特許 6722235 炭化物処理装置および炭化物処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6722235

(24)【登録日】2020年6月23日

(45)【発行日】2020年7月15日

(54)【発明の名称】炭化物処理装置および炭化物処理方法

(51)【国際特許分類】

   C10B 53/00 20060101AFI20200706BHJP

【ＦＩ】

   C10B53/00 A

【請求項の数】6

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2018-135287(P2018-135287)

(22)【出願日】2018年7月18日

(65)【公開番号】特開2020-12061(P2020-12061A)

(43)【公開日】2020年1月23日

【審査請求日】2019年3月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(73)【特許権者】

【識別番号】000192590

【氏名又は名称】株式会社神鋼環境ソリューション

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】特許業務法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】吉田 拓也

(72)【発明者】

【氏名】樋口 徹

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 亮介

(72)【発明者】

【氏名】竹田 尚弘

(72)【発明者】

【氏名】谷山 拓生

(72)【発明者】

【氏名】松井 朗

【審査官】 森 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１３９５３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／０５７８２９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−３０２８３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１５２２２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ１０Ｂ ５３／００

Ｃ１０Ｌ ９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

自己発熱性を有する炭化物を貯留する貯留槽と、
前記貯留槽に給気する給気口と、
前記貯留槽から排気する排気口と、
前記給気口に酸素を含有する処理用ガスを供給する通気部と、
前記貯留槽の槽内温度を計測する温度計測部と、
前記槽内温度を制御する制御部と、を備え、
前記給気口は、
第一給気口と、
前記貯留槽の高さ方向において前記第一給気口と前記排気口との間に設けられた少なくとも一つの第二給気口と、を有し、
前記通気部は、前記第一給気口と前記第二給気口とに供給する前記処理用ガスの供給速度をそれぞれ変更する供給速度調整部を有し、
前記制御部は、前記温度計測部で検知した前記槽内温度が所定温度範囲内になるように前記供給速度調整部を制御する炭化物処理装置。

【請求項2】

前記温度計測部は、前記貯留槽の高さ方向における前記第一給気口と前記第二給気口との間の温度を計測する中間温度センサを有し、
前記制御部は、前記中間温度センサで検知した温度が第一所定温度範囲内になるように前記供給速度調整部を制御する請求項１に記載の炭化物処理装置。

【請求項3】

前記温度計測部は、前記貯留槽の高さ方向における前記第二給気口と前記排気口との間の温度を計測する排気側温度センサを有し、
前記制御部は、前記排気側温度センサで検知した温度が第二所定温度範囲内になるように前記供給速度調整部を制御する請求項１又は２に記載の炭化物処理装置。

【請求項4】

前記貯留槽の槽内の酸素濃度を計測する酸素濃度計測部を更に備え、
前記制御部は、前記酸素濃度計測部で検知した前記酸素濃度が所定濃度以上になるように前記供給速度調整部を制御する請求項１から３のいずれか一項に記載の炭化物処理装置。

【請求項5】

前記供給速度調整部は、前記第一給気口と前記第二給気口とに供給する前記処理用ガスの供給割合を変更する請求項１から４のいずれか一項に記載の炭化物処理装置。

【請求項6】

自己発熱性を有する炭化物を貯留槽に貯留する貯留ステップと、
前記貯留槽に給気する給気ステップと、
前記貯留槽から排気する排気ステップと、
前記給気ステップで給気するために酸素を含有する処理用ガスを供給する通気ステップと、
前記貯留槽の槽内温度を計測する計測ステップと、
前記槽内温度を制御する制御ステップと、
を備え、
前記給気ステップは、
第一給気ステップと、
前記貯留槽の高さ方向における、前記第一給気ステップで給気する位置と前記排気ステップで排気する位置との間の位置から給気する第二給気ステップとを有し、
前記通気ステップは、前記第一給気ステップと前記第二給気ステップとで供給する前記処理用ガスの供給速度をそれぞれ変更する供給速度調整ステップを有し、
前記制御ステップは、前記計測ステップで検知した前記槽内温度が所定温度範囲内になるように前記供給速度を変更する炭化物処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、炭化物処理装置および炭化物処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

下水汚泥などの有機性廃棄物は、例えば加熱により炭化処理されて、燃料として再利用されている。このようにして得た有機性廃棄物の炭化物は、炭化処理直後はその粒子表面に活性の高い表面官能基を有しており、そのままでは自己発熱性を有することが知られている（例えば、特許文献１参照）。そのため、貯蔵時の安全性を確保すべく、自己発熱性を低下させる処理（いわゆる、エージング処理、以下では、単に「炭化物処理」と称する場合がある）がされている（例えば、特許文献１から特許文献３参照）。

【0003】

特許文献１には、排水処理などで生じた有機物含有汚泥を炭化炉で炭化処理した炭化物の処理方法が記載されている。この処理方法は、炭化処理により得た炭化物を低温酸化雰囲気炉で酸化処理することで、炭化物の表面酸化反応を予め収束させている。これにより、貯蔵された炭化物が低温酸化反応による自己発熱によって燃焼を誘発するのを未然に防止している。

【0004】

特許文献２には、炭化炉で炭化処理された後の炭化製品を、該炭化製品の酸化反応に対し活性の高い活性基を非燃焼酸化反応させて安定化させる安定化処理炉を備えた有機物含有汚泥の炭化処理装置が記載されている。この炭化処理装置の安定化処理炉では、窒素パージなどを行わず、大気雰囲気下で所定時間滞留（例えば、１０時間滞留）させて安定化処理するために、６０℃から２００℃の温度の範囲内で酸化反応を行うことが記載されている。

【0005】

特許文献３には、炭素含有物を炭化処理または乾燥処理する加熱手段と、加熱手段からの加熱処理物に対し加湿する加湿手段とを有する炭素含有物の処理装置が記載されている。この処理装置は、加湿された加熱処理物を空気流により搬送し、当該空気流で搬送された加熱処理物を一時的に安定化処理槽に貯留し、当該安定化処理槽に空気を処理用ガスとして通気している。この処理装置は、加湿による残留水分の蒸発潜熱により、加熱処理物が搬送や貯留時に自己発熱しても一定温度以上の温度上昇を抑制しつつ、安定化を行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００４−２６７９５０号公報

【特許文献2】特開２００４−２７７４６４号公報

【特許文献3】特開２０１６−１２４８９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、これら従来の技術では、炭化物処理を行うに当たり、依然として炭化物の自己発熱の制御が十分では無く、例えば安定化処理炉や安定化処理槽などの貯留槽における高さ方向や処理用ガスの通流方向における温度制御に改善の余地があった。

【0008】

本発明は、かかる実状に鑑みて為されたものであって、その目的は、処理中の自己発熱を適切に制御しつつ炭化物の自己発熱性を低下させる処理を行う炭化物処理装置、およびその方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するための本発明に係る炭化物処理装置の特徴構成は、
自己発熱性を有する炭化物を貯留する貯留槽と、
前記貯留槽に給気する給気口と、
前記貯留槽から排気する排気口と、
前記給気口に酸素を含有する処理用ガスを供給する通気部と、を備え、
前記給気口は、
第一給気口と、
前記貯留槽の高さ方向において前記第一給気口と前記排気口との間に設けられた少なくとも一つの第二給気口と、を有し、
前記通気部は、前記第一給気口と前記第二給気口とに供給する前記処理用ガスの供給速度をそれぞれ変更する供給速度調整部を有する点にある。

【0010】

上記構成によれば、貯留槽の給気口から処理用ガスを供給することで、貯留槽に貯留された炭化物の堆積物（堆積層、粒子層）に処理用ガスを通気する。これにより、炭化物に酸素を供給可能である。この酸素の供給により、炭化物粒子表面の高活性な表面官能基を酸化させて、自己発熱性を低下させる炭化物処理をすることができる。この炭化物処理の際、酸化によって、炭化物は発熱する。この発熱は、処理用ガスにより冷却される。処理用ガスは、給気口から排気口に向けて通流する。なお、処理用ガスの通流方向の上流側は貯留槽における給気口側である。また、処理用ガスの通流方向の下流側は貯留槽における排気口側である。

