JP6271832B2 - 固形燃料の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、バイオマスを用いた固形燃料、その製造方法及びこれを用いた混合燃料の製造方法に関する。

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）。

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。

この間伐材や樹皮チップ等の木材は、いわゆるバイオマス燃料としてそのまま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）。このように焙焼された木材は、作業性や運搬性等を向上させるために、一般的なバイオマス燃料と同様に通常ペレット化される。しかし、焙焼された木材は水分量が少ないこと等が原因となって成型性が悪いため、運搬又は作業中に砕けやすく、取扱性が悪い。

また、焙焼された木材を用いより高熱量かつ安定的な燃焼を行うため、石炭と混合して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、硬さ等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となり、石炭と焙焼された木材との混合ムラに起因する発熱量の変動や操業の安定化を損なう問題を生じる。

特開２００７−１２０１５９号公報 特開２００３−１３０６９号公報 特許第４１３６７７２号公報

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た、取扱性に優れかつ石炭と混合した場合の粉砕性も良好で、均一な石炭との混合が図れる固形燃料、このような固形燃料の製造方法、及び上記固形燃料を用いた混合燃料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になされた発明は、
焙焼されたバイオマスとバインダーとを含む固形燃料である。

当該固形燃料は、焙焼されたバイオマスと共にバインダーを含むため、成型性に優れ、強度等を高めることができる。従って、当該固形燃料は、運搬作業中などにおいて粉砕し難く取扱性に優れる。また、当該固形燃料は、バインダーを用いることで石炭と同程度の強度に成型することができ、石炭と混合し、共に粉砕する際の粉砕性、混合性も良好である。

焙焼されたバイオマスの成形には、バインダーレスで高温高圧下で成形する方法、フェノール類をバインダーと用いる方法が検討されるが、新たな設備投資や薬品購入が必要とされる問題が生じるため、パルプ工場内で生じる副産物や既存購入薬品の援用を考慮し焙焼されたバイオマスの成形に好適なバインダーとして、木材チップを蒸解する工程で生じる所謂リグニンを含む黒液と紙力剤やサイズ剤として用いられている澱粉が好適に選択される。そのため、上記バインダーがリグニンを含む黒液及び／又は澱粉を含有することが好ましい。このようにバインダーとしてリグニンを含む黒液や澱粉を用いることで、パルプ工場における副産物の利用や既存購入薬品の援用とともに成型性をより高めることができる。また、バインダーとしてもリグニンを含む黒液や澱粉といったバイオマスを用いることで、資源の有効利用を図ることができる。さらに、リグニンを含む黒液や澱粉を用い押出成型により成型する場合、押出成型の際にリグニンの溶融や澱粉の糊化を利用するため、バインダー機能をより効果的に発現させることができ、より強固な固形燃料を得ることができる。なお、「及び／又は」とは、両方或いはいずれか一方を意味する。

上記焙焼されたバイオマス１００質量部に対するバインダーの含有量が、固形分換算で０．０１質量部以上１０質量部以下であることが好ましい。過剰なバインダーの含有は、成型物の形状維持や成型物の硬さを低下させる原因になり、取扱性に優れかつ石炭と混合した場合の粉砕性も良好で、均一な石炭との混合が図れる固形燃料が得られ難くなるため、このような範囲の量のバインダーを用いることで、より良好な成型性等を発揮することができる。

上記課題を解決するためになされた別の発明は、
バイオマスを焙焼する工程、
焙焼されたバイオマスにバインダーを混合する工程、及び
上記焙焼されたバイオマスをバインダーと共に成型する工程
を有する固形燃料の製造方法である。

当該製造方法によれば、焙焼されたバイオマスをバインダーと共に成型するため、良好な成型性を有し、取扱性に優れかつ石炭と混合した場合の粉砕性も良好で、均一な石炭との混合が図れる優れた取扱性や高い強度を有する固形燃料を得ることができる。

上記課題を解決するためになされた別の発明は、
当該固形燃料と石炭とを混合する工程、及び
混合された上記固形燃料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。

