説明

過熱水蒸気連続再資源化処理装置

【課題】 高含水率の食品残渣や下水汚泥および畜産糞尿などの有機性廃棄物を、飼料や環境修復材などに処理する過熱水蒸気連続再資源化処理装置を提供する。
【解決手段】 燃焼バ−ナ−39及び乾留ガスを燃焼した熱ガスを加熱円筒管26直下の遮蔽板50の熱ガス通路42から導入して、加熱円筒管26下部とスリット吸熱板71及び側面から加熱する過熱水蒸気連続再資源化処理装置1に投入した有機性廃棄物に、炉内3で発生した過熱水蒸気を噴射して熱分解を促進させた飼料や炭化物などの熱処理物は排出物冷却室12で冷却して炉外に排出する。又、炭化物から可燃性ガスを発生させてガスホルダ−75に貯留し内燃機関で発電機を駆動して電力を発生できる。尚、再資源化しても利用価値の低い熱処理物などは燃焼スクリュ−装置44で燃焼し、燃ガスとして加熱円筒管26の加熱に自己使用することができる過熱水蒸気連続再資源化処理装置である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、不衛生で変質しやすい高含水率の食品残渣や家畜糞尿および下水汚泥などの有機性廃棄物を過熱水蒸気で連続的に再資源化処理する装置に関する。
【背景技術】
【0002】
再資源化する廃棄物として食堂や食品工場から食品残渣(例えば、残飯やオカラなど)が大量に発生している。この有機性廃棄物を家畜の飼料として利用するため様々な方法や装置があるが、病原菌に汚染された飼料による家畜への感染防止のため、過酸化水素を添加しているため安全性に問題があり、又、乾燥時に発生する臭気処理が必要であった。
【0003】
下水処理汚泥や家畜糞尿などの有機性廃棄物は、堆肥化処理され大量に耕作地に投入されているが、その土中での分解率は年間30%で残余の70%は翌年に持ち越されるため、窒素分が蓄積し土壌が窒素過多になるのみならず下流水域では硝酸性窒素やクリプトスポリジュウム原虫による地下水の汚染源になり、更に湖沼などでは富栄養化によりアオコなどの異常発生による水質悪化の原因とされ飲料水の確保が困難となるなどの社会的な問題となっており、有機性廃棄物の適正な処理が要望されていた。
【0004】
食品残渣や下水処理汚泥および家畜糞尿をメタン発酵槽に投入してメタン発酵菌によりメタンガスを発生させエネルギ−として利用する努力がなされている。但し、メタン発酵した後のメタン発酵残滓は処理業者に委託して埋め立て処分しているが、その埋立地の確保が困難となり、メタン発酵残滓の低コスト処理方法の確立が急務とされていた。
【0005】
その処理方法の一つとして、これらの有機性廃棄物処理を摺動移動する横型筒内に挿入しバ−ナ−で炭化する内燃式摺動炭化炉が知られている(例えば、特許文献1参照。)。然し乍ら、この内燃式炭化装置は炉の内部で燃焼するため処理物と空気との接触が多く、処理物が必要以上に燃焼するため有価物として残らず、更に燃焼に伴って有害物質が大量に排出されるためその排煙処理装置が大型となりその改善が要求されていた。
【0006】
又、処理物をロ−タリ−キルン炉内に投入して外部より加熱する熱処理方法が知られている(例えば、特許文献2参照。)。然し乍ら、この外燃焼式炭化装置はロ−タリ−キルン炉内に投入した有機性廃棄物を700℃以上に昇温したのち所定時間を保持してその内部に大量の水蒸気を供給して熱分解処理するため、ロ−タリ−キルン炉と蒸気の発生に大量のエネルギ−を必要とし、その省エネルギ−対策が必要であった。
【0007】
更に又、高含水率の処理物を乾燥キルンを用いて含水率を30%〜50%に前乾燥した後、加熱円筒管の中を水平に移動するスクリュ−コンベアを上下方向に複数設置した内部に投入して、下部のスクリュ−コンベアから炭化物として排出させるものが知られている(例えば、特許文献3参照。)。然し乍ら、この方法は乾燥装置、脱臭炉、炭化炉、炭化物の冷却装置などの複数の装置を処理場所に運搬し組み立て設置するため、装置自体の価格も高額となるため装置費の削減とランニングコストの改善が要求されていた。
【0008】
又更に、加熱円筒管内をスクリュ−コンベアを上下方向に複数設置した加熱円筒管の中に投入して、下部のスクリュ−コンベアから炭化物として排出させるものが知られている(例えば、特許文献4参照。)。然し乍ら、このスクリュ−式炭化装置は、夫々のスクリュ−コンベアの外套部の上方向から乾留ガスを排出し燃焼させるため熱損失に問題があり、この乾留ガスをエネルギ−源として有効利用する方法が必要とされていた。
