JPH08325576A - 炭化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 炭材から炭素素材への炭化処理を効率よく行
いつつ、高品質の炭素素材を得る。 【構成】 低温度域炭化工程で、低温炭化炉１において
炭材を熱分解温度域まで加熱してタール状物質や分解ガ
ス等の熱分解生成物を熱分解生成物処理手段３で分離回
収するとともに、熱分解生成物が除去された状態の木炭
を連続処理方式により生成する。木炭を移送手段５によ
り電気炉に構成した複数の高温炭化炉４に順次分配供給
し、高温度域炭化工程を、各高温炭化炉４でバッチ処理
方式により木炭を１０００〜３０００℃に加熱焼成して
行い、木炭を炭素化，黒鉛化して炭素素材を連続的に得
る。分解ガス中の可燃ガスをボイラ７１で燃焼させて得
られる蒸気によりタービン７２を回転させ、発電機７３
で発電し、この発電電力を各高温炭化炉の電気加熱のた
めの電力源として用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、廃木材，間伐
材，端木材，伐採竹，食品加工残滓，もしくは，紙・フ
ェノール樹脂複合材等を炭材にして、中間炭化物として
木炭を得た後、この木炭から最終炭化物として高品位の
炭素素材を得る炭化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、廃木材等の炭材から木炭を得
るために２つの炭化炉を用い、一方の炭化炉で第１段階
の炭化工程を行い、引き続いて他方の炭化炉で第２段階
の炭化工程を行うものが知られている（例えば、特開平
６−３３０６４号公報参照）。これは、第１段階の炭化
工程で発生した乾留ガス中の可燃成分を第２段階の炭化
工程での燃焼加熱の燃料として用いる等の有効利用を図
るものであり、炭材から木炭への炭化処理を２段階に分
けて行うものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の廃木
材等の有効活用を図る上で、それら廃木材等を炭化処理
することにより木炭として有効活用するほかに、その木
炭をさらに高温で焼成して炭素素材にして有効活用する
ことが考えられる。この場合、上記木炭を１０００℃以
上の高温で加熱する必要があり、炭化炉内の加熱方式と
して、一般に採用されている燃焼バーナによるものとす
ると加熱不十分となる。

【０００４】また、１つの炭化炉で炭材から最終炭化物
としての炭素素材までの炭化処理を行うこととすると、
以下の不都合が生じることになる。すなわち、通常、炭
材を加熱していくと、まず１０００℃までの温度域、主
に４００〜６００℃の温度域で熱分解されて木炭とな
り、１０００℃を超えて３０００℃程度までの温度域で
炭素化，黒鉛化が生じることになる。このため、１つの
炭化炉で最終炭化物としての炭素素材までの加熱を行う
こととすると、熱分解段階で発生したタール状物質や分
解ガス等の熱分解生成物が炭化炉内に残留付着したり、
熱分解の進行途中で次の炭素化段階での加熱が行われる
という事態が発生することが考えられる。そして、この
ような事態が発生すると、炭化炉内に残留付着した熱分
解生成物により炉内壁や加熱部等が汚染され、その清掃
除去等のメンテナンスに手間がかかったり炭化処理の中
断を招いたりすることになる。その上、炭化炉内への熱
分解生成物の残留や、未分解のものが上記炭素化段階で
熱分解して熱分解生成物の発生等がおこると、得られる
炭素素材の品質の悪化を招くことになる。

【０００５】さらに、大量の廃木材等の有効活用を図る
上で、炭素素材への変換を実用化するには、少量ずつの
バッチ処理方式による変換ではなく、連続処理方式での
炭素素材の変換を実現する必要がある。その一方、連続
処理方式にすると炭化炉をその構造上完全密閉状態には
し難いため、炭素化段階で高温度域まで加熱する場合の
加熱効率が悪くなる上、温度制御に不確定要素が加わり
制御し難くなるという不都合が考えられる。加えて、省
スペース化の観点から装置全体のコンパクト化を図り得
る炭化方法を実現する必要もある。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、炭材から炭素
素材への炭化処理を効率よく行いつつ、高品質の炭素素
材を得ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、低温度域炭化工程を第１炭
化炉にて行い、高温度域炭化工程を上記第１炭化炉とは
別の第２炭化炉にて行うものである。すなわち、低温度
域炭化工程では、上記第１炭化炉において炭材を熱分解
温度域まで加熱して熱分解生成物を分離除去するととも
に、熱分解生成物が除去された状態の中間炭化物を得
る。そして、高温度域炭化工程では、上記中間炭化物を
上記第２炭化炉に導入し、この第２炭化炉において上記
中間炭化物を炭素化する温度域まで加熱して焼成し最終
炭化物を得るようにする構成とするものである。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、高温度域炭化工程を、１０００〜３０００
℃の温度域まで加熱するものである。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、第２炭化炉を電気加熱式のもので構成する
ものである。

