JPWO2019069860A1

JPWO2019069860A1 - バイオマス固体燃料の製造装置およびその製造方法

Info

Publication number: JPWO2019069860A1
Application number: JP2019546699A
Authority: JP
Inventors: 友祐平岩; 茂也林; 信之大井
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 2017-10-04
Filing date: 2018-10-01
Publication date: 2020-10-22
Anticipated expiration: 2038-10-01
Also published as: RU2020115196A3; JP7348065B2; AU2018345068A1; WO2019069860A1; US20200239800A1; US11198829B2; CA3077667A1; AU2018345068B2; RU2020115196A

Abstract

自己発熱性が抑制されたバイオマス固体燃料を実現する。本発明のバイオマス固体燃料の製造装置は、バイオマス成型体を炭化してバイオマス固体燃料を得る炭化炉と、前記バイオマス固体燃料の収率を算出する収率算出部、および／または、前記炭化炉の温度を計測する温度計測部と、前記炭化炉の熱源を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記バイオマス固体燃料の自己発熱性と、前記収率および／または前記炭化炉の温度との相関に基づき、前記熱源を制御する。

Description

本発明は、バイオマス固体燃料の製造装置および製造方法に関する。

従来、特許文献１にあっては、粉砕されたバイオマスを加熱しながら加圧成形することにより半炭化し、強度に優れたバイオコークスを得ている。

特許第４０８８９３３号

固体燃料においては、ハンドリング時の発熱（自己発熱性）を抑制することが重要であるが、上記特許文献１にあっては、自己発熱性の課題及びその解決法については記載されていない。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、自己発熱性が抑制された固体燃料を実現することにある。

本発明では、バイオマス成型体を炭化してバイオマス固体燃料を得る炭化炉と、前記バイオマス固体燃料の収率を算出する収率算出部、および／または、前記炭化炉の温度を計測する温度計測部と、前記炭化炉の熱源を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記バイオマス固体燃料の自己発熱性と、前記収率および／または前記炭化炉の温度との相関に基づき、前記熱源を制御することを特徴とする。

本発明によれば、自己発熱性が抑制された固体燃料を実現できる。

本発明のバイオマス固体燃料の製造装置を用いて原料バイオマスから製品を得るまでのプロセスフローである。本発明の製造装置のシステム構成図の一態様である。ゴムの木を原料とする固体燃料の自己発熱性と収率の相関を示す図である。アカシアを原料とする固体燃料の自己発熱性と収率の相関を示す図である。フタバガキ科の樹木を原料とする固体燃料の自己発熱性と収率の相関を示す図である。ラジアータパインを原料とする固体燃料の自己発熱性と収率の相関を示す図である。カラマツ、スプルース、およびカバノキの混合物を原料とする固体燃料の自己発熱性と収率の相関を示す図である。スプルース、マツ、およびモミの混合物を原料とする固体燃料の自己発熱性と収率の相関を示す図である。実施形態１の制御フローである。実施形態２の制御フローである。実施形態３の制御フローである。

［実施形態］
（全体構成）
図１は、原料のバイオマスからバイオマス固体燃料（後述のＰＢＴ）および必要に応じて分級・冷却された製品を得るまでのプロセスフローである。原料のバイオマスは破砕、粉砕工程１１０を経た後成型工程１２０においてペレット状に成型され（後述のＷＰ）、加熱工程１３０において加熱される。成型工程１２０ではバインダー等の結合剤は添加されず、単にバイオマス粉を圧縮、加圧することで成型される。加熱工程１３０を経て得られたバイオマス固体燃料（後述のＰＢＴ）は、必要に応じ分級・冷却工程１４０を経て製品となる。

成型工程１２０を経た直後の未加熱のバイオマス成型体（ＷｈｉｔｅＰｅｌｌｅｔ：以下ＷＰと記載）は、単にバイオマス粉を加圧成型したのみであるため強度が低く、ハンドリング中に粉化しやすい。また吸水により膨張して崩壊してしまう。