【0009】
【特許文献1】特許第2870627号公報
【特許文献2】特開2004−34003号公報
【特許文献3】特開平11−323345号公報
【特許文献4】特開2001−172639号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
【0011】
以上述べた如く、従来公知の食品残渣や下水処理汚泥又はメタン発酵汚泥および家畜糞尿など多量に発生する有機性廃棄物のコンポスト化による耕地への還元が、養分集積・物質循環機能の低下・生物層の貧困化などにより環境に対する過剰な負担を恒久化させているが、これを資源として回収できる再資源化処理装置が緊急的に必要とされていた。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明は上記の目的を達成するために、加熱円筒管26内で処理物21が壁面と接触する時間を確保するため、中空主軸31に間隔を開け配置したスクリュ−翼34の翼軸33を軸着し、並列するスクリュ−翼34外縁部に掛揚翼35を横架支承した掛揚搬送スクリュ−29を内装する。中空主軸31と翼軸33の間から過熱水蒸気を噴射する。熱ガスを遮蔽板50の熱ガス通路42から導入し加熱円筒管26下部を加熱して両方向に分流させ、斜め45度下向に管着したスリット吸熱板71を通過して、加熱円筒管26の両側面に設けた遮蔽板50との間から上昇させて効率良く加熱させたものである。
【0013】
第2の課題解決手段は、熱ガスの加熱による加熱円筒管26の熱膨張を吸収させるため、炉体2側面の開口孔4にボルト62で外接鍔リングフレ−ム36を固定し、リング部52内側にクリアランス部51を設けて加熱円筒管26の管端を挿入する。外接鍔リングフレ−ム36の外側にスクリュ−翼34の中空主軸31を軸通した支持ベアリングフレ−ム37をボルト62で固定したリング部52を加熱円筒管26管端の内側に挿入し、加熱円筒管26が収縮自在で気密性を保持したものである。
【0014】
第3の課題解決手段は、燃焼室11の上部に設けた熱分解ガス化室7内の炭化物は、加熱円筒管26を燃焼バ−ナ−39および乾留ガスのエジエクタ−41の燃焼による熱ガスの加熱と、中空主軸31と翼軸33の間から過熱水蒸気を噴射した複合加熱により、水性ガス化反応を生じて安定した性状の可燃性ガスが生成される。この可燃性ガスをガス冷却器67で冷却してガスを濃縮し、ガスホルダ−75に蓄えて、発電機を駆動する内燃機関や燃焼バ−ナ−39の燃料として利用したものである。
【0015】
第4の課題解決手段は、燃焼室11のF部に設けた排出物冷却室12は、水冷外管43と冷却スクリュ−30の中空主軸31に給水し熱処理した乾燥物および炭化物を冷却して炉内3から排出し、排出物冷却室12を冷却した温水を過熱水蒸気発生管27で過熱水蒸気を発生させて過熱水蒸気乾燥室8および熱処理室9の加熱円筒管26内の処理物21に噴射し熱処理を促進させたものである。
【0016】
第5の課題解決手段は、燃焼室11下部に設けた燃焼スクリュ−装置44は、斜面に燃焼空気孔48を穿孔し、中空主軸に給水して乾燥物および炭化物の燃焼を促進させた熱ガスの加熱と、燃焼した燃え殻を冷やしながら搬送する冷却スクリュ−30を配置する。燃焼スクリュ−装置44と直交する残渣排出スクリュ−46内に燃え殻を落下させて炉内3から燃焼残渣を排出し、冷却スクリュ−30を冷却した温水を過熱水蒸気発生管27で過熱水蒸気にして加熱円筒管26の内部に噴射したものである。
【0017】
第6の課題解決手段は、燃焼室11下部に設けた燃焼コンベヤ装置54は、側面と床面に燃焼空気孔48を穿孔し、水冷火床55に給水して乾燥物及び炭化物の燃焼を促進させた熱ガスの加熱と、燃焼した燃え殻を冷やしながら搬送するスクレパ−59を配置する。燃焼コンベヤ装置54と直交する残渣排出スクリュ−46内に燃え殻を落下させて炉内3から燃焼残渣を排出し、水冷火床55を冷却した温水を過熱水蒸気発生管27で過熱水蒸気にして加熱円筒管26の内部に噴射したものである。
【発明の効果】
【0018】
上述した本発明の過熱水蒸気連続再資源化処理装置によれば、以下の効果を奏する。
