JPS6090297A - 燃料ペレツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃料ペレット、特に工業用燃料でらって、ペレ
ット表面上に本質的に灰が蓄積しないように効果的に燃
える本質的に均一な含水量の、有機繊維材料を本質的に
対称形状のペレットに形成することｉ’ｃよシ製造され
た燃料ペレットに関する。

米国層ｉ省フオレストサービス・フォレスト・プロダク
ツ・ラボラトリ−によ、９１９６５年１月に発行された
Ｒｅ１ｎｋｅ　ｊｌｃよるＷｏｃｄ　Ｆｕｅｌ　Ｐｒｅ
ｐａｖａｔｉｏｎと題する米国フオレスト・サービス・
リサーチ・ノー１−ＦＰＬ−０９０に記載されるように
、木材は燃料として本来有益なものである。木材は再生
できる燃料源で６１、広く分布しておシ入手が容易であ
る、また木材は容易にかつ簡単な道具で取入れることが
でき、探査し、発掘しそして加工するために精工な装置
を必要としない。余暇を利用して、わるいはｚ７通常の
伐木作業と関連して収穫される場合、木材は比較的安価
なものである。

また木材は種々の装置内で広く変更される作業条件下に
きれいに燃焼し、肥料として価値のある最少量の灰を製
造する。また開放炉における木材の炎は審美的でるる。

木材は容易に燃え立ち、適正に製造され、好ましい装置
内で燃焼させるなら燃焼速度は容易に調節できる。一方
、厚切れおよび短く切られていないグリーンスクラップ
の形で使用するとき、含水量は通常高く、各々製造され
、取扱われ、燃焼させる必要がらる。いずれの場合も他
の普通の固体または液体燃料よりかさ高い。

木材製品に対する非常な要求により木材使用：［業のほ
とんどすべての作業において生ずる残留物の使用に広い
興味が持たれている。切りくず、磨きくず、削りくず、
小枝等の水利〈ずが、木材から製品を作るとき、プラス
チックスおよび金属のように溶解してモールドできない
ので、必ず発生する。

したがって、木材および他の有機繊維類を燃料として使
用するに好ましい丸太またはペレッ）［成型することが
提案されている。例えば、米国農業省１９６４年発行の
　Ｂｒ１ｑｕｅｔｓ　ＦｒｏｍＷｏｏｅＬＲｅｓｉｄｕ
ｅ　と題する米国フオレスト・サービス・リサーチ・ノ
ー）ＦＰＬ−７５には木材ぐず材料をブリケットに成型
することが提案されている。

この文献においては、次のように述べている。粒状材料
は昇温下でブリケット化するとき、それ自身で結合する
ため結合剤を加えることを必要としない。これらの１つ
として木材がある。最低可塑化温度（木材では３２５’
Ｆ）以上の温度において、ブリケット化圧力の下材料に
ががる弾性的張力は完全に緩和され、粒子表面は互いに
接触し始めるようになる。界面の密着、粒子のほうき状
に突出する繊維部分の結合および熱軟化されるリグニン
（水利繊維の天然結合剤）の接着可能性などは全て加圧
下の冷却後においてブリケラ）［充分な強さを与える結
合作用に寄与している。

木材ぐずの自己結合性質は現に米国において行なわれて
いる木材ブリケット化法の基礎をなしている。この方法
が行なわれる多くの工場はウッド・ブリケット・インコ
ーポレイション（アイダホ州しウィシストン在）Ｍ　７
’レスートーロク（Ｐｒｅｓ−ｔｏ−１０ｇ　）　とし
て知られる機械を使用している。この機械は木材ぐず（
切りくず、削りぐずおよびオートミル大のスクラップ粒
）を、第１圧縮室内へインチ当り約３，０００ボンドの
圧力を働かせる供給スクリュ一手段により圧縮させるよ
うに作動し、この遇刹圧における摩擦＆Ｃよｐ自己結合
するために必要な可塑性が生ずるに充分な熱を発生させ
る。型は一定の間隔をおいて位置する直径４インチの円
筒状孔からなり、１２インチ巾の大なるはずみ車のリム
を通して延び、型軸はそのはずみ車軸に平行でるる、Ｗ
孔の底部は水圧ピストンによシ閉しられ、該ピストンは
充填中必要な抵抗を供給し、型が充填された時に圧縮す
る。型が満されると、型はずみ車がわずかに回転し、次
の型空間を充填系統内に送る。型車は水冷され、ブリケ
ットはそれが一回転する時間までにその可塑化温度以下
に冷却される。冷却されたブリケットはピストンが充填
の準備のためその前方の型空間に侵入すると、型から排
出される。仁の機械によって製造される４×１０インチ
のブリケットは手動燃料供給燃焼には好ましいが、機械
的燃料供給には適さない。燃料用ブリケット製造のため
の上記同−社の機械は１インチ円型の孔８個の群を介し
て連続棒を形成するように自己結合材料を押し出す。押
出しヘッドからこの棒状物が出ると、それらは回転ナイ
フで１インチ長さに切断され、機械的燃料供給に好まし
いペレット１−供給する。

