JP4044561B2 - スクリュー炭化炉 - Google Patents

Description

本発明は、下水処理工程等から排出される汚泥、畜糞などの畜産廃棄物、その他の有機系廃棄物を炭化処理して土壌改良剤、肥料、活性炭代替物として有効利用するための炭化物製造装置に関する。

従来、下水処理工程等から排出される汚泥は、多くの場合、焼却された後、埋め立て処分されている。近年、処分地の不足や資源の有効利用に対する意識の高まりから、汚泥や畜産廃棄物をコンポスト化して有効利用することも行われているが、季節によっては製造したコンポストが十分さばききれないと言う問題が生じている。そこで、最近では減容に優れ、木炭と同様な性状を持つ炭化汚泥を生成する炭化処理が注目されている。
炭化炉には汚泥等の被炭化物を直接加熱するキルン炉と低酸素雰囲気下に保った容器を間接加熱するキルン式やスクリュー式の炭化炉があり、炭化物の品質制御性や排気ガス性状は、間接加熱炉が優れている。
スクリュー式炭化炉は、加熱槽を貫通するスクリューコンベヤに供給した被炭化物を搬送しながら、被炭化物を低酸素雰囲気下で熱分解し、乾留ガスを発生させその残渣を炭化物とする。
スクリュー式炭化炉は、加熱槽内部に上下に複数のスクリューコンベヤを配列し、被炭化物を最上部のスクリューコンベヤから順次下部のスクリューコンベヤに落下させるが、上下のスクリューコンベヤを接続して密閉下で落下させるシュートを加熱槽外部に設ける（例えば、実用新案登録第３００９９６６号、特許第２９７３０８５号）場合と、加熱槽内部に設ける（例えば、特許第３０７７８０２号、特許第３３５９３０７号）場合がある。
スクリュー式炭化炉の接続シュートを加熱槽外部に設ける場合、密閉構造、メンテナンスを考慮した接続が、比較的容易に設計できるが、シュートの温度が加熱槽内部より低くなるから、乾留ガス中のタール分がシュート表面に析出するトラブルが起き易い。
一方、接続シュートを加熱槽内部に設ける場合、温度低下によるタールの析出は避けられるが、高熱下で密閉するシュートの設計は難しい問題があった。

発明が解決しようとする課題

スクリュー式炭化炉の接続シュートを加熱槽内部に設ける場合、スクリューコンベヤ外套および接続シュートは５００〜８００℃に加熱され、熱膨張によって延びるから、上下のスクリューを密閉シュートで連結する機構には工夫が必要となる。また、日常および補修時のメンテナンスを考えると、スクリューコンベヤやシュートは取り外しやすい接続機構とすることが望ましい。
本発明の目的は、加熱槽内部に設けた接続シュートとコンベヤの熱膨張を考慮し且つ分解や点検が容易な接続方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

