KR100880830B1

KR100880830B1 - 탄화 장치

Info

Publication number: KR100880830B1
Application number: KR1020077018849A
Authority: KR
Inventors: 다케카즈 스기모토; 사다토시 우에다; 시게루 미야하라
Original assignee: 산토리 가부시키가이샤
Priority date: 2005-02-02
Filing date: 2006-01-25
Publication date: 2009-01-30
Also published as: JP2006213795A; WO2006082737A1; CN101111588A; KR20070095423A; US20080223710A1; TW200642772A; EP1849849A1; JP4687873B2

Abstract

본 발명은 원하는 탄화 상태로 탄화하기 쉽고, 좁은 설치 스페이스에 설치할 수 있어, 배기가스 중의 유해 가스의 농도를 저하시키는 탄화 장치를 제공한다. 본 발명은 상하 방향으로 연결하는 축심을 가지는 통형 노체(82)의 내부를 구획벽(83)으로, 연소부(80)로서 기능하는 상부 노체와 탄화부(6)로서 기능하는 하부 노체로 구획하고, 건류 가스를 연소부(80)에 공급하는 관통 구멍이 구획벽(83)에 형성되어 있고, 피처리물(1)이 탄화물의 인출부(35)를 향해 자중에 의해 이동할 수 있게 구성되어 있다. 또한, 탄화부(6)는, 피처리물(1)의 공급부(33)를 상부에 배치하고, 인출부(35)와 자연 연소용 공기의 제1 송풍부(36)를 하부에 배치한 세로형을 이루며, 교반 장치(39)는 세로축심 주위에서 선회할 수 있는 교반 부재(43)로 이루어지고, 구획벽(83)의 연소부(80) 측에, 관통 구멍을 통과한 건류 가스에, 배출부(34)로부터 배출된 배기가스를 혼합하여 연소시키는 예혼합 연소부(81)가 설치되어 있고, 예혼합 연소부(81)를 통과한 가스가 연소부(80)에 공급되는 탄화 장치로 한다.

교반 장치, 건류 가스, 예혼합 연소부, 피처리물, 탄화물, 구획벽, 송풍부

Description

탄화 장치{CARBONIZATION APPARATUS}

본 발명은, 피처리물의 공급부, 상기 공급부로부터 공급된 피처리물을 교반할 수 있는 교반(攪拌) 장치와, 피처리물에 자연 연소용 공기를 불어 주는 제1 송풍부와, 상기 제1 송풍부로부터의 공기 송풍량을 조절하는 조절 수단과, 피처리물을 탄화함으로써 생성된 탄화물을 인출하는 인출부를 구비한다, 또한 본 발명은 상기 공급부로부터 공급된 피처리물을 상기 교반 장치에 의해 교반 하면서, 또한, 자연 연소시키면서 상기 인출부를 향해 이동시키는 것에 의해, 그 피처리물을 탄화시켜, 상기 인출부로부터 탄화물을 인출할 수 있는 탄화부를 구비하고, 또한, 상기 탄화부에서 발생한 건류(乾留) 가스에 대한 연소용 공기를 불어 주는 제2 송풍부와, 배기가스의 배출부와, 상기 건류 가스를 연소시키는 연소부를 구비한 탄화 장치에 관한 것이다.

본 발명의 비교예로서 도 6에 나타낸 탄화 장치(A')는, 공지된 기술에 의한 탄화 장치의 일 구성을 나타낸 것이다. 공지된 이 탄화 장치(A')는, 피처리물(1')을 일단(一端) 측으로부터 타단(他端) 측을 향해 이동시키면서 탄화시키는 로터리킬른(270)(탄화부)과, 피처리물(1')을 건조시키는 건조실(213)을 구비한 건조 장치(204)와, 로터리킬른(270) 내의 고온 가스를 건조용 가스로서 건조실(213)에 공 급하는 건조용 가스 공급로(271)와, 건조실(213) 내에서 건조시킨 피처리물(1')을 로터리킬른(270)의 일단 측에 공급하는 건조 피처리물 공급로(272)를 구비한다. 이 장치에서는, 호퍼(203) 내의 피처리물(1')을 스크류 컨베이어(208)로 건조실(213)에 이송하여, 건조시킨 피처리물(1)을 로터리킬른(270)의 일단 측에 공급하고, 로터리킬른(270)의 타단 측의 인출부(235)를 향해 이동시키면서 탄화시켜, 인출부(235)로부터 탄화물(2')을 인출하는 구성으로 이루어져 있다.

그런데, 상기 장치인 경우, 만약, 로터리킬른(270)의 외측(外側)으로부터 피처리물(1')을 가열하는 간접 가열 방식을 채용한 경우, 피처리물(1)을 건류하면서 인출부(235)를 향해 이동시켜 탄화시키므로, 로터리킬른(270) 내에서 발생하는 건류 가스(열분해 가스)를 로터리킬른(270)과는 다른 연소실(연소부)(273)에서 연소시키는 무해화 처리를 행하기 위한 목적으로, 건류 가스를 로터리킬른(270)으로부터 연소실(273)에 보내기 위한 덕트(274)를 로터리킬른(270)에 접속하고, 연소실(273)에서 발생하는 연소 가스를, 건조용 가스 공급로(271)를 통해 건조실(213)에 공급할 필요가 있다. 이 경우 건류 가스 또는 덕트(274) 내에서 응축한 물질이, 덕트(274) 내에 쌓이기 쉽기 때문에, 덕트(274) 내의 통로를 확보하기 위한 유지 관리 등에 수고가 든다는 문제가 생긴다.

