JP7351522B2 - Production equipment for raw material for pellet granulation derived from biomass - Google Patents
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Description
本発明は、バイオマス由来のペレット造粒用原料の製造装置において、特に、パーム椰子の生鮮果房(FFB:Fresh Fruit Bunch)から果実を採取した後に残る繊維状の空果房(EFB:Empty Fruit Bunch)からペレット状のバイオマス燃料を製造する際に、ペレット造粒前の調整処理に利用するのに適したバイオマス由来のペレット造粒用原料の製造装置に関するものである。 The present invention provides an apparatus for producing a raw material for pellet granulation derived from biomass, and in particular, a method for producing a raw material for pellet granulation derived from biomass. The present invention relates to an apparatus for producing a biomass-derived raw material for pellet granulation, which is suitable for use in a conditioning process before pellet granulation when producing pellet-shaped biomass fuel from a biomass fuel.
パーム油は世界中で使用されており、日本でもインスタント麺等の食品向けや、洗剤や石鹸等の非食品向けに広く使用されている。
従って、パーム椰子の生鮮果房から果実を採取した後に残る繊維状の空果房(以下、「EFB」と記載)が大量に排出されている。このEFBは火力発電用燃料として利用可能な熱量を有しているため、バイオマス燃料として利用が期待されている。
Palm oil is used all over the world, and in Japan it is widely used in food products such as instant noodles and non-food products such as detergents and soaps.
Therefore, a large amount of fibrous empty fruit bunches (hereinafter referred to as "EFB") that remain after the fruits are collected from fresh fruit bunches of palm trees are discharged. Since this EFB has a calorific value that can be used as fuel for thermal power generation, it is expected to be used as a biomass fuel.
しかしながら、EFBにはカリウム(K)が有意的な量で多く含まれており、このカリウムがボイラー使用時に燃焼灰として炉壁に付着し、燃焼トラブルの要因となるため、再利用化が進んでいない。
バッチ式と呼ばれる巨大な蒸気釜に不純物の含まれた原材料を入れ、大量の薬品で長時間煮るなどの処理を行い、不純物を取り除きパルプ化するという処理を行う方法は従来から知られているが、巨大な蒸気釜で長時間煮るという時間的な損失、巨大な蒸気釜を使用しなければ大量な処理をできないという場所等の問題、更には大量の薬品で長時間煮ることによって生じる廃液の処理という問題点があった。
また、特許文献1では、撹拌機構を備えた洗浄槽を利用し、そこに50~80℃程度の熱水と破砕したEFBを投入して撹拌しながら洗浄し、その後取り出したEFBを自然乾燥することが提案されているが、薬品を使わないのでカリウムの低減効果は不十分であった。
However, EFB contains a significant amount of potassium (K), and when the boiler is used, this potassium adheres to the furnace wall as combustion ash and causes combustion troubles, so reuse is progressing. not present.
It has long been known that raw materials containing impurities are put into a huge steam pot called a batch method, and then boiled for a long time with large amounts of chemicals to remove impurities and turn the raw materials into pulp. , problems such as the time loss of boiling for a long time in a huge steam pot, the location where it is impossible to process a large amount without using a huge steam pot, and the treatment of waste liquid produced by boiling for a long time with a large amount of chemicals. There was a problem.
