JP6763576B2 - Biomass burner fuel production equipment and manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、有機性廃棄物を含む処理対象物の発酵乾燥によるバイオマスバーナの燃料製造装置および製造方法に関するものである。 The present invention relates to a fuel production apparatus and a production method for a biomass burner by fermenting and drying a processing object containing organic waste.
従来より、例えば発電用燃焼炉の燃料としては石油や石炭、或いは天然ガスなどの化石燃料が用いられており、環境保全の観点から好ましいものとは言えない。また、例えば一般廃棄物や産業廃棄物を焼却処理して熱利用することも提案されているが、その処理対象物には生ごみや生活雑排水、動植物性残渣、汚泥など種々の有機性廃棄物が含まれており、含水率が高いものもあることから、熱利用の燃料としてなり得ない。化石燃料以外の燃料により熱利用を図るため、木材などの可燃物を粉体状に加工し、燃料とした粉体用バーナが一般的にバイオマスバーナとして提案されている。 Conventionally, fossil fuels such as petroleum, coal, and natural gas have been used as fuels for combustion furnaces for power generation, which are not preferable from the viewpoint of environmental protection. It has also been proposed to incinerate general waste and industrial waste for heat utilization, but the treatment targets include various organic wastes such as food waste, domestic wastewater, animal and plant residues, and sludge. Since it contains substances and some have a high water content, it cannot be used as a fuel for heat utilization. In order to utilize heat with fuels other than fossil fuels, powder burners made by processing combustible materials such as wood into powder and using them as fuel are generally proposed as biomass burners.
この点について本願の発明者は、生ごみのような有機性廃棄物を含む処理対象物をタンクなどの密閉容器に収容し、減圧下において所定の温度範囲に加熱しながら撹拌することによって、効率的に水分を除去し乾燥させるとともに、こうして処理する対象物に所定の微生物を添加し、有機物の発酵を促進することができる装置(発酵乾燥装置)について既に特許出願をしている。 In this regard, the inventor of the present application puts a treatment object containing organic waste such as food waste in a closed container such as a tank and stirs it while heating it to a predetermined temperature range under reduced pressure to improve efficiency. A patent application has already been filed for an apparatus (fermentation-drying apparatus) capable of accelerating the fermentation of organic substances by adding predetermined microorganisms to the object to be treated in this way while removing water and drying.
例えば特許文献1に記載の発酵乾燥装置では、密閉容器内を減圧することによってその内部の有機性廃棄物からの水分の蒸発が促進され、乾燥時間の短縮が図られるとともに、減圧によって水の沸点が低下することから、あまり高温にする必要がなくなり、温度の上昇による微生物の死滅を阻止することができる。
For example, in the fermentation / drying apparatus described in
ところが、バイオマスと呼ばれる木質チップや有機物の乾燥品を燃料としてバイオマスバーナで燃焼させた場合、粒度、粒形、含水率などが均一でなく、安定した燃焼にならない。また、バーナへの燃料供給部が閉塞するなどの問題が生じる。有機物は単に乾燥させただけでは悪臭の発生を抑制できないため、燃料として保管した場合に周囲環境を悪化させる問題が生じる。 However, when wood chips called biomass or dried organic matter are burned with a biomass burner as fuel, the particle size, grain shape, water content, etc. are not uniform, and stable combustion is not achieved. In addition, problems such as blockage of the fuel supply unit to the burner occur. Since the generation of foul odors cannot be suppressed simply by drying organic substances, there arises a problem of deteriorating the surrounding environment when stored as fuel.
このような実状に鑑みて本発明の目的は、公知の発酵乾燥装置を用いて有機性廃棄物を含む処理対象物を減圧下で加熱しながら、微生物を利用して発酵、乾燥させた後、バイオマスバーナの燃料として利用するものである。 In view of such circumstances, an object of the present invention is to ferment and dry the object to be treated containing organic waste using a known fermentation / drying apparatus under reduced pressure, and then ferment and dry using microorganisms. It is used as a fuel for biomass burners.
前記の課題を解決するために本発明では、発酵乾燥装置によって処理した燃料をバイオマスバーナで燃焼させ、発生した熱エネルギーを電気エネルギーに安定的に変換させるものである。 In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, the fuel processed by the fermentation / drying apparatus is burned by a biomass burner, and the generated thermal energy is stably converted into electric energy.
すなわち、本発明に係る発酵乾燥によるバイオマスバーナの燃料製造装置は、まず、前記従来例と同じく、有機性廃棄物を含む処理対象物を密閉容器に収容し、減圧下において所定の温度範囲に加熱しながら撹拌するとともに、微生物を利用して有機物を発酵させ、悪臭成分を分解し減容した乾燥物を得る発酵乾燥装置を備えている。 That is, in the fuel production apparatus for the biomass burner by fermentation and drying according to the present invention, first, as in the conventional example, the object to be treated containing organic waste is housed in a closed container and heated to a predetermined temperature range under reduced pressure. It is equipped with a fermentation / drying device that uses microorganisms to ferment organic substances while stirring while decomposing malodorous components to obtain dried products with reduced volume.
そして、その発酵乾燥装置によって得られた乾燥物を分級して、バイオマスバーナでの燃焼に適した適合燃料と、それ以外の燃料とに分ける分級装置と、少なくとも前記適合燃料を一時貯留する貯留装置と、を備えている。その適合燃料をバイオマスバーナで燃焼させれば、発生した熱エネルギーを利用して安定的に電気エネルギーに変換することができる。 Then, a classification device for classifying the dried product obtained by the fermentation / drying device into a compatible fuel suitable for combustion in a biomass burner and other fuels, and a storage device for temporarily storing at least the compatible fuel. And have. If the compatible fuel is burned with a biomass burner, the generated heat energy can be used to stably convert it into electrical energy.
