(57)【要約】【課題】従来、下水汚泥、工場汚泥、食品残渣、生ごみ、木屑、チップ、竹等の産業廃棄物を処理する装置として、一日当たりの処理量が多い処理装置としてロータリーキルン方式の装置が知られているが、この処理装置は装置全体が大きいために製造コスト、設置スペースやランニングコストが高くつくという問題があり、排気ガス、ＣＯ２等の発生量が多いという欠点があった。【解決手段】本発明は、電気加熱炉を用いた場合に、該加熱炉内に脱水乾燥管と、ガス処理用加熱管と、炭化処理用管とを一体的に内設させると熱効率が向上すると共に、炭化珪素系の発熱体からなる温度ヒーターを用いて９００℃以上に加熱し、一方で、上記の３種の管を耐熱ステンレス素材で作ることによって、含有水分の多い廃棄物を効率良く処理できる電気熱加熱用炭化炉及びその炭化炉を用いた廃棄物処理装置を提供するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を脱水乾燥させる脱水乾燥管と、前記脱水乾燥管から発生するガスを処理するためのガス処理用加熱管と、前記脱水乾燥管で得られた乾燥物を炭化処理する炭化処理用管とがそれぞれ脱水乾燥管を中心にパイプ接合されて電気加熱炉内に一体的に備えてなることを特徴とする電気熱加熱用炭化炉。
【請求項２】
前記電気加熱炉の外形は、四角形、六角形、八角形、楕円形、円形形状の何れかの形状であって、該加熱炉の外側を外枠で被覆することによって二重構造となっていることを特徴とする請求項１記載の電気熱加熱用炭化炉。
【請求項３】
前記電気加熱炉は、炭化珪素からなる発熱体を金属に巻き付けた加熱ヒーターをガス処理用加熱管の下部と、脱水乾燥管と炭化処理用管との間と、炭化処理用管の下部に少なくとも３段以上に配置されてなることを特徴とする請求項１及び請求項２記載の電気熱加熱用炭化炉。
【請求項４】
前記脱水乾燥管及び炭化処理用管は、内部にスクリュウコンベアを配置し、両端部にフランジを設けてスクリュウ軸受け部との間にスクリュウコンベアの熱膨張による伸びを吸収可能な緩衝部を備えてなることを特徴とする請求項１記載の電気熱加熱用炭化炉。
【請求項５】
前記脱水乾燥管、ガス処理用加熱管及び炭化処理用管は、耐熱ステンレス素材から成り、９００℃以上の加熱に耐えうることを特徴とする請求項１記載の電気熱加熱用炭化炉。
【請求項６】
廃棄物を脱水乾燥させる脱水乾燥管と、前記脱水乾燥管から発生するガスを処理するためのガス処理用加熱管と、前記脱水乾燥管で得られた乾燥物を炭化処理する炭化処理用管とがそれぞれ脱水乾燥管を中心にパイプ接合されて電気加熱炉内に一体的に備えてなる電気熱加熱用炭化炉と、
前記電気熱加熱炉内の炭化処理用管で炭化処理された炭化物を受けて冷却処理する冷却用管を配置してなる冷却部を、該加熱炉近傍に配置してなる廃棄物処理装置。
【請求項７】
廃棄物を攪拌する攪拌モーターを備えた攪拌装置と、
攪拌された廃棄物をスクリュウコンベアで運搬する投入用スクリューコンベア本体と、
前記スクリュウコンベアから運搬された廃棄物を脱水乾燥させる脱水乾燥管と、前記脱水乾燥管から発生するガスを処理するためのガス処理用加熱管と、前記脱水乾燥管で得られた乾燥物を炭化処理する炭化処理用管とがそれぞれ脱水乾燥管を中心にパイプ接合されて電気加熱炉内に一体的に備えてなる電気熱加熱用炭化炉と、
前記電気熱加熱炉内の炭化処理用管で炭化処理された炭化物を受けて冷却処理する冷却用管を配置してなる冷却部を、該加熱炉近傍に配置してなる廃棄物処理装置。
【請求項８】
