JPWO2019069849A1 - バイオマス固体燃料 - Google Patents
バイオマス固体燃料 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2019069849A1 JPWO2019069849A1 JP2019546693A JP2019546693A JPWO2019069849A1 JP WO2019069849 A1 JPWO2019069849 A1 JP WO2019069849A1 JP 2019546693 A JP2019546693 A JP 2019546693A JP 2019546693 A JP2019546693 A JP 2019546693A JP WO2019069849 A1 JPWO2019069849 A1 JP WO2019069849A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solid fuel
- biomass
- heating
- solid
- fuel
- 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.)
- Pending
Links
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
- 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
- C10L5/442—Wood or forestry waste
-
- 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
- C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
- C10L5/06—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting
- C10L5/08—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting without the aid of extraneous binders
-
- 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
- C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
- C10L5/26—After-treatment of the shaped fuels, e.g. briquettes
- C10L5/28—Heating the shaped fuels, e.g. briquettes; Coking the binders
-
- 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
- C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
- C10L5/34—Other details of the shaped fuels, e.g. briquettes
- C10L5/36—Shape
- C10L5/363—Pellets or granulates
-
- 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
- C10L2200/00—Components of fuel compositions
- C10L2200/04—Organic compounds
- C10L2200/0461—Fractions defined by their origin
- C10L2200/0469—Renewables or materials of biological origin
-
- 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
- C10L2230/00—Function and purpose of a components of a fuel or the composition as a whole
- C10L2230/14—Function and purpose of a components of a fuel or the composition as a whole for improving storage or transport of the fuel
-
- 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
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/28—Cutting, disintegrating, shredding or grinding
-
- 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
