CN108883445B - 生物质改性体系和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出工业上可实现的效率水平上的生物质改性体系和方法。生物质改性体系，其特征在于，包含如下工序而构成：第一工序，其中，将草本系生物质微粒化，将微粒化的草本系生物质浸入常压的水中，将草本系生物质脱水，分离为脱水水和脱水碎片并抽提，并且提取为含有高浓度钾的脱水水；在脱水碎片中混合碳酸钙的第二工序；第三工序，其中，使混合了碳酸钙的脱水碎片的一部分燃烧而使脱水水干燥，作为固体提取肥料。另外，生物质改性方法，其特征在于，将草本系生物质微粒化，将微粒化的草本系生物质浸入常压的水中，将草本系生物质脱水，分离为含有高浓度钾的脱水水和脱水碎片，在脱水碎片中混合碳酸钙，使混合了碳酸钙的脱水碎片的一部分燃烧而使脱水水干燥，作为固体提取肥料。
Description
技术领域
本发明涉及例如使用竹作为生物质而改性为燃料、肥料的生物质改性体系及其运用方法，特别涉及重视效率性的生物质改性体系和方法。
背景技术
近年来，从使用生物质来确保燃料(能量)或者由生物质生成肥料等的观点出发，进行了大量的研究。例如在专利文献1中，作为生物质，例如对于竹，提出了可将竹改性为燃料、进而由竹得到肥料的“植物性生物燃料改性方法、系统和生产方法”。
具体地，在专利文献1中提出了“将竹微粒化至粒径6mm以下，将微粒化的竹浸入常压的水中，对浸入了常压的水中的上述竹进行脱水，将经脱水的上述竹作为燃料利用，将通过脱水得到的溶液作为肥料利用的植物性生物燃料的改性方法”。
再有，竹为身边的存在，从前就以民生用为中心广泛地利用，为了工业的利用尝试作为燃料时，实际状态是几乎尚未被利用。作为其原因，可列举出：就竹而言，灰中的钾浓度高，灰的软化温度成为900℃以下，如果用锅炉使其燃烧，则产生作为灰的块的熔渣，最糟糕时发生阻塞等弊害；另外，也含有氯，通过燃烧而发生氯化熔融盐腐蚀等，作为竹原本具有的特质，尽管存在生长快、大量地生存的这些方面，但现状可以说是完全没有作为工业的燃料利用。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5753959号
发明内容
发明要解决的课题
根据上述专利文献1中记载的手法，可将竹中所含的钾等制成肥料，将竹本身制成燃料，即使使作为燃料的竹燃烧，燃烧温度也能够达到900℃以上，因此可避免如下的事态：产生作为灰的块的熔渣，最糟糕时发生阻塞等弊害。
但是，专利文献1只记载了如下方法：将竹微粒化，将微粒化的竹浸入常压的水中，对竹进行脱水，将经脱水的竹作为燃料利用，将通过脱水得到的溶液作为肥料利用，并没有具体地提出明确了工业化上的课题和对策的生物质改性体系及其运用方法。
的确，专利文献1中记载的手法在燃料化的层面上是充分的技术，但如何使溶出物成为肥料，另外对于竹所必要的水量如果单纯地成为10倍，则制成液肥或干燥用肥料也需要使大量的水分蒸发。该能量是大量的，预计将消耗改性的燃料的数十％。
由以上出发，在本发明中，将专利文献1的手法进一步发展，目的在于提出工业上可实现的效率水平上的生物质改性体系和方法。
用于解决课题的手段
由以上出发，在本发明中，提供生物质改性体系，其特征在于，包含下述系统而构成：第一系统，其中，将草本系生物质微粒化，将微粒化的草本系生物质浸入常压的水中，将草本系生物质脱水，分离为脱水水和脱水碎片，并且得到包含高浓度钾的脱水水；第二系统，其中，在脱水碎片中混合高熔融点物质；第三系统，其中，使混合了高熔融点物质的脱水碎片的一部分燃烧而使脱水水干燥，得到固体形式的肥料。
