(57)【要約】【課題】牛糞において水分が多くて、また粘性も高いものでは、廃棄の処理に多大な費用を要している。とくに牛糞の処理で熱風を発生して乾燥処理に使用して、牛糞を敷材、熱源として、燃料顆粒と燃焼・熱交換と乾燥からなる装置を開発する。【解決手段】牛糞からの流動性のよい粒状粉末に仕上げた乾燥牛糞の製造において、水分含有率５０重量％以上の牛糞を燃料用に顆粒状態にする燃料顆粒工程と、当該の顆粒物を使用した燃料による燃焼によって８００℃以上の熱風を発生させ、その熱風によって含水率の高い牛糞を乾燥できる撹拌式乾燥によって、流動性のよい粒状粉末に仕上げた牛糞粒状・粉末の乾燥工程からなり、前記乾燥した牛糞を燃料の一部を燃料循環して使用する流動性のよい粒状粉末に仕上げた乾燥牛糞の製造装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
牛糞からの流動性のよい粒状粉末に仕上げた乾燥牛糞の製造において、水分含有率５０重量％以上の牛糞を燃料用に顆粒状態にする燃料顆粒工程と、当該の顆粒物を使用した燃料による燃焼によって８００℃以上の熱風を発生させ、その熱風によって含水率の高い牛糞を乾燥できる撹拌式乾燥によって、流動性のよい粒状粉末に仕上げた牛糞粒状・粉末の乾燥工程からなり、前記乾燥した牛糞を燃料の一部を燃料循環して使用すること、ならびに、敷料として再利用することを特徴とする流動性のよい粒状粉末に仕上げた乾燥牛糞の製造装置。
【請求項２】
前記燃焼工程は、燃焼ガスの一部を新鮮な空気とともに燃料用牛糞の供給部に導入して燃料用牛糞を加熱して燃焼用牛糞とともに円筒状の燃焼部の下段位から投入し、燃焼部の底部に空気吹き込み口を複数個設けて、その下部に高速で空気を噴出するジェットノズルを配置して燃焼空気を上部に噴出し、さらに、内壁に沿って複数個のノズルを円周状に配置して高速で空気を噴出させて螺旋状に燃焼ガスが旋回して上昇するようにして、８００℃以上の温度を発生した燃焼ガスを集塵装置で塵灰を集塵して集塵装置で得られた塵灰が除去された熱風を乾燥装置に供給できるようになっていることを特徴とする、請求項１に記載の流動性のよい粒状粉末に仕上げた乾燥牛糞の製造装置。
【請求項３】
燃料用牛糞の顆粒物を使用する熱風を発生させる燃焼装置は、燃焼装置下部で燃料を水平方向に押し出し、底部に空気噴出し孔を設置し、その空気噴出し孔の下部に１０〜１００ｍ／秒で空気のジェットパルスを発生させるノズルを設置して、さらに、燃焼炉下部円周方向の４〜１２箇所１段以上にノズルを配置して、水平に対して±０°〜３５°の方向に向けて取り付け、１０〜５０ｍ／秒で空気を噴出して螺旋状に燃焼ガスを旋回させ、炉底の燃焼灰は水平方向に押し出す装置で排出することを特徴とする請求項１、２に記載の流動性のよい粒状粉末に仕上げた乾燥牛糞の製造装置。
【請求項４】
請求項１の乾燥工程は、水分を高含有する牛糞を導入して、２００〜８００℃の熱風で、攪拌部材付き乾燥装置によって、含水量を３０％以下にして流動性のよい粒状粉末に仕上げた牛糞粒状と粉末の混合状態になっていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の流動性のよい粒状粉末に仕上げた乾燥牛糞の製造装置。
【請求項５】
前記乾燥装置は、円筒容器の上面部に原料供給口と上部側面部に熱風導入口とをそれぞれ設けて、容器内部には回転軸を取り付けて、前記回転軸に、軸内部を冷却用流体の通過可能な中空部と気体の流通可能な中空部を設けて、回転軸を冷却し、回転軸の縦方向の数箇所に中空の支枝部を設けて、支枝部に撹拌部材を取り付けて、回転軸の中空部を経由して各支枝の攪拌部材の中空部の先端にある開口部から空気を噴射させて、容器内の付着粉を満遍なく除去して、粉付着の激しい部分の容器の外周に冷却ジャケットを巻着して容器内壁温度を２５０〜３００℃以下に保持することを特徴とする請求項１、又は請求項４、又は請求項５に記載の流動性のよい粒状粉末に仕上げた乾燥牛糞の製造装置。
【請求項６】
