有機性廃棄物等の高温熱処理装置
【課題】 ビール粕等の有機性廃棄物やそれを乾留等して既に得られた炭化物等を原料とし、該原料を高温熱処理して活性炭等の製品を得る場合に、高温熱風や水蒸気等の賦活反応用ガスとの所謂、気固接触が良好に行われて、良質の活性炭等の製品が得られる有機性廃棄物等の高温熱処理装置を提供する。
【解決手段】 一端側から他端側に延びた熱処理室２の一端側に原料供給口３ａを設け、他端側に製品排出口４ａと排ガス排出口５ａを設け、熱処理室に熱風噴出口６を設け、原料攪拌用のパドル７を軸方向に間隔をおいて多数取付けた攪拌軸８を回転可能に設け、パドルは攪拌軸の軸線に対する傾斜角度θを可変に取付け、攪拌軸の内部に水蒸気供給路１０を軸方向に延在させて設け、かつ水蒸気噴出ノズル１１を軸方向に沿って多数設け、熱処理室はその軸線が水平線となす角度を可変となるように回動自在に支持して設けた構成とした。
【解決手段】 一端側から他端側に延びた熱処理室２の一端側に原料供給口３ａを設け、他端側に製品排出口４ａと排ガス排出口５ａを設け、熱処理室に熱風噴出口６を設け、原料攪拌用のパドル７を軸方向に間隔をおいて多数取付けた攪拌軸８を回転可能に設け、パドルは攪拌軸の軸線に対する傾斜角度θを可変に取付け、攪拌軸の内部に水蒸気供給路１０を軸方向に延在させて設け、かつ水蒸気噴出ノズル１１を軸方向に沿って多数設け、熱処理室はその軸線が水平線となす角度を可変となるように回動自在に支持して設けた構成とした。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ビール粕、コーヒー粕等の食品性廃棄物、或いは廃プラスチック、廃タイヤ等の高分子系廃棄物等の有機性廃棄物等を乾留及び賦活処理でなる熱処理をして、又は、該有機性廃棄物等から得られた炭化物等を賦活処理でなる熱処理をして、活性炭等を得る有機性廃棄物等の高温熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来からビール粕、コーヒー粕等の食品性廃棄物、或いは廃プラスチック、廃タイヤ等の高分子系廃棄物等の有機性廃棄物等を乾留及び賦活処理して、又は、該有機性廃棄物等を乾留して既に得られた炭化物を賦活処理して、活性炭を得る、所謂、有機性廃棄物等の高温熱処理装置としては、一般的にロータリキルンが用いられている。例えば、炭化物を賦活して活性炭を得る場合では、軸線をやや傾斜されて軸線回りに回転自在に設けられたロータリキルン本体である円筒回転体に該炭化物がその一端側から内部に送入され、該円筒回転体の該炭化物送入側に設置された燃焼バーナから高温の熱風が発せられると共に、同様に該送入側の該円筒体内部に斜め下方の排出側に向かって設置された水蒸気（賦活反応用ガス）供給ノズルから水蒸気が噴射される。
【０００３】送入された炭化物の原料固体は円筒回転体の回転に伴って内面に沿って回転方向上方へ持ち上げられつつ排出側へと移動され、その間に該熱風による高温（例えば８００〜９５０℃）雰囲気下で賦活反応用ガスとしての水蒸気と反応されて〔次の反応式（式１）参照〕微細な細孔が発達され、活性炭として排出側から取り出されて回収される。
【０００４】
【化１】
C（炭化物固体）＋H2O （水蒸気）＝ CO （ガス）＋ H2 （ガス）・・・式１
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記の反応においては、気固接触をできうる限り、良好に行う必要がある。しかしながら、上記のような高温熱処理装置としてのロータリキルンでは、投入された炭化物固体の表面が更新され難く、そのため、気固接触性が不良となり、物質移動、熱移動が不十分となり、焼きムラが起こっていた。
【０００６】一方、上記のような炭化物固体や多種多様な有機性廃棄物を取り扱う場合、上記のようなロータリキルンのように回転円筒体の傾斜角が一定していては、滞留時間は回転数のみで制御しなければならない。しかし、十分な滞留時間を与えようとすると回転数を小さくする必要があり、そうすれば上記したような焼きムラが起こりやすくなるし、また、回転数を大きくすればロータリキルンの長さが長くなり装置が大きくなる。
【０００７】本発明は、上記のような問題点に鑑みなされたものであり、有機性廃棄物やそれを乾留等して既に得られた炭化物等を高温熱処理して活性炭等の製品を得る場合に、熱処理装置内で被熱処理物の表面の更新が良好に行われ、水蒸気等の賦活反応用ガスとの所謂、気固接触が良好に行われて、物質移動、熱移動が十分が行われる有機性廃棄物等の高温熱処理装置を得ること等を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明の有機性廃棄物等の高温熱処理装置は次のような構成にした。
【０００９】請求項１として、有機性廃棄物を乾留及び賦活処理し又は該有機性廃棄物等から得られた炭化物等を賦活処理して活性炭等を得る有機性廃棄物等の高温熱処理装置であって、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熱処理を終えた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側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反製品排出口側へ向かわせる方向に向けて取付けると共に攪拌軸の軸線に対する傾斜角度を可変に取付け、該攪拌軸の内部に賦活反応用ガス供給路を該攪拌軸の軸方向に延在させて設け、該攪拌軸に該供給路と連通した賦活反応用ガス噴出ノズルを軸方向に沿って多数設け、該熱処理室はその一端側から他端側に延びる軸線が水平線となす角度を可変となるように回動自在に支持して設け、かつ、該該製品排出口側が原料供給口側よりも低位となるように傾斜させて設けた構成とした。
【００１０】このような構成において、ビール粕等の有機性廃棄物等（以下、原料という）は高温熱処理装置の原料（被熱処理物）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高温熱風との接触が均一に行われると共に、攪拌軸に軸方向に沿って多数設けた噴出ノズルから噴出される水蒸気等の賦活反応用ガス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、物質移動及び熱移動が促進されて固体の乾留（炭化）作用及び又は賦活反応等の熱処理が全体的に均一に行われ、均質の活性炭等の製品が生成される。生成された活性炭等の製品は熱処理室の他端側の製品排出口から排出される。
【００１１】しかして、本発明では、攪拌軸に取付けた多数の攪拌翼は原料が反製品排出口側へ向かうような方向に取付けられ、かつ、熱処理室はその一端側から他端側に延びる方向の軸線が水平線となす角度を可変となるように回動自在に支持して設けられて製品排出口側が原料供給口側よりも低位になるように傾けられて設けられることにより、原料の製品排出口側への送りは重力の作用のみにより行われるものである。
【００１２】従って、本発明では、攪拌翼による本来の原料の攪拌作用に加え、原料の反製品排出口側への移動と重力による製品排出口側への移動による原料同士の接触、衝突によっても気固接触性が良好に保たれる一方、熱処理室の傾斜角度を最適化することにより、多種多様な原料に対して最適な滞留時間を制御でき、原料性状に基づいた最適な気固接触性を確保して物質移動、熱移動を促進するように制御することにより、原料を均一に熱処理するようにすることができる。
【００１３】そして、また、本発明では、該攪拌翼は攪拌軸に攪拌軸の軸線に対する傾斜角度を変更可能（可変）に設けられていることにより、攪拌翼の傾斜角度を適当な角度に調整することによっても、原料の所望の攪拌状態、反製品排出口側への送り状態、それに伴う熱処理室の当該傾斜設定に伴う重力による製品排出口側への送り状態、を調整して所望の滞留時間を調整設定することができ、該熱処理をその原料の性状に応じて、又は、種類の異なる種々の原料に対して最適な条件で行わせるようにすることができる。
【００１４】また、本発明では、原料がこのような熱処理を受ける過程において、原料の攪拌は、前記攪拌翼の回転による攪拌に加えて、賦活反応用ガス噴出口が攪拌翼を取付けた攪拌軸に設けられていることにより該賦活反応用ガス噴出口の周囲には被熱処理物（原料）が存在するので該賦活反応用ガス噴出口から噴出される水蒸気等の賦活反応用ガスの噴出作用によっても該攪拌が助長、促進され、固体表面の更新が良好に行われて該物質移動、熱移動、及び、それに伴う反応が効果的に促進される。
【００１５】なお、熱風流入口を例えば断面積が比較的小さい断面円形状の噴出口を多数設けて形成し、該噴出口を例えば熱処理室の下部位置に点在させて設けるなどして、該円形状の熱風噴出口を少なくとも原料が存在し原料と接触する位置の熱処理室に設けるようにすれば、同様に、該熱風噴出口から熱処理室に噴出流入する熱風の噴出作用によっても該原料の攪拌を助長、促進させて固体表面の更新を良好に行わせて該物質移動、及び、熱移動を効果的に促進させることができる。
【００１６】ここで、該高温熱処理装置において、例えば原料をビール粕等の有機性廃棄物としてそれを熱処理して活性炭を得る場合には、該ビール粕が高温熱処理装置の原料供給口から熱処理室内部に供給され、まず熱処理室の該原料供給口側寄りの前半部で主として高温熱風の作用により乾留処理されて炭化物が生成され、該炭化物は熱処理室の後半部で引き続いて高温熱風と賦活反応用ガスとしての例えば水蒸気の作用により賦活処理され、活性炭が生成される。
【００１７】また、原料を、例えば事前に該ビール粕等の有機性廃棄物を乾留処理等して既に得られている炭化物とする場合には、該炭化物が原料供給口から熱処理室内に供給され熱処理室内で高温熱風と賦活反応用ガスとしての例えば水蒸気の作用によって賦活処理され活性炭が生成される。
【００１８】そして、このようにして有機性廃棄物原料を乾留及び賦活処理して、又は、事前に該有機性廃棄物原料等を乾留して既に得ている炭化物などを賦活処理して、活性炭等が得られるが、熱処理室内は１０００〜９００℃程度の高温になり、攪拌軸の強度が問題となるが、攪拌軸はその内部に賦活反応用ガスの供給路が該攪拌軸の軸方向に延在させて設けられ、それに連通されて攪拌軸に設けられた賦活反応用ガス噴出ノズルから賦活反応用ガスが熱処理室内部に噴出されていることにより、該攪拌軸内部には例えば賦活反応用ガスとして温度が１８０℃程度の水蒸気が絶えず流通している。このことにより該軸は冷却され、高温反応に十分耐え得る構造とされる。
