JP2023008496A - 高温ガス生成装置および高温ガス生成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
一方で、バイオマス原料の半炭化処理などの加熱処理では、通常、石油や石炭などの化石燃料が用いられるが、バイオマス原料が水分を多く含む場合、化石燃料を用いて加熱処理を行うと、コストの増加や排ガスによる環境への悪影響が懸念される。そのため、化石燃料を用いることなく、バイオマス原料の乾燥処理が行われることが好ましい。この点、たとえば、特許文献2では、薪や木廃材などの木材を燃料として用いて、高温のガスを生成する燃焼装置を開示しており、このような燃焼装置を用いることで、化石燃料を用いずに、バイオマス原料の乾燥処理に用いる熱源を確保することが可能となる。
本発明は、燃料にバーク材や枝葉などの比較的燃焼しにくいバイオマス原料を含む場合でも、高温ガスを効率良く生成することができる、高温ガス生成装置および高温ガス生成方法を提供することを目的とする。
上記高温ガス生成装置において、前記第2燃焼部では、前記第2燃料を、前記第1燃焼部により不完全燃焼させた前記第1燃料と共に、前記第1燃料と第2燃料とを完全燃焼させる空気量よりも多い空気量で燃焼させる構成とすることができる。
上記高温ガス生成装置において、前記第1燃焼部は、燃焼バーナーである構成とすることができる。
上記高温ガス生成装置において、前記第2燃焼部で燃焼しなかった前記第1燃料および前記第2燃料の燃焼残渣物および/または前記第2燃焼部で生じた可燃性ガスを燃焼させる、第3燃焼部を、さらに有する構成とすることができる。
上記高温ガス生成装置において、前記第2燃焼部は、スクリューキルンと、当該スクリューキルン内に設置された複数の掻き板とを有し、前記第2燃焼部において、前記スクリューキルンを回転させるとともに、前記複数の掻き板を前記スクリューキルンの回転軸を中心として旋回させることで、前記第1燃料および前記第2燃料を攪拌しながら燃焼させる構成とすることができる。
上記高温ガス生成装置において、前記第1燃料を前記第1燃焼部に投入するための第1燃料投入口と、前記第2燃料を前記第2燃焼部に投入するための第2燃料投入口と、を有する構成とすることができる。
上記高温ガス生成装置において、前記第1燃料および前記第2燃料は、バイオマス原料である構成とすることができる。
上記高温ガス生成装置において、前記第1燃料は、5mm以下に破砕したバイオマス原料である構成とすることができる。
上記高温ガス生成装置において、前記第2燃料は、前記第1燃料よりも燃焼しにくい燃料、または、前記第1燃料よりも破砕しにくい燃料である構成とすることができる。
本発明の第2の観点に係る高温ガス生成装置は、高温燃焼ガスを生成する第1燃焼部と、前記第1燃焼部で生成された高温燃焼ガスを用いて、燃料を燃焼させる第2燃焼部と、を有し、前記第2燃焼部は、ロケットストーブ構造を有するとともに、高温燃焼ガスを用いて燃料を燃焼させるための燃焼室と、燃料を前記燃焼室に投入するための燃料投入部と、前記第1燃焼部で生成された高温燃焼ガスを前記燃焼室に導入するための流路と、を有する。
上記高温ガス生成装置において、前記燃料投入部は、スクリュープレス式のスクリューコンベアを有しており、前記スクリューコンベアは、ピッチが出口側ほど狭くなっている構成とすることができる。
上記高温ガス生成装置において、前記第2燃焼部には、前記流路と前記燃焼室との間に、複数の孔を有する仕切り板が介在しており、前記仕切り板に対して、前記流路が下側、前記燃焼室が上側に配置される構成とすることができる。
上記高温ガス生成装置において、前記流路のうち、前記燃焼室の下部の位置には、前記燃焼室で燃焼した燃料の灰を外部に排出するための灰排出用スクリュウーコンベアが設置されている構成とすることができる。
