(57)【要約】【解決課題】嵩高い、軟質、絡み合いやすいなどの性状を有する廃木材や都市ごみのような可燃性廃棄物を、回転円筒型の熱処理装置を用いて炭化する際に、入口部分からの原料のこぼれという問題を生じない連続式炭化装置を提供すること。【解決手段】一端から原料を供給し、他端から炭化物を排出する、回転円筒型の連続式炭化装置であって、少なくとも原料落下位置から、該原料が２００℃以上に昇温される位置までの範囲に、該回転円筒の内周面に螺旋状の送り羽根が設置されていることを特徴とする連続式炭化装置である。【選択図】  図２
2004300185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端から原料を供給し、他端から炭化物を排出する、回転円筒型の連続式炭化装置であって、少なくとも原料落下位置から、該原料が２００℃以上に昇温される位置までの範囲に、該回転円筒の内周面に螺旋状の送り羽根が設置されていることを特徴とする連続式炭化装置。
【請求項２】
螺旋状の送り羽根の螺旋の角度φが、１０°＜φ＜５０°であることを特徴とする請求項１に記載の連続式炭化装置。
【請求項３】
螺旋状の送り羽根の間隔Ａが、投入原料の最大寸法Ｂに対し、Ａ＞Ｂであることを特徴とする請求項１又は２に記載の連続式炭化装置。
【請求項４】
螺旋状の送り羽根の高さＣが、投入原料の最大寸法Ｂに対し、Ｃ＞Ｂであることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の連続式炭化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明は、連続式炭化装置に関するもので、より詳しくは、廃木材や都市ごみ等の嵩高い原料を、回転円筒型の熱処理装置を用いて炭化処理を行う際に、該回転円筒の原料投入側からの原料のこぼれを防止可能な連続式炭化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建築廃木材や間伐材等の木質系廃棄物、或いは都市ごみ等の可燃性廃棄物の有効利用方法として、非酸化雰囲気下で熱分解し、残留した炭化物を燃料等として有効利用する炭化処理が注目されている。この処理に用いる炭化装置は、バッチ式及び連続式に大別されるが、バッチ式は設備費が比較的安価で済む、多様な原料、処理条件に対応可能といった利点があるものの、基本的に生産効率に劣り、大規模な処理には向かず、自動化も困難である。一方、連続式の炭化装置は、水平又は傾斜式の回転円筒型が主流で、連続的に一端から原料を投入し、反対側から処理物を排出させるという構成であり、生産効率に優れ、大規模な処理が可能で、自動化が容易であるといった利点があるので、炭化装置として採用されることが多い。
【０００３】
ところで、回転円筒型の連続式炭化装置を用いて、建築廃木材や間伐材等の木質系廃棄物、或いは都市ごみ等の可燃性廃棄物を炭化する場合には、連続式炭化装置への原料の投入、及び該炭化装置内での原料の送り込み部分に大きな問題がある。すなわち前述の原料がいずれも嵩高いばかりでなく、軟質で絡み合いやすい性状を有するために、回転円筒の原料入口部分において原料が滞留し、延いては入口部分からの原料のこぼれが生じてしまうという問題点である。
【０００４】
こうした問題を解決するために、スクリューフィーダーやプッシャ−等の装置を用いて、強制的に原料を回転円筒の内部に供給するという方法が採用される。しかし、原料の噛み込みや絡まりにより円滑な供給が困難であった。
【０００５】
