(57)【要約】【課題】微粉炭を効率良く回収する炭化物製造装置を提供すること。【解決手段】有機性廃棄物の被炭化物を加熱して炭化物を生成するための炭化生成部２と、その炭化生成部２で得られた炭化物Ｔに対し水を噴霧して冷却するための冷却部３とを有し、冷却した炭化物Ｔを回収するものであって、冷却部３に対し、配管４１を介してサイクロン４２が接続され、冷却部３で発生した水蒸気によって舞い上がる微粉炭Ｈを水蒸気とともにサイクロン４２に送り、そのサイクロン４２によって水蒸気と分離した微粉炭Ｈを回収する微粉炭回収部４を有する炭化物製造装置１。【選択図】        図１
2010084053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物の被炭化物を加熱して炭化物を生成するための炭化生成部と、その炭化生成部で得られた炭化物に対し水を噴霧して当該炭化物を冷却するための冷却部とを有し、冷却した炭化物を回収する炭化物製造装置において、
前記冷却部に対し、配管を介してサイクロンが接続され、前記冷却部で発生した水蒸気によって舞い上がる微粉炭を水蒸気とともに当該サイクロンに送り、そのサイクロンによって水蒸気と分離した微粉炭を回収する微粉炭回収部を有することを特徴とする炭化物製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載する炭化物製造装置において、
前記配管又は前記サイクロンは、断熱材やヒータの一方又は双方が巻かれたものであることを特徴とする炭化物製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性廃棄物である被炭化物を加熱して炭化物に生成する炭化物製造装置に関し、特に高温の炭化物に水を噴霧して冷却する冷却部を有し、そうした水の噴霧によって舞い上がった微粉炭を回収するようにした炭化物製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
畜舎から排出される蓄糞尿などの有機性廃棄物については、その有効利用を図るため炭化物にすることが考えられている。しかし、有機性廃棄物から生成した炭化物は、貯蔵しておく間にそれ自身が発熱して燃えだしてしまう問題があった。これは、炭化物が自己発熱性を有し、貯蔵中に発熱して温度上昇し、その温度が一定温度を超えることによって発火してしまうものと考えられている。従って、炭化物の製造に当たっては、この発火による燃焼を抑えるために生成された炭化物を冷却することが必要である。
【０００３】
下記特許文献１の炭化物製造装置では、ホッパから投入された被炭化物がコンベアによって移送され、炭化炉の移送コンベアへと投下される。被炭化物は、上下に複数段設けられた移送コンベアによって炭化炉内部を一段ずつ降りるようにして送られる。炭化炉内はバーナーで発生した熱風で加熱されているため、被炭化物は移送コンベア内を移動する間に炭化される。生成された炭化物は、３５０℃を超えるような高温になっているため、その後、冷却装置を通って冷却されるが、それには冷却ジャケットを通した冷却や被炭化物に直接水を噴霧する冷却が行われる。
【特許文献１】特開２００１−１９２６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、冷却ジャケットを通す間接冷却では冷却効率が悪いため、十分に冷却するには装置が大型化してしまう欠点があった。また、炭化物への水の噴霧は冷却効果は高いものの、急激な水の蒸発に伴い、微粉炭の舞い上がりが起こり、それが炉内に逆流してしまうなどの問題もあった。炉内に逆流した微粉炭は、それ自体が燃料として発火してしまい、炉内の熱暴走の原因になったり、炉内で燃やされて灰となってしまい、その処理作業に手間がかかってしまう。一方、逆流せずに冷却装置を通った微粉炭は、塊の炭化物と一緒に排出されるが、炭化製品としては塊の炭化物と微粉炭とを区別する作業が必要であった。
【０００５】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、微粉炭を効率良く回収する炭化物製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の炭化物製造装置は、有機性廃棄物の被炭化物を加熱して炭化物を生成するための炭化生成部と、その炭化生成部で得られた炭化物に対し水を噴霧して当該炭化物を冷却するための冷却部とを有し、冷却した炭化物を回収するものであって、前記冷却部に対し、配管を介してサイクロンが接続され、前記冷却部で発生した水蒸気によって舞い上がる微粉炭を水蒸気とともに当該サイクロンに送り、そのサイクロンによって水蒸気と分離した微粉炭を回収する微粉炭回収部を有することを特徴とする。
