АППАРАТУРА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ КАРБОНИЗИРОВАННОЙ БИОМАССЫ
CARBONIZED BIOMASS COOLING EQUIPMENT

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к аппаратуре для охлаждения карбонизированной биомассы.
Уровень техники
Обычно, как раскрыто в патентном документе JP № 4088933, биококс, характеризующийся превосходной прочностью, получают в результате формования под давлением измельченной в порошок биомассы при одновременном ее нагревании для осуществления полукарбонизации.
Раскрытие изобретения
Техническая проблема
Однако, в патентном документе JP № 4088933 имеет место проблема, заключающаяся в низкой эффективности охлаждения вследствие охлаждения продукта после формования в состоянии нахождения под давлением и в результате естественного охлаждения на воздухе. Даже в случае попытки использования водяного охлаждения для улучшения эффективности охлаждения водяное охлаждение в состоянии нахождения под давлением будет затруднительным, и водяное охлаждение вызовет распад части биококса, который представляет собой формованный продукт из измельченной в порошок биомассы, что делает обращение с продуктом затруднительным. В частности, в нестационарном состоянии, в котором нагревание не проводят, имеет место риск возможного распада формованного биококса, что приводит к закупориванию в производственной установке. В альтернативном варианте, если для простоты охлаждение проводить в результате размещения биококса в ванне с водой и тому подобном после карбонизации (нагревания), технологический процесс сбора станет усложненным вследствие всплывания твердого топлива на основе биомассы вследствие его низкой относительной плотности.
Настоящее изобретение было сделано для разрешения вышеупомянутых проблем, и одна цель настоящего изобретения заключается в улучшении эффективности охлаждения полукарбонизированной формованной биомассы при одновременном уменьшении закупоривания в производственной установке.
Разрешение проблемы
Настоящее изобретение включает печь для карбонизации, предназначенную для получения карбонизированной биомассы в результате карбонизации формованной биомассы; устройство для сортирования по крупности, расположенное по ходу технологического потока ниже печи для карбонизации и предназначенное для сортирования по крупности карбонизированной биомассы; и устройство для охлаждения, расположенное по ходу технологического потока ниже устройства для сортирования по крупности и предназначенное для охлаждения отсортированной по крупности карбонизированной биомассы; где формованную биомассу получают в результате формования измельченной в порошок биомассы исходного сырья, и устройство для охлаждения обеспечивает охлаждение карбонизированной биомассы в результате распыления на ней воды.
Выгодный эффект от изобретения
В соответствии с настоящим изобретением предлагается улучшение эффективности охлаждения полукарбонизированной формованной биомассы при одновременном уменьшении закупоривания в производственной установке.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой график, демонстрирующий значения ХПК и рН в зависимости от температуры твердого вещества твердых топлив на основе биомассы.
Фиг. 2 представляет собой график, демонстрирующий корреляцию между температурой твердого вещества на стадии нагревании и индексом размолоспособности и скоростью измельчения в порошок для полученных твердых топлив на основе биомассы.
Фиг. 3 представляет собой график, демонстрирующий распределение частиц по размерам для твердых топлив на основе биомассы, подвергнутых испытанию на распад.
Фиг. 4 представляет собой график, демонстрирующий результаты испытания на погружение в воду (уровень влагосодержания в твердом веществе) для твердых топлив на основе биомассы.
Фиг. 5 представляет собой график, демонстрирующий прочность твердого вещества (прочность при вращении) до и после испытания на погружение в воду.
Фиг. 6 представляет собой график, демонстрирующий прочность твердого вещества (механическую стойкость) до и после испытания на погружение в воду.
Фиг. 7 представляет собой график, демонстрирующий определяемую при использовании метода БЭТ площадь удельной поверхности твердых топлив.
Фиг. 8 представляет собой график, демонстрирующий средний диаметр пор для поверхности твердых топлив.
Фиг. 9 представляет собой график, демонстрирующий совокупный объем пор для поверхности твердых топлив.
Фиг. 10 представляет собой график, демонстрирующий выход твердых топлив на основе биомассы.
Фиг. 11 представляет собой график, демонстрирующий индекс самопроизвольного возгорания (ИСВ) твердых топлив на основе биомассы.
Фиг. 12 представляет собой фотографию в поперечном сечении до погружения в воду в примере А-2.
Фиг. 13 представляет собой фотографию в поперечном сечении после погружения в воду (2 секунды) в примере А-2.
Фиг. 14 представляет собой фотографию в поперечном сечении после погружения в воду (20 секунд) в примере А-2.
Фиг. 15 представляет собой фотографию в поперечном сечении до погружения в воду в сравнительном примере А.
Фиг. 16 представляет собой фотографию в поперечном сечении после погружения в воду (2 секунды) в сравнительном примере А.
Фиг. 17 представляет собой фотографию в поперечном сечении после погружения в воду (20 секунд) в сравнительном примере А.
Фиг. 18 представляет собой диаграмму, демонстрирующую (оценочный) механизм развития образования сшивок в твердом состоянии в материале ГДТ.
Фиг. 19 представляет собой иллюстрацию, демонстрирующую результаты анализа при использовании метода ИК-ПФ для внешней поверхности гранул твердых топлив на основе биомассы.
Фиг. 20 представляет собой иллюстрацию, демонстрирующую результаты анализа при использовании метода ИК-ПФ для поперечного сечения центра гранул твердых топлив на основе биомассы.
Фиг. 21 представляет собой иллюстрацию, демонстрирующую результаты анализа при использовании метода ИК-ПФ для раствора ацетонового экстракта твердых топлив на основе биомассы.
Фиг. 22 представляет собой иллюстрацию, демонстрирующую результаты анализа при использовании метода ИК-ПФ для твердого вещества твердых топлив на основе биомассы после получения ацетонового экстракта.
Фиг. 23 представляет собой иллюстрацию, демонстрирующую результаты анализа при использовании метода ГХ-МС для раствора ацетонового экстракта твердых топлив на основе биомассы.
Фиг. 24 представляет собой фотографию, демонстрирующую форму гранулы после погружения в физиологический солевой раствор в примере В.
Фиг. 25 представляет собой диаграмму, демонстрирующую распределение натрия до и после погружения в физиологический солевой раствор в примере В.
Фиг. 26А представляет собой схематическое изображение, демонстрирующее производственную установку для охлаждения карбонизированной биомассы.
Фиг. 26В представляет собой схематическое изображение, демонстрирующее еще один пример производственной установки для охлаждения карбонизированной биомассы.
Фиг. 27 представляет собой диаграмму, демонстрирующую последовательность технологических операций настоящего изобретения.
Фиг. 28 представляет собой диаграмму, демонстрирующую последовательность управляющих операций.
Осуществление изобретения
Фиг. 26А представляет собой схематическое изображение настоящего изобретения, а фиг. 27 представляет собой последовательность технологических операций. Твердое топливо на основе биомассы, полученное в результате проведения стадии изготовления топлива 100 на фиг. 27, становится продуктом при использовании стадии сортирования по крупности 200 и стадии охлаждения 300.
На стадии изготовления топлива твердое топливо на основе биомассы изготавливают при использовании известного способа. Биомассу исходного сырья формуют на стадии формования 120 после стадии дробления-измельчения в порошок 110, после этого формованную биомассу нагревают при использовании обжиговой печи 1 на фиг. 26А на стадии нагревания 130. На стадии формования 120 какого-либо связующего средства, такого как связующее, не добавляют и частицы измельченной в порошок биомассы просто сдавливают или прессуют для формования.
Ненагретая формованная биомасса прямо после стадии формования 120 (белые гранулы: ниже обозначаемые как БГ) характеризуется низкой прочностью вследствие ее получения в результате всего лишь прессования и формования измельченной в порошок биомассы, поэтому она имеет тенденцию к легкому распаду во время обращения с ней. Кроме того, она расширяется и распадается в результате абсорбирования воды.
На стадии изготовления топлива 100 настоящего изобретения в результате нагревания формованной биомассы в диапазоне от 150 до 400°С (низкотемпературная карбонизация) на стадии нагревания 130 (обжиговая печь 1) изготавливают твердое топливо на основе биомассы (гранулирование до торрефикации: ниже обозначаемое как ГДТ), характеризующееся высокими прочностью и водостойкостью, при одновременном сохранении формы в виде формованного продукта. Подробности для стадии изготовления топлива 100 будут описываться ниже.
Стадию сортирования по крупности 200 и стадию охлаждения 300 проводят при использовании вибрационного транспортера 2, продемонстрированного на фиг. 26А. Вибрационный транспортер 2 разделяют на две секции при использовании разделительной пластины 24, где одна из секций представляет собой секцию сортирования по крупности 21, а другая - представляет собой секцию охлаждения 22. Материал ГДТ, выпущенный из обжиговой печи 1, транспортируется в результате вибрации плоской пластины 22b и в результате выталкивания материалом ГДТ, который непрерывно подается из обжиговой печи 1. Материал ГДТ выпускают в виде продукта при использовании секции сортирования по крупности 21 и секции охлаждения 22. Несмотря на наклонность вибрационного транспортера 2 на фиг. 26А может быть использовано и горизонтальное устройство, которое не является наклонным.
Сортирование по крупности материала ГДТ и мелкого порошка (стадия сортирования по крупности 200) проводят в результате воздействия вибрации на материал ГДТ на сите 21а в секции сортирования по крупности 21. Размер отверстий сита 21а может быть изменен в соответствии с желательным значением. Материал ГДТ, распавшийся во время изготовления, или материал ГДТ, более мелкий, чем предварительно определенный размер, выпадают из сита 21а и подвергаются обработке в другом технологическом процессе. Материал ГДТ, остающийся на сите, транспортируется в секцию охлаждения 22.
Секция охлаждения 22 включает секцию распыления 22а и вибрационную плоскую пластину 22b, где секцию распыления 22а конфигурируют для распыления воды на плоскую пластину 22b. Материал ГДТ на плоской пластине 22b охлаждают в результате распыления воды (стадия охлаждения 300), а после этого выпускают в качестве продукта. Как это необходимо отметить, охлаждение может быть осуществлено только в результате распыления воды или при использовании воздушного охлаждения совместно с предусматриванием воздушного сопла и тому подобного в дополнение к секции распыления 22а. Помимо этого, может быть использовано двух-поточное распылительное сопло для воздуха и воды.
Плоская пластина 22b является гладкой пластиной, которая не имеет отверстий и вогнутости-выпуклости, и для этого используют пластину из металла или пластину из смолы. Вариант осуществления с гладкой пластиной делает возможным легкое скольжение материала ГДТ в секции охлаждения 22, что в результате приводит к плавному транспортированию в секции охлаждения 22.
Вследствие разделения секции сортирования по крупности 21 и секции охлаждения 22 при использовании разделительной пластины 24 возможным является предотвращение поступления распыленной воды в секции охлаждения 22 в секцию сортирования по крупности 21. В соответствии с этим, предотвращается абсорбирование воды мелким порошком, который был отсортирован по крупности в секции сортирования по крупности 21, и, таким образом, может быть уменьшено закупоривание в секции сортирования по крупности 21.
На выходном отверстии 1 из обжиговой печи 1 располагают термометр 11 и секцию управления 30 конфигурируют для проведения распыления воды и прекращения распыления воды исходя из измерений температуры. Как это необходимо отметить, термометр 11 может быть расположен в другой позиции до тех пор, пока он будет расположен в такой позиции, которая делает возможным измерение термометром температуры обжиговой печи 1.
В настоящем изобретении несмотря на возможность получения материала ГДТ, характеризующегося высокими прочностью и водостойкостью, в результате нагревания материала БГ в обжиговой печи 1 в случае соответствия температуры обжиговой печи 1 предварительно определенному или меньшему значению из обжиговой печи 1 будут выпускать ненагретый материал БГ или формованную биомассу, которая не характеризуется достаточными прочностью и водостойкостью. В случае их подачи на вибрационный транспортер 2 вследствие их неудовлетворительной водостойкости они будут вспучиваться и распадаться после абсорбирования воды в секции распыления 22 и вызывать закупоривание в производственной установке.
В соответствии с этим, в случае меньшей температуры, измеренной при использовании термометра 11, чем предварительно определенное значение, она будет признана низкой температурой, недостаточной для изготовления материала ГДТ, и секция управления 30 прекратит распыление воды при использовании секции распыления 22а. В результате осуществления этого даже в случае выпуска материала БГ или недостаточно нагретого материала ГДТ из обжиговой печи при низкой температуре обжиговой печи будет сдерживаться распад в секции распыления 22, и может быть избегнуто закупоривание в производственной установке.
Фиг. 28 представляет собой блок-схему продолжения и прекращения распыления воды исходя из температуры, что осуществляют при использовании секции управления 30. На стадии S1 температуру на выходном отверстии из обжиговой печи 1 измеряют при использовании термометра 11. На стадии S2 производится оценка того, соответствует ли измеренная температура Т предварительно определенному (α) или меньшему значению; в случае ответа «ДА» распыление воды будет прекращаться на стадии S3, в то время как в случае ответа «НЕТ» распыление воды будет проводиться на стадии S4.
В особенности в фазе запуска или в нестационарном состоянии обжиговой печи 1 или в низкотемпературном состоянии из обжиговой печи 1 выпускают ненагретый материал БГ или недостаточно нагретую формованную биомассу, поэтому прекращение работы распылителя воды предотвращает распад и закупоривание в производственной установке.
В случае прекращения транспортирования материала БГ в обжиговой печи 1 при остановке обжиговой печи 1 и достижения температурой предварительно определенного или меньшего значения материал БГ останется внутри обжиговой печи 1. В данном случае образуется большое количество газа термического разложения вследствие прохождения карбонизации материала БГ даже при низкой температуре, что делает необходимым еще один усложненный технологический процесс для переработки газа. Кроме того, избыточно карбонизированный материал БГ является неблагоприятным для топлива, поскольку количество остающегося летучего компонента в материале БГ уменьшается, и требует дополнительной переработки, что приводит к увеличению количества дополнительных стадий. В соответствии с этим, прекращение транспортирования в обжиговой печи 1 не является предпочтительным.
С другой стороны, в случае прекращения подачи материала БГ при низкой температуре, но при продолжении транспортирования в обжиговой печи 1 будут выпускаться некарбонизированный материал БГ или недостаточно нагретая формованная биомасса. Поэтому даже при низкой температуре транспортирование не прекращают, так что предотвращаются образование большого количества газа термического разложения и избыточная карбонизация, а также прекращают распыление воды на выпускаемый материал БГ, так что закупоривание подавляется.
Как это необходимо отметить, термометр 11 непосредственно измеряет не температуру атмосферы на выходном отверстии из обжиговой печи 1, но температуру материала ГДТ на выходном отверстии из обжиговой печи 1. Несмотря на получение в настоящем изобретении материала ГДТ (твердого топлива), характеризующегося водостойкостью и высокой прочностью, в результате карбонизации материала БГ при предварительно определенной или большей температуре избыточное увеличение температуры ускоряет карбонизацию более, чем это необходимо, и уменьшает термический выход, что приводит к получению недостаточных свойств топлива. Для сохранения максимального термического выхода и получения водостойкости и прочности требуется точное управление температурой: и поэтому температуру материала ГДТ измеряют непосредственно для осуществления высокоточной карбонизации. Термометр 11 может относиться к любому типу до тех пор, пока он может непосредственно измерять температуру материала ГДТ на выходном отверстии из обжиговой печи 1, и могут быть использованы термометр, относящийся к контактному типу, или термометр, относящийся к бесконтактному типу, такой как для использования инфракрасного излучения.
<Эффект>
(1) Аппаратура включает обжиговую печь 1 (печь для карбонизации), предназначенный для получения карбонизированной биомассы (ГДТ) в результате карбонизации формованной биомассы, секцию сортирования по крупности 21 (устройство для сортирования по крупности), расположенную по ходу технологического потока ниже обжиговой печи 1 и предназначенную для сортирования по крупности карбонизированной биомассы (ГДТ), и секцию охлаждения 22 (устройство для охлаждения), расположенную по ходу технологического потока ниже секции сортирования по крупности 21 и предназначенную для охлаждения отсортированной по крупности карбонизированной биомассы (ГДТ), где формованную биомассу получают в результате формования измельченной в порошок биомассы исходного сырья, и где секция охлаждения 22 охлаждает карбонизированную биомассу (ГДТ) в результате распыления воды.
