(57)【要約】  脱臭炉から排出される燃焼処理済みの排気に含まれる熱を回収して再利用することによって、低コストで上質、高品質な活性炭を生成することが可能な活性炭製造用炭化装置を提供する。  有機系の処理対象物を炭化処理する活性炭製造用炭化装置１０において、過熱水蒸気を導入して処理対象物を炭化させて使用済みの水蒸気を排出する炭化炉４０と、炭化炉４０から排出した水蒸気を導入して処理対象物を乾燥させて使用済みの水蒸気を排出する乾燥炉３０と、水蒸気を導入して炭化炉４０に供給するための高温の過熱水蒸気を生成する高温水蒸気発生装置６０と、乾燥炉３０から排出された使用済みの水蒸気に含まれる不純物を加熱して脱臭燃焼させて高温の排気を排出する脱臭炉７０と、脱臭炉７０から排出される高温の排気を用いて水を加熱して高温水蒸気発生装置６０に供給するための水蒸気を生成する廃熱ボイラ８０とを備えた。【特許請求の範囲】
【請求項１】
生ごみ、木材、肉骨粉、衣類屑、プラスチックス等の有機系の処理対象物を水蒸気で加熱して乾燥、乾留、賦活等の炭化処理を行なう活性炭製造用炭化装置において、
過熱水蒸気を導入して処理対象物を乾燥させて炭化し、使用済みの水蒸気を排出する乾燥炭化炉と、
水蒸気を導入して乾燥炭化炉に供給する高温の過熱水蒸気を生成する高温水蒸気発生装置と、
乾燥炭化炉から排出された使用済みの水蒸気に含まれる不純物を加熱して脱臭燃焼させ、高温の排気を排出する脱臭炉と、
脱臭炉から排出される高温の排気を用いて水を加熱し、高温水蒸気発生装置に供給する水蒸気を生成する廃熱ボイラと、
を備えたことを特徴とする活性炭製造用炭化装置。
【請求項２】
生ごみ、木材、肉骨粉、衣類屑、プラスチックス等の有機系の処理対象物を水蒸気で加熱して乾燥、乾留、賦活等の炭化処理を行なう活性炭製造用炭化装置において、
過熱水蒸気を導入して処理対象物を炭化させ、使用済みの水蒸気を排出する炭化炉と、
炭化炉から排出した水蒸気を導入して処理対象物を乾燥させ、使用済みの水蒸気を排出する乾燥炉と、
水蒸気を導入して炭化炉に供給する高温の過熱水蒸気を生成する高温水蒸気発生装置と、
乾燥炉から排出された使用済みの水蒸気に含まれる不純物を加熱して脱臭燃焼させ、高温の排気を排出する脱臭炉と、
脱臭炉から排出される高温の排気を用いて水を加熱し、高温水蒸気発生装置に供給する水蒸気を生成する廃熱ボイラと、
を備えたことを特徴とする活性炭製造用炭化装置。
【請求項３】
生ごみ、木材、肉骨粉、衣類屑、プラスチックス等の有機系の処理対象物を水蒸気で加熱して乾燥、乾留、賦活等の炭化処理を行なう活性炭製造用炭化装置において、
過熱水蒸気を導入して処理対象物の炭化を促進させ、使用済みの水蒸気を排出する炭化促進炉と、
炭化促進炉から排出した水蒸気を導入して処理対象物を炭化させ、使用済みの水蒸気を排出する炭化炉と、
炭化炉から排出した水蒸気を導入して処理対象物を乾燥させ、使用済みの水蒸気を排出する乾燥炉と、
水蒸気を導入して炭化促進炉に供給する高温の過熱水蒸気を生成する高温水蒸気発生装置と、
乾燥炉から排出された使用済みの水蒸気に含まれる不純物を加熱して脱臭燃焼させ、高温の排気を排出する脱臭炉と、
脱臭炉から排出される高温の排気を用いて水を加熱し、高温水蒸気発生装置に供給する水蒸気を生成する廃熱ボイラと、
を備えたことを特徴とする活性炭製造用炭化装置。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載の活性炭製造用炭化装置の乾燥炉、炭化炉、乾燥炭化炉又は炭化促進炉において、
処理対象物を供給する処理対象物供給口と、処理対象物を攪拌移動させる円筒部と、処理対象物を排出する排出口と、過熱水蒸気又は使用済みの水蒸気を円筒部外側から円筒内面の接線方向に導入する水蒸気導入口とを有する円筒シェルと、
前記円筒シェル内で処理対象物を攪拌移動させる回転可能な攪拌羽根と、
を備えたことを特徴とする活性炭製造用炭化装置。
【請求項５】
請求項４に記載の活性炭製造用炭化装置の円筒シェルに設けた水蒸気導入口は、
過熱水蒸気又は使用済みの水蒸気を、前記攪拌羽根の回転方向と同じ方向の円筒内面接線方向に導入する水蒸気導入口としたことを特徴とする活性炭製造用炭化装置。
【請求項６】
請求項５に記載の水蒸気導入口を、活性炭製造用炭化装置の円筒シェルに複数設けたことを特徴とする活性炭製造用炭化装置。
【請求項７】
請求項４に記載の活性炭製造用炭化装置の円筒シェルに、
円筒シェル内で処理対象物を加熱した後の使用済み水蒸気を、円筒部内面から円筒部外側へ、円筒部内面の接線方向に排出する水蒸気排出口を備えたことを特徴とする活性炭製造用炭化装置。
【請求項８】
請求項５に記載の活性炭製造用炭化装置の円筒シェルに、
円筒シェル内で処理対象物を加熱した後の使用済み水蒸気を、円筒部内面から円筒部外側へ、円筒部内面の接線方向に排出する水蒸気排出口を備えたことを特徴とする活性炭製造用炭化装置。
【請求項９】
請求項６に記載の活性炭製造用炭化装置の円筒シェルに、
