炭化装置
【課題】 所望の炭化状態に炭化し易く、狭い設置スペースでも設置でき、排ガス中の有害ガスの濃度も低下させる。
【解決手段】 被処理物１の供給部３３と攪拌装置３９と自燃用空気の第１吹き出し部３６と吹き出し量調節手段と炭化物取り出し部３５とを備え、被処理物を攪拌及び自燃させながら取り出し部に移動させる炭化部６と、乾留ガスに対する燃焼用空気の第２吹き出し部と排ガス排出部３４とを備えた乾留ガス燃焼部８０を設け、筒状炉体８２を燃焼部と炭化部との上下に区画して、区画壁の貫通孔８４から乾留ガスを燃焼部に供給し、炭化部を、供給部が上で取り出し部と第１吹き出し部が下の縦型に構成し、被処理物を自重移動可能、かつ、取り出し速度を調節可能に設け、縦軸Ｘ周りで旋回する攪拌部材４３を設け、区画壁燃焼部側に、乾留ガスに排ガスを混合して燃焼させる予混合燃焼部８１を設け、予混合燃焼部の通過ガスを燃焼部に供給する。
【解決手段】 被処理物１の供給部３３と攪拌装置３９と自燃用空気の第１吹き出し部３６と吹き出し量調節手段と炭化物取り出し部３５とを備え、被処理物を攪拌及び自燃させながら取り出し部に移動させる炭化部６と、乾留ガスに対する燃焼用空気の第２吹き出し部と排ガス排出部３４とを備えた乾留ガス燃焼部８０を設け、筒状炉体８２を燃焼部と炭化部との上下に区画して、区画壁の貫通孔８４から乾留ガスを燃焼部に供給し、炭化部を、供給部が上で取り出し部と第１吹き出し部が下の縦型に構成し、被処理物を自重移動可能、かつ、取り出し速度を調節可能に設け、縦軸Ｘ周りで旋回する攪拌部材４３を設け、区画壁燃焼部側に、乾留ガスに排ガスを混合して燃焼させる予混合燃焼部８１を設け、予混合燃焼部の通過ガスを燃焼部に供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理物の供給部と、前記供給部から供給した被処理物を攪拌可能な攪拌装置と、被処理物の自燃用空気を吹き出す第１吹き出し部と、前記第１吹き出し部からの空気吹き出し量を調節自在な調節手段と、被処理物から生成した炭化物の取り出し部とを備えていて、前記供給部から供給した被処理物を攪拌しながら、かつ、自燃させながら前記取り出し部に向けて移動させることにより、その被処理物を炭化させて、前記取り出し部から炭化物を取り出し可能に構成してある炭化部を設け、前記炭化部において発生した乾留ガスに対する燃焼用空気を吹き出す第２吹き出し部と、排ガスの排出部とを備えていて、前記乾留ガスを燃焼させる燃焼部を設けてある炭化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被処理物を炭化させる炭化装置Ａとして、例えば、図６に示すように、被処理物１を一端側から他端側に向けて移動させながら炭化させる炭化部６としてのロータリーキルン７０と、被処理物１を乾燥させる乾燥室１３を備えた乾燥装置４と、ロータリーキルン７０内の高温ガスを乾燥用ガスとして乾燥室１３に供給する乾燥用ガス供給路７１と、乾燥室１３内で乾燥させた乾燥被処理物１をロータリーキルン７０の一端側に供給する乾燥被処理物供給路７２とを設けて、ホッパー３内の被処理物１をスクリューコンベア８で乾燥室１３に移送して、乾燥させた被処理物１をロータリーキルン７０の一端側に供給し、ロータリーキルン７０の他端側の取り出し部３５に向けて移動させながら炭化させて、取り出し部３５から炭化物２を取り出すように構成した炭化装置（比較例の炭化装置）Ａが考えられる。
この場合、ロータリーキルン７０の外側から被処理物１を加熱する間接加熱方式では、被処理物１を乾留しながら取り出し部３５に向けて移動させて炭化させるので、ロータリーキルン７０内で発生した乾留ガス（熱分解ガス）をロータリーキルン７０とは別の燃焼室（燃焼部）７３で燃焼させる無害化処理を行うために、乾留ガスをロータリーキルン７０から燃焼室７３に送り込むためのダクト７４をロータリーキルン７０に接続して、その燃焼ガスを乾燥用ガス供給路７１を通して乾燥室１３に供給する必要があり、乾留ガスがダクト７４内で凝縮して溜まり易いので、メンテナンスに手間がかかる欠点がある。
また、ロータリーキルン７０の内側に熱風を供給して被処理物１を加熱する直接加熱方式では、被処理物１の自燃用空気をロータリーキルン７０の一端側から供給して、被処理物１を自燃させながら取り出し部３５に向けて移動させて炭化させるので、自燃用空気が不足して被処理物１を充分に炭化させることができなかったり、自燃用空気が過剰で被処理物が燃え尽きてしまったりしないように、自燃用空気を被処理物の移動方向に沿って適正に分布させて供給する必要があり、自燃用空気の供給が難しい欠点があるとともに、間接加熱方式と同様に、ロータリーキルン７０内において発生した乾留ガス（熱分解ガス）をロータリーキルン７０とは別の燃焼室（燃焼部）７３で燃焼させる無害化処理を行うために、乾留ガスをロータリーキルン７０から燃焼室７３に送り込むためのダクト７４をロータリーキルン７０に接続する必要がある。
その上、間接加熱方式でも、直接加熱方式でも、乾留ガスをロータリーキルン７０から別の燃焼室７３に送り込むためのダクト７４や、被処理物１のロータリーキルンへの供給部３３、炭化物のロータリーキルン７０からの取り出し部３５は、ロータリーキルン７０に対して相対摺動自在に設ける必要があるので、ロータリーキルン７０内に摺動部を通して空気が入りやすく、ロータリーキルン７０内の被処理物１の温度管理が難しい欠点がある。
そこで、従来の炭化装置では、被処理物の供給部と炭化物の取り出し部とを相対摺動自在に設ける必要がなく、従って、炭化部内の高温ガスなどが漏れだしにくい非回転式の炭化部の左右に、被処理物の供給部と被処理物から生成した炭化物の取り出し部とを設けるとともに、被処理物の自燃用空気を被処理物の移動方向に沿って適正に分布させて供給し易いように、自燃用空気の吹き出し量を被処理物の移動区間毎に調節自在な第１吹き出し部を、供給部と取り出し部との間の炭化部底部に設け、また、炭化部において発生した乾留ガスに対する燃焼用空気を吹き出す第２吹き出し部と、排ガスの排出部とを備えていて、乾留ガスを燃焼させる燃焼部を、乾留ガスなどが、燃焼部へ送り込むためのダクト内で凝縮して溜まってしまうようなことがないように、炭化部の取り出し部上方近くに設けた乾留ガスの排気部に連結している（例えば、特許文献１参照）。
そして、被処理物を炭化部内で供給部から取り出し部に向けて略水平に搬送するスクリューコンベアと、攪拌翼をスクリューコンベアとともに一体回転させて炭化部内の被処理物を攪拌する攪拌装置とを設けて、供給部から供給した被処理物を横軸周りでかき混ぜるように攪拌しながら、かつ、自燃させながらスクリューコンベアで取り出し部に向けて略水平に移動させることにより、その被処理物を炭化させて、取り出し部から炭化物を取り出し可能に構成すると共に、第２吹き出し部を炭化部との連結部に設けて、乾留ガスを完全燃焼させるに必要な燃焼用空気を燃焼部に供給するように構成している。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１３６３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の炭化装置では、被処理物を取り出し部に向けて略水平に移動させながら炭化させる炭化部を設けてあるので、炭化部に供給してからの時間が略同じ被処理物でも、上部に堆積されている被処理物ほど高い温度に曝され易いとともに、炭化部の取り出し部上方近くに設けた排気部に燃焼室を連結して、乾留ガスを燃焼させるので、その燃焼室で発生する熱によって、取り出し部近くまで移動している比較的高温の被処理物が更に加熱され易く、被処理物の温度管理が難しくて所望の炭化状態に炭化しにくい欠点がある。
