(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に連続して投入されて堆積する籾殻層を上下方向に延びる複数本の撹拌支管により撹拌するとゝもに、前記燃焼室内に投入された籾殻から発生する分解ガスを前記籾殻層の外部に位置する前記撹拌支管の上方部の送風孔から供給される自然大気中の酸素で前記籾殻層から離れた上方部で燃焼せしめ、籾殻中の未燃炭素を前記籾殻層の内部に位置する前記撹拌支管の下方部の送風孔から供給される自然大気中の酸素で焼成せしめることを特徴とする高活性籾殻灰の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高活性籾殻灰の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
籾殻を６００℃前後の適温で燃焼させると、ポゾラン活性の高い籾殻灰が得られる。この籾殻灰をコンクリートやモルタルに混和すると、強度増進等の数々の利点があることは、例えば、コンクリート工学年次論文報告集（１９９３年・１５巻１号）の杉田氏らの「高活性もみがら灰製造方法とそれを用いたコンクリートの性質」、原田氏らの「籾殻灰を混和したモルタルの基礎的性状」等の論文によって既に知られているが、この籾殻灰の品質は主にポゾラン活性度と未燃炭素量によって左右される。すなわち、燃焼温度が高すぎた場合には、クリストバライトなどの鉱物が生成してポゾラン活性が低下する。また、燃焼温度が低すぎた場合、或いは燃焼時間が短すぎる場合には、未燃炭素が増加する。
【０００３】
そして、この籾殻灰をコンクリートやモルタルに混和した時に、籾殻灰のポゾラン活性が低いと、例えば強度増進が低下する。また未燃炭素が多いと、ＡＥ剤・減水剤等のコンクリート混和剤の効果を減じさせるために、大量の混和剤を使用する必要性が生じる。混和剤を大量に使用することは、コンクリートの物性面，コスト面で好ましくない。そこで、籾殻灰をコンクリートやモルタルに使用する場合には、高いポゾラン活性を維持したまま、籾殻灰の未燃炭素を極力少なくすることが必要となる。
【０００４】
従来、籾殻灰の製造方法として、例えば特開昭６０−３６３６０号公報には流動床方式のものが、また例えば特開平６−１５７０９２号公報にはバッチ方式のものが公開されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらのものは主に籾殻の燃焼熱の利用や、くん炭の製造を目的としており、コンクリートやモルタルの混和に適した高活性籾殻灰の製造には適さない。すなわち、上記のような従来の方法において、流動床方式の場合、燃焼室内に投入された籾殻は流動媒体を流動させるための送風によって、燃焼後直ちに燃焼室より排出されるため燃焼時間が短く、未燃炭素を十分燃焼させることができない。未燃炭素を減じさせるために、燃焼時間を長くすれば未燃炭素を減少させることはできるが、籾殻灰のポゾラン活性は低くなる。
【０００６】
また籾殻を直接流動床に投入すると、急速に高温にさらされて有機分の分解ガスが籾殻より揮発して燃焼し、その燃焼が籾殻堆積層内で生じるため燃焼温度が急激に上昇する。その結果、籾殻中のカリウムがＳｉＯ2 と反応して溶融状態となり、その時に未燃焼の炭素を溶融物中に取り込み、酸素との接触を妨げるために未燃炭素が多く残留する。
【０００７】
一方バッチ方式の場合、籾殻の燃焼温度及び燃焼速度は供給酸素量によって決まり、供給酸素量が多いほど籾殻の燃焼温度が高く、燃焼速度が早い（基礎試験データから）。籾殻灰のポゾラン活性を高くするために、籾殻を低温で焼成するには供給する酸素量を限定し、長時間の燃焼時間を要するという欠点があるが、長時間の燃焼はコスト面から好ましくない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような従来の問題点を解決するためになされたもので、ポゾラン活性が高く、且つ未燃炭素の少ない高活性籾殻灰を効率的に製造することを目的としたものであり、その要旨は、燃焼室内に連続して投入されて堆積する籾殻層を上下方向に延びる複数本の撹拌支管により撹拌するとゝもに、前記燃焼室内に投入された籾殻から発生する分解ガスを前記籾殻層の外部に位置する前記撹拌支管の上方部の送風孔から供給される自然大気中の酸素で前記籾殻層から離れた上方部で燃焼せしめ、籾殻中の未燃炭素を前記籾殻層の内部に位置する前記撹拌支管の下方部の送風孔から供給される自然大気中の酸素で焼成せしめることを特徴とする高活性籾殻灰の製造方法にある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施例により詳細に説明するに、図において、１は焼成炉本体で、該焼成炉本体１は、円板状の炉床２と円筒形の炉壁３で形成した燃焼室５及び該燃焼室５の上部の排気部４により夫々構成されている。
