生物量固態物及其制造方法技術

一種也可以作為煤焦的代替燃料和材料原料利用的生物量固態物及其制造方法。其為將起因于光合成的生物量原料加熱.加壓成形而形成的半炭化前或者半炭化固態物，是最高壓縮強度為６０～２００ＭＰａ和發熱量為１８～２３ＭＪ／ｋｇ的生物量固態物，以及生物量固態物的制造方法，該方法具備粉碎起因于光合成的生物量原料的工序、在圓筒中填充已粉碎的生物量原料的工序、在已填充原料的筒中裝填加壓活塞的工序、在加熱原料的同時用加壓活塞進行加壓成形的工序、使加熱.加壓維持一定時間而得到半炭化前或者半炭化固態物的工序、使半炭化前或者半炭化固態物維持加壓進行冷卻的工序、以及取出已冷卻的半炭化前或者半炭化固態物進行干燥的工序，筒內徑和加壓活塞的外徑是大致相同的。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及生物量固態物及其制造方法，更詳細地說，涉及也可以作為煤焦的代替燃料及作為原材料利用的生物量固態物及其制造方法。再者，本專利技術中的所謂最高壓縮強度(MPa)，表示基于木材的壓縮試驗法(JISZ2111)的標準的硬度程度。
技術介紹
近年來，地球環境問題正變得越來越深刻，根據在先前的氣候變動框架條約第3次締約國會議(COP3)采納的京都議定書的溫室效應氣體的削減及將來預測的化石燃料的枯竭，確保一次能量資源及清潔且可再生的能源的開發正成為急迫任務。作為上述問題的解決對策，現在生物量正引人注目。但是，未加工的生物量，因為原材料內部的空隙率非常高，所以是膨松的，輸送效率非常差，而且也有發熱量少這樣的問題，因此希望開發向附加值高的物質轉換的技術。另一方面，由于最近中國急速的鋼鐵需要，煤焦的成本急速上升，顯著地壓迫了日本的鑄件或者鋼鐵制造廠的經營。這起因于煤焦的國內生產缺乏，大部分依賴于中國生產。鑒于這種實際情況，在鑄件制造或煉鐵中，迫切希望開發以能夠代替煤焦的數％～數十％程度的生物量作為原料的高硬度固體燃料，在削減燃料成本的同時，利用生物量的碳中性(carbon-neutral)性質削減溫室效應氣體。另外，當代替煤焦時，不降低粗金屬錠的品質也是重要的。作為用于熱利用生物量的技術，除了以往眾所周知的炭化物的燒成以外，可舉出顆粒制造技術(例如參照下述專利文獻1)、復合材(オガライト)制造技術(例如參照下述專利文獻2)。顆粒或復合材是利用蒸發過程(100℃)使木質內部所含的自由水脫水，提-->高輸送性和燃燒性的壓實燃料。另外，最近分別公布了：為了效率良好地得到炭化物而將原料細片化并炭化的制造技術(例如參照下述專利文獻3)、以高能收率制造容積能量密度和重量能量密度比木炭高的固體燃料的技術(例如參照下述專利文獻4)、用于更提高木質生物量的能量輸送特性的半炭化壓實燃料(Bio-Carbonized-Densified-Fuel)(以下，稱為BCDF)制造技術(例如參照下述專利文獻5)。BCDF是除了使木質內部所含的自由水脫水外，還使纖維素等所含的化學的結合水的一部分脫水，進一步改善輸送性和燃燒性的壓實燃料。利用上述專利文獻1至5的公開技術的固體燃料都是將焦點放在為了將木質生物量作為熱源而利用的熱能收率的提高上。但是，由這些現有技術產生的木質系生物量固體燃料，與煤焦相比，還難以說具有足夠的發熱量，再有關于硬度性能也不充分，因此在鑄件制造或煉鐵中，當和煤焦混燒時，無法承受爐內環境，而發生破壞/燃燒，難以發揮作為代替煤焦的功能。另外，在生物量中，存在與木質系生物量相比，水分量多、空隙大等，不太適合作為固體燃料利用，在未利用的狀態下處理的生物量，例如草木系生物量(草、向日葵等)或食品廢棄物系生物量(豆腐渣、稻殼等)，正在探索用于有效利用這樣的生物量的技術。專利文獻1：特開昭52-101202號公報專利文獻2：實公平8-8085號公報專利文獻3：特開2004-43517號公報專利文獻4：特開2003-213273號公報專利文獻5：特開2003-206490號公報
技術實現思路
本專利技術是鑒于上述實際情況而完成的，其目的在于，提供一種也可作為煤焦的代替燃料和作為材料原料利用的生物量固態物及其制造方法。技術方案1記載的專利技術涉及生物量固態物，其特征在于，由一邊加熱起因于光合成的生物量原料一邊進行加壓成形而形成的半炭化前或者半炭化固態物構成，最高壓縮強度是60～200MPa，發熱量是18～23MJ/kg。技術方案2記載的專利技術，根據技術方案1記載的生物量固態物，其特征在于，-->所述半炭化前或者半炭化固態物的表觀比重是1.2～1.38。技術方案3記載的專利技術，根據技術方案1記載的生物量固態物，其特征在于，由再次一邊加熱所述半炭化前或者半炭化固態物一邊加壓成形而形成的炭化物構成。技術方案4記載的專利技術涉及生物量固態物，其特征在于，由一邊加熱在起因于光合成的生物量原料中添加金屬粒子的物質一邊加壓成形而形成的半炭化前或者半炭化固態物構成。技術方案5記載的專利技術涉及生物量固態物，其特征在于，由一邊加熱在起因于光合成的生物量原料中添加由生物量等構成的炭化物的物質一邊加壓成形而形成的半炭化前或者半炭化固態物構成。