另外，本发明提供生物质改性方法，其特征在于，将草本系生物质微粒化，将微粒化的草本系生物质浸入常压的水中，将草本系生物质脱水，分离为含有高浓度钾的脱水水和脱水碎片，在脱水碎片中混合碳酸钙，使混合了碳酸钙的脱水碎片的一部分燃烧而使脱水水干燥，得到固体形式的肥料。
发明的效果
根据本发明，能够实现工业上可实现的效率水平上的生物质改性体系和方法。
根据本发明的实施例，通过使未利用生物质的改性中产生的溶出液中的钾等肥料成分高浓度化，进而也使溶出液自身减少而最优化，从而无需使用大量的热，肥料化成为可能。
例如由竹制作改性燃料，如果能够采用本发明的手法使其溶出液成为肥料，通过再次作为肥料返回到竹林，从而只要有太阳和水，就可形成半永久地培育植物、将燃料回收的生物质循环社会。
附图说明
图1为表示本发明的第一工序涉及的系统的图。
图2为表示本发明的第二工序涉及的系统的图。
图3为表示本发明的第三工序涉及的系统的图。
图4为表示溶出液的再利用数据的图。
图5为表示在溶出的竹的水分70％以上的状态下采用脱水器进行了脱水的结果的图。
图6为表示只1次的溶液使用的溶液中残留物数据的图。
图7为表示竹碎片溶出与作为高熔融点物质的二氧化硅、碳酸钙添加产生的改性结果的图。
图8为表示竹的灰熔融温度与灰中的二氧化硅和氧化钾的比率的关系的图。
图9为表示SiO2与K2O的共晶现象的关系的图。
图10为表示灰的软化温度特性的图。
具体实施方式
使用附图对本发明的实施例进行说明。
实施例1
首先，弄清本发明中可采用的草本系生物质。对于这些草本系生物质而言，可采用专利文献1中例示的草本系生物质，具体地为以下这样的草本系生物质。
它们例如为空果穗(EFB)、果肉纤维、棕榈椰子的修剪枝、棕榈椰子的古木(树干)、或者麻六甲合欢的壳、树皮(茎皮)、麻六甲合欢的修剪枝、麻六甲合欢的古木、或者桉树、合金欢、油桐、红树的树皮(茎皮)、取得木质片后的芯材、修剪枝、或者香蕉的空果穗、香蕉树的修剪枝、香蕉树的叶、香蕉树的古木、或者菠萝、竹类等。也可适用于褐煤、泥煤、次烟煤等碱成分高的物质。进而，为藻等水中植物类、蔬菜等，在以后的说明中以竹为例进行说明。
再有，就棕榈椰子的果实而言，一般将取得棕榈油后残留的壳和外壳作为生物燃料使用，结出果实的房的部分的氯的含量高并且灰的熔融温度低，因此没有作为燃料使用，堆放在野外而放置。灰的熔融温度低的原因在于灰中的钾含量高达20-30％。
另外，竹等的氯分高等，想要作为可再生燃料使用，但氯分和钠、钾高，不能使用的未利用生物质有许多。尝试了想要采用碳化处理、采用酸液的杂质溶出等方法对这些生物质进行改性，但尚未能改性到能够单独地使用(燃烧状态下的专门燃烧)的状态。
本发明的生物质改性体系由3个工序构成。应予说明，在以下的说明中，作为使用了上述的草本系生物质的例子，例示了竹的情形，但即使是其他的草本系生物质，只要将其片化并投入，在以下的3个工序中也可无大的变动地采用。
第一工序是将竹分离为脱水碎片和脱水水，是“将竹微粒化，将微粒化的竹浸入常压的水中，将竹脱水，分离为脱水水与脱水碎片，并且作为高浓度钾液得到脱水水”。
第二工序涉及脱水碎片，根据需要采用作为熔融温度高的置换材料的碳酸钙实施改性处理。
第三工序涉及脱水水，将脱水碎片的一部分作为燃料，使含有高浓度钾液的脱水水干燥，作为固体得到。
图1中示出本发明的第一工序涉及的系统图。对于第一工序PR1的从外部的输入为竹B1、工业用水W1和循环水W3，从第一工序PR1向外部的输出为脱水水W2、脱水碎片B2和循环水W3。
其中，对于竹B1成为脱水碎片B2的过程进行说明，如下所述。首先，竹B1通过竹供给进料器2进入竹切片器3，将其切碎。将切碎而成为了碎片状的竹B1积存于竹碎片筒仓4。在竹碎片筒仓4中设置有水平仪5，如果成为规定水平以上，则使竹供给进料器2的速度减缓，调整碎片量。
