JPH0710514A - 内熱水蒸気賦活活性炭の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 生産規模に関係なく、効率よく活性炭を製造
する装置を提供する。 【構成】 回転式賦活炉１と、前記炉１内に、炉と平行
に同炉との間に、賦活用炭材を水蒸気賦活をするための
空間を形成するように設けられた固定内熱筒１０とより
構成され、内熱筒１０にはその一端部に、賦活用水蒸気
を含む熱風を供給する装置、その反対側端部は隔壁３３
が設けられ、内熱筒には熱風噴出孔３０，４７が設けら
れており、賦活用空間の一端部には賦活活性炭排出口１
９が、前記と反対側端部には賦活用炭材供給装置３９と
賦活用炭材予熱炉に接続する熱風排出管５７が設けられ
ている内熱式水蒸気賦活活性炭の製造装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は賦活用の炭化炭（以後賦
活用炭材と称す）を連続して水蒸気賦活を行うため内熱
式水蒸気賦活活性炭の製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、水蒸気を用いて賦活用炭材を賦活
して活性炭を製造する装置としては、流動輸送層型、移
動層型及び流動移動層型等がある。そして最も広く使用
されている代表的な装置として二段流動層賦活炉、移動
層型にはロータリーキルン、流動移動層型にはヘレスホ
ッフ型多段床炉があり、日本、ヨーロッパ、米国等に普
及している。本発明と対比できるロータリーキルン方
式、ヘレスホッフ型方式の共通的な利点は炭化炭に対し
て回転運動を与えたり、移動攪拌したりして水蒸気に対
する接触表面を更新する事に依り、賦活反応の促進と均
一化を計れるようになっていることである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】然し前記の方式の装置
においては大量の原料炭材を比較的短時間で処理するに
は適しているが、賦活条件を安定させることは必ずしも
容易ではなく、更に熱効率の面でも尚改善が望まれてい
る。更に現在は特に小規模で効率よく且つしかも多種類
の活性炭を製造し得る装置が実用的に望まれている。然
し従来の装置は前述のように量産に適しており、年間の
生産量を可成り莫大な量にしない限り、経済的に活性炭
を製造することはできない。従って小規模の生産でも充
分に効率よく活性炭を製造し得る装置の開発が実用的に
強く望まれている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的に応ず
るもので、内周壁に螺旋状溝を有する回転式賦活炉、前
記炉内に、炉と平行に且つ、偏心して、同炉の内壁面と
の間に、賦活用炭材を受入れて且つ水蒸気賦活をするた
めの空間を形成し、且つ炉の両端部との間は、ラビリン
ス式シールでシールするように設けられた固定内熱筒と
よりなり、内熱筒にはその一端部に、筒内に賦活用水蒸
気を含む熱風を供給するための装置、その反対側端部に
は隔壁が設けられ、内熱筒上表面には賦活炉内壁面加熱
用熱風噴出孔、筒下表面には炭材賦活用熱風噴出孔が夫
々設けられており、更に賦活用空間の前記内熱筒の賦活
用水蒸気を含む熱風供給側と同じ端部には賦活活性炭排
出口が、前記と反対側端部には賦活用炭材供給装置と賦
活用炭材予熱炉に接続する熱風排出管が設けられている
内熱式水蒸気賦活活性炭の製造装置及び前記装置に水冷
却装置と振動式水分離器とが、賦活活性炭を冷却、水分
離することにより発生せる水蒸気が、賦活活性炭排出口
を経て、賦活炉と内熱筒との間の空間の、賦活用熱風供
給装置側のラビリンスシール部を充満し得るように連続
して設けられている内熱式水蒸気賦活活性炭の製造装置
に関する。

【０００５】

【作用】回転式賦活炉内に設けられた固定内熱筒よりの
熱風が内熱筒の孔を経て、炉と筒の間の空間部分に噴出
し、同空間部内の原料の賦活用炭材を賦活し、それによ
り生成せる活性炭は賦活炉に続いて設けられた水冷却装
置と振動式水分離器とにより冷却され、且つ水分離され
て製品の活性炭となる。原料炭材賦活後の排ガスは、原
料賦活用炭材を予熱後洗浄塔で洗浄される。又水冷却装
置において賦活活性炭を冷却した結果発生せる蒸気は前
記の炉と筒の間の空間部分の一端のラビリンスシール部
のシール用に使用される。

