JP2005270778A

JP2005270778A - 消化ガスの利用方法と利用装置

Info

Publication number: JP2005270778A
Application number: JP2004086959A
Authority: JP
Inventors: Minoru Fukuhara; 稔福原; Toshiya Suzuki; 俊也鈴木; Katsuhiko Takeno; 勝彦竹野
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2004-03-24
Filing date: 2004-03-24
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】熱エネルギーの使用温度が高い順に、利用設備を設置してメタン発酵により得られる消化ガス、排熱を有効利用できる消化ガスの利用方法と装置を提供する。
【解決手段】メタン発酵により得られる消化ガスを有効利用する消化ガスの利用方法において、該消化ガスの一部を発電設備の燃料として用いたのち、該設備から排出する排ガスを排熱ボイラで熱回収して高温水を得ると共に、該高温水及び／又は前記消化ガスの残部を排熱利用吸収冷凍機の熱源として用いることとしたものであり、前記排熱ボイラで熱回収して得た高温水の一部は、前記メタン発酵の加温用に用いることができ、また、前記排熱利用吸収冷凍機から得られる温水及び冷水を、前記メタン発酵により得られる消化汚泥の乾燥に用いる低温乾燥機の除湿用熱源として用いることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、消化ガスの利用に係り、特に、汚泥処理センター内で発生する消化ガスを有効利用し、乾燥汚泥の製造原価を低減することができる消化ガスの利用方法と利用装置に関する。

従来からメタン発酵により得られる消化ガスは、発酵槽の加温等に用いるボイラ設備や発電設備等の燃料とに用いられており、それらの設備への消化ガスの供給は、ガスホルダーから並列に各設備に定格量を供給していた。
また、メタン発酵からの消化汚泥の乾燥設備として主な方式は、回転乾燥機、気流乾燥機、低温乾燥機等が上げられる。これら施設は、回転乾燥機、気流乾燥機では、熱風炉からの熱風により乾燥するため、熱風を生成するガス、油などの燃料を外部から供給する必要があると共に、排ガス処理設備や煙突が必要となる。また、低温乾燥機では、冷凍機を作動させるための熱源となるガス、重油などの燃料が必要となる。

汚泥再生処理センターで発生した消化汚泥は、助燃材、堆肥などの原料となっているが、前処理として汚泥乾燥機で含水率を調整する必要がある。乾燥機設備の方式は、排ガス処理の不要な低温乾燥機（ヒートポンプバンド乾燥式）が近年多く採用されているが、燃料として重油、ガス等が必要であり、乾燥汚泥の製造原価が高くなる一要因となっている。
また、消化ガスについては、発酵槽の加温や発電等のエネルギーとして利用されるが、発生量の変動が大きく、余剰分は燃焼装置で焼却処分し、排熱は大気放出している。このためバイオマス利用効率は低く、積極的な施設の採用には至って
いない。
特開２００３−２６０４５４号公報特開２００２−２７６３８７号公報

本発明は、上記従来技術に鑑み、メタン発酵により得られる消化ガスを、熱エネルギーの使用温度が高い順に、発電設備、排熱ボイラ、高温水タンク、排熱吸収式冷凍機等を配置して、消化ガス、排熱を有効に利用することができる消化ガスの利用方法と利用装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明では、メタン発酵により得られる消化ガスを有効利用する消化ガスの利用方法において、該消化ガスの一部を発電設備の燃料として用いたのち、該設備から排出する排ガスを排熱ボイラで熱回収して高温水を得ると共に、該高温水及び／又は前記消化ガスの残部を排熱利用吸収冷凍機の熱源として用いることを特徴とする消化ガスの利用方法としたものである。
前記消化ガスの利用方法において、排熱ボイラで熱回収して得た高温水の一部は、前記メタン発酵の加温用に用いることができ、また、前記排熱利用吸収冷凍機から得られる温水及び冷水を、前記メタン発酵により得られる消化汚泥の乾燥に用いる低温乾燥機の除湿用熱源として用いることができる。

