JP2017132828A - Manufacturing method of biomass fuel body and biomass fuel body manufactured by the method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バイオマス燃料体の製造方法およびその方法により製造されたバイオマス燃料体に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a biomass fuel body and a biomass fuel body produced by the method.
一般に、バイオマス由来の燃料用ペレットとして木質ペレットが知られている。木質ペレットを製造するには、木材をおが粉やおが屑のように細かく粉砕して原料とし、加圧ローラで原料を押し出してペレット化するようにしている。粉状の原料がペレット状に成型されるのは、原料がダイスから押し出させる際、摩擦熱でリグニンが軟化し接着剤の役目を果たすからである(例えば、特許文献1参照)。 Generally, wood pellets are known as biomass-derived fuel pellets. In order to manufacture wood pellets, wood is finely pulverized like sawdust and sawdust into raw materials, and the raw materials are extruded with a pressure roller to be pelletized. The reason why the powdery raw material is formed into a pellet is that when the raw material is extruded from the die, the lignin softens due to frictional heat and serves as an adhesive (see, for example, Patent Document 1).
木質ペレットでは、木質原料のみを圧縮成形しているので、木質の燃焼カロリー以上のカロリーを得ることはできない。このため、従来、石炭に、再生可能原料、例えば、木材やサトウキビ植物や草などの地上植物バイオマスや、藻類などの水性植物バイオマスを混ぜ合わせた複合固形燃料が提案されている(例えば、特許文献2参照)。この従来技術では、石炭と地上植物バイオマスや藻類など固形の再生可能原料物質とを調整し、バインダー物質を加えた後、混合、乾燥して熱分解炉で熱分解し、生じた固形の炭化物を冷却し、固形の複合燃料を製造するようにしている。 With wood pellets, only the wood raw material is compression-molded, so it is not possible to obtain more calories than woody calories. For this reason, conventionally, a composite solid fuel in which coal is mixed with renewable raw materials, for example, ground plant biomass such as wood, sugarcane plants and grass, and aqueous plant biomass such as algae has been proposed (for example, Patent Documents). 2). In this conventional technology, solid renewable raw material materials such as coal and above-ground plant biomass and algae are prepared, a binder material is added, and then mixed, dried, pyrolyzed in a pyrolysis furnace, and the resulting solid carbide is removed. It is cooled to produce a solid composite fuel.
しかしながら、特許文献2に記載のバイオマスを用いた複合固形燃料では、燃焼カロリーは木質に比較して向上するものの、異なる材料同士が細かく分離するのを避けるため、成型前にバインダー物質を混ぜ合わせなければならず、また、混合後には、乾燥工程を経て熱分解炉で熱分解しなければならず、コストも手間もかかるという問題があった。 However, in the composite solid fuel using biomass described in Patent Document 2, although the combustion calorie is improved as compared with the wood, the binder material must be mixed before molding in order to avoid fine separation of different materials. In addition, after mixing, there is a problem in that it has to be thermally decomposed in a pyrolysis furnace through a drying process, which is costly and troublesome.
他方、近年、バイオマス資源である藻類オイルの生産の増大に伴い、大量に発生する油分抽出後の藻類残渣の廃棄物処理において環境負荷が大きくなるという問題がある。 On the other hand, in recent years, with the increase in the production of algal oil, which is a biomass resource, there is a problem that the environmental load increases in waste treatment of algae residues after oil extraction that occurs in large quantities.
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、簡素な構成で、植物由来の廃棄物を有効に利用するとともに木質ペレットよりも燃焼カロリーが高くかつ安価なバイオマス燃料体の製造方法およびその方法により製造されたバイオマス燃料体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and has a simple configuration, effectively uses plant-derived waste, and has a higher combustion calorie than wood pellets and an inexpensive method for producing a biomass fuel body. It aims at providing the biomass fuel body manufactured by the method.
本発明の請求項1に係るバイオマス燃料体の製造方法は、オイルを生成する水性浮遊生物を培養して増殖させた後、回収して原料を得る第1の工程と、得られた原料の水分を、所望の重量比に調整する第2の工程と、水分が調整された原料を練混して粘土状化する第3の工程と、粘土状化された原料を所望の形状に成型し、乾燥させる第4の工程とを有することを特徴とするものである。 The method for producing a biomass fuel body according to claim 1 of the present invention includes a first step of cultivating and propagating an aqueous suspended organism that produces oil, and then collecting it to obtain a raw material, and moisture of the obtained raw material. , A second step of adjusting the desired weight ratio, a third step of mixing the raw material with adjusted moisture into a clay, and molding the clayed raw material into a desired shape, And a fourth step of drying.
本発明の請求項1に係るバイオマス燃料体の製造方法では、上記構成としたことにより、油分を含む原料の水分を調整した後、混練して粘土状化するので、バインダーを添加することなく粘土状化することができ、最終製品までの工程を省略化短縮化してバイオマス燃料体を得ることができ、コストが削減される。 In the method for producing a biomass fuel body according to claim 1 of the present invention, since the above-described configuration is used, the moisture content of the raw material containing the oil is adjusted and then kneaded to form a clay, so that clay can be added without adding a binder. It is possible to obtain a biomass fuel body by omitting and shortening the process up to the final product, thereby reducing the cost.
本発明の請求項2に係るバイオマス燃料体の製造方法は、第1の工程で、得られた原料を乾燥させて粉砕し、第2の工程で、乾燥され粉砕された原料にバインダーを添加して所望の重量比に調整し、第3の工程で、バインダーが添加された原料を混練して粘土状化するようにしたことを特徴とするものである。 In the method for producing a biomass fuel body according to claim 2 of the present invention, in the first step, the obtained raw material is dried and pulverized, and in the second step, a binder is added to the dried and pulverized raw material. In the third step, the raw material to which the binder has been added is kneaded to form a clay.
