微粉炭ボイラ用のバイオマス燃料の製造方法
【課題】本発明は、硬質のバイオマス原料から、既存の石炭粉砕機で粉砕して微粉化できる微粉炭ボイラ用のバイオマス燃料を製造する方法を提供することにある。
【解決手段】本発明に係わる微粉炭ボイラ用のバイオマス燃料の製造方法は、ハードグローブ粉砕性指数（ＨＧＩ）が３０以下である種子殻を４００〜６００℃で炭化処理することを特徴とする。
【解決手段】本発明に係わる微粉炭ボイラ用のバイオマス燃料の製造方法は、ハードグローブ粉砕性指数（ＨＧＩ）が３０以下である種子殻を４００〜６００℃で炭化処理することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粉炭ボイラ用のバイオマス燃料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二酸化炭素等の温暖化ガス排出量の増加を抑制できるエネルギー源として、バイオマス燃料が脚光を浴びている。
【０００３】
固体バイオマス燃料については、種々の種類があるが、例えば海外のアブラヤシから生産するパーム油製品の残渣（以下、パーム残渣）を石炭火力発電所で燃焼させることが考えられている。パーム残渣を用いたバオイマス発電は、発電コストや調達ポテンシャルの面で優れていることに特徴がある。
【０００４】
パーム残渣としては、パーム果実房から果実を取り除いた空果房を細かく砕きペレット状に固めたパーム空果房ペレット（ＥＦＢペレット）、アブラヤシの内果皮であるパームシェル、パーム核油かす（ＰＫＥ）等がある。
【０００５】
高効率な石炭火力発電所では、石炭粉砕機で石炭を粉砕して、微粉炭をボイラまで搬送して燃焼させている。固体バイオマス燃料を微粉炭ボイラで燃焼するためには、石炭と同様に微粉化する必要がある。種子殻の一種であるパームシェルは、硬質であり脆くない性質を有し、石炭粉砕機の分級機を通過する大きさまで粉砕されるのに時間と動力を要し、石炭粉砕機の動力のモータ負荷制限により処理量が低くなる。そのため、硬質の固定バイオマスが石炭用に設定された分級機を通過することができず、固定バイオマスのボイラへの導入量が低く抑えられ、高効率な石炭火力発電所において、高いバイオマスの混焼比率での運転を行うことができなかった。
【０００６】
そこで、固体バイオマスを微粉粒と石炭粉砕機で粉砕できない粉粒片とに分離装置で分離し、分離された粉粒片を予めバイオマス粉砕機で微粉粒に粉砕する固体バイオマスの燃料供給装置がある（例えば、特許文献１参照）。粉砕された微粉粒は、分離装置で別途分離された固体バイオマス微粉粒と混合されて固体バイオマス燃料となり、石炭供給ラインに送られる。この装置によれば、硬質のバイオマス原料が混ざったバイオマスであっても、石炭との混焼用燃料として取り扱うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２１５７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１の固体バイオマスの燃料供給装置では、既存の石炭供給ラインに、分離装置とバイオマス粉砕機を設ける必要がある。しかし、既存の石炭火力発電所の中には、敷地の制約からこれら設備の設置が困難な場合があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、硬質のバイオマス原料から、既存の石炭粉砕機で粉砕して微粉化できる微粉炭ボイラ用のバイオマス燃料の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係わる微粉炭ボイラ用のバイオマス燃料の製造方法は、ハードグローブ粉砕性指数（ＨＧＩ）が３０以下である種子殻を４００〜６００℃で炭化処理することを特徴としている。
【００１１】
この際、炭化処理されたバイオマス燃料を石炭粉砕機で微粉化してもよい。さらに、種子殻はパームシェルとしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、硬質のバイオマス原料から、簡易な処理によって、既存の石炭粉砕機で粉砕して微粉化できる微粉炭ボイラ用のバイオマス燃料を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係わるバイオマス燃料の製造手順を示すフロー図である。
