JP7178696B2 - Bamboo biomass fuel conversion process and its biomass boiler - Google Patents
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Description
本発明は、竹の新しいバイオマス燃料化プロセス、及びその竹バイオマス燃料化プロセスにより生成した竹バイオマス燃料を燃焼するバイオマスボイラーの技術に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a new biomass fuel conversion process from bamboo and a biomass boiler technology that burns the bamboo biomass fuel produced by the bamboo biomass fuel conversion process.
現在、木質バイオマスを主とする再生可能エネルギーの導入が積極的に進められている。ところが、製紙用やバイオマス発電の燃料としての需要が近年急増したことから、木質チップの価格高騰や慢性的な品薄状態が続いている。 Currently, the introduction of renewable energy, mainly woody biomass, is being actively promoted. However, demand for wood chips for paper manufacturing and as a fuel for biomass power generation has surged in recent years.
一方、深刻な問題となっている竹林は、放置又は未整備の状態が長く続き里山の荒廃、局地的な豪雨の際の地滑りの原因となり甚大な災害被害を各地でもたらしている。 On the other hand, bamboo groves, which have become a serious problem, have been neglected or undeveloped for a long time, causing devastation of satoyama and landslides during localized heavy rains, causing extensive disaster damage in various places.
驚異的なスピード(約3年で成竹になる。)で増殖を続ける竹林を、効果的に管理するためには、竹を燃料(木材より20~30%ほど熱量が高い。)とした熱利用が最善策である。 In order to effectively manage the bamboo forest, which continues to grow at an amazing speed (it takes about 3 years to become mature bamboo), it is necessary to use bamboo as fuel (20 to 30% more heat than wood). Utilization is the best option.
ところが、現在までの竹バイオマス燃料化プロセスでは、伐採された竹は、現地で玉切りしたものをそのままの状態で乾燥場所まで搬送するので、かさの割には重量が軽く無駄が多かった。また、乾燥に広い場所と長い時間を要していた。 However, in the process of making bamboo biomass fuel so far, the bamboo that has been felled is cut into pieces on site and transported to the drying site as it is. In addition, drying requires a large space and a long time.
そして、乾燥状態で竹をチップ加工する必要があるが、竹の直径は最大20cm程度と太く、これをチップ化するには大型のチッパーが必要である。チップ化の工程は、騒音、粉塵、振動がひどく作業環境が劣悪という問題もあった。大型のチッパーが高額で電力消費量も多く機械維持費も高いため、竹チップの高コスト要因となっていた。 In addition, it is necessary to process the bamboo in a dry state into chips, but the diameter of the bamboo is as thick as about 20 cm at maximum, and a large chipper is required to chip it. In the chipping process, there was also the problem of a poor work environment due to excessive noise, dust, and vibration. A large chipper is expensive, consumes a lot of power, and requires high maintenance costs, which has been a factor in the high cost of bamboo chips.
さらに、伐採された竹の枝葉部分は、現在のチップ化燃焼には対応できないため、現地で廃棄処分されていた。廃棄時にそのままの形状ではかさ張るので、廃棄目的だけに自走式大型チッパーを持ち込んで粉砕処理したうえで廃棄していた。このため、2重のムダが発生しそのまま竹バイオマス燃料(竹燃料チップ)の価格に反映されていた。 Furthermore, since the branches and leaves of the felled bamboo cannot be used for the current chip burning, they have been discarded locally. Since it is bulky when discarded as it is, a large self-propelled chipper was brought in just for the purpose of disposal, and it was crushed and disposed of. As a result, double waste occurs and is directly reflected in the price of bamboo biomass fuel (bamboo fuel chips).
