JP2016216133A - バケットコンベア、植物性バイオ燃料の改質システム及び方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡素な手法でカリウムや塩素を除去できるバケットコンベア、植物性バイオ燃料の改質システム及び方法を提供する。【解決手段】簡素に植物性バイオ燃料からカリウムや塩素を除去可能なバケットコンベアとして、内容物を撹拌する撹拌機構を有するバケットを複数有し、前記複数のバケットを周回軌道上で周回させるものを用いる。また、植物性バイオ燃料の改質方法として、植物性バイオ燃料と水の混合物を複数のバケットに供給し、前記混合物が入った前記複数のバケットを周回軌道上で周回させる。【選択図】 図13
Description
本発明はバケットコンベアに関する。
竹などのバイオマスをボイラ燃料として燃焼炉で燃焼させる場合、カリュウムなどアルカリ金属が含まれていることにより問題が生じる。このアルカリ金属を除去する技術が提案されている。
特許文献1では、草本系バイオマスを水洗浄して含まれるカリュウムを除去しようとしても、単に水又は温水で洗浄し脱水しただけでは、燃焼炉内で支障が生じない程度までカリュウム含有率を低減させることができないと開示されている。特許文献1ではこの知見をふまえ、カリウム除去のために、バイオマスを圧搾脱水し、その後に加水し、再び圧搾脱水する圧搾脱水装置が提案されている。
その他、加圧蒸気で蒸したり木酢液を利用したりするカリュウム除去法が提案されている。
しかしながら、上記のように圧力を加えるカリュウム除去は手間やコストがかさんでしまう。
この現状に対し、発明者は独自の検討の結果、バイオマスが多孔質の繊維でできており、微粒化により内部開放すれば、水溶性無機物質であるカリュウムが容易に溶出できるという知見を得た。
本発明はこの知見に基づくものであり、簡素な手法でカリウムや塩素を除去できるバケットコンベア、植物性バイオ燃料の改質システム及び方法を提供することを目的とする。
簡素に植物性バイオ燃料からカリウムや塩素を除去可能なバケットコンベアとして、
内容物を撹拌する撹拌機構を有するバケットを複数有し、前記複数のバケットを周回軌道上で周回させるものを用いる。
内容物を撹拌する撹拌機構を有するバケットを複数有し、前記複数のバケットを周回軌道上で周回させるものを用いる。
本発明によれば、簡素な手法でカリウムや塩素を除去できるバケットコンベア、植物性バイオ燃料の改質システム及び方法を提供できる。
パーム椰子の実はパームオイルを取った後に残る殻と外殻をバイオ燃料として一般に使用されているが、実が生っている房の部分は塩素の含有量が高く且つ灰の溶融温度が低いことで燃料として使用されず野積みで放置されている。灰の溶融温度が低い原因は灰中のカリュウム含有量が20-30%と高いことによるものである。
また、竹などは塩素分が高いなど、再生可能燃料として使用したいが、塩素分とナトリュウム、カリュウムが高く、使用不可能な未利用バイオマスは沢山ある。
一例として次のものが挙げられる。空果房(EFB)、果肉ファイバー、パーム椰子の剪定枝、パーム椰子の古木(トランク)、又はファルカタの殻、樹皮(バーク)、ファルカタの剪定枝、ファルカタの古木、或いはユーカリ、アカシア、アブラギリ、マングローブの樹皮(バーク)、木質チップ取得後の心材、剪定枝、或いはバナナの空果房、バナナの剪定枝、バナナの葉、バナナの古木、又はパイナップル、竹類など。褐炭、泥炭、亜瀝青炭など塩基成分の高い物にも適用可能となる。更に藻などの水中植物類、野菜など。
これらのバイオマスは炭化処理、酸液による不純物溶出などの方法で改質しようと試みられているが、単独で使用(燃焼状態での専焼)出来る状態まで改質できていない。
更に炭化などは炭化後の単一発熱量は高くなるが、実際には可燃性物質が一酸化炭素、フェノールなどに変化することで実質のバイオマスが持っている単一発熱量以下になり、エネルギーの損失と言える。
一方、一般的なバイオ燃料は伐採しチップなどに加工後燃料として使用される。その燃え殻、灰類は廃棄物として処理される。
このように現状使用されているバイオマス燃料は単純に裁断したチップ、乾燥後粉にして再度固めたペレットなどの加工をするだけであり、植物の育成に必要なカリュウムなどは廃棄されている。従って植物育成に必要なカリュウムなどの成分はその都度肥料として補給することになる。
