JP5530888B2 - Drying equipment - Google Patents
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Description
本発明は、バイオマス材料を乾燥させるための乾燥装置に関する。 The present invention relates to a drying apparatus for drying a biomass material.
近年、重油等の化石燃料に代替する燃料として、植物等の有機物に由来するバイオマス材料を用いたバイオマス燃料が注目されている。バイオマス燃料としては、燃焼物質を得るためにバイオマス材料から化学的処理を経てなるバイオ水素やバイオエタノールがある。また、バイオマス材料を直接燃焼させるべく、廃プラスチックを混合して成形してなるRDF(Refuse Derived Fuel;廃棄物固形燃料)や、実質的にバイオマス材料のみを成形してなる固形燃料がある。このようなバイオマス燃料に用いられるバイオマス材料として、オガ屑、木屑、間伐材及び剪定材等の木質系材料や、稲藁、籾殻、雑草及びバガス等の農業系材料や、建設廃材等の廃棄物系材料がある。これらのバイオマス材料をバイオマス燃料に用いるには、十分に乾燥させて水分量を低減させる必要がある。 In recent years, biomass fuels using biomass materials derived from organic substances such as plants have attracted attention as alternative fuels to fossil fuels such as heavy oil. Biomass fuels include biohydrogen and bioethanol that are obtained from a biomass material through chemical treatment in order to obtain combustion substances. Further, there are RDF (Refuse Derived Fuel) formed by mixing waste plastics and solid fuel formed by substantially forming only biomass materials in order to directly burn biomass materials. As biomass materials used for such biomass fuel, woody materials such as sawdust, wood chips, thinned wood and pruned wood, agricultural materials such as rice straw, rice husks, weeds and bagasse, and waste such as construction waste There are system materials. In order to use these biomass materials for biomass fuel, it is necessary to dry them sufficiently to reduce the water content.
バイオマス材料を乾燥させるために、従来、例えば特許文献1に開示されるようなロータリ式乾燥装置が用いられている。この乾燥装置は、横置きされて回転駆動される円筒炉内に乾燥室を有しており、乾燥室の一端側から供給された被乾燥物が、乾燥室のゆっくりとした回転によって攪拌されながら他端側へ移動させられる。
In order to dry the biomass material, conventionally, for example, a rotary drying apparatus as disclosed in
しかしながら、特許文献1のようなロータリ式乾燥装置では、被乾燥物を高温空気中で比較的低速で攪拌して乾燥させるため、乾燥時間が約5〜15分と比較的長い。これに伴い、乾燥室内での被乾燥物の滞留時間が長く、乾燥室内に供給される被乾燥物に含まれる水分量の違いに起因して、乾燥度が安定しないという問題がある。また、被乾燥物が高温空気中にゆっくりと移動させられる環境では、特に水分量が少ない被乾燥物に着火するおそれがある。また、被乾燥物が、比較的柔軟な農業系材料のバイオマス材料である場合、比較的長い柔軟な繊維質で構成されるので、構成要素が絡んで塊状になりやすい。塊状になった被乾燥物は、内部が乾燥しにくいので乾燥度のばらつきが大きく、また、取り扱いに手間がかかる問題がある。さらに、特許文献1のロータリ式乾燥装置は、運転停止に際して、被乾燥物を出し切るには時間がかかり、作業効率が悪いという問題がある。
However, in the rotary type drying apparatus as in
また、乾燥室と併設される加熱用のバーナによっては、運転の開始から乾燥状態に安定するまで時間がかかり、このため、一旦運転を開始するとバーナを停止し難く、比較的長時間運転を継続する必要があり、燃料の無駄な消費が多いという問題がある。更に、ロータリ式乾燥装置では、乾燥室全体が回転するように構成されるため、比較的故障しやすく、また、装置構成が複雑である。 In addition, depending on the heating burner that is attached to the drying chamber, it takes time from the start of operation until it stabilizes in the dry state. For this reason, once the operation is started, it is difficult to stop the burner and the operation continues for a relatively long time. There is a problem that there is a lot of wasted fuel consumption. Furthermore, since the rotary drying apparatus is configured to rotate the entire drying chamber, it is relatively easy to break down and the apparatus configuration is complicated.
そこで、本発明の課題は、乾燥室における被乾燥物の滞留時間が短く、安定した乾燥度で被乾燥物を乾燥させることができ、また、故障が少なく、装置構成が比較的簡単であり、バイオマス材料の乾燥に好適な乾燥装置を提供することを目的としている。 Therefore, the problem of the present invention is that the residence time of the material to be dried in the drying chamber is short, the material to be dried can be dried with a stable degree of drying, and there are few failures and the apparatus configuration is relatively simple, It aims at providing the drying apparatus suitable for drying of biomass material.
上記目的を達成するために、本発明の乾燥装置は、搬送路を兼ねる乾燥室内で、バイオマス材料である被乾燥物を熱風により搬送しつつ乾燥させる乾燥装置であって、
被乾燥物を乾燥させるための熱風を生成し、上記乾燥室の上流側から供給する熱風生成手段と、
上記乾燥室の上流側に被乾燥物を供給する被乾燥物供給手段と、
上記被乾燥物供給手段により供給された被乾燥物を解砕する解砕手段と、
上記解砕手段の上流側に配置され、上記解砕手段に対して冷気を供給する冷気供給手段と、
上記解砕手段の下流側で乾燥室の少なくとも一部を形成する屈曲通路と、
上記屈曲通路を通過した乾燥後の被乾燥物を、不純物を除去しつつ取り出す分離手段と、
上記屈曲通路の下流側に配置され、上記屈曲通路における下流側への空気の流れをもたらす吸引力を生成する吸引手段と、
上記熱風生成手段による熱風の温度及び量と、上記冷気供給手段による冷気供給量と、上記被乾燥物供給手段による被乾燥物供給量との調整により、上記被乾燥物の乾燥度を制御する制御部とを備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the drying device of the present invention is a drying device that dries while drying a material to be dried, which is a biomass material, with hot air in a drying chamber that also serves as a conveyance path,
Hot air generating means for generating hot air for drying the material to be dried and supplying from the upstream side of the drying chamber;
To-be-dried object supply means for supplying an object to be dried to the upstream side of the drying chamber;
Crushing means for crushing the material to be dried supplied by the material to be dried;
A cold air supply means that is arranged upstream of the crushing means and supplies cold air to the crushing means;
A bent passage that forms at least part of the drying chamber downstream of the crushing means;
Separation means for removing the material to be dried after passing through the bent passage while removing impurities;
A suction means that is disposed downstream of the bent passage and generates a suction force that causes a flow of air downstream of the bent passage;
Control for controlling the degree of drying of the object to be dried by adjusting the temperature and amount of hot air by the hot air generating means, the amount of cold air supplied by the cold air supplying means, and the amount of dried object supplied by the object to be dried supplying means It is characterized by providing a part.
