JP3239379U - Mobile production equipment for wood fuel pellets - Google Patents

Abstract

【課題】木質燃料ペレットの移動式製造設備を提供する。【解決手段】木質燃料ペレットの移動式製造設備は、少なくとも粉砕装置４、８を海上輸送または陸上輸送可能なコンテナ内に設置する。原料となる木質材料を、その収集現場において、一次粉砕機としての自走式チッパーで針状形チップ状物に切削・粉砕し、コンテナに取り付けたチッパー１、スクリューコンベア３などを介して、コンテナ内部に固定された粗粉砕装置４で乾式条件下で更に粉砕・解繊し、スクリーンの篩目を通過して送風装置５により風送ダクト６およびホッパー７を介して送り込まれる解繊物を、微粉砕装置８で、さらに、叩解・フィブリル現象を呈した微粒綿状物とする。コンテナごとペレット工場に移送され、ペレット工場において、フレキシブルコンテナバッグ等へ詰められて、ペレット工場内の粉砕物ストックヤードに運ばれる。【選択図】図１A mobile manufacturing facility for wood fuel pellets is provided. A mobile production facility for wood fuel pellets has at least crushers 4, 8 installed in a container that can be transported by sea or by land. At the collection site, woody materials, which are raw materials, are cut and crushed into needle-shaped chips by a self-propelled chipper as a primary crusher. The coarse crushing device 4 fixed inside further crushes and defibrates under dry conditions. In the fine pulverizer 8, it is further made into a fine cotton-like material exhibiting the beating/fibrillation phenomenon. The container is transported to the pellet factory, packed in a flexible container bag or the like at the pellet factory, and transported to the pulverized material stockyard in the pellet factory. [Selection drawing] Fig. 1

Description

本考案は、針葉樹皮、広葉樹皮及び主伐、間伐素材生産現場における今まで林内残地材となっていた木質材及び林内、近隣繁茂タケ・ササ類を用いて半炭化木質燃料ペレットを製造するための木質燃料ペレットの移動式製造設備に関するものである。 The present invention is to produce semi-carbonized wood fuel pellets by using coniferous bark, broad-leaved bark, main cutting, woody materials that have been leftover materials in the forest so far at the production site of thinning materials, and bamboos and bamboo grasses that grow in the vicinity. It relates to a mobile production facility for wood fuel pellets.

地球温暖化環境変動の要因対策としての持続再生可能エネルギー燃料としての変換を行うものである。半炭化物域燃料ペレットとしたのは石炭混焼率のアップ或いは、代替燃料としての立場を担えると考えるものである。 It converts to a sustainable renewable energy fuel as a countermeasure against global warming and environmental changes. The use of semi-carbide fuel pellets is thought to increase the coal co-firing ratio or to serve as an alternative fuel.

従来の木質燃料ペレット製造方法は約半世紀の実績を持つものの、製材時発生するオガ粉サイズが主流で、粒径は３～６ｍｍ程度で、含水率を落とすためには蒸気ボイラーによる乾燥が採用され、コストが掛けているに拘わらず、日本木質ペレット規格基準（案）をクリアする低品質のものが多い。 The conventional wood fuel pellet production method has a track record of about half a century, but the size of the sawdust generated during sawing is the mainstream, with a particle size of about 3 to 6 mm, and drying with a steam boiler is adopted to reduce the moisture content. Despite the high cost, there are many low-quality products that clear the Japanese wood pellet standards (draft).

ヨーロッパでは集成材主体の消費構造の中にあって、乾燥集成部材ラミナの表面研磨装置モルダーから大量発生するダストに２％のバインダーを加水混錬するミキサーを経て約７０℃の温度域で成型されている。 In Europe, in the consumption structure of mainly laminated timber, the dust generated in large quantities from the surface polishing machine molder of dry laminated lamina is molded in a temperature range of about 70°C through a mixer that hydro-mixes 2% binder with water. ing.

主に家庭用の燃料として２０２１年の国内生産量は全国約１４０社で１４万ｔ弱生産されている。石炭発電所閉鎖のシナリオが描かれる中にあって、当面必要なバイオマス混焼材は２０２５年には６００万ｔ～８００万ｔに及ぶとされている。 Mainly used as household fuel, the domestic production volume in 2021 will be slightly less than 140,000 tons by about 140 companies nationwide. As the coal power plant closure scenario is drawn, the amount of biomass co-combustion material required for the time being is said to reach 6 million to 8 million tons in 2025.

日本国内における原材料取得の環境は厳しく、製造方法の改善が無ければ混焼に不向きという状態にある。林内材の災害時流失などの状況から林内残地材は相当量が回収できると考えられる。タケ材についても厄介材と言われつつ利用されないので繁茂し続けている。大量の国内需要に応える木質燃料ペレットの製造量が望まれている。 The environment for obtaining raw materials in Japan is severe, and if there is no improvement in the manufacturing method, it will be unsuitable for co-firing. It is thought that a considerable amount of residual forest materials can be recovered from the situation such as the loss of forest materials during disasters. Although bamboo is said to be a troublesome material, it continues to grow because it is not used. A production volume of wood fuel pellets that meets a large domestic demand is desired.

二酸化炭素排出量の削減手段として有望視され、また持続可能エネルギー利用の一方策として、未利用木質バイオマスによる代替え燃料化手段として有望視され開発が望まれている木質バイオマスペレット半炭化技術も確立されていない。これまでの国の補助事業による試作試験の結果報告によると、木質チップの混焼実績は１％程度とされ、木質ペレットの半炭化物は３０％～８０％混焼が可能とされている。 Woody biomass pellet semi-carbonization technology has been established as a promising means of reducing carbon dioxide emissions and as a way of using sustainable energy as an alternative fuel from unused woody biomass. not According to the results of the prototype test conducted by the government subsidized project, the actual results of co-firing of wood chips is about 1%, and it is possible to co-firing 30% to 80% of semi-carbonized wood pellets.

