成果報告書詳細
管理番号20090000000253
タイトル平成16年度-平成20年度成果報告書 バイオマス等未活用エネルギー実証試験 バイオマス等未活用エネルギー実証試験事業 木くずのペレット化による工場内プロセス熱利用システムの導入実証試験事業
公開日2009/8/18
報告書年度2007 - 2009
委託先名中西製材株式会社
プロジェクト番号P02057
部署名新エネルギー技術開発部 バイオマスグループ
和文要約1.事業概要 本事業のシステムの要点は、以下のとおり (1)未活用モルダー屑のペレット化による貯留性・ハンドリング性の向上 (2)小型ガンタイプペレットバーナー搭載貫流ボイラー導入による蒸気の製造 (3)木材乾燥機・集成材加工機のプロセス需要に対応するシステム導入また、(1)-(3)のシステム化による採算性確保のため、技術的信頼性、経済的優位性の確認を行う。 2.システム概略説明 本システムの概略は以下の通り (1)オガ粉を定量供給機能付き粉砕機スクリューベルトコンベアで粉砕機に送る (2)粉砕後、ペレットボイラー用給水タンクの温水を利用し、空送管で乾燥させて原料水分を安定させる (3)定量性を高めるため、フィーダーと水分の微調整を行うミキサーを経た後、ペレット成形機に投入し、ペレットを成形 (4)成形されたペレットを燃料貯留サイロに搬送され貯留 (5)ペレットを簡易的な通風冷却機構付きサイロに貯留している間、外気温にまで冷却 (6)冷却後、ペレットサービスサイロに搬送され、燃焼量に応じて、ガンタイプペレットバーナーに投入 3.実証試験の目標 ガンタイプペレットバーナー搭載貫流ボイラー効率・・・70%以上 ペレット製造能力・・・300kg/h以上 ペレット製造性能・・・未成型物(5ミリアンダー)3%未満 ペレット貫流蒸気ボイラーによる乾燥にかかる灯油コストの削減及び余剰ペレットの外部販売(ペレット規格案準拠)により、本プラントにおける事業性の検証 燃料製造システム及びガンタイプペレットバーナー搭載貫流ボイラーシステムのメンテナンス・消耗部の評価 4.実施試験及び結果 <ペレット成型ライン> (1)成型安定化試験 計画当初の設備のみで試験したところ、以下の結果が得られた。  ・高含水率の原料で、乾燥抜きで成型を行う場合、安定した成型が困難であること  ・樹種により、成形性が大きく異なる(特に赤松の成形性は極端に悪く、成型物も通常より短い)  ・杉の成型は、他の樹種より負荷がかかること 上記の対策のため、以下の対策を実施 1.気流乾燥機の導入 原料(300kg/h時)の含水率を約5%乾燥することができ、成型性が向上した。  2.原料混合用外部原料サイロの設置  杉、赤松に米松を加えることで、製造量・成形性が改善した。米松の割合が高ければ高いほど、製造量・成形性が格段に改善することがわかった。  以上のことから樹種の予混合を行うことで、安定したペレット製造が可能   一方で、予混合を行う場合、常時混合材の確保、混合割合の保持が困難、新たな設備の設置(もしくは作業人件費の増加)などが課題  3.成型機の動力強化(55kW→75kW)  成形機の動力を上げることで赤松の成形性が向上することがわかった。 原料となる杉の割合が多い場合においても、過負荷による停止がなくなった。 (2)ペレット品質 当社の品質基準内で数値を示しており、規格に適合していることがわかった。 (3)温水ボイラー、ペレットストーブによる燃料適合性試験 当社のペレットを用いて、ペレット温水ボイラー及びペレットボイラーとの適合性を行なった。温水ボイラーは問題なく稼動したが、ペレットストーブは電熱ヒータで着火動作が始まった後、一定時間内に規定の温度まで上昇せずに失火するパターンが見られた。 原因として、「モーター増強によるペレットの高密度化」が考えられる。 対策としては、ペレット内の空気量や着火時のペレット供給量の設定の変更が考えられる。 <ガンタイプペレットバーナー搭載貫流ボイラー> (1)ボイラー立ち上げ試験 季節にかかわらずペレットボイラーの始動から定格出力までの運転に約1時間を要することがわかった。 (2)バックアップボイラー(灯油ボイラー)との連動性評価 ペレットボイラーの緊急停止時及び熱需要施設のピーク需要時に、問題なくバックアップボイラーが稼動することを確認した。 (3)ボイラー効率 適切な設定で運転することで70%以上のボイラー効率になることを確認した。 (4)貫流式ペレットボイラー燃焼部耐久向上試験 貫流式ペレットボイラーのペレットバーナーの燃焼部の損傷が激しく、改善を要することがわかった。 ※問題解消のため、現在対策試験を継続している。 (5)貫流式ペレットボイラーの環境分析 排ガス・燃焼灰ともに法令の基準値内であることを確認した。 ◎メンテナンス・消耗部の評価(設備設置後4年弱) (1)ペレット製造ライン  粉砕機:ハンマー部については4年間での交換は必要なし。ただし、スクリーンは、4,200時間程度を目安に交換する必要だと考えられる。  成形機:ベアリング・ダイに関しては、年1回の交換が必要。
英文要約Title: Actual Proof Project of Maintain Heat Utilization System for Plant Process by Sawdust Pellet Annual report in FY2008 1. Summary of Project Our lumbering line wasted huge amount of wood shavings so we tried to pelletize and use them. We studied to use these pellet by boiler equipped with gun type burner. Actually, there were no burners before such small gun type ones. Steam was used for wood dryers and lumber process machines. To operate this system, we analyzed demand of steam flow and for maintain profit we certified technical reliable and economical advantage. 2. Outline of Pellet Produce Process 1). Send wood shavings to crusher by screw belt conveyer with stable feeding device. 2). Put material which passed through crusher into air duct to move to next process. This devise helps to make dried material by using heat from boiler cooling. 