炭化物の製造方法とその装置
【課題】 炭化物または活性炭化物の製造過程で、基準径以下つまり粒径の細かい炭化物を分級して除去し、基準径以上の燃料としての商品価値の高い炭化物や基準径以上の活性炭化物を製造する装置を提供する。
【解決手段】 円筒状コンベヤケーシング４内の中心部軸方向にガス流路２ａが形成されるようにリボンスクリュー６を配設し、同リボンスクリュー６の軸方向に隣接する螺旋状羽根６ａ間に跨って軸方向に延びる板状のスクレーパ６ｃを周方向に間隔をあけて取り付けたスクリューコンベヤ２を、加熱炉３内の前後方向に貫通させ、コンベヤケーシング４内の炭化物をスクレーパ６ｃにより上方に掻き上げることにより小粒径の炭化物Ｄｓを大粒径の炭化物Ｄから分級するとともに、熱分解ガスＭの流れに直交させることにより小粒径の炭化物Ｄｓをガス流れに同伴させてコンベヤケーシング４の排ガス口２３から加熱炉３内を通して外部へ排出可能に構成している。
【解決手段】 円筒状コンベヤケーシング４内の中心部軸方向にガス流路２ａが形成されるようにリボンスクリュー６を配設し、同リボンスクリュー６の軸方向に隣接する螺旋状羽根６ａ間に跨って軸方向に延びる板状のスクレーパ６ｃを周方向に間隔をあけて取り付けたスクリューコンベヤ２を、加熱炉３内の前後方向に貫通させ、コンベヤケーシング４内の炭化物をスクレーパ６ｃにより上方に掻き上げることにより小粒径の炭化物Ｄｓを大粒径の炭化物Ｄから分級するとともに、熱分解ガスＭの流れに直交させることにより小粒径の炭化物Ｄｓをガス流れに同伴させてコンベヤケーシング４の排ガス口２３から加熱炉３内を通して外部へ排出可能に構成している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、下水汚泥、畜産廃棄物、食品廃棄物、石炭、ＲＤＦなどの炭素を含有する有機性可燃物（燃料）から吸着用活性炭および土壌改良材その他に利用でき、炭化物と活性炭化物とを製造可能で、用途が広い炭化物を製造する方法とその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化防止の観点から、湿潤系バイオマス賦存量のかなりの割合を占める下水汚泥の燃料化について様々な研究開発や実設備の計画がなされている。下水汚泥は、湿潤系バイオマスのうちでも廃棄物処理費用が高いことと、発生量が一年を通して安定していることから、燃料としての有効利用が期待されている。特に下水汚泥の炭化は、その焼却や溶融と比較して排ガス発生量が少ないうえに、その製品としての炭化物は木炭に似た特性をもつことから、有効利用可能な用途先が多く、新しい資材として注目されている。
【０００３】
ところで、下水汚泥から製造される炭化物を燃料として利用する場合は、炭化物が賦活活性化しないように、比較的低温で炭化させるのが望ましい。なぜなら、カロリーの高い（燃料としての商品価値が高い）炭化物が製造されるからである。一方、高温度で炭化させて賦活活性化すれば、ごみ焼却排ガスのダイオキシン類吸着剤として有効に利用できる活性炭化物を製造できるが、こうしたダイオキシン類の吸着用活性炭化物として利用するためには、賦活化が十分に行われる必要がある。また、炭化の前処理として粉砕し乾燥させるために、活性炭化物に粒径の細かい（以下、小粒径ともいう）炭化物が混ざっているため、散乱しやすく、取り扱い性が悪い。
【０００４】
この種の製造装置に関する先行技術として、円筒ケーシング内の中心部軸方向にガス流路が形成されるようにリボンスクリューを収納したスクリューコンベヤを、炉体を貫通させて、前部が乾燥ゾーン、中部が炭化ゾーン、後部が賦活ゾーンとなるように設け、前部の乾燥ゾーンのスクリューコンベヤの端部入口に有機性可燃物を投入するための原料投入口を設け、後部の賦活ゾーンのスクリューコンベヤの端部出口に製品排出口を設け、乾燥ゾーンで発生した水蒸気及び炭化ゾーンで発生した乾留ガスを炭化ゾーンからの炭化物と後部の賦活ゾーンのスクリューコンベヤ内で接触させて炭化物を賦活・活性化させることができるようにした活性炭化物の製造装置であって、後部の賦活ゾーンより処理物流れの下流部分の円筒ケーシングを耐火材で被覆し、この被覆耐火材および円筒ケーシングに乾留ガス排気口を設け、この排気口の周りを遮蔽壁で区分して熱風発生部とし、この熱風発生部にバーナを接続した構造の装置が提案されている(例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、同装置において、円筒ケーシング内壁とスクリューとの間隙を自動又は手動で調節する機構を設けた構成とすること、および円筒ケーシングに対してスクリュー軸を偏心させて取り付ける構成とすることも提案されている。その理由として、スクリューと円筒ケーシングとの間には機器の構造上および熱膨張差により間隙が生じ、その処理物が通過する部分で間隙が拡張したことにより、スケーリングが発生・残留しやすくなる。そのため、処理物はスケーリングにより断熱されることになり、処理物と円筒ケーシングとの直接接触による加熱が妨げられ、熱伝達効率の低下を招き、製品の品質の安定性に悪影響を与える。−との記載がある。
【０００６】
そのほか、有機性廃棄物を熱分解することにより得られる炭化物を液体に浮遊させることによって、液体中に浮き高品質燃料となる炭素分と、液体中に沈んだ灰分とに分けることで、炭化物から高品質な燃料を製造する装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
また、炭化炉への供給空気量を好適に制御して空気の過不足を防止し、熱効率および炭化処理効率を高める炭化物製造装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
さらに、乾留ガスに含まれるタール分や煤等で配管が閉塞することがなく、長時間の連続運転が可能で、燃料の消費量が僅かでランニングコストを低減でき、しかも有害成分や悪臭成分の除去効率も高い有機性廃棄物の炭化処理装置が提供されている（例えば、特許文献４参照）。この装置では、燃焼炉内に燃焼空間を残してガス化炭化炉を設置し、有機性廃棄物をガス化炭化炉内で撹拌しつつ炭化させながら乾留ガスを発生させ、その乾留ガスをガス化炭化炉の乾留ガス出口から燃焼空間に直接導入して燃焼させるとともに、その燃焼ガスを燃焼ガス導入口からガス化炭化炉内に導入している。
【特許文献１】特開２００４−３５２５３８号公報
【特許文献２】特開２００３−２６８３８０号公報
【特許文献３】特開２００１−１９２６６４号公報
【特許文献４】特開２００６−００８７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１に記載の製造装置では、スケーリングによる断熱を防止し、被炭化物が必要とする温度まで加熱することにより品質の向上を図るために、スクリュー羽根の周縁部とケーシング内壁との間隙が最小限になるように間隙を調整する対策がとられている。しかし、スクリューコンベヤ内に投入した下水汚泥等を活性炭化したのち、全て取り出す構造からなるため、最終製品としての活性炭化物に小粒径の活性炭化物が混ざっており、この活性炭化物が周囲に散乱するおそれがある。また、活性炭化物を土壌改良材として土壌に撒く場合、小粒径の活性炭化物が手や衣服に付着して汚れる上に、撒いた際に周辺に散乱するため、取り扱いに苦慮し、販売価格を押し下げる要因になる。一方、小粒径の活性炭化物が混ざった状態で、大粒径（基準径以上）の活性炭化物だけを取り出すことは困難である。また、特許文献１に記載の製造装置は炭化物を全て賦活化させるので、燃料として価値の高い炭化物の製造には不向きである。さらに、特許文献１記載の装置をはじめ、上記した特許文献２〜４に記載のいずれの炭化物製造装置も、炭化物の製造過程で、粒径の細かい炭化物を分級して除去し、基準径以上の高品質の炭化物を製造することはできない。