前記乾燥装置における牛糞の被乾燥体を容器内部での混合と粉砕を効率的な行うために、高速回転可能な回転軸と、それに取り付けられている１段以上の攪拌部材を各段交互に回転軸に均一間隔で固着させていることを特徴とする請求項１、又は請求項４、又は請求項５、又は請求項６に記載の流動性のよい粒状粉末に仕上げた乾燥牛糞の製造装置。
【請求項７】
乾燥装置における円筒容器から牛糞の乾燥物をスムーズに取り出すために、容器の底面部には、円筒内壁に取り出口を設けて、回転軸に取り出口と同程度な幅の回転排出羽根を取り付けて、さらに底面に堆積する乾燥粉末体の排出用排出管を設けて、主要な取り出口からの配管とに結ぶバイパス管を設けて、両管の流速の違いによって乾燥粉末体を抜き出して、容器内の牛糞の乾燥物をすべて取り出すようにしていることを特徴とする請求項１、又は請求項４、又は請求項５、又は請求項６、又請求項７に記載の流動性のよい粒状粉末に仕上げた乾燥牛糞の製造装置。
【請求項８】
前記乾燥装置の円筒容器から取り出された牛糞の乾燥物含有の熱風流体を高速回転羽根付き破砕機に通過させて、破砕して、搬送し、次にサイクロンにて３０％以下の水分含有牛糞の乾燥物の５ｍｍ以下の粒度粉末の粉砕・破砕物を回収することを特徴とする請求項１、又は請求項４、又は請求項５、又は請求項６、又請求項７に記載の流動性のよい粒状粉末に仕上げた乾燥牛糞の製造装置。
【請求項９】
高速回転羽根付き破砕機は、牛糞の乾燥物含有の熱風流体の流速に対して流入速度１０〜１００ｍ／秒であって、回転速度として１００〜４０００ｒｐｍにして、サイクロンの牛糞の乾燥物含有の熱風流体の流入速度を１０〜５０ｍ／秒にしていることを特徴とする請求項１、又は請求項４、又は請求項５、又は請求項６、又請求項７に記載の流動性のよい粒状粉末に仕上げた乾燥牛糞の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、牛糞からの流動性のよい乾燥牛糞の製造において、高水分率の牛糞を燃料として顆粒状態にして、該顆粒物を使用した燃料による燃焼によって熱風を発生させ、前記熱風を撹拌式乾燥機で流動性のよい粒状粉末に仕上げた乾燥牛糞の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】従来より、家畜糞などその他の含水有機廃棄処理物を乾燥処理する外熱式の乾燥炉や焼却炉が知られている。また、乾燥炉と焼却炉を組み合わせて、焼却炉の燃焼排ガスを乾燥炭化炉の熱源として利用する提案もあった。（例えば、特許文献１、２、３を参照。）【０００３】水分の多い家畜糞は、外熱式のロータリーキルンによって、乾燥処理の最終工程で水蒸気を除去して炭化物にするとしている。（特許文献３参照）
牛糞などの水分の多い家畜糞を乾燥して、燃料、肥料にしている提案が多数あるが（特許文献４〜５参照）、水分除去した後、燃料と敷料として熱風を発生させる装置の提案は少ない。【０００４】牛糞等で水分８０％〜９０％有する乾燥処理における乾燥炉は、内燃式は、直接加熱されるので乾燥は速いが炭化物が燃焼炉に付着し、外燃式は、乾燥に時間が掛かりコストも要する。牛糞が、投入口より乾燥筒に落下し、燃焼バーナーの熱風があたり、乾燥された牛糞は、問題点を要した。その点を解決するために、排出スクリュー羽根により掻き出され、搬送スクリューの上部に落下しインバーターモーターにより排出され、燃焼バーナーを火力調整出来、排出スクリュー羽根の回転モータも調整可能にして、乾燥度合いを自由に出来る構造による乾燥炉を提案されている（特許文献６参照）。【０００５】有機産業廃棄物において水分が多くて、また粘性も高いものでは、廃棄の処理に多大な費用を要している。とくに家畜排泄物系で牛糞の処理で熱風を発生して乾燥処理に使用して、燃料、肥料に利用できる方法としてのプロセスと装置で、家畜排泄物の廃棄物を燃料、肥料、敷材、熱源として、熱風発生装置と熱交換装置と乾燥装置を提供するために、家畜排泄物である牛糞などの含水有機性廃棄物と木屑の破砕物を燃料として、燃焼、乾燥処理による肥料、燃料、敷材、熱源を相互に製造できる装置において、燃料混合供給する顆粒、混合装置と熱風発生燃焼装置と熱交換装置と攪拌式乾燥装置とからなる総合的な家畜排泄物の処理システムとその装置が提供されている（特許文献７参照）。【０００６】牛糞のみ乾燥によって燃料、または、敷き料に使用でき、しかも迅速に製造が可能な方法はまだ提案はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−１６４３１４号公報