Furthermore, in
本発明は上記従来の問題点に着目して為されたものであり、EFBなどの十分な熱量を有する一方でカリウムなどの忌避成分を有意的な量で含むバイオマスを破砕し水分調整して最終的にペレット造粒する一連の工程において、カリウムの除去を破砕と水分調整とに絡ませて効率的かつ効果的に実施できる、バイオマス由来のペレット造粒用原料の製造装置の提供を、その目的とする。 The present invention has been made by focusing on the above-mentioned conventional problems, and the biomass that has a sufficient calorific value such as EFB but also contains a significant amount of repellent components such as potassium is crushed, the moisture content is adjusted, and the final product is processed. The objective is to provide an apparatus for producing biomass-derived raw material for pellet granulation, which can efficiently and effectively perform potassium removal by combining crushing and moisture adjustment in a series of steps for pelletizing biomass. do.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、請求項1の発明は、横設され、軸方向一方側から他方側に向かう方向をバイオマス原料の送り方向とする円筒シリンダと、前記円筒シリンダの前記一方側に内設された送り用スクリューと、前記他方側に内設されたニーディング手段と、前記円筒シリンダ内を所定の圧力に保持する圧力保持手段と、前記円筒シリンダの下側に形成された欠落部を閉じる多孔部とを備え、前記ニーディング手段は、前記円筒シリンダと同軸状に横設された回転軸と、前記回転軸から径方向外方に向かって突設され、径方向に直交する方向の断面が一対の対向した鋭角を有する四角形になった鋭角ブレードと、前記円筒シリンダの内面から径方向内方に向かって突設された阻止金具で構成され、前記鋭角ブレードは四角形の長い方の対角線が前記バイオマス原料の送りまたはその反対の送り返し方向に傾斜し、かつ周方向に複数隣り合って突設され、前記阻止金具は前記鋭角ブレードの軸方向に隣り合った間に突設されて、軸方向から見て周方向に隣り合う前記鋭角ブレードの間の領域を分割しており、バイオマスが破砕され、かつカリウムが滲出した水が前記多孔部を介して排出されてカリウムの除去と水分量の調整が図られてペレット造粒に適したものが取り出されることを特徴とするバイオマス由来のペレット造粒用原料の製造装置である。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the invention of
請求項2の発明は、請求項1に記載したペレット造粒用原料の製造装置において、鋭角ブレードの短い方の対角線は軸方向に平行になるよう突設されていることを特徴とする製造装置である。
The invention according to claim 2 is the manufacturing apparatus for producing raw material for pellet granulation according to
請求項3の発明は、請求項1または2に記載したペレット造粒用原料の製造装置において、バイオマス原料の送り方向に傾斜した鋭角ブレードと、バイオマス原料の送り返し方向に傾斜した鋭角ブレードが、軸方向で、前者の鋭角ブレードが送り方向後側で後者の鋭角ブレードが送り方向前側で隣り合う場所がニーディング強化領域として存在することを特徴とする製造装置である。
The invention according to
請求項4の発明は、請求項1から3のいずれかに記載したペレット造粒用原料の製造装置において、多孔部はパンチングメタルで構成されていることを特徴とする製造装置である。 A fourth aspect of the present invention is the apparatus for producing a raw material for pellet granulation according to any one of the first to third aspects, wherein the porous portion is made of punched metal.
請求項5の発明は、請求項1から4のいずれかに記載したペレット造粒用原料の製造装置において、鋭角ブレードが周方向に複数突設された環状ブロックが回転軸に嵌め込み式で交換自在に取り付けられることを特徴とする製造装置である。
The invention of
請求項6の発明は、請求項1から5のいずれかに記載したペレット造粒用原料の製造装置において、バイオマスがパーム椰子由来の繊維状の空果房であることを特徴とする製造装置である。
The invention according to
本発明のバイオマス由来のペレット造粒用原料の製造装置によれば、EFBなどの十分な熱量を有する一方でカリウムなどの忌避成分を有意的な量で含むバイオマスを破砕し水分調整して最終的にペレット造粒する一連の工程において、カリウムの除去を破砕と水分調整とに絡ませて効率的かつ効果的に実施できる。 According to the apparatus for producing raw material for pellet granulation derived from biomass of the present invention, biomass having sufficient calorific value such as EFB and containing a significant amount of repellent components such as potassium is crushed, water is adjusted, and the final product is produced. In a series of pelletizing steps, potassium removal can be carried out efficiently and effectively by combining crushing and moisture adjustment.