一般的なバイオマスボイラー100の構造を図5に示す。バイオマスボイラー100は、燃料供給装置104を備えている。チップ化されたバイオマス燃料チップ101は、燃料供給装置104の燃料ホッパー102に投入される。燃料撹拌装置103によって撹拌された燃料チップ101は、燃料供給装置104のスクリューコンベア105まで落下する。そして、燃料チップ101はスクリューコンベア105によって火炉106内の火格子107上に投入される。
The structure of a
送風器108から送られた空気が火格子107の孔113を下から上に通過することによって、燃料チップ101が燃焼する。燃料チップ101が燃焼して生成した灰114は、火格子107の孔113から落下し、灰排出装置110のスクリューコンベア111によって、灰回収箱112の中に回収される。
The
しかし、竹を原料とする燃料チップ101を図5に示すバイオマスボイラー100で燃焼させると、以下の問題が発生する。
However, when the
竹には、ケイ素(Si)成分とカリウム(K)成分が含まれており、バイオマス燃料として竹を燃焼させると、竹の灰中の酸化カリウム(K2O)と二酸化ケイ素(SiO2)の共晶反応が生じる。この共晶反応により生じた物質の融点は800℃以下と低い。竹の燃焼中に、火炉106内は1000℃程度の温度になり、この共晶により生じた物質が溶融し、溶岩状のクリンカ(溶融灰)が発生する。特に竹は他のバイオマス燃料に比べて、カリウムが多くクリンカの発生が多い。
Bamboo contains a silicon (Si) component and a potassium (K) component. When bamboo is burned as a biomass fuel, potassium oxide (K 2 O) and silicon dioxide (SiO 2 ) in the bamboo ash are produced. A eutectic reaction occurs. The melting point of the substance produced by this eutectic reaction is as low as 800° C. or less. During bamboo combustion, the temperature inside the
発生したクリンカは火格子107の上に拡がり、火格子107の孔113を塞ぎ、火炉106内の空気の流入や排気を阻害して燃焼を継続させることができなくなる。また、クリンカは非常に硬くてハンマーで叩いてもなかなか取り除くことが困難である。さらに、落下物は灰排出装置110に詰まり、バイオマスボイラー100の失火を含め致命的な不具合の原因にもなっていた。
The generated clinker spreads over the
火格子を用いた燃焼方式には、火格子(固定床)の他、振動火格子、階段式火格子の方式が存在する。しかし、燃焼物がすべて火格子に接している為、これらの燃焼方式では、構造上クリンカの問題を解決するのは不可能である。火格子107はバイオマスボイラー100の基本的な構造であり、クリンカの問題の解決が望まれていた。
Combustion methods using a fire grate include a fire grate (fixed bed), vibrating grate, and stepped grate. However, these combustion methods are structurally unable to solve the problem of clinker, since all the combusted material is in contact with the grate. The
ほとんどのバイオマスボイラー100が、火格子107による燃焼方法を採用しているために、竹バイオマス燃料そのものに対する対策も提案されている。特許文献1には、竹を改質して、竹からカリウムを除去したものを燃料として用いることによるクリンカ発生の防止が提案されている。この特許文献1には、竹を粒径6mm以下まで微粒化し、微粒化した竹を常圧の水に浸して、カリウムや塩素を溶出させて除去する。そして、脱水した竹を燃料として用いるものである。
Since most of the
また、特許文献2には、竹材料に樹皮を混合したバイオマス燃料を燃焼させ、クリンカの発生を防止する燃焼装置が提案されている。この特許文献2には、燃焼した灰中の酸化カルシウムの重量パーセントが酸化カリウムの重量パーセントより多くなるように、前記バイオマス燃料の竹材料と樹皮との混合比率を設定している。
Further,
竹を原料とする燃料チップは、大きさが不均一となるため、スクリューコンベア等の燃料供給装置内で詰まりなどの不具合を生じやすい。この対応のために燃料供給装置から燃料チップを全て排出しなければならず、多くの時間と労力が無駄となる。 Since the size of fuel chips made from bamboo is not uniform, problems such as clogging tend to occur in fuel supply devices such as screw conveyors. In order to deal with this, all the fuel chips must be discharged from the fuel supply device, which wastes a lot of time and labor.
特許文献1に記載のものでは、竹の改質のために、水に浸す工程、脱水する工程を必要とし、燃料とするまでの作業工程が増加し、コストが増加する。
The method described in
特許文献2に記載のものでは、バイオマス燃料として竹の他に樹皮が必要であり、竹材料に樹皮を混合する工程が必要となる。そのため、燃料とするまでの作業工程が増加し、コストが増加する。
The method described in
そこで、本発明は、上記の課題を解決するため、竹の新しいバイオマス燃料化プロセスを提案すると共に、そのプロセスにより生成した竹バイオマス燃料を燃焼することで火格子を用いない新しい燃焼方式を採用するバイオマスボイラーを提案する。 Therefore, in order to solve the above problems, the present invention proposes a new process for converting bamboo into biomass fuel, and adopts a new combustion method that does not use a grate by burning the bamboo biomass fuel produced by the process. Propose a biomass boiler.