本発明の請求項2に係るバイオマス燃料体の製造方法では、上記構成としたことにより、原料を一旦乾燥させた上で、バインダーを添加するので、所望の粘性で粘土状化することができ、成型しやすくなる。 In the method for producing a biomass fuel body according to claim 2 of the present invention, since the raw material is once dried and the binder is added by the above configuration, it can be made into a clay with a desired viscosity, Easy to mold.
本発明の請求項3に係るバイオマス燃料体の製造方法は、水性浮遊生物が藻類であって、アオコ、ユーグレナ(ミドリムシ、Euglena)、クロレラ(Chiorella)、スピルリナ(Spirulina)、アルスロスピラ(オルソスピラ、Arthrospira)、ボトリオコッカス(Botryococcus)、オーランチオキトリウム(Aurantiochytrium)、ラビリンチュリッド(Labyrinthulids)、スラウストキトリッド(Thraustochytrids)およびシゾキトリウム(Schizochytrium)のうちいずれか1またはこれらを2以上組み合わせたものであることを特徴とするものである。 In the method for producing a biomass fuel body according to claim 3 of the present invention, the aquatic organism is an algae, and a blue, Euglena, Chorella, Spirulina, Arthrospira, Arthrospira , Botryococcus, Aurantiochytrium, Labyrinthulids, Thraustochytrids and Schizochytrium, or a combination of two or more thereof It is characterized by this.
本発明の請求項4に係るバイオマス燃料体の製造方法は、水性浮遊生物は生成するオイル分が2〜70Wt%の水性浮遊生物であることを特徴とするものである。 The method for producing a biomass fuel body according to claim 4 of the present invention is characterized in that the aqueous suspended organism is an aqueous suspended organism having an oil content of 2 to 70 Wt%.
本発明の請求項5に係るバイオマス燃料体の製造方法は、第1の工程で、原料を、オイル分を抽出した油分抽出後の乾燥した藻類残渣により構成したことを特徴とするものである。 The method for producing a biomass fuel body according to claim 5 of the present invention is characterized in that, in the first step, the raw material is composed of a dried algal residue after oil extraction from which oil has been extracted.
本発明の請求項5に係るバイオマス燃料体の製造方法では、上記構成としたことにより、油分抽出後の、たとえ低い油分を含む乾燥した藻類残渣であっても、粉砕した後、バインダーを添加して混練すると粘土状化されるので、一次利用後の藻類残渣を利用することができ、植物由来の廃棄物を有効に利用することができる。 In the method for producing a biomass fuel body according to claim 5 of the present invention, since it is configured as described above, a binder is added after pulverization even if the dried algal residue containing low oil content is extracted. When kneaded and kneaded, it becomes a clay, so that the algae residue after primary use can be used, and plant-derived waste can be used effectively.
本発明の請求項6に係るバイオマス燃料体の製造方法は、藻類残渣は、藻類のオイル分を抽出して精製するバイオマス由来の燃料の製造により発生する油分抽出後の藻類残渣であることを特徴とするものである。 The method for producing a biomass fuel body according to claim 6 of the present invention is characterized in that the algal residue is an algal residue after oil extraction generated by the production of a biomass-derived fuel that extracts and refines the oil content of the algae. It is what.
本発明の請求項6に係るバイオマス燃料体の製造方法では、上記構成としたことにより、藻類のオイル分を抽出して精製されたバイオマス由来の燃料の製造により発生する油分抽出後の藻類残渣を廃棄することなく利用することができ、コストを低減させることができる。 In the method for producing a biomass fuel body according to claim 6 of the present invention, the algae residue after the oil extraction generated by the production of the biomass-derived fuel extracted from the algae oil and refined is obtained by the above configuration. It can be used without being discarded, and the cost can be reduced.
本発明の請求項7に係るバイオマス燃料体の製造方法は、バインダーが水であることを特徴とするものである。 The method for producing a biomass fuel body according to claim 7 of the present invention is characterized in that the binder is water.
本発明の請求項7に係るバイオマス燃料体の製造方法は、上記構成としたことにより、バインダーの重量比が調整しやすく、管理も容易になり、コストを低減させることができる。 Since the biomass fuel body manufacturing method according to claim 7 of the present invention is configured as described above, the weight ratio of the binder can be easily adjusted, management can be facilitated, and the cost can be reduced.
本発明の請求項8に係るバイオマス燃料体の製造方法は、第2の工程で添加される水は、水分の占める割合が5〜55Wt%の範囲となるよう調整されることを特徴とするものである。 The method for producing a biomass fuel body according to claim 8 of the present invention is characterized in that the water added in the second step is adjusted so that the proportion of moisture is in the range of 5 to 55 Wt%. It is.
本発明の請求項9に係るバイオマス燃料体の製造方法は、油分抽出後の藻類残渣のオイル分が2〜20Wt%であることを特徴とするものである。 The method for producing a biomass fuel body according to claim 9 of the present invention is characterized in that the oil content of the algal residue after oil extraction is 2 to 20 Wt%.
本発明の請求項10に係るバイオマス燃料体の製造方法は、バインダーが、天然樹脂、植物系蝋、澱粉系のり、海藻系のり、石油系蝋、合成樹脂のうちいずれか1またはこれらを2以上組み合わせたものであることを特徴とするものである。 In the method for producing a biomass fuel body according to claim 10 of the present invention, the binder is any one of natural resin, vegetable wax, starch paste, seaweed paste, petroleum wax, synthetic resin, or two or more thereof. It is characterized by being a combination.
本発明の請求項10に係るバイオマス燃料体の製造方法は、上記構成としたことにより、バインダーの種類や組み合わせによりバイオマス燃料体の燃焼カロリーを調整できる。 Since the method for producing a biomass fuel body according to claim 10 of the present invention is configured as described above, it is possible to adjust the combustion calories of the biomass fuel body by the type and combination of binders.
本発明の請求項11に係るバイオマス燃料体の製造方法は、第2の工程で、バインダー添加時、バインダーが液状化される温度に保持されることを特徴とするものである。 The method for producing a biomass fuel body according to claim 11 of the present invention is characterized in that, in the second step, when the binder is added, the temperature is maintained at a temperature at which the binder is liquefied.
