JP4295942B2

JP4295942B2 - 畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備

Info

Publication number: JP4295942B2
Application number: JP2002004559A
Authority: JP
Inventors: 純一大塚
Original assignee: Daiken Co Ltd
Current assignee: Daiken Co Ltd
Priority date: 2002-01-11
Filing date: 2002-01-11
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2022-01-11
Also published as: JP2003206191A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、畜糞（牛糞、鶏糞、豚糞を含む）を乾燥して肥料を製造する畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大量に発生する牛糞、鶏糞、豚糞等の畜糞の処理としては、発酵処理によって堆肥化する方法（例えば、特公昭５６−４８４６８号）と、焼却処理によって減容し廃棄処分する方法（例えば、特公昭５０−１８３１２号公報）、更に燃焼によって発生する熱を廃熱利用発電によって回収する方式（例えば、特開平８−２８５２５８号公報）がある。
また、例えば、特開昭５５−１２１９８８号公報記載のように、生畜糞を撹拌機構を備えた処理室内に入れ、燃焼炉からの熱風によって乾燥処理し、発生する生ガスは熱風炉で加熱処理する方法も提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発酵処理によって堆肥化する畜糞の処理方法は、広大な処理スペースが必要となり、更には処理に時間がかかるという問題がある。
焼却処理によって畜糞を処理する方法は、発生する臭気ガスの処理が問題となり、更に、廃熱利用発電によって熱エネルギーを回収しようとする場合には、高度の燃焼技術及び廃熱回収技術が必要となり、設備が大型化し、通常の畜産家には向かないという問題がある。
また、特開昭５５−１２１９８８号公報記載の方法では、畜糞を加熱する燃焼炉に別途燃料を必要とし、更には、処理がバッチ式であるので能率が悪いという問題がある。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、比較的設置スペースが少なくて済み、燃料費も比較的少なくて済み、更には、発生する臭気ガスや汚水の処理も容易な畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備は、水分４５％以下の乾燥畜糞を主体とする燃料を燃焼させて７００〜９５０℃の高温の熱風を発生させる熱風発生炉と、
前記熱風発生炉から発生する熱風を熱源として、所定の水分濃度に加湿した生畜糞を乾燥させるロータリーキルンと、
前記ロータリーキルンからの１５０〜２００℃の排気ガス中の粉塵を除去する排ガス処理装置と、
前記排ガス処理装置からの排気ガス中の臭気分を除去する脱臭装置とを有し、
前記ロータリーキルンで乾燥した畜糞の一部を、前記熱風発生炉の主要な燃料とし、その残りを肥料とする畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備であって、
前記排ガス処理装置には排気ガスに散水するシャワーリング装置が使用され、前記脱臭装置には湿式の脱臭装置が使用され、該脱臭装置から発生する汚水及び前記シャワーリング装置から発生する汚水の一部を前記生畜糞の加湿に利用して汚水処理を行う。
これによって、この畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備の燃料の節約が図れ、更には、畜糞から肥料を製造することができる。
【０００５】
そして、畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備から発生する汚水の処理を系内で行うことができる。
【０００６】
また、本発明に係る畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備は、前記脱臭装置には、加水された鋸屑層を備え、該鋸屑層に排気ガスを通過させることによって脱臭を行っているのが好ましい。
