JP7490444B2 - バイオマス固形燃料の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、バイオマス固形燃料の製造方法及びバイオマス固形燃料に関する。
石炭火力は排出原単位あたりのＣＯ２排出量が多く、環境負荷が高い。石炭火力からのＣＯ２排出削減のため、石炭にバイオマスを混合して燃焼するバイオマス混焼が注目されている。
木質チップ及び木質ペレットの混焼は、すでに行われているが、バイオマスは石炭に比べて粉砕性が悪いため、バイオマスの最大混焼率が数％程度にとどまっている。
そこで、バイオマス混焼率を上げるための手段の一つとして、バイオマスを半炭化する方法が挙げられる。バイオマスを半炭化することにより、粉砕性が向上した固形燃料が得られる。また、石炭への混焼率を上げることもできる。
例えば、特許文献１には、サイズが５～６０ｍｍである木質系バイオマス粉砕物を、嵩密度（ＪＩＳ Ｋ ２１５１の６「かさ密度試験方法」に従って測定）０．５ｇ／ｃｍ３以上に高密度化処理し、続いて酸素濃度１０％以下で、かつ温度１７０～３５０℃の条件下で焙焼することを特徴とする固体燃料の製造方法が開示されている。
例えば、特許文献２には、燃料比（固定炭素／揮発分）が０．２～０．８、無水ベース高位発熱量が４８００～７０００（ｋｃａｌ／ｋｇ）、酸素Ｏと炭素Ｃのモル比Ｏ／Ｃが０．１～０．７、水素Ｈと炭素Ｃのモル比Ｈ／Ｃが０．８～１．３であることを特徴とするバイオマス粉を成型したバイオマス固体燃料が開示されている。
木質チップ及び木質ペレットの混焼は、すでに行われているが、バイオマスは石炭に比べて粉砕性が悪いため、バイオマスの最大混焼率が数％程度にとどまっている。
そこで、バイオマス混焼率を上げるための手段の一つとして、バイオマスを半炭化する方法が挙げられる。バイオマスを半炭化することにより、粉砕性が向上した固形燃料が得られる。また、石炭への混焼率を上げることもできる。
例えば、特許文献１には、サイズが５～６０ｍｍである木質系バイオマス粉砕物を、嵩密度（ＪＩＳ Ｋ ２１５１の６「かさ密度試験方法」に従って測定）０．５ｇ／ｃｍ３以上に高密度化処理し、続いて酸素濃度１０％以下で、かつ温度１７０～３５０℃の条件下で焙焼することを特徴とする固体燃料の製造方法が開示されている。
例えば、特許文献２には、燃料比（固定炭素／揮発分）が０．２～０．８、無水ベース高位発熱量が４８００～７０００（ｋｃａｌ／ｋｇ）、酸素Ｏと炭素Ｃのモル比Ｏ／Ｃが０．１～０．７、水素Ｈと炭素Ｃのモル比Ｈ／Ｃが０．８～１．３であることを特徴とするバイオマス粉を成型したバイオマス固体燃料が開示されている。
一方、木質ペレット等の固形燃料を考えた場合、例えば、固形燃料は水に濡れると崩壊してしまうためサイロ等に保管する必要があるが、バイオマスを半炭化した固形燃料（以下、「ブラックペレット」と称することがある。）は疎水性であるため、屋外に貯蔵でき、サイロ等の設備が必要ないなどのメリットが生じる。
しかしながら、ブラックペレットを屋外貯蔵したとき、有機成分（ＣＯＤ及びＢＯＤ）の溶出が懸念される。石炭は有機成分の溶出はほぼないが、ブラックペレットは有機成分が溶出するため、屋外貯蔵した場合の環境への影響が懸念される。
よって、ブラックペレットを屋外貯蔵するにあたっては、有機成分の溶出を可能な限り抑えることが必要とされる。そのためには、製造プロセスから検討を行い、有機成分が溶出しにくい構造を持つブラックペレットの製造方法が求められる。
なお、特許文献２に記載のバイオマス固体燃料は、製造プロセスの検討が十分行われていないため、ＣＯＤが比較的高い値を示している。
しかしながら、ブラックペレットを屋外貯蔵したとき、有機成分（ＣＯＤ及びＢＯＤ）の溶出が懸念される。石炭は有機成分の溶出はほぼないが、ブラックペレットは有機成分が溶出するため、屋外貯蔵した場合の環境への影響が懸念される。
よって、ブラックペレットを屋外貯蔵するにあたっては、有機成分の溶出を可能な限り抑えることが必要とされる。そのためには、製造プロセスから検討を行い、有機成分が溶出しにくい構造を持つブラックペレットの製造方法が求められる。
なお、特許文献２に記載のバイオマス固体燃料は、製造プロセスの検討が十分行われていないため、ＣＯＤが比較的高い値を示している。
本発明の目的は、ＢＯＤ及びＣＯＤの溶出量が抑制されたバイオマス固形燃料の製造方法、及びバイオマス固形燃料を提供することである。
本発明の一態様によれば、バイオマス粉を含む塊状物を、反応器で加熱してバイオマス固形燃料を製造するバイオマス固形燃料の製造方法であって、前記バイオマス粉を含む塊状物を、前記反応器に投入する前に、前記反応器内の雰囲気の露点温度より２℃低い温度以上の温度で予め加熱する第１加熱工程と、前記第１加熱工程で加熱された塊状物を前記反応器に投入し、２００℃以上３００℃以下、１０分以上２４０分以下で前記塊状物を加熱する第２加熱工程と、を有し、前記第１加熱工程における加熱温度は、前記第２加熱工程における加熱温度より低い、バイオマス固形燃料の製造方法が提供される。
本発明の一態様に係るバイオマス固形燃料の製造方法において、前記露点温度より２℃低い温度以上の温度は、１００℃以下であることが好ましい。
本発明の一態様に係るバイオマス固形燃料の製造方法において、前記第２加熱工程における前記反応器内の雰囲気中に含まれる水分量は、４０質量％以下であることが好ましい。
本発明の一態様に係るバイオマス固形燃料の製造方法において、前記第２加熱工程で発生する乾留ガスの少なくとも一部を回収する工程と、回収された前記乾留ガスを前記第２加熱工程に再利用する工程と、を有することが好ましい。
本発明の一態様に係るバイオマス固形燃料の製造方法において、前記再利用する工程は、回収された前記乾留ガスの一部を燃焼させることにより発生した熱を利用して、前記乾留ガスから加熱乾留ガスを生成させ、生成した前記加熱乾留ガスを、前記反応器内に戻すことが好ましい。
本発明の一態様に係るバイオマス固形燃料の製造方法において、前記再利用する工程は、回収された前記乾留ガスを燃焼させることにより、燃焼排ガスを生成させ、生成した前記燃焼排ガスを、前記反応器内に戻すことが好ましい。
本発明の一態様に係るバイオマス固形燃料の製造方法において、前記バイオマス粉は、木質バイオマス、草木バイオマス、農作物残渣バイオマス、及びパーム椰子バイオマスからなる群から選択される少なくとも１種に由来することが好ましい。
本発明の一態様に係るバイオマス固形燃料の製造方法において、製造された前記バイオマス固形燃料は、ＢＯＤが２００ｐｐｍ以下であり、ＣＯＤが２００ｐｐｍ以下であることが好ましい。
本発明の一態様に係るバイオマス固形燃料の製造方法において、製造された前記バイオマス固形燃料は、算術平均粗さＲａが５．０μｍ以下であり、ＢＯＤが２００ｐｐｍ以下であり、
ＣＯＤが２００ｐｐｍ以下であることが好ましい。
ＣＯＤが２００ｐｐｍ以下であることが好ましい。
本発明の一態様によれば、バイオマス粉を含むバイオマス固形燃料であって、算術平均粗さＲａが５．０μｍ以下であり、ＢＯＤが２００ｍｇ／Ｌ以下であり、ＣＯＤが２００ｍｇ／Ｌ以下であるバイオマス固形燃料が提供される。
本発明の一態様によれば、ＢＯＤ及びＣＯＤの溶出量が抑制されたバイオマス固形燃料の製造方法、及びバイオマス固形燃料を提供することができる。
本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前に記載される数値を下限値とし、「～」の後に記載される数値を上限値として含む範囲を意味する。
〔第１実施形態〕
＜バイオマス固形燃料の製造方法＞
本実施形態に係るバイオマス固形燃料の製造方法（以下、「本実施形態の製造方法」と称することがある。）は、バイオマス粉を含む塊状物を、反応器で加熱してバイオマス固形燃料を製造する方法である。
本実施形態の製造方法は、バイオマス粉を含む塊状物を、反応器に投入する前に、前記反応器内の雰囲気の露点温度より２℃低い温度以上の温度で予め加熱（予備加熱）する第１加熱工程と、第１加熱工程で加熱された塊状物を前記反応器に投入し、２００℃以上３００℃以下、１０分以上２４０分以下で前記塊状物を加熱する第２加熱工程と、を有する。
また、第１加熱工程における加熱温度は、第２加熱工程における加熱温度より低い。
＜バイオマス固形燃料の製造方法＞
本実施形態に係るバイオマス固形燃料の製造方法（以下、「本実施形態の製造方法」と称することがある。）は、バイオマス粉を含む塊状物を、反応器で加熱してバイオマス固形燃料を製造する方法である。
本実施形態の製造方法は、バイオマス粉を含む塊状物を、反応器に投入する前に、前記反応器内の雰囲気の露点温度より２℃低い温度以上の温度で予め加熱（予備加熱）する第１加熱工程と、第１加熱工程で加熱された塊状物を前記反応器に投入し、２００℃以上３００℃以下、１０分以上２４０分以下で前記塊状物を加熱する第２加熱工程と、を有する。
また、第１加熱工程における加熱温度は、第２加熱工程における加熱温度より低い。
本実施形態の製造方法によれば、ＢＯＤ及びＣＯＤの溶出量が抑制されたバイオマス固形燃料を得ることができる（以下、「本実施形態の効果」と称することがある。）。
本実施形態の製造方法では、第２加熱工程の実施により、得られるバイオマス固形燃料に含まれるバイオマス粉が半炭化される。
ここで、半炭化とは、少なくとも一部のバイオマスを炭化した状態をいう。そのため、本明細書における半炭化は、バイオマスの一部を炭化した状態、及びバイオマスの全てを炭化した状態を包含する。半炭化されたバイオマス固形燃料は、固体状のバイオマス（例えば木質バイオマス）を、例えば２００℃以上３００℃以下で加熱することで得られる。
