(57)【要約】      （修正有）【課題】時間的なずれを生じることなく正確にレトルト内の温度を制御でき、結果として所望通りに炭化物を得ることができる炭化装置を提供する。【解決手段】レトルト内へ装入した有機質の乾燥汚泥を間接加熱下の低酸素又は無酸素雰囲気で炭化するようにした炭化装置において、レトルトの片側面から該レトルト内の軸線部に温度検出手段７３及び冷却用水蒸気供給手段９５を挿入し、該温度検出手段により検出される該レトルト内の温度が設定値の範囲内となるようバーナ３３の燃焼量及び／又は該冷却用水蒸気供給手段による該レトルト内への冷却用水蒸気の供給量を制御するようにした。【選択図】図２
2007145883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レトルト内へ装入した有機質の乾燥汚泥を、該レトルトを回転させつつ、該レトルトの外部に設けたバーナの燃焼による間接加熱下にて低酸素又は無酸素雰囲気で炭化するようにした炭化装置において、レトルトの片側面から該レトルト内の軸線部に温度検出手段及び冷却用水蒸気供給手段を挿入し、該温度検出手段により検出される該レトルト内の温度が設定値の範囲内となるようバーナの燃焼量及び／又は該冷却用水蒸気供給手段による該レトルト内への冷却用水蒸気の供給量を制御するようにして成ることを特徴とする炭化装置。
【請求項２】
更に、レトルトの片側面から該レトルト内の軸線部に圧力検出手段を挿入し、該圧力検出手段により検出される該レトルト内の圧力が設定値の範囲内となるよう該レトルト内の生成ガスを吸引して排気する排気ファンの回転数及び／又は該排気ファンが接続されたダクトに介装のダンパの開度を制御するようにした請求項１記載の炭化装置。
【請求項３】
レトルトの片側面から該レトルト内の軸線部に多重管を挿入し、該多重管を介して温度検出手段及び冷却用水蒸気供給手段、更には圧力検出手段を挿入した請求項１又は２記載の炭化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は炭化装置に関する。都市下水や産業排水等を例えば活性汚泥法により処理すると、新たに相応量の有機質の汚泥が生成する。かかる汚泥を有効利用するため、これを脱水し、乾燥した後、更に炭化して、炭化物を土壌改良材や燃料等として利用することが行なわれている。本発明は有機質の乾燥汚泥を炭化するときに用いる炭化装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、前記のような炭化装置として、炉体と、該炉体の両側壁に亘って回転可能に装架されたレトルトと、該炉体と該レトルトとの間の加熱室に取付けられた複数のバーナとを備え、該レトルトの一端部から該レトルト内へ装入した有機質の乾燥汚泥を、該レトルトを回転させつつ、該バーナの燃焼による間接加熱下の低酸素又は無酸素雰囲気で炭化するようにした装置が知られている（例えば特許文献１及び２参照）。
【０００３】
ところで、有機質の乾燥汚泥を炭化するとき、所望通りに炭化物を得るためには、炭火時の温度制御が重要であり、かかる温度は一般に３００〜９００℃の範囲内に制御されている。温度が３００℃よりも低いと、未炭化となり易く、逆に温度が９００℃を超えると、灰化し易くなって、いずれにしても炭化物として価値が下がるからである。このため前記した従来の炭化装置では、炉体とレトルトとの間の加熱室に温度検出手段、例えば熱電対を挿入し、これにより検出された温度が設定値の範囲内となるよう、例えば該加熱室に取付けたバーナの燃焼量を制御するようになっている。しかし、かかる従来の炭化装置では、実際に測定しているのは炉体とレトルトとの間の加熱室の温度であって、有機質の乾燥汚泥を炭化するレトルト内の温度ではないため、もともと制御が不正確となり易く、しかも制御に時間的なずれが生じるのを避けられず、結果として所望通りに炭化物が得られないことがしばしば発生するという問題がある。
【特許文献１】特開平１１−３７６４４号公報
【特許文献２】特開２００４−２７７４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、時間的なずれを生じることなく正確にレトルト内の温度を制御でき、結果として所望通りに炭化物を得ることができる炭化装置を提供する処にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記の課題を解決する本発明は、レトルト内へ装入した有機質の乾燥汚泥を、該レトルトを回転させつつ、該レトルトの外部に設けたバーナの燃焼による間接加熱下にて低酸素又は無酸素雰囲気で炭化するようにした炭化装置において、レトルトの片側面から該レトルト内の軸線部に温度検出手段及び冷却用水蒸気供給手段を挿入し、該温度検出手段により検出される該レトルト内の温度が設定値の範囲内となるようバーナの燃焼量及び／又は該冷却用水蒸気供給手段による該レトルト内への冷却用水蒸気の供給量を制御するようにして成ることを特徴とする炭化装置に係る。
