JP2019127577A - バイオマス炭化物製造システム - Google Patents
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Abstract
Description
具体的には、炭化処理部で発生した熱分解ガスを熱分解ガス焼却部で焼却すると共に、その際に発生する排ガスを乾燥処理部へ熱源として供給している。
更に、上記特許文献1に記載のバイオマス炭化物製造システムでは、乾燥処理部(乾燥炉20)に供給される前の含水バイオマス(脱水後の下水汚泥)の一部を取り出し、その取り出した含水バイオマスに適宜乾燥バイオマスを加えて燃焼させるバイオマス燃焼部(汚泥焼却炉70)が設けられている。そして、バイオマス燃焼部で生成された排ガスは、熱分解ガス焼却部で生成された排ガスと混合された後に、炭化処理部及び乾燥処理部に熱源として供給されて、熱回収が行われている。
前記乾燥バイオマスを炭化させてバイオマス炭化物を生成する炭化処理部と、
前記炭化処理部で発生した熱分解ガスを燃焼させて焼却する熱分解ガス焼却部と、を備えたバイオマス炭化物製造システムであって、
固形バイオマス燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成し、当該燃焼ガスを熱源として供給するバイオマス燃焼部を備え、
前記バイオマス燃焼部から取り出された燃焼残渣を、前記炭化処理部に供給されるバイオマスに混合する燃焼残渣混合部を備えた点にある。
従って、本発明により、含水バイオマスからバイオマス炭化物を製造するにあたり、熱分解ガス焼却部に必要な熱源を固形バイオマス燃料の燃焼により確保しながら、合理的にバイオマス炭化物を製造可能なバイオマス炭化物製造システムを実現できる。
更に、燃焼残渣が混合された含水バイオマスは、乾燥処理部での乾燥処理において十分に撹拌され、その撹拌後の乾燥バイオマスが炭化処理部に供給されるので、炭化処理部において、燃焼残渣の炭化物が十分に分散されて品質のバラツキが少ないバイオマス炭化物を生成することができる。
前記バイオマス燃焼制御手段が、前記炭化処理部に供給されるバイオマスに混合される前の前記燃焼残渣の貯留量が所定の設定貯留量以下となるように、前記固形バイオマス燃料の供給量を制限する燃料供給量制限処理を実行する点にある。
図1に示すバイオマス炭化物製造システム(以下、「本システム」と呼ぶ場合がある。)は、下水汚泥等の含水バイオマスX1を脱水、乾燥、炭化させて、代替燃料等として利用されるバイオマス炭化物X3を製造するシステムとして構成されている。
尚、サイクロン集塵機7で除去された固形分は乾燥処理部2から払い出された乾燥バイオマスX2に混合される。
また、本実施形態では、乾燥バイオマスX2を造粒する造粒装置6を後述する分配部バッファタンク21の上流側に設置しているが、この造粒装置6の設置箇所については、乾燥処理部2から炭化処理部3に至る乾燥バイオマスX2の搬送経路上であればよく、例えば分配部バッファタンク21の下流側において後述する炭化処理部用バッファタンク23の上流側又は下流側に設置しても構わない。また、この造粒装置6は適宜省略しても構わない。
尚、本実施形態では、熱分解ガス焼却部4から排出された排ガスG4を乾燥処理部2の熱源として利用する形態として、含水バイオマスX1に対して排ガスG4を温風として直接的に接触させるように構成しているが、当然、含水バイオマスX1に対して排ガスG4の熱を間接的に与えるように構成しても構わない。また、熱分解ガス焼却部4から排出された排ガスG4を乾燥処理部2に供給して熱源として利用する構成については、適宜省略又は改変しても構わない。
空気予熱器8では、ブロア13を通じて供給された燃焼用空気Aが、約800℃〜900℃の排ガスG3との熱交換により予熱される。そして、空気予熱器8で予熱された燃焼用空気HAは、後述する化石燃料バーナ51に化石燃料Fの一次燃焼用空気として供給されるが、その一部を取り出して燃焼用空気調整弁53を通じて熱分解ガス焼却部4に供給可能とされている。そして、本システムの制御装置60は、熱分解ガス焼却部4における熱分解ガスG2を含む可燃物に対する空気比が理論空気比よりも少し高めの例えば1.3程度に維持するために、熱分解ガス焼却部4から排出された排ガスG3の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ16の検出結果に基づいて燃焼用空気調整弁53の開度を制御する。
