JP2022125933A - 燃料供給システム及びオープントップコンテナ - Google Patents

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    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Abstract

【課題】チップ系の木質バイオマス燃料を用いる場合に好適な燃料供給システム及びオープントップコンテナの提供。【解決手段】燃料供給システムは、底板が三方の側壁に固定された固定底板部と、前記固定底板部の方向にスライド可能な可動底板部とを含んで構成されたオープントップコンテナと、前記オープントップコンテナを載置した状態でコンベア搬送するための搬器と、前記オープントップコンテナが搬入される階層と、前記発電所のボイラーの燃料投入口が設けられた階層との間で、前記オープントップコンテナを載置した状態の搬器を昇降可能なリフト装置と、前記発電所のボイラーの燃料投入口が設けられた階層において、前記ボイラーの燃料投入口に前記オープントップコンテナを移動し、前記可動底板部を操作する手段と、を備える。【選択図】図1

Description

本発明は、燃料供給システム及びオープントップコンテナに関する。
特許文献1に、廃棄物 発電量を簡単かつ確実に安定化できるというストーカ式廃棄物発電システムが開示されている。このストーカ式廃棄物発電システムでは、ストーカ炉の火格子部上方とボイラ内の2次燃焼室との少なくとも一方へバイオマス燃料を直接投入することで、ボイラでの蒸気発生量を安定化することができるとされている。
特許文献2に、輸送効率を含めた効率を上げ及び発電コストを下げることのできるというバイオマス燃料の供給システムが開示されている。このバイオマス燃料の供給システムでは、木質系バイオマスを炭化して炭化物を生成する炭化炉と、前記炭化物を粉砕する粉砕機とをゴミ焼却施設に設けることが提案されている。
特開2020-8248号公報 特開2007-23239号公報
一口にバイオマス発電といっても、その燃料には種々のものが用いられる。例えば、農業系(麦藁、サトウキビ、米糠、草木等)、林業系(製材廃材、除間伐材、薪炭林等)、畜産系(家畜廃棄物等)、水産系(水産加工残滓等)、廃棄物系(生ゴミ、建設廃材等)等がある。また、木材を圧縮成形したペレットに加工したものが用いられることもある。ペレット化することにより取り扱いが容易となるが、ペレットを作る過程で動力や熱を加える為に環境負荷が高く、コスト上、不利となっている。
石油に対する依存度の軽減を図るという新エネルギーの利用促進の趣旨からすれば、今後、農業系や林業系の木質材料をチップ化したチップ系の木質バイオマス燃料の利用拡大が要請される。しかしながら、チップ系の木質バイオマス燃料は、その原料によって、水分含有量、粘性、原料中の葉の付着性が異なっている。このため、直接ボイラにこれらの燃料を投入する方式を採った場合、上記燃料の性状の違いから安定した燃料供給が難しいという問題点がある。
この点、特許文献1のストーカ式廃棄物発電システムでは、下水汚泥乾燥燃料を使い、都市ごみ等の廃棄物を燃料としつつ、バイオマス燃料を投入することにより、廃棄物の発熱量変動を調整しているに過ぎない。また。特許文献2の発明は、ゴミ焼却場に、炭化炉と、粉砕機とを設けて、発電設備の近くでペレット化を行うことで、輸送効率の向上と、コストの削減を図るものに過ぎない。
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであって、バイオマス燃料として、チップ系の木質バイオマス燃料を用いる場合に好適な燃料供給システム及びオープントップコンテナを提供することを目的とする。
第1の視点によれば、バイオマス燃料を燃料として利用可能な発電所のボイラーの燃料投入口に前記バイオマス燃料を投入するためのオープントップコンテナであって、底板が三方の側壁に固定された固定底板部と、前記固定底板部の方向にスライド可能な可動底板部とを含んで構成されたオープントップコンテナと、前記オープントップコンテナを載置した状態でコンベア搬送するための搬器と、前記オープントップコンテナが搬入される階層と、前記発電所のボイラーの燃料投入口が設けられた階層との間で、前記オープントップコンテナを載置した状態の搬器を昇降可能なリフト装置と、前記発電所のボイラーの燃料投入口が設けられた階層において、前記ボイラーの燃料投入口に前記オープントップコンテナを移動し、前記可動底板部を操作する手段と、を備えた燃料供給システムが提供される。