本発明の実施の形態に係るバイオマス由来のペレット造粒用原料の製造装置1を図面にしたがって説明する。この実施の形態では、バイオマスとしてEFBが原料になっている。
図1~図3で示すように、架台ベース3の上にブラケット5を介して円筒シリンダ7が横設されており、この軸方向一方側から他方側に向かう方向、すなわち矢印に示す方向が原料の送り方向になっている。この円筒シリンダ7の軸方向両端側は閉塞されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An
As shown in FIGS. 1 to 3, a
円筒シリンダ7の軸方向一端側に内部と上側で連通するように筒状の投入口9が設けられている。また、軸方向他端側には円筒シリンダ7の内部と正面側で連通するように取出し口11が設けられている。この取出し口11は蓋体13で開閉されるようになっている。エアシリンダ15に接続された調整用ダンパ17がこの蓋体13に連結されている。従って、円筒シリンダ7の内部の圧力が所定の開放圧力以上になったときに、調整用ダンパ17の圧力に抗して蓋体13が開かれて原料が外に排出される。このため、円筒シリンダ7の内部は常に所定の高圧に保持される。
また、円筒シリンダ7の軸方向中間では下側が欠落しており、その欠落部分はパンチングメタルで通水可能に閉じられている。そして、欠落部を囲んで排水口19が連なっている。この排水口19の正面側は排水カバー21で覆われている。従って、円筒シリンダ7の内部からはパンチングメタルの孔を通り抜けた分だけが排水口19に到達できるようになっている。
A
Further, the lower part of the
この円筒シリンダ7の内部には、回転軸23が同軸状に横設されている。この回転軸23は軸周りに回転可能に貫通支持されており、円筒シリンダ7から突出した部分に、一方向に回転させるための駆動用モータ25が接続されている。
円筒シリンダ7の内部においては二つに分かれており、軸方向一端側では、回転軸23の外周面に送り用スクリュー27が固定されて送りが主に担わされている。送り用スクリュー27は螺旋状旋回翼群で構成されており、この送り用スクリュー27の回転により、投入口9から投入された原料が円筒シリンダ7の内部を矢印に示す方向に送られるようになっている。
Inside this
The inside of the
また、送り用スクリュー27に関連して、円盤状の絡み付き防止用部材29が設けられている。この絡み付き防止用部材29には送り用スクリュー27の螺旋状旋回翼の外周縁に水平状態で係合するように切欠き部29aが送り用スクリュー27のピッチに合わせて複数箇所に設けられており、送り用スクリュー27が回転するのに連れられてフリーで回転するようになっている。原料であるEFBは粗破砕された上で円筒シリンダ7の内部に投入されているが、粗破砕だけでは繊維が長いままのものが多く混入されており、送り用スクリュー27に巻き付いたり、繊維が送り用スクリュー27と共に回転するだけで先に進まない共回りが発生する場合があるが、この絡み付き防止用部材29により、絡み付くのが阻止されて落下するので、スムーズな送りが確保されている。
Further, in relation to the
円筒シリンダ7の内部において軸方向他端側にはニーディング手段が備えられてニーディング領域になっている。回転軸23の外面の軸方向一端側、すなわち送り用スクリュー27が取り付けられた部分は断面円形になっているが、他端側はほぼ正方形になっており、そこにニーディング手段の一部を構成する孔あきのブロック31が交換可能に嵌め込まれて同軸状に固定されている。図4で拡大して示すように、このブロック31の外周面に鋭角ブレード33が突設されている。
軸方向に直交する方向から見ると、この鋭角ブレード33は径方向外方に向かって直状に延びるように突設されており、その先端は円筒シリンダ7の内面に近接している。軸方向に直交する方向から見ると、ほぼ菱形になっている。そして、この菱形の2つの対角線のうち長い方の対角線(L1)がバイオマス原料の送り方向またはその反対の送り返し方向に角度θで傾斜しており、このθは10~40°の範囲内にある。また、対角線(L1)の傾斜方向がいずれでも、短い方の対角線(L2)は原料の送り方向、すなわち軸方向に平行になっている。対角線(L1)で等分された角部が鋭角部33aになっており、上記した菱形の対角線(L1、L2)の位置関係から、この鋭角部33a、33aが回転軸23の周方向の両端側にそれぞれ位置している。以下、必要に応じて、対角線(L1)が送り方向に対して傾斜したものを鋭角ブレード33X、送り返し方向に対して傾斜したものを鋭角ブレード33Yと区別する。
Inside the
