JPH1017311A - 炭化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】被炭化物の灰化を防止して安定した炭化物を生
成することが可能な炭化装置を提供する。 【解決手段】炭化装置は、炭化炉１、スクリューコンベ
アの駆動装置３１、給気バルブ３２ａ〜３２ｄ、排気バ
ルブ３３ａ〜３３ｃ、ペレット生成装置３４、木酢液生
成装置３５、冷却装置３６、排気処理装置３７、高温ガ
ス生成装置３８から構成される。高温ガス生成装置３８
は、加熱炉内で灯油を完全燃焼させながら、その加熱炉
内に冷却水を噴霧することで、低酸素状態で大量の水蒸
気を含む所定の温度の高温ガスを生成する。その高温ガ
スを炭化炉１内へ供給することで、炭化炉１内の被炭化
物を炭化乾留させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は炭化装置に係り、詳
しくは、汚泥などの被炭化物を炭化させて炭化物を生成
するための炭化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、炭化処理は焼却に変わる処理方法
として大きく注目されている。有機物は、炭素、水素、
窒素、酸素を主成分とした可燃物であり、この有機物を
焼却灰化するのではなく、炭化すれば炭化物が生成され
る。汚泥、生ゴミ、プラスチックなどの有機物を炭化し
た炭化物は、土壌改良剤、堆肥の混合剤、水や汚水の浄
化剤、脱臭剤、融雪剤、調湿剤、飼料、燃料、研磨剤な
どの用途があり、その利用範囲は広がりつつある。特
に、膨大に発生する下水汚泥やし尿処理場で発生する汚
泥の処理について、従来は焼却灰化するしか方法がなか
ったため、炭化処理に対する期待はますます高まってい
る。

【０００３】一般に、炭化装置は、被炭化物を炭化させ
る炭化炉、炭化炉が生成した炭化物の冷却を行う冷却装
置、炭化炉から排出される排気を処理する排気処理装置
などから構成される。

【０００４】従来の炭化装置で用いられる炭化炉として
は、ロータリ方式やロータリキルン方式などがある。ロ
ータリ方式では、回転円筒形のドラムを炭化炉として用
い、炭化炉の内部に挿入された被炭化物を転動によって
軸方向に移動させ、ガスとの熱交換によって加熱炭化す
る。また、ロータリキルン方式では、傾斜した回転円筒
形のドラムを炭化炉として用い、ロータリ方式と同様に
被炭化物を加熱炭化する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ロータリ方式やロータ
リキルン方式の炭化炉では、被炭化物に対してバーナー
で直火加熱を行っている。そのため、バーナーを介して
炭化炉内へ空気が供給されると、その空気中の酸素によ
って被炭化物が燃焼しやすくなり、炭化状態を過ぎて灰
化状態に陥る恐れがある。

【０００６】このように、ロータリ方式やロータリキル
ン方式の炭化炉では、被炭化物が燃焼して灰化しやす
く、安定した炭化物を生成するのが難しいという問題が
あった。

【０００７】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、被炭化物の灰化を防止
して安定した炭化物を生成することが可能な炭化装置を
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、高温ガスを生成する高温ガス生成装置（３８）と、
その高温ガスと被炭化物との熱交換により、被炭化物を
炭化させて炭化物を生成する炭化炉（１）とを備えたこ
とをその要旨とする。

【０００９】請求項２に記載の発明は、酸素をほとんど
含まず水蒸気を含んだ所定温度の高温ガスを生成する高
温ガス生成装置（３８）と、その高温ガスを被炭化物に
直に接触させ、高温ガスと被炭化物との熱交換により、
被炭化物を炭化乾留させて炭化物を生成する炭化炉
（１）とを備えたことをその要旨とする。

【００１０】請求項３に記載の発明は、被燃焼物を燃焼
させ、その燃焼ガスである高温ガスを生成し、その燃焼
に使用される酸素の量を、被燃焼物が完全燃焼するのに
必要最小限の量にすることで酸素をほとんど含まない高
温ガスを生成し、燃焼時に水を加えることで高温ガスの
温度調整を行うと共に、水蒸気を含んだ高温ガスを生成
する高温ガス生成装置（３８）と、その高温ガスを被炭
化物に直に接触させ、高温ガスと被炭化物との熱交換に
より、被炭化物を炭化乾留させて炭化物を生成する炭化
炉（１）とを備えたことをその要旨とする。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の
いずれか１項に記載の炭化装置において、前記高温ガス
生成装置（３８）は、被燃焼物を燃焼させて高温ガスを
生成する加熱炉（６１）と、その加熱炉内に所定量の冷
却水を噴霧する噴霧ノズル（６７ａ，６７ｂ）とを備え
たことをその要旨とする。

【００１２】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の炭化装置において、前記高温ガス生成装置（３８）
は、前記加熱炉（６１）の生成した高温ガスの温度を検
出する温度センサ（６８）と、その温度センサの検出し
た高温ガスの温度に基づき、その温度が設定値と一致す
るように、前記噴霧ノズル（６７ａ，６７ｂ）へ所定量
の冷却水を供給する冷却水供給手段（６４，６５）とを
備えたことをその要旨とする。

【００１３】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
の炭化装置において、前記冷却水供給手段は、冷却水を
蓄える冷却水タンク（６５）と、そのタンク内の冷却水
を汲み上げて前記噴霧ノズル（６７ａ，６７ｂ）へ送り
出すポンプ（６４）とを備えたことをその要旨とする。

