JP6649985B2

JP6649985B2 - 木質チップ乾燥システム

Info

Publication number: JP6649985B2
Application number: JP2018095103A
Authority: JP
Inventors: 竹志大西; 賢治岩澤
Original assignee: MDI CO., LTD.
Current assignee: MDI CO., LTD.
Priority date: 2018-05-17
Filing date: 2018-05-17
Publication date: 2020-02-19
Anticipated expiration: 2038-05-17
Also published as: JP2019199032A

Description

本発明は、木質チップ乾燥システムの構造に関する。

近年、木質チップ等の木質バイオマスを燃料として有効利用することが進められている。木材を破砕した木質チップは水分量が多く、そのまま燃料として利用する場合には課題が多いので、木質チップを乾燥して燃料として用いることが多い。このため、木質チップを乾燥させるいろいろな方法が提案されている。

例えば、特許文献１には、コンテナの底及び側壁に熱風を噴出するパイプを取り付け、このパイプからコンテナの中に収容した木質チップに熱風を吹きかけて木質チップの乾燥を行う木質チップの乾燥用コンテナが提案されている。

また、特許文献２には、ボイラ等の燃焼機器の熱で空気を加温し、加温した空気を送風機でコンテナの底に配置したダクトに送り込み、コンテナの中に収容した木質チップ等の乾燥を行う乾燥用コンテナが提案されている。

特開２０１７−１３２１４６号公報特許第５８０２３０１号公報

ところで、木質チップを乾燥させるには空気を加温するための熱エネルギー、送風機を駆動するための電力などのエネルギーが必要となるが、できるだけ少ないエネルギーで木質チップの乾燥を行うことが求められている。

そこで、本発明は、少ないエネルギーで木質チップの乾燥を行うことを目的とする。

本発明の木質チップ乾燥システムは、多孔板によって上側の木質チップ収容室と下側の空気ダクト室とに仕切られた開放箱型のコンテナと、前記空気ダクト室に外気を導入する送風機と、前記空気ダクト室の中に配置されて導入された前記外気を加温するヒータと、外部の熱源と熱交換して前記ヒータに供給される熱媒体を加温する熱交換器と、を有し、前記多孔板の複数の孔は前記空気ダクト室と前記木質チップ収容室とを連通し、前記送風機によって空気ダクト室に導入された前記外気は、前記ヒータによって加温されて加温空気となって前記多孔板の前記孔から前記木質チップ収容室に流入して木質チップを乾燥させる木質チップ乾燥システムであって、前記コンテナの前記木質チップ収容室の上側に取り付けられて前記木質チップ収容室の上側を覆う蓋と、前記蓋に接続されて前記外気よりも温度が高く水分を含む空気である前記木質チップ収容室からの排気を排出する排気ダクトと、前記送風機と前記空気ダクト室との間に配置され、前記排気ダクトが接続されて前記送風機が導入する前記外気と前記木質チップ収容室からの前記排気との間で熱交換を行って前記空気ダクト室に導入する前記外気の温度を上昇させる予熱ヒータと、を有し、前記予熱ヒータは、前記木質チップ収容室からの前記排気の潜熱によって前記外気の温度を上昇させること、を特徴とする。

このように、送風機によって空気ダクト室に冷たい外気を導入し、導入した空気をヒータによって加温して木質チップ収容室に流入させて木質チップを乾燥させるので、特許文献１、２に記載されたように加温した空気を送風機でコンテナ内に送り込む場合に比べて、送風機の駆動に必要な電力を削減することができ、より少ないエネルギーで木質チップの乾燥を行うことができる。また、コンテナの木質チップ収容室からの排気と外気との間で熱交換を行うようにするので、木質チップ収容室空の廃熱を回収して木質チップの乾燥に用いることができる。これにより、木質チップの乾燥に用いられなかった熱がコンテナの上部から外気に放出されてしまう特許文献１、２に記載された乾燥用コンテナに比べて、外気を加温するための熱エネルギーを削減することができ、より少ないエネルギーで木質チップの乾燥を行うことができる。更に、予熱ヒータで木質チップ収容室からの排気中の水分がドレンになるまで熱交換を行うことにより、排気の潜熱からより多くの熱エネルギーを回収することができる。これにより、より少ないエネルギーで木質チップの乾燥を行うことができる。

