(57)【要約】【課題】バイオマス材料や石炭類を燃料として用いる流動層炉における流動媒体として好適に用いられ得る、流動性に優れた有用な流動層用流動媒体を提供すること。また、粒子同士の凝集物を形成し難い且つ破壊され難く、耐久性に優れた有用な流動層用流動媒体を提供すること。【解決手段】バイオマス材料及び／又は石炭類からなる燃料を燃焼又はガス化せしめるための流動層炉における流動層用流動媒体として、４０重量％以上のＡｌ2 Ｏ3 と６０重量％以下のＳｉＯ2 からなる化学組成を有する、人工的に製造された球状の耐火粒子からなり、且つ見掛気孔率が５％以下であると共に、前記燃料との共存下における９００℃×２時間の加熱処理試験を３回繰り返した後の凝集粒の重量比率が、２０％以下であるものを用いる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマス材料及び／又は石炭類からなる燃料を燃焼又はガス化せしめるための流動層炉における流動層の形成に用いられる流動媒体にして、
４０重量％以上のＡｌ2 Ｏ3 と６０重量％以下のＳｉＯ2 からなる化学組成を有する、人工的に製造された球状の耐火粒子からなり、且つ見掛気孔率が５％以下であると共に、前記燃料との共存下における９００℃×２時間の加熱処理試験を３回繰り返した後の凝集粒の重量比率が、２０％以下であることを特徴とする流動層用流動媒体。
【請求項２】
前記耐火粒子が、ムライト材質又はムライト・コランダム材質の粒子であることを特徴とする請求項１に記載の流動層用流動媒体。
【請求項３】
前記耐火粒子が、３．５％以下の見掛気孔率を有していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流動層用流動媒体。
【請求項４】
前記耐火粒子が、０．７０以上の真円度を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の流動層用流動媒体。
【請求項５】
前記耐火粒子が、Ａｌ2 Ｏ3 ：５０〜９０重量％とＳｉＯ2 ：５０〜１０重量％とからなる化学組成を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の流動層用流動媒体。
【請求項６】
前記耐火粒子が、３．０％以下の見掛気孔率を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の流動層用流動媒体。
【請求項７】
前記耐火粒子の破砕性試験における破砕率が、２０％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の流動層用流動媒体。
【請求項８】
前記耐火粒子が、２．６０〜３．２０ｇ／ｃｍ3 の嵩密度を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の流動層用流動媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動層用流動媒体に係り、特に、バイオマス材料及び／又は石炭類からなる燃料を燃焼又はガス化せしめるための流動層炉における流動層の形成に用いられる有用な流動媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、建築廃材、生木、木屑、ＰＫＳ（Palm Kernel Shell:ヤシ殻）、ＥＦＢ（Empty Fruits Bunch :空果房）、木質ペレット等のバイオマス材料、石炭、都市ゴミ等の廃棄物、ＲＤＦ（燃料固形化ゴミ）等を流動層炉に投入し、かかる流動層炉内に形成させた流動層において、燃焼或いはガス化させることにより、焼却処理や熱回収を行うことが、再生可能エネルギとしての利用や廃棄物処理等の観点から、広く採用されてきている。そして、そのような流動層炉における流動層の形成に用いられる流動媒体は、筒状の炉内に充填されて、加熱下において、炉の下部から空気や反応ガスが吹き込まれることにより、かかる流動媒体を激しく流動せしめて、流動層を形成すると共に、そのような流動媒体の激しい流動によって、炉内温度が均一化されることとなる。そのような炉内へ、炉の上部から、燃料となる都市ゴミ等の廃棄物や石炭、バイオマス材料等の燃料が供給され、その燃焼によって発生する熱量にて発電が行われたり、かかる燃料のガス化によって、所望のガスが発生せしめられるようになっている（特開２００３−２４０２０９号公報、特開２００５−１２１３４２号公報等参照）。
