(57)【要約】【課題】硬質バイオマスを適切な条件にて炭化処理することにより、燃料として利用できる熱量を残存させながら粉砕性を向上させ、石炭と同等レベルの粉砕性を有する固体燃料を製造することができる固体燃料の製造方法及びシステム、並びに固体燃料を提供する。【解決手段】バイオマスを酸素欠乏雰囲気下で加熱する炭化炉１を備え、石炭と混合して若しくは単独で粉砕され微粉燃料として用いられる固体燃料２１を製造する固体燃料製造システムにおいて、前記炭化炉１が、酸素濃度１〜５％で且つ処理温度３５０〜４００℃の炉内条件に設定され、植物の殻類、実、種子等の硬質バイオマス２０を前記条件下にて３０〜９０分加熱して炭化処理することにより固体燃料２１を製造する構成を有する。【選択図】図４
2009191085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭と混合して若しくは単独で粉砕され微粉燃料として用いられる固体燃料を、バイオマスを酸素欠乏雰囲気下で加熱することにより製造する固体燃料製造方法において、
植物の殻類、実、種子を含む硬質バイオマスを、酸素濃度１〜５％で且つ処理温度３５０〜４００℃で３０〜９０分加熱して炭化処理することにより前記固体燃料を製造することを特徴とする固体燃料製造方法。
【請求項２】
石炭と混合して若しくは単独で粉砕され微粉燃料として用いられる固体燃料を、バイオマスを酸素欠乏雰囲気下で加熱することにより製造する固体燃料製造方法において、
植物の殻類、実、種子を含む硬質バイオマスを、酸素濃度１〜５％で且つ製造される固体燃料のＨＧＩ（ハードグローブ粉砕性指数）が３０〜６０となる処理温度で３０〜９０分加熱して炭化処理することにより前記固体燃料を製造することを特徴とする固体燃料製造方法。
【請求項３】
前記硬質バイオマスの炭化処理により発生した熱分解ガスを燃焼し、生成した燃焼ガスを前記炭化処理の熱源として用いることを特徴とする請求項１若しくは２記載の固体燃料製造方法。
【請求項４】
バイオマスを酸素欠乏雰囲気下で加熱する炭化炉を備え、石炭と混合して若しくは単独で粉砕され微粉燃料として用いられる固体燃料を製造する固体燃料製造システムにおいて、
前記炭化炉が、酸素濃度１〜５％で且つ処理温度３５０〜４００℃の炉内条件に設定され、植物の殻類、実、種子を含む硬質バイオマスを前記条件下にて３０〜９０分加熱して炭化処理することにより前記固体燃料を製造する装置であることを特徴とする固体燃料製造システム。
【請求項５】
前記炭化炉にて発生した熱分解ガスを燃焼させる燃焼炉を備えており、
前記燃焼炉にて生成した燃焼ガスの少なくとも一部を、前記炭化処理の熱源として前記炭化炉に供給する燃焼ガスラインを設けたことを特徴とする請求項４記載の固体燃料製造システム。
【請求項６】
前記固体燃料を粉砕して微粉化した微粉燃料を燃焼させ、蒸気を生成するボイラ火炉を備えており、
前記燃焼ガスラインを分岐させ、前記炭化炉に供給する燃焼ガスを除く他の燃焼ガスを前記ボイラ火炉の熱交換部に供給する燃焼ガスラインを設けたことを特徴とする請求項５記載の固体燃料製造システム。
【請求項７】
前記固体燃料を粉砕して微粉化した微粉燃料を燃焼させ、蒸気を生成するボイラ火炉と、該ボイラ火炉から排出される排ガスを処理する排ガス処理設備とを備えたシステムであって、
前記炭化炉からの排ガスを前記排ガス処理設備に供給する排ガスラインを設け、前記炭化炉からの排ガスと前記ボイラ火炉からの排ガスをともに処理することを特徴とする請求項４乃至６の何れかに記載の固体燃料製造システム。
【請求項８】
石炭と混合して若しくは単独で粉砕され微粉燃料として用いられる固体燃料において、
植物の殻類、実、種子を含む硬質バイオマスを、酸素濃度１〜５％で且つ処理温度３５０〜４００℃で３０〜９０分加熱して炭化処理することにより製造されることを特徴とする固体燃料。
【請求項９】
石炭と混合して若しくは単独で粉砕され微粉燃料として用いられる固体燃料において、
