JP6649657B2

JP6649657B2 - 燃料用竹材の製造方法

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Publication number: JP6649657B2
Application number: JP2015240220A
Authority: JP
Inventors: 藤崎　稔; 稔藤崎; 大典山城; 大貴石川
Original assignee: 株式会社Gf; 株式会社Ｇｆ
Priority date: 2015-12-09
Filing date: 2015-12-09
Publication date: 2020-02-19
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Description

本発明は、燃料用竹材の製造方法に関する。

近年、地球温暖化防止の観点から、バイオマス燃料の利用拡大が図られている。バイオマスとは、生物資源（bio）の量（mass）を表す概念で、一般的には「再生可能な、生物由来の有機性資源で化石資源を除いたもの」をバイオマスと呼ぶ。バイオマスの種類には、廃棄物系バイオマス、未利用バイオマス、資源作物（エネルギーや製品の製造を目的に栽培される植物）がある。廃棄物系バイオマスとしては、例えば、廃棄される紙、家畜排せつ物、食品廃棄物、建設発生木材、製材工場残材、下水汚泥等が挙げられ、未利用バイオマスとしては、例えば、稲わら、麦わら、もみ殻等が挙げられ、資源作物としては、例えば、さとうきびやトウモロコシ等が挙げられる。

これらのバイオマスは、通常、そのままの状態では有効な燃料として利用することが困難である。そこで、これらのバイオマスを良質なバイオマス燃料とするための様々な加工技術が提案されている。例えば、特許文献１には、バガス等のバイオマス原料の洗浄において、ピスを含めた原料の歩留まりを下げることなく、効率的に異物を除去する装置及び方法が提案されている。また、例えば、特許文献２には、バイオマスがカリウムやナトリウムなどのアルカリ金属を含有する場合であっても、アルカリ金属含有量の低いバイオマス炭を製造できる、バイオマスの洗浄方法、バイオマス炭の製造方法、及び竪型炉の操業方法が提案されている。また、例えば、特許文献３には、草本系バイオマスを燃料、ガス化原料又は炭化物原料として利用する際に、草本系バイオマスにカリウムが含まれることに起因する問題の発生を防ぐことができる草本系バイオマスの前処理装置及び前処理方法が提案されている。また、例えば、特許文献４には、水蒸気爆砕の厳しい方法であって、同時にフルフラールが低い生成物を生成する方法が提案されている。

特開２０１１−２４５３８３号公報特開２０１０−２７０３２０号公報特開２０１２−１５３７９０号公報特表２０１２−５２２０９９号公報

バイオマスのうち、竹材は、燃焼させた後の灰分中にカリウムが極めて多く含まれる。灰分中のカリウムは、例えば、灰の融点降下を引き起こし、炉材の腐食を招くおそれがある。そのため、現在のところ竹材は、直接燃焼による大規模（ＭＷｈクラス）発電の主燃料として利用されていないし、これを実現するための提案もされていない。一方で、国内で放置されている竹林は１６万ｈａとも言われており、竹材を直接燃焼による大規模発電の主燃料として有効活用することができればエネルギー問題の解決手段の一つとして有望なものとなり得る。

そこで、本発明は、カリウム含有量を低減させ、直接燃焼による大規模発電の主燃料として有効活用し得る竹材（燃料用竹材）の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定の工程を含む製造方法によりカリウム含有量を低減させた竹材が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、以下のとおりである。
［１］
竹材を切断する工程（切断工程）、
切断した竹材を水に浸漬する工程（浸漬工程）、及び
浸漬した竹材を水から取り出して乾燥する工程（乾燥工程）を含み、
前記浸漬工程における水の温度が５０〜１００℃の範囲である、燃料用竹材の製造方法。
［２］
前記浸漬工程において水を撹拌する、［１］に記載の燃料用竹材の製造方法。
［３］
［１］又は［２］に記載の製造方法により得られるバイオマス発電用材料。
［４］
［１］又は［２］に記載の製造方法により得られる竹材を燃料として用いるバイオマス発電システム。

