JPWO2006078023A1 - バイオマス固形物及びその製造方法 - Google Patents
バイオマス固形物及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2006078023A1 JPWO2006078023A1 JP2006553989A JP2006553989A JPWO2006078023A1 JP WO2006078023 A1 JPWO2006078023 A1 JP WO2006078023A1 JP 2006553989 A JP2006553989 A JP 2006553989A JP 2006553989 A JP2006553989 A JP 2006553989A JP WO2006078023 A1 JPWO2006078023 A1 JP WO2006078023A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- biomass
- solid
- semi
- coke
- carbonized
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 title claims abstract description 336
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 162
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 129
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 119
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 112
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 95
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 83
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 claims abstract description 39
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 claims abstract description 39
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000011343 solid material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims description 38
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 claims description 28
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 22
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 15
- 239000011335 coal coke Substances 0.000 abstract description 69
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 17
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 abstract description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract description 7
- 238000003825 pressing Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 232
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 44
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 42
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 description 36
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 32
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 32
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 30
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 27
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 25
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 24
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 24
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 23
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 21
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 20
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 16
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 16
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 15
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 15
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 15
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 15
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 14
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 14
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 10
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 10
- 239000000047 product Substances 0.000 description 9
- QTWJRLJHJPIABL-UHFFFAOYSA-N 2-methylphenol;3-methylphenol;4-methylphenol Chemical compound CC1=CC=C(O)C=C1.CC1=CC=CC(O)=C1.CC1=CC=CC=C1O QTWJRLJHJPIABL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 229930003836 cresol Natural products 0.000 description 8
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 8
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 8
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 7
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 7
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 7
- SBEQWOXEGHQIMW-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si].[Si] SBEQWOXEGHQIMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 241000218645 Cedrus Species 0.000 description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 239000010794 food waste Substances 0.000 description 6
- 239000012778 molding material Substances 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 6
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 6
- 235000013824 polyphenols Nutrition 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 6
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 244000020551 Helianthus annuus Species 0.000 description 4
- 235000003222 Helianthus annuus Nutrition 0.000 description 4
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 4
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 4
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 4
- 235000008216 herbs Nutrition 0.000 description 4
- 239000010903 husk Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 4
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 4
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 4
- 238000006557 surface reaction Methods 0.000 description 4
- 238000012669 compression test Methods 0.000 description 3
- -1 driftwood Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 244000296825 Amygdalus nana Species 0.000 description 2
- 235000003840 Amygdalus nana Nutrition 0.000 description 2
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000218691 Cupressaceae Species 0.000 description 2
- 244000301850 Cupressus sempervirens Species 0.000 description 2
- 229910017082 Fe-Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910017133 Fe—Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 240000000797 Hibiscus cannabinus Species 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 235000011432 Prunus Nutrition 0.000 description 2
- 244000000231 Sesamum indicum Species 0.000 description 2
- 235000003434 Sesamum indicum Nutrition 0.000 description 2
- 244000061456 Solanum tuberosum Species 0.000 description 2
- 235000002595 Solanum tuberosum Nutrition 0.000 description 2
- 244000269722 Thea sinensis Species 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 238000010344 co-firing Methods 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 2
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 235000019462 natural additive Nutrition 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 150000008442 polyphenolic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 235000012015 potatoes Nutrition 0.000 description 2
- 238000013138 pruning Methods 0.000 description 2
