(57)【要約】【課題】有機廃棄物の投入が停止される場合であっても排出される炭化物の温度を適切に低下させることが可能な炭化炉を提供する。【解決手段】本体部２１と、本体部２１との間に有機廃棄物を炭化させるための間隙２０ａを形成する円筒部２２と、間隙２０ａへ有機廃棄物を投入する投入部２３と、間隙２０ａから有機廃棄物が炭化した炭化物を排出する炭化物排出部２４と、有機廃棄物を部分燃焼させる１次燃焼用空気を供給する１次空気供給部２５と、間隙２０ａの下端側に堆積する炭化物の温度を検出する温度センサ２８ｂと、温度センサ２８ｂが検出する炭化物の温度に応じて炭化物排出部２４が排出する炭化物の排出量を制御する炭化炉制御部２９と、を備える炭化炉２０を提供する。【選択図】図２
2016121253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線に沿って延びる筒状に形成される本体部と、
前記軸線に沿って延びる筒状に形成されるとともに前記本体部の内周面との間に有機廃棄物を炭化させるための間隙を形成する外周面を有する筒部と、
前記間隙へ前記有機廃棄物を投入する投入部と、
前記間隙から前記有機廃棄物が炭化した炭化物を排出する炭化物排出部と、
前記間隙に堆積する前記有機廃棄物を部分燃焼させる燃焼用空気を供給する空気供給部と、
前記間隙の下端側に堆積する前記炭化物の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部が検出する前記温度に応じて前記炭化物排出部が排出する前記炭化物の排出量を制御する制御部と、を備える炭化炉。
【請求項２】
前記炭化物排出部は、
前記炭化物を排出する排出口と、
前記間隙の下端と対向する位置に設けられるとともに前記軸線回りに回転することにより前記間隙の下端から前記排出口へ前記炭化物を導く回転体と、
前記回転体を前記軸線回りに回転させる駆動部と、を有し、
前記制御部は、前記温度検出部が検出する前記温度に応じて前記駆動部が前記回転体を回転させる回転速度を制御する請求項１に記載の炭化炉。
【請求項３】
前記制御部は、前記温度検出部が検出する前記温度が所定温度より低い場合は第１回転速度で前記回転体を回転させるよう前記駆動部を制御し、前記温度検出部が検出する前記温度が前記所定温度以上である場合は前記第１回転速度より低い第２回転速度で前記回転体を回転させるよう前記駆動部を制御する請求項２に記載の炭化炉。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の炭化炉と、
前記炭化炉が前記有機廃棄物を炭化させることにより生成された前記炭化物をガス化剤により熱分解させて水性ガスを生成する熱分解炉と、を備える水性ガス生成システム。
【請求項５】
軸線に沿って延びる筒状に形成される本体部と、前記軸線に沿って延びる筒状に形成されるとともに前記本体部の内周面との間に有機廃棄物を炭化させるための間隙を形成する外周面を有する筒部と、前記間隙へ前記有機廃棄物を投入する投入部と、前記間隙から前記有機廃棄物が炭化した炭化物を排出する炭化物排出部と、前記間隙に堆積する前記有機廃棄物を部分燃焼させる燃焼用空気を供給する空気供給部と、を備える炭化炉の制御方法であって、
前記間隙の下端側に堆積する前記炭化物の温度を検出する温度検出工程と、
前記温度検出工程が検出する前記温度に応じて前記炭化物排出部が排出する前記炭化物の排出量を制御する制御工程と、を備える炭化炉の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化炉、水性ガス生成システム、および炭化炉の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機廃棄物を部分燃焼させ、その燃焼熱により有機廃棄物を炭化させる炭化炉が知られている（例えば、特許文献１参照。）。炭化炉で有機廃棄物が部分燃焼すると、炭化物を多く含む固形分と可燃性ガスを含む燃焼ガスが生成される。
特許文献１に開示される炭化炉は、略円筒形の本体と本体に収容された円筒体との間に形成された領域の上方に炭化物を多く含む固形分を炭化させる炭化部を形成し、下方に炭化物を消火する不燃部を形成したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４２２６０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された炭化炉において、本体と円筒体との間に形成された領域に投入口から有機廃棄物が連続的に投入される場合、炭化部で生成された炭化物が不燃部で消火されるため炭化炉から排出される炭化物の温度は一定温度以下に低下する。
しかしながら、例えば、炭化炉の運転を停止させる場合など、投入口からの有機廃棄物の投入が停止される場合には、炭化炉から外部へ排出される炭化物の温度が十分に低下しない可能性がある。これは、本体と円筒体との間に形成された領域に堆積する有機廃棄物の量が徐々に少なくなり、炭化物を消火する不燃部として機能する領域が狭くなってしまうからである。炭化炉から排出される炭化物の温度が十分に低下しない場合、炭化炉から排出された炭化物を搬送させる機構に過剰な熱が与えられて損傷してしまう可能性がある。また、温度が十分に低下していない炭化物が炭化炉から排出された場合、当該排出された炭化物が空気に触れることで再度発火してしまう可能性も考えられる。
【０００５】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、有機廃棄物が燃焼した炭化物の温度が適切に低下した当該炭化物を排出させることが可能な炭化炉、それを備えた水性ガス生成システム、およびその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明の一態様に係る炭化炉は、軸線に沿って延びる筒状に形成される本体部と、前記軸線に沿って延びる筒状に形成されるとともに前記本体部の内周面との間に有機廃棄物を炭化させるための間隙を形成する外周面を有する筒部と、前記間隙へ前記有機廃棄物を投入する投入部と、前記間隙から前記有機廃棄物が炭化した炭化物を排出する炭化物排出部と、前記間隙に堆積する前記有機廃棄物を部分燃焼させる燃焼用空気を供給する空気供給部と、前記間隙の下端側に堆積する前記炭化物の温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部が検出する前記温度に応じて前記炭化物排出部が排出する前記炭化物の排出量を制御する制御部と、を備える。
【０００７】
本発明の一態様に係る水性ガス生成システムは、前記炭化炉と、前記炭化炉が前記有機廃棄物を炭化させることにより生成された前記炭化物をガス化剤により熱分解させて水性ガスを生成する熱分解炉と、を備える。
【０００８】
本発明の一態様に係る炭化炉の制御方法は、軸線に沿って延びる筒状に形成される本体部と、前記軸線に沿って延びる筒状に形成されるとともに前記本体部の内周面との間に有機廃棄物を炭化させるための間隙を形成する外周面を有する筒部と、前記間隙へ前記有機廃棄物を投入する投入部と、前記間隙から前記有機廃棄物が炭化した炭化物を排出する炭化物排出部と、前記間隙に堆積する前記有機廃棄物を部分燃焼させる燃焼用空気を供給する空気供給部と、を備える炭化炉の制御方法であって、前記間隙の下端側に堆積する前記炭化物の温度を検出する温度検出工程と、前記温度検出工程が検出する前記温度に応じて前記炭化物排出部が排出する前記炭化物の排出量を制御する制御工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、有機廃棄物が燃焼した炭化物の温度が適切に低下した当該炭化物を排出させることが可能な炭化炉、それを備えた水性ガス生成システム、およびその制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】水性ガス生成システムの一実施形態を示す全体構成図である。
【図２】図１に示す炭化炉の縦断面図である。
【図３】図２に示す炭化炉の要部拡大図である。
【図４】図３に示すクリンカクラッシャを示す図であり、（ａ）が平面図であり、（ｂ）が（ａ）のＣ−Ｃ矢視端面図である。
【図５】図２に示す炭化炉の端面図であり、（ａ）がＡ−Ａ矢視端面図であり、（ｂ）がＢ−Ｂ矢視端面図である。
【図６】炭化炉の１次空気供給部の第１変形例を示す縦断面図である。
【図７】炭化炉の１次空気供給部の第２変形例を示す縦断面図である。
【図８】炭化炉制御部による２次燃焼ファンの送風量の制御方法を示すフローチャートである。
【図９】炭化炉制御部によるターンテーブルの回転速度の制御方法を示すフローチャートである。
【図１０】図１に示す熱分解炉の縦断面図である。
【図１１】図１０に示す熱分解炉の反応管の断面図であり、（ａ）がＤ−Ｄ矢視断面図であり、（ｂ）がＥ−Ｅ矢視断面図である。
【図１２】図１０に示す熱分解炉の要部拡大図である。
【図１３】図１に示す熱分解炉，減温器，サイクロン，蒸気発生器，および蒸気過熱器を示す構成図である。
【図１４】図１に示す乾燥機を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態の水性ガス生成システム１００について図面を参照して説明する。
本実施形態の水性ガス生成システム１００は、炭素を含む廃棄物である有機廃棄物を炭化させて炭化物を生成した後に、過熱された水蒸気（以下、「蒸気」ともいう。）をガス化剤として用いて炭化物を熱分解反応させることにより水性ガス（水素ガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガスを主成分とする混合ガス）を生成するシステムである。
【００１２】
有機廃棄物とは、例えば、食品廃棄物，建設廃材，シュレッダーダスト，畜産廃棄物，間伐材や剪定枝等の樹木製の廃材，汚泥，家庭から排出される一般廃棄物である。水性ガスを生成する原料として以上に例示されるような種々の有機廃棄物を用いることができるが、樹木製の廃材（「木質バイオマス」ともいう。）を用いるのが特に好ましい。
【００１３】
図１の全体構成図に示すように、水性ガス生成システム１００は、有機廃棄物を乾燥させる乾燥機１０と、乾燥機１０へ投入する有機廃棄物を貯留するホッパ１１と、乾燥機１０にて乾燥された有機廃棄物を貯留するホッパ１２と、乾燥された有機廃棄物から炭化物を生成する炭化炉２０と、炭化炉２０で生成された炭化物とガス化剤とを熱分解反応させる熱分解炉３０と、熱分解炉３０で生成された水性ガスを冷却する減温器４０と、炭化炉２０から排出された未燃の炭化物を回収するチャー回収装置４１と、減温器４０から供給される水性ガスから残渣を除去するサイクロン５０と、サイクロン５０で除去された残渣を回収する残渣回収装置５１とを備える。
【００１４】
