JP2014200763A

JP2014200763A - 有機性廃棄物を利用した原料生成システムおよび原料生成方法

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Publication number: JP2014200763A
Application number: JP2013080780A
Authority: JP
Inventors: 栗原　隆; Takashi Kurihara; 栗原　　隆; 健次野崎; Kenji Nozaki; 博一村田; Hirokazu Murata
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2013-04-08
Filing date: 2013-04-08
Publication date: 2014-10-27

Abstract

【課題】紙ごみや生ごみ等の有機性廃棄物を効率的に且つ経済的に資源化することができる。
【解決手段】生ごみＰを乾燥処理するための生ごみ乾燥装置３と、この生ごみ乾燥装置３によって乾燥資源化させた乾燥生ごみＰ１よりも低い含水率の紙ごみＫを、乾燥生ごみＰ１に混合することで乾燥生ごみＰ１よりも含水率の低い例えば５〜３５％に低下させた原料Ｇを生成する混合部４と、を備え、生ごみ乾燥装置３は、ガス化装置２の廃熱を熱源として生ごみＰを乾燥処理する原料生成システム１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば紙類ごみや生ごみ等の有機性廃棄物を効率的に且つ経済的に資源化する有機性廃棄物を利用した原料生成システムおよび原料生成方法に関する。

従来、例えば発電効率の高い発電用ガスエンジンの燃料などに用いるクリーンな高カロリーガス（生成ガス）を、バイオマスをガス化して生成するバイオマスのガス化装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。そして、この種のバイオマスのガス化装置には、バイオマスを供給してガス化するガス化反応炉と、ガス化反応炉でのガス化反応に必要な熱を供給する外熱炉と、ガス化反応炉にバイオマスを供給するバイオマス供給設備と、ガス化反応炉で生成したバイオマスガスから水分などを除去する脱水装置と、脱水装置で処理した生成ガスを貯留するガスタンクとを備えて構成したものがある。

そして、上述したガス化装置において、高温でガス化するための原料としては、木材を利用に合った形状や含水率に調整し、ガス化原料、ならびにガス反応炉を加熱する外熱炉の材料にすることが多い。また、上記原料として生ごみを用いる場合には、ガス化装置における例えば２００〜６００℃の高温の排熱を生ごみ乾燥装置に導入することで、生ごみを短時間で乾燥処理することが行われている。

特開２００４−５１７１７号公報

しかしながら、従来のガス化装置では、木材を原料とする場合、木材を粉砕するために多量の電気を使うなど効率が良くないという問題があった。
また、都市域における有機性廃棄物には、主な発生ガス組成は、ＣＯ_２を除く燃焼性の高いガス成分が７０％以上あることから、ガス化原料、外熱炉原料としての利用が望まれているが、生ごみ等は材料の種類、形状などで不均一性があり、また紙ごみは種類が多く、形状が異なるうえ、汚れ等も付着していることから、ガス化としての原料の性質にバラツキがあり、原料の調整が難しいという問題があり、その点で改善の余地があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、紙ごみや生ごみ等の有機性廃棄物を効率的に且つ経済的に資源化することができる有機性廃棄物を利用した原料生成システムおよび原料生成方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る有機性廃棄物を利用した原料生成システムでは、有機性廃棄物を乾燥させて原料を生成する有機性廃棄物を利用した原料生成システムであって、第１有機性廃棄物を乾燥処理するための乾燥手段と、乾燥手段によって乾燥資源化させた第１有機性廃棄物よりも低い含水率の第２有機性廃棄物を、乾燥資源化させた第１有機性廃棄物に混合することで第１有機性廃棄物よりも含水率の低い原料を生成する混合手段と、を備えていることを特徴としている。

また、本発明に係る原料生成方法では、有機性廃棄物を乾燥させて原料を生成する原料生成方法であって、第１有機性廃棄物を乾燥処理する乾燥工程と、乾燥工程によって乾燥資源化させた第１有機性廃棄物よりも低い含水率の第２有機性廃棄物を、乾燥資源化させた第１有機性廃棄物に混合することで第１有機性廃棄物よりも含水率の低い原料を生成する混合工程と、を有することを特徴としている。