しかし、燃料として使用する前に大半のカリュウムなどの物質を分離し、再び畑にもどせば植物は育成され再びバイオマス燃料として使用可能になる。この循環システムが確立しない限りバイオマスは成長しなくなり減少することになる。
以下説明する参考例は、未利用バイオマスを利用できるよう燃焼後の腐食、灰性状に影響を及ぼす物質を予め分離すると共に分離した物質は植物育成に必要なものであることで肥料として再びバイオマス畑又は森林に戻すことで持続的にバイオ燃料を供給できるようにするものである。
以下、後に説明する参考例の概略を説明する。
(1)塩素、カリュウム、ナトリュウム、リン、マグネシュウムなどは何れも水溶性物質であることから、植物内部に存在するそれらの物質が溶出し易いように植物を微粒化する。微粒化した植物は水に漬けるだけで何割かは溶出を始める。
(2)塩素、カリュウム類の植物残留濃度が低い場合は単純に数時間から数十時間水に漬けるだけで、燃料として使用可能な状態になる。
(3)塩素、カリュウム類の植物残留濃度が高い場合は熱水に漬けることでより一層の溶出効果が得られる。
(4)図7、8は未利用バイオマス(パーム椰子空房、孟宗竹)のカリュウム、塩素挙動を示す。熱水の場合開始数分後には大半の塩素、カリュウム共に植物内部より溶出する。一方、常温の水であっても時間を掛けると塩素、カリュウム共に溶出することを確認している。更に、植物の発熱量は溶出前後で差は無く、3400から3600kcal/kgであったことから、炭水化物は溶出しない。このことでバイオ燃料としての発熱量低下は無く、効率的に塩素、カリュウムを低減できることを確認した。
(5)溶質したものは水溶液中に存在していることから、この状態若しくは濃縮した状態にして畑に戻せば植物の肥料となり、生育が促進される。
以上の参考例によると次の効果が得られる。第一に塩素、カリュウム類の濃度が高く、植物バイオマス燃料として使用できないものが使用に問題ない性状に改質できる。第二に通常のバイオマス燃料のように採取後燃焼させて使用するだけでなく、植物を育成するための肥料として改質過程で出た水溶液を植物プラント、畑などに戻せる。これにより単に植物バイオマス燃料を消費するだけでなく、植物に必要な物質の大半を再利用できることで半永久的に継続してバイオマス燃料を供給することが可能になる。
ところで、参考例に似たシステムが特許文献1に開示されている。ただしこれらは圧力を加えたカリュウム除去を行っている。その理由として特許文献1には、草本系バイオマスを水洗浄して含まれるカリュウムを除去しようとしても、単に水又は温水で洗浄し脱水しただけでは、燃焼炉内等で支障が生じない程度までカリュウム含有率を低減させることができないと開示されている。
なお特許文献2には、破砕されたEFBから除去対象成分を溶出させることが開示されているが、「バイオマスが多孔質の繊維でできており、微粒化により内部開放すれば、水溶性無機物質であるカリュウムが容易に溶出できる」という知見は開示されていない。特許文献2ではEFBを破砕しているが、これは燃料として適したサイズ(直径50〜100mm程度)にするためであって、内部開放による溶出効果については開示も示唆もない。
本発明はこの知見があったからこそ成し得たものであり、この知見があって初めて現実に実現可能な以下例に想到したのである。
事実、現在植物バイオマスは塩素含有量が高い又は灰中のカリュウムが高いことで腐食とクリンカ(溶融灰)による影響で使用できず放置されている。この実利用バイオマスを使用前に効率よく水中に溶出させ、利用可能なものへ改質させることができるのが以下の例である。抜き取った物質は植物に必要不可欠な栄養素であり、再び肥料として使用することの意義は大きい。塩基成分など植物の成長に不可欠な要素を再び栄養素として戻すことで、循環サイクルを成立させることができる。
<参考例1>短時間改質の実例(熱水による改質)
図1から3を用いて本発明の参考例を説明する。
図1から3を用いて本発明の参考例を説明する。
