特許 6525100 バイオマス固体燃料製造方法およびバイオマス固体燃料製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6525100

(24)【登録日】2019年5月17日

(45)【発行日】2019年6月5日

(54)【発明の名称】バイオマス固体燃料製造方法およびバイオマス固体燃料製造装置

(51)【国際特許分類】

   C10L 5/44 20060101AFI20190527BHJP

   C10B 47/30 20060101ALI20190527BHJP

   C10B 53/02 20060101ALI20190527BHJP

【ＦＩ】

   C10L5/44

   C10B47/30

   C10B53/02

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2018-158583(P2018-158583)

(22)【出願日】2018年8月27日

【審査請求日】2018年9月27日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000000206

【氏名又は名称】宇部興産株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128381

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 義憲

(74)【代理人】

【識別番号】100145012

【弁理士】

【氏名又は名称】石坂 泰紀

(72)【発明者】

【氏名】平岩 友祐

(72)【発明者】

【氏名】林 茂也

(72)【発明者】

【氏名】大井 信之

【審査官】 森 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０９８０９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０６７７８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／０５０９６４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−３００１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０３０８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４９−０１５６９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ１０Ｌ ５／４４

Ｃ１０Ｂ ４７／３０

Ｃ１０Ｂ ５３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原料バイオマスを成型したバイオマス成型体を外熱式のロータリーキルンにおいて炭化する、加熱工程を有するバイオマス固体燃料製造方法であって、
前記ロータリーキルンは、キルン本体のうち上流側に設けられ、かつ外周に加熱部が設けられていない非加熱帯と、
前記非加熱帯よりも下流側に設けられ、かつ外周に前記加熱部が設けられている加熱帯と、を有し、
前記非加熱帯は、内周面にスパイラルブレードを備え、
前記加熱帯は、内周面にリフターブレードを備え、
前記加熱工程において、前記キルン本体の前記非加熱帯に対して前記バイオマス成型体を導入する、バイオマス固体燃料製造方法。

【請求項2】

前記ロータリーキルンは、前記キルン本体の外周に前記加熱部が設けられた加熱帯における炭化温度が、３００℃未満である、請求項１に記載のバイオマス固体燃料製造方法。

【請求項3】

原料バイオマスを成型したバイオマス成型体を炭化する外熱式のロータリーキルンを含むバイオマス固体燃料製造装置であって、
前記ロータリーキルンは、キルン本体のうち上流側に設けられ、かつ外周に加熱部が設けられていない非加熱帯と、
前記非加熱帯よりも下流側に設けられ、かつ外周に前記加熱部が設けられている加熱帯と、を有し、
前記非加熱帯は内周面にスパイラルブレードを備え、
前記加熱帯は、内周面にリフターブレードを備える、バイオマス固体燃料製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バイオマス固体燃料製造方法およびバイオマス固体燃料製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、木質系のバイオマス固体燃料を製造する方法として、バイオマスを成型した後に、加熱する方法が検討されている。（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１６／０５６６０８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の方法でバイオマス固体燃料を製造する場合、バイオマスの加熱には一般的に外熱式の加熱炉が用いられる。しかしながら、加熱炉に対して成型したバイオマスを投入すると、加熱炉の前段においてバイオマスから生じる水蒸気等によりバイオマスの成型が崩れ、バイオマスが加熱炉に付着する可能性がある。また、崩れたバイオマスを加熱して得られるバイオマス固体燃料は、自己発熱性が高くなる可能性がある。

【0005】

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、製造時の崩壊を抑制しつつ自己発熱性の上昇が防がれたバイオマス固体燃料を製造可能なバイオマス固体燃料製造方法およびバイオマス固体燃料製造装置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】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るバイオマス固体燃料製造方法は、原料バイオマスを成型したバイオマス成型体を外熱式のロータリーキルンにおいて炭化する、加熱工程を有するバイオマス固体燃料製造方法であって、前記ロータリーキルンは、キルン本体のうち上流側に設けられ、かつ外周に加熱部が設けられていない非加熱帯を有し、前記非加熱帯は、内周面にスパイラルブレードを備え、前記加熱工程において、前記キルン本体の前記非加熱帯に対して前記バイオマス成型体を導入する。

