JP5961497B2

JP5961497B2 - 可燃物含有原料の熱分解装置

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Publication number: JP5961497B2
Application number: JP2012203108A
Authority: JP
Inventors: 地崎　達; 達地崎; 國井　大藏; 大藏國井
Original assignee: Chisaki Co Ltd
Current assignee: Chisaki Co Ltd
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2016-08-02
Anticipated expiration: 2032-09-14
Also published as: JP2014058600A

Description

本発明は、可燃物含有原料を加熱して熱分解し、可燃ガスを含有する気体分と炭化物を含有する固形分とを得る可燃物含有原料の熱分解装置に関する。

可燃物を含有する原料を加熱して熱分解させて可燃ガスを含有するガス分とチャーを含有する固形分とを得る装置は、例えば特許文献１にて知られている。

特許文献１では、両端が開口している横型の回転する筒状体を有し、一端の開口から筒状体内に投入された可燃物含有原料が筒状体の回転によって筒状体内で転動しながら他端の開口へ搬送される過程で加熱されて熱分解することで、可燃ガス、タール蒸気及び水蒸気を含む気体分と、チャー等を含有する固形分とを生成することとしている。

しかしながら、特許文献１においては、可燃物含有原料を熱分解して得られた気体分には、可燃ガス以外に、タール蒸気及び水蒸気も含まれており、このタール蒸気を冷却して得られるタールは液状で粘性も比較的高いことに起因して燃料として扱いにくく、また、換言すれば、タールが生じる分、燃料として扱い易いチャーが少なくなるし、このタールをチャーとするには、別装置での処理が必要となり、その処理が煩瑣となり装置が複雑化し費用が嵩む結果となる。

そこで、特許文献２では、生成されるガス分に含まれるタール蒸気を筒状体へ帰還させることでこのタール蒸気をもチャーに転化して、最終的に気体分にタール蒸気を含まないようにして可燃ガス含有ガスを得ると共に、その分、得られるチャーを増量させることとしている。

特開２００８−１１１０１６特開２０１１−２５７８９５

しかしながら、特許文献２にあっても、筒状体から可燃ガスと一体となって排出されるタール蒸気は、精製されて筒状体へ帰還される過程において温度が低下するとこのタール蒸気は凝縮して液状タールとなり、該タール蒸気の流路内面及びその付近に凝着して操作運転を阻害する。

また、未反応のタール蒸気が多ければ、それだけでガス化効率が低くなる。本発明は熱分解とガス化反応に伴って発生する気体分に含まれるタール蒸気を気体流中の水蒸気との反応させることによって実質的に完全にガス化し、タール凝縮によるトラブル発生を防止すると共に、ガス効率を向上させる可燃物含有原料の熱分解装置を提供することを課題とする。

本発明に係る可燃物含有原料の熱分解装置は、次の第一発明あるいは第二発明により、構成される。

＜第一発明＞
第一発明では、横方向に延びる軸線を回転中心とする筒状体の軸線方向両端に開口部が形成され、該筒状体が外周面で加熱されて該筒状体内部の可燃物含有原料が軸線方向一端から他端に向けた移動中に熱分解して炭化物を含む固形分と可燃ガスを含む気体分とを生成する可燃物含有原料の熱分解装置において、筒状体の軸線方向一端に原料供給口がそして他端に固形分排出口と気体分排出口が設けられていて、該気体分排出口が触媒塔に接続されており、該触媒塔は水蒸気改質用の固定触媒を内蔵していると共に該固定触媒を加熱する高温気体を外部から受けるようになっていて、上記気体排出口からの気体分が上記固定触媒と直接接触した後に触媒塔から排出され、高温気体が固定触媒を間接加熱した後に筒状体の外周面の加熱に供するようになっていることを特徴としている。

＜第二発明＞
また、第二発明にあっては、横方向に延びる軸線を回転中心とする筒状体の軸線方向両端に開口部が形成され、該筒状体内部の可燃物含有原料が軸線方向一端から他端に向けた移動中に自燃により熱分解して炭化物を含む固形分と可燃ガスを含む気体分とを生成する可燃物含有原料の熱分解装置において、筒状体の軸線方向一端に原料供給口と気体分排出口が設けられていて、該気体分排出口が触媒塔に接続されており、該触媒塔は水蒸気改質用の固定触媒を内蔵していて、上記気体排出口からの気体分が上記固定触媒と直接接触した後に触媒塔から排出されるようになっており、そして筒状体の他端には固形分排出口と高温気体排出口が設けられ、該高温気体排出口からの高温気体が触媒塔へ送られて固定触媒を間接加熱するようになっていることを特徴としている。

