液Ｓを抜く。ガスＧ３は、タンク最上部のガス空間を通ってガス供給管３４を経て上述したように水噴射式エジェクタ４０によって吸引される。
【００２０】
木酢液Ｓは、野菜の害虫駆除や消毒に利用可能な防虫、殺菌剤として利用でき、さらに精製すれば、ハム、ソーセジの防腐剤や消臭剤として利用可能である。タールＴは、燃料として利用可能である。
【００２１】
エジェクタ４０は、配管４３を含め貯水タンク４１及び水ポンプ４２と共にエジェクタユニットを構成しており、該エジェクタ４０は、貯水タンク４１から水ポンプ４２によって吸引されて吐出された水が噴射されるベンチュリー部４５をケーシング４４内部に有している。その噴射によってベンチュリー部４５で発生する負圧によってセットリングタンク３０からガスＧ３を、炭化炉５、サイクロンセパレータ１０、冷却器２０及びセットリングタンク３０を経由して吸引し、吸引したガスＧ３は、エジェクタ４０の噴射水で洗浄し、貯水タンク４１に戻される。貯水タンク４１内の水はさらに、エジェクタ４０への給水されて循環を繰り返すことかでき、貯水タンク内の水は、次第に、木酢液Ｖとして濃縮される。
【００２２】
或る一定の木酢液濃度に達した時点で、貯水タンク４１内の木酢液Ｓになった水をレベルゲージ４６を見ながら底部の出口４８に取付られた弁４９から抜いて上記木酢液タンクへ合流させ貯蔵するために、エジェクタユニットを２組設けて交互に使用する。
【００２３】
セットリングタンク３０とエジェクタ４０との間のガス供給管３４には、切替弁３５が設けられていて、その下流側を分岐して、それぞれにエジェクタユニットを接続し、交互使用を可能にしている。木酢液の抜かれた貯水タンク４１は、次の使用のために新たに清水が張られる。また、水によって常にベンチュリー部４５が洗浄されているために詰まりが無く、保守が極めて容易である。更に、エジェクタ効果を維持するために貯水タンク４１にはその内部の水レベルを一定に保つ給水タップ４７が設けられている。
【００２４】
上記エジェクタユニットの貯水タンク４１からのガスＧ４は、図３に示すように、土壌中に排出されるが、土壌には、図示のように、野菜や苗木等を植える栽培土層５２と砂層５３と砂利層５４とから成る地層５１の底部内に敷設された多数のパイプ５５の下向きの多孔から土壌５１へ排出される。貯水タンク４１に接続されたガス出口管５０は、土壌５１の底部内に敷設されたパイプ５５に接続されている。貯水タンク４１から分離されたガスＧ４の温度は、暖かく、約２０℃であるために栽培土層５２を暖めたり、アルカリ性にでき、ミネラル分を多く含む野菜等の促成栽培に利用できる。地層にガスを通すことで炭化炉５からの排気ガスＧ１の完全無煙化・無臭化も達成することができる。パイプ５５に代えて、Ｕ字溝の樋を逆さにして埋めて使用してもよい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の炭化炉の排気処理装置は、炭化炉からの排気ガスの吸引に水噴射式のエジェクターユニットを使用するので、掃除の必要なブロワーを使用する必要がなく、且つ、排気ガスのスクラバー洗浄も兼用できる。さらに、炭化炉からエジェクターユニットまでの間の排気ガス経路において、冷却器によって冷却凝縮してセットリングタンクにおいて木酢液とタールを有効に分離して回収することができる。
【００２６】
本発明の装置においては、セットリングタンクからは、タンク底部から木酢液の抽出と、タンク中間部からタールの抽出ができるので、それぞれのタンクに分離貯蔵することができる。
【００２７】
また、エジェクタユニットは、配管を含め貯水タンク及びポンプと共にエジェクタユニットを含むようにすれば、エジェクタの水噴射のベンチュリー部が、セットリングタンクから吸引したガスを噴射水で洗浄し、貯水タンク内への回収し、タンク内の水をエジェクタへの給水に利用でき、貯水タンク内に木酢液を濃縮して、さらに、セットリングタンクからの木酢液と共に木酢液タンクへ貯蔵回収を図ることができる。
【００２８】
上記エジェクタユニットは、少なくとも２組設けられ、上記セットリングタンクからのガス供給管は、切替弁を介して上記の各エジェクタユニットに分岐されると、貯水タンクの入れ替えの際に、切替弁によって別のエジェクタユニットに切り替えて運転を続行できる。切り替えられた貯水タンク内の所定濃度の木酢液濃度を木酢液タンク等に移送して、次の使用のために新たに清水をその貯水タンクに供給することができる。
【００２９】
上記エジェクタユニットの上記貯水タンクからのガスは、栽培土壌の地層の底部内に敷設されたパイプの多孔から該地層へ排出されるようにすれば、貯水タンクからのガスの温度が暖かいので、栽培土層を暖めて、野菜等の促成栽培に利用でき、炭化炉からの排気の完全無煙化と無臭化も達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る炭化炉の排気処理装置を示す。
【図２】本発明の実施例の排気処理装置を利用する炭化炉の概要断面図を示す。
【図３】本発明の実施例の排気処理装置からの排ガスを処理するための栽培土壌の例を示す。
【符号の説明】
１ 炭化炉の排気処理装置
５ 炭化炉
１０ サイクロンセパレータ
２０ 冷却器
３０ セットリングタンク
３４ ガス供給管
４０ 水噴射式エジェクタ
４１ 貯水タンク
４２ ポンプ
４５ ベンチュリー部

