WO2019171466A1 - 籾殻燃焼装置、穀物乾燥システム - Google Patents

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WO2019171466A1
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combustion
rake
rice husk
combustion plate
plate
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PCT/JP2018/008562
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日高　靖之
崇啓 野田
健 土師
綱一郎 浅井
健二 浅岡
茂 大石
山下　勝也
Original Assignee
国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構
静岡製機株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23J1/00—Removing ash, clinker, or slag from combustion chambers
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    • F23J1/00—Removing ash, clinker, or slag from combustion chambers
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Definitions

  • the present invention relates to a rice husk combustion apparatus and a grain drying system.
  • a technology for burning rice husk which is an example of biomass fuel
  • a combustion apparatus that supplies a heat source for drying.
  • a grain drying facility capable of effectively utilizing the thermal energy of biomass combustion hot air generated in a biomass combustion furnace (see, for example, Patent Document 1).
  • a biomass combustion furnace that generates hot air based on combustion heat of biomass fuel and outside air taken from outside, and hot air generated in the biomass combustion furnace is supplied via a hot air supply pipe.
  • a circulation type grain dryer equipped with a grain drying unit.
  • Crystalline silica is classified by IARC (International Cancer Society) as a group 1 of carcinogens (chemical substances, mixtures, and environments that are carcinogenic to humans). Therefore, it is desirable from the work environment to suppress the generation of crystalline silica.
  • the crystal start temperature of pure silica is 1400 ° C., but in the case of rice husk, the formation of crystalline silica such as cristobalite, tridymite, quartz, etc. starts from 800 ° C. due to the relationship with impurities contained. . Therefore, in the conventional lignite production apparatus, lignite is produced such that the combustion temperature is kept at a low temperature of around 400 ° C. as in combustion. This method does not cause silica crystallization because the combustion temperature does not reach silica crystallization. However, in this method, the rice husks continue to burn in an incomplete state for a long time, so that unburned gas such as black smoke and carbon monoxide is generated, and the environmental load is large. Moreover, since the combustion temperature is low, it is difficult to use the energy of the combustion heat.
  • the rice husk combustion apparatus when the rice husk combustion apparatus is regarded as a combustion device, it is desirable that the range of the amount of heat to be obtained is as wide as possible, and that the time variation of the generated heat amount is small. For this reason, it is desirable to stably realize optimal combustion in accordance with the supply amount of rice husk as fuel.
  • the present invention in the rice husk combustion device, while making the carbon content in the rice husk gasified, by performing combustion control of the rice husk to finish the combustion reaction before the crystallization of silica occurs, effective utilization of the rice husk combustion heat,
  • the purpose is to provide a technology that can reduce both health effects and environmental impact, and a grain drying system that uses this technology.
  • the present invention relates to a combustion chamber for burning rice husk, a combustion plate provided in the combustion chamber and capable of placing the burning rice husk on the surface and having a plurality of holes penetrating between the front surface and the back surface, and the back surface of the combustion plate
  • An air supply unit for supplying air into the combustion chamber through the holes of the combustion plate, a rice husk introduction unit for introducing the rice husk onto the combustion plate, a rake provided on the combustion plate, a combustion plate or
  • a drive unit that rotationally drives at least one of the rakes, and a discharge unit that is provided outside the combustion plate and discharges the rice husk, the rake extending vertically from the surface of the combustion plate, and a shaft
  • a support part that extends along the surface of the combustion plate, a first rake part that is supported by the support part and moves the ash of the rice husk burned on the combustion plate to the outside of the combustion plate, and a support part Introduced rice husk to the
  • the present invention also provides a rice husk combustion device that generates hot air by burning rice husks to exchange heat, a grain dryer that dries grains using the hot air generated by the rice husk combustion device, and a rice husk combustion device.
  • a duct drying system comprising a duct for sending warm air to the grain dryer, and the rice husk combustion device is the above-described rice husk combustion device.
  • the carbon content in the rice husk is gasified, and the rice husk combustion control is performed so that the combustion reaction is finished before the crystallization of silica occurs, thereby effectively using the rice husk combustion heat.
  • the rice husk combustion control is performed so that the combustion reaction is finished before the crystallization of silica occurs, thereby effectively using the rice husk combustion heat.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a grain drying system 1 in which a rice husk combustion apparatus according to an embodiment of the present invention is installed.
  • the grain drying system 1 includes a rice husk combustion device 10, a rice husk supply device 20, a grain dryer 30, a hot air supply duct 40, a blower 50, a combustion air fan 60, and an exhaust fan. 70 and an exhaust chimney 80.
  • a rice husk combustion apparatus of the present invention is used for grain drying will be described.
  • the heat generated by the rice husk combustion apparatus of the present invention can be used for applications other than grain drying, such as for heating.
  • the rice husk combustion apparatus 10 is an apparatus that heats the rice husk by burning rice husk, which is an example of a grain of rice.
  • the rice husk combustion apparatus 10 supplies heat generated by burning rice husk to a heat supply target such as the grain dryer 30. Details of the rice husk combustion apparatus 10 will be described later.
  • the rice husk supply device 20 is a device that supplies rice husk during operation of the rice husk combustion device 10.
  • the rice husk supply device 20 includes a hopper that stores the rice husk, a supply path such as a screw that transports the rice husk from the hopper to the rice husk combustion device 10, and power supplied from the hopper.
  • the grain dryer 30 is an apparatus that dries grains such as rice by the heat generated by the rice husk combustion apparatus 10. Although two grain dryers 30 are provided in FIG. 1, the number of grain dryers 30 is not limited in the present invention.
  • the hot air supply duct 40 is a duct for sending hot air heated by the heat generated by the rice husk combustion apparatus 10 to the grain dryer 30.
  • the hot air supply duct 40 is formed with a material corresponding to the temperature of the hot air sent to the grain dryer 30 and a size corresponding to the supply amount.
  • the blower 50 is attached to the side surface of the rice husk combustion apparatus 10.
  • the air sent by the blower 50 passes between the exterior body 11 and the combustion chamber 14 and is discharged from the hot air supply port 13.
  • the blower 50 sends air into a heat exchanger provided in the upper part of the rice husk combustion apparatus 10.
  • the air sent to the heat exchanger is heat-exchanged with the heat generated by the rice husk combustion apparatus 10 to become hot air, and is sent to the grain dryer 30.
  • the combustion air fan 60 sends in air necessary for burning rice husks by the rice husk combustion apparatus 10 from the outside.
  • the combustion air fan 60 controls the combustion state of the rice husk combustion apparatus 10 by controlling the amount of air sent to the rice husk combustion apparatus 10.
  • the exhaust fan 70 is provided at the tip of an exhaust chimney 80 extending from the upper part of the rice husk combustion apparatus 10.
  • the exhaust fan 70 guides and exhausts the combustion gas in the combustion chamber of the rice husk combustion apparatus 10 to the heat exchanger.
  • the exhaust fan 70 creates a negative pressure in the combustion chamber so that the exhaust gas does not leak into the air flow path other than the exhaust chimney 80.
  • the amount of air to be exhausted that is, the number of rotations, is controlled so that the exhaust fan 70 can output warm air having an arbitrarily set temperature from the warm air supply port 13.
  • the configurations of the rice husk supply device 20 and the blower 50 are not limited to the above-described examples, and various forms can be used.
  • FIG. 2 is a front view of the rice husk combustion apparatus 10.
  • FIG. 2 is a view of rice husk combustion apparatus 10 as viewed from a direction opposite to the extending direction of hot air supply duct 40 in FIG.
  • the rice husk combustion apparatus 10 will be described with the surface in the direction facing the extending direction of the hot air supply duct 40 as the front surface.
  • the rice husk combustion apparatus 10 includes an exterior body 11, a rice husk introduction part 12, and a hot air supply port 13.
  • the rice husk combustion apparatus 10 heats the air by burning rice husk, which is an example of biomass combustion.
  • the exterior body 11 forms the outer shape of the rice husk combustion apparatus 10.
  • the exterior body 11 is configured by a panel 111 that partitions the inside and outside of the apparatus and a frame 112 that holds the components and defines the external shape of the apparatus in order to accommodate the components of the rice husk combustion apparatus 10 such as a combustion chamber described later.
  • the rice husk introducing part 12 is a member for supplying the rice husk supplied from the rice husk supply device 20 to the inside of the combustion chamber.
  • the hot air supply port 13 is an opening for sending the hot air after heat exchange to the hot air supply duct 40.
  • the hot air supply port 13 communicates with the hot air supply duct 40.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the internal structure of the rice husk combustion apparatus 10. As shown in FIG. 3, the rice husk combustion apparatus 10 includes a combustion chamber 14, a drive unit 17, a discharge unit 18, and an air supply unit 19 inside the exterior body 11.
  • the combustion chamber 14 constitutes a space for burning rice husk.
  • the combustion chamber 14 is made of a material that can withstand the burning of rice husk.
  • the combustion chamber 14 includes a combustion plate 15 and a rake 16 in a space for burning the rice husk.
  • the combustion plate 15 is provided inside the combustion chamber 14.
  • the surface of the combustion plate 15 is flat, for example, so that the rice husk to be burned can be placed.
  • FIG. 4 is a plan view showing the periphery of the combustion plate 15 of the rice husk combustion apparatus 10.
  • the combustion plate 15 is formed in, for example, a circular shape in plan view in accordance with the shape and operating range of the rake 16.