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/30—Pressing, compressing or compacting
-
- 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
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/32—Molding or moulds
-
- 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)
- Organic Chemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Ecology (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
Description
「国際連合:危険物輸送に関する勧告:試験方法および及び判定基準のマニュアル:第5版:自己発熱性試験」に基づく自己発熱性試験における最高到達温度が200℃未満である、バイオマス固体燃料。
前記バイオマス粉の原料がアカシアを含み、バイオマス固体燃料の、無水無灰ベース揮発分が77.5wt%以上、燃料比が0.285以下である、バイオマス固体燃料;
前記バイオマス粉の原料がフタバガキ科の樹種を含み、バイオマス固体燃料の、無水無灰ベース揮発分が77.2wt%以上、燃料比が0.295以下である、バイオマス固体燃料;
前記バイオマス粉の原料がラジアータパインを含み、バイオマス固体燃料の、無水無灰ベース揮発分が77.5wt%以上、燃料比が0.295以下である、バイオマス固体燃料;
前記バイオマス粉の原料がカラマツとスプルースとカバノキとの混合物を含み、バイオマス固体燃料の、無水無灰ベース揮発分が71.0wt%以上、燃料比が0.405以下である、バイオマス固体燃料、または
前記バイオマス粉の原料がスプルースとマツとモミとの混合物を含み、バイオマス固体燃料の、無水無灰ベース揮発分が74.3wt%以上、燃料比が0.34以下である、バイオマス固体燃料である、
上記1ないし3のいずれかに記載のバイオマス固体燃料。
バイオマス固体燃料の特性は、原料として用いるバイオマスの樹種によって、好適な範囲を定めてもよい。以下、バイオマス原料の種類と得られる固体燃料の性状、およびその製造方法について、好ましい範囲をそれぞれ記載するが、これらは一例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明の一態様として、原料がゴムの木を含む場合のバイオマス固体燃料(以下、固体燃料aと記載することがある)の性状は以下のとおりである。なお、固体燃料aの原料中、ゴムの木の含有量は50wt%以上であるのが好ましく、70wt%以上であるのがより好ましく、80wt%以上であるのがさらに好ましく、100wt%であってもよい。
本発明の一態様として、原料がアカシアを含む場合のバイオマス固体燃料(以下、固体燃料bと記載することがある)の性状は以下のとおりである。なお、固体燃料bの原料中、アカシアの含有量は50wt%以上であるのが好ましく、70wt%以上であるのがより好ましく、80wt%以上であるのがさらに好ましく、100wt%であってもよい。
本発明の一態様として、原料がフタバガキ科の樹種を含む場合のバイオマス固体燃料(以下、固体燃料cと記載することがある)の性状は以下のとおりである。なお、固体燃料cの原料中、フタバガキ科の含有量は50wt%以上であるのが好ましく、70wt%以上であるのがより好ましく、80wt%以上であるのがさらに好ましく、100wt%であってもよい。フタバガキ科の樹種としては、例えば、セランガンバツ、メランティ、クルイン、カプール等が挙げられる。固体燃料cは、さらにフタバガキ科以外の科のバイオマスを原料として含んでもよい。フタバガキ科以外の科のバイオマスは、特に限定されないが、例えば、セプター、メルバウ等のマメ科、スカフィウム等のアオイ科等の、熱帯広葉樹であるのが好ましい。
本発明の一態様として、原料がラジアータパインを含む場合のバイオマス固体燃料(以下、固体燃料dと記載することがある)の性状は以下のとおりである。なお、固体燃料dの原料中、ラジアータパインの含有量は50wt%以上であるのが好ましく、70wt%以上であるのがより好ましく、80wt%以上であるのがさらに好ましく、100wt%であってもよい。
本発明の一態様として、原料がカラマツとスプルースとカバノキとの混合物を含む場合のバイオマス固体燃料(以下、固体燃料eと記載することがある)の性状は以下のとおりである。カラマツ、スプルースおよびカバノキの混合割合は、特に限定されないが、例えば重量比で、カラマツ:スプルース:カバノキ=30〜70:25〜65:0〜25で混合してもよい。なお、固体燃料eの原料中、カラマツ、スプルースおよびカバノキの混合物の含有量は、50wt%以上であるのが好ましく、70wt%以上であるのがより好ましく、80wt%以上であるのがさらに好ましく、100wt%であってもよい。