前記投入用スクリューコンベア本体は、筒状の長手形状の本体部と、内部に回転しながら廃棄物を搬送するスクリューコンベアと、前記本体部の外周面を被覆する外筒部とから構成され、該外筒部には前記炭化処理用管から配設なるパイプ管を通して排熱を循環させて本体部を加熱させながら、内部の搬送物を乾燥させることを特徴とする請求項７記載の廃棄物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水汚泥、食品残渣、生ゴミ等の廃棄物を処理する廃棄物処理装置に関し、更に詳しくは、電気熱加熱炉内に脱水乾燥管と、ガス処理用加熱管と、炭化処理用管とを一体的に備えることによって熱効率を上げ、また９００℃以上の温度で廃棄物を炭化処理できる新規な電気熱加熱用炭化炉及びその炭化炉を用いた廃棄物処理装置を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水汚泥、工場汚泥、食品残渣、生ごみ、木屑、チップ、竹等の産業廃棄物を処理する装置として、一日当たりの処理量が多い処理装置としてロータリーキルン方式の装置が知られているが、この処理装置は装置全体が大きいために製造コストやランニンギコストが高くつくという問題があった。
【０００３】
また、これらの産業廃棄物を溶融炉で処理することも知られているが、この溶融炉の場合、前記のロータリーキルンに比べ処理物や残渣は少ないが、建設費やランニングコストが高くつくという問題があった。
【０００４】
設備を小型化し省エネルギーを図る装置として、特許第３７３３８３１号「廃棄物処理設備」は、「廃棄物を乾燥、熱分解、炭化する乾留・炭化炉と、該乾留・炭化炉の炭化生成物の出口と接続され、乾留・炭化炉で得られた炭化生成物を酸素含有ガスで部分酸化・ガス化、溶融する高温反応塔を有する廃棄物処理設備」が開示され、トンネル式加熱炉を流通パイプ内を流通する高温ガスで加熱して圧縮成型物を乾燥・熱分解・炭化することを目的としている。
【０００５】
同様に、電気ヒーターを用いて木のチップ等を炭原料として製産する装置として、特開２００２−２９４２４９号「炭化装置」は、基台状に傾斜状態で支持されて炭原料を搬送する筒状炭化炉と、その外周面に固定される電気ヒータを用いて、燃料用の炭を６００〜７００℃で焼成することが示されている。
【特許文献１】特許第３７３３８３１号公報
【特許文献２】特開２００２−２９４２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように下水汚泥、工場汚泥、或いは畜産廃棄物等の含有水分が多い廃棄物を処理する場合には、乾燥に時間がかかるためにロータリーキルンのように大がかりな設備を必要とするが、設備コスト、ランニングコストや設置スペースが相当に高いという欠点があった。
【０００７】
一方、ある程度の廃棄物を処理しながら電気炉で乾燥して炭化物を得ることは、前記の特開２００２−２９４２４９号「炭化装置」のように公知であるが、電気ヒーターでの加熱温度が６００〜７００℃位であり、含有水分の多い廃棄物の処理には向いていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は係る課題を解決するために鋭意研究したところ、電気加熱炉を用いた場合に、該加熱炉内に脱水乾燥管と、ガス処理用加熱管と、炭化処理用管とがそれぞれ脱水乾燥管を中心にパイプ接合されて一体的に内設させると熱効率が向上すると共に、炭化珪素系の発熱体からなる温度ヒーターを用いて９００℃以上に加熱し、一方で、上記の３種の管を耐熱ステンレス素材で作ることによって、含有水分の多い廃棄物を効率良く処理できることを見いだし、本発明に係る電気熱加熱用炭化炉及びその炭化炉を用いた廃棄物処理装置で、製造コスト、ランニングコスト、設置スペースの低減をはかり、排ガス（ＣＯ２）の発生量を低減したバイオマス活用装置を開発することができた。
