JP2017125151A - バイオマス固形物素材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バイオマス固形物の製造にあたり、その製造工程の実施前に、バイオマス固形物の原料となるバイオマス固形物素材を生成するのに必要な乾燥処理を、エネルギを無駄なく利用して行うと共に、かつ効率良く行うことができるバイオマス固形物素材の製造方法を提供する。【解決手段】バイオマス固形物素材の製造方法は、光合成に起因するバイオマス原料４に乾燥処理を施したバイオコークス素材３を、加圧成形してなるバイオコークス２を製造にするあたり、乾燥処理では、バイオマス原料４を、乾燥装置３０の乾燥室３２内に収容し、コージェネ１０の動力源１１の排熱ＨＴを用いて乾燥させる。乾燥時間は、コージェネ１０の排熱ＨＴによる排熱量に応じて可変させる。【選択図】 図１

Description

この発明は、バイオマス固形物の製造にあたり、その製造工程の実施前に、バイオマス原料に必要な乾燥処理を施して、バイオマス固形物の原料となるバイオマス固形物素材を生成するバイオマス固形物素材の製造方法に関する。

近年、バイオマス固形物の一種であるバイオコークスは、環境に優しいゼロエミッションの固形燃料であることから、石炭コークスの代替固形燃料として、広く注目されている。バイオコークスは、例えば、木屑、樹皮、茶殻、コーヒー粕、リンゴの搾り粕等、光合成に起因する全ての植物性バイオマスを原料として、含水率１０％程度に乾燥させたこのようなバイオマス固形物素材を、圧縮した状態で２００℃程度に加熱した後、冷却により高密度に固形化して生成される。元の状態の植物性バイオマスでは、その種類にも因るが、バイオマスの大半で含水率が１０％を超えているため、バイオコークスの製造工程前には、粉砕化したバイオマス固形物素材を、乾燥装置により、予め含水量１０％程度まで乾燥させておく前処理が必要になる。

特許文献１は、微細藻類（バイオマス原料）を用いたバイオマス燃料の燃焼時に、生じた熱を利用して発電を行う発電装置と、この燃焼時に発生する二酸化炭素を用いて微細藻類を培養する培養装置と、発電装置で発生する排熱により、培養装置で培養された微細藻類を乾燥する燃料形成装置と、燃料形成装置で得られたバイオマス燃料を発電装置に供給する燃料供給装置を有するバイオマス発電システムである。バイオマス燃料の燃焼で発電を行うこの発電システムでは、バイオマス燃料が燃焼すると、燃焼時に生じる二酸化炭素が、培養装置で培養する微細藻類に用いられると共に、燃焼時に生じる排熱が、培養した微細藻類を乾燥するのに利用される。乾燥した微細藻類は、ペレット化され、バイオマス燃料として発電装置に供給される。システム内では、このようなサイクルが繰り返し行われる。

特開２０１４‐２２４６１６号公報

しかしながら、特許文献１の技術は、発電した電力の需要量に応じて、発電システムを稼働するという制約を受けてしまうため、電力の需要が少なく、発電量が少ないときには、培養装置で培養している微細藻類に供給される排熱に、制限がかかってしまう。そのため、培養装置において培養された微細藻類が、乾燥した状態になるまでの間、循環するシステム内で工程にロスが生じてしまい、バイオマス原料からバイオマス燃料を効率良く生成することができない問題がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、バイオマス固形物の製造にあたり、その製造工程の実施前に、バイオマス固形物の原料となるバイオマス固形物素材を生成するのに必要な乾燥処理を、エネルギを無駄なく利用して行うと共に、かつ効率良く行うことができるバイオマス固形物素材の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るバイオマス固形物素材の製造方法は、以下の構成を有する。
（１）光合成に起因するバイオマス原料に乾燥処理を施したバイオマス固形物素材を、加圧成形してなるバイオマス固形物を製造するにあたり、前記乾燥処理では、前記バイオマス原料を、乾燥炉内に収容し、コージェネレーションシステムの排熱を用いて乾燥させ、前記バイオマス原料の乾燥時間を、前記コージェネレーションシステムの前記排熱による排熱量に応じて、可変させること、を特徴とする。
（２）（１）に記載するバイオマス固形物素材の製造方法において、前記排熱により、前記乾燥炉内に供給可能な熱量である供給熱量と、前記乾燥炉内に収容されている前記バイオマス原料を乾燥させるのに必要な熱量である需要熱量と、を取得し、前記乾燥時間を、前記供給熱量と前記需要熱量とに基づいて制御すること、を特徴とする。
（３）（１）または（２）に記載するバイオマス固形物素材の製造方法において、前記乾燥炉は、前記バイオマス原料を送出方向に移動させながら搬送する搬送コンベアの搬送路に沿って、インライン上に配置され、前記バイオマス固形物素材は、前記バイオマス原料を前記搬送コンベアの前記搬送路上に載置された状態で前記乾燥炉を通過して、生成されること、を特徴とする。
（４）（３）に記載するバイオマス固形物素材の製造方法において、前記乾燥時間は、前記排熱により前記乾燥炉内に供給可能な熱量である供給熱量と、前記乾燥炉内に収容されている前記バイオマス原料を乾燥させるのに必要な熱量である需要熱量とに基づいて、前記搬送コンベアの前記搬送路の送出速度を制御することにより、可変されること、を特徴とする。
（５）（１）乃至（４）のいずれか１つに記載するバイオマス固形物素材の製造方法において、前記コージェネレーションシステムの動力源に使用する燃料は、ガスであること、を特徴とする。
（６）（１）乃至（５）のいずれか１つに記載するバイオマス固形物素材の製造方法において、前記バイオマス固形物素材は、粉砕された状態の前記バイオマス原料を、その全体重量比で含水率５〜１０％の範囲内に乾燥させたものであること、を特徴とする。