【０００６】

【実施例】次に、この発明の好適な一実施例を図面に基
づいて説明する。図１は本実施例の主要構成を示し、図
３は図１において１で示される回転式賦活炉のＡ−Ａ断
面を示す。賦活炉は外匡が鉄製であり、その内面には１
２００℃以上の高温にも耐えるセラミックスが厚く施工
され、セラミックスには原料の賦活用炭材が賦活炉１の
回転に伴って移動するようにらせん状の溝６３が作られ
ている。２，２´はタイヤで賦活炉１の外匡に溶接され
ている。３，３´はタイヤローラ、４はモータを含む駆
動装置、５，５´は駆動ギアである。図に示されるよう
に駆動装置４に電気が印加されれば、駆動ギア５，５´
を介してタイヤローラは回転し、更にタイヤ２，２´は
回転駆動されるので賦活炉１は回転する。又、賦活炉１
の回転数は容易に制御できる。例えば駆動装置４に手動
変速ハンドルを設けておけばよい。

【０００７】回転式賦活炉１内には固定内熱筒１０が偏
心して設けられている。図３においてＯ₁ は賦活炉の軸
心、Ｏ₂ は内熱筒１０の軸心である。内熱筒は耐酸耐熱
性の材質で作られている。内熱筒１０と賦活炉１との間
の空間は原料炭材賦活用空間である。そして内熱筒は前
記空間に熱を供給するための装置である。図において２
７は燃焼部、３２は熱風部を示す。内熱筒１０の一端に
はフランジ２９が設けられており、フランジ２９にはバ
ーナー１５と賦活用水蒸気供給手段２８とが組込まれて
いる。そして内熱筒の他端部３３は閉塞されている。賦
活炉の両端部には夫々内熱筒との間の空間をシールする
装置が設けられている。前記空間には原料である賦活用
炭材が投入され、空間において賦活され、次いでその生
成賦活活性炭が排出される。６は原料賦活用炭材投入
側、７は賦活活性炭排出側の夫々のシール装置である。

【０００８】原料賦活用炭材投入側装置６にはラビリン
ス式シール８が設けられている。このシールには水蒸気
管９が連結して常に水蒸気が流され、ガスのリークを防
いでいる。更に賦活用炭材投入側装置６は内熱筒１０の
一端部（本実施例において、原料の賦活用炭材はこの部
分に投入され、続いて賦活炉の間の空間に送入されてい
る）を支持し固定している。賦活活性炭排出側装置７に
もラビリンスシール１３が設けられている。このシール
は１４で示される活性炭洗浄冷却器（排出活性炭を冷却
水により洗浄冷却する装置）より発生する蒸気が充満し
てシールし得る構造となっている。更に又この装置７は
内熱筒の上記と反対側を支持し固定している。原料炭材
投入側装置６、賦活活性炭排出側装置７には、夫々温度
計エレメント１１，１６が取付けられ、賦活炉の出口熱
風温度、賦活炉より排出される賦活炭の温度を検出し、
その信号を温度記録計１２，１７に送り記録している。
又前述のように賦活炭排出側装置７のラビリンスシール
１３には活性炭洗浄冷却装置１４より発生する蒸気が１
９で示されるガイド管を通して送られ充満している。

【０００９】活性炭洗浄冷却装置１４は本体２２と、そ
れに続いて設けられている振動式水分離機２４とより構
成されている。本体２２の上部には周囲に冷却水を噴射
するノズル２０が設けられている。ノズルは水冷却水配
管２１に接続している。配管２１は水圧を測定する圧力
支持警報計６２が設けられ、水圧を管理することができ
る。本体２２の下部には１８で示すように温度計エレメ
ントが取付けられ、冷却雰囲気温度を検出することがで
きる。この温度は２３で示される温度記録計に記録され
る。前述の賦活炉より排出される賦活活性炭は１９で示
されるガイド管を通して活性炭洗浄冷却装置の本体２２
に送られ、水により洗浄される。その際発生せる水蒸気
はガイド管１９より前述のようにラビリンスシール１３
に送られる。洗浄完了後、賦活活性炭は更に振動式水分
離機２４に送られ、同分離機における三次元的振動によ
り冷却水と濡れた活性炭に分離され、夫々冷却排出出口
２５、活性炭出口２６より排出される。