【０００３】
ところで、上述の如き流動層炉における流動媒体としては、一般的に、天然に産出する珪砂、例えば、川砂、海砂、山砂等が広く用いられてきている。この流動媒体としての珪砂の利点は、比較的安価であること、入手し易いこと等の他に、比較的比重が軽いことが挙げられる。流動媒体は、空気や反応ガスを流通させることで、激しく流動させる必要があるところから、そのためのエネルギが少なくて済む等の利点があるからである。しかしながら、近年においては、珪砂の枯渇化が進行しており、その入手が困難となってきている問題を生じている。
【０００４】
また、流動媒体として珪砂を用いた場合において、珪砂が燃料中の非可燃成分である灰分の中に含まれるアルカリ金属酸化物（Ｋ2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ）と反応することにより、珪砂の粒子同士が結合して塊状化する、所謂凝集現象が惹起され易くなるという問題が、内在している。例えば、特開２０１３−２９２４５号公報には、燃焼領域に存在する珪砂粒子は、その表面にカリウム化合物を吸着し、そしてカリウム化合物は珪砂の内部まで浸透して、ガラス状の反応物（ＳｉＯ2 −Ｋ2 Ｏ化合物等）を生成し、更にその生成した反応物は、その融点が８００℃以下と炉内温度よりも低いために、溶融状態となることが、明らかにされている。このように、カリウム化合物が浸透した珪砂は、その表面に溶融状態のＳｉＯ2 −Ｋ2 Ｏ化合物等が生成しているところから、複数の珪砂粒子同士が相互に融着・凝集するようになり、そしてその融着・凝集した珪砂は、炉本体の炉底部に落下して、更に融着・凝集し、大きな塊を形成し、更にそのような塊が形成されると、流動媒体の流動化不良が発生して、流動層炉の運転が困難となる問題を惹起するのである。なお、そのような流動媒体として用いられた粒子同士の融着・凝集の問題は、上記した特開２０１３−２９２４５号公報によれば、流動媒体としてアルミナ粒子を用いることにより、回避することが可能であるとされているのであるが、単にアルミナ粒子を用いることだけでは、未だ充分な解決に至っていないのが、実情である。
【０００５】
さらに、珪砂は、結晶質シリカで構成されていることによって、発がん性の問題が内在していることに加えて、特異な熱膨張特性を有することによって惹起される問題も内在しているのである。即ち、珪砂は、５７３℃の温度でα型からβ型への相転移が起こり、それに伴い、大きな体積膨張が惹起されることとなる。このため、珪砂自体も、加熱と冷却が繰り返されることによって、自己崩壊を引き起こし、粉末化する問題を内在しているのである。
【０００６】
加えて、珪砂は、一般に、角張った形状の粒子であるところから、それを流動媒体として用いたとき、炉内において激しく流動せしめられる流動媒体の流動の際に、粒子同士が接触・衝突することとなり、その際、珪砂粒子の角張った部分は破砕され、微粉が発生することになる。そして、そのような微粉は、流動媒体としての機能を果たすことがないために、集塵粉として捕捉され、廃棄物として処分されることとなるところから、その耐久性においても、問題を内在するものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２４０２０９号公報
【特許文献２】特開２００５−１２１３４２号公報
