(57)【要約】【課題】廃棄物の炭化装置において、消火区間を経た炭化物の再燃の可能性を極力少なくしようとする。【解決手段】ロータリ炉１４内に、供給された有機廃棄物等の原料を加熱して炭化させる炭化区間Ｂとこの炭化区間Ｂに引き続く消火区間Ｃとを設け、該消化区間Ｃにはロータリ炉１４内周との間に移送空間を残して消火筒を設けた炭化装置において、ロータリ炉の終端に排出固定筒を接続し、該排出固定筒には排出螺旋４０を備えた排出筒４１を接続してロータリ炉１４内から排出された炭化物を移送すべく構成し、排出固定筒１２とロータリ炉１４及び消火筒３５との間に気密を保持するパッキン材３８ａ，３８ｂを設ける。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するロータリ炉１４内に、供給された有機廃棄物等の原料を加熱して炭化させる炭化区間Ｂとこの炭化区間Ｂに引き続く消火区間Ｃとを設け、該消火区間Ｃを経てロータリ炉１４外に排出される炭化物を気密状態を保持して適宜排出部に至るよう移送手段を構成してなる有機廃棄物等の炭化装置。
【請求項２】
ロータリ炉１４内に、供給された有機廃棄物等の原料を加熱して炭化させる炭化区間Ｂとこの炭化区間Ｂに引き続く消火区間Ｃとを設け、該消化区間Ｃにはロータリ炉１４内周との間に移送空間を残して消火筒を設けた炭化装置において、ロータリ炉の終端に排出固定筒を接続し、該排出固定筒には排出螺旋４０を備えた排出筒４１を接続してロータリ炉１４内から排出された炭化物を移送すべく構成し、排出固定筒１２とロータリ炉１４及び消火筒３５との間に気密を保持するパッキン材３８ａ，３８ｂを設けてなる請求項１に記載の有機廃棄物等の炭化装置。
【請求項３】
排出固定筒１２に接続する移送筒４１内の排出螺旋４０の駆動を排出固定筒１２に所定量の堆積炭化物を確保する状態で行わせるよう構成してなる請求項２に記載の有機廃棄物等の炭化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、木材，籾殻，おから，畜糞類，バカス，根菜類の残さ，かんきつ類のしぼりかす等の有機廃棄物や、有機汚泥等の炭化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有機廃棄物等を第１の領域で加熱し、そこから気体を抜出す押出し機の形にした蒸留器へ連続的に導き、その後次の域において一層高い温度に加熱し、最終の域においてその内容物を冷却し残さを固体形にして抜き出す構成とし、被処理物の供給側から終端に至るに従い各処理を行わせ、各工程を有機的に結合して一連の乾留装置としたものがある（例えば特許文献１）。
【０００３】
また、上記の形態では筒外部より加熱するため莫大な燃料費を要することとなるから、筒内に火炎を導入して廃棄物としての籾殻の表面を燃焼させ燻製炭を生成させる構成としたものがある（特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】
実公昭６３−１２５４４号公報
【特許文献２】
特開平１１−６１１４３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記前者の構成では、冷却域の構成は、バレル（筒体）の外周にジャケットを構成し冷却水を通して該バレル終端及びその内容物を冷却する構成であるから、高温に達した内容物を燃焼させないで炭化状態を維持しながらバレルから取出す配慮がなく、同様に後者にあっても、その火気を消火する手段としては水の噴霧形態であり、改善の余地がある。
【０００６】
