JP3839447B2

JP3839447B2 - 木炭化装置

Info

Publication number: JP3839447B2
Application number: JP2004242001A
Authority: JP
Inventors: 長助高森
Original assignee: 株式会社高長建設
Priority date: 2004-08-23
Filing date: 2004-08-23
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2024-08-23
Also published as: JP2006057035A

Description

本発明は、建設工事現場等で発生する使用済みの木製廃棄物、例えば使用済みコンクリート型枠等の処理装置に関し、特に、使用済みコンクリート型枠等の木製廃棄物を木炭として再利用可能とするための木炭化装置に関する。

従来、建設工事現場等で発生する使用済みコンクリート型枠等の木製廃棄物の処理は、建設業者にとって、負担の大きいものであった。例えば、建設業者自身が焼却処理するにも場所及び設備を用意する必要があり、また、産業廃棄物として廃棄処理する場合にはその費用負担は容易なものではなかった。また、産業廃棄物処理場における木製廃棄物の処理は、燃焼させて焼却処分するのが大部分である。

一方、建築廃木材を木炭にして再利用する装置も知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。特許文献１記載の木炭化装置は、図３に示すように、建築廃木材等の原料を原料等入口１から順次投入して貯留する原料貯留室２と、該原料貯留室内に貯留されている原料を低温で炭化させる低温炭化室３と、該低温炭化室内の低温原料を炭化調整する炭化調整棚５と、該炭化調整棚に載置されている低温の原料を１，０００℃以上の高温で炭化させる高温炭化室４と、該高温炭化室内の炭化時に発生する高熱を排出しかつ残留ガスを処理すると同時に高温炭化室内にできた白炭を一旦貯留し温度調整を行う残留ガス処理室１１０と、該残留ガス処理室内の排出ガスを外部に排出する排出ガス排気筒１３０とから構成されている。この木炭化装置においては、高温炭化室４内に木炭ができているのを確認した後、炭掻出棒８で掻き出して一旦残留ガス処理室１１０にて木炭の温度を調整して密封式木炭容器９に満杯に詰込み手早く密封するものである。

また、特許文献２記載の木炭化装置は、図４に示すように、床部に設けられる排煙路２３０と木材、炭化材等を出し入れする開閉扉２２０、２２１と綿状断熱材２１０で構成された内壁部とからなる炭焼き窯２と、該炭焼き窯２背面部に前記排煙路に連通して設けられた排煙ダクト装置３とからなる炭焼き窯装置１であって、該炭焼き窯装置１に移動手段を設けて移動可能に構成するとともに、前記排煙ダクト装置３を、排気量を調整する排気量調整手段と、煙成分中から木酢液を収集する木酢液収集手段と、煙の外部への排出を抑止して有害物を除去する煙処理手段とで構成されている。この木炭化装置は、軽量コンパクトな炭焼き窯として個々の建築現場に移動可能とし、臭いや煙等の抑止や外部への温度漏れを抑止することを目的としており、炭焼き方法も、窯上部の温度が８００℃になり、ランプが点滅したら窯を閉鎖し、炭が出来上がり、窯内温度が８０℃以下になったら上面開閉扉を開き炭出しをするもので、比較的低い温度で炭焼きを行うものである。
特開２００２−２２６８６３号公報登録実用新案第３０４４８６４号公報

図３に記載の木炭化装置では、高温炭化室４内に木炭ができているのを確認した後、炭掻出棒８で掻き出して一旦残留ガス処理室１１０にて木炭の温度を調整して密封式木炭容器９に満杯に詰込み手早く密封する必要がある。この炭掻出棒８で掻き出す作業及び密封式木炭容器９に満杯に詰込み手早く密封する作業は重労働であり、また、迅速性が必要である。さらに、木炭ができているのを確認した後、一旦残留ガス処理室１１０にて木炭の温度を調整する必要があり、手間暇のかかるものである。

また、図４に記載の木炭化装置は、移動可能な簡易な炭焼き窯であって、窯内温度が８００℃程度の低温で炭を焼くためダイオキシンの発生する恐れがあり、また、炭焼き手段そのものは昔ながらの土窯を使ったものと同様、窯内温度が８０℃以下になるまで炭出しができないため、時間のかかるものである。