切シくずのようなリグノ−セルロース材料から燃料用丸
棒を製造する方法が米国特許第３．２２７゜５３０号明
細書に開示されている。この方法によれば、少なくとも
１５チ含水のリグノ−セルロース粒子は水分を逃がしな
がらダイスを介して押出される。押出しは粒子が分解し
て圧縮マスから水分が蒸気として飛び出させる圧力およ
び温度下で行なわれる。この分解粒子は即座に圧縮され
、リグノ−セルロース材料内の天然結合材から強い周囲
皮膜を形成するため圧縮下で静止させて冷却する。冷却
された製品は通常２０〜２５％水分を含んでいる。

米国特許第３，４９２，１３４号明細書に開示された方
法は木材粉または削りくずおよび食品薫製用スパイスの
混合物をタブレット化プレス内でプレスしてタブレット
を製造するものである。細分化した材料は５００〜８５
００ｋｇ／ｄの圧力でプレスされる。圧縮される前に細
分化材料は含水量７〜９重量％まで乾燥させる。

押出し、ブリケット化およびペレタイジング化機や方法
の他の形式も利用される。しかじなか・ら、これらの機
械訃よび方法の製品は脆化または分解し勝ちで望ましか
らざる灰を製造せずに効果的に燃焼１７ないから機械的
燃焼には全く好ましくない。

本発明の目的は市販の炉で効果的１（燃焼できる有機繊
維＋Ｊ料の圧縮成型により製造される改良された燃料ペ
レットを提供することにある。

更に他の目的は炉、オープン等の石炭を供給するに使用
される入手可能な燃焼装置を備えるものに供給できる外
形および寸法を有する有機繊維材料の燃料ペレットを提
供することにある。

また他の目的は添付図面にもとすく以下の説明により明
らかになるだろう。

第１図は本発明方法の１例金示すフローシートで、第２
図１Ｉｊ本発明方法により提供される代表的なベレット
の斜視図である。

上記目的は本発明にしたがって達成される・一般的にい
って、有機繊維材料を炉内において本質的に均一に燃焼
させる形にペレタイジングする方法を提供することによ
）達成される。そのため・繊維材料の粒子サイズを調節
し、かつ繊維材料の水分を２８重量％を越えず、かつ繊
維材料を圧縮して密着したベレットを成形するのに充分
でめる割合、好ましくは約１６重量％から２８重量％ま
での本質的に均一含量となるように調節し、その調節さ
れた含水量において最大断面寸法１／２インチまたはそ
れ以下を有する本質的に対称なベレットに繊維状材料を
圧縮成型する。特に、本発明の燃料ペレットは以下のよ
うにして製造されるのが好ましい。有機繊維材料を燃料
として燃焼させるに適するペレットに変換するに当り、
農業または木材廃棄物のような有機繊維材料を石、金属
および他の望ましからざる物質をそれから分離するのに
適用されるコンベアによってハンマー・ミルに輸送し、
そこで有機繊維材料をそれから形成されるペレットの最
小寸法の約８５チを越えない本質的に均一な粒子サイズ
に粉状化し、その粉状化付料金乾燥機に送り、そこで含
水量を約１６〜約２８％に１１１節し、調節された粒子
サイズおよび含水量を有する生成物を、ペレット・ミル
のダイを介して固−１りを供給する測量スクリュー機を
有するペレタイジング機に送り、得られたベレットをそ
の含水量が大気と平衡になるように乾燥する。繊維材料
は約３２５〜３５０°Ｆ温度にダイス内のペレットがな
るような圧力で製造される。はとんどの有機繊維材料の
含水量が２８重量％を越えるので乾燥が必要であるが、
含水量が低すぎる材料がペレタイジングのために利用さ
れるのなら、その含水量はペレタイジングする前に湿潤
等により、材料を圧縮して密着したペレツｔｆ成形する
のに十分であるように、好ましくは約１６〜２８重量％
に調節する。