3). Put material into mix silo which adjust water contain rate. Then they are moved to pelletize machine. 4). Storage pellet in silo with simplicity cooling device and it will be cool down to atmospheric temperature. 5). Transfer pellet to feeding silo. According to fuel consumption of the burner, pellet is fed automatically from it. 3. Tests and Result 1). Pellet produce process a). Verify stable quality of pellet Depends on material, quality was rise and fall. To solve problems, we put air duct which works as air flow drier to dry it. Silo was set up to mix materials. Pelletize machine was reinforced for high load material. By the air duct, water contain rate was 5% reduced. Pre-mixing made better pellet. With reinforced pelletize machine, shape of pellet turned to be fine and over loaded stops has not happened very often. b). Quality of pellet Pellet which followed the process above was in a standardized size. c). Tests for pellet equipments There was no problem for boilers. For stoves, it took longer time to ignite or temperature was not rise enough to put on fire. It comes from high density pellet made by reinforced pelletize machine. We need to feed enough air to combustion furnace or give less fuel when it ignited. 2). Test the boiler with gun type pellet burner It took about an hour to get started. After that, burner worked well. About interlock with pellet boiler to oil one for backup switched with no problem. 70% was our target rate for heat exchange efficiency and we have made it. Damage on burner head was severe and needed to replace it each 6 months to a year. It is not enough durability so we are holding tests now on. Exhausted gas and ash from the boiler cleared environmental standard. 3). Maintenance In pelletizing process, no need to replace crusher itself but it needs to change screen each 4,200 hours. Bearing die on pelletize machine needs to be replaced each year. About boiler with gun type pellet burner, burner head needs to change once in half year to a year. As a daily maintenance, it needs 3-4 hours clean up once in a week to remove ash. 4. Economical Valuation If subsidization of initial cost is provided 50% or more, this system would be profitable (Terms: Price of A class heavy fuel: \60/L). Fuel oil consumption and CO2 emission which reduced by this system can be a target of CDM. 5. Consideration of This Study This utilization system can be used for many circumstances. The method of produce pellet and gun type pellet burner would help to diffuse consumption of wood biomass. For more spread of this system, we would like to show some tips. Quality of pellet is controlled by material conditions so it needs to have tests before produced in line. Depends on the material, some other devices might be needed. Scale and capacity of plants need to be considered. Interlock system should be made up for stable operation.
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