JPH1112573A - 回転式炭化炉 - Google Patents
回転式炭化炉Info
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- JPH1112573A JPH1112573A JP9163924A JP16392497A JPH1112573A JP H1112573 A JPH1112573 A JP H1112573A JP 9163924 A JP9163924 A JP 9163924A JP 16392497 A JP16392497 A JP 16392497A JP H1112573 A JPH1112573 A JP H1112573A
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- furnace
- combustion
- combustion air
- carbonization
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
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- Coke Industry (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 おが屑等の木質廃棄物より燃焼用バーナーを
用いないで炭素特に無定形炭素を製造する回転式炭化炉
を提供する。 【解決手段】 本発明の炭化炉は、胴体部、径絞部、狭
縮部よりなり、胴体部には、胴体部内壁面に平行に設け
られ、且つ胴体部内方向に対しての噴射孔を有する、複
数の環状に配置された燃焼用空気導入管群、及び燃焼用
空気導入管群の中間部には軸心に対して傾斜した羽根が
間隔をおいて直列に連続して設けられた複数の羽根群が
環状に設けられており、胴体部に続いて連続的に径が絞
られ、羽根群を有する径絞部が、更に径縮部に続いて径
縮部端部と同径で内部に軸心に対して僅かに傾斜した羽
根群を有する狭縮部が設けられ、胴体部の端部には炭化
用原料投入装置、燃焼用空気導入装置が、狭縮部の端部
には炭化物排出部が設けられている。
用いないで炭素特に無定形炭素を製造する回転式炭化炉
を提供する。 【解決手段】 本発明の炭化炉は、胴体部、径絞部、狭
縮部よりなり、胴体部には、胴体部内壁面に平行に設け
られ、且つ胴体部内方向に対しての噴射孔を有する、複
数の環状に配置された燃焼用空気導入管群、及び燃焼用
空気導入管群の中間部には軸心に対して傾斜した羽根が
間隔をおいて直列に連続して設けられた複数の羽根群が
環状に設けられており、胴体部に続いて連続的に径が絞
られ、羽根群を有する径絞部が、更に径縮部に続いて径
縮部端部と同径で内部に軸心に対して僅かに傾斜した羽
根群を有する狭縮部が設けられ、胴体部の端部には炭化
用原料投入装置、燃焼用空気導入装置が、狭縮部の端部
には炭化物排出部が設けられている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はおが屑等の木質系炭
化物製造原料(以後木質系炭化物製造原料と称する)を
回転式炭化炉(焼却燃焼炉)において燃焼用バーナーを
用いないで胴体部内で燃焼させて火床を作り、その燃焼
熱量を利用して胴体部内に燃焼炭化過程を形成させ、こ
れを持続し、保持する事により、該原料を連続して炭化
させて、炭素、特に無定形炭素を製造し得る新規な構造
の炭化炉に関する。
化物製造原料(以後木質系炭化物製造原料と称する)を
回転式炭化炉(焼却燃焼炉)において燃焼用バーナーを
用いないで胴体部内で燃焼させて火床を作り、その燃焼
熱量を利用して胴体部内に燃焼炭化過程を形成させ、こ
れを持続し、保持する事により、該原料を連続して炭化
させて、炭素、特に無定形炭素を製造し得る新規な構造
の炭化炉に関する。
【0002】
【従来の技術】木質系の産業廃棄物として極めて多種類
のものがある。具体的に例えばおが屑、木片、コーヒー
類、豆腐粕等がある。これらの産業廃棄物は次のような
処理が行われている。 a)自家用燃料として使用している、又小量なれば焼却
している。 b)専門廃棄物業者に有料にて依託処理されている(最
終的には焼却炉の使用)。 c)小量ではあるが、家畜の飼育用材として利用してい
る。 d)木片等は薪として市販している。 即ち木質系産業廃棄物は殆どが焼却処理して廃棄してい
るのが実情である。燃焼用の炉としては並流、向流タイ
プのロータリーキルン型式の燃焼炉、二次燃焼室を有す
るロータリーキルン等、いずれも燃焼用バーナーを設備
した高温度で焼却するものが用いられている。
のものがある。具体的に例えばおが屑、木片、コーヒー
類、豆腐粕等がある。これらの産業廃棄物は次のような
処理が行われている。 a)自家用燃料として使用している、又小量なれば焼却
している。 b)専門廃棄物業者に有料にて依託処理されている(最
終的には焼却炉の使用)。 c)小量ではあるが、家畜の飼育用材として利用してい
る。 d)木片等は薪として市販している。 即ち木質系産業廃棄物は殆どが焼却処理して廃棄してい
るのが実情である。燃焼用の炉としては並流、向流タイ
プのロータリーキルン型式の燃焼炉、二次燃焼室を有す
るロータリーキルン等、いずれも燃焼用バーナーを設備
した高温度で焼却するものが用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述の公知の木質系産
業廃棄物の処理は単に燃焼廃棄するのみである。従って
この産業廃棄物の利用が実用的に強く求められている。
本発明者はこの要求に応ずることを目的として研究を行
った。本発明者は土木用木材の加工時の屑材(例えばお
が屑、プレカット屑、チップ材、木材の小片等)、食品
工業におけるコーヒー豆のしぼり粕、カカオ豆の殻、豆
腐粕、穀類のもみがら等の木質系廃棄物材を、木材屑を
熱源とし、自己燃焼による熱量を利用して700℃以下
の低温度に於て上記廃材を連続的に乾溜し、炭化し、こ
れを微粉砕することにより活性炭の原料となる無定形炭
素粉末体の製造し得ることを知り、該無定形炭素粉末体
の製造に好適な回転式炭化炉を発明した。
業廃棄物の処理は単に燃焼廃棄するのみである。従って
この産業廃棄物の利用が実用的に強く求められている。
本発明者はこの要求に応ずることを目的として研究を行
った。本発明者は土木用木材の加工時の屑材(例えばお
が屑、プレカット屑、チップ材、木材の小片等)、食品
工業におけるコーヒー豆のしぼり粕、カカオ豆の殻、豆
腐粕、穀類のもみがら等の木質系廃棄物材を、木材屑を
熱源とし、自己燃焼による熱量を利用して700℃以下
の低温度に於て上記廃材を連続的に乾溜し、炭化し、こ
れを微粉砕することにより活性炭の原料となる無定形炭
素粉末体の製造し得ることを知り、該無定形炭素粉末体
の製造に好適な回転式炭化炉を発明した。
【0004】
【課題を解決するための手段】即ち本発明は、胴体部、
径絞部、狭縮部よりなり、胴体部には、胴体部内壁面に
平行に設けられ、且つ胴体部内方向に対しての噴射孔を
有する、複数の環状に配置された燃焼用空気導入管群、
及び燃焼用空気導入管群の内部には胴体部軸心に対して
僅かに傾斜した羽根が間隔をおいて複数個直列に連続し
て設けられた複数の羽根群が環状に設けられており、胴
体部に続いて、胴体部と接続する部分より、連続的に径
が絞られ、内部に軸心に対して僅かに傾斜した羽根群を
有する径絞部が、更に径縮部に続いて径縮部端部より、
径縮部端部と同径で内部に軸心に対して僅かに傾斜した
羽根群を有する狭縮部が、それぞれ設けられ、胴体部の
端部には炭化用原料投入装置、燃焼用空気導入装置が、
狭縮部の端部には炭化物排出部が設けられている回転式
炭化炉に関する。
径絞部、狭縮部よりなり、胴体部には、胴体部内壁面に
平行に設けられ、且つ胴体部内方向に対しての噴射孔を
有する、複数の環状に配置された燃焼用空気導入管群、
及び燃焼用空気導入管群の内部には胴体部軸心に対して
僅かに傾斜した羽根が間隔をおいて複数個直列に連続し
て設けられた複数の羽根群が環状に設けられており、胴
体部に続いて、胴体部と接続する部分より、連続的に径
が絞られ、内部に軸心に対して僅かに傾斜した羽根群を
有する径絞部が、更に径縮部に続いて径縮部端部より、
径縮部端部と同径で内部に軸心に対して僅かに傾斜した
羽根群を有する狭縮部が、それぞれ設けられ、胴体部の
端部には炭化用原料投入装置、燃焼用空気導入装置が、
狭縮部の端部には炭化物排出部が設けられている回転式
炭化炉に関する。
【0005】そして本発明の回転式炭化炉には狭縮部の
排出部に続いて、煙突及び炭化物排出のための装置を有
する炉尻フッドが設けられ、又燃焼用空気導入装置は、
燃焼用空気源と接続し、燃焼用空気を複数に分配し得る
流通溝を内部に有する固定供給環と、該固定供給環と回
転可能に緩やかに嵌合し、固定供給環の流通溝と、胴体
部の燃焼用空気導入管とを接続させる手段を有する回転
供給環とよりなるものであり、更に本発明の回転式炭化
炉は炭化炉回転数遠隔手動制御器、燃焼用空気流通遠隔
手動制御器、木質系炭化物製造原料投入量遠隔手動制御
器、炉尻温度指示計及び炉内燃焼監視窓により構成され
る炭化炉における炭化過程遠隔手動制御方式を有するも
のである。
排出部に続いて、煙突及び炭化物排出のための装置を有
する炉尻フッドが設けられ、又燃焼用空気導入装置は、
燃焼用空気源と接続し、燃焼用空気を複数に分配し得る
流通溝を内部に有する固定供給環と、該固定供給環と回
転可能に緩やかに嵌合し、固定供給環の流通溝と、胴体
部の燃焼用空気導入管とを接続させる手段を有する回転
供給環とよりなるものであり、更に本発明の回転式炭化
炉は炭化炉回転数遠隔手動制御器、燃焼用空気流通遠隔
手動制御器、木質系炭化物製造原料投入量遠隔手動制御
器、炉尻温度指示計及び炉内燃焼監視窓により構成され
る炭化炉における炭化過程遠隔手動制御方式を有するも
のである。
【0006】
【発明の実施の形態】次に本発明について図面に基づい
て詳細に説明する。本発明の回転式木質系炭化炉本体は
図9の炭化炉横断面図に示されるように外殻(60)は厚
鋼板によって形成され、その内壁はキャスタブル(64)
により断熱されている。そして胴体部(61)(横形大円
筒型)、径絞部(62)(横形円錐台型)及び狭縮部(6
3)(横形小円筒型)の3つの部分から成り、胴体部(6
1)の1端は蓋フランジ(22)により閉塞され、他端は
狭縮部(63)で開放になっており、炉内で形成された炭
化物の出口になっている。胴体部(61)、径絞部(6
2)、狭縮部(63)の寸法的な比率は、胴体部(61)の
外径をDメートル、その胴長をLメートル、径絞部(6
2)の外周面の立体角をθ度、狭縮部(63)の外径をd
メートルとすれば、3d≦D≦L/3、θ=10〜15
度なる関係になることが必要である。
て詳細に説明する。本発明の回転式木質系炭化炉本体は
図9の炭化炉横断面図に示されるように外殻(60)は厚
鋼板によって形成され、その内壁はキャスタブル(64)
により断熱されている。そして胴体部(61)(横形大円
筒型)、径絞部(62)(横形円錐台型)及び狭縮部(6
3)(横形小円筒型)の3つの部分から成り、胴体部(6
1)の1端は蓋フランジ(22)により閉塞され、他端は
狭縮部(63)で開放になっており、炉内で形成された炭
化物の出口になっている。胴体部(61)、径絞部(6
2)、狭縮部(63)の寸法的な比率は、胴体部(61)の
外径をDメートル、その胴長をLメートル、径絞部(6
2)の外周面の立体角をθ度、狭縮部(63)の外径をd
メートルとすれば、3d≦D≦L/3、θ=10〜15
度なる関係になることが必要である。
【0007】胴体部(61)の内周壁には燃焼用空気導入
管(10)が、その能力に対応して複数本の、実際は8乃
至10数本軸芯に対して平行に等分割の位置に固定され
ている。又原料移動羽根(65)が同じく内周壁の円周上
に等分割で複数枚、例えば6枚、燃焼用空気導入管(1
0)に対して僅かに傾斜して、具体的には3〜5度の傾
斜角で固定されている。原料移動羽根は間隔をおいて複
数個が直列に連続して設けられた複数の羽根群が環状に
設けられた構成となっている。図においては4個の羽根
が直列に設けられている。原料移動羽根は径絞部狭縮部
に設けられている。胴体部(61)は、乾燥帯(66)、燃
焼加熱帯(67)を構成し、夫々被炭化物の移動速度に差
異を付けるため、原料移動羽根(65)は定められた距離
間隔を取っている。炭化炉(16)の据付けは軸芯が水平
になるように設置され、軸芯の傾斜はない。
管(10)が、その能力に対応して複数本の、実際は8乃
至10数本軸芯に対して平行に等分割の位置に固定され
ている。又原料移動羽根(65)が同じく内周壁の円周上
に等分割で複数枚、例えば6枚、燃焼用空気導入管(1
0)に対して僅かに傾斜して、具体的には3〜5度の傾
斜角で固定されている。原料移動羽根は間隔をおいて複
数個が直列に連続して設けられた複数の羽根群が環状に