【0019】
過熱水蒸気連続再資源化処理装置は、高含水率で不衛生な食品残渣や下水処理汚泥および家畜糞尿などの有機物を、外部より加熱する加熱円筒管内部に遠赤外線の放射機能を持つ高熱量の過熱水蒸気を噴射した低酸素の還元雰囲気で、過熱水蒸気により凝縮伝熱遠赤外線放射で水分沸騰蒸発達成温度を降下させる複合伝熱により、処理物の酸化を抑制して熱分解処理するためダイオキシン類や悪臭などの二次公害を発生させず炭化させるため設置場所を選ばず、更に、排煙処理装置や排水処理装置などの付帯設備を必要としない小型な装置のため、廃棄物の発生量が(例えば、1日1トン)程度の事業所でも適応することが可能な過熱水蒸気連続再資源化処理装置である。
【0020】
そして、食品残渣や下水処理汚泥および家畜糞尿などの有機性廃棄物を処理した熱処理物は処理速度の制御ができる過熱水蒸気連続再資源化処理装置で、産業廃棄物(例えば、食品工場の食品残渣など)の再資源化処理物が食品原料や家畜飼料にできる。更に、資源として回収困難な産業廃棄物(例えば、下水処理汚泥および家畜糞尿など)の再資源化処理物を炭化物及び活性炭の他、腐植物(例えば、落ち葉が分解した褐色の天然物質と同等成分のフミン物など)として山林に散布し荒廃した山林土壌を修復することができる。
【0021】
又、過熱水蒸気連続再資源化処理装置の燃料は(重油やガスなど)の化石燃料に限定されず、熱処理したが再資源として利用することが困難な乾燥物や炭化物などの処理物を、燃焼室11の床部に設けた燃焼スクリュ−装置44及び燃焼コンベヤ装置54で燃焼させることができるため、過熱水蒸気連続再資源化処理装置で使用するエネルギ−は、立ち上げ時に用いる加熱の燃焼バ−ナ−による初期エネルギ−のみで運転することが可能なため燃焼バ−ナ−の油消費量が大幅に削減できた。更に、従来からあるバイオマス燃料なども(例えば、RDF、RPFなど)過熱水蒸気連続再資源化処理装置で使用できる。
【0022】
炭化室10内でタ−ル分の発生が少なく、収率物が多く、且つ着火性や燃焼性が良い炭化物を製造した後、炭化物を温度を下げることなく熱分解ガス化室7に落下投入させ過熱水蒸気の噴射による熱分解ガス化処理を行うため安定した性状の可燃性ガスが得られる。この可燃性ガスは、デイリ−スタ−ト・シャットダウン運転が容易なため内燃機関などの燃料として使用するこができるため、内燃機関を駆動源として発電機を駆動して電力を発生し、その発電効率も35%前後に向上させることができる。
【0023】
更に、加熱円筒管を縦方向に3乃至5の多段に設置した下部の燃焼室で燃焼バ−ナ−により加熱するため熱効率が向上し、燃焼室の下部に炭化物を熱分解させるガス化装置や、炭化物を燃焼させる燃焼装置を設置したため、過熱水蒸気連続再資源化処理装置の製作コストの大幅な削減かでき、設置場所に運搬して荷卸しするだけで直ぐ稼動できるため諸経費も併せて大幅に削減できるため低価格で設置することができる。その他、有機性廃棄物の投入から排出まで連続して無人運転でき、地球環境の保全に配慮したゼロエミッションのバイオマス処理システムの過熱水蒸気連続再資源化処理装置が提供できる。
【発明の実施するための最良の形態】
【0024】
以下、本発明の炭化室までの実施例を図1乃至図4に基づいて詳細に説明する。
【0025】
過熱水蒸気連続再資源化処理装置1は、炉体2の両側面に設けた最上段の開口孔4に挿入して横架支承した過熱水蒸気乾燥室8の片側炉外には、加熱円筒管26の上側から処理物21を投入するホッパ−6と、管端に支持ベアリングフレ−ム37に減速駆動モ−タ−38を固定して掛揚搬送スクリュ−29を駆動させる。反対側の炉外には、回転ロ−タリ−バルブ32を介して掛揚搬送スクリュ−29から過熱水蒸気を噴射させる中空主軸31を軸通した支持ベアリングフレ−ム37部を炉体2から突出した構造である。
【0026】
2段目の開口孔4に熱処理室9の加熱円筒管26を減速駆動モ−タ−38部と支持ベアリングフレ−ム37部を炉体2から突出して横架支承して熱処理室9とした。3段目の開口孔4に炭化室10の加熱円筒管26を減速駆動モ−タ−38部と支持ベアリングフレ−ム37部を炉体2から突出して横架支承し炭化室10とし、夫々の往路と復路が上下で交互に成るよう、更に下部の排出物冷却室12と連結管40で結管されている。
