JP4198426B2 - 有機廃棄物の炭化装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、河川や海の汚泥、し尿汚泥、下水汚泥、排水汚泥、食品残渣等の有機廃棄物を効果的に炭化することができる有機廃棄物の炭化処理方法及びこれに用いられる有機廃棄物の炭化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、河川や海の汚泥、し尿汚泥、下水汚泥、排水汚泥、食品残渣等の有機廃棄物は、通常、焼却処分されることが多く、このような場合には、焼却処分過程においてダイオキシン類が発生したり、或いは、有機廃棄物には多量の水分が含まれていることから、焼却処分のために多量の燃料を必要としてエネルギー消費等の環境問題を発生させていた。
【０００３】
そこで、近年、リサイクル法の施行に伴い炭化炉を用いて上記有機廃棄物を炭化させることが試みられてきた。
【０００４】
しかしながら、上記炭化炉を用いた有機廃棄物の炭化処理においても、有機廃棄物に多量の水分を含有させた状態のまま炭化炉において炭化処理を行っていることから、依然として多量の燃料を必要とするといった問題点があった。
【０００５】
更に、炭化炉では炉内を昇温させるために燃料を燃焼させているが、有機廃棄物に多量の水分が含有されていることから、多量の燃料を燃焼させる必要があり、そのため、炉内に多量の酸素の供給を必要とし、炉内において有機廃棄物が炭化せずに燃焼してしまって灰化すると共にダイオキシン類が発生するといった問題点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、炭化炉での有機廃棄物の炭化に伴って発生するガスを燃焼させ、この燃焼ガスを有効利用して乾燥機において有機廃棄物の水分量の減少を図り、この水分量が減少された有機廃棄物を低エネルギー量でもって確実に炭化することができる有機廃棄物の炭化処理方法及びこれに用いられる有機廃棄物の炭化装置を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の有機廃棄物の炭化装置は、有機廃棄物を受け入れて、この有機廃棄物に含まれる水分量を高温ガスにより加熱することによって減少させる乾燥機と、この乾燥機で水分量が減少された有機廃棄物を高温雰囲気下で炭化させる炭化炉と、この炭化炉で発生したガスを燃焼させる再燃炉と、この再燃炉で発生した燃焼ガスを高温ガスとして乾燥機に送る送給路と、上記乾燥機で水分量の減少処理をした有機廃棄物を上記炭化炉に供給する供給路とを備え、上記乾燥機は、有機廃棄物を受け入れるスクリューコンベアを備えており、このスクリューコンベアと上記再燃炉とを給気路によって連結、連通し、有機廃棄物の水分量の減少処理に伴って発生する蒸発ガスを上記再燃炉に送るように構成していることを特徴とする。
【０００８】
そして、請求項２に記載の有機廃棄物の炭化装置は、請求項１に記載の有機廃棄物の炭化装置において、給気路中に集塵機を介装していることを特徴とする。
【０００９】
又、請求項３に記載の有機廃棄物の炭化装置は、請求項１又は請求項２に記載の有機廃棄物の炭化装置において、乾燥機には、該乾燥機を加熱し終わった高温ガスを排出ガスとして排出するための排気路が連結されている一方、送給路に調整路の一端が連結、連通していると共に、上記排気路に上記調整路の他端が連結、連通しており、上記排気路中の上記高温ガスの一部を調整ガスとして上記調整路を通じて上記送給路に供給するように構成していることを特徴とする。
【００１０】
加えて、請求項４に記載の有機廃棄物の炭化装置は、請求項１乃至請求項３のうちの何れか１項に記載の有機廃棄物の炭化装置において、スクリューコンベアは、駆動モータによって回転するスクリュー羽根を備えており、送給路内を流通する高温ガスの温度を検知して上記高温ガスの温度に応じて上記駆動モータの回転数を制御してスクリュー羽根の回転数を調整可能に構成していることを特徴とする。
【００１１】
最後に、請求項５に記載の有機廃棄物の炭化装置は、有機廃棄物を受け入れて、この有 機廃棄物に含まれる水分量を高温ガスにより加熱することによって減少させる乾燥機と、この乾燥機で水分量が減少された有機廃棄物を高温雰囲気下で炭化させる炭化炉と、この炭化炉で発生したガスを燃焼させる再燃炉と、この再燃炉で発生した燃焼ガスを高温ガスとして乾燥機に送る送給路と、上記乾燥機で水分量の減少処理をした有機廃棄物を上記炭化炉に供給する供給路とを備え、上記乾燥機は、有機廃棄物を受け入れるスクリューコンベアを備えており、このスクリューコンベアと上記再燃炉とを給気路によって連結、連通し、有機廃棄物の水分量の減少処理に伴って発生する蒸発ガスを上記再燃炉に送るように構成し、上記給気路中に集塵機を介装しており、上記乾燥機には、該乾燥機を加熱し終わった高温ガスを排出ガスとして排出するための排気路が連結されている一方、上記送給路に調整路の一端が連結、連通していると共に、上記排気路に上記調整路の他端が連結、連通しており、上記排気路中の上記高温ガスの一部を調整ガスとして上記調整路を通じて上記送給路に供給するように構成しており、更に、上記スクリューコンベアは、駆動モータによって回転するスクリュー羽根を備えており、上記送給路内を流通する高温ガスの温度を検知して上記高温ガスの温度に応じて上記駆動モータの回転数を制御してスクリュー羽根の回転数を調整可能に構成していることを特徴とする。
【００１２】
【作用】
本発明の有機廃棄物の炭化処理方法によれば、水分を多く含んでいる有機廃棄物の水分量を予め乾燥機において減少させた後、炭化炉で有機廃棄物の炭化を行っていることから、炉内の昇温のために燃焼させる燃料の量を低く抑えることができ、低エネルギー化を図っている。又、炉内に供給する酸素量を低く抑えて酸欠状態を確保し、有機廃棄物の炭化を確実に図ることができる。
【００１３】
しかも、上記有機廃棄物の乾燥は、有機廃棄物の炭化に伴って発生するガスを再燃炉で燃焼させ、この燃焼ガスを高温ガスとして乾燥機に供給し、この高温ガスによって有機廃棄物中の水分量の低減を行っており、乾燥機において別途、燃料を用意する必要がなくエネルギーの再利用により省エネルギー化を図っている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の有機廃棄物の炭化処理方法に用いられる有機廃棄物の炭化装置の一例を図面を参照しつつ説明する。有機廃棄物の炭化装置Ａは、図１に示したように、有機廃棄物を受け入れて、この有機廃棄物に含まれる水分量を高温ガスにより加熱することによって減少させる乾燥機１と、この乾燥機１で水分量が減少された有機廃棄物を高温雰囲気下で炭化させる炭化炉２と、この炭化炉で発生したガスを燃焼させる再燃炉３と、この再燃炉３で発生した燃焼ガスを高温ガスとして乾燥機１に送る送給路４と、上記乾燥機１で水分量を減少処理した有機廃棄物を上記炭化炉２に供給する供給路５とからなる。
【００１５】
上記乾燥機１は、有機廃棄物の攪拌作用を有するスクリューコンベア1aと、このスクリューコンベア1aを囲繞している高温ガス流通路1bとから構成されている。詳細には、スクリューコンベア1aは、円筒体11内にスクリュー羽根12を回転自在に配設してなり、このスクリューコンベア1aの上記円筒体11を囲繞するようにして該円筒体11よりも大径の外筒体13を円筒体11に一体的に取付け、この大径外筒体13と円筒体11との間の断面円環状の隙間を上記高温ガス流通路1bに形成しており、この高温ガス流通路1bとスクリューコンベア1a内とは完全に隔絶した状態となっている。なお、このガス流通路1bの両端は閉塞されていると共に、一端に入口14を、他端に出口15を形成している。
【００１６】
又、スクリューコンベア1aのスクリュー羽根12は、中空中心軸16の外周面に一体的に固着してあり、この中空中心軸16の両端部をスクリューコンベア1aの両端を閉止している閉止板17a 、17b の中心部に回転自在に且つ気密状態に支持させていると共に、一方の閉止板17a から突出している中空中心軸16の突出端に後述する送給路４の分岐路42を連結、連通させ、他方の閉止板17b から突出している中空中心軸16の突出端に後述する排出路８を連結、連通させている。更に、この他方の突出端部にスプロケット18を固着し、このスプロケット18と駆動モータ19の回転軸に固着したスプロケット間にチェーン191 を掛け渡して駆動モータ19により、スクリュー羽根12を回転させるように構成している。なお、上記スクリュー羽根12、12間における上記中空中心軸16の外周面には、有機廃棄物の攪拌を促進させるための一定長さのロッド121 が突設されている。
【００１７】
更に、上記スクリューコンベア1aの円筒体11における搬送始端上面には、炭化しようとする有機廃棄物を供給するための供給口11a が開設されており、この供給口11a の外側開口端部に、スクリューコンベア1a内に有機廃棄物を連続的に供給するスクリューコンベア10が気密状態に接続されている。
