JP2020018233A - Plant cultivation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、植物栽培システムに関する。 The present invention relates to a plant cultivation system.
特許文献１および特許文献２には、炭酸ガス及び窒素酸化物を含む排ガスから窒素酸化物を低減し、この窒素酸化物を低減した排ガスを炭酸ガス源として使用する植物の栽培システムについて記載されている。 Patent Literature 1 and Patent Literature 2 describe a plant cultivation system that reduces nitrogen oxides from an exhaust gas containing carbon dioxide and nitrogen oxides and uses the exhaust gas with the reduced nitrogen oxides as a carbon dioxide gas source. I have.
特許文献３および非特許文献１には、窒素酸化物が大気汚染物質である一方、植物にとっては窒素源として育成促進に有用であることが記載されている。
特許文献４には、火力発電所の燃焼排ガスのような窒素酸化物を含む混合ガスから窒素酸化物吸着剤によって窒素酸化物を一旦吸着し、植物の栽培地に供給するにあたり窒素酸化物を脱着させる装置とその装置を含む栽培システムについて記載されている。
Patent Literature 3 and Non-Patent Literature 1 describe that nitrogen oxide is an air pollutant, but is useful for plants as a nitrogen source for promoting growth.
Patent Document 4 discloses that nitrogen oxides are once adsorbed by a nitrogen oxide adsorbent from a mixed gas containing nitrogen oxides such as combustion exhaust gas of a thermal power plant, and desorbed when supplied to a plant growing area. An apparatus for cultivation and a cultivation system including the apparatus are described.
特許文献１の栽培システムでは、焼成炉から排出される排ガスに含まれる窒素酸化物を低減するために、脱硝装置を用いている。この栽培システムでは、植物に供給する排ガスに関して脱硝装置を用いた窒素酸化物の低減が必須であることから、この脱硝装置を排ガスの流通系から省略することについて何ら考慮されていない。 The cultivation system of Patent Document 1 uses a denitration device to reduce nitrogen oxides contained in exhaust gas discharged from a firing furnace. In this cultivation system, reduction of nitrogen oxides using a denitration device for exhaust gas to be supplied to plants is indispensable, and no consideration is given to omitting this denitration device from the exhaust gas distribution system.
特許文献２の栽培プラントでは、脱硝装置を必須とはしていないが、通常、燃焼炉から発生する排ガスは特別な装置と条件で燃焼しない限り、特許文献２の実施例に記載されているように窒素酸化物濃度が高くなる（例えば、石灰焼成炉であれば、特許文献１に記載されているように通常４０〜４００ｐｐｍである）。窒素酸化物濃度を低減することなく排ガスを栽培室へ導入した場合、栽培室内は人の許容濃度をはるかに上回る窒素酸化物濃度となってしまい、植物の生長促進も阻害する恐れがある。そのため、実質的に脱硝装置が必須となる。硫黄酸化物についても、石灰焼成炉のように脱硫剤、または脱硫剤に転用可能な製品を製造する焼成炉の排ガスでない限り、脱硫装置で低減せずにそのまま栽培室に導入した場合、人の許容濃度を超えるだけではなく、植物にも被害が発生する（例えば非特許文献２）。 In the cultivation plant of Patent Literature 2, a denitration device is not essential, but usually, as long as the exhaust gas generated from the combustion furnace is not burned by a special device and conditions, as described in Examples of Patent Literature 2. (For example, in the case of a lime burning furnace, the concentration is usually 40 to 400 ppm as described in Patent Literature 1). If the exhaust gas is introduced into the cultivation room without lowering the nitrogen oxide concentration, the nitrogen oxide concentration in the cultivation room will be much higher than the permissible concentration of humans, and the promotion of plant growth may be inhibited. Therefore, a denitration device is essentially required. Regarding sulfur oxides, if they are introduced directly into the cultivation room without being reduced by a desulfurization device, unless they are exhaust gas from a desulfurizing agent, such as a lime kiln, or a kiln that produces a product that can be converted to a desulfurizing agent, Not only does the concentration exceed the permissible concentration, but also damages plants (for example, Non-Patent Document 2).
また、特許文献２には、窒素酸化物濃度については、１０ｐｐｍ以下にすることが好ましいとの記載があるのみで、燃焼排ガス中の窒素酸化物を植物の育成促進に積極的に利用するという発想はない。燃焼排ガス中の窒素酸化物濃度を１０ｐｐｍ以下にしたうえで栽培室に導入した場合、栽培室内は育成促進効果が期待できるような窒素酸化物濃度とはならない。 Patent Document 2 only states that the nitrogen oxide concentration is preferably set to 10 ppm or less, and the idea that nitrogen oxide in the combustion exhaust gas is actively used for promoting plant growth. There is no. When the nitrogen oxide concentration in the combustion exhaust gas is reduced to 10 ppm or less and introduced into the cultivation room, the nitrogen oxide concentration in the cultivation room does not become such that a growth promoting effect can be expected.
