JP4882061B2 - バイオマス資源を有効利用するための処理システム及び処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、植物、畜産物、魚介類またはそれらの廃棄物、あるいは生ゴミや畜産物の糞などの汚物を含むバイオマス資源を段階的に処理して、最終的な残渣をほとんど生じることなく、メタンガス及び水素ガスを効率よく生成・回収するとともに、特に、高価な木酢液と、ガス吸着性に優れた硬質の炭化物(炭化材)の生成・回収をも可能とするバイオマス資源を有効利用するための処理システム及び処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
バイオマス資源を用いて炭化材(炭化物)を生成・回収するための従来の炭化装置としては、例えば特許文献1に記載されている。
【0003】
【特許文献1】
特開2003−64376号公報
【0004】
しかしながら、特許文献1に記載された従来の炭化装置は、炭化材の回収を目的としているため、メタンガスや水素ガスのような有用ガスを回収して有効利用する点については考慮していない。しかも、かかる炭化装置は、ロータリーキルン炭化炉であるため、炭化処理を850℃以上の高温に維持された単一炭化工程で行なわれていたため、メタンガスと水素ガスとを効率良く生成させたり、分別回収することが難しかった。
【0005】
また、バイオマス資源を炭化するには、320℃以上にすることが必要であるが、特許文献1のように、雰囲気温度を850℃以上の高温で炭化処理すると、木酢液も炭化材の一部になるため、木酢液だけを生成して分別回収することができない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、植物、畜産物、魚介類またはそれらの廃棄物、あるいは生ゴミや畜産物の糞などの汚物を含むバイオマス資源を段階的に処理して、最終的な残渣をほとんど生じることなく、メタンガス及び水素ガスを効率よく生成・回収するとともに、特に、高価な木酢液と、ガス吸着性に優れた硬質の炭化物(炭化材)の生成・回収をも可能とするバイオマス資源を有効利用するための処理システム及び処理方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の処理システムは、植物、畜産物、魚介類またはそれらの廃棄物、あるいは生ゴミや畜産物の糞などの汚物を含むバイオマス資源を、非酸化性雰囲気で320℃超え400℃以下に加熱し、木酢液、メタンガス、及び炭化物含有残渣を生成し、木酢液及びメタンガスを分別回収する低温炭化装置と、低温炭化装置で生成した炭化物含有残渣を、非酸化性雰囲気で580℃超え1000℃以下に加熱して、炭化物及び水素ガスを生成し、炭化物と水素ガスを分別回収する高温炭化装置とを具えることにある。
【0008】
また、本発明の処理方法は、前記バイオマス資源を、非酸化性雰囲気で320℃超え400℃以下に加熱し、木酢液、メタンガス、及び炭化物含有残渣を生成し、木酢液及びメタンガスを分別回収する低温炭化工程と、低温炭化工程で生成した炭化物含有残渣を、非酸化性雰囲気で580℃超え1000℃以下に加熱して、炭化物及び水素ガスを生成し、炭化物と水素ガスを分別回収する高温炭化工程とを具えることにある。
【0009】
さらに、バイオマス資源は、100〜150℃に加熱して生成した水蒸気を分別回収してから低温炭化工程で処理すること、及び/又は、高温炭化工程後に、生成した炭化物に水蒸気を吹き付けて活性炭を生成する賦活工程をさらに有することがより好適である。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明に従うバイオマス資源を有効利用するための処理システムを図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の代表的な処理システムのフローチャートを示したものである。
【0011】
本発明のバイオマス資源を有効利用するための処理システム1は、主に、低温炭化装置2と高温炭化装置3とを具えている。
【0012】
低温炭化装置2は、植物、畜産物、魚介類またはそれらの廃棄物、あるいは生ゴミや畜産物の糞などの汚物を含むバイオマス資源を、非酸化性雰囲気で320℃超え400℃以下に加熱し、木酢液、メタンガス及び炭化物含有残渣を生成し、木酢液及びメタンガスを分別回収する装置である。
【0013】
ここで、低温炭化装置2での処理雰囲気を非酸化性雰囲気に限定したのは、生成する塩素ガスが酸素と結合することによってダイオキシンが発生するのを抑制するためであり、また、雰囲気温度を320℃超え400℃以下と限定したのは、320℃以下では、木酢液が生成しないからであり、400℃超えでは、木酢液が炭化物の一部になるため、木酢液だけを生成して分別回収することができなくなるからである。
尚、「非酸化性雰囲気」とは、具体的にはN2、Ar等の不活性ガスを充満させた雰囲気をいう。
【0014】
低温炭化装置2で生成されるメタンガスは、分別回収されてガスホルダ4に送られ、ガスホルダ4に送られたメタンガスは、例えば、ガス発電設備8の燃料ガスとして利用することができるとともに、この低温炭化装置2自体の他、高温炭化装置3における炭化用の燃料ガスとして利用することができ、この場合には、新たな燃料ガスの消費量を削減することができる。
【0015】
そして、この発明の処理システム1では、特に低温炭化装置2で、炭化物含有残渣とは別に、木酢液を生成して分別回収することができ、この木酢液は、例えば、入浴剤、除草剤、殺虫剤(殺菌)肥料等に有効利用することができる。