本発明の請求項11に係るバイオマス燃料体の製造方法では、上記構成としたことにより、バインダーは原料に円滑かつ均等に混練される。 In the method for producing a biomass fuel body according to claim 11 of the present invention, the binder is kneaded smoothly and evenly into the raw material by the above configuration.
本発明の請求項12に係るバイオマス燃料体の製造方法は、第4の工程で、押し出し成型されることを特徴とするものである。 The method for producing a biomass fuel body according to claim 12 of the present invention is characterized in that it is extrusion molded in the fourth step.
本発明の請求項12に係るバイオマス燃料体の製造方法では、上記構成としたことにより、成型された最終製品の外周形状を均一化することができる。 In the method for producing a biomass fuel body according to claim 12 of the present invention, the outer peripheral shape of the molded final product can be made uniform by adopting the above configuration.
本発明の請求項13に係るバイオマス燃料体の製造方法は、第4の工程で、成型時または成型乾燥後、所望の寸法に応じて切断されることを特徴とするものである。 The method for producing a biomass fuel body according to claim 13 of the present invention is characterized in that, in the fourth step, it is cut according to a desired dimension at the time of molding or after molding drying.
本発明の請求項13に係るバイオマス燃料体の製造方法では、上記構成としたことにより、用途に応じた寸法のバイオマス燃料体を提供することができる。 In the method for manufacturing a biomass fuel body according to the thirteenth aspect of the present invention, a biomass fuel body having a size according to the application can be provided by adopting the above configuration.
本発明の請求項14に係るバイオマス燃料体の製造方法は、第2または第3の工程で、脱硫用材料を添加することを特徴とするものである。 The method for producing a biomass fuel body according to claim 14 of the present invention is characterized in that a desulfurization material is added in the second or third step.
本発明の請求項14に係るバイオマス燃料体の製造方法では、上記構成としたことにより、バイオマス燃料体の燃焼時生じる硫黄分を脱硫することができ、脱硫装置を設ける必要がなくなる。 In the method for producing a biomass fuel body according to claim 14 of the present invention, the above configuration makes it possible to desulfurize a sulfur content generated during combustion of the biomass fuel body, and there is no need to provide a desulfurization apparatus.
本発明の請求項15に係るバイオマス燃料体の製造方法は、脱硫用材料が消石灰であることを特徴とするものである。 The method for producing a biomass fuel body according to claim 15 of the present invention is characterized in that the desulfurization material is slaked lime.
本発明の請求項16に係るバイオマス燃料体の製造方法は、第1の工程で、自然環境水域に発生しオイルを生成する水性浮遊生物を回収して原料とすることを特徴とするものである。 The method for producing a biomass fuel body according to claim 16 of the present invention is characterized in that, in the first step, an aqueous suspended organism that is generated in a natural environment water area and generates oil is recovered and used as a raw material. .
本発明の請求項16に係るバイオマス燃料体の製造方法では、上記構成としたことにより、水域に異常発生した水性浮遊生物を廃棄することなく利用することができ、環境負荷を軽減できる。 In the method for producing a biomass fuel body according to claim 16 of the present invention, by adopting the above configuration, it is possible to use the aquatic organisms abnormally generated in the water area without discarding them, and to reduce the environmental load.
本発明の請求項17に係るバイオマス燃料体は、請求項1ないし16のうちいずれか1の製造方法により製造されることを特徴とするものである。 A biomass fuel body according to claim 17 of the present invention is manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 16.
本発明の請求項17に係るバイオマス燃料体の製造方法により製造されたバイオマス燃料体では、上記構成としたことにより、油分を含む原料を乾燥させた後、バインダーを添加して混練すると粘土状化されるので、成型しやすく最終製品までの工程を省略化短縮化してバイオマス燃料体を得ることができ、コストが削減される。 In the biomass fuel body manufactured by the method for manufacturing a biomass fuel body according to claim 17 of the present invention, the above-described configuration allows the raw material containing oil to be dried, and then added to a binder and kneaded to form a clay. Therefore, it is easy to mold and the process to the final product can be omitted and shortened to obtain a biomass fuel body, thereby reducing the cost.
本発明に係るバイオマス燃料体の製造方法は、オイルを生成する水性浮遊生物を培養して増殖させた後、回収して原料を得る第1の工程と、得られた原料の水分を、所望の重量比に調整する第2の工程と、水分が調整された原料を練混して粘土状化する第3の工程と、粘土状化された原料を所望の形状に成型し、乾燥させる第4の工程とを有するようにしたので、簡素な構成で、木質ペレットよりも燃焼カロリーが高いバイオマス燃料体を安価に製造することができる。 The method for producing a biomass fuel body according to the present invention comprises a first step of cultivating and propagating an aqueous suspended organism that produces oil, and then collecting it to obtain a raw material. A second step of adjusting the weight ratio, a third step of mixing the raw material adjusted in moisture to form a clay, and a fourth step of molding the clay-like raw material into a desired shape and drying it. Therefore, a biomass fuel body having a higher combustion calorie than wood pellets can be produced at a low cost with a simple configuration.
本発明に係るバイオマス燃料体の製造方法により製造されたバイオマス燃料体は、請求項1ないし16のうちいずれか1の製造方法により製造されるようにしたので、安価に製造することができるだけでなく、木質ペレットよりも燃焼カロリーを高くすることができるので、燃焼効率の高い燃料を得ることができる。 Since the biomass fuel body manufactured by the method for manufacturing a biomass fuel body according to the present invention is manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 16, it can be manufactured at low cost. Since combustion calories can be made higher than wood pellets, fuel with high combustion efficiency can be obtained.