【００１０】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、高温度域炭化工程を、第２炭化炉内を不活
性ガス雰囲気にした状態で行うものである。

【００１１】請求項５記載の発明は、請求項１記載の発
明において、低温度域炭化工程を、炭材を１つの第１炭
化炉に連続供給して中間炭化物を連続生成する連続処理
方式により行う一方、上記中間炭化物をその連続生成量
に応じて設けた複数の第２炭化炉に対し個別に順次供給
して、その供給した各第２炭化炉毎にバッチ式処理方式
により高温度域炭化工程を順次行う構成とするものであ
る。

【００１２】また、請求項６記載の発明は、請求項１記
載の発明において、低温度域炭化工程で分離除去した熱
分解生成物の内の分解ガスを別途炭材の燃焼により燃焼
させて無公害化させるものである。

【００１３】さらに、請求項７記載の発明は、請求項６
記載の発明において、第２炭化炉を電気加熱方式のもの
で構成し、分解ガスの燃焼に伴い発生する蒸気でタービ
ンを作動させて発電し、その発電された電力を上記第２
炭化炉の電気加熱の電力源として用いる構成とするもの
である。

【００１４】

【作用】上記の構成により、請求項１記載の発明では、
まず、低温度域炭化工程において、第１炭化炉で炭材が
熱分解温度域まで加熱されるため、炭材中に含まれてい
たタール状成分や分解ガスが熱分解される。そして、上
記タール状成分等の熱分解生成物が分離除去されて、中
間炭化物としての木炭が得られる。次に、高温度域炭化
工程において、上記熱分解生成物が除去された状態の木
炭が第２炭化炉に導入され、この第２炭化炉において上
記熱分解温度域より高温の炭素化温度域まで加熱されて
焼成されるため、上記木炭が最終炭化物としての炭素素
材に変換される。従って、この方法の場合、熱分解生成
物の分離除去を行う低温度域炭化工程と、さらに高温で
加熱して炭素化を行う高温度域炭化工程とを、第１と第
２との互いに別個の炭化炉で行うようにしているため、
炭材から炭素素材までの炭化処理が効率よく行われる。
加えて、高温度域炭化工程で炭素化温度域まで加熱され
る際には、その加熱が行われる中間炭化物である木炭か
ら既に熱分解生成物が除去された状態になっており、し
かも、上記高温度域炭化工程を熱分解が行われた第１炭
化炉とは別の第２炭化炉で行うようにしているため、第
２炭化炉内に低温度域炭化工程で発生した熱分解生成物
が残留することはない。このため、高温度域炭化工程で
得られる炭素素材の高品質化が図られる上、第２炭化炉
での熱分解生成物による汚染を防止して高温度域加熱の
確実化が図られる。

【００１５】請求項２記載の発明では、上記請求項１記
載の発明による作用に加えて、高温度域炭化工程で１０
００〜３０００℃の温度域まで加熱されるため、中間炭
化物が確実に炭素化され、さらに黒鉛化されて、焼成収
縮により緻密化した高品質の炭素素材が得られる。

【００１６】請求項３記載の発明では、上記請求項１記
載の発明による作用に加えて、第２炭化炉が電気加熱方
式のもので構成されているため、中間炭化物を炭素化す
るための高温度域までの加熱が容易かつ確実に行われる
上、その温度制御も正確に行い得る。

【００１７】請求項４記載の発明では、上記請求項１記
載の発明による作用に加えて、高温度域炭化工程が第２
炭化炉内を不活性ガス雰囲気にした状態で行われるた
め、炭素化される高温度域までの加熱しても、中間炭化
物の酸化が確実に防止されて質量変化の殆どない状況に
され、これにより、中間炭化物から最終炭化物の生成が
効率よく行われる。

【００１８】請求項５記載の発明では、上記請求項１記
載の発明による作用に加えて、低温度域炭化工程で中間
炭化物である木炭が１つの第１炭化炉において連続処理
により生成され、この連続処理により生成された木炭が
複数の第２炭化炉に個別に順次供給されて各第２炭化炉
内でバッチ式処理により順次高温度域炭化工程が行われ
る。これにより、第１炭化炉に連続供給される炭材が複
数の第２炭化炉で最終炭化物である炭素素材として順次
生成されるため、全体として炭材から炭素素材までの連
続処理が可能になる。しかも、低温度域炭化工程を１つ
の第１炭化炉で連続処理により行うようにしているた
め、その第１炭化炉の小型化が図られる。加えて、高温
度域炭化工程が個々の第２炭化炉においてバッチ式処理
により行われるため、その温度制御が容易かつ確実にな
る。

