(57)【要約】【課題】  廃食油や廃潤滑油の処理の現状に鑑み、これらをそのままディーゼルエンジンやガスタービン、或は、蒸気タービン用の燃料として用いるのではなく、熱分解させてガス化し、その段階で、食物の残り粕や不用物を取除き、生成ガスを改質した後冷却して純度の高い改質燃料油とし、この改質燃料油によりディーゼルエンジン等の機関を運転して発電機を稼動させる方法とそのための装置を提供すること。【解決手段】  廃食油と廃潤滑油を主原料として、これらの配合割合を調節すると共に温度を調節して攪拌混合し、得られた混合油を熱分解してガス化し、生成ガスを接触改質した後、当該改質ガスを冷却して得られた凝縮液から不用成分を除去して改質燃料油とし、当該燃料油を、発電機21を駆動するディーゼルエンジン20やガスタービン或は蒸気ボイラーなどの駆動機関の燃料として使用すること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃食油と廃潤滑油を主原料として、これらの配合割合を調節すると共に温度を調節して攪拌混合し、得られた混合油を熱分解してガス化し、生成ガスを接触改質した後、当該改質ガスを冷却して得られた凝縮液から不用成分を除去して改質燃料油とし、当該燃料油を、発電機を駆動するディーゼルエンジンやガスタービン或は蒸気ボイラーなどの駆動機関の燃料として使用することを特徴とする廃食油等を用いた発電方法。
【請求項２】
混合油における廃食油と廃潤滑油の配合割合は、周囲温度との関係で、廃食油９に対し廃潤滑油１の割合から廃食油１に対し廃潤滑油９の割合の範囲で調節する請求項１の廃食油等を用いた発電方法。
【請求項３】
廃食油を熱分解してガス化し、生成ガスを接触改質した後、当該改質ガスを冷却して得られた凝縮液から不用成分を除去した第一の改質油と、廃潤滑油を熱分解してガス化し、生成ガスを接触改質した後、当該改質ガスを冷却して得られた凝縮液から不用成分を除去した第二の改質油を、それらの配合割合を調節すると共に温度を調節して混合攪拌して改質燃料油とし、当該燃料油を、発電機を駆動するディーゼルエンジンやガスタービン或は蒸気ボイラーなどの駆動機関の燃料として使用することを特徴とする廃食油等を用いた発電方法。
【請求項４】
改質燃料油には、未使用の植物性食油を改質して加える請求項１の廃食油等を用いた発電方法。
【請求項５】
第一の改質油と第二の改質油の配合割合は、周囲温度との関係で、第一の改質油９に対し第二の改質油１の割合から第一の改質油１に対し第二の改質油９の割合の範囲で調節する請求項３又は４の廃食油等を用いた発電方法。
【請求項６】
ディーゼルエンジンなどの駆動機関の付加燃料として、重油，軽油などを使用する請求項１〜５のいずれかの廃食油等を用いた発電方法。
【請求項７】
生成ガスの改質により得られる改質ガスの炭素数は、４〜20程度である請求項１〜６のいずれかの廃食油等を用いた発電方法。
【請求項８】
接触改質に用いる触媒は、ゼオライトなどのシリカアルミナ系触媒である請求項１〜７のいずれかの廃食油等を用いた発電方法。
【請求項９】
ディーゼルエンジンやガスタービン或は蒸気タービンなどの駆動機関により発電機を駆動して発電する発電装置において、周囲温度との関係で所定の配合割合に調節された廃食油と廃潤滑油を温度調節して攪拌混合する混合タンクと、該タンクから供給される混合油を熱分解し接触改質して得られたガスを冷却して回収した改質燃料油を貯蔵する燃料タンクと、重油，軽油などの付加燃料を貯蔵する付加燃料タンクを少なくとも具備し、前記付加燃料タンクからの付加燃料により始動させた前記ディーゼルエンジンなどの駆動機関に、前記燃料タンクからの加熱された改質燃料油を供給し、当該駆動機関を安定に運転して発電することを特徴とする廃食油等を用いた発電装置。
【請求項１０】
ディーゼルエンジンやガスタービン或は蒸気タービンなどの駆動機関により発電機を駆動して発電する発電装置において、廃食油タンクと廃潤滑油タンクと、夫々のタンクから供給される廃油をそれぞれ別個に熱分解し接触改質して得られたガスを夫々に冷却して回収する第一改質油を貯蔵する第一改質油タンク，第二改質油タンクと、周囲温度との関係で前記第一改質油と第二改質油が所定の配合割合で混合された改質油を改質燃料油として貯蔵する燃料タンクと、重油，軽油などの付加燃料を貯蔵する付加燃料タンクを少なくとも具備し、前記付加燃料タンクからの付加燃料により始動させた前記ディーゼルエンジンなどの駆動機関に、前記燃料タンクからの加熱された改質燃料油を供給し、当該駆動機関を安定に運転して発電することを特徴とする廃食油等を用いた発電装置。
