JPH03122191A - 木炭製造装置及び同製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は木炭の製造装置及び同製造方法に関し、更に詳
しくは特に製鉄用コークスの代替品として使用される製
鉄用木炭の製造装置及び同製造方法に関する。

〔従来の技術〕

日本国内において、木炭は昭和３２年頃迄主に家庭用燃
料として年間２００万トン製造されていたが、昨今では
年間８万トンに満たない量が製造されているにすぎず、
その製造法も土窯又はコンクリートブロック窯を用いて
８〜１０日間かけている状況にあり、−窯当りの木炭生
産用は少なく大量生産や、工業的生産といった面での技
術的検討は少い。

〔発明が解決しようとする課題〕

木炭の製造時間の短縮例としては■林試式移動炭化炉（
炭窯）、■特願昭５８−２００６５号開示の方法及び、
■特願昭４９−１４２２１８号開示の方法がある。

■の方法は木材を１〜２日で木炭に転換できるＳＵＳ製
の炭窯を使用する方法であるが、製品木炭は低品質で市
場に流通させることができない。また−窯当りの製造量
は数百ｋｇ以下で大量生産に向かない方法である。

■の方法は断熱された金属製の炉で、燃料炉と炭化炉を
合体させた形状で、木炭を約１日で製造する方法である
が、前記■の方法と同様の問題があるのみならず木材の
装填、製造された木炭の取出しに注意深い長時間の作業
を要する。

即ち■と■の方法は旧来の土窯の欠点とするところをま
だ多分に有している方法と言える。

■の方法は、原料木材を予め細粒として、短時間炭化を
狙った方法であり、連続生産、大量生産といった面で利
点がある反面、製品木炭が細粒炭であり、木炭の品質劣
悪で市場に流通させることは困難であり、かつ、原料を
粉砕しなければならぬのでコストが木゛炭コストに加え
られるため経済性に乏しい方法である。

一方、林産資源の豊富な諸国（ブラジル、インドネシア
、フイリツビン等）では木炭の生産が日本に較べて盛ん
であり、特にブラジルに於いては成長の早いユーカリ材
を使用した木炭の生産が盛んであるが、コンクリート窯
を用いて８〜１０日間かけて木炭を製造する方法が主流
であり、一部シャフト炉を用いた木炭の連続生産が行わ
れている。このシャフト炉を用いる方法は仏国ＬＡＭＢ
ＩＯＴＴＢ法を源流としており、原料が頂部より投入さ
れ、製品木炭が底部より排出されるまで連続しており、
その間の炉内滞留時間は約８時間と言われ、かつ木ター
ノペ本酢の如き乾留生成物の回収も高効率で行われると
云われている。

しかし、この表面上の利点にも拘ず、シャフト炉形成は
生産手段の主流となり得ていない。

これは以下に述べる欠点が実用に際して大きな支障を与
えるからである。

上述したように従来の木炭製造技術は大別して土窯法と
シャフト炉法に２分されることになる。夫々の方法につ
いて、これまでに２〜３の改良法が提案されているが本
質的な欠点の解消にまで及んでいないので、以下に典型
的な土窯法とシャフト炉法の欠点について述べる。

■土窯法（コンクリートブロック窯法を含めて）の欠点 土窯法及びコンクリートブロック窯による木炭を製造す
る従来法にあっては、製品木炭の品質は高いものが取得
できるが木炭化に要する時間が８〜１０日間と長く工業
的手法と言えない。

また、製品木炭の搬出時には粉塵の発生激しく、かつ、
比較的高温の木炭を窯内より搬出するために火傷の危険
性や作業環境の劣悪さが指摘されている。また原料木材
の搬入時もせまい窯内では人力によるしかなく作業環境
がよいとは言えない。

このような操業準備に要する作業時間が長いのみならず
、これらが木炭の生産時間に加算されることによる生産
効率の低さ、また炭化操作に入ってから窯内の温度が均
等に上昇するのが理想であるにも拘ずそれを積極的に制
御する手段に乏しく、特に炉底部分の炭化不充分による
低品質炭の発生が避けられないこと、また木タール、木
酢等の乾留期生成物有効に取出す手段に乏しいため、大
部分炉内に滞留したまま熱分解されてしまうという不都
合が存する。

