WO2010123141A1 - バイオマスの洗浄方法、バイオマス炭の製造方法、および竪型炉の操業方法 - Google Patents

バイオマスの洗浄方法、バイオマス炭の製造方法、および竪型炉の操業方法 Download PDF

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WO2010123141A1
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biomass
treatment
washing
water
drying
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戸村啓二
岩▲崎▼敏彦
高須展夫
浅沼稔
鶴田秀和
藤林晃夫
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Ｊｆｅスチール株式会社
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    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/10—Treatment of sludge; Devices therefor by pyrolysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
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    • C10B57/08—Non-mechanical pretreatment of the charge, e.g. desulfurization
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    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Definitions

  • the present invention relates to a method for cleaning biomass, a method for producing biomass coal by carbonizing pretreated biomass to produce biomass coal, and a method for operating a vertical furnace using the produced biomass coal.
  • Biomass is known as a carbon-free carbon source. Biomass includes timber waste generated by demolishing houses, wood-based waste generated by sawmills, pruning waste in forests, agricultural waste, and the like. As the processing and utilization methods, landfill, neglect, incineration, fuel, etc. are the main ones. Biofuel crops intended for fuel use are also known.
  • potassium or sodium may be included depending on the type of biomass that is the raw material of biomass coal.
  • the object of the present invention is to solve such problems of the prior art and to produce biomass charcoal having a low alkali metal content, even when the biomass contains alkali metals such as potassium and sodium. It is in providing the washing
  • the features of the present invention for solving such problems are as follows. (1) a first step of subjecting biomass to any one of drying treatment, softening treatment or cell membrane destruction treatment; A second step of washing the biomass subjected to the treatment of the first step with water; A method for cleaning biomass. (2) The method for washing biomass according to (1), wherein the first step comprises applying a softening treatment or a cell membrane destruction treatment by subjecting the biomass to a pressure exceeding atmospheric pressure. (3) The method for cleaning biomass according to (2), wherein the pressurizing treatment includes pressurizing at a pressure of 2 ⁇ 10 5 N / m 2 or more. (4) The method for cleaning biomass according to (2) or (3), wherein the pressurizing treatment includes pressurizing using pressurized water vapor.
  • the first step comprises performing either softening treatment or cell membrane destruction treatment, The method for washing biomass according to any one of (2) to (4), wherein the method includes a drying treatment for drying the biomass that has been subjected to the treatment in the first step before the second step.
  • the method for cleaning biomass according to (1) wherein the first step includes performing drying treatment by maintaining the biomass at a temperature of 60 ° C. or higher.
  • the first step consists of performing a drying process,
  • the second step consists of washing the dried biomass while crushing it, The biomass cleaning method according to (1).
  • a biomass charcoal production method comprising dry-distilling the washed biomass using the biomass washing method according to any one of (1) to (8).
  • (11) A vertical furnace characterized in that biomass coal produced by using the production method according to (9) or (10) is blown from a tuyere of a vertical furnace as biomass coal for vertical furnace injection. Operation method.
  • biomass having a low alkali metal content can be obtained and biomass charcoal having a low alkali metal content can be produced.
  • air permeability in a vertical furnace that uses biomass charcoal is improved.
  • biomass containing alkali metal can be used as biomass charcoal for vertical furnace blowing by dry distillation, and the reuse of biomass can be promoted, contributing to the reduction of carbon dioxide emissions.
  • the biomass is subjected to a pressure treatment exceeding atmospheric pressure, and then washed with water. Since alkali metals such as potassium and sodium contained in biomass do not adhere to the biomass surface, it is difficult to sufficiently reduce the alkali metal content by simply washing with water. However, by applying a pressure treatment before washing with water and releasing the pressure after that, the biomass is softened and the cell membrane is destroyed, so that the alkali metal can be removed by washing with water.
  • the pressurization treatment is effective as long as it exceeds the atmospheric pressure, but if it is pressurized at a pressure of 2 ⁇ 10 5 N / m 2 or more, the effect of removing alkali metal in the subsequent water washing is large and effective. It is preferable to pressurize at a pressure of 1 ⁇ 10 6 N / m 2 or less. It is not economical to pressurize at a pressure exceeding 1 ⁇ 10 6 N / m 2 due to increased equipment costs and operating costs.
  • the pressure treatment time is preferably 30 minutes or longer, more preferably 1 hour or longer. From the viewpoint of the effect of the pressure treatment, the pressure treatment time is preferably within 5 hours.
  • the pressure treatment is preferably performed using water vapor.
  • the pressure treatment using water vapor can be performed, for example, by introducing pressurized saturated water vapor into a treatment tank sealed with biomass.
  • the water washing treatment may be performed by immersing the biomass in water, but it is preferable to add an acid such as sulfuric acid to the water to make the pickling treatment. Since the cell membrane of biomass is destroyed by pickling, the alkali metal removal effect is further improved.
  • Biomass is a general term for a certain amount of accumulated animal and plant resources and wastes originating from them (excluding fossil resources).
  • the biomass used in the present invention includes agricultural, forestry, livestock, and fisheries. Any biomass that is pyrolyzed to produce carbide, such as a system or a waste system, can be used. It is preferable to use biomass having a high effective calorific value, and it is preferable to use woody biomass.
  • Woody biomass includes papermaking by-products such as pulp black liquor and chip dust, lumber by-products such as bark and sawdust, forest land remnants such as branches, leaves, treetops, and end mills, cedar, cypress, pine, etc.
  • Forest products such as thinned timber, edible fungi from special forest products such as hodwood, firewood charcoal such as shii, konara, pine, forestry biomass such as willow, poplar, eucalyptus, pine, etc.
  • General waste such as pruned branches of garden trees in private houses, pruned branches of country and prefectures, pruned branches of garden trees of companies, industrial waste such as construction and building waste, and the like.
  • Agricultural systems such as rice husks, wheat straw, rice straw, sugarcane casks, palm palm (oil palm), etc., which are classified as agricultural biomass, and rice husks, rapeseed, soybeans etc.
  • a part of the biomass can also be suitably used as the woody biomass.
  • biomass charcoal using biomass containing a high concentration of alkali metals such as potassium and sodium among the above-mentioned biomass, and having a potassium concentration of 1 mass% or more. It is preferred to use the present invention for biomass.
  • biomass containing alkali metals such as potassium and sodium at high concentrations include palm palm, oil corn, and banana.
  • the empty fruit bunches (EFB) of palm palm, which is a by-product of palm oil, are fruit stalks from which the fruit containing oil has been peeled off, and contain 2-3 mass% (dry base) of potassium. are known.
  • the biomass is preferably washed with water after crushing to a predetermined particle size. Since the cleaning effect is improved as the particle size (maximum length) is smaller, the particle size is preferably 200 mm or less. On the other hand, if the particle size is too small, the carbonization treatment becomes difficult depending on the carbonization method, such as when carbonizing using a shaft furnace, so the particle size is preferably 5 mm or more. In the case of using a thin fiber-like biomass, washing can be performed without crushing. For example, an empty fruit bunch of palm palm (oil palm) having a length of 300 to 500 mm can be used in Embodiment 1 as it is without being crushed.
  • Biomass washed by the above method is in a state in which the content of alkali metal is sufficiently reduced, and is dry-distilled by heating with the supply of air (oxygen) cut off or restricted to produce biomass charcoal. .
  • the dry distillation is preferably performed at 400 to 800 ° C.
  • a vertical furnace such as a shaft furnace can be used.
