JP3822228B1 - 炭化処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】炭化炉に大掛かりな排ガス処理装置を接続せずして、その排ガスを有機系含水廃棄物の乾燥熱源として有効利用することのできる炭化処理システムを提供する。
【解決手段】有機系含水廃棄物に加熱乾燥処理を施す乾燥炉１と、この乾燥炉１から排出される乾燥処理物を炭化する炭化炉５とを備える。炭化炉５の上部には該炭化炉から排出される排ガスが導入される燃焼室１３が設けられる。又、燃焼室１３の上部には乾燥炉１が設置される。そして、乾燥炉１の炉壁底部が燃焼室１３内で発生する燃焼熱により加熱される。
【選択図】図２

Description

本発明は、オカラ、酒粕、コーヒー粕、その他の生ゴミ（食品残渣）をはじめ、家畜糞や汚泥といった有機系含水廃棄物を炭化処理するシステムに関する。

一般に、炭化処理はロータリキルンに代表される炭化炉内に原料を導入し、その原料を空気遮断下で加熱することにより行われるが、含水率の高い生ゴミなどの有機系含水廃棄物では、炭化炉に導入する前に乾燥炉に導入して加熱乾燥処理を施し、含水率が低下された乾燥処理物を炭化炉に導入するようにしている。

特に、上記の如く炭化炉の前段に乾燥炉が設けられる炭化処理システムにおいて、炭化炉から排出される高温の排ガスを乾燥炉内に導入し、これを乾燥熱源の一部として有効利用するようにしたものが知られる。

しかし、炭化炉の排ガスにはダイオキシン類などの有害成分が含まれているため、これを乾燥炉内に導入すると、排ガス中の有害成分が乾燥炉内の有機系含水廃棄物に吸着し、これが炭化炉内に送り込まれて炭化処理されることにより、有害成分を含んだ炭化物が生成されてしまうという問題があった。

そこで、乾燥炉の排ガスを熱交換器に導入し、その排ガスを炭化炉の排ガスとの熱交換により加熱して乾燥炉内に還流させるようにした装置が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開平１１−３０９４９０号公報

しかしながら、乾燥炉の排ガスと炭化炉の排ガスとの温度差は小さいため、炭化炉の排ガスで乾燥炉の排ガスを好適に加熱することはできない。

又、熱交換器に導入される炭化炉の排ガスには有害成分が含まれているため、熱交換器の下流には有害成分を除去することのできる大掛かりな排ガス処理装置を設ける必要があり、このためシステム全体としてコスト高になるという問題がある。

本発明は以上のような事情に鑑みて成されたものであり、その目的は炭化炉に大掛かりな排ガス処理装置を接続せずして、その排ガスを有機系含水廃棄物の乾燥熱源として有効利用することのできる炭化処理システムを提供することにある。

本発明は上記の目的を達成するため、
有機系含水廃棄物に加熱乾燥処理を施す乾燥炉と、この乾燥炉から排出される乾燥処理物を炭化する炭化炉とを備えた炭化処理システムにおいて、
前記炭化炉の上部に該炭化炉から排出される排ガスが導入される燃焼室を設けると共に、その燃焼室の上部に前記乾燥炉を設置して該乾燥炉の炉壁底部を前記燃焼室内で発生する燃焼熱により加熱する構成としたことを特徴とする。

本発明に係る炭化処理システムによれば、炭化炉の上部に該炭化炉から排出される排ガスが導入される燃焼室が設けられることから、その燃焼室内で炭化炉の排ガスに含まれる煤塵を燃焼させながら有害成分を熱分解して該排ガスを浄化、無害化することができる。

このため、炭化炉の下流に排ガス処理用の大掛かりな設備を設ける必要がなくなり、大幅なコスト削減を図ることが可能となる。

又、燃焼室の上部に乾燥炉が設置されることから乾燥炉の設置スペースを削減することができる。特に、乾燥炉の炉壁底部が燃焼室内で発生する燃焼熱により加熱されるため、炭化炉に導入される前の有機系含水廃棄物の含水率を大幅に低下させることができ、しかも炭化炉の排ガスが乾燥炉の加熱用熱媒として利用されるので、燃焼室で使用する燃料を節減しながら乾燥炉内を高温状態に維持することができる。

