JP2016000781A - Carbonization apparatus of wood fuel pellets - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、植物由来の粉状原料を圧縮成形または加熱圧縮成形して成る木質燃料ペレットを炭化させる装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for carbonizing wood fuel pellets formed by compression molding or heat compression molding a plant-derived powdery raw material.
前記木質燃料ペレットとしては、オガ粉、または建築廃材や間伐材などの自然木を粉砕した木粉を加熱圧縮成形または圧縮成形して成るものが普及している。このような木質燃料ペレットでは、オガ粉や木粉は、植物由来の粉状原料であり、原料となる木は、CO2を原料として、光合成によって成長するので、燃料として燃やしても、ゼロエミッションを実現することができ、環境面で好ましい。 As the wood fuel pellets, those obtained by heat compression molding or compression molding of sawdust or wood powder obtained by pulverizing natural wood such as building waste and thinned wood are widely used. In such wood fuel pellets, oga powder and wood powder are plant-derived powdery raw materials, and the raw wood grows by photosynthesis using CO 2 as a raw material, so even if burned as fuel, zero emission Is preferable from the environmental viewpoint.
ところで、現在、世界において、トレファクション(torrefaction)という熱処理技術が注目されている。トレファクションとは、国際エネルギー機関(IEA)では、「無酸素雰囲気下、200〜300℃で行う熱処理」と定義されている。トレファクションとは、本来、コーヒーや茶などの「焙煎」を意味するもので、日本国内では、このトレファクションを、半炭化或いは低温炭化と訳すケースもある。 Now, in the world, a heat treatment technique called torrefaction is drawing attention. Treffection is defined by the International Energy Agency (IEA) as “heat treatment performed at 200 to 300 ° C. in an oxygen-free atmosphere”. Treffection originally means “roasting” such as coffee and tea. In Japan, there are cases in which this trough is translated into semi-carbonization or low-temperature carbonization.
そのトレファクション処理は、現在、ヨーロッパ等で、木質燃料ペレットを高性能化するために、設備の研究開発から、一部実際の製造まで行われている。前記の高性能化とは、木質燃料ペレットは、低発熱量や弱耐水性などの欠点を有しており、その欠点を克服することが可能になることである。このトレファクション処理を施すことで、石炭との混焼が可能になり、前記のゼロエミッションである該木質燃料ペレットを使用するだけ、石炭の使用を削減し、CO2発生量を抑えることが可能になる。 At present, in Europe and other countries, the treffection treatment is performed from the research and development of facilities to the actual production in order to improve the performance of wood fuel pellets. The above-mentioned high performance means that the wood fuel pellets have drawbacks such as a low calorific value and weak water resistance, and it is possible to overcome the disadvantages. By applying this treatment, co-firing with coal becomes possible, and it is possible to reduce the use of coal and reduce CO 2 generation only by using the wood fuel pellets that are the above-mentioned zero emission. Become.
そこで、本件出願人は、前記のオガ粉や木粉などの植物由来の粉状原料を圧縮成形または加熱圧縮成形して成る棒状の人工原木であるオガライトに対して、現在実現されていないトレファクション処理を実現するために、先に特許文献1を提案している。この先行技術は、前記オガライトの原材料としてのオガ粉に、電気伝導性を有することでマイクロ波が照射されることによって発熱する発熱材料としての粉炭を混入しておき、得られた棒状のオガライトをマイクロ波発生装置に収容し、マイクロ波を照射することで、加熱するものである。 Therefore, the applicant of the present invention is a currently unrealized trefflection for ogarite, which is a rod-shaped artificial log formed by compression molding or heat compression molding of plant-derived powdery raw materials such as sawdust and wood flour. In order to realize the processing, Patent Document 1 has been proposed previously. In this prior art, the bar-shaped ogalite obtained by mixing pulverized coal as a heat-generating material that generates heat when irradiated with microwaves due to being electrically conductive is added to the ogal powder as a raw material of the ogalite. It is heated by being housed in a microwave generator and irradiated with microwaves.
こうして、先行技術は、ごく簡単に、棒状人工原木であるオガライトの未炭化物(トレファクション処理物)を得るものであり、さらにそれに留まらず、マイクロ波出力やオガライトの製造(投入)スピードの調節によって、黒炭、また更に赤熱させ白炭までをも製造し得るようになっている。 In this way, the prior art is very easy to obtain the uncarburized material of ogarite (Traffic processed product) which is a rod-shaped artificial log, and not only that, but also by adjusting the microwave output and the production (input) speed of ogarite It is possible to produce black charcoal or even reddish charcoal.
上記特許文献1は、未炭化物に留まらず、黒炭以上の炭をも低コストに作成できる優れた技術である。しかしながら、それでも、オガライト(人口原木)から発生したタールなどの高温のガスが、常温に近いマイクロ波発生装置の筐体の内壁面に触れて、付着してしまい、適宜、清掃などのメンテナンスが必要になって、生産性(スループット)の向上の余地を残している。また、上記の特許文献1は、大きな塊のオガライト(人口原木)を対象としているので、直径が8mm、長さが20mm等に形成される多数の粒状の木質燃料ペレットの場合、その取り扱いに難がある。 The above-mentioned patent document 1 is an excellent technique that can produce not only uncarburized materials but also charcoal more than black charcoal at low cost. However, high-temperature gas such as tar generated from ogarite (artificial wood) touches and adheres to the inner wall surface of the microwave generator case close to room temperature, and maintenance such as cleaning is necessary accordingly. This leaves room for improvement in productivity (throughput). Further, since the above-mentioned Patent Document 1 is intended for large chunks of ogarite (artificial raw wood), it is difficult to handle a large number of granular wood fuel pellets having a diameter of 8 mm and a length of 20 mm. There is.
本発明の目的は、木質燃料ペレットの取り扱いが容易で、その生産性を向上することができる木質燃料ペレットの炭化装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a carbonization device for wood fuel pellets which can easily handle wood fuel pellets and improve the productivity thereof.
本発明の木質燃料ペレットの炭化装置は、植物由来の粉状原料を圧縮成形または加熱圧縮成形して成る木質燃料ペレットを炭化させる装置であって、前記植物由来の粉状原料には、マイクロ波が照射されることによって発熱する発熱材料としての粉炭が混入されており、電磁遮蔽された筐体内で、前記木質燃料ペレットにマイクロ波を照射することで前記発熱材料を発熱させ、該木質燃料ペレットを炭化させるマイクロ波発生装置を備え、前記マイクロ波発生装置は、前記筐体内に前記木質燃料ペレットを出し入れする出入口から前記筐体内に延び、非磁性および耐熱性を有する材料で形成されて、その内部の空間と筐体内の空間との間を気密に遮蔽する案内管と、前記案内管内に敷設され、前記木質燃料ペレットを、該案内管の入口側から出口側へ搬送する搬送手段とを備えることを特徴とする。 The carbonization device for woody fuel pellets of the present invention is a device for carbonizing woody fuel pellets formed by compression-molding or heat-compressing plant-derived powdery raw materials, and the plant-derived powdery materials include microwaves. Is mixed with pulverized coal as a heat generating material that generates heat by being irradiated, and the heat generating material is heated by irradiating the wooden fuel pellet with microwaves in an electromagnetically shielded casing, and the wooden fuel pellet The microwave generator is formed of a non-magnetic and heat-resistant material extending from an inlet / outlet through which the wood fuel pellets are taken into and out of the casing. A guide tube that hermetically shields the space between the interior space and the space inside the housing, and the wood fuel pellets that are laid in the guide tube and are disposed from the inlet side of the guide tube Characterized in that it comprises a conveying means for conveying the mouth side.
