炭化物温度の水冷制御方法及び炭化物冷却システム
【課題】炭化物に噴霧する冷却水流量を適切に制御し、炭化物貯留時の発火を確実に防止するとともに炭化物の含水率を最小限に抑えることを可能とした炭化物温度の水冷制御方法及び冷却システムを提供する。
【解決手段】炭化炉１から排出された炭化物１０を水冷コンベア２にて搬送冷却し、加湿器３にて水噴霧ノズル４から冷却水を直接噴霧して炭化物を冷却するシステムにおいて、水噴霧ノズル４の冷却水流量を調整する流量制御弁３２と、炭化物重量を測定する重量測定手段３３と、水冷コンベア下流端の炭化物温度を測定する温度測定手段３５とを備えるとともに、温度測定手段３５にて測定された炭化物温度と、重量測定手段３３にて測定された炭化物重量から求められる炭化物流量とに基づいて、発火温度より低い目標温度以下まで炭化物を冷却するための冷却水流量を算出し流量制御弁３２を制御する制御装置６を備えた。
【解決手段】炭化炉１から排出された炭化物１０を水冷コンベア２にて搬送冷却し、加湿器３にて水噴霧ノズル４から冷却水を直接噴霧して炭化物を冷却するシステムにおいて、水噴霧ノズル４の冷却水流量を調整する流量制御弁３２と、炭化物重量を測定する重量測定手段３３と、水冷コンベア下流端の炭化物温度を測定する温度測定手段３５とを備えるとともに、温度測定手段３５にて測定された炭化物温度と、重量測定手段３３にて測定された炭化物重量から求められる炭化物流量とに基づいて、発火温度より低い目標温度以下まで炭化物を冷却するための冷却水流量を算出し流量制御弁３２を制御する制御装置６を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化炉から排出された高温の炭化物を水冷コンベアで搬送冷却した後、該炭化物に冷却水を噴霧して冷却するシステムにて、該噴霧する冷却水流量を適切に制御するようにした炭化物温度の水冷制御方法及び炭化物冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
下水汚泥や木質バイオマス等の有機性物質を酸素欠乏雰囲気下で所定時間加熱し、炭化物を製造する炭化炉が広く用いられている。炭化炉から排出された炭化物は、３００〜７００℃の高温で排出されるため、搬送、貯留する際には冷却を行う必要がある。これは、炭化物は低温酸化反応等により発熱する性質を持つため、搬送、貯留する際に炭化物の放熱量より発熱量の方が大きくなると炭化物が発熱、蓄熱し、この熱により炭化物の低温酸化等の発熱反応がより促進され、ある一定の温度を超えると熱暴走して、最悪の場合発火し、火災に至る可能性があるためである。
【０００３】
従来、炭化物の冷却には、該炭化物を水冷式スクリューコンベアで搬送冷却し、冷却に不足がある場合には直接冷却水を噴霧して冷却させていた。
例えば特許文献１（特開２００６−２７２１８０号公報）には、廃棄物を熱分解炉（炭化炉）で熱分解するシステムにて、該熱分解炉の下方に、炭化物を冷却する冷却スクリューコンベアを設けた構成が開示されている。この水冷式スクリューコンベアは外側に冷却ジャケットを持ち、該冷却ジャケットに冷却水を供給することにより炭化物を冷却するようになっている。
【０００４】
また、炭化物に冷却水を直接噴霧する構成として、特許文献２（特開２００５−２３２２９２号公報）には、バイオマス廃棄物を炭化炉で炭化するシステムにて、該炭化炉から排出される炭化物をスクリューコンベアで搬送しながら冷却し、コンベア出口で散水ノズルによって水を散水する構成が開示されている。
さらに特許文献３（特開平１１−３２３３４５号公報）には、有機物を炭化炉で炭化するシステムにて、炭化物を搬送するスクリューコンベアを直列に複数段配置し、コンベア下流側で炭化物に水を滴下又は噴霧することにより直接冷却する構成が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２７２１８０号公報
【特許文献２】特開２００５−２３２２９２号公報
【特許文献３】特開平１１−３２３３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では炭化炉出口より炭化物を搬送する際に水冷式スクリューコンベアを用いて冷却を行っているが、炭化物自体の温度変動もしくは炭化物の流量変動により、その冷却が十分でない場合、炭化物の搬送時、貯留時に発火する可能性がある。
そこで、特許文献２及び３に記載では、炭化物に対して冷却水を直接噴霧して冷却し、炭化物の発火抑制を図っているが、この場合炭化物を貯留する間に発火することを防止できる程度に冷却が必要であるものの、噴霧量が過多であると炭化物の含水率が高くなってしまい、炭化物が燃焼し難くなったり炭化物の品質が低下したり、或いは炭化物を燃料又は資源として利用する際に乾燥処理が必要となるなどの問題があり、炭化物に噴霧する冷却水流量の適切な制御が望まれていた。
【０００７】
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、炭化物に噴霧する冷却水流量を適切に制御し、炭化物貯留時の発火を確実に防止するとともに炭化物の含水率を最小限に抑えることを可能とした炭化物温度の水冷制御方法及び冷却システム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】
【０００８】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、炭化炉から排出された炭化物を水冷コンベアにて搬送冷却し、該水冷コンベアの後段に設けられた水冷装置にて前記炭化物に冷却水を直接噴霧して該炭化物を冷却する炭化物温度の水冷制御方法において、
前記水冷コンベアの下流端における炭化物温度と、前記水冷コンベアを移送される炭化物流量とに基づいて、炭化物の発火温度より低い目標温度以下まで該炭化物を冷却するために噴霧する冷却水流量を算出し、該冷却水流量となるように冷却水の流量制御を行うことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、過不足ない冷却水流量で炭化物の貯留時温度を制御できるとともに、炭化物自体の含水率も制御できる。即ち、本発明では適切な冷却水流量の制御が可能であるため、炭化炉から排出される炭化物の温度、性質或いは水冷コンベアの冷却性能に関わらず、確実に発火を防止できる温度まで炭化物を冷却することができるとともに、冷却水の噴霧量が過多となることなく使用時における炭化物の燃焼を阻害しない含水率に調整できる。
また、水冷コンベアの後段に設けた水冷装置にて冷却水を噴霧するため、炭化物に対してまんべんなく冷却水を噴霧することができる。尚、本発明において冷却水の噴霧とは、冷却水の滴下、流下を含むものとする。
さらに、水冷コンベア下流端の炭化物温度を直接測定するようにしており、一つの温度測定手段と重量測定手段からの測定結果に基づき適切な水冷制御を行うことができるため、簡単な演算処理にて制御が可能で且つ装置構成を簡素化することが可能である。
【００１０】
また、炭化炉から排出された炭化物を水冷コンベアにて搬送冷却し、該水冷コンベアの下流端にて前記炭化物に冷却水を直接噴霧して該炭化物を冷却する炭化物温度の水冷制御方法において、
前記水冷コンベアの下流端における炭化物温度と、前記水冷コンベアを移送される炭化物流量とに基づいて、炭化物の発火温度より低い目標温度以下まで該炭化物を冷却するために噴霧する冷却水流量を算出し、該冷却水流量となるように冷却水の流量制御を行うことを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、過不足ない冷却水流量で炭化物の貯留時温度を制御できるとともに、炭化物自体の含水率も制御できる。