また、制御装置60は、化石燃料バーナ51における化石燃料Fに対する空気比が理論空気比よりも少し高めの例えば1.3程度に維持するために、化石燃料バーナ51への化石燃料Fの供給量に相当する燃料調整弁52の開度に基づいてブロア13による燃焼用空気Aの送風量を制御する。
本システムには、固形バイオマス燃料を燃焼させて火炎や燃焼排ガスを含む燃焼ガスを生成し、当該燃焼ガスを熱源として供給するバイオマス燃焼部としてのバイオマスバーナ50が設けられており、乾燥処理部2で生成された乾燥バイオマスX2の一部を取り出して固形バイオマス燃料としてバイオマスバーナ50に供給する乾燥バイオマス分配部20が設けられている。
更に、バイオマスバーナ50は、乾燥バイオマスX2を燃焼させて生成した燃焼ガスを熱源として供給するにあたり、当該生成した燃焼ガスを熱分解ガス焼却部4に供給することで、当該熱分解ガス焼却部4において熱分解ガスG2を昇温させるように構成されている。
本システムには、乾燥処理部2で生成された乾燥バイオマスX2を一時的に貯留して、バイオマスバーナ50への乾燥バイオマスX2の供給量が変動した場合に炭化処理部3への乾燥バイオマスX2の供給量を設定供給量に維持する乾燥バイオマス貯留手段として、分配部バッファタンク21、燃焼部用バッファタンク22、及び、炭化処理部用バッファタンク23が設けられている。即ち、炭化処理部3では、乾燥バイオマスX2の供給量が設定供給量に維持されることで、当該乾燥バイオマスX2を安定した処理条件下において炭化させて、品質が安定した高品質のバイオマス炭化物X3が生成される。
尚、本願において、燃焼部用バッファタンク22や炭化処理部用バッファタンク23を分配後バッファタンクと呼ぶ場合がある。
燃焼部用バッファタンク22は、乾燥バイオマス分配部20からバイオマスバーナ50に通じる経路において乾燥バイオマスX2を一時的に貯留するものとして構成されている。
炭化処理部用バッファタンク23は、乾燥バイオマス分配部20から炭化処理部3に通じる経路において乾燥バイオマスX2を一時的に貯留するものとして構成されている。
一方、炭化処理部用バッファタンク23が分配後バッファタンクとして設けられている場合、払い出し制御手段62は、炭化処理部用バッファタンク23の貯留量が設定貯留量に対して減少傾向にある場合には、フィーダ21bでの払い出し量を増加側に制御し、逆に、炭化処理部用バッファタンク23の貯留量が設定貯留量に対して増加傾向にある場合には、フィーダ21bでの払い出し量を減少側に制御して、炭化処理部用バッファタンク23の貯留量を設定貯留量に維持する。
この構成により、バイオマス燃焼制御手段61によるバイオマスバーナ50への乾燥バイオマスX2の供給量制御、及び、炭化処理部3への乾燥バイオマスX2の定量供給を維持した状態で、燃焼部用バッファタンク22や炭化処理部用バッファタンク23の貯留量の変動を抑制することができる。
本システムには、バイオマスバーナ50から取り出された燃焼残渣Yを、炭化処理部3に供給されるバイオマスX1,X2に混合する燃焼残渣混合部31,32,33が設けられている。
即ち、バイオマスバーナ50では、精製された化石燃料と異なり完全な燃焼が難しい固形バイオマス燃料(乾燥バイオマスX2)を燃焼させることから、未燃成分を含む固形の燃焼残渣Yが発生する。更に、バイオマスバーナ50は、熱分解ガス焼却部4に直接燃焼ガスを供給するものであることから、その際に発生する燃焼残渣Yは、熱分解ガス焼却部4の底部から取り出すことができ、このように取り出された燃焼残渣Yは、一旦貯留タンク30に貯留される。
尚、本件では、バイオマスバーナ50の燃焼残渣Yを熱分解ガス焼却部4側から取り出すように構成したが、バイオマスバーナ50側から燃焼残渣Yを取り出すように構成しても構わない。
即ち、第1燃焼残渣混合部31は、乾燥処理部2に供給される含水バイオマスX1に燃焼残渣Yを混合するものとして構成されている。
このような燃焼残渣混合部31を設けることにより、燃焼残渣Yが高温であった場合でも、混合対象の含水バイオマスX1に含まれる水分により燃焼残渣Yを好適に冷却して、不都合な発火等を防止できる。
このような燃焼残渣混合部32,33を設けることにより、乾燥バイオマスX2に混合された燃焼残渣Yをバイオマス炭化物X3の原料の一部として適切に炭化処理部3に供給することができる。また、乾燥バイオマス分配部20の下流側に配置された第3燃焼残渣混合部33を設けることにより、乾燥バイオマスX2に混合された燃焼残渣Yの全量をバイオマス炭化物X3の原料の一部として適切に炭化処理部3に供給することができる。