ここで、半炭化とは、少なくとも一部のバイオマスを炭化した状態をいう。そのため、本明細書における半炭化は、バイオマスの一部を炭化した状態、及びバイオマスの全てを炭化した状態を包含する。半炭化されたバイオマス固形燃料は、固体状のバイオマス（例えば木質バイオマス）を、例えば２００℃以上３００℃以下で加熱することで得られる。
従来の固形燃料の製造方法では、バイオマス粉を含む塊状物を、予め加熱することなく反応器に投入し、当該塊状物を所定温度及び所定時間で加熱することで固形燃料を得ていた。すなわち、従来の固形燃料の製造方法では、本実施形態における第１加熱工程（つまり予備加熱工程）を実施することなく、第２加熱工程のみを実施することで固形燃料を得ていた。
しかし、このような方法で製造された固形燃料は、表面が劣化し易く、ＣＯＤ及びＢＯＤが溶出し易いことがわかった。その理由は以下のように考えられる。
図１は、従来の方法でブラックペレット（バイオマスを半炭化した固形燃料）を製造したときに生じ得る事象を説明するための図である。図１に示す事象１～４は、以下の通りである。なお、ホワイトペレットとは、バイオマスを半炭化していない状態の固形燃料である。
・事象１：ホワイトペレット２０を反応器に投入すると、ホワイトペレット２０の表面に水分を含む高温（例えば２７０℃）のガスが触れる。
・事象２：反応器投入直後のホワイトペレット２０は、表面温度が常温（２５℃）に近いため、表面に水２１が吸着して結露が生じ易くなる。
・事象３：結露で生じた水２１により、ホワイトペレット２０をコーティングしているリグニン由来と考えられる成分２２が溶け、表面から光沢がなくなる。つまり、ホワイトペレット２０の表面が劣化する。
・事象４：表面が劣化したホワイトペレット２０を半炭化するための温度まで上昇する際、水分が蒸発する。その結果、表面が劣化したブラックペレット３０が得られる。
しかし、このような方法で製造された固形燃料は、表面が劣化し易く、ＣＯＤ及びＢＯＤが溶出し易いことがわかった。その理由は以下のように考えられる。
図１は、従来の方法でブラックペレット（バイオマスを半炭化した固形燃料）を製造したときに生じ得る事象を説明するための図である。図１に示す事象１～４は、以下の通りである。なお、ホワイトペレットとは、バイオマスを半炭化していない状態の固形燃料である。
・事象１：ホワイトペレット２０を反応器に投入すると、ホワイトペレット２０の表面に水分を含む高温（例えば２７０℃）のガスが触れる。
・事象２：反応器投入直後のホワイトペレット２０は、表面温度が常温（２５℃）に近いため、表面に水２１が吸着して結露が生じ易くなる。
・事象３：結露で生じた水２１により、ホワイトペレット２０をコーティングしているリグニン由来と考えられる成分２２が溶け、表面から光沢がなくなる。つまり、ホワイトペレット２０の表面が劣化する。
・事象４：表面が劣化したホワイトペレット２０を半炭化するための温度まで上昇する際、水分が蒸発する。その結果、表面が劣化したブラックペレット３０が得られる。
本発明者らは、事象１～４について鋭意検討した結果、ホワイトペレットを反応器に投入する前に、ホワイトペレットを特定の温度で予備加熱する、具体的には、「反応器内の雰囲気の露点温度より２℃低い温度以上の温度」で予め加熱することで、得られるブラックペレットの表面が劣化しにくくなることを見出した。
本実施形態の製造方法によれば、ホワイトペレットを反応器に投入した直後の、ペレット表面への水分の吸着が抑制され、ホワイトペレットをコーティングしているリグニン由来と考えられる成分が溶けにくくなると考えられる。すなわち、事象２及び事象３が生じにくくなると考えられる。その結果、表面の劣化が抑制されたブラックペレットが得られ、本実施形態の効果が奏されると考えられる。
なお、ホワイトペレットを予熱加熱する際の温度が上がるほど、表面に吸着する水分の量が少なくなるため、予備加熱の温度に比例して、表面劣化の程度が少なく、かつＢＯＤ及びＣＯＤ溶出量がより少ないブラックペレットが得られると考えられる。
よって、本実施形態の効果をより奏する観点から、ホワイトペレットを予熱加熱する際の温度（つまり、第１加熱工程における予備加熱の温度）は、「反応器内の雰囲気の露点温度以上の温度」が好ましく、「反応器内の雰囲気の露点温度超えの温度」がより好ましい。
本実施形態の製造方法によれば、ホワイトペレットを反応器に投入した直後の、ペレット表面への水分の吸着が抑制され、ホワイトペレットをコーティングしているリグニン由来と考えられる成分が溶けにくくなると考えられる。すなわち、事象２及び事象３が生じにくくなると考えられる。その結果、表面の劣化が抑制されたブラックペレットが得られ、本実施形態の効果が奏されると考えられる。
なお、ホワイトペレットを予熱加熱する際の温度が上がるほど、表面に吸着する水分の量が少なくなるため、予備加熱の温度に比例して、表面劣化の程度が少なく、かつＢＯＤ及びＣＯＤ溶出量がより少ないブラックペレットが得られると考えられる。
よって、本実施形態の効果をより奏する観点から、ホワイトペレットを予熱加熱する際の温度（つまり、第１加熱工程における予備加熱の温度）は、「反応器内の雰囲気の露点温度以上の温度」が好ましく、「反応器内の雰囲気の露点温度超えの温度」がより好ましい。
本明細書における「反応器内の雰囲気の露点温度より２℃低い温度以上の温度」について説明する。
図２は、温度と飽和水分との関係を示すグラフである。
図２中、曲線Ｃ１は、露点温度を示す曲線である。曲線Ｃ２は、この曲線Ｃ１を横軸方向に－２℃移動した曲線である。本明細書における「反応器内の雰囲気の露点温度より２℃低い温度以上の温度」とは、図２に示す曲線Ｃ２から右側の領域（図２中、領域ＲＤ）における温度を意味する。
例えば、反応器内のガス雰囲気中の水分量が２３質量％である場合、「露点温度」は、曲線Ｃ１から８１．１℃と算出される。また、「露点温度より２℃低い温度」は、曲線Ｃ２から「７９．１℃」と算出される。すなわち、本実施形態の製造方法において、反応器内のガス雰囲気中の水分量が２３質量％である場合、ホワイトペレットを７９．１℃以上で予備加熱することで、本実施形態の効果が奏される。
図２は、温度と飽和水分との関係を示すグラフである。
図２中、曲線Ｃ１は、露点温度を示す曲線である。曲線Ｃ２は、この曲線Ｃ１を横軸方向に－２℃移動した曲線である。本明細書における「反応器内の雰囲気の露点温度より２℃低い温度以上の温度」とは、図２に示す曲線Ｃ２から右側の領域（図２中、領域ＲＤ）における温度を意味する。
例えば、反応器内のガス雰囲気中の水分量が２３質量％である場合、「露点温度」は、曲線Ｃ１から８１．１℃と算出される。また、「露点温度より２℃低い温度」は、曲線Ｃ２から「７９．１℃」と算出される。すなわち、本実施形態の製造方法において、反応器内のガス雰囲気中の水分量が２３質量％である場合、ホワイトペレットを７９．１℃以上で予備加熱することで、本実施形態の効果が奏される。
第１実施形態の製造方法について図３を用いて説明する。
図３は、第１実施形態に係るバイオマス固形燃料の製造方法を示すフローチャートである。
図３に示す製造方法は、バイオマスを準備する工程（準備工程ＳＴ１）と、バイオマスを粉砕する工程（粉砕工程ＳＴ２）と、粉砕されたバイオマス（つまりバイオマス粉）を乾燥する工程（乾燥工程ＳＴ３）と、乾燥したバイオマス粉を圧縮成型する工程（圧縮成型工程ＳＴ４）と、圧縮成型された塊状物を反応器に投入する前に、前記反応器内の雰囲気の露点温度より２℃低い温度以上の温度で予め加熱（予備加熱）する第１加熱工程（第１加熱工程ＳＴ１０）と、第１加熱工程で加熱された塊状物を前記反応器に投入し、２００℃以上３００℃以下、１０分以上２４０分以下で前記塊状物を加熱する第２加熱工程（第２加熱工程ＳＴ２０）と、を有する。
図３は、第１実施形態に係るバイオマス固形燃料の製造方法を示すフローチャートである。
図３に示す製造方法は、バイオマスを準備する工程（準備工程ＳＴ１）と、バイオマスを粉砕する工程（粉砕工程ＳＴ２）と、粉砕されたバイオマス（つまりバイオマス粉）を乾燥する工程（乾燥工程ＳＴ３）と、乾燥したバイオマス粉を圧縮成型する工程（圧縮成型工程ＳＴ４）と、圧縮成型された塊状物を反応器に投入する前に、前記反応器内の雰囲気の露点温度より２℃低い温度以上の温度で予め加熱（予備加熱）する第１加熱工程（第１加熱工程ＳＴ１０）と、第１加熱工程で加熱された塊状物を前記反応器に投入し、２００℃以上３００℃以下、１０分以上２４０分以下で前記塊状物を加熱する第２加熱工程（第２加熱工程ＳＴ２０）と、を有する。
以下、第１実施形態の製造方法で実施する各工程について説明する。
（準備工程ＳＴ１）
準備工程ＳＴ１は、便宜上の工程である。準備したバイオマスの大きさは特に限定されない。バイオマスは続く粉砕工程ＳＴ２で粉砕してもよいが、粉砕されたバイオマス（バイオマス粉）を準備してもよい。その場合、粉砕工程ＳＴ２は実施しなくてよい。好適なバイオマスについては粉砕工程ＳＴ２の項で説明する。
準備工程ＳＴ１は、便宜上の工程である。準備したバイオマスの大きさは特に限定されない。バイオマスは続く粉砕工程ＳＴ２で粉砕してもよいが、粉砕されたバイオマス（バイオマス粉）を準備してもよい。その場合、粉砕工程ＳＴ２は実施しなくてよい。好適なバイオマスについては粉砕工程ＳＴ２の項で説明する。
（粉砕工程ＳＴ２）
準備したバイオマスは、公知の粉砕機を用いて粉末に粉砕される。これにより、バイオマス粉が得られる。
準備したバイオマスは、公知の粉砕機を用いて粉末に粉砕される。これにより、バイオマス粉が得られる。