本発明の一態様として、原料がスプルースとマツとモミとの混合物を含む場合のバイオマス固体燃料(以下、固体燃料fと記載することがある)の性状は以下のとおりである。スプルース、マツおよびモミの混合割合は、特に限定されないが、例えば重量比で、スプルース:マツ:モミ=20〜40:30〜60:10〜40で混合してもよい。なお、固体燃料fの原料中、スプルース、マツおよびモミの混合物の含有量は、50wt%以上であるのが好ましく、70wt%以上であるのがより好ましく、80wt%以上であるのがさらに好ましく、100wt%であってもよい。
FC:固定炭素
VM:揮発分
HHV:無水ベース高位発熱量
HGI:ハードグローブ粉砕性指数
AD:気乾ベース
daf:無水無灰ベース
dry:無水ベース
[収率]
固体収率は加熱前後の重量比(100×加熱後の乾重量/加熱前の乾重量(%))、熱収率は加熱前後の発熱量比(加熱後の高位発熱量(無水ベース)×固体収率/加熱前の高位発熱量(無水ベース))である。なお、後述のとおり、各例の目標温度(加熱温度)における保持は行っていない。
各例の固体燃料につき、自動比表面積/細孔径分布測定装置(日本ベル(株)製BELSORP−min II)を用い、前処理として試料を2〜6mmにカットして容器内に充填した後に、100℃で2時間真空脱気してBET比表面積を求めた。なお吸着ガスには窒素ガスを用いた。
各バイオマス固体燃料の粉砕時間を20分として、20分後の150μm篩下の重量比を粉砕ポイントとした。なお、ボールミルはJIS M4002に準拠したものを用い、内径305mm×軸方向長さ305mmの円筒容器にJIS B1501に規定された並級ボールベアリング(Φ36.5mm×43個、Φ30.2mm×67個、Φ24.4mm×10個、Φ19.1mm×71個、Φ15.9mm×94個)を入れて70rpmの速度で回転させて測定した。数値が高い方が粉砕性は向上していることを示す。
各固体燃料につき水中浸漬前のペレット長さ(L1(mm))とペレット径(φ1(mm))を測定した。ペレット長さについては、浸漬前のペレットを固体燃料ごとに無作為に10個選択し、電子ノギス(ミツトヨ製:CD−15CX、繰り返し精度は0.01mmであり小数点2桁の部分を四捨五入した。)により測定した。なおペレット端が斜めの場合は最も先端部分までを長さとして計測した。ペレット径についても同様の電子ノギスを用いて測定した。ペレット長さと径の測定値は、10個の平均値である。
各固体燃料について、アメリカ農業工業者規格ASAE S 269.4、およびドイツ工業規格DIN EN 15210−1に準拠して機械的耐久性DUを以下の式に基づいて測定した。式中、m0は回転処理前の試料重量、m1は回転処理後の篩上試料重量であり、篩は円孔径3.15mmの板ふるいを用いた。
各固体燃料について、英国国家規格BS EN15103:2009に準拠して嵩密度BDを下記式:
BD=(m2−m1)/V
により算出した。測定には、内径167mm×高さ228mmの容器を用いた。式中m1は容器重量、m2は容器重量+試料重量、Vは容器容積である。
固体燃料を水中に浸漬した際の浸漬水のCODの測定方法、ならびに、固体燃料を水中に168時間浸漬した後の径、長さ、pH、固体水分、および機械的耐久性についての測定方法は下記のとおりである。
各バイオマス固体燃料を水中に浸漬した際の浸漬水のCOD(化学的酸素要求量)を測定した。COD測定用浸漬水試料の調製は、昭和48年環境庁告示第13号(イ)産業廃棄物に含まれる金属等の検定方法に従い、CODはJIS K0102(2010)−17によって分析した。
水中浸漬後の各固体燃料につき、水中浸漬前と同様にペレット長さ(L2(mm))とペレット径(φ2(mm))を測定した。ペレット長さについては、浸漬前に無作為に選択した10個について電子ノギス(ミツトヨ製:CD−15CX、繰り返し精度は0.01mmであり小数点2桁の部分を四捨五入した。)により測定した。なおペレット端が斜めの場合は最も先端部分までを長さとして計測した。ペレット径についても同様の電子ノギスを用いて測定した。ペレット長さと径の測定値は、10個の平均値である。
各固体燃料を固液比1:3で水中に浸漬し、pHを測定した。
各例の固体燃料を水中に浸し、168時間経過後に取り出して固体表面の水分をウェスで拭き取って固体水分を測定した。固体水分量は、
100×(水中浸漬後の固体の重量−水中浸漬後の固体の乾重量)/水中浸漬後の固体の重量
により算出した。
水中浸漬前と同様の方法により、168時間水中浸漬後の各例のペレットの機械的耐久性を測定した。
「国際連合:危険物輸送に関する勧告:試験方法および及び判定基準のマニュアル:第5版:自己発熱性試験」に基づき評価を行った。試料容器(一辺が10cmのステンレス網立方体)にバイオマス固体燃料を充填し、恒温槽内部に吊り下げ、140℃の温度で24時間連続して物質の温度を測定し、最も高い温度を「最高到達温度」とした。発火又は200℃以上にまで温度が上昇したと認められた物質は、自己発熱性物質と認めた。