【請求項１１】
改質燃料油には未使用の植物性食油を改質して加えて用いる請求項９又は10の廃食油等を用いた発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃食油と廃潤滑油（廃機械油ともいう。以下、同じ）を用い、これらの混合油からディーゼルエンジンやガスタービン、或は、蒸気ボイラーなどで使用できる燃料を製造すると共に、この燃料を用いて発電する廃食油等を用いた発電方法とその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品加工産業やレストラン、或は、各家庭などにおいて食品加工や調理に使用された後に排出される多量の廃食油（廃食用油）はそのまま棄てることができずその処分が問題となっている。また、使用済みのエンジンオイルなどの廃潤滑油も多量に排出されるが、そのまま棄てるのは環境保全の観点から問題がある。
【０００３】
このうち廃潤滑油については、精製して不純物を取除き、再利用することも行われているが、ディーゼルエンジンやガスタービン、或は、蒸気ボイラーなどで燃焼させるため燃料として再資源化しようとする試みは現在のところなされていない。他方、廃食用油については、ディーゼルエンジン用の燃料として再資源化し有効利用しようという試みがなされている。例えば、特許文献１には、廃食用油や改質植物油を利用し、それらを重油などと混合して混合燃料とし、ディーゼルエンジンによる発電において、温度や圧力条件により、混合燃料と重油を切換えて連続運転する発電装置が提案されている。この装置では、廃食用油等の植物油の燃焼により発生する臭気を触媒で酸化分解して脱臭しているが、この方法では十分な脱臭ができないという問題があった。
【０００４】
また、特許文献２には、発電装置の燃料として、始動時には液体燃料もしくは気体燃料で燃焼室温度を上昇させ、その後に改質された廃食用油を燃焼室に供給して発電装置を駆動すると共に、発電装置で発生した排熱を利用して廃食用油を加熱して燃料としての流動性を確保するように構成した改質廃食用油の発電設備が提案されている。しかし乍ら、この特許文献２の装置では、廃食用油を改質し、粘度を低下させて流動性を向上させるために排熱を利用して水を加温する必要があり、装置が複雑になってしまうなどの問題があった。
【０００５】
更に、特許文献１，２に提案されている装置では、悪臭の発生を防ぐために廃食用油を改質し、また、燃焼により発生するガスを脱臭したりしているが、廃食用油中の食物の残り粕や炭化物などが燃料中に一部混じっているため、燃料供給管を詰まらせたり、ディーゼルエンジンを傷めるなどの問題もあった。
【特許文献１】特開２００４−１９０９３５号公報
【特許文献２】特開２００４−２７８９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記のような廃食油や廃潤滑油の処理の現状に鑑み、これらをそのままディーゼルエンジンやガスタービン、或は、蒸気タービン用の燃料として用いるのではなく、熱分解させてガス化し、その段階で、食物の残り粕や不用物を取除き、生成ガスを改質した後冷却して純度の高い改質燃料油とし、この改質燃料油によりディーゼルエンジン等の機関を運転して発電機を稼動させる方法とそのための装置を提供することを、その課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決することを目的としてなされた本発明方法の第一構成は、廃食油と廃潤滑油を主原料とし、これらの配合割合を温度の調節に基づき調節して攪拌混合し、得られた混合油を熱分解してガス化し、生成ガスを接触改質した後、当該改質ガスを冷却して得られた凝縮液から不用成分を除去して改質燃料油とし、当該燃料油を、発電機を駆動するディーゼルエンジンやガスタービン、或は、蒸気ボイラーなどの駆動機関の燃料として使用することを特徴とするものである。
【０００８】
