JP4783582B2

JP4783582B2 - バイオマスから生成した可燃性ガスを利用したアスファルトプラント

Info

Publication number: JP4783582B2
Application number: JP2005124030A
Authority: JP
Inventors: 和寛山田
Original assignee: 日工株式会社
Priority date: 2005-04-21
Filing date: 2005-04-21
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2025-04-21
Also published as: JP2006299675A

Description

本発明は、道路舗装材であるアスファルト混合物を製造するアスファルトプラントに関し、特に廃木材や間伐材などの木質系のバイオマスを熱分解してガス化処理することで得られる可燃性ガスをドライヤのバーナの燃料として利用するようにしたアスファルトプラントに関する。

アスファルトプラント工場では、道路舗装材を製造する各種設備が設置されており、使用されるエネルギーは主として骨材加熱に使用されるＡ重油または都市ガスなどの化石燃料と、プラント稼働に使用される電力である。このアスファルトプラント工場においても地球温暖化防止のためのＣＯ２（二酸化炭素）の排出量抑制が命題となっており、ＣＯ２排出量を削減する義務がある。アスファルトプラントのＣＯ２排出量はアスファルト混合物生産量の原単位から概算すると、燃料で約２５ｋｇ−ＣＯ２／トン、電力で約５ｋｇ−ＣＯ２／トンであり、燃料によるＣＯ２排出量が大部分を占めている。

現在、アスファルトプラントに使用されている燃料の発熱量から見た有効熱の効率は８０％程度であり、ドライヤの排ガス温度が１００〜１２０℃となっていてこれ以上に排ガス温度を下げることは結露の問題があり、加熱効率を高めることが限界に達していて抜本的なＣＯ２削減の方法は極めて困難な状況にある。

そのような状況にあって、本出願人は、アスファルトプラントのＣＯ２削減のために、ＣＯ２循環物質（ＣＯ２排出にカウントされない）である廃木材や間伐材などの木質系のバイオマスを微粉化した木質系燃料をドライヤのバーナの燃焼域に吹き込んで燃焼させることにより、化石燃料の使用量を減らしてＣＯ２の削減を図るようにした発明を出願済みである。
特開２００５−１６２００号公報

ところで、最近、木質系のバイオマスをガス化炉にて熱分解してガス化処理することにより水素やメタンなどを含んだ可燃性ガスを生成し、この可燃性ガスをガスタービンやガスエンジンなどに供給して発電を行うようにしたシステムが実用化されつつある。そして、本出願人は前記システムに着目し、木質系のバイオマスをガス化炉にて熱分解してガス化処理することにより得られる可燃性ガスを、アスファルトプラントに備えられるドライヤのバーナの燃料として利用するようにすれば、上記発明とはまた別の形で化石燃料の使用量を減らせてＣＯ２の削減を図れるのではないかと考えた。

本発明は上記の点に鑑み、バイオマスから生成した可燃性ガスをドライヤのバーナの燃料として利用し、ＣＯ２の削減を図るようにしたアスファルトプラントを提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、請求項１記載のバイオマスから生成した可燃性ガスを利用したアスファルトプラントは、アスファルト混合物を製造するアスファルトプラントの近傍にバイオマスを熱分解してガス化処理することで可燃性ガスを生成するガス化炉を併設し、該ガス化炉の下流側にはガス化炉で生成した可燃性ガス中のダストを除塵処理する集塵機を配設すると共に、該集塵機にて除塵処理した可燃性ガスを導出するガス導出管を分岐し、一方のガス導出管はアスファルトプラントに設置されるドライヤのバーナに直接連結し、他方のガス導出管は可燃性ガスを一時的に貯蔵するガス貯蔵タンクに連結し、プラント運転時には可燃性ガスをバーナへ供給して燃焼させる一方、プラント停止時には可燃性ガスをガス貯蔵タンクへ供給して一時的に貯蔵するようにしたことを特徴としている。