本発明によれば、竹材中のカリウム含有量を効率的に低減させることができ、竹材を直接燃焼による大規模発電の主燃料として有効活用することが可能となる。

水温６０℃の浸漬工程における電気伝導率の変化の一例を示すグラフである。水温４５℃の浸漬工程における電気伝導率の変化の一例を示すグラフである。水温３０℃の浸漬工程における電気伝導率の変化の一例を示すグラフである。水温６０℃の浸漬工程におけるＫ溶出量（ＫＣｌ換算による推定）の変化の一例を示すグラフである。水温４５℃の浸漬工程におけるＫ溶出量（ＫＣｌ換算による推定）の変化の一例を示すグラフである。水温３０℃の浸漬工程におけるＫ溶出量（ＫＣｌ換算による推定）の変化の一例を示すグラフである。水温６０℃の浸漬工程における推測Ｋ除去率（ＫＣｌ換算による推定）の変化の一例を示すグラフである。水温４５℃の浸漬工程における推測Ｋ除去率（ＫＣｌ換算による推定）の変化の一例を示すグラフである。水温３０℃の浸漬工程における推測Ｋ除去率（ＫＣｌ換算による推定）の変化の一例を示すグラフである。浸漬工程における浸漬中の所定の時間における竹１ｋｇあたりのカリウムイオン溶出量の変化の一例を示すグラフである。水温６０℃の浸漬工程におけるＫ溶出量（ＫＣｌ換算による推定）の変化の一例を示すグラフである。水温４５℃の浸漬工程におけるＫ溶出量（ＫＣｌ換算による推定）の変化の一例を示すグラフである。水温３０℃の浸漬工程におけるＫ溶出量（ＫＣｌ換算による推定）の変化の一例を示すグラフである。推測Ｋ溶出量を算出するための検量線である。バイオマス発電システムの構成を分かりやすく示す概略図である。バイオマス発電システムの全体の構成例を示す図である。バイオマス発電システムにおける各構成のつながり及び燃料や水等の流れを示す図である。燃料供給装置（マルチスクリューフィーダー）の構成例を示す、図１５等に示すシステムの背面側から見た図である。火格子の構成例を示す、図１５等に示すシステムの背面側から見た図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、「本実施形態」と略記する。）について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。

本実施形態の燃料用竹材の製造方法は、
竹材を切断する工程（切断工程）、
切断した竹材を水に浸漬する工程（浸漬工程）、及び
浸漬した竹材を水から取り出して乾燥する工程（乾燥工程）を含み、
前記浸漬工程における水の温度が５０〜１００℃の範囲である。
このような製造方法で得られた竹材は、カリウム含有量が低減されているため、燃焼させた場合、カリウムによる灰の融点降下が抑制され、炉材の腐食を抑制することができる。したがって、本実施形態の製造方法で得られた竹材は、直接燃焼による大規模発電の主燃料として有効活用することが可能となる。

なお、本実施形態において、燃料用竹材とは、バイオマス燃料として用いる竹材を意味する。

［切断工程］
本実施形態の燃料用竹材の製造方法は、竹材を切断する工程（切断工程）を含む。

竹材を切断する方法としては、特に限定されないが、例えば、鋸もしくは電動鋸で切る方法、竹割り器で割く方法、破砕機による破砕、粉砕機による粉砕が挙げられる。

切断後の竹材の形状としては、特に限定されないが、例えば、割竹、チップ、丸竹、おが粉が挙げられる。中でも、割竹、チップが好ましく、チップがより好ましい。

上述のように竹材を切断した場合、後述の浸漬工程で竹材からカリウムが水中へ溶出し易くなる傾向にあり、また、竹の中空部が少なく若しくは無くなるため、竹材を水中へ沈めやすくなり、竹材を浸漬しやすくなる。