この構成により本発明の燃料製造装置では、上述した従来例(特許文献1)と同様にして発酵乾燥装置により、有機性廃棄物を効率良く乾燥させるとともに、微生物を利用して有機物の発酵を促進することができ、悪臭成分も分解する。また、こうして得られた乾燥物を例えば大粒物および小粒物に分級すれば、この小粒物の粒度、粒形、含水率などが均一であり、悪臭の発生も抑制することから、バイオマスバーナの燃料に適したものとなる。 With this configuration, in the fuel production apparatus of the present invention, the organic waste is efficiently dried by the fermentation / drying apparatus in the same manner as in the conventional example (Patent Document 1) described above, and the fermentation of the organic matter is promoted by utilizing microorganisms. It can also decompose malodorous components. Further, if the dried product thus obtained is classified into, for example, large particles and small particles, the particle size, particle shape, water content, etc. of the small particles are uniform, and the generation of foul odor is suppressed. Therefore, the fuel for the biomass burner. It will be suitable for.
すなわち、一般的に家庭や各種事業所などから排出される処理対象物には多種多様な有機物が含まれており、その発熱量は種々、異なっているので、これを乾燥させて燃焼させた場合に得られる熱量のばらつきが大きくなってしまう。そこで、発酵乾燥装置によって処理された乾燥物を分級して、相対的に大きな大粒物と、相対的に小さな小粒物とに分け、少なくとも小粒物を一時貯留するようにすればよい。 That is, in general, the objects to be treated that are discharged from homes and various business establishments contain a wide variety of organic substances, and their calorific values are variously different. Therefore, when these are dried and burned. The variation in the amount of heat obtained in the home becomes large. Therefore, the dried product processed by the fermentation / drying device may be classified into relatively large large particles and relatively small small particles, and at least the small particles may be temporarily stored.
処理対象の廃棄物には通常、プラスチックなどの非有機物が混在しており、これは発酵乾燥処理されても大きさが変わらず、前記の大粒物に分級される。一方、発酵乾燥装置において発酵乾燥された有機性廃棄物(乾燥物)は、前記の大粒物以外、すなわち主に小粒物として分別されることになり、発酵乾燥によって均質化が進み、発熱量も安定したバイオマスバーナの燃料となる。 Non-organic substances such as plastics are usually mixed in the waste to be treated, and the size does not change even after fermentation and drying, and the waste is classified into the above-mentioned large grains. On the other hand, the organic waste (dried product) fermented and dried in the fermentation and drying apparatus is separated as other than the above-mentioned large particles, that is, mainly as small particles, and homogenization progresses by fermentation and drying, and the calorific value is also increased. It is a stable fuel for biomass burners.
そうして大粒物、小粒物に分けるに際して、発酵乾燥装置によって処理した乾燥物は、処理前に比べると水分が少ないことから、ふるい分けがしやすいというメリットがある。好ましいのは、乾燥物を相対的に大きな大粒物と、相対的に小さな小粒物と、それらの中間の大きさの中粒物とに分け、前記小粒物を前記適合燃料とすることである。 When separating large particles and small particles in this way, the dried product treated by the fermentation drying device has a merit that it is easy to sift because the water content is less than that before the treatment. It is preferable to divide the dried product into relatively large large particles, relatively small small particles, and medium particles having an intermediate size thereof, and use the small particles as the compatible fuel.
また、好ましいのは、前記の中粒物を前記発酵乾燥装置にて再度、処理するために前記密閉容器に再投入する再投入装置を備えることである。こうすると、発酵乾燥が不十分な乾燥物は、比較的大きな塊になりやすいことから、中粒物として分別されるようになる。そのような中粒物は、発酵乾燥装置において再処理されることで、さらに発酵乾燥が促進され、小粒物となる。よって、この小粒物のみを前記バイオマスバーナの燃料とすればよい。 Further, it is preferable to provide a re-injection device for re-injecting the medium particles into the closed container for processing again in the fermentation / drying device. In this way, the dried product that is insufficiently fermented and dried tends to form a relatively large mass, and thus is separated as a medium grain product. By reprocessing such medium grains in a fermentation drying device, fermentation drying is further promoted to become small grains. Therefore, only these small particles need to be used as fuel for the biomass burner.
見方を変えると本発明は、上述の如き装置を使用したバイオマスバーナの燃料の製造方法であって、有機性廃棄物を含む処理対象物を密閉容器に収容し、減圧下において所定の温度範囲に加熱しながら撹拌するとともに、微生物を利用して有機物を発酵させ、悪臭成分を分解し、減容した乾燥物を得る発酵乾燥工程と、この発酵乾燥工程において得られた乾燥物を分級して、バイオマスバーナでの燃焼に適した適合燃料と、それ以外の燃料ととに分ける分級工程と、少なくとも前記適合燃料を一時貯留する貯留工程と、を備えている。 From a different point of view, the present invention is a method for producing a fuel for a biomass burner using the above-mentioned apparatus, in which an object to be treated containing organic waste is housed in a closed container and kept in a predetermined temperature range under reduced pressure. While stirring while heating, the organic matter is fermented using microorganisms to decompose malodorous components to obtain a dried product with reduced volume, and the dried product obtained in this fermentation and drying step is classified. It is provided with a classification step of separating a compatible fuel suitable for combustion in a biomass burner and other fuels, and a storage step of at least temporarily storing the compatible fuel.
この方法により、上述したように有機性廃棄物を含む処理対象物を効率良く乾燥させ、微生物を利用して発酵を促進することができるとともに、こうして得られた乾燥物のうち例えば小粒物がバイオマスバーナの適合燃料となる。そして、これをバイオマスバーナで燃焼させれば、その熱エネルギーを利用して発電エネルギーを安定的に得ることができる。 By this method, as described above, the object to be treated containing organic waste can be efficiently dried and fermentation can be promoted by utilizing microorganisms, and among the dried products thus obtained, for example, small particles are biomass. It is a compatible fuel for burners. Then, if this is burned with a biomass burner, the heat energy can be used to stably obtain power generation energy.