そして、本発明に係る畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備は、前記水分４５％以下の乾燥畜糞のカロリーが不足する場合には、前記乾燥畜糞に補助燃料として粉炭を混入してもよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備の説明図、図２は同畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備の平面図、図３は同畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備のブロック図である。
【０００８】
図１〜図３に示すように、本発明の一実施の形態に係る畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備１０は、水分４５％以下の乾燥畜糞２１を主体とする燃料を燃焼させて高温の熱風を発生させる熱風発生炉１１と、熱風発生炉１１から発生する熱風を熱源として、生畜糞を乾燥させるロータリーキルン１２と、ロータリーキルン１２からの排気ガス中の粉塵をそれぞれ集塵して冷却処理する排ガス処理装置の一例であるサイクロン１３及びシャワーリング装置１４と、排気ガス中の臭気分を除去する脱臭装置１５と、処理対象物である生畜糞を溜める生畜糞貯留場１６とを有している。以下、これらについて詳細に説明する。
【０００９】
熱風発生炉１１は、図１、図２に示すように、乾燥した畜糞の貯留部１７と、一次燃焼室１８と、一次燃焼室１８内にその先部が配置された２以上のバーナ１９及び一次燃焼用空気を供給する１又は２以上のブロア１９ａと、一次燃焼室１８に後続する二次燃焼室２０とを有している。貯留部１７の底部には畜糞を徐々に供給する耐熱性のベルトコンベア、チェーンコンベア又はスクリューコンベア等からなる畜糞送り出し機構２０ａを設けるのが好ましいが、前記したブロア１９ａ又はバーナ１９からのガスによって、徐々に乾燥した蓄糞２１を一次燃焼室１８内の耐火物等からなる載置台（又は目の細かいロストル）２２上に送り出すこともできる。
バーナ１９には、灯油又は重油等の燃料と燃焼用空気が供給され、燃料を燃焼させ、この燃焼熱によって送られた畜糞２１を燃焼させている。畜糞２１の燃焼滓は、一次燃焼室１８の底部に溜まり、スクリューコンベアからなる排出コンベア２３によって外部に排出されている。この畜糞２１の燃焼滓は、無窒素肥料として使用できる。なお、２以上のバーナ１９は乾燥した畜糞２１に着火した後は、全部のバーナ１９を使用する必要はなく、そのうちの一つ又は全く使用しない場合もある。
【００１０】
一次燃焼室１８と畜糞の貯留部１７の境界壁２４は、貯留部１７側に耐熱鋼板を有し、一次燃焼室１８側に耐火材（キャスタブル）を内張りした複合部材で構成するのが好ましいが、十分強度を有するセラミック材、水冷された鋼板等の金属部材によって構成してもよい。また、燃焼用空気の一部は、バーナ１９から供給する他、一次燃焼室１８の下部からブロア１９ａによって供給されている。
二次燃焼室２０は、一次燃焼室１８からの可燃性ガスを燃焼させて熱風を発生させるためのもので、二次燃焼室２０の上流又は中間位置には燃焼用空気を吹き込むブロア２５を有している。なお、図２に示すように、更に燃焼を促進するアフターバーナ２５ａを二次燃焼室２０に設けてもよい。これによって、水分が４５％以下に乾燥した畜糞２１を、主たる燃料として、約７００〜９５０℃（好ましくは、８５０〜９５０℃）の熱風を発生させている。なお、熱風の温度の制御はブロア２５からの送風量及び畜糞送り出し機構２０ａの送り込み速度等を調整することによって制御可能である。
なお、畜糞の発酵が進んでいる等の事情によって、畜糞のカロリー（発熱量）が不足する場合には、補助燃料として粉炭を混入して燃料としてのカロリーを上げる。
【００１１】