簡素な構成で、植物由来の廃棄物を有効に利用するとともに木質ペレットよりも燃焼カロリーが高くかつ安価なバイオマス燃料体を得るという目的を、オイルを生成する藻類を培養して増殖させ、回収した藻類のオイル分を抽出して精製するバイオマス由来の燃料の製造により発生する油分抽出後の藻類残渣を乾燥させて粉砕し原料を得る第1の工程と、乾燥された原料にバインダーとして水を添加して所望の重量比に調整する第2の工程と、水分が調整された原料を混練し粘土状化する第3の工程と、粘土状化された原料を所望の形状に成型し、成型された原料を乾燥させる第4の工程とを有する製造方法により実現した。 With the simple structure, the plant-derived waste is effectively used and the combustion calorie is higher than the wood pellets, and the objective is to obtain an inexpensive biomass fuel body. Extracting and refining the oil content of algae The first step of drying and crushing the algae residue after oil extraction generated by the production of biomass-derived fuel to obtain the raw material, and adding water as a binder to the dried raw material Then, the second step of adjusting the weight ratio to a desired value, the third step of kneading the moisture-adjusted raw material to make a clay, and molding the clay-like raw material into a desired shape And a fourth step of drying the raw material.
以下、図面に示す実施形態により本発明を説明する。本発明の第1実施形態に係るバイオマス燃料の製造方法は、図1の(A)ないし(E)に示すように、オイルを生成する藻類(海水性および真水性を含む水性浮遊生物)Mを原料に用いて製造される。本実施形態で用いられる藻類Mは、オイルを生成する藻類(例えば、アオコ、ユーグレナ(ミドリムシ、Euglena)、クロレラ(Chiorella)、スピルリナ(Spirulina)、アルスロスピラ(オルソスピラ、Arthrospira)、ボトリオコッカス(Botryococcus)、オーランチオキトリウム(Aurantiochytrium)、ラビリンチュリッド(Labyrinthulids)、スラウストキトリッド(Thraustochytrids)およびシゾキトリウム(Schizochytrium)のうち少なくともいずれか1またはこれらを組み合わせたもの)を培養して増殖させたものが用いられる。好ましくは、培養して増殖させた後回収され、オイル分を抽出して精製するバイオマス由来の燃料の製造により発生する油分抽出後の乾燥した藻類残渣M1が用いられる。 The present invention will be described below with reference to embodiments shown in the drawings. As shown in FIGS. 1A to 1E, the method for producing a biomass fuel according to the first embodiment of the present invention uses algae (aquatic suspended organisms including seawater and freshwater) M that produces oil. Manufactured using raw materials. The algae M used in the present embodiment is an algae that produces oil (for example, aoco, Euglena, Chorella, Spirulina, Arthrospira, Botryococcus). Cultivated by proliferation of at least one of Aurantiochytrium, Labyrinthulids, Thraustochytrids and Schizochytrium, or a combination thereof) Used. Preferably, dried algal residue M1 after oil extraction, which is recovered after culturing and growing and recovered by producing a biomass-derived fuel that extracts and purifies the oil, is used.
本実施形態では、油分抽出剤(有機溶剤)を用いた乾式抽出によりオイル分抽出後の乾燥された藻類残渣M1−dを用いているがこれに限られるものではなく、後述するように、水中に浮遊している状態の藻類Mから油分を抽出する湿式抽出により得られた藻類残渣M1−wであってもよいし、オイル分抽出のなされていない生で未処理の藻類Mであってもよい。また、藻類Mは植物性に限られるものではなく、オイルを生成するものであればよく、人工的に培養して増殖させることができるものであれば、動物性の水性浮遊生物であってもよいし、菌類であってもよい。オイルを生成する藻類Mは、種類により全体に占めるオイル成分の割合は多少異なる。例えば、ボトリオコッカス・ブラウニ(Botryococcus braunii)の場合、油分抽出前のオイル成分はおおよそ2〜70Wt%であり、油分抽出により完全にオイル成分を抜ききることはできず、油分抽出後にも低いながらオイル成分が残留しており、油分抽出後のオイル成分はおおよそ2〜20Wt%となっている。本発明は、この残留オイル分に着目してなされたものである。本実施形態では、藻類残渣M1としてボトリオコッカス・ブラウニ(Botryococcus braunii)を用いている。 In the present embodiment, the dried algal residue M1-d after oil extraction by dry extraction using an oil extractant (organic solvent) is used, but the present invention is not limited to this. Algae residue M1-w obtained by wet extraction that extracts oil from algae M in a floating state, or raw and untreated algae M that has not been subjected to oil extraction Good. Further, the algae M is not limited to plants, and any algae may be used as long as it can produce oil, and can be artificially cultured and proliferated. It may be a fungus. The ratio of the oil component which occupies for the algae M which produces oil differs a little depending on the kind. For example, in the case of Botryococcus braunii, the oil component before oil extraction is approximately 2 to 70 Wt%, and the oil component cannot be completely removed by oil extraction, and is low even after oil extraction. The oil component remains, and the oil component after oil extraction is approximately 2 to 20 Wt%. The present invention has been made paying attention to this residual oil content. In this embodiment, Botryococcus braunii is used as the algal residue M1.