第2の視点によれば、バイオマス燃料を燃料として利用可能な発電所のボイラーの燃料投入口に前記バイオマス燃料を投入するためのオープントップコンテナであって、底板が三方の側壁に固定された固定底板部と、前記固定底板部の方向にスライド可能な可動底板部とを含んで構成され、前記可動底板部の開口幅と、前記オープントップコンテナの搬送速度とにより、前記ボイラーへの前記バイオマス燃料の供給量を制御可能としたオープントップコンテナが提供される。
本発明によれば、バイオマス燃料としてチップ系の木質バイオマス燃料を用いる発電システムの燃料供給系を効率化することが可能となる。
本発明の第1の実施形態の燃料供給システムの概略構成図である。 本発明の第1の実施形態の燃料供給システムに用いるオープントップコンテナの斜視図である。 本発明の第1の実施形態の燃料供給システムに用いるオープントップコンテナの斜視図(燃料投入状態)である。 本発明の第1の実施形態の燃料供給システムに用いるオープントップコンテナの搬送用の搬器の平面図である。 本発明の第1の実施形態の燃料供給システムに用いるオープントップコンテナ及び搬器の右側面透視図である。 本発明の第1の実施形態の燃料供給システムに用いるオープントップコンテナ及び搬器の正面透視図である。 本発明の第1の実施形態の燃料供給システムのリフト装置からのオープントップコンテナの搬送動作を説明するための図である。 本発明の第1の実施形態の燃料供給システムに用いるオープントップコンテナの可動底板部を開状態にした状態を表す図である。 本発明の第1の実施形態の燃料供給システムのリフト装置へのオープントップコンテナの燃料投入動作を説明するための図である。 本発明の第1の実施形態の燃料供給システムのリフト装置へのオープントップコンテナの燃料投入動作を説明するための図である。 本発明の第2の実施形態におけるオープントップコンテナの開閉原理を説明するための図である。 本発明の第2の実施形態におけるオープントップコンテナの開閉原理を説明するための図である。
[第1の実施形態]
続いて、本発明の第1の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の第1の実施形態の燃料供給システムの概略構成図である。図1を参照すると、乾燥庫20、燃料庫30、リフト装置40、空コンテナ庫50で構成された燃料供給システムの構成が示されている。
チップ工場等で生産されたチップ系の木質バイオマス燃料(燃料用木質チップ)が積載されたオープントップコンテナ60は、まず、乾燥庫20に保管される。乾燥庫20では、一定期間、オープントップコンテナ60に積載した状態のまま、木質バイオマス燃料の乾燥処理が行われる。なお、木質バイオマス燃料の種類によっては、この乾燥工程を省略することもできる。
乾燥処理後のオープントップコンテナ60は、燃料庫30に移動され、天井クレーン、フォークリフト、重量物搬送台車などの搬送機械装置31にて、燃料庫30内のコンベアに搭載され、リフト装置40に送られる。
リフト装置40でオープントップコンテナ60は、昇降台45に積載され、巻上機41により、発電所のボイラーの燃料投入口100が設けられた階層に送られる。発電所のボイラーの燃料投入口100が設けられた階層に到着すると、オープントップコンテナ60は、燃料投入口100側に設けられた張り出しステージ44側に水平移動される。定位置に到達すると、オープントップコンテナ60の可動底板部がスライド操作され、開放される。これにより、オープントップコンテナ60に積載された木質バイオマス燃料が、燃料投入口100に投入される。この際のオープントップコンテナ60及び搬器の動作については後に図面を用いて詳細に説明する。
木質バイオマス燃料の投入が完了し、空になったオープントップコンテナ60及び搬器は、再びリフト装置40に搭載され、搬入階に戻される。その後、オープントップコンテナ60は、空コンテナ庫50に送られる。従って、リフト装置40は、オープントップコンテナ60が搬入される階層と、発電所のボイラーの燃料投入口100が設けられた階層との間で、オープントップコンテナ60を載置した状態の搬器を昇降する動作を行う。
