JP4478441B2

JP4478441B2 - 畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備

Info

Publication number: JP4478441B2
Application number: JP2003404809A
Authority: JP
Inventors: 純一大塚
Original assignee: Daiken Co Ltd
Current assignee: Daiken Co Ltd
Priority date: 2003-12-03
Filing date: 2003-12-03
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2023-12-03
Also published as: JP2005162542A

Description

本発明は、牛糞、鶏糞、豚糞等の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備に係り、更に詳細には炭化物を製造する際に発生する乾留ガスを炭化の際の熱源用燃料として利用する畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備に関する。

畜産業者から大量に発生する牛糞、鶏糞、豚糞等の畜糞を再資源化する方法として、発酵処理によって堆肥化する方法（例えば、特許文献１参照）や、畜糞を燃焼させこのとき発生する熱を廃熱利用発電によって回収する方式（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
しかしながら、発酵処理によって堆肥化する畜糞の処理方法は、広大な処理スペースが必要となり、更には処理に時間がかかるという問題がある。一方、廃熱利用発電によって熱エネルギーを回収しようとする方法では、設備が大型化すると共に、畜糞の燃焼や廃熱回収に高度の技術が必要になって、通常の畜産業者には適用されにくいという問題がある。
そこで、設置スペースが比較的小さく、設備が大型化せず運用が容易で、処理時間が短く、しかも低コストとなる再資源化の方法として、畜糞を乾燥して乾燥物にして有機肥料や土壌還元材として利用すると共に、畜糞を乾燥する際の熱源の燃料に利用する方法（例えば、特許文献３参照）が提案されている。

特公昭５６−４８４６８号公報特開平８−２８５２５８号公報特開２００３−２０６１９１号公報

しかしながら、農地の耕作面積が減少する傾向では、有機肥料や土壌還元材は供給過剰な状態となっており、再資源化を行っても在庫が増大するという問題が生じている。
更に、畜糞の乾燥物に対して、有機肥料や土壌還元材に代わる新たな利用方法を見出すことは困難で、畜糞の乾燥物の販路を拡大することは非常に困難である。このため、畜糞を高付加価値物に、低コストで転換できる新たな方法の開発が求められていた。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、畜糞の乾燥物から高付加価値の炭化物を製造することが可能な畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備を提供することを目的とする。

前記目的に沿う請求項１記載の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備は、畜糞を受け入れ第１の熱風発生炉から供給される熱風で加熱乾燥し乾燥物にして排出するロータリーキルン式の乾燥炉を備えた乾燥装置と、
前記乾燥物の一部を受け入れ第２の熱風発生炉から供給される熱風で該乾燥物を炭化させ炭化物にして排出するロータリーキルン式の炭化炉を備えた炭化装置を有し、
前記炭化物を製造する際に発生する乾留ガスを前記第２の熱風発生炉に供給してその燃料の一部に使用すると共に、前記乾燥物の残り及び前記炭化物を、それぞれ有機肥料及び炭素製品とする畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備であって、
前記炭化炉は、上流側から下流側に向かって水平又は下方に傾斜し前記第２の熱風発生炉から供給される熱風が通過する円筒状の熱風用通路を形成する内筒体と、該内筒体の軸心と同心上に配置された外筒体とを有し、前記内筒体の外側で前記外筒体の内部を前記乾燥物が移動しながら加熱されて前記炭化物になる炭化用通路を形成し、前記熱風用通路と前記炭化用通路は一体となって前記軸心の回りに回転し、
しかも、前記熱風用通路を形成する前記内筒体の内側に邪魔板を設けて、前記第２の熱風発生炉から供給された熱風を該熱風用通路の側面に沿って通過させ、前記炭化用通路を形成する前記外筒体の内側壁に前記内筒体とは隙間を有して軸方向に傾斜配置された複数の仕切板を設けて、前記炭化用通路に供給された前記乾燥物を前記炭化用通路の回転に伴って上流側から下流側に向けて移動させる。

ここで、畜糞とは牛、鶏、豚等の畜産業者で飼育されている動物から排泄される糞を指し、乾燥物とはこの畜糞の含水率を３５〜４０質量％となるように乾燥調整したものを指す。また、炭化物とはこの乾燥物を炭化させて得られるもので、主成分は炭素である。
乾留ガスとは乾燥物が加熱されて炭化する際に発生するガスの総称で、例えば、残存水分が蒸発した水蒸気、糞の熱分解から発生するメタンガス、エタンガス等の炭化水素ガス、炭化の際に発生する一酸化炭素ガス等を含んでいる。

請求項２記載の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備は、請求項１記載の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備において、前記炭化物の一部を前記第２の熱風発生炉に供給して、該第２の熱風発生炉の燃料の一部に使用する。

請求項３記載の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備は、請求項１又は２記載の乾燥物及び炭化物の製造設備において、前記炭化炉からの廃熱ガスの一部を前記乾燥炉に供給し、前記畜糞の加熱乾燥に使用する。

請求項４記載の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備は、請求項３記載の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備において、前記炭化炉からの廃熱ガスの他の一部を更に廃熱ボイラに供給し水蒸気を発生させる。

請求項５記載の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備は、請求項１〜４記載の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備において、前記第２の熱風発生炉には補助バーナが設けられ、前記炭化炉に供給される熱風の温度を調整する。

請求項６記載の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備は、請求項１〜５記載の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備において、前記炭化物の他の一部を更に前記第１の熱風発生炉に供給してその燃料の一部に使用する。

請求項７記載の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備は、請求項１〜６記載の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備において、前記乾留ガスの一部を更に前記第１の熱風発生炉に供給して前記乾燥炉に供給される熱風の温度を調整する。

