(57)【要約】【課題】可燃含水原料の処理装置を提供することを課題とする。【解決手段】横型の筒状体１２内を、乾燥領域Ａ、一方向搬送領域Ｂ、熱分解ガス化領域Ｃ、循環搬送領域Ｄ、燃焼領域Ｅとし、原料を攪拌搬送し、一方向搬送領域は、螺旋板内蔵筒体４０で原料を一方向に搬送し気体の流通を阻止する気体シールを形成し、熱分解ガス化領域、循環搬送領域そして燃焼領域には原料を循環流のもとで搬送する搬送手段を有し、乾燥領域には原料供給管と過熱水蒸気の送気管３１が配置され、また、水蒸気抽出管１６が接続され、熱分解領域に原料から可燃ガスのガス取出管８８が、燃焼領域には、原料から排ガスの排気管８５Ａと固体物排出管１７が接続されており、炉外に熱交換器が設けられ、水蒸気抽出管からの水蒸気を排気管からの排ガスにより熱交換器３０で加熱して過熱水蒸気として送気管３１へ還流させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
横方向に延びる軸線を中心とする筒状体で可燃な含水原料を加熱処理するための炉体を形成し、該炉体の内部空間を、軸線方向での一端側から他端側に向けて乾燥領域、一方向搬送領域、熱分解ガス化領域、循環搬送領域、燃焼領域として、原料を攪拌しつつ順次搬送可能に形成し、一方向搬送領域は、上記軸線方向に延びる線を中心とする螺旋板内蔵筒体を有して原料を一端側から他端側に向けた一方向に搬送し搬送中の原料と相俟って、該一方向搬送領域に対して一端側と他端側に存在する気体を軸線方向で互いに流通することを阻止する気体シールを形成した状態で原料を上記一方向で搬送し、熱分解ガス化領域、循環搬送領域そして燃焼領域には原料を軸線方向で往復してそれぞれの領域内で循環流を形成しながら上記他端側へ向け搬送する搬送手段を有しており、乾燥領域には外部から含水原料を該乾燥領域内に供給する原料供給管と過熱水蒸気を該乾燥領域内に送入する送気管とが進入配置され、さらには、上記乾燥領域には該乾燥領域での原料の乾燥により生ずる水蒸気を取り出す水蒸気抽出管が接続されており、熱分解領域における搬送手段と循環搬送領域における搬送手段との間の空間には、原料の熱分解ガス化により生じた可燃ガスを該空間から炉外へ取り出すガス取出管が配置され、燃焼領域の他端側には、原料の熱分解ガス化で得られた炭化物の一部の燃焼で発生する排ガスを取り出す排気管と該炭化物の未燃の残部を外部へ取り出す固体物排出管が接続されており、炉外に熱交換器が設けられていて、水蒸気抽出管からの水蒸気を上記排気管からの排ガスにより該熱交換器で加熱して過熱水蒸気として上記送気管へ還流させるようになっていることを特徴とする可燃含水原料加熱処理装置。
【請求項２】
横方向に延びる軸線を中心とする筒状体で可燃な含水原料を加熱処理するための炉体を形成し、該炉体の内部空間を、軸線方向での一端側から他端側に向けて乾燥領域、一方向搬送領域、燃焼領域として、原料を攪拌しつつ順次搬送可能に形成し、一方向搬送領域は、上記軸線方向に延びる線を中心とする螺旋板内蔵筒体を有して原料を一端側から他端側に向けた一方向に搬送し搬送中の原料と相俟って、該一方向搬送領域に対して一端側と他端側に存在する気体を軸線方向で互いに流通することを阻止する気体シールを形成した状態で原料を上記一方向で搬送し、燃焼領域には原料を軸線方向で往復してそれぞれの領域内で循環流を形成しながら上記他端側へ向け搬送する搬送手段を有しており、乾燥領域には外部から含水原料を該乾燥領域内に供給する原料供給管と過熱水蒸気を該乾燥領域内に送入する送気管とが進入配置され、さらには、上記乾燥領域には該乾燥領域での原料の乾燥により生ずる水蒸気を取り出す水蒸気抽出管が接続されており、燃焼領域の他端側には、原料の熱分解ガス化で得られた炭化物の一部の燃焼で発生する排ガスを取り出す排気管と該炭化物の未燃の残部を外部へ取り出す固体物排出管が接続されており、炉外に熱交換器が設けられていて、水蒸気抽出管からの水蒸気を上記排気管からの排ガスにより該熱交換器で加熱して過熱水蒸気として上記送気管へ還流させるようになっていることを特徴とする可燃含水原料加熱処理装置。
【請求項３】
燃焼領域には、燃焼の空気を該燃焼領域へ外部から供給する空気供給手段が設けられていることとする請求項１又は請求項２に記載の可燃含水原料加熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可燃含水原料加熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
可燃物を含有する原料を加熱して熱分解させることにより可燃ガスを含有するガス分とチャーを含有する固形分を得る装置は、例えば特許文献１にて知られている。
【０００３】
特許文献１では、軸線方向両端が開口している横型の回転筒状体を炉体として有し、一端の開口から筒状体内に投入された可燃物含有原料が、筒状体の回転によって筒状体内で転動して攪拌されながら他端の開口へ搬送される過程で、筒状体の外部から該筒状体の外周面を加熱することにより、原料が間接加熱されて熱分解することで、可燃ガス、タール蒸気及び水蒸気を含む気体分と、チャー等を含有する固形分を生成することとしている。
【０００４】
しかしながら特許文献１においては、可燃物含有原料中に水分が多く含有されている場合には、上記熱分解前に原料を乾燥せねばならず、熱分解のために加えられているはずの熱エネルギーの大部分が原料の含有水分の蒸発と蒸発後の原料の加熱に消費されてしまい、その後の熱分解の能力が著しく低下する。