- 235000014774 prunus Nutrition 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 2
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 2
- 238000003856 thermoforming Methods 0.000 description 2
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 2
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 2
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 description 1
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 244000082204 Phyllostachys viridis Species 0.000 description 1
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000009656 pre-carbonization Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 235000021419 vinegar Nutrition 0.000 description 1
- 239000000052 vinegar Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
- C10L5/44—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
- C10B53/02—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
- C21B5/007—Conditions of the cokes or characterised by the cokes used
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Coke Industry (AREA)
Abstract
Description
尚、本発明における最高圧縮強度(MPa)とは、木材の圧縮試験法(JISZ2111)の規格に基づく硬度の度合いを示している。
上記打開策として、現在バイオマスが注目されている。
しかしながら、未加工のバイオマスは素材内部の空隙率が非常に高いため、嵩張って輸送効率が非常に悪く、且つ発熱量も少ないという問題点を有しているため付加価値の高い物への転換技術の開発が望まれている。
この実状に鑑み、鋳物製造或いは製鉄において、石炭コークスの数%〜数十%程度を代替できるバイオマスを原料とする高硬度固形燃料を開発し、燃料コストを削減すると共に、バイオマスのカーボンニュートラルな性質によって温室効果ガスを削減することが切望されている。
また、石炭コークス代替に際して、地金の品質を低下させないことも重要である。
ペレットやオガライトは、木質内部に含まれる自由水を蒸発過程(100℃)により脱水し、輸送性及び燃焼性を向上させた圧密燃料である。
BCDFは、木質内部に含まれる自由水に加え、セルロース等に含まれる化学的結合水の一部を脱水し、輸送性と燃焼性を更に改善させたものである。
上記特許文献1乃至5の開示技術による固形燃料はいずれも木質バイオマスを熱源として利用するための熱エネルギー収率の向上に焦点が置かれている。
請求の範囲第2項に記載の発明は、前記半炭化前或いは半炭化固形物のみかけ比重が1.2〜1.38であることを特徴とする請求の範囲第1項に記載のバイオマス固形物に関する。
請求の範囲第3項に記載の発明は、前記半炭化前或いは半炭化固形物を再度加熱しながら加圧成形してなる炭化物からなることを特徴とする請求の範囲第1項に記載のバイオマス固形物に関する。
請求の範囲第5項に記載の発明は、光合成に起因するバイオマス原料にバイオマス等からなる炭化物を添加したものを加熱しながら加圧成形してなる半炭化前或いは半炭化固形物からなることを特徴とするバイオマス固形物に関する。
請求の範囲第6項に記載の発明は、光合成に起因するバイオマス原料にバイオマス等からなる灰分を添加したものを加熱しながら加圧成形してなる半炭化前或いは半炭化固形物からなることを特徴とするバイオマス固形物に関する。
請求の範囲第9項に記載の発明は、前記加熱における温度条件が115〜230℃であり、前記加圧成形における圧力条件が8〜25MPaであることを特徴とする請求の範囲第7項に記載のバイオマス固形物の製造方法に関する。
請求の範囲第11項に記載の発明は、前記粉砕されたバイオマス原料を筒に充填する段階においてバイオマス等からなる炭化物を添加することを特徴とする請求の範囲第7項に記載のバイオマス固形物の製造方法に関する。
請求の範囲第12項に記載の発明は、前記粉砕されたバイオマス原料を筒に充填する段階においてバイオマス等からなる灰分を添加することを特徴とする請求の範囲第7項に記載のバイオマス固形物の製造方法に関する。
請求の範囲第14項に記載の発明は、前記加熱における温度条件が250〜350℃であり、前記加圧成形における圧力条件が8〜16MPaであることを特徴とする請求の範囲第13項に記載のバイオマス固形物の製造方法に関する。
請求の範囲第2項に記載の発明によれば、半炭化前或いは半炭化固形物のみかけ比重が1.2〜1.38であることにより、バイオマス原料の真比重1.4と大差がない、つまり内部空隙がほとんど存在しないので、単位体積当たりの炭素比率を略最大にすることが可能となる。また、輸送性も最大限に向上する。
請求の範囲第3項に記載の発明によれば、半炭化前或いは半炭化固形物を再度加熱しながら加圧成形することにより、短時間で備長炭レベルの固体燃焼特性を得ることが可能となる。
請求の範囲第5項に記載の発明によれば、光合成に起因するバイオマス原料にバイオマス等からなる炭化物を添加することにより、単位重量及び単位体積当たりの炭素比率が高くなり、燃焼持続時間及び発熱量の向上を得ることが可能となる。すなわち、固体表面燃焼特性の向上が可能となる。
請求の範囲第6項に記載の発明によれば、光合成に起因するバイオマス原料にバイオマス等からなる灰分を添加することにより、鋳物製造或いは製鉄において発熱量を変化させることなく溶湯中における珪素(シリコン)分の含有比率を調整することが可能となる。
請求の範囲第8項に記載の発明によれば、粉砕されたバイオマス原料の粒子径が3mm以下であることにより、前記バイオマス原料を均質に筒に充填することが可能となる。
請求の範囲第9項に記載の発明によれば、加熱における温度条件が115〜230℃、加圧成形における圧力条件が8〜25MPaであることにより、過剰なプロセスエネルギーを必要とせず、高硬度及び高発熱量を有する半炭化前或いは半炭化固形物を得ることができる。
請求の範囲第11項に記載の発明によれば、粉砕されたバイオマス原料を筒に充填する段階においてバイオマス等からなる炭化物を添加することにより、燃焼持続時間及び発熱量が向上する半炭化前或いは半炭化固形物を得ることが可能となる。
請求の範囲第12項に記載の発明によれば、粉砕されたバイオマス原料を筒に充填する段階においてバイオマス等からなる灰分を添加することにより、鋳物製造や製鉄において発熱量を変化させることなく溶湯中の珪素(シリコン)分の含有比率を調整することができる半炭化前或いは半炭化固形物を得ることが可能となる。
請求の範囲第14項に記載の発明によれば、加熱における温度条件が250〜350℃、前記加圧成形における圧力条件が8〜16MPaであることにより、炭化ムラがなく、密着性の高い炭化物を短時間で得ることが可能となる。
本発明に係るバイオコークス(1)は、光合成に起因する全バイオマスを原料対象としている。光合成に起因するバイオマスとしては、例えば、木質類、草本類、農作物類、厨芥類等のバイオマスを挙げることができる。
木質類としては、木、枯葉或いはその廃棄物である林地残渣、剪定・葉刈り材、流木、紙等を例示することができる。
草本類としては、ケナフ、ヒマワリの茎等を例示することができる。
農作物類としては、オオバ茎、ゴマ茎、芋づる、籾殻等の非食部位を例示することができる。
厨芥類としては、コーヒー粕、茶殻、オカラ等を例示することができる。
このバイオマスの主成分の大気圧下での耐熱性は、まず100℃程度で大部分の自由水が蒸発により脱水され、リグニン(280〜550℃)>セルロース(240〜400℃)>ヘミセルロース(180〜300℃)の順に、それぞれこの温度以上で変色、分解あるいは軟化、ガス化、更には発熱し炭化が進行する。
ここで、セルロースは、明確な秩序正しい結合構造を持ち、重合度2000〜15000を有する高度に結晶化した鎖状ポリマーであるためバイオマス全体の硬度性能に重要な役割を担っている。
リグニンも極めて複雑な三次元的な結合構造を有する為、硬度性能への貢献度が高い。
一方、ヘミセルロースは重合度50〜200とセルロースに比して小さく、分岐した構造を有するため、硬度貢献度は小さい。
熱硬化反応は、リグニン等に含まれるフェノール性の高分子間で反応活性点が誘発することにより進行する。
このことは、原料にクレゾールを加えて作成したバイオコークスから抽出したリグニン−クレゾール反応物のH1−NMR分析によってリグニン分子中にクレゾールの存在を確認できたこと、すなわち、リグニンとクレゾールが反応し、リグニン分子中にクレゾールが導入されたことによって証明される。
このことにより、フェノール間で熱硬化反応が起こり、比較的均質で強固な分子間ネットワークが形成されることになる。
また、材料の調合でこの熱硬化反応を活発化することが可能であり、加工成形温度を10〜60℃、更に低下することが可能となる。
これにより、バイオマスを炭化させることなく、低温で熱硬化反応を誘起することができ、固体燃焼時での石炭コークスを代替できる燃焼特性を実現することが可能となる。
図2に示される如く、バイオコークスの製造は、大きく三つの工程を経ることで達成される。
工程1では、バイオマスを3mm以下に粉砕する。
工程2では、工程1において粉砕されたバイオマスを115〜230℃の範囲で加熱すると共に8〜25MPaの範囲で圧力制御しながら成形する。
工程3では、工程2における加熱及び加圧状態を10〜20分間保持する。
この後、加圧状態で冷却し、取り出した後に乾燥を行い、バイオコークスが完成する。
バイオコークスの原料となるバイオマスは、そのままの状態では空隙が非常に大きいことと、受熱表面積が小さいため、加熱・加圧成形に適さない。従って、均質な成形を行うため、先ずバイオマスをミキサー等の粉砕手段により粉砕する。このとき、粉砕後のバイオマスの粒子径が3mm以下、好ましくは0.1mm以下となるように粉砕すれば良い。
これにより、バイオマスを成形用の筒(後述する)に充填する際、嵩密度が向上し均質な充填が可能となり、加熱成形においてバイオマス間の接触が高まり、成形後の硬度も向上する。
成形用筒或いは加圧用ピストンの形状において特に指定はないが、断面円形状であることがより好ましい。これにより、成形中に成形用筒或いは加圧用ピストンに少々のねじれが生じたとしても、成形工程を維持することが可能となる。
ここで、成形用筒の内径と加圧用ピストンの外径が略同一であることにより、加熱・加圧成形時において、バイオマスから発生する水蒸気及びガス化成分を成形用筒の内部に留めることが可能となり、バイオマスの過熱水蒸気改質が可能となり、高硬度及び高発熱量を有するバイオコークスを得ることが可能となる。
これは、115〜230℃の温度条件において加熱を行うことにより、ヘミセルロースが熱分解し、成形用筒内部に発生する過熱水蒸気によりセルロース及びリグニンがその骨格を保持したまま低温で反応し、圧密効果と相乗的に作用することによって、より硬度が増すことに起因している。
より好ましくは、加熱は180℃〜230℃の範囲で、加圧は12〜19MPaの範囲で成形を行うことが望ましい。
また、成形用筒より取り出した直後のバイオコークスには、製造時、密閉に近い、つまり略真空状態で成形されているため、重量割合で5〜10%の水蒸気が再度凝縮している。これを乾燥により脱水することで硬度の向上を図ることができる。
乾燥の方法としては、特に限定はないが、例えば、大気放置にて自然乾燥を行う、或いは80〜100℃程度の恒温室で乾燥させる方法が挙げられる。
また、石炭コークスの物性値、みかけ比重約1.85、最高圧縮強度約15MPa、発熱量約29MJ/kgに比しても、本発明に係るバイオコークスは、燃焼性・硬度とも遜色ない性能を有する。
また、本発明に係るバイオコークスは、みかけ比重1.2〜1.38で形成されており、バイオマスの真比重1.4と大差がない。このことより、本発明に係るバイオコークスは、内部空隙がほとんど存在しないため、単位体積当たりの炭素比率を略最大にすることが可能となり、略最大の熱エネルギー発生量約30GJ/m3を得ている。また、その輸送性も最大限に向上する。
第一の変更例としては、原料となるバイオマスに金属粒子を添加して加熱・加圧成形を行う。
金属粒子としては、Fe(鉄)、Ni(ニッケル)、Cu(銅)、Mn(マンガン)等を例示することができる。
金属粒子の粒子径は、細かいほど好ましく、約3mm以下(より好ましくは0.1mm以下)のものを混入することが好ましい。これは、先の製造工程でも述べたように、成形に際して、成形用筒に均質な充填を行うと共に原料のバイオマスに対して満遍なく金属粒子を接触させるためである。
このバイオコークスは、原料中に含まれる金属粒子の存在により、外部から加熱される熱を効率よく受熱し、バイオマス間の接触反応を促進するため、ムラの少ない均質加工を実現できる。また、このことは、成型後の圧縮強度の向上につながる。
従来、鋳物や鉄鋼は使用される用途に応じて要求される特性が異なるので、製造の最終段階で必要な成分調整処理を行う必要があるが(例えば、転炉処理等)、バイオマスに添加する金属粒子を予め調整配合しておくことにより、この処理工程を省略できると共にコストを削減することが可能となる。
バイオコークスは生化学的な観点から、成分中、重量割合にして炭素分が40〜50%程度であるので、溶解エネルギーとしての固体表面反応によるチャー燃焼特性が石炭コークスに比して、50〜60%程度劣る。このことは、発熱量、発熱温度の評価には影響を及ぼさないが、発熱持続時間に関わってくる。
