JP2019014783A - Biofuel, method of producing the same, and power generation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ジャトロファを用いたバイオ燃料およびその製造方法並びに発電方法に関する。 The present invention relates to a biofuel using jatropha, a method for producing the same, and a power generation method.
従来より、ココヤシ、パーム椰子、ジャトロファなどの熱帯植物は、多くの油を含有することからバイオ燃料としてしばしば用いられている。 Conventionally, tropical plants such as coconut palm, palm palm, and jatropha are often used as biofuels because they contain many oils.
特許文献1には、ジャトロファの細胞を培養し、得られるカルス細胞を乾燥した後、乾燥物から油脂を抽出することによってジャトロファ油を製造する方法、またジャトロファ油をエステル化してバイオディーゼル燃料を製造する方法が開示されている。
特許文献2には、工業用蒸留カシュ−ナッツなどの石油製品とジャトロファ油および燃料添加剤とを含むバイオ燃料の製造方法が開示されている。
特許文献3には、ココヤシの果実、パーム果実、ジャトロファの果実などの原料を加熱し、所定の温度範囲の下で低温熱分解と高温熱分解を行い、得られた熱分解中質油からバイオディーゼル燃料を製造する方法が開示されている。
In
また、特許文献4には、パーム椰子の種子殻(PKS)を用いたバイオ燃料が開示されている。特許文献4によると、石炭とパーム椰子の種子殻とを粉砕機に投入して共に粉砕し、これをボイラーの火炉に供給して燃焼させる。
上に述べた特許文献1〜3の従来の方法ては、原料から油脂を抽出するなどの複雑な工程を経てバイオ燃料を製造するので、設備コストおよび運転コストが大きいという問題がある。
The conventional methods described in
また、特許文献4のバイオ燃料では、パーム椰子の種子殻のみではなく石炭を用いる必要があるので全くのバイオ燃料とは言えない。また、パーム椰子の種子殻は、種々の異物を含んでおり、石炭との共粉砕や燃焼を妨げるので、それら異物を除去するためにメッシュによるふるい分けなどの種々の処理を行う必要がある。そのため、コストの面で問題がある。パーム椰子の種子殻を用いた場合には、完全燃焼が難しく、カーボンが溜まったりするので燃焼効率を大きくできない。また、パーム椰子の種子殻は悪臭を発生する可能性がある。
Further, the biofuel of
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、低コストで高い燃焼効率が得られるバイオ燃料およびその製造方法並びに発電方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a biofuel capable of obtaining high combustion efficiency at a low cost, a manufacturing method thereof, and a power generation method.
本発明に係るバイオ燃料は、ジャトロファの果実を原料とし、これを破砕しかつ乾燥させることによって乾燥粒状物としたことを特徴とする。 The biofuel according to the present invention is characterized in that the raw material is Jatropha fruit, which is crushed and dried to form dry granules.
好ましくは、前記ジャトロファの果実を破砕機により破砕して粒状物とした後、前記粒状物を乾燥させて乾燥粒状物とする。 Preferably, the jatropha fruit is crushed by a crusher to form a granular material, and then the granular material is dried to obtain a dry granular material.
また好ましくは、ジャトロファの果実を乾燥させて乾燥物とした後、前記乾燥物を破砕して乾燥粒状物とする。 Preferably, after the Jatropha fruit is dried to obtain a dried product, the dried product is crushed into a dried granular product.
好ましくは、前記ジャトロファの果実を、天日によって乾燥させる。 Preferably, the jatropha fruit is dried by the sun.
好ましくは、前記ジャトロファの果実を、減圧発酵乾燥機によって乾燥させる。 Preferably, the Jatropha fruit is dried by a reduced-pressure fermentation dryer.
前記乾燥粒状物は、サイズが5ミリメ−トル以下の破砕片を主成分とする粒状物である。 The dry granule is a granule mainly composed of crushed pieces having a size of 5 mm or less.
前記乾燥粒状物は、前記ジャトロファの表皮の破砕片および前記ジャトロファの種子の破砕片を含む。 The dried granule includes a fragment of the Jatropha epidermis and a fragment of the Jatropha seed.
好ましくは、前記乾燥粒状物がペレット化されてなる。 Preferably, the dried granular material is pelletized.
本発明に係る製造方法は、ジャトロファの果実を原料とし、これを破砕機により破砕してサイズが10ミリメ−トル以下の破砕片からなる粒状物とした後、前記粒状物を乾燥させて乾燥粒状物とする。 The production method according to the present invention uses jatropha fruit as a raw material, and is crushed by a crusher to obtain a granulated product comprising crushed pieces having a size of 10 mm or less, and then the granulated product is dried to obtain a dried granulated product. It is a thing.