【０００５】
特許文献１の装置は、原料を熱分解するための熱を外部から供給して筒状体を周面で加熱する間接加熱型となっており、この供給熱を得るのに用いられる高温ガスを上記原料から生成するには、原料の熱分解により得られたタール、チャーあるいは他の燃料を燃焼する燃焼装置を外部に設置する必要がある。すなわち、燃焼装置を別途必要とする。
【０００６】
そこで特許文献２においては、特許文献１に類似する横型回転筒状体の軸線方向中間部に螺旋板内蔵筒体から成る搬送手段を設けている。
【０００７】
特許文献２の上記搬送手段は、筒状体の軸線方向に延びる軸体まわりに螺旋板が設けられ該螺旋板を筒体で包囲して形成された螺旋板内蔵筒体を複数有し、複数の螺旋板内蔵筒体はその軸体が筒状体の軸線と平行になるように筒状体内に配設され、螺旋板内蔵筒体の外周面同士間の空間は遮板により軸線方向の流通が阻止されている。複数の螺旋板内蔵筒体は、そのうちのいくつかが他と逆方向の巻き方向の螺旋板となっている。螺旋板内蔵筒体は筒状体と共に回転するので、螺旋板内蔵筒体内部の原料は回転攪拌されながら軸線方向に搬送されるが、異なる螺旋板内蔵筒体同士では、螺旋板の巻き方向が逆となっているので、軸線方向で一方向と、これとは逆方向との搬送力をそれぞれもつようになって、かかる二種の螺旋板内蔵筒体によって上記筒状体内で原料の循環流を生ずる。その際、複数の螺旋板内蔵筒体の外周面同士間は遮板があり、螺旋板内蔵筒体内には原料が充填そして転動しているので、上記螺旋板内蔵筒体による搬送手段は軸線方向で、一端側と他端側との間の気体の流通を阻止しシールとして機能する。かくして、搬送手段は気体の流通を阻止して原料のみが循環流を生ずる。筒状体内ではかかる搬送手段に対し上流側となる一端側の領域が熱分解ガス化領域を形成し、下流側となる他端側の領域が燃焼領域を形成し、互いの領域間での気体は流通しない。
【０００８】
上述のように、上記螺旋板内蔵筒体として形成されている搬送手段は、軸線方向で気体の流通を阻止しながら原料のみが循環流を形成するので、該原料は燃焼領域での燃焼による熱エネルギーを受けた後熱分解ガス化領域における原料と接触して上記熱エネルギーを該熱分解領域の原料へ伝熱する。すなわち、上記搬送手段での原料の循環流は、燃焼領域の熱エネルギーを熱分解ガス化領域へ向け上流側へ搬送する。筒状体内の原料は、燃焼領域そして熱分解ガス化領域でも、全体として下流側となる他端側へ向けた流れを形成しているので、上記搬送手段での原料の循環流は、その一部の原料が下流側の燃焼領域へ流出し、それに相当する分の量の熱分解ガス化領域の原料が上流側から混入してくる。かくして、原料は一端側から他端側へ向け流通し、熱は他端側から一端側へ向け伝熱される。
【０００９】
しかしながら、特許文献２の装置においては、原料の含水率が高い場合、原料の燃焼に先立ち原料を乾燥させるのに、水分の蒸発に多くの熱エネルギーが消費され、その結果として原料の処理能力が格段に低下する。
【００１０】
かくして、特許文献１そして特許文献２のいずれによっても、高含水率原料、例えば下水汚泥を処理するには、燃焼に先立つ原料の乾燥に多大なエネルギーを要するので、このエネルギーを外部から供給するかあるいは原料から発生する熱の多くをこの乾燥に消費してしまうかになり、さりとて、乾燥を通常の熱風乾燥で行うと、処理により発生する気体の脱臭を要するため、その設備のコストが嵩む。
【００１１】
そこで特許文献３においては、高含水率の下水汚泥に高温過熱水蒸気を直接に接触させて下水汚泥を加熱して水分を蒸発することで乾燥することとしている。この特許文献３によると、汚泥中から蒸発した水蒸気を取り出し、復水して排出により臭気ガスを分離・焼却し、排水後に得られる水蒸気を高温排ガスとの熱交換により高温な過熱水蒸気として炉内へ帰還させて原料の乾燥、乾燥・熱分解ガス化・発電が行える。
【００１２】
かくして、高温度の過熱水蒸気は循環利用されて、熱分解ガス化のための加熱ガス及び発電のためのガスエンジン排ガスの熱エネルギーが回収されて水分蒸発に用いられるので、熱エネルギーの利用効率を高くすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特許第３１６２４７４号
【特許文献２】特開２００８−１１１０１６
【特許文献３】特開２０１２−１５７８３５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
臭気含有の高含水率可燃物を原料として可燃ガスを発生させる場合、特許文献１では乾燥装置、熱分解装置、加熱ガス発生用燃焼装置の３要素の設備を別途用意する必要がある。この場合、炉体たる筒状体内での原料の移動速度の制御及び気体漏入出防止のためのシールが行えるような構成及び制御が甚だ複雑になる。
【００１５】
特許文献２の装置においては、熱分解領域と燃焼領域との間となる中間部位置に、複数の螺旋板内蔵筒体から成る搬送手段が設けられていて、一筒一貫型に構成されているが、乾燥された原料の熱分解領域への送入は公知の別途装置によらなければならない。
【００１６】
特許文献３の装置においては高温過熱水蒸気を熱源として高含水率の可燃原料を乾燥することができるが、乾燥終了後の原料は別途の公知の手段によって排出され、別途の公知搬送機器を用いて熱分解装置に送入する必要があり、そのためのシール及び計測制御が必要となる。
