JPS60240794A - 燃料ブリケツト及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、バイオマス物質といった可燃性固形有機物質
及び／又は可燃性固形産業廃棄物を主成分としてつくら
れ、フライアッシュ由来の可燃性固形結合剤を含有した
燃料ブリケットに関する○本発明はま１こ、このブリケ
ットの製造方法に関する０ 特許請求の範囲を含めて本明細書でいうバイオマス物質
とは、地質の力の影響によって著しく転化されていない
有機物由来の可燃性固形物質のことである（つまり、無
煙炭、坑口炭及び亜炭はバイオマス物質の概念から除去
されるが、泥炭は除外されない）。本発明の１こめのバ
イオマス物質の重要な出所は各種の廃棄物質であり、主
として、植物由来のもので、例えば、わら、その他の農
業廃棄物、庭園廃棄物、粉砕木材屑（小さな枝、小枝、
根）、枯れた葉又は植物、製材工場及び木材加工場から
出る廃棄物などである。しかし、厨房廃棄物、例えば馬
鈴薯の皮、野菜ぐず、ソラマメ、エントウ及びクルミな
どの殻、筋肉の小片、故紙も使用することができ、好ま
しくは、使用前に金属部分及び荒い不燃性粒子状物質が
分離除去される。特許請求の範囲を含めて本明細書でい
う可燃性固形産業廃棄物とは、特に、紙裁断層９紙、厚
板、繊維及びプラスチックのスクラップ、ダスト。

のこ屑、コルク屑、木屑、畜殺場廃棄物、各種食品産業
の廃棄物などのことである。これらの廃棄物乞使用して
ブリケットＺつくる前に、紙及びプラスチックの大きな
、再利用できる破片は通常分離除去されろ。

本明細書でいうブリケットとは、燃料として使用する１
こめに成形され、加圧された物体のことで、その形状は
無関係である。多くのバーナー型としては、直径が例え
ば１６ｎで、長さが数ｍの円筒形ベレットが適当である
。これらは押出法によって成形することができる。多く
の場合、押出法と同様に、大きな直径、例えば４〜１ｏ
ｃｎ１及び長さ例えば２０ｃｍの円筒形ブリケラトラつ
くると好都合である。その他の適当なブリケットは箱形
であってもよく、例えはれんがとほぼ同じが、それより
小でい寸法を有する。ブリケット成形機により燃料ブリ
ケラトラ成形し、加ａＥ″ｆる技術は当業者にはよく知
られているので、本明細書で特に説明する必要はない。

〔従来の技術〕

・４　′砕５ｆ″″６木屑０小５′５・小も根″）“・
ガス結合剤として５〜１５チの木炭を混合しＴこものか
ら燃料ブリケラトラ製造することは、スエーデン特許第
４０８６９号明細書から公知である。木炭はブリケット
の結合剤として作用していないと思われろ。それは、木
炭のガス結合作用が活性炭の公知の吸着作用によると考
えろべきだからである。

英国特許第１，２８６，５３２号明細書から、塵芥又は
その他の廃棄物から金属類及び微細物質を除去し、廃棄
物又は塵芥を粉砕し、乾燥し、これに微粉砕した石炭（
泥炭）又はコークス乞混合して熱量を高め、次いで結合
剤を加えた後、２２５℃より高くない温度でブリケット
に成形して燃料ブリケラトラ製造することが公知である
。この方法の簡略化がデンマーク特許第１４３，８５９
号明細書に開示されていて、その簡略化は、ブリケット
に成形される塵芥部分又は廃棄物部分乞炭塵と混合し１
こ後、この混合物をブリケットに成形することがら成る
。それによって、加圧前に塵芥又は廃棄物を加熱するこ
と及び結合剤を添加することのいずれも回避されると述
べられている。炭塵が結合剤として作用するかどうが、
又は原料自体が結合剤を必要としないような性質暑もっ
ているのかどうかは不明である。