【0011】

炭化物処理に必要な処理用ガス（酸素）が十分に供給されないと、炭化物処理（酸化反応）の速度が低下して非効率である。一方、処理用ガスが過剰に供給されると、炭化物が過剰に冷却（以下では過冷却と称する）されて、炭化物処理（酸化反応）の速度が低下するため非効率である。例えば、給気口側の炭化物は、自己の発熱量に比べて過剰に冷却されて炭化物処理の速度が低下する場合がある。また、排気口側ほど供給された処理用ガスの温度が上昇するため、排気口側では処理用ガスの冷却能力が不足して炭化物の温度が上昇してしまう場合がある。

【0012】

そこで上記構成によれば、貯留槽の高さ方向においてそれぞれ異なる位置にある第一給気口と排気口との間に少なくとも一つの第二給気口を設け、供給速度調整部により、第一給気口および第二給気口から供給される処理用ガスの供給速度（単位時間当たりの供給量）を変更する。これにより、第一給気口と第二給気口との間の炭化物の冷却状態や炭化物への酸素供給速度を調整することができる。また、第二給気口と排気口との間の炭化物の冷却状態や炭化物への酸素供給速度を調整することができる。

【0013】

例えば、第一給気口から供給する処理用ガスの供給速度を低下させつつ第二給気口から供給する処理用ガスの供給速度を増加させる。その結果、第一給気口と第二給気口との間の炭化物の過冷却を防止しつつ、炭化物への酸素供給量を適量確保することが可能である。また、第二給気口からも処理用ガスを供給することで、第二給気口と排気口との間の炭化物を適切に冷却することができる。

【0014】

本発明に係る炭化物処理装置の更なる特徴構成は、
前記供給速度調整部は、前記第一給気口と前記第二給気口とに供給する前記処理用ガスの供給割合を変更する点にある。

【0015】

上記構成によれば、貯留槽に貯留された炭化物へ供給する処理用ガスの供給総量を一定に保ちつつ、第一給気口と第二給気口とに供給する処理用ガスの供給速度を変更することが可能である。これにより、供給速度調整部の制御を簡便なものとしながらも、炭化物の自己発熱性を確実に低下させることができる。

【0016】

本発明に係る炭化物処理装置の更なる特徴構成は、
前記貯留槽の槽内温度を計測する温度計測部と、
前記槽内温度を制御する制御部と、をさらに備え、
前記温度計測部は、前記貯留槽の高さ方向における前記第一給気口と前記第二給気口との間の温度を計測する中間温度センサを有し、
前記制御部は、前記中間温度センサで検知した温度が第一所定温度範囲内になるように前記供給速度調整部を制御する点にある。

【0017】

上記構成によれば、制御部により第一給気口と第二給気口との間の炭化物の温度が第一所定温度範囲内になるように制御される。これにより、第一給気口と第二給気口との間の炭化物の過冷却を防止し、炭化物の処理効率を向上させることができる。

【0018】

本発明に係る炭化物処理装置の更なる特徴構成は、
前記貯留槽の槽内温度を計測する温度計測部と、
前記槽内温度を制御する制御部と、をさらに備え、
前記温度計測部は、前記貯留槽の高さ方向における前記第二給気口と前記排気口との間の温度を計測する排気側温度センサを有し、
前記制御部は、前記排気側温度センサで検知した温度が第二所定温度範囲内になるように前記供給速度調整部を制御する点にある。

【0019】

貯留槽における炭化物が堆積している領域の槽内温度は炭化物の温度である。したがって上記構成によれば、制御部により第二給気口と排気口との間の炭化物の温度が第二所定温度範囲内になるように制御される。これにより、第二給気口と排気口との間の炭化物の過剰な温度上昇を防止し、安全で効率よく炭化物処理を実現可能となる。

【0020】

上記目的を達成するための本発明に係る炭化物処理方法の特徴構成は、
自己発熱性を有する炭化物を貯留槽に貯留する貯留ステップと、
前記貯留槽に給気する給気ステップと、
前記貯留槽から排気する排気ステップと、
前記給気ステップで給気するために処理用ガスを供給する通気ステップと、
を備え、
前記給気ステップは、
第一給気ステップと、
前記貯留槽の高さ方向における、前記第一給気ステップで給気する位置と前記排気ステップで排気する位置との間の位置から給気する第二給気ステップとを有し、
前記通気ステップは、前記第一給気ステップと前記第二給気ステップとで供給する前記処理用ガスの供給速度をそれぞれ変更する供給速度調整ステップを有する点にある。

【0021】

上記構成によれば、上述の炭化物処理装置と同様の作用効果を得ることができる。

【発明の効果】

【0022】

処理中の自己発熱を適切に制御しつつ炭化物の自己発熱性を低下させる処理を行う炭化物処理装置、およびその方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】第一実施形態の有機汚泥リサイクルシステムの構成図

【図2】第一実施形態の炭化物処理装置の説明図

【図3】温度センサの設置態様を説明する図

【図4】酸素プローブの設置態様を説明する図

【図5】側部供給部の設置態様を説明する上面視の断面図

【図6】側部供給部の設置態様を説明する側面視の断面図

【図7】第二実施形態の炭化物処理装置の説明図

【発明を実施するための形態】

【0024】

図１から図７に基づいて、本発明の実施形態に係る炭化物処理装置および炭化物処理方法について説明する。

【0025】

〔第一実施形態〕
〔全体構成の説明〕
図１から図６に基づいて、第一実施形態に係る炭化物処理装置１００を説明する。第一実施形態に係る炭化物処理装置１００は、図１に示すように、例えば、下水汚泥などの有機汚泥をリサイクル燃料Ｆとして再利用する有機汚泥リサイクルシステム２００の炭化物処理に用いられる。本実施形態では、有機汚泥リサイクルシステム２００に、あらかじめ乾燥しペレット状に造粒された有機汚泥である乾燥汚泥Ｌが供給される場合を例示して説明する。有機汚泥リサイクルシステム２００は、乾燥汚泥Ｌを炭化などして、リサイクル燃料Ｆを得る。

【0026】

図２に示すように、炭化物処理装置１００は、後述する炭化物処理方法により、乾燥汚泥Ｌから得た炭化物Ｍの自己発熱性を低下させる処理（いわゆる、エージング処理（低温酸化処理）、以下では、「炭化物処理」と称する）を行う。

【0027】

有機汚泥リサイクルシステム２００は、炭化物処理装置１００に加えて、主として炭化炉１０と、冷却器２０と、ストックタンク２７とを備える。

【0028】

乾燥汚泥Ｌは、例えば押し出し造粒法により円筒ペレット状に造粒されている。乾燥汚泥Ｌもしくは乾燥汚泥Ｌから得た炭化物Ｍやリサイクル燃料Ｆの粒子形状、かさ密度などの粒子物性を均質化して、有機汚泥リサイクルシステム２００や炭化物処理装置１００における炭化物Ｍなどのハンドリング性や炭化物処理の均一性を向上させるためである。

【0029】

図１に示すように、乾燥汚泥Ｌは、炭化炉１０に供給されて炭化される。これにより円筒ペレット状の炭化物Ｍを得る。炭化炉１０から排出された炭化物Ｍは冷却器２０で加湿および冷却される。その後、炭化物処理装置１００に所定時間貯留される。炭化物処理装置１００は、貯留された炭化物Ｍに所定時間酸素を含有する処理用ガスＧを通気して、炭化物処理を行う（図２参照）。炭化物処理をなされた炭化物Ｍは、安全にタンクなどに貯留可能なリサイクル燃料Ｆとなり、炭化物処理装置１００から排出される。炭化物処理装置１００から排出されたリサイクル燃料Ｆは、市場への出荷に備えてストックタンク２７に貯留される。以下では、炭化炉１０からストックタンク２７に向かう炭化物Ｍもしくはリサイクル燃料Ｆの搬送経路の下流側を単に下流側と称し、その逆を上流側と称する。

【0030】

〔各部の説明〕
炭化炉１０は、乾燥汚泥Ｌを低酸素雰囲気下で加熱（以下では、「炭化処理」と称する場合がある）して炭化物Ｍを得る装置である。炭化炉１０は、ロータリーキルンで構成されている。炭化炉１０は、ロータリーキルン方式のほか流動床式やスクリュー式などでもよい。炭化炉１０は、乾燥汚泥Ｌを温度２５０℃から６００℃程度で炭化処理する。

【0031】

本実施形態において炭化炉１０では、炭化処理の際、乾燥汚泥Ｌから可燃性ガスが生成する。当該可燃性ガスは、例えば二次燃焼炉１２に供給されて燃焼された後、排熱回収機やスクラバなどの排ガス処理設備１３を経て燃焼排気Ｅｆとして外部に排出される。炭化物Ｍは、炭化炉１０から排出された後、シュート１１などを介して冷却器２０に投入される。