【0027】
燃焼バ−ナ−39と、熱分解で発生した乾留ガスのエジェクタ−管41による二次燃焼とで燃焼室11の内部は1200℃前後の高温度になる。高温度の熱ガスは燃焼室11の直上に配置された遮蔽板50の熱ガス通路42から導入されて加熱円筒管26の下側を加熱し、両方向に分流されて上昇し加熱円筒管26に斜め45度下向に管着したスリット吸熱板71の熱ガス通路42を通過して、更に加熱円筒管26両側面の遮蔽板50との熱ガス通路42から排出することで、接触滞留時間を確保して効率良く熱交換させる。
【0028】
燃焼室11の上に配置された熱分解ガス化室7・炭化室10・熱処理室9・過熱水蒸気乾燥室8などの加熱円筒管26は、遮蔽板50とスリット吸熱板71の熱ガス通路により、加熱円筒管26の内壁面の下半分は直接高温度の熱ガスと接触することで熱吸収して伝導加熱が促進されるため加熱円筒管26内の処理物が効率良く熱処理される。吸熱された熱ガスは過熱水蒸気乾燥室8の上では約150℃前後の低温ガスとなり煙突76を介して炉内3から大気中に放出することで、燃焼バ−ナ−39と乾留ガスのエジエクタ−管41よる熱ガスは効率良く加熱円筒管26を加熱させるため省エネルギ−化を図れる。
【0029】
中空主軸31から供給される過熱水蒸気の温度制御は、過熱水蒸気配管65に設けた温度センサ−72で検出して、給水18の排出物冷却室12への供給を電磁弁73の弁開閉操作(例えば、400℃で閉弁・500℃で開弁)により過熱水蒸気は450℃前後に維持される。電磁弁73の開閉操作により供給され水冷外管43および冷却スクリュ−30で冷却した温水は燃焼室11内の過熱水蒸気発生管27で加熱され、過熱水蒸気を発生させ炉外の過熱水蒸気配管65からロ−タリ−バルブ32を介して過熱水蒸気乾燥室8及び熱処理室9や炭化室10内で回転する掛揚搬送スクリュ−29の中空主軸31に間隔を開けて配置した翼軸33の内側に設けた過熱水蒸気噴出孔66から噴射される。
【0030】
投入口5からホッパ−6の内部に投入された高含水率の処理物21は、ロ−タリ−弁74の回転により外気と遮断した状態を維持しながら過熱水蒸気熱処理速度に応じた量の処理物が、過熱水蒸気乾燥室8の加熱円筒管26の炉内3より突出し外部が加熱されていない搬送スクリュ−28内に落下して過熱水蒸気乾燥室8の加熱された掛揚搬送スクリュ−29部に急搬送される、炉内3の加熱された加熱円筒管26で処理物21は中空主軸31に間隔を設け配置した翼軸33にスクリュ−翼34が軸着され、相互のスクリュ−翼34の外周部に掛揚翼35を掛渡し横架支承した掛揚搬送スクリュ−29の掛揚翼35により加熱円筒管26内壁との接触時間を長く保ちながら過熱水蒸気により乾燥される。
【0031】
含水率が80%前後の食品残渣や下水処理汚泥および家畜糞尿などの高含水率で臭気が発生する不衛生な処理物21は、加熱円筒管26の内部で掛揚搬送スクリュ−29により攪拌移動されながら加熱円筒管26の壁面との接触による加熱と、450℃前後の過熱水蒸気による遠赤外線加熱が加わった複合加熱により酸素が存在しないため酸化されず、処理物21の表面に凝縮水が付着して表面硬化をせず細胞膜粒子の水分を沸騰させながら蒸発し含水率50%前後の処理物となり、加熱円筒管26の管末まで攪拌移動して連結管40を介して下部に配置された熱処理室9の中に落下投入される。
【0032】
熱処理室9内に落下した処理物は、再度、加熱円筒管26の内壁との接触による加熱と掛揚搬送スクリュ−29の中空主軸31を介して翼軸33内側の過熱水蒸気噴出孔66から450℃前後の過熱水蒸気が噴出されたことによる遠赤外線加熱が加わった複合加熱により、処理物の細胞膜粒子の水分が沸騰して蒸発しながら、熱処理室9内を掛揚搬送スクリュ−29により処理物は攪拌移動されながら乾燥物となり含水率が30%前後までに攪拌移動されながら連続的に乾燥され、加熱円筒管26の管末から連結管40を介して下部の炭化室10の中に落下投入される。
【0033】
