JP2015229751A - 植物系バイオマス固形燃料及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＦＢファイバー等の植物系バイマスファイバーを原料に使用した燃料であって、輸送効率に優れ、発熱量が高く、石炭火力発電設備で石炭の一部代替燃料として利用可能なバイオマス固形燃料、及びその製造方法を提供する。【解決手段】植物系バイオマスファイバーを加熱して得られる半炭化バイオマスを、加熱しながら加圧成形して得られるバイオマス固形燃料であり、気乾ベースで固定炭素を１８〜２６質量％、揮発分を６５〜７５質量％、灰分を３〜６質量％、水分を８〜１６質量％含み、高位発熱量が気乾ベースで１８〜２１ＭＪ／ｋｇである。粉砕された植物系バイオマスファイバーを、酸素濃度５容量％以下の雰囲気中、２００〜２９０℃で加熱して半炭化処理し、得られた半炭化バイオマスを粉砕して、水又は水蒸気の存在下で加熱しながら加圧成形することにより製造される。【選択図】図２

Description

本発明は、植物系バイオマスファイバーを原料とするバイオマス固形燃料、及びその製造方法に関する。詳細には、パームヤシ果房から果実を分離した後のＥＦＢ（Ｅｍｐｔｙ Ｆｒｕｉｔ Ｂｕｎｃｈ）ファイバーならびにこれと同種の植物系バイオマスファイバーの半炭化物を加圧成形して得られるバイオマス固形燃料、及びその製造方法に関する。

環境問題を軽減するため、石炭火力発電設備で石炭の一部代替燃料として、木質系バイオマスが使用されている。バイオマスから得られるエネルギー（バイオエネルギー）は、再生可能である（renewable）、貯蔵性・代替性がある（storable and substitutive）、莫大な賦存量を有している、カーボンニュートラルである。

バイオマスの含有エネルギー量は、バイオマスから燃料を製造するうえで重要な因子であり、指標として、発熱量（物質が完全燃料する場合に発熱する熱量）が使用される。発熱量は、バイオマス中に含まれる成分の組成比や構成元素の種類や比率（特に炭素含有量）に依存するので、一般的には、有機物含有率や炭素含有率に比例して発熱量が高くなる。無機成分はエネルギーには寄与しない。

セルロース、ヘミセルロース、リグニン等の炭素、水素、酸素よりなる有機物を主要構成成分とする植物系バイオマスは、完全燃焼させると、主に二酸化炭素と水を生成する。生成した水（水蒸気）は多量の潜熱をもっているので、凝縮の際、これを放出する。潜熱を包含した発熱量を高位発熱量と言う。植物系バイオマスの高位発熱量（気乾ベース）は約１５〜２０ＭＪ／ｋｇであるので、瀝青炭（約３０ＭＪ／ｋｇ）より低く、褐炭（約１４ＭＪ／ｋｇ）より高いものである。

しかし、植物系バイオマスをエネルギー源とする際の問題点は、一般的に空隙率が高くエネルギー輸送効率が劣ること、含水率が高く熱エネルギー密度が低いこと、燃料としてそのまま利用する場合には発熱量が小さいこと、等である。このため、植物系バイオマスをエネルギー源として利用する場合には、発熱量を高めるために、植物系バイオマスを乾燥、粉砕、加圧成形して固形燃料にする方法が採用される。

一方、バイオマスの持つエネルギー収率を高めるため、バイオマスを完全炭化するまでの工程を行わず、半炭化して燃料にする方法がある（例えば、特許文献１〜２参照）。これらの文献は、廃木材、製紙スラッジ、下水汚泥等のバイオマスを対象としたものである。また、特許文献３には、パームヤシ果実の種子から核油を搾油した後の、生の殻（パームカーネルシェル；ＰＫＳ）を、３００〜３３０℃で半炭化処理することで、石炭に近接する良好な燃料が得られることが報告されている。生のパームカーネルシェルは、通常、平均粒子径が５ｍｍ程度のものである。

ところが、パーム核油の搾油とともに、パームヤシ果房から果実を分離した後にはＥＦＢファイバーが残る。パームヤシ果房は、その直径が約１０ｃｍで長さが約２５ｃｍである。ＥＦＢファイバーは、繊維状であるため、パームカーネルシェルに比べて空隙率が非常に高く、一般に圧縮品として取引されているが、エネルギー収率、輸送効率の点では極めて劣るものである。そのため、ＥＦＢファイバーの大部分は、パームヤシ工場のボイラー燃料として利用されており、発電用燃料として利用されることはなかった。

