JP2008208360A - 固体燃料およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造時における粉砕効率を向上させつつ良好に燃焼させることができる固体燃料およびその製造方法を提供する。
【解決手段】製造燃焼設備１００では、籾殻と木屑とを混合した混合物が竪型ローラミル３０に供給されて粉砕され固体燃料として燃焼ボイラ２５に供給される。固体燃料は、籾殻と該籾殻以外のバイオマス１００重量％に対して５〜１５重量％の籾殻を混合してなる。竪型ローラミル３０においては、籾殻および木屑の混合物が粉砕される際に、加圧ファン２７を介して燃焼ボイラ２５の排気ガスＳから取り出された熱風Ｐが内部に供給されるため、固体燃料を十分に乾燥させることができる。この固体燃料では、竪型ローラミル３０の運転時における粉砕抵抗を減少させて振動を抑えつつ木屑の供給量を増加させることができるので粉砕効率を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、バイオマスを細かく粉砕し乾燥させて微粉化した燃焼用の固体燃料およびその製造方法に関し、さらに詳しくは製造時の粉砕効率を向上させつつ良好に燃焼させることができる固体燃料およびその製造方法に関する。

近年益々エネルギーの需要が増大していることに対応し、瀝青炭のような高品位の石炭に代えて、褐炭のような水分や揮発分を多く含んだ石炭を粉砕・乾燥させて生成した微粉炭や、木材などのバイオマスを粉砕・乾燥させて粉末状にした微粉バイオマス燃料などの固体燃料を使用して燃焼を行うボイラやキルンなどの工業用炉に用いる燃焼装置の開発が進められている。

このような燃焼装置を開示するものとして、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この特許文献１に記載された燃焼装置では、まず、ミルによって木材を粉砕し乾燥用気流により乾燥させて木粉を生成し排気ガスＡとともに外部へ排出する。そして、集塵機によって排気ガスＡにより搬送された木粉を捕集するとともに、排気ガスＡから木粉を除いて排気ガスＢを排出し、ボイラによってこの木粉を燃料として燃焼し排気ガスＣを排出する。

また、制御部は、ミルの排気ガスＡの出口付近に設置された温度センサの検出信号に基づき、排気ガスＢの一部と排気ガスＣの一部を適当な混合比で混合させ、排気ガスＡの温度が９５℃〜１３０℃になるように制御する。これにより、この燃焼装置は、木粉を燃料とした場合であっても、木材のミルでの発火や硫黄成分の露結などを防止しつつ、木粉を十分に細かく粉砕して乾燥させることができる構成となっている。
特開２００５−４８９６７号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載されている燃焼装置では、ミルに投入される木材の粒度分布が粗粒側、あるいは細粒側に偏った場合、ミルにおける木材の粉砕時に機械的振動が発生するため、ミルに投入する木材の投入量を減少させざるを得ず、ミルの良好な運用ができなくなるという問題がある。

また、ミルから排出される固体燃料の排出量を増加させるために、ミルに投入する木材の投入量を増加させると、粉砕抵抗が大きくなりミルの性能によっては木材の粉砕や乾燥が不十分となって、良好な燃焼性を有する固体燃料を製造できなくなる場合があるという問題もある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、製造時における粉砕効率を向上させつつ良好に燃焼させることができる固体燃料およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的達成のため、本発明に係る固体燃料は、籾殻と該籾殻以外のバイオマスとを混合し粉砕してなることを特徴とする。

本発明に係る固体燃料は、上記のように籾殻とこの籾殻以外のバイオマスを混合し粉砕して構成されることにより、従来の固体燃料と比べてミルにおける粉砕抵抗が小さくなり粉砕時の機械的振動が抑えられるために製造時の粉砕効率を向上させることができる。また、粉砕抵抗が小さくなるため十分に粉砕されて良好な燃焼性を有することができる。

