(57)【要約】【課題】燃焼装置に、ガス化装置で発生させた高温ガスを導入する一方で、ガス化装置で発生するガスを燃焼装置の燃料とすることで熱効率の高い有機物の燃焼化装置を提供すること。【解決手段】本発明の有機物の燃焼化装置は、有機物を炭化処理することでガスを発生させるガス化装置１０と、ガス化装置１０で発生させたガスを燃料とする燃焼装置２０とを有し、燃焼装置２０を、燃焼空間２１ａを形成する第一の筒２１と、空気流通路２２ａ、２２ｂを形成する第二の筒２２とで構成し、燃焼空間２１ａの輻射熱を、空気流通路２２ａ、２２ｂを流れる空気に与え、第二の筒２２で加熱された加熱空気をガス化装置１０内に導入し、加熱空気によってガス化装置１０内の可燃物をガス化させ、ガス化装置１０内で発生したガスを燃焼空間２１ａ内に導入して燃焼させることを特徴とする。【選択図】        図１
2008298418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を炭化処理することでガスを発生させるガス化装置と、前記ガス化装置で発生させたガスを燃料とする燃焼装置とを有する有機物の燃焼化装置であって、
前記燃焼装置を、燃焼空間を形成する第一の筒と、空気流通路を形成する第二の筒とで構成し、
前記燃焼空間の輻射熱を、前記空気流通路を流れる空気に与え、
前記第二の筒で加熱された加熱空気を前記ガス化装置内に導入し、前記加熱空気によって前記ガス化装置内の可燃物をガス化させ、前記ガス化装置内で発生したガスを前記燃焼空間内に導入して燃焼させることを特徴とする有機物の燃焼化装置。
【請求項２】
前記第一の筒を、内部を燃焼空間とする内管とし、前記第二の筒を、前記内管を覆う外管とし、
前記空気流通路を通過させた前記加熱空気の一部を、前記燃焼空間に導入する燃焼用空気としたことを特徴とする請求項１に記載の有機物の燃焼化装置。
【請求項３】
前記空気流通路の上流側に空気導入口を設け、前記空気流通路の下流側に空気吐出口を設け、前記空気流通路の空気流れ方向と前記内管の燃焼流れ方向を同一方向とすることを特徴とする請求項２に記載の有機物の燃焼化装置。
【請求項４】
前記燃焼用空気を前記燃焼空間の上流側に導入する一次燃焼用空気導入管と、前記燃焼用空気を前記燃焼空間の下流側に導入する二次燃焼用空気導入管と、前記一次燃焼用空気導入管に燃料を供給する追加燃料配管と、前記追加燃焼配管から前記一次燃焼用空気導入管に供給する前記燃料の量を調整するバルブと、前記燃焼空間の二次燃焼よりも下流側位置の温度を検出する温度センサーと、前記温度センサーからの信号に基づいて前記バルブの開閉制御を行う制御部とを備え、前記制御部では、前記温度センサーによる検出温度が低下したときに前記バルブを開動作させることを特徴とする請求項２に記載の有機物の燃焼化装置。
【請求項５】
前記内管の下流側端部に絞り部を形成したことを特徴とする請求項２に記載の有機物の燃焼化装置。
【請求項６】
前記内管の下流側端部に、ハニカム状の加熱体を形成したことを特徴とする請求項２に記載の有機物の燃焼化装置。
【請求項７】
前記燃焼装置の温度を、前記ガス化装置への前記可燃物の投入量によって制御することを特徴とする請求項１に記載の有機物の燃焼化装置。
【請求項８】
前記燃焼装置の温度を、前記燃焼用空気吐出口からの空気量によって制御することを特徴とする請求項１に記載の有機物の燃焼化装置。
【請求項９】
前記有機物を粉砕する粉砕工程と、粉砕後の前記有機物を乾燥させる乾燥工程と、前記乾燥工程の後に加熱によってガス化する気化工程とを有し、前記気化工程で発生させたガスを燃焼用ガスとする有機物の燃料化方法であって、
前記乾燥工程の前に、前記有機物を一次発酵分解させる発酵工程を有することを特徴とする有機物の燃料化方法。
【請求項１０】
前記ガス化装置として、円筒形状のガス化空間を形成する外筒管を備え、前記外筒管の上部には、前記有機物を投入する投入管と前記有機物の加熱によって生じるガスを導出する吐出管とを設け、前記外筒管の下部には、前記有機物の加熱によって生じる炭化物を排出する排出管とを設けたことを特徴とする請求項１に記載の有機物の燃焼化装置。
【請求項１１】
前記投入管と前記排出管とを循環経路によって接続し、前記有機物を、前記循環経路を介して前記導入管から供給し、前記循環経路内の加熱空気が循環されることを特徴とする請求項１０に記載の有機物の燃焼化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機物をガス化し、このガスを燃焼用燃料として利用できる有機物の燃焼化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機物をガス化し、このガスを燃焼用燃料として利用できる有機物の燃焼化装置が提案されている。
例えば、特許文献１では、有機物から発生させたガスによって、有機物を乾燥又は発酵させ、その後にこのガスに空気を混合してバーナーで燃焼させている。
また、特許文献２では、有機物から発生させたガスを燃焼室で燃焼させ、この燃焼ガスによって有機物を乾燥させている。
また、特許文献３では、有機物から発生させたガスを燃焼炉の燃料として利用することで、運転当初以外は、この有機物から発生させたガスを燃料として運転する装置を提案している。
なお、有機物を堆肥化する場合には、発酵工程を必要とする（例えば特許文献４）。
しかし、有機物を加熱して炭化させる場合には、発酵させる必要がないため、あえて発酵に時間をかけることは行っていない。
【特許文献１】特開平１０−６６９５１号公報
【特許文献２】特開２０００−１１７２２０号公報
【特許文献３】特開２００１−３０６２号公報
【特許文献４】特開２００２−１２６７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１で提案されている装置では、有機物を炭化させるために、バーナーを備えており、このバーナーの燃料として有機物から発生させたガスを利用するものではない。また、有機物から発生させたガスは、有機物の乾燥に用いた後にバーナーで燃焼させるために、燃焼温度を低下させてしまう。また、燃焼用空気を外部から取り入れているために、更に燃焼温度は低下してしまう。さらにこの燃焼熱を有機物の乾燥に利用する構成を提案しているが、完全燃焼させる構成は提案されていない。従って、有機物から発生させたガスの燃焼温度は、十分に高くなく、更に完全燃焼させるための構成となっていないことから、排気ガスに、ダイオキシンなどの有害物質が含まれてしまう可能性がある。
また、特許文献２で提案されている装置でも、有機物を炭化させるために、バーナーを備えており、このバーナーの燃料として有機物から発生させたガスを利用するものではない。また、有機物から発生させたガスは、バーナーで燃焼させているが、完全燃焼させる構成は提案されていない。従って、排気ガスに、ダイオキシンなどの有害物質が含まれてしまう可能性がある。なお、特許文献２では、燃焼用空気の温度を高める構成が示されているが、熱交換器を介在させて、バーナーの廃熱を利用する構成であり、装置が複雑化するとともにバーナーの廃熱を燃焼用空気の加熱だけに利用するために熱損失が大きい。
また、特許文献３で提案されている装置では、有機物から発生させたガスを燃焼炉の燃料として利用しているが、燃焼用空気を外部から取り入れているために、燃焼温度を高くしにくい。また、本装置の燃焼室は、筒状に構成され、一端から他端に向かって燃焼ガスが移動するが、燃焼温度は一端が最も高く、その後は低下するだけであるので、不完全燃焼による未燃ガスが存在する可能性が高くなり、排気ガスに、ダイオキシンなどの有害物質が含まれてしまう可能性が高くなってしまう。
【０００４】
