JP6317020B1 - 炭化物製造設備 - Google Patents

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Abstract

【課題】適切に炭化物を加湿することが可能な炭化物製造設備を提供すること。【解決手段】炭化物製造設備であって、炭化炉(20)と、炭化炉(20)から排出された炭化物を冷却する第1冷却部(30)と、第1冷却部(30)から排出された炭化物をさらに冷却する第2冷却部(50)と、を備え、第2冷却部(50)は、炭化物を受け入れる第2ケース(52)と、第2ケース(52)内の炭化物を搬送する第2搬送部(54)と、第2ケース(52)に設けられており第2ケース(52)内の炭化物に給水可能な給水部(56)と、を有し、給水部(56)は、第2ケース(52)のうち第2ケース(52)の長手方向について第2ケースの中央部(52a)よりも下流側の部位に設けられていること。【選択図】図1

Description

本発明は、炭化物を製造する炭化物製造設備に関するものである。
従来、下水の汚泥や畜産排泄物や廃木材等のバイオマスから炭化物を製造する炭化物製造設備が知られている。例えば、特許文献1には、汚泥を加熱することによって当該汚泥から炭化物を生成する炭化炉と、炭化炉から排出された炭化物を冷却する冷却機構付ロータリバルブと、冷却機構付ロータリバルブの下流側に接続された配管と、この配管に設けられた第2ロータリバルブと、前記配管のうち第2ロータリバルブの下流側の部位に炭化物に対して加湿水を供給する給水部と、を備える炭化物製造設備が開示されている。
特許第3937232号公報
特許文献1に記載されるような炭化物製造設備では、給水部において炭化物を適切に加湿すること、つまり、所望の性状を有する炭化物を得ることが困難である。具体的に、炭化物の温度は、冷却機構付ロータリバルブを経由した後であっても比較的高いため、給水部において炭化物に供給された加湿水が炭化物に接触した際に蒸発し、これにより炭化物が適切に加湿されない場合がある。
本発明の目的は、適切に炭化物を加湿することが可能な炭化物製造設備を提供することである。
前記課題を解決する手段として、本発明は、バイオマスを加熱することによって当該バイオマスから炭化物を生成する炭化炉と、前記炭化炉から排出された炭化物を冷却する第1冷却部と、前記第1冷却部から排出された炭化物をさらに冷却する第2冷却部と、を備え、前記第2冷却部は、前記第1冷却部から排出された炭化物を受け入れる第2ケースと、前記第2ケース内の炭化物を搬送する第2搬送部と、前記第2ケースに設けられており当該第2ケース内の炭化物に給水可能な給水部と、を有し、前記給水部は、前記第2ケースのうち当該第2ケースの長手方向について前記第2ケースの中央部よりも下流側の部位に設けられている、炭化物製造設備及び炭化物製造方法を提供する。
本炭化物製造設備では、炭化炉から排出された炭化物は、第1冷却部で冷却された後に第2冷却部の第2ケースに搬送され、その後、その第2ケースのうち当該第2ケースの長手方向について第2ケースの中央部よりも下流側の部位に設けられた給水部から供給された水によって加湿される。つまり、本炭化物製造設備では、炭化物に水が接触した際に当該炭化物が適切に加湿される程度に炭化物が冷却されてから当該炭化物に給水される。よって、第2ケースのうち当該第2ケースの長手方向について第2ケースの中央部よりも上流側の部位から炭化物に給水される場合等に比べ、適切に炭化物が加湿され、また、水蒸気の発生が抑制される。
この場合において、前記第2ケース内の炭化物の温度が100℃未満になったときに前記給水部から前記炭化物に給水させる制御部をさらに備えることが好ましい。
このようにすれば、第2ケース内での炭化物の加湿と水蒸気の発生の抑制との双方がより確実に達成される。
また、前記炭化物製造設備において、前記第1冷却部と前記第2冷却部との間に設けられており、前記第1冷却部と前記第2冷却部との間を遮断する遮断部をさらに備えることが好ましい。
このようにすれば、第2冷却部の第2ケース内で生じた水蒸気が第1冷却部を通じて炭化炉に流入すること、及び、それに起因して炭化炉における消費エネルギーが増大することが抑制される。
この場合において、前記遮断部は、前記第1冷却部から排出された炭化物を受け入れるケーシングと、前記ケーシング内において前記炭化物を前記第2冷却部に向けて搬送する搬送スクリュと、を有し、前記ケーシングは、筒状に形成されており、下流に向かうにしたがって次第に高さ位置が高くなる姿勢で配置されていることが好ましい。
このようにすれば、ケーシングの上流側の部位に炭化物が堆積し、これによりいわゆるマテリアルシールが形成される。よって、第1冷却部と第2冷却部との間が有効に遮断される。
また、前記炭化物製造設備において、前記第1冷却部は、前記炭化炉から排出された炭化物を受け入れる第1ケースと、前記第1ケース内の炭化物を搬送する第1スクリュと、前記第1ケースの外周面を覆うように当該第1ケースに設けられたジャケットであって、当該ジャケットと前記第1ケースとの間に冷却媒体が流れることを許容する形状を有するものと、を有することが好ましい。
この態様では、第1ケースとジャケットとの間に冷却媒体(冷却水等)を流すことによって第1ケース内を搬送される炭化物が間接的に冷却される(炭化物に冷却媒体が直接接触することなく炭化物が冷却される)ので、冷却媒体の蒸気の炭化炉への流入が防止されつつ炭化物が有効に冷却される。
また、本発明は、バイオマスを加熱することによって当該バイオマスから炭化物を生成する炭化物生成工程と、前記炭化物生成工程で生成された炭化物に給水することによって当該炭化物を冷却する冷却工程と、を備え、前記冷却工程では、前記炭化物の温度が100℃未満になったときに当該炭化物に給水する、炭化物製造方法を提供する。
本製造方法では、冷却工程において、炭化物の温度が100℃未満になったときに炭化物に給水されるので、適切に炭化物が加湿され、また、水蒸気の発生が抑制される。
以上のように、本発明によれば、適切に炭化物を加湿することが可能な炭化物製造設備及び炭化物製造方法を提供することが可能となる。
本発明の一実施形態の炭化物製造設備の概略を示す図である。
本発明の一実施形態の炭化物製造設備について、図1を参照しながら説明する。
図1に示されるように、本実施形態の炭化物製造設備は、バイオマス(例えば、下水の乾燥汚泥)を貯留するホッパ10と、炭化炉20と、第1冷却部30と、遮断部40と、第2冷却部50と、制御部60と、を備えている。