【００１９】また、請求項６記載の発明では、上記請求
項１記載の発明による作用に加えて、低温度域炭化工程
で分離除去された熱分解生成物の内の分解ガスが、第１
及び第２炭化炉とは別に炭材と共に燃焼されて、上記分
解ガス中の可燃成分が無公害化される。

【００２０】さらに、請求項７記載の発明では、上記請
求項１記載の発明による作用に加えて、分解ガスの燃焼
に伴い発生する蒸気でタービンが作動されて発電が行わ
れ、その発電された電力により電気炉として構成された
第２炭化炉が作動されるため、低温度域炭化工程で発生
した熱分解生成物を高温工程における熱エネルギーとし
て有効利用され、廃棄エネルギーの有効活用により省資
源化が図られる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基いて説明す
る。

【００２２】＜第１実施例＞ −炭化装置の構成− 図１は、本発明の第１実施例に係る炭化方法を実施する
ための炭化装置を示し、１は低温度域炭化工程が行われ
る第１炭化炉としての低温炭化炉、２はこの低温炭化炉
１に炭材を連続供給する供給手段、３は上記低温炭化炉
１で発生した熱分解生成物を処理する熱分解生成物処理
手段、４ａ，４ｂ，…はそれぞれ高温度域炭化工程が行
われる第２炭化炉としての高温炭化炉、５は上記低温炭
化炉１で生成された中間炭化物としての木炭を低温炭化
炉１から上記複数の高温炭化炉４ａ，４ｂ，…まで移送
する移送手段、６は上記各高温炭化炉４ａ，４ｂ，…か
ら最終炭化物としての焼成炭化物を排出する排出手段で
ある。以下、各炭化炉１，４ａ等及び各構成手段２，
３，５，６を詳細に説明する。

【００２３】上記低温炭化炉１は、筒軸Ｘが略横向きに
配置されて筒軸Ｘ回り回転可能に支持された円筒状の回
転ドラム１１と、この回転ドラム１１の供給側端部に外
嵌されてその供給側開口を遮蔽する供給側カバー１２
と、上記回転ドラム１１の排出側端部に外嵌されてその
排出側開口を遮蔽する排出側カバー１３と、例えば燃焼
バーナ等により構成された図示省略の加熱部とから構成
されている。そして、上記回転ドラム１１は、例えば外
周面のガイドレールに当接された回転ローラの回転駆動
により、または、外周方向に等間隔で固定された多数の
ガイドピンに噛み合された歯車の回転駆動により上記筒
軸Ｘ回りに回転されるようになっており、この回転駆動
により内部の炭材を加熱，撹拌させながら上記排出側端
部カバー１３まで所定速度で移動させるようになってい
る。つまり、供給された炭材がこの移動途中において所
定温度まで加熱されて熱分解され、上記排出側端部カバ
ー１３に到達する頃には熱分解後の中間炭化物としての
木炭が生成されるようになっている。

【００２４】上記供給手段２は、廃木材等からなる炭材
が投入される回転バケット２１と、その炭材を所定の寸
法に破砕する粗破砕機２２と、粗破砕された炭材を予熱
して予め水分除去を行う予熱部２３と、水分除去後の炭
材を上記筒体１１の供給側端部に定量ずつ供給する定量
供給部２４とを備えている。

【００２５】上記回転バケット２１は、粗破砕機２２に
向かい斜め下り勾配に配置された筒軸Ｙの回りに回転駆
動される筒体により構成され、また、上記粗破砕機２２
と予熱部２３とは、粗破砕機２２で破砕された炭材が上
記予熱部２３の底部に落下して集まるようにシュート筒
部２５を介して互いに接続されている。

【００２６】上記予熱部２３はその底部から斜め上方に
向けて上昇する掻き揚げコンベア２３ａと、この掻き揚
げコンベア２３ａを密閉状態で囲む内筒部２３ｂと、こ
の筒部２３ｂの外周囲を囲んで間に環状の予熱室２３ｃ
を形成する外筒部２３ｄとを備えている。そして、上記
予熱室２３ｃは、上記熱分解生成物処理手段３を構成す
る後述のアフタバーナ３５で無公害化された処理ガスが
処理ガス送給管３７を通して導入されて、その処理ガス
の熱により掻き揚げコンベア２３ａ上の炭材を予熱する
ようになっており、また、上記内筒部２３ｂの頂部には
上記予熱により蒸発した水分を外気に放出する放出管２
３ｅが設けられている。