特許文献１には、ペレット成形用の多数の細孔が形成されたダイスと、ダイスに圧接しながら回転することで、材料を粉砕しながらダイスの細孔に圧入する回転ローラーと、を備えるフラットダイ式のペレタイザーが記載されている。 In Patent Document 1, a die in which a large number of pores for pellet molding are formed, and a rotating roller that presses into the pores of the die while pulverizing the material by rotating while being pressed against the die. A die-type pelletizer is described.

ダイスに形成された細孔は、材料を棒状に圧縮成形する圧縮成形部と、圧縮成形部の出口側に形成され、出口に向かって穴径が僅かに大きくなるテーパ部とを備え、圧縮成形部は、製造されるペレットの直径を規定するストレート部と、細孔の入口に形成されるストレート部の穴径よりも穴径の大きな径大部とを備え、径大部とストレート部との境界には段差が形成され、テーパ部はストレート部との接続部の穴径がストレート部の穴径と同じであり、テーパ部のテーパ面の傾斜角が０．１～１．０°であり、細孔の入口の穴径よりも出口の穴径が小さいことを特徴とするものである。 The pores formed in the die are provided with a compression molding portion that compresses and molds the material into a rod shape, and a tapered portion that is formed on the exit side of the compression molding portion and has a hole diameter that slightly increases toward the exit. The portion includes a straight portion that defines the diameter of the pellet to be produced, and a large diameter portion that has a larger hole diameter than the hole diameter of the straight portion formed at the entrance of the pore. A step is formed at the boundary, the hole diameter of the tapered portion connecting to the straight portion is the same as the hole diameter of the straight portion, and the taper surface of the tapered portion has an inclination angle of 0.1 to 1.0°. , the diameter of the outlet of the pore is smaller than the diameter of the inlet of the pore.

特許文献２には、生後２年以上で枝葉部分を除去した生竹１００重量％に対し、生後２年以上で枝葉部分を除去した含水率５５％未満の枯れ竹２５～４００重量％の割合で両方を破砕・粉砕機に混入して破砕および粉砕し、竹ベースの混合粉末を得る破砕および粉砕工程と、破砕および粉砕工程で得られた竹ベースの混合粉末を乾燥機で乾燥させる乾燥工程と、乾燥工程で乾燥された竹ベースの混合粉末を造粒機によって造粒し、竹ペレットを得る造粒工程とを有することを特徴とする、竹ペレット燃料の製造方法が記載されている。 In Patent Document 2, the ratio of 25 to 400% by weight of dead bamboo with a water content of less than 55% after removing the branches and leaves from two years old or more is 100% by weight. Both are mixed in a crusher/pulverizer to crush and pulverize to obtain a bamboo-based mixed powder, and a drying process of drying the bamboo-based mixed powder obtained in the crushing and pulverizing process with a dryer. and a granulation step of obtaining bamboo pellets by granulating the bamboo-based mixed powder dried in the drying step with a granulator.

特許文献３には、酸素欠乏雰囲気中かつ密閉状態において、バイオマスを２００～５００℃で加熱することにより、１～５％のタール分を含有する生成物を収得することを特徴とする、バイオマス半炭化圧密燃料前駆体の製造方法が記載されている。 In Patent Document 3, biomass is heated at 200 to 500 ° C. in an oxygen-deficient atmosphere and in a closed state to obtain a product containing 1 to 5% of tar. A method for producing a carbonized compacted fuel precursor is described.

特許文献４には、再生原料（使用済物品）又は中間製品として供される古紙、古布、木片、バージンパルプシートその他の繊維含有材料から解繊物を得ようとする際に、主に乾式解繊処理の前処理として繊維含有材料を物理的に切り刻むために用いられる繊維含有材料の縦型粗粉砕装置及びその刃物構造が記載されている。 In Patent Document 4, when trying to obtain defibrated materials from recycled raw materials (used goods) or intermediate products such as waste paper, waste cloth, wood chips, virgin pulp sheets and other fiber-containing materials, dry defibration is mainly used. A vertical coarse pulverizer for fiber-containing material used for physically chopping the fiber-containing material as a pretreatment for fiber processing and its blade structure are described.

特許文献５には、本考案の考案者による従来の木質燃料ペレットの製造装置が記載されており、図２に示すように、投入された木質材料を、所定の寸法以下のチップ状物に切削・粉砕する一次粉砕機としてのチッパー２２と、チッパー２２で切削・粉砕されたチップ状物を乾式条件下で粉砕・解繊して繊維束あるいは維管束を引きちぎった状態の綿状物にする粗粉砕機２４と、粗粉砕機２４に取り付けられたスクリーンのふるい目を通過して風送ダクト２６を介して送り込まれる綿状物を叩解して微粒径化された微粒綿状物とするための微粉砕機２８と、微粉砕機２８に取り付けられたスクリーンのふるい目を通過して風送ダクト２９およびサイクロン３０を介して送り込まれた微粒径綿状物を原料として所定温度の成型環境のもとでペレットを成型するペレタイザー３３と、ペレタイザー３３で成型され、コンベア３４を介して投入された温かい状態のペレットをそのまま所定温度で所定時間滞留させることによりペレットを半炭化させる恒温熟成装置３７とを備えるものである。 Patent Document 5 describes a conventional apparatus for producing wood fuel pellets by the inventor of the present invention, and as shown in FIG. A chipper 22 as a primary pulverizer for pulverizing, and the chip-like material cut and pulverized by the chipper 22 is pulverized and defibrated under dry conditions to make a cotton-like material in which fiber bundles or vascular bundles are torn off. To beat the flocs sent through the pulverizer 24 and the meshes of the screen attached to the coarse pulverizer 24 and sent through the ventilation duct 26 to produce fine flocs having fine particle sizes. and a fine pulverizer 28, and a molding environment at a predetermined temperature using fine particle size cotton-like material that has passed through the sieve mesh of the screen attached to the fine pulverizer 28 and is fed through the air duct 29 and the cyclone 30. a pelletizer 33 that molds pellets under a constant temperature aging device 37, and a constant temperature aging device 37 that semi-carbonizes the pellets by allowing the pellets in a warm state molded by the pelletizer 33 and charged via a conveyor 34 to remain at a predetermined temperature for a predetermined time. and

