JP2009197208A

JP2009197208A - 畜糞固形燃料及びその製造方法並びにその燃料を用いた燃焼装置

Info

Publication number: JP2009197208A
Application number: JP2008118972A
Authority: JP
Inventors: Akiji Sugita; 明司杉田
Original assignee: NANGOKU KOSAN KK
Current assignee: NANGOKU KOSAN KK
Priority date: 2008-01-22
Filing date: 2008-04-30
Publication date: 2009-09-03

Abstract

【課題】石油・石炭などの発電用化石燃料使用量を削減でき、カーボンニュートラルによる地球温暖化防止（二酸化炭素削減）や循環型社会の構築に貢献できる畜糞固形燃料及びその製造方法並びにその燃料を用いた燃焼装置を提供する。
【解決手段】圧力釜２に鶏糞１を投入すると共に、油脂３Ａを添加投入する。油脂３Ａの添加割合は、鶏糞１の総重量に対して１０〜２０％程度が好ましい、次いで、圧力釜２内を水蒸気にて９０℃〜１００℃に加熱する。その際、圧力釜２内を真空ポンプ４により−５００ＨＰａ〜−６５０ＨＰａに引圧することで、鶏糞１は真空雰囲気中で油揚され、脱水及び脱臭され、１時間３０分〜２時間程度加熱した後、温度が７５℃〜８０℃程度に下がった状態で、乾留後の鶏糞１を圧力釜２から成型機５に搬送して任意の形状にペレット加工して畜糞固形燃料６を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、牛、豚、鶏等の畜糞由来の固形燃料に関し、とくに含水率の高い畜糞の処理に好適な燃料化方法及びその燃料を用いた燃焼装置に関するものである。

現在、地球上の大気や海洋の平均温度は上昇を示しており、これに伴う海水面の上昇や気象の変化が観測され、生態系や人類活動への悪影響が懸念されている。この地球温暖化対策として最も重要なことは、化石燃料の使用に伴う二酸化炭素の排出抑制である。京都議定書の発効により国内外において二酸化炭素の排出削減が求められている。すなわち、化石燃料に替わる燃料の開発が切望されている。

従来、畜糞は、焼却、発酵堆肥化、地中埋設等により主に処理されている。その中でもとくに含水率が高いものは、直接濃縮、乾燥することが困難である。

家畜排せつ物は農作物生産のための貴重な有機質資源として有効活用されるが、窒素バランスが過剰な地域においては、農地への未処理の家畜はいせつ物等の過剰投与は土壌の富栄養化や地下水汚染の原因となることが指摘されている。平成１１年には「家畜せつ物の管理の適正化及び利用の促進に関する法律」が施行された。

また、近年の原油価格の高騰により、農業経営を継続していく上での経済的な問題もある。ビニールハウス栽培（以下、単にハウス栽培という）では、時期によりハウス内を暖房する必要がある。例えば、ピーマン栽培では１８℃以上が必要であり、宮崎県では１０月下旬から４月下旬まで重油ボイラーを使用する。宮崎県内においてハウス栽培の暖房に使用される重油は約１０万キロリットル／年と推定される。ハウス内にビニールを重ねて温度管理しても効果は薄い。燃料費は嵩むが、安価な輸入品との競争もあり、農家の負担コストを安易に小売価格に上乗せすることもできず経営継続が厳しい状況にある。

また、重油ボイラーが故障した場合等には、緊急手段として、ロウソク・練炭・小型スポット式ストーブ等が用いられてきた。しかしこれらの暖房用器材の問題点としては、ロウソクは、発熱量が小さいため、数十本必要とし、配置作業及び点火作業に手間がかかる。練炭は、燃焼中に植物にとって有害な亜硫酸ガス・一酸化炭素等を高濃度で発生するために、生育障害や着果・結実不良を起こし収穫量が減少する。ストーブにおいては化石燃料を使用する。