この対策として、原料のバイオマスにバイオマス等からなる炭化物(発熱量33〜42MJ/kg)をコンパウンドして(包み込むようにして)バイオコークスを成形する。
これにより、単位重量及び単位体積当たりの炭素比率が高くなり、燃焼持続時間及び発熱量の向上を得ることが可能となる。すなわち、固体表面燃焼特性の向上が可能となる。
バイオマス等からなる炭化物の形状は、3mm以下(好ましくは0.1mm以下)に粉砕した炭粉であることが好ましい。
この炭化物は、バイオマスだけに留まらず、化石資源由来の廃棄物から作られる炭粉等でも好適に使用することができる。
このことにより、例えば、バイオマス炭粉を50%重量割合で混入すると、バイオコークスの炭素比率が75%程度向上し、発熱量が24.5MJ/kgと15%程度向上すると共に燃焼持続時間も向上する。
灰分の原料としては、例えば、廃棄された野菜食品、CCA(クローム、銅、砒素)塗布されていない建築廃材、断熱材等を挙げることができる。
鋳物製造や製鉄においては、成分調整として珪素(シリコン)分を添加するために、Fe−Siとして石炭コークスと共に投入する等の処理を行っている。原料のバイオマスはその成分中に珪素(シリコン)分を含んでいるが、これにバイオマス等からなる灰分を添加して加熱・加圧成形することにより、鋳物製造や製鉄において、バイオコークスの有する発熱量や硬度を低下させることなく、珪素(シリコン)分の含有比率を調整することが可能となる。
バイオマスの中には、リグニンスルホン酸等の光合成に起因する硫黄分やリン分等が体積割合にして10%以上含有されるものがある。これは、バイオマスが生育する土壌に硫黄分やリン分等が多く含まれていることによる。
上述したが、従来、鋳物或いは鉄鋼は使用される用途に応じて要求される特性が異なるので、製造の最終段階で必要な成分調整処理を行う必要があり、硫黄分、リン分等もこの例外ではない。
従って、この天然硫黄分等が体積割合にして10%以上含有されるバイオマスを、原料となるバイオマスに同一粒子径で添加して加熱・加圧成形することで、鋳物製造或いは製鉄において、バイオコークスの有する発熱量や硬度を低下させることなく、バイオコークス中の硫黄分等の含有比率を調整することが可能となる。これは、化石燃料に元来含まれる硫黄分、リン分等を使用せず、天然の添加剤をコンパウンドするため、自然環境へ与える負荷が少ない利点を併せ持つ。
尚、硫黄分等が多量に必要な鋳物製造等がある場合は、この天然硫黄分等を多量に含むバイオマスのみを原料として、バイオコークスを製造すれば良い。
ここで先ず、石炭コークス代替バイオコークスの使用例として、キュポラ用代替コークスとしての利用について説明する。
図3及び図5に示したキュポラ型溶融炉(2)は、外面が鋼板(3)で覆われ、内面が耐火煉瓦(4)で形成された縦長の有底円筒形状の炉であって、上方に装入口(5)を有し、炉底付近に出湯口(6)及び出滓口(7)を有している。装入口(5)の下方には、装入作業者が載るための装入作業床(8)が設けられている。また、出湯口(6)のやや上方には送風管(9)及び風箱(10)と連通接続された羽口(11)が設けられている。更に炉底(12)には扉(13)が設けられている。
このようなキュポラ型溶融炉(2)を用いて鋳物或いは鉄鋼を製造する場合、先ず炉底(12)部分にベッドコークス(14)を敷設し、その上に地金(15)と追込コークス(16)を載設する。このとき、地金(15)と追込コークス(16)が交互に層を形成するように且つ各層に隙間が形成されるようにする。
ここで、ベッドコークス(14)と追込コークス(16)の両方において、本発明に係るバイオコークス(1)を数〜50%の範囲で石炭コークス(17)と混合して用いる。
炉内における温度は、下方に向かうにつれて、地金(15)と追込コークス(16)が配された上方域(A)では約500℃から約1000℃まで緩やかに上昇し、ベッドコークス(14)が配された下方域(B)では約1800℃まで急激に上昇した後、約1600℃まで下降する分布となる。
図示される如く、地金(15)と追込コークス(16)が交互に載設された炉の上方部分は地金(15)が予熱される予熱帯を形成し、その下のベッドコークス(14)との境界付近は地金(15)が溶解される溶解帯を形成し、ベッドコークス(14)が敷設されて温度がピークに達する炉の下方部分は溶解された地金(15)が過熱される過熱帯を形成し、羽口(11)より下方の炉底部分は溶湯(18)がたまる湯だまり帯を形成している。
予熱帯では、コークスが燃焼ガス或いは空気が通過する空隙を形成しているが、本発明に係るバイオコークス(1)は石炭コークス(17)の約10倍前後の圧縮強度を有しているので、上方からの加重に対して破壊されることなく空隙を形成することができる。
上記した溶解帯及び過熱帯は、図示される如く、還元帯と酸化帯に区分される。
具体的には、溶解帯と過熱帯の上方領域は還元帯となり、過熱帯の下方領域は酸化帯となる。
還元帯は、酸化帯での燃焼反応によるCO2はもちろんバイオコークス(1)がガス化することにより形成される還元領域であり、より詳しくはバイオコークス(1)のセルロース及びリグニンが熱分解してガス化(CO、H2等を発生)することにより形成される。即ち、バイオコークス(1)が還元剤としても効果を有することを示している。
酸化帯は、雰囲気が600℃以上に達する過熱帯であって、バイオコークス(1)が完全にガス化或いは酸化燃焼して灰分となる領域であり、地金(15)を溶解する熱源が生成される。
このような酸化領域、即ち、バイオコークス(1)の完全ガス化或いは酸化燃焼が起こる領域が炉内のベッドコークス(14)下方部分で生じる理由は、羽口(11)を通して炉下方より吹き込まれる空気による燃焼反応が生じることによる。
石炭コークス(17)の発熱量は、約29MJ/kgの温度一定の発熱量を放出する。これに対し、バイオコークス(1)は、18〜23MJ/kgと石炭コークス(17)に比してやや低いが、ガス化・炭化過程による重量変化に伴い発熱温度と発熱量に変化が見られる。
先ず、常温〜250℃までは、加熱されるのみで発熱反応は生じない。
250〜600℃位までは、バイオマスのガス化によりCO、H2などのガス成分を排出しながら、発熱を行うが、全体の発熱温度はやや低くなる傾向にある。
しかしながら、600℃以上において、固体表面反応によりチャー燃焼が生じ、石炭コークス(17)に匹敵する発熱温度を得ることができ、瞬間的には石炭コークス(17)を超え、石炭燃焼に匹敵する33〜42MJ/kg程度の発熱量を得ることが可能となる。
従って、溶解エネルギーとしての代替バイオコークス(1)の真価は、600℃以上の雰囲気において発揮される。
次いで、羽口(11)から空気を送りながら炉内を加熱すると、還元帯のベッドコークス(14)はガス化し、揮発ガスを発生して還元領域を形成し、酸化帯のベッドコークス(14)は完全にガス化或いは酸化燃焼する。
このような炉内下方領域にあるベッドコークス(14)のガス化或いは酸化燃焼に伴って、炉の上方部分に交互に載設された地金(15)と追込コークス(16)は予熱されながら崩れ落ちるように下方へと移動する。
そして、下方へと移動した地金は、酸化帯におけるコークスから発生する熱によって溶解され、羽口(11)から供給される空気によって還元された後、出湯口(6)から溶湯(18)として取り出される。
溶湯(18)は、上述したバイオコークス(1)の高温域での燃焼特性により、従来の石炭コークス燃焼により得られる溶湯温度に比して遜色なく、或いは、より高温で得ることが可能となる。
また、本発明に係るバイオコークスは、比較的簡単な構成で作成することができるため、石炭コークスに対して低コスト化を図ることが可能となる。
更に、石炭コークス代替による、地球環境負荷の低減を達成することが可能となる。
身近に存在するバイオマスの資源量は膨大で常に生産されるため、食品残渣や河川敷の草等の利用価値の乏しいバイオマスは、ごみとして扱かわれることが多く、埋め立てや焼却処分等することを余儀なくされる。
バイオマスが光合成を通して炭素固定していることや秩序正しい組織構造を構築することなどを鑑みると、その特性を活かしてマテリアル素材へと転換することで、カスケード構造を有する持続的な循環、すなわちゼロ・エミッションの構築が可能となる。
本発明に係るバイオコークスは、鉄よりも高い最高圧縮強度60〜200MPaを有しており、また、食品残渣や河川敷の草等も原料として利用できるため、マテリアル素材としての利用価値が非常に高い。
マテリアル素材としては、ガーデンフェンス・園芸杭・釘等の杭状体、コースター・法面及び遮断壁用パネル等のプレート体を例示することができる。
尚、本発明に係るバイオコークスを杭状体として利用するときは、それなりの耐衝撃力が必要となるので、例えば、原料のバイオマスに金属粒子を添加しバイオマス間の反応性を向上させる、或いはバイオマスの繊維性を活かして粗く粉砕したバイオマスを添加して連続性を向上させる等の手段を講じることがより好ましい。
尚、マテリアル素材として利用するバイオコークスは、熱源としての利用が当然可能であるので、マテリアルとしての使用が済めば、例えば、炭粉化してバイオコークスの中にコンパウンドし、カスケード利用すれば良い。また、自然にはそのまま腐朽されるため、自然帰化することも可能である。
上記したバイオコークス製造方法を拡大し、短時間で高硬度な炭化物の製造を行う。
バイオコークスを大気開放下において、再度、加熱・加圧成形する。加熱条件を250〜350℃、加圧条件を8〜16MPaに設定して、重量収率を10〜30%前後に維持して製造を行う。
これにより、短時間で略100%の炭化物を得ることが可能となる。
ここで、加熱条件を250〜350℃、加圧条件を8〜16MPaに設定することにより、炭化ムラがなく、密着性の高い炭化物を短時間で得ることが可能となる。
この製造方法において、バイオコークスはガス化及び発熱反応を生じながら、炭化進行に従い重量減少を続け、完全な炭化が得られた時点で炭としての固形物を得ることが可能となる。生木を用いて、同設定条件で炭化を行うと、加圧効果によりガス化が急激に進行し、炭として固形化されず灰分のみが得られる。
以上により得られる炭化物は30〜35MJ/kgの発熱量を有し、木炭に比して高硬度な固形物に転換され、備長炭に近い熱源としての固体燃焼特性を有することが可能となる。
(実施例1)
スギのおがくずを粉砕機(松下電工社製)により、0.1mm程度に粉砕した。
この粉砕物を自作の成形用筒(直径40mm×高さ250mmの円柱形本体)に入れ、加圧用ピストンを装填し、210℃、16MPa付近で加熱・加圧を同時制御しながら10分間保持した。
その後、加圧状態を維持しながら60分間放冷し、バイオコークスを取り出し、大気乾燥を行った。
製造されたバイオコークスの性状は、最高圧縮強度約100MPa、発熱量約21MJ/kgを示した。
加熱温度を180℃とした以外は実施例1と同様の処理をし、バイオコークスを得た。
得られたバイオコークスの性状は、最高圧縮強度約80MPa、発熱量約20MJ/kgを示した。
加熱温度を220℃とした以外は実施例1と同様の処理をし、バイオコークスを得た。
得られたバイオコークスの性状は、最高圧縮強度約120MPa、発熱量約23MJ/kgを示した。
直径20mmの成形用筒を用い加熱温度220℃、加圧圧力20MPaとした以外は実施例1と同様の処理をし、バイオコークスを得た。
得られたバイオコークスの性状は、最高圧縮強度約200MPa、発熱量約23MJ/kgを示した。
成形材料をヒノキの樹皮とした以外は実施例1と同様の処理をし、バイオコークスを得た。
ヒノキの樹皮は、スギのおがくずより固形化し易く、また、得られたバイオコークスの性状は、発熱量約21MJ/kg、最高圧縮強度約100MPaを示した。
成形材料をスギのおがくず10%・樹皮90%とし、115℃、21MPa付近で加熱・加圧を同時制御しながら15分間保持した以外は実施例1と同様の処理をし、バイオコークスを得た。
得られたバイオコークスの性状は、発熱量約21MJ/kg、最高圧縮強度約83MPaを示した。樹皮に含まれるフェノール性の高い高分子、ポリフェノール等により加工成形温度を50℃近く下げることができた。
加熱温度240℃とした以外は実施例1と同様の処理をしたが、全炭化し固形化することができなかった。
従って、230℃から240℃の極めて少ない温度差で急激に炭化及びガス化が進行するため、適切な温度範囲の上限を230℃とした。
(実施例7)
全コークス中の10%をバイオコークスで代替し、キュポラを操業した。
操業状態としては、石炭コークス100%による操業と大差なく出湯できることが分かった。
操業後の、鋳鉄の引張試験では、120〜160MPaの値を示した。
全コークス中の50%をバイオコークスで代替したところ、実施例4と略同等の結果が得られた。
これにより、全コークス中の50%をバイオコークスで代替しても、石炭コークス100%操業と変わりのない操業ができることを実証した。
最高圧縮強度約100MPa、発熱量約21MJ/kgのバイオコークスを再度、大気圧下で300℃、8MPa付近で加熱・加圧を同時制御しながら20分間保持した。
これにより得られた人工備長炭とも言うべき炭化物は、重量収率が約20%、発熱量が約34MJ/kgを示した。
成形材料を河川敷の草とし、加圧用ピストンの加圧面を円錐穴状に加工し、実施例1と同様の条件処理を行って、杭状体を得た。
得られた杭状体の性状は、最高圧縮強度約80MPaを示した。
14 ベッドコークス
16 追込コークス
17 石炭コークス
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであって、石炭コークスの代替燃料並びにマ
テリアル素材としても利用可能であるバイオマス固形物及びその製造方法を提供すること
を目的とする。
【課題を解決するための手段】
請求の範囲第1項に記載の発明は、光合成に起因するバイオマス原料を略密閉状態にて
加熱しながら加圧成形して、該バイオマス原料の主成分であるリグニン、セルロース及び
ヘミセルロースを熱分解させると共にセルロース及びリグニンの骨格を保持しつつ低温反
応させてなる半炭化或いは半炭化前固形物からなり、最高圧縮強度60〜200MPa及
び発熱量18〜23MJ/kgであることを特徴とするバイオマス固形物に関する。