特許文献６には、内側面に１つ以上の固定刃を備えた有底円筒容器と、有底円筒容器の内側面との間に間隔を設けて周設されるとともに固定刃が内部に配置されている多孔スクリーンと、この多孔スクリーンを跨ぐように設置されて固定刃を内側面に固定するリブと、有底円筒容器の軸中心に軸装され固定刃と協働して繊維含有材料を切断又は裂断する回転刃と、稼働中に有底円筒容器内の気体を吸引するとともに多孔スクリーンを介して粉砕された繊維含有材料を外部に排出・回収するための気体吸引部と、を有する粉砕装置であって、回転刃は回転により有底円筒容器内で上向きの気流を生じさせる構造を有し、回転刃の回転軸方向に離間しながら３段以上設置され、かつ回転刃の厚みは下段から上段に向かうにつれて増加するとともに、気体吸引部は有底円筒容器の内側面の下部に１つ以上形成され、稼働中に有底円筒容器内で生じる上向きの気流及び粉砕された繊維含有材料の流動に抗して下向きの吸引気流を生じさせ、粉砕された繊維含有材料を有底円筒容器から排出するようにした粉砕装置が記載されている。 In Patent Document 6, a bottomed cylindrical container having one or more fixed blades on the inner surface and a bottomed cylindrical container are provided with a space between the inner surface of the bottomed cylindrical container and the fixed blades are arranged inside. a perforated screen, ribs installed to straddle the perforated screen and fixing the fixed blade to the inner surface, and a fiber-containing material cooperating with the fixed blade mounted on the axis center of the bottomed cylindrical container. It has a rotating blade for cutting or tearing, and a gas suction part for sucking the gas in the bottomed cylindrical container during operation and for discharging and recovering the fiber-containing material pulverized through the porous screen to the outside. A pulverizing device, wherein the rotating blades have a structure that generates an upward air flow in a bottomed cylindrical container by rotation, are installed in three or more stages while being spaced apart in the rotation axis direction of the rotating blades, and the thickness of the rotating blades is One or more gas suction parts are formed at the lower part of the inner surface of the bottomed cylindrical container, and the upward air flow and pulverized fiber-containing material generated in the bottomed cylindrical container during operation. A comminution device is described which produces a downward suction air current against the flow of the air to discharge the comminuted fiber-containing material from a bottomed cylindrical vessel.

特許第６２４５６８６号公報Japanese Patent No. 6245686 特開２０１２－１８８５５６号公報JP 2012-188556 A 特許第３８３７４９０号公報Japanese Patent No. 3837490 特許第３０５１９８１号公報Japanese Patent No. 3051981 実用新案登録第３２２３７６７号公報Utility Model Registration No. 3223767 実用新案登録第３２２６３０１号公報Utility Model Registration No. 3226301 実用新案登録第３２３２１１３号公報Utility Model Registration No. 3232113

森林総合研究所、「木質ペレット成型機構の解明」、２０１０年３月Forestry and Forest Products Research Institute, "Elucidation of Wood Pellet Forming Mechanism", March 2010 佐野寛、本庄孝子、「バイオマス半炭化の原理と効用」、高温学会誌第３７巻第２号、p.43-p.49Hiroshi Sano, Takako Honjo, "Principle and effect of semi-carbonization of biomass", Journal of High Temperature Society, Vol.37, No.2, p.43-49 栗山 旭、「木材の200℃までの加熱処理による化学的変化について」、材料第１６巻第１６９号、p.772-p.776Akira Kuriyama, ``Chemical changes of wood due to heat treatment up to 200°C,'' Materials Vol. 16, No. 169, p.772-776 熊崎実、「熱電併給システムではじめる木質バイオマスエネルギー」、日刊工業新聞社、２０１６年９月、p.162-166及びp.180-190Minoru Kumasaki, "Wood biomass energy starting with cogeneration system", Nikkan Kogyo Shimbun, September 2016, p.162-166 and p.180-190

従来は成形材料の粉砕物の粒度や含水率に大きなバラつきがあり、成型不良や燃え難い製品化へつながるに至っていた。粉砕性と成型条件である１２％前後の安定した含水率実現の必要性があった。 In the past, there was a large variation in the particle size and moisture content of pulverized molding materials, which led to poor molding and low-combustibility products. There was a need to realize a stable moisture content of around 12%, which is grindability and molding conditions.

ペレタイザーの所定の動作環境で要求する含水率１４～１８％を実現するためには、コンディショナー入口の微粒径綿状粉砕物の含水率が１２％程度になるようにコンディショナーで噴霧される水分を調整することが望ましい。 In order to achieve a moisture content of 14 to 18%, which is required in the predetermined operating environment of the pelletizer, the water sprayed by the conditioner is added so that the moisture content of the fine-grained cotton-like pulverized material at the inlet of the conditioner is about 12%. Adjustment is desirable.

前項の解決の一手段として高温乾燥装置による乾燥後、成型機構のダイスの機能を利用した成型がなされているものの、４００℃を超える温度環境下では温度による材料の変化により、使用制限２％以下のでんぷん質バインダーによる再結晶助材の必要性があり、確実な再結晶成型の条件を見出す必要がある。 As a means of solving the above issue, after drying with a high-temperature drying device, molding is performed using the function of the dies of the molding mechanism. There is a need for a recrystallization aid using a starchy binder, and it is necessary to find conditions for reliable recrystallization molding.

成型後は冷却装置で貯蔵装置・貯蔵室の貯蔵温度環境以内に冷却する必要がある。吸湿性を残した状況にある為に変質しやすい状態である為保管性の向上が必要である。 After molding, it is necessary to cool with a cooling device within the storage temperature environment of the storage device and storage room. Since it is in a state where it remains hygroscopic, it is in a state where it is easy to deteriorate, so it is necessary to improve storage stability.