第1の発明のバイオマスボイラーは、竹を伐採する伐採工程と、伐採した竹を所定の長さに玉切りする玉切り工程と、玉切りされた竹を繊維に沿って竹割りする竹割り工程と、割り竹を束ね所定の直径の束状竹燃料となるよう結束する結束工程と、前記束状竹燃料を乾燥させる乾燥工程と、からなる竹バイオマス燃料化プロセスの各工程を経て生成される前記束状竹燃料を燃焼させる火炉を備えたバイオマスボイラーであって、前記火炉に前記束状竹燃料を供給する燃料供給装置を備え、前記燃料供給装置は、前記火炉内部に向け前記束状竹燃料をその燃焼に従って長手方向に押し込む燃料押し込み機構を備え、前記火炉では、前記燃料供給装置に支持された状態の前記束状竹燃料の燃焼個所がその長手方向の一端から他端まで順次変位しながら燃焼していくことを特徴とする。 The biomass boiler of the first invention includes a felling process of felling bamboo, a chopping process of chopping the chopped bamboo into pieces of a predetermined length, and a bamboo splitting process of splitting the chopped bamboo along the fiber. , a bundling step of bundling split bamboo to form a bamboo fuel bundle having a predetermined diameter, and a drying step of drying the bamboo fuel bundle . A biomass boiler comprising a furnace for burning the bamboo bundle fuel, comprising a fuel supply device for supplying the bamboo bundle fuel to the furnace, wherein the fuel supply device directs the bamboo bundle into the furnace. The furnace is provided with a fuel pushing mechanism for pushing the fuel in the longitudinal direction according to its combustion, and the burning part of the bundle of bamboo fuel supported by the fuel supply device is sequentially displaced from one longitudinal end to the other longitudinal end. It is characterized by burning while
第1発明のバイオマスボイラーは、竹バイオマス燃料化プロセスにより生成された束状竹燃料を燃焼させる火炉を備え、火格子を必要としないためクリンカの問題が生じない。また、束状竹燃料は、燃料供給装置内での詰まりの不具合を生じない。束状竹燃料は、竹を割って結束された状態で搬出するので、かさが減量され搬送時の積載ロスが生じない。束状竹燃料の生成に使用する、自走式竹割り機、自走式結束機は共に自走式なので、伐採現場が竹バイオマス燃料化工場となる。束状竹燃料は、割り竹の状態で乾燥するので、乾燥期間が従来方法より約1/2以下に短縮できる。
また、第1発明のバイオマスボイラーは、従来の竹を原料とする燃料チップに代えて束状竹燃料を火炉で燃焼させ火格子を必要としないため、灰を留めることなく燃焼させクリンカの生成を防ぎ同時に竹炭を生成することができる。
さらに、第1発明のバイオマスボイラーは、燃料供給装置が、火炉内部に向け束状竹燃料をその燃焼に従って長手方向に押し込む燃料押し込み機構を備えており、火炉では、燃料供給装置に支持された状態の束状竹燃料の燃焼個所がその長手方向の一端から他端まで順次変位しながら燃焼していくようにしたので、束状竹燃料を連続して燃焼させることができる。
The biomass boiler of the first invention is equipped with a furnace for burning bamboo fuel bundles produced by the bamboo biomass fuel conversion process, and does not require a grate, so that the problem of clinker does not occur. In addition, bundled bamboo fuel does not cause problems such as clogging in the fuel supply device. Since the bundled bamboo fuel is carried out in a state in which the bamboo is split and bound, the volume is reduced and no loading loss occurs during transportation. The self-propelled bamboo splitter and the self-propelled tying machine used to generate bundled bamboo fuel are both self-propelled, so the logging site becomes a bamboo biomass fuel factory. Since the bundled bamboo fuel is dried in the form of split bamboo, the drying period can be shortened to about half or less compared to the conventional method.
In addition, the biomass boiler of the first invention burns bundled bamboo fuel in a furnace instead of conventional fuel chips made from bamboo as a raw material and does not require a grate, so it burns without retaining ash and generates clinker. It can prevent and produce bamboo charcoal at the same time.
Further, in the biomass boiler of the first invention, the fuel supply device is provided with a fuel pushing mechanism for pushing the bamboo fuel bundle into the furnace in the longitudinal direction according to its combustion. Since the burning part of the bundle of bamboo fuel is sequentially displaced from one end to the other in the longitudinal direction, the bundle of bamboo fuel can be burned continuously.
