JP6564123B1 - バイオマス固体燃料原料の処理方法及びバイオマス固体燃料原料の処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
圧搾工程の後で分離される搾汁残渣から、燃料ペレット等の固体燃料が製造される。
本発明のバイオマス固体燃料原料の処理方法は、添加水を用いて水洗部でバイオマス固体燃料原料を洗う水洗工程と、前記水洗部から流れ出た後の浸漬水の電気伝導度に基づいて、前記添加水で洗った後の前記バイオマス固体燃料原料の圧縮量を調節する搾り工程と、を行い、前記搾り工程では、前記浸漬水の電気伝導度が大きくなるのに従い、前記添加水で洗った後の前記バイオマス固体燃料原料の圧縮量を増加することを特徴としている。
また、本発明のバイオマス固体燃料原料の処理装置は、添加水及びバイオマス固体燃料原料を供給する供給部と、前記供給部から供給された前記添加水を用いて前記供給部から供給された前記バイオマス固体燃料原料を洗う水洗部と、前記水洗部から流れ出た後の浸漬水の電気伝導度を検出する検出部と、前記水洗部で洗った後の前記バイオマス固体燃料原料を搾る搾り部と、前記検出部の検出結果に基づいて、前記搾り部による前記バイオマス固体燃料原料の圧縮量を調節する搾り制御部と、を備え、前記搾り制御部は、前記検出部が検出した前記浸漬水の電気伝導度が大きくなるのに従い、前記搾り部を駆動して、前記添加水で洗った後の前記バイオマス固体燃料原料の圧縮量を増加することを特徴としている。
また、浸漬水の電気伝導度の測定は、連続的かつ比較的短時間で行うことができる。このため、浸漬水の電気伝導度に関連付けて、搾汁残渣中の腐食成分の濃度を連続的かつ比較的短時間で検出することができる。
そして、例えば、浸漬水の電気伝導度が大きくなったときに、搾汁残渣中の腐食成分の濃度が増加したと判断してバイオマス固体燃料原料の圧縮量を増加し、搾汁残渣の水分含有量を少なくする。これにより、搾汁残渣中の腐食成分の濃度を減少させることができる。
また、上記のバイオマス固体燃料原料の処理装置において、前記水洗部は、第1水洗部及び第2水洗部を備え、前記搾り部は、前記第1水洗部及び前記第2水洗部で洗った後の前記バイオマス固体燃料原料を搾ってもよい。
これらの発明によれば、バイオマス固体燃料原料を複数回洗うことにより、搾汁残渣中の腐食成分の濃度をより確実に減少させることができる。
以下、本発明に係るバイオマス固体燃料原料の処理装置(以下、単に処理装置とも言う)の第1実施形態を、バイオマス固体燃料原料がパームトランクである場合を例にとって、図1から図16を参照しながら説明する。
図1及び図2に示すように、本実施形態の処理装置1は、供給部10と、水洗部26と、第1電気伝導度計(検出部)31と、混合比制御部36と、搾汁部(搾り部)41と、搾り制御部46と、を備えている。
添加水供給部11は、水洗部26に、単位時間当たりに所定の量の添加水W1を供給する。添加水W1を用いて水洗部26でパームトランクW2を洗うと、水洗部26中でパームトランクW2中のカリウム等が添加水W1に流れ出て、水洗部26から流れ出た後に浸漬水W1’(以下、単に浸漬水W1’と言う)になる。
添加水供給部11が供給する添加水W1の電気伝導度は、水洗部26から流れ出た後の浸漬水W1’の電気伝導度よりも小さい。
水源12内には、パームトランクW2を洗うための添加水W1が収容されている。配管13の第1端部は、水源12に接続されている。配管13の第1端部とは反対の第2端部は、水洗部26に向かって延びている。
流量計14及び流量調節弁15は、配管13に設けられている。流量計14は、配管13内を流れる添加水W1の流量を検出する。流量計14は、検出結果を、定期的に混合比制御部36に送る。流量調節弁15は、配管13内を添加水W1が流れやすい全開状態から、配管13内を添加水W1が流れない全閉状態まで、弁の開度を連続的に変更できる。
添加水供給部11は、水洗部26に単位時間当たりに供給する添加水W1の量を調節できる。
パーム供給部21は、パームトランクW2を水洗部26に供給する。パーム供給部21は、添加水供給部11と同様の構成により、水洗部26に単位時間当たりに供給するパームトランクW2の量を調節できる。