上記の構成によれば、オガ粉や木粉などの植物由来の粉状原料を圧縮成形または加熱圧縮成形して成る木質燃料ペレットを炭化させるにあたって、前記植物由来の粉状原料には、電気伝導性を有することで、マイクロ波が照射されることによって発熱する発熱材料としての粉炭を混入しておき、その発熱材料にマイクロ波発生装置からのマイクロ波が照射されることで、該発熱材料が発熱し、前記木質燃料ペレットが炭化する。これによって、前記木質燃料ペレットを、未炭化の状態で得ることができ、さらにその未炭化の状態から赤熱させ、黒炭から、より高温の白炭まで作成することができる。 According to the above configuration, when carbonizing a woody fuel pellet formed by compression molding or heat compression molding a plant-derived powdered raw material such as sawdust or wood powder, the plant-derived powdered raw material is electrically conductive. In addition, pulverized coal as a heat-generating material that generates heat when irradiated with microwaves is mixed, and the heat-generating material is irradiated with microwaves from a microwave generator so that the heat-generating material is Heat is generated and the wood fuel pellets are carbonized. As a result, the wood fuel pellets can be obtained in an uncarbonized state, and further reddish from the uncarbonized state to produce from black coal to higher temperature white coal.
そして、そのマイクロ波照射の際、マイクロ波発生装置の電磁遮蔽された筐体内に、木質燃料ペレットを、そのまま収容するのではなく、木質燃料ペレットを収容する内側と、外側となる筐体内とを気密に遮蔽する案内管内に収容する。前記案内管は、非磁性および耐熱性を有する管から成る。なお、前記筐体に設けた開口となる木質燃料ペレットの入口と出口とは、個別に設けられ、すなわち案内管内に収容される木質燃料ペレットが入口側から出口側へ一方通行で挿入から排出されてもよく、或いは共用されて同じ出入り口から出し入れされてもよい。 In the microwave irradiation, the wood fuel pellets are not housed in the electromagnetically shielded housing of the microwave generator. Instead, the wood fuel pellets are housed inside and outside the housing. It is housed in a guide tube that is airtightly shielded. The guide tube is made of a nonmagnetic and heat resistant tube. In addition, the entrance and exit of the wood fuel pellets that are the openings provided in the housing are provided separately, that is, the wood fuel pellets accommodated in the guide tube are discharged from the insertion in one way from the entrance side to the exit side. Or may be shared and taken in and out from the same doorway.
したがって、マイクロ波加熱される木質燃料ペレットは、案内管で外囲されて筐体内とは気密に遮蔽されるので、該木質燃料ペレットから発生したタールなどの高温のガスが、常温に近いマイクロ波発生装置の筐体の内壁面に触れて、付着してしまうようなことは無く、前記内壁面へのガスの付着を防止することができる。これによって、清掃などのメンテナンス作業を軽減し、生産性(スループット)を向上することができる。なお、案内管も高温になるので、該案内管に前記高温のガスが触れても、殆ど付着することはない。 Therefore, the wood fuel pellets that are heated by the microwave are surrounded by the guide tube and hermetically shielded from the inside of the housing, so that high-temperature gas such as tar generated from the wood fuel pellets is microwaved near normal temperature. The inner wall surface of the housing of the generator is not touched and adhered, and gas adhesion to the inner wall surface can be prevented. Thereby, maintenance work such as cleaning can be reduced, and productivity (throughput) can be improved. Since the guide tube also becomes hot, even if the high-temperature gas touches the guide tube, it hardly adheres.
さらに、木質燃料ペレットは、多数の粒であるので、トレイなどに収容してマイクロ波発生装置へ出し入れするのでは、取り扱いに難があるとともに、生産性(スループット)も低い。そこで、前記案内管内に敷設され、ベルトやスクリューなどで実現されて前記木質燃料ペレットを搬送する搬送手段を設けることで、取り扱いが容易になるとともに、さらに生産性(スループット)を向上することができる。 Furthermore, since the wood fuel pellets are a large number of grains, handling them in a tray or the like and putting them in and out of the microwave generator is difficult to handle and has low productivity (throughput). Therefore, by providing a conveying means that is laid in the guide tube and is realized by a belt, a screw, or the like and conveys the wood fuel pellets, handling becomes easy and productivity (throughput) can be further improved. .
また、本発明の木質燃料ペレットの炭化装置では、前記案内管は、前記マイクロ波発生装置の筐体に形成された木質燃料ペレットの入口から出口の間を連通する直管であり、前記搬送手段は、前記案内管の入口側から投入された木質燃料ペレットを出口側に押出してゆくスクリューであることを特徴とする。 In the wood fuel pellet carbonization device of the present invention, the guide pipe is a straight pipe communicating between the entrance and the exit of the wood fuel pellet formed in the casing of the microwave generator, and the transport means Is a screw for extruding the wood fuel pellets introduced from the inlet side of the guide tube to the outlet side.
上記の構成によれば、案内管が直管であり、前記木質燃料ペレットが案内管の入口から投入され、一方通行で出口から排出される場合、前記搬送手段は、ベルトなどでも実現することができる。しかしながら、その場合、木質燃料ペレットを該ベルトの上に載せて、ベルト自身も移動してゆくので、往復の経路で敷設する必要があり、搬送手段のスペースが必要になるとともに、ベルトからこぼれ落ちたペレットは、案内管内の同じ場所に留まり、マイクロ波が照射され続け、炭化が進み過ぎるとともに、他のペレットに照射されるべきマイクロ波を吸収し、マイクロ波のロスも発生する。 According to the above configuration, when the guide pipe is a straight pipe and the wood fuel pellets are introduced from the inlet of the guide pipe and discharged from the outlet in one way, the conveying means can be realized by a belt or the like. it can. However, in that case, the wood fuel pellets are placed on the belt, and the belt itself also moves, so it is necessary to lay it in a reciprocating path, which requires space for the transport means and spills from the belt. The pellet stays at the same place in the guide tube, and continues to be irradiated with microwaves, so that carbonization proceeds excessively, absorbs microwaves to be irradiated to other pellets, and generates microwave loss.
これに対して、前記搬送手段がスクリューである場合、スクリューは同じ場所で静止し、その回転翼がペレットを押出してゆくので、搬送手段をコンパクトにできるとともに、案内管を円筒として、その内周面とスクリューの回転翼との間隔を狭くすることで、ペレットの搬送漏れを無くすこともできる。 On the other hand, when the conveying means is a screw, the screw is stationary at the same place, and the rotor blades extrude the pellet, so that the conveying means can be made compact, and the guide tube is a cylinder and its inner periphery. By narrowing the space between the surface and the rotary blade of the screw, it is also possible to eliminate pellet conveyance leakage.
さらにまた、本発明の木質燃料ペレットの炭化装置では、前記スクリューには、その回転翼の先端付近において、予め定めるピッチで間隔を開けて、撹拌翼が設けられていることを特徴とする。 Furthermore, in the wood fuel pellet carbonization device of the present invention, the screw is provided with a stirring blade at a predetermined pitch in the vicinity of the tip of the rotor blade.