そこで本発明は、燃焼装置に、ガス化装置で発生させた高温ガスを導入する一方で、ガス化装置で発生するガスを燃焼装置の燃料とすることで熱効率の高い有機物の燃焼化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】
【０００５】
請求項１記載の本発明の有機物の燃焼化装置は、有機物を炭化処理することでガスを発生させるガス化装置と、前記ガス化装置で発生させたガスを燃料とする燃焼装置とを有する有機物の燃焼化装置であって、前記燃焼装置を、燃焼空間を形成する第一の筒と、空気流通路を形成する第二の筒とで構成し、前記燃焼空間の輻射熱を、前記空気流通路を流れる空気に与え、前記第二の筒で加熱された加熱空気を前記ガス化装置内に導入し、前記加熱空気によって前記ガス化装置内の可燃物をガス化させ、前記ガス化装置内で発生したガスを前記燃焼空間内に導入して燃焼させることを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の有機物の燃焼化装置において、前記第一の筒を、内部を燃焼空間とする内管とし、前記空気流通路を通過させた前記加熱空気の一部を、前記燃焼空間に導入する燃焼用空気としたことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項２に記載の有機物の燃焼化装置において、前記空気流通路の上流側に空気導入口を設け、前記空気流通路の下流側に空気吐出口を設け、前記空気流通路の空気流れ方向と前記内管の燃焼流れ方向を同一方向とすることを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項２に記載の有機物の燃焼化装置において、前記燃焼用空気を前記燃焼空間の上流側に導入する一次燃焼用空気導入管と、前記燃焼用空気を前記燃焼空間の下流側に導入する二次燃焼用空気導入管と、前記一次燃焼用空気導入管に燃料を供給する追加燃料配管と、前記追加燃焼配管から前記一次燃焼用空気導入管に供給する前記燃料の量を調整するバルブと、前記燃焼空間の二次燃焼よりも下流側位置の温度を検出する温度センサーと、前記温度センサーからの信号に基づいて前記バルブの開閉制御を行う制御部とを備え、前記制御部では、前記温度センサーによる検出温度が低下したときに前記バルブを開動作させることを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項２に記載の有機物の燃焼化装置において、前記内管の下流側端部に絞り部を形成したことを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項２に記載の有機物の燃焼化装置において、前記内管の下流側端部に、ハニカム状の加熱体を形成したことを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項１に記載の有機物の燃焼化装置において、前記燃焼装置の温度を、前記ガス化装置への前記可燃物の投入量によって制御することを特徴とする。
請求項８記載の本発明は、請求項１に記載の有機物の燃焼化装置において、前記燃焼装置の温度を、前記燃焼用空気吐出口からの空気量によって制御することを特徴とする。
請求項９記載の本発明の有機物の燃料化方法は、前記有機物を粉砕する粉砕工程と、粉砕後の前記有機物を乾燥させる乾燥工程と、前記乾燥工程の後に加熱によってガス化する気化工程とを有し、前記気化工程で発生させたガスを燃焼用ガスとする有機物の燃料化方法であって、前記乾燥工程の前に、前記有機物を一次発酵分解させる発酵工程を有することを特徴とする。
請求項１０記載の本発明は、請求項１に記載の有機物の燃焼化装置において、前記ガス化装置として、円筒形状のガス化空間を形成する外筒管を備え、前記外筒管の上部には、前記有機物を投入する投入管と前記有機物の加熱によって生じるガスを導出する吐出管とを設け、前記外筒管の下部には、前記有機物の加熱によって生じる炭化物を排出する排出管とを設けたことを特徴とする。
請求項１１記載の本発明は、請求項１０に記載の有機物の燃焼化装置において、前記投入管と前記排出管とを循環経路によって接続し、前記有機物を前記循環経路を介して前記導入管から供給し、前記循環経路内の加熱空気が循環されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、燃焼装置に、ガス化装置で発生させた高温ガスを導入し、この高温ガスには空気が存在するため、燃焼温度を低下させることなく、継続的な安定した燃焼を行うことができる。
また本発明によれば、燃焼空間の輻射熱を、ガス化装置内に導入する加熱空気と、燃焼空間に導入する燃焼用空気として利用することができる。
また本発明によれば、燃焼空間での下流側での温度低下を防止することができ、燃焼空間において完全燃焼を行わせることができる。
また本発明によれば、十分に温度を高めた燃焼用空気を燃焼空間に導入することで、燃焼空間の下流側での燃焼温度を高めることができ、完全燃焼を行わせることができる。
また本発明によれば、絞り部やハニカム状の加熱体によって、燃焼温度を高め、完全燃焼を行わせることができる。
また本発明によれば、燃焼空間の温度を、ガス化装置への可燃物の投入量によって制御することで、流量制御弁などを用いずに燃焼量を制御でき、特に高温下での装置の信頼性を高めることができる。
また本発明によれば、燃焼空間の温度を、燃焼用空気吐出口からの空気量によって制御することで、完全燃焼を行いやすくすることができる。
また本発明によれば、乾燥工程の前に、有機物を一次発酵分解させることで、発酵させることなく乾燥させる場合と比較して、トータルでの熱効率を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の第１の実施の形態による有機物の燃焼化装置は、燃焼装置を、燃焼空間を形成する第一の筒と、空気流通路を形成する第二の筒とで構成し、燃焼空間の輻射熱を、空気流通路を流れる空気に与え、第二の筒で加熱された加熱空気をガス化装置内に導入して、加熱空気によってガス化装置内の可燃物をガス化させ、ガス化装置内で発生したガスを燃焼空間内に導入して燃焼させるものである。本実施の形態によれば、有機物を炭化処理するための加熱気体として、燃焼ガスを用いるのではなく、新鮮な空気を加熱空気として用いる。従って、ガス化装置で発生したガスには、燃焼に必要な空気が存在するため、新たに空気を混合することなく、ガス化装置で発生したガスを燃焼装置に導入して燃焼させることができる。そのため、燃焼装置では、高温で空気の混ざったガスが導入されるため、燃焼温度を低下させることがなく、継続的な安定した燃焼を行うことができる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による有機物の燃焼化装置において、第一の筒を、内部を燃焼空間とする内管とし、空気流通路を通過させた加熱空気の一部を、燃焼空間に導入する燃焼用空気としたものである。本実施の形態によれば、燃焼空間の輻射熱を、ガス化装置に導入する空気の加熱に用いるとともに、燃焼空間に導入する燃焼用空気の加熱に用いることができる。
本発明の第３の実施の形態は、第２の実施の形態による有機物の燃焼化装置において、空気流通路の上流側に空気導入口を設け、空気流通路の下流側に空気吐出口を設け、空気流通路の空気流れ方向と内管の燃焼流れ方向を同一方向とするものである。本実施の形態によれば、空気の流れ方向と燃焼流れ方向とを同一方向とすることで、燃焼温度の下流側での低下を防止することができ、完全燃焼を行わせることができる。