【００１７】
そこで本発明においては、乾燥・熱分解ガス化・燃焼の３領域を一筒一貫型に形成し、高含水率の可燃原料を１つの回転筒状体にて一挙に乾燥と熱分解ガス化を行い燃焼を実施することができる一筒一貫方式の横型回転装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明によれば、上述の課題は、次の第一発明と第二発明により構成される装置のいずれによっても、解決される。
【００１９】
＜第一発明＞
横方向に延びる軸線を中心とする筒状体で可燃な含水原料を加熱処理するための炉体を形成し、該炉体の内部空間を、軸線方向での一端側から他端側に向けて乾燥領域、一方向搬送領域、熱分解ガス化領域、循環搬送領域、燃焼領域として、原料を攪拌しつつ順次搬送可能に形成し、一方向搬送領域は、上記軸線方向に延びる線を中心とする螺旋板内蔵筒体を有して原料を一端側から他端側に向けた一方向に搬送し搬送中の原料と相俟って、該一方向搬送領域に対して一端側と他端側に存在する気体を軸線方向で互いに流通することを阻止する気体シールを形成した状態で原料を上記一方向で搬送し、熱分解ガス化領域、循環搬送領域そして燃焼領域には原料を軸線方向で往復してそれぞれの領域内で循環流を形成しながら上記他端側へ向け搬送する搬送手段を有しており、乾燥領域には外部から含水原料を該乾燥領域内に供給する原料供給管と過熱水蒸気を該乾燥領域内に送入する送気管とが進入配置され、さらには、上記乾燥領域には該乾燥領域での原料の乾燥により生ずる水蒸気を取り出す水蒸気抽出管が接続されており、熱分解領域における搬送手段と循環搬送領域における搬送手段との間の空間には、原料の熱分解ガス化により生じた可燃ガスを該空間から炉外へ取り出すガス取出管が配置され、燃焼領域の他端側には、原料の熱分解ガス化で得られた炭化物の一部の燃焼で発生する排ガスを取り出す排気管と該炭化物の未燃の残部を外部へ取り出す固体物排出管が接続されており、炉外に熱交換器が設けられていて、水蒸気抽出管からの水蒸気を上記排気管からの排ガスにより該熱交換器で加熱して過熱水蒸気として上記送気管へ還流させるようになっていることを特徴とする可燃含水原料加熱処理装置。
【００２０】
＜第二発明＞
横方向に延びる軸線を中心とする筒状体で可燃な含水原料を加熱処理するための炉体を形成し、該炉体の内部空間を、軸線方向での一端側から他端側に向けて乾燥領域、一方向搬送領域、燃焼領域として、原料を攪拌しつつ順次搬送可能に形成し、一方向搬送領域は、上記軸線方向に延びる線を中心とする螺旋板内蔵筒体を有して原料を一端側から他端側に向けた一方向に搬送し搬送中の原料と相俟って、該一方向搬送領域に対して一端側と他端側に存在する気体を軸線方向で互いに流通することを阻止する気体シールを形成した状態で原料を上記一方向で搬送し、燃焼領域には原料を軸線方向で往復してそれぞれの領域内で循環流を形成しながら上記他端側へ向け搬送する搬送手段を有しており、乾燥領域には外部から含水原料を該乾燥領域内に供給する原料供給管と過熱水蒸気を該乾燥領域内に送入する送気管とが進入配置され、さらには、上記乾燥領域には該乾燥領域での原料の乾燥により生ずる水蒸気を取り出す水蒸気抽出管が接続されており、燃焼領域の他端側には、原料の熱分解ガス化で得られた炭化物の一部の燃焼で発生する排ガスを取り出す排気管と該炭化物の未燃の残部を外部へ取り出す固体物排出管が接続されており、炉外に熱交換器が設けられていて、水蒸気抽出管からの水蒸気を上記排気管からの排ガスにより該熱交換器で加熱して過熱水蒸気として上記送気管へ還流させるようになっていることを特徴とする可燃含水原料加熱処理装置。
【００２１】
第一発明装置にあっては、可燃含水原料は、軸線方向一端側で原料供給管から横型筒状体の炉体内へ供給され、転動しながらの攪拌そして他端側への搬送能力を有する乾燥領域、一方向搬送領域、熱分解ガス化領域、循環搬送領域、そして燃焼領域を順次移動して他端側へ至る。
【００２２】
乾燥領域には、送気管から高温な過熱水蒸気が供給されており、含水原料の水分が該過熱水蒸気で加熱されて蒸発し、原料は乾燥する。発生した水蒸気は、水蒸気抽出管で炉外へ抽出されて熱交換器へもたらされ、炉外へ排出された後述の高温の排ガスとの熱交換により再び高温な過熱水蒸気となって上記送気管に戻り乾燥領域へ帰還送入される。
【００２３】
乾燥領域で乾燥された原料は、一方向搬送領域を経て熱分解ガス化領域へ移動し、該熱分解ガス化領域で熱分解されて、ガス分として可燃ガスそしてタール蒸気を発生するとともに、固体分として炭化物を生成する。可燃ガスとタール蒸気はガス取出管から炉外へ燃料として取り出される。炭化物を含有するチャーは循環搬送領域を経て燃焼領域に至り、その炭化物の一部が燃焼して排ガスを発生しつつ未燃のチャーを高温化する。排ガスは排気管から取り出されて熱交換器へもたらされ、水蒸気抽出管からの水蒸気を該熱交換器で加熱し、これを高温の過熱水蒸気とする。高温のチャーは、燃焼領域で循環流を形成し、循環搬送領域で循環する原料と接触することでこの循環搬送領域の原料を加熱した後に炉外へ排出される。この循環搬送領域を循環する加熱された原料は、熱分解ガス化領域を循環する原料と接触して熱分解ガス化領域内の原料に熱分解のための熱量を伝熱する。かくして、転動する未燃のチャーが燃焼領域から受けた熱は、上記循環搬送領域を循環する原料を介して、熱分解ガス化領域の原料へ伝熱される。その結果、乾燥領域から一方向搬送領域を経て熱分解ガス化領域へ搬送されてきた乾燥原料は、該熱分解ガス化領域で加熱されて熱分解ガス化される。熱分解ガス化で生成された可燃ガスは上述のごとくガス取出管で炉外へ取り出され、チャーのみが循環搬送領域を経て燃焼領域へもたらされる。