上記構成を有する本発明に係るバイオマス固形物素材の製造方法の作用・効果について説明する。
（１）光合成に起因するバイオマス原料に乾燥処理を施したバイオマス固形物素材を、加圧成形してなるバイオマス固形物を製造するにあたり、乾燥処理では、バイオマス原料を、乾燥炉内に収容し、コージェネレーションシステムの排熱を用いて乾燥させ、バイオマス原料の乾燥時間を、コージェネレーションシステムの排熱による排熱量に応じて、可変させること、を特徴とする。この特徴により、例えば、燃料である都市ガスによるエネルギ等、一つのエネルギから、複数のエネルギとして、発電した電力によるエネルギと、動力源からの排ガスの排熱によるエネルギとを同時に取り出すコージェネレーションシステムを用いているため、排熱によるエネルギも、バイオマス原料の乾燥に無駄なく利用できている。しかも、このコージェネレーションシステムの発電部の運転状態に応じて、発電量が変動しても、バイオマス原料の乾燥時間を調整しているため、歩留まりを高くして効率良く、バイオマス固形物素材を生成することができる。

従って、本発明に係るバイオマス固形物素材の製造方法によれば、バイオマス固形物の製造にあたり、その製造工程の実施前に、バイオマス固形物の原料となるバイオマス固形物素材を生成するのに必要な乾燥処理を、エネルギを無駄なく利用して行うと共に、かつ効率良く行うことができる、という優れた効果を奏する。

（２）に記載するバイオマス固形物素材の製造方法において、排熱により、乾燥炉内に供給可能な熱量である供給熱量と、乾燥炉内に収容されているバイオマス原料を乾燥させるのに必要な熱量である需要熱量と、を取得し、乾燥時間を、供給熱量と需要熱量とに基づいて制御すること、を特徴とする。この特徴により、電力をコージェネレーションシステムの発電部から電力需要先に供給するとき、電力量の変動に起因して、供給熱量が変化してしまう場合でも、需要熱量に応じて、バイオマス原料の乾燥時間が調整されるため、例えば、含水率１０％程度等、所望の含水率に下げて調整されたバイオマス固形物素材の生成に、支障をきたすことはない。

（３）に記載するバイオマス固形物素材の製造方法において、乾燥炉は、バイオマス原料を送出方向に移動させながら搬送する搬送コンベアの搬送路に沿って、インライン上に配置され、バイオマス固形物素材は、バイオマス原料を搬送コンベアの搬送路上に載置された状態で乾燥炉を通過して、生成されること、を特徴とする。この特徴により、コージェネレーションシステムの発電部が稼働している間、バイオマス固形物素材を、バイオマス固形物の製造工程に向けて連続的に供給することが可能になり、バイオマス固形物の生産性向上に寄与する。

（４）に記載するバイオマス固形物素材の製造方法において、乾燥時間は、排熱により乾燥炉内に供給可能な熱量である供給熱量と、乾燥炉内に収容されているバイオマス原料を乾燥させるのに必要な熱量である需要熱量とに基づいて、搬送コンベアの搬送路の送出速度を制御することにより、可変されること、を特徴とする。この特徴により、乾燥炉内から出たバイオマス固形物素材では、個々の含水率にバラツキが少なく、安定した品質のバイオコークス素材を生成することができる。

（５）に記載するバイオマス固形物素材の製造方法において、コージェネレーションシステムの動力源に使用する燃料は、ガスであること、を特徴とする。この特徴により、コージェネレーションシステムの動力源から生じる排ガスには、酸性雨の原因の一つとされている硫黄酸化物（Ｓｏｘ）が発生せず、窒素酸化物（Ｎｏｘ）の発生も比較的少なく抑えることができる。また、都市ガスの中でも、特に天然ガスの場合には、地球温暖化原因の一つとされる二酸化炭素（ＣＯ_２）の発生が、石油や石炭による燃料の場合に比べて、少なく抑えられる。また、天然ガスは、電力、高圧蒸気または低圧蒸気、温水と、エネルギとして、多段階に無駄なく有効利用することが可能になる。