上記の構成によれば、搬送手段としてスクリューを用いる場合、特に木質燃料ペレットの粒が小さかったり、湿気を含んでいたりすると、スクリューの回転に対する該木質燃料ペレットの動き(流れ)が悪く、回転翼間に詰まり(固まり)易くなる。そこで、所定ピッチで間隔を開けて、撹拌翼を設けることで、そのような詰まり(固まり)を解消し、木質燃料ペレットの動き(流れ)を良くすることができる。 According to said structure, when using a screw as a conveyance means, especially when the particle | grains of a wood fuel pellet are small or it contains moisture, the movement (flow) of this wood fuel pellet with respect to rotation of a screw is bad, and a rotary blade It becomes easy to clog (bump) in between. Thus, by providing an agitating blade with a predetermined pitch, it is possible to eliminate such clogging (coagulation) and improve the movement (flow) of the wood fuel pellets.
これによって、マイクロ波のパワーと、搬送手段の搬送速度とによって、炭化度合いを、容易、かつ高精度に調整することができる。 Thus, the degree of carbonization can be adjusted easily and with high accuracy by the power of the microwave and the conveyance speed of the conveyance means.
また、本発明の木質燃料ペレットの炭化装置では、前記撹拌翼は、前記先端付近において、隣接する回転翼間を連結する板状体から成ることを特徴とする。 Moreover, in the wood fuel pellet carbonization apparatus of the present invention, the stirring blade is formed of a plate-like body connecting adjacent rotary blades in the vicinity of the tip.
上記の構成によれば、板状体は、スクリューの回転に伴い、半回転で、回転方向の下流の側面から、堆積した木質燃料ペレットの下方に潜り込み、掬い上げて次の半回転で落下させる。 According to the above configuration, the plate-like body is half-rotated with the rotation of the screw, and enters the lower side of the accumulated wood fuel pellets from the downstream side surface in the rotation direction, and scoops up and drops in the next half-rotation. .
したがって、回転翼間の目詰まり(固まり)を防止することができる。また、板状体は、ピンなどに比べて、強度を確保することができる。 Therefore, clogging (coagulation) between the rotor blades can be prevented. In addition, the plate-like body can ensure strength compared to a pin or the like.
さらにまた、本発明の木質燃料ペレットの炭化装置では、前記予め定めるピッチは、前記スクリューの2回転半であり、前記撹拌翼は、該スクリューの側面視で千鳥状に配置されることを特徴とする。 Furthermore, in the wood fuel pellet carbonization device of the present invention, the predetermined pitch is two and a half rotations of the screw, and the stirring blades are arranged in a staggered manner in a side view of the screw. To do.
上記の構成によれば、撹拌翼のピッチがスクリューの2回転半で、該撹拌翼が側面視で千鳥状に配置されることで、相互に隣り合う撹拌翼間で、一方の撹拌翼が木質燃料ペレットを掬い上げる工程を行っていれば、他方の撹拌翼は木質燃料ペレットを落下させる工程を行っており、同時に同じ工程を行うことがないので、撹拌翼の目詰まりを、より一層防止することができる。 According to the above configuration, the pitch of the stirring blades is two and a half rotations of the screw, and the stirring blades are arranged in a staggered manner in a side view, so that one of the stirring blades is woody between the adjacent stirring blades. If the process of raising the fuel pellets is performed, the other stirring blade performs the process of dropping the wood fuel pellets, and the same process is not performed at the same time, thus further preventing clogging of the stirring blades. be able to.
また、本発明の木質燃料ペレットの炭化装置では、前記案内管において、スクリューの搬送方向上流側の端部は、前記木質燃料ペレットを投入する第1のホッパの底部に連結されていることを特徴とする。 In the wood fuel pellet carbonization device of the present invention, an end of the guide pipe on the upstream side in the conveying direction of the screw is connected to the bottom of the first hopper into which the wood fuel pellet is introduced. And
上記の構成によれば、第1のホッパに前記木質燃料ペレットを投入するだけで、該ペレットはスクリューの回転に伴い、定量で(一定の搬送速度で)搬送されてゆく。したがって、炭化装置への木質燃料ペレットの供給が容易であるとともに、炭化の度合いも均一に仕上げることができる。 According to the above configuration, the wood fuel pellets are simply fed into the first hopper, and the pellets are transported in a fixed amount (at a constant transport speed) as the screw rotates. Therefore, it is easy to supply the wood fuel pellets to the carbonizer, and the degree of carbonization can be finished uniformly.
また、該第1のホッパの底部に、前記粉炭が混入されている木質燃料ペレットを堆積させておくことで、前記案内管の入口側からのマイクロ波の漏洩を抑えることができる。さらに、該第1のホッパを金属材料で作成することで、木質燃料ペレットの堆積が少なくても、マイクロ波の遮蔽を行うことができる。 Moreover, the leakage of the microwave from the inlet side of the guide tube can be suppressed by depositing the wood fuel pellet mixed with the pulverized coal on the bottom of the first hopper. Furthermore, the first hopper is made of a metal material, so that the microwave can be shielded even if there is little accumulation of the wood fuel pellets.
さらにまた、本発明の木質燃料ペレットの炭化装置では、前記第1のホッパの底部には、前記スクリュー上に、前記木質燃料ペレットによるブリッジ(架橋)の形成を予防する撹拌スクリューが設けられていることを特徴とする。 Furthermore, in the wood fuel pellet carbonization apparatus of the present invention, a stirring screw for preventing the bridge (crosslinking) from being formed by the wood fuel pellets is provided on the screw at the bottom of the first hopper. It is characterized by that.
上記の構成によれば、特に木質燃料ペレットの粒が小さかったり、湿気を含んでいたりすると、第1のホッパに投入された後、底部側のペレットは、圧縮されて、固まり易くなる。そこで、スクリュー上に、撹拌スクリューを設けておくことで、前記ペレットによるブリッジ(架橋)の形成を予防することができる。 According to the above configuration, when the wood fuel pellets are particularly small or contain moisture, the pellets on the bottom side are easily compressed and set after being put into the first hopper. Therefore, by providing a stirring screw on the screw, formation of a bridge (crosslinking) by the pellet can be prevented.
また、本発明の木質燃料ペレットの炭化装置では、前記案内管において、スクリューの搬送方向下流側の端部には、炭化させた木質燃料ペレットを蓄積し、適宜のタイミングで、底部から排出する第2のホッパを備えていることを特徴とする。 In the wood fuel pellet carbonization device of the present invention, the carbonized wood fuel pellets are accumulated at the downstream end of the guide pipe in the conveying direction of the screw, and discharged from the bottom at an appropriate timing. 2 hoppers are provided.
上記の構成によれば、第2のホッパの上方のスクリューの上部まで、前記木質燃料ペレットを堆積させておくことで、前記案内管の出口側からのマイクロ波の漏洩を抑えることができる。さらに、該第2のホッパを金属材料で作成することで、前記案内管の出口から漏れたマイクロ波を確実に遮蔽することができる。 According to said structure, the leakage of the microwave from the exit side of the said guide pipe | tube can be suppressed by depositing the said wood fuel pellet to the upper part of the screw above a 2nd hopper. Furthermore, by making the second hopper from a metal material, it is possible to reliably shield the microwave leaking from the outlet of the guide tube.
さらにまた、本発明の木質燃料ペレットの炭化装置では、前記スクリューにおいて、前記マイクロ波発生装置の入口および出口に臨む少なくとも1回転分の回転翼は、電磁遮蔽材から成ることを特徴とする。 Furthermore, in the wood fuel pellet carbonization apparatus of the present invention, in the screw, at least one rotation blade facing the inlet and the outlet of the microwave generator is made of an electromagnetic shielding material.
上記の構成によれば、前記スクリューの少なくとも1回転分の回転翼によって、マイクロ波発生装置の入口や出口からのマイクロ波の漏洩を防止することができる。 According to said structure, the leakage of the microwave from the inlet_port | entrance and exit of a microwave generator can be prevented with the rotary blade for at least 1 rotation of the said screw.