請求の範囲第2項に記載の発明は、前記半炭化前或いは半炭化固形物のみかけ比重が1
.2〜1.38であることを特徴とする請求の範囲第1項に記載のバイオマス固形物に関
する。
請求の範囲第3項に記載の発明は、光合成に起因するバイオマス原料を略密閉状態にて
加熱しながら加圧成形して、該バイオマス原料の主成分であるリグニン、セルロース及び
ヘミセルロースを熱分解させると共にセルロース及びリグニンの骨格を保持しつつ低温反
応させてなる最高圧縮強度60〜200MPa及び発熱量18〜23MJ/kgである半
炭化或いは半炭化前固形物を、大気開放下において再度加熱しながら加圧成形してなる炭
化物であることを特徴とするバイオマス固形物に関する。
請求の範囲第4項に記載の発明は、光合成に起因するバイオマス原料に金属粒子を添加
したものを略密閉状態にて加熱しながら加圧成形して、該バイオマス原料の主成分である
リグニン、セルロース及びヘミセルロースを熱分解させると共にセルロース及びリグニン
の骨格を保持しつつ低温反応させてなる半炭化或いは半炭化前固形物からなり、最高圧縮
強度60〜200MPa及び発熱量1〜23MJ/kgであることを特徴とするバイオマ
ス固形物に関する。
請求の範囲第5項に記載の発明は、光合成に起因するバイオマス原料にバイオマ
ス等からなる炭化物を添加したものを略密閉状態にて加熱しながら加圧成形して、該バイ
オマス原料の主成分であるリグニン、セルロース及びヘミセルロースを熱分解させると共
にセルロース及びリグニンの骨格を保持しつつ低温反応させてなる半炭化或いは半炭化前
固形物からなり、最高圧縮強度60〜200MPa及び発熱量18〜27MJ/kgであ
ることを特徴とするバイオマス固形物に関する。
請求の範囲第6項に記載の発明は、光合成に起因するバイオマス原料にバイオマス等か
らなる灰分を添加したものを略密閉状態にて加熱しながら加圧成形して、該バイオマス原
料の主成分であるリグニン、セルロース及びヘミセルロースを熱分解させると共にセルロ
ース及びリグニンの骨格を保持しつつ低温反応させてなる半炭化或いは半炭化前固形物か
らなり、最高圧縮強度60〜200MPa及び発熱量18〜23MJ/kgであることを
特徴とするバイオマス固形物に関する。
請求の範囲第7項に記載の発明は、光合成に起因するバイオマス原料を粉砕する工程と
、該粉砕されたバイオマス原料を筒に充填する工程と、該バイオマス原料が充填された筒
に加圧ピストンを装填する工程と、前記バイオマス原料を略密閉状態にて加熱すると共に
前記加圧ピストンにより加圧成形する工程と、前記加熱及び加圧を一定時間維持して、前
記バイオマス原料の主成分であるリグニン、セルロース及びヘミセルロースを熱分解させ
ると共にセルロース及びリグニンの骨格を保持しつつ低温反応させて半炭化或いは半炭化
前固形物を得る工程と、該半炭化前或いは半炭化固形物を加圧維持しながら冷却する工程
と、該冷却された半炭化前或いは半炭化固形物を取り出し乾燥する工程とを備えるバイオ
マス固形物の製造方法であって、前記筒の内径と前記加圧ピストンの外径とが略同一であ
ることを特徴とするバイオマス固形物の製造方法に関する。
請求の範囲第8項に記載の発明は、前記粉砕されたバイオマス原料の粒子径が3mm以
下であることを特徴とする請求の範囲第7項に記載のバイオマス固形物の製造方法に関す
る。
請求の範囲第9項に記載の発明は、前記加熱における温度条件が115〜230℃であ
り、前記加圧成形における圧力条件が8〜25MPaであることを特徴とする請求の範囲
第7項に記載のバイオマス固形物の製造方法に関する。
請求の範囲第10項に記載の発明は、前記粉砕されたバイオマス原料を筒に充填する段
階において金属粒子を添加することを特徴とする請求の範囲第7項に記載のバイオマス固
形物の製造方法に関する。
請求の範囲第11項に記載の発明は、前記粉砕されたバイオマス原料を筒に充填する段
階においてバイオマス等からなる炭化物を添加することを特徴とする請求の範囲第7項に
記載のバイオマス固形物の製造方法に関する。
請求の範囲第12項に記載の発明は、前記粉砕されたバイオマス原料を筒に充填する段
階においてバイオマス等からなる灰分を添加することを特徴とする請求の範囲第7項に記
載のバイオマス固形物の製造方法に関する。
請求の範囲第13項に記載の発明は、前記冷却及び乾燥された半炭化前或いは半炭化固
形物を大気開放下において加熱すると共に加圧成形する工程と、該加熱及び加圧を一定時
間維持して炭化物を得る工程と、該炭化物を加圧維持しながら冷却する工程と、該冷却さ
れた炭化物を取り出し乾燥する工程とを備えることを特徴とする請求の範囲第7項に記載
のバイオマス固形物の製造方法に関する。
請求の範囲第14項に記載の発明は、前記加熱における温度条件が250〜350℃で
あり、前記加圧成形における圧力条件が8〜16MPaであることを特徴とする請求の範
囲第13項に記載のバイオマス固形物の製造方法に関する。
【発明の効果】
尚、本発明におけるバイオマス原料とは再生可能な、生物由来の有機性資源で化石資源 を除いたものと定義する。又最高圧縮強度(MPa)とは、木材の圧縮試験法(JISZ2111)の規格に基づく硬度の度合いを示している。
又バイオマス原料の炭化技術(全炭化)は木材、樹皮、竹、もみ殻などのバイオマス原 料を空気(酸素)の供給を遮断または制限した状態で加熱し、気体(木ガス)、液体(酢 酸、タール)、固体(炭)の生成物を得る技術である。特に本発明の半炭化とは完全に炭 化する手前で止め、可燃性の気体や液体を放出させずにバイオマスを炭化させることをい う。(固体状のために輸送性とエネルギー効率が高められる。)
上記打開策として、現在バイオマスが注目されている。
しかしながら、未加工のバイオマスは素材内部の空隙率が非常に高いため、嵩張って輸送効率が非常に悪く、且つ発熱量も少ないという問題点を有しているため付加価値の高い物への転換技術の開発が望まれている。
この実状に鑑み、鋳物製造或いは製鉄において、石炭コークスの数%〜数十%程度を代替できるバイオマスを原料とする高硬度固形燃料を開発し、燃料コストを削減すると共に、バイオマスのカーボンニュートラルな性質によって温室効果ガスを削減することが切望されている。
また、石炭コークス代替に際して、地金の品質を低下させないことも重要である。
ペレットやオガライトは、木質内部に含まれる自由水を蒸発過程(100℃)により脱水し、輸送性及び燃焼性を向上させた圧密燃料である。
BCDFは、木質内部に含まれる自由水に加え、セルロース等に含まれる化学的結合水の一部を脱水し、輸送性と燃焼性を更に改善させたものである。
上記特許文献1乃至5の開示技術による固形燃料はいずれも木質バイオマスを熱源として利用するための熱エネルギー収率の向上に焦点が置かれている。
前記半炭化前或いは半炭化固形物は最高圧縮強度60〜200MPa及び発熱量18〜23MJ/kgであることを特徴とするバイオマス固形物を提案する。
請求の範囲第2項に記載の発明は、前記半炭化前或いは半炭化固形物のみかけ比重が1.2〜1.38であることを特徴とする請求の範囲第1項に記載のバイオマス固形物を提 案する。
請求の範囲第3項に記載の発明は、前記半炭化前或いは半炭化固形物を再度加熱しながら加圧成形してなる炭化物からなることを特徴とする請求の範囲第1項に記載のバイオマス固形物を提案する。
請求の範囲第5項に記載の発明は、光合成に起因するバイオマス原料にバイオマスを主 成分とする粒子状炭化物を添加したものを加熱しながら加圧成形してなる半炭化前或いは半炭化固形物からなることを特徴とするバイオマス固形物を提案する。
請求の範囲第6項に記載の発明は、光合成に起因するバイオマス原料に、バイオマスを 主成分として灰化された灰分を添加したものを加熱しながら加圧成形してなる半炭化前或いは半炭化固形物からなることを特徴とするバイオマス固形物を提案する。
該粉砕されたバイオマス原料を筒に充填する工程と、
該筒に充填されたバイオマス原料に加圧力を付勢する加圧体を装填する工程と、
前記バイオマス原料を加熱すると共に前記加圧体により加圧力を付勢して加圧成形する 工程と、
前記加熱及び加圧を一定時間維持して前記バイオマス原料より可燃性の気体や液体を放 出させずにバイオマスを炭化させてなる半炭化固形物若しくは前記半炭化前の固形状態に ある半炭化前固形物を得る工程と、
該半炭化前或いは半炭化固形物を加圧維持しながら冷却する工程と、
該冷却された半炭化前或いは半炭化固形物を取り出し乾燥する工程とを備えることを特 徴とするバイオマス固形物の製造方法を提案する。
請求の範囲第8項に記載の発明は、前記加圧成形工程でバイオマス原料を加熱・加圧成 形する際に、前記加圧体を介して該バイオマス原料から発生する水蒸気及びガス化成分を 前記筒内部に留めることを特徴とする請求の範囲第7項に記載のバイオマス固形物の製造 方法を提案する。
請求の範囲第9項に記載の発明は、前記加圧体が円筒状の前記筒の内径に摺動自在に嵌 合する円筒体であることを特徴とする請求の範囲第7項に記載のバイオマス固形物の製造 方法を提案する。
該粉砕されたバイオマス原料を筒に充填する工程と、
該バイオマス原料が充填された筒に加圧ピストンを装填する工程と、
前記バイオマス原料を略密閉状態にて加熱すると共に前記加圧ピストンにより加圧成形 する工程と、
前記加熱及び加圧を一定時間維持して、前記バイオマス原料の主成分であるリグニン、 セルロース及びヘミセルロースを熱分解させると共にセルロース及びリグニンの骨格を保 持しつつ低温反応させて半炭化或いは半炭化前固形物を得る工程と、
該半炭化前或いは半炭化固形物を加圧維持しながら冷却する工程と、
該冷却された半炭化前或いは半炭化固形物を取り出し乾燥する工程とを備えるバイオマ ス固形物の製造方法であって、
前記筒の内径と前記加圧ピストンの外径とが略同一であることを特徴とするバイオマス 固形物の製造方法を提案する。
請求の範囲第11項に記載の発明は、前記粉砕されたバイオマス原料の粒子径が3mm以下であることを特徴とする請求の範囲第7項又は第10項に記載のバイオマス固形物の製造方法を提案する。
請求の範囲第12項に記載の発明は、前記加熱における温度条件が115〜230℃であり、前記加圧成形における圧力条件が8〜25MPaであることを特徴とする請求の範囲第7項又は第10項に記載のバイオマス固形物の製造方法を提案する。
請求の範囲第14項に記載の発明は、前記粉砕されたバイオマス原料を筒に充填する段階においてバイオマスを主成分とする粒子状炭化物を添加することを特徴とする請求の範囲第7項又は第10項に記載のバイオマス固形物の製造方法を提案する。
請求の範囲第15項に記載の発明は、前記粉砕されたバイオマス原料を筒に充填する段階においてバイオマスを主成分として灰化された灰分を添加することを特徴とする請求の範囲第7項又は第10項に記載のバイオマス固形物の製造方法を提案する。
請求の範囲第17項に記載の発明は、前記加熱における温度条件が250〜350℃であり、前記加圧成形における圧力条件が8〜16MPaであることを特徴とする請求の範囲第16項に記載のバイオマス固形物の製造方法を提案する。
請求の範囲第2項に記載の発明によれば、半炭化前或いは半炭化固形物のみかけ比重が1.2〜1.38であることにより、バイオマス原料の真比重1.4と大差がない、つまり内部空隙がほとんど存在しないので、単位体積当たりの炭素比率を略最大にすることが可能となる。また、輸送性も最大限に向上する。
請求の範囲第3項に記載の発明によれば、半炭化前或いは半炭化固形物を再度加熱しながら加圧成形することにより、短時間で備長炭レベルの固体燃焼特性を得ることが可能となる。
請求の範囲第5項に記載の発明によれば、光合成に起因するバイオマス原料にバイオマスを主成分とする粒子状炭化物を添加することにより、単位重量及び単位体積当たりの炭素比率が高くなり、燃焼持続時間及び発熱量の向上を得ることが可能となる。すなわち、固体表面燃焼特性の向上が可能となる。
請求の範囲第6項に記載の発明によれば、光合成に起因するバイオマス原料を主成分と して灰化された灰分を添加することにより、鋳物製造或いは製鉄において発熱量を変化させることなく溶湯中における珪素(シリコン)分の含有比率を調整することが可能となる。
請求の範囲第11項に記載の発明によれば、粉砕されたバイオマス原料の粒子径が3mm以下であることにより、前記バイオマス原料を均質に筒に充填することが可能となる。
請求の範囲第12項に記載の発明によれば、加熱における温度条件が115〜230℃、加圧成形における圧力条件が8〜25MPaであることにより、過剰なプロセスエネルギーを必要とせず、高硬度及び高発熱量を有する半炭化前或いは半炭化固形物を得ることができる。
請求の範囲第14項に記載の発明によれば、粉砕されたバイオマス原料を筒に充填する段階においてバイオマスを主成分とする炭化物を添加することにより、燃焼持続時間及び発熱量が向上する半炭化前或いは半炭化固形物を得ることが可能となる。
請求の範囲第15項に記載の発明によれば、粉砕されたバイオマス原料を筒に充填する段階においてバイオマスを主成分として灰化された灰分を添加することにより、鋳物製造や製鉄過程において発熱量を変化させることなく溶湯中の珪素(シリコン)分の含有比率を調整することができる半炭化前或いは半炭化固形物を得ることが可能となる。
請求の範囲第17項に記載の発明によれば、加熱における温度条件が250〜350℃、前記加圧成形における圧力条件が8〜16MPaであることにより、炭化ムラがなく、密着性の高い炭化物を短時間で得ることが可能となる。
本発明に係るバイオコークス(1)は、光合成に起因する全バイオマスを原料対象としている。光合成に起因するバイオマスとしては、例えば、木質類、草本類、農作物類、厨芥類等のバイオマスを挙げることができる。
木質類としては、木、枯葉或いはその廃棄物である林地残渣、剪定・葉刈り材、流木、紙等を例示することができる。
草本類としては、ケナフ、ヒマワリの茎等を例示することができる。
農作物類としては、オオバ茎、ゴマ茎、芋づる、籾殻等の非食部位を例示することができる。
厨芥類としては、コーヒー粕、茶殻、オカラ等を例示することができる。
このバイオマスの主成分の大気圧下での耐熱性は、まず100℃程度で大部分の自由水が蒸発により脱水され、リグニン(280〜550℃)>セルロース(240〜400℃)>ヘミセルロース(180〜300℃)の順に、それぞれこの温度以上で変色、分解あるいは軟化、ガス化、更には発熱し炭化が進行する。
