(57)【要約】【課題】軽量で安価な炭化装置を提供する。【解決手段】後部に被処理物８を投入する投入口が設けられるとともに前部に被処理物８を排出する排出口が設けられ、後部の高さが前部の高さよりも高くなるように傾けて配置されて、被処理物８に対して熱処理を施して乾留ガスを発生させる円筒状の内筒１と、後部に排気フード５を有するとともに内筒１に対し外側から連結具３３，３４を介して固定された、内筒１と同軸の外筒２と、外筒２の円筒軸を回転軸として外筒２を回転可能な回転手段１４，１９，２０，２３，３９と、一端側に取付けられたバーナー１５によって内部で乾留ガスを燃焼させる燃焼室４と、内筒１の後部と燃焼室４の一端側を接続する第一ダクト９と、外筒２の前部と燃焼室４の他端側を接続する第二ダクト１０と、を備える。【選択図】図１
2017197643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物が含まれた被処理物を炭化させる炭化装置であって、
後部に前記被処理物を投入する投入口が設けられるとともに前部に前記被処理物を排出する排出口が設けられ、前記後部の高さが前記前部の高さよりも高くなるように傾けて配置されて、前記被処理物に対して熱処理を施して乾留ガスを発生させる円筒状の内筒と、
後部に排気フードを有するとともに前記内筒に対し外側から連結具を介して固定された、前記内筒と同軸の外筒と、
前記外筒の円筒軸を回転軸として前記外筒を回転可能な回転手段と、
一端側に取付けられたバーナーによって内部で前記乾留ガスを燃焼させる燃焼室と、
前記内筒の後部と前記燃焼室の前記一端側を接続する第一ダクトと、
前記外筒の前部と前記燃焼室の他端側を接続する第二ダクトと、を備えることを特徴とする炭化装置。
【請求項２】
有機物が含まれた被処理物を炭化させる炭化装置であって、
後部に前記被処理物を投入する投入口が設けられるとともに前部に前記被処理物を排出する排出口が設けられ、前記後部の高さが前記前部の高さよりも高くなるように傾けて配置されて、前記被処理物に対して熱処理を施して乾留ガスを発生させる円筒状の内筒と、
後部に排気フードを有するとともに前記内筒に対し外側から連結具を介して固定された、前記内筒と同軸の外筒と、
前記外筒の円筒軸を回転軸として前記外筒を回転可能な回転手段と、
一端側に取付けられたバーナーによって内部で前記乾留ガスを燃焼させる燃焼室と、
前記内筒の後部と前記燃焼室の前記一端側を接続する第一ダクトと、
前記外筒の前部と前記燃焼室の他端側を接続する第二ダクトと、を備えるとともに、前記内筒の周りに耐火壁からなり内部でバーナーを燃焼させる炭化炉は備えないことを特徴とする炭化装置。
【請求項３】
前記回転手段は、内径が前記外筒の外径よりも大きく前記外筒に外挿され前記外筒に直接的又は間接的に取付けられた複数のタイヤを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の炭化装置。
【請求項４】
前記燃焼室の一端側に、送風流量を調整可能な第一ファンを設けたことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の炭化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐熱鋼製のロータリーキルン式の炭化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、炭化装置は、バーナーを装着した炭化炉があり、その内部に配置された耐熱鋼製のキルン内で被処理物を炭化させる構造であり、その発生した乾留ガスを二次燃焼室で燃焼することで黒色の煙の発生を抑えて、その熱を被処理物の予熱や乾燥に利用している。
その他、キルンの側面に乾留ガス排出ノズルを設けた炭化炉内に空気を送り込み乾留ガスをバーナーで燃焼させてその熱でキルン内部の被処理物を炭化させているような構造のものが多い（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１１２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、炭化炉はバーナーの燃焼空間が必要で、耐火材を炭化炉の内部に構築しなければならないので、大きく重いものとなり、その分費用も嵩む。
