第2章　木材チップの含水率

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1 第 2 章 木 材 チップの 含 水 率 2.1 調 査 目 的 及 び 調 査 方 法 近 年 木 材 チップは 従 来 からの 主 用 途 である 製 紙 用 やボード 用 に 加 えて 木 質 バイオマス として 燃 料 用 の 需 要 が 高 まりつつある 木 材 チップを 燃 料 用 として 扱 う 場 合 その 発 熱 量 は 木 材 中 の 水 分 に 影 響 される ここでは 燃 料 木 材 チップの 性 能 規 格 を 制 定 するため 各 関 係 業 界 で 扱 われている 木 材 チップの 含 水 率 に 関 する 調 査 を 行 った まず 各 関 係 産 業 の 木 材 チップの 実 測 含 水 率 に 対 する 意 識 と 含 水 率 測 定 方 法 および 一 般 生 産 者 に 受 け 入 れ 可 能 な 燃 料 チップの 含 水 率 値 を 調 査 した 次 に その 結 果 を 基 にして 各 産 業 の 標 準 的 な 含 水 率 値 や 含 水 率 に 対 する 発 熱 量 を 実 態 合 わせて 解 析 した また 比 較 的 含 水 率 が 高 い 原 木 チップや 製 材 チップから 燃 料 用 木 材 チップを 生 産 する 場 合 のコストを 試 算 した 2.2 チップ 生 産 使 用 工 場 調 査 対 象 は 木 材 チップを 生 産 あるいは 原 料 や 燃 料 として 使 用 している 工 場 とした 対 象 は 北 海 道 地 区 埼 玉 地 区 静 岡 地 区 島 根 地 区 宮 崎 地 区 の 合 計 5 地 区 の13 社 とした 業 種 は チップ 生 産 発 電 製 紙 化 学 加 工 ボ-ド 生 産 製 材 等 であった それらの 概 観 を 以 下 に 述 べる 尚 チップ 生 産 工 場 は 実 名 でその 他 は 記 号 等 で 社 名 を 示 した 静 岡 チップ 工 業 株 式 会 社 静 岡 チップ 工 業 株 式 会 社 は 家 屋 解 体 材 ( 垂 木 や 柱 材 ) 廃 パレット 梱 包 廃 材 木 材 工 場 廃 材 伐 採 木 等 を 破 砕 により 木 材 チップ 化 し 製 紙 原 料 木 質 ボード 原 料 およびボイラ 燃 料 として 生 産 していた 防 腐 剤 等 の 薬 品 処 理 材 に 関 しては 目 視 等 で 確 認 することにより 除 外 していた ダストは 畜 産 敷 料 等 として 扱 われていた 解 体 材 等 の 原 料 持 ち 込 みに 対 して は 2.5 円 /kg の 処 分 量 を 課 していた 解 体 材 は 住 宅 建 築 等 の 落 ち 込 みにより 減 尐 傾 向 であり 今 後 の 原 料 確 保 を 懸 念 していた 木 材 チップは 住 宅 解 体 材 であるため 原 料 の 低 含 水 率 であるが 木 材 チップ で 保 管 しているときに 近 隣 に 埃 として 舞 うことを 懸 念 して 散 水 をしていた 今 後 燃 料 チップとして 湿 量 含 水 率 20%の 含 水 率 規 格 は 受 け 入 れ 可 能 とい うことであった 写 真 2.1 解 体 材 等 の 木 材 チップ 化 作 業