特開２００５−２３９９０７号公報 特開２００６−２９１１５５号公報 再公表ＷＯ２０１２／０２３４７９号公報

本発明は、従来エネルギー源として利用されなかった、ＥＦＢファイバー等の植物系バイマスファイバーを原料に使用した燃料であって、輸送効率に優れ、発熱量が高く、石炭火力発電設備で石炭の一部代替燃料として利用可能なバイオマス固形燃料、及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明者は鋭意検討した結果、植物系バイマスファイバーを低温で加熱処理したものを加圧成形することにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は以下の通りである。

（１）植物系バイオマスファイバーを加熱して得られる半炭化バイオマスを、加熱しながら加圧成形して得られるバイオマス固形燃料であって、
気乾ベースで固定炭素を１８〜２６質量％、揮発分を６５〜７５質量％、灰分を３〜６質量％、水分を８〜１６質量％含み、
高位発熱量が気乾ベースで１８〜２１ＭＪ／ｋｇであることを特徴とするバイオマス固形燃料。
（２）植物系バイオマスファイバーは、パームヤシ果房を果実と空房（Empty Fruit Bunch、以下「ＥＦＢ」）に分離した後のＥＦＢファイバーを、５０質量％以上含むことを特徴とする前記（１）に記載のバイオマス固形燃料。
（３）植物系バイオマスファイバーは、リグニン含量が１８〜３０質量％の範囲にある植物系バイオマスファイバーであることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載のバイオマス固形燃料。
（４）植物系バイオマスファイバーは、ＥＦＢファイバーと、サトウキビ、バナナの茎もしくは葉、麦わら、稲わらから選ばれる１種又は２種以上との混合物であることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載のバイオマス固形燃料。
（５）バイオマス固形燃料のかさ密度は、０．６０ｇ／ｃｍ^３以上であることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載のバイオマス固形燃料。
（６）石炭の一部代替燃料として用いられることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載のバイオマス固形燃料。

（７）前記（１）〜（６）いずれかに記載のバイオマス固形燃料の製造方法であって、
植物系バイオマスファイバーを粉砕する粉砕工程と、粉砕された植物系バイオマスを、酸素濃度５容量％以下の雰囲気中、２００〜２９０℃で加熱して植物系バイオマスを半炭化処理する加熱工程と、得られた半炭化バイオマスを、水又は水蒸気の存在下で加熱しながら加圧成形する成形工程とを有することを特徴とするバイオマス固形燃料の製造方法。
（８）前記加熱工程において、加熱温度が２２０〜２８０℃であることを特徴とする前記（７）に記載のバイオマス固形燃料の製造方法。
（９）前記粉砕工程において、植物系バイオマスファイバーを長さ５０ｍｍ以下に粉砕することを特徴とする前記（７）又は（８）に記載のバイオマス固形燃料の製造方法。
（１０）前記成形工程において、バインダーを添加しないことを特徴とする前記（７）〜（９）のいずれかに記載のバイオマス固形燃料の製造方法。
（１１）前記成形工程において、成形機としてローラー押出し方式のペレットミルを使用し、成形機出口のバイオマス固形燃料の温度を５０〜８０℃に制御することを特徴とする前記（７）〜（１０）のいずれかに記載のバイオマス固形燃料の製造方法。
（１２）前記ペレットミルの駆動動力を１０馬力とし、ダイの穴数が１００個、ダイの穴部の開口面積率が３２％、ダイの穴径が６〜１０φ、ダイの厚さが３０〜３５ｍｍの成形金型を用いることを特徴とする前記（１１）に記載のバイオマス固形燃料の製造方法。

本発明によれば、従来エネルギーとして利用されることなくボイラー燃料等として廃棄されていた、パームヤシ果房から果実を分離した後のＥＦＢファイバーならびにこれと同種の植物系ファイバーから、輸送効率に優れ、発熱量が高く、石炭火力発電設備で石炭の一部代替燃料として利用可能なバイオマス固形燃料を得ることができる。