また、上記課題を解決できる本発明方法の第二の構成は、廃食油を熱分解してガス化し、生成ガスを接触改質した後、当該改質ガスを冷却して得られた凝縮液から不用成分を除去した第一の改質油と、廃潤滑油を熱分解してガス化し、生成ガスを接触改質した後、当該改質ガスを冷却して得られた凝縮液から不用成分を除去した第二の改質油を、それらの配合割合を調節すると共に温度を調節して混合攪拌して改質燃料油とし、当該燃料油を、発電機を駆動するディーゼルエンジンやガスタービン或は蒸気ボイラーなどの駆動機関の燃料として使用することを特徴とするものである。前記以外の駆動機関としては、蒸気タービンもあり、前記燃料油は当該タービンを駆動する熱機関の燃料として用いる。
【０００９】
上記の混合油における廃食油と廃潤滑油の配合割合は、周囲温度や調節する温度との関係で、廃食油９に対し廃潤滑油１の割合から廃食油１に対し廃潤滑油９の割合の範囲で調節することができ、更には、ディーゼルエンジンなどの駆動機関に用いる本発明による改質燃料油の付加燃料として、予め加熱した重油や軽油などを使用することができる。加えて、生成ガスの改質により得られる改質ガスの炭素数は、４〜20程度であるのが望ましい。なお、接触改質に用いる触媒は、ゼオライトなどのシリカアルミナ系触媒であるのが好ましい。
【００１０】
次に、上記課題を解決することができる本発明装置の第一の構成は、ディーゼルエンジンやガスタービン或は蒸気タービンなどの駆動機関により発電機を駆動して発電する発電装置において、周囲温度などとの関係で所定の配合割合に調節される廃食油と廃潤滑油を温度調節して攪拌混合する混合タンクと、該タンクから供給される混合油を熱分解し接触改質して得られたガスを冷却して回収した改質燃料油を貯蔵する燃料タンクと、重油や軽油などの付加燃料を貯蔵する付加燃料タンクを少なくとも具備し、前記付加燃料タンクからの付加燃料により始動させた前記ディーゼルエンジン等の駆動機関に、前記燃料タンクからの加熱された改質燃料油を供給し、当該駆動機関を安定に運転して発電することを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明装置の第二の構成は、ディーゼルエンジンやガスタービン或は蒸気タービンなどの駆動機関により発電機を駆動して発電する発電装置において、廃食油タンクと廃潤滑油タンクと、夫々のタンクから供給される廃油をそれぞれ別個に熱分解し接触改質して得られたガスを夫々に冷却して回収する第一改質油を貯蔵する第一改質油タンク，第二改質油タンクと、周囲温度との関係で前記第一改質油と第二改質油が所定の配合割合で混合された改質油を改質燃料油として貯蔵する燃料タンクと、重油，軽油などの付加燃料を貯蔵する付加燃料タンクを少なくとも具備し、前記付加燃料タンクからの付加燃料により始動させた前記ディーゼルエンジンなどの駆動機関に、前記燃料タンクからの加熱された改質燃料油を供給し、当該駆動機関を安定に運転して発電することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、廃食油と廃潤滑油の混合油を熱分解し一旦ガス化させてから改質し、冷却凝縮したものをディーゼルエンジンなどの駆動機関の燃料油として使用するので、流動性があり、また、食物の粕や炭化物などが除去されているため、燃焼により異臭が発生することがないという極めて優れた効果が得られる。また、未使用の植物性食油を改質して廃食油と廃潤滑油を改質した改質燃料油に加えることにより、燃焼効率の良好な改質燃料油を得ることができる。
【００１３】
本発明では、熱分解，改質工程に、技術的に安定した既存の廃プラスチックの熱分解，油化工程を転用することができるので、設備コストがあまりかからないという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の実施の形態例を図に拠り説明する。図１は本発明の発電方法を実施する装置の一例のブロック図である。
【００１５】