【００２７】また、上記定量供給部２４は、上端が上記
内筒部２３ｂの頂部に連通されて掻き揚げコンベア２３
ａの頂部からの炭材が自然落下するように下方に延びる
シュート筒部２４ａと、基端側がこのシュート筒部２４
ａの下端開口に連通し先端側が低温炭化炉１の供給側端
部カバー１２を貫通する送給筒部２４ｂとを備えてい
る。そして、上記シュート筒部２４ａには図示省略の２
つのシャッタが上下２段に配設されその両シャッタ間に
炭材が溜まる度にその定量の炭材を送給筒部２４ｂに落
とし込むようになっており、また、その送給筒部２４ｂ
内には図示省略のピストン部材が配設され上記の落とし
込まれた定量の炭材をその都度回転ドラム１１内に押し
込んで連続的に供給するようになっている。

【００２８】上記熱分解生成物処理手段３は、上流端が
上記低温炭化炉１の排出側端部カバー１３の上部に連通
されて低温炭化炉１内の排煙を導出することにより熱分
解生成物を導出する排煙導出管３１と、この排煙導出管
３１により導出された排煙に含まれる粉炭を分離回収す
るサイクロン３２と、このサイクロン３２で粉炭が除去
された後の排煙を冷却して可燃ガス及び木酢液に気液分
離するコンデンサ３３と、このコンデンサ３３により木
酢液が分離された残りの可燃ガスに含まれるタール状成
分を分離除去するタールトラップ３４と、このタールト
ラップ３４でタール状成分が除去された可燃ガスを燃焼
処理するアフタバーナ３５とを備えている。

【００２９】上記排煙導出管３１にはブロワ３６が介装
されており、このブロワ３６の作動によって、上記低温
炭化炉１内から排煙を吸引してサイクロン３２，コンデ
ンサ３３及びタールトラップ３４を経て可燃ガスを上記
アフタバーナ３５まで導入するようになっている。そし
て、上記アフタバーナ３５は重油を燃料とするバーナを
有し、上記可燃ガスを燃焼することにより無公害化して
その処理ガスを大気に放出する他、処理ガス送給管３７
を通して供給手段３の予熱室２３ｃに送給するようにな
っている。

【００３０】上記複数の高温炭化炉４ａ，４ｂ，…（以
下、総称して単に４とも表示する）は、電気抵抗加熱方
式もしくは高周波加熱方式の電気炉により互いに同一の
ものとして構成されたものである。上記各高温炭化炉４
は、不活性ガスボンベ４１と不活性ガス導入管４２を介
してそれぞれ接続され、その不活性ガス導入管４２の各
高温炭化炉４側の下流端側に介装された開閉バルブの開
閉操作により上記不活性ガスボンベ４１から各高温炭化
炉４に例えばＮ2 ガス等の不活性ガスが導入されて各高
温炭化炉４内が上記不活性ガスで充満されるようになっ
ている。なお、図１中４３，４３，…は各高温炭化炉４
に設けられたエア抜き管であり、上記不活性ガスの充満
時にこのエア抜き管４３を開いて内部のエアを外部に放
出するようになっている。

【００３１】そして、上記各高温炭化炉４は、低温炭化
炉１での木炭の生成量及び生成速度に応じて設置数が定
められており（図１には４つのものを示す）、低温炭化
炉１で処理された木炭を導入した後に、個別にバッチ式
処理にて所定の温度域まで加熱して焼成を行うようにな
っている。

【００３２】上記移送手段５は、低温炭化炉１の排出側
端部カバー１３の底部に開口して下方に延びる落し込み
筒部５１と、この落し込み筒部５１により集められた木
炭を所定高さまで上昇させる搬送部５２と、この搬送部
５２により搬送された木炭を所定の大きさ以下の微小な
片状、粒状もしくは粉状の木炭片に粉砕する微粉砕機５
３と、微粉砕された木炭片を集め収容するホッパー５４
と、このホッパー５４から木炭片を上記複数の高温炭化
炉４，４，…に対し選択的に供給する分配部５５とを備
えている。

【００３３】上記搬送部５２は、掻き揚げコンベア５２
ａと、上記落し込み筒部５１の下端開口に連通して上記
掻き揚げコンベア５２ａの周囲を囲んで密閉する筒部５
２ｂとから構成されている。