また、請求項２記載のバイオマスから生成した可燃性ガスを利用したアスファルトプラントは、バーナを化石燃料とバイオマスから生成した可燃性ガスとを混焼可能としたことを特徴としている。

以上のように本発明に係る請求項１記載のバイオマスから生成した可燃性ガスを利用したアスファルトプラントによれば、アスファルト混合物を製造するアスファルトプラントの近傍にバイオマスを熱分解してガス化処理することで可燃性ガスを生成するガス化炉を併設し、該ガス化炉の下流側にはガス化炉で生成した可燃性ガス中のダストを除塵処理する集塵機を配設すると共に、該集塵機にて除塵処理した可燃性ガスを導出するガス導出管を分岐し、一方のガス導出管はアスファルトプラントに設置されるドライヤのバーナに直接連結し、他方のガス導出管は可燃性ガスを一時的に貯蔵するガス貯蔵タンクに連結し、プラント運転時には可燃性ガスをバーナへ供給して燃焼させる一方、プラント停止時には可燃性ガスをガス貯蔵タンクへ供給して一時的に貯蔵するようにしたので、バイオマスから生成される可燃性ガスをドライヤのバーナの燃料として利用して化石燃料の使用量を減少させることができ、ＣＯ２の削減を図ることができる。また、プラント運転時には可燃性ガスをバーナへ直接供給して燃焼させるが、プラントが停止すると可燃性ガスの供給先をガス貯蔵タンク側に切り換えて一時的にタンク内で貯蔵することで、効率面から連続運転が求められるガス化炉にて連続的に生成される可燃性ガスを、間欠運転を余儀なくされるアスファルトプラントのドライヤのバーナの燃料として好適に利用することができる。

また、請求項２記載のバイオマスから生成した可燃性ガスを利用したアスファルトプラントによれば、バーナを化石燃料とバイオマスから生成した可燃性ガスとを混焼可能としたので、化石燃料と可燃性ガスの混合割合を例えば１：１程度に設定すればバーナの燃焼状態を安定に保ちながらも、効果的に化石燃料の使用量を減らせてＣＯ２の削減を図ることができる。

本発明の請求項１記載のバイオマスから生成した可燃性ガスを利用したアスファルトプラントにあっては、アスファルトプラントの近傍に、例えば廃木材や間伐材などの木質系のバイオマスを熱分解してガス化処理することで可燃性ガスを生成するガス化炉を併設すると共に、該ガス化炉の下流側に可燃性ガス中のダストを除塵処理する集塵機を配設する。また、前記集塵機にて除塵処理した可燃性ガスを導出するガス導出管を分岐し、一方のガス導出管はアスファルトプラントに設置されるドライヤのバーナに直接連結し、他方のガス導出管は可燃性ガスを一時的に貯蔵するガス貯蔵タンクに連結する。そして、前記木質系のバイオマスをガス化炉にてガス化処理して水素やメタンなどを豊富に含む自燃可能な程度の可燃性ガスを生成し、この可燃性ガスを下流の集塵機へと送って可燃性ガスに対して散水を行ってガス中に含まれる灰分などのダストを除塵処理した後、プラント運転時には、ガス化炉にて生成した可燃性ガスはそのままドライヤのバーナへ燃料として供給して燃焼させる。また、プラント停止時には、ガス化炉にて生成した可燃性ガスは貯蔵タンクへ送って貯蔵していき、この貯蔵した可燃性ガスは次回プラント運転時に適宜量ずつバーナへ供給して燃焼させる。