大量の消費の出口先として、石炭火力発電所の使用廃止のロードマップが検討されている。日本国内における石炭火力発電所の新設計画に許可はされず、既存石炭発電所の休廃止も各電力会社で検討されている。２０２２年のウクライナに対するロシア侵攻は様々な二つの資源国の出荷調整が始まり石炭の価格も２倍に急騰した。企業発電所も企業に課せられる二酸化炭素の排出量の制限から脱カーボンへ向けての投資がされ始めた。ここに本木質ペレット製造装置の必要性が期待される。木質バイオマス発電所におけるＰＫＳ燃料代替えや、木質バイオマス発電所に対する利用は、大量製造しても、保管施設としてトレーラーへを利用すれば、定期的な配達を可能とできる。 A roadmap for phasing out the use of coal-fired power plants is being considered as an outlet for massive consumption. Permission has not been granted for new coal-fired power plants in Japan, and power companies are considering shutting down existing coal-fired power plants. The 2022 Russian aggression against Ukraine led to a sharp doubling of coal prices as various two resource-rich countries began to adjust shipments. Corporate power plants have also begun to invest in decarbonization due to the carbon dioxide emission limits imposed on companies. Here, the necessity of this wood pellet manufacturing equipment is expected. As a substitute for PKS fuel in woody biomass power plants and for use in woody biomass power plants, regular delivery can be made possible by using a trailer as a storage facility even if mass production is used.

森林資源を多く抱える我が国にとって木質バイオマスとりわけ未利用資源を利用したエネルギー利用の一手段として、木質バイオマスペレット化は重要な実施すべき課題である。にも拘わらず技術の進展が不足して利用先拡大に至らず実用化の決め手に欠いていた。全国各地方地域に大量の未利用バイオマスの賦存量知られている。その中でも針葉樹皮や林内残置材や、広葉樹の利用拡大の中で針葉樹同様に広葉樹皮や林内残置材やタケ・ササ資源が知られている。未利用バイオマスのコストを解決する有効な手段も考えなければ、木質燃料ペレット材料の獲得に無理な状況もみられる。 Woody biomass pelletization is an important task for Japan, which has many forest resources, as a means of energy utilization using woody biomass, especially unused resources. In spite of this, the lack of progress in technology has not led to the expansion of the use, and the decisive factor for practical application has been lacking. A large amount of unused biomass is known to exist in each region of the country. Among them, coniferous bark, wood left in the forest, and broad-leaved bark, wood left in the forest, and bamboo/sasa resources are known as the use of broad-leaved trees is expanding. If we do not think of an effective means of resolving the cost of unused biomass, we may find it difficult to acquire wood fuel pellet materials.

本考案は、上述のような従来技術における課題の解決を図ったものであり、水分および乾留ガス以外の物質を失わず、質量が高く着火性が良く発熱量の高い品質の安定した半炭化木質燃料ペレットを製造することができる木質燃料ペレットの移動式製造設備を提供することを目的としたものである。 The present invention aims to solve the problems in the conventional technology as described above, and does not lose substances other than moisture and dry distillation gas, and has a high mass, good ignitability, and a high calorific value. It is an object of the present invention to provide a mobile production facility for wood fuel pellets capable of producing fuel pellets.

本考案の木質燃料ペレットの移動式製造設備は、投入された木質材料を、所定の寸法以下の針状形チップ状物に切削・粉砕する一次粉砕機としてのチッパーと、チッパーで切削・粉砕された針状形チップ状物を乾式条件下で粉砕・解繊して繊維束あるいは維管束を引きちぎった状態の微粒綿状物にする粉砕装置と、粉砕装置を経由して送り込まれた微粒綿状物を原料として所定の含水率の成型環境のもとでペレットを成型するペレタイザーと、ペレタイザーで成型されたペレットを半炭化させる恒温熟成装置と、を構成要素とする木質燃料ペレットの製造設備のうち、少なくとも粉砕装置が海上輸送または陸上輸送可能なコンテナ内に設置されており、木質材料の収集現場近傍でコンテナ内の粉砕装置に投入される木質材料を粉砕装置で粉砕して微粒綿状物とし、ペレタイザーおよび恒温熟成装置を設置したペレット工場までコンテナごと移送できるようにしたことを特徴とするものである。 The mobile production facility for wood fuel pellets of the present invention includes a chipper as a primary crusher that cuts and crushes the input wood material into needle-shaped chips of a predetermined size or less, and a chipper that cuts and crushes the material. A pulverizing device that pulverizes and fibrillates the needle-shaped chips under dry conditions to make fine flocs from which fiber bundles or vascular bundles have been torn off, and fine flocs sent through the pulverizing device. A wood fuel pellet manufacturing facility consisting of a pelletizer that molds pellets using a material as a raw material in a molding environment with a predetermined moisture content, and a constant temperature aging device that semi-carbonizes the pellets molded by the pelletizer. At least a crushing device is installed in a container that can be transported by sea or by land, and the wood material that is put into the crushing device in the container near the collection site of the wood material is crushed by the crushing device to make a fine flocculent. , and can be transported together with the container to a pellet factory equipped with a pelletizer and a constant temperature aging device.

このコンテナには、収集現場近傍で収集された木質材料である原料をコンテナ内に取り込むためのホッパーが内蔵させることができる。あるいは、コンテナの端部にホッパー取付け、取り外し可能な構成としてもよい。 The container may incorporate a hopper for loading raw material, which is wood material collected near the collection site, into the container. Alternatively, the hopper may be attached to the end of the container and detachable.

さらに、粉砕装置で粉砕された原料をコンテナ内でまたはコンテナ外に送り出すための送風ダクトやサイクロン、あるいはその両者を、コンテナ内に内蔵する構成としてもよい。あるいは、これらをコンテナの壁面あるいは天井部を通して取付け可能な構成としてもよい。 Further, the container may be configured such that an air duct, a cyclone, or both for sending out the raw material pulverized by the pulverizer inside or outside the container is built in the container. Alternatively, they may be configured to be mounted through the wall or ceiling of the container.

上述のような構成により、木質材料を投入し、木質材料から燃料ペレットを製造するための木質燃料ペレットへ投入する粉砕物を製造する粉砕装置を保安・安全性を考慮しコンテナに固定設置することができる。 With the configuration as described above, the pulverizing device for producing the pulverized material to be put into the wood fuel pellets for producing fuel pellets by inserting the wood material into the container is fixedly installed in consideration of security and safety. can be done.

