JP2007106781A - 木質燃料の製造方法及び使用方法並びに製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 木質バイオマス原料等の建築廃材を主な起源とする木質廃材を、できるだけ簡素化された工程で、しかも簡単な操作で燃料化することが可能な木質燃料の製造方法及び使用方法並びに製造装置を提供する。
【解決手段】 本発明の木質燃料の製造方法は、木質廃材Ｗを粉砕処理して木質燃料とする方法であり、破砕機２を用いて木質廃材Ｗを最大長さが６０ｍｍ以下になるように破砕する破砕工程と、分級機４を用いて破砕工程にて得られた破砕物を分級し、最大長さが６０ｍｍ以下の木質廃材の破砕物を得る破砕物分級工程と、細粉砕分級機９を用いて破砕物を細粉砕すると同時に、得られた細粉砕物を分級し、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上の細粉砕物を得る細粉砕分級工程とからなることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、木質燃料の製造方法及び使用方法並びに製造装置に関し、更に詳しくは、木質バイオマス原料（以下、木屑とも称する）等の建築廃材を主な起源とする木質燃料の製造方法及び使用方法並びに製造装置に関するものである。

従来、木屑等の可燃性の廃棄物を処理する方法の１つとして、セメント製造設備に供給することにより燃料として有効利用する方法がある。
この方法は、化石燃料の焼成熱量並びに燃料費の低減に大きな効果があることから、従来よりさまざまな方法が提案され、実用に供されている。
このセメント製造設備では、従来より、セメントクリンカを焼成する際に廃白土等の粉体乃至固形物の可燃性廃棄物を使用していることから、しばしばこの装置を活用し、仮焼炉、インレットフッドと称されるセメント原料予熱装置とロータリーキルンとを接続するダクトの曲がり部、ライジングダクトと称されるインレットフッドから上方に延びるロータリーキルンの排ガスの立ち上がりダクト等に木屑を投入し燃焼する等、さまざまな活用技術が実施されている。
なかでも、木屑を燃焼する技術として、次に挙げる（Ａ）〜（Ｃ）の方法が提案されている。

（Ａ）木屑の大きさを長さ１０〜１００ｍｍ、幅及び厚さ５〜３０ｍｍに最適化し、この木屑をセメントクリンカ焼成設備の仮焼炉のバーナと同一レベルに直接投入して燃焼させる方法（特許文献１、２参照）。この方法では、仮焼炉に投入する木屑の寸法を制限し、仮焼炉のバーナと同一レベルにリークを防止するためのシール装置を介して木屑を投入可能なシュートを備える等により仮焼炉に投入する木屑の寸法及び投入位置を最適化することにより、仮焼炉内で木屑が完全燃焼し、仮焼炉の出口より上の領域に燃焼域が広がることがない。
この方法では、セメントクリンカ焼成熱量原単位の５〜２０％に相当する量の木屑を処理することができる。

（Ｂ）セメントキルン等の燃料として持ち得る、廃木材を利用した木材由来燃料の製造方法（特許文献３参照）。この方法は、（ａ）木材を破砕機で破砕処理して長さ１００ｍｍ以下、幅１０ｍｍ以下、厚さ５ｍｍ以下の木材の破砕物を得る工程と、（ｂ）木材の破砕物を５〜２５重量％重量減少率が得られるように、加熱炉内で２００〜３００℃に加熱処理して部分的に熱分解する工程と、（ｃ）加熱処理後の木材の破砕物を、粉砕機で粉砕処理して、１．５ｍｍ以下の粒度を有する部分的に熱分解された木材の粉砕物からなる木材由来燃料を得る工程とを有する方法であり、工程（ｂ）における加熱処理のための熱源として、セメント製造設備の排熱を利用することで、加熱工程において系外から導入すべきエネルギー（石炭等の化石燃料の燃焼によるもの）の量を削減し、省資源を図っている。

（Ｃ）竪型粉砕機を用いて木質燃料を製造する方法（特許文献４参照）。この方法では、木屑が弾性体で、かつ、密度が小さいことから、石灰石や石炭等セメント原燃料のような一般的なものに比べて粉砕する条件を調整する必要があり、そこで、粉砕テーブルの回転数を速くして一定時間内に粉砕ローラに噛み込まれる被粉砕物の量を増大させてテーブル層厚を薄くし、弾性体である木屑に粉砕圧力を有効に負荷することにより、粉砕効率を向上させている。
併せて、粉砕ローラーの粉砕圧力を一般的なものに比べて高くすることで、弾性体である木屑の予破砕品の相互破壊を促進させ、これにより、木屑を粉砕する際の粉砕テーブルの負荷動力を石灰石や石炭等を粉砕する際に比べて増加させ、粉砕テーブル上の被粉砕物層厚を薄くするようにしている。
さらに、木屑自体についても、竪型ミルで比較的粉砕し易い性状とするために、加熱乾燥を行っている。
また、木屑として椰子殻及び木材・木質廃材を用い、竪型粉砕機で２．８３ｍｍの篩残さ率が１０％以下となるように調整することで、完全燃焼を図っている。
特開２００３−０２６４５８号公報 特開２００３−２０６１６４号公報 特開２００４−０５００７７号公報 特開２００３−２６８３９４号公報

