(57)【要約】【課題】  本発明は、所定の発火温度以上とした炭化製品をそれ以下の温度で発火する未炭化物と確実に分別する手段を提供することを課題とする。【解決手段】  低酸素雰囲気に保ったスクリュー式炭化管を炭化炉内に略水平に設置して、スクリューコンベヤで搬送する被炭化物を炭化管の外部から加熱して乾留するスクリュー式炭化炉であって、炭化炉から排出される冷却前の炭化物の温度を測定して、その測定値が所定温度以上のときに炭化製品として製品ラインで、所定温度以下のときは未炭化物として炭化製品とは別ラインで取り出す分別機構を設ける。炭化炉から排出される冷却前の炭化物の温度を測定した時と分別機構による前記ラインを切り替える時までの時間差をスクリューコンベヤの搬送速度により算出し、前記ラインの切り替えを前記時間差だけ遅延させるタイマーを設ける。【選択図】  図３
2006063179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低酸素雰囲気に保ったスクリュー式炭化管を炭化炉内に略水平に設置して、スクリューコンベヤで搬送する被炭化物を炭化管の外部から加熱して乾留するスクリュー式炭化炉であって、炭化炉から排出される冷却前の炭化物の温度を測定して、その測定値が所定温度以上のときに炭化製品として製品ラインで、所定温度以下のときは未炭化物として炭化製品とは別ラインで取り出す分別機構を設けたことを特徴とする炭化装置。
【請求項２】
前記分別機構は、炭化炉から排出される冷却前の炭化物の温度を測定した時と分別機構による前記ラインを切り替える時までの時間差をスクリューコンベヤの搬送速度により算出し、前記ラインの切り替えを前記時間差だけ遅延させるタイマーを有する請求項１に記載の炭化装置。
【請求項３】
炭化製品とは別ラインで取り出した未炭化物を炭化炉の前に供給して再度炭化するフローとした請求項１または２に記載の炭化装置。
【請求項４】
前記分別機構は、前記炭化炉から排出される冷却前の炭化物の温度を測定する温度センサ、前記排出される炭化物を炭化製品ラインと未炭化製品ラインとに分けるゲート、及び前センサで測定された測定値が所定温度以上のときには炭化製品として前記製品ラインで、所定温度未満のときには未炭化物として前記別ラインで取り出すように前記ゲートを作動させる制御手段を有する請求項１に記載の炭化装置。
【請求項５】
前記制御手段は、さらに炭化炉から排出される冷却前の炭化物の温度を測定する個所から炭化物が前記ゲートに到達するまでの時間差をスクリューコンベヤの搬送速度により算出し、前記ラインの切り替えを前記測定した時間から前記時間差だけ遅延させるタイマーを有する請求項４に記載の炭化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水汚泥や畜産廃棄物などを乾留して炭化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の詳細を図１に示した。
スクリュー式炭化炉２は、外殻を耐火物で内張した炉体５、炉内部を貫通した１段〜数段のスクリュー式炭化管１ａ〜１ｃ、及び炭化管を加熱するための乾留ガス燃焼室３から構成される。炭化に要する熱は加熱バーナ６及び炭化管に明けたノズル７から吐出する生乾留ガスの燃焼により供給され、排気は排気ファン１５により引き出される。排気ファンは炭化管から乾留ガスを引き出す役目もする。炭化管を外気から遮断するために被炭化物の供給口にロータリーバルブ４ａが、炭化物の出口にロータリーバルブ４ｂがそれぞれ設けられている。
【０００３】
被炭化物は、ロータリーバルブ４ａを経て、モータ８により駆動されているスクリューコンベヤを備えたスクリュー式炭化管１ａ〜１ｃ内部を順に搬送されながら直接火炎と接触することなく加熱され、水分蒸発及び熱分解の工程を移行する。炭化炉から排出した熱分解後の高温炭化物は、例えばスクリュー式冷却管よりなる冷却装置９で冷却し、貯留槽１４に取り出す。乾留ガスは、炭化管に明けたノズル７から吐出させ乾留ガス燃焼室３で燃焼させる。被炭化物は、乾留ガス燃焼により４００〜１０００℃（一般に言われているこの炭化温度は加熱温度であり、炭化製品の温度ではない）の温度に加熱され、炭化される。炭化炉２から排出した熱分解後の高温炭化物は、任意の冷却装置で冷却して取り出す。図１の従来例では、冷却装置９はスクリューコンベヤ１０の周りに設けたジャケットに入口１１から冷却水を導入し出口１２から取り出す間接冷却と、スクリューコンベヤ１０の内部に入口１３から加湿水を直接噴霧する併用方式を用いている。従来技術で、加湿水を高温の炭化物に直接噴霧する場合、加湿冷却後の炭化物をロータリーバルブ４ｂから貯槽１４に排出する。  
