(57)【要約】　　　（修正有）【課題】乾留式炭化装置において、より低温加熱で高品質の炭が得られ、省エネルギー効果が高く、かつ、炉内の温度バラツキが小さく、炭の品質の均一性に優れる炭化装置の提供を目的とする。【解決手段】乾留式炭化装置において、炭化炉１内の底部付近に間接加熱手段４を配設するとともに、蒸気発生手段５を備え、間接加熱管の外周壁の少なくとも一部を内管と外管との二重構造にし、給水口を設けて内管と外管の間に給水し、この間接加熱管に接触して発生した蒸気を炭化炉内に放出する放出孔を上記外管壁に設けた。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾留式炭化装置において、炭化炉内の底部付近に間接加熱手段を配設するとともに、蒸気発生手段を備えたことを特徴とする炭化装置。
【請求項２】
間接加熱管の外周壁の少なくとも一部を内管と外管との二重構造にし、給水口を設けて内管と外管の間に給水し、この間接加熱管に接触して発生した蒸気を炭化炉内に放出する放出孔を上記外管壁に設けたことを特徴とする請求項１記載の炭化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機物を含有する物質を加熱乾留して炭化する炭化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、木材や竹材を炭化する装置として、空気を遮断して加熱することで可燃性有機成分を乾留ガスとして熱分解し、炭化する炭化炉は広く知られている。
最近では、生ゴミ等の廃棄物や牛の危険部位の処理方法として、あるいは、河川域の雑草を刈取り作業した後の雑草の処理方法として、炭化処理の重要性が認識されつつある。
その理由として、生ゴミ等を燃焼処理するには水分が多く、高温燃焼の障害になり、ダイオキシン発生の恐れが高い。
河川域等の雑草刈りをすると、多量の雑草が廃棄物として発生するが、これらの雑草はペレット状に圧縮固形化し、処理されていた。
それらに対して、上記廃棄物等を炭化処理をすると、これらの廃棄物が炭としてエネルギー利用が可能になるとともに、炭化炉から発生する乾留ガスは容易に高温燃焼出来るので、ダイオキシンの発生を抑えることが出来るからである。
【０００３】
木材や竹炭あるいは有機系の各種廃棄物等を炭化処理する方法として、例えば図８に示すような方法が採用されていた。
炭化処理する被処理物９を金属製のバケット（ケージ）等に入れて炭化炉内１０１に投入する。
空気が遮断された状態にて、下部より加熱管１０２等で加熱する。
加熱方法には各種方法が採用されているが、図８に示した例は、パイプ状の加熱管１０２内にバーナ燃焼装置１０３にて燃焼炎を送り込む方法である。
このようにして、空気（酸素）を遮断した状態で高温に加熱すると、被処理物内の水分が、まず蒸発し始め、次に有機物の気化温度の低い成分から熱分解し、ガス化する。
さらに、被処理物が高温になると有機系のガス化成分が無くなり、いわゆる炭が得られる。
【０００４】
発生した乾留ガスは、容易に高温燃焼するので消煙装置等にて可燃性ガス成分を燃焼させ、大気中に放出される。
【０００５】
このような乾留式炭化炉においては、省エネルギー化の観点からは低温加熱炭化処理が好ましいが、得られた炭の品質の向上の観点からは高温炭化処理が良い。
高温加熱により得られた炭は、固くて内部が緻密であり、電気伝導性も高いからである。
【０００６】
また、図８に示した従来の炭化装置においては、加熱管の付近から被処理物が加熱され、発生したガスは、被処理物の間やバケットと炭化炉壁の間隙に沿って上昇することになるが、炉内に多く被処理物が投入されていると、炉内のガスの対流が不充分になり、被処理物の外部と内部、あるいは上部と下部とでは加熱温度に大きなバラツキが生じ、得られる炭の品質が不均一になる原因となっていた。
特に、バッチ方式の乾留式炭化炉においては、被処理物に含まれている熱分解成分がガス化する際には、その気化熱により周囲の熱を奪いながら低温分解ガスから順次高温分解ガスが発生するので、炉内温度を均一にするのが困難であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術に有する課題に鑑みて、乾留式炭化装置において、より低温加熱で高品質の炭が得られ、省エネルギー効果が高く、かつ、炉内の温度バラツキが小さく、炭の品質の均一性に優れる炭化装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の技術的要旨は、炭化炉内の底部付近に間接加熱手段を配設するとともに、蒸気発生手段を備えた点にある。