また、水性ガス生成システム１００は、サイクロン５０で残渣が除去された水性ガスを冷却する水性ガス冷却装置６０と、水性ガス冷却装置６０で冷却された水性ガスを貯蔵する水性ガスホルダ７０と、余剰の水性ガス等を焼却処理するフレアースタック７１と、水性ガスを燃料として発電設備７２と、水性ガスから水素ガスを精製する水素精製装置７３と、水から飽和蒸気を生成する蒸気発生器８０と、蒸気発生器８０が生成した蒸気を過熱する蒸気過熱器８１と、蒸気発生器８０へ水を供給する水供給装置８２と、水性ガス生成システム１００の全体を制御する制御装置９０と、を備える。
以下、水性ガス生成システム１００が備える各部について説明する。
【００１５】
乾燥機１０は、有機廃棄物を燃焼ガスにより乾燥させるとともに乾燥された有機廃棄物を炭化炉２０へ供給する装置である。乾燥機１０には、有機廃棄物を貯蔵するホッパ１１から原料供給路１１ａを介して有機廃棄物が供給される。また、乾燥機１０には、有機廃棄物を乾燥させる熱源として、蒸気発生器８０から排出された燃焼ガスが燃焼ガス流路２００ｄを介して供給される。
【００１６】
ホッパ１１から乾燥機１０に供給される有機廃棄物は、例えば、５ｍｍ以上かつ６０ｍｍ以下の長さの木質チップである。また、有機廃棄物は、例えば、５５％程度の重量比で水分を含有するものが用いられる。乾燥機１０は、５５％程度の重量比で水分を含有する木質チップを加熱して乾燥させることにより、有機廃棄物が含有する水分を１５％程度の重量比まで低下させるものである。
【００１７】
乾燥機１０は、燃焼ガスの熱により乾燥させた有機廃棄物を、原料供給路１０ａを介してホッパ１２へ供給する。また、乾燥機１０は、有機廃棄物を乾燥させる熱源として用いた燃焼ガスを、燃焼ガス流路２００ｅを介して排ガス冷却洗浄装置１３へ供給する。乾燥機１０が排ガス冷却洗浄装置１３へ供給する燃焼ガスの温度は、１５０℃以上かつ２１０℃以下となるように調整されている。
【００１８】
排ガス冷却洗浄装置１３は、燃焼ガスに含まれる硫黄酸化物（ＳＯｘ），硫酸（Ｈ２ＳＯ４），塩酸（ＨＣｌ）等の有害物質を除去して燃焼ガスを無害化する装置である。排ガス冷却洗浄装置１３は、有害物質が除去された燃焼ガス（排ガス）を無害化しつつ冷却した後に大気中に排出する。
排ガス冷却洗浄装置１３は、例えば、スクラバとされており、大気中に排出する燃焼ガスの温度が１２０℃以上かつ１８０℃以下となるように調整している。
【００１９】
炭化炉２０は、乾燥した有機廃棄物を部分燃焼させることにより炭化物と燃焼ガスとを生成する装置である。炭化炉２０には、有機廃棄物を貯蔵するホッパ１２から原料供給路１２ａを介して乾燥した有機廃棄物が供給される。
炭化炉２０は、有機廃棄物の燃焼によって生成された炭化物を、炭化物供給路１０１を介して熱分解炉３０へ供給する。また、炭化炉２０は、有機廃棄物の燃焼によって生成された燃焼ガスを、燃焼ガス流路２００ａを介して熱分解炉３０へ供給する。
【００２０】
熱分解炉３０は、炭化炉２０が生成した炭化物を過熱蒸気とともに燃焼ガスにより加熱して熱分解反応させることにより水性ガスを生成する装置である。熱分解炉３０には、炭化物供給路１０１を介して炭化炉２０が生成した炭化物が供給される。また、熱分解炉３０には、蒸気過熱器８１が生成した過熱蒸気がガス化剤として供給される。また、熱分解炉３０には、熱分解反応を促進させる熱源として燃焼ガス流路２００ａから燃焼ガスが供給される。
【００２１】
熱分解炉３０は、炭化物と過熱蒸気とを熱分解反応をさせて、水素ガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガスを主成分とする水性ガスを生成する。炭化物と過熱蒸気との熱分解反応は、主に以下の式（１），（２）に示す反応である。
Ｃ＋Ｈ２Ｏ  →  ＣＯ＋Ｈ２          （１）
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ  →  ＣＯ２＋Ｈ２      （２）
式（１）に示す水性ガス反応は吸熱反応であり、式（２）に示す水性ガスシフト反応は発熱反応である。式（２）に示す発熱反応の発熱量よりも式（１）に示す吸熱反応の吸熱量の方が大きい。そのため、炭化物と過熱蒸気との熱分解反応は、全体として吸熱反応となる。
【００２２】
熱分解炉３０に供給される炭化物の温度は、常温（例えば、２５℃）以上かつ３５０℃以下となるように調整されている。また、熱分解炉３０に供給される過熱蒸気の温度は、７３０℃以上かつ８３０℃以下となるように調整されている。また、熱分解炉３０に供給される燃焼ガスの温度は、９００℃以上かつ１３００℃以下となるように調整されている。また、熱分解炉３０が生成する水性ガスの温度は、６５０℃以上かつ８５０℃以下となるように調整されている。
【００２３】
熱分解炉３０は、熱分解反応により生成された水性ガスと炭化物の未反応分および残渣を、水性ガス供給路１０２を介して減温器４０へ供給する。また、熱分解炉３０は、熱分解反応の熱源として用いられた燃焼ガスを、燃焼ガス流路２００ｂを介して蒸気過熱器８１へ供給する。蒸気過熱器８１に供給される燃焼ガスの温度は、８２０℃以上かつ９２０℃以下となるように調整されている。
【００２４】
減温器４０は、液体である水を噴霧することにより水性ガス供給路１０２から供給される水性ガスの温度を低下させる装置である。減温器４０には、水供給装置８２から水供給ポンプ（図示略）により水が供給される。減温器４０は、減温させた水性ガスを、水性ガス供給路１０３を介してサイクロン５０へ供給する。また、減温器４０は、水性ガス供給路１０２から供給される炭化物の未反応分および残渣をチャー回収装置４１へ供給する。
減温器４０は、６５０℃以上かつ７５０℃以下となるように熱分解炉３０で調整された水性ガスを、２２０℃以上かつ２８０℃以下となるように水の噴霧量を調整する。
【００２５】
チャー回収装置４１は、炭化物の未反応分を回収して再び熱分解炉３０へ供給する装置である。
チャー回収装置４１を設けることにより、炭化物の未反応分が水性ガスの生成に用いられず廃棄されることが回避される。そのため、チャー回収装置４１を設けることにより、炭化物からの水性ガスの収率が向上する。
【００２６】
サイクロン５０は、水性ガス供給路１０３を介して供給される水性ガスに含まれる残渣を除去する装置である。サイクロン５０は、水性ガス供給路１０３を介して供給される水性ガスを内部で旋回させることにより水性ガスに含まれる残渣を遠心分離して下方へ導いて残渣回収装置５１へ供給する。また、サイクロン５０は、残渣が除去された水性ガスを上方へ導いて水性ガス供給路１０４を介して水性ガス冷却装置６０へ供給する。
【００２７】
水性ガス冷却装置６０は、液体である水を噴霧することにより水性ガス供給路１０４から供給される水性ガスの温度を低下させる装置である。水性ガス冷却装置６０は、水性ガス中に噴霧した冷却水を回収して循環ポンプ（図示略）により再び水性ガス中に噴霧させるように冷却水を循環させる。
【００２８】
水性ガス冷却装置６０は、冷却した水性ガスを水性ガスホルダ７０へ供給する。水性ガス冷却装置６０は水性ガスホルダ７０へ供給する水性ガスの温度を検出する温度センサ（図示略）を備えており、検出する温度が目標温度と一致するように循環ポンプ（図示略）により循環させる冷却水の水量を制御する。水性ガス冷却装置６０は、２２０℃以上かつ２８０℃以下となるように減温器４０で調整された水性ガスを、３０℃以上かつ５０℃以下となるように水の噴霧量を調整する。
【００２９】
水性ガスホルダ７０は、水性ガス冷却装置６０から供給される水性ガスを貯蔵する装置である。水性ガスホルダ７０は、貯蔵した水性ガスをフレアースタック７１、発電設備７２、水素精製装置７３のそれぞれに個別に供給することが可能となっている。
【００３０】
フレアースタック７１は水性ガスホルダ７０の貯蔵量が過剰となった場合等、水性ガスに余剰が生じた場合に焼却処理するための装置である。フレアースタック７１は、液化天然ガス等の燃料によって常時燃焼が行われるようになっている。そのため、フレアースタック７１に水性ガスが供給されると、水性ガスが焼却処理される。
【００３１】
発電設備７２は、水性ガスを燃料として動作することにより発電機を駆動させて発電出力を得る設備である。発電設備７２が発電機を駆動させる動力源としては、例えば、水性ガスを燃焼させることにより動作するガスエンジンが用いられる。
【００３２】
水素精製装置７３は、水性ガスに含まれる一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス等の成分を除去することで純度が高い水素ガス（例えば、純度９９．９９５％以上の水素ガス）を精製する装置である。水素精製装置７３は、水性ガスを圧縮機（図示略）にて所定の圧力まで加圧して吸着剤（一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス等の成分の除去に適したもの）を充填した吸着塔（図示略）に供給する。水素精製装置７３は、この吸着塔を、当該吸着塔に備え付けられた外気との導通を制御するバルブ（図示略）を開け閉めして大気圧まで減圧することで、吸着剤から一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス等の成分を除去し、純度が高い水素ガスを精製する。
【００３３】
蒸気発生器８０は、燃焼ガスで加熱することにより水を気化させて飽和水蒸気を生成する装置である。蒸気発生器８０には、水供給装置８２から水供給ポンプ（図示略）を介して水が供給される。また、蒸気発生器８０には、蒸気過熱器８１から排出される燃焼ガスが燃焼ガス流路２００ｃを介して供給される。蒸気発生器８０に供給される燃焼ガスの温度は、７５０℃以上かつ８５０℃以下となるように調整されている。
【００３４】
蒸気発生器８０が生成した飽和水蒸気は蒸気過熱器８１へ供給される。また、蒸気発生器８０で水を気化させる熱源として用いられた燃焼ガスは、燃焼ガス流路２００ｄを介して乾燥機１０へ供給される。乾燥機１０へ供給される燃焼ガスの温度は、５４０℃以上かつ６４０℃以下となるように調整されている。
【００３５】
蒸気過熱器８１は、燃焼ガスで飽和水蒸気を加熱することにより飽和水蒸気から過熱蒸気を生成する装置である。蒸気過熱器８１には、蒸気発生器８０が生成した飽和水蒸気が供給される。また、蒸気過熱器８１には、熱分解炉３０から排出される燃焼ガスが燃焼ガス流路２００ｂを介して供給される。蒸気過熱器８１に供給される燃焼ガスの温度は、８２０℃以上かつ９２０℃以下となるように調整されている。
蒸気過熱器８１が生成した過熱蒸気は、熱分解炉３０へガス化剤として供給される。また、蒸気過熱器８１で過熱蒸気を生成する熱源として用いられた燃焼ガスは、燃焼ガス流路２００ｃを介して蒸気発生器８０へ供給される。
【００３６】