另一方面，利用循环水泵P1将积存于循环水罐T1中的水经由给水管线L1输送至溶出槽9，在其中途通过安装于竹碎片筒仓4的下部的射流推进泵P2。此时竹碎片筒仓4成为负压，利用水流将从竹碎片筒仓4排出的竹碎片运送至溶出槽9。
在溶出槽9内在入口部设置有滞留装置10。滞留装置10是通过进行滞留从而取得用于竹B1的氯、钾充分地与水接触而溶出的滞留时间的装置。将离开了滞留装置10的溶液与竹碎片边用溶出槽9内的搅拌机11搅拌，边由于竹碎片的自重而向槽下部沉降。再有，溶液通过常用溢流管线L2再次向循环水罐T1返回。
将沉降至溶出槽9的下部的竹B1用螺杆进料器16截出，运送至脱水器17，利用离心分离功能，分为经脱水的碎片(脱水碎片B2)和脱水水W2。
以上为竹B1成为脱水碎片B2的过程。接下来，对于另一个来自外部的输入即工业用水W1进行说明。
在前面的说明中，为了将竹碎片投入脱水器17，需要投入冲洗水，该冲洗水需要某种程度的流动状态，并且由于沉降的竹碎片B1具有的水分的钾、氯浓度高，因此该冲洗水用于进行流动和洗涤。该冲洗水是来自工业用水W1的兼作补给的用冲洗水水量调节阀18所供给的水和脱水水W2流到冲洗水罐T2、利用冲洗水循环泵P3经由冲洗水循环阀21再次返回至脱水器17的入口的水的合计。因而，工业用水W1在最初的阶段作为冲洗水使用。再者如后述那样，第一工序PR1中的水的过程基本上形成闭回路，只从溶出液罐T3作为脱水水W2被排出到外部。工业用水W1中长期地定位为与该脱水水W2的排出量相称的补给水。
接下来，对从第一工序PR1输出到外部的脱水水W2进行说明。作为其前提，针对第一工序PR1中的水的过程基本上形成了闭回路，其由给水管线L1和常用溢流管线L2形成。一部分有时在冲洗水罐T2与脱水器17之间形成小回路，或者在冲洗水罐T2与循环水罐T1之间形成采用冲洗水抽出阀23的管线，但基本上形成了闭回路。
由此，最初地与冲洗水一起导入冲洗水罐T2内的竹B1的氯、钾成分通过上述闭回路内的循环，中长期地使浓度不断增加。边适当地监视浓度边将浓度增加的循环水导入溶出液罐T3。例如，在给水管线L1的中途设置循环水钾计12，在通过的循环水为规定浓度以上的情况下采用循环水抽取阀13向溶出液罐T3转移。再有，循环水抽取阀13可同时具有如下功能：与钾浓度一起采用水平仪54监视循环水罐T1的水平，在规定值以上的情况下抽取循环水以致成为规定值。另外，在溶出液罐T3中溶出槽9的水位水平异常地上升时，设置非常用溢流管线L3以致不使其排出到外部，也从该路径将循环水导入溶出液罐T3。
再有，第一工序PR1中的上述以外的主要功能如下所述。例如，在冲洗水罐T2中设置有水平仪22，如果成为规定水平以上，则用冲洗水抽出阀23排出到循环水罐T1，作为循环水利用。另外，在循环水罐T1中设置有如果水平降低则直接将工业用水W1注入的循环水罐水位调节阀25。冲洗水罐T2也同样地具有如果成为规定水平以下则从工业用水直接将水注入罐内的冲洗水罐水位调节阀24。
在图2中示出本发明的第二工序涉及的系统图。对于第二工序PR2的来自外部的输入为来自图1的第一工序PR1的脱水碎片B2和来自后述的图3的第一工序的搬运用空气A1，从第二工序PR2向外部的输出为改性燃料B3、B4和燃烧用空气A2。
来自图1的第一工序PR1中的脱水器17的脱水碎片B2被运送到第二工序PR2内的竹脱水碎片筒仓26内而被蓄积。在竹脱水碎片筒仓26中设置有水平仪53，用其信号控制由图1的第一工序PR1中的竹碎片筒仓4排出的量和用螺杆进料器16进行脱水的竹碎片量。在图2中只记载水平仪53，省略了用于控制由图1的竹碎片筒仓4排出的量和用螺杆进料器16进行脱水的竹碎片量的控制装置的记载。