【００１０】
この発明は上述の点に鑑みなされたもので、炭化物または活性炭化物の製造過程で、基準径以下つまり粒径の細かい炭化物を分級して除去し、基準径以上の燃料としての商品価値の高い炭化物や基準径以上の活性炭化物を製造することができる炭化物の製造方法と同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】
【００１１】
上記の目的を達成するために本発明に係る炭化物の製造方法は、円筒状ケーシング内の中心部軸方向にガス流路が形成されるようにリボンスクリューを配設したスクリューコンベヤを、加熱炉内の前後方向に貫通させて配置し、上流部で乾燥工程が、中流部で炭化工程が、下流部で賦活工程がそれぞれ行われるようにし、前記乾燥工程で下水汚泥などの湿潤系有機性廃棄物を乾燥することにより発生する水蒸気と前記炭化工程で有機性廃棄物を炭化することにより発生する乾留ガスとからなる熱分解ガスを、前記賦活工程で炭化物に接触させる炭化物の製造方法において、前記賦活工程で円筒状ケーシングの内壁に前記リボンスクリューの軸方向に隣接する螺旋状羽根間に跨ってスクレーパを取り付け、同スクレーパによりケーシング内の炭化物を巻き上げ、小粒径の炭化物を大粒径の炭化物から分級し前記熱分解ガスの流れに接触させるとともに、小粒径の炭化物を前記熱分解ガスの流れに同伴させて前記ケーシングの排ガス口から加熱炉内を通して外部へ導き、ホットサイクロンによって小粒径の炭化物を前記分解ガスと分離して回収することを特徴とする。
【００１２】
上記構成の炭化物製造方法によれば、コンベヤケーシング内でリボンスクリューを回転させることにより投入された下水汚泥などの湿潤系廃棄物が加熱され乾燥され、炭化されていく。炭化物はスクレーパで巻き上げられながら前方へ送られるが、粒径の細かい（小粒径の）炭化物が舞い上がり、粒径の大きな炭化物はコンベヤケーシング内の下部に残って前方へ送られるので、小粒径の炭化物と分級される。コンベヤケーシング内の上方へ掻き上げられた小粒径の炭化物は熱分解ガスの流れに対し主に直交する状態で接触し、一部が賦活化されながら、熱分解ガスに同伴されて排ガス口から加熱炉内に排出される。そこで、バーナーからの燃焼ガスで完全に賦活活性化され、活性炭化物となる。この細かい粉状の活性炭化物は加熱炉から排出されたのち、ホットサイクロンで回収される。一方、コンベヤケーシング内の大粒径の炭化物は賦活ゾーンで高温で加熱され、前記熱分解ガスに接触して十分に賦活化されると、活性炭化物を製造できるが、材料加熱温度を低くすると、燃料（あるいは肥料）に好適な炭化物が製造される。活性炭化物および燃料用などの炭化物のいずれの炭化物が製造される場合にも、基準粒径以上で、粒径の細かい炭化物が混ざっていない炭化物からなるので、製品の品質が高く、ハンドリング性に優れている。
【００１３】
請求項２に記載のように、前記炭化物を粒径７５μｍ前後で分級することができる。
【００１４】
このように、粒径７５μｍ前後で分級すれば、粒径７５μｍ未満の活性炭化物は、ダイオキシン類吸着剤として粉砕せずにそのままで製品になる。（下水汚泥の炭化物は粒径が７５μｍ以上になると、特に１ｍ/min前後の遅い流速でろ過する場合にバグフィルターに付着しにくいため、粉砕が必要になる。）
【００１５】
請求項３に記載の本発明の炭化物製造装置は、円筒状コンベヤケーシング内の中心部軸方向にガス流路が形成されるようにリボンスクリューを配設し、同リボンスクリューの軸方向に隣接する螺旋状羽根間に跨って軸方向に延びる板状のスクレーパを周方向に間隔をあけて取り付けたスクリューコンベヤを、加熱炉内の前後方向に貫通させて設け、前記乾燥ゾーンの前記加熱炉より前方に突出するスクリューコンベヤの端部に原料投入口を設けるとともに、前記賦活ゾーンの前記加熱炉より後方に突出するスクリューコンベヤの端部に製品排出口を設け、前記原料投入口より下水汚泥などの湿潤系有機性廃棄物を投入し、前記乾燥ゾーンで発生する水蒸気および前記炭化ゾーンで発生する乾留ガスからなる熱分解ガスを前記賦活ゾーンで炭化物に接触させる炭化物製造装置であって、前記スクレーパにより前記炭化物を前記コンベヤケーシング内の上方に掻き上げることにより小粒径の炭化物を大粒径の炭化物から分級するとともに、前記熱分解ガスの流れに直交させることにより小粒径の炭化物を前記ガス流れに同伴させて前記コンベヤケーシングの排ガス口から加熱炉内を通して外部へ排出可能に構成したことを特徴とする。
【００１６】
上記の構成からなる本発明の炭化物製造装置によれば、上記した請求項１記載の製造方法を確実に達成でき、請求項１記載の製造方法と同様の作用効果を奏する。しかも、従来の炭化設備において、リボンスクリューの螺旋状羽根間でスクレーパを軸方向に跨って取り付けた程度の改良で実施できるので、設備コストはほとんど変わらないで済む。
【００１７】
請求項４に記載のように、前記スクリューコンベヤの熱分解ガス排出口に連通する前記加熱炉の排ガス口の下流側に、ホットサイクロンおよび水冷ジャケット式スクリューコンベヤをこの順に設置し、分級された小粒径の炭化物を回収したのち、間接冷却して搬送するようにしてもよい。
【００１８】
このように構成すれば、基準径以下の粒径の細かい炭化物が基準径以上の炭化物と分級され、コンベヤケーシング内で熱分解ガスに接触して一部が賦活活性化され、ガス排出口から加熱炉へ導き出され、そこでバーナーの火炎などにより加熱されて賦活活性化される。そして、熱分解ガスに同伴されて加熱炉から排出された活性炭化物はホットサイクロンにより熱分解ガスと分離されたのち、スクリューコンベヤで搬送される間に冷却され、回収される。
【００１９】
請求項５に記載のように、前記スクリュー回転軸の回転速度を変更可能に構成することができる。具体的には、駆動装置に可変速モータを使用することで達成される。
【００２０】
このように構成することで、コンベヤケーシング内のリボンスクリューの回転速度を変更することにより、小粒径の炭化物の掻き上げ量や掻き上げられる炭化物の粒径を調整すうことができる。また、リボンスクリューの回転速度を変更することにより、コンベヤケーシング内の基準径以上の炭化物について、貯留時間や処理量および材料加熱温度を調整し、活性炭化物と炭化物とを任意に製造できる。
【００２１】
請求項６に記載のように、前記小粒径の炭化物を粒径７５μｍ未満の炭化物にすることができる。このように粒径７５μｍ前後で分級すれば、粒径７５μｍ未満の活性炭化物は、ダイオキシン類吸着剤として粉砕せずにそのままで製品になる。（つまり、ごみ焼却炉の活性炭化物は粒径が７５μｍ以上になると、バグフィルターに付着せず落下するので、粉砕を必要とする。）
【発明の効果】
【００２２】
この発明に係る炭化物製造方法および同装置は上記の構成からなるから、下記のような優れた効果を奏する。
【００２３】