本発明の第４の実施の形態は、第２の実施の形態による有機物の燃焼化装置において、燃焼用空気を燃焼空間の上流側に導入する一次燃焼用空気導入管と、燃焼用空気を燃焼空間の下流側に導入する二次燃焼用空気導入管と、一次燃焼用空気導入管に燃料を供給する追加燃料配管と、追加燃焼配管から一次燃焼用空気導入管に供給する燃料の量を調整するバルブと、燃焼空間の二次燃焼よりも下流側位置の温度を検出する温度センサーと、温度センサーからの信号に基づいてバルブの開閉制御を行う制御部とを備え、制御部では、温度センサーによる検出温度が低下したときにバルブを開動作させるものである。本実施の形態によれば、追加燃料配管から燃料を供給することで、燃焼温度の低下を防止することができるとともに、十分に温度を高めた燃焼用空気を燃焼空間に導入することで、燃焼空間の下流側での燃焼温度を高めることができ、完全燃焼を行わせることができる。
本発明の第５の実施の形態は、第２の実施の形態による有機物の燃焼化装置において、内管の下流側端部に絞り部を形成したものである。本実施の形態によれば、絞り部によって流速を高め、燃焼温度を高めることができるので、完全燃焼を行わせることができる。
本発明の第６の実施の形態は、第２の実施の形態による有機物の燃焼化装置において、内管の下流側端部に、ハニカム状の加熱体を形成したものである。本実施の形態によれば、ハニカム状の加熱体によって流速を高め、燃焼温度を高めることができるので、完全燃焼を行わせることができる。
本発明の第７の実施の形態は、第１の実施の形態による有機物の燃焼化装置において、燃焼装置の温度を、ガス化装置への可燃物の投入量によって制御するものである。本実施の形態によれば、燃焼装置に供給する燃焼ガス量を可燃物の投入量によって制御することで、燃焼ガスの流量制御弁などを用いないため、特に高温下での装置の信頼性を高めることができる。
本発明の第８の実施の形態は、第１の実施の形態による有機物の燃焼化装置において、燃焼装置の温度を、燃焼用空気吐出口からの空気量によって制御するものである。本実施の形態によれば、燃焼空間の下流側で導入する空気によって燃焼温度を制御することで、完全燃焼を行いやすくすることができる。
本発明の第９の実施の形態による有機物の燃焼化方法は、乾燥工程の前に、有機物を一次発酵分解させる発酵工程を有するものである。本実施の形態によれば、発酵させることなく乾燥させる場合と比較して、有機物から発生させるガス量が発酵によって減少するが、乾燥に要する加熱量を減少させることができるので、トータルでの熱効率を高くすることができる。
本発明の第１０の実施の形態は、第１の実施の形態による有機物の燃焼化装置において、ガス化装置として、円筒形状のガス化空間を形成する外筒管を備え、外筒管の上部には、有機物を投入する投入管と有機物の加熱によって生じるガスを導出する吐出管とを設け、外筒管の下部には、有機物の加熱によって生じる炭化物を排出する排出管とを設けたものである。本実施の形態によれば、有機物を自然落下によって下方に導くことで、下方に移動するに従って加熱処理を進行させることができ、炭化処理時間を十分に確保することができる。
本発明の第１１の実施の形態は、第１０の実施の形態による有機物の燃焼化装置において、投入管と排出管とを循環経路によって接続し、有機物を循環経路を介して導入管から供給し、循環経路内の加熱空気が循環されるものである。本実施の形態によれば、炭化処理後の有機物の排出による温度低下を防止することができ、ガス化空間の温度を高温に維持することができる。
【実施例】
【０００８】
以下本発明の一実施例による有機物の燃焼化装置について説明する。
図１は本実施例による有機物の燃焼化装置を示す構成図、図２は図１のII―II線断面図、図３は同実施例による装置の配置図である。
【０００９】
図１に示すように、本実施例による有機物の燃焼化装置は、有機物を炭化処理することでガスを発生させるガス化装置１０と、ガス化装置１０で発生させたガスを燃料とする燃焼装置２０と、ガス化装置１０へ投入する有機物を乾燥させる乾燥装置４０とを有する。
ガス化装置１０は、両端を閉塞した円筒形状のガス化空間１１ａを形成する外筒管１１と、この外筒管１１内部に配置される攪拌搬送部材１２とを有する。外筒管１１は、耐火セメントや耐火煉瓦などの耐火材１３で内周部を覆っている。外筒管１１の上部には、外筒管１１の一端側に投入管１４を、外筒管１１の他端側にガス吐出管１５を接続している。なお、投入管１４には、投入管１４の通路の開閉を行う開閉弁１４ｂが設けられている。また、外筒管１１の下部には、多数の空気吐出孔１６が形成されている。また外筒管１１の他端側の下部には、炭化有機物を排出する排出管１７を設けている。
攪拌搬送部材１２は、送り羽根１２ａと、この送り羽根１２ａを回転させる回転軸１２ｂと、この回転軸１２ｂを駆動する駆動モータ１２ｃとから構成されている。送り羽根１２ａには、複数の突起を備えており、この突起によって有機物を攪拌することができる。
外筒管１１内部には、乾燥装置４０で乾燥させた有機物とともに加熱材１８を投入することが好ましい。ここで加熱材１８は、金属、陶磁器、溶融スラズ、自然石で構成する。加熱材１８の形状は、円柱形状、楕円球形状、球形状、破砕形状のもので、球形状や楕円球形状が最も好ましい。この加熱材１８を有機物に混合することによって、加熱材１８からの熱で有機物を加熱するとともに、ガス化時における有機物の固形化を防止することができる。また、加熱材１８と有機物との混合物は、有機物だけの場合と比較して流動性もよい。
外筒管１１の下部には、加熱空気供給部１９を備え、この加熱空気供給部１９には加熱空気導入口１９ａを有する。また、加熱空気導入口１９ａに熱風を送出するガス化予熱バーナー１９ｂが設けられている。
【００１０】
燃焼装置２０は、図２にも示すように、燃焼空間２１ａを形成する円筒形状の第一の筒（内管）２１と、内管２１との間に第一の空気流通路２２ａ及び第二の空気流通路２２ｂを形成する円筒形状の第二の筒（外管）２２とを有する。内管２１の一端側には、始動バーナー２３ａと連通する燃焼口２３と、ガス化装置１０からのガスを吐出させる燃料供給口２４を有する。内管２１の他端側には、下流側の流路径を小さくした円錐台形の絞り部２５ａが形成され、この絞り部２５ａの下流側であって、外管２２よりも外方には加熱体２５ｂが接続されている。ここで加熱体２５ｂは、断面がハニカム状の複数の通路を形成している。また、内管２１の下流側には、第二の空気流通路２２ｂと連通する多数の孔２１ｂが設けられている。また、絞り部２５ａにも、第二の空気流通路２２ｂと連通する複数の孔２１ｃを設けることが好ましい。絞り部２５ａの外周部及び加熱体２５ｂの外周部は、耐火セメントや耐火煉瓦などの耐火材２５ｃで覆っている。
外管２２は、耐火セメントや耐火煉瓦などの耐火材２６で内周部を覆っている。外管２２には、一端側に第一の空気導入口２７及び第二の空気導入口２８を、他端側に空気吐出口２９を有する。また、燃焼装置２０は、第一の空気導入口２７に空気を送り込む送風機２７ａと、第二の空気導入口２８に空気を送り込む送風機２８ａを備えている。
内管２１と外管２２との間の空間は、内管２１及び外管２２の軸線に平行に設けた分離板３０によって、第一の空気流通路２２ａと第二の空気流通路２２ｂとに仕切られている。
第一の空気導入口２７及び空気吐出口２９は、第一の空気流通路２２ａに設けており、第二の空気導入口２８及び孔２１ｂ、２１ｃは、第二の空気流通路２２ｂに設けている。
【００１１】
乾燥装置４０は、乾燥空間４１ａを形成する円筒形状の外筒４１と、この外筒４１内部に配置される攪拌部材４２とを有する。攪拌部材４２は、攪拌羽根４２ａと、この攪拌羽根４２ａを回転させる攪拌軸４２ｂと、この攪拌軸４２ｂを駆動する駆動モータ４２ｃとから構成されている。攪拌羽根４２ａは、櫛状の板で構成されていることが好ましく、大きな塊の有機物を、この櫛状の板で解塊するとともに、小さな塊の有機物だけを投入口４４に導く構成が好ましい。また、外筒４１の底面には、内部を加熱する加熱空間４３を形成している。そして加熱空間４３には、加熱空気を導入する加熱空気吹出口４３ａと、導入した加熱空気を排出する加熱空気排出口４３ｂとが接続されている。また、外筒４１の底面には、ガス化装置１０の投入管１４を接続する投入口４４が設けられている。
