JP2010077201A

JP2010077201A - バイオマス燃料製造装置

Info

Publication number: JP2010077201A
Application number: JP2008244646A
Authority: JP
Inventors: Takumi Shikagawa; 拓實鹿川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2008-09-24
Publication date: 2010-04-08

Abstract

【課題】簡単な構造で廃培地を効率よく乾燥させ、装置の小型化と製造コストの低減化を図ることができるバイオマス燃料製造装置を提供する。
【解決手段】スクリューコンベア１６と、ホッパー１３から投入される原料をスクリューコンベア１６内に定量供給する定量供給機１７と、スクリューコンベア１６内で乾燥、圧縮されて固形化した原料の切断、整粒を行う成形部１８とを備える。スクリューコンベア１６は、内筒１４ａと外筒１４ｂとを有する二重構造のトラフ１４と、トラフ内で回転して搬送する２本のスクリュー１５と、回転軸内及び内筒１４ａと外筒１４ｂとの間に熱媒体を導入する手段と、内筒１４ａ内を減圧排気する手段とを備える。スクリュー１５は、入口側及び出口側のピッチＡ１，Ｂ１よりも中間部のピッチＣ１を広く形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、バイオマス燃料製造装置に関し、詳しくは、茸栽培に使用した茸栽培用培地の使用済培地（廃培地）を乾燥させて固形燃料を製造するバイオマス燃料製造装置に関する。

茸栽培に使用した後の廃培地は、一般的に１回収穫する度に新しい培地に入れ替える必要があるため大量に発生するが、水分を６０％以上含んでいることから、そのままの状態で圃場等に散布するのは困難であった。このため、廃培地を乾燥させてバイオマス燃料として再利用することが提案されており、廃培地をプレス式の脱水機や送風機を備えた乾燥装置で乾燥させてからペレット状、粒状、タブレット状に成形してバイオマス燃料を製造するもの（例えば、特許文献１参照。）や、工業プラントと茸の促成栽培施設とを組み合わせ、工業プラントで発生して排気される熱を、茸の促成栽培や廃培地の乾燥に利用してバイオマス燃料を製造するようにしたもの（例えば、特許文献２参照。）がある。
特開２００８−１２０８９０号公報特開２００２−１１９１３４号公報

しかし、上述の特許文献１のものでは、バイオマス燃料を得るために用いられる製造装置にプレス式の脱水機や送風機を備えた乾燥装置を設けなければならず、装置が大型化するとともにコストが嵩んでいた。また、特許文献２においても、廃培地からバイオマス燃料を得るための機器が多く、装置構成が複雑になってコストが嵩み、広い設置スペースが必要であるなどの問題があった。

そこで本発明は、簡単な構造で廃培地を効率よく乾燥させ、装置の小型化と製造コストの低減化を図ることができるバイオマス燃料製造装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明のバイオマス燃料製造装置は、茸栽培に使用した後の廃培地を乾燥させて固形燃料を製造するバイオマス燃料製造装置において、原料を搬送しながら乾燥させて圧縮するスクリューコンベアと、前記スクリューコンベアの始端部に設けられ、ホッパーから投入される原料を前記スクリューコンベア内に定量供給する定量供給機と、前記スクリューコンベアの終端部に設けられ、前記スクリューコンベア内で乾燥、圧縮されて固形化した原料の切断、整粒を行う成形部とを備え、前記スクリューコンベアは、内筒と外筒とを有する二重構造のトラフと、該トラフ内で回転して搬送する２本のスクリューと、前記スクリューの回転軸内及び前記トラフの内筒と外筒との間に熱媒体を導入する手段と、前記内筒内を減圧排気する手段とを備えるとともに、前記スクリューは、スクリューコンベア入口側及び出口側のピッチよりも中間部のピッチを広く形成し、入口側に原料を圧縮して水分を搾り出す水分搾出部を、中間部に原料をほぐして水分を蒸発させる水分蒸発部を、出口側に原料を圧縮して固形化させる原料固形化部をそれぞれ設けたことを特徴とし、前記スクリューコンベアの前段に、含水量の異なる廃培地と消臭剤とを混合して前記原料を調整する原料調整装置を設けると好適である。