上記構成によれば、乾燥室である屈曲通路内に吸引手段で空気の流れを形成した状態で、上記制御部により、上記熱風生成手段による熱風の温度及び量と、上記冷気供給手段による冷気供給量と、上記被乾燥物供給手段による被乾燥物供給量とが調整されて、上記被乾燥物の乾燥度が制御される。これにより、水分量が比較的多いバイオマス材料である被乾燥物を、乾燥室内での被乾燥物の滞留時間が短くても、安定した乾燥度に乾燥させることができる。また、屈曲通路内が比較的高温の場合にも、吸引手段による屈曲通路内の空気の流れを比較的高速にすることにより、被乾燥物の着火のおそれを少なくすることができる。また、被乾燥物の通路に存在する可動部が、実質的に解砕手段のみであるので、乾燥室全体が回転する従来のロータリ式乾燥装置に比べて、故障が少なく、装置の構成を簡単にできる。また、被乾燥物を解砕手段で解砕した後、乾燥室を形成する屈曲通路に供給するので、構成要素が絡んで塊状になりやすい被乾燥物であっても、解砕して分散させた状態で乾燥させることができる。したがって、バイオマス材料である被乾燥物をばらつき無く乾燥させることができ、また、乾燥後の被乾燥物の取り扱いを容易にできる。さらに、吸引手段により屈曲通路内の空気の流れを形成し、この空気流で被乾燥物を搬送しながら乾燥を行うので、運転停止に際して、被乾燥物を迅速に排出して作業効率を高めることができる。 According to the above configuration, the temperature and amount of hot air generated by the hot air generating unit and the cold air supply by the cold air supplying unit are controlled by the control unit in a state where an air flow is formed by the suction unit in the bent passage that is a drying chamber. The amount and the dry matter supply amount by the dry matter supply means are adjusted to control the dryness of the dry matter. Thereby, even if the to-be-dried material which is biomass material with comparatively much moisture content has a short residence time of the to-be-dried material in a drying chamber, it can be dried to the stable dryness. Even when the inside of the bent passage is at a relatively high temperature, the risk of ignition of the object to be dried can be reduced by making the flow of air in the bent passage by the suction means relatively high. In addition, since the movable part present in the passage of the material to be dried is substantially only the crushing means, there are fewer failures and the structure of the apparatus is simpler than that of a conventional rotary drying apparatus in which the entire drying chamber rotates. Can be. In addition, after the material to be dried is crushed by the crushing means, it is supplied to the bent passage that forms the drying chamber. Can be dried. Therefore, the material to be dried, which is a biomass material, can be dried without variation, and handling of the material to be dried after drying can be facilitated. Furthermore, the air flow in the bent passage is formed by the suction means, and drying is performed while conveying the object to be dried by this air flow, so that when the operation is stopped, the object to be dried is quickly discharged to increase work efficiency. Can do.
一実施形態の乾燥装置は、上記屈曲通路に、空気の流れに伴って旋回流を生成する旋回流生成手段が設けられている。 In the drying apparatus according to an embodiment, a swirl flow generating unit that generates a swirl flow with the flow of air is provided in the bent passage.
上記実施形態によれば、屈曲通路内に熱風が流れるに伴い、旋回流生成手段によって熱風の旋回流を生成することにより、屈曲通路における被乾燥物の搬送経路が旋回状になり、被乾燥物の滞在時間が長くなる。これにより、屈曲通路を大型にすることなく、被乾燥物を十分に乾燥させることができる。 According to the above embodiment, as hot air flows through the bent passage, the swirling flow generating means generates the hot air swirling flow, so that the conveying path of the object to be dried in the bent passage becomes swirling, and the object to be dried is formed. The staying time will be longer. Thereby, a to-be-dried object can fully be dried, without enlarging a bending channel | path.
一実施形態の乾燥装置は、処理前の上記被乾燥物に含まれる水分量を検出する水分量センサを備え、上記水分量センサにより検出される水分量に応じて、上記熱風生成手段による熱風の温度及び量と、上記冷気供給手段による冷気供給量と、上記被乾燥物供給手段による被乾燥物供給量とを調整するように形成されている。 A drying apparatus according to an embodiment includes a moisture amount sensor that detects a moisture amount contained in the object to be dried before treatment, and according to the moisture amount detected by the moisture amount sensor, The temperature and amount, the cold air supply amount by the cold air supply means, and the dry matter supply amount by the dry matter supply means are adjusted.
上記実施形態によれば、処理前の被乾燥物に含まれる水分量に応じて、きめ細かく乾燥能力を調整できるので、バイオマス材料のような、ばらつきの比較的大きい被乾燥物であっても、被乾燥物の水分量に応じて乾燥能力を適切に調整できる。その結果、被乾燥物を安定して所定の乾燥度に乾燥させることができる。 According to the above embodiment, the drying capacity can be finely adjusted according to the amount of moisture contained in the material to be dried before treatment. The drying capacity can be appropriately adjusted according to the moisture content of the dried product. As a result, the material to be dried can be stably dried to a predetermined degree of drying.
