JP3937232B2 - 炭化装置 - Google Patents

Description

本発明は、下水汚泥や畜産廃棄物などを乾留して炭化する技術、特に生成された炭化物に加湿を行う手段を備えた炭化装置に関する。

このような汚泥や畜産廃棄物などを乾留炭化する能率の良い炭化炉としてはスクリュー式炭化管を利用したものが知られている（特開２００１−１９２６６８号、特開２００１−１９２６６９号など）。

従来技術の詳細を図１に、同図の概略を図２に示した。
炭化炉２は、外殻を耐火物で内張した炉体５、炉体の内部を貫通した１段〜数段のスクリュー式炭化管１ａ〜１ｃ、及び炭化管を加熱するための乾留ガス燃焼室３から構成される。炭化に要する熱は加熱バーナ６及び生成した乾留ガスの燃焼により供給され、排気は排気ファン１５により引き出される。排気ファンは炭化管から乾留ガスを引き出す役目をする。炭化管を外気から遮断するために被炭化物の供給口にロータリーバルブ４ａが、炭化物の出口にロータリーバルブ４ｂがそれぞれ設けられている。

被炭化物は、ロータリーバルブ４ａを経て、モータ８により駆動されているスクリュー式炭化管１ａ〜１ｃ内部を順に搬送されながら直接火炎と接触することなく加熱され、水分蒸発及び熱分解の工程を移行する。炭化炉から排出した熱分解後の高温炭化物は、冷却装置９で冷却し、貯槽１４に取り出す。乾留ガスは、炭化管に明けたノズル７から吐出させ乾留ガス燃焼室３で燃焼させる。被炭化物は、乾留ガス燃焼により４００〜１０００℃の温度に加熱され、炭化する。

炭化物を利用或いは貯留する場合、高温のままでは都合が悪いから、間接冷却や直接冷却を単独又は併用して常温にまで冷却する。図１の従来例では、冷却装置９はスクリューコンベヤ１０の周りに設けたジャケットに入口１１から冷却水を導入し出口１２から取り出す間接冷却と、スクリューコンベヤ１０の内部に入口１３から加湿水を直接噴霧する併用方式を用いている。従来技術で、加湿水を高温の炭化物に直接噴霧する場合、加湿冷却後の炭化物をロータリーバルブ４ｂから貯槽１４に排出する。

特開２００１−１９２６６８号公報 特開２００１−１９２６６９号公報

高温の炭化物に加湿水を噴霧して冷却した後にロータリーバルブを設ける前記技術では、噴霧個所で発生した水蒸気が、燃焼ガスの排気ファンに吸引されて炭化管に流入する結果、炭化管内で炭化物の温度を低下させ未炭化物を生成させる原因となる。
下水汚泥から製造した炭化汚泥の未炭化物は、自己発熱特性を有し、冷却後の炭化物でも発熱によって燃焼する事故が起きる可能性がある。
本発明の目的はこれらの課題を解決することにある。

本発明の要点は、炭化炉から排出する高温の炭化物をロータリーバルブで空気を遮断しながら排出させ、その後に水を噴霧させることによって、炭化管内部の炭化汚泥の温度を低下させない手段を提供することにある。

図３に示した参考形態による炭化装置は、被炭化物入口に設けたロータリーバルブ４ａと炭化物出口に設けた冷却機構付ロータリーバルブ４ｂ（例えば水冷）で外気の流入を遮断し、燃焼ガスを排気ファン１５で吸引して負圧に保った炭化炉から排出した高温の炭化物を、冷却機構付ロータリーバルブ４ｂから排出し、その後に加湿水を噴霧することを特徴とする。
この参考形態では、従来技術で加湿した際に発生する水蒸気が炭化炉内部の負圧によってスクリュー式炭化管に流入していたものを、冷却機構付としたロータリーバルブ（４ｂ）の後で加湿水を高温の炭化物に噴霧して、水蒸気の炭化管への流入の防止を図ったが未だ不十分である。

図４に示した本発明の形態による炭化装置は、図３の形態の炭化装置における水蒸気の流入防止機構をさらに改良したものである。この形態の発明による炭化装置は、被炭化物入口に設けたロータリーバルブ４ａと炭化物出口に設けた冷却機構付ロータリーバルブ４ｂおよび排気ファン１５で炭化炉内部を負圧に保ち、冷却機構付ロータリーバルブ４ｂの後の管路２０にさらにロータリーバルブ４ｃを設け、管路２０のロータリーバルブ４ｂとロータリーバルブ４ｃの間の部分に空気を流入させ、加湿水の噴霧は管路２０のロータリーバルブ４ｃの後の部分で行うことにより、水蒸気が炭化管に流入することを確実に防止したことを特徴とする。図３に例示した形態では、炭化炉出口で導入される加湿水が炭化物に触れることによって形成される水蒸気の一部が、ロータリーバルブ４ｂを通して炭化炉に流入するおそれがあったが、本発明の形態ではそのおそれが解消される。

以上に説明したように、本発明による炭化装置の加湿水の噴霧方式は、発生した水蒸気が炭化管に流れ込み、被炭化物の温度を低下させ、未炭化物を発生するのを防止する。

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。本発明の炭化炉は、炭化炉出口で炭化物に加湿を行う冷却装置を除いて従来と同様の構造を有するので、以下でも炭化炉の部分は図１を参照して行う。