原料バイオマスは受け入れホッパ1内に投入され、微粒化装置2で微粒化される。基本的には出来る限り細かくすることが望ましい。ペレット製造機15でペレット化することだけを考慮すれば、燃料として適したサイズ(直径50〜100mm程度)まで裁断することになるが、このサイズよりは細かくする、すなわち粒径(粒の直径)を平均50mm以下のサイズまで微粒化することが望ましい。溶出効率を考えると、平均10mm以下のサイズまで微粒化することがより望ましい。
微粒化されたバイオマスは供給ホッパ3へと落ちる。供給ホッパ3のレベルは供給ホッパレベル計4で監視され、レベル高で微粒化装置2を停止する。一方レベルが低下し、レベル低になると微粒化装置2を起動する。溶出装置6内部には溶出装置スクリュー28があり一定回転数で運転され規定時間溶出装置内で熱水によるバイオマスの塩素及び塩基成分の溶出をおこなう。また溶出装置6内は水が張られており温度発信機7により内部温度が一定になるよう蒸気流量調整弁8により、蒸気で加温する。この加温により、溶出装置6内の水が熱水になる。
蒸気流量調整弁8を通過した蒸気は溶出装置蒸気ジャケット29内に入り溶出装置27内壁を加熱することで溶出装置6内の液温度を上昇させる。一方、溶出装置6内の液温度が上昇しすぎた場合は蒸気流量調整弁8を絞り、規定温度内に制御する。蒸気ジャケット29を出た蒸気又はドレンは再び蒸気供給装置側へ戻される。
微粒化されたバイオマスはロータリーフィーダ5で溶出装置6へと供給される。バイオマス投入により溶出装置液6のレベルが上昇するとオーバフロー液樋26に流れオーバフロー管30を介して脱水機14へと送られる。一方、レベルが低下した場合は溶出水レベル発信機12により溶出水レベル調整弁11が開して、溶出液タンク20中の溶液を溶出装置6に供給する溶出水レベル調整系統を介して溶出装置6に供給することでレベルを上げる。塩素・カリュウム濃度発信機10で溶出装置内の液は監視されており、規定濃度以上に塩素又はカリュウムが上昇する場合は濃度調整弁9が開し、工業用水で希釈し、溶出装置6内液の塩素、カリュウムの濃度を規定値まで低下させる。
また、溶出装置内部でのバイオマス攪拌を行い効率よく溶出させるため、装置内に入る溶出液及び工業用水のノズルは溶出液注入ノズル25と同形状にして、溶出装置内壁27の下部に停滞するバイオマスを巻き上げて攪拌させる。
溶出装置6の出口側まで運ばれたバイオマスはバイオマス排出口33を通り、溶出装置排出ロータリーフィーダ13で定量化され溶液と共に脱水装置14に送られる。溶出装置6内部のバイオマスが停滞無くバイオマス排出口33に流れるようバイオマス案内板34を両サイドに設置し、溶出装置6内部でのバイオマス停滞を防いでいる。
脱水機14で脱水されたバイオマスは水分25%以下の状況となりペレット製造機15で数センチのペレットに生成される。製造されたペレットはバケットコンベア16でペレット貯留サイロで17貯留される。輸送用密閉トラック19が定期的に輸送するが、その際は払い出しバルブ18から積み込む。
一方、脱水機14を出た溶液は溶出液タンク20に貯留される。溶出液タンク20出口には溶出液ポンプ21があり加圧後溶出液レベル調節弁11を介して溶出装置6のレベル調整のため使用されるものと、溶出液タンクレベル発信機22でレベルが上昇すると溶出タンクレベル調整弁23により、肥料設備に溶出液が供給される。
図4、5は本発明の参考例の改質システム起動、停止のフロー図を示す。
まず、本装置を起動するためには溶出装置6に濃度調整弁9を開けて工業用水を規定レベルまで張る。この時濃度調整弁9は水張り開度として一定開度を保ち、規定レベルになれば閉する。溶出装置9内部の溶液が規定レベルになれば、蒸気流量調整弁8が徐々に規定開度まで開き、溶出装置蒸気ジャケット29内部を高温の蒸気が充填されることで溶出装置9内溶液の温度を徐々に温度上昇させる。
溶液が規定温度に到達すれば、一旦蒸気流量調整弁8は閉し、システム加温のステップに入る。まず、溶出ポンプ21が起動、時限後脱水機14起動、その後排出ロータリーフィーダ13が運転開始する。排出ロータリーフィーダ13が運転開始すると溶出装置9内の溶液が排出されるため、溶出水レベル調節弁11が開し、レベルを調整する。急激な溶出装置6内の溶液レベル低下が発生した場合は濃度調整弁9が開し、溶液レベルを持ち上げる動作を行う。
また、溶液温度も低下するので蒸気流量調整弁8は開動作し、溶液温度制御を行う。なお本参考例は、発熱量に関係の無い物質のみを効率よく抜き出すため、発熱量の変動が少ない点にも利点がある。