ここで、セルロースは、明確な秩序正しい結合構造を持ち、重合度2000〜15000を有する高度に結晶化した鎖状ポリマーであるためバイオマス全体の硬度性能に重要な役割を担っている。
リグニンも極めて複雑な三次元的な結合構造を有する為、硬度性能への貢献度が高い。
一方、ヘミセルロースは重合度50〜200とセルロースに比して小さく、分岐した構造を有するため、硬度貢献度は小さい。
熱硬化反応は、リグニン等に含まれるフェノール性の高分子間で反応活性点が誘発することにより進行する。
このことは、原料にクレゾールを加えて作成したバイオコークスから抽出したリグニン−クレゾール反応物のH1−NMR分析によってリグニン分子中にクレゾールの存在を確認できたこと、すなわち、リグニンとクレゾールが反応し、リグニン分子中にクレゾールが導入されたことによって証明される。
このことにより、フェノール間で熱硬化反応が起こり、比較的均質で強固な分子間ネットワークが形成されることになる。
また、材料の調合でこの熱硬化反応を活発化することが可能であり、加工成形温度を10〜60℃、更に低下することが可能となる。
これにより、バイオマスを炭化させることなく、低温で熱硬化反応を誘起することができ、固体燃焼時での石炭コークスを代替できる燃焼特性を実現することが可能となる。
図2に示される如く、バイオコークスの製造は、大きく三つの工程を経ることで達成される。
工程1では、バイオマスを3mm以下に粉砕する。
工程2では、工程1において粉砕されたバイオマスを115〜230℃の範囲で加熱すると共に8〜25MPaの範囲で圧力制御しながら成形する。
工程3では、工程2における加熱及び加圧状態を10〜20分間保持する。
この後、加圧状態で冷却し、取り出した後に乾燥を行い、バイオコークスが完成する。
バイオコークスの原料となるバイオマスは、そのままの状態では空隙が非常に大きいことと、受熱表面積が小さいため、加熱・加圧成形に適さない。従って、均質な成形を行うため、先ずバイオマスをミキサー等の粉砕手段により粉砕する。このとき、粉砕後のバイオマスの粒子径が3mm以下、好ましくは0.1mm以下となるように粉砕すれば良い。
これにより、バイオマスを成形用の筒(後述する)に充填する際、嵩密度が向上し均質な充填が可能となり、加熱成形においてバイオマス間の接触が高まり、成形後の硬度も向上する。
成形用筒或いは加圧用ピストンの形状において特に指定はないが、断面円形状であることがより好ましい。これにより、成形中に成形用筒或いは加圧用ピストンに少々のねじれが生じたとしても、成形工程を維持することが可能となる。
ここで、成形用筒の内径と加圧用ピストンの外径が略同一であることにより、加熱・加圧成形時において、バイオマスから発生する水蒸気及びガス化成分を成形用筒の内部に留めることが可能となり、バイオマスの過熱水蒸気改質が可能となり、高硬度及び高発熱量を有するバイオコークスを得ることが可能となる。
加熱方法としては、例えば、成形用筒の外周を覆うようにして電気炉等の加熱手段を配設し、成形用筒を介してバイオマスを加熱するようにすれば良い。また、加圧成形は、上述した加圧用ピストンにより行う。加圧方法としては油圧ジャッキ等の加圧手段を用いて機械的に加圧すれば良いが、バイオマス原料に含まれる水分量の若干の違いにより、筒内部で発生する蒸気圧がピストンによる加圧圧力を超える場合があるので注意する必要がある。
これは、115〜230℃の温度条件において加熱を行うことにより、ヘミセルロースが熱分解し、成形用筒内部に発生する過熱水蒸気によりセルロース及びリグニンがその骨格を保持したまま低温で反応し、圧密効果と相乗的に作用することによって、より硬度が増すことに起因している。
より好ましくは、加熱は180℃〜230℃の範囲で、加圧は12〜19MPaの範囲で成形を行うことが望ましい。
また、成形用筒より取り出した直後のバイオコークスには、製造時、密閉に近い、つまり略真空状態で成形されているため、重量割合で5〜10%の水蒸気が再度凝縮している。これを乾燥により脱水することで硬度の向上を図ることができる。
乾燥の方法としては、特に限定はないが、例えば、大気放置にて自然乾燥を行う、或いは80〜100℃程度の恒温室で乾燥させる方法が挙げられる。
また、石炭コークスの物性値、みかけ比重約1.85、最高圧縮強度約15MPa、発熱量約29MJ/kgに比しても、本発明に係るバイオコークスは、燃焼性・硬度とも遜色ない性能を有する。
また、本発明に係るバイオコークスは、みかけ比重1.2〜1.38で形成されており、バイオマスの真比重1.4と大差がない。このことより、本発明に係るバイオコークスは、内部空隙がほとんど存在しないため、単位体積当たりの炭素比率を略最大にすることが可能となり、略最大の熱エネルギー発生量約30GJ/m3を得ている。また、その輸送性も最大限に向上する。
第一の変更例としては、原料となるバイオマスに金属粒子を添加して加熱・加圧成形を行う。
金属粒子としては、Fe(鉄)、Ni(ニッケル)、Cu(銅)、Mn(マンガン)等を例示することができる。
金属粒子の粒子径は、細かいほど好ましく、約3mm以下(より好ましくは0.1mm以下)のものを混入することが好ましい。これは、先の製造工程でも述べたように、成形に際して、成形用筒に均質な充填を行うと共に原料のバイオマスに対して満遍なく金属粒子を接触させるためである。
このバイオコークスは、原料中に含まれる金属粒子の存在により、外部から加熱される熱を効率よく受熱し、バイオマス間の接触反応を促進するため、ムラの少ない均質加工を実現できる。また、このことは、成型後の圧縮強度の向上につながる。
従来、鋳物や鉄鋼は使用される用途に応じて要求される特性が異なるので、製造の最終段階で必要な成分調整処理を行う必要があるが(例えば、転炉処理等)、バイオマスに添加する金属粒子を予め調整配合しておくことにより、この処理工程を省略できると共にコストを削減することが可能となる。
バイオコークスは生化学的な観点から、成分中、重量割合にして炭素分が40〜50%程度であるので、溶解エネルギーとしての固体表面反応によるチャー燃焼特性が石炭コークスに比して、50〜60%程度劣る。このことは、発熱量、発熱温度の評価には影響を及ぼさないが、発熱持続時間に関わってくる。
この対策として、原料のバイオマスにバイオマス等からなる炭化物(発熱量33〜42MJ/kg)をコンパウンドして(包み込むようにして)バイオコークスを成形する。
これにより、単位重量及び単位体積当たりの炭素比率が高くなり、燃焼持続時間及び発熱量の向上を得ることが可能となる。すなわち、固体表面燃焼特性の向上が可能となる。
バイオマス等からなる炭化物の形状は、1〜数mm以下(好ましくは0.1mm以下)に粉砕した炭粉であることが好ましい。
この炭化物は、バイオマスだけに留まらず、化石資源由来の廃棄物から作られる炭粉等でも好適に使用することができる。
このことにより、例えば、バイオマス炭粉を50%重量割合で混入すると、バイオコークスの炭素比率が75%程度向上し、発熱量が24.5MJ/kgと15%程度向上すると共に燃焼持続時間も向上する。
灰分の原料としては、例えば、廃棄された野菜食品、CCA(クローム、銅、砒素)塗布されていない建築廃材、断熱材等を挙げることができる。
鋳物製造や製鉄においては、成分調整として珪素(シリコン)分を添加するために、Fe−Siとして石炭コークスと共に投入する等の処理を行っている。原料のバイオマスはその成分中に珪素(シリコン)分を含んでいるが、これにバイオマス等からなる灰分を添加して加熱・加圧成形することにより、鋳物製造や製鉄において、バイオコークスの有する発熱量や硬度を低下させることなく、珪素(シリコン)分の含有比率を調整することが可能となる。
バイオマスの中には、リグニンスルホン酸等の光合成に起因する硫黄分やリン分等が体積割合にして10%以上含有されるものがある。これは、バイオマスが生育する土壌に硫黄分やリン分等が多く含まれていることによる。
上述したが、従来、鋳物或いは鉄鋼は使用される用途に応じて要求される特性が異なるので、製造の最終段階で必要な成分調整処理を行う必要があり、硫黄分、リン分等もこの例外ではない。
従って、この天然硫黄分等が体積割合にして10%以上含有されるバイオマスを、原料となるバイオマスに同一粒子径で添加して加熱・加圧成形することで、鋳物製造或いは製鉄において、バイオコークスの有する発熱量や硬度を低下させることなく、バイオコークス中の硫黄分等の含有比率を調整することが可能となる。これは、化石燃料に元来含まれる硫黄分、リン分等を使用せず、天然の添加剤をコンパウンドするため、自然環境へ与える負荷が少ない利点を併せ持つ。
尚、硫黄分等が多量に必要な鋳物製造等がある場合は、この天然硫黄分等を多量に含むバイオマスのみを原料として、バイオコークスを製造すれば良い。
ここで先ず、石炭コークス代替バイオコークスの使用例として、キュポラ用代替コークスとしての利用について説明する。
図3及び図5に示したキュポラ型溶融炉(2)は、外面が鋼板(3)で覆われ、内面が耐火煉瓦(4)で形成された縦長の有底円筒形状の炉であって、上方に装入口(5)を有し、炉底付近に出湯口(6)及び出滓口(7)を有している。装入口(5)の下方には、装入作業者が載るための装入作業床(8)が設けられている。また、出湯口(6)のやや上方には送風管(9)及び風箱(10)と連通接続された羽口(11)が設けられている。更に炉底(12)には扉(13)が設けられている。
このようなキュポラ型溶融炉(2)を用いて鋳物或いは鉄鋼を製造する場合、先ず炉底(12)部分にベッドコークス(14)を敷設し、その上に地金(15)と追込コークス(16)を載設する。このとき、地金(15)と追込コークス(16)が交互に層を形成するように且つ各層に隙間が形成されるようにする。
ここで、ベッドコークス(14)と追込コークス(16)の両方において、本発明に係るバイオコークス(1)を数〜50%の範囲で石炭コークス(17)と混合して用いる。
炉内における温度は、下方に向かうにつれて、地金(15)と追込コークス(16)が配された上方域(A)では約500℃から約1000℃まで緩やかに上昇し、ベッドコークス(14)が配された下方域(B)では約1800℃まで急激に上昇した後、約1600℃まで下降する分布となる。
図示される如く、地金(15)と追込コークス(16)が交互に載設された炉の上方部分は地金(15)が予熱される予熱帯を形成し、その下のベッドコークス(14)との境界付近は地金(15)が溶解される溶解帯を形成し、ベッドコークス(14)が敷設されて温度がピークに達する炉の下方部分は溶解された地金(15)が過熱される過熱帯を形成し、羽口(11)より下方の炉底部分は溶湯(18)がたまる湯だまり帯を形成している。
予熱帯では、コークスが燃焼ガス或いは空気が通過する空隙を形成しているが、本発明に係るバイオコークス(1)は石炭コークス(17)の約10倍前後の圧縮強度を有しているので、上方からの加重に対して破壊されることなく空隙を形成することができる。
上記した溶解帯及び過熱帯は、図示される如く、還元帯と酸化帯に区分される。
具体的には、溶解帯と過熱帯の上方領域は還元帯となり、過熱帯の下方領域は酸化帯となる。
還元帯は、酸化帯での燃焼反応によるCO2はもちろんバイオコークス(1)がガス化することにより形成される還元領域であり、より詳しくはバイオコークス(1)のセルロース及びリグニンが熱分解してガス化(CO、H2等を発生)することにより形成される。即ち、バイオコークス(1)が還元剤としても効果を有することを示している。
酸化帯は、雰囲気が600℃以上に達する過熱帯であって、バイオコークス(1)が完全にガス化或いは酸化燃焼して灰分となる領域であり、地金(15)を溶解する熱源が生成される。
このような酸化領域、即ち、バイオコークス(1)の完全ガス化或いは酸化燃焼が起こる領域が炉内のベッドコークス(14)下方部分で生じる理由は、羽口(11)を通して炉下方より吹き込まれる空気による燃焼反応が生じることによる。
石炭コークス(17)の発熱量は、約29MJ/kgの温度一定の発熱量を放出する。これに対し、バイオコークス(1)は、18〜23MJ/kgと石炭コークス(17)に比してやや低いが、ガス化・炭化過程による重量変化に伴い発熱温度と発熱量に変化が見られる。
先ず、常温〜250℃までは、加熱されるのみで発熱反応は生じない。
250〜600℃位までは、バイオマスのガス化によりCO、H2などのガス成分を排出しながら、発熱を行うが、全体の発熱温度はやや低くなる傾向にある。
しかしながら、600℃以上において、固体表面反応によりチャー燃焼が生じ、石炭コークス(17)に匹敵する発熱温度を得ることができ、瞬間的には石炭コークス(17)を超え、石炭燃焼に匹敵する33〜42MJ/kg程度の発熱量を得ることが可能となる。
従って、溶解エネルギーとしての代替バイオコークス(1)の真価は、600℃以上の雰囲気において発揮される。
次いで、羽口(11)から空気を送りながら炉内を加熱すると、還元帯のベッドコークス(14)はガス化し、揮発ガスを発生して還元領域を形成し、酸化帯のベッドコークス(14)は完全にガス化或いは酸化燃焼する。
このような炉内下方領域にあるベッドコークス(14)のガス化或いは酸化燃焼に伴って、炉の上方部分に交互に載設された地金(15)と追込コークス(16)は予熱されながら崩れ落ちるように下方へと移動する。
そして、下方へと移動した地金は、酸化帯におけるコークスから発生する熱によって溶解され、羽口(11)から供給される空気によって還元された後、出湯口(6)から溶湯(18)として取り出される。
溶湯(18)は、上述したバイオコークス(1)の高温域での燃焼特性により、従来の石炭コークス燃焼により得られる溶湯温度に比して遜色なく、或いは、より高温で得ることが可能となる。
また、本発明に係るバイオコークスは、比較的簡単な構成で作成することができるため、石炭コークスに対して低コスト化を図ることが可能となる。
更に、石炭コークス代替による、地球環境負荷の低減を達成することが可能となる。
身近に存在するバイオマスの資源量は膨大で常に生産されるため、食品残渣や河川敷の草等の利用価値の乏しいバイオマスは、ごみとして扱かわれることが多く、埋め立てや焼却処分することを余儀なくされる。
バイオマスが光合成を通して炭素固定していることや秩序正しい組織構造を構築することなどを鑑みると、その特性を活かしてマテリアル素材へと転換することで、カスケード構造を有する持続的な循環、すなわちゼロ・エミッションの構築が可能となる。