以下の例a1〜a5および比較例a1〜a3においては、原料のバイオマスとして、ゴムの木を用いて下記のようにバイオマス固体燃料を製造した。
バイオマスを破砕後粉砕し、粉砕されたバイオマスを成型する成型工程およびその後の加熱工程を経てバイオマス固体燃料(PBT)を得た。いずれの工程においてもバインダーは使用されない。各例の成型工程においては、直径7.5mmのペレット形状に成型した。各実施例における加熱工程ではφ600mm電気式バッチ炉にそれぞれの原料(成型したバイオマス)を4kg投入し、2℃/minの昇温速度で各例における目標温度(表1Aにおける加熱温度)まで昇温させ、窒素パージして酸素濃度5%以下で加熱した。以下、目標温度と加熱温度は同一のものを指す。例a1〜例a5、比較例a2および比較例a3のいずれにおいても目標温度(加熱温度)における保持は行っていない(以下の例b〜例fも同様)。例a1〜例a5、および比較例a2、比較例a3の加熱工程における加熱温度と、加熱工程後に得られたバイオマス固体燃料の性状を表1Aおよび表2に示す。なお、水中浸漬後の水分は168時間浸漬後のものであるため、実質的に固体燃料内の水分は平衡に達していると看做す。
比較例a1は破砕、粉砕後に成型したのみで加熱工程を経ていない、未加熱のバイオマス固体燃料(WP)である。比較例a1についてもバインダーは不使用である。比較例a1の固体燃料の性状についても表1Aおよび表2に示す。比較例a1の未加熱のバイオマス固体燃料(WP)は、168時間の水中浸漬後、ペレットが崩壊してしまい、各性状の測定を行うことができなかった。
例b1〜例b3(PBT)、比較例b2〜b4(PBT)においては、原料のバイオマスとしてアカシアを用いて、成型工程において直径8mmのペレット形状に成型し、表1Aに記載の加熱温度にまで加熱して昇温した以外は、例a1と同様にしてバイオマス固体燃料を製造した。加熱工程後に得られたバイオマス固体燃料(例b1〜例b3、比較例b2〜b4)の性状を上述の方法により測定した。比較例b1(WP)においては、加熱工程を行わなかった以外は例b1〜b3、比較例b2〜b4と同様の原料を用いてその性状を測定した。水中浸漬後の水分は168時間浸漬後のものであるため、実質的に固体燃料内の水分は平衡に達しているとみなす。比較例b1は水中浸漬後直ちにペレットが崩壊してしまい、各性状の測定を行うことができなかった。結果を表1A及び表2に示す。
例c1〜例c4、および比較例c2(PBT)においては、原料として、フタバガキ科の樹種を主に含むバイオマス(セランガンバツ:55wt%、クルイン:24wt%、セプター:4wt%、スカフィウム:9wt%、その他の熱帯広葉樹:8wt%、各wt%は、バイオマス総重量に対する割合を示す)を用い、直径8mmのペレット形状に成型し、表1Aに記載の加熱温度にまで加熱して昇温した以外は、例a1と同様にしてバイオマス固体燃料を製造した。加熱工程後に得られたバイオマス固体燃料(例c1〜例c4、比較例c2)の性状を上述の方法により測定した。比較例c1(WP)においては、加熱工程を行わなかった以外は例c1〜c4、比較例c2と同様の原料を用いてその性状を測定した。水中浸漬後の水分は168時間浸漬後のものであるため、実質的に固体燃料内の水分は平衡に達しているとみなす。比較例c1は水中浸漬後直ちにペレットが崩壊してしまい、各性状の測定を行うことができなかった。結果を表1A及び表2に示す。
例d1〜例d4、比較例d2(PBT)においては、原料のバイオマスとしてラジアータパインを用いて、成型工程において直径6mmのペレット形状に成型し、表1Bに記載の加熱温度にまで加熱して昇温した以外は、例a1と同様にしてバイオマス固体燃料を製造した。加熱工程後に得られたバイオマス固体燃料(例d1〜例d4、比較例d2)の性状を上述の方法により測定した。比較例d1(WP)においては、加熱工程を行わなかった以外は例d1〜d4、比較例d2と同様の原料を用いてその性状を測定した。水中浸漬後の水分は168時間浸漬後のものであるため、実質的に固体燃料内の水分は平衡に達しているとみなす。比較例d1は水中浸漬後直ちにペレットが崩壊してしまい、各性状の測定を行うことができなかった。結果を表1B及び表2に示す。
例e1〜例e3、および比較例e2(PBT)においては、原料のバイオマスとしてカラマツ50wt%とスプルース45wt%とカバノキ5wt%との混合物を用いて、成型工程において直径8mmのペレット形状に成型し、表1Bに記載の加熱温度にまで加熱して昇温した以外は、例a1と同様にしてバイオマス固体燃料を製造した。加熱工程後に得られたバイオマス固体燃料(例e1〜例e3、比較例e2)の性状を上述の方法により測定した。比較例e1(WP)においては、加熱工程を行わなかった以外は例e1〜例e3、および比較例e2と同様の原料を用いてその性状を測定した。水中浸漬後の水分は168時間浸漬後のものであるため、実質的に固体燃料内の水分は平衡に達しているとみなす。比較例e1は水中浸漬後直ちにペレットが崩壊してしまい、各性状の測定を行うことができなかった。結果を表1B及び表2に示す。