なお、乾燥装置４０には、有機物とともに加熱材１８を投入することで、有機物の乾燥を促進するとともに、有機物を解塊することができる。
【００１２】
ガス化装置１０のガス吐出管１５と燃焼装置２０の燃料供給口２４とはガス配管５１で連接され、燃焼装置２０の空気吐出口２９とガス化装置１０の加熱空気導入口１９ａとは空気配管５２で連接されている。ガス配管５１には、液体物を投入する液物投入管５１ａが設けられている。
ガス化装置１０には、ガス化空間１１ａ内の温度を検出する温度検出センサー５３ａを、燃焼装置２０には、燃焼空間２１ａ内の温度を検出する温度検出センサー５３ｂ、第二の空気流通路２２ｂ内の温度を検出する温度検出センサー５３ｃ、加熱体２５ｂ内の温度を検出する温度検出センサー５３ｄを、それぞれ設けている。
また、それぞれの温度検出センサー５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄの検出信号は、制御部５４に入力される。制御部５４では、これらの検出信号に基づいて、ガス化予熱バーナー１９ｂ、駆動モータ１２ｃ、始動バーナー２３ａ、送風機２７ａ、２８ａの運転制御を行う。
ガス化装置１０と燃焼装置２０とは、図３に示すように併設することで、小型の装置を実現できるとともに、燃焼装置２０で加熱した空気をガス化装置１０に有効に利用できるとともに、ガス化装置１０で発生させたガスを燃焼装置２０で有効に利用できる。
【００１３】
次に、本実施例による有機物の燃焼化装置の動作について説明する。
まず、本装置を動作させる前に、図示しない装置によって、有機物を粉砕し、一次発酵による分解を行う。一次発酵は、発酵熱によって自然発酵させてもよいが、発酵菌を投入して所定温度に加温して行うことが好ましい。一次発酵させた有機物を本装置における乾燥装置４０に投入して乾燥させる。有機物をガス化させて燃焼用燃料とする場合には、一次発酵工程を行うことで発生ガス量は減少するが、一次発酵によって乾燥工程で必要とする熱量を減らすことができ、トータルとして熱効率を高めることができる。
なお、本装置で利用可能な有機物としては、木材、プラスチック材、植物、食物残渣、汚泥、廃油などがあり、特に埋め立てや焼却処分の対象となっている廃棄物、プラスチックその他の混入によって堆肥化が困難な食物残渣、間伐材、農作物から生じる枝葉が適している。
【００１４】
最初に、ガス化予熱バーナー１９ｂと始動バーナー２３ａを作動させ、ガス化装置１０のガス化空間１１ａと、燃焼装置２０の燃焼空間２１ａとを加熱する。
ガス化空間１１ａ内には、あらかじめ加熱材１８を投入しておくことが好ましい。
温度検出センサー５３ａによって、ガス化空間１１ａの温度が、４００℃〜５００℃に上昇したことを検出すると、開閉弁１４ｂを開放して乾燥装置４０から乾燥有機物をガス化装置１０に投入する。また、駆動モータ１２ｃを動作させることで、投入された乾燥有機物を、送り羽根１２ａによって攪拌しながら、外筒管１１の一端から他端に向けて搬送する。乾燥有機物は、外筒管１１の一端から他端に向けて搬送される間に、ガス化される。例えば油は１２０℃〜２００℃の温度でガス化され、木材は２２０℃〜３３０℃の温度でガス化され、プラスチック材は２３０℃〜２８０℃でガス化される。従って、ガス化空間１１ａの内部温度が３５０℃程度であれば、ほとんどの有機物はガス化され、ガス化された後には炭化物が残留する。この炭化物は、加熱材１８とともに排出管１７から排出される。
ガス化空間１１ａにて発生したガスは、ガス吐出管１５から排出され、ガス配管５１を経由し、燃焼装置２０の燃料供給口２４から燃焼空間２１ａに供給される。
燃焼装置２０では、始動バーナー２３ａによって６００℃〜７００℃に加熱されており、ガス化空間１１ａで発生したガスが導入されることで、始動バーナー２３ａを停止する。始動バーナー２３ａの停止は、ガス化空間１１ａにおける所定温度の検出から所定時間遅延させることで行うことができる。
【００１５】
燃焼装置２０では、始動バーナー２３ａの作動とともに、又は始動バーナー２３ａの作動から所定時間遅延させて、送風機２７ａ、２８ａを作動させる。
送風機２７ａによって空気導入口２７から第一の空気流通路２２ａに送り込まれた空気は、第一の空気流通路２２ａを通過する間に加熱される。そして加熱された空気は、空気吐出口２９から吐出され、空気配管５２を経由してガス化装置１０の加熱空気導入口１９ａから加熱空気供給部１９に導入される。加熱空気供給部１９に導入された加熱空気は、空気吐出孔１６からガス化空間１１ａ内に噴出し、ガス化空間１１ａ内に導入される。
一方、送風機２８ａによって空気導入口２８から第二の空気流通路２２ｂに送り込まれた空気は、第二の空気流通路２２ｂを通過する間に加熱される。そして加熱された空気は、孔２１ｂ、２１ｃから燃焼空間２１ａ内に吐出される。燃焼空間２１ａ内では、孔２１ｂ、２１ｃからの加熱空気の導入によって燃焼が促進され、さらに絞り部２５ａ、加熱体２５ｂを通過することで完全燃焼し、９００℃〜１１００℃の熱風となって外部へ吐出される。
始動運転後の安定運転状態では、制御部５４は、送風機２７ａの送風量を調整することで、温度検出センサー５３ｂで検出される燃焼空間２１ａの温度を所定範囲となるように制御する。
しかし、温度検出センサー５３ｂでの検出温度が所定範囲の温度を下回ると、乾燥装置４０からガス化装置１０への有機物の投入量を増加することで、燃焼空間２１ａへのガス供給量を増加させる。また、燃焼空間２１ａへのガス供給量を増加させても温度検出センサー５３ｂでの検出温度が所定温度に到達しない場合には、始動バーナー２３ａを作動させる。
温度検出センサー５３ｃでの検出温度が所定温度以下となると、送風機２８ａから第二空気流通路２２ｂへの空気の供給量を減少させることで、燃焼空間２１ａへの供給空気の温度を高める。
温度検出センサー５３ｄでの検出温度が温度検出センサー５３ｂでの検出温度以下となると、送風機２８ａから第二空気流通路２２ｂへの空気の供給量を増加させることで、燃焼空間２１ａへの供給空気量を増加させる。
【００１６】
以上のように、本実施例によれば、燃焼空間２１ａの輻射熱を、第一の空気流通路２２ａを流れる空気に与え、第一の空気流通路２２ａで加熱された加熱空気をガス化装置１０内に導入し、この加熱空気によってガス化装置１０内の可燃物をガス化させ、ガス化装置１０内で発生したガスを燃焼空間２１ａ内に導入して燃焼させる。従って、有機物を炭化処理するための加熱気体として、新鮮な空気を加熱空気として用いるため、ガス化装置１０で発生したガスには、燃焼に必要な空気が存在し、新たに空気を混合することなく、ガス化装置１０で発生したガスを燃焼装置２０に導入して燃焼させることができる。このように、燃焼装置２０では、空気の混ざった高温ガスが導入されるため、燃焼温度を低下させることなく、継続的な安定した燃焼を行うことができる。
また本実施例によれば、第一の空気流通路２２ａを通過させた空気を、ガス化装置１０内に導入する加熱空気とし、第二の空気流通路２２ｂで加熱した空気を燃焼空間２１ａに導入する燃焼用空気としているので、燃焼空間２１ａの輻射熱を、有効に利用して熱効率の高い装置を提供することができる。
また、本実施例によれば、第一の空気流通路２２ａの上流側に空気導入口２７を設け、第一の空気流通路２２ｂの下流側に空気吐出口２９を設け、第一の空気流通路２２ａの空気流れ方向と燃焼空間２１ａの燃焼流れ方向を同一方向とすることで、燃焼温度の下流側での低下を防止することができ、燃焼空間２１ａにおいて完全燃焼を行わせることができる。