本発明の木質チップ乾燥システムにおいて、前記外部の熱源は温水または蒸気あるいは排ガスであることとしてもよい。

このように、多様な熱源を用いて木質チップの乾燥を行うことができるので、本発明の木質チップ乾燥システムを様々な場所に設置することが可能となる。

本発明は、少ないエネルギーで木質チップの乾燥を行うことができる。

参考例の木質チップ乾燥システムの構成を示す系統図である。図１に示すＡ部の拡大断面図である。実施形態の木質チップ乾燥システムの構成を示す系統図である。他の実施形態の木質チップ乾燥システムの構成を示す系統図である。他の実施形態の木質チップ乾燥システムの構成を示す系統図である。他の参考例の木質チップ乾燥システムの構成を示す系統図である。

以下、図面を参照しながら参考例の木質チップ乾燥システム１００について説明する。図１に示すように、木質チップ乾燥システム１００は、コンテナ１０と、ヒータ１４と送風機１５と、熱交換器１７とを備えている。

図１に示すように、コンテナ１０は上面が開放された開放箱型で、金属製の多孔板１１によって上側の木質チップ収容室１２と下側の空気ダクト室１３とに仕切られている。木質チップ収容室１２の内部には、木質チップ２０が収容されている。空気ダクト室１３の内部の多孔板１１の下面にはヒータ１４が取り付けられている。コンテナ１０の下部の側面には、ダクト１６を介して外気を空気ダクト室１３に導入する送風機１５が取り付けられている。

ヒータ１４はチューブの中に熱媒体である温水を流し、外部のフィンで温水の熱を放熱させて外側の空気を加温するものである。熱交換器１７は、外部の熱源１９から供給された温度の高い熱媒体とヒータ１４に供給する熱媒体である温水との間で熱交換し、ヒータ１４に供給する温水を加温するものである。熱交換器１７は、プレート式熱交換器であってもよい。

ヒータ１４と熱交換器１７の一方の側とを循環する流路は、ヒータ１４による外気の加温系統を構成し、熱交換器１７の他方の側と熱源１９とを循環する流路は、熱源１９によるヒータ１４に供給される温水の加温系統を構成する。ヒータ１４による外気の加温系統には温水を循環させるポンプ１８が設けられている。

図２に示すように、多孔板１１には複数の孔１１ａが設けられており、孔１１ａは、空気ダクト室１３と木質チップ収容室１２とを連通している。多孔板１１の下側に取り付けられたヒータ１４の周囲は、空気ダクト室１３に導入された外気が必ずヒータ１４を通るように、カバー１４ａで囲まれている。

送風機１５によって空気ダクト室１３に導入された冷たい外気は、ヒータ１４を通って加温されて多孔板１１の孔１１ａから木質チップ収容室１２に流入する。そして、加温された空気は木質チップ２０を乾燥させる。また、加温された空気の熱により多孔板１１が加温され、多孔板１１からの熱伝導により木質チップ２０が加温、乾燥される。このため、本参考例の木質チップ乾燥システム１００は、特許文献１、２に記載されたように加温した空気を送風機でコンテナ内に送り込む場合に比べて、送風機１５の駆動に必要な電力を削減することができ、より少ないエネルギーで木質チップ２０の乾燥を行うことができる。

また、木質チップ乾燥システム１００は、ヒータ１４による外気の加温系統と、熱源１９によるヒータ１４に供給される温水の加温系統とを熱交換器１７によって区分しているので、熱源１９として、例えば、後で説明するような温水ボイラ４１を用いたり、蒸気ボイラ４３を用いたり、温水ボイラ４１の排ガスを用いたりすることができる。

次に図３を参照しながら実施形態の木質チップ乾燥システム２００について説明する。先に図１、２を参照して説明した木質チップ乾燥システム１００と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。

図３に示すように、木質チップ乾燥システム２００は、木質チップ乾燥システム１００に、蓋３１と、排気ダクト３２と、予熱ヒータ３３とを追加したものである。また、図３には、図１に示した熱源１９の具体例として温水ボイラ４１を用いる場合を図示した。

蓋３１は、コンテナ１０の木質チップ収容室１２の上側に取り付けられて木質チップ収容室１２の上側を覆う片流れ屋根形状の覆いであり、図３に示すように、送風機１５の配置されている側に向かって上方向に傾斜している。蓋３１の送風機１５の側の端面には排気ダクト３２が取り付けられている。排気ダクト３２は、送風機１５とダクト１６との間に配置された予熱ヒータ３３に接続されている。予熱ヒータ３３は、送風機１５が導入する外気と木質チップ収容室１２からの排気との間で熱交換を行って空気ダクト室１３に導入する外気の温度を上昇させるものである。予熱ヒータ３３は、例えば、プレート式の熱交換器であってもよい。なお、蓋３１の形状は、片流れ屋根形状に限定されず、例えば、四角屋根形状でもよいし、三角屋根形状でもよい。