一実施形態の乾燥装置は、上記熱風生成手段が、バイオマス燃料を燃焼室内で燃焼させて熱風を生成するバーナで形成され、このバーナは、
燃焼室内にバイオマス燃料を供給する燃料供給手段と、
燃焼室内に供給する燃焼空気を圧送する送風機と、
上記燃料供給手段の燃料供給量と上記送風機の送風量とを調節して、バーナが生成する熱風の温度及び風量を調整するバーナ制御部と
を備える。
In the drying apparatus according to an embodiment, the hot air generating means is formed of a burner that generates hot air by burning biomass fuel in a combustion chamber.
Fuel supply means for supplying biomass fuel into the combustion chamber;
A blower that pumps the combustion air supplied into the combustion chamber;
A burner control unit for adjusting a temperature and an air volume of hot air generated by the burner by adjusting a fuel supply amount of the fuel supply unit and an air volume of the blower;
上記実施形態によれば、上記熱風生成手段が、バイオマス燃料を用いて熱風を生成するバーナで形成されることにより、化石燃料を消費することなく、被乾燥物を乾燥させることができる。したがって、被乾燥物がバイオマス燃料用のバイオマス材料である場合、バイオマス燃料の製造における化石燃料の消費を防止して、カーボンニュートラルを実現することができる。また、燃料供給手段の燃料供給量と送風機の送風量とを調節することにより、バーナが生成する熱風の温度及び風量をきめ細かく調整することができ、したがって、乾燥装置の乾燥能力をきめ細かく調整することができる。 According to the above embodiment, the hot air generating means is formed by a burner that generates hot air using biomass fuel, so that an object to be dried can be dried without consuming fossil fuel. Therefore, when the material to be dried is a biomass material for biomass fuel, consumption of fossil fuel in the production of biomass fuel can be prevented and carbon neutral can be realized. Also, by adjusting the fuel supply amount of the fuel supply means and the air flow rate of the blower, the temperature and air volume of the hot air generated by the burner can be finely adjusted, and therefore the drying capacity of the drying device can be finely adjusted. Can do.
一実施形態の乾燥装置は、上記バーナは、上記燃焼室の外周側に配置され、送風機から圧送された燃焼空気の旋回流を内部に形成する円筒環状の空気室と、
上記空気室から燃焼室内に燃焼空気を旋回状に吹き出す吹出口と
を備える。
In one embodiment of the drying apparatus, the burner is disposed on the outer peripheral side of the combustion chamber, and a cylindrical annular air chamber that internally forms a swirling flow of combustion air pumped from a blower;
A blow-out opening for blowing combustion air from the air chamber into the combustion chamber in a swirling manner.
上記実施形態によれば、送風機から圧送された燃焼空気の旋回流が空気室の内部に形成され、吹出口から燃焼空気が燃焼室内に旋回状に吹き出されることにより、燃焼室内に燃焼ガスの旋回流が形成される。これにより、燃焼室内に十分な酸素を供給することができ、バイオマス燃料を完全燃焼させることができる。こうしてバイオマス燃料が完全燃焼してなる燃焼ガスを熱風として生成するので、灰成分や未燃焼成分の少ない熱風を乾燥室に供給することができ、したがって、被乾燥物への灰成分の混入を防止でき、また、未燃成分による被乾燥物の着火を防止できる。 According to the above embodiment, the swirling flow of the combustion air pumped from the blower is formed inside the air chamber, and the combustion air is blown into the combustion chamber in a swirl manner from the outlet, so that the combustion gas is injected into the combustion chamber. A swirling flow is formed. Thereby, sufficient oxygen can be supplied in a combustion chamber and biomass fuel can be burned completely. In this way, the combustion gas generated by the complete combustion of biomass fuel is generated as hot air, so hot air with less ash and unburned components can be supplied to the drying chamber, thus preventing contamination of the ash component into the material to be dried. In addition, ignition of an object to be dried due to unburned components can be prevented.
一実施形態の乾燥装置は、上記被乾燥物は、木質系材料、農業系材料及び廃棄物系材料のうちのいずれかを含むバイオマス材料である。 In the drying apparatus according to an embodiment, the material to be dried is a biomass material including any of a woody material, an agricultural material, and a waste material.
上記実施形態によれば、木質系材料、農業系材料及び廃棄物系材料のうちのいずれかを含むバイオマス材料を、着火させることなく安定した乾燥度に乾燥させることができる。特に、水分量が比較的高い木質系材料及び農業系材料を効果的に乾燥させることができる。また、構成要素が絡んで塊状になりやすい農業系材料を解砕して分散させた状態で乾燥させることができ、乾燥後の被乾燥物の取り扱いを容易にできる。ここで、木質系材料としては、例えばオガ屑、木屑、間伐材及び剪定材を例示することができ、農業系材料としては、稲藁、籾殻、雑草、バガス、パーム椰子残渣及びゴムの木残渣を例示することができ、また、廃棄物系材料としては建設廃材を例示することができる。 According to the said embodiment, the biomass material containing either woody material, agricultural material, and waste material can be dried to the stable dryness, without making it ignite. In particular, woody materials and agricultural materials having a relatively high water content can be effectively dried. In addition, agricultural materials that tend to be lumped due to the constituent elements can be crushed and dispersed, and the dried material can be easily handled after drying. Here, examples of wood-based materials include sawdust, wood chips, thinned wood, and pruned wood, and examples of agricultural materials include rice straw, rice husk, weeds, bagasse, palm palm residue, and rubber tree residue. In addition, examples of the waste material include construction waste materials.
一実施形態の乾燥装置は、上記熱風生成手段のバーナで燃焼させるバイオマス燃料として、乾燥済みの被乾燥物が用いられる。 In the drying apparatus of one embodiment, a dried material to be dried is used as a biomass fuel burned by the burner of the hot air generating means.