【００１０】
６は前記燃焼室５内にあって前記炉床２の中心から立設した回転主軸で、該回転主軸６の上部には放射状に延びた複数本の撹拌管７が前記炉床２に対して水平方向に装着されており、更にこの各撹拌管７にはそのほぼ全長にわたり下方に向け延びた複数本の撹拌支管８が所定間隔で垂設している。この場合、少なくとも隣り合う撹拌管７にそれぞれ設けた各撹拌支管８は、前記回転主軸６を中心とする同一円周上にない、所謂互いにずれた位置に夫々設けることが望ましい。
【００１１】
９は前記各撹拌支管８に形成した径６ｍｍ程度の送風孔で、前記撹拌支管８の全長にわたって形成されているが、この送風孔９は前記回転主軸６の回転に伴う撹拌支管８の移動方向とは反対側の側壁面に多数設けられている。これにより、送風孔９の籾殻による目詰まりを防止できるとゝもに、撹拌支管８の移動によってその裏側に生じる空隙に送風孔９から供給される空気が入り易くなり、籾殻間への空気の混入がより増大される。
【００１２】
１０は前記焼成炉本体１の外に設けた空気送風機で、中空状の部材により構成された前記回転主軸６，撹拌管７及び撹拌支管８には夫々、この空気送風機１０から風量制御バルブ１１，送風管１２を介して前記回転主軸６の下端部から自然大気が送り込まれ、前記撹拌管７及び撹拌支管８を通ってその送風孔９から排出されるようなっている。
【００１３】
また、前記回転主軸６は前記送風管１２に通じる途中でギヤードモータ１３に接続されており、インバータ１４により回転数が制御されたこのギヤードモータ１３が駆動することにより、前記回転主軸６及びこの回転主軸６と一体構造とした撹拌管７及び撹拌支管８が回転する構成としている。そして、前記焼成炉本体１の前記炉壁３には、籾殻投入ホッパ１５及びモータ１６に連結されたスクリューフィーダ１７からなる籾殻投入装置１８と、着火口１９がそれぞれ設けられており、前記籾殻投入装置１８の付近にはバーナ２０が設置されている。
【００１４】
２２は排出用ダンパ２１を設けた排出管で、前記炉床２の回転主軸６付近に設けられている。２３，２４は前記炉床２及び排気部４に夫々設置した複数個の熱電対のような温度計で、この温度計２３，２４により前記燃焼室５内の温度を測定して温度記録計２５で温度記録を行う。なお、図中、２６は前記排気部４の上面に連結した排気管である。
【００１５】
つぎに、前記のような構成からなる焼成炉を使用して、籾殻を焼成する方法を説明するに、燃焼室５の炉壁３に設けられている籾殻投入装置１８から籾殻を投入する。その際に、前記撹拌管７を毎分０．１〜０．５回転程度の回転数で回転させながら籾殻の投入を行い、撹拌支管８による撹拌により炉床２の上面全体にまんべんなく籾殻を敷き詰めた籾殻層Ｍを形成するが、この籾殻層Ｍの高さは前記撹拌支管８の先端８Ａから３分の１程度の高さまでとするのが望ましく、燃焼中も連続してその高さを保つ量を投入し続けている。
【００１６】
次いで、空気送風機１０により自然大気の送風を行う。この空気送風機１０により送風される自然大気は、風量制御バルブ１１で適正な送風量（前記炉床２上に堆積している籾殻及び穀物灰が飛散しない程度の風速、例えば０．０１〜０．０５ｍ／秒）に制御され、送風管１２，回転主軸６，撹拌管７，撹拌支管８，送風孔９，燃焼室５，排気部４及び排気管２６の順に通過し、最後に大気中に排出される。
【００１７】
次に、燃焼室５内の籾殻層Ｍに着火する。その着火方法は、着火口１９から燃焼室５内に均一に敷き詰められた籾殻層Ｍの上部に灯油を１リットル程度かけ、ガスバーナ等で着火し、着火を確認した後、着火口１９を閉じる。そして、炉内温度が籾殻の燃焼に適した温度（炉床２の部分で２００〜３００℃、排気部４の部分で５００〜５５０℃）に上昇するまでバーナ２０による補助燃焼を行い、排気部４に設置した温度計２４により排気部４の温度が５００℃程度に記録されたら補助燃焼を止め、籾殻の燃焼のみでくん炭化を持続させる。
【００１８】
前記籾殻の燃焼中も前記撹拌支管８が回転移動して前記籾殻層Ｍを撹拌し続けており、常時下層の籾殻が上部へと撹拌されるため燃焼状態のばらつきがなく、均一にくん炭化が進行する。燃焼室５内の温度調節は回転主軸７の回転数及び籾殻の投入量により行う。すなわち、温度が上がりすぎた場合、温度記録計２５に接続された回転主軸用インバータ１４及び籾殻投入装置（スクリューフィーダ）用インバータ２７により、回転主軸６の回転数及び籾殻の投入量が自動調整される。これらは必ずしも連動しているわけではなく、回転数又は投入量の変化だけでも調整することも可能である。
【００１９】
前記のくん炭化した籾殻は、有機分が分解され、固定炭素分と灰分からなっているが、この固定炭素分は、撹拌されながら前記籾殻層Ｍの内部に位置する撹拌支管８の下方部の送風孔９Ｂから供給される自然大気中の酸素により均一な燃焼が促進され、灰化が進行する。このとき、後述する理由により、籾殻中のカリウムは溶融せず、未燃炭素は十分に燃焼される。
