JP7200703B2 - 炭化炉 - Google Patents

Description

この発明は、回転ドラムからなる乾留容器としてのレトルトを有し、レトルトの内部に供給された被処理材を乾留処理により炭化させる炭化炉に関し、特に高温での炭化処理を好適に行うことが可能な炭化炉に関する。

家庭等から排出される有機物含有の排水は、一般に下水処理施設で排水処理され、この排水処理に伴って有機物を含有した下水汚泥が発生する。下水汚泥を処分するに際し、その下水汚泥には多量の水が含有されていてそのままでは処分できず、そこで減量化のために濃縮及び脱水処理したり、或いは更に焼却したり、溶融したりするなど様々な処理が現在施されている。

しかしながら、下水汚泥を焼却する場合、無害・減容化するが、汚泥に含まれるエネルギーや有効成分を活かした再資源化が難しい。そこで生成物の多様な有効利用が期待できる下水汚泥の処理方法の１つとして、炭化処理が行われている。
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。

特開２００８－２３８１２９号公報

一般的に、炭化処理は９００℃以下の温度で行われているが、炭化処理の温度を１０００～１２００℃にまで高めることが必要となる場合がある。例えば、汚泥に塩分が含まれており、生成される炭化物から塩化物を取り除く必要がある場合などである。しかしながら、炭化炉の乾留容器として用いられている円筒形状の回転ドラム（レトルト）には、従来、耐熱鋼が用いられていたため、使用可能な温度の上限は約９００℃であり、１０００℃超の高温での処理に対応することは困難であった。

１０００℃超の高温での処理を可能にするためには、耐熱鋼に代えてセラミックスを用いたレトルトが必要となる。しかしながら、セラミックス製の管部材は大型になるほど製造が難しく、従来のレトルトと同等もしくはこれより大きなサイズ（例えば口径１ｍで長さ１０ｍ）のセラミックス製のレトルトの製造は困難であった。

また、汚泥を乾留処理する際に生じる可燃ガスの量にはバラツキがあり、可燃ガスの燃焼熱だけでは安定的に１０００℃超の温度での炭化処理を行うことができない虞があった。

本発明は以上のような事情を背景とし、耐熱性および製造性の問題を回避して、１０００℃超の温度での炭化処理を安定的に行うことが可能な炭化炉を提供することを目的としてなされたものである。

而して本発明の炭化炉は、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、
第１の乾留処理室と、該第１の乾留処理よりも高温の第２の乾留処理室と、を備え、前記第１の乾留処理室には耐熱鋼で構成された第１のレトルトが設けられるとともに、前記第２の乾留処理室にはセラミックス材料を含んで構成された第２のレトルトが設けられており、
前記第１の乾留処理室と前記第２の乾留処理室との間に、前記第１の乾留処理室から流入したガスを所定の温度にまで加熱し、前記第２の乾留処理室に流出させるガス燃焼室を備えていることを特徴とする。

本発明の炭化炉は、第１の乾留処理室に第１のレトルトを、第１の乾留処理室よりも高温の第２の乾留処理室に第２のレトルトを設けたもので、それぞれのレトルトを処理温度に対応可能な材料で作製することができる。
第２のレトルトは、第２の乾留処理室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。

更に本発明では、第１の乾留処理室と第２の乾留処理室との間に、第１の乾留処理室から流入したガスを所定の温度にまで加熱するガス燃焼室が設けられている。このため、ガス燃焼室にて１０００℃超の温度にまで高められたガスを第２の乾留処理室に安定的に供給することができる。また、ガス燃焼室は第１の乾留処理室とは別室で構成されているため、第１の乾留処理室に設けられた第１のレトルトがガス燃焼室内の高温のガスにより過度に熱せられてしまうのを防止することができる。

ここで本発明では、前記第１の乾留処理室と前記ガス燃焼室とを区画する仕切壁の、前記第１のレトルトと対向しない位置に連通口を形成することができる。このようにすることで、連通口を通じてのガス燃焼室からの輻射熱に、第１のレトルトが直接晒されてしまうことを防止することができる。