When viewed from a direction perpendicular to the axial direction, the acute-
一つのブロック31には、90°のピッチで周方向に等分の間隔を互いにあけて4枚の鋭角ブレード33が突設されている。周方向において、鋭角ブレード33Xと鋭角ブレード33Yが隣り合っており、それぞれの対角線(L1、L1)は延長上で交差し、対角線(L2、L2)は延長上で重なる位置関係になっている。
複数のブロック31、31、……が軸方向に隣り合わせながら固定されている。ブロック31は周方向の位置を90°ずらしたり、反転させたりして固定させることが可能になっている。
回転軸23の回転により、鋭角ブレード33Xは原料送り込み作用が働き、鋭角ブレード33Yは原料送り返し作用が働く。鋭角ブレード33Xが軸方向に並べば、原料送り込み作用が強く働き、鋭角ブレード33Yが軸方向に並べば原料送り返し作用が強く働くことになる。また、鋭角ブレード33Xと鋭角ブレード33Yが軸方向で隣り合えば、衝突作用が強く働くことになる。
One
A plurality of
By the rotation of the
円筒シリンダ7の内面には阻止金具35が突設されている。軸方向に直交する方向から見ると、この阻止金具35は径方向内方に向かって直状に延びるように突設されており、その先端はブロック31の外周面に近接している。また、阻止金具35は矩形の平板状になっており、板面が周方向を向いている。
阻止金具35は軸方向に直交する方向から見ると、軸方向に隣り合った鋭角ブレード33、33の間に進入するような位置関係で突設されている。阻止金具35は上側と横側に90°の間隔で周方向に二箇所突設されており、軸方向から見ると、回転軸23の回転により、円筒シリンダ7の内部の鋭角ブレード33、33、33、33で90°間隔で均等に分割された4つの領域が移動することに伴い、1つの領域に着目すると、そこに阻止金具35が入り込み、出ていくように見える。すなわち、その領域が分割されて狭い領域が2つになり、再び、1つの広い領域に戻るように見える。
A blocking fitting 35 is provided protruding from the inner surface of the
When viewed from a direction perpendicular to the axial direction, the blocking fitting 35 is protruded in a positional relationship such that it enters between the axially adjacent acute-angled
製造装置1は、上記したように構成されており、粗破砕され、ある程度のサイズまでサイズダウンされた原料が投入口9から円筒シリンダ7の内部に投入される。
円筒シリンダ7の内部では、送り用スクリュー27により取出し口11に向かって送られる。原料に含まれる繊維は強固でしかも投入時には未だ長く、送り用スクリュー27に巻き付いたり、繊維が送り用スクリュー27と共に回転するだけで先に進まない共回りが発生する場合があるが、上記したように、絡み付き防止用部材29により、絡み付くのが阻止されて落下するので、ニーディング領域まで滞り無く送り込まれる。
The
Inside the
ニーディング領域では、鋭角ブレード33、33、……が送り方向と送り返し方向に傾斜して交差状に設けられている上に、ブロック31が回転するので、原料に回転を伴いながら、送り方向と送り返し方向との間でより戻しのような状態が起きる。また、隣り合う鋭角ブレード33、33の間に固定された阻止金具35が順次進入するような状態になるので、原料が鋭角ブレード33に連れられて共回転するのが阻止される。従って、鋭角ブレード33と阻止金具35の協働により、三次元的なダイナミックなニーディングが実行され、揉まれて全体が柔らかくなるだけでなく、表面に長い繊維が入れ替わり出てきやすくなっている。
鋭角ブレード33の鋭角部33aが鋭い切断刃となって強固な繊維を切断するが、上記ニーディングにより絶えず鋭角部33aに長い繊維が向かってくるので、繊維が効率良く短く切断される。紙料にする場合には繊維が細かく切断されるのは困るが、この実施の形態では原料を最終的にはペレット状に加工するので、ペレット造粒の加工適性化の点からも却って都合がよい。
In the kneading area, acute-
The
この切断により、細胞膜が破壊され、細胞内のカリウムが周囲の水分中に滲出して溶け込むことが可能となる。EFBは水分含量が多く、また、高圧に保持された円筒シリンダ7の内部での上記したニーディングによる繊維どうしの衝突の際の摩擦により発生した熱により水分が温められているので、カリウムの滲出は容易である。