コンテナに設置することにより素材生産時に造られた中間土場や近くの空き地を利用して木質燃料ペレット製造工場の粉砕物ストックヤードへ運ぶことにより、工場の粉砕装置ラインで製造したものと同様に扱うことができる。 By installing it in a container, it is possible to transport it to the pulverized material stockyard of the wood fuel pellet manufacturing plant using the intermediate land created during material production and the nearby vacant land, so that it is the same as the one manufactured on the mill's pulverizer line. can handle.

例えば、海上輸送２０ＦＴコンテナのサイズは長さ約６ｍ×幅約２．４ｍ×高さ約２．６ｍである。この空間に自走式チッパーでピン状に一次粉砕された粉砕物を乾式条件下で更に粉砕・解繊する粗粉砕装置と装置スクリーンの篩目を通過して送風装置により風送ダクト及びホッパーを介して送り込まれる解繊物を叩解・フィブリル現象を呈した微粒綿状物とするための微粉砕装置をコンテナに納める。 For example, a sea freight 20FT container measures approximately 6m long by approximately 2.4m wide by approximately 2.6m high. In this space, the crushed material that has been primarily crushed into pins by a self-propelled chipper is further crushed and defibrated under dry conditions. A fine pulverizing device for converting the fibrillated material fed through the fiber into a fine cotton-like material exhibiting the beating/fibril phenomenon is housed in the container.

海上輸送コンテナは堅固なフレームに凹凸デッキ状鋼板に囲まれ、建物構造物以上の信頼性を持つ。固定された粉砕装置などを収めたコンテナには、自走式チッパー粉砕物を受け取るホッパーとコンテナ内部の粗粉砕装置へ粉砕物をおくるスクリューコンベアなどは容易に取り付けが可能である。 A marine transport container is surrounded by an uneven deck-shaped steel plate on a solid frame, and is more reliable than a building structure. A self-propelled chipper hopper for receiving pulverized material and a screw conveyor for sending pulverized material to the coarse pulverizer inside the container can be easily attached to a container containing a fixed pulverizing device.

コンテナ内部で粉砕された微粒綿状物は、コンテナ外部に取付けられる送風ダクトとサイクロンは、コンテナの堅固な壁面を基準にして、背一致できるフレームを組立て容易に設置できる。サイクロン下部ダクトからコンテナバック等でペレット工場の粉砕物ストックヤードへ送る。 The air duct and cyclone attached to the outside of the container can be easily assembled by assembling a frame that can match the height of the air duct and cyclone installed on the outside of the container. Sent from the cyclone lower duct to the pulverized material stockyard of the pellet factory with a container bag or the like.

粉砕物ストックヤードＡでは乾燥度合い確保のため再度サイクロンに通し、同一条件下で工場生産された粉砕物とともにストックヤードＢに集約される。ストックヤードからエアダクト、あるいはバケットコンベア、スクリューコンベアなどでペレタイザーミキサーのドージングセクションへ送られる。
ペレタイザーで成型後直ちに排出コンベアで排出された温かい状態のペレットは、炭化炉で処理され調整部を通って所定温度で所定時間滞留させることによりペレットを半炭化状化学変化させる恒温熟成装置を備えるといった構成が可能となる。 In the pulverized material stockyard A, the pulverized material is passed through the cyclone again to ensure the degree of dryness, and then collected in the stockyard B together with the pulverized material produced at the factory under the same conditions. It is sent from the stockyard to the dosing section of the pelletizer mixer by air ducts, bucket conveyors, screw conveyors, etc.
The warm pellets discharged by the discharge conveyor immediately after being molded by the pelletizer are treated in a carbonization furnace, passed through the adjustment unit, and held at a predetermined temperature for a predetermined time, and are equipped with a constant temperature aging device that chemically changes the pellets to a semi-carbonized state. configuration is possible.

本考案において、木質材料として針葉樹木質部、広葉樹木質部、針葉樹皮、広葉樹皮の利用としていますが、林内に在っては先丸太、枝、小径木などの林内残置材として存在し、タケ類、ササ類を用いることができ、例えば固定式チッパー、自走式チッパーに投入された木質材料。好ましくはφ３ｍｍ、長さ５０ｍｍ程度の針状形ピンチップ状物に加工されたものが良い。 In the present invention, coniferous wood, broadleaf woody part, coniferous bark, and broadleaf bark are used as wood materials. Sasa can be used, for example wood material fed into stationary chippers, self-propelled chippers. Preferably, it is processed into a needle-like pin tip having a diameter of about 3 mm and a length of about 50 mm.

粉砕装置としては、例えば前述した特許文献４に記載されている竪型粗粉砕装置にピンミル機能を加えた特許文献６による竪型粉砕装置などを用いることができる。タケ・ササの場合は、特許文献４に記載されている竪型粉砕装置にピンミル粉砕装置に連結したものの方がより良い粉砕効果が得られる。φ３ｍｍ程度でより好ましくは５０ｍｍ程度の針状形ピンチップ状物に加工された材料を投入することで、繊維束あるいは維管束を引きちぎりフィブリル性状物が集まった微粒径綿状物が得られる。 As the pulverizing device, for example, a vertical pulverizing device according to Patent Document 6, in which a pin mill function is added to the vertical coarse pulverizing device described in Patent Document 4, can be used. In the case of bamboo and sasa, a better pulverization effect can be obtained by connecting a vertical pulverizer described in Patent Document 4 to a pin mill pulverizer. By throwing in the material processed into needle-like pin-tips having a diameter of about 3 mm, preferably about 50 mm, fiber bundles or vascular bundles are torn off to obtain a micro-particle cotton-like material in which fibril-like materials are collected.

この粉砕装置を、海上輸送コンテナ、例えば２０ＦＴコンテナに積載して、未利用木材を大量に可能とする素材生産時の土場として利用した場所に設置して粉砕物を得て、ペレット工場へ粉砕物を運ぶことがコストを解決する手段として考えられる。 This crusher is loaded into a marine transport container, for example, a 20FT container, installed in a place used as a soil field for material production that allows a large amount of unused wood to obtain crushed material, and crushed to a pellet factory. Transporting goods can be considered as a means of resolving costs.

