(57)【要約】【課題】煤煙処理設備の規模を小さくして設備コストを低減する。【解決手段】炭化炉１６では、被炭化物が無酸素状態に近い過熱蒸気雰囲気下において炭化されるので、煤煙の発生が大幅に抑制される。また、オイルトラップ１８では、乾留ガスから油脂成分が分離され、冷却装置２０では、乾留ガスに含まれる水溶性成分が捕捉され、消臭フィルタ２２では、乾留ガスに含まれる臭い成分が吸着される。したがって、乾留ガスを排出したときの周辺環境に与える影響を軽減でき、煙突を含む煤煙処理設備を小さくできる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被炭化物を過熱蒸気雰囲気下において加熱して炭化させる炭化炉、
前記炭化炉内で発生した乾留ガスを冷却することによって前記乾留ガスから油脂成分を分離するオイルトラップ、および
油脂成分を分離した後の前記乾留ガスに含まれる臭い成分を吸着する消臭フィルタを備える、炭化乾留装置。
【請求項２】
油脂成分を分離した後の前記乾留ガスに冷却水を噴霧することによって前記乾留ガスを冷却する冷却装置を備える、請求項１に記載の炭化乾留装置。
【請求項３】
前記オイルトラップは、乾留ガスを冷却する冷却手段と、蒸気雰囲気を保持する温度調整手段とを有する、請求項１または２に記載の炭化乾留装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、木質系の廃棄物等を炭化させることにより、これを有価物として利用できるようにするための炭化乾留装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
木材等を炭化させることによって炭を得ることは炭焼き小屋や工場等で一般に行われているが、いずれの場合も、炭化炉に投入した被炭化物の一部を燃料として使用し、空気量を調整することによって「蒸し焼き」の状態を保持するようにしていた。そして、被炭化物の燃焼によって発生した大量の煤煙を煙突から大気中へ拡散させるようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では、被炭化物の燃焼によって発生した大量の煤煙を煙突から大気中へ拡散させるようにしていたので、周辺環境へ与える影響が大きく、環境保全の面で問題があった。また、煤煙を大気中へ拡散させて十分に希釈化するためには、煙突の高さを高くしなければならないので、煙突を含む煤煙処理設備の規模が大きくなり、コスト高であるという問題があった。
【０００４】
それゆえに、この発明の主たる目的は、煤煙の発生を抑制することによって煤煙処理設備の規模を小さくでき、ひいては設備コストを大幅に低減できる、炭化乾留装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した発明は、「被炭化物を過熱蒸気雰囲気下において加熱して炭化させる炭化炉１６、炭化炉１６内で発生した乾留ガスを冷却することによって乾留ガスから油脂成分を分離するオイルトラップ１８、および油脂成分を分離した後の乾留ガスに含まれる臭い成分を吸着する消臭フィルタ２２を備える、炭化乾留装置１０」である。
【０００６】
この発明では、被炭化物を無酸素状態に近い過熱蒸気雰囲気下において加熱できるので、被炭化物を炭化炉１６内において蒸し焼きにでき、煤煙の発生を抑制できる。また、乾留ガスをオイルトラップ１８および消臭フィルタ２２へ通すことによって油脂成分および臭い成分を取り除くことができるので、乾留ガスを大気中へ排出したときの周辺環境に与える影響を軽減できる。したがって、乾留ガスを大気中へ拡散させるための煙突等を小さくできる。
【０００７】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明において、「油脂成分を分離した後の乾留ガスに冷却水を噴霧することによって乾留ガスを冷却する冷却装置２０を備える」ことを特徴とする。
【０００８】
この発明では、乾留ガスに冷却水を噴霧できるので、乾留ガスに含まれる水溶性成分を捕捉できるとともに臭いの発生を抑制できる。