円筒シェル内で処理対象物を加熱した後の使用済み水蒸気を、円筒部内面から円筒部外側へ、円筒部内面の接線方向に排出する水蒸気排出口を備えたことを特徴とする活性炭製造用炭化装置。
【請求項１０】
請求項１乃至３に記載の活性炭製造用炭化装置において、
前記乾燥炉、炭化炉、乾燥炭化炉又は炭化促進炉に供給する過熱水蒸気又は使用済みの水蒸気の流速を５乃至２０（ｍ／ｓ）に調節する圧力調節機構又は絞りを備えたことを特徴とする活性炭製造用炭化装置。
【請求項１１】
請求項４に記載の活性炭製造用炭化装置において、
前記乾燥炉、炭化炉、乾燥炭化炉又は炭化促進炉に供給する過熱水蒸気又は使用済みの水蒸気の流速を５乃至２０（ｍ／ｓ）に調節する圧力調節機構又は絞りを備えたことを特徴とする活性炭製造用炭化装置。
【請求項１２】
請求項５乃至９に記載の活性炭製造用炭化装置において、
前記乾燥炉、炭化炉、乾燥炭化炉又は炭化促進炉に供給する過熱水蒸気又は使用済みの水蒸気の流速を５乃至２０（ｍ／ｓ）に調節する圧力調節機構又は絞りを備えたことを特徴とする活性炭製造用炭化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生ごみ、木材、肉骨粉、衣類屑、プラスチックス等の有機系の処理対象物について乾燥、乾留、賦活等の炭化処理を行なう活性炭製造用炭化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生ごみ、廃木材、紙おむつの何れか１又は２以上を主体とする廃棄物を無酸素状態で５１０〜９００℃の高温蒸気に曝し、炭化させることを特徴とする廃棄物の処理方法が知られている。該廃棄物の処理方法では、廃棄物を高温蒸気に所定時間、晒すことによって体積又は重量を処理前の１００分の１程度に減量して、効率的に炭化させることが可能であるとされている（例えば、特許文献１参照。)。【０００３】
また従来、ビール粕等の有機性廃棄物を乾留処理して炭化物等を得る際に、一端側から他端側に延びた熱処理室の該一端側に被熱処理物供給口を設け、該熱処理室の該他端側に製品排出口と排ガス排出口を設け、該熱処理室に熱風流入口を設け、被熱処理物攪拌用の攪拌翼を軸方向に間隔をおいて多数取付けた攪拌軸を該熱処理室の内部で該一端から他端側に延在させて回転可能に設け、該攪拌翼は該攪拌軸に被熱処理物を攪拌し製品排出口側へ向かわせる方向に向けて取り付けたことを特徴とする有機性廃棄物等の熱処理装置が知られている。【０００４】
当該有機性廃棄物の熱処理装置では、ビール粕等の有機性廃棄物等は、熱処理装置の原料供給口から熱処理室内に供給され、製品排出口に到達するまでの間において、熱処理室内で回転している攪拌軸に取り付けられた多数のパドル等の攪拌翼の回転により原料が強制的に攪拌されて製品排出口側に送られつつ良好に掻き混ぜられ固体表面が随時更新されて、熱処理室に設けた熱風流入口から熱処理室内に流入する。例えば６５０（℃）程度の高温熱風との接触が均一に行なわれて気固接触が良好に行なわれることにより、物質移動及び熱移動が促進されて固体の乾留（炭化）作用である熱処理が均一に行なわれ、均質の炭化物等の製品を生成することが可能であるとされている（例えば、特許文献２参照。)。【０００５】
また従来、有機廃棄物を炭化及び原料化して炭化物を製造する方法であって、有機化合物を過熱した後に排出された排蒸気の熱エネルギーを水蒸気発生用の熱源として利用することが可能な炭化物の製造方法が知られている（例えば、特許文献３参照。)。
【特許文献１】特開２０００−３１３８８４（第１−３ページ、第１図）
【特許文献２】特開平１０−２３７４５３（第１、２、９ページ、第１図）
【特許文献３】特開平２００１−１９２６７０（第２、５ページ、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の廃棄物の処理方法では、廃棄物を高温蒸気に所定時間、晒すことによって体積又は重量を処理前の１００分の１程度に減量して、効率的に炭化させることすることが可能であるとされている。しかし、廃棄物の炭化処理過程で発生する排ガスは冷却器で冷され、液化分とガス分に分離されている。【０００７】
このガス分は、活性炭等の吸着剤が充填された脱臭器を透過させた後、排気ファンを用いて大気中に放出するか、あるいはこのガスを回収してボイラの燃料等に再利用することができるが、排気の持つ熱エネルギーを直接回収するものではないために、多くの熱エネルギーを再利用することなく冷却器によって大気中に放出するという無駄を生じていた。したがって、低コストで高品質の炭化物を生成することができないという不具合を生じていた。【０００８】
また、特許文献２に記載の有機性廃棄物等の高温熱処理装置では、多数設けた熱風噴出ノズルから噴出される熱風との接触が均一に行われて気固接触が良好に行われることにより、固体の熱処理が全体的に均一にすることが可能であるとされている。しかし、回転する軸の内部へ高温の蒸気を流入させる為、構造が複雑となりシール部の耐久性などに問題があった。また、有機性廃棄物の最終処理段階に位置する製品排出口付近においてノズルから熱風を噴出したとしても、前工程で不純物を大量に含んだ水蒸気も混在しているために、上質の炭化物を生成することができないという不具合を生じていた。【０００９】
