JP2018024783A - 有機物の炭化処理装置及び炭化処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一連の処理工程において必然的に生じる過熱水蒸気を循環利用することで連続運転コストを大幅に改善した技術を提供することを目的とする。【解決手段】収容容器と移送コンベアと長さ方向の両端に開口部を有する管状体の炭化処理炉と過熱水蒸気発生装置と過熱水蒸気を前記炭化処理炉の内部に供給する供給管部とを備え、炭化処理炉内部に移送コンベアを設置し、前記炭化処理炉の両端開口部に端部シャッターと該処理炉の長さ方向に離間して配置して内部空間を複数に仕切る仕切シャッターとが開閉自在に設けられ、端部シャッター、仕切シャッターが閉じられて形成される独立内部空間の夫々に供給管部から過熱水蒸気が供給され、該供給される過熱水蒸気の温度が独立内部空間毎に可変制御される有機物の炭化処理装置であって、一対の独立内部空間を相互に繋ぐ循環路を設け、該循環路を介して一の独立内部空間内の過熱水蒸気を他の独立内部空間へと循環させる。【選択図】図１

Description

本発明は、生ごみ、食品端材等の食品廃棄物を炭化処理するのに好適に用いられる有機物の炭化処理装置及び炭化処理方法に関するものである。

従来の有機物の炭化処理技術において、本件発明者による食品廃棄物等の有機物の炭化処理を連続して行う炭化処理技術が知られている（特許文献１）。

ＷＯ２０１３／０１１５５５Ａ１

特許文献１に記載の技術は、有機物を収容するための収容容器と、該収容容器を移送する移送コンベアと、長さ方向の両端に開口部を有する管状体からなる炭化処理炉と、過熱水蒸気発生装置と、該過熱水蒸気発生装置で発生する過熱水蒸気を前記炭化処理炉の内部に供給する供給管部とを備え、前記炭化処理炉の両端及び長さ方向の中間領域に内部空間を複数に仕切る仕切シャッターが所定の制御下で開閉自在に設けた構成をなし、該仕切られた複数個の独立内部空間のそれぞれに前記供給管部から過熱水蒸気が供給され、前記独立内部空間毎に過熱水蒸気の温度が相違するように制御された構成である。

独立内部空間毎に温度が相違するのは、処理対象物の中には食物残さのほか木材、プラスチック、金属といった様々な物質が含まれていることを考慮し、これらを温度帯によって処理する構成としたものである。上流の低温域では食物残さや木材を炭化処理して炭として回収するほか、プラスチックや基盤、タイヤといった樹脂系の処理対象物は所定の温度で処理することで蒸留気化して油分を回収し、金属類についてもこれに適した温度で溶融回収し、資源の再利用をも図る技術である。

該技術によれば、独立内部空間毎に所定の温度に制御された過熱水蒸気を発生させるべく、装置の運転中は各水蒸気発生装置及びこれに付随する各種機器を稼動させ続けなければならない。例えば、前記独立内部空間を７つ設けて、各独立内部空間を上流側から１５０℃、３００℃、４５０℃、６００℃、４５０℃、３００℃、１５０℃と制御して炭化処理を行うこととした場合、該７つの独立内部空間毎に各水蒸気発生装置及びこれに付随する各種機器を稼動させて前記所定温度の過熱水蒸気を、前記供給管部を介してそれぞれ供給することとなる。炭化処理を連続稼働することで処理効率の更なる向上を目指す該技術としては、燃料コストの低減が新たな課題として指摘されていた。

そこで、本発明者は、一連の処理工程において必然的に生じる過熱水蒸気の有効利用、即ち、過熱水蒸気の循環利用を行うことで効率的な連続運転が可能な 技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の有機物の炭化処理装置は、 有機物を収容するための収容容器と、該収容容器を移送する移送コンベアと、長さ方向の両端に開口部を有する管状体の炭化処理炉と、過熱水蒸気発生装置と、該過熱水蒸気発生装置で発生する過熱水蒸気を前記炭化処理炉の内部に供給する供給管部と、を備え、前記炭化処理炉の内部に前記移送コンベアが設置された構成をなし、前記炭化処理炉の両端の開口部に端部シャッターと、該炭化処理炉の長さ方向に離間して配置することで内部空間を複数に仕切る仕切シャッターと、が開閉自在に設けられ、前記端部シャッター及び前記仕切シャッターが閉じられて形成される複数個の独立内部空間のそれぞれに前記供給管部から過熱水蒸気が供給され、前記供給管部から各独立内部空間に供給される過熱水蒸気の温度が該独立内部空間毎に可変制御される有機物の炭化処理装置であって、一対の独立内部空間を相互に繋ぐ循環路を設け、該循環路を介して、一の独立内部空間内の過熱水蒸気を他の独立内部空間へと循環させることを特徴とする。

また、請求項２に記載の有機物の炭化処理装置は、請求項１に記載の構成において、前記複数個の独立内部空間は、前記収容容器の移送方向の上流側に位置する該空間から最高温度に到達する該空間までは徐々に温度が高くなるように制御される一又は複数の加熱工程空間と、最高温度に到達する最高温度到達空間と、最高温度到達後、下流側に向けて徐々に温度が低くなるように制御される一又は複数の冷却工程空間とからなり、前記循環路により相互に繋がれた一対の独立内部空間とは、対応する温度条件下で一対とみなされる前記加熱工程空間の一つと前記冷却工程空間の一つであることを特徴とする。

また、請求項３に記載の請求項２に記載の構成において、前記冷却工程空間に対する処理は、該独立内部空間内の温度より低い温度の過熱水蒸気を供給することにより行われることを特徴とする。

