(57)【要約】      （修正有）【課題】有機廃棄物のエネルギを利用したバイオマス炭化燃料装置とそれをユニット化して有機廃棄物の大量処理に対応できるリサイクル資源製造装置を提供する【解決手段】貯蔵されている有機廃棄物の量は場所により、大きく異なるが、有機廃棄物貯蔵所に連結されているコンベヤの長さとそれに接続されている標準サイズの小型熱分解・ガス化装置の数を増やす事で対応できる。従来多く設置されている焼却炉は、大型化して対応しているが、本発明は、小型の標準的装置の台数を変えるだけで対応でき、保守も簡単になり、全体を大幅に簡素化できる。又、この処理で出る熱を利用して、火力発電所の燃料の品質向上に貢献する事が出来、電力供給に貢献できる。又、処理に使用した熱エネルギーを有効に利用して、火力発電所のボイラの燃料の効率向上に貢献する事が出来、有機廃棄物に有効を行うシステムを提供できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
都市ゴミなどの有機廃棄物資源を集積した場所、これ等の資源をコンベヤに乗せて移送・分割仕訳する装置、移送されてきた資源を熱分解・ガス化して水性ガスを発生する装置、水性ガスを燃焼して高温ガスを発生する装置、ダイオキシンなど有害物質の発生を抑制する高温ガス蓄積タンク、その出力を外部に出す集塵機および煙突、高温ガスを外部から吸引される空気に熱交換する装置、この熱交換された空気の熱を利用してバイオマスペレットを乾燥・炭化して水分を吸収しない高カロリーの炭化燃料に変換する装置、から構成され、重油などの外部燃料を着火時以外補給する事を必要とせず、有機廃棄物資源から発生する熱エネルギーで、バイオマスペレットなど水分を含む燃料資源を乾燥・炭化させて、高カロリーで水分を吸収しない炭化燃料を作れる事、及び処理装置を小型標準ユニット化してコンベヤで移送・分割仕訳して小型標準ユニットを何台でも並行に接続運転する事により、大量の有機廃棄物の処理に対応できる様にする事を特徴とするリサイクル資源製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は東南アジア、南アジアなどの開発途上国に大量にある都市ゴミとバイオマスなどの有機物資源を、それ自身を燃料資源として利用する為に現場で熱分解して水性ガスを発生させ、そのガスを燃焼させて発生する熱エネルギーで有機物資源を高カロリーで水分を吸収しない炭化燃料にリサイクルして、蒸気タービンを駆動して発電機を回す蒸気を供給するボイラの燃料にするシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  有機廃棄物を重油による熱で燃焼させて処理する焼却炉の技術は広く利用されている。又、コンベアなど人やモノを運ぶ製品・技術は空港や製造現場で広く使用されている。石炭や重油、バイオマス燃料を使用する火力発電は世界各地で広く利用されており、その電力当たりの発電コストを低減する色々な技術が開発されている。特に地球温暖化対策としてＣＯ２削減を目的としてバイオマスペレットが使用され、これを石炭と混ぜて混焼する技術が利用されている。【０００３】  熱帯地方にある開発途上国では、大量の都市から出る有機廃棄物やパームツリーなど熱帯植物の実を取った後の廃材の処理に困っている。一方、電力は不足しており、大量にあるバイオマス資源の電力への活用が求められている。これらの廃材は腐らせてメタンガスを産出し、そのガスでタービン発電機を駆動して電力を得る技術は確立している。【０００４】  木造の家の解体で出る柱などの角材、古い板、畳などの処理を、重油を利用せず熱分解・ガス化技術を利用して処理する技術が実用化されている。これは熱帯地方で自然にある、又は広く植林されている植物の大きな幹の処理に利用する検討が進められており、既に特許出願されている（特許出願申請番号：特願２０１５−１２０６２３、出願人：山地正城）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとしている課題】
【０００５】日本では焼却炉の技術が発達していて、都市の家庭や商店などから出る大量の有機廃棄物は焼却炉で処理されているが、焼却炉のコストが大変高く、東南アジアや南アジアなどの発展途上国では、焼却炉を採用して有機廃棄物を処理することが大変難しく、その毎日発生する膨大な量の処理に苦慮しているのが現状である。一方、熱帯地方では植物の成長が早く膨大なバイオマス資源を持っている。そこで、この有機廃棄物の持つエネルギーを利用してバイオマス資源を効率的な発電が行える燃料に変換する事ができれば、廃棄物は処理されて都市をクリーンに出来、且つその所有しているエネルギーで、不足している電力供給を行う、又その効率アップが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  都市ゴミの有機廃棄物は特定の場所に集積されている。これを飛行場などにある動く歩道の機構を利用して、この有機廃棄物を動く歩道に相当するコンベヤに乗せて運び出し、一定の間隔で設置された小型の熱分解・ガス化炉に投入する。この炉の数は、毎日処理する廃棄物の量に比例して決められるので、大量の廃棄物処理に小型の熱分解・ガス化炉の数を増やして対応できる。熱分解・ガス化炉は小型である為、取扱は簡単で炉から出る高温の水性ガスの制御も容易であり、ダイオキシンの様な公害ガスの発生の抑制も簡単にできる。この水性ガスの燃焼で発生する熱は、高温のガス燃焼部の周囲に配置された外部空気を利用する熱交換装置の利用により、燃焼部を高温から守り、その冷却に使用された熱エネルギーをバイオマス資源の乾燥と炭化の熱量として利用する事ができる。