本発明に係るバイオマスバーナの燃料製造装置によると、発酵乾燥装置を用いて有機性廃棄物を減圧下で加熱し、効率良く乾燥させるとともに、微生物を利用して有機物の発酵を促進し、得られた乾燥物を分級して、例えば小粒物などをバイオマスバーナでの燃焼に適した適合燃料とすることができる。そして、その適合燃料をバイオマスバーナで燃焼させれば、その発熱エネルギーを利用して安定的に発電することができる。 According to the fuel production apparatus of the biomass burner according to the present invention, the organic waste is heated under reduced pressure using the fermentation drying apparatus to efficiently dry the organic waste, and the fermentation of the organic matter is promoted by using microorganisms. The dried product can be classified and, for example, small particles can be used as a suitable fuel for combustion in a biomass burner. Then, if the compatible fuel is burned with a biomass burner, the heat generated energy can be used to stably generate electricity.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施形態に係るバイオマス燃料(バイオマスバーナの燃料)の製造装置の概略構成図であり、この装置は、例えば都市のごみ処理施設に配備され、一般家庭や各種事業所等から排出されるごみ(廃棄物)からバイオマス燃料を製造し、発電用燃焼炉で燃焼させるものである。図示は省略するが、ごみ処理施設には、収集されたごみが搬入されるピットが設けられている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a biomass fuel (biomass burner fuel) production apparatus according to an embodiment of the present invention. This apparatus is installed in, for example, a waste treatment facility in an urban area, and is used in general households, various business establishments, and the like. Biomass fuel is produced from the waste (waste) discharged from the plant and burned in a combustion furnace for power generation. Although not shown, the waste disposal facility is provided with a pit for carrying in the collected waste.
このピットに貯留されているごみは、主に一般ごみであり、ごみ袋に詰められた含水率の高い生ごみや紙屑、布、木材など種々の有機性廃棄物が含まれている他、プラスチックのような可燃物や金属等の不燃物が混在している。また、一般ごみに分類されないし尿、生活雑排水、動植物性残渣、汚泥などの有機性廃棄物が含まれている場合もあり、ごみ処理施設によっては粗破砕した粗大ごみが混入される場合もある。 The garbage stored in this pit is mainly general garbage, which contains various organic waste such as high water content food waste, paper scraps, cloth, and wood packed in garbage bags, as well as plastic. Combustibles such as and incombustibles such as metal are mixed. In addition, it is not classified as general waste and may contain organic waste such as urine, domestic wastewater, animal and plant residues, sludge, etc., and coarsely crushed bulky waste may be mixed depending on the waste treatment facility. ..
そして、本実施形態の燃料化装置は、前記ピット内のごみがバケットクレーンなどによって搬送され、処理対象物として供給される破砕機1(破砕装置)と、これにより破砕されたごみが投入される受入ホッパー2とを備え、この受入ホッパー2に付随する搬送コンベア21によって発酵乾燥装置3にごみが供給されるようになっている。また、搬送コンベア21によって搬送される途中のごみの中から金属を除去する磁選機22も設けられている。
Then, in the fuel conversion device of the present embodiment, the crusher 1 (crushing device) in which the garbage in the pit is conveyed by a bucket crane or the like and supplied as a processing object, and the crushed garbage are thrown in. A receiving
発酵乾燥装置3は、以下に詳述するように、ごみを減圧下で発酵乾燥させるものであり、この発酵乾燥装置3によって処理された乾燥物は、振動ふるい機4(分級装置)によって大、中、小の3つの大きさにふるい分け(分級)される。そして、そのうちの「中サイズ」の乾燥物(以下、中粒物ともいう)は、複数の搬送コンベアからなる再投入ライン5(再投入装置)によって搬送され、受入ホッパー2へ再投入される。
As described in detail below, the fermentation /
一方、「大サイズ」および「小サイズ」の乾燥物(以下、それぞれ大粒物、小粒物ともいう)は貯留装置6に一時貯留される。この貯留装置6は、それぞれ大粒物、小粒物を一時貯留する貯留ホッパー61,62と、小粒物を計量して蒸気発生ボイラー7(加熱装置)に供給するための計量供給装置63とを備えている。そして、この蒸気発生ボイラー7において発生した高温の蒸気が発酵乾燥装置3に供給されるようになっている。
On the other hand, the "large size" and "small size" dried products (hereinafter, also referred to as large particles and small particles, respectively) are temporarily stored in the storage device 6. The storage device 6 includes
なお、本実施形態では蒸気発生ボイラー7と発酵乾燥装置3との間の蒸気経路70に、例えば蒸気タービン発電機91のような発電機を介設しており、これによって発生した電力を電力会社に供給している。また、その電力の一部は、発酵乾燥装置3の駆動電力としても利用している。発電機としてはスターリングエンジン発電機なども考えられる。蒸気経路70については後述する。
