(57)【要約】【課題】石炭の自然発火の防止を図りつつ、不活性化した炭化物を短時間にて製造することができる不活性化処理装置を提供することにある。【解決手段】回転可能に設けられ、内部に石炭４を基端側から先端側へ流通させるロータリキルン本体１０３と、ロータリキルン本体１０３と共に回転可能に設けられると共に、ロータリキルン本体１０３の長手方向に延在して設けられ、内部を冷却水が流通する冷却管１２３と、ロータリキルン本体１０３と共に回転可能に設けられると共に、ロータリキルン本体１０３の長手方向に延在して設けられ、当該ロータリキルン本体１０３内に処理ガス１３を供給する処理ガス供給管１３１とを備え、冷却管１２３および処理ガス供給管１３１は、ロータリキルン本体１０３が回転したときに当該ロータリキルン本体１０３内にて石炭４が堆積してなる石炭層５を通過するように配置されるようにする。【選択図】図２
2015150520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素を含有する処理ガスで炭化物の不活性化を行う不活性化処理装置において、
回転可能に設けられ、内部にて前記炭化物を基端側から先端側へ流通させるキルン本体と、
前記キルン本体と共に回転可能に設けられると共に、前記キルン本体の長手方向に延在して設けられ、内部を冷却水が流通する冷却管と、
前記キルン本体と共に回転可能に設けられると共に、前記キルン本体の長手方向に延在して設けられ、当該キルン本体内に前記処理ガスを供給する処理ガス供給管とを備え、
前記冷却管および前記処理ガス供給管は、前記キルン本体が回転したときに当該キルン本体内にて前記炭化物が堆積してなる炭化物層を通過するように配置される
ことを特徴とする不活性化処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載された不活性化処理装置であって、
前記処理ガス供給管は、前記冷却管に隣接して配置され、
前記処理ガス供給管は、前記キルン本体内に前記処理ガスを供給するノズル孔を備える
ことを特徴とする不活性化処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載された不活性化処理装置であって、
前記ノズル孔は、前記冷却管に対向して配置され、
前記処理ガス供給管は、前記キルン本体内への前記処理ガスの供給方向を案内する案内手段を備える
ことを特徴とする不活性化処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載された不活性化処理装置であって、
前記案内手段は、前記処理ガスの供給方向が、前記キルン本体の反回転方向にて、前記キルン本体の中心軸を通る径方向の線に対して０度以上９０度以下となるように設けられる
ことを特徴とする不活性化処理装置。
【請求項５】
請求項２から請求項４の何れか一項に記載された不活性化処理装置であって、
前記冷却管は、前記キルン本体の径方向にて多層で配置され、
前記処理ガス供給管は、最外層に配置される前記冷却管に設けられる
ことを特徴とする不活性化処理装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか一項に記載された不活性化処理装置であって、
前記処理ガスの前記キルン本体内への供給流速は、０．０５ｍ／秒〜３ｍ／秒に調整される
ことを特徴とする不活性化処理装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れか一項に記載された不活性化処理装置であって、
前記処理ガスの前記キルン本体内への供給量は、０．０２５（ＮＬ−Ｏ2／分／ｋｇ−前記炭化物）以上となるように調整される
ことを特徴とする不活性化処理装置。
【請求項８】
請求項２から請求項７の何れか一項に記載された不活性化処理装置であって、
前記ノズル孔は、前記キルン本体の基端側に設けられると共に、前記キルン本体の全長に対して５％以上の領域に設けられる
ことを特徴とする不活性化処理装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れか一項に記載された不活性化処理装置であって、
前記炭化物は、石炭である
ことを特徴とする不活性化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不活性化処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
褐炭や亜瀝青炭などのような水分含有量の多い低品位炭（低質炭）は、単位重量当たりの発熱量が低いため、加熱されることにより、乾燥や乾留されると共に、低酸素雰囲気中で酸化反応活性を低下させるように改質されることにより、自然発火を防止されつつ単位重量当たりの発熱量を高めた改質石炭としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２３７０１１号公報