【０００５】
さらに、ロータリーキルンの場合にはタイヤや回転スプロケットなどを炭化炉の外に取り付けないといけないのでキルンの全長が長くなってしまう。このように全長が長くなることでも重量及び費用が嵩んでしまう。
【０００６】
そこで、本発明の目的とするところは、軽量で安価な炭化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の炭化装置は、有機物が含まれた被処理物（８）を炭化させる炭化装置であって、後部に前記被処理物（８）を投入する投入口が設けられるとともに前部に前記被処理物（８）を排出する排出口が設けられ、前記後部の高さが前記前部の高さよりも高くなるように傾けて配置されて、前記被処理物（８）に対して熱処理を施して乾留ガスを発生させる円筒状の内筒（１）と、後部に排気フード（５）を有するとともに前記内筒（１）に対し外側から連結具（３３，３４）を介して固定された、前記内筒（１）と同軸の外筒（２）と、前記外筒（２）の円筒軸を回転軸として前記外筒（２）を回転可能な回転手段（１４，１９，２０，２３，３９）と、一端側に取付けられたバーナー（１５）によって内部で前記乾留ガスを燃焼させる燃焼室（４）と、前記内筒（１）の後部と前記燃焼室（４）の前記一端側を接続する第一ダクト（９）と、前記外筒（２）の前部と前記燃焼室（４）の他端側を接続する第二ダクト（１０）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の炭化装置は、有機物が含まれた被処理物（８）を炭化させる炭化装置であって、後部に前記被処理物（８）を投入する投入口が設けられるとともに前部に前記被処理物（８）を排出する排出口が設けられ、前記後部の高さが前記前部の高さよりも高くなるように傾けて配置されて、前記被処理物（８）に対して熱処理を施して乾留ガスを発生させる円筒状の内筒（１）と、後部に排気フード（５）を有するとともに前記内筒（１）に対し外側から連結具（３３，３４）を介して固定された、前記内筒（１）と同軸の外筒（２）と、前記外筒（２）の円筒軸を回転軸として前記外筒（２）を回転可能な回転手段と、一端側に取付けられたバーナー（１５）によって内部で前記乾留ガスを燃焼させる燃焼室（４）と、前記内筒（１）の後部と前記燃焼室（４）の前記一端側を接続する第一ダクト（９）と、前記外筒（２）の前部と前記燃焼室（４）の他端側を接続する第二ダクト（１０）と、を備えるとともに、前記内筒（１）の周りに耐火壁からなり内部でバーナー（１５）を燃焼させる炭化炉は備えないことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に記載の炭化装置は、前記回転手段は（１４，１９，２０，２３，３９）、内径が前記外筒（２）の外径よりも大きく前記外筒（２）に外挿され前記外筒（２）に直接的又は間接的に取付けられた複数のタイヤ（２３）を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に記載の炭化装置は、前記燃焼室（４）の一端側に、送風流量を調整可能な第一ファンを設けたことを特徴とする。
【００１１】
ここで、上記括弧内の記号は、図面および後述する発明を実施するための形態に掲載された対応要素または対応事項を示す。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、内筒の後部と燃焼室の一端側を接続し、外筒の前部と燃焼室の他端側を接続するので、従来は必要であった内筒の周りに耐火壁からなり内部でバーナーを燃焼させる炭化炉が不要となる。
よって、炭化装置の重量が軽量となり、それに伴って炭化装置の製造コストも安価になる。
【００１３】
さらに回転手段は、内径が外筒の外径よりも大きく外筒に外挿され外筒に直接的又は間接的に取付けられた複数のタイヤを備えるので、そのタイヤの取付け距離を短くすることができる。よって、内筒や外筒の撓みが小さくなるので、内筒及び外筒の厚みを薄くできる。加えて、外筒に複数のタイヤを取付けることで、内筒及び外筒の全長を短くできる。その結果、炭化装置の製造コストが非常に低廉となる。
【００１４】
また、大きく重い炭化炉が無いのでプラントの立ち上げ時間が短くなり、この点でもコストを抑えることにつながる。
また、内筒で発生する乾留ガスの二次燃焼ガスのみで内筒を加熱することになるので、省エネルギーとなる。