本発明のスクリュー炭化炉は、加熱槽内に設けた上段のスクリューコンベヤと下段のスクリューコンベヤを加熱槽内部で接続する手段において、上段と下段のスクリューコンベヤの外套を差し込んで摺動可能とする接続シュートを設け、加熱槽に固定して被炭化物を上段から下段へ落下させることを特徴とする。
すなわち、本発明は加熱槽内に略水平に設けた複数のスクリューコンベヤ内を被炭化物を搬送しながら加熱して炭化する炉であって、上段のスクリューコンベヤと下段のスクリューコンベヤを加熱槽内部で接続する手段において、上段と下段のスクリューコンベヤの外套を差し込んで摺動可能とする該コンベヤの外套よりやや大きめの接続口を有し、加熱槽に固定して被炭化物を上段から下段へ落下させるシュートを設けたことを特徴とするスクリュー炭化炉を提供する。
好ましくは、シュートに差し込むスクリューコンベヤ外套の一端を加熱槽に固定する。
以下、図面を参照して本発明の好ましいスクリュー炭化炉の実施の形態を詳細に説明するが、例示であって発明を限定するものではない。
（好ましい実施例の説明）
図１は本発明の実施例によるスクリュー炭化炉の概要を示し、炭化炉１は、耐熱絶縁性の炉壁７により囲まれた加熱槽Ａに互いに平行に離間してほぼ水平に延びた複数のスクリューコンベヤ４（この例では上から順に４本のスクリューコンベヤ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ。一般に２〜６本）を有し、スクリューコンベヤ４の両端は炉壁に固定した軸受け８により支持されている。各スクリューコンベヤ４はシャフト９と、シャフトに一体のスクリュー２０と、円筒形の外套２１とから構成されている。スクリューコンベヤ４は伝動装置を介して駆動電動機２により駆動されるようになっている。各スクリューコンベヤ４は被炭化物を矢印の方向に送るように構成されている。上下に隣接したスクリューコンベヤ４の一端部は接続シュート５（この例では上から順に接続シュート５ａ、５ｂ、５ｃ）により互いに接続されている。さらに、加熱槽Ａの下端部には燃焼室Ｂが形成され、燃焼用ファン３から燃焼ガスが吹き込まれる。さらにスクリューコンベヤ４の外套２１の上端面には加熱槽Ａに向けて開口する複数のノズル６がそれぞれ形成されている。
乾燥汚泥等の被炭化物は、炭化炉１の最上部に設けたスクリューコンベヤ４ａの供給口に定流量で供給される。最上段のスクリューコンベヤ４ａに定流量で供給された被炭化物は、接続シュート５ａ、スクリューコンベヤ４ｂ、接続シュート５ｂ、スクリューコンベヤ４ｃ、接続シュート５ｃ、及び最下段のスクリューコンベヤ４ｄへと上方から下方へ順次移送され、その製品出口から炭化汚泥として回収される。炭化炉１の下部の加熱ファン３から吹き込んだ燃焼ガスにより、及びノズル６からの乾留ガスの燃焼により、スクリューコンベヤの外套２１を６５０〜８５０℃で加熱すると、乾燥汚泥は低酸素状態で熱分解、即ち乾留、炭化される。
各段のスクリューコンベヤ５で発生した乾留ガスは、スクリューコンベヤ５の外套上部に設けた複数のノズル６から吐出させ、加熱槽Ａで燃焼させて、乾留および乾燥の熱源とする。
図２は接続シュート５の単体図である。各接続シュート５の構造は実質的に同一であるので、炭化炉１の中間部に使用される接続シュート５ｂについてその詳細を説明する。
接続シュート５ｂは耐熱材料から製作され、両端が開放している上部水平管部１０と、垂直管部１２と、両端が開放している下部水平管部１３とよりなり、これらの部分は互いに結合されている。上部水平管部１０及び下部水平管部１３にはそれぞれスクリューコンベヤ４ｂ、４ｃの外套２１の端部を差し込むための差込口１１、１４を有し、それらの直径は、スクリューコンベヤ４ｂ及び４ｃの外套２１の直径よりも数ｍｍ大きくして、差込みによる分解と組み立てを容易とし、またスクリューコンベヤの熱膨張を逃がす働きをする。
スクリューコンベヤ４ｂの一端において、外套２１は軸線方向に移動しないように炉壁７に固定されるので、スクリューコンベヤ４の軸方向の熱膨張は、その他端（外套２１がシュート差込口１１に挿入される部分）をフリーにして逃がすことができる。スクリューコンベヤ４の内部は発生する乾留ガスで加熱槽Ａよりもプラス圧になっているから、スクリューコンベヤ４ａ、４ｂの外套２１と接続シュート５ｂ間の数ｍｍの間隙から酸素が入り込み、炭化に影響を及ぼすことはない。
なお、各接続シュート５は、上下垂直に取り付けるほか、スクリューコンベヤの上下方向の位置をずらす目的で、角度をつけて取り付けても良い。
接続シュート５はその基板１６に形成したボルト孔１５を利用して炉壁７に固定することができる。
図３は、炭化炉の中間部分（スクリューコンベヤ４ｂと４ｃを含む部分）の拡大図である。スクリューコンベヤ間を繋ぐ接続シュート５は３箇所（最上段のスクリューコンベヤ４ａと中段のスクリューコンベヤ４ｂを接続する第１接続シュート５ａ、中段のスクリューコンベヤ４ｂと４ｃを接続する第２接続シュート５ｂ、及び中段のスクリューコンベヤ４ｃと最下段のスクリューコンベヤ４ｄを接続する第３接続シュート５ｃ）あり、左上に接続シュート５ａの一部、左下に接続シュート５ｃの一部、右に接続シュート５ｂの全体断面を示している。
接続シュート５ｂはその基板１６を炉壁７にボルト１８等によって締着することにより加熱槽Ａの内部に固定される。基板１６は上下の軸受け８、８の基板１７を支持する。また、接続シュート５ｂの外壁側（上下の水平管部の外壁側開口及び垂直管部の外側部分）は炉壁７と同様な断熱材１９で塞がれる。
図３の例ではスクリューコンベヤ４ｂの外套２１は左端で接続シュート５ａに差し込まれた状態で炉壁７に固定されており、右端で接続シュート５ｂの差込口１１に挿入された状態でフリーとなっている。一方スクリューコンベヤ４ｃの外套２１は右端で接続シュート５ｂの差込口１４に差し込まれた状態で炉壁７に固定されており、左端で接続シュート５ｃの差込口に挿入された状態でフリーとなっている。構造によっては外套を同じ側で固定し、他側でフリーにすることも可能である。
なお、図３では、接続シュートの有効厚さを炉壁厚みと同じとして描いているが、被炭化物の落下量を勘案した通路が確保できれば、炉壁厚みより厚くても薄くても良い。