【特許文献２】特開平６−１５９６３５号公報
【特許文献３】特開２００２−３５６３１９号公報
【特許文献４】特開２００９−２５０５０７号公報
【特許文献５】特開２００７−１７０７０１号公報
【特許文献６】特開２００７−６９０７９号公報
【特許文献７】特開２０１０−１６８５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】５０％以上の含水の家畜糞など牛糞その他の含水有機廃棄処理物を乾燥処理する装置で、単独で燃焼、或いは敷き料として熱利用と用途利用には改善の余地があり、完全ものは存在していない、乾燥方法に時間、或いは性状に課題を残している。とくに牛糞の処理については数量的、臭い除去、水分量から迅速に処理できる有効処理方法と装置に問題を残している。【０００９】また、従来装置は、水分が多くて、また粘性も高いので、処理に多大な化石燃料の費用を要している。家畜糞などその他の含水有機廃棄処理物を乾燥して、燃料、敷料に利用を検討されているが、安価に、迅速に処理できる十分な方法、装置は提供されていない。【００１０】こうしたなかで本発明者は、より一層の省資源化と無公害化（環境保全）に寄与するために、系内で乾燥して、燃料としての熱源を循環させながら牛糞の含水有機廃棄処理物を燃料、敷き料に生成するための装置の開発を行ってきた。【００１１】本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、上記課題を解消し、燃料顆粒工程と、燃焼・熱交換工程と、撹拌式乾燥工程によって、流動性のよい粒状粉末に仕上げた牛糞粒状・粉末の乾燥の水分含有率３０％以下に乾燥された装置を提供するものである。【００１２】牛糞においては、様々な大きさと硬さの塊が混在する含水泥状牛糞原料を乾燥するには、熱風を乾燥装置内に送って粉砕しながら乾燥を行う方法があるが、乾燥装置の内部に粉体や塊体が残留すると高温の熱風処理で長時間晒されることで乾燥が進み、炭化も生じている状態の問題も起こっている。
炭化や燃焼を避けるためには、熱風の温度を下げる場合には、乾燥の効率も落ちる要因になる。効率の良い乾燥処理と合わせて乾燥容器の内壁の付着粉の除去や乾燥装置内部の粉砕粉体や粉砕後の塊体の残留防止の効果的な方法を有する乾燥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】
【００１３】課題を解決するために本発明は、家畜糞の牛糞からの牛糞乾燥燃料、または、敷料への製造において、水分含有率３０重量％以下に乾燥された牛糞を提供する。
牛糞からの流動性のよい粒状粉末に仕上げた乾燥牛糞の製造において、水分含有率５０重量％以上の牛糞を燃料用に顆粒状態にする燃料顆粒工程と、当該の顆粒物を使用した燃料による燃焼によって８００℃以上の熱風を発生させ、その熱風によって含水率の高い牛糞を乾燥できる撹拌式乾燥によって、流動性のよい粒状粉末に仕上げた牛糞粒状・粉末の乾燥工程からなり、前記乾燥した牛糞を燃料の一部を燃料循環して使用すること、ならびに、敷料として再利用することを特徴としている。【００１４】前記燃焼工程は、燃焼ガスの一部を新鮮な空気とともに燃料用牛糞の供給部に導入して燃料用牛糞を加熱して燃焼用牛糞とともに円筒状の燃焼部の下段位から投入し、燃焼部の底部に空気吹き込み口を複数個設けて、その下部に高速で空気を噴出するジェットノズルを配置して燃焼空気を上部に噴出し、さらに、内壁に沿って複数個のノズルを円周状に配置して高速で空気を噴出させて螺旋状に燃焼ガスが旋回して上昇するようにして、８００℃以上の温度を発生した燃焼ガスを集塵装置で塵灰を集塵して集塵装置で得られた塵灰が除去された熱風を乾燥装置に供給できるようになっていることを特徴としている。