JP3954769B2 - ビール粕の炭化処理システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビール粕の炭化処理システムに関し、特に、ビール粕の乾燥工程後に成形される成形品の炭化炉内への搬入・炭化及び搬出工程に工夫を施したビール粕の炭化処理システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
製炭作業（炭焼き）は、通常、炉内に、例えば間伐材を寸法切りしたものや、オガクズを成形した材料を直接段積みするか、あるいは、台車上に材料を段積みし、炉の窯口を閉塞後、炭化処理を施してなるとともに、煉らし後、炭化された材料の取出し、冷却、段ばらしを行っている。このような炭焼き作業の多くは、材料の形状、寸法、曲がりや機械的にハンドリングするための強度、材料間の通気性を考慮した場合の段積み方法が、不規則（ランダム）的で、常に一定化されているわけでないので、炭化後の製品の殆どは、熱的・機械的変形を生じるために、手作業であり、自動的に段ばらしをすることはほとんど不可能である。しかも、歩留まり良く均質な製品を得るには、長年の経験と勘、所謂、職人的技能に頼らざるを得ないのが現状であるばかりでなく、高価なものとなる。
【０００３】
また、炭焼き用として使用されている炉は、炉内の雰囲気を強制攪拌する機能を備えておらず、自然通風によるものが主であることから、炉内のガス流動は、自然対流となり、高温ガスは、必然的に天井近くを流れ、低温ガスは炉床近くを流れる。このような現象は、炉床近くに排気口を配置しても根本的に変化しないため、炉内の上部と下部とでは、材料の炭化が均一にならず、製品の質にもムラが生じる。
【０００４】
従来、このビール粕の炭化処理法としては、特開平０１−１１２９７２号公報（特許１７５６０７９）（先行例１）や、特開平２−２９４３９１号公報（先行例２）に開示されているような炭化処理法が知られている。先行例１は、横型円筒容器中の攪拌機軸に孔あきディスクスクリーンを設けた点を特長としており、先行例２は圧搾成形後に熱分解することを特長としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した先行例１、先行例２のいずれも、炭化前工程での乾燥工程を経て乾燥されたビール粕の含水率が高く、いずれの場合も、ビール粕の炭化処理法では、成形工程において、ビール粕の固形体（成形品）の高圧成形が行えないために、高品質の燃料炭を得ることができない。
【０００６】
また、このようなビール粕の固形体（成形品）を炭化処理する上では、炭化後の燃料炭が、極力、曲がりの少ない形態のものを得ることが必要であり、燃料炭の曲がりが大きいと、梱包作業が面倒で、しかも、容積も嵩張るばかりでなく、割れ易いことから、歩留まりも悪い。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、ビール製造過程で生成されるビール粕の成形品の高圧成形を可能にするとともに、自動化にて変形のない均質で高品質の燃料炭を歩留まり良く容易に得ることができるようにしたビール粕の炭化処理システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明に係るビール粕の炭化処理システムの第１発明は、乾燥後のビール粕にて所定の寸法に高圧成形された棒状固形体を、通気性の炭化炉トレー上に整列載置して収容し、該炭化炉トレーが複数段に段積みされた移動台車を外部定位置から炭化炉の炉内定位置に導入する搬送手段と、該搬送手段にて前記炭化炉内に導入された前記移動台車を、前記炭化炉内の定位置で昇降手段にて昇降可能にし、かつ該昇降手段による前記移動台車の上昇動作にて前記炭化炉内を密閉状態に閉塞する炉閉塞手段と、該炉閉塞手段による閉塞後の前記炭化炉内に燃焼ガスを送風して、前記移動台車上に載置収容された炭化炉トレー上の棒状固形体を乾留（ここで乾留とは部分燃焼を含む）させて炭化処理する炭化燃焼手段と、該炭化燃焼手段による炭化処理後に前記移動台車を前記昇降手段にて下降させて前記炭化炉との炉閉塞状態を開放し、前記移動台車を前記炭化炉内から外部定位置に引出す搬出手段と、該搬出手段にて引出された炭化処理後の前記棒状固形体の消火冷却を行う消火冷却手段とを有し、さらに前記炭化燃焼手段は、前記炭化炉内への炭化用空気を強制循環させてなる強制循環機構を有し、当該強制循環機構は、少なくとも前記炭化炉内に炭化用空気を送風する第１の炉内送風ファンと、煉らし時において前記炭化炉内に煉らし用空気を送風する第２の炉内送風ファンとを備えるとともに、前記炭化炉の煙道を炭化用煙道と煉らし用煙道とで形成するとともに該煉らし用煙道をダンパにて開閉調整することにより、前記第２の炉内送風ファンから送風される空気量を調整し、前記第１及び第２の炉内送風ファンの各々の送風配管は、主送風管から２本の副送風管をそれぞれ分岐させ、これらの各々の副送風管を更に上下にそれぞれ分岐させて前記炭化炉内上下部に臨ませてなり、さらに前記各々の副送風管はエゼクターを介して上下にそれぞれ分岐されてなり、一の副送風管は、上部分岐管を炭化炉上部に臨ませて吸込み管とするとともに、下部分岐管を炭化炉下部に臨ませて吸引管とし、他の副送風管は、上部分岐管を炭化炉上部に臨ませて吸引管とするとともに、下部分岐管を炭化炉下部に臨ませて吸込み管とすることを特徴とする。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記主送風管の炭化炉入り口には、ノズル部が形成されてなるとともに、当該ノズル部にはさらに拡散板が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、予めプログラムされた時間及び炭化炉炉温に基づいて前記強制循環機構による炭化用空気の循環量を制御する循環制御手段と、予めプログラムされた時間、流量及び炭化炉炉温に基づいて、前記循環させる炭化用空気の温度を制御するための循環ガス温度制御手段とをさらに備えることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明すると、図１は、本発明に係るビール粕の乾燥・炭化処理システムの全体構成を概略的に示し、符号１００は乾燥処理システム、２００は炭化処理システムである。
【００１２】
この乾燥処理システム１００は、ビール製造過程（図示せず）において生成された湿潤ビール粕（含水率：６５％）が投入されるホッパ１を有する。このホッパ１内に投入された湿潤ビール粕は、その排出口側の下部に設置された多連式スクリュウからなる切出し排出機２にて所定の供給量に切出し排出されるようになっている。この切出し搬出機２は、手動または自動にて各々のスクリュウの回転数を調整することにより、湿潤ビール粕の切出量が調整可能になっている。そして、切り出された湿潤ビール粕は、フライトコンベア３に向け搬送され、このフライトコンベア３にて湿潤ビール粕を後述する一次乾燥炉１０、及び、この一次乾燥炉１０に並設させた二次乾燥炉２０にて乾燥するようになっている。
【００１３】
この一次乾燥炉１０は、炉内１１の上部に設けた供給口からフライトコンベア３にて搬送される湿潤ビール粕が、炉内１１の中間部に配置した多孔板１２上に向けて投入され供給される。そして、この多孔板１２上には、撹拌羽根１３が設けられ、この撹拌羽根１３を駆動モータ１３Ａにて回転させることにより、凝集した湿潤ビール粕を分塊してなるとともに、炉内１１の底部から第１の熱風送風手段を介して送風される熱風を多孔板１２を通して吹き上げることにより、分塊された湿潤ビール粕の一次乾燥が行われる。
【００１４】
この第１の熱風送風手段は、一次乾燥炉１０の外部に設置した燃焼バーナ１４と、この燃焼バーナ１４に燃焼用空気を供給するバーナファン１５と、このバーナファン１５による燃焼用空気と共に燃焼バーナ１４にて燃焼された燃焼排気ガスを適度な熱風に希釈する希釈ファン１６と、この希釈ファン１６にて希釈された熱風の送風量を自動または手動で調整可能な調整弁１７と有する。
【００１５】
すなわち、第１の熱風送風手段を構成する燃焼バーナ１４は、例えば、灯油タンク等の燃料タンク４から給油される灯油等の液体燃料をバーナファン１５による燃焼用空気と共に燃焼させ、その燃焼排気ガスを希釈ファン１６にて適度な熱風に希釈して炉内１１に送風することにより、撹拌羽根１３にて分塊された湿潤ビール粕を吹き上げながら連続流動乾燥による恒率乾燥、すなわち、予備乾燥が行われる。
【００１６】
