JP5171716B2 - バイオマスの異物除去装置 - Google Patents
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Description
本発明は、家畜***物、生ゴミ等のバイオマスを原料としてガス化処理することにより燃料ガスを生成するバイオマスガス化システムに用いられ、特に、バイオマスをガス化処理する前工程においてバイオマスに含まれる異物（鳥類の羽根）を除去するのに有効なバイオマスの異物除去装置に関する。
近年、家畜***物、生ゴミ等のバイオマスを原料とした各種のエネルギー変換技術の開発が行われている。例えば、微生物によりバイオマスを発酵させて燃料ガスを生成する方法、バイオマスに含まれる水を利用として加圧熱水処理を行うことにより燃料ガスを生成する方法等の方法が知られている。後者の方法としては、触媒を用いてウエット・バイオマスを超臨界水でガス化し、燃料ガスを生成する方法が知られている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
しかし、上記のような各種のエネルギー変換技術は、燃料ガスの生成効率の面で必ずしも満足できるものではないため、バイオマスから燃料ガスをより効率的に生成することができる技術の開発が求められている。
バイオマスから燃料ガスを効率良く生成できるようにしたエネルギー変換技術の一例が特許文献４に記載されている。
このエネルギー変換技術は、バイオマス及び非金属系触媒を攪拌混合する攪拌機、攪拌機によって攪拌混合された混合物中のバイオマスを混合物中の非金属系触媒を利用して所定の条件下で熱水処理することによりバイオマスのスラリー体を形成する第１の加圧熱水処理装置、第１の加圧熱水処理装置で熱水処理を行うことにより得られたバイオマスのスラリー体を非金属系触媒を利用して所定の条件下で熱水処理することにより燃料ガスを生成する第２の加圧熱水処理装置、第２の加圧熱水処理装置から排出されるガスを冷却する冷却装置、冷却装置によって冷却された排出ガスに含まれるガス成分と水とを分離する分離器等を備えたバイオマスガス化システムであって、このシステムの第１の加圧熱水処理装置に、非金属系触媒の存在下においてバイオマスを１００〜２５０℃の範囲内の温度、及び０．１〜４ＭＰａの範囲内の圧力の条件下で熱水処理を行わせ、第２の加圧熱水処理装置に、第１の加圧熱水処理装置による熱水処理により得られた非金属系触媒を含むバイオマスのスラリー体を、３７４℃以上の温度、及び２２．１ＭＰａ以上の圧力の条件下で熱水処理を行わせることにより燃料ガスの生成効率を向上させたものである。
このエネルギー変換技術は、バイオマス及び非金属系触媒を攪拌混合する攪拌機、攪拌機によって攪拌混合された混合物中のバイオマスを混合物中の非金属系触媒を利用して所定の条件下で熱水処理することによりバイオマスのスラリー体を形成する第１の加圧熱水処理装置、第１の加圧熱水処理装置で熱水処理を行うことにより得られたバイオマスのスラリー体を非金属系触媒を利用して所定の条件下で熱水処理することにより燃料ガスを生成する第２の加圧熱水処理装置、第２の加圧熱水処理装置から排出されるガスを冷却する冷却装置、冷却装置によって冷却された排出ガスに含まれるガス成分と水とを分離する分離器等を備えたバイオマスガス化システムであって、このシステムの第１の加圧熱水処理装置に、非金属系触媒の存在下においてバイオマスを１００〜２５０℃の範囲内の温度、及び０．１〜４ＭＰａの範囲内の圧力の条件下で熱水処理を行わせ、第２の加圧熱水処理装置に、第１の加圧熱水処理装置による熱水処理により得られた非金属系触媒を含むバイオマスのスラリー体を、３７４℃以上の温度、及び２２．１ＭＰａ以上の圧力の条件下で熱水処理を行わせることにより燃料ガスの生成効率を向上させたものである。
