JPS62104897A

JPS62104897A - 固型燃料ならびにその製造方法および装置

Info

Publication number: JPS62104897A
Application number: JP9567586A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Furuta; 潔古田
Original assignee: MIZUHO NEKKI KK; Sumikin Bussan Corp
Current assignee: MIZUHO NEKKI KK; Nippon Steel Trading Corp
Priority date: 1985-07-17
Filing date: 1986-04-23
Publication date: 1987-05-15

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明はもみ殻を原料とした固型燃料ならびにその製
造方法および装置に関する。

〔従来の技術とその問題点〕

もみ殻は米作地帯で多量に生じるものの、２０重量％近
い５ｉｏｔ　（以下シリカという）を含有しているため
、着火性が悪く、また発熱量も２０００〜３６００ｃａ
ｌ／ｇと少なく、燃料としての使用は困難であった。し
かしながら、その産出量は多く、またコストも安いこと
から、もしこれを燃料として活用できれば、その効果は
図り知れないものがある。

（問題点を解決するための手段）本発明者らは、もみ殻に加えるバインダーの種類や添加
量ならびに製品の種々物理特性につし１て実験研究を続
けた結果、これらの適正選択により、実用性に冨んだも
み殻原料の固型燃料を得ることに成功した。

すなわち、もみ殻に燃料効率を高めるためのバインダー
（例えば液体の石油類）を混入することは、爆発の可能
性があることから、極めて危険と考えられていた。一方
、製鉄分野においては、コークスの燃焼効率を高めるた
め、石油系ピッチが使用され始めた０本発明者らは、こ
の石油系ピッチが粉体または粒体で使用されるところか
ら、安全性に優れると考え、もみ殻の固型化のためのバ
インダーへの適用を企画し、鋭意実験研究を重ねた。そ
の結果、このバインダーの軟化点、含を量および固型化
された燃料の嵩比重、含水量を適正範囲に抑えたものは
、着火性が良くて発熱量が高く、また熾特性も良く更に
製造装置の摩耗をも抑え得ることが明らかとなった。

また、粉粒状の石炭や更にはバカス等、油脂分の多い植
物のかすも、上記石油系ピッチと同様にバインダーとし
て機能することが判明した。

本発明は３つの発明からなり、第１の発明は、もみ殻に
上述の可燃性バインダーを１〜８０重量％含有し、嵩比
重が０．８〜１．５、含水率が１０重量％以下の状態で
固化されてなる固型燃料を要旨とする。

第２の発明は、第１の発明の固型燃料の製造方法の発明
であって、上述の可燃性バインダーを１〜８０重量％混
合させたもみ殻を、８０〜４００℃の温度、１０００ｗ
／ｃ＋Ｊ未満の圧力で混練圧縮し固型化することを特徴
とする。

第３の発明は、第１の発明の固型燃料の製造装置の発明
であって、その実施例図面第３図に示すように、材料押
出方向前部（２３）が尖状に形成されたスクリュウプレ
ス（２１）と、スクリュウプレス（２１）と同軸で材料
押出方向後部に円錐状のテーパー部（２５）を有し、こ
れに前記尖状前部（２３）が、材料押出部へ向って漸減
する空隙（２６）をもって挿入されるシリンダー（２４
）と、シリンダー（２４）に外装された加熱器（２８）
とを備えることを特徴とする。

〔作　　　用〕

第１の発明の固体燃料においては、含有された可燃性バ
インダーが着火性、発熱性を向上させるのみならず、元
来燃焼の障害となっていたシリカが可燃性バインダーの
燃焼を抑えて長時間の熾現象が実現され、しかも可燃性
バインダーは効果的な潤滑材となって製造装置の摩耗を
抑え得る。

従来、もみ殻は燃料としては不適であったが、その硬さ
くシリカに起因する）のために、研摩材的に使用される
ことがあった。したがって、もみ殻を主成分とする固体
燃料を製造する場合には、製造装置の摩耗が著しく、こ
の摩耗を抑えることは非常に有意義である。

