高位発熱量と低位発熱量 / ヒートポンプ汚泥乾燥機, 汚泥乾燥機, スラリー乾燥機

石油、ガス等の化石燃料等の化学エネルギーを燃焼し、熱エネルギーへ変換し様々な用途に利用します。その燃料を完全燃焼させた際に発生する熱量を発熱量と言います。単位はkcal/kgやkJ/kg、J/mol 等で、単位重量当たりの熱量で表されます。
この発熱量は、ある一定の状態（例えば、1気圧、20℃）に置かれた単位量（1 kg，1 m3，1 L）の燃料を，必要十分な乾燥空気量で 完全燃焼させ，その燃焼ガスを元の温度（この場合20℃）まで冷却したときに計測されます。
この計測方法は様々あり、気体、液体、固体それぞれJISで定められており、例えば、ユーカンス式流水形ガス熱量計、ガスクロマトブラフ法、ボンベ型熱量計、燃研式自動熱量計等があります。

 化石燃料の石油、ガスの主成分は炭化水素やその混合物で燃焼時には、二酸化炭素と水を発生します。又、石炭、木材は通常水分を含んでおり、木材が絶乾状態（含水率が0％の状態）であっても木材に含まれるセルロースは燃焼時に二酸化炭素と水を発生します。
これら化石燃料、木材の燃料に含まれた水分あるいは燃焼時発生した水分は、燃焼時は高温ですので液体から気体へ相変化、状態変化し蒸気（水蒸気）へ変化します。又、発熱量測定時には燃焼ガスを元の温度（例えば20℃）まで冷却しますので気体へ変化した蒸気（水蒸気）は液体、水へ相変化、状態変化します。水は気体から液体へ変化する際、熱を発生し、その熱は凝縮熱と呼ばれこの熱量は水分が気体へ相変化、状態変化に必要な蒸発させるための熱量、蒸発熱と同量です。
凝縮熱、蒸発熱はいずれも潜熱ですので凝縮潜熱、蒸発潜熱とも呼ばれ、この潜熱を含めるか含めないかで発熱量の名称が異なります。

潜熱、顕熱、凝縮熱については下記ページをご参照下さい。

潜熱と顕熱と凝縮熱 / 汚泥乾燥, スラリー乾燥, 廃棄物乾燥

発熱量には「高位発熱量」と「低位発熱量」という2つの定義があります。

高発熱量（高位発熱量）もしくは総発熱量は、燃焼後の生成物を燃焼前の温度に戻し、生成した水蒸気がすべて凝縮した場合の発熱量である。燃焼で生成された水が液体で存在するような一般的な温度で燃焼反応のエンタルピー変化を想定しているため、総発熱量は燃焼熱に等しい値となる。熱量計で測定される熱量は高発熱量である。

低発熱量（低位発熱量）もしくは真発熱量は、燃料中の水素から生成する水および本来含まれている水分の蒸発熱を高発熱量から差し引いたものである。すなわち、生成した H₂O はすべて水蒸気として計算されるため、水を蒸発させるのに必要な蒸発潜熱は含まれない。燃焼ガス温度の計算には通常、低発熱量が用いられる。

出典：Wiki 発熱量

燃焼ガスに含まれる水蒸気が凝縮するときに得られる凝縮潜熱を含めた発熱量を高位発熱量（総発熱量）といい、水蒸気の凝縮潜熱を含まない発熱量を低位発熱量といいます。低位発熱量は高位発熱量から水蒸気の凝縮潜熱を差し引いたもので、次式の関係が成り立ちます。
低位発熱量＝高位発熱量－水蒸気の凝縮潜熱×水蒸気量

名称としては下記でも呼ばれます。

発熱量の区分により使用される発熱量基準が異なります。
工業用熱利用設備は、燃焼ガスを水蒸気の飽和温度以下まで低下させると、凝縮水による熱交換器 の腐食などが懸念されるため、一般的には、燃焼ガスの水蒸気の凝縮潜熱まで利用することはされていません。そのため熱効率を定義する場合には、燃料の発熱量としては低位発熱量が使用されます。