また、炭化部の左右に供給部と取り出し部とを設けて、供給部から供給した被処理物を取り出し部に向けて略水平に移動させるので、被処理物の移動方向に長い横長の広い設置スペースを必要とする欠点がある。
更に、乾留ガスを完全燃焼させるに必要な燃焼用空気を燃焼部に供給できるように第２吹き出し部を設けてあるので、燃焼部における酸素濃度が高くなり易く、燃焼温度が高くなるとともに、燃焼速度も速くなって、排ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯＸ）などの有害ガスの濃度が高くなり易い欠点がある。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、被処理物を所望の炭化状態に炭化し易くすることに加えて、狭い設置スペースでも設置でき、しかも、燃焼部の排出部から排出する排ガス中に生成される有害ガスの濃度を低下させることができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１特徴構成は、被処理物の供給部と、前記供給部から供給した被処理物を攪拌可能な攪拌装置と、被処理物の自燃用空気を吹き出す第１吹き出し部と、前記第１吹き出し部からの空気吹き出し量を調節自在な調節手段と、被処理物から生成した炭化物の取り出し部とを備えていて、前記供給部から供給した被処理物を攪拌しながら、かつ、自燃させながら前記取り出し部に向けて移動させることにより、その被処理物を炭化させて、前記取り出し部から炭化物を取り出し可能に構成してある炭化部を設け、前記炭化部において発生した乾留ガスに対する燃焼用空気を吹き出す第２吹き出し部と、排ガスの排出部とを備えていて、前記乾留ガスを燃焼させる燃焼部を設けてある炭化装置であって、筒軸芯が上下方向に沿う筒状炉体の内側を区画壁で上部炉体と下部炉体とに区画し、前記上部炉体に前記燃焼部を設けるとともに、前記下部炉体に前記炭化部を設けて、前記区画壁に形成した貫通孔を通して前記乾留ガスを前記燃焼部に供給可能に構成し、前記炭化部を、前記供給部を上部に備え、かつ、前記取り出し部と前記第１吹き出し部とを下部に備えた縦型に構成して、被処理物を前記取り出し部に向けて自重移動可能に設けるとともに、前記取り出し部からの炭化物の取り出し速度を調節可能に設け、前記攪拌装置を縦軸周りで旋回可能な攪拌部材を設けて構成し、前記区画壁の前記燃焼部側に、前記貫通孔を通過した乾留ガスに前記排出部から排出された排ガスを混合して燃焼させる予混合燃焼部を設けて、前記予混合燃焼部を通過したガスを前記燃焼部に供給するように構成してある点にある。
【０００６】
〔作用及び効果〕
筒軸芯が上下方向に沿う筒状炉体の内側を区画壁で上部炉体と下部炉体とに区画して、上部炉体に燃焼部を設けるとともに、下部炉体に、供給部を上部に備え、かつ、取り出し部と第１吹き出し部とを下部に備えた縦型の炭化部を設けて、被処理物を取り出し部に向けて自重移動可能に設け、炭化部において発生した乾留ガスを、区画壁に形成した貫通孔を通して、燃焼部に供給可能に構成してあるので、狭い設置スペースでも設置できる。
また、燃焼部と炭化部とを区画壁で上下に区画してあるので、炭化部の被処理物を、燃焼部における燃焼熱や燃焼用空気の影響を受けにくい状態で炭化できるようになり、炭化部における被処理物の炭化処理を管理し易い。
また、取り出し部からの炭化物の取り出し速度を調節可能に設け、攪拌装置を縦軸周りで旋回可能な攪拌部材を設けて構成してあるので、被処理物を所望の炭化状態に炭化し易く、かつ、炭化物の品質を安定させることができる。
つまり、炭化部に供給してからの時間が異なる被処理物どうしが混じりにくいように、縦軸周りで旋回する攪拌部材で被処理物を略水平に攪拌しながら、自燃用空気が被処理物に満遍なく行き渡るように、炭化部下部に設けた第１吹き出し部から自燃用空気を供給できるので、自燃用空気を略均整に分布させて、炭化部内の被処理物の全体を炭化部内に供給してからの時間に応じた燃焼状態で自燃させ易いとともに、炭化物の取り出し速度を調節することにより、その取り出し速度に連係して、被処理物が取り出し部に向けて自重移動する速度も調節できるので、被処理物の炭化反応速度を自在に調整でき、例えば、被処理物をゆっくり自重移動させ、これと併せて、供給する自燃用空気を少なく抑えることで、被処理物をゆっくり炭化反応させることができるなど、被処理物を所望の炭化状態に炭化し易い。
また、攪拌部材で被処理物を攪拌することで、タールが発生して被処理物どうしが固着するのを防止し、被処理物の取り出し部に向けての円滑な自重移動を可能とする。これにより、炭化物の品質を安定させることが可能になる。
更に、区画壁の燃焼部側に、貫通孔を通過した乾留ガスに排出部から排出された排ガスを混合して燃焼させる予混合燃焼部を設けて、その予混合燃焼部を通過したガスを燃焼部に供給するように構成してあるので、燃焼部の排出部から排出する排ガス中に含まれる有害ガスの濃度を低下させることできる。
つまり、炭化部において発生した乾留ガスを燃焼部で燃焼させる前に、予混合燃焼部において、燃焼部の排出部から排出された排ガス、つまり、新鮮空気に比べて酸素濃度が低くて、熱容量が大きい水蒸気の濃度が高い排ガスをその乾留ガスに混合して、窒素酸化物（ＮＯＸ）などの有害ガスの発生を抑制できるように、乾留ガスを低い燃焼温度でゆっくりと燃焼させることができる。
そして、予混合燃焼部を通過したガス、つまり、未燃焼乾留ガスの濃度が低くなったガスを燃焼部に供給して燃焼させるので、この燃焼部においても、窒素酸化物（ＮＯＸ）などの有害ガスの発生を抑制できるように、未燃焼乾留ガスを低い燃焼温度でゆっくりと燃焼させることができる。
【０００７】
本発明の第２特徴構成は、前記貫通孔周りを囲む筒体を前記区画壁に設けて、その筒体の内側を前記予混合燃焼部に形成し、前記筒体の前記燃焼部側端部を覆う板材を、その筒体から筒軸方向に間隔を隔てて設けてある点にある。
【０００８】
〔作用及び効果〕
貫通孔周りを囲む筒体を区画壁に設けて、その筒体の内側を予混合燃焼部に形成し、筒体の燃焼部側端部を覆う板材を、その筒体から筒軸方向に間隔を隔てて設けてあるので、予混合燃焼部において、燃焼部における燃焼熱や燃焼用空気の影響を受けにくい状態で、乾留ガスを低い燃焼温度でゆっくりと燃焼させ易いとともに、予混合燃焼部を通過したガスを板材周りに分散させる状態で燃焼部に供給して、燃焼部における未燃焼乾留ガスの濃度のばらつきを抑制することができ、燃焼部においても、未燃焼乾留ガスを低い燃焼温度でゆっくりと燃焼させ易い。
【０００９】
本発明の第３特徴構成は、前記排出部から排出された排ガスとの熱交換で排熱を回収可能な排熱回収ボイラーを設け、前記排熱回収ボイラーを通過した排ガスを前記予混合燃焼部に供給するように構成してある点にある。
【００１０】
〔作用及び効果〕
燃焼部の排出部から排出された排ガスとの熱交換で排熱を回収可能な排熱回収ボイラーを設けてあるので、排ガスの排熱を活用できるとともに、その排熱回収ボイラーを通過した排ガスを予混合燃焼部に供給するように構成してあるので、温度が低い排ガスを乾留ガスに混合して、乾留ガスを低い燃焼温度でゆっくりと燃焼させ易い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、図面において従来例と同一の符号で表示した部分は、同一又は相当の部分を示している。
〔第１実施形態〕