炭化炉20は、ホッパ10から供給されるバイオマスを加熱することによって当該バイオマスから炭化物を生成する。この炭化炉20は、バイオマスを加熱しながら搬送する。なお、バイオマスを加熱しながら搬送する過程で発生した熱分解ガス(一酸化炭素、水素ガス、メタンガス等の可燃性ガスや、二酸化炭素、水蒸気、その他臭気成分を含有するガス)は、燃焼装置に供給される。一方、炭化炉20から排出された炭化物は、第1冷却部30に送られる。
第1冷却部30は、炭化炉20から排出された炭化物を冷却する。具体的に、第1冷却部30は、炭化炉20から排出された炭化物を受け入れる第1ケース32と、第1ケース32内の炭化物を搬送する第1搬送部34と、ジャケット36と、を有している。第1ケース32は、筒状に形成されており、下流に向かうにしたがって次第に高さ位置が高くなる姿勢で配置されている。本実施形態では、第1搬送部34として、スクリュが用いられている。ジャケット36は、第1ケース32の外周面を覆うように第1ケース32に設けられている。このジャケット36は、当該ジャケット36と第1ケース32との間に冷却媒体(冷却水)が流れることを許容する形状を有する。本実施形態では、ジャケット36の下部から上部に向かうように冷却媒体が供給される。ただし、ジャケット36の上部から下部に向かうように冷却媒体が供給されてもよい。
遮断部40は、第1冷却部30と第2冷却部50との間に設けられており、第1冷却部30と第2冷却部50との間を遮断する。具体的に、遮断部40は、第1冷却部30から排出された炭化物を受け入れるケーシング42と、ケーシング42内において炭化物を第2冷却部50に向けて搬送する搬送スクリュ44と、を有する。ケーシング42は、筒状に形成されており、下流に向かうにしたがって次第に高さ位置が高くなる姿勢で配置されている。このため、ケーシング42の上流側の部位に炭化物が堆積し、これによりいわゆるマテリアルシールが形成される。このようにして第1冷却部30と第2冷却部50との間が遮断される。
第2冷却部50は、遮断部40から排出された炭化物を冷却する。第2冷却部50は、第2ケース52と、第2搬送部54と、給水部56と、を有する。第2ケース52は、筒状に形成されており、下流に向かうにしたがって次第に高さ位置が高くなる姿勢で配置されている。本実施形態では、第2搬送部54として、スクリュが用いられている。給水部56は、第2ケース52に接続されており第2ケース52内を搬送される炭化物に水を供給(噴霧)する。具体的に、給水部56は、第2ケース52のうち第2ケース52の長手方向について第2ケース52の中央部52aよりも下流側の部位に接続されている。
制御部60は、第2ケース52内を搬送される炭化物の温度が100℃未満である場合に給水部56から当該炭化物に給水させる。前記炭化物の温度は、第2ケース52のうち給水部56が接続された部位よりも上流側の部位に設けられた温度センサ61によって検出される。本実施形態では、第2ケース52のうち給水部56が接続された部位よりも上流側の部位において、炭化物の温度が100℃未満になる。なお、温度センサ61は給水部56が接続された部位よりも上流側における炭化物の温度を測定するために設けるものであるので、第1冷却部30で冷却された炭化物の温度を測定するように第1冷却部30の第1ケース32、第1冷却部30と遮断部40の間の乗継部、遮断部40のケーシング42、あるいは遮断部40と第2冷却部50の間の乗継部に設けられていてもよい。
次に、以上に説明した炭化物製造設備の動作について説明する。
まず、ホッパ10からバイオマスが炭化炉20に供給される。そして、炭化炉20は、ホッパ10から供給されたバイオマスを加熱しながら搬送する。この過程においてバイオマスが炭化し、これにより炭化物が生成され、一方、この過程において生じた熱分解ガスは、燃焼装置に送られる。
次に、炭化炉20で生成された炭化物は、第1冷却部30の第1ケース32に送られる。この炭化物は、第1ケース32内を下流側に向かって第1搬送部34により搬送されながら、第1ケース32とジャケット36との間に供給される冷却水によって間接的に冷却される。
そして、第1冷却部30から排出された炭化物は、遮断部40のケーシング42に送られ、搬送スクリュ44により第2冷却部50に送られる。ここで、ケーシング42の上流側に炭化物が堆積することによりマテリアルシールが形成され、これにより第1ケース32と第2ケース52との間が遮断される。
遮断部40から排出された炭化物は、第2冷却部50の第2ケース52に流入し、第2ケース52内を下流側に向かって第2搬送部54により搬送される。この炭化物は、第2ケース52のうち第2ケース52の長手方向について第2ケース52の中央部52aよりも下流側の部位に接続された給水部56から供給された水によって加湿される。
以上に説明したように、本実施形態の炭化物製造設備では、炭化物に水が接触した際に当該炭化物が適切に加湿される程度に炭化物が冷却されてから(炭化物の温度が100℃未満になってから)給水部56が炭化物に給水するので、第2ケース52のうち前記中央部52aよりも上流側の部位から炭化物に給水される場合等に比べ、適切に炭化物が加湿され、また、水蒸気の発生が抑制される。
また、第1冷却部30と第2冷却部50との間に設けられた遮断部40を備えているので、第2冷却部50の第2ケース52内で生じた水蒸気が第1冷却部30を通じて炭化炉20に流入すること、及び、それに起因して炭化炉20における消費エネルギーが増大することが抑制される。つまり、本実施形態では、遮断部40は、第1冷却部30と第2冷却部50との縁を切る(第1ケース32内と第2ケース52内との連通を遮断する)縁切り機構を構成する。
さらに、第1冷却部30では、第1ケース32とジャケット36との間に冷却水を流すことによって第1ケース32内を搬送される炭化物が間接的に冷却される(炭化物に冷却水が直接接触することなく炭化物が冷却される)ので、冷却水が蒸発することにより生じる水蒸気の炭化炉20への流入が防止されつつ炭化物が有効に冷却される。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
例えば、第1冷却部30の構造は、第2冷却部50と同じ構造と同じであってもよい。
また、遮断部40は、第1ケース32の下流側の端部と第2ケース52の上流側の端部とを連結する連結配管と、この連結配管に設けられた二重ダンパと、を有していてもよい。また、遮断部40は、省略されてもよい。
10 ホッパ
20 炭化炉
30 第1冷却部
32 第1ケース
34 第1搬送部
36 ジャケット
40 遮断部
42 ケーシング
44 搬送スクリュ
50 第2冷却部
52 第2ケース
52a 中央部
54 第2搬送部
56 給水部
60 制御部
61 温度センサ