【００１９】また、請求項２のように、攪拌翼を取付けた攪拌軸の回転数を変更可能（可変）に設けた場合は、攪拌翼の回転数を変更することによっても原料の攪拌状態、反製品排出口側への送り状態を調整して、滞留時間を制御することができるので、前記熱処理室の傾斜角度の変更及び攪拌翼の攪拌軸の軸線に対する傾斜角度の変更による調節に加えて、さらに原料の最適な攪拌状態、反製品排出口側への送り状態を調整可能にして、滞留時間を調節でき、その原料のみならず多種多様な原料に対して原料性状に基づいたより最適な気固接触性を確保して物質移動、熱移動を促進して原料を一層均一に熱処理するようにすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は本発明の有機性廃棄物の高温熱処理装置としての活性炭製造装置の実施例に係る縦断正面図、図２は図１のＡ〜Ａ線矢視断側面図、図３は図２の攪拌軸及び攪拌翼部分の拡大図、図４は図１の攪拌軸への攪拌翼の取付要領を示す部分拡大正面図、図５は図４のＢ〜Ｂ線矢視断側面図であり攪拌翼の取付要領等を示す図である。
【００２１】図１〜図５において、高温熱処理装置としての活性炭製造装置１の熱処理室（乾留による炭化反応用及び又は賦活反応用の反応室）２は一端側から他端側に向けて延び側面視断面で底部が半円形とされたＵ字形の筒状に形成されており、該熱処理室２の内周面（内壁面）は熱処理室の外皮を構成するケーシング２ａの内面に内張りされた不定型耐火物等の耐火物２ｂによって形造られている。このように熱処理室２は内面が耐火物２ｂが施されて形成されることにより高温から保護される。熱処理室２の該一端側の上部に被熱処理物供給口としての原料供給口３ａが設けられ、該他端側の下部に製品排出口４ａが設けられている。
【００２２】該原料供給口３ａには原料供給管３が下端が製品排出口４ａ側に向かうように傾けられて接続されて取付けられ、また、前記製品排出口４ａには製品排出管４が同様に傾斜されて接続されて取付けられている。また、熱処理室２の他端側の上部には排ガス排出口５ａが設けられ、該排ガス排出口５ａには排ガス排出管５が接続されて取付けられている。熱処理室２の下部（真下）の原料供給口３ａ寄りには耐火物２ｂを上下に貫通して多数の熱風噴出口（熱風噴出ノズル）６が穿設されており、該熱風噴出口６は各々、断面が略円形状の噴出口として形成されており、該各々の熱風噴出口６は熱風流入口を構成している。
【００２３】該熱処理室２の内部の下部には耐熱鋼でなる攪拌軸８が熱処理室２の該一端側から他端側にかけて延在、横架されて両端をそれぞれケーシング２ａの両端にそれぞれ取付けられた軸受け９、９により回転可能に軸承されて設けられている。該攪拌軸８には軸方向にほぼ等間隔で攪拌翼としてのパドル７が攪拌軸８の軸線に対する傾斜角度θを可変として多数設けられ、軸方向に沿った隣り合うパドル７の間には賦活反応用ガスとしての水蒸気の噴出ノズル１１が多数設けられている。攪拌軸８は減速機付き電動機１６取付け側と反対側の軸受け９部で熱による軸の伸びを吸収できるように取付けられる。
【００２４】攪拌軸８の原料供給口３ａ側の軸端側には回転継ぎ手１４が介在されて取付けられ、その軸端は減速機付き電動機１６の出力軸と軸継ぎ手によって接続されている。該減速機付き電動機１６は熱処理室２の外皮２ａに固定された電動機支持台１５に載置されて支持されている。前記回転継ぎ手１４には水蒸気（賦活反応用ガス）供給管１４ａが電動機支持台１５を上下方向に貫通して取付けられている。
【００２５】熱処理室２の下側には、外皮であるケーシング１２ａの内面に不定型耐火物等の耐火物１２ｂが内張りされて内面を熱風空間として形成された熱風室１２が位置されて取付けられており、該熱風室１２のケーシング１２ａは前記熱処理室２のケーシング２ａとフランジ接合によって結合されている。前記熱風流入口としての各々の熱風噴出口６は上端を熱処理室２に開口し、下端を熱風室１２に開口しており、熱風室１２からこの各々の熱風噴出口６を通して熱処理室２内部に熱風が噴出供給される。熱風室１２には製品排出口４ａ寄りの端部に熱風供給口１３ａが設けられ該熱風供給口１３ａには熱風供給管１３が接続されている。
【００２６】一方、正面視で熱処理室２、即ち、ケーシング２ａの一端側から他端側に延びる方向の長手方向のほぼ中央位置において（図１参照）、また、側面視でケーシング２ａの両外側において（図２参照）、ケーシング２ａには水平状に伸びた回動軸２１が固着されて取付けられており、該回動軸２１の軸端は支柱２０に回動自在に軸承されている。該回動軸２１の一方側にはピニオン（小歯車）２２が軸２１と一体に取付けられている。また、該ピニオン２２と噛み合わされてギヤ（大歯車）２３がそれを一体に取付けた軸を介して該支柱２０に連結したブラケットに回転自在に軸承されて（図示せず）取付けられており、該ギヤ２３の回動軸の端部にはケーシング２ａ、１２ａ（熱処理室２、熱風室１２）を傾斜させるための回転ハンドル２４が取付けられている。これら回動軸２１、ピニオン２２、ギヤ２３及び回転ハンドル２４等はケーシング傾斜装置を構成している。
【００２７】ケーシング傾斜装置の回転ハンドル２４を所望方向に回転させることにより、活性炭製造装置１のケーシング２ａ、即ち、熱処理室２を図１に示すようにその一端側から他端側に延びる方向の軸線（以下、熱処理室２の長手方向の軸線ということもある）が水平な状態（軸線ＨＬ）から０〜９０°の範囲で製品排出口側が原料供給口側よりも低くなるように傾ける（軸線ＤＬ）ことができる。図１においてＨＬは熱処理室２の長手方向の軸線が水平状態にある場合を示し、ＤＬは熱処理室の長手方向の軸線が該水平状態にある軸線（水平線）に対して所定角度傾斜された状態を示す。
【００２８】ケーシング傾斜装置には図示しないケーシング傾斜固定保持手段が設けられており、熱処理室２の傾斜を所定角度に設定した後、該固定保持手段によって熱処理室２を一定の傾斜角度に固定保持可能とされている。
【００２９】該攪拌軸８の内部には、該水蒸気の供給管１４ａ及び回転継ぎ手１４の内部と連通させて賦活反応用ガス供給路としての水蒸気供給路１０が軸方向に延在して形成されており、製品排出口４ａ側の端部を封止されて設けられている。この攪拌軸８は耐熱鋼でなるパイプで形成してもよい。そして、攪拌軸８の軸方向に隣り合うパドル７のほぼ中間位置において該攪拌軸８の周囲の表面には該水蒸気供給路１０と連通する水蒸気噴出ノズル１１が円周４等分位置に設けられて全体として多数取付けられている。
【００３０】しかして、この実施例の活性炭製造装置１では、攪拌軸８に軸方向にほぼ等間隔に多数取付けられた攪拌翼としてのパドル７は、攪拌軸８にその全てが原料（被熱処理物）を反製品排出口４ａ側、即ち、原料供給口３ａへ向かわせる方向に向けられて取付けられている。即ち、図示の場合のように攪拌軸８及びパドル７の回転方向が製品排出口４ａ側から見て時計方向（右回転）である場合に、図１に示すように攪拌軸８の手前に取付けられたパドル７は上端側を原料供給口３ａ側に所定角度傾かせて、一方、攪拌軸８の後ろ側のパドル７はその逆側方向の上端側が製品排出口４ａ側に所定角度傾かせて、攪拌軸８に取付けられている。
【００３１】そして、各々のパドル７は、図４および図５R>５に詳細を示すように、基部をパドル７の内側中央部に接続固定され外周面に雄ネジを螺設して形成したパドル軸７ａが攪拌軸８に直交して挿通され、該パドル軸７ａの軸８を挟む両側位置をナット７ｂで締め付けられることにより、攪拌軸８に取付けられており、これによりパドル７は攪拌軸８の軸線に対する傾斜角度θを可変（変更可能）に取付けられている。
【００３２】各々のパドル７は攪拌軸８の軸方向の１ヶ所に１個設けられ、隣り合うパドル７との位相を角度１８０°ずらして取付けられ、その各々の形状は平板状で、かつ、図３又は図５に示すように軸方向視（側面視）で直径方向に所要の幅を有し、略半円環状（ブーメラン状又はリボン状）に形成されている。
【００３３】そして、図２に示すように該パドル７の円弧状の外周縁と熱処理室２の底部の耐火物２ａの断面半円形状の内面とは形状をほぼ合致（マッチ）させて形成されており、原料固体の滞留、淀みが極力生じないようにして原料固体が均一に混合攪拌されるように構成されている。
【００３４】このような状態でパドル７が設けられることにより、攪拌軸８を回転させることによりパドル７は原料供給口３ａからケーシング２内に送入された原料を反製品排出口４ａ側、即ち、原料供給口３ａへ向かわせながら混合して攪拌することができる。そして、そのようにして攪拌される原料をケーシング傾斜装置で製品排出口４ａ側が原料供給口３ａ側よりも低位となるように熱処理室２を傾斜させて設定することにより、重力によって製品排出口４ａ側へ移動させることができる。
【００３５】一方、前記熱風供給管１３には図示していない熱風送給ダクトが接続され、１０００℃程度の高温熱風が該熱風送給ダクトを通して熱風室１２に供給される。
【００３６】このように構成された活性炭製造装置１の作動を説明する。活性炭製造装置１のケーシング傾斜装置のハンドル２４を所定方向に回転させることによってケーシング２ａ、即ち、熱処理室２を図１の状態の長手方向の軸線が水平な状態（軸線ＨＬ）から所定角度傾斜させた状態（軸線ＤＬ）として、熱処理室２の長手方向の軸線が水平線に対して所定角度の例えば２０°傾けられた状態とし、熱処理室２の製品排出口４ａ側を原料供給口３ａ側よりも低位となるように設定する。
【００３７】活性炭製造装置１の減速機付き電動機１６を駆動して攪拌軸８を図示回転方向に回転させると、攪拌翼としてのパドル７が所定回転数で回転する。この状態で熱風供給管１３を通して温度が約１０００℃の高温熱風が熱風室１２に供給される。この熱風としては例えば熱風炉で発生された熱ガスなど、酸素濃度の低い燃焼ガスなどが使用される。
【００３８】該熱風室１２に供給された約１０００℃の高温熱風は熱処理室２の下部（底部）の原料供給口３ａ寄りに耐火物２ｂを上下に貫通して多数設けた熱風流入口としての熱風噴出口６から熱処理室２内に噴出流入される。熱処理室２の下部（底部）は熱風室１２が面しているので均等に加熱され熱処理室２内部の水蒸気反応等の高温吸熱反応に必要な高温が効果的に保持される。
【００３９】一方、賦活反応用ガスとして例えば１０Kg/cm2、１８０℃のスチーム（水蒸気）が水蒸気供給管１４ａから回転継ぎ手１４を通して攪拌軸８内部の水蒸気供給路１０に送られ、さらに軸方向に沿って多数設けられている各々の水蒸気噴出ノズル１１から熱処理室２の内部に噴出される。そして、原料が図示しない輸送装置によって原料供給管３に送られて原料供給口３ａから熱処理室２内に連続して送給される。