【0032】

冷却器２０は、炭化物Ｍを冷却する装置である。冷却器２０は、本実施形態では、ケーシング内に設けたスクリューによって炭化物Ｍを移動させるスクリュー搬送装置に冷却水ＣＷを供給するノズル２０Ｅを取り付けた装置である。本実施形態では、冷却器２０は、炭化物Ｍをスクリューで一方向に搬送し、当該搬送される炭化物Ｍに冷却水ＣＷを噴霧供給している。

【0033】

冷却器２０の内部の炭化物Ｍは、冷却水ＣＷの蒸発潜熱により冷却される。本実施形態では、炭化物Ｍは６０℃未満まで急冷される。本実施形態では、冷却水ＣＷの噴霧供給により、炭化物Ｍは冷却されると共に加湿される。本実施形態では、炭化物Ｍが、ドライベース（完全に乾燥した炭化物重量に対する重量比）で５％から２０％、特に好ましくは７％から１５％程度の水分となるように加湿される。

【0034】

本実施形態において冷却器２０には、炭化物Ｍの流れと対向する向きに、窒素などの不活性ガスであるキャリアガスＣＧが通流されている。冷却器２０では、キャリアガスＣＧ、および、冷却水ＣＷの水蒸気に加えて、一酸化炭素ガスなどの可燃性ガスや臭気を有するガスが生じる。そのため、本実施形態では、冷却器２０の排気は、排気管１４を介して二次燃焼炉１２に導入している。冷却された炭化物Ｍは、冷却器２０からフライトコンベア２２に供給される。本実施形態では、炭化物Ｍが、冷却器２０とフライトコンベア２２の投入口（図示せず）とを仕切るロータリーバルブ２１を介してフライトコンベア２２に供給される。

【0035】

冷却器２０から排出された炭化物Ｍは、フライトコンベア２２によりクッションタンク２３に搬送され、クッションタンク２３から炭化物処理装置１００に供給される。本実施形態では、クッションタンク２３に搬送された炭化物Ｍは、ロータリーバルブ３１ａ（図２参照）を介して炭化物処理装置１００に供給される。なお、フライトコンベア２２などを用いる代わりに、冷却器２０から排出された炭化物Ｍを、シュートなどを経て炭化物処理装置１００に供給してもよい。また、フライトコンベア２２で搬送する代わりに、空気輸送、ベルトコンベヤ、バケットコンベヤなどを用いて搬送してもよい。

【0036】

炭化物処理装置１００は、炭化物Ｍを炭化物処理して、リサイクル燃料Ｆを得る装置である。炭化物処理装置１００については後述する。炭化物処理装置１００で得たリサイクル燃料Ｆは、フライトコンベア２５からクッションタンク２６に輸送される。この際、フライトコンベア２５の上流にはチラーから冷媒が供給されている熱交換器などの空気冷却装置２５ａが配置され、この空気冷却装置２５ａで冷却された空気Ａを用いてリサイクル燃料Ｆを冷却する場合がある。リサイクル燃料Ｆは、クッションタンク２６からストックタンク２７に投入されて出荷時まで保管される。

【0037】

炭化物処理装置１００について詳述する。炭化物処理装置１００は、図２に示すように、炭化物Ｍを貯留して炭化物処理を行う貯留槽３と、貯留槽３に処理用ガスＧを給気する給気口である底部供給部３４（給気口の一例、第一給気口の一例）および側部供給部３５（給気口の一例、第二給気口の一例）と、貯留槽３から排気ガスＥを排気する排気管３３（排気口の一例）と、底部供給部３４や側部供給部３５に処理用ガスＧを供給する通気部４と、底部供給部３４と側部供給部３５とに供給する処理用ガスＧの供給速度をそれぞれ変更する供給速度調整部４２とを少なくとも備えている。なお、処理用ガスＧは酸素を含有する気体であり、本実施形態では外気を中性能フィルタなどで濾過して取り込んだ空気Ａである。

【0038】

炭化物処理装置１００はさらに、貯留槽３の槽内温度を計測する温度計測部Ｔと、貯留槽３の槽内の酸素濃度を計測する酸素濃度計測部Ｓと、炭化物処理装置１００の動作全体を制御する制御部９と、を備えている。

【0039】

貯留槽３の槽内温度とは、堆積物Ｂの温度を計測した値のことをいう。ただし、貯留槽３内部において堆積物Ｂが存在しない領域における槽内温度は当該領域の雰囲気温度のことを言う。

【0040】

炭化物処理装置１００は、後述するように、炭化物Ｍを貯留槽３に貯留する貯留ステップと、貯留槽３に給気する給気ステップと、貯留槽３から排気する排気ステップと、給気ステップで給気するために処理用ガスＧを供給する通気ステップとを行って、炭化物Ｍの炭化物処理を実現し、リサイクル燃料Ｆを得る。給気ステップにおいては、第一給気ステップと、貯留槽３の高さ方向における、第一給気ステップで給気する位置と排気ステップで排気する位置との間の位置から給気する第二給気ステップとが実行される。また、通気ステップにおいては、第一給気ステップと第二給気ステップとで供給する処理用ガスＧの供給速度をそれぞれ変更する供給速度調整ステップが実行される。

【0041】

貯留槽３は、炭化物Ｍを鉛直方向に積み増して層状に貯留する金属製の容器である。また、貯留槽３は当該層状に貯留した炭化物Ｍを、層状態を維持しつつ次工程に供給（マスフローで排出）する供給容器である。貯留槽３は、貯留槽３の容器本体３０の内部空間に炭化物Ｍを投入する投入口となる投入部３１と、貯留槽３の内部空間からリサイクル燃料Ｆを排出する排出部３２と、貯留槽３の内部空間に処理用ガスＧを給気する給気口である底部供給部３４および側部供給部３５とを有する。

【0042】

処理用ガスＧは、本実施形態では炭化物Ｍに酸素を供給するキャリアガスである。また、処理用ガスＧは、炭化物Ｍを冷却する冷媒である。

【0043】

処理用ガスＧは、貯留槽３の内部空間に導入されたのち堆積物Ｂの粒子層を貯留槽３の高さ方向における下方から上方に向けて通過する。つまり処理用ガスＧは炭化物Ｍの搬送方向に対して向流で通流する。処理用ガスＧは、堆積物Ｂの粒子層を通過する際、炭化物Ｍの粒子表面と固気接触し、当該粒子表面における表面官能基などを酸化する。処理用ガスＧの通気量に応じて、すなわち、酸素供給量に応じて炭化物Ｍの酸化が進行する。この酸化に応じて、炭化物Ｍは発熱する。処理用ガスＧの供給速度を増加させると、すなわち、酸素の供給速度を増加させると炭化物Ｍの酸化速度（処理速度）は早くなる。これにより、炭化物Ｍの単位時間当たりの発熱量が増加する。

【0044】

処理用ガスＧは、貯留槽３の内部空間に導入されたのち堆積物Ｂの粒子層を通過しつつ炭化物Ｍの粒子表面と固気接触し、炭化物Ｍを冷却する。処理用ガスＧの通気量に応じて炭化物Ｍが冷却される。処理用ガスＧの供給速度を増加させると、炭化物Ｍはよりいっそう冷却される。炭化物Ｍが冷却されると、酸化速度が低下する。

【0045】

上述のごとく、炭化物Ｍは処理用ガスＧの供給により自己発熱すると共に冷却される。そのため、貯留槽３の槽内温度は、処理用ガスＧの供給に伴う炭化物Ｍの自己発熱と、処理用ガスＧの供給に伴う冷却とのバランスにより定まる。通常は、ある程度の供給速度以上で処理用ガスＧを供給すると、炭化物Ｍの酸化反応の速度は飽和する。したがって、通常は、処理用ガスＧの供給速度を増加させると、貯留槽３の槽内温度は低下する。処理用ガスＧの供給速度を減少させると、貯留槽３の槽内温度は上昇する。

【0046】

容器本体３０は、上端を閉塞する天板３０ａを有する筒状の上部容器３０Ｔと、上部容器３０Ｔから下方に向けてすり鉢状（コーン状）に窄む下部容器３０Ｕと、を一体的に備えている。貯留槽３の断面形状は円形であり、下部容器３０Ｕが窄む角度（コーン角度）は、排出部３２から炭化物Ｍ（リサイクル燃料Ｆ）がマスフローで排出される角度に設定されている。なお、下部容器３０Ｕが窄む角度がマスフローで排出される角度に設定できない場合は、例えば貯留槽３の槽内における上部容器３０Ｔと下部容器３０Ｕとの境界近傍であって、貯留槽３の径方向の中央付近に、陣笠形状の邪魔板（いわゆる、コーンバッフル）を設けてもよい。