【特許文献２】国際公開第９５／１３８６８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した低品位炭が乾燥や乾留されてなる乾留炭を不活性化する石炭不活性化処理装置は、種々検討されている。例えば、図６に示すように、充填層方式の塔に石炭を上側から充填して下側から抜き出す過程において、充填層の途中から酸素濃度を調整したガスを導入して石炭と接触させて抜き出すことによりガス中酸素を吸着させて不活性化を行うようにした装置がある。この装置７００は、前記乾留炭である石炭７２１を一方である上方から他方である下方に向けて内部に流通させる処理塔７０１を備える。前記処理塔７０１には、酸素を低濃度で含有する処理ガス７３３を当該処理塔７０１の内部へ導入する導入管７１１の先端側と、当該処理塔７０１の内部を流通した処理ガス７３４を外部へ排出する排出管７１２の基端側とがそれぞれ上下方向に沿って複数連結されている。前記導入管７１１の基端側には、処理ガス７３３を送給する送給管７１３の先端側が連結している。
【０００５】
前記送給管７１３の基端側には、空気７３１を供給する空気供給管７１４の先端側と、窒素ガス７３２を供給する窒素供給管７１５の先端側とが連結している。前記窒素供給管７１５の基端側は、窒素ガスタンクなどのような窒素供給源７１６に接続している。前記空気供給管７１４の基端側は、大気開放されている。前記空気供給管７１４および前記窒素供給管７１５の途中には流量調整弁７１４ａ，７１５ａがそれぞれ設けられている。前記送給管７１３の途中にはブロア７１３ａが設けられている。前記送給管７１３の先端側と前記ブロア７１３ａとの間には、処理ガス７３３の温度および湿度を調整する湿温調整装置７１３ｂが設けられている。前記送給管７１３の前記ブロア７１３ａと前記湿温調整装置７１３ｂとの間には、前記処理ガス７３３を系外に排出する分岐管７１８の基端側が連結している。前記排出管７１２の先端側には、循環管７１７の基端側が連結している。前記循環管７１７の先端側は、前記送給管７１３の基端側に連結している。
【０００６】
前記石炭不活性化処理装置７００では、乾留された石炭７２１を上部から前記処理塔７０１内に供給すると共に、前記流量調整弁７１４ａ，７１５ａの開度および前記ブロア７１３ａの作動を制御して前記空気７３１及び前記窒素ガス７３２を前記供給管７１４，７１５から前記送給管７１３に送給して混合することにより処理ガス７３３にすると共に、前記湿温調整装置７１３ｂの作動を制御して前記処理ガス７３３の温度および湿度を調整する。このように温度および湿度が調整された前記処理ガス７３３は、前記導入管７１１を通じて前記処理塔７０１の内部に導入され、前記処理塔７０１の内部の前記石炭７２１の表面を不活性化させた後、前記排出管７１２から前記循環管７１７に使用済みの処理ガス７３４として排出される。前記循環管７１７に排出された使用済みの処理ガス７３４は、前記送給管７１３に戻されて、前記供給管７１４，７１５からの新たな空気７３１及び窒素ガス７３２と共に混合され、新たな処理ガス７３３として再び利用される。このとき、前記供給管７１４，７１５から供給された前記空気７３１及び前記窒素ガス７３２と同量の前記処理ガス７３３は、前記分岐管７１８から系外に排出される。処理ガス７３３が前記処理塔７０１の内部を流通する一方、前記処理塔７０１の上方から内部に石炭７２１を供給し、当該処理塔７０１の上方から下方に向けて石炭７２１が流通する間にて酸素吸着していくことで、当該処理塔７０１の下方から不活性化処理された石炭７２２を排出している。
【０００７】
前記装置７００において、処理ガス７３３の酸素濃度を上げて急激な酸素吸着を行うと、充填層内の石炭温度が急激に上昇し自然発火を誘起する可能性を高めてしまうことから、緩慢な酸素吸着を行い石炭温度の上昇を抑えるようにしている。上述の石炭に所定量の酸素を吸着させるため、充填層内の石炭滞留時間を長く（例えば、１４時間程度）し、これに伴い充填塔を高く（例えば、２０ｍ×２）しなければならず、設備コストが増大すると共に、プロセスレスポンスが遅いという課題があった。
【０００８】
また、バイオマス（例えば、木質や廃棄物など）などの炭化物を不活性化処理する不活性化処理装置においても、上述した石炭不活性化処理装置と同様な課題がある。
【０００９】
このようなことから、本発明は、前述した課題を解決するために為されたものであって、自然発火を防止しながらも、不活性化した炭化物を短時間にて製造することができる不活性化処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決する第１の発明に係る不活性化処理装置は、
酸素を含有する処理ガスで炭化物の不活性化を行う不活性化処理装置において、
回転可能に設けられ、内部にて前記炭化物を基端側から先端側へ流通させるキルン本体と、
前記キルン本体と共に回転可能に設けられると共に、前記キルン本体の長手方向に延在して設けられ、内部を冷却水が流通する冷却管と、
