專利名稱：生物質(zhì)的清洗方法、生物質(zhì)炭的制造方法以及豎爐的操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物質(zhì)的清洗方法、對預(yù)處理后的生物質(zhì)進(jìn)行炭化來制造生物質(zhì)炭的生物質(zhì)炭的制造方法、以及使用制造的生物質(zhì)炭的豎爐的操作方法。
背景技術(shù)：
近來，從防止全球變暖的的觀點(diǎn)考慮，減少二氧化碳排放量成為緊急的課題。作為減少二氧化碳排放量的方法，進(jìn)行著如下技術(shù)開發(fā)減少投入的碳量、回收排出的二氧化碳、以非炭碳源(力一 # U —O炭素源)代替現(xiàn)有的煤炭和石油等。作為非炭碳源，公知有生物質(zhì)。作為生物質(zhì)，有建筑房屋的拆毀所產(chǎn)生的木材廢棄物、木材加工所產(chǎn)生的木質(zhì)類廢棄物、森林等中的剪枝廢棄物、農(nóng)業(yè)類廢棄物等。作為其處理利用方法，以填筑、放置、 焚燒、燃料等為主。另外，公知有以燃料利用為目的的生物燃料作物。另外，還公知對上述生物質(zhì)進(jìn)行熱解來制造可燃性氣體、碳化物(生物質(zhì)炭)，從而將其作為燃料進(jìn)行再利用的技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)1。)。另一方面，在作為制造生鐵用豎爐的高爐中，使用鐵礦石等鐵源和作為熱源的焦炭作為原料，使用煤粉作為輔助燃料。通過從高爐的風(fēng)口與熱風(fēng)一同吹入廉價的煤粉，可以減少價格高的焦炭的使用量。通過使用上述生物質(zhì)炭作為該煤粉，能夠有助于減少二氧化碳排放量?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2003-213273號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題但是，在使用生物質(zhì)炭代替高爐吹入用煤粉的情況下，根據(jù)作為生物質(zhì)炭的原料的生物質(zhì)的種類不同，存在有時會含有鉀或鈉等的問題。S卩，生物質(zhì)中含有鉀或鈉等的情況下，其也會殘留于生物質(zhì)炭(碳化物)中，將生物質(zhì)炭作為高爐吹入用煤粉(高爐用還原材料)使用時，鉀或鈉等例如滯留于高爐內(nèi)，可能帶來爐內(nèi)堵塞、透氣性變差等負(fù)面影響。因此，本發(fā)明的目的在于，解決上述現(xiàn)有技術(shù)的課題，提供即使在生物質(zhì)含有鉀或鈉等堿金屬的情況下，也能夠制造堿金屬含量低的生物質(zhì)炭的生物質(zhì)的清洗方法、生物質(zhì)炭的制造方法、以及豎爐的操作方法。用于解決問題的方法用于解決上述課題的本發(fā)明的特征如下。(1) 一種生物質(zhì)的清洗方法，具有第一工序，對生物質(zhì)實(shí)施干燥處理、軟化處理或細(xì)胞膜的破壞處理中的任意一種處理；和第二工序，對實(shí)施了所述第一工序的處理后的生物質(zhì)進(jìn)行水洗。(2)根據(jù)(1)所述的生物質(zhì)的清洗方法，其中，所述第一工序通過在超過大氣壓下對生物質(zhì)進(jìn)行加壓處理來實(shí)施軟化處理或細(xì)胞膜的破壞處理。(3)根據(jù)⑵所述的生物質(zhì)的清洗方法，其中，所述加壓處理在2X 105N/m2以上的壓力下進(jìn)行加壓。(4)根據(jù)⑵或(3)所述的生物質(zhì)的清洗方法，其中，所述加壓處理使用加壓后的水蒸氣進(jìn)行加壓處理。(5)根據(jù)( 中的任一項(xiàng)所述的生物質(zhì)的清洗方法，其中，在所述第一工序中實(shí)施軟化處理或細(xì)胞膜的破壞處理中的任意一種處理，在所述第二工序之前具有使實(shí)施了所述第一工序的處理后的生物質(zhì)干燥的干燥處理。