【0047】

容器本体３０は、上部容器３０Ｔの上端である容器上面の天板３０ａに設けられた投入部３１と、上部容器３０Ｔの側方の壁部に設けられた側部供給部３５と、下部容器３０Ｕの下端部に設けられた排出部３２および底部供給部３４とを有する。

【0048】

投入部３１は、貯留槽３の内部空間とつながる供給管と、当該供給管に設けられたロータリーバルブ３１ａとを有する。貯留槽３は、ロータリーバルブ３１ａにより、上流側の雰囲気と縁切りされた状態で炭化物Ｍを内部空間に投入することができる。本実施形態では、投入部３１に一定の供給速度で連続的に炭化物Ｍが供給される。

【0049】

排出部３２は、下部容器３０Ｕの下端である端部３０ｂに設けられている。排出部３２は、貯留槽３の内部空間とつながる排出管３２ｂと、排出管３２ｂに設けられた炭化物Ｍ（リサイクル燃料Ｆ）の排出装置としてのロータリーバルブ３２ａとを有する。

【0050】

排出管３２ｂは、本実施形態では円筒状の管であり、下部容器３０Ｕの端部３０ｂから下方に向けて設けられている。貯留槽３は、ロータリーバルブ３２ａにより、下流側の雰囲気と縁切りされた状態で、リサイクル燃料Ｆを貯留槽３の内部空間から貯留槽３の下方に排出することができる。本実施形態では、排出部３２から連続的にリサイクル燃料Ｆが排出される。

【0051】

本実施形態では、上述のごとく、貯留槽３には、一定の供給速度で連続的に炭化物Ｍが投入部３１から投入されて、貯留槽３から、連続的にリサイクル燃料Ｆが排出部３２から排出される。炭化物Ｍ（リサイクル燃料Ｆ）の貯留槽３での平均滞留時間は、例えば２日（４８時間）となるように制御される。滞留時間は、炭化物Ｍからリサイクル燃料Ｆを得るために必要十分な長さが設定されている。滞留時間が短すぎると、炭化物Ｍの自己発熱性を十分に低下せしめることができず、リサイクル燃料Ｆの安全性を担保できない。滞留時間が長すぎると、リサイクル燃料Ｆの生産効率が低下して不経済となるため好ましくない。

【0052】

底部供給部３４は、下部容器３０Ｕの下端部から内部空間に処理用ガスＧを導入し、堆積物Ｂに処理用ガスＧを供給する気体の給気口である。底部供給部３４は、排出部３２の排出管３２ｂにおけるロータリーバルブ３２ａの上流側（貯留槽３の内部空間側）に接続されている。これにより、底部供給部３４から供給された処理用ガスＧは、貯留槽３の下部容器３０Ｕの下端の端部３０ｂから堆積物Ｂの粒子層に通気される。以下では、底部供給部３４から供給される処理用ガスＧを第一ガスＧ１と称する。

【0053】

側部供給部３５は、上部容器３０Ｔの壁部から内部空間に処理用ガスＧを導入し、堆積物Ｂに処理用ガスＧを供給する気体の供給口である。側部供給部３５は、上部容器３０Ｔの下方側に設けられた第一側部供給部３６と、第一側部供給部３６よりも上方側に設けられた第二側部供給部３７とを有する。以下では、第一側部供給部３６から供給される処理用ガスＧを第二ガスＧ２と称する。第二側部供給部３７から供給される処理用ガスＧを第三ガスＧ３と称する。

【0054】

第一側部供給部３６は、図５、図６に示すように、上部容器３０Ｔの径方向外側において外周に沿う環状の管であるマニホールド３６ａと、マニホールド３６ａと上部容器３０Ｔの内部空間とを接続する複数で一組の分配管３６ｂと、当該分配管３６ｂ毎に設けられたバルブ３６ｃとを有する。第二ガスＧ２は、マニホールド３６ａでそれぞれの分配管３６ｂに分配された後、上部容器３０Ｔの内部空間に供給される。バルブ３６ｃにより、当該供給に供する分配管３６ｂの本数を変更することができる。例えば、第二ガスＧ２の供給速度に応じて供給に供する分配管３６ｂの本数を変更する。第二ガスＧ２の供給速度が十分多い場合は、全ての分配管３６ｂから供給する。一方、第二ガスＧ２の供給速度が少なくなる場合は、一部の分配管３６ｂから供給する。つまり、分配管３６ｂ一本当たりの第二ガスＧ２の供給速度を一定範囲内に設定する。これにより、それぞれの分配管３６ｂでの流量の偏りを防止する。

【0055】

第二側部供給部３７は、図６に示すように、上部容器３０Ｔの径方向外側において外周に沿う環状の管であるマニホールド３７ａと、マニホールド３７ａと上部容器３０Ｔの内部空間とを接続する複数で一組の分配管３７ｂと、当該分配管３７ｂ毎に設けられたバルブ３７ｃとを有する。第三ガスＧ３は、マニホールド３７ａでそれぞれの分配管３７ｂに分配された後、上部容器３０Ｔの内部空間に供給される。バルブ３７ｃにより、当該供給に供する分配管３７ｂの本数を変更することができる。例えば、第三ガスＧ３の供給速度に応じて供給に供する分配管３７ｂの本数を変更する。この変更は、上述の分配管３６ｂの場合と同様である。第二側部供給部３７を上面視で観た場合、マニホールド３７ａ、分配管３７ｂおよびバルブ３７ｃは、図５に示す第一側部供給部３６のマニホールド３６ａ、分配管３６ｂおよびバルブ３６ｃに対応するため図示を省略する。

【0056】

排気管３３は、図２に示すように、貯留槽３の天板３０ａに設けられている。排気管３３は、貯留槽３内部の気体を外部へ放出する管であり、排気ガスＥの出口である。排気管３３には、貯留槽３の内部空間を正圧に維持すべく、排気ガスＥの通流の抵抗となる抵抗体３３ａが設けられている。抵抗体３３ａについては後述する。

【0057】

通気部４は、吸引した空気Ａ（外気）を処理用ガスＧとして給気する。通気部４は、ファンやブロアなどの送風機４１と、処理用ガスＧを底部供給部３４と側部供給部３５とに供給する供給速度を変更する調整弁である供給速度調整部４２と、処理用ガスＧの供給配管（配管４１ａ、配管４０ａおよび配管４０ｂ）と、抵抗体３３ａと、を有する。

【0058】

処理用ガスＧの供給配管は、送風機４１から底部供給部３４に処理用ガスＧ（第一ガスＧ１）を供給する配管４１ａと、配管４１ａと分岐点Ｄ１で分岐し、分岐点Ｄ１から第一側部供給部３６へ処理用ガスＧ（第二ガスＧ２）を供給する配管４０ａと、配管４０ａと分岐点Ｄ２で分岐し、分岐点Ｄ２から第二側部供給部３７へ処理用ガスＧ（第三ガスＧ３）を供給する配管４０ｂとを有する。

【0059】

供給速度調整部４２は、処理用ガスＧを第一ガスＧ１と残りのガスとに分配し、第一ガスＧ１の供給速度を調節する第一弁４２ａと、当該残りのガスを第二ガスＧ２と第三ガスＧ３とに分配し第二ガスＧ２の供給速度を調節する第二弁４２ｂと、第三ガスＧ３の供給速度を調節する第三弁４２ｃとを有する。第一弁４２ａは、配管４１ａにおける分岐点Ｄ１と第一側部供給部３６との間に設けられている。第二弁４２ｂは、配管４０ａにおける分岐点Ｄ２と第一側部供給部３６との間に設けられている。第三弁４２ｃは、配管４０ｂに設けられている。第一弁４２ａ、第二弁４２ｂ、および第三弁４２ｃは、例えば開度調整が可能なバタフライバルブやボールバルブなどの調整弁である。