【0007】

また、本発明の一形態に係るバイオマス固体燃料製造装置は、原料バイオマスを成型したバイオマス成型体を炭化する外熱式のロータリーキルンを含むバイオマス固体燃料製造装置であって、前記ロータリーキルンは、キルン本体のうち上流側に設けられ、かつ外周に加熱部が設けられていない非加熱帯を有し、前記非加熱帯は内周面にスパイラルブレードを備える。

【0008】

上記のバイオマス固体燃料製造方法およびバイオマス固体燃料製造装置によれば、バイオマス成型体を炭化するロータリーキルンにおける上流側の非加熱帯において、内周面にスパイラルブレードが設けられる。このため、ロータリーキルンに投入されたバイオマス成型体は、外周に加熱部が設けられていない非加熱帯においては、スパイラルブレードによって下流側へ速やかに移動する。したがって、バイオマス成型体が非加熱帯において崩壊することを防ぐことができるため、崩壊したバイオマス成型体が炭化して自己発熱性が上昇することを防ぐことができる。このように、上記のバイオマス固体燃料製造方法およびバイオマス固体燃料製造装置によれば、製造時の崩壊を抑制しつつ自己発熱性の上昇が防がれたバイオマス固体燃料を製造可能となる。

【0009】

ここで、前記ロータリーキルンは、前記キルン本体の外周に前記加熱部が設けられた加熱帯における炭化温度が、３００℃未満である態様とすることができる。

【0010】

ロータリーキルンの加熱帯における炭化温度が３００℃未満である場合、加熱帯に隣接する非加熱帯の温度上昇が抑制されるため、バイオマス成型体の加熱時に発生する水蒸気の凝縮が比較的起こりやすい。このようなロータリーキルンでは、非加熱帯においてバイオマス成型体に対して水分が付着し、崩壊が促進される可能性がある。これに対して、上流側の非加熱帯において内周面にスパイラルブレードが設けられることで、バイオマス成型体が非加熱帯において崩壊することを好適に防ぐことができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、製造時の崩壊を抑制しつつ自己発熱性が低減されたバイオマス固体燃料を製造可能なバイオマス固体燃料製造方法およびバイオマス固体燃料製造装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本発明の一形態に係るバイオマス固体燃料の製造方法の概要を説明するフロー図である。

【図2】図２は、本発明の一形態に係るバイオマス固体燃料製造装置の概要構成図である。

【図3】図３は、ロータリーキルンのキルン本体内部を説明する図である。

【図4】図４（ａ）および図４（ｂ）は、キルン本体内部のブレードについて説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

【0014】

図１は、本発明の一形態に係るバイオマス固体燃料の製造方法の概要を説明するフロー図である。図１に示すように、バイオマス固体燃料の原料となるバイオマスは、粉砕工程（Ｓ０１）および成型工程（Ｓ０２）を経てペレット状にバイオマス成型体（White Pellet：以下、「ＷＰ」という）となる。このＷＰは、加熱工程（Ｓ０３）において加熱されることで炭化され、バイオマス固体燃料（Pelletizing Before Torrefaction：以下、「ＰＢＴ」という）となる。このＰＢＴは、必要に応じて、分級・冷却工程（Ｓ０４）を経て製品となる。

