(57)【要約】【課題】本発明は、木材廃材の炭化時に発生する未燃焼ガス中の有害な一酸化炭素を飛躍的に低減できる、木材生成時に発生する未燃焼ガスの改質方法を提供することにある。【解決手段】処理塔１内に入れた木材廃材５を４００℃〜５５０℃の過熱蒸気により炭化する工程と、炭化に伴って未燃焼ガス１５が発生している段階で、前記処理塔１内にある炭化中の木材廃材５の上に、新たに木材廃材１６を投入することによって、処理塔１内に、蒸気雰囲気中で２５０℃〜４００℃の温度範囲の領域Ｂを形成する工程と、前記領域Ｂ内において、未燃焼ガス１５中の一酸化炭素を化学変化させてメタンを発生させる工程と、からなる。【選択図】      図１
2004277485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理塔（１）内に入れた木材廃材（５）を４００℃〜５５０℃の過熱蒸気により炭化する工程と、
炭化に伴って未燃焼ガス（１５）が発生している段階で、前記処理塔（１）内にある炭化中の木材廃材（５）の上に、新たに木材廃材（１６）を投入することによって、処理塔（１）内に、蒸気雰囲気中で２５０℃〜４００℃の温度範囲の領域（Ｂ）を形成する工程と、
前記領域（Ｂ）内において、未燃焼ガス（１５）中の一酸化炭素を化学変化させてメタン（２１）を発生させる工程と、
からなる木炭生成時に発生する未燃焼ガスの改質方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は廃棄物、特に木材廃材を入れた処理塔内に過熱蒸気を供給して木炭を得る過熱蒸気式熱分解装置において、この木炭生成時に発生した未燃焼ガスの改質方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日、土木建築資材の残材や或いはダム湖に堆積する流木など、様々な場所から大量の木材廃材が排出されており、その処理については大きな課題となっていた。そして、これらの廃材は従来焼却処分されていたが、近年のリサイクル志向を受けて、前述の木材廃材を再資源化する方法が模索されており、その１つの方法として、これら木材廃材を蒸し焼きして木炭を得るものがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
木炭を生成する方法としては、木炭窯を用いて木材廃材から木炭を得るものが一般的であったが、この場合、燃焼を行うことから、人体や周辺環境に極めて有害なダイオキシンを発生し、木材廃材の炭化時に発生する未燃焼ガス中には多量の一酸化炭素が含有されていた。そして、この一酸化炭素は、血液中に多く存在するヘモグロビンとの親和性が酸素の約２５０倍もあることから、木炭の生成に携わる作業者が、めまいや嘔吐を訴えたり、最悪の場合には中毒死に至ることもあり、そこで、前述した症状に代表される一酸化炭素中毒を防ぐために、一酸化炭素ガスの発生を抑えつつ、木炭の生成装置の外に一酸化炭素ガスが漏れないように充分な注意を払いながら運用しなけばならなかったため、保守コストを莫大に要する問題点があった。
【０００４】
本発明は、木材廃材の炭化時に発生する未燃焼ガス中の有害な一酸化炭素を飛躍的に低減できる、木材生成時に発生する未燃焼ガスの改質方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、処理塔内に入れた木材廃材を４００℃〜５５０℃の過熱蒸気により炭化する工程と、炭化に伴って未燃焼ガスが発生している段階で、前記処理塔内にある炭化中の木材廃材の上に、新たに木材廃材を投入することによって、処理塔内に、蒸気雰囲気中で２５０℃〜４００℃の温度範囲の領域を形成する工程と、前記領域内において、未燃焼ガス中の一酸化炭素を化学変化させてメタンを発生させる工程と、からなる木炭生成時に発生する未燃焼ガスの改質方法である。
【０００６】
ここで処理塔とは、その内部に木材廃材を入れて木炭の生成を可能とするものを全て含んだ概念である。また木材廃材とは例えば、土木建築資材の残材や或いはダム湖に浮遊する流木などが挙げられる。また、過熱蒸気を処理塔内に供給する構成は具体的に、この処理塔内に電気ヒーターにおいて生成した過熱蒸気をブロアを起動して循環供給し、当該処理塔内を蒸気雰囲気とするものが挙げられる。さらに、過熱蒸気の温度を４００℃〜５５０℃としたのは、この温度範囲内であれば、木材廃材を充分に炭化できるためである。
【０００７】
このようにすれば、処理塔内において４００℃〜５５０℃の過熱蒸気中にある木材廃材は、蒸気雰囲気中で燃焼されることなく蒸し焼きの状態で加熱されることから、人体に極めて有害なダイオキシンの発生を抑えながら前記木材廃材を炭化でき、しかも、炭化に伴って木材廃材から発生した未燃焼ガスは、まず、処理塔内への過熱蒸気の供給によって、一酸化炭素を多く含んだガスとなり、さらに前記未燃焼ガスは、処理塔内への新たな木材廃材の投入によって２５０℃〜４００℃に冷却されることで、当該ガス中の一酸化炭素を化学変化されてメタンが発生され、これにより、発生ガス中の一酸化炭素の含有割合を飛躍的に低減できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の木炭生成時に発生する未燃焼ガスの改質方法を実施するための過熱蒸気式熱分解装置について、各図面に基づいて以下に詳細に説明する。