このような構成の第一そして第二発明にあっては、原料は筒状体により加熱されて熱分解し、炭化物を含む固形分と可燃ガスを含む気体分を生成し、いずれも筒状体の開口部から排出され、気体分は触媒塔へ送られる。

第一そして第二発明にあっては、触媒塔では固定触媒が高温気体との間接接触により反応温度にまで昇温しており、筒状体から排出された上記気体分がこの固定触媒を透過する。この気体分は、可燃ガスに加え、タール蒸気そして水蒸気を含有しており、タール蒸気は触媒のもとでの水蒸気改質反応によりガス化して可燃ガスとなり、当初から含有されていた可燃ガスとタール蒸気から生成されたこの可燃ガスとが一緒となり触媒塔から排出される。なお、第一発明では、固定触媒を加熱した高温気体は、依然として高い熱エネルギを保有しており、筒状体へ供給され該筒状体を外周面から加熱する。第二発明では、筒状体内での原料の自燃により生じた排ガスが高温気体として触媒塔へ送られる。

本発明は、以上のように、第一そして第二発明によると、筒状体内で加熱された原料が熱分解により生じた、可燃ガスに加え、タール蒸気そして水蒸気を含む気体分を触媒塔の高温固定触媒と直接接触させることとしたので、タール蒸気はガス化して可燃ガスとして取り出せ、さらには、第一発明では、固定触媒を加熱する高温気体が保有する熱エネルギを筒状体の加熱に利用することができ、原料の熱分解におけるガス化を完全にすると共に、熱エネルギの有効利用の両面において改善される。第二発明では、原料の自燃により生じた排ガスが触媒塔への高温気体として利用できる。

本発明の一実施形態装置の概要構成を示す、軸線を含む面での縦断面図である。図１におけるII−II断面図である。図１におけるIII−III断面図であり、（Ａ）は一例、（Ｂ）〜（Ｄ）はその可能変形例を示す。（Ａ）〜（Ｃ）は、図１における触媒塔のそれぞれの変形例を示す縦断面図である。本発明の第二実施形態装置の概要構成図である。図５装置の燃焼器の変形例を示す断面図である。（Ａ）は図６におけるVIIA−VIIA断面図であり、（Ｂ）はその部分拡大図である。本発明の第三実施形態装置の概要構成図である。（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ図８におけるIXA−IXA断面図、IXB−IXB断面図、そしてIXC−IXC断面図である。

以下、添付図面にもとづき、本発明の実施の形態を説明する。

＜第一実施形態＞
図１に示される本実施形態の可燃物含有原料の熱分解装置は、加熱装置１０と触媒塔３０とを備えている。

加熱装置１０は、水平面上に位置しあるいは水平面に対し５°以内の傾斜角をもって一端側（図にて左端側）から他端側に向けて下方に傾斜する軸線１１を中心とする横型で金属製の筒状体１２と、これと同心で外側に位置し該筒状体１２との間に環状空間１３を形成する断熱性を有する耐熱材製の外筒体１４とを有している。

上記筒状体１２は、軸線方向両端で上記外筒体１４よりも突出しており、上記筒状体１２の端部をなす端壁部１５，１６の外周には被支持リング１７，１８が取り付けられている。軸線１１方向で一端側の端壁部１５は該軸線１１上で該軸線１１方向に貫通する円筒孔状の開口部１５Ａが原料供給口として形成され、該開口部１５Ａ内には、若干の半径方向隙間をもって原料供給管１９が進入している。軸線１１方向で他端側の端壁部１６は、段状の小径部が形成されていてこの段状部分に位置して上記被支持リング１８が取り付けられている。該端壁部１６は、軸線１１上に位置して他端に向け内径が拡がるテーパ孔状の開口部１６Ａが軸線１１方向に貫通形成されている。該開口部１６Ａは原料の熱分解後に生成される気体分そして固形分を排出するための共通の排出口として機能する。上記筒状体１２に取り付けられている両端側の被支持リング１７，１８は、被支持リング１７，１８の外周面下部でローラ等の軸受部材１７Ａ，１８Ａによりそれぞれ支持されていて、筒状体１２の自重及び内部の原料の重量が上記軸受部材１７Ａ，１８Ａにより支持された状態で上記軸線１１まわりに回転可能となっている。かかる被支持リング１７，１８が取り付けられた筒状体１２は、図示しない駆動手段により上記軸線１１まわりにゆっくりと回転駆動を受けている。通常、その回転数は０．５〜１０ｒｐｍである。回転中上記一端側の開口部１５Ａは、静止せる原料供給管１９に対し、回転シール等（図示せず）によりシール状態を保ちつつ相対回転する。