将用于竹脱水碎片的输送的加热的搬运用空气A1导入图2的空气管线LA1，经由竹碎片盘式进料器33将蓄积于竹脱水碎片筒仓26内的脱水碎片B2向竹碎片袋式过滤器29输送。另外，将积存于碳酸钙筒仓34中的碳酸钙经由在碳酸钙筒仓34下部设置的碳酸钙盘式进料器35投入空气管线LA1，其量与竹碎片盘式进料器33的速度相符。由此将混入了碳酸钙的状态的脱水碎片B2输送至竹碎片袋式过滤器29。应予说明，在图2的实施例中记载混入碳酸钙的例子进行了说明，但只要是基本上在1500℃以上熔融的高熔融点物质，则也可以是碳酸钙以外的物质。它们例如为二氧化硅、硅藻土、生石灰等。应予说明，在此，所谓高熔融点物质，在燃烧阶段各自最终地生成氧化物CaO或SiO2，CaO的熔点为2613℃，SiO2的熔点为1650±75℃，均在1500℃以上熔融。碳酸钙、二氧化硅、硅藻土、生石灰等为高熔融点物质。关于混入高熔融点物质的理由，将后述。
在用空气管线LA1表示的输送空气配管内部，碳酸钙与竹的脱水碎片B2接触，碳酸钙附着于竹碎片表面。进而利用用空气加热器加热的搬运用空气A1，同时也将脱水碎片B2的水分除去，将其干燥。在该状态下投入至竹碎片袋式过滤器29的脱水碎片B2与碳酸钙在竹碎片袋式过滤器29的滤布上进一步接触，碳酸钙附着于竹碎片表面。另外，碳酸钙的一部分成为滤布的涂覆材料而在滤布上残留。
用竹碎片袋式过滤器29捕集、碳酸钙附着于表面的竹碎片暂时被贮存于竹燃料片筒仓36。在竹燃料片筒仓36的下部设置有改性燃料出料转子38和竹燃料碎片供给转子37。其中，改性燃料出料转子38的出口例如利用改性燃料挠性容器等将作为制品的改性燃料B3出料。改性燃料出料转子38根据水平仪39的信号，如果水平成为规定值以上则旋转，将改性燃料B3排出，使竹燃料片筒仓36的水平降低。
从竹燃料碎片供给转子37，对于图3的第三工序，将作为干燥过的竹燃料碎片的改性燃料B4作为燃料供给。另外，利用输送风扇30将竹碎片袋式过滤器29内的空气吸出，作为燃烧用空气A2向图3的第三工序内的干燥炉供给。其目的在于，在竹中存在乳酸菌，如果制成碎片则发酵开始，如果长期放置则也发生因腐烂产生的霉等，具有发出恶臭的性质，因此在应对臭气的意义上也不会将燃烧用空气A2向大气释放，通过装入炉内而将臭气热分解。
再有，利用输送用空气压力计55控制着输送风扇30，以使在空气输送时由于空气压力而没有向竹脱水碎片筒仓26、竹燃料碎片筒仓36内逆流，以使输送空气配管内成为负压。另外，在输送用空气压力计55的跟前安装了输送用空气孔56以致必定成为负压。
在图3中示出了本发明的第三工序涉及的系统图。对于第三工序PR3的来自外部的输入为外部空气A3、来自图2的第二工序PR2的作为干燥过的竹燃料碎片的改性燃料B4、燃烧用空气A2、来自图1的第一工序的脱水水W2，从第三工序PR3向外部的输出为改性肥料D、排出空气A4、搬运用空气A1。
第三工序以干燥炉31为主体而构成。将燃烧中所使用的空气即燃烧用空气A2、外部空气A3、作为燃料的干燥的竹燃料碎片即改性燃料B4和作为干燥的对象的脱水水W2投入干燥炉31。其中尚未说明的是空气A3的系统。该系统是由将外气A3吸入的大气吸入阀61、强制风扇27、加热用空气加热器28、燃烧用空气调节阀32等构成的空气管线LA2，从空气管线LA2的一部分分支出向着图2的第二工序的搬运用空气A1的空气管线LA1。
从下部的司炉部将干燥、燃烧中所使用的空气即燃烧用空气A2和外部空气A3导入由耐火材料构成的干燥炉31，使作为燃料的干燥的竹燃料碎片即改性燃料B4燃烧。在干燥炉31中形成的燃烧通路内设置有喷嘴43，将利用溶出液喷射调节阀42调整的量的脱水水W2在燃烧产生的高温气体中在喷雾上投入。