図１は、コーヒーの抽出工程において発生する残渣であるコーヒー粕を炭化させる炭化システムを示し、抽出工程において発生したコーヒー粕が被処理物１として投入される受け入れホッパー３と、被処理物１の乾燥装置４と、乾燥被処理物１（１ａ）を貯蔵する乾燥被処理物貯蔵タンク５と、乾燥被処理物１ａを炭化処理する本発明による炭化装置Ａと、炭化物２を貯蔵する炭化物貯蔵タンク７と、受け入れホッパー３の被処理物１を乾燥装置４に搬送するスクリューフィーダー８と、乾燥装置４で乾燥させた乾燥被処理物１ａを乾燥被処理物貯蔵タンク５又は外部取り出し用ホッパー９に搬送可能な乾燥被処理物搬送手段１０と、乾燥被処理物貯蔵タンク５の乾燥被処理物１ａを炭化装置Ａに供給可能な乾燥被処理物供給手段１１と、炭化装置Ａで炭化させた炭化物２を炭化物貯蔵タンク７に向けて略水平に搬送する、搬送速度（炭化部６からの炭化物２の取り出し速度）を調節自在な取り出し用スクリューコンベア１２とを設けて構成してある。
【００１２】
前記乾燥装置４は、被処理物１を収容可能な乾燥室１３を形成してあるケーシング１４と、都市ガスを燃焼させて熱風を発生させる熱風発生器１５と、熱風発生器１５で発生させた熱風を乾燥用ガスとして乾燥室１３に供給する熱風供給路１６と、乾燥室１３内の被処理物１を攪拌する攪拌装置１７と、乾燥室１３内の被処理物１に対して下側から乾燥用ガスを吹き付けて流動床を形成可能な乾燥用ガス吹き出し部１８とを設けて、被処理物１を攪拌しながら浮遊状態で乾燥可能に構成し、乾燥室１３内に吹き出した後の熱風は排ガスとして、細かな被処理物等をサイクロン１９で分離してから、ＮＯXやＳＯX、Ｏ2などの監視装置２０を通して外部に放出できるように構成してある。
【００１３】
前記乾燥被処理物搬送手段１０は、ブロワー２１からの送風で乾燥被処理物１ａを搬送する搬送路２２に、乾燥室１３からの乾燥被処理物排出路２３とサイクロン１９からの分離物排出路２４とを接続すると共に、その下流側を貯蔵用搬送路２５と外部取り出し用搬送路２６とに分岐して、乾燥室１３内で浮遊している被処理物１から乾燥被処理物１ａを取り出して貯蔵用搬送路２５を通して乾燥被処理物貯蔵タンク５に搬送可能に構成し、サイクロン１９からの分離物も貯蔵用搬送路２５を通して乾燥被処理物貯蔵タンク５に搬送可能に構成してある。
【００１４】
前記乾燥被処理物供給手段１１は、ブロワー２７からの送風で乾燥被処理物１ａを炭化部６の手前に設けた供給用ホッパー２８に搬送する供給用搬送路２９に、乾燥被処理物貯蔵タンク５の下部からスクリューフィーダー３０で取り出した乾燥被処理物１ａの排出路３１を接続すると共に、供給用ホッパー２８内の乾燥被処理物１ａを搬送速度（乾燥被処理物１ａの供給速度）を調節自在な供給用スクリューフィーダー３２で炭化装置Ａに供給するように構成してある。
【００１５】
前記炭化装置Ａは、図２〜図４に示すように、供給部３３から供給した乾燥被処理物１ａを攪拌しながら、かつ、自燃させながら取り出し部３５に向けて移動させることにより、その乾燥被処理物１ａを炭化させて、取り出し部３５から炭化物２を取り出し可能に構成してある炭化部としての炭化炉６と、炭化炉６において発生した乾留ガスを燃焼させる燃焼部としての燃焼炉８０と、乾留ガスを燃焼炉８０で燃焼させる前に、その乾留ガスに燃焼炉８０の排ガスを混合して燃焼させる予混合燃焼部８１とを設けてある。
【００１６】
つまり、筒軸芯が上下方向に沿う円筒状炉体８２を架台３７に固定し、その円筒状炉体８２の内側を、中心側ほど上方に突出する円錐面形状の区画壁８３で上部炉体と下部炉体とに区画して、上部炉体を燃焼炉８０に構成するとともに、下部炉体を炭化炉６に構成し、区画壁８３の中心に形成した貫通孔８４を通して、炭化炉６から燃焼炉８０に乾留ガスを供給可能に構成し、区画壁８３の燃焼炉８０側に予混合燃焼部８１を設けて、予混合燃焼部８１を通過した未燃焼乾留ガスを含むガスを燃焼炉８０に供給するように構成してある。
【００１７】
前記炭化炉６は、乾燥被処理物１ａの供給部３３を上部に備え、かつ、乾燥被処理物１ａから生成した炭化物２の取り出し部３５と乾燥被処理物１ａの自燃用空気を吹き出す第１吹き出し部３６とを下部に備えた縦型に構成してあり、底部を漏斗状に形成した底部周壁３８で構成するとともに、底部周壁３８の下端に取り出し部３５を設けて、供給用スクリューフィーダー３２で供給部３３から供給した乾燥被処理物１ａを底部周壁３８に沿って取り出し部３５に向けて自重移動可能に設けてある。
【００１８】
そして、炭化炉６内の乾燥被処理物１ａを攪拌可能な攪拌装置３９を設けるとともに、取り出し部３５に取り出し路４０を接続し、第１吹き出し部３６からの空気吹き出し流量をバルブなどの調節手段（図外）で調節自在に設けて、供給部３３から供給した乾燥被処理物１ａを攪拌しながら、かつ、自燃させながら、取り出し路４０の下部内側に設けてある取り出し用スクリューコンベア１２の搬送速度の調節で、取り出し部３５からの炭化物２の取り出し速度と乾燥被処理物１ａの自重移動速度を調節して、乾燥被処理物１ａを取り出し部３５に向けて自重移動させることにより、その被処理物１ａを低温でゆっくりと炭化させて、取り出し用スクリューコンベア１２で取り出し部３５から取り出した炭化物２を炭化物貯蔵タンク７に搬送して貯蔵できるように構成してある。
【００１９】
また、乾燥被処理物１ａの燃焼温度を検出する温度検出部４１を底部周壁３８の内側に入り込ませて、被処理物１ａの温度を検出可能に設けるとともに、第１吹き出し部３６からの空気の吹き出し量を、温度検出部４１によって検出した被処理物１ａの温度に応じて調整可能に構成してある。
尚、温度検出部４１としては、例えば、熱電対式の温度センサを利用することが可能である。
【００２０】
前記攪拌装置３９は、駆動軸４２を炭化炉６と同芯状の略垂直な縦軸Ｘ周りで回転自在に支持すると共に、棒状の複数の攪拌部材４３を、駆動軸４２の長手方向に間隔を隔てて、かつ、駆動軸４２の周方向に位相をずらせて、駆動軸４２に略直角に接続して、駆動軸４２の駆動回転で攪拌部材４３を縦軸Ｘ周りで旋回させることにより、乾燥被処理物１ａを略水平方向に攪拌できるように構成してある。
【００２１】
前記駆動軸４２は、取り出し路４０が斜め下方に向けて延設されるように通路形成部材４４を斜めに設けて、その通路形成部材４４を気密に貫通する状態で回転自在に支持してあり、駆動軸４２の下端部に連動させた減速器付き電動モータ４５で駆動回転させるように構成してある。
【００２２】
前記第１吹き出し部３６は、図２，図３に示すように、底部周壁３８の下部近くの複数の下部吹き出し部４６と、各攪拌部材４３に設けた攪拌吹き出し部４７とを設けて構成してある。
【００２３】
前記下部吹き出し部４６は、底部周壁３８の外周側を囲む円筒状のケーシング４８を設けて、底部周壁３８とケーシング４８との間に環状の空気溜空間４９を形成し、空気溜空間４９に自燃用空気を加圧供給する空気供給路５０を接続するとともに、底部周壁３８に多数の小孔を貫通形成して、空気溜空間４９の空気が各小孔を通して略均等に炭化炉６内の底部に吹き出すように構成してある。
【００２４】
また、空気供給路５０に起動用の着火バーナ５１を設けて、炭化処理の開始時の乾燥被処理物１ａに着火できるようにしてあり、乾燥被処理物１ａに着火した後は、供給された乾燥被処理物１ａを順次自燃させて炭化させるように構成してある。
【００２５】
前記攪拌吹き出し部４７は、駆動軸４２と攪拌部材４３とを接続して構成してある。そして、駆動軸４２と攪拌部材４３とを先端側を塞いである中空円筒状に形成すると共に、その中空円筒状の駆動軸４２と攪拌部材４３とを内側空間が互いに連通するように接続して、攪拌部材４３の先端に多数の貫通孔を形成して設けてあるが、攪拌部材４３の先端または／および周辺部に多数の貫通孔を形成しても構わない。
【００２６】
そして、駆動軸４２の下端部に、ロータリージョイント５２を介して、空気を加圧供給する自燃用空気供給路５３を接続して、攪拌部材４３を旋回させながら、その攪拌部材４３に形成した貫通孔を通して空気が炭化炉６内に吹き出すように構成してある。
