專利名稱：碳化處理裝置以及碳化處理方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種將廢料或家畜糞便或者包含污泥等的廢棄物的有機物等進行碳化的碳化處理裝置以及碳化處理方法，更詳細地講，涉及一種通過從外部間接地加熱窯內(nèi)部的有機物等，從而在低氧氣氛或還原氣氛中進行干燥、熱分解和蓄熱的碳化處理裝置以及碳化處理方法。
背景技術(shù)：
專利文獻1 特開2001-322809號公報 一直以來為人所知的活性碳化物的制造裝置具有以下結(jié)構(gòu)，在燃燒爐內(nèi)設置在內(nèi)部設有螺旋輸送機的碳化管，將碳化管的前部作為干燥區(qū)，將中部作為碳化區(qū)，將后部作為激活區(qū)，構(gòu)成碳化爐，并且，在碳化管的端部入口設置原料提供裝置，同時，在碳化管的端部出口設置活性碳化物排出裝置，通過在碳化管內(nèi)對由原料提供裝置提供的碳化原料進行間接加熱處理，利用在前部的干燥和水蒸氣的生成、在中部的碳化和熱分解氣體的生成、在后部的由于水蒸氣以及熱分解氣體引起的激活·活性化，生成活性碳化物(參照例如專利文獻1) O 并且，在通過使激活·活性化工序中的包含二噁英類的飛灰等經(jīng)過與碳化管分別在內(nèi)部設有螺旋輸送機的脫氯管進行加熱處理從而對二噁英進行分解·無害化處理時，作為將該飛灰進行無害化處理(脫氯)的條件(二噁英類的分解條件)，將氣氛氣體設為還原或低氧氣氛。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的技術(shù)課題 但是，在具有如上所述的構(gòu)成的活性碳化物的制造裝置中，除了原料種類受到限制，還具有以下問題，經(jīng)過碳化反應和激活反應這兩個階段的制造工序獲得的碳化物是比表面積小的活性炭，不適用于燃料等，使用目的有限，并且碳化物(活性炭)的能量也很小。
因此，考慮到上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種能使用范圍廣的原料生成高能量的再生碳的還原碳化處理系統(tǒng)。
解決課題的技術(shù)手段 實施方式1的技術(shù)方案是一種碳化處理裝置，其特征為，在一個窯內(nèi)進行有機物的干燥和熱分解和蓄熱，具有可旋轉(zhuǎn)的窯，其包括入口以及出口 ；和原料供給部，其用于從該入口向該窯內(nèi)導入有機物；和燃燒室，其在內(nèi)部空間具有該窯，并從外部向該窯提供熱，含水率高的有機物在窯內(nèi)的停留時間比含水率低的有機物長。
根據(jù)實施方式1所述的還原碳化處理系統(tǒng)，在一個窯的內(nèi)部能連續(xù)處理干燥工序和碳化工序，而且，通過在無氧氣氛的還原狀態(tài)下對在一個窯的內(nèi)部投入的有機物等進行間接加熱，能促進伴隨著有機物等的間接加熱分解的自燃，盡管原料種類的范圍廣，也能制造使用目的廣泛并且高能量的再生碳。
實施方式2的技術(shù)方案涉及根據(jù)實施方式1所述的碳化處理裝置，其特征為，含有規(guī)定量以上的水分的有機物一邊反復進行前進和后退一邊被輸送。
實施方式3的技術(shù)方案涉及根據(jù)實施方式1或2所述的碳化處理裝置，其特征為， 在窯的內(nèi)周面沿著窯的長度方向上具有呈螺旋狀延伸的螺旋葉片，并且具有一個以上的向內(nèi)部突出的攪拌葉片。
實施方式4的技術(shù)方案涉及根據(jù)實施方式3所述的碳化處理裝置，其特征為，上述攪拌葉片的長度方向的間隔為上游側(cè)大于下游側(cè)。
實施方式5的技術(shù)方案涉及根據(jù)實施方式1所述的還原碳化處理裝置，其特征為， 具有利用比重的不同將在上述窯內(nèi)部生成的水蒸氣和比重比該水蒸氣輕的或重的干餾氣體等分離的被連接的雙聯(lián)或三聯(lián)配管部。
根據(jù)實施方式5所述的還原碳化處理系統(tǒng)，通過使用雙聯(lián)或三聯(lián)配管部利用比重的不同將在上述窯內(nèi)部生成的水蒸氣和比重比該水蒸氣輕的或重的氣體等分離，能將比水蒸氣輕的氫氣或比水蒸氣重的一氧化碳·甲烷氣體·烴氣體等從水蒸氣中分離。
實施方式6的技術(shù)方案涉及根據(jù)實施方式1所述的還原碳化處理裝置，其特征為， 具有冷卻部，通過將在上述窯內(nèi)部生成的水蒸氣冷卻，將在上述窯內(nèi)部生成的水蒸氣分離成臭氣氣體和水；和除臭部，與該冷卻部連接，將被分離的臭氣氣體除臭。
根據(jù)實施方式6所述的還原碳化處理系統(tǒng)，通過使用冷卻部將在上述窯內(nèi)部生成的水蒸氣冷卻，將在上述窯內(nèi)部生成的水蒸氣分離成臭氣氣體和水，由此，能利用除臭部進行臭氣氣體的除臭。
實施方式7的技術(shù)方案涉及實施方式1到6的任意1項所述的碳化處理裝置，其特征為，具有回收室，該回收室具有與窯的出口連通的入口和與燃燒室連通的出口。
根據(jù)實施方式7所述的還原碳化處理系統(tǒng)，利用干餾氣體回收室將由于隨著上述碳化部的碳化進行的熱分解的緣故而在上述窯內(nèi)部生成的干餾氣體回收，將利用該干餾氣體回收室回收的燃燒能量作為上述燃燒室的熱源進行再利用。
