JP2020183471A - 木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】木材の皮を原料とする半炭化燃料を製造する半炭化燃料製造装置を提供する。【解決手段】本発明の木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置は、木材の皮を原料とする原料ペレットを収容する収容室と、前記収容室に燃焼熱を供給する燃焼熱供給部と、前記収容室に過熱蒸気を供給する過熱蒸気供給部と、前記原料ペレットを、前記収容室内部で第１方向に移動させる搬送機構と、前記原料ペレットへの加熱時間を制御する制御部と、を備え、前記燃焼熱と前記過熱蒸気は、前記原料ペレットを加熱して半炭化させて半炭化燃料とし、前記制御部は、前記原料ペレットの半炭化に適した時間での加熱時間を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、木材の皮を原料として、半炭化状態である半炭化燃料を製造する、木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置に関する。

近年の環境保護や環境意識の高まりの中で、化石燃料以外を燃料とする燃焼装置の導入や設置が求められるようになってきている。燃焼装置は様々な場面で使用される。例えば、生ごみや可燃性廃棄物の燃焼処理、土壌改質のための土壌還元改質、特殊な廃棄物の燃焼処理などの、処理のための燃焼に用いられる。あるいは、燃焼装置の燃焼によって得られる水蒸気、燃焼熱、燃焼ガス、燃焼エネルギーが利用されることも多い。例えば、燃焼エネルギーを用いた発電、燃焼熱や燃焼ガスを用いた、工場などでの熱源として利用されることがある。

このように、燃焼そのものを必要とする場合（燃焼処理）や、燃焼によって得られる熱などのエネルギーを利用する場合（燃焼装置として）などのように、燃焼装置が様々な場面で使用されている。

このような燃焼装置は、燃料を必要とする。これまで、多くの燃焼装置においては、燃料として化石燃料が使用されてきていた。石油、重油、天然ガスなどの化石燃料が使用されてきた。

しかしながら、これら化石燃料の減少や価格高騰などもあり、化石燃料以外の燃料が求められている。また、化石燃料はその生産過程から燃焼による二酸化炭素排出などの問題もあり、環境保護や環境意識の点からも、代替エネルギーが求められている。

このような化石燃料に代わり環境保護や環境意識の高まりに対応できる燃料として、自然由来のバイオマス燃料が注目されている。単なる伐採木をそのまま燃料として使用することもあるが、木材を炭化させた燃料がバイオマス燃料として使用されることも始まっている。製材所において発生する端材や、森林の間伐材などが、木質のバイオマス燃料として利用されている。

しかしながら、近年の人口増加や森林面積の減少、林業の衰えなどもあり、端材や間伐材が減少している。あるいは木材そのものの減少による価格高騰もあって、木質のバイオマス燃料そのものの価格も高騰している問題がある。また、このような状況によって、木質バイオマス燃料の供給も不十分となっている。これは、木材そのものを燃料とする木材燃料においても同様である。
すなわち、木材そのものの木材燃料や、これを原料とする木質バイオマス燃料は、不足している状況がある。

木材は、燃料を目的として伐採されるだけでなく、建築材料やパルプ材料などを目的として伐採されることがある。また伐採された木材は、一次加工されて製材されることも多々ある。このような伐採や製材の過程で、木材の皮がはがされることが行われる。

木材を燃料、建築材料、パルプ材料などに用いる場合においては、木材の皮は不要であったり邪魔であったりすることが多いからである。このように、木材そのものや木質バイオマス燃料そのものの不足が生じている一方で、木材の皮は不要なものとして廃棄されている現状がある。

上述のように、種々の材料としての木材においては、皮部分は邪魔であったり不要であったりするからである。また、皮そのものの用途が少なく、利用されることもきわめて少ない。一方で、伐採された木材においては必ず皮は付いており、大量の木材の皮が利用されないまま廃棄されている現状がある。加えて、廃棄においては、埋め立てにされたり、産業廃棄物として放置されたりしているなど、環境にも好ましくない現状がある。

すなわち、木材の皮の有効利用が求められている。

このような状況で、木材を原料とする燃料の製造についての技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１８９４５７号公報

特許文献１は、鶏糞等の家畜糞尿と植物性材料とからなる混合物、さらに炭が混合されて、これらが圧縮固化されてなる固形燃料であって、植物性材料には木の皮、木の皮以外の木材、稲わらもしくは葦その他の草本類、または籾殻等を適宜用いることができる。混合物は、家畜舎の敷き料であってもよい。混合物中にはさらに米糠を混合してもよい固形燃料を、開示する。