ところで、上記のような構成のバイオマスガス化システムにあっては、バイオマスから燃料ガスを効率良く生成することはできるものの、バイオマスが鳥類の***物（羽根が混入している鶏糞）を含むものである場合、攪拌機でバイオマスを攪拌混合する前に破砕機で所定の大きさに破砕する際に、鳥類の羽根が破砕機の回転部に絡みつき、回転部の回転を不能にすることがある。このため、破砕機を連続運転することができず、システムの連続運転を行うことが困難になり、燃料ガスを効率良く生成することができない。
特表平１１−５０２８９１号公報
特開２００２−１０５４６６号公報
特開２００２−１０５４６７号公報
特開２００６−２７４０１３号公報
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、原料としてのバイオマスが異物（鳥類の羽根）を含むものであっても、バイオマスから異物（鳥類の羽根）を確実に除去することができ、これにより、バイオマスを破砕する破砕機を停止させることなく連続運転することができ、バイオマスガス化システムを連続運転して燃料ガスを効率良く生成することができるバイオマスの異物除去装置を提供することを目的とする。
上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、本発明は、バイオマスが貯留される原料タンクと、該原料タンクから供給されるバイオマスを破砕処理する破砕手段とを備えた原料供給手段と、該原料供給手段から供給されるバイオマスをガス化処理することにより燃料ガスを生成するガス化処理手段とを備えたバイオマスガス化システムに用いられ、前記原料タンクから前記破砕手段に供給されるバイオマスに含まれる異物を取り除くバイオマスの異物除去装置であって、前記原料タンクに回転可能に設けられる攪拌手段と、前記攪拌手段に一体に設けられて攪拌手段と一体に回転可能であるとともに、回転時に前記原料タンク内のバイオマスに含まれる異物を捕捉する捕捉手段とを備え、前記攪拌手段は、前記原料タンクの中心部に軸線が鉛直方向を向くように回転可能に設けられる回転軸と、該回転軸に放射状に一体に設けられる複数の攪拌羽根とからなり、前記捕捉手段は、前記攪拌羽根に鉛直方向を向くように一体に設けられる複数の捕捉棒からなることを特徴とする。
すなわち、本発明は、バイオマスが貯留される原料タンクと、該原料タンクから供給されるバイオマスを破砕処理する破砕手段とを備えた原料供給手段と、該原料供給手段から供給されるバイオマスをガス化処理することにより燃料ガスを生成するガス化処理手段とを備えたバイオマスガス化システムに用いられ、前記原料タンクから前記破砕手段に供給されるバイオマスに含まれる異物を取り除くバイオマスの異物除去装置であって、前記原料タンクに回転可能に設けられる攪拌手段と、前記攪拌手段に一体に設けられて攪拌手段と一体に回転可能であるとともに、回転時に前記原料タンク内のバイオマスに含まれる異物を捕捉する捕捉手段とを備え、前記攪拌手段は、前記原料タンクの中心部に軸線が鉛直方向を向くように回転可能に設けられる回転軸と、該回転軸に放射状に一体に設けられる複数の攪拌羽根とからなり、前記捕捉手段は、前記攪拌羽根に鉛直方向を向くように一体に設けられる複数の捕捉棒からなることを特徴とする。
本発明のバイオマスの異物除去装置によれば、原料供給手段の原料タンク内において、攪拌手段の回転軸を回転させることにより、回転軸と一体に複数の攪拌羽根及び捕捉手段の複数の捕捉棒が回転軸の軸線周りに回転され、原料タンク内に貯留されたバイオマスが撹拌されるとともに、バイオマスに含まれる異物が捕捉手段の複数の捕捉棒に絡み付いて捕捉され、バイオマス中から異物が除去される。そして、異物が除去されたバイオマスは、原料タンクから破砕手段に供給されて所定の大きさに破砕され、破砕手段からガス化処理手段に供給されてガス化処理されることにより燃料ガスが生成されることになる。