【００１８】
一方、上記炭化炉２は、図２に示したように、内部が中空で且つ下端が開口した炉壁21と、この炉壁21の下端開口部を気密的に閉止し且つ回転可能な炉床22とからなる。
【００１９】
具体的には、上記炉壁21は、平面円形状の天井部211 とこの天井部211 の外周縁部から下方に向かって突設された一定高さを有する円環状の周壁部212 とからなり、この周壁部212 の下端部に取り付けられた同一高さを有する複数本の上記脚部23によって所定高さ位置に設定されている。なお、上記炉壁21は、耐火性壁部21a と該耐火性壁部21a の外面を全面的に被覆する鋼板製の外壁部21b とからなる。
【００２０】
そして、上記炉壁21の周壁部212 の下端部にはバーナ24が一体的に設けられており、このバーナ24によって炉内を高温雰囲気下に昇温させるように構成している。
【００２１】
又、上記炉壁21の天井部211 の中央部には有機廃棄物の炭化の過程で発生したガスを再燃炉３に送るための排気口211aが内外面間に貫通した状態に貫設されており、この排気口211aの外側開口部を上記再燃炉３の下端開口部に連結、連通させている。
【００２２】
更に、上記炉壁21における天井部211 の外周部には、上記乾燥機１で水分量が減少された有機廃棄物を炭化炉２内に投入するための投入口211bが内外面間に貫通した状態に貫設されており、上記投入口211bから投入された有機廃棄物は炉床22の上面外周部上に落下、位置するように構成されている。
【００２３】
なお、上記投入口211bは、この投入口211bから炭化炉２内に投入された有機廃棄物が炉床22の上面外周部上に落下、位置するように設けられておればよく、炉壁21の周壁部212 にその内外面間に貫通した状態に貫設されていてもよい。
【００２４】
上記炉床22は、図２に示したように、上記炉壁21の下端開口部の直径に略合致した直径を有する平面円形状の一定厚みを有する耐熱性板状体から形成されており、上記脚部23、23・・・によって該脚部23、23・・・の上下方向の中央部に水平に支持された支持板231 上に支持ローラ25、25・・・を介して回転自在に支持、配設されている。
【００２５】
具体的には、上記炉床22は、耐火性を有する材料から略一定厚みを有する上面が平坦な円盤状に形成され、その上面外周縁部には全周に亘って一定高さの円環状低壁部220 が上方に向かって突設されている一方、中央部には炭化物排出孔221 が上下面間に亘って貫通した状態に貫設されている。
【００２６】
そして、上記炭化物排出孔221 内には、炭化物排出孔221 の内径に合致した外径を有する一定長さの炭化物排出管223 を上方から挿嵌すると共に該炭化物排出管223 の上端部を上記炭化物排出孔221 の内面に沿わせて気密状態に密着させ、更に、炭化物排出管223 を炭化物排出孔221 の下端開口部から下方に向かって突出させ、炭化物排出管223 の下端部を上記支持板231 の中央部に上下面間に亘って貫通状態に貫設された支持孔231aに回転自在に且つ気密状態に挿嵌させている。
【００２７】
更に、上記支持板231 の支持孔231aの下端開口部に炭化物取出管232 の上端部を気密状態に連結、連通させている。そして、上記炭化物取出管232 の中央部には、軸体233aから放射状に羽根部233bが突設されてなる回転体233 が配設され、上記回転体233 は、その羽根部233bの先端面を上記炭化物取出管232 内面に摺接させながら上下方向に回転可能に構成されている。
【００２８】
従って、上記炭化物取出管232 は、その上部が上記回転体233 によって外気から遮断された状態となっており、上記炭化物取出管232 の下端開口部を通じて外気が炉床22上に入りにくい構造となっている。
【００２９】
又、上記炉床22の下面には、一定高さを有する円環状の支持台222 がその中心を炉床22の中心に合致させた状態に下方に向かって突設されており、この支持台222 の下端面には全周に亘って円環状受止部222aが一体的に設けられている。
【００３０】
一方、上記支持板231 の上面における上記円環状受止部222aに対応した部分には、支持ローラ25、25・・・が複数個、同一仮想円周上に配設されており、これら支持ローラ25、25・・・上に炉床22の円環状受止部222aを受止させている。
【００３１】
更に、上記支持台222 の外周面にはスプロケット222bが一体的に設けられていると共に、上記支持板231 上には駆動モータ26が配設され、上記支持台222 のスプロケット222bと上記駆動モータ26との間にはチェーン261 が掛け渡されている。
【００３２】
そして、上記駆動モータ26を駆動させると、駆動モータ26の動力がチェーン261 を介して上記スプロケット222bに伝達され、このスプロケット222bと一体の支持台222 、即ち、上記炉床22がその炭化物排出管223 を中心にして水平方向に回転自在に構成されている。
【００３３】
又、上記炉壁21と上記炉床22との接続構造について説明すると、上記炉壁21と上記炉床22とはラビリンス式シールを介して接続されており、具体的には、上記炉床22の外周面に断面Ｌ字状の接続受け部材224 を全周に亘って突設すると共に上記炉壁21の下端面に全周に亘って下方に向かって耐熱材料製パッキング部材213 を突設し、このパッキング部材213 を上記接続受け部材224 内にパッキング部材213 の先端部が上記炉床22の外周面に非接触にして近接した状態に挿入することによって上記炉壁21と上記炉床22とをラビリンス式シールを介して接続しており、上記炉壁21と上記炉床22との内面で形成された炉内2A内は外気と気密状態に遮断されている。
【００３４】
なお、上記炉壁21と上記炉床22とを上記ラビリンス式シールを介して接続するのではなく、下記の如き接続構造を採ってもよい。即ち、図４に示したように、上記炉壁21の下端面に全周に亘って下方に向かって円環状の接続受止部材214 を突設し、この接続受止部材214 の下端部は内方に向かって断面上向きコ字状に屈曲形成されている一方、上記炉床22の円環状低壁部220 の外周面に、円環状の接続挿入部材225 を全周に亘って突設していると共に該接続挿入部材225 の先端部を下方に向かって断面Ｌ字状に屈曲させてなり、上記接続挿入部材225 における下方を向いた先端部を上記接続受止部材214 内に非接触状態に挿入すると共に、上記接続受止部材214 の先端コ字状部内に上記接続挿入部材225 の先端部が漬かる程度に水Ｗを溜め、上記炉壁21と上記炉床22との内面で形成された炉内2A内を外気と気密状態に遮断した構造としてもよい。
【００３５】
更に、図２及び図３に示したように、上記炉内2Aにおける上記炉床22の上方近傍部には一定長さを有する冷却管27がその長さ方向を上記炉床22の直径方向に合致させ且つ水平状態に配設されている。そして、上記冷却管27の両端部は、上記炉壁21の周壁部212 の下端部に気密状態に内外方向に貫通させた状態に外方に突出させてあり、冷却管27の一端側からファン（図示せず）によって外気を送り込み、他端側から排出させることによって冷却管27及びこれに突設させた後述の規制板271 を常時冷却し、冷却管27及び規制板271 が炉内2A温度によって熱変形しないように構成している。
【００３６】
又、上記冷却管27における炉床22の炭化物排出孔221 に対向した部分を除いた下側外周面には、該冷却管27の長さ方向の所定間隔毎に複数枚の規制板271 、271 ・・・が下方に向かって突設され、これら規制板271 は、上記冷却管27の軸芯に直交する面に対して所定角度だけ傾斜させた状態、即ち、炉床22の回転によって移動する炉床22上の有機廃棄物の進行方向における斜め内方を指向した状態に配設されている
【００３７】
しかして、上記炉壁21の投入口211bから投入されて上記炉床22の上面外周部上に落下、受止された有機廃棄物は、図３において例えば反時計回りに回転する炉床22に伴って炉床22上に静置された状態に炉床22の中心部を中心して反時計回りに移動する。そして、上記炉床22が所定角度だけ回転したところで、上記炉床22上にある有機廃棄物は、その軌道円周上に位置する冷却管27の規制板271aに衝突する。
【００３８】
更に、上記有機廃棄物は、それが載置されている炉床22の回転に伴って前方に向かって進行しようとするものの、上記規制板271aに規制された状態となっていることから、上記規制板271aの衝突面に沿った方向、即ち、有機廃棄物の進行方向における斜め内側方向（炉床22の中心方向）に炉床22上を移動しつつ前方に移動する。
【００３９】
そして、上記有機廃棄物が上記規制板271aの内端よりも内方（炉床22の中心方向）に移動したところで、上記有機廃棄物は規制板271aによる規制を解除され、上記炉床22上に静置された状態に上記炉床22の回転に伴って炉床22の中心を中心にして仮想円周上を反時計回りに移動する。