しかしながら、特許文献１の固形燃料は、動物性と植物性の混合物に木材の皮を含んでいるだけで、木材の皮のみを用いた固形燃料ではない。このため、木材の皮を十分に利用しているとは言い難い問題がある。また、特許文献１の固形燃料は、原料をそのまま成型等しただけであるので、燃料として使用すると、燃焼炎や煤煙が大きく生じてしまう。そのような燃焼炎などを利用する用途であればよいが、燃焼熱（燃焼ガス）による熱量を利用する用途には適さない問題がある。

木質などを原料とする燃料では、燃料としての使用時において高い燃焼熱を利用することが多い。例えば、燃焼熱を利用する発電装置であったり、水蒸気発生装置であったり、温室であったりする。これらの装置に利用する場合には、燃焼熱を中心として必要としており、煤煙や多すぎる燃焼炎は不要である。このため、特許文献１のような、成型された原料そのままの燃料では、煤煙や燃焼炎は多くなるうえに、燃焼熱の熱量も不足する問題がある。

このような問題を解消するために、原料を炭化させて炭化した燃料とすることが行われる。炭化した炭化燃料であれば、高い燃焼熱を得ることができ、煤煙や燃焼炎も減じることができるからである。

一方で、炭化燃料としての高い燃焼熱も必要であるが、一定の燃焼炎も必要であることがある。このような燃料を得るために、半炭化という製造方法がとられることがある。廃棄されていた木材の皮を、このような炭化あるいは半炭化によって燃料を得ることが、次の時代には求められている。環境負荷の軽減を考慮して、不足している木質そのものよりも、廃棄されている木の皮の有効利用が求められているからである。また、燃焼熱を利用したい分野も多数ある現状もある。特に、燃焼熱を利用したローカル性のある発電装置や温室装置などへの、化石燃料以外での燃料が必要とされている現状もあるからである。

しかしながら、木材の皮以外の本体部分の木質原料とは異なり、木材の皮はより多くの油分を含んでいる。特に、この油分の中にはタールを含む重質油が含まれており、半炭化はおろか炭化させることも難しい問題があった。炭化させるにも半炭化させるにも、含まれる重質油を中心とする油分への対応が難しかったからである。これを解消するコスト問題もあり、これまで木材の皮を利用した半炭化燃料を製造する試みはほとんど行われてきていない問題がある。

本発明は上記の課題に鑑み、木材の皮を原料とする半炭化燃料を製造する半炭化燃料製造装置を提供することを目的とする。

本発明の木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置は、木材の皮を原料とする原料ペレットを収容する収容室と、
収容室に燃焼熱を供給する燃焼熱供給部と、
収容室に過熱蒸気を供給する過熱蒸気供給部と、
原料ペレットを、収容室内部で第１方向に移動させる搬送機構と、
原料ペレットへの加熱時間を制御する制御部と、を備え、
燃焼熱と過熱蒸気は、原料ペレットを加熱して半炭化させて半炭化燃料とし、
制御部は、原料ペレットの半炭化に適した時間での加熱時間を制御する。

本発明の木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置は、燃焼熱に加えて、過熱蒸気を付与することで、油分特に重質油の多い木材の皮であっても、十分な半炭化を実現できる。また、加熱の過程で木材の皮が含むタールからの煤煙熱を回収して、燃焼熱を生成する燃焼バーナーのエネルギーとして再利用することで、半炭化燃料製造装置全体での製造エネルギー効率を高めることができる。また、燃料製造にかかわる時間を短縮化することができる。

また、原料ペレットに対して燃焼熱と過熱蒸気を合わせて付与することで、ペレット内部への熱の浸透が促される。この結果、高い精度での半炭化が実現できる。

得られる半炭化燃料は、廃棄されていた木材の皮を原料とするので、廃棄されていた木材の皮の有効利用が可能となる。また、半炭化燃料であることで、煤煙の少ない高い熱量の燃焼熱を生じさせつつ、残っている油分による燃焼炎も得られる、ハイブリッドな燃料として活用ができる。

本発明の実施の形態１における半炭化燃料製造装置のブロック図である。 本発明の実施の形態１における原料ペレットの製造工程を示す模式図である。 本発明の実施の形態１における燃焼バーナーの一例を示す模式図である。 本発明の実施の形態２における半炭化燃料製造装置の模式図である。 本発明の実施の形態２における半炭化燃料製造装置の模式図である。