このように、バイオマスをガス化炉にてガス化処理することによって生成する可燃性ガスを、アスファルト混合物を製造する際の骨材加熱用バーナの燃料の一部として補助的に利用することにより、その発熱量分に相当する化石燃料の使用量を抑えることができ、アスファルトプラント工場におけるＣＯ２の削減を図ることができる。また、プラント運転時には可燃性ガスをバーナへ直接供給して燃焼させるが、プラントが停止すると可燃性ガスの供給先をガス貯蔵タンク側に切り換えて一時的にタンク内で貯蔵することで、効率面から連続運転が求められるガス化炉にて連続的に生成される可燃性ガスを、間欠運転を余儀なくされるアスファルトプラントのドライヤのバーナの燃料として好適に利用することができる。更に、プラントの停止中にバイオマスからガス化炉にて生成した可燃性ガスをガス貯蔵タンクに一時的に貯蔵し、この貯蔵した可燃性ガスをプラント運転時に適宜量ずつ供給することにより、ドライヤのバーナの燃料として安定して供給することが可能となり、化石燃料の使用量を確実に抑えてＣＯ２の削減を図ることができる。

また、請求項２記載のバイオマスから生成した可燃性ガスを利用したアスファルトプラントにあっては、バーナを化石燃料とバイオマスから生成した可燃性ガスとを混焼可能とする。そして、メインの燃料であるＡ重油や都市ガスなどの化石燃料と可燃性ガスを例えば１：１程度の混合割合にて混焼する。

このように、化石燃料と可燃性ガスを混焼することにより、バーナの燃焼状態を安定に保ちながらも、効果的に化石燃料の使用量を減らせてＣＯ２の削減を図ることができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図中の１は公知のアスファルトプラントの骨材を加熱するドライヤであって、内周部に多数の掻き上げ羽根（図示せず）を周設した円筒状のドラム２を機台３上に回転自在に傾斜支持し、駆動装置（図示せず）により所定の速度で回転させるようにしており、ドラム２の一端部のホットホッパ４に配設したバーナ５よりドラム２内に熱風を送り込む一方、他端部のコールドホッパ６に連結した排気煙道７の末端に配設した排風機８にて排ガスを吸引してドラム２内を通過する高温ガス流を維持すると共に、集塵機９を経由させて排ガスを煙突１０より放出している。

そして、粒度別に骨材を貯蔵している骨材ホッパ群（図示せず）から骨材を所定量ずつ払い出し、払い出した骨材をベルトコンベヤ１１を介してドラム２内に送り込み、掻き上げ羽根で掻き上げながらドラム２内を転動流下させる間に高温ガス流と接触させ、所望温度まで昇温させてホットホッパ４に配設した排出部１２から排出している。

ドラム２より排出された骨材は垂直搬送装置であるバケットエレベータ１３によってプラント本体１４上部まで持ち上げられ、バケットエレベータ１３の排出シュート１５を滑り落ちてプラント本体１４最上部の振動篩１６に流れ込み、ここで粒度別に篩い分けられて骨材貯蔵ビン１７の各区画室に貯蔵される。

骨材貯蔵ビン１７の各区画室の下端にはそれぞれ骨材排出用の排出ゲート（図示せず）を備えており、その下位には重量検出器にて支持する骨材計量槽１８を配設すると共に、石粉貯蔵ビン１９のスクリューフィーダ２０にて供給される石粉を計量する石粉計量槽２１、アスファルトを計量するアスファルト計量槽２２を配設し、更にその下位にはミキサ２３を配設しており、所定量の各材料を上記各計量槽にて計量し、ミキサ２３にて混合調整して所望のアスファルト混合物を生産している。

２４は各種バイオマスの内、特に廃木材や間伐材などの木質系のバイオマスを加熱分解してガス化処理することにより可燃性ガスを生成する、間接加熱式のキルン状のガス化炉であって、外筒２５と、該外筒２５内に貫通させた円筒状の内筒２６、及び熱風供給用の熱風炉２７とから主体を構成している。前記外筒２５は基台２８に固定している一方、内筒２６は基台２８上に回転自在に傾斜支持し、駆動装置（図示せず）により所定の速度で回転させるようにしていると共に、前記熱風炉２７に備えたバーナ２９から供給される５００〜１０００℃程度の熱風を外筒２５内に送り込むようにしており、これによってベルトコンベヤ３０を介して内筒２６内に投入される、例えば廃木材や間伐材などを細かく粉砕してなる木質系のバイオマスを間接的に加熱し、熱分解させてガス化処理することで水素やメタンなどを豊富に含む自燃可能な程度の可燃性ガスを生成できるようにしている。また、内筒２６の終端部には内筒２６内で生成された可燃性ガスを導出するガス導出管３１を配設している一方、その下部には木質系のバイオマスを熱分解することによって生じるチャーや灰分などの残渣を排出する排出ホッパ３２を備えている。