В случае охлаждения карбонизированной биомассы в результате погружения ее в воду обращение с ней будет затруднительным вследствие всплывания карбонизированной биомассы на воде и распределения ее на поверхности воды. С другой стороны, даже в случае охлаждения в результате распыления воды формованная биомасса будет иметь тенденцию к распаду снова до частиц вследствие ее получения в результате формования измельченной в порошок биомассы. Поэтому имеет место риск возможного появления закупоривания в производственной установке вследствие абсорбирования измельченной в порошок биомассой воды в случае распыления воды при одновременном непринятии надлежащих мер. Однако, закупоривание может быть избегнуто в результате проведения распыления воды после сортирования по крупности карбонизированной биомассы. В дополнение к распылению воды могут быть использованы в комбинации воздушное охлаждение и распыление воды, или может быть использовано двух-поточное сопло для воздуха и воды.
(2) Секция охлаждения 22 включает вибрационную плоскую пластину 22b (плоскую пластину) и секцию распыления 22а, предназначенную для распыления воды на плоской пластине 22b, где плоской пластиной 22b являются пластина из металла или пластина из смолы, и карбонизированную биомассу (ГДТ) транспортируют в результате вибрации.
Вследствие распада части карбонизированной биомассы (ГДТ) во время транспортирования даже после сортирования по крупности в определенном количестве остается карбонизированная биомасса, характеризующаяся маленьким диаметром. Чем меньшим будет диаметр, тем большей будет тенденция к прилипанию частиц друг к другу в результате распыления воды, что делает обращение с материалом во время транспортирования затруднительным. В данном случае при охлаждении карбонизированной биомассы на сетке с учетом сцеживания воды карбонизированная биомасса, подвергнутая распылению воды, может накапливаться вследствие сопротивления вогнутости-выпуклости сетки, и эффективность транспортирования может уменьшиться, что приводит к закупориванию в производственной установке. Однако, эффективное транспортирование может быть проведено при использовании пластины из металла или пластины из смолы, характеризующихся маленьким сопротивлением скольжению по отношению к карбонизированной биомассе, в целях уменьшения сопротивления во время транспортирования.
(3) Секция управления 30 (устройство для управления) предусматривается для прекращения распыления воды при использовании секции распыления 22а при соответствии температуры на выходном отверстии из обжиговой печи 1 предварительно определенному или меньшему значению. В нестационарном состоянии, таком как фаза запуска или фаза остановки, вследствие равенства температуры обжиговой печи 1 предварительно определенному или меньшему значению (низкой температуре, недостаточной для изготовления материала ГДТ) выпускаются некарбонизированная формованная биомасса или недостаточно карбонизированная формованная биомасса, характеризующиеся низкой прочностью или низкой водостойкостью. Они могут набухать и распадаться, что приводит к закупориванию в производственной установке. Однако, закупоривание может быть избегнуто в результате прекращения распыления воды.
(4) Термометр 11 может непосредственно измерять температуру карбонизированной биомассы (ГДТ). Несмотря на возможность получения водостойкого и высокопрочного материала ГДТ (твердого топлива) в результате карбонизации материала БГ при предварительно определенной или большей температуре избыточная карбонизация ухудшает термический выход. Поэтому в результате непосредственного измерения температуры материала ГДТ может быть проведена карбонизация с высокой точностью, что делает возможным производство продукта, характеризующегося водостойкостью и высокой прочностью, при одновременном обеспечении получения термического выхода.
(5) Предусматривается секция разделения 24, предназначенная для разделения секции сортирования по крупности 21 и секции охлаждения 22. В результате разделения данных секций возможным является предотвращение поступления распыленной воды в секцию сортирования по крупности 22, и, таким образом, подавляются накапливание продукта и закупоривание во время сортирования по крупности.
Вместо вибрационного транспортера 2 в вышеупомянутом варианте осуществления стадия сортирования по крупности и стадия охлаждения могут быть проведены при использовании системы, соответствующей демонстрации на фиг. 26В. Система 402 включает аппаратуру с вибрационным ситом 403А и охлаждающий вибрационный транспортер 403В. Аппаратура с вибрационным ситом 403А и охлаждающий вибрационный транспортер 403В конфигурируют в целях получения раздельных конструкций. Аппаратуру с вибрационным ситом 403А располагают в направлении транспортирования материала ГДТ по ходу технологического потока выше, а охлаждающий вибрационный транспортер 403В располагают по ходу технологического потока ниже. Описание функций конструкций, общих для конфигурации на фиг. 26А, будет опущено во избежание избыточности описания.
Аппаратура с вибрационным ситом 403А включает секцию сортирования по крупности 421, снабженную ситом 421а. Как и в случае конфигурации на фиг. 26А, материал ГДТ подают из вращающейся обжиговой печи (не продемонстрирована на фиг. 26В) на сито 421а. Материал ГДТ транспортируют при одновременной вибрации на сите 421а, в результате чего проводят сортирование по крупности (стадия сортирования по крупности) материала ГДТ и мелкого порошка. Несмотря на наклонность аппаратуры с вибрационным ситом 403А может быть использовано и горизонтальное устройство, которое не является наклонным.
Что касается размера отверстия сита 421а, то, как это упоминалось в вышеизложенном варианте осуществления, оно может быть изменено надлежащим образом в соответствии с желательным значением. Материалы, распавшиеся во время изготовления, или мелкий материал ГДТ, которые не достигают предварительно определенного размера, падают под сито 421а и подвергаются переработке отдельно. Материал ГДТ, сохраняющийся на сите 421а, выпускают из выходного отверстия 421b из аппаратуры с вибрационным ситом 403А.
Охлаждающий вибрационный транспортер 403В включает секцию охлаждения 422, снабженную секцией распылителя воды 422а, и вибрационную плоскую пластину 422b и тому подобное, и материал ГДТ из аппаратуры с вибрационным ситом 403А подают на плоскую пластину 422b. Хотя это и не продемонстрировано, но охлаждающий вибрационный транспортер 403В также снабжают секцией управления, предназначенной для управления операцией секции распылителя воды 422а и тому подобного, как и в конфигурации на фиг. 26А. В рамках одного примера плоская пластина 422b является гладкой пластиной при отсутствии отверстий и вогнутости-выпуклости, и используют пластину из металла или пластину из смолы. Вариант осуществления гладкой пластины делает возможным легкое скольжение материала ГДТ, что позволяет осуществлять плавное транспортирование. Несмотря на наклонность охлаждающей вибрационной аппаратуры 403В может быть использовано и горизонтальное устройство, которое не является наклонным.
Также и в данном примере охлаждение может быть проведено только в результате распыления воды, или же оно может быть проведено при использовании воздушного охлаждения в комбинации с распылением воды. Распылительное сопло может быть двух-поточным соплом для воздуха и воды. Кроме того, подобно вышеупомянутому варианту осуществления в одном варианте осуществления предпочтительной является возможность управления распылением воды при использовании секции распылителя воды 422а в целях прекращения распыления воды при температуре, меньшей, чем предварительно определенное значение согласно измерению при использовании термометра 11 обжиговой печи 1 (см. фиг. 26А). Как это необходимо отметить, технические вопросы, раскрытые на фиг. 26В, могут быть объединены с соответствующими вопросами, раскрытыми в других вариантах осуществления, или замещены ими без отклонения от объема настоящего изобретения.
Способ изготовления твердого топлива на основе биомассы (ГДТ), произведенного на описанной выше стадии изготовления топлива 100, будет описываться подробно следующим далее образом.
[Изготовление твердого топлива на основе биомассы (ГДТ) на стадии изготовления топлива]
Твердое топливо на основе биомассы представляет собой формованный твердый продукт, полученный при использовании стадий, включающих стадию формования, заключающуюся в сдавливании и формовании биомассы, которая была подвергнута дроблению и измельчению в порошок до состояния обломков или порошка, для получения блоков биомассы, и стадию нагревания, заключающуюся в нагревании блоков биомассы. Формованный и нагретый твердый продукт используют в качестве топлива (соответствующего материалу ГДТ, упомянутому ниже). Поскольку твердое топливо на основе биомассы не требует проведения стадии обработки водяным паром и использования связующего, увеличение издержек подавляется. В настоящем описании изобретения блоки биомассы, полученные при использовании технологического процесса формования и до стадии нагревания, также обозначаются термином «блоки ненагретой биомассы». Блоки ненагретой биомассы соответствуют материалу БГ, который упоминался выше.
Биомасса в качестве материала исходного сырья может быть любым материалом на древесной основе и травянистым материалом, и на виды деревьев и их части и тому подобное конкретных ограничений не накладывают, но примеры включают лжетсугу тиссолистную, канадскую ель, кедр, кипарис, европейскую красную сосну, миндальное старовозрастное дерево, скорлупу миндаля, ксилемную часть акации, кору акации, скорлупу грецкого ореха, саговую пальму, материал ПФГ (пустую фруктовую гроздь, которая представляет собой остаток от переработки пальмового масла), диптерокарп, каучуковое дерево и тому подобное. Они могут быть использованы индивидуально или в смеси из двух и более их представителей.
В способе формования блоки биомассы получают при использовании известных методик формования. Блоки биомассы предпочтительно имеют вид гранул или брикетов, и их размер является произвольным. На стадии нагревания блоки формованной биомассы нагревают.
У твердого топлива на основе биомассы, полученного после стадии нагревания, значение ХПК (химического потребления кислорода) для воды погружения, использующейся для погружения в воду, предпочтительно составляет 3000 ч./млн. и менее. В дополнение к этому, соотношение значений ХПК, представляемое в виде (ХПК твердого топлива на основе биомассы после стадии нагревания/ХПК ненагретого твердого топлива на основе биомассы) для твердого топлива на основе биомассы предпочтительно составляет 0,98 и менее. В данном случае значение ХПК (химического потребления кислорода) для воды погружения, использующейся для погружения в воду твердого топлива на основе биомассы, (что просто может быть обозначено как «ХПК») обозначает значение ХПК, оцениваемое в соответствии с документом JIS K0102(2010)-17 для образца воды погружения при определении значения ХПК, полученного в соответствии с документом Japan Environment Agency Announcement No. 13 «(А) a method for detecting a metal or the like contained in an industrial waste», 1973.
2
2
Твердое топливо на основе биомассы, полученное после стадии нагревания, характеризуется индексом размолоспособности по Хардгрову (ИРХ) в соответствии с документом JIS M 8801, предпочтительно находящимся в диапазоне от 15 и более до 60 и менее, а более предпочтительно от 20 и более до 60 и менее. Кроме того, определяемая при использовании метода БЭТ его площадь удельной поверхности находится в диапазоне от 0,15 до 0,8 м/г, а более предпочтительно от 0,15 до 0,7 м/г. Предпочтительным является то, когда равновесный уровень влагосодержания после погружения в воду находится в диапазоне от 15 до 65% (масс.), а более предпочтительно от 15 до 60% (масс.).
Твердое топливо на основе биомассы настоящего изобретения характеризуется соотношением компонентов топлива (связанный углерод/летучее вещество) в диапазоне от 0,2 до 0,8, высшей теплотой сгорания на сухую массу топлива в диапазоне от 4800 до 7000 (ккал/кг), молярным соотношением между кислородом О и углеродом С (О/С) в диапазоне от 0,1 до 0,7 и молярным соотношением между водородом Н и углеродом С (Н/С) в диапазоне от 0,8 до 1,3. В случае демонстрации твердым топливом на основе биомассы физических свойств в вышеупомянутых диапазонах может быть уменьшено значение ХПК для выпущенной воды во время хранения, может быть уменьшен распад, и может быть улучшено удобство в обращении во время хранения. Твердое топливо на основе биомассы настоящего изобретения может быть получено в результате подстраивания, например, видов деревьев для биомассы, использующихся в качестве материала исходного сырья, их частей и температуры нагревания на стадии нагревания и тому подобного. Значение результата приближенного анализа (технического анализа), значение результата окончательного анализа (элементного анализа) и высшая теплота сгорания в настоящем описании изобретения имеют в своей основе документы JIS M 8812, 8813 и 8814.
Способ изготовления твердого топлива на основе биомассы настоящего изобретения включает стадию формования, заключающуюся в формовании измельченной в порошок биомассы для биомассы, которая была подвергнута дроблению и измельчению в порошок, для получения блоков ненагретой биомассы, и стадию нагревания, заключающуюся в нагревании блоков ненагретой биомассы, в результате чего получают нагретый твердый продукт, где температура нагревания на стадии нагревания предпочтительно находится в диапазоне от 150°С до 400°С. При попадании температуры стадии нагревания в вышеупомянутый диапазон может быть получено твердое топливо на основе биомассы, обладающее вышеупомянутыми свойствами. Температуру нагревания надлежащим образом определяют в зависимости от материалов исходного сырья для биомассы и формы и размера блоков биомассы, но предпочтительно она находится в диапазоне от 150 до 400°С, более предпочтительно от 200 до 350°С. Кроме того, предпочтительно она находится в диапазоне от 230 до 300°С. Тем не менее, кроме того, предпочтительно она находится в диапазоне от 250 до 290°С. На время нагревания на стадии нагревания конкретных ограничений не накладывают, но предпочтительно оно находится в диапазоне от 0,2 до 3 часов. На размер частиц измельченной в порошок биомассы конкретных ограничений не накладывают, но средний размер находится в диапазоне приблизительно от 100 до 3000 мкм, а предпочтительно от 400 до 1000 мкм. В качестве метода измерения размера частиц измельченной в порошок биомассы могут быть использованы известные методы измерения. Вследствие сохранения взаимных связывания или адгезии в измельченной в порошок биомассе в результате сшивания в твердом состоянии в твердом топливе на основе биомассы (ГДТ) настоящего изобретения в соответствии с представленным ниже описанием изобретения на размер частиц измельченной в порошок биомассы конкретных ограничений не накладывают до тех пор, пока он будет находиться в диапазоне, допускающем формование. Кроме того, поскольку измельчение в мелкий порошок становится причиной увеличения издержек, размер частиц может находиться в известном диапазоне до тех пор, пока как издержки, так и формуемость могут не противоречить друг другу.
В случае обозначения символом А насыпной плотности блоков ненагретой биомассы до стадии нагревания и обозначения символом В насыпной плотности нагретого твердого продукта после стадии нагревания предпочтительным будет то, когда В/А = от 0,7 до 1. На значение насыпной плотности А конкретных ограничений не накладывают до тех пор, пока она находится в таком известном диапазоне, когда блоки ненагретой биомассы могут быть получены в результате формования измельченной в порошок биомассы. Насыпная плотность варьируется в зависимости типа материалов исходного сырья для биомассы, и, таким образом, она может быть установлена на надлежащем значении. В дополнение к этому, в случае обозначения символом Н1 величины ИРХ (индекса размолоспособности по Хардгрову из документа JIS M8801) для блоков ненагретой биомассы и обозначения символом Н2 величины ИРХ для нагретых твердых продуктов предпочтительным будет то, когда удовлетворяется соотношение Н2/Н1 = от 1,1 до 2,5. В результате проведения нагревания таким образом, чтобы одна или обе из величин В/А и Н2/Н1 находились бы в данных диапазонах, возможным является получение твердого топлива на основе биомассы, характеризующегося улучшенным удобством в обращении во время хранения в результате уменьшения распада при одновременном уменьшении значения ХПК для выпускаемой воды во время хранения.
В настоящем документе характеристики твердого топлива на основе биомассы могут быть определены в предпочтительном диапазоне в зависимости от видов деревьев для биомассы, использующихся в качестве материала исходного сырья. Ниже в настоящем документе будет описываться один их пример, но настоящее изобретение не ограничивается данными видами деревьев и их комбинациями. Ниже в настоящем документе будут описываться, соответственно, предпочтительные диапазоны в отношении видов материалов исходного сырья для биомассы, использующихся в настоящем изобретении, и свойства полученных твердых топлив (соответствующих материалу ГДТ, как это упоминается ниже) и способ их изготовления.