本発明のバイオマス燃料製造装置によれば、水分を多く含んだ原料は、定量供給機を介してホッパーからスクリューコンベアに供給され、回転する２本のスクリューにより搬送されながら、まず、入口側の水分搾出部でピッチの狭いスクリューにより圧縮されて水分が搾り出され、次いで中間部のピッチの広いスクリューによって圧縮された原料がほぐされ、スクリューの回転軸内及びトラフの内筒と外筒との間に導入された熱媒体により加熱されるとともに、内筒内が減圧されることにより、原料に含まれた水分を迅速に蒸発させて乾燥することができる。さらに、ほぐされて乾燥状態となった原料は、出口側の原料固形化部のピッチの狭いスクリューにより再び圧縮されて固形化され、成形部で切断・整粒されることにより、乾燥状態で適当な大きさに固形化されたバイオマス燃料となる。

このように、原料をスクリューコンベアで搬送する間に、原料に含まれる水分を蒸発させて乾燥させ、さらに圧縮して固形化できることから、装置の小型化を図ることができるとともに、製造コストの低減化を図ることができる。また、スクリューコンベアでの加熱によって培地の殺菌処理も行えるので、高品質なバイオマス燃料が得られる。

図１乃至図５は本発明のバイオマス燃料製造装置の一形態例を示すもので、図１はバイオマス燃料製造装置の正面図、図２は平面図、図３はスクリューコンベアに適用させるスクリューの説明図、図４はバイオマス燃料製造装置の要部拡大側面図、図５はバイオマス燃料製造装置を適用したプラント設備の概略図である。

このバイオマス燃料製造装置１１は、茸栽培に使用した茸栽培用培地の使用済培地（廃培地）を乾燥させて固形燃料を製造するもので、廃培地を調整して原料とする原料調整装置１２と、該原料調整装置１２で調整された原料を投入するホッパー１３と、トラフ１４内に２本のスクリュー１５，１５を備えたスクリューコンベア１６と、ホッパー１３からスクリューコンベア１６内に原料を定量供給する定量供給機１７と、スクリューコンベア１６の終端部に設けられ、固形化した原料の切断、整粒を行う成形部１８とを備えている。

原料調整装置１２は、撹拌羽根等の撹拌手段を備えたもので、例えば、含水量が７０〜８０％のシメジ茸等の廃培地と、含水量が５０〜６０％のえのき茸やエリンギ茸の廃培地とを混合させて相対水量を６５％程度とするとともに、消臭剤を混合して燃料製造用の原料を調整する。

定量供給機１７は、ホッパー１３の下部とスクリューコンベア１６の入口側とにそれぞれ連結される円筒部１７ａと、該円筒部１７ａの内部に配置される鉛直方向のスクリュー１７ｂと、該スクリュー１７ｂを回動させるモータ（図示せず）とを備えており、ホッパー１３から投入される前記原料を一定量でスクリューコンベア１６内に供給する。

スクリューコンベア１６は、断面繭型のトラフ１４内に水平方向に並行に配置された２本のスクリュー１５，１５を備えたもので、始端部に前記定量供給機１７が接続され、終端部に前記成形部１８が接続されている。スクリュー１５は、軸部１５ａの周囲に螺旋羽根１５ｂを有するもので、入口側の領域Ａにおける螺旋羽根のピッチＡ１と出口側の領域Ｂにおける螺旋羽根のピッチＢ１に比べて、領域Ａと領域Ｂとに挟まれた中間部となる領域Ｃにおける螺旋羽根のピッチＣ１が広く形成されている。各スクリュー１５は入口側端部にスプロケット１９が設けられ、このスプロケット１９とトラフ１４の入口側端部の下部に設けられた２台の減速機を有するモータ２０の出力軸２０ａとにチェーン２１が掛け回されている。

また、スクリュー１５の軸部１５ａは中空に形成されており、出口側端部に設けられた熱媒体循環導入口２２から軸部１５ａ内に熱媒体Ｈ１が導入されて入口側端部に設けられた熱媒体循環導出口２３から抜き出される。また、トラフ１４は、内筒１４ａと外筒１４ｂとを備えた二重構造に形成されており、外筒１４ｂには、内筒１４ａと外筒１４ｂとの間に熱媒体Ｈ１を導入するめの複数の熱媒体循環導入口２４と熱媒体循環導出口２５とが設けられている。さらに、内筒１４ａには、複数の脱気口２６が設けられ、内筒内を減圧排気する手段であるファン、ブロワ、真空ポンプなどの排気手段２７に接続されている。