特許文献３の植物の生長を促進する方法では、二酸化窒素（ＮＯ２）が充填されたボンベから栽培室にＮＯ２を供給しているが、高価で厳格な安全管理が必要な高純度ＮＯ２ガスを使用する必要があるうえ、閉鎖空間で実施するにあたっては光合成の原料である炭酸ガスを別途供給する必要があるため高額なコストがかかる。そのため、研究目的以外での採用は考えられない。 In the method of promoting plant growth described in Patent Document 3, NO 2 is supplied to a cultivation room from a cylinder filled with nitrogen dioxide (NO 2 ). However, high-purity NO 2 that is expensive and requires strict safety management is used. In addition to the need to use gas, the implementation in a closed space requires a separate supply of carbon dioxide, which is a raw material for photosynthesis, resulting in high costs. Therefore, adoption for purposes other than research is not considered.
特許文献４の植物栽培方法では、栽培地に窒素酸化物を供給するために特許文献３のＮＯ２ガスボンベに替えて窒素酸化物吸着剤を介する方法を用いている。この方法では、窒素酸化物を栽培地に供給するにあたり、吸着工程、移送工程、供給工程といった煩雑な装置、工程、及び窒素酸化物を選択的に吸着する窒素酸化物吸着剤と脱着に伴って発生する高純度の窒素酸化物の厳格な安全管理を必要とする。加えて特許文献３と同様に炭酸ガスを別途供給する必要があるため、よほど大規模な栽培施設において資金面、敷地面などで余裕がない限り採用は考えられない。 In the plant cultivation method of Patent Literature 4, in order to supply nitrogen oxides to the cultivation area, a method using a nitrogen oxide adsorbent is used instead of the NO 2 gas cylinder of Patent Literature 3. In this method, when supplying nitrogen oxides to the cultivation site, complicated steps such as an adsorption step, a transfer step, and a supply step, and a nitrogen oxide adsorbent for selectively adsorbing nitrogen oxides and desorption are involved. It requires strict safety management of the high-purity nitrogen oxides generated. In addition, since it is necessary to separately supply carbon dioxide gas as in Patent Document 3, it cannot be adopted unless there is sufficient funds or site in a very large-scale cultivation facility.
従って、植物の生長促進に有効な炭酸ガスと窒素酸化物を安全、安価、且つ簡便に栽培室へ供給する栽培システムの開発が望まれている。 Therefore, there is a need for a cultivation system that safely, inexpensively, and conveniently supplies carbon dioxide and nitrogen oxides that are effective in promoting plant growth to a cultivation room.
上記課題を解決するための植物栽培システムは、炭酸ガスと窒素酸化物とを含有する排ガスを用いた植物栽培システムであって、前記排ガスの供給源としての石灰焼成炉と、前記石灰焼成炉から栽培室へ前記排ガスを流通させる流通部とを備え、前記石灰焼成炉から前記流通部に排出された前記排ガスの炭酸ガス濃度が１０体積％以上、５０体積％以下であり、窒素酸化物濃度が１０ｐｐｍ超、４０ｐｐｍ未満であることを要旨とする。 A plant cultivation system for solving the above-described problem is a plant cultivation system using exhaust gas containing carbon dioxide and nitrogen oxides, and a lime firing furnace as a source of the exhaust gas, and a lime firing furnace. And a distribution unit for distributing the exhaust gas to a cultivation room, wherein the exhaust gas discharged from the lime calcination furnace to the distribution unit has a carbon dioxide gas concentration of 10% by volume or more and 50% by volume or less, and a nitrogen oxide concentration of The gist should be more than 10 ppm and less than 40 ppm.
この構成によれば、石灰焼成炉から流通部に排出された排ガスの窒素酸化物濃度が１０ｐｐｍ超、４０ｐｐｍ未満と低いため、流通部に脱硝装置を用いることなく、排ガスを栽培室へ供給して植物栽培に使用することができる。 According to this configuration, since the nitrogen oxide concentration of the exhaust gas discharged from the lime burning furnace to the distribution section is higher than 10 ppm and lower than 40 ppm, the exhaust gas is supplied to the cultivation room without using a denitration device in the distribution section. Can be used for plant cultivation.
上記植物栽培システムについて、前記石灰焼成炉から前記流通部に排出された前記排ガスの硫黄酸化物濃度が１０ｐｐｍ以下であることが好ましい。この構成によれば、排ガスの硫黄酸化物濃度が１０ｐｐｍ以下と低いため、流通部に脱硫装置を用いることなく、排ガスを栽培室へ供給して植物栽培に使用することができる。 In the plant cultivation system, it is preferable that the exhaust gas discharged from the lime burning furnace to the distribution section has a sulfur oxide concentration of 10 ppm or less. According to this configuration, since the sulfur oxide concentration of the exhaust gas is as low as 10 ppm or less, the exhaust gas can be supplied to the cultivation room and used for plant cultivation without using a desulfurization device in the distribution section.
上記植物栽培システムについて、前記石灰焼成炉が、縦型炉であることが好ましい。縦型炉は、熱の損失割合が小さく熱効率を高くすることが容易であるため、熱効率が高い分、石灰石を焼成するための温度を高温にしなくても済む。そのため、サーマルＮＯｘ（高温燃焼の際に本来反応しにくい空気中の窒素と酸素が反応して生成する窒素酸化物）の濃度の上昇を抑制することができる。 In the above plant cultivation system, it is preferable that the lime burning furnace is a vertical furnace. Since the vertical furnace has a small heat loss ratio and can easily increase the thermal efficiency, it is not necessary to set the temperature for firing limestone to be high because the thermal efficiency is high. Therefore, it is possible to suppress an increase in the concentration of thermal NOx (nitrogen oxide generated by the reaction of nitrogen and oxygen in the air, which is originally difficult to react during high-temperature combustion).