【００１５】
また、本発明によれば、燃焼室の一端側に、送風流量を調整可能な第一ファンを設けたので、被処理物の種類や時間当たりの投入量が変化しても煙や臭気を抑制可能である。
【００１６】
なお、本発明の炭化装置のように、内筒と外筒の二重筒構造とし、乾留ガスを燃焼させる燃焼室と外筒の前部を接続する点は、上述した特許文献１には全く記載されていない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る炭化装置の概要を示す側面断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線拡大断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ線拡大断面図である。
【図５】図４のＤ−Ｄ線拡大断面図である。
【図６】図１のＥ−Ｅ線拡大断面図である。
【図７】図１のＦ−Ｆ線拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１乃至図７を参照して、本発明の実施形態に係る炭化装置を説明する。
この炭化装置は、有機物が含まれた被処理物８を炭化させる炭化装置であって、内筒１と、外筒２と、回転手段１４，１９，２０，２３，３９と、燃焼室４と、第一ダクトと、第二ダクトと、を備える。
特に、耐火壁からなり内部でバーナーを燃焼させる炭化炉を内筒１や外筒２の周りに備えない点を特徴とする。
【００１９】
内筒１は、耐熱鋼製の円筒であり、後部に被処理物８を投入する投入口が設けられるとともに前部に被処理物８を排出する排出口が設けられる。
内筒１の後部の高さが前部の高さよりも少し高くなるように傾けて配置されており、被処理物８に対して内部で熱処理を施して乾留ガスを発生させる。
なお、図１は作図を簡単にする為、内筒１を水平に配置した図となっている。
【００２０】
排出口にはロータリーバルブ１２を設けた被処理物排出フード７を取り付ける。内筒１と被処理物排出フード７との間にはパッキン２２を設けている。
その後方に温度センサー２７を有する２次燃焼ガス投入フード６を取り付ける。２次燃焼ガス投入フード６の両側にはそれぞれパッキン２２が取り付けられている。この２次燃焼ガス投入フード６と外筒２（外筒２と内筒１の間の空隙（加熱室３７））の前部とが連通している。
【００２１】
さらに内筒１の後部には、排気煙突３０を有する排気フード５を取り付け、排気フード５と外筒２（外筒２と内筒１の間の空隙（加熱室３７））の後部とが連通している。排気フード５にもパッキンが２個取り付けられている。
また、温度の下がった２次燃焼ガスを排気フード５から、コントロールモーター２５とセットになった耐熱コントロールダンパー４３、耐熱排気ファン４４を介して、排気煙突３０へ排気するように、それぞれが取り付けられている。
【００２２】
排気フード５の後方には、複数個の乾留ガス排出ノズル２１を有する当て板４１を設け、中央にスクリューフィーダー１１の通る貫通穴を設ける。この貫通穴が投入口である。
そして、内筒１の後部に、鋼板３２の内面に耐火キャスタブル２８を施工しパッキン２２を有する被処理物投入フード３８を設置し、ロータリーバルブ１２を入口に設けたスクリューフィーダー１１を取り付ける。
【００２３】
また、各耐熱パッキン２２から乾留ガスや２次燃焼ガスが漏れないように、２次燃焼ガス投入フード６の１ヶ所に設置した炉圧検知口４８より検知パイプ４６を介し炉圧調節計４５にて耐熱コントロールダンパー４３のコントロールモーター２５を制御して、２次燃焼ガス投入フード６の内圧を−１００Ｐａくらいの微圧に設定する。
【００２４】
外筒２は、耐熱鋼製の円筒であり、後部に排気フード５を有するとともに内筒１に対し外側から連結具３３，３４を介して周方向に関して固定されている。つまり、内筒１と外筒２とが二重筒（二重管）構造となっている。
そして、外筒２の外面にセラミックファイバー２９を取付け、保温する。
【００２５】
つまり、外筒２は内筒１よりも全長が短く、内筒１が外筒２よりも前後にそれぞれ突出して段差を形成している。前方のその段差部分に２次燃焼ガス投入フード６が取付けられ、一方、後方のその段差部分に排気フード５が取付けられている。
【００２６】
ここで、連結具３３，３４について詳細に説明する。