【０００４】
炭化物は自己発熱特性を有しているから、低温で製造した炭化物は図２に示すごとく、より低い温度で発火する。図２は炭化汚泥の炭化温度と発火温度の関係を示し、炭化温度が低い程発火温度も低くなる。炭化工程で炭化汚泥が発火する危険を回避するための手段としては、炭化物の製造温度に着目して、炭化物温度を所定温度に制御する方法はあるものの（例えば、特開２００１−１９２６６９には、少なくとも最終段又はその前段のスクリューコンベヤから排出される炭化物の温度を測定して、その測定値に応じてスクリューコンベヤの搬送速度を調節する）、炭化物温度に影響を与える制御因子は多いから温度制御は容易ではない。
【特許文献１】特開２００１−１９２６６９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
炭化物が発火に至る温度が低いと貯留場所で燃焼事故が起きる可能性がある。特に、下水汚泥から製造した炭化汚泥は自己発熱特性を有し、冷却後の炭化物でも肥料などの製品として貯留した場所（例えば、製造場所の製品槽や購入した農家など）で温度が上昇して発火する可能性がある。このような事故を避ける目的で、日本下水道事業団は、下水汚泥を炭化する場合、発火温度２８０℃以上の炭化物を製造するように指導している。
本発明の目的は、所定の発火温度以上とした炭化製品をそれ以下の温度で発火する未炭化物と確実に分別する手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、低酸素雰囲気に保ったスクリュー式炭化管を炭化炉内に略水平に設置して、スクリューコンベヤで搬送する被炭化物を炭化管の外部から加熱して乾留するスクリュー式炭化炉であって、炭化炉から排出される冷却前の炭化物の温度を測定して、その測定値が所定温度以上のときに炭化製品として製品ラインで、所定温度以下のときは未炭化物として炭化製品とは別ラインで取り出す分別機構を設けたことを特徴とする炭化装置である。
前記分別機構は、炭化炉から排出される冷却前の炭化物の温度を測定した時と分別機構による前記ラインを切り替える時までの時間差をスクリューコンベヤの搬送速度により算出し、前記ラインの切り替えを前記時間差だけ遅延させるタイマーを有する。
より具体的には、前記分別機構は、前記炭化炉から排出される冷却前の炭化物の温度を測定する温度センサ、前記排出される炭化物を炭化製品ラインと未炭化製品ラインとに分けるゲート、及び前センサで測定された測定値が所定温度以上のときには炭化製品として前記製品ラインで、所定温度未満のときには未炭化物として前記別ラインで取り出すように前記ゲートを作動させる制御手段を有し、制御手段は、さらに炭化炉から排出される冷却前の炭化物の温度を測定する個所から炭化物が前記ゲートに到達するまでの時間差をスクリューコンベヤの搬送速度により算出し、前記ラインの切り替えを前記測定した時間から前記時間差だけ遅延させるタイマーを有することができる。
本発明はさらに、炭化製品とは別ラインで取り出した未炭化物（炭化温度が所定の温度に達しない炭化物）を炭化炉の前に再循環して再度炭化する再循環ラインを設ける。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による炭化装置は、被炭化物の製造時の温度を測定し、所定温度以上の炭化物のみを炭化製品として分別するから、未炭化物が炭化製品に混入することを実質的に回避することができる。従来、最終段のスクリュー式炭化管近傍の温度に依存して搬送速度を制御するなどの方法で炭化温度の制御を行っていたが、本発明はこのような困難な制御は行わず、炭化温度の変動に関わりなく所定の炭化温度以上の炭化物を選択分別することにより、所定の炭化温度以上の炭化温度を有する製品を安価に且つ能率的に製造することを可能にした。
本発明ではまた、炭化炉の出口温度を測定して分別機構によりラインを切り替えるときにスクリューコンベヤの搬送速度による到達時間差を選定可能なタイマーを利用することにより、所定の炭化温度以上の炭化温度を有する炭化製品を確実に提供することができる。