また本発明では、前記第２のレトルトを、前記第１のレトルトの下方に配置するとともに、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のレトルトの内部における前記被処理材の移動方向とは異なる方向に移動するように構成することができる。このようにすることで、レトルトを直線的に連続して配置した場合に比べ、炭化炉の長さを短くすることができる。また、炭化炉の設置スペースを小さくすることができる。

ここで本発明では、前記第２のレトルトを、前記第１のレトルトの軸方向に対して平行配置または交差配置されることができる。

また本発明では、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開口もしくは該入口側開口に連結された搬送用コンベアの投入口に接続させた連結容器を備えておくことができる。
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開口もしくは入口側開口に連結された搬送用コンベアの投入口に案内することができる。

また本発明では、前記第２のレトルトの有効長を、前記第１のレトルトの有効長の２０～１００％とすることができる。ここでレトルトの有効長とは、炉内の雰囲気ガスに晒されている長さをいう。
また、前記第２のレトルトの内径を、第１のレトルトの内径の３０～８０％とすることができる。

また本発明では、更に排ガス処理室を設けておくことができる。ここで該排ガス処理室は前記第２の乾留処理室と区画して、前記第２の乾留処理室の下流側に設けておくことができる。このようにすることで、排ガス処理室を含めた炭化炉の設置スペースを小さくすることができる。

以上のような本発明によれば、耐熱性および製造性の問題を回避して、１０００℃超の温度での炭化処理を安定的に行うことが可能な炭化炉を提供することができる。

本発明の一実施形態の炭化炉を含む炭化処理設備の全体構成を示した図である。 図１における乾燥機の構成を示した図である。 図１における炭化炉の概略構成を示した図である。 （Ａ）は図３における炭化炉の第１の乾留処理室およびガス燃焼室を含む上半部を示した図である。（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ視図である。 本発明の他の実施形態の要部を示した図である。 本発明の更に他の実施形態である炭化炉の概略構成を示した図である。 図６のVII－VII断面図である。 図６のVIII－VIII断面図である。 図６のIX－IX視図である。 図６のＸ－Ｘ断面図である。

次に本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
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。

乾燥機１６は、図２に示しているように回転ドラム１８の内部に撹拌軸２０を有している。ここで撹拌軸２０は回転ドラム１８の中心から偏心した位置に設けられており、この撹拌軸２０からは複数の撹拌羽根２２が放射状に延び出している。

一方、回転ドラム１８の内周面には周方向に所定間隔で複数の板状のリフター２４が、回転ドラム１８と一体回転する状態で設けられている。その結果として、回転ドラム１８内部の汚泥（脱水汚泥）は、回転ドラム１８の回転に伴ってリフター２４により底部から上方に持ち上げられ、そしてその頂部近くで自重により落下する。落下した汚泥は、その下側に位置する撹拌羽根２２の高速回転により細かく粉砕され、回転ドラム１８の底部側へと落下する。

回転ドラム１８内部の汚泥はこのような撹拌作用を受けながら、その内部に導かれた乾燥用熱風にさらされて乾燥処理され、次第に水分が減少していく。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。

このようにして乾燥機１６で乾燥処理された後の乾燥汚泥は、続いて搬送装置２６により炭化炉２８へと搬送され、そこで乾留処理により汚泥の炭化が行われる。
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。

図１において、４０は熱風発生炉で、ここで発生した熱風が乾燥機１６へと供給される。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。

この循環系では、熱風発生炉４０にて発生した熱風の一部が、熱風発生炉４０から延び出した分岐路４８を通じて抜き取られ、熱風炉排ガス熱交換器４７を経て熱風炉排ガスファン４９により煙突５０から外部に放出される。
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。

次に本実施形態の炭化炉２８について詳しく説明する。
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の乾留処理室５６と、第１の乾留処理室５６よりも高温の第２の乾留処理室５７とが形成され、第１の乾留処理室５６と第２の乾留処理室５７との間にはガス燃焼室５８が形成されている。