設けられた構成となっている。図においては4個の羽根
が直列に設けられている。原料移動羽根は径絞部狭縮部
に設けられている。胴体部(61)は、乾燥帯(66)、燃
焼加熱帯(67)を構成し、夫々被炭化物の移動速度に差
異を付けるため、原料移動羽根(65)は定められた距離
間隔を取っている。炭化炉(16)の据付けは軸芯が水平
になるように設置され、軸芯の傾斜はない。
【0008】被炭化物の移動速度は、上述の原料移動羽
根(65)に依って発生し、その平均速度は、帯によって
差異がつけられるようになっている。被炭化物を燃焼、
炭化するための熱源は、被炭化物の燃料熱量によるもの
で、例えば始動時にポータブルバーナを使用して被炭化
物に着火させて炉内で被炭化物を焚き付ける以外は外部
より熱源を使用する事はない。換言すれば本炭化炉(1
6)には燃焼用バーナは取付けられていないのである。
炭化過程にある胴体部(61)内にある被炭化物は図10
の原料炭化過程模式説明図のように火床(95)を形成し
ている。又図11,12,13は図10におけるX−
X、Y−Y、Z−Z方向炉内の乾溜帯、燃焼加熱火床及
び炭化帯における被炭化物のなだれ状態を示している。
即ち、炉の回転により被炭化物は物性に従った安息角で
座位置することが示されている。被炭化物はこの状態で
乾燥、燃焼、炭化が行われているが、座位置におけるな
だれ運動による表面の混合、攪拌作用だけでは燃焼用空
気との接触反応面積が小さいため、燃焼反応時間が大き
くなる。炉の回転数は燃焼反応時間に逆比例するから、
回転数を小さくしなければ炉内の炭化過程を持続、保持
することが困難となるので、回転数を低下させて操作す
る。従って、炭化の能率が低下する方向に操作は移動す
る。
根(65)に依って発生し、その平均速度は、帯によって
差異がつけられるようになっている。被炭化物を燃焼、
炭化するための熱源は、被炭化物の燃料熱量によるもの
で、例えば始動時にポータブルバーナを使用して被炭化
物に着火させて炉内で被炭化物を焚き付ける以外は外部
より熱源を使用する事はない。換言すれば本炭化炉(1
6)には燃焼用バーナは取付けられていないのである。
炭化過程にある胴体部(61)内にある被炭化物は図10
の原料炭化過程模式説明図のように火床(95)を形成し
ている。又図11,12,13は図10におけるX−
X、Y−Y、Z−Z方向炉内の乾溜帯、燃焼加熱火床及
び炭化帯における被炭化物のなだれ状態を示している。
即ち、炉の回転により被炭化物は物性に従った安息角で
座位置することが示されている。被炭化物はこの状態で
乾燥、燃焼、炭化が行われているが、座位置におけるな
だれ運動による表面の混合、攪拌作用だけでは燃焼用空
気との接触反応面積が小さいため、燃焼反応時間が大き
くなる。炉の回転数は燃焼反応時間に逆比例するから、
回転数を小さくしなければ炉内の炭化過程を持続、保持
することが困難となるので、回転数を低下させて操作す
る。従って、炭化の能率が低下する方向に操作は移動す
る。
【0009】この反応時間を小さくする事は炭化過程を
持続、保持する上からも必要であり、又炭化能率を向上
させるためにも重要な事である。反応時間を小さくする
ために燃焼用空気供給装置(17)により被炭化物の座位
置の下部、即ち図11,12,13に示すように胴体部
(61)全内周壁面から燃焼用空気導入管(10)により
(燃焼用)空気を噴射させると、座位置する被炭化物の
内部にまで燃焼用空気が流通する事になり、従って座位
置の内部より燃焼が起こるので、結果は接触反応面積が
極めて大きくなった事を示し、燃焼反応時間を大きく短
縮することが出来る。目視監視窓(35)からの観察によ
り、燃焼状態が悪いと判断した場合(この現象は多くの
場合、被炭化物の水分の%が40以上の場合に発生す
る)、燃焼用空気の酸素濃度を増加させるため酸素ボン
ベ(89)より酸素を燃焼用空気供給装置の空気吸引側に
混用して燃焼用空気の酸素濃度を増加させ燃焼反応をバ
ックアップする事も出来る。
持続、保持する上からも必要であり、又炭化能率を向上
させるためにも重要な事である。反応時間を小さくする
ために燃焼用空気供給装置(17)により被炭化物の座位
置の下部、即ち図11,12,13に示すように胴体部
(61)全内周壁面から燃焼用空気導入管(10)により
(燃焼用)空気を噴射させると、座位置する被炭化物の
内部にまで燃焼用空気が流通する事になり、従って座位
置の内部より燃焼が起こるので、結果は接触反応面積が
極めて大きくなった事を示し、燃焼反応時間を大きく短
縮することが出来る。目視監視窓(35)からの観察によ
り、燃焼状態が悪いと判断した場合(この現象は多くの
場合、被炭化物の水分の%が40以上の場合に発生す
る)、燃焼用空気の酸素濃度を増加させるため酸素ボン
ベ(89)より酸素を燃焼用空気供給装置の空気吸引側に
混用して燃焼用空気の酸素濃度を増加させ燃焼反応をバ
ックアップする事も出来る。
【0010】図6(B)は固定供給環の断面図を示す。
即ち内面側全域に燃焼用空気流通溝(3)を加工し、こ
の溝に対し1本の燃焼用空気入口管(1)によって連結
されて成る固定供給環(2)は、燃焼用空気供給装置に
関する図4に示されるように外観で回転分配環(4)が
嵌合で接合して本体を形成する。一方、燃焼用空気供給
用装置システムに関する図5に示すように回転式炭化炉
胴体部(16)内壁側に配置された空気の噴射管(11)を
取付けた所の燃焼用空気導入管群(10)と中間連絡管
(8)等を介して回転分配環(4)と連結し、炉の回転
軸芯と同軸心で結合して成る燃焼用空気供給装置を形成
している。炉尻フッド(27)においては生成物、具体的
には木炭が分別され、重力方向に落下して、スクリュー
型木炭粉砕機(38)に入る。図2,3に示すスクリュー
型木炭粉砕機(38)は、粉砕用スクリュー(43)とスク
リューの鞘部であるシリンダ本体(82)及び粉砕用スク
リュー(43)を回転駆動させる粉砕機駆動モータ(44)
より成立っている。
即ち内面側全域に燃焼用空気流通溝(3)を加工し、こ
の溝に対し1本の燃焼用空気入口管(1)によって連結
されて成る固定供給環(2)は、燃焼用空気供給装置に
関する図4に示されるように外観で回転分配環(4)が
嵌合で接合して本体を形成する。一方、燃焼用空気供給
用装置システムに関する図5に示すように回転式炭化炉
胴体部(16)内壁側に配置された空気の噴射管(11)を
取付けた所の燃焼用空気導入管群(10)と中間連絡管
(8)等を介して回転分配環(4)と連結し、炉の回転
軸芯と同軸心で結合して成る燃焼用空気供給装置を形成
している。炉尻フッド(27)においては生成物、具体的
には木炭が分別され、重力方向に落下して、スクリュー
型木炭粉砕機(38)に入る。図2,3に示すスクリュー
型木炭粉砕機(38)は、粉砕用スクリュー(43)とスク
リューの鞘部であるシリンダ本体(82)及び粉砕用スク
リュー(43)を回転駆動させる粉砕機駆動モータ(44)
より成立っている。
【0011】粉砕の原理は粉砕用スクリュー(43)のフ
ライトの形状であって、粉砕機の入口側の位置に相当す
る部分のフライトは鋸歯状の形状をしたフライトであっ
て木炭塊を粗粉砕する部分である。又この部分に制御さ
れた冷却水が注入され粉砕効果を高めている。スクリュ
ーの中間部分は一般用のフライトであって押出専用であ
る。出口部分はフライトの肉厚が厚く、周囲に溝をつけ
た微粉砕が出来る型式である。一方粉砕効率を高めるた
め図3に示すようにシリンダ出口の口径を絞る事により
移動粉体に抵抗を与えシリンダ内に粉体が充満し、空間
密度を上昇させるようになっている。本粉砕機は炉尻フ
ッドの出口に直結されている。換言すれば製造ライン上
に設置されているから炭化炉で生産された無定形炭素の
全体がすべて通過する事になり、従って生産される無定
形炭素はすべて微粉砕無定形炭素の形であり、その粒度
分布は図15に示すようにモードが100meshの粉
体であり、活性炭の原料として直接使用出来る。
ライトの形状であって、粉砕機の入口側の位置に相当す
る部分のフライトは鋸歯状の形状をしたフライトであっ
て木炭塊を粗粉砕する部分である。又この部分に制御さ
れた冷却水が注入され粉砕効果を高めている。スクリュ
ーの中間部分は一般用のフライトであって押出専用であ
る。出口部分はフライトの肉厚が厚く、周囲に溝をつけ
た微粉砕が出来る型式である。一方粉砕効率を高めるた
め図3に示すようにシリンダ出口の口径を絞る事により
移動粉体に抵抗を与えシリンダ内に粉体が充満し、空間
密度を上昇させるようになっている。本粉砕機は炉尻フ
ッドの出口に直結されている。換言すれば製造ライン上
に設置されているから炭化炉で生産された無定形炭素の
全体がすべて通過する事になり、従って生産される無定
形炭素はすべて微粉砕無定形炭素の形であり、その粒度
分布は図15に示すようにモードが100meshの粉
体であり、活性炭の原料として直接使用出来る。
【0012】次に本発明について詳細に図1により説明
する。 1)おが屑材等木質系廃材を炭化反応設備に投入するた
めの設備は原料カートリッチ(12)とインバータによる
速度可変付モータを有するベルト式コンベア(13)で構
成されている。 2)炭化反応設備は、木質系炭化物製造原料を炭化させ
る設備であって、速度可変モータを取付けたスクリュー
投入機(15)を持つ原料ポッパ(14)、ロータリーキル
ン方式の炭化炉本体(16)、炭化炉本体(16)に燃焼用
空気を送り込む燃焼用空気供給装置(17)及び炭化炉本
体(16)を回転させるための遠隔操作が可能な速度可変
モータをもつ炭化炉駆動装置(18)等で構成されてい
る。燃焼用空気供給装置(17)は空気予熱管(34)、燃
焼用空気ブロワ(19)、燃焼用空気流量計(20)、遠隔
操作が可能な燃焼用空気流量調節弁(21)等により構成
されている。燃焼用空気供給装置本体(17)は炭化炉本
体(16)を閉じる蓋フランジ(22)に溶接で固定されて
いる円筒形の装置支持金具(23)に嵌め込んで座してい
る。燃焼用空気供給装置本体(17)の燃焼用空気出口管
(6)は炭化炉胴体(16)の外(或いは内)周側に等間
隔に取付けられている燃焼用空気導入管(10)とネジ込
みにより連結している。連結する際に軸芯を調整されな
がら固定される事により燃焼用空気供給装置本体(17)
の軸芯は、炭化炉本体(16)の軸芯と同芯になってい
る。同芯になっているために炭化炉胴体(16)が回転状
態でも燃焼用空気供給装置本体(17)に、外部の固定配
管から燃焼用空気を送入することができる。
する。 1)おが屑材等木質系廃材を炭化反応設備に投入するた
めの設備は原料カートリッチ(12)とインバータによる
速度可変付モータを有するベルト式コンベア(13)で構
成されている。 2)炭化反応設備は、木質系炭化物製造原料を炭化させ
る設備であって、速度可変モータを取付けたスクリュー
投入機(15)を持つ原料ポッパ(14)、ロータリーキル
ン方式の炭化炉本体(16)、炭化炉本体(16)に燃焼用
空気を送り込む燃焼用空気供給装置(17)及び炭化炉本
体(16)を回転させるための遠隔操作が可能な速度可変
モータをもつ炭化炉駆動装置(18)等で構成されてい
る。燃焼用空気供給装置(17)は空気予熱管(34)、燃
焼用空気ブロワ(19)、燃焼用空気流量計(20)、遠隔
操作が可能な燃焼用空気流量調節弁(21)等により構成
されている。燃焼用空気供給装置本体(17)は炭化炉本
体(16)を閉じる蓋フランジ(22)に溶接で固定されて
いる円筒形の装置支持金具(23)に嵌め込んで座してい
る。燃焼用空気供給装置本体(17)の燃焼用空気出口管
(6)は炭化炉胴体(16)の外(或いは内)周側に等間
隔に取付けられている燃焼用空気導入管(10)とネジ込
みにより連結している。連結する際に軸芯を調整されな
がら固定される事により燃焼用空気供給装置本体(17)
の軸芯は、炭化炉本体(16)の軸芯と同芯になってい
る。同芯になっているために炭化炉胴体(16)が回転状
態でも燃焼用空気供給装置本体(17)に、外部の固定配
管から燃焼用空気を送入することができる。
【0013】燃焼用空気は、燃焼用空気ブロワ(19)の
作動により空気取入口(30)から吸引され、燃焼用空気
流量計(F1−1)(20)を通り燃焼用空気流量調節弁
(CV)(21)で所定の流量に制御され、空気予熱管
(34)へと流入してゆく。空気予熱管(34)を通過する
間に炉尻フッド(27)内の廃ガスで加熱された燃焼用空
気は、燃焼用空気供給装置(17)の燃焼用空気入口管
(1)に流入してゆく。燃焼用空気流量調節弁(21)は
弁操作変換器(31)によって遠隔操作で該弁を調節する
事が出来る。燃焼用空気入口管(1)に流入した空気
は、燃焼用空気供給装置(17)により炭化炉の内部に導
入され、炉内円周面から一斉に燃焼用空気を噴射する事
によって炉内の燃焼反応を促進させることが出来る。
作動により空気取入口(30)から吸引され、燃焼用空気
流量計(F1−1)(20)を通り燃焼用空気流量調節弁
(CV)(21)で所定の流量に制御され、空気予熱管