英国特許第２，１１２，８０９Ａ号明細書には、石炭灰
に水と結合剤と？加え、この混合物を攪拌して、高石炭
含量の荒い粒子を形成きせ、この荒い粒子から高灰分の
微粒子を分離し、荒い粒子を脱水して燃料として利用で
きろようにすることにより、燃料を回収することが提案
されている。この英国特許明細書には、前記の荒い粒子
を燃料として使用する方法は説明されていないが、荒い
粒子をそのまま炭塵だき炉に使用することが意図されて
いると考えるのが正当と思われろ。

国際特許公告第ＷＯ３３１０４０４９号は、わら又はそ
の他の可燃性物質を用い１こ可燃性ピル又はブリケット
の製造方法に関するものであり、その方法の４１！！に
、結合剤としてフライアッシュを使用すること及び材料
内に少なくとも７５℃の温度、好ましくは１００〜２０
０℃の温度を発生するのに充分な王力で材料を圧縮する
ことである。従属特許請求の範囲には、圧縮圧力は好ま
しくは２５０〜２５００　ｋｐ／ａ＋ｆであることが記
載でれており、別の従属特許請求の範囲によれば、好ま
しくは「残留炭素に富む」フライアッシュが使用され、
このフライアッシュは１０チ以上の量で使用される。

「残留炭素に富む」という表現が意味する内容は十分に
定義されていないが、明細書には、約８０〜８５チの石
炭（カーボン）を保持している種類の純フライアッシュ
を圧縮することによって良好な（魅力的な）燃料ブリケ
ラトラ製造できろと記載されている。明細書の外の部分
には、８０〜９０％までの炭素を含有し１こ数種類のフ
ライアッシュが存在すると述べられている。この断片的
な情報はほとんど正しくないか、例外的な場合に関する
限り正しいに過ぎない。燃料の種類（石油１石炭。

亜炭）及び燃焼プラントの種類によって、フライアッシ
ュの炭素含量は約１０チから約５０係まで変動し、希れ
な場合に約７０チまでになる。

このＷＯ公報から、フライアッシュの炭素含量が高い程
、燃料ブリケットの炭素含量が高くなければならないこ
とが明らかと思われる。このことハ、第一に、結合剤が
高い割合のフライアッシュの場合、結合剤として少なく
とも１０チのフライアッシュの量を必要とすることから
、そして第二に、わらブリケットがわずかに５％のフラ
イアッシュを含有する場合、わずかに１０チの炭素を含
有するフライアッシュかわらブリケット成形機に使用で
きるという記載から明らかである。このことから、わら
ブリケットと「純」フライアッシュのいずれの場合も、
結合剤として作用するのはフライアッシュの灰成分であ
ると推論することができる。

しかし、バイオマスブリケット及び産業廃棄物ブリケラ
）Ｋ結合剤合剤としてフライアッシュを使用する場合に
決定的な不利益のあることが判明し１こ。この不利益と
は、フライアッシュの灰成分が、ブリケットの製造に使
用される成分機に著しく摩耗させろことである。この摩
耗は、フライアッシュ中の炭素が多い程、少ないことは
当然考えられろ。しかし、フライアッシュ中の炭素量は
前述の通り、５０−以上であるのは希か、例外的であ７
−１１こめ、そして、自明な理由から、特に、発電所及
び大型地域暖房施設といっ１こ大型プラントにおける燃
料の燃焼は、フライアッシュの炭素含量がＲ少Ｋｌるよ
うに大きな努力がされているため、極めて炭素含量の高
い種類のフライアッシユビ入手できる可能性はむしろ増
加するより減少することが予想できる。

フライアッシュは極めて様々な粒子径ｔもった個々の粒
子から成り、炭塵だきプラントから出るフライアッシュ
は３〜３００μｍの粒径であり、ばい焼炉プラント　（
火格子プラント）からのフライアッシュは５〜５００μ
ｍの粒径である。粒子は２種類あって、実質的に球形で
、しばしば中空で、はとんど無機物質から成る灰粒子と
、形状が不規則で、主として炭素から成る炭素粒子とが
ある。しかし、無機物質と炭素とが均等な量で存在する
混合粒子も発生し得る。