【００２７】
前記予混合燃焼部８１は、図４に示すように、貫通孔８４周りを囲む筒体８５を区画壁８３に固定して、その筒体８５の内側に形成してあり、筒体８５に多数の排ガス流入孔８６を形成するとともに、その筒体８５の外周側を囲むケーシング８７の内側を排ガス溜まり８８に形成し、この排ガス溜まり８８に導入した燃焼炉８０の排ガスを排ガス流入孔８６を通して筒体８５の内側に流入させて、炭化炉６から筒体８５に流入した乾留ガスに混合させるように構成してある。
【００２８】
また、筒体８５の燃焼炉８０側端部を覆う円形板材８９を、その筒体８５から筒軸方向に間隔を隔てて設けて、予混合燃焼部８１を通過した未燃焼混合ガスを含むガスを、円形板材８９周りに分散させる状態で燃焼炉８０に供給できるように構成してある。
【００２９】
前記燃焼炉８０は、排ガスの排出部３４と、炭化炉６において発生した乾留ガスに対する燃焼用空気を吹き出す第２吹き出し部５５とを上下に備えた円筒状の縦型に構成してあり、区画壁８３の上面側近くに第２吹き出し部５５を設けると共に、その上部に助燃バーナ５６を設けて、炭化炉６での炭化処理で生じた乾留ガスを燃焼させるように構成し、その燃焼温度を検出する熱電対式の温度センサ５７を設けてある。
尚、助燃バーナ５６は、炭化処理の立ち上げ時に使用するのが望ましい。
【００３０】
前記第２吹き出し部５５は、燃焼炉側壁６１の区画壁８３上部近くに空気を加圧供給する空気供給路６０を接続するとともに、燃焼炉側壁６１に空気供給用の貫通孔６２を形成して、空気を燃焼炉８０内に供給できるように構成し、助燃バーナ５６も、燃焼ガスの吹き出し方向が燃焼炉径方向に対して接線方向に向くように設けてある。
尚、第２吹き出し部５５は、助燃バーナ５６よりも高い位置に設けても良い。
【００３１】
前記燃焼炉８０で未燃焼乾留ガスを燃焼させたあとの排ガスは、図１に示すように、その排ガスとの熱交換で排熱を蒸気として回収可能な排熱回収ボイラー６３に通した後、排ガス中の固形分をサイクロン６４で分離してその分離固形分を排出すると共に、サイクロン６４を通過した排ガスの一部を、ブロワー９０を備えた排ガス供給路９１を通して、予混合燃焼部８１の排ガス溜まり８８に導入し、残りの排ガスをＮＯXやＳＯX、Ｏ2などの監視装置２０を通して外部に放出できるように構成してある。
【００３２】
［表１］に示すように、本発明による炭化装置Ａに設けた炭化炉６で炭化させた炭化物と、比較例で示した炭化装置Ａに設けたロータリキルン式炭化炉６で炭化させた炭化物と、特開２０００−１３６３９０号公報に記載されている従来の炭化システムの炭化装置に設けた炭化炉で炭化させた炭化物とを比較すると、比較例の炭化装置Ａや従来の炭化装置に設けた炭化炉では、炭化炉内に被処理物１を１５〜２０分滞留させるという高温かつ短時間の炭化処理によって、ＢＥＴ比表面積（ｍ2／ｇ）が３桁（比較例の炭化装置）や２桁（従来例の炭化装置）で、ＢＥＴ比表面積が大きくて付加価値が低い炭化物しか得ることができないのに対して、本発明による炭化装置Ａでは、炭化炉６内に被処理物１を９０分滞留させるという低温かつ長時間の炭化処理によって、ＢＥＴ比表面積（ｍ2／ｇ）が１桁で、ＢＥＴ比表面積が小さい高付加価値の均一な炭化物を得ることができた。
【００３３】
【表１】
【００３４】
〔第２実施形態〕
図５は炭化システムの別実施形態を示し、円筒状の乾燥装置４を炭化装置Ａの上部に同芯状に一体に設け、炭化装置Ａにおける燃焼炉８０の排気部３４を乾燥装置４の乾燥室１３にダクト６５で接続して、燃焼炉８０の排ガスを乾燥用ガスとして乾燥装置４に供給可能な乾燥用ガス供給路６６を設けるとともに、乾燥室１３内の被処理物１に対して下側から乾燥用ガスを吹き付けて流動床を形成可能な乾燥用ガス吹き出し部１８を設けて、被処理物１を攪拌しながら浮遊状態で乾燥可能に構成してある。
【００３５】
そして、乾燥室１３内に吹き出した後の乾燥用ガスは、細かな被処理物等をサイクロン１９で分離したあと、排ガスとして、その一部をブロワー９０を備えた排ガス供給路９１を通して予混合燃焼部８１の排ガス溜まり８８に導入し、残りの排ガスを排気筒６７を通して外部に放出し、乾燥装置４に供給した燃焼排ガスの余剰分も排気筒６７を通して外部に放出できるように構成してある。
【００３６】
また、乾燥被処理物供給手段１１は、供給用スクリューコンベア３２で乾燥被処理物１ａを炭化炉６の供給部３３に搬送する供給用搬送路２９に、乾燥室１３からの乾燥被処理物排出路２３とサイクロン１９からの分離物排出路２４とを接続して、乾燥室１３内で浮遊している被処理物１から取り出した乾燥被処理物１ａと、サイクロン１９からの分離物とを、供給用搬送路２９を通して、炭化炉６の供給部３３に供給可能に構成してある。
その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００３７】
〔その他の実施形態〕
１．本発明による炭化装置は、コーヒー粕以外の、茶殻や籾殻，おが屑，そば殻などの各種有機物を被処理物として炭化させるものであっても良い。
２．本発明による炭化装置は、炭化炉内での乾燥被処理物の燃焼温度の検出結果に基づいて、炭化炉内への自燃用空気の供給量を制御する制御装置を設けてあっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】炭化システムの概略図
【図２】炭化装置の概略縦断面図
【図３】炭化装置の要部横断面図
【図４】炭化装置の要部縦断面図
【図５】第２実施形態の炭化システムの概略図
【図６】比較例の炭化システムの概略図
【符号の説明】
【００３９】
１ 被処理物
２ 炭化物
６ 炭化部
３３ 供給部
３４ 排出部
３５ 取り出し部
３６ 第１吹き出し部
３９ 攪拌装置
４３ 攪拌部材
５５ 第２吹き出し部
６３ 排熱回収ボイラー
８０ 燃焼部
８１ 予混合燃焼部
８２ 筒状炉体
８３ 区画壁
８４ 貫通孔
８５ 筒体
８９ 板材
Ｘ 縦軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理物の供給部と、前記供給部から供給した被処理物を攪拌可能な攪拌装置と、被処理物の自燃用空気を吹き出す第１吹き出し部と、前記第１吹き出し部からの空気吹き出し量を調節自在な調節手段と、被処理物から生成した炭化物の取り出し部とを備えていて、前記供給部から供給した被処理物を攪拌しながら、かつ、自燃させながら前記取り出し部に向けて移動させることにより、その被処理物を炭化させて、前記取り出し部から炭化物を取り出し可能に構成してある炭化部を設け、前記炭化部において発生した乾留ガスに対する燃焼用空気を吹き出す第２吹き出し部と、排ガスの排出部とを備えていて、前記乾留ガスを燃焼させる燃焼部を設けてある炭化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被処理物を炭化させる炭化装置Ａとして、例えば、図６に示すように、被処理物１を一端側から他端側に向けて移動させながら炭化させる炭化部６としてのロータリーキルン７０と、被処理物１を乾燥させる乾燥室１３を備えた乾燥装置４と、ロータリーキルン７０内の高温ガスを乾燥用ガスとして乾燥室１３に供給する乾燥用ガス供給路７１と、乾燥室１３内で乾燥させた乾燥被処理物１をロータリーキルン７０の一端側に供給する乾燥被処理物供給路７２とを設けて、ホッパー３内の被処理物１をスクリューコンベア８で乾燥室１３に移送して、乾燥させた被処理物１をロータリーキルン７０の一端側に供給し、ロータリーキルン７０の他端側の取り出し部３５に向けて移動させながら炭化させて、取り出し部３５から炭化物２を取り出すように構成した炭化装置（比較例の炭化装置）Ａが考えられる。