第2発明の竹バイオマス燃料化プロセスは、前記結束工程は、前記割り竹に加えて伐採された竹の枝葉を束ね、所定の直径の束状竹燃料となるよう結束する結束工程であることを特徴とする。 The bamboo biomass fuel conversion process of the second invention is characterized in that the bundling step is a bundling step of bundling branches and leaves of felled bamboo in addition to the split bamboo and bundling them so as to form bundles of bamboo fuel having a predetermined diameter. Characterized by
第2発明の竹バイオマス燃料化プロセスによれば、従来廃棄されていた竹の枝葉をも束状竹燃料に束ね燃料化するので、省資源化により燃料コストを下げることができる。 According to the bamboo biomass fuel conversion process of the second invention, even bamboo branches and leaves that have conventionally been discarded are bundled into bundle-shaped bamboo fuel and converted into fuel, so that fuel costs can be reduced through resource saving.
第3発明のバイオマスボイラーは、前記燃料供給装置は、さらに前記燃料押し込み機構の前段に燃料ホッパーを備え、前記燃料ホッパーは、その投入口に投入された前記束状竹燃料を前記燃料押し込み機構に供給することを特徴とする。 In the biomass boiler of the third aspect of the invention, the fuel supply device further comprises a fuel hopper in front of the fuel push-in mechanism, and the fuel hopper feeds the bundled bamboo fuel introduced into the inlet into the fuel push-in mechanism. It is characterized by supplying
第3発明のバイオマスボイラーは、前記燃料供給装置の燃料ホッパーが前記束状竹燃料を前記燃料押し込み機構に供給するので、大量の束状竹燃料を連続して火炉で燃焼することができる。 In the biomass boiler of the third invention, the fuel hopper of the fuel supply device supplies the bamboo fuel bundles to the fuel push-in mechanism, so that a large amount of bamboo fuel bundles can be continuously burned in the furnace.
第4発明のバイオマスボイラーは、前記燃料供給装置が前記燃料押し込み機構を複数個備え、前記燃料供給装置は、運転する前記燃料押し込み機構の個数を変更することにより、前記火炉における発生熱量を変更することを特徴とする。 In the biomass boiler of the fourth invention, the fuel supply device includes a plurality of the fuel push-in mechanisms, and the fuel supply device changes the amount of heat generated in the furnace by changing the number of the fuel push-in mechanisms to be operated. It is characterized by
第4発明のバイオマスボイラーは、従来のバイオマスボイラーでは不可能とされてきた急な熱需要の変化に対応する追従が可能になり幅広い運用を実現できる。 The biomass boiler of the fourth invention is capable of responding to sudden changes in heat demand, which has been impossible with conventional biomass boilers, and can be used in a wide range of applications.
本発明の竹バイオマス燃料化プロセスは、燃料チップ化が不要となるので、詰まりなどの不具合を生じなくなると共に、大型のチッパーが不要になるなど経済性に優れる。また、本発明のバイオマスボイラーは、火格子を用いない燃焼方式を採用することができ、クリンカの問題が解決される。 The bamboo biomass fuel conversion process of the present invention does not require fuel chipping, so problems such as clogging do not occur, and a large chipper is not required. In addition, the biomass boiler of the present invention can employ a combustion system that does not use a grate, which solves the problem of clinker.