制御装置９０は、水性ガス生成システム１００を制御する装置である。制御装置９０は、水性ガス生成システム１００を構成する各部が備える制御部（図示略）と通信可能となっている。制御装置９０は、水性ガス生成システム１００を構成する各部が備える制御部に制御指令を伝達することにより、各部を制御することができるようになっている。また、制御装置９０は、水性ガス生成システム１００を構成する各部から温度，圧力等の各部の状態を示す信号を受信可能となっている。
制御装置９０は、記憶部（図示略）に記憶された制御プログラムを読み出して実行することにより、水性ガス生成システム１００を構成する各部に所望の動作を実行させることができる。
【００３７】
図１に示す水性ガス生成システム１００において、炭化炉２０で生成された燃焼ガスは、燃焼ガス流路２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ，２００ｅからなる燃焼ガス流路によって以下のように流通する。
第１に、炭化炉２０が生成した燃焼ガスは、燃焼ガス流路２００ａによって熱分解炉３０へ供給される。
第２に、熱分解炉３０から排出された燃焼ガスは、燃焼ガス流路２００ｂによって蒸気過熱器８１へ供給される。
第３に、蒸気過熱器８１から排出された燃焼ガスは、燃焼ガス流路２００ｃによって蒸気発生器８０へ供給される。
第４に、蒸気発生器８０から排出された燃焼ガスは、燃焼ガス流路２００ｄによって乾燥機１０へ供給される。
第５に、乾燥機１０から排出された燃焼ガスは、燃焼ガス流路２００ｅによって排ガス冷却洗浄装置１３へ供給される。
第６に、排ガス冷却洗浄装置１３が無害化した燃焼ガスは、排ガス冷却洗浄装置１３によって大気中に排出される。
【００３８】
ここで、炭化炉２０が生成した燃焼ガスを他の熱媒体との熱交換をさせないで熱分解炉３０へ供給しているのは、高温な状態が維持された燃焼ガスを用いて熱分解炉３０における熱分解反応を促進して炭化物からの水性ガスの収率を向上させるためである。炭化炉２０が生成した燃焼ガスを他の熱媒体との熱交換をさせた後に熱分解炉３０へ供給する場合に比べ、熱分解炉３０の内部を高温に維持することができるため、熱分解反応が促進されて炭化物からの水性ガスの収率が向上する。
【００３９】
次に、図２から図５を用いて、本実施形態の炭化炉２０について詳細に説明する。
図２は、図１に示す炭化炉２０の縦断面図である。図２において、軸線Ｘは、炭化炉２０が設置される設置面（図示略）に対して直交する鉛直方向（重力方向）を示している。
【００４０】
図２に示すように、本実施形態の炭化炉２０は、本体部２１と、円筒部２２（筒部）と、有機廃棄物投入部２３（投入部）と、炭化物排出部２４と、１次空気供給部２５と、２次空気供給部２６と、燃焼ガス排出部２７と、温度センサ２８ａ（温度検出部）と、温度センサ２８ｂ（温度検出部）と、温度センサ２８ｃ（温度検出部）と、レベルセンサ２８ｄ（堆積量検出部）と、着火バーナ２０ｃと、炭化炉制御部２９（制御部）とを備える。
【００４１】
本体部２１は、軸線Ｘに沿って延びる略円筒状に形成されるとともに炭化炉２０の外装となる部材である。本体部２１は、その内部に有機廃棄物を部分燃焼させる１次燃焼領域Ｒ２と、有機廃棄物から生成された燃焼ガスに含まれる可燃性ガスを燃焼させる２次燃焼領域Ｒ４とを形成している。
本体部２１は、炭化炉２０の外装を形成する金属製（例えば鉄製）のハウジング２１ａと、ハウジング２１ａの内周面に貼り付けられる断熱材２１ｂと、断熱材２１ｂの内周面に貼り付けられる耐火材２１ｃとを有する。
【００４２】
円筒部２２は、軸線Ｘに沿って延びる略円筒状に形成される部材である。円筒部２２は、本体部２１の内周面２１ｄとの間に有機廃棄物を燃焼させて炭化物を生成するための間隙２０ａを形成する外周面２２ａを有する。円筒部２２は、有機廃棄物の燃焼によって高温となるため、耐熱性の材料（例えば、ステンレス等の金属材料）によって形成するのが好ましい。
図２に示すように、円筒部２２の内部は中空の閉空間となっておりこの閉空間は他の空間と連通しない状態となっている。そのため、円筒部２２は一定の熱量を蓄熱可能であり、外部の温度変化による影響を受けにくくなっている。
【００４３】
円筒部２２は、後述するターンテーブル２４ａに取り付けられておりターンテーブル２４ａが軸線Ｘ回りに回転するのに応じて軸線Ｘ回りに回転するようになっている。円筒部２２が軸線Ｘ回りに回転することにより、間隙２０ａとその上部に存在する有機廃棄物は間隙２０ａに沿って上方から下方へ導かれる。
【００４４】
間隙２０ａに供給された有機廃棄物は、１次燃焼領域Ｒ２において１次空気供給部２５から供給される１次燃焼用空気によって部分燃焼し、炭化物を多く含む固形分と可燃性ガスを含む燃焼ガスとが生成される。炭化物を多く含む固形分は間隙２０ａに沿って下方の炭化物精錬・冷却領域Ｒ１へ導かれ、可燃性ガスを含む燃焼ガスは２次燃焼領域Ｒ４へ導かれる。
炭化物精錬・冷却領域Ｒ１は、上方が有機廃棄物で閉塞されているとともに１次空気供給部２５からの１次燃焼用空気が供給されない領域となっている。そのため、炭化物は、炭化物精錬・冷却領域Ｒ１において冷却されながら精錬される。
【００４５】
有機廃棄物投入部２３は、本体部２１に設けられるとともにホッパ１２から原料供給路１２ａを介して供給される有機廃棄物（図示略）を本体部２１の内部へ投入する開口部である。有機廃棄物投入部２３の下方には軸線Ｘに近付くにつれて上方から下方へ傾斜する傾斜面２３ａが形成されている。有機廃棄物投入部２３から供給された有機廃棄物は、傾斜面２３ａに沿って円筒部２２の上面２２ｂおよび間隙２０ａに導かれる。
【００４６】
図２に示すように有機廃棄物投入部２３が配置される領域が原料投入領域Ｒ３である。原料投入領域Ｒ３において、軸線Ｘに対して有機廃棄物投入部２３と反対側には点検窓２０ｂが設けられている。点検窓２０ｂは、炭化炉２０の内部を視認可能にするものである。
【００４７】
炭化物排出部２４は、間隙２０ａにおいて有機廃棄物が部分燃焼することにより生成される炭化物を炭化物供給路１０１へ排出する機構である。炭化物排出部２４から炭化物供給路１０１へ排出された炭化物は、熱分解炉３０へ供給される。
図２および図４に示すように、炭化物排出部２４は、ターンテーブル２４ａ（回転体）と、駆動部２４ｂと、炭化物排出口２４ｃとを有する。
【００４８】
ターンテーブル２４ａは、図３に示すように間隙２０ａの軸線Ｘ方向の下端と対向する位置に設けられる部材であり、軸線Ｘ回りの周方向に延びる円環状の回転体である。ターンテーブル２４ａは、駆動部２４ｂから伝達される駆動力によって軸線Ｘ回りに回転する。
図３に示すように、間隙２０ａの下端と対向するターンテーブル２４ａの面は軸線Ｘから遠ざかるに従って下方へ傾斜する傾斜面となっている。そのため、間隙２０ａの下端とターンテーブル２４ａの傾斜面との間には隙間が形成されている。
【００４９】
間隙２０ａの下端に存在する炭化物（図示略）は、ターンテーブル２４ａが軸線Ｘ回りに回転するのに応じてターンテーブル２４ａの傾斜面に沿って下方へ移動して炭化物排出口２４ｃへと導かれる。そのため、ターンテーブル２４ａの回転速度が増加するのに応じて、間隙２０ａの下端から炭化物排出口２４ｃへ導かれる炭化物の量が増加する。同様に、ターンテーブル２４ａの回転速度が減少するのに応じて、間隙２０ａの下端から炭化物排出口２４ｃへ導かれる炭化物の量が減少する。
【００５０】
駆動部２４ｂは、ターンテーブル２４ａに駆動力を伝達し、ターンテーブル２４ａを軸線Ｘ回りに回転させる装置である。図２に示すように、駆動部２４ｂは、駆動モータ２４ｅと、減速機２４ｆと、駆動ベルト２４ｇと、駆動軸２４ｈとを有する。
【００５１】
駆動モータ２４ｅは、炭化炉制御部２９から伝達される制御信号によって回転数が制御されるインバータモータである。駆動モータ２４ｅの回転動力は、駆動ベルト２４ｇによって減速機２４ｆに伝達される。
減速機２４ｆは駆動ベルト２４ｇによって駆動モータ２４ｅから伝達される回転動力の回転速度を減速させつつトルクを増加させる装置である。減速機２４ｆは、トルクを増加させた回転動力を軸線Ｘ回りに延びる駆動軸２４ｈに伝達する。
ターンテーブル２４ａは駆動軸２４ｈに連結されている。そのため、駆動軸２４ｈが軸線Ｘ回りに回転するのに伴って、ターンテーブル２４ａが軸線Ｘ回りに回転する。
【００５２】
炭化物排出口２４ｃは、炭化物を炭化物供給路１０１へ排出する開口部である。炭化物排出口２４ｃから炭化物供給路１０１へ排出された炭化物は、炭化物供給路１０１を介して熱分解炉３０へ供給される。
【００５３】
クリンカクラッシャ２４ｄは、間隙２０ａの下端とターンテーブル２４ａの傾斜面との間に形成される隙間よりも大きな塊であるクリンカを破砕するための部材である。ここでクリンカとは、１次燃焼領域Ｒ２での有機廃棄物の燃焼により生成された燃焼灰が溶融して塊となったものである。
図４（ａ）に示すように、クリンカクラッシャ２４ｄは、軸線Ｘ回りに配置される略円環状の部材となっており、周方向の複数の位置に径方向の内側に突出する爪２４ｉが設けられている。
図４（ｂ）（図４（ａ）のＣ−Ｃ矢視端面図）に示すように、爪２４ｉはターンテーブル２４ａの傾斜面に沿うように上方に向けて折れ曲がった形状となっている。
【００５４】
図３に示すようにクリンカクラッシャ２４ｄは、締結ボルトによって本体部２１に取り付けられている。クリンカクラッシャ２４ｄは、ターンテーブル２４ａが軸線Ｘ回りに回転しても本体部２１に対して固定されたままとなる。そのため、ターンテーブル２４ａの回転に伴ってクリンカが移動すると、クリンカがクリンカクラッシャの爪２４ｉに衝突して破砕される。
【００５５】
次に、１次空気供給部２５について説明する。
１次空気供給部２５は、間隙２０ａに堆積する有機廃棄物に向けて有機廃棄物を部分燃焼させる１次燃焼用空気を供給する装置である。１次空気供給部２５は、１次燃焼ファン２５ａ（送風部）と、カバー部２５ｂと、空気供給口２５ｃとを有する。
【００５６】
１次燃焼ファン２５ａは、外部から導入した空気（大気）を送風する装置であり、インバータモータ（図示略）とインバータモータにより駆動されるファン（図示略）を有している。１次燃焼ファン２５ａは、インバータモータの回転数を制御することにより送風する風量を調整することができる。
【００５７】
カバー部２５ｂは、１次燃焼ファン２５ａから送風される空気が導入されるとともに空気供給口２５ｃへ空気を供給する閉空間２５ｄを形成する部材である。
図５（ａ）（図２に示す炭化炉２０のＡ−Ａ矢視端面図）に示すように、カバー部２５ｂは、本体部２１の外周面２１ｅとの間に軸線Ｘ回りに延びる閉空間２５ｄを形成する。
【００５８】
空気供給口２５ｃは、１次燃焼ファン２５ａから閉空間２５ｄに送風された空気を閉空間２５ｄから本体部２１の内部の１次燃焼領域Ｒ２へ供給する流路である。