配管13の第2端部、及びパーム供給部21よりも下流側のパームトランクW2の搬送路には、ホッパー28が接続されている。ホッパー28は、スクリューコンベヤ27における上流側の部分に、パームトランクW2及び添加水W1を供給する。スクリューコンベヤ27により、搬送方向の上流側から下流側に向かって搬送されるパームトランクW2は、添加水W1に浸すこと等により洗われる。水洗部26は、添加水供給部11から供給された添加水W1を用いてパームトランクW2を洗う。
なお、パームトランクW2を洗った浸漬水W1’は、パームトランクW2よりも上方を流れたときに、水洗部26から流れ出ている。
なお、水洗部26から流れ出た浸漬水W1’は、例えば、一時的に浸漬水ピット101内に蓄えられ、浸漬水ポンプ102により排水される。
水洗部26で洗われたパームトランクW2は、スクリューコンベヤ27の下流側の端部からコンベヤ等を備える搬送部29に供給される。搬送部29は、洗ったパームトランクW2を下流側に向かって搬送する。
混合比制御部36は、流量計14、流量調節弁15、パーム供給部21、及び第1電気伝導度計31に接続されている。混合比制御部36は、流量計14及び第1電気伝導度計31の検出結果に基づいて、流量調節弁15及びパーム供給部21を制御する。混合比制御部36は、第1電気伝導度計31の検出結果に基づいて、供給部10の添加水供給部11及びパーム供給部21の少なくとも一方を制御して、水洗部26に単位時間当たりに供給する添加水W1の量及び水洗部26に単位時間当たりに供給するパームトランクW2の量の少なくとも一方を調節する。より具体的には、混合比制御部36は、第1電気伝導度計31が検出した浸漬水W1’の電気伝導度が大きくなるのに従い、添加水供給部11が水洗部26に単位時間当たりに供給する添加水W1の量を増加する。
なお、混合比制御部36が水洗部26に供給するパームトランクW2の量を減少して、相対的に水洗部26に供給する添加水W1の量を増加してもよい。
搾汁部41の構成は、特に限定されない。本実施形態では、搾汁部41は、図3から図7に示すように、いわゆる2ロール内接式の搾汁装置である。搾汁部41は、フレーム42と、リングロール43と、内接ロール44と、押圧ロール45と、を備えている。
また、搾汁部41は、内接ロール44と押圧ロール45とを、互いが接近又は離間する方向に相対的に移動させ、内接ロール44の回転中心と押圧ロール45の回転中心との中心間距離を調整する調整手段77Aをさらに備えている。
なお、本実施形態では、図3及び図4を基準にして搾汁部41の前後左右を定義する。図3及び図4におけるXa方向を左方、Xb方向を右方、Ya方向を前方、Yb方向を後方と規定する。
リングロール43は、図5に示すようにフレーム42の上部に配置されたロール支持部54からそれぞれ左右に延びる支持ロール55によって側面が押圧支持されている。これにより、リングロール43は、前後方向の移動が規制されつつ、自転可能に配置されている。
なお、図5では前方のロール支持部54及び支持ロール55だけを図示しているが、リングロール43の後方にも、同様な構成のロール支持部54及び支持ロール55が配置されている。つまり、リングロール43は、前後に配置された支持ロール55によって前後から挟まれることで、前後方向の移動が規制される。
内接ロール44は、リングロール43の内側に形成された円柱状の空間部43Aに配置され、第1の回転軸線に対して平行に配置された第2の回転軸線回りに回転する。
内接ロール44が固定位置に取り付けられる関係上、内接ロール44とリングロール43とは、ロール中心間距離が可変となるように配置されている。
固定ロール57は、ロール支持部57Aを介してフレーム42に対して固定位置に取り付けられている。可動ロール58は、フレーム42との間に弾性部材59を介在させた状態でフレーム42に取り付けられたロール支持部60に支持されている。ロール支持部60は、フレーム42の柱部50にロール支持部60を固定するボルト61とロール支持部60に形成されたボルト挿通孔60aとの間に形成される隙間分だけ、フレーム42に対し移動可能とされている。
なお、図6に示すように、ボルト61とボルト挿通孔60aの内周面との間には、スリーブ62が介在されている。
図7に示すように、内接ロール44の後方にはカップリング68を介して回転軸69が連結されている。回転軸69にはさらにカップリング70を介してモータ等の駆動部71が連結されている。
押圧ロール45では、前後方向に延びる各小径軸部45aが軸受け74を介して軸受けブロック75に支持されている。軸受けブロック75は、フレーム42を構成する柱部50に上下動可能に支持される。