また、特許文献３に記載の炭化物の製造方法では、排蒸気の気体成分または液体成分中に有用成分が含まれている場合には、これらを回収して再利用している。具体的には、段落番号００５６以降に記載されているように、分離回収装置が排蒸気を気液分離し、排蒸気中の不純物または有用物等からなる混入物を回収するとともに、この混入物が分離された後の高温ガスの排蒸気中の熱エネルギーを、水蒸気発生用の熱源として利用するように構成されている。【００１０】
ところが、この炭化物の製造方法では、排蒸気中の熱エネルギーを回収しているのみであるので、回収する熱量もさほど多くない。また、排気蒸気に含まれる不純物や臭気が熱分解装置から排出される可能性もある。【００１１】
そこで本発明は上記従来の状況に鑑み、排蒸気全量を脱臭炉で燃焼処理の上その保有熱を直接廃熱ボイラで回収して再利用することによって、低コストで上質、高品質な活性炭を生成することが可能な活性炭製造用炭化装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明は、生ごみ、木材、肉骨粉、衣類屑、プラスチックス等の有機系の処理対象物を水蒸気で加熱して乾燥、乾留、賦活等の炭化処理を行なう活性炭製造用炭化装置において、過熱水蒸気を導入して処理対象物を乾燥させて炭化して使用済みの水蒸気を排出する乾燥炭化炉と、水蒸気を導入して乾燥炭化炉に供給するための高温の過熱水蒸気を生成する高温水蒸気発生装置と、乾燥炭化炉から排出された使用済みの水蒸気に含まれる不純物を加熱して脱臭燃焼させて高温の排気を排出する脱臭炉と、脱臭炉から排出される高温の排気を用いて水を加熱して高温水蒸気発生装置に供給する水蒸気を生成する廃熱ボイラとを備えたことを特徴とする。【００１３】
また上記課題を解決するため、本発明に係る活性炭製造用炭化装置は、過熱水蒸気を導入して処理対象物を炭化させて使用済みの水蒸気を排出する炭化炉と、炭化炉から排出した水蒸気を導入して処理対象物を乾燥させて使用済みの水蒸気を排出する乾燥炉と、水蒸気を導入して炭化炉に供給するための高温の過熱水蒸気を生成する高温水蒸気発生装置と、乾燥炉から排出された使用済みの水蒸気に含まれる不純物を加熱して脱臭燃焼させて高温の排気を排出する脱臭炉と、脱臭炉から排出される高温の排気を用いて水を加熱して高温水蒸気発生装置に供給する水蒸気を生成する廃熱ボイラとを備えたことを特徴とする。【００１４】
また上記課題を解決するため、本発明に係る活性炭製造用炭化装置は、過熱水蒸気を導入して処理対象物の炭化を促進させて使用済みの水蒸気を排出する炭化促進炉と、炭化促進炉から排出した水蒸気を導入して処理対象物を炭化させて使用済みの水蒸気を排出する炭化炉と、炭化炉から排出した水蒸気を導入して処理対象物を乾燥させて使用済みの水蒸気を排出する乾燥炉と、水蒸気を導入して炭化促進炉に供給する高温の過熱水蒸気を生成する高温水蒸気発生装置と、乾燥炉から排出された使用済みの水蒸気に含まれる不純物を加熱して脱臭燃焼させて高温の排気を排出する脱臭炉と、脱臭炉から排出される高温の排気を用いて水を加熱して高温水蒸気発生装置に供給する水蒸気を生成する廃熱ボイラとを備えたことを特徴とする。【００１５】
また上記課題を解決するため、本発明に係る活性炭製造用炭化装置の乾燥炉、炭化炉、乾燥炭化炉又は炭化促進炉は、処理対象物を供給する処理対象物供給口と処理対象物を攪拌移動させる円筒部と処理対象物を排出する排出口と過熱水蒸気又は使用済みの水蒸気を円筒部外側から円筒内面の接線方向に導入する水蒸気導入口とを有する円筒シェルと、円筒シェル内で処理対象物を攪拌移動させる回転可能な攪拌羽根とを備えたことを特徴とする。【００１６】
また上記課題を解決するため、本発明に係る活性炭製造用炭化装置の円筒シェルに設けた水蒸気導入口は、過熱水蒸気又は使用済みの水蒸気を、前記攪拌羽根の回転方向と同じ方向の円筒内面接線方向に導入する水蒸気導入口としたことを特徴とする。
また本発明に係る活性炭製造用炭化装置の円筒シェルに、水蒸気導入口を複数設けたことを特徴とする。【００１７】
また上記課題を解決するため、本発明に係る活性炭製造用炭化装置の円筒シェルは、円筒シェル内で処理対象物を加熱した後の使用済み水蒸気を、円筒部内面から円筒部外側へ、円筒部内面の接線方向に排出する水蒸気排出口を備えたことを特徴とする。【００１８】