空になったオープントップコンテナ60には、図示されたダンプトラックやホイールローダ等により再び木質バイオマス燃料が積載される。木質バイオマス燃料が積載されたオープントップコンテナ60は、図示されたフォークリフトやその他搬送機械により、再び、乾燥庫20に送られる(乾燥工程を省略する場合は燃料庫30)。
以上のように、本実施形態の燃料供給システムによれば、オープントップコンテナ60を用いて、各工程を巡回させる構成を採用したため、木質バイオマス燃料の積み替えを省略することが可能となっている。これにより、木質バイオマス燃料の燃料供給系の省力化、コスト低減が実現される。
続いて、木質バイオマス燃料の投入量の制御を容易化することのできるオープントップコンテナ60の構成について図面を参照して説明する。図2は、本実施形態で用いるオープントップコンテナ60の部分透視斜視図である。図2を参照すると、底板が、固定底板部64と、可動底板部63とにより構成されたオープントップコンテナ60が示されている。
固定底板部64は、三方の側壁に固定され、可動底板部63を収納可能に構成されている。可動底板部63は、オープントップコンテナ60の底部長手方向に配設されたレール(図5の符号633)により、固定底板部64の方向にスライドし、図3に示すように、オープントップコンテナ60の底部を開放することが可能となっている。なお、図3の例では、可動底板部63の最大限までスライドした全開状態を示しているが、可動底板部63のスライド量を減らすことで、単位時間当たりの燃料の投入量を削減することができる。即ち、オープントップコンテナ60は、可動底板部63の開口幅を変えることで、前記ボイラーへの前記バイオマス燃料の供給量を制御可能となっている。さらに、上記に加え、前記オープントップコンテナ60の搬送速度を変えることで、バイオマス燃料の供給量を増減することが可能となっている。
また、本実施形態のオープントップコンテナ60の固定底板部64の上方には、可動底板部63による開口に前記バイオマス燃料を導くスロープ部61が設けられている。また、可動底板部63の開口始点側にも、前記開口に前記バイオマス燃料を導く小スロープ部62が設けられている。これらにより、可動底板部63の開放により、内部のバイオマス燃料を残さずボイラーの燃料投入口100に投入することが可能となっている。これにより、オープントップコンテナ60に積載された燃料の性状の均質性を保つことができる。また、スロープ部61の下方には、可動底板部63を収納可能な収納スペースが設けられている。このような収納スペースを設けることで、オープントップコンテナ60全体の高さを抑えることができる。より望ましい形態において、スロープ部61の底辺長は、上方から見て、全開状態となった可動底板部63を隠蔽できる長さを有することが好ましい(図8参照)。このようにすることで、収納スペースが、バイオマス燃料の重量により変形することを抑えることが可能となる。もちろん、バイオマス燃料の種類に応じて、スロープ部61及び小スロープ部62の傾斜角や傾斜の始点を変えてもよい。また、直線状のスロープに代えて、弧状のスロープ部を設けてもよい。また、積載する燃料の種類によっては、スロープ部61及び小スロープ部62の少なくとも一方を省略することもできる。
続いて、オープントップコンテナ60を載置するだけでなく、可動底板部63の開閉を制御する機構を追加した搬器の構成について説明する。図4は、上記オープントップコンテナ60を載置する搬器70の平面図である。図5、図6は、オープントップコンテナ60を積載した状態の搬器70の右側面透視図及び正面透視図である。
図4~図6を参照すると、搬器70のフレーム71は、概略、2本の連結バー717を介して、パワーローラー712を収容する台座を連結してボックス桁状に構成される。一方の台座には、可動底板部63を開閉するパワーシリンダ(第1のシリンダ)711が設けられている。また、連結バー717の間には、センターバー718が接続されており、センターバー718と台座の間の領域は、開口部716となっている。従って、オープントップコンテナ60の開口から落下したバイオマス燃料は、この開口部716を通過して、ボイラーの燃料投入口100に投入される。また、図5、図6に表されたように、連結バー717は、オープントップコンテナ60及び搬器70を搬送する昇降台45及び張り出しステージ44に設けられた搬送ローラー441/451の当接面を構成している。
