最新更新日:2019.11.25

・無煙燃焼の小型管状炭化炉の製作

2009年から試行錯誤を繰り返し、2017年8月くらいに何とか中間地点まで来ました。それは燃焼排気にニオイと色がない状態で安定して燃やすことができるというところです。

2019年秋の興味のポイントは鉄の工芸品「鋼板細工」に移ってしまい、この無煙炭化炉は燃料の木炭製造の重要な機器として実用使用しています。

================

設備の概要をざっくりというと、

@起動時を含めて、常時、排気ガスは無色無臭を維持

A薪燃料の処理量は6kg/Hr程度。木炭の生産量は600〜700g/Hr程度。

B薪から木炭への転換の所要時間は約15分。木炭の収率はおよそ重量換算で10〜12%程度。木質灰は同じく2%程度。

C炉内の心臓部の環境は推定ですが、およそ風速15m/s & およそ800℃

D燃料供給と熾き木炭の排出はすべて手動で、その作業間隔は3〜5minと高頻度。

E作る木炭はいわゆる「消し炭」に近いものです。着火性はいいですが、火持ちは悪いです。転じて相対的に灰の比率が高いためにいわゆる「自然釉」が多いと思います。

F炭化炉&計器の材料費は数万円と安価です。工作難易度も低く、作りやすく、分解も容易です。

という感じでしょうか

現在は薪カマドのボディは使ってますが無煙で薪から木炭と木炭灰を作る設備 (smokeless firewood Carbonizer) になってきました。無煙で運転する小型の炭化炉という感じです。

法的には「大気汚染防止法」、「悪臭防止法」の関連が強くなっているように考えています。設備容量から「大気汚染防止法」は適用除外になりますが、いずれの法的制約にも準拠したいと考えています。

2次燃焼筒などの輻射熱もそれなりにありますし、木炭取り出し部分では空きスペースは少しありますが、「カマド」の機能はほぼ無くなったような感があります。とはいうものの「薪カマド」としてこのページを作ったのでこの呼び名を使っていくような気がします。

これからは排ガス分析や空気比の自動制御などに移行していくと思います。廃熱利用はその後でしょう。

名称を思案中で、

「無煙管状連続炭化炉」:smokeless tube continuous carbonizer  という感じかと思います。

 

 

 

ここへ各種の危険事項をまとめました。遊びでやっていることですが内容的にはなかなか危険なものなので注意して遊びましょう。

・各種危険なことの連絡

 

現在の姿はだいたいこんな感じです。

 

 

============================

この設備のポイントは下記の3点と思ってます。

@燃焼室が細径縦型

   →これにより燃料に高速&高温の燃焼ガス&燃焼空気が吹き付け、強い乱流気流を発生させて、

固体燃焼の燃焼を促進し、また重力により落下移動するので生成した木炭を取り出しやすい。

   →細径のために表面積が少なくなり、そのために放熱量が少なくでき、

放熱量が少ないために保温施工をしなくてもよく、

保温施工をしないために耐熱性は劣るが安価なSS製スパイラルダクトを使用できます。

A燃料投入口が主燃焼室の後流かつ上方にある

   →これにより投入した低温度の薪が高温燃焼ガスに暴露され、木質ガスを放出しやすい

   →火格子の強度アップと支持方法の工夫により燃料投入の衝撃に耐えられる

   →投入部のドアの操作性がいいので、投入時に余分な空気の侵入を抑制し、安定燃焼できる

B定常運転時は煙突ドラフトを利用しているので、設備内がマイナス圧

→燃焼排ガスなどが外部へうっかり漏洩しないので中毒事故を起こしにくい。

 

============================

作業場はこんな感じです。左に薪カマド、正面に計器(排気温度&1次燃焼室圧)、燃料の薪、火バサミ&ひっかき棒などを折りたたみのイスに座って運転します。

火を使うので不燃のものを多くしてます。といいつつも計器ボックスの台はプラスチックですが・・・。

 

 

作業姿はこんな感じです。帽子、長袖、長ズボン、皮手袋、マスクをして、火傷防止を念頭にしてます。蚊も多いので必然的にこの格好になるかもしれません。燃焼部をのぞきこんだりするので顔のマスクの火傷防止は重要と思っています。

 

燃焼の動画です。もうひとつ燃焼の動画です。こちらは排気温度が見れます。また熾き木炭の排出はこちらの動画で見れます。youtubeへアップロードした動画です。

現在の排気の色はこんな感じで無色です。この時、排気温度はだいたい700℃くらいです。白いのは上空の雲です。

 

燃焼設備において煙突から排出される排ガスの性状を把握することは運転者にとって重要と考えていまして、それはまず排ガスを「目視」することからはじまると考えています。

排気温度と燃焼室圧力は例えばこんな感じです。排気温度は722℃、燃焼室圧力は-9Paです。

灰が多く降るのでそれから計器を守るため、使い古したオーブントースターを転用して調節計の計器ケースにしてます。

 

 

動機

燃焼の工夫

設備の仕様

燃焼投入口と2次空気吸入口、主燃焼室、火格子

着火作業

木炭&灰

自作木炭と購入木炭の違い

木炭の利用(七輪で鉄鍛冶・・・など)

木炭の利用(七輪陶芸のテスト)

木炭の利用(七輪陶芸)

燃料の準備

今後の展開

 

 

いろんなものを参考にしていますが、お勧めは下記です。

・林野庁の「木質バイオマス利用推進の取組」の
「木質バイオマスボイラー導入・運用にかかわる実務テキスト(平成24年度実施事業)」

 3つのpdfファイルから構成されていて、全部で100ページくらいです。とても参考になります。僕のやっていることは基本的に「このテキストに書いてあることを自分で行って確認していること」くらいに考えています。

http://www.rinya.maff.go.jp/j/riyou/biomass/con_4.html

特にこの3つ目のpdfはよく読んでいます。「燃焼の3要素(可燃物、支燃ガス、温度)」に加えて「効率的な燃焼の3要素(燃焼時間、温度、乱流)」は恥ずかしながらこの資料で知りました。各種の温度帯で起きている事など、具体的でとてもいいです。

http://www.rinya.maff.go.jp/j/riyou/biomass/pdf/250610biomass3.pdf

・木質バイオマスエネルギー利用における日本の技術課題(三菱UFJコンサルティング)

http://www.fujitsu.com/downloads/JP/archive/imgjp/group/fri/events/other/20131105-09aikawa_murc-jp.pdf

・身の回りの化学、燃焼の化学(木原 寛様、今福京子様のwebサイト

元々はこのサイトから勉強が始まったように思います。わかりやすく書いてあるので他のページも読んでいて楽しいです。

http://katakago.sakura.ne.jp/chem/fire/sumi2.html

 

 


↑to TopPage

メールアドレスはトップページの下です。
spamメール対応です。お手数かけますがご理解下さい。

 Copyright (c) kito 1998-2019 All Rights Reserved.