【0015】

粉砕工程（Ｓ０１）は、原料となるバイオマス（原料バイオマス）を破砕後粉砕する工程である。原料となるバイオマスの種類は特に限定されず、木質系および草木系から選択することができる。原料となるバイオマスの樹種および部位等は特に限定されないが、例えば、一態様として、ゴムの木、アカシア、フタバガキ科の樹種、ラジアータパイン、ならびに、カラマツ、スプルース、およびカバノキの混合物からなる群から選ばれる少なくとも１種を含む原料とすることができる。カラマツ、スプルース、およびカバノキはそれぞれ単独で原料のバイオマスとして用いてもよいが、これらのうちの２種以上、好ましくは３種の混合物として用いることができる。また、スプルース，マツ，モミの混合物からなる群から選ばれる少なくとも１種（２種または３種の混合物でもよい）を含む原料とすることができる。

【0016】

また、原料として、上記以外のその他の樹種をさらに含んでもよい。本発明の一態様においては、原料のバイオマスの総重量に対する、ゴムの木、アカシア、フタバガキ科の樹種、ラジアータパイン、ならびに、カラマツ、スプルース、およびカバノキの混合物からなる群から選ばれる１種以上の含有量が、５０重量％以上であることが好ましく、８０重量％以上であることがより好ましく、１００重量％であってもよい。

【0017】

なお、原料として、米松、米栂、杉、桧、欧州アカマツ、アーモンド古木、アーモンド殻、胡桃殻、サゴヤシ、ＥＦＢ（パーム油加工残渣の空果房）、メランティ等を用いてもよい。

【0018】

粉砕後のバイオマスの粒径は、特に限定されないが、平均で約１００μｍ〜３０００μｍ、好ましくは平均で４００μｍ〜１０００μｍとすることができる。なお、バイオマス粉の粒径の測定方法は公知の測定方法を用いてよい。

【0019】

成型工程（Ｓ０２）は、公知の成型技術を用いて、粉砕されたバイオマスを塊状に成型する工程である。成型後のバイオマスの塊状物であるバイオマス成型体（ＷＰ）は、ペレットまたはブリケットとすることができる。ＷＰの大きさは適宜変更することができる。なお、成型工程では、バインダ等の結合剤は添加されず、粉砕されたバイオマスを圧縮・加圧することで成型される。

【0020】

加熱工程（Ｓ０３）は、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、強度および耐水性を有するバイオマス固体燃料（ＰＢＴ）とする工程である。加熱工程は、後述のバイオマス固体燃料製造装置１００を用いて行われる。

【0021】

なお、加熱温度（キルン本体２０内におけるＰＢＴの加熱温度：炭化温度ともいう）は、原料となるバイオマスおよび塊状物の形状、大きさによって適宜決定されるが、３００℃未満とされる。２００℃以上３００℃未満がより好ましい。より好ましくは２３０℃以上３００℃未満である。さらに、２３０℃〜２８０℃であれば好ましい。また、加熱工程における加熱時間は、特に限定されないが、０．２時間〜３時間とすることができる。

【0022】

分級・冷却工程（Ｓ０４）は、加熱工程により得られたＰＢＴを製品化するため、分級および冷却を行う工程である。分級および冷却は省略してもよいし、いずれかの工程のみを実施してもよい。必要に応じて分級・冷却されたＰＢＴが固体燃料製品となる。

【0023】

加熱工程（Ｓ０３）の後に得られたバイオマス固体燃料は、水中に浸漬した際の浸漬水のＣＯＤ（化学的酸素要求量）が、３０００ｐｐｍ以下であることが好ましい。ここで、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）（単に、「ＣＯＤ」とも記載する）とは、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したがって行い、ＪＩＳ Ｋ０１０２（２０１６）−１７によって分析したＣＯＤ値のことをいう。

【0024】

また、加熱工程後に得られたバイオマス固体燃料は、ＪＩＳ Ｍ ８８０１に基づく粉砕性指数（ＨＧＩ）が、１５以上６０以下であることが好ましく、より好ましくは２０以上６０以下である。また、バイオマス固体燃料は、ＢＥＴ比表面積が０．１５ｍ^２／ｇ〜０．８ｍ^２／ｇであることが好ましく、０．１５ｍ^２／ｇ〜０．７ｍ^２／ｇであることがより好ましい。また、バイオマス固体燃料は、水中浸漬後の平衡水分が１５ｗｔ％〜６５ｗｔ％であることが好ましく、１５ｗｔ％〜６０ｗｔ％であることがより好ましい。