【００１４】請求項７に記載の発明は、請求項４〜６の
いずれか１項に記載の炭化装置において、前記噴霧ノズ
ル（６７ａ，６７ｂ）は複数個設けられ、前記加熱炉
（６１）の内部の隅々にまで冷却水を噴霧することをそ
の要旨とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態の炭化装置を図面に従って説明する。図１〜図３
に、本実施形態の炭化装置で用いられる炭化炉１を示
す。図１（ａ）は炭化炉１の正面図、図１（ｂ）はその
平面図、図１（ｃ）はその左側面図、図１（ｄ）はその
右側面図、図２はその左側面の斜視図、図３はその右側
面の要部斜視図である。

【００１６】炭化炉１は長手方向に３つの部分１ａ〜１
ｃに分割可能になっており、各部分１ａ〜１ｃは各脚部
２ａ〜２ｄを介して台座３上に載置されている。尚、各
脚部２ａ〜２ｃは、台座３に対して摺動可能に取り付け
られている。そのため、各部分１ａ〜１ｃが熱膨張した
場合には、各脚部２ａ〜２ｃが台座３に対して摺動する
ことにより、炭化炉１の台座３に対する載置状態を安定
に保つことができる。

【００１７】部分１ａの上部には、投入ロータリバルブ
２０を介して被炭化物の投入フランジ４が取り付けられ
ている。また、部分１ｃの下部には、炭化物の排出フラ
ンジ５が取り付けられている。つまり、各フランジ４，
５は炭化炉１の両端部に設けられている。

【００１８】炭化炉１の内部には、後記するスクリュー
コンベア１１を構成するスクリュー１２（図示略）が取
り付けられている。スクリュー１２の軸の一端は部分１
ａから突出し、その突出した部分は台座３上に固定され
た軸脚部７に取り付けられている。また、スクリュー１
２の軸の他端は部分１ｃから突出し、その突出した部分
にはプーリ６が取り付けられている。電動機８は台座３
上に載置されており、電動機８の回転軸にはプーリ９が
取り付けられている。各プーリ６，９間には無端環状の
ベルト１０が平行掛けされている。そのため、電動機８
の回転に従って、スクリュー１２を回転させることがで
きる。尚、電動機８側のプーリ９の直径はスクリュー１
２側のプーリ６の直径よりも小さい。

【００１９】各部分１ａ〜１ｃは上下方向に、上部ケー
シング１３、トラフ１４、下部ケーシング１５の３つの
部分に分割可能になっている。各部分１ａ〜１ｃを構成
する各トラフ１４は連結されて一体になっている。それ
に対して、各ケーシング１３，１５は、各部分１ａ〜１
ｃを構成する各トラフ１４毎に独立して設けられてい
る。尚、各部分１ａ〜１ｃ，１３〜１５の組み立てには
ボルトおよびナットが用いられており、組み立てや分解
を自由に行うことができるようになっている。

【００２０】各部分１ａ〜１ｃを構成する各上部ケーシ
ング１３の中央部の側面にはそれぞれ１つずつ各排気筒
１６ａ〜１６ｃが取り付けられている。部分１ａを構成
する上部ケーシング１３の投入フランジ４近傍の側面に
は給気筒１７ａが取り付けられ、各部分１ａ〜１ｃを構
成する各下部ケーシング１５の中央部の側面にはそれぞ
れ１つずつ各給気筒１７ｂ〜１７ｄが取り付けられてい
る。

【００２１】図４に、炭化炉１の部分１ｂを分解した状
態の斜視図を示す。図５に、部分１ｂを構成するトラフ
１４の一部斜視図を示す。図６に、部分１ｂを分解した
状態の左側面図を示す。

【００２２】図７に、トラフ１４の一部断面図を示す。
部分１ｂを構成するトラフ１４は、断面半長円状を成す
トラフ本体１４ａと、トラフ本体１４ａの両側面に設け
られた断面Ｌ字状を成すフランジ１４ｂとから構成され
ている。フランジ１４ｂは、トラフ本体１４ａの上部開
口部とは反対方向に延出し、トラフ本体１４ａの断面円
弧状の部分の側面を覆うように形成されている。トラフ
本体１４ａの内部にはスクリュー１２が配置され、トラ
フ１４およびスクリュー１２によってスクリューコンベ
ア１１が構成されている。

【００２３】上部ケーシング１３は下部のみが開放され
た箱状を成しており、その開口部の寸法形状はトラフ本
体１４ａの上部開口部の寸法形状と合致する。また、下
部ケーシング１５は上部のみが開放された箱状を成して
おり、その開口部の寸法形状はフランジ１４ｂの下部開
口部の寸法形状と合致する。そのため、部分１ｂが組み
立てられた状態において、上部ケーシング１３はトラフ
本体１４ａの上部開口部に対する密閉蓋となり、下部ケ
ーシング１５はフランジ１４ｂの下部開口部に対する密
閉蓋となる。また、部分１ｂが組み立てられた状態にお
いて、スクリュー１２の上部にはトラフ本体１４ａおよ
び上部ケーシング１３によって構成される自由空間が設
けられ、トラフ本体１４ａの下部にはフランジ１４ｂお
よび下部ケーシング１５によって構成される自由空間が
設けられる。

【００２４】トラフ本体１４ａの断面円弧状の部分に
は、炭化炉１の長手方向に沿って６本のスリット１８が
開口されている。トラフ本体１４ａの外壁には、各スリ
ット１８に対応して断面Ｌ字状を成す各フランジ１９が
設けられている。図７に示すように、各フランジ１９の
幅Ｗ２は各スリット１８の開口部の幅Ｗ１よりも大きく
形成されており、各スリット１８の開口部は各フランジ
１９によって完全に覆われる。そして、各スリット１８
と各フランジ１９との間には所定の幅の間隙αが設けら
れている。