【特許文献３】特開２０１３−２９２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここにおいて、本発明は、かくの如き事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、バイオマス材料及び／又は石炭類を燃料として用いる流動層炉における流動媒体として好適に用いられ得る、流動性に優れた有用な流動層用流動媒体を提供することにあり、また他の課題とするところは、粒子同士の凝集物を形成し難い且つ破壊され難く、耐久性に優れた有用な流動層用流動媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そして、本発明は、上述した課題を解決するために、以下に列挙せる如き各種の態様において、好適に実施され得るものであるが、また以下に記載の各態様は、任意の組合せにおいて採用可能である。なお、本発明の態様乃至は技術的特徴は、以下に記載のものに何等限定されることなく、明細書全体の記載から把握され得る発明思想に基づいて認識され得るものであることが理解されるべきである。
【００１０】
そこで、本発明は、先ず、前記した課題を解決すべく、バイオマス材料及び／又は石炭類からなる燃料を燃焼又はガス化せしめるための流動層炉における流動層の形成に用いられる流動媒体にして、４０重量％以上のＡｌ2 Ｏ3 と６０重量％以下のＳｉＯ2 からなる化学組成を有する、人工的に製造された球状の耐火粒子からなり、且つ見掛気孔率が５％以下であると共に、前記燃料との共存下における９００℃×２時間の加熱処理試験を３回繰り返した後の凝集粒の重量比率が、２０％以下であることを特徴とする流動層用流動媒体を、その要旨とするものである。
【００１１】
なお、かかる本発明に従う流動層用流動媒体の好ましい態様の一つによれば、前記耐火粒子は、ムライト材質又はムライト・コランダム材質の粒子にて構成されることとなる。
【００１２】
また、本発明に従う流動層用流動媒体の好ましい態様の他の一つによれば、前記耐火粒子は、３．５％以下の見掛気孔率を有している。
【００１３】
さらに、本発明に従う流動層用流動媒体の望ましい別の態様の一つによれば、前記耐火粒子は、０．７０以上の真円度を有している。
【００１４】
加えて、本発明にあっては、前記耐火粒子は、好ましくは、Ａｌ2 Ｏ3 ：５０〜９０重量％とＳｉＯ2 ：５０〜１０重量％とからなる化学組成を有しているものである。
【００１５】
そして、本発明にあっては、前記耐火粒子は、有利には、３．０％以下の見掛気孔率を有しているものである。
【００１６】
また、本発明に従う流動層用流動媒体の更に望ましい別の態様によれば、前記耐火粒子の破砕性試験における破砕率が、２０％以下であるように構成されることとなる。
【００１７】
さらに、本発明に従う流動層用流動媒体の別の好ましい態様の一つによれば、前記耐火粒子が、２．６０〜３．２０ｇ／ｃｍ3 の嵩密度を有しているものである。
【発明の効果】
【００１８】
このように、本発明に従う流動層用流動媒体にあっては、人工的に製造された球状のＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系の耐火粒子からなり、且つ見掛気孔率が５％以下となるように構成されていると共に、加熱処理試験を繰り返した後の凝集粒の重量比率が、２０％以下である特性を有しているところから、流動媒体としての流動性に極めて優れたものであると共に、アルカリ金属酸化物の存在によって粒子同士が融着して、その凝集物が形成されることが効果的に抑制乃至は阻止され得ることとなるのである。しかも、そのような耐火粒子は、結晶質シリカからなるものでないことは勿論、熱膨張が小さく且つ球状で角がなく、硬い硬度を有しているところから、破壊され難く、従って耐久性に優れた流動媒体として、長期間に亘って、経済的に有利に、用いられ得ることとなったのである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