請求項１〜７記載の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備は、畜糞の乾燥物を炭化物にする炭化装置を有し、炭化物を製造する際に発生する乾留ガスを第２の熱風発生炉に供給してその燃料の一部に使用するので、第２の熱風発生炉での燃料使用量を減少させることができ、設備の運転コストを減少することが可能になる。
また、畜糞を炭化物（炭素製品）に変えて提供できるので、広範囲の用途に対応可能になって販路を多様化することが可能になると共に、畜糞の高付加価値化が達成できる。なお、炭素製品は、例えば、燃料、土壌改良材、肥料添加物（保湿性向上材）、融雪材として使用できる。

特に、請求項２記載の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備は、得られた炭化物の一部を第２の熱風発生炉に供給してその燃料の一部に使用するので、第２の熱風発生炉での燃料使用量を更に減少させることができ、設備の運転コストを更に減少することが可能になる。

そして、請求項１記載の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備は、炭化炉は、上流側から下流側に向かって下方に水平又は傾斜し熱風が通過する円筒状の熱風用通路と、熱風用通路の外側に設けられ、その内部を乾燥物が移動しながら加熱されて炭化物になる円筒状の炭化用通路を有し、熱風用通路と炭化用通路は一体となって回転するので、乾燥物を間接加熱することができ、乾燥物の加熱雰囲気を低酸素状態に保持することが容易になって、乾燥物の炭化を容易に行うことが可能になる。更に、乾燥物が熱分解する際に発生する乾留ガスの回収を容易に行うことが可能になる。

また、請求項１記載の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備は、熱風は熱風用通路の側面に沿って通過し、乾燥物は掻き揚げ熱風用通路の外側部に接触させながら上流側から下流側に向けて移動させることができるので、乾燥物を効率的に高温の熱風用通路の外側部に接触させることができ、乾燥物の温度を容易に上昇させて炭化を促進させることが可能になる。

請求項３記載の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備は、炭化炉からの廃熱ガスの一部を乾燥炉に供給し、畜糞の加熱乾燥に使用するので、第１の熱風発生炉での燃料使用量を減少させることができ、設備の運転コストを減少することが可能になる。

請求項４記載の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備は、炭化炉からの廃熱ガスの他の一部を廃熱ボイラに供給し水蒸気を発生させるので、この製造設備の関連施設に熱を供給することができ、省エネルギー化を促進することができる。例えば、発生した水蒸気を小型発電装置に供給することにより、この製造設備で使用する電力の一部を賄うことができ、運転コストを更に減少することが可能になる。

請求項５記載の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備は、第２の熱風発生炉に補助バーナが設けられているので、第２の熱風発生炉に供給できる炭化物や乾留ガスの量が少ない場合（例えば、運転を開始した初期段階）でも炭化炉に供給される熱風の温度を確保することができ、炭化物を安定して製造することが可能になる。

請求項６記載の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備は、炭化物の他の一部を第１の熱風発生炉に供給してその燃料の一部に使用するので、第１の熱風発生炉での燃料使用量を更に減少させることができ、設備の運転コストを減少することが可能になる。また、炭化物の内需を促進することで炭化物の販売量を調整することが可能になる。

請求項７記載の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備は、乾留ガスの一部を第１の熱風発生炉に供給するので、乾燥炉に供給される熱風の温度を調整することが容易になって、乾燥物を安定して製造することが可能になる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の第１の実施の形態に係る畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備の説明図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図、図３は同畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備における処理の流れを示すブロック図、図４は第２の実施の形態に係る畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備で使用する炭化装置の説明図である。
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備１０は、畜糞１１を加熱乾燥し乾燥物１２にして排出する乾燥装置１３と、乾燥物１２の一部を受け入れ炭化させて炭化物１４にして排出する炭化装置１５を有している。以下、これらについて詳細に説明する。

乾燥装置１３は、畜糞を乾燥させて含水率を３５〜４０質量％に調整した乾燥物１２を主体とする固形燃料を燃焼させて高温の熱風を発生させる第１の熱風発生炉１６と、第１の熱風発生炉１６から発生する熱風を熱源として、畜糞１１を乾燥させるロータリーキルン式の乾燥炉１７とを有している。更に、乾燥装置１３は、乾燥炉１７からの排気ガス中の粉塵をそれぞれ集塵して冷却処理する排ガス処理装置を構成するサイクロン１８及びシャワーリング機構１９と、排気ガス中の臭気分を除去する脱臭機２０と、畜糞１１を一定の含水率（例えば、７０〜８０質量％）の状態に維持して貯留する畜糞貯留場２１とを有している。

第１の熱風発生炉１６は、乾燥物１２の貯留部２２、一次燃焼室２３、一次燃焼室２３内にその先部が配置されたバーナ２４、及び一次燃焼用空気を供給するブロア２５を備えた燃焼炉本体２６を有している。更に、第１の熱風発生炉１６は、燃焼炉本体２６の出口に接続された火炎路２７と、火炎路２７の出口に接続し、アフターバーナ２８及びブロア２９を備えた二次燃焼室３０を有している。

ここで、貯留部２２の底部には乾燥物１２を徐々に供給する耐熱性のベルトコンベア、チェーンコンベア又はスクリューコンベア等からなる乾燥物送り出し機構３１が設けられ、供給された乾燥物１２はブロア２５又は複数のバーナ２４から吐出するガスによって、徐々に一次燃焼室２３内の耐火物等からなる載置台（又は目の細かいロストル）３１ａ上に送り出される。そして、バーナ２４に供給された灯油又は重油等の燃料を燃焼用空気により燃焼させ、この燃焼熱によって送られた乾燥物１２を燃焼させている。なお、バーナ２４は乾燥物１２に着火した後は、全部のバーナ２４を使用する必要はなく、そのうちの一つ又は全く使用しない場合もある。
乾燥物１２の燃焼滓は、一次燃焼室２３の底部に溜まり、スクリューコンベアからなる排出コンベア３２によって外部に排出されている。この燃焼滓は、無窒素肥料として使用できる。