本発明のバイオマス固形燃料の製造方法を説明するフローチャートである。 図２（ａ）はＥＦＢファイバー、図２（ｂ）は破砕したＥＦＢファイバー、図２（ｃ）は半炭化ＥＦＢファイバー、図２（ｄ）は半炭化ＥＦＢファイバー成形品の外観写真図である。

本発明のバイオマス固形燃料を、その好ましい製造方法に基づいて説明する。
本発明で好ましく用いられる植物系バイオマスファイバーは、パームヤシ果房を果実と空房（ＥＦＢ）に分離した後のＥＦＢファイバー、及びこれと同種の植物系バイオマスファイバーである。ＥＦＢファイバー及びこれと同種の植物系バイオマスファイバーは、その直径芯が２ｍｍ以下のものが好ましい。直径芯が２ｍｍを超える場合には、炭化の進行が不均一になる、あるいは成形工程で用いる成形金型の仕様の調整が困難となり成形不能となる恐れがある。
ここで、「直径芯」は、ノギスマイクロメータのアンビルとスピンドルの間に、生の植物系バイオマスファイバーを挟み、さらにラチェットストップを使って該ファイバーを両側から挟み込んで行ったときの測定値である。測定温度は常温とする。

一般的に、植物系バイオマスファイバーは、加熱されることにより、主要構成成分であるセルロース、ヘミセルロース、リグニンの分解が起こる。最も激しく分解する温度範囲は、セルロースが２４０〜４００℃、ヘミセルロースが１８０〜３００℃、リグニンが２８０〜５５０℃である。ＥＦＢファイバーのリグニン含量は、約２２質量％であることが知られている。本発明では、後述する加熱工程において、加熱処理温度を所定の範囲にすることで、植物系バイオマスファイバーに含まれるリグニンの分解を抑制し、半炭化バイオマスに含まれるリグニンを、加圧成形時のバインダーとして機能させることで、成形性が良好でかさ密度の高いバイオマス固形燃料を容易に製造することができる。

前記の植物系バイオマスファイバーの中でも、特にＥＦＢファイバーは、搾油植物の残渣の有効利用であるため大量かつ安定な供給が可能であること、品質が比較的安定していること等の点で好ましい。そのため、ＥＦＢファイバーを５０質量％以上、さらに好ましくは８０質量％以上含むように、植物系バイオマスファイバーを選定し、不足分を同種の植物系バイオマスファイバーで補うことで、品質安定性に優れるバイオマス固形燃料を得ることができる。ＥＦＢファイバーと併用する同種の植物系バイオマスファイバーとしては、成形時の安定性を確保する点より、リグニン含量が１８〜３０質量％の範囲のものを選択することが好ましく、より好ましくは１８〜２４質量％の範囲である。リグニン含量が１８質量％より少ない場合は、半炭化バイオマスの成形性が困難になることがあり、リグニン含量が３０質量％を超える場合は、揮発分が増加し炭化収率が低下する、あるいは炭化工程でのタール発生量が多くなり装置のトラブルが起こりやすくなる。

上記の直径芯及びリグニン含量を満足する植物系バイオマスファイバーとしては、ＥＦＢの他に、サトウキビ、サトウキビの絞り滓（キャサバ）、バナナの茎もしくは葉、バナナの茎もしくは葉を乾燥・切断したファイバー、麦わらや稲わらの茎のファイバー等が挙げられる。これらの植物系バイオマスファイバーは、それぞれ単独で、又は任意の２種以上を混合して用いることができる。また、本発明の植物系バイオマスファイバーは、本発明による効果を阻害しない範囲において、バイオマス全量に対して５質量％以下の他の植物系バイオマスを含有していてもよい。かかる植物系バイオマスとしては、ＰＫＳ等が挙げられる。

本発明の製造方法において、植物系バイオマスファイバーを粉砕する粉砕工程では、植物系バイオマスファイバーを粉砕して、長さ５０ｍｍ以下にすることが好ましく、３０〜５０ｍｍにすることがより好ましい。粉砕することにより、加熱工程における半炭化処理時間を短縮でき、エネルギー損失を減少させることができる。また、粉砕した植物系バイオマスファイバーをスクリーン等に通して長いファイバーを除去し、長さを出来るだけ揃えたものを使用することが望ましい。長いファイバーは成形装置内で詰まりが発生する原因となり易い。また短いファイバーは、加熱処理で炭化し易く炭化物になる恐れがある。そのため、不揃いのファイバーの比率が増えることで、半炭化バイオマスの成形が困難となる恐れがあるからである。