また、本発明の木質燃料ペレットの炭化装置では、前記第1および/または第2のホッパには、該ホッパ付近に、前記木質燃料ペレットが堆積しているか否かを検知する検知スイッチが設けられており、前記マイクロ波発生装置は、該検知スイッチで木質燃料ペレットの堆積が検知されている状態で、マイクロ波の照射を行うことを特徴とする。 In the wood fuel pellet carbonization apparatus of the present invention, the first and / or second hopper is provided with a detection switch for detecting whether or not the wood fuel pellet is deposited in the vicinity of the hopper. The microwave generator is characterized in that the microwave irradiation is performed in a state where the accumulation of the wood fuel pellets is detected by the detection switch.
上記の構成によれば、上述のように、粉炭が混入されている木質燃料ペレットを堆積させておくことで、前記案内管の出入口からのマイクロ波の漏洩を抑えることができるので、検知スイッチで、堆積していない状態が検知されている間は、マイクロ波発生装置のインターロックを行う。 According to the above configuration, as described above, it is possible to suppress microwave leakage from the entrance and exit of the guide tube by depositing the wood fuel pellet mixed with pulverized coal. While the non-deposited state is detected, the microwave generator is interlocked.
したがって、安全性を向上することができる。 Therefore, safety can be improved.
さらにまた、本発明の木質燃料ペレットの炭化装置では、前記案内管の出口と第2のホッパとの間には、マイクロ波加熱によって木質燃料ペレットから発生するタールを含む高温のガスを吸引し、燃焼させて無害化して排出する無害化装置を備えていることを特徴とする。 Furthermore, in the carbonization apparatus for wood fuel pellets of the present invention, a high-temperature gas containing tar generated from the wood fuel pellets by microwave heating is sucked between the outlet of the guide tube and the second hopper, A detoxifying device that discharges after decomposing and burning is provided.
上記の構成によれば、案内管からファンなどで高温のガスを吸引することで、タールの付着を一層抑えることができる。また、そのタールを燃焼させることで、無害化して外部へ排出することができる。 According to said structure, adhesion of tar can further be suppressed by attracting | sucking high temperature gas with a fan etc. from a guide tube. Further, by burning the tar, it can be rendered harmless and discharged to the outside.
また、本発明の木質燃料ペレットの炭化装置では、前記木質燃料ペレットは、前記植物由来の粉状原料としてのオガ粉または木粉を、前記加熱圧縮成形して成る木質バイオマスペレットであることを特徴とする。 Moreover, in the carbonization apparatus for wood fuel pellets of the present invention, the wood fuel pellets are wood biomass pellets formed by heat compression molding oga powder or wood powder as the plant-derived powdery raw material. And
上記の構成によれば、オガ粉や木粉の原料となる木は、CO2を原料として光合成によって作成されるので、炭化させた木質燃料ペレットを燃料として燃やしても、ゼロエミッションを実現することができる。 According to the above configuration, the wood that is the raw material for sawdust and wood flour is produced by photosynthesis using CO 2 as a raw material, so that zero emission can be achieved even if carbonized wood fuel pellets are burned as fuel. Can do.
さらにまた、本発明の木質燃料ペレットの炭化装置では、前記案内管は、ガラス管またはセラミック管であることを特徴とする。 Furthermore, in the wood fuel pellet carbonization apparatus of the present invention, the guide tube is a glass tube or a ceramic tube.
上記の構成によれば、ガラス管またはセラミック管は、非磁性を有するとともに、高い耐熱性を有し、好適である。 According to said structure, a glass tube or a ceramic tube has a high heat resistance while having nonmagnetism, and is suitable.
また、本発明の木質燃料ペレットの炭化装置では、前記粉炭は、5〜10重量%混入されることを特徴とする。 Moreover, in the carbonization apparatus of the wood fuel pellet of this invention, the said pulverized coal is mixed 5 to 10weight%, It is characterized by the above-mentioned.
上記の構成によれば、木質燃料ペレットを比較的短時間で発熱させることができる。 According to said structure, a wooden fuel pellet can be heated in a comparatively short time.
本発明の木質燃料ペレットの炭化装置は、以上のように、オガ粉や木粉などの植物由来の粉状原料を圧縮成形または加熱圧縮成形して成る木質燃料ペレットを炭化させるにあたって、前記植物由来の粉状原料に、発熱材料としての粉炭を混入しておき、その発熱材料にマイクロ波が照射されることで、該発熱材料が発熱し、前記木質燃料ペレットを、未炭化の状態で得ることができ、さらにその未炭化の状態から赤熱させ、黒炭から、より高温の白炭まで作成することができる。そして、マイクロ波発生装置の電磁遮蔽された筐体内には、木質燃料ペレットをそのまま収容するのではなく、ガラス管やセラミック管などの非磁性および耐熱性を有する管に収容する。 As described above, the carbonization apparatus for wood fuel pellets of the present invention is derived from the plant when carbonizing wood fuel pellets formed by compression molding or heat compression molding plant-derived powdery raw materials such as sawdust and wood flour. Pulverized coal as a heat generating material is mixed in the powdery raw material, and the heat generating material is heated by irradiating the heat generating material with microwaves, and the wood fuel pellets are obtained in an uncarbonized state. Furthermore, it can be made red from its uncarbonized state, and can be made from black charcoal to higher temperature white charcoal. In the electromagnetically shielded casing of the microwave generator, the wood fuel pellets are not accommodated as they are, but are accommodated in a nonmagnetic and heat resistant tube such as a glass tube or a ceramic tube.
それゆえ、木質燃料ペレットから発生した、タールなどの高温のガスが、常温に近いマイクロ波発生装置の筐体の内壁面に触れて、付着してしまうようなことは無く、前記内壁面へのガスの付着を防止することができ、清掃などのメンテナンス作業を軽減し、生産性(スループット)を向上することができる。 Therefore, a high-temperature gas such as tar generated from the wood fuel pellets does not touch and adhere to the inner wall surface of the case of the microwave generator close to room temperature. Gas adhesion can be prevented, maintenance work such as cleaning can be reduced, and productivity (throughput) can be improved.
さらに、木質燃料ペレットは、多数の粒であるので、前記案内管内は、ベルトやスクリューなどで実現される搬送手段で搬送することで、取り扱いが容易になるとともに、さらに生産性(スループット)を向上することができる。 Furthermore, since the wood fuel pellets are a large number of grains, handling inside the guide tube by means of transport realized by belts or screws facilitates handling and further improves productivity (throughput). can do.
