JP5176016B2

JP5176016B2 - 過熱水蒸気連続再資源化処理装置

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Publication number: JP5176016B2
Application number: JP2006299603A
Authority: JP
Inventors: 宣明出張; 敞于遠藤; 龍太郎松島; 法明出張; 浩康出張
Original assignee: 宣明出張; 浩康出張
Priority date: 2006-10-02
Filing date: 2006-10-02
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2026-10-02
Also published as: JP2008086982A

Description

本発明は、不衛生で変質しやすい高含水率の食品残渣や家畜糞尿および下水汚泥などの有機性廃棄物を過熱水蒸気で連続的に再資源化処理する装置に関する。

再資源化する廃棄物として食堂や食品工場から食品残渣（例えば、残飯やオカラなど）が大量に発生している。この有機性廃棄物を家畜の飼料として利用するため様々な方法や装置があるが、病原菌に汚染された飼料による家畜への感染防止のため、過酸化水素を添加しているため安全性に問題があり、又、乾燥時に発生する臭気処理が必要であった。

下水処理汚泥や家畜糞尿などの有機性廃棄物は、堆肥化処理され大量に耕作地に投入されているが、その土中での分解率は年間３０％で残余の７０％は翌年に持ち越されるため、窒素分が蓄積し土壌が窒素過多になるのみならず下流水域では硝酸性窒素やクリプトスポリジュウム原虫による地下水の汚染源になり、更に湖沼などでは富栄養化によりアオコなどの異常発生による水質悪化の原因とされ飲料水の確保が困難となるなどの社会的な問題となっており、有機性廃棄物の適正な処理が要望されていた。

食品残渣や下水処理汚泥および家畜糞尿をメタン発酵槽に投入してメタン発酵菌によりメタンガスを発生させエネルギ−として利用する努力がなされている。但し、メタン発酵した後のメタン発酵残滓は処理業者に委託して埋め立て処分しているが、その埋立地の確保が困難となり、メタン発酵残滓の低コスト処理方法の確立が急務とされていた。

その処理方法の一つとして、これらの有機性廃棄物処理を摺動移動する横型筒内に挿入しバ−ナ−で炭化する内燃式摺動炭化炉が知られている（例えば、特許文献１参照。）。然し乍ら、この内燃式炭化装置は炉の内部で燃焼するため処理物と空気との接触が多く、処理物が必要以上に燃焼するため有価物として残らず、更に燃焼に伴って有害物質が大量に排出されるためその排煙処理装置が大型となりその改善が要求されていた。

又、処理物をロ−タリ−キルン炉内に投入して外部より加熱する熱処理方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。然し乍ら、この外燃焼式炭化装置はロ−タリ−キルン炉内に投入した有機性廃棄物を７００℃以上に昇温したのち所定時間を保持してその内部に大量の水蒸気を供給して熱分解処理するため、ロ−タリ−キルン炉と蒸気の発生に大量のエネルギ−を必要とし、その省エネルギ−対策が必要であった。

更に又、高含水率の処理物を乾燥キルンを用いて含水率を３０％〜５０％に前乾燥した後、加熱円筒管の中を水平に移動するスクリュ−コンベアを上下方向に複数設置した内部に投入して、下部のスクリュ−コンベアから炭化物として排出させるものが知られている（例えば、特許文献３参照。）。然し乍ら、この方法は乾燥装置、脱臭炉、炭化炉、炭化物の冷却装置などの複数の装置を処理場所に運搬し組み立て設置するため、装置自体の価格も高額となるため装置費の削減とランニングコストの改善が要求されていた。

又更に、加熱円筒管内をスクリュ−コンベアを上下方向に複数設置した加熱円筒管の中に投入して、下部のスクリュ−コンベアから炭化物として排出させるものが知られている（例えば、特許文献４参照。）。然し乍ら、このスクリュ−式炭化装置は、夫々のスクリュ−コンベアの外套部の上方向から乾留ガスを排出し燃焼させるため熱損失に問題があり、この乾留ガスをエネルギ−源として有効利用する方法が必要とされていた。