實施方式8的技術(shù)方案涉及實施方式1到5的任意一項所述的還原碳化處理系統(tǒng)，其特征為，具有設置在上述干餾氣體回收室的輔助加熱源，以便當在上述干餾氣體回收室回收的干餾氣體的熱量不足時進行加熱。
根據(jù)實施方式8所述的還原碳化處理系統(tǒng)，利用在上述干餾氣體回收室設置的輔助加熱源補充當在上述干餾氣體回收室回收的干餾氣體的熱量不足時的熱量。
實施方式9的技術(shù)方案涉及實施方式1到8的任意一項所述的還原碳化處理裝置，其特征為，具有蒸汽煙路徑，其回收在上述干燥部的終端部附近或上述碳化部的始端部附近的有機物等的碳化初期產(chǎn)生的煙；和油化部，其通過將回收的煙冷卻進行油化。
根據(jù)實施方式9所述的還原碳化處理系統(tǒng)，在利用蒸汽煙路徑將在上述干燥部的終端部附近或上述碳化部的始端部附近的有機物等的碳化初期產(chǎn)生的煙回收之后，能通過油化部將回收的煙冷卻·油化，生成再生油。
實施方式10的技術(shù)方案涉及實施方式7到9的任意一項所述的還原碳化處理裝置，其特征為，上述冷卻部具有使有機物等的含水率盡早地降低的、將在上述窯內(nèi)部生成的水蒸氣排水的配水管和用于促進排水的風扇。
根據(jù)實施方式10的還原碳化處理系統(tǒng)，上述冷卻部具有將在上述窯內(nèi)部生成的水蒸氣排氣的排氣管和用于促進排氣的風扇，由此，能盡早地降低有機物等的含水率，并有助于縮短干燥·碳化時間以及促進自燃。
實施方式11的技術(shù)方案為還原碳化處理方法，其特征為，使用實施方式1到10的任意一項所述的還原碳化處理系統(tǒng)，在上述一個窯內(nèi)部投入包含廢棄物的有機物等，在無氧氣氛的還原狀態(tài)下對在上述一個窯內(nèi)部投入的有機物等進行間接加熱，并對有機物等蓄熱降低含水率，然后通過對有機物等進行間接加熱分解而進行碳化。
根據(jù)實施方式11所述的還原碳化處理方法，能使用廣泛的原料生成高能量的再生碳。
實施方式12的技術(shù)方案涉及一種碳化處理方法，其特征為，在一個旋轉(zhuǎn)窯內(nèi)進行有機物的干燥和熱分解和蓄熱，在該窯內(nèi)導入有機物，從窯外部對該窯內(nèi)的有機物進行加熱，含水率高的有機物比含水率低的有機物在窯內(nèi)的停留時間長，同時進行碳化處理。
實施方式13的技術(shù)方案涉及實施方式12所述的碳化處理方法，含有規(guī)定量以上的水分的有機物一邊反復進行前進和后退，一邊被輸送。
實施方式14的技術(shù)方案涉及實施方式12或13所述的碳化處理方法，其特征為， 在上述停留時間，根據(jù)有機物的含水量、投入量使設置在窯的內(nèi)周面的攪拌葉片的高度、長度方向的間隔變化。
實施方式15的技術(shù)方案涉及實施方式12所述的碳化處理方法，其特征為，在回收室內(nèi)使由于上述窯內(nèi)的有機物的分解生成的干餾氣體燃燒，并利用燃燒產(chǎn)生的熱量從窯外部加熱窯內(nèi)的有機物。
實施方式16的技術(shù)方案涉及實施方式12到15的任意一項所述的碳化處理方法， 其特征為，在上述回收室的燃燒無需使用外部燃燒器，在回收室內(nèi)導入空氣進行。
在干餾氣體回收室內(nèi)回收的干餾氣體具有以下的自燃溫度。氫(自燃溫度560 6000C )、一氧化碳(自燃溫度600 650°C )、甲烷(自燃溫度630 670°C )。一般來講， 可以認為在整體達到自燃溫度以上的狀態(tài)下提供空氣，干餾氣體開始燃燒。但是，實際的發(fā)火是在遠遠低于其的低溫度下發(fā)生的。即，即使整體沒有達到自燃溫度，如果局部達到自燃溫度，則干餾氣體開始燃燒。因此，可以在從加熱源9不提供熱的情況下繼續(xù)高溫燃燒。因此，能實現(xiàn)不需要外部能量的碳化處理。足以生成自燃的量的空氣包含在原材料中，該空氣也導入到回收室內(nèi)。另外，由于窯中的有機物的熱分解生成的氧也被導入回收室。
實施方式17的技術(shù)方案涉及實施方式12到16的任意一項所述的碳化處理方法， 通過將窯內(nèi)部設定在180°C以下進行干燥。
雖然以窯內(nèi)為180°C以上的狀態(tài)為起點開始熱分解(碳化)，但是，如果在其以下的溫度進行干燥，則可以實現(xiàn)在還原氣氛下的干燥。在進行該干燥的情況下，生成的氣體只是來自包含水分的有機物的水蒸氣和臭氣氣體。因此，能使生成氣體的體積最小化。因此， 由于除臭對象氣體的體積小，所以，能以比其他干燥方法低的運行成本進行除臭。并且，即使在180°C以下，如果窯內(nèi)有空氣的話，生成氣體的量也增大，體積也增加，臭氣氣體的處理變得繁雜。
實施方式18的技術(shù)方案涉及實施方式1到11的任意一項所述的碳化處理裝置， 其特征為，設置一路徑，該路徑以從外部隔斷上述窯的上游側(cè)的開口端的方式覆蓋在該開口端，并通過連接管道使來自該上游側(cè)的開口端的水蒸氣·干餾氣體流到回收部中，另外，在該連接管道的中途設置能對吸氣量進行任意調(diào)整的吸氣風機。
實施方式19的技術(shù)方案涉及實施方式18所述的碳化處理裝置，其特征為，設置一路徑，該路徑以從外部隔斷上述窯的下游側(cè)的開口端的方式覆蓋在該開口端，并通過上述連接管道使來自該下游側(cè)的開口端的氣體流到回收部中， 該連接管道和該回收部之間的路徑為并聯(lián)路徑，并且，在并聯(lián)的各自的路徑的中途設置能調(diào)整排氣量的風門。