  • the biomass charcoal produced in this manner does not contain alkali metal at a high concentration, and can be suitably used for vertical furnace blowing.
  • Biomass charcoal produced using the biomass washed by the above method can be used after being pulverized to a particle size suitable for blowing and blown from the tuyere of a vertical furnace.
  • the water used for washing biomass is preferably used as a fertilizer because it contains a high concentration of minerals such as potassium.
  • the washing water used for the multiple washings can be suitably used as a fertilizer because it contains, for example, several mass% of potassium.
  • a washing test was carried out using a fresh fruit axis (root portion of the bunch) of banana (Giant Cavendish) as biomass.
  • the fruit axis was crushed to a thickness of about 3 mm and a length of about 30 mm.
  • drying, pressurization, and washing treatment were performed, and various components remaining in the treated biomass were measured. Washing was performed using distilled water, drying treatment was performed at 110 ° C. for 2 hours, and pressure treatment was performed in a steam kettle with a pressure of 3.9 ⁇ 10 5 N / m 2 for 2 hours.
  • the measurement results on the dry base are also shown in Table 1.
  • a washing test was conducted using an empty palm bunch (EFB) of oil palm as biomass.
  • the EFB was crushed to a thickness of about 5 mm and a length of about 50 mm.
  • drying, pressurization, and washing treatment were performed, and various components remaining in the treated biomass were measured. Washing was performed using tap water, drying treatment was performed at 110 ° C. for 2 hours, and pressure treatment was performed in a steam kettle with a pressure of 3.9 ⁇ 10 5 N / m 2 for 2 hours.
  • the measurement results on the dry base are also shown in Table 3.
  • the potassium (K) concentration is significantly reduced when the water washing treatment is performed after the pressure treatment as compared with the case of no treatment.
  • the K concentration further decreases.
  • a washing test was conducted using an empty palm bunch (EFB) of oil palm as biomass.
  • EFB empty palm bunch
  • EFB was finely crushed to a thickness of about 0.5 mm and a length of about 10 mm.
  • drying, pressurization, and washing treatment were performed, and various components remaining in the treated biomass were measured. Washing was performed using tap water, drying treatment was performed at 110 ° C. for 2 hours, and pressure treatment was performed in a steam kettle with a pressure of 3.9 ⁇ 10 5 N / m 2 for 2 hours.
  • the measurement results on the dry base are also shown in Table 4.
  • the potassium (K) concentration is significantly reduced when the water washing treatment is performed after the pressure treatment as compared with the case of no treatment.
  • the K concentration further decreases.
  • an empty palm bunch (EFB) of oil palm was used to perform a washing test, and then carbonized to produce biomass charcoal.
  • the EFB was crushed to a thickness of about 0.5 mm and a length of about 10 mm.
  • drying, pressurization, and washing treatment were respectively performed, carbonization was performed by carbonization at 500 ° C., and various components remaining in the treated biomass charcoal were measured. Washing was performed using tap water, drying treatment was performed at 110 ° C. for 2 hours, and pressure treatment was performed in a steam kettle with a pressure of 3.9 ⁇ 10 5 N / m 2 for 2 hours.
  • the measurement results on the dry base are also shown in Table 5.
  • the potassium (K) concentration is significantly reduced when the water washing treatment is performed after the pressure treatment as compared with the case of no treatment.
  • the K concentration further decreases.
  • an empty palm bunch (EFB) of oil palm was used to conduct a carbonization test, followed by a washing treatment to produce biomass charcoal.
  • the EFB was crushed to a thickness of about 0.5 mm and a length of about 10 mm.
  • carbonization was performed by carbonization at 500 ° C., followed by drying, pressurization, and washing, and various components remaining in the biomass charcoal after the treatment were measured. Washing was performed using tap water, drying treatment was performed at 110 ° C. for 2 hours, and pressure treatment was performed in a steam kettle with a pressure of 3.9 ⁇ 10 5 N / m 2 for 2 hours.
  • the measurement results on the dry base are also shown in Table 6.
  • Oil palm fruit bunches were placed in a steam kettle and pressurized with saturated steam at a pressure of 3.9 ⁇ 10 5 N / m 2 for 1 hour. Palm fruit was separated from the rapidly processed FFB to obtain empty fruit bunches (EFB). At this stage, the potassium content of EFB was 3 mass% (dry base).
  • the EFB obtained in the above process was introduced into the carbonization furnace as it was and carbonized at 500 ° C. to obtain a carbide.
  • the potassium concentration in the obtained biomass carbide was about 3 mass%.
  • the obtained EFB was washed with water, further introduced into a carbonization furnace, and carbonized at 500 ° C. to obtain a carbide.
  • the potassium concentration in the obtained biomass carbide was about 0.9 mass%.
  • the obtained EFB was quickly heated and dried, further washed with water, further introduced into a carbonization furnace and carbonized at 500 ° C. to obtain a carbide.
  • the potassium concentration in the obtained biomass carbide was about 0.5 mass%.
  • the temperature of the EFB immediately before drying the EFB was maintained at 70 ° C. or higher so as not to release the residual heat of the steam treatment. Thereby, the energy required for drying EFB could be saved more than the energy required for drying EFB at room temperature.
  • the biomass is dried and then washed with water. Since alkali metals such as potassium and sodium contained in biomass do not adhere to the biomass surface, it is difficult to sufficiently reduce the alkali metal content by simply washing with water. However, by performing a drying process before washing with water, the washing liquid penetrates into the biomass well, so that the alkali metal removal effect is improved, and it becomes possible to remove the alkali metal with washing.
  • the drying treatment is effective if the moisture content of the biomass is reduced, but if it is dried by keeping it at a temperature of 60 ° C. or higher, the effect of removing alkali metals in the subsequent water washing is large and effective. More preferably, it is a drying treatment at 100 ° C. or higher, and at 100 ° C. or higher, the destruction of the cell membrane is promoted by rapid water evaporation, and the effect of washing with water is improved.
  • the drying treatment is preferably performed at a temperature of 200 ° C. or lower. If it exceeds 200 ° C, equipment costs and operating costs increase, which is not economical. In addition, there arises a problem that the biomass is thermally decomposed and deteriorated.
  • the drying treatment time is preferably 30 minutes or longer, more preferably 1 hour or longer. In addition, from the viewpoint of the effect of the drying treatment, it is preferable that the drying treatment time is within 5 hours.
  • drying treatment can be performed by vacuum drying, freeze drying, superheated steam drying, or the like.
  • the biomass is dried and then washed with water.
  • pressure treatment to the biomass before washing with water and then releasing the pressure, the biomass is softened, the cell membrane is destroyed, and the alkali metal removal effect is improved.
  • the pressure treatment of the biomass is effective as long as it exceeds the atmospheric pressure, but if it is pressurized at a pressure of 2 ⁇ 10 5 N / m 2 or more, the effect of removing alkali metal in the subsequent water washing is large and effective.
  • the pressure treatment is preferably performed using water vapor.
  • the pressure treatment using water vapor can be performed, for example, by introducing pressurized saturated water vapor into a treatment tank sealed with biomass.
  • the water washing treatment may be performed by immersing the biomass in water, but it is preferable to add an acid such as sulfuric acid to the water to make the pickling treatment. Since the cell membrane of biomass is destroyed by pickling, the alkali metal removal effect is further improved.
  • Biomass is a general term for a certain amount of accumulated animal and plant resources and wastes originating from them (excluding fossil resources).