なお、本実施例においては、ガス化炉として間接加熱式のものを採用しているが、特にこれに限定するものではなく、例えば直接加熱式である固定床式や流動床式のものなども有効に採用することができる。また、本実施例では、熱風炉２７からの熱風をガス化炉２４の外筒２５内に導入してバイオマスを加熱するようにしているが、ドライヤ１の排気煙道７の熱風を利用してこれを導入させるようにすることもできる。

３３は前記ガス導出管３１を介して送られてくる可燃性ガスに対して散水を行って可燃性ガス中の灰分やタール分などのダストを除塵処理する集塵機であって、中空状の集塵機本体３４の上部には可燃性ガスに向けてシャワー状に散水する噴射ノズル３５を備えていると共に、該噴射ノズル３５は集塵機本体３４下部の貯水槽３６と給水管３７にて連結しており、ポンプ３８にて汲み上げて循環使用するようにしている。また、集塵機本体３３の上端部にはダストが除去されて清浄化された可燃性ガスを導出するガス導出管３９を配設している。なお、集塵機３３は、図示例では湿式のスクラバーを採用したが、耐熱性のセラミックフィルターを使用した乾式の集塵機を採用しても良い。

４０は前記ガス導出管３９を介して送られてくる浄化済みの可燃性ガスを一時的に貯蔵するガス貯蔵タンクであって、適当な圧力をかけて高圧の気体状態、或いは液化させた状態にて貯蔵可能としている。４１はこの貯蔵した可燃性ガスをドライヤ１のバーナ５に燃料として供給するガス供給管であり、プラントの運転時に適宜量ずつ供給を行うようにしている。なお、前記ガス供給管４１を途中で分岐させて、この分岐管４２より貯蔵した可燃性ガスの一部を熱風炉２７のバーナ２９にも燃料として供給するようにしてもよい。

したがって、前記ドライヤ１のバーナ５は、必要であれば熱風炉２７のバーナ２９も、従来から使用されているＡ重油や都市ガスなどの化石燃料と共に、木質系のバイオマスから生成した可燃性ガスを混焼可能としたものを採用している。このとき、化石燃料と可燃性ガスの混合割合は適宜決定すればよいが、例えば１：１程度に設定すればバーナ５の燃焼状態を安定に保ちながらも、効果的に化石燃料の使用量を減らせてＣＯ２の削減を図ることができる。

なお、本実施例においては、ガス化炉２４にて生成された可燃性ガスは全てガス貯蔵タンク４０に一旦貯蔵し、プラントが運転中であればすぐさま貯蔵した可燃性ガスを送り出すようにしているが、必ずしもこのようにする必要はなく、例えば集塵機３３と、ガス貯蔵タンク４０及びドライヤ１のバーナ５とをそれぞれ別々のガス供給管にて連結し、プラント運転時には可燃性ガスをガス貯蔵タンク４０へは送り出さずにそのままバーナ５へ供給する一方、プラント停止時には可燃性ガスをガス貯蔵タンク４０側へ送り出して一時的に貯蔵しておき、次回のプラント運転時にこの貯蔵した可燃性ガスを適宜量ずつバーナ５へ供給するようにしてもよい。

また、このようなガス貯蔵タンクを備えることによって、効率面から連続運転が求められるガス化炉にて連続的に生成される可燃性ガスを、間欠運転を余儀なくされるアスファルトプラントのドライヤのバーナの燃料として好適に利用することが可能となるが、特に必要がないようであればガス貯蔵タンクを省略することもできる。