すなわち、リボンスクリューが螺旋状羽根間に跨って軸方向に連続して延びるスクレーパを備えており、スクリューコンベヤ内周壁に沿ってスクレーパが下面に溜まろうとする炭化物を一定間隔で掻き上げるので、スケーリング層が形成されにくく、また炭化物がコンベヤケーシング内で巻き上げられて撹拌されるため、ケーシング全体から加熱され、伝熱効率が改善され、炭化処理能力が向上する。また、粒径が細かく比重が軽い炭化物は最終製品の炭化物から除去されているために、ハンドリング性に優れている。さらに、基準径以上の炭化物とは分別されて熱分解ガスに同伴され、コンベヤケーシングから排出された粒径の細かい炭化物は、加熱炉内の燃焼ガスに接触し賦活活性化されて良質の活性炭化物になるが、こうして製造される粒径の細かい活性炭化物は粉砕しなくても、ダイオキシン類吸着剤の用途に利用でき、無駄がなく、経済的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明に係る炭化物製造装置について実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は下水汚泥を原料とする炭化物製造装置の全体の実施例を概略的に示す断面図、図２は図１の炭化物製造装置の一部を拡大して概略的に示す中央縦断面図およびｂ−ｂ線は同断面図である。図３はリボンスクリューコンベヤの一例を示す中央縦断面図である。
【００２６】
図１・図２に示すように、本実施例の炭化物製造装置１は、スクリューコンベヤ２と加熱炉３とを備え、スクリューコンベヤ２は加熱炉３内を前後方向に貫通して設けられ、加熱炉３から前方に突出するスクリューコンベヤ２の前部突出部上面に原料としての乾燥汚泥Ｂの投入口２１が、加熱炉３から後方に突出する後部突出部下面に製品としての炭化物Ｃの排出口２２がそれぞれ開口されている。また、スクリューコンベヤ２の後部上面にガス排気口２３が開口されている。スクリューコンベヤ２は、円筒状コンベヤケーシング４内においてリボンスクリュー６の螺旋状羽根６ａがスクリュー回転軸５の周囲に周方向に等間隔に配置された３本または４本のリブフレーム６ｂ（図３（ｂ）（ｃ）参照）を介して配設され、コンベヤケーシング４内のスクリュー回転軸方向にガス流路２ａが形成されている。また、リボンスクリュー６の軸方向に隣接する螺旋状羽根６ａ間に、図３に示すように板状のスクレーパ６ｃが軸方向に跨って取り付けられている。本例の場合、螺旋状羽根６ａのピッチ（軸方向の間隔）を後部（賦活ゾーン）で前部および中間部に比べて拡げられている。さらに、スクリュー回転軸５はコンベヤケーシング４内の前後方向において軸方向に貫通して設けられている。
【００２７】
加熱炉３内には、燃焼設備３１のバーナ３２がスクリューコンベヤ２のガス排気口２３の上方に臨ませて設けられている。そして、バーナ３２により燃焼される高温ガスＧが加熱炉３内のスクリューコンベヤ２の周りを後部から前部にかけて蛇行しながら移動するように、前後方向に間隔をあけてスクリューコンベヤ２の上下に交互に配置される上下方向の炉壁３３，３４，３５によって加熱炉３内が仕切られている。また、下側の中央炉壁３４は前後端の炉壁３ａ、３ｂと相俟って円筒状コンベヤケーシング４の下側を支持している。加熱炉３の前端部上面には排ガス口３ｃが設けられ、その下流側に煙道３６が設けられている。スクリューコンベヤ２の内部は、本例の場合には前部(上流部）が乾燥ゾーン２ｘに、中部(中流部）が炭化ゾーン２ｙに、後部(下流部）が賦活ゾーン２ｚにそれぞれ構成される。
【００２８】
図２に示すように、円筒状コンベヤケーシング４から円形前端壁あるいは円形後端壁を貫通して前方あるいは後方に突出するスクリュー回転軸５の前部および後部は、軸受け（図示せず）によりそれぞれ回転可能に支持されており、スクリュー回転軸５の前端には減速機構（図示せず）を介して電動モータ８が接続されている。また、リボンスクリュー６の（螺旋羽根６ａの）外径は円筒状コンベヤケーシング４の内径よりわずかに小さく、リボンスクリュー６の螺旋状羽根６ａ間を軸方向に跨って接続する板状のスクレーパ６ｃが、コンベヤケーシング４の下部に溜まろうとする炭化物Ｄのうち細かい粒径の炭化物Ｄｓを上方へ掻き上げる。 図１に示すように、ホッパー１１１からスクリューコンベヤ１１２およびシュート１１３を経て搬送されてくる乾燥汚泥Ｂが、投入口２１からスクリューコンベヤ２内の乾燥ゾーン２ｘに投入される。乾燥ゾーン２ｘでは、投入口２１より投入された乾燥汚泥Ｂがコンベヤケーシング４内で撹拌されながら周囲の金属壁を介して間接加熱され、水蒸気を発生する。炭化ゾーン２ｙでは、乾燥汚泥Ｃが乾留・炭化されて乾留ガスを発生する。そして、この乾留ガスと前記水蒸気とからなる熱分解ガスＭが、図２のようにリボンスクリュー６内のスクリュー回転軸５周囲の軸方向に連通する中央空間部のガス流路２ａを通って後方（の賦活ゾーン２ｚ）へ流れる。なお、本例の場合、粒径の異なる炭化物が粒径７５μｍ前後で分級するように設定している。一例を挙げると、リボンスクリュー６の螺旋状羽根６ａのピッチを２００ｍｍ、螺旋状羽根６ａの直径５８５ｍｍ、４枚羽根／３６０°、０.７ｒｐｍ、正回転５０秒、逆回転３０秒の条件によって７５μｍ前後で分級される。
【００２９】
そして、コンベヤケーシング４内でスクレーパ６ｃにより掻き上げられた小粒径（略７５μｍ未満、通常５０μｍ以下）の炭化物Ｄｓは、ガス流路２ａを前方から後方のガス排気口２３へ向かって流れる熱分解ガスＭに向かい合って接触し、賦活活性化されつつ、熱分解ガスＭの流れに同伴され、ガス排気口２３から加熱炉３内へ導き出される。この小粒径の炭化物Ｄｓは、ガス排気口２３のすぐ上方でバーナー３２から噴き出す高温の燃焼ガスＨに小粒径の炭化物Ｄｓが接触し（図１参照）、燃え切らずに表面が酸化、賦活されて活性炭化物Ｅｓになる。
【００３０】
一方、コンベヤケーシング４内では、粒径の大きな炭化物Ｄもスクレーパ６ｃで掻き上げられるが、比重が重いので熱分解ガスＭには同伴されず、落下して最終的にコンベヤケーシング４内の下部に滞留する。そして、これらの大粒径（略７５μｍ以上）の炭化物Ｄは、リボンスクリュー６の回転で徐々に前方へ搬送される。また、大粒径の炭化物Ｄについては、電動モータ８に可変速モータを使用し、リボンスクリュー６の回転速度が速くなるように調整することにより、コンベヤケーシング４内の滞留時間を短くし単位時間当たりの処理量を増加させて材料加熱温度を低くすることができる。この場合には、賦活活性化されないので、燃料として好適な炭化物を製造することができる。逆に、リボンスクリュー６の回転速度が遅くなるように調整すれば、コンベヤケーシング４内の滞留時間が長くなり、単位時間当たりの処理量が減少することにより材料加熱温度が高くなって、熱分解ガスＭとの接触が十分に行われるので、表面が賦活活性化され、活性炭化物を製造することができる。また、同時にバーナー３２へ供給する補助燃料の量を調整して燃焼ガスＨの温度（加熱炉３内の加熱温度）を上下することもできる。このようにして、大粒径の炭化物Ｄについは、リボンスクリュー６の回転速度を調整し、あるいは併せて燃焼ガスＨの温度（加熱炉３内の加熱温度）を調整することにより、燃料用炭化物と活性炭化物とを任意に製造することができる。
【００３１】
