JP4169151B2 - 有機物含有汚泥の炭化処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は下水汚泥で代表される有機物含有汚泥を乾留処理により炭化する炭化処理装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
家庭等から排出される有機物含有の排水は一般に下水処理施設で活性汚泥法等により排水処理される。
この排水処理に伴って有機汚泥が発生するが、排水処理量の増加とともに有機汚泥の発生量も年々増加し、その処理処分が大きな問題になっている。
【０００３】
有機汚泥を処分するに際し、その有機汚泥には99％程度の水が含まれていてそのままでは処分できず、そこで減量化のために濃縮及び脱水処理したり、或いは更に焼却したり溶融したりするなど様々な処理が現在施されている。
しかしながら汚泥を焼却或いは溶融処理すると多量のエネルギーを消費し、処理コストが高いものとなる。
そこでエネルギー消費の少ない有機汚泥の減量化処理の１つの方法として、汚泥を乾留処理により炭化することが提案されている。
【０００４】
この炭化処理は、汚泥が基質中に炭素分を45重量％程度含んでいることから、焼却，溶融処理のように汚泥中の炭素分を消費してしまうのではなく、汚泥を無酸素或いは低酸素状態で熱分解（炭化）することにより炭素分を残留させ、新しい組成を持つ炭化物（炭化製品）として生成させるものである。
【０００５】
下記特許文献１〜４にはそのための装置、即ち有機物含有汚泥の炭化処理装置が提案されている。
図５は特許文献４に開示された炭化処理装置を具体的に示したものである。
同図において２００は受入ホッパで、含水率80％程度まで脱水された汚泥ケーキがこの受入ホッパ２００に受け入れられる。
【０００６】
受入ホッパ２００に受け入れられた汚泥ケーキは、定量供給装置２０２にて乾燥炉２０４へと送られ、そこで所定の含水率、例えば40％程度の含水率まで乾燥処理が行われる。
尚この乾燥炉２０４では、汚泥ケーキの乾燥と併せてその粉砕が行われる。
【０００７】
乾燥炉２０４で乾燥処理された汚泥は、続いてコンベヤ２０６により炭化炉２０８へと搬送され、そこで乾留処理によって汚泥の炭化が行われる。
この炭化炉２０８においては、炉体２２６の内部に回転ドラム（レトルト）２２８が設けられており、前段の乾燥炉２０４で乾燥処理された汚泥はこの回転ドラム２２８内に投入され、先ず炉体２２６内部に配設された助燃バーナによる雰囲気加熱によって加熱される。
【０００８】
すると汚泥中に含まれていた可燃ガスが、回転ドラム２２８に設けた吹出パイプを通じて雰囲気中に抜け出し、そしてこの可燃ガスが着火して、以後は汚泥から抜け出した可燃ガスの燃焼によって回転ドラム２２８内部の汚泥の加熱が行われる。
この段階では助燃バーナは燃焼停止される。
【０００９】
回転ドラム２２８内部の汚泥は、図中左端の投入口から回転ドラム２２８の回転とともに漸次図中右方向に移って行き（回転ドラム２２８には若干の勾配が設けてある）、そして最終的に乾留残渣（炭化製品）が回転ドラム２２８の図中右端の排出口、つまり炭化炉２０８から排出される。
【００１０】
２１０は乾燥炉２０４に供給する熱風を発生させるための熱風炉で、ここでは供給された燃料が燃焼空気の供給の下で燃焼させられて熱風を発生する。
尚ここではパイロットバーナ用にLPGが用いられ、燃焼バーナ用に灯油が用いられている。
【００１１】
熱風炉２１０で発生した熱風は乾燥炉２０４に供給され、更にこれを通過してその後段の集塵機２１２を通り、再び熱風炉２１０に戻されるようになっている。
即ち熱風炉２１０で発生した熱風は、乾燥炉２０４，集塵機２１２を通る循環路２１３を循環流通させられるようになっている。
【００１２】
この循環系では、乾燥炉２０４においてリークエアが入り込む。
一方熱風炉２１０では燃焼空気が定量供給されており、そのためここでは熱風炉２１０の下流部において熱風の一部が分岐路２１４を通じて取り出される。
この分岐路２１４に取り出された熱風は高温にあり、そこで分岐路２１４に取り出された熱風が、熱風炉熱交換器２１６で熱交換され、温度降下された上で排ガスファン２１８により煙突２２０から外部へ放出される。
尚循環路２１３を循環流通する熱風は、この熱風炉熱交換器２１６で熱交換されることによってそこで温度上昇する。
【００１３】
上記炭化炉２０８においても高温の排ガスが発生する。
そこで炭化炉２０８からの排ガスを排気路２２２を通じて取り出し、そして循環路２１３上に設けられた炭化炉熱交換器２２４で熱交換し、温度降下させた上で排気路２３０を通じ外部へと放出する。
【００１４】
尚、炭化炉２０８では助燃バーナ用としてLPGを用い、また燃焼バーナ用として灯油を用い、これらを燃焼空気の供給の下で燃焼させるようにしている。
但しレトルトとしての回転ドラム２２８の内部は、乾留処理のために無酸素若しくは低酸素状態に保持されている。
【００１５】
この炭化処理装置にて得られた炭化製品は、物性的には木炭に近い性状を有するものであり、現在園芸用土壌，融雪剤等に利用されている。
このようにして製造された炭化製品は、一旦貯蔵所に貯蔵される。
ところがその貯蔵中に炭化製品が燃え出してしまうことのあることが判明した。
その理由は、炭化製品が自己発熱性を有し、貯蔵中にその自己発熱によって炭化製品が温度上昇し、その温度が一定温度を超えることによって燃焼が生じるものと考えられる。
【００１６】
炭化製品は上記のように木炭に近い性状を有するものであり、将来様々な用途の拡大が期待されるものであるが、そのためには貯蔵中に燃え出すようなことがあってはならず、その問題を解決することが必要である。
【００１７】
そこで本発明者等は、炭化製品における自己発熱の原因を究明すべく様々な研究を行った。
その結果以下の事実が判明した。即ち
(1)炭化製品は処理条件によって炭化度合いが様々であり、そして特に炭化度合いの低いものの自己発熱性が高いこと
(2)炭化製品は酸化反応に対して活性の高い活性基（表面官能基）を有しており（主として芳香環に結合したアルキル基）、炭化度合いの低いものほどその活性基を多く含有し、その活性基が自己発熱性を大きくしていること
(3)自己発熱は200℃以下の低温でも生じること
(4)その低温での自己発熱は燃焼反応とは別の反応であって、活性基の空気酸化反応によるものであると考えられること
(5)その低温での自己発熱は、炭化製品の低温酸化雰囲気での保持下で次第に反応収束して行くこと、即ち活性点（活性基）が次第に消失して最終的に安定して行くこと
等の事実が判明した。
【００１８】
本発明者等はこの知見に基づいて有機物含有汚泥の処理方法を発明し、特許願（特願２００３−６４３４９号：未公開）においてこれを提案している。
【００１９】
尚、炭化炉における汚泥の炭化処理工程においては、温度に応じて以下のような様々な成分が分離する。
【表１】
【００２０】