【００２４】
循環搬送領域は螺旋板内蔵筒体をなしているので、筒状体の回転に伴い螺旋板により原料が循環流を形成しながら熱分解ガス化領域へ搬送される。そして、螺旋板内蔵筒体は、内部に螺旋板が設けられていると共に原料が充填されているので、原料が循環していても、熱分解ガス化領域と乾燥領域との間での気体の流通は阻止される。このように、上記循環搬送領域が気体シール性を有しているので、熱分解ガス化領域で発生した気体分としての可燃ガスとタール蒸気は、その上流側の乾燥領域側へ流動することがなく、上記ガス取出管から燃料として炉外へ取り出される。未燃のチャーは灰分とともに固体物排出管から炉外へ排出される。
【００２５】
第二発明装置は、第一発明装置から熱分解ガス化領域と循環搬送領域を除いた構成となっている。したがって、乾燥領域が一方向搬送領域を経て燃焼領域へ送られてきた乾燥原料は、熱分解ガス化することなくこの燃焼領域で燃焼する。そして排ガスが熱交換器へもたらされ、過熱水蒸気の生成に供し、未燃のチャーが灰分とともに固体物排出管から炉外へ排出される。
【００２６】
第一そして第二発明において、燃焼領域には、燃焼の空気を該燃焼領域へ外部から供給する空気供給手段が設けられていることが好ましい。こうすることで燃焼領域での燃焼がさらに良好となる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、以上のように、回転する筒状体の軸線方向中間位置に、一方向搬送領域を設けて原料のみを一方向に搬送し気体の流通を阻止し、該一方向搬送領域に対し上流側となる一端側に原料の乾燥領域を設け、下流側となる他端側に燃焼領域を設けることとし、含水原料が供給されている乾燥領域へ過熱水蒸気を送入することで該原料を供給し、発生する水蒸気を排ガスにより熱交換器で過熱水蒸気として再び乾燥領域へ供給することとしたので、原料乾燥のために外部に加熱装置を設けることなく、一つの装置で原料を乾燥させ、これを燃焼あるいは熱分解ガス化させることができるようになり、装置の簡略化、小型化、そして低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第一実施形態装置の概要構成図である。
【図２】図１における乾燥領域Ａに配された前段仕切壁の外観を示す部分破断斜視図である。
【図３】図１における軸線に直角な面での断面図であり、（ａ１）〜（ｅ）は、図１でのa1‐a1、ないしe‐e位置での断面として示している。
【図４】本発明の第二実施形態装置の概要構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付図面にもとづき、本発明の実施形態を説明する。
【００３０】
＜第一実施形態＞
図１は第一実施形態装置の概要構成を示しそのうち筒状体に関しては軸線を通る面での断面図として示している。
【００３１】
本実施形態の可燃含水原料の加熱処理装置１は、炉本体１０と熱交換器３０とを有している。
【００３２】
炉本体１０は、ほぼ水平な軸線１１、具体的には水平もしくは水平線に対して図にて左方へ向け下方に３°以下で傾く軸線１１を中心として回転する筒状体１２として形成され、軸線１１方向で一端側（図では右端側）に開口部１２Ａを有している。該筒状体１２は、軸線方向両端近傍位置に設けられたフランジ１３Ａ，１３Ｂにて、軸受１３Ａ−１，１３Ｂ−１により回転自在に支持され、図示しない駆動手段により駆動されてゆっくりと上記軸線１１まわりに回転する。
【００３３】
本実施形態では、筒状体１２内の原料は該筒状体１２の外部からの加熱によらず、原料に含有される該筒状体１２内での可燃物自体の燃焼、いわゆる自燃により未燃焼の原料を加熱する原理となっている。
【００３４】
上記筒状体１２の内部は、軸線１１方向で一端側（図にて右端側）から他端側に向け、乾燥領域Ａ、一方向搬送領域Ｂ、熱分解ガス化領域Ｃ、循環搬送領域Ｄそして燃焼領域Ｅと順次形成されている。
【００３５】
筒状体１２は、乾燥領域Ａから循環搬送領域Ｄまでの範囲（断面でハッチングされている範囲）が耐熱材で作られていて（燃焼領域Ｅについては後述する）、該筒状体１２の内部には、乾燥領域Ａ、熱分解ガス化領域Ｃそして燃焼領域Ｅに、ガイド板が取り付けられた仕切壁が設けられ、一方向搬送領域Ｂそして循環搬送領域Ｄには螺旋板内蔵筒体が、以下に詳述するように設けられている。
【００３６】
乾燥領域Ａには、下述のごとくの仕切壁にガイド板が取り付けられて形成される搬送手段が配設されている。乾燥領域Ａにおける仕切壁２０は、軸線１１方向に間隔をもって前段仕切壁２０Ａと後段仕切壁２０Ｂに分離して設けられていて、前段仕切壁２０Ａ、そして後段仕切壁２０Ｂのいずれも後述のガイド板２１Ａ，２１Ｂがそれぞれ取り付けられていて、筒状体１２の内周面上で直径方向に対向する二位置から軸線１１に向け軸線１１手前位置まで半径方向に延び上記軸線１１に幅をもつ板部材として形成されていて、板面の両側に位置する空間に区分している。前段仕切壁２０Ａを形成する直径方向で対向する二枚の板部材の内端縁同士間には、軸線１１を含む範囲で仕切壁は不在であり、ここに後述の送気管３１が軸線１１上に位置するように進入配置されている。該送気管３１と上記前段仕切壁２０Ａの内端縁と間には若干の（半径方向）隙間が形成されていて、筒状体１２が回転した際に、送気管３１に対しての前段仕切壁２０Ａの軸線１１まわりの相対回転を可能としている。上記前段仕切壁２０Ａの内端縁には送気管３１との相対回転を許容する案内筒を設けて仕切壁２０Ａの支持を行うこととしてもよい。