  • the combustion plate 15 includes a combustion table 151 and a combustion plate main body 152.
  • the combustion table 151 is supported by the panel 111.
  • the combustion bed 151 is formed in a cylindrical shape.
  • the combustion plate 151 has a combustion plate main body 152 mounted thereon.
  • the combustion table 151 makes the height of the combustion plate main body 152 higher than the bottom surface of the combustion chamber 14.
  • the combustion plate main body 152 is formed of a heat-resistant material such as a heat-resistant ceramic plate in order to place the rice husks to be burned at a high temperature on the surface.
  • the ceramic plate forming the combustion plate main body 152 may be formed of the entire combustion plate main body 152 as a single plate or a plurality of plates arranged side by side.
  • the combustion plate main body 152 is a ceramic punching metal plate material provided with a plurality of holes penetrating between the front surface and the back surface. The combustion plate main body 152 allows air to pass between the front surface and the back surface through the holes.
  • the combustion plate main body 152 is not limited to the ceramic punching metal shape as described above, and may be a porous plate made of ceramic having air permeability, or a material that can withstand high temperatures other than ceramic. But you can. Further, the planar shape of the combustion plate main body 152 is not limited to the circular shape as described above.
  • An air chamber 153 is formed inside the combustion plate 15 by the combustion table 151 and the combustion plate main body 152 provided on the panel 111.
  • the air chamber 153 is filled with air supplied from the combustion air fan 60 via the air supply unit 19.
  • the air in the air chamber 153 is discharged upward (through the surface of the combustion plate main body 152) through the hole of the combustion plate main body 152.
  • the tip of the rice husk introduction part 12 is disposed above the vicinity of the center of the combustion plate 15. For this reason, the rice husk introduction part 12 can introduce the rice husk onto the vicinity of the center of the combustion plate 15.
  • the rice husk introduction part 12 can supply a required amount (for example, 7 to 60 kg / h) of rice husk with respect to the set temperature.
  • the amount of rice husk input is arbitrarily determined, for example, when the rice husk combustion apparatus 10 is started or operated.
  • the rice husk introduction part 12 continuously puts the rice husk. For example, if the input amount of rice husk is 60 kg / h, 1 kg of rice husk per minute is added for 60 minutes.
  • the rice husk introduction part 12 is provided with a mechanism for realizing continuous introduction of rice husk per time such as a screw conveyor (not shown) at the base of the rice husk introduction part 12.
  • the rice husk introduction part 12 controls the input amount of rice husk by controlling the rotation speed of the screw conveyor.
  • the rice husk combustion apparatus 10 can control the combustion temperature and combustion time of the rice husk by adjusting the rotational speed of the rake 16 and the amount of rice husk input.
  • the rake 16 is provided on the combustion plate 15.
  • the rake 16 includes a shaft portion 161, a support portion 162, a first rake portion 163, second rake portions 164 and 164 b, a third rake portion 165, and fourth rake portions 166 and 167.
  • FIG. 5 is a front view of the rake 16.
  • FIG. 6 is a plan view of the rake 16.
  • the rake 16 has a shaft portion 161 positioned substantially at the center of the combustion plate 15.
  • the support portion 162 is attached so as to be oriented at a right angle or a substantially right angle with respect to the shaft portion 161.
  • the shaft portion 161 is attached near the middle point of the support portion 162.
  • the length of the support portion 162 is longer than the diameter of the combustion plate main body 152.
  • the rake 16 is formed in a substantially T shape in which the length of the support portion 162 is longer than the length of the shaft portion 161.
  • the rake 16 extends vertically from the surface of the combustion plate main body 152 of the combustion plate 15 in a state where the rake 16 is attached to the rice husk combustion apparatus 10 as shown in FIGS. 3 and 4.
  • the support portion 162 extends along the surface of the combustion plate main body 152.
  • the first rake portion 163 is provided at an end portion of the substantially columnar first support member 163a whose one end in the longitudinal direction extends from the support portion 162 in the extending direction of the shaft portion 161.
  • the first rake portion 163 is a substantially rectangular plate material.
  • the first rake portion 163 is provided so that the long side is substantially parallel to the combustion plate main body 152 when the rake 16 is attached to the combustion plate 15. For this reason, the first rake portion 163 and the first support member 163a form a substantially L shape.
  • the second rake portion 164 is a substantially rectangular plate material.
  • the second rake portion 164 is provided so that the long side is substantially parallel to the combustion plate main body 152 when the rake 16 is attached to the combustion plate 15.
  • the second rake portion 164 is supported by the end portion of the substantially columnar second support member 164 a that extends from the support portion 162 in the extending direction of the shaft portion 161.
  • the second rake portion 164b is a substantially rectangular plate material.
  • the second rake portion 164 b is provided so that the long side is substantially parallel to the combustion plate main body 152 when the rake 16 is attached to the combustion plate 15.
  • One end of the second rake portion 164b extends vertically from the shaft portion 161, and the other end is supported by the second support member 164a.
  • the second rake portion 164b may be formed of a round bar.
  • the third rake portion 165 is, for example, a round bar.
  • the third rake portion 165 may be a square bar material.
  • the third rake portion 165 is provided so that the long side is substantially parallel to the combustion plate main body 152 when the rake 16 is attached to the combustion plate 15.
  • the third rake portion 165 is supported by the end portion of the substantially columnar third support member 165 a extending from the support portion 162 in the extending direction of the shaft portion 161, and the shaft portion 161.
  • the fourth rake portion 166 is a substantially rectangular plate material.
  • the fourth rake portion 166 is provided so that the long side is substantially parallel to the combustion table 151 when the rake 16 is attached to the combustion plate 15.
  • the fourth rake portion 166 is provided on a fourth support member 166 a that extends from one end of the support portion 162 in the extending direction of the shaft portion 161.
  • the fourth rake portion 167 is a substantially rectangular plate material.
  • the fourth rake portion 167 is provided so that the long side is substantially parallel to the combustion table 151 when the rake 16 is attached to the combustion plate 15.
  • the fourth rake portion 167 is provided on the fifth support member 167 a that extends from the other end of the support portion 162 in the extending direction of the shaft portion 161.
  • the extending direction of the shaft portion 161 from the support portion 162 is also a direction in which the combustion plate main body 152 is present when the rake 16 is attached to the combustion plate 15.
  • the first rake portion 163, the second rake portions 164, 164b, the third rake portion 165, and the fourth rake portions 166, 167 are formed of a hard and heat-resistant member such as a metal plate material.
  • the shapes of the first rake portion 163, the second rake portions 164, 164b, the third rake portion 165, and the fourth rake portions 166, 167 are not limited to the above-mentioned materials.
  • the first rake part 163, the second rake part 164, 164 b, and the third rake part 165 are positions whose longitudinal surfaces face the combustion plate main body 152 substantially in parallel with the rake 16 attached to the rice husk combustion apparatus 10. Is provided.
  • the first rake part 163, the second rake part 164, and the third rake part 165 come into contact with the rice husk and ash on the combustion plate main body 152 when the rice husk combustion apparatus 10 is operated.
  • the positions where the first rake part 163 and the third rake part 165 are attached so that their lowermost ends do not come into contact with the upper surface of the combustion plate main body 152, that is, ash having a predetermined thickness remains. .
  • the position where the first rake portion 163 and the third rake portion 165 are attached is determined. It is desirable that the distance between the lowermost end of the rake 16 and the upper surface of the combustion plate main body 152 be, for example, about 2 to 5 cm so that the height becomes an appropriate value (for example, 1 to 5 cm).
  • the second rake portion 164 is shorter than the first rake portion 163 and the third rake portion 165 by a distance of about 10 mm in the vertical direction (short direction) from the support portion 162, for example. For this reason, the 2nd rake part 164 has a large space
  • the second rake part 164b is shorter than the second rake part 164 by a distance of about 10 mm in the vertical direction (short direction) from the support part 162, for example. For this reason, the 2nd rake part 164b has the space
  • the fourth rake portions 166 and 167 are provided at positions facing the combustion table 151 in a state where the rake 16 is attached to the rice husk combustion apparatus 10. For this reason, the fourth rake parts 166 and 167 come into contact with the ash dropped from the combustion plate main body 152 onto the upper surface of the combustion table 151 when the rice husk combustion apparatus 10 is operated.
  • the positions of the end portions near the shaft portions 161 viewed from the shaft portion 161 are in the order of the third rake portion 165, the second rake portion 164, the first rake portion 163, and the fourth rake portions 166, 167. Be placed.
  • the first rake portion 163 is attached at an angle ⁇ 1 with respect to the support portion 162 with the support portion 162 as a starting point when viewed from the direction facing the extending direction of the shaft portion 161 (the direction of FIG. 6).
  • the angle ⁇ 1 is, for example, 45 ° forward inclined toward the rotation direction of the rake 16.
  • the second rake portion 164 is also attached to the support portion 162 with an angle ⁇ 2 as viewed from the direction facing the extending direction of the shaft portion 161.
  • the angle ⁇ 2 is, for example, 45 ° backward inclined with respect to the rotation direction of the rake 16.
  • the first rake part 163 and the second rake part 164 have angles in opposite directions with respect to the support part 162.
  • the third rake portion 165 is attached in parallel to the support portion 162 when viewed from the direction facing the extending direction of the shaft portion 161, that is, in plan view.