本発明の第1の観点に係る高温ガス生成方法は、第1燃料を完全燃焼しない空気量で不完全燃焼させる第1燃焼工程と、前記第1燃料とは異なる第2燃料を、不完全燃焼させた前記第1燃料と共に、前記第1燃焼工程よりも多い空気量で燃焼させる、第2燃焼工程と、を有する。
本発明の第2の観点に係る高温ガス生成方法は、高温燃焼ガスを生成する第1燃焼部と、ロケットストーブ構造を有し、前記第1燃焼部で生成された高温燃焼ガスを用いて、燃料を燃焼させる第2燃焼部と、を有する、高温ガス生成装置を用いて、高温ガスを生成する高温ガス生成方法であって、前記第1燃焼部において、高温燃焼ガスを生成する第1燃焼工程と、前記第2燃焼部において、前記第1燃焼工程で生成した高温燃焼ガスを用いて、第1燃料および前記第1燃料とは異なる第2燃料を燃焼させる、第2燃焼工程と、を有する。
上記高温ガス生成方法において、前記第1燃料は、5mm以下に粉砕したバイオマス原料であり、前記第2燃料として、前記第1燃料よりも燃焼性の低いバイオマス原料、または、前記第1燃料よりも破砕しにくいバイオマス原料である構成とすることができる。
図1は、第1実施形態に係る高温ガス生成装置1の側面断面図であり、図2は、第1実施形態に係る高温ガス生成装置1の正面図である。図1に示すように、本実施形態に係る高温ガス生成装置1は、第1燃焼部10と、第2燃焼部20と、第3燃焼部30とを有する。なお、図1においては、高温ガス生成装置1内を流通する空気の流れを矢印で示している。また、図2では、説明の便のため、キルン本体21内部に配設されている掻き板211を破線で示している。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態では、第1実施形態に係る高温ガス生成装置1のように火炎長が長くなる燃焼バーナーを設けるスペースがない場合でも利用できる、小型の高温ガス生成装置1aを例示して説明する。ここで、図3は、第2実施形態に係る高温ガス生成装置1aを示す構成図である。図3に示すように、第2実施形態に係る高温ガス生成装置1aは、高温燃焼ガスを生成し供給するための第1燃焼部10aと、第1燃料および第2燃料を燃焼させるための第2燃焼部20aとを有する。
次に、図4に基づいて、本発明の第3実施形態について説明する。図4は、第3実施形態に係る高温ガス生成装置1bを示す構成図である。第3実施形態では、小型の高温ガス生成装置1bを、脱臭炉などの小型炉2に設置し、小型炉2に高温ガスを供給する構成を例示して説明する。
10…第1燃焼部
11…第1燃料投入口
20…第2燃焼部
21…キルン本体
22…第2燃料投入部
221…ホッパー
222‥‥搬送路
223‥‥スクリューコンベア
23…空気吹き込み部
231…空気吹き込み口
30…第3燃焼部
31…キルン本体
32…スクリューコンベア
33…高温ガス排出口
1a,1b…高温ガス生成装置
10a…第1燃焼部
20a…第2燃焼部
21a…燃料投入部
211a…燃料投入口
212a…スクリューコンベア
22a…燃焼室
23a…燃焼ガス吹き込み口
24a…流路
25a…高温ガス排出口
25b…連絡路
26a…灰排出口
27a…仕切り板
28a…灰排出用スクリューコンベア
2…小型炉
201…炉内
202…ホッパー
203…搬送路
204…スクリューコンベア
205…灰排出用スクリューコンベア
上記高温ガス生成装置において、前記第2燃焼部では、前記第2燃料を、前記第1燃焼部により不完全燃焼させた前記第1燃料と共に、前記第1燃料と第2燃料とを完全燃焼させる空気量よりも多い空気量で燃焼させる構成とすることができる。
上記高温ガス生成装置において、前記第1燃焼部は、燃焼バーナーを有する構成とすることができる。
上記高温ガス生成装置において、前記第2燃焼部で燃焼しなかった前記第1燃料および前記第2燃料の燃焼残渣物および/または前記第2燃焼部で生じた可燃性ガスを燃焼させる、第3燃焼部を、さらに有する構成とすることができる。
