JPH02255796A

JPH02255796A - 木炭の製造装置及びその方法

Info

Publication number: JPH02255796A
Application number: JP1074889A
Authority: JP
Inventors: Masahito Kaneko; 雅人金子; Michio Haneda; 羽田　道夫
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1989-03-29
Filing date: 1989-03-29
Publication date: 1990-10-16
Also published as: AU1020392A; AU629313B2; BR9001394A; AU5136290A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は木炭の製造装置及び方法に関し、更に詳しくは
製鉄用コークスの代替品として使用される製鉄用木炭の
製造装置及び方法に関する。

〔従来の技術〕

日本国内において、木炭は昭和３２年頃迄生活の必需品
として年間２００万トン製造され、各種用途に用いられ
ていたが、昨今では年間８万トンに満たない量が製造さ
れているに過ぎず、その製造法も土窯及びコンクリート
ブロック窯等を用い８〜１０日間かけでいる状況にあり
、−窯当りの木炭生産量は少なく、大量生産や工業的連
続生産といった面の技術検討は少ない。

〔発明が解決しようと４−る課題〕木炭の製造時間の短縮例としては■林試式移動炭化炉（
炭窯）、■特願昭５８−２００６５号開示の方法、及び
■特願昭４９−１４２２１８号開示の方法がある。

■の方法は木材を１〜２日で木炭に転換′ごき６ＳＵＳ
製の炭窯を使用する方法であるが、製品木炭は低品質の
軟炭や粉炭であり市場に流通させることはできない。ま
た−窯当りの製造量は数百ｋｇのオーダーしかなく大量
生産には向かない方法である。

■の方法は、木炭等の燃料炉と炭化炉を分割し、炭化炉
内に炭窯を複数個人れて木炭を１日で製造するものであ
るが、該方法においても■と同様の問題がある。

■の方法は、原料木炭等を予め細粒としで流動層で木炭
化するものであり、大量生産とい−３た面での利点があ
る反面、製品木炭が細粒炭であり、木炭中の揮発分が１
５６３％、灰分が８．２％と高く品質面で劣悪であるた
め、市場に流通させることが困難であり、かつ、原料を
粉砕するためのコストが木炭コストに加えられるＣりで
経済性に乏しい方法である。

一方、粉状（例えば、チップ、バルブ、製鉄ヘドロ等）
の原料材に粘結材（コールタ−弓し、ピッチ、ＣＭＣ等
ンを加えて成型、固化後乾留し、木炭化する方法が特願
昭４７−５１７１：１号、特願昭４８−２９６　Ｑ　１
号、特願昭５３３８０８０号、特願昭５４−６３４９号
、特願昭５８−１３０２７８号各明細書に開示されでい
るが、乾留温度が１０００℃と高く工業材料の選定上問
題があったり、乾留時間が長ったり工業化には適した方
法とはいえないもｊ、りが多い。

他方、林産資源の豊富な諸国（ブラジル、１ンドネシア
、フィリピン、等）では木炭の生産が日本に比べ盛んで
あり、特にブラジルにおいては成長の速いユーカリ材を
使用した木炭の生産がさかんであるが、コンクリート窯
を用いて８〜１０日間かけて木炭を製造する方法が主流
であり、一部シャフト炉を用いた木炭の連続生産が９行
われ−Ｃいる。シャフト炉は、原料が頂部より投入され
製品木炭が底部から排出されるため、シャフト炉内の原
料〜製品は常時上・−下へ移動し木炭が摩耗しやすいプ
ロセスであるので木炭が軟質であったり、クラックが発
生しでいたりするとンヤフト炉では特に木炭の摩耗にＬ
゛因する；・ラブル（木炭粉による閉塞、ガス偏流によ
る製品焼きむらの発生、等ンが発生しがシンである。

上述したよう；ご、従来の木炭製造技術は下記のように
大別され、それイＪれ欠点があった。

１なわち、品質がよいと生産性が悪く、生産性がよいと
品質が悪く、品質と生産性が両立（−１ないといった問
題点があった。たとえば、土窯及びコンクリートブロッ
ク窯により木炭を製造する従来法にあっては、製品木炭
の品質は高いものが取得できるが、木炭化に要する時ｕ
ｆｆが３〜１０日間と長く工業的な手法とはいえない。