更に、炭化炉の排ガスが乾燥炉内の有機系含水廃棄物と接触しないので、有害成分を含まない良質な炭化物を得ることができる。

以下、図面に基づいて本発明を詳しく説明する。図１は本発明に炭化処理システムの構成例を示す概略図である。

図１において、１は有機系含水廃棄物に加熱乾燥処理を施す円筒状の乾燥炉であり、この乾燥炉１は横型にして一端側上部に原料投入口２が形成され、他端側下部には排出口３が形成される。そして、原料投入口２にはスクリューコンベヤ４が接続され、そのスクリューコンベヤ４により、食品残渣や汚泥といった有機系含水廃棄物が乾燥炉１内に連続して導入される構成としてある。

一方、５は乾燥炉１から排出された乾燥済みの廃棄物（乾燥処理物）を炭化する炭化炉である。本例において、炭化炉５は円筒形の炉体６の外周部に固定外胴７を設けた外熱式のロータリキルンから成り、その固定外胴７には炉体６を加熱するためのバーナ８（本例において２基）が設けられる。又、炉体６の内部には一端側からスクリューコンベヤ９が挿入され、他端側には乾燥処理物を乾留することにより得られる炭化物を排出するための排出口１０が形成される。

尚、乾燥炉１の排出口３とスクリューコンベヤ９は通路１１により連通されており、その通路１１を通じてスクリューコンベヤ９内に落とし込まれる乾燥処理物が該スクリューコンベヤ９により炉体６内に導入される構成となっている。又、炭化炉５の排出口１０にはスクリューコンベヤ１２が接続され、そのスクリューコンベヤ１２を通じて炭化物Ｃが外部に搬出されるようになっている。

特に、本発明に係る炭化処理システムによれば、炭化炉５の上部に燃焼室１３を介して乾燥炉１が設置される構成とされる。

１４は燃焼室１３内を加熱するバーナであり、このバーナ１４は燃焼室１３の外側面に取り付けられて燃焼室１３内に火炎を噴射する。特に、燃焼室１３と炭化炉５はブロワ１５を介在せしめた煙道１６により連通され、その煙道１６を通じ、炭化炉５から排出される高温の排ガスが燃焼室１３内に導入されて燃焼されるようにしてある。

しかして、燃焼室１３内で発生する燃焼熱により乾燥炉１の炉壁底部が直接的に加熱され、これによって乾燥炉１内における有機系含水廃棄物の加熱乾燥処理が行われるようになっている。

尚、乾燥炉１もブロワ１７を介在せしめたダクト１８により燃焼室１３と連通され、そのダクト１８を通じて乾燥炉１で発生した高温多湿のガスが燃焼室１３内に導入されるようになっている。又、燃焼室１３には排気ダクト１９の上流端が接続され、該排気ダクト１９の下流端にはガス冷却塔２０が接続されると共に、冷却塔２０にはサイクロン２１が接続される。そして、燃焼室１３の排ガスが冷却塔２０により冷却された後、サイクロン２１に送られて微粒子を除去され、しかしてサイクロン２１の上部から浄化ガスが大気中に放出されるようになっている。但し、燃焼室１３において炭化炉５の排ガスが高温状態で燃焼されることにより、これに含まれる微粒子や有害成分の多くは熱分解されて消滅した状態にあるので、冷却塔２０やサイクロン２１を省略し、燃焼室１３の排ガスを直接大気中に放出することもできる。

次に、図２は本発明に係る炭化処理システムの要部断面を示す。この図で明らかなように、乾燥炉１の内部にはその長さ方向に亘って撹拌軸２２が設けられる。撹拌軸２２は外周部に撹拌羽根２３を有するもので、その両端は乾燥炉１の両端を閉鎖する鏡板２４に取り付けた軸受２５により回転自在に支持されている。そして、係る撹拌軸２２は乾燥炉１の外部に据え付けられるモータ２６により回転駆動され、その回転によって乾燥炉１内の有機系含水廃棄物が撹拌されつつ排出口３側に移送されるようになっている。尚、図２において、２７は乾燥炉１の一端上部に設けた排気口で、この排気口２７には図１に示したダクト１８の一端が接続される。

一方、炭化炉５において、その炉体６の両端には鏡板２８が取り付けられ、上流側の鏡板２８にはスクリューコンベヤ９が貫通される。尚、２９はスクリューコンベヤ９のトラフ内に設けられるスクリューを回転させるためのモータである。

ここで、炉体６はモータ３０により回転される回転炉であり、その両端は転動ローラ３１により支持されると共に、炉体６の一端部外周にはモータ３０の動力を受けるギヤ３２が固着される。