【図２】炭化処理装置の一例の構造図である。
【図３】パームシェルの炭化温度とＨＧＩ、熱量残存割合の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。
【００１５】
図１に本発明の実施形態に係わるバイオマス燃料の製造手順を表すフロー図を示す。
【００１６】
本発明では、硬質のバイオマス原料として、ハードグローブ粉砕性指数（以下ＨＧＩと呼ぶ）が３０以下である種子殻Ｓを対象とする。ＨＧＩは粉砕性の難易度を示す指標であり、一定の石炭を所定時間粉砕に掛け、所定粒度以下の重量割合から算出する。この数字の大きいもの程粉砕されやすい石炭となる。石炭の多くは４０〜７０の範囲に入るため、ＨＧＩが３０以下というのは、通常の石炭よりも硬質であることを表している。
【００１７】
このような硬度の種子殻Ｓとしては、クルミ、梅の種子殻、パームシェル、椰子殻（ココヤシの内果皮）などを例示できるが、調達コストや調達量の点からパームシェルが最も好ましい。
【００１８】
この種子殻Ｓをまず炭化処理する（Ｓ１）。炭化処理とは、所定の温度で１〜数時間、低酸素状態で蒸し焼きにして粒状化することである。炭化処理することで、原料が柔らかくなり石炭のように崩れやすくすることができる。
【００１９】
炭化処理は公知の方法を用いて行うことができる。図２に、炭化処理装置の一例の構造図を示す。投入口１に投入された種子殻は、炭化処理部２に送られ、周囲の加熱部３から供給される熱により加熱される。その際、炭化処理部２内は、必要に応じて炭化処理装置の排気ガスや窒素が封入され、酸素の供給は遮断される。一定時間経過後に、炭化処理された種子殻Ｓ’は排出口４から排出される。
【００２０】
炭化処理時の加熱温度（以下炭化温度と呼ぶ）は、４００℃〜６００℃が好ましい。さらに、炭化温度は４００℃〜５００℃がより好まく、４００℃〜４５０℃が最も好ましい。
【００２１】
炭化温度範囲を設定した理由を図３を用いて説明する。図３はパームシェルにおける炭化温度とＨＧＩおよび熱量残存量の関係を示したグラフである。熱量残存量とは、炭化前を１００とした場合の炭化後のバイオマス燃料に残っている熱量割合を示す。図中には、熱量残存割合における試験温度範囲の線形近似線を実線で、同じく外挿範囲の線形近似線を点線で記載した。
【００２２】
図３によれば、炭化温度が３００℃以上になるとＨＧＩが増加し、４００℃の時点でＨＧＩが４０以上になり、通常の石炭の範囲に収まることが分かる。よって、炭化温度は４００℃以上と設定した。
【００２３】
また、同図によれば炭化温度が増加すると熱量残存量は反比例して減少することがわかる。これは、加熱により、パールシェルに含まれている炭素や水素等の揮発成分がガス化して熱量が低下するためである。炭化温度は熱量残存量を維持できるように、なるべく低い温度とするのが好ましい。特に、６００℃以上では熱量残存量が５０％以下になり処理効率が低下するため、炭化温度の上限値として好ましい値を６００℃と設定した。
【００２４】
現在の微粉炭ボイラでは、石炭粉砕機として主に竪型粉砕機が用いられており、この粉砕や分級の能力は石炭の硬度を対象に設定されている。前述の炭化処理後であれば硬質の種子殻であっても石炭と同様の硬度となるため、既存の石炭粉砕機で十分に粉砕、分級することができる。
【００２５】
以上、説明したとおり、本発明に係わる方法によれば、硬質のバイオマス原料から、簡易な炭化処理によって、既存の石炭粉砕機で粉砕して微粉化できる微粉炭ボイラ用のバイオマス燃料Ｂを製造することができる。
【符号の説明】
【００２６】
１ 投入口
２ 炭化処理部
３ 加熱部
４ 排出口
Ｓ 種子殻
Ｓ’ 炭化処理された種子殻
Ｂ 微粉炭ボイラ用のバイオマス燃料
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粉炭ボイラ用のバイオマス燃料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二酸化炭素等の温暖化ガス排出量の増加を抑制できるエネルギー源として、バイオマス燃料が脚光を浴びている。
【０００３】