図1は、本発明の実施の一形態に係る炭化装置1の構造を示す縦断面図である。この炭化装置1は、植物由来の粉状原料を圧縮成形または加熱圧縮成形して成る木質燃料ペレット8を炭化させる装置である。詳しくは、予め前記木質燃料ペレット8は、前記植物由来の粉状原料に、マイクロ波が照射されることによって発熱する発熱材料が混入されて成形されており、この炭化装置1は、前記木質燃料ペレット8に、マイクロ波発生装置2がマイクロ波を照射することで、前記発熱材料を発熱させ、前記植物由来の粉状原料を炭化させるものである。図1において、充填されたり、堆積している木質燃料ペレット8は、図面を見易くするために、一部に模式的に示し、他は省略している。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a structure of a carbonizing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. This carbonization apparatus 1 is an apparatus for carbonizing wood fuel pellets 8 formed by compression molding or heat compression molding a plant-derived powdery raw material. Specifically, the wood fuel pellets 8 are formed in advance by mixing the plant-derived powdery raw material with a heat generating material that generates heat when irradiated with microwaves. When the
炭化の程度および用途については、前記特許文献1が詳しいが、概略的に、マイクロ波加熱温度が200〜250℃の場合、未炭化物となり、300〜500℃の場合、炭化物となり、800℃以上で高温処理炭となる。本実施形態の炭化装置1は、マイクロ波のパワーおよび加熱(後述の搬送)時間によって、任意の炭化度を得ることができ、白炭などの灰が少なく、コークス代替品となる高温処理炭まで作成可能であり、また、そこまで高温で処理しなくとも、バイオコークスの代替品となったり、石炭と混焼させることができる前述のトレファクション化処理された未炭化物を大量に生成できるだけでも、本実施形態の炭化装置1は、極めて有効である。 Regarding the degree and use of carbonization, Patent Document 1 is detailed, but roughly, when the microwave heating temperature is 200 to 250 ° C, it becomes uncarburized, and when it is 300 to 500 ° C, it becomes carbide, and at 800 ° C or more. It becomes high-temperature treated charcoal. The carbonization apparatus 1 of the present embodiment can obtain an arbitrary carbonization degree by microwave power and heating (conveyance described later) time, and has a small amount of ash such as white charcoal, and is made up to high-temperature treated charcoal that is a substitute for coke. This is possible even if only a large amount of the above-mentioned refracted uncarburized material that can be used as a substitute for bio-coke or co-fired with coal without being treated at such a high temperature. The carbonization apparatus 1 in the form is extremely effective.
ここで、以下の本実施形態では、マイクロ波で炭化される材料としては、木質燃料ペレット8を対象として説明しているが、オガ粉などの植物由来の材料に、直接粉炭が混ぜられたもの、つまりペレットというレベルの粒より小さな粉状の材料をそのまま用いて、粉炭を作成するようにしてもよい。こうして得られた粉炭は、たとえば800℃程度の水蒸気で賦活化することで、活性炭を作成することができ、本発明は、活性炭の作成にも、極めて有効である。また、ペレットは、円柱形に限らず、球形などでもよい。 Here, in the following embodiment, the material carbonized by microwaves is described for the wood fuel pellet 8, but a material derived from a plant such as sawdust is directly mixed with pulverized coal. That is, pulverized coal may be produced by using a powdery material smaller than the level of pellets as it is. The activated carbon can be produced from the pulverized coal thus obtained, for example, by activation with steam at about 800 ° C., and the present invention is extremely effective for producing activated carbon. Further, the pellet is not limited to a cylindrical shape, and may be a spherical shape.
前記木質燃料ペレット8は、前記植物由来の粉状原料としてのオガ粉または木粉を、前記加熱圧縮成形または圧縮成形して成る木質バイオマスペレット8である。前記植物由来の粉状原料についても、前記特許文献1が詳しいが、たとえば、木粉、竹粉、木粉と竹粉の混合物などの木質材料に限らず、広く他の植物性バイオマス、たとえば樹皮、果実核、果実残渣、コーヒー粕、パーム椰空房、落花生殻等々を用いることができる。したがって、これらの原料は、植物によって、CO2を原料として光合成によって作成されるので、炭化させた木質燃料ペレット8を燃料として燃やしても、ゼロエミッションを実現することができる。なお、前記木質燃料ペレット8の成型の際は、接着剤または粘結剤を混入してもよい。接着剤としては、熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂やクレオソート等である。 The wood fuel pellets 8 are wood biomass pellets 8 formed by heat compression molding or compression molding of sawdust or wood powder as the plant-derived powdery raw material. The plant-derived powdery raw material is also described in detail in Patent Document 1, but is not limited to woody materials such as wood powder, bamboo powder, and a mixture of wood powder and bamboo powder. , Fruit cores, fruit residues, coffee cakes, palm cocoons, peanut shells, etc. can be used. Therefore, since these raw materials are produced by plants using CO 2 as a raw material, zero emission can be realized even if the carbonized wood fuel pellets 8 are burned as fuel. Note that an adhesive or a binder may be mixed when the wood fuel pellet 8 is molded. Examples of the adhesive include phenolic resins and creosote that are thermosetting resins.
たとえば、前記木質燃料ペレット8は、以下のように作成することができる。先ず、篩に掛けた原料に、発熱材料を、5〜10重量%混合する。前記発熱材料としては、電気伝導性を有することで、前記マイクロ波の照射によって発熱する粉で、高温炭の粉である粉炭である。たとえば、木粉100%の原料を使用し、前記篩に掛けて成形可能な粒度の木粉に調節した後、含水率が約5%に乾燥し、その原料に、含水率が約5%に乾燥した粉炭を混合してペレット成形機に投入し、前記木質燃料ペレットを成形する。粉炭の場合、5重量%程度で、充分発熱するので、混合する割合は、この5重量%程度が好ましい。 For example, the wood fuel pellet 8 can be prepared as follows. First, the exothermic material is mixed with 5 to 10% by weight of the raw material that has been sieved. The exothermic material is a powdered coal that has electrical conductivity and generates heat when irradiated with the microwave, and is a powder of high-temperature coal. For example, using a raw material of 100% wood powder, adjusting to a grain size wood powder that can be formed by sieving, the moisture content is dried to about 5%, and the moisture content is about 5%. The dried pulverized coal is mixed and put into a pellet molding machine to form the wood fuel pellets. In the case of pulverized coal, heat is sufficiently generated at about 5% by weight, so the mixing ratio is preferably about 5% by weight.
前記粉炭としては、たとえば、オガ炭を約60メッシュの粒度に粉砕したものを用い、前記オガ炭の状態で、約3mmの厚さに切り、ミリオーム計で、クリップで挟み1cm間の値を測定すると、20mΩ前後で、粉炭の状態での電気抵抗値は1Ω以下である。そして、この粉炭は、800〜1000℃で作成した高温炭(白炭)であるので、その温度までは変質せず、マイクロ波の照射によって発熱することができる。粉炭は、細かく砕く程、コストが高くなるので、もっと粗い目の篩にかけたものでもよい。 As the pulverized coal, for example, crushed coal of about 60 mesh is used, cut into a thickness of about 3 mm in the state of the ogah, and measured between 1 cm with a milliohm meter and clipped. Then, around 20 mΩ, the electric resistance value in the state of pulverized coal is 1Ω or less. And since this pulverized coal is the high temperature coal (white coal) created at 800-1000 degreeC, it does not change up to that temperature, but can generate heat | fever by microwave irradiation. The finer the pulverized coal, the higher the cost. Therefore, it may be applied to a coarser screen.