図２に示すように、空気供給口２５ｃは、有機廃棄物を１次燃焼用空気により部分燃焼させる１次燃焼領域Ｒ２において、軸線Ｘに沿った鉛直方向の複数箇所に設けられている。
【００５９】
また、図５（ａ）に示すように、空気供給口２５ｃは軸線Ｘ回りの周方向に沿った等間隔（図５（ａ）では３０°間隔）で本体部２１に設けられている。また、図５（ａ）に示すように、空気供給口２５ｃは、本体部２１の外周面２１ｅから軸線Ｘに向けた延びる直線状の流路となっている。
なお、図５（ａ）に示す例は軸線Ｘ回りの周方向に沿った３０°間隔で空気供給口２５ｃを配置するものとしたが、他の間隔（例えば、２０°，４５°等）としても良いし、等間隔でなく任意の間隔で配置してもよい。
【００６０】
図２に示す１次空気供給部２５は、１次燃焼ファン２５ａから送風される空気を加熱する加熱部（図示略）を有する。空気供給口２５ｃは、加熱部によって加熱された空気を空気供給口２５ｃへ供給する。そのため、１次燃焼ファン２５ａから送風される空気を加熱しない場合に比べ、１次燃焼領域Ｒ２の雰囲気温度を高温に維持することができる。
【００６１】
１次空気供給部２５が備える加熱部として、図６および図７に示す放熱フィン２５ｅを採用してもよい。図６および図７に示す１次空気供給部２５の変形例は、炭化炉２０の間隙２０ａから本体部２１を介して伝達される熱を利用して１次燃焼ファン２５ａから送風される空気を加熱する放熱フィン２５ｅを備えるものである。
図６および図７に示すように放熱フィン２５ｅは、本体部２１の外周面２１ｅに接触するとともに外周面２１ｅに沿って軸線Ｘ回りに延びる環状の部材である。放熱フィン２５ｅは、軸線Ｘに沿った複数箇所に設けられている。放熱フィン２５ｅは、本体部２１の外周面２１ｅに対して溶接等によって取り付けられている。
【００６２】
図６は、１次空気供給部２５の第１変形例を示す縦断面図である。
図２に示す１次空気供給部２５のカバー部２５ｂは、空気供給口２５ｃと軸線Ｘ方向の略同じ位置のみに設けられる。それに対して、図６に示す１次空気供給部２５のカバー部２５ｂは、空気供給口２５ｃと軸線Ｘ方向の略同じ位置に加えて空気供給口２５ｃよりも下方の位置も包含するように設けられる。
【００６３】
図６に示す放熱フィン２５ｅは、本体部２１の外周面２１ｅを介して間隙２０ａの雰囲気温度が伝熱される伝熱部材である。本体部２１の外周面２１ｅは、耐火材２１ｃと断熱材２１ｂによってハウジング２１ａが加熱しすぎないように保護されているものの５０℃〜７０℃程度に加熱された状態となっている。そのため、放熱フィン２５ｅによって１次燃焼ファン２５ａから送風される空気（大気）を加熱することができる。
【００６４】
図６に示すように、１次燃焼ファン２５ａは、間隙２０ａの下方の外周側に位置する本体部２１の外周面２１ｅに向けて外部から導入した空気を送風するようになっている。このようにしているのは、間隙２０ａの下方の外周側に位置する本体部２１の外周面２１ｅを外部から導入した空気によって冷却するためである。
【００６５】
図６に示すように、間隙２０ａの下方は炭化物精錬・冷却領域Ｒ１となっている。炭化物精錬・冷却領域Ｒ１は、１次燃焼領域Ｒ２で生成された炭化物を冷却しながら精錬する領域であるため、ある程度低い温度に維持されるのが望ましい。そこで本実施形態では、炭化物精錬・冷却領域Ｒ１が冷却されるように１次燃焼ファン２５ａが空気を送風する位置を設定している。
【００６６】
図７は、１次空気供給部２５の第２変形例を示す縦断面図である。
図７に示す１次空気供給部２５の第２変形例は、放熱フィン２５ｅが配置される位置における断熱材２１ｂの厚さおよび本体部２１の外周面２１ｅの位置が異なっている点を除き、図６に示す第１変形例と同様である。
【００６７】
図７に示すように、空気供給口２５ｃが配置される位置における本体部２１の内周面２１ｄから外周面２１ｅまでの距離は、距離Ｄ１となっている。一方、放熱フィン２５ｅが配置される位置における本体部２１の内周面２１ｄから外周面２１ｅまでの距離は、距離Ｄ２となっている。図７に示すように距離Ｄ１よりも距離Ｄ２の方が短くなっている。
【００６８】
図７に示す１次空気供給部２５の第２変形例によれば、図６に示す１次空気供給部２５の第１変形例に比べ、放熱フィン２５ｅが配置される位置において間隙２０ａの雰囲気温度が外周面２１ｅに伝達されやすくなっている。そのため、第２変形例によれば、第１変形例よりも放熱フィン２５ｅがより高温に加熱される。よって、第２変形例の１次空気供給部２５によれば、１次燃焼ファン２５ａが送風する空気をより高い温度に加熱した状態で空気供給口２５ｃへ供給することができる。
【００６９】
なお、図６および図７に示す放熱フィン２５ｅは、軸線Ｘ回りに延びる環状の部材であるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、放熱フィン２５ｅを、本体部２１の外周面２１ｅに接触するとともに外周面２１ｅに沿って軸線Ｘ回りに下方から上方へ向けて旋回する螺旋状の流路を形成するような構造としてもよい。
【００７０】
次に、２次空気供給部２６について説明する。
２次空気供給部２６は、１次燃焼領域Ｒ２において有機廃棄物の燃焼により生成される燃焼ガスに含まれる可燃性ガスを燃焼させる２次燃焼用空気を本体部２１の内部へ供給する装置である。図２に示すように、２次空気供給部２６は２次燃焼領域Ｒ４に設けられており、２次燃焼領域Ｒ４に向けて２次燃焼用空気を供給する。
２次空気供給部２６は、２次燃焼ファン２６ａと、カバー部２６ｂと、空気供給口２６ｃとを有する。
【００７１】
２次燃焼ファン２６ａは、外部から導入した空気（大気）を送風する装置であり、インバータモータ（図示略）とインバータモータにより駆動されるファン（図示略）を有している。２次燃焼ファン２６ａは、インバータモータの回転数を制御することにより送風する風量を調整することができる。
【００７２】
カバー部２６ｂは、２次燃焼ファン２６ａから送風される空気が導入されるとともに空気供給口２６ｃへ空気を供給する閉空間２６ｄを形成する部材である。
図５（ｂ）（図２に示す炭化炉２０のＢ−Ｂ矢視端面図）に示すように、カバー部２６ｂは、本体部２１の外周面２１ｅとの間に軸線Ｘ回りに延びる閉空間２６ｄを形成する。
【００７３】
空気供給口２６ｃは、２次燃焼ファン２６ａから閉空間２６ｄに送風された空気を閉空間２６ｄから本体部２１の内部の２次燃焼領域Ｒ４へ供給する流路である。
図２に示すように、空気供給口２６ｃは、燃焼ガスに含まれる可燃性ガスを２次燃焼用空気により燃焼させる２次燃焼領域Ｒ４において、軸線Ｘに沿った鉛直方向の複数箇所に設けられている。
【００７４】
また、図５（ｂ）に示すように、空気供給口２６ｃは軸線Ｘ回りの周方向に沿った等間隔（図５（ｂ）では３０°間隔）で本体部２１に設けられている。また、図５（ｂ）に示すように、空気供給口２６ｃは、本体部２１の外周面２１ｅから軸線Ｘに向けた延びる直線状の流路となっている。
なお、図５（ｂ）に示す例は軸線Ｘ回りの周方向に沿った３０°間隔で空気供給口２６ｃを配置するものとしたが、他の間隔（例えば、２０°，４５°等）としても良いし、等間隔でなく任意の間隔で配置してもよい。
【００７５】
燃焼ガス排出部２７は、１次燃焼領域Ｒ２で生成されて２次燃焼領域Ｒ４で可燃性ガス成分を燃焼させた燃焼ガスを燃焼ガス流路２００ａへ排出する排出口である。燃焼ガス流路２００ａへ排出された燃焼ガスは、熱分解反応の熱源として利用するために熱分解炉３０へ供給される。
【００７６】
温度センサ２８ａは、燃焼ガス排出部２７から排出される燃焼ガスの温度を検出するセンサである。温度センサ２８ａは、検出した温度を示す温度検出信号を炭化炉制御部２９へ伝達する。
図２に示すように、温度センサ２８ａは２次燃焼領域Ｒ４の中でも燃焼ガス流路２００ａに近接した領域に配置されている。そのため、温度センサ２８ａが検出する燃焼ガス温度Ｔｇは、燃焼ガス流路２００ａに排出される燃焼ガスの温度と略一致した温度となる。
【００７７】
温度センサ２８ｂは、１次燃焼領域Ｒ２の雰囲気温度を検出するセンサである。温度センサ２８ｂは、検出した温度を示す温度検出信号を炭化炉制御部２９へ伝達する。
温度センサ２８ｃは、間隙２０ａの下端側に堆積する炭化物の温度である炭化物温度Ｔｃを検出するセンサである。温度センサ２８ｂは、検出した炭化物温度Ｔｃを示す温度検出信号を炭化炉制御部２９へ伝達する。
【００７８】
レベルセンサ２８ｄは、間隙２０ａに堆積する有機廃棄物の堆積量を検出するセンサである。レベルセンサ２８ｄは、１次燃焼領域Ｒ２において、図１に示す軸線Ｙ方向に存在する有機廃棄物の堆積量を堆積量に応じた出力信号を得ることにより検出する。
レベルセンサ２８ｄは、出射した光や超音波等の反射を受信することで堆積量を検出する反射型のセンサであってもよい。また、レベルセンサ２８ｄは、出射したＸ線等を受信する受信部を円筒部２２に設けた透過型のセンサであってもよい。
【００７９】
後述するようにレベルセンサ２８ｄは、有機廃棄物投入部２３からの新たな有機廃棄物の投入が停止される場合等、間隙２０ａに存在する有機廃棄物の堆積量が減少したことを検出するためのセンサである。そのため、レベルセンサ２８ｄは、取付位置から鉛直方向の下方に向けた軸線Ｙに沿った堆積量を検出するようになっている。炭化炉制御部２９は、レベルセンサ２８ｄが検出する有機廃棄物の堆積量である堆積量Ａｏが０である旨の検出信号を出力する場合、間隙２０ａに存在する有機廃棄物の堆積量が所定の第１堆積量Ａｏ１以下へ減少したと判定する。
【００８０】
着火バーナ２０ｃは、炭化炉２０における有機廃棄物の燃焼を開始させる際に、有機廃棄物を着火させるために用いられる装置である。図２に示すように、着火バーナ２０ｃは、間隙２０ａの下端側に設けられている。また、図２に示すように、着火バーナ２０ｃは、軸線Ｘに対して対向する２箇所に配置されている。
【００８１】
着火バーナ２０ｃは、灯油等の着火用燃料を利用して火炎を発生させることにより間隙２０ａの下端側に堆積する有機廃棄物を燃焼させる。着火バーナ２０ｃは、炭化炉制御部２９からの制御指令によって炭化炉２０における有機廃棄物の燃焼を開始させる際に火炎を発生させる。また、着火バーナ２０ｃは、炭化炉制御部２９からの制御指令によって所定のタイミングで火炎の発生を停止させる。
【００８２】
炭化炉制御部２９は、炭化炉２０が備える各部から各部の状態を示す検出信号を受信するとともに検出信号に基づいて各部に制御信号を伝達することで各部を制御する装置である。また、炭化炉制御部２９は、制御装置９０へ炭化炉２０の状態を示す信号を伝達するとともに制御装置９０から伝達される制御信号に応答して炭化炉２０を制御する装置である。
【００８３】