また、本発明では、メタン発酵により得られる消化ガスを有効利用する消化ガスの利用装置において、メタン発酵槽と、該メタン発酵槽から得られる消化ガスを燃料とする発電設備と、該発電設備からの排ガスを熱源とする排熱ボイラと、該排熱ボイラからの高温水及び／又は前記の消化ガスを熱源とする排熱利用吸収冷凍機とを有することを特徴とする消化ガスの利用装置としたものである。
前記消化ガスの利用装置において、前記排熱ボイラからの高温水を前記メタン発酵槽の加温に用いる流路を有すると共に、該メタン発酵槽からの消化汚泥を脱水する消化汚泥脱水機と、該脱水汚泥を乾燥するための前記排熱利用吸収冷凍機からの温水と冷水を除湿に用いる低温乾燥機とを有することができる。

本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
１）消化ガスの利用として、熱エネルギーの使用温度が高い順に、発電設備、排熱ボイラ、高温水タンク、排熱吸収式冷凍機を配置して、損失が最小となる装置構成とすることで、バイオマスの利用効率が大幅に向上した。
２）排熱吸収冷凍機の熱源は、消化ガスの余剰分と高温水タンクの高温水でまかないガス、油等の燃料消費を大幅に減少した。
３）消化汚泥は、低温乾燥機を採用して発電設備からの電力と、排熱吸収式冷凍機の冷温水を使用することで、乾燥汚泥の製造原価を大幅に節約した。
４）バイオマスの普及促進が図れる。

以下、本発明を図１を用いて説明する。図１は、本発明の消化ガスの利用装置の一例を示す概略構成図であり、汚泥再生処理センターに搬入された生ごみ、し尿汚泥等は、消化ガス発酵槽に入り消化ガス及び消化汚泥を生成する。消化ガスは、ガスホルダーに入り定格量を貯留する。消化汚泥は、汚泥脱水機で脱水汚泥となり、脱水汚泥ホッパに貯留されて汚泥乾燥機に導入される。
ガスホルダーから出た消化ガスは、発電設備の燃料として消費され、発電電力は所内動力に使用する。発電設備から出た排ガスは、排熱ボイラを通り排熱回収して高温水タンクに高温水として貯える。
高温水は、発酵槽の加温及び排熱利用吸収冷凍機の熱源に使用する。

排熱利用吸収冷凍機は、ガスホルダーから余剰分の消化ガスと高温水タンクからの高温水を熱源とし温水と冷水を作り、それぞれ温水タンク、冷水タンクに貯える。
脱水汚泥ホッパから切り出された脱水汚泥は、低温乾燥機に投入し、乾燥機内で脱水汚泥が温風と均等に接触し乾燥汚泥となる。乾燥機を出た温風は、除湿機に入り冷水タンクより送られた冷水管を通過して減温、除湿される。更に、温水タンクより送られた温水管を通過して昇温され、循環ファンを通り汚泥乾燥機に入る。脱水汚泥は含水率５０％以下の乾燥汚泥となり、乾燥汚泥ホッパに貯える。

次に、本発明の消化ガスの利用装置の全体を示すフロー構成図である図２を用いて、具体的に説明する。
図２の消化ガスの利用装置は、消化ガス製造設備１と、熱電供給設備２と、汚泥乾燥設備３とで構成されており、消化ガス製造設備１は、メタン発酵槽１１、ガスホルダー１２、消化汚泥脱水機１３、脱水汚泥ホッパ１４からなり、熱電供給設備２は、発電設備２１、排熱ボイラ２２、高温水タンク２３、排熱利用吸収冷凍機２４、温水タンク２５、冷水タンク２６からなり、また、汚泥乾燥設備３は、低温乾燥機３１、除湿機３２、循環ファン３３、乾燥汚泥ホッパ３４からなっている。