(34)へと流入してゆく。空気予熱管(34)を通過する
間に炉尻フッド(27)内の廃ガスで加熱された燃焼用空
気は、燃焼用空気供給装置(17)の燃焼用空気入口管
(1)に流入してゆく。燃焼用空気流量調節弁(21)は
弁操作変換器(31)によって遠隔操作で該弁を調節する
事が出来る。燃焼用空気入口管(1)に流入した空気
は、燃焼用空気供給装置(17)により炭化炉の内部に導
入され、炉内円周面から一斉に燃焼用空気を噴射する事
によって炉内の燃焼反応を促進させることが出来る。
【0014】3)次に炭化炉本体(16)について述べ
る。炭化炉本体(16)を回転駆動するための原動力は炭
化炉減速駆動モータ(18)であって、その軸に取付けら
れたスプロケットギアを介してスプロケットチェンで炭
化炉回転用スプロケットギア(24)を回転し、斯くして
炭化炉本体(16)を回転させる。炭化炉減速駆動モータ
(18)は、炭化炉駆動モータ変換器(32)に依って、遠
隔操作で該モータを制御することが出来る。炭化炉本体
(16)には2個のタイヤ(25)があって、これを2対の
タイヤローラ(26)で受け止め炭化炉本体(16)をスム
ーズに回転させる。炭化炉本体(16)の一端は蓋フラン
ジ(22)によって閉じられ、蓋フランジ(22)の外側に
は上述したように円筒形の装置支持金具(23)が溶接で
取付けられ、その支持金具(23)の内側部分の蓋フラン
ジ(22)には原料投入用スクリュー(15)の筒が挿入で
きる孔が開口しており、原料投入用スクリュー(15)の
先端部はこの孔に嵌り込み、炉内に原料を投入する事が
出来るようになっている。原料投入用スクリュー(15)
は原料投入用減速機モータ(33)によって駆動し、その
速度は可変ハンドルで定めることが出来る。一方、炭化
炉の他端は炉尻フッド(27)に挿入されている。
る。炭化炉本体(16)を回転駆動するための原動力は炭
化炉減速駆動モータ(18)であって、その軸に取付けら
れたスプロケットギアを介してスプロケットチェンで炭
化炉回転用スプロケットギア(24)を回転し、斯くして
炭化炉本体(16)を回転させる。炭化炉減速駆動モータ
(18)は、炭化炉駆動モータ変換器(32)に依って、遠
隔操作で該モータを制御することが出来る。炭化炉本体
(16)には2個のタイヤ(25)があって、これを2対の
タイヤローラ(26)で受け止め炭化炉本体(16)をスム
ーズに回転させる。炭化炉本体(16)の一端は蓋フラン
ジ(22)によって閉じられ、蓋フランジ(22)の外側に
は上述したように円筒形の装置支持金具(23)が溶接で
取付けられ、その支持金具(23)の内側部分の蓋フラン
ジ(22)には原料投入用スクリュー(15)の筒が挿入で
きる孔が開口しており、原料投入用スクリュー(15)の
先端部はこの孔に嵌り込み、炉内に原料を投入する事が
出来るようになっている。原料投入用スクリュー(15)
は原料投入用減速機モータ(33)によって駆動し、その
速度は可変ハンドルで定めることが出来る。一方、炭化
炉の他端は炉尻フッド(27)に挿入されている。
【0015】蓋フランジ(22)には始動時に炉内の木質
系炭化物製造原料に着火させるための孔があり、これを
塞ぐ着火用栓(28)がある。又炉内に小木片を燃料とし
て投入するための孔があり、これを塞ぐ木片投入用栓
(29)があり、両栓は180°の対角で蓋フランジ(2
2)面に設けられているので、炉位置により使用都合の
良い方の孔を利用することが出来る。着火用栓(28)を
取り除き、例えば市販されているポータブルバーナを用
いて炉内の木質系炭化水素原料に着火させて燃焼を開始
する。
系炭化物製造原料に着火させるための孔があり、これを
塞ぐ着火用栓(28)がある。又炉内に小木片を燃料とし
て投入するための孔があり、これを塞ぐ木片投入用栓
(29)があり、両栓は180°の対角で蓋フランジ(2
2)面に設けられているので、炉位置により使用都合の
良い方の孔を利用することが出来る。着火用栓(28)を
取り除き、例えば市販されているポータブルバーナを用
いて炉内の木質系炭化水素原料に着火させて燃焼を開始
する。
【0016】4)炉尻フッドについて述べる。炭化炉内
で炭化反応により生成した木質系炭化物製造原料の炭化
物(固形物)と燃焼により発生した廃ガス(乾溜ガスも
含む)を分離し、夫々を処理する装置へ分離誘導する設
備を本発明では炉尻フッド(27)と称する。炉尻フッド
(27)は外殻は鋼板製で内側壁には断熱耐火材としてキ
ャスタブルで仕上げられ、燃焼用空気予熱管(34)、炉
内管理用目視窓(35)及び炉尻温度指示計T1の熱電対
ウエル(36)等により構成されている。炉尻フッド(2
7)は、廃ガス(乾溜ガスを含む)等は煙突(37)へ誘
導し、固体物(炭化物)は重力の作用により分離し下方
に落下し、スクリュー型木炭粉砕機(38)へと集まる。
で炭化反応により生成した木質系炭化物製造原料の炭化
物(固形物)と燃焼により発生した廃ガス(乾溜ガスも
含む)を分離し、夫々を処理する装置へ分離誘導する設
備を本発明では炉尻フッド(27)と称する。炉尻フッド
(27)は外殻は鋼板製で内側壁には断熱耐火材としてキ
ャスタブルで仕上げられ、燃焼用空気予熱管(34)、炉
内管理用目視窓(35)及び炉尻温度指示計T1の熱電対
ウエル(36)等により構成されている。炉尻フッド(2
7)は、廃ガス(乾溜ガスを含む)等は煙突(37)へ誘
導し、固体物(炭化物)は重力の作用により分離し下方
に落下し、スクリュー型木炭粉砕機(38)へと集まる。
【0017】炉内管理用目視窓(35)は炭化炉(16)内
の燃焼状態や炉の回転によるおが屑等木質材のなだれ運
動が観察出来、燃焼、乾溜、炭化の状態を目視により確
認出来る。従って炭化炉(16)の運転上重要な役目をす
る。又炉尻フッド(27)内の雰囲気温度は熱電対(36)
により測定され温度変換器(39)により電送されて、温
度指示計T1(40)に指示される。
の燃焼状態や炉の回転によるおが屑等木質材のなだれ運
動が観察出来、燃焼、乾溜、炭化の状態を目視により確
認出来る。従って炭化炉(16)の運転上重要な役目をす
る。又炉尻フッド(27)内の雰囲気温度は熱電対(36)
により測定され温度変換器(39)により電送されて、温
度指示計T1(40)に指示される。
【0018】5)炉尻フッド(27)により分離された炭
化物は直接スクリュー型湿式粉砕機(38)に落ち込んで
ゆく。本スクリュー型湿式粉砕機(38)は粉砕設備の本
体であって、湿式に必要な水は粉砕用水流量計FI−2
(41)により計測され、粉砕用水量調節弁(42)でその
水量を所定の量に制御する。粉砕機(38)内の粉砕用ス
クリュー(43)は図2に示すように、破砕部(75)、押
出し部(76)、粉砕部(77)にわかれており、炭化物を
粉砕する機構になっている。材質はすべてステンレス鋼
で製作されている。粉砕用スクリュー(43)は粉砕機駆
動モータ(44)によって回転し、回転は可変式であるの
で、ハンドルによってスクリューの回転数を粉砕状態に
より変更することが出来る。図3は湿式粉砕機スクリュ
ーシリンダ(82)の図であって、木質炭化物の入口(8
5)、絞り機構を形成する木質粉末無定形炭素出口(8
3)、粉砕用水(84)、粉砕過剰水出口(86)等より成
り、材質はステンレス鋼で構成されている。粉砕された
炭化物は無定形炭素の粉末となり、粉砕された後、粉末
炭ホッパ(45)に貯められる。
化物は直接スクリュー型湿式粉砕機(38)に落ち込んで
ゆく。本スクリュー型湿式粉砕機(38)は粉砕設備の本
体であって、湿式に必要な水は粉砕用水流量計FI−2
(41)により計測され、粉砕用水量調節弁(42)でその
水量を所定の量に制御する。粉砕機(38)内の粉砕用ス
クリュー(43)は図2に示すように、破砕部(75)、押
出し部(76)、粉砕部(77)にわかれており、炭化物を
粉砕する機構になっている。材質はすべてステンレス鋼
で製作されている。粉砕用スクリュー(43)は粉砕機駆
動モータ(44)によって回転し、回転は可変式であるの
で、ハンドルによってスクリューの回転数を粉砕状態に
より変更することが出来る。図3は湿式粉砕機スクリュ
ーシリンダ(82)の図であって、木質炭化物の入口(8
5)、絞り機構を形成する木質粉末無定形炭素出口(8
3)、粉砕用水(84)、粉砕過剰水出口(86)等より成
り、材質はステンレス鋼で構成されている。粉砕された
炭化物は無定形炭素の粉末となり、粉砕された後、粉末
炭ホッパ(45)に貯められる。
【0019】6)廃ガス処理設備は、煙突(37)、火粉
消火筒兼廃煙洗浄器(46)及び消火排水用濾過器(47)
から成っている。洗浄水は水道源より取り、散水リング
(48)で火粉消火筒(46)内の壁面を散水し、壁面に水
膜を作り火粉の消火と廃ガスの洗浄を行う。洗浄後の水
は消火水受漏斗(49)に集められ排水管(59)に依り消
火排水用濾過機(47)に流送され、ここで炭化物の微粒
子を濾過し濾液は放流する。消火洗浄水は水道源より取
り、水圧を測定するために圧力指示計PI(51)を配管
に取付け、消火洗浄水の流量を測定するため消火用水流
量計FI−3(52)を配管中に取付け、その流量を所定
の量に制御するために消火用水調節弁(53)が取付けら
れている。水道圧力のもとで所定の水流量を火粉消火筒
(46)に流水し操作する。
消火筒兼廃煙洗浄器(46)及び消火排水用濾過器(47)
から成っている。洗浄水は水道源より取り、散水リング
(48)で火粉消火筒(46)内の壁面を散水し、壁面に水
膜を作り火粉の消火と廃ガスの洗浄を行う。洗浄後の水
は消火水受漏斗(49)に集められ排水管(59)に依り消
火排水用濾過機(47)に流送され、ここで炭化物の微粒
子を濾過し濾液は放流する。消火洗浄水は水道源より取
り、水圧を測定するために圧力指示計PI(51)を配管
に取付け、消火洗浄水の流量を測定するため消火用水流
量計FI−3(52)を配管中に取付け、その流量を所定
の量に制御するために消火用水調節弁(53)が取付けら
れている。水道圧力のもとで所定の水流量を火粉消火筒
(46)に流水し操作する。
【0020】7)本発明の炭化炉を含む炭化物製造装置
は装置の状態が目視で判断出来、且つ運転に必要な諸操
作が遠隔で出来る手段を例えば炉尻の一角に設ける事に
より極めて少数、例えば1名の運転員で操作できる。上
述のために必要な遠隔操作機器類は次のような内容であ
る。 HC−1:炭化炉駆動モータ回転遠隔手動制御(54) 同上用 開閉機 HC−2:燃焼用空気流量遠隔手動制御(55) HC−3:ベルトコンベア速度遠隔手動制御(56) 同上用 開閉機 TI :炉尻温度指示計(40) SW−1:原料投入用スクリュー駆動モータ遠隔手動開閉機(57) SW−2:燃焼用空気ブロワ遠隔手動開閉機(58) SW−3:粉砕機駆動モータ遠隔手動開閉機(59) 以上に示した遠隔操作機器類等を1基の計器盤(87)に
配列する。既述の炉内管理用目視窓(35)により炭化炉
(16)内の燃焼状態を目視により確認し、計器盤(87)
に配列した諸計器を目的に応じて操作して最適な炭化反
応を継続させる。斯くして1名の運転員によって炭化炉
の運転が可能になる。
は装置の状態が目視で判断出来、且つ運転に必要な諸操
作が遠隔で出来る手段を例えば炉尻の一角に設ける事に
より極めて少数、例えば1名の運転員で操作できる。上
述のために必要な遠隔操作機器類は次のような内容であ
る。 HC−1:炭化炉駆動モータ回転遠隔手動制御(54) 同上用 開閉機 HC−2:燃焼用空気流量遠隔手動制御(55) HC−3:ベルトコンベア速度遠隔手動制御(56) 同上用 開閉機 TI :炉尻温度指示計(40) SW−1:原料投入用スクリュー駆動モータ遠隔手動開閉機(57) SW−2:燃焼用空気ブロワ遠隔手動開閉機(58) SW−3:粉砕機駆動モータ遠隔手動開閉機(59) 以上に示した遠隔操作機器類等を1基の計器盤(87)に
配列する。既述の炉内管理用目視窓(35)により炭化炉
(16)内の燃焼状態を目視により確認し、計器盤(87)
に配列した諸計器を目的に応じて操作して最適な炭化反
応を継続させる。斯くして1名の運転員によって炭化炉
の運転が可能になる。
【0021】8)次に本装置で取り扱う処理用の木質材
の物性について説明する。一般に木材は、セルロース、
ヘミセルロース、リグニンの主要3成分と抽出成分とで
構成されている。セルロースは繊維素で、ヘミセルロー
スは多糖類に属している。この二つの成分は地上最多の
有機物質と言われ、乾燥時の重量は全体の3/4を占め
る。リグニンは網状高分子化合物である。主要3成分は
高分子であるのに対し、抽出成分は分子量も小さく高々
1000程度以下である。木材を乾溜レトルト内に於て
乾溜した場合、次のような現象を示す。木材の熱分解が
始まると煙が発生する。木材の内部に於ては主要3成分
は次のような変化をする。先ずヘミセルロースは180
℃付近で最初に熱分解を始め、分解ガスを発生する。最
も活発に熱分解する温度範囲は250〜300℃であ
る。セルロースは240℃付近で熱分解を始め分解ガス