一次燃焼室２３と乾燥物１２の貯留部２２の境界壁３３は、貯留部２２側に耐熱鋼板を有し、一次燃焼室２３側に耐火材（キャスタブル）を内張りした複合部材で構成するのが好ましいが、十分強度を有するセラミック材、水冷された鋼板等の金属部材によって構成してもよい。また、燃焼用空気の一部は、バーナ２４から供給する他、一次燃焼室２３の下部に別のブロアを設けてこれによって供給するようにしてもよい。
火炎路２７は周囲を耐火物で囲まれて形成され、一次燃焼室２３で発生した可燃性ガスを下流側の二次燃焼室３０に誘導する通路である。二次燃焼室３０は周囲を耐火物で囲まれて形成され、流入した可燃性ガスをブロア２９で吹き込まれる燃焼用空気の下で燃焼させて熱風を発生させる。

なお、更に燃焼を促進する場合、アフターバーナ２８を使用する。これによって、乾燥物１２を主たる燃料として、約７００〜９５０℃（好ましくは、８５０〜９５０℃）の熱風を発生させている。
熱風の温度の制御はブロア２９からの送風量及び乾燥物送り出し機構３１の送り込み速度等を調整することによって制御可能である。乾燥物１２の状態が、例えば、畜糞１１の発酵が進んでいる等の事情によって、カロリー（発熱量）が不足する場合には、補助燃料として乾燥物１２に粉炭又は炭化物１４を混入して燃料としてのカロリーを上げる。

乾燥炉１７は、二次燃焼室３０の下流側に設けられ熱風が流入する熱風室３３ａと、熱風室３３ａの上部に設けられ畜糞貯留場２１から搬送された畜糞１１を貯留する一時貯留槽３４と、一時貯留槽３４から供給された畜糞１１を乾燥する乾燥炉３５を有している。
熱風室３３ａは周囲を耐火物で形成されており、二次燃焼室３０で発生した熱風を受け入れて、乾燥炉３５内に吹き込む機能を有している。
また、一時貯留槽３４の底部には搬送手段の一例であるスクリューコンベア３６が設けられ、溜まった畜糞１１を徐々に乾燥炉３５内に投入している。投入された畜糞１１は、約７００〜９５０℃の熱風と接触しながら上流側から下流側に向けて徐々に移動していくので、移動に伴って徐々に乾燥し下流側に到達した時点で含水率が３５〜４０質量％の乾燥物１２になっている。乾燥物１２は、乾燥炉３５の下流側排出部３７の底から落下して、外部に排出している。

なお、乾燥炉３５は、耐熱鋼やステンレスからなる円筒状の乾燥炉本体３８と、乾燥炉本体３８を下流側に０〜３度の範囲で傾けて回転可能に支持する対となるタイヤ等の支持機構３９と、乾燥炉本体３８を、例えば、１〜３０ｒｐｍの速度で回転駆動する図示しない駆動機構を有している。下流側排出部３７から、例えば、コンベアで排出された乾燥物１２は有機肥料として使用される他、前記した第１の熱風発生炉１６の主燃料として使用されている。
従って、この畜糞１１を原料とする乾燥物（有機肥料）の乾燥装置１３においては、運転当初は乾燥物１２を得るのに補助燃料を必要とするが、ある程度運転した後は、乾燥物１２を主燃料とする。なお、補助燃料は重油や灯油等である。

乾燥炉３５に流入した熱風は、下流側排出部３７の排気口４０から排気ガスとして排出される。排気ガスの温度は１５０〜２００℃になっているが、排風機４１によって吸引され、サイクロン１８を介してシャワーリング機構１９を構成する冷却塔４２に送気されている。冷却塔４２は上部にシャワーノズル４３を有し、汚水槽４４からポンプ４５によって汲み上げられた水を噴出している。シャワーノズル４３から噴出された水は冷却塔４２の底部で回収され、汚水槽４４に戻っている。
これによって、乾燥炉１７から排出された高温の排気ガスは約５０〜８０℃に冷却される。そして、冷却塔４２の上部から排出される冷却処理された排気ガスは、図示しない排風機を介して脱臭機２０に送気される。

脱臭機２０は、貯留槽４６を有し、貯留槽４６の中間部に比較的目の細かいスクリーン４７を備え、その上に脱臭剤の一例である大量の鋸屑が層を成した鋸屑層４８が形成されている。そして、鋸屑層４８の上には複数の散水ノズル４９が配置され、水タンク５０に貯留された清水を図示しないポンプで汲み上げて、鋸屑層４８を加湿している。これによって、排気ガスはその含まれる臭気分が鋸屑層４８に吸収されて外部に排出される。貯留槽４６の底部には集水部５１が設けられ、ここに溜まった水をポンプ５２によって外部に汲み出している。
従って、脱臭機２０に給水された水の一部は水蒸気となって排気ガスと共に、外部に排出されるが、残りは集水部５１によって回収され、ポンプ５２によって、畜糞貯留場２１の畜糞１１に、汚水槽４４からポンプ５３によって汲み出される汚水と共に、複数の散水ノズル５４を通じて供給されている。

畜糞貯留場２１において、畜糞１１は含水率が７０〜８０質量％となるように加湿されている。従って、この畜糞１１から乾燥物１２を製造する乾燥装置１３において発生する汚水は、畜糞１１を加湿させて、乾燥炉３５で乾燥処理され、最終的には脱臭機２０から清浄な水蒸気となって排出される。
なお、汚水槽４４の水が不足すると、冷却塔４２が作動しないので、汚水槽４４内に液面計５５を設け、汚水レベルが所定値より下がった場合には、水タンク５０から図示しないポンプを介して清水を供給している。また、水タンク５０には、ボールタップ５６が設けられ、所定の水量を水道水から確保できるようにしている。