上記実施形態によれば、乾燥済みの被乾燥物を、バイオマス燃料として熱風生成手段のバーナで燃焼させることにより、化石燃料を消費することなく被乾燥物を乾燥させ、カーボンニュートラルを実現できる。しかも、被乾燥物を、新たな被乾燥物の乾燥のために燃焼させて循環利用することにより、バイオマス燃料の製造及び輸送等に関する効率を高めて、資源の効率的に再利用することができる。 According to the said embodiment, by drying the to-be-dried thing as biomass fuel with the burner of a hot air production | generation means, a to-be-dried thing is dried without consuming fossil fuel, and carbon neutral is realizable. In addition, the efficiency of the production and transportation of biomass fuel can be improved and the resources can be reused efficiently by combusting and recycling the material to be dried for drying of the new material to be dried. .
以下、本発明の実施形態に係る乾燥装置について、添付図を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, a drying apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1A及び1Bは、本発明の実施形態に係る乾燥装置1の概略的な構成を示す正面図である。この乾燥装置1は、バイオマス燃料の材料となり得る被乾燥物を乾燥させるための装置であり、乾燥室の上流側から熱風を供給する熱風生成手段としてのバーナ10と、乾燥室内に投入される被乾燥物を解砕して分散させる解砕機としてのケージミル20と、ケージミル20の下流側に連なって乾燥室を規定する屈曲通路30と、屈曲通路30を通過した乾燥後の被乾燥物を分離して取り出すサイクロン40と、サイクロン40の下流側に配置され、屈曲通路30内の被乾燥物を下流側へ吸引する吸引力を発生する吸引ファン50とを備える。
1A and 1B are front views showing a schematic configuration of a
また、乾燥装置1では、バーナ10に付属する構成として、バーナ10に供給する燃焼燃料を貯蔵する燃料サイロ11と、燃料サイロ11から燃料を排出する燃料排出用スクリューコンベア11aとが配設されている。燃料排出用スクリューコンベア11aは、ロータリバルブ11bを介して、バーナ10の下部に燃料を定量供給する燃料供給用スクリューコンベア12に接続されている。燃料供給用スクリューコンベア12は、スクリューモータ85(図7参照)により駆動され、このスクリューモータ85の回転数を制御して燃料供給用スクリューコンベア12の搬送速度を変化させることにより、バーナ10の燃焼室への燃料の供給量が制御可能である。更に、バーナ10には、バーナ10内に燃焼空気を供給するための送風機13が配設されている。
Further, in the
図2は、バーナ10の構成を示す断面図である。このバーナ10は、円筒形状の燃焼室B1,B2内でバイオマス燃料を燃焼空気の旋回流によって燃焼し、熱風を生成するものである。バーナ10に用いるバイオマス燃料としては、間伐材や木屑等を原料とする木質燃料や、紙や廃プラスチック等の一般廃棄物から作ったRPF又はRDFが利用可能である。また、本実施形態に係る乾燥装置1によって乾燥した被乾燥物を燃料として利用してもよい。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the
図2に示すように、バーナ10は、円筒形状の第1燃焼室B1及び第2燃焼室B2と、円筒環状の第1空気室R1及び第2空気室R2を有する。第1燃焼室B1の下方には、環状の底部空気室R3と加熱空気室R4が順に設けられている。底部空気室R3と加熱空気室R4の径方向内側には、上方に向かって拡径した管状の燃料供給管128が設けられている。燃料供給管128の下端は、スクリューコンベア12に連結されている。
As shown in FIG. 2, the
第1燃焼室B1及び第2燃焼室B2は、筒状の内壁121内の下側部と上側部とで形成され、第1燃焼室B1の上部と第2燃焼室B2の下部が連なっていて、全体として円筒形状を有する。第1燃焼室B1の底面には、燃料供給管128の上端部が突出しており、この燃料供給管128の周りを取り囲むように、擂鉢状の燃料支持具129が配置されている。内壁121には、第1空気室R1から第1燃焼室B1に燃焼空気を導入する第1空気導入口216と、第2空気室R2から第2燃焼室B2に燃焼空気を導入する第2空気導入口218が設けられている。第1燃焼室B1には、燃料支持具129の上端から多少上方位置に開口する点検窓113が連通しており、バーナ10の動作時には点検窓113は蓋体114で閉鎖される。また、第1燃焼室B1には、バーナ10の起動時に燃料に着火する着火部127の先端が連通している。第2燃焼室B2の上部には、熱風を排出する熱風排出管115が接続されている。
The first combustion chamber B1 and the second combustion chamber B2 are formed by a lower portion and an upper portion in the cylindrical
第1空気室R1及び第2空気室R2は、内壁121と、この内壁121と中心軸が一致する筒状の外壁122との間に形成された円筒環状の空間が、環状の仕切壁111で上下に仕切られて形成されている。第1空気導入口116は内壁121の下部に形成され、複数の貫通穴117が周方向に連なると共に軸方向に複数段配列されて形成されている。第1空気導入口116は、燃料供給管128の上端よりも多少高い位置に形成されている。第2空気導入口118は内壁121の上部に形成され、第1空気導入口116と同様に、複数の貫通穴119が周方向に連なると共に軸方向に複数段配列されて形成されている。なお、第1空気導入口116と第2空気導入口118は、貫通穴117,119にノズルや整流部材等を取り付けて形成してもよい。また、貫通穴117,119の形状は、円形以外に楕円形やスリット状や矩形などの種々の形状に設定できる。
In the first air chamber R1 and the second air chamber R2, a cylindrical annular space formed between the