上記植物栽培システムについて、前記流通部は、前記排ガスを流通させる樹脂配管を有し、前記流通部の全長に占める前記樹脂配管の長さの割合が８０％以上であることが好ましい。樹脂配管は、排ガス中に含まれる窒素酸化物と湿分によって形成される硝酸との反応性が低いため、流通部の全長に占める樹脂配管の長さの割合が８０％以上であることによって、流通部における配管の腐食を抑制することができる。 In the above-mentioned plant cultivation system, it is preferable that the distribution section has a resin pipe through which the exhaust gas flows, and a ratio of the length of the resin pipe to the entire length of the distribution section is 80% or more. Since the resin pipe has low reactivity between the nitrogen oxides contained in the exhaust gas and the nitric acid formed by moisture, the ratio of the length of the resin pipe to the entire length of the flow section is 80% or more. Corrosion of the piping in the flow section can be suppressed.
本発明によれば、脱硝装置を排ガスの流通系から省略し、植物栽培に適した炭酸ガスと窒素酸化物の混合ガスを安全、低コスト且つ簡便に供給する植物栽培システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a plant cultivation system in which a denitration device is omitted from an exhaust gas distribution system and a mixed gas of carbon dioxide and nitrogen oxide suitable for plant cultivation is supplied safely, at low cost, and simply. .
植物栽培システムの実施形態を添付図面によって説明する。尚、本発明に直接関係のない要素については図示を省略する。
図１に示すように、植物栽培システム１０は、炭酸ガスと窒素酸化物とを含有する排ガスの供給源としての石灰焼成炉２０と、石灰焼成炉２０から排出された排ガスを栽培室１１へ流通させる流通系としての流通部５０とを備える。流通部５０の下流側の端部５０ａは栽培室１１内に配置されており、石灰焼成炉２０から排出された排ガスを、栽培室１１内に直接供給することができるように構成されている。栽培室１１としては、例えば、植物の栽培に使用されるプラスチックフィルムハウス、ガラスハウス、植物工場などが挙げられる。植物栽培システム１０は、石灰焼成炉２０から排出された排ガスを流通部５０を介して栽培室１１へ供給することにより、石灰焼成炉２０から排出された排ガスを植物栽培に使用することができるように構成されている。
An embodiment of a plant cultivation system will be described with reference to the accompanying drawings. Elements not directly related to the present invention are not shown.
As shown in FIG. 1, a plant cultivation system 10 distributes a lime firing furnace 20 as a supply source of an exhaust gas containing carbon dioxide and nitrogen oxides, and exhaust gas discharged from the lime firing furnace 20 to a cultivation chamber 11. And a distribution unit 50 as a distribution system to be made. The downstream end 50 a of the circulation unit 50 is disposed in the cultivation room 11, and is configured so that the exhaust gas discharged from the lime firing furnace 20 can be directly supplied into the cultivation room 11. The cultivation room 11 includes, for example, a plastic film house, a glass house, a plant factory, and the like used for plant cultivation. The plant cultivation system 10 supplies the exhaust gas discharged from the lime sintering furnace 20 to the cultivation room 11 via the distribution unit 50 so that the exhaust gas discharged from the lime sintering furnace 20 can be used for plant cultivation. Is configured.
石灰焼成炉２０について説明する。
石灰焼成炉２０の型式については特に限定されず、既存の石灰焼成炉２０をそのまま利用すればよいが、縦型炉であることが好ましい。
The lime firing furnace 20 will be described.
The type of the lime sintering furnace 20 is not particularly limited, and the existing lime sintering furnace 20 may be used as it is, but is preferably a vertical furnace.
図１の植物栽培システム１０では、石灰焼成炉２０として、通常の石灰焼成で採用されている再生式の縦型焼成炉であるメルツ炉を用いている。
メルツ炉は、２つの円筒状の炉体２１を備えている。２つの炉体２１を約５〜１５分ごとに燃焼側と排気側を交代させることにより、排熱の回収や予熱、均熱が効果的に行われるため、熱効率が高い石灰焼成炉２０である。各炉体２１は、直立した状態で並設されている。各炉体２１の上部には、燃料用ランス２１ａが垂設されている。燃料用ランス２１ａの先端部に供給された燃料は、各炉体２１内に充填された石灰石Ｇの充填層において燃焼する。各炉体２１の下側には、石灰石Ｇの焼成によって生成した生石灰Ｋを排出する排鉱部２３を備えている。排鉱部２３、および炉体２１の下部には、ブロア２３ａからの冷風が導入されるように構成されている。ブロア２３ａから導入された冷風によって、排鉱部２３及び各炉体２１下部の生石灰Ｋを冷却することができるように構成されている。排鉱部２３の下側には、貯鉱部２４が配置されていて、排鉱部２３で冷却された生石灰Ｋを貯留することができるように構成されている。２つの炉体２１は中間付近の連通路２２で連結しており、片側の炉体２１で燃焼させ、反対側の炉体２１から排気する。排気された排ガスから粉塵を除去したのちに大気へ放出するために、各炉体２１の上端部の排気部２５に接続されて、排気部２５から排気された排ガスを大気中に放出する排気管２５ａを備えている。排気管２５ａの下流側の端部に、排気口２５ｂが設けられている。排気管２５ａにおける排気口２５ｂよりも上流側には、排ガス中の粉塵を除去する集塵部３０が設けられている。集塵部３０は、排気管２５ａの経路中に設けられた第１集塵機３０ａと、第１集塵機３０ａよりも下流側に設けられた第２集塵機３０ｂとを備える。第１集塵機３０ａは、第２集塵機３０ｂよりも粒度の大きい粉塵を集塵するように構成されている。排気管２５ａにおける第２集塵機３０ｂと排気口２５ｂとの間に、流通部５０への分岐口２５ｃが設けられている。
In the plant cultivation system 10 of FIG. 1, as the lime sintering furnace 20, a Melz furnace which is a regenerative vertical sintering furnace employed in normal lime sintering is used.