2 2.2.2 三 基 開 発 株 式 会 社 三 基 開 発 株 式 会 社 は 解 体 材 や 伐 採 による 残 材 を 資 源 リサイクルする 業 者 である これ らの 原 料 は 工 場 を 中 心 として 道 内 50kmの 範 囲 内 から 収 集 されていた 主 に 燃 料 用 木 材 チ ップを 生 産 し 王 子 製 紙 関 連 会 社 へ 出 荷 していた 燃 料 チップの 含 水 率 規 格 として 湿 量 基 準 20%は 受 け 入 れられる 数 値 ということであった 写 真 2.2 解 体 材 等 の 集 積 作 業 写 真 2.3 チップ 化 された 解 体 材 株 式 会 社 ニチモク 林 産 株 式 会 社 ニチモク 林 産 は 原 木 チップを 生 産 していた これらは 製 紙 用 木 材 チップであり その 他 バーク ダストの 生 産 も 行 っていた 原 木 の 樹 種 は 道 内 のアカエゾマツ トドマツ シラカバ ナラ 雑 木 等 であった 製 紙 用 チップは 日 本 製 紙 株 式 会 社 向 けであった 写 真 2.4 広 葉 樹 チップの 道 内 原 木 写 真 2.5 広 葉 樹 材 のチップ 化 工 程

3 2.2.3 山 興 緑 化 有 限 会 社 山 興 緑 化 有 限 会 社 は 木 材 チップ 生 産 工 場 等 から 排 出 されるバーク( 樹 皮 )のバーク 堆 肥 を 生 産 していた バークの 再 資 源 化 減 量 化 そして 土 壌 改 良 材 としてのリサイクルに 取 り 組 んでいた さらに 枝 葉 根 株 木 屑 家 屋 廃 材 等 のリサイクル 事 業 として 建 築 の 木 屑 等 土 木 工 事 や 造 成 工 事 に 伴 う 抜 根 枝 葉 等 を 破 砕 処 理 して 堆 肥 等 を 生 産 していた ま た 曲 がり 材 等 の 原 木 を 用 いて 製 紙 用 木 材 チップを 生 産 していた 含 水 率 に 関 しては 製 紙 用 であることから 意 識 はしていないが 今 後 燃 料 用 として 規 格 が 設 けられる 場 合 湿 量 基 準 30% 以 下 ならば 可 能 な 数 値 であるとしていた 写 真 2.6 機 械 化 された 枝 葉 や 根 株 等 の 破 砕 写 真 2.7 チップ 用 の 原 木 選 別 宮 崎 みどり 製 薬 株 式 会 社 宮 崎 みどり 製 薬 株 式 会 社 は 畜 産 水 産 農 業 用 の 混 合 飼 料 粗 飼 料 特 殊 肥 料 の 生 産 を 行 っていた 混 合 飼 料 として 国 産 常 緑 広 葉 樹 (イタジイ 等 )の 樹 皮 を 熱 処 理 ( 炭 化 )し てできた 樹 皮 炭 と 木 酢 液 による 製 品 の 生 産 や 粗 飼 料 としてスギ 原 木 をチップ 化 し 圧 力 蒸 煮 釜 で 熱 処 理 を 行 い 加 工 した 製 品 を 生 産 していた 基 本 的 に 木 材 チップを 原 料 とした 化 学 加 工 工 場 なので 原 料 の 含 水 率 基 準 は 特 に 設 けてはいなかった 写 真 2.8 イタジイ 等 の 常 緑 広 葉 樹 原 木 写 真 2.9 圧 力 煮 沸 装 置 による 熱 処 理