フレーム71のパワーシリンダ711には先端金具715が取り付けられている。このパワーシリンダ711に、所定の制御信号を与え、駆動することで、可動底板部63の底部に設けられた開閉レバー631を介して、可動底板部63を任意の位置にスライドすることが可能となっている。可動底板部63の開閉レバー631は、パワーローラー712の送り方向と同一方向に延在する形状となっている。このため、オープントップコンテナ60を図4の上下方向(可動底板部63のスライド方向と直交する前記可動底板部63の幅方向)からスライドさせて搬器70の上の搭載する際に、開閉レバー631が搬器70の先端金具715等と干渉しないようになっている。
また、上記パワーシリンダ711による可動底板部63の移動をしやすくするため、可動底板部63の幅方向の両端には、ローラー632、634が取り付けられている。本実施形態では、3対のローラー632が、断面形状がコの字のレール633の下端の面を走行するように軸支されている。さらに、ローラー634は、ローラー632の間に2対取り付けられ、コの字のレール633の側壁部に当接するように水平向きに取り付けられている。このようにローラー632、634を配設することで、可動底板部63の移動の際の蛇行を抑えつつ、スムーズに移動させることが可能となる。上記パワーシリンダ711によって可動底板部63が操作されると、オープントップコンテナ60の底部長手方向に配設されたレール633に沿って、可動底板部63がスムーズにスライドすることになる。
また、フレーム71のパワーローラー712の両端部には、ストッパー714が設けられ、パワーローラー712によって送られたオープントップコンテナ60を正規の位置に固定可能となっている。
続いて、本実施形態のオープントップコンテナ60及び搬器70によるバイオマス燃料の投入動作について説明する。
図7は、リフト装置40からのオープントップコンテナ60の搬送動作を説明するための図である。発電所のボイラーの燃料投入口100が設けられた階層に到着すると、オープントップコンテナ60は、図7の矢線に示すように、昇降台45及び張り出しステージ44に設けられた搬送ローラー441、451により、張り出しステージ44の方向に搬送される。所定の投入位置に到達すると(図9参照)、オープントップコンテナ60の搬送動作は終了し、燃料投入動作が開始される。なお、図7、図9~図10に示すように、本実施形態では、張り出しステージ44の上方に、ステージ屋根43を設けられている。これにより、降雨時にも、バイオマス燃料の水濡れを抑えることが可能となっている。
図8は、オープントップコンテナ60の可動底板部63を開状態にした状態を表す図である。フレーム71のパワーシリンダ711の縮退動作を行うと、図8に示すように、パワーシリンダ711の先端金具715、開閉レバー631を介して、可動底板部63が開放側(図8の左側)に移動する。これにより、図9に示すように、オープントップコンテナ60に積載された木質バイオマス燃料が燃料投入口100に投入される。木質バイオマス燃料の投入後、パワーシリンダ711の延伸動作を行うと、可動底板部63が元の位置に復帰するため、オープントップコンテナ60の底部は再び閉じられることになる(図6参照)。
その後、オープントップコンテナ60は、図10に示すように、張り出しステージ44及び昇降台45に設けられた搬送ローラーにより、再びリフト装置40の昇降台45に戻される。リフト装置40の昇降台45に戻されたオープントップコンテナ60は、巻上機41により、搬出階(空コンテナ庫50への接続階)に送られる。最終的には、オープントップコンテナ60は、空コンテナ庫50を経て、図1の木質バイオマス燃料の積載場所に搬送される。そして、図1に例示されたダンプトラックやホイールローダ等によりそのまま木質バイオマス燃料を積載することが可能となる。
なお、上記オープントップコンテナ60の可動底板部63の開放操作の際に、パワーシリンダ711を介して、可動底板部63のスライド量を調整することで、燃料投入口100への単位時間あたりの木質バイオマス燃料を調整することができる。また、単位時間あたりの木質バイオマス燃料の投入量を増やしたい場合、上記可動底板部63のスライド量に加えて、オープントップコンテナ60の搬送速度を上げることで対応することもできる。