The Melz furnace includes two cylindrical furnace bodies 21. The lime sintering furnace 20 having high thermal efficiency is provided because the two furnace bodies 21 are alternately switched between the combustion side and the exhaust side about every 5 to 15 minutes so that the exhaust heat can be effectively recovered, preheated, and soaked. . The furnace bodies 21 are arranged side by side in an upright state. A lance 21 a for fuel is vertically provided above each furnace body 21. The fuel supplied to the tip of the fuel lance 21a burns in a bed of limestone G filled in each furnace body 21. On the lower side of each furnace body 21, an ore discharging section 23 for discharging quick lime K generated by firing of limestone G is provided. The exhaust part 23 and the lower part of the furnace body 21 are configured so that cool air from the blower 23a is introduced. The cool lime introduced from the blower 23 a is configured to be able to cool the lime discharging portion 23 and the quicklime K in the lower part of each furnace body 21. An ore storage unit 24 is disposed below the ore mining unit 23, and is configured to be able to store the quicklime K cooled in the ore mining unit 23. The two furnace bodies 21 are connected by a communication passage 22 near the middle, and are burned in one furnace body 21 and exhausted from the other furnace body 21. An exhaust pipe connected to an exhaust portion 25 at the upper end of each furnace body 21 for releasing dust to the atmosphere after removing dust from the exhausted exhaust gas, and for discharging the exhaust gas exhausted from the exhaust portion 25 to the atmosphere. 25a. An exhaust port 25b is provided at the downstream end of the exhaust pipe 25a. A dust collection unit 30 that removes dust in exhaust gas is provided upstream of the exhaust port 25b in the exhaust pipe 25a. The dust collecting unit 30 includes a first dust collector 30a provided in a path of the exhaust pipe 25a, and a second dust collector 30b provided downstream of the first dust collector 30a. The first dust collector 30a is configured to collect dust having a larger particle size than the second dust collector 30b. A branch port 25c to the circulation unit 50 is provided between the second dust collector 30b and the exhaust port 25b in the exhaust pipe 25a.
流通部５０について説明する。
図１に示すように、流通部５０は管状部材で構成されており、排気管２５ａの分岐口２５ｃに内部が連通した状態で接続されている。流通部５０の下流側の端部５０ａは、栽培室１１内に配置されている。流通部５０の下流側の端部５０ａが栽培室１１内に配置されていることにより、流通部５０を流通した排ガスが、栽培室１１内に供給されるように構成されている。
The distribution unit 50 will be described.
As shown in FIG. 1, the flow part 50 is formed of a tubular member, and is connected to the branch port 25c of the exhaust pipe 25a in a state where the inside communicates with the branch port 25c. The downstream end 50 a of the distribution unit 50 is disposed in the cultivation room 11. By arranging the downstream end 50a of the distribution unit 50 in the cultivation room 11, the exhaust gas flowing through the distribution unit 50 is supplied to the cultivation room 11.
流通部５０を構成する管状部材の材質は特に限定されないが、樹脂製の部材（樹脂配管ともいう。）であることが好ましい。樹脂配管であると、排ガス中に含まれる窒素酸化物と湿分によって形成される硝酸との反応性を低くすることができる。すなわち、樹脂配管は硝酸との反応性が低いため、配管の腐食を抑制することができる。流通部５０の全長に占める樹脂配管の長さの割合は特に限定されないが、８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。樹脂配管の長さの割合が８０％以上であることにより、流通部５０を構成する配管の腐食を好適に抑制することができる。配管に用いられる樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、フッ素樹脂などが挙げられる。排気管２５ａの分岐口２５ｃに流通部５０を接続する方法は特に限定されず、例えば、管継手を用いて接続する方法を採用することができる。流通部５０において、樹脂配管同士を接続する箇所や、樹脂配管を固定する箇所など、配管の強度が必要となる箇所には、樹脂配管以外に金属製の配管を用いてもよい。 The material of the tubular member constituting the flow part 50 is not particularly limited, but is preferably a resin member (also referred to as a resin pipe). In the case of a resin pipe, the reactivity between nitrogen oxides contained in exhaust gas and nitric acid formed by moisture can be reduced. That is, since the resin pipe has low reactivity with nitric acid, corrosion of the pipe can be suppressed. The ratio of the length of the resin pipe to the entire length of the flow section 50 is not particularly limited, but is preferably 80% or more, and more preferably 90% or more. When the ratio of the length of the resin pipe is 80% or more, corrosion of the pipe constituting the flow part 50 can be suitably suppressed. Examples of the resin used for the piping include polyvinyl chloride, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, and fluororesin. The method of connecting the flow portion 50 to the branch port 25c of the exhaust pipe 25a is not particularly limited, and for example, a method of connecting using a pipe joint can be adopted. Metal pipes other than the resin pipes may be used in places where the pipes need to be strong, such as places where the resin pipes are connected to each other and where the resin pipes are fixed, in the flow section 50.
