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WO2020059737A1 - 固体燃料の製造方法 - Google Patents

固体燃料の製造方法 Download PDF

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WO2020059737A1
WO2020059737A1 PCT/JP2019/036507 JP2019036507W WO2020059737A1 WO 2020059737 A1 WO2020059737 A1 WO 2020059737A1 JP 2019036507 W JP2019036507 W JP 2019036507W WO 2020059737 A1 WO2020059737 A1 WO 2020059737A1
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WO
WIPO (PCT)
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solid fuel
pulverized
woody biomass
water
washing
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Application number
PCT/JP2019/036507
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English (en)
French (fr)
Inventor
小野　裕司
昌史 和才
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Paper Industries Co Ltd
Jujo Paper Co Ltd
Original Assignee
Nippon Paper Industries Co Ltd
Jujo Paper Co Ltd
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Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
    • B09B3/30—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving mechanical treatment
    • B09B3/35—Shredding, crushing or cutting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G OR C10K; LIQUIFIED PETROLEUM GAS; USE OF ADDITIVES TO FUELS OR FIRES; FIRE-LIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/44—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/78—Recycling of wood or furniture waste

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a solid fuel having a low chlorine content and a low potassium content by washing a pulverized woody biomass with water, followed by drying and subsequent roasting.
  • biomass refers to a living organism that can be used as an energy source or industrial raw material, and typical examples are wood, building waste, agricultural waste, and the like.
  • various methods for effectively utilizing biomass have been proposed.
  • a useful method for converting biomass to high value-added products at low cost is a method for producing solid fuel by carbonizing biomass. In this method, biomass is charged into a carbonization furnace and heated for a predetermined time in an oxygen-deficient atmosphere to perform carbonization processing to produce a solid fuel.
  • the solid fuel thus produced is used as fuel for combustion equipment such as power generation equipment and incineration equipment.
  • the solid fuel may be finely pulverized and used as pulverized fuel in order to improve combustion efficiency. is there.
  • Solid fuel is pulverized alone or mixed with coal, but woody biomass is mostly fibrous and therefore has poor pulverizability, reduced combustion efficiency, and reduced operability of the pulverizer. There was a problem.
  • Patent Document 1 discloses a method of pulverizing woody biomass such as wood waste, thinned wood, garden wood, construction waste, etc., after pyrolyzing at a temperature of 240 ° C. or more and 300 ° C. or less for a time of 15 minutes or more and 90 minutes or less. Have been. If the heating temperature is lower than 240 ° C., the crushability and pulverizability are not improved, and if the heating temperature is higher than 300 ° C., the amount of fine powder on the order of submicrons increases during crushing and pulverization, which tends to cause powder trouble. It is said that it is not preferable.
  • Patent Document 2 discloses that biomass including cereals, fruits, and seeds is carbonized by heating at a treatment temperature of 350 to 400 ° C. for 30 to 90 minutes at an oxygen concentration of 1 to 5%, so that crushability equivalent to that of coal is obtained.
  • a method for producing a solid fuel having the same is disclosed.
  • Patent Document 3 discloses a method of washing a solid fuel with water in order to reduce the chlorine content of a solid fuel produced by roasting from a raw material containing biomass.
  • solid fuels obtained from biomass containing chlorine compounds have a high chlorine content and are difficult to use as boiler fuels. Accordingly, post-treatment for reducing the chlorine content, countermeasures against corrosion of the combustion equipment, and exhaust gas treatment equipment are required, but the cost is increased.
  • the present inventors studied a technique for easily and efficiently producing a solid fuel having a reduced chlorine content from woody biomass, and crushed the woody biomass, and obtained the crushed product with water.
  • the present inventors have found that a solid fuel having a reduced chlorine content and potassium content can be efficiently produced by washing, dehydrating, and subsequently roasting, and have completed the present invention.
  • the present invention provides the following inventions.
  • a method for producing a solid fuel comprising: (2) washing the pulverized woody biomass with a size of 50 mm or less with running water of 0.33 L / min ⁇ kg (absolute dry weight of the pulverized woody biomass) for 5 minutes or more; Drying the woody biomass ground product after washing with water, Roasting the dried pulverized woody biomass under conditions of an oxygen concentration of 10% or less and a material temperature of 240 to 350 ° C .;
  • a method for producing a solid fuel comprising: (3) The method for producing a solid fuel according to (1) or
  • a solid fuel with a reduced chlorine content and potassium content can be manufactured. That is, post-treatment for reducing the chlorine content and potassium content of the solid fuel, countermeasures against corrosion of combustion equipment, and exhaust gas treatment equipment are not required.
  • the present invention provides a step of washing the ground woody biomass with water, a step of washing the ground woody biomass with water and drying, and a step of roasting the dried ground woody biomass. It is a method for producing fuel.
