JPH11335671A - 炭化処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撹拌効率の向上、熱伝達速度の向上及び加熱
温度分布の均一化を図り、廃棄物の乾燥及び乾留炭化の
効率の向上により炭化処理時間を短縮し、炭出しの自動
化を図って、１サイクルの所要時間とコストが減るよう
に撹拌機が改善された炭化処理装置を提供する。 【解決手段】 撹拌機を、前記炭化室の中心軸回りに回
転されるスクリューコンベヤで構成し、そのスクリュー
コンベヤの回転軸に回転力を与える可逆モータを接続
し、乾燥工程及び炭化工程においては交互に回転方向を
切換え、炭出し工程においては可逆モータを正転又は逆
転させるモータ制御手段を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機質可燃性廃棄
物を炭化処理する炭化処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、有機質可燃性廃棄物の処理方法と
して、焼却装置を用いて焼却処理するのではなく、炭化
処理装置を用いて炭化処理する方法が知られている。

【０００３】従来の炭化処理装置は、廃棄物投入口を有
する炭化室と、その炭化室の外周を囲み、加熱手段を有
する加熱室と、加熱室から発生する排ガス及び炭化室か
ら発生する熱分解ガスを受入れて、これを燃焼手段によ
り燃焼させる燃焼室とからなっていて、燃焼室の排気口
には脱臭用触媒を担持させたフィルタが備えられてい
る。また、炭化室の中には、廃棄物を掻き揚げて加熱効
率を高める撹拌機が備えられ、炭化室の底部には、炭化
処理により生成した炭化物（以下、単に炭という。）を
排出する排出口（以下、炭出し口という。）が設けられ
ている。

【０００４】そして、炭化処理装置を運転するに際して
は、処理対象廃棄物を炭化室に投入した後、加熱温度設
定手段及び処理時間設定手段を処理対象廃棄物の種類及
び処理量に対応して操作して加熱温度及び処理時間の設
定を行い、炭化処理（加熱手段、燃焼手段及び撹拌機を
駆動して、廃棄物を加熱、乾燥、乾留炭化するととも
に、廃棄物から発生する熱分解ガスを燃焼させる処理）
の終了後に、炭化室の冷却を待って、炭化室に生成され
た炭を炭出し口から挿入した掻き出し棒で掻き出すこと
により、炭の排出を行っていた。

【０００５】ところで、従来の炭化処理装置において用
いられている撹拌機は、炭化室内をその中心軸に沿って
延びる回転軸に複数本のスポークをＸ字形又はＹ字形に
固着し、そのスポークの先端に炭化室の内周面付近に配
置された輪を接続し、各輪をその間を炭化室の中心軸と
平行に延びる掻揚げ板で連結して構成され、モータによ
り常に一方向に回転されるものであった。また、上記撹
拌機は、炭化室に収容された廃棄物を炭化処理する間の
み駆動させて乾燥効率を向上させるために運転されてい
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、従来は、炭化
処理の間は撹拌機が一方向にのみ回転するので、炭化室
に投入された廃棄物は、炭化室の軸方向にはほぼ一定の
位置で、炭化室の内周面に沿ってある高さまで掻き揚げ
られ、その後は分離しながら自重で落下して、また掻き
揚げられるという運動パターンを反復するのみであるた
め、投入された廃棄物が炭化室の軸方向に偏在している
と、撹拌により廃棄物の量が軸方向に分離拡散して均一
化されないので、その偏在状態が矯正されない。従っ
て、廃棄物に対する熱伝達効率が低く、加熱温度の分布
が不均一である。従って、廃棄物の乾燥効率及び乾留炭
化効率が高くないため、炭化処理に時間がかかるという
問題があった。さらに、炭化処理終了後の炭出しは、人
の手作業により行われていたので、炭化処理後に、加熱
室及び炭化室の温度が作業者に危険を与えない程度に冷
却するまで待たなければならず、待ち時間の短縮を図る
ため、冷却ファンを設置して強制冷却をすると、設備コ
スト及び運転コストがかかり、しかも、待ち時間の短縮
にも限界がある。従って、炭化処理と炭出し作業とで、
１サイクルの所要時間が長く、処理コストが高いという
問題があった。