本発明は、上述の如き実状に応えるべく創出されたものであって、建設工事現場等で発生する使用済みコンクリート型枠等の木製廃棄物について格別の前処理の必要もなく、質の良い木炭を得ることができるばかりでなく、木炭化における作業も高温下での作業をなくし、簡単な操作で、且つ、短時間に、しかも、廃棄物処理における環境問題にも貢献し得る木炭化装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の木炭化装置は、内壁を煉瓦等の断熱材で覆われた木炭炉の前面に木炭の原材料の搬入又は搬出をするための開閉扉を備えるとともに木炭炉の天井には排煙手段を備えてなる木炭化装置において、原材料が炭化された状態において炭化された原材料がほぼ浸漬される高さまで密閉された木炭炉内に向けて水を噴射し貯留する給水手段、炭化された原材料を浸漬した木炭炉内の水を木炭炉外に排出する排水手段及び排出された水を給水手段に供給する水循環手段を設け、前記給水手段は木炭炉の天井に、前記排水手段は木炭炉の底壁に配置し、前記水循環手段には濾過装置を備えることを特徴としている。
また、本発明の木炭化装置は、排煙手段を、木炭炉天井の排煙孔に接続された排煙ダクト、該排煙ダクトの排煙から固体粒子を分離するサイクロン式分離器、該サイクロン分離器で固体粒子が分離された排煙を大気中に放出する煙突により構成し、前記排煙ダクトには排煙を２次燃焼させるためのバーナーを設け、前記煙突には排煙通路を開閉する開閉ダンパー及び排煙を助長するための排気手段を設けることを特徴としている。
また、本発明の木炭化装置は、木炭炉内に木炭の原材料を搬入するためのホッパーを木炭炉の天井に設けることを特徴としている。
また、本発明の木炭化装置は、開閉扉に、炉内観察手段及び空気通路調整手段を設けることを特徴としている。
また、本発明の木炭化方法は、木炭炉内に木炭の原材料を搬入し、搬入された原材料を木炭炉内で１０００℃以上の高温で炭化させ、木炭炉を密閉して木炭炉内の燃焼を停止させ、その後、炭化された原材料を木炭炉内において水に浸漬し、炭化された原材料の温度が木炭炉の周囲の温度近傍まで下がった状態で木炭炉内の水を排出し、炭化された原材料を木炭炉の外に搬出するようにしたことを特徴としている。

本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）型枠等の木製廃棄物を、格別の前処理、例えば、裁断や釘抜き等の事前準備の必要なく、木炭化できる。
（２）高温で燃焼させることから、得られた木炭は、木炭として質が良いばかりか、ダイオキシン等の人体に悪影響を及ぼす有害物質を含んでいない。
（３）炭化後、水に浸すことにより、木炭化の時間を大幅に短縮できる。
（４）木炭炉からの木炭の搬出を周囲の温度とほぼ同じ温度条件下で行うことができる。
（５）木炭の周囲に付着している灰が水に湿潤されることから周囲に飛散することがなく、作業者及び環境にやさしいものとすることができる。
（６）木炭搬出後の木炭炉内には湿潤された灰が少量残るが、その搬出作業は容易に行うことができる。
（７）使用した水は、木炭により浄化されているため、格別の濾過作業を行うことなく、再利用できる。
（８）排煙ダクトにバーナーを設けることにより、排煙を高温で二次燃焼させることができ、ダイオキシンの発生を防止できる。

本発明に係る木炭化装置を実施するための最良の形態を実施例に基づいて図面を参照して以下に説明する。

図１は、木炭化装置の縦断面図を、また、図２は木炭化装置の正面図を示すものである。
本発明の実施の形態に係る木炭化装置は、木炭炉１０、排煙手段１１、給水手段１２、排水手段１３及び水循環手段１４を備えている。