  • any of hardwood and softwood can be used.
  • hardwoods there are eucalyptus, para rubber tree, beech, china, birch, poplar, acacia, oak, oak maple, sennoki, elm, kiri, honoki, willow, sen, ubamegashi, konara, kunugi, horse chestnut, zelkova, zelkova , Dogwood, blue duck and the like.
  • the conifers include cedar, spruce pine, larch, black pine, fir pine, himekomatsu, yew, lizard, hari fir, iramomi, inumamaki, fir, sawara, togasawara, asunaro, hiba, tsuga, kometsuga, hinoki, yew, inugaya, spruce (Bayhiva), Lawson cypress (Bayhi), Douglas fir (Baymatsu), Sitka spruce (Bay spruce), Radiata pine, Eastern spruce, Eastern white pine, Western larch, Western fur, Western hemlock, Tamarack and the like.
  • Eucalyptus (hereinafter abbreviated as E.) calophylla, E. citriodora, E. diversicolor, E. globulus, E. grandis, E. urograndis, E. gummifera, E. marginata, E. nesophila, E. nitens, E. amygdalina, E. camaldulensis, E. delegatensis, E. gigantea, E. muelleriana, E. obliqua, E. regnans, E. sieberiana, E. viminalis, E. marginata and the like.
  • the woody biomass needs to be pulverized to a size of 50 mm or less, and more preferably a size of 0.1 to 50 mm is used.
  • the size of the pulverized woody biomass refers to the size of the crushed wood biomass sieved according to the size of the circular hole of the sifter.
  • a device for pulverizing woody biomass it is preferable to perform a pulverization process with a knife-cutting biomass fuel chipper.
  • the woody biomass pulverized material Before washing the woody biomass pulverized material with water, the woody biomass pulverized material may be immersed in 5 L or more of water per 1 kg of absolute dry weight.
  • the amount of water when washing the woody biomass pulverized material with water must be at least 1.5 L / kg (the absolute dry weight of the woody biomass pulverized product), and 15 L / kg (the woody biomass pulverized product absolutely dry weight). ) Or more. If the amount of washing water is less than 1.5 L / kg (absolute dry weight of wood-based biomass), the effect of reducing the chlorine content and potassium content of the obtained solid fuel is not sufficient. There is no particular upper limit on the amount of washing water, but it can be 500 L / kg (absolute dry weight of woody biomass).
  • the chlorine concentration and the potassium concentration of the water used for washing are preferably as low as possible, and the chlorine concentration and the potassium concentration are desirably 0.1% by mass or less.
  • the cleaning time may be 60 minutes or more.
  • a step of washing the pulverized woody biomass with water and then dehydrating the pulverized woody biomass may be provided.
  • a dewatering device a screw press, a filter press, a belt press, a reciprocating press, or the like, which is a pressurized solid-liquid separation device, can be preferably used.
  • ⁇ Rolling (torrefaction) in the present invention is a process of heating at a lower temperature than a so-called carbonization process in a low oxygen atmosphere.
  • Typical wood carbonization temperatures are 400-700 ° C., but roasting is performed at lower temperatures. By roasting, a solid fuel having a higher energy density than its starting material is obtained.
  • the roasting treatment conditions in the present invention are an oxygen concentration of 10% or less and a substance temperature of 240 to 350 ° C.
  • the substance temperature is the temperature of the woody biomass during the roasting process.
  • the substance temperature is preferably from 240 to 330 ° C, more preferably from 250 to 320 ° C.
  • the thermal decomposition of hemicellulose becomes remarkable at around 270 ° C, while the thermal decomposition of cellulose becomes remarkable at around 355 ° C and lignin near 365 ° C.
  • the apparatus for performing the roasting treatment is not particularly limited, but a rotary kiln and a vertical furnace are preferred.
  • an inert gas such as nitrogen.
  • the processing time is preferably from 15 to 180 minutes.
  • the solid fuel obtained by the present invention has a material yield of 60 to 95% and a calorific yield of 70 to 95% based on the raw woody biomass.
  • the hard glove grindability index (HGI) specified in JIS M 8801: 2004, which is a grindability index is preferably 30 or more, and more preferably 40 or more. The higher the HGI, the easier it is to grind. When the HGI is in the range of 30 to 70, it becomes possible to mix and grind with coal. Since the HGI of coal is usually 40 to 70, the solid fuel obtained in the present invention has the same pulverizability as coal.
  • the solid fuel obtained by the present invention is used as boiler fuel.
  • it can be mixed with coal, pulverized, and co-fired with coal, so that it is suitable as a fuel for coal boilers.