【００１０】次に原料炭材の賦活について述べる。先ず
図１，図３に基づいて内熱筒について説明する。内熱筒
の上面及び下面には、夫々複数の孔４７，３０が設けら
れている。孔４７は上面に広範囲に分布し、又孔３０は
内熱筒１０の中央部分の下面に長手方向に広く分布して
いる。この孔の目的、効果については後述するが、孔４
７は主として賦活炉内面を加熱するものであり、孔３０
は原料賦活用炭材を賦活するものであり、いずれも内熱
筒内の熱風（水蒸気）が賦活炉と内熱筒の間の空間内に
噴射されることを目的とする。尚実験的、又理論的な結
論より図３に示すように孔３０は筒の中心点を通る垂直
中心線Ｏ₂ に対して賦活炉の逆回転方向に３０°、回転
方向に対して６０℃の範囲に分布させるのが、好ましい
ことが分かった。

【００１１】本発明の装置において賦活用熱源は次のよ
うにして製造される。即ち燃料と空気をバーナ１５に燃
焼用としての空気があまり過剰にならぬように調節しつ
ゝ供給して内熱筒１０の燃焼部２７において燃料を燃焼
させ、一方水蒸気供給装置手段２８から供給される水蒸
気は、燃焼部２７内の内円周に沿って配置された水蒸気
吹出管３１から燃焼部２７に吹き出され、水蒸気は火焔
に巻き込まれ高いエンタルピーを持つ熱風となる。熱風
は燃焼部２７から熱風部３２に進み、孔３０は原料賦活
用炭材を加熱（結果として水蒸気により加熱）して賦活
することを目的として、孔４７は賦活炉１の内壁を加熱
することを目的とする。

【００１２】熱風部３２のバーナーと反対側の端部は隔
壁３３に依って区分されている。隔壁３３には熱風筒３
２内の温度を測定するための温度計エレメント３４が取
付けられている。熱風部３２の温度は原料炭の賦活温度
を決定する重要な役割を持っており、熱風部３２の温度
によりバーナ１５の燃焼量の制御を行って、常に熱風部
３２内を最適温度に保持する必要がある。熱風部３２内
の温度の安定度は賦活の良否に直接関係してくるので、
この条件を具現するための図１に示す構成が示される。
この構成は次に示すように容易に自動制御システムを採
用し得る。隔壁３３には温度計エレメント３４が設置さ
れている。このエレメントにより熱風部の温度が検出さ
れ、その温度は温度指示調節計３４´に入力してその出
力に依って、バーナ１５に入る燃料量が流量自動調節弁
３５で調節される。バーナ１５を介して燃焼部２７に送
り込まれるエンタルピーを調節する事によって燃焼部２
７内の温度制御ループを作る。一方賦活炉１に投入され
る原料賦活用炭材の量的変化に依る吸熱量の変化を修正
するため賦活炉１の出口温度の変化を温度計エレメント
１１により検出する。この温度変化は温度記録計１２に
記録される。一方その信号を温度指示調節計３４´に入
力する事に依って、賦活炉１の賦活反応に依る温度変化
をカスケード信号として制御回路に持ち込むことが出来
る。即ち原料炭材の量的変化に伴う温度変化で温度指示
調節計３４´の温度制御支持をカスケードに依って変化
させ、その出力が流量調節弁３５を作動させて燃料量を
変化させ燃焼部２７内の温度を補正し最適状態へと変化
させる。又、賦活に必要な水蒸気量は、賦活炉に投入さ
れる単位時間当りの原料炭材の量に比例しているので、
予め手動遠隔操作で水蒸気量をハンドコントロール弁３
６で定めておく事ができ、その水蒸気量は流量指示計３
７に示されている。尚原料炭材の投入量を変化させた場
合は水蒸気量もこれに伴って変化させる必要がるが、こ
の変化は手動遠隔操作で上述のように簡単に実施出来
る。