また、軸受けブロック75は、フレーム42の底板部49との間に介在された押圧シリンダ77によって上方へ押圧される。つまり、押圧シリンダ77は、軸受けブロック75を介して押圧ロール45を、上方すなわちリングロール43のリング壁部を介して内接ロール44側へ押圧する押圧ロール押圧手段を構成する。
従って、押圧シリンダ77は、内接ロール44の回転中心と押圧ロール45の回転中心との中心間距離を調整する調整手段77Aを構成する。
リングロール43の内側の左右には、下端が内接ロール44の外周面に沿うように湾曲しながら先細り形状となる側板部88,89が設けられている。これら側板部88,89と、内接ロール44の外周面と、リングロール43の内周面と、によって、前述の圧搾対象物投入部85と残渣貯留部86がそれぞれ区画されている。
圧搾対象物投入部85には搬送部29が接続されており、この搬送部29によってパームトランクW2が圧搾対象物投入部85に供給される。
なお、パームトランクW2がロール43,44等により圧搾された後の液体分である搾汁液W5は、圧搾対象物投入部85から下方へ流れ出て回収される。
なお、搾汁部41は、2ロール内接式の搾汁装置に限定されず、2ロール以上のいわゆる外接式の搾汁装置等でもよい。
図1に示すように、搾り制御部46は第1電気伝導度計31及び搾汁部41にそれぞれ接続されている。搾り制御部46は、第1電気伝導度計31の検出結果に基づいて、搾汁部41に指示する搾汁部41によるパームトランクW2の圧縮量を調節する。より具体的には、搾り制御部46は、第1電気伝導度計31が検出した浸漬水W1’の電気伝導度が大きくなるのに従い、搾汁部41を駆動して、添加水W1で洗った後のパームトランクW2の圧縮量を増加する(パームトランクW2を搾る力を増加させる)。
図8に、浸漬水中のカリウム濃度と、浸漬水の電気伝導度との関係を示す。図8において、横軸は浸漬水中のカリウム濃度(mg/L:ミリグラム毎リットル)を表し、縦軸は浸漬水の電気伝導度(mS/m:ミリジーメンス毎メートル)を表す。浸漬水中のカリウム濃度をxとし、浸漬水の電気伝導度をyとすると、浸漬水中のカリウム濃度xと浸漬水の電気伝導度yとの関係は、(1)式による直線の式で近似できる。
y=0.2633x+157.56 ・・(1)
この場合、重相関係数Rの二乗の値R2は0.945になり、浸漬水中のカリウム濃度と浸漬水の電気伝導度との間に強い相関があることが分かった。
浸漬水中のカリウム濃度とパームトランクの液分中のカリウム濃度との関係は、直線の式で近似でき、浸漬水中のカリウム濃度とパームトランクの液分中のカリウム濃度との間に強い相関があることが分かった。
搾汁残渣の液分中のカリウム濃度をxとし、浸漬水の電気伝導度をyとすると、搾汁残渣の液分中のカリウム濃度xと浸漬水の電気伝導度yとの関係は、(2)式による直線の式で近似できる。
y=0.183x−44.798 ・・(2)
重相関係数Rの二乗の値R2は0.821になり、浸漬水の電気伝導度と搾汁残渣の液分中のカリウム濃度との間に強い相関があることが分かった。
搾汁残渣の液分中の塩素濃度をxとし、浸漬水の電気伝導度をyとすると、搾汁残渣の液分中の塩素濃度xと浸漬水の電気伝導度yとの関係は、(3)式による直線の式で近似できる。
y=0.461x+232.703 ・・(3)
重相関係数Rの二乗の値R2は0.717になり、浸漬水の電気伝導度と搾汁残渣の液分中の塩素濃度との間に強い相関があることが分かった。
例えば、曲線L3は、第1電気伝導度計31が検出した浸漬水の電気伝導度が449mS/mの場合の式である。曲線L4は、第1電気伝導度計31が検出した浸漬水の電気伝導度が643mS/mの場合の式である。
例えば、第1電気伝導度計31が検出した浸漬水の電気伝導度が449mS/mの場合に、搾汁残渣中のカリウム濃度を0.2dry%にしたい場合には、搾汁部41の押圧力を450MPaにすればよいことが分かる。
なお、搾り制御部46が搾汁部41に指示するのは、押圧力に限定されず、リングロール43と、内接ロール44との距離(通過最小断面積)でもよい。
まず、水洗工程(図13に示すステップS12)において、供給部10の添加水供給部11及びパーム供給部21により添加水W1及びパームトランクW2を水洗部26に供給して、添加水W1を用いて水洗部26でパームトランクW2を洗う。
水洗工程S12では、混合比制御部36は、水洗部26から流れ出た後の浸漬水W1’の電気伝導度に基づいて、水洗部26に単位時間当たりに供給する添加水W1の量を調節する。より具体的には、混合比制御部36は、浸漬水W1’の電気伝導度が大きくなるのに従い、水洗部26に単位時間当たりに供給する添加水W1の量を増加する。