上に示しているように〜700℃でメタン，エチレン，一酸化炭素が盛んに発生し、それが十分に行われている炭化製品が炭化度合いの高い炭化製品となる。
【００２１】
図６は上記特許願（特願２００３−６４３４９号：未公開）において提案した内容の一部を抜粋して示したもので、この図６に示すグラフは、図５に示す炭化処理装置で炭化処理した３種の炭化製品の酸素吸収（酸化反応）の挙動を調査した結果を示している。
図６の結果から明らかなように、何れの炭化製品についても時間とともに空気中の酸素濃度が減少し、炭化製品の重量が増加している。即ち60℃の低温でも酸素吸収（酸化反応）は明らかに起っている。
また同時にCO２の発生が実質的に確認されなかったことから、炭化製品表面の酸化反応であると考えられる。
【００２２】
尚、時間の経過に伴い酸素吸収は収まって来る。石炭の場合の酸化反応は燃焼反応であることが一般的に知られている。燃焼反応の場合は時間経過とともに酸素吸収量が増加し、またこれと併せてCO２の発生量が増加する。
よって炭化製品の発熱現象は燃焼反応でないと考えることができる。
【００２３】
以上の他の詳しい点については上記の特許願（特願２００３−６４３４９号：未公開）に詳しく開示されているので、ここでは更なる詳しい説明は割愛する。
【００２４】
本発明者等は、その後更に研究を進める中で炭化製品の表面活性基を消失させる酸化反応（非燃焼酸化反応）は、必ずしも低温域でなくても、酸素濃度を所定以下に制御するならば200℃以上、例えば400℃以上の高温域においても可能であり、これによって炭化製品を安定化し得るとの知見を得た。
【００２５】
【特許文献１】
特開平１１−３７６４４号公報
【特許文献２】
特開平１１−３３５９９号公報
【特許文献３】
特開平１１−３７６４５号公報
【特許文献４】
特開平１１−３７６５６号公報
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような事情の下に、有機物含有汚泥を炭化し且つ安定化することのできる炭化処理装置を提供することを目的としてなされたものである。
而して請求項１のものは、（イ）有機物含有汚泥を所定水分状態まで乾燥処理する乾燥炉と、（ロ）該乾燥炉で乾燥処理された該汚泥を乾留処理により炭化する炭化炉と、（ハ）該炭化炉で炭化処理された後の炭化製品を、６０℃〜２００℃の温度の範囲内で酸化反応処理を行う低温酸化処理炉とを備えているとともに、前記炭化炉で炭化処理された後の炭化製品を冷却する冷却器が設けてあり、該冷却器で冷却した後の炭化製品を前記低温酸化処理炉に供給するようになしてあることを特徴とする。
【００２７】
請求項２のものは、請求項１において、前記低温酸化処理炉から排出された炭化製品を加湿する加湿機が更に設けてあることを特徴とする。
【００２８】
請求項３のものは、請求項１，２の何れかにおいて、前記炭化炉の高温の排ガスとの熱交換によって発生させた熱風を前記低温酸化処理炉用の加熱源として該低温酸化処理炉に供給するようになしたことを特徴とする。
【００２９】
請求項４のものは、請求項３において、前記熱風を水蒸気含有の蒸気として前記低温酸化処理炉に供給するようになしたことを特徴とする。
【００３０】
請求項５のものは、請求項１〜４の何れかにおいて、前記乾燥炉における乾燥用の熱風を発生させる熱風炉を設けて、該熱風炉で発生した熱風を、該乾燥炉を経由して該熱風炉に戻る循環路に沿って循環流通させるようになすとともに、該熱風炉から出た熱風の一部を該循環流通する熱風との間で熱交換させ、更に外気導入により所定温度まで温度降下させた上で、前記低温酸化処理炉に供給するようになしたことを特徴とする。
【００３１】
請求項６のものは、請求項１〜５の何れかにおいて、前記乾燥炉における乾燥用の熱風を発生させる熱風炉を設けて、該熱風炉で発生した熱風を、該乾燥炉を経由して該熱風炉に戻る循環路に沿って循環流通させるようになすとともに、前記炭化炉からの排ガスを該循環流通する熱風との間で熱交換させ、更に外気導入により所定温度まで温度降下させた上で、前記低温酸化処理炉に供給するようになしたことを特徴とする。
【００３２】
【作用及び発明の効果】
以上のように本発明は、有機物含有汚泥を乾燥処理する乾燥炉と、その乾燥炉で乾燥処理された汚泥を乾留処理により炭化する炭化炉とを備え、更に加えて、炭化炉で炭化処理された後の炭化製品を６０℃〜２００℃の温度の範囲内で酸化反応処理を行う低温酸化処理炉を備えて炭化処理装置を構成したもので、本発明によれば、炭化処理後において炭化製品が自己発熱するのを抑制し、その自己発熱によって炭化製品が燃焼を誘発する現象を有効に防止することができる。
【００３３】
本発明は、有機物含有の様々な汚泥の炭化処理装置として適用可能なものであるが、特に排水処理で生じた有機汚泥の炭化処理装置として好適に適用することができる。
【００３４】
本発明において、低温酸化処理炉は内部の雰囲気温度を低温に保ち、炭化製品を酸化反応処理する。
そしてこのことで大気条件の下で炭化製品を酸化反応処理することが可能となって、設備費及びランニングコストを安価となすことができる。
【００３５】
この場合において低温酸化処理炉は、60℃〜200℃の温度の範囲内で酸化反応を行わせる。
その理由は、60℃の低温でも炭化製品を燃焼とは別の酸化反応を十分に進行させ得ること、一方で200℃を超えると炭化製品によっては発火点を超えるものが出て来る恐れがあることなどによる。
但し実際上は100℃以下でも十分に反応を進行させ得ることから、より望ましくは100℃以下の温度で処理を行うのが良い。
またこの低温酸化処理炉での炭化製品の滞留時間としては、これを60℃〜200℃の温度範囲の下で10時間以上加熱状態に保持しておくのが望ましい。
【００３６】
本発明においては、炭化炉からの炭化製品を一旦冷却器で冷却した上で低温酸化処理炉に供給し、そこで酸化反応処理する。
このように炭化炉からの炭化製品を一旦冷却器で冷却した上で低温酸化処理炉に供給するようになすことで、炭化炉から排出された未だ高温状態の炭化製品が、低温酸化処理炉内で酸素の存在の下に燃焼してしまうといったことを確実に防止することが可能となる。
【００３７】
本発明ではまた、低温酸化処理炉で炭化製品を酸化反応処理した後において、これを加湿する加湿機を更に設けておくことが望ましい（請求項２）。
炭化製品を貯蔵するに際し、予めこれを加湿状態としておくことで、その後の炭化製品の自己発熱及びこれに由来する燃焼をより確実に防止することが可能となる。
尚炭化製品を加湿機で加湿するに際し、炭化製品の含水率が30％以上となるようにこれを加湿しておくことが望ましい。
【００３８】
本発明においては、低温酸化処理炉内を所定温度に加熱するに際し、炭化炉の高温の排ガスとの熱交換により発生させた熱風を低温酸化処理炉に供給するようになすことができる（請求項３）。
このようにすることで、炭化炉で発生した高温の排ガスの熱を回収して低温酸化処理炉内の加熱用に有効利用でき、低温酸化処理炉を独立した専用の熱源により加熱する場合に比べて、燃料コスト，ランニングコストを安価となすことができる。