第１の乾留処理室５６では、乾燥汚泥を７００～９００℃に加熱して乾留処理が行なわれる。第１の乾留処理室５６を貫通して設けられた第１のレトルト３２は耐熱鋼で構成されている。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は、一端部と他端部の外周に設けられたリング体６０と６１がそれぞれ図示を省略するローラに支持され、また一端側の外周に設けられたスプロケット６３に駆動チェーンが懸架されて回転する。
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は図中右方向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。

図４（Ａ）は、炭化炉２８の第１の乾留処理室５６を含む上半部を示した図である。６８は第１の乾留処理室５６に設けられた助燃バーナである。助燃バーナ６８には燃料が燃焼空気とともに供給され、第１の乾留処理室５６の雰囲気が加熱される。第１の乾留処理室５６の雰囲気が加熱されると、乾燥汚泥中に含まれていた可燃ガスがレトルト３２に設けられた噴出しパイプ３３を通じて外熱室、詳しくは第１の乾留処理室５６に抜け出し、そしてこの可燃ガスが着火して、以後はその可燃ガスの燃焼により第１のレトルト３２内部の汚泥の加熱が行われる。

また、第１の乾留処理室５６を囲む炉体３０には、第１の乾留処理室５６に燃焼用空気を導入するための空気導入口７０ａが形成されており、第１の乾留処理室５６の温度が予め設定された目標温度と一致するように、空気導入口７０ａを通じて導入される空気量と助燃バーナ６８の燃焼が適宜調整される。なお、図４（Ａ）において、７６は熱電対、７５は制御部、７７は空気供給路７２上に設けられた調節弁、７４は空気供給ファンである。
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の乾留処理室５６の雰囲気に近い温度に保たれて乾留処理される。

一方、所定の温度にまで加熱された第１の乾留処理室５６内の雰囲気のガスは、ガス燃焼室５８に送られる。本例では、第１の乾留処理室５６がガス流通方向の上流側、第２の乾留処理室５７がガス流通方向の下流側とされており、第１の乾留処理室５６にて燃焼させた高温のガスは、第１の乾留処理室５６と第２の乾留処理室５７との間に位置するガス燃焼室５８に送られ、１０００℃超の温度（本例では１１００℃）にまで更に加熱される。

ガス燃焼室５８は、図４（Ａ）に示すように上仕切壁９０および下仕切壁９１により、それぞれ第１の乾留処理室５６および第２の乾留処理室５７と区画されている。図４（Ｂ）に示すように、上仕切壁９０には第１の乾留処理室５６内のガスを流入させるための上連通口９０ａが形成されている。上連通口９０ａは、直上に位置する第１のレトルト３２に対して軸直方向に離間し、第１のレトルト３２と対向しない位置に形成されている。

また、下仕切壁９１にはガス燃焼室５８内で加熱されたガスを第２の乾留処理室５７に流出させる下連通口９１ａが形成されている。図４（Ｂ）に示すように、下連通口９１ａは、上連通口９０ａとはガス燃焼室５８の幅方向反対側の位置に形成されており、上連通口９０ａを通じてガス燃焼室５８内に流入したガスは、ガス燃焼室５８内を幅方向に流通した後、下連通口９１ａより第２の乾留処理室５７に向けて流出するように構成されている。

ガス燃焼室５８には、燃焼用バーナ９２と、燃焼用空気を導入するための空気導入管９３が取り付けられている。空気導入管９３の先端開口（空気導入口）９３ａを通じてガス燃焼室５８内に導入した燃焼用空気により、ガス燃焼室５８内のガス中に含まれる未燃ガス成分を燃焼させることで、ガス燃焼室５８内のガスの温度を更に高めることができる。また、燃焼用バーナ９２を燃焼させることによっても、ガス燃焼室５８内のガスの温度を更に高めることができる。

