JPH11335672A - 炭化処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 適正な炭化度になった時に、手動制御により
又は自動制御により炭化処理を終了させることができる
ようにする。 【解決手段】 炭化室の被収容物の重量を計測する重量
計を取付け、炭化処理開始後の計測値が式Ｘ＝Ｙ（１−
ａ＋ｂ−ｃ） 但し、Ｘは理想的炭化処理後の被収容物の重量の目標値
（ｋｇ）、Ｙは炭化処理前の計測値（ｋｇ）、ａは炭化
処理前の含水率（％）、ｂは炭化処理後の含水率
（％）、ｃは当該廃棄物のの炭化処理による減容率のＸ
と一致したときに、炭化処理を終了するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機質可燃性廃棄
物を処理する炭化処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、有機質可燃性廃棄物を処理する装
置には、伝統的な焼却処理を行う焼却装置のほかに、炭
化処理（加熱手段、燃焼手段及び撹拌機を駆動して、廃
棄物を加熱、乾燥、乾留炭化するとともに、廃棄物から
発生する熱分解ガスを燃焼させる処理）を行う炭化処理
装置が知られている。

【０００３】従来の炭化処理装置は、廃棄物投入口を有
する炭化室と、その炭化室の外周を囲み、加熱手段を有
する加熱室と、加熱手段により加熱室に発生する排ガス
及び炭化室に廃棄物から発生する熱分解ガスを受入れ
て、これを燃焼手段により燃焼させる燃焼室とからなっ
ていて、燃焼室の排気口には脱臭用触媒を担持したフィ
ルタが備えられている。また、炭化室の中には、廃棄物
を掻き揚げて加熱効率を高める撹拌機が備えられ、炭化
室の底部には、炭化処理により生成した炭化物（以下、
炭という場合がある。）を排出する排出口（以下、炭出
し口という。）が設けられている。

【０００４】そして、炭化処理装置を運転する際は、廃
棄物を炭化室に投入した後、加熱温度設定手段及び処理
時間設定手段を処理対象廃棄物の種類及び処理量に対応
して操作して加熱温度及び処理時間の設定を行い、炭化
処理の終了後に、炭化室の冷却を待って、炭化室に生成
された炭を炭出し口から挿入した掻き出し棒で掻き出す
ことにより、炭の排出を行っていた。

【０００５】上述のように、炭化処理を行う時の加熱温
度及び処理時間は、処理対象廃棄物の種類と処理量に応
じて、経験的に予め設定して記録されている早見表に基
づいて、加熱温度設定手段及び処理時間設定手段を手動
操作して設定されていた。その場合、処理対象廃棄物の
種類と処理量に対応する加熱温度及び処理時間は、炭化
処理の所要時間の短縮を図るには、ある程度高い温度と
短い処理時間が望まれるが、廃棄物の乾燥（水分蒸発）
工程における水蒸気ガスの単位時間当たりの発生量が過
剰になり水蒸気ガスが炭化室に飽和して乾燥効率を低下
するに至らないように、また、乾留炭化工程における熱
分解ガスの単位時間当たりの発生量が過剰になり燃焼室
の燃焼性能及び触媒性能が不足して（理論空気量が得ら
れず）不完全燃焼を起こすに至らないように、概略値で
設定されている。