第1空気室R1の上部には、外壁122の接線方向に延びて燃焼空気を導入する第1空気導入管221が連結されており、第2空気室R2の上部には、外壁122の接線方向に延びて燃焼空気を導入する第2空気導入管222が連結されている。上記第1空気導入管221から第1空気室R1内に接線方向に燃焼空気が導入されることにより、燃焼空気が第1空気室R1内を旋回状に下方に流れる。第1空気室R1の下部に達した燃焼空気は、第1空気導入路116から第1燃焼室B1内に、径方向に対して傾斜する方向に供給され、第1燃焼室B1に燃焼空気の旋回流を形成する。また、上記第2空気導入管222から第2空気室R2内に接線方向に燃焼空気が導入されることにより、燃焼空気が第2空気室R2内を旋回状に下方に流れる。第2空気室R2の下部に達した燃焼空気は、第2空気導入路118から第2燃焼室B2内に、径方向に対して傾斜する方向に供給され、第2燃焼室B2に燃焼空気の旋回流を形成するようになっている。第1燃焼室B1と第2燃焼室B2の外径側に、上記第1及び第2空気導入路116,118から導入された燃焼空気の旋回流が下降方向に形成され、燃料供給管128の上端開口184と側面開口183から排出された燃料を燃焼させる。燃料が燃焼して生成された燃焼ガスは、第1燃焼室B1と第2燃焼室B2の内径側に上昇する旋回流を形成し、熱風となって熱風排出管115から排出される。上記第1及び第2空気導入管221,222には、送風機13によって燃焼空気が供給される。
A first
底部空気室R3は、第1燃焼室B1の底面を規定する底板110の下側面に固定された円筒状のケーシング124内に形成されており、ケーシング124の底板に設けられた貫通穴に燃料供給管128が貫通した状態で固定されている。底部空気室R3のケーシング124は、中心軸が内壁121の中心軸と一致するように配置されている。底部空気室R3に、所定の基準に基づいて混合割合が調節された空気と燃焼排ガスとの混合気体が、混合気体供給管141を介して供給され、混合気体の旋回流が形成される。この混合気体が、底板110の空気導入路110aと燃料支持具129の貫通穴129aを通り、第1燃焼室B1の燃料支持具129の上方に、旋回状に排出される。これにより、燃料供給管128の側面開口183から排出されて燃料支持具129の上方に保持された燃料に、燃焼空気を直接供給すると共に、混合気体に混合された燃焼排ガスを再燃焼させる。
The bottom air chamber R3 is formed in a
加熱空気室R4は、底部空気室R3のケーシング124の底板の下側面に固定された円筒状のケーシング125内に形成されており、ケーシング125の底板に形成された貫通穴に燃料供給管128が貫通した状態で固定されている。加熱空気室R4のケーシング125は、中心軸が底部空気室R3のケーシング124の中心軸と一致するように配置されている。加熱空気室R4に、このバーナ10の燃焼排ガスが、排ガス供給管151を介して供給され、燃焼排ガスの旋回流が形成される。この燃焼排ガスの旋回流が、燃料供給管28の周面に設けられた複数の貫通孔182,182,・・・で形成された排ガス導入口181を通して燃料供給管28内に供給され、比較的高温の燃焼排ガスにより、燃料供給管128内を通って第1燃焼室B1に供給されるバイオマス燃料を前加熱する。
The heated air chamber R4 is formed in a
燃料サイロ11から搬送された燃料を第1燃焼室B1に供給する燃料供給用スクリューコンベア12は、ロータリバルブ11bからの流入部と燃料供給管128の下端との間の区間の搬送スクリュー201と、燃料供給管128よりも先端側の先端スクリュー202とが、互いに反対巻きに形成されている。スクリューモータ85の回転により、搬送スクリュー201がロータリバルブ11b側から燃料供給管128側に向かって正方向に燃料を搬送すると共に、先端スクリュー202がスクリューコンベア12の先端から燃料供給管128側に向かって反対方向に燃料を戻すことにより、搬送スクリュー201と先端スクリュー202との切り替え位置の上方に連結された燃料供給管128に、燃料を押し上げるようになっている。
The fuel
このバーナ10により生成する熱風の温度及び量は、後述する制御盤80により、燃料供給用スクリューコンベア12による燃焼燃料の供給量と、送風機13による燃焼空気の供給量とを調整して制御するようになっている。
The temperature and amount of hot air generated by the
上記バーナ10を制御盤80で制御することにより、寸法のばらつきが大きく、また、水分量のばらつきが大きいバイオマス燃料が燃焼燃料として採用されても、安定した燃焼状態を確保することができ、熱風を安定して供給することができる。
By controlling the
また、上記バーナ10は、燃焼空気を、第1空気室R1及び第2空気室R2に旋回状に流した後、第1及び第2空気導入路116,118から第1及び第2燃焼室B1,B2内に径方向に対して傾斜する方向に供給し、これら第1及び第2燃焼室B1,B2内に燃焼ガスの旋回流を形成する。したがって、第1及び第2燃焼室B1,B2内に十分な量の酸素を供給して混合でき、これにより、バイオマス燃料を完全燃焼させることができる。したがって、燃焼ガスが熱風排出管115から排出されてなる熱風に含まれる灰成分を少なくでき、また、熱風に含まれる未燃成分を少なくできる。その結果、熱風により乾燥する被乾燥物への灰成分の混入を防止でき、また、未燃成分による被乾燥物の着火を防止できる。
Further, the
なお、熱風生成手段としては、バーナ10に限定されることなく、本乾燥装置1における被乾燥物の乾燥に十分に高温の熱風を安定して供給するものであれば、いかなる熱風発生装置が用いられてもよい。
The hot air generating means is not limited to the
図1Aに示すように、本実施形態では、ケージミル20の上流側の流体通路14に、冷気(ここでは外気)を取り込むための冷気取込み口15が設けられている。加えて、この冷気取込み口15からの冷気の取込み量を調整するために、バルブモータ84(図7参照)により駆動されることで開度が調整可能である開度調整バルブ16が配設されている。ここでは、被乾燥物の最終的な乾燥度を制御するために、被乾燥物の種類やそれに含まれる水分量に応じて、開度調整バルブ16のバルブ開度が調整され、冷気の取込み量が調整されるようになっている。この冷気取込み口15から取り込まれた冷気は、バーナ10からの熱風と混合されて、ケージミル20へ供給される。
As shown in FIG. 1A, in this embodiment, a
また、被乾燥物を貯蔵すると共に、ケージミル20の上流側近傍に供給する被乾燥物サイロ18が配設されている。被乾燥物サイロ18は、スクリューモータ86(図7参照)により駆動される被乾燥物供給用スクリューコンベア18aを備えており、スクリューモータ86により被乾燥物供給用スクリューコンベア18aの搬送速度を変化させることにより、被乾燥物の供給量が制御可能である。スクリューコンベア18aで搬送された被乾燥物は、ロータリバルブ60を介して供給ダクト61に導かれる。供給ダクト61は、先端部が流体通路14内に貫通して設置され、先端の開口から、流体通路14の終端とケージミル20の供給口21との接続部に被乾燥物を供給するように形成されている。
In addition, an object to be dried
なお、被乾燥物は、被乾燥物サイロ18に貯蔵される前の処理として、所定の粉砕機により3〜5ミリメートルの粒径になるよう粉砕される。被乾燥物としては、バイオマス材料として、オガ屑、木屑、間伐材及び剪定材等の木質系材料や、稲藁、籾殻、雑草、バガス、パーム椰子残渣、ゴムの木残渣等の農業系材料や、建設廃材等の廃棄物系材料を用いることができる。