本実施形態に係るバイオマス燃料体の製造方法は、まず、図1の(A)および図2の(A)に示すように、油分抽出後の乾燥した藻類残渣M1−dを粉砕し、乾燥され粉末化された藻類残渣M1−d.pを一次原料として容器3に集積する第1の工程(藻類残渣集積工程)S1を有している。油分抽出後の藻類残渣M1は既に乾燥状態となっているので、乾燥炉を使用する必要はないが、必要に応じて用いてもよい。乾燥した藻類残渣M1−dの粉末化は図示しない粉末化装置で行われる。粉末化については、粒径2mm以下が好ましい。次に、第2の工程(水分調整粘土状化工程)S2で、容器3に集積された藻類残渣M1−d.pにバインダーとして水Wを添加して吸水させ(図1の(B)参照)、所定の範囲の水分含有量5〜55wt%で、藻類の種類に応じて粘土状化するのに適切な所望の水分含有量となるよう調整する。そして、所望の水分含有量に調整された藻類残渣M1−d.pを図示しない攪拌機で練混して粘土状化し、粘土状化した原料M2を二次原料として得る。このとき、粘土状化した二次原料M2は水分の含有量および藻類Mの種類に応じて柔らかさが決まる。油分抽出後の藻類残渣M1は、上述の如く、オイル成分が残留しているので、水(バインダー)Wを添加して混練すると、二次原料M2は粘土状化されて外部からの力により塑性変形可能となる。 In the method for producing a biomass fuel body according to this embodiment, first, as shown in FIGS. 1A and 2A, the dried algal residue M1-d after oil extraction is pulverized and dried. Powdered algae residue M1-d. It has the 1st process (algae residue accumulation | storage process) S1 which accumulate | stores in the container 3 by using p as a primary raw material. Since the algal residue M1 after oil extraction is already in a dry state, it is not necessary to use a drying furnace, but it may be used as necessary. The dried algae residue M1-d is pulverized by a powdering apparatus (not shown). For powdering, a particle size of 2 mm or less is preferred. Next, in the second step (moisture adjustment clay-forming step) S2, the algal residue M1-d. Desirable to add water W as a binder to p to absorb water (see FIG. 1B) and to have a moisture content in a predetermined range of 5 to 55 wt% and to form a clay according to the type of algae It adjusts so that it may become moisture content of. And the algal residue M1-d. p is kneaded and mixed with a stirrer (not shown) to obtain a clay, and a clay-like raw material M2 is obtained as a secondary raw material. At this time, the softness of the clay-formed secondary material M2 is determined according to the moisture content and the type of algae M. As described above, since the oil component remains in the algal residue M1 after oil extraction, when the water (binder) W is added and kneaded, the secondary raw material M2 is made into a clay and becomes plastic by external force. Deformable.
次に、第3の工程(成型工程)S3で、粘土状化された藻類残渣の二次原料M2を押出成形器(例えば、クレイガン)4により押し出して成型する(図1の(C)参照)。そして、第4の工程(乾燥工程)S4で、成型された円棒状の長い成型体5を載置台6に載置し、乾燥させる(図1の(D)参照)。本実施形態で使用したクレイガン4は吐出口が円形で直径6mmの口径を有している。なお、押出成形器4は、クレイガンに限られるものではなく、断面が楕円形や角状の所望の形状に成型するものであればよい。そして、最後に、成型され乾燥された成型体5を最終製品寸法にカットし、バイオマス燃料体である藻類残渣ペレット7が製造されるようになっている(図1の(E)参照))。 Next, in the third step (molding step) S3, the secondary raw material M2 of the algal residue made into a clay is extruded by an extrusion molding device (for example, a clay gun) 4 and molded (see FIG. 1C). . Then, in the fourth step (drying step) S4, the molded long rod-shaped molded body 5 is placed on the mounting table 6 and dried (see FIG. 1D). The clay gun 4 used in this embodiment has a circular discharge port and a diameter of 6 mm. The extruder 4 is not limited to a clay gun, and may be any one that can be molded into a desired shape having an elliptical or square cross section. Finally, the molded and dried molded body 5 is cut into final product dimensions to produce algae residue pellets 7 that are biomass fuel bodies (see (E) in FIG. 1)).
図3は、上記第1実施形態に係るバイオマス燃料の製造方法に基づいて、実際に製造されたバイオマス燃料体である藻類残渣ペレット7の品質のデータを木質ペレットの品質規格と比較して示す表である。また、図4は、図1の藻類残渣ペレットと同じ方法で製造された藻類残渣(ボトリオコッカス・ブラウニ)100%のペレットと従来の加圧ローラとダイスにより加圧押し出し工程を経て製造される木質ペレットの製造方法(図5の(A)、(B)参照)と同じ方法で製造されたアオコ100%のペレットとをそれぞれ試作し、試作された藻類残渣とアオコとの性状をそれぞれ比較して示す表である。従来の木質ペレットの製造方法と同じ方法で製造されたアオコ100%のペレットを作成した動機は、まず、第1に、実際に行った実験において、従来の加圧ローラとダイスによる木質ペレットの製造方法を用いてアオコのペレット化を行った。この実験では、想定通り、アオコのペレット化には成功した。このため、アオコに代えて藻類残渣(ボトリオコッカス・ブラウニ)でも、同様にペレット化が可能と想定し、実験を行った。ところが、藻類残渣(ボトリオコッカス・ブラウニ)を用いて加圧ローラとダイスによりペレット化を行おうとしたところ、ペレット化できなかった。本発明は、従来のペレット化方法で失敗した事例に鑑みてなされたものである。さらに、図6は、藻類残渣とアオコの組成を比較して示すグラフである。図4から明らかなように、藻類残渣(ボトリオコッカス・ブラウニ)100%のペレット7では、微粉率および機械的耐久性の点で規格を満たしている。かさ密度の規格は、600〜650kg/m3の値ではまだルーズなペレットが含まれるとのことで650kg/m3以上に定めた(日本木質ペレット協会、2011)とされているので、かさ密度の下限値は成型の強度を担保するために定められている。この藻類残渣(ボトリオコッカス・ブラウニ)100%のペレット7では、微粉率および機械的耐久性を高いレベルで満たしているので、かさ密度の規格を満たしていなくとも、特段問題はない。 FIG. 3 is a table showing the quality data of the algae residue pellets 7 which are actually produced biomass fuel bodies based on the biomass fuel production method according to the first embodiment, compared with the quality standards of wood pellets. It is. 4 is manufactured through a pressure extrusion process using 100% algae residue (Botriococcus browni) pellets manufactured by the same method as the algae residue pellets of FIG. 1, a conventional pressure roller and a die. Each of the 100% green algae pellets manufactured in the same way as the wood pellet manufacturing method (see Fig. 5 (A) and (B)) was prototyped, and the properties of the prototype algae residue and blue algae were compared. It is a table shown. The motivation for creating 100% green algae pellets manufactured in the same way as the conventional wood pellet manufacturing method was as follows. First, in the actual experiment, the wood pellets were manufactured using a conventional pressure roller and die. The method was used to pellet the sea cucumber. In this experiment, as expected, the aiko was successfully pelletized. For this reason, it was assumed that algae residue (Botriococcus browni) could be similarly pelletized instead of blue sea cucumber. However, when an attempt was made to pelletize with a pressure roller and a die using an algal residue (Botriococcus browni), the pellet could not be pelletized. This invention is made | formed in view of the case where it failed with the conventional pelletizing method. Furthermore, FIG. 6 is a graph showing a comparison of the composition of algal residues and aoko. As is clear from FIG. 4, the pellet 7 with 100% algae residue (Botriococcus browni) satisfies the standard in terms of fine powder rate and mechanical durability. Kasa density standards, the a value of 600~650kg / m 3 still defined 650kg / m 3 or more that of to include loose pellets (Nippon wood pellets Kyokai, 2011) since there is a bulk density The lower limit of is set to ensure the strength of molding. Since the pellet 7 of 100% of the algal residue (Botriococcus browni) satisfies the fine powder rate and the mechanical durability at a high level, there is no particular problem even if the bulk density standard is not satisfied.