木炭炉１０は、底壁、側壁、天井壁で囲まれた直方体の形状をしており、それぞれの内壁には煉瓦等の断熱材１５が施されている。木炭炉１０の前面には所要の大きさの開口が設けられ、その開口には開閉扉１６が上下方向に開閉自在に設けられている。開閉扉１６を上下動させるため、開閉扉１６を囲むようにして門型支柱１７が設けられ、該門型支柱１７にはウインチ１８が装着されて開閉扉１６をロープ１９で吊支している。
開閉扉１６は鋼製であるが、内壁に煉瓦を張っても良く、また、二重構造にして内部空間２０に冷却水を供給するようにしても良い。また、開閉扉１６の下方には、木炭炉内部を観察するための観察手段２１及び木炭炉に空気を供給するための空気通路調整手段２２が設けられている。観察手段２１及び空気通路調整手段２２は、開閉扉１６に適宜の大きさの孔を穿設しておき、この孔をスライド式の蓋或いはちょうつがい式の蓋等開閉する形式の公知の構造のものである。

排煙手段１１は、木炭炉１０の天井の排煙孔２３、排煙孔２３に接続する排煙ダクト２４、排煙ダクト２４に接続するサイクロン式分離器２５及び煙突２６より構成されている。排煙孔２３から出た煙は排煙ダクト２４を通り、サイクロン式分離器２５の吸入口に導かれる。サイクロン式分離器２５に導かれた排煙は、含有する固体粒子のほとんどが遠心力により分離され、サイクロン式分離器２５の中央から上方に延びる煙突２６を通って大気中に放出される。サイクロン式分離器２５で収集された固体粒子は、下方のシュート２７から容器２８内に溜められる。
煙突２６には、排煙通路を開閉するためのダンパー２９が回転可能に設けられ、排煙通路を必要に応じて開閉する。
また、煙突２６のダンパー２９の上方には、排煙を助長するための空気吹込管３０が接続されており、ファン３１から空気が空気吹込管３０を介して煙突２６の上方に向けて供給されるようになっている。このため、煙突２６内はベンチュリー効果により負圧になり、木炭炉１０で発生した煙は排煙ダクト２４及びサイクロン式分離器２５を介して煙突２６に吸い込まれ大気中に排気される。
さらに、排煙手段１１において、排煙ダクト２４にバーナー３２が設けられ、排煙ダクト２４内の排煙を高温で２次燃焼させ、ダイオキシン等の発生を防止するようにしている。

木炭炉１０の天井には、炉内に向けて水を供給するための給水手段１２が設けられている。給水手段１２には、木炭炉１０に向けて複数の給水孔３３が設けられ、図示しない弁等を操作することにより所要の時間に所定量の給水ができるようになっている。給水孔３３の数は、木炭炉１０の四隅あるいは、さらに中央に設けることが望ましいが、要は、木炭炉内に迅速かつ均等に水を供給できる数であれば良い。
また、木炭炉１０の底壁には、排水手段１３が設けられており、排水路３４の途中の開閉弁３５を操作することにより、必要な時に排水できるようになっている。

水循環手段１４は、排水路３４から排出された水を濾過する濾過装置３６を備え、濾過された水は地下等に設けられた沈殿槽３７に溜められる。沈殿槽３７内の水は循環ポンプ３８により高所に設けられた給水タンク３９に供給され貯水される。
なお、前記の給水手段１２は、給水タンク３９に接続されている。

荷役機械等を利用してコンクリート型枠等の木製廃棄物を木炭炉１０内に搬入するため、木炭炉１０の天井の上部には、ホッパー４０が設けられる。図２に示すように、ホッパー４０にはウインチ４３で水平方向に作動される耐熱性の開閉ゲート４２が設けられている。コンクリート型枠等には、釘が打たれたまま残っているため、できるだけ人の手を使わないで木炭炉に搬入することが望ましい。また、コンクリート型枠の転用回数を向上させるため、従来からその表面には、溶剤型アクリルウレタン系塗料及び水性アクリルエマルジョン系塗料等が塗布されているが、木炭化の前に特別に取り除くようなことしない。