本発明の第１の発明に係る木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置は、木材の皮を原料とする原料ペレットを収容する収容室と、
収容室に燃焼熱を供給する燃焼熱供給部と、
収容室に過熱蒸気を供給する過熱蒸気供給部と、
原料ペレットを、収容室内部で第１方向に移動させる搬送機構と、
原料ペレットへの加熱時間を制御する制御部と、を備え、
燃焼熱と過熱蒸気は、原料ペレットを加熱して半炭化させて半炭化燃料とし、
制御部は、原料ペレットの半炭化に適した時間での加熱時間を制御する。

この構成により、木材の皮を好適に半炭化燃料とできる。

本発明の第２の発明に係る木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置では、第１の発明に加えて、原料ペレットは、原料となる木材の皮を、破砕、洗浄、乾燥、成型して得られる。

この構成により、木材の皮を半炭化燃料とすることが容易となる。また得られる半炭化燃料の利用が容易となる。

本発明の第３の発明に係る木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置では、第１または第２の発明に加えて、燃焼熱は、燃焼バーナーでの燃焼から得られる。

この構成により、燃焼熱を効果的に付与できる。

本発明の第４の発明に係る木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置では、第３の発明に加えて、過熱蒸気は、燃焼バーナーで加熱されて生成される水蒸気と、燃焼バーナーからの燃焼熱とが混合して生成される。

この構成により、より十分な熱量を持った過熱蒸気を付与することができる。

本発明の第５の発明に係る木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置では、第１から第４のいずれかの発明に加えて、過熱蒸気は、収容室に収容される原料ペレットの内部に、燃焼熱を誘導する。

この構成により、半炭化を十分に進めることができる。

本発明の第６の発明に係る木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置では、第１から第５のいずれかの発明に加えて、原料ペレットへの加熱で生じる煤煙熱を回収する、煤煙熱回収部を、更に備える。

この構成により、タールなどの重質油の燃焼で生じる煤煙を、炭化の邪魔にならないようにできる。

本発明の第７の発明に係る木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置では、第６の発明に加えて、煤煙熱回収部は、燃焼バーナーの燃焼エネルギーとして、煤煙熱を還流させる。

この構成により、煤煙熱を、更に有効活用できる。

本発明の第８の発明に係る木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置では、第６または第７の発明に加えて、煤煙熱は、原料ペレットに含まれる重質油由来である。

この構成により、余分な重質油を除去して半炭化燃料を製造できる。

本発明の第９の発明に係る木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置では、第１から第８のいずれかの発明に加えて、搬送機構は、回転軸と、該回転軸により回転する複数の回転羽根を有し、複数の回転羽根の間隔は不均一である。

この構成により、収容室の位置によって原料ペレットの搬送速度を変化させることができる。この結果、より品質の高い半炭化を実現できる。

本発明の第１０の発明に係る木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置では、第９の発明に加えて、収容室の両端付近での回転羽根の間隔は、収容室の中央付近での回転羽根の間隔よりも小さい。

この構成により、加熱の最初と最後の加熱密度を、途中よりもあげることができる。これにより、炭化の進み具合に適した加熱度合いを実現できる。

本発明の第１１の発明に係る木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置では、第１から第１０のいずれかの発明に加えて、半炭化燃料は、油分を残しつつ炭化が進んだ状態である。

この構成により、燃焼炎と炭素による燃焼熱の両方を生み出すことのできる、好適な燃料として利用できる。
本発明の第１２の発明に係る木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置では、
前記回転羽根同士を接続する複数の接続板を更に備え、
前記接続板と前記回転羽根との角度は、前記複数の接続板によって異なり、
前記接続板と前記回転羽根との角度が相違することで、前記原料ペレットの撹拌が不均一となる。

この構成により、原料ペレットの撹拌能力が高まり、半炭化の品質が高まる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

（実施の形態１）

（全体概要）
図１を用いて木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置（以下、必要に応じて「半炭化燃料製造装置」と略す）の全体概要を説明する。半炭化燃料製造装置１は、木材の皮を原料とする半炭化燃料を製造する。ここで、一例として、木材の皮を原料としてペレット状にされた木材の皮を原料とする原料ペレット１００を半炭化燃料にする、半炭化燃料製造装置１を示している。図１は、本発明の実施の形態１における半炭化燃料製造装置のブロック図である。