浮選によってフライアッシュを２つの両分、即ち、圧倒
的に多量の無機物質を含む両分と、主として石炭（炭素
）を含む両分とに分けることができるのは公知である。

特に有利なその分離方法は米国特許第４，４２６，２８
２号明細書及びその他国での対応特許、例えば英国特許
第２，０９２，９１８号又は西ドイツ特許第３，２０５
，３８５号に開示はれている。その方法はフライアッシ
ュ２少なくとも２段階で浮選することから成り、１）Ｈ
に第１段階で６−８に調節でれ、第２段階で少なくも１
　ｐＨ単位低く、好ましくはｐＨ３−５に調節される。

工程パラメーター（捕集器、起泡剤、温度、通気、薬品
添加時間）を最適化することによって、炭素画分７得ろ
ことが可能である。特許請求の範囲を含む本明細書にお
いて、この炭素に富む画分はフライアッシュコースと呼
ばれ、炭素を最高で８５係又は９０チ、あるいにそれ以
上さえ含有する。

フライアッシュコークスはフライアッシュとは呼べない
。理由は、前記の無機物理が全く存在しないか、少量、
多くても５重量係、そして通常はそれよりかなり少量し
か存在しないためである。

し１こかつて、不規則形状のコークス粒子（石炭粒子、
炭素粒子）の中に無機物質が不純物として実質的に存在
するに過ぎない。無機物質の量はまず第一にフライアッ
シュの源、部ち、燃焼してフライアッシュ乞生成させた
燃料の性質に左右される。

例外的な場合に、個々のコークス粒子の無機不純物は最
高で約３０％を構成し得るが、通常は５％又はそれ以下
から最高で約２０チを構成する。

コークス粒子は不規則な形状にも拘らず、接触するブリ
ケット成形機の各部分を、浮選で選別されて硬度がコー
クス粒子よりかなり高い無機粒子はどには摩耗させない
。

前記公告ＷＯ第８３１０４．０４９号には、結合作用の
大部分は７ライアツシユの無機成分に存することがほの
めかされているにも拘らず、フライアッシュコークスは
、ブリケットに少量使用する場合でざえ、満足な結合作
用？示す。この結合作用は、少量の黒鉛がコークス粒子
の表面に凝集されていることが顕微鏡検査によって判明
し１こ事実とおそらく関連しているであろう。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記の理由から、結合剤がフライアッシュコークスであ
り、その量が重量でブリケットの３〜５０チである場合
、バイオマス物質及び産業廃棄物といった可燃性固形有
機物質を主成分とし、フライアッシュ由来の可燃性固形
結合剤を含有したすぐれたブリケットが得られることが
判明した。フライアッシュコークスは、結合剤として作
用する点は別として、バイオマス物質又は産業廃棄物の
熱量と比較して、多くの場合にブリケットの熱量も増加
させろ。

フライアッシュでなくてフライアッシュコークスを使用
することによる利益は、ブリケットの燃料によって新１
こに生成されるフライアッシュから、フライアッシュの
浮選によって分離除去される無機物質の回収が回避され
、それによって・、煙道ガスフィルター上への付着及び
／又は問題の燃焼場所の周辺の空気汚染の減少に寄与す
ることである。

フライアッシュコークスの含量が３〜５チといつＴこ低
さのブリケラ）６！水分を吸うと容易にくずれ、シ１こ
がって長期間、特に屋外に貯蔵するのに適していない。

本発明によれば、ブリケットの主成分をなすバイオマス
物質又は産業廃棄物の性質にも幾分左右されるが、１５
〜２０重量％の含量のブリケットが極めて有利である。

しかし、場合によっては、ブリケット中に３０〜４０重
量％のフライアッシュコークスが含有されていることが
好ましい。理由は、それによって、外添で貯蔵できる程
良好な強度と極めて高い熱量と７もつ１こブリケットが
得られるからである。