本発明により広く企図されるように、含水量は約１６〜
２８重量−の広範囲内にらるのがよいハ有機繊維材料の
含水量がペレタイジング時に約２０〜２４重量％のとき
に最善の結果が得られるので、含水量はこのさらに限定
された範囲内１ｃ６るのが好ましい。ペレットはベレッ
ト・ミルから排出された後すぐに空気を吹きつけて乾燥
させてもよい・有機繊維材料の粒子サイズを、形成され
るベレットの最小寸法の約８５％以下に調節するととも
に含水量を圧縮する前に約１６〜２８％の、好ましくは
約２０〜２４チの遊離含水量に調節することによシ、本
質的に均一にかつ望ましからざる灰を形成することなく
燃焼するように繊維材料から浸出した物質によシ形成さ
れた保護ワックス状表面を有するペレットが製造される
ことが見い出された（約３２５〜３５０°Ｆの温度にお
いて圧縮成型が行なわれると仮定して）。ベレットの固
まりの燃焼率が本質的に均一になるように、形成された
後周囲大気と平衡になる本質的に均一な含水量まで乾燥
される。そのペレットは工業用または家庭用炉のすべて
の燃焼において使用することができる。ベレットは市販
の傾斜ベルトコンベアまたは市販の燃料供給装置により
搬送することが容易である。

ペレットは本質的に均一な形状および寸法であって、必
要ならば圧搾空気で搬送することもできる。さらにまた
、燃料ペレットは電力発電機ユニット又は浮遊燃焼ボイ
ラーと連結して使用される炉の浮遊燃焼に使用するため
粉砕されてよい。この粉状ペレットはタービンでの直接
燃焼のための効果的な燃料を供給することを見い出した
。灰の量は少なくまた非常に柔らかいのでタービンの金
属を摩滅させることはなく、又タービシ中でのその存在
は不利なものではない・ ペレットは本質的に円柱状また平行６面体形等で、約１
／８〜１／２インチの範囲内の最大断面を有するのが好
ましい。事実上のペレットサイズはペレット内の材料構
成に対する外表面積によって決定される。ペレットの最
大厚さはいずれの方向においても約１７２インチを越え
るべきでなく、また約１７４インチを下まわることもｔ
ｌとんどない。

ペレットが大きすぎると、ダイスにおいて大量の材料を
処理しなければならないのでダイス内の物理的作用が効
果的に行われず、従って有機材料から浸出するワックス
状物質はペレット内に均一に分散されず、ペレット内の
材料を強固に結合することができない。それ故、断面寸
法が１／２インチまたはそれ以上のペレツ斗は、比較的
不均一に結合されているので満足すべきものではない。

この様な大きい断面寸法のペレットは、均一に燃焼せず
、機械的強度が小さいので取り扱い中に破壊されやすい
。

本発明に従って製造されるペレットの実質上の密度は立
方フィート当り約６５ポンド以上で、含水量８％におい
て立方フィート当り約９０ポンドまたはそれ以上である
ことがしばしばである、ペレットを製造するために使用
される粒子密度は同一含水量において立方フィート当り
約１０〜３０の密度は立方フィート当り６５ポンド以下
で水よシも軽い。

最大燃焼特性を備えるために、燃料マスは本質的に同等
のペレットサイズで、全体にわたって本質的に均一な含
水量を含む必要がある。それは均一でない粒子サイズで
あって含水量が高いと、工業的に燃焼させることが望ま
しくなく費用が高いからである。このようなタイプの燃
料を用いると、過剰な酸素投入量を必要とし、燃料が冷
却されて高ＢＴＵ損失および非効率的な燃焼が伴なう。