【００２０】
すなわち、高温状態にある燃焼炉への投入時における籾殻の熱分解により、例えばＣＯ，ＣＯ2 ，Ｈ2 ，ＣＨ4 等の有機分の分解ガスが籾殻中から揮発する。この分解ガスは籾殻層Ｍの上部に上昇するが、ここには籾殻層Ｍの外部に位置する撹拌支管８の上方部の送風孔９Ａが開口しており、上昇した分解ガスはこの送風孔９Ａから供給される自然大気中の酸素により燃焼する。すなわち、有機分の分解ガスの燃焼は、前記籾殻層Ｍと離れた上部で行われることになるので、分解ガスのこの燃焼によって籾殻層Ｍの温度が急激に上昇することがない。したがって、籾殻中のカリウムは溶融せず、未燃炭素は十分に燃焼される。
【００２１】
籾殻は、灰化が進行したものから撹拌支管８の回転移動により前記炉床２の中心に向かって徐々に移動し、中心付近では下方部の送風孔９Ｂより供給される自然大気によって籾殻灰が冷却される。冷却された籾殻灰はその後、回転主軸６の付近に設けられた排出管２２から排出され、排出用ダンパ２１を開けることによって回収される。この排出された籾殻灰は、ボールミルのような粉砕装置で適当な粒度に粉砕することでコンクリート混和材等として使用できる。
【００２２】
図４に示すものは、本発明方法で得た籾殻灰のＸ線回析図で、図５に示すものは従来の流動床方式を用いて得られた籾殻灰のＸ線回析図である。この図５によって明らかなように、従来の流動床方式を用いて得られた籾殻灰では、２２°前後にＸ線回析のピークが現れているため、クリストバライトの結晶が生成されたことを示している。
【００２３】
これに対して、本発明方法で得た籾殻灰では、図４に示すように、Ｘ線回析のピークが全く認められず、この籾殻灰のポゾラン活性は高いことを示している。また、籾殻灰中の未燃炭素についても、従来の流動床方式を用いて得た籾殻灰では２．５〜３．５％であるのに対し、本発明方法で得られた籾殻灰では１．０％以下で著しく少ない。
【００２４】
表１に示すものは、籾殻灰を混入しない普通セメントモルタル供試体Ｍ０、従来の流動床方式によって得た籾殻灰を混和材として用いたセメントモルタル供試体Ｍ１、前記本発明方法で得た籾殻灰を混和材として用いたセメントモルタル供試体Ｍ２の、それぞれのセメントモルタルの配合及び圧縮強度を示す。
【００２５】
0003919311.tif 000002
【００２６】
この表１から明らかなように、本発明方法で製造された籾殻灰をセメントモルタルに混和することによって大きな強度増進が認められた。一方、従来技術である流動床炉方式を用いて製造され籾殻灰の混和によるセメントモルタル供試体Ｍ１でもある程度の強度増進は認められたが、その程度は低かった。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、上記のように、撹拌支管の籾殻層内に位置する下方部の送風孔からは籾殻の燃焼に必要な酸素を供給しているので、籾殻を均一に且つ完全に燃焼せしめることができるとゝもに、燃焼室内に投入された籾殻から発生する有機分の分解ガスは、籾殻層の外部に位置する撹拌支管の上方部の送風孔から供給される酸素によって籾殻層とは離れた個所で燃焼する。したがって、籾殻の燃焼温度の過上昇を防ぎ、安定した状態で且つ短時間で籾殻を燃焼せしめることができ、従来の流動床方式を利用した場合と比べて籾殻中の未燃炭素が少なく、且つポゾラン活性の高い高品質の籾殻灰を得ることが出来る、といった諸効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る製造装置の縦断面説明図である。
【図２】  同製造装置の横断面説明図である。
【図３】  本発明の作用を示す部分拡大説明図である。
【図４】  本発明で得られた籾殻灰のＸ線回析図である。
【図５】  従来の流動床炉を用いて得られた籾殻灰のＸ線回析図である。
【符号の説明】
１  燃焼炉本体
２  炉床
３  炉壁
４  排気部
５  燃焼室
６  回転主軸
７  撹拌管
８  撹拌支管
９  送風孔
９Ａ  上方部の通風孔
９Ｂ  下方部の通風孔
１０  空気送風機
１１  風量制御バルブ
１２  送風管
１３  ギヤードモータ
１４  回転主軸用インバータ
１５  ホッパ
１６  モータ
１７  スクリューフィーダ
１８  籾殻投入装置
１９  着火口
２０  バーナ
２１  排出用ダンパ
２２  排出管
２３  温度計
２４  温度計
２５  温度記録計
２６  排気管
２７  籾殻投入装置（スクリューフィーダ）用インバータ
【図１】
0003919311.tif 000003
【図２】
0003919311.tif 000004
【図３】
0003919311.tif 000005
【図４】
0003919311.tif 000006
【図５】
0003919311.tif 000007