JP2012077263A

JP2012077263A - バイオマスの利用方法

Info

Publication number: JP2012077263A
Application number: JP2010226446A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Ishida; 泰之石田; Hiroyuki Takano; 博幸高野; Kazushi Izumi; 一志和泉; Ichiro Oshiki; 市郎押木; Masaki Ishimori; 正樹石森; Takashi Hanada; 隆花田; Terumi Haraguchi; 輝美原口; Hironari Yano; 裕也矢野; Hisami Goto; 久美後藤
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp; Ask Sanshin Engineering Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp; Ask Sanshin Engineering Corp
Priority date: 2010-10-06
Filing date: 2010-10-06
Publication date: 2012-04-19

Abstract

【課題】乾燥処理を行う必要がなく、低コストで水分を多く含んだバイオマスを有効利用する。
【解決手段】本発明のバイオマスの利用方法は、バイオマス５を、脱水のできる減容器４によって造粒し、前記造粒されたバイオマスをボイラー７に燃料として投入する。脱水のできる減容器４は、モバイル車両１にフックロールコンテナ３と共に積載されている。バイオマス５の発生元又は保管場所であるオンサイト２で、バイオマス５を造粒する。そして、モバイル車両１でボイラー設置箇所７まで運搬する。
【選択図】図１

Description

本発明は、バイオマスの利用方法に関する。

廃棄物として排出される堆肥等のバイオマスは、一般的には、水分を多く含んでいる。このようなバイオマスの再利用方法として、バイオマスを原料として肥料を製造し、バイオマスを肥料として農地へ還元する試みが行われている。例えば、特許文献１では、乾燥処理と、窒素添加処理と、ペレット化処理とを有し、事業系及び家庭から排出された調理残渣物を肥料の原料とする肥料の製造方法について開示されている。

しかし、このようなバイオマスから肥料を製造する方法では、ペレット化処理するためには、ペレット化する前に乾燥処理を行うことが必要であり、そのコストが掛かってしまう。一方、このようなバイオマスには、高い発熱量を有するものもあることから、燃料として再利用することができれば、好都合である。

特開２００１−１５１５８５号公報

本発明は上記事情に鑑み、乾燥処理を行う必要がなく、低コストで水分を多く含んだバイオマスを有効利用することができるバイオマスの利用方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明によれば、バイオマスを、脱水のできる減容器によって造粒し、前記造粒されたバイオマスをボイラーに燃料として投入することを特徴とするバイオマスの利用方法が提供される。
前記脱水のできる減容器は、回転軸が垂直方向に向いた、成型用の多数の貫通孔を設けた円盤状のダイスと、該ダイスの中心部に配置された加圧ローラとを有するフラットダイス式造粒装置であることが好適である。
前記バイオマスは、オンサイトで造粒することが好適である。
前記造粒されたバイオマスはモバイル車両によってボイラーの設置箇所まで運搬されることが好適である。
前記モバイル車両によって運搬する際に、前記造粒されたバイオマスが最密充填されることが好適である。
前記造粒されたバイオマスの直径は４〜３０ｍｍ、長さが５〜７０ｍｍ、含水率が５〜４０％、発熱量が２０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上であることが好適である。

本発明に係るバイオマスの利用方法によれば、乾燥処理を行う必要がなく、低コストで水分を多く含んだバイオマスを有効利用することができる。

本発明に係るバイオマスの利用方法の一実施の形態を示す概念図である。本発明で用いられるフラットダイス式造粒装置の一例を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。