さらに、脱酸素状態を形成して消火を行っても、炉体からの熱で炭化物の酸化能力が高まり、外気に触れると直ぐに着火するものとなり、散水工程を必要とされる所以でもある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記に鑑み消火散水工程を無くし得てあるいは小規模の散水工程で済ませようとするもので、次のような技術的手段を講じた。
即ち、請求項１に記載の発明は、回転するロータリ炉１４内に、供給された有機廃棄物等の原料を加熱して炭化させる炭化区間Ｂとこの炭化区間Ｂに引き続く消火区間Ｃとを設け、該消火区間Ｃを経てロータリ炉１４外に排出される炭化物を気密状態を保持して適宜排出部に至るよう移送手段を構成してなる有機廃棄物等の炭化装置の構成とする。
【０００８】
したがって、ロータリ炉１４内の消火区間Ｃで消火された炭化物は、ロータリ炉１４から排出されて所定に回収されるものである。このロータリ炉１４を出ると気密状態を保持したままで移送されることとなって、外気との接触機会がなく脱酸素状態であるため、熱によって酸化能力が高まっているといえども着火のおそれがない。
【０００９】
また請求項２に記載の発明は、ロータリ炉１４内に、供給された有機廃棄物等の原料を加熱して炭化させる炭化区間Ｂとこの炭化区間Ｂに引き続く消火区間Ｃとを設け、該消化区間Ｃにはロータリ炉１４内周との間に移送空間を残して消火筒を設けた炭化装置において、ロータリ炉の終端に排出固定筒を接続し、該排出固定筒には排出螺旋４０を備えた排出筒４１を接続してロータリ炉１４内から排出された炭化物を移送すべく構成し、排出固定筒１２とロータリ炉１４及び消火筒３５との間に気密を保持するパッキン材３８ａ，３８ｂを設けてなる請求項１に記載の有機廃棄物等の炭化装置の構成とする。
【００１０】
従って上記のロータリ炉１４内の消火区間Ｃでは、内側に消火筒３５があるから、炭化区間Ｃで高温にて燃焼した原料炭化物は消火筒３５外周とロータリ炉１４内周との間隔通路を排出側に向けて移動するが、その通路は狭くでき、移動の間は外気の取り込みが抑制されるために、燃焼炭化物が急速に消火される。また、この炭化物がロータリ炉１４から排出されると、排出固定筒１２内を経て排出筒４０により所定に排出される。この排出固定筒１２とロータリ炉１４及び消火筒３５とは気密を保持する構成であるから、排出固定筒１２への外気の流入を防止する。
【００１１】
さらに請求項３に記載の発明は、排出固定筒１２に接続する移送筒４１内の排出螺旋４０の駆動を排出固定筒１２に所定量の堆積炭化物を確保する状態で行わせるよう構成してなる請求項２に記載の有機廃棄物等の炭化装置の構成とする。これによって排出固定筒への排出口からの外気の流入を遮断できる。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明は、炭化物はロータリ炉を出ると気密状態を保持したままで移送されることとなって、外気との接触機会がなく脱酸素状態であるため、熱によって酸化能力が高まっているといえども着火のおそれがなく、散水手段を不要とし、又は小規模に構成できる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によると、排出固定筒とロータリ炉及び消火筒とは気密を保持する構成であるから、排出固定筒への外気の流入を防止でき、炭化物の外気接触による着火を防止できる。
請求項３に記載の発明によると、排出螺旋を内装する移送筒から排出固定筒への外気流入を螺旋筒内の炭化物によって阻止するのみならず、所定量堆積の炭化物によって確実に阻止できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１は装置全体の概要フロー図であり、有機性廃棄物を原料タンク１からコンベア手段２を経て炭化装置３の投入口に供給し、炭化物は炭化装置３終端の取出口から排出回収され別なコンベア手段４を経て製品タンク５に貯留される。一方炭化炉３始端側から排出される未燃焼ガスは２次燃焼炉６にて処理され煙突７から排気される構成である。８は制御盤、９はオイルサービスタンクである。