を発生する。360〜400℃で最も活発に熱分解す
る。リグニンは280℃付近より熱分解を始め分解ガス
を発生する。500〜560℃で最も活発に熱分解す
る。以上夫々の成分は熱分解後含有炭素が遊離し、固体
炭素を形成する。乾溜温度が600℃以上の高温になる
と、遊離固体炭素はレトルト内の雰囲気中に存在してい
る主要3成分の熱分解で発生した所の水蒸気と反応し、
C+H2 O=H2 +CO−31.14kcal(吸熱反
応)となり、水素を発生する。この過程を経て、遊離固
体炭素は全体的に木炭へと形成されてゆく。
の物性について説明する。一般に木材は、セルロース、
ヘミセルロース、リグニンの主要3成分と抽出成分とで
構成されている。セルロースは繊維素で、ヘミセルロー
スは多糖類に属している。この二つの成分は地上最多の
有機物質と言われ、乾燥時の重量は全体の3/4を占め
る。リグニンは網状高分子化合物である。主要3成分は
高分子であるのに対し、抽出成分は分子量も小さく高々
1000程度以下である。木材を乾溜レトルト内に於て
乾溜した場合、次のような現象を示す。木材の熱分解が
始まると煙が発生する。木材の内部に於ては主要3成分
は次のような変化をする。先ずヘミセルロースは180
℃付近で最初に熱分解を始め、分解ガスを発生する。最
も活発に熱分解する温度範囲は250〜300℃であ
る。セルロースは240℃付近で熱分解を始め分解ガス
を発生する。360〜400℃で最も活発に熱分解す
る。リグニンは280℃付近より熱分解を始め分解ガス
を発生する。500〜560℃で最も活発に熱分解す
る。以上夫々の成分は熱分解後含有炭素が遊離し、固体
炭素を形成する。乾溜温度が600℃以上の高温になる
と、遊離固体炭素はレトルト内の雰囲気中に存在してい
る主要3成分の熱分解で発生した所の水蒸気と反応し、
C+H2 O=H2 +CO−31.14kcal(吸熱反
応)となり、水素を発生する。この過程を経て、遊離固
体炭素は全体的に木炭へと形成されてゆく。
【0022】一方、前述した乾溜時に発生した煙は、冷
却すると液体生成物が得られる他に液化せずそのまま気
体である気体生成物が得られる。液体生成物は木酢液、
木タールが主成分であり、気体生成物は木ガスと呼ば
れ、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、メタン、エチレン
(C2 H4 )等の可燃性低分子炭化水素の混合体であ
る。炭化に直接関係する装置は、燃焼用空気供給装置
(17)と炭化炉本体(16)の2つの装置である。燃焼用
空気供給装置(17)は、炭化に必要な空気を炭化炉(1
6)の外(或いは内)周辺より炉内に空気を送り込み、
おが屑等木質材の燃焼と乾溜による化学反応を促進させ
る役務を持ち、一方炭化炉(16)はおが屑等を連続的に
受け入れ、又回転する事により炉内のおが屑等木質材の
物性によって生ずるなだれ運動を利用して、乾燥、燃焼
加熱及び炭化を炉内長の場(帯)に於て順次展開し、お
が屑等木質材を連続炭化させる役務を持っている。以下
に両者の構造とその作用について述べる。
却すると液体生成物が得られる他に液化せずそのまま気
体である気体生成物が得られる。液体生成物は木酢液、
木タールが主成分であり、気体生成物は木ガスと呼ば
れ、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、メタン、エチレン
(C2 H4 )等の可燃性低分子炭化水素の混合体であ
る。炭化に直接関係する装置は、燃焼用空気供給装置
(17)と炭化炉本体(16)の2つの装置である。燃焼用
空気供給装置(17)は、炭化に必要な空気を炭化炉(1
6)の外(或いは内)周辺より炉内に空気を送り込み、
おが屑等木質材の燃焼と乾溜による化学反応を促進させ
る役務を持ち、一方炭化炉(16)はおが屑等を連続的に
受け入れ、又回転する事により炉内のおが屑等木質材の
物性によって生ずるなだれ運動を利用して、乾燥、燃焼
加熱及び炭化を炉内長の場(帯)に於て順次展開し、お
が屑等木質材を連続炭化させる役務を持っている。以下
に両者の構造とその作用について述べる。
【0023】9)燃焼用空気供給装置 燃焼用空気供給装置(17)はロータリーキルン型の炭化
炉に於ては、不可欠な装置であって、該装置を使用する
事により、回転中においても炉本体の外(或いは内)周
辺より燃焼用空気を噴射することが出来、又その流量の
調節も炉内の状況により自在にリアルタイムで実施する
ことが出来ると共に更に燃焼用空気の酸素濃度も酸素ボ
ンベを利用する事により増加させる事も出来る機能を有
し、従って、炉内の燃焼反応も有機的に制御することが
出来る。
炉に於ては、不可欠な装置であって、該装置を使用する
事により、回転中においても炉本体の外(或いは内)周
辺より燃焼用空気を噴射することが出来、又その流量の
調節も炉内の状況により自在にリアルタイムで実施する
ことが出来ると共に更に燃焼用空気の酸素濃度も酸素ボ
ンベを利用する事により増加させる事も出来る機能を有
し、従って、炉内の燃焼反応も有機的に制御することが
出来る。
【0024】始めに燃焼用空気供給装置(17)について
説明する。該装置の本体は図4に示してある。該装置本
体は円筒形の固定供給環(2)の内側に円筒形の回転分
配環(4)がゆるやかな嵌合において、嵌り込んで1体
を形成している。固定供給環(2)は固定されている金
物であって、その内側で回転分配環(4)が炭化炉本体
(16)と同回転で回転するのである。固定供給環(2)
には燃焼用空気を導入するための燃焼用空気入口管
(1)が固定されており、外部から燃焼用空気を吸引す
る燃焼用空気ブロワ(19)と配管により連結し固定され
ている。回転分配環(4)は燃焼用空気を炭化炉(16)
の内周面に流動分配させるための燃焼用空気出口管
(6)が円筒周上に配置固定されている。図5は燃焼用
空気供給装置(17)の全体図であり、該装置本体(固定
供給環(2)と回転分配環(4)が合体した部分)と炭
化炉胴体(16)に取付けられている燃焼用空気導入管
(10)との連結している関連工合を示す図面である。燃
焼用空気供給装置(17)は図5から判るように炭化炉
(16)の蓋としての役務をしている蓋フランジ(22)に
対して同心円として溶接で取付けられた円筒形の装置支
持金具(23)を台座として嵌め込んである。
説明する。該装置の本体は図4に示してある。該装置本
体は円筒形の固定供給環(2)の内側に円筒形の回転分
配環(4)がゆるやかな嵌合において、嵌り込んで1体
を形成している。固定供給環(2)は固定されている金
物であって、その内側で回転分配環(4)が炭化炉本体
(16)と同回転で回転するのである。固定供給環(2)
には燃焼用空気を導入するための燃焼用空気入口管
(1)が固定されており、外部から燃焼用空気を吸引す
る燃焼用空気ブロワ(19)と配管により連結し固定され
ている。回転分配環(4)は燃焼用空気を炭化炉(16)
の内周面に流動分配させるための燃焼用空気出口管
(6)が円筒周上に配置固定されている。図5は燃焼用
空気供給装置(17)の全体図であり、該装置本体(固定
供給環(2)と回転分配環(4)が合体した部分)と炭
化炉胴体(16)に取付けられている燃焼用空気導入管
(10)との連結している関連工合を示す図面である。燃
焼用空気供給装置(17)は図5から判るように炭化炉
(16)の蓋としての役務をしている蓋フランジ(22)に
対して同心円として溶接で取付けられた円筒形の装置支
持金具(23)を台座として嵌め込んである。
【0025】燃焼用空気供給装置本体(17)の回転分配
環(4)は燃焼用空気出口管(6)、中間連結管(8)
及び配管終端金具(9)により燃焼用空気導入管(10)
と連結し固定されている。換言すれば、図5に示すよう
に炭化炉胴体(16)と回転分配環(4)は、配管によっ
て連結固体されて1体となっている事が判る。そして炭
化炉胴体(16)の軸芯と燃焼用空気供給装置(17)の軸
芯も同一軸芯上にある事が判る。図6(A)に示すよう
に燃焼用空気導入管(10)は、炉胴体の内側に等分割で
配置され、該導入管(10)に取付けられた空気噴射管
(11)によって燃焼用空気が炭化炉胴体内に一斉に噴射
される。本装置に用いる燃焼用空気固定供給環(2)の
断面図は図6(B)に示すような形状である。図7は燃
焼用空気供給装置本体の断面図であって、図8は該装置
の正面図である。図7,8に依って、燃焼用空気供給装
置の構造と作用を説明する。
環(4)は燃焼用空気出口管(6)、中間連結管(8)
及び配管終端金具(9)により燃焼用空気導入管(10)
と連結し固定されている。換言すれば、図5に示すよう
に炭化炉胴体(16)と回転分配環(4)は、配管によっ
て連結固体されて1体となっている事が判る。そして炭
化炉胴体(16)の軸芯と燃焼用空気供給装置(17)の軸
芯も同一軸芯上にある事が判る。図6(A)に示すよう
に燃焼用空気導入管(10)は、炉胴体の内側に等分割で
配置され、該導入管(10)に取付けられた空気噴射管
(11)によって燃焼用空気が炭化炉胴体内に一斉に噴射
される。本装置に用いる燃焼用空気固定供給環(2)の
断面図は図6(B)に示すような形状である。図7は燃
焼用空気供給装置本体の断面図であって、図8は該装置
の正面図である。図7,8に依って、燃焼用空気供給装
置の構造と作用を説明する。
【0026】固定供給環(2)は円筒形状であって、鋼
又はステンレス鋼材で作られており、燃焼用空気を導入
する空気入口管(1)が固定されている。内側面は上級
な機械仕上げであり、その内側面に燃焼用空気を通すた
めに溝が堀加工されている。この溝を燃焼用空気流通溝
(3)と呼ぶ。記号でAのマークがしてある部分であ
る。回転分配環(4)は円筒形状であって、鋼又はステ
ンレス鋼材で作られ、外側面は上級な機械加工に依って
仕上げられ、固定供給環(2)の内側面にゆるやかな嵌
合で嵌るような寸法で外径が仕上げられている。回転分
配環(4)には燃焼用空気を送り出すための燃焼用空気
出口管(6)(C)が固定されている。該出口管(6)
の本数は該分配管(4)の円周上に8〜10数本が能力
に対応して設置されている。一方、該出口管(6)に対
応して固定供給環(2)の空気流通溝(3)の位置に相
当する所に溝の幅より小さい径の孔が加工されてあり、
この孔と該出口管(6)との孔は連結し、トンネルを作
っている。このトンネルを空気連絡トンネル(5)
(B)と呼び、燃焼用空気が空気流通溝(3)に入ると
前述の空気連絡トンネル(5)を通り抜けて空気出口管
(6)に達する構造になっている。図8の正面図に依れ
ば、燃焼用空気が空気入口管(1)に入ると空気流通溝
(3)(Aのマークがある場所)に展開流入する。一
方、回転分配環(4)の円周上に加工されている連絡ト
ンネル(5)の開孔口が上記流通溝(3)の幅内に存在
するから燃焼用空気は開孔口より連絡トンネル(5)
(Bマークのある場所)に入り、更に出口管(6)(C
マークのある場所)へと流出してゆく。この構造は例え
ば回転分配環(4)が炭化炉と共に回転している場合で
あっても、固定している固定供給環(2)の空気流通溝
(3)から連絡トンネル(5)に空気が流入してゆくこ
とから、空気出口管(6)からは常に燃焼用空気が排出
する事になる。即ち炭化炉が回転状態であっても制御さ
れた所定量の燃焼用空気は常に炭化炉内に供給され、そ
の役務は燃焼用空気供給装置(17)が司っているのであ
る。
又はステンレス鋼材で作られており、燃焼用空気を導入
する空気入口管(1)が固定されている。内側面は上級
な機械仕上げであり、その内側面に燃焼用空気を通すた
めに溝が堀加工されている。この溝を燃焼用空気流通溝
(3)と呼ぶ。記号でAのマークがしてある部分であ
る。回転分配環(4)は円筒形状であって、鋼又はステ
ンレス鋼材で作られ、外側面は上級な機械加工に依って
仕上げられ、固定供給環(2)の内側面にゆるやかな嵌
合で嵌るような寸法で外径が仕上げられている。回転分
配環(4)には燃焼用空気を送り出すための燃焼用空気
出口管(6)(C)が固定されている。該出口管(6)
の本数は該分配管(4)の円周上に8〜10数本が能力
に対応して設置されている。一方、該出口管(6)に対
応して固定供給環(2)の空気流通溝(3)の位置に相
当する所に溝の幅より小さい径の孔が加工されてあり、
この孔と該出口管(6)との孔は連結し、トンネルを作
っている。このトンネルを空気連絡トンネル(5)
(B)と呼び、燃焼用空気が空気流通溝(3)に入ると
前述の空気連絡トンネル(5)を通り抜けて空気出口管
(6)に達する構造になっている。図8の正面図に依れ
ば、燃焼用空気が空気入口管(1)に入ると空気流通溝
(3)(Aのマークがある場所)に展開流入する。一
方、回転分配環(4)の円周上に加工されている連絡ト
ンネル(5)の開孔口が上記流通溝(3)の幅内に存在
するから燃焼用空気は開孔口より連絡トンネル(5)
(Bマークのある場所)に入り、更に出口管(6)(C
マークのある場所)へと流出してゆく。この構造は例え