【０００７】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、その課題は、炭化処理中の廃棄物の撹拌効率を
向上させて、熱伝達速度の向上及び加熱温度分布の均一
化を図り、もって、廃棄物の乾燥効率及び乾留炭化効率
が向上されて、炭化処理時間の短縮効果が得られ、しか
も、炭出しの自動化を図って、１サイクルの所要時間と
運転コストが減少されるように撹拌機の構成が改善され
た炭化処理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】上記課題を解決するた
め、本発明は、炭化室に収容された廃棄物を前記炭化室
内に設けられた撹拌機により撹拌しながら乾留炭化さ
せ、その間に廃棄物から発生するガスを前記炭化室から
燃焼室に流入させて燃焼・脱臭した後、大気中に放出す
る一方、前記炭化室に生成された炭化物を前記炭化室に
形成した排出口から排出する炭化処理装置において、前
記撹拌機を、前記炭化室の中心軸回りに回転されるスク
リューコンベヤで構成し、そのスクリューコンベヤに回
転力を与える可逆モータを接続し、乾燥工程及び炭化工
程においては前記モータの正転制御及び逆転制御を交互
に行い、炭化物排出工程においては前記モータの正転制
御と逆転制御のいずれか一方を行うモータ制御手段を設
けたことを特徴としている。上記構成により、炭化処理
の乾燥工程及び炭化工程においては、モータ制御手段に
よる制御により、スクリューコンベヤが正転と逆転を交
互に行う。従って、炭化室に投入された廃棄物が、スク
リューコンベヤの正転時は炭化室の内周面に沿って時計
方向に掻き上げられては落下しながら炭化室の軸に沿っ
て一方向に移動され、また、スクリューコンベヤの逆転
時は炭化室の内周面に沿って反時計方向に掻き上げられ
ては落下しながら炭化室の軸に沿って他方向に移動され
る。これにより、廃棄物は良く分離拡散され、炭化室の
周壁の全面から均等に熱が廃棄物に伝達されるので、加
熱温度の分布が均一化される。従って、廃棄物に対する
加熱効率が向上し、乾留炭化に要する時間が短縮され
る。また、炭化処理後の炭出し工程においては、スクリ
ューコンベヤが所定の一方向にのみ回転される。従っ
て、炭化室の底部に生成した炭が炭出し口から自動的に
排出される。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を、図
示された実施例の場合について説明する。図１は本実施
例による炭化処理装置の正面図、図２は同じく右側面
図、図３は断面図、図４は図２の筐体の右パネルを取除
いた側面図、図５は撹拌機の作用を説明する説明図、図
６は撹拌機の制御系統の一例を示すブロック図である。

【００１０】被収容物の保護と外装を兼ねる筐体Ｈに
は、その正面に廃棄物を投入する際に開閉される扉１が
設けられ、後述される燃焼室から排出されるガスを大気
中に放出させる煙突２と、筐体内の空気を大気中に排出
する換気ファン３とが設けられている。

【００１１】そして、筐体の中の下部に横転された有底
円筒状の加熱室Ａが固定され、その加熱室の中に横転さ
れた有底円筒状の炭化室Ｂがほぼ同心円状に、加熱室Ａ
が炭化室Ｂの外側を一定の距離を隔てて囲むように取付
けられている。加熱室Ａの一方側（図３に示す例では、
左側）の側板に、加熱手段としての加熱用バーナ４が、
また、冷却手段として冷却ファン５が、それぞれ取付け
られている。

【００１２】炭化室Ｂの頂部よりもやや正面側に寄った
位置に廃棄物投入口６が設けられ、その廃棄物投入口の
周縁に下端部が接続された口金７は、加熱室Ａの一部を
外側まで貫通され、その口金の上端に密閉可能な蓋８が
設けられていて、筐体Ｈの扉１を開放して蓋８を開けれ
ば、廃棄物投入口６から廃棄物を炭化室Ａの中に投入す
ることができるようになっている。

【００１３】炭化室Ｂの中には、廃棄物の撹拌及び炭化
物の掻き出しを行うための撹拌機９が設けられている。
撹拌機９は、図５に示すように、炭化室Ｂの中心軸線に
沿って炭化室Ｂ及び加熱室Ａの一方側（図３の例では右
側）の側板を貫通する回転軸９ａに、これを中心とする
螺旋翼９ｂを支持部材９ｃを介して固定し、回転軸９ａ
と平行な掻き揚げ部材９ｄを回転方向に隔てた位置にお
いて螺旋翼９ｂに連結してなるスクリューコンベヤで構
成されている。撹拌機９の回転軸９ａの外端部に固着さ
れたプーリ１０と加熱室Ａの外側に取付けられた可逆モ
ータ１１の回転軸に固着されたプーリ１２との間にベル
ト１３を巻回してある。図６に示すように、モータ１１
に電気的に接続されたモータ駆動部１４は、筐体Ｈの正
面に設けられた制御装置１５に内蔵されているモータ制
御部１５ａに電気的に結合されている。そして、制御装
置１５に設けられた炭化処理起動スイッチＳＷ１を操作
すると、モータ制御部１５ａは、正転指令信号と逆転指
令信号を交互にモータ駆動部１４に与え、また、炭出し
起動スイッチＳＷ２を操作すると、正転指令信号と逆転
指令信号のいずれか所定の一方をモータ駆動部１４に与
えるようになっている。