図４（Ａ）において、９４は空気供給路７２上に設けられた調節弁、９５は燃料供給路９６上に設けられた調節弁、９７は制御部、である。また、第２の乾留処理室５７内の下連通口９１ａ近傍には、ガスの温度を測定する熱電対９８が設けられている。制御部９７は、熱電対９８にて測定されたガスの温度が予め設定された目標温度（１１００℃）と一致するように、空気導入口９３ａを通じて導入される空気量および燃焼用バーナ９２の燃焼を適宜調整する。

図３に示すように、第１のレトルト３２の図中右側には、第１のレトルト３２の端部を囲むように連結容器８０が設けられている。連結容器８０は筒状の縦型の容器で、周壁８０ａの上部に形成された横向きの開口８１を通じて第１のレトルト３２の出口６６を含む図中右側の端部がその内部に収容されている。一方、連結容器８０の下端には下向きの開口８２が形成されており、第１のレトルト３２の出口６６より連結容器８０の内部に排出された汚泥は、周壁８０ａの内面にて案内されつつ自重により落下し、下端に形成された開口８２より下方に排出される。

連結容器８０は、第１のレトルト３２の回転を妨げることがないよう開口８１の縁部を耐熱性のシール布を介してレトルト３２の外面に摺接させるとともに、下向きの開口８２を、ロータリバルブ８３を介して、第２のレトルト３４側に設けられた開口８８ｃに接続させている。このように構成された連結容器８０では、内部への外気の侵入が抑制され、連結容器８０内の汚泥が外気に触れることで温度低下するのを防止している。

第２の乾留処理室５７は、第１の乾留処理室５６およびガス燃焼室５８の下方に設けられ、ガス燃焼室５８から供給された１１００℃のガスにより乾燥汚泥を加熱して乾留処理を行なう。第２の乾留処理室５７を貫通して設けられた第２のレトルト３４は、セラミックス材料（本例では炭化ケイ素）で構成されており、第１のレトルト３２の軸方向に対して略並行に配置されている。

第２のレトルト３４は、一端部と他端部の外周に設けられたリング体８５と８６がそれぞれ図示を省略するローラに支持され、また他端側（図中左側）の外周に設けられたスプロケット８７に駆動チェーンが懸架されて回転する。第２のレトルト３４の一端側（図中右側）には、第１のレトルト３２を通過して所定の温度にまで加熱された汚泥を第２のレトルト３４に供給するための供給装置８８が設けられている。

供給装置８８は、スクリューコンベア８８ａおよびホッパ８８ｂを備えている。上述のようにホッパ８８ｂの上向きの開口８８ｃは、ロータリバルブ８３を介して連結容器８０の開口８２と接続されている。スクリューコンベア８８ａの排出側の端部は、第２のレトルト３４の内部に挿入されており、ホッパ８８ｂ内に一旦収容された汚泥は、スクリューコンベア８８ａにてレトルト３４の内部に投入される。

第２のレトルト３４は、図中左方向に向かって下向きに若干傾斜しており、第１のレトルト３２側から送られてきた汚泥は、レトルト３４の回転を伴って図中左向きに送られて行き、図中左側の端部に形成された排出口３６から外部に排出される。この間に、第２のレトルト３４の内部に供給された汚泥は、第２の乾留処理室５７の雰囲気に近い温度、即ち略１１００℃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。

なお、図３に示すように、第２の乾留処理室５７を囲む炉体３０の、第２のレトルト３４の出口側近傍位置には、燃焼させたガスを排ガス処理室３１に向けて排出するガス排出口９９が形成され、炉体３０の内部のガスは排ガスファン５４（図１参照）の吸引作用によって順次排ガス処理室３１に送られるように構成されている。

以上のように本実施形態の炭化炉２８は、第１の乾留処理室５６に第１のレトルト３２を設け、第１の乾留処理室５６よりも高温の第２の乾留処理室５７に第２のレトルト３４を設けたもので、それぞれのレトルトを処理温度に対応可能な材料で作製することができる。第２のレトルト３４は、第２の乾留処理室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。