ところで、本発明に従う流動層用流動媒体は、人工的に製造された球状の耐火粒子からなるものであって、４０重量％以上のＡｌ2 Ｏ3 と６０重量％以下のＳｉＯ2 とからなる化学組成を有しているものである。ここで、Ａｌ2 Ｏ3 の含有量が４０重量％未満となると、換言すればＳｉＯ2 の含有量が６０重量％を超えるようになると、耐火粒子の熱膨張が大きくなり、ＳｉＯ2 特有の異常膨張が惹起されて、自己崩壊の問題が発生するようになることに加えて、燃料中のアルカリ成分との反応性が高くなり、粒子の凝集現象が惹起され易くなる等の問題を生じる。特に、本発明にあっては、そのような化学組成において、ムライト材質の耐火粒子が、好適に用いられることとなる。
【００２０】
なお、かかる耐火粒子の化学組成において、本発明の目的を有利に達成すべく、Ａｌ2 Ｏ3 は、好ましくは５０重量％以上、より好ましくは６０重量％以上の割合において含有せしめられ、その上限としては、一般に９９．９重量％、好ましくは９０重量％、より好ましくは８０重量％程度とされることとなる。一方、ＳｉＯ2 は、好ましくは５０重量％以下、更に好ましくは４０重量％以下の割合において含有せしめられ、その下限としては、一般に０．１重量％、好ましくは１０重量％、更に好ましくは２０重量％程度の割合が採用されることとなる。中でも、Ａｌ2 Ｏ3 ：５０〜９０重量％とＳｉＯ2 ：５０〜１０重量％の化学組成が、有利に採用され、更にＡｌ2 Ｏ3 ：６０〜８０重量％とＳｉＯ2 ：４０〜２０重量％の化学組成が、より一層好適に採用されることとなる。ここで、かかる化学組成は、例えば、一般的な蛍光Ｘ線分析装置にて測定することが可能である。
【００２１】
また、そのような本発明にて対象となるＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系耐火粒子は、その見掛気孔率が５％以下となるように構成されており、これによって、燃料中に含まれるアルカリ成分が、粒子内に浸透して濃縮されることを効果的に抑制乃至は阻止することが出来、結果的に、粒子の凝集現象を効果的に抑制乃至は阻止せしめ得ることとなるのであり、また不純物を多く含んだ流動媒体の形成を阻止して、長期間に亘る使用にも、有利に寄与し得ることとなるのである。なお、この見掛気孔率が５％を超えるようになると、粒子の凝集現象が発生し易くなることに加えて、粒子自体の機械的強度が低くなり、破壊され易くなる等の問題が惹起されるようになる。また、かかる見掛気孔率は、本発明の目的を有利に達成すべく、好ましくは３．５％以下、特に３．０％以下となるように制御されることとなる。なお、この見掛気孔率は、ＪＩＳ−Ｒ−２２０５に規定された測定方法に準拠して、測定することが出来る。
【００２２】
さらに、本発明に従う流動層用流動媒体を構成する、上記した球状の耐火粒子は、そのような耐火粒子と共に、燃料（バイオマス材料及び／又は石炭類）を共存せしめてなる状態下において、９００℃の温度で２時間の加熱処理を実施する凝集評価試験を３回繰り返した後における耐火粒子の凝集粒の発生量が、重量比率において、２０％以下となる特性を有している。このような、所定の加熱処理試験後における凝集粒の重量比率は、本発明においては、２０％以下と規定されるものであるが、それは、少なければ少ない程望ましく、有利には１０％以下、特に５％以下となるように、球状耐火粒子が調製されることとなる。なお、かかる耐火粒子の凝集粒の重量比率の測定には、流動媒体（耐火粒子）の５０ｇに対して、燃料の３０ｇを混合せしめて、９００℃で２時間加熱処理する試験が採用され、その試験を３回繰り返すと共に、各加熱処理試験毎に、燃料の３０ｇを混合せしめて、試験を実施した後、１２メッシュ（１．４ｍｍ）の標準篩を用いて、試験後の流動媒体を篩い分けして、その篩上に残ったものを凝集粒として、その重量比率が求められることとなる。
【００２３】