バイオマスとしては特に限定されないが、例えば、木質バイオマス、草木バイオマス、農作物残渣バイオマス、パーム椰子バイオマス、セルロース製品、及びパルプ製品等が挙げられる。
本明細書において、農作物残渣バイオマスとは、食用部分以外のものを意味する。
本明細書において、パーム椰子バイオマスとは、バイオマス燃料となり得るパーム椰子の農業廃棄物を意味する。パーム椰子バイオマスとしては、具体的には、パーム椰子殻（ＰＫＳ：Ｐａｌｍ Ｋｅｒｎｅｌ Ｓｈｅｌｌ）、及びパーム椰子空果房（ＥＦＢ：Ｅｍｐｔｙ Ｆｒｕｉｔ Ｂｕｎｃｈ）等が挙げられる。
本明細書において、農作物残渣バイオマスとは、食用部分以外のものを意味する。
本明細書において、パーム椰子バイオマスとは、バイオマス燃料となり得るパーム椰子の農業廃棄物を意味する。パーム椰子バイオマスとしては、具体的には、パーム椰子殻（ＰＫＳ：Ｐａｌｍ Ｋｅｒｎｅｌ Ｓｈｅｌｌ）、及びパーム椰子空果房（ＥＦＢ：Ｅｍｐｔｙ Ｆｒｕｉｔ Ｂｕｎｃｈ）等が挙げられる。
木質バイオマスとしては、例えば、針葉樹（例えば、スギ、マツ、ユーカリ、ヒノキ、及びモミ等）、及び広葉樹（例えば、シラカバ、ブナ、ケヤキ、カツラ、キリ、ゴムノキ及びクスノキ等）等が挙げられる。木質バイオマスは、建築廃材（例えば、切断した端材、加工場で発生した切りくず、及びおがくず等）、林地残材、切捨間伐材、及び竹等であってもよい。
草木バイオマスとしては、例えば、草、自然に生育した植物、及び人工的に植林した植物等が挙げられる。草木バイオマスは、麻、綿、稲わら、籾殻、麦わら、ササ、及びススキ等であってもよい。
草木バイオマスとしては、例えば、草、自然に生育した植物、及び人工的に植林した植物等が挙げられる。草木バイオマスは、麻、綿、稲わら、籾殻、麦わら、ササ、及びススキ等であってもよい。
農作物残渣バイオマスとしては、例えば、農作物の葉、果房、茎、根、及びその他食用以外の不要部分が挙げられる。前記農作物としては、例えば、小麦、とうもろこし、じゃがいも、及びサトウキビ（バガスを含む）等が挙げられる。
パーム椰子バイオマスとしては、例えば、パーム油の絞りかす（ＰＫＳ）、果房（ＥＦＢ）、及び果実皮等が挙げられる。
以上に記載したバイオマスは、１種単独で用いても２種以上併用してもよい。
以上に記載したバイオマスは、１種単独で用いても２種以上併用してもよい。
バイオマス粉は、木質バイオマス、草木バイオマス、農作物残渣バイオマス、及びパーム椰子バイオマスからなる群から選択される少なくとも１種に由来することが好ましい。バイオマス粉は、木質バイオマス、草木バイオマス、及び農作物残渣バイオマスからなる群から選択される少なくとも１種に由来することがより好ましい。バイオマス粉は、木質バイオマスに由来することがさらに好ましい。
バイオマス粉は、バイオマスを公知の粉砕機を用いて粉砕することで得られる。
例えば、木質バイオマスとして木材を用いる場合、木材で大型のものは数センチ程度のチップに粗粉砕し、その後、粉末に粉砕してもよい。
例えば、木質バイオマスとして木材を用いる場合、木材で大型のものは数センチ程度のチップに粗粉砕し、その後、粉末に粉砕してもよい。
バイオマス粉の平均粒径は、圧縮成型のし易さの観点から、好ましくは１０μｍ以上５０００μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以上３０００μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以上１０００μｍ以下である。
バイオマス粉の平均粒径が１０μｍ以上であると、圧縮成型し易くなる。
バイオマス粉の平均粒径が５０００μｍ以下であると、粉砕エネルギーを抑制し易くなる。
本明細書において、バイオマス粉の粒径とは、バイオマス粉の最大径のことであり、具体的には、バイオマス粉の外側輪郭線上の任意の２点を直線で結んだ時の直線の最大長さを意味する。
バイオマス粉の平均粒径が１０μｍ以上であると、圧縮成型し易くなる。
バイオマス粉の平均粒径が５０００μｍ以下であると、粉砕エネルギーを抑制し易くなる。
本明細書において、バイオマス粉の粒径とは、バイオマス粉の最大径のことであり、具体的には、バイオマス粉の外側輪郭線上の任意の２点を直線で結んだ時の直線の最大長さを意味する。
・バイオマス粉の平均粒径の測定方法
バイオマス粉の平均粒径は、以下の方法で測定することができる。画像解析粒度分布計を用いて、任意に選んだバイオマス粉（１００個）の最大径を測定し、これらの最大径の平均値を「バイオマス粉の平均粒径」とする。画像解析粒度分布計としては、例えば、ジャスコインタナショナル社製の「ＤＷ－３０００」を用いることができる。
また、バイオマス粉の平均粒径は、篩を用いて調整することもできる。
バイオマス粉の平均粒径は、以下の方法で測定することができる。画像解析粒度分布計を用いて、任意に選んだバイオマス粉（１００個）の最大径を測定し、これらの最大径の平均値を「バイオマス粉の平均粒径」とする。画像解析粒度分布計としては、例えば、ジャスコインタナショナル社製の「ＤＷ－３０００」を用いることができる。
また、バイオマス粉の平均粒径は、篩を用いて調整することもできる。
（乾燥工程ＳＴ３）
バイオマス粉は、含水率を好適な範囲（例えば１０質量％以上２０質量％以下）に調整する観点から、乾燥することが好ましい。
乾燥方法としては特に限定されず、公知の乾燥装置を用いることができる。
バイオマス粉は、含水率を好適な範囲（例えば１０質量％以上２０質量％以下）に調整する観点から、乾燥することが好ましい。
乾燥方法としては特に限定されず、公知の乾燥装置を用いることができる。
（圧縮成型工程ＳＴ４）
圧縮成型工程ＳＴ４は、バイオマス粉を、所定の圧力で圧縮成型する工程である。これにより、バイオマス粉を含む塊状物が得られる。
塊状物の形状及び大きさは特に限定されない。
塊状物はペレットまたはブリケットであることが好ましい。ペレットは、通常、円筒状であり、直径５ｍｍ以上１０ｍｍ以下、長さ５ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。ブリケットは、通常、ペレットよりも大きい直径または長さを有する。
ペレットは、例えば、バイオマス粉を金属穴（例えば、直径５ｍｍ以上１０ｍｍ以下、長さ５ｍｍ以上２００ｍｍ以下）から押し出すことで作製することができる。また、ペレットは、リングダイ方式またはフラットダイ方式等のペレタイザーを用いて作製することができる。
ブリケットは、例えば、ブリケットマシーンを用いて豆炭状または円筒状に成型することで作製することができる。
圧縮成型する方法としては特に限定されず、公知の圧縮成型装置（例えばブリケットマシーン）を用いることができる。
圧縮成型時の圧力は、５０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下であることが好ましい。
圧縮成型時の加圧時間は、１分以上２０分以下であることが好ましい。
圧縮成型工程ＳＴ４は、バイオマス粉を、所定の圧力で圧縮成型する工程である。これにより、バイオマス粉を含む塊状物が得られる。
塊状物の形状及び大きさは特に限定されない。
塊状物はペレットまたはブリケットであることが好ましい。ペレットは、通常、円筒状であり、直径５ｍｍ以上１０ｍｍ以下、長さ５ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。ブリケットは、通常、ペレットよりも大きい直径または長さを有する。
ペレットは、例えば、バイオマス粉を金属穴（例えば、直径５ｍｍ以上１０ｍｍ以下、長さ５ｍｍ以上２００ｍｍ以下）から押し出すことで作製することができる。また、ペレットは、リングダイ方式またはフラットダイ方式等のペレタイザーを用いて作製することができる。
ブリケットは、例えば、ブリケットマシーンを用いて豆炭状または円筒状に成型することで作製することができる。
圧縮成型する方法としては特に限定されず、公知の圧縮成型装置（例えばブリケットマシーン）を用いることができる。
圧縮成型時の圧力は、５０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下であることが好ましい。
圧縮成型時の加圧時間は、１分以上２０分以下であることが好ましい。
（第１加熱工程（予備加熱工程）ＳＴ１０）
第１加熱工程ＳＴ１０は、バイオマス粉を含む塊状物（例えば木質ペレット（ホワイトペレットの一例））を、反応器に投入する前に、前記反応器内の雰囲気の露点温度より２℃低い温度以上の温度で予め加熱する工程である。第１加熱工程ＳＴ１０は、通常、予備加熱器で実施される。
第１加熱工程ＳＴ１０において、「反応器内の雰囲気の露点温度より２℃低い温度以上の温度」の上限値は、第２加熱工程ＳＴ２０における反応器内の水分量によるが（図２参照）、好ましくは１００℃以下、より好ましくは９５℃以下、さらに好ましくは９０℃以下である。
第１加熱工程ＳＴ１０において、「反応器内の雰囲気の露点温度より２℃低い温度以上の温度」の下限値は、本実施形態の効果をより発現する観点から、好ましくは３０℃以上、より好ましくは５０℃以上、さらに好ましくは６０℃以上である。なお、第１加熱工程ＳＴ１０において、前記塊状物を予め加熱（予備加熱）する際の温度とは、予備加熱器の温度である。
第１加熱工程ＳＴ１０は、バイオマス粉を含む塊状物（例えば木質ペレット（ホワイトペレットの一例））を、反応器に投入する前に、前記反応器内の雰囲気の露点温度より２℃低い温度以上の温度で予め加熱する工程である。第１加熱工程ＳＴ１０は、通常、予備加熱器で実施される。