処理物から蒸発した臭気を含有の水蒸気ガスは、過熱水蒸気乾燥室8及び熱処理室9の夫々の上部に設けた回収室15から集められ、炭化室10内で発生した乾留ガスと混合されて、燃焼室11の減圧雰囲気によりエジエクタ−管41を介して燃焼室11に吸引されてエジエクタ−管41の管末部から排出し、燃焼室11内の1200℃前後の高温雰囲気により着火して二次燃焼することで熱分解して消臭処理される。尚、燃焼バ−ナ−39と乾留ガスの二次燃焼により発生した熱ガスは、燃焼室11の直上に配置された遮蔽板50の熱ガス通路42から導入されて上部に多段に設置された加熱円筒管26を加熱することで、燃焼バ−ナ−39の燃料消費量を大幅に削減させることができる。
【0034】
炭化室10内の乾燥物は、減圧雰囲気で450℃前後の過熱水蒸気による熱処理により炭化室10内部で掛揚搬送スクリュ−29により加熱円筒管26との壁面接触で加熱されながら無酸素状態で管末まで攪拌移動して熱分解され炭化処理又は賦活化処理され、連結管40を介して下部の熱分解ガス化室7に落下投入される。尚、乾燥物を加熱円筒管26内で掛揚搬送スクリュ−29の回転数を制御して炭化又は活性炭にせず、フミン物とすることも可能な搬送量を可変できる減速駆動モ−タ−38である。
【0035】
過熱水蒸気連続再資源化処理装置1の運転制御は処理物をホッパ−6からロ−タリ−弁74を介して加熱水蒸気乾燥室8に移送し、熱処理室9に移送すると上部の回収室15の温度が低下し乾燥が進行すると昇温する。この温度変化を計測制御しロ−タリ−弁74を開弁する。更に、投入する処理物の含水率に合わせた熱処理条件の入力操作により減速駆動モ−タ−38の回転数を制御して掛揚搬送スクリュ−29の搬送量を可変して処理物の含水率に合わせた最適な過熱水蒸気による無酸素状態で熱分解処理が行える。
【0036】
本発明の高温度の熱ガスによる加熱で、加熱円筒管26の長さが熱膨張による延伸長を吸収して、加熱円筒管26の気密性を保持する接続部の構造を図5で詳細に説明する。
【0037】
炉体2の両側面に設けた加熱円筒管26を挿入する開口孔4には、外接鍔リングフレ−ム36の鍔部が炉体2の壁面にボルト62により固定され開口孔4より炉内3に突出したリング部52の中にクリアランス部51を設けて加熱円筒管26の管端が摺動可能に挿入されている、外接鍔リングフレ−ム36の外側に中空主軸31をベアリング70と気密シ−ル部53を軸通して保持する支持ベアリングフレ−ム37の鍔部がボルト62により固定され、リング部52が加熱円筒管26管端の中に摺動可能な状態で挿入されている。
【0038】
炉体2の両側面に設けた外接鍔リングフレ−ム36と支持ベアリングフレ−ム37により摺動可能に保持された加熱円筒管26の管末は、支持ベアリングフレ−ム37の間に設けられた摺動可能なクリアランス部51により、熱ガスの加熱による加熱円筒管26の熱膨張による伸びが吸収できる構造のため、過熱水蒸気連続再資源化処理装置1の加熱円筒管26の気密性を保持して、熱膨張による炉体との干渉が解決し耐久性が向上する。
【0039】
炭化物から燃料として可燃性ガスを発生させる、熱分解ガス化室7の実施例を図3乃至図4に基づいて図面で詳細に説明する
【0040】
燃焼室11下部に設けた熱分解ガス化室7内に投入された炭化物は、燃焼バ−ナ−39の燃焼および乾留ガスのエジエクタ−41での燃焼により800℃前後の熱ガスによる加熱された加熱円筒管26内壁との接触による加熱と、ロ−タリ−バルブ32より掛揚搬送スクリュ−29の中空主軸31を介して翼軸33内側の過熱水蒸気噴出孔66から800℃前後の過熱水蒸気が噴出されたことによる遠赤外線加熱が加わった複合加熱により、掛揚搬送スクリュ−29により炭化物は攪拌移動されながら水性ガス化反応を生じさせ、同反応の結果として可燃性ガスを含む水性ガスが生成される。炭化物は、安定した性状の可燃性ガスを熱分解ガス化室7の内部で水性ガス化反応を生成させながら管末では水性ガス化反応が終了し、ロ−タリ−バルブ32を介して排出口14から排出される。
【0041】
熱分解ガス化室7上部の回収室15より、過熱水蒸気を熱分解ガス化室7に供給したことで窒素ガスが全く無く、内燃機関(図示省略)や燃焼バ−ナ−39で使用すると窒素酸化物の排出が低減される。更に、可燃性ガスを可燃性ガス配管61を介して炉体2外部に設けたガス冷却器67で冷却することで可燃性ガスが濃縮されるため、内燃機関の出力向上が容易となる。この可燃性ガスをガスホルダ−75に蓄えて使用することで、デイリ−スタ−ト・シャットダウン運転が容易な内燃機関の燃料として利用できるため、発電機を駆動する内燃機関や燃焼バ−ナ−39の低公害なガス燃料として使用できる。
