(57)【要約】【課題】低品位炭を高い効率で脱水して高品位炭並みの発熱量を達成し、かつ自然発火を抑制して安全性を高めること。【解決手段】バイオマス３７を粉砕したバイオマス粉７７を乾留して乾留バイオマスと乾留生成物とを得る乾留装置１７と、乾留生成物を導いて乾留ガスとタールに分離する分離装置１９と、乾留バイオマスと石炭を粉砕した微粉炭とを混合して混合物を得る第１混合機２１と、第１混合機から排出された混合物を加熱により脱水する脱水機２３と、脱水機から排出された混合物と分離装置から排出されたタールとを混合する第２混合機２５と、脱水機を加熱する熱源となる燃焼排ガスを発生させる燃焼装置２７と、脱水機と燃焼装置との間で熱媒体を循環させる循環配管２９とを備え、燃焼装置は、乾留装置に供給する前のバイオマス粉の一部が、燃焼用の燃料として供給される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭とバイオマスを混合した固形燃料の製造方法において、
前記石炭と前記バイオマスを別々に粉砕して微粉炭とバイオマス粉を得る第１の工程と、
前記バイオマス粉を乾留して乾留バイオマスと乾留ガスとタールとを生成する第２の工程と、
前記乾留バイオマスと前記微粉炭とを混合した混合物を加熱により脱水する第３の工程と、
前記混合物と前記タールを混合して前記混合物を前記タールで被覆する第４の工程とを含み、
前記第３の工程は、前記混合物を加熱する熱源として、前記第１の工程で粉砕されたバイオマス粉の一部を抜き出して燃焼させたときの燃焼熱を用いることを特徴とする固形燃料の製造方法。
【請求項２】
前記第３の工程は、前記乾留ガスを補助燃料として、該バイオマス粉とともに燃焼させることを特徴とする請求項１に記載の固形燃料の製造方法。
【請求項３】
バイオマスを粉砕したバイオマス粉を乾留して乾留バイオマスと乾留生成物とを得る乾留装置と、該乾留装置から排出された前記乾留生成物を導いて乾留ガスとタールに分離する分離装置と、前記乾留装置から排出される前記乾留バイオマスと石炭を粉砕した微粉炭とを混合して混合物を得る第１混合機と、該第１混合機から排出された前記混合物を加熱により脱水する脱水機と、該脱水機から排出された前記混合物と前記分離装置から排出された前記タールとを混合する第２混合機と、前記脱水機を加熱する熱源となる燃焼排ガスを発生させる燃焼装置と、前記脱水機と前記燃焼装置との間で熱媒体を循環させる循環配管とを備え、
前記燃焼装置は、前記乾留装置に供給する前の前記バイオマス粉の一部が、燃焼用の燃料として供給されるものである固形燃料の製造装置。
【請求項４】
前記燃焼装置は、前記乾留ガスが補助燃焼用の燃料として供給されるものである請求項３に記載の固形燃料の製造装置。
【請求項５】
前記燃焼装置は、該燃焼装置から排出される燃焼排ガスが通流する煙道と、該煙道に流入する前の排ガス又は前記煙道を通流している排ガスの温度を検知する温度センサと、該温度センサにより検知された温度に基づいて前記燃焼装置に供給される燃焼用空気の温度を調節する温度調節装置とを備えてなる請求項３又は４に記載の固形燃料の製造装置。
【請求項６】
前記第２混合機は、水が供給される水供給配管と界面活性剤が供給される界面活性剤供給配管とが接続されるとともに、排出管を介して乾燥装置が接続されてなり、前記乾燥装置の内部には、前記燃焼装置から排出された燃焼排ガスが通流する伝熱管が配設されてなる請求項３乃至５のいずれかに記載の固形燃料の製造装置。
【請求項７】
前記第２混合機は、水が供給される水供給配管と界面活性剤が供給される界面活性剤供給配管とが接続されるとともに、排出管を介して遠心分離機が接続されてなる請求項３乃至５のいずれかに記載の固形燃料の製造装置。
【請求項８】
前記遠心分離機で分離された水を一時的に貯留する水タンクと、該水タンクから抜き出した水を前記第２混合機に返送する水循環配管とを備えてなる請求項７に記載の固形燃料の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固形燃料の製造方法及び製造装置に係り、特にバイオマスと低品位炭を混合した固形燃料の製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