  • Example 1 Eucalyptus camaldulensis chips from which bark has been removed are pulverized with a knife-cutting biomass fuel chipper (manufactured by Green Products Co., Ltd., Wood hacker MEGA360DL), and passed through a 50 mm screen to obtain pulverized material. I got
  • the pulverized material was washed with running water of 0.33 L / min ⁇ kg (pulverized matter absolute dry weight) for 1 kg per 1 kg of absolute dry solid content (washed with 1.65 L of water per 1 kg of absolute dry solid content), Dewatered in a Buchner funnel. The dehydrated solid was dried in a dryer at 120 ° C. until the water content became 10%. Subsequently, using a large kiln-type carbonization furnace, nitrogen purge was performed so that the material temperature of the ground chips in the carbonization furnace was 260 ° C., and roasting was performed for a residence time of 20 minutes to obtain a solid fuel.
  • Example 2 Except that the pulverized material was washed for 10 minutes with running water of 0.33 L / min ⁇ kg (pulverized material absolute dry weight) for 1 kg of absolute dry solid content (washed with 3.30 L of water for 1 kg of absolute dry solid content). In the same manner as in Example 1, a solid fuel was obtained.
  • Example 3 Except that the pulverized product was washed with running water of 0.33 L / min ⁇ kg (pulverized product absolute dry weight) for 1 kg per 1 kg of absolute dry solid content (washed with 9.9 L of water per 1 kg of absolute dry solid content). In the same manner as in Example 1, a solid fuel was obtained.
  • Example 4 Except that the pulverized product was washed with running water of 0.33 L / min.kg (pulverized product absolute dry weight) for 1 kg per 1 kg of absolute dry solid content (washed with 19.8 L of water per 1 kg of absolute dry solid content). In the same manner as in Example 1, a solid fuel was obtained.
  • Example 5 Except that the pulverized product was washed with running water of 0.33 L / min ⁇ kg (pulverized product absolute dry weight) for 1 kg per 1 kg of absolute dry solid content (washed with 59.4 L of water per 1 kg of absolute dry solid content). In the same manner as in Example 1, a solid fuel was obtained.
  • Example 6 Except that the pulverized product was washed with running water of 0.33 L / min.kg (pulverized product absolute dry weight) for 1 kg for 1 kg of absolute dry solid content (washed with 118.8 L of water for 1 kg of absolute dry solid content). In the same manner as in Example 1, a solid fuel was obtained.
  • Example 7 Except for washing 540 minutes with running water of 0.33 L / min ⁇ kg (pulverized matter absolute dry weight) per 1 kg of absolute dry solid content of the pulverized product (washing with 178.2 L of water per kg of absolute dry solid content) In the same manner as in Example 1, a solid fuel was obtained.
  • Example 8 Except for washing 1440 minutes with running water of 0.33 L / min.kg (pulverized matter absolute dry weight) per 1 kg of absolute dry solid content of the pulverized product (washing with 475.2 L of water per 1 kg of absolute dry solid content) In the same manner as in Example 1, a solid fuel was obtained.
  • Comparative Example 1 A solid fuel was obtained in the same manner as in Example 1 except that the pulverized material was not washed.
  • Comparative Example 2 Except for washing 1 minute with running water of 0.33 L / min ⁇ kg (pulverized matter absolute dry weight) for 1 kg of absolutely dry solid content of the pulverized product (washing with 0.33 L of water per 1 kg of absolutely dry solid content) In the same manner as in Example 1, a solid fuel was obtained.
  • Example 9 A solid fuel was obtained in the same manner as in Example 1 except that bark (Bark) of Eucalyptus camaldrensis was used as a raw material.
  • Example 10 A solid fuel was obtained in the same manner as in Example 2 except that bark (bark) of Eucalyptus camaldrensis was used as a raw material.
  • Example 11 A solid fuel was obtained in the same manner as in Example 3, except that bark (bark) of Eucalyptus camaldrensis was used as a raw material.
  • Example 12 A solid fuel was obtained in the same manner as in Example 4, except that bark (bark) of Eucalyptus camaldrensis was used as a raw material.
  • Example 13 A solid fuel was obtained in the same manner as in Example 5, except that bark (Bark) of Eucalyptus camaldrensis was used as a raw material.
  • Example 14 A solid fuel was obtained in the same manner as in Example 6, except that bark (Bark) of Eucalyptus camaldrensis was used as a raw material.
  • Example 15 A solid fuel was obtained in the same manner as in Example 7, except that bark of Eucalyptus camaldrensis was used as a raw material.
  • Example 16 A solid fuel was obtained in the same manner as in Example 8, except that bark (Bark) of Eucalyptus camaldrensis was used as a raw material.