また本実施形態では、第１の乾留処理室５６と第２の乾留処理室５７との間に、第１の乾留処理室５６から流入したガスを所定の温度にまで加熱するガス燃焼室５８が設けられている。このため、ガス燃焼室５８にて１０００℃超の温度にまで高められたガスを第２の乾留処理室５７に安定的に供給することができる。また、ガス燃焼室５８は第１の乾留処理室５６とは別室で構成されているため、第１の乾留処理室５６に設けられた第１のレトルト３２がガス燃焼室５８内の高温のガスにより過度に熱せられてしまうのを防止することができる。

ここで本実施形態では、第１の乾留処理室５６とガス燃焼室５８とを区画する上仕切壁９０に形成された上連通口９０ａが、第１のレトルト３２と対向しない位置に形成されている。このため、上連通口９０ａを通じて、ガス燃焼室５８からの輻射熱に第１のレトルト３２が直接晒されてしまうことを防止することができる。

また炭化炉２８では、第２のレトルト３４を、第１のレトルト３２の下方に配置するとともに、第２のレトルト３４の内部に供給された汚泥が、第１のレトルト３２の内部における汚泥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。このように２つのレトルト３２，３４を上下に配置して、汚泥の移動経路を略コ字状とすることで、炭化炉２８の長さを短くすることができる。また、炭化炉２８の設置スペースを小さくすることができる。

なお、本実施形態では、第２のレトルト３４の有効長と第１のレトルト３２の有効長とが同じ場合を例示しているが、所望の炭化物の性状が得られる場合は、第２のレトルト３４の有効長を第１のレトルト３２の有効長よりも短かい構成とすることも当然可能である。

また炭化炉２８では、第１のレトルト３２の一方の端部を囲んで第１のレトルト３２の出口６６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８２を第２のレトルト３４の入口側開口８８ｃに接続させた連結容器８０を備えており、第１のレトルト３２から排出された汚泥が外気に触れて温度低下するのを防止しつつ、汚泥を第２のレトルト３４の入口側開口８８ｃに案内することができる。

図５は、本発明の他の実施形態の要部を示した図である。
同図の炭化炉２８Ｂでは、第２の乾留処理室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開口１００Ａ，１００Ｂが上向きに形成されている。

これに対応して、第１のレトルト３２の出口６６を内部に収容する連結容器８０Ｂの下端には、２つの下向きの開口８２Ａ，８２Ｂが形成されており、開口８２Ａ，８２Ｂはそれぞれ、ロータリバルブ８３を介して、第２のレトルト３４Ａ、３４Ｂ側に設けられた上向き開口１００Ａ，１００Ｂに接続されている。

また連結容器８０Ｂの内部には、支点１０２を中心に揺動可能に構成されたガイド板１０４が設けられている。ガイド板１０４は、図示を省略する駆動モータの駆動力に基づいて、図５にて実線で示す第１の状態と、２点鎖線で示す第２の状態と、に切り替わるように構成されている。このようにすることで本例では、第１のレトルト３２から排出された汚泥を、第２のレトルト３４Ａ、３４Ｂのそれぞれに振り分けて供給することができる。即ち、ガイド板１０４が振分手段を構成する。

このように構成された炭化炉２８Ｂでは、炭化炉全体の処理能力を維持しつつ、高温処理に用いる第２のレトルト３４Ａ、３４Ｂの小型化が図られ、セラミックス材料を含んで構成された第２のレトルト３４Ａ、３４Ｂの製造性をより良好なものとすることができる。

図６は、本発明の更に他の実施形態の炭化炉２８Ｃの概略構成を示している。
炭化炉２８Ｃの構成各部のうち、第１の実施形態に係る炭化炉２８の構成と共通する構成については同じ符号を用いて示すとともに、その説明を省略する。