Claims (5)

1. 有機物片を炭化する炭化炉から排出される排気ガスを処理する排気処理装置であって、
   炭化炉からの排気ガスを粉粒物とガスとに分離する乾式集塵器と、
   該乾式集塵器からのガスを冷却して凝縮する冷却器と、
   該冷却器から少なくとも凝縮された木酢液とタールとを分離貯蔵するセットリングタンクと、
   該セットリングタンクに接続されてガスを吸引する水噴射式のエジェクタを含むエジェクタユニットと、
   から成る炭化炉の排気処理装置において、
   上記冷却器が、上記の乾式集塵器に接続されたガス流入側ヘッダと、ガス流出側ヘッダと、ガス流入側ヘッダとガス流出側ヘッダとの間を接続して且つ水冷ジャケット中に配管された多数のガス流通用の細管と、から成り、細管がガス排出側に下方に傾斜してガス流出側ヘッダに接続され、該ガス流出側ヘッダが管路を介して上記のセットリングタンクの上部に接続され、乾式集塵器からのガスが上記のガス流通用の細管を通過させて、その通過過程で凝縮された木酢液及びタールと共に冷却されたガスとをセットリングタンクに供給するようにしたことを特徴とする炭化炉の排気処理装置。
2. 上記のセットリングタンクが、タンク底部に接続したパイプを介して木酢液タンクに接続され、タンク中間部に接続したパイプを介してタールタンクに接続されている請求項１記載の装置。
3. 上記のエジェクタユニットが、上記水噴射式のエジェクタに接続した貯水タンク及びポンプとを含み、該エジェクタが、貯水タンクからポンプによって吸引された水を噴射させるベンチュリー部を備え、
   上記セットリングタンクから吸引したガスを噴射水で洗浄し、該洗浄水を上記貯水タンクに戻して、循環させることにより、貯水タンク内の水中の木酢液濃度を高めるようにした請求項１記載の装置。
4. 上記のエジェクタユニットは、少なくとも２組設けられており、セットリングタンクからのガス供給管が、切替弁を介して各エジェクタユニットに分岐されている請求項１記載の装置。
5. 上記のエジェクタユニットの貯水タンクからのガスが、上から栽培土層を含む地層の底部に敷設されたパイプ網の多孔から該地層へ排出される請求項３又は４記載の装置。

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