また、本実施例によれば、第二の空気流通路２２ｂの上流側に空気導入口２８を設け、第二の空気流通路２２ｂの下流側に燃焼用空気吐出口２１ｂ、２１ｃを設け、第二の空気流通路２２ｂの空気流れ方向と燃焼空間２１ａの燃焼流れ方向を同一方向とすることで、燃焼空間２１ａの下流側での温度低下を防止することができるとともに、十分に温度を高めた燃焼用空気を燃焼空間２１ａに導入することで、燃焼空間２１ａの下流側での燃焼温度を高めることができ、完全燃焼を行わせることができる。
また、本実施例によれば、燃焼空間２１ａの下流側端部に絞り部２５ａを形成し、更にハニカム状の加熱体２５ｂを形成することで、燃焼温度を高め完全燃焼を行わせることができる。
また、本実施例によれば、燃焼空間２１ａの温度を、ガス化装置１０への可燃物の投入量によって制御することで、流量制御弁などを用いずに燃焼量を制御でき、特に高温下での装置の信頼性を高めることができる。
また、本実施例によれば、燃焼空間の温度を、燃焼用空気吐出口２１ｂ、２１ｃからの空気量によって制御することで、完全燃焼を行いやすくすることができる。
また、本実施例によれば、乾燥工程の前に、有機物を一次発酵分解させることで、発酵させることなく乾燥させる場合と比較して、トータルでの熱効率を高くすることができる。
【００１７】
次に本発明の他の実施例による有機物の燃焼化装置について説明する。
図４は本実施例による有機物の燃焼化装置の要部を示す構成図である。
本実施例による有機物の燃焼装置では、図１に示す燃焼用空気吐出口２１ｃを、内管２１に設ける代わりに、内管２１内に挿入した空気導入管２１ｄに設けたものである。空気導入管２１ｄは、その一端を内管２１に設けるとともに、その他端を燃焼空間２１ａの中心部であって、絞り部２５ａの位置に配置して構成する。そして、空気導入管２１ｄの他端側に複数の燃焼用空気吐出口２１ｃを設けている。ここで燃焼用空気吐出口２１ｃは、切り起こしや通路構成によって、下流側に向かって空気が噴出することが好ましい。なお、その他の構成は、図１から図３に示す実施例と同じであるため説明を省略する。
本実施例のように、燃焼用空気吐出口２１ｃを空気導入管２１ｄに設けることで、図１に示すように耐火材２５ｃに加工を施す必要が無いため製造が容易となる。
【００１８】
以下本発明の更に他の実施例による有機物の燃焼化装置について説明する。
図５は本実施例による有機物の燃焼化装置を示す構成図、図６は図５のIII―III線断面図である。
図５に示すように、本実施例による有機物の燃焼化装置は、有機物を炭化処理することでガスを発生させるガス化装置１０と、ガス化装置１０で発生させたガスを燃料とする燃焼装置２０と、ガス化装置１０へ投入する有機物を乾燥させる乾燥装置４０とを有する。
ガス化装置１０は、上下方向を軸とする円筒形状のガス化空間１１ａを形成する外筒管１１を備えている。外筒管１１は、耐火セメントや耐火煉瓦などの耐火材１３で外周部を覆われている。外筒管１１の上部には、投入管１４が接続されるとともにガス吐出管１５を接続している。また、外筒管１１の内部下方には、加熱空気供給部１９が配置されている。この加熱空気供給部１９には加熱空気導入口１９ａを有する。また外筒管１１の下部には、炭化有機物と加熱材１８を排出する排出管１７を設けている。そして、外筒管１１と耐火材１３との間に熱風を送出するガス化予熱バーナー１９ｂが設けられている。
ここで、図６に示すように、加熱空気供給部１９は、環状に形成され、複数の空気吐出孔１６は、中心に向けて噴出するように放射状に設けられている。また、環状に形成された加熱空気供給部１９の上部には、キノコ状の複数の突出部１９ｃを設けている。
このように、複数の空気吐出孔１６を中心に向けて放射状に設けるとともに、キノコ状の複数の突出部１９ｃを設けることで、高温空気の上昇速度と有機物の降下速度を遅延させるとともに、有機物の間に高温空気を効果的に供給することができる。
外筒管１１内部には、乾燥装置４０で乾燥させた有機物とともに加熱材１８が投入される。加熱材１８は、既に上記実施例で説明した通り、金属、陶磁器、溶融スラズ、自然石で構成され、円柱形状、楕円球形状、球形状、破砕形状をし、球形状や楕円球形状が最も好ましい。この加熱材１８を有機物に混合することによって、加熱材１８からの熱で有機物を加熱するとともに、ガス化時における有機物の固形化を防止することができる。また、加熱材１８と有機物との混合物は、有機物だけの場合と比較して流動性もよい。
投入管１４及び排出管１７は、循環経路６１に接続されている。循環経路６１内には、チェーンコンベアのような移送手段６２が設けられている。移送手段６２は、駆動モータ１２Ｃによって駆動される。循環経路６１内の加熱空気は、循環経路６１内を循環する。
【００１９】
燃焼装置２０は、燃焼空間２１ａを形成する円筒形状の第一の筒（内管）２１と、内管２１との間に空気流通路２２ａを形成する円筒形状の第二の筒（外管）２２とを有する。内管２１の一端側には、始動バーナー２３ａと連通する燃焼口２３と、ガス化装置１０からのガスを吐出させる燃料供給口２４と、空気流通路２２ａで加熱された加熱空気を燃焼空間２１ａの上流側に導入する一次燃焼用空気口２１ｅとを有する。内管２１の他端側には、下流側の流路径を小さくした円錐台形の絞り部２５ａが形成され、この絞り部２５ａの下流側であって、外管２２よりも外方には加熱体２５ｂが接続されている。ここで加熱体２５ｂは、断面がハニカム状の複数の通路を形成している。また、内管２１の下流側には、空気流通路２２ａで加熱された加熱空気が噴出する二次燃焼用空気口２１ｆが設けられている。この二次燃焼用空気口２１ｆを形成する空気配管５２ｃは、内管２１の一端側から挿入されている。絞り部２５ａの外周部及び加熱体２５ｂの外周部は、耐火セメントや耐火煉瓦などの耐火材２５ｃで覆っている。また、加熱体２５ｂの出口には、熱交換部２５ｄが設けられている。
外管２２は、耐火セメントや耐火煉瓦などの耐火材２６で内周部を覆っている。外管２２には、一端側に空気導入口２８を、他端側に空気吐出口２９を有する。燃焼装置２０は、空気導入口２８に空気を送り込む送風機２８ａを備えている。
【００２０】
乾燥装置４０は、乾燥空間４１ａを形成する円筒形状の外筒４１と、この外筒４１内部に配置される攪拌部材４２とを有する。攪拌部材４２は、攪拌羽根４２ａと、この攪拌羽根４２ａを回転させる攪拌軸４２ｂと、この攪拌軸４２ｂを駆動する駆動モータ４２ｃとから構成されている。攪拌羽根４２ａは、櫛状の板で構成されていることが好ましく、大きな塊の有機物を、この櫛状の板で解塊するとともに、小さな塊の有機物だけを投入口４４に導く構成が好ましい。また、外筒４１の底面には、内部を加熱する加熱空間４３を形成している。そして加熱空間４３には、加熱空気を導入する加熱空気吹出口４３ａと、導入した加熱空気を排出する加熱空気排出口４３ｂとが接続されている。また、外筒４１の底面には、投入管１４に接続する投入口４４が設けられている。投入管１４は、ホッパー４５に接続されている。
なお、乾燥装置４０には、有機物とともに加熱材１８を投入することで、有機物の乾燥を促進するとともに、有機物を解塊することができる。
投入管１４には、投入管１４の通路の開閉を行う開閉弁１４ｂが設けられている。
また、ホッパー４５の出口は、通路の開閉を行うダンパー４６を介して、循環経路６１に接続されている。また、循環経路６１には、排出管１７の接続位置より下流側でホッパー４５の接続位置より上流側に、灰出し部６３が設けられている。この灰出し部６３では、一定の大きさ以下の炭化物を落下させ、未炭化物の有機物の塊は循環経路６１によって再びガス化装置１０に戻される。