In the present embodiment, a generator such as a
前記破砕機1は例えば多軸式の低速回転破砕機であって、図1には模式的に示すように一対の回転軸10の回転により、それぞれの切断刃がごみを剪断するようになっている。これにより生ごみや紙屑、木材などが発酵乾燥に適した大きさになるとともに、プラスチックなども或る程度は破砕され、ふるい分けに適した大きさになる。なお、破砕機としては単軸式の低速回転破砕機、高速回転破砕機、圧縮破砕機なども使用可能である。
The
また、前記磁選機22は例えば吊り下げ式のもので、図2に概略を示すように搬送コンベア21上に吊り下げられており、搬送コンベア21によって搬送されるごみの中から鉄片等の磁性物(黒丸で示す)を磁石によって吸着し、プーリ22a間を移動するベルト22bによって連続的に排出する。なお、吊り下げ式以外に例えばプーリ式、ドラム式などの磁選機を用いてもよく、また、アルミ缶などの非鉄金属を取り除くことのできる渦電流型の磁選機を用いてもよく、これらにより金属物を除去できるようにしている。また、前記磁選機22は、搬送コンベア37に設置される場合もある。
Further, the
−発酵乾燥装置−
前記発酵乾燥装置3は、特許文献1などに記載されている公知のものであり、以下に説明するように、処理対象のごみを減圧下において所定の温度範囲に加熱しながら撹拌するとともに、微生物を利用して有機物を発酵させ、減容した乾燥物を得るものである。
-Fermentation and drying equipment-
The fermentation /
図3において模式的に示すように、発酵乾燥装置3は、上述したように搬送コンベア21によって供給されるごみを収容する密閉容器として、内部を大気圧以下に保持するように気密に形成された筒状のタンク30を備えている。このタンク30の周壁部には加熱ジャケット31が設けられ、蒸気制御装置92を介して蒸気発生ボイラー7から加熱用蒸気が供給されるようになっている。
As schematically shown in FIG. 3, the fermentation /
また、その加熱ジャケット31に取り囲まれるようにして、タンク30の内部にはその長手方向(図3の左右方向)に延びる撹拌シャフト32が設けられ、電動モーター32aによって所定の回転速度で回転されるようになっている。この撹拌シャフト32にはその軸方向に離間して複数の撹拌板32bが設けられており、これにより、ごみを撹拌するとともに、発酵乾燥終了後にはタンク30の長手方向に送ることができる。また、32aは油圧モーターを使用する場合もある。
Further, a stirring
すなわち、タンク30の長手方向一側(図3の左側)の上部には、搬送コンベア21から供給されるごみの投入口30aが設けらており、ここから投入されたごみが、加熱ジャケット31によって加熱されながら、前記のように撹拌シャフト32の回転によって撹拌される。そして、所定時間経過した後、タンク30の下部に設けられた排出部30bから排出される。
That is, a
なお、詳細は図示しないが、本実施形態では前記撹拌シャフト32の内部にも蒸気の通路が形成されており、ここにも蒸気経路70を介して蒸気制御装置92から加熱用蒸気が供給されるようになっている。これにより、撹拌シャフト32によってごみを撹拌しながら、その内側からも加熱することができる。そして、蒸気が復水したドレン水は蒸気経路70を介して蒸気制御装置92に戻される。
Although details are not shown, in the present embodiment, a steam passage is also formed inside the stirring
ごみを加熱するタンク30の上部には、加熱されたごみから発生する蒸気を凝縮部33へ案内する案内部30cが突設されている。凝縮部33は、一対のヘッド33aによって支持された複数の冷却管33bを備えており、この冷却管33bと、以下に述べるクーリングタワー8との間に冷却水経路80が設けられている。
A
すなわち、図3には模式的に示すようにクーリングタワー8には、凝縮部33から排出された冷却水が流入する受水槽81と、この受水槽81から冷却水を汲み上げる汲み上げポンプ82と、汲み上げた冷却水を噴射するノズル83と、が設けられている。ノズル83から噴射された冷却水は、流下部84を流下する間にファン85からの送風を受けて温度が低下し、再び受水槽81に流入する。
That is, as schematically shown in FIG. 3, the cooling tower 8 is pumped by a
このようにしてクーリングタワー8で冷却された冷却水は、冷却水ポンプ86によって送水され、冷却水経路80によって凝縮部33に戻されて、複数の冷却管33bを流通する間に、前記のようにごみから発生した蒸気との熱交換によって温度が上昇する。そして、この冷却水が冷却水経路80によって再びクーリングタワー8に戻される。つまり、冷却水は凝縮部33とクーリングタワー8との間の冷却水経路80を循環する。
The cooling water cooled by the cooling tower 8 in this manner is sent by the cooling
こうして循環する冷却水の他に、クーリングタワー8では加熱されたごみから発生する蒸気が凝縮部33において凝縮した凝縮水も注水される。すなわち、凝縮部33において生成した凝縮水は、凝縮部33および連通路35の内部に滞留する。そして、本実施形態では凝縮部33に連通路35を介して真空ポンプ36が接続され、タンク30内を減圧するようになっている。
In addition to the cooling water circulated in this way, in the cooling tower 8, the condensed water in which the steam generated from the heated dust is condensed in the condensing
このため、真空ポンプ36が作動すると、前記の連通路35を介して凝縮部33から空気および凝縮水を吸い出し、さらに前記の連通路34および案内部30cを介してタンク30内の空気および蒸気を凝縮部33に導くようになる。こうして凝縮部33からは凝縮水が真空ポンプ36に吸い出され、この真空ポンプ36から導水管によってクーリングタワー8の受水槽81に導かれる。
Therefore, when the
こうしてクーリングタワー8の受水槽81に導かれた凝縮水は、冷却水と混ざり合って前記のように汲み上げポンプ82に汲み上げられ、ノズル83から噴射された後に、流下部84を流下しながら冷却される。なお、凝縮水には、タンク30内のごみに添加されたものと同じ微生物が含まれており、この凝縮水に含まれる臭気成分等が分解されているので、臭気はタンク外部へ発散しない。
The condensed water thus guided to the
−発酵乾燥装置の作動−
前記のように構成された発酵乾燥装置3の作動について説明すると、タンク30内に収容されたごみは、加熱ジャケット31(および撹拌シャフト32などの蒸気通路)に供給される加熱用蒸気によって加熱されながら、撹拌シャフト32の回転に伴い撹拌される。なお、蒸気制御装置92から供給される加熱用温度は例えば140℃程度が好ましい。
-Operation of fermentation and drying equipment-
Explaining the operation of the fermentation /
そうして、タンク30内を取り囲む加熱ジャケット31による外側からの加熱と、撹拌シャフト32などによる内側からの加熱とを受けて、効果的に昇温されるとともに、撹拌シャフト32によって撹拌される。加えて、真空ポンプ36の作動によって減圧されているため、タンク30内では沸点が低下し、水分の蒸発が早まり、発酵乾燥が促進される。
Then, the temperature is effectively raised by receiving heating from the outside by the