特許第２８７０６２７号公報特開２００４−３４００３号公報特開平１１−３２３３４５号公報特開２００１−１７２６３９号公報

以上述べた如く、従来公知の食品残渣や下水処理汚泥又はメタン発酵汚泥および家畜糞尿など多量に発生する有機性廃棄物のコンポスト化による耕地への還元が、養分集積・物質循環機能の低下・生物層の貧困化などにより環境に対する過剰な負担を恒久化させているが、これを資源として回収できる再資源化処理装置が緊急的に必要とされていた。

本発明は上記の目的を達成するために、加熱円筒管２６内で処理物２１が壁面と接触する時間を確保するため、中空主軸３１に間隔を開け配置したスクリュ−翼３４の翼軸３３を軸着し、並列するスクリュ−翼３４外縁部に掛揚翼３５を横架支承した掛揚搬送スクリュ−２９を内装する。中空主軸３１と翼軸３３の間から過熱水蒸気を噴射する。熱ガスを遮蔽板５０の熱ガス通路４２から導入し加熱円筒管２６下部を加熱して両方向に分流させ、斜め４５度下向に管着したスリット吸熱板７１を通過して、加熱円筒管２６の両側面に設けた遮蔽板５０との間から上昇させて効率良く加熱させたものである。

第２の課題解決手段は、熱ガスの加熱による加熱円筒管２６の熱膨張を吸収させるため、炉体２側面の開口孔４にボルト６２で外接鍔リングフレ−ム３６を固定し、リング部５２内側にクリアランス部５１を設けて加熱円筒管２６の管端を挿入する。外接鍔リングフレ−ム３６の外側にスクリュ−翼３４の中空主軸３１を軸通した支持ベアリングフレ−ム３７をボルト６２で固定したリング部５２を加熱円筒管２６管端の内側に挿入し、加熱円筒管２６が収縮自在で気密性を保持したものである。

第３の課題解決手段は、燃焼室１１の上部に設けた熱分解ガス化室７内の炭化物は、加熱円筒管２６を燃焼バ−ナ−３９および乾留ガスのエジエクタ−４１の燃焼による熱ガスの加熱と、中空主軸３１と翼軸３３の間から過熱水蒸気を噴射した複合加熱により、水性ガス化反応を生じて安定した性状の可燃性ガスが生成される。この可燃性ガスをガス冷却器６７で冷却してガスを濃縮し、ガスホルダ−７５に蓄えて、発電機を駆動する内燃機関や燃焼バ−ナ−３９の燃料として利用したものである。

第４の課題解決手段は、燃焼室１１のＦ部に設けた排出物冷却室１２は、水冷外管４３と冷却スクリュ−３０の中空主軸３１に給水し熱処理した乾燥物および炭化物を冷却して炉内３から排出し、排出物冷却室１２を冷却した温水を過熱水蒸気発生管２７で過熱水蒸気を発生させて過熱水蒸気乾燥室８および熱処理室９の加熱円筒管２６内の処理物２１に噴射し熱処理を促進させたものである。

第５の課題解決手段は、燃焼室１１下部に設けた燃焼スクリュ−装置４４は、斜面に燃焼空気孔４８を穿孔し、中空主軸に給水して乾燥物および炭化物の燃焼を促進させた熱ガスの加熱と、燃焼した燃え殻を冷やしながら搬送する冷却スクリュ−３０を配置する。燃焼スクリュ−装置４４と直交する残渣排出スクリュ−４６内に燃え殻を落下させて炉内３から燃焼残渣を排出し、冷却スクリュ−３０を冷却した温水を過熱水蒸気発生管２７で過熱水蒸気にして加熱円筒管２６の内部に噴射したものである。

第６の課題解決手段は、燃焼室１１下部に設けた燃焼コンベヤ装置５４は、側面と床面に燃焼空気孔４８を穿孔し、水冷火床５５に給水して乾燥物及び炭化物の燃焼を促進させた熱ガスの加熱と、燃焼した燃え殻を冷やしながら搬送するスクレパ−５９を配置する。燃焼コンベヤ装置５４と直交する残渣排出スクリュ−４６内に燃え殻を落下させて炉内３から燃焼残渣を排出し、水冷火床５５を冷却した温水を過熱水蒸気発生管２７で過熱水蒸気にして加熱円筒管２６の内部に噴射したものである。