以上説明したとおり、本実施形態のオープントップコンテナ60及び搬器70によれば、図1に例示する燃料供給システムにおける木質バイオマス燃料の移し替えをなくし、チップ工場と前記発電所間の燃料の一貫搬送を実現することが可能となる。さらに、本実施形態によれば、木質バイオマス燃料の燃料の供給量の制御が容易な構成を得ることが可能となる。また、燃料の移し替えのないバケットクレーン方式との比較においても、本実施形態の燃料供給システムは、システム全体をコンパクトにまとめることが可能となり、設置コストやランニングコストを低減することが可能となる。また、上記した説明のとおり、本発明のオープントップコンテナ60は、それ自体に電気系や動力機構等が存在しないため、メンテナンス性が良く、燃料の供給時の故障等を低減できるものとなっている。さらに、オープントップコンテナ60にはスローブ部61、62が設けられているため、投入残渣が発生せず、燃料の均質性を保つことができるようになっている。
[第2の実施形態]
上記した第1の実施形態では、搬器70にパワーシリンダ711を設け、可動底板部63を開閉させるものとして説明したが、パワーシリンダ711を省略した第2の実施形態について説明する。以下、第2の実施形態の構成及び動作について、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
図11は、本発明の第2の実施形態におけるオープントップコンテナ60の開閉原理を説明するための図である。第2の実施形態では、搬器70にパワーシリンダ711を設ける代わりに、発電所のボイラーの燃料投入口100の手前に、オープントップコンテナ60の可動底板部63の開閉レバー631に当接するストッパー装置101を設けている。
そして、発電所のボイラーの燃料投入口100が設けられた階層に到着したオープントップコンテナ60は、コンベア装置90により、燃料投入口100側に水平移動される。可動底板部63の開閉レバー631がストッパー装置101に当接した後、水平移動を続けると、図12に示すように、可動底板部63がスライドし、開放される。これにより、オープントップコンテナ60に積載された木質バイオマス燃料が、燃料投入口100に投入される。本実施形態においても、コンベア装置90による水平移動量により、可動底板部63の開口幅を変えることができる。これにより、前記ボイラーへの前記バイオマス燃料の供給量を制御することが可能となる。
なお、本実施形態では、オープントップコンテナ60は、開放状態のまま、空コンテナ庫50に戻されることになるが、上記ストッパー装置101と同様の装置により可動底板部63の閉操作を行うことができる。具体的には、搬器から空コンテナ庫に移送した後、空コンテナ庫のパワーローラー間にスライド扉(可動底板部63)を閉じる機構を設けることにより、可動底板部63を元の閉位置に復帰させることができる。
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術的思想を逸脱しない範囲で、更なる変形・置換・調整を加えることができる。例えば、各図面に示した装置の具体的な構成、各要素の具体的な構成は、本発明の理解を助けるための一例であり、これらの図面に示した構成に限定されるものではない。例えば、上記した実施形態では、可動底板部63が一枚であるものとして説明したが、可動底板部63が複数枚で構成され、段階的に縮退、延伸可能な構成とすることもできる。また、上記した実施形態では、可動底板部63が固定底板部64に収納されるものとして説明したが、可動底板部63と固定底板部64が段違いに配置され、可動底板部63が、固定底板部64の下側に収納される構成を採用してもよい。
例えば、上記した実施形態では、図1に例示した燃料供給システムにおいて、チップ系の木質バイオマス燃料を用いるものとして説明したが、本発明の原理上、その他バイオマス燃料を用いることも妨げられない。例えば、チップ系のバイオマス燃料と、ペレット系のバイオマス燃料とを混合して用いるケースにも本発明は適用可能である。
もちろんオープントップコンテナ60の流通経路は図1に示した例に限られず、例えば、鉄道や海路を用いてオープントップコンテナ60を搬送する工程が含まれていてもよい。また、上記した実施形態では、可動底板部63と、スロープ部61とをそれぞれ独立して設けたが、両者を一体化することもできる。