図１において、１は、廃食油の貯蔵タンク、２は、廃潤滑油の貯蔵タンクである。貯蔵タンク１には食品加工産業やレストラン、或は、各家庭などから排出され、処理業者などにより回収された廃食油（廃食用油）を投入するが、投入前にフィルターにより天ぷら粕などの固形の食物の残り粕を除去するのが望ましい。この廃食油には、後の工程での改質効率を高めるなどの趣旨で、ヒマワリ油や菜種油など植物性の未使用食油を混合することもあれば、未使用の食油を廃食油に代えて使用することもある。また、貯蔵タンク２には、廃エンジンオイルなどの廃潤滑油を投入するが、投入前にフィルターにより余計な固形分や炭化物を除去するのが望ましい。なお、廃食油としては、使用済みの菜種油やパーム油、大豆油、胡麻油、コーン油、紅花油、サラダ油などの植物性油脂の他、ラードなどの動物性油脂などすべての食用油が挙げられる。また、廃潤滑油としては、使用済みの軽質潤滑油、重質潤滑油、エンジンオイルなどが挙げられ、廃洗浄油や廃溶剤なども挙げられる。
【００１６】
３は、廃食油と廃潤滑油を混合するための混合タンク、４は、この混合タンク３の手前に配置された通過タンクで、混合タンク３に投入される廃食油と廃潤滑油の配合割合を、この実施例では、検出する周囲の温度との関係で調節するためのものであるが、本発明においては、通過タンク４を設けない仕様の装置であってもよい。５は周囲の温度を測定する温度センサで、季節による温度や日々の温度、一日の昼間や夜間における温度などを計測し、前記配合割合を選定するための基礎データを得るためのものである。通過タンク４ではこの温度センサ５により測定した温度に基づき、廃潤滑油の配合割合を、廃食油９に対し廃潤滑油１から廃食油１に対し廃潤滑油９の範囲で調節する。なお、通過タンク４を設けない本発明装置では、前記温度センサ５の測定温度に基づき配合割合を選定し、選定した割合による廃食油と廃潤滑油との配合は、混合タンク３内においてなされる。
【００１７】
混合タンク３には、貯蔵タンク１から定量ポンプP1により送られる廃食油と、貯蔵タンク２から定量ポンプP2により送られる廃潤滑油が、通過タンク４で所定割合に調節された後に送られてくるが、この段階では十分に混合していないので、攪拌機６により混合タンク３で十分混合させる。通過タンク４を設けない装置では、廃食油と廃潤滑油がすべて混合タンク３で混合される。6aは攪拌機６の攪拌翼である。なお、廃食油や廃潤滑油は、温度が低いと流動性が悪くなるので、図示しないが、貯蔵タンク１，２、或は、混合タンク３、若しくは、途中の配管などは加熱手段により所定温度に加熱できるようにしている。
【００１８】
７は熱分解装置で、混合タンク３から、ポット８，定量ポンプP3を経て送られてくる混合油を攪拌装置９で攪拌しながら熱分解しガス化するためのものである。なお、ポット８は、混合油から油粕などを取除くためのフィルタである。10は、熱分解装置７の熱分解槽7aを加熱するバーナーで、このバーナー10による混合油の加熱温度は、約200〜450℃の範囲で適宜調節される。
【００１９】
11は、熱分解槽7aの下部に接続されている残渣回収槽で、混合油中の熱分解されない成分、例えば、カーボンやスラッジ、食物の残り粕などの固形分を取り除くためのものである。
【００２０】
上記の熱分解装置７では、炭素数４〜44程度の成分のものが得られるが、これらは熱分解装置７に接続した改質触媒槽12において、炭素数４〜20程度の成分になるように接触改質される。この改質触媒槽12に充填されている触媒は、ゼオライトなどのシリカアルミナ系の触媒である。改質触媒槽12は、通常の操作で300〜420℃の温度条件をもち、この触媒槽12では、分解反応の他、異性化反応、芳香族化反応などが起き、品質が向上される。
【００２１】
次に、改質触媒槽12において改質されたガス状成分，油分は、コンデンサ13と冷却器14との間を循環ポンプP4により循環し凝縮されて液状になる。冷却器14にはここでは約20℃の水を約20ｌ/分の水量で循環させて冷却している。冷却により凝縮された液中には水分などの不用成分や、凝縮されないオフガスが含まれているので、これらを油水分離機15で取除き、オフガスは燃焼炉16で燃焼させ、残りの油分は燃料油として油回収槽17において回収される。
【００２２】
上記の熱分解、接触改質、冷却を経て生成される生成物は、重量比で、およそ液状成分80％、ガス成分15％、残渣５％程度であり、液状成分の比重は0.8前後となる。なお、上記装置による混合油の処理量は１時間当り500ｌ程度である。
【００２３】