［参考例］
図３の参考例による炭化装置は、図１の詳細図および図２に示した図１の概略図に示した従来技術における加湿水の入口を、冷却機構付とした耐熱性のロータリーバルブ４ｂの後に設置したものである。
外殻を耐火物で内張した炉体５および炉内部を貫通した１段〜数段のスクリュー式炭化管１ａ〜１ｃから構成した炭化炉２は、被炭化物入口に設けたロータリーバルブ４ａと炭化物出口に設けたロータリーバルブ４ｂで外気の流入を遮断し、燃焼ガスを排気ファン１５で吸引して、炭化炉内部の圧力を外気圧より水柱で１０ｍｍ程度低く保持している。
ロータリーバルブ４ａから供給された被炭化物は、スクリュー式炭化管１ａ〜１ｃ内部を搬送されながら直接火炎と接触することなく加熱され、水分蒸発及び熱分解の工程を移行する。乾留ガスは、炭化管１ａ〜１ｃに明けたノズル７から吐出させ、乾留ガス燃焼室３で燃焼させる。被炭化物は、乾留ガス燃焼により４００〜１０００℃の温度に加熱され、炭化する。炭化炉２から排出した熱分解後の高温炭化物は、冷却機構付のロータリーバルブ４ｂから排出した後に、加湿水ノズル（噴霧ノズル）１６から加湿水を炭化物に噴霧・冷却する。なお、ロータリーバルブ４ｂの前後に従来技術に採用している間接冷却機構付きのスクリューコンベヤ１０などを併設しても良い。

この参考例では、加湿した際に発生する水蒸気が炭化炉内部の負圧によってスクリュー式炭化管に流入するのを、冷却機構付ロータリーバルブ４ｂで炭化管１ａ〜１ｃへの流入を防止することによって被炭化物の温度低下を防止して、未炭化物の発生を防いでいる。

［実施例］
図４の炭化装置は、本発明の実施例であり、上記した参考例の水蒸気の流入防止機構をさらに確実に実施したものである。この実施例による炭化装置は、炭化物を排出する冷却機構付ロータリーバルブ４ｂの後の管路２０にさらにロータリーバルブ４ｃを設け、ロータリーバルブ４ｂとロータリーバルブ４ｃの間から管路２０に空気を流入させ、また管路２０のうちロータリーバルブ４ｃの後の部分に加湿水を導入して炭化物の冷却を行い、前記空気により図３に示した機構よりも加湿水から生じる水蒸気の炭化炉への流入防止をさらに確実にしたことを特徴とする。なお、ロータリーバルブ４ｂとロータリーバルブ４ｃ間の管路２０への空気の流入には図５に示したような機構を用いることができる。
図５の（ａ）は管路２０の一部に空気ノズル２１を介して空気を導入する例であり、図５の（ｂ）は、炭化物の流路である管路２０に直径の異なる部分を設けて互いに差し込み、空気取り入れ口２２を形成し、空気を自然流入させる。

この実施例においても、ロータリーバルブ（４ｂ）の前およびロータリーバルブ（４ｃ）の後に従来技術に採用している図１に示したような間接冷却機構付きのスクリューコンベヤ１０などを併設しても良い。

従来のスクリュー式炭化管を用いた炭化炉の詳細を示す断面図である。 従来のスクリュー式炭化管を用いた炭化炉の概略図である。 参考例による炭化物冷却手段を備えた、スクリュー式炭化管を用いた炭化炉の概略図である。 本発明による炭化物冷却手段を備えた、スクリュー式炭化管を用いた炭化炉の概略図である。 炭化炉出口において水蒸気を遮断するための空気取り入れ手段を示す概略図である。

符号の説明

１ａ〜１ｃ スクリュー式炭化管
２ 炭化炉
３ 燃焼室
４ａ 供給側のロータリーバルブ
４ｂ 出口側のロータリーバルブ
４ｃ 冷却部のロータリーバルブ
５ 炉体
６ 加熱バーナ
７ ノズル
８ モータ
９ 冷却装置
１０ スクリューコンベヤ
１１ 入口
１２ 出口
１３ 加湿水入口
１４ 貯槽
１６ 加湿水ノズル
１７ 空気供給口
１８ 加湿水ノズル
２０ 管路
２１ 空気ノズル
２２ 空気取り入れ口

Claims (2)

1. 炭化炉の被炭化物入口に設けた第１のロータリーバルブ（４ａ）と炭化物出口に設けた第２のロータリーバルブ（４ｂ）で該炭化炉への空気の流入をほぼ遮断して、低酸素雰囲気に保ったスクリュー式炭化管中の被炭化物を炭化管の外部を加熱して乾留するスクリュー式炭化炉で、乾留ガス燃焼室の燃焼ガスを吸引排気して炭化炉の内圧を外気圧より低く保った炭化物の製造装置であって、前記第２のロータリーバルブ（４ｂ）の後の管路（２０）に第３のロータリーバルブ（４ｃ）を設置し、前記管路（２０）のうち前記第２のロータリーバルブ（４ｂ）と第３のロータリーバルブ（４ｃ）の中間部分に空気の流入口（１７）を設け、且つ前記管路（２０）のうち前記第３のロータリーバルブ（４ｃ）の後の部分に前記加湿水を噴霧する手段（１８）を設け、炭化物の温度を下げる構造とした炭化装置。
2. 炭化物出口の第２のロータリーバルブ（４ｂ）は冷却機構付きである請求項１に記載の炭化装置。

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