［浸漬工程］
本実施形態の燃料用竹材の製造方法は、上記切断工程で切断した竹材を水に浸漬する工程（浸漬工程）を含む。

竹材を水に浸漬する方法としては、特に限定されないが、例えば、竹全体が完全に浸漬する等が挙げられる。

前記浸漬工程において、水を撹拌することが好ましい。当該撹拌方法の具体例としては、特に限定されないが、例えば、攪拌翼、循環ポンプ、エアレーションが挙げられる。

上述のように水を撹拌した場合、浸漬工程で竹材からカリウムが水中へより一層溶出し易くなる傾向にある。

前記浸漬工程における水の温度は、５０〜１００℃の範囲であり、５０〜８０℃の範囲であることが好ましく、６０〜８０℃の範囲であることがより好ましく、６０〜７０℃の範囲であることがさらに好ましい。前記浸漬工程における水の温度が前記範囲であると、浸漬工程で竹材からカリウムが水中へ溶出し、カリウム含有量が充分に低減された竹材が得られる。

前記浸漬工程における水としては、特に限定されないが、例えば、陽イオン交換水、水道水、淡水（河川水）、湧水（温泉水）が挙げられる。中でも、陽イオン交換水、水道水が好ましく、陽イオン交換水がより好ましい。

前記浸漬工程において、竹材からのカリウムの除去率は、カリウムの溶出量を測定し、下記式より求めることができる。
カリウムの除去率（％）＝浸漬工程における水中へのカリウム溶出量／浸漬工程前の竹材中のカリウム含有量×１００

したがって、前記浸漬工程において、カリウムを充分に除去した竹材を得るためには、カリウムの溶出量を測定し、竹材からのカリウムの除去率を把握することが好ましい。また、前記浸漬工程において、水の電気伝導率は、カリウムの溶出量と相関していることから、水の電気伝導率を測定することにより、竹材からのカリウムの除去率を把握してもよい。

前記浸漬工程において、浸漬時間は、竹材からのカリウムの除去率が前記範囲内となる時間であればよく、特に限定されないが、例えば、０分〜１日である。

［乾燥工程］
本実施形態の燃料用竹材の製造方法は、前記浸漬工程で浸漬した竹材を水から取り出して乾燥する工程（乾燥工程）を含む。

竹材を乾燥する方法としては、特に限定されないが、例えば、気流乾燥、温風乾燥、蒸気乾燥、除湿乾燥、真空乾燥、くん煙乾燥、自然乾燥が挙げられる。

前記乾燥工程後の竹材中の含水率は、２５〜４０重量％あることが好ましく、２５〜３５重量％あることがより好ましく、３０〜３５重量％あることがさらに好ましい。

本実施形態のバイオマス燃料用竹材は、上述の製造方法により得られる竹材である。本実施形態のバイオマス燃料用竹材は、カリウム含有量が低減されているので、バイオマス発電の主燃料として有効に用いることができる。

＜バイオマス発電システム＞
本実施形態のバイオマス発電システムは、上述の製造方法により得られる竹材を燃料として用いる。

また、本実施形態のバイオマス発電システムは、
火格子上の燃料を効率よく燃焼させるための一次空気と、前記火格子上で発生した未燃物、未燃ガスを二次燃焼させる二次空気と、が吹き込まれる燃焼炉と、
該燃焼炉の炉壁を冷却して温度を低下させる水管と、
を備え、
前記一次空気の流速を減速させ、
前記水管を流れる冷却水によって前記燃焼炉の炉壁を冷却して、
前記燃料として上述の製造方法により得られる竹材を燃焼させる
ことが好ましい。

このバイオマス発電システムによれば、上述の製造方法により得られる竹材を燃焼させた場合の炉壁へのスラグ付着をより一層抑制することができる。したがって、上述の製造方法により得られる竹材を主燃料として有効に活用することができる。

以下、図面を参照しつつ本実施形態のバイオマス発電システムの好適な実施形態について詳細に説明する（図１５〜図１９参照）。

図１５〜図１９に本実施形態のバイオマス発電システムの一実施形態を示す。図１５はバイオマス発電システムの構成を分かりやすく示す概略図、図１６はこのバイオマス発電システムの全体の構成例を示す図、図１７はバイオマス発電システムにおける各構成のつながり及び燃料や水等の流れを示す図、図１８は燃料供給装置（マルチスクリューフィーダー）の構成例を示す図、図１９は火格子の構成例を示す斜視図である。