【0042】
燃焼室11下部に設けた炭化物を活性炭およびフミン物などの環境修復資材や燃料炭などにする排出物冷却室12の実施例を図2に基づいて詳細に説明する
【0043】
熱ガスの加熱により加熱円筒管26内部で熱処理された乾燥物及び炭化物などは、連結管40を介して燃焼室11の底部を断熱材69(例えば、キャスタブルなど。)の耐火材で遮熱して設置された排出物冷却室12の冷却スクリュ−30の中に落下投入する。乾燥物及び炭化物は、水冷外管43の内壁に接触しながら冷却スクリュ−30に攪拌移動される過程で冷却され、大気中に放置しても自然発火しない30℃前後の温度にして排出物冷却室12から排出される。排出物冷却室12の構造は、水冷外管43の減速駆動モ−タ−(図示省略)と冷却水を供給する支持ベアリングフレ−ム37部を炉体2から突出して横架支承し、水冷外管43の中に冷却スクリュ−30を内装した構造である。
【0044】
炭化室10内の乾燥物は、減圧雰囲気で450℃前後の過熱水蒸気による熱処理により炭化室10内部で掛揚搬送スクリュ−29により加熱円筒管26との壁面接触で加熱されながら無酸素状態で管末まで攪拌移動して熱分解され炭化処理又は賦活化処理され、連結管40を介して燃焼室11下部の排出物冷却室12に落下投入された炭化物又は活性炭は、水冷外管43内の中央部に設置した水冷主軸45に軸着した冷却スクリュ−30により冷却されながら管末まで移動され排出口14より炭化物又は活性炭が排出される。水冷外管43と水冷主軸45に軸着した冷却スクリュ−30を冷却した40℃前後の温水は、燃焼室11の側面に設けた過熱水蒸気発生管27を介して過熱水蒸気となり過熱水蒸気配管から過熱水蒸気乾燥室8・熱処理室9・炭化室10の内部に供給される。
【0045】
過熱水蒸気連続再資源化処理装置1を用いて資源や有価物として利用が困難な乾燥物および炭化物をバイオマス燃料として燃焼室11の下部に設けた燃焼スクリュ−装置44を用いて燃焼処理する燃焼処理部の構造を図6に基づいて詳細に説明する。
【0046】
過熱水蒸気連続再資源化処理装置1の燃焼室11下部に加熱円筒管26と平行に設置された燃焼スクリュ−装置44(図示では、2組を平行にW型に配置した。)は、給水して冷却される水冷火床55のV形状谷部の底位置に、減速駆動モ−タ−(図示省略)により回転する水冷主軸45に軸着した冷却スクリュ−30を配置し、両斜面に設けた給気分配管47から燃焼用の空気を供給する燃焼空気孔48を有した燃焼スクリュ−装置44が設置され、炭化室10から資源として再利用することが困難な乾燥物や炭化物などが連結管40を介して燃焼スクリュ−装置44の中に落下投入される。
【0047】
燃焼スクリュ−装置44は、炉体2の外部から燃焼用の空気を水冷火床55の両斜面に設けた給気分配管47を介して供給され燃焼空気孔48から乾燥物および炭化物などの燃焼物には常に新しい空気が噴射される。燃焼空気孔48の噴出位置は水冷主軸45の中心部より上側に配置し、燃焼物の掛揚翼35による燃焼空気孔48の堆積による閉塞を防ぐ構造であり、更にその配置本数は燃焼スクリュ−装置44の連結管40落下側から徐々に増やし中央部で最大数となり末端の残渣排出スクリュ−46部にかけて燃焼空気孔48の本数を次第に削減した配数で、燃焼スクリュ−装置44の落下側から徐々に燃焼し燃焼室11の中央部で最大の燃焼となり末端部では燃焼が終了し消炎する方式である。
【0048】
燃焼スクリュ−装置44内に落下投入した燃焼処理される乾燥物および炭化物は、V形状谷部の谷底位置に配置された減速駆動モ−タ−により回転している水冷主軸45は外部から給水して冷却スクリュ−30と掛揚翼35を冷却することで燃焼による火炎からの損傷を防いでいる。水冷主軸45に軸着した冷却スクリュ−30の間に掛け渡した4本の掛揚翼35により、炭化物などの燃焼物が上下に攪拌されながら移動されることで効率良く燃焼を促進させながら減容化されて燃焼残渣となり、燃焼スクリュ−装置44の末端部に搬送されて下部の残渣排出スクリュ−46の中に落下投入される。
【0049】