【００４０】
更に、上記有機排気物は、１８０°だけ反時計回りに移動したところで、再び上記規制板271bに衝突する。すると、上記有機廃棄物は、上記と同様の要領で上記規制板271bによって、更に、進行方向における斜め内側方向（炉床22の中心方向）に炉床22上を移動しつつ前方に移動する。そして、上記有機廃棄物が上記規制板271aの内端よりも内方（炉床22の中心方向）に移動したところで、再び、上記炉床22上に静置された状態に上記炉床22の回転に伴って炉床22の中心を中心にして仮想円周上を反時計回りに移動する。
【００４１】
上記工程を繰り返しながら上記有機廃棄物は、炉床22上において徐々に炭化されると共に、炉床22上において渦巻き状に変位しながら炉床22の中央部に近づいていき、ついには、上記有機廃棄物は完全に炭化された上で炉床22の炭化物排出孔221 に到達して該炭化物排出孔221 内に落下し、炭化物排出管223 内を通過して炭化物取出管232 内の回転体233 を回転させ、炭化物取出管232 の下端開口部から排出される。
【００４２】
又、上記炭化炉２における炉壁21の排気口211aの上端開口部には上述したように再燃炉３が気密状態に連結、連通されており、上記炭化炉２の炉内2Aと上記再燃炉３内とは連通した状態となっている。そして、上記再燃炉３の下端部（炭化炉２に近い位置）には、炭化炉２の炉内2Aで発生したガス及び上記乾燥機１から送られてきたガスを燃焼させるためのバーナ31が一体的に設けられている。
【００４３】
次に、乾燥機１と炭化炉２との連結状態について説明する。上記乾燥炉１と上記炭化炉２とは、供給路５を介して連結、連通された状態となっている。具体的には、供給路５の上端を上記乾燥機１におけるスクリューコンベア1aの搬送終端側に連結、連通させる一方、供給路５の下端側をスクリューコンベア51を介して上記炭化炉２における炉壁21の投入口211bの外側開口部に連結、連通させることによって上記乾燥機１のスクリューコンベア1a内と上記炭化炉２の炉内2Aとを連結、連通させている。詳しくは、上記供給路５の下端を、１機又は２機以上のスクリューコンベア51の搬送始端部に連通させ、スクリューコンベア51の搬送終端を炉内2Aに連通させて上記乾燥機１のスクリューコンベア1aから取り出された有機廃棄物を上記供給路５を介して上記炭化炉２の炉内2A内に円滑に供給できるように構成している。
【００４４】
更に、乾燥機１と再燃炉３との連結状態について説明する。上記乾燥機１におけるスクリューコンベア1a内と上記再燃炉３内とは、管路からなる給気路７を介して連結、連通された状態となっている。具体的には、給気路７の一端を二つに分岐させ、上記乾燥機１のスクリューコンベア1a内の前後部の夫々に連結、連通させる一方、給気路７の他端を上記再燃炉３に配設したバーナ31に対向した状態に連結、連通させることによって上記乾燥機１のスクリューコンベア1a内と上記再燃炉３内とを連結、連通させている。
【００４５】
又、上記給気路７には、乾燥機１のスクリューコンベア1a内で発生した蒸発ガスを吸引して再燃炉３内に強制的に送給するファン71を介装させていると共に、乾燥機１のスクリューコンベア1a内で発生した蒸発ガス中に含まれる微粒子を除去するための集塵機72を介装させている。
【００４６】
更に、上記再燃炉３の上端と上記乾燥機１とは、管路からなる送給路４を介して連結、連通された状態となっている。具体的には、再燃炉３の上端に連通した送給路４を中途部分で二つに分岐させ、このうちの一方の分岐路41を乾燥機１の上記高温ガス流通路1b内に連結、連通させると共に他方の分岐路42を乾燥機１のスクリューコンベア1aの中空中心軸16の一端に連結、連通させている。
【００４７】
加えて、上記分岐路41には、上記再燃炉３から送られてくる高温ガスの温度を検知し、この高温ガスの温度に応じて乾燥機１におけるスクリューコンベア1aのスクリュー羽根12の回転数を制御して、乾燥機１のスクリューコンベア1a内における有機廃棄物の滞留時間を調整し、乾燥機１での有機廃棄物中の水分量の低減化を最適なものとするための制御装置411 が介装されている。
【００４８】
又、上記乾燥機１の高温ガス流通路1bの出口15には、管路からなる排気路６の一端を連結、連通させており、排気路６の他端開口部から上記乾燥機１を加熱し終わった高温ガスを排出ガスとして排出するように構成している。更に、上記排気路６の他端開口部には、排出ガスの排出量を自動調整するための自動制御ダンパ61が介装されている。
【００４９】
そして、乾燥機１におけるスクリューコンベア1aの中空中心軸16の他端には管路からなる排出路８の一端を連結、連通させている一方、この排出路８の他端を上記排気路６の一端部に連結、連結させている。なお、上記排出路８中には、該排出路８内を流通する高温ガスの流量を自動調整する自動制御ダンパ81が介装されている。
【００５０】
更に、送給路４における分岐部分よりも再燃炉３側部分に、管路からなる調整路９の一端を連結、連通させていると共に、この調整路９の他端を上記排気路６に、該排気炉６と排出路８との連結部分とダンパ61との間において、連結、連通させており、上記排気路６中の高温ガスの一部を調整ガスとして上記調整路９を通じて上記送給路４に供給するように構成している。
【００５１】
加えて、上記調整路９中には、該調整路９内を流通する調整ガスを排気路６側から送給路４側に吸引するファン91が介装されている。そして、上記調整路９のファン91の吸引度及び上記排気路６のダンパ61の開閉度を調整することによって、排気路６から調整路９内に流入する調整ガス量を調整している。
【００５２】
次に、上記有機廃棄物の炭化装置Ａを用いて、海や河川の汚泥、し尿汚泥、下水汚泥、排水汚泥、食品残渣等の有機廃棄物を炭化する要領について説明する。先ず、炭化しようとする有機廃棄物をスクリューコンベア10内に供給し、このスクリューコンベア10によって上記有機廃棄物を乾燥機１のスクリューコンベア1a内に連続的に投入する。
【００５３】
一方、上記乾燥機１の高温ガス流通路1b及びスクリューコンベア1aの中空中心軸16内には上記再燃炉３から上記送給路４を通じて送られた高温ガスが流通しており、上記乾燥機１のスクリューコンベア1a（円筒体11）内は高温ガスによって内外から間接的に加熱されている。ここで、「間接的」とは、上記乾燥機１の高温ガス流通路1b及びスクリューコンベア1aの中空中心軸16内を流通する高温ガスが、スクリューコンベア1a内と完全に隔絶されており、高温ガスがスクリューコンベア1a内の有機廃棄物やこの有機廃棄物の水分低減過程おいて発生する蒸発ガスと混合することないという意味である。
【００５４】
従って、上記乾燥機１のスクリューコンベア1a（円筒体11）内に投入された有機廃棄物は、駆動モータ19によって所望速度で一定方向に回転させられたスクリューコンベア1aによって攪拌されながら前方へ搬送されると同時に、高温ガス流通路1b及びスクリューコンベア1aの中空中心軸16内を流通する高温ガスによって加熱され、有機廃棄物中に含まれる水分が蒸発して有機廃棄物中に含まれる水分量が低下されると共に有機廃棄物中から臭気ガスが発生する。そして、上記有機廃棄物から蒸発した水蒸気及びその他の臭気ガスからなる蒸発ガスは、給気路７中のファン71によって吸引され、集塵機72によって微粒子を除去された上で給気路７を通じて再燃炉３に強制的に送られる。
【００５５】
この時、スクリューコンベア1a（円筒体11）内と、高温ガス流通路1b及びスクリューコンベア1aの中空中心軸16内とは、完全に分離、隔絶された状態となっていることから、スクリューコンベア1a（円筒体11）内で発生する蒸発ガスと、高温ガス流通路1b及びスクリューコンベア1aの中空中心軸16内を流通する高温ガスとが混合することはない。
【００５６】
一方、乾燥機１にて水分量が低下された有機廃棄物は、乾燥機１における円筒体11の搬送終端下面から供給路５に排出された後、供給路５内に介装されたスクリューコンベア51によって攪拌されながら搬送され、上記炭化炉２の投入口211bから炉内2Aにおける炉床22の上面外周部に投入される。
【００５７】
この時、上記スクリューコンベア51内は、上記有機廃棄物によって充填された状態となっており、上記炭化炉２内には上記供給路５を通じて外気が流入するおそれはない。
【００５８】
更に、上記炭化炉２の炉内2Aはバーナ24によって加熱されて高温雰囲気となっているが、炉内2Aに投入された有機廃棄物は、その水分量が減少された状態となっていることから、炉内2Aを所望の高温雰囲気に加熱するためのバーナ24の燃焼に用いられる燃料の量を低く抑えることができ、これに伴って炉内2A内に供給する空気量も少なく抑えることができる。従って、炉内2A内を酸欠状態に確実に維持することができ、有機廃棄物が不測に燃焼してしまい灰化してしまうといったことはない。
【００５９】