二次燃焼室２０は外側が鉄皮で、内側は耐火物（例えば、煉瓦）によってコーティングされている。下流側の二次燃焼室２０の上部には、加湿生畜糞である原料糞２６の一時貯留槽２７が設けられている。一時貯留槽２７の底部には搬送手段の一例であるスクリューコンベア２８が設けられ、溜まった原料糞２６を徐々にロータリーキルン１２内に投入している。原料糞２６は、水分を７０〜８０％含む生畜糞からなって、これをロータリーキルン１２内に徐々に投入することによって、約７００〜９５０℃の熱風で徐々に乾燥し、ロータリーキルン１２の下流側排出部２９の底から落下させて、外部に排出している。なお、ロータリーキルン１２は、耐熱鋼やステンレスからなる円筒状のキルン本体３０と、キルン本体３０を下流側に０．２〜３度の範囲で傾けて回転可能に支持する図示しない支持機構と、キルン本体３０を１〜３０ｒｐｍの速度で回転駆動する図示しない駆動機構を有している。
下流側排出部２９からコンベア３１で排出された乾燥した畜糞からなる製品３２（乾燥した畜糞２１と同じ）は乾燥肥料として使用される他、前記した熱風発生炉１１の主燃料として使用されている。従って、この畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備１０においては、運転当初は乾燥した畜糞２１を得るのに燃料を必要とするが、ある程度運転した後は、乾燥した畜糞２１を主燃料とする。なお、補助燃料は重油や灯油等である。
【００１２】
下流側排出部２９の排気口３３からキルン本体３０を通過した排気ガスが排出される。排気ガスの温度は１５０〜２００℃になっているが、排風機３４によって吸引され、前処理集塵機の一例でもあるサイクロン１３を介してシャワーリング装置１４を構成する第１、第２の冷却塔３５、３６に送気されている。第１、第２の冷却塔３５、３６は上部にシャワーノズルを有し、汚水槽３７からポンプ３８、３９によって汲み上げられた水を噴出している。シャワーノズルから噴出された水は第１、第２の冷却塔３５、３６の底部で回収され、汚水槽３７に戻っている。これによって、ロータリーキルン１２から排出された高温の排気ガスは約５０〜８０℃に冷却される。
そして、第２の冷却塔３６の上部から排出される冷却処理された排気ガスは、排風機４０を介して脱臭装置１５に送気される。
【００１３】
脱臭装置１５は容器状の槽１５ａを有し、槽１５ａの中間部に比較的目の細かいスクリーン４１を備え、その上に脱臭剤の一例である大量の鋸屑が層を成した鋸屑層４２が形成されている。鋸屑層４２の上には複数の散水ノズル４３が配置され、水タンク４４に貯留された清水をポンプ４５で汲み上げて、鋸屑層４２を加湿している。これによって、排気ガスはその含まれる臭気分が鋸屑層４２に吸収されて外部に排出される。槽１５ａの底部には集水部４６が設けられ、ここに溜まった水をポンプ４７によって外部に汲み出している。
従って、脱臭装置１５に給水された水の一部は水蒸気となって排気ガスと共に、外部に排出されるが、残りは集水部４６によって回収され、ポンプ４７によって、生畜糞貯留場１６の生畜糞５０に、汚水槽３７からポンプ４８によって汲み出される汚水と共に、散水ノズル４９を通じて供給されている。
【００１４】
この生畜糞貯留場１６において、生畜糞５０は約８０％の水分を含むように加湿され、原料糞２６となる。従って、この畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備１０において発生する汚水は、生畜糞５０を加湿させて、ロータリーキルン１２で燃焼処理され、最終的には脱臭装置１５から清浄な水蒸気となって排出される。なお、汚水槽３７の水が不足すると、第１、第２の冷却塔３５、３６が作動しないので、汚水槽３７内に液面計を設け、汚水レベルが所定値より下がった場合には、水タンク４４からポンプ５１を介して清水を供給している。
水タンク４４には、図示しないボールタップが設けられ、所定の水量を水道水から確保している。
【００１５】
続いて、図３を参照しながら、畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備１０の作用につき更に詳細に説明する。
鶏糞、豚糞、牛糞等からなる生畜糞５０は生畜糞貯留場１６に貯留され、散水ノズル４９を介して汚水槽３７からの水によって加湿される。加湿された生畜糞の水分濃度は約８０％以下である。水分がこれを超えると流動性が増してロータリーキルン１２での乾燥処理が出来なくなる。シャベルローダ等で生畜糞貯留場１６から所定量の加湿生畜糞２６を取り出して一時貯留槽２７に入れる。一時貯留槽２７の底部にはスクリューコンベア２８が設けられているので、徐々にロータリーキルン１２内に加湿生畜糞（原料糞２６）が供給される。