この場合、ロータリーキルン７０の外側から被処理物１を加熱する間接加熱方式では、被処理物１を乾留しながら取り出し部３５に向けて移動させて炭化させるので、ロータリーキルン７０内で発生した乾留ガス（熱分解ガス）をロータリーキルン７０とは別の燃焼室（燃焼部）７３で燃焼させる無害化処理を行うために、乾留ガスをロータリーキルン７０から燃焼室７３に送り込むためのダクト７４をロータリーキルン７０に接続して、その燃焼ガスを乾燥用ガス供給路７１を通して乾燥室１３に供給する必要があり、乾留ガスがダクト７４内で凝縮して溜まり易いので、メンテナンスに手間がかかる欠点がある。
また、ロータリーキルン７０の内側に熱風を供給して被処理物１を加熱する直接加熱方式では、被処理物１の自燃用空気をロータリーキルン７０の一端側から供給して、被処理物１を自燃させながら取り出し部３５に向けて移動させて炭化させるので、自燃用空気が不足して被処理物１を充分に炭化させることができなかったり、自燃用空気が過剰で被処理物が燃え尽きてしまったりしないように、自燃用空気を被処理物の移動方向に沿って適正に分布させて供給する必要があり、自燃用空気の供給が難しい欠点があるとともに、間接加熱方式と同様に、ロータリーキルン７０内において発生した乾留ガス（熱分解ガス）をロータリーキルン７０とは別の燃焼室（燃焼部）７３で燃焼させる無害化処理を行うために、乾留ガスをロータリーキルン７０から燃焼室７３に送り込むためのダクト７４をロータリーキルン７０に接続する必要がある。
その上、間接加熱方式でも、直接加熱方式でも、乾留ガスをロータリーキルン７０から別の燃焼室７３に送り込むためのダクト７４や、被処理物１のロータリーキルンへの供給部３３、炭化物のロータリーキルン７０からの取り出し部３５は、ロータリーキルン７０に対して相対摺動自在に設ける必要があるので、ロータリーキルン７０内に摺動部を通して空気が入りやすく、ロータリーキルン７０内の被処理物１の温度管理が難しい欠点がある。
そこで、従来の炭化装置では、被処理物の供給部と炭化物の取り出し部とを相対摺動自在に設ける必要がなく、従って、炭化部内の高温ガスなどが漏れだしにくい非回転式の炭化部の左右に、被処理物の供給部と被処理物から生成した炭化物の取り出し部とを設けるとともに、被処理物の自燃用空気を被処理物の移動方向に沿って適正に分布させて供給し易いように、自燃用空気の吹き出し量を被処理物の移動区間毎に調節自在な第１吹き出し部を、供給部と取り出し部との間の炭化部底部に設け、また、炭化部において発生した乾留ガスに対する燃焼用空気を吹き出す第２吹き出し部と、排ガスの排出部とを備えていて、乾留ガスを燃焼させる燃焼部を、乾留ガスなどが、燃焼部へ送り込むためのダクト内で凝縮して溜まってしまうようなことがないように、炭化部の取り出し部上方近くに設けた乾留ガスの排気部に連結している（例えば、特許文献１参照）。
そして、被処理物を炭化部内で供給部から取り出し部に向けて略水平に搬送するスクリューコンベアと、攪拌翼をスクリューコンベアとともに一体回転させて炭化部内の被処理物を攪拌する攪拌装置とを設けて、供給部から供給した被処理物を横軸周りでかき混ぜるように攪拌しながら、かつ、自燃させながらスクリューコンベアで取り出し部に向けて略水平に移動させることにより、その被処理物を炭化させて、取り出し部から炭化物を取り出し可能に構成すると共に、第２吹き出し部を炭化部との連結部に設けて、乾留ガスを完全燃焼させるに必要な燃焼用空気を燃焼部に供給するように構成している。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１３６３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の炭化装置では、被処理物を取り出し部に向けて略水平に移動させながら炭化させる炭化部を設けてあるので、炭化部に供給してからの時間が略同じ被処理物でも、上部に堆積されている被処理物ほど高い温度に曝され易いとともに、炭化部の取り出し部上方近くに設けた排気部に燃焼室を連結して、乾留ガスを燃焼させるので、その燃焼室で発生する熱によって、取り出し部近くまで移動している比較的高温の被処理物が更に加熱され易く、被処理物の温度管理が難しくて所望の炭化状態に炭化しにくい欠点がある。
また、炭化部の左右に供給部と取り出し部とを設けて、供給部から供給した被処理物を取り出し部に向けて略水平に移動させるので、被処理物の移動方向に長い横長の広い設置スペースを必要とする欠点がある。
更に、乾留ガスを完全燃焼させるに必要な燃焼用空気を燃焼部に供給できるように第２吹き出し部を設けてあるので、燃焼部における酸素濃度が高くなり易く、燃焼温度が高くなるとともに、燃焼速度も速くなって、排ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯＸ）などの有害ガスの濃度が高くなり易い欠点がある。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、被処理物を所望の炭化状態に炭化し易くすることに加えて、狭い設置スペースでも設置でき、しかも、燃焼部の排出部から排出する排ガス中に生成される有害ガスの濃度を低下させることができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１特徴構成は、被処理物の供給部と、前記供給部から供給した被処理物を攪拌可能な攪拌装置と、被処理物の自燃用空気を吹き出す第１吹き出し部と、前記第１吹き出し部からの空気吹き出し量を調節自在な調節手段と、被処理物から生成した炭化物の取り出し部とを備えていて、前記供給部から供給した被処理物を攪拌しながら、かつ、自燃させながら前記取り出し部に向けて移動させることにより、その被処理物を炭化させて、前記取り出し部から炭化物を取り出し可能に構成してある炭化部を設け、前記炭化部において発生した乾留ガスに対する燃焼用空気を吹き出す第２吹き出し部と、排ガスの排出部とを備えていて、前記乾留ガスを燃焼させる燃焼部を設けてある炭化装置であって、筒軸芯が上下方向に沿う筒状炉体の内側を区画壁で上部炉体と下部炉体とに区画し、前記上部炉体に前記燃焼部を設けるとともに、前記下部炉体に前記炭化部を設けて、前記区画壁に形成した貫通孔を通して前記乾留ガスを前記燃焼部に供給可能に構成し、前記炭化部を、前記供給部を上部に備え、かつ、前記取り出し部と前記第１吹き出し部とを下部に備えた縦型に構成して、被処理物を前記取り出し部に向けて自重移動可能に設けるとともに、前記取り出し部からの炭化物の取り出し速度を調節可能に設け、前記攪拌装置を縦軸周りで旋回可能な攪拌部材を設けて構成し、前記区画壁の前記燃焼部側に、前記貫通孔を通過した乾留ガスに前記排出部から排出された排ガスを混合して燃焼させる予混合燃焼部を設けて、前記予混合燃焼部を通過したガスを前記燃焼部に供給するように構成してある点にある。
【０００６】
〔作用及び効果〕
筒軸芯が上下方向に沿う筒状炉体の内側を区画壁で上部炉体と下部炉体とに区画して、上部炉体に燃焼部を設けるとともに、下部炉体に、供給部を上部に備え、かつ、取り出し部と第１吹き出し部とを下部に備えた縦型の炭化部を設けて、被処理物を取り出し部に向けて自重移動可能に設け、炭化部において発生した乾留ガスを、区画壁に形成した貫通孔を通して、燃焼部に供給可能に構成してあるので、狭い設置スペースでも設置できる。
また、燃焼部と炭化部とを区画壁で上下に区画してあるので、炭化部の被処理物を、燃焼部における燃焼熱や燃焼用空気の影響を受けにくい状態で炭化できるようになり、炭化部における被処理物の炭化処理を管理し易い。