なお、発酵乾燥装置3による発酵乾燥工程では一工程が、例えば2時間であることが好ましく、先ず30分かけてごみを発酵させることとなる。前記タンク30内を−0.06〜−0.07MPa(ゲージ圧、以下ゲージ圧は省略する。)に減圧すると、タンク内30内の水分温度は76℃〜69℃(飽和蒸気温度)に維持される。その結果、ごみは下記微生物で主に発酵、分解が促進される。
In the fermentation and drying step by the fermentation and drying
次に、1.5時間かけて発酵中のごみを乾燥させることになる。そのために、前記タンク30内を−0.09〜−0.10MPaにさらに減圧すると、タンク内の水分温度は46〜42℃(飽和蒸気温度)に維持され、ごみの乾燥は十分に促進される。そして、そのような乾燥処理を行う際に、タンク30内のごみに添加する微生物としては、特許文献1に記載されているように複数種類の土着菌をベースとし、これを予め培養した複合有効微生物群が好ましく、通称、SHIMOSE 1/2/3群がコロニーの中心になる。
Next, the waste being fermented will be dried for 1.5 hours. Therefore, when the pressure inside the
なお、SHIMOSE 1は、FERM BP-7504 (経済産業省産業技術総合研究所生命工学工業技術研究所特許微生物寄託センター日本国茨城県つくば市東1丁目1−3に2003年3 月14日に国際寄託されたものである。また、SHIMOSE 2は、FERM BP-7505 (SHIMOSE 1と同様に国際寄託されたもの)、塩に耐性を有するピチアファリノサ(Pichiafarinosa) に属する微生物であり、SHIMOSE 3は、FERM BP-7506 (SHIMOSE 1と同様に国際寄託されたもの)、スタフィロコッカス(Staphylococcus) に属する微生物である。
−振動ふるい機−
以上のように発酵乾燥装置3によって処理された乾燥物は、振動ふるい機4においてふるい分けされ、大、中、小の3つの大きさに分級される。本実施形態の振動ふるい機4は、乾燥物をその大きさによって、例えば50mm以上の大粒物と、例えば30mm以下の小粒物と、それらの中間の大きさの中粒物と、にふるい分ける。
-Vibration sieving machine-
The dried product processed by the fermentation /
図4に一例を示すように振動ふるい機4は、円筒状のハウジング41を複数(例えば4つ)のコイルばね42によって下台43に対しフローティング支持しており、ハウジング41の上端開口を塞ぐ蓋部44には、乾燥物の投入口44aが設けられている。この投入口44aの上方には投入ホッパー45が配設されており、発酵乾燥装置3のタンク30から排出された乾燥物が、搬送コンベア37(図1を参照)によって投入される。
As shown in FIG. 4, in the
そうして乾燥物が投入されるハウジング41の内部には、互いに上下方向に離間してほぼ水平に3つの金網46a〜46cが設置されている。上段の金網46aの網目は、大粒物の寸法に対応して例えば50mmとされ、中段の金網46bの網目は、中粒物の寸法に対応して例えば30mmとされている。
Inside the
また、それぞれの金網46a〜46cの下方に所定間隔を空けて、目の粗い網叩き受け皿47が配設されるとともに、その上面には互いに所定の間隔を空けて複数の網叩きゴム球48が載置されている。そして、それら3つの金網46a〜46cのそれぞれの上面に対応するように、ハウジング41の外周には互いに上下方向に離間して3つの排出口41a〜41cが設けられ、それぞれの金網46a〜46cによってふるい分けられた大、中、小の乾燥物を排出するようになっている。
Further, coarse
さらに、ハウジング41の下端開口を塞ぐように、内周側が上方に突出した逆すり鉢状の底部49が配設されている。そして、そのようにハウジング41の下端開口を塞ぐ底部49の下方には振動モーター50が配設されている。
Further, a reverse mortar-shaped
この振動モーター50は、円筒状の下台43の周壁に取り囲まれるようにしてその内部に収容され、弾性ブラケット41eなどを介してハウジング41の下端部に吊り下げられている。振動モーター50の上下にはそれぞれ偏心ウエイト50a,50bが設けられており、それらが偏心回転することによってハウジング41を全体的に振動させるようになっている。
The
こうしてハウジング41全体が振動すると、その上部の蓋部44の投入口44aから投入された乾燥物は、まず、上段の金網46aの上を転がりながら、その外周側に向かって移動するようになる。そして、寸法が50mm以上の乾燥物は、金網46aの網目を通過することなくハウジング41の外周に達し、大粒物として上段の排出口41aからハウジング41外に排出される。
When the
一方、寸法が50mm未満の乾燥物は、上段の金網46aの網目を通過して下方に落下し、今度は中段の金網46bの上を転がりながら、その外周側に向かって移動するようになる。そして、寸法が30mm以上の乾燥物は、金網46bの網目を通過することなくハウジング41の外周に達し、中粒物として中段の排出口41bからハウジング41外に排出される。
On the other hand, the dried material having a size of less than 50 mm passes through the mesh of the
さらに、寸法が30mm未満の乾燥物は、中段の金網46bの網目を通過して下方に落下し、下段の金網46cの上を転がりながら、その外周側に向かって移動し、小粒物として下段の排出口41cからハウジング41外に排出される。なお、分級装置としては、前記のような振動ふるい機4に限られず、例えば、トロンメトルシフターや揺動型選別機、ロータ型選別機などを用いることができる。
Further, the dried product having a size of less than 30 mm passes through the mesh of the
そのようにしてふるい分けされた乾燥物のうち、大粒物には主にプラスチックなどが含まれており、その発生熱エネルギーが大きい。一方、中粒物や小粒物は主に有機物が発酵乾燥したものであって、特に小粒物は発酵も進んで粒度、粒形や成分が均質化されているので、バイオマスバーナ71への燃料供給状態や燃焼させて発生する熱エネルギーは安定している。
Among the dried products sifted in this way, the large particles mainly contain plastics and the like, and the generated heat energy is large. On the other hand, medium-grains and small-grains are mainly organic substances that have been fermented and dried. In particular, small-grains have been fermented to homogenize the particle size, grain shape and components, so fuel is supplied to the
これに対して中粒物は、小粒物に比べて発酵乾燥が進んでいないことから、バイオマスバーナ71の燃料として使用するには不向きな面があるので、中粒物を再度発酵乾燥装置3に投入して、再度発酵乾燥させることにより、小粒物として成形することができる。
On the other hand, since the medium-grained material is not fermented and dried as compared with the small-sized material, it is not suitable for use as a fuel for the
