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公開番号2025105164
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-10
出願番号2023223517
出願日2023-12-28
発明の名称下水汚泥等の高含水率物質の燃料化システム
出願人株式会社環境経営総合研究所
代理人弁理士法人IP-FOCUS
主分類C10L 5/46 20060101AFI20250703BHJP(石油,ガスまたはコークス工業;一酸化炭素を含有する工業ガス;燃料;潤滑剤;でい炭)
要約【課題】汚泥等の含水率の高い物質を迅速に乾燥させ、CO₂の排出量を低減し、発熱量の高い燃料が得られる燃料化システムを提供する。
【解決手段】燃料化システム1は、汚泥等の含水原料M1の乾燥を行うシステムであって、バイオマス燃料を用いる熱源装置10と、熱風を利用して炭化用原料M2を炭化させる炭化装置20と、含水原料M1の乾燥を行う乾燥装置40を備える。炭化装置20の炭化物Cは、ペレットバーナ13や火力発電等に用いることができる。汚泥や畜糞等の含水原料M1を乾燥させ、炭化処理を行って燃料を生成し、燃料化システム1の運転を行うことで、化石燃料の供給を極力抑制して連続運転を可能とする。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
含水原料を乾燥及び炭化させて燃料を生成する燃料化システムであって、
バイオマス燃料を用いて熱風を発生させる熱源装置と、前記熱風を利用して前記含水原料の乾燥を行う乾燥装置と、前記熱風を利用して炭化用原料を炭化させる炭化装置とを備え、
前記乾燥装置は、前記含水原料に前記熱風を直接接触させることにより乾燥を行う装置であり、
前記炭化装置は、前記炭化用原料を間接的に加熱する間接加熱式の装置であり、
前記熱源装置と前記炭化装置、及び前記炭化装置と前記乾燥装置を熱風用ダクトにより順に接続し、
前記熱源装置からの前記熱風により前記炭化装置の加熱を行い、前記炭化装置の加熱を行った熱風を前記乾燥装置内に導入して乾燥処理を行い、
前記乾燥装置により乾燥された乾燥原料を前記炭化装置に投入し、前記炭化装置により燃料としての炭化物を生成することを特徴とする燃料化システム。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記バイオマス燃料が、前記炭化装置により炭化された前記炭化物であることを特徴とする請求項１に記載の燃料化システム。
【請求項３】
前記炭化装置は、外室と、前記外室内に間隔を存して保持される加熱室とを備え、前記加熱室は、前記炭化用原料が投入される炭化用投入口と、前記加熱室内に設けられ、前記加熱室内に投入された前記炭化用原料を下流側に搬送する搬送手段と、前記加熱室の下流側に設けられた炭化用吐出口とを備え、
前記外室と前記加熱室の間に加熱通路が形成され、前記熱源装置からの前記熱風を前記加熱通路に供給することにより前記加熱室を間接的に加熱することを特徴とする請求項１に記載の燃料化システム。
【請求項４】
前記乾燥装置は、内部に円柱状の空間を有する乾燥機本体と、前記乾燥機本体の内部で前記乾燥機本体の軸方向に沿って設けられた回転軸を中心に回転し、前記乾燥機本体の内部に供給された前記含水原料を攪拌する攪拌手段と、前記乾燥機本体の上流側に設けられ前記熱風が供給される熱風供給口と、前記乾燥機本体の上流側に設けられ前記含水原料が投入される乾燥用投入口と、前記乾燥機本体の下流側に設けられた乾燥用吐出口と、前記乾燥機本体の下流側に設けられた排気口とを備え、
前記乾燥装置により乾燥された乾燥原料は、前記乾燥用吐出口から吐出されるものと、前記排気口から排出された排気ガスから分離されて吐出されたものを含むことを特徴とする請求項１に記載の燃料化システム。
【請求項５】
前記熱風用ダクトは、前記熱源装置と前記炭化装置とを接続する第１熱風用ダクトと、前記炭化装置と前記乾燥装置とを接続する第２熱風用ダクトを備え、
前記第２熱風用ダクトに、前記炭化装置から前記乾燥装置に供給する前記熱風の量を調節する調節ダンパが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃料化システム。
【請求項６】
ガスを燃料とするガスエンジンと、前記ガスエンジンの排気ガスを含む排熱ガスを前記乾燥装置に供給する排熱供給手段と、前記ガスエンジンによって駆動される発電装置をさらに備え、
前記炭化装置において前記炭化用原料を加熱した際に発生する可燃性ガスを用いて前記ガスエンジンを駆動させ、前記発電装置により発電を行い、前記排熱供給手段により前記排熱ガスを前記乾燥装置に供給して前記乾燥装置による乾燥処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の燃料化システム。
【請求項７】
請求項６に記載の燃料化システムにおいて、