■シャフト炉法の欠点 シャフト炉方式による木炭の製造方法は生産性について
は優れているが、常に炉内で原料〜製品が上から下へ移
動しているため、木炭が摩耗したりクラックが入ったり
して微粉炭が発生する。この微粉炭が不規則に炉内に堆
積することにより炉内のガス流れが乱れ、温度分布の不
均一、又それに基く木炭の炭化度のばらつきが発生し品
質管理上大きな問題となる。

また木炭の品質を大きく左右する因子として原料木材の
乾留、炭化時の昇温速度の制御があげられるが、シャフ
ト炉では昇温速度の制御が難しく高品質の木炭を製造で
きないと言った欠点がある。

また取扱う固体（木材、木炭）のサイズが大きいため、
炉内でブリッジを形成し移動が円滑に行われない、即ち
理想的なピストン７０−が形成されないことによる操業
の不安定さがあり、このことが上述の温度制御を更に困
難にする相乗効果が出てくる。これらは装置のスケール
アップが困難であることをも示している。即ち、大きな
生産量を実現するためにはシャフト炉も多数設置を要す
ることとなる。加えて、シャフト炉自体の建設費は土窯
より高く、又シャフト炉の機能を発揮するためには種々
の補機を要するので建設費総額は土窯より相当大きくな
り生産速度が大きいと言えども立地条件によっては経済
性が高いとは言えないのが現実である。

上述した頭く土窯法とシャフト炉法は一長一短の関係に
あるが、共通している点はいずれの方法も木炭製造工場
の年間生産能力を大きくしたい場合は多数並列設置を要
することである。

他に、古く米国で行われたトロッコに木材を積んでトン
ネル状の炉に押し込むＡＲＫＡＮＳＡＳ法もある。これ
は土窯法の変形であるが、装置が犬がかりな割に効率的
ではなく、保守の手間がか〜るので現在はほとんど使わ
れていない。

この前提に立って大量生産方式を考えた場合連続法であ
るシャフト炉の欠点を取除いて行く方向よりも回分法の
原形である土窯法に立ち返ってその欠点を除去していく
方が容易にして確実であると言える。

従って本発明は土窯法の原理を生かして生産速度を上げ
、かつ、高品質木炭を向上した生産性をもって製造する
ことができる木炭製造装置及びその製造方法を提供しよ
うとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、 （１）箱状炉の炉体の中に木炭の原料を充填して、加熱
し乾燥、乾留、炭化し、木炭を製造する木炭製造装置に
おいて、炉外で木炭原料を充填でき、咳箱状炉の内矩寸
法に合うように１個又は複数個に分割され、かつ上面が
開口し、下面に火格子を有する可搬式耐熱性内箱と、そ
の内箱を炉内に装着するための開閉自在の蓋付出入口を
炉体に有してなることを特徴とする木炭製造装置、及び （２）［１］　上面が開口し下面に火格子を有する可搬
式耐熱性内箱に木炭原料を充填し、該木炭原料充填内箱
１個以上を開閉自在の蓋を有する箱状炉に装着した後、
該箱状炉の蓋を密閉する工程、 ■　上記状態の箱状炉に燃焼装置によって発生させた燃
焼熱ガスを通気して木炭原料を乾燥させ、排ガスは大気
に放出させる工程、■　乾燥後、酸素含有量を減少させ
た燃焼熱ガスを通気して木炭原料を昇温させて乾留し、
排ガスより乾留副生物を採取し、残りの酸素を殆んど含
まない排ガスを貯蔵する工程、 ■　乾留後、殆んど酸素を含有しない燃焼熱ガスを供給
して前記箱状炉内を殆んど密閉状態で更に昇温して木炭
原料を炭化、精練する工程、 ■　炭化精練後、前記■工程で貯蔵した酸素を殆んど含
まない排ガスを通気して上記■工程で得られた炭化木炭
を冷却する工程、■　最後に、前記箱状炉の蓋を開いて
耐熱性内箱を取出し、該内箱より木炭を採取する工程、 よりなることを特徴とする木炭の製造方法。

である。

〔作用〕

木炭製造装置及び同製造方法に耐熱性内箱入り箱状炉を
採用したことにより、下記の作用、効果が奏される。

■　原料、製品の迅速なる装填及び取出しが可能であり
生産性が向上する。

■　原料、製品が固定されたまま熱処理を受けるので粉
化、摩耗が防止できる。

■　炉内に均等なガス流れを常時わずかでも存在させる
ことにより、原料の温度むらを微小にし、かつ、昇温速
度を人為的に制御することにより、木炭の生産速度を上
げながら、製品の品質を高品質に保ち、かつ、■バッチ
の品質のばらつきを微小にできる。