石灰焼成炉２０焼成条件について説明する。
石灰焼成炉２０における石灰石の焼成温度は、１３５０℃以下であることが好ましく、１１５０℃以下であることがより好ましい。焼成温度が１３５０℃以下であることにより、サーマルＮＯｘの濃度の上昇を抑制することができる。
The lime firing furnace 20 firing conditions will be described.
The firing temperature of limestone in the lime firing furnace 20 is preferably 1350 ° C or lower, more preferably 1150 ° C or lower. When the firing temperature is 1350 ° C. or lower, an increase in the concentration of thermal NOx can be suppressed.
図１に例示のメルツ炉は縦型炉であるため熱の損失割合が小さく、燃料用ランス２１ａの熱を効率良く石灰石Ｇに伝達することができる。これにより、石灰石Ｇを焼成する際の熱効率を向上させることができるため、石灰石Ｇを焼成するための温度を過度に高温にしなくても済む。 Since the melt furnace illustrated in FIG. 1 is a vertical furnace, the rate of heat loss is small, and the heat of the fuel lance 21a can be efficiently transmitted to the limestone G. Accordingly, the thermal efficiency at the time of firing the limestone G can be improved, so that the temperature for firing the limestone G does not need to be excessively high.
各炉体２１の内部に石灰石Ｇが投入されてから、生石灰Ｋとして各炉体２１の下端から排出されるまでの時間は、２０〜３０時間であることが好ましい。また、排鉱部２３において生石灰Ｋが冷却される温度は１００〜１２０℃であることが好ましい。 The time from when the limestone G is charged into each furnace body 21 to when it is discharged as quicklime K from the lower end of each furnace body 21 is preferably 20 to 30 hours. Further, the temperature at which the quicklime K is cooled in the mining part 23 is preferably 100 to 120 ° C.
排気管２５ａの分岐口２５ｃにおける排ガスの温度は、特に限定されないが、１２０℃以下であることが好ましい。分岐口２５ｃにおける排ガスの温度が１２０℃以下であることにより、分岐口２５ｃに接続する流通部５０の管状部材の材質をより安価で加工性の良い樹脂にすることができる。分岐口２５ｃにおける排ガスの温度は、９０℃以下であることがより好ましい。 The temperature of the exhaust gas at the branch port 25c of the exhaust pipe 25a is not particularly limited, but is preferably 120 ° C or lower. When the temperature of the exhaust gas at the branch port 25c is 120 ° C. or lower, the material of the tubular member of the flow section 50 connected to the branch port 25c can be made of a resin that is less expensive and has good workability. The temperature of the exhaust gas at the branch port 25c is more preferably 90 ° C. or less.
燃料用ランス２１ａの燃料は特に限定されないが、窒素含有率が低い燃料を用いることが好ましい。窒素含有率が低い燃料を用いることによって、フューエルＮＯｘの濃度を低くすることができる。燃料に含まれる窒素含有率としては、０．３質量％以下であることが好ましい。窒素含有率が低い燃料としては、例えば、灯油、軽油、重油、再生重油を用いることができる。排ガス中の酸素濃度は、特に限定されないが、１３体積％以下となるように石灰焼成を行うことが好ましい。排ガス中の酸素濃度が１３体積％を超える石灰焼成は、過剰な空気を供給しているため、十分な炭酸ガス濃度の排ガスを得ることができない。 Although the fuel of the fuel lance 21a is not particularly limited, it is preferable to use a fuel having a low nitrogen content. By using a fuel having a low nitrogen content, the concentration of fuel NOx can be reduced. The nitrogen content of the fuel is preferably 0.3% by mass or less. As the fuel having a low nitrogen content, for example, kerosene, light oil, heavy oil, and regenerated heavy oil can be used. Although the oxygen concentration in the exhaust gas is not particularly limited, it is preferable to perform lime baking so as to be 13% by volume or less. In lime calcination in which the oxygen concentration in the exhaust gas exceeds 13% by volume, excess air is supplied, so that an exhaust gas with a sufficient carbon dioxide gas concentration cannot be obtained.
