(57)【要約】      （修正有）【課題】十分な防水性及び等質性を有するバイオマス燃料であって、商業規模で容易に成長及び採取できるバイオマス源から調製されるバイオマス燃料の製造方法の提供。【解決手段】ｉ）１又は２以上のバイオマス源を微粉砕して、１０００μｍ〜６０００μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有するバイオマス粉末を得るステップと、（ii）バイオマス粉末を成形して、バイオマス成形品を得るステップと、（iii）バイオマス成形品を１６０℃〜４２０℃の温度で０．２５〜５時間にわたって加熱して、固体バイオマス燃料を得るステップとを含む製造方法の提供。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）１又は２以上のバイオマス源を微粉砕して、１０００μｍ〜６０００μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有するバイオマス粉末を得るステップと、
（ii）前記バイオマス粉末を成形して、バイオマス成形品を得るステップと、
（iii）前記バイオマス成形品を１６０℃〜４２０℃の温度で０．２５〜５時間にわたって加熱して、固体バイオマス燃料を得るステップと
を含み、
前記１又は２以上のバイオマス源が、（ｉ）マメ科の種、（ii）わら、もみ殻及びヤシ殻の混合物、又は（iii）アカシア・マンギュウム、アルビジア・キネンシス及びパラゴムノキの混合物を含む、固体バイオマス燃料を製造する方法。
【請求項２】
１又は２以上のバイオマス源が、カリアンドラ・カロティルススの種を含み、前記１又は２以上のバイオマス源が、さらにアカシア・マンギュウム、アルビジア・キネンシス、パラゴムノキ、わら、もみ殻又はヤシ殻を含んでいてもよい、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
１又は２以上のバイオマス源が、ｉ）カリアンドラ・カロティルスス、アカシア・マンギュウム、アルビジア・キネンシス及びパラゴムノキ又はii）カリアンドラ・カロティルスス、わら、もみ殻及びヤシ殻を含む、から本質的になる又はからなる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
バイオマス成形品を加熱するステップが、０．５〜３時間にわたって実行され、及び／又は前記バイオマス成形品を加熱する前記ステップが、前記バイオマス成形品を１８０℃〜３５０℃、任意に２１０℃〜２８０℃の温度で加熱することを含む、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
バイオマス成形品を加熱するステップ（iii）が、前記バイオマス成形品の焙焼を誘導するような条件下で前記バイオマス成形品を加熱することを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
バイオマス粉末を成形してバイオマス成形品を得るステップの前に、前記バイオマス粉末を乾燥するステップをさらに含む、及び／又は、加熱ステップの後に、固体バイオマス燃料を冷却するステップを含む、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
バイオマス粉末を成形するステップ（ii）が、バイオマス成形品の密度が制御されるように前記成形ステップを適合させることを含み、任意に、前記バイオマス成形品の密度が制御されるように前記成形ステップを適合させることが、前記成形ステップに使用される成形型の圧縮比を制御することを含む、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
バイオマス成形品を加熱するステップ（iii）が、固体バイオマス燃料の等質性を制御するように適合され、任意に、固体バイオマス製品の等質性を制御するようにステップ（iii）を適合させることが、前記バイオマス成形品を、加熱する間、回転させる装置においてステップ（iii）を実施することを含み、任意に、前記固体バイオマス製品の等質性を制御するようにステップ（iii）を適合させることが、前記固体バイオマス製品の回転速度又は方向を制御することを含み、任意に、前記バイオマス成形品を、前記装置中で反時計回りと時計回りの両方の方向に回転させる、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
ＤＩＮ  ＥＮ  １５１０３に従って決定した固体バイオマス燃料の嵩密度が、０．６ｋｇ／ｌ〜０．８ｋｇ／ｌ、好ましくは０．６ｋｇ／ｌ〜０．７５ｋｇ／ｌ、最も好ましくは０．６〜０．７ｋｇ／ｌである、及び／又はＤＩＮ  ＥＮ  １５２１０−１に従って決定した前記固体バイオマス燃料の機械的耐久性が、９５％以上、９６％以上、９７％以上又は９８％以上である、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
（ｉ）１又は２以上のバイオマス源が、カリアンドラ・カロティルススを含み、固体バイオマス燃料の嵩密度が、０．６４ｋｇ／ｌ〜０．６６ｋｇ／ｌであり、機械的耐久性が、９６％以上であり、
（ii）前記１又は２以上のバイオマス源が、カリアンドラ・カロティルスス、アカシア・マンギュウム、アルビジア・キネンシス及びパラゴムノキの混合物を含み、前記固体バイオマス燃料の前記嵩密度が、０．６７ｋｇ／ｌ〜０．６９ｋｇ／ｌであり、前記機械的耐久性が、９８％以上であり、
（iii）前記１又は２以上のバイオマス源が、カリアンドラ・カロティルスス、わら、もみ殻及びヤシ殻の混合物を含み、前記固体バイオマス燃料の前記嵩密度が、０．６１ｋｇ／ｌ〜０．６３ｋｇ／ｌであり、前記機械的耐久性が、９５％以上であり、
（iv）前記１又は２以上のバイオマス源が、わら、もみ殻及びヤシ殻の混合物を含み、前記固体バイオマス燃料の前記嵩密度が、０．６０ｋｇ／ｌ〜０．６２ｋｇ／ｌであり、前記機械的耐久性が、９５％以上であり、或いは
（ｖ）前記１又は２以上のバイオマス源が、アカシア・マンギュウム、アルビジア・キネンシス及びパラゴムノキの混合物を含み、バイオマス固体燃料の嵩密度が、０．６６ｋｇ／ｌ〜０．６８ｋｇ／ｌであり、前記機械的耐久性が、９７％以上であり、
前記嵩密度が、ＤＩＮ  ＥＮ  １５１０３に従って決定され、前記機械的耐久性が、ＤＩＮ  ＥＮ  １５２１０−１に従って決定される、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
（ｉ）バイオマス固体燃料の乾燥硫黄の総含有量が、０．０５ｗｔ％以下、好ましくは０．０３ｗｔ％以下、最も好ましくは０．０２ｗｔ％以下であり、前記乾燥硫黄の総含有量が、ＤＩＮ  ＥＮ  １５２８９に従って決定され、（ii）前記バイオマス固体燃料の乾燥水素の総含有量が、５ｗｔ％以上、好ましくは５ｗｔ％〜１０ｗｔ％、より好ましくは５ｗｔ％〜７ｗｔ％であり、前記乾燥水素の総含有量が、ＤＩＮ  ＥＮ  １５１０４に従って決定され、（iii）前記バイオマス固体燃料の乾燥酸素の総含有量が、３４ｗｔ％以上、好ましくは３４ｗｔ％〜４０ｗｔ％、より好ましくは３４ｗｔ％〜３８ｗｔ％であり、前記乾燥酸素の総含有量が、ＤＩＮ  ＥＮ  １５２９６に従って決定され、（iv）前記バイオマス固体燃料の乾燥炭素の総含有量が、５０ｗｔ％以上、好ましくは５３ｗｔ％〜６０ｗｔ％、より好ましくは５３ｗｔ％〜５８ｗｔ％であり、乾燥炭素の総含有量が、ＤＩＮ  ＥＮ  １５１０４に従って決定され、及び／又は（ｖ）前記バイオマス固体燃料の乾燥窒素の総含有量が、０．３ｗｔ％未満、好ましくは０．２５ｗｔ％未満、より好ましくは０．２ｗｔ％未満であり、前記乾燥窒素の総含有量が、ＤＩＮ  ＥＮ  １５１０４に従って決定される、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