また、請求項４に記載の有機物の炭化処理方法は、有機物を収容するための収容容器と、該収容容器を移送する移送コンベアと、長さ方向の両端に開口部を有する管状体の炭化処理炉と、過熱水蒸気発生装置と、該過熱水蒸気発生装置で発生する過熱水蒸気を前記炭化処理炉の内部に供給する供給管部と、を備え、前記炭化処理炉の内部に前記移送コンベアが設置された構成をなし、前記炭化処理炉の両端の開口部に端部シャッターと、該炭化処理炉の長さ方向に離間して配置することで内部空間を複数に仕切る仕切シャッターと、が開閉自在に設けられ、前記端部シャッター及び前記仕切シャッターが閉じられて形成される複数個の独立内部空間のそれぞれに前記供給管部から過熱水蒸気が供給され、前記供給管部から各独立内部空間に供給される過熱水蒸気の温度が該独立内部空間毎に可変制御される有機物の炭化処理方法であって、一対の独立内部空間を相互に繋ぐ循環路を設け、該循環路を介して、一の独立内部空間内の過熱水蒸気を他の独立内部空間へと循環させることを特徴とする。

また、請求項５に記載の有機物の炭化処理方法は、請求項４に記載の方法において、前記複数個の独立内部空間は、前記収容容器の移送方向の上流側に位置する該空間から最高温度に到達する該空間までは徐々に温度が高くなるように制御される一又は複数の加熱工程空間と、最高温度に到達する最高温度到達空間と、最高温度到達後、下流側に向けて徐々に温度が低くなるように制御される一又は複数の冷却工程空間とからなり、前記循環路により相互に繋がれた一対の独立内部空間とは、対応する温度条件下で一対とみなされる前記加熱工程空間の一つと前記冷却工程空間の一つであることを特徴とする。

また、請求項６に記載の有機物の炭化処理方法は、請求項５に記載の方法において、前記冷却工程空間に対する処理は、該独立内部空間内の温度より低い温度の過熱水蒸気を供給することにより行われることを特徴とする。

本発明に係る有機物の炭化処理装置よれば、循環路を設けたことで過熱水蒸気を無駄なく利用することが可能となり、連続運転時の消費燃料の大幅な節約を実現した。

本発明に係る有機物の炭化処理装置の概略図である。 循環路を示す模式図である。

本発明に係る有機物の炭化処理装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。この装置は、家庭やオフィスから出る生ごみや紙屑、食品端材、プラスチック等の樹脂系廃棄物、家畜類廃棄物や生花物類廃棄物、電線コード等類廃棄物、蒸着フィルム類廃棄物、繊維類廃棄物といった様々な廃棄物を過熱水蒸気により炭化処理するのに好適に用いられるものである。

前記炭化処理装置１は、有機物等の処理対象物を収容するための収容容器２と、該収容容器を移送する移送コンベア３、長さ方向の両端に開口部を有する管状体の炭化処理炉４と、過熱水蒸気発生装置（図示せず）と、該過熱水蒸気発生装置で発生する過熱水蒸気を前記炭化処理炉の内部に供給する供給管部５のほか、水蒸気用貯水タンク（図示せず）、ボイラー（図示せず）と、を備える。

前記炭化処理炉４は、長さ方向の両端に開口部４ａ、４ｂを設けた管状体をなす。開口部４ａは、前記収容容器２を該処理炉４への入り口であり、他方の開口部４ｂは、前記収容容器２を該処理炉４の外へ排出するための出口である。

前記炭化処理炉４は、横断面形状が略矩形状をなす。該処理炉４は、底面壁が床面で形成され、該床面の上に断面形状が略コ字状の長尺体が密閉状態に載置されてなる。

前記炭化処理炉４の一端の開口部４ａに、開閉自在な端部シャッター６ａが取り付けられ、開閉用シリンダー（図示せず）その他同等の機構により該端部シャッター６ａを上下移動させることができる。該端部シャッター６ａを下降移動させることによって前記炭化処理炉４の一端の開口部４ａを閉鎖することができ、該端部シャッター６ａを上昇移動させることで前記炭化処理炉４の一端の開口部４ａを開くことができる。

前記炭化処理炉４の他端の開口部４ｂに、開閉自在な端部シャッター６ｂが取り付けられ、開閉用シリンダー（図示せず）その他同等の機構により該端部シャッター６ｂを上下移動させることができる。該端部シャッター６ｂを下降移動させることによって前記炭化処理炉４の他端の開口部４ｂを閉鎖することができ、該端部シャッター６ｂを上昇移動させることで前記炭化処理炉４の他端の開口部４ｂを開くことができる。

また、前記炭化処理炉４の長さ方向に離間して、該処理炉４の内部空間を仕切る仕切シャッター７ａ〜７ｆが開閉自在に設けられ、各仕切シャッターは、開閉用シリンダー（図示せず）その他同等の機構により上下移動させることができる。

前記炭化処理炉４において、端部シャッター６ａ、第１仕切シャッター７ａ、第２仕切シャッター７ｂ、第３仕切シャッター７ｃ、第４仕切シャッター７ｄ、第５仕切シャッター７ｅ、第６仕切シャッター７ｆ、端部シャッター６ｂがこの順に配置され、これら隣り合うシャッターが相互に炭化処理炉４の長さ方向に等間隔で離間して配置されることによって、これらすべてのシャッターが閉鎖した（下降移動した）ときに、前記炭化処理炉４の内部空間が、一方の開口部８入口）４ａ側から他方の開口部（出口）４ｂ側に向けて順に、第１独立内部空間Ｓ１、第２独立内部空間Ｓ２、第３独立内部空間Ｓ３、第４独立内部空間Ｓ４、第５独立内部空間Ｓ５、第６独立内部空間Ｓ６、第７独立内部空間Ｓ７が、それぞれ独立して密閉空間を形成するものとなる。