上記焼成条件を採用することによって、流通部５０を流通する排ガスは、炭酸ガス濃度が１０体積％以上、５０体積％以下であり、窒素酸化物濃度が１０ｐｐｍ超、４０ｐｐｍ未満であり、硫黄酸化物濃度が１０ｐｐｍ以下となる。排ガスの炭酸ガス濃度は、２０体積％以上、５０体積％以下であることが好ましい。窒素酸化物濃度の好適な範囲は、植物の種類と生育に好適な炭酸ガス濃度とのバランスによって異なるが、上記範囲内でより高い濃度であることが生育促進には有効であるため、２０ｐｐｍ超、４０ｐｐｍ未満であることが好ましい。 By adopting the above firing conditions, the exhaust gas flowing through the flow section 50 has a carbon dioxide gas concentration of 10% by volume or more and 50% by volume or less, a nitrogen oxide concentration of more than 10 ppm and less than 40 ppm, and a sulfur oxide The concentration becomes 10 ppm or less. The concentration of carbon dioxide in the exhaust gas is preferably 20% by volume or more and 50% by volume or less. The preferred range of the nitrogen oxide concentration depends on the balance between the type of plant and the carbon dioxide concentration suitable for growth. However, since a higher concentration within the above range is effective for promoting growth, it exceeds 20 ppm. , Less than 40 ppm.
排ガス中の窒素酸化物濃度については、栽培室１１において植物の生長促進に最適となるように調整してもよい。調整する方法としては簡易なものでよく、例えば電気動力を使用しない繊維状活性炭のフィルターを装着した装置（ＡＣＦユニット）を流通部５０の下流側の端部５０ａの先に配置し、排ガスの一部ないし全量を通過させることで窒素酸化物濃度を調整することが可能である。 The nitrogen oxide concentration in the exhaust gas may be adjusted in the cultivation room 11 so as to be optimal for promoting the growth of the plant. A simple adjustment method may be used. For example, an apparatus (ACF unit) equipped with a filter of fibrous activated carbon that does not use electric power is disposed at the end of the downstream end 50a of the flow unit 50, and one of the exhaust gas is used. It is possible to adjust the nitrogen oxide concentration by passing a part or the whole amount.
排ガスの硫黄酸化物濃度は、人や植物への安全面から低いほどよく、栽培室１１内の炭酸ガス濃度をより高く維持して植物の生育促進を図るためには、１ｐｐｍ以下であることがより好ましい。排ガスに含まれる炭酸ガス、窒素酸化物、硫黄酸化物の濃度は、公知のガス濃度測定器を用いて測定することができる。上記焼成条件を採用することによって、石灰石Ｇを効率良く加熱して生石灰Ｋを製造することができるため、製造された生石灰Ｋは、残留二酸化炭素の含有率が５質量％以下となる。残留二酸化炭素の含有率が５質量％を超える生石灰は、未焼成の石灰石分が多く、工業用途における利用価値は著しく低下する。 The sulfur oxide concentration of the exhaust gas is preferably as low as possible from the viewpoint of safety for humans and plants, and is preferably 1 ppm or less in order to maintain the carbon dioxide concentration in the cultivation room 11 higher and promote plant growth. More preferred. The concentrations of carbon dioxide, nitrogen oxides and sulfur oxides contained in the exhaust gas can be measured using a known gas concentration measuring device. By adopting the above calcination conditions, the limestone G can be efficiently heated to produce quicklime K. Therefore, the produced quicklime K has a residual carbon dioxide content of 5% by mass or less. Quicklime having a residual carbon dioxide content exceeding 5% by mass has a large amount of unfired limestone, and its utility value in industrial use is significantly reduced.
本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）石灰焼成炉２０から流通部５０に排出された排ガスの炭酸ガス濃度が１０体積％以上、５０体積％以下であり、窒素酸化物濃度が１０ｐｐｍ超、４０ｐｐｍ未満である。石灰焼成炉２０から流通部５０に排出された排ガスの窒素酸化物濃度が１０ｐｐｍ超、４０ｐｐｍ未満と低いため、流通部５０に脱硝装置を用いることなく、排ガスを栽培室１１へ供給して植物栽培に使用することができる。また、炭酸ガス濃度が１０体積％以上、５０体積％以下であるため、排ガスを植物栽培に利用するにあたり、炭酸ガス濃度が好適なものとなる。さらに、窒素酸化物濃度が１０ｐｐｍ超含まれていることにより、排ガス中の窒素酸化物を、植物の育成に活用することができる。すなわち、排ガス中に窒素酸化物が１０ｐｐｍ超含まれていることによって、植物の育成を促進させることができる。したがって、植物の生長促進に有効な炭酸ガスと窒素酸化物を安全、安価、且つ簡便に栽培室へ供給することができる。
The operation and effect of the present embodiment will be described.
(1) The concentration of carbon dioxide in the exhaust gas discharged from the lime kiln 20 to the distribution unit 50 is 10% by volume or more and 50% by volume or less, and the nitrogen oxide concentration is more than 10 ppm and less than 40 ppm. Since the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas discharged from the lime kiln 20 to the distribution unit 50 is as low as more than 10 ppm and less than 40 ppm, the exhaust gas is supplied to the cultivation chamber 11 without using a denitration apparatus in the distribution unit 50 to plant the plant Can be used for In addition, since the carbon dioxide gas concentration is 10% by volume or more and 50% by volume or less, the carbon dioxide gas concentration becomes suitable when the exhaust gas is used for plant cultivation. Furthermore, when the nitrogen oxide concentration is more than 10 ppm, the nitrogen oxide in the exhaust gas can be used for growing plants. That is, the growth of plants can be promoted by the fact that nitrogen oxides are contained in the exhaust gas in excess of 10 ppm. Therefore, carbon dioxide and nitrogen oxides effective for promoting plant growth can be safely, inexpensively, and easily supplied to the cultivation room.