また上記課題を解決するため、本発明に係る活性炭製造用炭化装置は、乾燥炉、炭化炉、乾燥炭化炉又は炭化促進炉に供給する過熱水蒸気又は使用済みの水蒸気の流速を、５乃至２０（ｍ／ｓ）に調節する圧力調節機構又は絞りを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、過熱水蒸気を導入して処理対象物を乾燥させて炭化して使用済みの水蒸気を排出する乾燥炭化炉と、水蒸気を導入して乾燥炭化炉に供給する高温の過熱水蒸気を生成する高温水蒸気発生装置と、乾燥炭化炉から排出された使用済みの水蒸気に含まれる不純物を加熱して脱臭燃焼させて高温の排気を排出する脱臭炉と、脱臭炉から排出される高温の排気を用いて水を加熱して高温水蒸気発生装置に供給する水蒸気を生成する廃熱ボイラとを備えたので、脱臭炉から排出される高温の排気に含まれる熱を再利用することが可能となる。また、再利用した熱を高温水蒸気発生装置に供給するようにしたので、高温の過熱水蒸気を安価にて容易に生成することが可能となる。そして、高温水蒸気発生装置が生成した高温の過熱水蒸気を処理対象物と反応させることによって、上質の活性炭を安価にて生成することが可能となる。また、活性炭製造用炭化装置に脱臭炉を設けたので、ダイオキシン類の含有率が少ない環境基準を満たす排気を排出することが可能となる。【００２０】
また本発明によれば、活性炭製造用炭化装置の乾燥炉、炭化炉、乾燥炭化炉又は炭化促進炉は、処理対象物を供給する処理対象物供給口と処理対象物を攪拌移動させる円筒部と処理対象物を排出する排出口と過熱水蒸気又は使用済みの水蒸気を円筒部外側から円筒内面の接線方向に導入する水蒸気導入口とを有する円筒シェルと、円筒シェル内で処理対象物を攪拌移動させる回転可能な攪拌羽根とを備えたので、過熱水蒸気が渦状に巻いて処理対象物と接しやすくなり、処理対象物が長時間高温の過熱水蒸気に晒される。したがって、乾燥、炭化、乾留、賦活等の反応が促進され、上質の活性炭を生成することが可能となる。【００２１】
また本発明によれば、活性炭製造用炭化装置の円筒シェルに設けた１乃至複数の水蒸気導入口は、過熱水蒸気又は使用済みの水蒸気を、前記攪拌羽根の回転方向と同じ方向の円筒内面接線方向に導入する水蒸気導入口としたので、処理対象物が長時間高温の過熱水蒸気に晒されるようになる。したがって、乾燥、炭化、乾留、賦活等の反応が促進され、上質の活性炭を生成することが可能となる。
また、円筒シェルに水蒸気導入口を複数設けることによって過熱水蒸気の旋回流をより強くして、処理対象物の乾燥、炭化、乾留、賦活等の反応を促進させることが可能となる。【００２２】
また本発明によれば、活性炭製造用炭化装置の円筒シェルは、円筒シェル内で処理対象物を加熱した後の使用済み水蒸気を、円筒部内面から円筒部外側へ、円筒部内面の接線方向に排出する水蒸気排出口を備えたので、過熱水蒸気が渦状に巻いて処理対象物と接し易くなる。したがって、処理対象物が長時間高温の過熱水蒸気に晒されるようになり、乾燥、炭化、乾留、賦活等の反応が促進され、上質の活性炭を生成することが可能となる。【００２３】
また本発明によれば、活性炭製造用炭化装置の乾燥炉、炭化炉、乾燥炭化炉又は炭化促進炉に供給する過熱水蒸気又は使用済みの水蒸気の流速を、５乃至２０（ｍ／ｓ）に調節する圧力調節機構又は絞りを備えたので、水蒸気は旋回流を伴って被処理物質との大きな相対速度をある程度継続して持ちながら反応炉内を移動するために、処理対象物に対する熱の伝達が促進され、処理対象物の温度が水蒸気の温度に近づき、乾燥、乾留、炭化、賦活等の各種反応が促進される。したがって上質の活性炭を短時間で製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る活性炭製造用炭化装置の全体構成図である。
【図２】過熱水蒸気を供給する水蒸気導入口を炭化炉に複数設けた状態を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  活性炭製造用炭化装置
２０  処理対象物供給手段
２２  ホッパ
２４  コンベア
２６  フィーダ
３０  乾燥炉
３１  円筒シェル
３２  処理対象物供給口
３３  円筒部
３４  攪拌羽根
３５  排出口
３６  水蒸気導入口
３７  水蒸気排出口
４０  炭化炉
４１  円筒シェル
４２  処理対象物供給口
４３  円筒部
４４  攪拌羽根
４５  排出口
４６、４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ…水蒸気導入口
４７  水蒸気排出口
５０  排出装置
５２  冷却ジャケット
５４  製品タンク
５６  スクリューコンベア
６０  高温水蒸気発生装置
６２  送風機
６４  ＬＰＧボンベ
６６  ガバナ
６８  バーナ
７０  脱臭炉
７２  脱臭炉ブロワー
７４  灯油タンク
７６  灯油ポンプ
８０  廃熱ボイラ
９０  水供給装置
９２  軟水器
９４  軟水タンク
９５  給水ポンプ
９６  集塵装置
９８  排気筒
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る活性炭製造用炭化装置について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２７】