前記キルン本体と共に回転可能に設けられると共に、前記キルン本体の長手方向に延在して設けられ、当該キルン本体内に前記処理ガスを供給する処理ガス供給管とを備え、
前記冷却管および前記処理ガス供給管は、前記キルン本体が回転したときに当該キルン本体内にて前記炭化物が堆積してなる炭化物層を通過するように配置される
ことを特徴とする。
【００１１】
上述した課題を解決する第２の発明に係る不活性化処理装置は、前述した第１の発明に係る不活性化処理装置であって、
前記処理ガス供給管は、前記冷却管に隣接して配置され、
前記処理ガス供給管は、前記キルン本体内に前記処理ガスを供給するノズル孔を備える
ことを特徴とする。
【００１２】
上述した課題を解決する第３の発明に係る不活性化処理装置は、前述した第２の発明に係る不活性化処理装置であって、
前記ノズル孔は、前記冷却管に対向して配置され、
前記処理ガス供給管は、前記キルン本体内への前記処理ガスの供給方向を案内する案内手段を備える
ことを特徴とする。
【００１３】
上述した課題を解決する第４の発明に係る不活性化処理装置は、前述した第３の発明に係る不活性化処理装置であって、
前記案内手段は、前記処理ガスの供給方向が、前記キルン本体の反回転方向にて、前記キルン本体の中心軸を通る径方向の線に対して０度以上９０度以下となるように設けられる
ことを特徴とする。
【００１４】
上述した課題を解決する第５の発明に係る不活性化処理装置は、前述した第２から第４の何れか一つの発明に係る不活性化処理装置であって、
前記冷却管は、前記キルン本体の径方向にて多層で配置され、
前記処理ガス供給管は、最外層に配置される前記冷却管に設けられる
ことを特徴とする。
【００１５】
上述した課題を解決する第６の発明に係る不活性化処理装置は、前述した第２から第５の何れか一つの発明に係る不活性化処理装置であって、
前記処理ガスの前記キルン本体内への供給流速は、０．０５ｍ／秒〜３ｍ／秒に調整される
ことを特徴とする。
【００１６】
上述した課題を解決する第７の発明に係る不活性化処理装置は、前述した第１から第６の何れか一つの発明に係る不活性化処理装置であって、
前記処理ガスの前記キルン本体内への供給量は、酸素量が０．０２５（ＮＬ−Ｏ2／分／ｋｇ−前記炭化物）以上となるように調整される
ことを特徴とする。
【００１７】
上述した課題を解決する第８の発明に係る不活性化処理装置は、前述した第２から第７の何れか一つの発明に係る不活性化処理装置であって、
前記ノズル孔は、前記キルン本体の基端側に設けられると共に、前記キルン本体の全長に対して５％以上の領域に設けられる
ことを特徴とする。
【００１８】
上述した課題を解決する第９の発明に係る不活性化処理装置は、前述した第１から第８の何れか一つの発明に係る不活性化処理装置であって、
前記炭化物は、石炭である
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る不活性化処理装置によれば、前記冷却管および前記処理ガス供給管は、前記キルン本体が回転したときに当該キルン本体内にて前記炭化物が堆積してなる炭化物層を通過するように配置されることにより、従来の不活性化処理装置と比べて、急速な不活性化処理（酸化処理）を行っても、前記炭化物の発火を抑制することができる。そのため、前記不活性化処理装置を従来の不活性化処理装置と同じ処理能力を持つように設計した場合に、従来の不活性化処理装置と比べて小型化することができ、前記炭化物の装置内での滞留時間を短縮することができる。また、炭化物の自然発火の防止を図りつつ、炭化物の不活性化処理、すなわち、炭化物の表面への酸素の吸着を効率良く行うことができることから、従来の不活性化処理装置による処理と比べて、プロセスレスポンスを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る不活性化処理装置の一実施形態の概略構成図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ矢視断面を拡大した図である。
【図３】前記不活性化処理装置が具備する処理ガス送給管による処理ガスの吹き込み構造の拡大図である。
【図４】本発明に係る不活性化処理装置の他の実施形態が具備するキルン本体の断面図である。
【図５】本発明に係る不活性化処理装置における石炭滞留時間と石炭温度および酸素吸着量との関係を示すグラフである。
【図６】従来の石炭不活性化処理装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明に係る不活性化処理装置の一実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は、図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【００２２】