【００４０】熱処理室２内に送給された原料は所定の充填率（フルネス）と所定の滞留時間を保った状態で回転しているパドル７の作用で攪拌、混合されると共に反製品排出口側、即ち、原料供給口３ａ側に向う送り作用が与えられつつ、熱処理室２が製品排出口４ａ側を原料供給口３ａ側よりも低位になるように傾斜されて設定されていることにより重力の該傾斜方向の分力により一部の原料は製品排出口４ａ側に向かって流されて送られる。これによって原料には必要な滞留時間が付与される。
【００４１】しかして、原料は、熱処理室２内において製品排出口４ａに到達するまでの間において、熱処理室２内で回転している攪拌軸８に取付けられた多数のパドル７の回転により強制的に攪拌されることにより良好に掻き混ぜられて固体表面が随時更新され、熱風室１２から熱処理室２底部に原料供給口３ａ寄りの位置に多数設けた熱風噴出口６から熱処理室２内に噴出流入して熱処理室２内で製品排出口側に位置する排ガス排出口５ａへと流れる高温熱風との接触が均一に行われると共に、攪拌軸８に軸方向に沿って多数設けた水蒸気噴出ノズル１１から噴出される水蒸気との接触も均一に行われて気固接触が良好に行われることにより、物質移動及び熱移動が促進されて固体の熱処理が全体的に均一にされ、均質の活性炭（製品）が生成される。
【００４２】そして、上記のような原料の熱処理は、熱処理室２の傾斜角度をケーシング傾斜装置の回転ハンドル２４を回転させて最適化することにより多種多様な原料に対して最適な滞留時間を制御できるので、原料性状に基づいた最適な気固接触性を確保して物質移動、熱移動を促進するように制御することができ、原料を均一に熱処理することができる。熱処理室２の傾斜角度を大きくすれば原料の滞留時間を短く、傾斜角度を小さくすれば原料の滞留時間を長くすることができる。
【００４３】そして、また、上記のような熱処理は、パドル７が攪拌軸８の軸線に対する傾斜角度θを変更可能（可変）に設けられていることにより、図４において、パドル７の傾斜角度θを、０（零）°よりも大きく９０°よりも小さい範囲で、適当な角度に調整して最適な攪拌状態、反製品排出口側への送り状態を調整して滞留時間を調整することができるため、原料の性状に応じて、又は、種類の異なる種々の原料に対して最適な条件で行わせることができる。
【００４４】図４において、攪拌軸８（パドル７）の回転方向を同一として、上記パドル７の傾斜角度θを大きくすれば、即ち、パドル７をより立てれば、攪拌力及び反製品排出口側への送り速度は小さくなり、熱処理室２は製品排出口側が原料供給口側よりも低位となるように傾斜設定されパドル７は原料が反製品排出口側へ向けて移送されるように取付けられて原料は重力の作用のみにより製品排出口側へ送られるため、滞留時間は短くなる。また、逆に、パドル７の傾斜角度θを小さくすれば、即ち、パドル７をより寝せれば、攪拌力及び反製品排出口側への送り速度は大きくなり、滞留時間は長くなる。
【００４５】そして、本実施例では、攪拌軸８の軸方向の各位置に取付けたパドル７はその傾斜角度θを該各位置によって変えることにより、熱処理室２内の原料の挙動を調整して熱処理条件を調整するようにすることができる。例えば、原料供給口３ａ側に位置するパドル７はその傾斜角度θを大きくして反製品排出口側への原料の送り速度を小さくして供給された原料が熱処理室の傾斜による重力の作用で確実に熱処理室２内で製品排出口４ａ側に送られるように原料の製品排出口４ａ側への送りを促進させるようにし、製品排出口４ａ側に位置するパドル７はその傾斜角度θを小さくして原料の反製品排出口側への送り速度を大きくして熱処理室の傾斜による重力の作用によって原料が徒に早く熱処理室２内を通過しないように原料の製品排出口４ａ側への送りに所要の抵抗を与えるようにして滞留時間を所望のものに調整するようにすることもできる。また、逆に、もし原料供給口３ａ側での滞留時間が不十分な場合は原料供給口３ａ側のパドル７の傾斜角度θを小さくして反製品排出口側への原料の送り速度を早くするようにして滞留時間を所望のものに調整することもできる。
【００４６】なお、このようなパドル７の攪拌軸８に対する取付傾斜角度θの調整は、攪拌軸８の軸方向の各々の位置に取付けられるパドル７について全て同一の角度とするように調整することもできるし、該軸方向の各々の位置のパドル７について、或いは、軸方向に隣合う所定位置の区間に位置する複数のパドル７毎について、それぞれ角度を変えるようにして調整することにより、原料に対して最適な熱処理条件となるように調整することができる。そして、このようなパドル７の傾斜角度θの調整作業はパドル軸７ａに螺合したナット７ｂを緩めたり締めたりして容易に行うことができる。
【００４７】生成された活性炭は熱処理室２の他端側の製品排出口４ａを通って製品排出管４から排出される。熱処理により発生される約９００℃の排ガスは熱処理室２の上部の空間部（空塔部）で、又は、平らな天井面との接触や衝突によって固体が分離された後、熱処理室２の製品排出口側に設けられた排ガス排出管５から取り出され、図示しない下流位置で集塵作用や熱回収作用等を受け、或いは、適宜の他の設備の燃料用ガスとして再使用される等して処理される。
【００４８】また、原料がこのような熱処理を受ける過程において、原料の攪拌は前記パドル７の回転による攪拌に加えて、パドル７を取付けた攪拌軸８には水蒸気噴出ノズル１１が軸方向に沿う多数位置でそれぞれ軸周４等分位置に設けられていることにより、また、熱処理室２の原料供給口寄りの下部の真下に熱風噴出口６が設けられていることにより、該噴出ノズル１１及び熱風噴出口６が位置する部分の熱処理室２の内面には原料が存在していることにより、該軸方向に沿う多数位置でそれぞれ攪拌軸８の周囲４等分位置に存在した噴出ノズル１１から噴出される水蒸気の噴出作用によって、及び、原料供給口寄り位置で多数設けられた該熱風噴出口６から熱処理室２内部に噴出流入される高温熱風の噴出作用によっても原料の攪拌が助長、促進され、固体表面の更新がより促進されて良好に行われて該物質移動、熱移動、及び、それに伴う反応が効果的に促進される。
【００４９】なお、本実施例では、熱風噴出口（熱風噴出ノズル）６から熱処理室２内に噴出流入する熱風の流速を原料固体の流動化開始速度以上に保つことにより、原料固体を流動化状態とし伝熱係数を高められるようになされている。
【００５０】また、この実施例では、多数のパドル７は攪拌軸８に回転方向に対してその全てを原料が反製品排出口４ａ側に向かわせるような方向に取付けられており、かつ、熱処理室２がその長手方向の軸線と水平線との成す角度を所定角度傾けられて製品排出口４ａ側が原料供給口３ａ側よりも低位となるように傾斜されて設けられていることにより、原料の製品排出口４ａ側への送りは重力のみにより行われるので、前記パドル７による本来の原料の攪拌作用に加え、原料の反製品排出口４ａ側への移動と原料の重力による製品排出口４ａ側への移動による原料同士の接触によっても気固接触性を良好に保てる。
【００５１】ここで、この実施例の活性炭製造装置１を用いて原料（活性体前駆体）として有機性廃棄物であるビール粕から活性炭を製造する場合には、例えば水分が１０％、比表面積が約０m2/gのビール粕が原料供給管３から熱処理室２内に供給されるとともに、賦活反応用ガスとして例えば１０Kg/cm2、１８０℃の飽和蒸気が水蒸気供給管１４ａに供給され、さらに約１０００℃の高温熱風が熱風供給管１３から熱風室１２に供給され、該熱風室１２から多数の熱風噴出口６を通して熱処理室２内に噴出供給される。
【００５２】しかして、熱処理室２内に供給された該ビール粕は、前記パドル７による攪拌作用、反製品排出口側へ向かう作用、及び、熱処理室２の傾斜による製品排出口側への重力による移動作用を被りつつ、また、水蒸気噴出ノズル１１から噴出される水蒸気及び熱風噴出口６から噴出される熱風による攪拌作用、さらには原料の反製品排出口側への移動と原料の重力による製品排出口への移動による原料同士の接触作用も加えられて被りつつ、所定の滞留時間を保って気固接触性を良好に保たれて製品排出口側へ送られながら、熱処理室２の該原料供給口側部分では主として該約１０００℃の高温熱風（酸素濃度の低い燃焼ガス）による高温度雰囲気により、該ビール粕固体温度が例えば約６００℃とされて乾留されて炭化され炭化物が生成される。
【００５３】該生成された炭化物は該乾留作用に引き続いて熱処理室２のその後半（下流）部分において該１０００℃の高温熱風が温度降下した９２０〜９５０℃程度の高温熱風により、及び、該１０Kg/cm2、１８０℃の水蒸気の供給を受けて炭化物は例えば約８５０℃とされ前記式１で表されるように炭素分と水蒸気が反応（吸熱反応）することにより賦活されて微細な細孔の発達した収率２０％（原料無水ベース）、比表面積４００m2/gの活性炭が製造される。該活性炭は製品排出口４ａを通り製品排出管４から取り出される。このように乾留及び賦活の熱処理が行われた後の排ガスは温度約９００℃で排ガス排出管５から排出される。
【００５４】なお、このように原料（活性体前駆体）をビール粕等の有機性廃棄物として活性炭を製造する場合には、熱処理室２の該原料供給口側では水蒸気賦活反応は殆ど行われることはないので、熱処理室２内の攪拌軸８の原料供給口側における水蒸気噴出ノズル１１は設けなくてもよいか、或いは、その取付け個数を図１等に示したものより少なくしてもよい。
【００５５】一方、原料（活性体前駆体）として、例えばビール粕等の有機性廃棄物を既に乾留等して得た炭化物など、既に得られている炭化物からこの実施例の活性炭製造装置１を用いて活性炭を製造する場合には、例えば水分が約０％、比表面積が約８m2/gの炭化物が原料供給管３から熱処理室２内に供給されるとともに、賦活反応用ガスとして例えば１０Kg/cm2、１８０℃の飽和蒸気が水蒸気供給管１４ａに供給され、さらに約１０００℃の高温熱風が熱風供給管１３から熱風室１２に供給され、該熱風室１２から多数の熱風噴出口６を通して熱処理室２内に噴出供給される。