（２）石灰焼成炉２０から流通部５０に排出された排ガスの硫黄酸化物濃度が１０ｐｐｍ以下である。硫黄酸化物濃度が１０ｐｐｍ以下と低いため、流通部５０に硫黄酸化物の除去装置を用いることなく、排ガスを栽培室１１へ供給して植物栽培に使用することができる。 (2) The exhaust gas discharged from the lime kiln 20 to the distribution section 50 has a sulfur oxide concentration of 10 ppm or less. Since the sulfur oxide concentration is as low as 10 ppm or less, the exhaust gas can be supplied to the cultivation room 11 and used for plant cultivation without using a sulfur oxide removing device in the distribution section 50.
（３）石灰焼成炉２０が、縦型炉である。縦型炉は、熱の損失割合が小さく熱効率を高くすることが容易であるため、熱効率が高い分、石灰石Ｇを焼成するための温度を高温にしなくても済む。したがって、焼成温度が高いことに起因する排ガス中のサーマルＮＯｘの上昇を抑制することができる。 (3) The lime firing furnace 20 is a vertical furnace. Since the vertical furnace has a small heat loss ratio and can easily increase the thermal efficiency, the temperature for firing the limestone G does not need to be high because the thermal efficiency is high. Therefore, an increase in thermal NOx in the exhaust gas due to a high firing temperature can be suppressed.
（４）流通部５０の全長に占める樹脂配管の長さの割合が８０％以上である。樹脂配管は、硝酸との反応性が低いため、流通部５０の全長に占める樹脂配管の長さの割合が８０％以上であることによって、流通部５０における配管の腐食を抑制することができる。 (4) The ratio of the length of the resin pipe to the entire length of the circulation part 50 is 80% or more. Since the resin pipe has low reactivity with nitric acid, corrosion of the pipe in the flow section 50 can be suppressed by setting the ratio of the length of the resin pipe to the entire length of the flow section 50 to be 80% or more.
（５）石灰焼成炉２０が、残留二酸化炭素が５質量％以下である生石灰Ｋを製造する焼成炉である。残留二酸化炭素が５質量％以下である生石灰Ｋを製造する焼成炉は、石灰石Ｇの燃焼効率が相対的に高くなっているため、石灰石Ｇを脱炭酸させて生石灰Ｋを製造する際に、炭酸ガスを多く生成させることができる。したがって、排ガス中の炭酸ガス濃度を高くして、植物の栽培に好適に使用することができる。 (5) The lime sintering furnace 20 is a sintering furnace for producing quick lime K having a residual carbon dioxide of 5% by mass or less. The calcining furnace for producing quicklime K having a residual carbon dioxide of 5% by mass or less has a relatively high combustion efficiency of limestone G. Therefore, when decalcifying the limestone G to produce quicklime K, A large amount of gas can be generated. Therefore, the concentration of carbon dioxide in the exhaust gas can be increased and the carbon dioxide can be suitably used for plant cultivation.
（６）植物栽培システム１０は、脱硝装置を用いることなく構成されている。脱硝装置を用いていない分、植物栽培システム１０の構成を簡素化することができる。
本実施形態は、次のように変更して実施することも可能である。また、上記実施形態の構成や以下の変更例に示す構成を適宜組み合わせて実施することも可能である。
(6) The plant cultivation system 10 is configured without using a denitration device. Since the denitration device is not used, the configuration of the plant cultivation system 10 can be simplified.
This embodiment can be implemented with the following modifications. Further, the configuration of the above-described embodiment and the configuration shown in the following modified examples can be appropriately combined and implemented.
・石灰焼成炉２０から流通部５０に排出された排ガスの硫黄酸化物濃度は、１０ｐｐｍを超えていてもよい。
・石灰焼成炉２０は、メルツ炉に限定されない。本実施形態の組成を有する排ガスの供給源として使用することができれば、メルツ炉以外の縦型炉であってもよい。メルツ炉以外の縦型炉としては、例えば、ベッケンバッハ炉、シャフト炉、コマ炉、Ｋ．Ｈ．Ｄ炉などが挙げられる。石灰焼成炉２０は、横型炉であってもよい。横型炉としては、例えば、ロータリーキルンが挙げられる。
-The sulfur oxide concentration of the exhaust gas discharged from the lime sintering furnace 20 to the distribution unit 50 may exceed 10 ppm.
-The lime baking furnace 20 is not limited to a Melz furnace. A vertical furnace other than a Meltz furnace may be used as long as it can be used as a source of exhaust gas having the composition of the present embodiment. Examples of vertical furnaces other than the Meltz furnace include Beckenbach furnaces, shaft furnaces, top furnaces, and K.K. H. D furnace and the like. The lime firing furnace 20 may be a horizontal furnace. Examples of the horizontal furnace include a rotary kiln.