本発明に係る不活性化処理装置の一実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。本実施形態では、炭化物である石炭を不活性化する場合について説明する。
【００２３】
図１に示すように、内部に熱風（１５０℃〜５００℃）を流通させるメッシュコンベア式の乾燥手段である乾燥器１５１の受入口には、褐炭や亜瀝青炭などのような水分含有量の多い低品位石炭（低質炭）１が供給されるようになっている。この乾燥器１５１の送出口は、内部を高温（３００℃〜５００℃）に加熱可能な連続式の乾留手段である乾留器１５２の受入口に連絡している。この乾留器１５２の送出口は、内部を冷温（１５０℃〜２００℃）に冷却可能な冷却手段である冷却器１５３の受入口に連絡している。冷却器１５３の送出口は、不活性化処理装置１００のホッパ１０１の受入口に連絡している。ホッパ１０１の送出口は、回転して先端側へ搬送する回転式搬送手段であるスクリューフィーダ１０２の基端側に連絡している。
【００２４】
スクリューフィーダ１０２の先端側は、円筒状をなすロータリキルン本体（キルン本体）１０３の基端側に連絡している。ロータリキルン本体１０３の基端側は、シール装置１０８を介して基端側ケーシング１１１と連絡している。
【００２５】
ロータリキルン本体１０３の先端側は、シール装置１０９ａ，１０９ｂを介して先端側ケーシング１１２と連絡している。先端側ケーシング１１２の下部に不活性化処理済みの石炭（改質炭）６を落下排出するシュータ１１２ａが設けられる。先端側ケーシング１１２の上部には使用済みの処理ガス１４を排出するガス排出口１１２ｂが設けられる。ガス排出口１１２ｂは、使用済みの処理ガス１４を系外へ排出する処理ガス排出管１１３の基端側が接続している。
【００２６】
ロータリキルン本体１０３の外周部における先端側および基端側に環状の突条部１０４が設けられ、突条部１０４がローラ１０５により支持されている。ロータリキルン本体１０３の外周部には、駆動用電動機１０７のギア１０７ａに噛み合うギア１０６が設けられる。よって、駆動用電動機１０７のギア１０７ａが回転することにより、ロータリキルン本体１０３が回転することになる。前記ロータリキルン本体１０３の回転速度は、例えば、１５ｒｐｍ〜２０ｒｐｍとなるように調整することが好ましい。
【００２７】
上述した不活性化処理装置１００には、前記ロータリキルン本体１０３内に供給された前記石炭４を冷却水２１により間接的に冷却する石炭冷却装置１２０が設けられている。前記石炭冷却装置１２０は、冷却水送給管１２１、三流体送給ヘッダ１２２、複数（例えば、１４本（図２参照））の冷却管１２３（例えば、二重管）、ベアリング１２４、冷却水排出ヘッダ１２５、冷却水排出管１２６を備える。
【００２８】
前記冷却水送給管１２１の基端側には、冷却水２１を送給するポンプ（図示せず）や冷却水が溜められるタンク（図示せず）などが設けられている。前記冷却水送給管１２１の先端側は、前記三流体送給ヘッダ１２２と連結している。前記三流体送給ヘッダ１２２は、前記ロータリキルン本体１０３の先端側の側壁部１０３ｂに固定されるベアリング１２４に設けられる。前記三流体送給ヘッダ１２２には、前記複数の冷却管１２３の基端側が連結すると共に、前記冷却水排出ヘッダ１２５が連結している。前記冷却水排出ヘッダ１２５には、詳細につき後述する使用済みの冷却水２２を系外へ排出する前記冷却水排出管１２６の基端側が連結している。
【００２９】
前記複数の冷却管１２３は、前記ロータリキルン本体１０３の側壁部１０３ｂを貫通して配置される。前記複数の冷却管１２３は、図１および図２に示すように、前記ロータリキルン本体１０３内にて、隣接する冷却管１２３，１２３の間で石炭４がブリッジしないように配置されると共に、当該ロータリキルン本体１０３の周方向で等間隔に隣接して配置される。
【００３０】
さらに、前記複数の冷却管１２３は、前記ロータリキルン本体１０３が回転したときに、前記石炭４の前記ロータリキルン本体１０３内への充填率が例えば２０％〜３０％であっても前記石炭４が堆積してなる石炭層５内を通過する位置に配置されると共に、その中心軸Ｃ２と前記ロータリキルン本体１０３の中心軸Ｃ１との距離Ｄ１が同一となるように配置される。前記複数の送給管１２３は、前記ロータリキルン本体１０３内にて、当該ロータリキルン本体１０３の先端側から基端側に亘り、当該ロータリキルン本体１０３の中心軸Ｃ１と平行に延在している。前記複数の冷却管１２３は、その長手方向の複数箇所に配置された支持具（図示せず）により支持されている。
【００３１】
これにより、複数の冷却管１２３は、ロータリキルン本体１０３の回転に伴い、当該ロータリキルン本体１０３と共に当該ロータリキルン本体１０３の中心軸Ｃ１を中心として回転することになる。よって、前記ロータリキルン本体１０３内部に供給される詳細につき後述する処理ガス１３により前記石炭４が不活性化処理される領域においては、前記複数の冷却管１２３内を流通する前記冷却水２１によって前記石炭４が自然発火しない温度に調整される。