【0060】

抵抗体３３ａは、例えばバタフライバルブなどの開度調整可能な調整弁である。抵抗体３３ａは、貯留槽３の内部圧力を調整するために用いる。抵抗体３３ａにより、貯留槽３の内部空間を正圧に維持する。抵抗体３３ａの開度の変更により排気ガスＥの通流の抵抗を変更可能である。抵抗体３３ａの開度を小さくして排気ガスＥの通流の抵抗を大きくすると貯留槽３の内部空間の圧力は正圧側に変化する。抵抗体３３ａの開度を大きくして排気ガスＥの通流の抵抗を小さくすると貯留槽３の内部空間の圧力は正圧側ゼロに近づく。貯留槽３の内部空間の圧力を所定の大きさ（例えば、０ｋＰａを超えて０．３ｋＰａ以下）の正圧に維持することで、底部供給部３４以外から貯留槽３の内部空間に酸素を含有する気体が流入（侵入）することを防止している。貯留槽３の内部空間への侵入を防ぐことで、当該侵入により炭化物Ｍが局所的に発熱して発火したり、一部が過冷却されたりするような不具合を未然防止している。

【0061】

貯留槽３に供給される処理用ガスＧの供給速度は、送風機４１の出力を大小変更することで調整可能である。処理用ガスＧの供給速度は、送風機４１の出力を大きくすると増加し、出力を小さくすると減少する。また、貯留槽３に供給される処理用ガスＧの供給速度は、第一弁４２ａ、第二弁４２ｂおよび第三弁４２ｃの開度を大小変更させることで調整することができる。処理用ガスＧの供給速度は、第一弁４２ａなどの開度を大きくすると増加し、開度を小さくすると減少する。第一ガスＧ１、第二ガスＧ２、および第三ガスＧ３の供給割合（それぞれの供給速度の比率）は、第一弁４２ａ、第二弁４２ｂおよび第三弁４２ｃの開度のバランス変更により調整することができる。第一ガスＧ１などの供給割合は、それぞれ対応する第一弁４２ａなどの開度を大きくすると増加し、開度を小さくすると減少する。送風機４１の出力制御や、第一弁４２ａや抵抗体３３ａなど調整弁の開度制御は後述する制御部９が行う。

【0062】

堆積物Ｂの粒子層を通過した排気ガスＥ（処理用ガスＧ）は、貯留槽３の上端部に設けられた排気管３３から排気ガスＥとして外部に排気される。排気ガスＥは、二次燃焼炉１２（図１参照）などに導入されて浄化された後、大気に排出される。排気ガスＥの酸素濃度は外気の酸素濃度よりも低く、例えば５体積パーセント程度である。炭化物Ｍの自己発熱により加熱されるため、排気ガスＥの温度はおおよそ５０℃を超え、６０℃未満である。

【0063】

貯留槽３には、温度計測部Ｔのセンサプローブである温度センサＴ１〜Ｔ５（以下では、温度センサＴ１〜Ｔ５を総称して、単に「温度センサ」と称する場合がある）が取り付けられている。本実施形態では、温度センサは先端に温度の検出部（以下では単に「センサの先端」と称する）を有する棒状のセンサプローブであり、測温抵抗体を用いている。温度センサは、熱電対や、その他のセンサを用いてもよい。

【0064】

温度センサは、貯留槽３の壁部に設置されている。温度センサは、棒状のセンサプローブを貯留槽３の側面外側から容器本体３０の壁部に貫通させ、貯留槽３の槽内の内部にセンサの先端が配置されるように容器本体３０の径方向に沿うように取り付けられている。温度センサは、図２に示すように、貯留槽３の下方（下流側）から上方（上流側）に向けて温度センサＴ１から温度センサＴ５の順に貯留槽３に取り付けられている。なお、温度センサは、容器本体３０の径方向に沿うように取り付けられる場合に限られず、容器本体３０の径方向に沿う向きから鉛直方向の上向きもしくは下向きに傾斜して取り付けてもよいし、径方向に沿う向きから容器本体３０の周方向に沿う向きに傾斜して取り付けてもよい。また、温度センサの取り付け方は、壁部を貫通させる方法に限られず、例えば、天板３０ａから垂下させるように取り付けてもよい。

【0065】

温度センサＴ１は、下部容器３０Ｕの壁部から槽内に向けて挿入されている。温度センサＴ１は、下部容器３０Ｕの壁部に垂直に交わり、鉛直方向の上向きに傾斜した取付角度で設けられている。温度センサＴ１は、本実施形態では、それぞれ３つのセンサプローブを含んで構成されている。

【0066】

温度センサＴ２は、貯留槽３の上部容器３０Ｔの下方部位の壁部から槽内に向けて挿入されている。本実施形態において温度センサＴ２は、上部容器３０Ｔと下部容器３０Ｕとの接続部分のやや上方位置に設けられている。

【0067】

温度センサＴ３〜Ｔ５は、貯留槽３の上部容器３０Ｔの壁部から槽内に向けて挿入されている。温度センサＴ２〜Ｔ５は、本実施形態では、それぞれ３つのセンサプローブを含んで構成されている。

【0068】

温度センサＴ３は、貯留槽３の壁部における同じ高さ位置において、例えば図３に示すように、それぞれ等間隔で、貯留槽３の上方から見て時計回りに、温度センサＴ３１、温度センサＴ３２、温度センサＴ３３を有している。これら温度センサＴ３１〜Ｔ３３で計測された値を平均して温度センサＴ３の計測値とする。なお、温度センサＴ３は、温度センサＴ３１〜Ｔ３３のいずれか１つでもよいし、温度センサＴ３１〜Ｔ３３のいずれか２つの組合せもよい。また、温度センサＴ３１〜Ｔ３３で計測された値の平均値ではなく、温度センサＴ３１〜Ｔ３３で計測された値のうち最も高い値を温度センサＴ３の計測値としてもよい。

【0069】

温度センサＴ３１は、センサの先端が、貯留槽３の径方向における中央部の深さまで挿入されている。温度センサＴ３２は、そのセンサの先端が、貯留槽３の壁部と、貯留槽３の径方向中央部との間の位置の深さまで挿入されている。温度センサＴ３３は、センサの先端が、貯留槽３の壁部からやや内側の位置の深さまで挿入されている。なお、本実施形態では温度センサＴ３１〜Ｔ３３はそれぞれ挿入の深さが異なるが、それぞれ挿入の深さが同じでもよい。

【0070】

温度センサＴ２、および温度センサＴ４、温度センサＴ５は、取り付け高さが異なるが、それぞれ取付態様は温度センサＴ３と同様である。温度センサＴ１は、温度センサＴ３と取付角度が異なるがその他の取付態様は温度センサＴ３と同様である。

【0071】

貯留槽３には、図２に示すように、酸素濃度計測部Ｓの空気サンプリングノズルである吸引管Ｓ１〜Ｓ５（以下では、吸引管Ｓ１〜Ｓ５を総称して、単に「酸素プローブ」と称する場合がある）が取り付けられている。吸引管Ｓ２〜Ｓ５は、酸素濃度計（図示せず）に接続された管を貯留槽３の上部容器３０Ｔの側面外側から上部容器３０Ｔの壁部に貫通させて容器本体３０の径方向に沿い設けられている。吸引管Ｓ２〜Ｓ５は、容器本体３０の径方向における中央部分に管の先端が配置されている。吸引管Ｓ１は、酸素濃度計（図示せず）に接続された管を貯留槽３の下部容器３０Ｕの側面外側から下部容器３０Ｕの壁部に貫通させて容器本体３０の径方向に沿い設けられている。吸引管Ｓ１は、下部容器３０Ｕの径方向における中央部分に管の先端が配置されている。このように酸素プローブは、貯留槽３内の気体を管で吸引して酸素濃度計で酸素濃度を計測できるように取り付けられている。なお、酸素プローブは、貯留槽３の下方（下流側）から上方（上流側）に向けて吸引管Ｓ１〜Ｓ５の順に貯留槽３に取り付けられている。図４には、吸引管Ｓ３の取り付け態様の一例を図示している。なお、吸引管Ｓ３以外の酸素プローブの取り付け態様も同様である。酸素プローブは、温度センサの場合と同様に、鉛直方向の上向きもしくは下向きや周方向に沿う向きに傾斜して取り付けてもよい。