ところで、上述した従来の（Ａ）〜（Ｃ）の各方法では、次の様な問題点があった。
すなわち、（Ａ）の方法では、木屑の大きさが大凡１０ｍｍ以上の場合、空気搬送が難しく、機械的なコンベア（バケットエレベータ等を含む）による輸送を行わざるを得ず、燃焼工程の簡素化が難しい。
また、投入された木屑は、表面から徐々に燃焼するために、燃焼による炭化速度は、一般的に木屑の表面で１分間当たり０．６ｍｍ程度である。したがって、木屑の寸法が比較的大きな場合、木屑は仮焼炉に投入された後、この仮焼炉〜最下段サイクロン〜ロータリーキルン窯尻間を循環して燃焼する（一部はロータリーキルン内での燃焼もある）こととなり、木材の燃焼効率が低下し易い。

また、（Ｂ）の方法では、２つの破砕・粉砕工程の間に加熱工程を加えているために、工程毎の管理項目が増え、操作が複雑になっており、工程の簡素化が難しい。
特に、加熱工程は、生木材の細粉砕性の改善と細粉砕品の燃焼性向上を目的としたもので、加熱後の木材破砕物の重量減少率が５〜２５重量％になるように、加熱時における木材の部分的な熱分解を調整しているので、加熱温度及び加熱時間のコントロールが難しい。

また、（Ｃ）の方法では、弾性体でかつ密度が小さい木屑を竪型粉砕機を用いて細粉砕しているために、石灰石や石炭等セメント原燃料のような一般的なものに比べて、粉砕する条件を調整することが難しい。
例えば、粉砕テーブルの回転数を速くすることにより、一定時間内に粉砕ローラに噛み込まれる被粉砕物の量を増大させてテーブル層厚を薄くし、併せて粉砕ローラの粉砕圧力を一般的なものに比べて高くすることで、弾性体である木屑の予破砕品の相互破壊を促進することができるが、粉砕テーブルの負荷動力が増加し、かつ、粉砕設備の振動も大きくなり、継続した連続運転を行なう上で最適な粉砕条件を整えることが難しい。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、木質バイオマス原料等の建築廃材を主な起源とする木質廃材を、できるだけ簡素化された工程で、しかも簡単な操作で燃料化することが可能な木質燃料の製造方法、及びこの様にして得られた木質燃料を有効利用することが可能な木質燃料の使用方法、並びに燃焼効率が向上した木質燃料を容易かつ安価に得ることが可能な製造装置を提供することを目的とする。

本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、建築廃材を主な起源とする木屑は、生木等を起源とする木屑に比較して水分の含有量が少なく、特段の加熱・乾燥をすることなく適度な粒度まで細粉砕可能であり、かつ、充分にバーナでの燃焼が可能なことを見出し、さらに、この木屑を最大長さが６０ｍｍ以下になるように破砕した後、さらに、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上になるように細粉砕するという２段階の工程を経ることにより、１段階の粉砕工程と比べて粒径の揃った木質燃料が容易に得られ、その結果、木質燃料としての燃焼効率が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の木質燃料の製造方法は、木質廃材を粉砕処理して木質燃料とする方法であって、木質廃材を最大長さが６０ｍｍ以下になるように破砕する第１の工程と、得られた破砕物を、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上になるように細粉砕する第２の工程とを有することを特徴とする。

この木質燃料の製造方法では、第１の工程により、木質廃材を最大長さが６０ｍｍ以下になるように破砕し、第２の工程により、第１の工程で得られた破砕物を、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上になるように細粉砕することにより、粒径の揃った木質燃料が容易に得られる。これにより、燃焼性が向上した木質燃料が容易かつ安価に得られる。
また、このようにして得られた木質燃料は、主要燃料である微粉炭、例えば篩にて分級した場合に目開きが９０μｍの篩上に残留するものが概ね１０％程度の粉炭と同等の燃焼速度を確保することが可能になる。これにより、気中燃焼ができかつ燃焼効率が向上した木質燃料を容易かつ安価に得ることが可能になる。

前記第１の工程は、前記木質廃材を破砕する破砕工程と、この破砕工程にて得られた破砕物を分級し、最大長さが６０ｍｍ以下の木質廃材の破砕物を得る破砕物分級工程とを有することが好ましい。
この工程では、破砕工程及び破砕物分級工程の２つの工程で構成することにより、最大長さが６０ｍｍ以下の木質廃材の破砕物が容易かつ効率的に得られる。