【００３２】
前記冷却水２１は、例えば３０℃にて前記冷却水送給管１２１に供給されると、前記三流体送給ヘッダ１２２を介して前記複数の冷却管１２３を流通して、前記ロータリキルン本体１０３内の前記石炭４の温度に調整に使用された後、前記冷却水排出ヘッダ１２５、前記冷却水排出管１２６を介して、例えば約３８℃にて系外へ排出されることになる。
【００３３】
上述した不活性化処理装置１００は、前記ロータリキルン本体１０３内に石炭４が堆積してなる石炭層５内へ処理ガス１３を供給する処理ガス供給装置１３０をさらに備える。前記処理ガス供給装置１３０は、処理ガス供給管１３１、ガイド機構１３２、三流体送給ヘッダ１２２、処理ガス送給管１３５、空気供給管１３６、ブロア１３７、不活性ガス供給管１３８、不活性ガス供給源１３９などを備える。
【００３４】
前記三流体送給ヘッダ１２２には、前記処理ガス送給管１３５の先端側が連結している。前記処理ガス送給管１３５の基端側には、前記空気供給管１３６の先端側および前記不活性ガス供給管１３８の先端側が連結している。前記空気供給管１３６の基端側は、前記ブロア１３７のガス吐出口と連結している。前記空気供給管１３６および前記不活性ガス供給管１３８の途中には流量調整弁１３６ａ，１３８ａがそれぞれ設けられている。前記不活性ガス供給管１３８の基端側は、前記不活性ガス供給源１３９と連結している。前記不活性ガス供給源１３９として、例えば、窒素などの不活性ガス１２を溜めるタンクなどを用いることができる。よって、前記流量調整弁１３６ａ，１３８ａの開度および前記ブロア１３７の作動の制御により、前記空気１１及び前記不活性ガス１２を前記供給管１３６，１３８から前記送給管１３５に送給し混合してなる処理ガス１３が前記三流体送給ヘッダ１２２に流通することになる。
【００３５】
また、前記三流体送給ヘッダ１２２には、前記複数の処理ガス供給管１３１の基端側が連結している。前記複数の処理ガス供給管１３１は、前記ロータリキルン本体１０３の側壁部１０３ｂを貫通して配置される。前記複数の処理ガス供給管１３１は、それぞれ各冷却管１２３に隣接して配置される。これにより、前記複数の処理ガス供給管１３１は、前記複数の冷却管１２３と同様、前記ロータリキルン本体１０３が回転したときに、前記石炭４の前記ロータリキルン本体１０３内への充填率が例えば２０％〜３０％であっても前記石炭４が堆積してなる石炭層５内を通過する位置に配置される。
【００３６】
前記複数の処理ガス供給管１３１の先端側における前記冷却管１２３と対向する箇所には、図１および図３に示すように、処理ガス１３が吹き出し可能な孔（ノズル孔）１３１ａが複数設けられている。前記複数の孔１３１ａは、前記処理ガス供給管１３１の全長に対して５％以上５０％以下の領域に設けられていると好ましい。これは、前記複数の孔１３１ａの設置領域が５％より狭いと、前記石炭４に吸着する酸素の量が少なく当該石炭４を十分に不活性化処理することができからであり、前記複数の孔１３１ａの設置領域が５０％より広いと、前記処理ガス供給管１３１の先端側へ処理ガス１３を十分に供給できないからである。
【００３７】
前記複数の処理ガス供給管１３１には、前記ガイド機構１３２がそれぞれ設けられている。前記ガイド機構（案内手段）１３２は、各処理ガス供給管１３１に隣接して配置され、前記冷却管１２３に固定された２枚のガイド板１３３ａ，１３３ｂと、前記ガイド板１３３ａおよび前記ガイド板１３３ｂに固定された整流板１３４とを有する。これにより、前記処理ガス供給管１３１を流通した前記処理ガス１３は、当該処理ガス供給管１３１の前記孔１３１ａから出て、前記冷却管１２３およびガイド機構１３２により案内されて、ガイド板１３３ａ，１３３ｂで構成されるガス吹き出し部１３２ａから前記石炭４へ吹き出すことになる。
【００３８】
ここで、前記ガイド機構１３２による処理ガス１３の吹き出し方向が、図２に示すように、前記ロータリキルン本体１０３の中心軸Ｃ１を通る径方向の線Ｌ１１に対して、前記ロータリキルン本体１０３の回転方向Ａの反対方向、すなわち、前記ロータリキルン本体１０３の反回転方向にて、所定の角度αとなるように、前記ガイド機構１３２を設けることが好ましい。前記所定の角度αは、例えば、０度〜９０度である。これは、０度よりも小さかったり、９０度よりも大きかったりすると、前記ガイド機構１３２内に前記石炭４が入り込んでしまう可能性があるからである。
【００３９】
前記石炭層５への前記処理ガス１３の供給流速は、例えば、０．０５ｍ／秒〜３ｍ／秒に調整されると好ましく、０．１ｍ／秒〜１ｍ／秒に調整されるとより好ましい。これは、前記処理ガス１３の供給流速が０．０５ｍ／秒よりも小さいと、前記処理ガス供給管１３１が前記石炭層５から出たときに、前記ガス吹き出し部１３２ａが上方を向き、前記ロータリキルン本体１０３の気相中に浮遊している粉塵（微粉炭）が前記ガイド機構１３２内に入り込んでしまうからであり、前記処理ガス１３の供給流速が３ｍ／秒よりも大きいと、前記ロータリキルン本体１０３内に供給した前記処理ガス１３が慣性力により前記ロータリキルン本体１０３の壁面方向へ流れてしまい、前記石炭層５内を十分に処理ガス１３が流通せずに通過してしまうからである。