第１独立内部空間〜第４独立内部空間の領域毎に前記炭化処理炉４の上面壁には開閉自在な排気口（図示せず）が設けられている。

第５独立内部空間〜第７独立内部空間の領域毎に前記炭化処理炉４の上面壁には開閉自在な通気口（図示せず）が設けられている。更に排気ダクト（図示せず）の一端が接続され、該ダクトの他端に排気ファン（図示せず）が取り付けられている。前記排気ファンからの排気は、上端が開口されている排気煙突管（図示せず）を介して行われる。即ち、前記通気口を開いた状態で排気ファンを駆動させることで各独立内部空間内の気体を排気ダクト、排気煙突管を介して排気することができ、該独立内部空間を空冷することができる。
但し、本発明では、冷却工程において過熱水蒸気を使用することから排気ダクト等を用いた空冷機構は必要に応じて適宜使用すれば良い。

前記炭化処理炉４の内部空間に前記移送コンベア３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈが設定されている。即ち、一方の開口部（入り口）４ａ側から他方の開口部（出口）４ｂ側へ向けて順に、第１移送コンベア３ｂ、第２移送コンベア３ｃ、第３移送コンベア３ｄ、第４移送コンベア３ｅ、第５移送コンベア３ｆ、第６移送コンベア３ｇ、第７移送コンベア３ｈ、が配置されている。各移送コンベアは、コンベア駆動装置（図示せず）により他のコンベアとは独立して駆動する構造である

。
前記収容容器を炭化処理炉４へ供給する供給コンベア３ａは、コンベア駆動装置（図示せず）により、他のコンベアとは独立して駆動し、炭化処理が完了した処理対象物を収容した収容容器を炭化処理炉４から外へ排出する排出コンベア３ｉは、コンベア駆動装置（図示せず）により、他のコンベアとは独立して駆動する構造である。

供給コンベア３ａ、移送コンベア３ｂ〜３ｈ、排出コンベア３ｉは、前記収容容器２を下から支持して入口４ａ側から出口４ｂ側へ向けて順次移送することができる。

前記収容容器２は、食品廃棄物等の処理対象物を中に収容するための容器である。該収容容器２は、上部少なくとも一部（好ましくは上部位置）が開放されていればよく、本実施の形態においては、上面が開放された略直方体の容器とする。該収容容器の２の素材としては、特に限定されないが、高温処理に耐え得るセラミック等などが挙げられる。該収容容器２の底面は、中央の水平面部と、該水平面部の両端から外方へ向けて下から上へ傾斜する左右一対の傾斜面とからなる形状（図示せず）をなす。更に、該収容容器２の底面の一部に複数個の小孔（図示せず）が形成され、収容容器内に混在していた金属分が過熱水蒸気により溶融し、前記傾斜により前記中央の水平面部に向けて流動し、前記小孔を通過して回収可能な構成をなす。この場合、該収容容器を移送する移送コンベアにも該溶融金属を回収できるような構造が求められ（例：コンベアが炭化処理炉の幅方向に離間した一対のコンベアとした構造など）、落下する溶融金属を回収する金属回収容器も必要となる。

前記小孔の大きさは特に限定されるものでなく、長径（円形状の場合には直径、正方形の場合には対角線の長さ）が０．１ｍｍ〜１０ｍｍに設定されるのが好ましく、中でも小孔の長径は２ｍｍ〜５ｍｍに設定されるのが特に好ましい。

また、前記収容容器２の内部空間内に複数個の孔を設けた載置板（図示せず）を設けることとしてもよい。該孔の大きさは、特に限定されるものでないが、長径（円形状の場合には直径、正方形の場合には対角線の長さ）が７ｍｍ〜１５ｍｍに設定されるのが好ましい。かかる載置板を設けることにより処理対象物に混在する少し大きい異物等を載置板から下方へ移行するのを防ぐことができる。

過熱水蒸気は、水蒸気用の貯水タンク（図示せず）から供給される水をボイラー（図示せず）（例：貫流蒸気ボイラー）で生成し、連通管（図示せず）を介して過熱水蒸気発生装置（図示せず）に送られる。

過熱水蒸気発生装置（図示せず）は、水蒸気から過熱水蒸気を発生させる装置であり、前記ボイラーで生成された水蒸気から過熱水蒸気を発生させる。本実施の形態においては、各独立内部空間Ｓ１〜Ｓ７に１台ずつ接続される過熱水蒸気発生装置を配置する。

過熱水蒸気発生装置としては、特に限定されるものではないが、例えば、誘導過熱式の過熱水蒸気発生装置などが挙げられる。該過熱水蒸気発生装置で発生させる過熱水蒸気の温度としては、６００℃などを例示できるが、特にこのような条件に限定されない。有機物を十分に炭化させるには該過熱水蒸気発生装置で１５０℃以上の過熱水蒸気を発生させるのが好ましい。中でも、エネルギ―コストを抑制しつつ有機物の炭化処理を十分に行わせるためには、１５０℃〜１，０００℃の過熱水蒸気を発生させる能力を備えていることが好ましい。

供給管部５は、一端が前記過熱水蒸気発生装置に接続され、他端が前記炭化処理炉４の内部空間で開口している。前記炭化処理炉４へは上方から又は下方から或は上下から供給することとしても良い。図示しないが、必要に応じて供給管部５の途中位置を加熱する加熱装置（例：加熱バーナー）を別途設けることとしても良い。

本実施の形態の「加熱工程」について説明する。第１独立内部空間Ｓ１内に前記供給管部５から供給される過熱水蒸気の温度は１５０℃になるように制御される。第２独立内部空間Ｓ２内に前記供給管部５から供給される過熱水蒸気の温度は３００℃に制御される。第３独立内部空間Ｓ３内に前記供給管部５から供給される過熱水蒸気の温度は４５０℃に制御される。第４独立内部空間Ｓ４（＝最高温度到達空間）内に前記供給管部５から供給される過熱水蒸気の温度は６００℃になるように制御される。前記各独立内部空間内に供給される過熱水蒸気の温度は、一例であり、特にこのような条件に限定されるものではない。