【０００６】図４は、従来の炭化処理装置における炭化
処理の各工程と炭化室内温度と処理時間の経過との相互
関係を示すグラフである。最も重要な点は、設定時間Ｈ
の終了直前において加熱手段による加熱を停止し、余熱
によりさらに炭化を進行させながら、設定時間の終了を
待機するが、その待機中に炭化室内温度が設定温度より
も低下した場合は、炭化度（炭化の進行度合）が不十分
であると推測して、設定温度に達するまで加熱手段に再
点火し、設定時間が終了するまで、図４の円Ｂ部分の波
線で示されるように、加熱手段の停止、再点火を繰り返
している。このような時間管理と加熱手段の制御を注意
深く行っても、廃棄物の炭化度の精度は推測の域を越え
ることがないので、炭出し口の蓋を開けて、掻き出し棒
で炭化室底部の炭化物を掻き出し、その炭化物の外観
（色彩）や性状（固まり具合等）を観察して、炭化度の
適正化の努力をしていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記に
ように、高温度に加熱されている炭化室の炭出し口を開
放して、炭化物の一部をサンプルとして掻き出して外観
や色彩等の観察をしていたので、炭化室の熱損失が大き
く、また、取出した高温のサンプルが取扱可能になるま
で冷却を待つ必要があったので、設定した処理時間の終
了までにサンプルの観察結果を適切な炭化処理に寄与す
ることは、時間的にも無理があった。しかも、廃棄物の
種類及び処理量が同じでも、炭化処理時の炭化処理装置
の環境、すなわち、大気の温度・湿度、風速あるいは廃
棄物の物理的性状などの相違により、乾燥及び炭化の速
度がまちまちであるため、従来の方法では、廃棄物の炭
化度を迅速短時間に正確に確認することができないとい
う問題点があった。そのため、炭化処理終了後の炭化物
には、炭化度の程度により様々な形状及び性状のものが
あり、例えば、直径１０〜１５ｃｍの塊状のもの、２〜
９ｃｍの大粒状のもの、１ｃｍ以下の小粒状のものなど
があるため、炭化室から掻き出す際に掻き出し棒に加え
るべき力に大きな差があること、掻き出し後の炭化物を
袋詰めする際の取扱が一様でないこと、一般廃棄物とし
ての投棄規制基準の適合性が確実でないことなどの難点
があった。

【０００８】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、その課題は、廃棄物の種類及び処理量に応じた
加熱温度及び処理時間の設定作業、処理終了間際の炭化
物取出し作業、並びにその外見観察による炭化度の判断
作業をすることなく、適正な炭化度になった時に、手動
制御又は自動制御により炭化処理を終了させることがで
きるようにすることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、炭化室の被収容物の重量を計測する重量計を取付
け、炭化処理開始後の計測値が次式、 Ｘ＝Ｙ（１−ａ＋ｂ−ｃ） 但し、Ｘは理想的炭化処理後の被収容物（廃棄物）の重
量の目標値（ｋｇ） Ｙは炭化処理前の被収容物（廃棄物）の計測値（ｋｇ） ａは炭化処理前の被収容物（廃棄物）の含水率（％） ｂは炭化処理後の被収容物（炭化物）の含水率（％） ｃは当該廃棄物のの炭化処理による減容率 のＸと一致したときに、前記炭化処理を終了するように
したことを特徴としている。上記構成により、炭化処理
が開始されて廃棄物の乾燥、乾留炭化が進行するに連れ
て、廃棄物に含まれる水分が蒸発するので、重量計の計
測値が低下し、適正な炭化度になると、重量計の計測値
は目標値と一致するに至る。この計測値と目標値の一致
を目で確認した時、起動スイッチをＯＦＦして炭化処理
を終了することにより、炭化処理の適切な制御を行うこ
とができる。

【００１０】廃棄物の種類と当該種類の廃棄物の炭化処
理前と炭化処理後の含水率ａ，ｂ並びに炭化処理による
減容率ｃをそれぞれ対応して記憶させた記憶部と、処理
対象廃棄物の種類及び起動信号を入力する入力部と、前
記入力部から入力された起動信号に基づき、前記重量計
から炭化処理前の廃棄物の計測値Ｙを取込むとともに、
前記入力部から入力された廃棄物の種類に対応する含水
率ａ，ｂ及び炭化処理による減容率ｃを前記記憶部から
読出し、式Ｘ＝Ｙ（１−ａ＋ｂ−ｃ）を演算して、前記
計測値と両含水率に基づいて理想的炭化処理後の被収容
物の重量の目標値Ｘを演算し、かつ、前記入力部から入
力された起動信号に基づき炭化処理を開始し、その後の
計測値が前記目標値Ｘと一致したときに、炭化処理を終
了させる制御部とを備えた構成とすることができる。上
記構成により、炭化処理開始前に廃棄物を炭化室に投入
し、起動スイッチをＯＮした後は、その投入した廃棄物
の処理量に対応した目標値が設定されるとともに、炭化
処理の進行により重量が減り、計測値が目標値と一致し
た時は、自動的に炭化処理が終了される。従って、起動
スイッチをＯＮするだけで、自動的に炭化処理の適正な
制御が実現される。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づいて説明する。図１は実施例装置の正面
図、図２は同じく側面図、図３は同じく正面断面図、図
４は同じく側面断面図、図５は本発明の制御装置の構成
を示すブロック図である。