【００１５】
上記炭化装置３は、架台１０に適宜固定される供給側固定筒１１、排出側固定筒１２、及びこれら固定筒１１,１２との間に位置して駆動ローラ１３,１３によって水平軸芯回りに回転自在なロータリ炉１４を設けてなる。
炭化装置３の供給側端には供給タンク１５を位置させ、該タンク１５の底部から上記供給側固定筒１１に亘り供給螺旋１６を設けてあり、その駆動軸１７を供給螺旋モータ１８によって回転連動する構成である。
【００１６】
上記供給側固定筒１１の上部には点検口１９を設け、下部には粉塵取出し口２０を設けている。
前記ロータリ炉１４は、所定長さの炉筒単位を複数フランジ接合（図例では４筒）して必要長さの炉長を確保すべく形成され、供給側から乾燥区間Ａ，炭化区間Ｂ，消火区間Ｃに構成される。即ち、ロータリ炉１４には前後２ケ所に燃焼用バーナ２１,２２を備え、うち一方が乾燥区間Ａにあって乾燥用バーナ２１とされ、他方は炭化区間Ｂにあって炭化用バーナ２２とされる。いずれも耐火材で構成された加熱バーナ炉２３,２４をロータリ炉１４を取り巻くように架台１０に固定し、このバーナ炉２３,２４の一側にバーナ２１,２２を挿入固定して設けてある。なお、これらバーナ２１,２２は、燃料供給バルブ２５,２６、燃料ノズル等の燃料供給装置を構成すると共に、燃焼ファン２７,２８を伴って燃焼盤部に燃焼用空気を供給できる構成である。また、ロータリ炉１４の炭化区間Ｂにはこのバーナ炉２４の内側に対応して小孔２９,２９…を穿設してなり、ロータリ炉１４の内側には該炉１４の回転方向（イ）に対して遅れ角を有して火炎導入パイプ３０,３０…を設けている。
【００１７】
上記ロータリ炉１４の内側は、その全区間に亘り非連続の羽根３１,３１…を螺旋状に配設して設けると共に、乾燥区間Ａには上記非連続部において炉１４の長手方向に略沿って撹拌羽根３２,３２…を設けてある。なおこの撹拌羽根３２高さhは、上記螺旋羽根３１高さＨよりも低位に形成している（図７）。
【００１８】
さて、前記ロータリ炉１４の消火区間Ｃには、円筒状の消火筒３５を前記螺旋羽根３１の内周縁との間に若干の隙間を存した状態にして、当該螺旋羽根３１を利用して固定板部３５ａを介して着脱自在に取り付けてなる。該消火筒３５はその一端の挿入内側端は消火区間Ｃの始端部位まで延長され、他端の外側端はロータリ炉１４から脱する状態にあって前記排出側固定筒１２を貫通する状態に設けている。この消火筒３５は、固定筒１２から突出する突出部分には中央を外して適宜に開口３６ａ，３６ａを形成した覆板３６を備え、一方内側端は開放状態となっている。即ち、消火区間Ｃでは原料炭化物の移動する空間のみを残して、内部円筒をもってロータリ炉１４内空間を閉塞して外部空気に晒されないよう構成するもので、酸素供給を可及的に少なくして消火に至らしめる構成である。また、この開口３６ａ，３６ａの開度状態を変更できかつ、閉塞状態にも設定可能な開度調整弁３７を設けてなる。即ち、開口３６ａ，３６aと同形状の開口３７ａ，３７ａをもって、重合する上記開度調整弁３７を中心部まわりに回動調整することにより、炭化区間Ｂ終端部への空気（酸素）供給を所定に行なわせることができ、特に零の状態（図９破線）も可能であるから、酸素の供給を遮断する状態をも可能である。
【００１９】
排出側固定筒１２内は気密に保持されている。すなわち、ロータリ炉１４の回転外周部を挿通する内側壁１２ａ及び消火筒３５の回転外周部を挿通する外側壁１２ｂには気密を保持すべく気密パッキン材３８ａ，３８ｂを装着している。なお、外側壁１２ｂにおける気密構造は、上記覆板３６を消火筒３５よりもやや径大に構成して該覆板３６と外側壁１２ｂとの間にパッキン材３８ｂを嵌合させて内外通気を遮断する構成である。