一般に用いられる木質ペレットに、藻類残渣100%のペレット7を重量割合で1%混合し、家庭用のペレットストーブで連続燃焼の実験を行った。
結果は、悪臭の発生もなく、8時間燃焼し続けた。燃焼後の燃焼ポットを確認したところ、少量の灰が残っている程度で、ガラス化してブリッジした灰や燃焼不良のペレットが残るようなことはなく、良好に燃焼したことがわかった。
The wood pellets generally used were mixed with 1% by weight of pellets 7 containing 100% algae residue, and a continuous burning experiment was conducted using a household pellet stove.
The result continued to burn for 8 hours with no odor. When the combustion pot after the combustion was confirmed, it was found that a small amount of ash remained, and no vitrified and bridged ash or poorly burned pellets remained, and it burned well.
次に、上記第1実施形態に係るバイオマス燃料の製造方法の作用について説明する。この第1実施形態に係るバイオマス燃料の製造方法は、第1の工程S1で、オイルを生成する藻類Mを培養して増殖させた後、回収して油分を抽出し、油分抽出後の乾燥された藻類残渣M1−dを粉砕して一次原料として容器3に集積し、第2の工程S2で、容器3に集積された藻類残渣M1−d.pにバインダーとして水Wを添加して所望の水分含有量(5〜55wt%)となるよう調整する。そして、第3の工程S3で、所望の水分含有量に調整された藻類残渣M1−d.pを練混して粘土状化し、二次原料M2を得る。次に、第4の工程S4で、粘土状化された二次原料M2を所望の形状に成型し、乾燥させて、最終製品の寸法にカットするようになっている。このため、油分抽出後の、たとえ低い油分を含む乾燥した藻類残渣であっても、粉砕した後、水分を添加して混練すると粘土状化されるので、一次利用後の藻類残渣を利用することができ、植物由来の廃棄物を有効に利用することができる。また、木質ペレットよりも燃焼カロリーが高いバイオマス燃料体を安価に製造することができる。 Next, the operation of the biomass fuel manufacturing method according to the first embodiment will be described. In the method for producing biomass fuel according to the first embodiment, in the first step S1, after algae M that produces oil is cultured and grown, it is recovered and extracted to extract oil, and dried after oil extraction. The algal residue M1-d., Which is pulverized and accumulated in the container 3 as a primary raw material, is collected in the container 3 in the second step S2. Water W is added as a binder to p and adjusted so as to have a desired water content (5-55 wt%). And the algal residue M1-d. Adjusted to the desired water content in the third step S3. p is kneaded to make clay, and secondary raw material M2 is obtained. Next, in the fourth step S4, the clay-formed secondary raw material M2 is molded into a desired shape, dried, and cut into the dimensions of the final product. For this reason, even if the dried algal residue containing low oil content after oil extraction is crushed and then added to water and kneaded, it becomes a clay, so use the algal residue after primary use Therefore, plant-derived waste can be used effectively. Moreover, the biomass fuel body whose combustion calorie is higher than a wood pellet can be manufactured cheaply.
図2の(B)は、第1実施形態の変形例を示すもので、第1実施形態に係るバイオマス燃料の製造方法とその方法により製造されたバイオマス燃料体では、オイル分抽出後の乾燥された藻類残渣M1−dを用いているのに対し、この変形例に係るバイオマス燃料の製造方法では、水中に浮遊している状態の藻類Mから油分を抽出する湿式抽出により得られた藻類残渣M1−wを用いた点が異なっている。このため、バインダーとしての水Wを添加する工程が省略されている。 FIG. 2B shows a modified example of the first embodiment. In the biomass fuel manufacturing method according to the first embodiment and the biomass fuel body manufactured by the method, the biomass fuel body is dried after oil extraction. In the method for producing biomass fuel according to this modification, algal residue M1-d obtained by wet extraction that extracts oil from algae M that is floating in water is used. The difference is that -w is used. For this reason, the process of adding water W as a binder is omitted.