【０００９】
請求項３に記載した発明は、請求項１または２に記載した発明において、「オイルトラップ１８は、乾留ガスを冷却する冷却手段６０と、蒸気雰囲気を保持する温度調整手段５４，５６，５８とを有する」ことを特徴とする。
【００１０】
この発明では、冷却手段６０によって油脂成分を凝結させることができるとともに、温度調整手段５４，５６，５８によって蒸気雰囲気を保持できる。したがって、油脂成分と他の成分とを効率よく分離できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明が適用された炭化乾留装置１０を示すブロック図である。炭化乾留装置１０は、河川の流木，街路樹の伐採くず，事務所から排出される書類，ホテル等から排出される厨房雑芥等を炭化させることにより、これらを有価物として利用できるようにするものである。
【００１２】
炭化乾留装置１０は、蒸気発生装置１２，加熱装置１４，炭化炉１６，オイルトラップ１８，冷却装置２０および消臭フィルタ２２等を備えており、これらが通気管２４等を介して連結されている。
【００１３】
蒸気発生装置１２は、水から蒸気を生成して、これを加熱装置１４へ与えるものであり、一般的なボイラーが蒸気発生装置１２として用いられる。蒸気発生装置１２で生成される蒸気の温度は１００℃程度である。
【００１４】
加熱装置１４は、蒸気発生装置１２から与えられた蒸気を加熱して過熱蒸気を生成するものであり、図２に示すように、図示しない高周波電源に接続されたワークコイル２６と、蒸気流路を構成する管２８と、管２８内において蒸気を攪拌する複数の攪拌板３０と、各攪拌板３０を支持する支持棒３２とによって構成されており、管２８と各攪拌板３０とがワークコイル２６によって誘導加熱される。
【００１５】
各攪拌板３０は、蒸気流路の横断面を部分的に遮蔽するものであり、各攪拌板３０によって蒸気流路がジグザグに構成されている。したがって、蒸気流路においては、管２８および各攪拌板３０と蒸気との接触面積が十分に確保され、蒸気流路を流れる蒸気は、１００〜６００℃程度に加熱される。
【００１６】
炭化炉１６は、図３に示すように、ケーシング３４を含み、ケーシング３４の上面には、蒸気流入口３４ａおよびガス排出口３４ｂが形成されており、下面には、排出シュート３４ｃが形成されている。また、ケーシング３４の側面上部には、投入口３４ｄが形成されており、投入口３４ｄには、ホッパ３６が取り付けられている。そして、ケーシング３４の内部には、モータ３８によって回転される攪拌翼４０が設けられており、ホッパ３６の内部には、モータ４２によって回転される破砕翼４４が設けられている。さらに、ケーシング３４の周囲には、ケーシング３４および攪拌翼４０を誘導加熱するためのワークコイル４６が設けられている。
【００１７】
炭化炉１６において、ホッパ３６内へ被炭化物（木質系の廃棄物等）を投入すると、被炭化物が破砕翼４４によって破砕されながらケーシング３４の投入口３４ｄへ向けて搬送され、投入口３４ｄからケーシング３４の内部へ投入される。そして、この被炭化物が攪拌翼４０によって攪拌されるとともに、ケーシング３４および攪拌翼４０から伝達される熱によって１００〜６００℃程度に加熱される。このとき、ケーシング３４内の空気は、蒸気流入口３４ａから供給される過熱蒸気によってガス排出口３４ｂから追い出されるので、ケーシング３４の内部は無酸素状態に近くなり、被炭化物が蒸し焼きにされて炭化される。
【００１８】
炭化炉１６の通常運転時には、攪拌翼４０から被炭化物に対して投入口３４ｄから遠ざかる方向へ進む力が付与される。そして、被炭化物の炭化が完了すると、モータ３８が逆回転されることによって、攪拌翼４０から炭化物に対して投入口３４ｄへ近づく方向へ進む力が付与され、排出シュート３４ｃから炭化物が取り出される。
【００１９】
