JP4295942B2 - 畜糞を原料とする乾燥肥料の製造設備 - Google Patents
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Description
【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 (4)
- 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。
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