第２図に例示したタイプのペレットは第１図の方法によ
り製造されたもので、例えば、切りくずまたは他の水利
製品のような不均一な含水量の、かつ乱雑な粒子サイズ
の天然材料は通常の空気搬送を介してハンマーミル内に
搬送され、そこで粒子サイズが製造されるペレットの最
小厚さの約８５チ以下の本質的に均一な最大寸法に調節
される。

空気コンベアにおいては、石、金属および他の材料はハ
ンマーミルに到達する前に水利から分離される。木材か
ら他の材料を分離する傾向の他のタイプのコンベアが使
用されてよいが、最善の結果は空気コンベアによって得
られる。ハンマーミルからの製品は回転ドラムタイプの
乾燥機に送られ、そこで本質的に均一な寸法の水利粒子
の含水量は遊離水分重量で約１６〜２８％ｌＣ調節され
る。ここで遊離水分とは通常の温度において蒸発により
除去することができる水分を意味し、繊維材料内に存在
するかもしれない結晶水を含まない。含水量が約１６〜
２８％に調節された粒子はペレタイジング機に好ましく
は空気コンベアで搬送される。

好ましいペレタイジング機としてはカリフォルニア・ペ
レット・ミル・カンパニー（カリフォルニア洲すンフラ
ンシスコ）製のものが使用される。

この装置において、材料はホッパー内に供給さ江所望の
外形および形状のダイス内でプレスされる。

ペレット・ミルは圧縮中ダイス内で繊維材料の温度が約
３２５°Ｆから約３５０°Ｆの範囲にまで上昇させる圧
力を与えることができるものでなければならない。カリ
フォルニア・ペレット・ミル社のものは例えば、ローラ
の衝撃（圧縮）地点において４０，０００ポンド負荷の
適用圧力を働かせる。

いくつかのミルの場合は８，０００ボンド負荷程低くて
もよいが、４０，０００ボンド以上の圧力が使用されて
よい。この範囲の圧力はペレタイジシグ中所望の温度を
生成する〆燃料が使用される時の粉砕および含水量の急
変化からペレットヲ保護する表面皮膜をペレット上に形
成する。

ペレット・ミルから出てくるペレットは回転工ンドレス
ベルトコンベアに拡布され、そこでファンの吹風を受け
ておよそ周囲の温度および含水量に調節される。本質的
に均一な含水量を有する製品は安全に貯蔵することがで
き、また要すればすぐに使用されてもよい。ペレットの
平衡含水量は大気湿度に依存するが、通常約７〜８％内
ＶＣ，６る。

上述したように、リグノ−セルロース材料のワックスお
よび樹脂質は貯蔵中および輸送中に湿分が変化しないよ
うにペレット上に表面被膜を形成する。ペレタイジシグ
中の圧力が約３２５〜３５０°Ｆの範囲の温度を生起す
るに充分な圧力であるなら、粒子に結合剤を加える必要
がない１．シかし、要すれば、ワックス等の有機物質を
繊維材料に加えて粒子から浸出する物質を補足してもよ
い。

一連の実験はベレタイジング前に約２０〜２４チの範囲
に本質的に均一な寸法の有機繊維制料の含水量を調節す
ることの重要性を実証するため行なわれた。

１つの実験組において、アルダ（Ａｌａｅｒ　）の樹皮
、薪炭、オーク切シ〈ずおよびべいまつ切りくずを含水
量的３〜５％まで予備乾燥ｔ７、微細分割の粒子サイズ
まで切断する。従来、ペレットヲ製造することは非常に
難かしく、かつゆっくりとしており、２馬カモータによ
り駆動されるカリフォルニア・ペレット・ミルの製造速
度は１５分１約１ポンドの製品しか製造できなかった。

このミルはローラの衝撃地点において約ｓ、ｏｏｏポシ
ドの圧力で働く。完全乾燥ストロ−を木材に置き換える
と、製造速度はほぼ同一であることが見い出された。べ
いまつ全周いると、１５分当り約２ポンドの製品が製造
されたが、その製品ペレットはこわれやすく、取扱いで
きないものであった。完全乾燥した樹皮だけ全使用する
と、１５分当り約６ポンドのペレットが製造できる。し
かしながら、これらのペレットは非常にもろく、取扱い
できない。