【００３９】
この場合において低温酸化処理炉に供給する熱風を、加熱蒸気の形で供給するようになすことができる（請求項４）。
この場合低温酸化処理炉内で炭化製品を加熱するに際し、炭化製品に当たったミストが加熱により気体化したときの体積膨張によって、炭化製品の細孔表面積を効果的に拡大することができ、いわば炭化製品を活性の高い活性炭に近い性状となすことが可能となる効果が得られる。
【００４０】
次に請求項５は、熱風炉で発生した熱風を、乾燥炉を経由して熱風炉に戻る循環路に沿って循環流通させるようになすとともに、熱風炉から出た熱風の一部を、循環路を循環流通する熱風との間で熱交換し、更に外気導入により所定温度まで温度降下した上で低温酸化処理炉内の加熱用の熱風として供給するようになしたものである。
この場合においても、従来外部に放出されていた熱エネルギーを低温酸化処理炉内の加熱のための熱源として有効に活用でき、低温酸化処理炉におけるランニングコストを低減することができる。
【００４１】
一方請求項６は、炭化炉からの排ガスの有する熱を回収してこれを低温酸化処理炉内の加熱用として利用するようになしたもので、この場合においても、従来外部に放出されていた熱エネルギーを低温酸化処理炉内の加熱用として有効に活用でき、低温酸化処理炉のランニングコストを安価となすことができる。
【００４２】
【実施例】
次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施例である有機物含有汚泥、ここでは活性汚泥法による下水の排水処理で生じた余剰汚泥の炭化処理装置の全体構成を示したもので、図中１０は受入ホッパであり、含水率80％程度まで脱水された汚泥ケーキがこの受入ホッパ１０に先ず受け入れられる。
ここに受け入れられた汚泥ケーキは、定量供給装置１２にて乾燥炉１４へと送られ、そこで所定の含水率、例えば40％程度の含水率まで乾燥処理される。
尚この乾燥炉１４では、汚泥ケーキの乾燥と併せてその粉砕が行われる。
【００４３】
乾燥炉１４で乾燥処理された汚泥は、続いてコンベヤ１６により炭化炉１８へと搬送され、そこで乾留処理により汚泥の炭化が行われる。
この炭化炉１８においては、図２にも示しているように炉体２０の内部に回転ドラム（レトルト）２２が設けられており、前段の乾燥炉１４で乾燥処理された汚泥がコンベヤ１６により、更には回転ドラム２２の前端部（図中左端部）位置に設けられたスクリューフィーダ２１により回転ドラム２２内部に投入される。
【００４４】
回転ドラム２２内部に投入された汚泥は、先ず炉体２０内部に配設された助燃バーナ（外熱室用バーナ）２４による外熱室２６内部の雰囲気加熱によって加熱される。
すると汚泥中に含まれていた可燃ガスが、回転ドラム２２に設けられた吹出パイプ２８を通じて外熱室２６の雰囲気中に抜け出し、そしてこの可燃ガスが着火して、以後はその可燃ガスの燃焼により回転ドラム２２内部の汚泥の加熱が行われる。
この段階では助燃バーナ２４は燃焼停止される。
【００４５】
図２（Ｂ）に示しているように、炉体２０の内部には外熱室２６と仕切られた排ガス処理室３０が設けられており、外熱室２６からの排ガスはここに導かれる。
この排ガス処理室３０には排ガス処理室用バーナ３２が設けられており、この排ガス処理室用バーナ３２にて、排ガス処理室３０内に導かれた排ガス中の未燃ガスが燃焼される。
【００４６】
回転ドラム２２内部の汚泥は、図中左端の投入口から回転ドラム２２の回転とともに漸次図中右方向に移って行き（回転ドラム２２には若干の勾配が設けてある）、そして最終的に乾留残渣（炭化製品）が回転ドラム２２の図中右端の排出口、つまり炭化炉１８から排出される。
【００４７】
図１において、３４は乾燥炉１４に供給する熱風を発生させるための熱風炉で、ここでは供給された燃料が燃焼空気の供給の下で燃焼させられて熱風を発生する。
尚ここではパイロットバーナ用にLPGが用いられ、燃焼バーナ用に灯油が用いられている。
【００４８】
熱風炉３４で発生した熱風は乾燥炉１４に供給され、更にこれを通過して、その後段の集塵機３６を通ってそこで集塵され、再び熱風炉３４に戻されるようになっている。
即ち熱風炉３４で発生した熱風は、乾燥炉１４，集塵機３６を通る循環路３８を循環ファン４０により循環流通させられるようになっている。
この循環系では、乾燥炉１４においてリークエアが循環する熱風中に入り込む。
【００４９】
一方で熱風炉３４には燃焼空気が定量供給されており、そのためここでは熱風の一部を抜き取るべく、熱風炉３４の下流部において分岐路４２が設けられており、熱風炉３４から出た熱風の一部がこの分岐路４２を通じて外部に取り出されるようになっている。
【００５０】
この分岐路４２に取り出された熱風は高温状態（約700℃程度）にあり、そこで分岐路４２に取り出された熱風が、循環路３８上に設けられた熱風炉熱交換器４４で熱交換され、更に空気取入口４８から取り入れられた外気により希釈及び冷却された上で、排ガスファン４６により排気路５０，５１を通じて煙突５２から外部に放出される。
ここで分岐路４２に取り出された熱風の、熱風炉熱交換器４４で熱交換された後の温度が約400℃程度であり、そして空気取入口４８からの外気の取入れによる希釈・冷却により、排ガスファン４６の下流部で温度は約200℃〜250℃程度となる。
【００５１】
尚、空気取入口４８からの空気の取入量は調整弁５４によって調整される。
また循環路３８を循環流通する熱風は、熱風炉熱交換器４４で熱交換されることによりそこで温度上昇させられた上、熱風炉３４の入口に戻される。
【００５２】
上記炭化炉１８からは、その排ガスを排出するための排気路５６が延び出している。
この排気路５６に取り出された炭化炉１８からの排ガスは、温度が800℃〜1000℃程度の高温度であり、そこで先ず空気取入口６２からの外気の取入れによって希釈及び冷却された上で、循環路３８上に設けられた炭化炉熱交換器５８で熱交換され、そこで温度降下された後、更に炭化炉熱交換器５８の下流部において、空気取入口６３からの外気の取入れにより再び希釈・冷却された上で、排ガスファン６０により排気路６１，５１を通じて煙突５２から外部に放出される。
【００５３】
尚炭化炉１８から排出された排ガスは、空気取入口６２からの外気の取入れによる希釈・冷却により、その温度は約700℃程度となり、そして炭化炉熱交換器５８における熱交換、更に空気取入口６３からの外気の取入れによる希釈・冷却によって200℃〜250℃程度の温度まで温度降下された上で、排ガスファン６０により排気路６１，５１を通じ煙突５２から外部に放出される。
この炭化炉１８にはLPG，灯油等の燃料が燃焼空気とともに供給される。ここでLPGはパイロットバーナの燃焼用として用いられ、また灯油は燃焼バーナ用の燃料として用いられる。
【００５４】
本例では、炭化炉１８の後段に低温酸化雰囲気処理炉（低温酸化処理炉）６４が、更にその低温酸化雰囲気処理炉６４と炭化炉１８との間の位置において冷却器６６が設けられている。