[Виды материала исходного сырья для биомассы и свойства твердого топлива]
(Лжетсуга тиссолистная, канадская ель, кедр, кипарис: твердое топливо А)
В рамках одного аспекта настоящего изобретения при содержании материалом исходного сырья, по меньшей мере, одного вида, выбираемого из лжетсуги тиссолистной, канадской ели, кедра и кипариса, свойства твердого топлива на основе биомассы (что ниже в настоящем документе может быть обозначено термином «твердое топливо А») представляют собой нижеследующее.
Его значение ХПК предпочтительно составляет 1000 ч./млн. и менее, более предпочтительно 900 ч./млн. и менее, кроме того, более предпочтительно 800 ч./млн. и менее, и его соотношение значений ХПК предпочтительно составляет 0,80 и менее, более предпочтительно 0,70 и менее, а, кроме того, более предпочтительно 0,68 и менее.
Равновесный уровень влагосодержания после его погружения в воду (что описывается ниже) предпочтительно находится в диапазоне от 15% (масс.) до 45% (масс.), более предпочтительно от 18% (масс.) до 35% (масс.), а, кроме того, более предпочтительно от 18% (масс.) до 32% (масс.).
2
2
2
2
2
2
Определяемая при использовании метода БЭТ его площадь удельной поверхности предпочтительно находится в диапазоне от 0,25 м/г до 0,8 м/г, более предпочтительно от 0,28 м/г до 0,6 м/г, а, кроме того, более предпочтительно от 0,32 м/г до 0,5 м/г.
Его значение ИРХ предпочтительно находится в диапазоне от 20 до 60, более предпочтительно от 20 до 55, а, кроме того, более предпочтительно от 22 до 55. Поскольку значение ИРХ для угля (битуминозного угля), подходящего для использования в качестве котельного топлива при выработке электрической энергии, составляет приблизительно 50, значение ИРХ, более близкое к приблизительно 50, является предпочтительным с учетом того, что проводят смешивание и размалывание совместно с углем. Соотношение значений ИРХ (что описывается ниже) предпочтительно находится в диапазоне от 1,0 до 2,5.
Его соотношение компонентов топлива предпочтительно находится в диапазоне от 0,2 до 0,8, более предпочтительно от 0,2 до 0,7, а, кроме того, более предпочтительно от 0,2 до 0,65.
Его высшая теплота сгорания на сухую массу топлива предпочтительно находится в диапазоне от 4800 до 7000 ккал/кг, более предпочтительно от 4900 до 7000 ккал/кг, а, кроме того, более предпочтительно от 4950 до 7000 ккал/кг.
Его молярное соотношение между кислородом О и углеродом С (О/С) предпочтительно находится в диапазоне от 0,1 до 0,62, более предпочтительно от 0,1 до 0,61, а, кроме того, более предпочтительно от 0,1 до 0,60.
Его молярное соотношение между водородом Н и углеродом С (Н/С) предпочтительно находится в диапазоне от 0,8 до 1,3, более предпочтительно от 0,85 до 1,3, а, кроме того, более предпочтительно от 0,9 до 1,3.
Вышеизложенное описание представляет собой предпочтительный диапазон свойств твердого топлива А.
В дополнение к этому, в случае изготовления твердого топлива А температура нагревания на стадии нагревания предпочтительно будет находиться в диапазоне от 200 до 350°С, более предпочтительно от 210 до 330°С, а, кроме того, более предпочтительно от 220 до 300°С.
(Европейская красная сосна: твердое топливо В)
В рамках одного аспекта настоящего изобретения при наличии материала исходного сырья в виде европейской красной сосны свойства твердого топлива на основе биомассы (что ниже в настоящем документе может быть обозначено термином «твердое топливо В») представляют собой нижеследующее.
Его значение ХПК предпочтительно составляет 900 ч./млн. и менее, более предпочтительно 800 ч./млн. и менее, кроме того, более предпочтительно 700 ч./млн. и менее, и его соотношение значений ХПК предпочтительно составляет 0,75 и менее, более предпочтительно 0,68 и менее, а, кроме того, более предпочтительно 0,64 и менее.
Равновесный уровень влагосодержания после его погружения в воду предпочтительно находится в диапазоне от 15% (масс.) до 45% (масс.), более предпочтительно от 18% (масс.) до 40% (масс.), а, кроме того, более предпочтительно от 18% (масс.) до 31% (масс.).
2
2
2
2
2
2
Определяемая при использовании метода БЭТ его площадь удельной поверхности предпочтительно находится в диапазоне от 0,30 м/г до 0,7 м/г, более предпочтительно от 0,30 м/г до 0,6 м/г, а, кроме того, более предпочтительно от 0,30 м/г до 0,5 м/г.
Его значение ИРХ предпочтительно находится в диапазоне от 25 до 60, более предпочтительно от 30 до 55, а, кроме того, более предпочтительно от 35 до 55. Соотношение значений ИРХ (что описывается ниже) предпочтительно находится в диапазоне от 1,0 до 2,5.
Его соотношение компонентов топлива предпочтительно находится в диапазоне от 0,2 до 0,8, более предпочтительно от 0,2 до 0,7, а, кроме того, более предпочтительно от 0,2 до 0,65.
Его высшая теплота сгорания на сухую массу топлива предпочтительно находится в диапазоне от 4950 до 7000 ккал/кг, более предпочтительно от 5000 до 7000 ккал/кг, а, кроме того, более предпочтительно от 5100 до 7000 ккал/кг.
Его молярное соотношение между кислородом О и углеродом С (О/С) предпочтительно находится в диапазоне от 0,1 до 0,60, более предпочтительно от 0,2 до 0,60, а, кроме того, более предпочтительно от 0,3 до 0,60.
Его молярное соотношение между водородом Н и углеродом С (Н/С) предпочтительно находится в диапазоне от 0,8 до 1,3, более предпочтительно от 0,85 до 1,3, а, кроме того, более предпочтительно от 0,9 до 1,3.
Вышеизложенное описание представляет собой предпочтительный диапазон свойств твердого топлива В.
В дополнение к этому, в случае изготовления твердого топлива В температура нагревания на стадии нагревания предпочтительно будет находиться в диапазоне от 200 до 350°С, более предпочтительно от 220 до 300°С, а, кроме того, более предпочтительно от 240 до 290°С.
(Миндальное старовозрастное дерево: твердое топливо С)
В рамках одного аспекта настоящего изобретения при наличии материала исходного сырья в виде миндального старовозрастного дерева свойства твердого топлива на основе биомассы (что ниже в настоящем документе может быть обозначено термином «твердое топливо С») представляют собой нижеследующее.
Его значение ХПК предпочтительно составляет 2100 ч./млн. и менее, более предпочтительно 2000 ч./млн. и менее, кроме того, более предпочтительно 1500 ч./млн. и менее, и его соотношение значений ХПК предпочтительно составляет 0,80 и менее, более предпочтительно 0,75 и менее, а, кроме того, более предпочтительно 0,55 и менее.
Равновесный уровень влагосодержания после его погружения в воду предпочтительно находится в диапазоне от 25% (масс.) до 60% (масс.), более предпочтительно от 30% (масс.) до 50% (масс.), а, кроме того, более предпочтительно от 30% (масс.) до 45% (масс.).
2
2
2
2
2
2
Определяемая при использовании метода БЭТ его площадь удельной поверхности предпочтительно находится в диапазоне от 0,20 м/г до 0,70 м/г, более предпочтительно от 0,22 м/г до 0,65 м/г, а, кроме того, более предпочтительно от 0,25 м/г до 0,60 м/г.
Его значение ИРХ предпочтительно находится в диапазоне от 15 до 60, более предпочтительно от 18 до 55, а, кроме того, более предпочтительно от 20 до 55. Соотношение значений ИРХ (что описывается ниже) предпочтительно находится в диапазоне от 1,0 до 2,0.
Его соотношение компонентов топлива предпочтительно находится в диапазоне от 0,2 до 0,8, более предпочтительно от 0,25 до 0,7, а, кроме того, более предпочтительно от 0,3 до 0,65.
Его высшая теплота сгорания на сухую массу топлива предпочтительно находится в диапазоне от 4800 до 7000 ккал/кг, более предпочтительно от 4800 до 6500 ккал/кг, а, кроме того, более предпочтительно от 4900 до 6500 ккал/кг.
Его молярное соотношение между кислородом О и углеродом С (О/С) предпочтительно находится в диапазоне от 0,10 до 0,70, более предпочтительно от 0,20 до 0,60, а, кроме того, более предпочтительно от 0,30 до 0,60.
Его молярное соотношение между водородом Н и углеродом С (Н/С) предпочтительно находится в диапазоне от 0,8 до 1,3, более предпочтительно от 0,85 до 1,3, а, кроме того, более предпочтительно от 0,9 до 1,20.
Вышеизложенное описание представляет собой предпочтительный диапазон свойств твердого топлива С.
В дополнение к этому, в случае изготовления твердого топлива С температура нагревания на стадии нагревания предпочтительно будет находиться в диапазоне от 200 до 350°С, более предпочтительно от 220 до 300°С, а, кроме того, более предпочтительно от 240 до 290°С.
(Смесь из скорлупы миндаля и миндального старовозрастного дерева: твердое топливо D)
В рамках одного аспекта настоящего изобретения при наличии материала исходного сырья в виде смеси из скорлупы миндаля и миндального старовозрастного дерева свойства твердого топлива на основе биомассы (что ниже в настоящем документе может быть обозначено термином «твердое топливо D») представляют собой нижеследующее.
Его значение ХПК предпочтительно составляет 2500 ч./млн. и менее, более предпочтительно 2000 ч./млн. и менее, кроме того, более предпочтительно 1500 ч./млн. и менее, и его соотношение значений ХПК предпочтительно составляет 0,75 и менее, более предпочтительно 0,68 и менее, а, кроме того, более предпочтительно 0,50 и менее.
Равновесный уровень влагосодержания после его погружения в воду предпочтительно находится в диапазоне от 15% (масс.) до 50% (масс.), более предпочтительно от 20% (масс.) до 40% (масс.), а, кроме того, более предпочтительно от 20% (масс.) до 35% (масс.).
2
2
2
2
2
2
Определяемая при использовании метода БЭТ его площадь удельной поверхности предпочтительно находится в диапазоне от 0,20 м/г до 0,70 м/г, более предпочтительно от 0,27 м/г до 0,70 м/г, а, кроме того, более предпочтительно от 0,30 м/г до 0,60 м/г.
Его значение ИРХ предпочтительно находится в диапазоне от 20 до 60, более предпочтительно от 20 до 55, а, кроме того, более предпочтительно от 23 до 55. Соотношение значений ИРХ (что описывается ниже) предпочтительно находится в диапазоне от 1,0 до 2,0.
Его соотношение компонентов топлива предпочтительно находится в диапазоне от 0,2 до 0,8, более предпочтительно от 0,30 до 0,7, а, кроме того, более предпочтительно от 0,35 до 0,65.
Его высшая теплота сгорания на сухую массу топлива предпочтительно находится в диапазоне от 4800 до 7000 ккал/кг, более предпочтительно от 4800 до 6500 ккал/кг, а, кроме того, более предпочтительно от 4900 до 6300 ккал/кг.
Его молярное соотношение между кислородом О и углеродом С (О/С) предпочтительно находится в диапазоне от 0,10 до 0,70, более предпочтительно от 0,20 до 0,60, а, кроме того, более предпочтительно от 0,30 до 0,55.
Его молярное соотношение между водородом Н и углеродом С (Н/С) предпочтительно находится в диапазоне от 0,8 до 1,3, более предпочтительно от 0,8 до 1,25, а, кроме того, более предпочтительно от 0,85 до 1,20.
Вышеизложенное описание представляет собой предпочтительный диапазон свойств твердого топлива D.
В дополнение к этому, в случае изготовления твердого топлива D температура нагревания на стадии нагревания предпочтительно будет находиться в диапазоне от 200 до 350°С, более предпочтительно от 220 до 300°С, а, кроме того, более предпочтительно от 240 до 290°С.
(Ксилемная часть акации: твердое топливо Е)
В рамках одного аспекта настоящего изобретения при наличии материала исходного сырья в виде ксилемной части акации свойства твердого топлива на основе биомассы (что ниже в настоящем документе может быть обозначено термином «твердое топливо Е») представляют собой нижеследующее.
Его значение ХПК предпочтительно составляет 950 ч./млн. и менее, более предпочтительно 850 ч./млн. и менее, кроме того, более предпочтительно 800 ч./млн. и менее, и его соотношение значений ХПК предпочтительно составляет 0,95 и менее, более предпочтительно 0,85 и менее, а, кроме того, более предпочтительно 0,80 и менее.
Равновесный уровень влагосодержания после его погружения в воду предпочтительно находится в диапазоне от 20% (масс.) до 60% (масс.), более предпочтительно от 20% (масс.) до 55% (масс.), а, кроме того, более предпочтительно от 23% (масс.) до 53% (масс.).
2
2
2
2
2
2
Определяемая при использовании метода БЭТ его площадь удельной поверхности предпочтительно находится в диапазоне от 0,40 м/г до 0,70 м/г, более предпочтительно от 0,50 м/г до 0,70 м/г, а, кроме того, более предпочтительно от 0,55 м/г до 0,70 м/г.
Его соотношение компонентов топлива предпочтительно находится в диапазоне от 0,2 до 0,6, более предпочтительно от 0,2 до 0,5, а, кроме того, более предпочтительно от 0,2 до 0,4.
Его высшая теплота сгорания на сухую массу топлива предпочтительно находится в диапазоне от 4800 до 7000 ккал/кг, более предпочтительно от 4800 до 6000 ккал/кг, а, кроме того, более предпочтительно от 4800 до 5500 ккал/кг.
Его молярное соотношение между кислородом О и углеродом С (О/С) предпочтительно находится в диапазоне от 0,40 до 0,70, более предпочтительно от 0,45 до 0,70, а, кроме того, более предпочтительно от 0,48 до 0,65.
Его молярное соотношение между водородом Н и углеродом С (Н/С) предпочтительно находится в диапазоне от 0,8 до 1,3, более предпочтительно от 1,0 до 1,3, а, кроме того, более предпочтительно от 1,1 до 1,3.
Вышеизложенное описание представляет собой предпочтительный диапазон свойств твердого топлива Е.
В дополнение к этому, в случае изготовления твердого топлива Е температура нагревания на стадии нагревания предпочтительно будет находиться в диапазоне от 200 до 350°С, боле предпочтительно от 220 до 300°С, а, кроме того, более предпочтительно от 240 до 290°С.
(Кора акации: твердое топливо F)
В рамках одного аспекта настоящего изобретения при наличии материала исходного сырья в виде коры акации свойства твердого топлива на основе биомассы (что ниже в настоящем документе может быть обозначено термином «твердое топливо F») представляют собой нижеследующее.
Его значение ХПК предпочтительно составляет 2500 ч./млн. и менее, более предпочтительно 2000 ч./млн. и менее, кроме того, более предпочтительно 1200 ч./млн. и менее, и его соотношение значений ХПК предпочтительно составляет 0,30 и менее, более предпочтительно 0,20 и менее, а, кроме того, более предпочтительно 0,15 и менее.
Равновесный уровень влагосодержания после его погружения в воду предпочтительно находится в диапазоне от 15% (масс.) до 50% (масс.), более предпочтительно от 20% (масс.) до 45% (масс.), а, кроме того, более предпочтительно от 25% (масс.) до 40% (масс.).
2
2
2
2
2
2
Определяемая при использовании метода БЭТ его площадь удельной поверхности предпочтительно находится в диапазоне от 0,35 м/г до 0,55 м/г, более предпочтительно от 0,40 м/г до 0,55 м/г, а, кроме того, более предпочтительно от 0,40 м/г до 0,50 м/г.
