特開 2024-148089 炭化装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024148089

(43)【公開日】2024-10-17

(54)【発明の名称】炭化装置

(51)【国際特許分類】

   C10B 49/02 20060101AFI20241009BHJP

【ＦＩ】

C10B49/02

【審査請求】有

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023061009

(22)【出願日】2023-04-04

(71)【出願人】

【識別番号】514032773

【氏名又は名称】ＣＹＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094156

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 民安

(72)【発明者】

【氏名】田口 幸示

(57)【要約】

【課題】炭化処理の初期段階における上記逆火現象の発生を有効に阻止し、ひいては安全性の高い新規な炭化装置を提供する。
【解決手段】
加熱バーナー１６により内部が加熱される加熱室５内に配置された乾留ボックス６と、この乾留ボックス６内に収容され内部には炭化処理される有機物が収容された処理物収容容器１２と、上記乾留ボックス６内で発生した乾留ガスを乾留バーナー１４に供給する乾留ガス流路２１と、この乾留ガス流路２１の中途部には、該乾留バーナー１４側に向けて水蒸気発生装置２７からの水蒸気を噴射する水蒸気噴射ノズル２６が配置されてなる。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

加熱バーナーにより内部が加熱される加熱室内に配置された乾留ボックスと、この乾留ボックス内に収容され内部には炭化処理される有機物が収容された処理物収容容器と、上記乾留ボックス内で発生した乾留ガスを乾留バーナーに供給する乾留ガス流路と、この乾留ガス流路の中途部には、該乾留バーナー側に向けて水蒸気発生装置からの水蒸気を噴射する水蒸気噴射ノズルが配置されてなることを特徴とする炭化装置。

【請求項2】

前記乾留ボックス内には、前記処理物収容容器に向けて前記水蒸気発生装置からの水蒸気を噴射するボックス側水蒸気噴射ノズルが配置されてなることを特徴とする請求項１記載の炭化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、有機物を加熱して炭化し炭化物を得る際に使用する炭化装置に関し、特に、加熱の初期段階における安全性の確保を目的とした炭化装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

炭化装置は、炭化物を得ることを目的に使用されるものであるが、近年は廃棄物としての有機物を原料として炭化物を得る炭化装置は、これまで多用されてきた焼却装置に比べて二酸化炭素の排出やダイオキシンの発生を大きく抑制することができ、また、該炭化装置により得られた炭化物を燃料，土壌改良剤或いは調湿材等としてリサイクルが可能となる等のメリットから、各種の炭化装置（炭化炉）が提案され実施されている。

【0003】

ところで、これまでの炭化装置の中には、炭化処理する有機物が内部に収容される収容容器と、この収容容器を囲む乾留ボックスと、この乾留ボックスの下方に形成され該乾留ボックスと連通してなる燃焼室と、この燃焼室内を加熱する加熱バーナーと、この加熱バーナーにより上記有機物が加熱されることにより発生する乾留ガスを上記乾留ボックスから上記燃焼室内に送る管路とを備えたものが開示されている（特許文献１参照）。この特許文献１に開示された炭化装置では、炭化処理の初期段階では、上記加熱バーナーにより上記燃焼室が加熱されるとともに、上記収容容器内に収容された有機物も加熱され、こうした初期段階が経過すると、上記加熱された有機物から発生した乾留ガスが上記管路を介して上記燃焼室内に還流される。この管路であって、上記燃焼室に近接した部位には乾留バーナーが配置され、この乾留バーナーにより乾留ガスを燃焼させることにより上記有機物は炭化処理される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２－８２２５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記特許文献１に開示された炭化装置では、以下に記載する課題を有する。すなわち、この炭化装置全体は内部が密閉されているものの、上述した初期段階においては、該炭化装置内には空気が存在し、上記加熱バーナーにより加熱温度が上昇して有機物の炭化処理が進んで上記乾留ガスが上記管路を介して上記燃焼室内に流入する過程においては、上記密閉された炭化装置内の気体が膨張するばかりではなく、上記乾留ガスが上記空気と混合されて上記加熱バーナーの火炎が上記管路内において逆火現象が発生し、場合によっては該炭化装置内において爆発する。

【0006】

なお、こうした加熱バーナーの火炎が上記管路内において逆火することを防止する（防爆する）手段としては、上記炭化処理の初期段階において、上記乾留ボックス内に窒素ガスを噴射する方法があり、或いは、上記特許文献１にも開示されているように、水蒸気を噴射する方法もあるが、未だ十分ではない。