半炭化燃料製造装置１は、収容室２、燃焼熱供給部３、過熱蒸気供給部４、搬送機構５、制御部９を、備える。

収容室２は、木材の皮を原料とする原料ペレット１００を収容する。ここで、収容室２には、原料ペレット１００を投入する原料ペレット投入部６が備わる。この原料ペレット投入部６から原料ペレット１００が収容室内部に投入される。投入された原料ペレット１００に、後述するように熱が加えられることで、炭化が進み、半炭化燃料１１０が得られる。

燃焼熱供給部３は、収容室２に燃焼熱を供給する。供給された燃焼熱は、収容室２に収容されている原料ペレット１００に熱を与える。この燃焼熱が、現慮ペレット１００の炭化を進める。ここで、燃焼バーナー３１が燃焼熱を生成する。燃焼バーナー３１は、燃料を燃焼させることで、燃焼熱を発生させる。燃焼バーナー３１は、この燃焼熱を、燃焼熱供給部３を通じて、収容室２に送り込む。

過熱蒸気供給部４は、収容室に過熱蒸気を供給する。供給された過熱蒸気は、収容室２に収容されている原料ペレット１００に付与される。過熱蒸気は、過熱蒸気生成部４１で生成される。このとき、過熱蒸気生成部４１は、燃焼バーナー３１で加熱されて生成される水蒸気と、燃焼バーナー３１からの燃焼熱とを混合して生成する。この混合状態の気体が過熱蒸気である。これが、過熱蒸気供給部４から、収容室２内部に供給される。

搬送機構５は、収容室２に投入された原料ペレット１００を、第１方向に移動させる。この移動によって、収容室２内部の原料ペレット１００は、移動しながら炭化を進ませていく。搬送での移動により熱の付与が進んでいき（燃焼熱と過熱蒸気とによる熱の付与）、原料ペレット１００の炭化が進んでいく。この炭化工程によって、半炭化燃料１１０が得られる。すなわち、収容室２に供給された燃焼熱と過熱蒸気とが合わさって、原料ペレット１００を加熱して半炭化させていく。

また、搬送機構５の表面に、三角形や二等辺三角形等の形状物を取付ける事により、熱流の拡散を促すことで、より安定した収容室２内部の温度が均一化された状態で投入された原料ペレット１００を、第１方向に移動させることが可能とすることもよい。

制御部９は、収容室２内部での原料ペレット１００への加熱時間を制御する。このとき、制御部９は、原料ペレット１００の半炭化に適した時間での加熱時間を制御する。この時間制御によって、原料ペレット１００は、半炭化された半炭化燃料となることができる。

制御部９は、搬送機構５の回転量や回転時間などを変化させることで、原料ペレット１００の原料ペレット投入部６から半炭化燃料排出口７までの搬送時間（滞在時間）を変えることができる。あるいは、半炭化燃料排出口７を解放して半炭化燃料１１０を排出するまでの時間を変えることができる。このような時間の変更によって、半炭化に関する加熱時間を制御できる。もちろん、他の手段で、加熱時間を制御してもよい。

制御部９により加熱時間の制御により、投入されている原料ペレット１００の炭化が半炭化の状態まで進んでいく。収容室２には、上述の通り、燃焼熱供給部３から燃焼熱が、過熱蒸気供給部４から過熱蒸気が供給される。この燃焼熱と過熱蒸気は、収容されている原料ペレット１００に付与される。すなわち、原料ペレット１００には、燃焼熱と過熱蒸気とが合わさって加熱がされる。これら２種類の熱が相まって原料ペレット１００を加熱することで、効率的に原料ペレット１００への加熱が行われる。

この効率的な加熱に加えて、原料ペレット１００は、搬送機構５によって第１方向に搬送される。この搬送によって、徐々に原料ペレット１００には加熱がされるうえ、まんべんなく加熱がされるようになる。原料ペレット１００が一か所にとどまって加熱をされるのに比較して、搬送されながら加熱されることで、表面全体および内部も含めた全体への加熱がされやすい。また、投入された多くの原料ペレット１００のそれぞれにおける加熱のムラも生じにくい。

この点でも、搬送機構５によって搬送されながら、収容室２全体に供給される燃焼熱と過熱蒸気とが、原料ペレット１００に付与される。これにより、むらなく加熱されて、半炭化に向けた炭化が進んでいく。制御部９は、搬送機構５も制御することで、適切な半炭化を実現できる。

