JP2017008331A - Manufacturing method of mixed fuel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バイオマスを用いた混合燃料の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a mixed fuel using biomass.
製紙産業においては、資源の有効活用や環境への負荷低減等の観点から種々のリサイクルが行われている。このリサイクルとしては、古紙パルプの再利用を始め、古紙に含まれる填料等の再利用、製紙スラッジの再利用等が行われている（特開２００７−１２０１５９号公報及び特開２００３−１３０６９号公報参照）。 In the paper industry, various types of recycling are performed from the viewpoint of effective use of resources and reduction of environmental load. As this recycling, reuse of waste paper pulp, reuse of fillers contained in waste paper, reuse of papermaking sludge, and the like are carried out (JP 2007-120159 A and JP 2003-13069 A). reference).
このように製紙産業全体を俯瞰すると、製紙工場での製紙段階以降においては、システムが確立し、高いレベルでのリサイクルが行われている。しかし、より有効な資源の活用を進める観点からは、製紙工場に主原料たる木材パルプが搬入される以前の段階におけるリサイクルを進める必要がある。すなわち具体的には、間伐材や樹皮チップの有効活用を検討する必要がある。 As described above, when the paper industry as a whole is viewed, after the paper manufacturing stage in the paper factory, a system is established and recycling is performed at a high level. However, from the viewpoint of promoting more effective use of resources, it is necessary to proceed with recycling at the stage before wood pulp, which is the main raw material, is carried into a paper mill. Specifically, it is necessary to consider the effective use of thinned wood and bark chips.
この間伐材や樹皮チップ等の木材は、単に燃料として利用することもできるが、焙焼（焙煎、半炭化、トレファクション等とも称される。）することにより発熱量を高めた燃料として利用する技術が開発されている（特許第４１３６７７２号公報参照）。この技術においては、得られた燃料を用い、より高熱量かつ安定的な燃焼を行うため、焙焼された木材と石炭とを混合し、粉砕したものを燃焼させることが行われている。しかし、焙焼された木材と石炭とは、サイズ、密度、硬さなどが大きく異なるため、均一に混合及び粉砕することが困難である。従って、上記技術において得られる燃料も安定的な燃焼といった点からは不十分である。 Wood such as thinned wood and bark chips can be used simply as fuel, but it can also be used as fuel with increased calorific value by roasting (also called roasting, semi-carbonization, or trephing). The technology which does this is developed (refer patent 4136772 gazette). In this technique, in order to perform a higher calorie and more stable combustion using the obtained fuel, it is carried out by mixing roasted wood and coal and burning the pulverized one. However, since roasted wood and coal differ greatly in size, density, hardness, etc., it is difficult to uniformly mix and grind them. Therefore, the fuel obtained by the above technique is insufficient from the viewpoint of stable combustion.
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、焙焼されたバイオマスを用い安定的な燃焼を行うことができる混合燃料の製造方法、及びこの製造に用いられる成型物を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on the above circumstances, and provides a method for producing a mixed fuel capable of performing stable combustion using roasted biomass, and a molded product used for the production. The purpose is to do.
上記課題を解決するためになされた発明は、
焙焼されたバイオマスからなる成型物と石炭とを混合する工程、及び
混合された上記成型物と石炭とを粉砕する工程
を有する混合燃料の製造方法である。
The invention made to solve the above problems is
It is a method for producing a mixed fuel, which includes a step of mixing a molded product of roasted biomass and coal, and a step of pulverizing the mixed molded product and coal.
当該製造方法によれば、焙焼されたバイオマスをある程度の硬さを有する成型物の状態で石炭と混合し、これらの混合物を粉砕する。このようにすることで粉砕の際に、どちらか一方が凝集等することなく二者が混合し、一方のみに偏ることなく二者を略均等に粉砕することができる。従って、当該製造方法によれば、焙焼されたバイオマスを用い、安定的な燃焼を行うことができる混合燃料を得ることができる。 According to the manufacturing method, the roasted biomass is mixed with coal in the form of a molded product having a certain degree of hardness, and the mixture is pulverized. By doing so, at the time of pulverization, either of the two can be mixed without agglomeration or the like, and the two can be pulverized substantially evenly without being biased to only one of them. Therefore, according to the said manufacturing method, the mixed fuel which can perform stable combustion using the roasted biomass can be obtained.
上記成型物が柱状であり、この成型物のアスペクト比が２以上１０以下であることが好ましい。このような高いアスペクト比を有する柱状の成型物を用いることで、粉砕が容易に行われ、より均等に混合粉砕された混合燃料を得ることができる。 The molded product is columnar, and the molded product preferably has an aspect ratio of 2 or more and 10 or less. By using a columnar molded product having such a high aspect ratio, pulverization can be easily performed, and a mixed fuel that is more uniformly mixed and pulverized can be obtained.
上記柱状の成型物の断面積が１２ｍｍ２以上１８０ｍｍ２以下、高さが４ｍｍ以上６０ｍｍ以下が好ましい。このようなサイズの柱状の成型物を用いることで、取扱性を高めつつ、より均等な混合及び粉砕を行うことができる。 The columnar molded product preferably has a cross-sectional area of 12 mm 2 to 180 mm 2 and a height of 4 mm to 60 mm. By using a columnar molded product of such a size, more uniform mixing and pulverization can be performed while improving the handleability.