【００２０】
上記排出側固定筒１２の下部は排出螺旋４０を後部側接続の排出筒４１に亘って設けてなり、ロータリ炉１４の後部端から落下する炭化物を受ける構成とし、排出筒４１先端の開口部４２から炭化物を機外に排出できる構成としている。
この排出筒４１は排出螺旋４０を囲うように断面円形を呈し、移送始端側においては排出側固定筒１２との接続構成について、適宜パッキン材を用いる等して気密を確保する構成としている。
【００２１】
なお、排出筒４１端の開口部４２から当該排出筒４１内を通じて排出側固定筒１２への外気流入は、ほぼこの排出筒４１内の炭化物の充満によって阻止しうるが、以下のように構成してその気密性を確実にしている。すなわち、排出側固定筒１２にレベル検出手段４３を構成し、排出された炭化物が所定堆積状態を維持しうるようになし、この堆積状態をもって開口部４２からの外気の流入を阻止するよう構成している。
【００２２】
前記燃焼炉６は、前記供給側固定筒１１の一側面の開口部４９に排ガス取出導管４５を介して接続構成され、炉筒内部においてバーナ４６火炎によって燃焼処理できる構成であり、該燃焼炉６終端側には煙突７を接続構成するものである。
８は制御盤であり、内部に各種演算処理を行なう実行プログラムを内蔵する制御部５０を備え、各部運転モータヘの出力制御、各バーナへの燃焼信号出力等を起動スイッチ類入力又は各種センサの検出入力等に基づいて実行させるものである。検出手段としては、原料タンク１に設ける満量レベルセンサ５１、乾燥用バーナ２１の上手側及び炭化用バーナ２２の下手側に配設した温度検出手段５２、５３を備え、各部駆動手段としては、前記供給螺旋モータ１７の他に、ロータリ炉１４を回転連動する駆動モータ５４、排出螺旋４０を駆動する排出螺旋モータ５５を備え、各バーナは、その燃焼指令信号に基づき、燃料供給量バルブ２５,２６制御と燃焼ファン２７,２８の回転数制御とを行い、燃料供給量に応じた風量を自動的に確保し得るよう構成している。
【００２３】
こうして制御部５０は、運転スイッチ５６操作に基づき炭化処理が行なわれている途中であっても、原料タンク１が満量になると供給螺旋用駆動モータ１７を停止し、温度検出手段５２又は５３は夫々乾燥用バーナ２１又は炭化用バーナ２２の燃焼状態を所定温度範囲になるよう燃料供給量及び燃焼ファン回転数を増減制御する構成である。
【００２４】
５５は前記オイルサービスタンク９に通じる給油管である。
上例の作用について説明する。
炭化装置３等の各部を運転状態とし、有機性廃棄物や有機物汚泥（以下、原料）を予め水分２０％〜３０％程度に前処理して原料タンク１に供給する。廃棄物原料は、供給螺旋１５の回転に伴い、供給側固定筒１１を経て炭化装置３のロータリ炉１４入り口から炉内に供給される。ロータリ炉１４の入口側の乾燥区間Ａにおいては、原料はロータリ炉１４の回転と螺旋羽根３０，３０…の送り作用を受けて後方側へ移動しながらロータリ炉１４を囲うように設けた加熱バーナ炉２３にて当該ロータリ炉１４が加熱されて（例えば約２００℃〜約３００℃）、内部流動の廃棄物は乾燥される。
【００２５】
一方乾燥区間Ａで所定に乾燥処理された原料は、炭化区間Ｂに至る。ここでは、まず初期段階では炭化用バーナ２２の燃焼に伴い、小孔２９，２９…を通じて加熱バーナ炉２４から火炎がロータリ炉１４内に達し、原料に着火し燃焼する。やがて拡大内部燃焼状態が行き渡ると、炭化用バーナ２４の燃料供給を遮断し燃焼を停止する。バーナ火炎の供給を断っても所謂自燃状態に入って原料の燃焼は継続しようとする。そこで、炭化用バーナ２４は、燃料供給を絶った後にも燃焼ファン２７の回転を維持して上記小孔２９，２９…に新鮮外気を供給できる構成としてあるから、酸素供給不足を伴わず、上記自燃状態を適正に継続し得るものである。こうして原料は８００℃から１２００℃の火炎に晒され炭化される。このとき、炭化物の芯温は、原料の正常状況にもよるが、およそ３００℃〜４００℃である。