上述した本発明の過熱水蒸気連続再資源化処理装置によれば、以下の効果を奏する。

過熱水蒸気連続再資源化処理装置は、高含水率で不衛生な食品残渣や下水処理汚泥および家畜糞尿などの有機物を、外部より加熱する加熱円筒管内部に遠赤外線の放射機能を持つ高熱量の過熱水蒸気を噴射した低酸素の還元雰囲気で、過熱水蒸気により凝縮伝熱遠赤外線放射で水分沸騰蒸発達成温度を降下させる複合伝熱により、処理物の酸化を抑制して熱分解処理するためダイオキシン類や悪臭などの二次公害を発生させず炭化させるため設置場所を選ばず、更に、排煙処理装置や排水処理装置などの付帯設備を必要としない小型な装置のため、廃棄物の発生量が（例えば、１日１トン）程度の事業所でも適応することが可能な過熱水蒸気連続再資源化処理装置である。

そして、食品残渣や下水処理汚泥および家畜糞尿などの有機性廃棄物を処理した熱処理物は処理速度の制御ができる過熱水蒸気連続再資源化処理装置で、産業廃棄物（例えば、食品工場の食品残渣など）の再資源化処理物が食品原料や家畜飼料にできる。更に、資源として回収困難な産業廃棄物（例えば、下水処理汚泥および家畜糞尿など）の再資源化処理物を炭化物及び活性炭の他、腐植物（例えば、落ち葉が分解した褐色の天然物質と同等成分のフミン物など）として山林に散布し荒廃した山林土壌を修復することができる。

又、過熱水蒸気連続再資源化処理装置の燃料は（重油やガスなど）の化石燃料に限定されず、熱処理したが再資源として利用することが困難な乾燥物や炭化物などの処理物を、燃焼室１１の床部に設けた燃焼スクリュ−装置４４及び燃焼コンベヤ装置５４で燃焼させることができるため、過熱水蒸気連続再資源化処理装置で使用するエネルギ−は、立ち上げ時に用いる加熱の燃焼バ−ナ−による初期エネルギ−のみで運転することが可能なため燃焼バ−ナ−の油消費量が大幅に削減できた。更に、従来からあるバイオマス燃料なども（例えば、ＲＤＦ、ＲＰＦなど）過熱水蒸気連続再資源化処理装置で使用できる。

炭化室１０内でタ−ル分の発生が少なく、収率物が多く、且つ着火性や燃焼性が良い炭化物を製造した後、炭化物を温度を下げることなく熱分解ガス化室７に落下投入させ過熱水蒸気の噴射による熱分解ガス化処理を行うため安定した性状の可燃性ガスが得られる。この可燃性ガスは、デイリ−スタ−ト・シャットダウン運転が容易なため内燃機関などの燃料として使用するこができるため、内燃機関を駆動源として発電機を駆動して電力を発生し、その発電効率も３５％前後に向上させることができる。

更に、加熱円筒管を縦方向に３乃至５の多段に設置した下部の燃焼室で燃焼バ−ナ−により加熱するため熱効率が向上し、燃焼室の下部に炭化物を熱分解させるガス化装置や、炭化物を燃焼させる燃焼装置を設置したため、過熱水蒸気連続再資源化処理装置の製作コストの大幅な削減かでき、設置場所に運搬して荷卸しするだけで直ぐ稼動できるため諸経費も併せて大幅に削減できるため低価格で設置することができる。その他、有機性廃棄物の投入から排出まで連続して無人運転でき、地球環境の保全に配慮したゼロエミッションのバイオマス処理システムの過熱水蒸気連続再資源化処理装置が提供できる。

発明の実施するための最良の形態

以下、本発明の炭化室までの実施例を図１乃至図４に基づいて詳細に説明する。

過熱水蒸気連続再資源化処理装置１は、炉体２の両側面に設けた最上段の開口孔４に挿入して横架支承した過熱水蒸気乾燥室８の片側炉外には、加熱円筒管２６の上側から処理物２１を投入するホッパ−６と、管端に支持ベアリングフレ−ム３７に減速駆動モ−タ−３８を固定して掛揚搬送スクリュ−２９を駆動させる。反対側の炉外には、回転ロ−タリ−バルブ３２を介して掛揚搬送スクリュ−２９から過熱水蒸気を噴射させる中空主軸３１を軸通した支持ベアリングフレ−ム３７部を炉体２から突出した構造である。