上記成型物の密度としては、０．６ｇ／ｃｍ３以上２．０ｇ／ｃｍ３以下が好ましい。上記成型物の密度を上記範囲とすることで、石炭との密度差が小さくなり、二者をより均一に混合及び粉砕することができる。従って、このようにすることで、さらに安定的な燃焼が可能な混合燃料を得ることができる。 The density of the molded product is preferably 0.6 g / cm 3 or more and 2.0 g / cm 3 or less. By setting the density of the molded product within the above range, the density difference from coal becomes small, and the two can be more uniformly mixed and pulverized. Therefore, by doing so, it is possible to obtain a mixed fuel capable of more stable combustion.
当該製造方法は、上記混合工程より前に、
バイオマスを焙焼する工程、及び
上記バイオマスを成型し、成型物を得る工程
をさらに有することが好ましい。
The manufacturing method is performed before the mixing step.
It is preferable to further have a step of roasting biomass and a step of molding the biomass to obtain a molded product.
上記工程をさらに有することで、所望する形状や密度の成型物の成型が可能となり、効率的に混合燃料を得ることができる。 By further including the above steps, a molded product having a desired shape and density can be formed, and a mixed fuel can be obtained efficiently.
上記焙焼をロータリーキルンにより行うことが好ましい。ロータリーキルンを用いることで、バイオマスに対し均一かつ効率的な焙焼を行うことができ、結果的に得られる混合燃料の安定燃焼性を更に高めることができる。また、ロータリーキルンを用いることで、バイオマスの乾燥、焙焼及び冷却を連続的に行うことができるため、製造コストの削減も行うことができる。 The roasting is preferably performed by a rotary kiln. By using the rotary kiln, the biomass can be uniformly and efficiently roasted, and the resultant combustible fuel can be further improved in stable combustibility. Moreover, since the drying, roasting, and cooling of biomass can be performed continuously by using the rotary kiln, the manufacturing cost can be reduced.
上記課題を解決するためになされた別の発明は、
石炭と混合して用いられ、
焙焼されたバイオマスからなり、
アスペクト比が２以上１０以下である柱状の成型物である。
Another invention made to solve the above problems is as follows:
Used in combination with coal,
Consisting of roasted biomass,
It is a columnar molded product having an aspect ratio of 2 or more and 10 or less.
当該成型物によれば、石炭と混合し、この混合状態で粉砕したときに、石炭と共に均一に粉砕されることができる。従って、当該成型物によれば、焙焼されたバイオマスを用い安定的な燃焼を行うことができる混合燃料を得ることができる。 According to the molding, when mixed with coal and pulverized in this mixed state, it can be uniformly pulverized together with coal. Therefore, according to the molded product, a mixed fuel that can perform stable combustion using the roasted biomass can be obtained.
以上説明したように、本発明の固形燃料の製造方法及び成型物によれば、焙焼されたバイオマスを用い安定的な燃焼を行うことができる。従って、当該固形燃料の製造方法及び成型物によれば、チップや間伐材等の従来活用が十分に進んでいなかった木材の有効活用を図ることができる。 As described above, according to the solid fuel production method and molded product of the present invention, stable combustion can be performed using roasted biomass. Therefore, according to the manufacturing method and molded product of the solid fuel, it is possible to effectively use wood that has not been sufficiently utilized in the past such as chips and thinned wood.
以下、本発明の固形燃料の製造方法及び成型物の実施の形態を詳説する。 Embodiments of the solid fuel production method and molded product of the present invention will be described in detail below.
＜固形燃料の製造方法＞
本発明の固形燃料の製造方法は、
焙焼されたバイオマスからなる成型物と石炭とを混合する工程（ｃ）、及び
混合された上記成型物と石炭とを粉砕する工程（ｄ）
を有する。
<Method for producing solid fuel>
The method for producing a solid fuel of the present invention comprises:
A step (c) of mixing the molded product of roasted biomass and coal, and a step (d) of pulverizing the mixed molded product and coal.
Have
当該製造方法は、好適には上記混合工程（ｃ）より前に、
バイオマスを焙焼する工程（ａ）、及び
上記バイオマスを成型し、成型物を得る工程（ｂ）
をさらに有する。
The manufacturing method is preferably performed before the mixing step (c).
A step of roasting biomass (a), and a step of molding the biomass to obtain a molded product (b)
It has further.