そこで、本実施形態では、前記の大粒物および小粒物をそれぞれ一時貯留しておいて、燃料として利用する一方、中粒物は発酵乾燥装置3に戻して再度、発酵乾燥処理を行うようにしている。すなわち、前記のように振動ふるい機4の中段の排出口41bから排出された中粒物は、複数の搬送コンベヤからなる再投入ライン5によって搬送され、発酵乾燥装置3の受入ホッパー2へ投入される。
Therefore, in the present embodiment, the large particles and the small particles are temporarily stored and used as fuel, while the medium particles are returned to the fermentation /
一方、振動ふるい機4の上段および下段の排出口41a,41cからそれぞれ排出された大粒物および小粒物は、貯留装置6の貯留ホッパー61,62に分別されて一時、貯留される。そして、上述したように発酵乾燥装置3を運転してごみの処理を行う際に、小粒物はスクリュータイプの計量供給装置63によって計量して、蒸気発生ボイラー7のバイオマスバーナ71(図5を参照)に供給する。
On the other hand, the large particles and small particles discharged from the upper and
前記の計量供給装置63は、図示しない電動モーターによってスクリューフィーダー63aが駆動され、その回転によって小粒物を送り出す。これによる時間当たりの供給量は、スクリューフィーダー63aの回転数によって変化するので、これにより、貯留ホッパー61から蒸気発生ボイラー7に供給する小粒物の量(時間当たりの供給量)を調整できる。
In the weighing
−蒸気発生ボイラー−
以上のように小粒物を燃焼させて、高温の蒸気を発生させる蒸気発生ボイラー7は、図5に模式的に示すように、乾燥物を効率良く燃焼させることができるバイオマスバーナ71と、その燃焼熱によって水などの熱媒体を加熱し、高温の蒸気を発生させる蒸気発生部72とを備えている。この蒸気発生部72において発生した加熱用蒸気が、蒸気経路70の蒸気制御装置92を介して発酵乾燥装置3(タンク30の加熱ジャケット31など)に供給される。
-Steam generator-
As described above, the
一例として前記バイオマスバーナ71は、燃料として小粒物および補助燃料が投入されるホッパー73と、このホッパー73から投下されてくる小粒物などを送り出すよう、電動モーター74aによって駆動されるスクリューフィーダー74と、こうして送られてきた小粒物などを熱分解して、可燃ガスを発生させる1次燃焼炉75と、この可燃ガスを完全燃焼させる2次燃焼炉76と、を備えている。
As an example, the
スクリューフィーダー74は、円筒状のチャンバ74b内に収容され、その後端側(図5の右側)の上方にホッパー73が接続されている。また、ホッパー73の下部にはロータリバルブ73aが設けられている。一方、スクリューフィーダー74の前端部(図5の左端部)は、円筒状の1次燃焼炉75の上流端(図5の右端)の開口に臨んで、ここに小粒物などを供給するようになっている。
The
また、前記1次燃焼炉75の上流端の開口に臨んで電熱式の点火栓75aも設けられ、バイオマスバーナ71の運転を開始するときに、1次燃焼炉75内の小粒物や補助燃料に点火するようになっている。このような1次燃焼炉75には、スクリューフィーダー74から小粒物が供給されるとともに、そのチャンバ74b内にファン77によって押し込まれた空気が流入し、小粒物などを燃焼させる。
An
そうして上流端の開口から空気が流入する他に、1次燃焼炉75内にはその周壁に設けられた複数の穴からも空気が流入するようになるが、これらの空気の量が小粒物などの燃焼に対して不足気味になることから、1次燃焼炉75においては小粒物の一部が燃焼する一方、その残部が高温下で熱分解されて可燃ガスを発生する。こうして発生した可燃ガスが燃焼しながら下流側の2次燃焼炉76に向かって流出する。
Then, in addition to the air flowing in from the opening at the upstream end, air also flows into the
すなわち、1次燃焼炉75の下流端(図5の左端)には、2次燃焼炉76内に突出するように先窄まりのノズル部75bが設けられており、ここから2次燃焼炉76内に可燃ガスが燃焼しながら吹き込まれる。こうして吹き込まれる高温の可燃ガスが、2次燃焼炉76内に設けられたバーナ部76aにおいて、空気吸入路76bから吸入される2次空気と混ざり合って燃焼し、この火炎が下流側の燃焼室76cに吹き出すようになる。
That is, at the downstream end (left end in FIG. 5) of the
この火炎は燃焼室76c内の空気を巻き込んで、未燃分がほぼなくなるように燃焼し、これにより発生した高温の燃焼ガス(既燃ガス)が蒸気発生部72を通過して、その下流側の排気管78や集塵装置(図示せず)などを通過した後に、大気中に放出されるようになる。このように小粒物から発生した可燃ガスを燃焼させるようにしているので、排気中には有害物質が少なく、一般的な集塵装置によって清浄化が可能になる。
This flame entrains the air in the
前記の蒸気発生部72については一般的な構成であり、詳しい説明は省略するが、火炎の吹き出す2次燃焼炉76の燃焼室76cを取り囲むよう螺旋状に(或いは燃焼室76c内でジグザグに)配管72aが設けられており、その内部を流通する蒸気または水が燃焼室76cの火炎や燃焼ガスによって加熱されて、高温の蒸気が発生する。そして、この配管72aが蒸気経路70を介して蒸気タービン発電機91や蒸気制御装置92に接続されている。
The
すなわち、前記のような燃料の燃焼熱エネルギーによって蒸気発生部72では、水を加熱して発電用蒸気を発生させる。本実施形態では、前記のように蒸気発生ボイラー7の蒸気発生部72において発生した発電用蒸気が、蒸気タービン発電機91に供給され、これにより、電力会社に電力を供給するようになっている。
That is, the
また、加熱用蒸気は蒸気制御装置92を介して発酵乾燥装置3(タンク30の加熱ジャケット31など)に供給され、図3を参照して上述したようにタンク30内を加熱する。これにより蒸気が復水したドレン水は、加熱ジャケット31などから排出されて蒸気経路70を流通し、蒸気発生部72に戻ってくる。
Further, the heating steam is supplied to the fermentation / drying device 3 (such as the
次に、上述した製造装置によるバイオマス燃料の製造手順について説明すると、一例を図6のフローチャート図に示すように、まず、前処理工程(ステップS1)では、ピットに貯留されているごみを破砕機1に投入し、所定の大きさに破砕した後に受入れホッパー2に投入する。そして、搬送コンベア21によって搬送しながら磁選機22によって、ごみに含まれている鉄片等を除去する。
Next, the procedure for producing biomass fuel by the above-mentioned production apparatus will be described. As shown in the flowchart of FIG. 6, first, in the pretreatment step (step S1), the waste stored in the pit is crushed by a crusher. It is charged into 1 and crushed to a predetermined size, and then charged into the