【００１２】被収容物の保護と外装を兼ねる筐体１に
は、その正面に廃棄物を投入する際に開閉される扉１ａ
が設けられ、後述される燃焼室から排出されるガスを大
気中に放出させる煙突２と、筐体内の空気を大気中に排
出する換気ファン３とが設けられている。そして、筐体
の中の下部に横転された有底円筒状の加熱室Ａが固定さ
れ、その加熱室の中に横転された有底筒状の炭化室Ｂが
取付けられている。加熱室Ａの一方側（図３に示す例で
は、左側）の側板に、加熱手段としての加熱用バーナ４
が、また、冷却手段として冷却ファン５が、それぞれ取
付けられている。

【００１３】炭化室Ｂの頂部よりもやや正面側に寄った
位置に廃棄物投入口６が設けられ、その廃棄物投入口の
周縁に下端部が接続された口金７は、加熱室Ａの一部を
外側まで貫通され、その口金の上端に密閉可能な蓋８が
設けられていて、筐体Ｈの扉１を開放して蓋８を開けれ
ば、廃棄物投入口６から廃棄物を炭化室Ａの中に投入す
ることができるようになっている。

【００１４】炭化室Ｂの中には、廃棄物の撹拌及び炭化
物の掻き出しを行うための撹拌機９が設けられている。
撹拌機９の回転軸の外端部に固着されたプーリ１０と加
熱室Ａの外側に取付けられたモータ１１の回転軸に固着
されたプーリ１２との間にベルト１３を巻回してある。
後述されるように、炭化室内の炭化物の重量を可及的に
正確に計測することを可能にするため、撹拌機９はスク
リューコンベヤで構成されるとともに、撹拌用モータ１
１に可逆モータを用い、モータ１１の正転制御と逆転制
御を交互に行い、炭化物の重量が炭化室の軸方向に偏ら
ないようにすることが望ましい。

【００１５】加熱室Ａと炭化室Ｂの同一側（図示の例で
は右側）の側板の下部には、炭化室Ｂ内に生成された炭
化物を炭化室外に排出するための炭出し口が設けられ、
その炭出し口に、密閉可能な蓋１４が取付けられてい
る。

【００１６】図３及び図４に示すように、加熱室Ａの頂
部のバーナ４から最も遠い位置に、排ガス上昇管１５の
一端部が接続され、その他端部は筐体１の上部に設置さ
れている燃焼室Ｄに、脱臭用触媒を担持させたフィルタ
１６の上流側において接続されている。これにより、炭
化室Ｂの加熱により加熱室Ａ内に発生する排ガスは、排
ガス上昇管１５を経て燃焼室Ｄ内に、フィルタ１６の上
流側において、流入されるようになっている。