Его соотношение компонентов топлива предпочтительно находится в диапазоне от 0,4 до 0,8, более предпочтительно от 0,42 до 0,75, а, кроме того, более предпочтительно от 0,45 до 0,75.
Его высшая теплота сгорания на сухую массу топлива предпочтительно находится в диапазоне от 4800 до 7000 ккал/кг, более предпочтительно от 5000 до 7000 ккал/кг, а, кроме того, более предпочтительно от 5200 до 6500 ккал/кг.
Его молярное соотношение между кислородом О и углеродом С (О/С) предпочтительно находится в диапазоне от 0,25 до 0,60, более предпочтительно от 0,30 до 0,60, а, кроме того, более предпочтительно от 0,30 до 0,55.
Его молярное соотношение между водородом Н и углеродом С (Н/С) предпочтительно находится в диапазоне от 0,8 до 1,3, более предпочтительно от 0,8 до 1,2, а, кроме того, более предпочтительно от 0,9 до 1,2.
Вышеизложенное описание представляет собой предпочтительный диапазон свойств твердого топлива F.
В дополнение к этому, в случае изготовления твердого топлива F температура нагревания на стадии нагревания предпочтительно будет находиться в диапазоне от 200 до 350°С, более предпочтительно от 220 до 300°С, а, кроме того, более предпочтительно от 240 до 290°С.
(Смесь из скорлупы миндаля и скорлупы грецкого ореха: твердое топливо G)
В рамках одного аспекта настоящего изобретения при наличии материала исходного сырья в виде смеси из скорлупы миндаля и скорлупы грецкого ореха свойства твердого топлива на основе биомассы (что ниже в настоящем документе может быть обозначено термином «твердое топливо G») представляют собой нижеследующее.
Его значение ХПК предпочтительно составляет 2500 ч./млн. и менее, более предпочтительно 2100 ч./млн. и менее, кроме того, более предпочтительно 1500 ч./млн. и менее, и его соотношение значений ХПК предпочтительно составляет 0,65 и менее, более предпочтительно 0,55 и менее, а, кроме того, более предпочтительно 0,45 и менее.
Равновесный уровень влагосодержания после его погружения в воду предпочтительно находится в диапазоне от 20% (масс.) до 45% (масс.), более предпочтительно от 20% (масс.) до 40% (масс.), а, кроме того, более предпочтительно от 25% (масс.) до 35% (масс.).
2
2
2
2
2
2
Определяемая при использовании метода БЭТ его площадь удельной поверхности предпочтительно находится в диапазоне от 0,15 м/г до 0,35 м/г, более предпочтительно от 0,19 м/г до 0,33 м/г, а, кроме того, более предпочтительно от 0,20 м/г до 0,30 м/г.
Его значение ИРХ предпочтительно находится в диапазоне от 18 до 60, а более предпочтительно от 20 до 55, а более предпочтительно от 20 до 60. Соотношение значений ИРХ (что описывается ниже) предпочтительно составляет 1,0 и более.
Его соотношение компонентов топлива предпочтительно находится в диапазоне от 0,2 до 0,7, более предпочтительно от 0,25 до 0,65, а, кроме того, более предпочтительно от 0,28 до 0,60.
Его высшая теплота сгорания на сухую массу топлива предпочтительно находится в диапазоне от 4800 до 7000 ккал/кг, более предпочтительно от 4800 до 6000 ккал/кг, а, кроме того, более предпочтительно от 5000 до 6000 ккал/кг.
Его молярное соотношение между кислородом О и углеродом С (О/С) предпочтительно находится в диапазоне от 0,30 до 0,65, более предпочтительно от 0,40 до 0,70, а, кроме того, более предпочтительно от 0,40 до 0,60.
Его молярное соотношение между водородом Н и углеродом С (Н/С) предпочтительно находится в диапазоне от 0,8 до 1,3, более предпочтительно от 0,9 до 1,25, а, кроме того, более предпочтительно от 0,9 до 1,2.
Вышеизложенное описание представляет собой предпочтительный диапазон свойств твердого топлива G.
В дополнение к этому, в случае изготовления твердого топлива G температура нагревания на стадии нагревания предпочтительно будет находиться в диапазоне от 200 до 350°С, более предпочтительно от 220 до 300°С, а, кроме того, более предпочтительно от 240 до 290°С.
(Саго: твердое топливо Н)
В рамках одного аспекта настоящего изобретения при наличии материала исходного сырья в виде саго свойства твердого топлива на основе биомассы (что ниже в настоящем документе может быть обозначено термином «твердое топливо Н») представляют собой нижеследующее.
Его значение ХПК предпочтительно составляет 2000 ч./млн. и менее, более предпочтительно 1600 ч./млн. и менее, кроме того, более предпочтительно 800 ч./млн. и менее, и его соотношение значений ХПК предпочтительно составляет 0,85 и менее, более предпочтительно 0,60 и менее, а, кроме того, более предпочтительно 0,4 и менее.
Равновесный уровень влагосодержания после его погружения в воду предпочтительно находится в диапазоне от 20% (масс.) до 35% (масс.), более предпочтительно от 20% (масс.) до 33% (масс.), а, кроме того, более предпочтительно от 22% (масс.) до 30% (масс.).
2
2
2
2
2
2
Определяемая при использовании метода БЭТ его площадь удельной поверхности предпочтительно находится в диапазоне от 0,15 м/г до 0,35 м/г, более предпочтительно от 0,18 м/г до 0,33 м/г, а, кроме того, более предпочтительно от 0,18 м/г до 0,30 м/г.
Его значение ИРХ предпочтительно находится в диапазоне от 20 до 60, более предпочтительно от 25 до 55, а, кроме того, более предпочтительно от 30 до 55. Соотношение значений ИРХ (что описывается ниже) предпочтительно находится в диапазоне от 1,0 до 2,5, более предпочтительно от 1,3 до 2,3, а, кроме того, более предпочтительно от 1,5 до 2,2.
Его соотношение компонентов топлива предпочтительно находится в диапазоне от 0,2 до 0,8, более предпочтительно от 0,25 до 0,8, а, кроме того, более предпочтительно от 0,5 до 0,8.
Его высшая теплота сгорания на сухую массу топлива предпочтительно находится в диапазоне от 4800 до 7000 ккал/кг, более предпочтительно от 4900 до 6500 ккал/кг, а, кроме того, более предпочтительно от 5000 до 6000 ккал/кг.
Его молярное соотношение между кислородом О и углеродом С (О/С) предпочтительно находится в диапазоне от 0,20 до 0,65, более предпочтительно от 0,20 до 0,60, а, кроме того, более предпочтительно от 0,2 до 0,55.
Его молярное соотношение между водородом Н и углеродом С (Н/С) предпочтительно находится в диапазоне от 0,8 до 1,3, более предпочтительно от 0,85 до 1,3, а, кроме того, более предпочтительно от 0,85 до 1,2.
Вышеизложенное описание представляет собой предпочтительный диапазон свойств твердого топлива Н.
В дополнение к этому, в случае изготовления твердого топлива Н температура нагревания на стадии нагревания предпочтительно будет находиться в диапазоне от 200 до 350°С, более предпочтительно от 220 до 300°С, а, кроме того, более предпочтительно от 240 до 290°С.
(ПФГ: твердое топливо I)
В рамках одного аспекта настоящего изобретения при наличии материала исходного сырья в виде материала ПФГ (пустой фруктовой грозди, которая представляет собой остаток от переработки пальмового масла) свойства твердого топлива на основе биомассы (что ниже в настоящем документе может быть обозначено термином «твердое топливо I») представляют собой нижеследующее.
Его значение ХПК предпочтительно составляет 2350 ч./млн. и менее, более предпочтительно 2300 ч./млн. и менее, кроме того, более предпочтительно 2000 ч./млн. и менее, и его соотношение значений ХПК предпочтительно составляет 0,98 и менее, более предпочтительно 0,96 и менее, а, кроме того, более предпочтительно 0,85 и менее.
Равновесный уровень влагосодержания после его погружения в воду предпочтительно находится в диапазоне от 23% (масс.) до 45% (масс.), более предпочтительно от 20% (масс.) до 40% (масс.), а, кроме того, более предпочтительно от 20% (масс.) до 35% (масс.).
2
2
2
2
2
2
Определяемая при использовании метода БЭТ его площадь удельной поверхности предпочтительно находится в диапазоне от 0,25 м/г до 0,65 м/г, более предпочтительно от 0,30 м/г до 0,60 м/г, а, кроме того, более предпочтительно от 0,35 м/г до 0,55 м/г.
Его соотношение компонентов топлива предпочтительно находится в диапазоне от 0,25 до 0,8, более предпочтительно от 0,30 до 0,8, а, кроме того, более предпочтительно от 0,36 до 0,8.
Его высшая теплота сгорания на сухую массу топлива предпочтительно находится в диапазоне от 4800 до 7000 ккал/кг, более предпочтительно от 4900 до 7000 ккал/кг, а, кроме того, более предпочтительно от 5000 до 7000 ккал/кг.
Его молярное соотношение между кислородом О и углеродом С (О/С) предпочтительно находится в диапазоне от 0,15 до 0,65, более предпочтительно от 0,15 до 0,60, а, кроме того, более предпочтительно от 0,15 до 0,55.
Его молярное соотношение между водородом Н и углеродом С (Н/С) предпочтительно находится в диапазоне от 0,5 до 1,3, более предпочтительно от 0,55 до 1,3, а, кроме того, более предпочтительно от 0,6 до 1,2.
Вышеизложенное описание представляет собой предпочтительный диапазон свойств твердого топлива I.
В дополнение к этому, в случае изготовления твердого топлива I температура нагревания на стадии нагревания предпочтительно будет находиться в диапазоне от 200 до 350°С, более предпочтительно от 220 до 300°С, а, кроме того, более предпочтительно от 240 до 260°С.
(Диптерокарп: твердое топливо J)
В рамках одного аспекта настоящего изобретения при наличии материала исходного сырья в виде диптерокарпа свойства твердого топлива на основе биомассы (что ниже в настоящем документе может быть обозначено термином «твердое топливо J») представляют собой нижеследующее.
Его значение ХПК предпочтительно составляет 330 ч./млн. и менее, более предпочтительно 320 ч./млн. и менее, кроме того, более предпочтительно 300 ч./млн. и менее, и его соотношение значений ХПК предпочтительно составляет 0,98 и менее, более предпочтительно 0,95 и менее, а, кроме того, более предпочтительно 0,90 и менее.
Равновесный уровень влагосодержания после его погружения в воду предпочтительно находится в диапазоне от 15% (масс.) до 30% (масс.), более предпочтительно от 15% (масс.) до 27% (масс.), а, кроме того, более предпочтительно от 18% (масс.) до 25% (масс.).
Его соотношение компонентов топлива предпочтительно находится в диапазоне от 0,2 до 0,6, более предпочтительно от 0,2 до 0,5, а, кроме того, более предпочтительно от 0,2 до 0,45.
Его высшая теплота сгорания на сухую массу топлива предпочтительно находится в диапазоне от 4800 до 7000 ккал/кг, более предпочтительно от 4800 до 6500 ккал/кг, а, кроме того, более предпочтительно от 4800 до 6000 ккал/кг.
Его молярное соотношение между кислородом О и углеродом С (О/С) предпочтительно находится в диапазоне от 0,3 до 0,60, более предпочтительно от 0,35 до 0,60, а, кроме того, более предпочтительно от 0,40 до 0,60.
Его молярное соотношение между водородом Н и углеродом С (Н/С) предпочтительно находится в диапазоне от 0,9 до 1,2, более предпочтительно от 0,95 до 1,2, а, кроме того, более предпочтительно от 1,0 до 1,2.
Вышеизложенное описание представляет собой предпочтительный диапазон свойств твердого топлива J.
В дополнение к этому, в случае изготовления твердого топлива J температура нагревания на стадии нагревания предпочтительно будет находиться в диапазоне от 200 до 350°С, более предпочтительно от 220 до 300°С, а, кроме того, более предпочтительно от 230 до 290°С.
(Каучуковое дерево: твердое топливо К)
В рамках одного аспекта настоящего изобретения при наличии материала исходного сырья в виде каучукового дерева свойства твердого топлива на основе биомассы (что ниже в настоящем документе может быть обозначено термином «твердое топливо К») представляют собой нижеследующее.
Его соотношение компонентов топлива предпочтительно находится в диапазоне от 0,2 до 0,8, а более предпочтительно от 0,2 до 0,7. Его высшая теплота сгорания на сухую массу топлива предпочтительно находится в диапазоне от 4800 до 7000 ккал/кг.
Его молярное соотношение между кислородом О и углеродом С (О/С) предпочтительно находится в диапазоне от 0,1 до 0,70. Его молярное соотношение между водородом Н и углеродом С (Н/С) предпочтительно находится в диапазоне от 0,8 до 1,3.
Вышеизложенное описание представляет собой предпочтительный диапазон свойств твердого топлива К.
В дополнение к этому, в случае изготовления твердого топлива J температура нагревания на стадии нагревания предпочтительно будет находиться в диапазоне от 200 до 350°С, более предпочтительно от 220 до 300°С, а, кроме того, более предпочтительно от 230 до 290°С.
Как это предполагают изобретатели настоящего изобретения, в способе изготовления твердого топлива на основе биомассы вследствие демонстрации способом такого порядка стадий, когда стадию нагревания, заключающуюся в нагревании блоков ненагретой биомассы, проводят после стадии формования, в измельченной в порошок биомассе сохраняются взаимные связывание или адгезия при использовании компонентов, имеющих своим происхождением биомассу материала исходного сырья, без использования связующего, что делает возможным производство твердых топлив на основе биомассы, характеризующихся высокой водостойкостью, которые не распадаются в результате погружения в воду. В соответствии с анализом изобретателей настоящего изобретения добиваются следующих далее открытий в отношении механизма, за счет которого твердые топлива на основе биомассы приобретают водостойкость.
Изобретатели настоящего изобретения провели анализ при использовании метода ИК-ПФ, анализ при использовании метода ГХ-МС и наблюдения при использовании метода СЭМ в отношении трех типов твердых топлив на основе биомассы, изготовленных при использовании различных способов производства, говоря конкретно, ненагретого твердого топлива, полученного в результате формования измельченной в порошок биомассы, (белых гранул: что ниже в настоящем документе может быть обозначено как БГ) и твердого топлива, полученного в результате нагревания после формования измельченной в порошок биомассы, (гранулирование до торрефикации: что ниже в настоящем документе может быть обозначено как БГТ), и проанализировали механизм водостойкости твердых топлив на основе биомассы. В настоящем документе ни в материале БГ, ни в материале БДТ связующих не использовали.
Сначала при использовании метода ИК-ПФ анализировали ацетоновые экстракты соответствующих твердых топлив. В материале БДТ, полученном после стадии нагревания, уровень содержания гидрофильных групп СООН является маленьким, но уровень содержания связи С=С является большим в сопоставлении с тем, что имеет место для ненагретого материала БГ. Это предполагает изменение химической структуры компонентов, составляющих биомассу, и приобретение ею гидрофобности в результате нагревания.
В дополнение к этому, компоненты ацетонового экстракта для соответствующих твердых топлив анализировали в рамках анализа при использовании метода ГХ-МС. Как это предполагается, в результате нагревания подвергались термическому разложению терпены, такие как абиетиновая кислота и ее производные, (что ниже в настоящем документе может быть обозначено термином «абиетиновая кислота и тому подобное»), и данный факт имеет отношение к водостойкости твердого топлива на основе биомассы. Абиетиновая кислота и тому подобное представляют собой основные компоненты канифолей, содержащихся в сосне и тому подобном.