以下、本発明に係るバイオマスの利用方法の一実施の形態について、図１を用いて説明する。
まず、本発明の処理対象物であるバイオマス５を、脱水のできる減容器４によって造粒し、バイオマス燃料１３とする。
本発明の処理対象物であるバイオマス５としては、例えば、食品廃棄物、都市ゴミ、又は畜産等の堆肥等を挙げることができる。また、対象物の含水率は、３３〜６０％の範囲が好ましく、３３〜５５％の範囲がより好ましい。例えば、木くずの含水率は、生木の状態で５０％前後、例えば４８〜５２％であるため、本発明の対象物となり得る。
バイオマス５の粒径は、最大粒径が４０ｍｍ以下であり、かつ平均粒径が５ｍｍ以下であることが好ましい。この粒径以下であれば、粉砕等の前処理の必要性がなく、造粒効率がよく、装置への投入量のコントロールも容易であるからである。なお、平均粒径の下限は、特に限定されないが、２ｍｍが好ましい。

減容器４としては、図２に示すように、回転軸１４が垂直方向に向いた、成型用の多数の貫通孔１６を設けた円盤状のダイス１１と、このダイス１１の中心部に配置された加圧ローラ１２とを有する一般的なフラットダイス式造粒装置であることが好ましい。フラットダイス式造粒装置の運転方法について、図２を用いて説明する。まず、処理対象物５を、成型用の貫通孔１６を設けた円盤状のダイス１１の上に導入し、このダイス１１上で加圧ローラ１２を回転軸１４及び自転軸１５を中心に回転、自転させる。処理対象物５を加圧ローラ１２で破砕しながら成型用の貫通孔１６へと圧入することによって圧縮、押出し成型され、バイオマス燃料１３を造粒する。
フラットダイス式造粒装置の運転条件について、成型温度は、５０〜１７０℃の範囲である。成型用の貫通孔１６の直径は、４〜３０ｍｍの範囲である。加圧ローラ１２の回転数は、３０〜１４０ｒｐｍの範囲である。

処理対象物５中には水分が多く含まれている。フラットダイス式造粒装置では、この含水率を調整することができる。含水率については、処理対象物５の種類によって様々である。バイオマス燃料１３については、フラットダイス式造粒装置で脱水することにより、含水率を調整することができる。脱水後におけるバイオマス燃料１３中の含水率は、脱水前の含水率よりも、例えば、５〜２０％の範囲で低減することができる。

フラットダイス式造粒装置は、高圧力、高温度を要するスクリュー式ＲＰＦ／ＲＤＦ製造装置とは異なり、開放型構造を有する装置であるため、バイオマス中に含まれる水分又は蒸気を安全に、かつ、効率的に脱水することができ、燃料としての燃料価値を高めることができる。また、低圧力で成型されるため、造粒されたバイオマス燃料中に水分が封入されにくく、造粒物中の余剰な水分は脱水されて系外に排出することができる。

造粒されたバイオマス燃料１３は、ペレットであることが好ましい。ペレットの直径は４〜３０ｍｍ、長さは５〜７０ｍｍ、含水率は５〜４０％、発熱量は２０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上であることが好ましい。このようなスペックを有するペレットであれば、燃料として好適な燃料性状となるからである。また、このようなペレットをボイラーにおけるプレヒーター用助燃料として用いる場合、そのペレット直径は１０〜３０ｍｍの範囲であることが好ましい。かさ密度が低い処理対象物５をペレットとすることで、かさ密度を高め、減容することができる。

バイオマス５は、オンサイト２で造粒することが好ましい。オンサイト２は、本発明の対象物５であるバイオマスの発生元又は保管場所である。オンサイトで造粒することにより、バイオマス燃料を造粒装置の設置箇所まで運搬するための輸送コストを削減することができる。

図１に示すように、造粒されたバイオマス燃料１３はモバイル車両１によって運搬する。
まず、モバイル車両１でオンサイト２に出向く。モバイル車両１には、フックロールコンテナ３が搭載されており、このフックロールコンテナ３には減容器４が併設されている。
上述した造粒物（ペレット）１３をフックロールコンテナ３に積み、ボイラー設置箇所７へ運搬する（図１中の符号６）。上述したように、ペレットとすることで、運搬時のかさ密度を高めることができるため、輸送コストを低減することができ、燃料としての価格優位性を高めることが可能である。

