(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動床炉を用いた籾殻灰の製造方法において、
流動床炉の前段で流動床炉の燃焼排ガスを熱源として燃焼排ガスを籾殻に直接接触させることなく籾殻を予熱し、
籾殻を予熱した際に発生する可燃性ガスを流動床炉内の流動媒体の上方に複数箇所導入して燃焼させることにより炉内温度を均一にする
ことを特徴とする籾殻灰の製造方法。
【請求項２】
流動床炉を用いた籾殻灰の製造装置において、
流動床炉の前段に流動床炉の燃焼排ガスを熱源として燃焼排ガスを籾殻に直接接触させることなく籾殻を予熱する予熱装置を設けると共に、前記予熱装置によって籾殻を予熱した際に発生する可燃性ガスを流動床炉内の流動媒体の上方に複数箇所導入して燃焼させることにより炉内温度を均一にする可燃性ガス燃焼手段を設けたことを特徴とする籾殻灰の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、流動床炉を用いる籾殻灰の製造方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
籾殻を６００〜９００℃の適温で燃焼させると、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）が８０％以上含まれポゾラン活性が高い非晶質灰が得られる。この非晶質灰を混和材として、或はセメント代替としてコンクリートやモルタルに使用すると、強度増進等の数々の利点が有ることは、例えば、コンクリート工学年次論文報告集、１９９３年、第１５巻、１号の杉田等の「高活性もみがら灰製造法とそれを用いたコンクリートの性質」、原田等の「籾殻灰を混和したモルタルの基礎性状」等の論文によって既に知られている。
【０００３】
籾殻灰の品質は主にポゾラン活性度と未燃カーボン量によって左右される。すなわち、燃焼温度が高すぎた場合には、クリストバライト等の鉱物が生成してポゾラン活性が低下する。また、燃焼温度が低すぎた場合、或は炉内滞留時間が短すぎた場合には、未燃カーボン量が増加する。
【０００４】
籾殻灰をコンクリートやモルタルに使用した時に、籾殻灰のポゾラン活性が低いと、例えば強度増進が低下する。また、未燃カーボン量が多いと、空気連行性を悪化させて減水剤等のコンクリート混和剤の効果を減じさせるために大量の混和剤を使用する必要性が生じる。混和剤を大量に使用することは、コンクリートの物性面、コスト面で好ましくない上、コンクリート表面の着色の問題も発生する。
【０００５】
そこで、籾殻灰をコンクリートやモルタルに使用する場合には、高いポゾラン活性を維持したまゝ、籾殻灰中の未燃カーボン量を極力少なくすることが必要となる。従来、籾殻灰の製造方法の１つとして流動床方式のものが、例えば特開昭６０ー３６３６０号として公開されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この様な従来の方法において、籾殻を直接に流動床に投入して燃焼させると、籾殻の可燃揮発成分の着火、燃焼が急激に生じるために炉内の籾殻投入口側が局部的に高温に成る。この局部高温が大体９００℃を越えると、本来非晶質であるべき灰が結晶化し、灰のポゾラン活性が低下してしまう。そこで、局部高温を許容範囲内に収めるためには、籾殻投入量は制約を受け、処理量の増加は容易ではない。逆に、籾殻投入口の反対側では比較的低温となり、籾殻の燃焼が十分に行われず、未燃カーボンの多い灰となり、品質的に問題と成る。
【０００７】
また、高温でも高活性の籾殻灰を得る方法として「２段階焼却法」が、例えば先の杉田等の文献で知られている。この方法を流動床炉に適用した場合には、籾殻灰の品質は向上すると考えられるが、熱的損失が大きくなり、更に、籾殻の炭化過程では大量の可燃性ガスが発生するために温度制御が難しくなる等の問題が発生する。
【０００８】
従って、この発明の目的は、上記の事情に鑑み、この様な従来における問題点を解決するために、未燃カーボンの少ないポゾラン活性の高い非晶質籾殻灰を効率よく大量に処理できる籾殻灰の製造方法および装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明に依れば、籾殻灰の製造方法は、流動床炉の前段で流動床炉の燃焼排ガスを熱源として燃焼排ガスを籾殻に直接接触させることなく籾殻を予熱し、籾殻を予熱した際に発生する可燃性ガスを流動床炉内の流動媒体の上方に複数箇所導入して燃焼させることにより炉内温度を均一にすることを特徴としている。