続いてステップS2では、発酵乾燥装置3のタンク30の投入口30aの蓋を開いて、搬送コンベア21によって搬送されてきたごみを投入する。このとき、タンク30内は大気圧になっており、その後、投入口30aの蓋を閉じる。
Subsequently, in step S2, the lid of the charging
ステップS3では、図3を参照して上述したようにタンク30内を減圧下で加熱し、その内部に収容したごみの発酵乾燥を促進する(発酵乾燥工程)。すなわち、蒸気制御装置92から加熱用蒸気を供給し、タンク30内を加熱する。これととともに撹拌シャフト32を所定の回転速度(例えば、8rpm程度)で回転させる。さらに、真空ポンプ36の作動によってタンク30内を減圧すると、これによりタンク30内の水分の沸点が低下し、微生物の活動温度内で水分の蒸発が早まり、ごみの発酵乾燥が促進される。
In step S3, the inside of the
このようにしてタンク30内の温度および圧力を維持しつつ、所定の時間(例えば2時間くらい)が経過すれば、真空ポンプ36および撹拌シャフト32を一旦停止させる。このときに乾燥物は減容されている。そして、この発酵乾燥工程を予め設定した回数、繰り返したか否か、ステップS4で判定し、否定判定(NO)であれば前記のステップS2に戻る。
While maintaining the temperature and pressure in the
こうしてタンク30へごみおよび微生物を投入し、前記の発酵乾燥工程を設定回数、繰り返すことで、多量のごみを十分に発酵乾燥させることができる。そして、ステップS4で肯定判定(YES)すれば、ステップS5に進んで真空ポンプ36および蒸気発生ボイラー7の運転を停止する一方、撹拌シャフト32を逆回転させ、排出部30bの蓋を開いて、タンク30から乾燥物を排出する(大気圧(排出))。
By charging the waste and microorganisms into the
前記のように発酵乾燥させ、減容したことによって乾燥物は、ふるい分けに適したものになっており、これを搬送コンベア37によって搬送し、投入ホッパー45から振動ふるい機4に投入する。そして、振動ふるい機4の作動によって、図4を参照して上述したように大、中、小の乾燥物にふるい分け(分級工程:ステップS6)、中粒物は再投入ライン5によって受入ホッパー2へ再投入する(中粒物搬送:ステップS7)。
By fermenting and drying as described above and reducing the volume, the dried product is suitable for sieving, and this is conveyed by the
一方、大粒物および小粒物はそれぞれ、貯留ホッパー61,62に一時貯留しておく(貯留工程:ステップS8,S9)。こうして一時貯留してある大粒物にはプラスチックなどが含まれているので、例えば高出力のプラスチック用の燃焼炉に供給する(ステップS10)。一方、小粒物は、発酵乾燥装置3による次回の処理において燃焼させるために、蒸気発生ボイラー7のバイオマスバーナ71に供給する(ステップS11)。
On the other hand, the large particles and the small particles are temporarily stored in the
前記のフローのステップS3が、処理対象物であるごみをタンク30に収容し、減圧下において所定の温度範囲に加熱しながら撹拌するとともに、微生物を利用して有機物を発酵させ、減容した乾燥物を得る発酵乾燥工程に相当する。この工程では、以前の処理によって得られた乾燥物(小粒物)の燃焼熱を利用してタンク30内を加熱するようにしている。
In step S3 of the above flow, the waste to be treated is housed in the
また、前記フローのステップS6が、前記発酵乾燥工程において得られた乾燥物を分級して、相対的に小さな小粒物(バイオマスバーナ71での燃焼に適した適合燃料)と、相対的に大きな大粒物(それ以外の燃料)とに分ける分級工程に相当し、さらに、ステップS9が、少なくとも小粒物を一時貯留する貯留工程に相当する。 Further, in step S6 of the flow, the dried product obtained in the fermentation and drying step is classified into relatively small small particles (compatible fuel suitable for combustion in the biomass burner 71) and relatively large large particles. It corresponds to a classification step of separating into substances (other fuels), and further, step S9 corresponds to a storage step of temporarily storing at least small particles.
したがって、本実施形態に係る、発酵乾燥によるバイオマス燃料の製造装置によると、公知の発酵乾燥装置3を用いて、有機物を含むごみを収容したタンク30内を減圧し、水の沸点を低下させることにより、比較的低い温度で効率良く水分を蒸発させて、乾燥を促進することができる。こうして温度を低くすることにより、微生物を活性化して有機物の発酵を促進することができる。
Therefore, according to the apparatus for producing biomass fuel by fermentation and drying according to the present embodiment, the inside of the
また、蒸気発生ボイラー7において燃焼させる乾燥物として、振動ふるい機4によってふるい分けされた大粒物、中粒物および小粒物のうち、粒度、粒形や成分が均質化した小粒物のみを用いるようにしており、粒度、粒形や成分が均質化の安定しない中粒物は、燃焼させない。このことで、蒸気発生ボイラー7のバイオマスバーナ71における燃焼を安定化させることができる。
Further, as the dry matter to be burned in the
さらに、本実施形態では、発酵乾燥装置3のタンク30に投入する前に、処理対象のごみを破砕機1によって破砕し処理物の表面積を増加するようにしているので、前記のようにタンク30内でより効率良く水分を蒸発させ、乾燥をより促進することができるとともに、有機物の発酵もより促進することができる。
Further, in the present embodiment, the waste to be treated is crushed by the
今回、開示した実施形態は全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。本発明の技術的範囲は、前記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。 The embodiments disclosed this time are examples in all respects and do not serve as a basis for limited interpretation. The technical scope of the present invention is not construed solely by the above-described embodiments, but is defined based on the description of the claims. In addition, the technical scope of the present invention includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims.