また、第１の発明の固体燃料において、その密度は燃焼
効率に影響を及ぼし、嵩比重で０．８以上と高い値に設
定される。また、含水率は燃焼効率と保存性に大きな影
響を及ぼし、嵩比重０．８以上を前提として１０重量％
以下に制限される。

第２の発明の製造方法によれば、その加熱圧縮により、
もみ殻の水分が発散し、入れ代ってバインダーが混入す
るので、密度の高い固体燃料が得られるとともに、固体
燃料の含水率を可及的に低下させる。

第３の発明の製造装置によれば、Ｖｉａに投入された材
料（バインダーを混合したもみ殻）が、シリンダー（２
４）のテーパー（２５）から直筒部を通過する間に、圧
力と摩耗熱および外部からの熱が効果的に加えられ、高
密度、低含水率の固体燃料が得れる。

〔実　施　例〕

以下、本発明を固体燃料、固体燃料の製造方法、固体燃
料の製造装置の順で更に詳細に説明する。

ａ、固体燃料含有させるバインダーとしては、粉粒状の石油系ピンチ
、石炭、合成樹脂もしくはさとうきび、パーム、コーヒ
、落花生などの油脂分を多く含む植物のかすを乾燥した
ものである。

石油系ピッチは軟化点が１００℃以上のものを使用し、
具体的には第１表に示すようなものが好適である。

石油系ピンチの軟化点を１００℃以上に規定したのは、
１００“Ｃ未満のものを使用すると、夏期炎熱下で製品
が軟化し、保存性が低下する危険があるからである。

石炭は粉粒状であればいずれの種類でもよいが、固型化
を容易ならしめる点から粘結炭が最も望ましく、その粒
度は５■１粒以下が望ましく、通常は１０〜５０メツシ
ユである。

合成樹脂は、製造ならびに使用過程で有毒ガスを発生す
る塩化ビニール以外であれば、いずれでもよく、その粒
度は石炭に準しるものである。

植物かすは使用に先だって十分に乾燥させておくことが
重要である。

これらバインダーの含有量を１〜３０重量％に限定した
のは、１重量％未満では着火性、発熱量が十分でなく、
３０重量％超ではコスト高を招くからである。第２表に
バインダーが石油系ピッチの場合の含有量と発熱量の関
係を示す。本発明の固体燃料はバインダーの含有量が１
０重量％未満でも十分な燃焼性を有し、経済性とのバラ
ンスから言えば３〜８重量％が好ましい。

第　　　２　　　表固体燃料の密度は燃焼性と大きな関係がある。

単純なエネルギー計算から言えば、密度が大きいほど、
発熱量が大きいということになる。しかし、実際には、
燃焼には酸素が必要であり、密度が大きくなると、この
酸素の流通が悪化し、燃焼を阻害するようになる。つま
り、通気性という点から燃焼を考えれば、密度は小さい
ほうが良いのである６本発明の固体燃料では、これらの
点を勘案して、密度を嵩比重で０．８〜１．５とし、こ
れにより高度の燃焼性を確保した。

含水率も密度と同じ様に燃焼性と深い関係があり、ある
程度の水分は燃焼を助長する。しかしながら、この水分
は一方で固体燃料の保存性を悪化させる。すなわち、固
体燃料に水分が含有されていると、バインダーの粘結性
が減少し、製品が膨彊する等の理由から、変形等を生じ
るのである。

本発明の固体燃料の如き実用品では、実用性が極めて重
要であり、場合によっては燃焼性より優先させることも
必要である０本発明の固体燃料では、含水率を１０重量
％未満に制限して高度の保存性を獲得し、これによって
犠牲になった燃焼性を他の特性で補い、保存性と燃焼性
の両立を図ったのである。