【０００６】
本発明に係る炭化装置も、従来の炭化装置と同様、炉体と、該炉体の両側壁に亘って回転可能に装架されたレトルトと、該炉体と該レトルトとの間の加熱室に取付けられた複数のバーナとを備え、該レトルトの一端部から該レトルト内へ装入した有機質の乾燥汚泥を、該レトルトを回転させつつ、該バーナの燃焼による間接加熱下にて低酸素又は無酸素雰囲気下で炭化するようになっている。
【０００７】
本発明に係る炭化装置は、レトルトの片側面から該レトルト内の軸線部に挿入された温度検出手段及び冷却用水蒸気供給手段を備え、該温度検出手段により検出される該レトルト内の温度が設定値の範囲内となるよう前記したバーナの燃焼量及び／又は該冷却用水蒸気供給手段による該レトルト内への冷却用水蒸気の供給量を制御するようになっている。
【０００８】
温度検出手段によりレトルト内の温度を検出し、検出した温度が設定値の範囲内にある場合は、通常はそのままバーナの燃焼を続け、該レトルト内へ冷却用水蒸気を供給しない。しかし、検出した温度が設定値の範囲を外れて低くなった場合は、通常はバーナの燃焼量を上げ、逆に検出した温度が設定値の範囲を外れて高くなった場合は、通常はバーナの燃焼量を下げると共に該レトルト内へ冷却用水蒸気を供給する。バーナの燃焼量や冷却用水蒸気の供給量は検出した温度の低くなった度合い又は高くなった度合いに応じて制御する。尚、加熱室の温度は乾留ガスの燃焼により高温になりやすいため、低温（３００〜６００℃程度）で炭化する場合は、冷却用水蒸気を常時供給して、検出した温度が設定値の範囲内にある場合はそのまま冷却用水蒸気の供給を続け、検出した温度が設定値の範囲を外れて低くなった場合は冷却用水蒸気の供給量を減らし、検出した温度が設定値の範囲を外れて高くなった場合は冷却用水蒸気の供給量を増すようにすることもできる。本発明に係る炭化装置では、有機質の乾燥汚泥を炭化するレトルト内の温度を直接に検出するため、そもそも温度の検出が正確であり、かかる正確な温度に基づいてバーナの燃焼量や該レトルト内への冷却用水蒸気の供給量を制御するため、時間的なずれを生じることなく正確に該レトルト内の温度を制御できる。
【０００９】
有機質の乾燥汚泥をレトルト内で炭化するとき、該レトルト内は温度だけでなく、圧力も変動する。温度が低すぎると、未炭化となり易く、逆に温度が高すぎると、灰化し易くなることは前記した通りであるが、圧力が低すぎると、レトルト内に大気が侵入して低酸素又は無酸素雰囲気が乱れ易くなり、逆に圧力が高すぎると、炭化により生成した乾留ガスや悪臭ガス等の生成ガスが炭化装置外へ漏出し易くなって、いずれにしても不都合である。このため本発明に係る炭化装置では、更にレトルトの片側面から該レトルト内の軸線部に圧力検出手段を挿入し、該圧力検出手段により検出される該レトルト内の圧力が設定値の範囲内となるよう該レトルト内の生成ガスを吸引して排気する排気ファンの回転数及び／又は該排気ファンが接続されたダクトに介装のダンパの開度を制御するようにしたものが好ましい。
【００１０】
レトルトの片側面から該レトルト内の軸線部に温度検出手段及び冷却用水蒸気供給手段、更には圧力検出手段を挿入する手段は特に制限されないが、レトルトの片側面から該レトルト内の軸線部に多重管を挿入し、該多重管を介して温度検出手段及び冷却用水蒸気供給手段、更には圧力検出手段を挿入するのが好ましい。例えば、レトルトの片側面から該レトルト内の軸線部に片持ちで２重管を挿入し、該２重管のうちで内管の先端から該レトルト内へ熱電対を露出させつつ、該内管をレトルト圧のサンプリング管として用い、また該２重管のうちで外管に複数の孔を穿って該孔から該レトルト内へ冷却用水蒸気を吹出させるようにする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る炭化装置によると、時間的なずれを生じることなく正確にレトルト内の温度を制御でき、結果として所望通りに炭化物を得ることができるという効果がある。
【実施例】
【００１２】