モバイル車両１としては、上述したような減容器４とフックロールコンテナ３が搭載された移動式のものの他に、これらを車両から切り離すことができるものも用いることができる。例えば、アームロール車等を挙げることができる。可搬式の減容器４であればフックロールコンテナ３と共にモバイル車両１から切り離し、オンサイト２に仮設することも可能である。また、オンサイト２に設置した固定式の減容器とすることもできる。

上述した造粒物（ペレット）１３を積んだフックロールコンテナ３に、バイオマス５を最密充填することもできる。この場合は、フックロールコンテナ３に振動装置を取り付け、フックロールコンテナ３を振動させながらバイオマス５を充填することによって実行できる。最密充填とすることにより、運搬時のかさ密度を高めることができるため、輸送コストを低減することが可能である。

次に、造粒されたバイオマス燃料１３をボイラーに投入する。ボイラーの燃焼方式は、火格子（ストーカー）燃焼、流動床燃焼、噴流床燃焼等、特に限定されないが、造粒されたバイオマス燃料１３の大きさを鑑みれば、火格子燃焼方式であることが好ましい。
バイオマス燃料１３は、単独で用いるほか、異なるバイオマスから造粒された１種又は２種以上のバイオマス燃料を混合して用いることができる。また、石炭等のバイオマス以外の固形燃料と、適宜混合して用いることができる。
ボイラーにより得られた熱は温水、熱水、又は蒸気として熱利用されるほか、蒸気を取り出して発電を行うために利用される。

以上のように、本発明に係るバイオマスの利用方法によれば、乾燥処理を行う必要がなく、低コストで水分を多く含んだバイオマスを有効利用することができる。
また、本発明に係るバイオマスの利用方法によれば、作業要員、作業場所、処理量等を考慮した、事業化に向け効率的なバイオマス燃料の供給システムを構築することができる。

以下、実施例等を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

（実施例１〜４）
ホッパーより各種堆肥を投入し、堆肥の発生元に仮設したフラットダイス式造粒装置を用いて、ペレットの製造を行った。実施例１では畜産堆肥（牛）、実施例２では畜産堆肥（豚）、実施例３では食品堆肥、実施例４では都市ゴミ堆肥を用いた。結果を表１に示す。

表１より、実施例１〜４のいずれにおいても、ペレットとすることにより、かさ密度が増加し、水分量が低下した。このことから、かさ密度が低く、かつ、水分量の多い堆肥を燃料として再利用できることが確認された。したがって、本発明に係るバイオマスの利用方法を利用することにより、乾燥処理を行う必要がなく、低コストで水分を多く含んだバイオマスを有効利用できることが示された。

１モバイル車両
２オンサイト
３フックロールコンテナ
４減容器
５処理対象物
６運搬
７ボイラー設置箇所
１１ダイス
１２加圧ローラ
１３造粒物
１４回転軸
１５自転軸
１６貫通孔

Claims

バイオマスを、脱水のできる減容器によって造粒し、前記造粒されたバイオマスをボイラーに燃料として投入することを特徴とするバイオマスの利用方法。
前記脱水のできる減容器が、回転軸が垂直方向に向いた、成型用の多数の貫通孔を設けた円盤状のダイスと、該ダイスの中心部に配置された加圧ローラとを有するフラットダイス式造粒装置であることを特徴とする請求項１に記載のバイオマスの利用方法。
前記バイオマスを、オンサイトで造粒することを特徴とする請求項１又は２に記載のバイオマスの利用方法。
前記造粒されたバイオマスをモバイル車両によってボイラーの設置箇所まで運搬することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のバイオマスの利用方法。
前記モバイル車両によって運搬する際に、前記造粒されたバイオマスが最密充填されることを特徴とする請求項４に記載のバイオマスの利用方法。
前記造粒されたバイオマスの直径が４〜３０ｍｍ、長さが５〜７０ｍｍ、含水率が５〜４０％、発熱量が２０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のバイオマスの利用方法。