植物の殻類、実、種子を含む硬質バイオマスを、酸素濃度１〜５％で且つ製造される固体燃料のＨＧＩが３０〜６０となる処理温度で３０〜９０分加熱して炭化処理することにより製造されることを特徴とする固体燃料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物の殻類、実、種子を含む硬質バイオマスを酸素欠乏雰囲気下で加熱して固体燃料を製造する固体燃料製造方法及びシステム、並びに固体燃料に関し、特に、該固体燃料が、粉砕され微粉燃料として用いられる固体燃料であり、硬質バイオマスを適切な条件にて炭化処理することにより粉砕性を向上させることを可能とした固体燃料製造方法及びシステム、並びに固体燃料に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、バイオマスを用いた燃料の利用促進が図られている。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、従来よりこの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。
【０００３】
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源に用いられるが、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。固体燃料は単独で或いは石炭と混合して粉砕されるが、例えば、特許文献１（特開２００４−３４７２４１号公報）には、石炭と固体燃料を粉砕ミルに供給して粉砕し、微粉混合燃料を製造する粉砕装置が開示されている。
【０００４】
しかし、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。
そこで特許文献２（特開２００６−２６４７４号公報）には、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。これは、製材廃材、除間伐材、庭木、建築廃材等の木質系バイオマスを対象としており、加熱温度が２４０℃より低い温度だと破砕性、粉砕性が向上せず、３００℃よりも高い温度だと破砕、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やすくなるため好ましくないとしている。
【０００５】
同様に粉砕性が悪いバイオマスとして、植物の殻類、実、種子等の硬質バイオマスが挙げられる。植物の殻類、実、種子等は農園から大量に廃棄されているのが実状であり、これを有効利用することが望まれているが、このような硬質バイオマスは脆化材料ではなく且つ上記したような木質バイオマスよりもさらに粉砕性が悪く、圧縮、せん断による粉砕が困難であるため、石炭焚きボイラにて混焼する場合においては、バイオマスの混焼率の上限が数パーセントと極めて低い値となるため有効利用されていなかった。
一方、炭化処理は有機性物質の脆化には有効であるが、バイオマス中の揮発分が熱分解によりガス化する結果、炭化物に残る熱量は５０％以下となり、燃料としての価値が低減してしまう。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３４７２４１号公報
【特許文献２】特開２００６−２６４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したように、硬質バイオマスは極めて粉砕性が悪く、圧縮、せん断による粉砕が困難であるため、特許文献１に記載されるように石炭と混合して粉砕し、微粉混合燃料として微粉炭焚きボイラ等に用いる際には硬質バイオマスの混合率を低くしなければならなかった。