例f1〜例f6、および比較例f2(PBT)においては、原料のバイオマスとしてスプルース30wt%とマツ45wt%とモミ25wt%との混合物を用いて、成型工程において直径6mmのペレット形状に成型し、表3Aに記載の加熱温度にまで加熱して昇温した以外は、例a1と同様にしてバイオマス固体燃料を製造した。加熱工程後に得られたバイオマス固体燃料(例f1〜例f6、比較例f2)の性状を上述の方法により測定した。比較例f1(WP)においては、加熱工程を行わなかった以外は例f1〜例f6、および比較例f2と同様の原料を用いてその性状を測定した。水中浸漬後の水分は168時間浸漬後のものであるため、実質的に固体燃料内の水分は平衡に達しているとみなす。比較例f1は水中浸漬後直ちにペレットが崩壊してしまい、各性状の測定を行うことができなかった。結果を表3Aおよび表3Bに示す。
上記例a(原料としてゴムの木を使用)の、例a1、例a3、比較例a2および比較例a3について、バイオマス固体燃料のワイヤーバスケット試験(上述の自己発熱性試験と同じ)における、固体燃料の固体温度と、最高到達温度の関係を図1に示す。例a1および例a3の最高到達温度は200℃未満であったが、比較例a2および比較例a3は200℃以上にまで温度が上昇した。発明者らは、このような固体燃料の加熱温度と自己発熱性との関係についてさらに詳細に検討すべく、例a1、例a3、比較例a2および比較例a3で製造した固体燃料を用いて、下記の測定を行った。
上記例a1、例a3、比較例a2および比較例a3の固体燃料の固体温度とBET比表面積との関係を図2に示す。固体温度が上昇するとBET比表面積が増加しており、温度の上昇に伴い熱分解が進み、揮発分が低下し(表1A参照)、ペレット表面で細孔が発達し、ポーラスになっていると考えられた。
さらに、固体燃料の発生ガスについて測定した。発生ガス分析は、サンプルを500mLのガラス広口瓶に95%容量となるよう充填し、セプタム付きのシリコンゴム栓で密閉した。この瓶を40℃,55%RHの恒温恒湿機に投入し、1日経過後に発生したガス(H2,O2,N2,CO,CH4,CO2)をガスクロマトグラフィーにて分析した。固体温度と、O2,CO,CO2濃度の関係をそれぞれを、図3A、図3B、および図3Cに示す。固体温度が上昇するとO2濃度が減少していることから、固体燃料の表面へのO2吸着量が増加していることが確認された(図3A)。一方、固体温度が上昇すると、COおよびCO2濃度が増加しており、吸着したO2により酸化反応(発熱反応)が進行していることが示唆された(図3B、図3C)。
さらに、本発明者らは、本発明のバイオマス固体燃料と、特許文献1に記載されているようにバイオマスを水蒸気爆砕する工程を経て得られる固体燃料の熱物性をそれぞれ調べ、本願発明のバイオマス固体燃料が着火性に優れることを見出した。着火性についての試験に用いたバイオマス固体燃料は下記のとおりである。
・例b3:アカシアを原料とし、上記例b3で得られた固体燃料(PBT)
・例c3:フタバガキ科の樹種を原料とし、上記例c3で得られた固体燃料(PBT)
・比較例q:針葉樹と広葉樹の混合物を原料のバイオマスとして水蒸気爆砕し成形した塊状物を250℃で加熱して得られた固体燃料q(特許文献1記載の製法により得られる)
TGおよびDTAは日立ハイテクサイエンス製示差熱熱重量同時測定装置STA7300を用いて測定した。カッターミルにて45−90μmに粒度調整した試料5mgを上記装置にて昇温速度5℃/minで4vol.%酸素−窒素混合ガスを200cc/minで流通させながら、600℃まで昇温し、60min保持した。
図5〜図9は欧州アカマツを原料として、上記例b3と同様の方法により得られたバイオマス固体燃料r(粉砕後ペレット状に成型したものを250℃で加熱した固体燃料(PBT))のFT−IR分析の結果を示す図である。また同じ原料を粉砕し、成型後未加熱のもの(WP)についても併せて示す。ペレットの外表面(図5)、断面中心(図6)いずれにおいてもCOOH基の量はWP>PBTであり、C=C結合の量はPBT>WPである。またアセトン抽出液(図7)へのCOOH基溶出量はWP>PBTであり、PBTは親水性のCOOH基が少ないことが示される。さらにアセトン抽出後の固体(図8)ではPBTのほうがWPよりもC=C結合が多い。したがってPBTのほうが耐水性に優れることが分かる。