  • the direction of the third rake portion 165 is not limited to this, and the third rake portion 165 may be attached to the support portion 162 with an angle in plan view.
  • the fourth rake portions 166 and 167 are attached in parallel to the support portion 162 when viewed from the direction facing the extending direction of the shaft portion 161.
  • the fourth rake portions 166 and 167 are provided at both ends of the support portion 162.
  • the lengths of the fourth support member 166a that supports the fourth rake portion 166 and the fifth support member 167a that supports the fourth rake portion 167 are in contact with the ash that has fallen from the combustion plate main body 152 to the upper surface of the combustion table 151. Therefore, the length from the support portion 162 is longer than the support members of the first rake portion 163, the second rake portion 164, and the third rake portion 165.
  • the lengths of the fourth support member 166a and the fifth support member 167a are longer than the support members of the first rake portion 163, the second rake portion 164, and the third rake portion 165, corresponding to the height of the combustion table 151. .
  • the drive unit 17 is disposed below the back surface of the combustion plate 15.
  • the rotation shaft of the drive unit 17 is connected to the shaft portion 161 by being provided coaxially with the shaft portion 161 of the rake 16.
  • the drive unit 17 includes an electric motor, a gear, and the like in order to rotationally drive the rake 16 around the shaft portion.
  • the drive unit 17 may discharge the rice husk introduced from the rice husk introduction unit 12 onto the combustion plate 15 while the rake 16 configured as described above makes several rounds of the combustion plate 15. 16 is rotated at a speed of about 6 seconds per lap.
  • the discharge unit 18 is provided outside the combustion plate 15.
  • the discharge unit 18 forms a path for discharging the rice husk to the outside of the rice husk combustion apparatus 10.
  • the discharge unit 18 is provided to discharge the ash on the combustion bed 151 collected by the fourth rake units 166 and 167 to the outside of the rice husk combustion apparatus 10.
  • the discharge unit 18 is disposed on the movement line of the fourth rake units 166 and 167.
  • the discharge unit 18 is provided between the combustion table 151 and the combustion chamber 14 in a front view.
  • the opening width of the discharge part 18 is preferably as large as the widths of the fourth rake parts 166 and 167. Note that the number of the discharge units 18 and the position in plan view are not limited to those of the present embodiment.
  • the air supply unit 19 takes in the air taken in from the combustion air fan 60 shown in FIG.
  • the air supply unit 19 supplies air taken in from the combustion air fan 60 from the back side of the combustion plate main body 152 of the combustion plate 15 to the inside of the combustion chamber 14 through a hole provided in the combustion plate main body 152.
  • the ignition to the rice husk at the start of operation is performed by introducing a fuel such as kerosene and a seed fire.
  • the method for igniting the chaff at the start of operation is not particularly limited.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the periphery of the combustion plate 15 after the rice husk C is introduced.
  • FIG. 8 is a plan view showing the periphery of the combustion plate 15 after the rice husk C is introduced.
  • rice husk ash A that has been introduced into the combustion chamber 14 is deposited on the surface of the combustion plate main body 152 of the combustion plate 15.
  • rice husk C is introduced from the rice husk introduction part 12 to the surface near the center of the combustion plate 15.
  • the rake 16 rotates in the direction of arrow R (counterclockwise) as shown in FIG.
  • FIG. 9 is a plan view showing the periphery of the combustion plate 15 when the first rake portion 163 moves the ash of the chaff C.
  • the first rake portion 163 is attached to the support portion 162 with the angle ⁇ 1 as a starting point when viewed from the direction facing the extending direction of the shaft portion 161.
  • the first rake portion 163 is provided with an angle ⁇ 1 inclined forward in the rotation direction, so that a predetermined thickness of the ash A burned on the combustion plate 15 is provided.
  • a part of the ash A1 accumulated as described above is pushed out and moved to the outside of the combustion plate 15, that is, in the direction of the combustion table 151.
  • the 1st rake part 163 is a substantially rectangular board material, it is suitable for pushing out and moving the ash A1.
  • the first rake part 163 has a smaller distance from the combustion plate main body 152 when it is attached to the rice husk combustion apparatus 10 than the second rake part 164 for pushing out the ash A1 (attachment position is low). After the first rake portion 163 moves the ash A1, the recess H is formed. As the rake 16 continuously rotates, the first rake portion 163 scrapes and discharges the ash A on the combustion plate main body 152. Further, the first rake portion 163 also has an action of stirring the ash A on the combustion plate main body 152 as the rake 16 rotates and continuously contacts the ash A.
  • FIG. 10 is a plan view showing the periphery of the combustion plate 15 when the second rake portion 164 moves through the rice husk C.
  • the second rake portion 164 is attached to the support portion 162 with the angle ⁇ 2 from the support portion 162 as viewed from the direction facing the extending direction of the shaft portion 161.
  • the second rake portion 164 is provided with an angle ⁇ 2 inclined backward with respect to the rotation direction, so that the first rake portion 163 moves the ash A1 forward in the rotation direction to form a recess.
  • the rice husk C introduced from the rice husk introduction part 12 is moved to a place including the place where H is formed.
  • the second rake portion 164 is a substantially rectangular plate material, it is suitable for pushing out and moving the rice husk C. Further, the second rake portion 164 also has an action of stirring the ash A on the combustion plate main body 152 as the rake 16 rotates and continuously contacts the ash A.
  • the second rake part 164b pushes the rice husk C introduced near the center of the combustion plate main body 152 to the front side of the second rake part 164 located outside the second rake part 164b.
  • the second rake portion 164 b levels the rice husk C on the combustion plate main body 152.
  • the second rake portion 164b agitates the rice husk C on the combustion plate main body 152 when the supply amount of the rice husk C is small.
  • the second rake portion 164b is attached to the rice husk combustion apparatus 10 more than the other rake portions in order to weaken the action of pushing out the rice husk C near the center of the combustion plate main body 152 when the supply amount of the rice husk C is large.
  • the distance from the combustion plate main body 152 is large (the mounting position is high).
  • FIG. 11 is a plan view showing the periphery of the combustion plate 15 when the third rake portion 165 agitates the rice husk C.
  • the third rake portion 165 contacts the rice husk C and the ash A moved by the second rake portion 164 to the recess H and the vicinity thereof.
  • the third rake portion 165 is leveled so that the rice husk C is spread on the combustion plate 15 as the rake 16 rotates.
  • the third rake part 165 changes the position of the rice husk C and the ash A on the combustion plate main body 152 by contacting the rice husk C and the ash A, and the rice husk C and the combustion put into the combustion plate main body 152 and the combustion. Stir rice husk C and ash A inside.
  • the third rake portion 165 has a smaller interval from the combustion plate body 152 when attached to the rice husk combustion apparatus 10 than other rake portions in order to agitate the rice husk C (the attachment position is low).
  • the 3rd rake part 165 is formed with a round bar, the effect
  • the second rake part 164 stirs the rice husk C and the ash A, so that the rice husk combustion apparatus 10 can improve the combustion state of the rice husk C.
  • FIG. 12 is a plan view showing the periphery of the combustion plate 15 when the fourth rake portions 166 and 167 discharge the husk ash A2.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing the periphery of the combustion plate 15 when the fourth rake portions 166 and 167 discharge the ash A2 of rice husk.
  • the fourth rake portions 166 and 167 are attached to the outside of the combustion plate main body 152 in the width direction and at positions closer to the surface of the combustion table 151 than the combustion plate main body 152 in the height direction. As shown in FIGS.
  • the fourth rake portions 166 and 167 move the ash A2 discharged to the outside of the combustion plate main body 152 by the first rake portion 163 to the discharge portion 18.
  • the ash A2 moved to the discharge unit 18 is discharged to the outside of the rice husk combustion apparatus 10.
  • the rotational speed of the rake 16 is tuned to the amount of rice husks introduced by the rice husk introducing portion 12 (the rotational speed of the screw conveyor) as described above.
  • the rice husk combustion apparatus 10 can control the period during which the rice husk stays on the combustion plate 15, that is, the burning time and the amount of deposition of the rice husk.
  • the rice husk combustion apparatus 10 rotates the rake 16 at an arbitrary rotational speed, so that the amount of rice husk deposited on the combustion plate 15 is supplied to the rice husk supplied with the necessary amount (7 to 60 kg / h) with respect to the set temperature.
  • the deposition thickness (1-5 cm) can be kept constant.
  • the rice husk combustion apparatus 10 stabilizes the thickness of the rice husk and ash on the combustion plate main body 152, and the air supply amount required for combustion by the combustion air fan 60 according to the rice husk supply amount
  • the air supply amount of the combustion air fan 60 may be constant.
  • the crystal start temperature of pure silica is 1400 ° C., but in the case of rice husk, the formation of crystalline silica such as cristobalite, tridymite, and quartz starts from 800 ° C. due to the relationship with impurities contained. .
  • the combustion time is appropriately managed to make the combustion time short, there is a research result that crystalline silica is not generated even at a high temperature of 900 ° C., for example.
  • An analysis result of the ash sample of rice husk after combustion by the rice husk combustion apparatus 10 will be described as an example.
  • a reference example shows the analysis result of the sample of the chaff ash after combustion by the conventional chaff combustion apparatus.
  • the following ash samples are obtained by burning rice husks cultivated in a field of a general farmer in Shizuoka Prefecture, Japan.