また、予熱ヒータ３３は木質チップ収容室１２からの排気中の水分の一部がドレンになるまで熱交換を行い、排気の潜熱によって外気を加温する。この際、ドレンになった水分は、予熱ヒータ３３の底部のドレンパン３４に溜まり、下部に排出される。

また、本実施形態の木質チップ乾燥システム２００では、熱源１９としてバイオマス燃料等を燃焼させて温水利用施設４２に温水を供給する温水ボイラ４１の温水を利用している。

以上のように構成された木質チップ乾燥システム２００の動作について説明する。

冷たい外気は、送風機１５によって予熱ヒータ３３に流入し、予熱ヒータ３３で木質チップ収容室１２からの排気と熱交換して加温された状態となってダクト１６から空気ダクト室１３に導入される。加温された空気は、ヒータ１４を通って更に加温されて多孔板１１の孔１１ａから木質チップ収容室１２に流入する。木質チップ収容室１２に流入した温度の高い加温空気は木質チップ２０を乾燥させ、排気は蓋３１で集められて排気ダクト３２に導かれる。この際、排気の温度は、ヒータ１４を通過した際の温度より低いものの、外気温度よりも高い温度を維持している。外気よりも温度の高い排気は、排気ダクト３２から予熱ヒータ３３に流入し、送風機１５から流入する温度の低い外気と熱交換する。温度の低い外気と熱交換して温度が低下した排気は予熱ヒータ３３から外気に排出される。また、排気中の水分の一部は凝縮してドレンとなって予熱ヒータ３３のドレンパン３４に溜まり、予熱ヒータ３３の下側に排出される。また、温度の高い加温空気の熱により多孔板１１が加温され、多孔板１１からの熱伝導により木質チップ２０が加温、乾燥される。

このように、本実施形態の木質チップ乾燥システム２００は、送風機１５によって冷たい外気を導入するので、特許文献１、２に記載されたように加温した空気を送風機でコンテナ内に送り込む場合に比べて、送風機１５の駆動に必要な電力を削減することができる。更に、外気よりも温度が高い木質チップ収容室１２からの排気と外気とを熱交換させて排気の熱を回収するので、ヒータ１４による外気の加温に用いるエネルギーを削減することができる。更に、予熱ヒータ３３は、排気中の水分がドレンとなるまで外気と熱交換することにより、排気の潜熱により外気を加温する。これにより、外気の加温に用いるエネルギーを更に削減することができる。更に、多孔板１１からの熱伝導によって木質チップ２０を加熱、乾燥させることができる。このように、本実施形態の木質チップ乾燥システム２００は、特許文献１、２に記載されたようなコンテナに比べて、より少ないエネルギーで木質チップ２０の乾燥を行うことができる。

次に、図４、５を参照しながら、他の実施形態の木質チップ乾燥システム３００、４００について説明する。先に図３を参照して説明した木質チップ乾燥システム２００と同様の部位には同様の符号を付して説明は省略する。

本実施形態の木質チップ乾燥システム３００は、図３を参照して説明した木質チップ乾燥システム２００の熱源１９をバイオマス燃料等を燃料として蒸気発電設備４４に駆動用の蒸気を供給する蒸気ボイラ４３と、蒸気ボイラ４３からの蒸気によって熱交換器１７に流入する温水を加温するシェルアンドチューブ型の熱交換器４５とで構成したものである。

図４に示す蒸気ボイラ４３からの蒸気は、熱交換器４５に流入して熱交換器１７に流れる加温用の温水を加温し、温度の高い温水とする。蒸気は、熱交換器４５の中で凝縮してドレンとなり、外部に排出される。

本実施形態の木質チップ乾燥システム４００は、図３を参照して説明した木質チップ乾燥システム２００の熱源１９をバイオマス燃料等を燃料とする温水ボイラ４１と、温水ボイラ４１の排ガスと熱交換して熱交換器１７に流入する温水を加温する熱交換器４６とで構成したものである。

図５に示す温水ボイラ４１の排ガスは、熱交換器４６で熱交換器１７に流れる加温用の温水を加温し、温度の高い温水とする。排ガスは、熱交換器４６で熱交換して温度が下がり外部に排出される。木質チップ乾燥システム４００は、温水ボイラ４１の排ガスからの熱回収によって熱交換器１７に流れる加温用の温水を加温するので、より少ないエネルギーで木質チップ２０の乾燥を行うことができる。