本例の炭化炉２８Ｃでは、炉体３０Ｃの内部が水平な仕切壁１１０にて上下に区画され、上部に第１の乾留処理室５６Ｃが、下部に排ガス処理室３１Ｃが形成されている。第１の乾留処理室５６Ｃには、耐熱鋼で構成された第１のレトルト３２が室内を貫通して設けられている。また仕切壁１１０より上側の領域の一部は、鉛直方向に延びる前仕切壁１１２及び水平方向に延びる上仕切壁１１４にて第１の乾留処理室５６Ｃと区画され、ガス燃焼室５８Ｃが形成されている。

ガス燃焼室５８Ｃの下側には仕切壁１１０を挟んで、第２の乾留処理室５７Ｃが形成されている。第２の乾留処理室５７Ｃには、セラミックスで構成された第２のレトルト３４が室内を貫通して設けられているが、本例では第２のレトルト３４は、第１のレトルト３２の軸方向と直交するように配置されている（図７参照）。ここで、第２のレトルト３４の有効長Ｌ２（図８参照）は、第１のレトルト３２の有効長Ｌ１（図６参照）の２０～１００％とすることが好ましく。また、第２のレトルト３４の内径は、第１のレトルト３２の内径の３０～８０％とすることが好ましい。

第２のレトルト３４を直交配置した本例では、図９に示すように第２のレトルト３４の入口側開口８８cが第１のレトルト３２の端部に取り付けられた連結容器８０の下向きの開口８２の直下に位置していないため、連結容器８０の下向きの開口８２を、入口側開口８８cに連結された搬送用コンベア１２０の投入口１２０aに、配管１２２を介して接続するように構成されている。このため本例では、連結容器８０から排出された汚泥は、配管１２２，搬送用コンベア１２０を経て、入口側開口８８cから第２のレトルト３４の内部に供給される。

ガス燃焼室５８Ｃは、図６に示すように、前仕切壁１１２に第１の乾留処理室５６Ｃ内のガスをガス燃焼室５８Ｃ内に流入させるための前連通口１１２ａが形成されている。前連通口１１２ａは、直上に位置する第１のレトルト３２とは異なる高さで、第１のレトルト３２と対向しない位置に形成されている。

また、ガス燃焼室５８Ｃの下仕切壁に相当する仕切壁１１０には、ガス燃焼室５８Ｃ内のガスを第２の乾留処理室５７Ｃに流出させる下連通口１１０ａが形成されている（図７，８参照）。下連通口１１０ａは、前連通口１１２ａとはガス燃焼室５８Ｃの幅方向反対側の位置に形成されており、前連通口１１２ａよりガス燃焼室５８Ｃ内に流入したガスは、ガス燃焼室５８Ｃ内を幅方向に流通した後、下連通口１１０ａより第２の乾留処理室５７Ｃに流出するように構成されている。

図８に示すように、ガス燃焼室５８Ｃには、燃焼用バーナ９２と、燃焼用空気を導入するための空気導入管９３が取り付けられており、熱電対９８にて測定されたガスの温度が予め設定された目標温度（１１００℃）と一致するように、空気導入口９３ａを通じて導入される空気量および燃焼用バーナ９２の燃焼が適宜調整されるように構成されている。

このように構成された炭化炉２８Ｃにおいても、ガス燃焼室５８Ｃにて目標温度にまで加熱された高温のガスは、下連通口１１０ａより第２の乾留処理室５７Ｃ内に導入され、第２の乾留処理室５７Ｃ内を、図１０の矢印で示すように流通する。そして第２のレトルト３４の内部に供給された汚泥は、第２の乾留処理室５７Ｃの雰囲気に近い温度、即ち略１１００℃にて炭化処理される。

本例では、炉体３０Ｃ内部に、第２の乾留処理室５７Ｃと区画された排ガス処理室３１Ｃが設けられている。図１０に示すように、第２の乾留処理室５７Ｃと排ガス処理室３１Ｃとを区画する仕切壁１１６には連通口１１６ａが形成されており、第２の乾留処理室５７Ｃからの排ガスは、連通口１１６ａを通じて排ガス処理室３１Ｃに導かれる。排ガス処理室３１Ｃには、矩形波状の排ガス流路が形成され、排ガスが所定の時間、排ガス処理室３１Ｃ内に滞留可能に構成されており、排ガス処理室３１Ｃ内に導かれた排ガス中の未燃ガスは排ガス処理室用バーナ１１８にて２次燃焼される。