当該製造方法によれば、混合工程（ｃ）において、焙焼されたバイオマスをある程度の硬さを有する成型物の状態で石炭と混合し、粉砕工程（ｄ）において、この混合物を同時に粉砕する。このようにすることで、粉砕工程（ｄ）の際、バイオマス（成型物）と石炭とが一方に偏ることなく二者を略均等に粉砕することができる。従来、焙焼されたバイオマスは、通常のバイオマス（木材等）と比して柔らかいため、単に石炭と混合して粉砕することで、容易にこれらの粉砕が生じると考えられていた。しかし、密度や硬度が大きく異なる二種類を混ぜると、どちらか一方のみ（通常硬度が高いほう）の粉砕が優先的に生じ、もう一方の粉砕が十分に進行しないことが確認された。そこで、二種類の密度や硬度が近づくようバイオマスを成型物とすることで、粉砕手段等は変化させなくとも、均一な粉砕が可能となることを見出した。 According to the manufacturing method, in the mixing step (c), the roasted biomass is mixed with coal in the form of a molded product having a certain degree of hardness, and in the pulverizing step (d), the mixture is pulverized simultaneously. By doing in this way, at the time of a grinding | pulverization process (d), biomass (molded material) and coal can be grind | pulverized substantially equally without biasing to one side. Conventionally, roasted biomass is softer than ordinary biomass (wood, etc.), and it has been thought that these pulverization easily occur by simply mixing and pulverizing with coal. However, it was confirmed that when two types with greatly different densities and hardnesses were mixed, only one of them (normally the higher hardness) was preferentially pulverized and the other pulverization did not proceed sufficiently. Therefore, it has been found that by using biomass as a molded product so that the two types of density and hardness are close to each other, uniform crushing is possible without changing the crushing means and the like.
従って、当該製造方法によれば、焙焼されたバイオマスを用い、安定的な燃焼を行うことができる混合燃料を得ることができる。なお、粉体燃料を用いる燃焼装置（ボイラ等）は、重油等の液体燃料や気体燃料を用いるボイラ等に比べて負荷追従性が低い。従って、燃料の発熱量を限りなく均一化することが燃焼装置の燃焼安定性の向上につながる。そのため、当該混合燃料を用いることで、燃焼装置の燃焼安定性を効果的に高めることができる。また、焙焼工程（ａ）及び成型工程（ｂ）をさらに有することで、所望する形状や密度の成型物の成型が可能となり、効率的に混合燃料を得ることができる。以下、各工程について詳説する。 Therefore, according to the said manufacturing method, the mixed fuel which can perform stable combustion using the roasted biomass can be obtained. In addition, the combustion apparatus (boiler etc.) using powder fuel has low load followability compared with the boiler etc. which use liquid fuel, such as heavy oil, or gaseous fuel. Therefore, making the heat generation amount of the fuel uniform as much as possible leads to improvement in combustion stability of the combustion apparatus. Therefore, the combustion stability of the combustion device can be effectively increased by using the mixed fuel. Further, by further including a roasting step (a) and a molding step (b), it becomes possible to mold a molded product having a desired shape and density, and a mixed fuel can be obtained efficiently. Hereinafter, each step will be described in detail.
焙焼工程（ａ）
本工程では、バイオマスを焙焼する。バイオマスとは、化石燃料以外の生物由来の資源をいい、間伐材、剪定枝、廃材、樹皮チップ、その他の木材、竹、草、やし殻、パームオイル残渣、野菜、果実、食品残渣、汚泥等を挙げることができる。これらのバイオマスの中でも、間伐材、剪定枝、廃材、樹皮チップ、その他の木材等の木質系バイオマスが好ましく、樹皮チップがさらに好ましい。このような材料を用いることで、製紙工程において十分に活用されていなかった資源の有効活用を図ることができる。
Roasting process (a)
In this step, the biomass is roasted. Biomass refers to biological resources other than fossil fuels, such as thinned wood, pruned branches, waste wood, bark chips, other wood, bamboo, grass, coconut shells, palm oil residues, vegetables, fruits, food residues, sludge Etc. Among these biomass, woody biomass such as thinned wood, pruned branches, waste wood, bark chips, and other wood is preferable, and bark chips are more preferable. By using such a material, it is possible to effectively use resources that have not been sufficiently utilized in the papermaking process.
上記焙焼とは、バイオマスを１４０℃以上３５０℃以下で熱処理することをいい、この熱処理温度としては２４０℃以上２８０℃以下が好ましい。この焙焼により、有機物が部分的に分解し、質量（乾燥基準）が初期質量の７０％程度となる。しかしながら、揮発分は７５〜９０質量％保持されるため、単位質量あたりの熱量が上昇し、石炭と同程度の熱量となる。また、焙焼されたバイオマスは疎水性が高まるため、高い保存安定性を有し、長期保存等に優れる。 The roasting means that the biomass is heat treated at 140 ° C. or higher and 350 ° C. or lower, and the heat treatment temperature is preferably 240 ° C. or higher and 280 ° C. or lower. By this roasting, organic substances are partially decomposed, and the mass (dry basis) becomes about 70% of the initial mass. However, since 75 to 90% by mass of the volatile matter is retained, the amount of heat per unit mass increases, and the amount of heat becomes the same as that of coal. Moreover, since the roasted biomass has increased hydrophobicity, it has high storage stability and is excellent in long-term storage and the like.
