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最新更新日：2018.06.06 ・今後の展開 なんとか無煙で燃やせるところまで来たかと思います。しかしながらこの設備を多くの人が安全に使うにはまだまだ多くの改善事項があると思ってます。 2017年夏にはいろいろ困ってましたが2018年6月の現在はだいぶやりやすくなってきました。もうルーチン作業化しているといっても良いかもしれません。 今、取り組もうと思案しているのは下記です。 １）
燃料投入時の白煙漏れ出し ２）
排ガスの性状分析 ３）
失火検知 ４）
燃焼室内の燃料量の検知 ５）
火傷の防止 ６）
木炭の利用 ７）
燃料の自動投入 ８）
緊急時のシャットダウン ９）
温水エネルギーの取り出し また、現在は僕が学生だった25年前と比べて計測器がヤフオクなどにより革命的に手に入りやすくなっています。ファンクションジェネレータやオシロスコープなど、安価に入手できます（購入後の校正やメンテ費はもちろん高価でしょうけども）。 「走査型電子顕微鏡やガスクロをお金を出せば個人が買える」ということ自体がすごいなと思います。 ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ １）燃料供給時の白煙の漏れ出し 水分率の高めの燃料だと燃料供給時の10数秒間に白煙が出ることに気がつきました。 燃料投入に気を取られていて、煙突放出部を見れていなかったのでした。燃料供給が終わり、スライドドアを定常状態に戻すと無煙に戻っているので。
結局、対策としては燃料投入ドアの操作性を良くして、「ドアはすぐに閉める」というシンプルなものが良いと思ってます。ダブルドアももちろん良いですが、シングルドアでも良い結果です。「扱いやすいドア」が重要と思ってます。 いろいろな資料を参考にしているのですが、名古屋市の条例の文言も参考にしています。条例では廃棄物焼却炉は下記の機能を持っている必要があると規定しています。 僕の設備は焼却炉ではないのでこれを守る必要はないのですが、モノを燃やす設備全般に通じるものがあると考えていますので、参考にしてます。 具体的には排気温度計は⑤の項目、失火用のLPガスバーナは⑥の項目に該当していると思ってます。 ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ ①空気取入口及び煙突の先端以外から外気に燃焼ガスが漏れないこと ②燃焼ガスの温度が800℃以上の状態で廃棄物等を焼却できること ③燃焼に必要な量の空気の通風が行われること ④外気と遮断された状態で、定量ずつ廃棄物等を燃焼室に投入することができること ⑤燃焼室中の燃焼ガスの温度を測定するための装置が設けられていること ⑥燃焼ガスの温度を保つために必要な助燃装置が設けられていること ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ ２）排ガスの性状分析 木質燃料なのでSOｘは低値であろうでいいと思いますが、HC(全炭化水素)、CO、残存O2、NOｘは数値にしたいと思ってます。無色の煙が出ているのでHCは低いと思いますが、大気汚染防止の観点からNOｘを数値にしたいと思ってます。 排ガスの組成がわかると排ガス中の各成分の露点はあらかじめわかっているので、何℃まで熱回収ができるかがわかってきます。露点以下の場所を作ってしまうと、酸腐食が起きてしまいます。 ネットの情報だと薪燃料はSOx、NOxが低いため注意するのはCLくらいとのことなので、もしかしたら100℃くらいまで落とせるかもしれません。 また、残存O2はアメリカ、ヨーロッパの薪ストーブは法規制によりO2センサー＆空気比制御系を搭載しているそうなので、是非、常時測定したいと思ってます。 ３）失火検知 燃焼室で発生する木炭が細かくなり燃焼空気流路を閉塞することがたびたびありました。 現在は1次燃焼室圧力と排気温度の相関による運転管理をしていて、このやり方がわかってからは失火や空気不足の黒煙はだいぶ解消されました。 また2次空気口から燃料が目視で見えているように燃料を供給すると「燃料が燃えてなくなてしまった」状態にはならないこともわかってきました。 ４）1次燃焼室内の燃料量の検知 1次燃焼室内の燃料の量の適正量がわかりませんでした。