また、製品木炭の窯からの搬出時には粉塵の発生が激し
く、かつ、比較的高温の木炭を窯内より搬出するために
火傷の危険性や作業環境の劣悪ざが指摘されている。ま
た、流動層による木炭の製造については、木炭の生産性
が向上するが、取扱うことができる木炭サイズが敢闘未
満と小さいため、用途が微粉炭燃焼用石炭の代替品に限
定されることと及び流動層を形成させるための流動媒体
が製品木炭に混入するため、灰分く〉８％）が高いとい
った欠点があり、かつ、木炭が流動層内で摩耗するとい
った欠点があった。また、金属性の炭窯を用いた木炭の
製造法では、取得できる木炭が低品質の軟炭であったり
微細化するため、市場に流通させるには不充分な品質で
あり、かつ、生産性に乏しい方法である。シャフト炉に
よる木炭の製造方法は生産性については優れているが、
常に炉内で原料〜製品が移動しているため、木炭が摩耗
したり、クラックが入ったりして微粉炭が発生する。こ
の微粉炭が炉内で堆積すると炉内のガス流れが乱れるた
め、温度分布が不均一となり木炭の炭化度にばらつきが
発生し、品質上大きな問題となる。また木炭の品質を大
きく左右する因子として原料材木の乾留、炭化時の昇温
速度の制御があげられるが、シャフト炉では昇温速度の
制御が難しく高品質の木炭を製造できないといった欠点
があった。また取扱う固体（木材、木炭）のサイズが大
きいため、炉内でブリッジを形成し移動が阻害されると
いった問題点や装置のスケールアップが難しいといった
問題があった。

上記技術水準に鑑み、微細化が防止され、かつ高強度木
炭を向上された生産性をもって製造することができる木
炭の製造装置及びその方法を提供しようとするものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は（１）連続して連なり水平移動する移動格子を環状に設
け、当該移動格子上に木材層を載せて該木材層を加熱、
乾留、炭化して木材を木炭化する環状水平移動格子によ
る木炭製造装置であって、当該移動格子を密閉状態に保
持できる被覆体にてシールし、該被覆体上に原料木材の
供給口を設け、引続き木材の加熱乾燥系、乾留系、炭化
系及び冷却系を水平移動する移動格子上に移動格子の回
転方向に沿って設け、かつ、冷却系終了部に製品木炭排
出系を設けてなることを特徴とする木炭の製造装置及び（２）密閉された水平移動格子上に木材を供給し、環状
に移動させるに際し、木炭の乾燥、乾留。

炭化を順次低温より高温条件下で行なって木材を木炭化
する方法であって、加熱用媒体としてガスを用い、かつ
、木炭の炭化に引続き行なう冷却操作においては実質的
に酸素濃度の低い冷却用不活性ガスを用いることを特徴
とする木炭の製造方法。

である。そして本発明の装置及び方法を実施するに際し
ては、移動格子の木材を加熱及び冷却する手段として、
木材の乾留、炭化時に発生するガスの少なくとも一部を
燃焼させることにより生成する燃焼ガスをそのま＼、も
しくは温度調整して用いるようにすることを好ましい態
様とするものである。

すなわち、本発明を概略的に云うと、本発明は、木炭の
生産性を高め、かつ品質を向上させるための手段として
、原料、製品の供排出が連続的に可能であるサーキュラ
−グレートを用いることにより、木炭製造量５０〜５０
０トン／ｇの工業的レベルの木炭製造装置及び方法であ
るということができる。

サーキュラ−グレートでは乾燥系、乾留系、炭化系及び
冷却系に分割し、当該セクション毎に流通させる加熱、
冷却ガスの流量及び温度を個別に制御することにより当
該セクション毎の条件を個別に最適に維持することが可
能であり、高品質の木炭が製造できる。

また、ザーキュラーグレートでは乾燥、乾留、炭化、冷
却時に原料及び製品の移動が起こらないため、製品木炭
の摩耗、粉化が防止され製品歩留りの向上と高品質木炭
が製造できる。また、木炭の・摩耗が少ないため、粉塵
の発生が防止可能であり公害防止ができる点及び製品木
炭が冷却されて排出されるため、取扱が容易であるとい
う効果も奏される。

更に、また、サーキュラ−グレートでは製品木炭を系外
に払出すに際し移動格子を水平から垂直にすることによ
って行えるため、サーキコラーグレート内で製品木炭が
推進する等のトラブルが未然に防止できる。また、木炭
の乾留、炭化過程において原料、製品の移動がないため
、装置の大規模化が容易に行なうことができる。