また、取り出し部からの炭化物の取り出し速度を調節可能に設け、攪拌装置を縦軸周りで旋回可能な攪拌部材を設けて構成してあるので、被処理物を所望の炭化状態に炭化し易く、かつ、炭化物の品質を安定させることができる。
つまり、炭化部に供給してからの時間が異なる被処理物どうしが混じりにくいように、縦軸周りで旋回する攪拌部材で被処理物を略水平に攪拌しながら、自燃用空気が被処理物に満遍なく行き渡るように、炭化部下部に設けた第１吹き出し部から自燃用空気を供給できるので、自燃用空気を略均整に分布させて、炭化部内の被処理物の全体を炭化部内に供給してからの時間に応じた燃焼状態で自燃させ易いとともに、炭化物の取り出し速度を調節することにより、その取り出し速度に連係して、被処理物が取り出し部に向けて自重移動する速度も調節できるので、被処理物の炭化反応速度を自在に調整でき、例えば、被処理物をゆっくり自重移動させ、これと併せて、供給する自燃用空気を少なく抑えることで、被処理物をゆっくり炭化反応させることができるなど、被処理物を所望の炭化状態に炭化し易い。
また、攪拌部材で被処理物を攪拌することで、タールが発生して被処理物どうしが固着するのを防止し、被処理物の取り出し部に向けての円滑な自重移動を可能とする。これにより、炭化物の品質を安定させることが可能になる。
更に、区画壁の燃焼部側に、貫通孔を通過した乾留ガスに排出部から排出された排ガスを混合して燃焼させる予混合燃焼部を設けて、その予混合燃焼部を通過したガスを燃焼部に供給するように構成してあるので、燃焼部の排出部から排出する排ガス中に含まれる有害ガスの濃度を低下させることできる。
つまり、炭化部において発生した乾留ガスを燃焼部で燃焼させる前に、予混合燃焼部において、燃焼部の排出部から排出された排ガス、つまり、新鮮空気に比べて酸素濃度が低くて、熱容量が大きい水蒸気の濃度が高い排ガスをその乾留ガスに混合して、窒素酸化物（ＮＯＸ）などの有害ガスの発生を抑制できるように、乾留ガスを低い燃焼温度でゆっくりと燃焼させることができる。
そして、予混合燃焼部を通過したガス、つまり、未燃焼乾留ガスの濃度が低くなったガスを燃焼部に供給して燃焼させるので、この燃焼部においても、窒素酸化物（ＮＯＸ）などの有害ガスの発生を抑制できるように、未燃焼乾留ガスを低い燃焼温度でゆっくりと燃焼させることができる。
【０００７】
本発明の第２特徴構成は、前記貫通孔周りを囲む筒体を前記区画壁に設けて、その筒体の内側を前記予混合燃焼部に形成し、前記筒体の前記燃焼部側端部を覆う板材を、その筒体から筒軸方向に間隔を隔てて設けてある点にある。
【０００８】
〔作用及び効果〕
貫通孔周りを囲む筒体を区画壁に設けて、その筒体の内側を予混合燃焼部に形成し、筒体の燃焼部側端部を覆う板材を、その筒体から筒軸方向に間隔を隔てて設けてあるので、予混合燃焼部において、燃焼部における燃焼熱や燃焼用空気の影響を受けにくい状態で、乾留ガスを低い燃焼温度でゆっくりと燃焼させ易いとともに、予混合燃焼部を通過したガスを板材周りに分散させる状態で燃焼部に供給して、燃焼部における未燃焼乾留ガスの濃度のばらつきを抑制することができ、燃焼部においても、未燃焼乾留ガスを低い燃焼温度でゆっくりと燃焼させ易い。
【０００９】
本発明の第３特徴構成は、前記排出部から排出された排ガスとの熱交換で排熱を回収可能な排熱回収ボイラーを設け、前記排熱回収ボイラーを通過した排ガスを前記予混合燃焼部に供給するように構成してある点にある。
【００１０】
〔作用及び効果〕
燃焼部の排出部から排出された排ガスとの熱交換で排熱を回収可能な排熱回収ボイラーを設けてあるので、排ガスの排熱を活用できるとともに、その排熱回収ボイラーを通過した排ガスを予混合燃焼部に供給するように構成してあるので、温度が低い排ガスを乾留ガスに混合して、乾留ガスを低い燃焼温度でゆっくりと燃焼させ易い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、図面において従来例と同一の符号で表示した部分は、同一又は相当の部分を示している。
〔第１実施形態〕
図１は、コーヒーの抽出工程において発生する残渣であるコーヒー粕を炭化させる炭化システムを示し、抽出工程において発生したコーヒー粕が被処理物１として投入される受け入れホッパー３と、被処理物１の乾燥装置４と、乾燥被処理物１（１ａ）を貯蔵する乾燥被処理物貯蔵タンク５と、乾燥被処理物１ａを炭化処理する本発明による炭化装置Ａと、炭化物２を貯蔵する炭化物貯蔵タンク７と、受け入れホッパー３の被処理物１を乾燥装置４に搬送するスクリューフィーダー８と、乾燥装置４で乾燥させた乾燥被処理物１ａを乾燥被処理物貯蔵タンク５又は外部取り出し用ホッパー９に搬送可能な乾燥被処理物搬送手段１０と、乾燥被処理物貯蔵タンク５の乾燥被処理物１ａを炭化装置Ａに供給可能な乾燥被処理物供給手段１１と、炭化装置Ａで炭化させた炭化物２を炭化物貯蔵タンク７に向けて略水平に搬送する、搬送速度（炭化部６からの炭化物２の取り出し速度）を調節自在な取り出し用スクリューコンベア１２とを設けて構成してある。
【００１２】
前記乾燥装置４は、被処理物１を収容可能な乾燥室１３を形成してあるケーシング１４と、都市ガスを燃焼させて熱風を発生させる熱風発生器１５と、熱風発生器１５で発生させた熱風を乾燥用ガスとして乾燥室１３に供給する熱風供給路１６と、乾燥室１３内の被処理物１を攪拌する攪拌装置１７と、乾燥室１３内の被処理物１に対して下側から乾燥用ガスを吹き付けて流動床を形成可能な乾燥用ガス吹き出し部１８とを設けて、被処理物１を攪拌しながら浮遊状態で乾燥可能に構成し、乾燥室１３内に吹き出した後の熱風は排ガスとして、細かな被処理物等をサイクロン１９で分離してから、ＮＯXやＳＯX、Ｏ2などの監視装置２０を通して外部に放出できるように構成してある。
【００１３】
前記乾燥被処理物搬送手段１０は、ブロワー２１からの送風で乾燥被処理物１ａを搬送する搬送路２２に、乾燥室１３からの乾燥被処理物排出路２３とサイクロン１９からの分離物排出路２４とを接続すると共に、その下流側を貯蔵用搬送路２５と外部取り出し用搬送路２６とに分岐して、乾燥室１３内で浮遊している被処理物１から乾燥被処理物１ａを取り出して貯蔵用搬送路２５を通して乾燥被処理物貯蔵タンク５に搬送可能に構成し、サイクロン１９からの分離物も貯蔵用搬送路２５を通して乾燥被処理物貯蔵タンク５に搬送可能に構成してある。
【００１４】
前記乾燥被処理物供給手段１１は、ブロワー２７からの送風で乾燥被処理物１ａを炭化部６の手前に設けた供給用ホッパー２８に搬送する供給用搬送路２９に、乾燥被処理物貯蔵タンク５の下部からスクリューフィーダー３０で取り出した乾燥被処理物１ａの排出路３１を接続すると共に、供給用ホッパー２８内の乾燥被処理物１ａを搬送速度（乾燥被処理物１ａの供給速度）を調節自在な供給用スクリューフィーダー３２で炭化装置Ａに供給するように構成してある。
【００１５】
前記炭化装置Ａは、図２〜図４に示すように、供給部３３から供給した乾燥被処理物１ａを攪拌しながら、かつ、自燃させながら取り出し部３５に向けて移動させることにより、その乾燥被処理物１ａを炭化させて、取り出し部３５から炭化物２を取り出し可能に構成してある炭化部としての炭化炉６と、炭化炉６において発生した乾留ガスを燃焼させる燃焼部としての燃焼炉８０と、乾留ガスを燃焼炉８０で燃焼させる前に、その乾留ガスに燃焼炉８０の排ガスを混合して燃焼させる予混合燃焼部８１とを設けてある。
【００１６】
つまり、筒軸芯が上下方向に沿う円筒状炉体８２を架台３７に固定し、その円筒状炉体８２の内側を、中心側ほど上方に突出する円錐面形状の区画壁８３で上部炉体と下部炉体とに区画して、上部炉体を燃焼炉８０に構成するとともに、下部炉体を炭化炉６に構成し、区画壁８３の中心に形成した貫通孔８４を通して、炭化炉６から燃焼炉８０に乾留ガスを供給可能に構成し、区画壁８３の燃焼炉８０側に予混合燃焼部８１を設けて、予混合燃焼部８１を通過した未燃焼乾留ガスを含むガスを燃焼炉８０に供給するように構成してある。