そのため本発明においては、加熱工程１３０（ロータリーキルン２）でバイオマス成型体（ＷＰ）を１５０〜４００℃で加熱（低温炭化）することで、成型体としての形状を保持しつつ、強度及び耐水性を有するバイオマス固体燃料（ＰｅｌｌｅｔｉｚｉｎｇＢｅｆｏｒｅＴｏｒｒｅｆａｃｔｉｏｎ：以下ＰＢＴと記載）が製造される。なお上述の破砕、粉砕工程１１０、成型工程１２０、及び加熱工程１３０は、国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ２０１５／７８５５２に記載されたバイオマス固体燃料の製造工程を参照できる。

図２は加熱工程１３０におけるシステム構成図の一態様である。本発明のバイオマス固体燃料の製造装置はホッパ１、炭化炉としてのロータリーキルン２、制御部３を有する。ホッパ１に貯蔵されたＷＰはロータリーキルン２に供給されて加熱され、ＰＢＴ（バイオマス固体燃料）が製造される。製造後のＰＢＴはコンベア５を用いて搬送される。

本発明の一態様において、ロータリーキルン２は外熱式であり、外部熱源６からの熱ガスをキルン本体２０の外周側に設けられた入口２１から供給し、出口２２から排出することで、間接的に加熱を行う。制御部３は外部熱源６を制御することで熱ガスの入口２１における温度（熱ガス入口温度Ｔｇｉｎ）を適宜変更し、ロータリーキルン２の温度を制御する。なお図２のロータリーキルン２は被加熱物（ＰＢＴ）と熱ガスの流れが対向する向流式であるが、並流式であってもよい。なおロータリーキルン２内の酸素濃度は１０％以下となるよう設定される。

ロータリーキルン２の上流側にはＷＰの供給量Ｖ１を計測する供給量計測部３１が設けられ、下流側にはＰＢＴの製造量Ｖ２を計測する製造量計測部３２が設けられている。計測されたＷＰの供給量Ｖ１及びＰＢＴの製造量Ｖ２は制御部３に出力され、収率算出部３ａにおいてロータリーキルン２（加熱工程１３０）における収率Ｙが算出される。なお本発明における収率Ｙは、固体収率（＝重量収率）を示すものとする。

なお、ＷＰの供給量Ｖ１、ＰＢＴの製造量Ｖ２は、予め計測されたＷＰ、ＰＢＴの嵩密度と所定時間内の容積変動から算出してもよいし、重量を測定してもよい。それぞれの手法に合わせ、供給量計測部３１および製造量計測部３２は適宜変更可能である。

ロータリーキルン２のキルン本体２０内部には温度計測部４１が設けられ、キルン内部温度Ｔ１を計測する。またロータリーキルン２の出口には温度計測部４２が設けられ、キルン出口温度（製造直後のＰＢＴの温度）Ｔ２を計測する。Ｔ１，Ｔ２ともに制御部３へ出力される。本発明の一態様においては、ロータリーキルン２の温度を、キルン内部温度Ｔ１およびキルン出口温度Ｔ２のうち一方のみに基づいて決定してもよい。キルン内部温度Ｔ１のみを用いる場合は、製造装置に温度計測部４２が設けられていなくてもよく、キルン出口温度Ｔ２のみを用いる場合は、製造装置に温度計測部４１が設けられていなくてもよい。

制御部３は、入口２１における熱ガスの温度（熱ガス入口温度）を制御する。熱ガスの温度制御については公知の手法を用いる。その際、上述の収率Ｙ、温度Ｔ１，および温度Ｔ２から選ばれる少なくとも一つに基づき熱ガス入口温度Ｔｇｉｎの制御を行う。後述の実施形態１では収率Ｙに基づく制御を行い、実施形態２では温度Ｔ１及び／又はＴ２に基づく制御を行い、実施形態３では収率Ｙ、ならびに温度Ｔ１及び／又はＴ２に基づく制御を行う。

（自己発熱性制御）
固体燃料のハンドリングにおいては、貯蔵時、運搬時の発熱（自己発熱性）の低減が課題である。自己発熱性の指標として「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」に規定された自己発熱性試験があり、詳細は以下のとおりである。

１００ｍｍ立方体のステンレス製容器に試料を充填し、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。発火又は温度上昇が２００℃以上となった物質は、自己発熱性物質と認めるものとした。