続く「冷却工程」について説明する。第５独立内部空間Ｓ５内に前記供給管部５から供給される過熱水蒸気の温度は４５０℃になるように制御される。第６独立内部空間Ｓ６内に前記供給管部５から供給される過熱水蒸気の温度は３００℃になるように制御される。第７独立内部空間Ｓ７内に前記供給管部５から供給される過熱水蒸気の温度は１５０℃になるように制御される。前記各独立内部空間内に供給される過熱水蒸気の温度は、一例であり、特にこのような条件に限定されるものではない。

次に、本発明の特徴である循環路８について説明する。図２に示すように、本発明に係る炭化処理装置１には、循環路８ａ、８ｂ、８ｃが設けられ、それぞれ一対の独立内部空間が相互に繋がれた構造となっている。詳しくは、第５独立内部空間Ｓ５と第３独立内部空間Ｓ３とが循環路８ａにより繋がれ、第６独立内部空間Ｓ６と第２独立内部空間Ｓ２とが循環路８ｂにより繋がれ、第７独立内部空間Ｓ７と第１独立内部空間Ｓ１とが循環路８Ｃにより繋がれた構造である。

次に、本発明の炭化処理装置１を用いて有機物を炭化処理する方法の一例について説明する。

炭化処理の対象となる有機物としては、特に限定されるものではないが、例えば、食品廃棄物（生ごみ、食品端材等）、木材（鉄道の枕木も含む）、プラスチック、魚網、基盤（ＩＣ基板等）、タイヤ等が挙げられる。

先ず、炭化処理中は、炭化処理炉４の排気口（図示せず）は開放し、通気口（図示せず）も開放しておく。

処理対象の有機物を収容した収容容器２を供給コンベア３ａに載せて移送し、次の第一移送コンベア３ｂに移して更に移送することで該収容容器２を炭化処理炉４の第１領域Ｆ１に配置せしめる。

しかる後、端部シャッター６ａ及び第１仕切シャッター７ａを閉じて第１独立内部空間Ｓ１を形成せしめる。この第１独立内部空間Ｓ１内に供給管部５から１５０℃の過熱水蒸気を所定時間（例：９０分）供給することによって収容容器２内の有機物の炭化処理を進行させる。

次に、端部シャッター６ａ及び第１仕切シャッター７ａを開いて、第１独立内部空間Ｓ１内の収容容器２を第１移送コンベア３ｂで移送し、次の第２移送コンベア３ｃに移して更に移送することによって、該収容容器２を炭化処理炉４の第２領域Ｆ２に配置せしめる。
これと同時並行して、処理対象の有機物を収容した新たな収容容器２を供給コンベア３ａに載せて移送し、次の第１移送コンベア３ｂに移して更に移送することによって、該収容容器２を炭化処理炉４の第１領域Ｆ１に配置せしめる。

しかる後、端部シャッター６ａ、第１仕切シャッター７ａ及び第２仕切シャッター７ｂを閉じて、第１独立内部空間Ｓ１と第２独立内部空間Ｓ２を形成せしめる。第１独立内部空間Ｓ１内に供給管部５から１５０℃の過熱水蒸気を所定時間（例：９０分）供給することによって収容容器２内の有機物の炭化処理を進行させる。
これと同時並行して、第２独立内部空間Ｓ２内に供給管部５から３００℃の過熱水蒸気を所定時間（例：１８０分）供給することによって収容容器２内の有機物の炭化処理をさらに進行させる。

次に、端部シャッター６ａ、第１仕切シャッター７ａ及び第２仕切シャッター７ｂを開いて、第２独立内部空間Ｓ２内の収容容器２を第２移送コンベア３ｃで移送し、次の第３移送コンベア３ｄに移して更に移送することによって、該収容容器２を炭化処理炉４の第３領域Ｆ３に配置せしめる。
これと同時並行して、第１独立内部空間Ｓ１内の収容容器２を第１移送コンベア３ｂで移送し、次の第２移送コンベア３ｃに移して更に移送することによって、該収容容器２を炭化処理炉４の第２領域Ｆ２に配置せしめる。
また、これらと同時並行して、処理対象の有機物を収容した新たな収容容器２を供給コンベア３ａに載せて移送し、次の第１移送コンベア３ｂに移して更に移送することによって、該収容容器２を炭化処理炉４の第１領域Ｆ１に配置せしめる。

しかる後、端部シャッター６ａ、第１仕切シャッター７ａ、第２仕切シャッター７ｂ及び第３仕切シャッター７ｃを閉じて、第１独立内部空間Ｓ１、第２独立内部空間Ｓ２及び第３独立内部空間Ｓ３を形成せしめる。第１独立内部空間Ｓ１内に供給管部５から１５０℃の過熱水蒸気を所定時間（例：９０分）供給することによって収容容器２内の有機物の炭化処理を進行させる。
これと同時並行して、第２独立内部空間Ｓ２内に供給管部５から３００℃の過熱水蒸気を所定時間（例：１８０分）供給することによって収容容器２内の有機物の炭化処理をさらに進行させる。
また、これらと同時並行して、第３独立内部空間Ｓ３内に供給管部５から４５０℃の過熱水蒸気を所定時間（例：２７０分）供給することによって収容容器２内の有機物の炭化処理をさらに進行させる。

次に、端部シャッター６ａ、第１仕切シャッター７ａ、第２仕切シャッター７ｂ及び第３仕切シャッター７ｃを開いて、第３独立内部空間Ｓ３内の収容容器２を第３移送コンベア３ｄで移送し、次の第４移送コンベア３ｅに移して更に移送することによって、該収容容器２を炭化処理炉４の第４領域Ｆ４に配置せしめる。
これと同時並行して、第２独立内部空間Ｓ２内の収容容器２を第２移送コンベア３ｃで移送し、次の第３移送コンベア３ｄに移して更に移送することによって、該収容容器２を炭化処理炉４の第３領域Ｆ３に配置せしめる。
また、これと同時並行して、第１独立内部空間Ｓ１内の収容容器２を第１移送コンベア３ｂで移送し、次の第２移送コンベア３ｃに移して更に移送することによって、該収容容器２を炭化処理炉４の第２領域Ｆ２に配置せしめる。
さらに、これらと同時並行して、処理対象の有機物を収容した新たな収容容器２を供給コンベア３ａに載せて移送し、次の第１移送コンベア３ｂに移して更に移送することによって、該収容容器２を炭化処理炉４の第１領域Ｆ１に配置せしめる。