本発明に係るバイオコークスは、鉄よりも高い最高圧縮強度60〜200MPaを有しており、また、食品残渣や河川敷の草等も原料として利用できるため、マテリアル素材としての利用価値が非常に高い。
マテリアル素材としては、ガーデンフェンス・園芸杭・釘等の杭状体、コースター・法面及び遮断壁用パネル等のプレート体を例示することができる。
尚、本発明に係るバイオコークスを杭状体として利用するときは、それなりの耐衝撃力が必要となるので、例えば、原料のバイオマスに金属粒子を添加しバイオマス間の反応性を向上させる、或いはバイオマスの繊維性を活かして粗く粉砕したバイオマスを添加して連続性を向上させる等の手段を講じることがより好ましい。
尚、マテリアル素材として利用するバイオコークスは、熱源としての利用が当然可能であるので、マテリアルとしての使用が済めば、例えば、炭粉化してバイオコークスの中にコンパウンドし、カスケード利用すれば良い。また、自然にはそのまま腐朽されるため、自然帰化することも可能である。
上記したバイオコークス製造方法を拡大し、短時間で高硬度な炭化物の製造を行う。
バイオコークスを大気開放下において、再度、加熱・加圧成形する。加熱条件を250〜350℃、加圧条件を8〜16MPaに設定して、重量収率を10〜30%前後に維持して製造を行う。
これにより、短時間で略100%の炭化物を得ることが可能となる。
ここで、加熱条件を250〜350℃、加圧条件を8〜16MPaに設定することにより、炭化ムラがなく、密着性の高い炭化物を短時間で得ることが可能となる。
この製造方法において、バイオコークスはガス化及び発熱反応を生じながら、炭化進行に従い重量減少を続け、完全な炭化が得られた時点で炭としての固形物を得ることが可能となる。生木を用いて、同設定条件で炭化を行うと、加圧効果によりガス化が急激に進行し、炭として固形化されず灰分のみが得られる。
以上により得られる炭化物は30〜35MJ/kgの発熱量を有し、木炭に比して高硬度な固形物に転換され、備長炭に近い熱源としての固体燃焼特性を有することが可能となる。
(実施例1)
スギのおがくずを粉砕機(松下電工社製)により、0.1mm程度に粉砕した。
この粉砕物を自作の成形用筒(直径40mm×高さ250mmの円柱形本体)に入れ、加圧用ピストンを装填し、210℃、16MPa付近で加熱・加圧を同時制御しながら10分間保持した。
その後、加圧状態を維持しながら60分間放冷し、バイオコークスを取り出し、大気乾燥を行った。
製造されたバイオコークスの性状は、最高圧縮強度約100MPa、発熱量約21MJ/kgを示した。
加熱温度を180℃とした以外は実施例1と同様の処理をし、バイオコークスを得た。
得られたバイオコークスの性状は、最高圧縮強度約80MPa、発熱量約20MJ/kgを示した。
加熱温度を220℃とした以外は実施例1と同様の処理をし、バイオコークスを得た。
得られたバイオコークスの性状は、最高圧縮強度約120MPa、発熱量約23MJ/kgを示した。
直径20mmの成形用筒を用い加熱温度220℃、加圧圧力20MPaとした以外は実施例1と同様の処理をし、バイオコークスを得た。
得られたバイオコークスの性状は、最高圧縮強度約200MPa、発熱量約23MJ/kgを示した。
成形材料をヒノキの樹皮とした以外は実施例1と同様の処理をし、バイオコークスを得た。
ヒノキの樹皮は、スギのおがくずより固形化し易く、また、得られたバイオコークスの性状は、発熱量約21MJ/kg、最高圧縮強度約100MPaを示した。
成形材料をスギのおがくず10%・樹皮90%とし、115℃、21MPa付近で加熱・加圧を同時制御しながら15分間保持した以外は実施例1と同様の処理をし、バイオコークスを得た。
得られたバイオコークスの性状は、発熱量約21MJ/kg、最高圧縮強度約83MPaを示した。樹皮に含まれるフェノール性の高い高分子、ポリフェノール等により加工成形温度を50℃近く下げることができた。
加熱温度240℃とした以外は実施例1と同様の処理をしたが、全炭化し固形化することができなかった。
従って、230℃から240℃の極めて少ない温度差で急激に炭化及びガス化が進行するため、適切な温度範囲の上限を230℃とした。
(実施例7)
全コークス中の10%をバイオコークスで代替し、キュポラを操業した。
操業状態としては、石炭コークス100%による操業と大差なく出湯できることが分かった。
操業後の、鋳鉄の引張試験では、120〜160MPaの値を示した。
全コークス中の50%をバイオコークスで代替したところ、実施例4と略同等の結果が得られた。
これにより、全コークス中の50%をバイオコークスで代替しても、石炭コークス100%操業と変わりのない操業ができることを実証した。
最高圧縮強度約100MPa、発熱量約21MJ/kgのバイオコークスを再度、大気圧下で300℃、8MPa付近で加熱・加圧を同時制御しながら20分間保持した。
これにより得られた人工備長炭とも言うべき炭化物は、重量収率が約20%、発熱量が約34MJ/kgを示した。
成形材料を河川敷の草とし、加圧用ピストンの加圧面を円錐穴状に加工し、実施例1と同様の条件処理を行って、杭状体を得た。
得られた杭状体の性状は、最高圧縮強度約80MPaを示した。
14 ベッドコークス
16 追込コークス
17 石炭コークス
該粉砕されたバイオマス原料を筒に充填する工程と、
該バイオマス原料が充填された筒に加圧ピストンを装填する工程と、
前記バイオマス原料を略密閉状態にて加熱すると共に前記加圧ピストンにより加圧成形する工程と、
前記加熱及び加圧を一定時間維持して、前記バイオマス原料の主成分であるリグニン、セルロース及びヘミセルロースのうち、ヘミセルロースを熱分解させると共にセルロース及びリグニンの骨格を保持しつつ低温反応させて半炭化或いは半炭化前固形物を得る工程と、
該半炭化前或いは半炭化固形物を加圧維持しながら冷却する工程と、
該冷却された半炭化前或いは半炭化固形物を取り出し乾燥する工程とを備えるバイオマス固形物の製造方法であって、
前記筒の内径と前記加圧ピストンの外径とが略同一であることを特徴とするバイオマス固形物の製造方法を提案する。
請求の範囲第11項に記載の発明は、前記粉砕されたバイオマス原料の粒子径が3mm以下であることを特徴とする請求の範囲第7項又は第10項に記載のバイオマス固形物の製造方法を提案する。
請求の範囲第12項に記載の発明は、前記加熱における温度条件が115〜230℃であり、前記加圧成形における圧力条件が8〜25MPaであることを特徴とする請求の範囲第7項又は第10項に記載のバイオマス固形物の製造方法を提案する。
尚、本発明における最高圧縮強度(MPa)とは、木材の圧縮試験法(JISZ2111)の規格に基づく硬度の度合いを示している。
Claims (14)
- 光合成に起因するバイオマス原料を加熱しながら加圧成形してなる半炭化前或いは半炭化固形物からなり、
最高圧縮強度60〜200MPa及び発熱量18〜23MJ/kgであることを特徴とするバイオマス固形物。 - 前記半炭化前或いは半炭化固形物のみかけ比重が1.2〜1.38であることを特徴とする請求の範囲第1項に記載のバイオマス固形物。
- 前記半炭化前或いは半炭化固形物を再度加熱しながら加圧成形してなる炭化物からなることを特徴とする請求の範囲第1項に記載のバイオマス固形物。
- 光合成に起因するバイオマス原料に金属粒子を添加したものを加熱しながら加圧成形してなる半炭化前或いは半炭化固形物からなることを特徴とするバイオマス固形物。
- 光合成に起因するバイオマス原料にバイオマス等からなる炭化物を添加したものを加熱しながら加圧成形してなる半炭化前或いは半炭化固形物からなることを特徴とするバイオマス固形物。
- 光合成に起因するバイオマス原料にバイオマス等からなる灰分を添加したものを加熱しながら加圧成形してなる半炭化前或いは半炭化固形物からなることを特徴とするバイオマス固形物。
- 光合成に起因するバイオマス原料を粉砕する工程と、
該粉砕されたバイオマス原料を筒に充填する工程と、
該バイオマス原料が充填された筒に加圧ピストンを装填する工程と、
前記バイオマス原料を加熱すると共に前記加圧ピストンにより加圧成形する工程と、
前記加熱及び加圧を一定時間維持して半炭化前或いは半炭化固形物を得る工程と、
該半炭化前或いは半炭化固形物を加圧維持しながら冷却する工程と、
該冷却された半炭化前或いは半炭化固形物を取り出し乾燥する工程とを備えるバイオマス固形物の製造方法であって、
前記筒の内径と前記加圧ピストンの外径とが略同一であることを特徴とするバイオマス固形物の製造方法。 - 前記粉砕されたバイオマス原料の粒子径が3mm以下であることを特徴とする請求の範囲第7項に記載のバイオマス固形物の製造方法。
- 前記加熱における温度条件が115〜230℃であり、前記加圧成形における圧力条件が8〜25MPaであることを特徴とする請求の範囲第7項に記載のバイオマス固形物の製造方法。
- 前記粉砕されたバイオマス原料を筒に充填する段階において金属粒子を添加することを特徴とする請求の範囲第7項に記載のバイオマス固形物の製造方法。
- 前記粉砕されたバイオマス原料を筒に充填する段階においてバイオマス等からなる炭化物を添加することを特徴とする請求の範囲第7項に記載のバイオマス固形物の製造方法。
- 前記粉砕されたバイオマス原料を筒に充填する段階においてバイオマス等からなる灰分を添加することを特徴とする請求の範囲第7項に記載のバイオマス固形物の製造方法。
- 前記冷却及び乾燥された半炭化前或いは半炭化固形物を大気開放下において加熱すると共に加圧成形する工程と、
該加熱及び加圧を一定時間維持して炭化物を得る工程とを備えることを特徴とする請求の範囲第7項に記載のバイオマス固形物の製造方法。 - 前記加熱における温度条件が250〜350℃であり、前記加圧成形における圧力条件が8〜16MPaであることを特徴とする請求の範囲第13項に記載のバイオマス固形物の製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JPPCT/JP2005/000880 | 2005-01-24 | ||
PCT/JP2005/000880 WO2006077652A1 (ja) | 2005-01-24 | 2005-01-24 | 木質バイオマス固形燃料及びその製法 |
PCT/JP2006/300985 WO2006078023A1 (ja) | 2005-01-24 | 2006-01-24 | バイオマス固形物及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP4088933B2 JP4088933B2 (ja) | 2008-05-21 |
JPWO2006078023A1 true JPWO2006078023A1 (ja) | 2008-06-19 |
Family
ID=36692050
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006553989A Active JP4088933B2 (ja) | 2005-01-24 | 2006-01-24 | バイオマス固形物及びその製造方法 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US8211274B2 (ja) |
EP (1) | EP1857532A4 (ja) |
JP (1) | JP4088933B2 (ja) |
KR (1) | KR100926918B1 (ja) |
CN (1) | CN101107344B (ja) |
BR (1) | BRPI0614027B1 (ja) |
RU (1) | RU2355739C1 (ja) |
WO (2) | WO2006077652A1 (ja) |
Families Citing this family (57)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5158751B2 (ja) * | 2007-04-27 | 2013-03-06 | 株式会社ナニワ炉機研究所 | バイオコークス製造装置及び製造方法 |
JP2008274108A (ja) * | 2007-04-27 | 2008-11-13 | Mhi Environment Engineering Co Ltd | バイオコークス製造装置及び方法 |
JP5216963B2 (ja) * | 2007-04-27 | 2013-06-19 | 株式会社ナニワ炉機研究所 | バイオコークス製造装置及びその制御方法、並びに製造方法 |
JP2009046726A (ja) * | 2007-08-20 | 2009-03-05 | Jp Steel Plantech Co | アーク炉製鋼方法 |
JP2009185183A (ja) * | 2008-02-06 | 2009-08-20 | Mhi Environment Engineering Co Ltd | バイオコークス製造装置 |
US8541630B2 (en) | 2008-03-26 | 2013-09-24 | China Petroleum & Chemical Corporation | Process for producing dimethyl ether from methanol |
AU2009237607A1 (en) * | 2008-04-17 | 2009-10-22 | Csl Carbon Solutions Ltd. | Process for converting biomass to coal-like material using hydrothermal carbonisation |
JP2010001423A (ja) * | 2008-06-23 | 2010-01-07 | Ihi Corp | 炭化物燃料の製造方法 |
CA2729267A1 (en) | 2008-06-23 | 2010-01-21 | Csl Carbon Solutions Ltd. | Process for the preparation of hydrothermal hybrid material from biomass, and hydrothermal hybrid material obtainable by the process |
US7765922B2 (en) * | 2008-07-09 | 2010-08-03 | Rusty Stewart Ashby | Device for compressing biomass to create fuel |