【００１３】内熱筒１０の隔壁３３を境として原料炭材
投入室３８が設けられている。この室には原料炭材投入
孔４０があり、それに原料炭材移送管３９が接続してい
る。この移送管３９は耐熱耐酸性の金属で作られその端
末開口部４１で予熱炉４２の原料炭材排出管４３と連結
しており、予熱炉４２から排出された原料炭材を賦活炉
１に導入する事が出来る。燃焼部２７のバーナ１５側に
賦活炉１の出口を塞ぐ様に突起物がある。これはダンパ
ー突起４４と呼ばれ賦活炉１内に内熱筒の熱風部３２か
ら熱風が噴射されている時、熱風は賦活炉１と熱風部３
２の間の空間を流動するが、この突起によりその流動方
向が原料炭材投入側シール装置６方向となる。

【００１４】賦活炉１を通過した熱流は原料炭材投入側
シール装置６を通り、更に予熱炉４２に直結している熱
風ガイド管４５を通り予熱炉４２に入る。予熱炉４２は
排熱風を利用した熱回収装置である。熱風は予熱炉４２
内で原料炭材と向流で接触しながら加熱し熱回収する。
加熱された原料炭材は予熱炉炭排出側シール装置４６の
下部に設置された原料炭材排出管４３を通り原料移送管
３９に送られ、回転式賦活炉１内に入る。予熱炉４２は
回転式賦活炉１と同様にタイヤ４８，４８´、タイヤロ
ーラ４９，４９´、駆動ギア５０，５０´、モータ駆動
装置５１を有し、電気により回転している。予熱炉４２
の耐熱キャスター部分にはらせん溝が作られ、回転によ
って原料炭材が進行するようになっている。予熱炉４２
の両端は、夫々原料炭材投入側シール装置５２、原料炭
材排出側シール装置４６で塞ぎ、シールはラビリンス式
シールを用い、シール部に水蒸気を導入している。原料
炭材排出側シール装置４６には温度計エレメント５３が
設置され、予熱された原料炭材の温度を測定し、温度記
録計５４により記録されている。これに依り回収熱量が
計算できる。又予熱炉原料炭材投入側シール装置５２は
原料炭材を予熱炉４２に投入するための原料炭材投入管
５５が設置され、上方に原料炭材の投入量を規定するロ
ータリーバルブ６４が接続している原料炭材ホッパー５
６がある。予熱炉４２で熱作業を終了した熱風は原料炭
材投入側シール装置５２を通り排ガス導管５７を通り、
図２に示す排ガス洗浄塔５８に導かれ、洗浄水６１に依
り洗浄された後、排気として大気に放出される。排ガス
洗浄塔５８に於て、洗浄後の排水は排水槽に集められ、
処理して再び洗浄水として用いる。原料炭材投入側シー
ル装置５２には熱作業の終った熱風の温度を測定する温
度エレメント５９が設置され、温度記録計６０に依り温
度を記録している。これに依り、外気に放熱される熱量
が計算できる。

【００１５】本発明の図１に示す構造の装置を用い、活
性炭を製造せる例を次に示す。内径１４００ｍｍ、外径
１７００ｍｍ、長さ５ｍで内壁面にらせん溝を有する図
１に示す構造の賦活炉内に内径９００ｍｍ、外径１０５
０ｍｍ、長さ６ｍで図１に示す構造で図３に示す断面を
有する内熱筒を固定した。内熱筒の上面には穴を約１０
０ケ、下面には穴を約５０ケ設けた。賦活炉を速度５
ｒ．ｐ．ｍで回転させつゝ、内熱筒に熱風を毎分３６０
ｍ³ 供給し、同時に内熱筒と賦活炉の間の空所に活性炭
原料を毎分６リットル供給した。その結果毎分３リット
ルの活性炭を得た。賦活後の熱風は予熱炉に回収され
た。

【００１６】

【発明の効果】原料炭の賦活が均一に安定に行われ、賦
活時間、賦活温度、賦活に必要な水蒸気量の調整が極め
て容易であり、原料炭の供給量に応じて最適条件の調整
が容易である。又、自動制御の適用が容易であり、賦活
効率が高く、建設費も低廉である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の一例の説明図である。