【００２６】
上記乾燥区間Ａ及び炭化区間Ｂの加温処理に伴い、未燃焼の排ガスが発生するが、供給側固定筒１１の排気口から排ガス導出管を経て燃焼炉６に達する。この際原料は順次下手方向に移動するものであるから、表面側からの加熱も相俟って乾燥速度を促進できる。
【００２７】
なお、初期段階の炎供給においては、火炎導入パイプ２６を、炉１４の回転方向に対して遅れ角を有して設ける構成であるから、その吐出口は常時原料から退避する方向になり火炎や新鮮空気の供給が向上し、併せて螺旋羽根との関係で連れ回りしようとする原料を無理に落下して移行を阻害させることもない。又、上記小孔２９数は、適宜取り扱う原料の多少やバーナ特性等によって決定付けされるものである。
【００２８】
炭化区間Ｂで炭化処理された原料は消火区間Ｃに至る。ここでは、消火筒３５が存在するため、螺旋羽根３１，３１…と当該消火筒３５外周との間では酸素不足の状態になってロータリ炉１４の終端部に至り、排出側固定筒１２内に落下する。すなわち、消火筒３５は、排出側固定筒１２の蓋体３７からの通風外気をその筒内を通過させて上記炭化区間Ｂに供給するものであるが、この筒外周からの通気は遮断状態にあるため、上記消火区間Ｃにある原料炭化物には酸素供給が抑制されるため、遂には消火に至ることとなる。なお、蓋体３７の開口３７ａからの通気量は開度調整弁３８の開度調整によって大小に設定変更し得るものであるから、自燃状況等に応じてその開度を調整するとよい。また、この開度調整弁３８は通気を遮断できる構成であるから、上記自燃状況によって当該遮断を選択するとよい。
【００２９】
上記ロータリ炉１４からの炭化物は、外気を遮断された状態の排出側固定筒１２内に至り、更にこの固定筒１２に接続する排出螺旋４０で受けられて、原料炭化物は再燃焼することなく移送される。排出螺旋４０の回転で炭化物は移送され開口部４２から機外に排出される。この排出移送の間、排出側固定筒１２にはレベル検出手段の位置まで炭化物が堆積状態で確保され得るよう排出螺旋がオン、オフに制御されるものであるから、常時一定の堆積量を確保し得て外気流入に伴う再燃焼を起こさない。
【００３０】
上記のようにして回収された炭化物は、高温で蒸し焼きされた状態であるから有機物はなくアルカリ性となり、多孔質で表面積も多く、空気や水を保持しやすい性質を有し、土壌改良材、水質改良材等多くの用途がある。
なお、上記の乾燥区間Ａや炭化区間Ｂで発生する未燃焼ガスは、上流側へ移動しながら順次移動する原料を乾燥作用させながら、排ガス取出導管４５を経て燃焼炉６に入り、高温で燃焼処理される構成である。
【００３１】
図１１の構成について、炭化装置の異なる実施例を示す。ロータリ炉１４の排出終端に篩手段６０を構成し、該篩手段６０によって粉炭と大粒炭とに選別し、これらのうち粉炭を炭化区間Ｂに戻す還元移送手段６１を構成し、この還元移送によって粉炭を炭化区間Ｂ内で燃焼させることができ熱源に利用することができる。
【００３２】
一方上記大粒炭は正規の排出経路を通じて排出され製品化されるものである。従来、大粒炭と粉炭とは混在した状態で製品化されていたが、粒揃いの悪いものは炭化温度の斑が起こり易く炭の中に有機物の燃え残りが生じ易い欠点があったが、粒揃いとなってこのような欠点を解消し、散布の容易化や取扱い性で商品価値の向上がはかれるほか、上記のように粉炭の再利用法として熱源利用を行うと燃料の節約ができる。
【００３３】