しかる後、端部シャッター６ａ、第１仕切シャッター７ａ、第２仕切シャッター７ｂ、第３仕切シャッター７ｃ及び第４仕切シャッター７ｄを閉じて、第１独立内部空間Ｓ１、第２独立内部空間Ｓ２、第３独立内部空間Ｓ３及び第４独立内部空間Ｓ４を形成せしめる。第１独立内部空間Ｓ１内に供給管部５から１５０℃の過熱水蒸気を所定時間（例：９０分）供給することによって収容容器２内の有機物の炭化処理を進行させる。
これと同時並行して、第２独立内部空間Ｓ２内に供給管部５から３００℃の過熱水蒸気を所定時間（例：１８０分）供給することによって収容容器２内の有機物の炭化処理をさらに進行させる。
また、これらと同時並行して、第３独立内部空間Ｓ３内に供給管部５から４５０℃の過熱水蒸気を所定時間（例：２７０分）供給することによって収容容器２内の有機物の炭化処理をさらに進行させる。
さらに、これらと同時並行して、第４独立内部空間Ｓ４内に供給管部５から６００℃の過熱水蒸気を所定時間（例：３６０分）供給することによって収容容器２内の有機物の炭化処理をさらに進行させる。

次に、端部シャッター６ａ、第１仕切シャッター７ａ、第２仕切シャッター７ｂ、第３仕切シャッター７ｃ及び第４仕切シャッター７ｄを開いて、第４独立内部空間Ｓ４内の収容容器２を第４移送コンベア３ｅで移送し、次の第５移送コンベア３ｆに移して更に移送することによって、該収容容器２を炭化処理炉４の第５領域Ｆ５に配置せしめる。
これと同時並行して、第３独立内部空間Ｓ３内の収容容器２を第３移送コンベア３ｄで移送し、次の第４移送コンベア３ｅに移して更に移送することによって、該収容容器２を炭化処理炉４の第４領域Ｆ４に配置せしめる。
また、これと同時並行して、第２独立内部空間Ｓ２内の収容容器２を第２移送コンベア３ｃで移送し、次の第３移送コンベア３ｄに移して更に移送することによって、該収容容器２を炭化処理炉４の第３領域Ｆ３に配置せしめる。
また、これと同時並行して、第１独立内部空間Ｓ１内の収容容器２を第１移送コンベア３ｂで移送し、次の第２移送コンベア３ｃに移して更に移送することによって、該収容容器２を炭化処理炉４の第２領域Ｆ２に配置せしめる。
さらに、これらと同時並行して、処理対象の有機物を収容した新たな収容容器２を供給コンベア３ａに載せて移送し、次の第１移送コンベア３ｂに移して更に移送することによって、該収容容器２を炭化処理炉４の第１領域Ｆ１に配置せしめる。

しかる後、端部シャッター６ａ、第１仕切シャッター７ａ、第２仕切シャッター７ｂ、第３仕切シャッター７ｃ、第４仕切シャッター７ｄ及び第５仕切シャッター７ｅを閉じて、第１独立内部空間Ｓ１、第２独立内部空間Ｓ２、第３独立内部空間Ｓ３、第４独立内部空間Ｓ４及び第５独立内部空間Ｓ５を形成せしめる。第１独立内部空間Ｓ１内に供給管部５から１５０℃の過熱水蒸気を所定時間（例：９０分）供給することによって収容容器２内の有機物の炭化処理を進行させる。
これと同時並行して、第２独立内部空間Ｓ２内に供給管部５から３００℃の過熱水蒸気を所定時間（例：１８０分）供給することによって収容容器２内の有機物の炭化処理をさらに進行させる。
また、これらと同時並行して、第３独立内部空間Ｓ３内に供給管部５から４５０℃の過熱水蒸気を所定時間（例：２７０分）供給することによって収容容器２内の有機物の炭化処理をさらに進行させる。
また、これらと同時並行して、第４独立内部空間Ｓ４内に供給管部５から６００℃の過熱水蒸気を所定時間（例：３６０分）供給することによって収容容器２内の有機物の炭化処理をさらに進行させる。
さらに、これらと同時並行して、第５独立内部空間Ｓ５内に供給管部５から４５０℃の過熱水蒸気を所定時間（例：４５０分）供給することによって収容容器２内の有機物の炭化処理をさらに進行させる。

次に、端部シャッター６ａ、第１仕切シャッター７ａ、第２仕切シャッター７ｂ、第３仕切シャッター７ｃ、第４仕切シャッター７ｄ及び第５仕切シャッター７ｅを開いて、第５独立内部空間Ｓ５内の収容容器２を第５移送コンベア３ｆで移送し、次の第６移送コンベア３ｇに移して更に移送することによって、該収容容器２を炭化処理炉４の第６域Ｆ６に配置せしめる。
これと同時並行して、第４独立内部空間Ｓ４内の収容容器２を第４移送コンベア３ｅで移送し、次の第５移送コンベア３ｆに移して更に移送することによって、該収容容器２を炭化処理炉４の第５領域Ｆ５に配置せしめる。
また、これと同時並行して、第３独立内部空間Ｓ３内の収容容器２を第３移送コンベア３ｄで移送し、次の第４移送コンベア３ｅに移して更に移送することによって、該収容容器２を炭化処理炉４の第４領域Ｆ４に配置せしめる。
また、これと同時並行して、第２独立内部空間Ｓ２内の収容容器２を第２移送コンベア３ｃで移送し、次の第３移送コンベア３ｄに移して更に移送することによって、該収容容器２を炭化処理炉４の第３領域Ｆ３に配置せしめる。
また、これと同時並行して、第１独立内部空間Ｓ１内の収容容器２を第１移送コンベア３ｂで移送し、次の第２移送コンベア３ｃに移して更に移送することによって、該収容容器２を炭化処理炉４の第２領域Ｆ２に配置せしめる。
さらに、これらと同時並行して、処理対象の有機物を収容した新たな収容容器２を供給コンベア３ａに載せて移送し、次の第１移送コンベア３ｂに移して更に移送することによって、該収容容器２を炭化処理炉４の第１領域Ｆ１に配置せしめる。