２段目の開口孔４に熱処理室９の加熱円筒管２６を減速駆動モ−タ−３８部と支持ベアリングフレ−ム３７部を炉体２から突出して横架支承して熱処理室９とした。３段目の開口孔４に炭化室１０の加熱円筒管２６を減速駆動モ−タ−３８部と支持ベアリングフレ−ム３７部を炉体２から突出して横架支承し炭化室１０とし、夫々の往路と復路が上下で交互に成るよう、更に下部の排出物冷却室１２と連結管４０で結管されている。

燃焼バ−ナ−３９と、熱分解で発生した乾留ガスのエジェクタ−管４１による二次燃焼とで燃焼室１１の内部は１２００℃前後の高温度になる。高温度の熱ガスは燃焼室１１の直上に配置された遮蔽板５０の熱ガス通路４２から導入されて加熱円筒管２６の下側を加熱し、両方向に分流されて上昇し加熱円筒管２６に斜め４５度下向に管着したスリット吸熱板７１の熱ガス通路４２を通過して、更に加熱円筒管２６両側面の遮蔽板５０との熱ガス通路４２から排出することで、接触滞留時間を確保して効率良く熱交換させる。

燃焼室１１の上に配置された熱分解ガス化室７・炭化室１０・熱処理室９・過熱水蒸気乾燥室８などの加熱円筒管２６は、遮蔽板５０とスリット吸熱板７１の熱ガス通路により、加熱円筒管２６の内壁面の下半分は直接高温度の熱ガスと接触することで熱吸収して伝導加熱が促進されるため加熱円筒管２６内の処理物が効率良く熱処理される。吸熱された熱ガスは過熱水蒸気乾燥室８の上では約１５０℃前後の低温ガスとなり煙突７６を介して炉内３から大気中に放出することで、燃焼バ−ナ−３９と乾留ガスのエジエクタ−管４１よる熱ガスは効率良く加熱円筒管２６を加熱させるため省エネルギ−化を図れる。

中空主軸３１から供給される過熱水蒸気の温度制御は、過熱水蒸気配管６５に設けた温度センサ−７２で検出して、給水１８の排出物冷却室１２への供給を電磁弁７３の弁開閉操作（例えば、４００℃で閉弁・５００℃で開弁）により過熱水蒸気は４５０℃前後に維持される。電磁弁７３の開閉操作により供給され水冷外管４３および冷却スクリュ−３０で冷却した温水は燃焼室１１内の過熱水蒸気発生管２７で加熱され、過熱水蒸気を発生させ炉外の過熱水蒸気配管６５からロ−タリ−バルブ３２を介して過熱水蒸気乾燥室８及び熱処理室９や炭化室１０内で回転する掛揚搬送スクリュ−２９の中空主軸３１に間隔を開けて配置した翼軸３３の内側に設けた過熱水蒸気噴出孔６６から噴射される。

投入口５からホッパ−６の内部に投入された高含水率の処理物２１は、ロ−タリ−弁７４の回転により外気と遮断した状態を維持しながら過熱水蒸気熱処理速度に応じた量の処理物が、過熱水蒸気乾燥室８の加熱円筒管２６の炉内３より突出し外部が加熱されていない搬送スクリュ−２８内に落下して過熱水蒸気乾燥室８の加熱された掛揚搬送スクリュ−２９部に急搬送される、炉内３の加熱された加熱円筒管２６で処理物２１は中空主軸３１に間隔を設け配置した翼軸３３にスクリュ−翼３４が軸着され、相互のスクリュ−翼３４の外周部に掛揚翼３５を掛渡し横架支承した掛揚搬送スクリュ−２９の掛揚翼３５により加熱円筒管２６内壁との接触時間を長く保ちながら過熱水蒸気により乾燥される。

含水率が８０％前後の食品残渣や下水処理汚泥および家畜糞尿などの高含水率で臭気が発生する不衛生な処理物２１は、加熱円筒管２６の内部で掛揚搬送スクリュ−２９により攪拌移動されながら加熱円筒管２６の壁面との接触による加熱と、４５０℃前後の過熱水蒸気による遠赤外線加熱が加わった複合加熱により酸素が存在しないため酸化されず、処理物２１の表面に凝縮水が付着して表面硬化をせず細胞膜粒子の水分を沸騰させながら蒸発し含水率５０％前後の処理物となり、加熱円筒管２６の管末まで攪拌移動して連結管４０を介して下部に配置された熱処理室９の中に落下投入される。

