(57)【要約】      （修正有）【課題】低品位の石炭、又は植物を原材料とするバイオマス資源を発熱カロリーの高い高品位の炭素燃料に変換し利用する、火力発電所の燃料供給システム及び高品位燃料資源製造装置を提供する。【解決手段】褐炭採掘現場や植物伐採現場で未加工の燃料資源を保管する容器又は倉庫、保管された燃料資源を磁化された空気により燃料資源を乾燥させるのに必要な熱を発生する装置、発生した熱により燃料資源を乾燥させてボイラの燃料として高品位にする燃料高品位化変換装置、この高品位燃料を使用する遠方の火力発電所に輸送するシステムより構成され、現場で直接採掘又は伐採される低品位な燃料資源を輸送が経済的で燃焼効率が高い高品位燃料資源に変換でき、輸送が安全で輸送費用も経済的になると搬送用の車の燃料及び発生するＣＯ２の削減にも貢献出来、火力発電所における燃焼効率の向上を可能とする事を特徴とした火力発電所の燃料供給システム。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
褐炭採掘現場やバイオマス燃料用植物伐採現場で採掘又は伐採される未加工の低品位の燃料資源を現場で保管する容器又は倉庫、そこで保管された燃料資源を投入し磁化された空気の利用により他の燃料補給を必要とする事なくこの燃料資源を乾燥させるのに必要な熱を発生する装置、この発生した熱により燃料資源を乾燥させてボイラの燃料として高品位にする燃料高品位化変換装置、この高品位燃料を使用する遠方の火力発電所に輸送するシステムより構成され、現場に大量にある低品位燃料資源を他のエネルギーを利用する事なく、現場で直接採掘又は伐採される低品位な燃料資源を輸送が経済的で燃焼効率が高い高品位燃料資源に変換でき、輸送が安全で輸送費用も経済的になると搬送用の車の燃料及び発生するＣＯ２の削減にも貢献出来、火力発電所における燃焼効率の向上を可能とする事を特徴とした火力発電所の燃料供給システム。
【請求項２】
請求項１で使用される磁化された空気により発生するイオン化された分子と低品位燃料資源により発生する熱を利用して、内部にオイルヒータを設置してオイルを乾燥に必要な高温にして、その高温になったオイルの熱をパイプを通して別の乾燥用装置に熱を送り、この熱でこの乾燥装置で低品位燃焼資源を高品位化する装置からより構成され、乾燥に必要なエネルギーとして現場にある低品位燃料資源を使用して、磁化空気と混合させて発生する熱を利用する事により、乾燥装置内で低品位燃料資源を現場で他のエネルギーを利用する事なく、現場で低品位燃料資源を高品位燃料資源に変換出来る事を特徴とした現場に設置して使用できる高品位燃料資源製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は電力を供給する資源として、現在殆ど使用されていない多くの水分を含む低品位の石炭、又は植物を原材料とするバイオマス資源を磁気燃焼により発生する自然エネルギーを利用する事により粉末状の高品位の粉状炭素燃料に変換し、発電量当りの炭酸ガス発生を最小限化し火力発電所の燃料を高品位化するシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  磁気燃焼技術は入江  順、小林  成行が登記している特許番号４４８６６７１に記載されており、色々な廃棄物処理分野で利用されている。
燃焼カロリーの低い褐炭やバイオマスなど低位品位の燃料資源（今後ＢＣと略）をカロリーの高い高品位な燃料資源に変換する方法として、従来窒素ガスを充満した炉内でＢＣを内部に設けた電熱ヒータにより加熱、先ず１５０℃まで温度を上げ、水分を蒸発させ、引き続き更に電熱ヒータにより３５０℃程度まで加熱、この状態を３０分程度保つ事により、ＢＣを有機物の状態を保ちつつ内部の熱分解を行ないＢＣ内部の水分を抜き、その後急速冷却する技術がある。この技術の欠点は水分を蒸発させるのに大きい電気エネルギーを必要とし、電気やガスなどの外部エネルギーを必要とし、褐炭の産出現場などに設置する事が出来ないなどから実用化されていない。【０００３】  電力産出の資源として非常に多くの石炭が利用されている。特に石炭火力発電は、燃料となる石炭の埋蔵量がＬＮＧや石油に比べ飛び抜けて多く、試算ではまだ２００年分以上の石炭が地中に埋蔵されていると推測されている。石炭は、高温ガスによる揮発分、固体のままでいる固定炭素、全く燃えない灰、そして水の４つの主な成分で構成されている。現在、日本の発電所では、灰が１５％程度、水分が１０％以下と言った品質の良い瀝青炭が利用されている。これは発電量当たりの炭酸ガス発生量が多く、地球温暖化に悪い影響を与えている。【０００４】  石炭は３億年から数百万年前に、植物が地中に堆積し、押し固められたものであり、植物の種類や植物のどの部分から出来ているかで、石炭の性質が異なっている。従って石炭を発電用に燃焼させた場合、水分の多い褐炭の様な石炭では発電効率が悪く、多くの炭酸ガスを発生するという大きな課題があり、又褐炭の種類により亜硫酸ガスなど有害のものが多く出るという課題がある。