【００１７】
前記炭化炉６は、乾燥被処理物１ａの供給部３３を上部に備え、かつ、乾燥被処理物１ａから生成した炭化物２の取り出し部３５と乾燥被処理物１ａの自燃用空気を吹き出す第１吹き出し部３６とを下部に備えた縦型に構成してあり、底部を漏斗状に形成した底部周壁３８で構成するとともに、底部周壁３８の下端に取り出し部３５を設けて、供給用スクリューフィーダー３２で供給部３３から供給した乾燥被処理物１ａを底部周壁３８に沿って取り出し部３５に向けて自重移動可能に設けてある。
【００１８】
そして、炭化炉６内の乾燥被処理物１ａを攪拌可能な攪拌装置３９を設けるとともに、取り出し部３５に取り出し路４０を接続し、第１吹き出し部３６からの空気吹き出し流量をバルブなどの調節手段（図外）で調節自在に設けて、供給部３３から供給した乾燥被処理物１ａを攪拌しながら、かつ、自燃させながら、取り出し路４０の下部内側に設けてある取り出し用スクリューコンベア１２の搬送速度の調節で、取り出し部３５からの炭化物２の取り出し速度と乾燥被処理物１ａの自重移動速度を調節して、乾燥被処理物１ａを取り出し部３５に向けて自重移動させることにより、その被処理物１ａを低温でゆっくりと炭化させて、取り出し用スクリューコンベア１２で取り出し部３５から取り出した炭化物２を炭化物貯蔵タンク７に搬送して貯蔵できるように構成してある。
【００１９】
また、乾燥被処理物１ａの燃焼温度を検出する温度検出部４１を底部周壁３８の内側に入り込ませて、被処理物１ａの温度を検出可能に設けるとともに、第１吹き出し部３６からの空気の吹き出し量を、温度検出部４１によって検出した被処理物１ａの温度に応じて調整可能に構成してある。
尚、温度検出部４１としては、例えば、熱電対式の温度センサを利用することが可能である。
【００２０】
前記攪拌装置３９は、駆動軸４２を炭化炉６と同芯状の略垂直な縦軸Ｘ周りで回転自在に支持すると共に、棒状の複数の攪拌部材４３を、駆動軸４２の長手方向に間隔を隔てて、かつ、駆動軸４２の周方向に位相をずらせて、駆動軸４２に略直角に接続して、駆動軸４２の駆動回転で攪拌部材４３を縦軸Ｘ周りで旋回させることにより、乾燥被処理物１ａを略水平方向に攪拌できるように構成してある。
【００２１】
前記駆動軸４２は、取り出し路４０が斜め下方に向けて延設されるように通路形成部材４４を斜めに設けて、その通路形成部材４４を気密に貫通する状態で回転自在に支持してあり、駆動軸４２の下端部に連動させた減速器付き電動モータ４５で駆動回転させるように構成してある。
【００２２】
前記第１吹き出し部３６は、図２，図３に示すように、底部周壁３８の下部近くの複数の下部吹き出し部４６と、各攪拌部材４３に設けた攪拌吹き出し部４７とを設けて構成してある。
【００２３】
前記下部吹き出し部４６は、底部周壁３８の外周側を囲む円筒状のケーシング４８を設けて、底部周壁３８とケーシング４８との間に環状の空気溜空間４９を形成し、空気溜空間４９に自燃用空気を加圧供給する空気供給路５０を接続するとともに、底部周壁３８に多数の小孔を貫通形成して、空気溜空間４９の空気が各小孔を通して略均等に炭化炉６内の底部に吹き出すように構成してある。
【００２４】
また、空気供給路５０に起動用の着火バーナ５１を設けて、炭化処理の開始時の乾燥被処理物１ａに着火できるようにしてあり、乾燥被処理物１ａに着火した後は、供給された乾燥被処理物１ａを順次自燃させて炭化させるように構成してある。
【００２５】
前記攪拌吹き出し部４７は、駆動軸４２と攪拌部材４３とを接続して構成してある。そして、駆動軸４２と攪拌部材４３とを先端側を塞いである中空円筒状に形成すると共に、その中空円筒状の駆動軸４２と攪拌部材４３とを内側空間が互いに連通するように接続して、攪拌部材４３の先端に多数の貫通孔を形成して設けてあるが、攪拌部材４３の先端または／および周辺部に多数の貫通孔を形成しても構わない。
【００２６】
そして、駆動軸４２の下端部に、ロータリージョイント５２を介して、空気を加圧供給する自燃用空気供給路５３を接続して、攪拌部材４３を旋回させながら、その攪拌部材４３に形成した貫通孔を通して空気が炭化炉６内に吹き出すように構成してある。
【００２７】
前記予混合燃焼部８１は、図４に示すように、貫通孔８４周りを囲む筒体８５を区画壁８３に固定して、その筒体８５の内側に形成してあり、筒体８５に多数の排ガス流入孔８６を形成するとともに、その筒体８５の外周側を囲むケーシング８７の内側を排ガス溜まり８８に形成し、この排ガス溜まり８８に導入した燃焼炉８０の排ガスを排ガス流入孔８６を通して筒体８５の内側に流入させて、炭化炉６から筒体８５に流入した乾留ガスに混合させるように構成してある。
【００２８】
また、筒体８５の燃焼炉８０側端部を覆う円形板材８９を、その筒体８５から筒軸方向に間隔を隔てて設けて、予混合燃焼部８１を通過した未燃焼混合ガスを含むガスを、円形板材８９周りに分散させる状態で燃焼炉８０に供給できるように構成してある。
【００２９】
前記燃焼炉８０は、排ガスの排出部３４と、炭化炉６において発生した乾留ガスに対する燃焼用空気を吹き出す第２吹き出し部５５とを上下に備えた円筒状の縦型に構成してあり、区画壁８３の上面側近くに第２吹き出し部５５を設けると共に、その上部に助燃バーナ５６を設けて、炭化炉６での炭化処理で生じた乾留ガスを燃焼させるように構成し、その燃焼温度を検出する熱電対式の温度センサ５７を設けてある。
尚、助燃バーナ５６は、炭化処理の立ち上げ時に使用するのが望ましい。
【００３０】
前記第２吹き出し部５５は、燃焼炉側壁６１の区画壁８３上部近くに空気を加圧供給する空気供給路６０を接続するとともに、燃焼炉側壁６１に空気供給用の貫通孔６２を形成して、空気を燃焼炉８０内に供給できるように構成し、助燃バーナ５６も、燃焼ガスの吹き出し方向が燃焼炉径方向に対して接線方向に向くように設けてある。
尚、第２吹き出し部５５は、助燃バーナ５６よりも高い位置に設けても良い。
【００３１】
前記燃焼炉８０で未燃焼乾留ガスを燃焼させたあとの排ガスは、図１に示すように、その排ガスとの熱交換で排熱を蒸気として回収可能な排熱回収ボイラー６３に通した後、排ガス中の固形分をサイクロン６４で分離してその分離固形分を排出すると共に、サイクロン６４を通過した排ガスの一部を、ブロワー９０を備えた排ガス供給路９１を通して、予混合燃焼部８１の排ガス溜まり８８に導入し、残りの排ガスをＮＯXやＳＯX、Ｏ2などの監視装置２０を通して外部に放出できるように構成してある。
【００３２】
［表１］に示すように、本発明による炭化装置Ａに設けた炭化炉６で炭化させた炭化物と、比較例で示した炭化装置Ａに設けたロータリキルン式炭化炉６で炭化させた炭化物と、特開２０００−１３６３９０号公報に記載されている従来の炭化システムの炭化装置に設けた炭化炉で炭化させた炭化物とを比較すると、比較例の炭化装置Ａや従来の炭化装置に設けた炭化炉では、炭化炉内に被処理物１を１５〜２０分滞留させるという高温かつ短時間の炭化処理によって、ＢＥＴ比表面積（ｍ2／ｇ）が３桁（比較例の炭化装置）や２桁（従来例の炭化装置）で、ＢＥＴ比表面積が大きくて付加価値が低い炭化物しか得ることができないのに対して、本発明による炭化装置Ａでは、炭化炉６内に被処理物１を９０分滞留させるという低温かつ長時間の炭化処理によって、ＢＥＴ比表面積（ｍ2／ｇ）が１桁で、ＢＥＴ比表面積が小さい高付加価値の均一な炭化物を得ることができた。
【００３３】
【表１】
【００３４】
〔第２実施形態〕