低品位炭（亜瀝青炭、褐炭或いは亜炭など）は、高品位炭（瀝青炭など）と比較して多量の水分（例えば３０〜７０％）を含有する傾向がある。このような高含水率の低品位炭を発電用燃料として産炭地から遠隔地の発電所へ輸送して利用した場合、水を輸送していることに等しく、輸送コストが割高となる。脱水して輸送すれば、輸送コストを低減することができるが、自然発火しやすくなるので、貯蔵、輸送中の安全対策が多大となる。したがって、現状では、発電所燃料としての低品位炭は、山元（山炭地）近くに発電所を建設し、輸送コストや脱水によるリスクが生じないようにして利用されることが多い。
【０００３】
産地によっては、低品位炭は低灰分、低硫黄、低窒素分という好ましい性質を有しているものもある。しかし、含水量の増加に伴って発熱量が低くなるので、高品位炭を燃焼させた場合よりも発電効率が低下するという欠点がある。さらに、低品位炭を燃焼させた場合、灰融点（灰の流動点）が低いのでスラッギングが発生しやすく、トラブルなどを避けるために燃焼炉のサイズは高品位炭を利用した場合よりも大きくなるという欠点もある。
【０００４】
特許文献１には、バイオマスを乾留して乾留バイオマス（バイオマス炭ともいう。）を製造する際、乾留時に発生する乾留ガス及びタールの保有する顕熱を利用して低品位炭を脱水し、この脱水した低品位炭にタールを付着させることにより、低品位炭を改質して発熱量を高める技術が開示されている。ここで、バイオマスとは、一般に生物に由来する資源物質を意味し、光合成による炭素循環のなかで、大気中の二酸化炭素を増加させない物質をいう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−９３９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１にようにバイオマスの乾留時に発生する乾留ガスやタールの顕熱は、水蒸気の蒸発潜熱と比較して小さいことから、熱量不足により低品位炭の十分な脱水効果が得られない。また、低品位炭の表面には酸素元素を有するカルボキシル基等の親水性の官能基が多数存在するため、脱水が十分に行われなければ、水素結合によって水の再付着が生じ易く、脱水後に含水率が増加するおそれがある。したがって、特許文献１のように、乾留ガスやタールの顕熱を用いて低品位炭を脱水しても、得られた固形燃料の発熱量は、高品位炭よりも低いものとなる。
【０００７】
本発明の課題は、低品位炭を高い効率で脱水して高品位炭並みの発熱量を達成し、かつ自然発火を抑制して安全性の高い固形燃料を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、石炭とバイオマスを混合した固形燃料の製造方法において、石炭とバイオマスを別々に粉砕して微粉炭とバイオマス粉を得る第１の工程と、バイオマス粉を乾留して乾留バイオマスと乾留ガスとタールとを生成する第２の工程と、乾留バイオマスと微粉炭とを混合した混合物を加熱により脱水する第３の工程と、混合物とタールを混合して混合物をタールで被覆する第４の工程とを含み、第３の工程は、混合物を加熱する熱源として、第１の工程で粉砕されたバイオマス粉の一部を抜き出して燃焼させたときの燃焼熱を用いることを特徴とする。
【０００９】
すなわち、燃料を燃焼させたときの燃焼熱量は、燃焼炉などに供給される投入ガスの保有熱（顕熱）量と発熱量とを合計した熱量となるため、微粉炭は、顕熱を熱源として加熱するよりも、燃焼熱を熱源として加熱する方が、より高い熱量で加熱することができ、脱水効率を高めることができる。また、固形燃料の原料となるバイオマス粉を燃焼用の燃料としているから、低コストで、高い燃焼熱を発生させることができ、しかも燃焼による二酸化炭素の発生を低く抑えることができる。
【００１０】