しかる後、端部シャッター６ａ、第１仕切シャッター７ａ、第２仕切シャッター７ｂ、第３仕切シャッター７ｃ、第４仕切シャッター７ｄ、第５仕切シャッター７ｅ及び第６仕切シャッター７ｆを閉じて、第１独立内部空間Ｓ１、第２独立内部空間Ｓ２、第３独立内部空間Ｓ３、第４独立内部空間Ｓ４、第５独立内部空間Ｓ５及び第６独立内部空間Ｓ６を形成せしめる。第１独立内部空間Ｓ１内に供給管部５から１５０℃の過熱水蒸気を所定時間（例：９０分）供給することによって収容容器２内の有機物の炭化処理を進行させる。
これと同時並行して、第２独立内部空間Ｓ２内に供給管部５から３００℃の過熱水蒸気を所定時間（例：１８０分）供給することによって収容容器２内の有機物の炭化処理をさらに進行させる。
また、これらと同時並行して、第３独立内部空間Ｓ３内に供給管部５から４５０℃の過熱水蒸気を所定時間（例：２７０分）供給することによって収容容器２内の有機物の炭化処理をさらに進行させる。
また、これらと同時並行して、第４独立内部空間Ｓ４内に供給管部５から６００℃の過熱水蒸気を所定時間（例：３６０分）供給することによって収容容器２内の有機物の炭化処理をさらに進行させる。
また、これらと同時並行して、第５独立内部空間Ｓ５内に供給管部５から４５０℃の過熱水蒸気を所定時間（例：４５０分）供給することによって収容容器２内の有機物の炭化処理をさらに進行させる。
さらに、これらと同時並行して、第６独立内部空間Ｓ６内に供給管部５から３００℃の過熱水蒸気を所定時間（例：５４０分）供給することによって収容容器２内の有機物の炭化処理をさらに進行させる。

次に、端部シャッター６ａ、第１仕切シャッター７ａ、第２仕切シャッター７ｂ、第３仕切シャッター７ｃ、第４仕切シャッター７ｄ、第５仕切シャッター７ｅ及び第６仕切シャッター７ｆを開いて、第６独立内部空間Ｓ６内の収容容器２を第６移送コンベア３ｇで移送し、次の第７移送コンベア３ｈに移して更に移送することによって、該収容容器２を炭化処理炉４の第７領域Ｆ７に配置せしめる。
これと同時並行して、第５独立内部空間Ｓ５内の収容容器２を第５移送コンベア３ｆで移送し、次の第６移送コンベア３ｇに移して更に移送することによって、該収容容器２を炭化処理炉４の第６領域Ｆ６に配置せしめる。
また、これと同時並行して、第４独立内部空間Ｓ４内の収容容器２を第４移送コンベア３ｅで移送し、次の第５移送コンベア３ｆに移して更に移送することによって、該収容容器２を炭化処理炉４の第５領域Ｆ５に配置せしめる。
また、これと同時並行して、第３独立内部空間Ｓ３内の収容容器２を第３移送コンベア３ｄで移送し、次の第４移送コンベア３ｅに移して更に移送することによって、該収容容器２を炭化処理炉４の第４領域Ｆ４に配置せしめる。
また、これと同時並行して、第２独立内部空間Ｓ２内の収容容器２を第２移送コンベア３ｃで移送し、次の第３移送コンベア３ｄに移して更に移送することによって、該収容容器２を炭化処理炉４の第３領域Ｆ３に配置せしめる。
また、これと同時並行して、第１独立内部空間Ｓ１内の収容容器２を第１移送コンベア３ｂで移送し、次の第２移送コンベア３ｃに移して更に移送することによって、該収容容器２を炭化処理炉４の第２領域Ｆ２に配置せしめる。
さらに、これらと同時並行して、処理対象の有機物を収容した新たな収容容器２を供給コンベア３ａに載せて移送し、次の第１移送コンベア３ｂに移して更に移送することによって、該収容容器２を炭化処理炉４の第１領域Ｆ１に配置せしめる。

しかる後、端部シャッター６ａ、第１仕切シャッター７ａ、第２仕切シャッター７ｂ、第３仕切シャッター７ｃ、第４仕切シャッター７ｄ、第５仕切シャッター７ｅ、第６仕切シャッター７ｆ及び端部シャッター６ｂを閉じて、第１独立内部空間Ｓ１、第２独立内部空間Ｓ２、第３独立内部空間Ｓ３、第４独立内部空間Ｓ４、第５独立内部空間Ｓ５、第６独立内部空間Ｓ６及び第７独立内部空間Ｓ７を形成せしめる。第１独立内部空間Ｓ１内に供給管部５から１５０℃の過熱水蒸気を所定時間（例：９０分）供給することによって収容容器２内の有機物の炭化処理を進行させる。
これと同時並行して、第２独立内部空間Ｓ２内に供給管部５から３００℃の過熱水蒸気を所定時間（例：１８０分）供給することによって収容容器２内の有機物の炭化処理をさらに進行させる。
また、これらと同時並行して、第３独立内部空間Ｓ３内に供給管部５から４５０℃の過熱水蒸気を所定時間（例：２７０分）供給することによって収容容器２内の有機物の炭化処理をさらに進行させる。
また、これらと同時並行して、第４独立内部空間Ｓ４内に供給管部５から６００℃の過熱水蒸気を所定時間（例：３６０分）供給することによって収容容器２内の有機物の炭化処理をさらに進行させる。
また、これらと同時並行して、第５独立内部空間Ｓ５内に供給管部５から４５０℃の過熱水蒸気を所定時間（例：４５０分）供給することによって収容容器２内の有機物の炭化処理をさらに進行させる。
また、これらと同時並行して、第６独立内部空間Ｓ６内に供給管部５から３００℃の過熱水蒸気を所定時間（例：３００分）供給することによって収容容器２内の有機物の炭化処理をさらに進行させる。
さらに、これらと同時並行して、第７独立内部空間Ｓ７内に供給管部５から１５０℃の過熱水蒸気を所定時間（例：６３０分）供給することによって収容容器２内の有機物の炭化処理をさらに進行させる。