特許文献２に記載されるように硬質バイオマスを木質系バイオマスと同等レベルの条件で炭化しても、硬質バイオマスは木質系バイオマスとは性質が異なり、より粉砕性が悪いため炭化によっても粉砕性が十分に向上せず、石炭と混合して粉砕する場合には粉砕機の微粉度や、運転安定性等の運転性能の低下、運転エネルギの消費量増大、及び石炭微粉とバイオマス微粉が均一に混合しないことにより燃料としての燃焼効率低下などの問題が残る。
【０００８】
一方、脆化を促進するため、より一層熱分解を促進させると炭化物（固体燃料）に残存する熱量が少なくなり、燃料としての価値が低減してしまうという問題があった。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、硬質バイオマスを適切な条件にて炭化処理することにより、燃料として利用できる熱量を残存させながら粉砕性を向上させ石炭と同等レベルの粉砕性を有する固体燃料を製造することができる固体燃料の製造方法及びシステム、並びに固体燃料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、石炭と混合して若しくは単独で粉砕され微粉燃料として用いられる固体燃料を、バイオマスを酸素欠乏雰囲気下で加熱することにより製造する固体燃料製造方法において、
植物の殻類、実、種子を含む硬質バイオマスを、酸素濃度１〜５％で且つ処理温度３５０〜４００℃で３０〜９０分加熱して炭化処理することにより前記固体燃料を製造することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、炭化処理における処理温度が３５０〜４００℃のとき、製造される固体燃料のＨＧＩ（ハードグローブ粉砕性指数）は３０〜６０程度となる。一般に石炭は、ＨＧＩが４０〜５０程度であるため、固体燃料は石炭と同等レベルの粉砕性を有することとなる。これにより、固体燃料は粉砕性が大幅に向上し、粉砕機の粉砕性能向上、動力低減が可能となる。尚、ＨＧＩとは、Hardgrove  Grinding  Index（ハードブローブ粉砕性指数）の略であり、これは石炭の粉砕性を評価する指数で、一定量の仕事量を被粉砕物に加えて得られる砕成物量で定まり、値が大きいほど粉砕性が高いことを示す。
固体燃料を石炭と混合して粉砕する際にも、固体燃料を石炭とともに均一に粉砕することができるため、燃焼効率が高く、高品質な燃料を得ることが可能となる。
また、処理温度４００℃以下の範囲内で加熱することにより、固体燃料の熱量残存割合は硬質バイオマスの熱量に対して５０％以上となる。従って、燃料としての利用価値を低下させない程度に熱量を残存させた上で、石炭と同等レベルの粉砕性を確保することを可能としている。
【００１１】
また、石炭と混合して若しくは単独で粉砕され微粉燃料として用いられる固体燃料を、バイオマスを酸素欠乏雰囲気下で加熱することにより製造する固体燃料製造方法において、
植物の殻類、実、種子を含む硬質バイオマスを、酸素濃度１〜５％で且つ製造される固体燃料のＨＧＩが３０〜６０となる処理温度で３０〜９０分加熱して炭化処理することにより前記固体燃料を製造することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、上記と同様に固体燃料の粉砕性が大幅に向上し、粉砕機の粉砕性能向上、動力低減が可能となるとともに、石炭と混合して粉砕した際に固体燃料を石炭とともに均一に粉砕することができ、燃焼効率が高く、高品質な燃料とすることができる。
また、ＨＧＩが３０〜６０となる処理温度に設定するため、硬質バイオマスの種類、性状、処理量に応じて適宜処理温度が設定され、粉砕性を確実に向上させることが可能となる。さらにまた、硬質バイオマスを他の種類のバイオマスと混合して炭化処理する場合においても、ＨＧＩが３０〜６０となる適切な温度に設定することにより、硬質バイオマスの粉砕性を確実に向上させることができる。
【００１３】
さらに、前記硬質バイオマスの炭化処理により発生した熱分解ガスを燃焼し、生成した燃焼ガスを前記炭化処理の熱源として用いることを特徴とする。