【００５６】しかして、熱処理室２内に供給された該炭化物は、前記パドル７による攪拌作用、反製品排出口側へ向かう作用、及び、熱処理室２の傾斜による製品排出口側への重力による移動作用を被りつつ、また、水蒸気噴出ノズル１１から噴出される水蒸気及び熱風噴出口６から噴出される熱風による攪拌作用、さらには原料の反製品排出口側への移動と原料の重力による製品排出口への移動による原料同士の接触作用も加えられて被りつつ、所定の滞留時間を保って気固接触性を良好に保たれて製品排出口側へ送られながら、熱処理室２内において該約１０００℃の高温熱風（酸素濃度の低い燃焼ガス）及び該１０Kg/cm2、１８０℃の水蒸気の供給を受けて該炭化物温度は例えば約８５０℃とされ前記式１で表されるように炭素分と水蒸気が反応（吸熱反応）することにより賦活されて微細な細孔の発達した収率８０％（炭化物無水ベース）、比表面積４００m2/gの活性炭が製造される。該活性炭は製品排出口４ａを通り製品排出管４から取り出される。このように乾留及び賦活の熱処理が行われた後の排ガスは温度約９００℃で排ガス排出管５から排出される。
【００５７】以上のとおり、活性炭製造装置１の熱処理室２の内部は１０００〜９００℃程度の高温になり、攪拌軸８の強度が問題となるが、攪拌軸８はその内部に賦活反応用ガス供給路としての水蒸気供給路１０が軸方向に延在させて設けられ、それに連通されて攪拌軸８に設けられた水蒸気噴出ノズル１１から該水蒸気が熱処理室２内部に噴出されていることにより、該攪拌軸８内部には例えば温度が１８０℃程度の水蒸気が絶えず流通している。このことにより該攪拌軸８は常に冷却され、高温の熱処理室内の攪拌や高温反応に十分耐え得る構造とされる。なお、水蒸気噴出ノズル１１から噴出される該水蒸気によって攪拌翼としてのパドル７にも冷却作用が及ぼされる。
【００５８】以上の実施例装置においては、攪拌翼７の回転数を固定した場合を示したが、減速機付き電動機１６の代わりに、可変速式の減速機付き電動機として攪拌軸８の回転数を可変に設けてパドル７の回転数を可変とすれば、原料の攪拌状態や反製品排出口側への送り状態を調整して滞留時間等を更に緻密に制御することもできる。回転数を大きくすれば原料の攪拌状態はより活発になり、また、原料の反製品排出口側への送り作用がより活発になり重力による原料の製品排出口側への移動力が弱くなり、滞留時間は大きくなる。逆に、回転数を小さくすれば原料の攪拌状態は弱くなると共に原料の反製品排出口側への送り作用が弱まり重力による原料の製品排出口側への移動力が強まり、滞留時間は小さくなる。
【００５９】また、以上の実施例では、パドル７は攪拌軸８の軸方向の１か所に１個設け、隣り合うパドルを位相を角度１８０°ずらして取付けた場合を示したが、図６R>６（Ａ）、（Ｂ）及び図７に示すように攪拌軸８の軸方向の１か所に２個以上設ける等してもよい。この場合、パドル７Ａは図７に詳細を示すように攪拌軸８に取付けた取付ボス２５にパドル軸２６をねじ込み、ロックナット２７により回り止め固定することにより攪拌軸８に取付ける。
【００６０】また、以上の実施例では、賦活反応用ガスとして水蒸気を用いた場合を示したが、賦活反応用ガスとしては炭酸ガス、酸素、その他の酸化ガスも用いることもできる。
【００６１】以上の実施例では、被熱処理物としての原料が有機性廃棄物であり、該有機性廃棄物がビール粕である場合について説明したが、本発明では、有機性廃棄物として、コーヒー粕等の食品性廃棄物、或いは廃プラスチック、廃タイヤ等の高分子系廃棄物等であってもよい。また、被熱処理物としての原料が炭化物であり、該炭化物が該有機性廃棄物を乾留して得られたような炭化物である場合を説明したが、木炭等、他の材料を乾留して得られた炭化物であってもよいものである。
【００６２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明は次のような優れた効果を奏する。
【００６３】請求項１の構成では、熱処理室内でパドル等の攪拌翼により有機性廃棄物等の被熱処理物を強制攪拌させて固体表面を随時更新させることができるため、高温熱風及び水蒸気等の賦活反応用ガスとの接触を均一に行わせることができる。即ち、熱処理において気固接触を良好に行わせて物質移動及び熱移動を促進し、焼きムラのなくして熱処理を均一に行わせることができる。従って、均質な活性炭等の熱処理製品を得ることができる。
【００６４】そして、本発明では、攪拌翼は原料を反製品排出口側へ送る方向に設けられ、かつ、熱処理室を製品排出口側が原料供給口側よりも低位になるように傾斜させて設け、原料の製品排出口側への送りを重力によって行わせるようにしたので、原料の反製品排出口側への移動と原料の重力による製品排出口側への移動による原料同士の衝突、接触により高温熱風及び賦活反応用ガスと原料との気固接触性が良好に保たれると共に、熱処理室の傾斜角度を最適角度に調整、設定することにより、多種多様な原料に対して最適な滞留時間を制御でき、原料性状に基づいた最適な気固接触性を確保して物質移動、熱移動を促進するように制御することにより、原料を均一に熱処理するようにすることができる。
【００６５】さらに、また、本発明では、該攪拌翼は攪拌軸に攪拌軸の軸線に対する傾斜角度を変更可能（可変）に設けられていることにより、攪拌翼の傾斜角度を適当な角度に調整することによっても、原料の所望の攪拌状態、反製品排出口側への送り状態、それに伴う熱処理室の当該傾斜設定に伴う重力による製品排出口側への送り状態、を調整して所望の滞留時間を調整設定することができ、該熱処理をその原料の性状に応じて、又は、種類の異なる種々の原料に対して最適な条件で行わせるようにすることができる。
【００６６】また、水蒸気等の賦活反応用ガスの噴出ノズルは被熱処理物攪拌翼を取付けた攪拌軸に軸方向に沿って多数設けられていることにより、該攪拌軸及び賦活反応用ガス噴出ノズルが位置する部分には被熱処理物が存在していることにより、該被熱処理物は前記攪拌翼による攪拌に加えて該ノズルから噴出される賦活反応用ガスによる攪拌作用も加えられ、該被熱処理物の固体表面の更新を効果的に行わせることができ、そのことによっても被熱処理物の固体粒子と賦活反応用ガスとの気固接触を良好に促進させることができる。
【００６７】なお、熱風流入口を例えば断面円形状の熱風噴出口として多数設けて形成し該多数の熱風噴出口を例えば熱処理室の下部（底部）に位置させて設けるなどして、該多数の熱風噴出口を少なくとも原料が存在し原料と接触する位置の熱処理室に設けるようにすれば、同様に、該熱風噴出口から熱処理室に噴出流入する熱風の噴出作用によっても該原料の攪拌を助長、促進させて固体表面の更新を良好に行わせて該物質移動、及び、熱移動を効果的に促進させることができる。
【００６８】そして、熱処理室内は賦活反応等の高温熱処理が行われるため高温熱風により高温とされるが、回転部材である攪拌軸はその内部で軸方向に伸びて延在する賦活反応用ガス供給路を流通している水蒸気等の賦活反応用ガスによって冷却される。また、賦活反応用ガス噴出ノズルから該水蒸気等の賦活反応用ガスが噴出されることにより攪拌軸に取付けた攪拌翼にも該水蒸気等の賦活反応用ガスが接触することにより所望の冷却が行われる。従って、これら回転する部材を高温雰囲気、高温反応にも十分耐え得るように構成することができる。
【００６９】さらに、攪拌軸は、攪拌翼の回転駆動手段、賦活反応用ガス供給手段、及び、攪拌軸自体と攪拌翼の冷却手段とを兼ねるので、例えば熱処理室内に別途に攪拌軸、攪拌翼の冷却手段や賦活反応用ガスの供給手段を設ける必要性をなくして、構造を簡素化した装置を構成することができる。
【００７０】請求項２の構成では、攪拌翼の回転数を変更することによっても原料の攪拌状態、反製品排出口側への送り状態を調整して滞留時間を制御することができるので、前記熱処理室の傾斜角度の変更及び攪拌翼の攪拌軸への取付傾斜角度の変更による調節に加えて、さらに原料の最適な攪拌状態、反製品排出口側への送り状態を調整可能にして滞留時間を調節でき、その原料のみならず多種多様な原料に対して原料性状に基づいたより最適な気固接触性を確保して物質移動、熱移動を促進して原料を一層均一に熱処理するようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機性廃棄物の高温熱処理装置としての活性炭製造装置の実施例に係る縦断正面図である。
【図２】図１のＡ〜Ａ線矢視断側面図である。
【図３】図２の攪拌軸及び攪拌翼部分の拡大図である。
【図４】図１の攪拌軸へのパドルの取付要領を示す部分拡大正面図である。
【図５】図４のＢ〜Ｂ線矢視断側面図であり、パドルの取付要領を示すものである。
【図６】本発明のパドルの他の実施例を示す図であり、（Ａ）は図１に対応して示す部分正面図、（Ｂ）は（Ａ）の右側面図である。
【図７】図６（Ｂ）の拡大図である。
【符号の説明】
１ 活性炭製造装置（高温熱処理装置）
２ 熱処理室
２ａ ケーシング（外皮）
２ｂ 内張り耐火物
３ 原料供給管
３ａ 原料供給口
４ 製品排出管
４ａ 製品排出口
５ 排ガス排出管
５ａ 排ガス排出口
６ 熱風噴出口（熱風流入口）
７、７Ａ パドル（攪拌翼）
７ａ パドル軸
７ｂ 締め付けナット
８ 攪拌軸
１０ 水蒸気（賦活反応用ガス）供給路
１１ 水蒸気（賦活反応用ガス）噴出ノズル
１２ 熱風室
１２ａ ケーシング（外皮）
１２ｂ 内張り耐火物
１３ 熱風供給管
１６ 減速機付き電動機
２０ 支持脚（支柱）
２１ ケーシング支持回動軸（ケーシング傾斜装置）
２２ ピニオン（ケーシング傾斜装置）
２３ ギヤ（ケーシング傾斜装置）
２４ 回転ハンドル（ケーシング傾斜装置）
２５ 取付ボス
２６ パドル軸
２７ ロックナット
ＨＬ 熱処理室の長手方向の軸線（水平状態にある軸線）
ＤＬ 熱処理室の長手方向の軸線（所定角度傾斜されたときの軸線）
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ビール粕、コーヒー粕等の食品性廃棄物、或いは廃プラスチック、廃タイヤ等の高分子系廃棄物等の有機性廃棄物等を乾留及び賦活処理でなる熱処理をして、又は、該有機性廃棄物等から得られた炭化物等を賦活処理でなる熱処理をして、活性炭等を得る有機性廃棄物等の高温熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来からビール粕、コーヒー粕等の食品性廃棄物、或いは廃プラスチック、廃タイヤ等の高分子系廃棄物等の有機性廃棄物等を乾留及び賦活処理して、又は、該有機性廃棄物等を乾留して既に得られた炭化物を賦活処理して、活性炭を得る、所謂、有機性廃棄物等の高温熱処理装置としては、一般的にロータリキルンが用いられている。例えば、炭化物を賦活して活性炭を得る場合では、軸線をやや傾斜されて軸線回りに回転自在に設けられたロータリキルン本体である円筒回転体に該炭化物がその一端側から内部に送入され、該円筒回転体の該炭化物送入側に設置された燃焼バーナから高温の熱風が発せられると共に、同様に該送入側の該円筒体内部に斜め下方の排出側に向かって設置された水蒸気（賦活反応用ガス）供給ノズルから水蒸気が噴射される。