發(fā)明的效果 本發(fā)明的碳化處理系統(tǒng)使用廣泛的原料，能生成高能量的再生碳。


圖1是本發(fā)明的一個實施方式的碳化處理系統(tǒng)的說明圖。
圖2是本發(fā)明的一個實施方式的碳化處理系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。
圖3是本發(fā)明的一個實施方式的碳化處理系統(tǒng)中的前處理工序的系統(tǒng)框圖。
圖4是表示本發(fā)明的實施方式中的碳化處理系統(tǒng)中的工序的概念圖。
圖5是表示用于調(diào)整有機物的停留時間的其他結(jié)構(gòu)的側(cè)面概念圖以及長度方向垂直剖面圖。
圖6是用于說明圖5所示的結(jié)構(gòu)的作用的概念圖。
圖7是再生碳(咖啡豆渣碳)的顯微鏡照片。
圖8是再生碳(梅種碳)的顯微鏡照片。
圖9是再生碳(豆腐渣碳)的顯微鏡照片。
圖10是再生碳(牛糞碳)的顯微鏡照片。
圖11是再生碳(豬糞碳)的顯微鏡照片。
圖12是再生碳(污泥碳)的顯微鏡照片。
圖13是再生碳(稻谷皮碳)的顯微鏡照片。
圖14是表示其他的實施方式的碳化裝置的概念剖面圖。
附圖標記的說明 Ia…螺旋狀葉片 Ib攪拌葉片 2…窯 2a干燥部 2b 碳化部 2d蓄熱部 2c 內(nèi)部空間 2in 入口 2out 出口 3…燃燒室 3a...排氣管 4…加熱源 5…配管部 6..冷卻部 7..除臭部 8..干餾氣體回收部 9"輔助加熱源 10 蒸汽煙路徑 11 油化部 12 配水管 13 風扇 14 加料斗 15 原料提供配管 16 供給螺旋 17 第2排出配管 18 冷卻裝置 19 連接管 20 輸送螺旋 21 輸送螺旋 22 排蒸汽管道 23煙筒部 24循環(huán)管 25排氣體管道 30連接部 60回收部
具體實施例方式接下來，參照附圖對本發(fā)明的一個實施方式的還原碳化處理系統(tǒng)進行說明。
并且，以下所示的實施例是本發(fā)明的還原碳化處理裝置、碳化處理方法、稻谷皮碳油吸附材料中的合適的具體例，比如，有時會對數(shù)值限定或材料限定等進行技術(shù)上優(yōu)選的各種限定，但是，如果沒有對本發(fā)明進行限定的特殊記載，本發(fā)明的技術(shù)范圍不局限于這些實施方式。
(形態(tài)例1) 圖1是本發(fā)明的一個實施方式的還原碳化處理系統(tǒng)的說明圖，圖2是本發(fā)明的一個實施方式的還原碳化處理系統(tǒng)中的窯的剖面圖。
如圖1所示，適用于本發(fā)明的一個實施方式的還原碳化處理系統(tǒng)的還原碳化處理裝置1的構(gòu)成方式為，在一個略呈圓筒形狀的窯2的內(nèi)部，進行投入原料(稻谷皮P)的干燥·熱分解(碳化)·蓄熱的各工序。
另外，適用于本發(fā)明的一個實施方式的還原碳化處理系統(tǒng)中的還原碳化處理裝置具有窯2，其具有入口 2in以及出口 2out，并在一系列的內(nèi)部空間2c按順序進行稻谷皮 P的干燥·熱分解(碳化)·蓄熱；和供給部，其儲存成為原料的大量的稻谷皮P并從入口 2in向內(nèi)部空間2c依次提供稻谷皮P ；和燃燒室3，其從窯2的外部對內(nèi)部空間2c加熱；和排氣部5，其將包含在由供給部提供到入口 2in的稻谷皮P中的空氣排氣；和回收部6，其回收從出口 2out排出的碳化后的稻谷皮碳Q，并將回收后的稻谷皮Q暫時保存，以便防止外氣侵入出口 2out。
供給部具有加料斗14，其儲存稻谷皮P作為成為碳化對象的投入原料；和供給配管15，其與加料斗14連接，從入口 2in開始成為彎曲肘狀以便其一端面向內(nèi)部空間2c ；和供給螺旋16，其沿著供給配管15的水平軸方向配置，維持內(nèi)部空間2c的入口 2in側(cè)附近的無氧氣氛(包括低氧氣氛)。由此，存儲在加料斗14中的稻谷皮P通過供給螺旋16的傳輸被提供到內(nèi)部空間2c。
燃燒部具有箱子狀的主體，其形成包圍除了在窯2的兩端形成的入口 2in和出口 2out之外的整體的燃燒室3 ；和排氣管3a，其一端與出口 2out的上方附近連接以便與燃燒室3連通；和煙筒部23，其與排氣管3a的另一端連接并與外部連通；和循環(huán)管對，其一端與煙筒部23連接，并且另一端與主體連接以便在入口 2in的上方附近與燃燒室3連通；和面向燃燒室的燃燒器等的加熱源4 ；和用于促進排氣的風扇13。由此，燃燒部可以在無氧氣氛的還原狀態(tài)下對提供給內(nèi)部空間2c的稻谷皮P進行間接加熱，在稻谷皮P中蓄熱，向整個一個內(nèi)部空間2c供熱。
為了盡早降低稻谷皮P的含水率，排氣部5具有水蒸氣排管12，其將在窯2的內(nèi)部生成的水蒸氣排水；和用于促進排氣的風扇13。由此，排氣部5能在配置在其下方的水蒸氣排管12和配置在主體內(nèi)部的用于促進排氣的風扇13的配合下盡早降低稻谷皮P的含水率，有助于縮短干燥·碳化時間以及促進自燃。
在回收部60的周圍配置例如冷卻管道等的冷卻裝置(圖中沒有顯示)，通過該冷卻能生成(回收)稻谷P作為再生碳。此時，窯2的出口 2out和回收部60連接以便維持內(nèi)部空間2c的無氧氣氛(包括低氧氣氛)。