前記破砕物分級工程にて分級された最大長さが６０ｍｍを超える木質廃材の破砕物を、再度前記破砕工程にて破砕することが好ましい。
この工程では、分級された最大長さが６０ｍｍを超える木質廃材の破砕物を、再度前記破砕工程にて破砕することにより、最大長さが６０ｍｍ以下の木質廃材の破砕物の収率が増加する。

前記第２の工程は、前記第１の工程にて得られた破砕物を細粉砕する細粉砕工程と、この細粉砕工程にて得られた細粉砕物を分級し、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上の木質廃材の細粉砕物を得る細粉砕物分級工程とを有することが好ましい。
この工程では、細粉砕工程の後に細粉砕物分級工程を有することにより、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上の木質廃材の細粉砕物が容易かつ効率的に得られる。

前記細粉砕物分級工程にて分級された粒径が５ｍｍを超える粉砕物を、再度前記細粉砕工程にて細粉砕することが好ましい。
この工程では、分級された粒径が５ｍｍを超える粉砕物を、再度前記細粉砕工程にて細粉砕することにより、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上の木質廃材の細粉砕物の収率が増加する。

前記第２の工程は、前記第１の工程にて得られた破砕物を細粉砕すると共に、生じた細粉砕物を分級し、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上の木質廃材の細粉砕物を得る細粉砕分級工程であることが好ましい。
この工程では、細粉砕と細粉砕物の分級とを１つの工程で行うことにより、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上の木質廃材の細粉砕物が短時間で容易かつ効率的に得られる。これにより、工程の短縮が図られ、製造コストが削減される。

本発明の木質燃料の使用方法は、本発明の木質燃料の製造方法により得られた木質燃料を、セメント製造設備またはボイラにて燃料として用いることを特徴とする。
この木質燃料の使用方法では、本発明の製造方法で得られた木質燃料を、セメント製造設備またはボイラにて燃料として利用することにより、木質燃料の燃焼効率が向上し、例えば９０μｍ篩上残分重量％が１０％程度の微粉炭を燃焼すると同程度のエネルギー原単位となる。

前記木質燃料を、前記セメント製造設備のセメントキルン、仮焼炉、仮焼炉２次抽気ダクトのうちいずれか１カ所または２カ所以上に、バーナを介して投入、または直接投入することが好ましい。
この使用方法では、セメントキルン、仮焼炉、仮焼炉２次抽気ダクトのうちいずれか１カ所または２カ所以上に送出して気中燃焼する。

前記投入の際に、バーナ用の空気、または投入用の空気、あるいはこれら双方の空気の酸素富化を行うことが好ましい。
この使用方法では、投入の際にバーナ用の空気、または投入用の空気、あるいはこれら双方の空気の酸素富化を行うことにより、同時に使用している廃棄物燃料や無煙炭の様な難燃性燃料の燃焼効率も向上し、エネルギー原単位もさらに削減される。

本発明の木質燃料の製造装置は、木質廃材を粉砕処理して木質燃料とする装置であって、木質廃材を最大長さが６０ｍｍ以下になるように破砕する第１の手段と、得られた破砕物を、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上になるように細粉砕する第２の手段とを備えてなることを特徴とする。

この木質燃料の製造装置では、第１の手段により木質廃材を最大長さが６０ｍｍ以下になるように破砕し、第２の手段により第１の手段にて得られた破砕物を、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上になるように細粉砕する。これにより、燃焼性が向上した木質燃料が容易かつ安価に製造される。

前記第１の手段は、前記木質廃材を破砕する破砕手段と、この破砕手段にて得られた破砕物を分級し、最大長さが６０ｍｍ以下の木質廃材の破砕物を得る破砕物分級手段とを備えてなることが好ましい。
この第１の手段では、破砕手段及び破砕物分級手段の２つの手段で構成することにより、最大長さが６０ｍｍ以下の木質廃材の破砕物が容易かつ効率的に製造される。

前記第２の手段は、前記第１の手段にて得られた破砕物を細粉砕する細粉砕手段と、この細粉砕手段にて得られた細粉砕物を分級し、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上の木質廃材の細粉砕物を得る細粉砕物分級手段とを備えてなることが好ましい。
この手段では、細粉砕手段及び細粉砕物分級手段の２つの手段で構成することにより、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上の木質廃材の細粉砕物が容易かつ効率的に製造される。

前記第２の手段は、前記第１の手段にて得られた破砕物を細粉砕すると共に、生じた細粉砕物を分級し、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上の木質廃材の細粉砕物を得る細粉砕分級手段であることが好ましい。
この手段では、細粉砕分級手段により細粉砕と細粉砕物の分級とを同時に行うことにより、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上の木質廃材の細粉砕物を短時間で容易かつ効率的に作製する。これにより、工程の短縮が図られ、製造コストが削減される。