  • FIG. 14 is a table showing the composition of combustion ash in the examples.
  • FIG. 15 is a table showing components of combustion ash in a reference example (conventional machine) and an example.
  • samples of combustion ash No. 1 to No. 5 with different amounts of rice husks in the examples, commercially available charcoal (NO. 6) as a reference example, and combustion ash during operation of a conventional machine are shown.
  • NO. 6 commercially available charcoal
  • FIG. 8 the ratio of crystalline silica, quartz, cristobalite, and tridymite contained in each of the combustion ash after operation.
  • FIG. 16 is a table showing the ratio of soluble silicic acid (S—SiO 2 ) in the sample of combustion ash in the reference example (conventional machine) and the example.
  • samples of combustion ash No. 1 to No. 5 with different amounts of rice husks in the examples, commercially available charcoal (NO. 6) as a reference example, and combustion ash (NO. 7) of a conventional machine.
  • NO. 6 commercially available charcoal
  • NO. 7 combustion ash
  • the ash after burning of the rice husks according to the embodiment of the rice husk combustion apparatus 10 is different from the ash of the reference example, and the concentration of crystalline silica is a low value near the measurement limit. .
  • the rice husk combustor 10 since the dust generation evaluation is a low value of 1.1% and the ash scattering property is considered to be small, it is understood that the influence on the human body is extremely small.
  • the ash after burning of the rice husk according to the embodiment of the rice husk combustion apparatus 10 has a soluble silicic acid concentration of 20% to 30% in the reference example. By comparison, it can be seen that the value is close to 50%. For this reason, according to the rice husk combustion apparatus 10, the ash after combustion can be expected to be used as a soil improvement material.
  • the ash after burning of the rice husks according to the embodiment of the rice husk combustion apparatus 10 has a crystalline silica concentration even when the supply amount of the rice husks varies (8.6 to 59.6 kg / h). It turns out that it is a low value below the measurement limit.
  • the ash after burning the rice husks according to the embodiment of the rice husk combustion apparatus 10 has a soluble silicic acid concentration even when the supply amount of the rice husks varies (8.6 to 56.6 kg / h). It can be seen that the value is close to 50%.
  • the rice husk combustion apparatus 10 by appropriately managing the combustion temperature and combustion time of the rice husk, harmful substances can be reduced, and health effects and environmental loads can be reduced. .
  • the rake 16 is rotated on the surface of the combustion plate 15 by the drive unit 17, but the present invention is not limited to this.
  • the rake is fixed by a shaft to rotate the combustion plate.
  • the rice husk may be stirred and moved.
  • the combustion plate 15 may have a surface other than a flat surface, for example, a gently curved surface or some unevenness, as long as it does not affect the combustion of the rice husk or the stirring or movement of the rice husk and ash by the rake 16.
  • the second rake portion 164 and the third rake portion 165 are configured by separate members, but the present invention is not limited to this, and the operation of the second rake portion 164 and the third rake portion 165 described above is performed. You may comprise integrally so that it may be obtained by one rake part.
  • the first rake portion 163, the second rake portion 164, the third rake portion 165, and the fourth rake portions 166 and 167 provided on the rake 16 are supported by the shaft portion 161 that is a single power shaft as described above.
  • the shaft portion 161 that is a single power shaft as described above.
  • the rotating shaft of each rake part may be separate.
  • the rice husk combustion apparatus described above can be applied to uses other than grain drying, for example, heating, etc., with the obtained heat. Moreover, the rice husk combustion apparatus described above can be applied to the case where the husk ash is used as a charcoal, that is, a soil improvement material without using heat. The rice husk combustion apparatus described above can also be applied to biomass materials such as wood pellets and rice straw cut to a length of 3 to 5 cm.
  • Grain drying system 10 Rice husk combustion device 11: Exterior body 12: Rice husk introduction part 13: Hot air supply port 14: Combustion chamber 15: Combustion plate 16: Rake 17: Drive part 18: Discharge part 19: Air supply part 20 : Rice hull supply device 30: Grain dryer 40: Hot air supply duct 50: Blower 60: Combustion air fan 70: Exhaust fan 80: Exhaust chimney 111: Panel 112: Frame 151: Combustion table 152: Combustion plate body 153: Air Chamber 161: Shaft portion 162: Support portion 163: First rake portion 163a: First support member 164: Second rake portion 164a: Second support member 164b: Second rake portion 165: Third rake portion 165a: Third support Member 166: Fourth rake portion 166a: Fourth support member 167: Fourth rake portion 167a: Fifth support member

Landscapes

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Abstract

籾殻を燃焼させる燃焼室と、燃焼室内に設けられ、燃焼させる籾殻を表面に載置可能であり表面と裏面の間を貫通する複数の孔を有する燃焼板と、燃焼板の裏面から燃焼板の孔を通過させて燃焼室の内部に空気を供給する空気供給部と、籾殻を燃焼板の上に導入する籾殻導入部と、燃焼板の上に設けられるレーキと、燃焼板またはレーキの少なくともいずれか一方を回転駆動する駆動部と、燃焼板の外方に設けられ、籾殻を排出する排出部と、を備え、レーキは、燃焼板の表面から垂直に伸びる軸部と、軸部に支持され燃焼板の表面に沿って延びる支持部と、それぞれ支持部に支持され、燃焼板の上で燃焼させた籾殻の灰を燃焼板の外方に移動させる第１レーキ部、第１レーキ部が灰を移動させた箇所に籾殻導入部から導入された籾殻を移動する第２レーキ部、第２レーキ部が移動させた籾殻を燃焼板の上で接触する第３レーキ部、及び第１レーキ部により燃焼板の外方に排出された灰を排出部に移動する第４レーキ部を備える。

Description

籾殻燃焼装置、穀物乾燥システム
　本発明は、籾殻燃焼装置、穀物乾燥システムに関する。
　穀物を乾燥する穀物乾燥システムにおいて、乾燥用の熱源を供給する燃焼装置の燃料としてバイオマス燃料の一例である籾殻を燃焼する技術が知られている。このような籾殻燃焼装置に関する技術として、バイオマス燃焼炉で生成したバイオマス燃焼熱風の熱エネルギーを有効活用できる穀粒乾燥設備が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１の穀粒乾燥設備では、バイオマス燃料の燃焼熱と外部から取り込んだ外気とを基にして熱風を生成するバイオマス燃焼炉と、バイオマス燃焼炉で生成した熱風が熱風供給配管を介して供給される穀粒乾燥部を備えた循環式穀粒乾燥機とを有する。
国際公開第２０１３／０５７８３８号
　ところで、籾殻燃焼装置において、燃焼温度が高い場合や燃焼時間が長い場合に、籾殻を燃焼した後の灰に含まれる結晶質シリカや、あるいは排気に煤が含まれることがある。このため、籾殻燃焼装置において、灰の中の結晶質シリカや排気中の煤を抑えて健康影響と環境負荷を低減するためには、燃焼温度や、燃焼時間を適切に管理する必要がある。結晶質シリカは、ＩＡＲＣ（国際ガン学会）で発ガン物質のグループ１（ヒトに対する発ガン性が認められる化学物質、混合物、環境）に分類されている。そのため結晶質シリカは、その生成を抑えることが作業環境上望ましい。
　ここで、純粋なシリカの結晶開始温度は１４００℃であるが、籾殻の場合は含有している不純物との関係により８００℃からクリストバライト、トリジマイト、クオーツなどの結晶質シリカの生成が始まるとされる。そのため、従来のくん炭製造装置では、燻り燃焼のように、燃焼温度を４００℃前後と低温に保つくん炭の製造がなされている。この方法は燃焼温度がシリカの結晶化に届かないため、シリカの結晶化は生じない。しかし、この方法では籾殻は不完全状態での燃焼が長時間継続するため、黒煙や一酸化炭素などの未燃ガスの発生が生じ、環境負荷が大きい。また燃焼温度が低温であるため、燃焼熱のエネルギー利用が困難である。
　一方で、籾殻は燃焼時間を適切に管理して短い燃焼時間にすれば、例えば９００℃の高温であっても結晶質シリカの生成は起こらないという研究結果もある。この方法は、籾殻中に含まれる炭化水素の揮発が、シリカの結晶化よりも低温条件で生じること、その作用機序は、常に炭化水素の揮発が先に生じることを利用したものである。この方法では、燃焼ガスは前者に比べてクリーンであり、また、燃焼熱が高温であるためにエネルギー利用が容易になる利点がある。その反面、籾殻中の炭化水素分をガス化させつつ、シリカの結晶化が生じる前に燃焼反応を中断させるよう、籾殻の燃焼進行過程を一定の範囲内で制御する必要がある。
　また、籾殻燃焼装置を燃焼機器と捉えた場合、得られる熱量の幅は広いほど望ましく、また発生熱量の時間変動は小さいことが望ましい。そのため、燃料となる籾殻の供給量に合わせて、最適となる燃焼を安定的に実現することが望ましい。
　本発明は、籾殻燃焼装置において、籾殻中の炭素分をガス化させつつ、シリカの結晶化が生じる前に燃焼反応を終えるよう籾殻の燃焼制御を行うことで、籾殻燃焼熱の有効利用及び、健康影響と環境負荷の低減を両立できる技術、ならびに、同技術を利用した穀物乾燥システムを提供することを目的とする。
　本発明は、籾殻を燃焼させる燃焼室と、燃焼室内に設けられ、燃焼させる籾殻を表面に載置可能であり表面と裏面の間を貫通する複数の孔を有する燃焼板と、燃焼板の裏面から燃焼板の孔を通過させて燃焼室の内部に空気を供給する空気供給部と、籾殻を燃焼板の上に導入する籾殻導入部と、燃焼板の上に設けられるレーキと、燃焼板またはレーキの少なくともいずれか一方を回転駆動する駆動部と、燃焼板の外方に設けられ、籾殻を排出する排出部と、を備え、レーキは、燃焼板の表面から垂直に伸びる軸部と、軸部に支持され燃焼板の表面に沿って延びる支持部と、支持部に支持され、燃焼板の上で燃焼させた籾殻の灰を燃焼板の外方に移動させる第１レーキ部と、支持部に支持され、第１レーキ部が灰を移動させた箇所に、籾殻導入部から導入された籾殻を移動する第２レーキ部と、支持部に支持され、第２レーキ部が移動させた籾殻に燃焼板の上で接触する第３レーキ部と、支持部に支持され、第１レーキ部により燃焼板の外方に排出された灰を排出部に移動する第４レーキ部と、を備える。
　また、本発明は、籾殻を燃焼させて熱交換して温風を発生する籾殻燃焼装置と、籾殻燃焼装置が発生させた温風により穀物を乾燥させる穀物乾燥機と、籾殻燃焼装置が発生させた温風を穀物乾燥機に送るダクトと、を備える穀物乾燥システムであり、籾殻燃焼装置が、上述の籾殻燃焼装置である。
　本発明によれば、籾殻燃焼装置において、籾殻中の炭素分をガス化させつつ、シリカの結晶化が生じる前に燃焼反応を終えるよう籾殻の燃焼制御を行うことで、籾殻燃焼熱の有効利用及び、健康影響と環境負荷の低減を両立することができる。
本発明の実施形態に係る籾殻燃焼装置が設置される穀物乾燥システムを示す概略構成図である。 籾殻燃焼装置の正面図である。 籾殻燃焼装置の内部構造を示す模式図である。 籾殻燃焼装置の内部構造を示す平面図である。 レーキの正面図である。 レーキの平面図である。 籾殻が導入された後の燃焼板の周辺を示す模式図である。 籾殻が導入された後の燃焼板の周辺を示す平面図である。 第１レーキ部が籾殻の灰を移動する際の燃焼板の周辺を示す平面図である。 第２レーキ部が籾殻を移動する際の燃焼板の周辺を示す平面図である。 第３レーキ部が籾殻を撹拌する際の燃焼板の周辺を示す平面図である。 第４レーキ部が籾殻の灰を排出する際の燃焼板の周辺を示す平面図である。 第４レーキ部が籾殻の灰を排出する際の燃焼板の周辺を示す模式図である。 実施例における燃焼灰の組成を示す表である。 参考例（従来機）と実施例における燃焼灰の成分を示す表である。 参考例（従来機）と実施例における燃焼灰の試料中の可溶性ケイ酸（Ｓ－ＳｉＯ２）の比率を示す表である。
　以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
　［穀物乾燥システムの構成］
　図１は、本発明の実施形態に係る籾殻燃焼装置が設置される穀物乾燥システム１を示す概略構成図である。図１に示すように、穀物乾燥システム１は、籾殻燃焼装置１０と、籾殻供給装置２０と、穀物乾燥機３０と、温風供給ダクト４０と、送風機５０と、燃焼空気ファン６０と、排気ファン７０と、排気用煙突８０とを備える。本実施形態では、本発明の籾殻燃焼装置が発生させる熱を穀物乾燥に用いる例について説明する。なお、本発明の籾殻燃焼装置が発生させる熱は、例えば暖房用など、穀物乾燥以外の用途にも用いることができる。
　籾殻燃焼装置１０は、穀物の一例である米の外皮である籾殻を燃焼させて籾殻を熱交換する装置である。籾殻燃焼装置１０は、籾殻を燃焼させて発生した熱を穀物乾燥機３０などの熱の供給対象に供給する。籾殻燃焼装置１０の詳細については後述する。
　籾殻供給装置２０は、籾殻燃焼装置１０の運転中に籾殻を供給する装置である。籾殻供給装置２０は、籾殻を貯蔵するホッパ、上記ホッパから籾殻燃焼装置１０に籾殻を輸送するスクリューなどの供給路、及び上記ホッパから供給する動力を備える。
　穀物乾燥機３０は、籾殻燃焼装置１０が発生させた熱により米などの穀物を乾燥させる装置である。図１において穀物乾燥機３０は２台設けられているが、本発明において穀物乾燥機３０の数は限定されない。
　温風供給ダクト４０は、籾殻燃焼装置１０が発生させた熱により加温された温風を穀物乾燥機３０に送るためのダクトである。温風供給ダクト４０は、穀物乾燥機３０に送る温風の温度に対応した素材、及び供給量に対応した寸法で形成される。
　送風機５０は、籾殻燃焼装置１０の側面に取り付けられる。送風機５０で送り込まれた空気は、外装体１１と燃焼室１４の間を通り抜け温風供給口１３から吐出される。送風機５０は、籾殻燃焼装置１０の上部に設けられる熱交換器に空気を送り込む。熱交換器に送り込まれた空気は、籾殻燃焼装置１０で発生した熱と熱交換されて温風となり、穀物乾燥機３０に送り込まれる。燃焼空気ファン６０は、籾殻燃焼装置１０による籾殻の燃焼に必要な空気を外部から送り込む。燃焼空気ファン６０は、籾殻燃焼装置１０に送る空気の量を制御することで、籾殻燃焼装置１０の燃焼状態を制御する。
　排気ファン７０は、籾殻燃焼装置１０の上部から延出される排気用煙突８０の先に設けられる。排気ファン７０は、籾殻燃焼装置１０の燃焼室内の燃焼ガスを上記熱交換器に誘導し排気する。排気ファン７０は、上記燃焼室内を負圧にして、排気用煙突８０以外の空気の流路に排気ガスが漏洩しないようにする。排気ファン７０は、任意に設定した温度の温風を温風供給口１３から出力できるように、排気する空気の量、つまり回転数が制御される。
　なお、穀物乾燥システム１において、籾殻供給装置２０や送風機５０の構成は、上述の例に限定されず、様々な形態のものを利用することができる。
　［籾殻燃焼装置の構成］
　次に、籾殻燃焼装置１０の構成の一例について説明する。
　図２は、籾殻燃焼装置１０の正面図である。図２は、籾殻燃焼装置１０を図１における温風供給ダクト４０の延出方向に対向する方向から見た図である。以下、籾殻燃焼装置１０について、この温風供給ダクト４０の延出方向に対向する方向の面を正面として説明する。図２に示すように、籾殻燃焼装置１０は、外装体１１と、籾殻導入部１２と、温風供給口１３とを備える。籾殻燃焼装置１０は、バイオマス燃焼の一例である籾殻を燃焼させて空気を加温する。
　外装体１１は、籾殻燃焼装置１０の外形を形成する。外装体１１は、後述の燃焼室などの籾殻燃焼装置１０の構成要素を収容するために、装置の内外を仕切るパネル１１１や、構成要素を保持し装置の外形形状を定めるフレーム１１２などによって構成される。
　籾殻導入部１２は、籾殻供給装置２０から供給される籾殻を燃焼室の内部に供給するための部材である。
　温風供給口１３は、熱交換した温風を温風供給ダクト４０に送出するための開口である。温風供給口１３は、温風供給ダクト４０と連通している。
　図３は、籾殻燃焼装置１０の内部構造を示す模式図である。図３に示すように、籾殻燃焼装置１０は、外装体１１の内部に、燃焼室１４と、駆動部１７と、排出部１８と、空気供給部１９とを備える。
　燃焼室１４は、籾殻を燃焼させる空間を構成する。燃焼室１４は、籾殻の燃焼に耐えうるような材料により形成されている。燃焼室１４は、この籾殻を燃焼させる空間の中に、燃焼板１５と、レーキ１６とを備える。
　燃焼板１５は、燃焼室１４の内部に設けられる。燃焼板１５は、燃焼させる籾殻が載置可能なように、表面が例えば平面である。
　図４は、籾殻燃焼装置１０の燃焼板１５の周辺を示す平面図である。図４に示すように、燃焼板１５は、レーキ１６の形状及び動作範囲に合わせて、平面視で例えば円形状に形成される。燃焼板１５は、燃焼台１５１と、燃焼板本体１５２により構成される。燃焼台１５１は、パネル１１１に支持される。燃焼台１５１は、円筒形に形成される。燃焼台１５１は、その上部に燃焼板本体１５２が載置されている。燃焼台１５１は、燃焼板本体１５２の高さを燃焼室１４の底面より高くさせる。
　燃焼板本体１５２は、高温で燃焼させる籾殻を表面に載置するため、例えば耐熱性のセラミック板など、耐熱性の材料により形成されている。燃焼板本体１５２を形成する上記セラミック板は、燃焼板本体１５２の全体を一枚の板で形成しても、あるいは複数の板を並べて形成してもよい。燃焼板本体１５２は、表面と裏面との間を貫通する複数の孔が設けられている、セラミック製のパンチングメタル形状の板材である。燃焼板本体１５２は、この孔により表面と裏面との間で空気が通過可能である。
　なお、燃焼板本体１５２は、上述のようにセラミック製のパンチングメタル形状に限定されず、例えば通気性のあるセラミック製の多孔質の板材であってもよいし、セラミック以外の高温に耐えられる素材でもよい。また、燃焼板本体１５２の平面形状は、上述のような円形に限定されない。
　パネル１１１上に設けられた燃焼台１５１と燃焼板本体１５２により、燃焼板１５の内部に空気室１５３が形成される。空気室１５３には、空気供給部１９を経由して燃焼空気ファン６０より供給された空気が充填される。空気室１５３の空気は、燃焼板本体１５２の孔を通って上方向（燃焼板本体１５２の表面方向）に放出される。
　燃焼板１５の中心付近の上方には、籾殻導入部１２の先端部分が位置するように配置されている。このため、籾殻導入部１２は、籾殻を燃焼板１５の中心付近の上に導入することができる。籾殻導入部１２は、設定温度に対して必要な量（例えば７～６０ｋｇ／ｈ）の籾殻を供給することができる。籾殻の投入量は、例えば籾殻燃焼装置１０の始動時、運転時に任意に決定される。
　籾殻導入部１２は、連続的に籾殻を投入する。籾殻の投入量は、例えば６０ｋｇ／ｈであれば、１分あたり１ｋｇの籾殻を６０分間投入する。籾殻導入部１２は、籾殻導入部１２の根元に、例えば、不図示のスクリューコンベアのような時間あたりの連続的な籾殻の投入を実現する機構が設置される。籾殻導入部１２は、スクリューコンベアの回転数を制御することにより、籾殻の投入量が制御される。籾殻燃焼装置１０は、レーキ１６の回転数と籾殻の投入量とを調整することにより、籾殻の燃焼温度と燃焼時間とを制御することができる。
　レーキ１６は、燃焼板１５の上に設けられる。レーキ１６は、軸部１６１と、支持部１６２と、第１レーキ部１６３と、第２レーキ部１６４，１６４ｂと、第３レーキ部１６５と、第４レーキ部１６６，１６７とを備える。
　図５は、レーキ１６の正面図である。また、図６は、レーキ１６の平面図である。図５及び図６に示すように、レーキ１６は、軸部１６１が燃焼板１５の略中心に位置している。支持部１６２は、軸部１６１に対して直角または略直角の向きになるように取り付けられる。軸部１６１は、支持部１６２の中点付近に取り付けられる。支持部１６２の長さは、燃焼板本体１５２の直径よりも長い。レーキ１６は、支持部１６２の長さが軸部１６１の長さより長い略Ｔ字状に形成される。
　以上のような形状により、レーキ１６は、図３、及び図４に示したように籾殻燃焼装置１０に取り付けた状態で軸部１６１が燃焼板１５の燃焼板本体１５２の表面から垂直に伸び、支持部１６２が燃焼板本体１５２の表面に沿って延びる。
　第１レーキ部１６３は、長手方向の一端が支持部１６２から軸部１６１の延出方向に延出された略柱状の第１支持部材１６３ａの端部に設けられる。第１レーキ部１６３は、略矩形状の板材である。第１レーキ部１６３は、レーキ１６を燃焼板１５に取り付けたときに、長辺が燃焼板本体１５２と略平行となるように設けられる。このため、第１レーキ部１６３及び第１支持部材１６３ａは、略Ｌ字形状を形成する。
　第２レーキ部１６４は、略矩形状の板材である。第２レーキ部１６４は、レーキ１６を燃焼板１５に取り付けたときに、長辺が燃焼板本体１５２と略平行となるように設けられる。第２レーキ部１６４は、支持部１６２から軸部１６１の延出方向に延出された略柱状の第２支持部材１６４ａの端部により支持される。第２レーキ部１６４ｂは、略矩形状の板材である。第２レーキ部１６４ｂは、レーキ１６を燃焼板１５に取り付けたときに、長辺が燃焼板本体１５２と略平行となるように設けられる。第２レーキ部１６４ｂは、一端が軸部１６１から垂直に延出され、他端が第２支持部材１６４ａに支持される。なお、第２レーキ部１６４ｂは、丸棒材で形成されてもよい。
　第３レーキ部１６５は、例えば丸棒材である。第３レーキ部１６５は、角棒材であってもよい。第３レーキ部１６５は、レーキ１６を燃焼板１５に取り付けたときに、長辺が燃焼板本体１５２と略平行となるように設けられる。第３レーキ部１６５は、支持部１６２から軸部１６１の延出方向に延出された略柱状の第３支持部材１６５ａの端部、及び、軸部１６１により支持される。
　第４レーキ部１６６は、略矩形状の板材である。第４レーキ部１６６は、レーキ１６を燃焼板１５に取り付けたときに、長辺が燃焼台１５１と略平行となるように設けられる。第４レーキ部１６６は、支持部１６２の一端から軸部１６１の延出方向に延出された第４支持部材１６６ａに設けられる。
　第４レーキ部１６７は、略矩形状の板材である。第４レーキ部１６７は、レーキ１６を燃焼板１５に取り付けたときに、長辺が燃焼台１５１と略平行となるように設けられる。第４レーキ部１６７は、支持部１６２の他端から軸部１６１の延出方向に延出された第５支持部材１６７ａに設けられる。