【０００３】送入された炭化物の原料固体は円筒回転体の回転に伴って内面に沿って回転方向上方へ持ち上げられつつ排出側へと移動され、その間に該熱風による高温（例えば８００〜９５０℃）雰囲気下で賦活反応用ガスとしての水蒸気と反応されて〔次の反応式（式１）参照〕微細な細孔が発達され、活性炭として排出側から取り出されて回収される。
【０００４】
【化１】
C（炭化物固体）＋H2O （水蒸気）＝ CO （ガス）＋ H2 （ガス）・・・式１
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記の反応においては、気固接触をできうる限り、良好に行う必要がある。しかしながら、上記のような高温熱処理装置としてのロータリキルンでは、投入された炭化物固体の表面が更新され難く、そのため、気固接触性が不良となり、物質移動、熱移動が不十分となり、焼きムラが起こっていた。
【０００６】一方、上記のような炭化物固体や多種多様な有機性廃棄物を取り扱う場合、上記のようなロータリキルンのように回転円筒体の傾斜角が一定していては、滞留時間は回転数のみで制御しなければならない。しかし、十分な滞留時間を与えようとすると回転数を小さくする必要があり、そうすれば上記したような焼きムラが起こりやすくなるし、また、回転数を大きくすればロータリキルンの長さが長くなり装置が大きくなる。
【０００７】本発明は、上記のような問題点に鑑みなされたものであり、有機性廃棄物やそれを乾留等して既に得られた炭化物等を高温熱処理して活性炭等の製品を得る場合に、熱処理装置内で被熱処理物の表面の更新が良好に行われ、水蒸気等の賦活反応用ガスとの所謂、気固接触が良好に行われて、物質移動、熱移動が十分が行われる有機性廃棄物等の高温熱処理装置を得ること等を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明の有機性廃棄物等の高温熱処理装置は次のような構成にした。
【０００９】請求項１として、有機性廃棄物を乾留及び賦活処理し又は該有機性廃棄物等から得られた炭化物等を賦活処理して活性炭等を得る有機性廃棄物等の高温熱処理装置であって、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熱処理を終えた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側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反製品排出口側へ向かわせる方向に向けて取付けると共に攪拌軸の軸線に対する傾斜角度を可変に取付け、該攪拌軸の内部に賦活反応用ガス供給路を該攪拌軸の軸方向に延在させて設け、該攪拌軸に該供給路と連通した賦活反応用ガス噴出ノズルを軸方向に沿って多数設け、該熱処理室はその一端側から他端側に延びる軸線が水平線となす角度を可変となるように回動自在に支持して設け、かつ、該該製品排出口側が原料供給口側よりも低位となるように傾斜させて設けた構成とした。
【００１０】このような構成において、ビール粕等の有機性廃棄物等（以下、原料という）は高温熱処理装置の原料（被熱処理物）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高温熱風との接触が均一に行われると共に、攪拌軸に軸方向に沿って多数設けた噴出ノズルから噴出される水蒸気等の賦活反応用ガス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、物質移動及び熱移動が促進されて固体の乾留（炭化）作用及び又は賦活反応等の熱処理が全体的に均一に行われ、均質の活性炭等の製品が生成される。生成された活性炭等の製品は熱処理室の他端側の製品排出口から排出される。
【００１１】しかして、本発明では、攪拌軸に取付けた多数の攪拌翼は原料が反製品排出口側へ向かうような方向に取付けられ、かつ、熱処理室はその一端側から他端側に延びる方向の軸線が水平線となす角度を可変となるように回動自在に支持して設けられて製品排出口側が原料供給口側よりも低位になるように傾けられて設けられることにより、原料の製品排出口側への送りは重力の作用のみにより行われるものである。
【００１２】従って、本発明では、攪拌翼による本来の原料の攪拌作用に加え、原料の反製品排出口側への移動と重力による製品排出口側への移動による原料同士の接触、衝突によっても気固接触性が良好に保たれる一方、熱処理室の傾斜角度を最適化することにより、多種多様な原料に対して最適な滞留時間を制御でき、原料性状に基づいた最適な気固接触性を確保して物質移動、熱移動を促進するように制御することにより、原料を均一に熱処理するようにすることができる。
【００１３】そして、また、本発明では、該攪拌翼は攪拌軸に攪拌軸の軸線に対する傾斜角度を変更可能（可変）に設けられていることにより、攪拌翼の傾斜角度を適当な角度に調整することによっても、原料の所望の攪拌状態、反製品排出口側への送り状態、それに伴う熱処理室の当該傾斜設定に伴う重力による製品排出口側への送り状態、を調整して所望の滞留時間を調整設定することができ、該熱処理をその原料の性状に応じて、又は、種類の異なる種々の原料に対して最適な条件で行わせるようにすることができる。
【００１４】また、本発明では、原料がこのような熱処理を受ける過程において、原料の攪拌は、前記攪拌翼の回転による攪拌に加えて、賦活反応用ガス噴出口が攪拌翼を取付けた攪拌軸に設けられていることにより該賦活反応用ガス噴出口の周囲には被熱処理物（原料）が存在するので該賦活反応用ガス噴出口から噴出される水蒸気等の賦活反応用ガスの噴出作用によっても該攪拌が助長、促進され、固体表面の更新が良好に行われて該物質移動、熱移動、及び、それに伴う反応が効果的に促進される。
【００１５】なお、熱風流入口を例えば断面積が比較的小さい断面円形状の噴出口を多数設けて形成し、該噴出口を例えば熱処理室の下部位置に点在させて設けるなどして、該円形状の熱風噴出口を少なくとも原料が存在し原料と接触する位置の熱処理室に設けるようにすれば、同様に、該熱風噴出口から熱処理室に噴出流入する熱風の噴出作用によっても該原料の攪拌を助長、促進させて固体表面の更新を良好に行わせて該物質移動、及び、熱移動を効果的に促進させることができる。
【００１６】ここで、該高温熱処理装置において、例えば原料をビール粕等の有機性廃棄物としてそれを熱処理して活性炭を得る場合には、該ビール粕が高温熱処理装置の原料供給口から熱処理室内部に供給され、まず熱処理室の該原料供給口側寄りの前半部で主として高温熱風の作用により乾留処理されて炭化物が生成され、該炭化物は熱処理室の後半部で引き続いて高温熱風と賦活反応用ガスとしての例えば水蒸気の作用により賦活処理され、活性炭が生成される。
【００１７】また、原料を、例えば事前に該ビール粕等の有機性廃棄物を乾留処理等して既に得られている炭化物とする場合には、該炭化物が原料供給口から熱処理室内に供給され熱処理室内で高温熱風と賦活反応用ガスとしての例えば水蒸気の作用によって賦活処理され活性炭が生成される。
【００１８】そして、このようにして有機性廃棄物原料を乾留及び賦活処理して、又は、事前に該有機性廃棄物原料等を乾留して既に得ている炭化物などを賦活処理して、活性炭等が得られるが、熱処理室内は１０００〜９００℃程度の高温になり、攪拌軸の強度が問題となるが、攪拌軸はその内部に賦活反応用ガスの供給路が該攪拌軸の軸方向に延在させて設けられ、それに連通されて攪拌軸に設けられた賦活反応用ガス噴出ノズルから賦活反応用ガスが熱処理室内部に噴出されていることにより、該攪拌軸内部には例えば賦活反応用ガスとして温度が１８０℃程度の水蒸気が絶えず流通している。このことにより該軸は冷却され、高温反応に十分耐え得る構造とされる。
【００１９】また、請求項２のように、攪拌翼を取付けた攪拌軸の回転数を変更可能（可変）に設けた場合は、攪拌翼の回転数を変更することによっても原料の攪拌状態、反製品排出口側への送り状態を調整して、滞留時間を制御することができるので、前記熱処理室の傾斜角度の変更及び攪拌翼の攪拌軸の軸線に対する傾斜角度の変更による調節に加えて、さらに原料の最適な攪拌状態、反製品排出口側への送り状態を調整可能にして、滞留時間を調節でき、その原料のみならず多種多様な原料に対して原料性状に基づいたより最適な気固接触性を確保して物質移動、熱移動を促進して原料を一層均一に熱処理するようにすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は本発明の有機性廃棄物の高温熱処理装置としての活性炭製造装置の実施例に係る縦断正面図、図２は図１のＡ〜Ａ線矢視断側面図、図３は図２の攪拌軸及び攪拌翼部分の拡大図、図４は図１の攪拌軸への攪拌翼の取付要領を示す部分拡大正面図、図５は図４のＢ〜Ｂ線矢視断側面図であり攪拌翼の取付要領等を示す図である。
【００２１】図１〜図５において、高温熱処理装置としての活性炭製造装置１の熱処理室（乾留による炭化反応用及び又は賦活反応用の反応室）２は一端側から他端側に向けて延び側面視断面で底部が半円形とされたＵ字形の筒状に形成されており、該熱処理室２の内周面（内壁面）は熱処理室の外皮を構成するケーシング２ａの内面に内張りされた不定型耐火物等の耐火物２ｂによって形造られている。このように熱処理室２は内面が耐火物２ｂが施されて形成されることにより高温から保護される。熱処理室２の該一端側の上部に被熱処理物供給口としての原料供給口３ａが設けられ、該他端側の下部に製品排出口４ａが設けられている。
【００２２】該原料供給口３ａには原料供給管３が下端が製品排出口４ａ側に向かうように傾けられて接続されて取付けられ、また、前記製品排出口４ａには製品排出管４が同様に傾斜されて接続されて取付けられている。また、熱処理室２の他端側の上部には排ガス排出口５ａが設けられ、該排ガス排出口５ａには排ガス排出管５が接続されて取付けられている。熱処理室２の下部（真下）の原料供給口３ａ寄りには耐火物２ｂを上下に貫通して多数の熱風噴出口（熱風噴出ノズル）６が穿設されており、該熱風噴出口６は各々、断面が略円形状の噴出口として形成されており、該各々の熱風噴出口６は熱風流入口を構成している。