〔作用〕

木炭製造装置及び方法にサーキュラ−グレートを採用し
たことにより、 ■　原料、製品の連続給排出が可能であり、生性が向上
する。

■　原料、製品が実質的に固定されたまま熱処理を受け
るので粉化、摩耗が防止できる。

■　製品の取出しを行なうに際し、移動格子を水平から
垂直にすることにより、サーキュラ−グレート内に木炭
が堆積するトラブルを防止できる。

〔実施例〕

本発明の装置及び方法の一実施例を第１図及び第２図に
よって説明する。第１図は本発明装置の斜視図、第２図
はその展開図である。

環状水平移動格子による木炭製造プロセス（以下、サー
キュラ−グレートと呼ぶ）は第１図に示すように、原料
供給系〜乾燥系〜乾留系〜炭化系〜冷却系〜排出系が環
状に連なったサーキュラ−グレート本体６９の上部に原
料投入ロア、乾燥ガス入口１０、乾留ガス人口１５、炭
化ガス入口２０．冷却ガス人口２３が設置され、同時に
乾燥系、乾留系、炭化系、冷却系、それぞれにガス排出
口１１．１６．２２．−３４が対応してサーキュラ−グ
レート本体６９下部に設置されると共に製品木炭排出口
６２が設置されている。当該サーキュラ−グレート本体
６９内には環状水平移動格子が設けられ、水平に時計廻
りで回転し原料木材を木炭にすることが可能な構造とな
っている。

第１図の木炭製造装置を展開し、第２図に示す直線的図
面でより詳細にその機能を説明する。

木炭ホッパ２に適宜のサイズに切断された原料木材１が
供給され、グレーチング６上に堆積されている間に木炭
ホッパ２下部より供給される熱ガス４により予備脱水さ
れ、木炭ホッパ２下部よりコンベア５にて搬出され、サ
ーキュラ−グレート６９の上部に開孔された原料投入ロ
アへ供給される。一方、熱ガス４は排ガス３として系外
へ排出される。

サーキュラ−グレート６９の底部には移動格子８が設置
され、該格子８上に堆積した原料木材９は移動格子８の
移動に伴ない原料供給系より、乾燥系、乾留系、炭化系
、冷却系及び排出系へと順次輸送され、その間に木炭化
が進行する。なお原料供給系と乾燥系間には、サーキュ
ラ−グレート６９本体上部カバー７０に設置されたゾー
ンシール部１２が設けられ、乾燥系で使用されるガスが
原料供給系へリークしないようにシールされている。ま
た移動格子８下方にはサーキュラ−グレート６９下部カ
バー７１が設置され、外部雰囲気ガスがサーキュラ−グ
レート６９内部に混入しないよう設計されている。

乾燥系に移動した原料木材９は熱ガス１０により親水乾
燥され、移動格子８の移動に併ない乾留系へ輸送される
。また乾燥系と乾留系間にもゾーンシール部１２が設け
られ、乾燥系と乾留系ガスの混入防止が計られている。

一方、サーキュラ−グレート６９の乾燥系より排出され
る排ガス１１は系内を循環するイナートガス１４と混合
後、ブロワ１３を経て再度乾燥用ガスとして循環使用さ
れる。なお、ガスの一部はパージガス６４として系外ヘ
パージされる。

乾留系に移動した乾燥木材７２は酸素をほとんど含有し
ない熱ガス１５により昇温乾留される。乾留反応の進行
に伴ない発生する木ガス、木タール、木酢及び水分はラ
イン１６、ライン１７を経て循環ガス３９と混合後、ブ
ロワ１８により昇圧され、大部はライン１９を経て乾留
用熱ガスとして循環使用される。一方、反応生成物であ
る木ガス、木タール、木酢及び水分を含む排ガスはライ
ン６５、ライン６６を経て熱交換器６７で冷却後、ライ
ン６８により洗浄塔５２にて排ガスと木ガス、木タール
、木酢、水分に分離される。また乾留系と炭化系ガスの
混入を防止するため、ゾーンシール１２が使用されてい
る。

炭化系に移動した乾留された木炭７３は酸素ガス含有す
る熱ガス２０で木炭７３の一部が酸化・燃焼されること
により加熱炭化を受る。

すなわち、木材は乾燥系、乾留系、炭化系を経て乾留、
炭化されるわけであり、その温度は常温から連続的に高
温まで系内を循環する熱ガスにより変化する。また炭化
系では温度を７００℃以上まで昇温する必要があり、熱
ガス中には木炭を酸化、燃焼させるための酸素ガスが混
入されているが、この炭化系で酸素ガス濃度は実質的に
零となり、高温かつ酸素を含まない不活性ガスが木材の
乾燥、乾留を行うために系内を循環使用される。次いで
高温の排ガス２２はライン２３を経て熱回収のため設置
された熱交換器２４．２５を経て冷却された後、ライン
２８を経てブロワ３２により昇圧され冷却用ガス２３と
して冷却系へ供給される。

また、炭化系と冷却系のガス混合を防止するため、ゾー
ンシール１２がこれらの間に設けられている。

移動格子８の移動により冷却系に輸送された炭化木炭７
４は、冷却ガス３３により冷却され、ライン３４、ブロ
ワ３５を経たのちライン３６、ライン３７に分岐される
。ライン３６のガスは燃焼炉４６に供給され、ライン４
８より供給される本ガス及びライン４７より供給される
空気と混合され、熱ガス２０としてライン２１を経て循
環使用される。また、ライン３７のガスはライン３８、
ライン４０に再度分岐され、ライン３８のガスは熱交換
器２４にて加熱され、ライン３９、ライン１４に再分岐
されて系内の加熱源として循環使用される。ライン４０
のガスはライン４１を経て乾燥用ガス発生器４４に導び
かれ、ブロワ４５により供給される空気４３及び燃焼原
料４２と共に混合燃焼され、熱ガス４として木炭ホッパ
２に供給される。