バイオマス発電システム１は、例えば、上述の製造方法により得られる竹材を主燃料として、木質系バイオマス、都市ゴミ等の廃棄物系バイオマスなどを燃料に含めた状態で必要に応じて熱分解と炭化を行い、燃焼器にて燃焼させ、生成したガスをエネルギーとして作動させて発電するシステムである。本実施形態のバイオマス発電システム１は、機能的に分類すれば、以下の８つのユニットに分割することができる。

＜第１ユニット１０＞
燃料の運搬および準備が行われるユニットである。第１ユニット１０には、荷下ろし場所１１、燃料の一時保管場所１３が含まれる（図１５参照）。

荷下ろし場所１１は、トラクターＴＲ等によって運搬されたバイオマス燃料を荷下ろしする場所である（図１５参照）。荷下ろしされたバイオマス燃料は、必要な場合にはシュレッダー装置によって細断され、一時保管場所１３にて保管される。バイオマスとして主に上述の製造方法により得られる竹材を用いる本実施形態のバイオマス発電システム１の場合は、破砕された竹チップといった竹材の原料が貯蔵される。なお、最終的に、燃料は燃料貯蔵庫２１に移動され、それ以外の石や砂、泥などは、例えば道路舗装材に利用される。

＜第２ユニット２０＞
燃焼が保管されるユニットである。第２ユニット２０には、移動床を備えた燃料貯蔵庫２１、燃料供給システムへのコンベアー２３が含まれる。

燃料貯蔵庫２１には、バイオマス燃料が貯蔵される。燃料貯蔵庫２１は、途中で燃料を補給しなくても済むように、要求される運用時間分の燃料を保持できる容量とされている。貯蔵されているバイオマス燃料は、燃料供給システムで制御される油圧で動作する床とチェーンコンベアとで、自動的に搬出され、コンベアー２３によって第３ユニット３０へと搬送される。

＜第３ユニット３０＞
第３ユニット３０は、ボイラーシステムである。第３ユニット３０には、燃料供給装置３１Ａ，３１Ｂ、燃焼炉３２、ボイラー３４、内部配管３５、ボイラークリーニング機器（図示省略）、エコノマイザー３７、スーパーヒーター３８、水管３９が含まれる。

燃料供給装置３１Ａ、３１Ｂは、燃焼炉３２に燃料を供給する装置である。本実施形態では、螺旋形状のマルチスクリューフィーダーを用いて、コンベアー２３によって搬送された燃料を燃焼炉３２へと供給する（図１５、図１８等参照）。また、特に図示していないが、バックファイアを防止するため、供給システムは、冗長性を持って設計された消火ユニットを持つ。

燃焼炉３２は、供給されたバイオマス燃料を燃焼させる炉であり、傾いた火格子３３の炉に適切な空気が供給される、ストーカ式燃焼炉として設計されている。燃焼炉３２の構造体は、気体を通さず、炉の内壁や装備の重量を支えることができる。大きさにより、いくつかの検査及びメンテナンス用の扉が設けられる。また、特に図示していないが、燃焼炉３２は多層の内壁で内張りされており、例えば、高負荷な場所では正面の層に高アルミナキャスタブル（耐火物）または耐火レンガが使われ、平均的な低負荷の場所では低セメント質のものが使われる。中間の層では一般的な耐火レンガやキャスタブルが使われ、外側の層には断熱板が使われる。大きさにもよるが、燃焼炉３２は工場で内張りされることが多い。

また、燃焼炉３２においては、排気ガスを再循環させることにより、湿った燃料が使えるだけでなく、ＮＯｘの排出を最小限にするための燃焼温度制御が行える。燃焼は、負荷や圧力の状態、過剰空気の比率（λ制御）を考慮して常に制御される。

火格子３３は自己支持型で、燃焼炉３２の中に置かれ、設計段階で寸法が決まる（図１９参照）。いくつかの油圧シリンダーが火格子３３の棒を前後に動かし、燃料を完全燃焼させる。不燃物（灰やその他のもの）は火格子３３の上を移動し、燃焼炉３２の終端から排出コンベアーで（にある排出孔から外部に）排出される。