将高温的排出气体然后导入肥料袋式过滤器47中冷却。在该排气体冷却过程中溶出液中的细小的竹的粉和溶出液中的钾、氯、磷等由离子成为氯化钾等，与竹的粉等一起被肥料袋式过滤器47捕集。在肥料袋式过滤器47的下部设置肥料抽出转子58，将肥料D投入肥料挠性容器48。另外，将燃烧排气体中的灰成分也同样地捕集。在干燥炉31的炉底设置将燃烧中产生的灰抽出的炉底灰抽出转子57，将定期地抽出的灰也作为肥料D投入肥料挠性容器48。
为了有效地进行以上说明的第三工序PR3中的肥料回收，优选如下所述控制工序PR1-PR3的各处。
例如关于控制脱水水W2，可如下所述进行。在干燥炉31内燃烧后的高温排气体从在炉内设置的喷嘴43对由溶出液泵41(图1)供给的脱水水W2进行喷雾，从而将排气冷却，因此用袋式过滤器入口温度计44计量排气温度，用溶出液喷射调节阀42控制脱水水W2的流量以使成为规定温度。
例如关于控制改性燃料B4，可如以所述进行。首先，在图1的溶出液罐T3中设置的水平仪15的信号Sa对于竹燃料碎片供给转子37被转换为转速控制信号Sa1而传送，在水平仪15为规定值以上的情况下，提高竹燃料碎片供给转子37的转速，使竹燃料碎片供给量增加。由此被供给至干燥炉31的改性燃料B4增加，从而排气量增加，在提高袋式过滤器入口温度的方向上发挥作用。由于在该状态下使袋式过滤器入口温度成为规定值时使供给至喷嘴43的溶出液W2的量增加，结果溶出液罐T3的水平下降。相反，在水平仪15的指示比规定值低的情况下，通过降低竹燃料碎片供给转子37的转速，从而燃烧量降低，结果使溶液流量W2降低。
例如关于调整干燥、燃烧中所使用的空气即燃烧用空气A2、外部空气A3，可如下所述进行。在此也可使用设置于图1的溶出液罐T3的水平仪15的信号Sa。水平仪15的信号Sa作为对于燃烧用空气调节阀32的先行控制信号Sa2被制作、施加，可采用计量燃烧用空气中的氧浓度的氧浓度计45的信号和空气流量计46的信号的组合来先行地控制合理的空气量。
以上对于针对投入干燥炉31的3个要素(脱水水W2、改性燃料B4、燃烧中所使用的空气即燃烧用空气A2、外部空气A3)推荐的控制方式进行了说明。
再有，以下对于上述主要素的控制以外的构成和控制进行说明。首先，离开肥料袋式过滤器47的排气通过空气加热器28后，用溶液加热器49与图1的循环水W3热交换。该溶液加热器49抽取来自图1的循环水泵P1的循环水W3的一部分，用排气加热，再次返回至循环水罐T1。通过使加热了的循环水W3再次返回至循环水罐T1，从而能够实现防止寒冷地区的冻结，另外，通过加热循环水W3，从而能够高效率地得到从竹碎片溶出的钾等。
在溶液加热器49的入口出口设置有溶液加热器温度调节阀50，采用加热器出口温度计51进行温度控制。据此，如果成为控制值以下，则打开溶液加热器温度调节阀50，使通过溶液加热器49的溶液减少，从而使加热器出口温度计51的排气体温度上升。另一方面，如果温度控制值异常，则关闭溶液加热器温度调节阀50，使向溶液加热器49的溶液通过量增加。
然后，离开溶液加热器49的排气进入引导风扇52，被输送至烟囱，就引导风扇52而言，用炉压计60的信号控制转速，以使炉压经常成为负压的方式进行控制。
如上所述，就竹而言，如果制成碎片，利用乳酸菌开始发酵，产生异味。因此，有可能从切片后的筒仓、罐等的通风口部产生臭气，因此在强制风扇27的入口设置通风口歧管59，将来自各罐、筒仓等的通风口连接。该通风口歧管59并非密闭，使一部分对大气开放，在存在着各罐、筒仓的内部压力变动时，成为了臭气没有向外部释放的程度的负压。如果通风口歧管59的内部成为一定的负压以下，则大气吸入阀61的阀体由于负压而打开，从大气吸入空气以使负压没有下降至规定以下。如果负压过度下降，则罐水平变动，并且如果使其密闭，则由于罐内的水平变动，发生在罐间产生脈动等弊害。因此设置了大气吸入阀61。