ここで、低品位炭を燃焼熱で脱水したときの石炭表面にある官能基の反応スキームを図１に示す。高品位炭の表面と比較して、低品位炭の表面には多くの親水性の官能基（カルボキシル基、水酸基）が存在する。低品位炭を加熱するときの投入熱量が水蒸気の蒸発潜熱よりも大きくなると、低品位炭から付着水の蒸発（脱水）が始まる。その後、低品位炭の表面温度が１００℃程度になると、隣接するカルボキシル基同士で脱水反応が始まり、さらに加熱されて表面温度が１５０℃程度になると、カルボキシル基の分解反応が生じ、二酸化炭素が発生する。これにより、低品位炭の表面は、疎水化されるから、水の再付着を抑制することができる。
【００１１】
一方、低品位炭の表面が疎水化されるにより、低品位炭はタールとの親和性が高くなる。したがって、混合物と所定量のタールを混合することで、低品位炭にタールを容易に被覆することができ、自然発火を防ぐことができる。ここで、バイオマス由来のタールの主成分は、燃料として利用可能なベンゼン、トルエン、フェノール類、ベンゾジオール等の芳香族及びホルムアミド誘導体等揮発分なので、これらを低品位炭に付着させることにより、石炭中の固定カーボンに対して揮発分の割合を増加させ、低品位炭の着火性を向上させることができる。また、低品位炭の発熱量は、脱水のレベルによって大きくなるが、タールの被覆により更に大きくなり、高品位炭と同程度の発熱量になる。得られた固形燃料には、バイオマス由来のタールが含まれるため、これを例えば発電用などの燃料として使用すれば、二酸化炭素の排出量を低減することができる。
【００１２】
ここで、第３の工程は、乾留ガスを補助燃料として、バイオマス粉とともに燃焼させることもできる。
【００１３】
このようにバイオマス由来の乾留ガスを補助燃料として使用すれば、主燃料であるバイオマス粉の使用量、つまり燃焼熱を発生させるための燃料として使用するバイオマス粉の使用量を削減することができ、しかもバイオマスの有効利用率を高めることができる。
【００１４】
また、上記課題を解決するため、本発明は、バイオマスを粉砕したバイオマス粉を乾留して乾留バイオマスと乾留生成物とを得る乾留装置と、この乾留装置から排出された乾留生成物を導いて乾留ガスとタールに分離する分離装置と、乾留装置から排出される乾留バイオマスと石炭を粉砕した微粉炭とを混合して混合物を得る第１混合機と、この第１混合機から排出された混合物を加熱により脱水する脱水機と、この脱水機から排出された混合物と分離装置から排出されたタールとを混合する第２混合機と、脱水機を加熱する熱源となる燃焼排ガスを発生させる燃焼装置と、脱水機と燃焼装置との間で熱媒体を循環させる循環配管とを備え、燃焼装置は、乾留装置に供給する前のバイオマス粉の一部が、燃焼用の燃料として供給されるものであることを特徴とする。
【００１５】
この場合において、燃焼装置は、乾留ガスが補助燃焼用の燃料として供給されるものであってもよい。
【００１６】
また、燃焼装置は、該燃焼装置から排出される燃焼排ガスが通流する煙道と、この煙道に流入する前の排ガス又は煙道を通流している排ガスの温度を検知する温度センサと、温度センサにより検知された温度に基づいて燃焼装置に供給される燃焼用空気の温度を調節する温度調節装置とを備えてなるものとする。
【００１７】
これによれば、燃焼排ガスの温度や熱媒体の温度を安定させることができるから、低品位炭の脱水効率を安定させることができる。
【００１８】
ところで、脱水後の混合物は粉化し易いため、凝集によりハンドリング性を高めるために水中で微粉炭と界面活性剤を混合した場合、微粉炭の表面が疎水化されていることから、水が微粉炭の細孔へ進入したり、微粉炭の表面に付着することは殆どないが、界面活性剤は、微粉炭の細孔に進入し、或いは微粉炭の表面に吸着するために、均一な凝集を得ることは困難となる。
【００１９】
これに対し、第２混合機は、水が供給される水供給配管と界面活性剤が供給される界面活性剤供給配管とが接続されるとともに、排出管を介して乾燥装置が接続され、乾燥装置の内部には、燃焼装置から排出された燃焼排ガスが通流する伝熱管が配設されてなるものとする。