【００２３】該熱処理室２の内部の下部には耐熱鋼でなる攪拌軸８が熱処理室２の該一端側から他端側にかけて延在、横架されて両端をそれぞれケーシング２ａの両端にそれぞれ取付けられた軸受け９、９により回転可能に軸承されて設けられている。該攪拌軸８には軸方向にほぼ等間隔で攪拌翼としてのパドル７が攪拌軸８の軸線に対する傾斜角度θを可変として多数設けられ、軸方向に沿った隣り合うパドル７の間には賦活反応用ガスとしての水蒸気の噴出ノズル１１が多数設けられている。攪拌軸８は減速機付き電動機１６取付け側と反対側の軸受け９部で熱による軸の伸びを吸収できるように取付けられる。
【００２４】攪拌軸８の原料供給口３ａ側の軸端側には回転継ぎ手１４が介在されて取付けられ、その軸端は減速機付き電動機１６の出力軸と軸継ぎ手によって接続されている。該減速機付き電動機１６は熱処理室２の外皮２ａに固定された電動機支持台１５に載置されて支持されている。前記回転継ぎ手１４には水蒸気（賦活反応用ガス）供給管１４ａが電動機支持台１５を上下方向に貫通して取付けられている。
【００２５】熱処理室２の下側には、外皮であるケーシング１２ａの内面に不定型耐火物等の耐火物１２ｂが内張りされて内面を熱風空間として形成された熱風室１２が位置されて取付けられており、該熱風室１２のケーシング１２ａは前記熱処理室２のケーシング２ａとフランジ接合によって結合されている。前記熱風流入口としての各々の熱風噴出口６は上端を熱処理室２に開口し、下端を熱風室１２に開口しており、熱風室１２からこの各々の熱風噴出口６を通して熱処理室２内部に熱風が噴出供給される。熱風室１２には製品排出口４ａ寄りの端部に熱風供給口１３ａが設けられ該熱風供給口１３ａには熱風供給管１３が接続されている。
【００２６】一方、正面視で熱処理室２、即ち、ケーシング２ａの一端側から他端側に延びる方向の長手方向のほぼ中央位置において（図１参照）、また、側面視でケーシング２ａの両外側において（図２参照）、ケーシング２ａには水平状に伸びた回動軸２１が固着されて取付けられており、該回動軸２１の軸端は支柱２０に回動自在に軸承されている。該回動軸２１の一方側にはピニオン（小歯車）２２が軸２１と一体に取付けられている。また、該ピニオン２２と噛み合わされてギヤ（大歯車）２３がそれを一体に取付けた軸を介して該支柱２０に連結したブラケットに回転自在に軸承されて（図示せず）取付けられており、該ギヤ２３の回動軸の端部にはケーシング２ａ、１２ａ（熱処理室２、熱風室１２）を傾斜させるための回転ハンドル２４が取付けられている。これら回動軸２１、ピニオン２２、ギヤ２３及び回転ハンドル２４等はケーシング傾斜装置を構成している。
【００２７】ケーシング傾斜装置の回転ハンドル２４を所望方向に回転させることにより、活性炭製造装置１のケーシング２ａ、即ち、熱処理室２を図１に示すようにその一端側から他端側に延びる方向の軸線（以下、熱処理室２の長手方向の軸線ということもある）が水平な状態（軸線ＨＬ）から０〜９０°の範囲で製品排出口側が原料供給口側よりも低くなるように傾ける（軸線ＤＬ）ことができる。図１においてＨＬは熱処理室２の長手方向の軸線が水平状態にある場合を示し、ＤＬは熱処理室の長手方向の軸線が該水平状態にある軸線（水平線）に対して所定角度傾斜された状態を示す。
【００２８】ケーシング傾斜装置には図示しないケーシング傾斜固定保持手段が設けられており、熱処理室２の傾斜を所定角度に設定した後、該固定保持手段によって熱処理室２を一定の傾斜角度に固定保持可能とされている。
【００２９】該攪拌軸８の内部には、該水蒸気の供給管１４ａ及び回転継ぎ手１４の内部と連通させて賦活反応用ガス供給路としての水蒸気供給路１０が軸方向に延在して形成されており、製品排出口４ａ側の端部を封止されて設けられている。この攪拌軸８は耐熱鋼でなるパイプで形成してもよい。そして、攪拌軸８の軸方向に隣り合うパドル７のほぼ中間位置において該攪拌軸８の周囲の表面には該水蒸気供給路１０と連通する水蒸気噴出ノズル１１が円周４等分位置に設けられて全体として多数取付けられている。
【００３０】しかして、この実施例の活性炭製造装置１では、攪拌軸８に軸方向にほぼ等間隔に多数取付けられた攪拌翼としてのパドル７は、攪拌軸８にその全てが原料（被熱処理物）を反製品排出口４ａ側、即ち、原料供給口３ａへ向かわせる方向に向けられて取付けられている。即ち、図示の場合のように攪拌軸８及びパドル７の回転方向が製品排出口４ａ側から見て時計方向（右回転）である場合に、図１に示すように攪拌軸８の手前に取付けられたパドル７は上端側を原料供給口３ａ側に所定角度傾かせて、一方、攪拌軸８の後ろ側のパドル７はその逆側方向の上端側が製品排出口４ａ側に所定角度傾かせて、攪拌軸８に取付けられている。
【００３１】そして、各々のパドル７は、図４および図５R>５に詳細を示すように、基部をパドル７の内側中央部に接続固定され外周面に雄ネジを螺設して形成したパドル軸７ａが攪拌軸８に直交して挿通され、該パドル軸７ａの軸８を挟む両側位置をナット７ｂで締め付けられることにより、攪拌軸８に取付けられており、これによりパドル７は攪拌軸８の軸線に対する傾斜角度θを可変（変更可能）に取付けられている。
【００３２】各々のパドル７は攪拌軸８の軸方向の１ヶ所に１個設けられ、隣り合うパドル７との位相を角度１８０°ずらして取付けられ、その各々の形状は平板状で、かつ、図３又は図５に示すように軸方向視（側面視）で直径方向に所要の幅を有し、略半円環状（ブーメラン状又はリボン状）に形成されている。
【００３３】そして、図２に示すように該パドル７の円弧状の外周縁と熱処理室２の底部の耐火物２ａの断面半円形状の内面とは形状をほぼ合致（マッチ）させて形成されており、原料固体の滞留、淀みが極力生じないようにして原料固体が均一に混合攪拌されるように構成されている。
【００３４】このような状態でパドル７が設けられることにより、攪拌軸８を回転させることによりパドル７は原料供給口３ａからケーシング２内に送入された原料を反製品排出口４ａ側、即ち、原料供給口３ａへ向かわせながら混合して攪拌することができる。そして、そのようにして攪拌される原料をケーシング傾斜装置で製品排出口４ａ側が原料供給口３ａ側よりも低位となるように熱処理室２を傾斜させて設定することにより、重力によって製品排出口４ａ側へ移動させることができる。
【００３５】一方、前記熱風供給管１３には図示していない熱風送給ダクトが接続され、１０００℃程度の高温熱風が該熱風送給ダクトを通して熱風室１２に供給される。
【００３６】このように構成された活性炭製造装置１の作動を説明する。活性炭製造装置１のケーシング傾斜装置のハンドル２４を所定方向に回転させることによってケーシング２ａ、即ち、熱処理室２を図１の状態の長手方向の軸線が水平な状態（軸線ＨＬ）から所定角度傾斜させた状態（軸線ＤＬ）として、熱処理室２の長手方向の軸線が水平線に対して所定角度の例えば２０°傾けられた状態とし、熱処理室２の製品排出口４ａ側を原料供給口３ａ側よりも低位となるように設定する。
【００３７】活性炭製造装置１の減速機付き電動機１６を駆動して攪拌軸８を図示回転方向に回転させると、攪拌翼としてのパドル７が所定回転数で回転する。この状態で熱風供給管１３を通して温度が約１０００℃の高温熱風が熱風室１２に供給される。この熱風としては例えば熱風炉で発生された熱ガスなど、酸素濃度の低い燃焼ガスなどが使用される。
【００３８】該熱風室１２に供給された約１０００℃の高温熱風は熱処理室２の下部（底部）の原料供給口３ａ寄りに耐火物２ｂを上下に貫通して多数設けた熱風流入口としての熱風噴出口６から熱処理室２内に噴出流入される。熱処理室２の下部（底部）は熱風室１２が面しているので均等に加熱され熱処理室２内部の水蒸気反応等の高温吸熱反応に必要な高温が効果的に保持される。
【００３９】一方、賦活反応用ガスとして例えば１０Kg/cm2、１８０℃のスチーム（水蒸気）が水蒸気供給管１４ａから回転継ぎ手１４を通して攪拌軸８内部の水蒸気供給路１０に送られ、さらに軸方向に沿って多数設けられている各々の水蒸気噴出ノズル１１から熱処理室２の内部に噴出される。そして、原料が図示しない輸送装置によって原料供給管３に送られて原料供給口３ａから熱処理室２内に連続して送給される。
【００４０】熱処理室２内に送給された原料は所定の充填率（フルネス）と所定の滞留時間を保った状態で回転しているパドル７の作用で攪拌、混合されると共に反製品排出口側、即ち、原料供給口３ａ側に向う送り作用が与えられつつ、熱処理室２が製品排出口４ａ側を原料供給口３ａ側よりも低位になるように傾斜されて設定されていることにより重力の該傾斜方向の分力により一部の原料は製品排出口４ａ側に向かって流されて送られる。これによって原料には必要な滞留時間が付与される。
【００４１】しかして、原料は、熱処理室２内において製品排出口４ａに到達するまでの間において、熱処理室２内で回転している攪拌軸８に取付けられた多数のパドル７の回転により強制的に攪拌されることにより良好に掻き混ぜられて固体表面が随時更新され、熱風室１２から熱処理室２底部に原料供給口３ａ寄りの位置に多数設けた熱風噴出口６から熱処理室２内に噴出流入して熱処理室２内で製品排出口側に位置する排ガス排出口５ａへと流れる高温熱風との接触が均一に行われると共に、攪拌軸８に軸方向に沿って多数設けた水蒸気噴出ノズル１１から噴出される水蒸気との接触も均一に行われて気固接触が良好に行われることにより、物質移動及び熱移動が促進されて固体の熱処理が全体的に均一にされ、均質の活性炭（製品）が生成される。
【００４２】そして、上記のような原料の熱処理は、熱処理室２の傾斜角度をケーシング傾斜装置の回転ハンドル２４を回転させて最適化することにより多種多様な原料に対して最適な滞留時間を制御できるので、原料性状に基づいた最適な気固接触性を確保して物質移動、熱移動を促進するように制御することができ、原料を均一に熱処理することができる。熱処理室２の傾斜角度を大きくすれば原料の滞留時間を短く、傾斜角度を小さくすれば原料の滞留時間を長くすることができる。
【００４３】そして、また、上記のような熱処理は、パドル７が攪拌軸８の軸線に対する傾斜角度θを変更可能（可変）に設けられていることにより、図４において、パドル７の傾斜角度θを、０（零）°よりも大きく９０°よりも小さい範囲で、適当な角度に調整して最適な攪拌状態、反製品排出口側への送り状態を調整して滞留時間を調整することができるため、原料の性状に応じて、又は、種類の異なる種々の原料に対して最適な条件で行わせることができる。