【0025】

また、加熱工程後に得られたバイオマス固体燃料は、燃料比（固定炭素／揮発分）が０．２〜０．８、無水ベース高位発熱量が４８００ｋｃａｌ／ｋｇ〜７０００ｋｃａｌ／ｋｇ、酸素Ｏと炭素Ｃのモル比Ｏ／Ｃが０．１〜０．７、水素Ｈと炭素Ｃのモル比Ｈ／Ｃが０．８〜１．３となる。加熱工程後のバイオマス固体燃料の物性値が該範囲内にあることにより、貯蔵時の排水中のＣＯＤを低減しつつ粉化を低減し、貯蔵時のハンドリング性を向上させることができる。なお、バイオマス固体燃料の物性値は、例えば、原料として用いるバイオマスの樹種、その部位、加熱工程における加熱温度等を調整することにより、上記の範囲とすることができる。なお本明細書における工業分析値、元素分析値、高位発熱量はＪＩＳ Ｍ ８８１２、８８１３、８８１４に基づく。

【0026】

また、加熱工程後に得られたバイオマス固体燃料は、自己発熱性試験の最高到達温度が２００℃未満となる。なお、自己発熱性試験は、「国際連合：危険物輸送に関する勧告：試験方法および判定基準のマニュアル：第５版：自己発熱性試験」に規定されている試験である。

【0027】

ここで、加熱工程（Ｓ０３）で使用するバイオマス固体燃料製造装置１００について図２〜図４を参照しながら説明する。図２は、加熱工程で使用されるバイオマス固体燃料製造装置を説明する概略構成図である。図２に示すように、バイオマス固体燃料製造装置１００は、ホッパ１およびロータリーキルン２（加熱炉）を有する。ホッパ１およびロータリーキルン２に係る制御は、制御部（図示せず）により制御される。

【0028】

ホッパ１は、バイオマス成型体（ＷＰ）を貯蔵する機能を有する。ホッパ１に貯蔵されたＷＰは、ロータリーキルン２に順次供給され、ロータリーキルン２において加熱される。ＷＰを加熱することにより、バイオマス固体燃料（ＰＢＴ）が製造される。ロータリーキルン２により製造されたＰＢＴは、コンベア３により搬送される。

【0029】

ロータリーキルン２は、所謂外熱式である。ロータリーキルン２は、被加熱物であるＷＰを内部に導入して加熱（低温炭化）させるキルン本体２０と、キルン本体２０を加熱する加熱部とを有する。加熱部とは、外部熱源４からの熱ガスをキルン本体２０の外周側に設けられたガス入口２１から供給し、熱ガス経路２３を経て、ガス出口２２から排出する。キルン本体２０の周囲に熱ガス経路２３が設けられているため、キルン本体２０の内部は、間接的に加熱される。すなわち、熱ガス経路２３が、ロータリーキルン２においてキルン本体２０を加熱する加熱部として機能する。制御部（図示せず）により外部熱源４を制御することで、熱ガス経路２３のガス入口２１における温度を適宜変更し、ロータリーキルン２のキルン本体２０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（ＷＰ）の移動方向（ホッパ１側からコンベア３側へ向かう方向）と、熱ガスの移動方向と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。