【００３７】
一方、後段仕切壁２０Ｂの直径方向で対向する二枚の板部材の内端縁同士間までには上記送気管３１は延びておらず、該後段仕切壁２０Ｂの内端縁同士間が間隔をもつ空間となっている。ここで、仕切壁２０Ｂの内端縁に上記仕切壁２０Ａにおける案内筒と同様な筒を仕切壁２０Ｂの支持のために設けてもよい。このように、上記送気管３１は軸線１１方向で前段仕切壁２０Ａと後段仕切壁２０Ｂとの間で開口端３１Ａが位置している。
【００３８】
このように形成され配置された前段仕切壁２０Ａと筒状体１２の一端側で開口部１２Ａが形成された端壁との間に前段連通空間Ａ１が、前段仕切壁２０Ａと後段仕切壁２０Ｂとの間に中間連通空間Ａ２が、そして後段仕切壁２０Ｂと後述の一方向搬送装置との間に後段連通空間Ａ３が、それぞれ仕切壁が不在で半径方向に連通するように形成されている。
【００３９】
上記前段仕切壁２０Ａそして後段仕切壁２０Ｂは、いずれも、表裏をなす両板面にガイド板２１Ａそして２１Ｂが取り付けられている。ガイド板２１Ａとガイド板２１Ｂは、同様な要領で、それぞれ前段仕切壁２０Ａ、後段仕切壁２０Ｂに取り付けられているので、以下には、前段仕切壁２０Ａへのガイド板２１Ａの取付状態を示し、後段仕切壁２０Ｂへのガイド板２１Ｂの取付状態についての説明は省略する。
【００４０】
上記前段仕切壁２０Ａの両面には、図２にも見られるように、軸線１１方向で間隔をもった複数位置にガイド板２１Ａが該前段仕切壁２０Ａの両板面から立設されている。ガイド板２１Ａは、図１に見られるように、前段仕切壁２０Ａの板面が紙面に平行となる位置にきたときに、図１で前段仕切壁２０Ａの片面側、例えば手前側の面に設けられたガイド板２１Ａが上方から下方に向うにしたがい軸線方向他端側から一端側に位置するように傾斜している。図１で前段仕切壁２０Ａの他面側、すなわち背面側に設けられたガイド板２１Ａは、筒状体１２が軸線１１まわりに半回転して該他面側が手前側にきたときに、上記片面側のガイド板２１Ａとは逆方向の傾斜をもって設けられている。換言すると、この他面側のガイド板２１Ａは背面側にあるときには、紙面に対して直角な方向で透視すると手前側に位置する片面側のガイド板２１Ａと同傾斜をもっている（図２をも参照）。したがって、両面側のガイド板２１Ａは、同じ側の位置にきたとき、すなわち、ガイド板２１Ａが設けられている前段仕切壁２０Ａの面が上方に向いている位置から下方に向かって回転するときに、原料は、片面側と他面側では前段仕切壁２０Ａの面に沿って落下しながらガイド板２１Ａに案内されて軸線方向に互いに逆方向に搬送されることとなる。同様に、後段仕切壁２０Ｂにおいても、両板面でのガイド板２１Ｂにより、片面側と他面側では軸線方向で互いに逆方向の搬送力をもつようになる。
【００４１】
前段仕切壁２０Ａにガイド板２１Ａがそして後段仕切壁２０Ｂにガイド板２１Ｂがそれぞれ以上のように取り付けられているので、その結果、軸線１１方向で筒状体１２の一端側の開口部１２Ａに近接する前段連通空間Ａ１と中間連通空間Ａ２との間の領域では、原料は該前段流通空間Ａ１と中間連通空間Ａ２を経て前段仕切壁２０Ａの両側の空間で上流側循環流を生じ、上記中間連通空間Ａ２とそれより他端側の後段連通空間Ａ３との間の領域では、原料は該中間連通空間Ａ２と後段連通空間Ａ３を経て後段仕切壁２０Ｂの両側の空間で下流側循環流を生ずる。かくして、前段仕切壁２０Ａそして後段仕切壁２０Ｂにより筒状体１２内で転動し攪拌される原料は、上記上流側循環流と下流側循環流を生じながら、軸線１１方向で一端側から他端側へ向けて搬送される。
【００４２】
上記ガイド板２１Ｂ付きの後段仕切壁２０Ｂの下流側に位置する一方向搬送領域Ｂには、該後段仕切壁２０Ｂとは間隔をもった位置に、一方向搬送手段として、単一または複数（図示の例では、図３（ｂ）にも見られるように二つ）の螺旋板内蔵筒体４０が設けられている。螺旋板内蔵筒体４０は、図１にて左右に開口する筒体４１内に配された軸体４２の周囲に螺旋板４３が取り付けられている形態をなし、筒状体１２と共に回転することで、転動する原料を螺旋板４３で軸線方向に搬送するようになっている。本実施形態では、螺旋板内蔵筒体４０は二つ配されていて、両方とも搬送方向が同じで、一端側から他端側に向けた搬送力をもっている。例えば、図１、図３（ｂ）では上下に位置する二つの螺旋板内蔵筒体４０が同じ方向に巻回された螺旋板４３を有している。図１、図３（ｂ）にて、二つの螺旋板内蔵筒体４０同士間の空間は、軸線方向での端部位置に設けられた遮板４４により、軸線方向での原料の流通を阻止している。
【００４３】
したがって、原料は二つの螺旋板内蔵筒体４０で攪拌を受けながら軸線方向の一方、すなわち他端方向に向け搬送される。
【００４４】