まず本装置は図１のように、天部側にベルトコンベア１８から送られる木材廃材５の投入口７を備えた処理塔１と、該処理塔１の底部と通じて木炭６を取り出すための移送コンベア１４と、過熱蒸気を生成する電気ヒーター３と、前記処理塔１内に電気ヒーター３で生成した過熱蒸気を送り込み且つ当該処理塔１内で発生したメタン２１を吸引する各ブロア２，１７と、前記ブロア１７により吸引したメタン２１を回収する収容タンク２０と、から構成している。
【０００９】
まず前記処理塔１は、その胴部分が上下に長い筒型をなしており、さらに処理塔１の天部側には、円形状に開口した蓋付きの木材廃材５の投入口７が設けてあり、また前記処理塔１の底部側には、生成された木炭６の取出口１３を備える移送コンベア１４が取り付けてある。さらに処理塔１内は、上下に３つのエリアに分けられており、上からガス冷却エリアＢ、熱分解エリアＡ、木炭冷却エリアＣとなっている。
尚、前記各エリアＡ、Ｂ、Ｃは、それぞれが特別な仕切部材によって隔てられるものではなく、過熱蒸気により処理塔１内に入れた木材廃材５の炭化に伴う形態が変化する段階によって、各エリアＡ，Ｂ，Ｃの境界が目安として判断されるものである。
【００１０】
次に、処理塔１内の木材廃材５を炭化する手段は図２（ａ）のように、電気ヒーター３において生成した過熱蒸気をブロア２を起動して循環させながら処理塔１内に送り込むものである。さらに詳しく説明すると、循環パイプ１０中に注入される水は、この電気ヒーター３の起動により大気圧近傍の圧力で４００℃〜５５０℃にまで過熱され、この生成された過熱蒸気が循環パイプ１０を通って、処理塔１内に備えたノズル１１から熱分解エリアＡに吹き込まれる。そして、前記熱分解エリアＡに吹き込まれた過熱蒸気は、処理塔１内に投入された木材廃材５を蒸し焼きにしながら徐々に炭化させていき、さらに、前記木材廃材５から生成された木炭６は、処理塔１内の下方に降りて取り出すために木炭冷却エリアＣに溜まり、最終的に、移送コンベア１４を通って取出口１３から処理塔１外部に取り出される。
【００１１】
また、処理塔１内への過熱蒸気の供給について、前記熱分解エリアＡの下部側には、処理塔１の内周側の全周において断続的に多数のノズル１１が備えてあり、当該各ノズル１１は、循環パイプ１０を介してブロア２、ならびに電気ヒーター３に通じており、これにより、貯水タンク９から送り込まれた水を加熱して生成した過熱蒸気は、処理塔１内を循環する構成となっている。さらに、処理塔１内のガス冷却エリアＢの上部位置においても送出パイプ１９が連通し、この送出パイプ１９も過熱蒸気の供給用のものとは別に設置したブロア１７に通じており、図２（ｂ）に示すように、ブロア１７の起動によってガス冷却エリアＢに滞留するメタン２１を吸引し、このメタン２１を収容タンク２０内に回収する手順をとる。
【００１２】
この際、前記処理塔１内の熱分解エリアＡにおいては、木炭の生成とともに未燃焼ガス１５が発生し（化１参照）、下部が移送コンベア１４の介在によってガスが流れにくいことから、処理塔１内の上方側のエリア、つまりガス冷却エリアＢに移動する。そして、前記未燃焼ガス１５は過熱蒸気の温度と同様に４００℃〜５５０℃の範囲内にあるが、ガス冷却エリアＢへの新たな木材廃材１６の追加によって２５０℃〜４００℃に急冷され、この温度範囲内の前記ガス冷却エリアＢにおいては、未燃焼ガス１５中で以下のような反応が起こる（化２参照）。
【００１３】
【化１】
2004277485.tif 000003
【００１４】
【化２】
2004277485.tif 000004
【００１５】
【実施例】
次に、本発明の一実施例として、上述の工程を経て発生したガスのうち、処理塔１内の熱分解エリアＡとガス冷却エリアＢの各エリアＡ，Ｂにおいて発生したガスをそれぞれ検出し、これを分析した結果を以下の表に示す。
【００１６】
【表１】
2004277485.tif 000005
【００１７】
この結果、熱分解エリアＡで発生した未燃焼ガス１５を採取して分析したものでは、ＣＯ２（二酸化炭素）が全体の５０％を占め、それに続いてＣＯ（一酸化炭素）が４０％、Ｈ２（水素）が５％、その他の成分が５％であった。一方、ガス冷却エリアＢから回収されたガスを検出し、これを分析したものでは、ＣＨ４（メタン）が全体の約５０％を占め、それに続いてＣＯ２が４０％、Ｈ２が１％、その他の成分が５％、そして一酸化炭素に至っては５％の含有に留まった。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、木材廃材の炭化に伴う未燃焼ガス中の一酸化炭素の含有割合を飛躍的に低減できるので、作業者の健康や周囲の環境に害を及ぼすことなく運用でき、しかも、未燃焼ガスの改質後には、エネルギーとして有用なメタンを得られることになる。
【００１９】
また、処理塔内へ新たに入れた木材廃材と、当初の木材廃材から発生した未燃焼ガスとが熱交換されることで、新たに追加した木材廃材に予熱が付与され、これにより、短時間での木炭の製造を可能とし、この結果、生成コストの飛躍的な削減と木炭の大量生産を同時に果たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に使用する過熱蒸気式熱分解処理装置を示す縦断面図である。
【図２】（ａ）（ｂ）
本発明の未燃焼ガスの改質方法の実施手順をそれそれ示す説明図である。
【符号の説明】
１  処理塔
５，１６  木材廃材
１５  未燃焼ガス
２１  メタン
Ｂ  ガス冷却エリア（領域）
【図１】
2004277485.tif 000006
【図２】
2004277485.tif 000007