一方、システム加温が完了すると改質システムの起動が開始するため、事前に供給ホッパ3に微粒化したバイオマスを供給するため微粒化装置2は自動運転モードになる。供給ホッパ3内のバイオマスのレベルが低い場合は微粒化装置2が運転し、バイオマスを供給ホッパ3に充填する。
システム加温完了の判断は蒸気流量調整弁8が10%開度以下となると、加温蒸気が多量に必要ない状況と判断し、加温完了とする。システム加温が完了すれば6溶出装置及びロータリーフィーダ5が運転を開始し、バイオマスの改質を開始する。
また、バイオマスが供給開始になれば、改質したバイオマスが脱水機14より排出されることから、ペレット製造機15及びバケットコンベア16が運転され、改質しペレット化したバイオマスはペレット貯留サイロ17へと供給される。
運転を継続しバイオマスの投入分と溶液濃度が上昇すると濃度調整弁9が開し濃度を希釈するため、系内の溶液が増加する。増加した場合溶出液タンク20レベルが上昇するため、規定値以上になると溶出液ポンプ21出口にある溶出液タンクレベル調整弁23が開し、肥料設備へと溶出液を供給する。
改質システムを停止する場合は系内のバイオマスを排出しておかないと再起動時に詰まり、固着による起動不能を発生させる可能性があることから次の方法で停止する。
停止指令を入れると微粒化装置2は強制停止し供給ホッパ3へのバイオマス供給を停止する。停止指令の時限後ロータリーフィーダ5が停止する。この時限は通常運転の微粒化装置2停止レベルから供給ホッパ3内のバイオマスが全て排出される時間を事前測定し、その時間プラス1分で設定する。ロータリーフィーダ5停止後、溶出装置6及び排出ロータリーフィーダ13は溶出内部のバイオマスが輩出されるまでの時間プラス5分運転し、自動停止する。
一方、その5分前時点でバイオマスがほぼ排出されることで濃度調節弁9、蒸気流量調節弁8及び溶出水レベル調節弁11は強制閉する。
溶出装置6及び排出ロータリーフィーダ13停止により脱水機14に供給されるバイオマスは無いことから時限後停止する。その後ペレット製造装置15及びバケットコンベア16はそれぞれ時限後停止する。
溶出水ポンプ21は溶出水タンクレベル調整弁23が全閉し、20分継続すれば系内の溶液がタンクに戻ることは無いため、溶出ポンプ21を停止し、改質システムが停止完了となる。
<参考例2>長時間改質の実例(水による改質)
図6に本発明の長時間改質の参考例の全体構成を示す。参考例1との主な相違点は、溶出を熱水ではなく水で行う点である。図6において図2と共通する部分は同じ符号をふり、参考例1と共通する部分は説明を省略する。
図6に本発明の長時間改質の参考例の全体構成を示す。参考例1との主な相違点は、溶出を熱水ではなく水で行う点である。図6において図2と共通する部分は同じ符号をふり、参考例1と共通する部分は説明を省略する。
水に漬けて塩素及び塩基成分が効率よく溶出できる植物性バイオマスは少し時間が必要となるが、エネルギー消費の少ない本構成が省エネとなる。
溶出装置6内部には溶出装置スクリュー28があり一定回転数で運転され規定時間溶出装置内で水によるバイオマスの塩素及び塩基成分の溶出をおこなう。
脱水機14で脱水されたバイオマスは水分25%以下の状況となるよう乾燥装置35に送られ乾燥する。この際の熱源は蒸気で乾燥蒸気調整弁37で乾燥装置出口温度発信機36の温度が規定値に成るよう制御される。乾燥したバイオマスはペレット製造機15で数センチのペレットに生成される。
以上説明した各参考例のバイオ燃料改質システムは、原料である植物を微粒化する微粒化装置2と、微粒化装置2で微粒化された植物から大気圧環境下で水溶性物質を溶出させる溶出装置6と、溶出装置6から排出された植物を脱水する脱水装置である脱水機14と、脱水装置14で脱水された植物を貯留するサイロ17と、脱水装置14から排出された溶液を貯留する溶出液タンク20を有している。
植物を微粒化し、微粒化した植物を常圧の水に浸し、常圧の水に浸した植物を脱水し、脱水された植物を燃料として利用し、脱水により得られた溶液を肥料として利用することで、高圧環境を必要とすることなく簡素な手法でカリュウムや塩素を除去できるバイオ燃料改質装置、方法を提供できる。