上記一方向搬送領域Ｂの下流側には熱分解ガス化領域Ｃが形成されていて、該熱分解ガス化領域Ｃには、軸線１１方向で上記一方向搬送領域Ｂの螺旋板内蔵筒体４０とは間隔をもった位置に、転動する原料を攪拌しつつ該原料の循環流を形成し、次第に原料を他端側へ搬送する搬送手段として、乾燥領域Ａにおけるガイド板２１Ｂが取り付けられた後段仕切壁２０Ｂに類する、ガイド板５１付き仕切壁５０が設けられている。ここで、この熱分解ガス化領域Ｃにおける仕切壁５０は軸線１１付近で中断されていない点で乾燥領域Ａにおける後段仕切壁２０Ｂとは相違しているのみであり、他は同じである。したがって、熱分解ガス化領域Ｃにおいても、原料は回転する仕切壁５０に取り付けられたガイド板５１の作用によって、筒状体１２内で攪拌されながら上記仕切壁５０の周囲で循環流を形成しつつ、次第に他端側へ搬送される。
【００４５】
上記熱分解ガス化領域Ｃの下流側には循環搬送領域Ｄが形成されていて、該循環搬送領域Ｄには、軸線１１方向で上記熱分解ガス化領域Ｃの仕切壁５０とは間隔をもった位置に、四つの循環搬送手段として二種の螺旋板内蔵筒体６０Ａ，６０Ｂが二つづつ、合計四箇設けられている。
【００４６】
上記二種の螺旋板内蔵筒体６０Ａ，６０Ｂはいずれも左右に開口する筒体６１Ａ，６１Ｂ内に配された軸体６２Ａ，６２Ｂの周囲に螺旋板６３Ａ，６３Ｂが取り付けられている形態をなし、筒状体１２と共に回転することで、原料を螺旋板で軸線方向に搬送するようになっている点では、一方向搬送手段としての螺旋板内蔵筒体４０と同じであるが、上述のように、この循環搬送領域Ｄでは螺旋板内蔵筒体６０Ａ，６０Ｂの二種が配されていて、一種（６０Ａ）と他種（６０Ｂ）は搬送方向が互いに逆向きとなっている点で一方向搬送手段としての螺旋板内蔵筒体４０とは相違する。例えば、図３（ｄ）では上下に位置するのが一種で、左右に位置するのが他種である。図３（ｄ）にて、二種の螺旋板内蔵筒体６０Ａ，６０Ｂ同士間の空間は、軸線方向で螺旋板内蔵筒体６０Ａ，６０Ｂの両端位置に設けられた遮板６４により、軸線方向での原料の流通を阻止している。しかし、この遮板６４には軸線１１の位置に、軸線方向に貫通して通孔６５が形成されている。この点でも、既出の一方向搬送手段の場合とは相違している。なお、図示の便宜上、図３（ｄ）で左右に位置する螺旋板内蔵筒体６０Ｂが図１では下方に位置するように図示されている。かくして、循環搬送領域Ｄでは、原料は一種の螺旋板内蔵筒体６０Ａで軸線方向で一方に向け搬送されると共に他種の螺旋板内蔵筒体６０Ｂに進入して他方に向け搬送される結果、原料は循環流を形成するようになり、循環流を形成しながら他端側へ搬送される。
【００４７】
循環搬送領域Ｄにおける二種の螺旋板内蔵筒体６０Ａ，６０Ｂは、一方向搬送領域Ｂが同一種の螺旋板内蔵筒体４０のみを有しているのとは異なり、二種の互いに逆向き巻回の螺旋板を有しているので原料そして生成された炭化物等の固体物は循環流を形成するが、螺旋板内蔵筒体６０Ａ，６０Ｂの筒体６１Ａ，６１Ｂ同士間に遮板６４が設けられていること、筒体６１Ａ，６１Ｂ内に螺旋板６３Ａ，６３Ｂがそれぞれ設けられていると共に原料が充填されていることにおいては、一方向搬送領域Ｂの螺旋板内蔵筒体４０と同じであり、循環搬送領域Ｄにおいても、それに対して上流側そして下流側の気体の流通は阻止されている。したがって、熱分解ガス化領域Ｃで発生した気体分の可燃ガスそしてタール蒸気は下流側の燃焼領域Ｅに至ることなく、熱分解で得られた可燃ガスはすべて熱分解ガス化領域Ｃに開口端８８Ａが位置するガス取出管８８から炉外へ取り出される。
【００４８】
さらには、上記循環搬送領域Ｄの下流側には燃焼領域Ｅが形成されていて、該燃焼領域Ｅには、循環搬送領域Ｄの螺旋板内蔵筒体６０Ａ，６０Ｂとは軸線方向で間隔をおいて搬送手段として、乾燥領域Ａにおけるガイド板２１Ｂ付きの後段仕切壁２０Ｂと同様なガイド板７１付き仕切壁７０が設けられている。
【００４９】
上記燃焼領域Ｅに配設されている搬送手段としてのガイド板７１付きの仕切壁７０は、上述のごとく、乾燥領域Ａにおけるガイド板２１Ｂ付きの後段仕切壁２０Ｂと同様、軸線１１位置近傍が仕切壁不在の空間となっており、その空間の間隔は直径方向で循環搬送領域Ｄにおける遮板６４に形成された通孔６５の直径とほぼ同じ寸法となっている。
【００５０】
筒状体１２の左側域は、軸線方向で燃焼領域Ｅの範囲で、断熱材の外周壁２２と、透気性を有する多孔材の内周壁２３と、さらには、図３（ｅ）に見られるように、上記外周壁２２の外面を覆う保護壁２４とを有している。上記外周壁２２には、周方向の複数位置で半径方向に貫通し軸線方向に延びる溝部２５が形成されている。該溝部２５には空気等の燃焼用酸化剤を送気する送気管２７が配されている。この送気管２７には、空気等を噴出する噴出小孔２７Ａが多数穿設されている。この送気管２７については、再度後述する。
【００５１】
上記筒状体１２の左側域の左端部は、保護壁２４の軸線方向端部で筒状体１２の回転を許容するようにシールされた排出筒８５により覆われている。該排出筒８５は、その内部が筒状体１２の他端側の開口部１２Ｂと連通していて、該排出筒８５からは上方に向け排気管８５Ａそして下方に向けチャー含有固形物排出管１７が延びている。上記筒状体１２の他端側の開口部１２Ｂは、断熱壁１３Ｆとこれに密着した摺動壁１３Ｇが設けられており、該摺動壁１３Ｇは上記開口部１２Ｂよりも半径方向外方にまで及んでいる。上記摺動壁１３Ｇは軸線方向端面が凸球状面をなしており、図１に見られるごとく送気管２７が上記端壁１３Ｅそして断熱壁１３Ｆの外周面に沿うようにクランク状に屈曲されて上記断熱壁１３Ｆの外周面上で軸線方向に延び、上記摺動壁１３Ｇを貫通して摺動壁１３Ｇの凸球状面に開口している。
【００５２】