加えて、上述の如き球状の耐火粒子に関して、その真円度としては、０．７０以上であることが望ましく、中でも０．７５以上、特に０．８０以上の真円度を有する耐火粒子が有利に用いられることとなる。このような真円度を有する球状の耐火粒子を用いることによって、流動層炉内における流動化が有利に惹起され、流動層が容易に形成され得るのである。なお、この真円度の測定は、マイクロトラック（株）製の粒子形状測定装置：ＰａｒｔＡｎ  ＳＩによって測定することが出来る。かかる装置は、サンプルセル、ストロボＬＥＤ及び高速度ＣＣＤカメラから構成されており、その測定原理は、水をポンプにより循環させる一方、試料（耐火粒子）を投入することで、ストロボＬＥＤ光源とＣＣＤカメラの間に配置されたサンプルセルを、試料粒子の混在する水が通過せしめられ，その際に得られる投影像を画像解析することにより、粒子毎の投影面積と最大フェレー径を求めることからなるものである。そして、その得られた最大フェレー径と投影面積の値から、下式：
真円度  ＝［４×投影面積（ｍｍ2 ）］／［π×｛最大フェレー径（ｍｍ）｝2 ］
により、粒子毎の真円度が算出されるのである。具体的には、耐火粒子を５０００個以上投入し、粒子毎の真円度を算出した後、それぞれ得られた真円度の合計値を測定粒子個数で平均することにより、耐火粒子の真円度（平均値）が求められるのである。
【００２４】
そして、本発明に従う流動層用流動媒体として用いられる上述の如き球状の耐火粒子にあっては、その破砕性試験における破砕率が、２０％以下であることが望ましく、中でも１０％以下、特に５％以下であることが望ましい。このような破砕率を有する耐火粒子を流動媒体として用いることにより、流動層炉から取り出された使用済みの流動媒体に対して、機械研磨等の再生処理を施すことによって、再利用可能な流動媒体として、有利に用いることが出来ることとなる。なお、ここで採用される破砕性試験は、日本鋳造協会規定の「鋳物砂の破砕性試験法（Ｓ−６）」に従って、実施されるものである。具体的には、基準粒子の６００ｇと体積が同一となるように試験砂の使用量を調整し、これを、磁器製の容積：５Ｌのボールミルに、２０ｍｍφのアルミナ製ボールの４０個と共に投入して、６０分間破砕処理を実施する。そして、かかる破砕処理後の耐火粒子の粒度分布を測定し、粒度指数（ＡＦＳ．ＧＦＮ）を求め、下式：
破砕率（％）＝［（破砕後のＡＦＳ．ＧＦＮ−破砕前のＡＦＳ．ＧＦＮ）
／（破砕前のＡＦＳ．ＧＦＮ）］×１００
に従って、破砕率（％）が求められるのである。
【００２５】
また、本発明に従って流動媒体として用いられる、人工的に製造された球状の耐火粒子の粒径としては、従来からの流動層炉に用いられる流動媒体と同様な粒径が採用されるところであって、流動層のタイプやその操業条件に応じて、適宜に決定されることとなる。例えば、バブリングタイプのＢＦＢ（Bubbling Fluidized Bed）においては、従来から用いられている４号珪砂や５号珪砂と同様な粒径のものが用いられ、また循環型であるＣＦＢ（Circulating Fluidized Bed ）においては、６号珪砂や７号珪砂と同様な粒径のものが用いられることとなる。なお、それら流動層において用いられる耐火粒子の平均粒子径（Ｄ50）としては、一般に、０．０５〜３．０ｍｍ程度のものとなる。
【００２６】
さらに、かかる本発明に従う球状の耐火粒子としては、その嵩密度が２．６０〜３．２０ｇ／ｃｍ3 であるものが、好適に用いられることとなる。このような嵩密度を有する耐火粒子を用いることによって、目的とする流動層が有利に形成され得るのである。例えば、耐火粒子の嵩密度が３．２０ｇ／ｃｍ3 よりも大きくなると、流動化のためのエネルギが多く必要とされる等の問題を生じるようになるからである。なお、ここで、嵩密度は、ＪＩＳ−Ｒ−２２０５に規定された測定方法に準拠して、求められるものである。
【００２７】
ところで、本発明に係る流動層用流動媒体として用いられる人工的に製造された球状のＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系の耐火粒子は、従来から公知のＡｌ2 Ｏ3 源原料やＳｉＯ2 源原料を用いた各種の手法によって製造可能であり、例えば、球状化に際しては、転動造粒法やスプレードライヤー法等による造粒手法に従って、造粒物が形成され、そして、そのような造粒物が、焼結法によって球状の焼結粒子として製造されたり、また、溶融法によって融着粒子として形成されたり、更には、火炎溶融法によって球状の溶融固化物として形成されることとなる。