運転中のスクリューコンベア１６は、前記モータ２０によって各スクリュー１５が回転駆動され、熱媒体供給手段２８から供給されるスチームやオイル等の高温流体からなる熱媒体Ｈ１が軸部１５ａ内及び内筒１４ａと外筒１４ｂとの間に導入されて軸部１５ａ及び内筒１４ａが所定温度、例えば、２５０℃程度に加熱されるとともに、排気手段２７によって内筒１４ａ内が所定の減圧状態、例えば３ｋＰａ以下に維持される。

定量供給機１７からスクリューコンベア１６内に供給された原料は、領域Ａの水分搾出部３１で圧縮されて水分が搾り出され、領域Ｃの水分蒸発部３２でほぐされることにより水分の蒸発が促進されて所定の含水量になるように乾燥され、領域Ｂの原料固形化部３３で原料が再び圧縮されて固形化される。同時に、スクリューコンベア１６内で高温に加熱されることにより、廃培地の殺菌処理も行われる。

なお、領域Ａ，Ｂ，Ｃにおける螺旋羽根のピッチは、原料の状態、スクリューコンベアの性能等の各種条件に応じて任意に設定することができ、領域Ａ，Ｃは同じピッチであってもよく、異なるピッチであってもよい。また、スクリューにおける羽根の形状も、条件に応じて選定することができ、異なる羽根を組み合わせることもできる。

このようにして製造された燃料は、例えば、図５に示すように、回転式燃焼炉４１に供給して燃焼させ、高温の燃焼ガスを複数の熱交換器４２，４３にて、例えば水と熱交換させることによって温水や熱水、スチームを得ることができ、これらを各種用途に用いることができる。また、前記熱媒体の加熱にも利用できる。熱交換後の排ガスは、サイクロン４４等で固形物を分離した後、煙突から大気中に排出する。

本発明の一形態例を示すバイオマス燃料製造装置の正面図である。同じくバイオマス燃料製造装置の平面図である。同じくスクリューコンベアに適用させるスクリューの説明図である。同じくバイオマス燃料製造装置の要部拡大側面図である。バイオマス燃料製造装置を適用したプラント設備の概略図である。

符号の説明

１１…バイオマス燃料製造装置、１２…原料調整装置、１３…ホッパー、１４…トラフ、１４ａ…内筒、１４ｂ…外筒、１５…スクリュー、１５ａ…軸部、１５ｂ…螺旋羽根、１６…スクリューコンベア、１７…定量供給機、１８…成形部、１９…スプロケット、２０…モータ、２０ａ…出力軸、２１…チェーン、２２，２４…熱媒体循環導入口、２３，２５…熱媒体循環導出口、２６…脱気口、２７…排気手段、２８…熱媒体供給手段、３１…水分搾出部、３２…水分蒸発部、３３…原料固形化部、４１…回転式燃焼炉、４２，４３…熱交換器、４４…サイクロン

Claims

茸栽培に使用した後の廃培地を乾燥させて固形燃料を製造するバイオマス燃料製造装置において、原料を搬送しながら乾燥させて圧縮するスクリューコンベアと、前記スクリューコンベアの始端部に設けられ、ホッパーから投入される原料を前記スクリューコンベア内に定量供給する定量供給機と、前記スクリューコンベアの終端部に設けられ、前記スクリューコンベア内で乾燥、圧縮されて固形化した原料の切断、整粒を行う成形部とを備え、前記スクリューコンベアは、内筒と外筒とを有する二重構造のトラフと、該トラフ内で回転して搬送する２本のスクリューと、前記スクリューの回転軸内及び前記トラフの内筒と外筒との間に熱媒体を導入する手段と、前記内筒内を減圧排気する手段とを備えるとともに、前記スクリューは、スクリューコンベア入口側及び出口側のピッチよりも中間部のピッチを広く形成し、入口側に原料を圧縮して水分を搾り出す水分搾出部を、中間部に原料をほぐして水分を蒸発させる水分蒸発部を、出口側に原料を圧縮して固形化させる原料固形化部をそれぞれ設けたことを特徴とするバイオマス燃料製造装置。
前記スクリューコンベアの前段に、含水量の異なる廃培地と消臭剤とを混合して前記原料を調整する原料調整装置を備えていることを特徴とする請求項１記載のバイオマス燃料製造装置。