In addition, a to-be-dried material is grind | pulverized so that it may become a particle size of 3-5 millimeters by a predetermined grinder as a process before storing in the to-
ケージミル20の上流側に供給された被乾燥物は、バーナ10から供給される熱風及び冷気取込み口15から取り込まれる冷気とともに、ケージミル20内に送り込まれる。図3及び4は、それぞれ、ケージミル20の横断面図及び縦断面図である。図3及び4では、被乾燥物を含む流体が通過するケーシング24を断面視している。このケージミル20は、矢印F1で示すように供給口21を通じて水平方向に熱風と共に供給された被乾燥物を解砕して分散させ、矢印F2で示すように排出口22を通じて鉛直上方へ送り出す。
The material to be dried supplied to the upstream side of the
図3及び4に示すように、このケージミル20は、被乾燥物を解砕するために、前後方向(図4中の左右方向)に延びる駆動軸25に固定された回転盤23が、供給口21が形成されるケーシング24の正面板24aに対向するように支持される。回転盤23には、複数の回転ピンP1及びP2が正面板24aに向かって固定される一方、正面板24aには、複数の固定ピンP3が回転盤23に向かって固定される。図3からよく分かるように、駆動軸25に対して垂直な平面(紙面と平行な面)において、内周回転ピンP1、固定ピンP3、及び、外周回転ピンP2は、それぞれ、径の異なる同心円C1、C2、C3上に、周方向にて等間隔に配置されている。このようなピン配置により、図4に示されるように、駆動軸25の駆動時には、ピンP1〜P3は互いに干渉することなく、固定ピンP3の内側及び外側で、それぞれ、回転ピンP1及びP2が接近するように通過する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
また、このケージミル20では、駆動軸25の周囲には、複数の羽根Wが等角度をおいて配置され、これらの羽根Wは、駆動軸25の先端から回転盤23に向かって拡径する形状を有している。駆動軸25の駆動時には、これらの羽根Wが、回転盤23及び駆動軸25とともに回転して、空気をケーシング24の正面板24aの供給口21から吸引すると共に径方向外側へ吹き出す流れが生じる。
Further, in this
このケージミル20は、回転盤23を回転駆動するモータMを有し、モータMの駆動力は、駆動側プーリ27、ベルト28及び従動側プーリ29を経由して駆動軸25に伝達される。
The
以上の構成を備えたケージミル20では、供給口21を通じて回転盤24の中心近傍に供給された被乾燥物が、まず、羽根Wによる空気の流れにより径方向外側に移動した後、相対回転するピンP1〜P3によって解砕され、分散状態となり、屈曲通路30へ送られる。このように、ケージミル20で被乾燥物を解砕し分散させることにより、例えば水分量が多い被乾燥物も、その後の屈曲通路30内でより効率的に乾燥させることができる。
In the
屈曲通路30は、その上流側から順に、ケージミル20の排出口22に連通して鉛直上方に延びる第1の鉛直管30aと、この第1の鉛直管30aの上端部に接続し、鉛直下方に折り返す第1の湾曲管30bと、この第1の湾曲管30bの下流側端部に接続し、鉛直下方に延びる第2の鉛直管30cと、この第2の鉛直管30cの下端部に接続し、鉛直上方に折り返す第2の湾曲管30dと、この第2の湾曲管30dの下流側端部に接続し、鉛直上方に延びる第3の鉛直管30eと、この第3の鉛直管30eの上端部に接続し、水平方向に屈曲する第3の湾曲管30fと、この第3の湾曲管30fの下流側端部に接続し、水平方向へサイクロン40まで延びる水平管30gとを備えている。このように、屈曲通路は、直線状の管路と、曲線状の管路との組み合わせにより形成されている。この屈曲通路30を構成する各管30a〜30gには、保温用の断熱材が設けられている。
In order from the upstream side, the
また、図1Aに示すように、第1の鉛直管30aの上流側端部近傍と、第2の鉛直管30cの上流側端部近傍の夫々に、各鉛直管30a及び30c内に空気が流れるに伴って旋回流D1及びD2を発生する旋回流生成手段としての変向部材31及び32が内設されている。変向部材31及び32は、各円直管30a,30cの内側面に固定された固定羽根で形成されている。図5は、第1の円直管30a内に設けられた変向部材31を示している。第2の円直管30c内に設けられた変向部材32もまた、図5の変向部材32と同様に形成されている。図5に示すように、変向部材31は、複数の固定翼31aが、中心軸31cと、この中心軸31cの外周側を取り囲む同軸の固定筒31bとの間に、放射状に固定されて形成されている。固定翼31aは、中心軸31cに、軸方向に対して8〜30°の傾斜角度をなして固定されている。固定翼31aの傾斜角度は、好ましくは15〜20°である。固定筒31bは、外周面が第1の円直管30aの内周面に嵌合した状態で、円直管30aにボルトで固定されている。円直管30a,30c内の熱風が、固定筒31b内を通る際に固定翼31aから中心軸31c周りの旋回力を受け、旋回状の流れとなって、この変向部材31の下流側に熱風の旋回流を形成するように形成されている。この変向部材31及び32で生成される旋回流により、屈曲通路30における空気流及び被乾燥物の滞在時間を長くして、被乾燥物を十分に乾燥させるようになっている。各円直管30a,30cの変向部材31,32の設置位置の下流側には、図6に示すような整流部材33を設けるのが好ましい。この整流部材33は、螺旋状の板状体で形成され、螺旋状の板状体の外周側の端面が、円直管30a,30cの内周面に固定されている。螺旋状の整流部材33は、変向部材31,32で形成された旋回流と同じ周回方向に湾曲している。この整流部材33により、変向部材31,32で形成された旋回流を整流して、屈曲通路30内の旋回流を安定させることができる。
Further, as shown in FIG. 1A, air flows in each of the
サイクロン40は、屈曲通路30を通過した乾燥後の被乾燥物から塵等の不純物を取り除き、排出口41から排出する。本実施形態では、図1Bに示すように、サイクロン40の排出口41の近傍にロータリバルブ42が配設されており、このロータリバルブ42を開閉駆動して、排出口41からの被乾燥物の排出を開始したり停止したりする。本実施形態では、排出口41の鉛直下方にスクリューコンベア43が配設されており、ロータリバルブ42が開状態にあるときにこのスクリューコンベア43を駆動して、ロータリバルブ42から排出された被乾燥物を搬出する。
The
サイクロン40で取り除かれた塵等の不純物は、サイクロン40から更に下流側に延びる排出管51を通じて吸引ファン50に達し、その後、搬送管52を通じて、吸引ファン50から図示しない集塵機へ送られる。
Impurities such as dust removed by the