一方、上記炉床22上に投下された有機廃棄物は、上述の如く、上記炉床22の回転に伴って規制板271 による規制を受けながら上記炉床22上を該炉床22の中心方向に移動しながら渦巻き状に変位し、この移動中に上記炉床22上において炭化される。
【００６０】
上記炉床22上において有機廃棄物を炭化することによって得られた炭化物は、上記炉床22の炭化物排出孔221 内に落下し、炭化物排出管223 及び炭化物取出管232 を通じて外部に排出され、土壌改良材、園芸用資材、脱臭剤、調湿剤、汚水処理剤、堆肥、肥料等に混合させて用いられる。
【００６１】
又、上記有機廃棄物は、それが炭化する過程において一酸化炭素やその他の可燃性ガスを発生させるが、これらガスは、上記炭化炉２の上方部に連結、連通された再燃炉３に連続的に供給される。
【００６２】
しかるに、上記炭化炉２で発生し再燃炉３内に供給されたガスは、上記再燃炉３のバーナ31の高温炎によって燃焼、分解されて脱臭、無毒化され、これと同時に、上記乾燥機１から給気路７を通じて上記再燃炉３内に送り込まれた蒸発ガスも上記バーナ31の高温炎によって燃焼、分解されて脱臭、無毒化された状態となる。従って、上記再燃炉３から排出されるガスは、殆ど臭気を伴わないと共にダイオキシン類等の有毒化合物も混合していない。
【００６３】
上記再燃炉３でガスを燃焼させることによって得られた燃焼ガスは、高温ガスとして上記送給路４（分岐路41、42）を通じて乾燥機１の高温ガス流通路1b及びスクリューコンベア1aの中空中心軸16内に供給され、この高温ガスによって乾燥機１のスクリューコンベア1a（円筒体11）内の有機廃棄物が加熱される。従って、乾燥機１を加熱するための燃料を別途用意する必要がなく省エネルギー化を図ることができる。
【００６４】
この時、上記再燃炉３から排出される高温ガスに比して低い温度を有する調整ガスを上記排気炉６のダンパ61の開閉度及び上記調整路９のファン91の吸引度を調整することによって上記送給路４内に所定量だけ流入させており、上記再燃炉３から排出される高温ガスは、その温度を上記調整ガスとの混合によって所望温度に低下、調整された上で乾燥機１内に供給される。
【００６５】
又、送給路４の分岐路41中に介在させた制御装置411 によって送給路４内を流通する高温ガスの温度を検知し、このガス温度に応じて駆動モータ19の回転数を制御して乾燥機１におけるスクリューコンベア1aのスクリュー羽根12の回転数を調整し、乾燥機１のスクリューコンベア1a内における有機廃棄物の滞留時間を調整しており、乾燥機１において有機廃棄物の水分量の低減を効果的に行えるように調整している。
【００６６】
そして、上記乾燥機１の高温ガス流通路1b及びスクリューコンベア1aの中空中心軸16内を流通する高温ガスは、乾燥機１のスクリューコンベア1a内の有機廃棄物を加熱した後、その一部は排気路６及び排出路８を通じて排気路６の他端開口部から排出ガスとして排出される一方、その残余は調整ガスとして調整路９を通じて上記送給路４に供給されて再利用される。
【００６７】
この時、高温ガス流通路1b及びスクリューコンベア1aの中空中心軸16内と、乾燥機１のスクリューコンベア1a（円筒体11）内とは完全に隔絶されており、高温ガス流通路1b及びスクリューコンベア1aの中空中心軸16内を流通する高温ガスにスクリューコンベア1a（円筒体11）内で発生した蒸発ガスが混合することはなく、排気路６及び排出路８を通じて外部に排気される排出ガスは殆ど臭気を伴わないと共に無毒なものである。
【００６８】
【発明の効果】
本発明の有機廃棄物の炭化処理方法及びこれに用いられる有機廃棄物の炭化装置は、乾燥機において、有機廃棄物をそれに含まれる水分量を低下させた後に炭化炉に供給しているので、炭化炉内を低燃料量でもって高温雰囲気下に加熱することができて省エネルギー化を図ることができる。更に、炭化炉内を加熱するための燃料量を低減させていることから、これを燃焼させるための炭化炉内に供給する空気量を少なくすることができ、炭化炉内を良好な酸欠状態に保持し、有機廃棄物を不測に灰化させることなく確実に炭化させることができる。
【００６９】
しかも、炭化炉中で発生したガスを再燃炉で燃焼させ、この燃焼ガスを高温ガスとして乾燥機に供給し、この高温ガスを利用して乾燥機において有機廃棄物の水分量を低減させており、乾燥機を加熱するための燃料を別途用意する必要がなく省エネルギー化に優れている。又、炭化炉中で有機廃棄物の炭化過程で発生したガスを再燃炉で燃焼、分解させて脱臭及び無毒化処理を施しているので環境面においても優れている。
【００７０】
又、有機廃棄物の炭化装置において、乾燥機に再燃炉で発生した高温ガスの流通路を付帯させ、この高温ガス流通路内を流通する高温ガスによって乾燥機を加熱させると共に、加熱に使用した高温ガス流通路内のガスを排気するように構成している場合には、再燃炉で発生した高温ガスを高温ガス流通路内に流通させることによって乾燥機を加熱し、乾燥機内の有機廃棄物の水分量を低下させており省エネルギー化を図ることができると共に、高温ガスが含む熱量を乾燥機内の有機廃棄物に付与して高温ガスの温度を低下させてから高温ガスを外部に排気しており環境面においても優れている。
【００７１】
更に、有機廃棄物の炭化装置において、乾燥機は、有機廃棄物を受け入れるスクリューコンベアと、このスクリューコンベアを囲繞している高温ガス流通路とからなり、この高温ガス流通路の入口側に送給路を連結、連通させていると共に、上記高温ガス流通路の出口側に排気路を連結、連通させている場合には、高温ガス流通路とスクリューコンベア内とを完全に隔絶した状態としており、スクリューコンベア内で有機廃棄物中の水分の低下処理過程で発生した蒸発ガスと高温ガス流通路内を流通させる高温ガスとが混合することはなく、よって、高温ガスは、乾燥機で用いられた後、再燃炉で脱臭、無毒化されたクリーンな状態を保持したまま外部に排気され、環境面において優れている。
【００７２】
加えて、有機廃棄物の炭化装置において、乾燥機のスクリューコンベアと再燃炉とを給気路によって連結、連通し、有機廃棄物の水分量の減少処理に伴って発生する蒸発ガスを再燃炉に送るように構成している場合には、蒸発ガスを再燃炉で燃焼させ、この燃焼ガスを高温ガスとして乾燥機の加熱に再利用しており、省エネルギー化を図ることができる。
【００７３】
しかも、蒸発ガスに含まれる臭気ガスや有毒ガスを再燃炉で燃焼、分解させ、脱臭、無毒化しているので、外部に排気されるガスはクリーンなものであって環境面において優れている。
【００７４】
最後に、有機廃棄物の炭化装置において、給気路中に集塵機を介装していることを特徴とするので、蒸発ガスは、それに含まれる微粒子が除去された上で再燃炉に供給され、よって、蒸発ガスを再燃炉において良好に燃焼させることができると共に、微粒子を燃焼させることによる再燃炉の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の有機廃棄物の炭化装置を示した全体図である。
【図２】 炭化炉を示した縦断面図である。
【図３】 炭化炉の炉床部分を示した平面図である。
【図４】 炭化炉における炉壁と炉床との間の接続構造の他の例を示した縦断面図である。
【符号の説明】
１ 乾燥機
1a スクリューコンベア
1b 高温ガス流通路
２ 炭化炉
３ 再燃炉
４ 送給路
５ 供給路
６ 排気路
７ 給気路
72 集塵機
８ 排出路
９ 調整路
Ａ 有機廃棄物の炭化装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、河川や海の汚泥、し尿汚泥、下水汚泥、排水汚泥、食品残渣等の有機廃棄物を効果的に炭化することができる有機廃棄物の炭化処理方法及びこれに用いられる有機廃棄物の炭化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、河川や海の汚泥、し尿汚泥、下水汚泥、排水汚泥、食品残渣等の有機廃棄物は、通常、焼却処分されることが多く、このような場合には、焼却処分過程においてダイオキシン類が発生したり、或いは、有機廃棄物には多量の水分が含まれていることから、焼却処分のために多量の燃料を必要としてエネルギー消費等の環境問題を発生させていた。
【０００３】
そこで、近年、リサイクル法の施行に伴い炭化炉を用いて上記有機廃棄物を炭化させることが試みられてきた。
【０００４】
しかしながら、上記炭化炉を用いた有機廃棄物の炭化処理においても、有機廃棄物に多量の水分を含有させた状態のまま炭化炉において炭化処理を行っていることから、依然として多量の燃料を必要とするといった問題点があった。
【０００５】