また、水冷コンベア下流端に直接冷却水を噴霧し、コンベア自体の撹拌力を利用して炭化物に均一に冷却水を接触させ炭化物を冷却する構成となっているため、冷却装置を設置する必要がなく装置を小型化、低コスト化することができる。
【００１２】
さらに、前記水冷コンベアの搬送方向に異なる２点の炭化物温度を夫々測定し、該測定した２点間の温度差及び２点間の距離から降温勾配を求め、該降温勾配と前記温度を測定した地点から水冷コンベア下流端までの距離とから該水冷コンベア下流端における炭化物温度を求めることを特徴とする。
このように、水冷コンベア下流端よりも上流側で測定した異なる２点の炭化物温度から水冷コンベア下流端の炭化物温度を推定し、該推定した炭化物温度に基づき冷却水流量を制御しているため、制御の追従性を向上させることが可能となる。
【００１３】
また、炭化炉から排出された炭化物を搬送冷却する水冷コンベアと、該水冷コンベアの後段に設けられ前記炭化物に冷却水を噴霧する水噴霧手段を備えた水冷装置と、該水冷装置から炭化物を受け入れる貯留ホッパとを備えた炭化物の冷却システムにおいて、
前記水噴霧手段の冷却水流量を調整する流量制御弁と、前記貯留ホッパに設けられ炭化物重量を測定する重量測定手段と、水冷コンベア下流端の炭化物温度を測定する温度測定手段とを備えるとともに、
前記温度測定手段にて測定された炭化物温度と、前記重量測定手段にて測定された炭化物重量から求められる炭化物流量とに基づいて、炭化物の発火温度より低い目標温度以下まで該炭化物を冷却するために噴霧する冷却水流量を算出し、該冷却水流量となるように前記流量制御弁を制御する制御装置を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、過不足ない冷却水流量で炭化物の貯留時温度を制御できるとともに、炭化物自体の含水率も制御でき、また、水冷コンベアの後段に設けた水冷装置にて冷却水を噴霧するため、炭化物に対してまんべんなく冷却水を噴霧することができる。
さらに、水冷コンベア下流端の炭化物温度を直接測定するようにしており、一つの温度測定手段と重量測定手段からの測定結果に基づき適切な水冷制御を行うことができるため、簡単な演算処理にて制御が可能で且つ装置構成を簡素化することが可能である。
【００１５】
さらに、炭化炉から排出された炭化物を搬送冷却する水冷コンベアと、該水冷コンベアの後段に設けられ前記炭化物に冷却水を噴霧する水噴霧手段を備えた水冷装置と、該水冷装置から炭化物を受け入れる貯留ホッパとを備えた炭化物の冷却システムにおいて、
前記水噴霧手段の冷却水流量を調整する流量制御弁と、前記貯留ホッパに設けられ炭化物重量を測定する重量測定手段と、前記水冷コンベアの搬送方向に異なる２点の炭化物温度を夫々測定する温度測定手段とを備えるとともに、
前記温度測定手段にて測定した２点間の温度差及び前記水冷コンベアの距離から求められる水冷コンベア下流端における炭化物温度と、前記重量測定手段にて測定された炭化物重量から求められる炭化物流量とに基づいて、炭化物の発火温度より低い目標温度以下まで該炭化物を冷却するために必噴霧する冷却水流量を算出し、該冷却水流量となるように前記流量制御弁を制御する制御装置を備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、過不足ない冷却水流量で炭化物の貯留時温度を制御できるとともに、炭化物自体の含水率も制御でき、また、水冷コンベアの後段に設けた水冷装置にて冷却水を噴霧するため、炭化物に対してまんべんなく冷却水を噴霧することができる。
さらに、水冷コンベア下流端より上流側で測定した異なる２点の炭化物温度から水冷コンベア下流端の炭化物温度を推定し、該推定した炭化物温度に基づき冷却水流量を制御しているため、制御の追従性を向上させることが可能となる。
【００１７】
さらにまた、炭化炉から排出された炭化物を搬送冷却する水冷コンベアと、該水冷コンベアの下流端に設けられ冷却水を噴霧する水噴霧手段と、該水冷コンベアから炭化物を受け入れる貯留ホッパとを備えた炭化物の冷却システムにおいて、
前記水噴霧手段の冷却水流量を調整する流量制御弁と、前記貯留ホッパに設けられ炭化物重量を測定する重量測定手段と、前記水冷コンベアの搬送方向に異なる２点の炭化物温度を夫々測定する温度測定手段とを備えるとともに、
前記温度測定手段にて測定した２点間の温度差及び前記水冷コンベアの距離から求められる水冷コンベア下流端における炭化物温度と、前記重量測定手段にて測定された炭化物重量から求められる炭化物流量とに基づいて、炭化物の発火温度より低い目標温度以下まで該炭化物を冷却するために噴霧する冷却水流量を算出し、該冷却水流量となるように前記流量制御弁を制御する制御装置を備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、過不足ない冷却水流量で炭化物の貯留時温度を制御できるとともに、炭化物自体の含水率も制御でき、また、水冷コンベア下流端よりも上流側で測定した異なる２点の炭化物温度から水冷コンベア下流端の炭化物温度を推定し、該推定した炭化物温度に基づき冷却水流量を制御しているため、制御の追従性を向上させることが可能となる。
さらに、水冷コンベア下流端に直接冷却水を噴霧し、コンベア自体の撹拌力を利用して炭化物に均一に冷却水を接触させ炭化物を冷却する構成となっているため、冷却装置を設置する必要がなく装置を小型化、低コスト化することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上記載のごとく本発明によれば、過不足ない冷却水流量で炭化物の貯留時温度を制御できるとともに、炭化物自体の含水率も制御できる。即ち、本発明では適切な冷却水流量の制御が可能であるため、炭化炉から排出される炭化物の温度、性質或いは水冷コンベアの冷却性能に関わらず、確実に発火を防止できる温度まで炭化物を冷却することができるとともに、冷却水の噴霧量が過多となることなく炭化物の燃焼を阻害しない含水率に調整できる。
また、水冷コンベアの後段に設けた水冷装置にて冷却水を噴霧する構成とすることにより、炭化物に対してまんべんなく冷却水を噴霧することができる。
また、水冷コンベア下流端に直接冷却水を噴霧し、コンベア自体の撹拌力を利用して炭化物に均一に冷却水を接触させ炭化物を冷却する構成とすることにより、冷却装置を設置する必要がなく装置を小型化、低コスト化することができる。
さらに、水冷コンベア下流端の炭化物温度を直接測定することにより、一つの温度測定手段と重量測定手段からの測定結果に基づき適切な水冷制御を行うことができるため、簡単な演算処理にて制御が可能で且つ装置構成を簡素化することが可能である。
さらにまた、水冷コンベア下流端よりも上流側で測定した異なる２点の炭化物温度から水冷コンベア下流端の炭化物温度を推定し、該推定した炭化物温度に基づき冷却水流量を制御することにより、制御の追従性を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の実施例１に係るシステムの全体構成図、図２は図１に示した実施例１を応用したシステムの全体構成図、図３は本発明の実施例２に係るシステムの全体構成図、図４は炭化物の時間経過に対する温度上昇を示すグラフである。
【実施例１】
【００２１】
図１を参照して、本実施例１に係る炭化物冷却システムの構成につき説明する。
同図において、本実施例１の冷却システムは、炭化炉１の炭化物排出口に接続される水冷コンベア２と、該水冷コンベア２の後段に配設される加湿器（冷却装置）３と、該加湿器３に設けられた水噴霧ノズル４と、前記加湿器３に接続される貯留ホッパ５と、を備える。
前記水冷コンベア２は、一段又は複数段が直列に接続された構成を有し、炭化炉１から排出された高温の炭化物１０を水冷しながら搬送する。図１では、一例として上流側コンベア２１と下流側コンベア２２が直列に配設された２段構成の水冷コンベアを示している。該水冷コンベア２としては、例えば水冷式スクリューコンベアが好適に用いられるが、これに限定されるものではなく、間接的に水冷により炭化物１０を冷却する冷却機構を備えるコンベアであればよい。