熱処理室９内に落下した処理物は、再度、加熱円筒管２６の内壁との接触による加熱と掛揚搬送スクリュ−２９の中空主軸３１を介して翼軸３３内側の過熱水蒸気噴出孔６６から４５０℃前後の過熱水蒸気が噴出されたことによる遠赤外線加熱が加わった複合加熱により、処理物の細胞膜粒子の水分が沸騰して蒸発しながら、熱処理室９内を掛揚搬送スクリュ−２９により処理物は攪拌移動されながら乾燥物となり含水率が３０％前後までに攪拌移動されながら連続的に乾燥され、加熱円筒管２６の管末から連結管４０を介して下部の炭化室１０の中に落下投入される。

処理物から蒸発した臭気を含有の水蒸気ガスは、過熱水蒸気乾燥室８及び熱処理室９の夫々の上部に設けた回収室１５から集められ、炭化室１０内で発生した乾留ガスと混合されて、燃焼室１１の減圧雰囲気によりエジエクタ−管４１を介して燃焼室１１に吸引されてエジエクタ−管４１の管末部から排出し、燃焼室１１内の１２００℃前後の高温雰囲気により着火して二次燃焼することで熱分解して消臭処理される。尚、燃焼バ−ナ−３９と乾留ガスの二次燃焼により発生した熱ガスは、燃焼室１１の直上に配置された遮蔽板５０の熱ガス通路４２から導入されて上部に多段に設置された加熱円筒管２６を加熱することで、燃焼バ−ナ−３９の燃料消費量を大幅に削減させることができる。

炭化室１０内の乾燥物は、減圧雰囲気で４５０℃前後の過熱水蒸気による熱処理により炭化室１０内部で掛揚搬送スクリュ−２９により加熱円筒管２６との壁面接触で加熱されながら無酸素状態で管末まで攪拌移動して熱分解され炭化処理又は賦活化処理され、連結管４０を介して下部の熱分解ガス化室７に落下投入される。尚、乾燥物を加熱円筒管２６内で掛揚搬送スクリュ−２９の回転数を制御して炭化又は活性炭にせず、フミン物とすることも可能な搬送量を可変できる減速駆動モ−タ−３８である。

過熱水蒸気連続再資源化処理装置１の運転制御は処理物をホッパ−６からロ−タリ−弁７４を介して加熱水蒸気乾燥室８に移送し、熱処理室９に移送すると上部の回収室１５の温度が低下し乾燥が進行すると昇温する。この温度変化を計測制御しロ−タリ−弁７４を開弁する。更に、投入する処理物の含水率に合わせた熱処理条件の入力操作により減速駆動モ−タ−３８の回転数を制御して掛揚搬送スクリュ−２９の搬送量を可変して処理物の含水率に合わせた最適な過熱水蒸気による無酸素状態で熱分解処理が行える。

本発明の高温度の熱ガスによる加熱で、加熱円筒管２６の長さが熱膨張による延伸長を吸収して、加熱円筒管２６の気密性を保持する接続部の構造を図５で詳細に説明する。

炉体２の両側面に設けた加熱円筒管２６を挿入する開口孔４には、外接鍔リングフレ−ム３６の鍔部が炉体２の壁面にボルト６２により固定され開口孔４より炉内３に突出したリング部５２の中にクリアランス部５１を設けて加熱円筒管２６の管端が摺動可能に挿入されている、外接鍔リングフレ−ム３６の外側に中空主軸３１をベアリング７０と気密シ−ル部５３を軸通して保持する支持ベアリングフレ−ム３７の鍔部がボルト６２により固定され、リング部５２が加熱円筒管２６管端の中に摺動可能な状態で挿入されている。

炉体２の両側面に設けた外接鍔リングフレ−ム３６と支持ベアリングフレ−ム３７により摺動可能に保持された加熱円筒管２６の管末は、支持ベアリングフレ−ム３７の間に設けられた摺動可能なクリアランス部５１により、熱ガスの加熱による加熱円筒管２６の熱膨張による伸びが吸収できる構造のため、過熱水蒸気連続再資源化処理装置１の加熱円筒管２６の気密性を保持して、熱膨張による炉体との干渉が解決し耐久性が向上する。