上記筒状体１２は図１にて軸線１１に沿って延び紙面と平行に位置する仕切壁２０を有していて該仕切壁２０によって該筒状体１２内を複数の内部空間に区分し、図示の場合、図２（Ａ）に見られるように、一つの仕切壁２０によって二つの内部空間に区分している。筒状体１２の内部空間は二つに限らずそれ以上の複数に仕切られていてもよい。

上記仕切壁２０は、図１のごとく、軸線方向では両端の開口部１５Ａ，１６Ａの位置にまでは及んでおらず、両端部で仕切壁２０の両面側の空間を連通する連通部２０Ａ，２０Ｂが形成され、また、中間部には貫通窓部２０Ｃが形成されていて、ここでも仕切壁２０の両面側の空間を局部的に連通している。

上記仕切壁２０の両面には、軸線１１方向で間隔をもった複数位置にガイド板２１が上記仕切壁２０の面から立設されている。ガイド板２１は、図１に見られるように、仕切壁２０の面が紙面に平行となる位置にきたときに、図１で仕切壁２０の片面側、例えば紙面の手前側の面に設けられたガイド板２１が上方から下方に向かうにしたがい軸線１１方向一端側から他端側に位置するように傾斜している。図１で仕切壁２０の他面側、すなわち背面側に設けられたガイド板２１は、筒状体１２が半回転して該他面側が紙面の手前側にきたときに、上記片面側のガイド板２１とは逆方向の傾斜をもって設けられている。換言すると、この他面側のガイド板２１は背面側にあるときには、紙面に対して直角な方向で透視すると手前側に位置する片面側のガイド板２１と同傾斜をもっている。したがって、両面側のガイド板２１は、同じ一方の側の位置にきたとき、すなわち、ガイド板２１が設けられている仕切壁２０の面が上方に向いている位置から下方に向かって回転するときに、原料は、片面側と他面側では仕切壁２０の面に沿って落下しながらガイド板に案内されて軸線１１方向に互いに逆方向に搬送されることとなる。その結果、軸線１１方向で一端側の開口部１５Ａに近接する連通部２０Ａと貫通窓部２０Ｃとの間の領域では、原料は該連通部２０Ａと貫通窓部２０Ｃを経て仕切壁２０の両側の空間で上流側循環流を生じ、該貫通窓部２０Ｃと他端側の開口部１６Ａに近接する連通部２０Ｂとの間の領域では、原料は該貫通窓部２０Ｃと連通部２０Ｂを経て仕切壁２０の両側の空間で下流側循環流を生ずる。かくして、仕切壁２０により筒状体１２内で転動し攪拌される原料は、上記上流側循環流と下流側循環流を生じながら、原料供給管１９から供給される原料の量に相当する量が一端側の開口部１５Ａから他端側の開口部１６Ａへと搬送される。

回転する上記筒状体１２の外周に静止して位置している外筒体１４は、軸線１１方向両端部の内周面にフランジ部１４Ａ，１４Ｂが設けられていて、外筒体１４と筒状体１２との間に形成された環状空間１３を回転シール（図示せず）によりシールしつつ上記筒状体１２の回転を許容している。この外筒体１４には、軸線１１方向他端側に送気管２２がそして一端側に排気管２３が接続されている。

上記筒状体１２の他端側の端壁部１６に形成された開口部１６Ａの出口部には、該出口部を覆うフード２４が設けられている。該フード２４は、上記端壁部１６の他端外周面を受け入れる孔状の受部２４Ａが形成されており、該受部２４Ａと上記他端外周面との間に配された回転シール（図示せず）によりシール状態で上記筒状体１２の回転を許容している。

上記フード２４は、上下に開口していて、上部開口側には下述の触媒塔３０が接続されており、下部開口側からは固形分排出管２５が垂下している。したがって、筒状体１２の他端側の開口部１６Ａから排出される気体分は上記触媒塔３０へ導引され、同時に上記開口部１６Ａから排出される固形分は上記固形分排出管２５から落下排出される。上記フード２４には、上記軸線１１上に、外部から水蒸気を該フード２４内に供給する水蒸気供給管２６が突入して位置している。