図7を用いてバイオマスを水に浸した際の残留濃度の時間推移を示す。図7aのグラフはパーム椰子空房(EFB)を20mm以下に微粒化したもの、図7bのグラフは孟宗竹チップのグラフである。左のグラフはそれぞれを熱水へ、右のグラフは水へ浸したものである。それぞれのグラフの縦軸は、左側が残留カリュウム濃度、右側が残留塩素濃度であり、横軸は時間の経過である。
右側のグラフより、(微粒化すれば)水に浸しただけでも十分にカリュウムや塩素を溶出させられることが分かる。熱水に浸せば、水の場合よりもさらにカリュウムや塩素を効率よく溶出させられることが分かる。
図8は孟宗竹を水に浸した際の、塩素とカリュウムの残留濃度の時間推移を示す。図8aが熱水に浸した場合、図8bが常温水に浸した結果を示す。それぞれ左側のグラフの縦軸が塩素濃度、右側のグラフの縦軸がカリウム濃度を、横軸は浸した時間を示す。それぞれのグラフにおいて、粒径6mm以下のチップと粒径150μm以下のパウダーとの比較データを示している。
例えば図8のカリウム濃度の推移からは、6mmチップでは0.1%が下限値だが、150μmパウダーにすると0.05%が下限であるように読み取れる。すなわち十分な微粒化は、単に溶質速度を速めるだけでなく、溶質量自体を多くする効果もあるといえる。
図9には、孟宗竹の改質結果として、塩素濃度、カリュウム濃度、発熱量、灰軟化温度、灰溶融温度、灰の流動温度について、改質前と改質後の数値を示している。
例え塩基成分を大量に溶質させることができても、シリカなどの軟化温度の高いものまで同じように溶質させてしまうと、結局灰の軟化温度は上昇せず、燃料として不適となってしまう。図9で示した改質結果は、軟化温度、溶融温度流動温度が全て上昇し1100℃以上となっており、燃料に適した性状になっていることが分かる。
<参考例3>
図10は、竹燃料からの廃棄物を0とするサイクルの参考例を示す。微粒化装置で微粒化された竹は改質装置で残渣と肥料原料、竹残材チップ(端、葉、小枝などの破砕物)に分けられる。
図10は、竹燃料からの廃棄物を0とするサイクルの参考例を示す。微粒化装置で微粒化された竹は改質装置で残渣と肥料原料、竹残材チップ(端、葉、小枝などの破砕物)に分けられる。
残渣はボイラの排熱で乾燥された後、燃料としてボイラに供給される。残渣のうちボイラに供給されない分は、ペレット化するなどしてバイオ燃料として販売可能である。
肥料原料と竹残材チップは、ボイラから排出された灰と共にミキサーにかけられ、液体肥料へと加工される。液体肥料としては、窒素、リン酸、カリュウムの三要素のうち二要素以上の合計で8%以上の濃度があれば良く、本例はこの条件を満たす。
本参考例では、微粒化装置に投入された竹の全てを燃料または肥料として利用している。すなわち竹からの廃棄物はゼロである。得られた液体肥料を竹の育成に用いれば、循環サイクルを形成することもできる。
次に、図11から15を用い、バイオ燃料に適した改質方法とそれに用いるバケットコンベアの例について説明する。本例の概略は次のとおりである。
(1)竹と水を一定時間同一層に入れて攪拌する。
(2)竹重量に対して水は約10倍程度の重量が必要であるため、動力を低減するため上部から下部に向かうバケットコンベアとする。
(3)このときバケット内部は攪拌が必要であることから、バケットが下部に移動するエネルギーを利用し、ラック・アンド・ピニオンで回転力をバケット内に取り付けた攪拌気に伝えて内部の液体を連続的に攪拌する。
(4)適正な改質が出来たかどうかは装置出口の液体塩素濃度を測定し、事前に確認している設定値と比較し、濃度が低い場合は未だ十分に改質されてないと判断してバケット落下スピードを遅らせ、逆に濃度が高い場合は十分に改質されていることから落下スピードを早くすることが可能な制御装置と回生可能なモータで運転管理する。
本実施例により効率よく竹の改質が可能になり、特に西日本で問題となっている放置竹林対策として有効な、改質により竹の発電燃料化が実現可能になる。
図11に常温での静止状態の孟宗竹チップの塩素・カリウム低減挙動の一例を示す。絶対値は異なるが塩素もカリウムもほぼ同程度の比率で低減することが判る。具体的には塩素0.3%から0.02%に低減、カリウムは0.42%から0.07%に低減している。ただし、静止状態でここまで低減させるためには、竹を何時間も水に浸しておく必要がある。
