Research on high-density solid fuel conversion of crop residues and direct utilization of biomass energy

农作物秸秆高密度固体燃料转化及生物质能源直接利用研究

• 批准号: 22K12453
• 负责人: 川村 淳浩
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kushiro National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12453/
• 关键词: バイオマス; 固形燃料; 直接熱利用; 農業残渣; クリンカ; スラグ; バイオコークス

本研究は、灰分が多いために直接燃焼による熱利用が困難な農業残渣（草本系バイオマス）を原料として高密度固形燃料（農業残渣バイオコークス）を製造して市販の住宅用ストーブをベースとした燃焼比較実験機に適用し、燃焼形態の工夫によって粘結性クリンカ形成などの不具合を抑制する開発研究を行うことを目的としている。この実施計画は、1) 農業残渣原料・燃焼灰の化学組成分析（計量法で定められた計量証明事業者への外部委託）、2) 燃料（農業残渣バイオコークス）製造システム製作と燃料製造、3) 燃焼比較実験機製作（市販の住宅用ペレットストーブの改造）と燃焼実験とした。以下、2022年度実績を記載する。1)小豆の収穫残渣を対象として、原料と燃焼灰について化学組成分析をおこなった。小豆は道東地域での生産量が多く、この収穫残渣が多く廃棄されている。2)近畿大学が保有していたバイオコークス製造試験機に、先行研究において開発したバッチ式バイオコークス製造装置のノウハウを踏まえ、農業残渣バイオコークス製造システムを構成した。これは、バイオコークスの基本的な製造工程である成型器への原料充填と加圧、加圧下での加熱、加圧下での冷却、そして成型品取出しを連続的に実施するものである。なお、先行研究で得られた知見より、燃料製造のエネルギー効率を維持するため、成型する農業残渣バイオコークスは直径30mmとした。また、成型後の燃料がバイオコークス化しているかどうかを圧縮強度特性により確認した。農業残渣の混合割合による最適な製造条件を得て、その結果から農業残渣を原料とした燃料製造のエネルギー効率を明らかにした。3)市販の住宅用ペレットストーブをベースとした燃焼比較実験機を用い、木質ペレットとの混焼による燃焼実験を実施した。この結果、小豆収穫残渣が混合された条件では粘結性のクリンカ形成は認められなかった。

本研究旨在利用灰分含量高而难以直接燃烧利用热量的农业废弃物（草本生物质）制造高密度固体燃料（农业废弃物生物焦），并将其作为商业化燃料的基础。目的是将其应用于燃烧比较实验机，并进行研究和开发，通过设计燃烧模式来抑制熟料形成等问题。该实施计划包括1）农残原料和燃烧灰的化学成分分析（外包给计量法规定的计量认证公司），2）燃料（农残生物焦）的生产系统生产和燃料生产， 3）制作了燃烧对比实验装置（对市售的家用颗粒炉进行改造）并进行了燃烧实验。下面列出了 2022 财年的结果。 1)对红小豆收获残渣进行原料和燃烧灰分的化学成分分析。北海道东部大量生产红豆，大部分收获残渣都被丢弃。 2）在近代大学拥有的生物炭生产试验机上，基于前期研究开发的间歇式生物炭生产设备的技术，构建了农残生物炭生产系统。这是连续进行将原料填充到成型机中、施加压力、加压加热、加压冷却、取出成型品的基本生物炭生产过程的过程。根据先前研究获得的知识，待成型的农残生物炭的直径为30毫米，以保持燃料生产的能源效率。此外，我们还根据其抗压强度特性确认了成型后的燃料是否已转变为生物炭。我们根据农业剩余物的混合比例获得了最佳生产条件，并从结果中明确了以农业剩余物为原料生产燃料的能源效率。 3）利用基于市售住宅颗粒炉的燃烧对比实验装置，进行了木屑颗粒混烧的燃烧实验。结果，在混合红豆收获残渣的条件下没有观察到结块熟料形成。

项目成果

小径バイオコークスによるクリンカ形質改善とバイオマス燃焼灰有効活用の研究

小直径生物焦熟料改性及生物质燃烧灰有效利用研究

• 发表时间: 2023
• 作者: 川村淳浩;三森敏司;水野諭;井田民男
• 通讯作者: 井田民男

作物残渣バイオマスの高密度固形燃料化と直接熱利用に関する研究

农作物秸秆生物质转化为高密度固体燃料及直接热利用研究

• 发表时间: 2023
• 作者: 川上琴音;川村淳浩
• 通讯作者: 川村淳浩