【００１７】好ましい実施の形態においては、炭化室Ｂ
と燃焼室Ｄの間に、貯留室Ｃを設け、炭化室から廃棄物
の炭化処理により発生する熱分解ガス（未燃ガス）を、
従来と異なり、一旦、この貯留室Ｃに流入させて、所要
の減圧をされた後、燃焼室Ｄに流入させるようにしてあ
る。貯留室Ｃの容積又は収容能力は、炭化室における炭
化処理により、高位カロリーを有する廃棄物からとくに
大量の熱分解ガスが急激に発生した場合に、そのガスを
収容して燃焼室に対して緩衝効果が得られるように設定
される。加熱室Ａと燃焼室Ｄの間の空隙を最大に活用す
ることにより、貯留室の所要の容積を容易に確保するこ
とができる。緩衝効果を得るためには、貯留室Ｃを複数
段に構成し、各段の間の流路を適度に細くすることもよ
い。あるいは、貯留室Ｃの末端に、流量調整弁１７を設
けて、廃棄物の種類と処理量に応じて常に適量の熱分解
ガスを燃焼室Ｄに流入させ、完全燃焼が実行されるよう
に、理論空気量が確保されるようにすることが望まし
い。

【００１８】燃焼室Ｄには、燃焼用バーナ１８及び燃焼
空気供給用ブロア１９が取付けられている。なお、図示
の例では、燃焼効果を高めるため、ブロア１９から供給
される空気を多数箇所において燃焼室内に放出させるた
め、一端部がブロア１９に接続されたアキュムレータ２
０に多数の分配管２１が設けられ、各分配管の他端部が
燃焼室内に開口されている。また、従来と同様に、燃焼
室の排気口には、上述した白金などの脱臭用触媒を担持
させたフィルタ１６が交換可能に装着されている。

【００１９】上記構成による炭化処理装置の作用を説明
する。扉１ａを開け、廃棄物投入口６から所定量の廃棄
物を炭化室Ｂに投入し、蓋８を密閉し、炭化処理起動ス
イッチをＯＮすると、加熱用バーナ４及び燃焼用バーナ
１８が着火され、撹拌用モータ１１が起動される。これ
により、加熱室Ａ内に生じる熱気により炭化室Ｂが加熱
され、その炭化室内の廃棄物は撹拌機９により掻き揚げ
られ、分離されながら加熱され、温度上昇とともに廃棄
物から水分が蒸発して乾燥する。この水分蒸発により、
炭化室の被収容物、すなわち、廃棄物又は炭化物の重量
は徐々に減少する。加熱用バーナ４により加熱室Ａに発
生する排ガスは、排ガス上昇管１５を経て燃焼室Ｄ内に
排気口の上流側において流入する。燃焼室には燃焼用バ
ーナ１８から火炎が放射されていて、燃焼室の底部付近
に多数の分配管２１から燃焼用空気が供給されているの
で、加熱室Ａからの排ガスに残存している未燃ガスは、
この燃焼室で完全燃焼された後、フィルタ１６で濾過さ
れ、かつ、触媒により脱臭されて煙突２から大気中に放
出される。炭化室Ｂ内の廃棄物の温度は、水分蒸発が終
了するまでは１００℃前後を維持しているが、水分蒸発
を終了すると急上昇し、一定温度に達すると廃棄物から
可燃性の熱分解ガスが発生し、その発生量の増大ととも
にその熱分解ガスが炭化室Ｂから貯留室Ｃに流入する。
そして、貯留室Ｃに充満したガスは燃焼室Ｄに流入し、
燃焼用バーナ１８から放射されている火炎により自燃
し、かつ、分配管２１から供給されている燃焼用空気に
より完全燃焼され、加熱室Ａから燃焼室Ｄに流入して完
全燃焼された排ガスと合流して、フィルタ１６で濾過さ
れ、かつ、触媒により脱臭された後、煙突３から大気中
に放出される。そして、炭化処理後は、炭出し口の蓋１
４を開放して、撹拌機９の正転制御又は逆転制御の一方
を行うことにより、炭化室底部の炭化物の掻き出しを行
うことができる。

【００２０】さて、本発明においては、上記炭化処理に
よる廃棄物の炭化度を常に適切にするため、炭化室Ｂ内
の被収容物、すなわち、廃棄物又は炭化処理後の炭化物
の重量を計測するための重量計２２が設けられている。
このような重量計には、加熱室Ａ及び炭化室Ｂを、筐体
１に対して昇降自在に設け、加熱室Ａの底部と筐体１の
底板との間に取付けられた、周知のロードセルを用いる
ことができる。