そして、一次乾燥炉１０の炉内１１底部側には、二次乾燥炉２０の炉内２１に開口する供給口２１Ａに搬送経路５を介して連通する排出口が開口し、この排出口には、第１のオーバーフロー調整板１８が高さ調整可能に設けられている。このオーバーフロー調整板１８は、一次乾燥炉１０の炉内１１にて一次乾燥された準乾燥ビール粕（含水率：３５〜４０％）の処理量及び乾燥度合に応じて高さ調整され、これにより、オーバーフロー調整板１８を乗り越えて二次乾燥炉２０に流入する準乾燥ビール粕の流入量を調整可能にしている。
【００１７】
この二次乾燥炉２０の炉内２１には、一次乾燥炉１０にて一次乾燥された準乾燥ビール粕が多孔板２２上に向けて供給され、この多孔板２２上には、撹拌羽根２３が設けられ、この撹拌羽根２３を駆動モータ２３Ａにて回転させることにより、凝集する準乾燥ビール粕を分塊し、炉内２１の底部から第２の熱風送風手段を介して送風される熱風を多孔板２２を通して吹き上げることにより、準乾燥ビール粕の二次乾燥、すなわち、本乾燥が行われる。
【００１８】
この第２の熱風送風手段は、二次乾燥炉２０の外部に設置した燃焼バーナ２４と、この燃焼バーナ２４に燃焼用空気を供給するバーナファン２５と、このバーナファン２５による燃焼用空気と共に燃焼バーナ２４にて燃焼された燃焼排気ガスを適度な熱風に希釈する希釈ファン２６と、この希釈ファン２６にて希釈された熱風の送風量を自動または手動で調整可能な調整弁２７と有する。
【００１９】
すなわち、第２の熱風送風手段を構成する燃焼バーナ２４は、燃料タンク４から給油される灯油等の液体燃料をバーナファン２５による燃焼用空気と共に燃焼させ、その燃焼排気ガスを希釈ファン２６にて適度な熱風に希釈して炉内２１に送風することにより、撹拌羽根２３にて分塊された準乾燥ビール粕を吹き上げながら連続流動乾燥による減率乾燥が行われる。
【００２０】
また、二次乾燥炉２０の炉内２１の供給口側には、静圧制御板２８が開度調節可能に設けられている。この静圧制御板２８は、その開度を調節することにより、一次乾燥炉１０の炉内１１と二次乾燥炉２０の炉内２１との間の内圧が、脈動により不安定となって、両者間に静圧差が発生した際、この静圧差により、一次乾燥炉１０の炉内１１、もしくは、二次乾燥炉２０の炉内２１からの熱風及び乾燥途中のビール粕が、他方の炉内に流入して、ビール粕の流動層が不安定になるのを防止している。
【００２１】
すなわち、静圧制御板２８を設けてなる理由は、一次乾燥炉１０及び二次乾燥炉２０の各々の炉内１１，２１の内圧は、同レベルを維持するように設計されているが、ビール粕が流動化状態になったとき、その炉内圧には脈動があり常に一定ではない。この結果、各々の乾燥炉１０，２０の炉内１１，２１間には、あるタイミングで、静圧差が発生することがあるため、静圧制御板２８がないと、この静圧差により熱風の流入と、これに随伴してビール粕も流入してしまうからである。
【００２２】
しかも、このような現象が発生すると、ビール粕の流れ出てしまった方の乾燥炉１０または２０は、それまで安定していたビール粕の流動層に吹き抜けが発生して、不安定状態が持続されてしまい、乾燥不可能な状況となることから、静圧制御板２８が存在すれば、各々の乾燥炉１０，２０間に静圧差が発生しても、ビール粕自身のシール効果によりガスの流入、ビール粕の流入もないために、継続的にビール粕の流動層は安定する。また、静圧制御板２８にて二次乾燥炉２０の供給口側を閉塞すれば、各々の乾燥炉１０，２０間の流れを完全に遮断することが可能になるために、装置立ち上げ時（スタート時）、安定したビール粕の流動層を短時間で容易に得られる。
【００２３】
さらに、二次乾燥炉２０の炉内２１底部に開口させた排出口には、第２のオーバーフロー調整板２９が高さ調整可能に設けられている。このオーバーフロー調整板２９は、二次乾燥炉２０の炉内２１にて二次乾燥された乾燥ビール粕（含水率：１〜６％）の処理量及び乾燥度合に応じて高さ調整され、これにより、オーバーフロー調整板２９を乗り越えて排出経路６に排出される乾燥ビール粕の排出量を調整可能にしてなるもので、この排出経路６の出口側には、二次乾燥炉２０の炉内２１の熱風と共に乾燥ビール粕を後述する成形機３９に向けて排出するダンパ７が開閉可能に設けられている。
【００２４】
そして、一次乾燥炉１０及び二次乾燥炉２０の各々の炉内１１，２１の上部には、排気経路３０に接続される排気口がそれぞれ開口し、この各々の排気口に、排気筒３１，３２がそれぞれ連通させて設けられている。この排気経路３０は、各々の排気筒３１，３２を排気管３３にて互いに連結配管してなるもので、この排気管３３の途上には、サイクロン３４が連結されている。このサイクロン３４によって補集した、一次乾燥炉１０及び二次乾燥炉２０の各々の炉内１１，２１から排気される排気ガスと共に散逸するビール粕の一部を再乾燥し、乾燥後のビール粕（含水率：１〜６％）を成形機３９に投入される。
【００２５】
成形機３９に投入された、乾燥後のビール粕は、バインダ等の結着剤を使用することなく高圧圧縮され、図２に示すように、例えば、長さａが４００ｍｍ、径寸法ｂが５２ｍｍの多角筒状（例えば、八角形）の所望の形態からなる所定寸法の棒状固形体Ｗに成形される。
【００２６】
次に、成形機３９にて高圧成形されたビール粕の棒状固形体Ｗは、図３に示すように、炭化炉トレー４０上に横列状態に複数本（例えば、８本）毎に整列させて載置し収容される。この炭化炉トレー４０は、図４に示すように、例えば、縦寸法ｍが５２０ｍｍ、底面横寸法ｎが４４０ｍｍ、高さ寸法ｔが５５ｍｍの平面矩形状の形態を有する皿体４１からなる。そして、この皿体４１の周側面４２及び内底面４３には、多数の通気孔４４が開口し、かつ、その内底面４３には、棒状固形体Ｗを横列状態に位置決め保持する複数条の仕切壁４５が設けられている。
【００２７】
そして、このように複数本の棒状固形体Ｗが収容された炭化炉トレー４０は、本発明の主要部である炭化処理システム２００に搬送することにより炭化されるようになっている。
【００２８】
以下詳しく説明すると、まず、炭化処理システム２００は、図５に概略的に示すように、ビール粕の固形体Ｗが収容された炭化炉トレー４０を複数段積みされる移動台車５０を有する。この移動台車５０は、後述する炭化炉６３の炉前壁を形成する立上り部５１と炉底壁を形成する炭化炉トレー載置台５２とからなるＬ字型形態を有し、この載置台５２の下面隅部に車輪５３を設けて移動自在になっている。また、移動台車５０は、駆動機構にて走行可能になっている。この駆動機構は、移動台車５０の炉外部の定位置（消火位置）側に設置された駆動モータ５４と、この駆動モータ５４にて駆動する駆動プーリ５５と、炭化炉６３側の外部に設置された従動プーリ５６と、これら各プーリ５５，５６間に掛け渡されたローラチェーン５７とで構成されているもので、駆動モータ５４の駆動にて、図６に示すように、移動台車５０を炉外部の定位置（消火位置）と炭化炉６３内の定位置との間を往復自在に牽引可能にしている。
【００２９】
この炭化装置６０は、フォークリフト状の架台６１と、この架台６１の下面各隅部に設けた昇降調整可能なパンタグラフ式の昇降機構６２と、この昇降機構６２にて昇降する架台６１の上方に設置された炭化炉６３とを有する。この炭化炉６３は、その間口側の前面壁部６３ａ及び底面壁部６３ｂの一部が、移動台車５０のＬ字型形態に合わせて開放させてなる箱型形態からなるとともに、その上面壁部６３ｃに煙道６４の一端を臨ませている。この煙道６４の他端は、ガス燃焼室６５内に臨ませてなるとともに、このガス燃焼室６５内に燃焼バーナ６６と、燃焼空気を送風する燃焼ファン６７とをそれぞれ臨ませて、炭化時に炭化炉６３内に発生するガスを完全燃焼させるようになっているもので、燃焼後の排気ガスは、排気筒６８にて外部に排出している。
【００３０】
一方、炭化装置６０を構成する炭化炉６３には、炭化送風機構７０が設けられている。この炭化送風機構７０は、炉外側壁から臨ませた２基の炭化バーナ７１と、炭化炉６３内に炭化用空気を送風する第１の炉内送風ファン７２と、煉らし時に炭化炉６３内に煉らし用空気を送風する第２の炉内送風ファン７３とで構成されている。また、第１及び第２の炉内送風ファン７２，７３の各々の送風配管は、主送風管７２Ａ，７３Ａから２本の副送風管７２Ｂ，７３Ｂをそれぞれ分岐させ、これら各々の副送風管７２Ｂ，７３Ｂを更に上下にそれぞれ分岐させて、炉内上下部に臨ませている。さらに、第１の炉内送風ファン７２の各々の副送風管７２Ｂは、図７に示すように、空気の運動エネルギーを利用したエゼクタ７４を介して上下にそれぞれ分岐されている。なお、各炉内送風ファン７２，７３の先の主送風管７２Ａ，７３Ａの炉内入り口へのノズル部には、循環ガスを炉内へ均一に散らすための拡散板を設けるとよい。
【００３１】