水洗工程S12が終了すると、ステップS14に移行する。
搾り制御部46は、搾汁部41により添加水W1で洗った後のパームトランクW2の圧縮量を調節する。より具体的には、搾り制御部46は、浸漬水W1’の電気伝導度が大きくなるのに従い、添加水W1で洗った後のパームトランクW2の圧縮量を増加する。
原料であるパームトランクW2中の腐食成分の濃度が高い場合でも、搾汁残渣W4から製造される固体燃料の品質を維持することができる。また、原料であるパームトランクW2中の腐食成分の濃度が低い場合には、添加水W1の使用量を抑えることができる。
浸漬水W1’の電気伝導度の測定は、連続的、かつリアルタイム(水洗部26に添加水W1が滞留する時間に対して10分の1以下の測定時間である十分に短い時間)で行うことができる。このため、浸漬水W1’の電気伝導度に関連付けて、搾汁残渣W4中の腐食成分の濃度を連続的かつ比較的短時間で算出することができる。
そして、例えば、浸漬水W1’の電気伝導度が大きくなったときに、搾汁残渣W4中の腐食成分の含有量が増加したと判断して水洗部26に供給する添加水W1の量を増加し、より多くの添加水W1を用いてパームトランクW2を洗う。これにより、パームトランクW2中の腐食成分の濃度を減少させ、さらにこのパームトランクW2が搾られたときに生じる搾汁残渣W4中の腐食成分の濃度を減少させることができる。従って、浸漬水W1’の電気伝導度が大きくなることに基づいて、搾汁残渣W4中の腐食成分の濃度をフィードフォワード制御することができる。
なお、処理装置1が搾汁残渣W4中の腐食成分の濃度を検出するセンサを備えて、搾汁残渣W4中の腐食成分の濃度をフィードバック制御してもよい。
浸漬水W1’の電気伝導度が大きくなるのに従い、添加水W1で洗った後のパームトランクW2の圧縮量を増加する。浸漬水W1’の電気伝導度の測定は、連続的かつ比較的短時間で行うことができる。このため、浸漬水W1’の電気伝導度に関連付けて、搾汁残渣W4中の腐食成分の濃度を連続的かつ比較的短時間で算出することができる。
そして、例えば、浸漬水W1’の電気伝導度が大きくなったときに、搾汁残渣W4中の腐食成分の濃度が増加したと判断してパームトランクW2の圧縮量を増加し、搾汁残渣W4の水分含有量を少なくする。これにより、搾汁残渣W4中の腐食成分の濃度を減少させることができる。
図14に示すように、処理装置1Aの水洗部121として、いわゆる垂直スクリューコンベヤを用いてもよい。水洗部121は、管状のケース122と、ケース122内に配置されたスクリューコンベヤ123と、を備えている。
ケース122の軸線方向の両端部は、封止されている。ケース122は、軸線が上下方向に沿うように配置されている。
ケース122の下端部には、ケース122内にパームトランクW2を供給するためのパーム供給口125が形成されている。ケース122の上端部には、ケース122内からパームトランクW2を排出するためのパーム排出口126が形成されている。ケース122における軸線方向の中間部には、添加水W1を供給するための添加水供給口127が形成されている。ケース122の下端には、図示しない排水口が形成されている。
スクリューコンベヤ123は、ケース122内に、軸線が上下方向に沿うように配置されている。スクリューコンベヤ123は、図示しない駆動部により、軸線回りの所定の向きに回転する。
このように、ケース122内において、パームトランクW2が搬送される向きと、添加水W1が流れる向きとは、互いに対向する。
パームトランクW2は、バケット136Aにより下方から上方に向かって搬送される。添加水供給口127からケース122内に供給された添加水W1は、このバケット136Aにより搬送されるパームトランクW2を洗う。パームトランクW2を洗った浸漬水W1’は、バケット136の底部に開けられた水抜き穴を通り、ケース122内で上方から下方に向かって流れ、排水口からケース122の外部に排水される。
処理装置1Cでは、浸漬水ポンプ102により排水された浸漬水W1’は、分離機141に供給される。分離機141は、浸漬水W1’中のパームトランクW2等の固体分をホッパー28に供給する。分離機141は、固体分を分離した浸漬水W1’(液体分)を排水する。
変形例の処理装置1Cのように構成することにより、パームトランクW2の回収効率を高めることができる。