図１は、本発明に係る活性炭製造用炭化装置の全体構成図である。同図に示すように、活性炭製造用炭化装置１０には、生ごみ、木材、肉骨粉、衣類屑、プラスチックス等の有機系の処理対象物を貯蔵するとともに処理対象物を適宜乾燥炉３０に供給する処理対象物供給手段２０と、炭化炉４０が排出した水蒸気を導入して処理対象物を乾燥させて乾燥済みの処理対象物と使用済みの水蒸気とを排出する乾燥炉３０と、乾燥炉３０にて乾燥させた処理対象物を供給し高温水蒸気発生装置６０から過熱水蒸気を導入して処理対象物を炭化させて炭化済みの活性炭と使用済みの水蒸気とを排出する炭化炉４０と、炭化炉４０にて炭化した活性炭を冷却して貯蔵する排出装置５０とを設けてある。【００２８】
また、活性炭製造用炭化装置１０には、廃熱ボイラ８０から水蒸気を導入して炭化炉４０に供給する高温の過熱水蒸気を生成する高温水蒸気発生装置６０と、乾燥炉３０から排出された使用済みの水蒸気に含まれる不純物を加熱して脱臭燃焼させ高温の排気を排出する脱臭炉７０と、脱臭炉７０から排出される高温の排気を用いて水を加熱し高温水蒸気発生装置６０に供給するための水蒸気を生成する廃熱ボイラ８０と、廃熱ボイラ８０に水を供給する水供給装置９０と、脱臭炉７０から排出された後に廃熱ボイラ８０で熱交換を行なった後の排気に含まれる粉塵や水分を、サイクロン等を用いて集塵するとともに無臭化、無煙化する集塵装置９６と、集塵した後の排気を大気に放出する排気筒９８とを設けている。【００２９】
処理対象物供給手段２０には、生ごみ、木材、肉骨粉、衣類屑、プラスチックス等の有機系の処理対象物を貯蔵するホッパ２２と、ホッパ２２に貯蔵してある処理対象物をフィーダ２６に供給するコンベア２４と、乾燥炉３０に処理対象物を計量供給するフィーダ２６とを設けている。【００３０】
乾燥炉３０の円筒シェル３１には、フィーダ２６が計量した処理対象物を供給する処理対象物供給口３２と、処理対象物を乾燥、乾留させつつ攪拌移動させる円筒部３３と、円筒シェル３１内で処理対象物を乾燥、乾留させつつ攪拌移動させるための１乃至複数の回転可能なプロペラフィーダ等の攪拌羽根３４と、乾燥、乾留済みの処理対象物を排出する排出口３５と、炭化炉４０から排出された使用済みの水蒸気を円筒部３３外側から攪拌羽根３４の回転方向と同じ方向の円筒内面接線方向（タンジェンシャル方向）に導入する水蒸気導入口３６と、円筒シェル３１内で処理対象物を加熱した後の使用済み水蒸気を円筒部３３内面から円筒部外側へ円筒部３３内面の接線方向（タンジェンシャル方向）に排出する水蒸気排出口３７を設けている。【００３１】
炭化炉４０の円筒シェル４１には、乾燥炉３０の排出口３５から排出されてきた乾燥済みの処理対象物を供給する処理対象物供給口４２と、処理対象物を乾留、炭化、賦活させつつ攪拌移動させる円筒部４３と、円筒シェル４１内の低酸素状態で処理対象物を乾留、炭化、賦活させつつ攪拌移動させるための１乃至複数の回転可能なスクリュー型コンベア、プロペラフィーダ等の攪拌羽根４４と、乾留、炭化、賦活済みの処理対象物を排出する排出口４５と、高温水蒸気発生装置６０から排出された９００〜１２００（℃）の過熱水蒸気を円筒部４３外側から攪拌羽根４４の回転方向と同じ方向の円筒内面接線方向（タンジェンシャル方向）に導入する水蒸気導入口４６と、円筒シェル４１内で処理対象物を加熱した後の使用済み水蒸気を円筒部４３内面から円筒部外側へ円筒部４３内面の接線方向（タンジェンシャル方向）に排出する水蒸気排出口４７を設けている。【００３２】
乾燥炉３０、炭化炉４０、乾燥炭化炉又は炭化促進炉に供給する過熱水蒸気又は使用済みの水蒸気の流速は、処理対象物への熱伝達を進める上で、５（ｍ／ｓ）以上の流速であることが望ましい。しかし、２０（ｍ／ｓ）以上にすると乾燥炉３０等の内部で使用している部品にエロージョン等の問題が発生するので、適切な流速の範囲が存在する。過熱水蒸気の流速は、高温水蒸気発生装置６０に供給する燃焼用空気の風量、ＬＰＧガスの供給量、水蒸気導入口３６、４６の開口面積等を、圧力調節機構又は絞りによって調節して設定する。【００３３】
図２は、炭化炉に過熱水蒸気を供給する水蒸気導入口を複数設けた状態を示す図である。
図１では炭化炉４０に水蒸気導入口４６を１箇所設けた例で説明したが、図２に示すように、炭化炉４０に水蒸気導入口４６、４６Ａ、４Ｂ６、４６Ｃを複数設けるようにしてもよい。これらの各水蒸気導入口４６、４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃは、高温水蒸気発生装置６０から排出された過熱水蒸気を、円筒部４３外側から攪拌羽根４４の回転方向と同じ方向の円筒内面接線方向（タンジェンシャル方向）に導入する。【００３４】
活性炭を製造する際の炭化工程では、処理対象物を均質な状態で高温に加温することが重要である。図１に示したように、過熱水蒸気を炭化炉４０又は乾燥炉３０に設けた１箇所の水蒸気導入口３６又は４６から集中的に導入することでも乾燥や炭化の目的をある程度達成することができる。ところが円筒シェル３１、４１の内部には、攪拌羽根３４、４４と処理対象物とが存在するために、過熱水蒸気の流れが妨げられ、旋回流が弱められる場合がある。【００３５】