また、本発明において、前記バイオマスは、鳥類の糞であり、前記異物は鳥類の羽根であることとしてもよい。
本発明のバイオマスの異物除去装置によれば、原料タンク内のバイオマス（鳥類の糞）に含まれる鳥類の羽根が捕捉手段の捕捉棒に絡み付くことによって捕捉され、鳥類の羽根が含まれていないバイオマス（鳥類の糞）が原料タンクから破砕手段に供給されることになる。
また、本発明において、前記攪拌手段は、前記原料タンクに着脱自在に設けられていることとしてもよい。
本発明のバイオマスの異物除去装置によれば、攪拌手段を原料タンク内に装着し、攪拌手段の回転軸を回転させて、回転軸と一体に攪拌羽根を回転させることにより、攪拌羽根と一体に捕捉手段の捕捉棒が回転軸の軸線周りに回転し、バイオマス中に含まれる異物（鳥類の羽根）が捕捉棒に絡み付いて捕捉される。また、攪拌手段の回転軸及び攪拌羽根を原料タンクから取り外すことにより、攪拌手段の回転軸及び攪拌羽根と一体に捕捉手段の捕捉棒を原料タンクから取り外すことができ、捕捉手段の捕捉棒に絡み付いた異物（鳥類の羽根）を容易に取り除くことができる。
以上、説明したように、本発明のバイオマスの異物除去装置によれば、原料供給手段の原料タンク内において、攪拌手段の回転軸を回転させることにより、回転軸と一体に複数の攪拌羽根及び捕捉手段の複数の捕捉棒が回転軸の軸線周りに回転され、原料タンク内に貯留されたバイオマスが撹拌されるとともに、バイオマスに含まれる異物が捕捉手段の複数の捕捉棒に絡み付いて捕捉され、バイオマス中から異物が除去される。そして、異物が除去されたバイオマスは、原料タンクから破砕手段に供給されて所定の大きさに破砕され、破砕手段からガス化処理手段に供給されてガス化処理されることにより燃料ガスが生成されることになる。
従って、異物が含まれていないバイオマスを破砕手段に供給して所定の大きさに破砕することができるので、バイオマス中に含まれる異物によって破砕手段による破砕が影響を受けることはない。この結果、破砕手段を連続運転することができるので、原料タンクから破砕手段を介してガス化処理手段にバイオマスを連続して供給することができ、ガス化処理手段によって燃料化ガスを効率よく生成することができる。
従って、異物が含まれていないバイオマスを破砕手段に供給して所定の大きさに破砕することができるので、バイオマス中に含まれる異物によって破砕手段による破砕が影響を受けることはない。この結果、破砕手段を連続運転することができるので、原料タンクから破砕手段を介してガス化処理手段にバイオマスを連続して供給することができ、ガス化処理手段によって燃料化ガスを効率よく生成することができる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図４には、本発明によるバイオマスの異物除去装置の一実施の形態が示されていて、図１はガス化処理手段の概略構成図、図２は原料供給手段の概略構成図、図３は原料供給手段の変形例の概略構成図、図４は攪拌手段及び捕捉手段の概略図である。
図１〜図４には、本発明によるバイオマスの異物除去装置の一実施の形態が示されていて、図１はガス化処理手段の概略構成図、図２は原料供給手段の概略構成図、図３は原料供給手段の変形例の概略構成図、図４は攪拌手段及び捕捉手段の概略図である。
すなわち、本実施の形態によるバイオマスの異物除去装置１は、バイオマス３５を原料として燃料ガスを生成するバイオマスガス化システム２に用いられ、バイオマス３５に含まれる異物３６を除去するのに有効なものである。