【０００７】廃棄物やバイオマスを効率良く熱分解・ガス化する為、炉の投入口（上部）は広く、熱分解してガス化する下部に行くほど狭くなる構造となっている。この為、投入される有機廃棄物が、投入口が広い為コンベヤから容易に炉に投入される。投入された有機廃棄物は炉内でその処理を乾燥・熱分解・ガス化帯（燃焼帯）と順次進み、その体積が減少する為、炉内で重力によって効率的に下部へ下がってくる構造となっている。
【０００８】  この処理過程で出る水性ガスは、炉の底部から出てガス燃焼部で燃焼されガス滞留室に送られる。この滞留室の温度８００℃程度になる様に、別途投入される空気の量によって制御される。ガス燃焼部は高温になる為、冷却用の空気が燃焼部に隣接して冷却する様に外部から押込み送風機で送られている。この空気は熱交換されたあと、外部に排出される。
ガス滞留室では、ガスの温度がガスの生成時発生する有毒なダイオキシンの様な汚染物質を出さない様に、ガスが約８００℃の高温になる様に炉に酸素を入れる誘引送風機の空気の量が制御される。水性ガスの生成速度は炉に投入される酸素の量で制御される。
【発明の効果】
【０００９】  この発明は、都市で毎日大量に出る膨大な量の有機廃棄物をダイオキシンなどの有害物質を発生する事なく、熱エネルギーに変換し、都市の環境をクリーンにすると共に、この熱エネルギーを利用して、燃焼カロリーの低いバイオマス資源を高カロリーで水分を吸収しないボイラの燃料資源に変換する事が出来る。この結果、この高カロリーに変換された燃料資源を利用する事により、ボイラを小型化出来、電力を発生するボイラ・タービン発電プラントを小型化出来、経済的に電力を発生する事ができる。同時に燃料資源となるバイオマスの生成過程から地球温暖化対策の炭酸ガス削減にカウントされ、地球温暖化対策の炭酸ガス削減に貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  以下、本発明の実施の形態を図１−３に基づいて説明する。【００１１】  図１は本発明の一部である有機廃棄物処理に関するシステム構成を示す。処理される材料の有機廃棄物はコンベヤから投入口に投入され、高温の水性ガス（水素と一酸化炭素の合成ガス、Ｃ＋Ｈ２Ｏ＝Ｈ２＋ＣＯ，）を発生するプロセスを以下説明する。投入された有機廃棄物１は熱分解炉２に投入される。投入された有機廃棄物はその下部及び側部から来る熱によって先ず１５０℃度近くの温度で乾燥される。乾燥され比重が増してくると自重で下部に移動、この部分では温度が３００℃前後になり、投入された有機廃棄物は熱分解を始める。熱分解が進めば更に炭化の密度が上がり、最終的には投入された有機廃棄物１はガス化室４で水性ガスと灰になる。この水性ガスは誘引送風機により隣のガス燃焼室５に送られ、ここでガスが燃焼して高い温度のガスを熱回収室６に送る。ガス燃焼室５のガスはガス滞留室７で温度を８００℃度近くで高温のガスを滞留させる。ガス燃焼室５に隣接して、この壁の温度を冷却するために熱交換装置６がある。この熱交換装置６は外部から空気を送風機により強制的に吸入し熱交換して高温の空気を出力する構造となっている。この高温の空気は、別途設けられた炭化炉の熱源として利用される。滞留室７のガスはサイクロン集塵機８に送られ、ここで煙突９を通じて外部にクリーンな排気ガスを出し、一部は集塵機で灰１０になり下部へ落とされる。【００１２】  図１の２は有機廃棄物貯留槽を示すが、ここにその内部の廃棄物の処理プロセスを示す。Ａは有機廃棄物、Ｂはこの有機廃棄物が乾燥されるプロセスを示す。Ｃは乾燥が終わって自重で下の方に移動し、ここで３００℃位の温度で乾燥された有機廃棄物は熱分解して水素と一酸化炭素が合成した水性ガスＥになるプロセスを示す。この水性ガスはが隣接するガス燃焼室５にサイクロン集塵機の誘引送風機によって送られる。【００１３】  図２は、図１で示された熱交換装置６から出力される高温の空気２５を別途ボイラの燃料として使用されるボイラの燃料とするバイオマス原材料２１をこの熱で乾燥・炭化して外部からの水分を吸収しない熱カロリーの高いコークスの様な炭化燃料に変換するプロセスを示す。上部から投入されるバイオマス原材料２１は、上部２２で外部からの熱、約１５０℃の温度で乾燥され、重量で下部に下がり、中部２３で外部からの熱、約３００℃の温度で熱分解され、熱カロリーの高い炭化燃料となって下部２４から取り出される。