すなわち、図７（Ａ）に示すように、一方の副送風管７２Ｂは、上部分岐管７２Ｃを炉上部に臨ませて吹込み管とし、下部分岐管７２Ｄを炉下部に臨ませて吸引管とする。一方、図７（Ｂ）に示すように、他方の副送風管７２Ｂは、上部分岐管７２Ｃを炉上部に臨ませて吸引管とし、下部分岐管７２Ｄを炉下部に臨ませて吹込み管としてなるものである。
【００３２】
これにより、炭化時に、各々のエゼクター７４により、炭化用空気の動圧を利用し、一方の副送風管７２Ｂにて炉内の天井付近に高温ガスを吹き込み、炉床の高温ガスを吸引したり（上吹き出し）、他方の副送風管７２Ｂにて炉内の天井付近の高温ガスを吸引し、炉床に高温ガスを吹き込むようにし（下吹き出し）、炭化用空気を強制循環させることにより、炉内に強制対流を発生させ、炉内雰囲気を効率良く均一に攪拌可能にし、炉内の温度及び酸素濃度を均一化させることを可能にしている。
【００３３】
図８は、炭化炉６３内に強制対流を発生させ、炉内雰囲気を効率良く均一に攪拌可能にし、炭化炉６３内の温度及び酸素濃度を均一化させるための、他の実施形態を示すものである。
【００３４】
図８においては、ガス燃焼室７６内の燃焼排ガス、炭化炉内排ガスまたは、外気を循環・吸引し、炭化炉６３内に供給するための循環ファン７５とそれぞれの温度流量を制御する機器から構成されている。
【００３５】
循環ファン７５は回転数制御器ＲＩＣにより回転数制御され、循環ガス量を制御している。回転数制御器ＲＩＣは、予めプログラムされた時間及び、炭化炉炉温により回転数／循環ガス量を決定付ける。循環ガス温度は、循環ガス温度制御器ＴＩＣにより制御される。
【００３６】
循環ガス温度制御器ＴＩＣは、ガス燃焼室７６からのガス量を制御する弁Ｖ−１と炭化炉６３からのガス量を制御する弁Ｖ−２の開度を制御し、設定温度の調節を行う。ガス燃焼室７６からのガスは、機器耐熱温度を越える場合、警報機ＴＩＡより警報を発し、制御弁Ｖ−１を閉じ機器を保護する。制御器ＦＩＣは外気から導入される新鮮空気量を流量計７７にて測定し、制御弁Ｖ−３により流量を制御する。制御量は、制御器ＦＩＣに予めプログラムされた時間と量及び、炭化炉炉温に基づいて制御される。
【００３７】
図８の実施形態において、循環ガスの主たるものはガス燃焼室７６と炭化炉６３からのガスである。ガス燃焼室７６からの循環ガスはバーナーの燃焼熱が主なもので、これを再利用（循環）することで、炭化炉６３と棒状固形体（成形品）Ｗなど炉内物を急速かつ均一に昇温・加熱することが可能となり、炭化時間は攪拌なしの自然対流に比較し、約３０％短縮された。また、炭の品質、歩留まりも、炭化炉トレー４０使用の効果と相俟って自然対流のみの炭化に比較し、向上した。製錬（煉らし）時は主に、外気からの導入によるが、制御器ＦＩＣ、制御弁Ｖ−１による制御の結果、品質の安定が図れた。なお、［００３０］と同様に炉内入口ノズル部には循環ガスを炉内へ均一に散らすための拡散板を設けるとよい。
【００３８】
次に、炭化炉６３の上面壁部６３ｃに開口させた煙道６４は、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すように、その開口部の一方の片側に炉内の炉底側から臨ませた連通管からなる炭化用煙道８１が形成され、この炭化用煙道８１の片側周囲を遮蔽板８２にて遮蔽してなるとともに、他方の片側開口部を煉らし用煙道８３として区画形成されている。そして、この煉らし用煙道８３には、ダンパ８４が設けられていて、このダンパ８４は、軸受部材８５にて回転自在の支持されたロッド８６のＬ字型に曲成端部に取り付けられ、このロッド８６の他端側に設けた操作レバー８７を炉外側に突出させて、この操作レバー８７の回転操作により、煉らし用煙道８３を開閉調整自在にしている。
【００３９】
さらに、移動台車５０の炉外部定位置（消火位置）には、消火ボックス９０が配置され、この消火ボックス９０は、巻取りドラム９１に巻回されるワイヤーロープ９２に吊支され、このワイヤーロープ９２を、駆動モータ９３による巻取りドラム９２の正逆回転にて巻取り及び巻戻しすることにより、消火ボックス９０を昇降自在にしている。そして、消火ボックス９０は、炭化完了後、炭化炉６３から引出された移動台車５０を、その下降動作にて被冠することにより、移動台車５０上の炭化処理後の成形品を速やかに消火冷却するようになっているものである。
【００４０】
すなわち、上記した本発明に係る炭化処理システム２００は、前工程である乾燥処理システム及び成形工程を経て成形されたビール粕の棒状固形体Ｗを炭化炉トレー４０上に載置し、この炭化炉トレー４０を炉外部定位置に停止する移動台車５０の炭化炉トレー載置台５２上に複数段に段積みする。次いで、図９に示すように、この移動台車５０を駆動機構５４，５５，５６，５７の駆動にて牽引し、炭化炉６３の炉内定位置に向けて搬送し、炭化炉６３の炉内定位置に導入する。このとき、移動台車５０は、炭化炉６３の下部に配置された架台６１上に位置し、そのＬ字型の形態をなす立上り部５１及び炭化炉トレー載置台５２が、炭化炉６３の間口側の前面壁部６３ａ及び底面壁部６３ｂの開放部に合致するように対接して嵌合し、炭化炉６３の前面壁部６３ａ及び底面壁部６３ｂを形成する。
【００４１】
この場合、移動台車５０の立上り部５１及び炭化炉トレー載置台５２と炭化炉６３との間には、僅かな隙間が生じる。このような隙間がある状態で、炭化炉６３内の圧力が大気圧より高いと、炉内のガスは炉外へ漏れ、周囲環境を悪化させる。逆に、炭化炉６３内の圧力が大気圧より低いと、外気が炉内へ侵入し、炭化操作の制御を乱し、歩留まりを悪化させ、炉内でガスと空気とが激しく反応し、爆轟状態となるため、安全性において問題となるばかりでなく、品質の良い燃料炭を得ることができない。
【００４２】
本発明においては、図１０及び図１１に示すように、パンタグラフ式の昇降機構６２のスクリュージャッキ６２Ａをハンドル６２Ｂにて回転操作し、架台６１の上昇させて、架台６１上に移動台車５０を搭載し上昇させることにより、移動台車５０の立上り部５１及び炭化炉トレー載置台５２と、炭化炉６３の前面壁部６３ａ及び底面壁部６３ｂとの互いの当接面間をシール部材ｃ１，ｃ２を介して押圧状態に密着させてシールする。そして、移動台車５０と炭化炉６３とは、図１２に示すように、シール部材ｃ３を介してクランプ部材６９にて互いに連結し、移動台車５０にて炭化炉６３を密閉状態に閉塞可能になっている。これにより、上述したような炉外へのガス洩れ、炉内への外気の侵入を防止することが可能になり、炭化操作が安定し、周囲環境を悪化させることなく、品質の良い燃料炭を得ることが可能になる。
【００４３】
次いで、このような炭化炉６３の閉塞状態において、炭化送風機構７０を作動させ、炭化炉６３内の移動台車５０上に、炭化炉トレー４０にて段積み状態で載置され収容された棒状固形体Ｗを乾留（ここで乾留とは、部分燃焼を含む。）させることにより、炭化処理が行われる。
【００４４】
ところで、本発明に係る炭化処理システム２００による製炭作業は、大別して２つの操作からなる。第１に炭化操作、第２に煉らし操作（精錬）である。この第１の炭化操作は、炭化炉６３の燃焼ガスによる炉内温度を３００〜４００℃、炭化時間を２４〜４８時間に設定して、ビール粕の成形品Ｗ内の揮発分を揮発分解させる。一方、第２の煉らし操作は、炭化炉６３の炉内温度を８００〜１００℃、煉らし時間を０．５〜１時間に設定することにより、炭化直後の炭化炭に残留する揮発分を揮発分解させる。このような２つの操作によって得られる燃料炭は、所謂、白炭であり、このとき、燃焼ガスによる炉内の温度制御は、炭化用空気送風ファン７２と煉らし用空気送風ファン７３から送風される空気量をそれぞれ調節することによって行われる。
【００４５】
この場合、炭化用空気送風ファン７２による炭化用空気の送風量を、例えば、成形品１ｔ当り０〜５５ｍ3/ｈ、煉らし用空気送風ファン７３による煉らし用空気の送風量を、例えば、１ｔ当り５５〜４５０ｍ3/ｈに設定すると、第１の炭化操作においては、炭化用空気の送風量も少なく、炉内温度も低くなるため、炭化炉６３の炉内の温度のバラツキが大きい。特に、炉内の上下部の温度差が大きく、炉上部に行くほど、温度が高くなる。そこで、本発明では、図９に示すように、炭化時には、炉内底部の低温ガスを炭化用煙道８１にて排気する構造となっている。この結果、炉内の上部の高温ガスが炉底部まで移動することになり、炉内温度の均一化が図れる。
【００４６】
