JP2005220194A

JP2005220194A - バイオマス燃料及びその製造方法

Info

Publication number: JP2005220194A
Application number: JP2004028134A
Authority: JP
Inventors: Hisao Taima; 久夫當間; Katsuyuki Takeda; 捷行武田
Original assignee: Nippon Aluminium Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Aluminium Co Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 2004-02-04
Filing date: 2004-02-04
Publication date: 2005-08-18

Abstract

【課題】
含水有機性汚泥を有効に再利用してなるバイオマス燃料を、簡単且つ安価に得ることができる製造方法を提供すること。
【解決手段】
含水有機性汚泥を脱水処理して有機性脱水ケーキを得、これを、二軸ミキサーにより混合造粒した後、熱風並流式回転乾燥ドラムにより乾燥することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、下水処理場、食品加工工場、製紙工場場等から多量に発生する含水有機性汚泥を有効に再利用してなる燃料であって特に石炭火力発電所において石炭の代替燃料として使用するバイオマス燃料、及びその製造方法に関するものである。

年々その量が増加している汚泥を如何に処理するかは、大きな問題となっている。従来は、そのまま埋め立て投棄処理したり、主として無害化を目的として、汚泥を濃縮、脱水、焼却し、発生した焼却物を投棄処理したりしていた。

しかし、投棄処理は簡単ではあるが、投棄地の環境破壊に繋がる恐れがあるため好ましくなく、しかも、投棄地が少なくなっているのが現状である。そこで、特許文献１に示すように、汚泥を燃料として再利用することが提案されている。
特開平１１−２１７５７６号公報

ところで、近年、「電気事業者による新エネルギー等の利用に関する特別措置法」が制定され、新エネルギーの普及が図られるようになった。そして、新エネルギーとして、風力エネルギーや地熱エネルギー等と並んで、バイオマスエネルギーが注目されるようになってきた。なお、「バイオマス」とは、動植物に由来する有機物であってエネルギー源として利用することができるもの（原油、石油ガス、可燃性天然ガス、石炭、及びこれらから製造される製品を除く）をいう。

本発明は、含水有機性汚泥を有効に再利用してなるバイオマス燃料、及びそれを簡単且つ安価に得ることができる製造方法、を提供することを目的としている。

請求項１記載の発明は、石炭火力発電所において石炭の代替燃料として使用するバイオマス燃料であって、含水有機性汚泥が造粒且つ乾燥されてなる粒状物であって、含水率が１０％以下であり、粒径が２〜５ｍｍであることを特徴としている。

請求項１記載のバイオマス燃料では、含水有機性汚泥が有する有機成分即ち可燃分が燃料として有効利用される。このようなバイオマス燃料は、石炭火力発電所において、ミル工程の前段に投入して用いられる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、含水有機性汚泥が、下水汚泥、し尿汚泥、家畜排泄汚泥、食品加工で発生する残渣汚泥、魚加工で発生する残渣汚泥、紙・パルプ加工で発生する残渣汚泥の内の少なくとも１種であるものである。なお、食品加工の食品としては、ビール、焼酎、コーヒー等が挙げられる。

請求項３記載の発明は、含水有機性汚泥を脱水処理して有機性脱水ケーキを得、これを、二軸ミキサーにより混合造粒した後、熱風並流式回転乾燥ドラムにより乾燥することを特徴とするバイオマス燃料の製造方法である。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、有機性脱水ケーキを、該有機性脱水ケーキを造粒・乾燥してなる有機性汚泥乾燥粒状物と共に、二軸ミキサーに供給し、両者の供給比率が、固形分重量比で１：０．５〜１０であるものである。

請求項５記載の発明は、請求項３記載の発明において、含水有機性汚泥が、下水汚泥、し尿汚泥、家畜排泄汚泥、食品加工で発生する残渣汚泥、魚加工で発生する残渣汚泥、紙・パルプ加工で発生する残渣汚泥の内の少なくとも１種であるものである。なお、食品加工の食品としては、ビール、焼酎、コーヒー等が挙げられる。

請求項１記載のバイオマス燃料によれば、次の効果を奏する。
（１）含水率が低いので、衛生性が高く、臭気の発生が弱く、長期保存が可能である。
（２）含水率が低いので、燃焼効率が高い。
（３）粒状物であるので、粉が発生することがなく、従って、取り扱いが容易であり、閉回路でも取り扱いが可能である。
（４）原料である含水有機性汚泥以外の成分を添加することなく造粒乾燥されているので、重量が有機性脱水ケーキの１／５〜１／３となっている。従って、輸送等のコストを縮減できる。
（５）石炭火力発電所における石炭燃料を節減でき、総合的に、エネルギー使用量や二酸化炭素排出量を低減できる。