固体バイオマス燃料が、２０日まで、好ましくは３０日まで、より好ましくは４０日まで防水性である、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
（ｉ）固体バイオマス燃料の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）が、水に浸漬されたとき、５０００ｐｐｍ以下、好ましくは４０００ｐｐｍ以下、最も好ましくは３０００ｐｐｍ以下であり、前記化学的酸素要求量が、ＧＢ／１１９１４−８９に従って決定され、（ii）前記固体バイオマス燃料の固定炭素含有量が、２５ｗｔ％以上、好ましくは２５ｗｔ％〜３５ｗｔ％、より好ましくは２５ｗｔ％〜３２ｗｔ％であり、（iii）前記固体バイオマス燃料の灰含有量が、５ｗｔ％未満、好ましくは２．５ｗｔ％未満、最も好ましくは２ｗｔ％未満であり、及び／又は（iv）前記固体バイオマス燃料の揮発物含有量が、６０ｗｔ％〜８０ｗｔ％、より好ましくは６０ｗｔ％〜７０ｗｔ％である、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
固体バイオマス燃料の水分含有量が５ｗｔ％未満、好ましくは２．５ｗｔ％未満、最も好ましくは２ｗｔ％未満である、及び／又は前記固体バイオマス燃料の発熱量が、５０００ｋｃａｌ／ｋｇ乾燥質量〜７０００ｋｃａｌ／ｋｇ乾燥質量である、請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
バイオマス成形品の嵩密度がＡであり、固体バイオマス燃料の嵩密度がＢであり、Ｂ／Ａが０．５５〜１であり、前記嵩密度がＤＩＮ  ＥＮ  １５１０３に従って決定される、請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれかに記載の方法により得られる又は得られた、固体バイオマス燃料。
【請求項１７】
（ｉ）マメ科の種、（ii）わら、もみ殻及びヤシ殻の混合物、又は（iii）アカシア・マンギュウム、アルビジア・キネンシス及びパラゴムノキの混合物を含む１又は２以上のバイオマス源に由来する、固体バイオマス燃料。
【請求項１８】
１又は２以上のバイオマス源又は固体バイオマス燃料が、請求項２、３及び９〜１５のいずれかの１又は２以上に定義されたとおりである、請求項１７に記載の固体バイオマス燃料。
【請求項１９】
エネルギーを生み出すために請求項１６〜１８のいずれかに記載の固体バイオマス燃料を燃焼するステップを含む、燃焼方法。
【請求項２０】
固体バイオマス燃料が、石炭などの化石燃料と共に混焼及び燃焼される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
ＰＭ１．０排出量が、１７５ｍｇ／ｋｇ未満、好ましくは１５０ｍｇ／ｋｇ未満である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
任意に、固体バイオマス燃料を石炭などの化石燃料と共に混焼することを含む燃焼方法における燃料としての、請求項１６〜１８のいずれかに記載の固体バイオマス燃料の使用。
【請求項２３】
燃焼方法のＰＭ１．０排出量が、１７５ｍｇ／ｋｇ未満、好ましくは１５０ｍｇ／ｋｇ未満である、請求項２２に記載の使用。
【請求項２４】
１又は２以上のバイオマス源の固体バイオマス燃料を製造するための使用であって、前記１又は２以上のバイオマス源が、（ｉ）マメ科の種、（ii）わら、もみ殻及びヤシ殻の混合物、又は（iii）アカシア・マンギュウム、アルビジア・キネンシス及びパラゴムノキの混合物を含み、任意に、前記１又は２以上のバイオマス源が、請求項２又は３に定義されたとおりである、前記使用。
【請求項２５】
請求項１〜１５のいずれかに記載の方法において１若しくは２以上のバイオマス源を使用することを含む、及び／又は固体バイオマス燃料が、請求項１６〜１８のいずれかに定義されたとおりである、請求項２４に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体バイオマス燃料を製造する方法、並びに前記方法により製造される固体バイオマス燃料に関する。加えて、本発明は、エネルギーを生み出すために前記固体バイオマス燃料を燃焼することを含む燃焼方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭火力発電は、世界中の発電所及び工業プロセスに使用されている。石炭及び他の化石燃料は、再生不能なエネルギー資源である。過去数十年間にわたって、石炭火力発電所による石炭の消費を低減して、代わりに再生可能なエネルギー資源を使用するように求められてきた。
【０００３】
バイオマスに由来する燃料は、石炭に代わって又は少なくとも部分的に代わって使用することができる再生可能なエネルギー源の例である。バイオマス由来燃料を発電所において燃焼過程で酸素の存在下で燃やして、エネルギーを生み出すことができる。バイオマス由来燃料は、元々は石炭の燃焼のために設計された伝統的な発電所において燃焼させることができ、又はバイオマス由来燃料は、バイオマス燃焼のために特別に建てられた発電所において燃焼させることができる。特定の形態のバイオマスを石炭と混合し、発電所内の同一の燃焼過程で燃焼させることができる。そのような方法は、石炭とバイオマスの混焼（coal co-firing of biomass）として知られている。石炭との混焼に対して適切なように、バイオマス由来燃料は、典型的には、特性に関して特定のレベルの品質及び均一性など、特定の特性をもたなければならない。例えば、均一のサイズ、密度、水分含有量などの粒子から構成されるバイオマス燃料は、混焼方法において特に望ましいものである。バイオマス燃料が低レベルの灰を含有することも望ましい。バイオマス由来燃料における灰のレベルは、典型的には、石炭に見いだされるものより高い。
【０００４】
バイオマス源から固体バイオマス燃料を製造する様々な方法が知られている。国際公開第２０１４／０８７９４９号パンフレットには、バイオマス源がバイオマスブロックに成形される前に蒸煮爆砕（steam exploded）され、次にバイオマス燃料を形成するように加熱される、固体バイオマス燃料の製造方法が開示されている。この方法は、保管の際に十分な取り扱いやすさがあり、保管の際の排水の化学的酸素要求量（ＣＯＤ，chemical oxygen demand）が低減されたバイオマス燃料を製造することを目的とする。この方法に使用されるバイオマス源は、パーム核殻である。
【０００５】
国際公開第２０１６／０５６６０８号パンフレットには、国際公開第２０１４／０８７９４９号パンフレットの教示に基づいて構成されており、蒸煮爆砕ステップが燃料の製造に必要ではない固体バイオマス燃料の製造方法が開示されている。この方法は、バイオマスブロックが加熱される前、バイオマスブロックに圧縮及び成形される前にバイオマス源が破砕される成形ステップを含む。前記方法における使用が教示されるバイオマス源は、ベイマツ、ドクニンジン、ヒマラヤスギ、イトスギ、ヨーロッパアカマツ、オールドアーモンドツリー（almond old tree）、アーモンドの殻、アカシアの木部、アカシアの樹皮、クルミの殻、サゴヤシ、パームヤシの空果房（empty fruit bunch）、メランチ及びゴムなどの樹木である。
【０００６】
国際公開第２０１７／１７５７３３号パンフレットには、バイオマスブロックが加熱される前、バイオマスブロックに圧縮及び成形される前にバイオマス源が破砕される成形ステップを含む、類似した方法が開示されている。国際公開第２０１７／１７５７３３号パンフレットの方法は、雨水に曝露されると低い分解性を示し、排水中に低減されたＣＯＤを達成するバイオマス燃料を得ることを対象とする。この方法に使用されるバイオマス源は、ゴムの木、アカシア、メランチ、ユーカリ、チーク、及びカラマツとトウヒとカバノキの混合物から選択される。