다른 한편, 만약 로터리킬른(270)의 내측에 열풍을 공급하여 피처리물(1')을 가열하는 직접 가열 방식을 채용한 경우, 피처리물(1)의 자연 연소용 공기를 로터리킬른(270)의 일단 측으로부터 공급하여, 피처리물(1')을 자연 연소시키면서 인출부(235)를 향해 이동시켜 탄화시키게 된다. 따라서, 자연 연소용 공기가 부족하여 피처리물(1')을 충분히 탄화시킬 수가 없거나, 자연 연소용 공기가 과잉으로 피처리물이 모두 불타 버리지 않게, 자연 연소용 공기를 피처리물의 이동 방향을 따라 적정하게 분포시켜 공급할 필요가 있고, 자연 연소용 공기의 공급이 어렵다는 결점이 있다. 또한, 상기의 간접 가열 방식의 경우와 마찬가지로, 로터리킬른(270) 내에서 발생한 건류 가스(열분해 가스)를 로터리킬른(270)과는 다른 연소실(연소부)(173)에서 연소시키는 무해화 처리를 행하기 위하여, 역시 건류 가스를 로터리킬른(270)으로부터 연소실(273)에 보내기 위한 덕트(274)를 로터리킬른(270)에 접속할 필요가 있다.

또한, 간접 가열 방식의 경우나 직접 가열 방식의 경우도, 건류 가스를 로터리킬른(270)으로부터 다른 연소실(273)에 보내기 위한 덕트(274)나, 피처리물(1')을 로터리킬른(270)에 공급하는 공급부(233), 및, 탄화물을 로터리킬른(270)으로부터 인출하는 인출부(235)를, 회전 구동되는 로터리킬른(270)에 대해서 상대 슬라이드 이동 가능하게 설치할 필요가 있으므로, 로터리킬른(270)과의 사이에 설치한 슬라이드 이동부를 통해 로터리킬른(270) 내에 공기가 진입하기 쉽고, 결과적으로, 로터리킬른(270) 내의 피처리물(1')의 온도 관리가 어렵다는 문제도 있다.

그래서, 하기의 특허 문헌 1인 일본특개 제2000-136390호 공보에 기록된 탄화 장치에서는, 탄화부 내의 고온 가스 등이 외부로 새기 어렵고, 피처리물의 공급부와 탄화물의 인출부를 상대 슬라이드 이동 가능하게 설치할 필요가 없는, 비회전식의 탄화부를 설치하고, 이 탄화부의 좌우 등에, 피처리물의 공급부와 피처리물로부터 생성된 탄화물의 인출부가 설치되어 있다. 또, 특허 문헌 1인 일본특개 제 2000-136390호 공보의 탄화 장치에서는, 피처리물의 자연 연소용 공기가 피처리물의 이동 방향을 따라 적정하게 분포하기 쉽도록, 자연 연소용 공기의 송풍량을 피처리물의 이동 구간마다 조절 가능한 제1 송풍부를, 공급부와 인출부 사이의 탄화부 저부(底部)에 설치하고, 또, 탄화부에서 발생한 건류 가스에 대한 연소용 공기를 불어 주는 제2 송풍부와 배기가스의 배출부를 구비하고 있다. 또한, 건류 가스 등이 연소부에 보내기 위한 덕트 내에서 응축해 쌓이지 않도록, 건류 가스를 연소시키는 연소부는, 탄화부의 인출부 윗쪽 가까이에 배치된 건류 가스의 배기부에 연결되어 있다.

그리고, 피처리물을 탄화부 내에서 공급부로부터 인출부로 향해 대략 수평으로 반송하는 스크류 컨베이어와, 교반 날개를 상기 스크류 컨베이어와 일체로 회전시켜 탄화부 내의 피처리물을 교반하는 교반 장치를 설치하여, 공급부로부터 공급된 피처리물을 가로축심 주위에서 혼합하면서, 또한, 자연 연소시키면서 스크류 컨베이어에서 인출부로 향해 대략 수평으로 이동시키는 구성을 채용하고 있다. 즉, 피처리물을 탄화시키면서, 인출부로부터 탄화물을 인출 가능하게 하고 있다. 또, 제2 송풍부를 탄화부와의 연결부에 설치하여, 건류 가스를 완전 연소시키는데 필요한 연소용 공기를 연소부에 공급하도록 구성하고 있다.

특허 문헌 1: 일본국 특개 2000-136390호 공보

발명이 해결하려고 하는 과제

그러나, 상기 종래의 탄화 장치에서는, 탄화부가, 피처리물을 인출부로 향해 대략 수평으로 이동시키면서 탄화시키는 구성을 가지므로, 탄화부에 공급되고 나서의 경과시간이 대략 같은 피처리물이라도, 탄화부 내의 상부에 퇴적되어 있는 피처리물만큼 높은 온도에 노출되기 쉬운 경향이 있다. 또한, 상기 장치에서는, 탄화부의 인출부 윗쪽 가까이에 설치한 배기부에 연소실을 연결하여, 건류 가스를 연소시키므로, 그 연소실에서 발생하는 열에 의해, 인출부 부근까지 이동한 비교적 고온의 피처리물이 다시금 가열되기 쉽다. 그러므로, 이러한 이유에 의해, 피처리물의 전체를 소정의 탄화 온도로 유지하는 제어가 곤란하기 때문에, 피처리물을 원하는 탄화 상태로 균일하게 탄화하기 어렵다는 문제가 있다.

또, 탄화부의 좌우에 공급부와 인출부를 설치하여, 공급부로부터 공급된 피처리물을 인출부로 향해 대략 수평으로 이동시키므로, 피처리물의 이동 방향으로 긴 가로 길이의 넓은 설치 스페이스를 필요로 하는 결점이 있다.