例えば前記の実施形態では、発酵乾燥装置3において処理した乾燥物を大、中、小の3つの大きさにふるい分けし、大粒物および小粒物をそれぞれ一時貯留した上で、小粒物のみを蒸気発生ボイラー7に供給して、バイオマスバーナ71で燃焼させる一方、中ごみは発酵乾燥装置3によって再処理するようにしているが、これに限らず、例えば中ごみを再処理せずに肥料、飼料の製造に利用してもよい。
For example, in the above-described embodiment, the dried product processed in the fermentation /
また、乾燥ごみを大、中、小の3つの大きさに分けるのではなく、大、小の2つの大きさに分けてそれぞれ一時貯留した上で、小粒物のみを蒸気発生ボイラー7に供給するようにしてもよい。
In addition, instead of dividing the dry waste into three sizes, large, medium, and small, the dry waste is divided into two sizes, large and small, and temporarily stored in each size, and then only the small particles are supplied to the
さらに、前記の実施形態ではタンク30内を加熱するために、蒸気発生ボイラー7から高温の蒸気を供給するようにしているが、蒸気による加熱に限らず、電気を利用したヒータであってもよい。また、前記の実施形態のように発酵乾燥装置3に投入する前に破砕機1でごみを破砕する必要もないし、磁選機22によって金属を除去する必要もない。例えば、発酵乾燥装置3による処理の後に乾燥ごみを破砕したり、金属を除去したりしてもよい。
Further, in the above embodiment, in order to heat the inside of the
本発明は、発酵乾燥装置を用いて廃棄物を減圧下で加熱しながら、微生物を利用して発酵させる場合に、加熱のための燃料代などを低減することができるので、産業上の利用可能性がある。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used industrially because it is possible to reduce the fuel cost for heating when fermenting waste using microorganisms while heating the waste under reduced pressure using a fermentation / drying device. There is sex.
1 破砕機(破砕装置)
3 発酵乾燥装置
30 タンク(密閉容器)
4 振動ふるい機(分級装置)
5 再投入ライン(再投入装置)
6 貯留装置
61,62 貯留ホッパー
7 蒸気発生ボイラー(加熱装置)
1 Crusher (crusher)
3 Fermentation /
4 Vibration sieving machine (classification device)
5 Reload line (reload device)
6
Claims (4)
前記発酵乾燥装置によって得られた乾燥物を分級して、バイオマスバーナでの燃焼に適した適合燃料と、それ以外の燃料とに分ける分級装置と、
少なくとも前記適合燃料を一時貯留する貯留装置と、を備え、
前記分級装置は、乾燥物を相対的に大きな大粒物と、相対的に小さな小粒物と、それらの中間の大きさの中粒物とに分け、前記小粒物を前記適合燃料とし、前記大粒物をバイオマスバーナ以外での燃焼用の燃料として排出するように構成され、
さらに、前記中粒物を前記発酵乾燥装置にて再度、処理するために前記密閉容器に再投入する再投入装置を備えることを特徴とするバイオマスバーナの燃料製造装置。 The object to be treated containing organic waste is placed in a closed container and stirred while heating to a predetermined temperature range under reduced pressure, and the organic matter is fermented using microorganisms to decompose malodorous components and reduce the volume. Fermentation and drying equipment to obtain things,
A classifying device for classifying the dried product obtained by the fermentation drying device and separating it into a compatible fuel suitable for combustion in a biomass burner and other fuels.
A storage device for temporarily storing at least the conforming fuel is provided.
The classifier divides the dried product into relatively large large particles, relatively small small particles, and medium particles having an intermediate size thereof, and uses the small particles as the compatible fuel, and the large particles. Is configured to be discharged as fuel for combustion other than biomass burners,
Further, a fuel production apparatus for a biomass burner, further comprising a re-injection apparatus for reinjecting the medium particles into the closed container for processing again in the fermentation / drying apparatus.
前記小粒物のみをバイオマスバーナで燃焼させ、発生した熱エネルギーの一部を利用して前記密閉容器に収容した有機性廃棄物を加熱する加熱装置を備える、バイオマスバーナの燃料製造装置。 In the biomass burner fuel production apparatus according to claim 1 .
A fuel production device for a biomass burner, comprising a heating device for burning only the small particles with a biomass burner and using a part of the generated heat energy to heat the organic waste contained in the closed container.
前記貯留装置からバイオマスバーナへの小粒物の供給量を可変とする供給装置を備え、発生する熱エネルギーを調整可能としたバイオマスバーナの燃料製造装置。 In the biomass burner fuel production apparatus according to any one of claims 1 and 2 .
A biomass burner fuel production device including a supply device for varying the amount of small particles supplied from the storage device to the biomass burner, and capable of adjusting the generated heat energy.
有機性廃棄物を含む処理対象物を密閉容器に収容し、減圧下において所定の温度範囲に加熱しながら撹拌するとともに、微生物を利用して有機物を発酵させ、悪臭成分を分解し減容した乾燥物を得る発酵乾燥工程と、
前記発酵乾燥工程において得られた乾燥物を分級して、バイオマスバーナでの燃焼に適した適合燃料と、それ以外の燃料とに分ける分級工程と、
少なくとも前記適合燃料を一時貯留する貯留工程と、を備えることを特徴とするバイオマスバーナの燃料製造方法。 Using the biomass burner fuel production apparatus according to claim 1,
The object to be treated containing organic waste is placed in a closed container and stirred while heating to a predetermined temperature range under reduced pressure, and the organic matter is fermented using microorganisms to decompose malodorous components and reduce the volume. Fermentation and drying process to obtain things,
A classification step of classifying the dried product obtained in the fermentation and drying step into a suitable fuel suitable for combustion in a biomass burner and other fuels.
A method for producing a fuel for a biomass burner, which comprises at least a storage step for temporarily storing the conforming fuel.
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