更に、炭化炉では炉内を昇温させるために燃料を燃焼させているが、有機廃棄物に多量の水分が含有されていることから、多量の燃料を燃焼させる必要があり、そのため、炉内に多量の酸素の供給を必要とし、炉内において有機廃棄物が炭化せずに燃焼してしまって灰化すると共にダイオキシン類が発生するといった問題点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、炭化炉での有機廃棄物の炭化に伴って発生するガスを燃焼させ、この燃焼ガスを有効利用して乾燥機において有機廃棄物の水分量の減少を図り、この水分量が減少された有機廃棄物を低エネルギー量でもって確実に炭化することができる有機廃棄物の炭化処理方法及びこれに用いられる有機廃棄物の炭化装置を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の有機廃棄物の炭化装置は、有機廃棄物を受け入れて、この有機廃棄物に含まれる水分量を高温ガスにより加熱することによって減少させる乾燥機と、この乾燥機で水分量が減少された有機廃棄物を高温雰囲気下で炭化させる炭化炉と、この炭化炉で発生したガスを燃焼させる再燃炉と、この再燃炉で発生した燃焼ガスを高温ガスとして乾燥機に送る送給路と、上記乾燥機で水分量の減少処理をした有機廃棄物を上記炭化炉に供給する供給路とを備え、上記乾燥機は、有機廃棄物を受け入れるスクリューコンベアを備えており、このスクリューコンベアと上記再燃炉とを給気路によって連結、連通し、有機廃棄物の水分量の減少処理に伴って発生する蒸発ガスを上記再燃炉に送るように構成していることを特徴とする。
【０００８】
そして、請求項２に記載の有機廃棄物の炭化装置は、請求項１に記載の有機廃棄物の炭化装置において、給気路中に集塵機を介装していることを特徴とする。
【０００９】
又、請求項３に記載の有機廃棄物の炭化装置は、請求項１又は請求項２に記載の有機廃棄物の炭化装置において、乾燥機には、該乾燥機を加熱し終わった高温ガスを排出ガスとして排出するための排気路が連結されている一方、送給路に調整路の一端が連結、連通していると共に、上記排気路に上記調整路の他端が連結、連通しており、上記排気路中の上記高温ガスの一部を調整ガスとして上記調整路を通じて上記送給路に供給するように構成していることを特徴とする。
【００１０】
加えて、請求項４に記載の有機廃棄物の炭化装置は、請求項１乃至請求項３のうちの何れか１項に記載の有機廃棄物の炭化装置において、スクリューコンベアは、駆動モータによって回転するスクリュー羽根を備えており、送給路内を流通する高温ガスの温度を検知して上記高温ガスの温度に応じて上記駆動モータの回転数を制御してスクリュー羽根の回転数を調整可能に構成していることを特徴とする。
【００１１】
最後に、請求項５に記載の有機廃棄物の炭化装置は、有機廃棄物を受け入れて、この有 機廃棄物に含まれる水分量を高温ガスにより加熱することによって減少させる乾燥機と、この乾燥機で水分量が減少された有機廃棄物を高温雰囲気下で炭化させる炭化炉と、この炭化炉で発生したガスを燃焼させる再燃炉と、この再燃炉で発生した燃焼ガスを高温ガスとして乾燥機に送る送給路と、上記乾燥機で水分量の減少処理をした有機廃棄物を上記炭化炉に供給する供給路とを備え、上記乾燥機は、有機廃棄物を受け入れるスクリューコンベアを備えており、このスクリューコンベアと上記再燃炉とを給気路によって連結、連通し、有機廃棄物の水分量の減少処理に伴って発生する蒸発ガスを上記再燃炉に送るように構成し、上記給気路中に集塵機を介装しており、上記乾燥機には、該乾燥機を加熱し終わった高温ガスを排出ガスとして排出するための排気路が連結されている一方、上記送給路に調整路の一端が連結、連通していると共に、上記排気路に上記調整路の他端が連結、連通しており、上記排気路中の上記高温ガスの一部を調整ガスとして上記調整路を通じて上記送給路に供給するように構成しており、更に、上記スクリューコンベアは、駆動モータによって回転するスクリュー羽根を備えており、上記送給路内を流通する高温ガスの温度を検知して上記高温ガスの温度に応じて上記駆動モータの回転数を制御してスクリュー羽根の回転数を調整可能に構成していることを特徴とする。
【００１２】
【作用】
本発明の有機廃棄物の炭化処理方法によれば、水分を多く含んでいる有機廃棄物の水分量を予め乾燥機において減少させた後、炭化炉で有機廃棄物の炭化を行っていることから、炉内の昇温のために燃焼させる燃料の量を低く抑えることができ、低エネルギー化を図っている。又、炉内に供給する酸素量を低く抑えて酸欠状態を確保し、有機廃棄物の炭化を確実に図ることができる。
【００１３】
しかも、上記有機廃棄物の乾燥は、有機廃棄物の炭化に伴って発生するガスを再燃炉で燃焼させ、この燃焼ガスを高温ガスとして乾燥機に供給し、この高温ガスによって有機廃棄物中の水分量の低減を行っており、乾燥機において別途、燃料を用意する必要がなくエネルギーの再利用により省エネルギー化を図っている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の有機廃棄物の炭化処理方法に用いられる有機廃棄物の炭化装置の一例を図面を参照しつつ説明する。有機廃棄物の炭化装置Ａは、図１に示したように、有機廃棄物を受け入れて、この有機廃棄物に含まれる水分量を高温ガスにより加熱することによって減少させる乾燥機１と、この乾燥機１で水分量が減少された有機廃棄物を高温雰囲気下で炭化させる炭化炉２と、この炭化炉で発生したガスを燃焼させる再燃炉３と、この再燃炉３で発生した燃焼ガスを高温ガスとして乾燥機１に送る送給路４と、上記乾燥機１で水分量を減少処理した有機廃棄物を上記炭化炉２に供給する供給路５とからなる。
【００１５】
上記乾燥機１は、有機廃棄物の攪拌作用を有するスクリューコンベア1aと、このスクリューコンベア1aを囲繞している高温ガス流通路1bとから構成されている。詳細には、スクリューコンベア1aは、円筒体11内にスクリュー羽根12を回転自在に配設してなり、このスクリューコンベア1aの上記円筒体11を囲繞するようにして該円筒体11よりも大径の外筒体13を円筒体11に一体的に取付け、この大径外筒体13と円筒体11との間の断面円環状の隙間を上記高温ガス流通路1bに形成しており、この高温ガス流通路1bとスクリューコンベア1a内とは完全に隔絶した状態となっている。なお、このガス流通路1bの両端は閉塞されていると共に、一端に入口14を、他端に出口15を形成している。
【００１６】
又、スクリューコンベア1aのスクリュー羽根12は、中空中心軸16の外周面に一体的に固着してあり、この中空中心軸16の両端部をスクリューコンベア1aの両端を閉止している閉止板17a 、17b の中心部に回転自在に且つ気密状態に支持させていると共に、一方の閉止板17a から突出している中空中心軸16の突出端に後述する送給路４の分岐路42を連結、連通させ、他方の閉止板17b から突出している中空中心軸16の突出端に後述する排出路８を連結、連通させている。更に、この他方の突出端部にスプロケット18を固着し、このスプロケット18と駆動モータ19の回転軸に固着したスプロケット間にチェーン191 を掛け渡して駆動モータ19により、スクリュー羽根12を回転させるように構成している。なお、上記スクリュー羽根12、12間における上記中空中心軸16の外周面には、有機廃棄物の攪拌を促進させるための一定長さのロッド121 が突設されている。
【００１７】
更に、上記スクリューコンベア1aの円筒体11における搬送始端上面には、炭化しようとする有機廃棄物を供給するための供給口11a が開設されており、この供給口11a の外側開口端部に、スクリューコンベア1a内に有機廃棄物を連続的に供給するスクリューコンベア10が気密状態に接続されている。
【００１８】
一方、上記炭化炉２は、図２に示したように、内部が中空で且つ下端が開口した炉壁21と、この炉壁21の下端開口部を気密的に閉止し且つ回転可能な炉床22とからなる。
【００１９】
具体的には、上記炉壁21は、平面円形状の天井部211 とこの天井部211 の外周縁部から下方に向かって突設された一定高さを有する円環状の周壁部212 とからなり、この周壁部212 の下端部に取り付けられた同一高さを有する複数本の上記脚部23によって所定高さ位置に設定されている。なお、上記炉壁21は、耐火性壁部21a と該耐火性壁部21a の外面を全面的に被覆する鋼板製の外壁部21b とからなる。
【００２０】
そして、上記炉壁21の周壁部212 の下端部にはバーナ24が一体的に設けられており、このバーナ24によって炉内を高温雰囲気下に昇温させるように構成している。
【００２１】
又、上記炉壁21の天井部211 の中央部には有機廃棄物の炭化の過程で発生したガスを再燃炉３に送るための排気口211aが内外面間に貫通した状態に貫設されており、この排気口211aの外側開口部を上記再燃炉３の下端開口部に連結、連通させている。
【００２２】
更に、上記炉壁21における天井部211 の外周部には、上記乾燥機１で水分量が減少された有機廃棄物を炭化炉２内に投入するための投入口211bが内外面間に貫通した状態に貫設されており、上記投入口211bから投入された有機廃棄物は炉床22の上面外周部上に落下、位置するように構成されている。
【００２３】