【０００７】
国際公開第２０１９／０６９８４９号パンフレットは、輸送及び保管が容易であり、保管の際の自然発火に対する抵抗性があるバイオマス燃料を得ることを目的とする。このバイオマス燃料は、バイオマスブロックが加熱される前、バイオマスブロックに圧縮及び成形される前にバイオマス源が破砕される成形ステップを含む方法によって作製される。燃料製造用のバイオマス源は、ゴムの木、アカシアの木、ラジアータマツ、カラマツとトウヒとカバノキとの混合物、並びにトウヒ、マツ及びモミから選択される。
【０００８】
国際公開第２０１９／０６９８６０号パンフレットには、バイオマス固体燃料を製造する装置が開示されている。この装置は、バイオマス成形品を炭化してバイオマス固体燃料を得る炭化炉を含む。この装置は、収量計算ユニット、温度測定ユニット及び制御ユニットをさらに含む。制御ユニットは、バイオマス燃料の自然発火特性に基づいて、炭化炉に適用される熱を制御する。バイオマス成形品は、ペレットがバイオマス成形品に成形される前に、バイオマス源を前記ペレットに微粉砕することによって形成される。バイオマス源は、ゴムの木、アカシア、フタバガキ、ラジアータマツ、カラマツとトウヒとカバノキとの混合物、又はトウヒとマツとモミとの混合物から選択される。
【０００９】
国際公開第２０１８／１８１９１９号パンフレットには、固体バイオマス燃料を製造する上記に考察された方法と異なる方法が開示されている。この方法は、バイオマス源が熱水中においてバイオマスを炭化するように加圧される、バイオマスの熱水炭化ステップを伴う。この方法は、高い粉砕性を有するバイオマス燃料を高い収量及び低い製造コストで得る、と報告されている。このバイオマス源は、穀皮、パーム核殻、ココヤシ、タケ、パームヤシの空果房、アプリコット及びナスから選択される。
【００１０】
国際公開第２０１７／１７５７３７号パンフレットには、炭化バイオマスを冷却する冷却装置が開示されている。この装置は、半炭化成形バイオマスの冷却効率を改善する。この装置は、水を噴霧することによってバイオマスを冷却する。冷却器は、振動平板及び平板上にある水を噴霧するための噴霧部分を含む。バイオマス燃料は、上記に考察された方法と同一の方法によって製造される。バイオマス燃料を製造するためのバイオマス源は、ベイマツ、ドクニンジン、ヒマラヤスギ、イトスギ、ヨーロッパアカマツ、オールドアーモンドツリー、アーモンドの殻、アカシアの木部、アカシアの樹皮、クルミの殻、サゴヤシ、パームヤシの空果房、メランチ及びゴムの木である。
【００１１】
最後に、国際公開第２０１４／０５０９６４号パンフレットには、石炭と共に粉砕され得るように、バイオマスの粉砕性を改善する方法が開示されている。この方法は、粉砕された木材バイオマスの水分含有量を１０〜５０％に増加することを伴い、バイオマスを焙焼に付す前に、バイオマスが０．５５ｇ／ｃｍ３以上の密度を有するように圧密することを伴う。バイオマス源には、木材チップ、樹皮、鉋屑及びおがくずが含まれる。
【００１２】
本発明の発明者らは、上記の文書において考察された固体バイオマス燃料及びこれらの製造方法が、関連する様々な問題を有することを理解している。例えば、上記の文章に記載されているバイオマス源は、全て、典型的には、天然においてのみ発生している、かつ商業規模で耕作及び採取することが容易でない植物及び樹木である。本発明者らは、商業規模で容易に成長及び採取できるバイオマス源を有することが有利であることを理解している。バイオマス源の品質及び特定の特徴を制御できるように成長及び採取できるバイオマス源を有することが有利であることも、理解している。
【００１３】
加えて、上記の文書に記載されているバイオマス源は、全て木材及び類似した材料から構成されており、当該技術分野で既知の従来の微粉砕技術に付されたとき、低い程度の均一性を有する粒子を形成することが、本発明の発明者らによって見いだされている。さらに、バイオマス源を微粉砕することは、微粉砕することが困難であるという木材及び木質材料（wood-like material）の性質によって、高価なものになる。本発明の本発明者らは、当該技術分野で既知の従来の微粉砕技術によってより容易に微粉砕され、微粉砕されたときにより均一のサイズの粒子を形成するバイオマス源を有することが有利であることを、理解している。
【００１４】
加えて、上記の文章に考察されたバイオマス源から調製され、かつ上記の文章に考察された方法により調製された固体バイオマス燃料は十分な防水特性を有さないことが、本発明者らによって見いだされている。防水特性は、燃焼方法（それ自体による又は石炭との混焼時に）に使用されるとき、乾燥している（又は少なくとも十分に乾燥している）必要があるので、固体バイオマス燃料にとって重要である。バイオマス燃料は、保管又は輸送の際に頻繁に水分（雨水など）に曝露される。したがって、増加した防水能力を有するバイオマス燃料が望ましい。
【００１５】
本発明者らは、上記の文章に記載されているバイオマス燃料製造方法が、十分な品質及び等質性を有する燃料を提供しないことも理解している。特に、上記に考察された方法は、成形ステップの際にバイオマスの密度に対する十分な制御を提供していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０８７９４９号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２０１６／０５６６０８号パンフレット
【特許文献３】国際公開第２０１７／１７５７３３号パンフレット
【特許文献４】国際公開第２０１９／０６９８４９号パンフレット
【特許文献５】国際公開第２０１９／０６９８６０号パンフレット
【特許文献６】国際公開第２０１８／１８１９１９号パンフレット
【特許文献７】国際公開第２０１７／１７５７３７号パンフレット
【特許文献８】国際公開第２０１４／０５０９６４号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、従来の方法に関連する上記に考察された問題に対処する。固体バイオマス燃料を得るのに有用である特定のバイオマス源を商業規模で成長及び採取できることが、本発明の発明者らにより驚きを持って見いだされている。そのように行うことによって、燃料製造用に定着した一定のバイオマス源を、成長周期で得ることができる。加えて、商業規模での前記バイオマス源の成長及び採取は、例えば、耕作及び育種技術によってバイオマス源の品質及び等質性の制御を可能にする。加えて、前記バイオマス源は従来技術の方法において考察された樹木及び木質源より容易に粉砕され、加工費の低減をもたらすことが見いだされている。本発明に使用されるバイオマス源は、従来技術に使用されるバイオマス源と比較して、粉砕されたときにより大きな均一性を得ることも見いだされている。上記に加えて、本発明の発明者らは、改善された防水特性を有するバイオマス燃料が、本方法の成形及び／又は加熱ステップを変更することによって提供され得ることも見いだしている。本発明の方法における成形及び加熱ステップの制御も、固体バイオマス燃料製品の品質及び等質性を改善すること、並びに燃焼方法における使用にむしろ極めて好ましい特定の物理的特徴を付与することが見いだされている。本発明者らは、バイオマス源の性質が、粉砕、成形及び加熱ステップの特定の特色と一緒に作用して、燃焼方法に使用するために、当該技術分野で既知のものより優れたバイオマス燃料製品が得られることを見いだしている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の第１の態様によると、