バイオマスガス化システム２は、バイオマス３５をガス化処理して燃料ガスを生成するガス化処理手段２０と、ガス化処理手段２０に原料としてのバイオマス３５を供給する原料供給手段３とを備え、バイオマス３５には、鶏等の鳥類の***物（異物３６として鳥類の羽根が混入している鶏糞等）を含むものが用いられる。
原料供給手段３は、後述するガス化処理手段２０の攪拌機２１の上流側に設けられる第１原料タンク４及び第２原料タンク６と、第１原料タンク４と第２原料タンク６との間に設けられる破砕機７と、第１原料タンク４内に着脱可能に設けられる攪拌手段８及び捕捉手段１２と、第１原料タンク４、破砕機７、及び第２原料タンク６をそれらの順にガス化処理手段２０の攪拌機２１に接続する原料供給管１５とを備え、攪拌手段８と捕捉手段１２とによってバイオマスの異物除去装置１が構成されている。
第１原料タンク４は、上部が開口する略円筒状で下部が円錐状に形成されたものであって、内部に所定量のバイオマス３５が貯留される。第１原料タンク４の内部には、バイオマスの異物除去装置１の攪拌手段８及び捕捉手段１２が着脱可能に設けられ、このバイオマスの異物除去装置１の攪拌手段８と捕捉手段１２との協働により、第１原料タンク４内でバイオマス３５が攪拌されるとともに、バイオマス３５中に含まれる異物３６である鳥類の羽根が捕捉されて除去される。
第１原料タンク４内で攪拌されたバイオマス３５は、水又はバイオマス３５のヘッド圧により、第１原料タンク４から後述する粉砕機７へ送給される。
第１原料タンク４内で攪拌されたバイオマス３５は、水又はバイオマス３５のヘッド圧により、第１原料タンク４から後述する粉砕機７へ送給される。
攪拌手段８は、駆動モータ９と、駆動モータ９の駆動軸９ａに取付けられて駆動軸９ａと一体に回転駆動する回転軸１０と、回転軸１０の先端に傘型に放射状に一体に取り付けられて回転軸１０と一体に回転駆動する複数の攪拌羽根１１とを備えている。
攪拌手段８は、第１原料タンク４の上部を閉塞する上蓋５に一体に取り付けられ、上蓋５を第１原料タンク４の上部に着脱させることにより、上蓋５と一体に第１原料タンク４に着脱される。攪拌手段８は、上蓋５を第１原料タンク４の上部に取り付けたときに、回転軸１０が第１原料タンク４の中心部に配置され、攪拌羽根１１が第１原料タンク４の底部に配置される。
なお、攪拌羽根１１を回転軸１０に複数段に設けて、攪拌羽根１１が第１原料タンク４の全高に亘って複数段に配置されるように構成してもよい。
なお、攪拌羽根１１を回転軸１０に複数段に設けて、攪拌羽根１１が第１原料タンク４の全高に亘って複数段に配置されるように構成してもよい。
捕捉手段１２は、各攪拌羽根１１に一体に立設される複数の棒状の捕捉棒１３を備え、この捕捉棒１３を攪拌羽根１１と一体に回転させることにより、第１原料タンク４内でバイオマス３５が攪拌されるとともに、バイオマス３５中に含まれる異物３６である鳥類の羽根が捕捉棒１３に絡み付いて捕捉される。捕捉手段１２の捕捉棒１３で捕捉した異物３５は、第１原料タンク４から上蓋５と一体に攪拌手段８及び捕捉手段１１を取り外すことにより、容易に取り除くことができる。
なお、捕捉手段１２は、棒状の捕捉棒１３に限らず、板状、鉤状等の他の形状に形成してもよい。要は、バイオマス３５中に含まれる異物３６（鳥類の羽根）を捕捉できる形状であればよい。
なお、捕捉手段１２は、棒状の捕捉棒１３に限らず、板状、鉤状等の他の形状に形成してもよい。要は、バイオマス３５中に含まれる異物３６（鳥類の羽根）を捕捉できる形状であればよい。