JP5469896B2 (ja) * | 2008-10-27 | 2014-04-16 | 学校法人近畿大学 | バイオコークス製造方法及び製造装置 |
JP5166213B2 (ja) * | 2008-11-11 | 2013-03-21 | 株式会社ナニワ炉機研究所 | 溶融炉 |
KR101525648B1 (ko) * | 2008-12-15 | 2015-06-03 | 질카 바이오매스 퓨얼스 아이 엘엘씨 | 펠릿 또는 브리켓의 생산 방법 |
EP2415852A4 (en) * | 2009-03-31 | 2012-11-14 | Univ Kinki | BIOCOKE MANUFACTURING METHODS AND MANUFACTURING DEVICE |
EP2435543A4 (en) * | 2009-05-26 | 2013-08-07 | American Pellet Supply Llc | PALLETS AND BRIKETTS OF COMPOSITE BIOMASS |
WO2011035368A1 (en) * | 2009-09-23 | 2011-03-31 | Echidna Energy Pty Ltd | Methods and products using grass of the genus triodia |
JP4814381B2 (ja) * | 2010-01-28 | 2011-11-16 | 株式会社クリエイティブ | 固体燃料 |
EA201291297A1 (ru) * | 2010-06-08 | 2013-08-30 | Кеннет Хиллел Петер Харрис | Способ изготовления корма для животных из лигноцеллюлозной биомассы |
US8951311B2 (en) * | 2011-02-17 | 2015-02-10 | U.S. Department Of Energy | Method and system for controlling a gasification or partial oxidation process |
KR101189588B1 (ko) * | 2011-04-20 | 2012-10-10 | 전남대학교산학협력단 | 바이오매스 고형체 제조시스템 및 제조방법 |
EP2716970B1 (en) * | 2011-05-23 | 2019-02-06 | JFE Engineering Corporation | Waste-melting method |
DE102011106645A1 (de) * | 2011-07-05 | 2013-01-10 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren zur Erzeugung von Koks |
KR101278312B1 (ko) | 2011-09-15 | 2013-06-25 | 경상대학교산학협력단 | 부레옥잠으로 제조된 고연소 효율을 갖는 바이오펠릿 및 그의 제조 방법 |
JP5811501B2 (ja) * | 2011-11-17 | 2015-11-11 | Jfeエンジニアリング株式会社 | 廃棄物溶融処理方法 |
JP5550664B2 (ja) * | 2012-01-13 | 2014-07-16 | 株式会社ナニワ炉機研究所 | 溶解炉 |
KR101308397B1 (ko) * | 2012-04-17 | 2013-09-16 | 인하대학교 산학협력단 | 저온 반탄화법에 의한 고발열량 목질계 고형연료의 제조방법 |
KR101188062B1 (ko) | 2012-05-09 | 2012-10-08 | 화이젠 주식회사 | 비료용출속도 제어가 가능한 완효성 비료복합체 및 이의 제조방법 |
KR101371884B1 (ko) | 2012-09-13 | 2014-03-12 | 주식회사 경동 | 바이오매스 원료를 이용한 고체 연료의 제조 방법 및 이로부터 제조된 고체 연료 |
KR101315522B1 (ko) * | 2012-09-19 | 2013-10-08 | 주식회사 유니바이오 | 커피박을 이용한 저흡수성 연료용 분탄 및 그 제조방법 |
EP2765178A1 (en) * | 2013-02-07 | 2014-08-13 | Arbaflame Technology AS | Method of producing carbon-enriched biomass material |
JP6058469B2 (ja) * | 2013-05-29 | 2017-01-11 | Jfeエンジニアリング株式会社 | 廃棄物成形物燃料の製造方法 |
JP2015078319A (ja) * | 2013-10-18 | 2015-04-23 | 高浜工業株式会社 | 木質ペレット |
US9505668B2 (en) | 2014-05-01 | 2016-11-29 | Iogen Corporation | Process for producing a fuel and byproduct from biomass or biomass derived material |
CN104293405B (zh) * | 2014-06-24 | 2017-03-01 | 连云港恒昌环境资源开发有限公司 | 生物质颗粒的设备分散型制造方法 |
KR101623873B1 (ko) * | 2014-06-27 | 2016-05-25 | 주식회사 포스코 | 실리콘 또는 페로실리콘 제조용 환원제 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 환원제 |
AU2015329082B2 (en) | 2014-10-07 | 2018-08-23 | Mitsubishi Ube Cement Corporation | Biomass solid fuel |
KR101693524B1 (ko) * | 2014-12-23 | 2017-01-06 | 주식회사 포스코 | 실리콘 또는 페로실리콘 제조용 환원제, 및 이의 제조 방법 |
FI126818B (en) * | 2015-02-06 | 2017-06-15 | Valmet Technologies Oy | A method for treating lignin-based material |
TWI549762B (zh) * | 2015-04-23 | 2016-09-21 | 林翰謙 | 含高粱酒糟與高纖維質草食性動物糞便製備成生物質酒糟燃炭磚(BioSOFT)的方法 |
US10774270B2 (en) | 2015-04-27 | 2020-09-15 | Shell Oil Company | Conversion of biomass or residual waste materials to biofuels |
EP3150914A1 (en) * | 2015-09-30 | 2017-04-05 | Nawrocki, Piotr | The method of gasification of waste, in particular household waste and the apparatus for performing such a method |
KR101711420B1 (ko) * | 2015-11-18 | 2017-03-02 | 한기섭 | 초본계 바이오매스의 연료화 방법 |
KR101787208B1 (ko) * | 2015-12-28 | 2017-10-18 | 현대제철 주식회사 | 바이오매스 연료 |
US11390823B2 (en) | 2016-04-06 | 2022-07-19 | Ube Industries, Ltd. | Biomass solid fuel |
KR20180133445A (ko) * | 2016-04-06 | 2018-12-14 | 우베 고산 가부시키가이샤 | 바이오매스 탄화물의 냉각 장치 |
KR101863561B1 (ko) * | 2016-06-14 | 2018-06-01 | 에스에스그린에너지주식회사(영업소) | 고열량 탄화 펠릿과 이의 제조 방법 및 장치 |
JP6962695B2 (ja) * | 2017-03-06 | 2021-11-05 | 株式会社北川鉄工所 | ペレット製造装置 |
JP2019065203A (ja) * | 2017-10-02 | 2019-04-25 | 株式会社トロムソ | バイオコークスの製造方法 |
JP7348065B2 (ja) | 2017-10-04 | 2023-09-20 | Ube三菱セメント株式会社 | バイオマス固体燃料の製造装置およびその製造方法 |
CN111630140A (zh) * | 2018-09-27 | 2020-09-04 | 日铁工程技术株式会社 | 成形燃料及其制造方法 |
CN109575969A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-04-05 | 上海大学 | 一种简单无氧热解制备生物炭的方法 |
RU2734215C1 (ru) * | 2020-04-16 | 2020-10-13 | Автономная некоммерческая организация «Научно-исследовательский институт проблем экологии» | Способ выплавки чугуна в доменной печи |
JP7138884B2 (ja) | 2020-05-08 | 2022-09-20 | 石光商事株式会社 | コーヒー液抽出システム、コーヒー液抽出方法、焙煎したコーヒー豆の製造方法、焙煎したコーヒー豆 |
KR102358649B1 (ko) * | 2021-05-04 | 2022-02-08 | 베스트글로벌에너지 주식회사 | 펠릿의 제조방법 |
JP2023080635A (ja) * | 2021-11-30 | 2023-06-09 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 二段階半炭化工程による固体バイオ燃料およびその製造方法 |
WO2023177644A1 (en) * | 2022-03-15 | 2023-09-21 | Carbon Technology Holdings, LLC | Processes and systems for producing biocoke in a kinetic interface reactor, and biocoke produced therefrom |
CN115058551B (zh) * | 2022-07-06 | 2023-09-22 | 马鞍山乌力平冶金技术工作室 | 一种高炉煤气富化的方法 |
Family Cites Families (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE602211C (de) * | 1927-05-04 | 1934-09-04 | Braunkohlen Und Brikett Ind Ak | Herstellung von Stadtgas aus Braunkohle |
GB445841A (en) * | 1934-07-16 | 1936-04-06 | Stevan Ruzicka | Wood coke and process of making same |
US3938965A (en) * | 1972-07-26 | 1976-02-17 | The Kingsford Company | Process for producing solid industrial fuel |
US4015951A (en) * | 1976-01-05 | 1977-04-05 | Gunnerman Rudolf W | Fuel pellets and method for making them from organic fibrous materials |
US4236897A (en) * | 1978-09-18 | 1980-12-02 | Johnston Ian F | Fuel pellets |
US4412840A (en) * | 1979-10-09 | 1983-11-01 | Goksel Mehmet A | Pelletizing lignite |
FR2525231A1 (fr) * | 1982-04-20 | 1983-10-21 | Armines | Procede de preparation d'un combustible de nature lignocellulosique et combustible obtenu |
JPS58225195A (ja) * | 1982-06-22 | 1983-12-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固形燃料 |
DE3675502D1 (de) * | 1985-05-24 | 1990-12-13 | Clerc De Bussy Le | Verfahren zum erzeugen von geroestetem holz, auf diese weise hergestelltes produkt und dessen verwendung zum erzeugen von energie. |
SE8801377D0 (sv) * | 1988-04-14 | 1988-04-14 | Productcontrol Ltd | Foredling av organiskt material |
JPH088085Y2 (ja) * | 1990-04-06 | 1996-03-06 | 健 鈴木 | オガライト成型機 |
JPH0459891A (ja) * | 1990-06-28 | 1992-02-26 | Hideo Murakami | バイオコールの工業的製法 |