(燃料化プロセス)
図1に、本発明の竹バイオマス燃料化プロセスの要部説明図を示す。図1(a)は、林地にて伐採後、長さL=200~300cmとなるよう玉切りにされた竹1である。
(Fuel conversion process)
FIG. 1 shows an explanatory view of the essential parts of the bamboo biomass fuel conversion process of the present invention. FIG. 1(a) shows a piece of
図1(b)は、玉切りされた竹1の竹割りの説明図である。図1(b)に示すように、玉切りされた竹1の一端を竹割り金具2に押し付けた状態で、竹1の他端を力Fで竹1の長手方向に移動させる。竹割り金具2には、円環部6の直径に該当する長さの複数の切刃4が放射状に設けられている。円環部6内を6つの部屋に分割するよう切刃4が配置されている。図1(b)に示されるように、竹1が竹割り金具2を通過すると、複数の割り竹3に竹割りされる。
FIG. 1(b) is an explanatory view of splitting the
図1(c)は、割り竹3を結束バンド4で結束した束状竹燃料5を示している。束状竹燃料5は、長さL=200~300cm、直径φD=30~60cmに形成される。束状竹燃料5は、割り竹3のみを束ねてもよいし、割り竹3に加えて枝葉部分も含め結束してもよい。結束バンド4は、束状竹燃料5を移動、保管等するのに十分な強度を有している。さらに、結束バンド4の素材は、可燃性で燃やしても無害なものが用いられる。
FIG. 1(c) shows a
(バイオマスボイラー)
図2は、上述した竹バイオマス燃料化プロセスにより生成した竹バイオマス燃料(束状竹燃料5)を用いる、本発明のバイオマスボイラー10である。
(biomass boiler)
FIG. 2 shows a
バイオマスボイラー10は、立設された筒状の胴体9を有している。胴体9の内部下方の火炉11に束状竹燃料5を供給する燃料供給装置12を備えている。燃料供給装置12は、火炉11内部に向け差し込まれる束状竹燃料5をその燃焼に従って長手方向に押し込む燃料押し込み機構13を備えている。また、燃料供給装置12は、燃料押し込み機構13の前段に燃料ホッパー14を備えている。
The
燃料押し込み機構13は、水平に設置されたガイド部15と押し込みシリンダ16とから構成されている。ガイド部15の内側の寸法は、束状竹燃料5が長手方向に移動可能となるよう、束状竹燃料5の外径よりもやや大きい寸法となっている。ガイド部15は、火炉11内部に向け胴体9の側面に配置されている。ガイド部15の先端部17によって、燃焼中の束状竹燃料5が支持されるようになっている。
The fuel push-in
ガイド部15の後端部18には、押し込みシリンダ16が配置されている。押し込みシリンダ16のロッド20の先端には、束状竹燃料5とほぼ同じ直径の押し込みプレート21が設けられている。押し込みシリンダ16は、複動型の油圧シリンダであって、油圧ユニット22からの油圧供給によって伸縮動作するようになっている。
A pushing
ガイド部15の中間部23は上方に向け開口しており、燃料ホッパー14の燃料収納部24の下部と一体となって形成されている。中間部23の開口部分には、開閉可能なフラップ26が設置されている。中間部23はフラップ26によって常時閉じられており、束状竹燃料5が通過する時のみフラップ26が開くようになっている。燃料収納部24は、束状竹燃料5が余裕を持って収まる寸法を有する、内部が長方形断面の空洞の容器である。燃料収納部24は、束状竹燃料5が積み重ねられるよう、上下に長い構造となっている。燃料収納部24の上端は開口しており、燃料ホッパー14への束状竹燃料24の投入口25となっている。
An
燃料供給装置12の下方には、送風器30が配置されている。送風器30からの空気は、送風ダクト31によって胴体9内部に送られる。送風ダクト31先端の送風口32から束状竹燃料5の燃焼個所33に向け空気を吹き付けるようになっている。
A
胴体9の下部には点火用バーナー34が配置されている。点火用バーナー34の火口35は、燃料押し込み機構13の束状竹燃料5に向けられている。点火用バーナー34には、液体又は気体の点火用燃料が供給される。
An
胴体9には耐熱ガラス38が嵌められたのぞき窓37が設けられている。のぞき窓37の外側には監視カメラ36が配置されている。監視カメラ36は、耐熱ガラス38を通して火炉11における束状竹燃料5の燃焼状態を撮影するようになっている。
The
胴体9上部の内部には螺旋状に形成された水管40が配置されている。水管40の上端41には給水管42を通って水が供給される。水管40の下端43からは温水管44を通って温水が取り出される。なお、バイオマスボイラー10で発生した熱エネルギーは、温水に限らず蒸気、温風等によっても取出し可能であることは勿論である。
A
水管40内部の水を加熱した燃焼ガスは、胴体9上部の排気口45を通って図示しない煙突に導かれる。矢印46は燃焼ガスが排気される方向を示している。
Combustion gas that has heated the water inside the
胴体9の下部は灰受け部50が形成されている。灰受け部50は、下方に向け先細りとなる円錐台の形状に形成されている。灰受け部50の下端は排出口51が設けられている。排出口51は、スクリューコンベア53の投入口52に連続している。スクリューコンベア53のスクリュー54は、モーター55によって回転駆動される。スクリューコンベア53の排出口56の下方には、灰回収箱57が載置されている。灰回収箱57の中には、灰58と竹炭59が回収される。
An
上述したバイオマスボイラー10を制御する、制御部60の構成は以下の通りである。監視カメラ36が撮影した束状竹燃料5の画像信号はコントローラ61に送られる。コントローラ61は、送られてきた束状竹燃料5の画像を画像処理し、画像処理結果を分析することにより、束状竹燃料5の燃焼状態を判断する。すなわち、着火状態、燃焼温度、燃焼範囲、束状竹燃料5のどの部分が燃焼しているか等を把握する。
The structure of the
コントローラ60は、束状竹燃料5の燃焼状態の判断に応じた駆動信号を各アクチュエータに出力する。すなわち、束状竹燃料5の点火が必要な時は、コントローラ60から点火用バーナー34に駆動信号が出力される。束状竹燃料5へ送風の開始・停止、あるいは送風する空気量の増減が必要な時は、送風器30に駆動信号が出力される。燃料押し込み機構13による束状竹燃料5の押し込みが必要な時は、油圧ユニット22に駆動信号が出力される。スクリューコンベア53による灰と竹炭の排出が必要な時は、モーター55に駆動信号が出力される。
The
(燃料化プロセスの実行)
図3に基づき、上述した竹バイオマス燃料化プロセスの具体的な実行を説明する。
(Execution of fuel conversion process)
Based on FIG. 3, specific execution of the bamboo biomass fuel conversion process described above will be described.