1次燃焼室は金属製で中で何がどうなっているか見えないことが大きな要因でした。 2018年2月の燃料投入部の変更により燃料の量が目視しやすくなり、2次空気取入れ口から燃料が見えるように燃料を供給することが重要であることがわかりました。これがわかってからは燃料欠乏による燃焼不安定は解消されました。 ５）火傷の防止 火傷防止はずっと取り組んでいまして、現在は燃料供給口まわりの温度低下に取り組んでいます。燃料供給口の場所を1次燃焼室の上に持っていった結果、燃焼室内を簡単に目視できるようになりました。 転じて、顔が高温部に近づくことになったので、高温部を低温化を検討しています。オートバイのエギゾースト・パイプの放熱式火傷防止板のようなものを考えています。 当面はホコリ用のマスクで顔を覆い、火傷防止をしています。 ６）木炭の利用 木炭は七輪で陶芸や鉄鍛冶をして消費してまして、それはそれで楽しいのですが、COは内燃機関の燃料にできますのでなんとかそれもやってみたいところです。 CO取り出しの次は水性ガスの製作もしてみたいと思ってます。意外に日本では木炭からの水性ガスの作成の資料が無くて、少し手探りになると思います。 重量％で１％を超えるCOは「安衛法の特化則の第３類物質」になりますので法規制も考えながら進める必要がありそうです。 僕のイメージでは燃料製造をしっかり管理して環境負荷を少なく作って、使用はそこそこの設備で利用することが社会的＆環境的に負荷の少ないシステムになると思ってます。使用先は数が多いのです。 たとえばガソリン車とディーゼル車はいい例だと思っています。ガソリンエンジンの燃料はしっかり作る必要がありますが、エンジン＆排ガス処理装置はほどほどのものでOKです。 転じてディーゼルエンジンは燃料はいろいろな組成であっても使えますが、エンジンの燃料噴射系のコモンレールシステムはびっくりするくらいややこしい動きをして、排ガス処理装置も複雑なものが必要で、おまけにエンジン制御プログラムをなぶって・・・・と結局なんだったんだろう、という感じです。 木炭を燃料とした内燃機関は実現の可能性があるように思います。というかアメリカの OFF
Grid Pro のページのものそのもののように思います。 ７）燃料の自動投入 縦型小型燃焼室なので燃料投入はバッチ的です。これが自動にできるとその場から離れられるひとつの要素になります。 実際は1次燃焼室内の燃料量の管理、熾き木炭の取り出し、燃料の投入の作業を排気温度計と燃焼室圧力計、煙突出口の無煙状態の目視確認を行っているのでとても忙しくて、自動運転へのハードルはなかなか高いです。 熾き木炭の取り出し作業があるので、「無人運転」はあきらめようかな・・・と思う昨今です。 ８）緊急時のシャットダウン 僕が子供のころ（４０年位前）の石油ストーブでもシャットダウン機能はありました。固体燃料なので簡単ではないでしょうが、無人運転を目指すので思案する必要があると思ってます。 1次燃焼室内の燃料の量の管理ができるようになったのでシャットダウンまでの時間は20分くらいまでと想定ができるようになりました。消火までの時間が想定できるとだいぶ運用がしやすくなります。 ９）温水エネルギーの取り出し 空調に使用する４０℃帯温水の取出しができると思ってます。排ガス性状がポイントになるように思います。でも、上の問題群があるからまだまだ先ですね。 温水ボイラー後の排気温度を安全と余裕を見て160℃と仮定して、排ガス中の残存O2濃度を10%とすると、取り出せられる温水エネルギーは12kWくらいのようです。ざっくりとした熱効率は75%です。 EPA（アメリカ環境保護局）の求める非触媒機の熱効率は「63%以上」のようで、これはザックリと試算をすると排気温度が250℃相当のもののようです。この温度はエコノマイザ（節炭器）を装備していないボイラーの値と似ています。ここについてはクリアはできそうかなと思います。 排気ガス中の残存O2濃度制御と排ガス中の灰の量の対応のサイクロン除塵設備が必要かと思います。 5kW級の石油ファンヒータは35k円くらいです。灯油を70円/Lとして負荷のエネルギーを12kWすると燃料コストは90円/Hrくらいです。うーん・・・・自分の薪は燃料代は安価(ほとんど労務費のみ)ですがライバルの石油ファンヒータはとても強力ですね。 |
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