本発明の木質燃料の製造方法によれば、木質廃材を最大長さが６０ｍｍ以下になるように破砕する第１の工程と、得られた破砕物を、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上になるように細粉砕する第２の工程と、を有するので、粒径の揃った木質燃料を容易に得ることができる。したがって、燃焼性が向上した木質燃料を容易かつ安価に得ることができる。
また、このようにして得られた木質燃料は、主要燃料である微粉炭と同等の燃焼速度を確保することができる。したがって、気中燃焼ができかつ燃焼効率が向上した木質燃料を容易かつ安価に得ることができる。

本発明の木質燃料の使用方法によれば、本発明の木質燃料の製造方法により得られた木質燃料を、セメント製造設備またはボイラにて燃料として用いるので、木質燃料の燃焼効率を向上させることができ、例えば９０μｍ篩上残分重量％が１０％程度の微粉炭を燃焼すると同程度のエネルギー原単位にすることができる。
よって、燃焼性の良好な木質燃料をセメント製造設備またはボイラにて大量に使用することができ、従来廃棄物として焼却処理や埋め立て処理されていた木質廃材を有効活用することができ、その燃焼熱量に相当する石炭等の化石燃料の使用量を削減することができる。

本発明の木質燃料の製造装置によれば、木質廃材を最大長さが６０ｍｍ以下になるように破砕する第１の手段と、得られた破砕物を、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上になるように細粉砕する第２の手段と、を備えたので、燃焼性が向上した木質燃料を容易かつ安価に製造することができる。

本発明の木質燃料の製造方法及び使用方法の最良の形態について、図面に基づき説明する。
なお、これらの実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

「第１の実施形態」
図１は、本発明の第１の実施形態の木質燃料の製造装置を示す模式図であり、木質バイオマス原料（木屑）等の建築廃材を主な起源とする木質廃材Ｗを破砕した後、細粉砕することにより木質燃料を製造する装置である。
図において、１は所定の大きさの木質廃材Ｗを貯留するホッパ、２は木質廃材Ｗを破砕する破砕機（破砕手段）、３はバケットエレベータ（ＢＥ）、４は破砕物を分級する分級機（破砕物分級手段）、５は分級された破砕物を貯留するホッパ、６はスクリューコンベア（ＳＣ）、７はベルトコンベア（ＢＣ）、８は金属除去装置、９は細粉砕分級機（細粉砕分級手段）、１０は火花検出器、１１はブースターファン、１２はボトムレスバッグフィルタ１３が取り付けられたバッグフィルタ付サイロ（木質廃材の細粉砕物貯留庫）、１４はバッグフィルタ排気ファン、１５はロータリーバルブ（ＲＶ）、１６はルーツブロア（ＲＢ）である。

破砕機２は、予め１〜２ｍ程度の長さに切断された木質廃材Ｗを一次破砕する装置で、ハンマークラッシャ、一軸・二軸剪断機等が好適に用いられる。
分級機４は、一次破砕により得られた木質廃材Ｗの破砕物から最大長さが６０ｍｍ以下の破砕物を分級する装置で、振動篩等の振動式分級機等が好適に用いられる。
金属除去装置８は、破砕物から金属を取り除く装置であり、木質廃材Ｗが主として建築廃材起源のため釘やホッチキス針等の金属異物が多く混入しており、粉砕時にこの金属異物が基で火花が発生して木屑等の粉砕物が燃え、或は爆発する等のトラブルを防止するためのものである。

細粉砕分級機９は、分級機４で篩分けされた破砕物を細粉砕すると共に、生じた細粉砕物を分級し、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上の木質廃材の細粉砕物を得る装置であり、ジスメンブレータ等の衝撃粉砕機、ディスクカッターミル等の回転切断刃式粉砕機が好適に用いられる。
細粉砕分級機９は、ロータリーキルンの設置基数に応じて設置することが好ましく、ここでは、２基のロータリーキルンに合わせて２基並列に設けている。
火花検出器１０は、細粉砕分級機９により細粉砕された細粉砕物に火花が発生していた場合にそれを検出するもので、上記の金属除去装置８と共に、細粉砕物が燃えたり、或は爆発する等のトラブルを防止するためのものである。

次に、本実施形態の木質燃料の製造方法について説明する。
この製造方法は、木質廃材Ｗを粉砕処理して木質燃料とする方法であり、破砕機２を用いて木質廃材Ｗを最大長さが６０ｍｍ以下になるように破砕する破砕工程と、分級機４を用いて破砕工程にて得られた破砕物を分級し、最大長さが６０ｍｍ以下の木質廃材の破砕物を得る破砕物分級工程と、細粉砕分級機９を用いて破砕物を細粉砕すると同時に、得られた細粉砕物を分級し、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上の細粉砕物を得る細粉砕分級工程とからなる方法である。