炭化物から燃料として可燃性ガスを発生させる、熱分解ガス化室７の実施例を図３乃至図４に基づいて図面で詳細に説明する

燃焼室１１下部に設けた熱分解ガス化室７内に投入された炭化物は、燃焼バ−ナ−３９の燃焼および乾留ガスのエジエクタ−４１での燃焼により８００℃前後の熱ガスによる加熱された加熱円筒管２６内壁との接触による加熱と、ロ−タリ−バルブ３２より掛揚搬送スクリュ−２９の中空主軸３１を介して翼軸３３内側の過熱水蒸気噴出孔６６から８００℃前後の過熱水蒸気が噴出されたことによる遠赤外線加熱が加わった複合加熱により、掛揚搬送スクリュ−２９により炭化物は攪拌移動されながら水性ガス化反応を生じさせ、同反応の結果として可燃性ガスを含む水性ガスが生成される。炭化物は、安定した性状の可燃性ガスを熱分解ガス化室７の内部で水性ガス化反応を生成させながら管末では水性ガス化反応が終了し、ロ−タリ−バルブ３２を介して排出口１４から排出される。

熱分解ガス化室７上部の回収室１５より、過熱水蒸気を熱分解ガス化室７に供給したことで窒素ガスが全く無く、内燃機関（図示省略）や燃焼バ−ナ−３９で使用すると窒素酸化物の排出が低減される。更に、可燃性ガスを可燃性ガス配管６１を介して炉体２外部に設けたガス冷却器６７で冷却することで可燃性ガスが濃縮されるため、内燃機関の出力向上が容易となる。この可燃性ガスをガスホルダ−７５に蓄えて使用することで、デイリ−スタ−ト・シャットダウン運転が容易な内燃機関の燃料として利用できるため、発電機を駆動する内燃機関や燃焼バ−ナ−３９の低公害なガス燃料として使用できる。

燃焼室１１下部に設けた炭化物を活性炭およびフミン物などの環境修復資材や燃料炭などにする排出物冷却室１２の実施例を図２に基づいて詳細に説明する

熱ガスの加熱により加熱円筒管２６内部で熱処理された乾燥物及び炭化物などは、連結管４０を介して燃焼室１１の底部を断熱材６９（例えば、キャスタブルなど。）の耐火材で遮熱して設置された排出物冷却室１２の冷却スクリュ−３０の中に落下投入する。乾燥物及び炭化物は、水冷外管４３の内壁に接触しながら冷却スクリュ−３０に攪拌移動される過程で冷却され、大気中に放置しても自然発火しない３０℃前後の温度にして排出物冷却室１２から排出される。排出物冷却室１２の構造は、水冷外管４３の減速駆動モ−タ−（図示省略）と冷却水を供給する支持ベアリングフレ−ム３７部を炉体２から突出して横架支承し、水冷外管４３の中に冷却スクリュ−３０を内装した構造である。

炭化室１０内の乾燥物は、減圧雰囲気で４５０℃前後の過熱水蒸気による熱処理により炭化室１０内部で掛揚搬送スクリュ−２９により加熱円筒管２６との壁面接触で加熱されながら無酸素状態で管末まで攪拌移動して熱分解され炭化処理又は賦活化処理され、連結管４０を介して燃焼室１１下部の排出物冷却室１２に落下投入された炭化物又は活性炭は、水冷外管４３内の中央部に設置した水冷主軸４５に軸着した冷却スクリュ−３０により冷却されながら管末まで移動され排出口１４より炭化物又は活性炭が排出される。水冷外管４３と水冷主軸４５に軸着した冷却スクリュ−３０を冷却した４０℃前後の温水は、燃焼室１１の側面に設けた過熱水蒸気発生管２７を介して過熱水蒸気となり過熱水蒸気配管から過熱水蒸気乾燥室８・熱処理室９・炭化室１０の内部に供給される。

過熱水蒸気連続再資源化処理装置１を用いて資源や有価物として利用が困難な乾燥物および炭化物をバイオマス燃料として燃焼室１１の下部に設けた燃焼スクリュ−装置４４を用いて燃焼処理する燃焼処理部の構造を図６に基づいて詳細に説明する。