【0030】

キルン本体２０は略円筒形状であり、一方側の端部から内部に被加熱物であるバイオマス成型体（ＷＰ）が導入されて、加熱（低温炭化）後のバイオマス固体燃料（ＰＢＴ）が他方側の端部から排出される。キルン本体２０は、上流側のローラ２５および下流側のローラ２６により、ＷＰの移動方向に延びる軸線を中心として回動可能に支持されている。すなわち、キルン本体２０の中心軸がキルン本体２０の回動軸となる。キルン本体２０の外周に配置される熱ガス経路２３は、ローラ２５，２６とは重ならない位置、すなわち、ローラ２５，２６間に設けられる。そのため、熱ガス経路２３よりも上流側（ローラ２５と干渉する領域）および熱ガス経路２３よりも下流側（ローラ２６と干渉する領域）は、熱ガスによる加熱が困難な領域となる。そこで、キルン本体２０では、熱ガス経路２３よりも上流側の内部のブレードを、熱ガス経路２３が設けられている領域およびその下流側に設けられるブレードとは異なる形状としている。

【0031】

なお、キルン本体２０は、上流側（ホッパ１側）が上方となり、下流側（コンベア３側）が下方となるように傾斜した状態で設置される。キルン本体２０の設置角度は、キルン本体２０の大きさ、キルン本体２０内でのＷＰの移動速度等に応じて適宜変更することができる。

【0032】

図３は、ロータリーキルン２のキルン本体２０の内部構造を説明する模式図である。また、図４は、キルン本体２０の内部に設けられるブレードの形状の説明図である。

【0033】

図３に示すように、キルン本体２０の内部は、第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２、および、第３領域Ｒ３により構成される。第１領域Ｒ１および第３領域Ｒ３は、キルン本体２０の外周に熱ガス経路２３が設けられていない領域であり、非加熱帯となる。一方、第２領域Ｒ２は、キルン本体２０の外周に熱ガス経路２３が設けられている領域であり、加熱帯となる。加熱帯では、熱ガス経路２３により、キルン本体２０内が所定の温度に加熱される。

【0034】

このうち、上流側の第１領域Ｒ１には、スパイラルブレード３１が設けられている。第１領域Ｒ１よりも下流側の第２領域Ｒ２および第３領域Ｒ３には、リフターブレード３２が設けられている。なお、スパイラルブレード３１が設けられている領域とリフターブレード３２が設けられている領域との境界は、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との境界と一致していなくてもよい。したがって、例えば、スパイラルブレード３１が設けられている領域とリフターブレード３２が設けられている領域との境界が第１領域Ｒ１内に設けられていてもよい。なお、加熱帯となる第２領域Ｒ２では、キルン本体２０の内部にリフターブレード３２が設けられている構成とすることで、第２領域Ｒ２でのＰＢＴの加熱を好適に行うことができる。

【0035】

第１領域Ｒ１のスパイラルブレード３１は、キルン本体２０の回動軸方向に沿ってみたときに螺旋状に形成されている。したがって、図４（ａ）に示すように、回動軸に対して直交する断面において、スパイラルブレード３１は、キルン本体２０の内周面２０ａに沿って延びている。キルン入口側から見ると、スパイラルブレード３１の巻回方向（スパイラルブレード３１の螺旋の方向）とキルン回転方向は互いに異なった方向に形成されている。また、スパイラルブレード３１の傾斜角（回動軸方向に対して直交する断面に対するスパイラルブレード３１が延在する角度）、および、ピッチ（内周面２０ａにおいて、軸線方向で隣接するスパイラルブレード３１間のピッチ）は、キルン本体２０の大きさ、第１領域Ｒ１の長さ、キルン本体２０の傾斜角度等に応じて適宜変更することができる。また、スパイラルブレード３１の傾斜角およびスパイラルブレード３１が設けられる領域の長さ（本実施形態の場合、第１領域Ｒ１の長さ）に応じて、ブレードの巻数を適宜変更してもよい。

【0036】

第２領域Ｒ２および第３領域Ｒ３のリフターブレード３２は、キルン本体２０の回動軸と平行な方向に沿って延び、キルン本体２０の内周面に沿って所定の間隔で複数設けられている。図４（ｂ）に示すように、複数のリフターブレード３２それぞれは、回動軸に対して直交する断面においてキルン本体２０の内周面２０ａから回動軸方向へ向けて突出する。リフターブレード３２の数および間隔は適宜変更される。