前記条件下における炭化処理により、硬質バイオマスの有する熱量の約７０％が固体燃料として残存し、約３０％が熱分解ガスとしてガス化される。この熱分解ガスを炭化の熱源として利用することにより、硬質バイオマスを低温炭化処理するために必要な熱量をまかなうことができ、外部から熱源を供給する必要がなくなるため、熱効率を向上させ自立的なシステムとすることが可能となる。
【００１４】
また、バイオマスを酸素欠乏雰囲気下で加熱する炭化炉を備え、石炭と混合して若しくは単独で粉砕され微粉燃料として用いられる固体燃料を製造する固体燃料製造システムにおいて、
前記炭化炉が、酸素濃度１〜５％で且つ処理温度３５０〜４００℃の炉内条件に設定され、植物の殻類、実、種子を含む硬質バイオマスを前記条件下にて３０〜９０分加熱して炭化処理することにより固体燃料を製造する装置であることを特徴とする。
本発明によれば、固体燃料の粉砕性が大幅に向上し、粉砕機の粉砕性能向上、動力低減が可能となるとともに、石炭と混合して粉砕した際に固体燃料を石炭とともに均一に粉砕することができ、燃焼効率が高く、高品質な燃料とすることができる。また、固体燃料として必要とされる熱量を残存させることが可能となる。
【００１５】
さらに、前記炭化炉にて発生した熱分解ガスを燃焼させる燃焼炉を備えており、
前記燃焼炉にて生成した燃焼ガスの少なくとも一部を、前記炭化処理の熱源として前記炭化炉に供給する燃焼ガスラインを設けたことを特徴とする。
これにより、硬質バイオマスを低温炭化処理するために必要な熱量をまかなうことができ、外部から熱源を供給する必要がなくなるため、熱効率を向上させ自立的なシステムとすることが可能となる。
【００１６】
さらにまた、前記固体燃料を粉砕して微粉化した微粉燃料を燃焼させ、蒸気を生成するボイラ火炉を備えており、
前記燃焼ガスラインを分岐させ、前記炭化炉に供給する燃焼ガスを除く他の燃焼ガスを前記ボイラ火炉の熱交換部に供給する燃焼ガスラインを設けたことを特徴とする。
これにより、燃焼炉にて生成した高温の燃焼ガスからも熱回収できるため、エネルギの効率的利用が可能となる。
【００１７】
また、前記固体燃料を粉砕して微粉化した微粉燃料を燃焼させ、蒸気を生成するボイラ火炉と、該ボイラ火炉から排出される排ガスを処理する排ガス処理設備とを備えたシステムであって、
前記炭化炉からの排ガスを前記排ガス処理設備に供給する排ガスラインを設け、前記炭化炉からの排ガスと前記ボイラ火炉からの排ガスをともに処理することを特徴とする。
これは、炭化炉の排ガス処理設備とボイラ火炉の排ガス処理設備とを共用させているため、システムの省スペース化、小型化が可能であるとともに、コスト低減が可能となる。
【００１８】
また、石炭と混合して若しくは単独で粉砕され微粉燃料として用いられる固体燃料において、
植物の殻類、実、種子を含む硬質バイオマスを、酸素濃度１〜５％で且つ処理温度３５０〜４００℃で３０〜９０分加熱して炭化処理することにより製造されることを特徴とする。
また、石炭と混合して若しくは単独で粉砕され微粉燃料として用いられる固体燃料において、
植物の殻類、実、種子を含む硬質バイオマスを、酸素濃度１〜５％で且つ製造される固体燃料のＨＧＩが３０〜６０となる処理温度で３０〜９０分加熱して炭化処理することにより製造されることを特徴とする。
これらの発明によれば、微粉燃料の原料となる固体燃料において、粉砕性が悪い硬質バイオマスであっても上記条件下にて炭化処理して製造することにより石炭と同等レベルまで粉砕性を向上させることができ、高品質の固体燃料を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
以上記載のごとく本発明によれば、硬質バイオマスを適切な条件にて炭化処理することにより、燃料として利用できる熱量を残存させながら粉砕性を向上させ石炭と同等レベルの粉砕性を有する固体燃料を製造することができる固体燃料の製造方法及びシステム、並びに固体燃料を提供することが可能となる。