なお、上記投入口211bは、この投入口211bから炭化炉２内に投入された有機廃棄物が炉床22の上面外周部上に落下、位置するように設けられておればよく、炉壁21の周壁部212 にその内外面間に貫通した状態に貫設されていてもよい。
【００２４】
上記炉床22は、図２に示したように、上記炉壁21の下端開口部の直径に略合致した直径を有する平面円形状の一定厚みを有する耐熱性板状体から形成されており、上記脚部23、23・・・によって該脚部23、23・・・の上下方向の中央部に水平に支持された支持板231 上に支持ローラ25、25・・・を介して回転自在に支持、配設されている。
【００２５】
具体的には、上記炉床22は、耐火性を有する材料から略一定厚みを有する上面が平坦な円盤状に形成され、その上面外周縁部には全周に亘って一定高さの円環状低壁部220 が上方に向かって突設されている一方、中央部には炭化物排出孔221 が上下面間に亘って貫通した状態に貫設されている。
【００２６】
そして、上記炭化物排出孔221 内には、炭化物排出孔221 の内径に合致した外径を有する一定長さの炭化物排出管223 を上方から挿嵌すると共に該炭化物排出管223 の上端部を上記炭化物排出孔221 の内面に沿わせて気密状態に密着させ、更に、炭化物排出管223 を炭化物排出孔221 の下端開口部から下方に向かって突出させ、炭化物排出管223 の下端部を上記支持板231 の中央部に上下面間に亘って貫通状態に貫設された支持孔231aに回転自在に且つ気密状態に挿嵌させている。
【００２７】
更に、上記支持板231 の支持孔231aの下端開口部に炭化物取出管232 の上端部を気密状態に連結、連通させている。そして、上記炭化物取出管232 の中央部には、軸体233aから放射状に羽根部233bが突設されてなる回転体233 が配設され、上記回転体233 は、その羽根部233bの先端面を上記炭化物取出管232 内面に摺接させながら上下方向に回転可能に構成されている。
【００２８】
従って、上記炭化物取出管232 は、その上部が上記回転体233 によって外気から遮断された状態となっており、上記炭化物取出管232 の下端開口部を通じて外気が炉床22上に入りにくい構造となっている。
【００２９】
又、上記炉床22の下面には、一定高さを有する円環状の支持台222 がその中心を炉床22の中心に合致させた状態に下方に向かって突設されており、この支持台222 の下端面には全周に亘って円環状受止部222aが一体的に設けられている。
【００３０】
一方、上記支持板231 の上面における上記円環状受止部222aに対応した部分には、支持ローラ25、25・・・が複数個、同一仮想円周上に配設されており、これら支持ローラ25、25・・・上に炉床22の円環状受止部222aを受止させている。
【００３１】
更に、上記支持台222 の外周面にはスプロケット222bが一体的に設けられていると共に、上記支持板231 上には駆動モータ26が配設され、上記支持台222 のスプロケット222bと上記駆動モータ26との間にはチェーン261 が掛け渡されている。
【００３２】
そして、上記駆動モータ26を駆動させると、駆動モータ26の動力がチェーン261 を介して上記スプロケット222bに伝達され、このスプロケット222bと一体の支持台222 、即ち、上記炉床22がその炭化物排出管223 を中心にして水平方向に回転自在に構成されている。
【００３３】
又、上記炉壁21と上記炉床22との接続構造について説明すると、上記炉壁21と上記炉床22とはラビリンス式シールを介して接続されており、具体的には、上記炉床22の外周面に断面Ｌ字状の接続受け部材224 を全周に亘って突設すると共に上記炉壁21の下端面に全周に亘って下方に向かって耐熱材料製パッキング部材213 を突設し、このパッキング部材213 を上記接続受け部材224 内にパッキング部材213 の先端部が上記炉床22の外周面に非接触にして近接した状態に挿入することによって上記炉壁21と上記炉床22とをラビリンス式シールを介して接続しており、上記炉壁21と上記炉床22との内面で形成された炉内2A内は外気と気密状態に遮断されている。
【００３４】
なお、上記炉壁21と上記炉床22とを上記ラビリンス式シールを介して接続するのではなく、下記の如き接続構造を採ってもよい。即ち、図４に示したように、上記炉壁21の下端面に全周に亘って下方に向かって円環状の接続受止部材214 を突設し、この接続受止部材214 の下端部は内方に向かって断面上向きコ字状に屈曲形成されている一方、上記炉床22の円環状低壁部220 の外周面に、円環状の接続挿入部材225 を全周に亘って突設していると共に該接続挿入部材225 の先端部を下方に向かって断面Ｌ字状に屈曲させてなり、上記接続挿入部材225 における下方を向いた先端部を上記接続受止部材214 内に非接触状態に挿入すると共に、上記接続受止部材214 の先端コ字状部内に上記接続挿入部材225 の先端部が漬かる程度に水Ｗを溜め、上記炉壁21と上記炉床22との内面で形成された炉内2A内を外気と気密状態に遮断した構造としてもよい。
【００３５】
更に、図２及び図３に示したように、上記炉内2Aにおける上記炉床22の上方近傍部には一定長さを有する冷却管27がその長さ方向を上記炉床22の直径方向に合致させ且つ水平状態に配設されている。そして、上記冷却管27の両端部は、上記炉壁21の周壁部212 の下端部に気密状態に内外方向に貫通させた状態に外方に突出させてあり、冷却管27の一端側からファン（図示せず）によって外気を送り込み、他端側から排出させることによって冷却管27及びこれに突設させた後述の規制板271 を常時冷却し、冷却管27及び規制板271 が炉内2A温度によって熱変形しないように構成している。
【００３６】
又、上記冷却管27における炉床22の炭化物排出孔221 に対向した部分を除いた下側外周面には、該冷却管27の長さ方向の所定間隔毎に複数枚の規制板271 、271 ・・・が下方に向かって突設され、これら規制板271 は、上記冷却管27の軸芯に直交する面に対して所定角度だけ傾斜させた状態、即ち、炉床22の回転によって移動する炉床22上の有機廃棄物の進行方向における斜め内方を指向した状態に配設されている
【００３７】
しかして、上記炉壁21の投入口211bから投入されて上記炉床22の上面外周部上に落下、受止された有機廃棄物は、図３において例えば反時計回りに回転する炉床22に伴って炉床22上に静置された状態に炉床22の中心部を中心して反時計回りに移動する。そして、上記炉床22が所定角度だけ回転したところで、上記炉床22上にある有機廃棄物は、その軌道円周上に位置する冷却管27の規制板271aに衝突する。
【００３８】
更に、上記有機廃棄物は、それが載置されている炉床22の回転に伴って前方に向かって進行しようとするものの、上記規制板271aに規制された状態となっていることから、上記規制板271aの衝突面に沿った方向、即ち、有機廃棄物の進行方向における斜め内側方向（炉床22の中心方向）に炉床22上を移動しつつ前方に移動する。
【００３９】
そして、上記有機廃棄物が上記規制板271aの内端よりも内方（炉床22の中心方向）に移動したところで、上記有機廃棄物は規制板271aによる規制を解除され、上記炉床22上に静置された状態に上記炉床22の回転に伴って炉床22の中心を中心にして仮想円周上を反時計回りに移動する。
【００４０】
更に、上記有機排気物は、１８０°だけ反時計回りに移動したところで、再び上記規制板271bに衝突する。すると、上記有機廃棄物は、上記と同様の要領で上記規制板271bによって、更に、進行方向における斜め内側方向（炉床22の中心方向）に炉床22上を移動しつつ前方に移動する。そして、上記有機廃棄物が上記規制板271aの内端よりも内方（炉床22の中心方向）に移動したところで、再び、上記炉床22上に静置された状態に上記炉床22の回転に伴って炉床22の中心を中心にして仮想円周上を反時計回りに移動する。
【００４１】
上記工程を繰り返しながら上記有機廃棄物は、炉床22上において徐々に炭化されると共に、炉床22上において渦巻き状に変位しながら炉床22の中央部に近づいていき、ついには、上記有機廃棄物は完全に炭化された上で炉床22の炭化物排出孔221 に到達して該炭化物排出孔221 内に落下し、炭化物排出管223 内を通過して炭化物取出管232 内の回転体233 を回転させ、炭化物取出管232 の下端開口部から排出される。
【００４２】
又、上記炭化炉２における炉壁21の排気口211aの上端開口部には上述したように再燃炉３が気密状態に連結、連通されており、上記炭化炉２の炉内2Aと上記再燃炉３内とは連通した状態となっている。そして、上記再燃炉３の下端部（炭化炉２に近い位置）には、炭化炉２の炉内2Aで発生したガス及び上記乾燥機１から送られてきたガスを燃焼させるためのバーナ31が一体的に設けられている。
【００４３】