本发明涉及的生物质改性体系基本上如上所述构成。另外，在该体系中，可进行如上所述的控制。本发明中，对于如上所述构成、控制的有用性，使用以下具体的数据进行说明。
首先，图4表示溶出液的再利用数据。其表示将竹的钾溶出液再利用了6次时的液中钾浓度的行为数据。其中，横轴表示再利用次数，纵轴分别表示该再利用次数时的水量(ml)、竹量(g)、稀释(倍)、钾浓度(mg/l)。其为用竹重量的6倍的水溶出、将该溶出的溶液再利用、用新的竹溶出后再次反复再利用的试验结果。
根据该结果，可知在1次的溶出中约1000(mg/l)的钾(K)浓度上升，在6次的再利用中钾浓度没有饱和，以比例关系上升。该竹的钾含量为0.79％，使竹中含有7900(mg/l)分量的情况下通过再利用在水中溶出的量最大应约为一半的3950(mg/l)，但没有成为这样，存在其以上的溶出。由此可知，由于竹的钾浓度之差，饱和点应不同，可采用循环水进行溶出液的再利用。
图5表示溶出的竹的水分70％以上的状态下采用离心脱水器17脱水的结果。其中，对于孟宗竹示出了脱水后含有率(恒温槽)和脱水后状況。根据其结果，通过进行脱水，水分降低到约40％，为散落的状态。其为与木质生片同等的水分，意味着只通过脱水就可作为燃料利用。因此可以理解，如果有能够将溶出液直接作为液肥料利用的农场等，则干燥炉31等附带设备不再需要。
图6为用孟宗竹和苦竹分析使溶出了1次时的脱水溶液干燥、在蒸馏残渣物及其内部作为肥料成分的钾(K)磷(P)氮(N)如何存在的结果。根据该结果，孟宗竹、苦竹的所有原料都是:蒸馏残渣物存在每1(l)约8g，在其残渣物内存在约3％的钾。磷、氮为微量，但如图4中所示那样，溶液最低可使用6次，该钾浓度单纯地最低成为6倍的浓度。肥料的定义是钾、磷、氮的合计超过6％，由于约3％的钾变为6倍的18％，因此表示可充分地成为肥料。
图7表示竹碎片原料、只通过溶出得到的分析结果和将作为高熔融点物质的二氧化硅和碳酸钙(calcium carbonate)在溶出后添加到竹碎片中时的孟宗竹、苦竹和海外竹的2种的竹分析结果。
其中，作为原料，在横轴选取孟宗竹、苦竹、海外竹1、海外竹2。另外，在纵轴作为评价项目，选取高位发热量、总水分、气干试样水分、灰分、氯、钾。另外，对于灰温度的条件，记载了软化点、熔融点、流动点涉及的温度。进而，在横轴记载了判定标准。在该表中，对于各原料将原料时与改性后的每个评价项目的差异通过数值来表示。应予说明，改性的栏进一步分为只是溶出时、添加0.5％的二氧化硅时、添加1％的二氧化硅时、添加0.5％的碳酸钙时来记载。
根据该结果，就改性前的原料的竹而言，相对于被评价为与木质生物质同等的判定值(氯浓度0.1％以下和灰的软化温度1100℃以上)，超过了判定值。这意味着不能进行与木质生物质同等的燃烧。只是海外竹2的氯浓度勉强地成为了判定值以下。再有，图7中，用粗框包围的部分为判定值以上的部分，是不适合燃烧的主要原因。
作为改性后的状态，首先观察只进行了溶出时的分析结果，海外竹2种成为判定标准内，可无问题地燃烧，但对于孟宗竹、苦竹而言，氯浓度没有问题，但灰的软化温度为标准值以下。
而对于从该状态进一步在孟宗竹中添加了0.5％和1％的二氧化硅的情形和添加了0.5％的碳酸钙的情形的数据而言，可知灰的软化温度也满足判定标准值。同样地，对于苦竹而言，通过添加1％的二氧化硅，灰的软化温度满足了判定值。
在图7中对无机质成分的合计即灰分进行分析并表记。据此，孟宗竹的原料灰分为1.1％，溶出后的灰分成为0.6％，通过钾类溶出，从而灰分减少。如果从该状态添加0.5％的二氧化硅，则灰分成为与1.1％的原料同等的灰分。即，添加物可以说是用于补充钾等溶出的部分的置换材料。