一方、静止状態ではなく、攪拌させ溶出を促進させるために掻き混ぜながら塩素が水側に溶出する挙動を確認した結果を図12に示す。2回確認した結果、約800秒で塩素濃度は3200から3500mg/kg程度で飽和することが判る。すなわち13分から14分程度竹と水を掻き混ぜると十分な改質が完了できるといえる。なお、図11,12の試験結果は竹重量の10倍の水を入れることで、得られた結果である。
したがって、燃料として利用するために竹を改質するには、必要量の水を供給した上で、竹を移動させながら改質すればよい。例えば5t/hの竹を改質する場合に必要な水量は50t/hである。つまり、合計55t/hの重量物を14分間、竹を移動させることで水を掻き混ぜればよい。
この場合通常の水平バケットコンベアでは重量による抵抗があり、多大な動力が必要となる。また、一般にバケットコンベアは単純に物を運ぶためにあるため、攪拌機能などが付いたものはない。発明者らは、竹などの植物性バイオ燃料は、裁断して水につけたものを撹拌しさえすれば、簡素な構成で塩素やカリウムを十分低減できるという新知見を得た。この知見に基づき、内容物を撹拌する撹拌機構を有するバケットを複数有しこの複数のバケットを周回軌道上で周回させるバケットコンベアの構成に初めて想到したものである。
以下、この構成の具体例の一つについて説明する。
図13に本発明の一実施例である垂直攪拌バケットコンベア基本原理を示す。これは、重量物であることを考慮し、バケットコンベアを上から下に移動させることで必要動力を低減したものである。且つバケット1左右にピニオン102を取り付け内部攪拌装置105と連動し、落下時ラック103により回転力を伝えるものである。このように、歯車をバケットに装着しこの歯車と撹拌機構を軸で連結することにより、外部からの回転力で撹拌能力を高める構造とすることができる。また、図13で示すように、ラック103にピニオン102がかみ合うことにより、ラックがバケットの周回軌道の一部を担うようになっている。なお、この周回軌道は必ずしも垂直である必要はなく、少なくとも水平方向よりも鉛直方向の方が長ければ、重力を回転力に有効利用できる点で、好ましい構成と言える。
バケット101は、底部は竹の溜りを防止するため半円状にし、それに沿ってバケット内部攪拌装置105の羽が回転するようピニオン軸104でピニオン102と連結させる。このピニオン102はコンベア上部までバケットが運ばれた後、下に移動する際にラック103と噛み合いピニオン102を回転させる。バケット101背部はチェーン106で連結されており、上下スプロケット107、108にチェーン106が噛みこみスプロケット107、108が回転することで移動する。
上スプロケット107には回生機能付モータ109が取り付けられており、通常は竹と水の重量で回転しようとする力を回生力によりブレーキを掛け、逆に起動停止時の回転力が弱い場合はモータとして回転力を上スプロケット107に伝えることで所定の回転力を与える。
一方、回生機能付モータ109端部にはタコメータ110が取り付けてあり所定の回転数になるかの監視と制御に信号を利用できるようにしてある。バケット101は水と竹により背部をチェーン106で接続しても前面部に竹と水の重量で傾く可能性あるが、ラック103とピニオン102により、その傾きを防止する効果も有る。
図14に全体構成を示す。工業用水と竹が供給されるバケット供給混合槽114が、垂直攪拌バケットコンベア118の上流に配置されている。バケット101内部に短時間で竹と水が所定量供給できるようにバケット供給混合槽114で事前に混合液を準備する。
工業用水111は水量メータ112により規定量まで到達すれば工業用水止め弁113が閉まりバケット供給混合槽114内部に所定量水を張る。一方竹は、竹チップ貯留ホッパ115に貯められたチップを竹チップ供給ロータリーフィーダ116により切り出し、所定量バケット供給混合槽114に竹チップを供給する。