バイオマス固体燃料の自己発熱性は、下記実施形態１〜３に記載するように、収率Ｙおよび／またはロータリーキルン２の温度を所定の範囲内になるように調整することにより制御することができる。

［実施形態１：収率による制御］
図３〜図７Ｂと後述の表１は、各種バイオマスを原料とするＰＢＴにつき、上記自己発熱性試験を行った際の試料の最高到達温度と収率Ｙ（「固体収率Ｙ」とも記載）との相関を示す。収率Ｙは、（１００×加熱後の乾重量／加熱前の乾重量）（％）により算出した値である。図３はゴムの木を原料としたＰＢＴの固体収率と最高到達温度との関係を示す。当該指標に基づき評価を行った際、ＰＢＴの収率Ｙと自己発熱性（上記試験に基づく温度上昇）との間に一定の相関がみられる。例えば図３および表１では、収率Ｙが下限値Ｙｍｉｎ（約７６．８％超え〜８３．４％）以上であれば自己発熱性試験における最高到達温度が２００℃未満に抑制されていることが分かる。

したがって、収率Ｙの下限値Ｙｍｉｎを予め閾値として設定し、この下限値Ｙｍｉｎ以上となるよう熱ガスの温度を制御することにより、自己発熱性を低減したＰＢＴを得ることができる。ロータリーキルン２（加熱工程１３０）の温度が高ければ収率Ｙも下がるため、収率Ｙが下限値よりも低ければロータリーキルン２の温度が高すぎると判断される。よって熱ガス入口温度Ｔｇｉｎ温度を下げる。

後述の表１に示すように、固体燃料の自己発熱による温度上昇と、固体燃料の無水無灰ベース揮発分の量との間にも相関関係がみられる。すなわち、固体燃料の揮発分（無水無灰ベース）が小さいほど、自己発熱性試験の最高到達温度は高くなる。このことは自己発熱性が増大することを示している。よって、Ｙｍｉｎを設定する際、無水無灰ベース揮発分の量を考慮してもよい。

一方収率Ｙが必要以上に高い場合はロータリーキルン２の温度が低く、ＰＢＴの炭化が不十分となってＰＢＴの強度、耐水性、貯蔵時の排水汚濁等の問題が発生する（上記ＰＣＴ／ＪＰ２０１５／７８５５２参照）。したがって収率Ｙの上限値Ｙｍａｘを予め設け、Ｙｍａｘを上回った場合は熱ガス入口温度Ｔｇｉｎの温度を上昇させる。

一態様において、Ｙｍａｘは、固体燃料を水中に浸漬した際の耐水性（水中浸漬した際ペレット形状を維持できるかどうか）に基づいて決定してもよい。水中浸漬後にペレット形状が維持できない固体燃料は、屋外貯蔵したときに雨水等により崩壊してしまいハンドリングに問題が生じてしまうため、水中浸漬してもペレット形状が維持できることが好ましい。後述の表１に示したように、収率Ｙが高すぎる（すなわちＰＢＴ製造時の加熱温度が低すぎる）と、固体燃料を水中浸漬した際バイオマス粉同士の接続または接着が維持できずにペレットが崩壊してしまう。よって、Ｙｍａｘは、バイオマス固体燃料を水中浸漬した際崩壊しない（耐水性を有する）範囲の収率のうち、最大の収率としてもよい。また、固体燃料を水中浸漬した後の機械的耐久性の値も参照してＹｍａｘを決定してもよい。Ｙｍａｘを上回った場合は熱ガス入口温度Ｔｇｉｎの温度を上昇させることにより、耐水性が向上したバイオマス固体燃料を得ることができる。

Ｙｍａｘは、上記固体燃料の耐水性に基づく基準に加えて、あるいはこれに代えて、浸漬水のＣＯＤ（化学的酸素要求量）および／またはＰＢＴのＨＧＩ（粉砕性指数）等に基づいて決定してもよい。ＣＯＤ（化学的酸素要求量）は、ＣＯＤ測定用浸漬水試料の調製を昭和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って行い、ＪＩＳＫ０１０２（２０１０）−１７によって分析したＣＯＤ値のことをいう。ＣＯＤは、収率Ｙが高すぎる（すなわちＰＢＴ製造時の加熱温度が低すぎる）と高くなり、ＰＢＴを屋外貯蔵したときに雨水等によりタール等の有機物の溶出が大きくなってしまう等の問題が発生する場合がある。よって、Ｙｍａｘは、例えば原料のバイオマスがゴムの木の場合、ＣＯＤが、好ましくは１０００ｍｇ／Ｌ以下となるような収率のうち、最大の収率としてもよい。Ｙｍａｘを上回った場合は熱ガス入口温度Ｔｇｉｎの温度を上昇させることにより、ＣＯＤが低減したバイオマス固体燃料を得ることができる。