炭化炉１８から排出された炭化製品は、一旦先ずこの冷却器６６に入れられて、そこで常温まで冷却された上で、コンベヤ６８により低温酸化雰囲気処理炉６４へと供給され、そこで酸化処理が施される。
【００５５】
この低温酸化雰囲気処理炉６４は、炭化炉１８で炭化処理された後の炭化製品を、60℃〜200℃の範囲の低温で緩やかに酸化反応させ、これにより炭化製品の、その後の自己発熱及びこれにより引き起こされる燃焼を未然に防止するための処理炉である。
【００５６】
炭化製品は、この低温酸化雰囲気処理炉６４で10時間以上滞留させられ、そこで酸化処理された上で排出される。
排出された炭化製品は、この例では更に加湿機７６において加湿処理され、貯留ホッパへと送られてそこに貯留される。この加湿機７６では、この例では含水率30％まで水分供給される。
尚低温酸化雰囲気処理炉６４での処理は大気雰囲気中で行われる。
【００５７】
この低温酸化雰囲気処理炉６４では、その内部の雰囲気温度を所定温度に昇温し保持する必要がある。
そこでこの例では、炭化炉１８の排ガスの有する熱を回収して低温酸化雰囲気処理炉６４に熱風として供給するようにしている。
詳しくは、ここでは空気取入口６７から取り入れた空気を、図２（Ｂ）に示しているように炭化炉１８の排ガス処理室３０に導いてそこで熱交換させ、加熱をした上で熱風ファン７０により供給路７２を通じて、低温酸化雰囲気処理炉６４へと供給するようにしている。
【００５８】
但し排ガス処理室３０で熱交換した空気をそのまま熱風として低温酸化雰囲気処理炉６４に供給すると温度が高過ぎることから、ここでは空気取入口６９から外気を取り入れ、希釈及び冷却した上で、約60℃の温度の熱風として低温酸化雰囲気処理炉６４へと供給するようにしている。
【００５９】
この場合、供給路７２を通じて供給される熱風の温度を制御するため、供給路７２内の熱風の温度を温度検知器７４で検知するとともに、その結果を受けて調整弁５４により空気取入口６９からの外気の取入量を制御するようにしている。
【００６０】
尚、低温酸化雰囲気処理炉６４における炭化製品の搬送形式には、スクリューフィーダ式，ケースコンベヤ式，ロータリーキルン式，振動式等があるが、炭化製品と酸素との反応効率上昇の観点から振動式が望ましい。
また低温酸化雰囲気処理炉６４の温度制御の方法として、熱風ファン７０の回転数制御により、熱風の供給量そのものを制御するようになすこともできる。
【００６１】
このような本例の炭化処理装置によれば、炭化製品がその後自己発熱を起して燃焼を誘発する現象を有効に防止できる。
また低温酸化雰囲気処理炉６４において大気条件の下で炭化製品を酸化反応処理していることから設備費及びランニングコストを安価となすことができる。
【００６２】
また本例では、炭化炉１８からの炭化製品を一旦冷却器６６で冷却した上で低温酸化雰囲気処理炉６４に供給し、処理するようになしていることから、炭化炉１８から排出された未だ高温状態の炭化製品が低温酸化雰囲気処理炉６４内で酸素の存在の下に燃焼してしまうといったことを確実に防止できる。
【００６３】
加えて本例では低温酸化雰囲気処理炉６４で炭化製品を処理した後において、更にこれを加湿機７６にて加湿するようになしてあるため、その後の炭化製品の自己発熱及びこれに由来する燃焼をより確実に防止することができる。
【００６４】
更に本例では低温酸化雰囲気処理炉６４内を所定温度に加熱するに際し、炭化炉１８からの高温の排ガスから熱回収してこれを利用しているため、低温酸化雰囲気処理炉６４を独立した専用の熱源により加熱する場合に比べて燃料コストを削減でき、ランニングコストを安価となすことができる。
【００６５】
図３は本発明の他の実施例を示している。
この例は、水タンク７８内部の水を水ポンプ８０にて炭化炉１８の排ガス処理室３０に導き、低温酸化雰囲気処理炉６４に対し蒸気を供給して、その蒸気加熱により炭化製品を非燃焼酸化反応処理するようになしたものである。
他の点については基本的に上記実施例と同様である。
【００６６】
本例によれば、低温酸化雰囲気処理炉６４内で炭化製品に当たったミストが加熱により気体化したときの体積膨張により炭化製品の細孔表面積を効果的に拡大することができ、炭化製品を言わば活性の高い活性炭に近い性状となすことが可能となる。
【００６７】
図４は本発明の更に他の実施例を示したもので、この例は図１における熱風炉３４からの熱風を排出するための排ガスファン４６，炭化炉１８からの排ガスを排出するための排ガスファン６０の下流部の排ガスを、供給路８１を通じて低温酸化雰囲気処理炉６４に供給するようになし、その際に空気取入口６９からの外気の取入れにより排ガスを希釈及び冷却し、約60℃の温度の熱風としてこれを低温酸化雰囲気処理炉６４に供給するようになした例である。
尚低温酸化雰囲気処理炉６４からの排ガスは、排気路８２を通じて煙突５２から外部に放出する。
他の点については図１の実施例と基本的に同様である。
【００６８】
本例においても、従来外部に放出されていた熱エネルギーを低温酸化雰囲気処理炉６４内の加熱のための熱源として有効に活用でき、低温酸化雰囲気処理炉６４におけるランニングコストを低減することができる。
【００６９】
以上本発明の実施例を詳述したがこれはあくまで一例示であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例である有機物含有汚泥の炭化処理装置を示す図である。
【図２】 図１における炭化炉の構成を示す図である。
【図３】 本発明の他の実施例の炭化処理装置を示す図である。
【図４】 本発明の更に他の実施例の炭化処理装置を示す図である。
【図５】 従来の炭化処理装置の例を示す図である。
【図６】 本発明において低温酸化処理炉を設けることの意味を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１４ 乾燥炉
１８ 炭化炉
３４ 熱風炉
３８ 循環路
６４ 低温酸化雰囲気処理炉
６６ 冷却器
７６ 加湿機
【発明の属する技術分野】
この発明は下水汚泥で代表される有機物含有汚泥を乾留処理により炭化する炭化処理装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
家庭等から排出される有機物含有の排水は一般に下水処理施設で活性汚泥法等により排水処理される。
この排水処理に伴って有機汚泥が発生するが、排水処理量の増加とともに有機汚泥の発生量も年々増加し、その処理処分が大きな問題になっている。
【０００３】
有機汚泥を処分するに際し、その有機汚泥には99％程度の水が含まれていてそのままでは処分できず、そこで減量化のために濃縮及び脱水処理したり、或いは更に焼却したり溶融したりするなど様々な処理が現在施されている。
しかしながら汚泥を焼却或いは溶融処理すると多量のエネルギーを消費し、処理コストが高いものとなる。
そこでエネルギー消費の少ない有機汚泥の減量化処理の１つの方法として、汚泥を乾留処理により炭化することが提案されている。