Фиг. 18 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую (оценочный) механизм развития прохождения сшивания в твердом состоянии в материале ГДТ. В случае материала ГДТ на стадии нагревания после стадии формования расплавленная жидкость абиетиновой кислоты будет элюироваться в зазоре между элементами биомассы (зазоре между примыкающими частицами измельченной в порошок биомассы, который были уплотнены в результате формования после измельчения в порошок: в настоящем документе биомасса может быть обозначена термином «измельченная в порошок биомасса») при увеличении температуры, и имеет место испарение и термическое разложение абиетиновой кислоты с образованием гидрофобных материалов, которые фиксируются в зазоре между частицами измельченной в порошок биомассы, что приводит к развитию прохождения сшивания (сшивания в твердом состоянии). Таким образом, без добавления связующего при использовании абиетиновой кислоты и тому подобного, произведенных из материала исходного сырья для биомассы, в измельченной в порошок биомассе сохраняются взаимные связывание или адгезия. Таким образом, согласно теоретическим предположениям частицы измельченной в порошок биомассы соединяются или связываются друг с другом, что предотвращает проникновение воды, водостойкость улучшается.
С другой стороны, в случае материала БГ, который является ненагретым и полученным только в результате формования измельченной в порошок биомассы, в отличие от вышеупомянутого материала ГДТ в измельченной в порошок биомассе отсутствует какое-либо сшивание в твердом состоянии между частицами порошка. Вследствие наличия большого количества гидрофильной группы СООН и тому подобного на поверхности измельченной в порошок биомассы исходного сырья, составляющей материал БГ, отмечается легкое поступление воды. Проникшая вода расширяет зазор между частицами измельченной в порошок биомассы еще больше, и, таким образом, формованные гранулы и тому подобное легко подвергаются распаду.
Кроме того, в случае твердых топлив, формованных после нагревания измельченной в порошок биомассы, (гранулирование после торрефикации; что ниже в настоящем документе может быть обозначено как ГПТ) сами отдельные частицы измельченной в порошок биомассы становятся гидрофобными на поверхности вследствие элюирования абиетиновой кислоты и тому подобного. Однако, вследствие проведения измельчения в порошок и формования после приобретения ими гидрофобности в результате нагревания прохождение сшивания между частицами измельченной в порошок биомассы не ожидается в отличие от вышеупомянутого материала ГДТ. Поэтому в случае материала ГПТ, для которого нагревание проводят до формования, вода легко проникает в зазор между уплотненными частицами измельченной в порошок биомассы, и, таким образом, он характеризуется неудовлетворительной водостойкостью в сопоставлении с материалом ГДТ.
Температура плавления абиетиновой кислоты или ее производных находится в диапазоне приблизительно от 139 до 142°С, а температура кипения составляет приблизительно 250°С. Таким образом, абиетиновая кислота и тому подобное расплавляются в результате нагревания при температуре, близкой к температуре плавления, с прохождением сшивания в жидком состоянии, и абиетиновая кислота и тому подобное подвергаются термическому разложению при температуре, близкой к температуре кипения, с развитием прохождения сшивания в твердом состоянии.
Как это необходимо отметить, терпены, включающие абиетиновую кислоту, в общем случае содержатся в биомассе (см. публикацию Hokkaido Forest Products Research Institute monthly report 171, April 1966, Public Interest Incorporated Association Japan Wood Protection Association, «Wood Preservation» Vol. 34-2 (2008), etc.). Несмотря на наличие небольших различий в уровне содержания в зависимости от типа биомассы (см. публикацию «use of essential oil», Ohira Tatsuro, Japan Wood Society the 6th Research Subcommittee Report p72, Table 1, Japan Wood Society 1999, etc.) все примеры от <Примера А> до <Примера I>, описанные ниже, продемонстрировали формирование водостойкости в результате нагревания до 230°С и более (распад не происходит даже после погружения в воду, см. таблицу 6), и поэтому, как это считается, нагревание биомассы в общем случае при температуре в диапазоне от, по меньшей мере, 230° и более до 250°С и более обеспечивает придание водостойкости.
Фиг. 19-22 представляют собой иллюстрации, демонстрирующие результаты анализа при использовании метода ИК-ПФ для твердого топлива на основе биомассы настоящего изобретения. Материал исходного сырья представляет собой европейскую сосну из приведенного ниже примера В, и анализ проводили для нагретого твердого топлива (ГДТ), полученного в результате измельчения в порошок и формования материала исходного сырья для получения формы гранул и нагревания при 250°С. В дополнение к этому, также продемонстрированы данные по ненагретому твердому топливу (БГ), полученному в результате измельчения в порошок и формования того же самого материала исходного сырья, но без проведения нагревания. Как на внешней поверхности гранулы (фиг. 19), так и в поперечном сечении центра (фиг. 20) количество групп СООН отвечает соотношению БГ > ГДТ, а количество связей С=С отвечает соотношению ГДТ > БГ. Кроме того, количество группы СООН, элюированной в ацетоновый экстракт, (фиг. 21) отвечает соотношению БГ > ГДТ, что указывает на содержание материалом ГДТ меньшего количества гидрофильных групп СООН. В дополнение к этому, в твердых веществах после экстрагирования ацетоном (фиг. 22) материал ГДТ содержит больше связей С=С, чем материал БГ. Таким образом, как это необходимо понимать, материал ГДТ характеризуется превосходной водостойкостью.
Фиг. 23 представляет собой иллюстрацию, демонстрирующую результаты анализа при использовании метода ГХ-МС для раствора ацетонового экстракта. Материалы исходного сырья представляют собой европейскую сосну из примера В, ту же самую, как и для вышеупомянутых фиг. 19 - 22, и анализ проводили для нагретого твердого топлива (ГДТ), полученного в результате измельчения в порошок и формования материала исходного сырья для получения формы гранул и нагревания при 250°С, и ненагретого твердого топлива (БГ). Как это продемонстрировано на фиг. 23, элюированное количество абиетиновой кислоты и тому подобного, что представляет собой один тип терпенов, в ацетоне является меньшим в случае материала ГДТ, чем в случае материала БГ. Таким образом, как это считается, результаты демонстрируют расплавление в результате нагревания с прохождением сшивания в жидком состоянии, а в результате испарения абиетиновой кислоты и тому подобного проходило сшивание в твердом состоянии.
В дополнение к этому, в случае материала ГДТ прочность твердого топлива улучшается вследствие развития прохождения сшивания в твердом состоянии, и поэтому, как это предполагается, без добавления связующего в результате нагревания в диапазоне, от по меньшей мере, 230°С и более до 250°С и более, что подобно тому, что имеет место для водостойкости, получают хорошую размолоспособность (индекс ИРХ, описанный ниже, скорость измельчения в порошок) и хорошее удобство в обращении (испытание на распад, описанное ниже). Как это упоминалось выше, при использовании материала ГДТ значение ХПК уменьшается. Как это считается, это обусловлено испарением дегтевого компонента материала исходного сырья для биомассы при нагревании, и в то же самое время затвердевшие абиетиновая кислота и тому подобное покрывают поверхность твердого топлива на основе материала БДТ, что дополнительно увеличивает гидрофобность поверхности твердого топлива, предотвращая элюирование дегтевого компонента, остающегося в материале исходного сырья для биомассы.
Пример
<Пример А>
(Примеры от А-1 до А-6)
Твердое топливо на основе биомассы А (ГДТ) получали при использовании стадии формования, заключающейся в измельчении в порошок биомассы после дробления и формовании измельченной в порошок биомассы, и последующей стадии нагревания. На любой стадии связующее не используют. Использующийся материал исходного сырья для биомассы представляет собой смесь из лжетсуги тиссолистной на 40% (масс.), канадской ели на 58% (масс.), кедра на 1% (масс.) и кипариса на 1% (масс.). В технологическом процессе формования из каждого примера материал исходного сырья формовали в форме гранул с диаметром 8 мм. На стадии нагревания из каждого примера 4 кг материала исходного сырья загружают в электрическую печь периодического действия, имеющую в диаметре 600 мм, и нагревают до целевых температур (температуры нагревания в таблице 1) в соответствующих примерах при скорости нагревания 2°С/мин. Ниже в настоящем документе термины «целевая температура» и «температура нагревания» соотносятся с одним и тем же значением. В примерах от А-1 до А-6 температуру не сохраняли на уровне целевой температуры (температуры нагревания) (это также относится и к следующим далее примерам от В до К). Таблица 1 демонстрирует температуру нагревания на стадии нагревания из примеров от А-1 до А-6 и свойства получающегося в результате твердого топлива на основе биомассы А, полученного после стадии нагревания.
(Сравнительный пример А)
Сравнительный пример А представляет собой ненагретое твердое топливо на основе биомассы (БГ), которое получают только в результате формования после дробления и измельчения в порошок, но не при использовании стадии нагревания. В сравнительном примере А связующее также не используют. Биомасса исходного сырья представляет собой то же самое, что и в примере А-1. Таблица 1 также демонстрирует свойства получающегося в результате твердого топлива из сравнительного примера А.
В таблице 1 значение ИРХ имеет в своей основе документ JIS M 8801 в соответствии с описанием изобретения, и большее значение указывает на лучшую размолоспособность. Таблица 1 демонстрирует высшую теплоту сгорания (на сухую массу топлива), соотношение компонентов топлива, вычисленное на основе значений результатов приближенного анализа (при расчете на воздушно-сухое вещество), и значения результатов окончательного анализа (в воздушно-сухом состоянии) и молярные соотношения для кислорода О, углерода С и водорода Н, полученные на основе окончательного анализа.
Для твердых топлив на основе биомассы, полученных в вышеупомянутых примерах и сравнительных примерах, были проведены дополнительные анализы в соответствии с представленным ниже описанием изобретения.
[ХПК]
Фиг. 1 демонстрирует корреляции температуры нагревания на стадии нагревания и значений ХПК (химического потребления кислорода) и рН (величина рН описывается ниже) для воды погружения при погружении получающихся в результате твердых топлив на основе биомассы в воду. Образец воды погружения для определения значения ХПК получали в соответствии с документом Japan Environment Agency Announcement No. 13 «(А) a method for detecting a metal or the like contained in an industrial waste», 1973 и значение ХПК анализировали в соответствии с документом JIS K0102(2010)-17.
Исходя из результатов на фиг. 1 значение ХПК из сравнительного примера А (БГ: твердое топливо на основе биомассы, полученное в результате только формования без проведения стадии нагревания) является высоким, то есть, составляет приблизительно 1200 ч./млн. В противоположность этому, значения ХПК для твердых топлив на основе биомассы, которые нагревали при 230°С и более, составляют менее, чем 800 ч./млн., что указывает на низкое элюирование дегтевого компонента. В соответствии с этим, как это продемонстрировано, твердые топлива на основе биомассы из примера от А-1 до А-6 являются топливами, демонстрирующими превосходные характеристики удобства в обращении вследствие низкого элюирования дегтевого компонента даже во время хранения вне помещения. Значения ХПК для твердых топлив на основе биомассы из примеров от А-1 до А-6, нагретых при 230°С и более, уменьшаются по мере увеличения температуры нагревания. Это предполагает то, что значение ХПК уменьшается в результате испарения дегтя и тому подобного вследствие нагревания. Поэтому даже в случае температуры нагревания, составляющей менее, чем 230°С, а именно, температуры нагревания в диапазоне от 150°С и более до менее, чем 230°С, будут ожидаться меньшие значения ХПК в сопоставлении со значениями из сравнительного примера А.
[pH]
Твердые топлива из примеров от А-1 до А-6 и сравнительного примера А погружали в воду при соотношении между количествами твердых и жидких веществ 1 : 3 и измеряли значения рН. Как это демонстрирует фиг. 1, несмотря на наблюдение несколько низких значений для примера А-2 и примера А-3 значения рН составляют приблизительно 6 во всех примерах от А-1 до А-6, что указывает на отсутствие конкретного изменения в сопоставлении с ненагретым сравнительным примером А. Поэтому, как это продемонстрировано, не возникает какой-либо конкретной проблемы в отношении значений рН для выпушенной воды при хранении примеров от А-1 до А-6 вне помещения.
[Размолоспособность]
Фиг. 2 демонстрирует соотношение между температурой нагревания на стадии нагревания и индексом размолоспособности по Хардгрову (ИРХ) и скоростью измельчения в порошок (что описывается ниже) у полученного твердого топлива на основе биомассы А для твердых топлив на основе биомассы из сравнительного примера А и примеров от А-1 до А-6.
Как это с ясностью видно из результатов в таблице 1 и на фиг. 2, свойства изменялись в результате нагревания в примерах от А-1 до А-6, и значения ИРХ (на основании документа JIS M 8801) были большими, чем соответствующие значения из сравнительного примера А (БГ: ненагретое твердое топливо на основе биомассы после формования). Типичное значение ИРХ для угля (битуминозного угля) составляет приблизительно 50, и характеристики измельчения в порошок из примеров от А-1 до А-6 являются приближенными к соответствующим характеристикам угля и лучшими, чем в сравнительном примере А.
Скорость измельчения в порошок на фиг. 2 представляет собой массу размолотого материала в единицу времени (г/мин) согласно определению в результате измерения массы размолотого образца, который представляет собой фракцию, проходящую через сито на 150 мкм после измельчения в порошок образца в 700 куб. см при использовании шаровой мельницы. В настоящем документе измерение проводили при использовании шаровой мельницы в соответствии с документом JIS M4002, где в цилиндрический контейнер, имеющий внутренний диаметр 305 мм × длину по оси 305 мм, загружали шарики от шарикоподшипников обычной марки в соответствии с определением в документе JIS B1501 (Ф 36,5 мм × 43 шарика, Ф 30,2 мм × 67 шариков, Ф 24,4 мм × 10 шариков, Ф 19,1 мм × 71 шарик и Ф 15,9 мм × 94 шарика) и контейнер вращали при скорости 70 об./мин. Нагревание улучшает скорость измельчения в порошок, в частности, нагревание при 230°С и более значительно увеличивает скорость измельчения в порошок. Как это можно считать, элюирование и затвердевание, связанные с нагреванием органических ингредиентов, таких как деготь, приводят к увеличению твердости твердого топлива на основе биомассы и улучшению эффективности измельчения в порошок. Поэтому даже в случае температуры нагревания в диапазоне от 150°С и более до менее, чем 230°С будут ожидаться значение ИРХ и скорость измельчения в порошок, улучшенные в сопоставлении со значениями для ненагретого сравнительного примера А.
[Испытание на распад]
Таблица 2 демонстрирует совокупную прошедшую через сито процентную долю твердого топлива на основе биомассы А после проведения испытания на распад, а фиг. 3 представляет собой диаграмму распределения частиц по размерам. В целях оценки характеристик удобства в обращении для гранул проводили испытание на распад. 1 кг образца упаковывали в пластиковый пакет и роняли 20 раз с высоты 8,6 м и подвергали испытанию на прочность при вращении на основании документа JIS Z 8841 для измерения распределения частиц по размерам. Получающееся в результате распределение частиц по размерам продемонстрировано на фиг. 3. В настоящем документе в качестве образца, характеризующегося удобным в обращении размером частиц при хранении и тому подобном, определяют образец, характеризующийся распределением частиц по размерам, в котором количество частиц, прошедших через сито на 2 мм, составляет 30% (масс.) и менее, а количество частиц, прошедших через сито на 0,5 мм, составляет 15% (масс.) и менее. Как это демонстрируют результаты в таблице 2 и на фиг. 3, несмотря на то, что размер частиц образца после испытания на прочность при вращении становится более мелким по мере увеличения температуры нагревания, все образцы отвечают описанным выше оценочным критериям, и поэтому они без какой-либо проблемы являются удобными в обращении.
Таблица 2
Отверстие сита
Сравнительный пример А
Пример
A-1
A-2
A-3
A-4
A-5
A-6
(мм)
(% (масс.))
(% (масс.))
(% (масс.))
(% (масс.))
(% (масс.))
(% (масс.))
(% (масс.))