一方、このロータリーキルン１２には熱風発生炉１１によって発生した７００〜９５０℃の熱風が供給されている。この熱風発生炉１１の主たる燃料としては、このロータリーキルン１２によって乾燥処理された畜糞２１が使用されている。なお、運転初期においては、重油又は灯油を燃料とするバーナ１９によって一次燃焼室１８を加熱し、更には乾燥した畜糞２１に着火する。
【００１６】
このロータリーキルン１２によって、水分濃度が４５％以下の畜糞２１ができる。この畜糞２１は肥料として使用される他、熱風発生炉１１の燃料として使用される。なお、乾燥した畜糞２１はコンベア５２（図１参照）によって、貯留部１７に搬入される。
ロータリーキルン１２の排気ガスには、水蒸気の他、多量の臭気分を含んでおり、且つ高温度（約２００℃）であるので、そのまま排出できず、シャワーリング装置１４及び脱臭装置１５を介して外部に排出される。即ち、ロータリーキルン１２から排出される排気ガスは耐熱構造の排風機３４を介してサイクロン１３に供給され、粗いダストが除去される。
次に、シャワーリング装置１４を構成する第１、第２の冷却塔３５、３６に順次供給され、シャワーによって脱塵すると共に冷却される。この第１、第２の冷却塔３５、３６で使用する水は汚水槽３７からの水が循環使用される。
【００１７】
シャワーリング装置１４によって温度が下がった排気ガスは、排風機４０を介して脱臭装置１５に供給される。脱臭装置１５では、排気ガスは加湿された鋸屑槽４２を通過するので、この過程において臭気分は除去され、水蒸気を多分に含む清浄な空気となって外部に排気される。
脱臭装置１５で使用する水の一部は集水部４６で回収され、ポンプ４７を介して生畜糞貯留場１６での生畜糞５０の散水に使用される。なお、脱臭装置１５で発生する水（汚水）は量が少ないので、その不足分は、汚水槽３７からホンプ４８を介して供給される。
通常は、脱臭装置１５から発散する水蒸気の量が多いので、設備全体で使用する水の量は不足することになり、これは水タンク４４から供給される。
【００１８】
本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での改良も行うことができ、更には、前記した具体的数字に限定されるものでもない。
また、前記実施の形態においては、排ガス処理装置としてサイクロン１３及びシャワーリング装置１４を用いているので、バッグフィルターをその一部又は全部に使用することもできる。集塵機として耐熱型のバッグフィルターを使用する場合には、シャワーリング装置１４は不要となる。
前記実施の形態においては、脱臭装置１５に鋸屑を使用したが、例えば、活性炭やその他の臭い吸収材を使用することもできる。
【００１９】
更に特別な場合として、前記したロータリキルン１２と併用して又はロータリキルン１２を使用しないで、二次燃焼室２０からの燃焼排ガスを利用して発電を行い、その電力を蓄電池に充電し、必要な場合にはＤＣ／ＡＣインバータによって交流に変え、補助電力として使用することもできる。この方法としては、１）二次燃焼室２０からの高温燃焼排ガスを直接タービンに送って発電機を回転駆動して電力を発生させる方法、２）二次燃焼室２０からの高温燃焼排ガスをボイラーに導き、蒸気を発生させその蒸気によってタービンを回転させ、発電機を駆動する方法、３）二次燃焼室２０から発生する熱をヒートパイプによって回収し、ボイラーを加熱して蒸気を作り発電機を回転させるタービンに導く方法、４）前記したヒートパイプで二次燃焼室２０から熱を回収し、回収した熱を直接熱起電力に変換して発電する方法等がある。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１〜４記載の畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備は、乾燥畜糞を主体とする燃料を燃焼させて高温の熱風を発生させる熱風発生炉と、熱風発生炉から発生する熱風を熱源として、加湿した生畜糞を乾燥させるロータリーキルンと、ロータリーキルンからの排気ガス中の粉塵を除去する排ガス処理装置と、排ガス処理装置からの排気ガス中の臭気分を除去する脱臭装置とを有し、ロータリーキルンで乾燥した畜糞の一部を、熱風発生炉の主要な燃料とし、その残りを肥料としているので、畜糞の有効利用が行われると共に、畜糞の一部が燃料となるので、系全体の燃費を節約することができる。
更には、ロータリーキルンを用いて畜糞の処理を行っているので、連続処理が行える。