【００４４】図４において、攪拌軸８（パドル７）の回転方向を同一として、上記パドル７の傾斜角度θを大きくすれば、即ち、パドル７をより立てれば、攪拌力及び反製品排出口側への送り速度は小さくなり、熱処理室２は製品排出口側が原料供給口側よりも低位となるように傾斜設定されパドル７は原料が反製品排出口側へ向けて移送されるように取付けられて原料は重力の作用のみにより製品排出口側へ送られるため、滞留時間は短くなる。また、逆に、パドル７の傾斜角度θを小さくすれば、即ち、パドル７をより寝せれば、攪拌力及び反製品排出口側への送り速度は大きくなり、滞留時間は長くなる。
【００４５】そして、本実施例では、攪拌軸８の軸方向の各位置に取付けたパドル７はその傾斜角度θを該各位置によって変えることにより、熱処理室２内の原料の挙動を調整して熱処理条件を調整するようにすることができる。例えば、原料供給口３ａ側に位置するパドル７はその傾斜角度θを大きくして反製品排出口側への原料の送り速度を小さくして供給された原料が熱処理室の傾斜による重力の作用で確実に熱処理室２内で製品排出口４ａ側に送られるように原料の製品排出口４ａ側への送りを促進させるようにし、製品排出口４ａ側に位置するパドル７はその傾斜角度θを小さくして原料の反製品排出口側への送り速度を大きくして熱処理室の傾斜による重力の作用によって原料が徒に早く熱処理室２内を通過しないように原料の製品排出口４ａ側への送りに所要の抵抗を与えるようにして滞留時間を所望のものに調整するようにすることもできる。また、逆に、もし原料供給口３ａ側での滞留時間が不十分な場合は原料供給口３ａ側のパドル７の傾斜角度θを小さくして反製品排出口側への原料の送り速度を早くするようにして滞留時間を所望のものに調整することもできる。
【００４６】なお、このようなパドル７の攪拌軸８に対する取付傾斜角度θの調整は、攪拌軸８の軸方向の各々の位置に取付けられるパドル７について全て同一の角度とするように調整することもできるし、該軸方向の各々の位置のパドル７について、或いは、軸方向に隣合う所定位置の区間に位置する複数のパドル７毎について、それぞれ角度を変えるようにして調整することにより、原料に対して最適な熱処理条件となるように調整することができる。そして、このようなパドル７の傾斜角度θの調整作業はパドル軸７ａに螺合したナット７ｂを緩めたり締めたりして容易に行うことができる。
【００４７】生成された活性炭は熱処理室２の他端側の製品排出口４ａを通って製品排出管４から排出される。熱処理により発生される約９００℃の排ガスは熱処理室２の上部の空間部（空塔部）で、又は、平らな天井面との接触や衝突によって固体が分離された後、熱処理室２の製品排出口側に設けられた排ガス排出管５から取り出され、図示しない下流位置で集塵作用や熱回収作用等を受け、或いは、適宜の他の設備の燃料用ガスとして再使用される等して処理される。
【００４８】また、原料がこのような熱処理を受ける過程において、原料の攪拌は前記パドル７の回転による攪拌に加えて、パドル７を取付けた攪拌軸８には水蒸気噴出ノズル１１が軸方向に沿う多数位置でそれぞれ軸周４等分位置に設けられていることにより、また、熱処理室２の原料供給口寄りの下部の真下に熱風噴出口６が設けられていることにより、該噴出ノズル１１及び熱風噴出口６が位置する部分の熱処理室２の内面には原料が存在していることにより、該軸方向に沿う多数位置でそれぞれ攪拌軸８の周囲４等分位置に存在した噴出ノズル１１から噴出される水蒸気の噴出作用によって、及び、原料供給口寄り位置で多数設けられた該熱風噴出口６から熱処理室２内部に噴出流入される高温熱風の噴出作用によっても原料の攪拌が助長、促進され、固体表面の更新がより促進されて良好に行われて該物質移動、熱移動、及び、それに伴う反応が効果的に促進される。
【００４９】なお、本実施例では、熱風噴出口（熱風噴出ノズル）６から熱処理室２内に噴出流入する熱風の流速を原料固体の流動化開始速度以上に保つことにより、原料固体を流動化状態とし伝熱係数を高められるようになされている。
【００５０】また、この実施例では、多数のパドル７は攪拌軸８に回転方向に対してその全てを原料が反製品排出口４ａ側に向かわせるような方向に取付けられており、かつ、熱処理室２がその長手方向の軸線と水平線との成す角度を所定角度傾けられて製品排出口４ａ側が原料供給口３ａ側よりも低位となるように傾斜されて設けられていることにより、原料の製品排出口４ａ側への送りは重力のみにより行われるので、前記パドル７による本来の原料の攪拌作用に加え、原料の反製品排出口４ａ側への移動と原料の重力による製品排出口４ａ側への移動による原料同士の接触によっても気固接触性を良好に保てる。
【００５１】ここで、この実施例の活性炭製造装置１を用いて原料（活性体前駆体）として有機性廃棄物であるビール粕から活性炭を製造する場合には、例えば水分が１０％、比表面積が約０m2/gのビール粕が原料供給管３から熱処理室２内に供給されるとともに、賦活反応用ガスとして例えば１０Kg/cm2、１８０℃の飽和蒸気が水蒸気供給管１４ａに供給され、さらに約１０００℃の高温熱風が熱風供給管１３から熱風室１２に供給され、該熱風室１２から多数の熱風噴出口６を通して熱処理室２内に噴出供給される。
【００５２】しかして、熱処理室２内に供給された該ビール粕は、前記パドル７による攪拌作用、反製品排出口側へ向かう作用、及び、熱処理室２の傾斜による製品排出口側への重力による移動作用を被りつつ、また、水蒸気噴出ノズル１１から噴出される水蒸気及び熱風噴出口６から噴出される熱風による攪拌作用、さらには原料の反製品排出口側への移動と原料の重力による製品排出口への移動による原料同士の接触作用も加えられて被りつつ、所定の滞留時間を保って気固接触性を良好に保たれて製品排出口側へ送られながら、熱処理室２の該原料供給口側部分では主として該約１０００℃の高温熱風（酸素濃度の低い燃焼ガス）による高温度雰囲気により、該ビール粕固体温度が例えば約６００℃とされて乾留されて炭化され炭化物が生成される。
【００５３】該生成された炭化物は該乾留作用に引き続いて熱処理室２のその後半（下流）部分において該１０００℃の高温熱風が温度降下した９２０〜９５０℃程度の高温熱風により、及び、該１０Kg/cm2、１８０℃の水蒸気の供給を受けて炭化物は例えば約８５０℃とされ前記式１で表されるように炭素分と水蒸気が反応（吸熱反応）することにより賦活されて微細な細孔の発達した収率２０％（原料無水ベース）、比表面積４００m2/gの活性炭が製造される。該活性炭は製品排出口４ａを通り製品排出管４から取り出される。このように乾留及び賦活の熱処理が行われた後の排ガスは温度約９００℃で排ガス排出管５から排出される。
【００５４】なお、このように原料（活性体前駆体）をビール粕等の有機性廃棄物として活性炭を製造する場合には、熱処理室２の該原料供給口側では水蒸気賦活反応は殆ど行われることはないので、熱処理室２内の攪拌軸８の原料供給口側における水蒸気噴出ノズル１１は設けなくてもよいか、或いは、その取付け個数を図１等に示したものより少なくしてもよい。
【００５５】一方、原料（活性体前駆体）として、例えばビール粕等の有機性廃棄物を既に乾留等して得た炭化物など、既に得られている炭化物からこの実施例の活性炭製造装置１を用いて活性炭を製造する場合には、例えば水分が約０％、比表面積が約８m2/gの炭化物が原料供給管３から熱処理室２内に供給されるとともに、賦活反応用ガスとして例えば１０Kg/cm2、１８０℃の飽和蒸気が水蒸気供給管１４ａに供給され、さらに約１０００℃の高温熱風が熱風供給管１３から熱風室１２に供給され、該熱風室１２から多数の熱風噴出口６を通して熱処理室２内に噴出供給される。
【００５６】しかして、熱処理室２内に供給された該炭化物は、前記パドル７による攪拌作用、反製品排出口側へ向かう作用、及び、熱処理室２の傾斜による製品排出口側への重力による移動作用を被りつつ、また、水蒸気噴出ノズル１１から噴出される水蒸気及び熱風噴出口６から噴出される熱風による攪拌作用、さらには原料の反製品排出口側への移動と原料の重力による製品排出口への移動による原料同士の接触作用も加えられて被りつつ、所定の滞留時間を保って気固接触性を良好に保たれて製品排出口側へ送られながら、熱処理室２内において該約１０００℃の高温熱風（酸素濃度の低い燃焼ガス）及び該１０Kg/cm2、１８０℃の水蒸気の供給を受けて該炭化物温度は例えば約８５０℃とされ前記式１で表されるように炭素分と水蒸気が反応（吸熱反応）することにより賦活されて微細な細孔の発達した収率８０％（炭化物無水ベース）、比表面積４００m2/gの活性炭が製造される。該活性炭は製品排出口４ａを通り製品排出管４から取り出される。このように乾留及び賦活の熱処理が行われた後の排ガスは温度約９００℃で排ガス排出管５から排出される。
【００５７】以上のとおり、活性炭製造装置１の熱処理室２の内部は１０００〜９００℃程度の高温になり、攪拌軸８の強度が問題となるが、攪拌軸８はその内部に賦活反応用ガス供給路としての水蒸気供給路１０が軸方向に延在させて設けられ、それに連通されて攪拌軸８に設けられた水蒸気噴出ノズル１１から該水蒸気が熱処理室２内部に噴出されていることにより、該攪拌軸８内部には例えば温度が１８０℃程度の水蒸気が絶えず流通している。このことにより該攪拌軸８は常に冷却され、高温の熱処理室内の攪拌や高温反応に十分耐え得る構造とされる。なお、水蒸気噴出ノズル１１から噴出される該水蒸気によって攪拌翼としてのパドル７にも冷却作用が及ぼされる。
【００５８】以上の実施例装置においては、攪拌翼７の回転数を固定した場合を示したが、減速機付き電動機１６の代わりに、可変速式の減速機付き電動機として攪拌軸８の回転数を可変に設けてパドル７の回転数を可変とすれば、原料の攪拌状態や反製品排出口側への送り状態を調整して滞留時間等を更に緻密に制御することもできる。回転数を大きくすれば原料の攪拌状態はより活発になり、また、原料の反製品排出口側への送り作用がより活発になり重力による原料の製品排出口側への移動力が弱くなり、滞留時間は大きくなる。逆に、回転数を小さくすれば原料の攪拌状態は弱くなると共に原料の反製品排出口側への送り作用が弱まり重力による原料の製品排出口側への移動力が強まり、滞留時間は小さくなる。
【００５９】また、以上の実施例では、パドル７は攪拌軸８の軸方向の１か所に１個設け、隣り合うパドルを位相を角度１８０°ずらして取付けた場合を示したが、図６R>６（Ａ）、（Ｂ）及び図７に示すように攪拌軸８の軸方向の１か所に２個以上設ける等してもよい。この場合、パドル７Ａは図７に詳細を示すように攪拌軸８に取付けた取付ボス２５にパドル軸２６をねじ込み、ロックナット２７により回り止め固定することにより攪拌軸８に取付ける。