【００４０】
前記処理ガス１３の前記ロータリキルン本体１０３内への供給量は、例えば、０．０２５（ＮＬ−Ｏ2／分／ｋｇ−前記石炭４）以上となるように調整されると好ましく、０．１（ＮＬ−Ｏ2／分／ｋｇ−前記石炭４）以上となるように調整されるとより好ましい。これは、前記処理ガス１３の前記ロータリキルン本体１０３内への供給量が０．０２５ＮＬ／分／ｋｇ−処理石炭よりも少ないと、石炭層５内に十分に酸素を供給できないからである。
【００４１】
前記処理ガス１３の酸素濃度は、例えば、１３％以下となるように調整されると好ましい。これは、前記処理ガス１３の酸素濃度が１３％より大きいと、前記石炭４のうちの微粉炭の取り扱いに注意を要するからである。
【００４２】
なお、前記冷却管１２３および前記処理ガス送給管１３１および前記ガイド機構１３２は、前記石炭４との反応性がなく、耐熱性のある材料で作製されたもの、例えば鋼鉄製のものを用いることができる。
【００４３】
前記ロータリキルン本体１０３には、温度センサ１０３ａが設けられている。前記処理ガス送給管１３５には、酸素センサ１３５ａが設けられている。
【００４４】
次に、上述した不活性化処理装置１００の中心となる作動を説明する。
【００４５】
前記石炭４が例えば１５０℃でホッパ１０１に供給されると、スクリューフィーダ１０２により、ロータリキルン本体１０３内に搬送される。他方、ブロア１３７の作動を制御する一方、流量調整弁１３６ａ，１３８ａの開度を制御することにより空気供給管１３６および不活性ガス供給管１３８を介して処理ガス送給管１３５に空気１１および不活性ガス（例えば、窒素ガス）１２が供給される。これにより、空気１１および不活性ガス１２が混合して処理ガス１３（例えば、酸素濃度が約５〜１０％程度）となる。前記処理ガス１３は、前記三流体送給ヘッダ１２２、前記処理ガス供給管１３１、前記ガイド機構１３２を介して前記ロータリキルン本体１０３内に石炭４が堆積してなる石炭層５内に供給される。
【００４６】
ロータリキルン本体１０３は、駆動用電動機１０７のギア１０７ａが回転し、ギア１０６を介して伝達することにより回転する。ロータリキルン本体１０３の回転に伴って、ロータリキルン本体１０３内に搬送された石炭４は、撹拌されながら当該ロータリキルン本体１０３の基端側から先端側へ移動することになる。このとき、ロータリキルン本体１０３内の石炭４は、ロータリキルン本体１０３内部に供給された処理ガス１３の酸素を吸着することになる。このように酸素吸着することにより不活性化処理された石炭（改質炭）６となり、前記石炭６は、例えば約５０℃にてシュータ１１２ａを介して系外へ搬出される。ロータリキルン本体１０３内の石炭４は、処理ガス１３の酸素を吸着して発熱するものの、冷却管１２３内を流通する冷却水２１によって、石炭４が自然発火しない温度に調整される。
【００４７】
ロータリキルン本体１０３内で石炭４の不活性化処理に使用された使用済みの処理ガス（約５０℃〜７０℃）１４は、石炭４の搬送方向と同じ方向に流通し、ロータリキルン本体１０３の先端側に設けられた先端側ケーシング１１２のガス排出口１１２ｂから処理ガス排出管１１３へ流通し、当該処理ガス排出管１１３を介して系外へ排出される。
【００４８】
ここで、上述した不活性化処理装置１００においては、前記ロータリキルン本体１０３の回転に伴い、当該ロータリキルン本体１０３と共に、当該ロータリキルン本体１０３の中心軸Ｃ１を中心として回転し、当該ロータリキルン本体１０３内へ供給された石炭４が堆積してなる石炭層５内を通過するように複数の処理ガス供給管１３１が当該ロータリキルン本体１０３内に設けられ、各処理ガス供給管１３１に孔１３１ａおよびガイド機構１３２が上述した諸元で設けられたことから、さらに、以下のように作動する。
【００４９】
つまり、本実施形態では、複数の処理ガス供給管１３１の孔１３１ａから出た処理ガス１３は、冷却管１２３およびガイド機構１３２により案内されて、ロータリキルン本体１０３内に供給される。前記孔１３１ａが前記複数の処理ガス供給管１３１の先端側（例えば、全長に対して５％以上５０％以下の領域）にのみ設けられると共に、前記孔１３１ａが設けられる前記複数の処理ガス供給管１３１が前記ロータリキルン本体１０３内にて石炭４が堆積してなる石炭層５内を通過するように配置されることから、前記処理ガス１３は、前記ロータリキルン本体１０３内に搬送されて間が無い前記石炭４全体とまんべんなく接触することになる。このとき、前記複数の冷却管１２３も前記ロータリキルン本体１０３内にて石炭４が堆積してなる石炭層５内を通過するように配置されることから、前記複数の冷却管１２３内を流通する前記冷却水２１によって、前記石炭４は、自然発火しない温度に調整される。