本発明では、乾燥処理された第１有機性廃棄物と、その第１有機性廃棄物よりも含水率の低い第２有機性廃棄物とを混合させることで、第１有機性廃棄物よりも含水率が低く、熱ロスが少ない原料を効率的に生成することが可能となり、その原料をガス化原料や外熱炉原料として効果的に利用することができ、さらにガス化により生成したバイオマスガスを発電の燃料やメタノール合成の原料に用いることができる。この場合、含水率にバラツキの大きい第１有機性廃棄物に対して第２有機性廃棄物の混合量を調整することだけで、生成される原料を所望の含有率に設定することができるので、コストがかからず経済的である。
また、原料となる有機性廃棄物が最終的には灰になることから、都市域廃棄物を大幅に削減することができる。

また、本発明に係る有機性廃棄物を利用した原料生成システムでは、第１有機性廃棄物は生ごみであり、前記第２有機性廃棄物は紙ごみであって、混合手段において、乾燥手段で乾燥資源化された乾燥生ごみと紙ごみとの混合割合を調整することで、その混合した原料の含有率を５〜３５％に低下させることが好ましい。

本発明によれば、乾燥処理後で資源化された乾燥生ごみが高い含水率を有する場合でも、これにほぼ一定の含水率である紙ごみを混合させることで、含有率を５〜３５％となるように調整した原料を生成することができる。
また、第１有機性廃棄物が生ごみの場合には、ガス化原料にして生成ガスにすることで、臭いを抑制することができる。また、外熱炉の原料に用いても４００〜１０００℃、或いはそれ以上の雰囲気下を通過するので、臭いを抑制できる。

また、本発明に係る有機性廃棄物を利用した原料生成システムでは、乾燥手段は、ガス化装置の廃熱を熱源として第１有機性廃棄物を乾燥処理することが好ましい。

この場合、ガス化する際にはガス化装置が高温になるので、このときの廃熱を乾燥手段の熱源として利用することで、新たなボイラー等の熱源を設けずに第１有機性廃棄物を乾燥処理することができる。そのため、無駄な燃料や電気を使用する必要がなくなり、効率的に、且つ経済的となる利点がある。

本発明の有機性廃棄物を利用した原料生成システムおよび原料生成方法によれば、紙ごみや生ごみ等の有機性廃棄物を効率的に且つ経済的に資源化することができる。

本発明の実施の形態による原料生成システムを模式的に示した図である。

以下、本発明の実施の形態による有機性廃棄物を利用した原料生成システムおよび原料生成方法について、図面に基づいて説明する。

図１に示すように、本実施の形態による原料生成システム１は、バイオマスをガス化するガス化装置２の廃熱を利用して有機性廃棄物を乾燥させて熱原料を生成するためのものである。

図１に示すように、原料生成システム１は、ガス化装置２の廃熱を熱源として生ごみＰ（第１有機性廃棄物）を乾燥処理するための生ごみ乾燥装置３（乾燥手段）と、生ごみ乾燥装置３によって乾燥資源化させた乾燥生ごみＰ１よりも低い含水率の紙ごみＫ（第２有機性廃棄物）を、乾燥資源化させた乾燥生ごみＰ１に混合することでその乾燥生ごみＰ１よりも含水率の低い原料Ｇを生成する混合部４（混合手段）と、を備えている。

ガス化装置２は、図示しないガス化反応炉と外熱炉などからなり、ガス化反応炉内にバイオマスを投入してガス化し、一酸化炭素や水素などを含むバイオマスガスを生成する。また、このとき、外熱炉でガス化反応に必要な熱が供給される。ガス化反応炉内でのガス化の反応温度は約７００〜１０００℃とされているため、外熱炉温度は約１０００℃以上に保たれている。