すなわち、第1実施形態の変形例に係るバイオマス燃料の製造方法とその方法により製造されたバイオマス燃料体では、水中に浮遊している状態の藻類から油分を抽出された湿式抽出により得られた藻類残渣M1−wに、水分が多く含まれている。このため、図2の(B)に示すように、第1の工程(水分調整集積工程)S11では、湿式抽出後の水分を含んだ藻類残渣M1−wを回収し、水切り脱水して粉砕し、徐々に水分を低下させ、所望の水分含有量に調整された一次原料の藻類残渣M1−w.pを集積する。次に、第2の工程(粘土状化工程)S12で、所望の水分含有量に調整された藻類残渣M1−d.pを図示しない攪拌機で練混して粘土状化し、粘土状化した原料M2を二次原料として得る。続く第3の工程(成型工程)S13および第4の工程(乾燥工程)S14は、上記第1実施形態の第3第4の工程S3、S4と同様である。なお、第4の工程S14では、最終製品寸法にカットするようにしてもよいし、第3の成型工程S13で予め最終製品形状に成型されていれば、乾燥させるだけでよい。 That is, in the biomass fuel manufacturing method according to the modification of the first embodiment and the biomass fuel body manufactured by the method, the algae obtained by wet extraction in which oil is extracted from algae floating in water The residue M1-w contains a lot of moisture. For this reason, as shown in FIG. 2B, in the first step (moisture adjustment accumulation step) S11, the algae residue M1-w containing moisture after wet extraction is recovered, drained, dehydrated and pulverized. The primary raw material algae residue M1-w., Which is gradually reduced in water content and adjusted to the desired water content. p is accumulated. Next, in the second step (claying step) S12, the algal residue M1-d. p is kneaded and mixed with a stirrer (not shown) to obtain a clay, and a clay-like material M2 is obtained as a secondary material. The subsequent third step (molding step) S13 and fourth step (drying step) S14 are the same as the third and fourth steps S3 and S4 of the first embodiment. It should be noted that in the fourth step S14, it may be cut into final product dimensions, or if it has been previously molded into the final product shape in the third molding step S13, it only needs to be dried.
次に、本発明の第2実施形態に係るバイオマス燃料の製造方法について説明する。第2実施形態に係るバイオマス燃料の製造方法は、上記第1実施形態に係るバイオマス燃料の製造方法が一次原料M1として、培養して増殖させた後回収され、オイル分を抽出して精製するバイオマス由来の燃料の製造により発生する油分抽出後の乾燥した藻類残渣M1−dまたは水分を含む藻類残渣M1−wを用いているのに対し、油分が抽出されていない生で未処理の藻類や自然環境水域に発生しオイルを生成する水性浮遊生物、例えば、アオコ等を一次原料Mrとして用いる点が異なっている。 Next, the manufacturing method of the biomass fuel which concerns on 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. The biomass fuel manufacturing method according to the second embodiment is a biomass that is recovered after culturing and proliferating as the primary raw material M1 as the biomass fuel manufacturing method according to the first embodiment, and extracting and purifying oil. The dry algal residue M1-d or oil-containing algal residue M1-w after oil extraction generated by the production of the fuel derived from the oil is used, whereas the raw and untreated algae and nature from which the oil is not extracted A different point is that an aqueous suspended organism that is generated in an environmental water area and produces oil, for example, aquatic or the like, is used as the primary raw material Mr.
すなわち、自然環境水域に大量発生しオイルを生成する藻類M、または培養されて増殖されたオイルを生成する藻類Mr−wを回収して、一旦、乾燥させ、図7の(A)に示すように、乾燥された藻類Mr1−dを粉砕して一次原料Mr1−d.pを得る第1の工程(藻類乾燥集積工程)S31と、得られた一次原料Mr1−d.pにバインダーとして水Wを添加し、所望の範囲の重量比に調整して二次原料Mr2を得、得られた二次原料Mr2を練混して粘土状化する第2の工程(水分調整粘土状化工程)S32と、粘土状化された二次原料Mr2を所望の形状に成型する第3の工程(成型工程)S33と、成型された二次原料Mr2を乾燥させる第4の工程(乾燥工程)S34を有している。このため、油分抽出などの処理を行わない未処理の藻類が利用できるので、高カロリーのバイオマス燃料体が得られる。また、水域に異常発生した水性浮遊生物を廃棄することなく利用することができ、環境負荷を軽減できる。 That is, the algae M that is generated in a large amount in the natural environment water area and produces oil, or the algae Mr-w that produces cultured and propagated oil is collected, dried once, and as shown in FIG. Next, the dried algae Mr1-d is pulverized to produce a primary raw material Mr1-d. first step (algae dry accumulation step) S31 for obtaining p, and the obtained primary raw material Mr1-d. Water W as a binder is added to p, adjusted to a weight ratio in a desired range to obtain a secondary raw material Mr2, and the resulting secondary raw material Mr2 is kneaded to form a clay (second moisture adjustment) (Claying step) S32, a third step (molding step) S33 for molding the clay-formed secondary raw material Mr2 into a desired shape, and a fourth step for drying the molded secondary raw material Mr2 ( Drying step) S34. For this reason, since the untreated algae which do not perform processes, such as oil extraction, can be utilized, a high-calorie biomass fuel body is obtained. In addition, the aquatic organisms that have abnormally occurred in the water area can be used without being discarded, and the environmental load can be reduced.
図7の(B)は、第2実施形態の変形例を示すもので、第2実施形態に係るバイオマス燃料の製造方法とその方法により製造されたバイオマス燃料体では、生で未処理の藻類Mr−wを回収した後、一旦、乾燥させるようにしているのに対し、この変形例に係るバイオマス燃料の製造方法では、油分抽出などの処理の行われていない生の、水分を多量に含んだ藻類Mr−wを回収し、水切り脱水して粉砕し、徐々に水分を低下させ、所望の水分含有量に調整した後、粘土状化するようにした点が異なっている。このため、バインダーとしての水Wを添加する工程が省略されている。 FIG. 7B shows a modification of the second embodiment. In the biomass fuel production method according to the second embodiment and the biomass fuel body produced by the method, the raw and untreated algae Mr. -W is collected and then dried once, whereas the biomass fuel production method according to this modification contains a large amount of raw water that has not been subjected to processing such as oil extraction. The algae Mr-w is collected, drained and dewatered and pulverized, and the water content is gradually reduced and adjusted to a desired water content, and then a clay is formed. For this reason, the process of adding water W as a binder is omitted.