【００１４】加熱室Ａと炭化室Ｂの同一側（図示の例で
は右側）の側板の下部には、炭化室Ｂ内に生成された炭
化物を炭化室外に排出するための炭出し口が設けられ、
その炭出し口に、密閉可能な蓋１６が取付けられてい
る。従って、炭出し起動スイッチＳＷ２を操作した時の
モータ１１の所定の回転方向は、回転されるスクリュー
コンベヤにより、炭化室の底部に存在する炭（炭化物）
が、前記炭出し口の方向に移送されるような回転方向で
ある。

【００１５】図３及び図４に示すように、加熱室Ａの頂
部のバーナ４から最も遠い位置に、排ガス上昇管１７の
一端部が接続され、その他端部は筐体Ｈの上部に設置さ
れている燃焼室Ｄに、脱臭用触媒を担持させたフィルタ
１８の上流側において接続されている。これにより、炭
化室Ｂの加熱により加熱室Ａ内に発生する排ガスは、排
ガス上昇管１７を経て燃焼室Ｄ内に、フィルタ１８の上
流側において、流入されるようになっている。

【００１６】好ましい実施の形態においては、炭化室と
燃焼室の間に、貯留室Ｃを設け、炭化室から廃棄物の炭
化処理により発生する熱分解ガス（未燃ガス）を、従来
と異なり、一旦、この貯留室Ｃに流入させて、所要の減
圧をされた後、燃焼室Ｄに流入させるようにしてある。
貯留室Ｃの容積又は収容能力は、炭化室における炭化処
理により、高位カロリーを有する廃棄物からとくに大量
の熱分解ガスが急激に発生した場合に、そのガスを収容
して燃焼室に対して緩衝効果が得られるように設定され
る。加熱室Ａと燃焼室Ｄの間の空隙を最大に活用するこ
とにより、貯留室の所要の容積を容易に確保することが
できる。緩衝効果を得るためには、貯留室Ｃを複数段に
構成し、各段の間の流路を適度に細くすることもよい。

【００１７】炭化室Ｂと貯留室Ｃとを接続する第１接続
管１９の径は、炭化室Ｂに発生する大量の水蒸気ガス及
び熱分解ガスができるだけ抵抗なく貯留室Ｃに流入する
ことができるように、比較的大きく設定されることが望
ましい。また、貯留室Ｃと燃焼室Ｄを接続する第２接続
管２０の径は、燃焼室Ｄに流入する未燃ガス量が抑制さ
れるように、すなわち、絞り効果が発揮されるように、
適度に小さく設定されることが望ましい。その場合の絞
り効果とは、燃焼室Ｄに流入する未燃ガス量が燃焼室の
燃焼性能及び触媒性能を越えないように抑制する程度
に、流量又は圧力を制限することである。燃焼室の完全
燃焼を促すため、燃焼室の流入密度が祖になるように、
第２接続管２０の先端に絞り部２０ａを形成し、その後
に径大部２０ｂを形成することが良い。

【００１８】炭化処理時の熱分解ガスの単位時間当たり
の発生量は、処理温度を一定にした場合でも、廃棄物の
種類及び処理量により異なる。従って、好ましい実施例
では、貯留室Ｃと燃焼室の間、例えば、貯留室の流出口
又は第２接続管２０に、貯留室Ｃから燃焼室Ｄへのガス
流を調整する流量調整弁２１が設けられている。流量調
整弁２１は、手で操作して絞り率（又は開口率）を調整
できる手動調整型、又は制御装置１５からの制御により
駆動されて絞り率が調整される自動調整型のいずれとす
ることもできる。