触媒塔３０は、縦長筒状をなして下部に流入口３１Ａそして上部に流出口３１Ｂを有する塔本体３１内に、触媒収容部３２を有していると共に、該触媒収容部３２の周囲に気体通路部３３を形成している。塔本体３１には、その側部に、外部から高温気体（破線矢印で図示）を上記気体通路部３３へ供給する高温気体供給管３４接続されていると共に、既述の外筒体１４に一端が接続されている送気管２２の他端が上記気体通路部３３に連通するように接続されている。上記触媒収容部３２は、例えば、横断面を示す図３（Ａ）に見られるように、上下方向（図３（Ａ）では紙面に対して直角方向）に延びる複数の収容管３２Ａの中に触媒３２Ｂが収容されており、該収容管３２Ａは上下端が開口しているものの触媒が漏出しないように上下の開口が網状部材が設けられていて、気体が下方の開口から流入して触媒３２Ｂ内を透過上昇し上方の開口から流出できるようになっている。上記複数の収容管３２Ａと塔本体３１との間は連接板３５（図１参照）で連接されていて、収容管３２Ａの外周囲に形成される上記気体通路部３３と収容管３２Ａ内部とは連通していない。したがって、塔本体３１の下部の流入口３１Ａから流入する筒状体１２からの気体は上記収容管３２Ａ内の触媒３２Ｂと直接接触しながら触媒３２Ｂ中を透過上昇して上部の流出口３１Ｂから流出する。これに対して、外部から高温気体供給管３４から上記気体通路部３３へ供給された高温気体は、該気体通路部３３を流通中に、触媒３２Ｂとは接触することなく収容管３２Ａの外面を介して触媒３２Ｂを間接的に高温とし、上記送気管２２を経て筒状体１２の周囲の環状空間１３へ送入される。

塔本体３１の横断面形状及び触媒収容部３２と気体通路部３３の位置関係等は、図３（Ａ）の形態に限らず、図３（Ｂ）〜（Ｄ）のように変形が可能である。図３において、塔本体３１は図３（Ａ），（Ｂ）では角筒型、図３（Ｃ），（Ｄ）では円筒型をなしており、また、触媒３２Ｂは、図３（Ａ），（Ｃ）では収容管３２Ａ内に、そして図３（Ｂ），（Ｄ）では収容管３２Ａ外に収められている。また、上記触媒収容部３２と気体通路部３３の縦断面における形態も、断面図を示す図４（Ａ）〜（Ｃ）のように変形が可能である。図４（Ａ）では、気体通路部３３が上方から下方に向け波形屈曲を繰り返す管路により形成され、図４（Ｂ）では、上方から下方に向く並列管路を分岐して設け管路外に触媒３２Ｂを配することとしており、さらには図４（Ｃ）では、上方に開口し下端が底壁で閉じられた複数の縦管３３Ａのそれぞれへ細管３３Ｂを該底壁近傍にまで延ばすとともに、該細管の下端を開口させ、細管３３Ｂの上端同士を遮壁３３Ｃで連結することで、該遮壁３３Ｃの下側と上側との間に折り返し屈曲する気体通路部３３としての流路を形成し縦管３３Ａ外に触媒３２Ｂを配することとしている。こうすることで、流路長を大きくすることができ、流路を流れる高温気体は管壁を介して触媒３２Ｂを効果的に間接加熱する。いずれの場合も、塔本体３１の下部の流入口３１Ａから流入する筒状体１２からの気体分が十分な面積で触媒３２Ｂと直接接触して触媒収容部３２内を上昇し、また、外部からの高温気体が十分な面積で触媒収容部３２の外面と接触して触媒３２Ｂを間接加熱するようになっていることが求められる。

本発明においては、筒状体１２へ供給される原料が可燃物を含有していて、筒状体１２内で加熱されることで、熱分解して、炭化物を含む固形分と、可燃ガス、タール蒸気、水蒸気を含む気体分とを生成し、触媒塔３０では、この気体分を受けて触媒３２Ｂのもとでタール蒸気と水蒸気との間で水蒸気改質反応を行うこととしている関係で、上記触媒３２Ｂはこれに好適な水蒸気改質用固定触媒を用いる。本発明では、多孔質アルミナ、シリカの担体に、ニッケル、鉄等を沈着させたものを用いるのが良く、その粒径は５〜３０ｍｍ程度である。