【００３４】上記分配部５５は、木炭片を、まず、高温
炭化炉４ａに分配供給しこれが満杯になれば供給を停止
し、次に、高温炭化炉４ｂに分配供給しこれが満杯にな
れば供給を停止し、以下、このような分配供給を高温炭
化炉４ｃ，４ｄに対し順次行うようになっている。そし
て、最初に分配供給を受けた高温炭化炉４ａは満杯にな
ると後述の高温度域炭化工程を開始し、最後に分配供給
を受けた高温炭化炉４ｄが満杯になった時点では上記高
温度域炭化工程が終了して２回目の分配供給を受ける状
態になっており、上記高温炭化炉４ｄへの供給停止に続
いて上記高温炭化炉４ａに対し木炭片を分配供給するよ
うになっている。つまり、このようなローテーションと
なるように高温炭化炉４の設置数が定められている。

【００３５】上記排出手段６は、各高温炭化炉４で焼成
された焼成炭化物を集積する製品ホッパー６１と、各高
温炭化炉４の底部と接続されて上記焼成炭化物を上記製
品ホッパー６１まで搬送する搬送部６２とを備えてい
る。この搬送部６２と各高温炭化炉４とは開閉シャッタ
６３ａ，６３ｂ，…を介して連通され、各高温炭化炉４
での高温度域炭化工程が終了した時点で対応する開閉シ
ャッタ６３ａ等を開作動させて生成された焼成炭化物を
製品ホッパー６１まで搬送するようになっている。

【００３６】−炭化方法− 次に、上記構成の装置を用いて炭材から焼成炭化物であ
る炭素素材を得る方法について説明する。この炭化方法
は、２つの温度域に分けて加熱を行うものであり、以下
の低温度域炭化工程と、高温度域炭化工程とからなる。

【００３７】まず、上記低温度域炭化工程の前処理とし
て、供給手段２の予熱部２３を通過させて乾燥させるこ
とにより炭材の含水量を調整し、この含水量調整後の炭
材を低温炭化炉１内に定量ずつ連続的に供給する。そし
て、その炭材が低温炭化炉１の回転ドラム１１内を筒軸
Ｘ方向に供給側から排出側にかけて移動する間に低温度
域炭化工程を行う。

【００３８】上記低温度域炭化工程では、上記炭材を熱
分解温度域まで加熱して熱分解させるとともに、その熱
分解により生じた熱分解生成物の分離除去を行うもので
ある。上記熱分解温度域とは、図２にも示すように、広
くは１０００℃までの低温度域のことであり、その中で
も、４００〜６００℃の温度域で特に熱分解が盛んに進
行し、タール状物質や分解ガス（乾留ガス）等の熱分解
生成物が排煙に含まれた状態で盛んに発生する。そし
て、その排煙が熱分解生成物処理手段３のブロワ３６に
吸引されて排煙導出管３１を通して低温炭化炉１内から
導出されて、最も温度の高くなる回転ドラム１１の排出
側では熱分解生成物が完全に分離除去された状態の木炭
（中間炭化物）となる。この木炭が排出側端部カバー１
３内から移送手段５の落し込み筒部５１に連続的に落と
され微粉砕機５３で微粉砕されて、微粉砕状態の木炭片
となってホッパ５４に溜められていく。

【００３９】続いて、上記ホッパー５４内の木炭片が複
数の高温炭化炉４ａ，４ｂ，…の内の空いている高温炭
化炉４に供給され、木炭片が所定量詰まった状態でその
高温炭化炉４が閉じられて高温度域炭化工程が開始され
る。この際、その高温度域炭化工程が行われる高温炭化
炉４内に不活性ガスボンベ４１から不活性ガスが充満さ
れ、木炭片は空気と遮断された不活性ガス雰囲気下で高
温度域炭化工程がバッチ式処理により個別に行われる。

【００４０】上記高温度域炭化工程は、木炭片を不活性
雰囲気下で１０００℃から３０００℃程度の高温度域ま
で加熱して焼成するものであり、これにより、上記木炭
片は酸化すなわち、自己燃焼を生じることなく、従っ
て、質量を殆ど減少することなく炭素化され、さらに黒
鉛化されて焼成炭化物となる。

【００４１】そして、製品ホッパー６１から取り出され
た焼成炭化物は炭素素材として以下の種々の用途に用い
られる。すなわち、上記炭素素材は、電磁波遮蔽材料、
導電性材料、静電気防止材料、耐熱耐火材料、耐酸化材
料、遮音材料、音環境用材料、または、吸着材料として
用いられる。なお、上記低温度域炭化工程の後、ホッパ
ー５４内の木炭片、または、搬送部５２の頂部から微粉
砕前の木炭を一部取り出すことにより、その木炭を、燃
料、床下調湿材料、土壌改良材料、河川等の水質浄化材
料、空気浄化材料として用いることができる。