【００１９】手動操作型の場合は、廃棄物の種類ごとに
各種処理量に対応させて標準絞り率を記載した制御表を
用い、その時の処理対象廃棄物の種類と処理量に対応す
る絞り率を前記制御表から探し出し、流量調整弁２１を
操作して絞り率を決定することにより、貯留室Ｃから燃
焼室Ｄに流入する未燃ガス量を燃焼室の燃焼性能及び触
媒性能を越えないように抑制することができる。これに
対して、自動調整型の場合は、流量調整弁２１にサーボ
モータ等の駆動源（図示省略）が接続されるとともに、
制御装置１５に、処理対象廃棄物の種類及び処理量を入
力するための、例えばテンキー等の入力部２２と、廃棄
物の種類ごとに各種処理量に対応する標準絞り率を規定
する制御テーブルを記憶させた記憶部（図示省略）と、
前記入力部から入力された内容に対応して前記記憶部の
制御テーブルから読出した標準絞り率に基づいて前記駆
動源に制御信号を与えるＣＰＵで構成された制御部（図
示省略）とが備えられる。こうして、特定の廃棄物を処
理する際は、その廃棄物の種類と処理量を入力部２２か
ら入力した後、炭化処理起動スイッチＳＷ１をＯＮする
と、制御部が記憶部の制御テーブルから入力内容に対応
する絞り率を読出し、駆動源に制御信号を与えることに
より、流量調整弁２１に所定の絞り率が設定されるよう
になっている。

【００２０】燃焼室Ｄには、燃焼用バーナ２３及び燃焼
空気供給用ブロア２４が取付けられている。なお、図示
の例では、燃焼効果を高めるため、ブロア２４から供給
される空気を多数箇所において燃焼室内に放出させるた
め、一端部がブロア２４に接続されたアキュムレータ２
５に多数の分配管２６が設けられ、各分配管の他端部が
燃焼室内に開口されている。また、従来と同様に、燃焼
室の排気口には、上述した白金などの脱臭用触媒を担持
させたフィルタ１８が交換可能に備えられている。ここ
で、燃焼室Ｄの燃焼性能及び触媒性能は、貯留室Ｃの流
出口の最大流出量に対応できるように設定されている。

【００２１】上記構成による作用を説明する。廃棄物投
入口６から所定量の廃棄物を炭化室Ｂに投入し、蓋８を
密閉した後、炭化処理起動スイッチＳＷ１をＯＮする
と、加熱用バーナ４及び燃焼用バーナ２３が着火され、
モータ制御部１５ａからの制御信号を与えられるモータ
駆動部１４により撹拌用モータ１１が起動される。これ
により、加熱室Ａ内に生じる熱気により炭化室Ｂが加熱
され、その炭化室内の廃棄物は撹拌機９により掻き揚げ
られ、バラバラに分離されながら加熱され、温度上昇と
ともに、廃棄物から水分が蒸発されて乾燥する。

【００２２】この場合、モータ制御部１５ａは、正転指
令信号と逆転指令信号を交互にモータ駆動部１４に与え
るので、スクリューコンベヤが交互に回転方向を変え
る。そのため、炭化室の内周面に沿ってある時は時計方
向に掻き上げられて自重により落下した後、炭化室の軸
線に沿って一方向に移送され、他の時は、反時計方向に
掻き上げられて自重により落下した後、炭化室の軸線に
沿って他方向に移送される。従って、炭化室に投入され
た廃棄物は、交互に軸線に沿って互いに反対方向に移動
されるため、廃棄物が偏在している場合は、その偏在が
矯正されて均等に分散される。そして、撹拌機９が回転
されて、炭化室Ｂ内の廃棄物が掻き揚げられ、廃棄物の
撹拌分離が効率的に行われ、熱が廃棄物に満遍なく接触
して、効率的に水分蒸発が行われる。さらに、炭化室の
周壁面の軸線方向の全域において、その周壁面から廃棄
物に均等に熱伝達が行われるから、加熱温度の分布も均
一である。従って、廃棄物に対する加熱効率が向上する
ので、炭化処理の所要時間が短縮される。

【００２３】加熱用バーナ４により加熱室Ａに発生する
排ガスは、排ガス上昇管１７を経て燃焼室Ｄ内に排気口
の上流側において流入する。燃焼室には燃焼用バーナ２
３から火炎が放射されていて、燃焼室の底部付近に多数
の分配管２６から燃焼用空気が供給されているので、加
熱室Ａからの排ガスに残存している未燃ガスは、この燃
焼室で完全燃焼された後、触媒を担持させたフィルタ１
８で濾過・脱臭されて煙突２から大気中に放出される。

【００２４】炭化室Ｂ内の廃棄物の温度は、水分蒸発が
終了するまでは１００℃前後を維持しているが、水分蒸
発を終了すると急上昇し、一定温度に達すると廃棄物か
ら可燃性の熱分解ガスが発生し、その発生量の増大とと
もにその熱分解ガスが炭化室Ｂから貯留室Ｃに流入す
る。そして、貯留室Ｃに充満したガスは燃焼室Ｄに流入
し、燃焼用バーナ２３から放射されている火炎により自
燃し、かつ、分配管２６から供給されている燃焼用空気
により完全燃焼され、加熱室Ａから燃焼室Ｄに流入して
完全燃焼された排ガスと合流して、触媒を担持させたフ
ィルタ１８で濾過・脱臭された後、煙突３から大気中に
放出される。