固体バイオマス燃料については、種々の種類があるが、例えば海外のアブラヤシから生産するパーム油製品の残渣（以下、パーム残渣）を石炭火力発電所で燃焼させることが考えられている。パーム残渣を用いたバオイマス発電は、発電コストや調達ポテンシャルの面で優れていることに特徴がある。
【０００４】
パーム残渣としては、パーム果実房から果実を取り除いた空果房を細かく砕きペレット状に固めたパーム空果房ペレット（ＥＦＢペレット）、アブラヤシの内果皮であるパームシェル、パーム核油かす（ＰＫＥ）等がある。
【０００５】
高効率な石炭火力発電所では、石炭粉砕機で石炭を粉砕して、微粉炭をボイラまで搬送して燃焼させている。固体バイオマス燃料を微粉炭ボイラで燃焼するためには、石炭と同様に微粉化する必要がある。種子殻の一種であるパームシェルは、硬質であり脆くない性質を有し、石炭粉砕機の分級機を通過する大きさまで粉砕されるのに時間と動力を要し、石炭粉砕機の動力のモータ負荷制限により処理量が低くなる。そのため、硬質の固定バイオマスが石炭用に設定された分級機を通過することができず、固定バイオマスのボイラへの導入量が低く抑えられ、高効率な石炭火力発電所において、高いバイオマスの混焼比率での運転を行うことができなかった。
【０００６】
そこで、固体バイオマスを微粉粒と石炭粉砕機で粉砕できない粉粒片とに分離装置で分離し、分離された粉粒片を予めバイオマス粉砕機で微粉粒に粉砕する固体バイオマスの燃料供給装置がある（例えば、特許文献１参照）。粉砕された微粉粒は、分離装置で別途分離された固体バイオマス微粉粒と混合されて固体バイオマス燃料となり、石炭供給ラインに送られる。この装置によれば、硬質のバイオマス原料が混ざったバイオマスであっても、石炭との混焼用燃料として取り扱うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２１５７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１の固体バイオマスの燃料供給装置では、既存の石炭供給ラインに、分離装置とバイオマス粉砕機を設ける必要がある。しかし、既存の石炭火力発電所の中には、敷地の制約からこれら設備の設置が困難な場合があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、硬質のバイオマス原料から、既存の石炭粉砕機で粉砕して微粉化できる微粉炭ボイラ用のバイオマス燃料の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係わる微粉炭ボイラ用のバイオマス燃料の製造方法は、ハードグローブ粉砕性指数（ＨＧＩ）が３０以下である種子殻を４００〜６００℃で炭化処理することを特徴としている。
【００１１】
この際、炭化処理されたバイオマス燃料を石炭粉砕機で微粉化してもよい。さらに、種子殻はパームシェルとしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、硬質のバイオマス原料から、簡易な処理によって、既存の石炭粉砕機で粉砕して微粉化できる微粉炭ボイラ用のバイオマス燃料を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係わるバイオマス燃料の製造手順を示すフロー図である。
【図２】炭化処理装置の一例の構造図である。
【図３】パームシェルの炭化温度とＨＧＩ、熱量残存割合の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。
【００１５】
図１に本発明の実施形態に係わるバイオマス燃料の製造手順を表すフロー図を示す。
【００１６】
本発明では、硬質のバイオマス原料として、ハードグローブ粉砕性指数（以下ＨＧＩと呼ぶ）が３０以下である種子殻Ｓを対象とする。ＨＧＩは粉砕性の難易度を示す指標であり、一定の石炭を所定時間粉砕に掛け、所定粒度以下の重量割合から算出する。この数字の大きいもの程粉砕されやすい石炭となる。石炭の多くは４０〜７０の範囲に入るため、ＨＧＩが３０以下というのは、通常の石炭よりも硬質であることを表している。
【００１７】
このような硬度の種子殻Ｓとしては、クルミ、梅の種子殻、パームシェル、椰子殻（ココヤシの内果皮）などを例示できるが、調達コストや調達量の点からパームシェルが最も好ましい。
【００１８】