オイルトラップ１８は、図４に示すように、ケーシング５０を含み、ケーシング５０の上面には、ガス流入口５０ａおよびガス排出口５０ｂが形成されており、ケーシング５０の下面には、ドレン排出口５０ｃが形成されている。そして、ケーシング５０の内部には、油脂成分を捕捉するための複数の網５２と、蒸気雰囲気を保持するためのヒータ５４と、温度を測定するための温度検知器５６とが配置されており、ヒータ５４および温度検知器５６には、温度制御装置５８が接続されている。また、ガス流入口５０ａには、流入側の通気管２４が接続されており、この通気管２４の周囲には、「冷却手段」としての水冷式の冷却器６０が取り付けられている。
【００２０】
炭化炉１６から排出された過熱蒸気と乾留ガスとの混合気をオイルトラップ１８に与えると、まず、冷却器６０によって混合気（乾留ガスを含む）が冷却され、この混合気がガス流入口５０ａからケーシング５０内へ与えられる。そして、各網５２において乾留ガスの油脂成分が凝結され、液化された油脂成分が網５２を下ってドレン排出口５０ｃから排出される。
【００２１】
オイルトラップ１８においては、ケーシング５０内の温度を油脂成分の凝結点よりも低く、かつ、蒸気の凝結点よりも高めに設定しておくことによって、蒸気雰囲気を保持しながら油脂成分だけを分離できる。このような温度は、「温度調整手段」としてのヒータ５４，温度検知器５６および温度制御装置５８によって被炭化物の種類に応じて設定され、通常は、１５０〜２００℃程度に設定される。
【００２２】
冷却装置２０は、図５に示すように、冷却塔６４とｐＨ調整タンク６６とによって構成されている。
【００２３】
冷却塔６４は、ケーシング６８を含み、ケーシング６８の側面下部には、ガス流入口６８ａが形成されており、側面上部には、ガス排出口６８ｂが形成されている。また、ケーシング６８の上面には、冷却水供給口６８ｃが形成されており、下面には、冷却水排出口６８ｄが形成されている。そして、冷却水供給口６８ｃには、ケーシング６８内へ冷却水を噴霧するための噴霧ノズル７０が接続されており、ケーシング６８の内部におけるガス流入口６８ａとガス排出口６８ｂとの間には、複数の通気孔７２ａを有するパネル７２が水平に配置されている。
【００２４】
ｐＨ調整タンク６６は、ケーシング７４を含み、ケーシング７４の側面下部には、循環水出口７４ａおよびドレン排出口７４ｂが形成されており、上面には、循環水入口７４ｃおよび薬液投入口７４ｄが形成されている。また、ケーシング７４の内部には、モータ７６によって回転される攪拌翼７８とｐＨ測定器８０とが配置されている。
【００２５】
そして、循環水出口７４ａと冷却塔６４の冷却水供給口６８ｃとがポンプ８２を有する供給管８４ａを介して接続され、循環水入口７４ｃと冷却塔６４の冷却水排出口６８ｄとが戻り管８４ｂを介して接続されている。さらに、ドレン排出口７４ｂには、開閉バルブ８６を有する排出管８８が接続され、薬液投入口７４ｄには、ポンプ９０を有する注入管９２を介して薬液タンク９４が接続されている。
【００２６】
冷却塔６４においては、ｐＨ調整タンク６６から供給された冷却水が噴霧ノズル７０からケーシング６８の内部へ噴霧され、パネル７２の上面に溜められた後、通気孔７２ａから大粒の水滴として滴下される。したがって、オイルトラップ１８から排出された混合気がガス流入口６８ａからケーシング６８の内部に取り込まれると、この混合気に含まれる水溶性成分が大粒の水滴と霧とによって効率よく捕捉されるとともに、混合気が３０〜６０℃程度にまで効率よく冷却される。
【００２７】
つまり、炭化炉１６においては、過熱蒸気雰囲気下で被炭化物が炭化されるので、冷却装置２０に与えられる乾留ガスにおいては、浸透性のよい蒸気が分子レベルで付着しており、乾留ガスの水に対する親和性が向上している。したがって、この乾留ガスに水滴状または霧状の冷却水を与えると、多くの水溶性成分が蒸気を仲立ちにして冷却水中に溶け出され、また、混合気と冷却水との間で効率よく熱交換されることになる。
【００２８】
一方、ｐＨ調整タンク６６においては、冷却塔６４から排出された冷却水が循環水入口７４ｃからケーシング７４の内部へ戻されるとともに、ｐＨ測定器８０によって冷却水のｐＨ値が測定される。そして、ｐＨ値が酸性を示すようになると薬液投入口７４ｄから冷却水へ薬液（中和剤）が投入され、攪拌翼７８によって冷却水が攪拌される。また、ケーシング７４の底部に沈殿物が溜まると、排出管８８の開閉バルブ８６が開かれて沈殿物が排出される。