　支持部１６２から軸部１６１の延出方向は、レーキ１６を燃焼板１５に取り付けたときに燃焼板本体１５２がある方向でもある。第１レーキ部１６３、第２レーキ部１６４，１６４ｂ、第３レーキ部１６５、及び第４レーキ部１６６，１６７は、金属の板材など硬質で耐熱性のある部材により形成される。第１レーキ部１６３、第２レーキ部１６４，１６４ｂ、第３レーキ部１６５、及び第４レーキ部１６６，１６７の形状は、いずれも上述の形状の材料には限定されない。
　第１レーキ部１６３、第２レーキ部１６４，１６４ｂ、及び第３レーキ部１６５は、レーキ１６が籾殻燃焼装置１０に取り付けられた状態において長手方向の面が燃焼板本体１５２と略平行に向かい合う位置に設けられる。第１レーキ部１６３、第２レーキ部１６４、及び第３レーキ部１６５は、籾殻燃焼装置１０の運転時に燃焼板本体１５２の上の籾殻及び灰に接触する。第１レーキ部１６３、及び第３レーキ部１６５は、それぞれの最下端部が燃焼板本体１５２の上面に当接しないこと、つまり所定の厚みの灰が残留するように取り付ける位置が設定されている。ここで、第１レーキ部１６３、及び第３レーキ部１６５を取り付ける位置は、灰を含む燃焼板本体１５２の通気性により燃焼室１４の内部に送り込まれる空気量が定まることを想定すると、灰の高さが適切な値（例えば１～５ｃｍ）となるように、レーキ１６の最下端部と燃焼板本体１５２上面との間隔を例えば２～５ｃｍ程度とするのが望ましい。
　第２レーキ部１６４は、第１レーキ部１６３及び第３レーキ部１６５と比べると、支持部１６２からの垂直方向（短手方向）の距離が例えば１０ｍｍ程度短い。このため、第２レーキ部１６４は、第１レーキ部１６３及び第３レーキ部１６５と比較して、レーキ１６が籾殻燃焼装置１０に取り付けられたときの燃焼板本体１５２との間隔が大きい。第２レーキ部１６４ｂは、第２レーキ部１６４と比べると、支持部１６２からの垂直方向（短手方向）の距離が例えば１０ｍｍ程度短い。このため、第２レーキ部１６４ｂは、第２レーキ部１６４と比較して、レーキ１６が籾殻燃焼装置１０に取り付けられたときの燃焼板本体１５２との間隔が大きい。
　第４レーキ部１６６，１６７は、レーキ１６が籾殻燃焼装置１０に取り付けられた状態において燃焼台１５１に向かい合う位置に設けられる。このため、第４レーキ部１６６，１６７は、籾殻燃焼装置１０の運転時に燃焼板本体１５２から燃焼台１５１の上面に落下した灰と接触する。
　レーキ１６は、軸部１６１から見たそれぞれの軸部１６１寄りの端部の位置が、第３レーキ部１６５、第２レーキ部１６４、第１レーキ部１６３、第４レーキ部１６６，１６７の順に配置される。
　第１レーキ部１６３は、軸部１６１の延伸方向に向かい合う方向（図６の方向）から見て、支持部１６２を起点に支持部１６２に対して角度θ１を有して取り付けられる。ここで、角度θ１は、レーキ１６の回転方向に向かって、例えば、４５°前傾である。第１レーキ部１６３と同様に、第２レーキ部１６４も、軸部１６１の延伸方向に向かい合う方向から見て、支持部１６２を起点に支持部１６２に対して角度θ２を有して取り付けられる。ここで、角度θ２は、レーキ１６の回転方向に対して、例えば、４５°後傾である。第１レーキ部１６３と第２レーキ部１６４とは、支持部１６２を基準にそれぞれ反対方向に角度を有している。
　第３レーキ部１６５は、軸部１６１の延伸方向に向かい合う方向から見て、つまり平面視において、支持部１６２と平行に取り付けられている。なお、第３レーキ部１６５の向きは、これに限定されず、平面視において支持部１６２に対して角度を有して取り付けられてもよい。
　第４レーキ部１６６，１６７は、軸部１６１の延伸方向に向かい合う方向から見て、支持部１６２と平行に取り付けられている。第４レーキ部１６６，１６７は、支持部１６２の両端部に設けられる。第４レーキ部１６６を支持する第４支持部材１６６ａ、及び第４レーキ部１６７を支持する第５支持部材１６７ａの長さは、燃焼板本体１５２から燃焼台１５１の上面に落下した灰と接触するために、第１レーキ部１６３、第２レーキ部１６４、及び第３レーキ部１６５の支持部材よりも支持部１６２からの長さが長い。第４支持部材１６６ａ及び第５支持部材１６７ａの長さは、第１レーキ部１６３、第２レーキ部１６４、及び第３レーキ部１６５の支持部材よりも燃焼台１５１の高さに相当する程度長い。
　図３に示すように、駆動部１７は、燃焼板１５の裏面の下方に配置されている。駆動部１７の回転軸は、レーキ１６の軸部１６１と同軸上に設けられることで、軸部１６１に接続している。駆動部１７は、軸部を中心にレーキ１６を回転駆動するために、電動式のモータやギアなどにより構成される。駆動部１７は、籾殻導入部１２から燃焼板１５の上に導入された籾殻を上述のように構成されるレーキ１６が燃焼板１５を数周する間に排出することができるように、例えばレーキ１６を１周当たり約６秒の速度で回転させる。
　排出部１８は、燃焼板１５の外方に設けられる。排出部１８は、籾殻を籾殻燃焼装置１０の外部に排出するための経路を形成する。排出部１８は、第４レーキ部１６６，１６７が集めた燃焼台１５１上の灰を、籾殻燃焼装置１０の外部に排出するために設けられる。排出部１８は、第４レーキ部１６６，１６７の移動線上に配置される。排出部１８は、正面視において燃焼台１５１と燃焼室１４との間に設けられる。排出部１８の開口幅は、第４レーキ部１６６，１６７の幅と同じくらいの幅が望ましい。なお、排出部１８の個数、平面視の位置は本実施形態のものには限定されない。
　空気供給部１９は、図１に示した燃焼空気ファン６０から取り入れられた空気を、籾殻燃焼装置１０の内部に取り込む。空気供給部１９は、燃焼空気ファン６０から取り込んだ空気を、燃焼板１５の燃焼板本体１５２の裏面側から燃焼板本体１５２に設けられる孔を介して燃焼室１４の内部に空気を供給する。
　［籾殻燃焼装置の動作］
　次に、籾殻燃焼装置１０の動作の一例について説明する。籾殻燃焼装置１０において、運転開始時の籾殻への着火は、灯油などの燃料と種火とを投入することで行う。なお、運転開始時の籾殻への着火の方法は、特に限定されない。
　図７は、籾殻Ｃが導入された後の燃焼板１５の周辺を示す模式図である。また、図８は、籾殻Ｃが導入された後の燃焼板１５の周辺を示す平面図である。図７及び図８に示すように、燃焼板１５の燃焼板本体１５２の表面には、燃焼室１４の内部に導入済みの籾殻の灰Ａが堆積している。籾殻燃焼装置１０では、籾殻導入部１２から燃焼板１５の中央付近の表面に籾殻Ｃが投入される。この例ではレーキ１６は、図８に示すように矢印Ｒ方向（反時計まわり）に回転する。
　図９は、第１レーキ部１６３が籾殻Ｃの灰を移動する際の燃焼板１５の周辺を示す平面図である。上述のように、第１レーキ部１６３は、軸部１６１の延伸方向に向かい合う方向から見て、支持部１６２を起点に支持部１６２に対して角度θ１を有して取り付けられる。図９に示すように、第１レーキ部１６３は、回転方向に向かって前傾した角度θ１を有して設けられることで、燃焼板１５の上で燃焼させた灰Ａのうち、所定の厚み以上に積もった一部の灰Ａ１を押し出して、燃焼板１５の外方、つまり燃焼台１５１の方向に移動させる。第１レーキ部１６３は、略矩形状の板材であるため、灰Ａ１を押し出して移動させるのに適している。第１レーキ部１６３は、灰Ａ１の押し出すため第２レーキ部１６４よりも籾殻燃焼装置１０に取り付けられたときの燃焼板本体１５２との間隔が小さい（取り付け位置が低い）。第１レーキ部１６３が灰Ａ１を移動させた後には、凹部Ｈが形成される。レーキ１６が連続的に回転することで、第１レーキ部１６３は、燃焼板本体１５２の上の灰Ａを掻き出して排出する。また、第１レーキ部１６３は、レーキ１６が回転して灰Ａに継続的に接触することで、灰Ａを燃焼板本体１５２の上で撹拌する作用も有する。
　図１０は、第２レーキ部１６４が籾殻Ｃを移動する際の燃焼板１５の周辺を示す平面図である。上述のように、第２レーキ部１６４は、軸部１６１の延伸方向に向かい合う方向から見て、支持部１６２を起点に支持部１６２に対して角度θ２を有して取り付けられる。図１０に示すように、第２レーキ部１６４は、回転方向に対して後傾した角度θ２を有して設けられることで、第１レーキ部１６３が回転方向前方の灰Ａ１を移動させて凹部Ｈが形成された箇所を含む場所に、籾殻導入部１２から導入された籾殻Ｃを移動する。第２レーキ部１６４は、略矩形状の板材であるため、籾殻Ｃを押し出して移動させるのに適している。また、第２レーキ部１６４は、レーキ１６が回転して灰Ａに継続的に接触することで、灰Ａを燃焼板本体１５２の上で撹拌する作用も有する。
　第２レーキ部１６４ｂは、燃焼板本体１５２の中央付近に投入された籾殻Ｃを、第２レーキ部１６４ｂの外側に位置する第２レーキ部１６４の前側に押し出す。第２レーキ部１６４ｂは、籾殻Ｃを燃焼板本体１５２上で均平する。第２レーキ部１６４ｂは、籾殻Ｃの供給量が少ないときには籾殻Ｃを燃焼板本体１５２の上で撹拌する。第２レーキ部１６４ｂは、籾殻Ｃの供給量が多いときに、燃焼板本体１５２の中央付近の籾殻Ｃを押し出す作用を弱めるために、他のレーキ部よりも籾殻燃焼装置１０に取り付けられたときの燃焼板本体１５２との間隔が大きい（取り付け位置が高い）。
　図１１は、第３レーキ部１６５が籾殻Ｃを撹拌する際の燃焼板１５の周辺を示す平面図である。図１１に示すように、第３レーキ部１６５は、第２レーキ部１６４が凹部Ｈ及びその付近に移動させた籾殻Ｃ及び灰Ａに接触する。第３レーキ部１６５は、レーキ１６が回転することで、籾殻Ｃを燃焼板１５の上に拡げるように均平する。また、第３レーキ部１６５は、接触した籾殻Ｃ及び灰Ａに接触することで、籾殻Ｃ及び灰Ａの燃焼板本体１５２上の位置を変え、燃焼板本体１５２に投入された籾殻Ｃ及び燃焼中の籾殻Ｃ及び灰Ａを撹拌する。第３レーキ部１６５は、籾殻Ｃを撹拌するために、他のレーキ部よりも籾殻燃焼装置１０に取り付けられたときの燃焼板本体１５２との間隔が小さい（取り付け位置が低い）。また、第３レーキ部１６５は、丸棒材で形成されるため、籾殻Ｃを押し出す作用が弱まる。第２レーキ部１６４が籾殻Ｃ及び灰Ａを撹拌することで、籾殻燃焼装置１０は、籾殻Ｃの燃焼状態を良好にすることができる。