即ち、炭化処理における処理温度を３５０〜４００℃とすることにより、固体燃料は石炭と同等レベルの粉砕性を有するようになり、粉砕機の粉砕性能向上、動力低減が可能となる。固体燃料を石炭と混合して粉砕する際にも、固体燃料を石炭とともに均一に粉砕することができ、燃焼効率が高く、高品質な微粉燃料が得られる。
【００２０】
また、処理温度４００℃以下の範囲内で加熱することにより、固体燃料として必要とされる熱量を残存させることが可能となる。
また、処理温度を、ＨＧＩが３０〜６０となる温度に設定することにより、硬質バイオマスの種類、性状、処理量に応じて適宜処理温度が設定され、粉砕性を確実に向上させることが可能となる。さらにまた、硬質バイオマスを他の種類のバイオマスと混合して炭化処理する場合においても、ＨＧＩが３０〜６０となる適切な温度に設定することにより、硬質バイオマスの粉砕性を確実に向上させることができる。
【００２１】
さらに、炭化処理により発生した熱分解ガスを燃焼し、生成した燃焼ガスを炭化処理の熱源として用いることにより、硬質バイオマスを低温炭化処理するために必要な熱量をまかなうことができ、外部から熱源を供給する必要がなくなるため、熱効率を向上させ自立的なシステムとすることが可能となる。
さらにまた、炭化炉の排ガス処理設備とボイラ火炉の排ガス処理設備とを共用させることにより、システムの省スペース化、小型化が可能であるとともに、コスト低減が可能となる。
また、上記した発明により製造された固体燃料は、粉砕性が高く、石炭と混合して粉砕した場合にも均質で燃焼効率が高く、高品質の燃料とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の実施形態に係る方法のフローチャート、図２は炭化物の処理温度とＨＧＩの関係を示すグラフ、図３は炭化物の処理温度と重量／熱量残存割合の関係を示すグラフ、図４は本発明の実施例１に係るシステムの全体構成図、図５は本発明の実施例２に係るシステムの全体構成図である。
【００２３】
本実施形態では、硬質バイオマスを炭化して固体燃料を製造する方法及びシステム、並びにこのようにして製造した固体燃料につき説明する。ここで硬質バイオマスとは、植物の殻類、実、種子等の硬質な植物系バイオマスであり、廃木材、間伐材、剪定枝等の木質系バイオマスよりも粉砕性が低い値を示すものである。硬質バイオマスとして、具体的には油木の種子、殻、胡桃の殻等が挙げられる。
また、本実施形態にて製造される固体燃料は、粉砕され微粉燃料として、発電設備や焼却設備等の燃焼設備における燃料に幅広く用いることができるが、特に、微粉燃料焚きボイラの燃料として、石炭とともに粉砕し微粉混合燃料として用いることが好適である。
【００２４】
図１を参照して、本実施形態における処理フローを説明する。
本実施形態では、炭化炉にて硬質バイオマス１００を、温度３５０〜４００℃且つ酸素濃度１〜５％で３０〜９０分加熱し（１０１）、固体燃料（１０２）を製造する。
このようにして製造した固体燃料（１０２）は、ＨＧＩが３０〜６０の値を示す。ＨＧＩとは、Hardgrove  Grinding  Index（ハードブローブ粉砕性指数）の略であり、これは石炭の粉砕性を評価する指数で、一定量の仕事量を被粉砕物に加えて得られる砕成物量で定まり、値が大きいほど粉砕性が高いことを示す。
【００２５】
図２に、炭化物の処理温度とＨＧＩの関係を示す。同図に示すように、炭化炉における処理温度が３５０〜４００℃のとき、炭化物（固体燃料）のＨＧＩは３０〜６０となる。