このような加熱による炭化が進んだ後で、半炭化燃料排出口７から半炭化燃料１１０が取り出される。

半炭化燃料１１０は、完全炭化した燃料と異なり、炭化による炭素成分を主としつつも、油分を残した状態である。この油分を残していることで、半炭化燃料１１０を燃焼させると、ガスである燃焼熱を主として生み出しつつも、燃焼炎も生じさせることができる。例えば、燃焼熱を用いる発電装置などでは、ガスである燃焼熱を必要としつつも、種々の理由で燃焼炎を合わせて必要とすることもある。あるいは、炭化によって生じる高い燃焼熱と燃焼炎を両方利用したい他の装置もある。このような装置においては、完全炭化した炭化燃料よりも、油分を残した半炭化燃料であることのほうが好適である。

また、半炭化燃料１１０は、上述した半炭化燃料製造装置１によって、タールなどの重質油の油分の多くは除去されている。このため、油分が残っていても、燃焼させるときにタール分による黒煙や排ガスを生じさせにくく、様々な装置への利用が好適となる。

特に、次の理由で、本発明の半炭化燃料製造装置１は、タールなどの重質油を除去しつつも、効率的に半炭化燃料１１０を製造できる。

（１）制御部９による加熱時間の制御により、半炭化のための最適制御が行われる。
（２）搬送機構５による原料ペレット１００を搬送しながらの加熱により、一様に過熱を行える。
（３）燃焼熱だけでなく過熱蒸気も加えることでより十分な加熱が行える。
（４）燃焼熱と過熱蒸気との混合過熱により、過熱蒸気は、原料ペレット１００内部に燃焼熱を誘導できる。この誘導により、原料ペレット１００の内部まで十分な加熱がなされる。タール分なども、この加熱により燃焼して気化する。

このように、タールなどの余分な重質油は燃焼で除去されつつも、ある程度の油分を残した半炭化燃料１１０が製造される。

（原料ペレット１００）
また、製造される半炭化燃料１１０は、木材の皮を原料としている。従来技術で説明したように、木材の皮は、利用されることなく大量に廃棄されている現状がある。製材所、伐採などの場所で、多くの木材の皮が利用されることなく捨てられている。捨てられて無駄になっているだけでなく、廃棄物処理としてのコストや環境悪化も招いている。

これに対して、本発明の半炭化燃料製造装置１は、木材の皮を原料とする原料ペレット１００を燃料の原料としている。すなわち、廃棄されて利用されずにいた木材の皮を、利用可能な半炭化燃料１１０に変えることができる。この木材の皮は、木材の内部よりも油分を含んでいるので、半炭化燃料としての炭素と油分の両方を利用することには好適である。一方で、タールなどの重質油も多く含んでいるので、これを除去することも必要である。上述の通りの特徴でタールなどの重質油の除去も進むので、油分の利用を残しつつも、適切な半炭化燃料１１０を製造できる。

このように、廃棄されて利用されていなかった木材の皮を、好適な半炭化燃料１１０とすることができ、木材の皮の有効活用を実現できる。

ここで、原料ペレット１００は、木材の皮を原料とする。木材ペレット１００は、一例として図２のような工程を経て製造される。図２は、本発明の実施の形態１における原料ペレットの製造工程を示す模式図である。

伐採現場や製材所、廃棄場所などから木材の皮が集められる。まず、ステップＳＴ１にて、洗浄工程が行われる。洗浄工程において、木材の皮が洗浄される。余分なごみや砂などが落とされる。次いで、ステップＳＴ２の乾燥工程で感想が行われる。最後に、ステップＳＴ３にて成型工程が行われて、ペレット形状などの形態にされる。なお、このいずれかの工程の中で、粉砕される粉砕工程が含まれて、成型時には、粉砕状態からペレット形状などに生成されることも好適である。

このような工程を経て、ペレット形状などの原料ペレット１００が製造される。これが、半炭化燃料製造装置１によって半炭化燃料の原料とされる。木材の皮を原料としていることで、最終的には木材の皮を原料とする半炭化燃料１１０が得られる。また、図２のような工程を経ることで、半炭化燃料１１０を製造しやすい原料ペレット１００が得られる。

なお、原料ペレット１００は、ペレット形状を一つの例としているが、ペレット以外の形状（球状など）であってもよい。収容室２内部に投入しやすく、搬送機構５によって搬送しやすいものであればよい。

（燃焼バーナー）
燃焼熱は、燃焼バーナー３１により生成される。燃焼バーバー３１は、燃料を用いて燃焼して燃焼熱を生じさせる。燃焼バーナー３１は、バイオマス燃料など様々な燃料を利用すればよい。また、本発明の半炭化燃料製造装置１で製造された燃料を利用してもよい。あるいは、廃材などの燃料を利用してもよい。