또한, 건류 가스를 완전 연소시키는데 필요한 연소용 공기를 연소부에 공급할 수 있도록 제2 송풍부를 설치하고 있으므로, 연소부에 있어서의 산소 농도가 높아지기 쉽고, 연소 온도가 높아지는 동시에, 연소 속도도 빨라지기 쉬운 경향이 있다. 그 결과, 배기가스 중에 포함되는 질소산화물(NO_x) 등의 유해 가스의 농도가 높아지기 쉽다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은, 종래 기술이 가지는 상기의 문제점을 감안하여, 피처리물을 원하는 탄화 상태로 탄화하기 쉬운 탄화 장치를 제공하는 것에 있다. 또, 본 발명의 다른 목적은, 종래 기술에 의한 탄화 장치에 비하여 설치 스페이스가 좁아도 되고, 또한, 연소부의 배출부로부터 배출되는 배기가스 중에 생성되는 유해 가스의 농도를 억제할 수 있는 탄화 장치를 제공하는 것에 있다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명의 제1 특징적 구성은, 피처리물의 공급부, 상기 공급부로부터 공급된 피처리물을 교반 할 수 있는 교반 장치와, 피처리물의 자연 연소용 공기를 불어 주는 제1 송풍부와, 상기 제1 송풍부로부터의 공기 송풍량을 조절하는 조절 수단과, 피처리물을 탄화함으로써 생성된 탄화물을 인출하는 인출부를 구비하고, 상기 공급부로부터 공급된 피처리물을 상기 교반 장치에 의해 교반 하면서, 또한, 자연 연소시키면서 상기 인출부로 향해 이동시키는 것에 의해, 그 피처리물을 탄화시켜, 상기 인출부로부터 탄화물을 인출할 수 있는 탄화부를 구비하는 탄화 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 탄화부에서 발생한 건류 가스에 대한 연소용 공기를 불어 주는 제2 송풍부와, 배기가스의 배출부와, 상기 건류 가스를 연소시키는 연소부를 구비한 탄화 장치로서, 상하 방향으로 연장된 축심(軸芯)을 가지는 통형 노체(爐體)를 구비하고, 상기 통형 노체의 내부를 상기 연소부로서 기능하는 상부 노체와, 상기 통형 노체의 내부를 상기 탄화부로서 기능하는 하부 노체로 구획하는 구획벽이 설치되어 있고, 상기 건류 가스를 상기 연소부에 공급하기 위한 관통 구멍이 상기 구획벽에 형성되어 있으며, 상기 탄화부는 상기 공급부를 상부에 배치하고, 상기 인출부와 상기 제1 송풍부를 하부에 배치한 세로형을 이루고, 상기 인출부에 접속된 인출로의 하부 내측에 배치된 인출용 스크류 컨베이어에 의한 배출에 기초하여, 상기 피처리물이 상기 인출부로 향해서 자중(자기 무게, 自重)에 의해 이동 가능하고, 상기 인출용 스크류 컨베이어에 의해 상기 인출부로부터의 탄화물의 인출 속도를 조절할 수 있고, 또한, 상기 교반 장치는 세로축심 주위에서 선회할 수 있는 교반 부재로 이루어지고, 상기 구획벽의 상기 연소부 측에, 상기 관통 구멍을 통과한 건류 가스에 상기 배출부로부터 배출된 배기가스를 혼합하여 연소시키는 예(豫)혼합 연소부가 설치되어 있고, 상기 예혼합 연소부를 통과한 가스가 상기 연소부에 공급되는 점에 있다.

삭제

따라서, 본 발명의 제1 특징적 구성에 의한 탄화 장치에서는, 노체가 상하 방향으로 연장된 축심을 가지는 통(筒)형을 이루고, 상기 통형 노체의 내부는, 연소부로서 기능하는 상부 노체와, 상기 탄화부로서 기능하는 하부 노체로 구획되어 있고, 탄화부는, 공급부를 상부에 배치하고, 인출부와 제1 송풍부를 하부에 배치한 세로형을 이루고, 피처리물을 인출부로 향해 자중 이동할 수 있도록 설치되어 있으므로, 종래 기술에 의한 탄화 장치에 비하여 면적이 작은 설치 스페이스로 설치할 수 있다.

또, 탄화부가 구획벽에 의해 연소부의 아래 방향에 구획되어 있으므로, 탄화부의 피처리물을, 연소부에 있어서의 연소열이나 연소용 공기의 영향을 받기 어려운 상태에서 탄화시킬 수가 있다. 그 결과, 탄화부에서의 피처리물의 탄화 처리를 제어하기 쉽다.

또, 인출부로부터의 탄화물의 인출 속도를 조절할 수 있도록 설치하고, 교반 장치를 세로축심 주위에서 선회할 수 있는 교반 부재를 설치하여 구성하고 있으므로, 피처리물을 원하는 탄화 상태로 탄화하기 쉽고, 또한, 탄화물의 품질을 안정시킬 수가 있다.

즉, 세로축심 주위에서 선회하는 교반 부재에서 피처리물을 대략 수평으로 교반 하므로, 탄화부에 공급하고 나서의 시간이 서로 상이한 피처리물끼리가 섞이기 어려워진다. 또, 자연 연소(自然燃燒)용 공기가 피처리물에 골고루 널리 퍼지도록, 탄화부 하부에 설치한 제1 송풍부로부터 자연 연소용 공기를 공급할 수 있도록 구성되어 있으므로, 자연 연소용 공기를 대략 균정(均整)하게 분포시켜, 탄화부 내의 피처리물의 전체를, 탄화부 내에 공급되고 나서의 시간에 따른 연소 상태에서 자연 연소시키기 쉬워진다. 그리고, 탄화물의 인출 속도를 조절함으로써, 피처리물이 인출부로 향해 자중 이동하는 속도도 조절 가능하므로, 피처리물의 탄화 반응속도를 자유롭게 조정할 수 있다. 즉, 예를 들면, 피처리물을 천천히 자중(自重) 이동시켜, 이것과 병행하여, 공급하는 자연 연소용 공기를 적게 억제함으로써, 피처리물을 천천히 탄화 반응시킬 수가 있는 등, 피처리물을 원하는 탄화 상태로 탄화하기 쉽다.