上記焙焼は、公知の加熱（焙焼）装置を用いて行うことができ、例えば、固定式の箱型乾燥炉や、回転式の乾燥炉等を挙げることができる。これらの中でも、回転式の乾燥炉を用いることが好ましく、ロータリーキルンを用いることがさらに好ましい。ロータリーキルンは、通常、バイオマスが供給される筒と、この筒の内部に備えられ、バイオマスを送り出すスパイラルリフターとを有する。このようなロータリーキルンを用いることで、バイオマスを連続的に、焙焼及び冷却することができる。また、焙焼に先駆けて、バイオマスの水分量を減少させる乾燥も一体的に行うことができるため、設備費や製造コストの削減にも繋がる。さらに、ロータリーキルンは、通常、内部にバイオマスを撹拌・掻揚する並行リフターを有する。このようなロータリーキルンを用いることで、バイオマスの均一な焙焼や冷却等を行うことができる。 The roasting can be performed using a known heating (roasting) apparatus, and examples thereof include a fixed box-type drying furnace and a rotary drying furnace. Among these, it is preferable to use a rotary drying furnace, and it is more preferable to use a rotary kiln. The rotary kiln usually includes a cylinder to which biomass is supplied and a spiral lifter that is provided inside the cylinder and sends out the biomass. By using such a rotary kiln, biomass can be continuously roasted and cooled. Further, prior to roasting, drying that reduces the moisture content of biomass can also be performed integrally, leading to a reduction in equipment costs and manufacturing costs. Furthermore, the rotary kiln usually has a parallel lifter that stirs and rakes the biomass inside. By using such a rotary kiln, biomass can be uniformly roasted or cooled.
なお、この焙焼の際のバイオマスの雰囲気は、空気でよいが、低酸素濃度下で行うこともできる。低酸素濃度下で行うことで、バイオマスの燃焼が生じることを抑制することができる。この酸素濃度としては、例えば、５体積％以上１５体積％以下とすることができる。 In addition, although the atmosphere of biomass in the case of this roasting may be air, it can also be performed under a low oxygen concentration. By performing under a low oxygen concentration, it is possible to suppress the combustion of biomass. As this oxygen concentration, it can be made into 5 volume% or more and 15 volume% or less, for example.
焙焼工程（ａ）に供するバイオマスは、ある程度に粉砕されたものが好ましい。このバイオマスのサイズとしては、目開き５０ｍｍの篩を９５質量％以上透過する粒径が好ましく、目開き２５ｍｍの篩を９５質量％以上透過する粒径が好ましく、目開き１０ｍｍの篩を９５質量％以上透過する粒径がさらに好ましい。このようなサイズのバイオマスを用いることで、内部まで十分にかつ均一に焙焼を行うことができる。 The biomass used for the roasting step (a) is preferably pulverized to some extent. The size of the biomass is preferably a particle size that allows 95% by mass or more to pass through a sieve having an opening of 50 mm, preferably a particle size that allows 95% or more to pass through a sieve having an opening of 25 mm, and 95% by mass of a sieve having an opening of 10 mm. More preferably, the particle size that permeates is as above. By using biomass of such a size, the inside can be roasted sufficiently and uniformly.
なお、この粉砕の手段としては、特に限定されず、公知の回転式カッターやハンマーミル等を用いることができる。 The pulverization means is not particularly limited, and a known rotary cutter, hammer mill, or the like can be used.
成型工程（ｂ）
本工程では、上記バイオマスを成型し、成型物を得る。この成型工程（ｂ）は、通常、上記焙焼工程（ａ）の後に行われる。このように焙焼工程（ａ）の後に成型工程（ｂ）を行うことで、内部で均一かつ十分に焙焼された成型物を得ることができる。但し、逆に成型工程（ｂ）の後に焙焼工程（ａ）を行ってもよい。このようにすると、成型物を焙焼に供することとなるため、焙焼の際の作業効率性を高めたり、成型物の表面を極度に焙焼させることで脆い（粉砕しやすい）形状とすることなどができる。
Molding process (b)
In this step, the biomass is molded to obtain a molded product. This molding step (b) is usually performed after the roasting step (a). Thus, by performing the molding step (b) after the roasting step (a), a molded product that is uniformly and sufficiently roasted inside can be obtained. However, the roasting step (a) may be performed after the molding step (b). If it does in this way, since a molding will be used for roasting, it will be made into a brittle (easy to grind) shape by raising the work efficiency in the case of roasting, or extremely baking the surface of a molding. You can do that.
この成型を行う装置としては、特に限定されないが、押出成型機を用いることが好ましい。押出成型機を用いることで、密度を高め、石炭に近い密度への成型物の調製が容易となり、石炭との均一混合性を高めることができる。 An apparatus for performing this molding is not particularly limited, but an extrusion molding machine is preferably used. By using an extrusion molding machine, the density is increased, the preparation of a molded product having a density close to that of coal is facilitated, and uniform mixing with coal can be enhanced.
この成型工程（ｂ）に供するバイオマスの水分量としては、０．０１質量％以上５質量％以下が好ましい。このようにバイオマス中に微量の水分を含有させておくことで、押出成型機等による成型の際に水分が蒸発し、多孔質形状を形成することができる。このようにすることで、比較的密度が高くかつ脆い状態の成型物を得ることができ、粉砕工程において容易に石炭と共に粉砕することができる。 As a moisture content of the biomass used for this shaping | molding process (b), 0.01 mass% or more and 5 mass% or less are preferable. Thus, by containing a trace amount of water in the biomass, the water evaporates during molding by an extrusion molding machine or the like, and a porous shape can be formed. By doing in this way, the molding of a comparatively high density and a brittle state can be obtained, and it can grind | pulverize with coal easily in a grinding | pulverization process.