また該水冷コンベア２は、炭化物１０が空気に接触して発火することを防止するために密閉状の構造を有することが好ましく、さらに好適にはコンベア内に窒素ガス等の不活性ガスを供給するとよい。該水冷コンベア２の水冷構造としては、例えばコンベアを囲繞する水冷ジャケットに冷却水を通流させ、コンベアを搬送される炭化物を間接的に冷却する構造が用いられる。
【００２２】
前記加湿器３は、一又は複数の水噴霧ノズル４を備え、炭化物１０を該水噴霧ノズル４から噴霧される冷却水１１により冷却する装置である。尚、本実施例では水噴霧ノズル４を示しているが、炭化物１０に冷却水を供給する構成であれば何れでもよく、水を滴下する構成、水を流下する構成を含むものである。また前記加湿器３は、噴霧された冷却水１１が炭化物１０に均一に行き渡るように、撹拌手段又は混合手段を備えていることが好ましい。
前記貯留ホッパ５は、冷却された炭化物１０を所定期間貯留する装置であり、好適には低酸素又は無酸素雰囲気に維持される。不活性ガスを供給する手段を備えていてもよい。
これらの装置間の接続部には、空気の進入を極力防止するためにロータリーバルブ等が配置されている。
【００２３】
上記構成を備えたシステムにおいて、炭化炉１から排出された３００〜７００℃の炭化物１０は、水冷コンベア２を上流側コンベア２１から下流側コンベア２２に向けて搬送されながら冷却される。このとき、例えば炭化物は１００℃程度まで冷却される。冷却された炭化物は加湿器３に供給され、該加湿器３にて水噴霧ノズル４より冷却水を噴霧されてさらに冷却され、貯留ホッパ５に送られて該貯留ホッパ５にて所定期間貯留される。
【００２４】
また本実施例１では、水噴霧ノズル４に冷却水１１を供給する冷却水供給ライン３０上に、冷却水流量を検出する流量計３１と、冷却水流量を調整する流量制御弁３２とを備えている。
また、下流側コンベア２２の下流端の炭化物温度を測定する温度測定手段３５を備えている。該温度測定手段３５は、熱電対を挿入して計測する手段が好適に用いられるが、これに限定されず、該熱電対等の接触式温度計測装置、又は放射温度計等の非接触式温度測定手段等が適宜用いられる。
さらに、貯留ホッパ５には、該貯留ホッパ５内に投入される炭化物の時間当たりの重量を測定する重量測定手段３３が設けられている。該重力測定手段３３としては、ロードセル等が用いられる。
【００２５】
さらにまた、各測定手段からの測定結果が入力され、該測定結果に基づいて後述する演算処理を行い、演算結果を流量制御弁３２に出力して該流量制御弁３２を制御する制御装置６を備えている。
具体的には、該制御装置６にて、温度測定手段３５にて測定された温度Ｔ１と、重量測定手段３３にて測定された炭化物重量から求められる炭化物流量とに基づいて、炭化物１０の発火温度より低い目標温度Ｔ４以下まで該炭化物１０を冷却するために噴霧する冷却水流量を算出し、該冷却水流量となるように流量計３１をみながら流量制御弁３２を制御する。
【００２６】
前記冷却水流量は、以下の熱量計算式（１）により求められる。
Ｗｔ×Ｃｐ×Ｔ１＋Ｗｗ×Ｃｐｗ×Ｔｗ＝（Ｗｔ×Ｃｐ＋Ｗｗ×Ｃｐｗ）×Ｔ４
∴Ｗｗ＝Ｗｔ×（Ｃｐ／Ｃｐｗ）×（Ｔ１−Ｔ４）／（Ｔ４−Ｔｗ） ・・・（１）
ここで、Ｔ１；コンベア下流端炭化物温度、Ｔ４；目標（炭化物）温度（℃）、Ｔｗ；水温度（℃）、Ｃｐ；炭化物比熱（kcal/kg℃）、Ｃｐｗ；水比熱（kcal/kg℃）＝１．０、Ｗｔ；炭化物流量（kg/h）、Ｗｗ；冷却水流量（kg/h）である。
尚、Ｗｔは重力計測手段３３で測定した値Ｗより、噴霧した水量Ｗｗを差し引いた値であり、実際には前の時間でのＷｗを用いて算出する。
また、炭化物の比熱Ｃｐは温度依存性があるため、予めデータを取得し、温度の関数として算出することが好ましい。
【００２７】
前記目標温度Ｔ４は、原則として、冷却水噴霧直後から炭化物を燃料などとして燃焼させるまでの時間に基づき設定されるが、他にも、貯留ホッパ５での炭化物貯留環境（酸素濃度等）、炭化物貯留状態（積載状態等）、炭化物の原料種類、炭化処理条件（処理温度、時間等）などを考慮した上で、確実に発火を防げる温度に適宜設定することが好ましい。
図４に、時間経過に対する温度上昇を示す。このグラフに示されるように、冷却水噴霧後の炭化物温度により発火時間は大きく変化する。上記したように、冷却水噴霧後の炭化物の設定温度は、噴霧後からどの時間範囲で燃料などとして燃焼させるか（貯留時間）により決定されるが、図４に示すグラフから、炭化物温度を７０℃以下とすることにより運用上十分な時間が得られることがわかる。従って、目標温度Ｔ４は７０℃以下とすることが好ましい。
また、目標温度Ｔ４を７０℃に設定した時、上記式（１）から求められる冷却水流量Ｗｗは炭化物１ｋｇ当たり０．１４４ｋｇとなり、冷却水噴霧後の炭化物含水率は１３％となる。尚、この算出の根拠としては木炭の比熱Ｃｐ＝０．２４（kcal/kg℃）、コンベア下流端の炭化物温度Ｔ１＝１００℃、水温度Ｔｗ＝２０℃とする。よって、目標温度を達成する冷却水流量を噴霧しても炭化物含水率は１３％にとどまり十分に燃焼に用いられる含水率となる。
【００２８】
本実施例１によれば、過不足ない冷却水流量で炭化物の貯留時温度を制御できるとともに、炭化物自体の含水率も制御できる。
即ち、適切な冷却水流量の制御が可能であるため、炭化炉から排出される炭化物の温度、性質或いは水冷コンベアの冷却性能に関わらず、確実に発火を防止できる温度まで炭化物を冷却することができるとともに、冷却水の噴霧量が過多となることなく炭化物の燃焼を阻害しない含水率に調整できる。
さらに本実施例１によれば、一つの温度測定手段と重量測定手段からの測定結果に基づき適切な冷却制御を行うことができるため、簡単な演算処理にて制御が可能で且つ装置構成を簡素化することが可能である。
また本実施例１では、水冷コンベアの後段に設けた加湿器に水噴霧ノズルを設けているため、炭化物にまんべんなく冷却水を噴霧することができる。
【００２９】
図２に、本実施例１を応用させたシステムの構成を示す。同図に示すように、本構成では水冷コンベア２の搬送方向に異なる２点の炭化物温度を夫々測定する温度測定手段３６、３７を設けて、制御装置６にて該２点間の温度差及び２点間の距離から、距離に対する降温勾配を求め、該降温勾配と前記温度を測定した地点（温度測定手段３７）から水冷コンベア下流端までの距離とから該水冷コンベア下流端における炭化物温度を算出して求める。尚、前記温度測定手段３６、３７は、水冷コンベア２の中流域又は上流域に設置することが好ましい。本実施例では一例として、温度測定手段３６を上流側コンベア２１の入口に設置し、温度測定手段３７を上流側コンベア２１の出口（下流側コンベア２２の入口）に設置している。
【００３０】
上流側に設置された温度測定手段３６にて計測された温度をＴ２、下流側に設置された温度測定手段３７にて計測された温度をＴ３とすると、水冷コンベア下流端の温度Ｔ１は以下の式（２）により算出される。
Ｔ１＝Ｔ３−（Ｔ２−Ｔ３）×（Ｌ２／Ｌ１） ・・・（２）
ここで、Ｌ１；上流側コンベア長さ（ｍ）、Ｌ２；下流側コンベア長さ（ｍ）である。
尚、実質は温度レベルにより冷却効果は変わる為、詳細な制御においては対数平均温度差などを用いるが、本制御では温度レベルに応じた温度勾配には大きな変動が無い場合についての例であり、上記式による算出においても十分な結果を得られるものである。
【００３１】
そして、制御装置６にて、上記式（２）にて算出した水冷コンベア下流端の炭化物温度Ｔ１を用いて、上記式（１）により冷却水流量を算出し、流量制御弁３２を制御することにより冷却水噴霧水量を調整する。