本装置を用いて、コンクリート型枠等の木製廃棄物を木炭化する場合について説明する。
まず、開閉扉１６を開いた状態で、木製廃棄物４１を荷役機械等を用いてホッパー４０から木炭炉１０内に搬入する。その際、木製廃棄物４１に特別の前処理を行う必要はなく、要はホッパー４１から木炭炉１０内に入る大きさであれば良い。また、ホッパー４０から搬入できない大きなものの場合は、木炭炉１０の前面から搬入する。木製廃棄物４１は、その形状に応じて縦向きあるいは横向き状態、あるいはランダムに木炭炉１０内にに積込まれる。木製廃棄物４１の搬入が終了したら、ホッパー４０の開閉ゲート４２を閉じる。次に、木製廃棄物４１に着火させるため、新聞紙や小枝等の燃えやすい着火材を木製廃棄物４１の前方に置き、点火する。点火後、開閉扉１６を閉めるとともに、ダンパー２９を開状態にし、ファン３１を駆動して空気吹込管３０から煙突２６内に空気を供給し、木炭炉１０内の空気を煙突２６方向に排気するよう作用させる。また、開閉扉１６の空気通路調整手段２２を開の状態にしておいて空気が木炭炉１０内に自由に入るようにしておく。なお、別途、空気供給用のファンを設け、該ファンから空気を木炭炉１０内の底部あるいは側部から供給するようにしても良い。

木製廃棄物４１に着火したのを確認の後、バーナー３２を駆動・燃焼させて排気ダクト２４内を高温状態にし、未燃物を２次燃焼させる。
木炭炉１０内は煉瓦等の断熱材１５で覆われていることから、木製廃棄物４１の燃焼によって炉内温度は約１０００℃〜１２００℃の高温になる。このように、１０００℃
以上の高温で木炭化されるため、ダイオキシン及び可視煤煙も発生しない。
木炭炉１０内で発生した燃焼ガスは、排煙ダクト２４を経由してサイクロン式分離器２５に入り、ここで含有する固体粒子が分離される。分離された固体粒子は、下方のシュート２７から容器２８内に溜められる。固体粒子が分離された燃焼ガスは、サイクロン式分離器２５の上方から煙突２６内に吸引され大気中に排気される。

開閉扉１６の観察手段２１から木炭炉１０内をのぞき、木製廃棄物４１の表面が赤くなったのを確認したら、バーナー３２の駆動を停止し、空気通路調整手段２２を閉にし、ダンパー２９を閉じることにより、炉内の燃焼を停止する。木製廃棄物４１の搬入量により燃焼時間は変動するが、おおよそ燃焼開始から２時間程度で木製廃棄物４１の表面が赤くなり炭化される。
次に、木炭炉１０の天井に設置された給水手段１２の複数の給水孔３３から炭化された木製廃棄物４１（以下、単に「木炭」という。）の上方に水を噴射する。この状態では、木炭炉１０は密閉されているので噴射された水は漏れ出すことなく木炭炉内に貯留する。木製廃棄物４１は炭化された状態ではかなり体積が減少し、積み上げられた高さも低くなっている。木炭４１がほぼ水に漬かった状態まで水が供給されたら、水の供給を停止する。給水に要する時間は約１０分程度である。
なお、給水は、木製廃棄物４１が炭化されたのが確認された後、すみやかに行っても良く、また、２〜３時間放置後、行っても良い。例えば、コンクリート型枠のような比較的薄いものでは、表面が赤くなった状態で内部まで炭化されているから、表面が赤くなったのを確認後、すみやかに給水可能である。

木炭４１を、約２０〜３０分水に漬けた状態で放置後、木炭炉１０の底壁に設置された排水手段１３の開閉弁３５を操作して木炭炉１０内の水を排出する。
木炭炉１０内の水が排出された後、木炭４１を木炭炉１０から外へ搬出する。このとき、木炭の温度は周囲の温度に近い状態まで下がっているので、搬出作業を比較的容易に行うことができる。また、その際、灰が周囲に飛散することもない。
排出された水は、排水路３４から濾過装置３６を通り、沈殿槽３７に溜められる。排水中には、軽量な炭化片及び灰が少量含まれている程度で、格別な濾過を必要としない位、綺麗である。濾過装置３６で濾過された排水は沈殿槽３７内に入り、灰を沈殿させる。沈殿槽３７内の水は循環ポンプ３８により高所に設けられた給水タンク３９に供給され貯水される。