図５は炭化システムの別実施形態を示し、円筒状の乾燥装置４を炭化装置Ａの上部に同芯状に一体に設け、炭化装置Ａにおける燃焼炉８０の排気部３４を乾燥装置４の乾燥室１３にダクト６５で接続して、燃焼炉８０の排ガスを乾燥用ガスとして乾燥装置４に供給可能な乾燥用ガス供給路６６を設けるとともに、乾燥室１３内の被処理物１に対して下側から乾燥用ガスを吹き付けて流動床を形成可能な乾燥用ガス吹き出し部１８を設けて、被処理物１を攪拌しながら浮遊状態で乾燥可能に構成してある。
【００３５】
そして、乾燥室１３内に吹き出した後の乾燥用ガスは、細かな被処理物等をサイクロン１９で分離したあと、排ガスとして、その一部をブロワー９０を備えた排ガス供給路９１を通して予混合燃焼部８１の排ガス溜まり８８に導入し、残りの排ガスを排気筒６７を通して外部に放出し、乾燥装置４に供給した燃焼排ガスの余剰分も排気筒６７を通して外部に放出できるように構成してある。
【００３６】
また、乾燥被処理物供給手段１１は、供給用スクリューコンベア３２で乾燥被処理物１ａを炭化炉６の供給部３３に搬送する供給用搬送路２９に、乾燥室１３からの乾燥被処理物排出路２３とサイクロン１９からの分離物排出路２４とを接続して、乾燥室１３内で浮遊している被処理物１から取り出した乾燥被処理物１ａと、サイクロン１９からの分離物とを、供給用搬送路２９を通して、炭化炉６の供給部３３に供給可能に構成してある。
その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００３７】
〔その他の実施形態〕
１．本発明による炭化装置は、コーヒー粕以外の、茶殻や籾殻，おが屑，そば殻などの各種有機物を被処理物として炭化させるものであっても良い。
２．本発明による炭化装置は、炭化炉内での乾燥被処理物の燃焼温度の検出結果に基づいて、炭化炉内への自燃用空気の供給量を制御する制御装置を設けてあっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】炭化システムの概略図
【図２】炭化装置の概略縦断面図
【図３】炭化装置の要部横断面図
【図４】炭化装置の要部縦断面図
【図５】第２実施形態の炭化システムの概略図
【図６】比較例の炭化システムの概略図
【符号の説明】
【００３９】
１ 被処理物
２ 炭化物
６ 炭化部
３３ 供給部
３４ 排出部
３５ 取り出し部
３６ 第１吹き出し部
３９ 攪拌装置
４３ 攪拌部材
５５ 第２吹き出し部
６３ 排熱回収ボイラー
８０ 燃焼部
８１ 予混合燃焼部
８２ 筒状炉体
８３ 区画壁
８４ 貫通孔
８５ 筒体
８９ 板材
Ｘ 縦軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物の供給部と、前記供給部から供給した被処理物を攪拌可能な攪拌装置と、被処理物の自燃用空気を吹き出す第１吹き出し部と、前記第１吹き出し部からの空気吹き出し量を調節自在な調節手段と、被処理物から生成した炭化物の取り出し部とを備えていて、前記供給部から供給した被処理物を攪拌しながら、かつ、自燃させながら前記取り出し部に向けて移動させることにより、その被処理物を炭化させて、前記取り出し部から炭化物を取り出し可能に構成してある炭化部を設け、
前記炭化部において発生した乾留ガスに対する燃焼用空気を吹き出す第２吹き出し部と、排ガスの排出部とを備えていて、前記乾留ガスを燃焼させる燃焼部を設けてある炭化装置であって、
筒軸芯が上下方向に沿う筒状炉体の内側を区画壁で上部炉体と下部炉体とに区画し、前記上部炉体に前記燃焼部を設けるとともに、前記下部炉体に前記炭化部を設けて、前記区画壁に形成した貫通孔を通して前記乾留ガスを前記燃焼部に供給可能に構成し、
前記炭化部を、前記供給部を上部に備え、かつ、前記取り出し部と前記第１吹き出し部とを下部に備えた縦型に構成して、被処理物を前記取り出し部に向けて自重移動可能に設けるとともに、前記取り出し部からの炭化物の取り出し速度を調節可能に設け、
前記攪拌装置を縦軸周りで旋回可能な攪拌部材を設けて構成し、
前記区画壁の前記燃焼部側に、前記貫通孔を通過した乾留ガスに前記排出部から排出された排ガスを混合して燃焼させる予混合燃焼部を設けて、前記予混合燃焼部を通過したガスを前記燃焼部に供給するように構成してある炭化装置。
【請求項２】
前記貫通孔周りを囲む筒体を前記区画壁に設けて、その筒体の内側を前記予混合燃焼部に形成し、
前記筒体の前記燃焼部側端部を覆う板材を、その筒体から筒軸方向に間隔を隔てて設けてある請求項１記載の炭化装置。
【請求項３】
前記排出部から排出された排ガスとの熱交換で排熱を回収可能な排熱回収ボイラーを設け、
前記排熱回収ボイラーを通過した排ガスを前記予混合燃焼部に供給するように構成してある請求項１又は２記載の炭化装置。
【請求項１】
被処理物の供給部と、前記供給部から供給した被処理物を攪拌可能な攪拌装置と、被処理物の自燃用空気を吹き出す第１吹き出し部と、前記第１吹き出し部からの空気吹き出し量を調節自在な調節手段と、被処理物から生成した炭化物の取り出し部とを備えていて、前記供給部から供給した被処理物を攪拌しながら、かつ、自燃させながら前記取り出し部に向けて移動させることにより、その被処理物を炭化させて、前記取り出し部から炭化物を取り出し可能に構成してある炭化部を設け、
前記炭化部において発生した乾留ガスに対する燃焼用空気を吹き出す第２吹き出し部と、排ガスの排出部とを備えていて、前記乾留ガスを燃焼させる燃焼部を設けてある炭化装置であって、
筒軸芯が上下方向に沿う筒状炉体の内側を区画壁で上部炉体と下部炉体とに区画し、前記上部炉体に前記燃焼部を設けるとともに、前記下部炉体に前記炭化部を設けて、前記区画壁に形成した貫通孔を通して前記乾留ガスを前記燃焼部に供給可能に構成し、
前記炭化部を、前記供給部を上部に備え、かつ、前記取り出し部と前記第１吹き出し部とを下部に備えた縦型に構成して、被処理物を前記取り出し部に向けて自重移動可能に設けるとともに、前記取り出し部からの炭化物の取り出し速度を調節可能に設け、
前記攪拌装置を縦軸周りで旋回可能な攪拌部材を設けて構成し、
前記区画壁の前記燃焼部側に、前記貫通孔を通過した乾留ガスに前記排出部から排出された排ガスを混合して燃焼させる予混合燃焼部を設けて、前記予混合燃焼部を通過したガスを前記燃焼部に供給するように構成してある炭化装置。
【請求項２】
前記貫通孔周りを囲む筒体を前記区画壁に設けて、その筒体の内側を前記予混合燃焼部に形成し、
前記筒体の前記燃焼部側端部を覆う板材を、その筒体から筒軸方向に間隔を隔てて設けてある請求項１記載の炭化装置。
【請求項３】
前記排出部から排出された排ガスとの熱交換で排熱を回収可能な排熱回収ボイラーを設け、
前記排熱回収ボイラーを通過した排ガスを前記予混合燃焼部に供給するように構成してある請求項１又は２記載の炭化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−２１３７９５（Ｐ２００６−２１３７９５Ａ）
【公開日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２６５５１（Ｐ２００５−２６５５１）
【出願日】平成１７年２月２日（２００５．２．２）
【出願人】（０００００１９０４）サントリー株式会社 (319)
【出願人】（０００２３３０７７）株式会社 日立インダストリイズ (97)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２日（２００５．２．２）
【出願人】（０００００１９０４）サントリー株式会社 (319)
【出願人】（０００２３３０７７）株式会社 日立インダストリイズ (97)
【Ｆターム（参考）】
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