吸引ファン50は、屈曲通路30に下流側へ向かう空気流を生成するものであり、この空気流により、屈曲通路30内の被乾燥物は、下流側へ移動させられつつ、上流側からバーナ10により供給される熱風で乾燥させられる。吸引ファン50による吸引力は、例えば、屈曲通路30内の風速が、被乾燥物の沈降速度に毎秒1メートルを加えた速さ以上になるように設定される。一例として、被乾燥物がオガ屑である場合、毎秒9メートル以上になるように設定される。
The
本実施形態では、吸引ファン50をサイクロン40の下流側に配設しており、この場合、空気流が低温となる場所で吸引を行うので、吸引ファン40の劣化を少なくできる。しかしながら、これに限定されることなく、吸引ファン50は、屈曲通路30内の被乾燥物を下流側へ移動させる空気流を生成できれば、例えば屈曲通路30の水平管30gとサイクロン40との間など、いかなる場所に配設されてもよい。ここで、吸引ファン50が、サイクロン40の上流側に配設される場合には、サイクロン40の下流側に配設される場合と比べてファンの劣化が早いことを考慮し、吸引ファン50として、交換式のプレートファンを採用することが好ましい。
In the present embodiment, the
図7は、被乾燥物の乾燥度を制御するために、乾燥装置1が備える制御部としての制御盤80と、制御盤80により動作が制御される装置を示すブロック図である。この制御盤80には、乾燥装置1における各種要素の温度を検出する温度センサ81と、被乾燥物の水分量(つまり乾燥度)を検出する水分量センサ82と、オペレータが乾燥装置1に対して各種の設定値を入力することができる入力装置83と、開度調整バルブ16を駆動するバルブモータ84と、バーナ10に対する燃料供給用のスクリューコンベア12を駆動するスクリューモータ85と、被乾燥物供給用のスクリューコンベア18aを駆動するスクリューモータ86とが接続されている。
FIG. 7 is a block diagram showing a
温度センサ81は、例えばバーナ10から供給される熱風の温度、サイクロン40の排出口41付近での空気の温度、及び、被乾燥物の温度を検出する。水分量センサ82は、処理前後における被乾燥物の水分量を検出する。なお、制御盤80には、乾燥装置1における各種入力値及び出力値を視認可能に表示する表示装置が接続されてもよい。
The
この制御盤80は、温度センサ81、水分量センサ82及び入力装置83から入力される各種値に応じて、予め設定されている若しくはオペレータにより新たに設定される各種温度や水分量に関する目標値が得られるように、バルブモータ84、スクリューモータ85及び86を調整する。一例として、この制御盤80は、バーナ10から供給される熱風の温度が約500℃、サイクロン40の排出口41付近での空気の温度が約80℃、処理後の被乾燥物の温度が約60℃、及び、処理後の被乾燥物の水分量が7〜10%となるように、バルブモータ84、スクリューモータ85及び86を調整する。このような制御盤80の制御により、目標とする温度及び水分量(乾燥度)を安定して確保することができる。
The
なお、これに限定されることなく、制御盤80は、オペレータが、各種値に応じて、バルブモータ84、スクリューモータ85及び86を手動で調整可能に構成されてもよい。
Without being limited thereto, the
以上のように、本実施形態の乾燥装置1によれば、屈曲通路30内での被乾燥物の滞留時間が短く、安定した乾燥度に被乾燥物を乾燥させることができる。その結果、被乾燥物の大量処理が可能である。また、屈曲通路30内が比較的高温(例えば約500℃)になった場合にも、吸引ファン50により屈曲通路内に比較的高速の空気流を形成することにより、被乾燥物が着火するおそれを防止できる。また、被乾燥物の通路の可動部がケージミルのみであるので、乾燥室全体が回転する従来のロータリ式乾燥装置に比べて、故障を少なくできる。さらに、塊状の被乾燥物が投入されても、被乾燥物を分散させてばらつき無く乾燥させ、しかも、取り扱いが容易な状態にして排出することができる。
As described above, according to the
また、本実施形態の乾燥装置1は、乾燥室である屈曲通路30に、バーナ10で生成した熱風と供に被乾燥物を流して乾燥させるので、ロータリ式乾燥装置よりも、運転の開始から乾燥状態に安定するまでの時間を短くできる。したがって、断続的に運転を行うことができ、ロータリ式乾燥装置のように運転を長時間継続する必要が無いから、燃料の無駄な消費を防止できる。
Moreover, since the drying
1 乾燥装置
10 バーナ
11 燃料サイロ
12 燃料供給用スクリューコンベア
15 冷気取込み口
16 開度調整バルブ
18 被乾燥物サイロ
18a 被乾燥物供給用スクリューコンベア
20 ケージミル
30 屈曲通路
30a 第1の鉛直管
30c 第2の鉛直管
31、32 変向部材
40 サイクロン
50 吸引ファン
81 温度センサ
82 水分量センサ
83 入力装置
84 冷気取込み用バルブモータ
85 燃料供給用スクリューモータ
86 被乾燥物供給用スクリューモータ
D1、D2 旋回流
DESCRIPTION OF
Claims (7)
被乾燥物を乾燥させるための熱風を生成し、上記乾燥室の上流側から供給する熱風生成手段と、
上記乾燥室の上流側に被乾燥物を供給する被乾燥物供給手段と、
上記被乾燥物供給手段により供給された被乾燥物を解砕する解砕手段と、
上記解砕手段の上流側に配置され、上記解砕手段に対して冷気を供給する冷気供給手段と、
上記解砕手段の下流側で乾燥室の少なくとも一部を形成する屈曲通路と、
上記屈曲通路を通過した乾燥後の被乾燥物を、不純物を除去しつつ取り出す分離手段と、
上記屈曲通路の下流側に配置され、上記屈曲通路における下流側への空気の流れをもたらす吸引力を生成する吸引手段と、
上記熱風生成手段による熱風の温度及び量と、上記冷気供給手段による冷気供給量と、上記被乾燥物供給手段による被乾燥物供給量との調整により、上記被乾燥物の乾燥度を制御する制御部とを備えることを特徴とする乾燥装置。 A drying device for drying a material to be dried, which is a biomass material, while transporting it with hot air in a drying chamber also serving as a conveyance path,
Hot air generating means for generating hot air for drying the material to be dried and supplying from the upstream side of the drying chamber;
To-be-dried object supply means for supplying an object to be dried to the upstream side of the drying chamber;
Crushing means for crushing the material to be dried supplied by the material to be dried;