このように構成される本実施形態装置では、図１に見られるように、可燃物を含有する原料Ｍは原料供給管１９から筒状体１２内へ投入され、ガイド板２１付きの仕切壁２０の作動のもとで、筒状体１２内を転動すると共に仕切壁２０の一端側の連通部２０Ａと貫通窓部２０Ｃの間の上流側循環流を形成して、環状空間１３内の５００〜８００℃の高温気体により筒状体１２を介して間接的に４００〜８００℃の温度に加熱されながら下流側へ搬送され、下流側では、筒状体１２内で転動すると共に貫通窓部２０Ｃと他端側の連通部２０Ｂとの間の下流側循環流を形成して上記高温気体で間接加熱を受けながら他端側の開口部１６Ａへ至る。上記原料Ｍは、他端側の開口部１６Ａへ至るまでの間に、十分に加熱されて熱分解し、気体分Ｇと固形分Ｓとを生じ、気体分Ｇはフード２４を経て触媒塔３０へ送られ、固形分Ｓは固形分排出管２５から排出される。上記固形分Ｓには、炭化物（チャー）に加え灰分も含まれ、気体分Ｇには可燃ガスに加え、タール蒸気そして水蒸気が含まれている。固形分Ｓは炭化物が選別され、燃料用製品として取り出され、灰分は適宜処分される。一方、上記気体分Ｇは、フード２４内で水蒸気供給管２６から水蒸気が補給された状態で、上記触媒塔３０へ送られる。

触媒塔３０では、高温気体供給管３４を経て９００〜１０００℃の高温気体が気体通路部３３内に供給されており、この高温気体によって触媒収容部３２の収容管３２Ａ内の触媒３２Ｂは該収容管３２Ａを介して、反応に必要な７００〜９００℃の温度（反応温度）にまで間接加熱されている。触媒３２Ｂを加熱した後の高温気体は、５００〜８００℃の温度となって上記送気管２２を経て、環状空間１３へ供給され筒状体１２をその外周面で加熱し降温後、排気管２３から排出される。一方、塔本体３１の下部をなす流入口３１Ａへ流入した筒状体１２からの気体分は、触媒収容部３２の収容管３２Ａ内の触媒３２Ｂと直接接触して該収容管３２Ａ内を上昇し、流出口３１Ｂから流出する。上記気体分は、当初からの可燃ガスに加え、タール蒸気と水蒸気とを含んでおり、水蒸気供給管２６からの水蒸気と相俟って上記触媒３２Ｂとの接触状態のもとで、タール蒸気と水蒸気は水蒸気改質反応を生じ完全にガス化され、タール蒸気を含まない新たな可燃ガスを生ずる。かくして、当初の可燃ガスと新たな可燃ガスが一体となって上記流出口３１Ｂから、タール蒸気がガス化された燃料製品として取り出されることとなる。

＜第二実施形態＞
図１の第一実施形態装置では、触媒塔３０へ供給される高温気体には、特に限定がなかったが、図５に示される第二実施形態装置では、加熱装置１０の筒状体１２内で生成された固形分を燃料として燃焼器で燃焼させ、その燃焼による排ガスを高温気体として用いて触媒塔３０へ供給している。この第二実施形態装置を示す図５では、図１装置をそのまま使用しこれに上記燃焼器を加えた構成となっており、図１と共通部位には同一符号を付し、その説明は省略する。なお、図５において、筒状体１２は図１のものと全く同じであるし、また、該筒状体１２の内部構成は第二実施形態では要部をなしていないので、その内部構成を図示せず筒状体の外観のみを示すに留めている。

図５に示される第二実施形態装置は、図１に図示と同じな筒状体１２及び外筒体１４と、触媒塔３０とを有していると共に、これらに加え、燃焼器４０をも有している。該燃焼器４０は、横型の回転筒状体形式となっているが、本実施形態ではこれに限定されず他の形式のものでもよい。燃焼器４０は筒状の燃焼器本体４１の外周面に被支持リング４２，４３が設けられ、ここで軸受４２Ａ，４２Ａに回転自在に支持され、図示せぬ駆動手段により横方向に延びる回転軸線まわりに回転駆動を受けている。燃焼器本体４１は、軸線方向の両端に開口部（図示せず）が形成され、図１に示されている固形分排出管２５からの固形分を該燃焼器本体４１の右端側の開口部を経て該燃焼器本体４１の内部に受入れ、該固形分の燃焼後の灰分を左端側の該燃焼器本体４１の開口部を経て排出管４４から排出するようになっている。上記燃焼器本体４１にはその左端部から燃焼器本体４１内に突入する送気管４５が該燃焼器本体４１と一緒に回転するように取り付けられており、外部に設けられた空気供給管４６から、相対回転を許容する回転継手４７を経て、燃焼用の空気を受け燃焼器本体４１内に供給するようになっている。