請求項２記載のバイオマス燃料によれば、種々の燃焼特性即ち燃料特性を持たせることができる。

請求項３記載のバイオマス燃料の製造方法によれば、二軸ミキサー及び熱風並流式回転乾燥ドラムに供給して処理するだけであるので、簡単且つ安価に補助燃料を得ることができる。

また、乾燥温度が低いので、含水有機性汚泥中の有機分の大部分を燃料中に残すことができる。従って、燃焼効率の高い燃料を得ることができる。

請求項４記載のバイオマス燃料の製造方法によれば、燃料の粒径を調整できる。従って、石炭火力発電所におけるミル工程の前段に容易に適用できる燃料を得ることができる。

請求項５記載のバイオマス燃料の製造方法によれば、種々の燃焼特性即ち燃料特性を持った燃料を得ることができる。

図１はバイオマス燃料の製造及び使用の工程図である。１０はバイオマス燃料の製造設備、２０は石炭火力発電所を示す。バイオマス燃料の製造は次のように行う。即ち、原料である含水有機性汚泥を脱水処理して有機性脱水ケーキを得、これを、循環返送されて来た有機性汚泥乾燥粒状物（循環返送乾燥汚泥）と共に二軸ミキサーに供給して混合造粒処理して粒状物を得、その粒状物を熱風並流式回転乾燥ドラムに供給して乾燥処理して有機性汚泥乾燥粒状物（乾燥ペレット）を得る。なお、乾燥処理で得られた有機性汚泥乾燥粒状物は、分級装置に投入されて分級処理され、所定の粒径範囲内のものが乾燥ペレットとされ、所定の粒径以外のものが循環返送乾燥汚泥とされる。そして、乾燥ペレットを、バイオマス燃料として、石炭火力発電所２０のミル工程の前段に投入して、石炭の代替燃料として利用する。

なお、有機性脱水ケーキと循環返送乾燥汚泥との供給比率を、固形分重量比で１：０．５〜１０とするのが、好ましい。これによれば、乾燥ペレットの粒径の設定が容易となる。即ち、有機性脱水ケーキに対して循環返送乾燥汚泥の比率を小さくすると、粒径の大きい乾燥ペレットが得られ、逆に大きくすると、粒径の小さい乾燥ペレットが得られる。これにより、乾燥ペレットを、石炭火力発電所へ搬送したり、ミル工程の前段に投入したりするのが容易となり、また、燃焼効率の優れた乾燥ペレットが得られる。

二軸ミキサーは、図２に示すように、トラフ３１とこれを塞ぐ蓋３２とからなるケーシング３内にて、多数のパドル４が軸方向に配列固定された２本の平行な回転軸５を回転させることにより、混合造粒を行うものである。図中のＡ、Ｂは回転方向を示す。二軸ミキサーに、有機性脱水ケーキ及び循環返送乾燥汚泥を供給すると、両者は、回転するパドルによって混合、混練され、有機性脱水ケーキの粘性と循環返送乾燥汚泥への吸着水分の移動とによる架橋力によって凝集していき、即ち、両者は混合造粒され、粒状物が得られる。

熱風並流式回転乾燥ドラムは、図３に示すように、一端面側に被乾燥物の供給口６を有し他端面側に排出口７を有する、水平軸心回りに回転するドラム８からなり、ドラム８内に供給された被乾燥物を並流する熱風により乾燥させながら他端面側に移送して排出口から排出させるものである。ドラム８内は多数のバッフルリング９１により移送方向に仕切られており、図中の矢印で示すような熱風の流れが生じるようになっている。なお、熱風の温度は、供給口６で４５０℃、排出口７で１２０℃である。乾燥ドラムに、二軸ミキサーで得られた粒状物を供給すると、粒状物は、ドラム８内に設けられているパドル９２によって掻き揚げられたり落下したりしながら並流する熱風に接触して乾燥される。これにより、有機性汚泥乾燥粒状物が得られる。

（実施形態１）
まず、下水汚泥を脱水処理して、含水率８０％、有機分１７％、無機分３％の、有機性脱水ケーキを得た。

次に、上記で得た有機性脱水ケーキと、該有機性脱水ケーキを造粒・乾燥してなる循環返送乾燥汚泥とを、固形分重量比で１：２の割合で二軸ミキサーに供給して混合造粒処理した。これにより、両者の混合物からなる粒状物を得た。次に、上記で得た粒状物を、熱風並流式回転乾燥ドラムに供給して乾燥処理した。被乾燥物の最高乾燥温度は１００℃とした。そして、得られた有機性汚泥乾燥粒状物を分級処理した。

これにより、乾燥ペレット、即ち、バイオマス燃料を得た。この乾燥ペレットは、粒径が２〜５ｍｍ、成分が含水率８％、無機分１４％、有機分７８％であった。そして、乾燥ペレットの発熱量は３９００ｋｃａｌ／ｋｇであった。即ち、このバイオマス燃料は、石炭火力発電所のミル工程の前段に投入することにより、石炭の代替燃料として有効利用された。