この成型工程（ｂ）においては、バイオマスに対してバインダーを添加して行うことが好ましい。バインダーを添加することで、成型性が高まると共に、得られる成型物の密度や強度が良好な状態となり、粉砕性をより高めることができる。上記バインダーとしては、特に限定されないが、澱粉やリグニン等を用いることができる。このようなバインダーを用いることで、上記効果をより高めることができる。さらに、リグニンを用いた場合は製紙産業における資源の有効利用をより効果的に図ることができる。上記バインダーの添加量としては、特に制限されないが、バイオマス１００質量部に対して０．０１質量部以上１０質量部以下が好ましい。添加量が上記下限未満の場合は、バインダーを添加した効果が十分に発揮されない場合がある。逆に、添加量が上記上限を超えると、得られる混合燃料の発熱量が低下するおそれなどがある。 In this molding step (b), it is preferable to carry out by adding a binder to the biomass. By adding a binder, the moldability is improved, the density and strength of the obtained molded product are in a good state, and the pulverization property can be further improved. The binder is not particularly limited, and starch, lignin and the like can be used. By using such a binder, the above effect can be further enhanced. Furthermore, when lignin is used, effective use of resources in the paper industry can be achieved more effectively. Although it does not restrict | limit especially as addition amount of the said binder, 0.01 mass part or more and 10 mass parts or less are preferable with respect to 100 mass parts of biomass. When the addition amount is less than the above lower limit, the effect of adding the binder may not be sufficiently exhibited. On the other hand, if the addition amount exceeds the above upper limit, the calorific value of the obtained mixed fuel may decrease.
押出成型機を用いて成型を行う際、通常、加熱しながら行うが、この加熱温度としては５０℃以上２００℃以下が好ましく、８０℃以上１５０℃以下がより好ましい。焙焼されたバイオマスには、リグニンやヘミセルロースが残存する。リグニンの軟化点は約１５０℃、ヘミセルロースの軟化点は約１８０℃とされている。そのため、例えば２００℃を超える高温での成型は、これらの物質が一旦軟化し、再度硬化することでバインダーとして成型物の強度を高めてしまうため、粉砕工程における均一かつ微細な粉砕が困難となる。そこで、このように２００℃以下、より好ましくは１５０℃以下で成型することで、比較的密度が高くかつ脆い状態の成型物を得ることができ、粉砕工程において容易に石炭と共に粉砕することができる。また、所定温度以上に加熱して成型することで、バイオマス中の水分が成型の際に蒸発し、得られる成型物の多孔質性を高め、結果として粉砕性を高めることができる。 When performing molding using an extrusion molding machine, it is usually performed while heating. The heating temperature is preferably 50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, and more preferably 80 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. Lignin and hemicellulose remain in the roasted biomass. The softening point of lignin is about 150 ° C., and the softening point of hemicellulose is about 180 ° C. Therefore, for example, in molding at a high temperature exceeding 200 ° C., since these substances are once softened and cured again, the strength of the molded product is increased as a binder, so that uniform and fine grinding in the grinding process becomes difficult. . Therefore, by molding at 200 ° C. or lower, more preferably 150 ° C. or lower, a molded product having a relatively high density and a brittle state can be obtained, and can be easily pulverized with coal in the pulverization step. . Moreover, by heating to a predetermined temperature or higher and molding, moisture in the biomass evaporates at the time of molding, so that the porosity of the resulting molded product can be increased, and as a result, pulverization can be improved.
上記成型工程（ｂ）を経て得られる成型物の形状としては、特に限定されず、球状、柱状等とすることができるが、柱状が好ましい。上記柱状としては、円柱状、四角柱状、三角柱状等を挙げることができるが、円柱状が好ましい。このような柱状の成型物を用いることで、石炭との混合状態における粉砕が容易に行われる。 The shape of the molded product obtained through the molding step (b) is not particularly limited, and may be spherical, columnar or the like, but columnar is preferable. Examples of the columnar shape include a columnar shape, a quadrangular columnar shape, and a triangular columnar shape, and a columnar shape is preferable. By using such a columnar molded product, pulverization in a mixed state with coal is easily performed.