【００２５】部分１ａを構成するトラフ１４において、
上記した部分１ｂを構成するトラフ１４と異なるのは、
その投入ロータリバルブ２０側の端面が塞がれており、
その端面からスクリュー１２の軸が突出している点だけ
である。また、部分１ａを構成する上部ケーシング１３
において、上記した部分１ｂを構成する上部ケーシング
１３と異なるのは、投入ロータリバルブ２０と連結され
る開口部が設けられている点だけである。その投入ロー
タリバルブ２０と連結される開口部において、前記した
スクリュー１２の上部に構成される自由空間は、その開
口部以外の部分に比べて狭くなっている。

【００２６】部分１ｃを構成するトラフ１４において、
上記した部分１ｂを構成するトラフ１４と異なるのは、
その排出フランジ５側の端面が塞がれており、その端面
からスクリュー１２の軸が突出している点だけである。
また、部分１ｃを構成する下部ケーシング１５におい
て、上記した部分１ｂを構成する下部ケーシング１５と
異なるのは、排出フランジ５と連結される開口部が設け
られている点だけである。その排出フランジ５と連結さ
れる開口部において、前記したトラフ本体１４ａの下部
に構成される自由空間は、その開口部以外の部分に比べ
て狭くなっている。

【００２７】各部分１ａ〜１ｃが連結された状態におい
て、前記したスクリュー１２の上部に構成される自由空
間およびトラフ本体１４ａの下部に構成される自由空間
は、各部分１ａ〜１ｃの連結部においては狭くなってい
る。

【００２８】図８に、本実施形態の炭化装置のブロック
構成を示す。炭化装置は、炭化炉１、スクリューコンベ
アの駆動装置３１、給気バルブ３２ａ〜３２ｄ、排気バ
ルブ３３ａ〜３３ｃ、ペレット生成装置３４、木酢液生
成装置３５、冷却装置３６、排気処理装置３７、高温ガ
ス生成装置３８から構成されている。

【００２９】スクリューコンベアの駆動装置３１は、前
記した電動機８、各プーリ６，９、ベルト１０によって
構成され、スクリュー１２を回転させることによってス
クリューコンベア１１を駆動する。ここで、スクリュー
１２の回転速度の調整は、電動機８の回転速度を調節す
ることによって任意に行うことができる。また、電動機
８側のプーリ９の直径はスクリュー１２側のプーリ６の
直径よりも小さいため、電動機８の回転トルクが小さい
場合でも、電動機８の回転速度を上げれば、スクリュー
１２の回転速度を大きくすることができる。

【００３０】各給気バルブ３２ａ〜３２ｄは、高温ガス
生成装置３８と炭化炉１の各給気筒１７ａ〜１７ｄとを
接続する給気管路の途中に設けられており、高温ガス生
成装置３８から各給気筒１７ａ〜１７ｄへ供給される高
温ガスの流量を制御する。

【００３１】各排気バルブ３３ａ〜３３ｃは、炭化炉１
の各排気筒１６ａ〜１６ｃと木酢液生成装置３５および
排気処理装置３７とを接続する排気管路の途中に設けら
れており、各排気筒１６ａ〜１６ｃから各装置３５，３
７へ供給される排気ガスの流量を制御する。

【００３２】ペレット生成装置３４は、被炭化物（汚
泥、生ゴミ、プラスチックなどの有機物）の含水率が所
定値（例えば、汚泥の場合は約３０％）になるように乾
燥させた後に、所定の粒径になるように造粒すること
で、被炭化物のペレットを生成する。尚、汚泥は練り合
わせることにより粘性が増して造粒がしやすくなる。

【００３３】木酢液生成装置３５は、各排気筒１６ａ〜
１６ｃから各排気バルブ３３ａ〜３３ｃを介して送られ
てくる炭化炉１の排気ガスをコンデンサを用いて冷却す
ることで、排気ガスから木酢液を生成する。

【００３４】冷却装置３６は、冷却コンベア４１および
ウォータジャケット４２から構成されている。冷却コン
ベア４１はスクリューコンベアから成り、炭化炉１の排
出フランジ５から排出される炭化物を搬送する。ウォー
タジャケット４２は冷却コンベア４１のトラフ（図示
略）に取り付けられ、冷却水を用いて当該トラフを冷却
する。その結果、冷却コンベア４１内を搬送される炭化
物は、トラフを介して冷却水により間接的に冷却された
後に、冷却コンベア４１から取り出される。このとき、
炭化物は冷却水に直接触れないため、乾燥した炭化物を
得ることができる。但し、排出フランジ５から排出され
る炭化物が燃焼している場合には、炭化物に対して冷却
水を直接散布することで消火した後に、その炭化物を冷
却コンベア４１に投入する。

【００３５】図９に示すように、排気処理装置３７は、
サイクロン５１、誘引ファン５２、再加熱炉５３から構
成されている。サイクロン５１は、各排気筒１６ａ〜１
６ｃから各排気バルブ３３ａ〜３３ｃを介して送られて
くる炭化炉１の排気ガス中に含まれるダストを回収す
る。誘引ファン４２は、サイクロン５１でダストが取り
除かれた排気ガスを誘引して、再加熱炉５３へ送り込
む。再加熱炉５３は、排気ガスに対して再度加熱処理を
施すことで、排気ガスを無煙，無臭化して大気中へ放出
する。