炭化炉制御部２９は、温度センサ２８ａ，２８ｂ，２８ｃのそれぞれが検出する温度を示す温度検出信号と、レベルセンサ２８ｄが検出する有機廃棄物の堆積量Ａｏを示す堆積量検出信号とを受信する。また、炭化炉制御部２９は、１次燃焼ファン２５ａの送風量を制御する制御信号を１次空気供給部２５へ伝達する。また、炭化炉制御部２９は、２次燃焼ファン２６ａの送風量を制御する制御信号を２次空気供給部２６へ伝達する。また、炭化炉制御部２９は、着火バーナ２０ｃに制御信号を伝達して有機廃棄物の燃焼を開始させる際に火炎を発生させるとともに所定のタイミングで制御信号を伝達して火炎の発生を停止させる。また、炭化炉制御部２９は、ターンテーブル２４ａの回転速度を制御する制御信号を駆動モータ２４ｅへ伝達する。
【００８４】
次に、炭化炉制御部２９による１次燃焼ファン２５ａの送風量の制御方法について説明する。
炭化炉制御部２９は、温度センサ２８ｂが検出する１次燃焼領域Ｒ２の雰囲気温度に基づいて１次燃焼ファン２５ａが送風する空気の送風量を制御する。１次燃焼ファン２５ａが送風する空気の送風量は空気供給口２５ｃから炭化炉２０の１次燃焼領域Ｒ２へ供給される１次燃焼用空気の空気量と一致している。そのため、炭化炉制御部２９は、１次燃焼ファン２５ａが送風する空気の送風量を制御することにより、１次燃焼領域Ｒ２に送風される１次燃焼用空気の空気量を調整することができる。
【００８５】
炭化炉制御部２９は、間隙２０ａに堆積した有機廃棄物を炭化させるのに適した燃焼状態が維持されるように温度センサ２８ｂが検出する１次燃焼領域Ｒ２の雰囲気温度に基づいて１次燃焼ファン２５ａが送風する空気の送風量を制御する。具体的に、炭化炉制御部２９は、１次燃焼領域Ｒ２の雰囲気温度が１０００℃以上かつ１２００℃以下の範囲に収まるように１次燃焼ファン２５ａが送風する空気の送風量を制御する。
【００８６】
次に、炭化炉制御部２９による２次燃焼ファン２６ａの送風量の制御方法について図８のフローチャートを用いて説明する。
炭化炉制御部２９は、温度センサ２８ａが検出する燃焼ガス温度Ｔｇに基づいて２次燃焼ファン２６ａが送風する空気の送風量を制御する。２次燃焼ファン２６ａが送風する空気の送風量は空気供給口２６ｃから炭化炉２０の２次燃焼領域Ｒ４へ供給される２次燃焼用空気の空気量と一致している。そのため、炭化炉制御部２９は、２次燃焼ファン２６ａが送風する空気の送風量を制御することにより、２次燃焼領域Ｒ４に送風される２次燃焼用空気の空気量を調整することができる。
【００８７】
炭化炉制御部２９は、２次燃焼領域Ｒ４の燃焼ガスに含まれる可燃性ガスを燃焼させるのに適した燃焼状態が維持されるように温度センサ２８ａが検出する燃焼ガス温度Ｔｇに基づいて２次燃焼ファン２６ａが送風する空気の送風量を制御する。具体的に、炭化炉制御部２９は、図８に示すフローチャートに従って２次燃焼ファン２６ａが送風する空気の送風量を制御する。
図８に示すフローチャートにおける各処理は、炭化炉制御部２９が有する演算部（図示略）が記憶部（図示略）に記憶された制御プログラムを実行することにより行われる処理である。
【００８８】
図８のフローチャートに示す処理に先立って、炭化炉制御部２９は、炭化炉２０における有機廃棄物の燃焼を開始させる際に、着火バーナ２０ｃによって火炎を発生させて間隙２０ａに堆積する有機廃棄物の燃焼を開始させる。炭化炉制御部２９は、その後に２次燃焼ファン２６ａによる外部の空気（大気）の送風を開始させる。炭化炉制御部２９は、温度センサ２８ａが検出する燃焼ガス温度Ｔｇが第１燃焼ガス温度Ｔｇ１以上となるまでは一定の送風量となるように２次燃焼ファン２６ａを制御する。温度センサ２８ａが検出する燃焼ガス温度Ｔｇが第１燃焼ガス温度Ｔｇ１以上となった後に、図８のフローチャートに示す各処理が開始される。
【００８９】
なお、燃焼ガス温度Ｔｇが第１燃焼ガス温度Ｔｇ１以上となるまでに２次燃焼ファン２６ａが送風する２次燃焼用空気の送風量は、２次燃焼領域Ｒ４に存在すると想定される可燃性ガスを完全燃焼させるのに必要な量に一定の余剰量を加算した量となっている。
【００９０】
ステップＳ８００で炭化炉制御部２９は、温度センサ２８ａから伝達される温度検出信号を受信することにより、燃焼ガス排出部２７から排出される燃焼ガスの温度である燃焼ガス温度Ｔｇを検出する。
【００９１】
ステップＳ８０１で炭化炉制御部２９は、温度センサ２８ａが検出する燃焼ガス温度Ｔｇが第１燃焼ガス温度Ｔｇ１より低いか否かを判定する。炭化炉制御部２９は、燃焼ガス温度Ｔｇが第１燃焼ガス温度Ｔｇ１よりも低いと判定した場合はステップＳ８０２に処理を進め、そうでなければステップＳ８０３に処理を進める。
【００９２】
ステップＳ８０２で炭化炉制御部２９は、２次燃焼ファン２６ａの送風量を減少させるための制御信号を２次燃焼ファン２６ａに伝達する。２次燃焼ファン２６ａは、炭化炉制御部２９から制御信号を受信したのに応答して送風量を減少させる。
ここで、燃焼ガス温度Ｔｇが第１燃焼ガス温度Ｔｇ１よりも低いと判定した場合に２次燃焼ファン２６ａの送風量を減少させているのは次の理由による。
【００９３】
２次空気供給部２６が２次燃焼領域Ｒ４へ供給する２次燃焼用空気の量は、２次燃焼領域Ｒ４に存在する燃焼ガスに含まれる可燃性ガスを完全燃焼させる量よりも一定量だけ多い量とするのが好ましい。すなわち、２次燃焼領域Ｒ４における空気過剰率を１．０より大きい一定値とするのが好ましい。
【００９４】
しかしながら、２次燃焼領域Ｒ４に存在する可燃性ガスの量は、有機廃棄物の性状や１次燃焼領域Ｒ２における有機廃棄物の燃焼状態等の要因により変動するのが一般的である。そのため、２次空気供給部２６が２次燃焼領域Ｒ４へ供給する２次燃焼用空気の量を一定としたままでは可燃性ガスを完全燃焼させるのに適した空気量を維持することができない。
【００９５】
そして、２次燃焼用空気の量が可燃性ガスを完全燃焼させる量に対して過剰に多くなる場合、可燃性ガスの燃焼に用いられない余剰空気が２次燃焼領域Ｒ４に多量に供給されることとなる。２次燃焼ファン２６ａが送風する空気（大気）の温度は２次燃焼領域Ｒ４の雰囲気温度よりも低いため、多量の余剰空気によって２次燃焼領域Ｒ４の雰囲気温度が低下してしまう。
【００９６】
そうすると、２次燃焼領域Ｒ４における可燃性ガスの燃焼効率が悪化し、可燃性ガスを多く含んだままの燃焼ガスが燃焼ガス排出部２７から排出されてしまうこととなる。可燃性ガスには、凝固してタールとなる成分である高分子炭化水素が含まれている。そのため、可燃性ガスに凝固してタールとなる成分が多量に含まれたままであると、炭化炉２０およびその下流側に設置される機器に損傷を与える可能性がある。そのため、燃焼ガスに凝固してタールとなる成分が多量に含まれないようにし、炭化炉２０およびその下流側に設置される機器に与える損傷を抑制するのが望ましい。
そこで、炭化炉制御部２９は、燃焼ガス温度Ｔｇが第１燃焼ガス温度Ｔｇ１よりも低いと判定した場合に、２次燃焼領域Ｒ４に供給される余剰空気量を減少させるために、２次燃焼ファン２６ａの送風量を減少させている。
【００９７】
ステップＳ８０３で炭化炉制御部２９は、温度センサ２８ａが検出する燃焼ガス温度Ｔｇが第２燃焼ガス温度Ｔｇ２より高いか否かを判定する。炭化炉制御部２９は、検出した燃焼ガス温度Ｔｇが第２燃焼ガス温度Ｔｇ２よりも高いと判定した場合はステップＳ８０４に処理を進め、そうでなければステップＳ８０１に処理を進める。
【００９８】
ステップＳ８０４で炭化炉制御部２９は、２次燃焼ファン２６ａの送風量を増加させるための制御信号を２次燃焼ファン２６ａに伝達する。２次燃焼ファン２６ａは、炭化炉制御部２９から制御信号を受信したのに応答して送風量を増加させる。
炭化炉制御部２９は、図８に示すフローチャートの処理を終了すると、再び図８に示す処理の実行を開始する。
ここで、燃焼ガス温度Ｔｇが第２燃焼ガス温度Ｔｇ２よりも高いと判定した場合に２次燃焼ファン２６ａの送風量を増加させているのは次の理由による。
【００９９】
燃焼ガス温度Ｔｇに上限を定めずに炭化炉２０を運転させる場合、想定される最高の燃焼ガス温度を想定し、その燃焼ガス温度でも十分に耐熱性が保たれるように炭化炉２０および燃焼ガス流路２００ａを設計する必要がある。この場合、耐熱性の高い高価な部材を用いて炭化炉２０等を製造する必要があり、炭化炉２０等の製造コストが増加してしまう。炭化炉２０等の製造コストを増加させないようにするためには、燃焼ガス温度Ｔｇが予め定めた上限温度以下となるようにするのが好ましい。
【０１００】
そこで、炭化炉制御部２９は、燃焼ガス温度Ｔｇが第２燃焼ガス温度Ｔｇ２よりも高いと判定した場合に２次燃焼ファン２６ａの送風量を増加させている。前述したように、２次燃焼ファン２６ａの送風量を増加させることにより多量の余剰空気が２次燃焼領域Ｒ４に供給されると、２次燃焼領域Ｒ４の雰囲気温度が低下することとなる。
【０１０１】
以上のように、炭化炉制御部２９は、温度センサ２８ａが検出する燃焼ガス温度Ｔｇに基づいて２次燃焼ファン２６ａが送風する空気の送風量を制御することにより、燃焼ガス温度Ｔｇが第１燃焼ガス温度Ｔｇ１以上かつ第２燃焼ガス温度Ｔｇ２以下となるようにしている。
ここで、第１燃焼ガス温度Ｔｇ１および第２燃焼ガス温度Ｔｇ２として、例えば、第１燃焼ガス温度Ｔｇ１を９００℃とし、第２燃焼ガス温度Ｔｇ２を１３００℃と設定することができる。
【０１０２】
第１燃焼ガス温度Ｔｇ１を９００℃としているのは、２次燃焼領域Ｒ４の温度を９００℃以上に維持することにより、燃焼ガスから高分子炭化水素の大部分を除去することができるからである。高分子炭化水素は、燃焼ガスに含まれる可燃性ガスのうち凝固してタールとなる成分である。そのため、燃焼ガスから高分子炭化水素の大部分を除去することにより、炭化炉２０およびその下流側に設置される機器に与える損傷を抑制することができる。
【０１０３】
また、第１燃焼ガス温度Ｔｇ１および第２燃焼ガス温度Ｔｇ２として、例えば、第１燃焼ガス温度Ｔｇ１を１０００℃とし、第２燃焼ガス温度Ｔｇ２を１２００℃と設定するようにしてもよい。
また、例えば、第１燃焼ガス温度Ｔｇ１および第２燃焼ガス温度Ｔｇ２の双方を１１００℃に設定するようにしてもよい。この場合、炭化炉制御部２９は、燃焼ガス温度Ｔｇが第１燃焼ガス温度Ｔｇ１より低い場合は送風量を減少させ、燃焼ガス温度Ｔｇが第２燃焼ガス温度Ｔｇ２より高い場合は送風量を増加させるよう２次燃焼ファン２６ａを制御する。
【０１０４】
次に、炭化炉制御部２９によるターンテーブル２４ａの回転速度の制御方法について図９のフローチャートを用いて説明する。
図９に示すフローチャートにおける各処理は、炭化炉制御部２９が有する演算部（図示略）が記憶部（図示略）に記憶された制御プログラムを実行することにより行われる処理である。
【０１０５】
図９に示すフローチャートにおいて、炭化炉制御部２９は、炭化物排出部２４が排出する炭化物の排出量を制御している。本実施形態において炭化物排出部２４が排出する炭化物の排出量を制御しているのは、有機廃棄物投入部２３から間隙２０ａへの有機廃棄物の投入が停止されるのに伴って炭化物排出部２４から排出される炭化物の温度が上昇してしまうことを防ぐためである。