なお、後述の表１中のアカシア、ラジアータパインを原料とする固体燃料のように、加熱温度が比較的低温のときには、加熱により一時的にＣＯＤが増加する場合がある。これは加熱温度が比較的低温であるため原料中のタール分が揮発することなく残留する一方、炭化に伴うセルロース等の分解によりタール分が溶出しやすくなっているためと考えられる。

ＨＧＩ（粉砕性指数）は、ＪＩＳＭ８８０１に基づくものであり、高いほど粉砕性が良好であることを示す。ＨＧＩは、収率Ｙが高すぎる（すなわちＰＢＴ製造時の加熱温度が低すぎる）と小さくなってしまい、燃料として使用が困難になってしまう場合がある。よって、Ｙｍａｘは、例えば、原料のバイオマスがゴムの木の場合、ＨＧＩが、好ましくは２０以上になるような収率のうち、最大の収率としてもよい。Ｙｍａｘを上回った場合は熱ガス入口温度Ｔｇｉｎの温度を上昇させることにより、ＨＧＩが上昇したバイオマス固体燃料を得ることができる。

このように、Ｙｍｉｎ≦Ｙ≦Ｙｍａｘの範囲となるよう熱ガス入口温度Ｔｇｉｎを制御することにより、所望の性状を有するＰＢＴを得ることが可能となる。

図４はアカシア、図５はフタバガキ科の樹木、図６はラジアータパイン、図７Ａはカラマツ５０ｗｔ％とスプルース４５ｗｔ％とカバノキ５ｗｔ％の混合物、図７Ｂはスプルース３０ｗｔ％とマツ４５ｗｔ％とモミ２５ｗｔ％との混合物を原料としたＰＢＴの、固体収率と最高到達温度との関係をそれぞれ示す。これらの原料についても、それぞれ、収率Ｙが所定値以上であれば自己発熱性試験における最高到達温度が２００℃未満に抑制されているため、図３のゴムの木を原料とする場合と同様に収率Ｙの下限値Ｙｍｉｎを規定した制御を行うことでＰＢＴの自己発熱性を低減させることが可能である。収率Ｙの上限値についても、ゴムの木と同様にＰＢＴの強度、耐水性、排水汚濁等を考慮して、例えば、ＰＢＴを水中に浸漬した際の耐水性、浸漬水のＣＯＤ（化学的酸素要求量）および／またはＰＢＴのＨＧＩ（粉砕性指数）等に基づいて決定する。これら以外のバイオマス原料についても、同様に収率と最高到達温度との相関を用いることで適切な制御を行うことができる。

図８は実施形態１における制御フローである。実施形態１では上述のとおりＰＢＴの収率Ｙに基づき、ロータリーキルン２の温度制御を行うものである。

ステップＳ１１では収率Ｙを算出する。

ステップＳ１２では、算出された収率Ｙが下限値Ｙｍｉｎを下回るか否かを判断する。ＹＥＳであれば収率Ｙが低く、ロータリーキルン２の温度が高すぎるとされ、ステップＳ１６において熱ガス入口温度Ｔｇｉｎを下げる。ＮＯであればステップＳ１３へ移行する。

ステップＳ１３では、収率Ｙが上限値Ｙｍａｘを上回るか否かを判断する。ＹＥＳであれば収率Ｙが高く、ロータリーキルン２の温度が低すぎるとされ、ステップＳ１４において熱ガス入口温度Ｔｇｉｎを上げる。ＮＯであればＹｍｉｎ≦Ｙ≦Ｙｍａｘであり、ロータリーキルン２の温度は適正であるとされ、ステップＳ１５において熱ガス入口温度Ｔｇｉｎを維持する。