一般に石炭は、ＨＧＩが４０〜５０程度であるため、前記固体燃料（１０２）は石炭と同等レベルのＨＧＩを有することとなる。これにより、該固体燃料（１０２）を石炭（１０３）と粉砕機にて混合・粉砕（１０４）するときに、固体燃料は石炭とともに均一に粉砕することができ、粉砕機の粉砕性能向上、動力低減が可能となる。さらに、均一に粉砕され混じりあった微粉混合燃料（１０５）を製造することができるため、燃焼効率が高く、高品質な燃料とすることができる。また、固体燃料（１０２）を単独で粉砕（１０６）してもよく、製造した微粉燃料（１０７）はそのまま燃焼設備の燃料として用いてもよいし、他の微粉燃料と混合して用いてもよい。
【００２６】
図３に、炭化物の処理温度と対原料重量、熱量残存割合の関係を示す。同図に示すように、原料重量及び熱量残存割合は処理温度が高くなるほど低下するが、温度３５０〜４００℃の範囲内では、熱量残存割合は５０％以上残っている。従って、本実施形態のように、処理温度を４００℃以下とすることで、炭化物の熱量を、燃料としての利用価値を低下させない程度に残存させた上で、石炭と同等レベルの粉砕性を確保することを可能としている。
【００２７】
また、別の処理フローとして、炭化炉にて硬質バイオマスを、酸素濃度１〜５％で且つ製造される固体燃料のＨＧＩが３０〜６０となる処理温度で３０〜９０分加熱して炭化処理し、固体燃料を製造するようにしてもよい。
これによれば、上記と同様に固体燃料の粉砕性が大幅に向上し、粉砕機の粉砕性能向上、動力低減が可能となるとともに、石炭と混合して粉砕した際に固体燃料を石炭とともに均一に粉砕することができ、燃焼効率が高く、高品質な燃料とすることができる。
また、ＨＧＩが３０〜６０となる処理温度に設定するため、硬質バイオマスの種類、性状、処理量に応じて適宜処理温度が設定され、粉砕性を確実に向上させることが可能となる。さらにまた、硬質バイオマスを他の種類のバイオマスと混合して炭化処理する場合においても、ＨＧＩが３０〜６０となる適切な温度に設定することにより、硬質バイオマスの粉砕性を確実に向上させることができる。
【００２８】
（実施例１）
次いで、本実施形態のシステムの一例として、図４を参照して実施例１に係るシステムの構成と作用につき説明する。
図４に示すシステムは、間接加熱式キルンからなる炭化炉１と、該炭化炉１の熱分解ガス排出口１５と接続された燃焼炉２と、該燃焼炉２の燃焼ガス出口と接続されたボイラ３と、ボイラ３の排ガス出口に接続されたガス冷却塔４と、該ガス冷却塔４の排ガス出口に接続されたバグフィルタ５と、該バグフィルタ５の排ガス出口に接続された誘引ファン６と、該誘引ファン６の吐出口に接続された煙突７とを備える。
【００２９】
炭化炉１の熱分解ガス出口１５から延びるガスライン２２は、燃焼炉２に接続され、炭化炉１から排出される熱分解ガスは燃焼炉２の燃料として用いられる。
燃焼炉２の燃焼ガス出口から延びるガスラインは、燃焼ガスライン２４と２７に分岐され、該燃焼ガスライン２４はボイラ３に接続され、該燃焼ガスライン２７は炭化炉１に接続され燃焼ガスを炭化処理の熱源として利用するようになっている。
ボイラ３の排ガス出口から延びるガスラインは、排ガスライン２５と２６に分岐され、該排ガスライン２５はガス冷却塔４に接続され、該排ガスライン２６は燃焼炉２に接続されている。
炭化炉１の燃焼ガス出口から延びるガスライン２８は、ガスライン２５に接続され、該炭化炉１の加熱に用いられた燃焼ガスの排ガスがガス冷却塔４に送給されるようになっている。
【００３０】
前記炭化炉１は、間接加熱式ロータリーキルン、直接加熱式ロータリーキルン、流動床炉、又はスクリュー型炭化炉等の何れの形式を採用した炭化炉でも良いが、図４では一例として間接加熱式ロータリーキルンを採用した構成につき示している。該炭化炉１は、硬質バイオマス２０を炉内に投入する投入手段１１と、該投入手段１１に連結した内筒１２と、投入手段１１とは他端側に設けられた固体燃料排出口１４及び熱分解ガス出口１５と、加熱用の燃焼ガスが通流する外筒１３とを備えている。尚、必要に応じて炭化炉１の前に、乾燥炉を設けるようにしてもよい。