【００５０】
したがって、本実施形態に係る不活性化処理装置１００によれば、回転可能に設けられ、内部にて石炭４を基端側から先端側へ流通させるロータリキルン本体１０３と、ロータリキルン本体１０３と共に回転可能に設けられると共に、ロータリキルン本体１０３の長手方向に延在して設けられ、内部を冷却水２１が流通する冷却管１２３と、ロータリキルン本体１０３と共に回転可能に設けられると共に、ロータリキルン本体１０３の長手方向に延在して設けられ、当該ロータリキルン本体１０３内に処理ガス１３を供給する処理ガス供給管１３１とを備え、冷却管１２３および処理ガス供給管１３１は、ロータリキルン本体１０３が回転したときに当該ロータリキルン本体１０３内にて石炭４が堆積してなる石炭層５を通過するように配置されることにより、従来の不活性化処理装置と比べて、急速な不活性化処理（酸化処理）を行っても、前記石炭４の発火を抑制することができる。そのため、前記不活性化処理装置１００を従来の不活性化処理装置と同じ処理能力を持つように設計した場合に、従来の不活性化処理装置と比べて小型化することができ、例えば、装置内に石炭を従来は７時間程に滞留させていた処理を１時間程度に短縮することができる。また、石炭４の自然発火の防止を図りつつ、石炭４の不活性化処理、すなわち、石炭４の表面への酸素の吸着を効率良く行うことができることから、従来の不活性化処理装置による処理と比べて、プロセスレスポンスを向上させることができる。
【００５１】
［他の実施形態］
なお、上記では、ロータリキルン本体１０３内に複数の冷却管１２３および複数の処理ガス供給管１３１およびガイド機構１３２を１層で設けた不活性化処理装置１００について説明したが、ロータリキルン本体１０３内に複数の冷却管１２３および複数の処理ガス供給管１３１およびガイド機構１３２を複数層で設けた不活性化処理装置とすることも可能である。
【００５２】
例えば、図４に示すように、ロータリキルン本体２０１内に設けられ、当該ロータリキルン本体１０３の中心軸Ｃ３との距離がＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ２４，Ｌ２５となるように配置される第１層（最外層）、第２層、第３層、第４層、第５層（最内層）の複数の冷却管２１１，２１２，２１３，２１４，２１５と、前記第１層および前記第３層の複数の冷却管２１１，２１３のそれぞれに設けられる処理ガス供給管２２１，２２２と備え、前記処理ガス供給管２２１，２２２に処理ガス１３が吹き出す吹き出しノズル２２１ａ，２２２ａを設けた不活性化処理装置とすることも可能である。
【００５３】
また、ロータリキルン本体１０３内に複数の冷却管１２３および複数の処理ガス供給管１３１およびガイド機構１３２を複数層で設け、最外層の処理ガス供給管にのみ処理ガス供給管１３１およびガイド機構１３２を設けた不活性化処理装置とすることも可能である。このような不活性化処理装置の場合、ロータリキルン本体内に石炭が堆積されなる石炭層の下部近傍から処理ガスを供給することができ、当該石炭層全体へまんべんなく前記処理ガスを供給することができ、前記石炭の不活性化処理を効率良く行うことができる。
【００５４】
上記では、石炭４を不活性化処理する不活性化処理装置１００について説明したが、前記石炭４の代わりに、バイオマス（木質、廃棄物など）などの炭化物を不活性化処理する不活性化処理装置とすることも可能である。このような不活性化処理装置であっても、上述した不活性化処理装置１００と同様な作用効果を奏する。
【実施例】
【００５５】
本発明に係る不活性化処理装置の作用効果を確認するために行った実施例を以下に説明するが、本発明は、各種データに基づいて説明する以下の実施例のみに限定されるものではない。
【００５６】
不活性化処理装置において、石炭の滞留時間（不活性化処理時間）と、石炭温度および石炭の酸素吸着量および酸素濃度との関係について確認試験を行った。本試験では、揮発分が３５％であり、粒径１．７ｍｍ（面積平均径が０．４ｍｍ）であり、装置への供給時の温度が１５０℃である乾留炭を用いた。酸素濃度１０％の処理ガスを用いた。石炭および処理ガスが基端側から供給される一方、処理済みの石炭（改質炭）および使用済みの処理ガスおよび冷却水および使用済みの冷却水が先端側から送給される装置を用いた。３０℃に調整された冷却水を用いた。前記乾留炭を５８．５分滞留するようにした。
【００５７】
上述の条件にて試験を行ったところ、図５に示すように、前記乾留炭が装置内に３分滞留したときには、酸素吸着量が０．２ｗｔ％となり、前記乾留炭が装置内に１９．５分滞留したときには、０．４８ｗｔ％となり、前記乾留炭が装置内に５８．５分滞留したときには、０．５８ｗｔ％となることが確認された。使用済みの冷却水が３７．８℃となることが確認された。前記乾留炭の温度は、滞留時間の増加に伴い、徐々に低下していくことが確認された。
【００５８】