図3(a)は、竹林69(現地)の竹70を示す。伐採工程では、竹70を伐採する。次の玉切り工程では、伐採した竹70及び枝葉68を所定の長さになるように玉切りする。玉切りされた竹1は、図1(a)で示された状態となる。
FIG. 3(a) shows
図3(b)は、玉切りされた竹1を小型の自走式竹割機71を使用して竹1の繊維に沿って竹割りする竹割り工程を示している。自走式竹割機71は、フレーム75先端に竹割り金具2(図1(b)参照)を備え、フレーム75後端に油圧式竹押し装置74を備えている。図3(b)は、竹割り金具2と油圧式竹押し装置74の押し金76との間に竹1をセットして、竹1を竹割り金具2の方向に押して竹1を竹割りする作業を示している。油圧式竹押し装置74は、自走式竹割機71に搭載されたエンジン(図示しない。)により油圧ポンプ(図示しない。)が駆動され、発生した油圧により駆動される。
FIG. 3(b) shows a bamboo splitting process in which the
自走式竹割機71は、クローラ73を備えておりエンジン(図示しない。)で駆動され、走行できるようになっている。そのため、自走式竹割機71は、竹70が生えている竹林69まで自走することができる。そして、竹林69で伐採及び玉切りした竹1をそのまま現地で竹割りすることができる。
The self-propelled
図3(c)は、竹割りされた割り竹3を小型の自走式結束機77を使用して、所定の直径の束状竹燃料5となるように結束する結束工程を示している。図3(c)は、自走式結束機77の支え部78と圧縮部80との間に割り竹3をセットして、圧縮部80により割竹3を圧縮する作業を示している。圧縮すると同時に、結束バンド4(図1(c)参照)により束状竹燃料5を結束する。自走式結束機77は、自走式結束機77に搭載されたエンジン(図示しない。)により油圧ポンプ(図示しない。)が駆動され、発生した油圧により圧縮機80が駆動される。
FIG. 3(c) shows a binding step of binding
自走式結束機77は、クローラ79を備えておりエンジン(図示しない。)で駆動され、走行できるようになっている。そのため、自走式結束機77も、竹70が生えている竹林69まで自走することができる。そして、竹林69で伐採、玉切り、竹割りした割り竹3を、そのまま現地で束状竹燃料5の状態に結束することができる。この時に、竹割りされた割り竹3に加えて伐採された竹の枝葉を一緒に束ねるようする。これにより、従来利用することなく現地で廃棄されていた枝葉も燃料化することができる。そのため、省資源化により燃料コストを下げることができる。
The self-propelled binding
図3(d)に示すように、現地で生成された束状竹燃料5は、軽トラック81に積み込まれ、バイオマスボイラー10の近くの束状竹燃料5の集積地(乾燥地)に運ばれる。この時、玉切りされた竹1を竹割り及び結束した状態で搬出するので、かさが減容され積載ロスを生じることが無い。集積地では、束状竹燃料5は燃焼に適した所定の含水率となるまで乾燥させる。
As shown in FIG. 3(d), the locally produced bundled
以上説明したように、本発明の竹バイオマス燃料化プロセスによれば、新しい竹バイオマス燃料である束状竹燃料5を現地で生産することができる。そのため、従来の燃料チップ作成に必要とされたような大型で高額なチッパーが不要となる。また、小型の自走式竹割機にて竹1を分割し、小型の自走式結束機にて割り竹3と枝葉を結束するので、竹1を伐採する現地で竹バイオマス燃料化プロセスを全て完了できる。そのため、竹バイオマス燃料化プロセスにおける省エネルギー化・高効率化を図ることができる。
As described above, according to the bamboo biomass fuel conversion process of the present invention, the bundle-shaped
(バイオマスボイラーの運転)
上述した本発明のバイオマスボイラー10は、以下のように運転される。
(Operation of biomass boiler)
The
図2に示したバイオマスボイラー10の燃料ホッパー14の投入口25に複数の乾燥した束状竹燃料5が投入される。すると、燃料ホッパー14から燃料押し込み機構13に束状竹燃料5が供給される。燃料押し込み機構13のガイド部15の束状竹燃料5は、押し込みシリンダ16の押し込みプレート21によってガイド部15の先端部17からその一部が突出するまで押し出される。このとき、監視カメラ36からの画像を認識することで、制御部60のコントローラ61は束状竹燃料5の点火準備が完了したことを認識する。
A plurality of dried
コントローラ61から点火用バーナー34に駆動信号が出され、火口35から束状竹燃料5の先端部に向け炎が噴出される。同時に、コントローラ61から送風機30に駆動信号が出され、送風口32から束状竹燃料5の先端部に向け空気が噴出される。これにより、束状竹燃料5の先端部が着火され、着火された先端部(燃焼部33)は勢いよく燃焼を開始する。