【００２９】
消臭フィルタ２２は、図６に示すように、ケーシング９６を含み、ケーシング９６の側面下部には、ガス流入口９６ａが形成されており、側面上部には、ガス排出口９６ｂが形成されている。また、ケーシング９６の下面には、ドレン排出口９６ｃが形成されている。そして、ケーシング９６の内部におけるガス流入口９６ａとガス排出口９６ｂとの間には、複数の通気孔９８ａを有するパネル９８が水平に配置されており、このパネル９８よりもガス排出口９６ｂ側には、活性炭等のような吸着物質１００が配置されている。
【００３０】
消臭フィルタ２２においては、冷却装置２０から排出された蒸気と乾留ガスとの混合気がガス流入口９６ａからケーシング９６の内部に取り込まれ、パネル９８の通気孔９８ａを通して吸着物質１００内へ導入され、吸着物質１００によって臭い成分等が吸着された後、ガス排出口９６ｂから排出される。また、混合気の一部が凝結することによって生じた液体は、ドレン排出口９６ｃから排出される。
【００３１】
この実施例によれば、無酸素状態に近い過熱蒸気雰囲気下で被炭化物を炭化させるようにしているので、煤煙やダイオキシンの発生を抑制できる。また、オイルトラップ１８による油脂成分の分離処理，冷却装置２０による冷却処理および消臭フィルタ２２による消臭処理を行うようにしているので、最終的に排出されるガス（炭化水素を主成分とする）を無臭化できるとともに、周辺環境に与える影響を軽減できる。したがって、煙突を含む煤煙処理設備の規模を小さくでき、設備コストを大幅に低減できる。
【００３２】
なお、上述の実施例では、炭化炉１６において被炭化物を蒸し焼きにするための熱源として電気（ワークコイル４６）を用いているが、これに代えて、ガスや化石燃料を用いるようにしてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１〜３に記載した発明によれば、被炭化物を無酸素状態に近い過熱蒸気雰囲気下において加熱できるので、被炭化物を炭化炉内において蒸し焼きにでき、煤煙の発生を抑制できる。また、乾留ガスをオイルトラップおよび消臭フィルタへ通すことによって油脂成分および臭い成分を取り除くことができるので、乾留ガスを大気中へ排出したときの周辺環境に与える影響を軽減できる。したがって、乾留ガスを大気中へ拡散させるための煤煙処理設備を小さくでき、ひいては設備コストを大幅に低減できる。
【００３４】
請求項２に記載した発明によれば、乾留ガスに含まれる水溶性成分を捕捉できるとともに臭いの発生を抑制できる。請求項３に記載した発明によれば、蒸気と乾留ガスとの混合気から油脂成分を効率よく分離できる。したがって、周辺環境に与える影響をより軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示すブロック図である。
【図２】加熱装置を示す図である。
【図３】炭化炉を示す図である。
【図４】オイルトラップを示す図である。
【図５】冷却装置を示す図である。
【図６】消臭フィルタを示す図である。
【符号の説明】
１０…  炭化乾留装置
１２…  蒸気発生装置
１４…  加熱装置
１６…  炭化炉
１８…  オイルトラップ
２０…  冷却装置
２２…  消臭フィルタ
２４…  通気管
５２…  網
５４…  ヒータ
５６…  温度検知器
５８…  温度制御装置
６０…  冷却器
６４…  冷却塔
６６…  ｐＨ調整タンク
７０…  噴霧ノズル
９４…  薬液タンク
【図１】
2005015554.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005015554.tif 000006
【図５】
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【図６】
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