| 研究課題/領域番号 |
26340108
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| 研究機関 | 釧路工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
川村 淳浩 釧路工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (20596241)
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| 研究分担者 |
井田 民男 近畿大学, 理工学部, 教授 (70193422)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 木質バイオマス / クリンカー / バイオコークス / 木質ペレット / 燃焼 |
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| 研究実績の概要 |
バイオマス固形燃料の燃焼に伴うクリンカー形成は、固形燃料の灰分組成や比重、燃焼温度、そして燃焼形態が関係していると思われる。本研究は、原料を同じとするが比重の異なるバイオマス固形燃料（木質ペレットとバイオコークス）について、流通率の高い市販の燃焼機器を用いた燃焼比較実験をおこない、両者の燃焼形態の違いによるクリンカー形成機構の違いを探ることを目的としている。
日本木質ペレット協会が制定した「木質ペレット品質規格」に基づき，同サイズ（φ8とφ6）のバイオコークスを製造できる小径バイオコークス製造装置を設計・製作した。1種類の木質ペレットを原料とし、水分率、加圧力、加熱温度、加熱時間、そして冷却時間などをパラメータとして、小径バイオコークスの最適製造条件を見出した。また、市販木質バイオマスペレット焚家庭用ストーブを改造して燃焼比較実験機を製作し、同じ原料から成る木質ペレットとバイオコークスを用いて、予備燃焼比較実験をおこなった。
この結果、木質ペレットではクリンカーの形成が認められたが、バイオコークスではクリンカー形成が認められなかった。本研究で設計・製作した小径バイオコークス製造装置による小径バイオコークスの生産性が低く、燃焼実験用の試料を確保するための時間と労力に課題があることが判明した。今後、この解消に向けた取り組みを優先することにした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
バイオマス固形燃料の燃焼に伴うクリンカー形成は、固形燃料の灰分組成や比重、燃焼温度、そして燃焼形態が関係していると思われる。本研究は、原料を同じとするが比重の異なるバイオマス固形燃料（木質ペレットとバイオコークス）について、流通率の高い市販の燃焼機器を用いた燃焼比較実験をおこない、両者の燃焼形態の違いによるクリンカー形成機構の違いを探ることを目的としている。
日本木質ペレット協会が制定した「木質ペレット品質規格」に基づき，同サイズ（φ8とφ6）のバイオコークスを製造できる小径バイオコークス製造装置を設計・製作した。1種類の木質ペレットを原料とし、水分率、加圧力、加熱温度、加熱時間、そして冷却時間などをパラメータとして、小径バイオコークスの最適製造条件を見出した。また、市販木質バイオマスペレット焚家庭用ストーブを改造して燃焼比較実験機を製作し、同じ原料から成る木質ペレットとバイオコークスを用いて、予備燃焼比較実験をおこなった。
この結果、木質ペレットではクリンカーの形成が認められたが、バイオコークスではクリンカー形成が認められなかった。本研究で設計・製作した小径バイオコークス製造装置による小径バイオコークスの生産性が低く、燃焼実験用の試料を確保するための時間と労力に課題があることが判明した。今後、この解消に向けた取り組みを優先することにした。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成26年度と灰分組成の異なる2種類の木質ペレットを調達し、これらを原料として小径バイオコークスを製造する。
平成26年度の予備実験結果をもとに、最大炉床負荷や燃焼空気配分の異なる火格子を製作する。
原料と燃焼灰の組成の定性元素分析は波長分散型蛍光x線分析装置を用い、定量分析は外部の試験機関に依頼する。小径バイオコークスの高温強度は高温圧縮試験装置で測定する。
合計3種類の原料から成る木質ペレットと小径バイオコークスを用いて、灰分組成、燃料種別（高温強度）、火格子種別、燃焼温度、そして空気過剰率をパラメータとする燃焼比較実験をおこない、炉内温度、燃焼温度、燃焼灰温度、排ガス組成、燃焼過程の赤外線画像、消火後の燃焼灰生成の状態、及びクリンカー形成の状況から、クリンカーの形成機構の違いを探る。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
原料と燃焼灰の組成の定性元素分析は、波長分散型蛍光x線分析装置（(株)島津製作所XRF-1800、釧路工業高等専門学校既設）を使用し、定量分析は外部の試験機関に依頼する計画であった。また、小径バイオコークスの高温強度は、高温圧縮試験装置（(株)島津製作所AG-300kNX、近畿大学既設）で測定する計画であった。
本校の分析器の修理調整に思いのほか時間がかかり、その後の他機関への分析依頼ができなかった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
本校の分析器の使用を断念し、他機関での分析を先行することとした。
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