【００１４】  図３は、図１に示す大量の有機廃棄物をコンベヤで移送してコンベヤに接続された複数台の図１に示された熱分解・ガス化により有機物処理を行う処理装置に接続して処理する事を示す。３１は有機廃棄物貯蔵所、３２はこの貯蔵所から有機廃棄物を搬出するコンベヤを示す。３２で搬送中、有機廃棄物は予備乾燥され、又磁石により、有機廃棄物に混合されている鉄の部品を除去する構造となっている。コンベヤで搬出された有機廃棄物は接続する有機廃棄物処理装置に自動投入される。その容量はその構造で制限されている。熱分解・ガス化を行う有機廃棄物処理装置の代表的な構造図を図３３に示す。以下、有機廃棄物処理装置３４，３５，３７，３��，３８も同様である。これらの各々の装置は、図２に示すバイオマス原材料を乾燥・炭化する機能を持った熱交換装置を内部に有している。【００１５】  貯蔵されている有機廃棄物の量は場所により、時間により異なるが、コンベヤに接続されている有機廃棄物処理装置（その１台を３３に代表的に記載）の数をコンベヤの長さを長くしてこの装置の数を増やす事で対応できる。従来多く設置されている焼却炉は、大型化して対応しているが、本発明は、小型の標準的装置の台数を変えるだけで対応できる。
【産業上の利用の可能性】
【００１６】  発展途上国では都市から出る膨大な量の有機廃棄物の処理に困っている。又、発展する為、更に電力を必要としている。この発明は、これ等課題の解決に大きく役立つものとして大きな社会的貢献が期待される。特に有機廃棄物の量は都市により大きく異なり、装置・プラントの標準化が難しく、これも装置の価格が低減されない一因となっており、発展途上国での設置を困難にしている。これらの課題解決に本発明は貢献でき、更に地球温暖化が大きな課題となっているが、本発明はこれに対処できるシステムとなっており、炭酸ガスの大幅な削減にも対応でき産業の発展に大きく貢献できる。
請求項１で記述した炭化燃料は石炭を使用する火力発電所のボイラに利用出来、発生蒸気でタービンを駆動して電力を発生する事ができる。即ち、大量にある有機廃棄物を熱分解・ガス化して得られる熱エネルギーを利用して、水分を含んだ低カロリーの木材ペレットなどのバイオマス資源を、水分を吸収しない高カロリーの燃料資源に変換してボイラの燃焼効率を向上する事によりボイラを小型化出来、ボイラ・タービン発電プラントを小型化できる事を特徴としたバイオマス発電システムを可能にして産業分野に貢献する。。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】  図１は有機廃棄物処理に関するシステム構成を示す。処理される材料の有機廃棄物はコンベヤから投入口に投入され、高温の水性ガス（水素と一酸化炭素の合成ガス、Ｃ＋Ｈ２Ｏ＝Ｈ２＋ＣＯ，）を発生するプロセスを有している。
【図２】  図２は図１で示された熱交換装置から出力される高温の空気をボイラの燃料とて使用されるバイオマス原材料の乾燥・炭化に利用して、外部からの水分を吸収しない熱カロリーの高い炭化燃料に変換するプロセスを示す。
【図３】  図１に示す大量の有機廃棄物をコンベヤで移送してコンベヤに接続された複数台の熱分解・ガス化により有機物処理を行う有機廃棄物処理装置に接続して処理する事を示す。
【符号の説明】
【００１８】１．投入する有機廃棄物
２．廃棄物貯留槽
Ａ：投入
Ｂ：乾燥
Ｃ：熱分解
Ｄ：酸化
Ｅ：ガス化
３．使用する有機廃棄物をコンベヤから投入する装置
４．熱分解後のガス化室
５．ガス燃焼炉（燃焼温度：８００−１０００℃）
６．熱交換装置（乾燥・熱分解・ガス化に利用すると同時に、冷却に利用した空気を外部      に排出し、熱交換された熱はボイラの燃料の品質向上に利用）
７．ガス滞留室（ダイキシン発生抑制）
８．サイクロン集塵機
９．煙突及びクリーン排気
１０．灰
２１．ボイラの燃料とするバイオマス原材料資源投入
２２．乾燥用熱源（１５０℃）
２３．熱分解用熱源（３００℃）
２４．高カロリー化されたバイオマス資源
２５．高温の空気
２６．乾燥・熱分解に使用されて低温になった排出空気
３１．有機廃棄物資源を集積した場所
３２．集積した有機廃棄物資源をコンベヤに乗せて移送・分割仕訳する装置
３３．移送されてきた資源を熱分解・ガス化して水性ガスを発生、そのガスを着火して燃      焼・高温ガスを発生、それを空気に熱交換する装置
３４．３３と同じ機能を有する装置
３５．３３と同じ機能を有する装置
３６．３３と同じ機能を有する装置
３７．３３と同じ機能を有する装置
３８．３３と同じ機能を有する装置、以下同様に処理する有機廃棄物の量に比例して３３      と同じ機能を有する装置をコンベヤラインに接続できる
【図１】
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【図２】
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【図３】
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