図１は本発明に係る炭化装置を例示する縦断面図、図２は図１の部分拡大図である。図１及び２に例示した炭化装置は、炉体１１と、炉体１１の両側壁に亘って回転可能に装架されたレトルト１２とを備えている。炉体１１内にはレトルト１２との間に加熱室２１が形成されており、加熱室２１の下段にこれと連通して排ガス処理室２２が形成されていて、加熱室２１には複数のバーナ３１が、また排ガス処理室２２にもバーナ３２が取付けられている。レトルト１２の一端部には装入口４１が開設されており、また他端部には排出口４２が開設されていて、レトルト１２の加熱室２１における中間部には複数のパイプ状の排気口部材４３が取付けられている。装入口４１には図示しない有機質の乾燥汚泥の供給手段が接続されており、また排気口部材４３によりレトルト１２内と加熱室２１とは連通されていて、更に排出口４２を包囲して、レトルト１２内への空気の侵入を防止するための出口フード４４が装備されている。排ガス処理室２２を形成する炉体１１には排気口５１が開設されており、排気口５１にダクト５２が接続されていて、ダクト５２にダンパ５３及び排気ファン５４が介装されている。尚、図示はしないが、加熱室の温度は乾留ガスの燃焼により高温になりやすいため、低温（３００〜６００℃程度）で炭化する場合は、レトルトの外周に保温材を巻いたり、レトルトを二重構造としてその空間に流体を流す等し、加熱室からレトルト内への熱の伝達を抑制することもできる。
【００１３】
レトルト１２の排出口４２側における片側面からは出口フード４４を貫通してレトルト１２内の軸線部に２重管６１が挿入されている。２重管６１のなかで両端が封鎖された内管６２内には熱電対７１が通されており、熱電対７１の先端は内管６２からレトルト１２内へ露出されていて、その基端は内管６２から取出されて温度計７２を介し演算装置８１へと接続されている。また２重管６１のなかで両端が封鎖された外管６３のレトルト１２内における先端側には複数の水蒸気吹出し孔９１が開設されており、かかる外管６３の基端側は加熱器９２及び流量計９３を介しポンプ９４へと接続されていて、ポンプ９４には演算装置８１が接続されている。図示を省略するが、演算装置８１は前記のバーナ３１の燃料供給系へも接続されている。
【００１４】
図１及び２に例示した炭化装置では、装入口４１からレトルト１２内へ装入した有機質の乾燥汚泥を、レトルト１２を回転させつつ、バーナ３１の燃焼による間接加熱下にて低酸素又は無酸素雰囲気下で炭化し、炭化物を排出口４２から排出し、出口フード４４の排出口４５、図示しない炭化物搬送コンベヤを介して、図示しない炭化物貯留ホッパに貯留する。その一方で、炭化により生成した乾留ガスや悪臭ガス等の生成ガスを、レトルト１２、排気口部材４３、加熱室２１及び排ガス処理室２２の経路で吸引し、ここでバーナ３２により生成ガスを後燃焼させた後、排気口５１、ダクト５２、ダンパ５３及び排気ファン５４の経路で排気するようになっている。
【００１５】
そしてかかる有機質の乾燥汚泥の炭化において、熱電対７１及び温度計７２により検出したレトルト１２内の温度が演算装置８１に予め設定しておいた設定値の範囲内にある場合は、バーナ３１の燃焼をそのまま続け、レトルト１２内へ水蒸気を吹出させることはしない。しかし、熱電対７１及び温度計７２により検出したレトルト１２内の温度が演算装置８１に予め設定しておいた設定値の範囲から外れて低くなった場合は、その低くなった度合いに応じて演算装置８１から発せられる信号によりバーナ３１の燃焼量を上げ、逆に検出したレトルト１２内の温度が設定値の範囲から外れて高くなった場合は、その高くなった度合いに応じて演算装置８１から発せられる信号によりバーナ３１の燃焼量を下げると共に、ポンプ９４、流量計９３、加熱器９２、外管６３及び水蒸気吹出し孔９１を介してレトルト１２内へ冷却用水蒸気をポンプ９４の回転数制御によりその供給量を制御しながら吹出させる。
【００１６】
図３は本発明に係る他の炭化装置を例示する縦断面図、図４は図３の部分拡大図である。図３及び４に例示した炭化装置も、図１及び２に例示した炭化装置と同様、炉体１３と、炉体１３の両側壁に亘って回転可能に装架されたレトルト１４とを備えている。炉体１３内にはレトルト１４との間に加熱室２３が形成されており、加熱室２３の下段にこれと連通して排ガス処理室２４が形成されていて、加熱室２３には複数のバーナ３３が、また排ガス処理室２４にもバーナ３４が取付けられている。レトルト１４の一端部には装入口４６が開設されており、また他端部には排出口４７が開設されていて、レトルト１４の加熱室２３における中間部には複数のパイプ状の排気口部材４８が取付けられている。装入口４６には図示しない有機質の乾燥汚泥の供給手段が接続されており、また排気口部材４８によりレトルト１４内と加熱室２３とは連通されていて、更に排出口４７を包囲して出口フード４９が装備されている。排ガス処理室２４を形成する炉体１３には排気口５５が開設されており、排気口５５にダクト５６が接続されていて、ダクト５６にダンパ５７及び排気ファン５８が介装されている。
【００１７】