例えば、発熱量が６０００ｋｃａｌ／ｋｇである石炭を、１日２０００トン使用する石炭火力発電所において、本実施形態で得られたバイオマス燃料を２％（４０トン／日）投入すると、石炭削減量は約２６トン／日となり、ＣＯ_２発生削減量は約６２トン／日となった。

（実施形態２）
まず、食品加工残渣汚泥を脱水処理して、含水率６１％、有機分２３％、無機分１６％の、有機性脱水ケーキを得た。

次に、上記で得た有機性脱水ケーキと、該有機性脱水ケーキを造粒・乾燥してなる循環返送乾燥汚泥とを、固形分重量比で１：０．５の割合で二軸ミキサーに供給して混合造粒処理した。これにより、両者の混合物からなる粒状物を得た。次に、上記で得た粒状物を、熱風並流式回転乾燥ドラムに供給して乾燥処理した。被乾燥物の最高乾燥温度は１００℃とした。そして、得られた有機性汚泥乾燥粒状物を分級処理した。

これにより、乾燥ペレット、即ち、バイオマス燃料を得た。この乾燥ペレットは、粒径が４〜５ｍｍ、成分が含水率５％、無機分３９％、有機分５６％であった。そして、乾燥ペレットの発熱量は２０００ｋｃａｌ／ｋｇであった。即ち、このバイオマス燃料は、石炭火力発電所のミル工程の前段に投入することにより、石炭の代替燃料として有効利用された。

例えば、発熱量が６０００ｋｃａｌ／ｋｇである石炭を、１日２０００トン使用する石炭火力発電所において、本実施形態で得られたバイオマス燃料を２％（４０トン／日）投入すると、石炭削減量は約１３トン／日となり、ＣＯ_２発生削減量は約３１トン／日となった。

（実施形態３）
まず、製紙汚泥を脱水処理して、含水率８２％、有機分１６％、無機分２％の、有機性脱水ケーキを得た。

次に、上記で得た有機性脱水ケーキと、該有機性脱水ケーキを造粒・乾燥してなる循環返送乾燥汚泥とを、固形分重量比で１：１０の割合で二軸ミキサーに供給して混合造粒処理した。これにより、両者の混合物からなる粒状物を得た。次に、上記で得た粒状物を、熱風並流式回転乾燥ドラムに供給して乾燥処理した。被乾燥物の最高乾燥温度は９５℃とした。そして、得られた有機性汚泥乾燥粒状物を分級処理した。

これにより、乾燥ペレット、即ち、バイオマス燃料を得た。この乾燥ペレットは、粒径が２〜３ｍｍ、成分が含水率８％、無機分１１％、有機分８１％であった。そして、乾燥ペレットの発熱量は３２００ｋｃａｌ／ｋｇであった。即ち、このバイオマス燃料は、石炭火力発電所のミル工程の前段に投入することにより、石炭の代替燃料として有効利用された。

例えば、発熱量が６０００ｋｃａｌ／ｋｇである石炭を、１日２０００トン使用する石炭火力発電所において、本実施形態で得られたバイオマス燃料を２％（４０トン／日）投入すると、石炭削減量は約２１トン／日となり、ＣＯ_２発生削減量は約５０トン／日となった。

本発明のバイオマス燃料の製造及び使用の工程図である。二軸ミキサーの断面図である。熱風並流式回転乾燥ドラムの断面図である。

符号の説明

８ドラム

Claims

石炭火力発電所において石炭の代替燃料として使用するバイオマス燃料であって、
含水有機性汚泥が造粒且つ乾燥されてなる粒状物であって、含水率が１０％以下であり、粒径が２〜５ｍｍであることを特徴とするバイオマス燃料。
含水有機性汚泥が、下水汚泥、し尿汚泥、家畜排泄汚泥、食品加工で発生する残渣汚泥、魚加工で発生する残渣汚泥、紙・パルプ加工で発生する残渣汚泥の内の少なくとも１種である請求項１記載のバイオマス燃料。
含水有機性汚泥を脱水処理して有機性脱水ケーキを得、これを、二軸ミキサーにより混合造粒した後、熱風並流式回転乾燥ドラムにより乾燥することを特徴とするバイオマス燃料の製造方法。
有機性脱水ケーキを、該有機性脱水ケーキを造粒・乾燥してなる有機性汚泥乾燥粒状物と共に、二軸ミキサーに供給し、両者の供給比率が、固形分重量比で１：０．５〜１０である請求項３記載のバイオマス燃料の製造方法。
含水有機性汚泥が、下水汚泥、し尿汚泥、家畜排泄汚泥、食品加工で発生する残渣汚泥、魚加工で発生する残渣汚泥、紙・パルプ加工で発生する残渣汚泥の内の少なくとも１種である請求項３記載のバイオマス燃料の製造方法。