生産者のハウス栽培に要する負担の軽減や、カーボンニュートラルによる地球温暖化防止（二酸化炭素削減）や循環型社会の構築のためには、化石燃料由来の燃料を使用しないことが肝要である。そこで、地方自治体、農業、及び工業廃水の汚泥を生物処理して脂質を抽出し、アルコールベースのエステルへのエステル交換を用いて、抽出された脂質をエステル交換させることによる、バイオディーゼル燃料の生成方法（特許文献１参照。）、稲藁、刈草等の木質・草本系バイオマス、活性汚泥等の糞尿系バイオマス、食品産業廃棄物、古紙、生ゴミを含むバイオマスを硫酸糖化して得た糖化液を、燃料電池発電の電子供給源に用いる方法（特許文献２参照。）、有機汚泥・動植物性残渣・家畜糞尿及び工場濃厚廃液など木屑、生木、葉、雑草などをチップ化したものを加えて蒸発乾燥機で加温蒸発処理し、乾燥物をペレット化した後、ペレットを乾溜炉でガス化、炭化し、得られたガスは蒸発乾燥機及び乾溜炉での熱源として利用し、炭化物は燃料、土壌改質剤、水処理、脱臭処理に有効利用する方法（特許文献３参照。）等が提案されている。

特表２００７−５０８９２２号公報特開２００６−３２６５６２号公報特開２００３−５５６６６号公報

しかしながら、とくに含水率の高い畜糞は、そのままでは安定した燃焼が困難であり、化石燃料と比較して発熱量が低く、広い且つ複雑な構成の燃焼室を要するといった課題は解決されていなかった。したがって、従来技術においても、畜糞の燃料用ペレット化に際し、木屑、生木、葉、雑草等の吸水材を加える必要があることを謳っている。本発明は、上記のような従来技術の課題に鑑み、吸水材を加えることなく、含水率の高い畜糞からでも高効率で固形燃料を製造することができ、さらに、その焼却により生じた蒸気熱の利用や発電（サーマルリサイクル）により、石油・石炭などの発電用化石燃料使用量を削減でき、カーボンニュートラルによる地球温暖化防止（二酸化炭素削減）や循環型社会の構築に貢献できる畜糞固形燃料及びその製造方法並びにその燃料を用いた燃焼装置を提供することを目的とするものである。大豆、菜種などを搾って油を採った粕、窒素を含むので肥料にする

そこで、本発明の畜糞固形燃料は、畜糞に油脂を添加して油揚脱水処理してなることを特徴とし、その製造方法は、圧力釜を用い、畜糞に油脂類を添加して、釜の中で引圧して真空雰囲気中で油揚して脱水し、脱水後の固形物を任意のペレット状に成型することを特徴とする。また、添加する油脂類が、廃食用油又は動植物性油脂であることを特徴とする。また、揚げ滓を添加することを特徴とする。

さらに、得られた畜糞固形燃料を燃料とする燃焼装置を提供するものであり、この燃焼装置は、着火剤としてバイオマス由来のエタノールを使用することを特徴とする。

本発明によれば、下記の優れた効果がある。
（１）資源循環型であり二酸化炭素削減への貢献が可能である畜糞を原料とした安価な固形燃料を提供できる。
（２）石油・石炭などの発電用化石燃料使用量を削減でき、カーボンニュートラルによる地球温暖化防止（ＣＯ２）削減や循環型社会の構築に貢献できる。
（３）畜糞に油脂類を添加して油揚することで、畜糞のみで乾留するよりも発熱量が増大し、物体温度が上昇しやすくなるので、含水率の高い畜糞からでも高効率で燃料用のペレットを製造することができるばかりでなく、高い脱臭処理効果が得られる。
（４）。圧力釜内を真空にすることで、高い脱水効果が得られる。すなわち、真空雰囲気中では沸点が低くなるので、低温処理が可能となり、短時間且つ少ないエネルギーで水分を除去することができる。
（５）得られた畜糞燃料は各種熱エネルギー源として活用でき、燃焼後の灰の重量は１０分の１程度に減縮され、容積も大幅に減少するため、流通や保管が容易になる。また、リン酸・カリに富む肥料として活用できる。
（６）燃焼装置を直接燃焼方式にすることで、ガス化燃焼と比べて構成を簡素化できる（燃焼室が一つで済む）。
（７）燃焼装置の着火剤としてバイオマス由来のエタノールを使用することで、化石燃料を一切使用しない燃焼システムが構築できる。