本発明に係る発電方法は、ジャトロファの果実を原料としてこれを破砕しかつ乾燥させることによって乾燥粒状物としたバイオ燃料を燃焼させて発電を行う。 The power generation method according to the present invention performs power generation by combusting biofuel made into dry granular materials by crushing and drying Jatropha fruit as a raw material.
本発明によると、低コストで高い燃焼効率が得られるバイオ燃料およびその製造方法並びに発電方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the biofuel which can obtain high combustion efficiency at low cost, its manufacturing method, and a power generation method can be provided.
図1には収穫されたジャトロファの果実11の例が、図2には本実施形態におけるバイオ燃料の製造方法の例が、図3には本実施形態におけるバイオ燃料の製造方法の他の例が、それぞれ示されている。
FIG. 1 shows an example of harvested
ジャトロファ(Jatropha)は、ヤトロファまたはナンヨウアブラギリなどとも呼称され、その果実11は、直径が2〜3cm程度の黒乃至黒褐色の果実である。ジャトロファは、開花した後に果実の生育が始まり、当初は緑色の果実を付けるが、これが黄色に変色していき、さらに熟成して黒色(または黒褐色)となる。図1に示すジャトロファの果実11は、熟成した果実を収穫した後しばらく放置することによって自然乾燥したものである。熟成したジャトロファの果実11は、殻の中に種子を内包する。
Jatropha is also referred to as Jatropha or Nabbola brachiri, and its
本実施形態におけるバイオ燃料は、ジャトロファの果実11を原料とし、これを破砕(または粉砕)しかつ乾燥させることによって、乾燥粒状物としたものである。
The biofuel in the present embodiment is obtained by using Jatropha
つまり、本実施形態において、バイオ燃料となる乾燥粒状物は、ジャトロファの果実11の殻(表皮)および種子を含んだ状態の全体を原料とし、これに破砕工程と乾燥工程とを実施したものである。
That is, in this embodiment, the dry granular material used as the biofuel is obtained by using the whole of the state including the shell (skin) and seeds of
また、使用と運搬の利便性のために、乾燥粒状物をペレット化して用いることが可能である。いずれにしても、本実施形態の乾燥粒状物およびそれをペレット化したものは、液体ではなく、固体である。つまり、本実施形態のバイオ燃料は、固体燃料である。 Moreover, it is possible to use a dry granular material by pelletizing for the convenience of use and conveyance. In any case, the dry granular material of this embodiment and the pelletized material thereof are not liquid but solid. That is, the biofuel of this embodiment is a solid fuel.
果実11を乾燥させるのに、自然乾燥、または乾燥機を用いた人工的な乾燥によって、水分が周囲の大気の湿度に対して+10パ−セント以下となるまで乾燥させるのがよい。収穫した果実11をそのまま天日で自然乾燥させる場合には、例えば2週間程度かけるのがよい。乾燥によって表皮の中に気泡ができ、これによって燃焼し易くなる。
In order to dry the
なお、破砕工程と乾燥工程とのいずれを先に行ってもよいが、破砕工程を先に行って細かくカットしておくことにより、乾燥し易くなる。その場合においても、破砕工程の前に簡易な乾燥工程を入れてもよい。 Note that either the crushing step or the drying step may be performed first. However, if the crushing step is performed first and cut finely, it becomes easy to dry. Even in that case, a simple drying step may be inserted before the crushing step.