図1に戻って、本実施形態の炭化装置1は、大略的に、マイクロ波発生装置2と、その前段に設けられる第1のホッパ3と、後段に設けられる第2のホッパ4と、マイクロ波発生装置2とホッパ4との間に設けられる無害化装置5と、搬送機構6とを備えて構成される。そして、本実施形態の炭化装置1は、ホッパ3から投入された木質燃料ペレット8を、搬送機構6によって、連続的にマイクロ波発生装置2へ搬送して、マイクロ波照射を行うとともに無害化装置5においてタール分を燃焼させることで前記木質燃料ペレット8を炭化させ、ホッパ4に貯留して、適宜取出すものである。
Returning to FIG. 1, the carbonization apparatus 1 of the present embodiment generally includes a
マイクロ波発生装置2は、マイクロ波源21と、そのマイクロ波源21からのマイクロ波を電磁遮蔽する筐体22と、案内管23とを備えて構成される。筐体22は、鉄板などから箱形に形成された外部筐体24に、マイクロ波遮蔽のシール材25が内張りされて形成されており、その天面の略中央部に、マイクロ波源21が配設される。マグネトロンなどから成るマイクロ波源21は、適宜の場所に設置され、筐体22内へ導波管などでマイクロ波が導入されてもよい。
The
注目すべきは、本実施形態の炭化装置1では、筐体22に形成された入口26から出口27の間を、木質燃料ペレット8を案内する案内管23が連通しており、該案内管23の内部は外気に開放し、筐体22内は外気と遮断されていることである。本発明では、案内管23は、筐体22に形成された1つの出入口に通じていればよいが、つまり案内管23が有底筒状に形成されていてもよいが、入口26と出口27とを区分した単純な直管とすることで、搬送機構6によって、木質燃料ペレット8を一方向に(図1の例では右から左へ)連続して案内することができ、生産性(スループット)を向上することができる。
It should be noted that in the carbonization apparatus 1 of the present embodiment, a
したがって、このように構成することで、マイクロ波加熱される木質燃料ペレット8は、案内管23で外囲されて筐体22内とは気密に遮蔽されるので、該木質燃料ペレット8から発生したタールなどの高温のガスが、常温に近いマイクロ波発生装置2の筐体22の内壁面に触れて、付着してしまうようなことは無く、前記内壁面へのガスの付着を防止することができる。これによって、清掃などのメンテナンス作業を軽減し、生産性(スループット)を向上することができる。なお、案内管23も高温になるので、該案内管23に前記高温のガスが触れても、殆ど付着することはない。本実施形態では、筐体22内は、上述のようにタールの付着などによる汚れが生じることはないが、熱気の排気などのために、適宜換気の手段が設けられていてもよい。
Therefore, with this configuration, the wood fuel pellets 8 that are heated by the microwave are surrounded by the
案内管23は、非磁性を有するとともに、高い耐熱性を有する材料から成り、たとえばガラス管やセラミック管から成る。案内管23は、木質燃料ペレット8を案内する管本体231と、その管本体231の長手方向の端部付近から延設されるフランジ板232,233とを備えて構成される。前記フランジ板232,233は、特に内部を流れる木質燃料ペレット8に引っ張られて軸方向のずれが生じないように、半径方向の外方に延びて形成され、該フランジ板232,233が筐体22の壁面にボルト28,29によって固定されることで、案内管23は、筐体22内のマイクロ波照射に適した位置に保持される。
The
一方、筐体22の入口26側には、気密を確保するパッキン234を介在して、導入管31が、前記ボルト28によって連結されており、この導入管31の上方には、ホッパ3が設けられている。ホッパ3は、その下端のフランジ32が、導入管31の上部に形成された開口311の周囲に、気密を確保するパッキン36を介在して、ボルト313によって取付けられている。導入管31の下部には、掃除用の開口314が形成されており、この開口314は蝶番315によって揺動自在の蓋316によって塞がれ、開口314の周囲と蓋316との間には、気密を確保するパッキン37が介在されている。
On the other hand, on the
ホッパ3は、円または角筒状の筒部33の下方から錐台部34が延びて形成されており、錐台部34の下端に形成された開口部341が前記導入管31の上部の開口311に連なり、またこの錐台部34の下端が外方へ折り返されて前記フランジ32が形成されている。筒部33の上部の開口331は、蝶番332によって揺動自在の蓋35によって塞がれ、該開口331の周囲と蓋35との間には、気密を確保するパッキン38が介在されている。導入管31の端部は、内方へ折り返された端板317によって閉塞されている。
The
これに対して、筐体22の出口27側には、気密を確保するパッキン235を介在して、排出管51が、前記ボルト29によって連結されており、この排出管51の上方には、無害化装置5が設けられている。排出管51の後段には、気密を確保するパッキン511を介在して、ボルト512によって、ホッパ4が連結されている。
On the other hand, a
ホッパ4は、前記排出管51に連なる上部41と、下方の錐台部42とを備えて構成される。上部41の天面には、掃除・点検用の開口411が形成されており、その開口411は蝶番43によって揺動自在の蓋44によって塞がれ、開口411の周囲と蓋44との間には、気密を確保するパッキン45が介在されている。錐台部42は、円錐台または四角錐台状に形成され、その底部には、適宜、所定のデューテイで開閉される間欠バルブ46が設けられている。図1は、間欠バルブ46が開いている状態を示している。ホッパ4の排出管51とは反対側の端部は、内方へ折り返された端板47によって閉塞されている。
The
無害化装置5は、マイクロ波加熱によって木質燃料ペレット8から発生するタールなどの高温のガスを吸引し、燃焼させて、無害化して乾燥機へ排出するものである。無害化装置5は、煙突52と、処理部53とを備えて構成される。煙突52は、排出管51から立ち上がっており、それに連なり、上方の処理部53が設けられている。煙突52の内周から、上方の開口端には、マイクロ波の漏洩を防止するための金網54が内張りされている。金網54は、ガスによる腐食を抑えるために、ステンレスの金網が好ましい。
The
処理部53は、前記タールなどの高温のガスを燃焼させて無害化するものであり、外壁531に、耐火処理のためにキャスター532が内張りされている。処理部53の頂部には、吸引用のファン55が設けられている。処理部53の下端付近には、点火プラグ56およびガス供給口57が設けられるとともに、空気取り入れ口58が形成されている。そして、ガス供給口57からガスを供給している状態で点火プラグ56から火花59を発生させることで、ガス供給口57に種火60を形成し、前記木質燃料ペレット8から発生したガスを空気取り入れ口58からの酸素で燃焼し、処理することができる。なお、木質燃料ペレット8からから発生したガスの燃焼が開始すると、そのことを火炎検知器等で検知し、ガス供給口57へのガスの供給を停止し、種火60を消灯するようにしてもよい。
The
こうして、前記木質燃料ペレット8に充分なマイクロ波が照射されて、赤熱している状態で、該木質燃料ペレット8が排出管51を通過すると、自燃し、黒炭から、より高温炭を作成することもできる。その自燃によって発生するガスを燃焼させて炉内温度を上げて、精練を行う精練装置を、この無害化装置5の後段に設けるようにしてもよい。
In this way, when the wood fuel pellets 8 pass through the
上述のように構成される炭化装置1において、炭化させるのが木質燃料ペレット8の多数の粒であることから、トレイなどに収容してマイクロ波発生装置2へ出し入れするのでは、取り扱いに難があるとともに、生産性(スループット)も低い。一方、案内管23は、マイクロ波発生装置2の入口26から出口27を連通する直管である。そこで、また注目すべきは、本実施形態では、前記案内管23内に敷設されて、前記木質燃料ペレット8を一方向に搬送する搬送装置6を設けている。搬送装置6は、前記一方向に搬送を行うことができるベルトやスクリューなどで実現することができ(図1の例ではスクリュー61)、この搬送装置6を案内管23内に敷設することで、木質燃料ペレット8の取り扱いが容易になるとともに、さらに生産性(スループット)を向上することができる。
In the carbonization apparatus 1 configured as described above, since carbonized pellets 8 are a large number of particles of the wood fuel pellets 8, it is difficult to handle if stored in a tray or the like and put in and out of the