しかして、バイオマスをガス化して生成される可燃性ガスをアスファルトプラントに設置されるドライヤ１のバーナ５の燃料として利用するときには、先ず、熱風炉２７のバーナ２９を燃焼させて熱風をガス化炉２４の外筒２５内へ送り込む一方、内筒２６内に例えば廃木材や間伐材などをチップ状にした木質系のバイオマスを投入していき、順次間接加熱による熱分解をさせてガス化処理を行い、水素やメタンなどを豊富に含んだ自燃可能な程度の可燃性ガスを生成していくと共に、この可燃性ガスは集塵機３３にて除塵処理した後、一時的にガス貯蔵タンク４０に貯蔵していく。

そして、アスファルトプラントの運転時には、前記ガス貯蔵タンク４０に貯蔵しておいた可燃性ガスをドライヤ１のバーナ５へ燃料として適宜量ずつ供給していく。バーナ５では、メインの燃料としているＡ重油や都市ガスなどの化石燃料と共に、ガス貯蔵タンク４０より供給されてくる可燃性ガスを混焼させるようにして燃焼させ、ドラム２内の骨材の加熱乾燥を行う。

このように、バイオマスをガス化炉にてガス化処理することによって生成する可燃性ガスを、アスファルトプラントに設置されるドライヤのバーナに使用するＡ重油や都市ガスなどの化石燃料の一部と代えて利用するようにしたので、その分の化石燃料の使用量を減らせ、結果としてアスファルトプラント工場におけるＣＯ２の排出量の削減を図ることができる。また、ガス化炉にて生成する可燃性ガスをガス貯蔵タンクへ一時的に貯蔵するようにしたので、間欠運転の多いアスファルトプラントにおいても好適に可燃性ガスを利用することができると共に、バーナの燃料として安定供給することが可能となって、化石燃料の使用量を確実に抑えてＣＯ２の削減を図ることができる。

なお、ガス化炉２４にて木質系のバイオマスを熱分解した際に生じるチャーは燃焼処理することにより高温の熱量を発生するものであるため、例えばこのチャーを熱風炉２７に送って燃焼処理させるようにすれば、バーナ２９の燃費を抑える効果が期待できる。

なお、本実施例においては、ドライヤ１として新規骨材を加熱するドライヤを採用しているが、アスファルト舗装廃材を加熱する廃材再生用ドライヤであっても良い。

本発明に係る、バイオマスから生成した可燃性ガスを利用したアスファルトプラントの一実施例を示す説明図である。

符号の説明

１…ドライヤ５、２９…バーナ
１４…プラント本体２４…ガス化炉
２５…外筒２６…内筒
２７…熱風炉３３…集塵機
４０…ガス貯蔵タンク

Claims

アスファルト混合物を製造するアスファルトプラントの近傍にバイオマスを熱分解してガス化処理することで可燃性ガスを生成するガス化炉を併設し、該ガス化炉の下流側にはガス化炉で生成した可燃性ガス中のダストを除塵処理する集塵機を配設すると共に、該集塵機にて除塵処理した可燃性ガスを導出するガス導出管を分岐し、一方のガス導出管はアスファルトプラントに設置されるドライヤのバーナに直接連結し、他方のガス導出管は可燃性ガスを一時的に貯蔵するガス貯蔵タンクに連結し、プラント運転時には可燃性ガスをバーナへ供給して燃焼させる一方、プラント停止時には可燃性ガスをガス貯蔵タンクへ供給して一時的に貯蔵するようにしたことを特徴とするバイオマスから生成した可燃性ガスを利用したアスファルトプラント。
前記バーナは、化石燃料とバイオマスから生成した可燃性ガスとを混焼可能としたことを特徴とする請求項１記載のバイオマスから生成した可燃性ガスを利用したアスファルトプラント。