炭化装置１５は、乾燥物１２を炭化させて得られる炭化物１４及びこの炭化物１４を製造する際に発生する乾留ガスを主要な燃料として高温の熱風を発生させる第２の熱風発生炉５７と、第２の熱風発生炉５７から発生する熱風を熱源として乾燥物１２を炭化するロータリーキルン式の炭化炉５８を有している。
ここで、第２の熱風発生炉５７は、燃焼室５９と、燃焼室５９内にその先部が配置され粉砕機６０で微粉末状（例えば、粒径が１ｍｍ以下）にされた炭化物１４を吹き込む吹込みノズル６１と、燃焼用空気を供給するブロア６２を有している。更に、第２の熱風発生炉５７は、乾燥物１２を炭化する際に発生する乾留ガスをブロア６３を介して吹き込む乾留ガスノズル６４と、燃焼室５９内にその先部が配置されている補助バーナ６５を有している。
そして、補助バーナ６５に供給された灯油又は重油等の燃料を燃焼用空気により燃焼させ、この燃焼熱によって吹き込まれた炭化物１４及び乾留ガスを燃焼させている。なお、補助バーナ６５は微粉末状の炭化物１４が定常的に燃焼するようになった段階では使用する必要はなく、燃料の供給を停止してよい場合もある。

燃焼室５９は、外側を耐熱鋼板で、内側を耐火材（耐火煉瓦、キャスタブル）で構築するのが好ましいが、十分強度を有する耐火材、水冷された鋼板等の金属部材によって構成してもよい。燃焼室５９で発生した熱風（８００〜９５０℃）は、内側を耐火材で構成された炎道６６を介して炭化炉５８に流入する。
なお、熱風の温度の制御はブロア６２からの送風量及び吹込みノズル６１からの炭化物１４の吹込み速度、ブロア６３からの乾留ガスの送り込み量等を調整することによって制御可能である。また、乾燥物１２の炭化に際して、炭化物１４及び乾留ガスの燃焼だけではカロリー（発熱量）が不足する場合は、補助バーナ６５を使用して不足するカロリーを供給する。

図１、図２に示すように、炭化炉５８は、炎道６６の下流側に設けられ熱風が流入する熱風室６７と、熱風室６７の出口側にシール部６８を介して回転可能に接続され、上流側から下流側に向かって下方に傾斜し熱風室６７から流入する熱風が通過する円筒状の熱風用通路６９を有している。更に、炭化炉５８は、上流側から下流側に向かって下方に傾斜し熱風用通路６９の外側に熱風用通路６９の軸心と同心状に一体となって設けられ、その内部を乾燥物１２が移動しながら加熱されて炭化物１４になる円筒状の炭化用通路７０を有している。

熱風用通路６９は、内筒体７１と、熱風室６７から流入した熱風を内筒体７１の側面に沿って通過させるように熱風の流れを整流する複数の邪魔板７４と、内筒体７１の出口側にシール部７５を介して固定して接続され内筒体７１から排出する廃熱ガスを回収する廃熱ガス回収部７６を有している。ここで、内筒体７１、邪魔板７４、及び廃熱ガス回収部７６は、耐熱鋼で形成することができる。
なお、邪魔板７４は、内筒体７１を横断面視した際に、例えば、内筒体７１の内周を４分割して形成される各円弧に対して凹状の隙間が形成されるように構成するのがよい。

炭化用通路７０は、内筒体７１の外側に内筒体７１の軸心と同心状に一体となって設けられる外筒体７８と、外筒体７８の上流側にシール部７９を介して固定して設けられる第１の乾留ガス回収部８０と、外筒体７８の下流側にシール部８１を介して固定して設けられる第２の乾留ガス回収部８２と、炭化物回収部８２ａを有している。更に、炭化用通路７０は、第１の乾留ガス回収部８０内を貫通してその先部が外筒体７８の内部に配置される乾燥物搬送シュート８３を有している。
また、外筒体７８には、外筒体７８を下流側に０〜３度の範囲で傾けて回転可能に支持する対となるタイヤを備えた支持機構８４と、外筒体７８を、例えば、１〜３０ｒｐｍの速度で回転駆動する駆動ギヤを備えた駆動機構８５が設けられている。

外筒体７８の内壁には、乾燥物搬送シュート８３から供給された乾燥物１２を外筒体７８の回転に伴って上流側から下流側に向けて移動させる複数の仕切板８６が半径方向内側に向かって、隙間（例えば、２００〜４００ｍｍ）を開けて設けられている。そして、各仕切板８６は、例えば、５〜３０度だけ軸方向に傾斜して設けられている。仕切板８６を傾斜させることにより、外筒体７８の回転に伴って乾燥物１２を確実に上流側から下流側に向けて移動させることができる。
なお、外筒体７８の上流側では、仕切板８６の幅を短くして、外筒体７８が回転する際に乾燥物搬送シュート８３と接触しないようにしている。

第１の乾留ガス回収部８０、第２の乾留ガス回収部８２で回収された乾留ガスは、乾留ガス回収配管８７を介して搬送しブロア６３の入口側に供給している。更に、乾留ガス回収配管８７から分岐した分岐配管８８を介して図示しないブロアによりアフターバーナ２８に供給されるように構成されている。これによって、乾留ガスを可燃性ガスと共に第１の熱風発生炉１６の二次燃焼室３０内で燃焼させることにより、発生する熱風の温度を容易に上げることができる。
また、炭化物回収部８２ａで回収された炭化物は排出管８９を介して外部に排出され、その一部は搬送配管９０を介して粉砕機６０に搬送されると共に、残部は貯留されるように構成されている。