本実施形態のバイオマス発電システム１においては、火格子３３上に載置された燃料に対し、一次空気と二次空気とが供給されて燃焼が行われる（図１６参照）。すなわち、火格子３３上の燃料を効率よく燃焼させるために一次空気を火格子３３の下から吹き込み、二次空気を、火格子３３上で発生した未燃ガスや未燃物を二次燃焼させ、壁面にクリンカの付着を防止するために吹き込む。

図１６を参照しつつ、より具体的に説明する。ストーカ式である燃焼炉３２においては、火格子３３の下から火格子３３上方の一次燃焼室に一次空気Ａを供給して火格子３３上の燃料を一次燃焼させ、一次燃焼室上方の二次燃焼室に二次空気Ｂを供給し、一次燃焼室で発生した未燃ガスや未燃物を二次燃焼させ、後燃焼火格子３３の上部から燃焼ガスを（集塵機を通過した後の排ガスを）一部引き抜いて、これを二次燃焼室に吹き込む事により還元ゾーンを形成してＮＯｘを低減し、その後、二次燃焼によって高温でＣＯ、ダイオキシン類を低減すると同時に、低空気比燃焼を実現する。なお、一次空気Ａは、ボイラー３４から供給される空気（通常空気）であり、一次空気Ａ'は再循環させた空気である。一次空気Ａ'は、燃料の還元・乾燥に使用される。

ボイラー３４は、内部配管３５の途中に配置されており、燃焼排ガスと循環水との間で熱交換をさせて循環水を加熱する。また、ボイラークリーニング機器（図示省略）は、使用されたボイラー３４をクリーニングする。なお、第３ユニット３０は、スーパーヒーター３８とエコノマイザー３７のオンラインの清掃のために、蒸気によるスートブロワー（すす払い）をさらに備えている。

エコノマイザー３７は、ボイラー３４の給水加熱器の一つであり、排気の余熱を利用して給水を加熱する。エコノマイザー３７は、煙道３６に設けられた水管などによって構成されている。

なお、バイオマス発電システム１においては、図１６中で雲状に示す囲みＣの部分にて、燃焼ガス中の大半の灰が除去される。これは、下降気流のダクトを経由させることで多くの灰を集められることによる（図１６参照）。また、その後のスーパーヒーター３８への上昇気流では、非常に小さな微粉しか残っていないので、スーパーヒーター３８の配管へのクリンカの付着が少なくて済む。

水管３９は、燃焼炉３２の炉壁を冷却するべく冷却水を流すための配管であり、煙道３６の周囲に配列されている。水管３９の具体的な構成は特に限定されないが、本実施形態のバイオマス発電システム１における水管３９は、大部分が水平に配置された横水管３９ａ、これら横水管３９ａを繋ぐ縦水管３９ｂ、および、途中で止まる形状の細水管３９ｃを含む（図１６等参照）。

＜第４ユニット４０＞
第４ユニット４０は、燃焼ガスの処理を行うユニットである。第４ユニット４０には、一次集塵機４１、静電集塵機４２、通気ファン４３、煙突４５が含まれる。

粗い粒子を取り除く一次集塵機４１は、エコノマイザー３７を通過したあとの煙道３６に接続されている。次に、粗く集塵された排ガスは、さらに静電集塵機４２にて集塵される。分離された粉塵は連続的に取り除かれ、きれいになった排気ガスは通気ファン４３を通って鋼鉄製の煙突４５に導かれる。煙突４５は自己支持型で、高さは、設置場所の自治体などが要求する高さに合わせて設計される。

＜第５ユニット５０＞
第５ユニット５０は、発電装置を構成するユニットである。第５ユニット５０には、発電機５６とギア接続された凝縮タービン５１、蒸気凝縮器５２と復水タンク５３、空気冷却器５４、外部配管５５が含まれる。

この第５ユニット５０においては、ボイラー３４で作られた過熱水蒸気で、凝縮タービン５１が回される。凝縮タービン５１から抽蒸気をすれば、種々の目的（たとえば、処理、加熱）に利用することができる。利用後の凝縮した蒸気は、無圧の復水タンク５３に集められてから、ＢＦＷ（ボイラー供給水）タンク６３に戻される。蒸気凝縮器５２は、凝縮タンクに接続されている。