このように本構成によれば、過不足ない冷却水流量で炭化物の貯留時温度を制御できるとともに、炭化物自体の含水率も制御でき、また水冷コンベア下流端よりも上流側で測定した温度に基づき冷却水流量を制御しているため、制御の追従性を向上させることが可能となる。
【実施例２】
【００３２】
図３に、本実施例２に係る炭化物冷却システムの構成を示す。本実施例２において、上記した実施例１と同様の構成についてはその詳細な説明を省略する。
図３に示すシステムは、実施例１の構成から加湿器を除いた構成としている。即ち、炭化炉１から排出される炭化物１０を搬送冷却する水冷コンベア２と、該水冷コンベア２からの炭化物１０を受け入れる貯留ホッパ５とを備える。前記水冷コンベア２は、一例として上流側コンベア２１と下流側コンベア２２からなる２段構成の水冷コンベアを示している。
【００３３】
冷却水１１を供給する冷却水ライン３０上に流量計３１と流量制御弁３２とを設け、該冷却水１１を水冷コンベア下流端にて炭化物１０に直接噴霧する水噴霧ノズル４を設けている。該水噴霧ノズル４は、一又は複数設置されるが、好適には炭化物にまんべんなく冷却水を噴霧するために複数設置するとよい。このとき、水噴霧ノズル４より水冷コンベア下流端に噴霧された冷却水は、水冷コンベア２自身の撹拌能力によって撹拌、混合されて冷却水が炭化物に均一に接触される。
【００３４】
また、貯留ホッパ５には重力測定手段３３を設けている。
さらに、水冷コンベア２の搬送方向に異なる２点の炭化物温度を夫々測定する温度測定手段３６、３７を設けている。本実施例２では、一例として温度測定手段３６を上流側コンベア２１の入口に設置し、温度測定手段３７を上流側コンベア２１の出口（下流側コンベア２２の入口）に設置している。
【００３５】
さらにまた、温度測定手段３６、３６にて測定された温度Ｔ２、Ｔ３から求められる水冷コンベア下流端の炭化物温度Ｔ１と、重量測定手段３３にて測定された炭化物重量から求められる炭化物流量とに基づいて、炭化物１０の発火温度より低い目標温度Ｔ４以下まで該炭化物１０を冷却するために噴霧する冷却水流量を算出し、該冷却水流量となるように流量計３１をみながら流量制御弁３２を制御する制御装置６を備える。該制御装置６では、上記式（１）、（２）を用いて実施例１と同様に冷却水流量を算出する。
【００３６】
本実施例２によれば、実施例１と同様に、過不足ない冷却水流量で炭化物の貯留時温度を制御できるとともに炭化物自体の含水率も制御でき、また水冷コンベア下流端よりも上流側で測定した温度に基づき冷却水流量を制御しているため、制御の追従性を向上させることが可能となる。
また本実施例２では、水冷コンベア下流端に直接水噴霧ノズルを設け、コンベア自体の撹拌力を利用して炭化物に対して均一に冷却水を接触させ炭化物を冷却する構成となっており、この構成によれば加湿器を設置する必要がなく装置を小型化、低コスト化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、炭化炉から排出される炭化物の温度に関わらず、貯留時温度を適切に維持することが可能であるため、下水汚泥、木質バイオマス等を炭化処理する各種炭化炉の冷却システムとして幅広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例１に係るシステムの全体構成図である。
【図２】図１に示した実施例１を応用したシステムの全体構成図である。
【図３】本発明の実施例２に係るシステムの全体構成図である。
【図４】炭化物の時間経過に対する温度上昇を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
１ 炭化炉
２ 冷却コンベア
２１ 上流側コンベア
２２ 下流側コンベア
３ 加湿器
４ 水噴霧ノズル
５ 貯留ホッパ
６ 制御装置
３０ 冷却水ライン
３１ 流量計
３２ 流量制御弁
３３ 重量測定手段
３５〜３７ 温度測定手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化炉から排出された高温の炭化物を水冷コンベアで搬送冷却した後、該炭化物に冷却水を噴霧して冷却するシステムにて、該噴霧する冷却水流量を適切に制御するようにした炭化物温度の水冷制御方法及び炭化物冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
下水汚泥や木質バイオマス等の有機性物質を酸素欠乏雰囲気下で所定時間加熱し、炭化物を製造する炭化炉が広く用いられている。炭化炉から排出された炭化物は、３００〜７００℃の高温で排出されるため、搬送、貯留する際には冷却を行う必要がある。これは、炭化物は低温酸化反応等により発熱する性質を持つため、搬送、貯留する際に炭化物の放熱量より発熱量の方が大きくなると炭化物が発熱、蓄熱し、この熱により炭化物の低温酸化等の発熱反応がより促進され、ある一定の温度を超えると熱暴走して、最悪の場合発火し、火災に至る可能性があるためである。
【０００３】
従来、炭化物の冷却には、該炭化物を水冷式スクリューコンベアで搬送冷却し、冷却に不足がある場合には直接冷却水を噴霧して冷却させていた。
例えば特許文献１（特開２００６−２７２１８０号公報）には、廃棄物を熱分解炉（炭化炉）で熱分解するシステムにて、該熱分解炉の下方に、炭化物を冷却する冷却スクリューコンベアを設けた構成が開示されている。この水冷式スクリューコンベアは外側に冷却ジャケットを持ち、該冷却ジャケットに冷却水を供給することにより炭化物を冷却するようになっている。
【０００４】
また、炭化物に冷却水を直接噴霧する構成として、特許文献２（特開２００５−２３２２９２号公報）には、バイオマス廃棄物を炭化炉で炭化するシステムにて、該炭化炉から排出される炭化物をスクリューコンベアで搬送しながら冷却し、コンベア出口で散水ノズルによって水を散水する構成が開示されている。
さらに特許文献３（特開平１１−３２３３４５号公報）には、有機物を炭化炉で炭化するシステムにて、炭化物を搬送するスクリューコンベアを直列に複数段配置し、コンベア下流側で炭化物に水を滴下又は噴霧することにより直接冷却する構成が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２７２１８０号公報
【特許文献２】特開２００５−２３２２９２号公報
【特許文献３】特開平１１−３２３３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では炭化炉出口より炭化物を搬送する際に水冷式スクリューコンベアを用いて冷却を行っているが、炭化物自体の温度変動もしくは炭化物の流量変動により、その冷却が十分でない場合、炭化物の搬送時、貯留時に発火する可能性がある。
そこで、特許文献２及び３に記載では、炭化物に対して冷却水を直接噴霧して冷却し、炭化物の発火抑制を図っているが、この場合炭化物を貯留する間に発火することを防止できる程度に冷却が必要であるものの、噴霧量が過多であると炭化物の含水率が高くなってしまい、炭化物が燃焼し難くなったり炭化物の品質が低下したり、或いは炭化物を燃料又は資源として利用する際に乾燥処理が必要となるなどの問題があり、炭化物に噴霧する冷却水流量の適切な制御が望まれていた。
【０００７】
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、炭化物に噴霧する冷却水流量を適切に制御し、炭化物貯留時の発火を確実に防止するとともに炭化物の含水率を最小限に抑えることを可能とした炭化物温度の水冷制御方法及び冷却システム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】