当該製造方法によれば、強度が高い固形燃料と石炭とを混合して粉砕するため、これら２種の混合物が偏り無く粉砕された混合燃料を得ることができる。

以上説明したように、本発明の固形燃料は、取扱性に優れ、かつ石炭と混合した場合の粉砕性も高めることができる。また、本発明の固形燃料の製造方法は、このような固形燃料を得ることができる。本発明の混合燃料の製造方法は、石炭と上記固形燃料をむら無く粉砕することができ、均一な石炭との混合が図れるため燃焼性等が安定した良好な混合燃料を得ることができる。従って、本発明によれば、チップや廃材、間伐材等の従来活用が十分に進んでいなかった木材、さらには木材などの繊維分を含有する製紙スラッジ等の有効活用を図ることができる。

以下、本発明の固形燃料、この固形燃料の製造方法、及びこの固形燃料を用いた混合燃料の製造方法の実施の形態を詳説する。

＜固形燃料＞
本発明の固形燃料は、焙焼されたバイオマスとバインダーとを含む成型物である。当該固形燃料は、このように焙焼されたバイオマスと共にバインダーを含むため、成型性に優れ、強度等を高めることができる。従って、当該固形燃料は、運搬作業中などにおいて粉砕し難く取扱性に優れる。また、当該固形燃料は、バインダーを用いることで石炭と同程度の強度に成型することができ、石炭と混合し、共に粉砕する際の粉砕性も良好である。

（焙焼されたバイオマス）
上記バイオマスとは、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、製紙スラッジ、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。樹脂チップとしては、特に限定されず、例えば杉、松、檜、ラワン、チーク等から得られるものが挙げられる。

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。焙焼時間としては、特に限定されず、通常５分以上１０時間以下、好ましくは１０分以上８時間以下である。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。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。

焙焼に付す前のバイオマスの総発熱量は、特に限定されず、通常１１ＭＪ／ｋｇ以上３０ＭＪ／ｋｇ以下、好ましくは１３ＭＪ／ｋｇ以上２８ＭＪ／ｋｇ以下である。総発熱量が上記範囲内である場合、上記成型性及び粉砕性に加えて、固形燃料の燃焼性も高められる傾向がある。総発熱量が上記上限を超えると、焙焼に製造コストが多く必要となる場合がある。逆に、総発熱量が上記下限未満であると、固形燃料の燃焼性が低下する場合がある。

（バインダー）
上記バインダーは焙焼された上記バイオマスの成型性を高めるために含有される成分である。上記バインダーとしては、上記効果を奏するものであれば特に限定されず、リグニンを含む黒液、澱粉、ポリビニルアルコール、その他の熱可塑性樹脂等を挙げることができ、これらを２種以上を組み合わせることもできるが、これらの中でも、リグニンを含む黒液及び／又は澱粉が好ましい。バインダーとしてリグニンを含む黒液及び／又は澱粉を用いることで、取扱性に優れかつ石炭と混合した場合の粉砕性も良好で、均一な石炭との混合が図れる固形燃料を得ることができる。また、バインダーとしてもパルプ工場の副産物であるリグニンを含む黒液や紙力剤やサイズ剤で用いられている澱粉の援用といったバイオマスを用いることで、資源の有効利用を図ることができる。さらに、リグニンを含む黒液を用い押出成型により成型する場合、押出成型の際に黒液中のリグニンが溶融するため、澱粉を用いた場合は澱粉の糊化によりバインダー機能をより効果的に発現させることができ、より強固な固形燃料を得ることができる。上記バインダーは一種又は二種以上を混合して用いることができる。

上記澱粉としては、グラフト化澱粉、リン酸エステル化澱粉、カチオン化澱粉、ヒドロキシプロピル澱粉、カルボキシル澱粉、酢酸澱粉等の各種加工澱粉、コーンスターチ、馬鈴薯澱粉（ジャガイモ）等が挙げられ、これらを一種又は二種以上を混合して用いることができる。特に好ましくは、安価で糊化温度が高い穀類澱粉、特にコーンスターチが押出成形時の高温での糊化と澱粉粒子が他の澱粉と比べ比較的小粒径で粘性が低いため、焙焼されたバイオマスとの混合に好ましい。