■　炉外排ガスの一部を回収し再利用することにより製
品木炭の冷却所要時間を短縮できる。

■　木酢、木タールなどの回収が可能になる。

〔実施例〕

本発明の装置及び方法の一実施例を第１図、第２図によ
って説明する。第１図は本発明方法を実施するための装
置の斜視図、第２図はその展開図である。

第１図に示すように、鋼製の箱型炉１は上部に開閉除去
できる蓋２があり、この蓋２を取去った後、耐熱鋼製の
内箱３をモービルクレーン４で取出し、この内箱３中に
適当サイズに切断された原料木材を充填する。内箱３の
底には火格子５があり、通気性を確保している。この原
料木材を充填した内箱３は再び箱型炉１の内部に挿入さ
れ、該炉１内のストッパー５′の上に乗るように静置さ
れる。

箱型炉１には燃焼室６がつながっており、この燃焼室６
にはヘッダー９を介しての燃焼空気導入管７、ヘッダー
１０を介しての冷却用ガス導入管８及び燃料木材人口１
１が設置されている。又箱型炉１の上部にはヘッダー１
３に連絡するガス排出口１２が設置されている。

燃焼室６には燃料木材人口１１を介して燃料用木材又は
屑木材を充填し、これに適当な方法で着火する。

次に、第２図の展開図で全体の機能を説明する。第２図
には第１図と同一部分には同一符号を付してある。

燃焼室６で着火された燃料用木材に燃焼空気ブロワ−２
２にて取入れられた空気を燃焼空気ヘッダー９と燃焼空
気人口導管７を通して送りこむ。この時燃料用木材の燃
焼火力を最初強く、その後弱くして長時間維持するよう
空気量を弁２３で調節する。燃焼によって発生した酸素
を若干含む熱ガスは火格子５を通過し、内箱３の中に充
填された木材中を通りこれを加熱し、若干温度が下って
ガス排出口１２から出て排ガスヘッダー１３に入り、大
気放出弁１４により人気に排出される。

内箱３の中の原料木材は徐々に昇温し、先ず乾煙され、
絶乾木に変化する。更に昇温を続けると、原料木材は熱
分解始め、所謂乾留が行われる。この期間は空気弁２３
はできるだけ絞り、大気放出弁１４は閉じ、弁２７を開
くことによって、乾留生成物を含んだガスを水クエンチ
ャ−１５に導き、ここで水と直接接触させてガスの温度
を下げた後、２段サイクロン１６．１７を通して、既に
凝縮して液ミストとなっている本タール、木酢を分離し
た後、排気ファン１９と弁２０を通して大気へ放出して
おく。

一方２段サイクロン１６．１７の下方から出た木タール
、木酢混合物は凝縮液受槽１８に重力フローで流下し集
められる。この液の下降管は受槽１８の液中につっこみ
ガスの出入りがないよう液封しておく。

受槽１８では木タールと木酢は重力沈降によって分離す
るので、上澄は木酢とし、底の液は木タールとして分け
て出荷する。

２段サイクロン１６．１７の圧損は排気ファン１９で補
い大気圧以上に圧縮して大気放出弁２０を通して大気に
放出されているが、乾留が終了したら大気放出弁２０を
閉じる。乾留の終了は原料木材の温度を熱雷対により検
知して容易に判断できる。

この後燃焼空気弁２３の開度を増し、空気を原料木材に
導くことにより、空気中の酸素が既に発火点以上にある
木材を酸化発熱させることにより、木材全体の温度を７
００℃まで上げ炭化の促進、木炭の精練を行う。この時
炉１がらの排出ガスは酸素をほとんど含まず炭酸ガスと
窒素が主成分となっているので所謂不活性ガスとなって
いる。このガスは水クエンチャ−１５で冷却され、２段
サイクロン１６．１７はそのまま通過してブロワ−１９
に入り、昇圧後水封タンク２１に送られ貯蔵される。

この時、箱型炉１は多数同時に操業されていることが通
常であるから充分なガス量を貯蔵することができる。

内箱３の中で既に木材は木炭に変化しているが、温度７
００℃に達した後、約１時間その温度を維持し、木炭の
品質を高める。この間、燃焼空気弁２３はほとんど閉の
状態とし、同時に弁２６、弁１４、弁２７も完全閉とし
て、排気ファン１９も停止しておく。

