JP7091740B2 - 炭化炉 - Google Patents
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Description
この炭化処理は、下水汚泥が基質中に炭素分を45質量%程度含んでいることから、焼却、溶融処理のように汚泥中の炭素分を消費してしまうのではなく、汚泥を無酸素或いは低酸素状態で熱分解(炭化)することにより炭素分を残留させ、新しい組成を持つ炭化物(炭化製品)として生成させるものである。
このような炭化物は、具体的には下記特許文献1等で示すような炭化処理設備を用いて、例えば数mm程度の大きさに造粒された炭化物として製造される。このようにして得られた炭化物は、物性的には木炭に近い性状を有するものであり、現在、燃料、肥料(土壌改良剤)、セメントの骨材といった用途に用いられている。
前記炉体の内部が第1の温度制御領域と、該第1の温度制御領域よりも高温で温度制御される第2の温度制御領域とに区画され、前記第1の温度制御領域には第1のレトルトが設けられるとともに、前記第2の温度制御領域にはセラミックス製の第2のレトルトが設けられ、
前記第1の温度制御領域で所定温度にまで加熱された前記被処理材を、前記第2のレトルトの内部に供給するように構成されて、前記第1のレトルトにおける前記第1の温度制御領域での乾留処理と、前記第2のレトルトにおける前記第2の温度制御領域での乾留処理の両方が行われ、
前記第1の温度制御領域は前記被処理材が700~900℃に加熱される領域で、前記第2の温度制御領域は前記被処理材が1000~1200℃に加熱される領域であることを特徴とする。
第2のレトルトは、第2の温度制御領域にのみ配置される大きさであればよく、1本のレトルトのみで炭化処理を完了させる場合に比べ、第2のレトルトの小型化を図ることができる。このためセラミックス材料を含んで構成された第2のレトルトの製造性を向上させることができる。ここでセラミックス材料としては、例えば酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを用いることができる。
このような連結容器を備えておくことで、第1のレトルトから排出された被処理材が外気に触れることで温度低下するのを防止しつつ、被処理材を第2のレトルトの入口側の開口に案内することができる。
図1は、本発明の一実施形態である炭化炉を含む炭化処理設備1の全体構成を示したものである。図中10は受入ホッパ(脱水汚泥貯留槽)であり、有機物を含有した下水汚泥を含水率70~85%程度(通常は80%程度)まで脱水した脱水汚泥が、この受入ホッパ10に先ず受け入れられる。
ここに受け入れられた脱水汚泥は、中間貯留槽12を経て定量供給装置14,搬送装置15により乾燥機16へと送られ、そこで含水率35~45%程度(通常は40%程度)まで乾燥処理される。
尚、この乾燥機16においては、回転ドラム18の傾斜勾配により、更には撹拌羽根22による粉砕及びその際の飛散作用によって、汚泥が回転ドラム18内部を軸方向に漸次送られて行く。
この炭化炉28は、乾燥汚泥を無酸素若しくは低酸素雰囲気下で脱水及び熱分解する炉で、後に詳述するように、炉体30の内部に乾留容器としての円筒形状のレトルト32および34が設けられており、第1のレトルト32の内部に投入された汚泥は、第1のレトルト32に続いて第2のレトルト34の内部を漸次移動し、最終的に乾留残渣(炭化製品)が第2のレトルト34の図中左端の排出口36、つまり炭化炉28から排出される。このような炭化操作によって、乾燥汚泥は炭素が約30~50%、無機物が残りを占める成分の細孔を持つ炭化製品に変わる。
乾燥機16に供給された熱風は、これを通過して集塵機42を通り、更に循環ファン44にて炭化炉排ガス熱交換器46,熱風炉排ガス熱交換器47を経て熱風発生炉40へと循環させられる。
他方、炭化炉28の炉体30の側方には排ガス処理室31が設けられており、炭化炉28からの排ガスはここに導かれ、排ガス中の未燃ガスが2次燃焼される。排ガス処理室31からは排ガス路52が延び出しており、炭化炉28からの排ガスは、排ガス路52を通じて炭化炉排ガスファン54により炭化炉排ガス熱交換器46を経て煙突50から外部に放出される。
図3に示すように、炭化炉28は外熱式ロータリーキルン方式のもので、乾留容器としての第1のレトルト32および第2のレトルト34が設けられている。炉体30の内部は、第1の温度制御領域56と、第1の温度制御領域56よりも高温で温度制御される第2の温度制御領域57とが形成され、これら温度制御領域56および57は、連通口58を介して連通している。