そこで、特許文献１に記載の発明として、回転円筒の内面に螺旋状の板を取り付け、原料を出口側へ押出す装置が例示されている。しかし該特許文献には、螺旋状の板の設置範囲も、その角度等具体的詳細も記載されておらず、ただ付着しやすい原料には不都合である旨記載されているのみである。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−５４６６６号公報（第３頁段落００１１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、嵩高い、軟質、絡み合いやすいなどの性状を有する廃木材や都市ごみのような可燃性廃棄物を、回転円筒型の熱処理装置を用いて炭化する際に、入口部分からの原料のこぼれという問題を生じない連続式炭化装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、一端から原料を供給し、他端から炭化物を排出する、回転円筒型の連続式炭化装置であって、少なくとも原料落下位置から、該原料が２００℃以上に昇温される位置までの範囲に、該回転円筒の内周面に螺旋状の送り羽根が設置されていることを特徴とする。
【０００９】
可燃性の廃棄物は、２００℃まで昇温される間に減容を伴う熱分解が進行し、概ね数分の一以下程度にその嵩体積が減少する。したがって、少なくとも供給装置から回転円筒内への原料落下位置から、該原料が２００℃以上に昇温される位置までの範囲に、該原料を搬送可能な螺旋状の送り羽根を設置し、この範囲を強制的に搬送してやれば、その後回転円筒出口までの範囲では、すでに該原料が減容していることから回転円筒による転動作用のみで搬送していくことが可能である。よって、回転円筒の入口から出口に至るまで原料が滞留することが無く、入口からのこぼれを生じることも無い。
【００１０】
なお、螺旋状の送り羽根の設置範囲として、原料が２００℃以上に昇温される位置以降、任意の位置まで延長して設置することは差し支えない。
【００１１】
また、本発明においては、螺旋状の送り羽根の螺旋の角度φが、１０°＜φ＜５０°であることが好ましい。ここで螺旋の角度φとは、図２に示すように、螺旋状の送り羽根のピッチすなわち１枚の送り羽根が回転円筒内を１周する間に円筒軸方向に進行する距離をＰ、回転円筒の内径をＬとしたとき、ｔａｎφ＝Ｐ／πＬとして表される。φ≦１０°では送り羽根による搬送速度が遅く、滞留の抑制効果が十分ではないため、こぼれを完全には防止できない。５０°≦φでは、送り羽根による搬送が急過ぎるため、原料が送り羽根を乗り越えて撹拌状態となるなど、安定した搬送ができず、やはりこぼれを防止できない。
【００１２】
加えて，本発明においては、螺旋状の送り羽根の間隔Ａが、投入原料の最大寸法Ｂに対し、Ａ＞Ｂであることが好ましい。さらに、螺旋状の送り羽根の高さＣが、投入原料の最大寸法Ｂに対し、Ｃ＞Ｂであることが好ましい。
【００１３】
Ａ＞Ｂであることにより、嵩高く絡まりやすい廃木材や都市ごみのような原料を、確実に螺旋状送り羽根間に取り込んで搬送することができる。Ａ≦Ｂであると、螺旋状送り羽根間に収まらない原料が羽根の上で絡まり合い、円滑な搬送を妨げるので好ましくない。ただし、羽根の間隔Ａが余りにも大き過ぎると、前述の螺旋の角度φの制限にも影響してくる。通常は螺旋状の送り羽根の間隔ＡはＢの１０倍以下とする。
【００１４】
Ｃ＞Ｂであることにより、原料が送り羽根を乗り越えて撹拌状態となり、効率的な搬送を阻害することを防止できる。Ｃ＞２Ｂであることがなお好ましい。ただし、羽根の高さを余りにも大きくすると、炉内ガス通風の妨げとなるので好ましくない。羽根の高さはＤの５倍以下、または回転円筒内径の２／５以下が好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る連続式炭化装置の一例として、回転円筒１を備えたロータリーキルンを示す概略図である。ロータリーキルンの加熱方法は、内熱式、外熱式のどちらでもよい。内熱式の場合はキルン内に挿入したバーナー等の加熱装置５を備える。外熱式の場合はキルン外に設置したバーナー、発熱体等の加熱装置６を備える。原料送入管２から回転円筒１の一端に図示しない原料が供給され、内熱式の場合は加熱装置５によって、外熱式の場合は加熱装置６によってそれぞれ原料は加熱され、炭化処理される。処理により生成した炭化物は、回転円筒の多端から窯前ハウジング４を経て排出される。
【００１７】
図２は、図１のロータリーキルンの内部構造を示す断面図である。炭化装置の回転円筒１の内周面には、少なくとも原料落下位置１１から、該原料が２００℃以上に昇温される位置１２までの範囲に、螺旋状の送り羽根７〜９が設置されている。また、回転円筒１の高温部分には、必要に応じて耐火物１０を施工してもよい。