또, 교반 부재에서 피처리물을 교반함으로써, 타르(tar)가 발생하여 피처리물 끼리가 고착하는 것을 방지하고, 피처리물이 인출부를 향하여 원활하게 자중 이동 할 수 있도록 한다. 이로써, 탄화물의 품질을 안정시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 구획벽의 연소부 측에, 관통 구멍을 통과한 건류 가스에 배출부로부터 배출된 배기가스를 혼합하여 연소시키는 예혼합 연소부를 설치하여, 상기 예혼합 연소부를 통과한 가스를 연소부에 공급하는 구성으로 되어 있으므로, 연소부의 배출부로부터 배출되는 배기가스 중에 포함되는 유해 가스의 농도를 저하시킬 수 있다.

즉, 탄화부에서 발생한 건류 가스를 연소부에서 연소시키기 전에, 예혼합 연소부에서, 연소부의 배출부로부터 배출된 배기가스, 즉, 신선 공기에 비해 산소 농도가 낮아서 열용량이 큰 수증기의 농도가 높은 배기가스를 그 건류 가스에 혼합하는 구성이므로, 건류 가스를 낮은 연소 온도로 천천히 연소시킬 수가 있어 결과적으로, 질소산화물(NO_x) 등의 유해 가스의 발생이 억제된다.

그리고, 예혼합 연소부를 통과한 가스, 즉, 미연소 건류 가스의 농도가 낮아진 가스를 연소부에 공급하여 연소시키므로, 상기 연소부에 있어서도 미연소 건류 가스를 낮은 연소 온도로 천천히 연소시킬 수가 있어 질소산화물(NO) 등의 유해 가스의 발생이 억제된다.

본 발명의 다른 특징적 구성은, 상기 관통 구멍 주위를 둘러싸는 통체를 상기 구획벽에 설치하고, 상기 통체의 내측을 상기 예혼합 연소부로 하고, 또한, 상기 통체의 상기 연소부측 단부(端部)를 덮는 판재를, 상기 통체로부터 통 축심 방향으로 간격을 두고 설치하고 있는 점에 있다.

상기 특징적 구성에 의하면, 예혼합 연소부에 있어서, 연소부에서의 연소열이나 연소용 공기의 영향을 받기 어려운 상태에서, 건류 가스를 낮은 연소 온도로 천천히 연소시키기 쉽다. 또한, 예혼합 연소부를 통과한 가스를 판재 주위에 분산시키는 상태에서 연소부에 공급함으로써, 연소부에서의 미연소 건류 가스의 농도의 불균일을 억제할 수 있으므로, 연소부에서도, 미연소 건류 가스를 낮은 연소 온도로 천천히 연소시키기 쉬워진다.

본 발명의 또 다른 특징적 구성은, 상기 배출부로부터 배출된 배기가스와의 열교환으로 배열(排熱)을 회수할 수 있는 배열 회수 보일러를 설치하고, 상기 배열 회수 보일러를 통과한 배기가스를 상기 예혼합 연소부에 공급하도록 구성하고 있는 점에 있다.

상기 특징적 구성에 의하면, 배기가스의 배열을 같은 탄화 장치의 계(系) 내에서 유효하게 활용할 수 있다. 특히, 배열 회수 보일러를 통과한 배기가스를 예혼합 연소부에 공급하므로, 온도가 낮은 배기가스를 건류 가스에 혼합함으로써, 건류 가스를 낮은 연소 온도로 천천히 연소시키기 쉽다.

도 1은 탄화 시스템의 개략도이다.

도 2는 탄화 장치의 개략 종단면도이다.

도 3은 탄화 장치의 주요부 횡단면도이다.

도 4는 탄화 장치의 주요부 종단면도이다.

도 5는 제2 실시예에 의한 탄화 시스템의 개략도이다.

도 6은 비교예의 탄화 시스템의 개략도이다.

<도면 부호의 설명>

1 : 피처리물

2 : 탄화물

6 : 탄화노(탄화부)

33 : 공급부

34 : 배출부

35 : 인출부

36 : 제1 송풍부

39 : 교반 장치

43 : 교반 부재

55 : 제2 송풍부

63 : 배열 회수 보일러

80 : 연소부

81 : 예혼합 연소부

82 : 통형 노체

83 : 구획벽

84 : 관통 구멍

85 : 통체

X : 세로축심

이하에 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 설명한다.

〔제1 실시예 〕

도 1은, 커피의 추출 공정에서 발생하는 잔재, 즉 커피 찌꺼기를 탄화시키기 위한 탄화 시스템을 나타낸다. 상기 탄화 시스템은, 주로, 피처리물(1)로서의 커피 찌꺼기가 투입되는 수락 호퍼(3), 피처리물(1)을 건조시키는 건조 장치(4), 건 조된 피처리물(1, 1a)을 저장하는 건조 피처리물 저장탱크(5), 및, 건조 피처리물(1a)을 탄화 처리하기 위한 본 발명에 의한 탄화 장치 A, 얻어진 탄화물(2)을 저장하는 탄화물 저장탱크(7)로 이루어진다.

상기 탄화 시스템은, 또한, 수락 호퍼(3)의 피처리물(1)을 건조 장치(4)에 반송하는 스크류 피더(8), 건조 장치(4)에서 건조시킨 건조 피처리물(1a)을 건조 피처리물 저장탱크(5) 또는 외부 인출용 호퍼(9)에 반송하는 건조 피처리물 반송 수단(10), 건조 피처리물 저장탱크(5)의 건조 피처리물(1a)을 탄화 장치 A에 공급하는 건조 피처리물 공급 수단(11), 및, 탄화 장치 A에서 탄화시킨 탄화물(2)을 탄화물 저장탱크(7)를 향해 대략 수평으로 반송하는 인출용 스크류 컨베이어(12)를 구비하고 있다. 그리고, 인출용 스크류 컨베이어(12)는, 반송 속도(탄화부(6)로부터의 탄화물(2)의 인출 속도)를 조절 가능하게 되어 있다.