生ごみ乾燥装置３は、例えば熱風並流式で撹拌軸付のロータリーキルンなどが挙げられ、ガス化装置２の熱風が流通する流通経路と生ごみ乾燥装置３の内部を熱風導入用の配管、排気返送用の配管で接続して配設されている。

そして、本実施の形態の原料生成システム１においては、内部に生ごみＰを収容した生ごみ乾燥装置３にガス化装置２の高温廃熱を熱風として熱源部５に導入し、この熱源部５の廃熱を利用することで生ごみＰを乾燥処理する。このとき、生ごみ乾燥装置３に導入される生ごみＰは、含水率が通常７５〜８５％程度であり、生ごみ乾燥装置３において時間当たり１０〜３０ｋｇが乾燥処理される。そして、乾燥処理によって減容化して乾燥資源化させた生ごみＰ１は、その含水率が利用用途や生ごみ乾燥装置の製品仕様などにより一般的に異なるが、例えば１０％程度〜３５％程度であり、条件によっては６０％を超える程度にまでしか乾燥されない場合もある。

なお、本実施の形態では、生ごみ乾燥装置３がガス化装置２の廃熱を利用して乾燥させる構成となるので、専用のボイラー等の熱源を設ける必要がない。
また、生ごみ乾燥装置３で生ごみＰを乾燥させた後の排気は、ガス化装置２の熱風の流通経路に再投入されている。

混合部４は、生ごみ乾燥装置３で乾燥処理された乾燥生ごみＰ１に、例えば含水率が１０％程度の紙ごみＫを混合処理し、混合した乾燥生ごみＰ１と紙ごみＫからなる原料Ｇを含水率で１５％程度（好ましくは１０％前後）に調整して生成する部分である。生成される原料Ｇの含水率は、乾燥処理された乾燥生ごみＰ１と紙ごみＫの割合を適宜変更することで調整される。
なお、紙ごみＫは裁断等によって、生ごみＰは分別破砕等によってそれぞれ必要に応じて前処理しておく。

このように生成される原料Ｇは、ガス化装置２の原料としてこのガス化装置２のガス化反応炉に投入し、例えば８００℃〜１０００℃の高温で且つ還元性雰囲気（酸素不足雰囲気）で加熱して順次ガス化する。これにより、乾燥生ごみＰ１と紙ごみＫを混合した原料Ｇを資源化してバイオガスが生成され、生成したバイオガスが建物や再開発街区等の発電、触媒を通してメタノール合成等に利用される。
また、生成される原料Ｇは、ガス化装置２の原料のみではなく、ペレットを燃料とする燃焼装置などの外熱炉として利用可能なボイラー等の原料としても良い。

次に、上述した有機性廃棄物を利用した原料生成システムの作用について、詳細に説明する。
本実施の形態では、図１に示すように、生ごみ乾燥装置３で乾燥処理された乾燥生ごみＰ１と、その乾燥生ごみＰ１よりも含水率の低い紙ごみＫとを混合部４で混合させることで、乾燥生ごみＰ１よりも含水率が低く、熱ロスが少ない原料Ｇを効率的に生成することが可能となり、その原料Ｇをガス化原料や外熱炉原料として効果的に利用することができ、さらにガス化により生成したバイオマスガスを発電の燃料やメタノール合成の原料に用いることができる。

この場合、含水率にバラツキの大きい生ごみＰに対して紙ごみＫの混合量を調整することだけで、生成される原料Ｇを所望の含有率に設定することができるので、コストがかからず経済的である。
また、原料Ｇとなる生ごみＰや紙ごみＫが最終的には灰になることから、都市域廃棄物を大幅に削減することができる。

また、本実施の形態では、乾燥処理後で資源化された乾燥生ごみＰ１が高い含水率を有する場合でも、これにほぼ一定の含水率である紙ごみＫを混合させることで、含有率を５〜３５％となるように調整した原料Ｇを生成することができる。
また、本実施の形態のように生ごみＰを使用する場合には、ガス化原料にして生成ガスにすることで、臭いを抑制することができる。また、外熱炉の原料に用いても４００〜１０００℃、或いはそれ以上の雰囲気下を通過するので、臭いを抑制できる。