また、籾殻と該籾殻以外のバイオマス１００重量％に対して、５〜１５重量％の籾殻を混合し粉砕してなる構成とされていてもよい。

また、バイオマスは、建築廃材、伐採木等からなる木質バイオマスであるとよい。

本発明に係る固体燃料の製造方法は、籾殻と該籾殻以外のバイオマスを混合して混合物を生成し、該混合物を竪型ローラミルにて粉砕することを特徴とする。

本発明に係る固体燃料の製造方法では、上記のように籾殻とこの籾殻以外のバイオマスを混合して混合物を生成し、この混合物を竪型ローラミルにて粉砕することにより、従来の製造方法と比べてミルにおける粉砕抵抗を小さくして粉砕時の機械的振動を抑えることができるため、製造時の粉砕効率を向上させてミルの良好な運用を図ることができる。また、粉砕抵抗を小さくすることができるため、混合物を十分に粉砕して良好な燃焼性を有する固体燃料を製造することができる。

また、竪型ローラミルに熱風を供給しながら混合物を粉砕する構成とされていてもよい。

バイオマスは、建築廃材、伐採木等からなる木質バイオマスであるとよい。

本発明によれば、製造時における粉砕効率を向上させつつ良好に燃焼させることができる固体燃料およびその製造方法を提供することが可能となるという効果を奏する。

以下、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態に係る固体燃料およびその製造方法を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る固体燃料の製造燃焼設備の全体構成の一例を説明するための説明図である。図１に示すように、製造燃焼設備１００では、まず、例えば籾殻にこの籾殻以外のバイオマスを混合した固体燃料の材料となる混合物が、トラック１１から受入ホッパ１２に投入される。なお、混合物の投入に伴う受入ホッパ１２内の空気中の塵などは、図示しない集塵機により集塵される。

投入される混合物は、籾殻と該籾殻以外のバイオマス１００重量％に対して、５〜１５重量％の籾殻が混合されたものである。ここで、混合物を構成するバイオマスは、建築廃材、伐採木などの木質バイオマスである木屑を使用し、籾殻は、米、麦、粟、稗などの穀物系籾殻を使用するとよい。

そして、受入ホッパ１２に投入された混合物は、スクリューフィーダ１３によって所定の搬送速度で攪拌搬送されるとともに、ディスクスクリーン１４を介して混合物中の夾雑物が取り除かれた後、ベルトコンベア１６およびスクリューフィーダ１７を介して供給ホッパ１８に投入され貯蔵される。なお、ディスクスクリーン１４から排出された混合物からは、さらにベルトコンベア１６による搬送中に磁選機１５によって鉄片などの磁性体が取り除かれる。

供給ホッパ１８に貯蔵された混合物は、供給フィーダ１９を介して所定量ずつ計量ベルトコンベア２０に排出され、さらにこの計量ベルトコンベア２０によって定量が量られた上でダブルフラップゲート２１を介して竪型ローラミル３０に供給される。

竪型ローラミル３０では、投入された混合物が細かく粉砕される。この竪型ローラミル３０内では、粉砕された混合物のうち、微粉化された軽量の粉体は竪型ローラミル３０内に加圧ファン２７によって供給される熱風Ｐにより上方へ空気搬送され、回転分級機３１によって粒子径や密度、形状などに基づき区別されて本実施形態に係る固体燃料として粉体分離器であるサイクロン２２に供給される。

このサイクロン２２では、空気搬送された固体燃料が空気と分離され、分離された空気はミルファン２８によってバグフィルタ２９に供給されて、粉塵などが除去された後に図示しない環境設備へ送られるとともに、一部が加圧ファン２７に送られる。

また、前述の分離された空気の一部は、図１に示すとおり燃焼熱ガスサイクロン２６の出口または加圧ファン２７の入口に送ることもできる。さらに、前述の分離された空気の一部は、加圧ファン２７の排気側に送ることもできる。

一方、サイクロン２２内で空気と分離された固体燃料は、下方に落下して搬送ブロア２３により分配器２４に送られた後、燃焼ボイラ２５に備えられた図示しない燃焼バーナの数に応じて分配され、燃焼ボイラ２５内で燃料として利用される。

なお、バグフィルタ２９にて除去された粉塵は、フィーダ２９ａによってサイクロン２２からの固体燃料と合わせて分配器２４に送られ、上述した固体燃料として利用される。また、本例の製造燃焼設備１００では、分配器２４を介して分配された固体燃料に対し、さらに微粉炭が混合されて燃焼ボイラ２５にて燃料として利用される。