次に、端部シャッター６ａ、第１仕切シャッター７ａ、第２仕切シャッター７ｂ、第３仕切シャッター７ｃ、第４仕切シャッター７ｄ、第５仕切シャッター７ｅ、第６仕切シャッター７ｆ及び端部仕切シャッター６ｂを開いて、第７独立内部空間Ｓ７内の収容容器２を第７移送コンベア３ｈで移送し、次の排出コンベア３ｉに移して、該収容容器２内の有機物の炭化処理を終了する。該排出コンベア３ｉに排出された収容容器２内には炭化処理により得られた炭化物（炭）が存在する。

以上、収容容器２内の処理対象物は、炭化処理炉４の各領域における過熱水蒸気処理により処理対象物の性質や特性に応じた温度で炭化処理が施され炭となって回収され、また諸金属が溶融回収されることとなる。尚、図示しないが、凝縮器を用いて有機物からの気化成分（熱分解成分、経由分、重油分、灯油分等）を凝縮させて液体（凝縮液）にして回収することも可能である。

以上、見てきたように、上記処理工程においては、独立内部空間毎に過熱水蒸気発生装置及びこれに付随する各種機器を稼動させて適宜過熱水蒸気を供給し続ける必要がある。しかし乍ら、大量の有機物を処理する場合、２４時間の連続運転が望まれるところ、このような連続運転時には石油等燃料資源の消費は最小限に留めることが望ましい。処理対象物を選ばず、無臭且つ低音処理を実現したことから環境特性にも優れ、 油や炭といった燃料回収が可能な過熱水蒸気による有機物処理を広く浸透させるためには、この燃料コストの問題を解決する必要がある。

そこで、本発明者は連続運転を前提とした炭化処理において、図２に示すように、一対の独立内部空間を相互に繋ぐ循環路８ａ、８ｂ、８ｃをそれぞれ設け、該循環路を介して、一の独立内部空間内の過熱水蒸気を他の独立内部空間へと循環させることで、この問題を解決した。

〔循環路８ａ〕
循環路８ａは、第５独立内部空間Ｓ５と第３独立内部空間Ｓ３を繋いだものである。
第２独立内部空間Ｓ２内で３００℃まで加熱された収容容器２は第３独立内部空間Ｓ３内へ移送されて４５０℃の過熱水蒸気が供給されている。即ち、該第３独立内部空間Ｓ３内では３００℃から４５０℃までの温度変化が生じる加熱工程にある。

一方、第５独立内部空間Ｓ５内においては、第４独立内部空間Ｓ４内で６００℃まで加熱された収容容器２が第５独立内部空間Ｓ５内へ移送されて４５０℃の過熱水蒸気が供給されている。即ち、第５独立内部空間Ｓ５内では６００℃から４５０℃までの温度変化が生じる冷却工程にある。

かかる第５独立内部空間Ｓ５と第３独立内部空間Ｓ３とを循環路８ａで過熱水蒸気を流出入可能に繋ぎ合わせることで、第５独立内部空間Ｓ５内に充満する６００℃から４５０℃までの冷却過程にある過熱水蒸気が第３独立内部空間Ｓ３内へと流入することから、第３独立内部空間Ｓ３内への４５０℃の過熱水蒸気を供給すべく過熱水蒸気発生装置等を稼動させることなく、該第３独立内部空間Ｓ３内を３００℃から４５０℃へと上昇させることが可能となる。

〔循環路８ｂ〕
循環路８ｂは、第６独立内部空間Ｓ６と第２独立内部空間Ｓ２を繋いだものである。
第１独立内部空間Ｓ１内で１５０℃まで加熱された収容容器２は第２独立内部空間Ｓ２内へ移送されて３００℃の過熱水蒸気が供給されている。即ち、該第２独立内部空間Ｓ２内では１５０℃から３００℃までの温度変化が生じる加熱工程にある。

一方、第６独立内部空間Ｓ６内においては、第５独立内部空間Ｓ５内で４５００℃まで冷却された収容容器２が第６独立内部空間Ｓ６内へ移送されて３００℃の過熱水蒸気が供給されている。即ち、第６独立内部空間Ｓ６内では４５０℃から３００℃までの温度変化が生じる冷却工程にある。

かかる第６独立内部空間Ｓ６と第２独立内部空間Ｓ２とを循環路８ｂで過熱水蒸気を流出入可能に繋ぎ合わせることで、第６独立内部空間Ｓ６内に充満する４５０℃から３００℃までの冷却過程にある過熱水蒸気が第２独立内部空間Ｓ２内へと流入することから、第２独立内部空間Ｓ２内への３００℃の過熱水蒸気を供給すべく過熱水蒸気発生装置等を稼動させることなく、該第２独立内部空間Ｓ２内を１５０℃から３００℃へと上昇させることが可能となる。

〔循環路８ｃ〕
循環路８ｃは、第７独立内部空間Ｓ７と第１独立内部空間Ｓ１を繋いだものである。
第１独立内部空間Ｓ１内で１５０℃まで加熱されようとしている収容容器２には１５０℃の過熱水蒸気が供給されようとしている。即ち、該第１独立内部空間Ｓ１内では常温から１５０℃までの温度変化が生じる加熱工程にある。