（６）に記載するバイオマス固形物素材の製造方法において、バイオマス固形物素材は、粉砕された状態のバイオマス原料を、その全体重量比で含水率５〜１０％の範囲内に乾燥させたものであること、を特徴とする。この特徴により、バイオマス原料の含水率が１０％を超えていても、例えば、バイオマス固形物の一種で、石炭コークスの代替燃料として、再生可能なエネルギとして有意性の高い固体燃料であるバイオコークスの生成に大いに貢献し、生産性の高いバイオコークスの製造が可能になる。

実施形態に係るバイオコークス素材の製造方法により乾燥処理を行う乾燥システムについて、代表的な概略図として示した説明図である。 図１中、搬送コンベアの送出速度の制御プロセスを示すフローチャート図である。 小さく加工された状態のバイオマス原料とバイオコークス素材とを模式的に示す図であり、（ａ）は、バイオマス原料を示す図であり、（ｂ）は、バイオコークス素材を示す図である。 バイオコークスの製造工程を示す説明図である。 バイオコークス素材を模式的に示す斜視図である。 バイオコークスを模式的に示す斜視図である。

以下、本発明に係るバイオマス固形物素材の製造方法について、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。本発明に係るバイオマス固形物は、本実施形態では、バイオコークスであり、本発明に係るバイオマス固形物素材の製造方法は、このバイオコークスを製造するのにあたり、その素材となるバイオマス固形物素材を製造するための方法である。バイオコークスは、特許第４０８８９３３号公報に開示されている通り、石炭コークスの代替燃料として、広く注目されている固形燃料である。

はじめに、バイオコークスについて、簡単に説明する。図３は、小さく加工された状態のバイオマス原料とバイオコークス素材とを模式的に示す図であり、（ａ）は、バイオマス原料を示す図であり、（ｂ）は、バイオコークス素材を示す図である。図４は、バイオコークスの製造工程を示す説明図である。図５は、バイオコークス素材を模式的に示す斜視図である。図６は、バイオコークスを模式的に示す斜視図である。

バイオコークス２は、後述するバイオコークス素材３（本発明のバイオマス固形物素材に対応）またはバイオマス原料４を基に、図６に例示する円柱形状のように、立体的な形状に成形して固化された固体燃料である。バイオコークス素材３等は、本実施形態では、後述する植物性バイオマスを予め、図示しないプラント内で行う凝集や破砕等により、図３（ａ）に示すように、例えば、１〜２ｃｍ^３程度の大きさに小さく加工されている。

また、このようなバイオコークス素材３等では、単位体積当たりの重量に占める水分の割合（含水率）が、好ましくは５〜１０％の範囲内、より好ましくは１０％程度の状態にあることが好適とされている。バイオコークス２は、図４に示すように、充填工程Ｐ１と、圧縮工程Ｐ２と、加熱工程Ｐ３と、冷却工程Ｐ４との４つの製造工程に大別され、この順に各工程を経て製造される。

充填工程Ｐ１では、図５に示すように、バイオコークス素材３等が、シリンダ等の成形用筒内に充填される。次の圧縮工程Ｐ２では、成形用筒内のバイオコークス素材３等は、加圧ピストンにより加圧され、バイオコークス素材３等を加圧した状態で、加熱工程Ｐ３が行われる。加熱工程Ｐ３では、バイオコークス素材３等は約１５分間、２００℃程度に加熱される。その後、成形用筒内のバイオコークス素材３等は、冷却工程Ｐ４により固形化され、成形用筒内から取り出される。かくして、バイオコークス２が生成される。

バイオコークス素材３とバイオマス原料４は、その原料として、光合成に起因する植物性バイオマスからなる。植物性バイオマスとは、例えば、木質類、草本類、農作物類、厨芥類等に挙げられるバイオマスである。具体的には、木質類のバイオマスの一例に、木、木屑、樹皮、枯葉、枯葉の廃棄物である林地残渣、剪定・葉刈り材、流木、紙類等がある。また、草本類のバイオマスの一例には、ケナフ、ひまわりの茎等がある。また、農作物類のバイオマスの一例には、オオバ茎、ゴマ茎、芋づる、籾殻等、農作物の中で非食とされる部分がある。また、厨芥類等のバイオマスの一例には、コーヒー粕、茶殻、リンゴの搾り粕、おから等がある。