具體而言，回收部60配置在窯2的出口 2out的下方并連接，以便通過自重落下回收稻谷碳Q，并且由配置在圖1的紙面的縱深方向的第1排出配管18，在該第1排出配管18 的下游端下方與窯2的軸線方向相同方向配置的第2排出配管17和設置在排出配管17、18 的輸送螺旋20、21構(gòu)成，由此，利用各輸送螺旋20、21輸送的稻谷碳Q將窯2的內(nèi)部空間2c 和外部(大氣)隔斷。
窯2的兩端在燃燒室3的左右側(cè)壁上以水平狀態(tài)架設。另外，窯2是配置在燃燒室3內(nèi)的金屬管狀旋轉(zhuǎn)體，圖中雖然沒有顯示，但在其入口 2in側(cè)設置纏繞了從驅(qū)動裝置延長設置的鏈條的鏈輪齒，通過驅(qū)動裝置的驅(qū)動可以轉(zhuǎn)動。而且，窯2的入口 2in側(cè)被排氣部 5覆蓋，該排氣部5用于在將包含在從供給部30向入口加提供的稻谷皮P中的空氣排氣的同時，將由于碳化處理生成的蒸汽從排蒸汽管道22排出。另外，窯2的出口 2out側(cè)被排出部(連接管)19覆蓋，該排出部19用于將被加熱完成碳化處理的稻谷皮碳Q排出，并將一次燃燒氣體(包含CO的可燃性氣體)從排氣體管道25排出。
由此，能在一個窯2的內(nèi)部連續(xù)處理干燥工序和碳化工序，并且，對投入到一個窯 2的內(nèi)部的稻谷皮P在無氧氣氛的還原狀態(tài)下進行間接加熱，由此，能促進伴隨著稻谷皮P 的間接加熱分解的自燃，能生成利用目的廣泛并且高能量的稻谷皮碳Q。
如圖1以及圖2所示，本發(fā)明的一個實施方式中的還原碳化處理裝置具有一個旋轉(zhuǎn)窯2，在其內(nèi)部配置有螺旋葉片和攪拌葉片1 ；和燃燒室3，其在無氧氣氛的還原狀態(tài)下對投入到該一個窯2的內(nèi)部的包含廢棄物的有機物等進行間接加熱，并在有機物等中蓄熱， 向一個窯2的整個內(nèi)部供熱；和面對燃燒室3內(nèi)的燃燒器等的加熱源4 ；和干燥部加，其區(qū)域設定在窯2的內(nèi)部，以便利用燃燒室3的間接加熱將在投入到窯2的內(nèi)部的有機物等中包含的水分蒸發(fā)；和碳化部2b，其區(qū)域設定在窯2的內(nèi)部，以便將用干燥部加干燥處理過的有機物等間接加熱分解。
另外，在窯2的內(nèi)部空間2c中如圖5、圖6所示設置螺旋葉片la，如圖2所示，設置位于螺旋葉片Ia之間并從窯2的內(nèi)壁向中心軸突出的攪拌葉片lb。另外，在內(nèi)部空間2c 中設定在入口 2in到出口 2out的輸送方向的上游側(cè)開始向下游側(cè)進行干燥·熱分解(碳化) 蓄熱的各工序的區(qū)間2a、2b和2d。此時，通過使螺旋葉片Ia的螺距間隔在各區(qū)間 2a、2b和2d中都不相同，越到輸送方向下游側(cè)螺距間隔越窄，從而使內(nèi)部空間2c中的稻谷皮P的停留時間越到輸送方向的下游側(cè)越長。并且，將螺旋葉片Ia的螺距間隔設定成停留時間按照干燥·熱分解(碳化)·蓄熱的各工序順序以2a、2b和2d為單位階段性變長。
干燥部加是利用燃燒室3的間接加熱使包含在稻谷皮P中的水分蒸發(fā)，并進行將含水率降低到能碳化的狀態(tài)的干燥工序的碳化區(qū)間。
碳化部2b是進行將干燥工序后的稻谷皮P在由于燃燒室3的間接加熱產(chǎn)生的無氧氣氛下碳化(熱分解)的碳化工序的碳化區(qū)間。
蓄熱部2d是進行用于利用燃燒部4的間接加熱針對碳化后的稻谷皮碳Q積蓄熱能，提高窯2的內(nèi)部的干燥以及碳化的熱效率的蓄熱工序的蓄熱區(qū)間。
圖2表示在窯內(nèi)進行的各工序的基本作用。
最開始的工序是干燥工序。在該工序中，利用間接加熱使包含在投入原料中的水分蒸發(fā)，將含水率降低到能碳化的狀態(tài)。
接下來的工序為碳化工序。在該工序中，在由于間接加熱產(chǎn)生的無氧氣氛下使干燥的原料碳化(熱分解)。
接下來的工序為蓄熱工序，在該工序中，在碳化物內(nèi)積蓄間接加熱的熱能量，用于提高窯內(nèi)部的干燥以及碳化的熱效率。
另外，本發(fā)明的碳化處理系統(tǒng)優(yōu)選具有利用比重的不同，將在窯2的內(nèi)部生成的水蒸氣和比重輕于該水蒸氣或比重重于該水蒸氣的氣體等分離的被連接起來的雙聯(lián)或三聯(lián)的配管部。
如圖1、圖4或圖5所示，當干燥工序、碳化(熱分解)工序和蓄熱工序在一個窯內(nèi)進行的情況下，在上部存在水蒸氣，在其下面存在干餾氣體，在底部存在碳化物。
如圖4所示，在圖1所示的配管部5的下游側(cè)，如果將例如雙聯(lián)的配管上下連接， 則由于重力差異的原因，干餾氣體流向下側(cè)配管，水蒸氣和臭氣氣體流向上側(cè)配管。
在這種情況下，應該除臭的氣體以水蒸氣和臭氣氣體為主要成分。即，幾乎不包含干餾氣體。因此，能以最小體積進行除臭處理。其結(jié)果是，能以低成本進行除臭處理。
根據(jù)這種構(gòu)成，通過雙聯(lián)或三聯(lián)的配管部5利用比重的不同將在窯2的內(nèi)部生成的水蒸氣和比重輕于該水蒸氣或比重重于該水蒸氣的氣體等分離，由此，能將比水蒸氣輕的氫氣或比水蒸氣重的一氧化碳·甲烷氣體·烴氣體等從水蒸氣中分離。