次に、本発明の第2実施形態について図17を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図17に示すように、本実施形態の処理装置2は、第1実施形態の処理装置1の水洗部26に代えて、水洗部146及び第2電気伝導度計(検出部)147を備えている。
水洗部146は、第1水洗部146A及び第2水洗部146Bを備えている。
第1水洗部146A及び第2水洗部146Bは、それぞれ水洗部26と同様に構成されている。第2水洗部146Bは、パームトランクW2を添加水W1を用いて洗う。
パームトランクW2は、パーム供給部21により、まず第1水洗部146Aに供給される。
この例では、第1電気伝導度計31のセンサ部32は、第1水洗部146Aから流れ出た後の浸漬水W1’(以下、第2浸漬水W1’’と言う)の流路上に配置されている。第1電気伝導度計31は、センサ部32が接触している第1水洗部146Aから流れ出た後の第2浸漬水W1’’の電気伝導度を検出し、検出結果を定期的に混合比制御部36に送る。
搾汁部41は、第1水洗部146A及び第2水洗部146Bで洗った後のパームトランクW2を搾る。
なお、本実施形態の水洗方法では、複数回の水洗工程、及び1回又は複数回の搾り工程S14を組み合わせて行ってもよい。
さらに、パームトランクW2を複数回洗うことにより、搾汁残渣W4中の腐食成分の濃度をより確実に減少させることができる。
なお、処理装置が3つ以上の水洗部を備えてもよい。また、水洗部を用いた工程と、搾汁部41を用いた工程と、を2回以上繰り返してもよい。
例えば、前記第1実施形態及び第2実施形態では、浸漬水W1’の状態は、浸漬水W1’の電気伝導度に限定されず、浸漬水W1’の濁度、浸漬水W1’に対する光の透過度等でもよい。濁度は、例えば、JIS K 0101:1998に規定される。例えば、浸漬水W1’の状態が浸漬水W1’の濁度である場合には、浸漬水W1’の濁度が大きくなるのに従い、水洗部26に供給する添加水W1の量を増加する。
バイオマス固体燃料原料がパームトランクW2であるとしたが、バイオマス固体燃料原料はこれに限定されず、トランク部位以外のオイルパーム、サゴパーム、サトウキビ、ネピアグラス、稲、竹、バナナ等でもよい。
10 供給部
26,146 水洗部
31 第1電気伝導度計(検出部)
36 混合比制御部
41 搾汁部(搾り部)
46 搾り制御部
146A 第1水洗部
146B 第2水洗部
147 第2電気伝導度計(検出部)
S11 処理方法(パームトランクの処理方法、バイオマス固体燃料原料の処理方法)
S12 水洗工程
S14 搾り工程
W1 添加水
W1’ 浸漬水
W1’’ 第2浸漬水
W2 パームトランク
Claims (4)
- 添加水を用いて水洗部でバイオマス固体燃料原料を洗う水洗工程と、
前記水洗部から流れ出た後の浸漬水の電気伝導度に基づいて、前記添加水で洗った後の前記バイオマス固体燃料原料の圧縮量を調節する搾り工程と、を行い、
前記搾り工程では、前記浸漬水の電気伝導度が大きくなるのに従い、前記添加水で洗った後の前記バイオマス固体燃料原料の圧縮量を増加するバイオマス固体燃料原料の処理方法。 - 複数回の前記水洗工程、及び1回又は複数回の搾り工程を組み合わせて行う請求項1に記載のバイオマス固体燃料原料の処理方法。
- 添加水及びバイオマス固体燃料原料を供給する供給部と、
前記供給部から供給された前記添加水を用いて前記供給部から供給された前記バイオマス固体燃料原料を洗う水洗部と、
前記水洗部から流れ出た後の浸漬水の電気伝導度を検出する検出部と、
前記水洗部で洗った後の前記バイオマス固体燃料原料を搾る搾り部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記搾り部による前記バイオマス固体燃料原料の圧縮量を調節する搾り制御部と、
を備え、
前記搾り制御部は、前記検出部が検出した前記浸漬水の電気伝導度が大きくなるのに従い、前記搾り部を駆動して、前記添加水で洗った後の前記バイオマス固体燃料原料の圧縮量を増加するバイオマス固体燃料原料の処理装置。 - 前記水洗部は、第1水洗部及び第2水洗部を備え、
前記搾り部は、前記第1水洗部及び前記第2水洗部で洗った後の前記バイオマス固体燃料原料を搾る請求項3に記載のバイオマス固体燃料原料の処理装置。
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