前記乾留炭の滞留時間３分は、装置の全長の５％に相当することから、この場合、前記乾留炭に対し、全酸素吸着量の約３４％を吸着できることが明らかとなった。前記乾留炭の滞留時間１９．５分は、装置の全長の約３３％に相当することから、この場合、前記乾留炭に対し、全酸素吸着量の約８３％を吸着できることが明らかとなった。
【００５９】
したがって、本確認試験によれば、プロセスレスポンスの向上が可能であることが明らかとなった。
【符号の説明】
【００６０】
１              低質炭（低品位炭）
２              乾燥炭
３              乾留炭
４              石炭
５              石炭層
５ａ            表面
６              改質炭
１１            空気
１２            不活性ガス（窒素ガス）
１３            処理ガス
１４            使用済みガス
２１            冷却水
２２            使用済み冷却水
１００          不活性化処理装置
１０１          ホッパ
１０２          スクリューフィーダ
１０３          ロータリキルン本体（キルン本体）
１０３ａ        温度センサ
１０４          突条部
１０５          ローラ
１０６          ギア
１０７          駆動用電動機
１０７ａ        ギア
１０８          シール
１０９ａ，１０９ｂ  シール
１１１          基端側ケーシング
１１２          先端側ケーシング
１１２ａ        シュータ
１１２ｂ        ガス排出口
１２０          石炭冷却装置
１２１          冷却水送給管
１２２          三流体送供ヘッダ
１２３          冷却管（二重管）
１２４          ベアリング
１２５          冷却水排出ヘッダ
１２６          冷却水排出管
１３０          処理ガス供給装置
１３１          処理ガス供給管
１３１ａ        孔（ノズル孔）
１３２          ガイド機構
１３３ａ，１３３ｂ  ガイド板
１３４          整流板
１３５          処理ガス供給管
１３５ａ        酸素センサ
１３６          空気供給管
１３６ａ        流量調整弁
１３７          ブロア
１３８          不活性ガス（窒素ガス）供給管
１３８ａ        流量調整弁
１３９          不活性ガス（窒素ガス）供給源
１５１          乾燥器
１５２          乾留器
１５３          冷却器
２０１          ロータリキルン本体（キルン本体）
２１１          第１層目の冷却管
２１２          第２層目の冷却管
２１３          第３層目の冷却管
２１４          第４層目の冷却管
２１５          第５層目の冷却管
２２１          処理ガス供給管
２２１ａ        吹き出しノズル
２２２          処理ガス供給管
２２２ａ        吹き出しノズル
Ａ１            ロータリキルン本体１０３の回転方向
Ａ２            ロータリキルン本体２０１の回転方向
Ｃ１            ロータリキルン本体１０３の中心軸
Ｃ２            冷却管１２３の中心軸
Ｃ３            ロータリキルン本体２０１の中心軸
Ｄ１            ロータリキルン本体１０３の中心軸と冷却管１２３の中心軸との間の距離
Ｌ１            冷却管１２３の中心軸の軌跡
Ｌ１１          ロータリキルン本体１０３の中心軸を通る径方向の線（補助線）
Ｌ１２          冷却管１２３の中心軸とガス吹き出し部を通る線（補助線）
Ｌ２１          第１層目の冷却管２１１の中心軸の軌跡
Ｌ２２          第２層目の冷却管２１２の中心軸の軌跡
Ｌ２３          第３層目の冷却管２１３の中心軸の軌跡
Ｌ２４          第４層目の冷却管２１４の中心軸の軌跡
Ｌ２５          第５層目の冷却管２１５の中心軸の軌跡
ｒ１            ロータリキルン本体の半径
α              処理ガスの吹込み角度
【図１】
2015150520.tif 000003
【図２】
2015150520.tif 000004
【図３】
2015150520.tif 000005
【図４】
2015150520.tif 000006
【図５】
2015150520.tif 000007
【図６】
2015150520.tif 000008