破砕工程では、木質廃材Ｗを最大長さが６０ｍｍ以下になるように破砕する。
ここで用いられる木質廃材Ｗとしては、木質バイオマス原料（木屑）等の建築廃材を主な起源とする廃材を所定の長さ、例えば１〜２ｍ程度に切断された廃材が用いられる。
木屑を例にとると、この木屑は建築廃材由来のものであることから、その水分は比較的少なく、２０％〜３０％の範囲のものが多い。この木屑の水分は、粉砕性及び燃焼性を考慮すると、できるだけ少ないことが好ましい。

破砕物分級工程では、一次破砕された破砕物を、篩の目開きを４０ｍｍとした分級機４を用いて機械的に分離し、篩の上に残った粗いものは、再度破砕機２に戻し再破砕する。一方、篩を通過した細かいものは、コンベアで細粉砕用のホッパ５に送出する。この分級機４の篩の目開きを４０ｍｍとして篩った篩下品は、最大長さが大凡６０ｍｍ以下となる。
併せて、外部で一次破砕して４０ｍｍ目開きの篩で機械的に分離した破砕物、またはこの破砕品を更に８ｍｍ目開きの篩で分離した篩下品を受け入れ、一時保管場所に貯留し、この破砕物をホイルローダ等を用いてホッパ５に移動・投入する。

ホッパ５に投入された破砕物は、ＳＣ６及びＢＣ７を介して所定量を細粉砕分級機９に送出する。
ここで、ＢＣ７に計量装置を設け、これらＳＣ６及びＢＣ７を可変速としてコントロールすれば、ホッパ５に投入される破砕物の投入量の計量精度が向上する。
また、ＢＣ７上に金属除去装置８を、細粉砕分級機９の出口部に火花検出器１０を設けているので、発火トラブルの発生防止を図ることができる。

細粉砕分級工程では、細粉砕分級機９を用いることで、破砕物分級工程で得られた破砕物を細粉砕すると共に、生じた細粉砕物を分級し、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上の木質廃材の細粉砕物を得る。
この細粉砕分級機９では、目開きの異なる数種の網体（篩）から所望の網体を選択し設置することで、破砕物を分級し、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上の木質廃材の細粉砕物を得ることができる。
例えば、ディスクカッターミル ブレークマンＴＰＣ５００（手塚産業社製）を用いた場合、網体の目開きを６ｍｍまたは４ｍｍにすると、細粉砕された細粉砕物の粒度は細かくなる。一例として、この細粉砕分級機９に供給される破砕物を８ｍｍ篩通過品（８ｍｍ篩下ダスト）とした時、この細粉砕分級機９内に６ｍｍまたは４ｍｍの網体を設置すると、粒径が５ｍｍ以下がほぼ１００重量％、粒径２ｍｍ以下のものが６０重量％以上、場合によっては粒径２ｍｍ以下のものが８０重量％以上に細粉砕される。

この場合の破砕物は、上述したとおり建築廃材の破砕物であり、水分は大凡２０％〜３０％の範囲にある。したがって、この程度の含水率であれば、細粉砕分級機９の仕様を選択することにより、破砕物を乾燥・加熱することなく所定の粒度まで細粉砕することができる。
また、破砕物は、水分の少ないほうが良好な粉砕性を示すので、細粉砕分級機９の内部通風用空気として大気を用いる替わりに、ロータリーキルンから排出される燃焼用排ガスのような温風を用いると、破砕物の加熱・乾燥を行なうことで該破砕物の被粉砕性が改善され、得られた細粉砕物の粒度も所望の粒度以下とすることができる。
また、この細粉砕物においても、水分が少ないほうが実質的な発熱量も向上するので、バーナを介して８００℃以上の仮焼炉内で燃焼させた場合の燃焼性も良好となる。

当然のことではあるが、破砕物の大きさが小さいほど、かつ、細粉砕後の細粉砕物の大きさが大きいほど、粉砕能力が高まるとともに粉砕動力が低下し、粉砕動力原単位が好転する。したがって、破砕物の破砕粒度を適宜に調整することで、細粉砕分級工程を含めた最適な粉砕原単位となるような調整を行うことができる。

得られた細粉砕物としては、粒径２ｍｍ以下のものが６０重量％以上、好ましくは粒径２ｍｍ以下のものが８０重量％以上のものは、例えば一般炭を９０μｍ篩上残分で１０重量％含有する微粉炭と同程度の燃焼性を示す。したがって、この細粉砕物は、燃焼性の良好な石炭の代替燃料として使用することができる。
ここでは、細粉砕分級機９をロータリーキルン及び仮焼炉より離れた場所に設けているために、この細粉砕分級機９の出口側にブースターファン１１を設けた上でバッグフィルタに接続する構成としたが、バッグフィルタ排気ファン１３に十分な余裕があり、かつ細粉砕物の空気搬送が可能であれば、ブースターファン１１を設ける必要はない。