ペレットサイズが約３／４インチであるとき、亀裂およ
びひびが約２５〜５０％深さまで製品に生じた・多くの
場合、ペレットは１／４インチ以下まで破砕される。

天然物質の含水量が増加すると、生産全体が増加するの
を見い出した２しかしながら、もし含水量が約２０〜２
４％の範囲内にあるなら、２馬力モータで駆動されるカ
リフォルニア・ペレット・ミルは分あたり約１〜１３ポ
ンドすなわち１５分当り約１９．５〜２０ポンドの速度
で製品を製造できるだろう。温度が約３２５〜３５０°
Ｆに到るような圧力のとき、これらペレットは約１．５
の密度を有し、ペレットの表面上に有害な灰が形成する
ことなく本質的に均一に燃焼する。ペレットは本質的に
均一なりＴＵ′ｆ：生成して燃焼する。もし含水量が約
２４％を越えるなら、生産性は減少し、２８％以上では
減少は本質的なものとなる。

ハンマーミルからの製品を約２０％以下の含水量まで乾
燥させることは実際的でないが、少なくとも１６％含水
までの材料なら使用可能である。

水分を４０チから２０％まで減少させるよｆ）１２チか
ら７％まで減少させる方が二倍も長い時間を要するから
である。

ペレットの最大厚さまたは長さは約１／８〜１／２イン
チであることが必要である。さもなくば、ペレットは商
業的に実施される時間内に本質的に均一な含水量まで乾
燥させるこτができない。更に、本発明によって形成さ
れる約１／２インチの最大寸法を有するペレットは本質
的に均一に燃焼し、ポンド当り約８５００〜９０００Ｂ
ＴＵとなる。

ペレットは円柱形状に形成するのが最も実際的であるが
、本発明の観点からは粒子は好ましい対称外形に形成さ
れてよい。例えば、ペレットは立方形状であっても平行
六面体形状であってもよい。

実際的な貯蔵時間内で大容量貯蔵されたペレットの含水
量は本質的には均一とはならないので、大なる容量で貯
蔵される以前に周囲雰囲気と平衡になる均一な含水量ま
でペレットを乾燥することが重要である。積み重ねた山
の中心のペレットと表面のそれとの間には差異があるか
らで、このため、本発明はペレットが拡布されている間
に粒子全乾燥し、大気と平衡となる約７〜８％内係の含
水量にしようとするものである。

本発明の燃料ペレットの好ましい態様は説明されたが、
本発明の技術的範囲全逸脱せず種々変形できることはい
う゛までもない。たとえば、第１図の粒子サイズを調節
するための細断装置と含水量調節器の配置を逆にし、繊
維材料の含水量を調節した後、細断してもよい。

以下に本発明の範囲に包含される好ましい態様を挙げる
。

■、約１／２インチを越えない最大断面寸法、立方フィ
ート当り約６５ポンド以上の密度および本質的に均一に
燃焼し、ポンド当シ約８５００〜９０ＱＱＢＴＵを生成
するために適合させた有機繊維材料から浸出した天然物
質の保護表面被膜を有することを特徴とする燃料ペレッ
ト。

２、ペレットの断面最大寸法が約１／８〜１／２インチ
である前記１．記載のベレット。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃料ペレットの製造方法の一例を示す
フロー７−トで、第２図は本発明の燃料ペレットの一例
を示す斜視図である。 特許出願人　ウーデツクス・インターナショナル・リミ
テッド代　理　人　弁理士青用　葆　ほか１名ｊ　Ｆｔ
ｓ、２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．１／８インチより大きく１／２インチ未満の断面寸
   法、立方フィート当たシ約６５ボンド以上の密度を有し
   、含水量が２８重量％を越えない有機繊維材料を圧縮成
   形した際浸出した天然物質が均一に分散されていること
   を特徴とする強く密着した可燃性有機繊維質ペレット。 ２、含水量が実質的に周囲大気と平衡である特許請求の
   範囲第１項記載の可燃性有機繊維質ペレット。