実施形態１のフローは、公知の自動制御と同様に周期的に繰り返し実行してもよいし、必要に応じて随時繰り返してもよい。

［実施形態２：炭化炉の温度による制御］
表１は各種バイオマスを原料とするＰＢＴの収率、加熱工程１３０における加熱温度、および自己発熱性試験での最高到達温度等を示す表である。

表１中、水中浸漬後の機械的耐久性（ＤＵ）は、各固体燃料を水中に１６８時間浸漬したものについて、アメリカ農業工業者規格ＡＳＡＥＳ２６９．４、およびドイツ工業規格ＤＩＮＥＮ１５２１０−１に準拠して機械的耐久性ＤＵを以下の式：
ＤＵ＝（ｍ１／ｍ０）×１００
に基づいて測定した値である。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。表中「崩壊」と記載しているところは、水中浸漬によりバイオマス固体燃料のペレットがバイオマス粉同士の接続または接着が維持できずに崩壊してしまい、機械的耐久性の測定ができなかったことを示す。

表１から、ロータリーキルン２の温度Ｔ（加熱工程１３０における加熱温度）はＰＢＴの自己発熱性（および収率Ｙ）と相関があるため、実施形態２ではロータリーキルン２の温度（一態様において、キルン内部温度Ｔ１）に基づき制御を行う。なお、ロータリーキルン２の温度として、キルン出口温度Ｔ２を用いてもよいし、Ｔ１とＴ２を組み合わせてもよい。Ｔ１とＴ２を組み合わせる場合は、これらの平均値を用いてもよい。

具体的には自己発熱性が２００℃未満となる加熱温度Ｔ１のうち最高の温度を予めＴｍａｘとして設定する。例えばゴムの木では２５０℃以下であれば自己発熱性が２００℃未満に抑制されているため、Ｔｍａｘ＝２５０℃として制御を行う。一方、加熱温度Ｔ１が低すぎる場合は上述のとおりＰＢＴの強度、耐水性、排水汚濁等の問題が発生するため、加熱温度Ｔ１の下限値Ｔｍｉｎを予め設定し（例えばゴムの木ではＴｍｉｎ＝２００℃）、Ｔｍｉｎ≦Ｔ１≦Ｔｍａｘとなるように制御を行う。Ｔｍｉｎは、例えば、ＰＢＴを水中に浸漬した際崩壊せず、耐水性を有するＰＢＴを得られる加熱温度のうち、最低の温度としてもよく、さらに、水中浸漬後の機械的耐久性の値を参照してもよい。あるいは、Ｔｍｉｎは、浸漬水のＣＯＤ（化学的酸素要求量）および／またはＰＢＴのＨＧＩ（粉砕性指数）等に基づいて決定してもよい。Ｔｍｉｎは、例えば原料のバイオマスがゴムの木の場合、ＣＯＤが、好ましくは１０００ｍｇ／Ｌ以下となるような温度Ｔ１のうち、最低の温度としてもよい。あるいは、原料のバイオマスがゴムの木の場合、ＨＧＩが、好ましくは２０以上になるような温度Ｔ１のうち、最低の温度としてもよい。なお、実施形態２ではキルン内部温度Ｔ１を用いて説明するが、これに代えてキルン出口温度Ｔ２を用いてもよいし、Ｔ１とＴ２を適宜組み合わせてもよい。

図９は実施形態２における制御フローである。

ステップＳ２１ではキルン内部温度Ｔ１を計測する。

ステップＳ２２では、Ｔ１が下限値Ｔｍｉｎを下回るか否かを判断する。ＹＥＳであればロータリーキルン２の温度が低すぎるため、ステップＳ２６において熱ガス入口温度Ｔｇｉｎを上げる。ＮＯであればステップＳ２３へ移行する。

ステップＳ２３では、Ｔ１が上限値Ｔｍａｘを上回るか否かを判断する。ＹＥＳであればロータリーキルン２の温度が高すぎるため、ステップＳ２４において熱ガス入口温度Ｔｇｉｎを下げる。ＮＯであればＴｍｉｎ≦Ｔ１≦Ｔｍａｘであり、ロータリーキルン２の温度は適正であり、ステップＳ２５において熱ガス入口温度Ｔｇｉｎを維持する。