バケット位置検出器信号127により空バケット101はバケット供給弁下部117の位置に来れば弁が開きバケット供給混合槽114内部の竹と工業用水111をバケット101内部に短時間で供給する。垂直攪拌バケットコンベア118内部で所定時間攪拌され改質した竹は底部で落下しスクリューフィーダ120により脱水機121へと運ばれる。また、その経路部には塩素濃度計119を取り付け所定の濃度まで塩素が溶出しているかを監視し、制御に信号を使用できるようにしている。なお、図14の構成は、図2や図6の一部代替構成として組み込むことができる。すなわち、植物性バイオ燃料を微粒化する微粒化装置2と、植物性バイオ燃料供給経路に接続され、微粒化した植物性バイオ燃料を貯留する貯留ホッパ115(図1の供給ホッパ3に対応)と、バケットコンベア118で撹拌された混合物を脱水する脱水機121(図2では脱水機14)を有するようなシステムにすれば、簡素な手法でカリウムや塩素を除去できる改質システムとすることができる。
図15は本実施例の制御構成を示す。
塩素濃度計119よりの信号は予め手動設定した塩素濃度設定器122と塩素偏差検出器123で比較し、もし設定値より塩素濃度が低い場合は(−)信号を偏差/回転数変換器124に送る。偏差/回転数変換器124内部で塩素偏差(−)に見合う(−)回転数値を回転数偏差検出器125に送る。
回転数偏差検出器125はタコメータ110よりの信号と偏差/回転数変換器124よりの信号を比較し、(−)方向への回転数信号を比例積分微分調整器126に送り、制御設定された制御係数で外乱とならないよう回性機能付モータ109に信号を送り、上スプロケット回転数107を変えることでチューン6の移動スピードを(−)の減速にしてバケット101が竹と水を攪拌する時間を長くすることで、溶出する塩素濃度を上昇させる方向に制御する。一方、塩素濃度計119の値が塩素濃度設定器122と比較して高い場合が、逆方向の動作となり、最終的にバケット101の移動時間を早める動作になる。
このように、塩素濃度などのバケット101内の状況に応じて回転動力を制御することにより、一定の時間毎の改質度合いを調整することができ、制御を容易化できる。
1:受け入れホッパ
2:微粒化装置
3:供給ホッパ
4:供給ホッパレベル計
5:ロータリーフィーダ
6:溶出装置
7:温度発信機
8:蒸気流量調整弁
9:濃度調整弁
10:塩素、カリュウム濃度発信機
11:溶出水レベル調整弁
12:溶出水レベル発信機
13:溶出装置排出ロータリーフィーダ
14:脱水機
15:ペレット製造機
16:バケットコンベア
17:ペレット貯留サイロ
18:払い出しバルブ
19:輸送用密閉型トラック
20:溶出液タンク
21:溶出液ポンプ
22:溶出液タンクレベル発信機
23:溶出液タンクレベル調整弁
24:溶出水レベル調整液ヘッダ
25:溶出液注入ノズル
26:オーバフロー液樋
27:溶出装置内壁
28:溶出装置スクリュー
29:溶出装置蒸気ジャケット
30:オーバフロー管
31:工業用水注入ヘッダ
32:バイオマス投入口
33:バイオマス排出口
34:バイオマス案内板
35:乾燥装置
36:乾燥装置出口温度
37:乾燥蒸気調整弁
101:バケット
102:ピニオン
103:ラック
104:ピニオン軸
105:バケット内部攪拌器
106:チェーン
107:上スプロケット
108:下スプロケット
109:回生機能付モータ
110:タコメータ
111:工業用水
112:水量メータ
113:工業用水止め弁
114:バケット供給混合槽
115:竹チップ貯留ホッパ
116:竹チップ供給ロータリーフィーダ
117:バケット供給弁
118:垂直攪拌バケットコンベア
119:塩素濃度計
120:スクリューフィーダ
121:脱水機へ
122:塩素濃度設定器
123:塩素偏差検出器
124:偏差/回転数変換器
125:回転数偏差検出器
126:比例積分微分調整器
127:バケット位置検出器
2:微粒化装置
3:供給ホッパ
4:供給ホッパレベル計
5:ロータリーフィーダ
6:溶出装置
7:温度発信機
8:蒸気流量調整弁
9:濃度調整弁
10:塩素、カリュウム濃度発信機
11:溶出水レベル調整弁
12:溶出水レベル発信機
13:溶出装置排出ロータリーフィーダ
14:脱水機
15:ペレット製造機
16:バケットコンベア
17:ペレット貯留サイロ
18:払い出しバルブ
19:輸送用密閉型トラック
20:溶出液タンク
21:溶出液ポンプ
22:溶出液タンクレベル発信機
23:溶出液タンクレベル調整弁
24:溶出水レベル調整液ヘッダ