【００１５】燃料用牛糞の顆粒物を使用する熱風を発生させる燃焼装置は、燃焼装置下部で燃料を水平方向に押し出し、底部に空気噴出し孔を設置し、その空気噴出し孔の下部に１０〜１００ｍ／秒で空気のジェットパルスを発生させるノズルを設置して、さらに、燃焼炉下部円周方向の４〜１２箇所１段以上にノズルを配置して、水平に対して±０°〜３５°の方向に向けて取り付け、１０〜５０ｍ／秒で空気を噴出して螺旋状に燃焼ガスを旋回させ、炉底の燃焼灰は水平方向に押し出す装置で排出することを特徴としている。【００１６】乾燥装置のの乾燥工程は、水分を高含有する牛糞を導入して、２００〜８００℃の熱風で、攪拌部材付き乾燥装置によって、含水量を３０％以下にして流動性のよい粒状粉末に仕上げた牛糞粒状と粉末の混合状態になっていることを特徴としている。【００１７】前記乾燥装置は、円筒容器の上面部に原料供給口と上部側面部に熱風導入口とをそれぞれ設けて、容器内部には回転軸を取り付けて、前記回転軸に、軸内部を冷却用流体の通過可能な中空部と気体の流通可能な中空部を設けて、回転軸を冷却し、回転軸の縦方向の数箇所に中空の支枝部を設けて、支枝部に撹拌部材を取り付けて、回転軸の中空部を経由して各支枝の攪拌部材の中空部の先端にある開口部から空気を噴射させて、容器内の付着粉を満遍なく除去して、粉付着の激しい部分の容器の外周に冷却ジャケットを巻着して容器内壁温度を２５０〜３００℃以下に保持することを特徴としている。【００１８】前記乾燥装置における牛糞の被乾燥体を容器内部での混合と粉砕を効率的な行うために、高速回転可能な回転軸と、それに取り付けられている１段以上の攪拌部材を各段交互に回転軸に均一間隔で固着させていることを特徴としている。【００１９】乾燥装置における円筒容器から牛糞の乾燥物をスムーズに取り出すために、容器の底面部には、円筒内壁に取り出口を設けて、回転軸に取り出口と同程度な幅の回転排出羽根を取り付けて、さらに底面に堆積する乾燥粉末体の排出用排出管を設けて、主要な取り出口からの配管とに結ぶバイパス管を設けて、両管の流速の違いによって乾燥粉末体を抜き出して、容器内の牛糞の乾燥物をすべて取り出すようにしていることを特徴としている。【００２０】前記乾燥装置の円筒容器から取り出された牛糞の乾燥物含有の熱風流体を高速回転羽根付き破砕機に通過させて、破砕して、次にサイクロンにて３０％以下の水分含有牛糞の乾燥物の５ｍｍ以下の粒度粉末の粉砕・破砕物を回収することを特徴としている。【００２１】高速回転羽根付き破砕機は、牛糞の乾燥物含有の熱風流体の流速に対して流入速度１０〜１００ｍ／秒であって、回転速度として１００〜４０００ｒｐｍにして、サイクロンの牛糞の乾燥物含有の熱風流体の流入速度を１０〜５０ｍ／秒にしていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２２】本発明は以上の構成よりなるものであり、牛糞の家畜糞などの含水有機廃棄物と乾燥牛糞の破砕物を混合することによって顆粒燃料として、これによれば熱源循環機構を有しているので流動性のよい粒状粉末に仕上げた乾燥牛糞の製造装置になった。またこの装置によって一層の省資源化と無公害化の推進が図れる。しかも、二次利用可能な含水有機廃棄物、とくに牛糞を同時的に処理扱いよい燃料と敷料として資源活用できるので産業上の利用価値が大きい。発生する熱源は、乾燥機や、ビニールハウスなどの温室に熱源としても使用できるものである。また有効な牛糞など家畜廃棄物を敷料と燃料としても生産できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】流動性のよい粒状粉末に仕上げる乾燥牛糞の製造装置の系統図
【図２】燃焼装置の図
【図３】燃焼装置のＡ２−Ａ２断面図
【図４】燃焼装置のＡ１−Ａ１断面図
【図５】乾燥装置の正面断面図
【図６】乾燥装置の平面断面図
【発明を実施するための形態】
【００２４】本発明の実施の形態について図面を参照して以下説明する。
【００２５】図１にフロー図を示す。本発明は、燃料用牛糞を供給し燃焼させる燃焼装置１とその発生熱風を送って乾燥用牛糞を攪拌、１次粉砕、乾燥させる乾燥装置２と、その後に続く２次粉砕と送風を行う高速回転羽付破砕装置３と製品捕集装置４で構成される。必要があれば排気の消臭、ダイオキジンの除去等を行う排気浄化装置５を設置する。