【0037】

上記の第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２、および第３領域Ｒ３を有するキルン本体２０は、加熱工程を行う際には、ローラ２５，２６により、所定の回転数で回動軸を中心に回転する。また、熱ガス経路２３に対して外部熱源４から熱ガスが供給されるため、キルン本体２０内部のうち熱ガス経路２３が周囲に設けられている第２領域Ｒ２は、熱ガスにより加熱される。

【0038】

このようなキルン本体２０内にＷＰが上流側から投入されると、まず、ＷＰは、キルン本体２０の回転に伴って、キルン本体２０内の第１領域Ｒ１を移動する。このとき、第１領域Ｒ１には内周面２０ａにスパイラルブレード３１が設けられているので、ＷＰは、スパイラルブレード３１により下流側へ押し出されながら第２領域Ｒ２方向へ移動する。

【0039】

次に、ＷＰは第２領域Ｒ２に到達すると、内周面２０ａのリフターブレード３２により上方に押し上げられながら、キルン本体２０内を移動する。キルン本体２０の回転に伴って、リフターブレード３２はＷＰを持ち上げ、重力により落下する。このように、第２領域Ｒ２では、ＷＰは、リフターブレード３２により混合されながら下流側へ移動する。また、熱ガス経路２３が外周に設けられている領域では、熱ガス経路２３を流れる熱ガスによりキルン本体２０内の空間が高温になっているため、ＷＰはキルン本体２０内でリフターブレード３２により混合されながら、加熱（低温炭化）される。これにより、ＷＰはＰＢＴとなる。

【0040】

その後、ＰＢＴは、第２領域Ｒ２と同じく内周面２０ａにリフターブレード３２が形成された第３領域Ｒ３を移動して、キルン本体２０の下流側からキルン本体２０外へ排出される。

【0041】

このように、本実施形態に係るバイオマス固体燃料製造装置１００およびバイオマス固体燃料製造装置１００を利用したバイオマス固体燃料製造方法では、バイオマス成型体（ＷＰ）を炭化するロータリーキルン２におけるキルン本体２０の上流側の非加熱帯となる第１領域Ｒ１において、内周面２０ａにスパイラルブレード３１が設けられる。このため、ロータリーキルン２のキルン本体２０に投入されたバイオマス成型体は、外周に加熱部としての熱ガス経路２３が設けられていない非加熱帯においては、スパイラルブレード３１によって下流側へ速やかに移動する。したがって、バイオマス成型体が非加熱帯において崩壊することを防ぐことができるため、崩壊したバイオマス成型体が炭化して自己発熱性が上昇することを防ぐことができる。

【0042】

従来から、バイオマス成型体をロータリーキルン２において加熱（低温炭化）させてバイオマス固体燃料を製造することは知られている。しかしながら、ロータリーキルン２の構造上、バイオマス成型体（ＷＰ）のキルン本体２０には、外熱による加熱を行う加熱帯と、外熱による加熱ができない非加熱帯と、が存在する。加熱帯ではＷＰが炭化される際に水蒸気が発生する。この水蒸気は、加熱帯と比べて温度が上昇しない非加熱帯（特に、キルン本体２０の外周に近い側）で凝縮する。凝縮した水蒸気は非加熱帯を移動するＷＰに対して付着する可能性がある。

【0043】

特に、炭化前のＷＰに水蒸気（水分）が付着すると、ＷＰは耐水性が低いため崩壊・粉化する可能性がある。この場合、炭化後のバイオマス固体燃料についても形状が崩壊しているため、所定の形状を有するバイオマス固体燃料の回収率が低下する可能性がある。また、崩壊・粉化したＷＰはキルン本体２０内の内周面やブレード等に付着する可能性があるため、ロータリーキルン２としての機能が低下する可能性がある。さらに、崩壊・粉化したＷＰがそのまま炭化して得られるバイオマス固体燃料は、成型されたＷＰと比べて熱が伝わりやすく高温での炭化が進行するため、自己発熱性が高くなる可能性があった。