第１図は本発明の固型燃料の好ましい形状を例示したも
のである。基本は適当な長さに切断された棒状であり、
その径は燃焼時間、持ち易さ等の点から３０〜１００　
ｍの範囲、また長さは同じ理由から５０〜６００ｆｌの
範囲がそれぞれ好ましい。

小さすぎるものは燃焼時間が短く、嵩も増し、実用的で
ない。

外郭形状は図示のような六角形が、梱包した場合の嵩を
著しく小さくし、非常に実用的である。

また、図示のように中空形状としたものは、燃焼時の通
気性が良く、特に外径を３０〜１００Ｎの如く大きくし
たものでは、燃焼性を確保する上で非常に有効である。

本発明の固体燃料は例えば次のようなものとして有効で
ある。

工業用燃料（ライスセンター、カントリーエレベータ−
１民間工場用等）、キャンプ用燃料、家庭用燃料（風呂
、かまど、ストーブ用等）、工事現場用燃料、ハウス暖
房用燃料等。

また、もみ殻の代り、もみ殻板外の禾本科植物の外皮、
幹、枝葉等を使用して相応の効果が得られることを本発
明者らは確認している。

ｂ、固体燃料の製造方法本発明の製造方法において、バインダーを混合したもみ
殻の混練圧縮の際の温度を８０〜４００℃に限定したの
は、８０℃未満ではもみ殻が圧縮成形機を通過するのが
困難となり、４００℃超ではバインダーが溶解して製品
の品質を悪化させるとともに、エネルギー無駄を生じる
からである。なお、好ましい温度範囲は２００〜３００
℃である。

先にも述べたが、本発明の製造方法ではもみ殻の混練圧
縮により圧縮熱と摩擦熱とが生じるので、これらの熱で
上記温度が確保される場合は、外部からの加熱は不用と
なる。また、外部から熱を加える場合も圧縮熱と摩擦熱
が期待できるので、加熱装置は小型のもので済ませるこ
とができる。

もみ殻の混線圧縮により圧力を１０００ｋｇ／ｃｊ未満
に限定したのは、この圧力範囲で固体燃料の密度が嵩比
重で０．８〜１．５の範囲に保持されるからである０本
発明の製造方法では、８０〜４００℃の温度域、望まし
くは２００〜３００℃の温度域で混練圧縮を行うので、
外部加熱なしで混練圧縮を行う場合と比較して、圧力を
大巾に小さくでき、装置の小型化が達成される０本発明
者らは２００℃以上に加熱すれば５００に＋ｒ／ｃ＋１
未満で十分な混練が行なえることを確認している。

本発明の製造方法は、加熱、加圧状態で混練を行い、こ
れによりもみ殻の含有水分を除去し、含水率の低い使用
性に優れた固体燃料を製造するものであるから、水を加
えてはいけない、この水を使わず、むしろ積極的に水分
を除去し、これによって良質の固型燃料を製造すること
は、本発明の製造方法の大きな特色である。

なお、本発明の製造方法は、他の物質の固形化方法とし
て転用が可能である。例えばもみ殻板外の禾本科植物の
外皮、幹、枝葉等の固形燃料化、木屑、樹皮等の固形燃
料化、パーム油脂の固形燃料化、更には産業廃棄物の固
形化等である。特に、最後の産業廃棄物は近年、その処
理が大きな問題となっており、固形化によってその嵩が
小さくなれば、廃棄スペースのみならず運送コスト面で
も大きな効果が得られる。なかでも、原子力関係では、
例えば使用済の衣類等、焼却できないものが殆どであり
、これらの固形化はその処理問題の解決に大きく貢献す
ることとなる。

Ｃ１固形燃料の製造装置第２図は本発明の製造装置の全体的なレイアウトを例示
した側面図で、（１）はスクリュウコンベア、（２）は
送風機、（３）はサイクロン、（４）は貯溜タンク、（
５）は混合コンベア、（６）はバインダー投入機、（７
）は成型機、（８）はカントローラ、Ｑｌはコンテナを
示している。