  • Comparative Example 3 A solid fuel was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the bark of Eucalyptus camaldrensis was used as a raw material.
  • Comparative Example 4 A solid fuel was obtained in the same manner as in Comparative Example 2 except that bark (bark) of Eucalyptus camaldrensis was used as a raw material.

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Abstract

木質系バイオマスを原料として、塩素含有率、及びカリウム含有率が低減され、石炭と同等の粉砕性を有し石炭と混合して粉砕処理して微粉炭ボイラーの燃料として使用できる固体燃料の製造方法を提供する。　サイズ５０ｍｍ以下の木質系バイオマス粉砕物を１．５Ｌ／ｋｇ（木質系バイオマス粉砕物絶乾重量）以上の水で洗浄する工程、該木質系バイオマス粉砕物を水で洗浄した後に乾燥する工程、該乾燥した木質系バイオマス粉砕物を、酸素濃度１０％以下で、かつ物質温度２４０～３５０℃の条件下で焙焼する工程、を含む方法により固体燃料を製造する。

Description

固体燃料の製造方法
　本発明は、木質系バイオマスの粉砕物を水で洗浄した後に乾燥し、続いて焙焼することによって塩素含有率、及びカリウム含有率が低い固体燃料を製造する方法に関する。
　近年、化石燃料の枯渇化及びＣＯ２排出による地球温暖化への対策として、バイオマスを原料とする燃料の利用が検討されている。一般にバイオマスとは、エネルギー源又は工業原料として利用することのできる生物体をいい、代表的なものは木材、建築廃材、農産廃棄物等である。従来よりバイオマスを有効利用する方法が各種提案されている。その中でも、バイオマスを低コストで以って高付加価値物に転換できる有用な方法として、バイオマスを炭化して固体燃料を製造する方法がある。これは、バイオマスを炭化炉に投入して酸素欠乏雰囲気下で所定時間加熱して炭化処理し、固体燃料を製造するものである。
　このようにして製造された固体燃料は、発電設備や焼却設備等の燃焼設備の燃料に用いられるが、この場合、燃焼効率を向上させるために固体燃料を細かく粉砕して微粉燃料として用いることがある。固体燃料は単独であるいは石炭と混合して粉砕されるが、バイオマスのうち木質系バイオマスは大部分が繊維質であるため、粉砕性が悪く、燃焼効率の低下、粉砕機の運転性低下等の問題があった。
　特許文献１には、材廃材、間伐材、庭木、建築廃材等の木質系バイオマスを２４０℃以上３００℃以下の温度で、１５分以上９０分以下の時間で熱分解した後に粉砕する方法が開示されている。加熱温度が２４０℃より低い温度であると破砕性、粉砕性が向上せず、３００℃よりも高い温度であると破砕、粉砕時にサブミクロンオーダーの微粉量が増大して粉体トラブルを生じ易くなるため好ましくないとしている。
　また、特許文献２には穀類、実、種子を含むバイオマスを酸素濃度１～５％、処理温度３５０～４００℃で３０～９０分加熱して炭化処理することで、石炭と同等の粉砕性を有する固体燃料を製造する方法が開示されている。
　塩素化合物が含まれているバイオマスから得られる固体燃料は塩素含有率が高く、このような固体燃料は燃焼設備の腐食に対する対策や排ガス処理設備が必要となる。従って、固体燃料の塩素含有率を低減させることが求められる。特許文献３には、バイオマスを含む原料から焙焼によって製造される固体燃料の塩素含有率を低下させるために、固体燃料を水で洗浄する方法が開示されている。
特開2006－26474号公報 特開2009－191085号公報 特表2009－540097号公報
　しかしながら、塩素化合物が含まれているバイオマスから得られる固体燃料は、塩素含有率が高く、ボイラーの燃料として使用することが困難である。従って、塩素含有率を低減するための後処理や、燃焼設備の腐食に対する対策や排ガス処理設備が必要となるが、コストアップとなる。
　本発明者等は、木質系バイオマスから簡便かつ効率的に塩素含有率が低減された固体燃料を製造する技術を検討したところ、木質系バイオマスを破砕処理し、得られた破砕処理物を水で洗浄して脱水し、続いて焙焼することによって、塩素含有率、及びカリウム含有率が低減された固体燃料を効率的に製造できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