第１加熱工程ＳＴ１０において、「反応器内の雰囲気の露点温度より２℃低い温度以上の温度」の上限値は、第２加熱工程ＳＴ２０における反応器内の水分量によるが（図２参照）、好ましくは１００℃以下、より好ましくは９５℃以下、さらに好ましくは９０℃以下である。
第１加熱工程ＳＴ１０において、「反応器内の雰囲気の露点温度より２℃低い温度以上の温度」の下限値は、本実施形態の効果をより発現する観点から、好ましくは３０℃以上、より好ましくは５０℃以上、さらに好ましくは６０℃以上である。なお、第１加熱工程ＳＴ１０において、前記塊状物を予め加熱（予備加熱）する際の温度とは、予備加熱器の温度である。
バイオマス粉を含む塊状物の加熱時間は、得られるバイオマス固形燃料の表面劣化をより抑制する観点から、好ましくは５分以上、より好ましくは１０分以上、さらに好ましくは３０分以上である。
前記塊状物の加熱時間の上限値は、製造効率を向上させる観点から、好ましくは６０分以下である。
前記塊状物の加熱時間の上限値は、製造効率を向上させる観点から、好ましくは６０分以下である。
第１加熱工程ＳＴ１０を予備加熱器で実施する場合、予備加熱器内の雰囲気は、特に限定されないが、空気雰囲気、窒素雰囲気、又は燃焼排ガス雰囲気であることが好ましい。
予備加熱器内の雰囲気中に含まれる水分量は、バイオマスに含まれる水分量にもよるが、好ましくは５質量％以下である。
予備加熱器内の雰囲気中に含まれる水分量の測定方法は、以下の方法で行う。
予備加熱器からポンプで吸引量が４５Ｌとなるように、雰囲気ガスを吸引する。吸引した雰囲気ガスを氷水及び塩化ナトリウムで冷却し、凝縮させる。吸引したガスの流量を湿式ガスメーター（株式会社シナガワ社製、ＷＳ－１Ａ）で測定し、凝縮した水分の質量から、水分を算出する。
予備加熱器内の雰囲気中に含まれる水分量は、バイオマスに含まれる水分量にもよるが、好ましくは５質量％以下である。
予備加熱器内の雰囲気中に含まれる水分量の測定方法は、以下の方法で行う。
予備加熱器からポンプで吸引量が４５Ｌとなるように、雰囲気ガスを吸引する。吸引した雰囲気ガスを氷水及び塩化ナトリウムで冷却し、凝縮させる。吸引したガスの流量を湿式ガスメーター（株式会社シナガワ社製、ＷＳ－１Ａ）で測定し、凝縮した水分の質量から、水分を算出する。
（第２加熱工程ＳＴ２０）
第２加熱工程ＳＴ２０は、第１加熱工程ＳＴ１０で加熱された前記塊状物を反応器に投入し、２００℃以上３００℃以下、１０分以上２４０分以下で前記塊状物を加熱する工程である。
また、第１加熱工程における加熱温度は、第２加熱工程における加熱温度より低い。
第２加熱工程ＳＴ２０は、第１加熱工程ＳＴ１０で加熱された前記塊状物を反応器に投入し、２００℃以上３００℃以下、１０分以上２４０分以下で前記塊状物を加熱する工程である。
また、第１加熱工程における加熱温度は、第２加熱工程における加熱温度より低い。
第２加熱工程ＳＴ２０において、加熱温度は、得られるバイオマス固形燃料の発熱量を確保しつつ粉砕性を向上する観点から、好ましくは２００℃以上３００℃以下、より好ましくは２３０℃以上３００℃以下、さらに好ましくは２５０℃以上３００℃以下である。なお、第２加熱工程ＳＴ２０における加熱温度とは、反応器の温度である。
第２加熱工程ＳＴ２０において、加熱時間は、加熱温度に依るが、好ましくは１０分以上２４０分以下、より好ましくは２０分以上１８０分以下、さらに好ましくは３０分以上１５０分以下である。
第２加熱工程ＳＴ２０において、加熱時間は、加熱温度に依るが、好ましくは１０分以上２４０分以下、より好ましくは２０分以上１８０分以下、さらに好ましくは３０分以上１５０分以下である。
第２加熱工程ＳＴ２０において、反応器内の雰囲気は、特に限定されないが、乾留ガス雰囲気、又は燃焼排ガス雰囲気であることが好ましい。
第２加熱工程において、前記反応器内の雰囲気中に含まれる水分量は、好ましくは４０質量％以下、より好ましくは３５質量％以下、さらに好ましくは３０質量％以下である。
前記反応器内の雰囲気中に含まれる水分量が４０質量％以下であると、第１加熱工程における予備加熱の温度が１００℃以下で表面劣化を防ぎ易くなる。
なお、前記反応器内の雰囲気中に含まれる水分量の下限値は、通常、５質量％以上であることが好ましい。
反応器内の雰囲気中に含まれる水分量の測定方法は、以下の方法で行う。
下記条件で反応器からポンプで雰囲気ガスを吸引する。吸引した雰囲気ガスを氷水及び塩化ナトリウムで冷却し、凝縮させる。凝縮した試料中には有機成分と水分が含まれることから、カールフィッシャー水分計で試料中の水分を測定する。また、吸引したガスの流量を湿式ガスメーター（株式会社シナガワ社製、ＷＳ－１Ａ）で測定するとともに、雰囲気ガスをガスクロマトグラフィー（Ａｇｉｌｅｎｔ ４９０マイクロＧＣ）で測定し、ガス組成から気体の重量を算出することで、ガス中の水分を算出する。
なお、雰囲気ガスが乾留ガスの場合、乾留ガス組成をＣＯ２：８０質量％及びＣＯ：２０質量％と仮定して文献（Ｅｎｅｒｇｙ Ｆｕｅｌｓ２０１９，３３，３２５７－３２６６）に基づき水分を算出してもよい。
－条件－
・吸引時間 ：３０分
・吸引流量 ：１．５Ｌ／分
・合計吸引量：４５Ｌ
第２加熱工程において、前記反応器内の雰囲気中に含まれる水分量は、好ましくは４０質量％以下、より好ましくは３５質量％以下、さらに好ましくは３０質量％以下である。
前記反応器内の雰囲気中に含まれる水分量が４０質量％以下であると、第１加熱工程における予備加熱の温度が１００℃以下で表面劣化を防ぎ易くなる。
なお、前記反応器内の雰囲気中に含まれる水分量の下限値は、通常、５質量％以上であることが好ましい。
反応器内の雰囲気中に含まれる水分量の測定方法は、以下の方法で行う。
下記条件で反応器からポンプで雰囲気ガスを吸引する。吸引した雰囲気ガスを氷水及び塩化ナトリウムで冷却し、凝縮させる。凝縮した試料中には有機成分と水分が含まれることから、カールフィッシャー水分計で試料中の水分を測定する。また、吸引したガスの流量を湿式ガスメーター（株式会社シナガワ社製、ＷＳ－１Ａ）で測定するとともに、雰囲気ガスをガスクロマトグラフィー（Ａｇｉｌｅｎｔ ４９０マイクロＧＣ）で測定し、ガス組成から気体の重量を算出することで、ガス中の水分を算出する。
なお、雰囲気ガスが乾留ガスの場合、乾留ガス組成をＣＯ２：８０質量％及びＣＯ：２０質量％と仮定して文献（Ｅｎｅｒｇｙ Ｆｕｅｌｓ２０１９，３３，３２５７－３２６６）に基づき水分を算出してもよい。
－条件－
・吸引時間 ：３０分
・吸引流量 ：１．５Ｌ／分
・合計吸引量：４５Ｌ
第２加熱工程ＳＴ２０において、第１加熱工程における予備加熱の温度は、第２加熱工程における加熱温度より低い。第１加熱工程における予備加熱の温度及び第２加熱工程における加熱温度の関係は、好ましくは下記式（１）、より好ましくは下記式（２）、さらに好ましくは下記式（３）を満たす。
１７０℃≦第２加熱工程の加熱温度－第１加熱工程の予備加熱の温度≦２４０℃…(１)
１７５℃≦第２加熱工程の加熱温度－第１加熱工程の予備加熱の温度≦２２０℃…(２)
１８０℃≦第２加熱工程の加熱温度－第１加熱工程の予備加熱の温度≦２００℃…(３)
１７０℃≦第２加熱工程の加熱温度－第１加熱工程の予備加熱の温度≦２４０℃…(１)
１７５℃≦第２加熱工程の加熱温度－第１加熱工程の予備加熱の温度≦２２０℃…(２)
１８０℃≦第２加熱工程の加熱温度－第１加熱工程の予備加熱の温度≦２００℃…(３)
また、第１加熱工程における予備加熱の温度及び第２加熱工程における加熱温度の関係は、下記式（４）～下記式（７）のいずれかを満たすことも好ましい。
１７０℃≦第２加熱工程の加熱温度－第１加熱工程の予備加熱の温度≦２３０℃…(４)
１７０℃≦第２加熱工程の加熱温度－第１加熱工程の予備加熱の温度≦２２０℃…(５)
１７０℃≦第２加熱工程の加熱温度－第１加熱工程の予備加熱の温度≦２１０℃…(６)
１７０℃≦第２加熱工程の加熱温度－第１加熱工程の予備加熱の温度≦２０５℃…(７)
１７０℃≦第２加熱工程の加熱温度－第１加熱工程の予備加熱の温度≦２３０℃…(４)
１７０℃≦第２加熱工程の加熱温度－第１加熱工程の予備加熱の温度≦２２０℃…(５)
１７０℃≦第２加熱工程の加熱温度－第１加熱工程の予備加熱の温度≦２１０℃…(６)
１７０℃≦第２加熱工程の加熱温度－第１加熱工程の予備加熱の温度≦２０５℃…(７)
（バイオマス固形燃料の特性）
製造されたバイオマス固形燃料は、算術平均粗さＲａ、最大高さ粗さＲｚ、ＢＯＤ、ＣＯＤ、及び機械的耐久性ＤＵが以下の範囲であることが好ましい。
製造されたバイオマス固形燃料は、算術平均粗さＲａ、最大高さ粗さＲｚ、ＢＯＤ、ＣＯＤ、及び機械的耐久性ＤＵが以下の範囲であることが好ましい。
・算術平均粗さＲａ
バイオマス固形燃料の算術平均粗さＲａは、好ましくは５．０μｍ以下、より好ましくは４．８μｍ以下、さらに好ましくは４．６μｍ以下である。
算術平均粗さＲａが５．０μｍ以下であると、表面劣化が抑制され、光沢性を有するバイオマス固形燃料が得られ易くなる。
バイオマス固形燃料の算術平均粗さＲａは、好ましくは５．０μｍ以下、より好ましくは４．８μｍ以下、さらに好ましくは４．６μｍ以下である。
算術平均粗さＲａが５．０μｍ以下であると、表面劣化が抑制され、光沢性を有するバイオマス固形燃料が得られ易くなる。
・最大高さ粗さＲｚ
バイオマス固形燃料の最大高さ粗さＲｚは、好ましくは３０．０μｍ以下、より好ましくは２８．０μｍ以下、さらに好ましくは２６．０μｍ以下である。
最大高さ粗さＲｚが３０．０μｍ以下であると、表面劣化が抑制され、光沢性を有するバイオマス固形燃料が得られ易くなる。