건조 장치(4)는, 피처리물(1)을 수용하기 위한 건조실(13)을 구비한 케이싱(14), 도시가스 등의 가연 가스를 연소시켜 열풍을 발생시키는 열풍 발생기(15), 열풍 발생기(15)에서 발생된 열풍을 건조용 가스로서 건조실(13)에 공급하는 열풍 공급로(16), 건조실(13) 내의 피처리물(1)을 교반하는 교반 장치(17), 및, 건조실(13) 내의 피처리물(1)에 대해서 아래 방향으로부터 건조용 가스를 분사시켜 유동 바닥을 형성할 수 있는 건조용 가스 송풍부(18)를 구비하고 있다. 따라서, 상기 건조 장치(4)에서는, 피처리물(1)을 교반 하면서 부유 상태에서 건조하는 것이 가능하다. 그리고, 건조실(13) 내를 통과한 후의 열풍은, 열풍에 포함되는 미세한 피처리물 등을 사이클론 분리기(19)로 분리한 후, NO_x, SO_x, O₂ 등의 비율을 감시하는 감시 장치(20)를 거쳐, 배기가스로서 외부에 방출된다.

건조 피처리물 반송 수단(10)은, 블로어(blower)(21)로부터 보내지는 공기 흐름에 의해 건조 피처리물(1a)을 반송하는 반송로(22)를 가진다. 상기 반송로(22)의 중간부에는, 건조실(13)로부터 연장된 건조 피처리물 공급로(23)와 사이클론 분리기(19)로부터 연장된 분리물 공급로(24)가 접속되어 있다. 즉, 건조실(13) 내에서 부유하고 있는 피처리물(1)로부터 건조 피처리물(1a)을 인출하고, 저장용 반송로(25)를 통해 건조 피처리물 저장탱크(5)에 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 마찬가지로, 사이클론 분리기(19)로부터의 분리물도 또한, 저장용 반송로(25)를 통해 건조 피처리물 저장탱크(5)에 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 반송로(22)의 하류측은, 저장용 반송로(25)와 외부 인출용 반송로(26)에 분기되어 있다.

건조 피처리물 공급 수단(11)은, 블로어(27)로부터 보내지는 공기 흐름에 의해 건조 피처리물(1a)을 탄화부(6)의 앞에 설치된 공급용 호퍼(hopper)(28)에 반송하는 공급용 반송로(29)를 가진다. 공급용 반송로(29) 내의 한 개소에는, 건조 피처리물 저장탱크(5)의 하부로부터 스크류 피더(30)로 인출한 건조 피처리물(1a)을 공급용 반송로(29)에 배출할 수 있는 공급로(31)가 접속되어 있다. 공급용 호퍼(28) 내의 건조 피처리물(1a)은, 반송 속도(건조 피처리물(1a)의 공급 속도)를 조절할 수 있는 공급용 스크류 피더(32)에 의해 탄화 장치 A에 공급된다.

도 2 ~ 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 탄화 장치 A는, 공급부(33)로부터 공급된 건조 피처리물(1a)을 탄화물(2)로 변화시키는 탄화노(6)(탄화부의 일례), 탄화노(6)에서 발생한 건류 가스를 연소시키는 연소부로서의 연소노(80), 및, 연소노(80)에서 건류 가스를 연소시키기 전에, 그 건류 가스에 연소노(80)의 배기가스를 혼합하여 연소를 개시시키는 예혼합 연소부(81)를 구비하고 있다. 그리고, 탄화노(6)에서는, 공급부(33)로부터 공급된 건조 피처리물(1a)을, 교반 하면서, 또한, 자연 연소시키면서 인출부(35)를 향해 점차 이동시키는 처리 형태가 채용되어 있고, 건조 피처리물(1a)을 탄화시키면서, 탄화된 탄화물(2)을 인출부(35)로부터 인출하는 것이 가능하다.

즉, 탄화 장치 A는 보다 구체적으로는, 연직 축심(鉛直軸芯)을 가지도록 발판(37)에 고정된 원통형 노체(82)를 구비하고 있다. 원통형 노체(82)의 내측은, 중심측일수록 위쪽으로 돌출하는 원뿔면 형상의 구획벽(83)에 의해, 연소노(80)의 역할을 행하는 상부 노체와, 탄화노(6)의 역할을 행하는 하부 노체로 구획되어 있다. 또, 구획벽(83)의 중심에는, 탄화노(6)로부터 연소노(80)에 건류 가스를 공급하기 위한 관통 구멍(84)이 형성되어 있다. 예혼합 연소부(81)는, 구획벽(83)의 연소노(80) 측의 면에 인접 설치되어 있으므로, 예혼합 연소부(81)를 통과한, 미연소 건류 가스를 포함하는 가스가 연소노(80)에 공급되는 구성으로 되어 있다.

탄화노(6)는, 건조 피처리물(1a)의 공급부(33)를 상부에 구비하고, 얻어진 탄화물(2)의 인출부(35)와 건조 피처리물(1a)을 자연 연소시키기 위한 공기를 불어 주는 제1 송풍부(36)를 하부에 구비한 세로형 구조를 가진다. 탄화노(6)의 저부 는, 중심부일수록 아래 방향으로 위치하는 깔때기 모양의 저부 주위벽(38)으로 구성되어 있고, 상기 저부 주위벽(38)의 하단에 인출부(35)가 형성되어 있다. 따라서, 공급용 스크류 피더(32)에서 공급부(33)로부터 공급된 건조 피처리물(1a)은, 깔때기 모양의 저부 주위벽(38)을 따라, 인출부(35)를 향해 자중에 의해 이동할 수 있다.