25:溶出液注入ノズル
26:オーバフロー液樋
27:溶出装置内壁
28:溶出装置スクリュー
29:溶出装置蒸気ジャケット
30:オーバフロー管
31:工業用水注入ヘッダ
32:バイオマス投入口
33:バイオマス排出口
34:バイオマス案内板
35:乾燥装置
36:乾燥装置出口温度
37:乾燥蒸気調整弁
101:バケット
102:ピニオン
103:ラック
104:ピニオン軸
105:バケット内部攪拌器
106:チェーン
107:上スプロケット
108:下スプロケット
109:回生機能付モータ
110:タコメータ
111:工業用水
112:水量メータ
113:工業用水止め弁
114:バケット供給混合槽
115:竹チップ貯留ホッパ
116:竹チップ供給ロータリーフィーダ
117:バケット供給弁
118:垂直攪拌バケットコンベア
119:塩素濃度計
120:スクリューフィーダ
121:脱水機へ
122:塩素濃度設定器
123:塩素偏差検出器
124:偏差/回転数変換器
125:回転数偏差検出器
126:比例積分微分調整器
127:バケット位置検出器
Claims (9)
- 内容物を撹拌する撹拌機構を有するバケットを複数有し、前記複数のバケットを周回軌道上で周回させるバケットコンベア。
- 前記バケットには歯車が装着され、前記撹拌機構が前記歯車と軸で連結されている請求項1のバケットコンベア。
- 鉛直方向に伸び、前記歯車にかみ合うラックを有し、
前記周回軌道は、水平方向よりも鉛直方向の方が長く、一部が前記ラックにより形成されている請求項2のバケットコンベア。 - 周回動力を付与するモータと、
前記バケット内の状態に応じて前記周回動力を制御する制御機構を有する請求項1のバケットコンベア。 - 周回で生じた回転力からエネルギーを得る回生機構を有する請求項1のバケットコンベア。
- 内容物を撹拌する撹拌機構を有するバケットを複数有し、前記複数のバケットを周回軌道上で周回させるバケットコンベアと、
植物性バイオ燃料供給経路と水供給経路に接続され、前記バケットコンベアに植物性バイオ燃料と水の混合物を供給する混合槽とを有する植物性バイオ燃料の改質システム。 - 植物性バイオ燃料を微粒化する微粒化装置と、
前記植物性バイオ燃料供給経路に接続され、前記微粒化した植物性バイオ燃料を貯留する貯留ホッパと、
前記バケットコンベアで撹拌された混合物を脱水する脱水機を有することを特徴とする請求項6の植物性バイオ燃料の改質システム。 - 植物性バイオ燃料と水の混合物を複数のバケットに供給し、
前記混合物が入った前記複数のバケットを周回軌道上で周回させる植物性バイオ燃料の改質方法。 - 前記バケット内の混合物の塩素濃度に応じて、前記複数のバケットの周回速度を制御する請求項8の植物性バイオ燃料の改質方法。
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JP2015098690A JP2016216133A (ja) | 2015-05-14 | 2015-05-14 | バケットコンベア、植物性バイオ燃料の改質システム及び方法 |
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JP6289789B1 (ja) * | 2017-09-07 | 2018-03-07 | 太平洋セメント株式会社 | アブラヤシの茎葉の前処理方法、バイオマス燃料の製造方法 |
JP2018127379A (ja) * | 2017-02-08 | 2018-08-16 | 株式会社日立製作所 | バイオマス改質装置及びその運転方法 |
WO2018193567A1 (ja) * | 2017-04-19 | 2018-10-25 | 株式会社Ihi | 燃料製造装置、および、燃料製造方法 |
WO2020059737A1 (ja) * | 2018-09-20 | 2020-03-26 | 日本製紙株式会社 | 固体燃料の製造方法 |
-
2015
- 2015-05-14 JP JP2015098690A patent/JP2016216133A/ja active Pending
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