そこで、円筒シェル４１の中間位置に複数の水蒸気導入口４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃを設けることによって、過熱水蒸気の流れを本来の強い旋回流れ状態に近づけることができる。ただし、必要以上に水蒸気導入口を増やしてしまうと、水蒸気導入口１つ当たりの過熱水蒸気流の力が弱まって過熱水蒸気の旋回流が弱くなることも考えられる。【００３６】
炭化炉４０の場合と同様に、乾燥炉３０、乾燥炭化炉又は炭化促進炉に水蒸気導入口を複数設けるようにしてもよい。更に、各水蒸気導入口の開口面積等を圧力調節機構又は絞りによって調節して、供給する過熱水蒸気の流速や流量を設定するようにしてもよい。【００３７】
排出装置５０には、炭化炉４０にて炭化、賦活した高温の活性炭を水で冷却する冷却ジャケット５２と、出来上がった活性炭を冷却しつつ製品タンク５４に送る水冷ジャケット付のスクリューコンベア５６とを設けてある。【００３８】
高温水蒸気発生装置６０は、廃熱ボイラ８０から水蒸気を、ＬＰＧ等をバーナで燃焼させている雰囲気中に導入して過熱水蒸気を生成する。高温水蒸気発生装置６０にて生成した過熱水蒸気は、炭化炉４０に供給し、処理対象物を乾留、炭化、賦活させて活性炭を生成する。【００３９】
脱臭炉７０は、炭化炉４０から排出された使用済みの水蒸気を石油バーナ等の燃焼雰囲気中に供給して、使用済みの水蒸気に含まれる、アンモニア、メルカブタン、硫化水素、硫化メチル、二硫化メチル、トリメチルアミン、アセトアルデヒド、スチレン等の不純物を脱臭燃焼させ、高温の排気を排出する。【００４０】
廃熱ボイラ８０は、脱臭炉７０から排出される高温の排気を用いて水を多段階に加熱して水蒸気（ドライスチーム）を生成し、高温水蒸気発生装置６０に供給する。【００４１】
集塵装置９６は、脱臭炉７０から排出された後に廃熱ボイラ８０で熱交換を行なった後の排気に含まれる粉塵（固形物など）や水分を、サイクロン等を用いて集塵するとともに、無煙化する処理を行なう。また、排気筒９８は、集塵した後のクリーンな排気を大気に放出する。
【実施例２】
【００４２】
上記の実施例では、乾燥炉３０（第１の反応炉）と炭化炉４０（第２の反応炉）との２種類の反応炉を用いて、有機系の処理対象物を乾燥、乾留、賦活等の炭化処理を行なう活性炭製造用炭化装置について説明したが、本発明は２種類の反応炉を用いて炭化処理を行なう例に限定されるものではない。【００４３】
例えば、処理対象物の種類や処理量に応じて、脱臭炉７０から排出される高温の排気から熱回収を行なった過熱水蒸気を用いて高温の過熱水蒸気を生成し、この高温の過熱水蒸気を乾燥炭化炉（第１の反応炉）に導入して処理対象物を乾燥させるとともに炭化し、使用済みの水蒸気を排出する処理を行なっても本発明の目的を達成することが可能である。【００４４】
また、過熱水蒸気を導入して処理対象物の炭化を促進させて使用済みの水蒸気を排出する炭化促進炉（第３の反応炉）と、炭化促進炉から排出した水蒸気を導入して処理対象物を炭化させて使用済みの水蒸気を排出する炭化炉（第２の反応炉）と、炭化炉から排出した水蒸気を導入して処理対象物を乾燥させて使用済みの水蒸気を排出する乾燥炉（第１の反応炉）と、水蒸気を導入して炭化炉に供給するための高温の過熱水蒸気を生成する高温水蒸気発生装置と、乾燥炉から排出された使用済みの水蒸気に含まれる不純物を加熱して脱臭燃焼させて高温の排気を排出する脱臭炉と、脱臭炉から排出される高温の排気を用いて水を加熱して高温水蒸気発生装置に供給する水蒸気を生成する廃熱ボイラとを備え、複数段の反応炉をカスケード状に利用して処理対象物を炭化させる活性炭製造用炭化装置としても本発明の目的を達成することが可能である。【００４５】
以下に、活性炭製造用炭化装置１０を用いた活性炭の製造方法について説明する。
先ず脱臭炉ブロワー７２を動作させて脱臭炉７０に燃焼用の空気を供給する。次に灯油タンク７４から灯油ポンプ７６を用いて灯油を脱臭炉７０に供給して燃焼を開始させる。脱臭炉７０からは、８００乃至１２００(℃）の排気が排出され、この高温の排気は廃熱ボイラ８０に供給する。【００４６】
廃熱ボイラ８０の温度が上昇したら、水供給装置９０の軟水器９２を経由して軟水タンク９４に貯蔵されている軟水を給水ポンプ９５にて圧送して廃熱ボイラ８０に供給する。廃熱ボイラ８０の後段では、供給した軟水を高温に加熱する。そして、更に廃熱ボイラ８０の前段に供給して１５０乃至３００（℃）の過熱水蒸気（ドライスチーム）を生成して高温水蒸気発生装置６０に供給する。【００４７】
高温水蒸気発生装置６０では、送風機６２を動作させて燃焼用の空気を高温水蒸気発生装置６０に供給する。次に、水蒸気を加熱するために、ＬＰＧボンベ６４からガバナ６６を介してＬＰＧをバーナ６８に供給して点火する。すると、廃熱ボイラ８０から導入した１５０乃至３００（℃）の水蒸気を更に加熱して７００乃至１２００（℃）の過熱水蒸気（より好ましくは９００乃至１１００（℃））を生成し、炭化炉４０に供給する。【００４８】