＜第６ユニット６０＞
第６ユニット６０は、水処理を行うユニットである。第６ユニット６０には、淡水処理機６１、脱気装置６２、ＢＦＷ（ボイラー供給水）タンク６３、計装付きＢＦＷポンプ６４、排水管システム６５が含まれる。

化学的に水処理を行うシステムは、カチオン（陽イオン）交換体と逆浸透システムで構成される。ＢＦＷタンク６３は、その中の熱脱気装置と計装品から構成される。

＜第７ユニット７０＞
第７ユニット７０は、灰処理を行うユニットである。第７ユニット７０には、火格子３３からの灰取り出し装置７１、煙道３６の途中からの灰取り出し、一次集塵機４１および静電集塵機４２からの灰取り出し装置７３が含まれる。

燃焼炉３２の中の火格子３３の灰は、燃焼炉３２の終端の下部から取り出される。煙道３６の途中からの灰は、共通の灰取り出し位置まで運ばれる。一次集塵機４１と静電集塵機４２の灰は、図示されていないケースの取り出し口（ホッパー）から直接取り出される。灰処理システムの境界は、対応する回転バルブの取り出しノズルになる。それぞれの灰は、それぞれの取り出し口から別々に集めて、産業廃棄物処理業者に引き渡される。

＜第８ユニット８０＞
第８ユニット８０は、制御装置を構成するユニットである。第８ユニット８０には、制御盤８１、Ｉ＆Ｐフィールド装置（以下、図示省略）、燃焼制御装置、ボイラー制御装置が含まれる（図１７参照）。

続いて、上述したバイオマス発電システム１において、上述の製造方法により得られる竹材を主燃料とした場合の燃焼のさせかた等について説明する（図１７等参照）。

上述の製造方法により得られる竹材を主燃料として燃焼させるにあたっては、一次空気の流速を減速させ、かつ、水管３９を流れる冷却水によって燃焼炉３２の炉壁を冷却しながら、燃焼させる。これにより、竹材を燃焼させた場合の炉壁へのスラグ付着を抑制することができる。

以下、本発明を実施例及び比較例に更に具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。

［電気伝導率の測定方法］
浸漬工程における水の電気伝導率は、電気伝導率計により測定した。

［カリウムイオン濃度の測定方法］
浸漬工程における水中のカリウムイオン濃度は、カリウムイオン計により測定した。

［カリウム溶出量（推測値）の算出方法］
浸漬工程における水中へのカリウム溶出量（推測値）は、塩化カリウム（ＫＣｌ）の水中におけるカリウムイオン濃度と電気伝導率との関係を表す検量線（図１４参照）を用いて下記式より算出した。
所定の浸漬時間におけるカリウム溶出量（推測値）（ｍｇ／ｋｇ）＝（所定の浸漬時間における水の電気伝導率（μＳ／ｃｍ）−浸漬工程前の水の電気伝導率（μＳ／ｃｍ））×０．２６３１×浸漬工程に用いた水の重量（ｋｇ）／竹絶乾重量（ｋｇ）

［カリウム除去率の算出方法］
浸漬工程における竹材からのカリウム除去率は、後述の比較例１（浸漬工程を行わなかった場合）の灰中のカリウムの割合（５９重量％）を浸漬工程前の竹材中のカリウム含有量として下記式より算出した。
カリウム除去率（％）＝カリウム溶出量／（灰の重量×０．５９）×１００

［丸竹の作成］
竹林から伐採した竹（モウソウチク、長さ：１５．７８ｍ、重量：４２．９４ｋｇ（枝なし）、根元直径：１３ｃｍ、含水率：４４．９重量％）を、長さ２０ｃｍ若しくは１ｍの間隔で切断して丸竹を作成した。

［比較例１］
上記作成した丸竹（長さ：２０ｃｍ、直径：７．２ｃｍ、重量：３８９．４ｇ）を恒温機（１３５℃）で一日乾燥させた。乾燥後の丸竹（重量：２１４．５ｇ）を、９００℃、１時間という条件で２回焼成した。焼成後の灰の重量は、２．３３４１ｇであり、灰中のカリウムの割合は、５９重量％であった。このように当該丸竹は、焼成させた後の灰中にカリウムが極めて多く含まれるため、燃料として使用すると、生成した灰中のカリウムが、例えば、灰の融点降下を引き起こし、炉材の腐食を招くおそれがあると考えられる。