すなわち、第2実施形態の変形例に係るバイオマス燃料の製造方法とその方法により製造されたバイオマス燃料体では、図7の(B)に示すように、第1の工程(水分調整集積工程)S41では、生で未処理の、水分を多く含んだ藻類Mr−wを回収し、水切り脱水して粉砕し、徐々に水分を低下させ、所望の水分含有量に調整された一次原料の藻類Mr1−w.pを集積する。次に、第2の工程(粘土状化工程)S42で、所望の水分含有量に調整された藻類残渣Mr1−w.pを図示しない攪拌機で練混して粘土状化し、粘土状化した原料Mr2を二次原料として得るようになっている。続く第3の工程(成型工程)S43および第4の工程(乾燥工程)S44は、上記第2実施形態の第3第4の工程S33、S34と同様である。このように、この第2実施形態の係るバイオマス燃料の製造方法では、第1の工程S31で、油分抽出前の藻類を回収した後、一度乾燥させる乾燥工程を設け、第2の工程S32で、水Wを添加するようにしているが、この変形例では、第1の工程S41で一次原料Mr1−w.pを得る際に、水分を所望の重量比に調整して粉砕するようにしている。このようにすることで、粘土状化する前の乾燥工程を省略することができる。また、粒径の小さい藻類については、粉砕化の工程を省略してもよい。さらに、上記第1、第2実施形態とも、二次原料M2、Mr2の成型に押出成形器4を用いて乾燥後カットするようにしているがこれに限られるものではなく、ブリケットのような豆炭様の小塊状体に成型してよい。この場合、最終製品にカットする工程が省略される。 That is, in the biomass fuel manufacturing method according to the modified example of the second embodiment and the biomass fuel body manufactured by the method, as shown in FIG. 7B, the first step (moisture adjustment accumulation step) S41. Then, raw untreated algae Mr-w containing a lot of water is recovered, drained, dewatered and pulverized, gradually reduced in water, and the primary algae Mr1- w. p is accumulated. Next, in the second step (claying step) S42, the algal residue Mr1-w. p is kneaded and mixed with a stirrer (not shown) to obtain clay-like raw material Mr2 as a secondary raw material. The subsequent third step (molding step) S43 and fourth step (drying step) S44 are the same as the third and fourth steps S33 and S34 of the second embodiment. As described above, in the method for producing biomass fuel according to the second embodiment, after the algae before oil extraction is collected in the first step S31, a drying step for drying once is provided, and in the second step S32, Although water W is added, in this modification, the primary raw material Mr1-w. When p is obtained, the water is adjusted to a desired weight ratio and pulverized. By doing in this way, the drying process before making into clay can be omitted. For algae with a small particle size, the pulverization step may be omitted. Furthermore, in both the first and second embodiments, the secondary raw materials M2 and Mr2 are cut after drying using an extruder 4 for molding, but the invention is not limited to this, and bean charcoal such as briquettes. You may shape | mold into a small lump like. In this case, the process of cutting into the final product is omitted.
なお、上記各実施形態に係るバイオマス燃料の製造方法では、バインダーとして水を使用しているがこれに限られるものではなく、天然樹脂、植物系蝋、澱粉系のり、海藻系のり、石油系蝋、合成樹脂のうちいずれか1またはこれらを2以上組み合わせたものであってもよい。常温で固形化しているバインダーについては、バインダー添加時、バインダーが液状化される温度に加熱して混合すればよい。バインダーの種類により最終製品の燃焼カロリーを高めることもできる。さらに、図4に示すように、アオコ100%のペレットと藻類残渣(ボトリオコッカス・ブラウニ)100%のペレットとではそれぞれ、硫黄分が1.5%、0.3%含まれる。このため、上記各実施形態において、一次原料M1、Mrを混練して粘土状化させる際、消石灰などの脱硫用材料を添加するようにしてもよい。このように構成することにより、バイオマス燃料体の燃焼時生じる硫黄分を脱硫することができ、脱硫装置を設ける必要がなくなる。また、環境への負荷を減じることができる。 In the method for producing biomass fuel according to each of the above embodiments, water is used as a binder, but the present invention is not limited to this. Natural resins, vegetable waxes, starch pastes, seaweed pastes, petroleum waxes are not limited thereto. Any one of synthetic resins or a combination of two or more thereof may be used. About the binder solidified at normal temperature, what is necessary is just to heat and mix to the temperature at which a binder is liquefied at the time of binder addition. The burned calories of the final product can be increased depending on the type of binder. Furthermore, as shown in FIG. 4, the sulfur content is 1.5% and 0.3%, respectively, in the 100% pellets of the blue seaweed and the pellets of 100% algal residue (Botriococcus browni). For this reason, in each said embodiment, when kneading | mixing the primary raw materials M1 and Mr and making it clay-like, you may make it add desulfurization materials, such as slaked lime. By comprising in this way, the sulfur content which arises at the time of combustion of a biomass fuel body can be desulfurized, and it becomes unnecessary to provide a desulfurization apparatus. In addition, the load on the environment can be reduced.
M 藻類(水性浮遊生物)
M1 一次原料(油分抽出後の藻類残渣)
M2 二次原料(粘土状化された原料)
7 藻類残渣ペレット(バイオマス燃料体)
S1 第1の工程(藻類残渣集積工程)
S2 第2の工程(水分調整粘土状化工程)
S3 第3の工程(成型工程)
S4 第4の工程(乾燥工程)
W 水
M algae (aquatic suspended organisms)
M1 Primary material (algal residue after oil extraction)
M2 secondary material (clay-like material)
7 Algal residue pellet (biomass fuel body)
S1 1st process (algae residue accumulation process)
S2 2nd process (moisture control clay-like process)
S3 Third process (molding process)
S4 Fourth step (drying step)
W Water
Claims (17)
得られた原料の水分を、所望の重量比に調整する第2の工程と、
水分が調整された原料を練混して粘土状化する第3の工程と、
粘土状化された原料を所望の形状に成型し、乾燥させる第4の工程とを有することを特徴とするバイオマス燃料体の製造方法。 A first step of cultivating and propagating aquatic organisms that produce oil and then recovering them to obtain raw materials;
A second step of adjusting the water content of the obtained raw material to a desired weight ratio;
A third step of mixing the raw material with adjusted moisture into a clay,
A method for producing a biomass fuel body, comprising: a fourth step of forming a clay-like raw material into a desired shape and drying it.
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