（ｉ）１又は２以上のバイオマス源を微粉砕して１０００μｍ〜６０００μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有するバイオマス粉末を得るステップと、
（ii）バイオマス粉末を成形して、バイオマス成形品を得るステップと、
（iii）バイオマス成形品を１６０℃〜４２０℃の温度で０．２５〜５時間にわたって加熱して、固体バイオマス燃料を得るステップと
を含み、
１又は２以上のバイオマス源が、（ｉ）マメ科（Fabaceae family）の種、（ii）わら（straw）、もみ殻（rice husk）及びヤシ殻（coconut shell）の混合物、又は（iii）アカシア・マンギュウム（acacia mangium）、アルビジア・キネンシス（albizia chinensis）及びパラゴムノキ（hevea brasiliensis）の混合物を含む、固体バイオマス燃料を製造する方法が提供される。
【００１９】
好ましくは、１又は２以上のバイオマス源は、カリアンドラ・カロティルスス（calliandra calothyrsus）の種を含む。一実施形態において、１又は２以上のバイオマス源は、カリアンドラ・カロティルススから本質的になり、さらには全体がカリアンドラ・カロティルススからなり得る。別の実施形態において、１又は２以上のバイオマス源は、カリアンドラ・カロティルススを含み、さらにアカシア・マンギュウム、アルビジア・キネンシス、パラゴムノキ、わら、もみ殻又はヤシ殻を含む。一部の実施形態において、１又は２以上のバイオマス源は、ｉ）カリアンドラ・カロティルスス、アカシア・マンギュウム、アルビジア・キネンシス及びパラゴムノキ又はii）カリアンドラ・カロティルスス、わら、もみ殻及びヤシ殻を含み得る、から本質的になり得る又はからなり得る。
【００２０】
バイオマス成形品を加熱するステップは、好ましくは０．５〜３時間にわたって実行される。
【００２１】
バイオマス成形品を加熱するステップは、バイオマス成形品を１８０℃〜３５０℃の温度、好ましくは２１０℃〜２８０℃の温度で加熱することを含む。
【００２２】
好ましくは、バイオマス成形品を加熱するステップは、バイオマス成形品の焙焼を誘導するようにバイオマス成形品を加熱することを含む。
【００２３】
好ましくは、この方法は、バイオマス粉末を成形してバイオマス成形品を得るステップの前に、バイオマス粉末を乾燥するステップをさらに含む。
【００２４】
好ましくは、この方法は、加熱ステップの後に、固体バイオマス燃料を冷却するステップを含む。
【００２５】
バイオマス粉末を成形するステップ（ii）は、バイオマス成形品の密度が制御されるように成形ステップを適合させることを含むことができる。好ましくは、バイオマス成形品の密度が制御されるような成形ステップを適合させることは、前記成形ステップに使用される成形型の圧縮比を制御することを含む。
【００２６】
バイオマス成形品を加熱するステップ（iii）は、典型的には、固体バイオマス燃料の等質性を制御するように適合される。好ましくは、ステップ（iii）を固体バイオマス製品の等質性を制御するように適合させることは、バイオマス成形品を、加熱する間、回転させる装置において、ステップ（iii）を実施することを含む。より好ましくは、ステップ（iii）を固体バイオマス製品の等質性を制御するように適合させることは、固体バイオマス製品の回転速度又は方向を制御することを含み、任意に、バイオマス成形品は、装置中で反時計回りと時計回りの両方の方向に回転される。
【００２７】
製造される固体バイオマス燃料の嵩密度は、ＤＩＮ  ＥＮ  １５１０３に従って決定して、典型的には０．６ｋｇ／ｌ〜０．８ｋｇ／ｌ、好ましくは０．６ｋｇ／ｌ〜０．７５ｋｇ／ｌ、最も好ましくは０．６〜０．７ｋｇ／ｌである。
【００２８】
製造される固体バイオマス燃料の機械的耐久性は、ＤＩＮ  ＥＮ  １５２１０−１に従って決定して、典型的には９５％以上、９６％以上、９７％以上又は９８％以上である。
【００２９】
この方法の一部の実施形態において、１又は２以上のバイオマス源及び固体バイオマス燃料は、以下のとおりである。
（ｉ）１又は２以上のバイオマス源は、カリアンドラ・カロティルススを含み、固体バイオマス燃料の嵩密度は、０．６４ｋｇ／ｌ〜０．６６ｋｇ／ｌであり、機械的耐久性は、９６％以上であり、
（ii）１又は２以上のバイオマス源は、カリアンドラ・カロティルスス、アカシア・マンギュウム、アルビジア・キネンシス及びパラゴムノキの混合物を含み、固体バイオマス燃料の嵩密度は、０．６７ｋｇ／ｌ〜０．６９ｋｇ／ｌであり、機械的耐久性は、９８％以上であり、
（iii）１又は２以上のバイオマス源は、カリアンドラ・カロティルスス、わら、もみ殻及びヤシ殻の混合物を含み、固体バイオマス燃料の嵩密度は、０．６１ｋｇ／ｌ〜０．６３ｋｇ／ｌであり、機械的耐久性は、９５％以上であり、
（iv）１又は２以上のバイオマス源は、わら、もみ殻及びヤシ殻の混合物を含み、固体バイオマス燃料の嵩密度は、０．６０ｋｇ／ｌ〜０．６２ｋｇ／ｌであり、機械的耐久性は、９５％以上であり、或いは
（ｖ）１又は２以上のバイオマス源は、アカシア・マンギュウム、アルビジア・キネンシス及びパラゴムノキの混合物を含み、バイオマス固体燃料の嵩密度は、０．６６ｋｇ／ｌ〜０．６８ｋｇ／ｌであり、機械的耐久性は、９７％以上であり、
嵩密度は、ＤＩＮ  ＥＮ  １５１０３に従って決定され、機械的耐久性は、ＤＩＮ  ＥＮ  １５２１０−１に従って決定される。
【００３０】
典型的には、製造されるバイオマス固体燃料の乾燥硫黄の総含有量は、０．０５ｗｔ％以下、好ましくは０．０３ｗｔ％以下、最も好ましくは０．０２ｗｔ％以下であり、乾燥硫黄の総含有量は、ＤＩＮ  ＥＮ  １５２８９に従って決定される。
【００３１】
典型的には、製造されるバイオマス固体燃料の乾燥水素の総含有量は、５ｗｔ％以上、好ましくは５ｗｔ％〜１０ｗｔ％、より好ましくは５ｗｔ％〜７ｗｔ％であり、乾燥水素の総含有量は、ＤＩＮ  ＥＮ  １５１０４に従って決定される。
【００３２】
典型的には、製造されるバイオマス固体燃料の乾燥酸素の総含有量は、３４ｗｔ％以上、好ましくは３４ｗｔ％〜４０ｗｔ％、より好ましくは３４ｗｔ％〜３８ｗｔ％であり、乾燥酸素の総含有量は、ＤＩＮ  ＥＮ  １５２９６に従って決定される。
【００３３】
典型的には、製造されるバイオマス固体燃料の乾燥炭素の総含有量は、５０ｗｔ％以上、好ましくは５３ｗｔ％〜６０ｗｔ％、より好ましくは５３ｗｔ％〜５８ｗｔ％であり、乾燥炭素の総含有量は、ＤＩＮ  ＥＮ  １５１０４に従って決定される。
【００３４】
典型的には、製造されるバイオマス固体燃料の乾燥窒素の総含有量は０．３ｗｔ％未満、好ましくは０．２５ｗｔ％未満、より好ましくは０．２ｗｔ％未満であり、乾燥窒素の総含有量は、ＤＩＮ  ＥＮ  １５１０４に従って決定される。
【００３５】
典型的には、製造される固体バイオマス燃料は、２０日まで、好ましくは３０日まで、より好ましくは４０日まで防水性である。
【００３６】
典型的には、製造される固体バイオマス燃料の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）は、水に浸漬されたとき、５０００ｐｐｍ以下、好ましくは４０００ｐｐｍ以下、最も好ましくは３０００ｐｐｍ以下であり、化学的酸素要求量は、ＧＢ／１１９１４−８９に従って決定される。
【００３７】
典型的には、製造される固体バイオマス燃料の固定炭素含有量は、２５ｗｔ％以上、好ましくは２５ｗｔ％〜３５ｗｔ％、より好ましくは２５ｗｔ％〜３２ｗｔ％であり、固定炭素含有量は、ＤＩＮ  ＥＮ  ５１７３４に従って決定される。
【００３８】
典型的には、製造される固体バイオマス燃料の灰含有量は５ｗｔ％未満、好ましくは２．５ｗｔ％未満、最も好ましくは２ｗｔ％未満であり、灰含有量は、ＤＩＮ  ＥＮ  １４７７５に従って５５０℃で決定される。
【００３９】
典型的には、製造される固体バイオマス燃料の水分含有量は５ｗｔ％未満、好ましくは２．５ｗｔ％未満、最も好ましくは２ｗｔ％未満であり、水分含有量は、ＤＩＮ  ＥＮ  １４７７４に従って決定される。
【００４０】
典型的には、製造される固体バイオマス燃料の揮発物含有量は、６０ｗｔ％〜８０ｗｔ％、より好ましくは６０ｗｔ％〜７０ｗｔ％であり、揮発物含有量は、ＤＩＮ  ＥＮ  １５１４８に従って決定される。
【００４１】
典型的には、製造される固体バイオマス燃料の発熱量は、５０００ｋｃａｌ／ｋｇ乾燥質量〜７０００ｋｃａｌ／ｋｇ乾燥質量であり、発熱量は、ＤＩＮ  ＥＮ  １４９１８に従って決定される。
【００４２】
典型的には、バイオマス成形品の嵩密度はＡであり、固体バイオマス燃料の嵩密度はＢであり、Ｂ／Ａは０．５５〜１であり、嵩密度は、ＤＩＮ  ＥＮ  １５１０３に従って決定される。
【００４３】
本発明の第２の態様によると、本発明の第１の態様に従った方法により得られる又は得られた固体バイオマス燃料が提供される。
【００４４】
本発明の第３の態様によると、１又は２以上のバイオマス源に由来する固体バイオマス燃料が提供され、１又は２以上のバイオマス源は、（ｉ）マメ科の種、（ii）わら、もみ殻及びヤシ殻の混合物、又は（iii）アカシア・マンギュウム、アルビジア・キネンシス及びパラゴムノキの混合物を含む。
【００４５】
好ましくは、１又は２以上のバイオマス源は、カリアンドラ・カロティルススの種を含む。一実施形態において、１又は２以上のバイオマス源は、カリアンドラ・カロティルススから本質的になり、さらにはカリアンドラ・カロティルススからなる。
【００４６】
別の実施形態において、１又は２以上のバイオマス源は、カリアンドラ・カロティルススを含み、さらにアカシア・マンギュウム、アルビジア・キネンシス、パラゴムノキ、わら、もみ殻又はヤシ殻を含む。一部の実施形態において、１又は２以上のバイオマス源は、ｉ）カリアンドラ・カロティルスス、アカシア・マンギュウム、アルビジア・キネンシス及びパラゴムノキ又はii）カリアンドラ・カロティルスス、わら、もみ殻及びヤシ殻を含み得る、から本質的になり得る又はからなり得る。
【００４７】
固体バイオマス燃料の嵩密度は、ＤＩＮ  ＥＮ  １５１０３に従って決定して、典型的には０．６ｋｇ／ｌ〜０．８ｋｇ／ｌ、好ましくは０．６ｋｇ／ｌ〜０．７５ｋｇ／ｌ、最も好ましくは０．６〜０．７ｋｇ／ｌである。
【００４８】
固体バイオマス燃料の機械的耐久性は、ＤＩＮ  ＥＮ  １５２１０−１に従って決定して、典型的には９５％以上、９６％以上、９７％以上又は９８％以上である。
【００４９】
一部の実施形態において、方法、１又は２以上のバイオマス源及び固体バイオマス燃料は、以下のとおりである。
（ｉ）１又は２以上のバイオマス源は、カリアンドラ・カロティルススを含み、固体バイオマス燃料の嵩密度は、０．６４ｋｇ／ｌ〜０．６６ｋｇ／ｌであり、機械的耐久性は、９６％以上であり、
（ii）１又は２以上のバイオマス源は、カリアンドラ・カロティルスス、アカシア・マンギュウム、アルビジア・キネンシス及びパラゴムノキの混合物を含み、固体バイオマス燃料の嵩密度は、０．６７ｋｇ／ｌ〜０．６９ｋｇ／ｌであり、機械的耐久性は、９８％以上であり、
（iii）１又は２以上のバイオマス源は、カリアンドラ・カロティルスス、わら、もみ殻及びヤシ殻の混合物を含み、固体バイオマス燃料の嵩密度は、０．６１ｋｇ／ｌ〜０．６３ｋｇ／ｌであり、機械的耐久性は、９５％以上であり、
（iv）１又は２以上のバイオマス源は、わら、もみ殻及びヤシ殻の混合物を含み、固体バイオマス燃料の嵩密度は、０．６０ｋｇ／ｌ〜０．６２ｋｇ／ｌであり、機械的耐久性は、９５％以上であり、或いは
（ｖ）１又は２以上のバイオマス源は、アカシア・マンギュウム、アルビジア・キネンシス及びパラゴムノキの混合物を含み、バイオマス固体燃料の嵩密度は、０．６６ｋｇ／ｌ〜０．６８ｋｇ／ｌであり、機械的耐久性は、９７％以上であり、
嵩密度は、ＤＩＮ  ＥＮ  １５１０３に従って決定され、機械的耐久性は、ＤＩＮ  ＥＮ  １５２１０−１に従って決定される。
【００５０】
典型的には、バイオマス固体燃料の乾燥硫黄の総含有量は、０．０５ｗｔ％以下、好ましくは０．０３ｗｔ％以下、最も好ましくは０．０２ｗｔ％以下であり、乾燥硫黄の総含有量は、ＤＩＮ  ＥＮ  １５２８９に従って決定される。
【００５１】
典型的には、バイオマス固体燃料の乾燥水素の総含有量は、５ｗｔ％以上、好ましくは５ｗｔ％〜１０ｗｔ％、より好ましくは５ｗｔ％〜７ｗｔ％であり、乾燥水素の総含有量は、ＤＩＮ  ＥＮ  １５１０４に従って決定される。
【００５２】
典型的には、バイオマス固体燃料の乾燥酸素の総含有量は、３４ｗｔ％以上、好ましくは３４ｗｔ％〜４０ｗｔ％、より好ましくは３４ｗｔ％〜３８ｗｔ％であり、乾燥酸素の総含有量は、ＤＩＮ  ＥＮ  １５２９６に従って決定される。
【００５３】
典型的には、バイオマス固体燃料の乾燥炭素の総含有量は、５０ｗｔ％以上、好ましくは５３ｗｔ％〜６０ｗｔ％、より好ましくは５３ｗｔ％〜５８ｗｔ％であり、乾燥炭素の総含有量は、ＤＩＮ  ＥＮ  １５１０４に従って決定される。
【００５４】
典型的には、バイオマス固体燃料の乾燥窒素の総含有量は０．３ｗｔ％未満、好ましくは０．２５ｗｔ％未満、より好ましくは０．２ｗｔ％未満であり、乾燥窒素の総含有量は、ＤＩＮ  ＥＮ  １５１０４に従って決定される。
【００５５】
典型的には、固体バイオマス燃料は、２０日まで、好ましくは３０日まで、より好ましくは４０日まで防水性である。
【００５６】
典型的には、固体バイオマス燃料の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）は水に浸漬されたとき、５０００ｐｐｍ以下、好ましくは４０００ｐｐｍ以下、最も好ましくは３０００ｐｐｍ以下であり、化学的酸素要求量は、ＧＢ／１１９１４−８９に従って決定される。
【００５７】
典型的には、製造される固体バイオマス燃料の固定炭素含有量は、２５ｗｔ％以上、好ましくは２５ｗｔ％〜３５ｗｔ％、より好ましくは２５ｗｔ％〜３２ｗｔ％であり、固定炭素含有量は、ＤＩＮ  ＥＮ  ５１７３４に従って決定される。
【００５８】
典型的には、製造される固体バイオマス燃料の灰含有量は５ｗｔ％未満、好ましくは２．５ｗｔ％未満、最も好ましくは２ｗｔ％未満であり、灰含有量は、ＤＩＮ  ＥＮ  １４７７５に従って５５０℃で決定される。
【００５９】
典型的には、製造される固体バイオマス燃料の水分含有量は５ｗｔ％未満、好ましくは２．５ｗｔ％未満、最も好ましくは２ｗｔ％未満であり、水分含有量は、ＤＩＮ  ＥＮ  １４７７４に従って決定される。
【００６０】
典型的には、製造される固体バイオマス燃料の揮発物含有量は、６０ｗｔ％〜８０ｗｔ％、より好ましくは６０ｗｔ％〜７０ｗｔ％であり、揮発物含有量は、ＤＩＮ  ＥＮ  １５１４８に従って決定される。
【００６１】
典型的には、製造される固体バイオマス燃料の発熱量は、５０００ｋｃａｌ／ｋｇ乾燥質量〜７０００ｋｃａｌ／ｋｇ乾燥質量であり、発熱量は、ＤＩＮ  ＥＮ  １４９１８に従って決定される。
【００６２】
典型的には、バイオマス成形品の嵩密度はＡであり、固体バイオマス燃料の嵩密度はＢであり、比Ｂ／Ａは０．５５〜１であり、嵩密度は、ＤＩＮ  ＥＮ  １５１０３に従って決定される。
【００６３】
本発明の第４の態様によると、エネルギーを生み出すために本発明の第２及び第３の態様による固体バイオマス燃料を燃焼するステップを含む、燃焼方法が提供される。
【００６４】
一実施形態において、固体バイオマス燃料は化石燃料と共に混焼及び燃焼される。好ましくは、化石燃料は石炭を含む。
【００６５】
一実施形態において、この方法のＰＭ１．０排出量は、１７５ｍｇ／ｋｇ未満、好ましくは１５０ｍｇ／ｋｇ未満である。
【００６６】
本発明の第５の態様によると、燃焼方法における燃料として、本発明の第２及び第３の態様による固体バイオマス燃料の使用が提供される。
【００６７】
好ましくは、燃焼方法は、固体バイオマス燃料を化石燃料と共に混焼することを含む。好ましくは、化石燃料は石炭である。
【００６８】
一実施形態において、この方法のＰＭ１．０排出量は、１７５ｍｇ／ｋｇ未満、好ましくは１５０ｍｇ／ｋｇ未満である。
【００６９】
本発明の第６の態様によると、固体バイオマス燃料を製造するための１又は２以上のバイオマス源の使用であって、１又は２以上のバイオマス源は、（ｉ）マメ科の種、（ii）わら、もみ殻及びヤシ殻の混合物、又は（iii）アカシア・マンギュウム、アルビジア・キネンシス及びパラゴムノキの混合物を含む、使用が提供される。
【００７０】
好ましくは、１又は２以上のバイオマス源は、本発明の第１及び第３の態様により上記に記載されたとおりのものである。
【００７１】
好ましくは、この使用は、本発明の第１の態様に従った方法における１又は２以上のバイオマス源の使用を含む。
【００７２】
好ましくは、固体バイオマス燃料は、本発明の第１及び第３の態様により上記に記載されたとおりのものである。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
ここで本発明は、例として、添付の図面を参照しながら記載される。
【図１】ｙ軸における本発明の方法により製造されたバイオマス成形品の収量に対するｘ軸における圧縮比を描写するグラフであり、バイオマス源はカリアンドラ・カロティルススからなる。
【図２】ｙ軸における本発明の方法により製造されたバイオマス成形品の密度ｋｇ／ｌに対するｘ軸における圧縮比を描写するグラフであり、バイオマス源はカリアンドラ・カロティルススからなる。
【図３】本発明のバイオマス燃料製品の写真である。
【図４】本発明のいくつかの製品の嵩密度を描写するグラフである。
【図５】本発明のいくつかの製品の耐久性を描写するグラフである。
【図６】本発明のいくつかの製品の硫黄含有量を描写するグラフである。
【図７】本発明のいくつかの製品の酸素含有量を描写するグラフである。
【図８】本発明のいくつかの製品の炭素含有量を描写するグラフである。
【図９】本発明のいくつかの製品の窒素含有量を描写するグラフである。
【図１０】本発明のいくつかの製品の炭素含有量を描写するグラフである。
【図１１】本発明のいくつかの製品の炭含有量を描写するグラフである。
【図１２】本発明のいくつかの製品の水分含有量を描写するグラフである。
【図１３】本発明のいくつかの製品の揮発物含有量を描写するグラフである。
【図１４】本発明のいくつかの製品のＰＭ１．０排出量を描写するグラフである。
【図１５】人工気候室における本発明の製品の試験結果を示す図である。
【図１６】人工気候室における本発明の製品の別の試験結果を示す図である。
【図１７】気候室における試験後の本発明のいくつかの製品の外観水分含有量の結果を示す図である。
【図１８】人工気候室における本発明の製品の別の試験結果を示す図である。
【図１９】本発明の方法の成形ステップに使用することができる圧縮成形型のダイアグラムである。
【図２０】本発明の方法の成形ステップに使用することができる圧縮成形型のダイアグラムである。
【図２１】本発明の固体バイオマス燃料ペレットの様々な物理的及び化学的特性を示す図である。
【図２２】本発明の固体バイオマス燃料ペレットの様々な物理的及び化学的特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７４】
バイオマス源
本発明に従って使用される１又は２以上のバイオマス源は、上記に考察されたもののいずれであってもよい。むしろ好ましい実施形態において、１又は２以上のバイオマス源は、カリアンドラ・カロティルススを含む、から本質的になる又はからなる。１又は２以上のバイオマス源がカリアンドラ・カロティルスス及び１又は２以上の追加的なバイオマス源を含む場合、１又は２以上のバイオマス源は、５ｗｔ％〜９５ｗｔ％など、任意の特定の量のカリアンドラ・カロティルススを含有することができる。典型的には、１又は２以上のバイオマス源がカリアンドラ・カロティルスス及び１又は２以上の追加的なバイオマス源を含む場合、カリアンドラ・カロティルススは、１又は２以上のバイオマス源の５０ｗｔ％〜９０ｗｔ％の量で存在する。１又は２以上のバイオマス源が、わら、もみ殻及びヤシ殻の混合物、又はアカシア・マンギュウム、アルビジア・キネンシス及びパラゴムノキの混合物を含む又はからなる場合、１又は２以上のバイオマス源のそれぞれの構成成分は、５ｗｔ％〜９５ｗｔ％の量など、任意の適切な量で存在することができる。上記に考察された１又は２以上のバイオマス源は、それぞれ、当該技術分野で既知の日常的な方法によって得る又は採取することができる。
【００７５】
上記に考察されたように、本発明に使用される１又は２以上のバイオマス源を商業規模で成長させ、採取することができ、従来技術に使用された樹木材料と比較して、バイオマス源の品質及び特定の特徴に対して大きな制御を得ることができることが見いだされている。前記材料の使用は、森林伐採などを必要とする樹木の使用に関連する環境破壊も回避する。本発明に使用される１又は２以上のバイオマス源の使用は、前記の従来使用された材料より容易に粉砕され、粉砕方法における費用を低減することも、驚きを持って見いだされている。本発明の材料の使用は、粉砕されたとき、前記の従来使用された材料より均一な粒径ミックスも与える。理論に制限されることなく、これは、より大きな等質性及びバイオマス燃料製品の連続性などの有利な特性を最終固体燃料製品に付与すると考えられる。これは、多くの理由で燃焼方法にとって望ましいものである。
【００７６】
バイオマスの微粉砕
バイオマス源を、当該技術分野で既知の標準的な技術によりバイオマス粉末に微粉砕することができる。バイオマス源を、バイオマス粉末が１０００μｍ〜６０００μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有するよう微粉砕することができる。上記に考察されたように、本発明に使用するために特定のバイオマス源を微粉砕することは、従来の既知のバイオマス源を粉砕することによって提供されるものより有利に小さな粒径分布を有するバイオマス粉末が得られることが見いだされている。
【００７７】
バイオマス粉末の成形
バイオマス粉末は、バイオマス成形品を得るように成形される。成形ステップは、当該技術分野で既知の任意の成形装置において、当該技術分野で既知のバイオマス成形技術により実行することができ、押し出し系が含まれ得る。好ましくは、成形ステップは、圧縮成形型において実行される。好ましくは、圧縮成形型は、成形製品退出口を含む。成形ステップは、中国特許第１０５４３５７０８号に記載されている装置を使用して実行することができる。
【００７８】
好ましくは、成形ステップは、バイオマス粉末をペレットに成形することを含む。したがって、好ましい実施形態において、バイオマス成形品はバイオマスペレットを含む。
【００７９】
バイオマス粉末を成形してバイオマス成形品を製造することは知られているが、本発明の本発明者らは、前記ステップから製造されるバイオマス成形品の密度を特定の範囲内に制御するように成形ステップを適合させることが、最終固体バイオマス燃料製品に有利な特性を付与することを、驚きを持って発見している。具体的には、バイオマス成形品の嵩密度が０．９〜１．６ｋｇ／ｌの範囲内になるように成形ステップを制御することは、最終バイオマス燃料製品に有利な特性を付与することが見いだされている。好ましくは、成形ステップは、バイオマス成形品の嵩密度が１．１ｋｇ／ｌ〜１．２５ｋｇ／ｌになるように制御される。
【００８０】
成形ステップを種々の方法により制御することができる。成形方法が圧縮成形型の使用を含む場合、密度は３．８〜６．５の圧縮比を使用して制御される。典型的には、圧縮比が小さいほど、バイオマス成形品の密度が低くなる。しかし、圧縮比が高いほど、バイオマス成形品の収量が低くなる。
【００８１】
成形製品退出口を有する圧縮成形型の圧縮比は、成形製品退出口の直径に対する長さの比として定義され得る。
【００８２】
図１９及び２０は、本発明に従って使用することができる圧縮成形型の例を示す。バイオマス粉末は、図の成形製品退出口から退出するような圧力により成形型の内側から絞り出される前に、成形型の内部に挿入される。圧縮比は、製品出口の直径に対する長さの比として図に示されている。
【００８３】
本発明の方法において、好ましくは、バイオマス粉末を成形するステップ（ii）は、バイオマス成形品の密度が１．１ｋｇ／ｌ〜１．２５ｋｇ／ｌの範囲内に制御されるように成形ステップを適合させることを含む。好ましくは、密度は、圧縮成形型を使用して、圧縮成形型の圧縮比を制御することによって制御される。より好ましくは、圧縮比は３．８〜６．５である。
【００８４】
成形ステップの際にバイオマス成形品の密度を制御することは、増加した防水能力を有する最終バイオマス燃料製品を得ることが驚きを持って見いだされている。好ましくは、１．１ｋｇ／ｌ〜１．２５ｋｇ／ｌの範囲内の密度を有するバイオマス成形品から製造される固体バイオマス燃料製品は、２０日まで、好ましくは３０日まで十分な防水性がある。
【００８５】
図１は、ｙ軸における本発明の方法により製造されたバイオマス成形品の収量に対するｘ軸における圧縮比を描写するグラフであり、バイオマス源はカリアンドラ・カロティルススからなる。
【００８６】
図２は、ｙ軸における本発明の方法により製造されたバイオマス成形品の密度ｋｇ／ｌに対するｘ軸における圧縮比を描写するグラフであり、バイオマス源はカリアンドラ・カロティルススからなる。
【００８７】
バイオマス成形品の加熱
バイオマス成形品は、固体バイオマス燃料を製造するように加熱される。加熱は、１６０℃〜４２０℃の温度で０．２５〜５時間にわたって実行される。好ましくは、バイオマス成形品を加熱するステップは、０．５〜３時間にわたって実行される。好ましくは、バイオマス成形品を加熱するステップは、バイオマス成形品を１８０℃〜３５０℃の温度、より好ましくは２１０℃〜２８０℃の温度で加熱することを含む。
【００８８】
上記に考察されたように、好ましくは、本発明の方法の加熱ステップ（iii）により加熱される場合、バイオマス成形品はペレットを含む。
【００８９】
好ましくは、バイオマス成形品を加熱するステップ(iii)は、バイオマス成形品の焙焼を誘導するような条件下でバイオマス成形品を加熱することを含む。焙焼は、加熱が１０％未満の酸素含有量の雰囲気のような低酸素雰囲気下で実行される、軽度の熱分解方法である。焙焼の適切な条件及び方法は、当該技術分野で知られている。したがって、好ましくはバイオマス成形品の加熱ステップ（iii）は、焙焼を含む。ペレットを含むバイオマス成形品の使用は、木材チップなどの粉砕バイオマス源がペレットに直接粉砕されることなく焙焼に付される従来の既知の焙焼方法より有利である。ペレットは一般に木材チップより密度がはるかに高く、すなわち、ペレットは単位容積当たりより多くのエネルギーを含有することを意味する。容積が低いほど、焙焼加熱装置のエネルギー必要量を節約する。したがって、ペレットの使用はより経済的である。加熱ステップは、固体バイオマス燃料製品を製造するために、バイオマス成形品を加熱する当該技術分野で既知の任意の適切な装置において実行することができる。例えば、加熱ステップは、ヨーロッパ特許出願第３２８７５０９Ａ１号公報に開示されている装置及び作業条件の使用によって実行することができる。
【００９０】
好ましくは、バイオマス成形品の加熱ステップ（iii）は、固体バイオマス燃料の等質性を制御するように適合され、任意に、ステップ（iii）を固体バイオマス製品の等質性を制御するように適合させることは、バイオマス成形品が加熱される際に回転される装置においてステップ（iii）を実施することを含み、任意に、ステップ（iii）を固体バイオマス製品の等質性を制御するように適合させることは、固体バイオマス製品の回転速度又は方向を制御することを含み、任意に、バイオマス成形品は、装置中で反時計回りと時計回りの両方の方向に回転させる。バイオマス製品の等質性も、上記に考察された加熱温度及び時間により最適化される。
【００９１】
本発明の方法が、バイオマスの加熱ステップの後に冷却ステップを含む場合、冷却ステップはバイオマスを回転することを含んでもよい。バイオマスは、ヨーロッパ特許出願第３２８７５０９Ａ１号公報に開示されている装置などの適切な装置において回転させ得る。好ましくは、加熱ステップ（iii）及びバイオマスを冷却するステップは、両方ともバイオマスを回転することを含む。バイオマスが冷却ステップ又は加熱ステップのいずれかにおいて回転される場合、バイオマスは、連続サイクルで時計回り及び反時計回りの両方など異なる方向に回転させ得る。
【００９２】
固体バイオマス製品の「等質性（uniformity）」という用語は、固体バイオマス燃料のそれぞれの粒子にわたって及び固体バイオマス燃料製品の大口試料（bulk sample）内の複数の粒子にわたって一定又は類似した特性を有する固体バイオマス燃料製品を指すために使用される。例えば、粒子の密度、粒子の燃焼の容易性、粒子の化学的組成及び粒子の耐水特性であるが、これらに限定されない。等質性は、燃焼方法に使用されるバイオマス燃料にとって極めて望ましい特性である。
【００９３】
上記に考察された方法によって加熱ステップを制御することは、従来技術のバイオマス燃料と比較して、向上した防水特性を有する固体バイオマス燃料製品を得ることに追加的な助けとなることも、本発明者らによって見いだされている。
【００９４】
固体バイオマス燃料製品
固体バイオマス燃料製品は、上記に考察された物理的特性のいずれも有することができる。
【００９５】
上記に考察されたように、本発明のバイオマス固体燃料は、好ましくはペレットを含む。ペレットは任意の適切なサイズでもあり得る。好ましくは、ペレットは、３ｍｍ〜１００ｍｍ、より好ましくは５ｍｍ〜８ｍｍの直径を有する。好ましくは、ペレットは、２０ｍｍ〜６０ｍｍ、より好ましくは３０ｍｍ〜５０ｍｍの長さを有する。上記に考察されたように、驚くべきことに、本発明の固体バイオマス燃料製品は、従来技術の方法により作製された固体バイオマス燃料製品と比較して、向上した防水特性を有することが見いだされている。これは、上記に考察された成形及び／又は加熱ステップの制御によるものであると考えられる。従来技術のバイオマス燃料は、わずか１０日までしか十分な防水性がないことが、本発明者らによって見いだされている。対照的に、本発明の固体バイオマス燃料製品は、２０日、好ましくは３０日、より好ましくは４０日まで十分な防水性があることが見いだされている。
【００９６】
固体バイオマス燃料の防水特性は、Energy Research Centre of the Netherlands（ＥＣＮ）の標準試験に従って決定され、下記にさらに詳述される。
【００９７】
本発明のバイオマス固体燃料の水分含有量も、標準的なＥＣＮ試験方法によって決定することができる。本発明の固体バイオマス燃料の水分含有量は、典型的には５〜９ｗｔ％、好ましくは６〜８ｗｔ％、より好ましくは６〜７ｗｔ％である。
【００９８】
本発明の固体バイオマス燃料は、予想外に高い機械的耐久性を有することも見いだされている。機械的耐久性は、典型的には９５％を超える。９５％以上の機械的耐久性のバイオマスペレットが、２か月間にわたって損傷なしで屋外に保管され得ることが見いだされているので、このことは有利である。対照的に、９５％未満の機械的耐久性を有するバイオマスペレットは、典型的には降雨によって損傷を受けており、屋外に保管することはできない。したがって、高い機械的耐久性は、本発明のバイオマスペレットの追加的な利点である。
【００９９】
固体バイオマス燃料粒子の高い耐久性に関連する追加的な利点は、ペレットが力によっていくらか壊れる場合、低い機械的耐久性を有するペレットより大きな破片に崩壊することである。このことは、任意の粉塵爆発の危険性を最小限にする。
【０１００】
燃焼方法
本発明の製品を種々の異なる燃焼方法に使用することができる。特定の方法に使用される前記製品の適合性は、当業者には明白である。例えば本発明のバイオマス燃料を、発電所の燃焼方法又はそれ自体の工業プロセスに使用することができる。あるいは、本発明のバイオマス製品を、混焼方法における石炭などの追加的な燃料と共に、燃焼方法に使用することができる。
【０１０１】
有利なことに、本発明の製品は、当該技術で既知の他のバイオマス燃料と比較して、非常に低いＰＭ１．０排出量をもたらすことが見いだされている。加えて、本方法のＰＭ１．０排出量は、石炭の燃料を伴う方法より低い。
【０１０２】
有利なことに、本発明のバイオマス燃料の改善された物理的特性は、バイオマスを石炭との混焼に対して特に適切なものにしていることが見いだされている。例えば、製品の改善された品質及び等質性は、本発明のバイオマス燃料が石炭と特に好適に混焼することを可能にしている。本発明のバイオマス燃料の改善された防水特性は、バイオマスが石炭と特に良好に混焼すること、並びに防水の性質のために保管及び輸送が容易になることも意味する。
【実施例１】
【０１０３】
本発明の方法を実行した。バイオマス源はカリアンドラ・カロティルススのみであった。加熱ステップの温度は、０．５〜３．５時間にわたり２２０℃〜２８０℃であり、冷却して固体バイオマス燃料を得た。
【０１０４】
固体製品の写真を図３に示す。
【実施例２】
【０１０５】
本発明の方法を実行した。バイオマス源は、７０ｗｔ％の量のカリアンドラ・カロティルスス、１０ｗｔ％の量のアカシア・マンギュウム、１０ｗｔ％の量のユーカリ（アルビジア・キネンシス）及び１０ｗｔ％の量のゴムの木（パラゴムノキ）であった。
【０１０６】
加熱ステップの温度は、０．５〜３．５時間にわたり２２０℃〜２８０℃であり、冷却して固体バイオマス燃料を得た。
【実施例３】
【０１０７】
本発明の方法を実行した。バイオマス源は、７０ｗｔ％の量のカリアンドラ・カロティルスス、１０ｗｔ％の量のわら、１０ｗｔ％の量のもみ殻及び１０ｗｔ％の量のヤシ殻であった。
【０１０８】
加熱ステップの温度は、０．５〜３．５時間にわたり２２０℃〜２８０℃であり、冷却して固体バイオマス燃料を得た。
【実施例４】
【０１０９】
本発明の方法を実行した。バイオマス源は、４０ｗｔ％の量のわら、１０ｗｔ％の量のもみ殻及び５０ｗｔ％の量のヤシ殻であった。
【０１１０】
加熱ステップの温度は、０．５〜３．５時間にわたり２２０℃〜２８０℃であり、冷却して固体バイオマス燃料を得た。
【実施例５】
【０１１１】
本発明の方法を実行した。バイオマス源は、３０ｗｔ％の量のアカシア・マンギュウム、３０ｗｔ％の量のアルビジア・キネンシス及び４０ｗｔ％の量のゴムの木（パラゴムノキ）であった。
【０１１２】
加熱ステップの温度は、０．５〜３．５時間にわたり２２０℃〜２８０℃であり、冷却して固体バイオマス燃料を得た。
【０１１３】
実施例１〜５の固体バイオマス燃料の特性決定
実施例１〜５において製造された固体バイオマス燃料の嵩密度ｋｇ／ｌを図４に示す。嵩密度はＤＩＮ  ＥＮ  １５１０３を使用して０．６４３ｋｇ／ｌと決定された。
【０１１４】
実施例１〜５において製造された固体バイオマス燃料の耐久性を図５に示す。耐久性はＤＩＮ  ＥＮ  １５２１０−１に従って決定した。
【０１１５】
実施例１〜５において製造された固体バイオマス燃料の硫黄含有量を図６に示す。硫黄含有量はＤＩＮ  ＥＮ  １５２８９に従って決定した。
【０１１６】
実施例１〜５において製造された固体バイオマス燃料の酸素含有量を図７に示す。酸素含有量はＤＩＮ  ＥＮ  １５２９６に従って決定した。
【０１１７】
実施例１〜５において製造されたバイオマス固体燃料の炭素含有量を図８に示す。炭素含有量はＤＩＮ  ＥＮ  １５１０４に従って決定した。
【０１１８】
実施例１〜５において製造されたバイオマス固体燃料の窒素含有量を図９に示す。窒素含有量はＤＩＮ  ＥＮ  １５１０４に従って決定した。
【０１１９】
実施例１〜５において製造されたバイオマス固体燃料の固定炭素含有量を図１０に示す。固定炭素含有量はＤＩＮ  ＥＮ  ５１７３４に従って決定した。
【０１２０】
実施例１〜５において製造されたバイオマス固体燃料の灰含有量を図１１に示す。灰含有量はＤＩＮ  ＥＮ  １４７７５に従って５５０℃で決定される。
【０１２１】
実施例１〜５において製造されたバイオマス固体燃料の水分含有量を図１２に示す。水分含有量はＤＩＮ  ＥＮ  １４７７４−２に従って決定した。
【０１２２】
実施例１〜５において製造された固体バイオマス燃料の揮発物含有量を図１３に示す。
【０１２３】
実施例１〜５において製造されたバイオマス固体燃料のＰＭ１．０排出量を図１４に示す。ＰＭ１．０排出量は、ドイツのＥＣＮ試験機関の標準的な方法に従って決定される。
【０１２４】
上記の図において、実施例１の製品はＡと示され、実施例２はＢと示され、実施例３はＣと示され、実施例４はＤと示され、実施例５はＥと示されている。
【実施例６】
【０１２５】
実施例１の固体バイオマス燃料を人工気候室実験において試験し、人工気候室に１０日間曝露した。試験は、バイオマス燃料粒子の水分含有量を評価するＥＣＮの標準試験である。
【０１２６】
この試験の結果を図１５に示す。図１５の結果は、２７℃及び９０％相対湿度の条件下にほぼ１４日間曝露された後、バイオマスペレットの平衡水分取込量が６〜７ｗｔ％で安定化したことを示している。これは焙焼されたバイオマスペレットにとって低い水分含有量であり、バイオマスペレットが、当該技術分野で既知のバイオマス固体燃料と比較して、高い疎水性を有すること及び高い防水性を有することを示している。
【０１２７】
気候室（climate chamber）における第２の実験では、バイオマス固体燃料を１５分間水に浸漬した後、気候室において２７℃の温度に曝露した。水に浸漬した後、試料の水分含有量は９０ｗｔ％であった。気候室での１０日間の曝露の後、燃料の水分含有量は、ほぼ７．６％で安定化している。この結果を図１６及び１８に示す。ペレットの水没は、１０日後に到達した平衡水分含有量に影響を与えなかった。
【実施例７】
【０１２８】
気候室実験を実施例２〜５の製品において繰り返した。
【０１２９】
図１７は、実施例１〜５の製品の外観水分含有量を示す。バイオマスペレットの外観水分含有量及び実測水分含有量は、非常に類似していることがわかる。
【０１３０】
図１５〜１８において、ｙ軸の値は、バイオマスペレットの水分の重量パーセントである。
【実施例８】
【０１３１】
図２１及び２２は、本発明の固体バイオマス燃料ペレットの様々な物理的及び化学的特性を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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