【0007】

そこで、本発明は、上述した従来の炭化装置が有する課題を解決するために提案されたものであって、炭化処理の初期段階における上記逆火現象の発生を有効に阻止し、ひいては安全性の高い新規な炭化装置を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、上記課題を解決するために提案されたものであって、第１の発明（請求項１記載の発明）は、加熱バーナーにより内部が加熱される加熱室内に配置された乾留ボックスと、この乾留ボックス内に収容され内部には炭化処理される有機物が収容された処理物収容容器と、上記乾留ボックス内で発生した乾留ガスを乾留バーナーに供給する乾留ガス流路と、この乾留ガス流路の中途部には、該乾留バーナー側に向けて水蒸気発生装置からの水蒸気を噴射する水蒸気噴射ノズルが配置されてなることを特徴とするものである。

【0009】

この第１の発明に係る炭化装置による炭化処理の初期段階において、上記加熱バーナーにより加熱室の温度が上昇するとともに、上記乾留ボックス内に収容された収容容器内の有機物が加熱され、やがて該加熱された有機物の炭化が進むと、該有機物からは乾留ガスが発生する。また、この段階では上記乾留ボックス内の空気が混入された乾留ガスは膨張する。そして、上記乾留ボックス内の空気が混入した乾留ガスは、上記乾留ガス流路を通って乾留バーナーに流れる。このとき、上記乾留ガス流路内に配置された水蒸気噴射ノズルからは、下流側である乾留バーナー方向に向かって水蒸気が噴射される。したがって、こうした水蒸気噴射ノズルによる水蒸気の噴射により、該乾留バーナーの火炎が逆火することを有効に防止することができる。

【0010】

また、第２の発明（請求項２記載の発明）は、上記第１の発明において、前記乾留ボックス内には、前記処理物収容容器に向けて前記水蒸気発生装置からの水蒸気を噴射するボックス側水蒸気噴射ノズルが配置されてなることを特徴とするものである。

【0011】

この第２の発明に係る炭化装置では、上記水蒸気発生装置からの水蒸気が、上記乾留ガス流路内に噴射されるかりではなく、乾留ボックス内にも噴射されることから、乾留バーナーの火炎が逆火するだけではなく、仮に該逆火が発生した場合であってもこの炭化装置の爆発を防止することができるとともに上記乾留ボックス内を高温化することができ高い品質の炭化物を得ることができる。なお、上記ボックス側水蒸気噴射ノズルからの水蒸気の噴射は、上記水蒸気噴射ノズルからの水蒸気の噴射と同じタイミングで噴射される場合の他、該水蒸気噴射ノズルからの水蒸気の噴射を終了させた後に噴射されるものであっても良い。

【発明の効果】

【0012】

上記発明によれば、炭化処理の初期段階における上記逆火現象の発生を有効に阻止し、ひいては安全性の高い新規な炭化装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】炭化装置を模式的に示す側面図である。

【図2】図１に示す炭化装置を構成する乾留ガス流路等を示す断面図である。

【図3】ボイラから噴射ノズル及び撹拌ノズルまでの配管構成を模式的に示す配管図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明を実施するための最良の形態に係る炭化装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。この実施の形態に係る炭化装置１は、図１又は図２に示すように、全体形状が箱状に成形され、Ｈ型鋼等のベース部材２上に載置され固定されてなるものであり、正面には後述する処理物収容容器を出し入れする開口（（符号は省略する。）及びこの開口を閉塞及び開放する開閉扉３が配置されている。なお、上記炭化装置１の天井部分、４つの側壁部分及び床部分の内側のそれぞれには断熱材（符号は省略する。）が固定され、また、上記開閉扉３の内側にも断熱材（符号は省略する。）が固定され、この炭化装置１内の熱損失が防止されている。

【0015】

そして、上記炭化装置１の内部には、後述する加熱バーナー１６や乾留バーナー１４により加熱される燃焼室１１や該燃焼室１１の外側に形成された加熱室５を備え、この加熱室５内には、乾留ボックス６が配置されている。この乾留ボックス６は、上記炭化装置１に形成された上記開口近傍に配置された図示しない複数の支持部材により支持されてなるものであり、天板８と、底板９と、背面側の側板１０を含めた３つの側板とを備え、正面は開放されているとともに、この開放された部位は上記開閉扉３により開閉される部位である。なお、上記乾留ボックス６の背面側の側板１０の上端側には、後述する乾留ガス流路の一端が取り付けられ、該乾留ボックス６内で発生した乾留ガスがこの乾留ガス流路内に流入するように構成されている。