　すなわち本発明は下記の発明を提供するものである。
（１）　サイズ５０ｍｍ以下の木質系バイオマス粉砕物を１．５Ｌ／ｋｇ（木質系バイオマス粉砕物絶乾重量）以上の水で洗浄する工程、
　該木質系バイオマス粉砕物を水で洗浄した後に乾燥する工程、
　該乾燥した木質系バイオマス粉砕物を、酸素濃度１０％以下で、かつ物質温度２４０～３５０℃の条件下で焙焼する工程、
を含む固体燃料の製造方法。
（２）　サイズ５０ｍｍ以下の木質系バイオマス粉砕物を０．３３Ｌ／ｍｉｎ・ｋｇ（木質系バイオマス粉砕物絶乾重量）以上の流水で５分間以上洗浄する工程、
　該木質系バイオマス粉砕物を水で洗浄した後に乾燥する工程、
　該乾燥した木質系バイオマス粉砕物を、酸素濃度１０％以下で、かつ物質温度２４０～３５０℃の条件下で焙焼する工程、
を含む固体燃料の製造方法。
（３）　前記木質系バイオマスがユーカリ属である（１）ないし（２）記載の固体燃料の製造方法。
（４）　前記木質系バイオマスがパラゴムノキ（Hevea brasiliensis）である（１）ないし（２）記載の固体燃料の製造方法。
（５）　前記固体燃料が石炭と混合して粉砕処理して石炭と混焼する（１）～（４）のいずれかに記載の固体燃料の製造方法。
　本発明によれば、塩素含有率、カリウム含有率が低減された固体燃料を製造できる。すなわち、固体燃料の塩素含有率、カリウム含有率を低減するための後処理や、燃焼設備の腐食に対する対策や排ガス処理設備が不要となる。
　本発明は、木質系バイオマス粉砕物を水で洗浄する工程、該木質系バイオマス粉砕物を水で洗浄した後に乾燥する工程、該乾燥した木質系バイオマス粉砕物を焙焼する工程、を含む、固体燃料の製造方法である。
　本発明の木質系バイオマスの原料の木材としては、例えば、広葉樹、針葉樹、のいずれもが使用できる。具体的には、広葉樹としては、ユーカリ、パラゴムノキ、ブナ、シナ、シラカバ、ポプラ、アカシア、ナラ、イタヤカエデ、センノキ、ニレ、キリ、ホオノキ、ヤナギ、セン、ウバメガシ、コナラ、クヌギ、トチノキ、ケヤキ、ミズメ、ミズキ、アオダモ等が例示される。針葉樹としては、スギ、エゾマツ、カラマツ、クロマツ、トドマツ、ヒメコマツ、イチイ、ネズコ、ハリモミ、イラモミ、イヌマキ、モミ、サワラ、トガサワラ、アスナロ、ヒバ、ツガ、コメツガ、ヒノキ、イチイ、イヌガヤ、トウヒ、イエローシーダー（ベイヒバ）、ロウソンヒノキ（ベイヒ）、ダグラスファー（ベイマツ）、シトカスプルース（ベイトウヒ）、ラジアータマツ、イースタンスプルース、イースタンホワイトパイン、ウェスタンラーチ、ウェスタンファー、ウェスタンヘムロック、タマラック等が例示される。
　これらの中では、ユーカリ属、パラゴムノキ（Hevea brasiliensis）が好ましい。ユーカリ属としては、Eucalyptus（以下、Ｅ．と略す） calophylla、E. citriodora、E. diversicolor、E. globulus、E. grandis、E. urograndis、E. gummifera、E. marginata、E. nesophila、E. nitens、E. amygdalina、E. camaldulensis、E. delegatensis、E. gigantea、E. muelleriana、E. obliqua、E. regnans、E. sieberiana、E. viminalis、E. marginata、等が挙げられる。
　本発明において、木質系バイオマスは５０ｍｍ以下のサイズに粉砕された粉砕物とすることが必要であり、０．１～５０ｍｍのサイズのものを使用することがさらに好ましい。なお、本発明において、木質系バイオマス粉砕物のサイズとは、篩い分け器の円形の穴の大きさによって篩い分けされたものである。木質系バイオマスを粉砕するための装置としては、ナイフ切削型バイオマス燃料用チッパーで粉砕処理することが好ましい。
　木質系バイオマス粉砕物を水で洗浄する前に木質系バイオマス粉砕物絶乾重量１ｋｇに対して５Ｌ以上の水に浸漬させてもよい。
　木質系バイオマス粉砕物を水で洗浄する際の水の量は１．５Ｌ／ｋｇ（木質系バイオマス粉砕物絶乾重量）以上である必要であり、１５Ｌ／ｋｇ（木質系バイオマス粉砕物絶乾重量）以上としてもよい。洗浄水の量は１．５Ｌ／ｋｇ（木質系バイオマス粉砕物絶乾重量）未満であると、得られる固体燃料の塩素含有率、カリウム含有率の低減効果が十分ではない。洗浄水の量の上限は特にないが、５００Ｌ／ｋｇ（木質系バイオマス粉砕物絶乾重量）以下とすることができる。なお、洗浄に用いる水の塩素濃度、及びカリウム濃度はできるだけ低いことが好ましく、塩素濃度、及びカリウム濃度は０．１質量％以下であることが望ましい。