破砕機７は、第１原料タンク４内で異物３６（鳥類の羽根）を除去したバイオマス３５を所定の大きさ（本実施の形態では８００μｍ程度の大きさ）に破砕するものであって、例えば、ケーシングと、ケーシングの中心部に回転可能に設けられる回転軸と、回転軸に一体に設けられる破砕羽根と、回転軸を回転駆動させる駆動モータとを構成されている。
破砕機７の破砕羽根の回転により、第１原料タンク４から破砕機７のケーシング内に供給されるバイオマス３５が所定の大きさに破砕される。破砕機７で破砕されたバイオマス３５は、原料供給管１５を介して第２原料タンク６に供給され、第２原料タンク６から原料供給管１５を介してガス化処理手段２０の攪拌機２１に供給される。
この場合、図３に示すように、粉砕機７と第２原料タンク６とを接続する原料供給管１５の途中に、粉砕機７で粉砕したバイオマス３５を第１原料タンク４に戻す循環ライン１６を設け、この循環ライン１６を介して粉砕機７と第１原料タンク４との間でバイオマス３５を循環させて、バイオマス３５の粒度を下げた後に第２原料タンク６に供給するように構成してもよい。循環ライン１６を用いる場合には、循環ライン１６の途中に設けた開閉バルブ１７を「開」状態とし、第２原料タンク６の入口側の開閉バルブ１８を「閉」とする。
この場合、図３に示すように、粉砕機７と第２原料タンク６とを接続する原料供給管１５の途中に、粉砕機７で粉砕したバイオマス３５を第１原料タンク４に戻す循環ライン１６を設け、この循環ライン１６を介して粉砕機７と第１原料タンク４との間でバイオマス３５を循環させて、バイオマス３５の粒度を下げた後に第２原料タンク６に供給するように構成してもよい。循環ライン１６を用いる場合には、循環ライン１６の途中に設けた開閉バルブ１７を「開」状態とし、第２原料タンク６の入口側の開閉バルブ１８を「閉」とする。
ガス化処理手段２０は、原料供給手段３から供給されるバイオマス３５と非金属系触媒（活性炭、ゼオライト等）とを一緒に攪拌混合する攪拌機２１、攪拌機２１によって攪拌混合された混合物中のバイオマス３５を混合物中の非金属系触媒を利用して所定の条件下で熱水処理することによりバイオマス３５のスラリー体を形成する第一の加圧熱水処理装置２６、第一の加圧熱水処理装置２６で熱水処理を行うことにより得られたバイオマス３５のスラリー体を非金属系触媒を利用して所定の条件下で熱水処理することにより燃料ガスを生成する第二の加圧熱水処理装置２８、第二の加圧熱水処理装置２８から排出される燃料ガスを冷却する冷却装置２９、冷却装置２９によって冷却された排出ガスに含まれるガス成分と水とを分離する分離器３０等を備えている。
そして、上記のような構成のバイオマスガス化システム２を利用してバイオマス３５から燃料ガスを生成するには、まず、原料供給手段３によって所定の大きさに破砕したバイオマス３５をガス化処理手段２０の攪拌機２１に供給し、攪拌機２１によってバイオマス３５と非金属系触媒（活性炭、ゼオライト等）とを一緒に攪拌混合し、この混合物を供給ポンプ２２によって攪拌機２１から熱交換機２３を介して第一の加圧熱水処理装置２６に供給し、このバイオマス３５を第一の加圧熱水処理装置２６において非金属系触媒の存在下で所定の条件下（１００〜２５０℃の範囲内の温度、及び０．１〜４ＭＰａの圧力の条件下）で熱水処理することにより、バイオマス３５のスラリー体を形成する。
そして、第一の加圧熱水処理装置２６で得られた非金属系触媒を含むバイオマス３５のスラリー体を高圧ポンプ２７で圧力をかけながら熱交換機２４及び加熱装置３１を介して第二の加圧熱水処理装置２８に供給し、第二の加圧熱水処理装置２８において非金属系触媒の存在下で所定の条件下（３７４℃以上の温度、及び２２．１ＭＰａ以上の圧力の条件下）で熱水処理することにより、燃料ガスを生成する。