上記摺動壁１３Ｇに対しては、該摺動壁１３Ｇの凸球状面との相対摺動を許容する凹球状面をもつ摺動支持部材８６が設けられている。上記摺動壁１３Ｇと摺動支持部材８６との球面形状は、筒状体１２が熱の影響を受けて正規位置に対して傾いても、支障ないように自動調心性を与えている。摺動壁１３Ｇの凸球状面と摺動支持部材８６の凹球状面には、複数の上記送気管２７の開口に連通する送気路（図示せず）が形成されている。さらに、この摺動支持部材８６には、空気等の圧送管８７が接続されていて、図示しない空気供給源からの空気が上記圧送管８７と送気路を経て送気管２７に供給できるようになっている。
【００５３】
本実施形態では、摺動支持部材８６、摺動壁１３Ｇ、断熱壁１３Ｆに貫通孔が形成されていて、軸線１１上でガス取出管８８が該貫通孔を通して炉内に進入しており、循環搬送領域Ｄにおける遮板６４の通孔６５をも貫通していて、該ガス取出管８８の開口端８８Ａが熱分解ガス化領域Ｃ内に位置している。かくして、該熱分解ガス化領域Ｃで発生した可燃ガスが上記開口端８８Ａから流入してガス取出管８８を経て外部へ取り出せるようになっている。
【００５４】
筒状体１２の一端側の開口部１２Ａから進入して開口端３１Ａが乾燥領域Ａ内に位置している送気管３１は炉外でＬ字状に屈曲して上方に延びている。この送気管３１内には、軸線１１上に位置する原料供給管１５が挿通されており、該原料供給管１５は炉外で送気管３１のＬ字状部分を貫通してそのまま軸線１１方向に延びている。該原料供給管１５内には原料を上記乾燥領域Ａ内へ供給するためのスクリュフィーダ１５Ａが内蔵されている。
【００５５】
さらに、上記筒状体１２の開口部１２Ａには、水蒸気抽出管１６が該開口部１２Ａを覆うようにして設けられており、乾燥領域Ａで発生する水蒸気を外部へ抽出できるようになっている。
【００５６】
炉外には、熱交換器３０が設けられており、上記水蒸気抽出管１６が熱交換器３０を経て送気管３１に接続されていて水蒸気が熱交換器３０での排ガスとの熱交換で加熱されて過熱水蒸気となって上記送気管３１から乾燥領域Ａに帰還送入されるようになっている。一方、筒状体１２の他端側から延びる排気管８５Ａは上記熱交換器３０へ導かれていて、高温の排ガスが該熱交換器３０で、上記水蒸気抽出管１６からもたらされる水蒸気を間接加熱し、自らは降温となり、排出されて適宜図示しない装置で無害化処理される。
【００５７】
次に、本実施形態装置における可燃含水原料の加熱処理要領について説明する。
【００５８】
先ず、下水汚泥等の高含水率の可燃物たる原料を原料供給管１５から筒状体１２内の乾燥領域Ａへ供給し、これと共に、送気管３１から約１２０〜４００℃の高温の過熱水蒸気を上記乾燥領域Ａへ送入する。筒状体１２は、軸線１１まわりに回転しており、原料はガイド板２１Ａ付きの前段仕切壁２０Ａとガイド板２１Ｂ付きの後段仕切壁２０Ｂとにより回転攪拌されながら、前段仕切壁２０Ａまわりに前段連通空間Ａ１と中間連通空間Ａ２を通って上流側循環流そして後段仕切壁２０Ｂまわりに中間連通空間Ａ２と後段連通空間Ａ３を通って下流側循環流を生じ、後述の一方向搬送領域Ｂの作用により、少量づつ徐々に筒状体１２の他端側へ向け搬送される。原料は、上記乾燥領域Ａで攪拌され循環流を生じながら上記過熱水蒸気と十分に接触して熱を受けて水分を蒸発し乾燥される。発生した水蒸気は水蒸気抽出管１６から抽出されて、後述の熱交換器３０へもたらされる。上記原料供給管１５からは、含水原料が連続的あるいは断続的に供給されているので、先に乾燥した原料は循環流に含水原料を取り込みこれと接触して伝熱加熱をも行う。
【００５９】
乾燥領域Ａで水分が蒸発した原料は乾燥原料の状態で、次の一方向搬送領域Ｂへもたらされる。この一方向搬送領域Ｂには、筒状体１２の他端側に向けた方向のみの一方向搬送力をもつ二つの螺旋板内蔵筒体４０が配されており、原料はここで攪拌を受けながら上記他端側に向けた方向、すなわち図１にて左方へ搬送される。上記二つの螺旋板内蔵筒体４０同士間、すなわち螺旋板内蔵筒体４０の筒体４１外には、乾燥領域Ａと熱分解ガス化領域Ｃとを隔離して気体の通孔を阻止するための遮板４４が設けられており、また、両螺旋板内蔵筒体４０内、すなわち筒体４１内には螺旋板４３が設けられていると共に原料が充填されているので、一方向搬送領域Ｂは、原料を上記他方向に搬送するのみで、該一方向搬送領域Ｂに対して上流側そして下流側にある気体は該一方向搬送領域Ｂを貫流することが阻止されており、上記気体に対してシール機能を有している。したがって、上流側に位置する乾燥領域Ａ内の気体そして水蒸気は、下流側には流出せず、また下流側に位置する後述の熱分解ガス化領域Ｃで生ずる可燃ガスが上流側の乾燥領域Ａへ流入してくることもない。かくして、シール機能を有する一方向搬送領域Ｂを経て、原料はその下流側の熱分解ガス化領域Ｃへもたらされる。
【００６０】
上記熱分解ガス化領域Ｃへもたらされた乾燥原料は、該熱分解ガス化領域Ｃにて、不燃物を主体とする高温チャーと接触し該高温チャーから加熱を受けて４００〜９００℃の温度となる。この高温チャーについては後述する。加熱を受けた原料は仕切壁５０まわりに循環流を形成しながら熱分解して固体分たる炭化物と気体分たる可燃ガス及びタール蒸気を生成する。可燃ガス及びタール蒸気はガス取出管８８の開口端８８Ａから該ガス取出管８８に流入し、製品たる燃料として炉外へ取り出される。炭化物及び不燃物は、上記仕切壁５０まわりに循環流を形成しながら、下流側へ搬送されて循環搬送領域Ｄにもたらされる。