上記燃焼器本体４１の右端側は、燃焼器本体４１の回転を許容するフード４９で覆われており、該フード４９は延出管５０によりサイクロン５０Ａに接続されている。該サイクロン５０Ａは、燃焼器本体４１での固形分の炭化物の燃焼により生じた排ガスを受け、純粋ガス成分としての高温気体と、排ガス中に含まれている灰分とを分離し、高温気体をサイクロン５０Ａの上部から高温気体供給管３４を経て触媒塔３０へ送り、灰分はサイクロン５０Ａの下部から落下排出する。

かくして、第二実施形態装置では、筒状体１２内で原料の熱分解により生じた炭化物を含む固形分を燃焼器４０で燃焼させ、その燃焼で生ずる排ガスが高温気体として触媒塔３０へ送られて触媒の加熱に供することとなり、可燃ガスを得るために筒状体１２内で熱分解された原料から生じた固形分を燃料として用いるので、触媒の加熱用としての高温気体を得るのに必要な燃料を自己の装置内で賄うことができ外部から別途の燃料を供給する必要がない。

次に、本実施形態で用いられる燃焼器４０について好ましい変形例を図６にもとづき説明する。図６に図示の燃焼器４０の燃焼器本体４１は、横型の筒状をなし、右半部５１が右端に向け若干先細りテーパをもつ筒状、左半部５２が円筒状である。右半部５１は断熱材で形成されている。

かかる燃焼器本体４１は、右端壁に開口５１Ａが形成されており、該右端壁の部分がフード４９内に突入している。該フード４９には、固形分排出管２５の下端部分が突入しており、この固形分排出管２５の下端開口から、筒状体１２で生成された固形分が燃料として上記燃焼器本体４１内に供給されるようになっている。

テーパ筒状の左半部５２は、断熱材の外周壁５３と、透気性を有する多孔材の内周壁５４と、さらには、図７（Ａ），（Ｂ）に見られるように、上記外周壁５３の外面を覆う保護壁５５とを有している。上記外周壁５３には、周方向の複数位置で半径方向に貫通し軸線方向（図７（Ａ），（Ｂ）にて紙面に対して直角方向）に延びる溝部５６が形成されている。該溝部５６には空気等の燃焼用酸化剤を送気する送気管５７が軸線方向に延びるように配されている。この送気管５７には、空気等を噴出する噴出小孔５７Ａが多数穿設されている。この送気管５７については、再度後述する。

上記左半部５２の左端部は、図６に見られるように、保護壁５５（図７（Ｂ）参照）の軸線方向端部で燃焼器本体４１の回転を許容するようにシールされた排出筒５８により覆われている。該排出筒５８は、その内部が燃焼器本体４１の左半部５２の開口部５２Ａと連通していて、該排出筒５８からは下方に向け灰分排出管５９が延びている。上記左半部５２は、開口部5２Ａの位置から左方へ段状に小径に形成された筒状の延出部５２Ｂが延びており、その延出部５２Ｂの外面に沿って上記送気管５７が延びている。上記延出部５２Ｂの先端には、摺動壁６０が設けられており、該摺動壁６０は上記延出部５２Ｂよりも半径方向外方にまで及んでいる。上記摺動壁６０は軸線方向端面が凸球状面をなしており、送気管５７が上記左半部５２の端壁、延出部５２Ｂそして摺動壁６０の外周面に沿うようにクランク状に屈曲されて上記摺動壁６０を貫通して摺動壁６０の凸球状面に開口している。

上記摺動壁６０に対しては、該摺動壁６０の凸球状面との相対摺動を許容する凹球状面をもつ摺動支持部材６１が設けられている。上記摺動壁６０と摺動支持部材６１との球面形状は、燃焼器本体４１が熱の影響を受けて正規位置に対して傾いても、支障ないように自動調心性を与えている。摺動壁６０の凸球状面と摺動支持部材６１の凹球状面には、複数の上記送気管５７の開口に連通する送気路（図示せず）が形成されている。さらに、この摺動支持部材６１には、空気等の送気管６２が接続されていて、図示しない空気供給源からの空気が上記送気管６２と送気路を経て送気管５７に供給できるようになっている。この送気管５７を経て供給される空気は噴出小孔５７Ａから噴出され、多孔材の内周壁５４を透過して燃焼器本体４１に入り、燃焼に寄与する。

次に、図８にもとづき第三実施形態装置を説明する。

＜第三実施形態＞
図１の第一実施形態では、筒状体内の原料は筒状体の外部から高温気体により間接加熱されていたが、図８の第三実施形態では、原料に含有される可燃物自体の燃焼、いわゆる自燃により原料を加熱する形態である。したがって、筒状体内部は図６に示した燃焼器と類似した構成を示している。なお、図８において、図１そして図６と共通部位には同一符号を付し、その説明を省略する。