  • the biomass used in the present invention includes agricultural, forestry, livestock, and fisheries. Any biomass that is pyrolyzed to produce carbide, such as a system or a waste system, can be used. It is preferable to use biomass having a high effective calorific value, and it is preferable to use woody biomass.
  • Woody biomass includes papermaking by-products such as pulp black liquor and chip dust, lumber by-products such as bark and sawdust, forest land remnants such as branches, leaves, treetops, and end mills, cedar, cypress, pine, etc.
  • Forest products such as thinned timber, edible fungi from special forest products such as hodwood, firewood charcoal such as shii, konara, pine, forestry biomass such as willow, poplar, eucalyptus, pine, etc.
  • General waste such as pruned branches of garden trees in private houses, pruned branches of country and prefectures, pruned branches of garden trees of companies, industrial waste such as construction and building waste, and the like.
  • Agricultural systems such as rice husks, wheat straw, rice straw, sugarcane casks, palm palm (oil palm), etc., which are classified as agricultural biomass, and rice husks, rapeseed, soybeans etc.
  • a part of the biomass can also be suitably used as the woody biomass.
  • Embodiment 2 it is effective when it is used when producing biomass charcoal using biomass containing a high concentration of alkali metals such as potassium and sodium among the above-mentioned biomass as a raw material, and a potassium concentration of 1 mass% or more ( It is preferred to use the present invention for dry base biomass.
  • biomass containing alkali metals such as potassium and sodium at high concentrations include palm palm, oil corn, and banana.
  • the empty fruit bunches (EFB) of palm palm which is a by-product of palm oil, are fruit stalks from which the fruit containing oil has been peeled off, and contain 2-3 mass% (dry base) of potassium. are known.
  • the biomass is preferably washed with water after crushing to a predetermined particle size. Since the cleaning effect is improved as the particle size (maximum length) is smaller, the particle size is preferably 200 mm or less. On the other hand, if the particle size is too small, the carbonization treatment becomes difficult depending on the carbonization method, such as when carbonizing using a shaft furnace, so the particle size is preferably 5 mm or more. In the case of using a thin fiber-like biomass, washing can be performed without crushing. For example, an empty fruit bunch of palm palm having a maximum length of 300 to 500 mm can be used as it is in the present invention without being crushed.
  • Biomass washed by the above method is in a state in which the content of alkali metal is sufficiently reduced, and is dry-distilled by heating with the supply of air (oxygen) cut off or restricted to produce biomass charcoal. .
  • the dry distillation is preferably performed at 400 to 800 ° C.
  • a vertical furnace such as a shaft furnace can be used.
  • the biomass charcoal produced in this manner does not contain alkali metal at a high concentration, and can be suitably used for vertical furnace blowing.
  • Biomass charcoal produced using the biomass washed by the above method can be used after being pulverized to a particle size suitable for blowing and blown from the tuyere of a vertical furnace.
  • the water used for washing biomass is preferably used as a fertilizer because it contains a high concentration of minerals such as potassium.
  • the washing water used for the multiple washings can be suitably used as a fertilizer because it contains, for example, several mass% of potassium.
  • a washing test was carried out using a fresh fruit axis (root portion of the bunch) of banana (Giant Cavendish) as biomass.
  • the fruit axis was crushed to a thickness of about 3 mm and a length of about 30 mm.
  • drying, pressurization, and washing treatment were performed, and various components remaining in the treated biomass were measured. Washing was performed using distilled water, drying treatment was performed at 110 ° C. for 2 hours, and pressure treatment was performed in a steam kettle with a pressure of 3.9 ⁇ 10 5 N / m 2 for 2 hours.
  • the measurement results on the dry base are also shown in Table 7.
  • a washing test was conducted using an empty palm bunch (EFB) of oil palm as biomass.
  • the EFB was crushed to a thickness of about 5 mm and a length of about 50 mm.
  • drying, pressurization, and washing treatment were performed, and various components remaining in the treated biomass were measured. Washing was performed using tap water, drying treatment was performed at 110 ° C. for 2 hours, and pressure treatment was performed in a steam kettle with a pressure of 3.9 ⁇ 10 5 N / m 2 for 2 hours.
  • the measurement results on the dry base are also shown in Table 9.
  • the potassium (K) concentration decreases when the water washing treatment is performed after the drying treatment as compared with the case of no treatment.
  • the K concentration further decreases.
  • a washing test was conducted using an empty palm bunch (EFB) of oil palm as biomass.
  • the EFB was finely crushed to a thickness of about 0.5 mm and a length of about 10 mm.
  • drying, pressurization, and washing treatment were performed, and various components remaining in the treated biomass were measured. Washing was performed using tap water, drying treatment was performed at 110 ° C. for 2 hours, and pressure treatment was performed in a steam kettle with a pressure of 3.9 ⁇ 10 5 N / m 2 for 2 hours.
  • the measurement results on the dry base are also shown in Table 10.
  • the potassium (K) concentration is significantly reduced when the water washing treatment is performed after the drying treatment as compared with the case of no treatment.
  • the K concentration further decreases.
  • an empty palm bunch (EFB) of oil palm was used to perform a washing test, and then carbonized to produce biomass charcoal.
  • the EFB was crushed to a thickness of about 0.5 mm and a length of about 10 mm.
  • drying, pressurization, and washing treatment were respectively performed, carbonization was performed by carbonization at 500 ° C., and various components remaining in the treated biomass charcoal were measured. Washing was performed using tap water, drying treatment was performed at 110 ° C. for 2 hours, and pressure treatment was performed in a steam kettle with a pressure of 3.9 ⁇ 10 5 N / m 2 for 2 hours.
  • the measurement results on the dry base are also shown in Table 11.
  • the potassium (K) concentration is significantly reduced when the water washing treatment is performed after the drying treatment as compared with the case of no treatment.
  • the K concentration further decreases.
  • an empty palm bunch (EFB) of oil palm was used to conduct a carbonization test, followed by a washing treatment to produce biomass charcoal.
  • the EFB was crushed to a thickness of about 0.5 mm and a length of about 10 mm.
  • carbonization was performed by carbonization at 500 ° C., followed by drying, pressurization, and washing, and various components remaining in the biomass charcoal after the treatment were measured. Washing was performed using tap water, drying treatment was performed at 110 ° C. for 2 hours, and pressure treatment was performed in a steam kettle with a pressure of 3.9 ⁇ 10 5 N / m 2 for 2 hours.
  • the measurement results on the dry base are also shown in Table 12.
  • Oil palm fruit bunches were placed in a steam kettle and pressurized with saturated steam at a pressure of 3.9 ⁇ 10 5 N / m 2 for 1 hour. Palm fruit was separated from the rapidly processed FFB to obtain empty fruit bunches (EFB). At this stage, the potassium content of EFB was 3 mass% (dry base).
  • the EFB obtained in the above process was introduced into the carbonization furnace as it was and carbonized at 500 ° C. to obtain a carbide.
  • the potassium concentration in the obtained biomass carbide was about 3 mass%.
  • the obtained EFB was washed with water, further introduced into a carbonization furnace, and carbonized at 500 ° C. to obtain a carbide.
  • the potassium concentration in the obtained biomass carbide was about 0.9 mass%.
  • the obtained EFB was quickly heated and dried, further washed with water, further introduced into a carbonization furnace and carbonized at 500 ° C. to obtain a carbide.
  • the EFB was dried by treating with dry air at 100 ° C. for 3 hours.