一方、第２の煉らし操作では、煉らし用空気の送風量も多く、炉内温度も高いため、実質的な送風量は更に多くなり、炉内の温度差も少ない。このため、煉らし工程をスムーズに行うには、炉内の燃焼ガスを多量に排気する方が効果的である。そこで、本発明では、炭化用煙道８１に加え、煉らし用煙道８３を組み合わせ、炭化操作時に、ダンパ８４にて閉状態にある煉らし用煙道８３を、煉らし操作時に、開状態にすることにより、煙道６４の開口面積を拡大し、煉らし操作時に発生する多量のガスを速やかに排気させることを可能にしている。
【００４７】
このように、煉らし工程が完了すると、クランプ部材６９による移動台車５０と炭化炉６３との連結状態を開放させるとともに、昇降機構６２を下降操作することにより、移動台車５０を下降させる。次いで、駆動機構５４，５５，５６，５７の駆動にて移動台車５０を炭化炉６３内から炉外部定位置（消火位置）まで牽引する。移動台車５０が消火位置に到達すると、消火ボックス９０が下降し、消火ボックス８９にて移動台車５０全体を包込むように被冠し密閉して、移動台車５０上の乾留後の固形体Ｗを消火冷却し、これにより、燃料炭を得るものである。
【００４８】
上記したように、本発明に係る炭化処理システムにあっては、棒状固形体Ｗの成形段階において、棒状固形体Ｗの寸法は一定であるために、炭化炉トレー４０上への配列を自動化できるとともに、炭化炉トレー４０自体も所定の寸法形状に設計されているために、移動、段積みを機械化及び自動化ができる。また、炭化炉トレー４０は、通気性を有し、複数段に段積みした時に、各炭化炉トレー間に通気可能なスペースが３次元方向に万遍なく形成され、炭化処理時、炭化用空気及び燃焼ガスが均一に流動し、炉内温度分布を均一化させることが可能になるため、各々の炭化炉トレー４０に載置収納された棒状固形体Ｗの炭化が全体に渡り均質なものとなる。しかも、炭化のための熱は炉全体から発生することになり、従来炉のような部分的な熱の発生（ヒートスポット）がなく、これにより、灰化量も少なく歩留まりが向上する。さらにまた、炉内の燃焼ガスの流動がスムースであるため、炭化用空気量の調節による炉内全体の温度コントロールが速やかに行え、色々な炭化度の炭の製造に際して、幅の広い調質が無駄なく行える。
【００４９】
さらに、炭化炉トレー４０上に配列された棒状固形体Ｗには、横置きの自重のみの荷重が掛かるだけであり、上述した均一な炭化作用にて、製品には、ほとんど曲がり等の変形が生じず、製品の商品価値を高めるとともに、重量当りの梱包容積も最小化し、貯蔵設備の省スペース化が図れる。また、このような均一化された炭化の進行は、予定する最終炭化度への到達時間の短縮化を可能にし、生産性の向上と省エネルギーが図れる。
【００５０】
なお、上記した実施形態において、昇降機構６２としてパンタグラフ式のスクリュージャッキ６２Ａを使用したが、空気圧シリンダあるいは油圧シリンダ等を用いても良い。その他、本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更実施可能なことは云うまでもない。
【００５１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係るビール粕の炭化処理システムの第１の形態において、乾燥後のビール粕にて所定の寸法に高圧成形された棒状固形体を、通気性の炭化炉トレー上に整列載置して収容し、この炭化炉トレーが複数段に段積みされた移動台車を外部定位置から炭化炉の炉内定位置に導入する搬送手段と、搬送手段にて炭化炉内に導入された移動台車を、炭化炉内の定位置で昇降手段にて昇降可能にし、かつ昇降手段による移動台車の上昇動作にて炭化炉内を密閉状態に閉塞する炉閉塞手段と、炉閉塞手段による閉塞後の炭化炉内に燃焼ガスを送風して、移動台車上に載置収容された炭化炉トレー上の棒状固形体を乾留させて炭化処理する炭化燃焼手段と、炭化燃焼手段による炭化処理後に移動台車を前記昇降手段にて下降させて炭化炉との炉閉塞状態を開放し、移動台車を炭化炉内から外部定位置に引出す搬出手段と、搬出手段にて引出された炭化処理後の棒状固形体の消火冷却を行う消火冷却手段とを有することを特徴とする。
【００５２】
上記の構成により、ビール粕の成形品の炭化炉内への段積み搬入及び炭化処理後の製品の段ばらしや梱包・貯蔵等を自動化することができる。
【００５３】
本発明の第２の形態において、炭化燃焼手段は、炭化炉内への炭化用空気を強制循環させてなる強制循環機構を有することを特徴とする。
【００５４】
上記の構成により、炉内雰囲気を効率良く均一に攪拌させることができ、これにより、炉内の温度及び酸素濃度を均一化させることができる。
【００５５】
本発明の第３の形態において、炭化炉の煙道を炭化用煙道と煉らし用煙道とで形成するとともに、この煉らし用煙道をダンパにて開閉調整可能にしてなることを特徴とする。
【００５６】
上記の構成により、煉らし操作時における煙道の開口面積を拡大させることができ、これにより、煉らし操作時に発生する多量のガスを速やかに排気させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るビール粕の乾燥処理システムと炭化処理システムとの全体の概略構成部を斜視図的に示す説明図である。
【図２】同じく成形機にて成形された固形体の説明図である。
【図３】同じく固形体の炭化炉トレー上への収容状態を示す説明図である。
【図４】同じく炭化炉トレーの説明図である。
【図５】同じく炭化処理システムの概略構成を斜視図的に示す説明図である。
【図６】同じく炭化炉への移動台車の走行状態を示す説明図である。
【図７】同じく炭化炉における炭化燃焼機構を示し、図７（Ａ）及び（Ｂ）は炭化用空気の炉内への吹込み及び吸引による配管状態を示す要部断面図である。
【図８】図７と異なる実施形態を示すものとして、炭化炉内に炭化用空気の強制対流を発生させる炭化燃焼機構の説明図である。
【図９】同じく炭化炉の煙道を示し、図９（Ａ）は要部縦断面図、図９（Ｂ）は要部横断面図である。
【図１０】同じく移動台車による炭化炉の閉塞状態を示す縦断面図である。
【図１１】図９のＡ部における昇降機構を拡大して示す説明図である。
【図１２】同じく移動台車による炭化炉の閉塞状態を示す横断面図である。
【符号の説明】
１００ 乾燥処理システム
１０ 一次乾燥炉
２０ 二次乾燥炉
３９ 成形機
４０ 炭化炉トレー
２００ 炭化処理システム
５０ 移動台車
５１ 立上り部
５２ 炭化炉トレー載置台
５３ 車輪
５４ 減速機付きモータ
５５ 駆動プーリ
５６ 従動プーリ
５７ ローラチェーン
６０ 炭化装置
６１ 架台
６２ 昇降機構
６２Ａ スクリュージャッキ
６２Ｂ ６２Ｃ
６３ 炭化炉
６３ａ 前面壁部
６３ｂ 底面壁部
６３ｃ 上面壁部
６４ 煙道
６５ ガス燃焼室
６６ 燃焼バーナ
６７ 燃焼ファン
６８ 排気筒
６９ クランプ部材
７０ 炭化燃焼機構
７１ 炭化バーナ
７２ 第１の炉内送風ファン（炭化用）
７２Ａ 主送風管
７２Ｂ 副送風管
７２Ｃ 上部分岐管
７２Ｄ 下部分岐管
７３ 第２の炉内送風ファン（煉らし用）
７４ エゼクタ
７５ 循環ファン
７６ ガス燃焼室
７７ 流量計
８１ 炭化用煙道
８２ 遮蔽板
８３ 煉らし用煙道
８４ ダンパ
８５ 軸受部材
８６ ロッド
８７ 操作レバー
９０ 消火ボックス
９１ 巻取りドラム
９２ ワイヤーロープ
９３ 駆動モータ
ｃ１ シール部材
ｃ２ シール部材
ｃ３ シール部材
Ｗ 棒状固形体（成形品）
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビール粕の炭化処理システムに関し、特に、ビール粕の乾燥工程後に成形される成形品の炭化炉内への搬入・炭化及び搬出工程に工夫を施したビール粕の炭化処理システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
製炭作業（炭焼き）は、通常、炉内に、例えば間伐材を寸法切りしたものや、オガクズを成形した材料を直接段積みするか、あるいは、台車上に材料を段積みし、炉の窯口を閉塞後、炭化処理を施してなるとともに、煉らし後、炭化された材料の取出し、冷却、段ばらしを行っている。このような炭焼き作業の多くは、材料の形状、寸法、曲がりや機械的にハンドリングするための強度、材料間の通気性を考慮した場合の段積み方法が、不規則（ランダム）的で、常に一定化されているわけでないので、炭化後の製品の殆どは、熱的・機械的変形を生じるために、手作業であり、自動的に段ばらしをすることはほとんど不可能である。しかも、歩留まり良く均質な製品を得るには、長年の経験と勘、所謂、職人的技能に頼らざるを得ないのが現状であるばかりでなく、高価なものとなる。
【０００３】