另外，還具有冷卻部6，其通過使在窯2的內(nèi)部生成的水蒸氣冷卻，而將在窯2的內(nèi)部生成的水蒸氣和臭氣氣體和水分離；和除臭部7，其與冷卻部6連接，將分離的臭氣氣體除臭。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，通過利用冷卻部6將在窯2的內(nèi)部生成的水蒸氣冷卻從而將在窯 2的內(nèi)部生成的水蒸氣分離成臭氣氣體和水，由此，能利用除臭部7進行臭氣氣體的除臭。
另外，具有干餾氣體回收部8，其回收由于伴隨著碳化部2b的碳化的熱分解的緣故而在窯2的內(nèi)部生成的干餾氣體，將在該干餾氣體回收部8回收的熱能作為燃燒室3的熱源再利用。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，通過利用干餾氣體回收部8將由于伴隨著碳化部2b的碳化的熱分解的緣故而在窯2的內(nèi)部生成的干餾氣體回收，將在該干餾氣體回收部8回收的熱能作為燃燒室3的熱源再利用。
另外，在干餾氣體回收部8的內(nèi)部具有輔助加熱源9，以便當在干餾氣體回收部8 內(nèi)回收的干餾氣體的熱量不足時進行加熱。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，通過設置在干餾氣體回收部8中的輔助加熱源9，能補充當在干餾氣體回收部8中回收的干餾氣體的熱量不足時的熱量。
另外，還具有蒸汽煙路徑10，其回收在干燥部加的終端部附近或碳化部2b的始端部附近進行的有機物等的碳化的初期生成的煙；和油化部11，其通過將回收的煙冷卻進行油化。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能利用蒸汽煙路徑10將在干燥部加的終端部附近或碳化部2b的始端部附近進行的有機物等的碳化的初期生成的煙回收，然后，通過油化部11將回收的煙冷卻·油化，生成再生油。
并且，為了盡早降低有機物等的含水率，冷卻部6還具有配氣管12，其將在窯2的內(nèi)部生成的水蒸氣排氣；和用于促進排氣的風扇13。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由于冷卻部6具有將在窯2的內(nèi)部生成的水蒸氣排氣的配氣管12 和用于促進排氣的風扇13，因此，能盡早降低有機物等的含水率，有助于縮短干燥·碳化時間以及促進自燃。
為了使含水率高的有機物在窯2內(nèi)的停留時間長于含水率低的有機物，可以使用例如以下的結(jié)構(gòu)。
圖5表示其形態(tài)例。
本例在窯2的內(nèi)周面上具有沿著窯2的長度方向呈螺旋狀延伸的螺旋葉片la，并具有一個以上的向內(nèi)部突出的攪拌葉片lb。
螺旋葉片Ia是通過將帶狀的薄片形成螺旋狀安裝在窯2的內(nèi)周面而形成的。從螺旋葉片Ia的窯2的內(nèi)周面突出的量h優(yōu)選大于干燥部B的突出量，大于分解部C的突出量。在干燥部B中，優(yōu)選0.5 0.7。另外，攪拌葉片Ib的突出量也一樣。并且，也可以從干燥部B向分解部C逐漸變大。
攪拌葉片Ib可以設置多個。在圖5所示的例子中設置了 3個。另外，優(yōu)選傾斜于與中心連接的線。該傾斜可以根據(jù)有機物的水含量進行適當?shù)刈兓?。在圖5所示的例子中， 以和中心連接的線為基準，具有逆時針旋轉(zhuǎn)60°的傾斜角度。另外，螺旋葉片Ia的螺距間距離優(yōu)選上游側(cè)大于下游側(cè)。由此，能使向窯內(nèi)提供的有機物的量最大化。
攪拌葉片Ib可以連續(xù)地，也可以間歇地設置在窯2的長度方向上?？梢钥紤]制造時的便利性等因素進行適當?shù)倪x擇。
如圖6所示，如果窯旋轉(zhuǎn)，則設置在內(nèi)周面上的攪拌葉片Ib將有機物向上抬起。水分含量高的有機物是粘著性高的有機物，水分含量低的有機物是粘著性低的有機物。
因此，水分含量高的有機物被抬起到比水分含量低的有機物高的位置。圖6㈧的上部分是水分含量高的情況，圖6 (B)的下部分是水分含量低的情況。在圖6(A)的情況下， 被抬到高的位置之后有機物落下。于此相對，圖6 (B)的情況是在低的位置有機物落下。在從高的位置落下的情況下，如圖6(A)所示，有很多有機物退回到后面。其結(jié)果是，在干燥工序中的停留時間變長。另一方面，在從低的位置落下的情況下，退回到后面的有機物很少。 其結(jié)果是，在干燥工序中的停留時間變短。
并且，在這種結(jié)構(gòu)中，如果將攪拌葉片的長度方向的間隔設置成上游側(cè)大于下游側(cè)，則能使停留時間的差別變大。
另外，在該結(jié)構(gòu)中，不僅通過有機物的水含量也通過窯內(nèi)的有機物的供給量使葉片的突出量變化，由此，能實現(xiàn)最合適的再生碳。
(形態(tài)例2) 圖14表示其他的形態(tài)例中的裝置。
在本例中，設置一路徑，該路徑以從外部隔斷窯2的上游側(cè)的開口端的方式覆蓋在該開口端，并通過連接管道27使來自該上游側(cè)的開口端的水蒸氣 干餾氣體流到熱回收設備的氣體回收部四中，另外，在連接管道27的中途設置能對吸氣量進行任意調(diào)整的吸氣風機。