ところで、排ガスＧに同伴された上記小粒径の活性炭化物Ｅｓは、加熱炉３の排ガス口３ｃの下流側に設置されたホットサイクロン１０に導入され、そこで排ガスＧと小粒径の活性炭化物Ｅｓとが分離される。そして、分離された活性炭化物Ｅｓはホットサイクロン１０の下端排出口１０ａから水冷ジャケット式スクリューコンベヤ１１の投入口１１ａよりコンベヤケーシング１２内へ落下し、スクリュー１３の回転により搬送されながら間接冷却される。こうして冷却された粉状活性炭化物Ｅｓは、例えば空気輸送にて粉体貯留槽１４へ送られ貯留される。なお、粉体貯留層１４内の粉状活性炭化物Ｅｓは、ロータリバルブ等を介しジェットパック車に積み込み、利用先へ搬送される。
【００３２】
以上のようにして、乾燥汚泥Ｂから小粒径（本例では略７５μｍ未満）の活性炭化物Ｅｓと大粒径（本例では略７５μｍ以上）の炭化物Ｄまたは活性炭化物Ｅとが分級された状態で製造され、大粒径の炭化物Ｄ（または活性炭化物Ｅ）は後端の排出口２２から冷却コンベヤ１４１上に排出され、搬送の間に常温付近まで冷却される。そして、製品貯留サイロ（図示せず）に投入され、ここで貯留される。なお、炭化物製造装置１には、バーナ３２に給気するためのファン１４３および助燃材タンク１４４内の燃料をバーナ３２へ供給して噴射するための燃料ポンプ（図示せず）が配備されている。
【００３３】
図４は大粒径活性炭化物Ｅの粒径分布を測定した結果を示すグラフである。同図に示すように、上記実施例の炭化物製造装置１により製造される活性炭化物Ｅまたは炭化物Ｄは粒径２００μｍ前後（１８０〜２５０μｍ）をピークにして粒径が増大および縮小するのに伴って質量含有率（累積％）が減少するが、総体的には粒径６５〜６００μｍの範囲のものが含まれている。いいかえれば、粒径７５μｍ未満の細かい活性炭化物Ｅｓは除去されているので、飛散しにくく、粉塵対策が不要で、取り扱いが容易であり、製品としての価値が向上する。
【００３４】
また、大粒径活性炭化物Ｅは乾式の貯留が可能であり、従来の活性炭化炉システムと同様に排出システムおよび貯留システムが構築されることになる。
【００３５】
一方、単に炭化した（賦活化されていない）大粒径炭化物Ｄの場合には、貯留時の発熱対策のために、炭化物Ｄの加湿システムが必要になる。この加湿システムとしては、水中に浸漬し、その後で脱水するシステムと、水をスプレーしながら炭化物Ｄと水とを混練するシステムとがある。炭化物Ｄを加湿しながら貯留する場合は、用途が土壌還元剤と燃料とに限定されるが、活性炭化物Ｅの場合と同様に、細かい粒径の炭化物が含まれていないので、発塵のおそれがなく、取り扱いが容易であるという利点がある。
【００３６】
以上に本発明の炭化物製造装置の実施例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、上記したように電動モータ８に可変速モータを使用してスクリュー回転軸５の回転速度を変更可能な構成とすることができる。この場合、スクリュー回転軸５の回転速度を上げれば汚泥Ｂのコンベヤケーシング４内の滞留時間が減少し、材料加熱温度を下げることができる。また、上記実施例では、リボンスクリュー６のピッチをコンベヤケーシング４内の前部および中間部に比べて後部で拡げているが、全長にわたり同一ピッチにしてもよく、また逆に前部および中間部に比べて後部で狭くすることもできる。要するに、炭化物の加熱温度に応じてリボンスクリュー６のピッチを設定することができ、さらにリボンスクリュー６の螺旋状羽根６ａ間に取り付けるスクレーパ６ｃの本数や長さなども、分級する粒径との関係で適宜決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る炭化物製造装置の実施例を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の炭化物製造装置の一部を拡大して概略的に示す中央縦断面図およびｂ−ｂ線同断面図である。
【図３】図３（ａ）はリボンスクリューコンベヤの一例を示す中央縦断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ線断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【図４】大粒径活性炭化物Ｅの粒径分布を測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３８】
１ 炭化物製造装置
２ スクリューコンベヤ
３ 加熱炉
４ コンベヤケーシング
５ スクリュー回転軸
６ リボンスクリュー
８ 電動モータ
１０ ホットサイクロン
１１ 水冷ジャケット式スクリューコンベヤ
１２ コンベヤケーシング
１３ スクリュー
１４ 粉体貯留槽
２１ 原料投入口
２２ 製品排出口
２ｘ 乾燥ゾーン
２ｙ 炭化ゾーン
２ｚ 賦活ゾーン
３２ バーナ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、下水汚泥、畜産廃棄物、食品廃棄物、石炭、ＲＤＦなどの炭素を含有する有機性可燃物（燃料）から吸着用活性炭および土壌改良材その他に利用でき、炭化物と活性炭化物とを製造可能で、用途が広い炭化物を製造する方法とその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化防止の観点から、湿潤系バイオマス賦存量のかなりの割合を占める下水汚泥の燃料化について様々な研究開発や実設備の計画がなされている。下水汚泥は、湿潤系バイオマスのうちでも廃棄物処理費用が高いことと、発生量が一年を通して安定していることから、燃料としての有効利用が期待されている。特に下水汚泥の炭化は、その焼却や溶融と比較して排ガス発生量が少ないうえに、その製品としての炭化物は木炭に似た特性をもつことから、有効利用可能な用途先が多く、新しい資材として注目されている。
【０００３】
ところで、下水汚泥から製造される炭化物を燃料として利用する場合は、炭化物が賦活活性化しないように、比較的低温で炭化させるのが望ましい。なぜなら、カロリーの高い（燃料としての商品価値が高い）炭化物が製造されるからである。一方、高温度で炭化させて賦活活性化すれば、ごみ焼却排ガスのダイオキシン類吸着剤として有効に利用できる活性炭化物を製造できるが、こうしたダイオキシン類の吸着用活性炭化物として利用するためには、賦活化が十分に行われる必要がある。また、炭化の前処理として粉砕し乾燥させるために、活性炭化物に粒径の細かい（以下、小粒径ともいう）炭化物が混ざっているため、散乱しやすく、取り扱い性が悪い。
【０００４】