또, 탄화노(6)는, 탄화노(6) 내의 건조 피처리물(1a)을 교반하는 교반 장치(39)를 구비하고 있고, 인출부(35)에는 인출로(40)가 접속되고, 또, 제1 송풍부(36)로부터의 공기 송풍 유량을 조절하기 위한 밸브 등의 유량 조절 수단(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 즉, 공급부(33)로부터 공급된 건조 피처리물(1a)은, 교반 장치(39)에 의해 연속적으로 교반 되면서, 또한, 자연 연소시키면서, 인출부(35)를 향해 자중에 의해 이동한다. 그리고, 이 자중에 의한 이동시, 인출로(40)의 하부 내측에 설치된 인출용 스크류 컨베이어(12)의 반송 속도를 조절함으로써, 인출부(35)로부터의 탄화물(2)의 인출 속도와, 건조 피처리물(1a)의 자중에 의한 이동 속도를 조절할 수 있다. 그 결과, 건조 피처리물(1a)을 인출부(35)를 향해 저속으로 자중 이동시킴으로써, 건조 피처리물(1a)을 저온으로 완만하게 탄화시켜, 인출용 스크류 컨베이어(12)에서 인출부(35)로부터 인출된 탄화물(2)을 탄화물 저장탱크(7)에 반송하고, 저장하는 처리 형태가 가능하게 되어 있다.

또, 건조 피처리물(1a)의 연소 온도를 검출하는 온도 검출부(41)가 저부 주위벽(38)의 내측에 장착되어 있다. 따라서, 제1 송풍부(36)로부터의 공기의 송풍량을, 온도 검출부(41)에 의해 검출한 피처리물(1a)의 온도에 따라 조정하는 것이 가능하다. 그리고, 온도 검출부(41)로서는, 예를 들면, 열전대식의 온도 센서를 적용할 수 있다.

교반 장치(39)는, 탄화노(6)와 동심(同芯)형의 대략 연직인 세로축심 X주위에서 회전 가능하게 지지된 구동축(42)을 구비하고, 상기 구동축(42)의 길이 방향으로 간격을 두고, 또한, 구동축(42)의 주위 방향으로 각도 위상을 늦추면서, 복수개의 봉형의 교반 부재(43)가 구동축(42)에 대략 직각으로 접속되어 있다. 그리고, 구동축(42)의 회전 구동을 통하여, 교반 부재(43)를 세로축심 X주위에서 선회 시킴으로써, 건조 피처리물(1a)을 대략 수평 방향으로 교반 할 수 있다.

깔때기 모양의 저부 주위벽(38)의 아래 방향에는, 경사 아래 방향을 향해 연장된 인출로(40)를 형성하기 위한 통로 형성 부재(44)가 경사지게 설치되어 있고, 구동축(42)은, 상기 통로 형성 부재(44)의 내부에, 동일 부재를 기밀(氣密)형으로 관통하는 상태에서, 회전 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 도 1에 나타낸 바와 같이, 구동축(42)은, 구동축(42)의 하단부에 연동시킨 감속기 부착 전동 모터(45)에 의해 회전 구동된다.

전술한, 건조 피처리물(1a)을 자연 연소시키기 위한 공기를 불어 주는 제1 송풍부(36)는, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 저부 주위벽(38)의 하부 가까이에 배치된 복수개의 구멍 형상의 하부 송풍부(46)와 중공(中空) 부재로 구성된 각 교반 부재(43)의 내부에 통로형으로 설치된 교반 송풍부(47)에 의해 구성되어 있다.

하부 송풍부(46)에 대하여 보다 구체적으로 설명하면, 먼저, 원통형 노 체(82)의 최하단부는, 저부 주위벽(38)의 외주측을 둘러싸는 원통형의 케이싱(48)을 구성하며, 저부 주위벽(38)과 케이싱(48) 사이에는, 환형의 공기 저류 공간(49)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 공기 저류 공간(49)에는, 자연 연소용 공기를 가압 공급하는 공기 공급로(50)가 접속되어 있다. 저부 주위벽(38)에는 다수의 작은 구멍이 관통 형성되어 있고, 이들 각각의 작은 구멍이 전술한 하부 송풍부(46)를 구성하고 있다. 즉, 공기 공급로(50)에 의해 공기 저류 공간(49)에 가압 공급된 자연 연소용 공기가, 이들 각각의 작은 구멍을 통해 대략 균등하게 탄화노(6) 내의 저부에 안정적으로 불어주는 구성으로 되어 있다.

또한, 공기 공급로(50)에는 기동용의 착화 버너(51)가 설치되어 있고, 탄화 처리의 개시 시에 건조 피처리물(1a)에 착화(着火)할 수 있다. 일단, 건조 피처리물(1a)에 착화된 후는, 공급되는 건조 피처리물(1a)이 차례로 자연 연소해 탄화하는 구성으로 되어 있다.

다른 한편, 교반 송풍부(47)는, 선단측을 막은 중공 원통형의 구동축(42)과, 구동축(42)의 공동(空洞)부와 연통 접속된, 역시 중공 원통형의 교반 부재(43)에 의해 구성되어 있고, 교반 부재(43)의 선단에는 다수의 관통 구멍이 형성되어 있다.

그리고, 구동축(42)의 하단부에는, 로터리 조인트(52)를 통하여, 공기를 가압 공급하는 자연 연소용 공기 공급로(53)가 접속되어 있으므로, 교반 부재(43)를 선회시키면서, 상기 교반 부재(43)에 형성된 관통 구멍을 통해 공기가 탄화노(6) 내에 불어진다. 단, 교반 부재(43)의 측면, 또는, 교반 부재의 선단과 측면의 양쪽 에 다수의 관통 구멍을 형성해도 된다.

다음에, 예혼합 연소부(81)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 관통 구멍(84)을 주위로부터 에워싸도록 구획벽(83)에 고정된 통체(85)의 내측에 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 통체(85)에 다수의 배기가스 유입구멍(86)이 형성되어 있고, 상기 통체(85)의 외주측을 둘러싸는 케이싱(87)의 내측을 배기가스 저장부(88)로서 기능시켜, 상기 배기가스 저장부(88)에 도입된 연소노(80)의 배기가스가, 배기가스 유입구멍(86)을 통하여 통체(85)의 내측에 유입된다. 그 결과, 아래 방향의 탄화노(6)로부터 통체(85)에 유입된 건류 가스에 배기가스가 효율적으로 혼합된다.