燃焼バーナー３１は、効率的な燃焼熱を得るために、例えば図３のような上向きに燃焼炎が生じる構造をもつものであってもよい。図３は、本発明の実施の形態１における燃焼バーナーの一例を示す模式図である。

図３の燃焼バーナー３１は、上部開口部３２を有しており、燃焼室３３での燃焼によって生じた燃焼炎２０が、上部開口部３２から上向きに発生する。このように上向きに発生することで、上部にある過熱蒸気生成部４１に燃焼炎を当てやすくなる。これにより、過熱蒸気の生成を容易にすることができる。もちろん、上部に生じる燃焼炎以外にも前方に燃焼炎が生じつつ燃焼ガスも生じる。この燃焼ガスを、燃焼熱として燃焼熱供給部３から供給できる。

燃焼バーナー３１は、このように燃料を燃焼させて、燃焼熱を生成して、収容室２に供給する。併せて、熱を与えて水蒸気を生じさせつつ、水蒸気に燃焼熱を混合させて、過熱蒸気を生成する。燃焼バーナー３１は、収容室２に供給される燃焼熱を生成しつつ、過熱蒸気の生成の役割の一部も果たしている。また、過熱蒸気生成部４１で生成される水蒸気と燃焼熱を混合させることで、過熱蒸気を容易に生成することもできる。

燃焼熱供給部３から供給された燃焼熱は、収容室２内部で原料ペレット１００に熱を付与する。すなわち、過熱する。

（過熱蒸気生成部）
過熱蒸気生成部４１は、過熱蒸気を生成する。図３にあるように燃焼バーナー３１で加熱されて生成される水蒸気と、燃焼バーナーからの燃焼熱とが混合されて生成される。

燃焼バーナーの燃焼炎などによって、水蒸気がまず生成される。この水蒸気に燃焼バーナー３１からの燃焼熱とが混合されることで、過熱蒸気が生成される。過熱蒸気生成部４１は、このようにして、過熱蒸気を生成する。この過熱蒸気を、過熱蒸気供給部４から収容室２内部に供給する。

収容室２内部において、過熱蒸気は、燃焼熱と共に原料ペレット１００に熱を付与して加熱する。このとき、過熱蒸気は、木材の皮を原料とする原料ペレット１００の内部に燃焼熱を誘導する。この燃焼熱の誘導によって、原料ペレット１００は、表面だけに限らず内部も加熱されるようになる。これにより、含まれているタールなどの重質油が燃焼して原料ペレット１００から除去されやすくなる。加えて、均一な炭化が進みやすくなる。これらの結果、非常に品質のよい木材の皮を原料とする半炭化燃料１１０を製造することができる。

過熱蒸気が加わることでの製造レベルの向上が図られる。

以上のように、実施の形態１における木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置１は、木材の皮を原料として、タールなどの重質油分を十分に除去した半炭化燃料１１０を製造することができる。

（実施の形態２）

次に、実施の形態２について説明する。実施の形態２では、種々の追加的工夫やバリエーションについて説明する。

（煤煙熱の利用）
収容室２内部で原料ペレット１００が、燃焼熱および過熱蒸気で加熱されると、煤煙熱が発生する。特に、木材の皮を原料としていることで、タールなどの重質油が含まれている。燃焼熱などの加熱によって、タールなどの重質油が昇華排出される。この燃焼熱によって、煤煙熱が発生する。すなわち、熱量を持った煙が発生する。

図４に示すように、半炭化燃料製造装置１は、煤煙熱回収部８と、煤煙熱還流路８１を備える。図４は、本発明の実施の形態２における半炭化燃料製造装置の模式図である。

煤煙熱回収部８は、収容室２内部で原料ペレット１００から発生する煤煙を回収することで、煤煙熱を回収する。例えば、吸引ファンを有することで、原料ペレット１００の燃焼で発生する煤煙を効果的に吸い上げる。この吸い上げによって、煤煙熱を回収できる。

煤煙熱は、タールなどの重質油の燃焼によって発生する。半炭化燃料１１０を製造する上では、原料ペレット１００から重質油をある程度除去することが求められるので、加熱によって、重質油が燃焼して煤煙が出ることは好ましい。この煤煙を回収して、煤煙熱を回収できることは、重質油の除去と収容室２内部での炭化促進に効果的である。煤煙が残っていないほうが、収容室２内部での現慮ペレット１００の炭化が精度よく進む。