  • the potassium concentration in the obtained biomass carbide was about 0.5 mass%.
  • a washing test was conducted using an empty palm bunch (EFB) of oil palm as biomass.
  • the EFB was crushed to a size that passed through a 50 mm screen using a uniaxial hydraulic push-type crusher (RPC40160 manufactured by Oike Steel Co., Ltd.).
  • the crushed EFB was dried by natural drying until the water content was 10 mass% or less.
  • about 10 kg of dried EFB was crushed using a cutter mill (ZJA3-561, manufactured by Horai Co., Ltd.) to a size that passes through screens of ⁇ 8 mm, ⁇ 10 mm, and ⁇ 12 mm.
  • the throughput when using each screen was 110 kg / h, 169 kg / h and 258 kg / h in order.
  • the finer the screen the lower the throughput, because it is necessary to increase the crushing time in order to pass through the finer screen.
  • tap water was supplied at a water volume of 930 L / h, and EFB was stirred and washed while crushing.
  • the EFB after crushing and washing was dehydrated and the components remaining in the treated EFB were measured.
  • Table 13 shows the measurement results on the dry base.
  • the fine ones were in the form of fibers of about 5 mm regardless of which screen was used.
  • a screen having a diameter of 8 mm was used, a fibrous EFB of 5 to 8 mm was obtained.

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Abstract

バイオマスの洗浄方法は、バイオマスに、乾燥処理、軟化処理または細胞膜の破壊処理のいずれか一つの処理を施す第一工程と、前記第一工程の処理を施したバイオマスを水洗する第二工程と、を有する。軟化処理または細胞膜の破壊処理は、バイオマスを大気圧超えで加圧処理することにより行なわれる。バイオマス炭の製造方法は、洗浄されたバイオマスを乾留することからなる。竪型炉の操業方法は、製造されたバイオマス炭を、竪型炉吹き込み用バイオマス炭として竪型炉の羽口から吹き込むことからなる。

Description

バイオマスの洗浄方法、バイオマス炭の製造方法、および竪型炉の操業方法
　本発明は、バイオマスの洗浄方法、前処理されたバイオマスを炭化してバイオマス炭を製造するバイオマス炭の製造方法、および製造したバイオマス炭を用いた竪型炉の操業方法に関する。
　昨今、地球温暖化防止の観点から二酸化炭素排出量削減が緊急の課題である。二酸化炭素の排出量削減の方法として、インプットの炭素量を削減する、アウトプットの二酸化炭素を回収する、従来の石炭・石油等をカーボンフリーの炭素源に代替する等の技術開発が行われている。カーボンフリーの炭素源としてはバイオマスが知られている。バイオマスとしては、建築家屋の解体で発生する木材廃棄物、製材所発生の木質系廃棄物、森林等での剪定廃棄物、農業系廃棄物などがある。その処理利用方法としては、埋立て、放置、焼却、燃料等が主なものである。また、燃料利用を目的としたバイオ燃料作物も知られている。
　また、このようなバイオマスを熱分解して可燃性ガスや炭化物（バイオマス炭）を製造して燃料として再利用する技術も知られている（例えば、特許文献１参照。）。
　一方で、銑鉄を製造する竪型炉である高炉においては、鉄鉱石などの鉄源と熱源としてコークスが原料として用いられており、補助燃料として微粉炭が使用されている。高炉の羽口から熱風と共に安価な微粉炭を吹き込むことで、高価なコークスの使用量を削減することができる。この微粉炭として上記のバイオマス炭を用いることで、二酸化炭素排出量削減に貢献できることになる。
特開２００３−２１３２７３号公報
　しかし、高炉吹き込み用の微粉炭の替わりにバイオマス炭を用いる場合、バイオマス炭の原料であるバイオマスの種類によっては、カリウムやナトリウムなどが含まれている場合があり問題である。
　すなわち、バイオマス中に、カリウムやナトリウムなどが含まれている場合、それらがバイオマス炭（炭化物）中にも残存して、バイオマス炭を高炉吹き込み用微粉炭（高炉用還元材）として使用する場合に、カリウムやナトリウムなどが例えば高炉内に滞留して、炉内で閉塞をもたらしたり、通気性の悪化を招くなどの悪影響が懸念される。
　したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、バイオマスがカリウムやナトリウムなどのアルカリ金属を含有する場合であっても、アルカリ金属含有量の低いバイオマス炭を製造できる、バイオマスの洗浄方法、バイオマス炭の製造方法、および竪型炉の操業方法を提供することにある。
　このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）バイオマスに、乾燥処理、軟化処理または細胞膜の破壊処理のいずれか一つの処理を施す第一工程と、
　前記第一工程の処理を施したバイオマスを水洗する第二工程と、
　を有するバイオマスの洗浄方法。
（２）前記第一工程が、バイオマスを大気圧超えで加圧処理することにより軟化処理または細胞膜の破壊処理を施すことからなる、（１）に記載のバイオマスの洗浄方法。
（３）前記加圧処理が、２×１０５Ｎ／ｍ２以上の圧力で加圧することからなる（２）に記載のバイオマスの洗浄方法。
（４）前記加圧処理が、加圧した水蒸気を用いて加圧処理することからなる（２）または（３）に記載のバイオマスの洗浄方法。
（５）前記第一工程が、軟化処理または細胞膜の破壊処理のいずれかを施すことからなり、
　前記第二工程の前に、前記第一工程の処理を施したバイオマスを乾燥させる乾燥処理を有する、（２）ないし（４）のいずれかに記載のバイオマスの洗浄方法。