この種の製造装置に関する先行技術として、円筒ケーシング内の中心部軸方向にガス流路が形成されるようにリボンスクリューを収納したスクリューコンベヤを、炉体を貫通させて、前部が乾燥ゾーン、中部が炭化ゾーン、後部が賦活ゾーンとなるように設け、前部の乾燥ゾーンのスクリューコンベヤの端部入口に有機性可燃物を投入するための原料投入口を設け、後部の賦活ゾーンのスクリューコンベヤの端部出口に製品排出口を設け、乾燥ゾーンで発生した水蒸気及び炭化ゾーンで発生した乾留ガスを炭化ゾーンからの炭化物と後部の賦活ゾーンのスクリューコンベヤ内で接触させて炭化物を賦活・活性化させることができるようにした活性炭化物の製造装置であって、後部の賦活ゾーンより処理物流れの下流部分の円筒ケーシングを耐火材で被覆し、この被覆耐火材および円筒ケーシングに乾留ガス排気口を設け、この排気口の周りを遮蔽壁で区分して熱風発生部とし、この熱風発生部にバーナを接続した構造の装置が提案されている(例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、同装置において、円筒ケーシング内壁とスクリューとの間隙を自動又は手動で調節する機構を設けた構成とすること、および円筒ケーシングに対してスクリュー軸を偏心させて取り付ける構成とすることも提案されている。その理由として、スクリューと円筒ケーシングとの間には機器の構造上および熱膨張差により間隙が生じ、その処理物が通過する部分で間隙が拡張したことにより、スケーリングが発生・残留しやすくなる。そのため、処理物はスケーリングにより断熱されることになり、処理物と円筒ケーシングとの直接接触による加熱が妨げられ、熱伝達効率の低下を招き、製品の品質の安定性に悪影響を与える。−との記載がある。
【０００６】
そのほか、有機性廃棄物を熱分解することにより得られる炭化物を液体に浮遊させることによって、液体中に浮き高品質燃料となる炭素分と、液体中に沈んだ灰分とに分けることで、炭化物から高品質な燃料を製造する装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
また、炭化炉への供給空気量を好適に制御して空気の過不足を防止し、熱効率および炭化処理効率を高める炭化物製造装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
さらに、乾留ガスに含まれるタール分や煤等で配管が閉塞することがなく、長時間の連続運転が可能で、燃料の消費量が僅かでランニングコストを低減でき、しかも有害成分や悪臭成分の除去効率も高い有機性廃棄物の炭化処理装置が提供されている（例えば、特許文献４参照）。この装置では、燃焼炉内に燃焼空間を残してガス化炭化炉を設置し、有機性廃棄物をガス化炭化炉内で撹拌しつつ炭化させながら乾留ガスを発生させ、その乾留ガスをガス化炭化炉の乾留ガス出口から燃焼空間に直接導入して燃焼させるとともに、その燃焼ガスを燃焼ガス導入口からガス化炭化炉内に導入している。
【特許文献１】特開２００４−３５２５３８号公報
【特許文献２】特開２００３−２６８３８０号公報
【特許文献３】特開２００１−１９２６６４号公報
【特許文献４】特開２００６−００８７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１に記載の製造装置では、スケーリングによる断熱を防止し、被炭化物が必要とする温度まで加熱することにより品質の向上を図るために、スクリュー羽根の周縁部とケーシング内壁との間隙が最小限になるように間隙を調整する対策がとられている。しかし、スクリューコンベヤ内に投入した下水汚泥等を活性炭化したのち、全て取り出す構造からなるため、最終製品としての活性炭化物に小粒径の活性炭化物が混ざっており、この活性炭化物が周囲に散乱するおそれがある。また、活性炭化物を土壌改良材として土壌に撒く場合、小粒径の活性炭化物が手や衣服に付着して汚れる上に、撒いた際に周辺に散乱するため、取り扱いに苦慮し、販売価格を押し下げる要因になる。一方、小粒径の活性炭化物が混ざった状態で、大粒径（基準径以上）の活性炭化物だけを取り出すことは困難である。また、特許文献１に記載の製造装置は炭化物を全て賦活化させるので、燃料として価値の高い炭化物の製造には不向きである。さらに、特許文献１記載の装置をはじめ、上記した特許文献２〜４に記載のいずれの炭化物製造装置も、炭化物の製造過程で、粒径の細かい炭化物を分級して除去し、基準径以上の高品質の炭化物を製造することはできない。
【００１０】
この発明は上述の点に鑑みなされたもので、炭化物または活性炭化物の製造過程で、基準径以下つまり粒径の細かい炭化物を分級して除去し、基準径以上の燃料としての商品価値の高い炭化物や基準径以上の活性炭化物を製造することができる炭化物の製造方法と同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】
【００１１】
上記の目的を達成するために本発明に係る炭化物の製造方法は、円筒状ケーシング内の中心部軸方向にガス流路が形成されるようにリボンスクリューを配設したスクリューコンベヤを、加熱炉内の前後方向に貫通させて配置し、上流部で乾燥工程が、中流部で炭化工程が、下流部で賦活工程がそれぞれ行われるようにし、前記乾燥工程で下水汚泥などの湿潤系有機性廃棄物を乾燥することにより発生する水蒸気と前記炭化工程で有機性廃棄物を炭化することにより発生する乾留ガスとからなる熱分解ガスを、前記賦活工程で炭化物に接触させる炭化物の製造方法において、前記賦活工程で円筒状ケーシングの内壁に前記リボンスクリューの軸方向に隣接する螺旋状羽根間に跨ってスクレーパを取り付け、同スクレーパによりケーシング内の炭化物を巻き上げ、小粒径の炭化物を大粒径の炭化物から分級し前記熱分解ガスの流れに接触させるとともに、小粒径の炭化物を前記熱分解ガスの流れに同伴させて前記ケーシングの排ガス口から加熱炉内を通して外部へ導き、ホットサイクロンによって小粒径の炭化物を前記分解ガスと分離して回収することを特徴とする。
【００１２】
上記構成の炭化物製造方法によれば、コンベヤケーシング内でリボンスクリューを回転させることにより投入された下水汚泥などの湿潤系廃棄物が加熱され乾燥され、炭化されていく。炭化物はスクレーパで巻き上げられながら前方へ送られるが、粒径の細かい（小粒径の）炭化物が舞い上がり、粒径の大きな炭化物はコンベヤケーシング内の下部に残って前方へ送られるので、小粒径の炭化物と分級される。コンベヤケーシング内の上方へ掻き上げられた小粒径の炭化物は熱分解ガスの流れに対し主に直交する状態で接触し、一部が賦活化されながら、熱分解ガスに同伴されて排ガス口から加熱炉内に排出される。そこで、バーナーからの燃焼ガスで完全に賦活活性化され、活性炭化物となる。この細かい粉状の活性炭化物は加熱炉から排出されたのち、ホットサイクロンで回収される。一方、コンベヤケーシング内の大粒径の炭化物は賦活ゾーンで高温で加熱され、前記熱分解ガスに接触して十分に賦活化されると、活性炭化物を製造できるが、材料加熱温度を低くすると、燃料（あるいは肥料）に好適な炭化物が製造される。活性炭化物および燃料用などの炭化物のいずれの炭化物が製造される場合にも、基準粒径以上で、粒径の細かい炭化物が混ざっていない炭化物からなるので、製品の品質が高く、ハンドリング性に優れている。
【００１３】
請求項２に記載のように、前記炭化物を粒径７５μｍ前後で分級することができる。
【００１４】
このように、粒径７５μｍ前後で分級すれば、粒径７５μｍ未満の活性炭化物は、ダイオキシン類吸着剤として粉砕せずにそのままで製品になる。（下水汚泥の炭化物は粒径が７５μｍ以上になると、特に１ｍ/min前後の遅い流速でろ過する場合にバグフィルターに付着しにくいため、粉砕が必要になる。）
【００１５】