【００３６】図１０に示すように、高温ガス生成装置３
８は、円筒横型の加熱炉６１、ガスバーナ６２、灯油バ
ーナ６３、ポンプ６４、冷却水タンク６５、冷却水バル
ブ６６ａ，６６ｂ、噴霧ノズル６７ａ，６７ｂ、温度セ
ンサ６８から構成されている。

【００３７】加熱炉６１にはガスバーナ６２、灯油バー
ナ６３、各噴霧ノズル６７ａ，６７ｂが取り付けられて
いる。ガスバーナ６２は、炭化装置の外部から供給され
たＬＰＧ（液化石油ガス）を空気と混合し、そのＬＰＧ
混合気に点火して加熱炉６１の内部へ供給する。灯油バ
ーナ６３は、炭化装置の外部から供給された灯油を霧状
にして空気と混合し、その灯油混合気を加熱炉６１の内
部へ噴霧する。その灯油混合気は、ガスバーナ６２から
加熱炉６１の内部へ噴出しているＬＰＧ混合気の炎によ
って点火される。その結果、加熱炉６１の内部では灯油
混合気が燃焼し、その燃焼ガスである高温ガスが生成さ
れる。尚、ガスバーナ６２から加熱炉６１へ供給される
ＬＰＧ混合気は、灯油混合気が点火したら供給を停止す
る。つまり、ガスバーナ６２は、灯油バーナ６３の点火
用に設けられている。また、灯油バーナ６３において霧
状の灯油と混合される空気の量は、灯油が完全燃焼する
ために必要最小限の量に設定されている。そのため、加
熱炉６１で生成された高温ガスには、酸素がほとんど含
まれていない。

【００３８】冷却水タンク６５は、炭化装置の外部から
供給された水を蓄える。ポンプ６４は、冷却水タンク６
５内の冷却水を汲み上げ、その冷却水を各冷却水バルブ
６６ａ，６６ｂを介して各噴霧ノズル６７ａ，６７ｂへ
送り込む。各冷却水バルブ６６ａ，６６ｂはそれぞれ、
各噴霧ノズル６７ａ，６７ｂへ供給される水量を制御す
る。各噴霧ノズル６７ａ，６７ｂは、冷却水を霧状にし
て加熱炉６１の内部の隅々にまで噴霧する。この噴霧さ
れた冷却水によって加熱炉６１の内部が冷却され、生成
された高温ガスの温度は低下する。

【００３９】温度センサ６８は、加熱炉６１から排出さ
れる高温ガスの温度を検出する。ポンプ６４は、温度セ
ンサ６８の検出した高温ガスの温度に基づき、その温度
が設定値と一致するように、各噴霧ノズル６７ａ，６７
ｂへ供給される水量を制御する。

【００４０】次に、上記のように構成された本実施形態
の炭化装置の動作について説明する。ペレット生成装置
３４で生成した被炭化物のペレット（以下、ペレットと
略す）を、投入フランジ４から投入ロータリバルブ２０
を介して、スクリューコンベア１１へ送り込む。ここ
で、投入ロータリバルブ２０は、スクリューコンベア１
１へ送り込まれるペレットの量を制御する。そのため、
ペレットを所定量分ずつスクリューコンベア１１へ送り
込むことが可能になり、スクリューコンベア１１の目詰
まりを防止することができる。

【００４１】スクリューコンベア１１は、スクリュー１
２の回転に従ってペレットを搬送する。そのため、投入
ロータリバルブ２０から炭化炉１の部分１ａに送り込ま
れたペレットは、部分１ｂから部分１ｃへと徐々に移動
する。このペレットの移動速度の調整は、スクリュー１
２の回転速度を調節することによって任意に行うことが
できる。つまり、スクリュー１２の回転速度が増大する
ほど、ペレットの移動速度は速くなる。

【００４２】高温ガス生成装置３８で生成した高温ガス
を、各給気バルブ３２ａ〜３２ｄを介して各給気筒１７
ａ〜１７ｄから炭化炉１の内部へ供給する。各部分１ａ
〜１ｃにおいて、各給気筒１７ｂ〜１７ｄから流入した
高温ガスは、下部ケーシング１５→トラフ１４→上部ケ
ーシング１３→各排気筒１６ａ〜１６ｃという経路を通
って排出される。このとき、図７の矢印Ａに示すよう
に、高温ガスは、トラフ本体１４に設けられた各スリッ
ト１８と各フランジ１９との間隙αを介して、各スリッ
ト１８からトラフ本体１４ａの内部へ供給される。

【００４３】また、部分１ａにおいて、給気筒１７ａか
ら流入した高温ガスは、上部ケーシング１３を通り、ト
ラフ本体１４ａの内部へ供給された後に再び上部ケーシ
ング１３へ戻り、排気筒１６ａを介して排出される。

【００４４】トラフ本体１４ａの内部にあるペレット
は、供給された高温ガスとの熱交換によって加熱炭化さ
れる。このとき、スクリュー１２によってペレットが攪
拌されるため、高温ガスとの熱交換が効率的に行われ
る。そして、部分１ａから部分１ｃへ移動する間に、投
入フランジ４から投入されたペレットは全て炭化し、排
出フランジ５からは完全な炭化物が排出される。

【００４５】このとき、トラフ本体１４ａの内部にある
ペレットは、スクリュー１２の回転に伴って押され、各
スリット１８からトラフ本体１４ａの外へ溢れ落ちよう
とする。しかし、各スリット１８は各フランジ１９によ
って覆われているため、各スリット１８から溢れ落ちた
ペレットは、各スリット１８と各フランジ１９との間隙
αに溜まる。そして、間隙αに溜まったペレットは、図
７の矢印Ａの方向から流入する高温ガスにより、再びト
ラフ本体１４ａの内部へ押し戻される。従って、トラフ
本体１４ａの内部にあるペレットが、下部ケーシング１
５内へ溢れ落ちることはない。