　また、木質系バイオマス粉砕物を流水で洗浄する場合は、０．３３Ｌ／ｍｉｎ・ｋｇ（木質系バイオマス粉砕物絶乾重量）以上の流水で５分間以上洗浄する。また、洗浄時間は６０分以上でもよい。
　また、木質系バイオマス粉砕物を水で洗浄した後に、脱水する工程を設けてもよい。脱水する装置としては、加圧式の固液分離装置であるスクリュープレスやフィルタープレス、ベルトプレス、レシプロ型プレス機などを好ましく用いることができる。
　水で洗浄した後、木質系バイオマス粉砕物は乾燥させることが必要で、水分を１０％以下にすることが望ましい。
　本発明における焙焼（torrefaction）とは、低酸素雰囲気下で、所謂炭化処理よりも低い温度で加熱する処理のことである。通常の木材の炭化処理の温度は４００～７００℃であるが、焙焼はより低い温度で行われる。焙焼することによって、その出発原料よりも高いエネルギー密度を有する固体燃料が得られる。
　本発明における焙焼の処理条件は、酸素濃度１０％以下で、物質温度２４０～３５０℃である。ここで、物質温度とは焙焼処理中の木質系バイオマスの温度である。酸素濃度が１０％を超えると物質収率、熱量収率が低下する。また、物質温度が２４０℃未満では後述する粉砕性が不十分であり、３５０℃を超えると物質収率、熱量収率が低下する。物質温度は２４０～３３０℃が好ましく、さらに２５０～３２０℃がさらに好ましい。ヘミセルロースは２７０℃付近で熱分解が顕著になるのに対して、セルロースは３５５℃付近、リグニンは３６５℃付近で熱分解が顕著になるので、焙焼の処理温度を２４０～３５０℃とすることで、ヘミセルロースを優先的に熱分解して、物質収率と粉砕性を両立できる固体燃料を製造することが可能になると推察される。
　本発明において、焙焼処理を行うための装置は特に限定されないが、ロータリーキルン、竪型炉が好ましい。なお、酸素濃度を１０％以下に調整するため装置内を窒素等の不活性ガスで置換することが好ましい。処理時間は１５～１８０分が好ましい。
　本発明で得られる固体燃料は、原料の木質バイオマスに対して物質収率で６０～９５％、熱量収率で７０～９５％である。また、粉砕性の指標であるＪＩＳ　Ｍ　８８０１：２００４に規定のハードグローブ粉砕性指数（ＨＧＩ）は３０以上が好ましく、４０以上がさらに好ましい。ＨＧＩが高くなるほど、粉砕され易いことを示している。ＨＧＩが３０～７０の範囲であれば、石炭と混合して粉砕処理することが可能となる。石炭のＨＧＩは通常４０～７０であるので、本発明で得られた固体燃料は石炭と同等の粉砕性を有している。
　本発明で得られる固体燃料は、ボイラー用燃料として用いられる。特に石炭と混合して粉砕処理を行って石炭と混焼することが可能であるので、石炭ボイラー用燃料として好適である。
　以下に実施例にて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
　実施例１
　樹皮を除去したユーカリ・カマルドレンシス（Eucalyptus camaldulensis）のチップをナイフ切削型バイオマス燃料用チッパー（緑産（株）製、Wood Hacker MEGA360DL）にて粉砕処理し、５０ｍｍのスクリーンを通過させて粉砕物を得た。
　粉砕物の絶乾固形分１ｋｇに対して０．３３Ｌ／ｍｉｎ・ｋｇ（粉砕物絶乾重量）の流水で５分間洗浄（絶乾固形分１ｋｇに対して１．６５Ｌの水で洗浄）し、ブフナー漏斗で脱水した。脱水した固形物を、１２０℃の乾燥機で水分１０％になるまで乾燥した。続いて大型キルン型炭化炉を用い、窒素パージして、炭化炉内のチップ粉砕物の物質温度が２６０℃となるようにして、滞留時間２０分間で焙焼を行って固体燃料を得た。
　実施例２
　粉砕物の絶乾固形分１ｋｇに対して０．３３Ｌ／ｍｉｎ・ｋｇ（粉砕物絶乾重量）の流水で１０分間洗浄（絶乾固形分１ｋｇに対して３．３０Ｌの水で洗浄）した以外は、実施例１と同様にして固体燃料を得た。
　実施例３
　粉砕物の絶乾固形分１ｋｇに対して０．３３Ｌ／ｍｉｎ・ｋｇ（粉砕物絶乾重量）の流水で３０分間洗浄（絶乾固形分１ｋｇに対して９．９Ｌの水で洗浄）した以外は、実施例１と同様にして固体燃料を得た。
　実施例４
　粉砕物の絶乾固形分１ｋｇに対して０．３３Ｌ／ｍｉｎ・ｋｇ（粉砕物絶乾重量）の流水で６０分間洗浄（絶乾固形分１ｋｇに対して１９．８Ｌの水で洗浄）した以外は、実施例１と同様にして固体燃料を得た。