しかも、ニーディングにより脱水も同時に進行するので、カリウムの滲出した水が脱水作用に乗って排出されることになる。
なお、水は、排水口19に向かって誘導されるが、円筒シリンダ7の欠落部を閉じているパンチングメタルの開孔率は、孔径とピッチを調整することで変更できるので、脱水を過剰に行うことなく、水分含量をペレット造粒の加工適性を満足する程度まで適度に脱水することが可能となっている。
This cleavage destroys the cell membrane, allowing potassium within the cell to leach and dissolve into the surrounding water. EFB has a high water content, and the water is warmed by the heat generated by the friction of the fibers colliding with each other during the above-mentioned kneading inside the
Moreover, since dehydration also progresses at the same time as kneading, the water from which potassium has oozed out is discharged by the dehydration effect.
Note that water is guided toward the
以上のように、鋭角ブレード33、33、……の回転により、ペレット造粒に適したものに加工されると共に、カリウムが十分に除去される。
すなわち、原料であるEFBを破砕し水分調整して最終的にペレット化する一連の工程において、カリウムの除去を破砕と水分調整とに絡ませて効率的かつ効果的に実施できる。
As described above, by the rotation of the acute-angled
That is, in a series of steps of crushing the raw material EFB, adjusting its moisture content, and finally pelletizing it, removal of potassium can be carried out efficiently and effectively by involving the crushing and moisture adjustment.
以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的構成は、この実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても発明に含まれる。
例えば、1つのブロック31に鋭角ブレード33Xまたは鋭角ブレード33Yの一方だけを固定させてもよい。また、鋭角ブレード33Xと鋭角ブレード33Yの軸方向や周方向の並び関係や、鋭角ブレード33の傾斜角度も適宜設定することができる。従って、投入されるEFBの繊維の長さや水分含量等を考慮してニーディング領域の最適化を図ることができる。
また、バイオマスはEFBに限定されず、麻コア部(ヘンプオガラ)も例として挙げられる。カリウムを含む肥料が施された植物については不可避的にカリウムが含まれてしまうが、本発明の製造装置によれば、カリウムを十分に除去できる。
Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the specific configuration is not limited to these embodiments, and the invention may be modified even if the design is changed within the scope of the gist of the present invention. included.
For example, only one of the
In addition, biomass is not limited to EFB, and examples include hemp core (hemp ogara). Plants to which potassium-containing fertilizer has been applied inevitably contain potassium, but the production apparatus of the present invention can sufficiently remove potassium.