一方、活性炭のもとになる生ごみ、木材、肉骨粉、衣類屑、プラスチックス等の有機系の処理対象物は、予め処理対象物供給手段２０のホッパ２２に投入して貯蔵しておく。ホッパ２２内に貯蔵された処理対象物は、処理対象物供給手段２０に設けてあるコンベア２４にてフィーダ２６に供給する。フィーダ２６は、所定の量の処理対象物を適宜乾燥炉３０に計量供給する。【００４９】
処理対象物は、乾燥炉３０の円筒シェル３１に設けられている処理対象物供給口３２から円筒シェル３１内部に供給される。円筒シェル３１内部では攪拌羽根３４が回転しているので、円筒シェル３１内の円筒部３３において処理対象物が攪拌されつつ排出口３５の方向へ徐々に移動する。【００５０】
なお、１乃至複数の水蒸気導入口３６…からは、炭化炉４０から排出された使用済みの７００乃至１０００（℃）の水蒸気が、円筒部３３外側から攪拌羽根３４の回転方向と同じ方向の円筒内面接線方向（タンジェンシャル方向）に導入されて、強い渦を発生している。したがって水蒸気は、攪拌羽根３４にて攪拌移動されている処理対象物とよく混合しながら加熱分解又は加水分解等の反応を行なう。【００５１】
過熱水蒸気によって処理対象物は、加熱、乾燥、乾留の反応を行いつつ円筒部３３を水蒸気排出口３７に向かって進み、使用済み水蒸気は円筒部３３内面から円筒部外側へ円筒部３３内面の接線方向（タンジェンシャル方向）に排出される。ここでも円筒部３３内面の接線方向に使用済みの水蒸気が排出されるように水蒸気排出口３７を設けているので、円筒部３３内の水蒸気の旋回流れを維持し処理対象物との相対流速を高く保ち、伝熱を促進する。【００５２】
従来は、水蒸気を乾燥炉等に供給する場合に、水蒸気を導入する細いパイプを乾燥炉等の内部に多数設け、この多数の細孔から蒸気を吹き出すようにして処理対象物に当てる装置があった。しかしこの多数の細孔から蒸気を噴出させる装置では以下のような不具合を生じていた。【００５３】
一般に反応炉の内部は、攪拌及びケーキ送り出し用の攪拌機が反応炉内部空間の大部分を占めて回っているので、蒸気噴出用の細孔ノズルを送入し難いという不具合を生じていた。したがって前述のように、攪拌機の軸に蒸気の通路を設けて、攪拌機の軸部分から蒸気を噴出して処理対象物の反応を促すといった複雑な構造も知られている。【００５４】
また、水蒸気を円筒形反応炉の中心軸と並行に流すと、その水蒸気は反応炉内部を素通りしてしまい、処理対象物に対して熱の伝達や反応が効果的に進まないという不具合を生じる。【００５５】
そこで本発明では、水蒸気を、円筒部３３、４３の外側から５乃至２０（ｍ／ｓ）の流速にて攪拌羽根３４、４４の回転方向と同じ方向の円筒内面接線方向に導入して、強い水蒸気の渦を発生するようにしている。またこの水蒸気は、円筒部３３、４４の製品の排出口３５、４５に近い側面から円周接線方向に５乃至２０（ｍ／ｓ）の流速をもって吹き付け、処理対象物供給口３２、４２の入口近くに設けた水蒸気排出口３７、４７から、攪拌羽根３４、４４と同一の回転方向の円周接線方向に向かって排出する。【００５６】
この構造によって、水蒸気は旋回流を伴って被処理物質との大きな相対速度をある程度継続して持ちながら反応炉内を移動するために、処理対象物に対する熱の伝達が促進され、処理対象物の温度が水蒸気の温度に近づき、乾燥、乾留、炭化、賦活等の各種反応が促進される。
なお、乾燥炉３０にて乾燥させた処理対象物は排出口３５から排出され、次の処理工程の炭化炉４０に供給される。【００５７】
乾燥炉３０から排出された処理対象物は、乾燥炉４０の円筒シェル４１に設けられている処理対象物供給口４２から円筒シェル４１内部に供給される。円筒シェル４１内部では攪拌羽根４４が回転しているので、円筒シェル４１内の円筒部４３において処理対象物が攪拌されつつ排出口４５の方向へ徐々に移動する。【００５８】
１乃至複数の水蒸気導入口４６、４６Ａ…からは、高温水蒸気発生装置６０から供給される過熱水蒸気が、円筒部４３外側から攪拌羽根４４の回転方向と同じ方向の円筒内面接線方向（タンジェンシャル方向）に導入されて、水蒸気の強い旋回流を発生するようにしている。したがって過熱水蒸気は、攪拌羽根４４にて攪拌移動されている処理対象物とよく混合して反応し、処理対象物を加熱、乾留、炭化、賦活させつつ円筒部４３を水蒸気排出口４７に向かって進み、使用済み水蒸気は円筒部３４内面から円筒部外側へ円筒部４３内面の接線方向（タンジェンシャル方向）に排出される。【００５９】
ここでも円筒部４３内面の接線方向に使用済みの水蒸気が排出されるように水蒸気排出口４７を設けているので、処理対象物とよく混合しながら加熱分解又は加水分解等の反応が促進される。上質の活性炭を製造するためには、処理対象物を８００（℃）以上の高温に保持することが望ましい。更にこれをダイオキシン類の副生なしに行なうには、酸素がほとんど存在しない高温の過熱水蒸気に処理対象物を晒して賦活処理することが理想的である。【００６０】
炭化炉４０に７００乃至１２００（℃）の高温の過熱水蒸気を供給して処理対象物と反応させることによって、上質な活性炭を短時間で生成することが可能となる。更に本発明では、高温水蒸気発生装置６０に供給する水蒸気を、乾燥炉３０で使用した不純物を含む水蒸気の脱臭処理後の高温の排気に含まれる熱を回収して過熱しているので、上質な活性炭の製造コストを低減させることが可能となる。