【００１８】
また、図２中Ｐで示すように、螺旋状の送り羽根のピッチとは、１枚の送り羽根が回転円筒内を１周する間に円筒軸方向に進行する距離であり、螺旋状の送り羽根の間隔Ａとは、隣り合う送り羽根間の円筒軸方向の距離である。
【００１９】
図３は、図２のＤ−Ｄ線矢視図である。螺旋状の送り羽根は、その始点を円周上でずらして、複数枚設置することができる。図３では、送り羽根７〜９の３枚を、円周上で１２０°ずつずらして設置している。
【００２０】
螺旋状の送り羽根の材質は特に限定されない。耐火物等のセラミックスを用いても良いし、金属を用いても良い。金属を使用する場合には、炭化時の温度条件を考慮して、材質を選定する。
【００２１】
本発明で炭化処理の対象とする原料は、熱処理を行うことで炭化するものであれば特に選ばない。建築現場から発生する廃木材若しくは間伐材などの木質廃棄物、都市ごみ又は廃プラスチックなどいわゆる可燃性廃棄物を原料として使用可能である。
【００２２】
本発明は、加熱の熱源としては、固体、液体若しくは気体の燃料の燃焼熱又は電気エネルギーのどちらを用いる場合にも適用できる。
【００２３】
【実施例】
本発明に係るロータリーキルン式の連続式炭化装置を用いて，炭化処理の実験を行った。
装置の概要、試験原料、試験条件は以下の通りである。
１）連続式炭化装置の概要
・形式：ロータリーキルン
・サイズ：内径８００ｍｍ×長さ７，０００ｍｍ
・螺旋状送り羽根：キルン入口から原料が２１０℃に昇温される位置まで設置。
（入口から２，０００ｍｍの位置まで）
・加熱方式：内熱式（プロパンバーナー）
２）試験原料
以下の２種類を用いた。
・廃木材：建築物解体系廃木材チップ（最大寸法５０ｍｍ）
・廃プラスチック：樹脂加工工場廃棄物（最大寸法１２０ｍｍ）
３）試験条件
以下の諸条件は、各実験水準で一定とした。
・原料供給量：１５０ｋｇ／ｈｒ
・最高温度：３５０℃
・滞留時間：６０ｍｉｎ
【００２４】
試験原料（原料最大寸法），螺旋状送り羽根の有無，螺旋角度、螺旋間隔、螺旋角度を変えて，実験を行い、ロータリーキルン入口部からの原料のこぼれを観察した。その結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
2004300185.tif 000003
【００２６】
表１から明らかなように、螺旋状の送り羽根を設置しない比較例では入口部からの原料のこぼれが非常に多かったのに対し、送り羽根を設置した実施例では、中程度以下のこぼれに抑制できることがわかる。また、螺旋の角度φが１０°＜φ＜５０°であればこぼれが少ないこと、螺旋間隔及び螺旋高さを原料最大寸法より大きくすることがコボレの抑制に好ましいことがわかる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の連続式炭化装置によれば、廃木材や都市ごみ等の嵩高い原料を、回転円筒型の熱処理装置を用いて炭化処理を行う際に、該回転円筒の原料入口側からの原料のこぼれを効果的に防止することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る連続式炭化装置の一例として、回転円筒を備えたロータリーキルンを示す概略図である。
【図２】本発明に係る連続式炭化装置の一例としてのロータリーキルンの内部構造を示す縦断面図である。
【図３】図２のＤ−Ｄ線矢視図である。
【符号の説明】
１        回転円筒
２        原料送入管
３        窯尻ハウジング
４        窯前ハウジング
５        加熱装置（内熱式用）
６        加熱装置（外熱式用）
７        螺旋状の送り羽根
８        螺旋状の送り羽根
９        螺旋状の送り羽根
１０      耐火物
１１      原料落下位置
１２      原料が２００℃まで昇温される位置
【図１】
2004300185.tif 000004
【図２】
2004300185.tif 000005
【図３】
2004300185.tif 000006