US5435983A (en) * | 1990-07-02 | 1995-07-25 | University Of Hawaii | Process for charcoal production from woody and herbaceous plant material |
US5250080A (en) * | 1992-10-13 | 1993-10-05 | Corpoven, S.A. | Process for manufacturing a solid fuel |
JPH088085A (ja) | 1994-06-15 | 1996-01-12 | Matsushita Electric Works Ltd | 誘導灯装置 |
US5599360A (en) * | 1994-12-08 | 1997-02-04 | Stillman; Robert O. | Method for the manufacture of char-containing articles |
US5643342A (en) * | 1995-08-02 | 1997-07-01 | Pelletech Fuels, Inc. | Fuel pellet and method of making the fuel pellet |
DE19631201C2 (de) * | 1996-08-02 | 2001-07-05 | Rainer Buchholz | Verfahren und Reaktor zur Umwandlung von Biomasse in flüssige, feste oder gasförmige Brennstoffe und Chemierohstoffe |
US6506223B2 (en) * | 1997-12-05 | 2003-01-14 | Waste Technology Transfer, Inc. | Pelletizing and briquetting of combustible organic-waste materials using binders produced by liquefaction of biomass |
US5916826A (en) * | 1997-12-05 | 1999-06-29 | Waste Technology Transfer, Inc. | Pelletizing and briquetting of coal fines using binders produced by liquefaction of biomass |
JP3837490B2 (ja) * | 2002-01-15 | 2006-10-25 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | バイオマス半炭化圧密燃料前駆体およびバイオマス半炭化圧密燃料の製造方法 |
JP3760228B2 (ja) * | 2002-01-23 | 2006-03-29 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 高発熱量炭化物の製造法 |
JP2004043517A (ja) * | 2002-05-22 | 2004-02-12 | Chugoku Shinsho Fukudai Chikumoku Yugenkoshi | 高密度竹炭材 |
JP2005126573A (ja) * | 2003-10-24 | 2005-05-19 | Hitachi Eng Co Ltd | 植物系バイオマス炭の生成装置 |
-
2005
- 2005-01-24 WO PCT/JP2005/000880 patent/WO2006077652A1/ja not_active Application Discontinuation
-
2006
- 2006-01-24 CN CN200680002863.6A patent/CN101107344B/zh active Active
- 2006-01-24 RU RU2007132013/04A patent/RU2355739C1/ru active
- 2006-01-24 BR BRPI0614027A patent/BRPI0614027B1/pt active IP Right Grant
- 2006-01-24 EP EP06712201A patent/EP1857532A4/en not_active Withdrawn
- 2006-01-24 WO PCT/JP2006/300985 patent/WO2006078023A1/ja active Application Filing
- 2006-01-24 KR KR1020077016952A patent/KR100926918B1/ko active IP Right Grant
- 2006-01-24 JP JP2006553989A patent/JP4088933B2/ja active Active
-
2007
- 2007-07-23 US US11/880,649 patent/US8211274B2/en active Active
-
2012
- 2012-06-01 US US13/486,665 patent/US8747495B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4088933B2 (ja) | 2008-05-21 |
RU2007132013A (ru) | 2009-03-10 |
BRPI0614027A2 (pt) | 2011-03-01 |
CN101107344B (zh) | 2014-08-27 |
CN101107344A (zh) | 2008-01-16 |
EP1857532A1 (en) | 2007-11-21 |
US20080051614A1 (en) | 2008-02-28 |
KR20070095361A (ko) | 2007-09-28 |
WO2006078023A1 (ja) | 2006-07-27 |
US8211274B2 (en) | 2012-07-03 |
WO2006077652A1 (ja) | 2006-07-27 |
KR100926918B1 (ko) | 2009-11-17 |
US8747495B2 (en) | 2014-06-10 |
BRPI0614027B1 (pt) | 2016-06-07 |
EP1857532A4 (en) | 2011-01-05 |
US20120240456A1 (en) | 2012-09-27 |
RU2355739C1 (ru) | 2009-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4088933B2 (ja) | バイオマス固形物及びその製造方法 | |
Riva et al. | Analysis of optimal temperature, pressure and binder quantity for the production of biocarbon pellet to be used as a substitute for coke | |
Wu et al. | High-strength charcoal briquette preparation from hydrothermal pretreated biomass wastes | |
US9478324B1 (en) | Systems and methods for producing biochar-based products | |
Mopoung et al. | Characterization and evaluation of charcoal briquettes using banana peel and banana bunch waste for household heating | |
CN101280236A (zh) | 一种清洁型煤及其快速生产方法 | |
de Oliveira Maia et al. | Characterization and production of banana crop and rice processing waste briquettes | |
CN101270290A (zh) | 一种机制木炭生产工艺 | |
JP2010534121A (ja) | 固形ごみを徹底してリサイクル利用する処理方法 | |
CN104726158B (zh) | 低能耗生产致密生物质燃料的方法和优质致密生物质燃料 | |
Yiga et al. | Thermogravimetric analysis of agricultural residue carbonized briquettes for domestic and industrial applications | |
CN101538499A (zh) | 一种复合型煤及其生产方法 | |
JP5474236B1 (ja) | 燃料用材料の加熱処理方法 | |
JP2002129167A (ja) | 冶金用低密度成形コークスの製造方法 | |
Sutapa et al. | Torrefaction for improving quality of pellets derived from calliandra wood | |
JP2018030920A (ja) | 廃棄物系バイオマスを高温で酸化して熱源として利用するための方法 | |
Inuma et al. | Production and optimization of briquettes from sugarcane bagasse using blends of waste paper and clay as binders | |
Riva | Production and application of sustainable metallurgical biochar pellets | |
JP6940052B2 (ja) | バイオマス燃料体の製造方法およびその方法により製造されたバイオマス燃料体 | |
CN114657001B (zh) | 一种烧结用复合燃料的制造方法 | |
Singh et al. | Rice straw biomass conversion into biochar as a potential solid fuel with high heating value using microwave vacuum pyrolysis technology | |
CN118064199A (zh) | 一种油茶壳成型燃料及其制备方法 | |
Ogunjobi et al. | Burning characteristics of briquette produced from sawdust of Ficus exasperata and cassava peel using different binders | |
Venkatachalam et al. | Torrefaction and Pelletization of Lignocellulosic Biomass for Energy Intensified Fuel Substitute | |
JP6691508B2 (ja) | 固体燃料の製造方法及び固体燃料 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070514 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070514 |
|
A529 | Written submission of copy of amendment under article 34 pct |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A5211 Effective date: 20070427 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20070612 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070702 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071004 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070629 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20071011 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080121 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080215 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4088933 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110307 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120307 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120307 Year of fee payment: 4 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120307 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130307 Year of fee payment: 5 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130307 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140307 Year of fee payment: 6 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |