JP2009138088A - 多段スクリュー炭化炉 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化することなく、スクリューコンベアの火炎による損傷を抑えた多段スクリュー炭化炉を提供すること。
【解決手段】 炉体２内を横切るスクリューコンベア１０が、筒状のトラフ２１内をスクリュー２２が回転することによって被炭化物を搬送し、加熱された被炭化物から発生する乾留ガスを排気するガス吹出口３５を有するものであり、千鳥状の配置によって縦方向に複数並べられ、接続シュート５によって連続的に接続されたものであって、スクリューコンベア１０は、トラフ２１が、その長手方向に直交する幅方向に広がった天井３２を有し、トラフ２１に形成されたガス吹出口３５が、その天井３２に対して上段のスクリューコンベア１０から遠ざかる方向にオフセットして突設された多段スクリュー炭化炉１。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被炭化物を多段のスクリュー搬送路によって搬送して炭化させる多段スクリュー炭化炉に関し、特に、下段のスクリュー搬送路から吹き出す火炎によって、その上段のスクリュー搬送路内の被炭化物を加熱・熱分解（炭化）せしめる多段スクリュー炭化炉に関する。

被炭化物を円筒状搬送路内で移送させ、これにより炭化物を連続的に生成する多段スクリュー炭化炉が下記特許文献１に記載されている。図９は、特許文献１に開示された炭化炉の炉体の内部を、スクリューコンベアの軸方向に見た断面図であり、図１０は、図９に示す炉体の内部を、スクリューコンベアの側面側から見た断面図である。

この多段スクリュー炭化炉１００には、炉体１１０内を貫くように４段のスクリューコンベア１０１〜１０４が設けられ、図９に示すように高さ方向に千鳥状に配置されている。スクリューコンベア１０１（スクリューコンベア１０２〜１０４も同様）は、被炭化物を搬送するための搬送手段であり、複数個の吹出し口１２１を設けた円筒状のトラフ１２０からなり、その中にスクリュー１２５が回転可能に挿入されている。これらの吹出し口１２１は、図１０に示すように、スクリューコンベア３の軸方向に所定間隔をあけて一直線上に形成されている。

多段スクリュー炭化炉１００では、最上段にあるスクリューコンベア１０１に被炭化物が供給され、スクリュー１２５の回転によって、炉体１１０内で加熱されたトラフ１２０の中を移動する。そして、そのスクリューコンベア１０１によって炉体１１０を横切るように端部まで送られ、接続シュートを通じて下段のスクリューコンベア１０２へと落下して移される。その後、被炭化物はスクリューコンベア１０２からスクリューコンベア１０３及び１０４へと順に移動し、加熱されたそれぞれのトラフ１２０内をスクリュー１２５によって送られる間に炭化する。

特開２００１−１９２６６９号公報

ところで、特許文献１の多段スクリュー炭化炉１００では、各トラフ１２０の上面に吹出し口１２１が設けられているので、内部で発生した乾留ガスは、その吹出し口１２１から炉体１１０内へと吹き出す。そして、その吹き出した乾留ガスは炉体１１０内の熱によって燃焼し、火炎となって上部のスクリューコンベアを加熱することになる。しかし、こうした火炎によって被炭化物の加熱が行われる場合、火炎が直接当たるトラフ１２０は高温に晒され、しかも鶏糞等の畜糞である被炭化物から発生する乾留ガスは、塩素や硫黄等の腐食性ガスが含まれているため、例えば２ヶ月程度の比較的短い時間でトラフ１２０に孔があいてしまっていた。

そこで、火炎をトラフ１２０に直接当てないようにするため、スクリューコンベア１０１〜１０４を上下方向に離したり、千鳥状の配置によって広がった横方向の距離を更に大きくとることが考えられる。しかし、スクリューコンベア１０１〜１０４をそうした配置で構成すると、スクリューコンベア１０１〜１０４間の距離が大きくなって多段スクリュー炭化炉１００を大型化させる他、接続シュートの距離も長くなるため、傾きが小さいと被炭化物の落下がスムーズに行われなくなる。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、大型化することなく、スクリューコンベアの火炎による損傷を抑えた多段スクリュー炭化炉を提供することを目的とする。

本発明に係る多段スクリュー炭化炉は、炉体内を横切るスクリューコンベアが、筒状のトラフ内をスクリューが回転することによって被炭化物を搬送し、加熱された被炭化物から発生する乾留ガスを排気するガス吹出口を有するものであり、千鳥状の配置によって縦方向に複数並べられ、接続シュートによって連続的に接続されたものであって、前記スクリューコンベアは、前記トラフが、その長手方向に直交する幅方向に広がった天井を有し、当該トラフに形成された前記ガス吹出口が、その天井に対して上段のスクリューコンベアから遠ざかる方向にオフセットして突設されたものであることを特徴とする。

また、本発明に係る多段スクリュー炭化炉は、前記ガス吹出口が前記トラフの長手方向に連続して開口したものであることが好ましい。
また、本発明に係る多段スクリュー炭化炉は、前記ガス吹出口が、前記幅方向の両側に天井が存在するように形成されたものであることが好ましい。

よって、本発明の多段スクリュー炭化炉によれば、上下に位置する複数のスクリューコンベアが千鳥状に配置され、そのガス吹出口が上段のスクリューコンベアから遠ざかる方向にオフセットして形成されているので、乾留ガスの火炎が上段のスクリューコンベアを直接炙らないように離れた位置で加熱することにより、トラフ内の被炭化物を十分に加熱しながらも、過度の加熱を回避することでトラフの損傷を防止することが可能になる。そして、本発明では、単にスクリューコンベア同士の距離をとるのではなく、ガス吹出口をオフセットさせることにより、従来とほぼ同様の寸法間隔でスクリューコンベアを配置することにより、多段スクリュー炭化炉の大型化が防止できる。

また、本発明の多段スクリュー炭化炉によれば、ガス吹出口がトラフの長手方向に沿って連続し、開口面積が従来より大きく形成されているため、吹き出る乾留ガスの流速が低減され、立ちのぼる火炎の背を小さく抑える。従って、この点からもトラフへの過度の加熱を回避した損傷防止が可能である。その一方で、乾留ガスの放出量が増加することによって発熱量が増加し、上段のスクリューコンベア内を移動する被炭化物を効率良く炭化させることが可能である。
更に、本発明の多段スクリュー炭化炉によれば、軽い乾留ガスが天井にぶつかり、勢いを落としてから吹き出るため、この点でも乾留ガスの流速低減によって火炎の背を小さく抑えたトラフの加熱が可能である。

次に、本発明に係る多段スクリュー炭化炉の一実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。図１乃至図３は、本実施形態の多段スクリュー炭化炉を示した図である。特に、図１は、多段スクリュー炭化炉をその側部側から示した断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図であり、図３は図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。
本実施形態に係る多段スクリュー炭化炉１は、ホッパ４に投入した被炭化物を、角筒状の炉体２内で加熱した７つのスクリューコンベア１０（１１〜１７）内を通して加熱・熱分解して炭化物を生成する装置である。

スクリューコンベア１０は、図１に示すように、縦方向に複数段（本実施形態では上下７段）にわたって設けられ、更に図２及び図３に示すように左右２列に配置されている。縦方向に並べられたスクリューコンベア１０（１１〜１７）は、図３に示すように千鳥状に配置され、各々は筒状のトラフ２１が炉体２の向かい合う壁面に架設されている。そして、このトラフ２１内にはスクリュー２２が挿入され、回転するスクリュー２２によって被炭化物を搬送する搬送手段として構成されている。

スクリュー２２は、その回転軸に所定ピッチで螺旋状に形成された螺旋羽を有し、軸受けを介して回転可能に軸支されている。炉体２には、図２に示すように、ギヤードモータである駆動モータ２８が複数固定され、スクリュー２２の回転軸及び駆動モータ２８の出力軸にそれぞれ固定したスプロケットが、チェーンを介して回転を伝達するように構成されている。従って、スクリュー２２の回転速度、すなわちトラフ２１内を移動する被炭化物の搬送速度は、この駆動モータ２８の駆動制御によって調整できるようになっている。

炉体２の上部には、被炭化物を最上段のスクリューコンベア１１へ送り込むためのホッパ４が設けられている。ホッパ４には、スクリューコンベア１１のスクリュー２２と連続した螺旋羽の送込部２５が形成されている。この送込部２５における羽根のピッチや径は、スクリューコンベア１０のスクリュー２２より小さく形成されている。

スクリューコンベア１１〜１７のトラフ２１は、上下に並んだもの同士がシュート部５によって連結され、そのスクリューコンベア１１〜１７内を移動する被炭化物の搬送方向は交互に切り換えられる。そのため、上方のスクリューコンベア１１の送出し終端側と、下方のスクリューコンベア１２の送出し始端側とがシュート部５によって連結され、一つの搬送流路が形成されている。そして、最下段に位置するスクリューコンベア１７には、その送出し終端側のシュート部５に冷却部６が設けられ、そこを通って不図示の回収部に回収される。冷却部６は、炉から出た炭化物が４００〜５００℃と高温であり、外気に触れると燃えてしまうため、水槽内をスクリューコンベアで搬送することによって間接冷却するものである。

また、多段スクリュー炭化炉１には、図３に示すように、スクリューコンベア１０からなる搬送部に、下方から熱気（熱風）を送る加熱部が構成されている。加熱部は、炉体２の下部に加熱室７が設けられ、そこへ火炎を噴射するバーナー８が取り付けられている。これにより、このバーナー８から噴射した火炎による熱が、加熱室７内から炉体２の炭化室９へと送られて、最下段のスクリューコンベア１７を直に加熱しつつ、他のスクリューコンベア１１〜１６も昇温するようになっている。一方、そうした炉体２の上部には、炭化室９内で燃焼しなかった乾留ガスを燃焼させる再燃焼炉３が設けられている。

多段スクリュー炭化炉１では、スクリューコンベア１１〜１７のスクリュー２２が回転することによって被炭化物が搬送され、その際、加熱されたトラフ２１内を移動する間に被炭化物が炭化する。そして、本実施形態では、被炭化物からは可燃性の乾留ガスが発生するため、この乾留ガスをトラフ２１のガス吹出口から上方に向けて吹き出させ、それによって生じる火炎で上段に位置するスクリューコンベア１０を加熱するよう構成されている。すなわち、バーナー８から噴射した火炎による加熱のほか、例えば下に位置するスクリューコンベア１７からの火炎によって直上のスクリューコンベア１６を加熱するように、乾留ガスによる火炎によってスクリューコンベア１０を加熱するよう構成されている。

ここで図４及び図５は、乾留ガスによる火炎によって加熱する状態を模式的に示した図であり、図４は従来型のスクリューコンベア７０を、図５は、その改良型である本実施形態のスクリューコンベア１０を比較して示している。また、図４及び図５ではいずれも、図（ａ）はスクリューコンベアの軸方向断面図を示し、図（ｂ）はスクリューコンベアの側面図を示している。

スクリューコンベア１０，７０は、図４（ａ）及び図５（ａ）に示すように、いずれも千鳥状に配置されて縦方向に並んでいる。図４に示す従来型のスクリューコンベア７０は、前記課題でも述べたように、火炎がトラフ７１に直接当たるようになっているため孔があいてしまう。これを回避するため、スクリューコンベア７０同士の間隔を上下方向、或いは横方向に広げると多段スクリュー炭化炉を大型化させてしまう。そこで、本実施形態では、スクリューコンベア１０同士の位置関係を従来のものと同じにしたままで、炭化炉全体を大型化させることなくトラフの損傷を抑える構成となっている。