【０１０６】
間隙２０ａに堆積する有機廃棄物の量が徐々に少なくなると、炭化物を消火させる炭化物精錬・冷却領域Ｒ１が徐々に狭くなる。この場合、ターンテーブル２４ａの回転速度を一定のままで維持すると、炭化物が十分に冷却されない状態で間隙２０ａの下端から排出されてしまう。これは、１次燃焼領域Ｒ２で炭化されて高温となった炭化物が炭化物精錬・冷却領域Ｒ１で十分に冷却されないためである。
そこで、炭化炉制御部２９は、炭化物排出部２４が排出する炭化物の排出量を制御することにより、炭化物排出部２４が排出する炭化物の温度を調整している。
【０１０７】
本実施形態において、炭化炉制御部２９は、温度センサ２８ｃとレベルセンサ２８ｄの双方を用いて、炭化物排出部２４が排出する炭化物の温度を調整している。前者は炭化物の温度を直接的に検出するセンサであり、後者は炭化物の堆積量から炭化物の温度が高温となる状態を間接的に検出するセンサである。
以下、図９のフローチャートの各ステップについて説明する。
【０１０８】
ステップＳ９００で炭化炉制御部２９は、温度センサ２８ｃから伝達される温度検出信号を受信することにより、間隙２０ａの下端側に堆積する炭化物の温度である炭化物温度Ｔｃを検出する。
ステップＳ９０１で炭化炉制御部２９は、レベルセンサ２８ｄから伝達される堆積量検出信号を受信することにより、間隙２０ａに堆積する有機廃棄物の堆積量である堆積量Ａｏを検出する。
【０１０９】
ステップＳ９０２で炭化炉制御部２９は、温度センサ２８ｃが検出する炭化物温度Ｔｃが第１炭化物温度Ｔｃ１以上であるか否かを判定する。炭化炉制御部２９は、検出した炭化物温度Ｔｃが第１炭化物温度Ｔｃ１以上であると判定した場合はステップＳ９０３に処理を進め、そうでなければステップＳ９０４に処理を進める。
ここで、第１炭化物温度Ｔｃ１として、例えば、２５０℃以上かつ３００℃以下の範囲の任意の温度を設定することができる。
【０１１０】
ステップＳ９０３で炭化炉制御部２９は、ターンテーブル２４ａの回転速度を第２回転速度Ｒｓ２で回転させるよう駆動部２４ｂを制御する。第２回転速度Ｒｓ２は後述する第１回転速度Ｒｓ１よりも低速度である。
ここで、第１回転速度Ｒｓ１は、炭化炉２０が通常運転状態を維持するために必要な量の炭化物を炭化物排出部２４から排出させるための速度である。ステップＳ９０３では、温度センサ２８ｃが検出する炭化物温度Ｔｃが第１炭化物温度Ｔｃ１以上となった場合に炭化物排出部２４が排出する炭化物の温度が低下するように、ターンテーブル２４ａの回転速度を第１回転速度Ｒｓ１よりも低い第２回転速度Ｒｓ２としている。ターンテーブル２４ａの回転速度を低下させることにより炭化物が炭化物精錬・冷却領域Ｒ１に滞留する時間が長くなり、それに伴って炭化物排出部２４が排出する炭化物の温度が低下する。
【０１１１】
ステップＳ９０４で炭化炉制御部２９は、レベルセンサ２８ｄが検出する堆積量Ａｏが第１堆積量Ａｏ１以下であるか否かを判定する。炭化炉制御部２９は、検出した堆積量Ａｏが第１堆積量Ａｏ１以下であると判定した場合はステップＳ９０５に処理を進め、そうでなければステップＳ９０６に処理を進める。
【０１１２】
ステップＳ９０５で炭化炉制御部２９は、ターンテーブル２４ａの回転速度を第２回転速度Ｒｓ２で回転させるよう駆動部２４ｂを制御する。第２回転速度Ｒｓ２は後述する第１回転速度Ｒｓ１よりも低速度である。ステップＳ９０５では、レベルセンサ２８ｄが検出する堆積量Ａｏが第１堆積量Ａｏ１以下となった場合に炭化物排出部２４が排出する炭化物の温度が低下するように、ターンテーブル２４ａの回転速度を第１回転速度Ｒｓ１よりも低い第２回転速度Ｒｓ２としている。
【０１１３】
ステップＳ９０６で炭化炉制御部２９は、ターンテーブル２４ａの回転速度を第１回転速度Ｒｓ１で回転させるよう駆動部２４ｂを制御する。前述したように、第１回転速度Ｒｓ１は、炭化炉２０が通常運転状態を維持するために必要な量の炭化物を炭化物排出部２４から排出させるための速度である。炭化炉制御部２９は、ステップＳ９０６において、炭化物温度Ｔｃが第１炭化物温度Ｔｃ１よりも低くかつ堆積量Ａｏが第１堆積量Ａｏ１よりも多いことから、運転状態を維持するために必要な量の炭化物を炭化物排出部２４から排出させるように駆動部２４ｂを制御する。
【０１１４】
炭化炉制御部２９は、図９に示すフローチャートの処理を終了すると、再び図９に示す処理の実行を開始する。このようにして、炭化炉制御部２９は、温度センサ２８ｃが検出する炭化物温度Ｔｃおよびレベルセンサ２８ｄが検出する有機廃棄物の堆積量Ａｏに基づいて駆動部２４ｂがターンテーブル２４ａを回転させる回転速度を制御する。
【０１１５】
以上の図９に示すフローチャートにおいては、温度センサ２８ｃが検出する炭化物温度Ｔｃが第１炭化物温度Ｔｃ１以上であるか否かに応じてターンテーブル２４ａの回転速度を２段階に切り替えるものであったが他の態様であってもよい。
例えば、炭化物温度Ｔｃに応じて２段階以上の複数段階でターンテーブル２４ａの回転速度を切り替えるようにしてもよい。また例えば、ターンテーブル２４ａの回転速度を段階的に切り替えず、温度センサ２８ｃが検出する炭化物温度Ｔｃと反比例する速度となるようにターンテーブル２４ａの回転速度を制御するようにしてもよい。
【０１１６】
また、以上の図９に示すフローチャートにおいては、レベルセンサ２８ｄが検出する堆積量Ａｏが第１堆積量Ａｏ１以上であるか否かに応じてターンテーブル２４ａの回転速度を２段階に切り替えるものであったが他の態様であってもよい。
例えば、堆積量Ａｏに応じて２段階以上の複数段階でターンテーブル２４ａの回転速度を切り替えるようにしてもよい。また例えば、ターンテーブル２４ａの回転速度を段階的に切り替えず、レベルセンサ２８ｄが検出する堆積量Ａｏと比例する速度となるようにターンテーブル２４ａの回転速度を制御するようにしてもよい。
【０１１７】
また、以上の図９に示すフローチャートにおいては、温度センサ２８ｃが検出する炭化物温度Ｔｃとレベルセンサ２８ｄが検出する堆積量Ａｏの双方を用いてターンテーブル２４ａの回転速度を制御するものであったが他の態様であってもよい。
例えば、温度センサ２８ｃが検出する炭化物温度Ｔｃとレベルセンサ２８ｄが検出する堆積量Ａｏの何れか一方を用いてターンテーブル２４ａの回転速度を制御するようにしてもよい。
【０１１８】
次に、図１０から図１２を用いて、本実施形態の熱分解炉３０について詳細に説明する。
図１０は、図１に示す熱分解炉３０の縦断面図である。図１０において、軸線Ｚは、熱分解炉３０が設置される設置面（図示略）に対して直交する鉛直方向（重力方向）を示している。
【０１１９】
図１０に示すように、本実施形態の熱分解炉３０は、本体部３１と、反応管３２と、反応管ヘッド３３（供給部）と、水性ガス出口ノズル３４（水性ガス出口部）と、燃焼ガス供給部３５（加熱用ガス供給部）と、燃焼ガス排出部３６（加熱用ガス排出部）と、グランドパッキン３７（第１シール部）と、グランドパッキン３８（第２シール部）と、グランドパッキン３９（第３シール部）とを備える。
【０１２０】
本体部３１は、軸線Ｚに沿って延びる略円筒状に形成される部材である。本体部３１は、その内部に反応管３２を収容する空間を形成している。
本体部３１は、熱分解炉３０の外装を形成する金属製（例えば鉄製）のハウジング３１ａと、ハウジング３１ａの内周面に貼り付けられる断熱材３１ｂと、断熱材３１ｂの内周面に貼り付けられる耐熱材３１ｃとを有する。
【０１２１】
略円筒状の本体部３１の上面は平面視円環状の上板３１ｄで構成されており、本体部３１の底面は平面視円環状の底板３１ｅで構成されている。
また、本体部３１の側面３１ｆの上端には上端フランジ３１ｇ（第１フランジ部）が設けられており、本体部３１の側面３１ｆの下端には下端フランジ３１ｉ（第２フランジ部）が設けられている。
【０１２２】
上板３１ｄと上端フランジ部３１ｇとは、軸線Ｚ回りの複数箇所で上板３１ｄと上端フランジ部３１ｇとの間に図示しないガスケット（第４シール部）を挟んだ状態で締結ボルト３１ｈ（締結部材）によって締結されている。
同様に、底板３１ｅと下端フランジ３１ｉとは、軸線Ｚ回りの複数箇所で底板３１ｅと下端フランジ３１ｉとの間に図示しないガスケット（第５シール部）を挟んだ状態で締結ボルト３１ｊ（締結部材）によって締結されている。
【０１２３】
反応管３２は、軸線Ｚに沿って延びる略円筒状に形成される機構である。反応管３２は、本体部３１の内周面との間に燃焼ガス（加熱用ガス）を流通させるための燃焼ガス流路３０ａを形成する外周面３２ｄを有する。
反応管３２は、センターパイプ３２ａ（管状部材）と、上端フランジ３２ｂ（第３フランジ部）と、複数の第１傾斜板３２ｆと、複数の第２傾斜板３２ｇと、複数の保持棒３２ｈ（保持部）とを有する。
【０１２４】
図１０に示すように、反応管３２の上端フランジ３２ｂおよび上端フランジ３２ｂ側のセンターパイプ３２ａの端部は、本体部３１の上板３１ｄ（上面）から上方へ突出している。
また、反応管３２の下端部３２ｃは、本体部３１の底板３１ｄ（底面）から下方へ突出している。
【０１２５】
センターパイプ３２ａは、軸線Ｚに沿って延びる円筒状に形成される部材である。センターパイプ３２ａの内部には、複数の第１傾斜板３２ｆと複数の第２傾斜板３２ｇと複数の保持棒３２ｈ（保持部）からなる熱分解促進機構が収容されている。
熱分解促進機構は、炭化物をセンターパイプ３２ａの上端側から下端側まで段階的に導いて炭化物を反応管３２の内部に滞留させることにより、炭化物および過熱蒸気（ガス化剤）の熱分解反応を促進させる機構である。
【０１２６】
図１０および図１１に示すように、複数の第１傾斜板３２ｆおよび複数の第２傾斜板３２ｇは、軸線Ｚに沿った複数箇所で４本の保持棒３２ｈによって保持されている。また、第１傾斜板３２ｆおよび第２傾斜板３２ｇは、軸線Ｚに沿って交互に配置されている。
４本の保持棒３２ｈの上端は、反応管ヘッド３３の下端フランジ３３ａの下面に取り付けられている。反応管３２の上端フランジ３２ｂと反応管ヘッド３３の下端フランジ３３ａとの締結を解除することにより、熱分解促進機構はセンターパイプ３２ａから上方に取り外す（着脱する）ことが可能となっている。
【０１２７】
図１１（ａ）に示す第１傾斜板３２ｆは、炭化物を反応管３２の内周面３２ｅの一端部（図１１（ａ）中の左端部）から他端部（図１１（ａ）中の右端部）に設けられた第１開口部３２ｉへ導くように傾斜した第１傾斜面を形成するように配置されている。
また、図１１（ｂ）に示す第２傾斜板３２ｆは、炭化物を反応管３２の内周面３２ｅの他端部（図１１（ｂ）中の右端部）から一端部（図１１（ｂ）中の左端部）に設けられた第２開口部３２ｊへ導くように傾斜した第２傾斜面を形成するように配置されている。
【０１２８】