なお、篩手段６０は、ロータリ炉１４の終端側を多孔性の篩６０ａによって構成し、この篩６０ａの下方に回収ホッパ６２をのぞませ、このホッパ６２の回収粉炭を螺旋コイル条６１ａを内装した可撓筒６１ｂからなる搬送手段６１の先端開口６１ｃを炭化区間Ｂ圏内にのぞませている。この搬送手段６１の途中部は前記消火筒３５の内部空洞を通過する構成としている。このように構成すると、粉炭が新鮮空気とともに炭化区間Ｂの終端側から吹き込まれ炭化温度を高めながら製品大粒中の炭素の消耗を抑制することができる。６３は螺旋コイル条６１ａの駆動モータである。
【００３４】
また、図１２は炭化装置の更に異なる例を示す。ロータリ炉１４内には、有機物のほか砂を混合して供給しておき、排出側に篩手段６５を構成することによって、この篩手段６５から分離選別された砂を供給側に還元して再度ロータリ炉１４内を通過させようとするものである。
【００３５】
従来ロータリ炉１４内に直接常温の原料を投入し炉内前半で品温の上昇、乾燥を進めておいて炭化反応が始まるものとなるが、このような昇温、乾燥の工程で長い炉長を必要とし炭化工程に充分な長さ（時間）が確保できない一因となって有機物の残留も多くなる欠点があった。
【００３６】
しかしながら、上記のように砂の循環を行うように構成すると、ロータリ炉１４内で焼かれた高温の砂が原材料の品温を直接加熱するため乾燥工程の区間を短くでき機長を短くできる。また、篩手段６５は砂と共に、当該砂と同等もしくはそれ以下の粉炭を篩選別することとなり、上記の図１１における実施例と同様に再度炭化区間Ｃに供給されて再燃焼の熱源として利用できる効果がある。
【００３７】
なお、篩手段６５はロータリ炉１４の終端側を多孔性の篩６５ａによって構成し、この篩６５ａの下方に回収ホッパ６６をのぞませ、このホッパ６６の回収砂及び粉炭を螺旋移送体６７ａを内装した螺旋還元筒６７ｂからなる搬送手段６７の先端開口６７ｃを前記供給側固定筒１１にのぞませている。
【図面の簡単な説明】
【図１】炭化施設全体の概要図である
【図２】炭化装置及び燃焼炉装置の概要説明図である
【図３】炭化装置の側面図である
【図４】炭化装置の平面図である
【図５】一部断面した炭化装置の側面図である
【図６】ロータリ炉の炭化区間の断面図である
【図７】ロータリ炉内側斜視図である
【図８】消火筒部断面図である
【図９】開度調整弁の作用説明図である
【図１０】制御ブロック図である
【図１１】炭化装置の異なる例を示す一部断面した側面図である
【図１２】炭化装置の更に他の例を示す一部断面した側面図である
【符号の説明】
１…原料タンク、２…コンベア手段、３…炭化装置、４…コンベア手段、５…製品タンク、６…燃焼炉、８…制御盤、１０…架台、１１…供給側固定筒、１２…排出側固定筒、１３…駆動ローラ、１４…ロータリ炉、１６…供給螺旋、１８…供給螺旋モータ、２１…乾燥用バーナ、２２…炭化用バーナ、２３，２４…加熱バーナ炉、２５，２６…燃料供給バルブ、２７，２８…燃焼ファン、２９…小孔、３０…火炎導入パイプ、３１…螺旋羽根、３２…撹拌羽根、３５…消火筒、３７…蓋体、４０…排出螺旋、４３…レベル検出手段、５０…制御部、５１…満量レベルセンサ、５２，５３…温度検出手段、５４…駆動モータ、５５…排出螺旋モータ、５６…運転スイッチ
【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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【図１１】
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【図１２】
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