【００２１】また、筐体１の正面に設けられた制御装置
２３には、図５に例示するように、入力部２４と記憶部
２５と制御部２６とが備えられている。入力部２４は、
廃棄物の種類を入力するためのボタンスイッチや置数キ
ー等２４ａ及び炭化処理起動スイッチ２４ｂを有する。
記憶部２５は、表１に例示するように、廃棄物の種類Ｄ
０ごとの炭化処理前の含水率ａ（％）、炭化処理後の含
水率ｂ（％）及び炭化処理による減容率ｃ（％）のデー
タを記録させたテーブルを記憶させてある。廃棄物の組
成は、水分と可燃分と灰分の３成分からなる。炭化処理
により、水分のうち、付着水分の全てと固有水分の一部
が蒸発してなくなる。可燃分の大部分は燃焼してなくな
るが、炭素の一部は残る。また、不燃物である灰分はほ
ぼ全てが残る。炭化処理による減容率ｃとは、上記水分
以外の物の加熱による減少率をいう。表１は、上記のよ
うなテーブルのデータ構成例を示すものである。Ｄ１，
Ｄ２，…は、廃棄物の特定の種類を示すコードである。

【表１】 制御部２６は、入力部２４の多数キー等２４ａから廃棄
物の種類を入力された後、起動スイッチ２４ｂから起動
信号を入力されると、入力された廃棄物の特定の種類に
対応する炭化処理前の含水率ａ、炭化処理後の含水率ｂ
及び炭化処理による減容率ｃを記憶部２５のテーブルか
ら読出し、記憶部２５を構成するＲＯＭに記憶されてい
る次の計算式 Ｘ＝Ｙ（１−ａ＋ｂ−ｃ） に基づいて演算して、その特定の廃棄物について理想的
炭化処理が行われるための廃棄物残量の目標値Ｘを求め
る。例えば、種類Ｄ１の廃棄物の投入した時点での重量
（Ｙ）が１００ｋｇであるとすると、目標値Ｘは、前記
計算式により次の演算がなされる。 １００ｋｇ｛（１−９０％＋（１〜３）％−（０．１５
〜０．０１）％｝＝１０〜１３ｋｇ そして、制御部２６は、重量計２２から入力される計測
値Ｚを目標値Ｘと常時比較し、Ｚ＝Ｘとなった時、すな
わち、上記の例では、１０〜１３ｋｇになった時に、加
熱手段４の加熱を停止するべく制御信号を出力するよう
になっている。

【００２２】上記のように、本発明の実施の形態におい
ては、廃棄物の種類Ｄ０により自ずと決定される炭化処
理前の含水率ａ、理想的な炭化処理後の含水率ｂ及びに
炭化処理による減容率ｃに基づいて、投入された廃棄物
の当初の重量から炭化処理終了時の重量目標値Ｘを求
め、処理開始後の計測値が前記目標値と一致した時に、
加熱（炭化処理）を終了するようにしたので、その時々
の廃棄物の種類及び処理量が変っても、その都度、処理
時間が適切になるように自動的に制御されるから、炭化
度の過不足がなく、常に径の比較的小さな、ほぼ一定の
粒度を有する良好な炭化物が生成される。従って、炭化
処理後に、撹拌機９により炭出しを行う際に加えるべき
掻き出し力（モータ１１のトルク）を小さく設定するこ
とができるので、消費電力の節減を図ることができる。
また、掻き出し後の炭化物の袋詰め時や再利用時の取扱
が容易になり、最終処分される場合の一般廃棄物の投棄
規制基準にも確実に適合することができる。

