JP3884727B2

JP3884727B2 - 炭化装置

Info

Publication number: JP3884727B2
Application number: JP2003187360A
Authority: JP
Inventors: 豊寿金子
Original assignee: Kaneko Co Ltd
Current assignee: Kaneko Co Ltd
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2023-06-30
Also published as: JP2005023131A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、有機性材料を加熱して炭化し、炭を得ることができる炭化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平８−２７８０１７号公報
【特許文献２】
特開平６−１４５６６８号公報
従来、可燃性有機物の処理装置として、特許文献１、２に開示されている乾留炭化装置があった。この乾留炭化装置は、可燃性有機物を乾燥させて乾留し炭化した炭として取り出すもので、乾留時に発生する乾留ガスを燃焼させてエネルギー源としても利用しているものである。
【０００３】
この乾留炭化装置は、炭化処理の途中で発生する可燃性ガスである乾留ガスを燃焼手段に導入して、燃料の一部もしくは全部が乾留ガスに代えられ、燃焼手段での燃焼が行われる。これにより、炭化処理のための熱エネルギーとしての燃料の節約を図るものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術の場合、乾留ガスを燃焼手段に導く配管内にタール成分が付着し、使用期間の経過に従い配管が詰まってしまうものであった。またタール成分は常温では硬く配管内にこびりつき、容易に除去できないものであり、乾留ガスを長期に渡って効果的に燃焼手段に導くことができないと言う問題があった。
【０００５】
この発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、容易に乾留ガスを燃焼させることができ、装置のメンテナンスも簡単であり、エネルギー効率が良く、省エネルギー化を図ることができる炭化装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、木材や合成樹脂、食品等の有機性材料を炭化処理するための炭化装置であって、保温性のある耐熱性材料により形成された炭化炉と、この炭化炉内に設けられ耐熱性材料で囲まれた炭化室と、上記炭化室の近傍に設けられた燃焼室と、上記炭化室で発生した乾留ガスを上記燃焼室へ導く乾留ガス取出配管と、上記乾留ガス取出配管から上記燃焼室内へ流出する乾留ガスを燃焼させる燃焼部とを備えた炭化装置である。
【０００７】
上記炭化室は、上記炭化炉内の載置基台等の構造部材に対して、摺動可能に載置されている。上記乾留ガス取出配管は、途中に耐熱性のフレキシブル部を備え、上記炭化炉内で上記炭化室に沿って設けられている。上記炭化炉及び炭化室の開口を開閉する扉は、上記開口周縁部に対して、石綿等の弾力性のある耐熱性気密材を介して、上記開口を閉鎖するものである。
【０００８】
また、上記炭化装置は、複数の炭化炉が互いに遮断可能に連通した連通路が設けられ、一方の炭化炉内の熱を他方の炭化炉内へ移行可能に構成したものである。上記複数の炭化炉は、炭化炉上部同士及び下部同士が接続され、上記連通路により自然に対流が生じて、一方の炭化炉内の熱風が他方の炭化炉内へ移行するように構成されている。
【０００９】