さらに、本発明者らは、PATとPBTの耐水性を比較するため、これらバイオマス固体燃料について、食塩水を用いて、吸水後のナトリウムの分布を調べた。PATの試料としては、原料の欧州アカマツを250℃で加熱した後直径6mmのペレットに成型した固体燃料を用いた。PBTの試料としては、原料の欧州アカマツを直径6mmのペレットに成型した後250℃で加熱した固体燃料を用いた。PBTとPATを0.9wt%の生理食塩水に5日間浸漬した。その結果、ペレット外観は図10に示したとおり、PBTはペレット形状を保持した(図10の左)が、PATは大きく崩壊した(図10の右)。また、PATおよびPBTを、それぞれ、生理食塩水に浸漬する前と0.9wt%の生理食塩水に5日間浸漬後について、その断面をEPMA(Electron Probe MicroAnalyser)分析にかけ、Na分布を比較した。Na分布は、PBTはペレット表面にとどまり内部に浸透していないのに対し、PATでは内部にまで広く分布していた(図11参照)。これはPBTの方がPATより生理食塩水の浸入が少ないことを意味する。この結果からも、PBTは隣接するバイオマス粉同士の間隙を抽出成分の熱分解物が固架橋し、疎水性になったために水の侵入を防いでいるのに対し、PATでは、バイオマス粉同士の間隙に水が浸入できるため水がペレット内部にまで浸透し、バイオマス粉同士の間隙を押し広げた結果、崩壊に至ったと推察される。
Claims (4)
- バイオマス粉同士の接続または接着が維持され、
「国際連合:危険物輸送に関する勧告:試験方法および及び判定基準のマニュアル:第5版:自己発熱性試験」に基づく自己発熱性試験における最高到達温度が200℃未満である、バイオマス固体燃料。 - 前記固体燃料の無水無灰ベース揮発分が65.0〜95.0wt%、燃料比が0.10〜0.45である、請求項1に記載のバイオマス固体燃料。
- 水中浸漬後、バイオマス粉同士の接続または接着が維持される、請求項1または請求項2に記載のバイオマス固体燃料。
- 前記バイオマス粉の原料がゴムの木を含み、バイオマス固体燃料の、無水無灰ベース揮発分が74.0wt%以上、燃料比が0.37以下である、バイオマス固体燃料;
前記バイオマス粉の原料がアカシアを含み、バイオマス固体燃料の、無水無灰ベース揮発分が77.5wt%以上、燃料比が0.285以下である、バイオマス固体燃料;
前記バイオマス粉の原料がフタバガキ科の樹種を含み、バイオマス固体燃料の、無水無灰ベース揮発分が77.2wt%以上、燃料比が0.295以下である、バイオマス固体燃料;
前記バイオマス粉の原料がラジアータパインを含み、バイオマス固体燃料の、無水無灰ベース揮発分が77.5wt%以上、燃料比が0.295以下である、バイオマス固体燃料;
前記バイオマス粉の原料がカラマツとスプルースとカバノキとの混合物を含み、バイオマス固体燃料の、無水無灰ベース揮発分が71.0wt%以上、燃料比が0.405以下である、バイオマス固体燃料;または
前記バイオマス粉の原料がスプルースとマツとモミとの混合物を含み、バイオマス固体燃料の、無水無灰ベース揮発分が74.3wt%以上、燃料比が0.34以下である、バイオマス固体燃料である、
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のバイオマス固体燃料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022194534A JP7467577B2 (ja) | 2017-10-04 | 2022-12-05 | バイオマス固体燃料 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017194513 | 2017-10-04 | ||
JP2017194513 | 2017-10-04 | ||
PCT/JP2018/036673 WO2019069849A1 (ja) | 2017-10-04 | 2018-10-01 | バイオマス固体燃料 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022194534A Division JP7467577B2 (ja) | 2017-10-04 | 2022-12-05 | バイオマス固体燃料 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2019069849A1 true JPWO2019069849A1 (ja) | 2020-10-22 |
Family
ID=65994295
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019546693A Pending JPWO2019069849A1 (ja) | 2017-10-04 | 2018-10-01 | バイオマス固体燃料 |
JP2022194534A Active JP7467577B2 (ja) | 2017-10-04 | 2022-12-05 | バイオマス固体燃料 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022194534A Active JP7467577B2 (ja) | 2017-10-04 | 2022-12-05 | バイオマス固体燃料 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11939549B2 (ja) |
JP (2) | JPWO2019069849A1 (ja) |