燃焼ボイラ２５内の排気ガスＳは、燃焼ボイラ２５から排出されて燃焼熱ガスサイクロン２６に供給され、この燃焼熱ガスサイクロン２６にて熱風Ｐと煤塵とに分離され、分離された煤塵は図示しない環境設備へ送られるとともに、熱風Ｐは加圧ファン２７に送られて竪型ローラミル３０に供給される。

したがって、本例の製造燃焼設備１００においては、竪型ローラミル３０内では、籾殻と木屑からなる混合物が細かく粉砕されるだけではなく、加圧ファン２７からの熱風Ｐにより十分に乾燥される（粉砕乾燥）。

図２は、上述した製造燃焼設備１００における竪型ローラミル３０の運転時の各種運用データを示す図である。なお、図２（ａ）は木屑供給量（縦軸の単位はｔ／ｈ）の変移を、同図（ｂ）はミルの差圧（縦軸の単位はｋＰａ）の変移を、同図（ｃ）はミルの振動（縦軸の単位はμｍ）の変移をそれぞれ示している。本例の竪型ローラミル３０では、同図（ａ）に示すように、ダブルフラップゲート２１を介して供給可能な木屑の供給量は、木屑に対して籾殻を投入する前よりも籾殻を投入した後の方が増加する。すなわち、籾殻と木屑を混合した場合の方が、木屑のみの場合よりも全体的に供給量を増加させることができることを示している。

また、同図（ｂ）に示すように、竪型ローラミル３０への排ガス供給側と固体燃料排出側の圧力差（差圧）は、木屑に対して籾殻を投入する前よりも籾殻を投入した後の方が減少する。このことは、籾殻と木屑を混合した場合の方が木屑のみの場合よりも竪型ローラミル３０内での木屑の粉砕効率が向上し、粉砕物のローラミル３０内部での循環量が減少したことを示している。

さらに、同図（ｃ）に示すように、竪型ローラミル３０における機械的振動は、木屑に対して籾殻を投入する前よりも籾殻を投入した後の方が減少する。このことは、籾殻と木屑を混合した場合の方が木屑のみの場合よりも竪型ローラミル３０内での粉砕物の粉砕ローラへの噛み込みが向上し、粉砕抵抗が少なく機械的負荷が減少することを示している。

なお、本例の製造燃焼設備１００にて用いた籾殻、木屑および籾殻と木屑の混合物（固体燃料）それぞれの組成は、次の表１に示すようなものとなった。籾殻は米の籾殻を、木屑は建築廃材を用いた。建築廃材と米の籾殻の総重量１００重量％に対して、１０重量％の米の籾殻が混合された。

また、本例の製造燃焼設備１００の燃焼ボイラ２５における固体燃料として、木屑のみを用いた場合と籾殻と木屑の混合物を用いた場合の各種運用データは、次の表２に示すようなものとなった。表２によれば、籾殻を混合した場合とそうでない場合を比べると、発電量等のボイラ性能や、排ガス濃度は同程度であった。

このように、図２、表１および表２からも明らかなように、籾殻と木屑を混合して粉砕した本実施形態に係る固体燃料は、木屑のみからなる固体燃料と比較しても、同等あるいはそれ以上の燃焼性を備えつつ竪型ローラミル３０の運用を良好にすることが可能であるといえる。したがって、この固体燃料によれば、製造時における粉砕効率を向上させつつ良好に燃焼させることが可能となる。

なお、上述した製造燃焼設備１００では、トラック１１から受入ホッパ１２に投入される固体燃料の材料が、籾殻と木屑とを混合した混合物であるため、これら籾殻と木屑との混合については、次のような方法を採用することが可能である。

図３は、製造燃焼設備１００における籾殻と木屑との混合方法を説明するための図である。籾殻と木屑との混合は、例えば図３（ａ）に示すように、まず、ショベルローダ４１により混合ヤード５０の籾殻受入ホッパ４２へあらかじめ籾殻を貯蔵しておく。そして、図示しないセンサによって受入ホッパ４５近傍へのトラック４７の進入が検知されると、籾殻切出しコンベア４３および籾殻投入コンベア４４を起動して籾殻の受入ホッパ４５への投入を開始するとともに、トラック４７に積載した木屑を受入ホッパ４５へ投入する。