木炭の原料材であるコンクリート型枠の表面には、溶剤型アクリルウレタン系塗料及び水性アクリルエマルジョン系塗料等が塗布されていることから、木炭炉１０から搬出された木炭４１についてダイオキシン類濃度分析を分析会社に依頼して行った。分析結果は次のとおりであった。
試料名木くず炭化施設炭
計量の対象土壌中のダイオキシン類
計量の結果２４（ｐｇ／ｇ）
０．００３０（ｐｇ−ＴＥＱ／ｇ）
計量の方法ダイオキシン類に係る土壌調査測定マニュアル（Ｈ１２環境庁水質保全局）等
なお、上記において「計量の対象土壌中のダイオキシン類」となっているが、計量が行なわれたのは「木くず炭化施設炭」そのものであって、該炭を土壌中に散布したものではない。
また、計量の結果における、上の行の数値は実測濃度を、下の行の数値は毒性等量を示す。
上記の濃度分析結果から、木炭の原料材であるコンクリート型枠の表面には、溶剤型アクリルウレタン系塗料及び水性アクリルエマルジョン系塗料等が塗布されているにもかかわらず、炭化された木炭には、極微量のダイオキシンしか含まれていないことが確認された。なお、大気汚染防止法に基づく環境基準による土壌中のダイオキシン類は、１，０００ｐｇ−ＴＥＱ／ｇ以下と定められている。

本発明の実施の形態に係る木炭化装置の縦断面図である。本発明の実施の形態に係る木炭化装置の正面図である。従来技術の一例を示す図である。従来技術の他の例を示す図である。

符号の説明

１０木炭炉
１１排煙手段
１２給水手段
１３排水手段
１４水循環手段
１５断熱材
１６開閉扉
１７門型支柱
１８ウインチ
１９ロープ
２０開閉扉の内部空間
２１観察手段
２２空気通路調整手段
２３排煙孔
２４排煙ダクト
２５サイクロン式分離器
２６煙突
２７シュート
２８容器
２９ダンパー
３０空気吹込管
３１ファン
３２バーナー
３３給水孔
３４排水路
３５開閉弁
３６濾過装置
３７沈殿槽
３８循環ポンプ
３９給水タンク
４０ホッパー
４１木製廃棄物（木炭）
４２開閉ゲート
４３ウインチ

Claims

内壁を煉瓦等の断熱材で覆われた木炭炉の前面に木炭の原材料の搬入又は搬出をするための開閉扉を備えるとともに木炭炉の天井には排煙手段を備えてなる木炭化装置において、原材料が炭化された状態において炭化された原材料がほぼ浸漬される高さまで密閉された木炭炉内に向けて水を噴射し貯留する給水手段、炭化された原材料を浸漬した木炭炉内の水を木炭炉外に排出する排水手段及び排出された水を給水手段に供給する水循環手段を設け、前記給水手段は木炭炉の天井に、前記排水手段は木炭炉の底壁に配置し、前記水循環手段には濾過装置を備えることを特徴とする木炭化装置。
排煙手段を、木炭炉天井の排煙孔に接続された排煙ダクト、該排煙ダクトの排煙から固体粒子を分離するサイクロン式分離器、該サイクロン分離器で固体粒子が分離された排煙を大気中に放出する煙突により構成し、前記排煙ダクトには排煙を２次燃焼させるためのバーナーを設け、前記煙突には排煙通路を開閉する開閉ダンパー及び排煙を助長するための排気手段を設けることを特徴とする請求項１記載の木炭化装置。
木炭炉内に木炭の原材料を搬入するためのホッパーを木炭炉の天井に設けることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の木炭化装置。
開閉扉に、炉内観察手段及び空気通路調整手段を設けることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の木炭化装置。
木炭炉内に木炭の原材料を搬入し、搬入された原材料を木炭炉内で１０００℃以上の高温で炭化させ、木炭炉を密閉して木炭炉内の燃焼を停止させ、その後、炭化された原材料を木炭炉内において水に浸漬し、炭化された原材料の温度が木炭炉の周囲の温度近傍まで下がった状態で木炭炉内の水を排出し、炭化された原材料を木炭炉の外に搬出するようにしたことを特徴とする木炭化方法。