〔問題点を解決する１こめの手段１作用、及び発明の効
果〕 本発明は−１：ｔこ、前記燃料ブリケットの製造方法に
も関する。この方法において、バイオマス物質といつに
可燃性固形有機物質及び／又は可燃性産業廃棄物は一必
要に応じて又は所望ならば、燃料ブリケットの製造技術
に精通している者には公知なように適当な太き名の粒子
に粉砕しＴこ後−フライアッシュ由来の結合剤と混合さ
れ、次いで、燃料ブリケットの製造技術に精通した者に
はそれ自体公知の方法でブリケットプレス機内で圧力下
及び高められ１こ温度で加圧されてブリケットに成形さ
れる。本発明によれば、この方法は、前に定義し１こフ
ライアッシュコークス乞結合剤として完成ブリケットの
重量に対して３〜５０チの量で使用することを特徴とす
る。

前に述べた通り、完成ブリケラＦの重量の１５〜２０重
量％の量でフライアッシュコークスを使用することが好
捷しい。尤も、場合によっては、完成ブリケット中のフ
ライアッシュコークスの含・量が３０〜４０重量％と高
いと有利なこともある。

本発明を実施する際、ブリケットプレス機でブリケット
を製造するために必要な高い温度は原理的には、プレス
機に使用はれる圧力の影響によって簡単に達成されるこ
とが判明した。本発明によれば、ブリケットａ料−即ち
、有機物質十プライアッシュコークス−が押出はれるノ
ズル圧力で測定して７０〜１１０Ｋｇ／ｄ、好ましくは
約９０Ｋｑ／ｃＪの圧力と、わずか中程度の予備加熱と
によって、多くの場合、押出しの間に適当な温度が得ら
れることが判明しＴこ。もちろん、ある程度、外部の温
度に左右はされる。し１こがって、外部の温度が余り低
くないときレユ、多くの場合、押出圧力は、予備加熱な
しに又は中程度の予備加熱によって、ブリケットがブリ
ケットプレス機で成形され、加圧されている間にブリケ
ラトラ適当な温度、即ち、約７０８５℃又は９０℃にす
る。しかし、本発明に従って、可燃性有機物質とフライ
アッシュとの混合物ｔ１ブリケットプレス機に入れる前
に５０〜７０℃の温度に予備加熱すれば、ブリケット製
造の１こめの比エネルギー消費量は著しく減少すること
が判明した（以下の実施例で実証されている）。

〔実施例〕

ブリケットベレツ）Ｙわらとフライアッシュコークスと
からブリケットプレス機でつくった。フライアッシュコ
ークスは米国特許第４，４２６，２８２号明細書の教゛
えに従って調製しｋもので、含水量が３５２重量％であ
つに０ わらはあらく切断し、直径８ｗ＋の開口をもつＴこ目の
大きいふるい土で粉砕しに０その含水量はｌα５重量％
であつＴこ。水分率はブリケットプレス機への供給の際
に後の表に示した水準まで補充し０ 試験はすべて新品の（摩耗していない）グイとプレスロ
ールビ用いて行った。調製したベレットはすべて直径８
ｍ、高さ５５＋ｗであった。ただし、試験Ｎｏ、１０と
１１　の場合、ペレットの高芒＆’：！６５＋ａ＋ット
化（ベレット化）された混合物中のフライアッシュコー
クスの割合、ブリケットプレス［供給される混合物に含
まれ１こわらとフライアッシュコークスの量、プレス機
に供給されるときの混合物中の全含水量、プレス機に供
給されるときの原材料の温度、ブリケット化操作の間に
プレス機で消費される比エネルギー量（ｋｗｈ　／　ｔ
ｏｎ　）　、プレス機を出るときのブリケットの温度、
及び完成ブリケットの嵩重量が挙げである。