一方、第７独立内部空間Ｓ７内においては、第６独立内部空間Ｓ６内で３００℃まで冷却された収容容器２が第７独立内部空間Ｓ７内へ移送されて１５０℃の過熱水蒸気が供給されている。即ち、第７独立内部空間Ｓ６内では３００℃から１５０℃までの温度変化が生じる冷却工程にある。

かかる第７独立内部空間Ｓ７と第１独立内部空間Ｓ１とを循環路８ｃで過熱水蒸気を流出入可能に繋ぎ合わせることで、第７独立内部空間Ｓ７内に充満する３００℃から１５０℃までの冷却過程にある過熱水蒸気が第１独立内部空間Ｓ１内へと流入することから、第１独立内部空間Ｓ１内への１５０℃の過熱水蒸気を供給すべく過熱水蒸気発生装置等を稼動させることなく、該第１独立内部空間Ｓ１内を常温から１５０℃へと上昇させることが可能となる。

以上、本発明によれば、最高温度到達空間である第４独立内部空間Ｓ４と、冷却工程にある第５独立内部空間Ｓ５、第６独立内部空間Ｓ６、第７独立内部空間Ｓ７に対して所定の過熱水蒸気を供給すべく過熱水蒸気発生装置及びこれに付随する各種機器を稼動させるだけで連続運転が可能となり、上記循環路８がない装置と比べると大幅に消費燃料を削減することが可能となる。

本発明は、過熱水蒸気を利用するあらゆる処理装置や処理方法に、その効率的な利用を促す技術として、産業上様々な分野での利用可能性を有する。

１ 炭化処理装置
２ 収容容器
３ 移送コンベア
４ 炭化処理炉
５ 供給管部
６ 端部シャッター
７ 仕切シャッター
８ 循環路

Claims (6)

1. 有機物を収容するための収容容器と、
   該収容容器を移送する移送コンベアと、
   長さ方向の両端に開口部を有する管状体の炭化処理炉と、
   過熱水蒸気発生装置と、
   該過熱水蒸気発生装置で発生する過熱水蒸気を前記炭化処理炉の内部に供給する供給管部と、を備え、
   前記炭化処理炉の内部に前記移送コンベアが設置された構成をなし、
   前記炭化処理炉の両端の開口部に端部シャッターと、
   該炭化処理炉の長さ方向に離間して配置することで内部空間を複数に仕切る仕切シャッターと、が開閉自在に設けられ、
   前記端部シャッター及び前記仕切シャッターが閉じられて形成される複数個の独立内部空間のそれぞれに前記供給管部から過熱水蒸気が供給され、前記供給管部から各独立内部空間に供給される過熱水蒸気の温度が該独立内部空間毎に可変制御される有機物の炭化処理装置であって、
   一対の独立内部空間を相互に繋ぐ循環路を設け、
   該循環路を介して、一の独立内部空間内の過熱水蒸気を他の独立内部空間へと循環させることを特徴とする有機物の炭化処理装置。
2. 前記複数個の独立内部空間は、前記収容容器の移送方向の上流側に位置する該空間から最高温度に到達する該空間までは徐々に温度が高くなるように制御される一又は複数の加熱工程空間と、
   最高温度に到達する最高温度到達空間と、
   最高温度到達後、下流側に向けて徐々に温度が低くなるように制御される一又は複数の冷却工程空間とからなり、
   前記循環路により相互に繋がれた一対の独立内部空間とは、
   対応する温度条件下で一対とみなされる前記加熱工程空間の一つと前記冷却工程空間の一つであることを特徴とする請求項１に記載の有機物の炭化処理装置。
3. 前記冷却工程空間に対する処理は、該独立内部空間内の温度より低い温度の過熱水蒸気を供給することにより行われることを特徴とする請求項２に記載の有機物の炭化処理装置。
4. 有機物を収容するための収容容器と、
   該収容容器を移送する移送コンベアと、
   長さ方向の両端に開口部を有する管状体の炭化処理炉と、
   過熱水蒸気発生装置と、
   該過熱水蒸気発生装置で発生する過熱水蒸気を前記炭化処理炉の内部に供給する供給管部と、を備え、
   前記炭化処理炉の内部に前記移送コンベアが設置された構成をなし、
   前記炭化処理炉の両端の開口部に端部シャッターと、
   該炭化処理炉の長さ方向に離間して配置することで内部空間を複数に仕切る仕切シャッターと、が開閉自在に設けられ、
   前記端部シャッター及び前記仕切シャッターが閉じられて形成される複数個の独立内部空間のそれぞれに前記供給管部から過熱水蒸気が供給され、前記供給管部から各独立内部空間に供給される過熱水蒸気の温度が該独立内部空間毎に可変制御される有機物の炭化処理方法であって、
   一対の独立内部空間を相互に繋ぐ循環路を設け、
   該循環路を介して、一の独立内部空間内の過熱水蒸気を他の独立内部空間へと循環させることを特徴とする有機物の炭化処理方法。
5. 前記複数個の独立内部空間は、前記収容容器の移送方向の上流側に位置する該空間から最高温度に到達する該空間までは徐々に温度が高くなるように制御される一又は複数の加熱工程空間と、
   最高温度に到達する最高温度到達空間と、
   最高温度到達後、下流側に向けて徐々に温度が低くなるように制御される一又は複数の冷却工程空間とからなり、
   前記循環路により相互に繋がれた一対の独立内部空間とは、
   対応する温度条件下で一対とみなされる前記加熱工程空間の一つと前記冷却工程空間の一つであることを特徴とする請求項４に記載の有機物の炭化処理方法。
6. 前記冷却工程空間に対する処理は、該独立内部空間内の温度より低い温度の過熱水蒸気を供給することにより行われることを特徴とする請求項５に記載の有機物の炭化処理方法。

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