スクリューコンベア１０では、トラフ２１の形状を従来から変更し、図５（ａ）に示すようにＵ字形の上方開口側を平らな面板で塞ぐように形成し、更に上面に突き出したガス吹出口３５がオフセットして突設されている。すなわち、従来のスクリューコンベア７０は、図４（ａ）に示すように、ガス吹出口７３の中心がスクリュー７２の回転軸７２ａ中心と重なっている。これに対して本実施形態では、図５（ａ）に示すように、ガス吹出口３５がスクリュー２２の回転軸２２ａ中心位置から外れ、特に上段のスクリューコンベア１０から遠ざかる方向にずれて形成されている。

図６乃至図８は、本実施形態のトラフ２１を具体的に示した図であり、図６は平面図、図７は側面図で、更に図８は、図７のＣ−Ｃ矢視断面図である。トラフ２１は、搬送方向に見たときの断面形状がＵ字形のトラフ本体３１と、このトラフ本体３１の上方開口側を塞ぐように天井３２と一体になって形成されている。そして、そのトラフ本体３１は、シュート部５を通して落下する被炭化物を受ける顎部３３が一端部に形成されている。ガス吹出口３５は、図８に示すように、天井３２を構成する平板が長手方向に沿って折り曲げられ、そうした一対の起立部３２ａ，３２ｂによって形成されている。起立部３２ａ，３２ｂ同士は複数の連結棒３６によって連結され、ガス吹出口３５は、その連結棒３６によって区切られた複数の開口部が連続した構成となっている。

そして図８に示すように、ガス吹出口３５の中心位置Ｃが、トラフ２１の中央位置Ｏから距離Ｔだけオフセットした位置になるように形成されている。多段スクリュー炭化炉１に設置された状態では、図３に示すように、スクリューコンベア１１〜１７が千鳥状に配置されているため、それぞれのガス吹出口３５もその振れ方向に応じ、同じように左右のいずれか一方にオフセットして形成されている。

また、このガス吹出口３５は、オフセット方向にある起立部３２ｂがトラフ本体３１の側面から所定距離Ｂだけ離れた位置で立ち上がるように形成されている。すなわち、トラフ本体３１の側面から起立部３２ｂが連続しないように、天井３２を介して起立部３２ｂが形成されている。これは、軽い乾留ガスがガス吹出口３５から勢いよく吹き出してしまわないように、平らにした天井３２にぶつかることにより、トラフ２１内である程度滞留を起こしてから適当な流速で流れ出るようにしたものである。また、流速を小さくすることによって細かい灰の飛散も防いでいる。

従って、仮に図４に示すスクリューコンベア７０において、単にガス吹出口７３をオフセットさせただけでは、こうした滞留を起こすことなく乾留ガスが勢い良く吹き出してしまう他、オフセットによってトラフ７１内において開口部分よりも高い位置の頂部にガス溜まりができてしまう。従って、単純にガス吹出口をオフセットさせるだけでは十分ではなく、平らにした天井３２に形成する必要がある。ただし、こうした乾留ガスの吹き出しの抑制や、ガス溜まりを防止できる構造であれば、必ずしも天井３２が平らである必要はない。

そこで、本実施形態の多段スクリュー炭化炉１では、こうした７つのスクリューコンベア１０（１１〜１７）を被炭化物が順番に降りるように搬送され、その搬送過程で加熱によって炭化物が生成される。そして、被炭化物が加熱されて炭化する際には乾留ガスを発生させるため、その乾留ガスがトラフ２１内からガス吹出口３５を通って吹出し、炉体２内の加熱温度によって燃焼して火炎となる。その火炎は図５に示すように、直上のスクリューコンベア１０を加熱し、この熱によってトラフ２１内の被炭化物が熱を受けて炭化することになる。

その際、ガス吹出口３５は、上段のスクリューコンベア１０から遠ざかる方向にオフセットして形成されているので、乾留ガスの火炎が上段のスクリューコンベア１０を直接炙ることなく離れた位置で加熱することとなる。そのため、トラフ２１内の被炭化物を十分に加熱しながらも、過度にスクリューコンベア１０を加熱することを回避することができ、短い時間で孔があくようなトラフ２１の損傷を防止することが可能になった。そして、これによってスクリューコンベア１０の交換時期を大幅に延ばすことができ、多段スクリュー炭化炉１の運用におけるコスト削減が可能となった。