Claims (3)

  1. バイオマスを加熱することによって当該バイオマスから炭化物を生成する炭化炉と、
    前記炭化炉から排出された炭化物を冷却する第1冷却部と、
    前記第1冷却部から排出された炭化物をさらに冷却する第2冷却部と、
    前記第1冷却部と前記第2冷却部との間に設けられており、前記第1冷却部と前記第2冷却部との間を遮断する遮断部と、を備え、
    前記第2冷却部は、
    前記第1冷却部から排出された炭化物を受け入れる第2ケースと、
    前記第2ケース内の炭化物を搬送する第2搬送部と、
    前記第2ケースに設けられており当該第2ケース内の炭化物に給水可能な給水部と、を有し、
    前記給水部は、前記第2ケースのうち当該第2ケースの長手方向について前記第2ケースの中央部よりも下流側の部位に設けられており、
    前記遮断部は、
    前記第1冷却部から排出された炭化物を受け入れるケーシングと、
    前記ケーシング内において前記炭化物を前記第2冷却部に向けて搬送する搬送スクリュと、を有し、
    前記ケーシングは、筒状に形成されており、下流に向かうにしたがって次第に高さ位置が高くなる姿勢で配置されている、炭化物製造設備。
  2. 請求項1に記載の炭化物製造設備において、
    前記第2ケース内の炭化物の温度が100℃未満になったときに前記給水部から前記炭化物に給水させる制御部をさらに備える、炭化物製造設備。
  3. 請求項1又は2に記載の炭化物製造設備において、
    前記第1冷却部は、
    前記炭化炉から排出された炭化物を受け入れる第1ケースと、
    前記第1ケース内の炭化物を搬送する第1搬送部と、
    前記第1ケースの外周面を覆うように当該第1ケースに設けられたジャケットであって、当該ジャケットと前記第1ケースとの間に冷却媒体が流れることを許容する形状を有するものと、を有する、炭化物製造設備。
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