또, 통체(85)의 연소노(80) 측의 단부를 덮는 형태의 원형 판재(89)가, 상기 통체(85)로부터 통 축심 방향으로 소정의 간격을 두고 설치되어 있으므로, 예혼합 연소부(81)를 통과한 미연소 혼합 가스를 포함하는 가스는, 원형 판재(89)의 외경(外徑) 방향으로 확산하면서, 연소노(80)에 공급된다.

그리고, 도 2에 나타낸 바와 같이, 연소노(80)는, 배기가스의 배출부(34)를 위쪽에 구비하고, 탄화노(6)에서 발생한 건류 가스에 대한 연소용 공기를 불어 주는 제2 송풍부(55)를 아래쪽에 구비한 원통형의 세로형을 이루고 있다. 제2 송풍부(55)는, 구획벽(83)의 상면 측 가까이에 설치되어 있고, 상기 제2 송풍부(55)의 위쪽으로 조연(助燃) 버너(56)를 설치함으로써, 탄화노(6)에서의 탄화 처리로 생긴 건류 가스가 연소되는 구성으로 되어 있다. 연소노(80)의 상하 방향의 중간부로부터 약간 윗쪽의 측면에는, 건류 가스의 연소 온도를 검출하는 열전대식의 온도 센서(57)가 설치되어 있다. 그리고, 조연 버너(56)는, 탄화 처리의 시작 시에 사용 하는 것이 바람직하다.

제2 송풍부(55)는, 외기 등의 공기를 연소노(80) 내에 가압 공급하기 위해 연소노 측벽(61)의 구획벽(83) 상부 가까이에 접속된 공기 공급로(60)와, 연소노 측벽(61)에 형성된 공기 공급용의 관통 구멍(62)으로 구성되어 있다. 조연 버너(56)는, 연소 가스의 송풍 방향이 연소노 지름 방향에 대하여 접선 방향을 향하도록 설치되어 있다. 그리고, 제2 송풍부(55)는, 조연 버너(56)보다도 높은 위치에 설치해도 된다.

연소노(80)에서 미연소 건류 가스를 연소시킨 후에 배출부(34)로부터 배출된 배기가스는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 먼저 배열 회수 보일러(63) 내를 통과함으로써, 배기가스가 가지는 배열이 열교환에 의해 회수된다. 다음에, 배열 회수 보일러(63)로부터 나온 배기가스는, 사이클론 분리기(64) 내를 통과함으로써, 배기가스 중의 고형분이 분리되어 분리 고형분이 배출된다. 또한, 사이클론 분리기(64)를 통과한 배기가스는 2개의 유로에 분기되어, 그 한쪽의 유로에 진입한 배기가스는, 블로어(90)를 구비한 배기가스 공급로(91)를 거쳐, 예혼합 연소부(81)의 배기가스 저장부(88)에 도입되고, 다른 쪽의 유로에 진입한 배기가스는, NO_x나 SO_x, O₂ 등의 양을 감시하는 감시 장치(20)를 거쳐 외부에 방출된다.

아래의 [표 1]은, 본 발명에 의한 탄화 장치 A에 설치한 탄화노(6)를 사용하여 탄화시킨 탄화물과, 비교예로 나타낸 탄화 장치(A')에 설치한 로터리킬른식 탄화노(6)를 사용하여 탄화시킨 탄화물과, 일본국 특개 2000-136390호 공보에 기재되 어 있는 종래의 탄화 시스템의 탄화 장치에 설치한 탄화노를 사용하여 탄화시킨 탄화물과의 비교 결과를 나타낸다. [표 1]로부터, 비교예의 탄화 장치(A')나 종래의 탄화 장치에 설치한 탄화노에서는, 탄화노 내에 피처리물(1)을 15분 ~ 20분 체류시키고 고온이면서 또한 단시간의 탄화 처리에 의해, BET비표면적(m²/g)이 3 자리수(비교예의 탄화 장치)나 2 자리수(종래예의 탄화 장치)로 크고, 부가 가치가 낮은 탄화물 밖에 얻을 수 없는 것과, 및, 본 발명에 의한 탄화 장치 A에서는, 탄화노(6) 내에 피처리물(1)을 90분 체류시키고 저온이면서 또한 장시간의 탄화 처리에 의해, BET비표면적(m²/g)이 1 자리수로 작고, 고부가 가치로 균일한 탄화물을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.

〔제2 실시예 〕

도 5는 본 발명에 의한 탄화 시스템의 다른 실시예를 나타낸다. 상기 탄화 시스템에서는, 원통형의 건조 장치(104)가 탄화 장치 A의 상부에 동심(同芯)형으로 일체로 형성되어 있다. 그리고, 탄화 장치 A의 연소노(180)에서 발생하는 배기가스를 건조용 가스로서 건조 장치(104)에 공급하기 위한 건조용 가스 공급로(166)로서, 연소노(180)의 배기부(134)와 건조 장치(104)의 건조실(113)을 접속하는 덕트(165)가 연소노(180) 바깥에 연장되어 있다. 또한, 건조실(113) 내의 피처리물(1)에 대해서 아래 방향으로부터 건조용 가스를 분사시켜 유동 바닥을 형성 할 수 있는 건조용 가스 송풍부(118)가 형성되어 있으므로, 피처리물(1)을 교반 하면서 부유 상태에서 건조할 수 있다.