また、本発明の炭化物製造装置は、前記配管又は前記サイクロンが、断熱材やヒータの一方又は双方が巻かれたものであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、炭化生成部において被炭化物が加熱されて炭化物になり、そのが冷却部へ送られて冷やされる。その際、冷却部では炭化物に対して水が直接噴霧されるため、水蒸気が発生して微粉炭が舞い上がるが、その微粉炭が水蒸気とともに配管を通ってサイクロンへと吸い込まれ、そのサイクロン内の旋回流によって固気分離された微粉炭が回収される。また、本発明では、微粉炭が水蒸気とともに冷却部からサイクロンへと配管を通って送られるが、その配管やサイクロンが断熱材やヒータなどによって温度が保たれているため、水蒸気が結露することなく微粉炭を効率良く回収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、本発明に係る炭化物製造装置の一実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。図１は、本実施形態の炭化物製造装置を示した概念図である。炭化物製造装置１では、鶏舎などから排出される蓄糞尿を乾燥後、それらを加熱によって炭化することで炭化物を生成するものである。そして、この図１には、その乾燥後の蓄糞尿などの被炭化物を炭化物にする炭化生成部２、そこで生成された炭化物を冷却するための冷却部３、そして冷却時に発生する微粉炭を回収する微粉炭回収部４が記載されている。
【０００９】
その炭化生成部２は、ホッパ１１に投入された被炭化物が、炭化炉１２の加熱用コンベア１３〜１６内を順に通って送られることにより、加熱及び熱分解して炭化物となるようにしたものである。このように上下方向に並んだ加熱用コンベア１３〜１６は、筒状のトラフ２１が炭化炉１２の向かい合う壁面に架設され、そのトラフ２１内にスクリュー２２が挿入されたスクリューコンベアである。すなわち、加熱用コンベア１３〜１６は、回転するスクリュー２２によって被炭化物を軸方向に搬送する搬送手段として構成されたものである。
【００１０】
スクリュー２２は、その回転軸に所定ピッチで螺旋状に形成された螺旋羽根を有し、軸受けを介して軸支され、不図示の駆動モータによって回転が与えられるように構成されている。従って、トラフ２１内を移動する被炭化物の搬送速度は、不図示の駆動モータの駆動制御によって調整できるようになっている。そうした加熱用コンベア１３〜１６は、上下に並んだトラフ２１同士がシュート２５によって連結され、上から下に搬送方向が交互に切り換わるようになっている。なお、本実施形態では、４段の加熱用コンベア１３〜１６によって構成されているが、その数に限定されるものではない。
【００１１】
また、炭化生成部２には、加熱用コンベア１３〜１６からなる搬送部分に、下方から熱気（熱風）を送る加熱部が構成されている。加熱部は、炭化炉１２の下部に加熱室１８が設けられ、そこへ火炎を噴射するバーナー１９によって構成されている。バーナー１９から噴射した火炎による熱は、加熱室１８内から炭化炉１２へと伝わり、最下段の加熱用コンベア１６を直接加熱しつつ、他の加熱用コンベア１３〜１５も昇温するものである。一方、炭化炉１２の上部には、炭化炉１２内で燃焼しなかった乾留ガスを燃焼及び加熱し、その臭気分を熱分解する再燃焼炉２０が設けられている。
【００１２】
こうした炭化生成部２では、加熱用コンベア１３〜１６のスクリュー２２が回転することによって被炭化物が搬送され、加熱されたトラフ２１内を移動する間に被炭化物が炭化する。その際、加熱された被炭化物からは可燃性の乾留ガスが発生する。本実施形態では、この乾留ガスを利用しており、下段に位置する各加熱用コンベア１４〜１６のガス吹出口２３から出た乾留ガスを燃やして火炎にし、それによって上段に位置する各加熱用コンベア１３〜１５を加熱するようにしている。従って、加熱用コンベア１３〜１６には、トラフ２１の上面に突き出したガス吹出口２３が形成され、内部で発生した乾留ガスが上方に吹き出し、周りの熱によって火炎となるようにしている。
【００１３】