（６）前記第一工程が、バイオマスを６０℃以上の温度に保持することにより乾燥処理を施すことからなる（１）に記載のバイオマスの洗浄方法。
（７）前記第一工程が、乾燥処理を施すことからなり、
　前記第二工程が、乾燥処理を施したバイオマスを破砕しながら水洗することからなる、
　（１）に記載のバイオマスの洗浄方法。
（８）前記水洗は、酸を添加した水溶液で洗浄する酸洗である（１）ないし（７）のいずれかに記載のバイオマスの洗浄方法。
（９）（１）ないし（８）のいずれかに記載のバイオマスの洗浄方法を用いて洗浄されたバイオマスを乾留することを特徴とするバイオマス炭の製造方法。
（１０）前記乾留が４００~８００℃で行なわれる請求項９に記載のバイオマス炭の製造方法。
（１１）（９）または（１０）に記載の製造方法を用いて製造されたバイオマス炭を、竪型炉吹き込み用バイオマス炭として竪型炉の羽口から吹き込むことを特徴とする竪型炉の操業方法。
　本発明によれば、バイオマスがカリウムやナトリウムなどのアルカリ金属を含有する場合であっても、アルカリ金属含有量の低いバイオマスを得て、アルカリ金属含有量の低いバイオマス炭を製造できる。また、バイオマス炭を吹き込んで使う竪型炉内での通気性も向上する。洗浄したバイオマスを利用するにあたって、炉内壁への灰分固着トラブル、熱回収ボイラへの灰分固着トラブル等のアルカリ金属に起因する設備トラブルを回避できる。
　これによりアルカリ金属を含有するバイオマスであっても、乾留して竪型炉吹き込み用バイオマス炭として用いることができ、バイオマスの再利用が促進されて、二酸化炭素の排出量削減に貢献できる。
［実施の形態１］
　実施の形態１では、バイオマスに大気圧超えの加圧処理を施し、その後水洗する。バイオマスが含有するカリウムやナトリウムなどのアルカリ金属は、バイオマス表面に付着していないので、単に水洗するだけでアルカリ金属の含有量を十分に減少させることは困難である。しかし、水洗の前に加圧処理を施してその後に圧力を開放することによりバイオマスが軟化し、また細胞膜の破壊が起こり、水洗でアルカリ金属を除去することが可能となる。
　加圧処理は大気圧超えであれば効果があるが、２×１０５Ｎ／ｍ２以上の圧力で加圧すると、その後の水洗でのアルカリ金属除去効果が大きく、効果的である。１×１０６Ｎ／ｍ２以下の圧力で加圧するのが好ましい。１×１０６Ｎ／ｍ２超えの圧力で加圧するのは、設備費や運転費がかさむために経済的ではない。
　加圧処理の時間は３０分以上とすることが好ましく、１時間以上であれば更に好ましい。なお、加圧処理の効果の観点からは、加圧処理の時間を５時間以内とすることが好ましい。
　加圧処理は、水蒸気を用いて行なうことが好ましい。水蒸気を用いた加圧処理は、例えば、バイオマスを装入して密閉した処理槽の中に加圧した飽和水蒸気を導入することで行なうことができる。
　加圧処理を施したバイオマスを乾燥した後に、水洗することが好ましい。加圧処理後に乾燥することで、洗浄液がバイオマス内部によく浸透するようになるため、アルカリ金属の除去効果が向上する。
　水洗処理は、バイオマスを水に浸漬させて行なえばよいが、水に硫酸等の酸を添加して、酸洗処理とすることが好ましい。酸洗により、バイオマスの細胞膜が破壊されるため、アルカリ金属の除去効果が一層向上する。
　バイオマスとは、ある一定量集積した動植物資源とこれを起源とする廃棄物の総称（ただし、化石資源を除く）であり、本発明で用いるバイオマスには、農業系、林業系、畜産系、水産系、廃棄物系等の、熱分解して炭化物を生成するあらゆるバイオマスを用いることができる。有効発熱量の高いバイオマスを用いることが好ましく、木質系バイオマスを用いることが好ましい。木質系バイオマスとしては、パルプ黒液、チップダスト等の製紙副産物、樹皮、のこ屑等の製材副産物、枝、葉、梢、端尺材等の林地残材、スギ、ヒノキ、マツ類等の除間伐材、食用菌類の廃ホダ木等の特用林産からのもの、シイ、コナラ、マツ等の薪炭林、ヤナギ、ポプラ、ユーカリ、マツ等の短伐期林業等の林業系バイオマスや、市町村の街路樹、個人宅の庭木等の剪定枝条等の一般廃棄物や、国や県の街路樹、企業の庭木等の剪定枝条、建設・建築廃材等の産業廃棄物等が挙げられる。農業系バイオマスに分類される、廃棄物・副産物を発生源とする籾殻、麦わら、稲わら、サトウキビカス、パームヤシ（アブラヤシ）等や、エネルギー作物を発生源とする米糠、菜種、大豆等の農業系バイオマスの一部も木質系バイオマスとして好適に用いることができる。
　実施の形態１では、上記のバイオマスの中でも特に、カリウムやナトリウムなどのアルカリ金属を高濃度で含有するバイオマスを原料としてバイオマス炭を製造する場合に用いると効果的であり、カリウム濃度１ｍａｓｓ％以上のバイオマスに本発明を用いることが好ましい。カリウムやナトリウムなどのアルカリ金属を高濃度で含有するバイオマスとしては、パームヤシ（アブラヤシ）、トウモロコシ、バナナ等がある。パームオイルの副産物であるパームヤシ（アブラヤシ）の空果房（ＥＦＢ）は、オイルを含んだ果実をはがした果房茎部であり、カリウムを２~３ｍａｓｓ％（ドライベース）を含有することが知られている。
　バイオマスは、所定の粒径に破砕処理後に、水洗することが好ましい。粒径（最大長さ）が小さいほど洗浄効果が向上するため、粒径は２００ｍｍ以下とすることが好ましい。一方で、粒径が小さすぎると、シャフト炉を用いて炭化処理する場合など、炭化方法によっては炭化処理が困難となるので、粒径５ｍｍ以上とすることが好ましい。バイオマスが細い繊維状のものを用いる場合などは、破砕することなく洗浄することも可能である。例えば、長さが３００~５００ｍｍのパームヤシ（アブラヤシ）の空果房は、破砕することなくそのまま実施の形態１に用いることが可能である。
　上記の方法で洗浄したバイオマスは、アルカリ金属の含有量が十分に低減された状態であり、空気（酸素）の供給を遮断または制限して加熱することで乾留して、バイオマス炭が製造される。乾留は、４００~８００℃で行なうことが好ましい。乾留炉としては、例えば、シャフト炉等の竪型炉を用いることができる。このようにして製造されたバイオマス炭は、アルカリ金属を高濃度で含有していないので、竪型炉吹き込み用に好適に用いることができる。上記の方法で洗浄したバイオマスを用いて製造されたバイオマス炭は、吹き込みに適当な粒径に粉砕して、竪型炉の羽口から吹き込んで使用することができる。
　バイオマスの水洗に用いた水は、カリウム等のミネラルを高濃度で含有するため、肥料として用いることが好ましい。複数回の洗浄に用いた洗浄水は、例えばカリウムを数ｍａｓｓ％含有するため、肥料として好適に用いることができる。バイオマスとして農業系、林業系バイオマスを用いる場合には、バイオマスの発生源の近くで水洗処理を行なうことで、運搬の費用をかけずに洗浄後の水を肥料として有効利用することが可能となる。同時に排水の処理も不要となる。