図１０に示すように、第１傾斜板３２ｆが形成する第１傾斜面は第２開口部３２ｊから落下した炭化物を下方へ導くように傾斜しており、第２傾斜板３２ｇが形成する第２傾斜面は第１開口部３２ｉから落下した炭化物を下方へ導くように傾斜している。
このように、熱分解促進機構は、軸線Ｚに沿って交互に配置される第１傾斜板３２ｆと第２傾斜板３２ｇとを用いて炭化物をセンターパイプ３２ａの上端側から下端側まで段階的に導くことができる。
【０１２９】
第１傾斜面および第２傾斜面の軸線Ｚに直交する平面に対する傾斜角度は、炭化物の性状に応じて任意に設定することができるが、炭化物を確実に傾斜面に沿って移動させるために炭化物の安息角以上の角度とするのが好ましい。一方、傾斜角度を大きくしすぎると、炭化物の反応管３２内での滞留時間が短くなり、熱分解反応が十分に促進されない。
そのため、第１傾斜面および第２傾斜面の軸線Ｚに直交する平面に対する傾斜角度は、２０°以上かつ６０°以下の範囲で炭化物の安息角以上となるように定めるのが特に好ましい。
【０１３０】
反応管ヘッド３３は、反応管３２に取り付けられるとともに反応管３２の内部へ炭化物と過熱蒸気（ガス化剤）とを供給して反応管３２の内部で水性ガスを生成させるものである。
反応管ヘッド３３は、反応管３２と取り付けられる下端フランジ３３ａ（第４フランジ）と、炭化物供給路１０１に取り付けられる上端フランジ３３ｂと、蒸気過熱器８１から過熱蒸気が供給される流路（図示略）に取り付けられる側方フランジ３３ｃとを有する。
【０１３１】
反応管ヘッド３３の下端フランジ３３ａと反応管３２の上端フランジ３２ｂとは、軸線Ｚ回りの複数箇所でこれらの間に図示しないガスケット（第６シール部）を挟んだ状態で締結ボルト３３ｄによって締結されている。
【０１３２】
水性ガス出口ノズル３４は、反応管３２の下端部３２ｃに取り付けられる略筒状の部材である。水性ガス出口ノズル３４は、反応管３２の内部で炭化物の熱分解反応により生成された水性ガス、炭化物の未反応分、および灰分等の残渣を、水性ガス供給路１０２を介して減温器４０へ導く。
【０１３３】
燃焼ガス供給部３５は、本体部３１の上方に設けられるとともに燃焼ガス流路２００ａから導かれる燃焼ガスを燃焼ガス流路３０ａへ供給する開口部である。
燃焼ガス排出部３６は、本体部３１の下方に設けられるとともに燃焼ガス流路３０ａから燃焼ガス流路２００ｂへ燃焼ガスを排出する開口部である。
燃焼ガス供給部３５から燃焼ガス流路３０ａへ供給される燃焼ガスは、センターパイプ３２ａの外周面３２ｄを加熱しながらセンターパイプ３２ａの上端側から下端側に向けて流通し、燃焼ガス排出部３６から排出される。
【０１３４】
グランドパッキン３７は、本体部３１の上板３１ｄから燃焼ガス流路３０ａ内の燃焼ガスが外部へ流出することを遮断する部材である。グランドパッキン３７は、本体部３１の上板３１ｄの下面と接するように設けられるとともに反応管３２の外周面３２ｄと接触する内周面３７ｄを有する平面視円環状の部材である。
【０１３５】
グランドパッキン３７は、セラミックボード３７ａとセラミックボード３７ｂとセラミックファイバー３７ｃとを互いに密着させた状態で構成されている。比較的容易に変形可能な繊維状の素材であるセラミックファイバー３７ｃを用いることにより、断熱材３１ｂおよび耐熱材３１ｃと接触する部分におけるシール性を高めている。
【０１３６】
グランドパッキン３８は、本体部３１の底面３１ｅから燃焼ガス流路３０ａ内の燃焼ガスが外部へ流出することを遮断する部材である。グランドパッキン３８は、本体部３１の底板３１ｅの上面と接するように設けられるとともに反応管３２の外周面３２ｄと接触する内周面３８ｄを有する平面視円環状の部材である。
【０１３７】
グランドパッキン３８は、セラミックボード３８ａとセラミックボード３８ｂとセラミックファイバー３８ｃとを互いに密着させた状態で構成されている。比較的容易に変形可能な繊維状の素材であるセラミックファイバー３８ｃを用いることにより、断熱材３１ｂおよび耐熱材３１ｃと接触する部分におけるシール性を高めている。
【０１３８】
グランドパッキン３９は、図１２に示すように、反応管３２の下端部３２ｃと水性ガス出口ノズル３４との取付位置において、取付位置からの水性ガスの流出を遮断する部材である。グランドパッキン３９は、反応管３２の外周面３２ｄおよび水性ガス出口ノズル３４の外周面３４ａのそれぞれと接触する内周面３９ｄを有する平面視円環形状の部材となっている。
【０１３９】
図１２に示すようにグランドパッキン３９は、円環状のパッキン部材３９ａと、円環状のパッキン部材３９ｂと、パッキン押さえ部材３９ｃとを有する。パッキン押さえ部材３９ｃを底板３１ｅに締結ボルトで締結することにより、パッキン部材３９ａおよびパッキン部材３９ｂが軸線Ｚ方向に収縮するとともに軸線Ｚに直交する径方向に膨張する。グランドパッキン３９が径方向に膨張することにより、グランドパッキン３９の内周面３９ｄが反応管３２の外周面３２ｄおよび水性ガス出口ノズル３４の外周面３４ａのそれぞれと接触してシール領域を形成する。
【０１４０】
次に、図１３を用いて、本実施形態の熱分解炉３０，減温器４０，サイクロン５０，蒸気発生器８０，蒸気過熱器８１，およびその周辺の機器について詳細に説明する。
図１３に示すように、炭化物供給路１０１は、スクリューコンベア１０１ａと、クリンカ除去装置１０１ｂと、ベルトコンベア１０１ｃと、磁選機１０１ｄと、スクリューコンベア１０１ｅと、スクリューコンベア１０１ｆとを有する。
【０１４１】
スクリューコンベア１０１ａは、炭化炉２０から排出された炭化物を運搬する装置である。スクリューコンベア１０１ａは、直線状に延びる筒体の内部にスクリューを収容したものである。スクリューコンベア１０１ａは、モータの駆動力によってスクリューを筒体の内部で回転させることにより、炭化物を筒体の延びる方向に沿って運搬する。
【０１４２】
クリンカ除去装置１０１ｂは、スクリューコンベア１０１ａから排出される炭化物から一定以上の粒径のクリンカをネット等により除去する装置である。クリンカが除去された炭化物はベルトコンベア１０１ｃによって磁選機１０１ｄまで運搬される。
磁選機１０１ｄは、炭化物に含まれる釘等の鉄製の屑を磁石により除去する装置である。鉄製の屑が除去された炭化物は、スクリューコンベア１０１ｅへ供給される。
【０１４３】
スクリューコンベア１０１ｅおよびスクリューコンベア１０１ｆは、それぞれ炭化物を運搬する装置である。スクリューコンベア１０１ｆは、炭化物を熱分解炉３０が有する窒素置換器３０ｂへ供給する。なお、スクリューコンベア１０１ｅおよびスクリューコンベア１０１ｆの構造は、スクリューコンベア１０１ａと同様であるので説明を省略する。
【０１４４】
スクリューコンベア１０１ｅとスクリューコンベア１０１ｆとで熱分解炉３０の上方まで炭化物を運搬しているのは、炭化物を熱分解炉３０の上方から供給し、炭化物の自重によって熱分解炉３０の反応管３２中に炭化物を通過させるためである。炭化物の自重によって熱分解炉３０の反応管３２を通過させることにより、反応管３２の上端から下端までの全領域を、熱分解反応を促進する領域として利用することができる。また、炭化物の自重によって反応管３２中に炭化物を通過させるため、炭化物を移動させるための特段の動力を必要としない。
【０１４５】
なお、スクリューコンベア１０１ｅとスクリューコンベア１０１ｆとの２段階で炭化物を運搬しているのは、各スクリューコンベアがスクリューを回転させるのに必要とする動力を少なくして駆動力の大きな高価なモータを必要としないようにするためである。
【０１４６】
窒素置換器３０ｂは、熱分解炉３０を構成する機器であり、炭化物とともにスクリューコンベア１０１ｆから供給される空気に含まれる酸素を不活性な窒素ガスと置換するための装置である。
窒素置換器３０ｂは、スクリューコンベア１０１ｆと連結される上方と反応管ヘッド３３と連結される下方のそれぞれに配置され、制御装置９０によって開閉状態が制御される電動式の制御弁（例えば、ボール弁）を有する。
【０１４７】
制御装置９０は、上方の制御弁を開状態とし下方の制御弁を閉状態とすることで窒素置換器３０ｂの内部に炭化物を供給する。制御装置９０は、窒素置換器３０ｂの内部に供給される炭化物が一定量に達した場合、スクリューコンベア１０１ｆによる炭化物の運搬を停止させるとともに、窒素置換器３０ｂの上方の制御弁を閉状態とする。
【０１４８】
窒素置換器３０ｂには、空気分離装置等の窒素ガスを生成する装置から窒素ガスが常時供給されるようになっている。そのため、窒素置換器３０ｂの上方および下方の制御弁を閉状態として一定時間が経過すると、炭化物とともに窒素置換器３０ｂの内部に供給された空気が外部に排出されて内部が窒素ガスで置換された状態となる。
【０１４９】
制御装置９０は、窒素置換器３０ｂの内部が窒素ガスで置換された状態となった後に、窒素置換器３０ｂの下方の制御弁を開状態に切り替えて窒素置換器３０ｂから反応管ヘッド３３へ炭化物を供給する。
制御装置９０は、窒素置換器３０ｂから反応管ヘッド３３へ炭化物を供給した後、窒素置換器３０ｂの下方の制御弁を閉状態とする。また、制御装置９０は、その後に窒素置換器３０ｂの上方の制御弁を開状態として窒素置換器３０ｂの内部に新たな炭化物を供給する。
【０１５０】
制御装置９０は、以上のように窒素置換器３０ｂの上方および下方の制御弁の開閉を制御することにより、反応管ヘッド３３へ炭化物とともに供給される気体を窒素ガスとしている。この窒素ガスは、反応管３２で生成される水性ガスと反応しない不活性ガスである。そのため、炭化物とともに酸素を含む空気が反応管３２へ供給され、酸素と水性ガスとが反応して水性ガスの収率が低下してしまうことを抑制することができる。
【０１５１】
チャー回収装置４１は、窒素置換器４１ａとチャー回収部４１ｂとを有する。
窒素置換器４１ａは、炭化物の未反応分とともに減温器４０から供給される水性ガスを不活性な窒素ガスと置換するための装置である。
チャー回収部４１ｂは、炭化物の未反応分を回収して図示しない供給経路から窒素置換器３０ｂへ供給する装置である。
窒素置換器４１ａは、減温器４０と連結される上方とチャー回収部４１ｂと連結される下方のそれぞれに配置され、制御装置９０によって開閉状態が制御される電動式の制御弁（例えば、ボール弁）を有する。
【０１５２】
制御装置９０は、上方の制御弁を開状態とし下方の制御弁を閉状態とすることで窒素置換器４１ａの内部に炭化物の未反応分を供給する。制御装置９０は、窒素置換器４１ａの内部に供給される炭化物の未反応分が一定量に達した場合、窒素置換器４１ａの上方の制御弁を閉状態とする。
【０１５３】
窒素置換器４１ａには、空気分離装置等の窒素ガスを生成する装置から窒素ガスが常時供給されるようになっている。そのため、窒素置換器４１ａの上方および下方の制御弁を閉状態として一定時間が経過すると、炭化物の未反応分とともに窒素置換器４１ａの内部に供給された水性ガスが外部に排出されて内部が窒素ガスで置換された状態となる。なお、窒素置換器４１ａから排出される水性ガスは、フレアースタック７１に供給されるようになっている。