更に、粉砕機６０で微粉末状になった炭化物１４の一部は輸送配管９１又は人力により搬送して、乾燥物１２に混入させて貯留部２２に供給できるようになっている。これによって、乾燥物１２の燃焼だけではカロリー不足となる場合に、補助燃料として乾燥物１２に微粉末状の炭化物１４を混入してカロリーを上げることができる。
更に、廃熱ガス回収部７６で回収された廃熱ガスは廃熱ガス配管９１ａを介して、火炎路２７内に供給できるようになっている。これによって、第１の熱風発生炉１６の一次燃焼室２３から供給される可燃性ガスの温度を上げて二次燃焼室３０内に供給することができ、可燃性ガスの燃焼を促進させることができる。

続いて、図３を参照しながら、畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備１０の作用につき更に詳細に説明する。
牛、鶏、豚等の畜産業者で飼育されている動物から排泄される畜糞１１は畜糞貯留場２１に貯留され、散水ノズル５４を介して汚水槽４４からの水によって加湿される。加湿された畜糞１１の含水率は７０〜８０質量％である。含水率がこれを超えると流動性が増し乾燥炉３５での乾燥処理ができなくなる。シャベルローダ等で畜糞貯留場２１から所定量の畜糞１１を取り出して一時貯留槽３４に入れる。一時貯留槽３４の底部にはスクリューコンベア３６が設けられているので、徐々に乾燥炉３５内に畜糞１１が供給される。
一方、この乾燥炉３５には第１の熱風発生炉１６によって発生した７００〜９５０℃の熱風が供給されている。この第１の熱風発生炉１６の主たる燃料として、この乾燥炉３５によって乾燥処理された乾燥物１２を使用する。なお、運転初期においては、重油又は灯油を燃料とするバーナ２４によって一次燃焼室２３を加熱し、乾燥物１２に着火する。

乾燥炉３５によって、含水率が３５〜４０質量％の乾燥物１２ができる。この乾燥物１２の一部は堆積場９２に貯留され有機肥料として出荷させる。また、乾燥物１２の残部の一部は第１の熱風発生炉１６の燃料として貯留部２２に搬入され、残りは炭化装置１５に供給される。
乾燥炉３５の排気ガスには、水蒸気の他、多量の臭気分が含まれており、かつ高温度（約２００℃）であるので、そのまま排出できず、シャワーリング機構１９及び脱臭機２０を介して外部に排出される。すなわち、乾燥炉３５から排出される排気ガスは耐熱構造の排風機４１を介してサイクロン１８に供給され、粗いダストが除去される。次に、シャワーリング機構１９を構成する冷却塔４２に供給され、シャワーによって脱塵すると共に冷却される。この冷却塔４２で使用する水は汚水槽４４からの水が循環使用される。

シャワーリング機構１９によって温度が下がった排気ガスは、図示しない排風機を介して脱臭機２０に供給される。脱臭機２０では、排気ガスは加湿された鋸屑槽４８を通過するので、この過程において臭気分は除去され、水蒸気を多分に含む清浄な空気となって外部に排気される。
脱臭機２０で使用する水の一部は集水部５１で回収され、ポンプ５２を介して畜糞貯留場２１での畜糞１１の散水に使用される。なお、脱臭機２０で発生する水（汚水）は量が少ないので、その不足分は、汚水槽４４からホンプ５３を介して供給される。通常は、脱臭機２０から発散する水蒸気の量が多いので、設備全体で使用する水の量は不足することになり、これは水タンク５０から供給される。

炭化装置１５に供給された乾燥物１２は、乾燥物搬送シュート８３を介して回転している炭化用通路７０内に装入される。炭化用通路７０は下流側に向かって傾斜し、内部には仕切板８６が設けられているので、供給された乾燥物１２は炭化用通路７０の回転に伴って熱風用通路６９の外周部と接触しながら上流側から下流側に向けて移動する。
一方、熱風用通路６９内には第２の熱風発生炉５７によって発生した８００〜９５０℃の熱風が上流側から下流側に向けて通過しているため、熱風用通路６９の側部は高温になっている。従って、仕切板８６により熱風用通路６９の外周部と接触しながら上流側から下流側に向けて移動させられる際に徐々に加熱されていく。

ここで、乾燥物１２を乾燥物搬送シュート８３を介して炭化用通路７０内に供給する場合を除いて炭化用通路７０内への空気の進入は遮断されているので、炭化用通路７０内に進入した空気中の酸素は乾燥物１２の一部が燃焼する際に使用されて、炭化用通路７０内の酸素濃度は非常に低下している。
このため、乾燥物１２は炭化用通路７０内を下流側に向けて移動しながら徐々に炭化され、下流側に到達した時点では完全に炭化された状態になっており、得られた炭化物１４は炭化物回収部８２ａから外部に取り出される。

この炭化物１４の一部は堆積場９３に貯留され炭素製品として出荷される。また、炭化物１４の残部は粉砕機６０で微粉末状にされて、その一部は第２の熱風発生炉５７の燃料として吹込みノズル６１を介して燃焼室５９内に供給される。乾燥物１２から炭化物１４を製造する際に発生した乾留ガスは、第１の乾留ガス回収部８０及び第２の乾留ガス回収部８２で回収して、ブロア６３により乾留ガスノズル６４に供給して燃焼室５９内で燃焼させる。なお、運転初期においては、重油又は灯油を燃料とする補助バーナ６５によって燃焼室５９を加熱し、微粉末状の炭化物１４及び乾留ガスに着火する。
第１の熱風発生炉１６において、乾燥物１２の燃焼だけではカロリー不足となる場合は、この乾燥物１２に輸送配管９１又は人力によって輸送した微粉末状の炭化物１４を混入させてカロリーを上げるようにする。
また、廃熱ガス回収部７６で回収された廃熱ガスは、廃熱ガス配管９１ａを介して、火炎路２７内に供給し、一次燃焼室２３から供給される可燃性ガスの温度を上げることに使用する。