以上のように、第２のレトルト３４を第１のレトルト３２に対し直交配置させた本実施形態の炭化炉２８Ｃは、短い長さの第２のレトルト３４の両端を支持する場合に適している。即ち、第２のレトルト３４の有効長Ｌ２が第１のレトルト３２の有効長Ｌ１より短い場合に適用して特に好適である。また、炉体３０Ｃに占める第２の乾留処理室５７Ｃの割合が小さくなるため、第２の乾留処理室５７Ｃに続いて排ガス処理室３１Ｃを形成することができ、排ガス処理室を含めた炭化炉の設置スペースを小さくすることができる。なお本実施形態は、第２のレトルト３４を第１のレトルト３２に対し略直角に配置した例であったが、第２のレトルト３４は、第１のレトルト３２に対し直角以外の角度で交差させることも可能である。

以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示である。例えば上記実施形態では被処理材として下水汚泥を用いているが、炭素を含有する他の廃棄物、バイオマス等を被処理材として用いることも可能である。またセラミックス材料を含んで構成された第２のレトルトは、全体を一体成形したものの他、複数の分割体を作成して組み合わせたものを用いることも可能である。また、第２のレトルトの一部を耐熱合金等で構成することも可能である等、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた態様で実施可能である。

２８，２８Ｂ，２８Ｃ 炭化炉
３０，３０Ｃ 炉体
３１，３１Ｃ 排ガス処理室
３２ 第１のレトルト
３４，３４Ａ，３４Ｂ 第２のレトルト
５６，５６Ｃ 第１の乾留処理室
５７，５７Ｃ 第２の乾留処理室
５８，５８Ｃ ガス燃焼室
６６ 出口
８０，８０Ｂ 連結容器
８８ｃ 入口側開口
９０ 上仕切壁
９０ａ 上連通口
１１２ 前仕切壁
１１２ａ 前連通口
１２０ 搬送用コンベア
１２０ａ 投入口

Claims (7)

1. 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、
   第１の乾留処理室と、該第１の乾留処理よりも高温の第２の乾留処理室と、を備え、
   前記第１の乾留処理室には耐熱鋼で構成された第１のレトルトが設けられるとともに、前記第２の乾留処理室にはセラミックス材料を含んで構成された第２のレトルトが設けられており、
   前記第１の乾留処理室と前記第２の乾留処理室との間に、前記第１の乾留処理室から流入したガスを所定の温度にまで加熱し、前記第２の乾留処理室に流出させるガス燃焼室を備えていることを特徴とする炭化炉。
   
2. 前記第１の乾留処理室と前記ガス燃焼室とを区画する仕切壁には、前記第１のレトルトと対向しない位置に連通口が形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。
3. 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のレトルトの内部における前記被処理材の移動方向とは異なる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１，２の何れかに記載の炭化炉。
4. 前記第２のレトルトは、前記第１のレトルトの軸方向に対して平行配置または交差配置されていることを特徴とする請求項３に記載の炭化炉。
5. 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開口もしくは該入口側開口に連結された搬送用コンベアの投入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３，４の何れかに記載の炭化炉。
6. 前記第２のレトルトの有効長は、前記第１のレトルトの有効長の２０～１００％であり、
   前記第２のレトルトの内径は、前記第１のレトルトの内径の３０～８０％であることを特徴とする請求項１～５の何れかに記載の炭化炉。
7. 更に排ガス処理室を備え、該排ガス処理室は前記第２の乾留処理室と区画され、且つ前記第２の乾留処理室の下流側に設けられていることを特徴とする請求項１～６の何れかに記載の炭化炉。

Images