KR (1) | KR102588924B1 (ja) |
AU (1) | AU2018346029B2 (ja) |
CA (1) | CA3077666A1 (ja) |
WO (1) | WO2019069849A1 (ja) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020036814A1 (en) * | 2018-08-14 | 2020-02-20 | Dsm Ip Assets B.V. | Method of reducing the self-heating propensity of biomass |
US11828164B2 (en) | 2019-04-01 | 2023-11-28 | Schlumberger Technology Corporation | Instrumented cutter |
JP2020186362A (ja) * | 2019-05-13 | 2020-11-19 | バイ ホン メイBai, Hong Mei | 固体バイオマス燃料の製造方法 |
KR20220044891A (ko) | 2019-08-08 | 2022-04-12 | 홍 메이 바이 | 고체 바이오매스 연료의 생산공정 |
GB2591789A (en) | 2020-02-06 | 2021-08-11 | Mei Bai Hong | Process for producing solid biomass fuel |
GB2599728A (en) | 2020-10-12 | 2022-04-13 | Mei Bai Hong | Process for producing solid biomass fuel |
JPWO2022172936A1 (ja) * | 2021-02-12 | 2022-08-18 | ||
GB202117376D0 (en) | 2021-12-01 | 2022-01-12 | Bai hong mei | Process for producing solid biomass fuel |
GB2615795A (en) | 2022-02-18 | 2023-08-23 | Mei Bai Hong | Process for producing solid biomass fuel |
GB2622593A (en) | 2022-09-20 | 2024-03-27 | Mei Bai Hong | Solid biomass fuel anti-coking additive |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016056608A1 (ja) * | 2014-10-07 | 2016-04-14 | 宇部興産株式会社 | バイオマス固体燃料 |
JP2016079374A (ja) * | 2014-10-22 | 2016-05-16 | 三菱重工業株式会社 | 炭化物製造システム、炭化物製造方法 |
WO2017175733A1 (ja) * | 2016-04-06 | 2017-10-12 | 宇部興産株式会社 | バイオマス固体燃料 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NZ207098A (en) | 1983-02-17 | 1986-09-10 | Univ Melbourne | Upgrading brown coal by subjecting it to shear forces |
BRPI0923508A8 (pt) | 2008-12-15 | 2017-07-11 | Zilkha Biomass Fuels Llc | Método de produção de péletes ou briquetes a partir de material contendo lignina |
CA2896771C (en) * | 2012-12-05 | 2021-01-12 | Ube Industries, Ltd. | Biomass solid fuel |
FI20145669A (fi) * | 2014-07-11 | 2016-01-12 | Peikko Group Oy | Teräspalkki |
ES2802228T3 (es) * | 2016-09-13 | 2021-01-18 | Innventia Ab | Proceso para la producción de un ácido orgánico a partir de una materia prima lignocelulósica |
-
2018
- 2018-10-01 JP JP2019546693A patent/JPWO2019069849A1/ja active Pending
- 2018-10-01 AU AU2018346029A patent/AU2018346029B2/en active Active