A cold air supply means that is arranged upstream of the crushing means and supplies cold air to the crushing means;
A bent passage that forms at least part of the drying chamber downstream of the crushing means;
Separation means for removing the material to be dried after passing through the bent passage while removing impurities;
A suction means that is disposed downstream of the bent passage and generates a suction force that causes a flow of air downstream of the bent passage;
Control for controlling the degree of drying of the object to be dried by adjusting the temperature and amount of hot air by the hot air generating means, the amount of cold air supplied by the cold air supplying means, and the amount of dried object supplied by the object to be dried supplying means And a drying device.
上記屈曲通路に、空気の流れに伴って旋回流を生成する旋回流生成手段が設けられていることを特徴とする乾燥装置。 The drying apparatus according to claim 1, wherein
A drying apparatus characterized in that a swirl flow generating means for generating a swirl flow with the flow of air is provided in the bent passage.
処理前の上記被乾燥物に含まれる水分量を検出する水分量センサを備え、上記水分量センサにより検出される水分量に応じて、上記熱風生成手段による熱風の温度及び量と、上記冷気供給手段による冷気供給量と、上記被乾燥物供給手段による被乾燥物供給量とを調整することを特徴とする乾燥装置。 The drying apparatus according to claim 1, wherein
A moisture sensor for detecting the amount of moisture contained in the material to be dried before processing is provided, and the temperature and amount of hot air generated by the hot air generation means and the cold air supply according to the amount of moisture detected by the moisture sensor. The drying apparatus characterized by adjusting the amount of cold air supplied by the means and the amount of dry matter supplied by the dry matter supply means.
上記熱風生成手段が、バイオマス燃料を燃焼室内で燃焼させて熱風を生成するバーナで形成され、このバーナは、
燃焼室内にバイオマス燃料を供給する燃料供給手段と、
燃焼室内に供給する燃焼空気を圧送する送風機と、
上記燃料供給手段の燃料供給量と上記送風機の送風量とを調節して、バーナが生成する熱風の温度及び風量を調整するバーナ制御部と
を備えることを特徴とする乾燥装置。 The drying apparatus according to claim 1, wherein
The hot air generating means is formed of a burner that generates hot air by burning biomass fuel in a combustion chamber,
Fuel supply means for supplying biomass fuel into the combustion chamber;
A blower that pumps the combustion air supplied into the combustion chamber;
A drying apparatus comprising: a burner control unit that adjusts a temperature and an air volume of hot air generated by the burner by adjusting a fuel supply amount of the fuel supply means and an air volume of the blower.
上記バーナは、上記燃焼室の外周側に配置され、送風機から圧送された燃焼空気の旋回流を内部に形成する円筒環状の空気室と、
上記空気室から燃焼室内に燃焼空気を旋回状に吹き出す吹出口と
を備えることを特徴とする乾燥装置。 The drying apparatus according to claim 4, wherein
The burner is disposed on the outer peripheral side of the combustion chamber, and a cylindrical annular air chamber that forms a swirling flow of combustion air pumped from a blower inside,
A drying apparatus comprising: a blow-out port for blowing combustion air from the air chamber into the combustion chamber.
上記被乾燥物は、木質系材料、農業系材料及び廃棄物系材料のうちのいずれかを含むバイオマス材料であることを特徴とする乾燥装置。 The drying apparatus according to claim 1, wherein
The drying object is a biomass material including any one of a woody material, an agricultural material, and a waste material.
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