この点で、煤煙熱回収部８が煤煙熱を回収することは、収容室２内部の原料ペレット１００の炭化作業にとって精度を高める。

また、煤煙熱回収部８は、煤煙熱還流路８１を通じて、煤煙熱を燃焼バーナー３１に還流させる。燃焼バーナーに還流した煤煙熱は、燃焼バーナー３１の燃料として利用できる。すなわち、燃焼エネルギーとして利用できる。このように、収容室２内部で生じる余分な煤煙熱は、燃焼バーナー３１で再利用される。燃焼バーナー３１は、燃焼熱を生成して炭化のための熱を加える。この燃焼熱の生成に、燃焼熱で炭化が進む中で生じる煤煙熱が利用されることで、半炭化燃料製造装置１全体での、エネルギー循環と再利用ができる。結果として、全体でのエネルギー効率が高まる。

原料ペレット１００に含まれる重質油由来での煤煙熱の利用は、全体のエネルギー節減に効果的である。

（搬送機構）
図５は、本発明の実施の形態２における半炭化燃料製造装置の模式図である。収容室２は、搬送機構５を備えている。搬送機構５は、回転軸５１と回転軸５１により回転する複数の回転羽根５２を有する。回転軸５１が回転することで回転軸５１に取り付けられている回転羽根５２が回転する。

回転羽根５２が回転することによって、原料ペレット投入部６から投入された原料ペレット１００が、収容室２内部を、対となる方向に搬送される。図５では、収容室の右側から左側に向けて、原料ペレット１００が搬送される。

この搬送される過程で、燃焼熱と過熱蒸気が加えられて、原料ペレット１００の炭化が進んでいく。回転羽根５２が回転することで、これに引っかかる原料ペレット１００が次第に搬送されていくので、ある搬送速度をもって移動する。制御部９は、この搬送速度を制御することで、収容室２内部での原料ペレット１００の最適な半炭化を実現できる。回転羽根５２の回転速度を制御することで、搬送速度を制御できる。

また、回転羽根５２の大きさや間隔によって、搬送速度が制御される。あるいは、回転羽根５２の大きさや間隔によって、原料ペレット１００撹拌レベルを変化させることができる。回転羽根５２を大きくすることで、原料ペレット１００は、収容室２内部でより大きく撹拌されることが可能となる。

搬送機構５は、原料ペレット１００の撹拌と搬送とを行って、収容室２内部でまんべんなく加熱を行うことができる。これにより、品質の良い半炭化燃料１１０を得ることができる。

また、複数の回転羽根５２の間隔は不均一であることも好適である。図５では、この不均一の状態を示している。不均一であることで、回転羽根５２の位置によって、原料ペレット１００の撹拌の大きさや搬送速度が変化できる。この変化によって、炭化の進み具合と加熱度合いとの組み合わせを最適にすることができる。例えば、回転羽根５２の間隔が広いところでは、原料ペレット１００の滞在時間が短く、回転羽根５２の間隔が狭いところでは、原料ペレット１００の滞在時間が長い。

このため、滞在時間が長いところでは、受ける加熱量がより大きくなって、滞在時間が短いところでは、受ける加熱量が小さくなる。すなわち、収容室２内部にあっても、その位置によって、加熱量の違いが生じる。

図５のように、収容室２の両端付近での回転羽根５２の間隔が、収容室２の中央付近での回転羽根５２の間隔よりも小さいことも好適である。この場合、両端付近では原料ペレット１００の滞在時間が長く、中央付近では原料ペレット１００の滞在時間が短くなる。

例えば、原料ペレット投入部６は、収容室２の端部にある。このため、原料ペレット投入部６から投入された原料ペレット１００は、最初においては、進む搬送距離に対して滞在時間が長い状態となる。この状態で、最初に十分な加熱を受けることで、全体の温度上昇をすぐに実現できる。その後、中央付近では、加熱が過剰とならないように滞在時間がやや短くなる。最後に、逆の端部では滞在時間が長くなり、最後の炭化を進めることができる。

このように、半炭化の品質を上げるために、回転羽根５２の間隔を変えることも好適である。

もちろん、加熱の度合いと滞在時間の他の組み合わせに対応する、回転羽根５２の間隔であってもよい。搬送速度を不均一にする制御でもよい（回転速度を炭化作業において不均一にする）。

以上のような搬送機構５の工夫によって、炭化の品質レベルを向上させることもできる。

また、図５で示すような収容室２を複数に連結した半炭化燃料製造装置１を構成することも好適である。この場合には、図５の要素が複数連結される。複数の要素が連結されることで、一度により多くの半炭化燃料１１０を製造することができる。