粉砕装置としては、材料の性質と状態によりスクリーン選択変更して加工を行う。その過程で分離するヘミセルロースに多く含まれる多糖類物質が含水率１５％以下の状態にないと変質する。針葉樹にあっては精油分が、広葉樹にあってはタンニン類が抗菌・殺菌作用として働くものの、タケにあっては乳酸菌の発生が速く異臭も放つことになる。 As for the pulverizing device, the screen is selected and changed according to the properties and conditions of the material. If the polysaccharide substance contained in the hemicellulose separated in the process does not have a moisture content of 15% or less, it will deteriorate. In coniferous trees, essential oils act as antibacterial and bactericidal actions, while in broadleaf trees, tannins act as antibacterial and sterilizing agents.

微粒径綿状粉砕物にするのは、ダクト内を浮遊させサイクロンで多彩な動きすることで含水率１５％以下の状態になり長時間変質しない。この多糖類物質こそバインダーとして機能し、綿状物質は微粉物も絡め包んでいる。一般的に言われる樹脂成分の軟化点である85℃～90℃でよりフィブリル部は良く絡み、水素結合によりさもリグニンの作用もあったような結合力の有るペレットが産出される。 The fine-grained flocculent pulverized material is made by floating it in a duct and moving it in various ways with a cyclone, so that the moisture content is 15% or less, and it does not deteriorate for a long time. This polysaccharide substance functions as a binder, and the cotton-like substance also envelops and envelops the fine powder. At 85°C to 90°C, which is generally said to be the softening point of the resin component, the fibrils are more tightly entangled, and the pellets are produced with a binding force that seems to have had the effect of lignin due to hydrogen bonding.

本考案の装置設備では、成型後、温かい状態の成型物をそのまま連続して恒温熟成装置に滞留させることにより半炭化性能を有し、水性ガスだけが放出され実質的質量の損失のない半炭化木質燃料ペレットを製造することができる。 In the apparatus and equipment of the present invention, semi-carbonization performance is obtained by allowing the molded product in a warm state to remain continuously in the constant temperature aging device after molding, and only water gas is released, so that there is no substantial loss of mass. Wood fuel pellets can be produced.

このように製造された半炭化木質燃料ペレットは、着火性が良く、水膨潤性も少なく、保管性に優れた特徴を持っている。 The semi-carbonized wood fuel pellets produced in this manner have good ignition properties, low water swelling properties, and excellent storage properties.

我が国は、二酸化炭素削減を行うための「パリ協定」批准国として、２０１９年６月に開かれたＧ２０大阪会議において石炭の使用制限が決められ石炭発電所新設の禁止を決定した。石炭の使用禁止へのロードマップも示された。我が国はかつて「京都議定書」で木質バイオマスによる二酸化炭素の削減についてのまとめを行った経緯もある。石炭代替え物質の一つとしての役割を担うことが可能と思われる本考案の実用普及化が望まれる。 As a country that has ratified the "Paris Agreement" to reduce carbon dioxide, Japan decided to limit the use of coal at the G20 Osaka meeting held in June 2019 and decided to ban the construction of new coal power plants. A roadmap for banning the use of coal was also presented. In the past, Japan had a history of summarizing the reduction of carbon dioxide through woody biomass in the "Kyoto Protocol". It is hoped that the present invention, which can play a role as one of the alternatives to coal, will be put into practical use.

２０１９年４月にタケを原料としたペレット及び半炭化物を試作してコーンカロリーメーターによる燃焼性向を確認し、半炭化物の驚く着火時間を確認し、ペレットボイラーメーカーにおいて燃焼試験も行い、発熱量試験においても粉砕性は燃焼発熱量にも約１０％高発熱量を発生することを確認している。 In April 2019, trial production of pellets and semi-carbonized material made from bamboo was performed, and the combustion propensity was confirmed using a cone calorimeter.The surprising ignition time of semi-carbonized material was confirmed. Also, it is confirmed that pulverizability generates about 10% higher calorific value than combustion calorific value.

我が国の森林バイオマスとしての賦存量について、かつて行われた地方自治体によるバイオマスタウン構想書作成時調査が成され把握されている。林内材やタケ資源による利用することによるカーボンニュートラルの計算ができるようになっており、本考案による燃料ペレット化と森林環境譲与税対象事業として地域を豊かにすることが可能である。 The abundance of forest biomass in Japan has been grasped through a survey conducted by local governments when the biomass town concept was drafted. It is possible to calculate carbon neutrality by using in-forest timber and bamboo resources, and it is possible to enrich the region as a fuel pelletization and forest environment transfer tax target business according to this invention.

未利用木質バイオマスの中で圧倒的な量を誇る針葉樹皮とタケ繊維は疎水物質である。本考案の木質燃料ペレットの製造装置を使用することで、着火性が良く、水膨潤変化も少なく、保管性も優れた半炭化木質燃料ペレットは木質バイオマス燃料として或いは、石炭混焼材としてはミルでの混合粉砕においても、微粉砕吹込みにおいてもハンドリングの良さから最も適した混焼材と認めて頂けるものと考えられる。 Coniferous bark and bamboo fiber, which boast an overwhelming amount of unused woody biomass, are hydrophobic substances. By using the apparatus for producing wood fuel pellets of the present invention, semi-carbonized wood fuel pellets with good ignitability, little water swelling change, and excellent storage stability can be used as woody biomass fuel or as a coal co-firing material in a mill. It is considered to be the most suitable co-firing material because of its good handling in both mixed pulverization and fine pulverization injection.