ば回転分配環(4)が炭化炉と共に回転している場合で
あっても、固定している固定供給環(2)の空気流通溝
(3)から連絡トンネル(5)に空気が流入してゆくこ
とから、空気出口管(6)からは常に燃焼用空気が排出
する事になる。即ち炭化炉が回転状態であっても制御さ
れた所定量の燃焼用空気は常に炭化炉内に供給され、そ
の役務は燃焼用空気供給装置(17)が司っているのであ
る。
【0027】10)炭化炉の構造とその作用について 炭化炉の構造については、図9に炭化炉の横断面図に示
してある。図9によりその構造について説明する。炉の
外殻(60)は鋼板製であって、その内側全体にはキャス
ター(64)によって断熱処理がしてある。金物としての
炉は胴体部(61)、径絞部(62)、狭縮部(63)の3つ
の部分に別れている。胴体部(61)は主体であり、直
径、胴体長共に一番大きい部分であり、おが屑材等木質
材の乾燥、燃焼、加熱等を行い、その作業中主体的作業
を行う場所である。径絞部(62)は胴体の径を絞り次第
に細くなっている部分であって、炭化物を掻き揚げて分
離してゆく部分である。狭縮部(63)は外径を小さくし
た円筒形の部分で炭化物を排出する部位である。
してある。図9によりその構造について説明する。炉の
外殻(60)は鋼板製であって、その内側全体にはキャス
ター(64)によって断熱処理がしてある。金物としての
炉は胴体部(61)、径絞部(62)、狭縮部(63)の3つ
の部分に別れている。胴体部(61)は主体であり、直
径、胴体長共に一番大きい部分であり、おが屑材等木質
材の乾燥、燃焼、加熱等を行い、その作業中主体的作業
を行う場所である。径絞部(62)は胴体の径を絞り次第
に細くなっている部分であって、炭化物を掻き揚げて分
離してゆく部分である。狭縮部(63)は外径を小さくし
た円筒形の部分で炭化物を排出する部位である。
【0028】次に炉内部に施工されている構造について
述べる。胴体部(61)の内部には等分間隔に配置された
燃焼用空気導入管(10)があり、該導入管(10)に附属
している燃焼用空気噴射管(11)は、炉胴体中の中心に
向いている方向で、該導入管(10)は炉胴体の内壁に溶
接で固定されている。燃焼用空気導入管(10)を挟んで
原料移動羽根(65)が、図9に示すようにαの角度をも
って、炉胴体の内壁に溶接され固定されている。燃焼用
空気導入管(10)は既述した燃焼用空気供給装置(17)
から燃焼用空気を受け入れ、該噴射管(11)から炉内に
燃焼用空気を噴射して燃焼反応を促進させる。原料移動
羽根(65)は、炉胴体の回転に伴う胴体内のおが屑等木
質材等のなだれ運動を利用して軸方向出口に移動させる
作用がある。これは原料移動羽根(65)が図9に示すよ
うにαの角度の傾きをもって固定されているためであ
る。即ち炭化炉の軸芯は水平に据付けられているから、
おが屑等木質材を移動させるために炭化炉の軸方向に推
力を与える必要があり、このために原料移動羽根(65)
を斜傾させて取付けてある。次に原料移動羽根(65)の
炭化炉内で化学工学的な役割について述べる。図10は
原料炭化過程の模式説明図で、例えばおが屑等木質材
が、燃焼用空気により燃焼し炉内に炭火による或る大き
さの火床(95)を形成した場合、連続的に投入されるお
が屑等木質材が燃焼し炭火を作り、それが火床となり、
一方火床より移動した炭火が冷却し木炭となり無定形炭
素として連続的に排出しているプロセスが示されてい
る。180〜300℃の温度帯ではヘミセルロースの熱
分解、240〜400℃の温度帯ではセルロースの熱分
解、280〜550℃の温度帯ではリグニンの熱分解、
500〜1000℃の温度帯では炭化がすゝみ、水素が
発生する。実際の炭化プロセスの連続運転に於ても炭化
炉内に投入されたおが屑等木質材は始めに炉内の乾燥帯
(66)に入り、高温雰囲気内で炉の回転によりながれ運
動を起こし、加熱され攪拌されることにより含有水分が
蒸発され、乾燥され、図10に示すと同じように図9の
乾燥帯内でも水蒸気発生層(70)を形成する。この状態
における炉内の原料等木質材の挙動は図11で示すX−
X矢視であり、安息角Xでなだれ角を作るなだれ運動を
している。実測において、水分が約65%ある木質炭化
物用原料だけの場合はXが60度を超える角度になる。
加熱と攪拌に加え更に原料移動羽根(65)の作用により
炭化炉内の木質炭化物用原料は軸方向出口に向って時間
の経過と共に移動し、次第に乾燥してゆく。この場合、
安息角Xは水分の蒸発に対応して、次第にその値を減少
し乍ら移動する。この現象は含有水分による原料間の付
着力を蒸発によって含有水分を減少させることにより、
付着力が減少する事を意味する。従って安息角もこの現
象に対応して小さくなる。原料移動羽根(65)は、回転
数の場に於て、原料の移動速度(m/min)を定める
が、その移送量(kg/min)は原料移動羽根(65)
の長さによって定まる。乾燥帯(66)における原料移動
羽根(65)のその長さは乾燥帯(66)の長さに適合した
長さの1板長にしてあるのが特徴である。乾燥帯用の原
料移動羽根と燃焼加熱帯用の原料移動羽根との間に移動
羽根が存在しない理由は、燃焼加熱帯に存在する火床の
上限が乾燥帯のエンドに存在し、その境界面上の近傍の
火床をなだれ運動だけに留め、火床が安定的保持のため
火床の位置を変化させないように保持するためである。
述べる。胴体部(61)の内部には等分間隔に配置された
燃焼用空気導入管(10)があり、該導入管(10)に附属
している燃焼用空気噴射管(11)は、炉胴体中の中心に
向いている方向で、該導入管(10)は炉胴体の内壁に溶
接で固定されている。燃焼用空気導入管(10)を挟んで
原料移動羽根(65)が、図9に示すようにαの角度をも
って、炉胴体の内壁に溶接され固定されている。燃焼用
空気導入管(10)は既述した燃焼用空気供給装置(17)
から燃焼用空気を受け入れ、該噴射管(11)から炉内に
燃焼用空気を噴射して燃焼反応を促進させる。原料移動
羽根(65)は、炉胴体の回転に伴う胴体内のおが屑等木
質材等のなだれ運動を利用して軸方向出口に移動させる
作用がある。これは原料移動羽根(65)が図9に示すよ
うにαの角度の傾きをもって固定されているためであ
る。即ち炭化炉の軸芯は水平に据付けられているから、
おが屑等木質材を移動させるために炭化炉の軸方向に推
力を与える必要があり、このために原料移動羽根(65)
を斜傾させて取付けてある。次に原料移動羽根(65)の
炭化炉内で化学工学的な役割について述べる。図10は
原料炭化過程の模式説明図で、例えばおが屑等木質材
が、燃焼用空気により燃焼し炉内に炭火による或る大き
さの火床(95)を形成した場合、連続的に投入されるお
が屑等木質材が燃焼し炭火を作り、それが火床となり、
一方火床より移動した炭火が冷却し木炭となり無定形炭
素として連続的に排出しているプロセスが示されてい
る。180〜300℃の温度帯ではヘミセルロースの熱
分解、240〜400℃の温度帯ではセルロースの熱分
解、280〜550℃の温度帯ではリグニンの熱分解、
500〜1000℃の温度帯では炭化がすゝみ、水素が
発生する。実際の炭化プロセスの連続運転に於ても炭化
炉内に投入されたおが屑等木質材は始めに炉内の乾燥帯
(66)に入り、高温雰囲気内で炉の回転によりながれ運
動を起こし、加熱され攪拌されることにより含有水分が
蒸発され、乾燥され、図10に示すと同じように図9の
乾燥帯内でも水蒸気発生層(70)を形成する。この状態
における炉内の原料等木質材の挙動は図11で示すX−
X矢視であり、安息角Xでなだれ角を作るなだれ運動を
している。実測において、水分が約65%ある木質炭化
物用原料だけの場合はXが60度を超える角度になる。
加熱と攪拌に加え更に原料移動羽根(65)の作用により
炭化炉内の木質炭化物用原料は軸方向出口に向って時間
の経過と共に移動し、次第に乾燥してゆく。この場合、
安息角Xは水分の蒸発に対応して、次第にその値を減少
し乍ら移動する。この現象は含有水分による原料間の付
着力を蒸発によって含有水分を減少させることにより、
付着力が減少する事を意味する。従って安息角もこの現
象に対応して小さくなる。原料移動羽根(65)は、回転
数の場に於て、原料の移動速度(m/min)を定める
が、その移送量(kg/min)は原料移動羽根(65)
の長さによって定まる。乾燥帯(66)における原料移動
羽根(65)のその長さは乾燥帯(66)の長さに適合した
長さの1板長にしてあるのが特徴である。乾燥帯用の原
料移動羽根と燃焼加熱帯用の原料移動羽根との間に移動
羽根が存在しない理由は、燃焼加熱帯に存在する火床の
上限が乾燥帯のエンドに存在し、その境界面上の近傍の
火床をなだれ運動だけに留め、火床が安定的保持のため
火床の位置を変化させないように保持するためである。
【0029】図12は、図10においてY−Y断面で眺
めた炭化炉内の原料等のなだれ運動を示す図であって、
燃焼加熱帯(67)内で発生している現象である。ここの
安息角は実測では約30度の角度であり、この状態でな
だれ運動が起きている。この帯に於ては、火床と乾溜中
の原料等の混合であり、水分は零である。従って燃焼加
熱帯(67)内での安息角は大きな変化は起きない。燃焼
加熱帯(67)は、原料が炉体のゆるやかな回転(線速度
30〜40mm/sec)により攪拌され、火床を構成
する炭火と混合し燃焼用空気噴射管(11)より供給され
る空気により発火し燃焼し、或いは火床の熱により原料
は乾溜され木炭となり、一方乾溜により発生する木酢性
の乾溜ガスは空気と接触して燃焼して熱を発生し供給さ
れる原料に熱を与える。木炭は炭火となり新しい熱エネ
ルギーとして火床に残る。この新しい熱エネルギーは火
床を安定的に保持するために熱的な新陳代謝の役をして
いる。換言すれば、燃焼加熱帯(67)は、熱源となる火
床を基本にして供給される原料を回転による攪拌作用で
効率的な加熱を行い乾溜し、空気の存在で燃焼して炭火
を作り、火床と言う形で熱エネルギーを保持し、一方で
は熱エネルギーを作る場であると考えられる。
めた炭化炉内の原料等のなだれ運動を示す図であって、
燃焼加熱帯(67)内で発生している現象である。ここの
安息角は実測では約30度の角度であり、この状態でな
だれ運動が起きている。この帯に於ては、火床と乾溜中
の原料等の混合であり、水分は零である。従って燃焼加
熱帯(67)内での安息角は大きな変化は起きない。燃焼
加熱帯(67)は、原料が炉体のゆるやかな回転(線速度
30〜40mm/sec)により攪拌され、火床を構成
する炭火と混合し燃焼用空気噴射管(11)より供給され
る空気により発火し燃焼し、或いは火床の熱により原料
は乾溜され木炭となり、一方乾溜により発生する木酢性
の乾溜ガスは空気と接触して燃焼して熱を発生し供給さ
れる原料に熱を与える。木炭は炭火となり新しい熱エネ
ルギーとして火床に残る。この新しい熱エネルギーは火
床を安定的に保持するために熱的な新陳代謝の役をして
いる。換言すれば、燃焼加熱帯(67)は、熱源となる火
床を基本にして供給される原料を回転による攪拌作用で
効率的な加熱を行い乾溜し、空気の存在で燃焼して炭火
を作り、火床と言う形で熱エネルギーを保持し、一方で
は熱エネルギーを作る場であると考えられる。
【0030】炉内における火床が安定化し炭化が連続的
に進行するための条件は、 a)投入原料である原料等の含有水分は10%以下であ
ることが必要である。過剰水分は、蒸発のために熱エネ
ルギーを消費し、熱的な新陳代謝のプロセスを阻害し火
床の熱エネルギーを消費し遂には消火におちいる。 b)おが屑材等の原料投入量は制御により定量化が必要
である。熱的新陳代謝に於ては過剰なれば原料がそのま
ま炭化物に混じり、炭化物の質を低下し、過少なれば、
熱源に使用されて炭化物の収得は零になる。 c)炉の回転数は適正値であることが必要である。回転
数は原料の炉内移動速度に直接関係し、燃焼加熱帯(6
7)における滞留時間に影響を与える。移動速度は燃焼
反応時間以下にすることが必要であり、従って燃焼加熱
帯(67)における原料移動羽根は乾燥帯(66)のよう
に、1枚長ではなく燃焼加熱帯の長さの1/3以下の長
さとし、移動速度を回転により制御出来るようにする必
要がある。炉の回転線速度は実測値で30〜40mm/
secの範囲である。 d)炉内雰囲気温度は700℃で火焔熱風層(73)を形
成する必要がある。700℃以上にする必要はないが、
炉尻排出部出口温度が380〜450℃の範囲が炭化に
適した温度である。
に進行するための条件は、 a)投入原料である原料等の含有水分は10%以下であ
ることが必要である。過剰水分は、蒸発のために熱エネ
ルギーを消費し、熱的な新陳代謝のプロセスを阻害し火
床の熱エネルギーを消費し遂には消火におちいる。 b)おが屑材等の原料投入量は制御により定量化が必要
である。熱的新陳代謝に於ては過剰なれば原料がそのま
ま炭化物に混じり、炭化物の質を低下し、過少なれば、
熱源に使用されて炭化物の収得は零になる。 c)炉の回転数は適正値であることが必要である。回転