［実施例１］
上記作成した丸竹（長さ：２１ｃｍ、直径：７．７ｃｍ、重量：４４９．９ｇ）を３日間放置した。放置後の丸竹を切断して割竹を作成した。作成した割竹（重量：４２１．０ｇ）を、６０℃の陽イオン交換水（６ｋｇ）中で、１時間、撹拌せずに浸漬した。浸漬後、割竹を水から取り出し恒温機（１３５℃）で一日乾燥して燃料用竹材を作成した。作成した燃料用竹材（重量：２５２．０ｇ）を、９００℃、１時間という条件で２回焼成した。焼成後の灰の重量は、２．１９６２ｇであった。図１、図４及び図７からも分かるように当該燃料用竹材は、灰中のカリウム含有量が低減されているため、燃料として使用した場合、例えば、カリウムによる灰の融点降下が抑制され、炉材の腐食を抑制することができる。

［実施例２〜４及び比較例２〜９］
表１のとおり、浸漬時間、浸漬温度を変更した以外は、実施例１と同様にして燃料用竹材を作成した。作成した各燃料用竹材を、９００℃、１時間という条件で２回焼成した。各燃料用竹材において、焼成後の灰の重量は、表２のとおりであった。また、図１〜図９からも分かるように実施例１〜４の燃料用竹材は、比較例２〜９の燃料用竹材に比べて、灰中のカリウム含有量が低減されているため、燃料として使用した場合、例えば、カリウムによる灰の融点降下が抑制され、炉材の腐食を抑制することができる。なお、実施例４並びに比較例８及び９において、浸漬中の所定の時間における水の電気伝導率を測定し、推測カリウム溶出量及び推測カリウム除去率を算出した。当該結果を表３〜５に示す。

［実施例５］
上記作成した丸竹（長さ：２０．２ｃｍ、直径：８．６ｃｍ、重量：４９９．３ｇ）を６日間放置した。放置後の丸竹を切断して割竹を作成した。作成した割竹（重量：４２５．５ｇ）を、６０℃の陽イオン交換水（６ｋｇ）中で、１時間、撹拌しながら浸漬した。浸漬後、割竹を水から取り出し恒温機（１３５℃）で一日乾燥して燃料用竹材を作成した。作成した燃料用竹材（重量：２６７．２ｇ）を、９００℃、１時間という条件で２回焼成した。焼成後の灰の重量は、２．４９３２ｇであった。図１、図４及び図７からも分かるように当該燃料用竹材は、焼成させた後の灰中のカリウム含有量が低減されているため、燃料として使用すると、例えば、カリウムによる灰の融点降下が抑制され、炉材の腐食を抑制することができる。

［実施例６〜８及び比較例１０〜１７］
表６のとおり、浸漬時間、浸漬温度を変更した以外は、実施例５と同様にして燃料用竹材を作成した。作成した各燃料用竹材を、９００℃、１時間という条件で２回焼成した。各燃料用竹材において、焼成後の灰の重量は、表７のとおりであった。図１〜図９からも分かるように実施例５〜８の燃料用竹材は、比較例１０〜１７の燃料用竹材に比べて、灰中のカリウム含有量が低減されているため、燃料として使用すると、例えば、カリウムによる灰の融点降下が抑制され、炉材の腐食を抑制することができる。なお、実施例８並びに比較例１６及び１７において、浸漬中の所定の時間における水の電気伝導率を測定し、推測カリウム溶出量及び推測カリウム除去率を算出した。当該結果を表８〜１０に示す。