請求項３に記載の本発明の炭化物製造装置は、円筒状コンベヤケーシング内の中心部軸方向にガス流路が形成されるようにリボンスクリューを配設し、同リボンスクリューの軸方向に隣接する螺旋状羽根間に跨って軸方向に延びる板状のスクレーパを周方向に間隔をあけて取り付けたスクリューコンベヤを、加熱炉内の前後方向に貫通させて設け、前記乾燥ゾーンの前記加熱炉より前方に突出するスクリューコンベヤの端部に原料投入口を設けるとともに、前記賦活ゾーンの前記加熱炉より後方に突出するスクリューコンベヤの端部に製品排出口を設け、前記原料投入口より下水汚泥などの湿潤系有機性廃棄物を投入し、前記乾燥ゾーンで発生する水蒸気および前記炭化ゾーンで発生する乾留ガスからなる熱分解ガスを前記賦活ゾーンで炭化物に接触させる炭化物製造装置であって、前記スクレーパにより前記炭化物を前記コンベヤケーシング内の上方に掻き上げることにより小粒径の炭化物を大粒径の炭化物から分級するとともに、前記熱分解ガスの流れに直交させることにより小粒径の炭化物を前記ガス流れに同伴させて前記コンベヤケーシングの排ガス口から加熱炉内を通して外部へ排出可能に構成したことを特徴とする。
【００１６】
上記の構成からなる本発明の炭化物製造装置によれば、上記した請求項１記載の製造方法を確実に達成でき、請求項１記載の製造方法と同様の作用効果を奏する。しかも、従来の炭化設備において、リボンスクリューの螺旋状羽根間でスクレーパを軸方向に跨って取り付けた程度の改良で実施できるので、設備コストはほとんど変わらないで済む。
【００１７】
請求項４に記載のように、前記スクリューコンベヤの熱分解ガス排出口に連通する前記加熱炉の排ガス口の下流側に、ホットサイクロンおよび水冷ジャケット式スクリューコンベヤをこの順に設置し、分級された小粒径の炭化物を回収したのち、間接冷却して搬送するようにしてもよい。
【００１８】
このように構成すれば、基準径以下の粒径の細かい炭化物が基準径以上の炭化物と分級され、コンベヤケーシング内で熱分解ガスに接触して一部が賦活活性化され、ガス排出口から加熱炉へ導き出され、そこでバーナーの火炎などにより加熱されて賦活活性化される。そして、熱分解ガスに同伴されて加熱炉から排出された活性炭化物はホットサイクロンにより熱分解ガスと分離されたのち、スクリューコンベヤで搬送される間に冷却され、回収される。
【００１９】
請求項５に記載のように、前記スクリュー回転軸の回転速度を変更可能に構成することができる。具体的には、駆動装置に可変速モータを使用することで達成される。
【００２０】
このように構成することで、コンベヤケーシング内のリボンスクリューの回転速度を変更することにより、小粒径の炭化物の掻き上げ量や掻き上げられる炭化物の粒径を調整すうことができる。また、リボンスクリューの回転速度を変更することにより、コンベヤケーシング内の基準径以上の炭化物について、貯留時間や処理量および材料加熱温度を調整し、活性炭化物と炭化物とを任意に製造できる。
【００２１】
請求項６に記載のように、前記小粒径の炭化物を粒径７５μｍ未満の炭化物にすることができる。このように粒径７５μｍ前後で分級すれば、粒径７５μｍ未満の活性炭化物は、ダイオキシン類吸着剤として粉砕せずにそのままで製品になる。（つまり、ごみ焼却炉の活性炭化物は粒径が７５μｍ以上になると、バグフィルターに付着せず落下するので、粉砕を必要とする。）
【発明の効果】
【００２２】
この発明に係る炭化物製造方法および同装置は上記の構成からなるから、下記のような優れた効果を奏する。
【００２３】
すなわち、リボンスクリューが螺旋状羽根間に跨って軸方向に連続して延びるスクレーパを備えており、スクリューコンベヤ内周壁に沿ってスクレーパが下面に溜まろうとする炭化物を一定間隔で掻き上げるので、スケーリング層が形成されにくく、また炭化物がコンベヤケーシング内で巻き上げられて撹拌されるため、ケーシング全体から加熱され、伝熱効率が改善され、炭化処理能力が向上する。また、粒径が細かく比重が軽い炭化物は最終製品の炭化物から除去されているために、ハンドリング性に優れている。さらに、基準径以上の炭化物とは分別されて熱分解ガスに同伴され、コンベヤケーシングから排出された粒径の細かい炭化物は、加熱炉内の燃焼ガスに接触し賦活活性化されて良質の活性炭化物になるが、こうして製造される粒径の細かい活性炭化物は粉砕しなくても、ダイオキシン類吸着剤の用途に利用でき、無駄がなく、経済的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明に係る炭化物製造装置について実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は下水汚泥を原料とする炭化物製造装置の全体の実施例を概略的に示す断面図、図２は図１の炭化物製造装置の一部を拡大して概略的に示す中央縦断面図およびｂ−ｂ線は同断面図である。図３はリボンスクリューコンベヤの一例を示す中央縦断面図である。
【００２６】
図１・図２に示すように、本実施例の炭化物製造装置１は、スクリューコンベヤ２と加熱炉３とを備え、スクリューコンベヤ２は加熱炉３内を前後方向に貫通して設けられ、加熱炉３から前方に突出するスクリューコンベヤ２の前部突出部上面に原料としての乾燥汚泥Ｂの投入口２１が、加熱炉３から後方に突出する後部突出部下面に製品としての炭化物Ｃの排出口２２がそれぞれ開口されている。また、スクリューコンベヤ２の後部上面にガス排気口２３が開口されている。スクリューコンベヤ２は、円筒状コンベヤケーシング４内においてリボンスクリュー６の螺旋状羽根６ａがスクリュー回転軸５の周囲に周方向に等間隔に配置された３本または４本のリブフレーム６ｂ（図３（ｂ）（ｃ）参照）を介して配設され、コンベヤケーシング４内のスクリュー回転軸方向にガス流路２ａが形成されている。また、リボンスクリュー６の軸方向に隣接する螺旋状羽根６ａ間に、図３に示すように板状のスクレーパ６ｃが軸方向に跨って取り付けられている。本例の場合、螺旋状羽根６ａのピッチ（軸方向の間隔）を後部（賦活ゾーン）で前部および中間部に比べて拡げられている。さらに、スクリュー回転軸５はコンベヤケーシング４内の前後方向において軸方向に貫通して設けられている。
【００２７】
加熱炉３内には、燃焼設備３１のバーナ３２がスクリューコンベヤ２のガス排気口２３の上方に臨ませて設けられている。そして、バーナ３２により燃焼される高温ガスＧが加熱炉３内のスクリューコンベヤ２の周りを後部から前部にかけて蛇行しながら移動するように、前後方向に間隔をあけてスクリューコンベヤ２の上下に交互に配置される上下方向の炉壁３３，３４，３５によって加熱炉３内が仕切られている。また、下側の中央炉壁３４は前後端の炉壁３ａ、３ｂと相俟って円筒状コンベヤケーシング４の下側を支持している。加熱炉３の前端部上面には排ガス口３ｃが設けられ、その下流側に煙道３６が設けられている。スクリューコンベヤ２の内部は、本例の場合には前部(上流部）が乾燥ゾーン２ｘに、中部(中流部）が炭化ゾーン２ｙに、後部(下流部）が賦活ゾーン２ｚにそれぞれ構成される。
【００２８】