又、昨今、パーム椰子などバイオマス燃料資源が燃料としての有効利用する事が地球温暖化問題に関係する炭酸ガス削減の要求から多く採用されつつある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとしている課題】
【０００５】今回の技術は、これ等の欠点を解消するもので、世界に莫大な量が埋蔵されているＢＣを発熱カロリーの高い高品位の炭素燃料（ＳＣＣ）に変換できるものである。
箱状の炉に、筒状の空気挿入パイプを複数個配置した永久磁石によって磁化された空気を送り込む。この磁化された空気は酸素をイオン化し、下記に示す爆縮の原理で熱を発生する。この熱を炉内に配置されたオイルヒータに伝え、この熱を別に設けた乾燥炉で、ＢＣを乾燥させ、ＢＣを高品位のＳＣＣに変換する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】低品位燃料資源の物質は分子を構成する原子間の結合の強さなどの違いにより決まった結合のエネルギーを持っており、化学変化（化学反応）の前後で、反応前の物質が持っている結合のエネルギーの合計と、反応後の物質が持っている結合のエネルギーの合計に違いがあれば、そのエネルギー差の分だけエネルギーの出入りがある。このエネルギーが化学エネルギーであり、このときに発生するエネルギー量が反応熱となる。
ＢＣに含まれる水分内の水素と酸素が化学反応して液体の水１モル（ｍｏｌ）が出来る化学変化の場合、下記のような熱化学方程式になる。
Ｈ２（気体）＋（１／２）Ｏ２（気体）＝Ｈ２Ｏ（液体）＋２８６ｋＪ
【０００７】  褐炭が埋蔵されている山元で、乾燥炉を利用して褐炭内部の燃焼及び搬送に不必要な水分を除去し、その後、熱分解によりＢＣ内部に含まれる炭素の濃度を上げ燃焼効率の高い粉末状の高品位の炭素燃料に変換させる。これによって、高品位の石炭を褐炭産出現場から火力発電所のある遠方まで安全で経済的に搬送できるシステムを提供する。又、この高品位の石炭は、水分含有量が大変少なく数パーセント以下である為、通常の石炭乾燥機で水分を除去した場合に比べ、水分を再吸収せず品質の変化が少ないという特徴を有している。
【０００８】  バイオマス資源を産出する現場で、バイオマス資源内部の燃焼及び搬送に不必要な水分を除去し、搬送に便利な燃焼に対し粉末状の高品位の炭素燃料に変換し、火力発電用ボイラに効率的に使用できる様にする。この産出された燃料の燃焼カロリーが低い場合、これを高品位の石炭から得られた粉末状の炭素燃料と混合して利用する事により、発電用ボイラの制御装置において混焼比率を制御する事により、一定の燃焼カロリーの高い燃焼を行う事が出来る。
【発明の効果】
【０００９】  この発明は、褐炭を燃焼させて電力を発生する場合に発生する炭酸ガス産出量を大きく軽減する事ができる。石炭はその生成過程から地球温暖化対策の炭酸ガス削減にカウントされないが、植物残滓から得られる電力では、地球温暖化対策の炭酸ガス削減にカウントされる。
この発明の利用により、褐炭産出現場で発生している自然燃焼による公害を減少させ、この褐炭を世界で不足している電力供給の燃料として提供でき、且つ、地球温暖化対策の炭酸ガス削減に貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  以下、本発明の実施の形態を図１−１２に基づいて説明する。【００１１】図１は本発明に関するシステム全体の技術要素の一つである磁気燃焼炉の概念図、図２は磁気燃焼炉（１）と乾燥炉（４）を関連つけたものである。図１は［０００２］で記載した特許番号４４８６６７１の概略説明を示す図である。現場に大量にある燃料資源ＢＣは磁気燃焼炉の投入口に投入された後、磁石内を通過した空気により発生したイオンにより、磁気燃焼炉内に熱が発生、この熱によりＢＣが先ず乾燥され、次いで炭化、灰化、セラミック灰へと変化して行く。この処理工程の過程で、炉内の温度は２５０−４００℃になる。ここで発生した熱は図２に示すサーマルオイルヒータ（６）を高温にし、この熱は図２に示す乾燥炉に利用される。【００１２】  図３−図９は乾燥炉内のＢＣ処理の機能とその作用を示す。