そこで、この炭化物製造装置１では、先ず被炭化物が不図示の乾燥機に入れられてある程度の水分が除去され、その後に炭化生成部２へと供給される。炭化生成部２では、ホッパ１１から投入された被炭化物が、上下に並んだ加熱用コンベア１３〜１６を上から順に降りるように搬送されていく。炭化炉１２内では、バーナー１９の火炎による加熱の他、炭化する過程で被炭化物から発生する乾留ガスがガス吹出口２３から吹き出し、炭化炉１２内の加熱温度によって火炎となり、その火炎でも加熱用コンベア１３〜１６が加熱される。そして、被炭化物が徐々に炭化し、加熱用コンベア１６を通り終えるころに炭化物Ｔが生成されている。
【００１４】
この炭化物Ｔは、約２５０℃〜４５０℃の高温になっているため、外気に触れると燃えてしまうことから一定温度にまで冷やす必要がある。そこで、本実施形態では、高温の炭化物Ｔを冷却部３を通して外気に触れても発火しない温度にまで冷却する。
冷却部３は、２段の冷却用コンベア３１，３２によって構成されている。冷却用コンベア３１，３２は、ともに筒状のトラフ３５内に回転可能なスクリュー３６が挿入されたスクリューコンベアであり、その回転するスクリュー３６によって炭化物Ｔを軸方向に移動させる搬送手段として構成されている。そして、冷却用コンベア３１，３２は上下に配置され、シュート３７を介して互いに連結され、冷却用コンベア３２には、排出口３２ａにロータリーバルブ２９が設けられている。
【００１５】
冷却用コンベア３１，３２は、そのトラフ３５が冷却水の流れる冷却槽３３内に設置されている。従って、この冷却部３は、トラフ３５内を移動する炭化物Ｔが冷却水との熱交換によって間接的に冷やされるようになっている。そして、本実施形態の冷却部３では、更にトラフ３５内に水が霧状に噴射され、炭化物Ｔに直接水をかけて冷やすように構成されている。そのため、トラフ３５内には不図示の噴霧ノズルが設けられ、そこへポンプ３９につながれた給水管３８が接続されている。
【００１６】
この給水管３８は途中で分岐しており、給水管３８ａ，３８ｂがそれぞれ冷却用コンベア３１，３２へと接続され、上段の冷却用コンベア３１に接続された給水管３８ａには流量制御弁４３が設けられている。すなわち、本実施形態ではポンプ３９から一定量の水が供給され、流量制御弁３４における弁開度の調整によって給水管３８ａ，３８ｂを流れる各々の水量、つまり冷却用コンベア３１，３２内の炭化物Ｔへ噴霧される水の噴霧量が調整できるようになっている。
【００１７】
ところで、熱を持った炭化物Ｔに水が噴霧されると急激に水蒸気が発生し、特に上段の冷却用コンベア３１では、トラフ３５内部の圧力が高くなるとともに、その内部では微粉炭Ｈが舞い上がる。微粉炭Ｈは、このままでは一部が逆流して炭化炉１２内に流れて発火してしまう。また、冷却用コンベア３２の排出口３２ａから炭化物Ｔと一緒に排出された場合には、炭化製品となる塊の炭化物Ｔをその微粉炭Ｈとは区別する必要がある。更に、冷却用コンベア３１は、スクリュー３６の回転軸とトラフ３５との間にシール構造が設けられているが、気密性が高くないため、内部圧力の上昇によって微粉炭Ｈが水蒸気とともに外部に漏れてしまうおそれもある。そこで、本実施形態では、こうした様々な問題を考慮し、冷却部３で発生した微粉炭Ｈを回収する微粉炭回収部４が設けられている。
【００１８】
微粉炭回収部４は、冷却用コンベア３１のトラフ３５に配管４１を介してサイクロン４２が接続されている。サイクロン４２は、上方に位置する円筒部４２ａから下方に円錐形の漏斗部４２ｂを有する本体が形成され、その内部が中空で構成されている。円筒部４２ａの上面は、排気管４３に接続され、その先には水蒸気を排気するファン４４が設けられ、炭化炉１２の排出系に接続されている。なお、サイクロン４２に必要な圧力損失はファン４４によって得られるようになっている。
【００１９】
冷却部３からサイクロン４２へ送り込まれた微粉炭Ｈと水蒸気は、その内部に発生する旋回流によって両者が分離され、微粉炭Ｈは漏斗部４２ｂを落ちて回収されるようになっている。そこで、漏斗部５２の下端にはロータリーバルブ４５が取り付けられ、その回転によって落下する微粉炭Ｈが、下に置かれた捕集容器４６に堆積して回収されるようになっている。一方、ファン４４によって吸引された微粉炭Ｈが水蒸気とともに排気されないように、排気管４３の手前には不図示のバグフィルタが設置され、そこでも微粉炭Ｈが回収できるようになっている。
【００２０】