また、収容室２を大きくすることで、より多くの原料ペレット１００の半炭化を実現できる。このとき、収容室２を、図５のような直進型にするだけでなく、世知場所に応じた湾曲型や屈曲型にすることでもよい。あるいは、複数の収容室をつなげる構成とすることでもよい。

以上のように、実施の形態２の半炭化燃料製造装置１は、半炭化燃料の品質向上を実現することができる。製造された半炭化燃料１１０は、半炭化燃料排出口７から取り出されて利用される。

また、図５に示されるように、隣り合う回転羽根５２同士を接続する接続板５６を更に有することも好適である。この接続板５６は、回転羽根５２が複数であることで、複数の数が備わる。この複数の接続板５６のそれぞれにおいては、接続板５６と回転羽根５２との角度が相違してもよい。あるいは、回転羽根５２の間隔の違いに応じて、接続板５６の大きさが相違してもよい。あるいは、接続板５６が備わっていない回転羽根５２同士の間隔があってもよい。

このように接続板５６が不均一であることで、接続板５６による原料ペレット１００の撹拌が不均一になる。回転軸５１が回転すると、この接続板５６も回転するが、この回転によって、原料ペレット１００が掻き揚げられる。このとき、接続板５６が不均一であることで、原料ペレット１００の掻き揚げも不均一となる。この不均一によって、原料ペレット１００に万遍なく熱が加わり、高い品質での半炭化が進む。

以上、実施の形態１〜２で説明された燃焼装置は、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。

１ 木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置
２ 収容室
３ 燃焼熱供給部
３１ 燃焼バーナー
４ 過熱蒸気供給部
４１ 過熱蒸気生成部
５ 搬送機構
５１ 回転軸
５２ 回転羽根
６ 原料ペレット投入部
７ 半炭化燃料排出口
８ 煤煙熱回収部
８１ 煤煙熱還流路
９ 制御部
１００ 原料ペレット
１１０ 半炭化燃料

Claims (12)

1. 木材の皮を原料とする原料ペレットを収容する収容室と、
   前記収容室に燃焼熱を供給する燃焼熱供給部と、
   前記収容室に過熱蒸気を供給する過熱蒸気供給部と、
   前記原料ペレットを、前記収容室内部で第１方向に移動させる搬送機構と、
   前記原料ペレットへの加熱時間を制御する制御部と、を備え、
   前記燃焼熱と前記過熱蒸気は、前記原料ペレットを加熱して半炭化させて半炭化燃料とし、
   前記制御部は、前記原料ペレットの半炭化に適した時間での加熱時間を制御する、木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置。
2. 前記原料ペレットは、原料となる木材の皮を、洗浄、乾燥、成型して得られる、請求項１記載の木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置。
3. 前記燃焼熱は、燃焼バーナーでの燃焼から得られる、請求項１または２記載の木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置。
4. 前記過熱蒸気は、前記燃焼バーナーで加熱されて生成される水蒸気と、前記燃焼バーナーからの燃焼熱とが混合して生成される、請求項３記載の木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置。
5. 前記過熱蒸気は、前記収容室に収容される前記原料ペレットの内部に、前記燃焼熱を誘導する、請求項１から４のいずれか記載の木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置。
6. 前記原料ペレットへの加熱で生じる煤煙熱を回収する、煤煙熱回収部を、更に備える、請求項１から５のいずれか記載の木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置。
7. 前記煤煙熱回収部は、前記燃焼バーナーの燃焼エネルギーとして、前記煤煙熱を還流させる、請求項６記載の木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置。
8. 前記煤煙熱は、前記原料ペレットに含まれる重質油由来である、請求項６または７記載の木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置。
9. 前記搬送機構は、回転軸と、該回転軸により回転する複数の回転羽根を有し、前記複数の回転羽根の間隔は不均一である、請求項１から８のいずれか記載の木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置。
10. 前記収容室の両端付近での前記回転羽根の間隔は、前記収容室の中央付近での前記回転羽根の間隔よりも小さい、請求項９記載の木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置。
11. 前記半炭化燃料は、油分を残しつつ炭化が進んだ状態である、請求項１から１０のいずれか記載の木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置。
12. 前記回転羽根同士を接続する複数の接続板を更に備え、
    前記接続板と前記回転羽根との角度は、前記複数の接続板によって異なり、
    前記接続板と前記回転羽根との角度が相違することで、前記原料ペレットの撹拌が不均一となる、請求項９記載の木材の皮を原料とする半炭化燃料製造装置。