【００２８】
具体的には、特公平３−４７９４３号公報や特公平４−４００９５号公報等に明らかにされている如き、スプレードライヤー法と焼結法を組み合わせてなる球状粒子の製造法、特開２００１−１４６４８２号公報に開示の如き、転動造粒法と焼結法を組み合わせてなる球状粒子の製造法、特開２００３−２５１４３４号公報に開示の如き、原料の溶融物に対してエアを吹き付けることによって球状の粒子を形成する方法、特開２００４−２０２５７７号公報に開示の如き、原料粉末を火炎中に投入して溶融・球状化を行って球状の粒子を得る、火炎溶融法と称される製造法等が採用されることとなる。なお、それらの耐火粒子の製造法においては、得られる耐火粒子の球状形状や見掛気孔率を制御するために、造粒条件を調節して、緻密な造粒物を形成したり、焼結条件や溶融条件等の製造条件が、当業者の知識に基づいて適宜に選定されることとなる。
【００２９】
そして、かくの如き製造方法によって得られた耐火粒子は、そのまま、本発明に従う流動層用流動媒体として用いられる他、球状形状が充分でない粒子や見掛気孔率の大きな粒子を除去するための処理が施されて、目的とする流動媒体として用いられることとなるのである。なお、目的とする流動層を形成するために、好適な粒径の耐火粒子を得るための篩分け処理も、適宜に採用され得るところである。
【００３０】
また、本発明に従う流動媒体が用いられる流動層炉において燃焼乃至はガス化処理される燃料としては、公知の各種のバイオマス材料や石炭類が対象されるところである。具体的には、バイオマス材料としては、木屑、建築廃材、生木、ＰＫＳ、果実が脱果された残りの部分であるＥＦＢ（例えば、アブラヤシ空果房）、木質ペレット、スイッチグラス、ＲＤＦ、製紙スラッジ等を挙げることが出来、また石炭類としては、泥炭、亜炭、褐炭から、無煙炭に至る各種石炭や、コークス、オイルコークス等を挙げることが出来る。
【００３１】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述してきたが、それは、あくまでも例示に過ぎないものであって、本発明は、そのような実施形態に係る具体的な記述によって、何等限定的に解釈されるものではないことが、理解されるべきである。
【００３２】
例えば、本発明に従う流動層用流動媒体が用いられる流動層炉としては、循環型やバブリング型等の公知の各種の構造のものが採用され得て、それらの炉における流動層の形成のために、本発明に従う流動媒体が有利に用いられることとなるのである。
【００３３】
また、そのような流動層炉においては、上記した燃料が燃焼せしめられて生じた熱エネルギが、発電や給湯、水蒸気の生成等に好適に用いられることとなるが、また、それらバイオマス材料や石炭類をガス化処理して、生じたガスの利用を図るようにすることも可能である。
【実施例】
【００３４】
以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記した具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加え得るものであることが、理解されるべきである。
【００３５】
−実施例１−
下記表１に示される公知の製造法に従って、各種材質の耐火粒子Ａ〜Ｈを、それぞれ、準備した。そして、それら耐火粒子Ａ〜Ｈについて、それぞれ、その化学組成、嵩密度、見掛気孔率、真円度及び平均粒子径を求め、その結果を、下記表１に併せ示した。なお、各耐火粒子の化学組成については、それぞれ蛍光Ｘ線分析装置にて測定し、また嵩密度については、ＪＩＳ−Ｒ−２２０５に従って測定し、更に見掛気孔率については、同様に、ＪＩＳ−Ｒ−２２０５に規定される測定方法に準拠して、測定した。また、各耐火粒子の真円度は、マイクロトラック（株）製の粒子形状測定装置：ＰａｒｔＡｎ  ＳＩによって求められた投影面積と最大フェレー径とから、前記した真円度を求める式に基づいて算出された。
【００３６】
【表１】
2019124431.tif 000002
【００３７】