さて、本実施形態の製造方法の例では、図2に示すように、ジャトロファの果実11を破砕機(または粉砕機)により破砕して粒状物13とした後、その粒状物13を乾燥させて乾燥粒状物14とする。つまり、ジャトロファの果実11を、先ず、サイズが4〜5mm程度の破砕片12となるようにカットし、カットした後、その破砕片12の集合である粒状物13を乾燥させる。このようにすると乾燥が効率的に行われる。
Now, in the example of the manufacturing method of this embodiment, as shown in FIG. 2, the
この場合に、果実11を破砕する前に、1日乃至数日程度にわたって天日などで自然乾燥させておいてもよい。また、果実11を輸送する間において自然乾燥させることてもよい。
In this case, before the
本実施形態の製造方法の他の例では、図3に示すように、ジャトロファの果実11を乾燥させて乾燥物21とした後、その乾燥物21を破砕して乾燥粒状物22とする。つまり、ジャトロファの果実11を、先ず十分に乾燥させて乾燥物21として重量を低減する。その後、乾燥物21を破砕して乾燥粒状物22とする。
In another example of the manufacturing method of the present embodiment, as shown in FIG. 3, after the
この場合に、果実11を乾燥機を用いて乾燥させると効率よく乾燥できる。乾燥機として、例えば、減圧発酵乾燥機(真空発酵乾燥機)を用いることにより、高速で一層効率よく乾燥することが可能である。
In this case, the
本実施形態のバイオ燃料である乾燥粒状物14,22は、サイズが6〜10mm以下、または5mm以下の破砕片を主成分とする粒状物である。乾燥粒状物14,22は、ジャトロファの果実の殻(表皮)の破砕片およびジャトロファの種子の破砕片を含む。
The dry
このように製造した乾燥粒状物14,22は、バイオ燃料として、例えばボイラーで燃焼させて発電を行うために用いることが可能である。乾燥粒状物14,22は、ほぼ完全燃焼し、燃焼させた後にカ−ボンがほとんど残ることなく、単位重量当たりの熱量が高い。しかも、燃焼による悪臭がほとんどない。また、原料から油脂を抽出するなどの複雑な工程を経ることなくバイオ燃料を製造するので、製造コストが低く抑えられ、石炭の代用とすることが可能である。乾燥粒状物14,22は、バイオ燃料であるから、非枯渇資源であり、二酸化炭素の総排出量が増えないという利点がある。
The dry
次に、果実11の乾燥および破砕についてさらに説明する。
Next, drying and crushing of the
図4〜図5には、100粒の果実11について、破砕と乾燥による重量の変化の測定試験を実施した経緯が、図6にはその結果が、それぞれ示されている。
FIGS. 4 to 5 show the history of measuring the change in weight due to crushing and drying of 100
この実施例(実施例1)において、採取したジャトロファの果実11から100個を任意に選び、重量を測定し(M−1)、その後に4〜5mmの短冊状の破砕片となるよう破砕し、自然乾燥させた1日目(M−2)、2日目(M−3)、3日目(M−4)の重量を測定した。それぞれの経緯が、図4A、図4B、図5A、図5Bに示されている。
In this example (Example 1), 100 selected
図6に示されるように、果実11を破砕して乾燥させることにより、1日目で72.6パーセントの多くの水分が乾燥し、2日目および3日目には少しの乾燥が進んだ。この場合には、果実11の粒状物を1日程度乾燥させた乾燥粒状物を用いることが可能である。
As shown in FIG. 6, by crushing and drying the
図7〜図9には、100粒の果実11について、乾燥による重量の変化の測定試験を実施した経緯が、図10にはその結果が、それぞれ示されている。
FIGS. 7 to 9 show the history of the measurement test of the change in weight due to drying of 100
この実施例(実施例2)において、採取したジャトロファの果実11から100個を任意に選び、重量を測定し(J−1)、その後にそのまま自然乾燥させた1日目(J−2)、2日目(J−3)、3日目(J−4)、および4日目(J−5)の重量を測定した。それぞれの経緯が、図7A、図7B、図8A、図8B、図9に示されている。
In this example (Example 2), 100 selected
図10に示されるように、果実11を破砕することなく乾燥させた場合には、1日目で34パーセントの水分が乾燥し、2日目および3日目と乾燥が進み、4日目には73パーセントの水分が乾燥した。この場合には、果実11を4日間程度乾燥させた乾燥物を用いるのが好ましい。
As shown in FIG. 10, when the
次に、バイオ燃料の製造システムについて説明する。 Next, a biofuel production system will be described.
図11にはバイオ燃料の製造システム1の例が示されている。
FIG. 11 shows an example of a
図11において、製造システム1は、破砕機31、乾燥機32、およびペレットマシン33などを備える。
In FIG. 11, the
輸送されてきた果実11は、適当なコンベアなどを利用して破砕機31のホッパー31aに投入される。破砕機31は、果実11をサイズが4〜5mmの破砕片となるように破砕しまたは粉砕するもので、例えば1時間当たり12トンの果実11を処理して粒状物とする。粒状物は適当なコンベアなどによって乾燥機32に投入される。破砕機31が破砕のサイズに関する設定が可能である場合に、例えば、破砕のサイズを、4mm、または5mmなどに設定すればよい。
The transported
乾燥機32は、果実11の粒状物を乾燥させ、乾燥粒状物14とする。乾燥機32は、例えば真空発酵乾燥機である。真空発酵乾燥機では、粒状物をタンク(本体収納室)に収納し、内部で粒状物を攪拌機により攪拌する。水蒸気によってタンクを外部から加熱し、内部の温度を60〜80℃程度とする。これによって粒状物の乾燥が促進されるとともに、悪臭の元となる腐敗菌などが死滅する。そして、タンク内を300〜400mmHg程度に減圧して沸点を下げることにより、乾燥をさらに促進して高速化する。
The
また、粒状物に共生微生物を添加し混合して攪拌することにより発酵させて溶存酸素を供給し、悪臭の発生を防止する。そのような共生微生物およびその添加の方法として、特許第4153685号の記載を参照することができる。 In addition, symbiotic microorganisms are added to the granular material, mixed and stirred to ferment and supply dissolved oxygen to prevent the generation of malodor. Reference can be made to the description of Japanese Patent No. 415385 for such symbiotic microorganisms and methods for their addition.