【０００４】
この炭化処理は、汚泥が基質中に炭素分を45重量％程度含んでいることから、焼却，溶融処理のように汚泥中の炭素分を消費してしまうのではなく、汚泥を無酸素或いは低酸素状態で熱分解（炭化）することにより炭素分を残留させ、新しい組成を持つ炭化物（炭化製品）として生成させるものである。
【０００５】
下記特許文献１〜４にはそのための装置、即ち有機物含有汚泥の炭化処理装置が提案されている。
図５は特許文献４に開示された炭化処理装置を具体的に示したものである。
同図において２００は受入ホッパで、含水率80％程度まで脱水された汚泥ケーキがこの受入ホッパ２００に受け入れられる。
【０００６】
受入ホッパ２００に受け入れられた汚泥ケーキは、定量供給装置２０２にて乾燥炉２０４へと送られ、そこで所定の含水率、例えば40％程度の含水率まで乾燥処理が行われる。
尚この乾燥炉２０４では、汚泥ケーキの乾燥と併せてその粉砕が行われる。
【０００７】
乾燥炉２０４で乾燥処理された汚泥は、続いてコンベヤ２０６により炭化炉２０８へと搬送され、そこで乾留処理によって汚泥の炭化が行われる。
この炭化炉２０８においては、炉体２２６の内部に回転ドラム（レトルト）２２８が設けられており、前段の乾燥炉２０４で乾燥処理された汚泥はこの回転ドラム２２８内に投入され、先ず炉体２２６内部に配設された助燃バーナによる雰囲気加熱によって加熱される。
【０００８】
すると汚泥中に含まれていた可燃ガスが、回転ドラム２２８に設けた吹出パイプを通じて雰囲気中に抜け出し、そしてこの可燃ガスが着火して、以後は汚泥から抜け出した可燃ガスの燃焼によって回転ドラム２２８内部の汚泥の加熱が行われる。
この段階では助燃バーナは燃焼停止される。
【０００９】
回転ドラム２２８内部の汚泥は、図中左端の投入口から回転ドラム２２８の回転とともに漸次図中右方向に移って行き（回転ドラム２２８には若干の勾配が設けてある）、そして最終的に乾留残渣（炭化製品）が回転ドラム２２８の図中右端の排出口、つまり炭化炉２０８から排出される。
【００１０】
２１０は乾燥炉２０４に供給する熱風を発生させるための熱風炉で、ここでは供給された燃料が燃焼空気の供給の下で燃焼させられて熱風を発生する。
尚ここではパイロットバーナ用にLPGが用いられ、燃焼バーナ用に灯油が用いられている。
【００１１】
熱風炉２１０で発生した熱風は乾燥炉２０４に供給され、更にこれを通過してその後段の集塵機２１２を通り、再び熱風炉２１０に戻されるようになっている。
即ち熱風炉２１０で発生した熱風は、乾燥炉２０４，集塵機２１２を通る循環路２１３を循環流通させられるようになっている。
【００１２】
この循環系では、乾燥炉２０４においてリークエアが入り込む。
一方熱風炉２１０では燃焼空気が定量供給されており、そのためここでは熱風炉２１０の下流部において熱風の一部が分岐路２１４を通じて取り出される。
この分岐路２１４に取り出された熱風は高温にあり、そこで分岐路２１４に取り出された熱風が、熱風炉熱交換器２１６で熱交換され、温度降下された上で排ガスファン２１８により煙突２２０から外部へ放出される。
尚循環路２１３を循環流通する熱風は、この熱風炉熱交換器２１６で熱交換されることによってそこで温度上昇する。
【００１３】
上記炭化炉２０８においても高温の排ガスが発生する。
そこで炭化炉２０８からの排ガスを排気路２２２を通じて取り出し、そして循環路２１３上に設けられた炭化炉熱交換器２２４で熱交換し、温度降下させた上で排気路２３０を通じ外部へと放出する。
【００１４】
尚、炭化炉２０８では助燃バーナ用としてLPGを用い、また燃焼バーナ用として灯油を用い、これらを燃焼空気の供給の下で燃焼させるようにしている。
但しレトルトとしての回転ドラム２２８の内部は、乾留処理のために無酸素若しくは低酸素状態に保持されている。
【００１５】
この炭化処理装置にて得られた炭化製品は、物性的には木炭に近い性状を有するものであり、現在園芸用土壌，融雪剤等に利用されている。
このようにして製造された炭化製品は、一旦貯蔵所に貯蔵される。
ところがその貯蔵中に炭化製品が燃え出してしまうことのあることが判明した。
その理由は、炭化製品が自己発熱性を有し、貯蔵中にその自己発熱によって炭化製品が温度上昇し、その温度が一定温度を超えることによって燃焼が生じるものと考えられる。
【００１６】
炭化製品は上記のように木炭に近い性状を有するものであり、将来様々な用途の拡大が期待されるものであるが、そのためには貯蔵中に燃え出すようなことがあってはならず、その問題を解決することが必要である。
【００１７】
そこで本発明者等は、炭化製品における自己発熱の原因を究明すべく様々な研究を行った。
その結果以下の事実が判明した。即ち
(1)炭化製品は処理条件によって炭化度合いが様々であり、そして特に炭化度合いの低いものの自己発熱性が高いこと
(2)炭化製品は酸化反応に対して活性の高い活性基（表面官能基）を有しており（主として芳香環に結合したアルキル基）、炭化度合いの低いものほどその活性基を多く含有し、その活性基が自己発熱性を大きくしていること
(3)自己発熱は200℃以下の低温でも生じること
(4)その低温での自己発熱は燃焼反応とは別の反応であって、活性基の空気酸化反応によるものであると考えられること
(5)その低温での自己発熱は、炭化製品の低温酸化雰囲気での保持下で次第に反応収束して行くこと、即ち活性点（活性基）が次第に消失して最終的に安定して行くこと
等の事実が判明した。
【００１８】
本発明者等はこの知見に基づいて有機物含有汚泥の処理方法を発明し、特許願（特願２００３−６４３４９号：未公開）においてこれを提案している。
【００１９】
尚、炭化炉における汚泥の炭化処理工程においては、温度に応じて以下のような様々な成分が分離する。
【表１】
上に示しているように〜700℃でメタン，エチレン，一酸化炭素が盛んに発生し、それが十分に行われている炭化製品が炭化度合いの高い炭化製品となる。
【００２１】
図６は上記特許願（特願２００３−６４３４９号：未公開）において提案した内容の一部を抜粋して示したもので、この図６に示すグラフは、図５に示す炭化処理装置で炭化処理した３種の炭化製品の酸素吸収（酸化反応）の挙動を調査した結果を示している。
図６の結果から明らかなように、何れの炭化製品についても時間とともに空気中の酸素濃度が減少し、炭化製品の重量が増加している。即ち60℃の低温でも酸素吸収（酸化反応）は明らかに起っている。
また同時にCO２の発生が実質的に確認されなかったことから、炭化製品表面の酸化反応であると考えられる。
【００２２】
尚、時間の経過に伴い酸素吸収は収まって来る。石炭の場合の酸化反応は燃焼反応であることが一般的に知られている。燃焼反応の場合は時間経過とともに酸素吸収量が増加し、またこれと併せてCO２の発生量が増加する。
よって炭化製品の発熱現象は燃焼反応でないと考えることができる。
【００２３】
以上の他の詳しい点については上記の特許願（特願２００３−６４３４９号：未公開）に詳しく開示されているので、ここでは更なる詳しい説明は割愛する。