次いで、かかる耐火粒子Ａ〜Ｈを用いて、その５０ｇと、バイオマス燃料であるペレット状のアブラヤシ空果房（ＥＦＢペレット）の３０ｇとを混合し、その得られた混合物を、電気炉にて、９００℃×２時間の加熱処理を３回繰り返した。なお、かかる加熱処理を繰り返す際には、バイオマス燃料残渣と耐火粒子（流動媒体）とを分離して、耐火粒子を回収した後、新たなバイオマス燃料（ＥＦＢペレット）の３０ｇを追加して、混合物とした後、次の加熱処理を実施した。
【００３８】
そして、かかる加熱処理を３回繰り返した後、再度、バイオマス燃料残渣と耐火粒子（流動媒体）とを分離させて、耐火粒子を回収した後、その回収された耐火粒子を１２メッシュ（１．４ｍｍ）の標準篩にて篩分けして、その篩上に残る塊状のものの重量比率を、凝集粒量として求め、その結果を、下記表２に示した。
【００３９】
【表２】
2019124431.tif 000003
【００４０】
上記表１及び表２の結果から明らかな如く、本発明に従う耐火粒子Ａ〜Ｅにあっては、その凝集粒量が２０％以下となり、特に耐火粒子Ａや耐火粒子Ｅにおいては、極めて少ない凝集粒量であることを認めた。これに対して、従来から流動媒体として用いられている珪砂からなる耐火粒子Ｆにあっては、その凝集粒量が７０％となり、非常に多くの粒子が凝集することとなることが、明らかとなった。また、耐火粒子Ｇ及びＨにあっては、その見掛気孔率が５％よりも大となるために、凝集粒量が増大していることが認められる。なお、粒子の凝集状態を観察するために、耐火粒子Ａと耐火粒子Ｆについての加熱処理試験後の状態を、それぞれ顕微鏡写真にて調べたところ、耐火粒子Ａにあっては、加熱処理試験後においても、球状の粒子形状を呈していることが認められるのに対して、耐火粒子Ｆにあっては、粒子同士が溶融して、原形を止めていない状態となっていることを認めた。
【００４１】
−実施例２−
表１に示される耐火粒子Ａ〜Ｆについての破砕性試験を実施した。先ず、耐火粒子Ａの使用量を６００ｇとして、他の耐火粒子については、それぞれの比重から、体積が一定となるように、使用量を調整した。次いで、その準備された各耐火粒子を、容積：５Ｌの磁器製のボールミルに、２０ｍｍφのアルミナ製ボール４０個と共に収容して、６０分間破砕処理を実施した後、その破砕処理後の耐火粒子の粒度分布を測定して、粒度指数（ＡＦＳ．ＧＦＮ）を算出し、そして破砕率を、次式：
破砕率（％）＝［（破砕後の耐火粒子のＡＦＳ．ＧＦＮ−破砕前の耐火粒子のＡＦＳ                    ．ＧＦＮ）／（破砕前の耐火粒子のＡＦＳ．ＧＦＮ）］×１００
により求めて、その結果を、下記表３に示した。
【００４２】
【表３】
2019124431.tif 000004
【００４３】
かかる表３の結果から明らかなように、耐火粒子Ａ〜Ｅは、何れも、破砕率が２０％以下と低い値を示し、流動層用流動媒体として用いられたときに、耐久性に優れた流動媒体として使用し得ることが認められたのに対して、従来から流動媒体として用いられている珪砂からなる耐火粒子Ｆにあっては、破砕率が３０％となり、流動媒体としての耐久性が充分ではないことが認められる。
【００４４】
−実施例３−
流動媒体としての耐火粒子の真円度と流動化性の評価を行った。先ず、対象とする耐火粒子としては、先の表１における耐火粒子Ａ〜Ｆを用いると共に、更に、別途準備した耐火粒子Ｉを用いた。かかる耐火粒子Ｉは、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 材料の加圧成形体を焼結して得られたムライト質のものを、破砕処理することにより、製造されたものであって、真円度が０．６となる粒子が用いられている。
【００４５】
流動化性の評価は、それぞれの耐火粒子にて流動層を形成し、そこに空気を吹き込むことにより、流動化の可否を観察した。具体的には、吹込み空気の流速を上昇させることによって、ある流速以上で圧損（ΔＰ）がほぼ一定となる状態を示す粒子の場合に、流動化が良好であるとする一方、流速を上げていっても、ほぼ一定のΔＰを示さないものは、不良として、評価した。その結果を、下記表４に示す。