【０００９】
すなわち本発明の第一は、廃棄物を脱水乾燥させる脱水乾燥管と、前記脱水乾燥管から発生するガスを処理するためのガス処理用加熱管と、前記脱水乾燥管で得られた乾燥物を炭化処理する炭化処理用管とがそれぞれ脱水乾燥管を中心にパイプ接合されて電気加熱炉内に一体的に備えてなることを特徴とする電気熱加熱用炭化炉である。
【００１０】
本発明の第二は、前記電気加熱炉の外形は、四角形、六角形、八角形、楕円形、円形形状の何れかの形状であって、該加熱炉の外側を外枠で被覆することによって二重構造となっていることを特徴とする請求項１記載の電気熱加熱用炭化炉である。
【００１１】
本発明の第三は、前記電気加熱炉は、炭化珪素からなる発熱体を金属に巻き付けた加熱ヒーターをガス処理用加熱管の下部と、脱水乾燥管と炭化処理用管との間と、炭化処理用管の下部に少なくとも３段以上に配置されてなることを特徴とする請求項１及び請求項２記載の電気熱加熱用炭化炉である。
【００１２】
本発明の第四は、前記脱水乾燥管及び炭化処理用管は、内部にスクリュウコンベアを配置し、両端部にフランジを設けてスクリュウ軸受け部との間にスクリュウコンベアの熱膨張による伸びを吸収可能な緩衝部を備えてなることを特徴とする請求項１記載の電気熱加熱用炭化炉である。
【００１３】
本発明の第五は、前記脱水乾燥管、ガス処理用加熱管及び炭化処理用管は、耐熱ステンレス素材から成り、９００℃以上の加熱に耐えうることを特徴とする請求項１記載の電気熱加熱用炭化炉である。
【００１４】
本発明の第六は、廃棄物を脱水乾燥させる脱水乾燥管と、前記脱水乾燥管から発生するガスを処理するためのガス処理用加熱管と、前記脱水乾燥管で得られた乾燥物を炭化処理する炭化処理用管とがそれぞれ脱水乾燥管を中心にパイプ接合されて電気加熱炉内に一体的に備えてなる電気熱加熱用炭化炉と、
前記電気熱加熱炉内の炭化処理用管で炭化処理された炭化物を受けて冷却処理する冷却用管を配置してなる冷却部を、該加熱炉近傍に配置してなる廃棄物処理装置である。
【００１５】
本発明の第七は、廃棄物を攪拌する攪拌モーターを備えた攪拌装置と、
攪拌された廃棄物をスクリュウコンベアで運搬する投入用スクリューコンベア本体と、
前記スクリュウコンベアから運搬された廃棄物を脱水乾燥させる脱水乾燥管と、前記脱水乾燥管から発生するガスを処理するためのガス処理用加熱管と、前記脱水乾燥管で得られた乾燥物を炭化処理する炭化処理用管とがそれぞれ脱水乾燥管を中心にパイプ接合されて電気加熱炉内に一体的に備えてなる電気熱加熱用炭化炉と、
前記電気熱加熱炉内の炭化処理用管で炭化処理された炭化物を受けて冷却処理する冷却用管を配置してなる冷却部を、該加熱炉近傍に配置してなる廃棄物処理装置である。
【００１６】
本発明の第八は、前記投入用スクリューコンベア本体は、筒状の長手形状の本体部と、内部に回転しながら廃棄物を搬送するスクリューコンベアと、前記本体部の外周面を被覆する外筒部とから構成され、該外筒部には前記炭化処理用管から配設なるパイプ管を通して排熱を循環させて本体部を加熱させながら、内部の搬送物を乾燥させることを特徴とする請求項７記載の廃棄物処理装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明装置に用いる電気熱加熱用炭化炉は、多角形状、楕円形状等の電気加熱炉内に耐熱ステンレス製の脱水乾燥管、ガス処理用加熱管及び炭化処理用管を配設して、炭化珪素系の加熱ヒーターで９００℃以上に加熱できるために、多種類の廃棄物原料を容易に乾燥したり炭化処理をする他に、発生した排ガス中のダイオキシン等の有害ガスを無害化できるという効果を有している。
【００１８】