図２に示すように、内筒１と外筒２の取付用の複数本の耐熱鋼製円柱形の連結具３３は内筒１と外筒２が断面同心円状になるように被処理物投入側ａでは内筒１、外筒２両方に溶接する。
次に、前後方向の中間位置では、図３に示すように外筒２に穴を開け外側から外筒２より少し先端が出る長さの複数本の円柱形の連結具３４を、内筒１に当たるまで挿入し外筒２に溶接する。そののちに外筒２の外側にセラミックファイバー２９を装着する。
【００２７】
被処理物排出側ｂでは、図４に示すように被処理物投入側ａと同様に連結具３３を配置して、外筒２にのみ溶接している。連結具３３の両側に当てて、内筒１にのみ各２枚のガイド４２を溶接し、内筒１の回転トルクを伝えるようにする。これは被処理物投入側ａにのみ回転トルクが掛からないようにするためである。
このように、横面から別のダクトを溶接したりしていない円筒型の内筒１と外筒２を構成すればお互いが自由に熱による伸び縮みが出来るので、溶接歪みや割れが発生することは無い。
【００２８】
回転手段は、タイヤ２３と、回転スプロケット１９と、減速機１４等を備える。
外筒２の外面に装着したセラミックファイバー２９の外面にタイヤ２３を複数個のサポート４７を介し２個設け、そのタイヤ２３のうち被処理物投入側ａ方向のタイヤ２３の近くに回転スプロケット１９を設置する。
そして、減速機１４の動力を駆動スプロケット３９、ローラーチェーン２０を介して回転スプロケット１９に伝えることで、外筒２の円筒軸を回転軸として外筒２が回転可能となる。ここで、外筒２と内筒１は連結具３３，３４によって連結されているので、外筒２と内筒１は共に回転する。
【００２９】
燃焼室４は、内部で乾留ガスを燃焼させるものであり、すなわちこの燃焼は２次燃焼である。
また、燃焼室４は、鋼板３２の内面に耐火キャスタブル２８が配置されてなり、一端側（乾留ガス入口部）にバーナー１５が取付けられる。
バーナー１５の近くには手動ダンパー１６を有する２次燃焼ファン（第一ファン）１３を設け、この燃焼室４の中央より少し出口辺りに温度センサー２７が取り付けられている。
また、２次燃焼ガス通過ダクト１０の横面にコントロールダンパー２６、コントロールモーター２５を有する冷却ファン２４を取り付け、２次燃焼ガス投入フード６に温度センサー２７を取り付ける。そして、温度センサー２７の信号を温度調節計３５が受信して、これに基づいてバーナー１５を制御して、燃焼室４内を約８００℃としている。
【００３０】
なお、被処理物８の種類及びその時間当たりの投入量より燃焼室４の２次燃焼空気量は変わるので、試運転時に２次燃焼ファン１３の手動ダンパー１６の開度を煙や臭気が出ない開度に調節決定しておく。
【００３１】
乾留ガス通過ダクト（第一ダクト）９は、鋼板３２の内面に耐火キャスタブル２８を配置してなり、被処理物投入フード３８と燃焼室４の一端側を接続する。つまり、内筒１の後部と燃焼室４の一端側が連通する。
乾留ガス通過ダクト９と被処理物投入フード３８は一体的に形成されているが、便宜上ここでは分けて記載した。
【００３２】
２次燃焼ガス通過ダクト（第二ダクト）１０は、鋼板３２の内面に耐火キャスタブル２８を配置してなり、２次燃焼ガス投入フード６と燃焼室４の他端側を接続する。つまり、外筒２の前部と燃焼室４の他端側が連通する。
なお、２次燃焼ガス通過ダクト１０と２次燃焼ガス投入フード６は一体的に形成されている。
【００３３】
次に、このように構成される炭化装置における炭化方法について説明する。
まず、炭化キルン３を回転させつつ、入口及び出口のロータリーバルブ１２を回転させながらスクリューフィーダー１１にて被処理物８を連続投入する。
【００３４】
被処理物８が加熱されることで内筒１内に発生した乾留ガスは、複数個の乾留ガス排出ノズル２１より出て、被処理物投入フード３８、乾留ガス通過ダクト９を介し燃焼室４へ送り込まれる。
そして、乾留ガスは２次燃焼ファン１３により送り込まれた２次燃焼エアーとミックスされ、バーナー１５で加熱点火されて燃焼する。ここで、８００℃くらいで温度制御すると燃焼ガスは黒い煙や悪臭の発生が無くなる。
【００３５】
その燃焼ガスは２次燃焼ガス通過ダクト１０、２次燃焼ガス投入フード６を介し、内筒１及び外筒２との隙間である加熱室３７へ導かれて被処理物８を加熱乾留する。加熱室３７までの熱交換により燃焼ガスは３００℃から３５０℃くらいまで温度が下がり、排気フード５及び排気煙突３０より排出される。この排出された燃焼ガスは被処理物８の予熱、ボイラーなどの補助熱量などに利用しても良い。