図８において、加熱装置１０の筒状体１２は、軸線方向での中間域そして左側域（断面でハッチングされている範囲）が耐熱材で作られていて（右側域については後述する）、その内部には、左側域にガイド板２１が取り付けられた仕切壁２０が設けられ、中間域には螺旋搬送体７０が設けられている。本実施形態では、上記筒状体１２の外側には図１の場合とは異なり外筒体は設けられていない。

上記ガイド板２１付きの仕切壁２０は、図１の場合と同様の形態で、ガイド板２１は仕切壁２０の両面で互いに逆方向の搬送を行う傾斜をなし、仕切壁２０は原料に上流側（図にて左側）循環流を生じさせるための連通部２０Ａ，２０Ｂが形成されている（図９（Ａ）をも参照）。

上記筒状体１２の一端側の開口部１５Ａには、原料供給管１９が進入している。さらに
、上記開口部１５Ａには、フード２４が設けられ、該フード２４を原料供給管１５が貫通している。該フード２４には、その上方位置に配された図１と同様の触媒塔３０が接続されている。

筒状体１２の軸線方向における中間域には、複数（図示の例では、図９（Ｂ）にも見られるように四つ）の螺旋搬送体７０が設けられている。螺旋搬送体７０は、左右に開口する円筒部材内に配された軸体の周囲に螺旋板が取り付けられている形態をなし、筒状体１２と共に回転することで、原料を螺旋板で軸線方向に搬送するようになっている。螺旋搬送体７０は二種が配されていて、一種と他種は螺旋方向が反対となっていて搬送方向が互いに逆向きとなっている。例えば、図９（Ｂ）では上下に位置するのが一種で、左右に位置するのが他種である。図９（Ｂ）にて、四つの螺旋搬送体７０同士間の空間は、軸線方向で螺旋搬送体７０の両端位置に設けられた遮板７１により、螺旋搬送体以外での軸線方向での原料の流通を阻止している。

したがって、原料は一種の螺旋搬送体７０で軸線方向で一方に向け搬送されると共に他種の螺旋搬送体７０に進入して軸線方向で他方に向け搬送される結果、原料は中間域循環流を形成する。既述した連通部２０Ｂと後述の連通部８０Ａとが上記中間域循環流の形成のために、二種の螺旋搬送体７０の一端側開口同士と他端側開口同士のそれぞれの連通している。

上記筒状体１２の右側域そして延出部５２Ｂ等は、図６に示された第二実施形態装置の左半部と同様で、左右反転した対称構造となっている。図６のものとの差異は、筒状体１２の内部に、ガイド板８１を有する燃焼室用仕切壁８０が設けられていることである。この燃焼室用仕切壁８０は、既述のガイド板２１と比較すると、ガイド板８１を有している点、両端に連通部８０Ａ，８０Ｂを有している点で共通している。かくして、上記燃焼室用仕切壁８０では、上記連通部８０Ａ，８０Ｂを経て燃焼室用仕切壁８０の両面側の空間に原料の下流側循環流を生ずる。原料は、この下流側循環流を形成する。

筒状体１２の右側域は、上述したように図６の左半部（図７（Ｂ）をも参照）と同様に、断熱材の外周壁５３と、透気性を有する多孔材の内周壁５４と、さらには、上記外周壁５３の外面を覆う保護壁５５とを有している。上記外周壁５３には、周方向の複数位置で半径方向に貫通し軸線方向に延びる溝部５６が形成されている。該溝部５６には空気等の燃焼用酸化剤を送気する送気管５７が配されている。この送気管５７には、空気等を噴出する噴出小孔５７Ａが多数穿設されている。以上の構造は、図８では明確には表われていないが、図７（Ｂ）と同じになっている。かくして、下流側循環流を形成する原料は、上記送気管５７からの空気等を多孔材の内周壁５４を通して受け、該原料に含有されている可燃物が燃焼する。すなわち、原料の一部は自燃し、上記筒状体１２の右端壁までの右側域は燃焼室を形成することとなる。