燃焼スクリュ−装置44の末端部の位置直下に、燃焼スクリュ−装置44に直交して配置された残渣排出スクリュ−46に投入された燃焼残渣は、過熱水蒸気連続再資源化処理装置1から残渣排出スクリュ−46の排出口14から外部に排出される。更に、冷却効果を上げる場合は、残渣排出スクリュ−46の外管を二重構造(図示省略)にして、水冷主軸45に給水して冷却できる残渣排出スクリュ−46を用いて燃焼残渣を冷却しながら過熱水蒸気連続再資源化処理装置1から排出させることも可能である。
【0050】
外部より給水された水は燃焼スクリュ−装置44の水冷火床55と水冷主軸45に供給され、水冷主軸45に軸着した冷却スクリュ−30と掛揚翼35を冷却して40℃前後の温水となり、燃焼室11内の側面に設けた過熱水蒸気発生管27で更に加熱することで400℃前後の過熱水蒸気となり、過熱水蒸気配管によりロ−タリ−バルブを介して乾燥室8・熱処理室9・炭化室10の内部で回転する掛揚搬送スクリュ−29の中空主軸31に設けた過熱水蒸気噴出孔66から加熱円筒管26の内部に供給し、過熱水蒸気による遠赤外線放射の内部加熱と、燃焼により発生した1200℃前後の熱ガスによる加熱円筒管26の外部加熱による二種類の複合加熱により効率良く熱分解処理される。
【0051】
過熱水蒸気連続再資源化処理装置1を用いて資源や有価物として利用が困難な乾燥物および炭化物をバイオマス燃料として燃焼室11の下部に設けた、燃焼コンベヤ装置54を用いて燃焼処理する燃焼処理部の構造を図7に基づいて具体的に説明する。
【0052】
燃焼室11の下部に加熱円筒管26と平行に設置された燃焼コンベヤ装置54に、炭化室10から資源として再利用することが困難な乾燥物および炭化物が連結管40を介して燃焼コンベヤ装置54の給水して冷却されている水冷火床55の上に落下投入され、外部から燃焼用の空気が水冷火床55の側面と床面の二方向から供給する燃焼空気孔48を設ける。更にその配置本数は燃焼コンベヤ装置54の連結管40の落下側から徐々に増やし水冷火床55の中央で最大数となり末端の残渣排出スクリュ−46にかけて本数を次第に削減した配数で、燃焼コンベヤ装置54の落下側から徐々に燃焼し燃焼室11の中央部で最大の火炎となり末端部では燃焼が終了して消炎する燃焼方式である。
【0053】
燃焼コンベヤ装置54の前後の両側に設けた駆動スプロケット56にエンドレスチェ−ン57を掛け渡し、両側のエンドレスチェ−ンの間にスクレパ−59を横架支承して、乾燥物や炭化物などの燃焼処理される燃焼物を上下に攪拌させながら移動することで燃焼が効率良く促進されて燃焼残渣となり、燃焼コンベヤ装置54の末端部に搬送されて残渣排出スクリュ−46の中に落下して排出口14から過熱水蒸気連続再資源化処理装置1の外部に排出される。尚、残渣排出スクリュ−46の外管を二重構造にし中空主軸にも給水して冷却する残渣排出スクリュ−46で燃焼残渣を冷却して排出することも可能である。
【0054】
外部より給水された水は燃焼コンベヤ装置54の水冷火床55を冷却して40℃前後の温水となり、燃焼室11内の側面に設けた過熱水蒸気発生管27で更に加熱することで400℃前後の過熱水蒸気となり、過熱水蒸気配管によりロ−タリ−バルブを介して乾燥室8・熱処理室9・炭化室10の内部で回転する掛揚搬送スクリュ−29の中空主軸31に設けた過熱水蒸気噴出孔66から加熱円筒管26の内部に供給し、過熱水蒸気による遠赤外線放射の内部加熱と、燃焼により発生した1200℃前後の熱ガスによる加熱円筒管26の外部加熱による二種類の複合加熱により効率良く熱分解処理される。
【0055】
燃焼スクリュ−装置44及び燃焼コンベヤ装置54での燃焼は、有価物として利用が困難な乾燥物および炭化物の連結管40からの供給物には限定されず、炉体2外から投入ホッパ−(図示省略)を用いてバイオマス燃料として(例えば、RDFやRPFなど)の固形物を燃焼スクリュ−装置44及び燃焼コンベヤ装置54に直接供給させることで、燃焼バ−ナ−39による重油やガスなどの燃料費を大幅に削減できる構造である。
【図面の簡単な説明】
【0056】
【図1】 本発明の過熱水蒸気連続再資源化処理装置の全体構造側断面図である。
【図2】 本発明の第4実施例を示す縦断面詳細図である。
【図3】 本発明の第3実施例を示す全体構造側断面図である。
【図4】 本発明の第3実施例を示す縦断面詳細図である。
【図5】 本発明の第2実施例を示す断面詳細図である。
【図6】 本発明の第5実施例を示す縦断面詳細図である。