【0072】

図２に示す制御部９は、炭化物処理装置１００の全体的な動作を制御する中央制御機構である。制御部９は、例えば、各種の処理を実現するためのソフトウェアプログラムと、該ソフトウェアプログラムを実行するＣＰＵと、該ＣＰＵによって制御される各種ハードウェアなどによって構成することができる。本実施形態では、制御部９は、ＣＰＵと入出力回路などとを包含して有するコンピュータである。制御部９の動作に必要なプログラムやデータ、制御パラメータは、本実施形態では記憶部（図示せず）に保存される。なお、これらプログラムやデータ保存先は特に限定されない。これらプログラムやデータは、別途専用に設けられたディスクやフラッシュメモリなどの記憶装置に保存される態様であってもよい。また、通信可能に接続された外部のサーバや記憶部などであっても構わない。

【0073】

制御部９は、記憶部に記憶されたプログラムの実行により、温度計測部Ｔが計測した貯留槽３の槽内温度が所定の温度範囲内であることを判定する温度判定部９１と、酸素濃度計測部Ｓが計測した貯留槽３の槽内の酸素濃度が所定の濃度以上であることを判定する濃度判定部９２と、温度判定部９１および濃度判定部９２の判定に基づいて送風機４１や供給速度調整部４２などの通気部４を制御する通気制御部９９とをソフトウェア的に実現させている。

【0074】

温度判定部９１は、堆積物Ｂの槽高さ方向における複数の層領域ごとに、槽内温度が所定の温度範囲内であるか否かを判定している。濃度判定部９２は、堆積物Ｂの槽高さ方向における複数の層領域ごとに、酸素濃度が所定の濃度以上であるか否かを判定している。

【0075】

複数の層領域について説明する。本実施形態において上述の複数の層領域は、図２に示す堆積層Ｂ１、堆積層Ｂ２、および堆積層Ｂ３である。以下では、堆積層Ｂ１、堆積層Ｂ２、および堆積層Ｂ３を堆積物Ｂの粒子層として包括的に説明する際は、単に「層領域」と称する。

【0076】

本実施形態において通気制御部９９は、上述の層領域として、貯留槽３における堆積物Ｂの下方（下流）から上方（上流）に向けて順に、堆積層Ｂ１、堆積層Ｂ２、堆積層Ｂ３を仮想的に定めている。本実施形態では、各層領域の体積はそれぞれ等しくなるように定められている。なお、各層領域の体積をそれぞれ異なるように定めてもよい。

【0077】

堆積層Ｂ１は、貯留槽３の槽内の最底部から、図２に示す温度センサＴ２および吸引管Ｓ２を覆う程度の範囲までを含む層である。堆積層Ｂ２は、堆積層Ｂ１の上層（上流側の層）であり、図２に示す温度センサＴ３および吸引管Ｓ３を覆う程度の範囲までを含む層である。堆積層Ｂ３は、堆積層Ｂ２の上層であり、図２に示す温度センサＴ４および吸引管Ｓ４を覆う程度の範囲までを含む層である。なお、本実施形態では、温度センサＴ５および吸引管Ｓ５は、堆積物Ｂに覆われておらず、堆積物Ｂを通過した排気ガスＥと接触している。この場合、温度センサＴ２が中間温度センサに対応する。また、温度センサＴ３と温度センサＴ４とが排気側温度センサに対応する。以下では、温度センサＴ２が検知した温度を堆積層Ｂ１の温度として説明する。また、温度センサＴ３が検知した温度を堆積層Ｂ２の温度として説明する。また、温度センサＴ４が検知した温度を堆積層Ｂ３の温度として説明する。

【0078】

なお、第一側部供給部３６は堆積層Ｂ２に処理用ガスＧを供給可能な位置にあり、堆積物Ｂの層における上方から約５０体積パーセントの位置にある。第一側部供給部３６は温度センサＴ３よりも貯留槽３の高さ方向における下方、すなわち、処理用ガスＧの通流方向における上流側に設けられている。第一側部供給部３６は、温度センサＴ２よりも貯留槽３の高さ方向における上方、すなわち、処理用ガスＧの通流方向における下流側に設けられている。

【0079】

また、第二側部供給部３７は堆積層Ｂ３に処理用ガスＧを供給可能な位置にあり、堆積物Ｂの層における上方から約２５体積パーセントの位置にある。第二側部供給部３７は温度センサＴ４よりも貯留槽３の高さ方向における下方、すなわち、処理用ガスＧの通流方向における上流側に設けられている。第二側部供給部３７は、温度センサＴ３よりも貯留槽３の高さ方向における上方、すなわち、処理用ガスＧの通流方向における下流側に設けられている。

【0080】

温度判定部９１は、層領域ごとに槽内温度が所定温度範囲内であるか否かを判定している。なお、本実施形態にいう「層領域ごとに判定している」との概念は、少なくとも一つの特定の層領域（例えば堆積層Ｂ３）について判定することを言い、二つ以上の層領域（例えば堆積層Ｂ２と堆積層Ｂ３）のそれぞれに対して判定を行うことを含む。本実施形態では、温度判定部９１は、堆積層Ｂ２および堆積層Ｂ３の槽内温度がそれぞれ第二温度範囲（第二所定温度の一例）内であるか否かを判定している。第二温度範囲は、例えば４５℃以上６０℃未満である。また、温度判定部９１は、堆積層Ｂ１の槽内温度が第一温度範囲内（第一所定温度の一例）であるか否かを判定している。第一温度範囲は、例えば４０℃以上５０℃未満である。

【0081】

濃度判定部９２は、層領域ごとに酸素濃度が所定濃度以上であるか否か判定している。なお、層領域ごとの判定に係る概念は温度判定部９１の場合と同様である。本実施形態では、濃度判定部９２は、堆積層Ｂ２および堆積層Ｂ３の酸素濃度が第一濃度以上であるか否かを判定している。第一濃度は、例えば４体積パーセントである。また、濃度判定部９２は、堆積層Ｂ１の酸素濃度が第二濃度以上であるか否かを判定している。第二濃度は、例えば１５体積％である。

【0082】

通気制御部９９は温度判定部９１の判定結果に基づいて、堆積層Ｂ３の槽内温度が第二温度範囲を超えている場合、第三弁４２ｃの開度を大きくして第三ガスＧ３の供給速度を増加させ、第二温度範囲を下回る場合、第三弁４２ｃの開度を小さくして第三ガスＧ３の供給速度を減少させる。

【0083】

通気制御部９９は温度判定部９１の判定結果に基づいて、堆積層Ｂ２の槽内温度が第二温度範囲を超えている場合、第二弁４２ｂの開度を大きくして第二ガスＧ２の供給速度を増加させ、第二温度範囲を下回る場合、第二弁４２ｂの開度を小さくして第二ガスＧ２の供給速度を減少させる。

【0084】

通気制御部９９は温度判定部９１の判定結果に基づいて、堆積層Ｂ３の槽内温度が第二温度範囲を下回り、かつ、堆積層Ｂ２の槽内温度が第二温度範囲を下回る場合は、上記に加えて第一弁４２aの開度を小さくして第一ガスＧ１の供給速度を減少させる。

【0085】

通気制御部９９は温度判定部９１の判定結果に基づいて、堆積層Ｂ１の槽内温度が第一温度範囲を超えている場合、第一弁４２aの開度を大きくして第一ガスＧ１の供給速度を増加させ、第一温度範囲を下回る場合、第一弁４２aの開度を小さくして第一ガスＧ１の供給速度を減少させる。なお、以下の説明においても第一ガスＧ１などの供給速度を調整する場合は第一弁４２a等の開度調整を同様に行うが、説明は省略する。

【0086】

通気制御部９９は濃度判定部９２の判定結果に基づいて、堆積層Ｂ３の酸素濃度が第一濃度未満である場合、第三ガスＧ３の供給速度を増加させる。

【0087】

通気制御部９９は濃度判定部９２の判定結果に基づいて、堆積層Ｂ２の酸素濃度が第一濃度未満である場合、第二ガスＧ２の供給速度を増加させる。

【0088】

通気制御部９９は濃度判定部９２の判定結果に基づいて、堆積層Ｂ３の酸素濃度が第一濃度未満であり、かつ、堆積層Ｂ２の酸素濃度が第一濃度未満である場合、上記に加えて第一ガスＧ１の供給速度を増加させる。

【0089】

通気制御部９９は濃度判定部９２の判定結果に基づいて、堆積層Ｂ１の酸素濃度が第二濃度未満である場合、第一ガスＧ１の供給速度を増加させる。

【0090】

なお、通気制御部９９は、濃度判定部９２の判定結果よりも温度判定部９１の判定結果に基づいた制御を優先する。例えば、堆積層Ｂ３の酸素濃度が第一濃度未満であっても、堆積層Ｂ３の槽内温度が第二温度範囲を下回る場合は、第三ガスＧ３の供給速度を減少させる。