上記リグニンを含む黒液としては、クラフトパルプ製造工場の副産物である黒液が用いられ、針葉樹クラフトパルプ製造工程にて得られる針葉樹クラフトパルプ系の黒液、広葉樹クラフトパルプ系の黒液が挙げられ、これらを一種又は二種以上を混合して用いることができる。特にクラフトパルプ蒸解工程における歩留り向上剤として添加されているアンスラキノン系パルプ歩留向上剤（環状ケト化合物）を含む黒液は、焙焼されたバイオマスの成形に有効であり、理由は明確ではないがアンスラキノン系パルプ歩留向上剤にて脱リグニンが促進され黒液中のリグニン含有量が多いためと推測される。

上記バインダーとして純粋なリグニンを用いることもできるが、リグニンを含む黒液をリグニンの代用として用いることができる。黒液とは、木材チップ等からパルプを作る工程において、木材チップ等が化学的に分解・分離する際に発生する黒又は褐色の液体であり、成分は主にリグニン、樹脂成分及び薬品（蒸解剤等）である。

上記黒液の種類としては、例えば蒸解に使用した直後の黒液や濃縮処理を施した黒液等が挙げられるが、これらのなかでも蒸解直後の比較的粘度が低い黒液が好ましく、Ｌ材（広葉樹）と比べ比較的リグニン含有量が多いＮ材（針葉樹）をＫＰ蒸解して得られる針葉樹クラフトパルプ系の黒液がより好ましい。

黒液濃度は、特に限定されず、通常１質量％以上６０質量％以下、好ましくは２質量％以上５５質量％以下である。黒液固形分中のリグニン含有量も、特に限定されず、通常１質量％以上５０質量％以下、好ましくは２質量％以上４０質量％以下である。黒液に含まれる液体としては、特に限定されず、例えば水、少量の水溶性有機溶媒を含む水溶液等が挙げられる。

上記焙焼されたバイオマス１００質量部に対するバインダーの含有量（固形分換算）としては、０．０１質量部以上１０質量部以下が好ましく、０．１質量部以上５質量部以下がより好ましい。このような範囲の量のバインダーを用いることで、より良好な成型性等を発揮することができる。

バインダーの含有量が上記範囲未満の場合は、十分な成型性が発揮されない場合がある。逆に、バインダーの含有量が上記範囲を超える場合は、強固に接着しすぎて粉砕性が低下する場合がある。

（他の成分）
当該固形燃料には、本発明の目的を損なわない範囲において、上記焙焼されたバイオマス及びバインダー以外に、その他の原料を加えることができる。その他の原料としては、古紙パルプ等のパルプ繊維や合成繊維等の繊維状物質や、その他、製紙スラッジ等が挙げられるが、これらのなかでも繊維状物質が好ましい。繊維状物質を含有させることで、当該固形燃料の成型性をさらに高めることができる。

（形状等）
当該固形燃料の密度としては、０．６ｇ／ｃｍ^３以上２．０ｇ／ｃｍ^３以下が好ましく、０．８ｇ／ｃｍ^３以上１．８ｇ／ｃｍ^３以下がより好ましい。当該固形燃料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。当該固形燃料は、石炭の代替として好適に用いることができるため、石炭と混合してボイラ等の燃料に用いることが想定される。その場合、当該固形燃料と石炭とは、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、当該固形燃料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、当該固形燃料の密度を上記範囲とすることで、熱量がより均一化され、安定的な燃焼性を発揮することができる。なお、当該固形燃料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、当該固形燃料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、石炭との混合が不均一となる場合がある。

当該固形燃料の形状としては、特に限定されず、例えば球状、柱状等が挙げられるが、柱状が好ましい。上記柱状としては、例えば円柱状、四角柱状、三角柱状等が挙げられるが、円柱状が好ましい。このように当該固形燃料の形状を柱状とすることで、石炭と混合する場合の粉砕を容易に行うことができる。

当該固形燃料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。当該固形燃料のアスペクト比が上記下限未満の場合、体積に対する面積比が小さくなるため、中心部が燃え残りやすく十分な発熱量を得られないおそれがある。逆に、当該固形燃料の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たりするなど、取扱性が低下するおそれがある。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。

当該固形燃料の断面積としては、１２ｍｍ^２以上１８０ｍｍ^２以下が好ましく、２４ｍｍ^２以上１２０ｍｍ^２以下がさらに好ましい。また、当該固形燃料の高さとしては、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。このように当該固形燃料のサイズを上記範囲とすることで、取扱性を高めつつ、混合及び粉砕をより均一に行うことができる。当該固形燃料の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、当該固形燃料の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る場合がある。