このような植物性バイオマスの中でも、バイオコークス２は、少なくとも含水率５％以上のバイオコークス素材３、またはバイオマス原料４を原料としている。すなわち、バイオコークス２の原料となる植物性バイオマスでは元々、含水率５〜１０％程度のバイオマス原料４もあれば、含水率１０％を超えるバイオマス原料４もあり、含水率は、植物性バイオマスの種類によって異なる。そのため、含水率５〜１０％程度のバイオマス原料４を用いてバイオコークス２を製造する場合には、図３（ａ）に示すように、小さく加工されたバイオマス原料４をそのまま成形用筒内に充填して、前述の充填工程Ｐ１が行われる。

他方、含水率１０％を超えるバイオマス原料４を用いてバイオコークス２を製造する場合には、バイオコークス２の製造工程を実施する前に、バイオマス原料４の含水率を、本実施形態に係るバイオコークス素材の製造方法による乾燥処理により、含水率１０％程度まで予め調整しておく必要がある。本実施形態では、バイオコークス素材３は、この乾燥処理により、バイオマス原料４を含水率１０％程度に調整された状態のものをいう。

次に、本実施形態に係るバイオコークス素材３の製造方法について、説明する。図１は、実施形態に係るバイオコークス素材の製造方法により乾燥処理を行う乾燥システムについて、代表的な概略図として示した説明図である。図１に示すように、乾燥システム１は、コージェネレーションシステム１０（以下、「コージェネ１０」と略称する。）と、乾燥装置３０（本発明の乾燥炉に対応）と、搬送コンベア４０と、制御装置５０等から構成されている。

乾燥装置３０は、後述するコージェネ１０の動力源１１による排熱ＨＴを利用した熱源で、バイオマス原料４を含水率１０％程度に乾燥させ、バイオコークス素材３を生成する装置であり、本実施形態では、大別して、給気部３１と乾燥室３２とからなる熱風乾燥装置である。この乾燥装置３０では、給気部３１から供給される送風が、コージェネ１０の排熱ＨＴにより加熱されて熱風となり、この熱風が、乾燥室３２内に配設された送風ノズル３３から吹き出すと共に、乾燥室３２内の湿った雰囲気が、図示しない排気管により外部に排気される。給気部３１と乾燥室３２内の送風ノズル３３との間は、管内温度計２２と管内流量計２３と電磁弁２４を介して、管２０により接続され、連通している。

搬送コンベア４０は、例えば、ベルト状、メッシュ状、ローラ状等に形成された搬送路４１を、駆動プーリ４２と従動プーリ４３とに掛架し、この搬送路４１を繰り返し循環させながら送出方向Ｆに送出する。駆動プーリ４２は、モータ４４の駆動軸に連結されている。モータ４４は、駆動軸に対し、回転方向を正逆可変であると共に、インバータ制御等により、回転数を可変できる電動機である。このモータ４４の駆動力を駆動プーリ４２に伝達することにより、搬送路４１は、駆動プーリ４２と従動プーリ４３との回転を伴って動作し、モータ４４の駆動軸の回転を制御することで、搬送路４１の送出速度Ｖが、自在に可変できる。

乾燥装置３０の乾燥室３２は、搬送コンベア４０の搬送路４１に沿う送出方向Ｆに、搬送コンベア４０のインライン上に配置されている。乾燥室３２に対し、送出方向Ｆ一端側（図１中、左側）は、バイオマス原料４の搬入口であり、他端側（図１中、右側）は、バイオコークス素材３の搬出口である。乾燥室３２内には、雰囲気の温度を計測する室内温度計３４が設けられている。

投入部４５は、乾燥室３２を挟む送出方向Ｆ一端側で、バイオマス原料４を搬送コンベア４０の搬送路４１に供給する受入ホッパ等である。排出部４６は、乾燥室３２を挟む送出方向Ｆ他端側で、乾燥装置３０で乾燥処理されたバイオコークス素材３を、搬送コンベア４０の搬送路４１から集荷する払出ホッパ等である。

乾燥システム１では、バイオマス原料４が、投入部４５から搬送コンベア４０の搬送路４１に供給され、搬送路４１上に載置した状態で、送出方向Ｆに移動しながら乾燥室３２の搬入口に搬送されて、乾燥室３２内を通過する。乾燥室３２内では、送風ノズル３３から吹き出す熱風により、バイオマス原料４に含有する水分が蒸発し、含水率１０％程度となって、バイオコークス素材３が、乾燥室３２の搬出口から搬送され、排出部４６で集荷される。

乾燥装置３０の給気部３１とコージェネ１０との間は、管内圧力計２１を介して、管２０により接続され連通されている。コージェネ１０は、動力源１１と、発電部１２とからなる。動力源１１は、本実施形態では、例えば、圧縮天然ガス、液化石油ガス（ＬＰガス）（LPG：liquefied petroleum gas）等、都市ガスを燃料とする発電用ガスタービンエンジンである。本実施形態のように、ガスタービンエンジン式の動力源１１を備えたコージェネ１０では、コージェネ１０全体が小型であっても、発電部１２の発電出力を比較的大きくできる利点がある。