第1のレトルト32に使用できる耐熱鋼としては、オーステナイト系ステンレス鋼や合金鋼等が挙げられる。
第1のレトルト32の一端側(図中左側)には、スクリューコンベア64aおよびホッパ64bを備えた供給装置64が取り付けられており、ホッパ64b内に投入された乾燥汚泥は、スクリューコンベア64aにて第1のレトルト32の内部に投入される。
第1のレトルト32は図中右向きに向かって下向きに若干傾斜しており、乾燥機16側から送られてきた乾燥汚泥は、第1のレトルト32の回転を伴って右向きに送られて行き、図中右端部に形成された出口66を通じて連結容器80内に排出される。
この結果、第1のレトルト32の内部に供給された汚泥は、レトルト内の上流側にて水分が効率的に蒸発させられ、レトルト内の下流側に移行した後は第1の温度制御領域56の雰囲気に近い温度に保たれて乾留処理される。
この結果、第2のレトルト34の内部に供給された汚泥は、第2の温度制御領域57の雰囲気に近い温度、即ち1000~1200℃に保たれ、汚泥中に含まれている塩化物や重金属は熱分解され乾留ガスとして排ガス系に移行する。このようにして生成された炭化物からは塩化物や重金属が良好に取り除かれる。また、このような1000℃超の高温での処理は、炭化物の細孔面積を大きくするための賦活処理にも良好に適用することができる。
第2のレトルト34は、第2の温度制御領域57にのみ配置される大きさであればよく、1本のレトルトのみで炭化処理を完了させる場合に比べ、第2のレトルト34の小型化を図ることができ、セラミックス材料で構成された第2のレトルト34の製造性を向上させることができる。
同図の炭化炉28Bでは、第2の温度制御領域57に2本のレトルト34A、34Bが並列に配置されている。これら2本の第2のレトルト34A、34Bは、上方に位置する第1のレトルト32の上下方向に延びる中心線に対し対称となる位置に配置され、それぞれのレトルトの入口側の開口100A,100Bが上向きに形成されている。
30 炉体
32 第1のレトルト
34,34A,34B 第2のレトルト
56 第1の温度制御領域
57 第2の温度制御領域
66 出口
80,80B 連結容器
104 ガイド板(振分手段)
Claims (5)
- 炉体の内部に回転ドラムからなる乾留容器としてのレトルトを有し、
該レトルトの軸方向一端側の入口から内部に供給された被処理材を、該レトルトを回転させながら軸方向に移動させて、その移動の過程で該被処理材を乾留処理により炭化させ、炭化物を前記レトルトの出口から排出するようになした炭化炉において、
前記炉体の内部が第1の温度制御領域と、該第1の温度制御領域よりも高温で温度制御される第2の温度制御領域とに区画され、前記第1の温度制御領域には第1のレトルトが設けられるとともに、前記第2の温度制御領域にはセラミックス製の第2のレトルトが設けられ、
前記第1の温度制御領域で所定温度にまで加熱された前記被処理材を、前記第2のレトルトの内部に供給するように構成されて、前記第1のレトルトにおける前記第1の温度制御領域での乾留処理と、前記第2のレトルトにおける前記第2の温度制御領域での乾留処理の両方が行われ、
前記第1の温度制御領域は前記被処理材が700~900℃に加熱される領域で、前記第2の温度制御領域は前記被処理材が1000~1200℃に加熱される領域であることを特徴とする炭化炉。 - 前記第2のレトルトは、前記第1のレトルトの下方に配置されるとともに、前記第2のレトルトの内部に供給された前記被処理材が、前記第1のレトルの内部における前記被処理材の移動方向とは逆の方向に移動するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の炭化炉。
- 前記第1のレトルトの一方の端部を囲んで前記第1のレトルトの出口を内部に収容するとともに、下端に形成された下向きの開口を前記第2のレトルトの入口側の開口に接続させた連結容器を備えていることを特徴とする請求項2に記載の炭化炉。
- 前記第1の温度制御領域が、前記被処理材から発生した可燃ガスの流通方向の上流側に配置され、前記第2の温度制御領域が、該流通方向の下流側に配置されていることを特徴とする請求項1~3の何れかに記載の炭化炉。
- 前記第2の温度制御領域に並列して設けられた複数の第2のレトルトと、
これら複数の第2のレトルトのそれぞれに、前記第1のレトルトから排出された前記被処理材を振り分けて供給する振分手段と、を備えていることを特徴とする請求項1~4の何れかに記載の炭化炉。
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