【００４６】排出フランジ５から排出された炭化物は、
冷却装置３６によって冷却される。また、ペレットを炭
化した高温ガスは、排気ガスとして各排気筒１６ａ〜１
６ｃから排出される。その排気ガスは、各排気バルブ３
３ａ〜３３ｃを介して木酢液生成装置３５および排気処
理装置３７へ送られ、前記したように処理される。

【００４７】このように、本実施形態の炭化装置によれ
ば、以下の作用および効果を得ることができる。 （１）炭化炉１はスクリューコンベア１１を備え、投入
フランジ４から投入された被炭化物のペレットはスクリ
ューコンベア１１によって搬送されて排出フランジ５か
ら排出される。炭化炉１内における被炭化物の移動速度
の調整は、スクリュー１２の回転速度を調節することに
よって任意に行うことができる。そして、スクリュー１
２の回転速度の調整は、電動機８の回転速度を調節する
ことによって任意に行うことができる。つまり、電動機
８の回転速度が増大してスクリュー１２の回転速度が増
大するほど、被炭化物の炭化炉１内における滞留時間は
短くなる。

【００４８】従って、被炭化物の炭化炉１内における滞
留時間を容易かつ任意に調整することができる。その結
果、被炭化物の種類や形状に応じて炭化炉内の滞留時間
を調整することが可能になり、被炭化物を完全に炭化さ
せることができる。

【００４９】（２）前記したように、ロータリ方式やロ
ータリキルン方式の炭化炉では、炭化炉のドラムを回転
させることで被炭化物を転動させて搬送する。そのた
め、ドラム内を搬送される被炭化物は攪拌されて細かく
なる。被炭化物は細かくなるほど燃焼しやすくなり、炭
化状態を過ぎて灰化状態に陥る恐れがある。

【００５０】それに対して、スクリューコンベア１１で
は、スクリュー１２の回転に従って被炭化物のペレット
を搬送する。このとき、スクリュー１２によってペレッ
トが攪拌されるが、スクリューコンベア１１内を搬送さ
れる被炭化物の形状はほとんど変化しない。従って、炭
化炉１内では被炭化物が燃焼し難く灰化しないため、安
定した炭化物を生成することができる。

【００５１】（３）スクリューコンベア１１を構成する
トラフ本体１４ａには６本のスリット１８が開口されて
いる。高温ガス生成装置３８で生成された高温ガスは、
そのスリット１８またはトラフ本体１４ａの上部を通っ
てトラフ本体１４ａの内部へ供給され、その内部にある
被炭化物を加熱炭化させる。

【００５２】従って、高温ガスを被炭化物に直に接触さ
せるため、高い加熱効率を得ることが可能になり、炭化
物の生産性を向上させることができる。 （４）高温ガス生成装置３８は、加熱炉６１および灯油
バーナ６３を用いて灯油を燃焼させることで、その燃焼
ガスである高温ガスを生成する。この灯油の燃焼時に供
給される空気の量は、灯油が完全燃焼するために必要最
小限の量に設定されている。そのため、加熱炉６１で生
成された高温ガスには、酸素がほとんど含まれていな
い。その低酸素状態の高温ガスによって被炭化物が加熱
炭化される。

【００５３】従って、炭化炉１内の被炭化物には酸素が
ほとんど供給されず燃焼し難いため、上記（２）の効果
と相まって、安定した炭化物を生成することができる。 （５）高温ガス生成装置３８の加熱炉６１内には、２つ
の噴霧ノズル６７ａ，６７ｂが取り付けられている。各
噴霧ノズル６７ａ，６７ｂは、冷却水を霧状にして加熱
炉６１の内部に噴霧する。この噴霧された冷却水によっ
て加熱炉６１の内部が冷却され、生成された高温ガスの
温度は低下する。ここで、噴霧ノズル６７ａ，６７ｂが
２つ設けられているため、加熱炉６１の内部の隅々にま
で冷却水を噴霧することができる。ポンプ６４は、温度
センサ６８の検出した高温ガスの温度に基づき、その温
度が設定値と一致するように、各噴霧ノズル６７ａ，６
７ｂへ供給される水量を制御する。

【００５４】従って、高温ガスの温度を任意に設定する
ことが可能になり、被炭化物の加熱炭化処理温度を自由
に変えることができる。ところで、加熱炉６１におい
て、灯油が完全燃焼するために必要最小限の量の空気が
供給された場合、生成される高温ガスの温度は千数百℃
と高くなり過ぎ、炭化処理には不適当となる。一般に、
炉内の温度を下げるには、供給する空気の量を過剰にす
る手法が用いられる。しかし、加熱炉６１内に空気を過
剰に供給した場合、生成される高温ガスに酸素が多量に
含まれることになり、前記した被炭化物の燃焼の問題が
生じる。本実施形態において高温ガスの温度低下に冷却
水の噴霧を用いているのは、この被炭化物の燃焼の問題
を回避するためである。

【００５５】尚、高温ガスの温度は、被炭化物の種類や
ペレットの粒径に対応した最適値に設定する。例えば、
被炭化物として汚泥を処理する場合、高温ガスの温度は
300〜700 ℃程度が適当である。

【００５６】（６）加熱炉６１の内部に冷却水が噴霧さ
れるため、生成された高温ガスには多量の水蒸気が含ま
れている。その多量の水蒸気が含まれた高温ガスによっ
て被炭化物が炭化乾留されるため、炭化物が賦活されて
活性炭が生成される。活性炭は吸着率が大きいため、通
常の炭化物よりもさらに利用価値が高い。