なお、動力源１１の燃料に都市ガスと石油とが併用可能なコージェネ１０であっても良い。また、コージェネ１０の動力源１１は、内燃機関の一種であるガスタービンエンジン以外にも、例えば、ガスエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関であっても良い。さらに、動力源１１は、内燃機関に限らず、例えば、蒸気ボイラー、蒸気タービン、スターリングエンジン等の外燃機関であっても良い。

送風ノズル３３から吹き出す熱風は、前述したように、動力源１１で燃焼された排ガスによる排熱ＨＴを熱源としている。具体的には、図示しない熱交換器が、コージェネ１０の動力源１１と乾燥装置３０の給気部３１との間に設けられている。排熱ＨＴは、動力源１１で生じた排ガスを、図示しない熱交換器の一次側に供給し、高温（例えば、５６０℃等）状態にあるこの排ガスの熱である。給気部３１による送風が、熱交換器の二次側に伝導する熱により加熱されて、例えば、１２０〜２００℃等の熱風となり、送風ノズル３３を通じて乾燥室３２に通風される。

なお、尿素等の触媒により窒素酸化物（Ｎｏｘ）の濃度を下げ、一酸化炭素（ＣＯ）等の有害物質の排出を異物除去フィルタで抑えることにより、動力源１１の排ガスが、浄化されて清浄なガスになっていれば、熱風として、この浄化した状態の排ガスが、送風ノズル３３から乾燥室３２に供給されても良い。

コージェネ１０の発電部１２は、主な電力供給源のバックアップである非常用発電のほか、電力需要の負荷平準化のための補完的な発電等を目的として発電され、動力源１１の稼動により発電した電力を、電力系統１４を通じて、例えば、病院、ビル、大型商用施設等の電力需要先Ｗに供給する。なお、発電部１２により発電した電力は、このような電力需要先Ｗのほかにも、バイオマス原料４を、図３（ａ）に示すように、小さく加工する粉砕装置に、その動力源として供給されても良い。電力系統１４には、電力量計１３が電気的に接続されている。

コージェネ１０は、電力需要先Ｗから電力の供給を必要とされるときに、動力源１１を稼動して必要な電力量を発電し、電力需要先Ｗに電力を供給する。このとき、動力源１１の稼働時に生じる、排ガスによる排熱ＨＴは、乾燥システム１でバイオマス原料４の乾燥処理に利用される。この乾燥処理では、制御装置５０が、乾燥装置３０の乾燥室３２に収容されたバイオマス原料４の乾燥時間を、コージェネ１０の排熱ＨＴによる排熱量の変化に応じて制御する。

すなわち、制御装置５０は、コージェネ１０の動力源１１で生じる排ガスの排熱ＨＴにより、乾燥装置３０の乾燥室３２内に供給可能な熱量である供給熱量Ｑｓと、乾燥室３２内に収容されているバイオマス原料４を乾燥させるのに必要な熱量である需要熱量Ｑｎとを取得する。そして、制御装置５０は、供給熱量Ｑｓと需要熱量Ｑｎとに基づいて、搬送コンベア４０の搬送路４１の送出速度Ｖを制御することにより、バイオマス原料４の乾燥時間を調整する。

具体的に説明する。制御装置５０には、電力量計１３と、管内圧力計２１と、管内温度計２２と、管内流量計２３と、電磁弁２４と、モータ４４とが、それぞれ電気的に接続されている。この制御装置５０は、大別して制御部と演算部とからなり、中央演算ユニット（ＣＰＵ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等からなる公知のマイクロコンピュータ（図示省略）を備えている。

ＲＯＭには、前述した電力需要先Ｗで必要される電力の需要量（電力負荷の大きさ）を、電力量計１３（またはスマートメータ１３でも良い）により検出し、その検出値に基づいて、モータ４４の回転を自動制御するのに必要なプログラムが格納されている。また、管２０内を流通する排ガスに対し、管内圧力計２１により測定された圧力値、管内温度計２２により測定された実測温度、そして管内流量計２３により測定された流量値を、各々取得して記憶するプログラムが格納されている。また、室内温度計３４により測定された乾燥室３２内の雰囲気温度を取得して記憶するプログラムが格納されている。また、電磁弁２４の自動開閉を制御するプログラムや、その他のプログラムが予め格納されている。