当該固形燃料の水分量としては、０．０１質量％以上５質量％以下が好ましい。このように低い水分量とすることで、高い燃焼性を発揮させることができる。この水分量が５質量％を超えると燃焼性が低下する場合がある。逆に、この水分量が０．０１質量％未満であると成型性や粉砕性が低下する場合がある。

当該固形燃料の総発熱量は、特に限定されず、通常１３ＭＪ／ｋｇ以上３２ＭＪ／ｋｇ以下、好ましくは１５ＭＪ／ｋｇ以上３０ＭＪ／ｋｇ以下である。固形燃料の総発熱量が上記範囲内である場合、上記成型性及び粉砕性に加えて、固形燃料の燃焼性を高められる傾向がある。総発熱量が上記上限を超えると、固形燃料の製造コストが多く必要となる場合がある。逆に、総発熱量が上記下限未満であると、固形燃料の燃焼性が低下する場合がある。

このように当該固形燃料は、成型性に優れ、強度等を高めることができるため、運搬作業中などにおいて粉砕し難く取扱性に優れる。また、当該固形燃料は石炭と同程度の強度とすることができるため、石炭と混合し、石炭との混合状態で粉砕したりする場合の混合性や粉砕性を向上することができる。

＜固形燃料の製造方法＞
当該固形燃料は、例えば
バイオマスを焙焼する工程、
焙焼されたバイオマスにバインダーを混合する工程、及び
上記焙焼されたバイオマスをバインダーと共に成型する工程
を有する製造方法により製造することができる。

当該製造方法によれば、焙焼されたバイオマスをバインダーと共に成型するため、良好な成型性を有し、優れた取扱性や高い強度を有する固形燃料を得ることができる。以下、各工程について説明する。

（１）焙焼工程
本工程ではバイオマスを焙焼する。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。

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。

焙焼工程における工程温度は上述の熱処理温度が好ましい。焙焼工程における工程温度が上記範囲内である場合、バイオマスを十分に焙焼できる傾向がある。工程温度が上記上限を超えると、製造コストが多く必要となる場合がある。逆に、工程温度が上記下限未満であると、バイオマスの焙焼が不十分となる場合がある。

焙焼工程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。

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。

（２）成型工程
本工程では、上記焙焼工程により焙焼されたバイオマスをバインダーと共に成型する。このバイオマスとバインダーとの混合手段は、特に限定されず、公知の混合機、攪拌機、混練機等を用いて行うことができる。

成型工程に供されるバイオマスとバインダー等の混合物の水分量としては、０．１質量％以上２０質量％以下が好ましく、１質量％以上１５質量％以下がより好ましい。このようにバイオマス等の混合物中に上記範囲の水分を含有させておくことで、成型性を高めることができる。

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。

押出成型機等を用いて成型を行う際の加熱温度としては、８０℃以上２２０℃以下が好ましく、１００℃以上１５０℃以下がより好ましい。バイオマスには、リグニン等の樹脂成分やヘミセルロースが含まれる。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、リグニン以外にヘミセルロースまでが軟化してしまい、再度硬化することでバインダーとしての役割を果たし、成型物の強度を必要以上に高めてしまうため、粉砕性が低下するおそれがある。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、主にリグニンのみがバインダーとしての役割を果たし、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、石炭と共に容易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ることができ、結果として、当該固形燃料の粉砕性を高めることができる。

＜混合燃料の製造方法＞
本発明の混合燃料の製造方法は、
（Ａ）固形燃料と石炭とを混合する工程、及び
（Ｂ）混合された上記固形燃料と石炭とを粉砕する工程
を有する。

当該製造方法によれば、強度が高い固形燃料と石炭とを混合して粉砕するため、これら２種の混合物が偏り無く粉砕された混合燃料を得ることができる。以下、各工程について説明する。

（Ａ）混合工程
本工程では、当該固形燃料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。

上記混合方法としては特に限定されず、当該固形燃料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、当該固形燃料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。

この混合工程における当該固形燃料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。当該固形燃料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、こ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。