图8表示竹的灰熔融温度与灰中的二氧化硅(SiO2)和氧化钾(K2O)的比率的关系。横轴为灰中的二氧化硅(SiO2)与氧化钾(K2O)的比率，纵轴为竹的灰熔融温度。该图中，横轴的灰中的二氧化硅(SiO2)与氧化钾(K2O)的比率表示15％至95％的范围，例如35％表示K2O成为65％，SiO2成为35％。
关于图9的SiO2与K2O的共晶现象，公知如果在灰中存在少量K2O，则发生灰的熔融温度大幅降低至加权平均以下的点的共晶现象，由于在竹的灰成分中钾多，因此以其线图为指标总结归纳的图为图8。
回到图8，对于孟宗竹、苦竹、海外竹1、海外竹2分别绘制改性后和改性中途等的点，用虚线将图9的共晶温度特性的线一并记载。结果可知，与文献值不是同等程度，但为接近的特性的灰的熔融温度特性，在SiO2比率为30-70％之间，即使K2O浓度变动，灰的熔融温度也没有变化。另外也可知，与竹的种类无关，在大致相同的线上分布。另外，SiO2比率70％以上时，熔融温度急剧地上升。即，可知极化点存在于70％附近。
图10为采用同样的手法对纵轴用灰的熔融温度至软化温度再整理得到的图。另外，在此，软化温度也与竹的种类无关地在同一线上，因此用相同的记号整理，划出多项近似线。如图10中所示那样，灰的软化温度也在SiO2比率70％附近具有极化点。
另一方面，作为判定值的灰的软化温度1100℃以上的SiO2比率大致为80％的位置，如果对其确保作为改性燃料的品质，考虑植物自身的成分波动、改性燃料制造过程的波动等，可知需要改性至90％附近。
根据竹的种类，竹中所含的硅成分为0.25％，而此次的孟宗竹的硅为0.05％，是低一位数的值，其氧化而成为二氧化硅，是极低的浓度。在专利文献1中，没有设想这样的种类的竹的存在，只通过溶出就充分地捕捉，但根据本发明，即使是这样的竹，也可改性为可燃烧的原料。
另外，通过将钾浓缩，从而能够使使用的能量量变少，因此能够将脱水碎片的一部分转用于干燥用的燃料。这意味着能够将脱水碎片和干燥肥料都以高效率分离。
附图标记的说明
A1：搬运用空气，A2：燃烧用空气，A3：外部空气，A4：排出空气，B1：竹，B2：脱水碎片，B3，B4：改性燃料，D：改性肥料，L1：给水管线，L2：常用溢流管线，L3：非常用溢流管线，LA1：空气管线，LA2：空气管线，P1：循环水泵，P2：射流推进泵，P3：冲洗水循环泵，PR1：第一工序，PR2：第二工序，PR3：第三工序，T1：循环水罐，T2：冲洗水罐，T3：溶出液罐，W1：工业用水，W2：脱水水，W3：循环水，2：竹进料器，3：竹切片器，4：竹碎片筒仓，5：水平仪，9：溶出槽，10：滞留装置，12：循环水钾计，13：循环水抽取阀，16：螺杆进料器，17：脱水器，18：冲洗水水量调节阀，21：冲洗水循环阀，23：冲洗水抽出阀，24：冲洗水罐水位调节阀，25：循环水罐水位调节阀，26：竹脱水碎片筒仓，27：强制风扇，28：加热用空气加热器，29：竹碎片袋式过滤器，31：干燥炉，32：燃烧用空气调节阀，33：竹碎片盘式进料器，34：碳酸钙筒仓，35：碳酸钙盘式进料器，36：竹燃料碎片筒仓，37：竹燃料碎片供给转子，38：改性燃料出料转子，42：溶出液喷射调节阀，43：喷嘴，47：肥料袋式过滤器，48：肥料挠性容器，53：水平仪，54：水平仪，55：输送用空气压力计，56：输送用空气孔，57：炉底灰抽出转子，58：肥料抽出转子，61：大气吸入阀。
Claims (13)
1.生物质改性体系，其特征在于，包含下述系统而构成：
第一系统，其中，将草本系生物质微粒化，将经微粒化的草本系生物质浸入常压的水中，利用离心分离功能将草本系生物质脱水，分离为脱水水和脱水碎片，并且，通过将所述脱水水作为所述常压的水进行再利用而得到提高了钾浓度的脱水水；
第二系统，其中，在所述脱水碎片中混合高熔融点物质，所述高熔融点物质包含碳酸钙、生石灰、二氧化硅和硅藻土的任一者；