16
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
9,5
90,5
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
4,75
12,9
14,4
19,5
20,9
32,3
19,1
18,4
3,35
10,2
10,1
14,9
16,9
26,2
15,8
16,8
2
8,0
7,4
11,2
12,7
20,0
13,4
14,5
1
6,3
5,8
9,0
10,4
16,1
11,6
12,3
0,5
5,1
4,7
7,2
8,6
13,2
10,0
10,3
0,212
3,0
2,8
4,0
4,9
8,6
6,8
6,3
0,1
1,2
1,0
1,2
1,7
3,5
2,7
2,4
0,075
0,7
0,6
0,6
0,8
1,7
1,5
1,3
[Погружение в воду]
Таблица 3 и фиг. 4 демонстрируют результаты испытания на погружение в воду для твердых топлив на основе биомассы А. Твердые топлива из соответствующих примеров и сравнительного примера погружали в воду и вынимали по истечении предварительно определенного периода времени, продемонстрированного в таблице 3 и на фиг. 4. После вытирания воды измеряли уровень влагосодержания для твердого вещества. Твердое топливо из сравнительного примера А (БГ) подвергалось распаду в результате погружения в воду, и измерение уровня влагосодержания для твердого вещества было невозможным. В противоположность этому, в твердом топливе из примера А-1 уровень влагосодержания достигал равновесия в течение приблизительно 10 часов после погружения, и равновесный уровень влагосодержания составлял приблизительно 27% (масс.). В твердом топливе из примера А-2 уровень влагосодержания достигал равновесия по истечении приблизительно 100 часов, и равновесный уровень влагосодержания составлял приблизительно 25% (масс.). Также в твердых топливах из примеров от А-3 до А-5 уровень влагосодержания достигал равновесия при приблизительно 23% (масс.) по истечении приблизительно 100 часов. Также в твердом топливе из примера А-6 уровень влагосодержания достигал приблизительного равновесия по истечении приблизительно 100 часов, и равновесный уровень влагосодержания составлял приблизительно 28% (масс.) (в то время, как дисперсия является большей, чем в примерах от А-3 до А-5, как это представляется, это обуславливается разбросами характеристик для материалов исходного сырья). Как это может считаться, данные результаты получали потому, что элюирование и затвердевание органических ингредиентов, таких как деготь, связанные с нагреванием, делали поверхность твердого топлива на основе биомассы гидрофобной, что указывает на наличие у примеров от А-1 до А-6 (ГДТ) выгодных свойств в качестве твердого топлива, которое зачастую хранят вне помещения.
Таблица 3
Время погружения (час)
0
6
24
48
72
96
144
168
192
240
Уровень влагосодержания после погружения (% (масс.))
Пр. A-1
2,83
27,34
28,76
28,81
27,35
27,79
27,97
Пр. A-2
2,37
21,91
23,74
25,02
24,59
24,71
23,80
Пр. A-3
1,71
14,39
19,66
20,30
22,09
22,85
23,00
Пр. A-4
1,13
12,00
16,78
18,43
20,31
23,83
22,58
22,41
Пр. A-5
1,31
11,10
14,87
17,16
18,67
23,93
22,09
23,04
Пр. A-6
2,48
9,99
14,94
17,05
18,73
25,02
27,21
28,13
26,97
Пр. = Пример.
[Прочность твердого вещества до и после погружения в воду]
(Прочность при вращении)
Фиг. 5 демонстрирует результаты прочности твердого вещества, измеренной до и после погружения в воду (на основании метода испытания на прочность при вращении из документа JIS Z-8841) для примеров от А-1 до А-6 и сравнительного примера А. Как это упоминалось выше, твердое топливо из сравнительного примера А (БГ) подвергалось распаду в результате погружения в воду, и измерение прочности при вращении после погружения было невозможным. Для примеров от А-1 до А-6 (ГДТ) использующимися образцами были соответствующие образцы, высушенные в течение 22 часов при 35°С в термостатической печи после вытирания воды на поверхности твердых топлив, которые достигли равновесного уровня влагосодержания. В примерах от А-1 до А-6 (ГДТ), которые подвергались воздействию стадии нагревания, прочность существенно не уменьшалась, и измельчение в порошок едва ли протекало даже в сопоставлении со сравнительным примером А до погружения в воду (БГ), и, таким образом, как это может быть сказано, удобство в обращении сохраняется.
(Механическая стойкость)
Фиг. 6 представляет собой диаграмму, демонстрирующую результат, измеренный для механической стойкости до и после погружения в воду. Для твердых топлив из примеров от А-1 до А-6 и сравнительного примера А механическую стойкость МС определяли на основании следующего далее уравнения в соответствии с документами United States agriculture industry’s standard ASAE S 269.4 и German Industrial Standard DIN EN 15210-1. В уравнении m0 представляет собой массу образца до вращательной обработки, m1 представляет собой оставшуюся на сите массу образца после вращательной обработки, где использующееся сито являлось пластинчатым ситом, имеющим круглые отверстия с диаметром 3,15 мм.
МС = (m1/m0) × 100
Что касается механической стойкости, подобной прочности при вращении, то в примерах от А-1 до А-6 (ГДТ), которые подвергали воздействию стадии нагревания, прочность существенно не уменьшалась, и измельчение в порошок едва ли проходило даже в сопоставлении со сравнительным примером А до погружения в воду (БГ), и, таким образом, как это указывается, удобство в обращении сохранялось.
[Характеристики самопроизвольного возгорания]
3
Характеристики самопроизвольного возгорания оценивали на основании «испытания на самопроизвольное возгорание» из публикации «The Manual of Tests and Criteria, the United Nations: Regulations for the Carriage and Storage of Dangerous Goods by Ship, 16th revised edition». От 1 до 2 см твердого топлива на основе биомассы из примера А-2 (температура нагревания: 250°С) роняли на неорганическую изоляционную плиту с высоты 1 м и определяли, возникает ли воспламенение во время падения или в течение пяти минут после падения. Испытание проводили шесть раз. Поскольку воспламенение не проходило для 6 проб, пример А-2 (ГДТ) определяли как не попадающий в категорию упаковки I из вышеупомянутого руководства ООН по испытаниям и критериям.
[Характеристики самонагревания]
Характеристики самонагревания оценивали на основании «испытания на самовозгорание» из публикации «Regulations for the Carriage and Storage of Dangerous Goods by Ship, 16th revised edition». В контейнер для образца (сетчатый куб из нержавеющей стали с длиной стороны 10 см) загружали твердое топливо на основе биомассы из примера А-2 (температура нагревания 250°С), которое суспендировали внутри термостатической печи при температуре 140°С, и температуру материала непрерывно измеряли в течение 24 часов. Материал, для которого обнаруживаются воспламенение или увеличение температуры более, чем на 200 градусов, определяют как самонагревающийся материал, и его дополнительно подвергают тому же самому испытанию при использовании контейнера для образца с длиной стороны 2,5 см и подтверждают либо воспламенение, либо увеличение температуры более, чем на 60 градусов. Как это определили на основании результатов испытания, пример А-2 (ГДТ) не относится к категории самонагревающегося материала.
[Распределение пор по размерам]
(Определяемая при использовании метода БЭТ площадь удельной поверхности)
Фиг. 7 представляет собой диаграмму, демонстрирующую результаты измерения определяемой при использовании метода БЭТ площади удельной поверхности для твердого топлива А. Определяемую при использовании метода БЭТ площадь удельной поверхности устанавливали при использовании автоматической аппаратуры для измерения площади удельной поверхности/распределения пор по размерам (Nippon Bell Co., Ltd. BELSORP-min II) для образцов твердых топлив из примеров от А-1 до А-6 и сравнительного примера А, для которых проводили разрезание до размера в диапазоне от 2 до 6 мм, заполнение контейнера и дегазирование в вакууме в течение 2 часов при 100°С в рамках предварительной обработки. В качестве адсорбционного газа использовали газообразный азот. Исходя из результатов на фиг. 7 определяемая при использовании метода БЭТ площадь удельной поверхности увеличивается при увеличении температуры нагревания, что демонстрирует развитие образования пор по ходу нагревания (пиролиза).
(Средний диаметр пор, совокупный объем пор)
Фиг. 8 представляет собой диаграмму, демонстрирующую средний диаметр пор на поверхности твердого топлива А, а фиг. 9 представляет собой диаграмму, демонстрирующую совокупный объем пор. Средний диаметр пор и совокупный объем пор измеряли при использовании того же самого оборудования, что применяющееся для определяемой при использовании метода БЭТ площади удельной поверхности. Термин «пора», использующийся в настоящем документе, обозначает полость, имеющую диаметр в диапазоне от 2 нм до 100 нм. Средний диаметр пор становится меньшим при увеличении температуры нагревания, как и в примере А-2 и последующих примерах, что указывает на образование большого количества мелких пор. Как это представляется, это обуславливается разложением целлюлозы.
[Выход]
Фиг. 10 представляет собой диаграмму, демонстрирующую выход твердого топлива на основе биомассы А после стадии нагревания (выход твердого вещества и термический выход). Выход твердого вещества представляет собой массовое соотношение до и после нагревания, а термический выход представляет собой соотношение высших теплот сгорания до и после нагревания. Как это упоминалось выше, температуру не выдерживали на уровне целевой температуры (температуры нагревания) в каждом примере (это также относится и к следующим далее примерам от В до К).
Как это продемонстрировано исходя из результатов из примеров от А-1 до А-6, в соответствии с настоящим изобретением при низких издержках может быть получено твердое топливо на основе биомассы А (ГДТ), для которого достигались уменьшение значения ХПК, улучшение размолоспособности, уменьшение адсорбирования воды, улучшение прочности твердого вещества и улучшение выхода.
[Характеристики самопроизвольного возгорания]
Характеристики самопроизвольного возгорания для твердого топлива из примера А-2 измеряли в соответствии со следующим далее методом. 1 кг образцов загружали в контейнер и располагали в термостатической печи при 80°С. Через образец перепускали воздух и измеряли концентрации О2, СО и СО2 в получающемся в результате газе. Исходя из концентрации до и после нагревания на основании следующего далее уравнения (1) рассчитывали степень адсорбирования О2, степень образования СО, степень образования СО2 в результате нагревания образцов для вычисления индекса самонагревания (ИСВ).
Индекс самопроизвольного возгорания (ИСВ) = {степень адсорбирования О2 × теплота адсорбирования О2 × (1/100)} + {степень образования СО × (теплота образования СО + (1/2) × теплота образования Н2О × Н/С) × (1/100)} + {степень образования СО2 × (теплота образования СО2 + (1/2) × теплота образования Н2О × Н/С) × (1/100)} ... формула (1)
Степень адсорбирования, степень образования и величину Н/С для твердого топлива из примера А-2 представляют собой нижеследующее.
Степень адсорбирования О2 0,42 [мл/кг⋅мин]
Степень образования СО 0,03 [мл/кг⋅мин]
Степень образования СО2 0,02 [мл/кг⋅мин]
Н/С (молярное соотношение между водородом и углеродом в твердом топливе из примера А-2) 1,28 [моль/моль] (см. таблицу 1)
Кроме того, теплота адсорбирования и соответствующая теплота образования, использующиеся в уравнении (1), представляют собой нижеследующее.
Теплота адсорбирования О2 253 [кДж/моль] (то же самое значение, что и теплота адсорбирования О2 на угле)
Теплота образования СО 110,5 [кДж/моль]
Теплота образования Н2О 285,83 [кДж/моль]
Теплота образования СО2 393,5 [кДж/моль]
Индекс ИСВ для твердого топлива из примера А-2 рассчитывали на основании вышеизложенного, и, как это было установлено, ИСВ = 1,3. В настоящем документе вследствие близости свойств твердого топлива на основе биомассы А к свойствам угля в качестве теплоты адсорбирования О2 использовали то же самое значение, что и теплота адсорбирования на угле.
При использовании того же самого метода, что и применявшийся для вычисления индекса ИСВ из примера А-2, рассчитывали индекс ИСВ из примеров от А-1 до А-3, А-6 и индекс ИСВ из примера А-2 после испытания на распад (см. таблицу 2, фиг. 3). Результаты вычисления продемонстрированы на фиг. 11. Для сопоставления на фиг. 11 также продемонстрирован и индекс ИСВ для битуминозного угля из таблицы 4. Горизонтальная ось на фиг. 11 представляет собой уровень влагосодержания исходя из поступления влаги, и значения ИСВ для битуминозного угля на фиг. 11 рассчитывают для четырех образцов, которые получают в результате добавления воды к битуминозному углю, продемонстрированному в таблице 4, для получения четырех образцов, характеризующихся различным уровнем влагосодержания.
Меньшее значение индекса ИСВ указывает на более низкие характеристики самопроизвольного возгорания, как это продемонстрировано в формуле (1). Поэтому при сопоставлении примеров от А-1 до А-3, А-6, примера А-2 после испытания на распад (см. таблицу 2 и фиг. 3) и битуминозного угля в случае сопоставимости уровня влагосодержания твердые топлива на основе биомассы (ГДТ) настоящего изобретения будут характеризоваться меньшим индексом ИСВ (индексом самопроизвольного возгорания), чем у битуминозного угля и, таким образом, будут характеризоваться тем же самым уровнем индекса ИСВ (индексом самопроизвольного возгорания), что и битуминозный уголь, характеризующийся высоким уровнем влагосодержания. В соответствии с этим, твердое топливо на основе биомассы А (ГДТ) может быть названо хорошим топливом, обнаруживающим уменьшенный риск воспламенения во время обращения с ним.
Таблица 4
Битуминозный уголь
Приближенный анализ
Уровень влагосодержания
% (масс.) (при расчете на воздушно-сухое вещество)
3,3
Зольный остаток
12,3
Летучее вещество
30,5
Связанный углерод
53,9
Высшая теплота сгорания
ккал/кг (при расчете на сухую массу топлива)
7135
Окончательный анализ
Зольный остаток
wt% (% (масс.) (при расчете на воздушно-сухое вещество)
12,8
Углерод
73,6
Водород
4,5
Кислород
6,9
Азот
1,7
Горючая сера
0,46
[Фотография поверхности]
Фиг. 12 - 14 представляют собой сделанные при использовании метода СЭМ фотографии в поперечном сечении для твердых топлив из примера А-2 (ГДТ) до и после погружения в воду. Фиг. 12 представляет собой фотографию до погружения. Фиг. 13 представляет собой фотографию по истечении 2 секунд после погружения, а фиг. 14 представляет собой фотографию по истечении 20 секунд после погружения. Подобным образом, фиг. 15 - 17 представляют собой сделанные при использовании метода СЭМ фотографии в поперечном сечении для твердых топлив из сравнительного примера А (БГ) до и после погружения в воду. Фиг. 15 представляет собой фотографию до погружения. Фиг. 16 представляет собой фотографию по истечении 2 секунд после погружения, а фиг. 17 представляет собой фотографию по истечении 20 секунд после погружения. В примере А-2 и сравнительном примере А термин «поперечное сечение после погружения» обозначает поперечное сечение, полученное в результате разрезания твердого топлива по истечении 2 секунд или 20 секунд после погружения. В дополнение к этому, увеличение и масштаб в каждом случае продемонстрированы в нижней части фотографий.
Исходя из сопоставления фотографий до и после погружения в воду поры увеличивались после погружения в воду в сравнительном примере А (фиг. 15 - 17). Как это предполагается, поскольку сравнительный пример А (БГ) представляет собой формованный продукт из размолотой биомассы, биомасса абсорбировала воду при погружении, в результате чего увеличиваются поры (зазоры между частицами измельченной в порошок биомассы). Таким образом, как это считается, вода дополнительно поступает в увеличенные поры, отделяя элементы размолотой биомассы друг от друга, что вызывает распад самого твердого топлива, (см. фиг. 4).
В противоположность этому, на поверхности твердого топлива из примера А-2 (фиг. 12 - 14) поры не расширяются настолько же сильно даже после погружения в воду, и изменение в результате погружения было маленьким. Как это предполагается, в примере А-2 прохождение сшивания в твердом состоянии развивалось между частицами измельченной биомассы в результате нагревания, и абсорбирование воды становилось затруднительным вследствие улучшенной гидрофобности, что вызывает незначительное изменение в результате погружения. Поэтому вследствие сохранения связывания или адгезии между элементами биомассы, которая была раздроблена, в результате сшивания в твердом состоянии даже после погружения распад, как в сравнительном примере А, протекает с меньшей вероятностью. Поэтому для нагретых твердых топлив из примеров от А-1 до А-6 (ГДТ), как это продемонстрировано на фиг. 4, получали твердые топлива на основе биомассы, у которых распад уменьшался при воздействии дождевой воды и тому подобного, и характеристики удобства в обращении во время хранения вне помещения были обеспечены.