以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係る畜糞の固形燃料化処理方法を示す工程図、図２は圧力釜を模式的に示す側面図、図３は燃焼装置（ビニールハウス暖房用装置）を模式的に示す側面図である。

図１及び図２に示すように、本実施例では、原料として、畜糞（含水率が４０〜６０％の鶏糞）１を用いた。まず、圧力釜２に鶏糞１を投入すると共に、油脂３Ａを添加投入する。ここで、油脂３Ａとしては、廃食用油又は動物性油脂類を添加するものでよいが、本実施例では、死亡牛の油脂を用いた。尚、油分を含む食物残渣、例えば、揚げ滓（食品加工場から廃棄される使用済みの揚げ油から分離された残渣）３Ｂを添加しても良い。油脂３Ａの添加割合は、鶏糞１の重量に対して１０〜２０％程度が好ましく、例えば、鶏糞１の重量２５００ｋｇに対して２５０ｋｇ〜５００ｋｇとなる。次いで、圧力釜２内に投入した鶏糞１及び油脂３Ａを攪拌体２ａにて攪拌混合しながら水蒸気熱を付与して９０℃〜１００℃に加熱する。その際、圧力釜２内を真空ポンプ４により−５００ＨＰａ〜−６５０ＨＰａに引圧することで、鶏糞１は真空雰囲気中で油揚され、脱水及び脱臭される。１時間３０分〜２時間程度加熱した後、温度は７５℃〜８０℃程度に下がった状態で、乾留後の鶏糞１を圧力釜２から成型機５に搬送して任意の形状にペレット加工して畜糞固形燃料６を得る。尚、本実施例では、固形燃料の原料として、畜糞１を用いたが、原料としては、これらを各々単独に用いるものでも良い。

図３は、上記工程で得られた畜糞固形燃料６を燃料とする燃焼装置（ビニールハウス暖房用）７の一例を示したものである。この燃焼装置７は、畜糞固形燃料６を投入する燃焼室８を一つだけ有する直接燃焼方式であり、熱交換器１０を介してファン１１によって熱風をビニールハウス内に送気して暖房するものである。ガス化燃焼と比べて構成を簡素化できる利点がある。また、この燃焼装置７の着火バーナー９の着火剤としてバイオマス由来のエタノールを使用することで、化石燃料を一切使用しない燃焼システムが構築できる。畜糞固形燃料６の燃焼後の灰はコンベア１２により排出され、リン酸・カリに富む肥料として活用される。

本発明に係る畜糞の固形燃料化処理方法を示す工程図である。圧力釜を模式的に示す側面図である。燃焼装置（ビニールハウス暖房用）を模式的に示す側面図である。

符号の説明

１Ａ畜糞（鶏糞）
２圧力釜
２ａ攪拌体
３Ａ油脂
３Ｂ揚げ滓
４真空ポンプ
５成型機
６畜糞固形燃料（ペレット）
７燃焼装置（ビニールハウス暖房用）
８燃焼室
９着火バーナー
１０熱交換器
１１ファン
１２コンベア

Claims

畜糞に油脂を添加して油揚脱水処理してなることを特徴とする畜糞固形燃料。
圧力釜を用い、畜糞に油脂類を添加して、釜の中で引圧して真空雰囲気中で油揚して脱水し、脱水後の固形物を任意のペレット状に成型することを特徴とする畜糞固形燃料の製造方法。
添加する油脂類が、廃食用油又は動植物性油脂であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の畜糞固形燃料及びその製造方法。
揚げ滓を添加することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の畜糞固形燃料及びその製造方法。
請求項１乃至請求項４記載の畜糞固形燃料を燃料とすることを特徴とする燃焼装置。
着火剤としてバイオマス由来のエタノールを使用することを特徴とする請求項５記載の燃焼装置。