【００３６】
被処理物８の種類によっては乾留に適した加熱温度がかなり低い場合があるので、その場合には温度センサー２７からの信号を温度調節計３５を介してフィードバックして、冷却ファン２４を作動させて冷却エアーを送り込み、燃焼ガス温度が低くなるように制御する。もちろん、高温で乾留する場合には冷却ファン２４は停止させておく。
【００３７】
以上のように構成された炭化装置によれば、内筒１の後部と燃焼室４の一端側を接続し、外筒２の前部と燃焼室４の他端側を接続するので、従来は必要であった内筒１の周りに耐火壁からなり内部でバーナーを燃焼させる炭化炉が不要となる。
よって、炭化装置の重量が軽量となり、それに伴って炭化装置の製造コストも安価になる。
【００３８】
さらに、内径が外筒２の外径よりも大きく外筒２に外挿され外筒２に間接的に取付けられた複数のタイヤ２３を備えるので、そのタイヤ２３の取付け距離を短くすることができる。よって、内筒１や外筒２の撓みが小さくなるので、内筒１及び外筒２の厚みを薄くできる。加えて、外筒２に複数のタイヤ２３を取付けることで、内筒１及び外筒２の全長を短くできる。
その結果、炭化装置の製造コストが非常に低廉となる。
【００３９】
また、大きく重い炭化炉が無いのでプラントの立ち上げ時間が短くなり、この点でもコストを抑えることにつながる。
また、内筒１で発生する乾留ガスの二次燃焼ガスのみで内筒１を加熱することになるので、省エネルギーとなる。
【００４０】
また、燃焼室４の一端側に、送風流量を調整可能な２次燃焼ファン（第一ファン）１３を設けたので、被処理物８の種類や時間当たりの投入量が変化しても煙や臭気を抑制可能である。
【００４１】
なお、本実施形態において、２次燃焼ファン１３や冷却ファン２４を設けたが、これに限られるものではない。
また、外筒２に外挿されたタイヤ２３を用いて外筒２とともに内筒１を回転させるとしたが、これに限られるものではなく、他の回転手段を用いてもよい。
【００４２】
また、内筒１の全長を外筒２の全長よりも長くして前部を露出させたが、被処理物８をうまく排出できればこれに限られるものではない。
【符号の説明】
【００４３】
１      内筒
２      外筒
３      炭化キルン
４      燃焼室（２次燃焼室）
５      排気フード
６      ２次燃焼ガス投入フード（第二ダクト）
７      被処理物排出フード
８      被処理物
９      乾留ガス通過ダクト（第一ダクト）
１０      ２次燃焼ガス通過ダクト
１１      スクリューフィーダー
１２      ロータリーバルブ
１３      ２次燃焼ファン（第一ファン）
１４      減速機
１５      バーナー
１６      手動ダンパー
１７      ストッパーローラー
１８      投入側受けローラー
１９      回転スプロケット
２０      ローラーチェーン
２１      乾留ガス排出ノズル
２２      耐熱パッキン
２３      タイヤ
２４      冷却ファン
２５      コントロールモーター
２６      コントロールダンパー
２７      温度センサー
２８      耐火キャスタブル
２９      セラミックファイバー
３０      排気煙突
３１      電線
３２      鋼板
３３      連結具
３４      貫通連結具
３５      温度調節計
３６      排出側受けローラー
３７      加熱室
３８      被処理物投入フード
３９      駆動スプロケット
４０      架台
４１      当て板
４２      ガイド
４３      耐熱コントロールダンパー
４４      耐熱排気ファン
４５      炉圧調節計
４６      検知パイプ
４７      サポート
４８      炉圧検知口
ａ    被処理物投入側
ｂ    被処理物排出側
【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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