また、ＲＡＭには、供給熱量Ｑｓと需要熱量Ｑｎとを、ＲＯＭに格納されたプログラムで算出するのに必要な種々の測定値等が、入力可能になっており、記憶される。演算部は、乾燥室３２におけるバイオマス原料４の乾燥時間を、この供給熱量Ｑｓと需要熱量Ｑｎとに基づいて算出し、モータ４４の回転を制御すること等を行う。そして、格納されたプログラムを用いてＣＰＵにロードすることで、例えば、搬送路４１を送出する速度制御、搬送路４１の動作開始及びその停止、モータ４４の回転が停止した状態では、電磁弁２４を閉弁し、回転している状態では、電磁弁２４を開弁する等の所定の動作が、制御部を通じて実行可能になっている。

図２は、図１中、搬送コンベアの送出速度の制御プロセスを示すフローチャート図である。前述したように、乾燥システム１で行う乾燥処理の対象は、含水率１０％を超えるバイオマス原料４であり、このバイオマス原料４が、図１及び図３（ａ）に示すように、ペレット状に小さく加工された状態で、投入部４５に搬入され、搬送コンベア４０の搬送路４１上に供給可能な状態にある。また、排出部４６は、搬送路４１の送出方向Ｆ他端側エンドに配置され、搬送路４１によって搬送されるバイオコークス素材３を集荷可能な状態にある。また、搬送コンベア４０の初期状態として、搬送路４１の搬送速度Ｖは、制御装置５０に予め設定された所定の動作速度となっている。

はじめに、コージェネ１０による発電が、電力需要先Ｗから必要とされ、動力源１１が稼働して、発電部１２が発電している状態にある。また、電磁弁２４が開弁し、コージェネ１０の排熱ＨＴによる熱風が、送風ノズル３３より乾燥室３２に通風できる状態にある。

Ｓ１１では、制御装置５０が、動力源１１から排出して管２０に流通する排ガスに対し、管内圧力計２１により圧力の測定、管内温度計２２により温度の測定、及び管内流量計２３により流量の測定を行う。次いで、制御装置５０は、測定されたこれらの圧力値、温度、及び流量値より、乾燥装置３０の乾燥室３２内に供給可能な供給熱量Ｑｓを算出する（Ｓ１２）。次いで、制御装置５０は、室内温度計３４により乾燥室３２内の雰囲気温度を測定する（Ｓ１３）。次いで、制御装置５０は、測定された温度より、乾燥室３２内に収容されているバイオマス原料４を乾燥させるのに必要な熱量である需要熱量Ｑｎを算出する（Ｓ１４）。

次に、Ｓ１５では、制御装置５０は、供給熱量Ｑｓと需要熱量Ｑｎとの差を算出する。供給熱量Ｑｓ＞需要熱量Ｑｎの関係を満たす場合（ＹＥＳ）には、Ｓ１６に進み、この関係を満たさない場合（ＮＯ）には、Ｓ１７へ進む。供給熱量Ｑｓが需要熱量Ｑｎより大きいと、乾燥室３２内では、バイオマス原料４に含有する水分の蒸発がより促進されて、バイオマス原料４の含水率が、速やかに低下し易くなる。

そのため、制御装置５０は、モータ４４の駆動軸の回転数を上昇させ、搬送路４１の搬送速度Ｖを、設定された所定の動作速度より増大させる（Ｓ１６）。これにより、バイオマス原料４が、搬送路４１を所定速度で送出する場合に比して、短い時間で乾燥室３２を通過しても、バイオマス原料４は、その内部の水分除去に必要な需要熱量Ｑｎより大きい十分な供給熱量Ｑｓで乾燥処理されるため、バイオコークス素材３を効率良く製造することができる。ひいては、バイオコークス２の生産性の向上に寄与することができる。

一方、Ｓ１７では、供給熱量Ｑｓと需要熱量Ｑｎとの大小関係について、制御装置５０は、供給熱量Ｑｓ＜需要熱量Ｑｎを満たすか否かを判断する。供給熱量Ｑｓ＜需要熱量Ｑｎを満たす場合には、Ｓ１８に進み、この関係を満たさない場合（ＮＯ）には、Ｓ１９へ進む。供給熱量Ｑｓが需要熱量Ｑｎより小さいと、バイオマス原料４に含有する水分は、乾燥室３２内で蒸発し難く、バイオマス原料４の含水率は、速やかに低下しない。

そのため、制御装置５０は、モータ４４の駆動軸の回転数を下降させ、搬送路４１の搬送速度Ｖを、設定された所定の動作速度より減少させる（Ｓ１８）。これにより、たとえ需要熱量Ｑｎが供給熱量Ｑｓを下回っていても、乾燥室３２においてバイオマス原料４の通過時間を、搬送路４１を所定の送出速度Ｖで送出する場合に比べ、より長くすることで、バイオマス原料４に含有する水分は、除去できる。