【０００９】
ここで間接加熱手段とは、炉内の底部に燃焼室を設けてバーナー燃焼させる方法や、炉内にパイプ状の加熱管を突出させ、その内部にバーナー燃焼炎を送り込む方法等、被処理物に直接火炎が当たらないように加熱する手段をいう。
また熱源として、電気ヒーターでも構わない。
即ち、空気を遮断した状態（貧酸素状態）で加熱する方法であれば手段を問わない。
【００１０】
蒸気発生手段とは、炭化炉内に蒸気を送り込むことが出来れば、方法や構造を問わない趣旨である。
この場合に炉内に送り込まれた蒸気により、炉内の熱が拡散され、炉内の温度分布が均一になるように作用し、内部が緻密に仕上がり、固くて電気伝導度が高い炭が得られる。
【００１１】
構造が簡単で設備費を少なくできる構造例としては、間接加熱管の外周壁の少なくとも一部を内管と外管との二重構造にし、給水口を設けて内管と外管の間に給水し、間接加熱管に接触して発生した蒸気を炭化炉内に放出する放出孔を当該外管壁に設けるのが良い。
【００１２】
蒸気の投入作用を図４及び図５（グラフ）にて説明する。
炭化炉１の底部付近に間接加熱管４及び蒸気発生装置５を配設し、バーナー装置６等で被処理物９を加熱する。
加熱管４から放射される熱線とともに、蒸気が被処理物の間に浸入する。
これにより、炉内の温度がどのように変化するかを調査した結果を図５（グラフ）に示す。
【００１３】
図５のグラフは、被処理物投入容積約１ｍ３のバッチ式炭化炉内に被処理物を投入し、炭化処理した時の炭化炉内及び排ガス温度変化を調査したものである。
グラフの横軸が処理時間で縦軸が温度℃を示す。
グラフチャートｇが図４に示す炭化炉から発生した乾留ガスｇ０を消煙装置で燃焼させた排ガスｇの温度変化である。
グラフチャートＴＬが図４に示す被処理物の下部に位置する炉内温度ＴＬ変化である。
グラフチャートＴＨが図４に示す被処理の上部に位置する炉内温度ＴＨ変化である。
加熱管４から放射される熱線で被処理物の下部が加熱され、その熱が蒸気とともに上部に伝わるが、被処理物が加熱され、ガスが発生するとそのガスの気化熱にて熱が奪われる。
従って、図５のグラフに示すように、炉内上部温度チャートＴＨの方が炉内下部温度チャートＴＬより低くなっている。
この調査結果においても、蒸気により熱が下部から上部へ確実に拡散されていることが明らかになった。
【００１４】
図５のグラフにて処理時間の極く初期には水分が蒸発し、その後に乾留ガスが発生し、排ガスの燃焼温度ｇが８００℃を越えるようになるが、炉内（被処理物）温度はＴＳに示すように、２００〜４００℃にかけてゆっくりと上昇する。
発生ガスの気化熱によるものと推定される。
さらに、熱分解が進むと段階的にいくつかのピーク値を示しながら温度が上昇する（グラフのＴＵ部分）。
このように、いくつかのピーク値を示すのは、被処理物に含まれる成分の分解温度とその気化熱によるものと推定される。
炉内に分解成分が少なくなると、炉内温度が下がる（グラフのＴＥの部分）。
これに伴い、燃焼される排ガスの温度も下がる。
排ガス温度が一度下がり始めた後に再度上昇しているのは、排ガス温度を高温に維持するために補助バーナーを燃焼させたためである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１に本発明に係る炭化装置の例を示す。
炭化炉１の底部にバケット投入レール１１が備えられ、その上に被処理物９を入れるバケット等９１が備えられている。
バケット９１の底部には、脚部９２が取り付けられ、レール１１に載置される。
バケットは炭化処理物を入れるとともに、熱線が伝わりやすいように孔のあいたケージ状になっている。
炭化炉１の底部付近には、被処理物を下から加熱する間接加熱管４が備えられている。
図２にこの加熱部を上から見た状態を示し、図３に断面構造図を示す。
（間接）加熱管４は、Ｕ字形状に曲げられ、一方の端部にバーナー燃焼装置６が据え付けられていて、バーナー炎で加熱する構造例となっている。