もみ殻はスクリュウコンベア＋１）から送風機（２）に
てサイクロン（３）に送られ、その下方の貯溜タンク（
４）に貯えられる。貯溜タンク（４）に一定量のもみ殻
が貯えられると、スクリュウコンベア（１）および送風
４ｍ　＋２１が停止し、また、所定値までもみ殻が減る
と、再びスクリュウコンベア（１）および送風＠　（２
１が軌道し、常に一定範囲の量のもみ殻が貯溜タンク（
４）に貯えられるようになっている。

混合コンベア（５）は尾端を貯溜タンク（４）の下方に
、また先端を成型機（７）の上方にそれぞれ位置させ、
尾端から先端へ上り勾配で接地され、その途中にバイン
ダー投入機（６）が配設されている。

貯溜タンク（４）から混合コンベア（５）に投下された
もみ殻は、途中でバインダー投入機（６）から適量のバ
インダーを添加され、成型機（７）に入るまでの間に混
合された成型機（７）に投入される。成型機（７）にお
いて、バインダー混合のもみ殻は熱間で混練圧縮され、
カットローラ（８）で所定長さに切断されてコンテナα
・に投下される。

成型機（ηの混合コンベア（５）は互いに連動しており
、成型機（７）を停止すると混合コンベア（５）も自動
的に停止して、成型機（７）への材料投入が中断される
。

第３図は上記装置の要部である成型機（固体燃料の製造
装置本機）の詳細な構造を一部断面で例示した側面図で
ある。

αＤは架台、曲はその上に設けたオイルケース、α麺は
同じく架台αＤ上にあってオイルケース（ロ）に連設さ
れたメインケースである。オイルケース亜を貫通した主
軸α船はベアリングα９αＩＱηにて回転可能に支承さ
れ、その一端にＶプーリーαｌを備え、Ｖプルトα唾に
て電動ａ（至）と連結される。主軸（１４＋の他端に連
結されメインケース曲内で水平保持されたスクリュウプ
レス（２１）は、周囲にらせん状の突状（２２）を有し
、かつ前部（２３）が尖状に形成されている。主軸Ｑ４
１およびスクリュウプレス（２１）を第４図に拡大して
示す。

この主軸Ｏａは中心軸部分を貫通する冷媒流通路（３２
）を存しており、主軸０４１に０リング（３３）を介し
て螺合されるスクリュウプレス（２１）も上記冷媒流−
通路（３２）と連通ずる冷却流通路（３４）を尾端から
先端部付近にかけて有している。主軸ａ（の尾端にはロ
ータリージヨイント（３５）が取付けられ、これにより
、回転する主軸（１４）に導入管（３６）より冷媒を入
れ、スクリュウプレス（２１）を内部から冷却した後、
導出管（３７）より冷媒が排出される。

冷媒としては水、冷風、油等の汎用物が適用可能である
。

一方、第３図によると、メインケース＠に連設されたシ
リンダー（２４）は、後部が後方へ向って漸次拡形した
テーパー部（２５）になっており、これに前記スクリュ
ウプレス（２１）の尖状前部（２３）が所定の空隙（２
６）をおいて挿入され、その空隙（２６）は前方へ行（
にしたがって狭くなる構造である。

シリンダー（２４）のテーパー部（２５）は、第５図（
第３図右側からの正面図）に示すように、放射状の突条
（２７）を存しており、その機能は後で詳述する。この
シリンダー（２４）はまた、外側に加熱器であるバンド
ヒーター（２８）を備え、内側にはスリーブ（２９）が
挿入されている。このスリーブ（２９）は、シリンダー
（２４）の先端に螺合する袋ナツト（３ｏ）の回転によ
りスリーブ（２９）内を軸方向に偏位できるようになっ
ている。　（３１）はメインケースαｌに取付けたホッ
パーである。