【図２】本発明装置に設けられる排ガス洗浄塔の説明図
である。

【図３】図１のＡ−Ａ部分の断面図である。

【符号の説明】

１ 回転式賦活炉 ２ タイヤ ２´ タイヤ ３ タイヤローラ ３´ タイヤローラ ４ 駆動装置 ５ 駆動ギア ５´ 駆動ギア ６ 原料炭材投入側シール装置 ７ 賦活活性炭排出側シール装置 ８ ラビリンスシール（原料炭化炭投入側） ９ 水蒸気管 １０ 固定内熱筒 １１ 温度計エレメント １２ 温度記録計 １３ ラビリンスシール（賦活炭排出側） １４ 活性炭洗浄冷却装置 １５ バーナ １６ 温度計エレメント １７ 温度計エレメント １８ 温度計エレメント １９ ガイド管 ２０ ノズル ２１ 水冷却水配管 ２２ 活性冷却装置本体 ２３ 温度記録計 ２４ 振動式水分離機 ２５ 分離機の冷却排水出口 ２６ 分離機の活性炭出口 ２７ 燃焼部 ２８ 賦活用水蒸気供給手段 ２９ フランジ ３０ 内熱筒の孔 ３１ 水蒸気吹出管 ３２ 熱風部 ３３ 内熱筒の他端部の隔壁 ３４ 温度エレメント ３４´ 温度指示調節計 ３５ 流量自動調節弁 ３６ ハンドコントロール弁 ３７ 流量指示計 ３８ 原料賦活用炭材投入室 ３９ 原料賦活用炭材移送管 ４０ 原料賦活用炭材投入孔 ４１ 原料賦活用炭材移送管の端末開口部 ４２ 予熱炉 ４３ 予熱炉の原料炭排出管 ４４ タンパー突起 ４５ 熱風ガイド管 ４６ 予熱炉原料炭材排出側シール装置 ４７ 内熱筒の孔 ４８ タイヤ ４８´ タイヤ ４９ タイヤローラ ４９´ タイヤローラ ５０ 駆動ギア ５０´ 駆動ギア ５１ モータ駆動装置 ５２ 予熱炉原料炭材投入側シール装置 ５３ 温度計エレメント ５４ 温度記録計 ５５ 原料炭材投入管 ５６ 原料炭材ホッパー ５７ 排ガス導管 ５８ 排ガス洗浄塔 ５９ 温度エレメント ６０ 温度記録計 ６１ 洗浄水 ６２ 圧力指示警報計 ６３ 賦活炉１内のらせん状の溝 ６４ ロータリーバルブ Ｏ₁ 賦活炉軸心 Ｏ₂ 内熱筒軸心

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周壁に螺旋状溝を有する回転式賦活
   炉、 前記炉内に、炉と平行に且つ、偏心して、同炉の内壁面
   との間に、賦活用炭材を受入れて且つ水蒸気賦活をする
   ための空間を形成し、且つ炉の両端部との間は、ラビリ
   ンス式シールでシールするように設けられた固定内熱筒
   とよりなり、 内熱筒にはその一端部に、筒内に賦活用水蒸気を含む熱
   風を供給するための装置、その反対側端部には隔壁が設
   けられ、 内熱筒上表面には賦活炉内壁面加熱用熱風噴出孔、筒下
   表面には炭材賦活用熱風噴出孔が夫々設けられており、 更に賦活用空間の前記内熱筒の賦活用水蒸気を含む熱風
   供給側と同じ端部には賦活活性炭排出口が、前記と反対
   側端部には賦活用炭材供給装置と賦活用炭材予熱炉に接
   続する熱風排出管が設けられている内熱式水蒸気賦活活
   性炭の製造装置。
2. 【請求項２】 水冷却装置と振動式水分離器とが、賦活
   活性炭を冷却、水分離することにより発生せる水蒸気
   が、賦活活性炭排出口を経て、賦活炉と内熱筒との間の
   空間の、賦活用熱風供給装置側のラビリンスシール部を
   充満し得るよう連続して設けられている請求項２の内熱
   式水蒸気賦活活性炭の製造装置。