１は磁気燃焼炉内のオイルヒータ加熱装置、４はオイルヒータ加熱による熱で炉内部に投入されたＢＣを乾燥する装置、７はＢＣを乾燥させた後ＢＣを冷却する冷却水装置、８はＢＣ乾燥時に発生するガスの換気システム、９はＢＣを乾燥させた後、７と同様にＢＣを窒素ガスで冷却する装置、１０は冷却用の窒素ガス注入装置を示す。図４はＢＣを乾燥炉に投入する工程を示す。図５は次の工程として、無酸素状態にする工程を示す。図６は次の工程として乾燥炉内でＢＣをオイルヒータの熱で炉内の温度を１５０℃程度にキープして水分を抜く工程を示す。図７は水分が乾燥させた後、３５０−４００℃でＢＣを熱分解により炭化する工程を示す。図８はＢＣが熱分解により炭化された後、水冷式冷却装置と気体式冷却装置により炭化されたＢＣを冷却する工程を示す。図９は冷却が終わった後、外部に最終製品であるＳＣＣを取り出す工程を示す。図１０内のデータは、実際にインドネシアからＢＣとして水分の多い褐炭を使用して熱分解によりＳＣＣに変換したものであり、公的機関である一般社団法人日本エネルギー学会で計測した事を示す。【００１３】図１１はＳＣＣ製造装置（磁気燃焼炉及び乾燥炉含む）をその製造工場からＢＣのある鉱山やバイオマスのある森林のある現場まで、コンテナトレーラやコンテナ船で運搬する物流を示す。図１２はこの様にして現場に設置されたＳＣＣ製造装置でＢＣはＳＣＣに変換され、変換されたＳＣＣは現場から最終使用場所である火力発電所に安全に輸送される全体システムを示す。
【産業上の利用の可能性】
【００１４】  地球温暖化に対処する為、炭酸ガスの大幅な削減が要求されている。又原子力発電が社会的な大きな課題を抱え、産業上安定した電力の供給が求められている。この発明は、これ等課題の解決に大きく役立つものとして大きな社会的貢献が期待される。
特にインドネシアなどに莫大な量埋蔵量があり、まだ殆ど使用されていない褐炭は、燃焼効率の悪さ、その性質から危険物扱いであり、遠方に搬送するのに多くの課題があり、殆ど使用されていない。本発明の採用により、搬送上の危険は殆どなくなり、大幅な重量低減で搬送コストも大きく低減し、結果として安価で良質な発電燃料を提供出来、産業界の発展に大きく寄与できると期待さえる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は本発明に関する現場で熱を発生する基礎になる磁気燃焼炉を示す。
【図２】図２は磁気燃焼炉と乾燥炉の関係を示すＳＣＣ製造システム全体を示す。
【図３】図３は図２に示す燃料資源であるＢＣを高品位の燃料資材ＳＣＣに変換処理するのに必要な各種装置を示す。
【図４】図４は現場にある燃料資源ＢＣを乾燥炉に投入し、高品位の燃料ＳＣＣに変換処理する初期の段階を示す。
【図５】図５はＢＣを乾燥炉に入れた後の無酸素処理工程を示す。
【図６】図６は乾燥炉内でＢＣからＢＣ内部の水分を蒸発処理する工程を示す。
【図７】図７はＢＣを３５０−４００℃で熱分解を行い、ＢＣを炭化処理する工程を示す。
【図８】図８は炭化処理が終了した後、熱分解により炭化処理された高品位の燃料ＳＣＣを冷却処理する工程を示す。
【図９】図９はＳＣＣが冷却処理された後、外部に引き出される工程を示す。
【図１０】図１１は実際にこの工程で高品位化の試験を行い、公的機関である一般社団法人日本エネルギー学会において、インドネシアで採取した低品位の褐炭（ＢＣに相当）を上記の工程でＳＣＣに変換した場合の実際の性能評価を行った試験結果を示す。
【図１１】図１１はＳＣＣ製造装置が製造工場から出荷されて、多くの燃料資源がある現場までの流通の流れを示す。
【図１２】図１２は低品位の石炭の資源現場から、それを現場で加工処理して、物流を大幅に簡素化し最終ユーザーである火力発電所まで高品位の石炭ＳＣＣを届ける燃料供給システム全体を示す。ＳＣＣは図１１にある様に、燃料カロリーは高く、且つ水分が低く、熱分解により再度水分を吸収しない分子構造となっており、遠方への輸送が安全で経済的に行える。
【符号の説明】
【００１６】１．    磁気燃焼炉
２．    磁気燃焼炉に必要な熱を出す為の低品位燃料資源ＢＣの投入口
３．    セラミック灰の取出し口（熱分解を行った結果出るもの）
４．    乾燥炉
５．    高品位の燃料に変換を目的に投入する低品位燃料資源ＢＣ
６．    サーマルオイルヒータ（熱源は磁気燃焼炉内）
７．    冷却水装置
８．    換気システム
９．    気体式冷却装置
１０．  窒素注入装置
【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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