【００２０】
これによれば、例えば、微粉炭が水中で混合されたスラリー中に、界面活性剤とタールを混合することができる。これにより、微粉炭の疎水化された表面にタールを均一に付着させることができるため、界面活性剤が微粉炭の細孔に進入したり、表面に付着するのを防ぐことができ、タールで表面が被覆された混合物を凝集させることができる。
【００２１】
このようにして凝集された混合物は、乾燥装置に供給されて加熱される。乾燥装置に供給された混合物は、特に微粉炭の表面がタールで被覆されているから、容易に乾燥することができる。
【００２２】
この場合において、低品位炭に含まれる水分の割合は、その産地にもよるが、例えば、付着水：約６０％、細孔内水：約３０％、化学結合水：約１０％である。低品位炭の乾燥を機械的な乾燥と加熱による乾燥に分けると、機械的な乾燥に必要な機械エネルギーの方が、加熱による乾燥に必要な熱エネルギーよりも少なくて済む。
【００２３】
そこで、第２混合機は、上記に代えて、水が供給される水供給配管と界面活性剤が供給される界面活性剤供給配管とが接続されるとともに、排出管を介して遠心分離機が接続されてなるものとしてもよい。
【００２４】
すなわち、混合物を加熱するのではなく、遠心分離によって混合物から水分を機械的に分離して乾燥させるようにする。これにより、混合物を乾燥させるときのエネルギー量を少なくすることができるため、固形燃料の製造効率を高めることができる。
【００２５】
また、遠心分離機で分離された水を一時的に貯留する水タンクと、この水タンクから抜き出した水を第２混合機に返送する水循環配管とを備えてなるものとしてもよい。
【００２６】
このように遠心分離機を用いれば、混合物から簡単に水を分離することができ、その分離された水を第２混合機に返送することにより、第２混合機で使用する水の一部又は全部を賄うことができるため、ユーティリティを低減することができ、経済性を高めることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、低品位炭を高い効率で脱水することにより高品位炭並みの発熱量を達成し、かつ自然発火を抑制して安全性の高い固形燃料を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明において低品位炭の石炭表面が脱水により疎水化される様子を説明する図である。
【図２】本発明に係る固形燃料の製造装置の第１の実施の形態を示す図である。
【図３】本発明に係る固形燃料の製造装置の第２の実施の形態を示す図である。
【図４】本発明に係る固形燃料の製造装置の第３の実施の形態を示す図である。
【図５】本発明に係る固形燃料の製造装置の第４の実施の形態を示す図である。
【図６】本発明に係る固形燃料の製造装置の第５の実施の形態を示す図である。
【図７】本発明に係る固形燃料の製造装置の第６の実施の形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を適用してなる固形燃料の製造方法及び製造装置の第１の実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。本実施の形態の製造装置は、バイオマスと低品位炭（褐炭）を原料として使用する例を説明するが、石炭の種類はこの例に限られるものではない。
【００３０】
本実施の形態の固形燃料の製造装置１１は、図２に示すように、石炭を粉砕して微粉炭を得る石炭粉砕機１３と、バイオマスを粉砕してバイオマス粉を得るバイオマス粉砕機１５と、バイオマス粉砕機１５で粉砕されたバイオマス粉を乾留する乾留装置１７と、乾留装置１７で生成された乾留生成物から乾留ガスとタールを分離する分離装置１９と、乾留装置１７で乾留された乾留バイオマスと微粉炭とを混合して混合物を得る第１混合機２１と、第１混合機２１から排出された混合物を加熱により脱水する脱水機２３と、脱水機２３から排出された混合物と分離装置１９から排出されたタールとを混合する第２混合機２５と、脱水機２３を加熱する熱源となる燃焼排ガスを発生させる燃焼装置２７と、脱水機２３と燃焼装置２７との間で熱媒体を循環させる循環配管２９を備えて構成される。