この細粉砕分級機９から空気搬送された細粉砕物は、ボトムレスバッグフィルタ付サイロ１２のバッグフィルタで空気と分離され、このバッグフィルタ直下のバッグフィルタ付サイロ１２に貯留される。
バッグフィルタ付サイロ１２では、その下部に設けられたＳＣ６の回転数を増減することで送出量の調整をすることにより、細粉砕物の安定した引出しをしている。

ＳＣ６にて送出量が調整された細粉砕物は、ＲＶ１５を経てエジェクタ部（図示略）に送られ、ＲＢ１６により空気圧送される。この空気圧送された細粉砕物は、バーナを介して仮焼炉の８００℃以上の高温域に吹き込まれ、燃焼される。この際、燃焼性を改善する目的で、バーナの燃焼用一次空気、または空気圧送用の空気（投入用の空気）、あるいはこれら双方の空気の酸素富化を行うことが好ましい。酸素富化としては、通常の空気に液体酸素を気化する等して酸素濃度を高める方法等がある。酸素富化により、細粉砕物の燃焼速度が向上し、燃焼火炎の輝度も高くなり、より良好な燃焼となる。よって、使用している廃棄物燃料や無煙炭の様な難燃性燃料の燃焼効率も向上し、エネルギー原単位もさらに削減される。

この細粉砕物を仮焼炉の８００℃以上の高温域に吹き込む替わりに、キルンバーナを介してロータリーキルン内に吹き込みフレーム燃焼してもよい。
例えば、細粉砕物の粒度が、篩の目開き５ｍｍ全通過、粒径２ｍｍ以下が６０％以上となったものは、大凡微粉炭、例えば９０μｍ篩上残重量％が大凡１０％程度の粉炭と同等の燃焼性を示し、気中で燃焼を完了する。
また、この細粉砕物の粒度を、篩の目開き５ｍｍ全通過、粒径２ｍｍ以下が８０重量％とすると、ロータリーキルンバーナを介して燃焼させる場合、燃焼性が良好になる。この燃焼性は、燃焼炎の輝度が高くなることから分かる。

この細粉砕物は、仮焼炉やロータリーキルンバーナのみでなく、ロータリーキルン入口部（窯尻部）や仮焼炉用２次空気ダクトでのバーナを介しての燃焼も可能である。
この細粉砕物を仮焼炉やロータリーキルンに投入する場合、バーナを介してではなく、コンベアやロータリーフィーダ等の組み合わせでシュートを介して８００℃以上の場所に投入することとしてもよい。この場合、投入時のシュート部からの空気漏入を防止することができれば、バーナを介したときと変わらない効率のよい燃焼が可能である。

以上説明したように、本実施形態によれば、木質廃材Ｗを最大長さが６０ｍｍ以下になるように破砕する破砕工程と、破砕物を分級し、最大長さが６０ｍｍ以下の木質廃材の破砕物を得る破砕物分級工程と、破砕物を細粉砕すると同時に、得られた細粉砕物を分級し、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上の細粉砕物を得る細粉砕分級工程とを有するので、粒径の揃った木質燃料を容易に得ることができる。したがって、燃焼性が向上した木質燃料を容易かつ安価に得ることができる。
また、この木質燃料は、主要燃料である微粉炭と同等の燃焼速度を確保することができ、燃焼効率が向上した木質燃料を容易かつ安価に得ることができる。

また、上記により得られた木質燃料を、セメント製造設備のロータリーキルンや仮焼炉にて燃料として用いるので、木質燃料の燃焼効率を向上させることができ、例えば９０μｍ篩上残分重量％が１０％程度の微粉炭を燃焼すると同程度のエネルギー原単位にすることができる。したがって、木質廃材を燃料として有効利用することができ、その燃焼熱量に相当する石炭等の化石燃料の使用量を削減することができる。

また、木質廃材Ｗを破砕する破砕機２と、破砕物を分級する分級機４と、分級された破砕物を細粉砕・分級する細粉砕分級機９とを備えたので、燃焼性が向上した木質燃料を容易かつ安価に製造することができる。
以上のように、木質廃材は、乾燥・加熱処理をしなくとも、好適な粒度に細粉砕することができ、かつ、一定粒度以上に細粉砕したものは微粉炭、例えば９０μｍ篩上残重量％が大凡１０％程度の粉炭並みの燃焼性も十分に確保できる。したがって、セメントキルンやボイラ等の加熱用燃料として好適である。

「第２の実施形態」
図２は、本発明の第２の実施形態の木質燃料の製造装置を示す模式図であり、木質バイオマス原料（木屑）等の建築廃材を主な起源とする木質廃材を破砕した破砕品を受け入れ、この破砕品を細粉砕することにより木質燃料を製造する装置であり、図中、図１と同一の構成要素については同一の符号を付し説明を省略する。
図において、２１はバッグフィルタ、２２はストックコンベア、２３はサイロ（木質廃材の細粉砕物貯留庫）である。