【０００８】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、炭化炉から排出された炭化物を水冷コンベアにて搬送冷却し、該水冷コンベアの後段に設けられた水冷装置にて前記炭化物に冷却水を直接噴霧して該炭化物を冷却する炭化物温度の水冷制御方法において、
前記水冷コンベアの下流端における炭化物温度と、前記水冷コンベアを移送される炭化物流量とに基づいて、炭化物の発火温度より低い目標温度以下まで該炭化物を冷却するために噴霧する冷却水流量を算出し、該冷却水流量となるように冷却水の流量制御を行うことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、過不足ない冷却水流量で炭化物の貯留時温度を制御できるとともに、炭化物自体の含水率も制御できる。即ち、本発明では適切な冷却水流量の制御が可能であるため、炭化炉から排出される炭化物の温度、性質或いは水冷コンベアの冷却性能に関わらず、確実に発火を防止できる温度まで炭化物を冷却することができるとともに、冷却水の噴霧量が過多となることなく使用時における炭化物の燃焼を阻害しない含水率に調整できる。
また、水冷コンベアの後段に設けた水冷装置にて冷却水を噴霧するため、炭化物に対してまんべんなく冷却水を噴霧することができる。尚、本発明において冷却水の噴霧とは、冷却水の滴下、流下を含むものとする。
さらに、水冷コンベア下流端の炭化物温度を直接測定するようにしており、一つの温度測定手段と重量測定手段からの測定結果に基づき適切な水冷制御を行うことができるため、簡単な演算処理にて制御が可能で且つ装置構成を簡素化することが可能である。
【００１０】
また、炭化炉から排出された炭化物を水冷コンベアにて搬送冷却し、該水冷コンベアの下流端にて前記炭化物に冷却水を直接噴霧して該炭化物を冷却する炭化物温度の水冷制御方法において、
前記水冷コンベアの下流端における炭化物温度と、前記水冷コンベアを移送される炭化物流量とに基づいて、炭化物の発火温度より低い目標温度以下まで該炭化物を冷却するために噴霧する冷却水流量を算出し、該冷却水流量となるように冷却水の流量制御を行うことを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、過不足ない冷却水流量で炭化物の貯留時温度を制御できるとともに、炭化物自体の含水率も制御できる。
また、水冷コンベア下流端に直接冷却水を噴霧し、コンベア自体の撹拌力を利用して炭化物に均一に冷却水を接触させ炭化物を冷却する構成となっているため、冷却装置を設置する必要がなく装置を小型化、低コスト化することができる。
【００１２】
さらに、前記水冷コンベアの搬送方向に異なる２点の炭化物温度を夫々測定し、該測定した２点間の温度差及び２点間の距離から降温勾配を求め、該降温勾配と前記温度を測定した地点から水冷コンベア下流端までの距離とから該水冷コンベア下流端における炭化物温度を求めることを特徴とする。
このように、水冷コンベア下流端よりも上流側で測定した異なる２点の炭化物温度から水冷コンベア下流端の炭化物温度を推定し、該推定した炭化物温度に基づき冷却水流量を制御しているため、制御の追従性を向上させることが可能となる。
【００１３】
また、炭化炉から排出された炭化物を搬送冷却する水冷コンベアと、該水冷コンベアの後段に設けられ前記炭化物に冷却水を噴霧する水噴霧手段を備えた水冷装置と、該水冷装置から炭化物を受け入れる貯留ホッパとを備えた炭化物の冷却システムにおいて、
前記水噴霧手段の冷却水流量を調整する流量制御弁と、前記貯留ホッパに設けられ炭化物重量を測定する重量測定手段と、水冷コンベア下流端の炭化物温度を測定する温度測定手段とを備えるとともに、
前記温度測定手段にて測定された炭化物温度と、前記重量測定手段にて測定された炭化物重量から求められる炭化物流量とに基づいて、炭化物の発火温度より低い目標温度以下まで該炭化物を冷却するために噴霧する冷却水流量を算出し、該冷却水流量となるように前記流量制御弁を制御する制御装置を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、過不足ない冷却水流量で炭化物の貯留時温度を制御できるとともに、炭化物自体の含水率も制御でき、また、水冷コンベアの後段に設けた水冷装置にて冷却水を噴霧するため、炭化物に対してまんべんなく冷却水を噴霧することができる。
さらに、水冷コンベア下流端の炭化物温度を直接測定するようにしており、一つの温度測定手段と重量測定手段からの測定結果に基づき適切な水冷制御を行うことができるため、簡単な演算処理にて制御が可能で且つ装置構成を簡素化することが可能である。
【００１５】
さらに、炭化炉から排出された炭化物を搬送冷却する水冷コンベアと、該水冷コンベアの後段に設けられ前記炭化物に冷却水を噴霧する水噴霧手段を備えた水冷装置と、該水冷装置から炭化物を受け入れる貯留ホッパとを備えた炭化物の冷却システムにおいて、
前記水噴霧手段の冷却水流量を調整する流量制御弁と、前記貯留ホッパに設けられ炭化物重量を測定する重量測定手段と、前記水冷コンベアの搬送方向に異なる２点の炭化物温度を夫々測定する温度測定手段とを備えるとともに、
前記温度測定手段にて測定した２点間の温度差及び前記水冷コンベアの距離から求められる水冷コンベア下流端における炭化物温度と、前記重量測定手段にて測定された炭化物重量から求められる炭化物流量とに基づいて、炭化物の発火温度より低い目標温度以下まで該炭化物を冷却するために必噴霧する冷却水流量を算出し、該冷却水流量となるように前記流量制御弁を制御する制御装置を備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、過不足ない冷却水流量で炭化物の貯留時温度を制御できるとともに、炭化物自体の含水率も制御でき、また、水冷コンベアの後段に設けた水冷装置にて冷却水を噴霧するため、炭化物に対してまんべんなく冷却水を噴霧することができる。
さらに、水冷コンベア下流端より上流側で測定した異なる２点の炭化物温度から水冷コンベア下流端の炭化物温度を推定し、該推定した炭化物温度に基づき冷却水流量を制御しているため、制御の追従性を向上させることが可能となる。
【００１７】
さらにまた、炭化炉から排出された炭化物を搬送冷却する水冷コンベアと、該水冷コンベアの下流端に設けられ冷却水を噴霧する水噴霧手段と、該水冷コンベアから炭化物を受け入れる貯留ホッパとを備えた炭化物の冷却システムにおいて、
前記水噴霧手段の冷却水流量を調整する流量制御弁と、前記貯留ホッパに設けられ炭化物重量を測定する重量測定手段と、前記水冷コンベアの搬送方向に異なる２点の炭化物温度を夫々測定する温度測定手段とを備えるとともに、
前記温度測定手段にて測定した２点間の温度差及び前記水冷コンベアの距離から求められる水冷コンベア下流端における炭化物温度と、前記重量測定手段にて測定された炭化物重量から求められる炭化物流量とに基づいて、炭化物の発火温度より低い目標温度以下まで該炭化物を冷却するために噴霧する冷却水流量を算出し、該冷却水流量となるように前記流量制御弁を制御する制御装置を備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、過不足ない冷却水流量で炭化物の貯留時温度を制御できるとともに、炭化物自体の含水率も制御でき、また、水冷コンベア下流端よりも上流側で測定した異なる２点の炭化物温度から水冷コンベア下流端の炭化物温度を推定し、該推定した炭化物温度に基づき冷却水流量を制御しているため、制御の追従性を向上させることが可能となる。