【００３１】
石炭粉砕機１３には、石炭供給配管３１が接続される。石炭供給配管３１には、低品位炭３３を貯留する図示しないホッパとロータリーバルブが設けられる。ホッパに貯留された低品位炭３３はロータリーバルブの回転により石炭供給配管３１を介して石炭粉砕機１３へ重力落下して連続供給される。ホッパに設置されるロードセルに入力された信号に基づいてロータリーバルブの回転数が制御されることにより、石炭粉砕機１３に供給される低品位炭３３の供給量が調節されるようになっている。低品位炭３３は石炭粉砕機１３で例えば平均粒径７５μｍ程度に粉砕されて微粉炭となる。
【００３２】
バイオマス粉砕機１５には、バイオマス供給配管３５が接続される。バイオマス供給配管３５には、バイオマス３７を貯留する図示しないホッパとロータリーバルブが設けられる。バイオマス３７をバイオマス粉砕機１５に供給する構成も上述した石炭の場合と同様、ロータリーバルブの回転によってバイオマス３７の供給量が調節されるようになっている。バイオマス粉砕機１５に供給されたバイオマス３７は所定の大きさに粉砕されてバイオマス粉となる。
【００３３】
バイオマス粉砕機１５から排出されたバイオマス粉は、バイオマス粉供給配管３９を介して乾留装置１７へ供給される。乾留装置１７は、酸素の供給を遮断又は制限し、バイオマス粉を例えば５５０℃で熱分解することにより乾留バイオマスと乾留生成物を生成するものである。
【００３４】
乾留装置１７から排出された乾留生成物は、乾留生成物供給配管４１を介して分離装置１９へ導かれ、乾留ガスと液状のタールに分離される。乾留ガスの主成分は一酸化炭素と水素である。乾留ガス４３は、乾留ガス配管４５を介して図示しないフレアスタックへ供給されて燃焼処理される。一方、後述する固形燃料と混合されない余剰タール４７は、余剰タール排出配管４９を介して系外へ排出され、工業用原料などに使用される。
【００３５】
石炭粉砕機１３で粉砕された微粉炭及び乾留装置１７で乾留された乾留バイオマスは、それぞれ微粉炭供給配管５１、乾留バイオマス供給配管５３を介して第１混合機２１に供給される。第１混合機２１は供給された微粉炭と乾留バイオマスを機械的に攪拌して混合するものである。
【００３６】
第１混合機２１で攪拌されて得られた混合物は、第１混合物供給配管５５を介して脱水機２３に供給される。脱水機２３の内部は熱媒体が循環する循環配管２９を介して燃焼装置２７の内部と熱的に連絡され、燃焼装置２７で発生する燃焼排ガスの熱を間接的に回収するようになっている。具体的には、熱媒体（本実施の形態では水）が循環する循環配管２９が脱水機２３の内部と燃焼装置２７の内部にそれぞれ挿通されている。燃焼装置２７の内部では循環配管２９を介して燃焼排ガスと熱交換した熱媒体が水蒸気となり、脱水機２３の内部では、循環配管２９を介して混合物と熱交換した水蒸気が凝縮されて水となる。
【００３７】
一方、脱水機２３にて加熱された混合物から蒸発した水蒸気は、冷却されて水５７となり、水配管５９を介して図示しない水処理設備へ供給される。
【００３８】
脱水機２３にて脱水された混合物は、第２混合物供給配管６１を介して第２混合機２５に供給される。第２混合機２５には、分離装置１９で分離されたタールがタール供給配管６３を介して供給される。第２混合機２５は供給された混合物とタールを機械的に攪拌して混合するものである。第２混合機２５では、表面にタールが被覆された混合物（改質炭６５）が得られる。この改質炭６５は、固形燃料として改質炭排出管６７を介して系外へ排出される。
【００３９】