移送手段６２は、排出管１７から排出される有機物の残渣と加熱材１８を搬送し、灰出し部６３に有機物の残渣を落下させ、加熱材１８を移動させる。
【００２１】
ガス化装置１０のガス吐出管１５と燃焼装置２０の燃料供給口２４とはガス配管５１で連接されている。ガス配管５１には、液体物を投入する液物投入管５１ａが設けられている。燃焼装置２０の空気吐出口２９には、ガス化装置１０の加熱空気供給部１９と連接される空気配管５２ａと、一次燃焼用空気口２１ｅと連接される空気配管５２ｂと、二次燃焼用空気口２１ｆと連接される空気配管５２ｃとが接続されている。空気配管５２ａ、５２ｂ、５２ｃには、それぞれバルブが設けられており、それぞれの空気配管５２ａ、５２ｂ、５２ｃに供給される加熱空気の比率を設定することができる。
空気配管５２ｂには、熱交換可能に燃料タンク７１が設けられ、この燃料タンク７１には、空気配管５２ｂに燃料を供給する追加燃料配管７２が設けられている。追加燃料配管７２には空気導入管７３が設けられている。また、追加燃料配管７２及び空気導入管７３には、燃料及び空気の供給量を調整するバルブ７４、７５が設けられている。
空気配管５２ｃは、二次燃焼用空気口２１ｆに至るまでの間に触媒空間２１ｇを形成している。この触媒空間２１ｇは、一次燃焼空間と二次燃焼空間の間に配置され、触媒を保持している。
また、熱交換部２５ｄでの高温加熱空気は、空気配管５２ｄによって空気配管５２ａに導入される。なお、熱交換部２５ｄでの高温加熱空気に代えて、又は熱交換部２５ｄでの高温加熱空気とともに、燃焼空間２１ａ内の高温加熱空気を加熱空気導入口１９ａに導入することが好ましい。
ガス化装置１０には、ガス化空間１１ａ内の温度を検出する温度検出センサー５３ａを、燃焼装置２０には、加熱体２５ｂ内の温度を検出する温度検出センサー５３ｄを設けている。
また、それぞれの温度検出センサー５３ａ、５３ｄの検出信号は、制御部５４に入力される。制御部５４では、これらの検出信号に基づいて、ガス化予熱バーナー１９ｂ、駆動モータ１２ｃ、始動バーナー２３ａ、送風機２８ａの運転制御を行う。
【００２２】
次に、本実施例による有機物の燃焼化装置の動作について説明する。
まず、本装置を動作させる前に、図示しない装置によって、有機物を粉砕し、一次発酵による分解を行う。一次発酵は、発酵熱によって自然発酵させてもよいが、発酵菌を投入して所定温度に加温して行うことが好ましい。一次発酵させた有機物を本装置における乾燥装置４０に投入して乾燥させる。有機物をガス化させて燃焼用燃料とする場合には、一次発酵工程を行うことで発生ガス量は減少するが、一次発酵によって乾燥工程で必要とする熱量を減らすことができ、トータルとして熱効率を高めることができる。
なお、本装置で利用可能な有機物としては、木材、プラスチック材、植物、食物残渣、汚泥、廃油などがあり、特に埋め立てや焼却処分の対象となっている廃棄物、プラスチックその他の混入によって堆肥化が困難な食物残渣、間伐材、農作物から生じる枝葉が適している。
【００２３】
最初に、ガス化予熱バーナー１９ｂと始動バーナー２３ａを作動させ、ガス化装置１０のガス化空間１１ａと、燃焼装置２０の燃焼空間２１ａとを加熱する。
ガス化空間１１ａ内又は乾燥空間４１ａには、あらかじめ加熱材１８を投入しておく。
図５は、既にガス化空間１１ａに、乾燥有機物と加熱材１８が投入されている状態を示している。
温度検出センサー５３ａによって、ガス化空間１１ａの温度が、４００℃〜５００℃に上昇したことを検出すると、予熱バーナー１９ｂの運転を停止し、加熱空気供給部１９からの加熱空気の導入だけによるガス化に移行する。
乾燥装置４０で乾燥された有機物は、一旦ホッパー４５に蓄えられる。ホッパー４５に蓄えられた乾燥有機物は、ダンパー４６を開放することで、循環経路６１に供給される。循環経路６１に供給された乾燥有機物は、移送手段６２によって移送され、投入管１４からガス化装置１０のガス化空間１１ａに投入される。ガス化空間１１ａに投入された乾燥有機物は、外筒管１１の一端から他端に向けて搬送される間に、加熱空気供給部１９からの加熱空気によってガス化される。例えば油は１２０℃〜２００℃の温度でガス化され、木材は２２０℃〜３３０℃の温度でガス化され、プラスチック材は２３０℃〜２８０℃でガス化される。従って、ガス化空間１１ａの内部温度が３５０℃程度であれば、ほとんどの有機物はガス化され、ガス化された後には炭化物が残留する。この炭化物は、加熱材１８とともに排出管１７から排出される。
有機物のガス化空間１１ａでの滞留時間は、移送手段６２の移動速度によって制御される。すなわち、温度検出センサー５３ａの検出信号に基づいて制御部５４によって駆動モータ１２ｃを制御する。具体的には、温度検出センサー５３ａでの検出温度が設定値より低い場合には、駆動モータ１２ｃを低速で駆動し、温度検出センサー５３ａでの検出温度が設定値より高い場合には、駆動モータ１２ｃを高速で駆動する。
ガス化空間１１ａにて発生したガスは、ガス吐出管１５から排出され、ガス配管５１を経由し、燃焼装置２０の燃料供給口２４から燃焼空間２１ａに供給される。
燃焼装置２０では、始動バーナー２３ａによって６００℃〜７００℃に加熱されており、ガス化空間１１ａで発生したガスが導入されることで、始動バーナー２３ａを停止する。始動バーナー２３ａの停止は、ガス化空間１１ａにおける所定温度の検出から所定時間遅延させることで行うことができる。
【００２４】
燃焼装置２０では、始動バーナー２３ａの作動とともに、又は始動バーナー２３ａの作動から所定時間遅延させて、送風機２８ａを作動させる。
送風機２８ａによって空気導入口２８から空気流通路２２ａに送り込まれた空気は、空気流通路２２ａを通過する間に加熱される。そして加熱された空気は、空気吐出口２９から吐出され、空気配管５２ａ、５２ｂ、５２ｃに供給される。
空気配管５２ａから供給される加熱空気は、ガス化装置１０の加熱空気供給口１９ａから加熱空気供給部１９に導入される。加熱空気供給部１９に導入された加熱空気は、空気吐出孔１６からガス化空間１１ａ内に噴出される。
一方、空気配管５２ｂから供給される加熱空気は、燃焼空間２１ａ内の上流側に吐出され、一次燃焼空気として利用される。
また、空気配管５２ｃから供給される加熱空気は、燃焼空間２１ａ内の下流側に吐出され、二次燃焼空気として利用される。
燃焼空間２１ａ内では、空気配管５２ｃから供給される加熱空気の導入によって燃焼が促進され、さらに絞り部２５ａ、加熱体２５ｂを通過することで完全燃焼し、９００℃〜１１００℃の熱風となって外部へ吐出される。
始動運転後の安定運転状態では、制御部５４は、送風機２８ａの送風量を調整することで、温度検出センサー２５ｂで検出される温度を所定範囲となるように制御する。
温度検出センサー２５ｂでの検出温度が所定範囲の温度を下回ると、バルブ７４、７５を開放し、追加燃料配管７２及び空気導入管７３からの燃料及び空気の供給を開始する。
【００２５】
以上のように、本実施例によれば、燃焼空間２１ａの輻射熱を、空気流通路２２ａを流れる空気に与え、空気流通路２２ａで加熱された加熱空気をガス化装置１０内に導入し、この加熱空気によってガス化装置１０内の可燃物をガス化させ、ガス化装置１０内で発生したガスを燃焼空間２１ａ内に導入して燃焼させる。従って、有機物を炭化処理するための加熱気体として、新鮮な空気を加熱空気として用いるため、ガス化装置１０で発生したガスには、燃焼に必要な空気が存在し、ガス化装置１０で発生したガスを燃焼装置２０に導入して燃焼させることができる。また、本実施例では、空気流通路２２ａで加熱された加熱空気を一次燃焼用空気及び二次燃焼用空気として利用することで、燃焼装置２０では、空気の混ざった高温ガスが導入されるため、燃焼温度を低下させることなく、継続的な安定した燃焼を行うことができる。