上記高温ガス生成装置において、前記第2燃焼部は、ロータリーキルンと、当該ロータリーキルン内に設置された複数の掻き板とを有し、前記第2燃焼部において、前記ロータリーキルンを回転させるとともに、前記複数の掻き板を前記ロータリーキルンの回転軸を中心として旋回させることで、前記第1燃料および前記第2燃料を攪拌しながら燃焼させる構成とすることができる。
上記高温ガス生成装置において、前記第1燃料および前記第2燃料は、バイオマス原料である構成とすることができる。
上記高温ガス生成装置において、前記第1燃料は、5mm以下に破砕したバイオマス原料である構成とすることができる。
上記高温ガス生成装置において、前記第2燃料は、前記第1燃料よりも燃焼しにくい燃料、または、前記第1燃料よりも破砕しにくい燃料である構成とすることができる。
本発明に係る高温ガス生成方法は、固形または半固形の第1燃料を完全燃焼しない空気量で不完全燃焼させる第1燃焼工程と、前記第1燃焼部で不完全燃焼させた前記第1燃料が投入されるとともに、新たに投入された前記第1燃料とは異なる固形または半固形の第2燃料を、不完全燃焼させた前記第1燃料と共に、前記第1燃焼工程よりも多い空気量で燃焼させる、第2燃焼工程と、を有する。
上記高温ガス生成方法において、前記第1燃料は、5mm以下に粉砕したバイオマス原料であり、前記第2燃料として、前記第1燃料よりも燃焼性の低いバイオマス原料、または、前記第1燃料よりも破砕しにくいバイオマス原料である構成とすることができる。
上記高温ガス生成装置において、前記第2燃焼部では、前記第2燃料を、前記第1燃焼部により不完全燃焼させた前記第1燃料と共に、前記第1燃料と第2燃料とを完全燃焼させる空気量よりも多い空気量で燃焼させる構成とすることができる。
上記高温ガス生成装置において、前記第1燃焼部は、燃焼バーナーを有する構成とすることができる。
上記高温ガス生成装置において、前記第2燃焼部で燃焼しなかった前記第1燃料および前記第2燃料の燃焼残渣物および/または前記第2燃焼部で生じた可燃性ガスを燃焼させる、第3燃焼部を、さらに有する構成とすることができる。
上記高温ガス生成装置において、前記第2燃焼部は、ロータリーキルンと、当該ロータリーキルン内に設置された複数の掻き板とを有し、前記第2燃焼部において、前記ロータリーキルンを回転させるとともに、前記複数の掻き板を前記ロータリーキルンの回転軸を中心として旋回させることで、前記第1燃料および前記第2燃料を攪拌しながら燃焼させる構成とすることができる。
上記高温ガス生成装置において、前記第1燃料投入口および前記第2燃料投入部は、前記高温ガス生成装置の同じ面側に設置されている構成とすることができる。
上記高温ガス生成装置において、前記第1燃料は、5mm以下に破砕したバイオマス原料である構成とすることができる。
本発明に係る高温ガス生成方法は、固形または半固形の第1燃料を完全燃焼しない空気量で不完全燃焼させる第1燃焼工程と、不完全燃焼させた前記第1燃料が投入されるとともに、新たに投入された前記第1燃料とは異なる固形または半固形の第2燃料を、不完全燃焼させた前記第1燃料と共に、前記第1燃焼工程よりも多い空気量で燃焼させる、第2燃焼工程と、を有し、前記第1燃料および前記第2燃料はバイオマス原料であり、前記第2燃料は、前記第1燃料よりも燃焼しにくい燃料、または、前記第1燃料よりも破砕しにくい燃料である。
上記高温ガス生成方法において、前記第1燃料は、5mm以下に粉砕したバイオマス原料である構成とすることができる。
Claims (16)
- 第1燃料を完全燃焼しない空気量で不完全燃焼させる第1燃焼部と、
第2燃料を、前記第1燃焼部により不完全燃焼させた前記第1燃料と共に、前記第1燃焼部に供給した空気量よりも多い空気量で燃焼させる、第2燃焼部と、を有する、高温ガス生成装置。 - 前記第2燃焼部では、前記第2燃料を、前記第1燃焼部により不完全燃焼させた前記第1燃料と共に、前記第1燃料と第2燃料とを完全燃焼させる空気量よりも多い空気量で燃焼させる、請求項1に記載の高温ガス生成装置。