燃焼装置２７は燃料を燃焼させて燃焼用ガスを発生させるための装置であり、燃焼用空気６９が供給される燃焼用空気供給配管７１と、燃焼排ガス７３を排出するための煙道７５が接続されている。燃焼用空気６９は、燃焼用燃料の供給量に応じた量が供給されるようになっている。燃焼装置２７には、燃焼用燃料としてバイオマス粉が供給される。すなわち、バイオマス粉砕機１５で粉砕されたバイオマス粉７７は、その一部が燃焼装置２７に供給される。バイオマス粉７７を燃焼装置２７に供給する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば配管を介して自然落下させて供給するようにしてもよいし、周知のコンベアで自動搬送するようにしてもよい。なお、バイオマス粉７７の供給量は、周知の構成により調整可能になっている。
【００４０】
本実施の形態では、脱水機２３における混合物の加熱用の熱源として、燃焼装置２７で発生した燃焼排ガスを熱源としているから、例えば、乾留生成物の顕熱を熱源とするよりも高い熱量で効率良く混合物（低品位炭３３）を脱水することができ、水分含有率が大幅に低減された混合物（例えば、水分含有率１０％）を得ることができる。また、混合物の水分含有率は、例えば燃焼排ガスの温度を制御することにより、適宜設定することができる。
【００４１】
また、脱水機２３では、低品位炭３３から脱水される水は高温であるため、低品位炭３３からアルカリ分が溶出し、低品位炭３３を燃焼させたときに発生する灰の流動点が高くなる。これにより高品位炭に近い流動点となるため、スラッギングを抑制することができ、火炉サイズの大型化を抑制することができる。
【００４２】
また、本実施の形態では、燃焼装置２７で燃焼させる燃料として、製造装置１１で得られるバイオマス粉７７を用いているから、低コストで高い燃焼熱を発生させることができ、しかも、燃焼する際の二酸化炭素の発生量を少なくすることができる。また、第１混合機２１で低品位炭３３の表面を高温に加熱することができるから、低品位炭３３の表面を疎水化することができ、水の再付着を抑制することができる。
【００４３】
本実施の形態では、低品位炭３３の表面が疎水化されることで、第２混合機２５では、低品位炭３３の表面をタールで被覆することが容易になる。このように低品位炭３３の表面をタールで被覆することで、高品位炭と同程度の発熱量を発生させることができ、しかも、低品位炭３３の自然発火を防ぐことができるから、製造された改質炭６５の輸送、貯蔵の安全性を高め、輸送コストを低減することができ、輸送効率を飛躍的に高めることができる。
【００４４】
本実施の形態では、脱水機２３と燃焼装置２７との間で熱媒体を循環させ、燃焼装置２７で発生する燃焼排ガスの熱を脱水機２３で間接的に回収する例を説明したが、燃焼排ガスの熱を回収する構成は、この例に限られるものではなく、例えば、熱媒体を介することなく燃焼排ガスを脱水機２３の壁面に直接接触させて混合物を加熱することも可能である。
【００４５】
また、本実施の形態では、混合物の含水率を低減させる構成として脱水機２３を用いる例に説明したが、含水率を低減させるための構成は、この例に限られるものではなく、例えば、混合物の乾燥を流動床により行い、乾燥により生じた水蒸気を過熱して流動床の流動媒体として用いることも可能である。
【００４６】
次に、図３に、本発明を適用してなる固形燃料の製造装置の第２の実施の形態の構成を示す。本実施の形態の製造装置７８は、基本的には第１の実施の形態と同じである。本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、乾留ガス４３を燃焼装置２７の補助燃料として用いる点と、燃焼装置２７に供給される燃焼用空気を燃焼装置２７から排出された燃焼排ガスと熱交換させて予熱することにある。
【００４７】
分離装置１９で分離された乾留ガス４３は、第１の実施の形態のように、乾留ガス配管４５を介して図示しないフレアスタックへ供給されることなく、乾留ガスタンク７９に一時貯留され、図示しないブロア及び供給配管を介して、燃焼装置２７へ補助燃料として供給されるようになっている。
【００４８】
燃焼装置２７には、煙道７５に流入する前の燃焼排ガス又は煙道７５を通流している燃焼排ガスの温度を検知する温度センサ８１が設けられている。煙道７５には、熱交換器８３が配設され、煙道７５を流れる高温側流体の燃焼排ガス７３と熱交換器８３に導入される低温側流体の燃焼用空気６９とが熱交換するようになっている。これにより、燃焼用空気６９は熱交換器８３に導入されて所定温度に予熱された状態で燃焼装置２７に供給される。