上記柱状の成型物のアスペクト比としては、２以上１０以下が好ましく、３以上８以下がさらに好ましい。このような高いアスペクト比を有する柱状の成型物を用いることで、粉砕が容易に行われ、より均等に混合粉砕された混合燃料を得ることができる。アスペクト比が上記下限未満の場合は、粉砕工程において粉砕が容易に行われなくなる場合がある。逆に、アスペクト比が上記上限を超えると、成型が困難となったり、運搬等の際に折れが生じるなど、取扱性が低下する。ここで、アスペクト比とは、底面の直径に対する高さの比（高さ／直径）をいう。なお、底面が円ではない場合、直径は２（Ｓ／π）１／２（Ｓは底面積）で求められる値とする。 The aspect ratio of the columnar molded product is preferably 2 or more and 10 or less, and more preferably 3 or more and 8 or less. By using a columnar molded product having such a high aspect ratio, pulverization can be easily performed, and a mixed fuel that is more uniformly mixed and pulverized can be obtained. When the aspect ratio is less than the lower limit, pulverization may not be easily performed in the pulverization step. On the other hand, when the aspect ratio exceeds the above upper limit, the handleability is deteriorated such that molding becomes difficult or breakage occurs during transportation. Here, the aspect ratio refers to the ratio of the height to the diameter of the bottom surface (height / diameter). When the bottom surface is not a circle, the diameter is 2 (S / π) 1/2 (S is the bottom area).
上記柱状の成型物の断面積としては、１２ｍｍ２以上１８０ｍｍ２以下が好ましく、２４ｍｍ２以上１２０ｍｍ２以下がさらに好ましい。また、上記柱状の成型物の高さとしては、４ｍｍ以上６０ｍｍ以下が好ましく、８ｍｍ以上４０ｍｍ以下がさらに好ましい。このようなサイズの柱状の成型物を用いることで、取扱性を高めつつ、より均等な混合及び粉砕を行うことができる。断面積及び高さが上記下限未満の場合は、サイズが小さくなりすぎて取扱性が低下する場合がある。逆に、断面積及び高さが上記上限を超えると石炭との均一な混合が困難となり、粉砕に時間を要する場合がある。 The cross-sectional area of the columnar molded product is preferably 12 mm 2 or more and 180 mm 2 or less, more preferably 24 mm 2 or more and 120 mm 2 or less. The height of the columnar molded product is preferably 4 mm or more and 60 mm or less, and more preferably 8 mm or more and 40 mm or less. By using a columnar molded product of such a size, more uniform mixing and pulverization can be performed while improving the handleability. When the cross-sectional area and the height are less than the lower limit, the size may be too small, and the handleability may be reduced. On the other hand, when the cross-sectional area and height exceed the above upper limit, uniform mixing with coal becomes difficult, and pulverization may take time.
上記成型物の密度としては、０．６ｇ／ｃｍ３以上２．０ｇ／ｃｍ３以下が好ましく、０．８ｇ／ｃｍ３以上１．８ｇ／ｃｍ３以下がより好ましい。上記成型物の密度を上記範囲とすることで、石炭との密度差が小さくなる。上記成型物と石炭とは後に詳述するように、ミル等で押しつぶされながら微粉化される。そのため、上記成型物と石炭との密度差が小さい方が、二者をより均一に混合することができ、かつ、同等の速度で粉砕することができる。従って、このようにすることで、熱量の均一性が高く、よりに安定的な燃焼が可能な混合燃料を得ることができる。上記成型物の密度が上記下限未満の場合は、混合及び粉砕の際に石炭との分離等が生じ、均一かつ効率的な混合及び粉砕が困難となる場合がある。逆に、上記成型物の密度が上記上限を超えると、成型物が粉砕されにくくなり、粉砕工程（ｄ）における粉砕効率の低下等が生じる。 The density of the molded product is preferably 0.6 g / cm 3 or more and 2.0 g / cm 3 or less, and more preferably 0.8 g / cm 3 or more and 1.8 g / cm 3 or less. By setting the density of the molded product within the above range, the density difference from coal is reduced. The molded product and coal are pulverized while being crushed by a mill or the like, as will be described in detail later. Therefore, the one where the density difference between the molded product and coal is smaller can mix the two more uniformly and can be pulverized at an equivalent speed. Therefore, by doing in this way, it is possible to obtain a mixed fuel with high uniformity of heat quantity and capable of more stable combustion. When the density of the molded product is less than the lower limit, separation from coal may occur during mixing and pulverization, and uniform and efficient mixing and pulverization may be difficult. On the other hand, when the density of the molded product exceeds the upper limit, the molded product becomes difficult to be crushed, resulting in a decrease in pulverization efficiency in the pulverization step (d).
混合工程（ｃ）
本工程では、上記焙焼されたバイオマスからなる成型物と石炭とを混合する。上記石炭としては、特に限定されず、無煙炭、瀝青炭、褐炭、亜炭、泥炭等のいずれも用いることができる。
Mixing step (c)
In this step, the molded product made of the roasted biomass and coal are mixed. The coal is not particularly limited, and any of anthracite, bituminous coal, lignite, lignite, peat, and the like can be used.
上記混合方法としては特に限定されず、上記成型物と石炭とをそれぞれベルトコンベア等の搬送手段により搬送し、石炭バンカー等に供給することにより行えばよい。この石炭バンカー等に供給された状態においては、成型物と石炭とは均一に混ざっていても混ざっていなくともよい。 It does not specifically limit as said mixing method, What is necessary is just to carry out by conveying the said molding and coal by conveyance means, such as a belt conveyor, respectively, and supplying to a coal bunker etc., respectively. In the state of being supplied to the coal bunker or the like, the molded product and the coal may or may not be mixed uniformly.