【００５７】（７）炭化炉１内へ送られる高温ガスの経
路には、(a) 各部分１ａ〜１ｃの各下部ケーシング１５
に取り付けられている各給気筒１７ｂ〜１７ｄから、前
記したトラフ本体１４ａの下部に構成される自由空間を
通り、各スリット１８からトラフ本体１４ａの内部へ到
る経路と、(b) 部分１ａの上部ケーシング１３に取り付
けられている給気筒１７ａから、前記したトラフ本体１
４ａの上部に構成される自由空間を通り、トラフ本体１
４ａの上部から直接内部へ供給される経路とがある。

【００５８】そして、各部分１ａ〜１ｃが連結された状
態において、スクリュー１２の上部およびトラフ本体１
４ａの下部に構成される各自由空間は、各部分１ａ〜１
ｃの連結部においては狭くなっている。そのため、各部
分１ａ〜１ｃ毎に設けられた各給気筒１７ａ〜１７ｄか
ら供給された高温ガスのほとんどは、その部分１ａ〜１
ｃを構成するトラフ本体１４ａの内部へ送り込まれる。
例えば、給気筒１７ｂから供給された高温ガスのほとん
どは部分１ａを構成するトラフ本体１４ａの内部へ送り
込まれ、各部分１ｂ，１ｃを構成するトラフ本体１４ａ
の内部へは送り込まれない。

【００５９】また、高温ガス生成装置３８と各給気筒１
７ａ〜１７ｄとを接続する給気管路の途中にはそれぞれ
各給気バルブ３２ａ〜３２ｄが設けられている。従っ
て、各給気バルブ３２ａ〜３２ｄの流量を制御すること
により、トラフ本体１４ａの内部へ供給される高温ガス
の流量を、各部分１ａ〜１ｃ毎に任意に調整することが
できる。つまり、炭化炉１内へ供給される高温ガスの流
量を、炭化炉１の長手方向の部分毎に任意に調整するこ
とができる。例えば、各給気バルブ３２ｂ，３２ｄを全
開にし、各給気バルブ３２ａ，３２ｃを全閉にした場合
には、各部分１ａ，１ｃのトラフ本体１４ａの各スリッ
ト１８からのみ被炭化物へ高温ガスを供給し、部分１ａ
のトラフ本体１４ａの上部と、部分１ｂのトラフ本体１
４ａの各スリット１８とからは高温ガスを供給しないよ
うにすることができる。

【００６０】このように、トラフ本体１４ａの内部へ供
給される高温ガスの流量を、各部分１ａ〜１ｃ毎に任意
に調整することで、被炭化物の種類や形状に応じて、炭
化炉１内を最適な炭化状態にすることができる。例え
ば、燃焼しやすい被炭化物に対しては、給気バルブ３２
ａの流量を大きくし、部分１ａのトラフ本体１４ａの上
部から大量の高温ガスを被炭化物へ供給することで、被
炭化物の燃焼を回避しながら炭化を進めることができ
る。

【００６１】（８）上記（７）より、スクリューコンベ
ア１１による被炭化物の搬送中に高温ガスの流量を制御
しながら供給することができるため、連続的に高い効率
で均一な炭化物を安定して生成することができる。

【００６２】（９）上記（７）(a) より、高温ガスはト
ラフ本体１４ａの下側から供給されて上側へ抜けるた
め、高温ガスの流通が効率的に行われる。 （１０）トラフ本体１４ａの下部には自由空間が設けら
れており、高温ガスは一旦この自由空間内で滞留した後
に、各スリット１８からトラフ本体１４ａの内部へ供給
される。従って、各スリット１８を通る高温ガスの流量
の変動をなくすことが可能になり、炭化状態を安定化す
ることができる。

【００６３】（１１）トラフ本体１４ａの内部で被炭化
物を炭化した高温ガスは、前記したスクリュー１２の上
部に構成される自由空間を通り、各部分１ａ〜１ｃの各
上部ケーシング１３に取り付けられている各排気筒１６
ａ〜１６ｃから炭化炉１の外部へ排出される。

【００６４】そのため、各部分１ａ〜１ｃを構成するト
ラフ本体１４ａの内部の高温ガスのほとんどは、各部分
１ａ〜１ｃ毎に設けられた各排気筒１６ａ〜１６ｃから
排出される。例えば、部分１ａを構成するトラフ本体１
４ａの内部の高温ガスのほとんどは排気筒１６ａから排
出され、各排気筒１６ｂ，１６ｃからは排出されない。

【００６５】また、各排気筒１６ａ〜１６ｃと木酢液生
成装置３５および排気処理装置３７とを接続する排気管
路の途中にはそれぞれ各排気バルブ３３ａ〜３３ｃが設
けられている。

【００６６】従って、各排気バルブ３３ａ〜３３ｃの流
量を制御することにより、トラフ本体１４ａの内部から
排出される高温ガスの流量を、各部分１ａ〜１ｃ毎に任
意に調整することができる。つまり、炭化炉１から排出
される高温ガスの流量を、炭化炉１の長手方向の部分毎
に任意に調整することができる。例えば、各排気バルブ
３３ａ，３３ｃを全開にし、排気バルブ３３ｂを全閉に
した場合には、各部分１ａ，１ｃのトラフ本体１４ａか
らのみ高温ガスを排出し、部分１ｂのトラフ本体１４ａ
からは高温ガスを排出しないようにすることができる。