【００２４】
本発明者等は、その後更に研究を進める中で炭化製品の表面活性基を消失させる酸化反応（非燃焼酸化反応）は、必ずしも低温域でなくても、酸素濃度を所定以下に制御するならば200℃以上、例えば400℃以上の高温域においても可能であり、これによって炭化製品を安定化し得るとの知見を得た。
【００２５】
【特許文献１】
特開平１１−３７６４４号公報
【特許文献２】
特開平１１−３３５９９号公報
【特許文献３】
特開平１１−３７６４５号公報
【特許文献４】
特開平１１−３７６５６号公報
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような事情の下に、有機物含有汚泥を炭化し且つ安定化することのできる炭化処理装置を提供することを目的としてなされたものである。
而して請求項１のものは、（イ）有機物含有汚泥を所定水分状態まで乾燥処理する乾燥炉と、（ロ）該乾燥炉で乾燥処理された該汚泥を乾留処理により炭化する炭化炉と、（ハ）該炭化炉で炭化処理された後の炭化製品を、６０℃〜２００℃の温度の範囲内で酸化反応処理を行う低温酸化処理炉とを備えているとともに、前記炭化炉で炭化処理された後の炭化製品を冷却する冷却器が設けてあり、該冷却器で冷却した後の炭化製品を前記低温酸化処理炉に供給するようになしてあることを特徴とする。
【００２７】
請求項２のものは、請求項１において、前記低温酸化処理炉から排出された炭化製品を加湿する加湿機が更に設けてあることを特徴とする。
【００２８】
請求項３のものは、請求項１，２の何れかにおいて、前記炭化炉の高温の排ガスとの熱交換によって発生させた熱風を前記低温酸化処理炉用の加熱源として該低温酸化処理炉に供給するようになしたことを特徴とする。
【００２９】
請求項４のものは、請求項３において、前記熱風を水蒸気含有の蒸気として前記低温酸化処理炉に供給するようになしたことを特徴とする。
【００３０】
請求項５のものは、請求項１〜４の何れかにおいて、前記乾燥炉における乾燥用の熱風を発生させる熱風炉を設けて、該熱風炉で発生した熱風を、該乾燥炉を経由して該熱風炉に戻る循環路に沿って循環流通させるようになすとともに、該熱風炉から出た熱風の一部を該循環流通する熱風との間で熱交換させ、更に外気導入により所定温度まで温度降下させた上で、前記低温酸化処理炉に供給するようになしたことを特徴とする。
【００３１】
請求項６のものは、請求項１〜５の何れかにおいて、前記乾燥炉における乾燥用の熱風を発生させる熱風炉を設けて、該熱風炉で発生した熱風を、該乾燥炉を経由して該熱風炉に戻る循環路に沿って循環流通させるようになすとともに、前記炭化炉からの排ガスを該循環流通する熱風との間で熱交換させ、更に外気導入により所定温度まで温度降下させた上で、前記低温酸化処理炉に供給するようになしたことを特徴とする。
【００３２】
【作用及び発明の効果】
以上のように本発明は、有機物含有汚泥を乾燥処理する乾燥炉と、その乾燥炉で乾燥処理された汚泥を乾留処理により炭化する炭化炉とを備え、更に加えて、炭化炉で炭化処理された後の炭化製品を６０℃〜２００℃の温度の範囲内で酸化反応処理を行う低温酸化処理炉を備えて炭化処理装置を構成したもので、本発明によれば、炭化処理後において炭化製品が自己発熱するのを抑制し、その自己発熱によって炭化製品が燃焼を誘発する現象を有効に防止することができる。
【００３３】
本発明は、有機物含有の様々な汚泥の炭化処理装置として適用可能なものであるが、特に排水処理で生じた有機汚泥の炭化処理装置として好適に適用することができる。
【００３４】
本発明において、低温酸化処理炉は内部の雰囲気温度を低温に保ち、炭化製品を酸化反応処理する。
そしてこのことで大気条件の下で炭化製品を酸化反応処理することが可能となって、設備費及びランニングコストを安価となすことができる。
【００３５】
この場合において低温酸化処理炉は、60℃〜200℃の温度の範囲内で酸化反応を行わせる。
その理由は、60℃の低温でも炭化製品を燃焼とは別の酸化反応を十分に進行させ得ること、一方で200℃を超えると炭化製品によっては発火点を超えるものが出て来る恐れがあることなどによる。
但し実際上は100℃以下でも十分に反応を進行させ得ることから、より望ましくは100℃以下の温度で処理を行うのが良い。
またこの低温酸化処理炉での炭化製品の滞留時間としては、これを60℃〜200℃の温度範囲の下で10時間以上加熱状態に保持しておくのが望ましい。
【００３６】
本発明においては、炭化炉からの炭化製品を一旦冷却器で冷却した上で低温酸化処理炉に供給し、そこで酸化反応処理する。
このように炭化炉からの炭化製品を一旦冷却器で冷却した上で低温酸化処理炉に供給するようになすことで、炭化炉から排出された未だ高温状態の炭化製品が、低温酸化処理炉内で酸素の存在の下に燃焼してしまうといったことを確実に防止することが可能となる。
【００３７】
本発明ではまた、低温酸化処理炉で炭化製品を酸化反応処理した後において、これを加湿する加湿機を更に設けておくことが望ましい（請求項２）。
炭化製品を貯蔵するに際し、予めこれを加湿状態としておくことで、その後の炭化製品の自己発熱及びこれに由来する燃焼をより確実に防止することが可能となる。
尚炭化製品を加湿機で加湿するに際し、炭化製品の含水率が30％以上となるようにこれを加湿しておくことが望ましい。
【００３８】
本発明においては、低温酸化処理炉内を所定温度に加熱するに際し、炭化炉の高温の排ガスとの熱交換により発生させた熱風を低温酸化処理炉に供給するようになすことができる（請求項３）。
このようにすることで、炭化炉で発生した高温の排ガスの熱を回収して低温酸化処理炉内の加熱用に有効利用でき、低温酸化処理炉を独立した専用の熱源により加熱する場合に比べて、燃料コスト，ランニングコストを安価となすことができる。
【００３９】
この場合において低温酸化処理炉に供給する熱風を、加熱蒸気の形で供給するようになすことができる（請求項４）。
この場合低温酸化処理炉内で炭化製品を加熱するに際し、炭化製品に当たったミストが加熱により気体化したときの体積膨張によって、炭化製品の細孔表面積を効果的に拡大することができ、いわば炭化製品を活性の高い活性炭に近い性状となすことが可能となる効果が得られる。
【００４０】
次に請求項５は、熱風炉で発生した熱風を、乾燥炉を経由して熱風炉に戻る循環路に沿って循環流通させるようになすとともに、熱風炉から出た熱風の一部を、循環路を循環流通する熱風との間で熱交換し、更に外気導入により所定温度まで温度降下した上で低温酸化処理炉内の加熱用の熱風として供給するようになしたものである。
この場合においても、従来外部に放出されていた熱エネルギーを低温酸化処理炉内の加熱のための熱源として有効に活用でき、低温酸化処理炉におけるランニングコストを低減することができる。
【００４１】