　バイオマスとして、バナナ（Ｇｉａｎｔ　Ｃａｖｅｎｄｉｓｈ）の新鮮な果軸（房の付け根部分）を用いて、洗浄試験を行なった。果軸は太さ３ｍｍ、長さ３０ｍｍ程度に破砕し、表１の試験Ｎｏ．１~５に示すように、それぞれ乾燥、加圧、洗浄処理を施して、処理後のバイオマス中に残留する各種成分を測定した。洗浄は蒸留水を用いて行ない、乾燥処理は１１０℃で２時間、加圧処理は圧力３．９×１０５Ｎ／ｍ２の蒸気釜で２時間行なった。ドライベースでの測定結果を表１に併せて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　また、同様の試験Ｎｏ．６~１０を、異なるバナナ果軸を用いて行なった。結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表１、表２によれば、無処理の場合に比べて、加圧処理後に水洗処理を行なうと、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、マグネシウム（Ｍｇ）濃度が大幅に低下することが分かる。特に、加圧処理後に乾燥処理を行ない、その後水洗処理を行なうと、より一層Ｋ濃度が低下する。Ｍｇが減少すると、灰分が減ることで炭化物の発熱量が向上する。燃焼後の灰の量が減る効果もある。
　バイオマスとして、アブラヤシの空果房（ＥＦＢ）を用いて、洗浄試験を行なった。ＥＦＢは太さ５ｍｍ、長さ５０ｍｍ程度に破砕し、表３の試験Ｎｏ．１１~１５に示すように、それぞれ乾燥、加圧、洗浄処理を施して、処理後のバイオマス中に残留する各種成分を測定した。洗浄は水道水を用いて行ない、乾燥処理は１１０℃で２時間、加圧処理は圧力３．９×１０５Ｎ／ｍ２の蒸気釜で２時間行なった。ドライベースでの測定結果を表３に併せて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３によれば、無処理の場合に比べて、加圧処理後に水洗処理を行なうと、カリウム（Ｋ）濃度が大幅に低下することが分かる。特に、加圧処理後に乾燥処理を行ない、その後水洗処理を行なうと、より一層Ｋ濃度が低下する。
　バイオマスとして、アブラヤシの空果房（ＥＦＢ）を用いて、洗浄試験を行なった。ＥＦＢは太さ０．５ｍｍ、長さ１０ｍｍ程度に細かく破砕し、表４の試験Ｎｏ．１６~２０に示すように、それぞれ乾燥、加圧、洗浄処理を施して、処理後のバイオマス中に残留する各種成分を測定した。洗浄は水道水を用いて行ない、乾燥処理は１１０℃で２時間、加圧処理は圧力３．９×１０５Ｎ／ｍ２の蒸気釜で２時間行なった。ドライベースでの測定結果を表４に併せて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表４によれば、無処理の場合に比べて、加圧処理後に水洗処理を行なうと、カリウム（Ｋ）濃度が大幅に低下することが分かる。特に、加圧処理後に乾燥処理を行ない、その後水洗処理を行なうと、より一層Ｋ濃度が低下する。
　表３の結果と比較して、洗浄効果が向上している。これは、ＥＦＢをより細かく破砕した効果といえる。
　バイオマスとして、アブラヤシの空果房（ＥＦＢ）を用いて、洗浄試験を行ない、その後炭化処理を行い、バイオマス炭を製造した。ＥＦＢは太さ０．５ｍｍ、長さ１０ｍｍ程度に破砕し、表５の試験Ｎｏ．２１~２５に示すように、それぞれ乾燥、加圧、洗浄処理を施して、５００℃で乾留して炭化し、処理後のバイオマス炭中に残留する各種成分を測定した。洗浄は水道水を用いて行ない、乾燥処理は１１０℃で２時間、加圧処理は圧力３．９×１０５Ｎ／ｍ２の蒸気釜で２時間行なった。ドライベースでの測定結果を表５に併せて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　表５によれば、無処理の場合に比べて、加圧処理後に水洗処理を行なうと、カリウム（Ｋ）濃度が大幅に低下することが分かる。特に、加圧処理後に乾燥処理を行ない、その後水洗処理を行なうと、より一層Ｋ濃度が低下する。
　バイオマスとして、アブラヤシの空果房（ＥＦＢ）を用いて、炭化試験を行ない、その後洗浄処理を行い、バイオマス炭を製造した。ＥＦＢは太さ０．５ｍｍ、長さ１０ｍｍ程度に破砕し、表６の試験Ｎｏ．２６~２８に示すように、５００℃で乾留して炭化し、さらにそれぞれ乾燥、加圧、洗浄処理を施して、処理後のバイオマス炭中に残留する各種成分を測定した。洗浄は水道水を用いて行ない、乾燥処理は１１０℃で２時間、加圧処理は圧力３．９×１０５Ｎ／ｍ２の蒸気釜で２時間行なった。ドライベースでの測定結果を表６に併せて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　表６によれば、バイオマス炭を製造後に水洗処理を行なった場合、無処理の場合に比べてカリウム（Ｋ）濃度が低下はするが、１ｍａｓｓ％未満となるほどではなく、Ｋ濃度が低下する効果は十分ではないことが分かる。
　アブラヤシの果房（ＦＦＢ）を蒸気釜に入れ、圧力３．９×１０５Ｎ／ｍ２の飽和蒸気で１時間加圧処理を施した。速やかに処理されたＦＦＢからパーム果実を分離し、空果房（ＥＦＢ）を得た。この段階で、ＥＦＢのカリウムの含有量は３ｍａｓｓ％（ドライベース）であった。
　前述の工程で得られたＥＦＢをそのまま炭化炉に導入して５００℃で炭化処理し、炭化物を得た。得られたバイオマス炭化物中のカリウム濃度は約３ｍａｓｓ％であった。
　同じく、得られたＥＦＢを水で洗浄して、更に炭化炉に導入して５００℃で炭化処理し、炭化物を得た。得られたバイオマス炭化物中のカリウム濃度は約０．９ｍａｓｓ％であった。
　同じく、得られたＥＦＢを速やかに加熱乾燥して、更に水で洗浄して、更に炭化炉に導入して５００℃で炭化処理し、炭化物を得た。得られたバイオマス炭化物中のカリウム濃度は約０．５ｍａｓｓ％であった。ＥＦＢを乾燥する直前のＥＦＢの温度は、蒸気処理の余熱を逃がさないようにして７０℃以上を保った。これにより、ＥＦＢを乾燥するための必要エネルギーは、常温のＥＦＢを乾燥するための必要エネルギーより節約することが出来た。
［実施の形態２］
　実施の形態２では、バイオマスに乾燥処理を施し、その後水洗する。バイオマスが含有するカリウムやナトリウムなどのアルカリ金属は、バイオマス表面に付着していないので、単に水洗するだけでアルカリ金属の含有量を十分に減少させることは困難である。しかし、水洗の前に乾燥処理を施すことで、洗浄液がバイオマス内部によく浸透するようになるため、アルカリ金属の除去効果が向上する、水洗でアルカリ金属を除去することが可能となる。
　乾燥処理はバイオマスの水分含有量が低下すれば効果があるが、６０℃以上の温度に保持することで乾燥すると、その後の水洗でのアルカリ金属除去効果が大きく、効果的である。より好ましくは１００℃以上での乾燥処理であり、１００℃以上では急激な水分蒸発により細胞膜の破壊が促され、水洗の効果が向上する。２００℃以下の温度で乾燥処理を行うのが好ましい。２００℃を超えると設備費や運転費がかさみ、経済的ではない。また、バイオマスが熱分解して変質する問題が生じる。
　乾燥処理の時間は３０分以上とすることが好ましく、１時間以上であれば更に好ましい。なお、乾燥処理の効果の観点からは、乾燥処理の時間を５時間以内とすることが好ましい。
　乾燥処理は、上記の他に、減圧乾燥、凍結乾燥、過熱水蒸気乾燥などにて行なうことができる。
　加圧処理を施した後に、バイオマスに乾燥処理を施し、その後に水洗することが好ましい。水洗の前にバイオマスに加圧処理を施してその後に圧力を開放することにより、バイオマスが軟化し、また細胞膜の破壊が起こり、アルカリ金属の除去効果が向上する。