本考案に係る木質燃料ペレットの移動式製造設備の中間土場で設置する２０ＦＴコンテナ収蔵粉砕装置一実施例を示す断面面である。1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a 20FT container-stored pulverizer installed at an intermediate yard of a mobile production facility for wood fuel pellets according to the present invention; 本考案に係る木質燃料ペレットの移動式製造設備において、粉砕装置を内蔵して移送されてきた４０ＦＴコンテナを受け入れるペレット製造工場における、粉砕物ストックヤードの受入れと、ストックヤードから木質燃料ペレット成型・半炭化から出荷の一実施例を示す平面配置図である。In the mobile production equipment for wood fuel pellets according to the present invention, at the pellet manufacturing factory that receives the 40FT container that has been transported with a built-in crusher, the reception of the crushed material stockyard and the wood fuel pellet molding and semi-finishing from the stockyard It is a plan view showing an embodiment of shipment from carbonization. 特許文献５に示された木質燃料ペレット製造装置の全体図である。1 is an overall view of a wood fuel pellet manufacturing apparatus disclosed in Patent Document 5. FIG. 粗粉砕機での粉砕・解繊した状態の顕微鏡写真である。It is a microphotograph of the state pulverized and defibrated by a coarse pulverizer. 微粉砕機で叩解して微粒化された微粒綿状物の顕微鏡写真である。1 is a microphotograph of a flocculent that has been beaten and pulverized by a pulverizer. 従来の木質燃料ペレットと、本考案の装置によって製造される半炭化木質燃料ペレットの疎水性の比較のために行った水中浸漬試験10分後の状態を示した写真である。Fig. 3 is a photograph showing the state after 10 minutes of a water immersion test conducted for comparison of the hydrophobicity of conventional wood fuel pellets and semi-carbonized wood fuel pellets produced by the device of the present invention.

図１は、本考案の木質燃料ペレットの移動式製造設備の一実施形態の粉砕装置を２０フィートコンテナに収納し、例えば素材生産時の中間土場に設置し、林内残材を収集して自走式チッパー１で粉砕した原料をホッパー２に受け入れることで、２０フィートコンテナに収納されたホッパー２で受入れ、コンベア３、粉砕装置４、送風機５、風送ダクト６、サイクロンホッパー７、粉砕装置８をコンテナ内部に納める。コンテナの堅固さを利用し更に補強・取付金物により取付けられた風送ダクト９及びサイクロン１０を介して粉砕物がコンテナバッグなどに取り出されペレット工場へ運ばれる。 FIG. 1 shows a crushing device of one embodiment of the mobile production equipment for wood fuel pellets of the present invention, which is housed in a 20-foot container, installed, for example, in an intermediate soil yard during material production, and collects leftover wood in the forest and self-removes. By receiving the raw material pulverized by the traveling chipper 1 into the hopper 2, the material is received by the hopper 2 stored in the 20-foot container, the conveyor 3, the pulverizer 4, the blower 5, the air duct 6, the cyclone hopper 7, and the pulverizer 8. is placed inside the container. The pulverized material is taken out into a container bag or the like through an air duct 9 and a cyclone 10, which are attached with reinforcement and mounting hardware utilizing the firmness of the container, and transported to a pellet factory.

木質材料としては、針葉樹皮、広葉樹皮及び主材、間伐素材生産現場における今まで林内残地材となっていた木質材及び林内、近隣繁茂タケ・ササ類を用いることができる。一次粉砕機としてのチッパー１に投入された木質材料は、例えばφ２ｍｍ長さ１００ｍｍ以下好ましくは５０ｍｍ以下の針状チップ状態に加工される。 As the woody material, coniferous bark, broad-leaved bark and main material, woody material that has been leftover material in the forest at the thinning material production site, and bamboos and bamboo grasses that are growing in the forest and nearby can be used. A woody material introduced into a chipper 1 as a primary pulverizer is processed into needle-like chips having a diameter of 2 mm, a length of 100 mm or less, and preferably 50 mm or less.

粉砕装置４は、特許文献４に記載されている刃物構造を用いた竪型粗粉砕装置により、針状形チップ状物とした材料を投入することで、繊維測或いは維管束を引き裂った状態の粉砕物を得て、更に粉砕装置８によるピンミル機能を上手く利用することにより微粉砕物でなく、微粉物を包んだ綿状物が得られる。 The pulverizing device 4 is a vertical coarse pulverizing device using a blade structure described in Patent Document 4, and by throwing in a material made into needle-shaped chips, the fibers are measured or the vascular bundle is torn. By obtaining a pulverized product in a state and further utilizing the pin mill function of the pulverizer 8, it is possible to obtain not a finely pulverized product but a cotton-like product containing the fine powder.

図４は粗粉砕機での粉砕・解繊して維管束或いは維管束を引き裂った状態の顕微鏡写真、図５は微粉砕機で叩解して微粒径可化された微粒綿状物の顕微鏡写真である。 Fig. 4 is a microphotograph of a state in which vascular bundles or vascular bundles have been torn after pulverization and fibrillation by a coarse pulverizer, and Fig. 5 is a fine flocculent that has been beaten by a fine pulverizer and made finer. is a micrograph of

本考案では、上述の粉砕工程の中で繊維測又は維管束以外の導管や師菅やヘミセルロースなど含水分の多くを含む組織を破壊せるため、風送ダクト内やサイクロンにより水分は飛散し含水率１５％以下の粉砕物を得ることができる。タケやササ等の微生物が発生しやすい条件から脱することができる為、現場から最も効率の良い輸送を叶えることができる。 In the present invention, in the above-mentioned pulverization process, the tissue containing a lot of water content such as conduits other than fiber measurement or vascular bundles, sieve tube and hemicellulose can be destroyed, so water is scattered inside the ventilation duct or by the cyclone and the water content is A pulverized product of 15% or less can be obtained. Since it is possible to escape from the conditions where microorganisms such as bamboo and bamboo are likely to grow, it is possible to achieve the most efficient transportation from the site.

本考案は、エネルギー資源を有効にエネルギー材にするために、一般的に行われているエネルギーを大量に利用した乾燥を行うことなく、フィブリル化し綿状物化した微粒粉砕物が、風送ダクト内で浮遊しながらより乾燥し、サイクロン内でよりより水分を発散させる自然の理論を応用し、更に運搬コストの低減を図ることにつながると考える。 In order to effectively convert energy resources into energy materials, the present invention does not require drying that uses a large amount of energy, which is generally done, but fibrillates and flocculates into a finely pulverized material in the air duct. By applying the theory of nature that floats in a cyclone and dries more and releases more moisture in a cyclone, we believe that it will lead to a further reduction in transportation costs.