또, 건조실(113) 내를 통과 후의 건조용 가스는, 사이클론 분리기(119)에서 미세한 피처리물 등이 분리된다. 사이클론 분리기(119)를 통과한 후의 건조용 가스는 배기가스로서 처리된다. 상기 배기가스의 일부는 블로어(190)를 구비한 배기가스 공급로(191)를 통해 예혼합 연소부(181)의 배기가스 저장부에 도입된다. 나머지의 배기가스는 배기통(167)을 통해 외부로 방출되고, 건조 장치(104)에 공급된 연소 배기가스의 잉여분도 마찬가지로 배기통(167)을 통해 외부로 방출된다.

또, 건조 피처리물 공급 수단(111)으로서는, 건조 피처리물(1a)을 탄화노(106)의 공급부(133)에 반송하는 스크류 컨베이어(132)로 이루어지는 공급용 반송로(129)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 공급용 반송로(129)에는, 건조실(113)로부터의 건조 피처리물 공급로(123)와, 사이클론 분리기(119)로부터의 분리물 공급로(124)가 접속되어 있다. 따라서, 건조실(113) 내에서 부유하고 있는 피처리물(1)로부터 인출된 건조 피처리물(1a)과, 사이클론 분리기(119)로부터의 분리물을, 공급용 반송로(129)를 통해 탄화노(106)의 공급부(133)에 공급할 수 있다.

탄화물 저장탱크(7), 깔때기 모양의 저부 주위벽(38), 구동축(42)과 교반 부재(43)로 이루어지는 교반 장치(39), 구동축(42)을 구동시키는 감속기 부착 전동 모터(45), 공기 공급로(50), 기동용의 착화 버너(51), 자연 연소용 공기 공급로(53) 등, 그 외의 구성은 제1 실시예와 같다.

〔그 외의 실시예 〕

1. 본 발명에 의한 탄화 장치는, 커피 찌꺼기에 한정되지 않고, 차 찌꺼기나 벼 껍질, 톱밥, 국수 찌꺼기 등의 각종 유기물을 피처리물로서 탄화시키는 장치로서 사용할 수 있다.

2. 또한, 탄화노 내의 연소 온도를 소정 범위 내에 유지하기 위한 기구로서, 탄화노 내에서의 건조 피처리물의 연소 온도의 검출 결과에 따라, 탄화노 내로의 자연 연소용 공기의 공급량을 제어하는 제어 장치를 사용해도 된다.

커피 추출 후의 찌꺼기, 차 찌꺼기, 벼 껍질, 톱밥, 국수 찌꺼기 등의 각종 유기물을 피처리물로서 탄화시키는 탄화 장치로서 이용할 수 있어, 특히, 피처리물을 원하는 탄화 상태로 탄화하기 쉽고, 또, 종래 기술에 의한 탄화 장치에 비하여 설치 스페이스가 좁아도 되는 특징이 있다. 또한, 연소부의 배출부로부터 배출되는 배기가스 중에 생성되는 유해 가스의 농도를 억제할 수 있는 탄화 장치로서 이용할 수 있다.

Claims

피처리물의 공급부와, 상기 공급부로부터 공급된 피처리물을 교반 할 수 있는 교반 장치와, 상기 피처리물에 자연 연소용 공기를 불어 주는 제1 송풍부와, 상기 제1 송풍부로부터의 공기 송풍량을 조절하는 조절 수단과, 상기 피처리물을 탄화함으로써 생성된 탄화물을 인출하는 인출부를 구비하고,

상기 공급부로부터 공급된 피처리물을 상기 교반 장치에 의해 교반 하면서, 또한, 자연 연소시키면서 상기 인출부로 향해 이동시키는 것에 의해, 상기 피처리물을 탄화시켜 상기 인출부로부터 탄화물을 인출할 수 있는 탄화부를 구비하며, 또한,

상기 탄화부에서 발생한 건류 가스에 대한 연소용 공기를 불어 주는 제2 송풍부와, 배기가스의 배출부와, 상기 건류 가스를 연소시키는 연소부를 구비한 탄화 장치로서,

상하 방향으로 연장된 축심(軸芯)을 가지는 통형 노체를 구비하고, 상기 통형 노체의 내부를, 상기 연소부로서 기능하는 상부 노체와 상기 탄화부로서 기능하는 하부 노체로 구획하는 구획벽이 설치되어 있고, 상기 건류 가스를 상기 연소부에 공급하기 위한 관통 구멍이 상기 구획벽에 형성되어 있으며,

상기 탄화부는, 상기 공급부를 상부에 배치하고 상기 인출부와 상기 제1 송풍부를 하부에 배치한 세로형을 이루고, 상기 인출부에 접속된 인출로의 하부 내측에 배치된 인출용 스크류 컨베이어에 의한 배출에 기초하여, 상기 피처리물이 상기 인출부로 향해서 자중에 의해 이동 가능하고, 상기 인출용 스크류 컨베이어에 의해 상기 인출부로부터의 탄화물의 인출 속도를 조절할 수 있고, 또한, 상기 교반 장치는 세로축심 주위에서 선회할 수 있는 교반 부재로 이루어지고,

상기 구획벽의 상기 연소부 측에, 상기 관통 구멍을 통과한 건류 가스에 상기 배출부로부터 배출된 배기가스를 혼합하여 연소시키는 예혼합 연소부가 설치되어 있고, 상기 예혼합 연소부를 통과한 가스가 상기 연소부에 공급되는,

탄화 장치.
제1항에 있어서,

상기 관통 구멍 주위를 둘러싸는 통체를 상기 구획벽에 설치하고,

상기 통체의 내측을 상기 예혼합 연소부로 하고, 또한,

상기 통체의 상기 연소부측 단부를 덮는 판재는, 상기 통체로부터 통 축심 방향으로 간격을 두고 설치되어 있는, 탄화 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 배출부로부터 배출된 배기가스와의 열교환으로 배열을 회수할 수 있는 배열 회수 보일러를 설치하고,

상기 배열 회수 보일러를 통과한 배기가스를 상기 예혼합 연소부에 공급하도록 구성하고 있는, 탄화 장치.