【0044】

これに対して、本実施形態に係るバイオマス固体燃料製造装置１００およびバイオマス固体燃料製造装置１００を利用したバイオマス固体燃料製造方法では、キルン本体２０のうち上流側の非加熱帯、すなわち、炭化前のバイオマス成型体が移動する領域の内周面２０ａにスパイラルブレード３１が設けられる。スパイラルブレード３１が設けられる場合、従来のリフターブレードと比較して、キルン本体２０内でのバイオマス成型体の移動速度が速くなる。そのため、加熱前のバイオマス成型体に対して水蒸気が付着するリスクを減らすことができ、製造時の崩壊を抑制しつつ自己発熱性が低減されたバイオマス固体燃料を製造可能となる。

【0045】

ここで、ロータリーキルン２は、キルン本体２０の外周に加熱部が設けられた加熱帯における炭化温度が３００℃未満とすることができる。このように、ロータリーキルン２のキルン本体２０のうち加熱帯（第２領域Ｒ２）における炭化温度が３００℃未満である場合、加熱帯に隣接する非加熱帯での温度上昇が抑制されるため、バイオマス成型体の加熱時に発生する水蒸気の凝縮が比較的起こりやすい。一般的なバイオマス固体燃料の製造工程では、５００℃以上の炭化温度で加熱を行うため、加熱帯の周囲の非加熱帯も比較的高温になり、水蒸気の凝縮が起こりにくい環境であった。一方、本実施形態のバイオマス固体燃料製造装置１００のように、炭化温度が３００℃未満である場合、加熱帯の近隣の非加熱帯での温度上昇が少なくなる（例えば、１００℃未満程度）。そのため、水蒸気の凝縮が起こりやすくなり、その結果、バイオマス成型体の崩壊・粉化が促進されやすい状況であった。このようなロータリーキルン２において、本実施形態で説明したように、上流側の非加熱帯において内周面にスパイラルブレード３１を設ける構成とした場合、従来のロータリーキルンと比較して、バイオマス成型体の崩壊・粉化を防ぐ効果が顕著となり、より効果的に、製造時の崩壊を抑制しつつ自己発熱性が低減されたバイオマス固体燃料を製造可能となる。

【0046】

ただし、キルン本体２０での炭化温度が３００℃以上であっても、上記実施形態で説明した構成を適用することができる。また、キルン本体２０での炭化温度が３００℃以上である場合も、上記実施形態で説明した構成を適用することで、製造時の崩壊を抑制しつつ自己発熱性が低減されたバイオマス固体燃料を製造可能となるという効果が得られる。

【0047】

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。

【0048】

例えば、ロータリーキルン２を含むバイオマス固体燃料製造装置１００の各部の構成および配置等は適宜変更することができる。例えば、バイオマス成型体の投入口、バイオマス固体燃料の排出口等の形状や配置についても適宜変更することができる。

【符号の説明】

【0049】

１…ホッパ、２…ロータリーキルン、３…コンベア、４…外部熱源、２０…キルン本体、２０ａ…内周面、２１…ガス入口、２２…ガス出口、２３…熱ガス経路、３１…スパイラルブレード、３２…リフターブレード。

【要約】

【課題】製造時の崩壊を抑制しつつ自己発熱性が低減されたバイオマス固体燃料を製造可能とする。
【解決手段】バイオマス固体燃料製造方補は、原料バイオマスを成型したバイオマス成型体を外熱式のロータリーキルンにおいて炭化する、加熱工程を有するバイオマス固体燃料製造方法であって、ロータリーキルンは、キルン本体のうち上流側に設けられ、かつ外周に加熱部が設けられていない非加熱帯を有し、非加熱帯は、内周面にスパイラルブレードを備え、加熱工程において、キルン本体の非加熱帯に対してバイオマス成型体を導入する。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】