前記乾燥装置により前記含水原料を乾燥させて前記乾燥原料を生成し、
前記炭化装置により前記乾燥原料を炭化させて前記炭化物を生成し、
前記炭化物を前記バイオマス燃料として前記熱源装置により前記熱風を生成し、
前記発電装置によって発電された電力を用いて前記乾燥装置、前記炭化装置、又は前記熱源装置のいずれか又はすべてを稼働させた状態で、前記熱源装置で使用される前記炭化物の単位時間当たりの使用量が前記炭化装置により生成される前記炭化物の単位時間当たりの生成量を下回る構成であることを特徴とする燃料化システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥等の含水率の高い物質を乾燥させ、燃料化を行うシステムに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
汚泥等の含水率の高い物質は、従来は主に脱水して焼却するという処理が行われており、脱水と焼却において多くの化石燃料を必要としていた。例えば、脱水処理だけを見ても、処理の際にＡ重油が多く用いられており、含水率が８０％の１トンの下水汚泥の乾燥を行うのに、約８７．７ＬのＡ重油が必要となる。
【０００３】
ここで、Ａ重油１Ｌ当たりのＣＯ
２
排出量は、約２．７１ｋｇであり、１トンの下水汚泥の乾燥を行うと、約２３７．７ｋｇのＣＯ
２
が排出されることになる。これは、単に下水汚泥を乾燥するために必要なＡ重油であり、焼却に必要となるＡ重油は別途必要となる。
【０００４】
このように、汚泥等の含水率の高い物質の処理には、多くの化石燃料が必要であり、多くの費用がかかることになる。また、その処理によってＣＯ
２
排出量も増大するため、ＳＤＧｓへの取り組みとして、ＣＯ
２
の排出量を削減するための手段が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２０－１９９４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、下水汚泥を脱水処理した脱水汚泥を乾燥して焼却処分すると共に、乾燥汚泥を作製してバイオマスボイラ等のバイオマス燃料として利用可能な下水汚泥燃料化システムが開示されている。特許文献１に記載された下水汚泥燃料化システムは、バイオマス燃料を燃焼させるバイオマスボイラを用いると共に、乾燥機によって乾燥された乾燥汚泥をバイオマスバーナに供給することにより、ＣＯ
２
の排出量を削減できるとしている。また、乾燥汚泥をバイオマス燃料として利用することも記載されている。
【０００７】
特許文献１では、乾燥汚泥をバイオマス燃料に利用することが記載されているが、乾燥汚泥は、単位質量当たりの発熱量が約４，０００ｋｃａｌ／ｋｇ（約１６．８ＭＪ／ｋｇ）程度であり（段落００３５）、火力発電等に用いられる燃料（６，０００ｋｃａｌ以上：約２５．２ＭＪ／ｋｇ）の発熱量のような高い発熱量の燃料は得ることができない。
【０００８】
本発明は、汚泥等の含水率の高い物質を迅速に乾燥させると共に、ＣＯ
２
の排出量を低減し、さらに発熱量の高い燃料を得ることができる燃料化システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の燃料化システムは、含水原料を乾燥及び炭化させて燃料を生成する燃料化システムであって、バイオマス燃料を用いて熱風を発生させる熱源装置と、前記熱風を利用して前記含水原料の乾燥を行う乾燥装置と、前記熱風を利用して炭化用原料を炭化させる炭化装置とを備え、前記乾燥装置は、前記含水原料に前記熱風を直接接触させることにより乾燥を行う装置であり、前記炭化装置は、前記炭化用原料を間接的に加熱する間接加熱式の装置であり、前記熱源装置と前記炭化装置、及び前記炭化装置と前記乾燥装置を熱風用ダクトにより順に接続し、前記熱源装置からの前記熱風により前記炭化装置の加熱を行い、前記炭化装置の加熱を行った熱風を前記乾燥装置内に導入して乾燥処理を行い、前記乾燥装置により乾燥された乾燥原料を前記炭化装置に投入し、前記炭化装置により燃料としての炭化物を生成することを特徴とする。
【００１０】
本発明の燃料化システムによれば、熱源装置によってバイオマス燃料を用いて熱風を発生させ、その熱風で炭化装置による炭化と、乾燥装置による乾燥を行っている。これにより、化石燃料を用いる場合に比べてＣＯ
２
の排出量を低減することができる。また、乾燥装置による乾燥を行うのみならず、炭化装置による炭化を行っている。乾燥装置により乾燥された乾燥原料は、例えば汚泥の場合は、前述の通り約１６．８ＭＪ／ｋｇ程度の発熱量であるが、これを炭化用原料として炭化装置で炭化させれば、最終的な炭化物は火力発電等に用いられる燃料と同等の発熱量を有する燃料を得ることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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