炭化炉４０にて炭化、賦活させた結果生成した活性炭は排出口４５から排出され、排出装置５０に供給される。【００６１】
炭化炉４０から排出された高温の活性炭を酸素雰囲気中に置くと発火の危険があるので、排出装置５０に設けた冷却ジャケット５２にて冷却する。更に水冷ジャケット付のスクリューコンベア５６によって活性炭を冷却しつつ製品タンク５４に送り貯蔵する。【００６２】
一方、乾燥炉３０から排出される使用済みの水蒸気は、３４０乃至７４０（℃）の温度を有している。この使用済みの水蒸気には、窒素化合物等の有害な物質や臭気を含んでいるので、脱臭炉７０内の高温下にて不純物の燃焼を完了させる必要がある。また、８００（℃）以下の温度で燃焼させても、ダイオキシン類が発生するので、更に高温の環境で燃焼させる必要がある。したがって、脱臭炉７０内では前記有害物質を含んだ使用済みの水蒸気を８００乃至１２００(℃）の温度に過熱、分解して排出するようにしている。【００６３】
従来は、脱臭炉７０から排出される使用済みの水蒸気を直接集塵装置９６に送って排気筒９８から大気に放出していたが、本発明では廃熱ボイラ８０にて水蒸気を生成する際に熱回収を行なっている。したがって、上質な活性炭を生成する際のエネルギー消費を節約することを可能としている。なお、廃熱ボイラ８０で熱交換を行なった後の排気は、１００乃至４００（℃）であるため、相当な熱量の回収を実現することが可能となる。【００６４】
また、通常のボイラやスーパーヒータで１０００（℃）を超えるような高温水蒸気を発生させるためには、超高温用特殊合金の伝熱管や配管が必要となる。更に構造上、耐久性及び製造装置建造コスト上の困難が伴う。したがって、本発明のように、脱臭炉７０から排出される高温の排気を熱交換して得た１５０乃至３００（℃）の過熱水蒸気を、高温部にセラミックスを用いた高温水蒸気発生装置６０に供給して高温の過熱水蒸気を生成することによって、活性炭製造用炭化装置の製造コストを下げることが可能となるとともに、熱回収によりランニングコストも下げることが可能となる。【００６５】
廃熱ボイラ８０で熱交換を行なった後の排気は集塵装置９６に供給し、排気に含まれる粉塵や水分を、サイクロン等を用いて集塵する。集塵後の排気は、排気筒９８から大気に放出する。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明に係る活性炭製造用炭化装置によれば、脱臭炉から排出される排気に含まれる熱を再利用するようにしたので、高温の過熱水蒸気を容易に生成することが可能となり、この高温の過熱水蒸気を処理対象物と反応させることによって上質の活性炭を安価にて生成することが可能となる。【００６７】
また他の発明の形態によれば、活性炭製造用炭化装置の乾燥炉、炭化炉、乾燥炭化炉又は炭化促進炉において、水蒸気を円筒部外側から円筒内面の接線方向に導入する水蒸気導入口を有する円筒シェルを備えたので、過熱水蒸気が高速の旋回流で処理対象物と接し、処理対象物への熱移動が十分に進み、処理対象物全体が高温に達する。したがって、乾燥、炭化、乾留、賦活等の反応が促進され、上質の活性炭を生成することが可能となる。【００６８】
また他の発明の形態によれば、活性炭製造用炭化装置の乾燥炉、炭化炉、乾燥炭化炉又は炭化促進炉の円筒シェルに設けた１乃至複数の水蒸気導入口は、水蒸気を、攪拌羽根の回転方向と同じ方向の円筒内面接線方向に導入する形状にしたので、強い旋回流で円筒シェル内を流れ、充分な時間と相対速度をもって処理対象物に接触する。したがって、乾燥、炭化、乾留、賦活等の反応が促進され、上質の活性炭を生成することが可能となる。【００６９】
また他の発明の形態によれば、活性炭製造用炭化装置の円筒シェルに、使用済み水蒸気を円筒部内面の接線方向に排出する水蒸気排出口を備えたので、円筒部内の水蒸気の旋回流を維持し、処理対象物との相対流速を高く保ち、伝熱を促進する。したがって、処理対象物が長時間高温の過熱水蒸気に晒されるようになり、乾燥、炭化、乾留、賦活等の反応が促進され、上質の活性炭を生成することが可能となる。【００７０】
また本発明によれば、活性炭製造用炭化装置の乾燥炉、炭化炉、乾燥炭化炉又は炭化促進炉に供給する過熱水蒸気又は使用済みの水蒸気の流速を５乃至２０（ｍ／ｓ）に調節するようにしたので、水蒸気は旋回流を伴って被処理物質との大きな相対速度をある程度継続して持ちながら反応炉内を移動するために、処理対象物に対する熱の伝達が促進され、処理対象物の温度が水蒸気の温度に近づき、乾燥、乾留、炭化、賦活等の各種反応が促進される。したがって上質の活性炭を短時間で製造することが可能となる。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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