過熱水蒸気連続再資源化処理装置１の燃焼室１１下部に加熱円筒管２６と平行に設置された燃焼スクリュ−装置４４（図示では、２組を平行にＷ型に配置した。）は、給水して冷却される水冷火床５５のＶ形状谷部の底位置に、減速駆動モ−タ−（図示省略）により回転する水冷主軸４５に軸着した冷却スクリュ−３０を配置し、両斜面に設けた給気分配管４７から燃焼用の空気を供給する燃焼空気孔４８を有した燃焼スクリュ−装置４４が設置され、炭化室１０から資源として再利用することが困難な乾燥物や炭化物などが連結管４０を介して燃焼スクリュ−装置４４の中に落下投入される。

燃焼スクリュ−装置４４は、炉体２の外部から燃焼用の空気を水冷火床５５の両斜面に設けた給気分配管４７を介して供給され燃焼空気孔４８から乾燥物および炭化物などの燃焼物には常に新しい空気が噴射される。燃焼空気孔４８の噴出位置は水冷主軸４５の中心部より上側に配置し、燃焼物の掛揚翼３５による燃焼空気孔４８の堆積による閉塞を防ぐ構造であり、更にその配置本数は燃焼スクリュ−装置４４の連結管４０落下側から徐々に増やし中央部で最大数となり末端の残渣排出スクリュ−４６部にかけて燃焼空気孔４８の本数を次第に削減した配数で、燃焼スクリュ−装置４４の落下側から徐々に燃焼し燃焼室１１の中央部で最大の燃焼となり末端部では燃焼が終了し消炎する方式である。

燃焼スクリュ−装置４４内に落下投入した燃焼処理される乾燥物および炭化物は、Ｖ形状谷部の谷底位置に配置された減速駆動モ−タ−により回転している水冷主軸４５は外部から給水して冷却スクリュ−３０と掛揚翼３５を冷却することで燃焼による火炎からの損傷を防いでいる。水冷主軸４５に軸着した冷却スクリュ−３０の間に掛け渡した４本の掛揚翼３５により、炭化物などの燃焼物が上下に攪拌されながら移動されることで効率良く燃焼を促進させながら減容化されて燃焼残渣となり、燃焼スクリュ−装置４４の末端部に搬送されて下部の残渣排出スクリュ−４６の中に落下投入される。

燃焼スクリュ−装置４４の末端部の位置直下に、燃焼スクリュ−装置４４に直交して配置された残渣排出スクリュ−４６に投入された燃焼残渣は、過熱水蒸気連続再資源化処理装置１から残渣排出スクリュ−４６の排出口１４から外部に排出される。更に、冷却効果を上げる場合は、残渣排出スクリュ−４６の外管を二重構造（図示省略）にして、水冷主軸４５に給水して冷却できる残渣排出スクリュ−４６を用いて燃焼残渣を冷却しながら過熱水蒸気連続再資源化処理装置１から排出させることも可能である。

外部より給水された水は燃焼スクリュ−装置４４の水冷火床５５と水冷主軸４５に供給され、水冷主軸４５に軸着した冷却スクリュ−３０と掛揚翼３５を冷却して４０℃前後の温水となり、燃焼室１１内の側面に設けた過熱水蒸気発生管２７で更に加熱することで４００℃前後の過熱水蒸気となり、過熱水蒸気配管によりロ−タリ−バルブを介して乾燥室８・熱処理室９・炭化室１０の内部で回転する掛揚搬送スクリュ−２９の中空主軸３１に設けた過熱水蒸気噴出孔６６から加熱円筒管２６の内部に供給し、過熱水蒸気による遠赤外線放射の内部加熱と、燃焼により発生した１２００℃前後の熱ガスによる加熱円筒管２６の外部加熱による二種類の複合加熱により効率良く熱分解処理される。

過熱水蒸気連続再資源化処理装置１を用いて資源や有価物として利用が困難な乾燥物および炭化物をバイオマス燃料として燃焼室１１の下部に設けた、燃焼コンベヤ装置５４を用いて燃焼処理する燃焼処理部の構造を図７に基づいて具体的に説明する。