(6)根據(jù)(1)所述的生物質(zhì)的清洗方法，其中，所述第一工序通過將生物質(zhì)保持在 600C以上的溫度來實(shí)施干燥處理。(7)根據(jù)(1)所述的生物質(zhì)的清洗方法，其中，在所述第一工序中實(shí)施干燥處理，所述第二工序?qū)?shí)施干燥處理后的生物質(zhì)進(jìn)行粉碎的同時進(jìn)行水洗。(8)根據(jù)(1) (7)中任一項(xiàng)所述的生物質(zhì)的清洗方法，其中，所述水洗為使用添加了酸的水溶液進(jìn)行清洗的酸洗。(9) 一種生物質(zhì)炭的制造方法，其特征在于，對使用(1) (8)中任一項(xiàng)所述的生物質(zhì)的清洗方法進(jìn)行清洗后的生物質(zhì)進(jìn)行干餾。。(10)根據(jù)(9)所述的生物質(zhì)炭的制造方法，其中，所述干餾在400 800°C下進(jìn)行。(11) 一種豎爐的操作方法，其特征在于，將使用(9)或(10)所述的制造方法所制造的生物質(zhì)炭制成豎爐吹入用生物質(zhì)炭，并從豎爐的風(fēng)口吹入。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，即使在生物質(zhì)含有鉀或鈉等堿金屬的情況下，也能得到堿金屬含量低的生物質(zhì)，從而可以制造堿金屬含量低的生物質(zhì)炭。并且，以吹入方式使用生物質(zhì)炭的豎爐內(nèi)的透氣性也得到了改善。在利用清洗后的生物質(zhì)時，可以避免灰分向爐內(nèi)壁固著的問題、灰分向熱回收鍋爐固著的問題等堿金屬引起的設(shè)備問題。由此，即使是含有堿金屬的生物質(zhì)，也可以進(jìn)行干餾后作為豎爐吹入用生物質(zhì)炭來使用，能夠促進(jìn)生物質(zhì)的再利用，有助于降低二氧化碳的排放量。
具體實(shí)施例方式[實(shí)施方式1]在實(shí)施方式1中，對生物質(zhì)實(shí)施超過大氣壓下的加壓處理，然后進(jìn)行水洗。由于生物質(zhì)所含有的鉀或鈉等堿金屬不是附著在生物質(zhì)表面，因此，難以僅通過水洗充分減少堿金屬的含量。但是，通過在水洗之前實(shí)施加壓處理并且在其后釋放壓力，生物質(zhì)得到軟化， 并且發(fā)生細(xì)胞膜的破壞，從而能夠利用水洗除去堿金屬。只要在超過大氣壓下，則加壓處理就有效，如果以2X 105N/m2以上的壓力進(jìn)行加壓，則其后利用水洗除去堿金屬的效果較好，更為有效。優(yōu)選以IXlO6NAi2以下的壓力進(jìn)行加壓。以超過IXlO6NAi2的壓力進(jìn)行加壓，設(shè)備費(fèi)用及操作費(fèi)用增加，故不經(jīng)濟(jì)。優(yōu)選使加壓處理的時間為30分鐘以上，更加優(yōu)選為1小時以上。另外，從加壓處理的效果的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選使加壓處理的時間在5小時以內(nèi)。加壓處理優(yōu)選使用水蒸氣來進(jìn)行。使用水蒸氣的加壓處理能夠通過例如在裝入生物質(zhì)并且密閉后的處理槽中導(dǎo)入加壓后的飽和水蒸氣來進(jìn)行。優(yōu)選對實(shí)施加壓處理后的生物質(zhì)進(jìn)行干燥之后再對其進(jìn)行水洗。通過在加壓處理后進(jìn)行干燥，清洗液能夠很好地浸透到生物質(zhì)內(nèi)部，因此，提高了除去堿金屬的效果。就水洗處理而言，可以是將生物質(zhì)浸漬在水中來進(jìn)行，但優(yōu)選向水中添加硫酸等酸來進(jìn)行酸洗處理。通過酸洗，生物質(zhì)的細(xì)胞膜被破壞，因此進(jìn)一步提高了堿金屬的除去效^ ο生物質(zhì)指的是某積累了一定量的動植物資源和源自該動植物資源的廢棄物的總稱(其中，除化石資源以外)，就本發(fā)明中使用的生物質(zhì)而言，可以使用農(nóng)業(yè)類、林業(yè)類、畜產(chǎn)類、水產(chǎn)類、廢棄物類等的、熱解后生成碳化物的所有生物質(zhì)。