この種子殻Ｓをまず炭化処理する（Ｓ１）。炭化処理とは、所定の温度で１〜数時間、低酸素状態で蒸し焼きにして粒状化することである。炭化処理することで、原料が柔らかくなり石炭のように崩れやすくすることができる。
【００１９】
炭化処理は公知の方法を用いて行うことができる。図２に、炭化処理装置の一例の構造図を示す。投入口１に投入された種子殻は、炭化処理部２に送られ、周囲の加熱部３から供給される熱により加熱される。その際、炭化処理部２内は、必要に応じて炭化処理装置の排気ガスや窒素が封入され、酸素の供給は遮断される。一定時間経過後に、炭化処理された種子殻Ｓ’は排出口４から排出される。
【００２０】
炭化処理時の加熱温度（以下炭化温度と呼ぶ）は、４００℃〜６００℃が好ましい。さらに、炭化温度は４００℃〜５００℃がより好まく、４００℃〜４５０℃が最も好ましい。
【００２１】
炭化温度範囲を設定した理由を図３を用いて説明する。図３はパームシェルにおける炭化温度とＨＧＩおよび熱量残存量の関係を示したグラフである。熱量残存量とは、炭化前を１００とした場合の炭化後のバイオマス燃料に残っている熱量割合を示す。図中には、熱量残存割合における試験温度範囲の線形近似線を実線で、同じく外挿範囲の線形近似線を点線で記載した。
【００２２】
図３によれば、炭化温度が３００℃以上になるとＨＧＩが増加し、４００℃の時点でＨＧＩが４０以上になり、通常の石炭の範囲に収まることが分かる。よって、炭化温度は４００℃以上と設定した。
【００２３】
また、同図によれば炭化温度が増加すると熱量残存量は反比例して減少することがわかる。これは、加熱により、パールシェルに含まれている炭素や水素等の揮発成分がガス化して熱量が低下するためである。炭化温度は熱量残存量を維持できるように、なるべく低い温度とするのが好ましい。特に、６００℃以上では熱量残存量が５０％以下になり処理効率が低下するため、炭化温度の上限値として好ましい値を６００℃と設定した。
【００２４】
現在の微粉炭ボイラでは、石炭粉砕機として主に竪型粉砕機が用いられており、この粉砕や分級の能力は石炭の硬度を対象に設定されている。前述の炭化処理後であれば硬質の種子殻であっても石炭と同様の硬度となるため、既存の石炭粉砕機で十分に粉砕、分級することができる。
【００２５】
以上、説明したとおり、本発明に係わる方法によれば、硬質のバイオマス原料から、簡易な炭化処理によって、既存の石炭粉砕機で粉砕して微粉化できる微粉炭ボイラ用のバイオマス燃料Ｂを製造することができる。
【符号の説明】
【００２６】
１ 投入口
２ 炭化処理部
３ 加熱部
４ 排出口
Ｓ 種子殻
Ｓ’ 炭化処理された種子殻
Ｂ 微粉炭ボイラ用のバイオマス燃料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハードグローブ粉砕性指数（ＨＧＩ）が３０以下である種子殻を４００〜６００℃で炭化処理することを特徴とする微粉炭ボイラ用のバイオマス燃料の製造方法。
【請求項２】
前記炭化処理の後に石炭粉砕機で微粉化することを特徴とする請求項１に記載の微粉炭ボイラ用のバイオマス燃料の製造方法。
【請求項３】
前記種子殻は椰子殻であることを特徴とする請求項１または２に記載の微粉炭ボイラ用のバイオマス燃料の製造方法。
【請求項１】
ハードグローブ粉砕性指数（ＨＧＩ）が３０以下である種子殻を４００〜６００℃で炭化処理することを特徴とする微粉炭ボイラ用のバイオマス燃料の製造方法。
【請求項２】
前記炭化処理の後に石炭粉砕機で微粉化することを特徴とする請求項１に記載の微粉炭ボイラ用のバイオマス燃料の製造方法。
【請求項３】
前記種子殻は椰子殻であることを特徴とする請求項１または２に記載の微粉炭ボイラ用のバイオマス燃料の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２２９２５９（Ｐ２０１０−２２９２５９Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７７３６８（Ｐ２００９−７７３６８）
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
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