A drive signal is issued from the
コントローラ61は、燃焼部33の燃焼状態の画像を常時監視している。燃焼部33の燃焼が進むと、コントローラ61は、燃料押し込み機構13の油圧ユニット22に駆動信号を出力する。すると、油圧ユニット22から押し込みシリンダ16に油圧が供給され、押し込みシリンダ16が伸長する。押し込みプレート21に押された束状竹燃料5は、ガイド部15にガイドされ最適な距離だけ火炉11の中心に向け移動する。束状竹燃料5の残量が少なくなると、燃え尽きる前に燃料押し込み機構13により次の束状竹燃料5が送り込まれ連続燃焼する。このように、バイオマスボイラー10の火炉11における束状竹燃料5の最適な燃焼状態が、制御部60によって自動的に継続される。
The
バイオマスボイラー10の胴体9の上部の水管40の上端41には、給水路42から水が供給される。水管40の下端43から蒸気管44に向けて、水管40内で発生した蒸気が排出される。排出された蒸気は、バイオマスボイラー10に隣接して設置されている各種装置の動力源あるいは熱源として利用される。
Water is supplied from a
燃焼部33で発生した、灰と竹炭は、胴体9の灰受け部50に向け落下する。本発明のバイオマスボイラー10には、従来のバイオマスボイラー100の火格子107(図5参照)が無いので、火格子107にクリンカが付着することが無い。そのため、灰と竹炭は、スクリューコンベア53の投入口52に落下し、スクリュー54によって、灰回収箱57内にまで運ばれる。燃焼の副産物として同時生成される竹炭は、農業用土壌改良材として非常に有用である。なお、竹炭の回収量も、燃料供給及び燃焼空気などの調整により制御が可能である。
Ash and bamboo charcoal generated in the
このように、図2に示す本発明のバイオマスボイラー10は火格子107(図5参照)が全く存在しないので、クリンカによる不具合が発生することなく、竹バイオマス燃料を燃焼させることができる。本発明のバイオマスボイラー10は、燃料供給装置12の開口部がφ30cm以上ありバイオマス燃料が詰まる不具合の発生もない。また、竹の改質あるいは他の燃焼材も必要とすることなく、竹バイオマス燃料を燃焼させることができる。
As described above, the
本発明のバイオマスボイラー10は、特殊部品なども使用せず構造自体を見直すことにより部品点数が少ないシンプルな構造なので、年間メンテナンス費及び消費電力を大幅に削減することができる。また、新しい燃焼方式の採用でクリンカの生成を防ぎ、高効率な燃焼を達成できるので、熱エネルギーの生産を低コストで効率的に行うことができる。さらに、本発明の竹バイオマス燃料化プロセス及び燃料供給方式の採用することで、燃料供給を不具合なく行い、バイオマスボイラー10の連続運転を実現し運用でのロスを排除することができる。
Since the
図4は、本発明のバイオマスボイラー10に好適な火力調節の一例を説明する図である。図4(a)は、図2に示したバイオマスボイラー10の燃焼個所33を上方から見た断面図である。胴体9内部の火炉11に向けて3つの燃料押し込み機構13が設けられている。図4(a)では、3つの燃料押し込み機構13全てが束状竹燃料5を火炉11内に突出させており、3つの束状竹燃料5が同時に燃焼している。すなわち、この状態でバイオマスボイラー10は、最大の火力で運転されている。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of thermal power adjustment suitable for the
次に、図4(b)では、3つの燃料押し込み機構13のうちの2つが束状竹燃料5を火炉11内に突出させており、2つの束状竹燃料5が同時に燃焼している。一方、1つの燃料押し込み機構13は、束状竹燃料5を火炉11内に突出させておらず束状竹燃料5の燃焼を中止している。すなわち、この状態でバイオマスボイラー10は、中間の火力で運転されている。
Next, in FIG. 4(b), two of the three
さらに、図4(c)では、3つの燃料押し込み機構13のうちの1つが束状竹燃料5を火炉11内に突出させており、1つの束状竹燃料5のみが燃焼している。残り2つの燃料押し込み機構13は、束状竹燃料5を火炉11内に突出させておらず束状竹燃料5の燃焼を中止している。すなわち、この状態でバイオマスボイラー10は、最小の火力で運転されている。
Furthermore, in FIG. 4(c), one of the three
このように、複数の燃料押し込み機構13を設け、運転する燃料押し込み機構13の個数を変更することにより、バイオマスボイラー10の火力調節することができる。
Thus, by providing a plurality of fuel push-in
1:竹
3:割り竹
5:束状竹燃料
10:バイオマスボイラー
11:火炉
12:燃料供給装置
13:燃料押し込み機構
14:燃料ホッパー
25:投入口
1: Bamboo 3: Split bamboo 5: Bundled bamboo fuel 10: Biomass boiler 11: Furnace 12: Fuel supply device 13: Fuel pushing mechanism 14: Fuel hopper 25: Input port
Claims (4)
前記火炉に前記束状竹燃料を供給する燃料供給装置を備え、
前記燃料供給装置は、前記火炉内部に向け前記束状竹燃料をその燃焼に従って長手方向に押し込む燃料押し込み機構を備え、
前記火炉では、前記燃料供給装置に支持された状態の前記束状竹燃料の燃焼個所がその長手方向の一端から他端まで順次変位しながら燃焼していくことを特徴とするバイオマスボイラー。 A logging process of cutting bamboo, a cutting process of cutting the cut bamboo into pieces of a predetermined length, a bamboo splitting process of splitting the cut bamboo along the fiber, and a predetermined diameter by bundling the split bamboo. and a drying step of drying the bundled bamboo fuel. A biomass boiler comprising
A fuel supply device for supplying the bundled bamboo fuel to the furnace,
The fuel supply device includes a fuel pushing mechanism for pushing the bundled bamboo fuel into the furnace in a longitudinal direction according to its combustion,
A biomass boiler characterized in that, in the furnace, the bundle of bamboo fuel is burned while being sequentially displaced from one longitudinal end to the other longitudinal end of the bundle of bamboo fuel while being supported by the fuel supply device.
請求項1に記載されたバイオマスボイラー。 The bundling step is a bundling step of bundling branches and leaves of felled bamboo in addition to the split bamboo and bundling them so as to form bundled bamboo fuel having a predetermined diameter.
A biomass boiler according to claim 1.
前記燃料ホッパーは、その投入口に投入された前記束状竹燃料を前記燃料押し込み機構に供給することを特徴とする、
請求項1又は2に記載されたバイオマスボイラー。 The fuel supply device further comprises a fuel hopper in front of the fuel push-in mechanism,
The fuel hopper is characterized by supplying the bundled bamboo fuel that has been put into the inlet of the fuel hopper to the fuel push-in mechanism,
A biomass boiler according to claim 1 or 2 .
前記燃料供給装置は、運転する前記燃料押し込み機構の個数を変更することにより、前記火炉における発生熱量を変更することを特徴とする、
請求項1から3のいずれか1項に記載されたバイオマスボイラー。 The fuel supply device includes a plurality of the fuel pushing mechanisms,
The fuel supply device changes the amount of heat generated in the furnace by changing the number of the fuel pushing mechanisms to be operated,
A biomass boiler according to any one of claims 1 to 3 .
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