【図7】 本発明の第6実施例を示す縦断面詳細図である。
【符号の説明】
【0057】
7 熱分解ガス化室
12 排出物冷却室
26 加熱円筒管
27 過熱水蒸気発生管
36 外接鍔リングフレ−ム
44 燃焼スクリュ−装置
54 燃焼コンベヤ装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
加熱円筒管26内で処理物21が壁面と接触する時間を確保するため、中空主軸31に間隔を開け配置したスクリュ−翼34の翼軸33を軸着し、並列するスクリュ−翼34外縁部に掛揚翼35を横架支承した掛揚搬送スクリュ−29を内装する。中空主軸31と翼軸33の間から過熱水蒸気を噴射する。熱ガス通路42から導入された熱ガスで加熱円筒管26下部を加熱して両方向に分流させ、斜め下向に管着したスリット吸熱板71の熱ガス通路42を通過して、加熱円筒管26の両側面に設けた遮蔽板50との間から上昇させ効率良く加熱することを特徴とする過熱水蒸気連続再資源化処理装置。
【請求項2】
熱ガスによる加熱円筒管26の熱膨張を吸収させるため、炉体2側面の開口孔4に外接鍔リングフレ−ム36のリング部52を挿入してボルト62で固定し、リング部52の中にクリアランス部51を設けて加熱円筒管26の管端を挿入する。外接鍔リングフレ−ム36の外側に、スクリュ−翼34の中空主軸31を軸通した支持ベアリングフレ−ム37のリング部52を加熱円筒管26の中に挿入してボルト62で固定し、加熱円筒管26が収縮自在で気密性を保持することを特徴とする過熱水蒸気連続再資源化処理装置。
【請求項3】
燃焼室11の上部に設けた熱分解ガス化室7内の炭化物は、加熱円筒管26の燃焼バ−ナ−39とエジエクタ−41の燃焼による熱ガスおよび中空主軸31から噴射した過熱水蒸気との複合加熱で、水性ガス化反応が生じて安定した性状の可燃性ガスが生成される。この可燃性ガスをガス冷却器67で濃縮してガスホルダ−75に蓄えて、発電機を駆動する内燃機関や燃焼バ−ナ−39などの燃料として利用することを特徴とする過熱水蒸気連続再資源化処理装置
【請求項4】
燃焼室11の下部に設けた排出物冷却室12は、水冷外管43と冷却スクリュ−30の水冷主軸45に給水し熱処理した乾燥物及び炭化物を冷却して炉内3から排出する。排出物冷却室12を冷却した温水は過熱水蒸気発生管27で過熱水蒸気にして、乾燥室8および熱処理室9の加熱円筒管26内の処理物21に噴射して熱処理を促進することを特徴とする請求項1乃至3記載の過熱水蒸気連続再資源化処理装置。
【請求項5】
燃焼室11下部に設けた燃焼スクリュ−装置44は、斜面に燃焼空気孔48を穿孔し、水冷主軸45に給水して乾燥物および炭化物の燃焼を促進させ、燃焼した燃え殻を冷やしながら搬送する冷却スクリュ−30を配置する。燃焼スクリュ−装置44と直交する残渣排出スクリュ−46内に燃え殻を落下させて炉内3から燃焼残渣を排出し、冷却スクリュ−30を冷却した温水を過熱水蒸気発生管27で過熱水蒸気にして加熱円筒管26の内部に噴射することを特徴とする請求項1乃至3記載の過熱水蒸気連続再資源化処理装置。
【請求項6】
燃焼室11下部に設けた燃焼コンベヤ装置54は、側面と床面に燃焼空気孔48を穿孔し、水冷火床55に給水して乾燥物および炭化物の燃焼を促進させ、燃焼した燃え殻を冷やしながら搬送するスクレパ−59を配置する。燃焼コンベヤ装置54と直交する残渣排出スクリュ−46内に燃え殻を落下させて炉内3から燃焼残渣を排出し、水冷火床55を冷却した温水を過熱水蒸気発生管27で過熱水蒸気にして加熱円筒管26の内部に噴射することを特徴とする請求項1乃至3記載の過熱水蒸気連続再資源化処理装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2008−86982(P2008−86982A)
【公開日】平成20年4月17日(2008.4.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−299603(P2006−299603)
【出願日】平成18年10月2日(2006.10.2)
【出願人】(000183680)
【出願人】(303010681)
【出願人】(304001040)株式会社環境技術総合研究所 (7)
【Fターム(参考)】