【０１５４】
制御装置９０は、窒素置換器４１ａの内部が窒素ガスで置換された状態となった後に、窒素置換器４１ａの下方の制御弁を開状態に切り替えて窒素置換器４１ａからチャー回収部４１ｂへ炭化物の未反応分を供給する。
制御装置９０は、窒素置換器４１ａからチャー回収部４１ｂへ炭化物の未反応分を供給した後、窒素置換器４１ａの下方の制御弁を閉状態とする。また、制御装置９０は、その後に窒素置換器４１ａの上方の制御弁を開状態として窒素置換器４１ａの内部に新たな炭化物の未反応分を供給する。
【０１５５】
制御装置９０は、以上のように窒素置換器４１ａの上方および下方の制御弁の開閉を制御することにより、チャー回収部４１ｂへ炭化物の未反応分とともに供給される水性ガスがチャー回収部４１ｂへ供給されるのを防止している。
【０１５６】
残渣回収装置５１は、窒素置換器５１ａと残渣回収部５１ｂとを有する。
窒素置換器５１ａは、残渣とともにサイクロン５０から供給される水性ガスを不活性な窒素ガスと置換するための装置である。
残渣回収部５１ｂは、窒素置換器５１ａから排出される残渣を回収する装置である。
【０１５７】
窒素置換器５１ａは、サイクロン５０と連結される上方と残渣回収部５１ｂと連結される下方のそれぞれに配置され、制御装置９０によって開閉状態が制御される電動式の制御弁（例えば、ボール弁）を有する。窒素置換器５１ａには、空気分離装置等の窒素ガスを生成する装置から窒素ガスが常時供給されるようになっている。
【０１５８】
なお、制御装置９０は、窒素置換器４１ａの制御弁を制御するのと同様に窒素置換器５１ａの制御弁を制御し、水性ガスが残渣回収部５１ｂへ供給されるのを防止するものである。制御装置９０が窒素置換器５１ａの制御弁を制御する方法は、制御装置９０が窒素置換器４１ａの制御弁を制御する方法と同様であるので、説明を省略する。
【０１５９】
蒸気発生器８０は、蒸気発生部８０ａと蒸気循環タンク８０ｂとを有する。
蒸気発生部８０ａは、燃焼ガスと熱交換する水を内部に流通させる伝熱管（図示略）と、伝熱管を覆うように形成される筒体に設けられるとともに水を内部に流通させるジャケット（図示略）とを有する。伝熱管とジャケットには、それぞれ蒸気循環タンク８０ｂから水が供給されるようになっている。
【０１６０】
蒸気循環タンク８０ｂは、水供給装置８２から水が供給されるとともに水を蒸気発生部８０ａの伝熱管およびジャケットに供給する。ジャケットで熱された温水と、伝熱管が燃焼ガスによって加熱されて生成した蒸気とは、それぞれ蒸気循環タンク８０ｂに回収される。
蒸気循環タンク８０ｂは、蒸気発生部８０ａの伝熱管から供給された蒸気（飽和蒸気）を、蒸気過熱器８１へ供給する。
【０１６１】
次に、図１４を用いて、本実施形態の乾燥機１０について詳細に説明する。
乾燥機１０は、ロータリキルンと呼ばれる方式の乾燥機であり、燃焼ガス導入部１０ｂと、回転体１０ｃと、排出部１０ｄとを有する。
燃焼ガス導入部１０ｂは、燃焼ガス流路２００ｄから供給される燃焼ガスを乾燥機１０の内部へ導入するとともに導入した燃焼ガスを回転体１０ｃの内部へ導くものである。
【０１６２】
回転体１０ｃは、軸線Ｗに沿って延びる方向に形成される円筒状の部材であり駆動モータによって回転動力を与えられることにより軸線Ｗ回りに回転する。
また、回転体１０ｃの内部には、原料供給路１１ａから有機廃棄物が供給される。回転体１０ｃの内部に供給された有機廃棄物は、燃焼ガス導入部１０ｂから導かれる燃焼ガスによって乾燥されながら排出部１０ｄに向けて導かれる。
有機廃棄物は、回転体１０ｃの回転によって撹拌されながら燃焼ガスによって直接的に加熱され、回転体１０ｃの一端から他端まで燃焼ガスの流れによって搬送される。
【０１６３】
排出部１０ｄは、回転体１０ｃによって搬送されながら乾燥した有機廃棄物を回収して原料供給路１０ａへ供給する。原料供給路１０ａへ供給された有機廃棄物は、ホッパ１２を介して炭化炉２０へ供給される。
また、排出部１０ｄは、燃焼ガス導入部１０ｂから回転体１０ｃの内部を通過して導かれた燃焼ガスを燃焼ガス流路２００ｅへ供給する。燃焼ガス流路２００ｅへ供給された燃焼ガスは、排ガス冷却洗浄装置１３へ供給される。
【０１６４】
以上説明した本実施形態が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態の炭化炉２０においては、本体部２１の内周面２１ｄと円筒部２２の外周面２２ａとの間に形成される間隙２０ａに投入部２３から有機廃棄物が投入され、１次燃焼ファン２５から間隙２０ａに供給される１次燃焼用空気によって有機廃棄物が部分燃焼する。炭化炉２０の通常運転状態において、本体部２１と円筒部２２との間の間隙２０ａは、軸線Ｘに沿った下方から上方に至るまで投入部２３から投入される有機廃棄物が堆積している。
【０１６５】
間隙２０ａの上層側は１次燃焼用空気によって有機廃棄物が部分燃焼する１次燃焼領域Ｒ２となっている。１次燃焼領域Ｒ２においては、有機廃棄物が１次燃焼用空気によって部分燃焼し、炭化物を多く含む固形分と可燃性ガスを含む燃焼ガスとが生成される。
一方、間隙２０ａの下層側の有機廃棄物は上層側の有機廃棄物によって閉塞されており、炭化物を多く含む固形分が精錬および冷却される炭化物精錬・冷却領域Ｒ１となっている。炭化物精錬・冷却領域Ｒ１においては、炭化物を多く含む固形分が、酸素濃度が低い状態で更に炭化されながら精錬され、間隙２０ａの下端に近付くに従って徐々に消火される。これにより、間隙２０ａの下端から排出される炭化物が冷却される。
【０１６６】
投入部２３から間隙２０ａへの有機廃棄物の投入が停止される場合、間隙２０ａに堆積する有機廃棄物の量が徐々に少なくなり、炭化物を消火させる炭化物精錬・冷却領域Ｒ１が徐々に狭くなる。この場合、ターンテーブル２４ａの回転速度を一定のままで維持すると、炭化物が十分に冷却されない状態で間隙２０ａの下端から排出されてしまう。これは、１次燃焼領域Ｒ２で炭化されて高温となった炭化物が炭化物精錬・冷却領域Ｒ１で十分に冷却されないためである。
【０１６７】
そこで、本実施形態の炭化炉２０においては、炭化炉制御部２９が、温度センサ２８ｂが検出する炭化物の温度に応じて炭化物排出部２４が外部へ排出する炭化物の排出量を制御する。より具体的には、炭化炉制御部２９が、温度センサ２８ｂが検出する炭化物の温度が第１炭化物温度Ｔｃ１より低い場合は第１回転速度Ｒｓ１でターンテーブル２４ａを回転させるよう駆動モータ２４ｂを制御し、温度センサ２８ｂが検出する炭化物の温度が第１炭化物温度Ｔｃ１以上である場合は第１回転速度Ｒｓ１より低い第２回転速度Ｒｓ２でターンテーブル２４ａを回転させるよう駆動モータ２４ｂを制御する。
【０１６８】
炭化炉制御部２９が、温度センサ２８ｂが検出する炭化物の温度が第１炭化物温度Ｔｃ１以上である場合に、ターンテーブル２４ａを回転させる回転速度を低下させることにより、単位時間あたりに間隙２０ａの下端から炭化物排出口２４ｃへ導かれる炭化物の量が減少する。これにより、１次燃焼領域Ｒ２で炭化されて高温となった炭化物が間隙２０ａの下方で滞留する時間が長くなり、炭化物が炭化物精錬・冷却領域Ｒ１で十分に冷却される。これにより、間隙２０ａの下端から排出される炭化物が適切に冷却された状態となる。
【０１６９】
したがって、本実施形態によれば、有機廃棄物が燃焼した炭化物の温度が適切に低下した当該炭化物を排出させる炭化炉２０を提供することができる。また、本実施形態によれば、例えば、有機廃棄物の投入が停止される場合であっても排出される炭化物の温度を適切に低下させることが可能な炭化炉２０を提供することができる。
また、本実施形態によれば、温度が適切に低下した炭化物を炭化炉から排出することが可能となるため、当該排出された炭化物が空気に触れることで再度発火してしまう可能性を低減させることができる。
【０１７０】
〔他の実施形態〕
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【符号の説明】
【０１７１】
１０    乾燥機
２０    炭化炉
２０ａ  間隙
２１    本体部
２２    円筒部（筒部）
２３    有機廃棄物投入部（投入部）
２４    炭化物排出部
２４ａ  ターンテーブル（回転体）
２４ｂ  駆動部
２４ｃ  炭化物排出口（排出口）
２４ｄ  クリンカクラッシャ
２５    １次空気供給部（第１空気供給部）
２５ａ  １次燃焼ファン（送風部）
２５ｂ  カバー部
２５ｃ  空気供給口
２５ｄ  閉空間
２５ｅ  放熱フィン（加熱部）
２６    ２次空気供給部（第２空気供給部）
２６ａ  ２次燃焼ファン
２６ｂ  カバー部
２６ｃ  空気供給口
２６ｄ  閉空間
２７    燃焼ガス排出部
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ  温度センサ（温度検出部）
２８ｄ  レベルセンサ（堆積量検出部）
２９    炭化炉制御部（制御部）
３０    熱分解炉
３０ａ  燃焼ガス流路（加熱用ガス流路）
３１    本体部
３２    反応管
３２ａ  センターパイプ（筒状部材）
３２ｂ  上端フランジ（第３フランジ部）
３２ｃ  下端部
３２ｆ  第１傾斜板
３２ｇ  第２傾斜板
３２ｈ  保持棒（保持部）
３３    反応管ヘッド（供給部）
３３ａ  下端フランジ（第４フランジ部）
３３ｄ  締結ボルト（締結部材）
３４    水性ガス出口ノズル（水性ガス出口部）
３５    燃焼ガス供給部（加熱用ガス供給部）
３６    燃焼ガス排出部（加熱用ガス排出部）
４０    減温器
４１    チャー回収装置
６０    水性ガス冷却装置
７０    水性ガスホルダ
８０    蒸気発生器
８１    蒸気過熱器
８２    水供給装置
９０    制御装置
１００  水性ガス生成システム
１０２，１０３，１０４  水性ガス供給路
２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ，２００ｅ  燃焼ガス流路
Ｒ１  炭化物精錬・冷却領域
Ｒ２  １次燃焼領域
Ｒ３  原料投入領域
Ｒ４  ２次燃焼領域
Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚ  軸線
【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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【図１３】
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【図１４】
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