数は原料の炉内移動速度に直接関係し、燃焼加熱帯(6
7)における滞留時間に影響を与える。移動速度は燃焼
反応時間以下にすることが必要であり、従って燃焼加熱
帯(67)における原料移動羽根は乾燥帯(66)のよう
に、1枚長ではなく燃焼加熱帯の長さの1/3以下の長
さとし、移動速度を回転により制御出来るようにする必
要がある。炉の回転線速度は実測値で30〜40mm/
secの範囲である。 d)炉内雰囲気温度は700℃で火焔熱風層(73)を形
成する必要がある。700℃以上にする必要はないが、
炉尻排出部出口温度が380〜450℃の範囲が炭化に
適した温度である。
【0031】図13は、図10においてZ−Z断面で眺
めた炭化炉内の炭化物のながれ運動を示した図で、炭化
帯(68)内で発生している現象である。この安息角は実
測では約25度位の角度であり、安定した状態のなだれ
運動が起きている。炭化帯(68)は100%無定形炭素
で構成されている。図10に見られるように炭化帯(6
8)の約1/2は燃焼加熱帯(67)の火床がくい込んで
いる。炉の回転によりなだれ運動が起き原料移動羽根
(65)の作用により火床中の炭火は炭化層(72)に移動
する。移動された炭火は冷却されて炭化物となる。炭化
層(72)に移動した炭火の量は、既述した熱的新陳代謝
により燃焼加熱帯(67)と乾燥帯(66)の境界層面の乾
溜層(71)から炭火として補充されている。炭化帯(6
8)を通過した炭化物は原料移動羽根(65)の作用によ
り排出帯(69)に入り、更に回転と原料移動羽根(65)
の作用により系外に排出される。排出帯(69)の外径は
炉胴体の径より小さく、このため炭化帯(68)は径絞部
(65)になっている。これは炉胴体部(61)におが屑材
等が溜まり込むようにしたためであり、炭化によりおが
屑材が1/5位にまで体積が減少することより出口の外
径を小さくしたのである。図14は、図10において、
X−X断面で眺めた炭化炉断面図であって炉内の原料移
動羽根(65)、燃焼用空気導入管(10)及び該空気噴射
管(11)の配置を示し、キルン外殻(60)、内側面に施
工するキャスタ(64)の模様を示した。
めた炭化炉内の炭化物のながれ運動を示した図で、炭化
帯(68)内で発生している現象である。この安息角は実
測では約25度位の角度であり、安定した状態のなだれ
運動が起きている。炭化帯(68)は100%無定形炭素
で構成されている。図10に見られるように炭化帯(6
8)の約1/2は燃焼加熱帯(67)の火床がくい込んで
いる。炉の回転によりなだれ運動が起き原料移動羽根
(65)の作用により火床中の炭火は炭化層(72)に移動
する。移動された炭火は冷却されて炭化物となる。炭化
層(72)に移動した炭火の量は、既述した熱的新陳代謝
により燃焼加熱帯(67)と乾燥帯(66)の境界層面の乾
溜層(71)から炭火として補充されている。炭化帯(6
8)を通過した炭化物は原料移動羽根(65)の作用によ
り排出帯(69)に入り、更に回転と原料移動羽根(65)
の作用により系外に排出される。排出帯(69)の外径は
炉胴体の径より小さく、このため炭化帯(68)は径絞部
(65)になっている。これは炉胴体部(61)におが屑材
等が溜まり込むようにしたためであり、炭化によりおが
屑材が1/5位にまで体積が減少することより出口の外
径を小さくしたのである。図14は、図10において、
X−X断面で眺めた炭化炉断面図であって炉内の原料移
動羽根(65)、燃焼用空気導入管(10)及び該空気噴射
管(11)の配置を示し、キルン外殻(60)、内側面に施
工するキャスタ(64)の模様を示した。
【0032】11)粉砕装置とその作用について 排出帯(69)から排出される炭化物、即ち無定形炭素の
形状は、おが屑等木材類の場合を観察すると、おが屑は
粒径が比較的整った小さな炭であるが、木片類の炭はそ
れなりに大小さまざまな形状をしており、従って排出帯
(69)から排出される出来上がった無定形炭素は、全体
の形状からして、粒子径のバラツキが大きく使用出来る
状態ではない。換言すれば形状が大小さまざまの混合物
であることは品質面において付加価値が低いものにな
る。
形状は、おが屑等木材類の場合を観察すると、おが屑は
粒径が比較的整った小さな炭であるが、木片類の炭はそ
れなりに大小さまざまな形状をしており、従って排出帯
(69)から排出される出来上がった無定形炭素は、全体
の形状からして、粒子径のバラツキが大きく使用出来る
状態ではない。換言すれば形状が大小さまざまの混合物
であることは品質面において付加価値が低いものにな
る。
【0033】700℃での炭化で、おが屑等木材から得
られる無定形炭素の硬度は極めて低く(滑石硬度1より
はるかに低い)、容易に粉砕することが出来る。従って
炉尻フッド(27)で分離された無定形炭素を製造ライン
上で粉砕し、粒度の整った無定形炭素の粉体として取り
出せば、出来無定形炭素に高い付加価値を与えるもので
ある。おが屑等木材の無定形炭素を粉砕する装置は、制
御された所定量の水を注入出来る所の図2の示すような
粉砕用スクリュー(43)を用いたスクリュー型湿式粉砕
機(38)である。本機の構造について説明する。炉尻フ
ッド(27)から分離された木炭は図3に示す木質炭化物
入口(85)より粉砕機の粗粉砕部(75)に入る。粉砕機
の主要部分は図2に示すように粉砕用スクリュー(43)
のフライトの構造にある。スクリューを構成するフライ
ト破砕フライト(78)、押出フライト(79)及び粉砕フ
ライト(80)に依って形作られている。破砕フライト
(78)は粗粉砕部(75)を構成し、そのフライトの外周
径には鋸歯状の切り込みがあり、これによって木炭塊の
粗粉砕を行う。粗粉砕の機構は大きな固体木炭塊を粉砕
フライト(78)が噛み込みスクリューシリンダ面と該フ
ライトとで固体木炭塊を破壊し、更にシリンダ面と該フ
ライトとのクリアランスで粗粉砕を行う。粉砕効率をあ
げるため、粗粉砕部(75)には、粉砕用水調節弁(42)
に依って制御された所定量の水が注入されている。従っ
て粗粉砕後は木炭は注水により冷却されると共に15%
内外の水分を含有し、粉体としてFunicular
State(フェニキュラーステート)乃至はCapi
llary State(キャピラリーステート)にな
っている。粗粉砕が終了した木炭は押出部(76)に入り
押出フライト(79)により移動する。押出フライト(7
9)は一般のスクリューフライトと同じ形状で、その役
務は押出し、移動、圧縮の作業である。押出し、移動さ
れた粗粉砕された木炭は、粉砕部(77)に入る。粉砕部
(77)においては、粉砕フライト(80)により更に粉砕
される。ここの部の粉砕は次のような機構による。即ち
粉砕フライト(80)は肉厚なフライトで、その外周面に
は多数の溝が加工されている。スクリューシリンダ面と
該フライトのクリアランスで、粗粉砕された木炭粒子を
擂り潰し細かく粉砕し乍ら木炭を押し出してゆく。シリ
ンダ本体(82)の出口は絞機構(83)になっているので
押出しに対する抵抗が強くなっている。従って木炭粒子
はシリンダ本体(82)内に充填、圧密される形で押出さ
れる。一方、注水の効果が粉砕部(77)で、微粉砕効果
として現れている。微粉砕された木炭は、粉末無定形炭
素として、粉末炭ホッパ(45)に貯め込まれ製品とな
る。製品の粒度分布は図15に示してある。
られる無定形炭素の硬度は極めて低く(滑石硬度1より
はるかに低い)、容易に粉砕することが出来る。従って
炉尻フッド(27)で分離された無定形炭素を製造ライン
上で粉砕し、粒度の整った無定形炭素の粉体として取り
出せば、出来無定形炭素に高い付加価値を与えるもので
ある。おが屑等木材の無定形炭素を粉砕する装置は、制
御された所定量の水を注入出来る所の図2の示すような
粉砕用スクリュー(43)を用いたスクリュー型湿式粉砕
機(38)である。本機の構造について説明する。炉尻フ
ッド(27)から分離された木炭は図3に示す木質炭化物
入口(85)より粉砕機の粗粉砕部(75)に入る。粉砕機
の主要部分は図2に示すように粉砕用スクリュー(43)
のフライトの構造にある。スクリューを構成するフライ
ト破砕フライト(78)、押出フライト(79)及び粉砕フ
ライト(80)に依って形作られている。破砕フライト
(78)は粗粉砕部(75)を構成し、そのフライトの外周
径には鋸歯状の切り込みがあり、これによって木炭塊の
粗粉砕を行う。粗粉砕の機構は大きな固体木炭塊を粉砕
フライト(78)が噛み込みスクリューシリンダ面と該フ
ライトとで固体木炭塊を破壊し、更にシリンダ面と該フ
ライトとのクリアランスで粗粉砕を行う。粉砕効率をあ
げるため、粗粉砕部(75)には、粉砕用水調節弁(42)
に依って制御された所定量の水が注入されている。従っ
て粗粉砕後は木炭は注水により冷却されると共に15%
内外の水分を含有し、粉体としてFunicular
State(フェニキュラーステート)乃至はCapi
llary State(キャピラリーステート)にな
っている。粗粉砕が終了した木炭は押出部(76)に入り
押出フライト(79)により移動する。押出フライト(7
9)は一般のスクリューフライトと同じ形状で、その役
務は押出し、移動、圧縮の作業である。押出し、移動さ
れた粗粉砕された木炭は、粉砕部(77)に入る。粉砕部
(77)においては、粉砕フライト(80)により更に粉砕
される。ここの部の粉砕は次のような機構による。即ち
粉砕フライト(80)は肉厚なフライトで、その外周面に
は多数の溝が加工されている。スクリューシリンダ面と
該フライトのクリアランスで、粗粉砕された木炭粒子を
擂り潰し細かく粉砕し乍ら木炭を押し出してゆく。シリ
ンダ本体(82)の出口は絞機構(83)になっているので
押出しに対する抵抗が強くなっている。従って木炭粒子
はシリンダ本体(82)内に充填、圧密される形で押出さ
れる。一方、注水の効果が粉砕部(77)で、微粉砕効果
として現れている。微粉砕された木炭は、粉末無定形炭
素として、粉末炭ホッパ(45)に貯め込まれ製品とな
る。製品の粒度分布は図15に示してある。
【0034】12)遠隔操作制御機器とその作用について
本装置の熱源は廃材としての木材片の燃焼に依るもので
あるので、気体或いは液体燃料を使用して熱源としてい
る炉と比較した場合、負荷の変化に対して炉内の温度の
保持は可成り難しい作業となる。例えば、気体又は液体
燃料の場合、負荷に対して炉内温度の保持は炉内温度を
検出し、その温度の偏位に対して気体又は液体燃料を比
例的な量、或いは比例+積分的な量として供給し燃焼す
ることによって可能となる。この理由は、気体或いは液
体燃料の燃焼に関する時定数が小さいからである。換言
すれば、炉内の負荷に対して燃焼応答が早いことに帰着
している。即ち燃焼応答が早ければ負荷に対する制御が
可能であることを意味する。
本装置の熱源は廃材としての木材片の燃焼に依るもので
あるので、気体或いは液体燃料を使用して熱源としてい
る炉と比較した場合、負荷の変化に対して炉内の温度の
保持は可成り難しい作業となる。例えば、気体又は液体
燃料の場合、負荷に対して炉内温度の保持は炉内温度を
検出し、その温度の偏位に対して気体又は液体燃料を比
例的な量、或いは比例+積分的な量として供給し燃焼す
ることによって可能となる。この理由は、気体或いは液
体燃料の燃焼に関する時定数が小さいからである。換言
すれば、炉内の負荷に対して燃焼応答が早いことに帰着
している。即ち燃焼応答が早ければ負荷に対する制御が
可能であることを意味する。
【0035】以上の論より負荷に対して木材片の燃焼に
依る炉内温度保持の難しさは、木材片の燃焼応答が極め
て遅いこと(時定数が極めて大きいこと)からして自明
である。おが屑等木質材の燃焼については、燃焼理論的
に難しさが伴うので、本装置においては、木材片の燃焼
に関する時定数が極めて大きいことに着目し、この問題
に対して人間の視覚と遠隔手動制御に依り対応出来るこ
とを実験プラントで確認し次のような回転式炭化炉燃焼
システム遠隔手動制御方式を開発した。 a)炭化炉回転数遠隔手動制御 b)燃焼用空気流量遠隔手動制御 c)木質材料投入量遠隔手動制御 d)炉尻温度指示計 e)炉内燃焼監視窓
依る炉内温度保持の難しさは、木材片の燃焼応答が極め
て遅いこと(時定数が極めて大きいこと)からして自明
である。おが屑等木質材の燃焼については、燃焼理論的
に難しさが伴うので、本装置においては、木材片の燃焼
に関する時定数が極めて大きいことに着目し、この問題
に対して人間の視覚と遠隔手動制御に依り対応出来るこ
とを実験プラントで確認し次のような回転式炭化炉燃焼
システム遠隔手動制御方式を開発した。 a)炭化炉回転数遠隔手動制御 b)燃焼用空気流量遠隔手動制御 c)木質材料投入量遠隔手動制御 d)炉尻温度指示計 e)炉内燃焼監視窓
【0036】a)炭化炉回転数遠隔手動制御がおが屑等
木質材の炭化過程とどのような関連性を有しているかに
ついて述べる。或る回転状態にある炭化炉の内部に於て
は、図10に示すように原料移動羽根(65)の傾斜と長