前記燃焼炉２は、炭化炉１からの熱分解ガスがガスライン２２を介して供給される熱分解ガス導入口と、燃焼空気２３を供給する燃焼空気入口と、ボイラ３からの返送排ガスを供給する排ガス入口と、これらを燃焼することにより発生した高温の燃焼ガスを排出する燃焼ガス出口とを備えている。
【００３１】
前記ボイラ３は、燃焼炉２からの燃焼ガスがガスライン２４を介して供給される燃焼ガス入口と、熱交換後の排ガスが排出される排ガス出口とを備えており、ここで生成された蒸気は、例えば炭化炉１の起動、停止時における炉内への空気進入防止のために該炭化炉１に供給される。
該ボイラ３を経て排出される排ガスは、ガス冷却塔４、バグフィルタ５からなる排ガス処理設備を通って処理されるが、この排ガス処理設備の構成は特に限定されず、排ガス成分、性状及び量に応じてその装置構成が適宜設定される。
【００３２】
上記構成を備えたシステムにおいて、まず硬質バイオマス２０は投入手段１１より炭化炉１に供給され、内筒１２内を搬送されながら、酸素欠乏雰囲気下にて外筒１３を通流する燃焼ガスにより加熱されて炭化する。このとき、処理温度は３５０〜４００℃、酸素濃度１〜５％、処理時間は３０〜９０分である。又は、処理温度を、炭化炉１にて製造される固体燃料２１のＨＧＩが３０〜６０となるように設定してもよい。
炭化処理により製造された固体燃料２１は固体燃料排出口１４より排出され、一方発生した熱分解ガスは熱分解ガス出口１５から排出されてガスライン２２を通って燃焼炉２に導入される。燃焼炉２では、炭化炉１からの熱分解ガスと、燃焼空気２３と、ボイラ３からの返送排ガスと、必要に応じて補助燃料とが導入され、熱分解ガスを燃焼して高温の燃焼ガスを生成する。該燃焼ガスは、炭化炉１の加熱に必要とされる熱量分だけガスライン２７を通って炭化炉１に供給され、残りの燃焼ガスはガスライン２４を通ってボイラ３に供給される。
【００３３】
炭化炉１に供給された燃焼ガスは、外筒１３を通って硬質バイオマス２０の加熱を行った後、ガスライン２８を通ってガス冷却等４に送給される。
ボイラ３では、燃焼炉２から供給される燃焼ガスにより蒸気を生成し、必要に応じて該生成した蒸気を炭化炉１に供給する。ボイラ３から排出される排ガスは、ガス冷却塔４にて冷却された後、バグフィルタ５にて除塵され、煙突７より系外へ排出される。
【００３４】
本実施例１によれば、硬質バイオマスを上記した条件にて炭化炉１で炭化処理することにより、燃料として利用できる熱量を残存させながら粉砕性を向上させ石炭と同等レベルの粉砕性を有する固体燃料を製造することができる。
また、本実施例１では、炭化炉１にて硬質バイオマス２０の炭化処理により発生した熱分解ガスを燃焼炉２にて燃焼させ、該燃焼炉２にて生成された高温の燃焼ガスを炭化炉１に供給して炭化処理の加熱源として用いる構成としている。
上記条件下における炭化により、図３に示すように硬質バイオマスの有する熱量の約７０％が固体燃料として残存し、約３０％が熱分解ガスとしてガス化される。この熱分解ガスを炭化の熱源として利用することにより、硬質バイオマスを低温炭化処理するために必要な熱量をまかなうことができ、外部から熱源を供給することがなくなるため、熱効率を向上させ自立的なシステムとすることが可能となる。
【００３５】
（実施例２）
図５に、本実施例２に係るシステムの構成を示す。実施例２において、上記した実施例１と同様の構成についてはその詳細な説明を省略する。
図５において、本実施例２のシステムは、硬質バイオマス２０を炭化する炭化炉１と、該炭化炉１からの熱分解ガスを燃焼させ、炭化炉１に供給する燃焼ガスを生成する燃焼炉２とを備えるとともに、炭化炉１にて製造した固体燃料２１と石炭２９を燃料源とした微粉燃料焚きボイラ設備を備えている。
微粉燃料焚きボイラ設備は、石炭２９を搬送するコンベア３１と、石炭バンカ３２と、粉砕機３３と、ボイラ火炉３４と、排ガス処理設備３５と、煙突３６とを備える。
前記コンベア３１若しくは石炭バンカ３２には、炭化炉１にて製造した固体燃料２１を供給する固体燃料供給手段が設けられる。