【００４２】このような炭化方法の場合、加熱を熱分解
のための低温度域炭化工程と、焼成のための高温度域炭
化工程との２段階に分けているため、低温炭化炉１にお
ける低温炭化工程において確実に熱分解されて、高温度
域炭化工程で焼成処理される木炭片は熱分解生成物が完
全に分離除去された状態になる。これにより、残留熱分
解生成物に起因する品質悪化が防止されるとともに、１
０００〜３０００℃の高温度域加熱による焼成収縮によ
り緻密化されて、得られる炭素素材の高品質化を図るこ
とができる。しかも、上記の熱分解生成物が発生する低
温度域炭化工程を低温炭化炉１にて行い、高温度域炭化
工程を上記低温度域炭化工程とは別個の高温炭化炉４に
て行うようにしているため、上記残留熱分解生成物によ
る高温炭化炉４内の汚染を確実に防止して高温度域炭化
工程を実行する上での確実化及びメンテナンスの省力化
を図ることができる。

【００４３】また、高温度域炭化工程を複数の高温炭化
炉４ａ，４ｂ，…において個別にバッチ式処理にて行っ
ているため、確実に密閉状態にして極めて高い高温度域
までの加熱を確実に行い得る上に、上記各高温炭化炉４
ａ，４ｂ，…をそれぞれ電気炉により構成しているた
め、上記高温度域までの加熱を容易に実現することがで
き、かつ、その温度制御を正確に行うことができる。加
えて、上記高温度域炭化工程を不活性ガス雰囲気下で行
うようにしているため、木炭片の自己燃焼による消失を
防止して焼成炭化物への変換を確実に行うことができ
る。

【００４４】さらに、低温度域炭化工程を１つの低温炭
化炉１において連続処理にて行い、連続的に生成される
木炭を複数の高温炭化炉４ａ，４ｂ，…に順次分配して
各高温炭化炉４で個別にバッチ式処理にて高温度域炭化
工程を順次行うようにしているため、供給手段２による
低温炭化炉１への炭材の供給から、製品ホッパー６１を
介した複数の高温炭化炉４ａ，４ｂ，…からの炭素素材
の取り出しまでを、全体として連続して処理することが
できる。これにより、高温度域炭化工程の効率的かつ確
実な実行の要求を満足させつつ、炭材から炭素素材まで
の処理の迅速化及び効率化を図ることができる。その
上、上記低温度域炭化工程を連続処理にて行っているた
め、低温炭化炉１の小型化を図ることができ、装置全体
のコンパクト化に寄与することができる。

【００４５】＜第２実施例＞ −炭化装置の構成− 図３は本発明の第２実施例に係る炭化方法を実施するた
めの炭化装置を示し、図中７は発電手段である。本第２
実施例は、請求項６及び請求項７記載の発明に係るもの
である。

【００４６】上記発電手段７は、熱分解生成物処理手段
３′のタールトラップ３４でタール状物質が除去された
後の可燃ガスを炭材と同じ廃木材等と共に燃焼させるこ
とにより蒸気を発生させるボイラ７１と、このボイラ７
１により発生された蒸気により作動されるタービン７２
と、このタービン７２の作動により発電する発電機７３
とを備えるものである。

【００４７】上記熱分解生成物処理手段３′は、第１実
施例の熱分解生成物処理手段３におけるアフタバーナ３
５を省略してタールトラップ３４から可燃ガスが導出さ
れる導出管の下流端を上記ボイラ７１に接続したもので
あり、この可燃ガスは燃焼用空気と混ぜられて上記ボイ
ラ７１に供給されるようになっている。このボイラ７１
は、微粉砕機７４の出口側と接続されて、その微粉砕機
７４で微粉砕された木片が燃料用として導入されるよう
になっており、この木片が上記空気混合の可燃ガスと共
に燃焼されるようになっている。そして、上記タービン
７２は、上記ボイラ７１から蒸気導入管７５を通して導
入された蒸気によって作動されるようになっている。

【００４８】なお、図３に示す供給手段２′は、粗破砕
機２２の出口側が定量供給部２４のシュート筒部２４ａ
の上端開口と直接接続されたものであり、そのシュート
筒部２４ａには第１実施例で説明した一対のシャッタ２
４ｃ，２４ｄが上下に所定間隔離した位置に設けられて
いる。