また、本実施形態では、単にスクリューコンベア１０同士の距離をとって前記効果を達成するのではなく、ガス吹出口３５をオフセットさせることにより、従来とほぼ同様の寸法間隔でスクリューコンベア１０を配置することによって、多段スクリュー炭化炉１の大型化の防止が可能となった。

また、本実施形態の多段スクリュー炭化炉１は、ガス吹出口３５がトラフ２１の長手方向に沿って連続し、開口面積が従来より大きく形成されている。そのため、ガス吹出口３５から吹き出る乾留ガスの流速が低減され、立ちのぼる火炎の背を小さく抑えることによって、この点からもトラフ２１への過度の加熱を回避した損傷防止を可能としている。その一方で、乾留ガスの放出量が増加することによって発熱量が増加し、上段のスクリューコンベア１０内を移動する被炭化物を効率良く炭化させることが可能になった。
更に、本実施形態では、軽い乾留ガスが平らな天井３２にぶつかって勢いを落としてから吹き出すため、この点でもガス吹出口３５から吹き出る乾留ガスの流速低減によって火炎の背を小さく抑えたトラフ２１の加熱を可能としている。

以上、本発明に係る多段スクリュー炭化炉の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では天井３２をフラットにして構成したが、乾留ガスの流れを抑え、トラフ２１内に溜まらないようにして吹出口３５から吹き出るようにすれば、曲面や傾斜面などの適宜変更は可能である。

多段スクリュー炭化炉の一実施形態を示した側部側からの断面図である。 多段スクリュー炭化炉を示した図１のＡ−Ａ矢視断面図である。 多段スクリュー炭化炉を示した図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。 従来型の多段スクリュー炭化炉に構成されたスクリューコンベアを簡略化して示した図であり、（ａ）はスクリューコンベアの軸方向断面図、（ｂ）はスクリューコンベアの側面図である。 本実施形態の多段スクリュー炭化炉に構成されたスクリューコンベアを簡略に示した図であり、（ａ）はスクリューコンベアの軸方向断面図、（ｂ）はスクリューコンベアの側面図である。 多段スクリュー炭化炉を構成するトラフを示した平面図である。 多段スクリュー炭化炉を構成するトラフを示した側面図である。 多段スクリュー炭化炉を構成するトラフを示した図７のＣ−Ｃ矢視断面図である。 従来の多段スクリュー炭化炉を構成するスクリューコンベアを示した軸方向断面図である。 従来の多段スクリュー炭化炉を構成するスクリューコンベアを示した側面側断面図である。

符号の説明

１ 多段スクリュー炭化炉
２ 炉体
５ 接続シュート
１０（１１〜１７） スクリューコンベア
２１ トラフ
２２ スクリュー
３１ トラフ本体
３２ 天井
３５ ガス吹出口

Claims (3)

1. 炉体内を横切るスクリューコンベアが、筒状のトラフ内をスクリューが回転することによって被炭化物を搬送し、加熱された被炭化物から発生する乾留ガスを排気するガス吹出口を有するものであって、千鳥状の配置によって縦方向に複数並べられ、接続シュートによって連続的に接続された多段スクリュー炭化炉において、
   前記スクリューコンベアは、前記トラフが、その長手方向に直交する幅方向に広がった天井を有し、当該トラフに形成された前記ガス吹出口が、その天井に対して上段のスクリューコンベアから遠ざかる方向にオフセットして突設されたものであることを特徴とする多段スクリュー炭化炉。
2. 請求項１に記載の多段スクリュー炭化炉において、
   前記ガス吹出口は、前記トラフの長手方向に連続して開口したものであることを特徴とする多段スクリュー炭化炉。
3. 請求項１または請求項２に記載の多段スクリュー炭化炉において、
   前記ガス吹出口は、前記幅方向の両側に天井が存在するように形成されたものであることを特徴とする多段スクリュー炭化炉。

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