【００３６】
石炭バンカ３２には粉砕機３３が連結されており、石炭２９と固体燃料２１が該粉砕機３３に供給され、該粉砕機にてこれらが粉砕されて微粉化される。微粉化された微粉混合燃料は、ボイラ火炉３４の燃焼室側壁に設けられたバーナから噴出して燃焼し、発生した高温の燃焼ガスにより蒸気が生成される。該生成した蒸気は、発電等に用いられるとともに、必要に応じて炭化炉１に供給される。炭化炉１では、例えば起動、停止時における炉内への空気進入防止に用いられる。
ボイラ火炉３４から排出される排ガスは、排ガス処理設備３５を経て煙突３６より系外へ排出される。該排ガス処理設備３５は、例えば、ガス冷却塔、バグフィルタ等から構成されるが、排ガス成分、性状及び量に応じてその装置構成が適宜設定される。
【００３７】
さらに本実施例２では、炭化炉１の加熱に利用した燃焼ガスの排ガスを、微粉燃料焚きボイラ設備の排ガス処理設備３５に送給するガスライン２８を備えている。
また、燃焼炉２にて生成した燃焼ガスのうち、炭化炉１に供給する以外の燃焼ガスを、微粉燃料焚きボイラ設備の排ガス処理設備３５に送給するガスライン２４を備えている。このとき、燃焼炉２からの燃焼ガスは高温であるため、ボイラ火炉３４の熱交換部に送給し、熱回収を行うことが好ましい。
【００３８】
本実施例２によれば、炭化設備の排ガス処理設備と、微粉燃料焚きボイラ設備の排ガス処理設備とを共用させているため、システムの省スペース化、小型化が可能であるとともに、コスト低減が可能となる。
さらに、微粉燃料焚きボイラ設備のボイラ火炉３４では、燃焼炉２にて生成した高温の燃焼ガスからも熱回収が可能であるため、エネルギの効率的利用が可能となる。即ち、発電設備に用いた場合、硬質バイオマスの固体熱量分は、固体燃料をボイラ火炉３４にて燃焼させることによりエネルギ回収し、一方ガス熱量分は、熱分解ガスを燃焼炉２で燃焼させた後生成した高温の燃焼ガスからボイラ火炉３４でエネルギ回収することにより、硬質バイオマスが保有する熱量を余すところなく発電に用いることができる。
さらにまた、微粉燃料焚きボイラ設備にて生成した蒸気の一部を炭化炉に供給することにより、炭化設備にて必要な蒸気を製造する設備を簡素化又は設置しない構成とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明では、硬質バイオマスから石炭と同等レベルの粉砕性を有する固体燃料を製造することができるため、この固体燃料を粉砕し微粉燃料として単独で、或いは固体燃料と石炭を混合して粉砕し微粉混合燃料として利用する微粉燃料焚きボイラ火炉を備えた発電設備等の燃焼設備に幅広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態に係る方法のフローチャートである。
【図２】炭化物の処理温度とＨＧＩの関係を示すグラフである。
【図３】炭化物の処理温度と重量／熱量残存割合の関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例１に係るシステムの全体構成図である。
【図５】本発明の実施例２に係るシステムの全体構成図である。
【符号の説明】
【００４１】
１    炭化炉
２    燃焼炉
３    ボイラ
１２  内筒
１３  外筒
１４  固体燃料排出口
１５  熱分解ガス出口
２１  固体燃料
２２  熱分解ガスライン
２３  燃焼空気
２４、２７  燃焼ガスライン
２５  ボイラ排ガスライン
２６  返送ガスライン
２８  炭化炉排ガスライン
２９  石炭
３３  粉砕機
３４  ボイラ火炉
３５  排ガス処理設備
【図１】
2009191085.tif 000003
【図２】
2009191085.tif 000004
【図３】
2009191085.tif 000005
【図４】
2009191085.tif 000006
【図５】
2009191085.tif 000007