【0091】

制御部９は、側部供給部３５を有する炭化物処理装置１００において上記のような制御を行うことで、炭化物Ｍの過冷却と過熱を防止しつつ、効率の良い炭化物処理を実現する。例えば、第一側部供給部３６や第二側部供給部３７などの側部供給部３５を有さない炭化物処理装置の場合には、堆積層Ｂ１、堆積層Ｂ２、および堆積層Ｂ３の槽内温度がそれぞれ３０℃付近、４０℃付近、および６０℃付近、などの偏った温度分布になる。一方、本実施形態における炭化物処理装置１００の場合には、堆積層Ｂ１、堆積層Ｂ２、および堆積層Ｂ３の槽内温度がそれぞれ４５℃以上５０℃未満、４５℃以上５５℃未満、および５０℃以上６０℃未満といった具合に、貯留槽３の高さ方向において広い範囲で炭化物処理に適した温度を維持し、炭化物処理を促進させることが可能となる。

【0092】

〔第二実施形態〕
図７に基づいて、第二実施形態に係る炭化物処理装置１００を説明する。第二実施形態の炭化物処理装置１００の構成は、第一実施形態に係る炭化物処理装置１００に対して通気部４の構成が異なる。

【0093】

第一実施形態に係る炭化物処理装置１００は、第一側部供給部３６が、送風機４１から側部供給部３５に処理用ガスＧを供給する配管４１ａと分岐点Ｄ１で分岐し、分岐点Ｄ１から第一側部供給部３６へ処理用ガスＧを第二ガスＧ２として供給する配管４０ａと接続されていた。これに代えて、第二実施形態の炭化物処理装置１００は、第一側部供給部３６が、配管５１ａなどを備えた循環部５０を介して排気管３３と接続されており、温度調整した排気ガスＥを補助ガスＨとして供給し、配管４０ｂが配管４１ａと分岐点Ｄ２で分岐している点で異なり、他は同じである。

【0094】

循環部５０は、排気管３３と第一側部供給部３６とを接続する配管５１ａと、配管５１ａに設けられた送風機５１と、配管５１ａに設けられ、送風機５１と第一側部供給部３６との間に設けられた冷却器５５とを有する。

【0095】

送風機５１は、排気管３３から排気ガスＥを吸引して補助ガスＨとして第一側部供給部３６に向けて送風するファンやブロアなどの送風装置である。送風機５１の出力制御は通気制御部９９が行う。貯留槽３に供給される補助ガスＨの供給速度は、送風機５１の出力を大小変更することで調整可能である。補助ガスＨの供給速度は、送風機５１の出力を大きくすると増加し、出力を小さくすると減少する。

【0096】

冷却器５５は、補助ガスＨが通流する空間内に補助ガス冷却水ＳＷを噴霧供給するノズル５５ａを有する。冷却器５５は、補助ガス冷却水ＳＷの供給速度や供給温度を変更することで、排気ガスＥを冷却し、また、加湿して、補助ガスＨを得る。補助ガス冷却水ＳＷの供給速度や供給温度の調整は通気制御部９９の制御に基づいて行う。

【0097】

排気ガスＥの酸素濃度は、第一実施形態で説明したようにおおよそ５体積パーセント程度である。したがって、排気ガスＥである補助ガスＨを貯留槽３内部へ循環供給する場合、貯留槽３内部の酸素濃度は低下する。貯留槽３の槽内温度は、補助ガスＨの温度の高低により上昇または低下する。

【0098】

通気制御部９９は温度判定部９１の判定結果に基づいて、堆積層Ｂ３の槽内温度が第二温度範囲を超えている場合、第三ガスＧ３の供給速度を増加させ、第二温度範囲を下回る場合、第三ガスＧ３の供給速度を減少させる。

【0099】

通気制御部９９は温度判定部９１の判定結果に基づいて、堆積層Ｂ２の槽内温度が第二温度範囲を超えている場合、補助ガスＨの温度を低下させ、第二温度範囲を下回る場合、補助ガスＨの温度を上昇させる。

【0100】

通気制御部９９は温度判定部９１の判定結果に基づいて、堆積層Ｂ３の槽内温度が第二温度範囲を下回り、かつ、堆積層Ｂ２の槽内温度が第二温度範囲を下回る場合、第一ガスＧ１の供給速度を維持しつつ、補助ガスＨの温度を上昇させる。この場合、通気制御部９９は、さらに補助ガスＨの供給速度を増加させてもよい。堆積層Ｂ１このように、炭化物Ｍの自己発熱に加えて補助ガスＨの熱エネルギーを利用することで、炭化物Ｍを速やかに温めて、酸化反応を促進することができる。なお、堆積層Ｂ１については第一実施形態と同様である。

【0101】

通気制御部９９は濃度判定部９２の判定結果に基づいて、堆積層Ｂ３の酸素濃度が第一濃度未満である場合、第三ガスＧ３の供給速度を増加させる。通気制御部９９は、堆積層Ｂ２の酸素濃度が第二濃度未満である場合、補助ガスＨの供給速度を減少させる。通気制御部９９は、堆積層Ｂ３の酸素濃度が第一濃度未満であり、かつ、堆積層Ｂ２の酸素濃度が第一濃度未満である場合、第一ガスＧ１の供給速度を増加させる。なお、第一実施形態の場合と同様に、通気制御部９９は、温度判定部９１の判定結果に基づいた制御を優先する。また、堆積層Ｂ１については第一実施形態と同様である。

【0102】

以上のようにして、処理中の自己発熱を適切に制御しつつ炭化物の自己発熱性を低下させる処理炭化物処理装置および炭化物処理方法を提供することができる。

【0103】

〔別実施形態〕
（１）上記第一実施形態では、第二給気口である側部供給部３５は第一側部供給部３６と第一側部供給部３６よりも上方側に設けられた第二側部供給部３７との二つの給気口を有する場合を説明したがこれに限られない。側部供給部３５は、第一側部供給部３６もしくは第二側部供給部３７のいずれか一方としてもよい。また、側部供給部３５は、三つ以上の給気口を有してもよい。

【0104】

（２）上記第一実施形態では、温度判定部９１は、堆積層Ｂ３および堆積層Ｂ２の槽内温度が第二温度範囲内であるか否かと、堆積層Ｂ１の槽内温度が第一温度範囲内であるか否かとを判定し、通気制御部９９は温度判定部９１の判定結果に基づいて、第一ガスＧ１、第二ガスＧ２、第三ガスＧ３のそれぞれの供給速度を増加減少させる制御を行う場合を説明した。しかしながら、温度判定部９１は、堆積層Ｂ１の槽内温度が第一温度範囲内であるか否かの判定と共に、少なくとも堆積層Ｂ３もしくは堆積層Ｂ２のいずれか一方の槽内温度が第二温度範囲内であるか否かを判定すればよい。この場合、通気制御部９９は温度判定部９１の判定に基づいて、第一ガスＧ１の供給速度の制御を行うと共に、第三ガスＧ３の供給速度もしくは第二ガスＧ２の供給速度の少なくとも一方を制御すればよい。例えば、温度判定部９１は、堆積層Ｂ３の槽内温度が第二温度範囲内であるか否かのみを判定し、通気制御部９９は第三ガスＧ３の供給速度のみを増減させる構成とすることも可能である。また、温度判定部９１は、堆積層Ｂ３の槽内温度が第二温度範囲内であるか否かのみを判定し通気制御部９９は第二ガスＧ２の供給速度のみを増減させる構成とすることも可能である。