供給熱量Ｑｓ＜需要熱量Ｑｎを満たさない場合には、供給熱量Ｑｓと需要熱量Ｑｎとのバランスがとれており、モータ４４の駆動軸の回転数を変化させることなく、設定された所定の送出速度Ｖを維持したまま、搬送路４１を送出する（Ｓ１９）。乾燥室３２内でバイオマス原料４の乾燥処理を終えると、含水率１０％程度のバイオコークス素材３の生成が完了する（Ｓ２０）。そして、このバイオコークス素材３は、搬送路４１により乾燥室３２の搬出口から投入部４５に向けて搬送され、投入部４５で集荷されたバイオコークス素材３が、前述した充填工程Ｐ１に供給され、バイオコークス２が生成される。

本実施形態に係るバイオコークス素材３の製造方法について、作用と効果を説明する。
本実施形態に係るバイオコークス素材３の製造方法では、光合成に起因するバイオマス原料４に乾燥処理を施したバイオコークス素材３を、加圧成形してなるバイオコークス２を製造するにあたり、乾燥処理では、バイオマス原料４を、乾燥装置３０の乾燥室３２内に収容し、コージェネ１０の動力源１１の排熱ＨＴを用いて乾燥させ、バイオマス原料４の乾燥時間を、コージェネ１０の排熱ＨＴによる排熱量に応じて、可変させること、を特徴とする。この特徴により、一つのエネルギ（本実施形態では、燃料である都市ガスによるエネルギ）から、複数のエネルギ（発電部１２で発電した電力によるエネルギと、動力源１１からの排ガスの排熱ＨＴによるエネルギ）を同時に取り出すコージェネ１０を用いているため、排熱ＨＴによるエネルギも、バイオマス原料４の乾燥に無駄なく利用できている。しかも、このコージェネ１０の発電部１２の運転状態に応じて、発電量が変動しても、バイオマス原料４の乾燥時間を調整しているため、歩留まりを高くして効率良く、バイオコークス素材３を生成することができる。

従って、本実施形態に係るバイオコークス素材３の製造方法によれば、バイオコークス２の製造にあたり、その製造工程の実施前に、バイオコークス２の原料となるバイオコークス素材３を生成するのに必要な乾燥処理を、エネルギを無駄なく利用して行うと共に、かつ効率良く行うことができる、という優れた効果を奏する。

また、本実施形態に係るバイオコークス素材３の製造方法では、排熱ＨＴにより、コージェネ１０の動力源１１から乾燥装置３０の乾燥室３２内に供給可能な熱量である供給熱量Ｑｓと、乾燥室３２内に収容されているバイオマス原料４を乾燥させるのに必要な熱量である需要熱量Ｑｎと、を取得し、バイオマス原料４の乾燥時間を、供給熱量Ｑｓと需要熱量Ｑｎとに基づいて制御すること、を特徴とする。この特徴により、電力をコージェネ１０の発電部１２から電力需要先Ｗに供給するとき、電力量の変動に起因して、供給熱量Ｑｓが変化してしまう場合でも、需要熱量Ｑｎに応じて、バイオマス原料４の乾燥時間が調整されるため、含水率１０％程度に調整したバイオコークス素材３の生成に、支障をきたすことはない。また、電力需要先Ｗに電力の供給がない場合では、発電部１２が稼働せず、乾燥システム１も稼働しない。そのため、含水率１０％を超えるバイオマス原料４が、乾燥処理を行われないまま排出部４６に入り、バイオコークス２の充填工程Ｐ１で成形用筒内に充填されてしまうことが回避できる。

また、本実施形態に係るバイオコークス素材３の製造方法では、乾燥装置３０の乾燥室３２は、バイオマス原料４を送出方向Ｆに移動させながら搬送する搬送コンベア４０の搬送路４１に沿って、インライン上に配置され、バイオコークス素材３は、バイオマス原料４を搬送コンベア４０の搬送路４１上に載置された状態で乾燥室３２を通過して、生成されること、を特徴とする。この特徴により、コージェネ１０の発電部１２が稼働している間、バイオコークス素材３を、バイオコークス２の充填工程Ｐ１に向けて連続的に供給することが可能になり、バイオコークス２の生産性向上に寄与する。しかも、バイオマス原料４が、投入部４５から搬送コンベア４０の搬送路４１に供給されてから、排出部４６に集荷されたバイオコークス素材３が、バイオコークス２の充填工程Ｐ１で成形用筒内に充填されるまでの一連の工程を、自動化して行うことが可能になるため、ひいては、バイオコークス２が効率良く製造できるようになる。

また、本実施形態に係るバイオコークス素材３の製造方法では、バイオマス原料４の乾燥時間は、供給熱量Ｑｓと需要熱量Ｑｎとに基づいて、搬送コンベア４０の搬送路４１の送出速度Ｖを制御することにより、可変されること、を特徴とする。この特徴により、乾燥室３２の搬出口から出てきたバイオコークス素材３では、個々の含水率にバラツキが少なく、安定した品質のバイオコークス素材３を生成することができる。