この混合工程における成型物と石炭との混合比としては、特に制限されないが、質量基準で、５：９５以上５０：５０以下が好ましく、１０：９０以上４０：６０以下がより好ましい。成型物の混合比が上記下限未満の場合は、バイオマスの有効利用を十分に図ることができない。一方、成型物の混合比が上記上限を超える場合は、発熱量の安定性に支障をきたす場合がある。 Although it does not restrict | limit especially as a mixing ratio of the molding and coal in this mixing process, 5:95 or more and 50:50 or less are preferable on a mass basis, and 10:90 or more and 40:60 or less are more preferable. When the mixing ratio of the molded product is less than the lower limit, it is not possible to sufficiently utilize the biomass effectively. On the other hand, when the mixing ratio of the molded product exceeds the above upper limit, the stability of the calorific value may be hindered.
混合する石炭の密度に対する上記成型物の密度の比（石炭の密度／成型物の密度）としては、０．５以上２以下が好ましく、０．６７以上１．５がより好ましく、０．７５以上１．３３以下がさらに好ましい。このように二者の密度を近づけることで、混合及び粉砕の際に均一に混合及び粉砕が生じ、得られる混合燃料の燃焼安定性をさらに高めることができる。 The ratio of the density of the molded product to the density of the coal to be mixed (the density of the coal / the density of the molded product) is preferably 0.5 or more and 2 or less, more preferably 0.67 or more, and more preferably 0.75 or more. More preferred is 1.33 or less. By bringing the density of the two close to each other in this way, mixing and pulverization occur uniformly during mixing and pulverization, and the combustion stability of the resulting mixed fuel can be further enhanced.
この混合工程に供する石炭は、一定程度の粒径にまで粗粉砕されたものが好ましい。このような石炭を用いることで、均一な混合を図ることができ、また、粉砕工程における効率化を図ることができる。この際の石炭の粒径としては、６０ｍｍ以下が好ましく、２ｍｍ以上５０ｍｍ以下がさらに好ましい。この粗粉砕は、クラッシャー等の公知の粗粉砕機により行うことができる。 The coal used in this mixing step is preferably coarsely pulverized to a certain particle size. By using such coal, uniform mixing can be achieved, and efficiency in the pulverization process can be improved. The particle size of the coal at this time is preferably 60 mm or less, and more preferably 2 mm or more and 50 mm or less. This coarse pulverization can be performed by a known coarse pulverizer such as a crusher.
粉砕工程（ｄ）
本工程においては、混合された上記成型物と石炭とを粉砕し、微粉状の混合燃料を得ることができる。この際の粉砕手段としては、特に限定されず、竪型ローラミル、ボールミル、振動ミル、ローラミル等を挙げることができる。なお、上述のように混合工程（ｃ）として、一旦石炭バンカー等で混合・貯留することを経ずに、粉砕機に直接上記成型物と石炭とを供給し、粉砕機において、混合と粉砕とを行ってもよい。
Crushing step (d)
In this step, the mixed molded product and coal can be pulverized to obtain a finely mixed fuel. The pulverizing means in this case is not particularly limited, and examples thereof include a vertical roller mill, a ball mill, a vibration mill, and a roller mill. As described above, as the mixing step (c), the mixture and the coal are directly supplied to the pulverizer without being mixed and stored in a coal bunker or the like. May be performed.
この粉砕の程度は特に限定されないが、例えば、１００メッシュパスが９５％以上となるように粉砕することが好ましい。９５％を下回ると、燃焼後の燃焼残渣に未燃分が残るなど、燃焼効率が低下するおそれがある。 The degree of pulverization is not particularly limited, but for example, it is preferable to pulverize so that 100 mesh pass is 95% or more. If it is less than 95%, the combustion efficiency may be lowered, for example, unburned residue remains in the combustion residue after combustion.
このように粉砕工程を経て得られた混合燃料は、例えばボイラ用燃料、セメントキルン用燃料等として好適に用いることができる。例えば、ボイラ用燃料として用いる場合、その具体例を以下に説明する。石炭ボイラには、上記粉砕された微粉状の混合燃料が燃料として供給される。この石炭ボイラには燃焼用空気が吹き込まれ、上記混合燃料が燃焼する。この際、石炭ボイラ内に配設されるチューブ内を通る水が上記混合燃料の燃焼により加熱され、蒸気として石炭ボイラから排出される。 Thus, the mixed fuel obtained through the pulverization step can be suitably used, for example, as fuel for boilers, fuel for cement kilns, and the like. For example, when used as fuel for a boiler, a specific example thereof will be described below. The coal boiler is supplied with the pulverized finely mixed fuel as fuel. Combustion air is blown into the coal boiler, and the mixed fuel burns. At this time, the water passing through the tube disposed in the coal boiler is heated by the combustion of the mixed fuel and discharged from the coal boiler as steam.
＜成型物＞
本発明の成型物は、石炭と混合して用いられ、焙焼されたバイオマスからなり、アスペクト比が２以上１０以下である柱状の成型物である。当該成型物の詳細は、固形燃料の製造方法に記載したとおりである。
<Molded product>
The molded product of the present invention is a columnar molded product that is used by being mixed with coal, is made of roasted biomass, and has an aspect ratio of 2 or more and 10 or less. The details of the molded product are as described in the method for producing a solid fuel.
