成果報告書詳細
管理番号20140000000011
タイトル平成23年度-平成24年度成果報告書 バイオマスエネルギー技術研究開発 戦略的次世代バイオマスエネルギー利用技術開発事業(実用化技術開発) 石炭火力微粉炭ボイラーに混焼可能な新規バイオマス固形燃料の研究開発
公開日2014/5/2
報告書年度2011 - 2012
委託先名日本製紙株式会社
プロジェクト番号P10010
部署名新エネルギー部
和文要約件名:平成23年度-平成24年度成果報告書 バイオマスエネルギー技術研究開発 戦略的次世代バイオマスエネルギー利用技術開発事業(実用化技術開発) 「石炭火力微粉炭ボイラーに混焼可能な新規バイオマス固形燃料の研究開発」

 木質バイオマスをトレファクションすることで、既存の微粉炭ボイラー設備を改造することなく、木質バイオマスの混焼率を上げることができる可能性がある。トレファクション技術の最大の課題は、大量で安価に一定品質の製品をつくる技術が未だ確立されてないため、実際の微粉炭ボイラーで混焼した際の微粉炭ボイラー操業性等が確認されていないことである。そこで、本研究では、実機スケールの試験設備での製造技術を確立し、実機微粉炭ボイラーでの混焼試験を行い、操業性を確認することを目的とした。
基盤技術開発については、横型ラボ装置を用いて、トレファクションの温度と時間が物質とエネルギー収率や粉砕性に及ぼす影響を調査した。約260℃、30分間の処理で、物質収率70%、熱量収率90%で粉砕性も石炭同等レベルの燃料が得られることが判った。
横型トレファクション試験設備での燃料試作と微粉炭ボイラー混焼試験については、 当社保有の炭化キルンを改造して横型の燃焼試作設備(約1t/h)とし、種々の条件でトレファイド燃料を試作し、熱量収率90%の条件で約60トンのトレファイド杉バークペレットを試作した。この試作品を用いて実機微粉炭ボイラーで混焼テストを実施したところ、15重量%の混炭ではボイラー操業性に問題は見られなかった。
縦型トレファクション試験設備での燃料試作と微粉炭ボイラー混焼試験については、海外プラントメーカーの縦型の燃料試作設備にて種々の条件で燃料を製造し、熱量収率90%の条件で約100トンのトレファイド欧州スプルースペレットを試作した。この試作品を用いて実機微粉炭ボイラーで混焼テストを実施したところ、石炭ミルでの粉砕条件を調整することで、ボイラー操業性に問題は見られず、25重量%の混炭に成功した。
 本研究の成果として、木質バイオマスをトレファクションする条件を確立し、通常の炭化では半分以下しか残らない熱量を約9割残し、粉砕性と耐水性が向上した新規なバイオマス固形燃料を開発した。この新規バイオマス固形燃料を使用することにより、石炭火力微粉炭ボイラーの木質バイオマス混焼率を大幅に向上できる可能性を見出した。
英文要約Title: Strategic Development of Next-generation Bioenergy Utilization Technology (Utilization Technology Development). Development of New Biomass Solid Fuel for Co-firing in a Pulverized Coal Boiler (FY2011-FY2012) Final Report

By torrefaction of wood biomass, the biomass co-firing ratio in a pulverized coal boiler can be increased, without converting existing pulverized coal boiler facilities. The biggest subject of torrefaction technology is that the runnability of pulverized coal boiler co-firing torrefied wood biomass is still uncertain because the torrefaction technology producing constant quality of torrefied wood biomass extensively and economically has not been still established. Therefore, in this study, the production technology of torrefied wood biomass in actual machine scale was examined. Furthermore, the runnability of pulverized coal boiler co-firing torrefied wood biomass was confirmed.
In the basic technology development, the effects of torrefaction temperature and time on the properties of torrefied wood biomass were examined using horizontal laboratory kiln. At torrefaction temperature of 260℃ and 30 minutes, mass yield of torrefied wood biomass was about 70%, and energy yield of that was 90%. This torrefied wood biomass had the same grindability as a coal.
In the tests of horizontal torrefaction testing equipment and co-firing in the pulverized coal boiler, idle commercial carbonization kiln was modified into the horizontal torrefaction testing equipment (1t/h). After testing various torrefaction conditions, 60 ton of torrefied cider bark pellets on the conditions of 90% of energy yield were obtained. Co-firing tests of these torrefied pellets were carried out in actual pulverized coal boiler. No runnability trouble was observed in 15 weight % co-firing test of torrefied cider bark pellets in the pulverized coal boiler.
In the tests of vertical torrefaction testing equipment and co-firing in the pulverized coal boiler, after conducting various torrefaction test condition on overseas plant manufacturing company, 100 ton of torrefied European spruce pellets on the conditions of 90% of energy yield were produced. No runnability trouble was observed in 25 weight % co-firing test of torrefied European spruce pellets in the pulverized coal boiler adjusting coal mill conditions.
As the results of this study, optimal torrefaction condition of wood biomass was established and new biomass solid fuel was successfully developed retaining about 90% of its calorie compared with less than 50% for conventional carbonization. With improving grindability and water resistance, new biomass solid fuel would significantly improve the co-firing ratio of biomass in a pulverized coal boiler.
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