油回収槽17において回収された改質燃料油は、定量ポンプP5により燃料油貯蔵タンク18に貯蔵される。この貯蔵タンク18に貯蔵された改質燃料油は、小分けタンク機能を有する切換装置19を経て、図示した例では発電装置Ｈのディーゼルエンジン20に供給され、当該エンジン20を稼動させて発電機21を駆動し、発電する。Ｔは、燃料油貯蔵タンク18と切換装置19の間に設けられている加熱手段で、改質燃料油を約70〜80℃に加熱し、流動性が失われないようにしている。なお、図示しないが、燃料油貯蔵タンク18も適宜の加熱手段で加熱されていて、当該タンク18内で改質燃料油が固まることがないように保持されている。また、この改質燃料油には、未使用の植物性食油を改質して添加することもある。
【００２４】
上記のディーゼルエンジン20には、貯蔵タンク18からの改質燃料油のほか、始動用の付加燃料として重油や軽油などが供給される。ここではタンク22に軽油が、タンク23に重油（例えば、Ａ重油）がそれぞれ貯蔵されている。ディーゼルエンジン20の始動時は、タンク22の軽油又はタンク23の重油を切換装置19に供給して、一例として30分前後ディーゼルエンジン20を運転し、安定した運転状態になった段階で、貯蔵タンク18から改質燃料油を切換装置19に供給し、改質燃料油のみで当該ディーゼルエンジン20を継続運転する。発電機21により発電される電力は所要装置などのために使用したり、電力会社などに売電することができる。
【００２５】
以上の実施例においては、貯蔵タンク１，２の廃食油と廃潤滑油を、改質前に混合タンク３において、その配合割合や温度を調節して混合し、熱分解装置７以降の手段で改質処理を施して改質燃料油を得ているが、本発明では次に述べる態様でも改質燃料油を得ることができる。即ち、廃食油を熱分解してガス化し、生成ガスを接触改質した後、当該改質ガスを冷却して得られた凝縮液から不用成分を除去した第一の改質油と、廃潤滑油を熱分解してガス化し、生成ガスを接触改質した後、当該改質ガスを冷却して得られた凝縮液から不用成分を除去した第二の改質油を、それらの配合割合を調節すると共に温度を調節して混合攪拌して改質燃料油とするのである。このよにして得た改質燃料油も上記の場合と同様に、発電用ディーゼルエンジンなどの駆動機関の燃料として使用することができる。
【００２６】
上記装置は本発明発電方法を実施する装置の一例であり、発電機21の駆動機関として、ディーゼルエンジン20を用いたが、本発明では前記ディーゼルエンジンに代えガスタービンや蒸気タービンを発電機21の駆動機関として用いることができる。また、混合タンク３や熱分解装置７、改質触媒槽12などの構成は、図示した構造のものに限られるわけではない。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は廃食油や廃潤滑油などをエネルギー源として再資源化するに際し、熱分解と接触改質により悪臭を放出するなどの環境を破壊する要因を取除いて純度の高い改質燃料油を製造し、それをディーゼルエンジンやガスタービン或は蒸気タービンの燃料として用いこれにより発電機を駆動して発電をするので、廃食油と廃潤滑油を効果的に利用してコストがかからない発電を行い、その電力を有効利用（消費するか売電するかを選択）することができ、従って、環境面並びに経済面の両面において社会的に極めて価値の高いシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の発電方法を実施する装置の一例のブロック図。
【符号の説明】
【００２９】
１      廃食油貯蔵タンク
２      廃潤滑油貯蔵タンク
３      混合タンク
４      通過タンク
５      温度センサ
６      攪拌機
７      熱分解装置
８      ポット
９      攪拌装置
10      バーナー
11      残渣回収槽
12      改質触媒槽
13      コンデンサ
14      冷却器
15      油水分離機
16      燃焼炉
17      油回収槽
18      改質燃料油貯蔵タンク
19      切換装置
20      ディーゼルエンジン
21      発電機
22      軽油貯蔵タンク
23      重油貯蔵タンク
Ｈ      発電装置
Ｔ      加熱手段
【図１】
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