代表的な燃料の発熱量は下記です。
出典：日本ＬＰガス団体協議会

クリックしてpublic_14.pdfにアクセス

日本の総合エネルギー統計は下記です。
出典：総合エネルギー統計 / 経済産業省

クリックしてstte_028.pdfにアクセス

ヒートポンプと燃料燃焼熱の直接利用を比較するとヒートポンプ利用の方が優れている範囲は限られます。例えば発電効率を37％とすると COP＝1/0.37＝2.7 となり、2.7以下であれば燃料熱の直接利用の方が省エネルギーとなります。これの温度を求めると361K＝88.3℃となります。

出典：二酸化炭素地球温暖化脅威説批判 近 藤 邦 明氏　『環境問題』を考える　

昨今、KENKI DRYER に求められる内容に二酸化炭素CO² の削減があります。ヒートポンプ自己熱再生乾燥機 KENKI DRYER であれば、二酸化炭素CO² が大量に削減ができる上、燃料費も大幅な削減が可能になるでしょう。
どこもできない付着物、粘着物が乾燥できる KENKI DRYER は、日本 2件、海外7ケ国 9件の特許を取得済み独自技術を持つ画期的な製品です。高含水率有機廃棄物乾燥機、汚泥乾燥機、スラリー乾燥機、メタン発酵消化液乾燥機及び廃棄物リサイクル乾燥機に是非 KENKI DRYER をご検討下さい。

蒸気（飽和蒸気）でのヒートポンプ自己熱再生乾燥機 KENKI DRYER とは、乾燥熱源である蒸気を利用した自己熱再生乾燥システムです。
蒸気ヒートポンプの工程は、KENKI DRYER で加熱乾燥に利用した蒸気を膨張弁での断熱膨張により圧力は低下し、蒸気内の水分は蒸発、気化し周辺の熱を吸収し蒸気温度は下降します。その蒸気を次の工程の熱交換器で熱移動することによりさらに蒸発、気化させ蒸気圧力を低下させます。十分に蒸発、気化が行われ圧力が下げられた蒸気は次の圧縮工程へ進みます。
圧縮工程の圧縮機で蒸気を断熱圧縮を行うことで、圧力は上昇しそれに伴い凝縮、液化し温度は上昇します。その蒸気の水分を除去した上で KENKI DRYER へ投入します。KENKI DRYER はその投入された蒸気を熱源として利用、加熱乾燥という熱移動を行うことで、蒸気はさらに十分に凝縮、液化され膨張弁へ進みます。この工程を繰り返します。

ヒートポンプ乾燥機

乾燥装置 KENKI DRYER の特徴ある独自の乾燥の機構も国際特許技術です。粉砕乾燥、撹拌乾燥、循環乾燥そして間接乾燥 と言った４つの乾燥機構が同時に乾燥対象物に対し加熱乾燥動作を絶え間なく繰り返し行われることにより乾燥対象物の内部まで十分に乾燥され乾燥後の製品の品質が一定です。乾燥対象物投入時から乾燥後排出まで乾燥対象物の乾燥が不十分になりやすい塊化を防ぎ、乾燥対象物の内部まで熱が十二分に行き渡るよう様々な工夫がなされており常に安定した加熱乾燥が行われています。
熱源が飽和蒸気のみの伝導伝熱式での乾燥方式でありながら、外気をなるべく取り入れない他にはない独自の機構で乾燥機内の温度は、外気温度に影響されず常に高温で一定に保たれています。それは外気を取り入れない特徴ある独自の乾燥機構で内部の空気をブロワ、ファンで吸い込み乾燥機内部の上部に設置されている熱交換器で加熱し、その加熱された空気熱風をせん断、撹拌を繰り返しながら加熱搬送されている乾燥対象物へ吹き付け当てています。わざわざ熱風を起こしそれを乾燥対象物へ吹き付け当てているのですが、外気を取り入れそれを加熱するのではなく乾燥機内部の高温の空気をさらに加熱しながら乾燥対象物へ当て乾燥を促進しています。洗濯物が風でよく乾くという乾燥機構を取り入れ熱風対象物に熱風を当てることによる熱風乾燥です。今内容により、KENKI DRYERは乾燥の熱源は飽和蒸気のみながら伝導伝熱と熱風対流伝熱併用での他にはない画期的な乾燥方式での乾燥機と言えます。

乾燥機構

熱源 蒸気