また、炭焼き用として使用されている炉は、炉内の雰囲気を強制攪拌する機能を備えておらず、自然通風によるものが主であることから、炉内のガス流動は、自然対流となり、高温ガスは、必然的に天井近くを流れ、低温ガスは炉床近くを流れる。このような現象は、炉床近くに排気口を配置しても根本的に変化しないため、炉内の上部と下部とでは、材料の炭化が均一にならず、製品の質にもムラが生じる。
【０００４】
従来、このビール粕の炭化処理法としては、特開平０１−１１２９７２号公報（特許１７５６０７９）（先行例１）や、特開平２−２９４３９１号公報（先行例２）に開示されているような炭化処理法が知られている。先行例１は、横型円筒容器中の攪拌機軸に孔あきディスクスクリーンを設けた点を特長としており、先行例２は圧搾成形後に熱分解することを特長としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した先行例１、先行例２のいずれも、炭化前工程での乾燥工程を経て乾燥されたビール粕の含水率が高く、いずれの場合も、ビール粕の炭化処理法では、成形工程において、ビール粕の固形体（成形品）の高圧成形が行えないために、高品質の燃料炭を得ることができない。
【０００６】
また、このようなビール粕の固形体（成形品）を炭化処理する上では、炭化後の燃料炭が、極力、曲がりの少ない形態のものを得ることが必要であり、燃料炭の曲がりが大きいと、梱包作業が面倒で、しかも、容積も嵩張るばかりでなく、割れ易いことから、歩留まりも悪い。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、ビール製造過程で生成されるビール粕の成形品の高圧成形を可能にするとともに、自動化にて変形のない均質で高品質の燃料炭を歩留まり良く容易に得ることができるようにしたビール粕の炭化処理システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明に係るビール粕の炭化処理システムの第１発明は、乾燥後のビール粕にて所定の寸法に高圧成形された棒状固形体を、通気性の炭化炉トレー上に整列載置して収容し、該炭化炉トレーが複数段に段積みされた移動台車を外部定位置から炭化炉の炉内定位置に導入する搬送手段と、該搬送手段にて前記炭化炉内に導入された前記移動台車を、前記炭化炉内の定位置で昇降手段にて昇降可能にし、かつ該昇降手段による前記移動台車の上昇動作にて前記炭化炉内を密閉状態に閉塞する炉閉塞手段と、該炉閉塞手段による閉塞後の前記炭化炉内に燃焼ガスを送風して、前記移動台車上に載置収容された炭化炉トレー上の棒状固形体を乾留（ここで乾留とは部分燃焼を含む）させて炭化処理する炭化燃焼手段と、該炭化燃焼手段による炭化処理後に前記移動台車を前記昇降手段にて下降させて前記炭化炉との炉閉塞状態を開放し、前記移動台車を前記炭化炉内から外部定位置に引出す搬出手段と、該搬出手段にて引出された炭化処理後の前記棒状固形体の消火冷却を行う消火冷却手段とを有し、さらに前記炭化燃焼手段は、前記炭化炉内への炭化用空気を強制循環させてなる強制循環機構を有し、当該強制循環機構は、少なくとも前記炭化炉内に炭化用空気を送風する第１の炉内送風ファンと、煉らし時において前記炭化炉内に煉らし用空気を送風する第２の炉内送風ファンとを備えるとともに、前記炭化炉の煙道を炭化用煙道と煉らし用煙道とで形成するとともに該煉らし用煙道をダンパにて開閉調整することにより、前記第２の炉内送風ファンから送風される空気量を調整し、前記第１及び第２の炉内送風ファンの各々の送風配管は、主送風管から２本の副送風管をそれぞれ分岐させ、これらの各々の副送風管を更に上下にそれぞれ分岐させて前記炭化炉内上下部に臨ませてなり、さらに前記各々の副送風管はエゼクターを介して上下にそれぞれ分岐されてなり、一の副送風管は、上部分岐管を炭化炉上部に臨ませて吸込み管とするとともに、下部分岐管を炭化炉下部に臨ませて吸引管とし、他の副送風管は、上部分岐管を炭化炉上部に臨ませて吸引管とするとともに、下部分岐管を炭化炉下部に臨ませて吸込み管とすることを特徴とする。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記主送風管の炭化炉入り口には、ノズル部が形成されてなるとともに、当該ノズル部にはさらに拡散板が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、予めプログラムされた時間及び炭化炉炉温に基づいて前記強制循環機構による炭化用空気の循環量を制御する循環制御手段と、予めプログラムされた時間、流量及び炭化炉炉温に基づいて、前記循環させる炭化用空気の温度を制御するための循環ガス温度制御手段とをさらに備えることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明すると、図１は、本発明に係るビール粕の乾燥・炭化処理システムの全体構成を概略的に示し、符号１００は乾燥処理システム、２００は炭化処理システムである。
【００１２】
この乾燥処理システム１００は、ビール製造過程（図示せず）において生成された湿潤ビール粕（含水率：６５％）が投入されるホッパ１を有する。このホッパ１内に投入された湿潤ビール粕は、その排出口側の下部に設置された多連式スクリュウからなる切出し排出機２にて所定の供給量に切出し排出されるようになっている。この切出し搬出機２は、手動または自動にて各々のスクリュウの回転数を調整することにより、湿潤ビール粕の切出量が調整可能になっている。そして、切り出された湿潤ビール粕は、フライトコンベア３に向け搬送され、このフライトコンベア３にて湿潤ビール粕を後述する一次乾燥炉１０、及び、この一次乾燥炉１０に並設させた二次乾燥炉２０にて乾燥するようになっている。
【００１３】
この一次乾燥炉１０は、炉内１１の上部に設けた供給口からフライトコンベア３にて搬送される湿潤ビール粕が、炉内１１の中間部に配置した多孔板１２上に向けて投入され供給される。そして、この多孔板１２上には、撹拌羽根１３が設けられ、この撹拌羽根１３を駆動モータ１３Ａにて回転させることにより、凝集した湿潤ビール粕を分塊してなるとともに、炉内１１の底部から第１の熱風送風手段を介して送風される熱風を多孔板１２を通して吹き上げることにより、分塊された湿潤ビール粕の一次乾燥が行われる。
【００１４】
この第１の熱風送風手段は、一次乾燥炉１０の外部に設置した燃焼バーナ１４と、この燃焼バーナ１４に燃焼用空気を供給するバーナファン１５と、このバーナファン１５による燃焼用空気と共に燃焼バーナ１４にて燃焼された燃焼排気ガスを適度な熱風に希釈する希釈ファン１６と、この希釈ファン１６にて希釈された熱風の送風量を自動または手動で調整可能な調整弁１７と有する。
【００１５】
すなわち、第１の熱風送風手段を構成する燃焼バーナ１４は、例えば、灯油タンク等の燃料タンク４から給油される灯油等の液体燃料をバーナファン１５による燃焼用空気と共に燃焼させ、その燃焼排気ガスを希釈ファン１６にて適度な熱風に希釈して炉内１１に送風することにより、撹拌羽根１３にて分塊された湿潤ビール粕を吹き上げながら連続流動乾燥による恒率乾燥、すなわち、予備乾燥が行われる。
【００１６】
そして、一次乾燥炉１０の炉内１１底部側には、二次乾燥炉２０の炉内２１に開口する供給口２１Ａに搬送経路５を介して連通する排出口が開口し、この排出口には、第１のオーバーフロー調整板１８が高さ調整可能に設けられている。このオーバーフロー調整板１８は、一次乾燥炉１０の炉内１１にて一次乾燥された準乾燥ビール粕（含水率：３５〜４０％）の処理量及び乾燥度合に応じて高さ調整され、これにより、オーバーフロー調整板１８を乗り越えて二次乾燥炉２０に流入する準乾燥ビール粕の流入量を調整可能にしている。
【００１７】
この二次乾燥炉２０の炉内２１には、一次乾燥炉１０にて一次乾燥された準乾燥ビール粕が多孔板２２上に向けて供給され、この多孔板２２上には、撹拌羽根２３が設けられ、この撹拌羽根２３を駆動モータ２３Ａにて回転させることにより、凝集する準乾燥ビール粕を分塊し、炉内２１の底部から第２の熱風送風手段を介して送風される熱風を多孔板２２を通して吹き上げることにより、準乾燥ビール粕の二次乾燥、すなわち、本乾燥が行われる。
【００１８】
この第２の熱風送風手段は、二次乾燥炉２０の外部に設置した燃焼バーナ２４と、この燃焼バーナ２４に燃焼用空気を供給するバーナファン２５と、このバーナファン２５による燃焼用空気と共に燃焼バーナ２４にて燃焼された燃焼排気ガスを適度な熱風に希釈する希釈ファン２６と、この希釈ファン２６にて希釈された熱風の送風量を自動または手動で調整可能な調整弁２７と有する。
【００１９】