以上説明した、木質チップ乾燥システム２００、３００、４００は、先に説明した木質チップ乾燥システム１００と同様、ヒータ１４による外気の加温系統と、熱源１９によるヒータ１４に供給される温水の加温系統とを熱交換器１７によって区分しているので、熱源１９として、温水ボイラ４１を用いたり、蒸気ボイラ４３からの蒸気で加温した温水を用いたり、温水ボイラ４１の排ガスの熱で加温した温水を用いたりすることができる。このように、木質チップ乾燥システム２００、３００、４００は、多様な熱源１９を用いて木質チップ２０の乾燥を行うことができるので、本発明の木質チップ乾燥システムを様々な場所に設置することが可能となる。

次に図６を参照して他の参考例の木質チップ乾燥システム５００について説明する。木質チップ乾燥システム５００は、図１を参照して説明した木質チップ乾燥システム１００において、熱源１９として自動車５０の排ガス、エンジン５１の冷却水を用いるようにして、コンテナ１０を自動車５０の荷台に搭載し、送風機１５を小型にして空気ダクト室１３の内部に組み込んだものである。先に、図１を参照して説明した木質チップ乾燥システム１００と同様の部位には同様の符号を付して説明は省略する。

図６に示すように、自動車５０には、エンジン５１と、ラジェータ５２とが搭載されている。エンジン５１とラジェータ５２とを接続する一方の配管５５にはポンプ５３が配置され、他方の配管５４には、エンジン５１の冷却水と熱交換してヒータ１４に供給する温水を加温する熱交換器５７が取り付けてられている。また、エンジン５１の排ガス管５６にもエンジン５１の排ガスと熱交換してヒータ１４に供給する温水を加温する熱交換器５９が取り付けられている。

木質チップ乾燥システム５００は、自動車５０が走行中にエンジン５１の冷却水、排ガスとヒータ１４に供給する温水とを熱交換させてヒータ１４に温度の高い温水を供給して木質チップ２０を乾燥するようにしたものである。

木質チップ乾燥システム５００は、自動車５０の冷却水、排ガスの熱を再利用して木質チップ２０を乾燥させるので、少ないエネルギーで木質チップ２０を乾燥させることができる。また、木質チップ乾燥システム５００は、自動車５０の走行中に木質チップ２０の乾燥を行うことができる。

１０コンテナ、１１多孔板、１１ａ孔、１２木質チップ収容室、１３空気ダクト室、１４ヒータ、１４ａカバー、１５送風機、１６ダクト、１７，４５，４６，５７，５９熱交換器、１８ポンプ、１９熱源、２０木質チップ、３１蓋、３２排気ダクト、３３予熱ヒータ、３４ドレンパン、４１温水ボイラ、４２温水利用施設、４３蒸気ボイラ、４４蒸気発電設備、５０自動車、５１エンジン、５２ラジェータ、５３ポンプ、５４，５５配管、５６排ガス管、１００，２００，３００，４００，５００木質チップ乾燥システム。

Claims

多孔板によって上側の木質チップ収容室と下側の空気ダクト室とに仕切られた開放箱型のコンテナと、
前記空気ダクト室に外気を導入する送風機と、
前記空気ダクト室の中に配置されて導入された前記外気を加温するヒータと、
外部の熱源と熱交換して前記ヒータに供給される熱媒体を加温する熱交換器と、を有し、
前記多孔板の複数の孔は前記空気ダクト室と前記木質チップ収容室とを連通し、前記送風機によって前記空気ダクト室に導入された前記外気は、前記ヒータによって加温されて加温空気となって前記多孔板の前記孔から前記木質チップ収容室に流入して木質チップを乾燥させる木質チップ乾燥システムであって、
前記コンテナの前記木質チップ収容室の上側に取り付けられて前記木質チップ収容室の上側を覆う蓋と、
前記蓋に接続されて前記外気よりも温度が高く水分を含む空気である前記木質チップ収容室からの排気を排出する排気ダクトと、
前記送風機と前記空気ダクト室との間に配置され、前記排気ダクトが接続されて前記送風機が導入する前記外気と前記木質チップ収容室からの前記排気との間で熱交換を行って前記空気ダクト室に導入する前記外気の温度を上昇させる予熱ヒータと、を有し、
前記予熱ヒータは、前記木質チップ収容室からの前記排気の潜熱によって前記外気の温度を上昇させること、
を特徴とする木質チップ乾燥システム。
請求項１に記載の木質チップ乾燥システムであって、
前記外部の熱源は温水または蒸気あるいは排ガスであること、
を特徴とする木質チップ乾燥システム。