【００２３】上記の実施の形態は、処理対象廃棄物の種
類の入力後に起動すると、廃棄物の炭化処理前の重量の
重量計による計測、その計測値と前記廃棄物の種類の入
力に基づく当該廃棄物の理想的炭化処理後の重量の目標
値の演算及びその演算結果に基づく炭化処理の終了まで
を、自動的に行うものであったが、本発明は、炭化処理
前の廃棄物の重量計測値を用い、所定計算式に基づいて
計算して目標値を求め、炭化処理装置の起動後に重量計
が示す計測値が前記目標値と一致したときに、制御装置
に設けてある停止スイッチを操作して炭化処理を終了す
るように構成することもできる。

【００２４】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、炭化室
の被収容物の重量を計測する重量計を取付け、炭化処理
開始後の計測値が所定の式により求められる目標値と一
致したときに炭化処理を終了するようにしたので、従来
と異なり、加熱温度及び処理時間の設定作業、処理終了
間際の炭化物サンプル取出し作業及び外見観察等による
炭化度の判断作業をすることなく、適正な炭化度になっ
た時に、手動制御又は自動制御により炭化処理を終了さ
せることができるので、炭化度の過不足がなく、常に径
の比較的小さな、ほぼ一定の粒度を有する良好な炭化物
が生成される。従って、炭化処理後に炭出しを行う際に
加えるべき掻き出し力を小さく設定することができるの
で、省力効果又は消費電力軽減効果を得ることができ
る。また、掻き出し後の炭化物の取扱が容易になり、最
終廃棄の基準にも確実に適合することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例装置の正面図である。

【図２】同じく側面図である。

【図３】同じく正面断面図である。

【図４】同じく側面断面図である。

【図５】制御装置の構成を示すブロック図てある。

【図６】従来の炭化処理装置における炭化処理を説明す
るグラフである。

【符号の説明】

Ａ 加熱室 Ｂ 炭化室 Ｃ 貯留室 Ｄ 燃焼室 ４ 加熱手段 ２２ 重量計 ２３ 制御装置 ２４ 入力部 ２５ 記憶部 ２６ 制御部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭化室に収容された廃棄物を撹拌しなが
   ら乾留炭化させ、その間に前記廃棄物から発生する熱分
   解ガスを燃焼室に流入させて燃焼・脱臭した後、大気中
   に放出し、前記炭化室に生成された炭化物を前記炭化室
   に設けられた排出口から排出する炭化処理装置におい
   て、 前記炭化室の被収容物の重量を計測する重量計を取付
   け、炭化処理開始後の計測値が次式 Ｘ＝Ｙ（１−ａ＋ｂ−ｃ） 但し、Ｘは理想的炭化処理後の被収容物（炭化物）の重
   量の目標値（ｋｇ） Ｙは炭化処理前の被収容物（廃棄物）の計測値（ｋｇ） ａは炭化処理前の被収容物（廃棄物）の含水率（％） ｂは炭化処理後の被収容物（炭化物）の含水率（％） ｃは当該廃棄物のの炭化処理による減容率（％） のＸと一致したときに、前記炭化処理を終了するように
   したことを特徴とする炭化処理装置。
2. 【請求項２】廃棄物の種類と当該種類の廃棄物の炭化処
   理前と炭化処理後の含水率ａ，ｂ並びに炭化処理による
   減容率ｃをそれぞれ対応して記憶させた記憶部と、処理
   対象廃棄物の種類及び起動信号を入力する入力部と、前
   記入力部から入力された起動信号に基づき、前記重量計
   から炭化処理前の廃棄物の計測値Ｙを取込むとともに、
   前記入力部から入力された廃棄物の種類に対応する含水
   率ａ，ｂ及び炭化処理による減容率ｃを前記記憶部から
   読出し、式Ｘ＝Ｙ（１−ａ＋ｂ−ｃ）を演算して、前記
   計測値と両含水率に基づいて理想的炭化処理後の被収容
   物の重量の目標値Ｘを演算し、かつ、前記入力部から入
   力された起動信号に基づき炭化処理を開始し、その後の
   計測値が前記目標値Ｘと一致したときに、炭化処理を終
   了させる制御部とを備えた請求項１に記載された炭化処
   理装置。