混合する石炭の密度に対する当該固形燃料の密度の比（石炭の密度／当該固形燃料の密度）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。

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。

（Ｂ）粉砕工程
本工程においては、混合された当該固形燃料と石炭とを粉砕し、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（Ａ）混合工程として、一旦石炭バンカー等で混合・貯留することを経ずに、粉砕機に直接当該固形燃料と石炭とを供給し、粉砕機において、混合と粉砕とを行ってもよい。

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。

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。

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。

＜実施例１＞
杉から得られた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（総発熱量２１ＭＪ／ｋｇ）。このバイオマス原料をロータリーキルンに供給し、２６０℃で、３０分間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としてＫＰ黒液（クラフトリグニン）を固形分換算で１質量部混合し、これを押出成型機を用いてペレット化し、固形燃料とした（総発熱量２７ＭＪ／ｋｇ）。ペレットは、高さ３０ｍｍ、直径６ｍｍ、アスペクト比５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１．２０ｇ／ｃｍ^３であり、水分は０．４質量％であった。
この固形燃料と、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。

＜実施例２〜１２＞
固形燃料の成型（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２〜１２の固形燃料及び混合燃料を得た。なお、実施例９でバインダーとして用いた澱粉は、日本食品化工社製、製品名「ＭＳ３８００」（コーンスターチ）及びＪＡ製、製品名「清里澱粉」（馬鈴薯澱粉）である。

＜比較例１＞
バインダーを使用しなかったこと以外は実施例１と同様にして比較例１の固形燃料及び混合燃料を得た。

＜評価＞
得られた固形燃料の成型性（取扱性）及び粉砕性を以下の方法で評価した。評価結果を表１に示す。
（成型性（取扱性））
得られた固形燃料の成型性（取扱性）を以下の基準にて評価した。
Ａ：ペレット状に容易に成型することができ、成型後も崩れにくい。
Ｂ：ペレット状に成型することができるが、成型後にやや崩れやすい。
Ｃ：ペレット状に成型されなかったもの及び成型後に崩れたものも一部にあったが、問題ない範囲であった。
Ｄ：ペレット状に成型することが若干困難である。
（粉砕性）
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。
Ａ：均一に微粉砕されている。
Ｂ：所々にやや大きい固形燃料（バイオマス）の存在が確認できる。
Ｃ：粉砕されていない固形燃料（バイオマス）の存在が目立つ。

（総発熱量）
総発熱量は、ＪＩＳ Ｍ ８８１４：２００３「石炭類及びコークス類―ボンブ熱量計による総発熱量の測定方法及び真発熱量の計算方法」に準拠して１０の試料を測定し、それらの平均値を値とした。

表中、実施例１から実施例７、実施例９及び１０の黒液濃度は５０質量％である。実施例８の黒液濃度は１０質量％である。実施例９及び実施例１０においては、２つのバインダーを質量比率は固形分換算で５０：５０の割合である。リグニン割合は黒液固形分中の含有割合である。

表１に示されるように、本発明の固形燃料は成型性（取扱性）に優れ、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。

本発明の固形燃料は、ボイラ用燃料やセメントキルン用燃料等に好適に用いることができる。

Claims (1)

1. 間伐材、剪定枝、廃材、樹皮チップ、その他の木材等を破砕装置で破砕した後、目開き５０ｍｍの篩を通したバイオマス原料を、熱処理温度が２４０℃以上２８０℃以下、熱処理時間が１０分以上８時間以下で焙焼し、焙焼された木質系バイオマスを得る工程、
   上記焙焼された木質系バイオマスに対し、バインダーを０．１質量部以上１０質量部以下（固形分換算）で混合する工程、及び
   上記焙焼された木質系バイオマスを上記バインダーと共に、加熱温度が１４０℃以上２１０℃以下で、アスペクト比が３以上５以下、密度が０．７ｇ／ｃｍ ^３ 以上１．５ｇ／ｃｍ ^３ 以下の柱状に成型する工程
   を有し、
   総発熱量が１５ＭＪ／ｋｇ以上２８ＭＪ／ｋｇ以下であり、石炭との混合比が質量基準で１０：９０以上４０：６０以下である混合燃料用の固形燃料の製造方法。