このとき、籾殻切出しコンベア４３および籾殻投入コンベア４４による籾殻の搬送投入量をスクリューフィーダ４６の切出し能力に基づいてあらかじめ最適な混合割合となるように調整しておくとよい。受入ホッパ４５においては、それぞれ投入された籾殻と木屑とがスクリューフィーダ４６により攪拌されつつ混合され、竪型ローラミル３０側へ排出されて供給される。したがって、このような混合方法によれば、スクリューフィーダ４６を、竪型ローラミル３０への払い出し機のみならず籾殻と木屑との混合機としても利用することが可能となるとともに、籾殻と木屑とを容易に混合することが可能となる。

また、籾殻と木屑との混合は、例えば図３（ｂ）に示すように、籾殻を積載したトラック４８と木屑を積載したトラック４９のそれぞれの積載量を、あらかじめ最適な混合割合となるように設定しておく。そして、各トラック４８，４９を混合ヤード５０へ進入させ、受入ホッパ４５へ籾殻および木屑を投入し、スクリューフィーダ４６により攪拌混合して竪型ローラミル３０側へ排出する。この場合、図示しないセンサによって受入ホッパ４５近傍へのトラック４８，４９の進入が検知されると、スクリューフィーダ４６が起動して籾殻と木屑を受入ホッパ４５経由で混合することも可能である。この場合においても、上述したように容易に籾殻と木屑とを混合することができる。なお、図３に示した受入ホッパ４５およびスクリューフィーダ４６は、図１に示した受入ホッパ１２およびスクリューフィーダ１３として用いることができる。

さらに、木屑と籾殻の混合は、以下に示すような方法でも行うことができる。まず、木屑と籾殻とをそれぞれ図示しないシャベルカー等を使用することにより交互に積み上げて層状とする。この場合、例えば木屑と籾殻の層の厚みは２０から５０セントメートル程度である。また、層の数は、木屑と籾殻を１層とすると１〜５層である。こうして形成された層状物は、端部からシャベルカー等によって断面的に切り崩され、トラック（図示せず）に積み込まれる。そして、木屑と籾殻は、切り崩し、積み込まれる際に混合される。これにより、簡便な方法で木屑と籾殻を混合することができる。最後に、混合された木屑と籾殻は、トラックから図１に示す受入ホッパ１２に投入される。

以上述べたように、本実施形態に係る固体燃料およびその製造方法によれば、固体燃料の製造時における竪型ローラミル３０での粉砕効率を向上させることができる。また、十分に細かく粉砕されて従来の固体燃料と性能差が少なく良好に燃焼される固体燃料を容易に製造することができる。

本発明の一実施形態に係る固体燃料の製造燃焼設備の全体構成の一例を説明するための説明図である。 同製造燃焼設備における竪型ローラミルの運転時の各種運用データを示す図である。 同製造燃焼設備における籾殻と木屑との混合方法を説明するための図である。

符号の説明

１１…トラック、１２…受入ホッパ、１３…スクリューフィーダ、１４…ディスクスクリーン、１５…選磁機、１６…ベルトコンベア、１７…スクリューフィーダ、１８…供給ホッパ、１９…供給フィーダ、２０…ベルトコンベア、２１…ダブルフラップゲート、２２…サイクロン、２３…搬送ブロア、２４…分配器、２５…燃焼ボイラ、２６…燃焼熱ガスサイクロン、２７…加圧ファン、２８…ミルファン、２９…バグフィルタ、３０…竪型ローラミル、３１…回転分級機。

Claims (6)

1. 籾殻と該籾殻以外のバイオマスとを混合し粉砕してなることを特徴とする固体燃料。
2. 籾殻と該籾殻以外のバイオマス１００重量％に対して、５〜１５重量％の前記籾殻を混合し粉砕してなることを特徴とする請求項１記載の固体燃料。
3. 前記バイオマスは、建築廃材、伐採木等からなる木質バイオマスであることを特徴とする請求項１または２記載の固体燃料。
4. 籾殻と該籾殻以外のバイオマスを混合して混合物を生成し、該混合物を竪型ローラミルにて粉砕することを特徴とする固体燃料の製造方法。
5. 前記竪型ローラミルに熱風を供給しながら前記混合物を粉砕することを特徴とする請求項４記載の固体燃料の製造方法。
6. 前記バイオマスは、建築廃材、伐採木等からなる木質バイオマスであることを特徴とする請求項４または５記載の固体燃料の製造方法。

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