すなわち、第２の熱風送風手段を構成する燃焼バーナ２４は、燃料タンク４から給油される灯油等の液体燃料をバーナファン２５による燃焼用空気と共に燃焼させ、その燃焼排気ガスを希釈ファン２６にて適度な熱風に希釈して炉内２１に送風することにより、撹拌羽根２３にて分塊された準乾燥ビール粕を吹き上げながら連続流動乾燥による減率乾燥が行われる。
【００２０】
また、二次乾燥炉２０の炉内２１の供給口側には、静圧制御板２８が開度調節可能に設けられている。この静圧制御板２８は、その開度を調節することにより、一次乾燥炉１０の炉内１１と二次乾燥炉２０の炉内２１との間の内圧が、脈動により不安定となって、両者間に静圧差が発生した際、この静圧差により、一次乾燥炉１０の炉内１１、もしくは、二次乾燥炉２０の炉内２１からの熱風及び乾燥途中のビール粕が、他方の炉内に流入して、ビール粕の流動層が不安定になるのを防止している。
【００２１】
すなわち、静圧制御板２８を設けてなる理由は、一次乾燥炉１０及び二次乾燥炉２０の各々の炉内１１，２１の内圧は、同レベルを維持するように設計されているが、ビール粕が流動化状態になったとき、その炉内圧には脈動があり常に一定ではない。この結果、各々の乾燥炉１０，２０の炉内１１，２１間には、あるタイミングで、静圧差が発生することがあるため、静圧制御板２８がないと、この静圧差により熱風の流入と、これに随伴してビール粕も流入してしまうからである。
【００２２】
しかも、このような現象が発生すると、ビール粕の流れ出てしまった方の乾燥炉１０または２０は、それまで安定していたビール粕の流動層に吹き抜けが発生して、不安定状態が持続されてしまい、乾燥不可能な状況となることから、静圧制御板２８が存在すれば、各々の乾燥炉１０，２０間に静圧差が発生しても、ビール粕自身のシール効果によりガスの流入、ビール粕の流入もないために、継続的にビール粕の流動層は安定する。また、静圧制御板２８にて二次乾燥炉２０の供給口側を閉塞すれば、各々の乾燥炉１０，２０間の流れを完全に遮断することが可能になるために、装置立ち上げ時（スタート時）、安定したビール粕の流動層を短時間で容易に得られる。
【００２３】
さらに、二次乾燥炉２０の炉内２１底部に開口させた排出口には、第２のオーバーフロー調整板２９が高さ調整可能に設けられている。このオーバーフロー調整板２９は、二次乾燥炉２０の炉内２１にて二次乾燥された乾燥ビール粕（含水率：１〜６％）の処理量及び乾燥度合に応じて高さ調整され、これにより、オーバーフロー調整板２９を乗り越えて排出経路６に排出される乾燥ビール粕の排出量を調整可能にしてなるもので、この排出経路６の出口側には、二次乾燥炉２０の炉内２１の熱風と共に乾燥ビール粕を後述する成形機３９に向けて排出するダンパ７が開閉可能に設けられている。
【００２４】
そして、一次乾燥炉１０及び二次乾燥炉２０の各々の炉内１１，２１の上部には、排気経路３０に接続される排気口がそれぞれ開口し、この各々の排気口に、排気筒３１，３２がそれぞれ連通させて設けられている。この排気経路３０は、各々の排気筒３１，３２を排気管３３にて互いに連結配管してなるもので、この排気管３３の途上には、サイクロン３４が連結されている。このサイクロン３４によって補集した、一次乾燥炉１０及び二次乾燥炉２０の各々の炉内１１，２１から排気される排気ガスと共に散逸するビール粕の一部を再乾燥し、乾燥後のビール粕（含水率：１〜６％）を成形機３９に投入される。
【００２５】
成形機３９に投入された、乾燥後のビール粕は、バインダ等の結着剤を使用することなく高圧圧縮され、図２に示すように、例えば、長さａが４００ｍｍ、径寸法ｂが５２ｍｍの多角筒状（例えば、八角形）の所望の形態からなる所定寸法の棒状固形体Ｗに成形される。
【００２６】
次に、成形機３９にて高圧成形されたビール粕の棒状固形体Ｗは、図３に示すように、炭化炉トレー４０上に横列状態に複数本（例えば、８本）毎に整列させて載置し収容される。この炭化炉トレー４０は、図４に示すように、例えば、縦寸法ｍが５２０ｍｍ、底面横寸法ｎが４４０ｍｍ、高さ寸法ｔが５５ｍｍの平面矩形状の形態を有する皿体４１からなる。そして、この皿体４１の周側面４２及び内底面４３には、多数の通気孔４４が開口し、かつ、その内底面４３には、棒状固形体Ｗを横列状態に位置決め保持する複数条の仕切壁４５が設けられている。
【００２７】
そして、このように複数本の棒状固形体Ｗが収容された炭化炉トレー４０は、本発明の主要部である炭化処理システム２００に搬送することにより炭化されるようになっている。
【００２８】
以下詳しく説明すると、まず、炭化処理システム２００は、図５に概略的に示すように、ビール粕の固形体Ｗが収容された炭化炉トレー４０を複数段積みされる移動台車５０を有する。この移動台車５０は、後述する炭化炉６３の炉前壁を形成する立上り部５１と炉底壁を形成する炭化炉トレー載置台５２とからなるＬ字型形態を有し、この載置台５２の下面隅部に車輪５３を設けて移動自在になっている。また、移動台車５０は、駆動機構にて走行可能になっている。この駆動機構は、移動台車５０の炉外部の定位置（消火位置）側に設置された駆動モータ５４と、この駆動モータ５４にて駆動する駆動プーリ５５と、炭化炉６３側の外部に設置された従動プーリ５６と、これら各プーリ５５，５６間に掛け渡されたローラチェーン５７とで構成されているもので、駆動モータ５４の駆動にて、図６に示すように、移動台車５０を炉外部の定位置（消火位置）と炭化炉６３内の定位置との間を往復自在に牽引可能にしている。
【００２９】
この炭化装置６０は、フォークリフト状の架台６１と、この架台６１の下面各隅部に設けた昇降調整可能なパンタグラフ式の昇降機構６２と、この昇降機構６２にて昇降する架台６１の上方に設置された炭化炉６３とを有する。この炭化炉６３は、その間口側の前面壁部６３ａ及び底面壁部６３ｂの一部が、移動台車５０のＬ字型形態に合わせて開放させてなる箱型形態からなるとともに、その上面壁部６３ｃに煙道６４の一端を臨ませている。この煙道６４の他端は、ガス燃焼室６５内に臨ませてなるとともに、このガス燃焼室６５内に燃焼バーナ６６と、燃焼空気を送風する燃焼ファン６７とをそれぞれ臨ませて、炭化時に炭化炉６３内に発生するガスを完全燃焼させるようになっているもので、燃焼後の排気ガスは、排気筒６８にて外部に排出している。
【００３０】
一方、炭化装置６０を構成する炭化炉６３には、炭化送風機構７０が設けられている。この炭化送風機構７０は、炉外側壁から臨ませた２基の炭化バーナ７１と、炭化炉６３内に炭化用空気を送風する第１の炉内送風ファン７２と、煉らし時に炭化炉６３内に煉らし用空気を送風する第２の炉内送風ファン７３とで構成されている。また、第１及び第２の炉内送風ファン７２，７３の各々の送風配管は、主送風管７２Ａ，７３Ａから２本の副送風管７２Ｂ，７３Ｂをそれぞれ分岐させ、これら各々の副送風管７２Ｂ，７３Ｂを更に上下にそれぞれ分岐させて、炉内上下部に臨ませている。さらに、第１の炉内送風ファン７２の各々の副送風管７２Ｂは、図７に示すように、空気の運動エネルギーを利用したエゼクタ７４を介して上下にそれぞれ分岐されている。なお、各炉内送風ファン７２，７３の先の主送風管７２Ａ，７３Ａの炉内入り口へのノズル部には、循環ガスを炉内へ均一に散らすための拡散板を設けるとよい。
【００３１】
すなわち、図７（Ａ）に示すように、一方の副送風管７２Ｂは、上部分岐管７２Ｃを炉上部に臨ませて吹込み管とし、下部分岐管７２Ｄを炉下部に臨ませて吸引管とする。一方、図７（Ｂ）に示すように、他方の副送風管７２Ｂは、上部分岐管７２Ｃを炉上部に臨ませて吸引管とし、下部分岐管７２Ｄを炉下部に臨ませて吹込み管としてなるものである。
【００３２】
これにより、炭化時に、各々のエゼクター７４により、炭化用空気の動圧を利用し、一方の副送風管７２Ｂにて炉内の天井付近に高温ガスを吹き込み、炉床の高温ガスを吸引したり（上吹き出し）、他方の副送風管７２Ｂにて炉内の天井付近の高温ガスを吸引し、炉床に高温ガスを吹き込むようにし（下吹き出し）、炭化用空気を強制循環させることにより、炉内に強制対流を発生させ、炉内雰囲気を効率良く均一に攪拌可能にし、炉内の温度及び酸素濃度を均一化させることを可能にしている。
【００３３】
図８は、炭化炉６３内に強制対流を発生させ、炉内雰囲気を効率良く均一に攪拌可能にし、炭化炉６３内の温度及び酸素濃度を均一化させるための、他の実施形態を示すものである。
【００３４】
図８においては、ガス燃焼室７６内の燃焼排ガス、炭化炉内排ガスまたは、外気を循環・吸引し、炭化炉６３内に供給するための循環ファン７５とそれぞれの温度流量を制御する機器から構成されている。
【００３５】