なお、このような真空発酵乾燥機として、例えば、ホバ−ズ社製のVFD(高速真空発酵乾燥システム)を用いることができる。 As such a vacuum fermentation dryer, for example, a VFD (high-speed vacuum fermentation drying system) manufactured by Hovers can be used.
乾燥機32から搬出される乾燥粒状物14は、そのままバイオ燃料として用いることが可能であるが、これをペレットマシン33に投入し、5〜10mm程度またはその他の適当なサイズの円柱形状または角柱形状などのペレット15に形成して用いることが可能である。ペレット化することにより、運搬、保管、および燃料として使用における利便性が向上する。なお、乾燥粒状物14をペレット15に形成する場合には、乾燥粒状物14の破砕片のサイズをさらに小さくして例えば粉体状としておいてもよい。
The dried
つまり、本実施形態におけるバイオ燃料は、乾燥粒状物14,22、およびこれらをペレット化したペレット15を含む。そのようなペレットマシン33として、例えば、CPM社のペレットミルを用いることができる。
That is, the biofuel in the present embodiment includes the dry
なお、これら破砕機31、乾燥機32、およびペレットマシン33は、1つの同じ工場に設置されていてもよいし、また異なる工場に設置されていてもよい。異なる工場に設置されている場合には、原料または半加工品を、コンベア、車両、または船舶など適当な輸送手段で輸送すればよい。
In addition, these
また、乾燥粒状物14,22またはペレット15をバイオ燃料として発電するために、種々のボイラー発電機を用いることが可能である。そのようなボイラー発電機は、例えば、バイオ燃料を燃焼させて加圧水蒸気を得るボイラー、加圧水蒸気によって回転駆動されるタービン、タービンによって回転駆動される発電機を備える。
In addition, various boiler generators can be used to generate electricity using the
上に述べた実施形態において、乾燥粒状物14,22、ペレット15の形状、サイズ、またはその製造工程、破砕機31、乾燥機32、ペレットマシン33、または製造システム1の全体または各部の構成、個数、配置などは、本発明の主旨に沿って適宜変更することができる。
In the above-described embodiment, the shape and size of the dried
1 製造システム
11 果実(ジャトロファの果実)
12 破砕片
13 粒状物
14 乾燥粒状物
15 ペレット(乾燥粒状物)
21 乾燥物
22 乾燥粒状物
31 破砕機
32 乾燥機
33 ペレットマシン
1
12
21
Claims (10)
ことを特徴とするバイオ燃料。 Jatropha fruit was used as a raw material, and this was crushed and dried to give a dry granule,
Biofuel characterized by that.
請求項1記載のバイオ燃料。 After crushing the Jatropha fruit with a crusher to give a granular material, the granular material was dried into a dry granular material,
The biofuel according to claim 1.
請求項1記載のバイオ燃料。 After drying the Jatropha fruit to a dried product, the dried product was crushed into a dried granular product,
The biofuel according to claim 1.
請求項1ないし3のいずれかに記載のバイオ燃料。 The jatropha fruit was dried by the sun,
The biofuel according to any one of claims 1 to 3.
請求項1ないし3のいずれかに記載のバイオ燃料。 The jatropha fruit was dried by a vacuum fermentation dryer.
The biofuel according to any one of claims 1 to 3.
請求項1ないし5のいずれかに記載のバイオ燃料。 The dry granule is a granule mainly composed of crushed pieces having a size of 5 mm or less.
The biofuel according to any one of claims 1 to 5.
請求項6記載のバイオ燃料。 The dried granule includes a fragment of the Jatropha epidermis and a fragment of the Jatropha seed.
The biofuel according to claim 6.
請求項1ないし7のいずれかに記載のバイオ燃料。 The dried granular material is pelletized,
The biofuel according to any one of claims 1 to 7.
ことを特徴とするバイオ燃料の製造方法。 Jatropha fruit is used as a raw material, and this is crushed by a crusher to form a granular material consisting of crushed pieces having a size of 10 mm or less, and then the granular material is dried to obtain a dry granular material.
A biofuel production method characterized by the above.
発電方法。 A power is generated by burning the biofuel according to any one of claims 1 to 8.
Power generation method.
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