【００４９】なお、上記炭化装置のその他の構成は第１
実施例のものと同様であるために、同一部分には同一符
号を付して、その説明は省略する。

【００５０】−炭化方法− 本第２実施例では、低温炭化炉１で連続処理にての低温
度域炭化工程と、この低温度域炭化工程で生成された木
炭を木炭片にして複数の高温炭化炉４ａ，４ｂ，…に対
し移送手段５による分配供給と、各高温炭化炉４でバッ
チ式処理にての高温度域炭化工程とについては、第１実
施例と同様に行う。そして、上記高温度域炭化工程に際
し、各高温炭化炉４での４ｂ，…での加熱の電力源の一
部もしくは全部を、上記発電手段７の発電機７３で発電
された電力を用いて行う。

【００５１】すなわち、低温炭化炉１での低温度域炭化
工程の実行に伴い発生する熱分解生成物が排煙として排
煙導出管３１を通して導出され、その排煙から粉炭がサ
イクロン３２により、木酢液がコンデンサ３３により、
また、タール状物質がタールトラップ３４によりそれぞ
れ分離回収された残りの可燃ガスがボイラ７１で燃焼さ
れる。そして、このボイラ７１で発生した蒸気によりタ
ービン７２が作動されて発電機７３で発電され、この発
電された電力が各高温炭化炉４での電気加熱の電力源と
して供給される。

【００５２】従って、本第２実施例では、第１実施例に
よる効果と同一の効果に加えて、低温度域炭化工程で発
生した熱分解生成物を高温工程における熱エネルギーと
して有効利用することができ、廃棄エネルギーの有効活
用により省資源化を図ることができる。

【００５３】さらに、上記ボイラ７１での燃焼により可
燃ガスが無公害化された後の排ガスを、例えば供給手段
２′に供給して上記排ガスの有する熱エネルギーを炭材
の予備乾燥のための熱エネルギーとして利用したり、他
の用途での熱エネルギーとして利用したりすることによ
っても、廃棄エネルギーの有効活用を図ることができ
る。

【００５４】＜他の態様＞なお、本発明は上記第１及び
第２実施例に限定されるものではなく、その他種々の変
形例を包含するものである。すなわち、上記第１及び第
２実施例では、高温炭化炉４として４基のものを示して
いるが、これに限らず、その基数は連続処理による低温
度域炭化工程での木炭の生成量との関係で定めればよ
く、例えば２基以上のものであればよい。つまり、低温
度域炭化工程で連続生成される木炭を順次バッチ式処理
にて複数の高温炭化炉に分配供給していくことにより、
上記連続生成量の木炭が滞ることなく順次分配供給され
るだけの基数であればよい。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明における炭化方法によれば、加熱を熱分解のための低
温度域炭化工程と、焼成のための高温度域炭化工程との
２段階に分けているため、第１炭化炉における低温度域
炭化工程において確実に熱分解されて、高温度域炭化工
程で焼成処理される前の中間炭化物を熱分解生成物が完
全に分離除去された状態にすることができる。これによ
り、残留熱分解生成物に起因する品質悪化が防止されて
得られる最終炭化物としての炭素素材の高品質化を図る
ことができる。その上に、上記の熱分解生成物が発生す
る低温度域炭化工程を第１炭化炉にて行い、高温度域炭
化工程を上記低温度域炭化工程とは別個の第２炭化炉に
て行うようにしているため、上記残留熱分解生成物によ
る第２炭化炉内の汚染を確実に防止して高温度域炭化工
程を実行する上での確実化及びメンテナンスの省力化を
図ることができ、これにより、炭材から最終炭化物まで
の炭化焼成処理を効率よく行うことができる。

【００５６】請求項２記載の発明によれば、上記請求項
１記載の発明による効果に加えて、高温度域炭化工程で
１０００〜３０００℃の高温度域まで加熱するようにし
ているため、中間炭化物を確実に炭素化し、さらに黒鉛
化して、焼成収縮により緻密かされた高品質の炭素素材
を得ることができる。

【００５７】請求項３記載の発明によれば、上記請求項
１記載の発明による効果に加えて、第２炭化炉を電気加
熱式のもので構成しているため、中間炭化物を炭素化す
るための極めて高温度域までの加熱を容易かつ確実に行
うことができる上、その温度制御を正確に行うことがで
きる。

【００５８】請求項４記載の発明によれば、上記請求項
１記載の発明による効果に加えて、高温度域炭化工程
を、第２炭化炉内を不活性ガス雰囲気にした状態で行う
ようにしているため、炭素化される高温度域までの加熱
しても、中間炭化物の酸化を確実に防止して質量変化の
殆どない状態で最終炭化物への焼成を行うことができ、
中間炭化物から効率よく最終炭化物を得ることができ
る。