　図１２は、第４レーキ部１６６，１６７が籾殻の灰Ａ２を排出する際の燃焼板１５の周辺を示す平面図である。また、図１３は、第４レーキ部１６６，１６７が籾殻の灰Ａ２を排出する際の燃焼板１５の周辺を示す模式図である。上述のように、第４レーキ部１６６，１６７は、幅方向で燃焼板本体１５２の外側、高さ方向で燃焼板本体１５２よりも燃焼台１５１の表面寄りの位置に取り付けられる。図１２及び図１３に示すように、第４レーキ部１６６，１６７は、第１レーキ部１６３により燃焼板本体１５２の外方に排出された灰Ａ２を排出部１８に移動する。排出部１８に移動された灰Ａ２は、籾殻燃焼装置１０の外部に排出される。
　以上のように構成されるレーキ１６を任意の回転速度で回転させることに加えて、上述のように籾殻導入部１２による籾殻の投入量（スクリューコンベアの回転数）にレーキ１６の回転速度を同調させる制御を行うことより、籾殻燃焼装置１０は、燃焼板１５の上に籾殻が滞留する期間、つまり籾殻の燃焼時間と堆積量を制御することができる。籾殻燃焼装置１０は、レーキ１６を任意の回転速度で回転させることにより、設定温度に対して必要な量（７～６０ｋｇ／ｈ）が供給される籾殻について、燃焼板１５上の籾殻の堆積量と堆積厚さ（１～５ｃｍ）を一定に保つことができる。また、レーキ１６を備えることにより、籾殻燃焼装置１０は、燃焼板本体１５２上の籾殻及び灰の厚さが安定し、籾殻の供給量にあわせ燃焼空気ファン６０により燃焼に必要な空気供給量及び排気ファン７０による排気量を制御することで燃焼温度や燃焼時間を適切に管理することができる。なお、燃焼空気ファン６０の空気供給量は、一定であってもよい。
　ここで、純粋なシリカの結晶開始温度は１４００℃であるが、籾殻の場合は含有している不純物との関係により８００℃からクリストバライト、トリジマイト、クォーツなどの結晶質シリカの生成が始まるとされる。一方で、燃焼時間を適切に管理して短い燃焼時間にすれば、例えば９００℃の高温であっても結晶質シリカの生成は起こらないという研究結果もある。
　従って、籾殻を燃焼した際に結晶質シリカを生成せずに燃焼による熱を最大限有効に得るためには、燃焼温度と燃焼時間とを適切に制御する必要がある。
　［実施例］
　以上の籾殻燃焼装置１０による燃焼後の籾殻の灰の試料の分析結果を実施例として説明する。参考例は、従来の籾殻燃焼装置による燃焼後の籾殻の灰の試料の分析結果を示す。ここで、以下の灰の試料は、日本国の静岡県内の一般農家のほ場で栽培された米の籾殻を燃焼させたものである。
　図１４は、実施例における燃焼灰の組成を示す表である。図１５は、参考例（従来機）と実施例における燃焼灰の成分を示す表である。図１５では、実施例における籾殻の投入量が異なる燃焼灰（Ｎｏ．１～Ｎｏ．５）の試料と、参考例としての市販のくん炭（ＮＯ．６）及び従来機の運転中の燃焼灰（Ｎｏ．７）及び運転後の燃焼灰（Ｎｏ．８）とのそれぞれに含まれる、結晶質シリカ、クォーツ、クリストバライト、及びトリジマイトの比率を示す。図１６は、参考例（従来機）と実施例における燃焼灰の試料中の可溶性ケイ酸（Ｓ－ＳｉＯ２）の比率を示す表である。図１６では、実施例における籾殻の投入量が異なる燃焼灰（Ｎｏ．１～Ｎｏ．５）の試料、参考例としての市販のくん炭（ＮＯ．６）及び従来機の燃焼灰（ＮＯ．７）のそれぞれに含まれる、可溶性ケイ酸の比率を示す。
　図１４、及び図１５によれば、籾殻燃焼装置１０の実施例による籾殻の燃焼後の灰は、参考例の灰と異なり、結晶質シリカの濃度が測定限界付近の低い値であることがわかる。このため、籾殻燃焼装置１０によれば、発塵性評価１．１％と低い値であり、灰の飛散性も小さいと考えられることから、人体への影響などが極めて少ないことがわかる。
また、図１４、及び図１６によれば、籾殻燃焼装置１０の実施例による籾殻の燃焼後の灰は、可溶性ケイ酸の濃度が、参考例の場合２０％～３０％の間であるのに比較して、５０％近くの高い値であることがわかる。このため、籾殻燃焼装置１０によれば、燃焼後の灰について土壌改良材としての利用についても期待できる。
　また、図１５によれば、籾殻燃焼装置１０の実施例による籾殻の燃焼後の灰は、籾殻供給量が（８．６～５９．６ｋｇ／ｈ）変動しても、結晶質シリカの濃度が測定限界以下の低い値であることがわかる。
　また、図１６によれば、籾殻燃焼装置１０の実施例による籾殻の燃焼後の灰は、籾殻供給量が（８．６～５６．６ｋｇ／ｈ）変動しても、可溶性ケイ酸の濃度が、５０％近くの高い値であることがわかる。
　以上のように、本実施形態に係る籾殻燃焼装置１０によれば、籾殻の燃焼温度や燃焼時間を適切に管理することで、有害物質が減少し、健康影響と環境負荷を低減することができる。
　［その他の実施形態］
　なお、本実施形態では、駆動部１７によりレーキ１６が燃焼板１５の表面の上を回転しているが、本発明ではこれに限定されず、例えばレーキが軸で固定されて燃焼板を回転させることで籾殻を撹拌及び移動させてもよい。
　また、燃焼板１５は、籾殻の燃焼やレーキ１６による籾殻及び灰の撹拌または移動に影響を与えるものでなければ、表面が平面以外、例えば緩やかな曲面や多少の凹凸があってよい。
　また、第２レーキ部１６４と第３レーキ部１６５とは、個別の部材で構成していたが本発明ではこれに限定されず、上述の第２レーキ部１６４及び第３レーキ部１６５の作用を１つのレーキ部により得られるように、一体的に構成してもよい。
　なお、レーキ１６に設けられる第１レーキ部１６３、第２レーキ部１６４、第３レーキ部１６５、第４レーキ部１６６，１６７は、上述のように単一の動力軸である軸部１６１に支持されて動く例に限定されず、例えば各レーキ部の回転軸が別々であってもよい。あわせて、本実施形態では燃焼板１５上のレーキ１６は１本であるが、２～３本配置してもよい。
　以上説明した籾殻燃焼装置は、得られた熱を穀物の乾燥以外の用途、例えば暖房などにも適用できる。また、以上説明した籾殻燃焼装置は、熱の利用をせず、籾殻の灰をくん炭、つまり土壌改良材として利用するために用いる場合にも適用できる。また、以上説明した籾殻燃焼装置は、木質ペレットや３～５ｃｍ長に切断した稲わらなどのバイオマス資材にも適用できる。
１　　　：穀物乾燥システム
１０　　：籾殻燃焼装置
１１　　：外装体
１２　　：籾殻導入部
１３　　：温風供給口
１４　　：燃焼室
１５　　：燃焼板
１６　　：レーキ
１７　　：駆動部
１８　　：排出部
１９　　：空気供給部
２０　　：籾殻供給装置
３０　　：穀物乾燥機
４０　　：温風供給ダクト
５０　　：送風機
６０　　：燃焼空気ファン
７０　　：排気ファン
８０　　：排気用煙突
１１１　：パネル
１１２　：フレーム
１５１　：燃焼台
１５２　：燃焼板本体
１５３　：空気室
１６１　：軸部
１６２　：支持部
１６３　：第１レーキ部
１６３ａ：第１支持部材
１６４　：第２レーキ部
１６４ａ：第２支持部材
１６４ｂ：第２レーキ部
１６５　：第３レーキ部
１６５ａ：第３支持部材
１６６　：第４レーキ部
１６６ａ：第４支持部材
１６７　：第４レーキ部
１６７ａ：第５支持部材

Claims (8)

  1. 　籾殻を燃焼させる燃焼室と、
    　前記燃焼室内に設けられ、燃焼させる前記籾殻を表面に載置可能であり表面と裏面の間を貫通する複数の孔を有する燃焼板と、
    　前記燃焼板の前記裏面から前記燃焼板の前記孔を通過させて前記燃焼室の内部に空気を供給する空気供給部と、
    　前記籾殻を前記燃焼板の上に導入する籾殻導入部と、
    　前記燃焼板の上に設けられるレーキと、
    　前記燃焼板または前記レーキの少なくともいずれか一方を回転駆動する駆動部と、
    　前記燃焼板の外方に設けられ、前記籾殻を排出する排出部と、
    　を備え、
    　前記レーキは、
    　前記燃焼板の表面から垂直に伸びる軸部と、
    　前記軸部に支持され前記燃焼板の表面に沿って延びる支持部と、
    　前記支持部に支持され、前記燃焼板の上で燃焼させた前記籾殻の灰を前記燃焼板の外方に移動させる第１レーキ部と、
    　前記支持部に支持され、前記第１レーキ部が前記灰を移動させた箇所に、前記籾殻導入部から導入された前記籾殻を移動する第２レーキ部と、
    　前記支持部に支持され、前記第２レーキ部が移動させた前記籾殻に前記燃焼板の上で接触する第３レーキ部と、
    　前記支持部に支持され、前記第１レーキ部により前記燃焼板の外方に排出された前記灰を前記排出部に移動する第４レーキ部と、
    　を備える、
    　籾殻燃焼装置。
  2. 　前記レーキは、
    　前記軸部から、前記第３レーキ部、前記第２レーキ部、前記第１レーキ部、前記第４レーキ部の順に前記支持部に支持される、
    　請求項１に記載の籾殻燃焼装置。
  3. 　前記第２レーキ部は、前記第１レーキ部及び前記第３レーキ部よりも前記支持部からの垂直方向の距離が短い、
    　請求項１に記載の籾殻燃焼装置。
  4. 　前記第１レーキ部及び前記第２レーキ部は、
    　前記軸部に平行な方向から見て前記支持部に対して角度を有して取り付けられている、
    　請求項１記載の籾殻燃焼装置。
  5. 　前記燃焼板は、多孔質の材料である、
    　請求項１に記載の籾殻燃焼装置。
  6. 　前記空気供給部は、前記燃焼室の下方に設けられる　請求項１に記載の籾殻燃焼装置。
  7. 　前記レーキは、前記燃焼板の平面視の中心と同軸上に前記軸が設けられる、
    　請求項１に記載の籾殻燃焼装置。
  8. 　籾殻を燃焼させて熱交換して温風を発生する籾殻燃焼装置と、
    　前記籾殻燃焼装置が発生させた前記温風により穀物を乾燥させる穀物乾燥機と、
    　前記籾殻燃焼装置が発生させた前記温風を前記穀物乾燥機に送るダクトと、
    　を備える穀物乾燥システムであり、
    　前記籾殻燃焼装置は、
    　請求項１に記載の籾殻燃焼装置である、
    　穀物乾燥システム。
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