優(yōu)選使用有效發(fā)熱量高的生物質(zhì)，并且優(yōu)選使用木質(zhì)類生物質(zhì)。作為木質(zhì)類生物質(zhì)，可以列舉出紙漿黑液、木屑等制紙副產(chǎn)物；樹皮、鋸削等木材加工副產(chǎn)物；枝、葉、梢、下腳料(端尺材)等林地殘留木材； 杉、扁柏、松類等的間伐材料；來自食用菌類的廢段木等特用林產(chǎn)的材料；米櫧、抱櫟、松等的薪炭林；柳、白楊、桉樹、松等的短伐期林業(yè)等林業(yè)類生物質(zhì)；市、鎮(zhèn)、村的路側(cè)樹木、私人住宅的庭園樹木等的修剪枝條等一般廢棄物；國家、縣的路側(cè)樹木、企業(yè)的庭園樹木等的修剪枝條、建設(shè)或建筑廢材等產(chǎn)業(yè)廢棄物等。分類為農(nóng)業(yè)類生物質(zhì)的、以廢棄物或副產(chǎn)物作為來源的稻谷殼、麥秸、稻秸、甘蔗渣、棕櫚(油棕)等、或者以能源作物作為來源的米糠、油菜籽、大豆等農(nóng)業(yè)類生物質(zhì)的一部分也可以適合用作木質(zhì)類生物質(zhì)。就實(shí)施方式1而言，特別是在用于上述生物質(zhì)中的以高濃度含有鉀、鈉等堿金屬的生物質(zhì)作為原料來制造生物質(zhì)炭時是有效的，優(yōu)選將本發(fā)明用于鉀濃度為1質(zhì)量％以上的生物質(zhì)。作為以高濃度含有鉀、鈉等堿金屬的生物質(zhì)，有棕櫚(油棕)、玉米、香蕉等。作為棕櫚油副產(chǎn)物的棕櫚(油棕)的空果穗(EFB)為剝下含油果實(shí)后的果穗莖部，已知其含有鉀2 3質(zhì)量％ (干重)。生物質(zhì)優(yōu)選在粉碎處理為預(yù)定粒徑后進(jìn)行水洗。粒徑(最大長度)越小清洗效果越好，因此優(yōu)選使粒徑為200mm以下。另一方面，粒徑過小時，在使用鼓風(fēng)爐進(jìn)行炭化處理的情況下等，根據(jù)炭化方法的不同炭化處理會變得困難，因此優(yōu)選使粒徑為5mm以上。生物質(zhì)使用細(xì)纖維狀物質(zhì)的情況下等，也可以不進(jìn)行粉碎直接進(jìn)行清洗。例如，長度為300 500mm的棕櫚(油棕)的空果穗可以不進(jìn)行粉碎而直接用于實(shí)施方式1中。以上述方法清洗過的生物質(zhì)處于堿金屬的含量被充分降低的狀態(tài)，通過隔絕或控制空氣(氧氣)的供給來加熱從而對其進(jìn)行干餾，制造生物質(zhì)炭。干餾優(yōu)選在400 800°C 下進(jìn)行。作為干餾爐，可以使用例如鼓風(fēng)爐等豎爐。由于這樣制造的生物質(zhì)炭不含高濃度的堿金屬，因此能夠適用于豎爐吹入用。將使用通過上述方法清洗過的生物質(zhì)制造的生物質(zhì)炭粉碎為適合吹入的粒徑后，能夠通過從豎爐的風(fēng)口將其吹入而使用。由于生物質(zhì)水洗中使用后的水含有高濃度的鉀等礦物質(zhì)，因此，優(yōu)選作為肥料使用。由于多次清洗中使用過的清洗水例如含有數(shù)質(zhì)量％的鉀，因此，能夠適合作為肥料使用。作為生物質(zhì)，使用農(nóng)業(yè)類、林業(yè)類生物質(zhì)的情況下，通過在生物質(zhì)的來源附近進(jìn)行水洗處理，能夠省去搬運(yùn)費(fèi)用而且能夠直接將清洗后的水作為肥料來有效利用。同時也不需要排水處理。實(shí)施例1使用香蕉(Giant Cavendish)的新鮮果軸(果穗的根部)作為生物質(zhì)，對其進(jìn)行清洗試驗(yàn)。將果軸粉碎至粗約3mm、長約30mm，并如表1的試驗(yàn)No. 1 5中所示分別實(shí)施干燥、加壓、清洗處理，測定處理后的生物質(zhì)中殘留的各種成分。清洗使用蒸餾水進(jìn)行，干燥處理在110°C下進(jìn)行2小時，加壓處理在壓力3. 9X 105N/m2的蒸汽鍋爐中進(jìn)行2小時。將以干重計(jì)的測定結(jié)果匯總并示于表1。[表1](質(zhì)量 ％)