上記構成になる固型燃料の製造装置本機の動作を次に説
明する。

電動機（２）を駆動すると、主軸Ｑ４１に連結されたス
クリュウプレス（２１）が回転する０合せて、シリンダ
ー（２４）の周囲加熱器（２８）を動作させる。この状
態で、ホッパー（３１）からメインケースａ３内に、バ
インダー混合のもみ殻を投入すると、スクリュウプレス
（２１）の回転により役人材料が混練されながら前方へ
移動する。シリンダー（２４）はその後部がテーパー部
（２５）となっており、また、スクリュウプレス（２１
）の尖状前部（２３）との間の空隙（２６）も、先へ行
くにしたがって狭くなっているので、材料がここを通過
する間に強く圧縮される。

この混線圧縮により、材料は摩擦熱を生じ、また加熱器
（２８）からの熱を受けて固化し、シリンダー　（２４
）を加熱されなから押出移動する間に更に固化が進行し
て、シリンダー（２４）先端から取出される。取出され
た材料は、前述したとおりローラーカッター等により所
定の長さに切断され、固型燃料とされる。

ところで、もみ殻は前述したように硬く、スクリュウプ
レス（２１）を使用した圧縮装置では、その摩耗が著し
い、スクリュウプレス（２１）について言えば、その尖
状先端部（２１ａ）の摩耗が最も激しく、次いで１枚目
の羽根（２１ｂ）の摩耗が著しい（第４図）。材質を耐
摩耗性に優れた材料に変えれば、プレス寿命を延ばすこ
とができるが、このプレスは削り出しで製作される関係
上、５４５Ｃ等のシャフト材が一般に使用され、その寿
命は１０〜２０時間はどに過ぎない。このため頻繁に肉
盛補修が行われるが、それに要する手間、コストは操業
上の大きな負担となっている。

しかるに、この実施例のようにスクリュウプレス（２１
）を強制冷却した場合には、使用中に生じる摩擦熱が外
部へ排出され、スクリュウプレス（２１）の摩耗が効果
的に抑えられる。第３表は、第３図装置により石油系ピ
ッチのバインダーを１０％含有したもみ殻から固形燃料
を製造する際に、スクリュウプレス（２１）を強制的に
水冷した場合と、しなかった場合についてスクリュウプ
レス（２１）の摩耗状況を調査したものである。冷却水
量は６β／１ｌｉｎ以下である。

第　　　３　　　　　表上段：冷却なし下段：冷却あり表中、測定値は、尖状先端部については長さ５０鶴の尖
状先端部（２１）の先端から１０．３０．５０ｍ■の位
置における直径を示し、１枚目羽根についてはその径お
よび厚みを示している。同表から明らかなように、冷却
をしない場合は尖状先端部（２１）に急速な摩耗が生じ
、１０時間目でそのテーパーが消失し、ガス抜けが悪く
なり、爆発に至る危険が生じたので、１５時ロア運転停
止に至ったが、冷却した場合には３０時間目においても
摩耗はわずかであった。

また一方、スクリュウプレスを使用した圧縮装置では、
シリンダー（２４）のテーパー部（２５）に放射状の凹
溝を設けて、この部分における材料の混練を促進するよ
うにしである。しかしながら、もみ殻は前述したとおり
硬く、研摩機能さえ有しており、上記の如き一般装置の
適用ではテーパー部（２５）の摩耗が著しく、その補修
に手間がかかる。

しかるに、実施例の如き突条（２７）を設けた場合には
、突条（２７）内で混練圧縮される材料が、このもみ殻
層とこすれ合い、もみ殻どおしが接触することになって
、テーパー部（２５）の摩耗が効果的に防止される。