【００２６】ホッパー１０７に貯められた水分５０％以上の燃焼用堆肥原料は、スクリューコンベア１０２によって燃焼室内へと搬送される。このとき、燃焼ガスの一部をエジェクター１０６にて新鮮空気をａ５から投入してスクリュー搬送部へと送り込み燃焼用堆肥原料を加熱する。この燃焼ガスと新鮮空気の混合ガスは燃焼用堆肥原料とともに燃焼室へと送られる。
【００２７】燃焼炉の底部には燃焼空気投入用の孔が複数個配置されており、その下部にはノズルが配置されている。通常の燃焼は空気投入用の孔から燃焼用空気が投入されて上方向へ流れるが、孔の目詰まり防止と確実な燃焼状態の保持のためにノズルから高圧空気のジェットパルスを１０〜５０ｍ／秒で定期的に送る。
【００２８】燃焼炉の下部内周に４個、２段のノズルが配置されており、ａ４に示す箇所から高圧空気が流速１０１０〜５０ｍ／秒で流れ燃焼ガスに旋回流を生じさせて燃焼を促進させると同時に燃焼炉中心部に高温ガスを集合させる。
【００２９】燃焼炉内の燃焼灰は、ノズルにａ１から高圧空気をジェットパルスとして吹き込み灰貯め１０９に送る。押し棒を左右に移動させて燃焼灰を灰貯め１０９に押し出しても良い。
【００３０】８００℃以上の高温ガスは燃焼灰捕集用サイクロン１０８に送られて燃焼灰が除去され乾燥装置２へ送られる。
【００３１】乾燥装置は、乾燥用堆肥投入用ロータリーバルブ２０１、円筒形容器２０２と駆動軸２０３で構成され駆動軸２０３には攪拌部材２０４が４段配置され回転数１００〜９００ｒｐｍで回転し、燃焼用堆肥の粉砕と高温空気との攪拌を行う。
駆動軸２０３と攪拌部材２０４は、中心部に空気、その外側に冷却水が流れる中空構造となっている。攪拌部材２０４の先端にノズルを配置してエジェクターにより高速空気、またはガスを噴出させて内壁面に付着する粉を除去する。粉の付着が激しい部分の乾燥円筒容器の外壁にはジャケット２１２を装備して内部に水または冷却媒体をｂ８、ｂ９から循環させて内壁温度を調整して２５０〜３００℃以下として粉の付着防止効果を上げる。
【００３２】ｂ２から接線方向に流入される高温の燃焼ガス旋回流となって乾燥、粉砕された乾燥粉末体とともに下部出口ｂ３から排出される。
駆動軸の下部には回転羽根２０６を付けた回転円盤２０７が回転し、遠心力で乾燥粉末体を確実に排出し高速回転羽根付破砕装置３へと送る。
【００３３】さらに底面に堆積する乾燥粉末体の排出用排出管を設けて、排出口ｂ３からの配管２１１とに結ぶバイパス管を設けて、両管の流速の違いに
よる圧力差と回転羽根２１３により乾燥粉末体を抜き出して、容器内の牛糞の乾燥物をすべて取り出すようにしている。
【００３４】高速回転羽根付き破砕機３は、粉砕ファンを使用しており、牛糞の乾燥物含有の熱風流体の流速に対して流入速度１０〜１００ｍ／秒であって、牛糞を２次破砕して製品捕集装置へと送る。回転速度として１０〜４０００ｒｐｍにして、製品捕集装置に送る。製品補集用サイクロンの牛糞の乾燥物含有の熱風流体の流入速度を１０〜５０ｍ／秒にしている。
【符号の説明】
【００３５】１    燃焼装置
２    乾燥装置
３    高速回転羽根粉砕装置
４    乾燥粉捕集装置
５    排気浄化装置
１０１  燃焼炉本体
１０２  スクリューフィーダー
１０３  空気配管
１０４  ノズル
１０５  多孔板
１０６  エジェクター
１０７  ホッパー
１０８  サイクロン
１０９  灰貯め
２０１  ロータリーバルブ
２０２  乾燥容器円筒
２０３  駆動軸
２０４  棒状部材
２０５  ノズル
２０６  回転羽根
２０７  回転円盤
２０８  ロータリージョイント
２０９  ロータリージョイント
２１０  バイパス管
２１１  排出管
２１２  ジャケット
２１３  回転羽根
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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