【0105】

（３）上記第一実施形態では、温度判定部９１は、堆積層Ｂ３および堆積層Ｂ２の槽内温度が第二温度範囲内であるか否かと、堆積層Ｂ１の槽内温度が第一所定温度範囲内としての第一温度範囲内であるか否かとを判定し、通気制御部９９は温度判定部９１の判定結果に基づいて、第一ガスＧ１、第二ガスＧ２、第三ガスＧ３のそれぞれの供給速度を増加減少させる制御を行う場合を説明した。しかしながら、温度判定部９１が、堆積層Ｂ１の温度の判定を行わず、通気制御部９９が第一ガスＧ１の供給速度の制御を行わない場合もある。この場合、例えば、温度判定部９１は、堆積層Ｂ３の槽内温度が別の第二温度範囲（例えば、５０℃以上６０℃未満）内であるか否かを判定し、当該判定に基づいて通気制御部９９が第三ガスＧ３の供給速度の制御を行う。また、温度判定部９１は、堆積層Ｂ２の槽内温度が別の第一温度範囲（例えば、４５℃以上５５℃未満）内であるか否かを判定し、当該判定に基づいて通気制御部９９が第二ガスＧ２の供給速度の制御を行う。第一ガスＧ１は、第一弁４２aの開度を固定し、制御しない。この実施形態では、第一側部供給部３６が第一給気口に対応し、第一側部供給部３６よりも上方側に設けられ、第一側部供給部３６と排気管３３との間に設けられた第二側部供給部３７が第二給気口に対応する。また、温度センサＴ３が中間温度センサに対応する。また、温度センサＴ４が排気側温度センサに対応する。このように、中間温度センサは、貯留槽３の高さ方向における下方側の給気口と上方側の給気口との間の温度センサを対応させてよく、当該温度センサに対応する層領域の温度を第一温度範囲内になるように制御してもよい。

【0106】

（４）上記実施形態では、貯留槽３からリサイクル燃料Ｆを排出するための排出装置としてロータリーバルブ３２ａを用い、下流側の雰囲気と縁切りされた状態で、リサイクル燃料Ｆを排出する場合を例示した。しかしながら、排出装置は、ペレット状などのリサイクル燃料Ｆの形状に応じて使用可能な装置であって、下流側の雰囲気が制限なく貯留槽３に流入しない状態でリサイクル燃料Ｆを貯留槽３の内部空間から排出できる装置、もしくは構成を有していればよい。

【0107】

例えば、ロータリーバルブ３２ａの代わりに、貯留槽３を下流側の雰囲気と物理的に縁切りしながら排出することができる排出装置であるダブルダンパを用いてもよい。もしくは、スクリュー式の排出機やテーブルフィーダー式の排出装置を用い、その排出口に処理用ガスＧを向流で通流させて、下流側の雰囲気が制限なく貯留槽３に流入しない状態を維持する構成を採用することもできる。

【0108】

（５）上記実施形態では、貯留槽３の下端である下部容器３０Ｕの端部３０ｂから下方に向けて設けられている排出管３２ｂにロータリーバルブ３２ａが設けられており、貯留槽３の下方にリサイクル燃料Ｆを排出する場合を例示した。しかしながら、排出装置は、貯留槽３の下方にリサイクル燃料Ｆを排出する構成に限られない。

【0109】

例えば貯留槽３の側面にスクリュー式の排出機やテーブルフィーダー式の排出装置の排出口を設け、貯留槽３の側面からリサイクル燃料Ｆを排出してもよい。

【0110】

（６）上記実施形態では、処理用ガスＧは、炭化物Ｍの搬送方向に対して向流で堆積物Ｂの粒子層を通流する場合を例示して説明したが、処理用ガスＧは、炭化物Ｍの搬送方向に対して並流で堆積物Ｂの粒子層を通流させてもよい。この場合、底部供給部３４と排気管３３との上下関係は貯留槽３の高さ方向において逆になる。同様に、第一側部供給部３６と第二側部供給部３７の上下関係も逆になる。温度計測部Ｔや酸素濃度計測部Ｓも同様である。この場合、排気管３３は、下部容器３０Ｕのすり鉢状の壁部の一部を金属金網などに置き換えて、当該金属金網から排気ガスＥを廃棄するなどの構成を有することができる。このように並流で処理用ガスＧを通流させることで、処理用ガスＧの通流方向における上流側にあり冷却されやすい側に発熱性の高い炭化物Ｍの堆積物Ｂを配置し、十分な酸素を供給と、活発な自己発熱の冷却とをバランスさせて炭化物処理を促進することができる。一方、ある程度炭化物処理が進行して自己発熱性が低下した下流側の炭化物Ｍの堆積物Ｂには、加熱された処理用ガスＧを通流させて、炭化物処理を促進することができる。

【0111】

（７）上記第二実施形態では、排気ガスＥを吸引して補助ガスＨとする場合を例示したが、排気ガスＥに代えて燃焼排気Ｅｆを吸引して補助ガスＨとすることもできる。

【0112】

（８）上記第一実施形態では、供給速度調整部４２は、処理用ガスＧを第一ガスＧ１と残りのガスとに分配し、第一ガスＧ１の供給速度を調節する第一弁４２ａと、当該残りのガスを第二ガスＧ２と第三ガスＧ３とに分配し第二ガスＧ２の供給速度を調節する第二弁４２ｂと、第三ガスＧ３の供給速度を調節する第三弁４２ｃとを有する構成である場合を説明した。しかしながら、供給速度調整部４２は、第一ガスＧ１、第二ガスＧ２、および第三ガスＧ３の供給割合のみを変更する構成としてもよい。例えば、供給速度調整部４２は、処理用ガスＧの流量センサを装備する場合がある。そして、第一弁４２ａ、第二弁４２ｂ、もしくは第三弁４２ｃの開度を変更すると共に、処理用ガスＧの流量が一定となるように通気制御部９９が送風機４１の出力を調整する。これにより、第一ガスＧ１、第二ガスＧ２、および第三ガスＧ３の供給割合のみを変更することができる。

【0113】

（９）上記第一実施形態では、温度判定部９１は、堆積層Ｂ２および堆積層Ｂ３の槽内温度がそれぞれ第二温度範囲（第二所定温度の一例）内であるか否かを判定し、通気制御部９９が当該判定に基づいて第三ガスＧ３や第二ガスＧ２の供給速度を制御する場合を説明した。しかしながら、温度判定部９１は、堆積層Ｂ２および堆積層Ｂ３の槽内温度が、それぞれ別々の第二温度範囲内であるかどうかを判定する場合もある。例えば、堆積層Ｂ２の槽内温度が別の第二温度範囲（例えば、４０℃以上５０℃未満）であるかどうかを判定し、堆積層Ｂ３の槽内温度がさらに別の第二温度範囲（例えば、５０℃以上６０℃未満）内であるかどうかを判定する。この場合、温度判定部９１が判定する堆積層Ｂ３に対応させる第二温度範囲は、堆積層Ｂ２に対応させる第二温度範囲よりも高い温度の範囲に設定するのが好ましい。

【0114】

（１０）上記第一実施形態では、複数の層領域として、堆積層Ｂ１、堆積層Ｂ２、および堆積層Ｂ３という具合に三つの層領域が仮想的に定められる場合を説明したが、複数の層領域の定め方はこれに限られない。例えば、それぞれに対応する温度計測部Ｔのセンサプローブを設けて四つ以上の層領域が定められてもよい。この場合、側部供給部３５として、第一側部供給部３６や第二側部供給部３７に加えて、さらに別の（第三以上）の側部供給部３５を有してもよい。このように三つ以上の側部供給部３５を有する場合、それぞれの側部供給部３５のうち少なくとも一つ（たとえば、第三の側部供給部３５）と排気管３３との間のセンサプローブを排気側温度センサとみなし、これらセンサプローブで検知した温度に対して個別に第二所定温度範囲を定め、これらセンサプローブで検知した温度が第二所定温度範囲になるように制御することもできる。

【0115】

なお、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0116】

本発明は、処理中の自己発熱を適切に制御しつつ炭化物の自己発熱性を低下させる処理を行う炭化物処理装置、およびその方法に適用できる。

【符号の説明】

【0117】

３ ：貯留槽
４ ：通気部
９ ：制御部
３４ ：底部供給部（給気口、第一給気口）
３５ ：側部供給部（給気口、第二給気口）
３６ ：第一側部供給部（給気口、第一給気口、第二給気口）
３７ ：第二側部供給部（給気口、第二給気口）
４２ ：供給速度調整部
４２ａ ：第一弁（供給速度調整部）
４２ｂ ：第二弁（供給速度調整部）
４２ｃ ：第三弁（供給速度調整部）
１００ ：炭化物処理装置
Ｇ ：処理用ガス
Ｇ１ ：第一ガス（処理用ガス）
Ｇ２ ：第二ガス（処理用ガス）
Ｇ３ ：第三ガス（処理用ガス）
Ｈ ：補助ガス（処理用ガス）
Ｍ ：炭化物
Ｔ ：温度計測部
Ｔ２ ：温度センサ（中間温度センサ）
Ｔ３ ：温度センサ（排気側温度センサ、中間温度センサ）
Ｔ４ ：温度センサ（排気側温度センサ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】