【００６１】
循環搬送領域Ｄでは、炭化物及び不燃物は上記二種の螺旋板内蔵筒体６０Ａ，６０Ｂで循環流を形成しながら燃焼領域Ｅへもたらされる。しかし、既述したように、循環搬送領域Ｄでは、二種の螺旋板内蔵筒体６０Ａ，６０Ｂ内での原料そして炭化物等の固形物が、循環流を形成するが気体の流通を阻止するシール機能を有しているので、上記熱分解ガス化領域Ｃで生成された可燃ガスが下流側の燃焼領域Ｅに流入することはないし、下流側の燃焼領域Ｅで発生する排ガスが熱分解ガス化領域Ｃへ達することもない。
【００６２】
燃焼領域Ｅにもたらされた炭化物は、該燃焼領域Ｅに設けられた仕切壁６０まわりに循環流を形成しながら、送気管２７から供給される燃焼用酸化剤としての空気と相俟って燃焼して、不燃物を含む高温チャーを生成すると共に排ガスをも発生する。上記送気管２７からの空気、発生した排ガスについては、後述する。上記高温チャーは該燃焼領域Ｅの仕切壁７０まわりで循環流に乗って、上記循環搬送領域Ｄの二種の螺旋板内蔵筒体６０Ａ，６０Ｂにおける循環流の固形物と接触して高温チャーの熱量をこの固形物へ伝達する。さらに、この固形物の循環流がその上流側の熱分解ガス化領域Ｃの仕切壁５０まわりの原料の循環流と接触して上記熱量をこの原料へ伝達する。かくして、燃焼領域Ｅの炭化物の燃焼により得られた熱量は、順次循環流同士の接触により、原料の下流側たる他端側から上流側たる一端側の方向で、熱分解ガス化領域Ｃの原料へ伝達されて、原料の熱分解ガス化に供される。
【００６３】
圧送管８７から送られる空気は、外部に設けられたブロワ等により圧送されており、上記摺動支持部材８６と摺動壁１３Ｇとの間の送気路を経て複数の送気管２７へ流入する。送気管２７には噴出小孔が形成されていて、ここから空気が噴出し、多孔材で形成された内周壁２３を透過して燃焼領域Ｅ内へ供給され、ここで燃焼用空気となり炭化物の燃焼に寄与する。
【００６４】
燃焼領域Ｅで燃焼した炭化物は、燃焼により不燃物を含む高温チャーとなると共に高温な排ガスを生ずる。高温チャーは燃焼領域Ｅでの循環流を形成してその上流側の循環搬送領域Ｄでの循環流固形物と接触してこれを加熱することは既述した通りであり、固形物への伝熱により降温した後のチャーは徐々に下流側で他端のチャー含有固形物排出管１７から排出され、排ガスは排気管８５Ａから排気される。
【００６５】
排気管８５Ａから排気された高温な排ガスは熱交換器３０にもたらされ、該熱交換器３０にてこの排ガスは水蒸気抽出管１６内から流出する水蒸気を熱交換器３内での熱交換により加熱し、該水蒸気を過熱水蒸気とする。過熱水蒸気は送気管３１を経て乾燥領域Ａへ送入される。
【００６６】
＜第二実施形態＞
次に、図４にもとづき、本発明の第二実施形態について説明する。
【００６７】
図４にもとづく第二実施形態装置の説明に際し、類似した構成の図１の第一実施形態装置と共通部分には同一符号を付すことでその説明を省略し、相違する点について述べることとする。
【００６８】
この第二実施形態装置は、図１に示した既述の第一実施形態と比し、全体構成としては類似しているが、図１で示された熱分解ガス化領域Ｃそして循環搬送領域Ｄを有していない点で第一実施形態装置とは相違する。すなわち、第二実施形態では、乾燥原料は熱分解されて可燃ガスを生成するということはなく、燃焼領域Ｅで燃焼してしまう。したがって、図４装置では、図１装置におけるような可燃ガス取出しのためのガス取出管を有しておらず、これに代えて、燃焼領域Ｅでの燃焼を良好に行うために、外部から補助の燃料と燃焼用空気とを上記燃焼領域Ｅへ供給するために、筒状体１２の左端位置で燃焼領域Ｅ内に開口端９１Ａを有する燃料供給管９１と開口端９２Ａを有する空気供給管９２が設けられている。上記燃料供給管９１と空気供給管９２は同心状態で、摺動支持部材８６、摺動壁１３Ｇそして断熱壁１３Ｆを貫通して配設されている。
【００６９】
このように構成される第二実施形態装置においては、含水原料は原料供給管１５で乾燥領域Ａに送入された後、該乾燥領域Ａで送気管３１からの過熱水蒸気により乾燥され、一方向搬送領域Ｂを経て燃焼領域Ｅにもたらされる。原料は、可燃分を含んでおり、上記燃焼領域Ｅで燃焼し不燃分を含む灰分と高温な排ガスを生ずる。上記燃焼領域Ｅでは、原料は可燃分を有しているので、送気管２７から孔気性の内周壁２３を経て送入される空気を酸化剤として自燃するが、これに加え、燃料供給管９１から、例えば、液体燃料の補助燃料そして空気供給管９２から補助空気を受けて、さらに燃焼が良好に行われる。高温な排ガスは、図１装置の場合と同様に、排気管８５Ａを経て熱交換器３０へもたらされ、乾燥領域Ａで生じ水蒸気抽出管１６で抽出された水蒸気を該熱交換器３０で加熱し、これを過熱水蒸気とする。過熱水蒸気は送気管３１を経て、乾燥領域Ａへ供給される。
【符号の説明】
【００７０】
１１  軸線
１２  筒状体
１６  水蒸気抽出管
１７  固体物排出管
３０  熱交換器
３１  送気管
４０  螺旋板内蔵筒体
８５Ａ  排気管
８８  ガス取出管
Ａ  乾燥領域  
Ｂ  一方向搬送領域
Ｃ  熱分解ガス化領域
Ｄ  循環搬送領域
Ｅ  燃焼領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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