さらに、水冷コンベア下流端に直接冷却水を噴霧し、コンベア自体の撹拌力を利用して炭化物に均一に冷却水を接触させ炭化物を冷却する構成となっているため、冷却装置を設置する必要がなく装置を小型化、低コスト化することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上記載のごとく本発明によれば、過不足ない冷却水流量で炭化物の貯留時温度を制御できるとともに、炭化物自体の含水率も制御できる。即ち、本発明では適切な冷却水流量の制御が可能であるため、炭化炉から排出される炭化物の温度、性質或いは水冷コンベアの冷却性能に関わらず、確実に発火を防止できる温度まで炭化物を冷却することができるとともに、冷却水の噴霧量が過多となることなく炭化物の燃焼を阻害しない含水率に調整できる。
また、水冷コンベアの後段に設けた水冷装置にて冷却水を噴霧する構成とすることにより、炭化物に対してまんべんなく冷却水を噴霧することができる。
また、水冷コンベア下流端に直接冷却水を噴霧し、コンベア自体の撹拌力を利用して炭化物に均一に冷却水を接触させ炭化物を冷却する構成とすることにより、冷却装置を設置する必要がなく装置を小型化、低コスト化することができる。
さらに、水冷コンベア下流端の炭化物温度を直接測定することにより、一つの温度測定手段と重量測定手段からの測定結果に基づき適切な水冷制御を行うことができるため、簡単な演算処理にて制御が可能で且つ装置構成を簡素化することが可能である。
さらにまた、水冷コンベア下流端よりも上流側で測定した異なる２点の炭化物温度から水冷コンベア下流端の炭化物温度を推定し、該推定した炭化物温度に基づき冷却水流量を制御することにより、制御の追従性を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の実施例１に係るシステムの全体構成図、図２は図１に示した実施例１を応用したシステムの全体構成図、図３は本発明の実施例２に係るシステムの全体構成図、図４は炭化物の時間経過に対する温度上昇を示すグラフである。
【実施例１】
【００２１】
図１を参照して、本実施例１に係る炭化物冷却システムの構成につき説明する。
同図において、本実施例１の冷却システムは、炭化炉１の炭化物排出口に接続される水冷コンベア２と、該水冷コンベア２の後段に配設される加湿器（冷却装置）３と、該加湿器３に設けられた水噴霧ノズル４と、前記加湿器３に接続される貯留ホッパ５と、を備える。
前記水冷コンベア２は、一段又は複数段が直列に接続された構成を有し、炭化炉１から排出された高温の炭化物１０を水冷しながら搬送する。図１では、一例として上流側コンベア２１と下流側コンベア２２が直列に配設された２段構成の水冷コンベアを示している。該水冷コンベア２としては、例えば水冷式スクリューコンベアが好適に用いられるが、これに限定されるものではなく、間接的に水冷により炭化物１０を冷却する冷却機構を備えるコンベアであればよい。
また該水冷コンベア２は、炭化物１０が空気に接触して発火することを防止するために密閉状の構造を有することが好ましく、さらに好適にはコンベア内に窒素ガス等の不活性ガスを供給するとよい。該水冷コンベア２の水冷構造としては、例えばコンベアを囲繞する水冷ジャケットに冷却水を通流させ、コンベアを搬送される炭化物を間接的に冷却する構造が用いられる。
【００２２】
前記加湿器３は、一又は複数の水噴霧ノズル４を備え、炭化物１０を該水噴霧ノズル４から噴霧される冷却水１１により冷却する装置である。尚、本実施例では水噴霧ノズル４を示しているが、炭化物１０に冷却水を供給する構成であれば何れでもよく、水を滴下する構成、水を流下する構成を含むものである。また前記加湿器３は、噴霧された冷却水１１が炭化物１０に均一に行き渡るように、撹拌手段又は混合手段を備えていることが好ましい。
前記貯留ホッパ５は、冷却された炭化物１０を所定期間貯留する装置であり、好適には低酸素又は無酸素雰囲気に維持される。不活性ガスを供給する手段を備えていてもよい。
これらの装置間の接続部には、空気の進入を極力防止するためにロータリーバルブ等が配置されている。
【００２３】
上記構成を備えたシステムにおいて、炭化炉１から排出された３００〜７００℃の炭化物１０は、水冷コンベア２を上流側コンベア２１から下流側コンベア２２に向けて搬送されながら冷却される。このとき、例えば炭化物は１００℃程度まで冷却される。冷却された炭化物は加湿器３に供給され、該加湿器３にて水噴霧ノズル４より冷却水を噴霧されてさらに冷却され、貯留ホッパ５に送られて該貯留ホッパ５にて所定期間貯留される。
【００２４】
また本実施例１では、水噴霧ノズル４に冷却水１１を供給する冷却水供給ライン３０上に、冷却水流量を検出する流量計３１と、冷却水流量を調整する流量制御弁３２とを備えている。
また、下流側コンベア２２の下流端の炭化物温度を測定する温度測定手段３５を備えている。該温度測定手段３５は、熱電対を挿入して計測する手段が好適に用いられるが、これに限定されず、該熱電対等の接触式温度計測装置、又は放射温度計等の非接触式温度測定手段等が適宜用いられる。
さらに、貯留ホッパ５には、該貯留ホッパ５内に投入される炭化物の時間当たりの重量を測定する重量測定手段３３が設けられている。該重力測定手段３３としては、ロードセル等が用いられる。
【００２５】
さらにまた、各測定手段からの測定結果が入力され、該測定結果に基づいて後述する演算処理を行い、演算結果を流量制御弁３２に出力して該流量制御弁３２を制御する制御装置６を備えている。
具体的には、該制御装置６にて、温度測定手段３５にて測定された温度Ｔ１と、重量測定手段３３にて測定された炭化物重量から求められる炭化物流量とに基づいて、炭化物１０の発火温度より低い目標温度Ｔ４以下まで該炭化物１０を冷却するために噴霧する冷却水流量を算出し、該冷却水流量となるように流量計３１をみながら流量制御弁３２を制御する。
【００２６】
前記冷却水流量は、以下の熱量計算式（１）により求められる。
Ｗｔ×Ｃｐ×Ｔ１＋Ｗｗ×Ｃｐｗ×Ｔｗ＝（Ｗｔ×Ｃｐ＋Ｗｗ×Ｃｐｗ）×Ｔ４
∴Ｗｗ＝Ｗｔ×（Ｃｐ／Ｃｐｗ）×（Ｔ１−Ｔ４）／（Ｔ４−Ｔｗ） ・・・（１）
ここで、Ｔ１；コンベア下流端炭化物温度、Ｔ４；目標（炭化物）温度（℃）、Ｔｗ；水温度（℃）、Ｃｐ；炭化物比熱（kcal/kg℃）、Ｃｐｗ；水比熱（kcal/kg℃）＝１．０、Ｗｔ；炭化物流量（kg/h）、Ｗｗ；冷却水流量（kg/h）である。
尚、Ｗｔは重力計測手段３３で測定した値Ｗより、噴霧した水量Ｗｗを差し引いた値であり、実際には前の時間でのＷｗを用いて算出する。
また、炭化物の比熱Ｃｐは温度依存性があるため、予めデータを取得し、温度の関数として算出することが好ましい。
【００２７】
前記目標温度Ｔ４は、原則として、冷却水噴霧直後から炭化物を燃料などとして燃焼させるまでの時間に基づき設定されるが、他にも、貯留ホッパ５での炭化物貯留環境（酸素濃度等）、炭化物貯留状態（積載状態等）、炭化物の原料種類、炭化処理条件（処理温度、時間等）などを考慮した上で、確実に発火を防げる温度に適宜設定することが好ましい。
図４に、時間経過に対する温度上昇を示す。このグラフに示されるように、冷却水噴霧後の炭化物温度により発火時間は大きく変化する。上記したように、冷却水噴霧後の炭化物の設定温度は、噴霧後からどの時間範囲で燃料などとして燃焼させるか（貯留時間）により決定されるが、図４に示すグラフから、炭化物温度を７０℃以下とすることにより運用上十分な時間が得られることがわかる。従って、目標温度Ｔ４は７０℃以下とすることが好ましい。
また、目標温度Ｔ４を７０℃に設定した時、上記式（１）から求められる冷却水流量Ｗｗは炭化物１ｋｇ当たり０．１４４ｋｇとなり、冷却水噴霧後の炭化物含水率は１３％となる。尚、この算出の根拠としては木炭の比熱Ｃｐ＝０．２４（kcal/kg℃）、コンベア下流端の炭化物温度Ｔ１＝１００℃、水温度Ｔｗ＝２０℃とする。よって、目標温度を達成する冷却水流量を噴霧しても炭化物含水率は１３％にとどまり十分に燃焼に用いられる含水率となる。
【００２８】
本実施例１によれば、過不足ない冷却水流量で炭化物の貯留時温度を制御できるとともに、炭化物自体の含水率も制御できる。