　実施例５
　粉砕物の絶乾固形分１ｋｇに対して０．３３Ｌ／ｍｉｎ・ｋｇ（粉砕物絶乾重量）の流水で１８０分間洗浄（絶乾固形分１ｋｇに対して５９．４Ｌの水で洗浄）した以外は、実施例１と同様にして固体燃料を得た。
　実施例６
　粉砕物の絶乾固形分１ｋｇに対して０．３３Ｌ／ｍｉｎ・ｋｇ（粉砕物絶乾重量）の流水で３６０分間洗浄（絶乾固形分１ｋｇに対して１１８．８Ｌの水で洗浄）した以外は、実施例１と同様にして固体燃料を得た。
　実施例７
　粉砕物の絶乾固形分１ｋｇに対して０．３３Ｌ／ｍｉｎ・ｋｇ（粉砕物絶乾重量）の流水で５４０分間洗浄（絶乾固形分１ｋｇに対して１７８．２Ｌの水で洗浄）した以外は、実施例１と同様にして固体燃料を得た。
　実施例８
　粉砕物の絶乾固形分１ｋｇに対して０．３３Ｌ／ｍｉｎ・ｋｇ（粉砕物絶乾重量）の流水で１４４０分間洗浄（絶乾固形分１ｋｇに対して４７５．２Ｌの水で洗浄）した以外は、実施例１と同様にして固体燃料を得た。
　比較例１
　粉砕物を洗浄しなかった以外は、実施例１と同様にして固体燃料を得た。
　比較例２
　粉砕物の絶乾固形分１ｋｇに対して０．３３Ｌ／ｍｉｎ・ｋｇ（粉砕物絶乾重量）の流水で１分間洗浄（絶乾固形分１ｋｇに対して０．３３Ｌの水で洗浄）した以外は、実施例１と同様にして固体燃料を得た。
　実施例１～８、比較例１～２で得られた洗浄後の木材チップ粉砕物、及び焙焼処理後の固体燃料について下記の項目について測定し、結果を表１、２に示した。
・塩素含有率：１０５℃で、２４時間乾燥させた試料をＪＩＳ　Ｚ　７３０２－６に従い、塩素濃度をイオンクロマトグラフィーで測定し、これを基に算出した。
・カリウム含有率：１０５℃で、２４時間乾燥させた試料を１０ｇ採取して、ワンダークラッシャー（ＷＣ－３Ｌ　大阪ケミカル社製）で３０秒間破砕した。得られた粉末サンプルを蛍光Ｘ線分析装置（ＮｉｔｏｎＴＭ　ＸＬ３ｔ　ＸＲＦ　Ａｎａｌｙｚｅｒ　サーモフィッシャーサイエンティフィック社製）にて測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表１、２に示されるように、１．５Ｌ／ｋｇ（木質系バイオマス粉砕物絶乾重量）以上の水で洗浄することにより木材チップ粉砕物の塩素濃度、カリウム濃度を低下させることが可能であった。また、水洗浄後に木材チップ粉砕物を焙焼すると塩素濃度をさらに低下させることが可能であった。
　実施例９
　原料にユーカリ・カマルドレンシスの樹皮（バーク）を用いた以外は、実施例１と同様にして固体燃料を得た。
　実施例１０
　原料にユーカリ・カマルドレンシスの樹皮（バーク）を用いた以外は、実施例２と同様にして固体燃料を得た。
　実施例１１
　原料にユーカリ・カマルドレンシスの樹皮（バーク）を用いた以外は、実施例３と同様にして固体燃料を得た。
　実施例１２
　原料にユーカリ・カマルドレンシスの樹皮（バーク）を用いた以外は、実施例４と同様にして固体燃料を得た。
　実施例１３
　原料にユーカリ・カマルドレンシスの樹皮（バーク）を用いた以外は、実施例５と同様にして固体燃料を得た。
　実施例１４
　原料にユーカリ・カマルドレンシスの樹皮（バーク）を用いた以外は、実施例６と同様にして固体燃料を得た。
　実施例１５
　原料にユーカリ・カマルドレンシスの樹皮（バーク）を用いた以外は、実施例７と同様にして固体燃料を得た。
　実施例１６
　原料にユーカリ・カマルドレンシスの樹皮（バーク）を用いた以外は、実施例８と同様にして固体燃料を得た。
　比較例３
　原料にユーカリ・カマルドレンシスの樹皮（バーク）を用いた以外は、比較例１と同様にして固体燃料を得た。
　比較例４
　原料にユーカリ・カマルドレンシスの樹皮（バーク）を用いた以外は、比較例２と同様にして固体燃料を得た。
　実施例９～１６、比較例３～４で得られた洗浄後の樹皮粉砕物、及び焙焼処理後の固体燃料について塩素含有率、カリウム含有を測定し、結果を表３、４に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表３、４に示されるように、１．５Ｌ／ｋｇ（木質系バイオマス粉砕物絶乾重量）以上の水で洗浄することにより樹皮粉砕物の塩素濃度、カリウム濃度を低下させることが可能であった。また、水洗浄後に樹皮粉砕物を焙焼すると塩素濃度をさらに低下させることが可能であった。
 

Claims (5)

  1. 　サイズ５０ｍｍ以下の木質系バイオマス粉砕物を１．５Ｌ／ｋｇ（木質系バイオマス粉砕物絶乾重量）以上の水で洗浄する工程、
    　該木質系バイオマス粉砕物を水で洗浄した後に乾燥する工程、