【００６７】このように、トラフ本体１４ａから排出さ
れる高温ガスの流量を、各部分１ａ〜１ｃ毎に任意に調
整することで、被炭化物の種類や形状に応じて、炭化炉
１内を最適な炭化状態にすることができる。

【００６８】（１２）スクリュー１２の上部には自由空
間が設けられており、高温ガスは一旦この自由空間内で
滞留した後に、各排気筒１６ａ〜１６ｃから排出され
る。ここで、トラフ本体１４ａは断面長円状を成し、そ
の上部は広く開口されている。従って、トラフ本体１４
ａの内部で被炭化物を炭化し終えた高温ガスは、その広
く開口されたトラフ本体１４ａの上部から速やかに排出
される。

【００６９】（１３）各スリット１８は各フランジ１９
によって覆われ、各スリット１８と各フランジ１９との
間には間隙αが設けられている。従って、前記したよう
に、トラフ本体１４ａの内部にあるペレットが、下部ケ
ーシング１５内へ溢れ落ちるのを防止することができ
る。

【００７０】（１４）炭化炉１は各部分１ａ〜１ｃに分
割可能であり、各部分１ａ〜１ｃにおいて、上部ケーシ
ング１３はボルトおよびナットを用いてトラフ１４に取
り付けられている。従って、上部ケーシング１３を簡単
に取り外すことができる。そのため、トラフ１４内を容
易に目視点検することができる。

【００７１】また、スクリューコンベア１１内で被炭化
物（または、生成された炭化物）が目詰まりを起こした
場合には、各部分１ａ〜１ｃ毎に点検を行うことが可能
であり、炭化炉１全体を開放する必要がない。そして、
該当する部分１ａ〜１ｃの上部ケーシング１３を取り外
すことにより、詰まった被炭化物（炭化物）を容易に取
り除くことができる。

【００７２】尚、上記各実施形態は以下のように変更し
てもよく、その場合でも同様の作用および効果を得るこ
とができる。 〔１〕スリット１８を長手方向で複数に分割する。この
ようにすれば、１本の長いスリット１８を形成した場合
より、トラフ本体１４ａの機械的強度を高めることがで
きる。

【００７３】〔２〕被炭化物の種類およびペレットの粒
径，形状に応じて、スリット１８の数を増減する。また
は、スリット１８の形状を変更する（例えば、スリット
ではなく、所定の直径の円孔にする）。このようにすれ
ば、被炭化物へ供給される高温ガスの流量を最適に制御
しながら、下部ケーシング１５への被炭化物の溢れ落ち
を確実に防止することができる。

【００７４】〔３〕スクリュー１２を各部分１ａ〜１ｃ
毎に分割可能にする。このようにすれば、上記（１４）
のように部分１ｂを複数個連結した場合に、スクリュー
１２をも連結して長手方向に延ばすことが可能になり、
各部分１ａ〜１ｃ毎の保守点検が容易となるばかりか、
部品交換の簡素化と費用軽減を図ることができる。

【００７５】〔４〕被炭化物の種類およびペレットの粒
径，形状に応じて、給気筒１７ａ〜１７ｄおよび排気筒
１７ａ〜１７ｃの数を各部分１ａ〜１ｃ毎に変更する。
例えば、部分１ｂの上部ケーシング１３に２個以上の排
気筒を取り付け、部分１ｃの排気筒を廃止する。このよ
うにすれば、炭化炉１内へ供給または排出される高温ガ
スの流量を最適化することができる。

【００７６】〔５〕加熱炉６１において灯油を燃焼させ
て高温ガスを生成するのではなく、必要な温度の高温ガ
スが得られ、且つ、取り扱いが簡便で安価な他の可燃物
（例えば、ＬＰＧ、ＬＮＧ（液化天然ガス）、ガソリ
ン、軽油、重油、コークスなど）を燃焼させて高温ガス
を生成する。

【００７７】〔６〕スクリューコンベア１１を用いる炭
化炉１を、ロータリ方式やロータリキルン方式の炭化炉
に置き代える。そして、高温ガス生成装置３８で生成し
た低酸素状態で大量の水蒸気を含んだ高温ガスを、その
ロータリ方式やロータリキルン方式の炭化炉内へ供給す
る。この場合には、スクリューコンベア１１を用いるこ
とによる効果（上記（１）（２）（８）など）は得られ
ない。しかし、低酸素状態で大量の水蒸気を含んだ高温
ガスを被炭化物に直に接触させて炭化を行うことによる
効果（上記（３）〜（６）など）を得ることはできる。

【００７８】〔７〕スリット１８を塞ぎ、トラフ本体１
４ａを高温ガスで加熱することにより、トラフ本体１４
ａの内部の被炭化物を間接的に加熱炭化させる。この場
合には、高温ガスを被炭化物に直に接触させて炭化を行
うことによる効果は得られない。しかし、スクリューコ
ンベア１１を用いることによる効果を得ることはでき
る。また、スリット１８を塞ぐことで炭化炉１の内部は
密閉化されるため、外部から炭化炉１内へ空気が侵入す
ることはなく、その空気中の酸素による被炭化物の燃焼
を防止することもできる。

【００７９】ところで、本明細書において、発明の構成
に係る部材は以下のように定義されるものとする。 （ａ）被炭化物とは、汚泥だけでなく、生ゴミ、プラス
チックなどの有機物全般を含むものである。

【００８０】（ｂ）被燃焼物とは、ＬＰＧだけでなく、
ＬＮＧ、ガソリン、軽油、重油、コークスなどの可燃物
全般を含むものである。

【００８１】

【発明の効果】請求項１に記載によれば、高温ガス生成
装置が生成する高温ガスを、酸素をほとんど含まず水蒸
気を含んだ所定温度のガスにすることで、被炭化物の燃
焼を防止して安定した炭化物を生成することができる。