さの作用により、乾燥帯(66)、燃焼加熱帯(67)、炭
化帯(68)及び排出帯(69)が出現する。この現象は炭
化炉の回転により原料移動羽根(65)の作用で炉内の被
炭化物を移動させる速度に係る結果である。この移動速
度が被炭化物の燃焼応答即ち燃焼の時定数と同調した場
合は被炭化物の燃焼、乾溜、炭化等により炭化過程が炭
化炉内で位置の分布即ち上述した帯を形成するのであ
る。以上述べたように炉内の燃焼による経過状態(なだ
れの状態、乾溜ガスの発生状態、火床の焔等)を炉内燃
焼監視窓(35)から視察によってその燃焼の進捗を確認
し、炭化炉の回転数を遠隔で操作調整する事に帰着す
る。
木質材の炭化過程とどのような関連性を有しているかに
ついて述べる。或る回転状態にある炭化炉の内部に於て
は、図10に示すように原料移動羽根(65)の傾斜と長
さの作用により、乾燥帯(66)、燃焼加熱帯(67)、炭
化帯(68)及び排出帯(69)が出現する。この現象は炭
化炉の回転により原料移動羽根(65)の作用で炉内の被
炭化物を移動させる速度に係る結果である。この移動速
度が被炭化物の燃焼応答即ち燃焼の時定数と同調した場
合は被炭化物の燃焼、乾溜、炭化等により炭化過程が炭
化炉内で位置の分布即ち上述した帯を形成するのであ
る。以上述べたように炉内の燃焼による経過状態(なだ
れの状態、乾溜ガスの発生状態、火床の焔等)を炉内燃
焼監視窓(35)から視察によってその燃焼の進捗を確認
し、炭化炉の回転数を遠隔で操作調整する事に帰着す
る。
【0037】炭化炉回転数遠隔手動制御の金物による構
成について述べる。炉尻に設置された操作盤(87)に取
付けられている遠隔操作器HC−1(54)は、炉体駆動
モータ変換器(32)と信号操作電線により連結してい
る。一方炉体駆動モータ変換器(32)は同期電動機で構
成され炉体可変型減速駆動モータ(18)に取付けられて
いる。該変換器(32)は遠隔操作器HC−1(54)から
送られてくる電気信号により正逆いずれかに回転する。
即ち炉体可変型減速駆動モータ(18)の可変操作部を炉
体駆動モータ変換器(32)が遠隔操作器HC−1(54)
の電気信号を受けて同期電動機で操作し、炉体可変型減
速駆動モータ(18)の回転数を変える。従って遠隔操作
器HC−1(54)に対し、人間が正逆いずれかを定めて
操作すれば、その結果は直ちに炉体可変型減速駆動モー
タ(18)に現れ、炭化炉の回転数(炉内の線速度)を変
える。
成について述べる。炉尻に設置された操作盤(87)に取
付けられている遠隔操作器HC−1(54)は、炉体駆動
モータ変換器(32)と信号操作電線により連結してい
る。一方炉体駆動モータ変換器(32)は同期電動機で構
成され炉体可変型減速駆動モータ(18)に取付けられて
いる。該変換器(32)は遠隔操作器HC−1(54)から
送られてくる電気信号により正逆いずれかに回転する。
即ち炉体可変型減速駆動モータ(18)の可変操作部を炉
体駆動モータ変換器(32)が遠隔操作器HC−1(54)
の電気信号を受けて同期電動機で操作し、炉体可変型減
速駆動モータ(18)の回転数を変える。従って遠隔操作
器HC−1(54)に対し、人間が正逆いずれかを定めて
操作すれば、その結果は直ちに炉体可変型減速駆動モー
タ(18)に現れ、炭化炉の回転数(炉内の線速度)を変
える。
【0038】b)燃焼用空気流量遠隔手動制御が炭化炉
内の炭化過程とどのような関連性を有しているかについ
て述べる。既に述べたように定常運転において炭化炉内
には乾燥帯(66)、燃焼加熱帯(67)、炭化帯(68)等
が形成されている。先ず始めに乾燥帯(66)との関連性
について述べる。図11は炭化炉のX−X矢視に於ける
炉内おが屑等木質材の炭化炉の回転によって生ずる(な
だれ)状態を模型化した図である。この帯は乾燥工程で
あって被炭化物が座している下部から噴射される空気
は、専ら被炭化物中の水分を蒸発するために使用され、
火床(熱源)がないので燃焼には至らない。空気量は座
位置の長さに乾燥帯の長さを乗じた面積に比例した量が
供給され、熱風(流通)空間へと流れてゆく。次に図1
2は炭化炉のY−Y矢視における炉内の(なだれ)状態
を模型化した図である。この部分は燃焼加熱帯であっ
て、炭火によって火床が形成され、炉の回転と原料移動
羽根(65)により火床と乾燥した被炭化物が混合し、火
床の熱により被炭化物を構成する有機物は熱分解し、炭
化し、乾溜ガス(CO、CO2 、H2 、メタン、エチレ
ン、タールガス等)を放出する。燃焼加熱帯(67)の座
位置の下から噴射される空気により火床中の炭火は燃焼
し、又熱分解により発生した乾溜ガスは絶えず供給され
る空気中の酸素により燃焼し、本帯のなだれ運動面で火
焔熱風層を形成し、炭化炉内の雰囲気温度を高め700
℃付近位まで火焔熱風空間を作る。
内の炭化過程とどのような関連性を有しているかについ
て述べる。既に述べたように定常運転において炭化炉内
には乾燥帯(66)、燃焼加熱帯(67)、炭化帯(68)等
が形成されている。先ず始めに乾燥帯(66)との関連性
について述べる。図11は炭化炉のX−X矢視に於ける
炉内おが屑等木質材の炭化炉の回転によって生ずる(な
だれ)状態を模型化した図である。この帯は乾燥工程で
あって被炭化物が座している下部から噴射される空気
は、専ら被炭化物中の水分を蒸発するために使用され、
火床(熱源)がないので燃焼には至らない。空気量は座
位置の長さに乾燥帯の長さを乗じた面積に比例した量が
供給され、熱風(流通)空間へと流れてゆく。次に図1
2は炭化炉のY−Y矢視における炉内の(なだれ)状態
を模型化した図である。この部分は燃焼加熱帯であっ
て、炭火によって火床が形成され、炉の回転と原料移動
羽根(65)により火床と乾燥した被炭化物が混合し、火
床の熱により被炭化物を構成する有機物は熱分解し、炭
化し、乾溜ガス(CO、CO2 、H2 、メタン、エチレ
ン、タールガス等)を放出する。燃焼加熱帯(67)の座
位置の下から噴射される空気により火床中の炭火は燃焼
し、又熱分解により発生した乾溜ガスは絶えず供給され
る空気中の酸素により燃焼し、本帯のなだれ運動面で火
焔熱風層を形成し、炭化炉内の雰囲気温度を高め700
℃付近位まで火焔熱風空間を作る。
【0039】燃焼加熱帯(67)は新しい被炭化物を受け
入れて、これを炭化し一部を新しい火床に残し、一方回
転と移動を受け乍ら被炭化物を加熱し炭火となし、炭化
帯(68)に移動させ更に冷却して木炭とし、連続的に無
定形炭素を製造する帯である。従って燃焼加熱帯(67)
を運転しながら形成する事が重要な課題となる。燃焼用
空気流量遠隔手動制御の使用方法は、炉内目視窓(35)
より燃焼加熱帯(67)のなだれ運動面の火焔の状態を監
視し、若し煙(乾溜ガス)の発生が減少していれば、炭
化炉の回転を低減し、被炭化物移動量を減少させて燃焼
加熱帯(67)のの負荷(被炭化物)を軽減させて炭化反
応を生成させる。このためには燃焼用空気量を増大させ
る事が必要である。炭化炉の回転を低減させる操作が終
了したら、空気流量を増加させるため流量手動制御用の
ハンドルCH−2(55)を操作して弁操作変換器TM−
2(31)を偏位させて空気流量調節弁CV(21)を若干
開き、炭化炉内に導入する空気流量を増加させる。流量
手動制御用ハンドルCH−2(55)を操作すれば、空気
流量調節弁CV(21)は直ちに応答し、空気流量を増加
させる。しかし乍ら、一方燃焼加熱帯(67)内に混合す
る被炭化物の挙動は炭化炉の回転数の関数であるから、
その混合時間は空気調節弁CV(21)の応答時間に対し
て10倍以上の時間を要するので、空気量増加のタイミ
ングは炉内の燃焼状態を目視して確認してから操作する
事が望ましい。又混合後の被炭化物の燃焼についての反
応速度の問題が生じるが、これに対応するため、空気の
酸素濃度を増加させるために燃焼用空気ブロワー(19)
の吸入口(30)に酸素ボンベ(89)の酸素吐出管の端末
を設置し、空気の吸引に同伴させて酸素を吸引させる事
に依り、燃焼用空気の酸素濃度を増加させ、炭化炉内の
燃焼速度を助長させる事ができる。
入れて、これを炭化し一部を新しい火床に残し、一方回
転と移動を受け乍ら被炭化物を加熱し炭火となし、炭化
帯(68)に移動させ更に冷却して木炭とし、連続的に無
定形炭素を製造する帯である。従って燃焼加熱帯(67)
を運転しながら形成する事が重要な課題となる。燃焼用
空気流量遠隔手動制御の使用方法は、炉内目視窓(35)
より燃焼加熱帯(67)のなだれ運動面の火焔の状態を監
視し、若し煙(乾溜ガス)の発生が減少していれば、炭
化炉の回転を低減し、被炭化物移動量を減少させて燃焼
加熱帯(67)のの負荷(被炭化物)を軽減させて炭化反
応を生成させる。このためには燃焼用空気量を増大させ
る事が必要である。炭化炉の回転を低減させる操作が終
了したら、空気流量を増加させるため流量手動制御用の
ハンドルCH−2(55)を操作して弁操作変換器TM−
2(31)を偏位させて空気流量調節弁CV(21)を若干
開き、炭化炉内に導入する空気流量を増加させる。流量
手動制御用ハンドルCH−2(55)を操作すれば、空気
流量調節弁CV(21)は直ちに応答し、空気流量を増加
させる。しかし乍ら、一方燃焼加熱帯(67)内に混合す
る被炭化物の挙動は炭化炉の回転数の関数であるから、
その混合時間は空気調節弁CV(21)の応答時間に対し
て10倍以上の時間を要するので、空気量増加のタイミ
ングは炉内の燃焼状態を目視して確認してから操作する
事が望ましい。又混合後の被炭化物の燃焼についての反
応速度の問題が生じるが、これに対応するため、空気の
酸素濃度を増加させるために燃焼用空気ブロワー(19)
の吸入口(30)に酸素ボンベ(89)の酸素吐出管の端末
を設置し、空気の吸引に同伴させて酸素を吸引させる事
に依り、燃焼用空気の酸素濃度を増加させ、炭化炉内の
燃焼速度を助長させる事ができる。
【0040】c)木質原料投入量遠隔手動制御は炭化炉
に投入する被炭化物の量を常に一定負荷で投入するため
に、コンバータ(CH−3)(56)で周波数制御をし
て、被炭化物コンベアー(13)の速度を定める駆動モー
タの回転数を変化させる事によって制御している。被炭
化物中の水分の大小は投入量に影響を与える。運転に支
障のない水分は10%以下である。一般に1kgの水を
蒸発するためには少なくとも1290KJの熱量を必要
とするので、被炭化物の水分の多い場合、例えば40%
以上含有していると、酸素を吹き込んで助燃を行っても
燃焼状態の改善は困難となり、投入量を減少しなければ
ならなくなる。
に投入する被炭化物の量を常に一定負荷で投入するため
に、コンバータ(CH−3)(56)で周波数制御をし
て、被炭化物コンベアー(13)の速度を定める駆動モー
タの回転数を変化させる事によって制御している。被炭
化物中の水分の大小は投入量に影響を与える。運転に支
障のない水分は10%以下である。一般に1kgの水を
蒸発するためには少なくとも1290KJの熱量を必要
とするので、被炭化物の水分の多い場合、例えば40%
以上含有していると、酸素を吹き込んで助燃を行っても
燃焼状態の改善は困難となり、投入量を減少しなければ
ならなくなる。
【0041】d)炉尻温度指示計TI(40)は炉尻から
排出する廃ガスの温度を測定するために設置したもので
あって、廃ガス温度が350以上500℃の範囲におい
ては炉内の燃焼状態は順調であって、炭化過程が良好に
進んでいる事を示している。廃ガス温度が300℃以下
では炉内の燃焼状態が安定でなく、専ら水分の蒸発のた
めに熱エネルギが消費されている事を示している。 e)炉内の炭化過程における諸物性量が測定出来ないた
め、炉内の被炭化物の燃焼状態や乾溜状態等を炉内燃焼
監視窓(35)で観察し、合せて炉尻温度により状況を判
断し、炭化炉の回転数、燃焼用空気量、被炭化物の投入
量等を手動操作による遠隔制御で調節する事により本装
置は連続して炭化作業が続行出来る。
排出する廃ガスの温度を測定するために設置したもので
あって、廃ガス温度が350以上500℃の範囲におい
ては炉内の燃焼状態は順調であって、炭化過程が良好に
進んでいる事を示している。廃ガス温度が300℃以下
では炉内の燃焼状態が安定でなく、専ら水分の蒸発のた
めに熱エネルギが消費されている事を示している。 e)炉内の炭化過程における諸物性量が測定出来ないた
め、炉内の被炭化物の燃焼状態や乾溜状態等を炉内燃焼
監視窓(35)で観察し、合せて炉尻温度により状況を判
断し、炭化炉の回転数、燃焼用空気量、被炭化物の投入
量等を手動操作による遠隔制御で調節する事により本装
置は連続して炭化作業が続行出来る。
【0042】即ち、炭化炉内の被炭化物の燃焼に関する
状態が自然燃焼に近似しているため燃焼反応プロセスに
おける時定数(約20分)が極めて大きい。従ってこの
現象に起因して発生する炭化過程の動特性と本プラント
の外乱として考えられる3要素即ち投入原料量、燃焼用
空気量及び炭化炉回転数との関連付けを量論的に関数化
する事は困難である。しかしながら、遠隔手動制御によ