一方請求項６は、炭化炉からの排ガスの有する熱を回収してこれを低温酸化処理炉内の加熱用として利用するようになしたもので、この場合においても、従来外部に放出されていた熱エネルギーを低温酸化処理炉内の加熱用として有効に活用でき、低温酸化処理炉のランニングコストを安価となすことができる。
【００４２】
【実施例】
次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施例である有機物含有汚泥、ここでは活性汚泥法による下水の排水処理で生じた余剰汚泥の炭化処理装置の全体構成を示したもので、図中１０は受入ホッパであり、含水率80％程度まで脱水された汚泥ケーキがこの受入ホッパ１０に先ず受け入れられる。
ここに受け入れられた汚泥ケーキは、定量供給装置１２にて乾燥炉１４へと送られ、そこで所定の含水率、例えば40％程度の含水率まで乾燥処理される。
尚この乾燥炉１４では、汚泥ケーキの乾燥と併せてその粉砕が行われる。
【００４３】
乾燥炉１４で乾燥処理された汚泥は、続いてコンベヤ１６により炭化炉１８へと搬送され、そこで乾留処理により汚泥の炭化が行われる。
この炭化炉１８においては、図２にも示しているように炉体２０の内部に回転ドラム（レトルト）２２が設けられており、前段の乾燥炉１４で乾燥処理された汚泥がコンベヤ１６により、更には回転ドラム２２の前端部（図中左端部）位置に設けられたスクリューフィーダ２１により回転ドラム２２内部に投入される。
【００４４】
回転ドラム２２内部に投入された汚泥は、先ず炉体２０内部に配設された助燃バーナ（外熱室用バーナ）２４による外熱室２６内部の雰囲気加熱によって加熱される。
すると汚泥中に含まれていた可燃ガスが、回転ドラム２２に設けられた吹出パイプ２８を通じて外熱室２６の雰囲気中に抜け出し、そしてこの可燃ガスが着火して、以後はその可燃ガスの燃焼により回転ドラム２２内部の汚泥の加熱が行われる。
この段階では助燃バーナ２４は燃焼停止される。
【００４５】
図２（Ｂ）に示しているように、炉体２０の内部には外熱室２６と仕切られた排ガス処理室３０が設けられており、外熱室２６からの排ガスはここに導かれる。
この排ガス処理室３０には排ガス処理室用バーナ３２が設けられており、この排ガス処理室用バーナ３２にて、排ガス処理室３０内に導かれた排ガス中の未燃ガスが燃焼される。
【００４６】
回転ドラム２２内部の汚泥は、図中左端の投入口から回転ドラム２２の回転とともに漸次図中右方向に移って行き（回転ドラム２２には若干の勾配が設けてある）、そして最終的に乾留残渣（炭化製品）が回転ドラム２２の図中右端の排出口、つまり炭化炉１８から排出される。
【００４７】
図１において、３４は乾燥炉１４に供給する熱風を発生させるための熱風炉で、ここでは供給された燃料が燃焼空気の供給の下で燃焼させられて熱風を発生する。
尚ここではパイロットバーナ用にLPGが用いられ、燃焼バーナ用に灯油が用いられている。
【００４８】
熱風炉３４で発生した熱風は乾燥炉１４に供給され、更にこれを通過して、その後段の集塵機３６を通ってそこで集塵され、再び熱風炉３４に戻されるようになっている。
即ち熱風炉３４で発生した熱風は、乾燥炉１４，集塵機３６を通る循環路３８を循環ファン４０により循環流通させられるようになっている。
この循環系では、乾燥炉１４においてリークエアが循環する熱風中に入り込む。
【００４９】
一方で熱風炉３４には燃焼空気が定量供給されており、そのためここでは熱風の一部を抜き取るべく、熱風炉３４の下流部において分岐路４２が設けられており、熱風炉３４から出た熱風の一部がこの分岐路４２を通じて外部に取り出されるようになっている。
【００５０】
この分岐路４２に取り出された熱風は高温状態（約700℃程度）にあり、そこで分岐路４２に取り出された熱風が、循環路３８上に設けられた熱風炉熱交換器４４で熱交換され、更に空気取入口４８から取り入れられた外気により希釈及び冷却された上で、排ガスファン４６により排気路５０，５１を通じて煙突５２から外部に放出される。
ここで分岐路４２に取り出された熱風の、熱風炉熱交換器４４で熱交換された後の温度が約400℃程度であり、そして空気取入口４８からの外気の取入れによる希釈・冷却により、排ガスファン４６の下流部で温度は約200℃〜250℃程度となる。
【００５１】
尚、空気取入口４８からの空気の取入量は調整弁５４によって調整される。
また循環路３８を循環流通する熱風は、熱風炉熱交換器４４で熱交換されることによりそこで温度上昇させられた上、熱風炉３４の入口に戻される。
【００５２】
上記炭化炉１８からは、その排ガスを排出するための排気路５６が延び出している。
この排気路５６に取り出された炭化炉１８からの排ガスは、温度が800℃〜1000℃程度の高温度であり、そこで先ず空気取入口６２からの外気の取入れによって希釈及び冷却された上で、循環路３８上に設けられた炭化炉熱交換器５８で熱交換され、そこで温度降下された後、更に炭化炉熱交換器５８の下流部において、空気取入口６３からの外気の取入れにより再び希釈・冷却された上で、排ガスファン６０により排気路６１，５１を通じて煙突５２から外部に放出される。
【００５３】
尚炭化炉１８から排出された排ガスは、空気取入口６２からの外気の取入れによる希釈・冷却により、その温度は約700℃程度となり、そして炭化炉熱交換器５８における熱交換、更に空気取入口６３からの外気の取入れによる希釈・冷却によって200℃〜250℃程度の温度まで温度降下された上で、排ガスファン６０により排気路６１，５１を通じ煙突５２から外部に放出される。
この炭化炉１８にはLPG，灯油等の燃料が燃焼空気とともに供給される。ここでLPGはパイロットバーナの燃焼用として用いられ、また灯油は燃焼バーナ用の燃料として用いられる。
【００５４】
本例では、炭化炉１８の後段に低温酸化雰囲気処理炉（低温酸化処理炉）６４が、更にその低温酸化雰囲気処理炉６４と炭化炉１８との間の位置において冷却器６６が設けられている。
炭化炉１８から排出された炭化製品は、一旦先ずこの冷却器６６に入れられて、そこで常温まで冷却された上で、コンベヤ６８により低温酸化雰囲気処理炉６４へと供給され、そこで酸化処理が施される。
【００５５】
この低温酸化雰囲気処理炉６４は、炭化炉１８で炭化処理された後の炭化製品を、60℃〜200℃の範囲の低温で緩やかに酸化反応させ、これにより炭化製品の、その後の自己発熱及びこれにより引き起こされる燃焼を未然に防止するための処理炉である。
【００５６】
炭化製品は、この低温酸化雰囲気処理炉６４で10時間以上滞留させられ、そこで酸化処理された上で排出される。
排出された炭化製品は、この例では更に加湿機７６において加湿処理され、貯留ホッパへと送られてそこに貯留される。この加湿機７６では、この例では含水率30％まで水分供給される。
尚低温酸化雰囲気処理炉６４での処理は大気雰囲気中で行われる。
【００５７】
この低温酸化雰囲気処理炉６４では、その内部の雰囲気温度を所定温度に昇温し保持する必要がある。
そこでこの例では、炭化炉１８の排ガスの有する熱を回収して低温酸化雰囲気処理炉６４に熱風として供給するようにしている。