　バイオマスの加圧処理は大気圧超えであれば効果があるが、２×１０５Ｎ／ｍ２以上の圧力で加圧すると、その後の水洗でのアルカリ金属除去効果が大きく、効果的である。加圧処理は、水蒸気を用いて行なうことが好ましい。水蒸気を用いた加圧処理は、例えば、バイオマスを装入して密閉した処理槽の中に加圧した飽和水蒸気を導入することで行なうことができる。
　水洗処理は、バイオマスを水に浸漬させて行なえばよいが、水に硫酸等の酸を添加して、酸洗処理とすることが好ましい。酸洗により、バイオマスの細胞膜が破壊されるため、アルカリ金属の除去効果が一層向上する。
　バイオマスとは、ある一定量集積した動植物資源とこれを起源とする廃棄物の総称（ただし、化石資源を除く）であり、本発明で用いるバイオマスには、農業系、林業系、畜産系、水産系、廃棄物系等の、熱分解して炭化物を生成するあらゆるバイオマスを用いることができる。有効発熱量の高いバイオマスを用いることが好ましく、木質系バイオマスを用いることが好ましい。木質系バイオマスとしては、パルプ黒液、チップダスト等の製紙副産物、樹皮、のこ屑等の製材副産物、枝、葉、梢、端尺材等の林地残材、スギ、ヒノキ、マツ類等の除間伐材、食用菌類の廃ホダ木等の特用林産からのもの、シイ、コナラ、マツ等の薪炭林、ヤナギ、ポプラ、ユーカリ、マツ等の短伐期林業等の林業系バイオマスや、市町村の街路樹、個人宅の庭木等の剪定枝条等の一般廃棄物や、国や県の街路樹、企業の庭木等の剪定枝条、建設・建築廃材等の産業廃棄物等が挙げられる。農業系バイオマスに分類される、廃棄物・副産物を発生源とする籾殻、麦わら、稲わら、サトウキビカス、パームヤシ（アブラヤシ）等や、エネルギー作物を発生源とする米糠、菜種、大豆等の農業系バイオマスの一部も木質系バイオマスとして好適に用いることができる。
　実施の形態２では、上記のバイオマスの中でも特に、カリウムやナトリウムなどのアルカリ金属を高濃度で含有するバイオマスを原料としてバイオマス炭を製造する場合に用いると効果的であり、カリウム濃度１ｍａｓｓ％以上（ドライベース）のバイオマスに本発明を用いることが好ましい。カリウムやナトリウムなどのアルカリ金属を高濃度で含有するバイオマスとしては、パームヤシ（アブラヤシ）、トウモロコシ、バナナ等がある。パームオイルの副産物であるパームヤシ（アブラヤシ）の空果房（ＥＦＢ）は、オイルを含んだ果実をはがした果房茎部であり、カリウムを２~３ｍａｓｓ％（ドライベース）を含有することが知られている。
　バイオマスは、所定の粒径に破砕処理後に、水洗することが好ましい。粒径（最大長さ）が小さいほど洗浄効果が向上するため、粒径は２００ｍｍ以下とすることが好ましい。一方で、粒径が小さすぎると、シャフト炉を用いて炭化処理する場合など、炭化方法によっては炭化処理が困難となるので、粒径５ｍｍ以上とすることが好ましい。バイオマスが細い繊維状のものを用いる場合などは、破砕することなく洗浄することも可能である。例えば、最大長さが３００~５００ｍｍのパームヤシ（アブラヤシ）の空果房は、破砕することなくそのまま本発明に用いることが可能である。
　上記の方法で洗浄したバイオマスは、アルカリ金属の含有量が十分に低減された状態であり、空気（酸素）の供給を遮断または制限して加熱することで乾留して、バイオマス炭が製造される。乾留は、４００~８００℃で行なうことが好ましい。乾留炉としては、例えば、シャフト炉等の竪型炉を用いることができる。このようにして製造されたバイオマス炭は、アルカリ金属を高濃度で含有していないので、竪型炉吹き込み用に好適に用いることができる。上記の方法で洗浄したバイオマスを用いて製造されたバイオマス炭は、吹き込みに適当な粒径に粉砕して、竪型炉の羽口から吹き込んで使用することができる。
　バイオマスの水洗に用いた水は、カリウム等のミネラルを高濃度で含有するため、肥料として用いることが好ましい。複数回の洗浄に用いた洗浄水は、例えばカリウムを数ｍａｓｓ％含有するため、肥料として好適に用いることができる。バイオマスとして農業系、林業系バイオマスを用いる場合には、バイオマスの発生源の近くで水洗処理を行なうことで、運搬の費用をかけずに洗浄後の水を肥料として有効利用することが可能となる。同時に排水の処理も不要となる。
　バイオマスとして、バナナ（Ｇｉａｎｔ　Ｃａｖｅｎｄｉｓｈ）の新鮮な果軸（房の付け根部分）を用いて、洗浄試験を行なった。果軸は太さ３ｍｍ、長さ３０ｍｍ程度に破砕し、表１の試験Ｎｏ．１~５に示すように、それぞれ乾燥、加圧、洗浄処理を施して、処理後のバイオマス中に残留する各種成分を測定した。洗浄は蒸留水を用いて行ない、乾燥処理は１１０℃で２時間、加圧処理は圧力３．９×１０５Ｎ／ｍ２の蒸気釜で２時間行なった。ドライベースでの測定結果を表７に併せて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　また、同様の試験Ｎｏ．６~１０を、異なるバナナ果軸を用いて行なった。結果を表８に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　表７、表８によれば、無処理の場合に比べて、乾燥処理後に水洗処理を行なうと、カリウム（Ｋ）、マグネシウム（Ｍｇ）濃度が大幅に低下することが分かる。特に、加圧処理後に乾燥処理を行ない、その後水洗処理を行なうと、より一層Ｋ濃度が低下する。Ｍｇが減少すると、灰分が減ることで炭化物の発熱量が向上する。燃焼後の灰の量が減る効果もある。
　バイオマスとして、アブラヤシの空果房（ＥＦＢ）を用いて、洗浄試験を行なった。ＥＦＢは太さ５ｍｍ、長さ５０ｍｍ程度に破砕し、表９の試験Ｎｏ．１１~１５に示すように、それぞれ乾燥、加圧、洗浄処理を施して、処理後のバイオマス中に残留する各種成分を測定した。洗浄は水道水を用いて行ない、乾燥処理は１１０℃で２時間、加圧処理は圧力３．９×１０５Ｎ／ｍ２の蒸気釜で２時間行なった。ドライベースでの測定結果を表９に併せて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
　表９によれば、無処理の場合に比べて、乾燥処理後に水洗処理を行なうと、カリウム（Ｋ）濃度が低下することが分かる。特に、加圧処理後に乾燥処理を行ない、その後水洗処理を行なうと、より一層Ｋ濃度が低下する。
　バイオマスとして、アブラヤシの空果房（ＥＦＢ）を用いて、洗浄試験を行なった。ＥＦＢは太さ０．５ｍｍ、長さ１０ｍｍ程度に細かく破砕し、表１０の試験Ｎｏ．１６~２０に示すように、それぞれ乾燥、加圧、洗浄処理を施して、処理後のバイオマス中に残留する各種成分を測定した。洗浄は水道水を用いて行ない、乾燥処理は１１０℃で２時間、加圧処理は圧力３．９×１０５Ｎ／ｍ２の蒸気釜で２時間行なった。ドライベースでの測定結果を表１０に併せて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
　表１０によれば、無処理の場合に比べて、乾燥処理後に水洗処理を行なうと、カリウム（Ｋ）濃度が大幅に低下することが分かる。特に、加圧処理後に乾燥処理を行ない、その後水洗処理を行なうと、より一層Ｋ濃度が低下する。
　表９の結果と比較して、洗浄効果が向上している。これは、ＥＦＢをより細かく破砕した効果といえる。