【0016】

また、上記乾留ボックス６内は、処理物収容容器１２が配置される部位とされている。すなわち、この処理物収容容器１２は、上記開閉扉３を開放することにより、上記乾留ボックス６内に配置され、その後該開閉扉３を閉塞し、さらに所定の炭化処理が終了した場合には、該開閉扉３を開放してこの炭化装置１から取り出されるものである。そして、この処理物収容容器１２は、炭化処理される有機物が収容される容器であり、金網その他内部と外部とが連通する多数の開口が形成された箱状に成形されたものである。なお、上記乾留ボックス６内であって、上記処理物収容容器１２の上方には、後述するように、上記該処理物収容容器１２内に収容された有機物に水蒸気を噴射するとともに乾留ボックス６内の気体を撹拌する撹拌ノズル２８が配置されている。この撹拌ノズル２８は、本発明を構成するボックス側水蒸気噴射ノズルである。

【0017】

そして、この炭化装置１の背面側の側板１０の中途部には、図２に示すように、後述する乾留ガス流路２１の中途部が挿通された管路挿通用開口（符号は省略する。）が形成され、また、該乾留ガス流路２１の中途部が挿通された部位よりも下方には、乾留バーナー用開口１０ｂが形成され、さらにこの乾留バーナー用開口１０ｂの下方には加熱バーナー用開口１０ｃが形成されている。そして、上記乾留バーナー用開口１０ｂには乾留バーナー支持部材１３が固定されている。この乾留バーナー支持部材１３は、円筒状に成形され乾留バーナー１４の先端側から中途部が挿入され固定された円筒部１３ａと、この円筒部１３ａの基端であって上記炭化装置１の背面側の側板１０の外側に露出されたフランジ部１３ｂとから構成されている。上記乾留バーナー１４は、後述するように乾留ガスを燃焼させるバーナーであり、該乾留バーナー１４の中途部には上記フランジ部１３ｂに当接しボルト等の図示しない締結具を介して該フランジ部１３ｂに固定されるバーナー側フランジ部１４ａが形成されている。また、加熱バーナー用開口１０ｃには加熱バーナー支持部材１５が固定されている。この加熱バーナー支持部材１５は、円筒状に成形され加熱バーナー１６の先端側から中途部が挿入され固定された円筒部１５ａと、この円筒部１５ａの基端であって上記炭化装置１の背面側の側板１０の外側に露出されたフランジ部１５ｂとから構成されている。上記加熱バーナー１６は、この炭化装置１による炭化処理の初期段階で燃料の燃焼により該炭化装置１内を加熱するバーナーであり、該加熱バーナー１６の中途部には上記フランジ部１５ｂに当接しボルト等の図示しない締結具を介して該フランジ部１５ｂに固定されるバーナー側フランジ部１６ａが形成されている。なお、上記炭化装置１の背面側の側板１０の内側であって、上記乾留バーナー支持部材１３や加熱バーナー支持部材１５の周囲は断熱材（符号は省略する。）により囲まれている。また、この炭化装置１の上記加熱室５内には、該加熱室５内の気体を外部に排出するガス取込口１８（図１参照）が形成され、このガス取込口１８は、図示しない排気塔を介して外部に排出（排気）されるように構成されている。

【0018】

そして、上述したように、この炭化装置１は、上記乾留ボックス６の背面側の側板１０の上端側に以下の乾留ガス流路２１の一端が取り付けられ、該乾留ボックス６内で発生した乾留ガスがこの乾留ガス流路２１内に流入するように構成されている。この乾留ガス流路２１は、図１又は図２に示すように、第１ないし第８の金属製の管体２１ａ・・・２１ｈからなり、上記第１の管体２１ａは、その先端が上記乾留ボックス６に固定され該乾留ボックス６内と連通され、該乾留ボックス６内の乾留ガスが流入するものであり、上記第８の管体２１ｈの中途部は上記管路挿通用開口に挿通され、該第８の管体２１ｈの先端側は、この炭化装置１の外部に露出してなり、その先端は図２に示す第１の４方管継手２２に接続されている。この第１の４方管継手２２は、金属製の継手であり、上記第８の管体２１ｈの先端が接続された部位の延長側は閉塞され、該第８の管体２２ｈの中心から下方に形成された部位は、金属製の接続管２３を介して第２の４方管継手２５に接続されている。この第２の４方管継手２５の下方（上記加熱バーナー１６側）と上記乾留バーナー１４側とは反対側は何れも閉塞され、該乾留バーナー１４側が開放されている。したがって、上記乾留ガス流路２１内に流入した乾留ガスは、上記第１の４方管継手２２と上記接続管２３と上記第２の４方管継手２５内を通過して上記乾留バーナー１４に供給され、該乾留バーナー１４による火炎が上記燃焼室１１内に供給される。