本発明の第２の実施の形態に係る畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備９４は、第１の実施の形態の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備１０と比較して、炭化装置９５の炭化炉９６が、乾燥物１２を高温の燃焼排ガスによって加熱された炉壁９７及び高温の燃焼排ガスによって加熱する可燃ガス発生ゾーン９８と、可燃ガス発生ゾーン９８から発生する可燃性ガスに、可燃性ガスを燃焼させるに必要な空気を供給して可燃性ガスを燃焼させて、炭化炉９６の一方側から排出する燃焼ゾーン９９と、可燃ガス発生ゾーン９８を通過した炭化物１４を冷却ゾーン１００を有することが特徴となっている。
なお、畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備９４の乾燥装置は、畜糞を乾燥させて、例えば、含水率が３５〜４０質量％の乾燥物１２にする能力を備えておればよく、第１の実施の形態の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備１０で使用した乾燥装置１３を使用することができる。このため、炭化装置９５に関してのみ詳細に説明する。

図４に示すように、炭化装置９５は、乾燥物１２を貯留する乾燥物貯留槽１０１を有している。
乾燥物貯留槽１０１は、乾燥物１２を一時貯留する貯留槽本体１０２と、貯留層本体１０２の底部に接続し貯留している乾燥物１２を炭化炉９６内に搬送する搬送手段の一例であるスクリューフィーダ１０３を有している。そして、スクリューフィーダ１０３の先端部は炭化炉９６の上流側に挿入されている。このような構成とすることにより、貯留槽本体１０２内の乾燥物１２を徐々に炭化炉９６内に投入することができる。

炭化炉９６は、乾燥物１２を受け入れる円筒形状の耐熱鋼で形成された炭化炉本体１０４と、炭化炉本体１０４の上流側にシール部１０５を介して固定して設けられ、炭化炉本体１０４の上流端とスクリューフィーダ１０３の先部を外側から覆うように一体的にシールする第１の蓋部１０６と、炭化炉本体１０４の中央部より上流側の領域の中央部の外周側に設けられた加熱部１０７を有している。
更に、炭化炉９６は、炭化炉本体１０４の下流側に炭化炉本体１０４の軸心と同心状に一体となって設けられる、例えば、耐熱鋼製の内筒体１０８と、炭化炉本体１０４の下流側に接続された炭化物排出部１０９を有している。そして、内筒体１０８の下流端には中央部に流入口１１０が形成された蓋板１１１が設けられ、流入口１１０にはダンパー１１２が接続されている。これによって、内筒体１０８内に流入する空気量を調整することができる。

加熱部１０７は、炭化炉本体１０４の外側を同心状に囲むようにして形成された熱風発生筒部１１３と、熱風発生筒部１１３内にその先部が配置され、灯油又は重油等を燃料とする複数の燃焼用バーナ１１４を有している。更に、加熱部１０７には、熱風発生筒部１１３を貫通して炭化炉本体１０４内に空気を供給する複数の空気供給管１１５が設けられている。なお、熱風発生筒部１１３で燃焼した燃焼排ガスは熱風発生筒部１１３の両側の開放部１１６から外部に流出する。
ここで、熱風発生筒部１１３は、外側を耐熱鋼板で、内側を耐火材（耐火煉瓦、キャスタブル）で構築するのが好ましいが、水冷された鋼板等の金属部材によって構成してもよい。

また、炭化炉本体１０４には、炭化炉本体１０４を下流側に０〜３度の範囲で傾けて回転可能に支持する前後にそれぞれ対となるタイヤを備えた支持機構１１７と、炭化炉本体１０４を、例えば、１〜３０ｒｐｍの速度で回転駆動する駆動ギヤ１１８を備えた駆動機構１１９が設けられている。
炭化炉本体１０４の炉壁９７には、供給された乾燥物１２を炭化炉本体１０４の回転に伴って上流側から下流側に向けて移動させる複数の掻き揚げ羽根１２０が半径方向内側に向かって、隙間（例えば、２００〜４００ｍｍ）を開けて設けられている。そして、各掻き揚げ羽根１２０は、例えば、５〜３０度だけ軸方向に傾斜して設けられている。掻き揚げ羽根１２０を傾斜させることにより、炭化炉本体１０４の回転に伴って乾燥物１２を確実に上流側から下流側に向けて移動させることができる。

以上のような構成とすることにより、燃焼用バーナ１１４から燃料を供給して熱風発生筒部１１３内で燃焼させることにより、炭化炉本体１０４の炉壁９７を外側から加熱して、炭化炉本体１０４内に供給された乾燥物１２を加熱することができ、乾燥物１２から可燃性ガスを発生させることができる。ここで、乾燥物１２の量に対してダンパー１１２及び空気供給管１１５を介して炭化炉本体１０４内に供給する空気量を調整することで、発生させた可燃性ガスのみを燃焼させることができる。
その結果、炭化炉本体１０４内に、乾燥物１２を加熱して可燃性ガスを発生させる可燃ガス発生ゾーン９８、可燃ガス発生ゾーン９８から発生する可燃性ガスに可燃性ガスを燃焼させるに必要な空気を供給して可燃性ガスを燃焼させて、発生した排ガスを炭化炉９６の一方側から排出する燃焼ゾーン９９を形成することができる。そして、可燃性ガスが燃焼することにより、炭化炉本体１０４内の酸素濃度は低下し、この酸素濃度の低い状態で乾燥物１２が加熱されるので、乾燥物１２は可燃ガス発生ゾーン９８を通過している間に炭化される。