また、この畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備は、脱臭装置から発生する汚水及びシャワーリング装置から発生する汚水の一部で生畜糞を加湿して汚水処理を行っているので、特別な汚水処理設備を設ける必要がなく、系内で汚水の処理が行える。
特に、請求項３記載の畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備において、脱臭装置には、加水された鋸屑層を備え、鋸屑層に排気ガスを通過させることによって脱臭を行っているので、安価であり、更には脱臭性能もよい。
そして、請求項４記載の畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備は、乾燥畜糞のカロリーが不足する場合には、乾燥畜糞に補助燃料として粉炭を混入しているので、燃料のカロリーを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備の説明図である。
【図２】同畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備の平面図である。
【図３】同畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備のブロック図である。
【符号の説明】
１０：畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備、１１：熱風発生炉、１２：ロータリーキルン、１３：サイクロン、１４：シャワーリング装置、１５：脱臭装置、１５ａ：槽、１６：生畜糞貯留場、１７：貯留部、１８：一次燃焼室、１９：バーナ、１９ａ：ブロア、２０：二次燃焼室、２０ａ：畜糞送り出し機構、２１：畜糞、２２：載置台、２３：排出コンベア、２４：境界壁、２５：ブロア、２５ａ：アフターバーナ、２６：原料糞、２７：一時貯留槽、２８：スクリューコンベア、２９：下流側排出部、３０：キルン本体、３１：コンベア、３２：製品、３３：排気口、３４：排風機、３５：第１の冷却塔、３６：第２の冷却塔、３７：汚水槽、３８、３９：ポンプ、４０：排風機、４１：スクリーン、４２：鋸屑層、４３：散水ノズル、４４：水タンク、４５：ポンプ、４６：集水部、４７、４８：ポンプ、４９：散水ノズル、５０：生畜糞、５１：ポンプ、５２：コンベア

Claims

水分４５％以下の乾燥畜糞を主体とする燃料を燃焼させて７００〜９５０℃の高温の熱風を発生させる熱風発生炉と、
前記熱風発生炉から発生する熱風を熱源として、所定の水分濃度に加湿した生畜糞を乾燥させるロータリーキルンと、
前記ロータリーキルンからの１５０〜２００℃の排気ガス中の粉塵を除去する排ガス処理装置と、
前記排ガス処理装置からの排気ガス中の臭気分を除去する脱臭装置とを有し、
前記ロータリーキルンで乾燥した畜糞の一部を、前記熱風発生炉の主要な燃料とし、その残りを肥料とする畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備であって、
前記排ガス処理装置には排気ガスに散水するシャワーリング装置が使用され、前記脱臭装置には湿式の脱臭装置が使用され、該脱臭装置から発生する汚水及び前記シャワーリング装置から発生する汚水の一部を前記生畜糞の加湿に利用して汚水処理を行うことを特徴とする畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備。
請求項１記載の畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備において、前記加湿された生畜糞の水分は７０〜８０％の範囲にあることを特徴とする畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備。
請求項１又は２記載の畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備において、前記脱臭装置には、加水された鋸屑層を備え、該鋸屑層に排気ガスを通過させることによって脱臭を行うことを特徴とする畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備において、前記水分４５％以下の乾燥畜糞のカロリーが不足する場合には、前記乾燥畜糞に補助燃料として粉炭を混入していることを特徴とする畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備。