更に本実施例では、燃焼装置２０における送風機能を、送風機２８ａ一台で実現することで、有機物の種類によって生じる燃焼条件の制御を容易に行うことができる。
また本実施例では、循環経路６１内の加熱空気を循環させることで、ガス化装置１０内の温度を高温に保つことができる。
【００２６】
図７は図５に示す有機物の燃焼化装置における二次燃焼用器具の他の実施例を示す。
二次燃焼用器具２１ｈの一端には、二次燃焼用空気口２１ｆが形成され、二次燃焼用器具２１ｈの内部には触媒空間２１ｇが形成され、触媒が封入されている。空気配管５２ｃは、その端部側面が二次燃焼用器具２１ｈの胴部に接合されている。図７に示すように、二次燃焼用器具２１ｈの胴部下部に、空気配管５２ｃの端部側面が接合され、二次燃焼用器具２１ｈの胴部下部に形成したスリット２１ｉから高温加熱空気が触媒空間２１ｇに導入されることが好ましい。触媒空間２１ｇには、上部に空間が形成されるように触媒が封入されている。スリット２１ｉから触媒空間２１ｇに導入された高温加熱空気は、触媒によって更に温度が高められ、触媒間を通過して、触媒空間２１ｇ上部空間に抜けた後に二次燃焼用空気口２１ｆから噴出する。
本実施例によれば、触媒との接触を多くしつつ、触媒による通風抵抗を小さくでき、高温加熱空気の温度を高めることができる。
【００２７】
以下本発明の更に他の実施例による有機物の燃焼化装置について説明する。
図８は本実施例による有機物の燃焼化装置を示す構成図、図９は図８の上面図、図１０は図８のＩＶ−IV線側面図である。
図に示すように、本実施例による有機物の燃焼化装置は、有機物を炭化処理することでガスを発生させるガス化装置１０と、ガス化装置１０で発生させたガスを燃料とする燃焼装置２０と、ガス化装置１０へ投入する有機物を乾燥させる乾燥装置４０とを有する。
ガス化装置１０は、ガス化空間１１ａを複数の外壁パネル１１ｂで形成している。外壁パネル１１ｂは、全てフラットなパネルであり、外壁パネル１１ｂによって箱を構成している。外壁パネル１１ｂの一部は、傾斜面を構成する傾斜パネル１１ｃとなっている。この傾斜パネル１１ｃは、投入管１４の下方に位置しており、投入管１４から落下する有機物を受け、搬送面１１ｄに導いている。搬送面１１ｄの下端には、排出管１７が形成されている。なお、外壁パネル１１ｂは、耐火セメントや耐火煉瓦などの耐火材１３で外周部を覆われている。外壁パネル１１ｂの上部には、ガス吐出管１５を接続している。ガス吐出管１５の上流側には、フィルター１５ａと触媒１５ｂを配置している。このフィルター１５ａ及び触媒１５ｂによって、火炎の伝搬を防止し、タール成分を除去する。また、外壁パネル１１ｂの内部下方には、加熱空気導入口１９ａを有する。加熱空気導入口１９ａは、搬送面１１ｄの下方に位置し、搬送面１１ｄを落下する有機物に加熱空気を供給する。また外壁パネル１１ｂの下部には、炭化有機物と加熱材１８を排出する排出管１７を設けている。また、搬送面１１ｄの下方空間に熱風を送出するガス化予熱バーナー１９ｂが設けられている。
外壁パネル１１ｂ内部には、乾燥装置４０で乾燥させた有機物とともに加熱材１８が投入される。加熱材１８は、既に上記実施例で説明した通り、金属、陶磁器、溶融スラズ、自然石で構成され、円柱形状、楕円球形状、球形状、破砕形状をし、球形状や楕円球形状が最も好ましい。この加熱材１８を有機物に混合することによって、加熱材１８からの熱で有機物を加熱するとともに、ガス化時における有機物の固形化を防止することができる。また、加熱材１８と有機物との混合物は、有機物だけの場合と比較して流動性もよい。
乾燥装置４０及び排出管１７は、循環経路６１ａ、６１ｂ、６１ｃで接続されている。循環経路６１ａ、６１ｂ、６１ｃ内には、チェーンコンベアやスクリュー搬送機のような移送手段６２ａ、６２ｂ、６２ｃが設けられている。移送手段６２ａ、６２ｂ、６２ｃは、駆動モータ（図示せず）によって駆動される。
【００２８】
燃焼装置２０は、燃焼空間２１ａを形成する円筒形状の第一の筒（内管）２１と、内管２１との間に空気流通路２２ａを形成する円筒形状の第二の筒（外管）２２とを有する。内管２１の一端側には、始動バーナー２３ａと連通する燃焼口２３と、ガス化装置１０からのガスを吐出させる燃料供給口２４と、空気流通路２２ａで加熱された加熱空気を燃焼空間２１ａの上流側に導入する一次燃焼用空気口２１ｅとを有する。内管２１の他端側には、下流側の流路径を小さくした円錐台形の絞り部２５ａが形成され、この絞り部２５ａの下流側であって、外管２２よりも外方には加熱体２５ｂが接続されている。ここで加熱体２５ｂは、断面がハニカム状の複数の通路を形成している。また、内管２１の下流側には、空気流通路２２ａで加熱された加熱空気が噴出する二次燃焼用器具２１ｈが設けられている。二次燃焼用器具２１ｈの一端には、二次燃焼用空気口２１ｆが形成され、二次燃焼用器具２１ｈの内部には触媒空間２１ｇが形成され、触媒が封入されている。二次燃焼用器具２１ｈの胴部下部に、空気配管５２ｃの端部側面が接合され、二次燃焼用器具２１ｈの胴部下部に形成したスリット２１ｉから高温加熱空気が触媒空間２１ｇに導入されることが好ましい。触媒空間２１ｇには、上部に空間が形成されるように触媒が封入されている。スリット２１ｉから触媒空間２１ｇに導入された高温加熱空気は、触媒によって更に温度が高められ、触媒間を通過して、触媒空間２１ｇ上部空間に抜けた後に二次燃焼用空気口２１ｆから噴出する。空気配管５２ｃは、その端部側面が二次燃焼用器具２１ｈの胴部に接合されている。絞り部２５ａの外周部及び加熱体２５ｂの外周部は、耐火セメントや耐火煉瓦などの耐火材２５ｃで覆っている。また、加熱体２５ｂの出口には、熱交換部２５ｄが設けられている。
外管２２は、耐火セメントや耐火煉瓦などの耐火材２６で内周部を覆っている。外管２２には、一端側に空気導入口２８を、他端側に空気吐出口（図示せず）を有する。燃焼装置２０は、空気導入口２８に空気を送り込む送風機２８ａを備えている。
【００２９】
乾燥装置４０は、乾燥空間４１ａを形成する円筒形状の外筒４１と、この外筒４１内部に配置される攪拌部材４２とを有する。攪拌部材４２は、攪拌羽根４２ａと、この攪拌羽根４２ａを回転させる攪拌軸４２ｂと、この攪拌軸４２ｂを駆動する駆動モータ４２ｃとから構成されている。攪拌羽根４２ａは、櫛状の板で構成されていることが好ましく、大きな塊の有機物を、この櫛状の板で解塊するとともに、小さな塊の有機物だけを投入管１４に導く構成が好ましい。また、外筒４１の底面には、内部を加熱する加熱空間４３を形成している。そして加熱空間４３には、加熱空気を導入する加熱空気吹出口４３ａと、導入した加熱空気を排出する加熱空気排出口４３ｂとが接続されている。また、外筒４１の底面には、攪拌搬送部材１２を有する。攪拌搬送部材１２は、送り羽根１２ａと、この送り羽根１２ａを回転させる回転軸１２ｂと、この回転軸１２ｂを駆動する駆動モータ１２ｃとから構成されている。送り羽根１２ａには、複数の突起を備えており、この突起によって有機物を攪拌することができる。
なお、乾燥装置４０には、有機物とともに加熱材１８を投入することで、有機物の乾燥を促進するとともに、有機物を解塊することができる。この加熱材１８は、排出管１７から排出されるが、循環経路６１ａ、６１ｂ、６１ｃを経由して再び乾燥装置４０内に戻される。
有機物を投入するホッパー４５の出口は、循環経路６１ｃに接続されている。なお、循環経路６１ａには、ホッパー４５の接続位置より上流側に、灰出し部６３が設けられている。灰出し部６３では、一定の大きさ以下の炭化物を落下させ、未炭化物の有機物の塊は循環経路６１ｂ、６１ｃによって再び乾燥装置４０に戻される。
移送手段６２ａ、６２ｂ、６２ｃは、排出管１７から排出される有機物の残渣と加熱材１８を搬送し、灰出し部６３に有機物の残渣を落下させ、加熱材１８を移動させる。