算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚは、ＩＳＯ４２８７（１９９７）に準じて測定される。算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚの測定方法は、実施例の項で記載する。
バイオマス固形燃料の最大高さ粗さＲｚは、好ましくは３０．０μｍ以下、より好ましくは２８．０μｍ以下、さらに好ましくは２６．０μｍ以下である。
最大高さ粗さＲｚが３０．０μｍ以下であると、表面劣化が抑制され、光沢性を有するバイオマス固形燃料が得られ易くなる。
算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚは、ＩＳＯ４２８７（１９９７）に準じて測定される。算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚの測定方法は、実施例の項で記載する。
・ＢＯＤ
バイオマス固形燃料のＢＯＤは、好ましくは２００ｐｐｍ以下、より好ましくは１９０ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１８０ｐｐｍ以下である。
ＢＯＤが２００ｍｇ／Ｌ以下であると、水質汚染を抑制できるので、屋外でもバイオマス固形燃料を貯蔵し易くなる。
ＢＯＤの測定に用いる浸漬水は、実施例に記載の方法で調製される。
ＢＯＤは、ＪＩＳ Ｋ０１０２－２１（２０１６）に記載された試験方法で測定される。
バイオマス固形燃料のＢＯＤは、好ましくは２００ｐｐｍ以下、より好ましくは１９０ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１８０ｐｐｍ以下である。
ＢＯＤが２００ｍｇ／Ｌ以下であると、水質汚染を抑制できるので、屋外でもバイオマス固形燃料を貯蔵し易くなる。
ＢＯＤの測定に用いる浸漬水は、実施例に記載の方法で調製される。
ＢＯＤは、ＪＩＳ Ｋ０１０２－２１（２０１６）に記載された試験方法で測定される。
・ＣＯＤ
バイオマス固形燃料のＣＯＤは、好ましくは２００ｐｐｍ以下、より好ましくは１９０ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１８０ｐｐｍ以下である。
ＣＯＤが２００ｍｇ／Ｌ以下であると、水質汚染を抑制できるので、屋外でもバイオマス固形燃料を貯蔵し易くなる。
ＣＯＤの測定に用いる浸漬水は、実施例に記載の方法で調製される。
ＣＯＤは、ＪＩＳ Ｋ０１０２－１７（２０１６）に記載された試験方法で測定される。
バイオマス固形燃料のＣＯＤは、好ましくは２００ｐｐｍ以下、より好ましくは１９０ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１８０ｐｐｍ以下である。
ＣＯＤが２００ｍｇ／Ｌ以下であると、水質汚染を抑制できるので、屋外でもバイオマス固形燃料を貯蔵し易くなる。
ＣＯＤの測定に用いる浸漬水は、実施例に記載の方法で調製される。
ＣＯＤは、ＪＩＳ Ｋ０１０２－１７（２０１６）に記載された試験方法で測定される。
有機成分（ＣＯＤ及びＢＯＤ）の溶出をより抑制し易い構造とする観点から、
製造されたバイオマス固形燃料は、算術平均粗さＲａが５．０μｍ以下であり、ＢＯＤが２００ｐｐｍ以下であり、ＣＯＤが２００ｐｐｍ以下であることが好ましい。
製造されたバイオマス固形燃料は、算術平均粗さＲａが５．０μｍ以下であり、ＢＯＤが２００ｐｐｍ以下であり、ＣＯＤが２００ｐｐｍ以下であることが好ましい。
（バイオマス固形燃料の形態）
本実施形態のバイオマス固形燃料の形態（塊状物の形態）としては、ブリケットまたはペレットが好ましい。バイオマス固形燃料の形状及び大きさは特に限定されない。
ペレットは、例えば、バイオマス粉を金属穴（例えば、直径５ｍｍ以上１０ｍｍ以下、長さ５ｍｍ以上２００ｍｍ以下）から押し出すことで作製することができる。また、ペレットは、リングダイ方式またはフラットダイ方式等のペレタイザーを用いて作製することができる。
本実施形態のバイオマス固形燃料の形態（塊状物の形態）としては、ブリケットまたはペレットが好ましい。バイオマス固形燃料の形状及び大きさは特に限定されない。
ペレットは、例えば、バイオマス粉を金属穴（例えば、直径５ｍｍ以上１０ｍｍ以下、長さ５ｍｍ以上２００ｍｍ以下）から押し出すことで作製することができる。また、ペレットは、リングダイ方式またはフラットダイ方式等のペレタイザーを用いて作製することができる。
〔第２実施形態〕
第２実施形態の製造方法について図４を用いて説明する。
図４は、第２実施形態に係るバイオマス固形燃料の製造方法を示すフローチャートである。
第２実施形態の製造方法は、第１実施形態に対し、貯蔵工程ＳＴ５を有する点で相違する。これ以外は、第１実施形態と同様であるので、以下の説明では、貯蔵工程ＳＴ５について説明し、それ以外の説明を省略する。
第２実施形態の製造方法は、準備工程ＳＴ１と、粉砕工程ＳＴ２と、乾燥工程ＳＴ３と、圧縮成型工程ＳＴ４と、圧縮成型工程ＳＴ４で得られた塊状物を一定時間貯蔵する貯蔵工程ＳＴ５と、第１加熱工程ＳＴ１０と、第２加熱工程ＳＴ２０と、を有する。
第２実施形態の製造方法によれば、ＢＯＤ及びＣＯＤの溶出量が抑制されたバイオマス固形燃料を得ることができる。また、第２実施形態の製造方法によれば、製造されたバイオマス固形燃料をより有効利用することができる。
第２実施形態の製造方法について図４を用いて説明する。
図４は、第２実施形態に係るバイオマス固形燃料の製造方法を示すフローチャートである。
第２実施形態の製造方法は、第１実施形態に対し、貯蔵工程ＳＴ５を有する点で相違する。これ以外は、第１実施形態と同様であるので、以下の説明では、貯蔵工程ＳＴ５について説明し、それ以外の説明を省略する。
第２実施形態の製造方法は、準備工程ＳＴ１と、粉砕工程ＳＴ２と、乾燥工程ＳＴ３と、圧縮成型工程ＳＴ４と、圧縮成型工程ＳＴ４で得られた塊状物を一定時間貯蔵する貯蔵工程ＳＴ５と、第１加熱工程ＳＴ１０と、第２加熱工程ＳＴ２０と、を有する。
第２実施形態の製造方法によれば、ＢＯＤ及びＣＯＤの溶出量が抑制されたバイオマス固形燃料を得ることができる。また、第２実施形態の製造方法によれば、製造されたバイオマス固形燃料をより有効利用することができる。
（貯蔵工程ＳＴ５）
圧縮成型工程ＳＴ４で得られた塊状物の貯蔵場所及び貯蔵時間は特に限定されないが、ＢＯＤ及びＣＯＤの溶出をより抑制する観点から、貯蔵場所は屋内であることが好ましい。
第２実施形態の製造方法で得られるバイオマス固形燃料は、ＢＯＤ及びＣＯＤの溶出量が抑制された固形燃料であるため、環境への影響を低減でき、バイオマス固形燃料を屋外でも貯蔵し易くなる。
貯蔵場所としては、例えば、サイロ、及びホッパー等が挙げられる。
圧縮成型工程ＳＴ４で得られた塊状物の貯蔵場所及び貯蔵時間は特に限定されないが、ＢＯＤ及びＣＯＤの溶出をより抑制する観点から、貯蔵場所は屋内であることが好ましい。
第２実施形態の製造方法で得られるバイオマス固形燃料は、ＢＯＤ及びＣＯＤの溶出量が抑制された固形燃料であるため、環境への影響を低減でき、バイオマス固形燃料を屋外でも貯蔵し易くなる。
貯蔵場所としては、例えば、サイロ、及びホッパー等が挙げられる。
〔第３実施形態〕
第１実施形態及び第２実施形態の製造方法では、第２加熱工程にて、バイオマス粉を含む塊状物を加熱することにより乾留ガスが発生する。
第３実施形態の製造方法は、エネルギー有効利用の観点から、第２加熱工程で発生した乾留ガスの少なくとも一部をリサイクルガスとして再利用する製造方法である。
第３実施形態の製造方法は、第１実施形態及び第２実施形態に対し、第２加熱工程で発生する乾留ガスの少なくとも一部を回収する工程（回収工程ＳＴ６）と、回収された前記乾留ガスを第２加熱工程に再利用する工程（再利用工程ＳＴ７）と、をさらに有する点で相違する。これ以外は、第１実施形態及び第２実施形態と同様であるため、以下の説明では、回収工程ＳＴ６及び再利用工程ＳＴ７について説明し、それ以外の説明を省略する。
第１実施形態及び第２実施形態の製造方法では、第２加熱工程にて、バイオマス粉を含む塊状物を加熱することにより乾留ガスが発生する。
第３実施形態の製造方法は、エネルギー有効利用の観点から、第２加熱工程で発生した乾留ガスの少なくとも一部をリサイクルガスとして再利用する製造方法である。
第３実施形態の製造方法は、第１実施形態及び第２実施形態に対し、第２加熱工程で発生する乾留ガスの少なくとも一部を回収する工程（回収工程ＳＴ６）と、回収された前記乾留ガスを第２加熱工程に再利用する工程（再利用工程ＳＴ７）と、をさらに有する点で相違する。これ以外は、第１実施形態及び第２実施形態と同様であるため、以下の説明では、回収工程ＳＴ６及び再利用工程ＳＴ７について説明し、それ以外の説明を省略する。
（回収工程ＳＴ６）
乾留ガスの回収方法は特に限定されない。回収工程ＳＴ６は、第２加熱工程ＳＴ２０で発生した乾留ガスから微粉を除去して前記乾留ガスを回収することが好ましい。微粉の除去は、公知の微粉分離装置により行われる。
乾留ガスの回収方法は特に限定されない。回収工程ＳＴ６は、第２加熱工程ＳＴ２０で発生した乾留ガスから微粉を除去して前記乾留ガスを回収することが好ましい。微粉の除去は、公知の微粉分離装置により行われる。
（再利用工程ＳＴ７）
再利用工程ＳＴ７は、回収された前記乾留ガスの一部を燃焼させることにより発生した熱を利用して、前記乾留ガスから加熱乾留ガスを生成させ、生成した前記加熱乾留ガスを、前記反応器内に戻す工程であることが好ましい（以下、「再利用工程ＳＴ７の態様１」と称することがある。）。