また、炭化炉本体１０４内の下流側には内部を空気が通過する内筒体１０８が設けられているので、炭化炉本体１０４内の下流側に冷却ゾーン１００を形成することができる。このため、可燃ガス発生ゾーン９８を通過して出てきた炭化物１４を炭化炉本体１０４内を下流側に向けて移動させている間に徐々に冷却することができる。
そして、炭化が継続的に進行する状態になると、炭化の際に乾燥物１２から可燃性ガスが発生するため、ダンパー１１２及び空気供給管１１５から炭化炉本体１０４内に供給する空気量を再調整して可燃性ガスのみを燃焼させるようにすると、燃焼用バーナ１１４で燃料を燃焼させて炭化炉本体１０４の外側から乾燥物１２を加熱しなくても、乾燥物１２から発生する可燃性ガスを燃焼させて乾燥物１２を炭化させることができる。

ここで、乾燥装置１３の熱風発生炉１６内は排風機４１により排気されて大気圧よりも圧力が低下している。
このため、第１の蓋部１０６の上部に排出口１２１を設け、排出口１２１と乾燥装置１３の第１の熱風発生炉１６の火炎路２７を配管１２２を介して接続すると、炭化炉本体１０４内で可燃性ガスの燃焼により発生した高温の排ガスを、配管１２２を介して火炎路２７内に送り出すことができる。
これによって、第１の熱風発生炉１６の一次燃焼室２３から供給される可燃性ガスの温度を上げて二次燃焼室３０内に供給することができ、可燃性ガスの燃焼を促進させることができる。

続いて、畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備９４の作用につき説明するが、畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備９４は、第１の実施の形態の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備１０と比較して、炭化装置９５が特徴であって、乾燥装置は第１の実施の形態の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備１０で使用した乾燥装置１３を使用することができる。このため、炭化装置９５の作用に関してのみ説明する。
炭化装置９５に供給された乾燥物１２は、スクリューフィーダ１０３を介して回転している炭化炉本体１０４内に装入される。炭化炉本体１０４の内部には掻き揚げ羽根１２０が設けられているので、供給された乾燥物１２は炭化炉本体１０４内の下部を回転に伴って炭化炉本体１０４の炉壁９７と接触しながら上流側から下流側に向けて移動する。

一方、熱風発生筒部１１３内には燃焼用バーナ１１４における燃料の燃焼によって発生した、例えば、８００〜９５０℃の熱風が存在しているため、熱風発生筒部１１３が設けられた炭化炉本体１０４の中央部より上流側の領域の外周面は高温になり、熱伝導で炭化炉本体１０４の炉壁９７及び掻き揚げ羽根１２０が高温になる領域が形成される。そして、乾燥物１２がこの領域に進入して通過する間に、炉壁９７及び掻き揚げ羽根１２０と接触しながら徐々に加熱され可燃性ガスを発生するようになる。
このため、乾燥物１２を炭化炉本体１０４に供給することにより、可燃ガス発生ゾーン９８が形成される。なお、乾燥物１２から発生した可燃性ガスは、炭化炉本体１０４内の上部に向かって移動する。

一方、炭化炉本体１０４内には、ダンパー１１２及び空気供給管１１５を介して乾燥物１２から発生した可燃性ガスを燃焼させるのに必要な空気が供給されているので、可燃性ガスは炭化炉本体１０４内の上部で燃焼することができ、燃焼ゾーン９９が形成される。その結果、炭化炉本体１０４内は酸素濃度の非常に低い状態になる。なお、燃焼により生じた高温の燃焼排ガスは、第１の蓋部１０６の上部の排出口１２１から配管１２２を介して第１の熱風発生炉１６の火炎路２７に供給される。
このように、可燃ガス発生ゾーン９８内の乾燥物１２は、炉壁９７、掻き揚げ羽根１２０、及び高温の燃焼排ガスによって加熱されるため、可燃ガス発生ゾーン９８を通過している間に徐々に炭化されて炭化物１４になる。

ここで、炭化炉本体１０４の下流側には内部を空気が通過する内筒体１０８が設けられているので、炭化炉本体１０４の炉壁９７は下流側に向かうにつれて徐々に低下している。このため、炭化炉本体１０４内の下流側には、冷却ゾーン１００が形成される。
その結果、可燃ガス発生ゾーン９８内を通過した炭化物１４は、掻き揚げ羽根１２０により炭化炉本体１０４内を更に下流側に向けて移動している間に徐々に冷却されて、炭化物排出部１０９に設けられた炭化物回収口１２３から外部に排出される。そして、炭化物回収口１２３の下方に設けた、例えば、ベルトコンベア１２４により貯留場に搬送することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
例えば、第１の実施の形態で、炭化物の一部を粉砕して乾留ガスと共に第２の熱風発生炉の燃料として利用したが、乾留ガスのみを第２の熱風発生炉の燃料として利用してもよい。また、第２の熱風発生炉の構造は、第１の熱風発生炉と同一の構造であってもよい。
乾燥装置には第１の熱風発生炉を設け、炭化装置には第２の熱風発生炉を設けるようにしたが、共通の熱風発生炉を設けて発生させた熱風を乾燥装置及び炭化装置にそれぞれ供給するようにしてもよい。
また、炭化炉から排出される廃熱ガスを第１の熱風発生炉の火炎路２７に供給するようにしたが、廃熱ボイラに供給し発生した水蒸気を小型発電装置に供給してこの製造設備で使用する電力の一部を賄うようにしてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備の説明図である。図１のＡ−Ａ矢視断面図である。本発明の第１の実施の形態に係る畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備における処理の流れを示すブロック図である。本発明の第２の実施の形態に係る畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備で使用する炭化装置の説明図である。