さらに、本実施の形態の原料生成システム１では、ガス化する際にはガス化装置２が高温になるので、このときの廃熱を生ごみ乾燥装置３の熱源部５に導入して利用することで、新たなボイラー等の熱源を設けずに生ごみＰを乾燥処理することができる。そのため、無駄な燃料や電気を使用する必要がなくなり、効率的に、且つ経済的となる利点がある。

上述のように本実施の形態による有機性廃棄物を利用した原料生成システムおよび原料生成方法では、紙ごみＫや生ごみＰの有機性廃棄物を効率的に且つ経済的に資源化することができる。

以上、本発明による有機性廃棄物を利用した原料生成システムおよび原料生成方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施の形態では、乾燥手段（生ごみ乾燥装置３）で乾燥処理される第１有機性廃棄物を生ごみＰとし、乾燥生ごみＰ１に混合する第２有機性廃棄物を紙ごみＫであるものとしたが、必ずしも有機性廃棄物を紙ごみ、生ごみに限定しなくてもよく、他の有機性廃棄物を資源化するために本発明を適用してもよい。要は、乾燥処理された第１有機性廃棄物に対して、この第１有機性廃棄物よりも含水率の低い第２有機性廃棄物を混合して目標の含水率の原料を生成できれば良いのである。

また、本実施の形態では、生成される原料Ｇの含有率を１５％程度（好ましくは１０％前後）としているが、これは一例であって、原料の含有率の目標値としては、混合する有機性廃棄物の条件に応じて適宜設定すればよく、例えば３５〜４５％と高めの含有率としてもよい。

さらに、本実施の形態では、ガス化の際の高温のガス化装置２の廃熱を生ごみ乾燥装置３の熱源部５に利用しているが、このような構成に限定されず、従来のようなボイラーを生ごみ乾燥装置３の熱源としても良い。

さらにまた、本原料生成システム１において生成した原料はガス化原料や外熱炉原料のみならず、他の熱利用であってもかまわない。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１原料生成システム
２ガス化装置
３生ごみ乾燥装置（乾燥手段）
４混合部（混合手段）
５熱源部
Ｇ原料
Ｋ紙ごみ（第２有機性廃棄物）
Ｐ生ごみ（第１有機性廃棄物）
Ｐ１乾燥生ごみ（乾燥資源化された第１有機性廃棄物）

Claims

有機性廃棄物を乾燥させて原料を生成する有機性廃棄物を利用した原料生成システムであって、
第１有機性廃棄物を乾燥処理するための乾燥手段と、
該乾燥手段によって乾燥資源化させた第１有機性廃棄物よりも低い含水率の第２有機性廃棄物を、前記乾燥資源化させた第１有機性廃棄物に混合することで前記第１有機性廃棄物よりも含水率の低い原料を生成する混合手段と、
を備えていることを特徴とする有機性廃棄物を利用した原料生成システム。
前記第１有機性廃棄物は生ごみであり、前記第２有機性廃棄物は紙ごみであって、
前記混合手段において、前記乾燥手段で乾燥資源化された乾燥生ごみと紙ごみとの混合割合を調整することで、その混合した原料の含有率を５〜３５％に低下させることを特徴とする請求項１に記載の有機性廃棄物を利用した原料生成システム。
前記乾燥手段は、ガス化装置の廃熱を熱源として前記第１有機性廃棄物を乾燥処理することを特徴とする請求項１又は２に記載の有機性廃棄物を利用した原料生成システム。
有機性廃棄物を乾燥させて原料を生成する原料生成方法であって、
第１有機性廃棄物を乾燥処理する乾燥工程と、
該乾燥工程によって乾燥資源化させた第１有機性廃棄物よりも低い含水率の第２有機性廃棄物を、前記乾燥資源化させた第１有機性廃棄物に混合することで前記第１有機性廃棄物よりも含水率の低い原料を生成する混合工程と、
を有することを特徴とする原料生成方法。