2019 Fiscal Year Annual Research Report
Study on productivity improvement and clinker formation mechanism of the biomass solid fuel
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17K00675
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| Research Institution | Kushiro National College of Technology |
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Principal Investigator |
川村 淳浩 釧路工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (20596241)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井田 民男 近畿大学, バイオコークス研究所, 教授 (70193422)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | バイオマス / バイオコークス / クリンカー / 燃焼灰 / 木質ペレット / ペレットストーブ / コンクリート混和材 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
バイオマスの燃焼で形成されるクリンカーは、燃焼機器の安全性や信頼性に大きな影響を与えるだけでなく、物質循環としての活用も阻む要因となっている。JSPS科研費26340108において、バイオコークス化した木質ペレットとの混焼により、クリンカー形成が抑制される可能性を見出したが、木質ペレットと同サイズ（小径）のバイオコークスを十分に生産することが困難であったため、混焼率を更に高めることが難しいという問題に直面した。本研究では、市販の家庭用ペレットストーブに適合した直径φ6の小径バイオコークスを効率良く生産する技術開発を進め、混焼比率を更に高めた燃焼比較実験を通して、燃焼形態の違いによるクリンカー形成機構を深く追求することを目的とした。
最終年度は、まず生産性向上を目指して平成30年度に発案したバッチ式製造工程の安定化に取り組んだ。具体的には、半自動化した2組のバッチ式小径バイオコークス製造システムを連携させて単位時間当たりの生産性を5～9割程度向上させることを維持し、初期含水率を17～19%程度に調整することで高い安定性を見出した。これらの結果、平成29年度に製作した基本システムよりも2.6～3.3倍の生産性向上を安定的に確保できることを見出した。
次に、定格燃焼量1.65kg/hの家庭用ペレットストーブを改造した燃焼比較実験機を用いた混焼試験を実施した。これまでは混焼比率5wt%が最大であったが、最終年度は10wt%を複数回実施した。5wt%の結果同様、燃焼中の燃料表面温度の平均値と最大値が共に若干低下し、停止後に火格子に残留した燃焼灰は粉状を呈した。高密度なバイオコークス内部への酸素供給が制限されることで燃焼灰の溶融温度以下に制限され、クリンカー形成に至らなかったと考えられる。一方、一般的に混焼比率と着火性は相反関係にあることから、混焼比率の上限に関わる継続的な研究が望まれる。
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