循環ファン７５は回転数制御器ＲＩＣにより回転数制御され、循環ガス量を制御している。回転数制御器ＲＩＣは、予めプログラムされた時間及び、炭化炉炉温により回転数／循環ガス量を決定付ける。循環ガス温度は、循環ガス温度制御器ＴＩＣにより制御される。
【００３６】
循環ガス温度制御器ＴＩＣは、ガス燃焼室７６からのガス量を制御する弁Ｖ−１と炭化炉６３からのガス量を制御する弁Ｖ−２の開度を制御し、設定温度の調節を行う。ガス燃焼室７６からのガスは、機器耐熱温度を越える場合、警報機ＴＩＡより警報を発し、制御弁Ｖ−１を閉じ機器を保護する。制御器ＦＩＣは外気から導入される新鮮空気量を流量計７７にて測定し、制御弁Ｖ−３により流量を制御する。制御量は、制御器ＦＩＣに予めプログラムされた時間と量及び、炭化炉炉温に基づいて制御される。
【００３７】
図８の実施形態において、循環ガスの主たるものはガス燃焼室７６と炭化炉６３からのガスである。ガス燃焼室７６からの循環ガスはバーナーの燃焼熱が主なもので、これを再利用（循環）することで、炭化炉６３と棒状固形体（成形品）Ｗなど炉内物を急速かつ均一に昇温・加熱することが可能となり、炭化時間は攪拌なしの自然対流に比較し、約３０％短縮された。また、炭の品質、歩留まりも、炭化炉トレー４０使用の効果と相俟って自然対流のみの炭化に比較し、向上した。製錬（煉らし）時は主に、外気からの導入によるが、制御器ＦＩＣ、制御弁Ｖ−１による制御の結果、品質の安定が図れた。なお、［００３０］と同様に炉内入口ノズル部には循環ガスを炉内へ均一に散らすための拡散板を設けるとよい。
【００３８】
次に、炭化炉６３の上面壁部６３ｃに開口させた煙道６４は、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すように、その開口部の一方の片側に炉内の炉底側から臨ませた連通管からなる炭化用煙道８１が形成され、この炭化用煙道８１の片側周囲を遮蔽板８２にて遮蔽してなるとともに、他方の片側開口部を煉らし用煙道８３として区画形成されている。そして、この煉らし用煙道８３には、ダンパ８４が設けられていて、このダンパ８４は、軸受部材８５にて回転自在の支持されたロッド８６のＬ字型に曲成端部に取り付けられ、このロッド８６の他端側に設けた操作レバー８７を炉外側に突出させて、この操作レバー８７の回転操作により、煉らし用煙道８３を開閉調整自在にしている。
【００３９】
さらに、移動台車５０の炉外部定位置（消火位置）には、消火ボックス９０が配置され、この消火ボックス９０は、巻取りドラム９１に巻回されるワイヤーロープ９２に吊支され、このワイヤーロープ９２を、駆動モータ９３による巻取りドラム９２の正逆回転にて巻取り及び巻戻しすることにより、消火ボックス９０を昇降自在にしている。そして、消火ボックス９０は、炭化完了後、炭化炉６３から引出された移動台車５０を、その下降動作にて被冠することにより、移動台車５０上の炭化処理後の成形品を速やかに消火冷却するようになっているものである。
【００４０】
すなわち、上記した本発明に係る炭化処理システム２００は、前工程である乾燥処理システム及び成形工程を経て成形されたビール粕の棒状固形体Ｗを炭化炉トレー４０上に載置し、この炭化炉トレー４０を炉外部定位置に停止する移動台車５０の炭化炉トレー載置台５２上に複数段に段積みする。次いで、図９に示すように、この移動台車５０を駆動機構５４，５５，５６，５７の駆動にて牽引し、炭化炉６３の炉内定位置に向けて搬送し、炭化炉６３の炉内定位置に導入する。このとき、移動台車５０は、炭化炉６３の下部に配置された架台６１上に位置し、そのＬ字型の形態をなす立上り部５１及び炭化炉トレー載置台５２が、炭化炉６３の間口側の前面壁部６３ａ及び底面壁部６３ｂの開放部に合致するように対接して嵌合し、炭化炉６３の前面壁部６３ａ及び底面壁部６３ｂを形成する。
【００４１】
この場合、移動台車５０の立上り部５１及び炭化炉トレー載置台５２と炭化炉６３との間には、僅かな隙間が生じる。このような隙間がある状態で、炭化炉６３内の圧力が大気圧より高いと、炉内のガスは炉外へ漏れ、周囲環境を悪化させる。逆に、炭化炉６３内の圧力が大気圧より低いと、外気が炉内へ侵入し、炭化操作の制御を乱し、歩留まりを悪化させ、炉内でガスと空気とが激しく反応し、爆轟状態となるため、安全性において問題となるばかりでなく、品質の良い燃料炭を得ることができない。
【００４２】
本発明においては、図１０及び図１１に示すように、パンタグラフ式の昇降機構６２のスクリュージャッキ６２Ａをハンドル６２Ｂにて回転操作し、架台６１の上昇させて、架台６１上に移動台車５０を搭載し上昇させることにより、移動台車５０の立上り部５１及び炭化炉トレー載置台５２と、炭化炉６３の前面壁部６３ａ及び底面壁部６３ｂとの互いの当接面間をシール部材ｃ１，ｃ２を介して押圧状態に密着させてシールする。そして、移動台車５０と炭化炉６３とは、図１２に示すように、シール部材ｃ３を介してクランプ部材６９にて互いに連結し、移動台車５０にて炭化炉６３を密閉状態に閉塞可能になっている。これにより、上述したような炉外へのガス洩れ、炉内への外気の侵入を防止することが可能になり、炭化操作が安定し、周囲環境を悪化させることなく、品質の良い燃料炭を得ることが可能になる。
【００４３】
次いで、このような炭化炉６３の閉塞状態において、炭化送風機構７０を作動させ、炭化炉６３内の移動台車５０上に、炭化炉トレー４０にて段積み状態で載置され収容された棒状固形体Ｗを乾留（ここで乾留とは、部分燃焼を含む。）させることにより、炭化処理が行われる。
【００４４】
ところで、本発明に係る炭化処理システム２００による製炭作業は、大別して２つの操作からなる。第１に炭化操作、第２に煉らし操作（精錬）である。この第１の炭化操作は、炭化炉６３の燃焼ガスによる炉内温度を３００〜４００℃、炭化時間を２４〜４８時間に設定して、ビール粕の成形品Ｗ内の揮発分を揮発分解させる。一方、第２の煉らし操作は、炭化炉６３の炉内温度を８００〜１００℃、煉らし時間を０．５〜１時間に設定することにより、炭化直後の炭化炭に残留する揮発分を揮発分解させる。このような２つの操作によって得られる燃料炭は、所謂、白炭であり、このとき、燃焼ガスによる炉内の温度制御は、炭化用空気送風ファン７２と煉らし用空気送風ファン７３から送風される空気量をそれぞれ調節することによって行われる。
【００４５】
この場合、炭化用空気送風ファン７２による炭化用空気の送風量を、例えば、成形品１ｔ当り０〜５５ｍ3/ｈ、煉らし用空気送風ファン７３による煉らし用空気の送風量を、例えば、１ｔ当り５５〜４５０ｍ3/ｈに設定すると、第１の炭化操作においては、炭化用空気の送風量も少なく、炉内温度も低くなるため、炭化炉６３の炉内の温度のバラツキが大きい。特に、炉内の上下部の温度差が大きく、炉上部に行くほど、温度が高くなる。そこで、本発明では、図９に示すように、炭化時には、炉内底部の低温ガスを炭化用煙道８１にて排気する構造となっている。この結果、炉内の上部の高温ガスが炉底部まで移動することになり、炉内温度の均一化が図れる。
【００４６】
一方、第２の煉らし操作では、煉らし用空気の送風量も多く、炉内温度も高いため、実質的な送風量は更に多くなり、炉内の温度差も少ない。このため、煉らし工程をスムーズに行うには、炉内の燃焼ガスを多量に排気する方が効果的である。そこで、本発明では、炭化用煙道８１に加え、煉らし用煙道８３を組み合わせ、炭化操作時に、ダンパ８４にて閉状態にある煉らし用煙道８３を、煉らし操作時に、開状態にすることにより、煙道６４の開口面積を拡大し、煉らし操作時に発生する多量のガスを速やかに排気させることを可能にしている。
【００４７】
このように、煉らし工程が完了すると、クランプ部材６９による移動台車５０と炭化炉６３との連結状態を開放させるとともに、昇降機構６２を下降操作することにより、移動台車５０を下降させる。次いで、駆動機構５４，５５，５６，５７の駆動にて移動台車５０を炭化炉６３内から炉外部定位置（消火位置）まで牽引する。移動台車５０が消火位置に到達すると、消火ボックス９０が下降し、消火ボックス８９にて移動台車５０全体を包込むように被冠し密閉して、移動台車５０上の乾留後の固形体Ｗを消火冷却し、これにより、燃料炭を得るものである。
【００４８】