技術方案6記載的專利技術涉及生物量固態物，其特征在于，由一邊加熱在起因于光合成的生物量原料中添加由生物量等構成的灰分的物質一邊加壓成形而形成的半炭化前或者半炭化固態物構成。技術方案7記載的專利技術涉及生物量固態物的制造方法，包括：粉碎起因于光合成的生物量原料的工序；將該粉碎后的生物量原料填充到筒中的工序；在該填充了生物量原料的筒中裝填加壓活塞的工序；在加熱所述生物量原料的同時用所述加壓活塞進行加壓成形的工序；使所述加熱和加壓維持一定時間來得到半炭化前或者半炭化固態物的工序；一邊加壓維持該半炭化前或者半炭化固態物一邊進行冷卻的工序；以及取出該冷卻后的半炭化前或者半炭化固態物進行干燥的工序，所述生物量固態物的制造方法的特征在于，所述筒的內徑和所述加壓活塞的外徑大致相同。技術方案8記載的專利技術，根據技術方案7記載的生物量固態物的制造方法，其特征在于，所述粉碎后的生物量原料的粒徑是3mm以下。技術方案9記載的專利技術，根據技術方案7記載的生物量固態物的制造方法，其特征在于，所述加熱中的溫度條件是115～230℃，所述加壓成形中的壓力條件是8～25MPa。技術方案10記載的專利技術，根據技術方案7記載的生物量固態物的制造方法，其特征在于，在將所述粉碎后的生物量原料填充到筒中的階段添加金屬粒子。技術方案11記載的專利技術，根據技術方案7記載的生物量固態物的制造方法，其特征在于，在將所述粉碎后的生物量原料填充到筒中的階段添加由生物量等構成的炭化物。-->技術方案12記載的專利技術，根據技術方案7記載的生物量固態物的制造方法，其特征在于，在將所述粉碎后的生物量原料填充到筒中的階段添加由生物量等構成的灰分。技術方案13記載的專利技術，根據技術方案7記載的生物量固態物的制造方法，其特征在于，在大氣開放下加熱所述冷卻及干燥后的半炭化前或者半炭化固態物的同時進行加壓成形的工序；以及使該加熱及加壓維持一定時間來得到炭化物的工序。技術方案14記載的專利技術，根據技術方案13記載的生物量固態物的制造方法，其特征在于，所述加熱中的溫度條件是250～350℃，所述加壓成形中的壓力條件是8～16MPa。專利技術效果根據技術方案1記載的專利技術，由于最高壓縮強度是60～200MPa和發熱量是18～23MJ/kg，所以在鑄件制造或者煉鐵中，具有作為能夠在爐內和煤焦混燒的煤焦代替燃料的功能成為可能。另外，由于最高壓縮強度是60～200MPa，所以具有作為原材料的功能成為可能。根據技術方案2記載的專利技術，由于半炭化前或者半炭化固態物的表觀比重是1.2～1.38，所以和生物量原料的真比重1.4沒有大的差別，即幾乎不存在內部空隙，因此，能夠使每單位體積的炭比率大致達到最大。另外，輸送性也最大限度地提高。????根據技術方案3記載的專利技術，由于再次邊加熱半炭化前或者半炭化固態物邊加壓成形，所以能夠以短時間得到備長炭程度的固體燃燒特性。根據技術方案4記載的專利技術，由于在起因于光合成的生物量原料中添加金屬粒子，所以能夠效率良好地接本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種生物量固態物，其特征在于，　　　　由一邊加熱起因于光合成的生物量原料一邊進行加壓成形而形成的半炭化前或者半炭化固態物構成，　　　　最高壓縮強度是６０～２００ＭＰａ，發熱量是１８～２３ＭＪ／ｋｇ。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】JP 2005-1-24 PCT/JP2005/0008801.一種生物量固態物，其特征在于，由一邊加熱起因于光合成的生物量原料一邊進行加壓成形而形成的半炭化前或者半炭化固態物構成，最高壓縮強度是60～20MPa，發熱量是18～23MJ/kg。2.根據權利要求1所述的生物量固態物，其特征在于，所述半炭化前或者半炭化固態物的表觀比重是1.2～1.38。3.根據權利要求1所述的生物量固態物，其特征在于，由再次一邊加熱所述半炭化前或者半炭化固態物一邊加壓成形而形成的炭化物構成。4.一種生物量固態物，其特征在于，由一邊加熱在起因于光合成的生物量原料中添加金屬粒子的物質一邊加壓成形而形成的半炭化前或者半炭化固態物構成。5.一種生物量固態物，其特征在于，由一邊加熱在起因于光合成的生物量原料中添加由生物量等構成的炭化物的物質一邊加壓成形而形成的半炭化前或者半炭化固態物構成。6.一種生物量固態物，其特征在于，由一邊加熱在起因于光合成的生物量原料中添加由生物量等構成的灰分的物質一邊加壓成形而形成的半炭化前或者半炭化固態物構成。7.一種生物量固態物的制造方法，其包括：粉碎起因于光合成的生物量原料的工序；將該粉碎后的生物量原料填充到筒中的工序；在該填充了生物量原料的筒中裝填加壓活塞的工序；在加熱所述生物量原料的同時用所述加壓活塞進行加壓成形的工序；使所述加熱和加...

【專利技術屬性】
技術研發人員：井田民男，中西亞貴夫，
申請(專利權)人：財團法人大阪產業振興機構，三菱重工業株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]