実施形態２のフローは、公知の自動制御と同様に周期的に繰り返し実行してもよいし、必要に応じて随時繰り返してもよい。

［実施形態３：収率および温度による制御］
図１０は実施形態３における制御フローである。収率およびロータリーキルン２の温度をともに用いることで、より高精度な制御を行うものである。なお、図１０では実施形態２と同様にキルン内部温度Ｔ１を用いて説明するが、キルン出口温度Ｔ２を用いてもよいし、Ｔ１，Ｔ２を適宜組み合わせてもよい。Ｔ１とＴ２を組み合わせる場合は、これらの平均値を用いてもよい。実施形態３において、収率Ｙの上限値Ｙｍａｘおよび下限値Ｙｍｉｎは実施形態１と同様に決定することができ、温度上限値Ｔｍａｘおよび温度下限値Ｔｍｉｎは実施形態２と同様に決定することができ、これらは、バイオマス固体燃料の製造装置の制御部に予め設定される。

ステップＳ３１では収率Ｙを算出する。

ステップＳ３２では、算出された収率Ｙが下限値Ｙｍｉｎを下回るか否かを判断する。ＹＥＳであれば収率Ｙが低く、ロータリーキルン２の温度が高すぎるため、ステップＳ３９において熱ガス入口温度Ｔｇｉｎを下げる。ＮＯであればステップＳ３３へ移行する。

ステップＳ３３では、収率Ｙが上限値Ｙｍａｘを上回るか否かを判断する。ＹＥＳであれば収率Ｙが高く、ロータリーキルン２の温度が低すぎるとされ、ステップＳ３７において熱ガス入口温度Ｔｇｉｎを上げる。ＮＯであればＹｍｉｎ≦Ｙ≦Ｙｍａｘであり収率Ｙは適正範囲にあるが、さらにキルン内部温度Ｔ１に基づく制御を行うためステップＳ３４へ移行する。

ステップＳ３４ではキルン内部温度Ｔ１を計測する。

ステップＳ３５では、Ｔ１が下限値Ｔｍｉｎを下回るか否かを判断する。ＹＥＳであればロータリーキルン２の温度が低すぎるとされ、ステップＳ３７において熱ガス入口温度Ｔｇｉｎを上げる。ＮＯであればステップＳ３６へ移行する。

ステップＳ３６では、Ｔ１が上限値Ｔｍａｘを上回るか否かを判断する。ＹＥＳであればロータリーキルン２の温度が高すぎるとされ、ステップＳ３９において熱ガス入口温度Ｔｇｉｎを下げる。ＮＯであればＴｍｉｎ≦Ｔ１≦Ｔｍａｘであり、ロータリーキルン２の温度は適正であるとされ、ステップＳ３８において熱ガス入口温度Ｔｇｉｎを維持する。

このように、実施形態３では収率Ｙが適正範囲であってもキルン内部温度Ｔ１が適正範囲にない場合は熱ガス入口温度Ｔｇｉｎを制御することが可能であり、制御精度を向上させることが可能である。

実施形態３のフローは、公知の自動制御と同様に周期的に繰り返し実行してもよいし、必要に応じて随時繰り返してもよい。

［効果］
本発明の好ましい態様とその効果について記載する。下記（１）〜（６）の態様のうち、複数の態様を組み合わせるのも好ましい。

（１）バイオマス固体燃料の製造装置は、バイオマス成型体を炭化してバイオマス固体燃料を得る炭化炉（ロータリーキルン２）と、バイオマス固体燃料の収率Ｙを算出する収率算出部３ａおよび／または炭化炉の温度（Ｔ１、Ｔ２）を計測する温度計測部４１，４２と、炭化炉の熱源６を制御する制御部３とを備え、
制御部３は、バイオマス固体燃料の自己発熱性と、収率Ｙおよび／または炭化炉の温度Ｔ１（Ｔ２、またはＴ１とＴ２との組み合わせであってもよい）との相関に基づき、熱源を制御することとした。