受け入れる破砕品としては、主として建築廃材由来の木屑等の木質廃材を一定の篩下、例えば４０ｍｍ篩下、長軸長さ６０ｍｍ全通過、短径３．４ｍｍ以下が９０重量％以上とした破砕品が好ましい。
この破砕品は、水分が比較的少なく、加熱・乾燥することなく、専用の粉砕機で篩目５ｍｍ篩全通過、粒径２ｍｍ以下が６０重量％以上となるよう、好ましくは粒径２ｍｍ以下が８０重量％以上となるように細粉砕することが十分に可能である。
この様な破砕品の様々な例を表１に示す。なお、表中、Ａ、Ｂは建築廃材の粉砕ダスト（８ｍｍ篩通過品）、Ｃは生木（樹皮混入）の破砕品（４０ｍｍ篩通過品）、Ｄ〜Ｆは合板の一種であるミディアム・デンシティ・ファイバーボード（ＭＤＦ）の破砕品（４０ｍｍ篩通過品）である。

このように、生木を除く建築廃材やＭＤＦのような合板の破砕品は、水分は大凡２０％〜３０％の範囲にある。この程度の水分であれば、破砕品を乾燥・加熱することなく、細粉砕分級機９を選択することにより所定の粒度まで細粉砕することが十分可能である。
この破砕品は、受け入れた後、保管場所よりホイルローダ等の重機を用いてホッパ１に投入され、ＳＣ６及びＢＣ７を介して、所定量を細粉砕分級機９に送出する。

細粉砕分級機９では、この破砕物を細粉砕すると共に、生じた細粉砕物を分級し、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上の木質廃材の細粉砕物を得ることができる。
この細粉砕の際に、空気の代わりにキルン燃焼排ガスのような数百度の高温ガスを用いれば、細粉砕の際に短時間ではあるが木屑の加熱・乾燥を行なうことができる。ただし、後工程で、細粉砕物の空気との分離をバッグフィルタで行なうことを考慮すると、バッグフィルタ入口におけるガス温度を２００℃以下程度にすることが必要であるから、極めて限定された範囲での乾燥となる。

この細粉砕物は、細粉砕分級機９にて切断刃が回転することであたかも送風機（ファン）のように細粉砕物が空気と共に送出される。よって、特段の送風機を設けることなくしてバーナを介してセメント焼成炉であるロータリーキルンまたは仮焼炉の８００℃以上の高温域に吹き込み、燃焼させることができる。
ただし、細粉砕分級機９とセメント焼成炉との距離が長くなると、細粉砕分級機９の送出能力のみでは空気搬送が十分にできないので、適宜に送風機を設けて補助する。

この場合、細粉砕分級機９とセメント焼成炉とが離れているので、細粉砕分級機９の出口側をバッグフィルタ２１に接続し、かつバッグフィルタ排気ファン１４で誘引することで細粉砕物を空気搬送し、バッグフィルタ２１で細粉砕物と空気とを分離し、分離された細粉砕物をＳＣ６及びストックコンベア２２を介して一時サイロ２３に貯留する。
サイロ２３では、その下部に設けられた引出し装置（図示略）を用いて細粉砕物の安定した引出しをし、ＲＶ１５の回転数を増減することで送出量の調整をすることにより、細粉砕物の安定した送出をしている。

ＲＶ１５にて送出量が調整された細粉砕物は、エジェクタ部（図示略）に送られ、ＲＢ１６により空気圧送される。この空気圧送された細粉砕物は、バーナを介してロータリーキルンまたは仮焼炉の８００℃以上の高温域に吹き込まれ、燃焼される。
この様にして得られた細粉砕物の様々な例を表２に示す。

ここでは、破砕物として、粒度分布のことなる２種類の建築廃材を破砕した際に発生する木屑ダスト（８ｍｍ篩通過品）Ｇ、Ｈを用いた。
また、細粉砕分級機９としては、ディスクカッターミル ブレークマンＴＰＣ５００（手塚産業社製）と、ジスメンブレータの一種である自由粉砕機 Ｍ−４型（奈良機械製作所製）を用いた。
なお、表中、Ｉ、Ｊは木屑ダストＧを粉砕用試料としたものであり、Ｋ、Ｌは木屑ダストＨを粉砕用試料としたものである。

図３は、細粉砕分級機９として、ジスメンブレータの一種である自由粉砕機 Ｍ−４型（奈良機械製作所製）を用いて粉砕試験を行った結果を示す図である。
図によれば、ディスクカッターミルと同程度の粒度まで粉砕することができることが分かる。

本実施形態においても、第１の実施形態と同様、粒径の揃った木質燃料を容易に得ることができる。したがって、燃焼性が向上した木質燃料を容易かつ安価に得ることができる。
また、この木質燃料は、主要燃料である微粉炭と同等の燃焼速度を確保することができ、燃焼効率が向上した木質燃料を容易かつ安価に得ることができる。