また、本実施形態に係るバイオコークス素材３の製造方法では、コージェネ１０の動力源１１に使用する燃料は、都市ガスであること、を特徴とする。この特徴により、コージェネ１０の動力源１１の排ガスには、酸性雨の原因の一つとされている硫黄酸化物（Ｓｏｘ）が発生せず、窒素酸化物（Ｎｏｘ）の発生も比較的少なく抑えることができる。また、都市ガスの中でも、特に天然ガスの場合には、地球温暖化原因の一つとされる二酸化炭素（ＣＯ_２）の発生が、石油や石炭による燃料の場合に比べて、少なく抑えられる。また、天然ガスは、電力、高圧蒸気または低圧蒸気、温水と、エネルギとして、多段階に無駄なく有効利用することが可能になる。

また、本実施形態に係るバイオコークス素材３の製造方法では、バイオコークス素材３は、粉砕された状態のバイオマス原料４を、その全体重量比で含水率５〜１０％の範囲内に乾燥されたものであること、を特徴とする。この特徴により、バイオマス原料４の含水率が１０％を超えていても、再生可能なエネルギとして有意性の高い固体燃料であるバイオコークス２の生成に大いに貢献し、生産性の高いバイオコークス２の製造が可能になる。

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できる。

（１）例えば、実施形態では、図１に示す乾燥システム１の構成は、あくまでも例示に過ぎず、乾燥炉や搬送コンベアの構成は、実施形態に限定されるものではなく、適宜変更可能である。
（２）また、実施形態では、コージェネ１０の動力源１１による排熱ＨＴを利用した熱源で、バイオマス原料４を含水率１０％程度に乾燥させる乾燥装置３０を挙げた。しかしながら、バイオマス固形物素材の生成にあたり、含水率１０％を超えるバイオマス原料の乾燥処理に利用する熱源は、コージェネレーションシステムに代えて、例えば、工業炉等による排熱を、利用することも可能である。但し、この場合には、工業炉等の排熱に対し、その熱量を、乾燥炉で必要とする熱量に追従できるよう、制御を行うことが重要になる。

２ バイオコークス（バイオマス固形物）
３ バイオコークス素材（バイオマス固形物素材）
４ バイオマス原料
１０ コージェネ（コージェネレーションシステム）
３０ 乾燥装置（乾燥炉）
４０ 搬送コンベア
４１ 搬送路
ＨＴ 排熱
Ｑｓ 供給熱量
Ｑｎ 需要熱量
Ｆ 送出方向
Ｖ 送出速度

Claims (6)

1. 光合成に起因するバイオマス原料に乾燥処理を施したバイオマス固形物素材を、加圧成形してなるバイオマス固形物を製造するにあたり、
   前記乾燥処理では、前記バイオマス原料を、乾燥炉内に収容し、コージェネレーションシステムの排熱を用いて乾燥させ、前記バイオマス原料の乾燥時間を、前記コージェネレーションシステムの前記排熱による排熱量に応じて、可変させること、
   を特徴とするバイオマス固形物素材の製造方法。
2. 請求項１に記載するバイオマス固形物素材の製造方法において、
   前記排熱により、前記乾燥炉内に供給可能な熱量である供給熱量と、
   前記乾燥炉内に収容されている前記バイオマス原料を乾燥させるのに必要な熱量である需要熱量と、を取得し、
   前記乾燥時間を、前記供給熱量と前記需要熱量とに基づいて制御すること、
   を特徴とするバイオマス固形物素材の製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載するバイオマス固形物素材の製造方法において、
   前記乾燥炉は、前記バイオマス原料を送出方向に移動させながら搬送する搬送コンベアの搬送路に沿って、インライン上に配置され、
   前記バイオマス固形物素材は、前記バイオマス原料を前記搬送コンベアの前記搬送路上に載置された状態で前記乾燥炉を通過して、生成されること、
   を特徴とするバイオマス固形物素材の製造方法。
4. 請求項３に記載するバイオマス固形物素材の製造方法において、
   前記乾燥時間は、前記排熱により前記乾燥炉内に供給可能な熱量である供給熱量と、前記乾燥炉内に収容されている前記バイオマス原料を乾燥させるのに必要な熱量である需要熱量とに基づいて、前記搬送コンベアの前記搬送路の送出速度を制御することにより、可変されること、
   を特徴とするバイオマス固形物素材の製造方法。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載するバイオマス固形物素材の製造方法において、
   前記コージェネレーションシステムの動力源に使用する燃料は、ガスであること、
   を特徴とするバイオマス固形物素材の製造方法。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載するバイオマス固形物素材の製造方法において、
   前記バイオマス固形物素材は、粉砕された状態の前記バイオマス原料を、その全体重量比で含水率５〜１０％の範囲内に乾燥させたものであること、
   を特徴とするバイオマス固形物素材の製造方法。

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