この発明の炭化装置は、炭化処理の途中で発生する乾留ガスを回収する乾留ガス取出配管を高温となる炭化炉内に配置し、乾留ガス中のタール分の付着を無くしたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１〜図３は、この発明の一実施形態を示すもので、この実施形態の炭化装置１０は、建築廃材等の可燃性の有機性材料を炭化処理するための炭化炉１２から成る。炭化炉１２は、矩形の耐熱性の金属筐体１４で形成され、金属筐体１４には可燃性有機物を出し入れする扉１６が設けられている。金属筐体１４の内側壁面には、図１に示すように、耐熱性があり保温効果を有する煉瓦１８が均一の厚みに取り付けられている。そして、金属筐体１４の内側には、扉１６に連通し扉１６を閉じると密閉される炭化室２０が設けられ、金属筐体１４の底部には、その周囲を煉瓦１８で覆われた燃焼室２２が設けられている。
【００１１】
燃焼室２２の一壁面には、燃焼室２２内で燃焼し炭化炉１２内を加熱するオイルバーナ２４が設けられている。燃焼室２２の、オイルバーナ２４と反対側の端部付近には、ほぼ垂直に立設された煙突２６が設けられている。煙突２６の途中には、金属筐体１４の上面に接続されている上部排気筒２８が合流して設けられ、その合流点の近傍の煙突２６内には、炭化炉１２内の温度調節のためのダンパー３０が設けられている。そしてダンパー３０は、煙突２６の合流点の近傍に設けられた図示しないダンパーコントロールモータにより駆動され、図示しない制御装置により、炭化炉１２内の温度が一定に保たれるよう自動制御される。
【００１２】
煙突２６には、手動のダンパーも設けられ、炭化室２０の天井部分には、炭化室内の温度を検知し、その温度を一定に制御するための温度センサ３６が設けられている。なお、煙突２６や上部排気筒２８の先端部には、塵埃や有害物質を回収するフィルタを取り付けると、より有害物質が排出されず好ましい。
【００１３】
炭化室２０の一側面の天井近傍には、炭化時の乾留ガス取出手段である乾留ガス取出配管３８が接続されている。乾留ガス取出配管３８は、金属筐体１４の炭化炉１２内で炭化室２０に沿って配置され、下方に引き下ろされ、金属筐体１４下部の燃焼室２２のオイルバーナ２４近傍に位置し、乾留ガスの燃焼部である乾留ガス燃焼装置４０に接続されている。乾留ガス燃焼装置４０の先端は、燃焼室２２内へ挿入され、その近傍には乾留ガスを燃焼させるために空気を導入するファンが設けられ、乾留ガスの燃焼により燃焼室２２を加熱することができる。また、乾留ガス取出配管３８は、途中に耐熱性金属による蛇腹等のフレキシブル部４２を備える。
【００１４】
さらに、炭化室２０は、炭化炉１２内の燃焼室２２上に位置した載置基台５０上に載せられ、固定されず、熱による膨張や歪みに対して、炭化室２０と金属筐体１４との連結を無くして、互いにわずかに変形可能とし、熱歪みによる力が掛からないようにしている。
【００１５】
また、扉１６は炭化室２０及び金属筐体１４の開口部に対して、石綿等の耐熱性気密材３２を介して開口部を閉鎖可能に設けられている。耐熱性気密材３２は、熱歪みにより金属筐体１４や炭化室１６の開口部と扉１６との間に隙間ができても、その隙間を塞いで気密状態を維持する。
【００１６】
この炭化装置１０には、隣接する他の炭化炉５２と、互いに遮断可能に連通した連通路５１，５３が設けられ、一方の炭化炉１２内の熱を他方の炭化炉５０内へ送り込むことが可能に構成されている。連通路５１，５３には、シャッタが設けられ、必要なときに隣接する炭化炉１２，５２に熱風を送ることができる。
【００１７】
次にこの炭化装置１０の使用方法について説明する。炭化処理物としては、木や樹枝等の有機物である建築廃材、鋸屑、竹、小枝、籾殻、糞尿、雑草、芝、生ゴミ、廃プラスチック材、食品工場の廃棄物や、魚、野菜、食肉その他各種市場からの廃棄物等、有機性の材料であれば何でも良い。