<Пример В>
В примерах от В-1 до В-4 (ГДТ) за исключением использования в качестве материала исходного сырья для биомассы европейской красной сосны материал исходного сырья для биомассы нагревали до целевых температур (температур нагревания, описанных в таблице 5) тем же самым образом, как и в примере А. Таблица 5 и таблица 6 демонстрируют свойства получающегося в результате твердого топлива на основе биомассы В (примеры от В-1 до В-4), полученного после стадии нагревания. Подобным образом, также продемонстрированы и свойства из сравнительного примера В (БГ). Как и в примере А, в примерах от В-1 до В-4 и сравнительном примере В связующее не используют. Поскольку уровни влагосодержания после погружения в воду представляют собой соответствующие характеристики после погружения на протяжении более, чем 100 часов (168 часов в примере В), уровень влагосодержания в твердом топливе В, как это считается, достигал равновесия. Методы измерения свойств твердого топлива на основе биомассы являются теми же самыми, что и соответствующие методы, описанные в представленном выше примере А. Размолоспособность в шаровой мельнице, описанную в таблице 6, измеряли следующим далее образом.
[Размолоспособность в шаровой мельнице]
Время измельчения в порошок для каждого твердого топлива на основе биомассы В составляло 20 минут, и в качестве пункта измельчения в порошок определяли массовую долю, прошедшую через сито на 150 мкм, по истечении 20 минут. В настоящем документе измерение проводили при использовании шаровой мельницы в соответствии с документом JIS M4002, где в цилиндрический контейнер, имеющий внутренний диаметр 305 мм × длину по оси 305 мм, загружали шарики от шарикоподшипников обычной марки в соответствии с определением в документе JIS B1501 (Ф 36,5 мм × 43 шарика, Ф 30,2 мм × 67 шариков, Ф 24,4 мм × 10 шариков, Ф 19,1 мм × 71 шарик и Ф 15,9 мм × 94 шарика) и контейнер вращали при скорости 70 об./мин. Большее значение указывает на улучшение размолоспособности. Как это было подтверждено, при увеличении температуры нагревания пункт измельчения в порошок увеличивался.
Сравнительный пример В подвергался распаду незамедлительно после погружения в воду. В противоположность этому, в примерах В-1, В-3 и В-4 связывание или адгезия между частицами измельченной в порошок биомассы сохраняются даже после погружения в воду (168 часов), и они не подвергались распаду. Таким образом, вследствие сохранения твердых форм даже после погружения было возможным измерение уровня влагосодержания, и, таким образом, было подтверждено формирование водостойкости. Кроме того, в сопоставлении со сравнительным примером В улучшается размолоспособность, а также уменьшается значение ХПК. С точки зрения водостойкости (уровня влагосодержания после погружения) в особенности превосходным является твердое топливо на основе биомассы из примера В-3, а с точки зрения выхода в особенности превосходные физические свойства продемонстрировали твердые топлива на основе биомассы из примеров В-2 и В-3.
В дополнение к этому, как это предполагается, пример В-2 характеризуется превосходными водостойкостью и размолоспособностью исходя из развития прохождения сшивания в твердом состоянии и представляет собой топливо, характеризующееся уменьшенным значением ХПК.
<Пример С>
За исключением использования в качестве материала исходного сырья для биомассы миндального старовозрастного дерева материал исходного сырья для биомассы нагревали до целевых температур (температур нагревания, описанных в таблице 5) тем же самым образом, как и в примере А, (примеры от С-1 до С-4: ГДТ). Размолоспособность в шаровой мельнице измеряли тем же самым образом, как и в вышеупомянутом примере В. Таблица 5 и таблица 6 демонстрируют свойства получающегося в результате твердого топлива на основе биомассы С, полученного после стадии нагревания. Подобно примеру В, поскольку уровни влагосодержания после погружения в воду представляют собой соответствующие характеристики после погружения на протяжении более, чем 100 часов (168 часов в примере С), уровень влагосодержания, как это считается, достигал равновесия. Подобным образом, также продемонстрированы свойства из сравнительного примера С (БГ). В примерах от С-1 до С-4 и сравнительном примере С связующее не используют.
Сравнительный пример С подвергался распаду незамедлительно после погружения в воду. В противоположность этому, в примерах от С-1 до С-4 связывание или адгезия между частицами измельченной в порошок биомассы сохранялись даже после погружения в воду, и они не подвергались распаду, что указывает на улучшение водостойкости. В дополнение к этому, указывается на улучшение размолоспособности и уменьшение значения ХПК. С точек зрения значения ХПК и водостойкости (уровня влагосодержания после погружения) превосходными являются примеры С-2, С-3 и С-4, а с точки зрения термического выхода превосходными являются примеры С-1, С-2 и С-3. В настоящем документе в то время, как значение ИРХ из примера С-1 является меньшим, чем в сравнительном примере С, как это представляется, это обуславливается разбросами характеристик для материалов исходного сырья и погрешностями измерений, и поэтому как это предполагается, пример С-1 характеризуется значением ИРХ, равным или большим в сопоставлении с, по меньшей мере, тем, что имеет место в сравнительном примере С.
<Пример D>
За исключением использования в качестве материала исходного сырья для биомассы смеси в виде (30% (масс.) скорлупы миндаля + 70% (масс.) миндального старовозрастного дерева) материал исходного сырья для биомассы нагревали до целевых температур (температур нагревания, описанных в таблице 5) тем же самым образом, как и в примере А, (примеры от D-1 до D-4: ГДТ). Размолоспособность в шаровой мельнице измеряли тем же самым образом, как и в вышеупомянутом примере В. Таблица 5 и таблица 6 демонстрируют свойства получающегося в результате твердого топлива на основе биомассы D, полученного после стадии нагревания. Поскольку уровни влагосодержания после погружения в воду представляют собой соответствующие характеристики после погружения на протяжении более, чем 100 часов (168 часов в примере D), уровень влагосодержания, как это считается, достигал равновесия. Подобным образом, также продемонстрированы свойства из сравнительного примера D (БГ). В примерах от D-1 до D-4 и сравнительном примере D связующее не используют.
Сравнительный пример D подвергался распаду незамедлительно после погружения в воду. В противоположность этому, в примерах от D-1 до D-4 связывание или адгезия между частицами измельченной в порошок биомассы сохранялись даже после погружения в воду, и они не подвергались распаду, что указывает на улучшение водостойкости. В дополнение к этому, указывается на улучшение размолоспособности и уменьшение значения ХПК. С точки зрения значения ХПК превосходными являются примеры D-2, D-3 и D-4, а с точки зрения термического выхода превосходными являются примеры D-2, D-3 и D-4. Примеры D-1, D-2 и D-3 продемонстрировали в особенности превосходные физические свойства.
<Пример Е>
За исключением использования в качестве материала исходного сырья для биомассы ксилемной части акации и формования его в форме таблетки и за исключением использования трубчатой печи, характеризующейся значением ϕ70 мм, в качестве аппаратуры для нагревания материал исходного сырья для биомассы нагревали до целевых температур (температур нагревания, описанных в таблице 5) тем же самым образом, как и в примере А, (примеры от Е-1 до Е-3: ГДТ). Таблица 5 и таблица 6 демонстрируют свойства получающегося в результате твердого топлива на основе биомассы Е, полученного после стадии нагревания. Поскольку уровни влагосодержания после погружения в воду представляют собой соответствующие характеристики после погружения на протяжении более, чем 100 часов (168 часов в примере Е), уровень влагосодержания, как это считается, достигал равновесия. Подобным образом, также продемонстрированы свойства из сравнительного примера Е (БГ). В примерах от Е-1 до Е-3 и сравнительном примере Е связующее не используют. В примере Е проводили измерение значения рН в результате погружения твердых топлив при соотношении между количествами твердых и жидких веществ 1 : 13. В настоящем документе время погружения из сравнительного примера Е в таблице 6 является временем, когда измеряли значение рН, а именно, это означает то, что значение рН измеряли по истечении 96 часов после погружения твердого топлива из сравнительного примера Е.
Сравнительный пример Е подвергался распаду незамедлительно после погружения в воду. Однако, в примерах от Е-1 до Е-3 связывание или адгезия между частицами измельченной в порошок биомассы сохраняются, и они не подвергались распаду, что демонстрирует водостойкость. С точки зрения водостойкости (уровня влагосодержания после погружения) превосходными являются примеры Е-2 и Е-3, а с точки зрения термического выхода превосходными являются примеры Е-1 и Е-2. В примере Е согласно оценке описанное выше сшивание в твердом состоянии протекает также и в материале ГДТ, нагретом в диапазоне от 240 до 270°С, и поэтому водостойкость, значение ХПК и размолоспособность и тому подобное считаются превосходными. В то время, как термический выход из примера Е-1 превышает 100%, это обуславливалось разбросами характеристик для материалов исходного сырья и погрешностями измерений.
<Пример F>
За исключением использования в качестве материала исходного сырья для биомассы коры акации материал исходного сырья для биомассы нагревают до целевых температур (температур нагревания, описанных в таблице 5) тем же самым образом, как и в примере Е, (примеры от F-1 до F-4: ГДТ). Таблица 5 и таблица 6 демонстрируют свойства получающегося в результате твердого топлива на основе биомассы F, полученного после стадии нагревания. Поскольку уровни влагосодержания после погружения в воду представляют собой соответствующие характеристики после погружения на протяжении более, чем 100 часов (168 часов в примере F), уровень влагосодержания, как это считается, достигал равновесия. Подобным образом, также продемонстрированы свойства из сравнительного примера F (БГ). В примерах от F-1 до F-4 и сравнительном примере F связующее не используют. В примере F проводили измерение значения рН в результате погружения твердых топлив при соотношении между количествами твердых и жидких веществ 1 : 13. В настоящем документе время погружения из сравнительного примера F в таблице 6 является временем, когда измеряли значение рН, а именно, это означает то, что значение рН измеряли по истечении 96 часов после погружения твердого топлива из сравнительного примера F.
Сравнительный пример F подвергался распаду по истечении одного часа после погружения в воду. Однако, в примерах от F-1 до F-4 связывание или адгезия между частицами измельченной в порошок биомассы сохраняются, и они не подвергались распаду, что демонстрирует водостойкость. С точки зрения значения ХПК и водостойкости (уровня влагосодержания после погружения) превосходными являются примеры F-2, F-3 и F-4, а с точки зрения термического выхода превосходными являются примеры F-1, F-2 и F-3.
<Пример G>
За исключением использования в качестве материала исходного сырья для биомассы смеси в виде (70% (масс.) скорлупы миндаля + 30% (масс.) скорлупы грецкого ореха) и за исключением использования трубчатой печи, характеризующейся значением ϕ70 мм, в качестве аппаратуры для нагревания материал исходного сырья для биомассы нагревали до целевых температур (температур нагревания, описанных в таблице 5) тем же самым образом, как и в примере А, (примеры от G-1 до G-4: ГДТ). Таблица 5 и таблица 6 демонстрируют свойства получающегося в результате твердого топлива на основе биомассы G, полученного после стадии нагревания. Поскольку уровни влагосодержания после погружения в воду представляют собой соответствующие характеристики после погружения на протяжении более, чем 100 часов (144 часа в примере G), уровень влагосодержания, как это считается, достигал равновесия. Подобным образом, также продемонстрированы свойства из сравнительного примера F (БГ). В примерах от G-1 до G-4 и сравнительном примере G связующее не используют.
Сравнительный пример G подвергался распаду незамедлительно после погружения в воду. Однако, в примерах от G-1 до G-4 связывание или адгезия между частицами измельченной в порошок биомассы сохраняются, и они не подвергались распаду, что демонстрирует водостойкость. С точки зрения значения ХПК и водостойкости (уровня влагосодержания после погружения) превосходными являются примеры G-2, G-3 и G-4, а с точки зрения термического выхода превосходными являются примеры G-1, G-2 и G-3. В то время, как термический выход из примера G-2 превышает 100%, это обуславливалось разбросами характеристик для материалов исходного сырья и погрешностями измерений.
<Пример Н>
За исключением использования в качестве материала исходного сырья для биомассы саговой пальмы материал исходного сырья для биомассы нагревают до целевых температур (температур нагревания, описанных в таблице 5) тем же самым образом, как и в примере А, (примеры от Н-1 до Н-4: ГДТ). Размолоспособность в шаровой мельнице измеряли тем же самым образом, как и в вышеупомянутом примере В. Таблица 5 и таблица 6 демонстрируют свойства получающегося в результате твердого топлива на основе биомассы Н, полученного после стадии нагревания. Поскольку уровни влагосодержания после погружения в воду представляют собой соответствующие характеристики после погружения на протяжении более, чем 100 часов (168 часов в примере Н), уровень влагосодержания, как это считается, достигал равновесия. Подобным образом, также продемонстрированы свойства из сравнительного примера Н (БГ). В примерах от Н-1 до Н-4 и сравнительном примере Н связующее не используют. В примере В настоящем документе время погружения из сравнительного примера Н в таблице 6 является временем, когда измеряли значение рН, а именно, это означает то, что значение рН измеряли по истечении 24 часов после погружения твердого топлива из сравнительного примера Н.
Сравнительный пример Н подвергался распаду по истечении трех часов после погружения в воду. Однако, в примерах от Н-1 до Н-4 связывание или адгезия между частицами измельченной в порошок биомассы сохраняются, и они не подвергались распаду, что демонстрирует водостойкость. С точки зрения значения ХПК, значения рН (несколько низкого) и водостойкости (уровня влагосодержания после погружения) превосходными являются примеры Н-2, Н-3 и Н-4, а с точки зрения термического выхода превосходными являются примеры Н-1, Н-2 и Н-3.
<Пример I>
За исключением использования в качестве материала исходного сырья для биомассы материала ПФГ (пустой фруктовой грозди, которая представляет собой остаток от переработки пальмового масла) материал исходного сырья для биомассы нагревали до целевых температур (температур нагревания, описанных в таблице 5) тем же самым образом, как и в примере А, (примеры от I-1 до I-4: ГДТ). Таблица 5 и таблица 6 демонстрируют свойства получающегося в результате твердого топлива на основе биомассы I, полученного после стадии нагревания. Поскольку уровни влагосодержания после погружения в воду представляют собой соответствующие характеристики после погружения на протяжении более, чем 100 часов (168 часов в примере I), уровень влагосодержания, как это считается, достигал равновесия. Подобным образом, также продемонстрированы свойства из сравнительного примера I (БГ). В примерах от I-1 до I-4 и сравнительном примере I связующее не используют.
Механическую стойкость до и после погружения в воду для примера I-3, который нагревали при 270°С, и примера I-4, который нагревали при 300°С, измеряли при использовании следующего далее метода. Изготовленный из полипропилена контейнер на 1000 куб. см заполняли при использовании 50 г образца и вращали при 60 об./мин на протяжении 30 минут (1800 вращений в совокупности) при использовании устройства Mazemazeman (торговая марка) SKH-15DT, производства компании MISUGI LTD. Образец после вращательной обработки просеивали при использовании сита, имеющего круглые отверстия с диаметром 3,15 мм, и рассчитывали механическую стойкость (МС) при использовании следующего далее уравнения:
МС = (m1/m0) × 100
В уравнении m0 представляет собой массу образца до вращательной обработки, m1 представляет собой оставшуюся на сите массу образца после вращательной обработки.
Сравнительный пример I подвергался распаду незамедлительно после погружения в воду. Однако, в примерах от I-1 до I-4 связывание или адгезия между частицами измельченной в порошок биомассы сохраняются, и они не подвергались распаду, что демонстрирует водостойкость. С точки зрения значения ХПК и водостойкости (уровня влагосодержания после погружения) превосходными являются примеры I-2, I-3 и I-4, а с точки зрения термического выхода превосходными являются примеры I-1, I-2 и I-3.