なお、上記の特許文献の各開示は、本書に引用をもって繰り込み記載されているものとし、必要に応じて本発明の基礎ないし一部として用いることが出来るものとする。本発明の全開示(請求の範囲を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の開示の枠内において種々の開示要素(各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む)の多様な組み合わせ、ないし選択(部分的削除を含む)が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。さらに、上記引用した文献の各開示事項は、必要に応じ、本発明の趣旨に則り、本発明の開示の一部として、その一部又は全部を、本書の記載事項と組み合わせて用いることも、本願の開示事項に含まれるものと、みなされる。
20 乾燥庫
30 燃料庫
31 搬送機械装置
40 リフト装置
41 巻上機
42 リフト鉄骨
43 ステージ屋根
44 張り出しステージ
45 昇降台
50 空コンテナ庫
60 オープントップコンテナ
61 スロープ部
62 小スロープ部
63 可動底板部
64 固定底板部
70 搬器
71 フレーム
90 コンベア装置
100 ボイラーの燃料投入口
101 ストッパー装置
441、451 搬送ローラー
631 開閉レバー
632、634 ローラー
633 レール
711 パワーシリンダ
712 パワーローラー
714 ストッパー
715 先端金具
716 開口部
717 連結バー
718 センターバー

Claims (9)

  1. バイオマス燃料を燃料として利用可能な発電所のボイラーの燃料投入口に前記バイオマス燃料を投入するためのオープントップコンテナであって、
    底板が三方の側壁に固定された固定底板部と、前記固定底板部の方向にスライド可能な可動底板部とを含んで構成されたオープントップコンテナと、
    前記オープントップコンテナを載置した状態でコンベア搬送するための搬器と、
    前記オープントップコンテナが搬入される階層と、前記発電所のボイラーの燃料投入口が設けられた階層との間で、前記オープントップコンテナを載置した状態の搬器を昇降可能なリフト装置と、
    前記発電所のボイラーの燃料投入口が設けられた階層において、前記ボイラーの燃料投入口に前記オープントップコンテナを移動し、前記可動底板部を操作する手段と、
    を備えた燃料供給システム。
  2. 前記オープントップコンテナの前記固定底板部の上方に、前記バイオマス燃料を、前記可動底板部の開口に導くスロープ部が設けられている請求項1の燃料供給システム。
  3. 前記搬器は、所定の制御信号に従って、前記可動底板部を開閉駆動する第1のシリンダを備える請求項1又は2の燃料供給システム。
  4. 前記オープントップコンテナの前記可動底板部の底面に、前記可動底板部のスライド方向と直交する前記可動底板部の幅方向に延在する開閉レバーが備えられ、
    前記第1のシリンダの先端に前記開閉レバーに適合する先端金具が取り付けられている請求項3の燃料供給システム。
  5. 前記バイオマス燃料は、燃料用木質チップであり、前記オープントップコンテナを用いてチップ工場と前記発電所間を一貫搬送される前記請求項1から4いずれか一の燃料供給システム。
  6. バイオマス燃料を燃料として利用可能な発電所のボイラーの燃料投入口に前記バイオマス燃料を投入するためのオープントップコンテナであって、
    底板が三方の側壁に固定された固定底板部と、前記固定底板部の方向にスライド可能な可動底板部とを含んで構成され、
    前記可動底板部の開口幅と、前記オープントップコンテナの搬送速度とにより、前記ボイラーへの前記バイオマス燃料の供給量を制御可能としたこと、
    を特徴とするオープントップコンテナ。
  7. 前記固定底板部の上方に、前記バイオマス燃料を、前記可動底板部の開口に導くスロープ部が設けられている請求項6のオープントップコンテナ。
  8. 前記スロープ部の下方に、前記可動底板部を収納可能な収納スペースが設けられている請求項7のオープントップコンテナ。
  9. 前記可動底板部の底面に、前記オープントップコンテナの可動底板部のスライド方向と直交する方向に延在する開閉レバーが備えられている請求項6から8いずれか一のオープントップコンテナ。
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