冷却された木炭７５は移動格子８の移動により排出系に
輸送されると、ここで通常は水平で゛あ′る移動格子８
が垂直となるため、移動格子８上の冷却木炭７５はシュ
ート６１部へ落下し、コンベア６２により系外へ搬出さ
れ、製品木炭６３として出荷される。

一方、冷却木炭７５がシュート６１部で落下する際に粉
塵の発生があるため、ライン６０によりシュート６１部
の粉塵を含む空気を排気し、シュート６１部より系外に
リークする木炭粉の発生を防止すると共に、サイクロン
５９により木炭粉を捕集する。また、粉塵を除去した空
気はブロワ７６、ライン７６を経て燃焼炉４６の空気と
して使用され発生した高温ガスはライン２１を経て熱ガ
ス２０として炭化系へ供給される。

また、ライン６８より洗浄塔５２へ供給された木ガス、
木タール、木酢及び水分を含むガスは、凝縮物を除去さ
れた後、ノックアウトドラム５１、ブロワ５０、ライン
４９を経て熱交換器２５にて加熱されたのち、ライン４
８により燃焼炉４６の燃料ガスとして使用される。一方
、洗浄塔５２で凝縮する木タール、木酢、水分及び一部
の木ガスはポンプ５４を経て、熱交換器５３で冷却され
、洗浄塔５２用の流体として使用されると共に、一部は
ライン５６により系外へ抜出され、タンク５５に貯蔵後
、ライン５７及びポンプ５８を経て、製品処理系へと移
送される。

以下、本発明の具体的な実施例をあげ、本発明の詳細な
説明する。

直径１２０　ｍｍのユーカリ材（グランディス種）を長
さ９０ｍ＋ａに切断後、１／４に縦割すしたものをＮ、
気流下、下記の条件の下で第３図に示す昇温パターンに
て乾留、炭化した。

取得した製品木炭は固定炭素９５ｗｔ％、強度２４．８
ｋｇ　／　ｅＩＩｌであり、かつ、木炭にクラックも入
っていない高品質なものであり、製鉄用木炭として使用
できた。

この実施０．のサーキュラ−グレート式木炭製造装置に
より、木炭を連続的に短時間（８時間以内）の滞留時間
にて製造できた。得られる木炭の性状はブラジル国内で
流通している製鉄用木炭の品質を凌駕し、かつ、クラッ
クのない高品質の性状を有するものであった。

これは、当該サーキュラ−グレート式木炭製造装置では
木炭の製造課程において非常に重要な乾留〜単価昇温速
度を最適条件に保持しつつ木炭層の移動なくして炭化が
できたことにより達成されたものである。

以上、木材を原料として使用する場合について説明した
が、本発明装置及び方法は褐炭、草炭類を原料とする場
合にも適用できる。

〔発明の効果］本発明装置及び方法により、短時間で品質のよい木炭が
製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例の斜視図、第２図は本発
明の詳細な説明するための第１図の装置の展開図、第３
図は本発明の具体的な実施例における昇温パターンを示
す図表である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）連続して連なり水平移動する移動格子を環状に設
け、当該移動格子上に木材層を載せて該木材層を加熱、
乾留、炭化して木材を木炭化する環状水平移動格子によ
る木炭製造装置であって、当該移動格子を密閉状態に保
持できる被覆体にてシールし、該被覆体上に原料木材の
供給口を設け、引続き木材の加熱乾燥系、乾留系、炭化
系及び冷却系を水平移動する移動格子上に移動格子の回
転方向に沿って設け、かつ、冷却系終了部に製品木炭排
出系を設けてなることを特徴とする木炭の製造装置。
（２）密閉された水平移動格子上に木材を供給し、環状
に移動させるに際し、木炭の乾燥、乾留、炭化を順次低
温より高温条件下で行なって木材を木炭化する方法であ
って、加熱用媒体としてガスを用い、かつ、木炭の炭化
に引続き行なう冷却操作においては実質的に酸素濃度の
低い冷却用不活性ガスを用いることを特徴とする木炭の
製造方法。
（３）移動格子上の木材を加熱及び冷却する手段として
、木材の乾留、炭化時に発生するガスの少なくとも一部
を燃焼させることにより生成する燃焼ガスをそのまま、
もしくは温度調整して用いることを特徴とする木炭の製
造方法。