粉砕装置は、植物系バイオマスファイバーを粉砕、破砕、裁断、摩砕等の機械的処理を施すことのできる装置であれば、特に限定はされず、例えば、一軸破砕機、二軸破砕機、ハンマークラッシャー、リファイナー、ニーダー等を用いることができる。

本発明の製造方法において、加熱工程では、粉砕した植物系バイオマスファイバーを２００〜２９０℃、好ましくは２２０〜２８０℃、特に好ましくは２３０〜２７０℃で加熱して、植物系バイオマスファイバーを半炭化処理する。ここでいう温度は、加熱される植物系バイオマスファイバーの温度である。なお、本発明において、「半炭化」とは、植物系バイオマスの水分がほぼ無くなった状態で、木酢液及びタール混合物の低温度蒸発がある程度進行した状態を指す。加熱雰囲気における酸素濃度は、５容量％以下であり、空気の供給を制限もしくは遮断した状態、又は不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。また、加熱温度が２００℃未満であると、半炭化の進行は難しい。一方、加熱温度が２９０℃を超えると、植物系バイオマスファイバーの炭化が進行することで、加熱処理後のバイオマスの収率が低下し、加熱処理に伴うエネルギー損失が多くなる傾向がある。従って、加熱温度を２３０〜２７０℃とすることにより、バイオマスの収率が高く、固定炭素の割合、惹いては高位発熱量の高い半炭化物を得ることができる。

加熱処理時間は、特に限定されるものではないが、２００〜２９０℃の温度範囲内に到達後、該温度内で、６０分間以内とすることが好ましく、４０分間以内がより好ましい。加熱処理時間が長すぎると、炭化が進むことで、加熱処理後のバイオマスの収率が低下し熱エネルギー回収率が低下する傾向がある。加熱処理時間は、所望するバイオマス固形燃料の性状に応じて決定するのがよい。

半炭化処理に用いる加熱装置は、バイオマスの炭化処理に用いられている装置を用いることができ、内熱式でも外熱式でもよく、回分式でも連続式でもよい。例えば、レトルト炉、スクリュー炉、ロータリー炉、攪拌式流動炉、固定床ガス化炉等が挙げられる。

本発明の製造方法において、成形工程では、得られた半炭化バイオマスを、水又は水蒸気の存在下で加熱しながら加圧成形する。加熱工程で得られる半炭化バイオマスは、加熱処理条件によっては、水分が蒸発して塊状になっていることがある。そのため、成形工程で塊状の半炭化バイオマスを粉砕した後、粉砕品を加圧成形してもよい。半炭化バイオマスを未粉砕のまま、未粉砕品を加圧成形してもよい。

成形工程では、水又は水蒸気の存在が不可欠である。水又は水蒸気が無い場合には半炭化バイオマスを成形することが困難となる。或いは、成形したバイオマス固形燃料が脆くなることで、運搬途中で破壊したりすることで運搬効率が著しく低下する恐れがある。これにより、発電設備に供給した際に所望の発熱量を確保できなくなる恐れがある。水又は水蒸気を添加する場合には、成形前の半炭化バイオマスに水を添加する方法と、成形途中で水蒸気を添加する方法とがあり、どちらの方法を採用してもよい。水又は水蒸気の添加量は、半炭化バイオマスに対し、５〜３０質量％とすることが好ましく、より好ましくは１０〜２５質量％である。添加量を多くしても成形性が低下することは無いが、コスト面で不利となる。
成形工程では、半炭化バイオマスに含有されているリグニンが、バインダーとして機能するので、別途バインダーを添加することなく、加圧成形することができる。公知の成形バインダーを添加することを妨げるものではないが、コスト面で不利となる。

成形装置は、バイオマス或いはバイオマス炭化物の成形に用いられている装置を用いることができ、特に限定されるものではないが、製造能力及び製造コストの両面から、粉砕機能を備えている、スクリュー押出し方式又はローラー押出し方式のペレットミルが好ましい。本発明のバイオマス固形燃料の形態としては、ペレットミルを使用して製造される円筒状のペレット形態が最も好ましい。