本発明ではさらに、分別機構で取り出された未炭化物を被炭化原料として再循環する別ラインを設けたので炭化装置の能率化と資源の利用効率が高まる。
【実施例】
【０００８】
実施例１
図３に関連して本発明の実施例１を詳細に説明する。図３に示した炭化装置は、炭化炉から排出された冷却前の被炭化物温度を測定して、スクリュー式冷却管の途中の下部に設けたスライドゲートを被炭化物の温度によって製品炭化物と未炭化物とに分別する仕組みを示したものである。
図３において、炭化装置はスクリュー式炭化炉２とその下流側に接続された冷却装置９とを有する。これらの装置のうち本発明の特徴と関係のない部分は一部省略してあるが実際には図１の従来例と同様な構造を有する。図３のうち図１に示された各部分に対応する部分は同一の参照符号を付してその詳細の説明は省略する。
【０００９】
炭化炉２の最終段スクリュー式炭化管１ｃの出口と冷却装置９の間は接続管２３でつながれており、接続管２３の内部には炭化物の温度を測定する温度センサ１６が設置されている。一方冷却装置９の下流側の底部には炭化物製品を取り出すための製品ライン１７が設けてあり、その上端にスライドゲート１８が設置されている。スライドゲート１８はモータ２２により駆動される。温度センサ１６が検出した炭化物の温度は信号線１９を経て制御器２０に送られ、そこで下記の作用を有する適当なプログラムにより処理されて制御信号を発生し、この制御信号は制御線２１を介してモータ２２によりスライドゲート１８を開閉することにより、炭化温度に従った炭化物の分別を行う。このように温度センサ１６からスライドゲート１８を制御する部分は本発明の分別機構を構成する。
制御器２０は、製品炭化物と未炭化物を区別する基準温度を超えるときにはゲートを開いて製品炭化物を取り出し、基準温度未満ではゲートを閉じる作動信号を発生する。制御器２０は温度感知個所にある炭化物が冷却装置９のゲートへ到達するまでの時間をスクリューコンベヤ１０の速度から算出し、作動信号をその時間だけ遅延して制御線２１を介してモータ２２に送るタイマーを内蔵している。
【００１０】
製品炭化物と未炭化物を判断する基準温度は、被炭化物と炭化装置によって定まる図２のような炭化物の製造温度と発火温度の関係を得て定める。例えば、図２の例で製品炭化物温度が４５０℃以上で発火温度が２８０℃以上になるとして、２８０℃以上を発火温度とする炭化製品を作るときは、計測した炭化炉出口の製品温度が４５０℃以上のときに冷却装置９下部のスライドゲート１８を開放しておくと炭化物はこのゲートから落下して製品となる。測定温度が４５０℃を下回ったときは、ゲートを閉めると、未炭化物は製品として落下せずに分別できる。逆に、ゲートが閉まっているときに炭化物温度が４５０℃以上になるとゲートを開ける。基準温度は所望する炭化温度に応じて設定可能である。
【００１１】
スクリュー式炭化炉は、他型式の炭化炉より搬送物を定量的に搬送するから、時間差を計算して分別機構を作動させることでより正確な分別が可能となる。例えば、同様に、２８０℃以上を発火温度とする炭化製品を作るときは、計測した製品温度が４５０℃を下回ってゲートを閉めるときは、スクリューコンベヤの搬送速度、温度測定位置及び分岐場所（ゲート）の位置関係から、４５０℃未満の未炭化物がこのゲートに到着する直前にゲートを閉めると、未炭化物を製品として落下せずに分別できる。ゲートを閉めた後、炭化物温度が４５０℃以上になったときは、閉めたときとは逆に製品となる炭化物の到着時間直後にゲートを開ける。
【００１２】
図３では炭化後の被炭化物温度を炭化炉出口で計測しているが、スクリュー管における計測箇所は最終段のスクリューコンベヤの適当な位置でよい。また、図３はスクリュー式機冷却管の途中の下部にスライドゲートを設けた例を示しているが、スクリュー式冷却管の後に同様な仕組みの分別機構を設けても良い。
【００１３】
実施例２
図４に示した実施例２の炭化装置は、実施例１（図１）と同様な炭化装置を使用するが、分別機構により分別された未炭化物を被炭化物の一部として炭化炉の供給側に戻し、再炭化するように構成されている。
すなわち、この実施例では炭化炉３４から排出された冷却前の被炭化物温度を測定して、冷却装置３５の後に設置した、被炭化物の温度によって製品炭化物と未炭化物とに分別する図３と同様な分別機構で製品とならなかった未炭化物を分別した後に、未炭化物を搬送コンベヤ３２に供給して再度炭化するフローを示したものである。