即ち、適切な冷却水流量の制御が可能であるため、炭化炉から排出される炭化物の温度、性質或いは水冷コンベアの冷却性能に関わらず、確実に発火を防止できる温度まで炭化物を冷却することができるとともに、冷却水の噴霧量が過多となることなく炭化物の燃焼を阻害しない含水率に調整できる。
さらに本実施例１によれば、一つの温度測定手段と重量測定手段からの測定結果に基づき適切な冷却制御を行うことができるため、簡単な演算処理にて制御が可能で且つ装置構成を簡素化することが可能である。
また本実施例１では、水冷コンベアの後段に設けた加湿器に水噴霧ノズルを設けているため、炭化物にまんべんなく冷却水を噴霧することができる。
【００２９】
図２に、本実施例１を応用させたシステムの構成を示す。同図に示すように、本構成では水冷コンベア２の搬送方向に異なる２点の炭化物温度を夫々測定する温度測定手段３６、３７を設けて、制御装置６にて該２点間の温度差及び２点間の距離から、距離に対する降温勾配を求め、該降温勾配と前記温度を測定した地点（温度測定手段３７）から水冷コンベア下流端までの距離とから該水冷コンベア下流端における炭化物温度を算出して求める。尚、前記温度測定手段３６、３７は、水冷コンベア２の中流域又は上流域に設置することが好ましい。本実施例では一例として、温度測定手段３６を上流側コンベア２１の入口に設置し、温度測定手段３７を上流側コンベア２１の出口（下流側コンベア２２の入口）に設置している。
【００３０】
上流側に設置された温度測定手段３６にて計測された温度をＴ２、下流側に設置された温度測定手段３７にて計測された温度をＴ３とすると、水冷コンベア下流端の温度Ｔ１は以下の式（２）により算出される。
Ｔ１＝Ｔ３−（Ｔ２−Ｔ３）×（Ｌ２／Ｌ１） ・・・（２）
ここで、Ｌ１；上流側コンベア長さ（ｍ）、Ｌ２；下流側コンベア長さ（ｍ）である。
尚、実質は温度レベルにより冷却効果は変わる為、詳細な制御においては対数平均温度差などを用いるが、本制御では温度レベルに応じた温度勾配には大きな変動が無い場合についての例であり、上記式による算出においても十分な結果を得られるものである。
【００３１】
そして、制御装置６にて、上記式（２）にて算出した水冷コンベア下流端の炭化物温度Ｔ１を用いて、上記式（１）により冷却水流量を算出し、流量制御弁３２を制御することにより冷却水噴霧水量を調整する。
このように本構成によれば、過不足ない冷却水流量で炭化物の貯留時温度を制御できるとともに、炭化物自体の含水率も制御でき、また水冷コンベア下流端よりも上流側で測定した温度に基づき冷却水流量を制御しているため、制御の追従性を向上させることが可能となる。
【実施例２】
【００３２】
図３に、本実施例２に係る炭化物冷却システムの構成を示す。本実施例２において、上記した実施例１と同様の構成についてはその詳細な説明を省略する。
図３に示すシステムは、実施例１の構成から加湿器を除いた構成としている。即ち、炭化炉１から排出される炭化物１０を搬送冷却する水冷コンベア２と、該水冷コンベア２からの炭化物１０を受け入れる貯留ホッパ５とを備える。前記水冷コンベア２は、一例として上流側コンベア２１と下流側コンベア２２からなる２段構成の水冷コンベアを示している。
【００３３】
冷却水１１を供給する冷却水ライン３０上に流量計３１と流量制御弁３２とを設け、該冷却水１１を水冷コンベア下流端にて炭化物１０に直接噴霧する水噴霧ノズル４を設けている。該水噴霧ノズル４は、一又は複数設置されるが、好適には炭化物にまんべんなく冷却水を噴霧するために複数設置するとよい。このとき、水噴霧ノズル４より水冷コンベア下流端に噴霧された冷却水は、水冷コンベア２自身の撹拌能力によって撹拌、混合されて冷却水が炭化物に均一に接触される。
【００３４】
また、貯留ホッパ５には重力測定手段３３を設けている。
さらに、水冷コンベア２の搬送方向に異なる２点の炭化物温度を夫々測定する温度測定手段３６、３７を設けている。本実施例２では、一例として温度測定手段３６を上流側コンベア２１の入口に設置し、温度測定手段３７を上流側コンベア２１の出口（下流側コンベア２２の入口）に設置している。
【００３５】
さらにまた、温度測定手段３６、３６にて測定された温度Ｔ２、Ｔ３から求められる水冷コンベア下流端の炭化物温度Ｔ１と、重量測定手段３３にて測定された炭化物重量から求められる炭化物流量とに基づいて、炭化物１０の発火温度より低い目標温度Ｔ４以下まで該炭化物１０を冷却するために噴霧する冷却水流量を算出し、該冷却水流量となるように流量計３１をみながら流量制御弁３２を制御する制御装置６を備える。該制御装置６では、上記式（１）、（２）を用いて実施例１と同様に冷却水流量を算出する。
【００３６】
本実施例２によれば、実施例１と同様に、過不足ない冷却水流量で炭化物の貯留時温度を制御できるとともに炭化物自体の含水率も制御でき、また水冷コンベア下流端よりも上流側で測定した温度に基づき冷却水流量を制御しているため、制御の追従性を向上させることが可能となる。
また本実施例２では、水冷コンベア下流端に直接水噴霧ノズルを設け、コンベア自体の撹拌力を利用して炭化物に対して均一に冷却水を接触させ炭化物を冷却する構成となっており、この構成によれば加湿器を設置する必要がなく装置を小型化、低コスト化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、炭化炉から排出される炭化物の温度に関わらず、貯留時温度を適切に維持することが可能であるため、下水汚泥、木質バイオマス等を炭化処理する各種炭化炉の冷却システムとして幅広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例１に係るシステムの全体構成図である。
【図２】図１に示した実施例１を応用したシステムの全体構成図である。
【図３】本発明の実施例２に係るシステムの全体構成図である。
【図４】炭化物の時間経過に対する温度上昇を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
１ 炭化炉
２ 冷却コンベア
２１ 上流側コンベア
２２ 下流側コンベア
３ 加湿器
４ 水噴霧ノズル
５ 貯留ホッパ
６ 制御装置
３０ 冷却水ライン
３１ 流量計
３２ 流量制御弁
３３ 重量測定手段
３５〜３７ 温度測定手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化炉から排出された炭化物を水冷コンベアにて搬送冷却し、該水冷コンベアの後段に設けられた水冷装置にて前記炭化物に冷却水を直接噴霧して該炭化物を冷却する炭化物温度の水冷制御方法において、
前記水冷コンベアの下流端における炭化物温度と、前記水冷コンベアを移送される炭化物流量とに基づいて、炭化物の発火温度より低い目標温度以下まで該炭化物を冷却するために噴霧する冷却水流量を算出し、該冷却水流量となるように冷却水の流量制御を行うことを特徴とする炭化物温度の水冷制御方法。
【請求項２】
炭化炉から排出された炭化物を水冷コンベアにて搬送冷却し、該水冷コンベアの下流端にて前記炭化物に冷却水を直接噴霧して該炭化物を冷却する炭化物温度の水冷制御方法において、
前記水冷コンベアの下流端における炭化物温度と、前記水冷コンベアを移送される炭化物流量とに基づいて、炭化物の発火温度より低い目標温度以下まで該炭化物を冷却するために噴霧する冷却水流量を算出し、該冷却水流量となるように冷却水の流量制御を行うことを特徴とする炭化物温度の水冷制御方法。
【請求項３】
前記水冷コンベアの搬送方向に異なる２点の炭化物温度を夫々測定し、該測定した２点間の温度差及び２点間の距離から降温勾配を求め、該降温勾配と前記温度を測定した地点から水冷コンベア下流端までの距離とから該水冷コンベア下流端における炭化物温度を求めることを特徴とする請求項１若しくは２記載の炭化物温度の水冷制御方法。
【請求項４】
