産廃処理・リサイクル

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バイオマス発電の仕組み・設備

鹿児島県リサイクル 発電設備の成り立ち

昨今、改めて話題になっている「バイオマス発電」。鹿児島県リサイクル株式会社では、創業の平成9年からその取り組みを行っています。

現代になっても設備と仕組みは当時のまま。社会に貢献し続けて四半世紀が経った令和3年3月現在、これまでに破砕した解体材の総量は、約60,000トン。平均的な二階建て民家10,000棟以上の計算になります。その解体総量の95%以上がバイオマス発電によって、当社プラント設備の電気として再利用されています。

まずは簡単に、当社のバイオマス発電の仕組みをご紹介します。

1.解体された廃材が搬入されてきます。

2.自社で作った電気で破砕機械を動かして、解体材を破砕します。

3.破砕されたチップは、ベルトコンベアーで自家用発電所へ送られます。

4.このチップをボイラーで燃やして蒸気を作ります。

5.ボイラーで作られた蒸気でタービンを回します。

上記写真のボイラー内部でチップを燃焼しています。
写真左側の建屋に向かって伸びている蒸気管(銀色のパイプ)を通って、タービンに蒸気が送り込まれます。

6.タービンと一緒に回る発電機が発電します。

タービンの左手前にある蒸気管から蒸気が送り込まれ、内部のブレードが回転。これにより発電機が稼働し、発電がおこなわれます。

7.この電気を解体材破砕機械に送ります。

8.2へ戻ります。

上記のように2から7の工程を繰り返し、解体材が持っている燃焼エネルギーを電気に変えています。これこそが「エコ」と言えるでしょう。

ここで作られた電気は、解体材の破砕だけでなく、コンクリートの破砕などの各プラントに電力として供給されています。また、コンクリート破砕によって、大きな塊だったコンクリートを小さくし、路盤材としてリサイクルしています。

鹿児島県リサイクルは、この様に「リサイクル」「エコ」「循環型」と呼ばれる社会形成に貢献できるように25年間継続してバイオマス発電に取り組んできました。

解体工事から処分まで

今に至るまでのバックボーンに加え、解体チームを持っていることが当社の特長・強みでもあります。
平成14年、「受け入れからのスタートではなく、解体の最初からやろうではないか。」と、こんな声から事業形態が変わり、解体から処分まで一括責任処理が始まりました。
先ほどの発電サイクル「1.解体された廃材が搬入されてきます。」の工程の前に、「0.自らのチームで解体します。」という工程が存在しています。解体工事を行い、産業廃棄物処分までをトータルで行なえる会社はそう多くはありません。

空き家の解体を依頼する場合の判断基準として、基本的には価格や営業担当との相性等があると思います。しかし、それだけでなく、その企業のエコ活動への参加・社会貢献度などを加味し、さらには今後、家族で取り組むエコ等についても考えていただければ、当社としても大変うれしい限りです。

永く住まわれてきた思い出の多い家。今は空き家でも、その柱1本1本や、壁の1枚1枚を最後まで無駄にせず電気に変える。
心の充足と社会貢献が出来れば、きっと空き家も喜んでくれるはずです。

全体設備図(フローチャート)

自家用火力発電所は、ホイラー本体・ホイラー補機・タービン本体・タービン補機・タービン発電機・送配電設備・ディーゼル発電機等で構成されています。

コントロール室

こちらの写真は、発電所の指令・操作室になります。
写真の左手前から、ボイラーのコントロール盤、タービン発電機のコントロール盤、ボイラー始動停止用のディーゼル発電機のコントロール盤、場内へ送電する送電盤、所内電力用動力盤、バッテリー盤と並びます。
ボイラーの運転・タービンの運転・発電・送電・変配電をこの1か所でコントロールしています。

安全対策

発電機内の電気事故や、場内送電線に事故等が仮に発生した場合、速やかに安全装置が働き感電や機器故障等に波及しないような仕組みとなっています。

ボイラーの安全弁は2台備えられており、仮にボイラー内の蒸気圧力が規定値を超えた場合、過剰な圧力蒸気を放出することでボイラー事故を未然に防いでいます。ボイラーの安全装置は、この他に水位低下等による安全装置等があります。

ボイラーの蒸気を回転エネルギーに変えて発電させる重要な役割を持つタービン。
このタービンの内部構造は、真空の世界。真空度の低下や加速となった場合等に、タービンを自動停止する仕組みとなっています。

場内への高圧送電

鹿児島県リサイクルの場内には、高圧モーターを持ったプラントが2つあります。
そのプラントを稼働させるために高圧送電をする送電盤です。

ボイラー燃料用チップと燃焼状況

ボイラー全景

写真中央に大きく写っているのがボイラーの全景です。
階段などがあるクリーム色部はチップ燃料を送るコンベア群。それらに囲まれて見える灰色部がボイラーの本体になります。
さらに、写真の左側に少し写っているのはタービンがある建屋で、右側のボイラーとの間に通っている銀色の管は蒸気管です。

スーパーヒーター(過熱器)

ボイラーの運転圧力は、1.96MPaです。この時の沸点は211.4℃。それなりに高い温度ですが、この蒸気でタービンブレードを回すことは出来ません。
その理由は、蒸気が湿っているからです。やかんが沸騰したときの蒸気と同じく、湿った状態だからです。この湿った蒸気を、乾燥したサラサラな蒸気にするのが「スーパーヒーター(過熱器)」です。

こちらが保温材施工前のスーパーヒーターです。見た目はただのパイプですが、優れた機能を備えています。入り口では、211.4℃の湿った蒸気ですが、出口では最大355℃の乾いたサラサラな蒸気となります。

こちらは先程のスーパーヒーターの反対側で、保温材施工後の写真です。中央にあるバネが付いた機器は安全弁です。ボイラーの運転圧力を計測する圧力計は1.96MPaを示しています。

複数あるスーパーヒーターは1つの管に集合します。この集合管を「スーパーヒーター管寄管」と言います。
管寄管の内部は7つのハンドホールから容易に点検・メンテナンスができる構造となっています。

発電設備群

ボイラーから送られてきた乾燥した蒸気は、写真左側の2本のパイプの内、手前にあるやや大きなパイプを通り、タービンのブレードを回します。
その奥に通っている大きな管は、仕事をし終えた蒸気たちの排出管です。タービンブレードを回した蒸気は膨張するため、管の大きさは入り口よりも出口が大きく設計されています。出口で直径・約600mmです。

写真右側にあるブルーの縦管が付いているのが発電機です。出力は700kW。左側のタービンは発電機よりも高速で回転するため、その中間に減速機が配置されています。