次に、乾燥機１と炭化炉２との連結状態について説明する。上記乾燥炉１と上記炭化炉２とは、供給路５を介して連結、連通された状態となっている。具体的には、供給路５の上端を上記乾燥機１におけるスクリューコンベア1aの搬送終端側に連結、連通させる一方、供給路５の下端側をスクリューコンベア51を介して上記炭化炉２における炉壁21の投入口211bの外側開口部に連結、連通させることによって上記乾燥機１のスクリューコンベア1a内と上記炭化炉２の炉内2Aとを連結、連通させている。詳しくは、上記供給路５の下端を、１機又は２機以上のスクリューコンベア51の搬送始端部に連通させ、スクリューコンベア51の搬送終端を炉内2Aに連通させて上記乾燥機１のスクリューコンベア1aから取り出された有機廃棄物を上記供給路５を介して上記炭化炉２の炉内2A内に円滑に供給できるように構成している。
【００４４】
更に、乾燥機１と再燃炉３との連結状態について説明する。上記乾燥機１におけるスクリューコンベア1a内と上記再燃炉３内とは、管路からなる給気路７を介して連結、連通された状態となっている。具体的には、給気路７の一端を二つに分岐させ、上記乾燥機１のスクリューコンベア1a内の前後部の夫々に連結、連通させる一方、給気路７の他端を上記再燃炉３に配設したバーナ31に対向した状態に連結、連通させることによって上記乾燥機１のスクリューコンベア1a内と上記再燃炉３内とを連結、連通させている。
【００４５】
又、上記給気路７には、乾燥機１のスクリューコンベア1a内で発生した蒸発ガスを吸引して再燃炉３内に強制的に送給するファン71を介装させていると共に、乾燥機１のスクリューコンベア1a内で発生した蒸発ガス中に含まれる微粒子を除去するための集塵機72を介装させている。
【００４６】
更に、上記再燃炉３の上端と上記乾燥機１とは、管路からなる送給路４を介して連結、連通された状態となっている。具体的には、再燃炉３の上端に連通した送給路４を中途部分で二つに分岐させ、このうちの一方の分岐路41を乾燥機１の上記高温ガス流通路1b内に連結、連通させると共に他方の分岐路42を乾燥機１のスクリューコンベア1aの中空中心軸16の一端に連結、連通させている。
【００４７】
加えて、上記分岐路41には、上記再燃炉３から送られてくる高温ガスの温度を検知し、この高温ガスの温度に応じて乾燥機１におけるスクリューコンベア1aのスクリュー羽根12の回転数を制御して、乾燥機１のスクリューコンベア1a内における有機廃棄物の滞留時間を調整し、乾燥機１での有機廃棄物中の水分量の低減化を最適なものとするための制御装置411 が介装されている。
【００４８】
又、上記乾燥機１の高温ガス流通路1bの出口15には、管路からなる排気路６の一端を連結、連通させており、排気路６の他端開口部から上記乾燥機１を加熱し終わった高温ガスを排出ガスとして排出するように構成している。更に、上記排気路６の他端開口部には、排出ガスの排出量を自動調整するための自動制御ダンパ61が介装されている。
【００４９】
そして、乾燥機１におけるスクリューコンベア1aの中空中心軸16の他端には管路からなる排出路８の一端を連結、連通させている一方、この排出路８の他端を上記排気路６の一端部に連結、連結させている。なお、上記排出路８中には、該排出路８内を流通する高温ガスの流量を自動調整する自動制御ダンパ81が介装されている。
【００５０】
更に、送給路４における分岐部分よりも再燃炉３側部分に、管路からなる調整路９の一端を連結、連通させていると共に、この調整路９の他端を上記排気路６に、該排気炉６と排出路８との連結部分とダンパ61との間において、連結、連通させており、上記排気路６中の高温ガスの一部を調整ガスとして上記調整路９を通じて上記送給路４に供給するように構成している。
【００５１】
加えて、上記調整路９中には、該調整路９内を流通する調整ガスを排気路６側から送給路４側に吸引するファン91が介装されている。そして、上記調整路９のファン91の吸引度及び上記排気路６のダンパ61の開閉度を調整することによって、排気路６から調整路９内に流入する調整ガス量を調整している。
【００５２】
次に、上記有機廃棄物の炭化装置Ａを用いて、海や河川の汚泥、し尿汚泥、下水汚泥、排水汚泥、食品残渣等の有機廃棄物を炭化する要領について説明する。先ず、炭化しようとする有機廃棄物をスクリューコンベア10内に供給し、このスクリューコンベア10によって上記有機廃棄物を乾燥機１のスクリューコンベア1a内に連続的に投入する。
【００５３】
一方、上記乾燥機１の高温ガス流通路1b及びスクリューコンベア1aの中空中心軸16内には上記再燃炉３から上記送給路４を通じて送られた高温ガスが流通しており、上記乾燥機１のスクリューコンベア1a（円筒体11）内は高温ガスによって内外から間接的に加熱されている。ここで、「間接的」とは、上記乾燥機１の高温ガス流通路1b及びスクリューコンベア1aの中空中心軸16内を流通する高温ガスが、スクリューコンベア1a内と完全に隔絶されており、高温ガスがスクリューコンベア1a内の有機廃棄物やこの有機廃棄物の水分低減過程おいて発生する蒸発ガスと混合することないという意味である。
【００５４】
従って、上記乾燥機１のスクリューコンベア1a（円筒体11）内に投入された有機廃棄物は、駆動モータ19によって所望速度で一定方向に回転させられたスクリューコンベア1aによって攪拌されながら前方へ搬送されると同時に、高温ガス流通路1b及びスクリューコンベア1aの中空中心軸16内を流通する高温ガスによって加熱され、有機廃棄物中に含まれる水分が蒸発して有機廃棄物中に含まれる水分量が低下されると共に有機廃棄物中から臭気ガスが発生する。そして、上記有機廃棄物から蒸発した水蒸気及びその他の臭気ガスからなる蒸発ガスは、給気路７中のファン71によって吸引され、集塵機72によって微粒子を除去された上で給気路７を通じて再燃炉３に強制的に送られる。
【００５５】
この時、スクリューコンベア1a（円筒体11）内と、高温ガス流通路1b及びスクリューコンベア1aの中空中心軸16内とは、完全に分離、隔絶された状態となっていることから、スクリューコンベア1a（円筒体11）内で発生する蒸発ガスと、高温ガス流通路1b及びスクリューコンベア1aの中空中心軸16内を流通する高温ガスとが混合することはない。
【００５６】
一方、乾燥機１にて水分量が低下された有機廃棄物は、乾燥機１における円筒体11の搬送終端下面から供給路５に排出された後、供給路５内に介装されたスクリューコンベア51によって攪拌されながら搬送され、上記炭化炉２の投入口211bから炉内2Aにおける炉床22の上面外周部に投入される。
【００５７】
この時、上記スクリューコンベア51内は、上記有機廃棄物によって充填された状態となっており、上記炭化炉２内には上記供給路５を通じて外気が流入するおそれはない。
【００５８】
更に、上記炭化炉２の炉内2Aはバーナ24によって加熱されて高温雰囲気となっているが、炉内2Aに投入された有機廃棄物は、その水分量が減少された状態となっていることから、炉内2Aを所望の高温雰囲気に加熱するためのバーナ24の燃焼に用いられる燃料の量を低く抑えることができ、これに伴って炉内2A内に供給する空気量も少なく抑えることができる。従って、炉内2A内を酸欠状態に確実に維持することができ、有機廃棄物が不測に燃焼してしまい灰化してしまうといったことはない。
【００５９】
一方、上記炉床22上に投下された有機廃棄物は、上述の如く、上記炉床22の回転に伴って規制板271 による規制を受けながら上記炉床22上を該炉床22の中心方向に移動しながら渦巻き状に変位し、この移動中に上記炉床22上において炭化される。
【００６０】
上記炉床22上において有機廃棄物を炭化することによって得られた炭化物は、上記炉床22の炭化物排出孔221 内に落下し、炭化物排出管223 及び炭化物取出管232 を通じて外部に排出され、土壌改良材、園芸用資材、脱臭剤、調湿剤、汚水処理剤、堆肥、肥料等に混合させて用いられる。
【００６１】
又、上記有機廃棄物は、それが炭化する過程において一酸化炭素やその他の可燃性ガスを発生させるが、これらガスは、上記炭化炉２の上方部に連結、連通された再燃炉３に連続的に供給される。
【００６２】
しかるに、上記炭化炉２で発生し再燃炉３内に供給されたガスは、上記再燃炉３のバーナ31の高温炎によって燃焼、分解されて脱臭、無毒化され、これと同時に、上記乾燥機１から給気路７を通じて上記再燃炉３内に送り込まれた蒸発ガスも上記バーナ31の高温炎によって燃焼、分解されて脱臭、無毒化された状態となる。従って、上記再燃炉３から排出されるガスは、殆ど臭気を伴わないと共にダイオキシン類等の有毒化合物も混合していない。
【００６３】
上記再燃炉３でガスを燃焼させることによって得られた燃焼ガスは、高温ガスとして上記送給路４（分岐路41、42）を通じて乾燥機１の高温ガス流通路1b及びスクリューコンベア1aの中空中心軸16内に供給され、この高温ガスによって乾燥機１のスクリューコンベア1a（円筒体11）内の有機廃棄物が加熱される。従って、乾燥機１を加熱するための燃料を別途用意する必要がなく省エネルギー化を図ることができる。
【００６４】