本発明の木質燃料の製造方法は、木質廃材を最大長さが６０ｍｍ以下になるように破砕する第１の工程と、得られた破砕物を、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上になるように細粉砕する第２の工程とを有する方法であるから、得られた木質燃料は、セメント焼成設備のロータリーキルンや仮焼炉はもちろんのこと、ボイラ等の熱エネルギーを必要とする各種設備の加熱用燃料としても利用可能であり、その効果は大である。

本発明の第１の実施形態の木質燃料の製造装置を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態の木質燃料の製造装置を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態における粉砕試験結果の一例を示す図である。

符号の説明

１ ホッパ
２ 破砕機
３ バケットエレベータ（ＢＥ）
４ 分級機
５ ホッパ
６ スクリューコンベア（ＳＣ）
７ ベルトコンベア（ＢＣ）
８ 金属除去装置
９ 細粉砕分級機
１０ 火花検出器
１１ ブースターファン
１２ バッグフィルタ付サイロ
１３ ボトムレスバッグフィルタ
１４ バッグフィルタ排気ファン
１５ ロータリーバルブ（ＲＶ）
１６ ルーツブロア（ＲＢ）
２１ バッグフィルタ
２２ ストックコンベア
２３ サイロ

Claims (13)

1. 木質廃材を粉砕処理して木質燃料とする方法であって、
   木質廃材を最大長さが６０ｍｍ以下になるように破砕する第１の工程と、
   得られた破砕物を、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上になるように細粉砕する第２の工程と、
   を有することを特徴とする木質燃料の製造方法。
2. 前記第１の工程は、前記木質廃材を破砕する破砕工程と、この破砕工程にて得られた破砕物を分級し、最大長さが６０ｍｍ以下の木質廃材の破砕物を得る破砕物分級工程と、
   を有することを特徴とする請求項１記載の木質燃料の製造方法。
3. 前記破砕物分級工程にて分級された最大長さが６０ｍｍを超える木質廃材の破砕物を、再度前記破砕工程にて破砕することを特徴とする請求項２記載の木質燃料の製造方法。
4. 前記第２の工程は、前記第１の工程にて得られた破砕物を細粉砕する細粉砕工程と、
   この細粉砕工程にて得られた細粉砕物を分級し、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上の木質廃材の細粉砕物を得る細粉砕物分級工程と、
   を有することを特徴とする請求項１、２または３記載の木質燃料の製造方法。
5. 前記細粉砕物分級工程にて分級された粒径が５ｍｍを超える粉砕物を、再度前記細粉砕工程にて細粉砕することを特徴とする請求項４記載の木質燃料の製造方法。
6. 前記第２の工程は、前記第１の工程にて得られた破砕物を細粉砕すると共に、生じた細粉砕物を分級し、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上の木質廃材の細粉砕物を得る細粉砕分級工程であることを特徴とする請求項１、２または３記載の木質燃料の製造方法。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項記載の木質燃料の製造方法により得られた木質燃料を、セメント製造設備またはボイラにて燃料として用いることを特徴とする木質燃料の使用方法。
8. 前記木質燃料を、前記セメント製造設備のセメントキルン、仮焼炉、仮焼炉２次抽気ダクトのうちいずれか１カ所または２カ所以上に、バーナを介して投入、または直接投入することを特徴とする請求項７記載の木質燃料の使用方法。
9. 前記投入の際に、バーナ用の空気、または投入用の空気、あるいはこれら双方の空気の酸素富化を行うことを特徴とする請求項８記載の木質燃料の使用方法。
10. 木質廃材を粉砕処理して木質燃料とする装置であって、
    木質廃材を最大長さが６０ｍｍ以下になるように破砕する第１の手段と、
    得られた破砕物を、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上になるように細粉砕する第２の手段と、
    を備えてなることを特徴とする木質燃料の製造装置。
11. 前記第１の手段は、前記木質廃材を破砕する破砕手段と、
    この破砕手段にて得られた破砕物を分級し、最大長さが６０ｍｍ以下の木質廃材の破砕物を得る破砕物分級手段と、
    を備えてなることを特徴とする請求項１０記載の木質燃料の製造装置。
12. 前記第２の手段は、前記第１の手段にて得られた破砕物を細粉砕する細粉砕手段と、
    この細粉砕手段にて得られた細粉砕物を分級し、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上の木質廃材の細粉砕物を得る細粉砕物分級手段と、
    を備えてなることを特徴とする請求項１０または１１記載の木質燃料の製造装置。
13. 前記第２の手段は、前記第１の手段にて得られた破砕物を細粉砕すると共に、生じた細粉砕物を分級し、粒径が５ｍｍ以下が１００％、かつ粒径が２ｍｍ以下が６０％以上の木質廃材の細粉砕物を得る細粉砕分級手段であることを特徴とする請求項１０または１１記載の木質燃料の製造装置。

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