また、上記のように電気加熱炉内に耐熱ステンレス製の脱水乾燥管、ガス処理用加熱管及び炭化処理用管を一体的に配設しているため、装置全体としてコンパクトに設計でき、装置全体の製造コストが従来装置の半分以下となっている。
【００１９】
上記電気加熱炉内は９００℃以上であるにも拘わらず、電気加熱炉をセラミック製断熱材で外枠として被覆する二重構造によって外面温度を５０℃以下に調整できるようにしているため、作業員の安全を確保している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の詳細を説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明の廃棄物処理装置の設備全体を説明する概略図であり、本装置は、活性汚泥、工場汚泥、畜産廃棄物等の特に含有水分が多い廃棄物を主原料として処理するために、原料を攪拌する攪拌装置１と、攪拌された原料を乾燥させながら搬送する搬送装置２と、脱水乾燥管４、ガス処理用加熱管５及び炭化処理用管６を一体的に配設する電気加熱炉３と、該電気加熱炉３の近傍に配置される冷却部７とから構成されている。
【００２２】
上記攪拌装置１は、底部に排出孔１１０が設けられている攪拌室１００と、攪拌用モータ１２０によって回転される攪拌棒１３０が前記攪拌室の上部に配設され、前記排出孔には流量を調整する流量調整装置１４０が接続されて攪拌した廃棄物原料の次工程への流量を制御しているほか、排出孔１１０にＣＯ２ガスを投入して空気遮断を行っている。
【００２３】
図２は、上記図１における攪拌装置と搬送装置との接続個所を示す部分拡大図である。攪拌装置１の攪拌室１００底部の排出孔１１０から延設される上部配管１６０は、流量調整装置１４０を下部配管との間に挟持して配置され、下部配管１７０の先端は搬送装置２の本体部２１０の下端部に固定される構造となっている。  
【００２４】
上記流量調整装置１４０の下部にはＣＯ２ ガスを吹き込むＣＯ２ ガスノズル１８０が下部配管１７０を挿通して設置され、攪拌された原料の流入状態やガスの流入状態をガラス窓１９０から監視可能にし、また、ＣＯ２ ガスの吹き込みで搬送装置や電気加熱炉内に空気が入らない状態としている。
【００２５】
攪拌室１００から排出孔１１０を通過して流量調整装置１４０で流量を調整された原料は、搬送装置２の本体部２１０の内部に設置されるスクリューコンベア２２０の端部に落下し、順次斜め上方に向って更に攪拌・粉砕されながら移動するが、この本体部端部には原料の落下状態を点検可能な点検口２７０を設けて原料詰まり等のトラブルを防止している。
【００２６】
この搬送装置は、本体部２１０内にスクリューコンベア２２０を配置して先端部を上向きになるように斜め状に設置されており、さらに本体部２１０の外周に外筒部２３０を設けて封入可能な二重構造とし、この外筒部２２０と本体部２１０の空間部内に、後述する炭化処理用管６からガス配管Ａ２４０を介して高温の燃焼ガスを吸引して本体部２１０全体を約４００℃前後に温めるように設定して、本体部２１０内を原料がスクリューコンベア２２０でゆっくりと移動する際に容易に乾燥し易いようにしており、また、前記中間部内の高温ガスはガス配管Ｂ２５０を介してガス処理用加熱管５に送風して無害化処理を施している。  
【００２７】
上記搬送装置２で攪拌搬送された原料は、電気加熱炉３内に一体的に配置された２個の脱水乾燥管４に半分ずつ投入されて、上記脱水乾燥管４内部に設置されたスクリューコンベア（図示せず）で攪拌しながら先端部に移動させ、電気加熱炉内の９００℃以上の温度で原料を乾燥させる。
【００２８】