詳しくは、ここでは空気取入口６７から取り入れた空気を、図２（Ｂ）に示しているように炭化炉１８の排ガス処理室３０に導いてそこで熱交換させ、加熱をした上で熱風ファン７０により供給路７２を通じて、低温酸化雰囲気処理炉６４へと供給するようにしている。
【００５８】
但し排ガス処理室３０で熱交換した空気をそのまま熱風として低温酸化雰囲気処理炉６４に供給すると温度が高過ぎることから、ここでは空気取入口６９から外気を取り入れ、希釈及び冷却した上で、約60℃の温度の熱風として低温酸化雰囲気処理炉６４へと供給するようにしている。
【００５９】
この場合、供給路７２を通じて供給される熱風の温度を制御するため、供給路７２内の熱風の温度を温度検知器７４で検知するとともに、その結果を受けて調整弁５４により空気取入口６９からの外気の取入量を制御するようにしている。
【００６０】
尚、低温酸化雰囲気処理炉６４における炭化製品の搬送形式には、スクリューフィーダ式，ケースコンベヤ式，ロータリーキルン式，振動式等があるが、炭化製品と酸素との反応効率上昇の観点から振動式が望ましい。
また低温酸化雰囲気処理炉６４の温度制御の方法として、熱風ファン７０の回転数制御により、熱風の供給量そのものを制御するようになすこともできる。
【００６１】
このような本例の炭化処理装置によれば、炭化製品がその後自己発熱を起して燃焼を誘発する現象を有効に防止できる。
また低温酸化雰囲気処理炉６４において大気条件の下で炭化製品を酸化反応処理していることから設備費及びランニングコストを安価となすことができる。
【００６２】
また本例では、炭化炉１８からの炭化製品を一旦冷却器６６で冷却した上で低温酸化雰囲気処理炉６４に供給し、処理するようになしていることから、炭化炉１８から排出された未だ高温状態の炭化製品が低温酸化雰囲気処理炉６４内で酸素の存在の下に燃焼してしまうといったことを確実に防止できる。
【００６３】
加えて本例では低温酸化雰囲気処理炉６４で炭化製品を処理した後において、更にこれを加湿機７６にて加湿するようになしてあるため、その後の炭化製品の自己発熱及びこれに由来する燃焼をより確実に防止することができる。
【００６４】
更に本例では低温酸化雰囲気処理炉６４内を所定温度に加熱するに際し、炭化炉１８からの高温の排ガスから熱回収してこれを利用しているため、低温酸化雰囲気処理炉６４を独立した専用の熱源により加熱する場合に比べて燃料コストを削減でき、ランニングコストを安価となすことができる。
【００６５】
図３は本発明の他の実施例を示している。
この例は、水タンク７８内部の水を水ポンプ８０にて炭化炉１８の排ガス処理室３０に導き、低温酸化雰囲気処理炉６４に対し蒸気を供給して、その蒸気加熱により炭化製品を非燃焼酸化反応処理するようになしたものである。
他の点については基本的に上記実施例と同様である。
【００６６】
本例によれば、低温酸化雰囲気処理炉６４内で炭化製品に当たったミストが加熱により気体化したときの体積膨張により炭化製品の細孔表面積を効果的に拡大することができ、炭化製品を言わば活性の高い活性炭に近い性状となすことが可能となる。
【００６７】
図４は本発明の更に他の実施例を示したもので、この例は図１における熱風炉３４からの熱風を排出するための排ガスファン４６，炭化炉１８からの排ガスを排出するための排ガスファン６０の下流部の排ガスを、供給路８１を通じて低温酸化雰囲気処理炉６４に供給するようになし、その際に空気取入口６９からの外気の取入れにより排ガスを希釈及び冷却し、約60℃の温度の熱風としてこれを低温酸化雰囲気処理炉６４に供給するようになした例である。
尚低温酸化雰囲気処理炉６４からの排ガスは、排気路８２を通じて煙突５２から外部に放出する。
他の点については図１の実施例と基本的に同様である。
【００６８】
本例においても、従来外部に放出されていた熱エネルギーを低温酸化雰囲気処理炉６４内の加熱のための熱源として有効に活用でき、低温酸化雰囲気処理炉６４におけるランニングコストを低減することができる。
【００６９】
以上本発明の実施例を詳述したがこれはあくまで一例示であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例である有機物含有汚泥の炭化処理装置を示す図である。
【図２】 図１における炭化炉の構成を示す図である。
【図３】 本発明の他の実施例の炭化処理装置を示す図である。
【図４】 本発明の更に他の実施例の炭化処理装置を示す図である。
【図５】 従来の炭化処理装置の例を示す図である。
【図６】 本発明において低温酸化処理炉を設けることの意味を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１４ 乾燥炉
１８ 炭化炉
３４ 熱風炉
３８ 循環路
６４ 低温酸化雰囲気処理炉
６６ 冷却器
７６ 加湿機
Claims (6)
- （イ）有機物含有汚泥を所定水分状態まで乾燥処理する乾燥炉と
（ロ）該乾燥炉で乾燥処理された該汚泥を乾留処理により炭化する炭化炉と
（ハ）該炭化炉で炭化処理された後の炭化製品を、６０℃〜２００℃の温度の範囲内で酸化反応処理を行う低温酸化処理炉とを備えているとともに、
前記炭化炉で炭化処理された後の炭化製品を冷却する冷却器が設けてあり、該冷却器で冷却した後の炭化製品を前記低温酸化処理炉に供給するようになしてあることを特徴とする有機物含有汚泥の炭化処理装置。 - 請求項１において、前記低温酸化処理炉から排出された炭化製品を加湿する加湿機が更に設けてあることを特徴とする有機物含有汚泥の炭化処理装置。
- 請求項１，２の何れかにおいて、前記炭化炉の高温の排ガスとの熱交換によって発生させた熱風を前記低温酸化処理炉用の加熱源として該低温酸化処理炉に供給するようになしたことを特徴とする有機物含有汚泥の炭化処理装置。
- 請求項３において、前記熱風を水蒸気含有の蒸気として前記低温酸化処理炉に供給するようになしたことを特徴とする有機物含有汚泥の炭化処理装置。
- 請求項１〜４の何れかにおいて、前記乾燥炉における乾燥用の熱風を発生させる熱風炉を設けて、該熱風炉で発生した熱風を、該乾燥炉を経由して該熱風炉に戻る循環路に沿って循環流通させるようになすとともに、該熱風炉から出た熱風の一部を該循環流通する熱風との間で熱交換させ、更に外気導入により所定温度まで温度降下させた上で、前記低温酸化処理炉に供給するようになしたことを特徴とする有機物含有汚泥の炭化処理装置。
- 請求項１〜５の何れかにおいて、前記乾燥炉における乾燥用の熱風を発生させる熱風炉を設けて、該熱風炉で発生した熱風を、該乾燥炉を経由して該熱風炉に戻る循環路に沿って循環流通させるようになすとともに、前記炭化炉からの排ガスを該循環流通する熱風との間で熱交換させ、更に外気導入により所定温度まで温度降下させた上で、前記低温酸化処理炉に供給するようになしたことを特徴とする有機物含有汚泥の炭化処理装置。
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