- 前記第1燃焼部は、燃焼バーナーである、請求項1または2に記載の高温ガス生成装置。
- 前記第2燃焼部で燃焼しなかった前記第1燃料および前記第2燃料の燃焼残渣物および/または前記第2燃焼部で生じた可燃性ガスを燃焼させる、第3燃焼部を、さらに有する、請求項1ないし3のいずれかに記載の高温ガス生成装置。
- 前記第2燃焼部は、スクリューキルンと、当該スクリューキルン内に設置された複数の掻き板とを有し、
前記第2燃焼部において、前記スクリューキルンを回転させるとともに、前記複数の掻き板を前記スクリューキルンの回転軸を中心として旋回させることで、前記第1燃料および前記第2燃料を攪拌しながら燃焼させる、請求項1ないし4のいずれかに記載の高温ガス生成装置。 - 前記第1燃料を前記第1燃焼部に投入するための第1燃料投入口と、
前記第2燃料を前記第2燃焼部に投入するための第2燃料投入口と、を有する、請求項1ないし5のいずれかに記載の高温ガス生成装置。 - 前記第1燃料および前記第2燃料は、バイオマス原料である、請求項1ないし6のいずれかに記載の高温ガス生成装置。
- 前記第1燃料は、5mm以下に破砕したバイオマス原料である、請求項1ないし7のいずれかに記載の高温ガス生成装置。
- 前記第2燃料は、前記第1燃料よりも燃焼しにくい燃料、または、前記第1燃料よりも破砕しにくい燃料である、請求項1ないし8のいずれかに記載の高温ガス生成装置。
- 高温燃焼ガスを生成する第1燃焼部と、
前記第1燃焼部で生成された高温燃焼ガスを用いて、燃料を燃焼させる第2燃焼部と、を有し、
前記第2燃焼部は、
ロケットストーブ構造を有するとともに、
高温燃焼ガスを用いて燃料を燃焼させるための燃焼室と、
燃料を前記燃焼室に投入するための燃料投入部と、
前記第1燃焼部で生成された高温燃焼ガスを前記燃焼室に導入するための流路と、を有する、高温ガス生成装置。 - 前記燃料投入部は、スクリュープレス式のスクリューコンベアを有しており、
前記スクリューコンベアは、ピッチが出口側ほど狭くなっている、請求項10に記載の高温ガス生成装置。 - 前記第2燃焼部には、前記流路と前記燃焼室との間に、複数の孔を有する仕切り板が介在しており、前記仕切り板に対して、前記流路が下側、前記燃焼室が上側に配置される、請求項10または11に記載の高温ガス生成装置。
- 前記流路のうち、前記燃焼室の下部の位置には、前記燃焼室で燃焼した燃料の灰を外部に排出するための灰排出用スクリュウーコンベアが設置されている、請求項10ないし12のいずれかに記載の高温ガス生成装置。
- 第1燃料を完全燃焼しない空気量で不完全燃焼させる第1燃焼工程と、
前記第1燃料とは異なる第2燃料を、不完全燃焼させた前記第1燃料と共に、前記第1燃焼工程よりも多い空気量で燃焼させる、第2燃焼工程と、を有する、高温ガス生成方法。 - 高温燃焼ガスを生成する第1燃焼部と、
ロケットストーブ構造を有し、前記第1燃焼部で生成された高温燃焼ガスを用いて、燃料を燃焼させる第2燃焼部と、を有する、高温ガス生成装置を用いて、高温ガスを生成する高温ガス生成方法であって、
前記第1燃焼部において、高温燃焼ガスを生成する第1燃焼工程と、
前記第2燃焼部において、前記第1燃焼工程で生成した高温燃焼ガスを用いて、第1燃料および前記第1燃料とは異なる第2燃料を燃焼させる、第2燃焼工程と、を有する、高温ガス生成方法。 - 前記第1燃料は、5mm以下に粉砕したバイオマス原料であり、
前記第2燃料は、前記第1燃料よりも燃焼性の低いバイオマス原料、または、前記第1燃料よりも破砕しにくいバイオマス原料である、請求項14または15に記載の高温ガス生成方法。
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