【００４６】
【表４】
2019124431.tif 000005
【００４７】
かかる表４の結果から明らかなように、耐火粒子Ａ〜Ｆは、何れも、良好な流動化性を示すものであったが、耐火粒子Ｉにあっては、人工的に製造されたものではあるが、粉砕物であって、球状化されていないために、珪砂からなる耐火粒子Ｆと同様な真円度ではあるものの、流動化性において劣っていることが認められた。
【００４８】
−実施例４−
試験用の流動層炉を用いて、先の表１に示される各種耐火粒子について、凝集試験を実施した。かかる流動層炉は、内径が３５ｍｍφの反応管を備え、この反応管内に、流動媒体として各耐火粒子の５０ｍｌを充填せしめて、かかる反応管の下部より流通ガスを吹き込む一方、該反応管を１１００℃に加熱した後、バイオマス燃料（ＥＦＢペレット）を１２０ｇ投入して、３時間保持した。そして、この凝集試験後の耐火粒子の凝集粒量を測定することにより、それぞれの耐火粒子の凝集性を評価した。なお、反応管への流通ガスは、圧縮空気として、ガス流量は、各耐火粒子の最小流動化速度（Ｕmf）の１．５倍に調整した。
【００４９】
ここで、最小流動化速度（Ｕmf）とは、よく知られているように、気体の流速と圧損の関係において、圧損が一定となる流動状態から、圧損の低下が惹起される時点における気体（流通ガス）の流速を意味するものであって、この値が大きくなると、流動層の流動化のために必要な気体の流量が多く必要とされ、つまり、流動化させるためのエネルギが多く必要となるのである。この最小流動化速度は、流動媒体（耐火粒子）の粒度分布や比重に影響を受けるために、ここでは、事前に各々の耐火粒子について予備試験を実施し、最小流動化速度が求められている。また、かかる凝集試験においては、その試験後に反応管から取り出された耐火粒子を、１２メッシュの標準篩を用いて篩い分けして、かかる篩上に残留する凝集した耐火粒子の重量割合を凝集粒量として求め、その結果が、下記表５に示されている。
【００５０】
【表５】
2019124431.tif 000006
【００５１】
かかる表５の結果から明らかなように、耐火粒子Ａ〜Ｅにあっては、何れも、その凝集粒量が１０％以下となる、極めて少ない量であったのに対して、従来の珪砂からなる耐火粒子Ｆにあっては、その凝集粒量が２０％にも達し、非常に多くの凝集粒量となっていることが認められる。また、本発明の範囲外の見掛気孔率を有する耐火粒子Ｇ及びＨにあっても、その凝集粒量が１０％を超える割合となり、流動媒体として用いられたときに、凝集粒量が多くなる問題を内在していることが認められる。なお、上記した凝集試験後の耐火粒子Ａ及びＦについて、ＥＰＭＡ写真にて、それぞれのＫ（カリウム）成分の分布を調べたところ、耐火粒子Ａにあっては、それぞれ孤立した球状粒子として存在しており、Ｋ成分は粒子の周りに僅かに分布しているに過ぎないものであることが、認められた。これに対して、耐火粒子Ｆにあっては、Ｋ成分により溶融し、粒子同士が融着していることが認められた。従って、耐火粒子Ａにあっては、その粒子周りのＫ成分を機械式研磨装置で剥ぎ取る等の処置を施すことにより、新砂と同等の流動媒体として再生利用することが出来るものと判断された。
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月19日(2018.6.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
バイオマス材料及び／又は石炭類からなる燃料を燃焼又はガス化せしめるための流動層炉において、かかる燃料が投入される炉内に存在せしめられて、流動させられることにより、流動層を形成する流動媒体にして、
４０重量％以上のＡｌ2 Ｏ3 と６０重量％以下のＳｉＯ2 からなる化学組成を有する、人工的に製造された球状の耐火粒子からなり、且つ見掛気孔率が５％以下であると共に、前記燃料との共存下における９００℃×２時間の加熱処理試験を３回繰り返した後の凝集粒の重量比率が、２０％以下であることを特徴とする流動層用流動媒体。