試験Ｎ０１１　ｔ　２　＋　４　ａ　５及び６ではすべ
て品質のよいブリケット又はペレットができた０即ち、
これらは適当な硬さケ有し、湿り大気の影響下でくずれ
なかつ７こ。試験Ｎｏ、７〜９のブリケットの嵩重量は
低過ぎて、このため、貯蔵されたブリケットはくずれに
０このことは、本発明のブリケットが、フライアッシュ
の含量３０重量％の場合には満足なものでないととビ意
味するのではなく、Ｔこだ、製造条件がこの高い結合剤
含量に対して適当ではなかったことを意味する。この理
由はおそらく、わら原料の含水量が高過ぎたためである
。

、試験Ｎｏ、２と５及び特にＮｏ、３と６が示すように
、わら原料の供給温度を５０〜７０℃１ｃすると、ブリ
ケットプレス機のエネルギー消費量が大幅に減少する。

温度上昇は蒸気を加えることによって生じるので、同時
に含水量が中程度に増大し、エネルギー消費量に最も寄
与する原因はこの含水量の増大があると考えられる。フ
ライアッシュコークスの含量が５％のブリケットの場合
、この含水量の増加により、ブリケットの品質が低下し
く嵩重量に反映している通り）、フライアッシュコーク
スの含量が１５％の場合の試験Ｎｏ、４〜６の結果から
、原料の予備加熱温度が高く、それに対応して原料の含
水量が高い場合でさえ、コークスは満足できる性質を有
していた。

したがって、蒸気を加えること、したがって原料の温度
を上げることは、フライアッシュコークスの含量が５重
量％の場合には不利であるとしても、１５重量％では有
利であると考えるべきである。

しかし、蒸気を加えることは均質化又は「均し」効果が
ある。

試験Ｎｏ、１．１０及び１１のブリケット　（嵩重量７
００〜７３０匂／−）は必碩以上に硬いと認められ、そ
の結果、ブリケットプレス機のダイなど乞必要以上には
げしく摩耗する。試験Ｎｏ、　２　、４　、５及び６で
得られたブリケットは理想的と認められる。

これらはブリケットプレス機を不肖Ｖｃはげしく摩耗さ
せることがなく、貯蔵及び輸送の間にくずれないほどの
充分な機械的強度を有する。

別の実験で、フライアッシュを使用すると　（フライア
ッシュコークスと対比して）、プレス機の荷重と摩耗Ｚ
著しく増大さ騒ることがわ力・つＴこ。

フライアッシュの量が４俤の場合のエネルギー消費量は
、フライアッシュコークスｌ使用−ｊ石場合の約５０係
も高い。

以上述べた通り、可燃性固形有機物質、特にバイオマス
物質、例えば、わら又はその他の農業、園芸及び林業の
廃棄物又は家庭廃棄物、或いは微粒状産業廃棄物を主成
分とした燃料ブリケットは、含捷れる結合剤が３〜５０
重量係のフライアッシュコークスである場合、満足でき
る貯蔵及び輸送品質が得られる。フライアッシュコーク
スは、フライアッシュから、好ましくは特定条件下で浮
選によって無機成分が分離され１こ炭素に富む両分であ
る。ブリケラ）は当該技術の教えに従って、ブリケット
プレス機で製造きれる。好ましくは、押出しのノズル圧
力として７０〜１００Ｋｙ／ｃｒ７ｉが使用され、原料
は、ブリケットプレス機に供給する前に、５０〜７０℃
に予備加熱すると有利である。

出ＩＮＵ人　クリュオリドセルス力ベット・エレソン・
ア／ニス以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. バイオマス物質及び産業廃棄物といった可燃性固形有機
   物質を主成分としてつくられ、フライアッシュ由来の可
   燃性固形結合剤を含有した燃料ブリケラ）において、前
   記結合剤がフライアッシュコークスであり、その量が重
   量で前記ブリケットの３％〜５０％であることを特徴と
   する燃料ブリケット。