上記したように、本発明に係る炭化処理システムにあっては、棒状固形体Ｗの成形段階において、棒状固形体Ｗの寸法は一定であるために、炭化炉トレー４０上への配列を自動化できるとともに、炭化炉トレー４０自体も所定の寸法形状に設計されているために、移動、段積みを機械化及び自動化ができる。また、炭化炉トレー４０は、通気性を有し、複数段に段積みした時に、各炭化炉トレー間に通気可能なスペースが３次元方向に万遍なく形成され、炭化処理時、炭化用空気及び燃焼ガスが均一に流動し、炉内温度分布を均一化させることが可能になるため、各々の炭化炉トレー４０に載置収納された棒状固形体Ｗの炭化が全体に渡り均質なものとなる。しかも、炭化のための熱は炉全体から発生することになり、従来炉のような部分的な熱の発生（ヒートスポット）がなく、これにより、灰化量も少なく歩留まりが向上する。さらにまた、炉内の燃焼ガスの流動がスムースであるため、炭化用空気量の調節による炉内全体の温度コントロールが速やかに行え、色々な炭化度の炭の製造に際して、幅の広い調質が無駄なく行える。
【００４９】
さらに、炭化炉トレー４０上に配列された棒状固形体Ｗには、横置きの自重のみの荷重が掛かるだけであり、上述した均一な炭化作用にて、製品には、ほとんど曲がり等の変形が生じず、製品の商品価値を高めるとともに、重量当りの梱包容積も最小化し、貯蔵設備の省スペース化が図れる。また、このような均一化された炭化の進行は、予定する最終炭化度への到達時間の短縮化を可能にし、生産性の向上と省エネルギーが図れる。
【００５０】
なお、上記した実施形態において、昇降機構６２としてパンタグラフ式のスクリュージャッキ６２Ａを使用したが、空気圧シリンダあるいは油圧シリンダ等を用いても良い。その他、本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更実施可能なことは云うまでもない。
【００５１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係るビール粕の炭化処理システムの第１の形態において、乾燥後のビール粕にて所定の寸法に高圧成形された棒状固形体を、通気性の炭化炉トレー上に整列載置して収容し、この炭化炉トレーが複数段に段積みされた移動台車を外部定位置から炭化炉の炉内定位置に導入する搬送手段と、搬送手段にて炭化炉内に導入された移動台車を、炭化炉内の定位置で昇降手段にて昇降可能にし、かつ昇降手段による移動台車の上昇動作にて炭化炉内を密閉状態に閉塞する炉閉塞手段と、炉閉塞手段による閉塞後の炭化炉内に燃焼ガスを送風して、移動台車上に載置収容された炭化炉トレー上の棒状固形体を乾留させて炭化処理する炭化燃焼手段と、炭化燃焼手段による炭化処理後に移動台車を前記昇降手段にて下降させて炭化炉との炉閉塞状態を開放し、移動台車を炭化炉内から外部定位置に引出す搬出手段と、搬出手段にて引出された炭化処理後の棒状固形体の消火冷却を行う消火冷却手段とを有することを特徴とする。
【００５２】
上記の構成により、ビール粕の成形品の炭化炉内への段積み搬入及び炭化処理後の製品の段ばらしや梱包・貯蔵等を自動化することができる。
【００５３】
本発明の第２の形態において、炭化燃焼手段は、炭化炉内への炭化用空気を強制循環させてなる強制循環機構を有することを特徴とする。
【００５４】
上記の構成により、炉内雰囲気を効率良く均一に攪拌させることができ、これにより、炉内の温度及び酸素濃度を均一化させることができる。
【００５５】
本発明の第３の形態において、炭化炉の煙道を炭化用煙道と煉らし用煙道とで形成するとともに、この煉らし用煙道をダンパにて開閉調整可能にしてなることを特徴とする。
【００５６】
上記の構成により、煉らし操作時における煙道の開口面積を拡大させることができ、これにより、煉らし操作時に発生する多量のガスを速やかに排気させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るビール粕の乾燥処理システムと炭化処理システムとの全体の概略構成部を斜視図的に示す説明図である。
【図２】同じく成形機にて成形された固形体の説明図である。
【図３】同じく固形体の炭化炉トレー上への収容状態を示す説明図である。
【図４】同じく炭化炉トレーの説明図である。
【図５】同じく炭化処理システムの概略構成を斜視図的に示す説明図である。
【図６】同じく炭化炉への移動台車の走行状態を示す説明図である。
【図７】同じく炭化炉における炭化燃焼機構を示し、図７（Ａ）及び（Ｂ）は炭化用空気の炉内への吹込み及び吸引による配管状態を示す要部断面図である。
【図８】図７と異なる実施形態を示すものとして、炭化炉内に炭化用空気の強制対流を発生させる炭化燃焼機構の説明図である。
【図９】同じく炭化炉の煙道を示し、図９（Ａ）は要部縦断面図、図９（Ｂ）は要部横断面図である。
【図１０】同じく移動台車による炭化炉の閉塞状態を示す縦断面図である。
【図１１】図９のＡ部における昇降機構を拡大して示す説明図である。
【図１２】同じく移動台車による炭化炉の閉塞状態を示す横断面図である。
【符号の説明】
１００ 乾燥処理システム
１０ 一次乾燥炉
２０ 二次乾燥炉
３９ 成形機
４０ 炭化炉トレー
２００ 炭化処理システム
５０ 移動台車
５１ 立上り部
５２ 炭化炉トレー載置台
５３ 車輪
５４ 減速機付きモータ
５５ 駆動プーリ
５６ 従動プーリ
５７ ローラチェーン
６０ 炭化装置
６１ 架台
６２ 昇降機構
６２Ａ スクリュージャッキ
６２Ｂ ６２Ｃ
６３ 炭化炉
６３ａ 前面壁部
６３ｂ 底面壁部
６３ｃ 上面壁部
６４ 煙道
６５ ガス燃焼室
６６ 燃焼バーナ
６７ 燃焼ファン
６８ 排気筒
６９ クランプ部材
７０ 炭化燃焼機構
７１ 炭化バーナ
７２ 第１の炉内送風ファン（炭化用）
７２Ａ 主送風管
７２Ｂ 副送風管
７２Ｃ 上部分岐管
７２Ｄ 下部分岐管
７３ 第２の炉内送風ファン（煉らし用）
７４ エゼクタ
７５ 循環ファン
７６ ガス燃焼室
７７ 流量計
８１ 炭化用煙道
８２ 遮蔽板
８３ 煉らし用煙道
８４ ダンパ
８５ 軸受部材
８６ ロッド
８７ 操作レバー
９０ 消火ボックス
９１ 巻取りドラム
９２ ワイヤーロープ
９３ 駆動モータ
ｃ１ シール部材
ｃ２ シール部材
ｃ３ シール部材
Ｗ 棒状固形体（成形品）
Claims (3)
- 乾燥後のビール粕にて所定の寸法に高圧成形された棒状固形体を、通気性の炭化炉トレー上に整列載置して収容し、該炭化炉トレーが複数段に段積みされた移動台車を外部定位置から炭化炉の炉内定位置に導入する搬送手段と、
該搬送手段にて前記炭化炉内に導入された前記移動台車を、前記炭化炉内の定位置で昇降手段にて昇降可能にし、かつ該昇降手段による前記移動台車の上昇動作にて前記炭化炉内を密閉状態に閉塞する炉閉塞手段と、
該炉閉塞手段による閉塞後の前記炭化炉内に燃焼ガスを送風して、前記移動台車上に載置収容された炭化炉トレー上の棒状固形体を乾留（ここで乾留とは部分燃焼を含む）させて炭化処理する炭化燃焼手段と、
該炭化燃焼手段による炭化処理後に前記移動台車を前記昇降手段にて下降させて前記炭化炉との炉閉塞状態を開放し、前記移動台車を前記炭化炉内から外部定位置に引出す搬出手段と、
該搬出手段にて引出された炭化処理後の前記棒状固形体の消火冷却を行う消火冷却手段とを有し、
さらに前記炭化燃焼手段は、前記炭化炉内への炭化用空気を強制循環させてなる強制循環機構を有し、当該強制循環機構は、少なくとも前記炭化炉内に炭化用空気を送風する第１の炉内送風ファンと、煉らし時において前記炭化炉内に煉らし用空気を送風する第２の炉内送風ファンとを備えるとともに、前記炭化炉の煙道を炭化用煙道と煉らし用煙道とで形成するとともに該煉らし用煙道をダンパにて開閉調整することにより、前記第２の炉内送風ファンから送風される空気量を調整し、
前記第１及び第２の炉内送風ファンの各々の送風配管は、主送風管から２本の副送風管をそれぞれ分岐させ、これらの各々の副送風管を更に上下にそれぞれ分岐させて前記炭化炉内上下部に臨ませてなり、さらに前記各々の副送風管はエゼクターを介して上下にそれぞれ分岐されてなり、
一の副送風管は、上部分岐管を炭化炉上部に臨ませて吸込み管とするとともに、下部分岐管を炭化炉下部に臨ませて吸引管とし、
他の副送風管は、上部分岐管を炭化炉上部に臨ませて吸引管とするとともに、下部分岐管を炭化炉下部に臨ませて吸込み管とすること
を特徴とするビール粕の炭化処理システム。 - 前記主送風管の炭化炉入り口には、ノズル部が形成されてなるとともに、当該ノズル部にはさらに拡散板が設けられていること
を特徴とする請求項１記載のビール粕の炭化処理システム。 - 予めプログラムされた時間及び炭化炉炉温に基づいて、前記強制循環機構による炭化用空気の循環量を制御する循環制御手段と、
予めプログラムされた時間、流量及び炭化炉炉温に基づいて、前記循環させる炭化用空気の温度を制御するための循環ガス温度制御手段とをさらに備えること
を特徴とする請求項１又は２のうち何れか１項記載のビール粕の炭化処理システム。
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