この脱水乾燥管４内である程度乾燥した原料は、加熱炉の高温を受けて加熱処理されてガスを発生するため、脱水乾燥管４の上部に配設したガス処理用加熱管５に配管を介してガスを移動させ、管内温度を約９００℃以上でガスの分解処理をおこなってダイオキシン等が発生しないようにしている。
【００２９】
逆に加熱処理された原料は、脱水乾燥管４の下部に配設した炭化処理用管６に配管を介して落下移動させ、該炭化処理用管６内に設けたスクリューコンベア（図示せず）でゆっくりと攪拌しながら移動させて管内温度が約１０００℃前後で炭化処理して、次工程の冷却部７に生成した炭化物を移動させる。
【００３０】
冷却部７は、前記電気加熱炉３の下部や横部等の近傍に位置するように設置されるが、この冷却部７には、本体部７１の中にスクリューコンベア（図示せず）を内部に配設した冷却用管７２を設けて、この冷却用管７２の周囲を冷却水で冷やしながら冷却管内部の炭化物をゆっくり冷やしながら排出口に移動させている。
【００３１】
本発明で用いる電気加熱炉３は、図３及び図４に示すように電気加熱炉支持体３１０の枠内にセラミック材からなる断熱材で作成した八角形形状の断熱部８の内部に、上方から１本のガス処理用加熱管５、２本の脱水乾燥管、１本の炭化処理用管が配置され、これらの各管の間に３段からなる複数の電気ヒータ部が配列されている。
【００３２】
本実施例での断熱部８の形状は八角形状であるが、この形状は四角形、六角形等の多角形状や、円形、楕円形状であっても構わないが、電気炉内部の熱効率を考慮すると六角形状以上や楕円形状のものが好ましい。
【００３３】
図５は、図３における炭化処理用管と冷却管との接続状況を示す部分拡大断面図である。炭化処理用管６から延設される３段の配管を介して冷却部７の冷却管７２０に炭化処理された炭化物が移動されるが、この場合の炭化物は高温であるために管内の雰囲気を嫌気性とするためにＣＯ２ ガスノズル６４０を設けている他、炭化物の落下状態を監視するためのガラス窓６６０を設けている。
【００３４】
冷却管７２０に落下した炭化物は、冷却管７２０内部に配設されているスクリューコンベア７６０によってゆっくり移動するが、この移動時において冷却管７２０の外周を被覆する外筒部７４０に設けた冷却水吸水口７５０からの冷却水により冷却管の外周を冷却して、冷却管内部の炭化物自体の温度を下げるようになっている。
【００３５】
図６は、本発明に係るスクリューコンベアの全体を示す概略図であり、全体の長さや内経は異なるが搬送装置２、脱水乾燥管４、炭化処理用管６、冷却管７２０の内部に組み入れて原料や炭化物を移動させる働きを成している。
【００３６】
このスクリューコンベアは、中央部に支軸１３１を中心に攪拌板１３２がスクリュー状に取り付けられ、左右両端部に第１遮断部１３３及び第２遮断部１３４を設けて攪拌部１３７と緩衝部１３８と端部１３９とに分けて、攪拌部１３７内の温度を８００〜１０００℃、緩衝部１３８内の温度を４００〜６００℃、端部１３９内の温度を１００℃前後になるように設計している。
【００３７】
図７は、図６におけるＡ個所の部分拡大図であり、上記第１遮断部１３３及び第２遮断部１３４は、遮断板１３５の周囲をセラミック製の断熱材１３６を張り付けることで温度遮断が可能なようになっている。
【００３８】
このスクリューコンベア１３は、支軸１３１をチェーン（図示せず）を介してモータ（図示せず）に接続しているが、この場合、支軸１３１の中心は図８に示すように底部側に偏心させて上部側を若干広く取ることによって排ガス通路としている。
【００３９】
図９は、図６のスクリューコンベアを固定した状態を説明する説明図であるが、コンベア本体部１３０の底部の任意個所に複数の軸受固定台１４４を設置して、前記本体部１３０との間に軸１４２を載置した軸受台１４３を設けている。