【0016】
加えて、バイオマス資源は、低温炭化装置2に投入する前に、必要に応じて、乾燥装置5で、100〜150℃に加熱して水分を蒸発させて乾燥させることが、低温炭化装置での処理時間の短縮化を図る上で好ましい。
【0017】
尚、低温炭化装置2で炭化しきれなかったバイオマス資源は、残渣となるが、この発明では、この残渣を高温炭化装置3のバイオマス資源(原料)として使用するため、低温炭化装置2の処理では、残渣は全く生じない。
【0018】
高温炭化装置3は、低温炭化装置2で生成した炭化物含有残渣を、非酸化性雰囲気で580℃超え1000℃以下に加熱して、炭化物及び水素ガスを生成し、炭化物と水素ガスを分別回収する装置であり、残渣はほとんど生じない。しかしながら、高温炭化装置で残渣が生成される場合には、図示しない溶融炉、例えば残渣を1000℃超えで高温溶融させる還元ガス化溶融炉をさらに設けて、この残渣を高温溶融して無害化することが好ましく、このように構成すれば、高温炭化装置3で残渣が生成したとしても、この残渣を溶融炉で完全無害化できるので、システムとしては残渣が全く生じないことになる。
【0019】
ここで、高温炭化装置3での処理雰囲気を非酸化性雰囲気に限定したのは、生成する塩素ガスが酸素と結合することによってダイオキシンが発生するのを抑制するためであり、また、雰囲気温度を580℃超え1000℃以下と限定したのは、炭の硬度が硬質であり、親水性で、表面pHが塩基性であり、ミクロな多孔質体からなる炭化物を生成するためであって、580℃以下では、炭の硬度が軟質であり、疎水性で、表面pHが酸性であり、マクロな多孔質体となり、ガス吸着性に優れた硬質の炭化物(炭化材)の生成ができなくなるからであり、1000℃超えでは、水素(H2)ガスの生成量が少なくなり、水素ガスの回収効率が低下するからである。尚、水素ガスの生成量は、600℃付近で最大となるため、水素ガスの高回収効率を重視する場合には、できるだけ雰囲気温度を低く設定することが好ましい。
ここで、「非酸化性雰囲気」とは、具体的にはN2、Ar等の不活性ガスを充満させた雰囲気をいう。
【0020】
生成した水素ガスは、ガス改質処理装置6を経てガスホルダ7に送られた後、例えば、水素燃料電池(図示せず)等に有効利用すればよい。
【0021】
また、高温炭化装置3で生成した炭化物は、炭化材として各種用途に有効利用してもよい。加えて、本発明では、高温炭化装置3で生成した炭化物に水蒸気を吹き付けて活性炭を生成する賦活装置8をさらに設けてもよい。この場合、乾燥装置5で蒸発させた水蒸気を賦活装置8で有効利用することもできる。
【0022】
上述したところは、この発明の実施形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることができる。
【0023】
【発明の効果】
この発明によれば、植物、畜産物、魚介類またはそれらの廃棄物、あるいは生ゴミや畜産物の糞などの汚物を含むバイオマス資源を段階的に処理して、最終的な残渣をほとんど生じることなく、メタンガス及び水素ガスを効率よく生成・回収するとともに、特に、高価な木酢液と、ガス吸着性に優れた硬質の炭化物(炭化材)の生成・回収をも可能とするバイオマス資源を有効利用するための処理システム及び処理方法の提供が可能になった。
【0024】
しかも、この発明では、バイオマス資源を段階的に適正に処理することにより、小規模設備でエネルギー(資源)を高効率で回収することができ、エネルギー(資源)を各装置内で有効利用することによって、低コストでのバイオマス資源の処理を行うことができるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に従う代表的なバイオマス資源を有効利用するための処理システムのフローチャートを示したものである。
【符号の説明】
1 処理システム
2 低温炭化装置
3 高温炭化装置
4、7 ガスホルダ
5 乾燥装置
6 ガス改質装置
8 賦活装置
Claims (4)
- 植物、畜産物、魚介類またはそれらの廃棄物、あるいは生ゴミや畜産物の糞などの汚物を含むバイオマス資源を、非酸化性雰囲気で320℃超え400℃以下に加熱し、木酢液、メタンガス及び炭化物含有残渣を生成し、木酢液及びメタンガスを分別回収する低温炭化装置と、
低温炭化装置で生成した炭化物含有残渣を、非酸化性雰囲気で580℃超え1000℃以下に加熱して、炭化物及び水素ガスを生成し、炭化物と水素ガスを分別回収する高温炭化装置と、
を具えることを特徴とするバイオマス資源を有効利用するための処理システム。 - 植物、畜産物、魚介類またはそれらの廃棄物、あるいは生ゴミや畜産物の糞などの汚物を含むバイオマス資源を、非酸化性雰囲気で320℃超え400℃以下に加熱し、木酢液、メタンガス及び炭化物含有残渣を生成し、木酢液及びメタンガスを分別回収する低温炭化工程と、
低温炭化工程で生成した炭化物含有残渣を、非酸化性雰囲気で580℃超え1000℃以下に加熱して、炭化物及び水素ガスを生成し、炭化物と水素ガスを分別回収する高温炭化工程と、
を具えることを特徴とするバイオマス資源を有効利用するための処理方法。 - バイオマス資源は、100〜150℃に加熱して生成した水蒸気を分別回収してから低温炭化工程で処理する請求項2記載のバイオマス資源を有効利用するための処理方法。
- 高温炭化工程後に、生成した炭化物に水蒸気を吹き付けて活性炭を生成する賦活工程をさらに有する請求項2又は3記載のバイオマス資源を有効利用するための処理方法。
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