【００１０】
また、この発明に依れば、籾殻灰の製造装置は、流動床炉の前段に流動床炉の燃焼排ガスを熱源として燃焼排ガスを籾殻に直接接触させることなく籾殻を予熱する予熱装置を設けると共に、予熱装置によって籾殻を予熱した際に発生する可燃性ガスを流動床炉内の流動媒体の上方に複数箇所導入して燃焼させることにより炉内温度を均一にする可燃性ガス燃焼手段を設けたことを特徴としている。
【００１１】
【作用】
この発明に依れば、籾殻を予め予熱によって炭化させ、その可燃性ガスを除去するために、流動床炉内において籾殻の急激な燃焼が生じることが無く、このために、炉内に局部的高温部が発生することが無く、籾殻灰の結晶化を回避することが出来るので、高活性の灰を得ることが出来るし、また、可燃性ガスを除去した籾殻の発熱量が低いために、流動床炉への投入量を増加させても炉内が過剰な高温に成ることがない。すなわち、籾殻灰の処理量を増加することが出来る。更に、最大の特徴として、籾殻の予熱で発生した可燃性ガスの適量を流動床炉内の適所に導入して燃焼することによって炉内の広範囲に亙ってカーボンの燃焼に好適な温度領域を維持することが出来、その結果、未燃カーボン量を低減することが出来る。また、予熱で発生する可燃性ガスおよび流動床炉の燃焼排ガスを熱源として有効に再利用するために熱効率が向上する等の効果が得られる。
【００１２】
この発明の他の目的と特長および利点は以下の添付図面に沿ってのこの発明の詳細な説明から明らかになろう。
【００１３】
【実施例】
図面の図１および図２には、この発明の籾殻灰の製造方法を実施するための製造装置の一実施例が示されている。図示される様に、籾殻灰の製造装置は熱源２０により加熱される流動媒体１６を有する流動床炉１と、ホッパー３からの籾殻を予熱するよう流動床炉１の前段に設けられた排ガスを熱源とする予熱装置２と、燃焼された籾殻灰と排ガスとを分離するよう流動床炉１に連接されたサイクロン５と、余剰の可燃性ガスを燃焼する燃焼箱６と、この燃焼箱６に連接された集塵装置７とから主に構成されている。
【００１４】
この様なこの発明の籾殻灰の製造装置において、流動床炉１内の流動媒体１６は、石炭、重油、灯油、ガス等を燃焼手段とする熱源２０によって籾殻が自燃可能な温度に迄、予め昇温される。熱源２０はこれら石炭、重油、灯油、ガス等の外に、電気ヒーター等を用いることが出来る。また、熱源２０の燃焼手段である石炭、重油、灯油、ガス等の燃料は、ポンプの様な適宜な手段によって熱源２０に供給されると共に、送風機２１によって流動床炉１内に流動化空気が供給される。
【００１５】
ホッパー３には籾殻が投入されており、回転スクリューの様なコンベヤ、或は他の同様な供給装置によって所定量ずつ予熱装置２に供給されて所要温度に予熱される。この予熱装置２内にはヒートパイプ２２が設けられていて、流動床炉１からの排ガスがサイクロン５で籾殻灰と排ガスとに分離されて分離された排ガスがバルブ９を経て供給されて、予熱装置２内の籾殻を所要温度、例えば３００〜５００℃に予熱する。籾殻のこの予熱温度は温度計１８によって測定される。この予熱装置２で予熱された籾殻はスクリューコンベヤ等の供給装置によって所定量ずつ流動床炉１内に投入される。
【００１６】
予熱された籾殻の流動床炉１の投入量は、熱電対等の様な流動床炉１内の炉内温度を測定する温度計１７の値が適温、例えば６００〜９００℃と成る様に決めるのが好適である。この流動床炉１内で、籾殻は熱源２０によって予め昇温された流動媒体１６によって自燃して籾殻灰と成り、この炉内で燃焼によって生じた籾殻灰は排ガスと一緒に炉頂から飛散してサイクロン５に送られ、このサイクロン５において籾殻灰と排ガスとに分離されて籾殻灰が回収される。籾殻灰と分離された排ガスは排ガス導入用バルブ９を介して予熱装置２のヒートパイプ２２に送られて、予熱装置２内の籾殻を予熱する。尚、排ガスの一部は余剰排ガス排出用バルブ１０から燃焼箱６に送られる。
【００１７】
この様に、予熱装置２における籾殻の予熱は、図示実施例では間接加熱法が用いられているが、この間接加熱法の外にも排ガスと直接接触させる直接加熱法によって行うことも出来るが、発生する可燃性ガスと排ガスが混合してしまうために可燃性ガスの利用が難しく、また予熱温度の制御性という面からも間接加熱法の方が有利である。