<Пример J>
За исключением использования в качестве материала исходного сырья для биомассы диптерокарпа материал исходного сырья для биомассы нагревали до целевых температур (температур нагревания, описанных в таблице 5) тем же самым образом, как и в примере А, (примеры J-1 и J-2: ГДТ). Таблица 5 и таблица 6 демонстрируют свойства получающегося в результате твердого топлива на основе биомассы J, полученного после стадии нагревания. Поскольку уровни влагосодержания после погружения в воду представляют собой соответствующие характеристики после погружения на протяжении более, чем 100 часов (168 часов в примере J), уровень влагосодержания, как это считается, достигал равновесия. Подобным образом, также продемонстрированы свойства из сравнительного примера J (БГ). В примерах J-1 и J-2 и сравнительном примере J связующее не используют.
Сравнительный пример J подвергался распаду незамедлительно после погружения в воду. Однако, в примерах J-1 и J-2 связывание или адгезия между частицами измельченной в порошок биомассы сохраняются, и они не подвергались распаду, что демонстрирует водостойкость. Превосходные результаты получали также и для значения ХПК.
<Пример К>
За исключением использования в качестве материала исходного сырья для биомассы каучукового дерева и за исключением использования трубчатой печи, характеризующейся значением ϕ70 мм, в качестве аппаратуры для нагревания материал исходного сырья для биомассы нагревали до целевых температур (температур нагревания, описанных в таблице 5) тем же самым образом, как и в примере А, (пример К-1). Таблица 5 и таблица 6 демонстрируют свойства получающегося в результате твердого топлива на основе биомассы К, полученного после стадии нагревания. Подобным образом, также продемонстрированы свойства из сравнительного примера К (БГ). В примерах и сравнительном примере связующее не используют.
Сравнительный пример К предположительно подвергается распаду в результате погружения в воду, как и другие сравнительные примеры. С другой стороны, предположительно пример К-1 не подвергается распаду даже в результате погружения в воду вследствие вышеупомянутого сшивания в твердом состоянии, и будут получены улучшение размолоспособности, уменьшение значения ХПК и тому подобное. В то время, как пример К-1 нагревали при 270°С, тот же самый эффект ожидается для температуры нагревания в диапазоне от 230 до 270°С тем же самым образом, что и описанный выше.
<Распределение абсорбирования воды>
В целях сопоставления водостойкости материалов ГПТ и ГДТ рассматривали распределение натрия в твердых топливах на основе биомассы после абсорбирования воды при использовании физиологического солевого раствора. В качестве образца материала ГПТ использовали твердое топливо, полученное в результате нагревания материала исходного сырья на основе европейской красной сосны при 250°С и формования в виде гранул, имеющих диаметр 6 мм. В качестве образца материала ГДТ использовали твердое топливо (твердое топливо В), полученное в результате формования материала исходного сырья на основе европейской красной сосны в виде гранул, имеющих диаметр 6 мм, и нагревания их при 250°С. Материалы ГДТ и ГПТ погружали в физиологический солевой раствор при 0,9% (масс.) на 5 дней. В результате, как демонстрирует внешний вид гранул фиг. 24, материал ГДТ сохранял свою форму гранул (фиг. 24, слева), в то время как материал ГПТ в значительной степени подвергался распаду (фиг. 24, справа). Кроме того, для каждого материала, выбираемого из материалов ГПТ и ГДТ, образцы до и после погружения в физиологический солевой раствор при 0,9% (масс.) на 5 дней анализировали в их поперечном сечении в рамках анализа при использовании метода ЭЗМА (Electron Probe MicroAnalyser) для сопоставления распределения Na. В материале ГДТ распределение Na сохраняется на поверхности гранул и не проникает в их внутреннее пространство, в то время как в материале ГПТ Na в широких масштабах распределяется во внутреннем пространстве гранул (см. фиг. 25). Это означает меньшее проникновение физиологического солевого раствора в материал ГДТ в сопоставлении с материалом ГПТ. Как это предполагается исходя из данного результата, в материале ГДТ продукты термического разложения экстрагированных компонентов производят сшивание в твердом состоянии в зазоре между примыкающими частицами измельченной в порошок биомассы и становятся гидрофобными, что предотвращает проникновение воды, в то время как в материале ГПТ вследствие наличия для воды возможности проникновения в зазор между частицами измельченной в порошок биомассы вода проникает во внутреннее пространство гранул и расширяет зазоры между частицами измельченной в порошок биомассы, что приводит к распаду.
[Степень расширения до и после погружения в воду]
Измеряли длину гранул твердых топлив из примеров А-1 и А-3 до и после погружения в воду. Для длины гранулы выбирали десять гранул до погружения и измеряли их длину при использовании электронного калибра (производства компании Mitutoyo: CD-15CX, воспроизводимая точность составляет 0,01 мм, и второй десятичный разряд округлялся) и еще раз длину тех же самых гранул измеряли при использовании электронного калибра по истечении 72 часов погружения в воду. В случае наличия диагонали для торца гранулы до и/или после погружения измеряли длину вплоть до самого удаленного участка торца. Таблица 7 демонстрирует результаты измерений. Как это продемонстрировано в таблице 7, длина гранулы в примере А-1 в среднем увеличивалась на 4,6%, а в примере А-3 она в среднем увеличивалась на 0,2%.
Таблица 7
L1 (мм) до погружения
L2 (мм) по истечении 72 часов после погружения
(Средняя) степень расширения длины
Пример A-1
Пример A-3
Пример A-1
Пример A-3
Пример A-1
Пример A-3
17,4
18,9
20,1
15,9
{(L2 - L1)/L1} × 100%
17,9
18,7
17,1
18,1
19,8
17,9
20,8
13,5
16,5
17,5
18,0
17,5
19,7
15,0
19,5
17,7
18,0
13,8
18,6
14,7
18,1
16,2
19,6
18,9
20,2
17,8
19,7
17,6
17,5
17,4
18,2
19,0
18,2
14,9
20,1
15,6
в среднем 18,33
в среднем 16,81
в среднем 19,17
в среднем 16,85
4,6
0,2
Обратите внимание: В таблице 7 значения в одной и той же строке не соответствуют одному и тому же образцу.
В дополнение к этому, при использовании того же самого электронного калибра и того же самого метода измерения, как и для таблицы 7, измеряли диаметр гранул для твердых топлив из примеров от А-1 до А-6 до и после погружения в воду. Таблица 8 демонстрирует результаты измерения. Измеренное значение диаметра гранулы представляет собой среднее значение для десяти образцов, случайным образом выбранных, соответственно, из примеров от А-1 до А-6.
Таблица 8
До погружения в воду
После погружения в воду
Степень расширения диаметра {(φ2 - φ1)/φ1} × 100%
Первоначальный диаметр φ1 (мм)
Время (ч)
Размер φ2 (мм)
Сравнительный пример A
Φ 8,0
24
-
-
Пример A-1
Φ 7,8
168
Φ 8,4
7,7
Пример A-2
Φ 7,7
168
Φ 8,1
5,2
Пример A-3
Φ 7,5
168
Φ 7,8
4,0
Пример A-4
Φ 7,5
168
Φ 7,7
2,7
Пример A-5
Φ 7,3
168
Φ 7,5
2,7
Пример A-6
Φ 7,2
144
Φ 7,3
1,4
Как это указывается в таблице 7 и таблице 8, более высокая температура на стадии нагревания обеспечивает получение меньшей степени расширения. Расширение, как это представляется, подавляется в результате прохождения сшивания в твердом состоянии вследствие нагревания. В то время, как степень расширения диаметра из таблицы 8 является большим, чем степень расширения длины из таблицы 7, как это представляется, это обуславливается более продолжительным временем погружения в таблице 7, а также обуславливается наличием в примере А формы гранул, которую уплотняли в основном в радиальном направлении, и поэтому расширение в радиальном направлении становится большим. Как это необходимо отметить, в таблице 8 степень расширения диаметра остается на уровне 10% и менее даже в примере А-1, который характеризуется наибольшей степенью расширения. В примере А степени расширения диаметра и длины предпочтительно составляют 10% и менее, а более предпочтительно 7% и менее. Степень расширения объема предпочтительно составляет 133% и менее, а более предпочтительно 123% и менее.
В то время, как таблица 7 и таблица 8 демонстрируют степени расширения из примера А, степени расширения из примеров от В до J будут рассчитываться на основании результатов из таблицы 6. Степень расширения рассчитывали при использовании следующего далее уравнения (2), которое использовали для примера А.
Степень расширения = {(значение после погружения - значение до погружения)/значение до погружения} × 100 ... (2)
Пример В имеет форму гранул, и, таким образом, степень расширения диаметра рассчитывали на основании уравнения (2) при использовании диаметра гранул до погружения (первоначальных размеров из таблицы 6) и диаметра гранул после погружения (размера после погружения из таблицы 6), и результат составляет 15% и менее (обратите внимание на то, что ниже в настоящем документе для вычисления степеней расширения диаметра из примера В используют уравнение (2)). Поскольку соотношение степень расширения длины < степень расширения диаметра может быть оценено для формы гранул, как и в примере А, степень расширения длины из примера В может принимать значение, доходящее вплоть до 15% и менее. После этого степень расширения объема рассчитывают составляющей 152% и менее (объем после погружения по отношению к объему 100% до погружения; и то же самое относится к следующим далее примерам С и ниже в настоящем документе). В примере В степень расширения диаметра предпочтительно составляет 20% и менее, а более предпочтительно 10% и менее. Степень расширения объема предпочтительно составляет 173% и менее, а более предпочтительно 133% и менее.
Пример С также имеет форму гранул, степень расширения диаметра до и после погружения составляет 7,2% и менее, а степень расширения длины принимает значение 7,2% в наибольшем случае; и, таким образом, степень расширения объема составляет 123% и менее (степени расширения объема для гранул в следующих далее примерах будут рассчитываться тем же самым образом). В примере С степень расширения диаметра предпочтительно составляет 13% и менее, а более предпочтительно 7% и менее. Степень расширения объема предпочтительно составляет 144% и менее, а более предпочтительно 123% и менее.
В примере D (в форме гранул) степень расширения диаметра до и после погружения составляет 8,8%, и степень расширения объема на ее основе составляет 129% и менее. В примере D степень расширения диаметра предпочтительно составляет 10% и менее, а более предпочтительно 8% и менее. Степень расширения объема предпочтительно составляет 133% и менее, а более предпочтительно 126% и менее.
Пример Е имеет форму таблеток, степень расширения диаметра (ϕ) составляет 2,5% и менее, степень расширения высоты (Н) составляет 40% и менее, и степень расширения объема составляет 147% и менее. Степень расширения диаметра предпочтительно составляет 5% и менее, а более предпочтительно 2,3% и менее. Степень расширения высоты предпочтительно составляет 50% и менее, более предпочтительно 20% и менее. Степень расширения объема предпочтительно составляет 165% и менее, а более предпочтительно 126% и менее.
В примере F (в форме таблеток) степень расширения диаметра составляет 4,0% и менее, степень расширения высоты составляет 15% и менее, и степень расширения объема составляет 124% и менее. В настоящем документе высота из примера F-3 после погружения, как это представляется, представляет собой результат наличия погрешности измерений или разброса характеристик вследствие индивидуальных различий. Степень расширения диаметра предпочтительно составляет 5% и менее, более предпочтительно 3% и менее. Степень расширения высоты предпочтительно составляет 40% и менее, а более предпочтительно 10% и менее. Степень расширения объема предпочтительно составляет 154% и менее, а более предпочтительно 117% и менее.
В примере G (в форме гранул) степень расширения диаметра до и после погружения составляет 8,8% и менее, и степень расширения объема на ее основе составляет 129% и менее. Степень расширения диаметра предпочтительно составляет 10% и менее, а более предпочтительно 8% и менее. Степень расширения объема предпочтительно составляет 133% и менее, а более предпочтительно 126% и менее.
В примере Н (в форме гранул) степень расширения диаметра до и после погружения составляет 6,9% и менее, и степень расширения объема на ее основе составляет 122% и менее. Степень расширения диаметра предпочтительно составляет 10% и менее, а более предпочтительно 7% и менее. Степень расширения объема предпочтительно составляет 133% и менее, а более предпочтительно 123% и менее.
В примере I (в форме гранул) степень расширения диаметра до и после погружения составляет 4,1% и менее, и степень расширения объема на ее основе составляет 113% и менее. Степень расширения диаметра предпочтительно составляет 10% и менее, а более предпочтительно 5% и менее. Степень расширения объема предпочтительно составляет 133% и менее, а более предпочтительно 116% и менее.
В примере J (в форме гранул) степень расширения диаметра до и после погружения составляет 5,4% и менее, и степень расширения объема на ее основе составляет 117% и менее. Степень расширения диаметра предпочтительно составляет 20% и менее, а более предпочтительно 10% и менее. Степень расширения объема предпочтительно составляет 173% и менее, а более предпочтительно 133% и менее.
В соответствии с представленным выше описанием изобретения для твердых топлив (ГДТ) настоящего изобретения, использующих биомассу в качестве материала исходного сырья, степень расширения длины (в том числе диаметра и высоты) до и после погружения предпочтительно составляет 40% и менее для каждого случая, и степень расширения объема предпочтительно составляет приблизительно 275% и менее. Кроме того, более предпочтительным является то, когда степени расширения диаметра и длины составляют 30% и менее, и степень расширения объема составляет приблизительно 220% и менее. Тем не менее, кроме того, более предпочтительным является то когда степени расширения диаметра и длины составляют 20% и менее, и степень расширения объема составляет приблизительно 173% и менее. Тем не менее, кроме того, более предпочтительным является то, когда степени расширения диаметра и длины составляют 10% и менее, а степень расширения объема составляет приблизительно 133% и менее. В случае нахождения степени расширения после погружения в воду в определенном диапазоне, соответствующем представленному выше, твердое топливо на основе биомассы (ГДТ) не будет подвергаться распаду даже в результате погружения, что демонстрирует наличие у него водостойкости.
Для каждого материала исходного сырья на основе каучукового дерева, акации и диптерокарпа отдельно получали и подвергали испытаниям материал ГДТ. Результаты испытаний продемонстрированы в представленных ниже таблицах 9 и 10. В результатах испытаний из таблиц 9 и 10 каучуковое дерево описывается как пример а, акация - как пример b, а диптерокарп - как пример с.
ЦИФРОВЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
1 ПЕЧЬ ДЛЯ КАРБОНИЗАЦИИ
2 ВИБРАЦИОННЫЙ ТРАНСПОРТЕР
11 ТЕРМОМЕТР
21 СЕКЦИЯ СОРТИРОВАНИЯ ПО КРУПНОСТИ (УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОРТИРОВАНИЯ ПО КРУПНОСТИ)
22 СЕКЦИЯ ОХЛАЖДЕНИЯ (УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ)
22а СЕКЦИЯ РАСПЫЛЕНИЯ (УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПЫЛЕНИЯ ВОДЫ)
22b ПЛОСКАЯ ПЛАСТИНА
24 СЕКЦИЯ РАЗДЕЛЕНИЯ
30 СЕКЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ (УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ)
100 СТАДИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОПЛИВА
110 СТАДИЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ В ПОРОШОК
120 СТАДИЯ ФОРМОВАНИЯ
130 СТАДИЯ НАГРЕВАНИЯ
200 СТАДИЯ СОРТИРОВАНИЯ ПО КРУПНОСТИ
300 СТАДИЯ ОХЛАЖДЕНИЯ
402 СИСТЕМА
403А АППАРАТУРА С ВИБРАЦИОННЫМ СИТОМ
403В ОХЛАЖДАЮЩИЙ ВИБРАЦИОННЫЙ ТРАНСПОРТЕР
421 СЕКЦИЯ СОРТИРОВАНИЯ ПО КРУПНОСТИ
421а СИТО
421b ВЫХОДНОЕ ОТВЕРСТИЕ
422 СЕКЦИЯ ОХЛАЖДЕНИЯ
422а СЕКЦИЯ РАСПЫЛИТЕЛЯ ВОДЫ
422b ПЛОСКАЯ ПЛАСТИНА