図４では、未炭化物を搬送コンベヤ３２に返送したが、乾燥汚泥ホッパ３３や炭化炉３４に返送しても良い。
【００１４】
図４の炭化装置は、含水率８０％前後の脱水汚泥を含水率３０％に造粒乾燥する乾燥機３１、乾燥後の汚泥を炭化する炭化炉３４、燃焼ガスから熱回収する熱交換器３８及び排気ガス処理サイクロン３６、３９から構成されている。
含水率８０％前後の脱水汚泥を乾燥機３１に定量供給する。内熱式ロータリーキルン型である乾燥機３１は、炭化炉３４で発生した約８００℃の乾留燃焼ガスを乾燥機ドラム内部に吹き込み、脱水汚泥を回転、撹拌、造粒、移送しながら、含水率３０％に乾燥する。乾燥後の汚泥は搬送コンベヤ３２で炭化炉上部の定量供給装置付き乾燥汚泥ホッパ３３に移送する。
【００１５】
炭化炉３４は炉内を上下に３〜６段のスクリューコンベヤを貫通させた外熱キルンで、最上段のスクリューコンベヤに定量供給した乾燥汚泥を順次上段、中段、下段のスクリューコンベヤヘと移送する。炭化炉下部の予熱炉バーナー４２でスクリューコンベヤのケーシングを約７００℃に加熱すると、コンベヤケーシング内の乾燥汚泥は低酸素状態で熱分解、即ち乾留、炭化される。
【００１６】
炭化炉最終段で炭化物の温度を測定し所定温度（例えば４５０℃）以上なら、これを冷却装置３５で４０℃程度に冷却した後、分別機４５を通って炭化製品とする。４５０℃以下なら、未炭化物と判断して、同じく冷却コンベヤ３５で４０℃程度に冷却した後、分別機４５で分離し搬送コンベヤ３２に送り再炭化する。
各段のスクリューコンベヤで発生した乾留ガスは、スクリューコンベヤのケーシング上部に設けた乾留ガス放出孔から放出後に燃焼、これが乾留の熱源とする。また、この乾留ガスの燃焼排ガスは、再燃炉バーナー４３でこれを８００℃で再燃焼させて排気ガス処理を行い、また、乾燥機の熱源としても利用する。
【００１７】
乾燥機の排気ガスは循環ファン３７で吸引して、サイクロン３６でダスト分離した後、循環ガス熱交換器３８を経て再燃炉で燃焼させ、悪臭を分解・除去する。
【００１８】
再燃炉で熱分解した排気ガスは、誘引ファン４０で吸引して、循環ガス熱交換器３８、サイクロン３９を経て排煙筒４１から大気へ放出する。
【００１９】
以上のように本発明による炭化装置は、被炭化物の製造時の温度を測定し、所定温度以上の炭化物のみを炭化製品として分別するから、未炭化物が炭化製品に混入することを実質的に回避することができる。
本発明ではまた、炭化炉の出口温度を測定して分別機構によりラインを切り替えるときにスクリューコンベヤの搬送速度による到達時間差を選定可能なタイマーを利用することにより、所定の炭化温度以上の炭化温度を有する炭化製品を確実に提供することができる。
本発明ではさらに、分別機構で取り出された未炭化物を被炭化原料として再循環する別ラインを設けたので炭化装置の能率化と資源の利用効率が高まる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は従来の炭化装置の詳細図である。
【図２】図２は汚泥の炭化温度と発火温度の関係を示す。
【図３】図３は本発明の実施例１による分別機構を備えた炭化装置を示す。
【図４】図４は本発明の実施例２による分別機構を備えた炭化装置を示す。
【符号の説明】
【００２１】
１ａ〜１ｃ  スクリュー式炭化管
２  炭化炉
３  燃焼室
４ａ  供給側のロータリーバルブ
４ｂ  出口側のロータリーバルブ
５  炉体
６  加熱バーナ
７  ノズル
８  モータ
９、３５  冷却装置
１０  スクリューコンベヤ
１１  入口
１２  出口
１３  加湿水入口
１４  貯槽
１６  温度センサ
１７  製品ライン
１８  スライドゲート
１９  信号線
２０  制御器
２１  制御線
２２  モータ
２３  接続管
３１  乾燥機
３２  搬送コンベヤ
３３  乾燥汚泥ホッパ
３４  炭化炉
３６、３９  サイクロン
３７  循環ファン
３８  熱交換器
４０  誘引ファン
４１  排煙筒
４２  予熱炉バーナー
４３  再燃炉バーナー
４５  分別機
【図１】
2006063179.tif 000003
【図２】
2006063179.tif 000004
【図３】
2006063179.tif 000005
【図４】
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