成形工程における成形温度と成形圧力は、製品であるバイオマス固形燃料の品質ならびに生産能力に影響する。成形温度及び成形圧力は、成形機の動力ならびに成形金型の仕様によって変動し、成形温度及び成形圧力が低すぎる場合は、成形物のかさ密度が低くなるため、運搬効率が低下するだけでなく、発電設備に供給した際に所望の発熱量を確保できなくなる恐れがある。一方、成形温度及び成形圧力が高すぎる場合は、成形物が崩壊する恐れがある。

成形温度及び成形圧力は成形機内の測定箇所によって異なるため、成形金型の仕様選定においては、成形機出口のバイオマス固形燃料の温度をひとつの指標とすることができ、その温度は５０〜８０℃、好ましくは５０〜７０℃程度であるが、最終的には、かさ密度と連続生産性から成形金型の仕様を決定する。成形金型の仕様が確定すれば、水分調整で安定した品質のバイオマス固形燃料を製造することができる。

成形機出口のバイオマス固形燃料の温度を制御するためには、例えば、成形機としてペレットミルを使用し、駆動動力を１０馬力とする場合、成形金型としてはダイの穴数が１００個、ダイ穴部の開口面積率３２％、ダイの穴径が６〜１０φ、好ましくは８〜１０φ、ダイの厚さが３０〜３５ｍｍの仕様とするのがよい。

上記の方法により得られる本発明のバイオマス固形燃料の性状について説明する。バイオマス固形燃料の固定炭素、揮発分及び灰分は、用いた半炭化物の固定炭素、揮発分及び灰分と大きく異なることがない。バイオマス固形燃料の固体炭素は、気乾ベースで１８〜２６質量％、好ましくは１９〜２６質量％である。揮発分は、気乾ベースで６５〜７５質量％、好ましくは６７〜７３質量％である。灰分は、気乾ベースで３〜６質量％、好ましくは４〜５質量％である。また、水分は８〜１６質量％、好ましくは１０〜１５質量％含む。高位発熱量は、気乾ベースで１８〜２１ＭＪ／ｋｇ、好ましくは１９〜２１ＭＪ／ｋｇである。

また、バイオマス固形燃料は、かさ密度が０．６０ｇ／ｃｍ^３以上であることが好ましく、この値よりも低い場合は、生産性の低下とともに単位エネルギーあたりの輸送コストの増大による事業性の低下やエネルギー効率が悪化する恐れがある。

本発明のバイオマス固形燃料の水分量は、一般的なバイオマス炭化物に比べて高い。しかし、原料として用いる植物系バイマスファイバーの水分量は、ＥＦＢファイバーが３０〜５０質量％、サトウキビの絞り滓が３０〜４０質量％、バナナ茎葉を乾燥・切断したファイバーが３５〜４５質量％であることからすれば、石炭と混焼できる発熱量を有していると言える。

本発明のバイオマス固形燃料は、燃焼設備に供給してエネルギー源として使用される。特に、石炭の一部代替燃料として使用されることが好ましい。

以下、本発明を実施例を用いて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例にのみ限定されるものではない。

［固定炭素、揮発分、灰分、水分の分析］
ＪＩＳ Ｍ ８８１２に準拠した。
［高位発熱量］
ＪＩＳ Ｍ ８８１４に準拠した。
［Hard grove Index(H.G.I.)］
ＪＩＳ Ｍ ８８０１に準拠した。数字が大きいほど粉砕性が良いことを意味する。
［植物系バイオマスファイバーの直径芯］
ノギスマイクロメータにより測定した。

［植物系バイオマスファイバーの種類］
使用した植物系バイオマスファイバーの種類と、それぞれのバイオマスにおけるセルロース、リグニンの重量組成ならびに直径芯の値を表１に示す。

（製造例１）
植物系バイオマスファイバーとして、パームヤシ果房から果実を分離した後のＥＦＢファイバーで、表１に示す性状のものを使用した。このＥＦＢファイバーを、一軸破砕機にて粗破砕し、３０ｍｍのスクリーンを通過したものを選別した。
図２（ａ）及び図２（ｂ）に、破砕前及び破砕後のＥＦＢファイバーの形態を示す。