又、炉体６の下流側の外周部にはその周方向に沿って複数の開口部３３が形成されている。その開口部３３は炭化物を吐出するためのもので、その形成部分は出口フード３４により覆われ、当該出口フード３４の下部に図１に示したスクリューコンベヤ１２を接続する排出口１０が形成される構成となっている。

又、図２から明らかなように、炉体６と固定外胴７の間は空洞部３５とされており、その空洞部３５内に図１に示したバーナ８から火炎が放射されるようになっている。

他方、炭化炉５と乾燥炉１との間に形成される燃焼室１３は、炭化炉の固定外胴７と乾燥炉１およびその両者間に設けられる側板３６により区画されるもので、その両側面には図３のように排気口３７が形成され、その両排気口３７に図１に示した排気ダクト１９が接続されるようになっている。

特に、図３から明らかなように、燃焼室１３は乾燥炉１の下側半分を覆い、乾燥炉１の上側半分は断熱材３８により被覆される。又、図３において、３９は架台、４０は架台３９上に立てられる支持部材で、この支持部材４０に固定外胴７が取り付けられている。

ここで、以上のように構成される炭化処理システムの作用を説明する。先ず、乾燥炉１は燃焼室１３のバーナ１４による燃焼熱により予熱され、加熱状態の乾燥炉１内にはスクリューコンベヤを４通じて有機系含水廃棄物が導入される。乾燥炉１内に導入された有機系含水廃棄物は、撹拌軸２２により撹拌されつつ排出口３側に移送され、その加熱により発生する蒸気や悪臭成分はダクト１８を通じて燃焼室１３に送られる。

燃焼室１３は高温状態に維持されるのであり、このため燃焼室１３内に送り込まれた乾燥炉１の排ガス中に含まれる悪臭成分は熱分解により無臭化される。尚、バーナ１４は燃焼室１３内に設けられる図示せぬ温度センサの出力信号に基づき自動制御され、これによって燃焼室１３内が８００〜８５０℃に維持され、乾燥炉１内は３００〜４００℃に維持されるようになっている。

一方、乾燥炉１の排出口３に達した有機系含水廃棄物は、低含水率の乾燥処理物として通路１１からスクリューコンベヤ９内に落下し、そのスクリューコンベヤ９を通じて炭化炉５の炉体６内に導入される。炉体６はバーナ８により予熱され、しかもその内部は空気遮断状態とされるので、当該炉体６内に導入された乾燥処理物は乾留されつつ炉体６の回転により下流側に移送され、排出口１０に達する頃には炭化物となる。そして、その炭化物は炉体６の開口部３３から排出口１０を通じてスクリューコンベヤ１２内に落ち込み、そのスクリューコンベヤ１２を通じて外部に搬出される。

尚、バーナ８も炉体６内に設けられる図示せぬ温度センサの出力信号に基づいて自動制御されるのであり、これにより炉体６内は４５０〜５００℃に維持されるようになっている。

又、炭化炉５（炉体６）から排出される高温の排ガスは、乾燥炉１を加熱する熱媒として出口フード３４から煙道１６を通じて燃焼室１３内に導入される。このため、バーナ１４の燃料を節減しながら燃焼室１３内を高温状態に維持することができ、しかも当該排ガスは８００〜８５０℃の高温下で熱処理（燃焼）されるため、これに含まれるダイオキシンなどの有害成分を熱分解により無害化することができる。

以上、本発明について説明したが、乾燥炉１や炭化炉５の構成は上記例に限定されるものでなく、要は炭化炉５の上部に該炭化炉５から排出される排ガスが導入される燃焼室１３（二次燃焼室）が設けられると共に、その燃焼室１３の上部に乾燥炉１が設けられ、燃焼室１３内で発生する燃焼熱により乾燥炉１の炉壁底部が加熱される構成であればよい。

本発明に炭化処理システムの構成例を示す概略図 同システムの要部断面図 同システムの要部正面図

符号の説明

１ 乾燥炉
５ 炭化炉
６ 炉体
７ 固定外胴
８ バーナ
１３ 燃焼室
１４ バーナ
１６ 煙道

Claims (1)

1. 有機系含水廃棄物に加熱乾燥処理を施す乾燥炉と、この乾燥炉から排出される乾燥処理物を炭化する炭化炉とを備えた炭化処理システムにおいて、
   前記炭化炉の上部に該炭化炉から排出される排ガスが導入される燃焼室を設けると共に、その燃焼室の上部に前記乾燥炉を設置して該乾燥炉の炉壁底部を前記燃焼室内で発生する燃焼熱により加熱する構成としたことを特徴とする炭化処理システム。
   

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