【００１８】
また、予熱装置２において発生した可燃性ガスは、ポンプ１９により可燃性ガス導入用バルブ４を介して、流動床炉１の外側周囲に設けられた複数個の可燃性ガス導入用ジャケット１４に導かれ、更に、可燃性ガス導入用バルブ１３（図２）において流量が制御され乍ら炉内に導入されて燃焼される。この可燃性ガス導入用バルブ１３は炉内の数箇所に設けられた炉内温度を測定する炉内温度計１７の値が均一に成る様に個々に開度が制御される。可燃性ガス導入用バルブ１３の制御は手動で行っても良いが、望ましくは炉内温度計１７と連動された自動制御が好適である。
【００１９】
予熱装置２における可燃性ガスの余剰分は余剰可燃性ガス排出用バルブ１２および輸送管１１を経て燃焼箱６に送られ、この燃焼箱６で燃焼された後に冷却空気８と混合されて冷却され、バグフィルター等の集塵装置７を経て排出される。
【００２０】
また、予熱装置２内の温度が過剰に上昇して籾殻が自燃をする様な場合、または可燃性ガスの濃度が爆発等の危険が起こり得る様な領域に入る場合には、不活性ガス供給用バルブ１５からＣＯ2、Ｎ2の様な不活性ガスを導入して温度またはガス濃度制御を行うのが好適である。
【００２１】
図３には、この発明の図示実施例から得られた流動床炉内温度分布の一例が示されている。また、比較のために、図４には、従来技術に依る流動床炉の一例が示され、図５には従来技術に依る流動床炉内温度分布の一例が示されている。図中、▲１▼、▲２▼、▲３▼・・等は温度測定位置を示す。図３および図５から、従来技術では炉内の垂直方向の温度差が最大２８０℃、同一水平面では最大１５０℃程度存在しており、炉内の各所で籾殻の燃焼温度が異なるために、高活性で低未燃カーボンの籾殻灰を得ることは難しい。
【００２２】
これに対して、この発明においては、炉内の垂直方向の温度差が最大６０℃、同一水平面では最大２０℃程度であり、高活性で低未燃カーボンの籾殻灰を得る条件としては理想的である。しかも、この発明では従来技術におけるよりも３０％の処理量増加が得られると共に、更に、得られた籾殻灰の未燃カーボン量は従来技術が２.５〜３.５％であったのに対して、この発明においては２.０％以下であり、明らかな未燃カーボン量の減少が見られた。
【００２３】
【発明の効果】
上述した様に、この発明は、簡単な製造方法および製造装置によって炉内の温度分布を一様にすることが出来、高ポゾラン活性で低未燃カーボンの籾殻灰を大量に且つ極めて効率的に製造することが出来ると共に、熱効率、籾殻灰の品質、処理量等において従来技術を一層上回り且つ優越していることが明らかであり、この様に製造された高品質の籾殻灰を適当な粒度に粉砕して高性能コンクリート混和材等として使用できる他、高いポゾラン活性を利用して水硬性セメント、硬化材、成型材等として有効に活用出来る等の効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の籾殻灰の製造方法を実施するための製造装置の一実施例を示す概要図である。
【図２】図１の流動床炉部分の横断面部分図である。
【図３】図１の製造装置を用いて籾殻灰を製造した時の流動床炉内温度分布の一例を示す図である。
【図４】従来技術による製造装置を示す概要図である。
【図５】従来技術による製造装置を用いて籾殻灰を製造時の流動床炉内温度分布の一例を示す図である。
【符号の説明】
１    流動床炉
２    予熱装置
３    ホッパー
４    可燃性ガス導入用バルブ
５    サイクロン
６    燃焼箱
７    集塵器
９    排ガス導入用バルブ
１０  余剰排ガス排出用バルブ
１２  余剰可燃性ガス排出用バルブ
１３  可燃性ガス導入用バルブ
１４  可燃性ガス導入用ジャケット
１５  不活性ガス供給用バルブ
１６  流動媒体
１７  炉内温度計
１８  予熱装置内温度計
１９  ポンプ
２０  熱源
２１  送風機
２２  ヒートパイプ
【図１】
0003721204.tif 000002
【図２】
0003721204.tif 000003
【図３】
0003721204.tif 000004
【図４】
0003721204.tif 000005
【図５】
0003721204.tif 000006