【００６０】また、以上の実施例では、賦活反応用ガスとして水蒸気を用いた場合を示したが、賦活反応用ガスとしては炭酸ガス、酸素、その他の酸化ガスも用いることもできる。
【００６１】以上の実施例では、被熱処理物としての原料が有機性廃棄物であり、該有機性廃棄物がビール粕である場合について説明したが、本発明では、有機性廃棄物として、コーヒー粕等の食品性廃棄物、或いは廃プラスチック、廃タイヤ等の高分子系廃棄物等であってもよい。また、被熱処理物としての原料が炭化物であり、該炭化物が該有機性廃棄物を乾留して得られたような炭化物である場合を説明したが、木炭等、他の材料を乾留して得られた炭化物であってもよいものである。
【００６２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明は次のような優れた効果を奏する。
【００６３】請求項１の構成では、熱処理室内でパドル等の攪拌翼により有機性廃棄物等の被熱処理物を強制攪拌させて固体表面を随時更新させることができるため、高温熱風及び水蒸気等の賦活反応用ガスとの接触を均一に行わせることができる。即ち、熱処理において気固接触を良好に行わせて物質移動及び熱移動を促進し、焼きムラのなくして熱処理を均一に行わせることができる。従って、均質な活性炭等の熱処理製品を得ることができる。
【００６４】そして、本発明では、攪拌翼は原料を反製品排出口側へ送る方向に設けられ、かつ、熱処理室を製品排出口側が原料供給口側よりも低位になるように傾斜させて設け、原料の製品排出口側への送りを重力によって行わせるようにしたので、原料の反製品排出口側への移動と原料の重力による製品排出口側への移動による原料同士の衝突、接触により高温熱風及び賦活反応用ガスと原料との気固接触性が良好に保たれると共に、熱処理室の傾斜角度を最適角度に調整、設定することにより、多種多様な原料に対して最適な滞留時間を制御でき、原料性状に基づいた最適な気固接触性を確保して物質移動、熱移動を促進するように制御することにより、原料を均一に熱処理するようにすることができる。
【００６５】さらに、また、本発明では、該攪拌翼は攪拌軸に攪拌軸の軸線に対する傾斜角度を変更可能（可変）に設けられていることにより、攪拌翼の傾斜角度を適当な角度に調整することによっても、原料の所望の攪拌状態、反製品排出口側への送り状態、それに伴う熱処理室の当該傾斜設定に伴う重力による製品排出口側への送り状態、を調整して所望の滞留時間を調整設定することができ、該熱処理をその原料の性状に応じて、又は、種類の異なる種々の原料に対して最適な条件で行わせるようにすることができる。
【００６６】また、水蒸気等の賦活反応用ガスの噴出ノズルは被熱処理物攪拌翼を取付けた攪拌軸に軸方向に沿って多数設けられていることにより、該攪拌軸及び賦活反応用ガス噴出ノズルが位置する部分には被熱処理物が存在していることにより、該被熱処理物は前記攪拌翼による攪拌に加えて該ノズルから噴出される賦活反応用ガスによる攪拌作用も加えられ、該被熱処理物の固体表面の更新を効果的に行わせることができ、そのことによっても被熱処理物の固体粒子と賦活反応用ガスとの気固接触を良好に促進させることができる。
【００６７】なお、熱風流入口を例えば断面円形状の熱風噴出口として多数設けて形成し該多数の熱風噴出口を例えば熱処理室の下部（底部）に位置させて設けるなどして、該多数の熱風噴出口を少なくとも原料が存在し原料と接触する位置の熱処理室に設けるようにすれば、同様に、該熱風噴出口から熱処理室に噴出流入する熱風の噴出作用によっても該原料の攪拌を助長、促進させて固体表面の更新を良好に行わせて該物質移動、及び、熱移動を効果的に促進させることができる。
【００６８】そして、熱処理室内は賦活反応等の高温熱処理が行われるため高温熱風により高温とされるが、回転部材である攪拌軸はその内部で軸方向に伸びて延在する賦活反応用ガス供給路を流通している水蒸気等の賦活反応用ガスによって冷却される。また、賦活反応用ガス噴出ノズルから該水蒸気等の賦活反応用ガスが噴出されることにより攪拌軸に取付けた攪拌翼にも該水蒸気等の賦活反応用ガスが接触することにより所望の冷却が行われる。従って、これら回転する部材を高温雰囲気、高温反応にも十分耐え得るように構成することができる。
【００６９】さらに、攪拌軸は、攪拌翼の回転駆動手段、賦活反応用ガス供給手段、及び、攪拌軸自体と攪拌翼の冷却手段とを兼ねるので、例えば熱処理室内に別途に攪拌軸、攪拌翼の冷却手段や賦活反応用ガスの供給手段を設ける必要性をなくして、構造を簡素化した装置を構成することができる。
【００７０】請求項２の構成では、攪拌翼の回転数を変更することによっても原料の攪拌状態、反製品排出口側への送り状態を調整して滞留時間を制御することができるので、前記熱処理室の傾斜角度の変更及び攪拌翼の攪拌軸への取付傾斜角度の変更による調節に加えて、さらに原料の最適な攪拌状態、反製品排出口側への送り状態を調整可能にして滞留時間を調節でき、その原料のみならず多種多様な原料に対して原料性状に基づいたより最適な気固接触性を確保して物質移動、熱移動を促進して原料を一層均一に熱処理するようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機性廃棄物の高温熱処理装置としての活性炭製造装置の実施例に係る縦断正面図である。
【図２】図１のＡ〜Ａ線矢視断側面図である。
【図３】図２の攪拌軸及び攪拌翼部分の拡大図である。
【図４】図１の攪拌軸へのパドルの取付要領を示す部分拡大正面図である。
【図５】図４のＢ〜Ｂ線矢視断側面図であり、パドルの取付要領を示すものである。
【図６】本発明のパドルの他の実施例を示す図であり、（Ａ）は図１に対応して示す部分正面図、（Ｂ）は（Ａ）の右側面図である。
【図７】図６（Ｂ）の拡大図である。
【符号の説明】
１ 活性炭製造装置（高温熱処理装置）
２ 熱処理室
２ａ ケーシング（外皮）
２ｂ 内張り耐火物
３ 原料供給管
３ａ 原料供給口
４ 製品排出管
４ａ 製品排出口
５ 排ガス排出管
５ａ 排ガス排出口
６ 熱風噴出口（熱風流入口）
７、７Ａ パドル（攪拌翼）
７ａ パドル軸
７ｂ 締め付けナット
８ 攪拌軸
１０ 水蒸気（賦活反応用ガス）供給路
１１ 水蒸気（賦活反応用ガス）噴出ノズル
１２ 熱風室
１２ａ ケーシング（外皮）
１２ｂ 内張り耐火物
１３ 熱風供給管
１６ 減速機付き電動機
２０ 支持脚（支柱）
２１ ケーシング支持回動軸（ケーシング傾斜装置）
２２ ピニオン（ケーシング傾斜装置）
２３ ギヤ（ケーシング傾斜装置）
２４ 回転ハンドル（ケーシング傾斜装置）
２５ 取付ボス
２６ パドル軸
２７ ロックナット
ＨＬ 熱処理室の長手方向の軸線（水平状態にある軸線）
ＤＬ 熱処理室の長手方向の軸線（所定角度傾斜されたときの軸線）
【特許請求の範囲】
【請求項１】 有機性廃棄物を乾留及び賦活処理し又は該有機性廃棄物等から得られた炭化物等を賦活処理して活性炭等を得る有機性廃棄物等の高温熱処理装置であって、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熱処理を終えた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側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反製品排出口側へ向かわせる方向に向けて取付けると共に攪拌軸の軸線に対する傾斜角度を可変に取付け、該攪拌軸の内部に賦活反応用ガス供給路を該攪拌軸の軸方向に延在させて設け、該攪拌軸に該供給路と連通した賦活反応用ガス噴出ノズルを軸方向に沿って多数設け、該熱処理室はその一端側から他端側に延びる軸線が水平線となす角度を可変となるように回動自在に支持して設け、かつ、該該製品排出口側が原料供給口側よりも低位となるように傾斜させて設けたことを特徴とする有機性廃棄物等の高温熱処理装置。
【請求項２】 前記攪拌翼を取付けた攪拌軸はその回転数を変更可能に設けたことを特徴とする請求項１の有機性廃棄物等の高温熱処理装置。
【請求項１】 有機性廃棄物を乾留及び賦活処理し又は該有機性廃棄物等から得られた炭化物等を賦活処理して活性炭等を得る有機性廃棄物等の高温熱処理装置であって、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熱処理を終えた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側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反製品排出口側へ向かわせる方向に向けて取付けると共に攪拌軸の軸線に対する傾斜角度を可変に取付け、該攪拌軸の内部に賦活反応用ガス供給路を該攪拌軸の軸方向に延在させて設け、該攪拌軸に該供給路と連通した賦活反応用ガス噴出ノズルを軸方向に沿って多数設け、該熱処理室はその一端側から他端側に延びる軸線が水平線となす角度を可変となるように回動自在に支持して設け、かつ、該該製品排出口側が原料供給口側よりも低位となるように傾斜させて設けたことを特徴とする有機性廃棄物等の高温熱処理装置。
【請求項２】 前記攪拌翼を取付けた攪拌軸はその回転数を変更可能に設けたことを特徴とする請求項１の有機性廃棄物等の高温熱処理装置。
【図３】
【図４】
【図１】
【図２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図４】
【図１】
【図２】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開平１０−２１８６１６
【公開日】平成１０年（１９９８）８月１８日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平９−１８５３０
【出願日】平成９年（１９９７）１月３１日
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【公開日】平成１０年（１９９８）８月１８日
【国際特許分類】
【出願日】平成９年（１９９７）１月３１日
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
[ Back to top ]