また、再利用工程ＳＴ７は、回収工程ＳＴ６にて回収された前記乾留ガスを燃焼させることにより、燃焼排ガスを生成させ、生成した前記燃焼排ガスを、前記反応器内に戻す工程であることも好ましい（以下、「再利用工程ＳＴ７の態様２」と称することがある。）。
再利用工程ＳＴ７は、回収された前記乾留ガスの一部を燃焼させることにより発生した熱を利用して、前記乾留ガスから加熱乾留ガスを生成させ、生成した前記加熱乾留ガスを、前記反応器内に戻す工程であることが好ましい（以下、「再利用工程ＳＴ７の態様１」と称することがある。）。
また、再利用工程ＳＴ７は、回収工程ＳＴ６にて回収された前記乾留ガスを燃焼させることにより、燃焼排ガスを生成させ、生成した前記燃焼排ガスを、前記反応器内に戻す工程であることも好ましい（以下、「再利用工程ＳＴ７の態様２」と称することがある。）。
始めに、再利用工程ＳＴ７の態様１について図５を用いて説明する。
・再利用工程ＳＴ７の態様１
図５は、第３実施形態の製造方法で用いる製造設備の一態様を示す概略図である。図５には、「再利用工程ＳＴ７の態様１」により、ホワイトペレットからブラックペレットを製造する方法が示されている。
図５に示す製造設備１００は、第１加熱工程ＳＴ１０を実施する予備加熱器１１と、第２加熱工程ＳＴ２０を実施する反応器１２と、反応器１２で発生した乾留ガスから微粉を除去する微粉分離装置１３（サイクロン）と、乾留ガスへの伝熱を行う熱交換器１４と、熱交換器１４を通過した後、分岐された乾留ガスを燃焼させる燃焼器１５と、を備える。燃焼器１５は、前記乾留ガスを、燃焼用空気とともに燃焼させるバーナー（不図示）を備える。また、製造設備１００は、反応器１２で製造されたブラックペレットを輸送するコンベア１６と、篩１７とを備える。
図５中、Ｌ１１は、ホワイトペレットの経路を示し、Ｌ１２は、ブラックペレットの経路を示す。Ｌ２１は、反応器１２で発生した乾留ガスの経路を示す。Ｌ２２は、熱交換器１４で伝熱された乾留ガスの経路を示し、Ｌ２３は、Ｌ２２から分岐されて燃焼器１５で燃焼される乾留ガスの経路を示し、Ｌ２４は、Ｌ２２から分岐されて反応器１２に戻される乾留ガスの経路を示す。Ｌ３１は、燃焼排ガスで発生した熱の経路を示し、Ｌ３２は、燃焼排ガスの経路を示す。また、経路ＬＡｉｒは、燃焼器１５に導入される燃焼用空気の経路を示す。
図５は、第３実施形態の製造方法で用いる製造設備の一態様を示す概略図である。図５には、「再利用工程ＳＴ７の態様１」により、ホワイトペレットからブラックペレットを製造する方法が示されている。
図５に示す製造設備１００は、第１加熱工程ＳＴ１０を実施する予備加熱器１１と、第２加熱工程ＳＴ２０を実施する反応器１２と、反応器１２で発生した乾留ガスから微粉を除去する微粉分離装置１３（サイクロン）と、乾留ガスへの伝熱を行う熱交換器１４と、熱交換器１４を通過した後、分岐された乾留ガスを燃焼させる燃焼器１５と、を備える。燃焼器１５は、前記乾留ガスを、燃焼用空気とともに燃焼させるバーナー（不図示）を備える。また、製造設備１００は、反応器１２で製造されたブラックペレットを輸送するコンベア１６と、篩１７とを備える。
図５中、Ｌ１１は、ホワイトペレットの経路を示し、Ｌ１２は、ブラックペレットの経路を示す。Ｌ２１は、反応器１２で発生した乾留ガスの経路を示す。Ｌ２２は、熱交換器１４で伝熱された乾留ガスの経路を示し、Ｌ２３は、Ｌ２２から分岐されて燃焼器１５で燃焼される乾留ガスの経路を示し、Ｌ２４は、Ｌ２２から分岐されて反応器１２に戻される乾留ガスの経路を示す。Ｌ３１は、燃焼排ガスで発生した熱の経路を示し、Ｌ３２は、燃焼排ガスの経路を示す。また、経路ＬＡｉｒは、燃焼器１５に導入される燃焼用空気の経路を示す。
図５では、以下のようにして、反応器１２で発生した乾留ガスがリサイクルガスとして利用される。
反応器１２で発生した乾留ガスは、経路Ｌ２１を経て、微粉分離装置１３で微粉が分離された後、熱交換器１４へ流通し回収される（回収工程ＳＴ６）。
熱交換器１４では、経路Ｌ２３で分岐された乾留ガスの燃焼で発生した燃焼排ガスの熱（図５中、経路Ｌ３１）を利用して、乾留ガスへの伝熱が行われる。
熱交換器１４で伝熱された乾留ガスは、経路Ｌ２２を経て流通し、分岐点で、経路Ｌ２３及び経路Ｌ２４へ分岐される。経路Ｌ２３へ分岐された乾留ガスは、燃焼器１５に導入され、バーナーで燃焼用空気とともに燃焼されて燃焼排ガスとなる（再利用工程ＳＴ７）。なお、燃焼用空気は、経路ＬＡｉｒを経て燃焼器１５に導入される。一方、経路Ｌ２４へ分岐された乾留ガスは、反応器１２に戻され再利用される（再利用工程ＳＴ７）。
乾留ガスの燃焼で燃焼排ガスを発生する際に生じた熱は、熱交換器１４で乾留ガスへの伝熱に利用される（経路Ｌ３１）。乾留ガスへの伝熱に利用された後の燃焼排ガスは、経路Ｌ３２を経て大気中へ放出される。
なお、図５に示す製造設備１００では、反応器１２で製造されたブラックペレットは、経路Ｌ１２を経てコンベア１６で輸送され、篩１７にかけられる。
反応器１２で発生した乾留ガスは、経路Ｌ２１を経て、微粉分離装置１３で微粉が分離された後、熱交換器１４へ流通し回収される（回収工程ＳＴ６）。
熱交換器１４では、経路Ｌ２３で分岐された乾留ガスの燃焼で発生した燃焼排ガスの熱（図５中、経路Ｌ３１）を利用して、乾留ガスへの伝熱が行われる。
熱交換器１４で伝熱された乾留ガスは、経路Ｌ２２を経て流通し、分岐点で、経路Ｌ２３及び経路Ｌ２４へ分岐される。経路Ｌ２３へ分岐された乾留ガスは、燃焼器１５に導入され、バーナーで燃焼用空気とともに燃焼されて燃焼排ガスとなる（再利用工程ＳＴ７）。なお、燃焼用空気は、経路ＬＡｉｒを経て燃焼器１５に導入される。一方、経路Ｌ２４へ分岐された乾留ガスは、反応器１２に戻され再利用される（再利用工程ＳＴ７）。
乾留ガスの燃焼で燃焼排ガスを発生する際に生じた熱は、熱交換器１４で乾留ガスへの伝熱に利用される（経路Ｌ３１）。乾留ガスへの伝熱に利用された後の燃焼排ガスは、経路Ｌ３２を経て大気中へ放出される。
なお、図５に示す製造設備１００では、反応器１２で製造されたブラックペレットは、経路Ｌ１２を経てコンベア１６で輸送され、篩１７にかけられる。
・再利用工程ＳＴ７の態様２
図６は、第３実施形態の製造方法で用いる製造設備の一態様を示す概略図である。図６には、「再利用工程ＳＴ７の態様２」により、ホワイトペレットからブラックペレットを製造する方法が示されている。
図６に示す製造設備１００Ａは、第１加熱工程ＳＴ１０を実施する予備加熱器１１と、第２加熱工程ＳＴ２０を実施する反応器１２と、反応器１２で発生した乾留ガスから微粉を除去する微粉分離装置１３（サイクロン）と、微粉が分離された乾留ガスを燃焼させる燃焼器１５と、を備える。燃焼器１５は、前記乾留ガスを、燃焼用空気とともに燃焼させるバーナー（不図示）を備える。また、製造設備１００Ａは、反応器１２で製造されたブラックペレットを輸送するコンベア１６と、篩１７とを備える。
図６中、Ｌ１１は、ホワイトペレットの経路を示し、Ｌ１２は、ブラックペレットの経路を示す。Ｌ２１は、反応器１２で発生した乾留ガスの経路を示す。Ｌ２５は、燃焼器１５で発生した燃焼排ガスの経路を示す。Ｌ２６は、Ｌ２５から分岐されて反応器１２に戻される燃焼排ガスの経路を示す。Ｌ２７は、Ｌ２５から分岐されて、他の目的に利用される燃焼排ガスの経路を示す。また、経路ＬＡｉｒは、燃焼器１５に導入される燃焼用空気の経路を示す。
図６は、第３実施形態の製造方法で用いる製造設備の一態様を示す概略図である。図６には、「再利用工程ＳＴ７の態様２」により、ホワイトペレットからブラックペレットを製造する方法が示されている。
図６に示す製造設備１００Ａは、第１加熱工程ＳＴ１０を実施する予備加熱器１１と、第２加熱工程ＳＴ２０を実施する反応器１２と、反応器１２で発生した乾留ガスから微粉を除去する微粉分離装置１３（サイクロン）と、微粉が分離された乾留ガスを燃焼させる燃焼器１５と、を備える。燃焼器１５は、前記乾留ガスを、燃焼用空気とともに燃焼させるバーナー（不図示）を備える。また、製造設備１００Ａは、反応器１２で製造されたブラックペレットを輸送するコンベア１６と、篩１７とを備える。
図６中、Ｌ１１は、ホワイトペレットの経路を示し、Ｌ１２は、ブラックペレットの経路を示す。Ｌ２１は、反応器１２で発生した乾留ガスの経路を示す。Ｌ２５は、燃焼器１５で発生した燃焼排ガスの経路を示す。Ｌ２６は、Ｌ２５から分岐されて反応器１２に戻される燃焼排ガスの経路を示す。Ｌ２７は、Ｌ２５から分岐されて、他の目的に利用される燃焼排ガスの経路を示す。また、経路ＬＡｉｒは、燃焼器１５に導入される燃焼用空気の経路を示す。
図６では、反応器１２で発生した乾留ガスが燃焼器１５で燃焼され、その燃焼で発生した燃焼排ガスがリサイクルガスとして利用される。
まず、反応器１２で発生した乾留ガスは、経路Ｌ２１を経て、微粉分離装置１３で微粉が分離された後、燃焼器１５へ流通し回収される（回収工程ＳＴ６）。燃焼器１５では、前記乾留ガスが、バーナーで燃焼用空気とともに燃焼されて燃焼排ガスとなる。なお、燃焼用空気は、経路ＬＡｉｒを経て燃焼器１５に導入される。燃焼器１５で発生した燃焼排ガスは、経路Ｌ２５を経て流通し、分岐点で、経路Ｌ２６及び経路Ｌ２７へ分岐される。経路Ｌ２６へ分岐された燃焼排ガスは、反応器１２に戻され利用される（再利用工程ＳＴ７）。経路Ｌ２７へ分岐された燃焼排ガスは、ペレットの原料となるバイオマス粉の乾燥などに利用される。
なお、図６に示す製造設備１００Ａでは、反応器１２で製造されたブラックペレットが、経路Ｌ１２を経てコンベア１６で輸送され、篩１７にかけられる。