冷却用コンベア３１で水蒸気が発生すると、内部圧力の上昇とサイクロン４２が負圧であることによって水蒸気が吸引されて配管４１へ流れるが、その際、水蒸気が冷えて結露してしまうと、水滴が配管４１の内壁に付着する。そして、その水滴は微粉炭Ｈを含んでいるため、乾くと微粉炭Ｈだけが配管４１に残り、それが堆積して配管４１を詰まらせることになる。そこで、配管４１は、結露を生じさせないように周りに断熱材が巻かれたり、電熱線などによるヒータが設けられる。また、その両方を使用したものであってもよい。更に、サイクロン４２内においても結露が生じないようにするため、サイクロン４２の周りにも断熱材やヒータを設置させることが好ましい。
【００２１】
続いて、このような炭化物製造装置１では、炭化生成部２において、前述したように被炭化物が加熱用コンベア１３〜１６内を上から順に通る間に、加熱室１８内のバーナー１９による火炎や、下の各加熱用コンベア１４〜１６から吹き出す乾留ガスの火炎によって加熱されて炭化物Ｔになる。そして、その炭化物Ｔが冷却部３へ送られて冷やされる。冷却部３では、炭化物Ｔが冷却槽３３内を貫いた冷却用コンベア３１，３２内を通る間に冷却水によって熱が奪われる他、そのトラフ３５内に噴霧される水によって直接冷やされる。その際、特に温度の高い冷却用コンベア３１内では水蒸気が発生するとともに微粉炭Ｈが舞い上がる。
【００２２】
すなわち、冷却用コンベア３１内に送り込まれた炭化物Ｔに水が噴霧されると、水がたちまち蒸発して水蒸気を発生させる突沸現象を引き起こす。従って、その水蒸気によって炭化物Ｔがはじき飛ばされるなどして砕け、細かな粉になった微粉炭Ｈが舞い上がる。冷却用コンベア３１内は、炭化炉１２とサイクロン４２との両方に圧力差が生じているが、サイクロン４２の方が低圧であるため、冷却用コンベア３１内で舞い上がった微粉炭Ｈは水蒸気とともに配管４１を通ってサイクロン４２へと吸い込まれていく。
【００２３】
配管４１を流れる水蒸気は、その配管４１が断熱材やヒータなどによって温度が維持されているため、結露することなくサイクロン４２内へ送り込まれる。そして、サイクロン４２では、内部に生じている旋回流によって固気分離され、固体である微粉炭Ｈは落下していき、気体である水蒸気はファン４４によって上方に吸引される。落下した微粉炭Ｈは、漏斗部４２ｂの底に貯められてロータリーバルブ４５の回転によって排出され、その下に置かれた捕集容器４６内に堆積する。また、水蒸気は、ファン４４によってサイクロン４２から吸い出され、排気管４３を通って排気される。その際、排気管４３の手前にあるバグフィルタが設けられ、そこで微粉炭Ｈが止められて回収される。
【００２４】
一方、冷却部３では、冷却用コンベア３１，３２内を通って炭化物Ｔが冷やされ、その後、排出口３２ａから送り出されて製品として回収される。その際、本実施形態では微粉炭Ｈをサイクロン４２を使用して積極的に回収するため、製品となる炭化物Ｔには微粉炭Ｈが少なく、従来に比べて微粉炭Ｈを分離する作業に要する手間が大きく削減できた。すなわち、微粉炭Ｈが炭化物全体の一定割合だけ生じるが、その大部分がサイクロン４２を介して回収できるようになった。なお、回収された微粉炭Ｈは水分を加えてペレットにするなどし、炭化物Ｔと同様に、地盤改良材などとして利用することができる。
【００２５】
更に、本実施形態では、配管４１に断熱材やヒータなどを設け、水蒸気の結露を防止して、配管４１の詰まりなどを回避することができる。これにより、サイクロン４２による微粉炭Ｈの回収能力を低下させることなく、また、配管４１の詰まりによるメンテナンス作業を減らすことができるようになる。そして、サイクロン４２にも断熱材やヒータを設置させることにより、その内部での結露を防止することで微粉炭Ｈの回収率が向上する。
【００２６】
以上、炭化物製造装置及び炭化物製造方法について一実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】炭化物製造装置の実施形態を示した概念図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    炭化物製造装置
２    炭化生成部
３    冷却部
４    微粉炭回収部
１２  炭化炉
１３〜１６  加熱用コンベア
３１，３２  冷却用コンベア
３８（３８ａ，３８ｂ）  給水管
４１  配管
４２  サイクロン
Ｔ    炭化物
Ｈ    微粉炭
【図１】
2010084053.tif 000003