そして、第二の加圧熱水処理装置２８から排出される燃焼ガスを、熱交換機２５、及び冷却装置２９を介して分離器３０に供給し、公知の気液分離技術によってガス成分と水とに分離することにより、水素、メタン、エタン、プロパン等の燃料ガスを生成することができる。
上記のように構成した本実施の形態によるバイオマスの異物除去装置１にあっては、攪拌手段８と捕捉手段１２との協働によってバイオマス３５中に含まれる異物３６（鳥類の羽根）を捕捉して除去するように構成したので、バイオマス３５を所定の大きさに破砕する破砕機７の回転部（回転軸、破砕羽根等）に異物３６（鳥類の羽根）が絡み付いて回転を不能にするようなことはない。
従って、破砕機７を連続運転することができるので、原料供給手段３から原料としてのバイオマス３５が供給されるガス化処理手段２０を連続運転することが可能となり、バイオマス３５から燃料ガスを効率良く生成することができる。
１ バイオマスの異物除去装置
２ バイオマスガス化システム
３ 原料供給手段
４ 第１原料タンク
５ 上蓋
６ 第２原料タンク
７ 破砕機
８ 攪拌手段
９ 駆動モータ
９ａ 駆動軸
１０ 回転軸
１１ 攪拌羽根
１２ 捕捉手段
１３ 捕捉棒
１５ 原料供給管
１６ 循環ライン
１７ 開閉バルブ
１８ 開閉バルブ
２０ ガス化処理手段
２１ 攪拌機
２２ 供給ポンプ
２３ 熱交換機
２４ 熱交換機
２５ 熱交換機
２６ 第一の加圧熱水処理装置
２７ 高圧ポンプ
２８ 第二の加圧熱水処理装置
２９ 冷却装置
３０ 分離器
３１ 加熱装置
３５ バイオマス
３６ 異物
２ バイオマスガス化システム
３ 原料供給手段
４ 第１原料タンク
５ 上蓋
６ 第２原料タンク
７ 破砕機
８ 攪拌手段
９ 駆動モータ
９ａ 駆動軸
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１１ 攪拌羽根
１２ 捕捉手段
１３ 捕捉棒
１５ 原料供給管
１６ 循環ライン
１７ 開閉バルブ
１８ 開閉バルブ
２０ ガス化処理手段
２１ 攪拌機
２２ 供給ポンプ
２３ 熱交換機
２４ 熱交換機
２５ 熱交換機
２６ 第一の加圧熱水処理装置
２７ 高圧ポンプ
２８ 第二の加圧熱水処理装置
２９ 冷却装置
３０ 分離器
３１ 加熱装置
３５ バイオマス
３６ 異物
Claims (3)
- バイオマスが貯留される原料タンクと、該原料タンクから供給されるバイオマスを破砕処理する破砕手段とを備えた原料供給手段と、該原料供給手段から供給されるバイオマスをガス化処理することにより燃料ガスを生成するガス化処理手段とを備えたバイオマスガス化システムに用いられ、前記原料タンクから前記破砕手段に供給されるバイオマスに含まれる異物を取り除くバイオマスの異物除去装置であって、
前記原料タンクに回転可能に設けられる攪拌手段と、前記攪拌手段に一体に設けられて攪拌手段と一体に回転可能であるとともに、回転時に前記原料タンク内のバイオマスに含まれる異物を捕捉する捕捉手段とを備え
前記攪拌手段は、前記原料タンクの中心部に軸線が鉛直方向を向くように回転可能に設けられる回転軸と、該回転軸に放射状に一体に設けられる複数の攪拌羽根とからなり、
前記捕捉手段は、前記攪拌羽根に鉛直方向を向くように一体に設けられる複数の捕捉棒からなることを特徴とするバイオマスの異物除去装置。 - 前記バイオマスは、鳥類の糞であり、前記異物は鳥類の羽根であることを特徴とする請求項１に記載のバイオマスの異物除去装置。
- 前記攪拌手段は、前記原料タンクに着脱自在に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のバイオマスの異物除去装置。
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