１０：畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備、１１：畜糞、１２：乾燥物、１３：乾燥装置、１４：炭化物、１５：炭化装置、１６：第１の熱風発生炉、１７：乾燥炉、１８：サイクロン、１９：シャワーリング機構、２０：脱臭機、２１：畜糞貯留場、２２：貯留部、２３：一次燃焼室、２４：バーナ、２５：ブロア、２６：燃焼炉本体、２７：火炎路、２８：アフターバーナ、２９：ブロア、３０：二次燃焼室、３１：乾燥物送り出し機構、３１ａ：載置台、３２：搬出コンベア、３３：境界壁、３３ａ：熱風室、３４：一時貯留槽、３５：乾燥炉、３６：スクリューコンベア、３７：下流側排出部、３８：乾燥炉本体、３９：支持機構、４０：排気口、４１：排風機、４２：冷却塔、４３：シャワーノズル、４４：汚水槽、４５：ポンプ、４６：貯留槽、４７：スクリーン、４８：鋸屑層、４９：散水ノズル、５０：水タンク、５１：集水部、５２、５３：ポンプ、５４：散水ノズル、５５：液面計、５６：ボールタップ、５７：第２の熱風発生炉、５８：炭化炉、５９：燃焼室、６０：粉砕機、６１：吹込みノズル、６２、６３：ブロア、６４：乾留ガスノズル、６５：補助バーナ、６６：炎道、６７：熱風室、６８：シール部、６９：熱風用通路、７０：炭化用通路、７１：内筒体、７４：邪魔板、７５：シール部、７６：廃熱ガス回収部、７８：外筒体、７９：シール部、８０：第１の乾留ガス回収部、８１：シール部、８２：第２の乾留ガス回収部、８２ａ：炭化物回収部、８３：乾燥物搬送シュート、８４：支持機構、８５：駆動機構、８６：仕切板、８７：乾留ガス回収配管、８８：分岐配管、８９：排出管、９０：搬送配管、９１：輸送配管、９１ａ：廃熱ガス配管、９２、９３：堆積場、９４：畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備、９５：炭化装置、９６：炭化炉、９７：炉壁、９８：可燃ガス発生ゾーン、９９：燃焼ゾーン、１００：冷却ゾーン、１０１：乾燥物貯留槽、１０２：貯留槽本体、１０３：スクリューフィーダ、１０４：炭化炉本体、１０５：シール部、１０６：第１の蓋部、１０７：加熱部、１０８：内筒体、１０９：炭化物排出部、１１０：流入口、１１１：蓋板、１１２：ダンパー、１１３：熱風発生筒部、１１４：燃焼用バーナ、１１５：空気供給管、１１６：開放部、１１７：支持機構、１１８：駆動ギヤ、１１９：駆動機構、１２０：掻き揚げ羽根、１２１：排出口、１２２：配管、１２３：炭化物回収口、１２４：ベルトコンベア

Claims

畜糞を受け入れ第１の熱風発生炉から供給される熱風で加熱乾燥し乾燥物にして排出するロータリーキルン式の乾燥炉を備えた乾燥装置と、
前記乾燥物の一部を受け入れ第２の熱風発生炉から供給される熱風で該乾燥物を炭化させ炭化物にして排出するロータリーキルン式の炭化炉を備えた炭化装置を有し、
前記炭化物を製造する際に発生する乾留ガスを前記第２の熱風発生炉に供給してその燃料の一部に使用すると共に、前記乾燥物の残り及び前記炭化物を、それぞれ有機肥料及び炭素製品とする畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備であって、
前記炭化炉は、上流側から下流側に向かって水平又は下方に傾斜し前記第２の熱風発生炉から供給される熱風が通過する円筒状の熱風用通路を形成する内筒体と、該内筒体の軸心と同心上に配置された外筒体とを有し、前記内筒体の外側で前記外筒体の内部を前記乾燥物が移動しながら加熱されて前記炭化物になる炭化用通路を形成し、前記熱風用通路と前記炭化用通路は一体となって前記軸心の回りに回転し、
しかも、前記熱風用通路を形成する前記内筒体の内側に邪魔板を設けて、前記第２の熱風発生炉から供給された熱風を該熱風用通路の側面に沿って通過させ、前記炭化用通路を形成する前記外筒体の内側壁に前記内筒体とは隙間を有して軸方向に傾斜配置された複数の仕切板を設けて、前記炭化用通路に供給された前記乾燥物を前記炭化用通路の回転に伴って上流側から下流側に向けて移動させることを特徴とする畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備。
請求項１記載の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備において、前記炭化物の一部を前記第２の熱風発生炉に供給して、該第２の熱風発生炉の燃料の一部に使用することを特徴とする畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備。
請求項１又は２記載の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備において、前記炭化炉からの廃熱ガスの一部を前記乾燥炉に供給し、前記畜糞の加熱乾燥に使用することを特徴とする畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備。
請求項３記載の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備において、前記炭化炉からの廃熱ガスの他の一部を更に廃熱ボイラに供給し水蒸気を発生させることを特徴とする畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備において、前記第２の熱風発生炉には補助バーナが設けられ、前記炭化炉に供給される熱風の温度を調整することを特徴とする畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備において、前記炭化物の他の一部を更に前記第１の熱風発生炉に供給してその燃料の一部に使用することを特徴とする畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備において、前記乾留ガスの一部を更に前記第１の熱風発生炉に供給して前記乾燥炉に供給される熱風の温度を調整することを特徴とする畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備。