まず、反応器１２で発生した乾留ガスは、経路Ｌ２１を経て、微粉分離装置１３で微粉が分離された後、燃焼器１５へ流通し回収される（回収工程ＳＴ６）。燃焼器１５では、前記乾留ガスが、バーナーで燃焼用空気とともに燃焼されて燃焼排ガスとなる。なお、燃焼用空気は、経路ＬＡｉｒを経て燃焼器１５に導入される。燃焼器１５で発生した燃焼排ガスは、経路Ｌ２５を経て流通し、分岐点で、経路Ｌ２６及び経路Ｌ２７へ分岐される。経路Ｌ２６へ分岐された燃焼排ガスは、反応器１２に戻され利用される（再利用工程ＳＴ７）。経路Ｌ２７へ分岐された燃焼排ガスは、ペレットの原料となるバイオマス粉の乾燥などに利用される。
なお、図６に示す製造設備１００Ａでは、反応器１２で製造されたブラックペレットが、経路Ｌ１２を経てコンベア１６で輸送され、篩１７にかけられる。
〔第４実施形態〕
第４実施形態のバイオマス固形燃料は、バイオマス粉を含むバイオマス固形燃料であって、算術平均粗さＲａが５．０μｍ以下であり、ＢＯＤが２００ｍｇ／Ｌ以下であり、ＣＯＤが２００ｍｇ／Ｌ以下である。
第４実施形態によれば、ＢＯＤ及びＣＯＤの溶出量が抑制されたバイオマス固形燃料が提供される。
第４実施形態のバイオマス固形燃料は、例えば、第１実施形態～第３実施形態のいずれかの製造方法で製造される。そのため、第４実施形態のバイオマス固形燃料は、表面劣化が抑制されている。
第４実施形態のバイオマス固形燃料は、バイオマス粉を含むバイオマス固形燃料であって、算術平均粗さＲａが５．０μｍ以下であり、ＢＯＤが２００ｍｇ／Ｌ以下であり、ＣＯＤが２００ｍｇ／Ｌ以下である。
第４実施形態によれば、ＢＯＤ及びＣＯＤの溶出量が抑制されたバイオマス固形燃料が提供される。
第４実施形態のバイオマス固形燃料は、例えば、第１実施形態～第３実施形態のいずれかの製造方法で製造される。そのため、第４実施形態のバイオマス固形燃料は、表面劣化が抑制されている。
第４実施形態のバイオマス固形燃料の算術平均粗さＲａ、ＢＯＤ及びＣＯＤの好ましい範囲、並びに最大高さ粗さＲｚの好ましい範囲は、第１実施形態の製造方法で得られたバイオマス固形燃料の好ましい範囲と同様である。
なお、第４実施形態のバイオマス固形燃料は、算術平均粗さＲａが５．０μｍ以下、ＢＯＤが２００ｍｇ／Ｌ以下、及びＣＯＤが２００ｍｇ／Ｌ以下を満たしていれば、特に限定されない。
なお、第４実施形態のバイオマス固形燃料は、算術平均粗さＲａが５．０μｍ以下、ＢＯＤが２００ｍｇ／Ｌ以下、及びＣＯＤが２００ｍｇ／Ｌ以下を満たしていれば、特に限定されない。
（バイオマス固形燃料のその他成分）
本実施形態のバイオマス固形燃料は、本実施形態の効果を損なわない範囲で、その他成分を含んでもよい。その他成分としては、バインダー及び各種添加剤等が挙げられる。
その他成分の含有量は、バイオマス固形燃料の全量に対し、好ましくは５質量％以下、より好ましくは３質量％以下、さらに好ましくは１質量％以下である。
本実施形態のバイオマス固形燃料は、本実施形態の効果を損なわない範囲で、その他成分を含んでもよい。その他成分としては、バインダー及び各種添加剤等が挙げられる。
その他成分の含有量は、バイオマス固形燃料の全量に対し、好ましくは５質量％以下、より好ましくは３質量％以下、さらに好ましくは１質量％以下である。
〔バイオマス固形燃料の使用態様〕
本実施形態のバイオマス固形燃料は、発電所、製鉄所、及び工場等で広く用いることができる。例えば、バイオマス固形燃料を火力発電設備で用いる場合、既存の火力発電設備を用いて、例えば、石炭粉砕機によりバイオマス固形燃料を粉砕してボイラーに導入してもよい。
また、バイオマス固形燃料を石炭粉砕機とは別の粉砕機で粉砕した後、ボイラーに導入してもよい。バイオマス固形燃料の使用態様は上記に限定されない。
本実施形態のバイオマス固形燃料は、発電所、製鉄所、及び工場等で広く用いることができる。例えば、バイオマス固形燃料を火力発電設備で用いる場合、既存の火力発電設備を用いて、例えば、石炭粉砕機によりバイオマス固形燃料を粉砕してボイラーに導入してもよい。
また、バイオマス固形燃料を石炭粉砕機とは別の粉砕機で粉砕した後、ボイラーに導入してもよい。バイオマス固形燃料の使用態様は上記に限定されない。
本発明は、上述の実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲での変更、改良等は、本発明に含まれる。
例えば、第１実施形態～第３実施形態では、粉砕工程ＳＴ２の後に乾燥工程ＳＴ３を実施したが、乾燥工程ＳＴ３は、粉砕工程ＳＴ２の前に実施してもよい。具体的には、バイオマスを乾燥させた後、乾燥したバイオマスを粉砕してもよい。
例えば、第１実施形態～第３実施形態では、粉砕工程ＳＴ２の後に乾燥工程ＳＴ３を実施したが、乾燥工程ＳＴ３は、粉砕工程ＳＴ２の前に実施してもよい。具体的には、バイオマスを乾燥させた後、乾燥したバイオマスを粉砕してもよい。
以下、本発明に係る実施例を説明する。本発明はこれらの実施例によって何ら限定されない。
実施例及び比較例で使用したバイオマス（ゴムノキ）の性状を表１に示す。
・表１の説明
工業分析値は、ＪＩＳ Ｍ８８１２（２００４）に準拠して測定した値である。
元素分析値のうち炭素、水素、窒素及び硫黄は、ＪＩＳ Ｍ８８１９（１９９７）に準拠して測定した値であり、酸素はＪＩＳ Ｍ８８１３（２００４）に準拠して、他の分析値から算出した値である。
高位発熱量は、ＪＩＳ Ｍ８８１４（２００３）に準拠して測定した値である。
燃料比は、「固定炭素／揮発分」である。
「ａｒ」は、Ａｓ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｂａｓｅの略で、到着ベースを表し、何も手を加えないそのままの状態を示す。
「ａｄ」は、Ａｉｒ Ｄｒｙ Ｂａｓｉｓの略で、気乾ベースを表し、大気中で乾燥させた状態を表す。
「ｄａｆ」は、Ｄｒｙ Ａｓｈ Ｆｒｅｅの略で、無水無灰ベースを表し、バイオマスに水分と灰分とが含まれないと仮定した仮想状態を表す。分析値から換算により求める。
「＜０．０１」は、「０．０１未満」であることを表す。
工業分析値は、ＪＩＳ Ｍ８８１２（２００４）に準拠して測定した値である。
元素分析値のうち炭素、水素、窒素及び硫黄は、ＪＩＳ Ｍ８８１９（１９９７）に準拠して測定した値であり、酸素はＪＩＳ Ｍ８８１３（２００４）に準拠して、他の分析値から算出した値である。
高位発熱量は、ＪＩＳ Ｍ８８１４（２００３）に準拠して測定した値である。
燃料比は、「固定炭素／揮発分」である。
「ａｒ」は、Ａｓ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｂａｓｅの略で、到着ベースを表し、何も手を加えないそのままの状態を示す。
「ａｄ」は、Ａｉｒ Ｄｒｙ Ｂａｓｉｓの略で、気乾ベースを表し、大気中で乾燥させた状態を表す。
「ｄａｆ」は、Ｄｒｙ Ａｓｈ Ｆｒｅｅの略で、無水無灰ベースを表し、バイオマスに水分と灰分とが含まれないと仮定した仮想状態を表す。分析値から換算により求める。
「＜０．０１」は、「０．０１未満」であることを表す。
〔実施例１〕
（準備工程ＳＴ１及び粉砕工程ＳＴ２）
バイオマス（木質バイオマス（ゴムノキ））を粉砕機にて粉砕し、平均粒径８００μｍのバイオマス粉を得た。バイオマス粉の平均粒径は、前述の「バイオマス粉の平均粒径の測定方法」に従い測定した。
（準備工程ＳＴ１及び粉砕工程ＳＴ２）
バイオマス（木質バイオマス（ゴムノキ））を粉砕機にて粉砕し、平均粒径８００μｍのバイオマス粉を得た。バイオマス粉の平均粒径は、前述の「バイオマス粉の平均粒径の測定方法」に従い測定した。
（乾燥工程ＳＴ３）
バイオマス粉を１２０℃で１０分間加熱し乾燥させた。
バイオマス粉を１２０℃で１０分間加熱し乾燥させた。
（圧縮成型工程ＳＴ４）
乾燥したバイオマス粉を、Ａｎｄｒｉｔｚ社製圧縮成型装置（型番：Ｐｅｌｌｅｔ ＭｉｌｌＰＭ３０）で圧縮成型し、直径８ｍｍ、高さ１０～４０ｍｍの寸法を有する円筒状のペレットを得た。
乾燥したバイオマス粉を、Ａｎｄｒｉｔｚ社製圧縮成型装置（型番：Ｐｅｌｌｅｔ ＭｉｌｌＰＭ３０）で圧縮成型し、直径８ｍｍ、高さ１０～４０ｍｍの寸法を有する円筒状のペレットを得た。
（第１加熱工程ＳＴ１０（予備加熱工程））
圧縮成型工程ＳＴ４で得られたペレット（ホワイトペレット）を予備加熱器に投入した。昇温速度５℃／分で８０℃まで昇温後、８０℃のまま５分間加熱した。予備加熱器の条件は以下の通りである。
－条件－
・雰囲気（キャリアガス）：ドライ窒素
・予備加熱器内の水分量 ：０質量％
圧縮成型工程ＳＴ４で得られたペレット（ホワイトペレット）を予備加熱器に投入した。昇温速度５℃／分で８０℃まで昇温後、８０℃のまま５分間加熱した。予備加熱器の条件は以下の通りである。
－条件－
・雰囲気（キャリアガス）：ドライ窒素
・予備加熱器内の水分量 ：０質量％
（第２加熱工程ＳＴ２０）
第１加熱工程ＳＴ１０で予備加熱されたホワイトペレットを反応器に投入した。反応器を昇温し始めた段階で、反応器にスチームを吹込み、反応器内の雰囲気（キャリアガス）中に含まれる水分量が２３．３質量％となるように調整した。昇温速度５℃／分で２７０℃まで昇温後、２７０℃のまま３０分間加熱し、ペレットに含まれるバイオマス粉を半炭化した。反応器の条件は以下の通りである。
以上のようにして、実施例１のバイオマス固形燃料（ブラックペレット）を得た。
－条件－
・雰囲気（キャリアガス）：窒素
・反応器内の水分量：２３．３質量％（露点温度８１．６℃）