すると、バイオマスバーナ50での燃焼残渣Yの発生量が減少することで、該貯留タンク30における燃焼残渣Yの貯留量が設定貯留量以下に維持されることになり、処分すべき余剰の燃焼残渣Yをできるだけ少なくすることができる。
尚、上記燃料供給量制御処理においてバイオマスバーナ50への乾燥バイオマスX2の供給量を減少させた場合には、バイオマスバーナ50での燃焼量が低下するが、その燃焼量の低下分は、化石燃料バーナ51の燃焼量の増加により補うことができる。
そして、燃焼残渣混合制御手段63は、測定されたバイオマス炭化物X3の発熱量が設定発熱量を下回った場合には、フィーダ30aでの燃焼残渣Yの払い出し量を減少側に制御して、バイオマス炭化物X3に含まれる燃焼残渣Yの炭化物の割合を減少させて、当該バイオマス炭化物X3の発熱量を増加させて、設定発熱量以上に回復させる。このことで、炭化処理部3においては、燃焼残渣Yの混合割合の過剰増加に起因するバイオマス炭化物X3の品質悪化が防止されている。
本発明の他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
3 炭化処理部
4 熱分解ガス焼却部
20 乾燥バイオマス分配部
21 分配部バッファタンク(乾燥バイオマス貯留手段)
22 燃焼部用バッファタンク(乾燥バイオマス貯留手段)
23 炭化処理部用バッファタンク(乾燥バイオマス貯留手段)
31,32,33 燃焼残渣混合部
50 バイオマスバーナ(バイオマス燃焼部)
50a ノズル
61 バイオマス燃焼制御手段
62 払い出し制御手段
63 燃焼残渣混合制御手段
A 燃焼用空気
G1,G3,G4 排ガス
G2 熱分解ガス
X1 含水バイオマス
X2 乾燥バイオマス
X3 バイオマス炭化物
Y 燃焼残渣
従って、本発明により、含水バイオマスからバイオマス炭化物を製造するにあたり、熱分解ガス焼却部や当該熱分解ガス焼却部とは別の部位に必要な熱源を固形バイオマス燃料の燃焼により確保しながら、合理的にバイオマス炭化物を製造可能なバイオマス炭化物製造システムを実現できる。
Claims (7)
- 含水バイオマスを乾燥させて乾燥バイオマスを生成する乾燥処理部と、
前記乾燥バイオマスを炭化させてバイオマス炭化物を生成する炭化処理部と、
前記炭化処理部で発生した熱分解ガスを燃焼させて焼却する熱分解ガス焼却部と、を備えたバイオマス炭化物製造システムであって、
固形バイオマス燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成し、当該燃焼ガスを熱源として供給するバイオマス燃焼部を備え、
前記バイオマス燃焼部から取り出された燃焼残渣を、前記炭化処理部に供給されるバイオマスに混合する燃焼残渣混合部を備えたバイオマス炭化物製造システム。 - 前記熱分解ガス焼却部から排出された排ガスを前記乾燥処理部へ熱源として供給する請求項1に記載のバイオマス炭化物製造システム。
- 前記乾燥処理部で生成された乾燥バイオマスの一部を取り出して前記固形バイオマス燃料として前記バイオマス燃焼部に供給する乾燥バイオマス分配部を備えた請求項1又は2に記載のバイオマス炭化物製造システム。
- 前記燃焼残渣混合部が、前記バイオマス燃焼部から取り出された燃焼残渣を、前記乾燥処理部から前記炭化処理部に供給される乾燥バイオマスに混合する請求項1〜3の何れか1項に記載のバイオマス炭化物製造システム。
- 前記燃焼残渣混合部が、前記バイオマス燃焼部から取り出された燃焼残渣を、前記乾燥処理部に供給される含水バイオマスに混合する請求項1〜3の何れか1項に記載のバイオマス炭化物製造システム。
- 前記炭化処理部で生成されるバイオマス炭化物の発熱量が所定の設定発熱量以上となるように、前記燃焼残渣混合部による前記バイオマスへの前記燃焼残渣の混合量を制御する燃焼残渣混合制御手段を備えた請求項1〜5の何れか1項に記載のバイオマス炭化物製造システム。
- 前記バイオマス燃焼部への固形バイオマス燃料の供給量を制御するバイオマス燃焼制御手段と、を備え、
前記バイオマス燃焼制御手段が、前記炭化処理部に供給されるバイオマスに混合される前の前記燃焼残渣の貯留量が所定の設定貯留量以下となるように、前記固形バイオマス燃料の供給量を制限する燃料供給量制限処理を実行する請求項1〜6の何れか1項に記載のバイオマス炭化物製造システム。
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