- 2018-10-01 WO PCT/JP2018/036673 patent/WO2019069849A1/ja active Application Filing
- 2018-10-01 CA CA3077666A patent/CA3077666A1/en active Pending
- 2018-10-01 KR KR1020207012221A patent/KR102588924B1/ko active IP Right Grant
- 2018-10-01 US US16/652,623 patent/US11939549B2/en active Active
-
2022
- 2022-12-05 JP JP2022194534A patent/JP7467577B2/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016056608A1 (ja) * | 2014-10-07 | 2016-04-14 | 宇部興産株式会社 | バイオマス固体燃料 |
JP2016079374A (ja) * | 2014-10-22 | 2016-05-16 | 三菱重工業株式会社 | 炭化物製造システム、炭化物製造方法 |
WO2017175733A1 (ja) * | 2016-04-06 | 2017-10-12 | 宇部興産株式会社 | バイオマス固体燃料 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2020115186A3 (ja) | 2022-03-16 |
US11939549B2 (en) | 2024-03-26 |
KR20200065023A (ko) | 2020-06-08 |
CA3077666A1 (en) | 2019-04-11 |
AU2018346029B2 (en) | 2022-03-03 |
KR102588924B1 (ko) | 2023-10-13 |
JP7467577B2 (ja) | 2024-04-15 |
AU2018346029A1 (en) | 2020-04-30 |
RU2020115186A (ru) | 2021-11-01 |
WO2019069849A1 (ja) | 2019-04-11 |
JP2023025203A (ja) | 2023-02-21 |
US20200239799A1 (en) | 2020-07-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPWO2019069849A1 (ja) | バイオマス固体燃料 | |
JP7003950B2 (ja) | バイオマス固体燃料 | |
JP2022000527A (ja) | バイオマス固体燃料 | |
US20190112530A1 (en) | Cooling apparatus for carbonized biomass | |
NZ747132B2 (en) | Cooling apparatus for carbonized biomass |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210805 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20220616 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220621 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220818 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20220906 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221205 |
|
C60 | Trial request (containing other claim documents, opposition documents) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60 Effective date: 20221205 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20221212 |
|
C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21 Effective date: 20221213 |
|
A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20221223 |
|
C211 | Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C211 Effective date: 20221227 |