【００４９】
燃焼用空気６９の温度調節装置として、煙道７５には、熱交換器８３をバイパスするバイパス管路８５が接続され、このバイパス管路８５には、図示しないポジショナー付きコントロールバルブが配設されている。温度センサ８１とコントロールバルブは、図示しない制御装置とそれぞれ電気的に接続される。温度センサ８１により検知された信号が制御装置に入力されると、燃焼装置２７へ供給される燃焼用空気６９が所定温度になるように制御装置からコントロールバルブへ制御信号が出力され、制御信号がコントロールバルブに入力されることでコントロールバルブの開度が調節される。このようにコントロールバルブの開度を調節することにより、燃焼用空気と燃焼排ガスとの熱交換量の調節が可能となる。
【００５０】
本実施の形態では、乾留ガス４３を燃焼装置２７の補助燃料として用いるとともに、燃焼排ガス７３の排熱を利用して燃焼用空気６９を予熱しているから、第１の実施の形態と比較して主燃料であるバイオマス粉７７の使用量を削減することができる。また、バイオマス由来の乾留ガス４３を補助燃料とすることで、燃焼装置２７で発生する二酸化炭素の発生量を少なくすることができる。
【００５１】
また、本実施の形態では、燃焼排ガスの温度に基づいてバイパス管路８５のコントロールバルブの開度を調節し、燃焼用空気の予熱温度を制御するようにしているから、第１の実施の形態と比べて、燃焼排ガスの温度を安定化させることができる。これにより、低品位炭３３の含水率を安定させることができ、改質炭６５の品質を安定化させることができる。
【００５２】
次に、図４に、本発明を適用してなる固形燃料の製造装置の第３の実施の形態の構成を示す。本実施の形態の製造装置８６は、基本的には第１の実施の形態と同じである。本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、第２混合機２５に界面活性剤と水を添加して攪拌する点と、第２混合機２５の下流側に乾燥設備を設けている点にある。
【００５３】
第２混合機２５には、水が供給される水供給配管８７と界面活性剤が供給される界面活性剤供給配管８９がそれぞれ接続される。第２混合機２５には、排出管９１を介して乾燥装置９３が接続され、乾燥装置９３の内部には燃焼排ガスが通流する伝熱管９５が挿通されている。乾燥装置９３には、混合物を乾燥する際に蒸発した水分を液化させて排水する排水管９７が接続されている。
【００５４】
本実施の形態では、第２混合機２５に、脱水機２３から混合物、水供給配管８７から水、界面活性剤供給配管８９から界面活性剤、タール供給配管６３からタールがそれぞれ供給される。第２混合機２５に供給される混合物は、低品位炭３３の表面が疎水化されているため、水が低品位炭３３の細孔へ入り込むことがなく、界面活性剤が添加されることにより低品位炭３３は表面にタールが被覆された状態で均一に凝集する。したがって、本実施の形態では、第１の実施の形態と比べて、混合物の凝集安定性を高めることができ、ハンドリング性を向上させることができる。
【００５５】
第２混合機２５で凝集した混合物は、排出管９１を介して乾燥装置９３に供給される。乾燥装置９３の内部には、燃焼排ガスが流れる伝熱管９５が設置されているため、混合物は間接的に加熱されて水分が蒸発する。ここで、混合物は、低品位炭３３の表面が疎水化され、しかもタールで被覆されているため、水との親和力が弱く、乾燥装置９３で容易に乾燥される。乾燥装置９３で乾燥された混合物（改質炭６５）は、固形燃料として、改質炭排出管９９を介して系外へ排出される。混合物から蒸発して冷却液化された水１００は、排水配管９７より排出される。
【００５６】
次に、図５に、本発明を適用してなる固形燃料の製造装置の第４の実施の形態の構成を示す。本実施の形態の製造装置１０１は、基本的には第３の実施の形態と同じである。本実施の形態が第３の実施の形態と異なる点は、乾留ガス４３を燃焼装置２７の補助燃料として用いる点と、燃焼装置２７に供給される燃焼用空気を燃焼装置２７から排出された燃焼排ガスと熱交換させて予熱することにある。なお、これらの相違点に係る構成は、第１の実施の形態と第２の実施の形態との相違点と同じであり、第２の実施の形態で既に説明しているため、図５では同一の符号を付して説明を省略する。
【００５７】
本実施の形態では、乾留ガス４３を燃焼装置２７の補助燃料として用いるとともに、燃焼排ガス７３の排熱を利用して燃焼用空気６９を予熱しているから、第３の実施の形態と比較して主燃料であるバイオマス粉７７の使用量を削減することができる。また、燃焼用空気の予熱温度をバイパス管路８５とコントロールバルブによって制御しているから、第３の実施の形態と比べて、バイオマス粉の燃焼をより安定化させることができる。これにより、低品位炭３３の含水率を安定させることができ、改質炭６５の品質を安定化させることができる。
【００５８】
次に、図６に、本発明を適用してなる固形燃料の製造装置の第５の実施の形態の構成を示す。本実施の形態の製造装置１０３は、基本的には第４の実施の形態と同じである。本実施の形態が第４の実施の形態と異なる点は、乾燥装置９３に代えて遠心分離装置１０５を用いる点にある。
【００５９】
乾燥装置９３は、混合物を加熱することにより水分を蒸発させるものであるのに対し、遠心分離装置７１は、混合物を加熱せずに、混合物を回転させて遠心力により水分を分離させるものである。すなわち、乾燥装置９３が混合物を乾燥させるのに必要なエネルギーは熱エネルギーであるのに対し、遠心分離装置７１が混合物を乾燥させるのに必要なエネルギーは機械エネルギーである。ここで、必要とされる機械エネルギー量は、熱エネルギー量と比較して少なくて済む。したがって、本実施の形態によれば、第４の実施の形態よりも少ないエネルギー量で混合物を乾燥させることができるため、経済性をより高めることができる。
【００６０】
次に、図７に、本発明を適用してなる固形燃料の製造装置の第６の実施の形態の構成を示す。本実施の形態の製造装置１０７は、基本的には第５の実施の形態と同じである。本実施の形態が第５の実施の形態と異なる点は、脱水機２３と遠心分離装置７１からそれぞれ排出された水を第２混合機２５に返送して再利用する点にある。
【００６１】
本実施の形態は、遠心分離装置１０５と第１排水管１０９を介して接続される水タンク１１１と、脱水機２３と水タンク１１１とを接続する第２排水管１１３と、水タンク１１１から抜き出した水を図示しないポンプによって第２混合機２５に返送する水循環配管１１５を備えている。
【００６２】
第１排水管１０９から排出された水１００及び第２排水管１１３から排出された水５７は、水タンク１１１に一時貯留された後、水循環配管１１５を介して第２混合機２５に返送されることにより循環、再利用される。本実施の形態によれば、第２混合機２５で使用する水の一部又は全部を製造装置１０７から排水された水で賄うことができるため、第５の実施の形態と比べて、ユーティリティを低減することができ、経済性を高めることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１１  製造装置
１３  石炭粉砕機
１５  バイオマス粉砕機
１７  乾留装置
１９  分離装置
２１  第１混合機
２３  脱水機
２５  第２混合機
２７  燃焼装置
２９  循環配管
３３  低品位炭
３７  バイオマス
４３  乾留ガス
６３  タール供給配管
６５  改質炭
６９  燃焼用空気
７３  燃焼排ガス
７５  煙道
７７  バイオマス粉
８１  温度センサ
８３  熱交換器
８５  バイパス管路
９３  乾燥装置
９５  伝熱管
１０５  遠心分離装置
１１１  水タンク
１１５  水循環配管
【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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