燃焼室１１の下部に加熱円筒管２６と平行に設置された燃焼コンベヤ装置５４に、炭化室１０から資源として再利用することが困難な乾燥物および炭化物が連結管４０を介して燃焼コンベヤ装置５４の給水して冷却されている水冷火床５５の上に落下投入され、外部から燃焼用の空気が水冷火床５５の側面と床面の二方向から供給する燃焼空気孔４８を設ける。更にその配置本数は燃焼コンベヤ装置５４の連結管４０の落下側から徐々に増やし水冷火床５５の中央で最大数となり末端の残渣排出スクリュ−４６にかけて本数を次第に削減した配数で、燃焼コンベヤ装置５４の落下側から徐々に燃焼し燃焼室１１の中央部で最大の火炎となり末端部では燃焼が終了して消炎する燃焼方式である。

燃焼コンベヤ装置５４の前後の両側に設けた駆動スプロケット５６にエンドレスチェ−ン５７を掛け渡し、両側のエンドレスチェ−ンの間にスクレパ−５９を横架支承して、乾燥物や炭化物などの燃焼処理される燃焼物を上下に攪拌させながら移動することで燃焼が効率良く促進されて燃焼残渣となり、燃焼コンベヤ装置５４の末端部に搬送されて残渣排出スクリュ−４６の中に落下して排出口１４から過熱水蒸気連続再資源化処理装置１の外部に排出される。尚、残渣排出スクリュ−４６の外管を二重構造にし中空主軸にも給水して冷却する残渣排出スクリュ−４６で燃焼残渣を冷却して排出することも可能である。

外部より給水された水は燃焼コンベヤ装置５４の水冷火床５５を冷却して４０℃前後の温水となり、燃焼室１１内の側面に設けた過熱水蒸気発生管２７で更に加熱することで４００℃前後の過熱水蒸気となり、過熱水蒸気配管によりロ−タリ−バルブを介して乾燥室８・熱処理室９・炭化室１０の内部で回転する掛揚搬送スクリュ−２９の中空主軸３１に設けた過熱水蒸気噴出孔６６から加熱円筒管２６の内部に供給し、過熱水蒸気による遠赤外線放射の内部加熱と、燃焼により発生した１２００℃前後の熱ガスによる加熱円筒管２６の外部加熱による二種類の複合加熱により効率良く熱分解処理される。

燃焼スクリュ−装置４４及び燃焼コンベヤ装置５４での燃焼は、有価物として利用が困難な乾燥物および炭化物の連結管４０からの供給物には限定されず、炉体２外から投入ホッパ−（図示省略）を用いてバイオマス燃料として（例えば、ＲＤＦやＲＰＦなど）の固形物を燃焼スクリュ−装置４４及び燃焼コンベヤ装置５４に直接供給させることで、燃焼バ−ナ−３９による重油やガスなどの燃料費を大幅に削減できる構造である。

本発明の過熱水蒸気連続再資源化処理装置の全体構造側断面図である。本発明の第４実施例を示す縦断面詳細図である。本発明の第３実施例を示す全体構造側断面図である。本発明の第３実施例を示す縦断面詳細図である。本発明の第２実施例を示す断面詳細図である。本発明の第５実施例を示す縦断面詳細図である。本発明の第６実施例を示す縦断面詳細図である。

符号の説明

７熱分解ガス化室
１２排出物冷却室
２６加熱円筒管
２７過熱水蒸気発生管
３６外接鍔リングフレ−ム
４４燃焼スクリュ−装置
５４燃焼コンベヤ装置

Claims

炉体と、炉内に横架支承され、処理物を加熱する加熱円筒管と、加熱円筒管に内装され、中空主軸に間隔を開け配置したスクリュ−翼の翼軸を軸着し、並列するスクリュ−翼外縁部に掛揚翼を横架支承し、中空主軸と翼軸の間から過熱水蒸気を噴射する掛揚搬送スクリュ−と、加熱円筒管の両外側面に斜め下向に管着したスリット吸熱板と、加熱円筒管直下と両外側面に設けた遮蔽板とを有し、加熱円筒管直下に設けた遮蔽板の熱ガス通路から熱ガスを導入し、加熱円筒管の下部から両側面方向に分流させ、スリット吸熱板の熱ガス通路を通過させ、加熱円筒管の両側面に設けた遮蔽板の熱ガス通路から上昇させ、処理物を掛揚搬送スクリュ−で攪拌移動しながら加熱円筒管の内壁面との接触と過熱水蒸気とにより加熱することを特徴とする過熱水蒸気連続再資源化処理装置。