発明の効果

以上詳述した通り、本発明のスクリュー炭化炉によれば、接続シュートを炉内部に設置することで、温度の低下によって乾留ガス中のタール分がシュートの内面に析出することを防ぎ、且つ、炭化に十分な気密性を保ち、分解組み立ても容易な構造とすることができる。

図１は、本発明のスクリュー炭化炉の実施の形態を示す概略的な断面図である。
図２は本発明のシュートの好ましい実施例を示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はスクリューコンベヤの外套側から見た立面図である。
図３は図１の部分拡大断面図であり、スクリューコンベヤとシュートの組み立て状態を示す。

Claims (6)

1. 加熱槽内に略水平に設けた複数のスクリューコンベヤと、隣接した上段及び下段のスクリューコンベヤを前記加熱槽の内部で接続する接続シュートとを有し、前記スクリューコンベヤにより被炭化物を順次搬送しながら加熱して炭化する炭化炉において、前記接続シュートは、上段と下段のスクリューコンベヤの外套の一端部をそれぞれ差し込んで摺動可能とする該コンベヤの外套よりやや大きめの差込口を有すると共に、被炭化物を前記上段のスクリューコンベヤから前記下段のスクリューコンベヤへ落下させる通路を有することを特徴とするスクリュー炭化炉。
2. 前記接続シュートに差し込むスクリューコンベヤ外套の他端部を加熱槽に固定したことを特徴とする請求項１記載のシュートを設けたスクリュー炭化炉。
3. 前記接続シュートは外壁側を断熱材で断熱されている請求項１又は２のスクリュー炭化炉。
4. 前記接続シュートは、両端が開放している上部水平管部と、両端が開放している下部水平管部と、これらの水平管部を互いに結合する管部とから構成され、上部水平管部及び下部水平管部にはそれぞれ前記スクリューコンベヤの外套２１の一端部を差し込むための差込口を有し、前記水平管差し込み口の反対側の開口には断熱材壁が設けられ、前記断熱材壁を前記上段及び下段のスクリューコンベヤのシャフトが貫通している請求項１〜３のいずれかのスクリュー炭化炉。
5. 前記接続シュートは炉壁に締着されている請求項１〜４のいずれかのスクリュー炭化炉。
6. 前記接続シュートは前記上段及び下段のスクリューコンベヤの軸受けを支持している請求項４のスクリュー炭化炉。

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