1…バイオマス由来のペレット造粒用原料の製造装置
3…架台ベース 5…ブラケット 7…円筒シリンダ 9…投入口
11…取出し口 13…蓋体 15…エアシリンダ 17…調整用ダンパ
19…排水口 21…排水カバー 23…回転軸 25…駆動用モータ
27…送り用スクリュー 29…絡み付き防止用部材 29a…切欠き部
31…ブロック 33X、33Y…鋭角ブレード 33a…鋭角部
35…阻止金具
θ…傾斜角度 L1、L2…対角線
1... Device for producing biomass-derived raw material for
Claims (6)
前記ニーディング手段は、前記円筒シリンダと同軸状に横設された回転軸と、前記回転軸から径方向外方に向かって突設され、径方向に直交する方向の断面が一対の対向した鋭角を有する四角形になった鋭角ブレードと、前記円筒シリンダの内面から径方向内方に向かって突設された阻止金具で構成され、
前記鋭角ブレードは四角形の長い方の対角線が前記バイオマス原料の送りまたはその反対の送り返し方向に傾斜し、かつ周方向に複数隣り合って突設され、
前記阻止金具は前記鋭角ブレードの軸方向に隣り合った間に突設されて、軸方向から見て周方向に隣り合う前記鋭角ブレードの間の領域を分割しており、
バイオマスが破砕され、かつカリウムが滲出した水が前記多孔部を介して排出されてカリウムの除去と水分量の調整が図られてペレット造粒に適したものが取り出されることを特徴とするバイオマス由来のペレット造粒用原料の製造装置。 a cylindrical cylinder installed horizontally and whose feeding direction of the biomass raw material is from one side in the axial direction to the other side; a feeding screw installed inside the one side of the cylindrical cylinder; and a feeding screw installed inside the other side of the cylindrical cylinder. a kneading means, a pressure holding means for holding the inside of the cylindrical cylinder at a predetermined pressure, and a porous part for closing a cutout formed on the lower side of the cylindrical cylinder,
The kneading means includes a rotating shaft coaxially disposed horizontally with the cylindrical cylinder, and a pair of opposing acute-angled cross sections projecting radially outward from the rotating shaft and having cross sections perpendicular to the radial direction. and a blocking fitting protruding radially inward from the inner surface of the cylindrical cylinder,
The acute angle blade has a rectangular long diagonal line inclined in the direction of feeding the biomass raw material or the opposite direction of sending it back , and a plurality of the sharp blades are protruded adjacent to each other in the circumferential direction,
The blocking fitting is provided protrudingly between adjacent acute angle blades in the axial direction, and divides a region between the circumferentially adjacent acute angle blades when viewed from the axial direction,
A biomass-derived material characterized in that the biomass is crushed and the water from which potassium has oozed out is discharged through the porous portion to remove potassium and adjust the water content to extract a material suitable for pelletizing. Equipment for producing raw materials for pellet granulation.
鋭角ブレードの短い方の対角線は軸方向に平行になるよう突設されていることを特徴とする製造装置。 In the apparatus for producing a raw material for pellet granulation according to claim 1,
A manufacturing device characterized in that the shorter diagonal of the acute-angled blade protrudes parallel to the axial direction.
バイオマス原料の送り方向に傾斜した鋭角ブレードと、バイオマス原料の送り返し方向に傾斜した鋭角ブレードが、軸方向で、前者の鋭角ブレードが送り方向後側で後者の鋭角ブレードが送り方向前側で隣り合う場所がニーディング強化領域として存在することを特徴とする製造装置。 The apparatus for producing a raw material for pellet granulation according to claim 1 or 2,
A location where an acute-angle blade that is inclined in the direction in which the biomass raw material is fed and an acute-angle blade that is inclined in the direction in which the biomass raw material is sent back are adjacent to each other in the axial direction, with the former acute-angle blade on the rear side in the feed direction and the latter acute-angle blade on the front side in the feed direction. is present as a kneading reinforcement region.
多孔部はパンチングメタルで構成されていることを特徴とする製造装置。 The apparatus for producing a raw material for pellet granulation according to any one of claims 1 to 3,
A manufacturing device characterized in that the porous portion is made of punched metal.
鋭角ブレードが周方向に複数突設された環状ブロックが回転軸に嵌め込み式で交換自在に取り付けられることを特徴とする製造装置。 The apparatus for producing a raw material for pellet granulation according to any one of claims 1 to 4,
A manufacturing device characterized in that an annular block having a plurality of acute-angled blades protruding in the circumferential direction is replaceably attached to a rotating shaft by fitting the same into the annular block.
バイオマスがパーム椰子由来の繊維状の空果房であることを特徴とする製造装置。 The apparatus for producing a raw material for pellet granulation according to any one of claims 1 to 5,
A production device characterized in that the biomass is fibrous empty fruit bunches derived from palm trees.
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