第１加熱工程ＳＴ１０で予備加熱されたホワイトペレットを反応器に投入した。反応器を昇温し始めた段階で、反応器にスチームを吹込み、反応器内の雰囲気（キャリアガス）中に含まれる水分量が２３．３質量％となるように調整した。昇温速度５℃／分で２７０℃まで昇温後、２７０℃のまま３０分間加熱し、ペレットに含まれるバイオマス粉を半炭化した。反応器の条件は以下の通りである。
以上のようにして、実施例１のバイオマス固形燃料（ブラックペレット）を得た。
－条件－
・雰囲気（キャリアガス）：窒素
・反応器内の水分量：２３．３質量％（露点温度８１．６℃）
〔実施例２、比較例１～３〕
実施例１の第１加熱工程ＳＴ１０において、ホワイトペレットの表面温度が表２に示す温度に到達するまで加熱したこと以外、実施例１と同様の方法で、実施例２及び比較例１～３のバイオマス固形燃料を得た。
実施例１の第１加熱工程ＳＴ１０において、ホワイトペレットの表面温度が表２に示す温度に到達するまで加熱したこと以外、実施例１と同様の方法で、実施例２及び比較例１～３のバイオマス固形燃料を得た。
〔比較例４〕
実施例１において、第１加熱工程ＳＴ１０を実施しなかったこと以外、実施例１と同様の方法で、比較例４のバイオマス固形燃料を得た。
実施例１において、第１加熱工程ＳＴ１０を実施しなかったこと以外、実施例１と同様の方法で、比較例４のバイオマス固形燃料を得た。
〔評価〕
各例で得られたバイオマス固形燃料を用いて以下の評価を行った。結果を表２に示す。
各例で得られたバイオマス固形燃料を用いて以下の評価を行った。結果を表２に示す。
（ＢＯＤ及びＣＯＤ）
ＢＯＤ及びＣＯＤの測定に用いる浸漬水は、「産業廃棄物に含まれる金属等の検定方法（昭和４８年環境庁告示第１３号）」に準拠し、６時間の振とう試験を行い、排水を作製する方法により調製した。
ＢＯＤは、ＪＩＳ Ｋ０１０２－２１（２０１６）に記載された試験方法で測定した。
ＣＯＤは、ＪＩＳ Ｋ０１０２－１７（２０１６）に記載された試験方法で測定した。
図７に、第１加熱工程の温度とＢＯＤ及びＣＯＤとの関係を示す。
ＢＯＤ及びＣＯＤの測定に用いる浸漬水は、「産業廃棄物に含まれる金属等の検定方法（昭和４８年環境庁告示第１３号）」に準拠し、６時間の振とう試験を行い、排水を作製する方法により調製した。
ＢＯＤは、ＪＩＳ Ｋ０１０２－２１（２０１６）に記載された試験方法で測定した。
ＣＯＤは、ＪＩＳ Ｋ０１０２－１７（２０１６）に記載された試験方法で測定した。
図７に、第１加熱工程の温度とＢＯＤ及びＣＯＤとの関係を示す。
（算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚ）
算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚは、小型表面粗さ測定機ＳＪ－２１０（ミツトヨ社製）を用いて、ＩＳＯ４２８７（１９９７）に準じて測定した。
具体的には、バイオマス固形燃料の長手方向の中央部分から一端の方向に向かって測定距離４ｍｍ、送り速度０．２５ｍｍ／分、及び測定ピッチ０．５μｍで、算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚを測定した。
この測定を、同じ条件で半炭化したペレット４～１０粒について行い、その平均値をそれぞれ算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚとした。
算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚは、小型表面粗さ測定機ＳＪ－２１０（ミツトヨ社製）を用いて、ＩＳＯ４２８７（１９９７）に準じて測定した。
具体的には、バイオマス固形燃料の長手方向の中央部分から一端の方向に向かって測定距離４ｍｍ、送り速度０．２５ｍｍ／分、及び測定ピッチ０．５μｍで、算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚを測定した。
この測定を、同じ条件で半炭化したペレット４～１０粒について行い、その平均値をそれぞれ算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚとした。
（表面形状）
実施例１～２及び比較例１～４で得られたバイオマス固形燃料の写真を図８に示す。
図８に示すように、反応器内の露点温度より２℃低い温度以上の温度で第１加熱工程ＳＴ１０を実施した実施例１～２は、反応器内の露点温度より２℃低い温度未満の温度で第１加熱工程ＳＴ１０を実施した比較例１～３、及び第１加熱工程ＳＴ１０を実施しなかった比較例４に比べ、光沢があり、表面形状が良好なバイオマス固形燃料が得られた。
実施例１～２及び比較例１～４で得られたバイオマス固形燃料の写真を図８に示す。
図８に示すように、反応器内の露点温度より２℃低い温度以上の温度で第１加熱工程ＳＴ１０を実施した実施例１～２は、反応器内の露点温度より２℃低い温度未満の温度で第１加熱工程ＳＴ１０を実施した比較例１～３、及び第１加熱工程ＳＴ１０を実施しなかった比較例４に比べ、光沢があり、表面形状が良好なバイオマス固形燃料が得られた。
表２及び図７に示すように、実施例１～２は、比較例１～４に比べ、ＢＯＤ及びＣＯＤの溶出量が十分低減されていた。
また、実施例１～２は、比較例１～４に比べ、算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚが共に小さかった。この実施例１～２の算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚの値は、図６に示す写真（光沢があり、表面形状が良好である写真）の結果を反映していると考えられる。
本実施例の製造方法によれば、表面の劣化が抑制され、ＢＯＤ及びＣＯＤの溶出量が抑制されたバイオマス固形燃料が得られる。
また、実施例１～２は、比較例１～４に比べ、算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚが共に小さかった。この実施例１～２の算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚの値は、図６に示す写真（光沢があり、表面形状が良好である写真）の結果を反映していると考えられる。
本実施例の製造方法によれば、表面の劣化が抑制され、ＢＯＤ及びＣＯＤの溶出量が抑制されたバイオマス固形燃料が得られる。
本発明のバイオマス固形燃料は、発電所、製鉄所、及び工場において、バイオマス発電、並びにバイオマス及び石炭との混焼発電に用いることができる。
１１…予備加熱器、１２…反応器、１３…微粉分離装置、１４…熱交換器、１５…燃焼器、１６…コンベア、１７…篩、２０…ホワイトペレット、２１…水、２２…コーティングしている成分、３０…ブラックペレット、１００，１００Ａ…製造設備。
Claims (7)
- バイオマス粉を含む塊状物を、反応器で加熱してバイオマス固形燃料を製造するバイオマス固形燃料の製造方法であって、
前記バイオマス粉を含む塊状物を、前記反応器に投入する前に、前記反応器内の雰囲気の露点温度より２℃低い温度以上、かつ１００℃以下の温度で予め加熱する第１加熱工程と、
前記第１加熱工程で加熱された塊状物を前記反応器に投入し、２００℃以上３００℃以下、１０分以上２４０分以下で前記塊状物を加熱する第２加熱工程と、
前記第２加熱工程で発生する乾留ガスの少なくとも一部を回収する工程と、
回収された前記乾留ガスを前記第２加熱工程に再利用する工程と、を有し、
前記第１加熱工程における加熱温度は、前記第２加熱工程における加熱温度より低い、バイオマス固形燃料の製造方法。 - 請求項１に記載のバイオマス固形燃料の製造方法において、
前記第２加熱工程における前記反応器内の雰囲気中に含まれる水分量は、４０質量％以下である、バイオマス固形燃料の製造方法。 - 請求項１または請求項２に記載のバイオマス固形燃料の製造方法において、
前記再利用する工程は、回収された前記乾留ガスの一部を燃焼させることにより発生した熱を利用して、前記乾留ガスから加熱乾留ガスを生成させ、生成した前記加熱乾留ガスを、前記反応器内に戻す、
バイオマス固形燃料の製造方法。 - 請求項１または請求項２に記載のバイオマス固形燃料の製造方法において、
前記再利用する工程は、回収された前記乾留ガスを燃焼させることにより、燃焼排ガスを生成させ、生成した前記燃焼排ガスを、前記反応器内に戻す、
バイオマス固形燃料の製造方法。 - 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のバイオマス固形燃料の製造方法において、
前記バイオマス粉は、木質バイオマス、草木バイオマス、農作物残渣バイオマス、及びパーム椰子バイオマスからなる群から選択される少なくとも１種に由来する、
バイオマス固形燃料の製造方法。 - 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のバイオマス固形燃料の製造方法において、
製造された前記バイオマス固形燃料は、
ＢＯＤが２００ｐｐｍ以下であり、
ＣＯＤが２００ｐｐｍ以下である、
バイオマス固形燃料の製造方法。 - 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のバイオマス固形燃料の製造方法において、
製造された前記バイオマス固形燃料は、ペレットまたはブリケットであり、
算術平均粗さＲａが５．０μｍ以下であり、
ＢＯＤが２００ｐｐｍ以下であり、
ＣＯＤが２００ｐｐｍ以下である、
バイオマス固形燃料の製造方法。
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