【００５９】請求項５記載の発明によれば、上記請求項
１記載の発明による効果に加えて、低温度域炭化工程で
中間炭化物である木炭を１つの第１炭化炉において連続
処理により生成し、この連続処理により生成された木炭
を複数の第２炭化炉に個別に順次供給して各第２炭化炉
内でバッチ式処理により順次高温度域炭化工程を行うよ
うにしているため、第１炭化炉に連続供給される炭材か
ら複数の第２炭化炉で順次生成される最終炭化物である
炭素素材までを、全体として連続して処理することがで
き、炭化処理の迅速化及びより一層の効率化を図ること
ができる。しかも、低温度域炭化工程を１つの第１炭化
炉で連続処理により行うようにしているため、その第１
炭化炉の小型化を図ることができ、装置全体のコンパク
ト化に寄与することができる。加えて、高温度域炭化工
程を個々の第２炭化炉においてバッチ式処理により行う
ようにしているため、確実に密閉状態にして極めて高い
高温度域までの加熱を容易かつ確実に行うことができ
る。

【００６０】また、請求項６記載の発明によれば、上記
請求項１記載の発明による効果に加えて、低温度域炭化
工程で分離除去された熱分解生成物の内の分解ガスを、
第１及び第２炭化炉とは別に炭材と共に燃焼させている
ため、上記分解ガス中の可燃成分を無公害化して上記可
燃ガスをそのまま大気に放出する場合の環境汚染を防止
することができる。

【００６１】さらに、請求項７記載の発明によれば、上
記請求項１記載の発明による効果に加えて、分解ガスの
燃焼に伴い発生する蒸気でタービンを作動させて発電を
行い、その発電された電力により第２炭化炉での電気加
熱を行うようにしているため、低温度域炭化工程で発生
した熱分解生成物を高温度域炭化工程における熱エネル
ギーとして有効利用することができ、廃棄エネルギーの
有効活用により省資源化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例が実施される炭化装置の全
体構成図である。

【図２】温度域と処理と生成される炭化物との関係を示
す図である。

【図３】第２実施例が実施される炭化装置の全体構成図
である。

【符号の説明】

１ 低温炭化炉（第１
炭化炉） ３ 熱分解生成物処理
手段 ４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 高温炭化炉（第２
炭化炉） ５ 移送手段 ７ 発電手段 ４１ 不活性ガスボンベ ４２ 不活性ガス導入管 ７２ タービン

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１炭化炉において炭材を熱分解温度域
   まで加熱して熱分解生成物を分離除去するとともに、熱
   分解生成物が除去された状態の中間炭化物を得る低温度
   域炭化工程と、 上記中間炭化物を上記第１炭化炉とは別の第２炭化炉に
   導入し、この第２炭化炉において上記中間炭化物を炭素
   化する温度域まで加熱して焼成し最終炭化物を得る高温
   度域炭化工程とを備えていることを特徴とする炭化方
   法。
2. 【請求項２】 請求項１において、高温度域炭化工程
   を、１０００〜３０００℃の温度域まで加熱することを
   特徴とする炭化方法。
3. 【請求項３】 請求項１において、 第２炭化炉を電気加熱式のもので構成することを特徴と
   する炭化方法。
4. 【請求項４】 請求項１において、 高温度域炭化工程を、第２炭化炉内を不活性ガス雰囲気
   にした状態で行うことを特徴とする炭化方法。
5. 【請求項５】 請求項１において、 低温度域炭化工程を、炭材を１つの第１炭化炉に連続供
   給して中間炭化物を連続生成する連続処理方式により行
   う一方、 上記中間炭化物をその連続生成量に応じて設けた複数の
   第２炭化炉に対し個別に順次供給して、その供給した各
   第２炭化炉毎にバッチ式処理方式により高温度域炭化工
   程を順次行うことを特徴とする炭化方法。
6. 【請求項６】 請求項１において、 低温度域炭化工程で分離除去した熱分解生成物の内の分
   解ガスを別途炭材の燃焼により燃焼させて無公害化させ
   ることを特徴とする炭化方法。
7. 【請求項７】 請求項６において、第２炭化炉を電気加
   熱方式のもので構成し、 分解ガスの燃焼に伴い発生する蒸気でタービンを作動さ
   せて発電し、その発電された電力を上記第２炭化炉の電
   気加熱の電力源として用いることを特徴とする炭化方
   法。