第三系统，其中，使混合了所述高熔融点物质的所述脱水碎片的一部分燃烧而使所述脱水水干燥，得到固体形式的肥料。
2.根据权利要求1所述的生物质改性体系，其特征在于，所述第一系统具有下述部分而构成：使微粒化的草本系生物质在水中滞留搅拌的滞留装置；利用离心分离功能将来自滞留装置的经微粒化的草本系生物质脱水而分离为所述脱水水和所述脱水碎片的脱水器；使来自该脱水器的所述脱水水循环至所述滞留装置的水循环系统。
3.根据权利要求1或2所述的生物质改性体系，其特征在于，所述第二系统具备第一空气管线，所述第一空气管线对所述脱水碎片和所述高熔融点物质进行空气搬运而导入第一袋式过滤器，将在该第一袋式过滤器中混合了所述高熔融点物质的所述脱水碎片取出，并且导入搬运空气。
4.根据权利要求1或2所述的生物质改性体系，其特征在于，所述第三系统包含将混合了所述高熔融点物质的所述脱水碎片作为燃料的干燥炉，将所述脱水水向该干燥炉的烟道喷雾而导入第二袋式过滤器，在该第二袋式过滤器中得到固体形式的肥料。
5.根据权利要求1或2所述的生物质改性体系，其特征在于，计量所述脱水水的钾浓度，导入至所述第三系统。
6.根据权利要求1或2所述的生物质改性体系，其特征在于，根据混合了所述高熔融点物质的所述脱水碎片的燃烧产生的燃烧气体的温度，确定待干燥的所述脱水水的量。
7.根据权利要求1或2所述的生物质改性体系，其特征在于，对混合了所述高熔融点物质的所述脱水碎片进行空气搬运，并且形成由用于空气搬运的空气搬运管线产生的空气循环系统。
8.根据权利要求1或2所述的生物质改性体系，其特征在于，对所述脱水水进行了温度管理。
9.根据权利要求1或2所述的生物质改性体系，其特征在于，所述高熔融点物质为碳酸钙。
10.生物质改性体系，其特征在于，具备：
第一系统，其具备：使经微粒化的草本系生物质在水中滞留搅拌的滞留装置、利用离心分离功能将来自滞留装置的经微粒化的草本系生物质脱水而分离为脱水水和脱水碎片的脱水器、使来自该脱水器的所述脱水水循环至所述滞留装置的水循环系统；
第二系统，其中，对所述脱水碎片和高熔融点物质进行空气搬运而导入第一袋式过滤器，将在该第一袋式过滤器中混合了所述高熔融点物质的所述脱水碎片取出，所述高熔融点物质包含碳酸钙、生石灰、二氧化硅和硅藻土的任一者；
第三系统，其中，将所述脱水水向以混合了所述高熔融点物质的所述脱水碎片作为燃料的干燥炉的烟道喷雾而导入第二袋式过滤器，在该第二袋式过滤器中得到固体形式的肥料。
11.根据权利要求10所述的生物质改性体系，其特征在于，所述高熔融点物质为碳酸钙。
12.生物质改性方法，其特征在于，将草本系生物质微粒化，将经微粒化的草本系生物质浸入常压的水中，利用离心分离功能将草本系生物质脱水，分离为脱水水和脱水碎片，并且，通过将所述脱水水作为所述常压的水进行再利用而得到提高了钾浓度的脱水水，在所述脱水碎片中混合包含碳酸钙、生石灰、二氧化硅和硅藻土的任一者的高熔融点物质，使混合了所述高熔融点物质的所述脱水碎片的一部分燃烧而使所述脱水水干燥，得到固体形式的肥料。
13.生物质改性方法，其特征在于，对于来自使经微粒化的草本系生物质在水中滞留搅拌的滞留装置的经微粒化的草本系生物质，在脱水器中利用离心分离功能进行脱水，分离为脱水水和脱水碎片，使来自该脱水器的所述脱水水循环至所述滞留装置；对所述脱水碎片和高熔融点物质进行空气搬运，将在第一袋式过滤器中混合了所述高熔融点物质的所述脱水碎片取出，所述高熔融点物质包含碳酸钙、生石灰、二氧化硅和硅藻土的任一者；将所述脱水水向以混合了所述高熔融点物质的所述脱水碎片为燃料的干燥炉的烟道喷雾，在第二袋式过滤器中得到固体形式的肥料。
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