図２に示すように、円筒状コンベヤケーシング４から円形前端壁あるいは円形後端壁を貫通して前方あるいは後方に突出するスクリュー回転軸５の前部および後部は、軸受け（図示せず）によりそれぞれ回転可能に支持されており、スクリュー回転軸５の前端には減速機構（図示せず）を介して電動モータ８が接続されている。また、リボンスクリュー６の（螺旋羽根６ａの）外径は円筒状コンベヤケーシング４の内径よりわずかに小さく、リボンスクリュー６の螺旋状羽根６ａ間を軸方向に跨って接続する板状のスクレーパ６ｃが、コンベヤケーシング４の下部に溜まろうとする炭化物Ｄのうち細かい粒径の炭化物Ｄｓを上方へ掻き上げる。 図１に示すように、ホッパー１１１からスクリューコンベヤ１１２およびシュート１１３を経て搬送されてくる乾燥汚泥Ｂが、投入口２１からスクリューコンベヤ２内の乾燥ゾーン２ｘに投入される。乾燥ゾーン２ｘでは、投入口２１より投入された乾燥汚泥Ｂがコンベヤケーシング４内で撹拌されながら周囲の金属壁を介して間接加熱され、水蒸気を発生する。炭化ゾーン２ｙでは、乾燥汚泥Ｃが乾留・炭化されて乾留ガスを発生する。そして、この乾留ガスと前記水蒸気とからなる熱分解ガスＭが、図２のようにリボンスクリュー６内のスクリュー回転軸５周囲の軸方向に連通する中央空間部のガス流路２ａを通って後方（の賦活ゾーン２ｚ）へ流れる。なお、本例の場合、粒径の異なる炭化物が粒径７５μｍ前後で分級するように設定している。一例を挙げると、リボンスクリュー６の螺旋状羽根６ａのピッチを２００ｍｍ、螺旋状羽根６ａの直径５８５ｍｍ、４枚羽根／３６０°、０.７ｒｐｍ、正回転５０秒、逆回転３０秒の条件によって７５μｍ前後で分級される。
【００２９】
そして、コンベヤケーシング４内でスクレーパ６ｃにより掻き上げられた小粒径（略７５μｍ未満、通常５０μｍ以下）の炭化物Ｄｓは、ガス流路２ａを前方から後方のガス排気口２３へ向かって流れる熱分解ガスＭに向かい合って接触し、賦活活性化されつつ、熱分解ガスＭの流れに同伴され、ガス排気口２３から加熱炉３内へ導き出される。この小粒径の炭化物Ｄｓは、ガス排気口２３のすぐ上方でバーナー３２から噴き出す高温の燃焼ガスＨに小粒径の炭化物Ｄｓが接触し（図１参照）、燃え切らずに表面が酸化、賦活されて活性炭化物Ｅｓになる。
【００３０】
一方、コンベヤケーシング４内では、粒径の大きな炭化物Ｄもスクレーパ６ｃで掻き上げられるが、比重が重いので熱分解ガスＭには同伴されず、落下して最終的にコンベヤケーシング４内の下部に滞留する。そして、これらの大粒径（略７５μｍ以上）の炭化物Ｄは、リボンスクリュー６の回転で徐々に前方へ搬送される。また、大粒径の炭化物Ｄについては、電動モータ８に可変速モータを使用し、リボンスクリュー６の回転速度が速くなるように調整することにより、コンベヤケーシング４内の滞留時間を短くし単位時間当たりの処理量を増加させて材料加熱温度を低くすることができる。この場合には、賦活活性化されないので、燃料として好適な炭化物を製造することができる。逆に、リボンスクリュー６の回転速度が遅くなるように調整すれば、コンベヤケーシング４内の滞留時間が長くなり、単位時間当たりの処理量が減少することにより材料加熱温度が高くなって、熱分解ガスＭとの接触が十分に行われるので、表面が賦活活性化され、活性炭化物を製造することができる。また、同時にバーナー３２へ供給する補助燃料の量を調整して燃焼ガスＨの温度（加熱炉３内の加熱温度）を上下することもできる。このようにして、大粒径の炭化物Ｄについは、リボンスクリュー６の回転速度を調整し、あるいは併せて燃焼ガスＨの温度（加熱炉３内の加熱温度）を調整することにより、燃料用炭化物と活性炭化物とを任意に製造することができる。
【００３１】
ところで、排ガスＧに同伴された上記小粒径の活性炭化物Ｅｓは、加熱炉３の排ガス口３ｃの下流側に設置されたホットサイクロン１０に導入され、そこで排ガスＧと小粒径の活性炭化物Ｅｓとが分離される。そして、分離された活性炭化物Ｅｓはホットサイクロン１０の下端排出口１０ａから水冷ジャケット式スクリューコンベヤ１１の投入口１１ａよりコンベヤケーシング１２内へ落下し、スクリュー１３の回転により搬送されながら間接冷却される。こうして冷却された粉状活性炭化物Ｅｓは、例えば空気輸送にて粉体貯留槽１４へ送られ貯留される。なお、粉体貯留層１４内の粉状活性炭化物Ｅｓは、ロータリバルブ等を介しジェットパック車に積み込み、利用先へ搬送される。
【００３２】
以上のようにして、乾燥汚泥Ｂから小粒径（本例では略７５μｍ未満）の活性炭化物Ｅｓと大粒径（本例では略７５μｍ以上）の炭化物Ｄまたは活性炭化物Ｅとが分級された状態で製造され、大粒径の炭化物Ｄ（または活性炭化物Ｅ）は後端の排出口２２から冷却コンベヤ１４１上に排出され、搬送の間に常温付近まで冷却される。そして、製品貯留サイロ（図示せず）に投入され、ここで貯留される。なお、炭化物製造装置１には、バーナ３２に給気するためのファン１４３および助燃材タンク１４４内の燃料をバーナ３２へ供給して噴射するための燃料ポンプ（図示せず）が配備されている。
【００３３】
図４は大粒径活性炭化物Ｅの粒径分布を測定した結果を示すグラフである。同図に示すように、上記実施例の炭化物製造装置１により製造される活性炭化物Ｅまたは炭化物Ｄは粒径２００μｍ前後（１８０〜２５０μｍ）をピークにして粒径が増大および縮小するのに伴って質量含有率（累積％）が減少するが、総体的には粒径６５〜６００μｍの範囲のものが含まれている。いいかえれば、粒径７５μｍ未満の細かい活性炭化物Ｅｓは除去されているので、飛散しにくく、粉塵対策が不要で、取り扱いが容易であり、製品としての価値が向上する。
【００３４】
また、大粒径活性炭化物Ｅは乾式の貯留が可能であり、従来の活性炭化炉システムと同様に排出システムおよび貯留システムが構築されることになる。
【００３５】
一方、単に炭化した（賦活化されていない）大粒径炭化物Ｄの場合には、貯留時の発熱対策のために、炭化物Ｄの加湿システムが必要になる。この加湿システムとしては、水中に浸漬し、その後で脱水するシステムと、水をスプレーしながら炭化物Ｄと水とを混練するシステムとがある。炭化物Ｄを加湿しながら貯留する場合は、用途が土壌還元剤と燃料とに限定されるが、活性炭化物Ｅの場合と同様に、細かい粒径の炭化物が含まれていないので、発塵のおそれがなく、取り扱いが容易であるという利点がある。
【００３６】
以上に本発明の炭化物製造装置の実施例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、上記したように電動モータ８に可変速モータを使用してスクリュー回転軸５の回転速度を変更可能な構成とすることができる。この場合、スクリュー回転軸５の回転速度を上げれば汚泥Ｂのコンベヤケーシング４内の滞留時間が減少し、材料加熱温度を下げることができる。また、上記実施例では、リボンスクリュー６のピッチをコンベヤケーシング４内の前部および中間部に比べて後部で拡げているが、全長にわたり同一ピッチにしてもよく、また逆に前部および中間部に比べて後部で狭くすることもできる。要するに、炭化物の加熱温度に応じてリボンスクリュー６のピッチを設定することができ、さらにリボンスクリュー６の螺旋状羽根６ａ間に取り付けるスクレーパ６ｃの本数や長さなども、分級する粒径との関係で適宜決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る炭化物製造装置の実施例を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の炭化物製造装置の一部を拡大して概略的に示す中央縦断面図およびｂ−ｂ線同断面図である。
【図３】図３（ａ）はリボンスクリューコンベヤの一例を示す中央縦断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ線断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【図４】大粒径活性炭化物Ｅの粒径分布を測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３８】