そして、案内管23内で木質燃料ペレット8を搬送する搬送装置6は、前記のベルトでも実現可能であるが、ベルトの場合、木質燃料ペレット8を該ベルトの上に載せて、ベルト自身も移動してゆく。そのため、ベルトの場合、案内管23内に往復の経路で敷設する必要があり、搬送装置6のスペースが必要になるとともに、ベルトからこぼれ落ちたペレット8は、案内管23内の同じ場所に留まり、マイクロ波が照射され続け、炭化が進み過ぎるとともに、他のペレット8に照射されるべきマイクロ波を吸収し、マイクロ波のロスも発生する。
The
これに対して、図1の例のように搬送装置6をスクリュー61で実現することで、スクリュー61は同じ場所で静止し、その回転翼612がペレット8を押出してゆくので、搬送装置6をコンパクトにできるとともに、案内管23を円筒として、その内周面(特に下部側の内周面)とスクリュー61の回転翼612との間隔を狭くすることで、ペレット8の搬送漏れを無くすこともできる。
On the other hand, by realizing the conveying
搬送装置6は、前記スクリュー61に加えて、プーリ62を含む動力伝達機構と、図示しない動力源とを備えて構成される。動力源は、モータや、その駆動回路および制御回路などを備えて構成されている。動力伝達機構は、プーリ62を最終段として、その手前に、前記モータからの動力を伝達するベルトやプーリおよび適宜減速機構を備えて構成される。前記制御回路は、モータの制御だけでなく、マイクロ波源21からのマイクロ波パワーや、間欠バルブ46などの制御も合わせて行うようにしてもよい。プーリ62は、滑り止め効果のあるラックベルトで駆動されてもよく、動力伝達機構は、歯車などで実現されてもよい。
The conveying
スクリュー61は、回転軸611の回りに、螺旋状の前記の回転翼612が固着されて構成される。このスクリュー61は、マイクロ波の吸収や反射を行わない、たとえば、ガラスやセラミックなどで実現することができ、或いはステンレスなども使用可能に思われる。ステンレスの場合、耐熱性の高い、SUS310Sなどが好適である。その場合、このスクリュー61は、適宜接地されていてもよい。
The
本実施形態では、スクリュー61は、マイクロ波発生装置2の案内管23内だけでなく、ホッパ3の下方の導入管31から、該案内管23を超えて、無害化装置5の下方の排出管51およびホッパ4内まで延びて形成される。そのため、導入管31およびホッパ4の端部には、回転軸611の両端をそれぞれ枢支するベアリング63,64が設けられている。また、その回転軸611の両端は、パッキン65,66によって、気密に封止されている。前記ベアリング63,64およびパッキン65,66は、ビス67,68によって、前記端板317,47にそれぞれ固定されている。そして、端板317から突出した回転軸611の一端に、前記プーリ62が固着されている。
In the present embodiment, the
スクリュー61は、谷を深く、つまり回転軸611を細くして、回転翼612の幅を大きくする程、単位回転当りの搬送量を大きくすることができるが、搬送がまばらになる傾向がある。詳しくは、特にペレット8の粒が小さかったり、湿気を含んでいたりすると、スクリュー61の回転に対する該木質燃料ペレット8の動き(流れ)が悪く、搬送方向(図1では紙面に向かって右から左へ)に、該ペレット8の粗密を生じ、密な部分で塊となって、回転翼612間に詰まったりする。
As the
そこで、本実施形態のスクリュー61には、回転翼612の先端付近において、予め定めるピッチで間隔を開けて、撹拌翼613が設けられている。したがって、そのような詰まり(固まり)を解消し、木質燃料ペレット8の動き(流れ)を良くすることができる。これによって、図示しない前記の制御装置などが、マイクロ波源21からのマイクロ波のパワーと、スクリュー61の搬送(回転)速度とを制御することによって、炭化度合いを、容易、かつ高精度に調整することができる。
Therefore, the
ここで、前記撹拌翼613は、回転翼612の先端間を連結するピンなどでも実現することができる。しかしながら、前記の固まった木質燃料ペレットに、そのピンが突入すると、折損する可能性も生じる。そこで本実施形態のスクリュー61では、前記撹拌翼613は、ピンなどに比べて、強度を確保することができる板状体から成り、前記先端付近において、隣接する回転翼613間を連結している。したがって、スクリュー61の回転に伴い、板状体は、堆積した木質燃料ペレット8の下方に潜り込み、掬い上げた木質燃料ペレット8を落下させ、撹拌を行う。こうして、撹拌翼613が、回転翼612間のペレット8の目詰まり(固まり)を防止することができる。
Here, the
また、本実施形態では、撹拌翼613の設けられるピッチは、スクリュー61の2回転半分とされる。したがって、撹拌翼613は、該スクリュー61の側面視で、図1で示すように、千鳥状に配置されることになる。これによって、相互に隣り合う撹拌翼間で、一方の撹拌翼が木質燃料ペレット8を掬い上げる工程を行っていれば、他方の撹拌翼は木質燃料ペレット8を落下させる工程を行っており、同時に同じ工程を行うことがないので、撹拌翼613の目詰まりを、より一層防止することができる。
Further, in the present embodiment, the pitch at which the
なお、回転翼612自体にも、粗面処理や、タールの付着し難くなる処理施すなどして、木質燃料ペレット8などが付着しにくくしてもよい。そのような処理は、特に、前記木粉を直接搬送する場合に、効果がある。撹拌翼613は、撹拌によってマイクロ波照射を均等に行えるように、図1で示すように、回転翼612の、特に案内管23内に位置する部分に設けられる。
The
このように構成することで、たとえばマイクロ波発生装置2のマイクロ波パワーが700Wであり、案内管23が、直径50mm、炉内長さ40〜50cmの場合、木質燃料ペレット8を、約1分で200℃以上に加熱し、未炭化状態とすることができ、さらにその未炭化の状態から加熱を継続することで、赤熱させ、黒炭から、より高温の白炭まで作成することができる。なお、上記マイクロ波パワー、加熱時間および温度の関係は、一例に過ぎない。
By configuring in this way, for example, when the microwave power of the
そして、本実施形態の炭化装置1では、案内管23において、スクリュー61の搬送方向上流側の端部234は、木質燃料ペレット8を投入するホッパ3の底部に連結されているので、そのホッパ3に木質燃料ペレット8を投入するだけで、該ペレット8はスクリュー61の回転に伴い、定量で(一定の搬送速度で)搬送されてゆく。したがって、炭化装置1への木質燃料ペレット8の供給が容易であるとともに、炭化の度合いも均一に仕上げることができる。
And in the carbonization apparatus 1 of this embodiment, in the
その炭化の度合いを調整するために、前記ガラス管から成る案内管23を通して内部の木質燃料ペレット8の温度を測定する赤外線センサをマイクロ波発生装置2に設けたり、排出管51に燃焼温度を測定する温度センサを設けるなどして、それらのセンサの検知結果に応答して、前記図示しない制御装置が、スクリュー61の回転速度や、マイクロ波源21からのマイクロ波パワーをセンサすることが好ましい。
In order to adjust the degree of carbonization, the
また、案内管23にホッパ3を連結していると、該ホッパ3に、参照符号81で示すように、前記粉炭が混入されている木質燃料ペレット8を堆積させておくことで、案内管23の入口26側からのマイクロ波の漏洩を抑えることができる。さらに、導入管31およびホッパ3を金属材料で作成することで、木質燃料ペレット8の堆積が少なくても、マイクロ波の遮蔽を行うことができる。
Further, when the
そのマイクロ波の一層の漏洩防止のために、ホッパ3の底部に、前記木質燃料ペレット8の堆積を検出するセンサ91を設けたり、ホッパ3や導入管31の蓋35,316の開放を検出するセンサ92,93を設けたりして、それらのセンサ91〜93の検出結果に応答して、前記図示しない制御装置が、マイクロ波源21にインターロックを掛けるようにしてもよい。これによって、安全性を向上することができる。
In order to prevent further leakage of the microwave, a
一方、ホッパ3を設けると、木質燃料ペレット8の堆積量が多かったり、木質燃料ペレット8の粒が小さかったり、湿気を含んでいたりすると、ホッパ3に投入された後、底部側のペレット8は、圧縮されて、固まり易くなり、スクリュー61上に、該木質燃料ペレット8によるブリッジ(架橋)が形成されてしまう可能性がある。そのため、本実施形態では、ホッパ3の底部に、撹拌スクリュー94を設けている。撹拌スクリュー94は、モータ95によって、連続して、或いは所定周期で間欠的に駆動される。こうして、ペレット8によるブリッジ(架橋)の形成を予防することができるようになっている。
On the other hand, when the