レトルト１４の排出口４７側における片側面からは出口フード４９を貫通してレトルト１４内の軸線部に２重管６４が挿入されている。２重管６４のなかで両端が封鎖された内管６５内には熱電対７３が通されており、熱電対７３の先端は内管６５からレトルト１４内へ露出されていて、その基端は内管６５から取出されて温度計７４を介し演算装置８２へと接続されている。また両端が封鎖された内管６５のレトルト１４内における先端側には圧力サンプリング孔７５が開設されており、かかる内管６５の基端側は圧力計７６を介し演算装置８２へと接続されていて、内管６５はレトルト１４内の圧力のサンプリング管ともなっている。更に２重管６４のなかで両端が封鎖された外管６６のレトルト１４内における先端側には複数の水蒸気吹出し孔９５が開設されており、かかる外管６６の基端側は加熱器９６及び流量計９７を介しポンプ９８へと接続されていて、ポンプ９８には演算装置８２が接続されている。演算装置８２は前記のダンパ５７及び排気ファン５８へも接続されており、図示を省略するが、前記のバーナ３３の燃料供給系へも接続されている。
【００１８】
図３及び４に例示した炭化装置でも、図１及び２に例示した炭化装置と同様、装入口４６からレトルト１４内へ装入した有機質の乾燥汚泥を、レトルト１４を回転させつつ、バーナ３３の燃焼による間接加熱下にて低酸素又は無酸素雰囲気下で炭化し、炭化物を排出口４７から排出し、出口フード４９の排出口５０、図示しない炭化物搬送コンベヤを介して、図示しない炭化物貯留ホッパに貯留する。その一方で、炭化により生成した乾留ガスや悪臭ガス等の生成ガスを、レトルト１４、排気口部材４８、加熱室２３及び排ガス処理室２４の経路で吸引し、ここでバーナ３４により生成ガスを後燃焼させた後、排気口５５、ダクト５６、ダンパ５７及び排気ファン５８の経路で排気するようになっている。
【００１９】
そしてかかる有機質の乾燥汚泥の炭化において、熱電対７３及び温度計７４により検出したレトルト１４内の温度が演算装置８２に予め設定しておいた設定値の範囲内にある場合は、バーナ３３の燃焼をそのまま続け、レトルト１４内へ水蒸気を吹出させることはしない。しかし、熱電対７３及び温度計７４により検出したレトルト１４内の温度が演算装置８２に予め設定しておいた設定値の範囲から外れて低くなった場合は、その低くなった度合いに応じて演算装置８２から発せられる信号によりバーナ３３の燃焼量を上げ、逆に検出したレトルト１４内の温度が設定値の範囲から外れて高くなった場合は、その高くなった度合いに応じて演算装置８２から発せられる信号によりバーナ３３の燃焼量を下げると共に、ポンプ９８、流量計、９７、加熱器９６、外管６６及び水蒸気吹出し孔９５を介してレトルト１４内へ冷却用水蒸気をポンプ９８の回転数制御によりその供給量を制御しながら吹出させる。
【００２０】
また図３及び４に例示した炭化装置では、圧力サンプリング孔７５、内管６５及び圧力計７６により検出したレトルト１４内の圧力が演算装置８２に予め設定しておいた設定値の範囲内にある場合は、ダンパ５７を介しての排気ファン５８による排気をそのまま続ける。しかし、圧力サンプリング孔７５、内管６５及び圧力計７６により検出したレトルト１４内の圧力が演算装置８２に予め設定しておいた設定値の範囲から外れて低くなった場合は、その低くなった度合いに応じて演算装置８２から発せられる信号によりダンパ５７の開度を小さくし、これと同時に又はこれに代えて排気ファン５８の回転数を下げ、逆に検出したレトルト１４内の圧力が設定値の範囲から外れて高くなった場合は、その高くなった度合いに応じて演算装置８２から発せられる信号によりダンパ５７の開度を大きくし、これと同時に又はこれに代えて排気ファン５８の回転数を上げる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る炭化装置を例示する縦断面図。
【図２】図１の部分拡大図。
【図３】本発明に係る他の炭化装置を例示する縦断面図。
【図４】図３の部分拡大図。
【符号の説明】
【００２２】
１１，１３  炉体
１２，１４  レトルト
２１，２３  加熱室
２２，２４  排ガス処理室
３１〜３４  バーナ
５２，５６  ダクト
５３，５７  ダンパ
５４，５８  排気ファン
６１，６４  ２重管
６２，６５  内管
６３，６６  外管
７１，７３  熱電対
７５        圧力サンプリング孔
８１，８２  演算装置
９１，９２  水蒸気吹出し孔
９４，９８  ポンプ
【図１】
2007145883.tif 000003
【図２】
2007145883.tif 000004
【図３】
2007145883.tif 000005
【図４】
2007145883.tif 000006