［実施例９］
上記作成した丸竹（長さ：１ｍ）をチップ状（長さ：１０ｃｍ）に加工した。加工したチップ状の竹（重量：３６９．３ｇ）を、５０℃の陽イオン交換水（６ｋｇ）中で、３時間、撹拌しながら浸漬した。浸漬後、チップ状の竹を水から取り出し恒温機（１３５℃）で一日乾燥して燃料用竹材を作成した。作成した燃料用竹材（重量：１９１．９ｇ）を、９００℃、１時間という条件で２回焼成した。焼成後の灰の重量は、１．９５６８ｇあった。図１０及び図１１からも分かるように当該燃料用竹材は、灰中のカリウム含有量が低減されているため、燃料として使用すると、例えば、カリウムによる灰の融点降下が抑制され、炉材の腐食を抑制することができる。なお、実施例９において、浸漬中の所定の時間における水の電気伝導率を測定し、推測カリウム溶出量及び推測カリウム除去率を算出した。当該結果を表１３に示す。また、浸漬中の所定の時間における竹１ｋｇあたりのカリウムイオン溶出量を測定した。当該結果を図１０に示す。

［実施例１０〜１２及び比較例１８〜２０］
表１１のとおり、浸漬温度を変更した以外は、実施例９と同様にして燃料用竹材を作成した。作成した各燃料用竹材を、９００℃、１時間という条件で２回焼成した。各燃料用竹材において、焼成後の灰の重量は、表１２のとおりであった。図１０、図１２及び図１３からも分かるように実施例１０〜１２で作成した燃料用竹材は、灰中のカリウム含有量が低減されているため、燃料として使用すると、例えば、カリウムによる灰の融点降下が抑制され、炉材の腐食を抑制することができると考えられる。一方、比較例１８〜２０で作成した燃料用竹材は、灰中のカリウム含有量が充分に低減されていないため、燃料として使用すると、例えば、カリウムによる灰の融点降下が発生し、炉材の腐食が進行すると考えられる。なお、実施例１０〜１２及び比較例１８〜２０において、浸漬中の所定の時間における水の電気伝導率を測定し、推測カリウム溶出量を算出した。当該結果を表１４〜１９に示す。また、浸漬中の所定の時間における竹１ｋｇあたりのカリウムイオン溶出量を測定した。当該結果を図１０に示す。

本発明の製造方法で得られる竹材は、カリウム含有量が低減されているため、直接燃焼による大規模発電の主燃料として好適に利用することができる。

１…バイオマス発電システム
１０…第１ユニット
１１…荷下ろし場所
１３…一時保管場所
２０…第２ユニット
２１…燃料貯蔵庫
２３…コンベアー
３０…第３ユニット
３１Ａ…燃料供給装置
３１Ｂ…燃料供給装置
３２…燃焼炉
３３…火格子
３４…ボイラー
３５…内部配管
３６…煙道
３７…エコノマイザー
３８…スーパーヒーター
３９…水管
３９ａ…横水管
３９ｂ…縦水管
３９ｃ…細水管
４０…第４ユニット
４１…一次集塵機
４２…静電集塵機
４３…通気ファン
４５…煙突
５０…第５ユニット
５１…凝縮タービン
５２…蒸気凝縮器
５３…復水タンク
５４…空気冷却器
５５…外部配管
５６…発電機
６０…第６ユニット
６１…淡水処理機
６２…脱気装置
６３…ＢＦＷ（ボイラー供給水）タンク
６４…計装付きＢＦＷポンプ
６５…排水管システム
７０…第７ユニット
７１…火格子３３からの灰取り出し装置
７３…一次集塵機４１および静電集塵機４２からの灰取り出し装置
８０…第８ユニット
８１…制御盤

Claims

竹材を長さ１０ｃｍ以上２１ｃｍ以下に切断する工程（切断工程）、
切断した竹材を水に浸漬する工程（浸漬工程）、及び
浸漬した竹材を水から取り出して乾燥する工程（乾燥工程）を含み、
前記浸漬工程における水の温度が５０〜１００℃の範囲である、燃料用竹材の製造方法。
前記切断工程において切断後の竹材の形状がチップ又は割竹である、請求項１に記載の燃料用竹材の製造方法。
前記浸漬工程において水を撹拌する、請求項１又は２に記載の燃料用竹材の製造方法。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の製造方法により得られるバイオマス燃料用竹材。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の製造方法により得られる竹材を燃料として用いるバイオマス発電システム。