【００２５】炭化室Ｂでの熱分解ガスの単位時間当たり
の発生量が、貯留室Ｃの流出口の最大流出量、すなわ
ち、第２接続管２０の絞り部２０ａにおける最大流量に
達するまでは、炭化室Ｂから貯留室Ｃに流入したガスが
そのまま燃焼室Ｄに流入する。燃焼室Ｄの燃焼性能及び
触媒性能は、貯留室Ｃの流出口の最大流出量に対応でき
るように設定されているから、炭化処理により発生する
熱分解ガスは完全燃焼することができる。そして、撹拌
機の改良により、廃棄物に対する加熱効率が向上するた
め、廃棄物の種類及び処理量によって炭化室での熱分解
ガスの単位時間当たりの発生量が貯留室Ｃの流出口の最
大流出量を超越する程過剰になり易い。しかし、過剰に
なった場合は、その過剰分が貯留室Ｃ内に貯留され、貯
留室Ｃから燃焼室Ｄに流入するガス流量は貯留室Ｃの流
出口の最大流出量に抑制される。炭化室にバースト現象
が発生した場合も、炭化室から流出する急激大量の熱分
解ガスに対して貯留室が緩衝効果を発揮し、燃焼室には
常に一定の流量に抑制されたガスが流入される。従っ
て、燃焼室では熱分解ガスの完全燃焼及び完全脱臭が保
証され、従来と異なり、煙突２から大気中に黒煙や火炎
や悪臭が排出されることがない。

【００２６】上記の作用は、本発明による撹拌機を用い
る場合には、一層有効である。炭化処理が終了した後
は、炭出し口の蓋１６を開放し、炭出し起動スイッチＳ
Ｗ２をＯＮすると、モータ制御部１５ａは予め定められ
た一つの回転方向を指定する回転指令信号をモータ駆動
部１４に与えるので、スクリューコンベヤは指定された
一方向に回転する。従って、炭化処理により生成された
炭化物が炭化室の底部から炭出し口の方向に自動的に掻
き出される。このように、撹拌機により自動的に炭出し
ができるので、加熱室及び炭化室の温度は、耐火性の蓋
１６の開放作業ができる程度に低下すればよいので、従
来と異なり、強制冷却により低温度になるまで長時間待
つ必要がなくなり、また、冷却によって炭が固化するこ
とがないので、炭の掻き出しが円滑に行われ、炭出し時
間が短縮される効果が得られる。

【００２７】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、炭化処
理中の廃棄物の撹拌効率が向上し、炭化室の周壁面から
廃棄物への熱伝達速度が向上されるとともに、加熱温度
分布が均一化され、もって、廃棄物の乾燥効率及び乾留
炭化効率が向上されて、炭化処理時間が短縮される効果
が得られ、しかも、炭出しが自動化されて、１サイクル
の所要時間と運転コストが減少される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例による炭化処理装置の正面図である。

【図２】同じく右側面図である。

【図３】断面図である。

【図４】図２の筐体の右パネルを取除いた側面図であ
る。

【図５】撹拌機の作用を説明する説明図である。

【図６】制御系統の一例を示すブロック図である。

【符号の説明】

Ａ 加熱室 Ｂ 炭化室 ９ 撹拌機（スクリューコンベヤ） ９ａ 回転軸 ９ｂ 螺旋翼 ９ｄ 掻き揚げ部材 Ｃ 貯留室 Ｄ 燃焼室 １５ 制御装置 ＳＷ１ 炭化処理起動スイッチ ＳＷ２ 炭出し起動スイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭化室に収容された廃棄物を前記炭化室
   内に設けられた撹拌機により撹拌しながら乾留炭化さ
   せ、その間に前記廃棄物から発生するガスを前記炭化室
   から燃焼室に流入させて燃焼・脱臭した後、大気中に放
   出する一方、前記炭化室に生成された炭化物を前記炭化
   室に形成した排出口から排出する炭化処理装置におい
   て、 前記撹拌機を、前記炭化室の中心軸回りに回転されるス
   クリューコンベヤで構成し、そのスクリューコンベヤに
   回転力を与える可逆モータを接続し、乾燥工程及び炭化
   工程においては前記モータの正転制御及び逆転制御を交
   互に行い、炭化物排出工程においては前記モータの正転
   制御と逆転制御のいずれか一方を行うモータ制御手段を
   設けたことを特徴とする炭化処理装置。