另外還設置一路徑，該路徑以從外部隔斷窯2的下游側(cè)的開口端的方式覆蓋在該開口端，并通過連接管道27使來自下游側(cè)的開口端的氣體(主要是干餾氣體)流到熱回收部的氣體回收部四中， 連接管道27和氣體回收部四之間的路徑為并聯(lián)路徑，并且，在并聯(lián)的各自的路徑的中途設置能調(diào)整排氣量的風門。
當在一個窯2內(nèi)進行含水率高的原料的干燥·碳化的情況下，成為問題的是大量的水蒸氣的體積。在大氣壓下，1立升的水為100°c，水蒸氣的體積成為大約1，700立升。另外，在373°C下，水蒸氣的體積也成為大約3，400立升。
除了由于熱分解所生成的干餾氣體之外，如果還有大量的水蒸氣，則很難進行順利的氣體排放。為了將該水蒸氣有效地從窯2內(nèi)排出，并導入到熱回收燃燒設備，有效的做法是設置能任意調(diào)整吸氣面積的吸氣風機；并列設置將干餾氣體導入熱回收燃燒設備的排氣管和主要將水蒸氣導入熱回收燃燒設備的排氣管，并設置能調(diào)整各自的排氣量的減振器。由此，對于含水率高的碳化原料，能任意調(diào)整吸氣量，有效·迅速地將水蒸氣從窯內(nèi)排出，并提高窯內(nèi)的碳化效率。
在本例中，在回收部60的第2排出管19的外部還設置水套，另外，在熱回收燃燒設備的周圍也設置水套以防止過熱。
(實施例) 以下，對本發(fā)明的還原碳化處理系統(tǒng)的更具體的結(jié)構(gòu)進行說明。包含廢棄物的有機物等P被從加料斗14投入，并通過與窯2的始端部一側(cè)連接的原料提供配管15的供給螺旋16提供給窯2內(nèi)，以便維持窯2的無氧氣氛(包括低氧氣氛)。
可以旋轉(zhuǎn)的窯2通過公知的驅(qū)動系統(tǒng)進行旋轉(zhuǎn)，并由于設置在窯2的內(nèi)表面的葉片的作用而從干燥部加經(jīng)過碳化部2b被碳化，碳化的再生碳Q在窯2的終端部經(jīng)過排出配管17被排出(回收)。
并且，在排出配管17的周圍設置例如排水管道等的冷卻裝置18，由于該冷卻，按照有機物等P的種類生成(回收)有機碳化物或無機碳化物作為再生碳。此時，窯2的終端部和排出配管17連接以便維持窯2的無氧氣氛(包括低氧氣氛)。
具體而言，排出配管17配置在窯2的終端部的下方，為了通過自重落下回收碳化物而進行連接，并且，還配置了在圖1的紙面的縱深方向配管的連接管19和在該連接管19 內(nèi)設置的輸送螺旋20，由此，利用該輸送螺旋20輸送的碳化物將窯2的內(nèi)部和外部(大氣) 隔斷。并且，在排出配管17的內(nèi)部也優(yōu)選配置輸送螺旋21。
另一方面，在窯2的始端部一側(cè)和終端部一側(cè)設置還原管19，同時也作為除臭部7 使用的干餾氣體回收部8與該還原管19連接，在該干餾氣體回收部8回收的干餾氣體的一部分作為燃燒室3的熱源被再利用，另外的一部分從排氣管3a排放。
此時，在窯2的內(nèi)部由于在無氧氣氛的還原狀態(tài)下進行間接加熱而產(chǎn)生伴隨著有機物等的間接加熱分解的自燃(在225 500°C下自燃)，因此，在該自燃發(fā)生后停止熱源 4的加熱。
由此，雖然從窯2的內(nèi)部回收的干餾氣體基本上處于高溫環(huán)境化下，但是，根據(jù)監(jiān)視窯2的內(nèi)部溫度的傳感器等(圖中沒有顯示)的檢測結(jié)果，為了維持適于有機物等P的種類(自燃溫度以上)的溫度，利用輔助加熱源9的加熱提高干餾氣體的溫度。另外，也可以同時使用加熱源4的加熱。
另外，在窯2的始端部一側(cè)的下方通過雙聯(lián)的配管部5設置可以同時用于蒸汽煙路徑10(或另外設置也可以)的配水管12，從在窯2的內(nèi)部生成的水蒸氣中回收作為水分的氣體噴水。
氣體噴水是通過將在碳化的初始階段生成的煙冷卻而獲得的液體，在有機物等P 主要是木屑的情況下，對于木材重量的25%的再生碳，能針對其再生碳的重量提取20 30%的氣體噴水。
然后，如果將該提取的氣體噴水冷卻(例如1個月以上)，則能分離成木焦油和木酢液和輕油并提取再利用燃料等。
并且，木酢液(酢液)包含乙醇類或苯酚類等的超過大約200種的成分，可以在除臭劑、大小便處理劑、醫(yī)藥用、動物飼料添加劑和農(nóng)林業(yè)等的商品或各種領域等進行再利用。
另外，木焦油是烴(木質(zhì)素)的熱分解液，是在將氣體噴水冷卻后大約放置1個月以上時產(chǎn)生的沉淀物，殺菌力強，除了可以利用在防臭劑等中，還可以就作為燃料，或通過在蒸餾裝置中進一步分離成水分和油份從而分成輕油或重油·浙青。
另外，從配管部5導入到除臭部(除臭 無害化燃燒裝置)7的臭氣氣體在850 1000°C的環(huán)境下被除去二惡英或臭氣。另外，根據(jù)需要(例如，根據(jù)有機物等P的種類)，配置與除臭部7連接的三次燃燒室22，可以通過該三次燃燒室22在70 120°C下實現(xiàn)乳膠凈化(低溫無害化)。
另外，乳膠凈化(燃燒)如果混合在高溫的可燃性氣體或油中均勻分布的微單位的水滴，則由于熱傳導的緣故水滴瞬間急劇膨脹數(shù)千倍，因此，通過將除去此時的水滴的氣體(油滴)也細微化并與空氣進行良好的混合，能完全燃燒氣體或油。
因此，通過進行該乳膠燃燒，能在乳膠燃燒時使氣體或油分超微?；?，增大與空氣的接觸面積，進行完全燃燒，并能大幅度地減少未燃物的生成，顯著降低煤塵。