この時、上記再燃炉３から排出される高温ガスに比して低い温度を有する調整ガスを上記排気炉６のダンパ61の開閉度及び上記調整路９のファン91の吸引度を調整することによって上記送給路４内に所定量だけ流入させており、上記再燃炉３から排出される高温ガスは、その温度を上記調整ガスとの混合によって所望温度に低下、調整された上で乾燥機１内に供給される。
【００６５】
又、送給路４の分岐路41中に介在させた制御装置411 によって送給路４内を流通する高温ガスの温度を検知し、このガス温度に応じて駆動モータ19の回転数を制御して乾燥機１におけるスクリューコンベア1aのスクリュー羽根12の回転数を調整し、乾燥機１のスクリューコンベア1a内における有機廃棄物の滞留時間を調整しており、乾燥機１において有機廃棄物の水分量の低減を効果的に行えるように調整している。
【００６６】
そして、上記乾燥機１の高温ガス流通路1b及びスクリューコンベア1aの中空中心軸16内を流通する高温ガスは、乾燥機１のスクリューコンベア1a内の有機廃棄物を加熱した後、その一部は排気路６及び排出路８を通じて排気路６の他端開口部から排出ガスとして排出される一方、その残余は調整ガスとして調整路９を通じて上記送給路４に供給されて再利用される。
【００６７】
この時、高温ガス流通路1b及びスクリューコンベア1aの中空中心軸16内と、乾燥機１のスクリューコンベア1a（円筒体11）内とは完全に隔絶されており、高温ガス流通路1b及びスクリューコンベア1aの中空中心軸16内を流通する高温ガスにスクリューコンベア1a（円筒体11）内で発生した蒸発ガスが混合することはなく、排気路６及び排出路８を通じて外部に排気される排出ガスは殆ど臭気を伴わないと共に無毒なものである。
【００６８】
【発明の効果】
本発明の有機廃棄物の炭化処理方法及びこれに用いられる有機廃棄物の炭化装置は、乾燥機において、有機廃棄物をそれに含まれる水分量を低下させた後に炭化炉に供給しているので、炭化炉内を低燃料量でもって高温雰囲気下に加熱することができて省エネルギー化を図ることができる。更に、炭化炉内を加熱するための燃料量を低減させていることから、これを燃焼させるための炭化炉内に供給する空気量を少なくすることができ、炭化炉内を良好な酸欠状態に保持し、有機廃棄物を不測に灰化させることなく確実に炭化させることができる。
【００６９】
しかも、炭化炉中で発生したガスを再燃炉で燃焼させ、この燃焼ガスを高温ガスとして乾燥機に供給し、この高温ガスを利用して乾燥機において有機廃棄物の水分量を低減させており、乾燥機を加熱するための燃料を別途用意する必要がなく省エネルギー化に優れている。又、炭化炉中で有機廃棄物の炭化過程で発生したガスを再燃炉で燃焼、分解させて脱臭及び無毒化処理を施しているので環境面においても優れている。
【００７０】
又、有機廃棄物の炭化装置において、乾燥機に再燃炉で発生した高温ガスの流通路を付帯させ、この高温ガス流通路内を流通する高温ガスによって乾燥機を加熱させると共に、加熱に使用した高温ガス流通路内のガスを排気するように構成している場合には、再燃炉で発生した高温ガスを高温ガス流通路内に流通させることによって乾燥機を加熱し、乾燥機内の有機廃棄物の水分量を低下させており省エネルギー化を図ることができると共に、高温ガスが含む熱量を乾燥機内の有機廃棄物に付与して高温ガスの温度を低下させてから高温ガスを外部に排気しており環境面においても優れている。
【００７１】
更に、有機廃棄物の炭化装置において、乾燥機は、有機廃棄物を受け入れるスクリューコンベアと、このスクリューコンベアを囲繞している高温ガス流通路とからなり、この高温ガス流通路の入口側に送給路を連結、連通させていると共に、上記高温ガス流通路の出口側に排気路を連結、連通させている場合には、高温ガス流通路とスクリューコンベア内とを完全に隔絶した状態としており、スクリューコンベア内で有機廃棄物中の水分の低下処理過程で発生した蒸発ガスと高温ガス流通路内を流通させる高温ガスとが混合することはなく、よって、高温ガスは、乾燥機で用いられた後、再燃炉で脱臭、無毒化されたクリーンな状態を保持したまま外部に排気され、環境面において優れている。
【００７２】
加えて、有機廃棄物の炭化装置において、乾燥機のスクリューコンベアと再燃炉とを給気路によって連結、連通し、有機廃棄物の水分量の減少処理に伴って発生する蒸発ガスを再燃炉に送るように構成している場合には、蒸発ガスを再燃炉で燃焼させ、この燃焼ガスを高温ガスとして乾燥機の加熱に再利用しており、省エネルギー化を図ることができる。
【００７３】
しかも、蒸発ガスに含まれる臭気ガスや有毒ガスを再燃炉で燃焼、分解させ、脱臭、無毒化しているので、外部に排気されるガスはクリーンなものであって環境面において優れている。
【００７４】
最後に、有機廃棄物の炭化装置において、給気路中に集塵機を介装していることを特徴とするので、蒸発ガスは、それに含まれる微粒子が除去された上で再燃炉に供給され、よって、蒸発ガスを再燃炉において良好に燃焼させることができると共に、微粒子を燃焼させることによる再燃炉の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の有機廃棄物の炭化装置を示した全体図である。
【図２】 炭化炉を示した縦断面図である。
【図３】 炭化炉の炉床部分を示した平面図である。
【図４】 炭化炉における炉壁と炉床との間の接続構造の他の例を示した縦断面図である。
【符号の説明】
１ 乾燥機
1a スクリューコンベア
1b 高温ガス流通路
２ 炭化炉
３ 再燃炉
４ 送給路
５ 供給路
６ 排気路
７ 給気路
72 集塵機
８ 排出路
９ 調整路
Ａ 有機廃棄物の炭化装置
Claims (5)
- 有機廃棄物を受け入れて、この有機廃棄物に含まれる水分量を高温ガスにより加熱することによって減少させる乾燥機と、この乾燥機で水分量が減少された有機廃棄物を高温雰囲気下で炭化させる炭化炉と、この炭化炉で発生したガスを燃焼させる再燃炉と、この再燃炉で発生した燃焼ガスを高温ガスとして乾燥機に送る送給路と、上記乾燥機で水分量の減少処理をした有機廃棄物を上記炭化炉に供給する供給路とを備え、上記乾燥機は、有機廃棄物を受け入れるスクリューコンベアを備えており、このスクリューコンベアと上記再燃炉とを給気路によって連結、連通し、有機廃棄物の水分量の減少処理に伴って発生する蒸発ガスを上記再燃炉に送るように構成していることを特徴とする有機廃棄物の炭化装置。
- 給気路中に集塵機を介装していることを特徴とする請求項１に記載の有機廃棄物の炭化装置。
- 乾燥機には、該乾燥機を加熱し終わった高温ガスを排出ガスとして排出するための排気路が連結されている一方、送給路に調整路の一端が連結、連通していると共に、上記排気路に上記調整路の他端が連結、連通しており、上記排気路中の上記高温ガスの一部を調整ガスとして上記調整路を通じて上記送給路に供給するように構成していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機廃棄物の炭化装置。
- スクリューコンベアは、駆動モータによって回転するスクリュー羽根を備えており、送給路内を流通する高温ガスの温度を検知して上記高温ガスの温度に応じて上記駆動モータの回転数を制御してスクリュー羽根の回転数を調整可能に構成していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちの何れか１項に記載の有機廃棄物の炭化装置。
- 有機廃棄物を受け入れて、この有機廃棄物に含まれる水分量を高温ガスにより加熱することによって減少させる乾燥機と、この乾燥機で水分量が減少された有機廃棄物を高温雰囲気下で炭化させる炭化炉と、この炭化炉で発生したガスを燃焼させる再燃炉と、この再燃炉で発生した燃焼ガスを高温ガスとして乾燥機に送る送給路と、上記乾燥機で水分量の減少処理をした有機廃棄物を上記炭化炉に供給する供給路とを備え、上記乾燥機は、有機廃棄物を受け入れるスクリューコンベアを備えており、このスクリューコンベアと上記再燃炉とを給気路によって連結、連通し、有機廃棄物の水分量の減少処理に伴って発生する蒸発ガスを上記再燃炉に送るように構成し、上記給気路中に集塵機を介装しており、上記乾燥機には、該乾燥機を加熱し終わった高温ガスを排出ガスとして排出するための排気路が連結されている一方、上記送給路に調整路の一端が連結、連通していると共に、上記排気路に上記調整路の他端が連結、連通しており、上記排気路中の上記高温ガスの一部を調整ガスとして上記調整路を通じて上記送給路に供給するように構成しており、更に、上記スクリューコンベアは、駆動モータによって回転するスクリュー羽根を備えており、上記送給路内を流通する高温ガスの温度を検知して上記高温ガスの温度に応じて上記駆動モータの回転数を制御してスクリュー羽根の回転数を調整可能に構成していることを特徴とする有機廃棄物の炭化装置。
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