【００８２】請求項２に記載によれば、高温ガスが酸素
をほとんど含まないため、被炭化物は燃焼し難く、灰化
状態に陥る恐れを防止することができる。安定した炭化
物を生成することができる。また、高温ガスには水蒸気
が含まれるため、被炭化物は炭化乾留され、炭化物が賦
活されて活性炭が生成される。さらに、高温ガスが被炭
化物の種類や形状寸法に適した温度に設定されているた
め、安定した炭化物を生成することができる。

【００８３】請求項３に記載によれば、請求項２に記載
の発明の効果に加え、酸素をほとんど含まず水蒸気を含
んだ所定温度の高温ガスを容易に生成することができ
る。また、被炭化物を水蒸気中で炭化乾留することによ
り、活性炭を生成することができる。

【００８４】請求項４に記載によれば、請求項１〜３の
いずれか１項に記載の発明の効果に加え、所望の高温ガ
スを容易に生成することができる。請求項５に記載によ
れば、高温ガスの温度を最適に制御することが可能にな
り、請求項４に記載の発明の効果をさらに増すことがで
きる。

【００８５】請求項６に記載によれば、加熱炉内へ冷却
水を確実に安定して供給することが可能になり、請求項
５に記載の発明の効果をさらに増すことができる。請求
項７に記載によれば、高温ガスの温度調整を確実に行う
と共に、高温ガスに多量の水蒸気を含ませることが可能
になり、請求項４〜６のいずれか１項に記載の発明の効
果をさらに増すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は一実施形態の炭化装置で用いられ
る炭化炉の正面図、図１（ｂ）はその平面図、図１
（ｃ）はその左側面図、図１（ｄ）はその右側面図。

【図２】一実施形態の炭化炉の斜視図。

【図３】一実施形態の炭化炉の要部斜視図。

【図４】一実施形態の炭化炉の一部分を分解した状態の
斜視図。

【図５】一実施形態の炭化炉の一部分の一部斜視図。

【図６】一実施形態の炭化炉の一部分を分解した状態の
左側面図。

【図７】一実施形態の炭化炉の一部分の断面図。

【図８】一実施形態の炭化装置のブロック構成図。

【図９】一実施形態の炭化装置の排気処理装置のブロッ
ク構成図。

【図１０】一実施形態の炭化装置の高温ガス生成装置の
ブロック構成図。

【符号の説明】

１…炭化炉、３８…高温ガス生成装置、６１…加熱炉、
６４…冷却水供給手段を構成するポンプ、６５…冷却水
供給手段を構成する冷却水タンク、６７ａ，６７ｂ…噴
霧ノズル、６８…温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１０Ｂ 41/00 Ｃ１０Ｂ 41/00 Ｆ２７Ｂ 9/24 Ｆ２７Ｂ 9/24 Ｅ 9/30 9/30

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高温ガスを生成する高温ガス生成装置
   （３８）と、 その高温ガスと被炭化物との熱交換により、被炭化物を
   炭化させて炭化物を生成する炭化炉（１）とを備えた炭
   化装置。
2. 【請求項２】 酸素をほとんど含まず水蒸気を含んだ所
   定温度の高温ガスを生成する高温ガス生成装置（３８）
   と、 その高温ガスを被炭化物に直に接触させ、高温ガスと被
   炭化物との熱交換により、被炭化物を炭化乾留させて炭
   化物を生成する炭化炉（１）とを備えた炭化装置。
3. 【請求項３】 被燃焼物を燃焼させ、その燃焼ガスであ
   る高温ガスを生成し、その燃焼に使用される酸素の量
   を、被燃焼物が完全燃焼するのに必要最小限の量にする
   ことで酸素をほとんど含まない高温ガスを生成し、燃焼
   時に水を加えることで高温ガスの温度調整を行うと共
   に、水蒸気を含んだ高温ガスを生成する高温ガス生成装
   置（３８）と、 その高温ガスを被炭化物に直に接触させ、高温ガスと被
   炭化物との熱交換により、被炭化物を炭化乾留させて炭
   化物を生成する炭化炉（１）とを備えた炭化装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の炭
   化装置において、前記高温ガス生成装置（３８）は、 被燃焼物を燃焼させて高温ガスを生成する加熱炉（６
   １）と、 その加熱炉内に所定量の冷却水を噴霧する噴霧ノズル
   （６７ａ，６７ｂ）とを備えた炭化装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の炭化装置において、前
   記高温ガス生成装置（３８）は、 前記加熱炉（６１）の生成した高温ガスの温度を検出す
   る温度センサ（６８）と、 その温度センサの検出した高温ガスの温度に基づき、そ
   の温度が設定値と一致するように、前記噴霧ノズル（６
   ７ａ，６７ｂ）へ所定量の冷却水を供給する冷却水供給
   手段（６４，６５）とを備えた炭化装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の炭化装置において、前
   記冷却水供給手段は、冷却水を蓄える冷却水タンク（６
   ５）と、そのタンク内の冷却水を汲み上げて前記噴霧ノ
   ズル（６７ａ，６７ｂ）へ送り出すポンプ（６４）とを
   備えた炭化装置。
7. 【請求項７】 請求項４〜６のいずれか１項に記載の炭
   化装置において、前記噴霧ノズル（６７ａ，６７ｂ）は
   複数個設けられ、前記加熱炉（６１）の内部の隅々にま
   で冷却水を噴霧する炭化装置。