權(quán)利要求
1.一種生物質(zhì)的清洗方法，具有第一工序，對生物質(zhì)實(shí)施干燥處理、軟化處理或細(xì)胞膜的破壞處理中的任意一種處理；和第二工序，對實(shí)施了所述第一工序的處理后的生物質(zhì)進(jìn)行水洗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)的清洗方法，其中，所述第一工序通過在超過大氣壓下對生物質(zhì)進(jìn)行加壓處理來實(shí)施軟化處理或細(xì)胞膜的破壞處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物質(zhì)的清洗方法，其中，所述加壓處理在2X105N/m2以上的壓力下進(jìn)行加壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的生物質(zhì)的清洗方法，其中，所述加壓處理使用加壓后的水蒸氣進(jìn)行加壓處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求2 4中任一項(xiàng)所述的生物質(zhì)的清洗方法，其中，在所述第一工序中實(shí)施軟化處理或細(xì)胞膜的破壞處理中的任意一種處理，在所述第二工序之前具有使實(shí)施了所述第一工序的處理后的生物質(zhì)干燥的干燥處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)的清洗方法，其中，所述第一工序通過將生物質(zhì)保持在60°C以上的溫度來實(shí)施干燥處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)的清洗方法，其中，在所述第一工序中實(shí)施干燥處理， 所述第二工序在對實(shí)施干燥處理后的生物質(zhì)進(jìn)行粉碎的同時進(jìn)行水洗。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7中任一項(xiàng)所述的生物質(zhì)的清洗方法，其中，所述水洗為使用添加了酸的水溶液進(jìn)行清洗的酸洗。
9.一種生物質(zhì)炭的制造方法，其特征在于，對使用權(quán)利要求1 8中任一項(xiàng)所述的生物質(zhì)的清洗方法進(jìn)行清洗后的生物質(zhì)進(jìn)行干餾。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的生物質(zhì)炭的制造方法，其中，所述干餾在400 800°C下進(jìn)行。
11.一種豎爐的操作方法，其特征在于，將使用權(quán)利要求9或10所述的制造方法制造的生物質(zhì)炭制成豎爐吹入用生物質(zhì)炭，并從豎爐的風(fēng)口吹入。
全文摘要
本發(fā)明提供生物質(zhì)的清洗方法，具有對生物質(zhì)實(shí)施干燥處理、軟化處理或細(xì)胞膜的破壞處理中的任意一種處理的第一工序、和對實(shí)施了所述第一工序的處理的生物質(zhì)進(jìn)行水洗的第二工序。軟化處理或細(xì)胞膜的破壞處理通過對生物質(zhì)在超過大氣壓下進(jìn)行加壓處理來進(jìn)行。生物質(zhì)炭的制造方法包括對清洗后的生物質(zhì)進(jìn)行干餾。豎爐的操作方法包括將制造的生物質(zhì)炭制成豎爐吹入用生物質(zhì)炭并從豎爐的風(fēng)口吹入。
文檔編號B09B3/00GK102427892SQ20108001805
公開日2012年4月25日 申請日期2010年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月22日
發(fā)明者巖崎敏彥, 戶村啟二, 淺沼稔, 藤林晃夫, 高須展夫, 鶴田秀和 申請人:杰富意工程股份有限公司, 杰富意鋼鐵株式會社