【００３０】
ガス化装置１０のガス吐出管１５と燃焼装置２０の燃料供給口２４とはガス配管５１で連接されている。ガス配管５１内にはブロワーを設けている。燃焼装置２０の空気吐出口（図示せず）には、ガス化装置１０の加熱空気供給口１９ａと連接される空気配管（図示せず）と、一次燃焼用空気口２１ｅと連接される空気配管（図示せず）と、二次燃焼用空気口２１ｆと連接される空気配管５２ｃとが接続されている。空気配管５２ｃには、それぞれバルブが設けられており、それぞれの空気配管５２ｃに供給される加熱空気の比率を設定することができる。
熱交換部２５ｄでの高温加熱空気は、空気配管（図示せず）によって加熱空気導入口１９ａに導入される。なお、熱交換部２５ｄでの高温加熱空気に代えて、又は熱交換部２５ｄでの高温加熱空気とともに、燃焼空間２１ａ内の高温加熱空気を加熱空気導入口１９ａに導入することが好ましい。図８に示す導出管８１は、燃焼空間２１ａ内の高温加熱空気を加熱空気導入口１９ａに導入する配管である。
ガス化装置１０には、ガス化空間１１ａ内の温度を検出する温度検出センサー５３ａを、燃焼装置２０には、加熱体２５ｂ内の温度を検出する温度検出センサー５３ｄを設けている。
また、それぞれの温度検出センサー５３ａ、５３ｄの検出信号は、制御部（図示せず）に入力される。制御部（図示せず）では、これらの検出信号に基づいて、ガス化予熱バーナー１９ｂ、始動バーナー２３ａ、送風機２８ａの運転制御を行う。
【００３１】
次に、本実施例による有機物の燃焼化装置の動作について説明する。
まず、本装置を動作させる前に、図示しない装置によって、有機物を粉砕し、一次発酵による分解を行う。一次発酵は、発酵熱によって自然発酵させてもよいが、発酵菌を投入して所定温度に加温して行うことが好ましい。一次発酵させた有機物をホッパー４５に投入し、循環経路６１ｃによって乾燥装置４０に搬送する。有機物をガス化させて燃焼用燃料とする場合には、一次発酵工程を行うことで発生ガス量は減少するが、一次発酵によって乾燥工程で必要とする熱量を減らすことができ、トータルとして熱効率を高めることができる。
なお、本装置で利用可能な有機物としては、木材、プラスチック材、植物、食物残渣、汚泥、廃油などがあり、特に埋め立てや焼却処分の対象となっている廃棄物、プラスチックその他の混入によって堆肥化が困難な食物残渣、間伐材、農作物から生じる枝葉が適している。
【００３２】
最初に、ガス化予熱バーナー１９ｂと始動バーナー２３ａを作動させ、ガス化装置１０のガス化空間１１ａと、燃焼装置２０の燃焼空間２１ａとを加熱する。
ガス化空間１１ａ内又は乾燥空間４１ａには、あらかじめ加熱材１８を投入しておく。
温度検出センサー５３ａによって、ガス化空間１１ａの温度が、４００℃〜５００℃に上昇したことを検出すると、予熱バーナー１９ｂの運転を停止し、加熱空気供給口１９ａからの加熱空気の導入だけによるガス化に移行する。
乾燥装置４０で乾燥された有機物は、投入管１４からガス化装置１０のガス化空間１１ａに投入される。ガス化空間１１ａに投入された乾燥有機物は、外壁パネル１１ｂの上方から下方に向けて搬送される間に、加熱空気供給口１９ａからの加熱空気によってガス化される。例えば油は１２０℃〜２００℃の温度でガス化され、木材は２２０℃〜３３０℃の温度でガス化され、プラスチック材は２３０℃〜２８０℃でガス化される。従って、ガス化空間１１ａの内部温度が３５０℃程度であれば、ほとんどの有機物はガス化され、ガス化された後には炭化物が残留する。この炭化物は、加熱材１８とともに排出管１７から排出される。
ガス化空間１１ａにて発生したガスは、ガス吐出管１５から排出され、ガス配管５１を経由し、燃焼装置２０の燃料供給口２４から燃焼空間２１ａに供給される。
燃焼装置２０では、始動バーナー２３ａによって６００℃〜７００℃に加熱されており、ガス化空間１１ａで発生したガスが導入されることで、始動バーナー２３ａを停止する。始動バーナー２３ａの停止は、ガス化空間１１ａにおける所定温度の検出から所定時間遅延させることで行うことができる。なお、本実施例の装置では、有機物の処理量が少ない場合に適したものであり、有機物の処理量が少ない場合には、始動時以外にも始動バーナー２３ａを適宜運転する。
【００３３】
燃焼装置２０では、始動バーナー２３ａの作動とともに、又は始動バーナー２３ａの作動から所定時間遅延させて、送風機２８ａを作動させる。
送風機２８ａによって空気導入口２８から空気流通路２２ａに送り込まれた空気は、空気流通路２２ａを通過する間に加熱される。そして加熱された空気は、空気吐出口（図示せず）から吐出され、それぞれの空気配管５２ｃに供給される。
空気配管５２ａから供給される加熱空気は、ガス化装置１０の加熱空気供給口１９ａからガス化空間１１ａ内に噴出される。
燃焼空間２１ａ内では、空気配管５２ｃから供給される加熱空気の導入によって燃焼が促進され、さらに絞り部２５ａ、加熱体２５ｂを通過することで完全燃焼し、９００℃〜１１００℃の熱風となって外部へ吐出される。
始動運転後の安定運転状態では、制御部（図示せず）は、送風機２８ａの送風量を調整することで、温度検出センサー２５ｂで検出される温度を所定範囲となるように制御する。
温度検出センサー２５ｂでの検出温度が所定範囲の温度を下回ると、始動バーナー２３ａの運転を開始する。
【００３４】
以上のように、本実施例によれば、燃焼空間２１ａの輻射熱を、空気流通路２２ａを流れる空気に与え、空気流通路２２ａで加熱された加熱空気をガス化装置１０内に導入し、この加熱空気によってガス化装置１０内の可燃物をガス化させ、ガス化装置１０内で発生したガスを燃焼空間２１ａ内に導入して燃焼させる。従って、有機物を炭化処理するための加熱気体として、新鮮な空気を加熱空気として用いるため、ガス化装置１０で発生したガスには、燃焼に必要な空気が存在し、ガス化装置１０で発生したガスを燃焼装置２０に導入して燃焼させることができる。また、本実施例では、空気流通路２２ａで加熱された加熱空気を一次燃焼用空気及び二次燃焼用空気として利用することで、燃焼装置２０では、空気の混ざった高温ガスが導入されるため、燃焼温度を低下させることなく、継続的な安定した燃焼を行うことができる。
更に本実施例では、燃焼装置２０における送風機能を、送風機２８ａ一台で実現することで、有機物の種類によって生じる燃焼条件の制御を容易に行うことができる。
また本実施例では、循環経路６１内の加熱空気を循環させることで、ガス化装置１０内の温度を高温に保つことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の有機物の燃焼化装置は、温水ボイラー、乾燥機、冷暖房機の熱源として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施例による有機物の燃焼化装置を示す構成図
【図２】図１のII―II線断面図
【図３】同実施例による装置の配置図
【図４】他の実施例による有機物の燃焼化装置の要部を示す構成図
【図５】更に他の実施例による有機物の燃焼化装置を示す構成図
【図６】図５のIII―III線断面図
【図７】図５に示す有機物の燃焼化装置における二次燃焼用器具の他の実施例を示す図
【図８】更に他の実施例による有機物の燃焼化装置を示す構成図
【図９】図８の上面図
【図１０】図８のIV−IV線側面図
【符号の説明】
【００３７】
１０  ガス化装置
２０  燃焼装置
２１ａ  燃焼空間
２１  第一の筒
２２  第二の筒
２２ａ、２２ｂ  空気流通路
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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