また、上述の一般装置では、シリンダー（２４）のテー
パー部（２５）からその先の直筒部にかけては、途中で
内径が増大する分のないのが通例であるが、本発明者ら
の経験によれば、シリンダー（２４）先端の袋ナツト（
３０）をゆるめれば、材料の前進とともにスリーブ（２
９）が前方へ移動し、その後方に大径部が形成され、こ
の大径部が材料溜りとなって材料密度を高め、また、同
じ材質密度を得ようとする場合には必要加圧力を低減さ
せることができるのである。実施例では、この大径部を
スリーブ（２９）の移動によって形成されるようにしで
あるが、シリンダー（２４）あるいはスリーブ゛（２９
）それ自体に刻設してもよいことは言うまでもない。

なお、この製造装置も、製造方法のところで述べたよう
に、もみ殻以外の物質の固形化装置としての適用が可能
である。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明の固型燃料は■
もみ殻を主原料としているので低コストである、■バイ
ダーの適量配合と製品の密度および含水率の規定とによ
り着火性、発熱性が良（、熾特性も良好である、■パイ
グーが製造装置の摩耗を抑える、等の効果を有し、更に
その製造方法および装置も簡単で、かつ製品の高品質化
に大きく貢献するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の固型燃料の一例についてその外形を示
す斜視図、第２図は本発明の製造装置の全体的レイアウ
トの一例を示す側面図、第３図はその要部（製造装置本
機）の構造の一例を一部断面で示した側面図、第４図は
主軸およびスクリュウプレスの構造を一部断面で示した
側面図、第５図はテーパー部内周面の形状を示す正面図
である。図中、１：スクリュウコンベア、２：送風機、３：サイ
クロン、４：貯溜タンク、５：混合コンベア、６：バイ
ンダー投入機、７：成型機、８：カットローラ、１０：
コンテナ、１）：架台、１２、オイルケース、１３：メ
インケース、１４：主軸、１５．１６．１７：ベアリン
グ、１８：■プーリー、１９：Ｖベルト、２０　、　ｉ
動機、２１：スクリュウプレス、２２：突条、２３：尖
状前部、２４ニジリンダ−１２５：テーパー部、２６：
空隙、２７：テーバ一部（２５）の突条、２８：加熱器
（バンドヒーター）、２９ニスリーブ、３０：袋ナフト
、３１：ホッパー、３２．３４：冷媒流通路、３５：ロ
ータリージヨイント。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）もみ殻に可燃性バインダーを１〜８０重量％含有
し、嵩比重が０．８〜１．５、含水率が１０重量％以下
の状態で固化されてなる固型燃料。
（２）可燃性バインダーが軟化点１００℃以上の石油系
ピッチである特許請求の範囲第１項記載の固型燃料。
（３）中空棒状である特許請求の範囲第１項又は第２項
記載の固型燃料。
（４）六角棒状である特許請求の範囲第１〜３項のいず
れかに記載の固型燃料。
（５）可燃性バインダーを１〜８０重量％混合させたも
み殻を、８０〜４００℃の温度、１０００ｍｇ／ｃｍ＾
３未満の圧力で混練圧縮し固型化する固型燃料の製造方
法。
（６）材料押出方向前部（２３）が尖状に形成されたス
クリュウプレス（２１）と、スクリュウプレス（２１）
と同軸で材料押出方向後部に円錐状のテーパー部（２５
）を有し、これに前記尖状前部（２３）が、材料押出部
へ向って漸減する空隙（２６）をもって挿入されるシリ
ンダー（２４）と、シリンダー（２４）に外装された加
熱器（２８）とを備える固型燃料の製造装置。
（７）スクリュウプレス（２１）が冷媒流通路（３４）
を有している特許請求の範囲第６項記載の固型燃料の製
造装置。
（８）テーパ部（２５）に放射状の尖状（２７）を備え
る特許請求の範囲第６項又は第７項記載の固型燃料の製
造装置。
（９）シリンダー（２４）に内挿されたスリーブ（２９
）が軸方向に位置調節可能に設けられている特許請求の
範囲第６〜８項のいずれかに記載の固型燃料の製造装置
。