図２のフローを説明すると、汚泥再生処理センターに搬入された生ごみ、し尿汚泥等の発酵原料１５は、メタン発酵槽１１に入り消化ガス及び消化汚泥を生成する。消化ガス１６は、ガスホルダー１２に入り定格量を貯留する。消化汚泥１７は、汚泥脱水機１３で含水率８０％の脱水汚泥となり、脱水汚泥ホッパ１４に貯留する。
ガスホルダー１２から出た消化ガスは、発電設備２１の燃料として消費され、発電電力は所内動力に使用する。
発電設備２１から出た３００〜４００℃の排ガスは、排熱ボイラ２２を通り排熱回収して高温水タンク２３に約９０℃温水として貯える。９０℃温水は、発酵槽１１の加温２７及び排熱利用吸収冷凍機２４の熱源に使用する。排熱利用吸収冷凍機２４は、ガスホルダー１２から余剰分の消化ガス２０と高温水タンク２３からの高温水を熱源として、約４０℃の熱媒液２８と約１０℃の冷媒液２９を作り、それぞれ温水タンク２５、冷水タンク２６に貯える。

脱水汚泥ホッパ１４から切り出された脱水汚泥は、低温乾燥機３１に投入し、乾燥機内で脱水汚泥が約４０℃の温風と均等に接触し乾燥汚泥となる。乾燥機３１を出た温風は、汚泥の水分を含み除湿機３２に入り冷水タンク２６より送られた約１０℃の冷水から通る冷水管３６を通過して、約１５℃（絶対湿度１００％）に減温、除湿される。更に、温水タンク２５より送られた４０℃の温水が通る温水管３５を通過して、約３５℃（絶対湿度３０％程度）に昇温され、循環ファン３３を通り乾燥機３１に入る。脱水汚泥は、含水率５０％以下の乾燥汚泥となり、乾燥汚泥ホッパ３４に貯える。

本発明の消化ガスの利用装置の一例を示す概略構成図。本発明の消化ガスの利用装置の全体を示す概略構成図。

符号の説明

１：消化ガス製造設備、２：熱電供給設備、３：汚泥乾燥設備、４：助燃材又は堆肥原料、１１：メタン発酵槽、１２：ガスホルダー、１３：消化汚泥脱水機、１４：脱水汚泥ホッパ、１５：発酵原料、１６：消化ガス、１７：消化汚泥、２１：発電設備、２２：排熱ボイラ、２３：高温水タンク、２４：排熱利用吸収冷凍機、２５：温水タンク、２６：冷水タンク、３１：低温乾燥機、３２：除湿機、３３：循環ファン、３４：乾燥汚泥ホッパ

Claims

メタン発酵により得られる消化ガスを有効利用する消化ガスの利用方法において、該消化ガスの一部を発電設備の燃料として用いたのち、該設備から排出する排ガスを排熱ボイラで熱回収して高温水を得ると共に、該高温水及び／又は前記消化ガスの残部を排熱利用吸収冷凍機の熱源として用いることを特徴とする消化ガスの利用方法。
前記排熱ボイラで熱回収して得た高温水の一部は、前記メタン発酵の加温用に用いることを特徴とする請求項１記載の消化ガスの利用方法。
請求項１又は２記載の消化ガスの利用方法において、前記排熱利用吸収冷凍機から得られる温水及び冷水を、前記メタン発酵により得られる消化汚泥の乾燥に用いる低温乾燥機の除湿用熱源として用いることを特徴とする消化ガスの利用方法。
メタン発酵により得られる消化ガスを有効利用する消化ガスの利用装置において、メタン発酵槽と、該メタン発酵槽から得られる消化ガスを燃料とする発電設備と、該発電設備からの排ガスを熱源とする排熱ボイラと、該排熱ボイラからの高温水及び／又は前記の消化ガスを熱源とする排熱利用吸収冷凍機とを有することを特徴とする消化ガスの利用装置。
請求項４記載の消化ガスの利用装置において、前記排熱ボイラからの高温水を前記メタン発酵槽の加温に用いる流路を有すると共に、該メタン発酵槽からの消化汚泥を脱水する消化汚泥脱水機と、該脱水汚泥を乾燥するための前記排熱利用吸収冷凍機からの温水と冷水を除湿に用いる低温乾燥機とを有することを特徴とする消化ガスの利用装置。