この加熱管４の他の端部は、図１に示すように乾留ガス燃焼装置（消煙装置）に連結されている。
加熱管の一部には蒸気発生装置５が備えられている。
【００１６】
蒸気発生装置５は、図３に示すように加熱管４である内管４と外管５１からなる二重構造になっている。
内管４と外管５１の間隙には、小石等の蒸気分散部材５４が充填されている。
水供給口（給水口）５３から水が供給されると加熱管４に触れ、加熱蒸気化する。
発生した蒸気は放出孔５２より炉内に放出される。
また、加熱管４の端部にはフランジ６１等を介してバーナー燃焼装置６が取り付けられ、バーナー炎ｈが送り込まれる。
【００１７】
炭化炉１の前面は、図２に示すように扉２にヒンジ２１及び取手２２が取り付けられ、開閉自在になっている。
【００１８】
炭化炉１内に発生した乾留ガスｇ０は、乾留ガス誘導管７を通して乾留ガス燃焼装置（消煙装置）８に導入される。
消煙装置８には、加熱管４の他の一端が連結部４１になっていて連結されている。
消煙装置８には、乾留ガスｇ０を燃焼させたり、排ガス温度を維持するための補助バーナー燃焼装置８１が備えられている。
【００１９】
消煙装置８内には、隔壁８２が備えられ、８５０℃以上、２秒間以上、排ガスが滞留するようになっている。
排ガスｇは放出筒８４より大気に排出される。
なお、排ガスの上昇流れを調整するブロアー装置８３が必要に応じて備えられている。
【００２０】
【実施例】
図１に示すような構造の炭化装置を用いて容積約１ｍ３の炉内に約４００ｋｇの被処理物を投入し、灯油を燃料とするバーナー燃焼装置で加熱した。
この際に水を少量ずつ供給し、蒸気を発生させた。
処理時間５〜６時間に対して水の使用量は約３〜４リットルであった。
なお、蒸気を発生させることなく、同一被処理物の炭化処理をした場合に比較して、炭が固く電気伝導性が高かった。
その結果、蒸気を発生させながら約５００〜６００℃にて炭化処理をすると、蒸気を発生させない状態で同一装置にて７００〜７５０℃に炭化処理したものと平均値同等の電気伝導性であった。
なお、蒸気を発生させない場合には、炉内の位置による品質バラツキが大きく、比較には平均値を用いた。
【００２１】
炭化処理の対象製品としては、従来の木材や竹材のみならず、生ゴミ等の生活廃棄物においても良好に炭化が可能であった。
また、牛の食用に使用することが出来ない危険部位に対しては、従来の焼却処理に代わる処理方法として、本発明に係る炭化処理が可能であった。
河川域の刈り取られた雑草を圧縮固形化した水分１５〜２０％のペレットを本発明に係る炭化処理で炭化処理した結果、良質のペレット状の炭が得られた。
【００２２】
【発明の効果】
本発明においては、炭化炉内の底部付近から熱線加熱するとともに、上部に向けて蒸気を放出させたので、蒸気の拡散に伴って熱も被処理物の内部まで均一に浸透し、従来に比較して低温で高品質の炭が得られる。
従って、従来に比較して、省エネルギー化が可能である。
一方、炭化処理された炭の質が高いので、従来、廃棄物等を燃焼焼却処分処理していたのに対して、炭として利用が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る炭化処理装置の構造例を示す。
【図２】本装置の加熱及び蒸気発生部分を上から見た図である。
【図３】蒸気発生部の構造例を示す。
【図４】本発明に係る炭化装置における熱分解模式図を示す。
【図５】炭化処理における炭化炉内及び排ガス温度の変化グラフを示す。
【図６】従来の分解ガスの流れを示す。
【符号の説明】
１　　炭化炉
２　　扉
４　　加熱管（内管）
５　　蒸気発生装置
５１　外管
５２　蒸気放出孔
５３　水供給口（給水口）
５４　蒸気分散部材
６　　バーナー燃焼装置
７　　乾留ガス誘導管
８　　乾留ガス燃焼装置（消煙装置）
９　　被処理物
９１　バケット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004143333.tif 000006
【図５】
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【図６】
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