また、本実施形態の炭化装置1では、スクリュー61の搬送方向下流側には、炭化させた木質燃料ペレット8を蓄積し、適宜のタイミングで、底部の間欠バルブ46から排出するホッパ4を備えているので、参照符号82で示すように、そのホッパ4の上方のスクリュー61の上部まで、前記木質燃料ペレット8を堆積させておくことで、案内管23の出口27側からのマイクロ波の漏洩を抑えることができる。さらに、該ホッパ4や排出管51を金属材料で作成することで、前記案内管23の出口27から漏れたマイクロ波を確実に遮蔽することができる。
Further, the carbonization apparatus 1 of the present embodiment includes the
したがって、このホッパ4についても、上述のホッパ3と同様に、木質燃料ペレット8の堆積を検出するセンサ96を設けたり、蓋44の開放を検出するセンサ97を設けたりして、それらのセンサ96,97の検出結果に応答して、前記図示しない制御装置が、マイクロ波源21にインターロックを掛けるようにしてもよい。
Accordingly, the
なお、該炭化装置1を長時間休止した後や、掃除した後など、ホッパ4内の木質燃料ペレット8を総て排出した状態で、該炭化装置1の運転を開始する場合には、ホッパ4内にダミーの木質燃料ペレット8を堆積した後に運転を開始することが、マイクロ波の漏洩防止のために好ましい。
In the case where the operation of the carbonization apparatus 1 is started in a state where all the wood fuel pellets 8 in the
そのマイクロ波漏洩の防止のために、スクリュー61の回転翼612において、マイクロ波発生装置2の入口26および出口27に臨む少なくとも1回転分を、電磁遮蔽材によって構成するようにしてもよい。
In order to prevent the microwave leakage, at least one rotation facing the
図1の例では、案内管23および排出管51の内径は、導入管31の内径より、僅かに大きく形成されている。たとえば、案内管23および排出管51の内径は50mm、導入管31の内径はそれらより2mm小さく形成される。そして、入口26における案内管23と導入管31との接合部において、案内管23の中心軸と導入管31の中心軸とは偏心しており、具体的には前記50mmの内径の案内管23の中心軸から、48mmの内径の導入管31の中心軸が1mm偏心して、それらの案内管23および導入管31の内周底面が面一に形成され、木質燃料ペレット8が円滑に案内されるようになっている。そのため、案内管23の天面には、導入管31との間に、段差を生じている。
In the example of FIG. 1, the inner diameters of the
このように構成することで、ホッパ3から圧縮されて搬送されてきたペレット8が、案内管23内に入ると、その圧縮状態が緩和され、固まり難くなるとともに、前記ファン55による吸引に対して、マイクロ波照射によって発生したタールの抜けが良くなる。
With this configuration, when the pellets 8 that have been compressed and conveyed from the
また、ホッパ3の前段に、木質燃料ペレット8を作成する装置を備えることが好ましい。そのペレット作成装置は、投入された木粉などの原料を加熱圧縮成形して木質燃料ペレット8を作成するので、成形されたペレット8は、たとえば200℃以上の温度となる。したがって、その高温のままのペレット8をマイクロ波発生装置2に投入し、連続して処理することで、該マイクロ波発生装置2において、ペレット8の温度を100℃程度も上昇させるだけで、未炭化状態の(トレファンクション処理された)木質燃料ペレット8を、短時間で作成することができ、或いは同じ作成時間でも、冷えた木質燃料ペレット8から加熱する場合より、マイクロ波のパワーを小さくすることができ、非常に効率的である。
Moreover, it is preferable to provide a device for producing the wood fuel pellets 8 in the front stage of the
さらにまた、前記の木質燃料ペレット8を作成する装置等からホッパ3へ、ペレットを連続投入する場合には、上述のように、該ペレットによってマイクロ波が遮蔽されるので、ホッパ3の蓋35は開放したままであってもよい。
Furthermore, when the pellets are continuously fed into the
1 炭化装置
2 マイクロ波発生装置
21 マイクロ波源
22 筐体
23 案内管
24 外部筐体
25 シール材
26 入口
27 出口
3 第1のホッパ
31 導入管
33 筒部
34 錐台部
4 第2のホッパ
41 上部
42 錐台部
46 間欠バルブ
5 無害化装置
51 排出管
52 煙突
53 処理部
54 金網
55 ファン
56 点火プラグ
57 ガス供給口
6 搬送機構
61 スクリュー
611 回転軸
612 回転翼
613 撹拌翼
63,64 ベアリング
8 木質燃料ペレット
91〜93,96,97 センサ
94 撹拌スクリュー
95 モータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (14)
前記植物由来の粉状原料には、マイクロ波が照射されることによって発熱する発熱材料としての粉炭が混入されており、電磁遮蔽された筐体内で、前記木質燃料ペレットにマイクロ波を照射することで前記発熱材料を発熱させ、該木質燃料ペレットを炭化させるマイクロ波発生装置を備え、
前記マイクロ波発生装置は、
前記筐体内に前記木質燃料ペレットを出し入れする出入口から前記筐体内に延び、非磁性および耐熱性を有する材料で形成されて、その内部の空間と筐体内の空間との間を気密に遮蔽する案内管と、
前記案内管内に敷設され、前記木質燃料ペレットを、該案内管の入口側から出口側へ搬送する搬送手段とを備えることを特徴とする木質燃料ペレットの炭化装置。 An apparatus for carbonizing a wood fuel pellet formed by compression molding or heat compression molding a plant-derived powdery raw material,
The plant-derived powdery raw material is mixed with pulverized coal as a heat-generating material that generates heat when irradiated with microwaves, and the microwave pellets are irradiated with microwaves in an electromagnetically shielded casing. And a microwave generator for heating the heat-generating material and carbonizing the wood fuel pellets,
The microwave generator is
A guide that extends from the entrance and exit through which the wood fuel pellets are taken into and out of the housing into the housing and is made of a non-magnetic and heat-resistant material and hermetically shields the space inside the housing and the space in the housing. Tube,
An apparatus for carbonizing wood fuel pellets, comprising: conveying means that is laid in the guide pipe and transports the wood fuel pellets from an inlet side to an outlet side of the guide pipe.
前記搬送手段は、前記案内管の入口側から投入された木質燃料ペレットを出口側に押出してゆくスクリューであることを特徴とする請求項1記載の木質燃料ペレットの炭化装置。 The guide pipe is a straight pipe communicating between the inlet and the outlet of the wood fuel pellet formed in the casing of the microwave generator,
2. The wood fuel pellet carbonizing apparatus according to claim 1, wherein the conveying means is a screw for extruding the wood fuel pellet introduced from the inlet side of the guide tube to the outlet side.
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