【００１８】
先ず、廃棄物である可燃性有機物を乾燥し、水分を除去する。この後、乾燥工程を経た可燃性有機物を、炭化炉１２の炭化室２０に移動し、オイルバーナ２４で燃焼室２２を所定温度、例えば８８０〜１１００℃に加温する。このとき炭化室２０内は約４００℃になり、可燃性有機物の炭化が行われる。また、図示しないファンにより、炭化室２０内の温度が高温になりすぎないように自動的に調節されている。そして、炭化工程で発生する可燃ガスである乾留ガスは、炭化室２０の上部から乾留ガス取出配管３８を経て燃焼室２２に導かれる。そして乾留ガスは、乾留ガス燃焼装置４０に導入され、ファンにより空気が供給されて燃焼が行われる。従って、乾留ガス燃焼装置４０の供給熱量に対応する分だけオイルバーナ２４の熱量供給量を低減することができる。乾留ガスは、燃焼室内の温度により自然発火し燃焼する。
【００１９】
炭化炉１２で炭化した処理物は、多孔質の炭であり、調湿材、土壌改良材、浄化剤、脱臭剤、燃料、融雪剤、肥料等に利用することができる。特に比較的大きな炭は、そのまま住宅の床下や天井裏、壁の裏側に配置して調湿材として機能する。また、細かい片の炭は通気性の袋に入れて上記と同様に使用する。
【００２０】
また、粉状の細かい炭も通気性の袋に入れて同様に使用することができるとともに、家畜の宿舎に鋸屑等とともに敷いて消臭殺菌効果を得ることもできる。また、この家畜の宿舎に敷いた鋸屑等は再び乾燥及び炭化して上記のように粉の炭として同様に利用することができる。これにより、家畜の宿舎の臭いが除去され、殺菌効果もあり、家畜の肥育性が良くなる。
【００２１】
この炭化装置１０は、炭化炉１２による炭化が終了後、扉１６を開いて中の炭を取り出し、その後、炭化炉１２の熱エネルギーを隣の炭化炉５２に移すことができる。その際、炭を取り出した後扉１６を閉じ、連通路５２，５３の遮蔽板を開き、炭化炉１２，５２の上部同士及び下部同士を連通させる。すると、連通路５１，５３により炭化炉１２，５２間で、自然に対流が生じて、一方の炭化炉１２内の熱風が他方の炭化炉５０内へ移行する。これにより使用後の炭化炉１２は徐々に冷却され、これから使用する炭化炉５２は徐々に暖められる。炭化炉５２はその後、オイルバーナ２４によりさらに加熱し、乾留ガスが出始めると、乾留ガス燃焼装置４０により乾留ガスによる炭化処理が、上記と同様に行われる。
【００２２】
なお、この炭化炉１２の炭化室２０は密閉され、空気が入らない状態で炭化工程を行うため、可燃性有機物として廃プラスチックを炭化してもダイオキシンの一次的生成は行われない。さらに燃焼室２２では、この可燃ガスを８００℃以上、滞留時間２．５〜３．５秒で、完全燃焼させるため、ダイオキシン前駆物質であるクロロベンゼンやクロロフェノールを分解し、無害な炭酸ガスと水にすることで、ダイオキシンの生成を抑制する。さらに、廃プラスチック材を乾留方式で熱分解するため、煤塵の排ガス中に重金属の触媒が存在せず、デノボ合成することがなく、ダイオキシンの二次的生成を防ぐことができる。従って、煙突２６に集塵機等の除塵装置を取り付けなくても有害物質の発生がない。なお、塩素を多く含む塩化ビニール等が多く含まれた廃プラスチック材の場合、ダイオキシンが生成する恐れがあるが、乾留ガスの燃焼温度を高くすることにより発生を防ぐことができる。
【００２３】
この発明の実施形態の炭化装置１０によれば、炭化炉で可燃性有機物の炭化工程を行うと同時に、可燃性有機物の炭化工程で発生する多量の可燃ガスを燃焼室２２に導入して完全燃焼させ、本来の燃料の一部もしくは全部を乾留ガスに代えて燃焼室２２を加熱温するため、炭化処理のために必要な熱エネルギー源としての燃料の消費量を大幅に抑えることができる。さらに、乾留ガス取出配管３８を炭化炉１２内に配置したので、乾留ガス取出配管３８は常時炭化炉１２内と同じ温度でタール分は気化した状態となっており、配管内にタールが固まってこびりつくことがない。また、排ガスを無煙無臭化することができ、大気汚染発生の防止を図ることができる。