・石灰焼成炉２０は、残留二酸化炭素が５質量％以下である生石灰Ｋを製造する焼成炉に限定されない。残留二酸化炭素が５質量％を超える生石灰Ｋを製造する焼成炉であってもよい。 The lime sintering furnace 20 is not limited to a sintering furnace that produces quicklime K having a residual carbon dioxide of 5% by mass or less. A firing furnace for producing quicklime K having a residual carbon dioxide exceeding 5% by mass may be used.
・排気管２５ａの分岐口２５ｃは、排気管２５ａにおける第２集塵機３０ｂと排気口２５ｂとの間に設けられた態様に限定されない。第１集塵機３０ａと第２集塵機３０ｂの間に設けられていてもよく、第１集塵機３０ａ及び第２集塵機３０ｂの上流側に設けられていてもよい。 The branch port 25c of the exhaust pipe 25a is not limited to a mode provided between the second dust collector 30b and the exhaust port 25b in the exhaust pipe 25a. It may be provided between the first dust collector 30a and the second dust collector 30b, or may be provided upstream of the first dust collector 30a and the second dust collector 30b.
・流通部５０の経路内に、集塵機や送風ファンが設けられていてもよい。
・流通部５０の全長に占める樹脂配管の長さの割合は、８０％未満であってもよい。
・流通部５０の下流側の端部５０ａに拡散ファンが取付けられていてもよい。拡散ファンが取付けられていることにより、流通部５０を流通した排ガスを、効率良く栽培室１１内に拡散させることができる。
-A dust collector and a blower fan may be provided in the route of the distribution unit 50.
-The ratio of the length of the resin pipe to the entire length of the circulation part 50 may be less than 80%.
-A diffusion fan may be attached to the downstream end 50a of the circulation unit 50. Since the diffusion fan is attached, the exhaust gas flowing through the distribution unit 50 can be efficiently diffused into the cultivation room 11.
・流通部５０は、石灰焼成炉２０から流通部５０に排出された排ガスを管状部材のみによって栽培室１１内に直接供給する態様に限定されない。例えば、図２に示すように、複数の管状部材と、排ガスを容器５１ａに充填する充填部５１と、容器５１ａに充填された排ガスを栽培室１１内に供給する供給部５２とを備えていてもよい。流通部５０が、充填部５１と供給部５２とを備え、流通部５０として容器５１ａを介在させることにより、石灰焼成炉２０と栽培室１１との間を管状部材のみによって排ガスを流通し難い場合であっても、容器５１ａを用いて石灰焼成炉２０の排ガスを栽培室１１へ供給することが可能になる。また、排ガスを容器５１ａに充填して保管することができるため、必要に応じて容器５１ａから排ガスを取り出して使用することが可能になる。容器５１ａとしては、特に限定されないが、例えば、公知のガスボンベを用いることができる。 -The distribution part 50 is not limited to the mode in which the exhaust gas discharged from the lime baking furnace 20 to the distribution part 50 is directly supplied into the cultivation room 11 only by the tubular member. For example, as shown in FIG. 2, a plurality of tubular members, a filling unit 51 that fills the container 51a with exhaust gas, and a supply unit 52 that supplies the exhaust gas filled in the container 51a into the cultivation room 11 are provided. Is also good. When the distribution unit 50 includes the filling unit 51 and the supply unit 52, and the container 51a is interposed as the distribution unit 50, so that it is difficult to distribute the exhaust gas between the lime baking furnace 20 and the cultivation chamber 11 only by the tubular member. Even in this case, it becomes possible to supply the exhaust gas of the lime burning furnace 20 to the cultivation room 11 using the container 51a. Further, since the exhaust gas can be filled and stored in the container 51a, the exhaust gas can be taken out from the container 51a and used as needed. Although there is no particular limitation on the container 51a, for example, a known gas cylinder can be used.
１０…植物栽培システム、１１…栽培室、２０…石灰焼成炉、５０…流通部。
10: plant cultivation system, 11: cultivation room, 20: lime burning furnace, 50: distribution unit.
Claims (4)
前記排ガスの供給源としての石灰焼成炉と、前記石灰焼成炉から栽培室へ前記排ガスを流通させる流通部とを備え、
前記石灰焼成炉から前記流通部に排出された前記排ガスの炭酸ガス濃度が１０体積％以上、５０体積％以下であり、窒素酸化物濃度が１０ｐｐｍ超、４０ｐｐｍ未満であることを特徴とする植物栽培システム。 A plant cultivation system using exhaust gas containing carbon dioxide and nitrogen oxides,
A lime sintering furnace as a supply source of the exhaust gas, and a distribution unit that circulates the exhaust gas from the lime sintering furnace to a cultivation room,
Plant cultivation characterized in that the exhaust gas discharged from the lime kiln to the distribution section has a carbon dioxide gas concentration of 10% by volume or more and 50% by volume or less, and a nitrogen oxide concentration of more than 10 ppm and less than 40 ppm. system.
前記流通部の全長に占める前記樹脂配管の長さの割合が８０％以上である請求項１〜３のいずれか一項に記載の植物栽培システム。
The flow unit has a resin pipe for flowing the exhaust gas,
The plant cultivation system according to any one of claims 1 to 3, wherein a ratio of a length of the resin pipe to the entire length of the circulation part is 80% or more.
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