選別したＥＦＢファイバーを、上下２段に配置したスクリューコンベアの中で原料を螺送しながら、該スクリューコンベアに過熱水蒸気を吹き込んで有機物を連続的に乾燥炭化する構造の乾燥炭化装置を使用して半炭化した。即ち、乾燥炭化装置内の上段及び下段部分の気相雰囲気の温度が２００℃になるように過熱水蒸気の吹き込み温度を調整し、上段の原料投入口よりＥＦＢファイバーを投入した。ＥＦＢファイバーは、上段から下段に順次移送され、途中乾燥、半炭化されて、下段から外に排出された。この間の所要時間は約８分であった。なお、ＥＦＢファイバーの加熱温度と、乾燥炭化装置内の下段部分の気相雰囲気の温度は一致している。図２（ｃ）に半炭化ＥＦＢファイバーの形態を示す。

（製造例２）
製造例１と同様にして選別したＥＦＢファイバーを用い、乾燥炭化装置内の上段及び下段部分の気相雰囲気の温度を２３０℃としたこと以外は、製造例１と同様にしてＥＦＢファイバーを半炭化した。

（製造例３〜４）
製造例１の乾燥炭化装置と類似の構造を持ち、スクリュー口径を３０％減少させ、スクリュー段を２倍にした炭化炉（ＵＥＣ社製、型式：ＵＹＴ−２−５５００）を使用して炭化した。炭化温度は２５０℃と２９０℃の２水準で実施した。

製造例１〜４で得られた半炭化物の性状を、表２にまとめて示す。

（実施例１）
製造例１で得られたＥＦＢファイバー半炭化物を長さ３ｍｍ以下に粉砕し、１０質量％の水を添加し、混合した後、混合物を上田鉄工社製ペレットミル（型式：ＰＭ２００）のサービスタンクに投入し、スクリュー、ミキサーにて粉砕した後、押出し成形することにより、図２（ｄ）に示す形態を有する、円柱状の固形燃料を得た。成形金型の仕様（以下「成形金型パラメータ」と称する。）はダイ穴数１００個、ダイ穴部の開口面積率３２％、ダイの穴径８φ、ダイの厚さ３５ｍｍとした。得られた固形燃料の性状を表３に示す。

（実施例２〜３）
添加する水の量を変え、製造例１で得られたＥＦＢファイバー半炭化物の粉砕物５０％と未粉砕５０％の混合物を用い、成形金型パラメータのダイの厚みを３０ｍｍとし、実施例１と同様にして固形燃料を得た。得られた固形燃料の性状を表３に示す。

（実施例４）
製造例１で得られたＥＦＢファイバー半炭化物を、上田鉄工社製ペレットミル（型式ＰＭ２００）のサービスタンクに投入し、スクリュー、ミキサーにて粉砕した後、押出し成形機中に過熱水蒸気を導入しながら、成型金型パラメータをダイ穴数１００個、ダイ穴部の開口面積率３２％、ダイの穴径８φ、ダイの厚さ３０ｍｍとして成形することにより、実施例１と同様の円柱状の固形燃料を得た。得られた固形燃料の性状を表３に示す。

（実施例５）
製造例１で得られたＥＦＢファイバー半炭化物を未粉砕で用い、成形金型パラメータのダイの厚みを３０ｍｍとする以外は実施例１と同様にして、円柱状の固形燃料を得た。得られた固形燃料の性状を表３に示す。

（実施例６）
製造例２で得られたＥＦＢファイバー半炭化物を未粉砕で用い、２０質量％の水を添加し、混合した後、混合物を上田鉄工社製ペレットミル（型式：ＰＭ２００）のサービスタンクに投入し、スクリュー、ミキサーにて粉砕した後、押出し成形することにより、図２（ｄ）に示す形態を有する、円柱状の固形燃料を得た。成形金型パラメータはダイ穴数１００個、ダイ穴部の開口面積率３２％、ダイの穴径８φ、ダイの厚さ３０ｍｍとした。得られた固形燃料の性状を表３に示す。

（比較例１）
製造例１で得られたＥＦＢファイバー半炭化物を粉砕せず、未粉砕で用いた。成形金型パラメータのダイの厚さを５５ｍｍとする以外は、実施例４と同様にして押出し成形を行ったが、押出し成形機のスクリューとケーシングの間に半炭化物が噛み込み、成形できなかった。