その後冷却ガス弁２４を徐々に開くと水封タンク２１に
ある不活性ガスは、その自圧でヘッダー１０、導管８を
通って箱型炉１と内箱３の中に充たされる。そこで弁２
６、弁２４を徐々に開き、炉内に不活性ガスの気流を作
ってからそれを大気に放出する。

内箱３内の木炭の温度が２００℃前後に下ったら、弁２
４を閉め、蓋２を開き、クレーン４にて内箱３を外部に
取出す。

内箱３は地上に下ろした後、クレーン４により倒置し木
炭を地上に排出する。安全のため、これに水をスプレー
した後、適当な貯蔵期間を経て更に温度を下げた後出荷
する。

上述した実施例による効果を第３図によって具体的に説
明する。

原料として自然乾爆済の直径１２０　ｍｍのユーカリ材
（グランディス種）を、長さ９０胴に切断後、スに縦割
りにしたものを用いた。

内箱３に充填し、箱型炉１内に静置された原料は、燃焼
室６から送られる燃焼ガスにより徐々に昇温され、約１
０時間の乾燥を行う。さらに昇温を続けると原料は約２
３０℃で乾留を開始する。約１２．５℃／Ｈｒの昇温速
度で約８時間の乾留を行い、乾留終了後、空気弁２３の
開度を増し、原料を酸化発熱させることにより、原料全
体の温度を７００℃まで上げ、炭化の促進、木炭の精練
を行う。その後、冷却工程を経て、内箱３ごと木炭を炉
外に排出する。

炉１内の代表的な位置の温度および内箱３内の原料の中
心部の温度を縦軸に、経過時間を横軸に表わしたものが
第３図である。

取得した製品木炭は固定炭素９５ｗｔ％、強度２４、８
　ｋｇ／　ｃｎ！であり、かつ、木炭にはクラックもな
く、均質であり、製鉄用木炭として使用できた。

これは本発明の装置及び方法では木炭品質にとって重要
な乾留及び炭化時昇温速度を限界速度より低目として充
分時間をかけ、温度むらを未然に防止しつつ、土窯より
も伝熱効果を高めたため、達成されたものである。

〔発明の効果〕

本発明の装置及び方法により、仕較的短時間で品質のよ
い木炭が製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例の斜視図、第２図は本発
明方法を説明するだめの第１図の装置の展開図、第３図
は本発明方法を実施する際の具体的な温度変化パターン
を示す図表である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）箱状炉の炉体の中に木炭の原料を充填して、加熱
   し乾燥、乾留、炭化し、木炭を製造する木炭製造装置に
   おいて、炉外で木炭原料を充填でき、該箱状炉の内矩寸
   法に合うように１個又は複数個に分割され、かつ上面が
   開口し、下面に火格子を有する可搬式耐熱性内箱と、そ
   の内箱を炉内に装着するための開閉自在の蓋付出入口を
   炉体に有してなることを特徴とする木炭製造装置。
2. （２）［１］上面が開口し下面に火格子を有する可搬式
   耐熱性内箱に木炭原料を充填し、該木炭原料充填内箱１
   個以上を開閉自在の蓋を有する箱状炉に装着した後、該
   箱状炉の蓋を 密閉する工程、 ［２］上記状態の箱状炉に燃焼装置によって発生させた
   燃焼熱ガスを通気して木炭原料を乾燥させ、排ガスは大
   気に放出させる工程、 ［３］乾燥後、酸素含有量を減少させた燃焼熱ガスを通
   気して木炭原料を昇温させて乾留し、排ガスより乾留副
   生物を採取し、残りの酸素を殆んど含まない排ガスを貯
   蔵する工程、 ［４］乾留後、殆んど酸素を含有しない燃焼熱ガスを供
   給して前記箱状炉内を殆んど密閉状態で更に昇温して木
   炭原料を炭化、精練する工程、 ［５］炭化精練後、前記［３］工程で貯蔵した酸素を殆
   んど含まない排ガスを通気して上記［４］工程で得られ
   た炭化木炭を冷却する工程、 ［６］最後に、前記箱状炉の蓋を開いて耐熱性内箱を取
   出し、該内箱より木炭を採取する工程、 よりなることを特徴とする木炭の製造方法。