【００４０】
本発明における上記スクリューコンベア１３は、各管内において９００℃以上に加熱されることから本体部１３０，支軸１３１、攪拌板１３２等の素材を耐熱用ステンレス材（ステンレス３１０Ｓ）を用いて製造している。
【００４１】
図１０は、図６における攪拌板１３２を示す部分拡大図であるが、本発明において上述のように各管内温度が９００℃以上の中でスクリュウコンベアを稼働させるために各素材が伸び、その伸びを吸収するための隙間部１４５を攪拌板１３２内に設けている。
【００４２】
図１１は、図１０の攪拌板１３２に代わって用いることのできるスクリュー羽１４５であるが、端部は支軸１３１にの表面に溶接固定しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の廃棄物処理装置の設備全体を説明する概略図である。
【図２】図１における攪拌装置と搬送装置との接続個所を示す部分拡大図である。
【図３】本発明の電気加熱炉の一形態を示す側面図である。
【図４】図３における断面形状を示す部分断面図である。
【図５】図３における炭化処理用管と冷却管との接続状況を示す部分拡大断面図である。
【図６】本発明に係るスクリューコンベアの全体をを示す概略図である。
【図７】図６におけるＡ個所の部分拡大図である。
【図８】図６の拡大側面図である。
【図９】図６のスクリューコンベアを固定した状態を説明する説明図である。
【図１０】図６における攪拌板を示す部分拡大図である。
【図１１】図８における攪拌板に代わるスクリュー羽を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１・・・・攪拌装置
１００・・攪拌室
１１０・・排出孔
１２０・・攪拌用モータ
１３０・・攪拌棒
１４０・・流量調整装置
１５０・・電源監視盤
１６０・・上部配管
１７０・・下部配管
１８０・・ＣＯ２ ガスノズル
１９０・・ガラス窓
２・・・・搬送装置
２１０・・本体部
２２０・・スクリューコンベア
２３０・・外筒部
２４０・・ガス配管Ａ
２５０・・ガス配管Ｂ
２６０・・スクリュー
２７０・・点検口
３・・・・電気加熱炉
３１０・・電気加熱炉支持体
３２０・・上部ヒータ部
３３０・・中部ヒータ部
３４０・・下部ヒータ部
３５０・・加熱部
４・・・・脱水乾燥管
４１０・・駆動用モータ
４２０・・連結配管
５・・・・ガス処理用加熱管
５１０・・駆動用モータ
６・・・・炭化処理用管
６１０・・第１配管
６２０・・第２配管
６３０・・第３配管
６４０・・第１ＣＯ２ ガスノズル
６６０・・ガラス窓
７・・・・冷却部
７１０・・冷却部支持体
７２０・・冷却用管
７３０・・駆動用モータ
７４０・・外筒部
７５０・・冷却水吸水口
７６０・・スクリューコンベア
８・・・・断熱部
９・・・・電気加熱炉支持体
１０・・・排出口空気遮断装置
１１・・・排気ガス管路
１２・・・炭化物排出管路
１３・・・スクリューコンベア
１３０・・コンベア本体部
１３１・・支軸
１３２・・攪拌板
１３３・・第１遮断部
１３４・・第２遮断部
１３５・・遮断板
１３６・・断熱材
１３７・・攪拌部
１３８・・緩衝部
１３９・・端部
１４０・・排ガス通路
１４１・・固定部
１４２・・軸
１４３・・軸受台
１４４・・軸固定台
１４５・・爪
【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】
2008037909.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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