１ 炭化物製造装置
２ スクリューコンベヤ
３ 加熱炉
４ コンベヤケーシング
５ スクリュー回転軸
６ リボンスクリュー
８ 電動モータ
１０ ホットサイクロン
１１ 水冷ジャケット式スクリューコンベヤ
１２ コンベヤケーシング
１３ スクリュー
１４ 粉体貯留槽
２１ 原料投入口
２２ 製品排出口
２ｘ 乾燥ゾーン
２ｙ 炭化ゾーン
２ｚ 賦活ゾーン
３２ バーナ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状ケーシング内の中心部軸方向にガス流路が形成されるようにリボンスクリューを配設したスクリューコンベヤを、加熱炉内の前後方向に貫通させて配置し、上流部で乾燥工程が、中流部で炭化工程が、下流部で賦活工程がそれぞれ行われるようにし、前記乾燥工程で下水汚泥などの湿潤系有機性廃棄物を乾燥することにより発生する水蒸気と前記炭化工程で乾燥有機性廃棄物を炭化することにより発生する乾留ガスとからなる熱分解ガスを、前記賦活工程で炭化物に接触させる炭化物の製造方法において、
前記賦活工程で円筒状ケーシングの内壁に前記リボンスクリューの軸方向に隣接する螺旋状羽根間に跨ってスクレーパを取り付け、同スクレーパによりケーシング内の炭化物を巻き上げ、小粒径の炭化物を大粒径の炭化物から分級し前記熱分解ガスの流れに接触させるとともに、小粒径の炭化物を前記熱分解ガスの流れに同伴させて前記ケーシングの排ガス口から加熱炉内を通して外部へ導き、ホットサイクロンによって小粒径の炭化物を前記分解ガスと分離して回収することを特徴とする炭化物の製造方法。
【請求項２】
前記炭化物を粒径７５μｍ前後で分級することを特徴とする請求項１に記載の炭化物の製造方法。
【請求項３】
円筒状コンベヤケーシング内の中心部軸方向にガス流路が形成されるようにリボンスクリューを配設し、同リボンスクリューの軸方向に隣接する螺旋状羽根間に跨って軸方向に延びる板状のスクレーパを周方向に間隔をあけて取り付けたスクリューコンベヤを、加熱炉内の前後方向に貫通させて設け、前記乾燥ゾーンの前記加熱炉より前方に突出するスクリューコンベヤの端部に原料投入口を設けるとともに、前記賦活ゾーンの前記加熱炉より後方に突出するスクリューコンベヤの端部に製品排出口を設け、前記原料投入口より下水汚泥などの湿潤系有機性廃棄物を投入し、前記乾燥ゾーンで発生する水蒸気および前記炭化ゾーンで発生する乾留ガスからなる熱分解ガスを前記賦活ゾーンで炭化物に接触させる炭化物製造装置であって、
前記スクレーパにより前記炭化物を前記コンベヤケーシング内の上方に掻き上げることにより小粒径の炭化物を大粒径の炭化物から分級するとともに、前記熱分解ガスの流れに直交させることにより小粒径の炭化物を前記ガス流れに同伴させて前記コンベヤケーシングの排ガス口から加熱炉内を通して外部へ排出可能に構成したことを特徴とする炭化物製造装置。
【請求項４】
前記加熱炉の熱分解ガス排出口の下流側に、ホットサイクロンおよび水冷ジャケット式スクリューコンベヤをこの順に設置し、分級された小粒径の炭化物を回収したのち、間接冷却して搬送するようにした請求項３記載の炭化物製造装置。
【請求項５】
前記スクリュー回転軸の回転速度を変更可能に構成した請求項３記載の炭化物製造装置。
【請求項６】
前記小粒径の炭化物が粒径７５μｍ未満の炭化物であることを特徴とする請求項３に記載の炭化物製造装置。
【請求項１】
円筒状ケーシング内の中心部軸方向にガス流路が形成されるようにリボンスクリューを配設したスクリューコンベヤを、加熱炉内の前後方向に貫通させて配置し、上流部で乾燥工程が、中流部で炭化工程が、下流部で賦活工程がそれぞれ行われるようにし、前記乾燥工程で下水汚泥などの湿潤系有機性廃棄物を乾燥することにより発生する水蒸気と前記炭化工程で乾燥有機性廃棄物を炭化することにより発生する乾留ガスとからなる熱分解ガスを、前記賦活工程で炭化物に接触させる炭化物の製造方法において、
前記賦活工程で円筒状ケーシングの内壁に前記リボンスクリューの軸方向に隣接する螺旋状羽根間に跨ってスクレーパを取り付け、同スクレーパによりケーシング内の炭化物を巻き上げ、小粒径の炭化物を大粒径の炭化物から分級し前記熱分解ガスの流れに接触させるとともに、小粒径の炭化物を前記熱分解ガスの流れに同伴させて前記ケーシングの排ガス口から加熱炉内を通して外部へ導き、ホットサイクロンによって小粒径の炭化物を前記分解ガスと分離して回収することを特徴とする炭化物の製造方法。
【請求項２】
前記炭化物を粒径７５μｍ前後で分級することを特徴とする請求項１に記載の炭化物の製造方法。
【請求項３】
円筒状コンベヤケーシング内の中心部軸方向にガス流路が形成されるようにリボンスクリューを配設し、同リボンスクリューの軸方向に隣接する螺旋状羽根間に跨って軸方向に延びる板状のスクレーパを周方向に間隔をあけて取り付けたスクリューコンベヤを、加熱炉内の前後方向に貫通させて設け、前記乾燥ゾーンの前記加熱炉より前方に突出するスクリューコンベヤの端部に原料投入口を設けるとともに、前記賦活ゾーンの前記加熱炉より後方に突出するスクリューコンベヤの端部に製品排出口を設け、前記原料投入口より下水汚泥などの湿潤系有機性廃棄物を投入し、前記乾燥ゾーンで発生する水蒸気および前記炭化ゾーンで発生する乾留ガスからなる熱分解ガスを前記賦活ゾーンで炭化物に接触させる炭化物製造装置であって、
前記スクレーパにより前記炭化物を前記コンベヤケーシング内の上方に掻き上げることにより小粒径の炭化物を大粒径の炭化物から分級するとともに、前記熱分解ガスの流れに直交させることにより小粒径の炭化物を前記ガス流れに同伴させて前記コンベヤケーシングの排ガス口から加熱炉内を通して外部へ排出可能に構成したことを特徴とする炭化物製造装置。
【請求項４】
前記加熱炉の熱分解ガス排出口の下流側に、ホットサイクロンおよび水冷ジャケット式スクリューコンベヤをこの順に設置し、分級された小粒径の炭化物を回収したのち、間接冷却して搬送するようにした請求項３記載の炭化物製造装置。
【請求項５】
前記スクリュー回転軸の回転速度を変更可能に構成した請求項３記載の炭化物製造装置。
【請求項６】
前記小粒径の炭化物が粒径７５μｍ未満の炭化物であることを特徴とする請求項３に記載の炭化物製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２４５２１（Ｐ２００８−２４５２１Ａ）
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９４９８０（Ｐ２００６−１９４９８０）
【出願日】平成１８年７月１５日（２００６．７．１５）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ジェットパック
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月１５日（２００６．７．１５）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ジェットパック
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
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