炭化炉から排出された炭化物を搬送冷却する水冷コンベアと、該水冷コンベアの後段に設けられ前記炭化物に冷却水を噴霧する水噴霧手段を備えた水冷装置と、該水冷装置から炭化物を受け入れる貯留ホッパとを備えた炭化物の冷却システムにおいて、
前記水噴霧手段の冷却水流量を調整する流量制御弁と、前記貯留ホッパに設けられ炭化物重量を測定する重量測定手段と、水冷コンベア下流端の炭化物温度を測定する温度測定手段とを備えるとともに、
前記温度測定手段にて測定された炭化物温度と、前記重量測定手段にて測定された炭化物重量から求められる炭化物流量とに基づいて、炭化物の発火温度より低い目標温度以下まで該炭化物を冷却するために噴霧する冷却水流量を算出し、該冷却水流量となるように前記流量制御弁を制御する制御装置を備えたことを特徴とする炭化物の冷却システム。
【請求項５】
炭化炉から排出された炭化物を搬送冷却する水冷コンベアと、該水冷コンベアの後段に設けられ前記炭化物に冷却水を噴霧する水噴霧手段を備えた水冷装置と、該水冷装置から炭化物を受け入れる貯留ホッパとを備えた炭化物の冷却システムにおいて、
前記水噴霧手段の冷却水流量を調整する流量制御弁と、前記貯留ホッパに設けられ炭化物重量を測定する重量測定手段と、前記水冷コンベアの搬送方向に異なる２点の炭化物温度を夫々測定する温度測定手段とを備えるとともに、
前記温度測定手段にて測定した２点間の温度差及び前記水冷コンベアの距離から求められる水冷コンベア下流端における炭化物温度と、前記重量測定手段にて測定された炭化物重量から求められる炭化物流量とに基づいて、炭化物の発火温度より低い目標温度以下まで該炭化物を冷却するために噴霧する冷却水流量を算出し、該冷却水流量となるように前記流量制御弁を制御する制御装置を備えたことを特徴とする炭化物の冷却システム。
【請求項６】
炭化炉から排出された炭化物を搬送冷却する水冷コンベアと、該水冷コンベアの下流端に設けられ冷却水を噴霧する水噴霧手段と、該水冷コンベアから炭化物を受け入れる貯留ホッパとを備えた炭化物の冷却システムにおいて、
前記水噴霧手段の冷却水流量を調整する流量制御弁と、前記貯留ホッパに設けられ炭化物重量を測定する重量測定手段と、前記水冷コンベアの搬送方向に異なる２点の炭化物温度を夫々測定する温度測定手段とを備えるとともに、
前記温度測定手段にて測定した２点間の温度差及び前記水冷コンベアの距離から求められる水冷コンベア下流端における炭化物温度と、前記重量測定手段にて測定された炭化物重量から求められる炭化物流量とに基づいて、炭化物の発火温度より低い目標温度以下まで該炭化物を冷却するために噴霧する冷却水流量を算出し、該冷却水流量となるように前記流量制御弁を制御する制御装置を備えたことを特徴とする炭化物の冷却システム。
【請求項１】
炭化炉から排出された炭化物を水冷コンベアにて搬送冷却し、該水冷コンベアの後段に設けられた水冷装置にて前記炭化物に冷却水を直接噴霧して該炭化物を冷却する炭化物温度の水冷制御方法において、
前記水冷コンベアの下流端における炭化物温度と、前記水冷コンベアを移送される炭化物流量とに基づいて、炭化物の発火温度より低い目標温度以下まで該炭化物を冷却するために噴霧する冷却水流量を算出し、該冷却水流量となるように冷却水の流量制御を行うことを特徴とする炭化物温度の水冷制御方法。
【請求項２】
炭化炉から排出された炭化物を水冷コンベアにて搬送冷却し、該水冷コンベアの下流端にて前記炭化物に冷却水を直接噴霧して該炭化物を冷却する炭化物温度の水冷制御方法において、
前記水冷コンベアの下流端における炭化物温度と、前記水冷コンベアを移送される炭化物流量とに基づいて、炭化物の発火温度より低い目標温度以下まで該炭化物を冷却するために噴霧する冷却水流量を算出し、該冷却水流量となるように冷却水の流量制御を行うことを特徴とする炭化物温度の水冷制御方法。
【請求項３】
前記水冷コンベアの搬送方向に異なる２点の炭化物温度を夫々測定し、該測定した２点間の温度差及び２点間の距離から降温勾配を求め、該降温勾配と前記温度を測定した地点から水冷コンベア下流端までの距離とから該水冷コンベア下流端における炭化物温度を求めることを特徴とする請求項１若しくは２記載の炭化物温度の水冷制御方法。
【請求項４】
炭化炉から排出された炭化物を搬送冷却する水冷コンベアと、該水冷コンベアの後段に設けられ前記炭化物に冷却水を噴霧する水噴霧手段を備えた水冷装置と、該水冷装置から炭化物を受け入れる貯留ホッパとを備えた炭化物の冷却システムにおいて、
前記水噴霧手段の冷却水流量を調整する流量制御弁と、前記貯留ホッパに設けられ炭化物重量を測定する重量測定手段と、水冷コンベア下流端の炭化物温度を測定する温度測定手段とを備えるとともに、
前記温度測定手段にて測定された炭化物温度と、前記重量測定手段にて測定された炭化物重量から求められる炭化物流量とに基づいて、炭化物の発火温度より低い目標温度以下まで該炭化物を冷却するために噴霧する冷却水流量を算出し、該冷却水流量となるように前記流量制御弁を制御する制御装置を備えたことを特徴とする炭化物の冷却システム。
【請求項５】
炭化炉から排出された炭化物を搬送冷却する水冷コンベアと、該水冷コンベアの後段に設けられ前記炭化物に冷却水を噴霧する水噴霧手段を備えた水冷装置と、該水冷装置から炭化物を受け入れる貯留ホッパとを備えた炭化物の冷却システムにおいて、
前記水噴霧手段の冷却水流量を調整する流量制御弁と、前記貯留ホッパに設けられ炭化物重量を測定する重量測定手段と、前記水冷コンベアの搬送方向に異なる２点の炭化物温度を夫々測定する温度測定手段とを備えるとともに、
前記温度測定手段にて測定した２点間の温度差及び前記水冷コンベアの距離から求められる水冷コンベア下流端における炭化物温度と、前記重量測定手段にて測定された炭化物重量から求められる炭化物流量とに基づいて、炭化物の発火温度より低い目標温度以下まで該炭化物を冷却するために噴霧する冷却水流量を算出し、該冷却水流量となるように前記流量制御弁を制御する制御装置を備えたことを特徴とする炭化物の冷却システム。
【請求項６】
炭化炉から排出された炭化物を搬送冷却する水冷コンベアと、該水冷コンベアの下流端に設けられ冷却水を噴霧する水噴霧手段と、該水冷コンベアから炭化物を受け入れる貯留ホッパとを備えた炭化物の冷却システムにおいて、
前記水噴霧手段の冷却水流量を調整する流量制御弁と、前記貯留ホッパに設けられ炭化物重量を測定する重量測定手段と、前記水冷コンベアの搬送方向に異なる２点の炭化物温度を夫々測定する温度測定手段とを備えるとともに、
前記温度測定手段にて測定した２点間の温度差及び前記水冷コンベアの距離から求められる水冷コンベア下流端における炭化物温度と、前記重量測定手段にて測定された炭化物重量から求められる炭化物流量とに基づいて、炭化物の発火温度より低い目標温度以下まで該炭化物を冷却するために噴霧する冷却水流量を算出し、該冷却水流量となるように前記流量制御弁を制御する制御装置を備えたことを特徴とする炭化物の冷却システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１９７０７７（Ｐ２００９−１９７０７７Ａ）
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３８２８７（Ｐ２００８−３８２８７）
【出願日】平成２０年２月２０日（２００８．２．２０）
【出願人】（５０１３７０３７０）三菱重工環境エンジニアリング株式会社 (175)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２０日（２００８．２．２０）
【出願人】（５０１３７０３７０）三菱重工環境エンジニアリング株式会社 (175)
【Ｆターム（参考）】
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