    　該乾燥した木質系バイオマス粉砕物を、酸素濃度１０％以下で、かつ物質温度２４０～３５０℃の条件下で焙焼する工程、
    を含む固体燃料の製造方法。
  2. 　サイズ５０ｍｍ以下の木質系バイオマス粉砕物を０．３３Ｌ／ｍｉｎ・ｋｇ（木質系バイオマス粉砕物絶乾重量）以上の流水で５分間以上洗浄する工程、
    　該木質系バイオマス粉砕物を水で洗浄した後に乾燥する工程、
    　該乾燥した木質系バイオマス粉砕物を、酸素濃度１０％以下で、かつ物質温度２４０～３５０℃の条件下で焙焼する工程、
    を含む固体燃料の製造方法。
  3. 　前記木質系バイオマスがユーカリ属である請求項１ないし２記載の固体燃料の製造方法。
  4. 　前記木質系バイオマスがパラゴムノキ（Hevea brasiliensis）である請求項１ないし２記載の固体燃料の製造方法。
  5. 　前記固体燃料が石炭と混合して粉砕処理して石炭と混焼する請求項１～４のいずれかに記載の固体燃料の製造方法。
     
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024204270A1 (ja) * 2023-03-27 2024-10-03 Ｕｂｅ三菱セメント株式会社 バイオマス固体燃料、及びバイオマス固体燃料の製造方法
JP7649002B1 (ja) 2023-10-31 2025-03-19 株式会社オゥルテス 植物系バイオマスの処理方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010065154A (ja) * 2008-09-11 2010-03-25 Central Res Inst Of Electric Power Ind 固形燃料及びその製造方法
WO2013162355A1 (en) * 2012-04-23 2013-10-31 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Wet biomass treatment
JP2016193958A (ja) * 2015-03-31 2016-11-17 日本製紙株式会社 固体燃料の製造方法及び固体燃料
JP2016216133A (ja) * 2015-05-14 2016-12-22 株式会社日立製作所 バケットコンベア、植物性バイオ燃料の改質システム及び方法
WO2018230715A1 (ja) * 2017-06-15 2018-12-20 大王製紙株式会社 燃料ペレット、及び、バイオマス燃料化システム、並びに、バイオマス由来燃料ペレットの製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010065154A (ja) * 2008-09-11 2010-03-25 Central Res Inst Of Electric Power Ind 固形燃料及びその製造方法
WO2013162355A1 (en) * 2012-04-23 2013-10-31 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Wet biomass treatment
JP2016193958A (ja) * 2015-03-31 2016-11-17 日本製紙株式会社 固体燃料の製造方法及び固体燃料
JP2016216133A (ja) * 2015-05-14 2016-12-22 株式会社日立製作所 バケットコンベア、植物性バイオ燃料の改質システム及び方法
WO2018230715A1 (ja) * 2017-06-15 2018-12-20 大王製紙株式会社 燃料ペレット、及び、バイオマス燃料化システム、並びに、バイオマス由来燃料ペレットの製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024204270A1 (ja) * 2023-03-27 2024-10-03 Ｕｂｅ三菱セメント株式会社 バイオマス固体燃料、及びバイオマス固体燃料の製造方法
JP7649002B1 (ja) 2023-10-31 2025-03-19 株式会社オゥルテス 植物系バイオマスの処理方法
JP2025075297A (ja) * 2023-10-31 2025-05-15 株式会社オゥルテス 植物系バイオマスの処理方法

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