上記筒状体１２の右側域の右端部は、保護壁５５の軸線方向端部で筒状体１２の回転を許容するようにシールされた排出筒９０により覆われている。該排出筒９０は、その内部が筒状体１２の連通部８０Ｂと連通していて、該排出筒９０からは上方に向け排ガス管９１そして下方に向けチャー含有の固形分排出管９２が延びている。排ガス管９１は排ガスを高温気体として触媒塔３０へ供給するように、サイクロン（図示せず）を経て、該触媒塔３０の高温気体供給管３４に接続されている。上記筒状体１２の延出部５２Ｂの先端には、図６における場合と同様の摺動壁６０が設けられていて、送気管６２からの空気が上記連通部８０Ｂへ供給される。

このような本実施形態において、可燃物を含有する原料が原料供給管１９から筒状体１２の一（左）端側に投入されると、原料は軸線方向で上流側の仕切壁２０の範囲で、連通部２０Ａ，２０Ｂを経て上流側循環流を形成し、連通部２０Ｂの位置から中間域の螺旋搬送体へ搬送されて該中間域で上記仕切壁２０の連通部２０Ｂと燃焼室用仕切壁８０の連通部８０Ａを経て中間域循環流を形成した後、燃焼室となる筒状体１２の右側域にもたらされる。この右側域では、原料が上記連通部８０Ａと連通部８０Ｂを経て下流側循環流を形成しながら送気管６２からの酸化剤としての空気を多孔性の内周壁５４を透して受けて、この原料の一部が燃焼する。すなわち、原料は該原料の一部に含有される可燃物により自燃する。自燃により生じた排ガスは上記排ガス管９１を経て触媒塔３０の高温気体供給管３４へ送られて、触媒３２Ｂの間接加熱に供する。

上記下流側循環流を形成する原料の一部が燃焼することで、その熱量は、連通部８０Ａにて、中間域循環流の原料と混合してこの中間域循環流の原料に伝達される。同様にして、上記中間域循環流の原料は連通部８０Ｂにて上流側循環流の原料と混合するので、上記熱量は上流側循環流の原料へ伝達される。この熱量により、上流側循環流の原料は熱分解され、気体分とチャー含有の固形分とを生ずる。上記気体分は、触媒塔３０へ送られ、図１の場合と同様に、水蒸気改質反応のもとでガス化されてタール蒸気を含まない可燃ガスとして取り出される。

このように熱量は軸線方向の他（右）端側から一（左）端側へ伝達されるが原料自体は一端側から他端側へ搬送されるので、上記チャー含有の固形分は、他端側の固形分排出管９２から排出される。

１０可燃物含有原料の熱分解装置
１１軸線
１２筒状体
１５Ａ，１６Ａ開口部
３０触媒塔
４０燃焼器

Claims

横方向に延びる軸線を回転中心とする筒状体の軸線方向両端に開口部が形成され、該筒状体が外周面で加熱されて該筒状体内部の可燃物含有原料が軸線方向一端から他端に向けた移動中に熱分解して炭化物を含む固形分と可燃ガスを含む気体分とを生成する可燃物含有原料の熱分解装置において、
筒状体の軸線方向一端に原料供給口がそして他端に固形分排出口と気体分排出口が設けられていて、該気体分排出口が触媒塔に接続されており、該触媒塔は水蒸気改質用の固定触媒を内蔵していると共に該固定触媒を加熱する高温気体を外部から受けるようになっていて、上記気体排出口からの気体分が上記固定触媒と直接接触した後に触媒塔から排出され、高温気体が固定触媒を間接加熱した後に筒状体の外周面の加熱に供するようになっていることを特徴とする可燃物含有原料の熱分解装置。
可燃物含有原料の熱分解装置は、燃焼器をさらに有し、該燃焼器が燃料として筒状体の固形分排出口からの固形分を受けてこれを燃焼し、燃焼後の排ガスが高温気体として触媒塔へ供給されることとする請求項１に記載の可燃物含有原料の熱分解装置。
横方向に延びる軸線を回転中心とする筒状体の軸線方向両端に開口部が形成され、該筒状体内部の可燃物含有原料が軸線方向一端から他端に向けた移動中に自燃により熱分解して炭化物を含む固形分と可燃ガスを含む気体分とを生成する可燃物含有原料の熱分解装置において、
筒状体の軸線方向一端に原料供給口と気体分排出口が設けられていて、該気体分排出口が触媒塔に接続されており、該触媒塔は水蒸気改質用の固定触媒を内蔵していて、上記気体排出口からの気体分が上記固定触媒と直接接触した後に触媒塔から排出されるようになっており、そして筒状体の他端には固形分排出口と高温気体排出口が設けられ、該高温気体排出口からの高温気体が触媒塔へ送られて固定触媒を間接加熱するようになっていることを特徴とする可燃物含有原料の熱分解装置。