当該成型物によれば、石炭と混合し、この混合状態で粉砕したときに、石炭と共に均一に粉砕されることができる。従って、当該成型物によれば、焙焼されたバイオマスを用い安定的な燃焼を行うことができる混合燃料を得ることができる。 According to the molding, when mixed with coal and pulverized in this mixed state, it can be uniformly pulverized together with coal. Therefore, according to the molded product, a mixed fuel that can perform stable combustion using the roasted biomass can be obtained.
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.
＜実施例１＞
樹皮チップを破砕装置で破砕した後、目開き５０ｍｍの篩を通してバイオマス原料とした。このバイオマス原料をロータリーキルンに供給し、２５０℃で熱処理することで焙焼されたバイオマスを得た。得られたバイオマスの水分量は０．５質量％であった。また、この際の酸素濃度は１０体積％に制御して行った。
この後、バイオマス１００質量部に対してバインダー（澱粉）を１質量部混合し、これを押出成型機を用いて成型物（ペレット）とした。ペレットは、高さ３０ｍｍ、直径６ｍｍの円柱状に成型した。ペレット化の際の加熱温度は１４０℃で行った。得られたペレットの密度は１．０ｇ／ｃｍ３であった。
このペレットと、粗粉砕した石炭とを３：７の質量比で混合した後、この混合物をローラミルを用いて粉砕し、粉末状の混合燃料を得た。
<Example 1>
After the bark chips were crushed with a crushing device, the raw material was passed through a sieve with an opening of 50 mm to make a biomass material. This biomass material was supplied to a rotary kiln and heat-treated at 250 ° C. to obtain roasted biomass. The moisture content of the obtained biomass was 0.5% by mass. In this case, the oxygen concentration was controlled to 10% by volume.
Then, 1 mass part of binder (starch) was mixed with respect to 100 mass parts of biomass, and this was made into the molding (pellet) using the extrusion molding machine. The pellet was molded into a cylindrical shape having a height of 30 mm and a diameter of 6 mm. The heating temperature during pelletization was 140 ° C. The density of the obtained pellet was 1.0 g / cm 3 .
The pellets and coarsely pulverized coal were mixed at a mass ratio of 3: 7, and the mixture was pulverized using a roller mill to obtain a powdered mixed fuel.
＜実施例２〜５＞
バイオマスの成型（ペレット化）に係る各条件を表１に示すとおりとしたこと以外は、実施例１と同様にして実施例２〜５の混合燃料を得た。
<Examples 2 to 5>
A mixed fuel of Examples 2 to 5 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the conditions relating to the molding (pelletization) of biomass were as shown in Table 1.
＜比較例１＞
焙焼したバイオマスを成型せず、そのまま石炭と混合させたこと以外は実施例１と同様にして比較例１の混合燃料を得た。
<Comparative Example 1>
The mixed fuel of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the roasted biomass was not molded and mixed with coal as it was.
＜評価＞
得られた混合燃料が均一に粉砕されているか否かを目視にて、以下の基準にて評価した。評価結果を表１に示す。
Ａ：均一に微粉砕されている。
Ｂ：所々にやや大きい粒状物（バイオマス）の存在が確認できる。
Ｃ：粉砕されていない粒状物（バイオマス）の存在が目立つ。
<Evaluation>
Whether or not the obtained mixed fuel was uniformly pulverized was visually evaluated based on the following criteria. The evaluation results are shown in Table 1.
A: Uniformly pulverized.
B: Presence of slightly larger granular materials (biomass) can be confirmed in some places.
C: Presence of unpulverized particulate matter (biomass) is conspicuous.
表１に示されるように、本発明の製造方法によれば、石炭と焙焼されたバイオマスとを均一に微粉砕することができることがわかる。従って、このようにして得られた混合燃料は、燃焼安定性に優れることがわかる。 As shown in Table 1, it can be seen that according to the production method of the present invention, coal and roasted biomass can be uniformly pulverized. Therefore, it turns out that the mixed fuel obtained in this way is excellent in combustion stability.
本発明の混合燃料の製造方法は、ボイラ用燃料やセメントキルン用燃料等の製造に好適に用いることができる。 The manufacturing method of the mixed fuel of this invention can be used suitably for manufacture of the fuel for boilers, the fuel for cement kilns, etc.
Claims (7)
混合された上記成型物と石炭とを粉砕する工程を有し、
上記混合工程より前に、
バイオマスを焙焼する工程、及び
上記バイオマスを成型し、上記成型物を得る工程
をさらに有する混合燃料の製造方法。 A step of mixing a molded product of roasted biomass and coal, and a step of pulverizing the mixed molded product and coal,
Before the mixing step,
A method for producing a mixed fuel, further comprising a step of roasting biomass and a step of molding the biomass to obtain the molded product.
The method for producing a mixed fuel according to any one of claims 1 to 6, wherein an extrusion molding machine is used in the molding step.
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