　バイオマスとして、アブラヤシの空果房（ＥＦＢ）を用いて、洗浄試験を行ない、その後炭化処理を行い、バイオマス炭を製造した。ＥＦＢは太さ０．５ｍｍ、長さ１０ｍｍ程度に破砕し、表１１の試験Ｎｏ．２１~２５に示すように、それぞれ乾燥、加圧、洗浄処理を施して、５００℃で乾留して炭化し、処理後のバイオマス炭中に残留する各種成分を測定した。洗浄は水道水を用いて行ない、乾燥処理は１１０℃で２時間、加圧処理は圧力３．９×１０５Ｎ／ｍ２の蒸気釜で２時間行なった。ドライベースでの測定結果を表１１に併せて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
　表１１によれば、無処理の場合に比べて、乾燥処理後に水洗処理を行なうと、カリウム（Ｋ）濃度が大幅に低下することが分かる。特に、加圧処理後に乾燥処理を行ない、その後水洗処理を行なうと、より一層Ｋ濃度が低下する。
　バイオマスとして、アブラヤシの空果房（ＥＦＢ）を用いて、炭化試験を行ない、その後洗浄処理を行い、バイオマス炭を製造した。ＥＦＢは太さ０．５ｍｍ、長さ１０ｍｍ程度に破砕し、表１２の試験Ｎｏ．２６~２８に示すように、５００℃で乾留して炭化し、さらにそれぞれ乾燥、加圧、洗浄処理を施して、処理後のバイオマス炭中に残留する各種成分を測定した。洗浄は水道水を用いて行ない、乾燥処理は１１０℃で２時間、加圧処理は圧力３．９×１０５Ｎ／ｍ２の蒸気釜で２時間行なった。ドライベースでの測定結果を表１２に併せて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
　表１２によれば、バイオマス炭を製造後に水洗処理を行なった場合、無処理の場合に比べてカリウム（Ｋ）濃度が低下はするが、Ｋ濃度が低下する効果は十分ではないことが分かる。
　アブラヤシの果房（ＦＦＢ）を蒸気釜に入れ、圧力３．９×１０５Ｎ／ｍ２の飽和蒸気で１時間加圧処理を施した。速やかに処理されたＦＦＢからパーム果実を分離し、空果房（ＥＦＢ）を得た。この段階で、ＥＦＢのカリウムの含有量は３ｍａｓｓ％（ドライベース）であった。
　前述の工程で得られたＥＦＢをそのまま炭化炉に導入して５００℃で炭化処理し、炭化物を得た。得られたバイオマス炭化物中のカリウム濃度は約３ｍａｓｓ％であった。
　同じく、得られたＥＦＢを水で洗浄して、更に炭化炉に導入して５００℃で炭化処理し、炭化物を得た。得られたバイオマス炭化物中のカリウム濃度は約０．９ｍａｓｓ％であった。
　同じく、得られたＥＦＢを速やかに加熱乾燥して、更に水で洗浄して、更に炭化炉に導入して５００℃で炭化処理し、炭化物を得た。このとき、ＥＦＢの乾燥は、１００℃の乾燥空気で３時間処理することで実施した。得られたバイオマス炭化物中のカリウム濃度は約０．５ｍａｓｓ％であった。ところで、ＥＦＢを乾燥する直前のＥＦＢの温度は、蒸気処理の余熱を逃がさないようにして７０℃以上を保った。これにより、ＥＦＢを乾燥するための必要エネルギーは、常温のＥＦＢを乾燥するための必要エネルギーより節約することが出来た。
　バイオマスとして、アブラヤシの空果房（ＥＦＢ）を用いて、洗浄試験を行なった。ＥＦＢを一軸油圧押し込み式破砕機（株式会社御池鐵工所製ＲＰＣ４０１６０）を使用して、φ５０ｍｍのスクリーンを通過するサイズまで破砕した。破砕したＥＦＢを自然乾燥により含有する水分が１０ｍａｓｓ％以下になるまで乾燥した。次に、乾燥したＥＦＢ約１０ｋｇをカッターミル（株式会社ホーライ製ＺＪＡ３−５６１）を使用して、φ８ｍｍ、φ１０ｍｍ、及びφ１２ｍｍのスクリーンを通過するサイズまで破砕した。それぞれのスクリーンを使用した際の処理量は順に１１０ｋｇ／ｈ、１６９ｋｇ／ｈ及び２５８ｋｇ／ｈであった。スクリーンがより細かいほど処理量が低減しているが、これはより細かいスクリーンを通過するためには破砕処理時間を長くする必要があるためである。それぞれのスクリーンを使用した破砕時には９３０Ｌ／ｈの水量で水道水を供給し、ＥＦＢを破砕しながら攪拌し洗浄した。破砕・洗浄後のＥＦＢは脱水し、処理後のＥＦＢ中に残留する成分を測定した。ドライベースでの測定結果を表１３に示す。
　破砕後のＥＦＢを観察したところ細かなものはいずれのスクリーンを使用した場合でも約５ｍｍの繊維状であった。φ８ｍｍのスクリーンを使用した場合には主として５~８ｍｍの繊維状のＥＦＢが得られた。φ１０ｍｍのスクリーンを使用した場合には主として５~１０ｍｍの繊維状のＥＦＢが得られた。φ１２ｍｍのスクリーンを使用した場合には主として５~１２ｍｍの繊維状のＥＦＢが得られた。ただし、いずれのスクリーンを使用した場合にも、スクリーン径よりも長いＥＦＢが混ざっていた。これは、ＥＦＢが太さ０．５ｍｍの繊維状であるため繊維長方向に並んだＥＦＢがスクリーンに垂直な方向で通過したためと思われる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
　表１３によれば、無処理の場合に比べて、乾燥処理後に破砕・水洗処理を行なうと、カリウム（Ｋ）濃度が大幅に低下することが分かる。さらに、破砕サイズが細かくなると、Ｋ濃度が低下する傾向にあることがわかった。

Claims (11)

  1. 　バイオマスに、乾燥処理、軟化処理または細胞膜の破壊処理のいずれか一つの処理を施す第一工程と、
    　前記第一工程の処理を施したバイオマスを水洗する第二工程と、
    　を有するバイオマスの洗浄方法。
  2. 　前記第一工程がバイオマスを大気圧超えで加圧処理することにより軟化処理または細胞膜の破壊処理を施す、請求項１に記載のバイオマスの洗浄方法。
  3. 　前記加圧処理が２×１０５Ｎ／ｍ２以上の圧力で加圧する、請求項２に記載のバイオマスの洗浄方法。
  4. 　前記加圧処理が加圧した水蒸気を用いて加圧処理する、請求項２または請求項３に記載のバイオマスの洗浄方法。
  5. 　前記第一工程が軟化処理または細胞膜の破壊処理のいずれかを施すことからなり、
    　前記第二工程の前に、前記第一工程の処理を施したバイオマスを乾燥させる乾燥処理を有する、
    　請求項２ないし請求項４のいずれかに記載のバイオマスの洗浄方法。
  6. 　前記第一工程がバイオマスを６０℃以上の温度に保持することにより乾燥処理を施す、請求項１に記載のバイオマスの洗浄方法。
  7. 　前記第一工程が乾燥処理を施すことからなり、
    　前記第二工程が乾燥処理を施したバイオマスを破砕しながら水洗する、
    　請求項１に記載のバイオマスの洗浄方法。
  8. 　前記水洗が酸を添加した水溶液で洗浄する酸洗である、請求項１ないし請求項７のいずれ
    　かに記載のバイオマスの洗浄方法。
  9. 　請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のバイオマスの洗浄方法を用いて洗浄されたバイオマスを乾留することを特徴とするバイオマス炭の製造方法。
  10. 　前記乾留が４００~８００℃で行なわれる請求項９に記載のバイオマス炭の製造方法。
  11. 　請求項９または請求項１０に記載の製造方法を用いて製造されたバイオマス炭を、竪型炉吹き込み用バイオマス炭として竪型炉の羽口から吹き込むことを特徴とする竪型炉の操業方法。
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