【0019】

そして、本発明を構成する乾留ガス流路２１を構成する上記接続管２３内には、上記乾留バーナー１４側である上記第２の４方管継手２５方向に水蒸気を噴射する噴射ノズル２６が配置されている。この噴射ノズル２６は、図３に示すように、本発明を構成する水蒸気発生装置としてのボイラ２７に接続され、このボイラ２７は上記乾留ボックス６内に配置された撹拌ノズル２８に接続されている。以下、上記ボイラ２７から上記噴射ノズル２６迄の流路の配管構成及び該ボイラ２７から上記撹拌ノズル２８迄の流路の配管構成を説明する。

【0020】

上記ボイラ２７は、図３に示すように、水蒸気用管路３１を介して上記噴射ノズル２６に接続されている。この水蒸気用管路３１の途中には、減圧弁３２が配置され該減圧弁３２を挟んだ上流側と下流側とには、第１の手動バルブ３３と第２の手動バルブ３４が配置されている。また、上記第１のバイパス管路３５よりも上流側には、上記ボイラ２７側から上記減圧弁３２方向に流れる上記水蒸気用管路３１内の圧力を計測する第１の圧力計３７が配置され、該水蒸気用管路３１からこの第１の圧力計３７の途中には、第３の手動バルブ３８が配置されている。また、上記第２の手動バルブ３４の下流側には、上記減圧弁３２によって減圧された圧力を計測し手前に第４の手動バルブ３９が配置された第２の圧力計４０が配置されている。そして、この第２の圧力計４０の下流側には、その上流側に配置された第５の手動バルブ４１と下流側に配置された第６の手動バルブ４２とにより挟まれた流量計４３が配置されている。なお、上記第２の圧力計４０と上記第５の手動バルブ４１との間には、流量計調整バルブ４４が配置されている。

【0021】

また、上記流量計調整バルブ４４の下流側であって上記第５の手動バルブ４１の上流側から上記第６の手動バルブ４２の下流側までの間には、第２のバイパス管路４５が配置されており、この第２のバイパス管路４５の途中には、第７の手動バルブ４６が配置されている。また、上記第６の手動バルブ４２の下流側には、下流側に配置された第８の手動バルブ４７と上流側に配置された第９の手動バルブ４８とにより挟まれた第１の電磁弁４９が配置されている。そして、上記第９の手動バルブ４８の下流側には、途中に第１０の手動バルブ５０が配置され、該第１０の手動バルブ５０の下流側に上記噴射ノズル２６が配置されている。なお、上記第７の手動バルブ４６の下流側と第９の手動バルブ４８の上流側との間には、第３のバイパス管路５１が設けられおり、この第３のバイパス管路５１の途中には第１１の手動バルブ５２が配置されている。また、上記第１０の手動バルブ５０と上記噴射ノズル２６との間には、第３の圧力計５３が配置されている。

【0022】

そして、上記第９の手動バルブ４８の下流側には、分岐管路５５が設けられ、この分岐管路５５の下流側には、先に説明した多数の撹拌ノズル２８が設けられている。なお、上記水蒸気用管路３１の途中であって、上記第１の圧力計３７の上流側、上記流量計調整バルブ４４と上記第７の手動バルブ４６との間、上記第９の手動バルブ４８と上記第１０の手動バルブ５０との間には、第１ないし第３のドレン管５７，５８，５９が下方（地上側）に向いて配置され、これら第１ないし第３のドレン管５７，５８，５９の下端側には、それぞれドレンのみを排出するスチームトラップ６０，６１，６２が配置されている。

【0023】

したがって、上述した炭化装置１によれば、本発明を構成する乾留ガス流路２１を構成する上記接続管２３内には、上記乾留バーナー１４側に向けて水蒸気発生装置であるボイラ２７からの水蒸気を噴射する噴射ノズル２６が配置されてなることから、該乾留バーナー１４の火炎が逆火することを有効に防止することができる。また、上記炭化装置１では、上記乾留ボックス６内には、上記処理物収容容器１２に向けて上記ボイラ２７からの水蒸気を噴射するボックス側水蒸気噴射ノズルとしての撹拌ノズル２８が配置されてなることから、上述した乾留バーナー１４の火炎が逆火することが防止できるばかりではなく、仮に該逆火が発生した場合であってもこの炭化装置１の爆発を防止することができるとともに上記乾留ボックス６内を高温化することができ高い品質の炭化物を得ることができる。

【符号の説明】

【0024】

１ 炭化装置
５ 加熱室
６ 乾留ボックス
１２ 処理物収容容器
１４ 乾留バーナー
１６ 加熱バーナー
２１ 乾留ガス流路
２６ 噴射ノズル
２７ ボイラ（水蒸気発生装置）
２８ 撹拌ノズル（ボックス側水蒸気噴射ノズル）

【図1】

【図2】

【図3】