（参考例）
参考例として、市販のマレーシア産ＥＦＢペレットの性状を表３に併せて示した。

表２から、ＥＦＢファイバーを半炭化物とする際の加熱処理温度を２００〜２９０℃とすることで、高位発熱量ならびにかさ密度に優れた半炭化物が得られることがわかる。

表３から、ＥＦＢファイバー半炭化物を成形する際に、水もしくは水蒸気を添加することで、バインダーを添加しなくともバイオマス固形燃料を得ることができ、実施例１〜３の結果より、水添加量を少なくした方が固形燃料のかさ密度は高くなる。半炭化物を粉砕して用いた固形燃料（実施例１）と、半炭化物を未粉砕のまま用いた固形燃料（実施例５）は、かさ密度が同程度であったが、水分率に差が見られる。

加熱処理温度が２３０℃の半炭化物（製造例２）を用いた固形燃料（実施例６）と、加熱処理温度が２００℃の半炭化物（製造例１）を用いた固形燃料（実施例２）は、同程度の物性であった。ただし、実施例６の固形燃料は、固定炭素（％）が高いため高位発熱量が高く、さらにＨ．Ｇ．Ｉ相当数も高いので、石炭との混焼により適した燃料となり得る。

参考例として示した市販のＥＦＢペレットは粉砕指数が低く、石炭との混焼は困難と思われる。

本発明のバイオマス固形燃料は、発電設備において有用である。

Claims (12)

1. 植物系バイオマスファイバーを加熱して得られる半炭化バイオマスを、加熱しながら加圧成形して得られるバイオマス固形燃料であって、
   気乾ベースで固定炭素を１８〜２６質量％、揮発分を６５〜７５質量％、灰分を３〜６質量％、水分を８〜１６質量％含み、
   高位発熱量が気乾ベースで１８〜２１ＭＪ／ｋｇであることを特徴とするバイオマス固形燃料。
2. 植物系バイオマスファイバーは、パームヤシ果房を果実と空房（Empty Fruit Bunch、以下「ＥＦＢ」）に分離した後のＥＦＢファイバーを、５０質量％以上含むことを特徴とする請求項１に記載のバイオマス固形燃料。
3. 植物系バイオマスファイバーは、リグニン含量が１８〜３０質量％の範囲にある植物系バイオマスファイバーであることを特徴とする請求項１又は２に記載のバイオマス固形燃料。
4. 植物系バイオマスファイバーは、ＥＦＢファイバーと、サトウキビ、バナナの茎もしくは葉、麦わら、稲わらから選ばれる１種又は２種以上との混合物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバイオマス固形燃料。
5. バイオマス固形燃料のかさ密度は、０．６０ｇ／ｃｍ^３以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のバイオマス固形燃料。
6. 石炭の一部代替燃料として用いられることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のバイオマス固形燃料。
7. 請求項１〜６いずれかに記載のバイオマス固形燃料の製造方法であって、
   植物系バイオマスファイバーを粉砕する粉砕工程と、粉砕された植物系バイオマスを、酸素濃度５容量％以下の雰囲気中、２００〜２９０℃で加熱して植物系バイオマスを半炭化処理する加熱工程と、得られた半炭化バイオマスを、水又は水蒸気の存在下で加熱しながら加圧成形する成形工程とを有することを特徴とするバイオマス固形燃料の製造方法。
8. 前記加熱工程において、加熱温度が２２０〜２８０℃であることを特徴とする請求項７に記載のバイオマス固形燃料の製造方法。
9. 前記粉砕工程において、植物系バイオマスファイバーを長さ５０ｍｍ以下に粉砕することを特徴とする請求項７又は８に記載のバイオマス固形燃料の製造方法。
10. 前記成形工程において、バインダーを添加しないことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載のバイオマス固形燃料の製造方法。
11. 前記成形工程において、成形機としてローラー押出し方式のペレットミルを使用し、成形機出口のバイオマス固形燃料の温度を５０〜８０℃に制御することを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載のバイオマス固形燃料の製造方法。
12. 前記ペレットミルの駆動動力を１０馬力とし、ダイの穴数が１００個、ダイの穴部の開口面積率が３２％、ダイの穴径が６〜１０φ、ダイの厚さが３０〜３５ｍｍの成形金型を用いることを特徴とする請求項１１に記載のバイオマス固形燃料の製造方法。