針葉樹皮や広葉樹皮とタケやササによる成型物は、多糖類やリグニンなどのフェノール分質などは、バインダー（接着効果）物質である。樹皮（バーク）は、樹木を守る外皮として疎水性を持っている。タケやササの繊維物質は疎水性を持っている。浸漬膨潤変化を起こしにくい疎水性を見せてくれた。 Coniferous bark or broadleaf bark, bamboo or bamboo moldings, polysaccharides, phenolic substances such as lignin, etc. are binder (adhesive) substances. The bark has hydrophobicity as outer skin that protects the tree. Bamboo and bamboo fibrous substances are hydrophobic. It showed hydrophobicity that does not easily cause immersion swelling change.

図６はペレットの疎水性を確認するために行った水中浸漬時間10分後の状態を示した写真であり、生ペレットは膨らみが出てくるが、本考案の半炭化ペレットの変化はほとんど見られない。 Figure 6 is a photograph showing the state after 10 minutes of immersion in water, which was carried out to confirm the hydrophobicity of the pellets. can't

１…チッパー
２…受入れホッパー
３…コンベア
４…粉砕装置
５…送風機
６…風送ダクト
７…サイクロンホッパー
８…粉砕装置
９…風送ダクト
１０…サイクロン
１１…ホッパー（受入れ用）
１２…送風機
１３…風送ダクト
１４…サイクロン
１５…コンベア（ペレタイザー受入れミキサーへ）
１６…ミキサー
１７…ペレタイザー
１８…コンベア
１９…ペレット炭化炉
２０…炭化物調整炉
２１…炭化物恒温熟成装置
３０…ペレット熱処理施設
４０…４０Ｆコンテナ
４１…ペレット貯蔵庫
４２…ストックヤード
５０…トラック DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Chipper 2... Receiving hopper 3... Conveyor 4... Crusher 5... Blower 6... Fan duct 7... Cyclone hopper 8... Crusher 9... Fan duct 10... Cyclone 11... Hopper (for receiving)
12... Blower 13... Air duct 14... Cyclone 15... Conveyor (to pelletizer receiving mixer)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 16... Mixer 17... Pelletizer 18... Conveyor 19... Pellet carbonization furnace 20... Carbide adjustment furnace 21... Carbide constant temperature aging apparatus 30... Pellet heat treatment facility 40... 40F container 41... Pellet storage 42... Stockyard 50... Truck

Claims (4)

投入された木質材料を、所定の寸法以下の針状形チップ状物に切削・粉砕する一次粉砕機としてのチッパーと、前記チッパーで切削・粉砕された針状形チップ状物を乾式条件下で粉砕・解繊して繊維束あるいは維管束を引きちぎった状態の微粒綿状物にする粉砕装置と、前記粉砕装置を経由して送り込まれた微粒綿状物を原料として所定の含水率の成型環境のもとでペレットを成型するペレタイザーと、前記ペレタイザーで成型された前記ペレットを半炭化させる恒温熟成装置と、を構成要素とする木質燃料ペレットの製造設備のうち、少なくとも前記粉砕装置が海上輸送または陸上輸送可能なコンテナ内に設置されており、前記木質材料の収集現場近傍で前記コンテナ内の粉砕装置に投入される前記木質材料を前記粉砕装置で粉砕して微粒綿状物とし、前記ペレタイザーおよび恒温熟成装置を設置したペレット工場まで前記コンテナごと移送できるようにしたことを特徴とする木質燃料ペレットの移動式製造設備。 A chipper as a primary pulverizer that cuts and pulverizes the input wood material into needle-shaped chips of a predetermined size or smaller, and the needle-shaped chips cut and pulverized by the chipper under dry conditions. A pulverizing device that pulverizes and fibrillates the fiber bundles or the vascular bundles to make a fine flocculent, and a molding environment with a predetermined moisture content in which the flocculent that has been fed through the pulverizing device is used as a raw material. Of the equipment for producing wood fuel pellets, the components of which are a pelletizer that molds pellets under a condition and a constant temperature ripening device that semi-carbonizes the pellets molded by the pelletizer, at least the crusher is transported by sea or It is installed in a container that can be transported by land, and in the vicinity of the collection site of the woody material, the woody material that is put into the crushing device in the container is crushed by the crushing device to obtain a fine flocculent, and the pelletizer and A mobile production facility for wood fuel pellets, characterized in that the container can be transported together with the container to a pellet factory where a constant temperature aging device is installed. 請求項１記載の木質燃料ペレットの移動式製造設備において、前記コンテナには、収集現場近傍で収集された木質材料である原料を前記コンテナ内に取り込むためのホッパーが内蔵されている、または取付け可能となっていることを特徴とする木質燃料ペレットの移動式製造設備。 2. The mobile production facility for wood fuel pellets according to claim 1, wherein said container includes or is attachable to a hopper for taking raw material, which is wood material collected near a collection site, into said container. A mobile production facility for wood fuel pellets, characterized by: 請求項１記載の木質燃料ペレットの移動式製造設備において、前記コンテナには、前記粉砕装置で粉砕された原料を前記コンテナ内でまたはコンテナ外に送り出すための送風ダクトおよび／またはサイクロンが内蔵されている、または取付け可能となっていることを特徴とする木質燃料ペレットの移動式製造設備。 2. The mobile production facility for wood fuel pellets according to claim 1, wherein said container incorporates an air duct and/or a cyclone for sending out the raw material pulverized by said pulverizer inside or outside said container. A mobile production facility for wood fuel pellets, characterized in that it is attached to, or attachable to, a wood fuel pellet manufacturing facility. 請求項１記載の木質燃料ペレットの移動式製造設備において、前記木質材料が、針葉樹皮、広葉樹皮、または主伐、間伐素材生産現場における今まで林内残置材となっていた木質材、または林内、近隣繁茂タケ類であることを特徴とする木質燃料ペレットの移動式製造設備。
2. The mobile production facility for wood fuel pellets according to claim 1, wherein the woody material is coniferous bark, broadleaf bark, or woody material that has been left in the forest at the production site of main cutting or thinning material, or in the forest, in the neighborhood. A mobile production facility for wood fuel pellets characterized by being thick bamboos.

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