【００２４】
さらに、炭化室２０と金属筐体１４とは、互いに連結固定されておらず、炭化室２０の熱による歪みが自由に可能な状態とし、自身の熱歪みによる損傷を防止している。またこのため、乾留ガス取出配管３８にフレキシブル部４２を設け、炭化室２０の歪みの影響を乾留ガス取出配管３８が受けないようにしている。
【００２５】
さらに、炭化処理が終了した炭化炉１２からの熱を他の炭化炉５２に導いて、熱源としているので、よりエネルギー効率を良いものとすることができる。また、扉１６は炭化室２０及び金属筐体１４の開口部に対して弾力性のある耐熱性気密材３２を介して開口部を閉鎖するので、熱により炭化室２０または金属筐体１４が歪んでも、炭化処理中に扉１６との間に隙間が生ぜず、タール分や木酢液が扉１６の隙間から流れ出ることがない。
【００２６】
なお、この発明の炭化装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、この炭化装置を、金属筐体ともトラックに載せて移動可能な装置としても良い。これにより、任意の場所で炭化処理を行うことができる。また、例えば炭化に際して乾留ガス取出配管を分岐して木酢液を回収しても良い。木酢液は、防蟻効果、防腐効果を有するため、木酢液が木材に浸透することにより、防蟻処理と防腐処理が同時に行われる。また、廃熱導入管の形状や位置は、適宜設定可能なものであり、煙突から分岐するほか、炭化炉同士を直接配管で結んでも良い。
【００２７】
【発明の効果】
この発明の炭化装置は、乾留ガス取出配管を炭化炉内に配置したので、乾留ガス取出配管内にタール分が付着せず、メンテナンスが不要となる。また、炭化室を固定してないことにより、互いに熱歪みによる影響を受けず、部材の破損やひび割れ等が無く、耐久性が高いものとなる。また、隣接する炭化炉同士を接続し、炭化終了後の熱を新たに炭化処理を行う炭化炉の熱源とすることにより、有効に熱エネルギーを利用することができ、よりエネルギー効率の良い炭化処理を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態の炭化装置の断面図である。
【図２】この実施形態の炭化装置の正面図である。
【図３】この実施形態の炭化炉に他の炭化炉を接続した状態を示す正面図である。
【符号の説明】
１０炭化装置
１２，５２炭化炉
１４金属筐体
１６扉
１８煉瓦
２０炭化室
２２燃焼室
２４オイルバーナ
２６煙突
２８上部排気筒
３２耐熱性気密材
３８乾留ガス取出配管
４０乾留ガス燃焼装置
５０載置基台
５１，５３連通路

Claims

有機性材料を炭化処理するための炭化装置において、保温性のある耐熱性材料により形成された炭化炉と、この炭化炉内に設けられ耐熱性材料で囲まれた炭化室と、上記炭化室の近傍に設けられた燃焼室と、上記炭化室で発生した乾留ガスを上記燃焼室へ導く乾留ガス取出配管と、上記乾留ガス取出配管から上記燃焼室内へ流出する乾留ガスを燃焼させる燃焼部とを備え、上記炭化室は、上記炭化炉内の燃焼室上の載置基台に対して固定されずに摺動可能に載置され、上記乾留ガス取出配管は、上記炭化炉内で上記炭化室に沿って設けられ、途中に耐熱性のフレキシブル部を備えたことを特徴とする炭化装置。
上記炭化装置には、複数の炭化炉が互いに遮断可能に連通した連通路が設けられ、上記複数の炭化炉は、炭化炉上部同士及び下部同士が接続され、上記連通路により自然に対流が生じて、一方の炭化炉内の熱風が他方の炭化炉内へ移行可能に配置されたことを特徴とする請求項１記載の炭化装置。