污泥转化生物固体燃料的方案

日本PROREX株式会社

生物固体燃料是来自于动植物的生物量资源之一，是以下水污泥为原料制造的生物量燃料。作为碳中和资源，是减少二氧化碳排出量的有效资源。其性状和形状是与煤炭类似的颗粒状燃料，在（长崎县松浦市）松浦火力发电所实施实机混烧试验约一年，确认在燃烧特性、环境特性等电源装置特性方面，与专用煤炭燃烧没有什么差异，没有因混烧而产生什么影响。在此论述生物量能量资源的煤炭火力发电所实施的混烧利用技术。

本系统的适用效果

　为RPS法作贡献(削减CO₂削减)：通过生物固体燃料进行新能源活用

　为绿色采购法作贡献：作为煤炭代替品，可以以低成本稳定供给有机废弃物

本系统的利用、成本

　设备投资少：利用煤炭火力设施

　燃料费低廉：生物固体燃料(3,000日圆/t＜海外煤炭≪国内煤炭)

　发电成本低：与火力发电大致相同或更少

１.概念

　  “脱水再资源化系统”技术是对含水量多的有机废弃物进行干燥，再生成与煤炭燃料有同等热量的“固体燃料”，并加以有效利用。

２.系统原理

油的沸点比水高，通常，油温在160℃～180℃左右油炸食物时，水分挥发，炸出脆脆的天妇罗、干炸食品等。其原理是，在通常的大气压下，水的沸点是100℃，含有水分的物质加热到100℃以上时，物质中的水分变成蒸气，蒸发到空气中。油温减压式干燥就是将这个原理应用于工程上，其间歇式干燥装置，将废弃食油作为间接热媒体进行加热，使加热油和原料混合接触，从而使原料中的水分蒸发脱水而干燥。并且，通过此装置，使装置内呈减压状态，从而可以进行较低温度（90℃前后）的干燥处理。因而降低水的沸点及媒介油的温度，防止油劣化的同时飞快提高干燥处理的速度。

３．特点

就如自古以来的佳话所说“腐烂的鱼炸成天妇罗吃吧”， 天妇罗法可作为宝贵的蛋白资源的有效烹调方法。

  天妇罗法的优点：

①     可以在短时间内进行干燥处理

大约1小时可以将水分均一干燥至6%以下。

②     原料中的养分可以近乎{bfb}回收。

不会使水溶性蛋白质、钙及矿物质等溶解，使原料中的养分残留在固体物质内，能够回收近乎{bfb}。因此，标准活性污泥法具有分离水BOD低、水处理负荷轻等特点，可以应付环境方面的需要。

③     具有良好的脱臭性能

各主要机器与真空装置连接，形成密闭构造。从各密闭机器直接抽取，使臭气不会飞散到外部，从而可以达到消臭的效果。另外，用油温减压式的干燥装置生产（干燥）的制品，碱性氮（发臭源）少，发臭程度低。所以，xx没有恶臭公害。

④     可以长期保存

通过天妇罗法而实现的高xx性和均一干燥，不容易吸湿，只要简易保管，不管季节性如何，都可以在一定时期内维持品质。

４．流程概要

这个流程由前处理、干燥、脱油冷却、脱臭以及与这些有关的通用的各工程构成。在此按照以下工程顺序进行概要说明。

(１）前処理

　  在处理场发生的脱水污泥（水分80％左右），通过污泥移送泵移送到脱水污泥送料斗，暂时先储存在脱水污泥送料斗中。

用油计量箱计量的一定量的油移送到污泥混合箱中，接着将储存在脱水污泥送料斗中的脱水污泥也送到同一个箱中，达到所定的接收量时，就自动终止接收。在这个箱内，油和脱水污泥混合，同时进行蒸气加热升温至85℃，等待移送到下一工程。

 (２）干燥

　  从污泥混合箱移送到污泥干燥机的脱水污泥和油的混合物，在温度８５～９０℃、压力约３４ｋＰａ（=真空度约-500mmHg）的减压下边沸腾边进行干燥。接近干燥终点时，压力变得更低，而温度开始徐徐上升。这个时候的湿度和压力的变化倾向成为干燥操作的目标，在此判定干燥结束。干燥结束后的污泥形成油和泥浆，在机内压力回升到大气压后，就移送到干燥污泥接收箱中。

    机内蒸发的脱水污泥中的水分，用除雾器将含有的雾气除去后，用冷凝器凝缩，经凝缩水箱和凝缩水排出泵送往排水处理设备。

(３）脱油冷却

　  此工程分离油和固体的干燥污泥，并冷却固形物制品。干燥污泥接收箱的泥浆通过干燥混合污泥泵定量送到油分离机，使油和固形物分离，固形物通过传送带送到冷却机，油就自然流向分离油供给箱中。这种油含有微细颗粒，由分离油供给泵定量送到油再分离机，将微细颗粒从油中分离后，再次循环使用。

    通过套管水冷式冷却机冷却至４０℃以下的干燥污泥，一时储存在干燥污泥送料斗中，等着卡车搬出。回到油计量箱的油，因为减量的只是附在制品上的部分，从废油接收箱通过废油补给泵，只补给那减量部分的新的废弃食用油。

(４）脱臭

　  从真空泵排出来的气体，用臭气燃烧炉在８００℃的温度下进行脱臭。另外，为了改善作业环境，局部排出的臭气性空气，通过脱臭设备（药品洗净、生物处理、活性炭吸附等）脱臭后排到大气中。

 (５）通用

　附带有锅炉设备、冷却水设备、电源设备及用于工程管理的分析设备。

５．导入油温减压式干燥设备的有利之处

有机废弃物（牛粪、鸡粪、猪粪、公共下水道污泥、屎尿污泥、废弃食品垃圾、烧酒酒糟等）经过油温干燥而成的燃料，可以作为设施园艺、养鸡业者、简易温房的燃料而活用，各事业运营公司将温水锅炉设置于各设施，委托供给热源，从而可以大大削减各农家及养鸡业者、养殖业者的燃料费。

６．制品的热量

上述的牛粪、猪粪、公共下水道污泥、屎尿污泥等单纯进行干燥时，热量是5,000kcal／kg以上，与粉状煤炭的热量相近。

本系统燃料的分析结果

（1）为RPS法/绿色采购法作贡献

通过生物固体燃料（再生品）的混烧，可以减少煤炭使用量和CO₂的发生量。

      生物固体燃料发电量：2.3kwh/kg　(煤炭:2.8 kWh/kg)

      生物固体燃料CO₂减少量：-2.0kg-CO₂/kg　(煤炭:＋2.5 kg-CO₂/kg)

＜算出条件＞

・发电端投入热量：2,250kcal/kWh       ・煤炭CO2排出量:0.887 kg-CO2/kWh(燃料)

・生物固体燃料热量:　5,500kcal/kg ・煤炭燃料热量（海外）:6,354kcal/kg

（2）燃料费／能源成本的减少

生物固体燃料的价格比煤炭便宜（3000日圆/t）。

由于生物固体燃料（生物量发电）是和煤炭一起混烧，设备成本少，比其他的能源成本低。

生物量日本综合战略中的生物量资源，大致可以分成6类，换算成能源，占我国一次能源供给量23,385×10¹⁵J的7.1%。现在，作为替代能源，正在寻求高效活用这些资源。

总能源1,261×10¹⁵J（原油换算：4,334万kL）

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