る応答時間を含めての操作時間は、燃焼反応プロセスの
時定数と比較して遥かに小さい事は実験より確認され
た。換言すれば、燃焼反応プロセスの時定数が、人間が
介在して行う遠隔手動制御の時定数より遥かに大きい事
が明白になった事は、人間が介在して行う遠隔手動制御
が本プラントに於ても成立する事が証明された。ここに
於て、“目視”と言う人間の経験的基準値を採用して、
本プロセスの外乱の3要素を遠隔手動制御する事により
外乱を調節し、これを媒介して炭化過程を制御する方法
を開発した。この方法は図16に示すようなブロック線
図で描く事が出来る。
状態が自然燃焼に近似しているため燃焼反応プロセスに
おける時定数(約20分)が極めて大きい。従ってこの
現象に起因して発生する炭化過程の動特性と本プラント
の外乱として考えられる3要素即ち投入原料量、燃焼用
空気量及び炭化炉回転数との関連付けを量論的に関数化
する事は困難である。しかしながら、遠隔手動制御によ
る応答時間を含めての操作時間は、燃焼反応プロセスの
時定数と比較して遥かに小さい事は実験より確認され
た。換言すれば、燃焼反応プロセスの時定数が、人間が
介在して行う遠隔手動制御の時定数より遥かに大きい事
が明白になった事は、人間が介在して行う遠隔手動制御
が本プラントに於ても成立する事が証明された。ここに
於て、“目視”と言う人間の経験的基準値を採用して、
本プロセスの外乱の3要素を遠隔手動制御する事により
外乱を調節し、これを媒介して炭化過程を制御する方法
を開発した。この方法は図16に示すようなブロック線
図で描く事が出来る。
【0043】
【実施例】木材加工工場から産業廃棄物として排出する
おが屑、プレカット屑、小木片等を原料として月産15
トンの無定形炭素の粉末体を製造する本発明の回転式炭
化炉を試作した。該炭化炉の寸法は胴体部は外径140
0、長さ1900、径絞部は長さ900、狭縮部は外径
660、長さ600で全装置の長さは7mで図1に示す
形態の実用実証炉である。本装置によりおが屑等木質材
を用いて、燃焼させ、火床を作り、その自己燃焼により
発生する熱量を用いて、連続的に無定形炭素が生産出来
る事を確認した。特に炉内の状態を“目視”により確認
しながら遠隔手動操作により燃焼用空気、炉の回転数、
原料の投入量の制御は確実にその効果が現れ、火床の保
持の持続、従って無定形炭素の生産が順調に行われた。
又最終的に製品として排出される木質粉末無定形炭素の
粒度は図15に示すような分布を示し、モード100メ
ッシュの粉体で、直ちに木質活性炭の原料として使用す
ることができる。
おが屑、プレカット屑、小木片等を原料として月産15
トンの無定形炭素の粉末体を製造する本発明の回転式炭
化炉を試作した。該炭化炉の寸法は胴体部は外径140
0、長さ1900、径絞部は長さ900、狭縮部は外径
660、長さ600で全装置の長さは7mで図1に示す
形態の実用実証炉である。本装置によりおが屑等木質材
を用いて、燃焼させ、火床を作り、その自己燃焼により
発生する熱量を用いて、連続的に無定形炭素が生産出来
る事を確認した。特に炉内の状態を“目視”により確認
しながら遠隔手動操作により燃焼用空気、炉の回転数、
原料の投入量の制御は確実にその効果が現れ、火床の保
持の持続、従って無定形炭素の生産が順調に行われた。
又最終的に製品として排出される木質粉末無定形炭素の
粒度は図15に示すような分布を示し、モード100メ
ッシュの粉体で、直ちに木質活性炭の原料として使用す
ることができる。
【0044】
【発明の効果】本装置に於て実験したおが屑等木質材
は、木材加工業者からの産業廃棄物であるが、良質な無
定形炭素の粉末を生産する事ができた。無定形炭素の応
用は、木質系活性炭の原料として極めて有望である事は
言をまたないが、木材加工工場からのおが屑等木質材
は、活性炭の量産に対しては逆算した場合決して大量で
あるとは言えない。しかしながら純度の高い木質系の産
業廃棄物は、例えば食品工業の中から大量に見出すこと
ができるので、本方式のように自己燃焼による熱源を用
いた炭化方法で炭化物を生産した場合は、製造原価が低
廉になると共に高純度の無定形炭素が収得され、従って
水道、河川等の水を浄化するための木質系活性炭の原料
としては最適である。一方、本装置は純度の高い木質系
の産業廃棄物を本方式で処理する事により、有毒ガスを
発生すること無しに有益な不可価値のある炭化炭に転換
する事が出来る特別な産業廃棄物処理装置でもある。
は、木材加工業者からの産業廃棄物であるが、良質な無
定形炭素の粉末を生産する事ができた。無定形炭素の応
用は、木質系活性炭の原料として極めて有望である事は
言をまたないが、木材加工工場からのおが屑等木質材
は、活性炭の量産に対しては逆算した場合決して大量で
あるとは言えない。しかしながら純度の高い木質系の産
業廃棄物は、例えば食品工業の中から大量に見出すこと
ができるので、本方式のように自己燃焼による熱源を用
いた炭化方法で炭化物を生産した場合は、製造原価が低
廉になると共に高純度の無定形炭素が収得され、従って
水道、河川等の水を浄化するための木質系活性炭の原料
としては最適である。一方、本装置は純度の高い木質系
の産業廃棄物を本方式で処理する事により、有毒ガスを
発生すること無しに有益な不可価値のある炭化炭に転換
する事が出来る特別な産業廃棄物処理装置でもある。
【図1】本発明の炭化炉を含む炭化物製造装置。
【図2】粉砕用スクリュー。
【図3】粉砕用スクリューシリンダ。
【図4】燃焼用空気供給装置。
【図5】燃焼用空気供給装置システムの全体図。
【図6】Aは炭化炉胴体周りの燃焼用空気導入管の配列
状態、Bは固定供給環の断面図。
状態、Bは固定供給環の断面図。
【図7】燃焼用空気供給装置本体の断面図。
【図8】燃焼用空気供給装置本体の正面図。
【図9】炭化炉横断面図。
【図10】原料炭化過程の模式説明図。
【図11】X−X矢視、炉内乾溜帯の被炭化物のなだれ
状態図。
状態図。
【図12】Y−Y矢視、炉内燃焼加熱帯火床を形成する
被炭化物のなだれ状態図。
被炭化物のなだれ状態図。
【図13】Z−Z矢視、炉内炭化帯における木炭のなだ
れ状態図。
れ状態図。
【図14】Z−Z矢視、炭化炉断面図。
【図15】無定形炭素粉砕粒度分布。
【図16】炭化炉内の炭化過程の制御ブロック線図。
【符号の説明】 1 燃焼用空気入口管 2 固定供給環 3 燃焼用空気流通溝 4 回転分配環 5 連絡トンネル 6 燃焼用空気出口管 7 固定供給管押え金具 8 中間連結管 9 配管終端金具 10 燃焼用空気導入管 11 燃焼用空気噴射管 12 原料カートリッチ 13 ベルト式コンベヤ 14 原料ホッパ 15 原料投入用スクリュー 16 炭化炉(本体) 17 燃焼用空気供給装置本体 18 キルン減速駆動モータ 19 燃焼用空気ブロワ 20 燃焼用空気流量計(FI−1) 21 燃焼用空気流量調節弁 22 蓋フランジ 23 装置支持金具 24 キルン回転用スプロケットギア 25 タイヤ 26 タイヤローラ 27 炉尻フッド 28 着火用栓 29 木片投入用栓 30 空気取入口 31 弁操作変換器 32 炉体駆動モータ変換器 33 原料投入用減速機モータ 34 空気余熱管 35 炉内管理用目視窓 36 熱電対 37 煙突 38 スクリュー型木炭粉砕機 39 温度変換器 40 炉尻温度指示計(TI) 41 粉砕用水流量計(FI−2) 42 粉砕用水量調節弁 43 粉砕用スクリュー 44 粉砕機駆動モータ 45 粉末炭ホッパ 46 被粉消火筒 47 排水濾過機 48 散水リンク 49 消火水受漏斗 50 排水管 51 圧力指示計 52 消火用水流量計(FI−3) 53 消火用水調節弁 54 HC−1炉体駆動モータ回転数遠隔手動制御器 55 HC−2燃焼用空気流量遠隔手動制御器 56 HC−3ベルト式コンベヤ速度遠隔手動制御器 57 SW−1原料投入用スクリュー駆動モータ電源
開閉機 58 SW−2燃焼用空気ブロワ電源開閉機 59 SW−3粉砕機駆動モータ電源開閉機 60 キルン外殻 61 胴体部 62 径絞部 63 狭縮部 64 キャスタ 65 原料移動羽根 66 乾燥帯 67 燃焼加熱帯 68 炭化帯 69 排出帯 70 水蒸気発生層 71 乾溜層 72 炭化層 73 火焔熱風層 74 排風層 75 破砕部 76 押出部 77 粉砕部 78 破砕フライト 79 押出フライト 80 粉砕フライト 81 スクリュー軸 82 シリンダ本体 83 絞り機構 84 注水口 85 木質炭化物入口 87 操作盤 88 コンベヤモータ回転変換器 89 酸素ボンベ 95 火床 96 空気
開閉機 58 SW−2燃焼用空気ブロワ電源開閉機 59 SW−3粉砕機駆動モータ電源開閉機 60 キルン外殻 61 胴体部 62 径絞部 63 狭縮部 64 キャスタ 65 原料移動羽根 66 乾燥帯 67 燃焼加熱帯 68 炭化帯 69 排出帯 70 水蒸気発生層 71 乾溜層 72 炭化層 73 火焔熱風層 74 排風層 75 破砕部 76 押出部 77 粉砕部 78 破砕フライト 79 押出フライト 80 粉砕フライト 81 スクリュー軸 82 シリンダ本体 83 絞り機構 84 注水口 85 木質炭化物入口 87 操作盤 88 コンベヤモータ回転変換器 89 酸素ボンベ 95 火床 96 空気
Claims (4)
- 【請求項1】 胴体部、径絞部、狭縮部よりなり、 胴体部には、 胴体部内壁面に平行に設けられ、且つ胴体部内方向に対
しての噴射孔を有する、複数の環状に配置された燃焼用
空気導入管群、 及び燃焼用空気導入管群の内部には胴体部軸心に対して
僅かに傾斜した羽根が間隔をおいて複数個直列に連続し
て設けられた複数の羽根群が環状に設けられており、 胴体部に続いて、 胴体部と接続する部分より、連続的に径が絞られ、内部
に軸心に対して僅かに傾斜した羽根群を有する径絞部
が、更に径縮部に続いて径縮部端部より、径縮部端部と
同径で内部に軸心に対して僅かに傾斜した羽根群を有す
る狭縮部が、それぞれ設けられ、 胴体部の端部には炭化用原料投入装置、燃焼用空気導入
装置が、狭縮部の端部には炭化物排出部が設けられてい
る回転式炭化炉。 - 【請求項2】 狭縮部の排出部に続いて、煙突及び炭化
物排出のための装置を有する炉尻フッドが設けられてい
る請求項1の回転式炭化炉。 - 【請求項3】 燃焼用空気導入装置は、 燃焼用空気源と接続し、燃焼用空気を複数に分配し得る
流通溝を内部に有する固定供給環と、 該固定供給環と回転可能に緩やかに嵌合し、固定供給環
の流通溝と、胴体部の燃焼用空気導入管とを接続させる
手段を有する回転供給環とよりなる請求項1の回転式炭
化炉。 - 【請求項4】 炭化炉回転数遠隔手動制御器、燃焼用空
気流通遠隔手動制御器、木質系炭化物製造原料投入量遠
隔手動制御器、炉尻温度指示計及び炉内燃焼監視窓によ
り構成される炭化炉における炭化過程遠隔手動制御方式
を有する請求項1の回転式炭化炉。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9163924A JP2903045B2 (ja) | 1997-06-20 | 1997-06-20 | 回転式炭化炉 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9163924A JP2903045B2 (ja) | 1997-06-20 | 1997-06-20 | 回転式炭化炉 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1112573A true JPH1112573A (ja) | 1999-01-19 |
JP2903045B2 JP2903045B2 (ja) | 1999-06-07 |
Family
ID=15783417
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9163924A Expired - Fee Related JP2903045B2 (ja) | 1997-06-20 | 1997-06-20 | 回転式炭化炉 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2903045B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5235308B2 (ja) * | 2007-01-25 | 2013-07-10 | 三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社 | 外熱式ロータリーキルン |
-
1997
- 1997-06-20 JP JP9163924A patent/JP2903045B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2903045B2 (ja) | 1999-06-07 |
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