これにより、自己発熱性が抑制された良好な燃料を得ることができる。

（２）制御部３は、収率Ｙの下限値Ｙｍｉｎを予め備え、収率が下限値Ｙｍｉｎを下回る場合、熱源（熱ガス入口温度Ｔｇｉｎ）の温度を低下させることとした。収率と自己発熱性には強い相関がみられるため、自己発熱性が所望値以下となる収率の下限値を予め設定し、この下限値に基づき熱源の温度を制御することで効率的な生産が可能となる。

（３）制御部３は、炭化炉の温度上限値Ｔｍａｘを予め備え、炭化炉の温度が温度上限値Ｔｍａｘを超える場合、熱源の温度を低下させることとした。自己発熱性と炭化炉の温度には強い相関が見られるため、自己発熱性が所望値以下となる炭化炉の温度上限値を予め設定し、この温度上限値に基づき熱源の温度を制御することで効率的な生産を行うことができる。

（４）制御部３は、収率Ｙの上限値Ｙｍａｘを予め備え、収率Ｙが上限値Ｙｍａｘを超える場合、熱源の温度を上昇させることとした。収率が必要以上に高くなるとＰＢＴの性状が低下するため（強度、耐水性、排水汚濁等）、上限値Ｙｍａｘを設けることで所望のＰＢＴを得ることができる。

（５）制御部３は、炭化炉の温度下限値Ｔｍｉｎを予め備え、炭化炉の温度が温度下限値Ｔｍｉｎを下回る場合、熱源の温度を上昇させることとした。炭化炉の温度が低い場合もＰＢＴの性状が低下するため（強度、耐水性、排水汚濁等）、温度下限値Ｔｍｉｎを設けることで所望のＰＢＴを得ることができる。

（６）温度計測部４１、４２は、それぞれ、炭化炉内部の温度Ｔ１および炭化炉出口における温度Ｔ２を計測することとした。
炉内温度（キルン内部温度）Ｔ１および／または出口温度（キルン出口温度）Ｔ２を用いることで、制御性を向上させることができる。炉内温度Ｔ１は正確性、出口温度Ｔ２はバイオマス固体燃料の温度を直接計測できる点に利点があり、それぞれを適宜使用または組み合わせることで良好な制御特性が得られる。例えば、Ｔ１とＴ２の平均に基づき制御してもよい。

２ロータリーキルン
３制御部
３ａ収率算出部
６熱源
４１，４２温度計測部

Claims

バイオマス成型体を炭化してバイオマス固体燃料を得る炭化炉と、
前記バイオマス固体燃料の収率を算出する収率算出部、および／または、前記炭化炉の温度を計測する温度計測部と、
前記炭化炉の熱源を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記バイオマス固体燃料の自己発熱性と、前記収率および／または前記炭化炉の温度との相関に基づき、前記熱源を制御すること
を特徴とするバイオマス固体燃料の製造装置。
前記制御部は、
収率の下限値を予め備え、
前記収率算出部により算出された収率が前記下限値未満の場合、前記熱源の温度を低下させること
を特徴とする、請求項１に記載のバイオマス固体燃料の製造装置。
前記制御部は、
前記炭化炉の温度上限値を予め備え、
前記炭化炉の温度計測部により計測された温度が前記温度上限値を超える場合、前記熱源の温度を低下させること
を特徴とする、請求項１または請求項２に記載のバイオマス固体燃料の製造装置。
前記制御部は、
収率の上限値を予め備え、
前記収率算出部により算出された収率が前記上限値を超える場合、前記熱源の温度を上昇させること
を特徴とする、請求項２または３に記載のバイオマス固体燃料の製造装置。
前記制御部は、
前記炭化炉の温度下限値を予め備え、
前記炭化炉の温度が前記温度下限値未満の場合、前記熱源の温度を上昇させること
を特徴とする、請求項３または４に記載のバイオマス固体燃料の製造装置。
前記温度計測部は、前記炭化炉内部の温度および／または前記炭化炉出口における温度を計測すること
を特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のバイオマス固体燃料の製造装置。
バイオマス成型体を炭化炉で炭化してバイオマス固体燃料を得る方法であって、
前記バイオマス固体燃料の自己発熱性と、前記バイオマス固体燃料の収率および／または前記炭化炉の温度との相関に基づき、前記炭化炉の熱源を制御することを特徴とする、バイオマス固体燃料の製造方法。