另外，在乳膠燃燒中，由于微爆作用的緣故，粒子發(fā)生微粒子化，因此，能實現(xiàn)低02 燃燒運行，而且，能更進一步接近完全燃燒化，由此，不僅排放氣體中的粉塵量，還能大幅度地削減NOx或SOx等。
但是，作為本發(fā)明中的有機物P，例如，如圖3所示，能使用包括廢料·廢塑料、醫(yī)療廢棄物(3cm以上)、木屑、大木屑(不到3cm)、家畜糞便(含水率不到60%)、食品殘渣、家畜糞便(含水率60%以上)、污泥(濃縮 脫水后)這些范圍廣泛的廢棄物的有機物等，對各有機物P實施粉碎(定量化)·混合·超脫水處理之后提供給窯2。
另外，在窯2內(nèi)可以實現(xiàn)850°C的高溫環(huán)境，能在2秒以上的停留時間完成燃燒。
并且，螺旋葉片和攪拌葉片1可以分離從而在干燥部加和碳化部2b中能被獨立地驅(qū)動，也可以通過進行將碳化部2b的螺距設置為比干燥側(cè)加窄的螺距等設置，從而在一個窯2的內(nèi)部明確地發(fā)揮不同的作用。此時，可以任意地進行將螺旋葉片設置成雙重螺旋或改變其螺旋形狀(角度或最大半徑)等適當?shù)脑O計變化或交換等。
另外，利用本發(fā)明的還原碳化處理系統(tǒng)，能像例如表1所示的那樣，通過改變窯2 的長度或數(shù)量改變其處理能力，也能根據(jù)所使用的原料(有機物等P)采用具有適當?shù)哪芰Φ脑?。并且，在將窯2的內(nèi)半徑設為5000的情況下，有機物等P優(yōu)選設置為大小為3cm 以下、含水率為10% 60%、毛體積比重為0. 5左右，到碳化為止的停留時間為30分鐘以下。
(表1)
形式窯的長度(m)窯的根數(shù) (根)體積處理能力(m3/24h)重量處理能力(t/24h) ※毛體積比重為0. 5的情況24型6220 2410 1220型5216 208 1016型4213 166. 5 812型6110 125 68型416 83 44型213 41. 5 2 并且，為了確認這些各種條件，優(yōu)選預先使用干餾氣體概略計算書(圖中沒有表示)等或干餾氣體的燃燒特性表(自燃溫度一覽表)等。
然后，對回收的各種再生碳進行調(diào)查。
將原料咖啡豆渣(含水率65%)進行碳化(50分鐘)后，燃料散熱量為 7250Kcal/kg(固定碳率為 81. 0% )。
將原料土豆皮污泥(含水率80%)進行碳化(60分鐘)后，燃料散熱量為5440Kcal/kg(固定碳率為 78. 5% ) 將原料稻谷殼(含水率2% )進行碳化(15分鐘)后，燃料散熱量為4544Kcal/ kg(固定碳率為46.6%，二氧化硅為41.6% ) 上述任意一種原料都能生成具有高能量的再生碳。并且，實驗是按照JIS-Z7302-2 進行的。
并且，作為參考的話，石炭(koks)的燃料散熱量為7. 190Kcal/kg，木材的燃料散熱量為 3. 440Kcal/kg。
綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的還原碳化處理系統(tǒng)，在一個窯2的內(nèi)部投入包含廢棄物的有機物等P，在無氧氣氛的還原狀態(tài)下對在一個窯2的內(nèi)部投入的有機物等進行間接加熱，對有機物等進行蓄熱降低含水率，而且通過對有機物等進行間接加熱分解使其碳化，由此，能使用范圍廣泛的原料生成高能量的再生碳。
上述再生碳的顯微鏡照片如圖7 圖13所示。
在任何一個例子中都顯示了多孔質(zhì)狀態(tài)以及纖維質(zhì)狀態(tài)，并顯示了碳化進行的極好。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性 綜上所述，根據(jù)本發(fā)明能提供一種可以使用范圍廣的原料生成高能量的再生碳的還原碳化處理系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種碳化處理裝置，其特征為，在一個窯內(nèi)進行有機物的干燥和熱分解和蓄熱，具有可旋轉(zhuǎn)的窯，其包括入口以及出口 ；和原料供給部，其用于從該入口向該窯內(nèi)導入有機物；和燃燒室，其在內(nèi)部空間具有該窯，并從外部向該窯提供熱，含水率高的有機物在窯內(nèi)的停留時間比含水率低的有機物長。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化處理裝置，其特征為，含有規(guī)定量以上的水分的有機物一邊反復進行前進和后退一邊被輸送。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的碳化處理裝置，其特征為，在窯的內(nèi)周面沿著窯的長度方向上具有呈螺旋狀延伸的螺旋葉片，并且具有一個以上的向內(nèi)部突出的攪拌葉片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳化處理裝置，其特征為，上述攪拌葉片的長度方向的間隔為上游側(cè)大于下游側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的還原碳化處理裝置，其特征為，具有利用比重的不同將在上述窯內(nèi)部生成的水蒸氣和比重比該水蒸氣輕的或重的干餾氣體等分離的被連接的雙聯(lián)或三聯(lián)配管部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的還原碳化處理裝置，其特征為，具有冷卻部，通過將在上述窯內(nèi)部生成的水蒸氣冷卻，而將在上述窯內(nèi)部生成的水蒸氣分離成臭氣氣體和水；和除臭部，與該冷卻部連接，將被分離的臭氣氣體除臭。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6的任意1項所述的碳化處理裝置，其特征為，具有回收室，該回收室具有與窯的出口連通的入口和與燃燒室連通的出口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到5所述的還原碳化處理裝置，其特征為，具有設置在上述干餾氣體回收室的輔助加熱源，以便當在上述干餾氣體回收室回收的干餾氣體的熱量不足時進行加熱。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8所述的還原碳化處理裝置，其特征為，具有蒸汽煙路徑，其回收在上述干燥部的終端部附近或上述碳化部的始端部附近的有機物等的碳化初期產(chǎn)生的煙；和油化部，其通過將回收的煙冷卻進行油化。
10.根據(jù)權(quán)利要求7到9所述的還原碳化處理裝置，其特征為，上述冷卻部具有使有機物等的含水率盡早地降低的、將在上述窯內(nèi)部生成的水蒸氣排氣的配氣管和用于促進排氣的風扇。
11.還原碳化處理方法，其特征為，使用權(quán)利要求1到10的任意一項所述的還原碳化處理裝置，在上述一個窯內(nèi)部投入包含廢棄物的有機物等，在無氧氣氛的還原狀態(tài)下對在上述一個窯內(nèi)部投入的有機物等進行間接加熱，并對有機物等蓄熱降低含水率，然后通過對有機物等進行間接加熱分解而進行碳化。
12.—種碳化處理方法，其特征為，在一個旋轉(zhuǎn)窯內(nèi)進行有機物的干燥和熱分解和蓄熱，在該窯內(nèi)導入有機物，從窯外部對該窯內(nèi)的有機物進行加熱，含水率高的有機物比含水率低的有機物在窯內(nèi)的停留時間長，同時進行碳化處理。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的碳化處理方法，含有規(guī)定量以上的水分的有機物一邊反復進行前進和后退，一邊被輸送。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的碳化處理方法，其特征為，在上述停留時間，根據(jù)有機物的含水量、投入量使設置在窯的內(nèi)周面的攪拌葉片的高度、長度方向的間隔變化。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的碳化處理方法，其特征為，在回收室內(nèi)使由于上述窯內(nèi)的有機物的分解生成的干餾氣體燃燒，并利用燃燒產(chǎn)生的熱量從窯外部加熱窯內(nèi)的有機物。
16.根據(jù)權(quán)利要求12到15的任意一項所述的碳化處理方法，其特征為，在上述回收室的燃燒無需使用外部燃燒器，在回收室內(nèi)導入空氣進行。
17.根據(jù)權(quán)利要求12到16的任意一項所述的碳化處理方法，通過將窯內(nèi)部設定在 180°C以下進行干燥。
18.根據(jù)權(quán)利要求1到11的任意一項所述的碳化處理裝置，其特征為，設置一路徑，該路徑以從外部隔斷上述窯的上游側(cè)的開口端的方式覆蓋在該開口端，并通過連接管道使來自該上游側(cè)的開口端的水蒸氣 干餾氣體流到回收部中，另外，在該連接管道的中途設置能對吸氣量進行任意調(diào)整的吸氣風機。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的碳化處理裝置，其特征為，設置一路徑，該路徑以從外部隔斷上述窯的下游側(cè)的開口端的方式覆蓋在該開口端，并通過上述連接管道使來自該下游側(cè)的開口端的氣體流到回收部中，該連接管道和該回收部之間的路徑為并聯(lián)路徑，并且，在并聯(lián)的各自的路徑的中途設置能調(diào)整排氣量的風門。
全文摘要
提供一種能使用范圍廣的原料生成高能量的再生碳的還原碳化處理系統(tǒng)。其特征為，是在一個窯(2)內(nèi)進行有機物的干燥和熱分解和蓄熱的碳化處理裝置，具有可旋轉(zhuǎn)的窯(2)，其包括入口以及出口；和原料供給部，其用于從入口向窯(2)內(nèi)導入有機物；和燃燒室(3)，其在內(nèi)部空間具有窯(2)，并從外部向窯(2)提供熱，含水率高的有機物在窯(2)內(nèi)的停留時間比含水率低的有機物長。另外，其特征還包括在窯(2)的內(nèi)周面沿著窯(2)的長度方向上具有呈螺旋狀延伸的螺旋葉片(1a)，并且具有一個以上的向內(nèi)部突出的攪拌葉片(1b)。
文檔編號C10B53/00GK102186948SQ20098014148
公開日2011年9月14日 申請日期2009年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月20日
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