4 2.2.5 木 脇 産 業 株 式 会 社 木 脇 産 業 株 式 会 社 は 国 産 材 (スギ) 製 材 チップ 加 工 住 宅 資 材 製 造 販 売 している 年 間 130,000m 3 の 素 材 生 産 量 である 木 材 チップは 針 葉 樹 スギの 背 板 から 生 産 され ~15000 m 3 から 約 1000t の 木 材 チップが 生 産 される スギ 林 には 広 葉 樹 も 混 じっている 場 合 があり 1200t/ 年 ではあるが 広 葉 樹 チップも 生 産 していた 同 社 では 木 材 チップ 等 の 木 質 燃 料 は 木 材 乾 燥 用 の 木 質 燃 料 焚 きボイラでも 利 用 しており 10t/ 日 の 割 合 で 消 費 されてい た 写 真 2.10 製 材 工 程 前 のスギ 丸 太 材 写 真 2.11 背 板 等 からの 木 材 チップ 亀 井 産 業 株 式 会 社 亀 井 産 業 株 式 会 社 は 建 築 廃 棄 物 からボ-ド 用 と 燃 料 用 の 木 材 チップを 生 産 していた 主 に ボイラ 燃 料 として 木 くず 角 材 板 類 合 板 類 等 を 破 砕 によりチップ 化 していた ま た 製 紙 原 料 ボード 原 料 用 も 生 産 していた 燃 料 チップの 含 水 率 規 格 に 関 しては 湿 量 基 準 30% 以 下 ならば 可 能 な 数 値 であるとしていた 写 真 2.12 重 機 による 解 体 材 の 一 次 破 砕 写 真 2.13 燃 料 用 破 砕 チップの 一 例

5 2.2.7 A 社 A 社 はパーティクルボ-ドの 製 造 会 社 である 製 品 の 厚 みは 9~40mmであった 製 品 内 部 は 粒 子 の 粗 い 木 片 を 表 面 は 鋸 や 鉋 くずのスクリ-ンダスト 等 の 細 かい 粒 子 を 用 いて 製 造 されていた 製 品 含 水 率 は 外 側 8% 内 側 は 4%で 管 理 されていた 原 料 の 乾 燥 方 法 は 直 径 2m 長 さ 12mのロ-タリ-キルンで 行 われていた ロ-タリ-キルンの 乾 燥 温 度 は 200 程 度 で 含 水 率 30~60%の 原 料 チップを 10 分 以 内 で 乾 燥 していた 含 水 率 は 製 品 の 品 質 に 影 響 するので 最 終 的 には 110~120 で 含 水 率 4%に 落 としていた ロ-タリ-キルンの 加 熱 源 は 12t/hの 蒸 発 能 力 を 持 つ 木 質 燃 料 ボイラであった 木 質 燃 料 の 消 費 量 は 1~2t/ 時 間 であった ボ-ド 原 料 や 燃 料 チップは 屋 外 に 山 積 みされていたが 樹 皮 等 を 含 む 場 合 には 自 然 発 火 を 防 ぐために 最 大 3.5m 以 下 に 制 限 されていた 写 真 2.14 木 材 チップ 乾 燥 工 程 装 置 外 観 写 真 2.15 山 積 み 高 さ 3.5mの 木 材 チップ 原 料 B 社 B 社 はパーティクルボードやMDF インシュレ-ションボ-ド 等 の 繊 維 板 を 製 造 して いた 製 品 含 水 率 は 約 7%で 管 理 されていた ボードの 主 な 原 料 は マレーシア 等 からML H(Mix Light Hardood)と 称 される 輸 入 広 葉 樹 混 合 材 であった 原 料 の 含 水 率 は 製 造 プ ラントの 工 程 にある 異 物 除 外 プールで 沈 むような 高 密 度 高 含 水 率 材 は 除 くことがある 木 材 チップの 品 質 規 格 としては 製 紙 用 繊 維 版 パーティクルボ-ドそして 燃 料 という 区 分 ならば 受 け 入 れ 可 能 であるということであった C 社 C 社 は 出 力 100 万 kw の 石 炭 燃 料 による 火 力 発 電 所 である ここでは 木 質 バイオマス 燃 料 を 石 炭 と 混 燃 する 実 証 実 験 が 行 われていた 発 電 のため 8,000ton/day の 石 炭 を 燃 焼 し 混 燃 試 験 では 重 量 割 合 で 約 2%の 約 150t/day の 木 質 燃 料 を 実 際 の 燃 焼 装 置 に 加 える 実 証 試 験 を 行 っていた 混 燃 用 の 木 質 燃 料 は 島 根 県 内 から 調 達 していた 木 質 燃 料 は 樹 皮 も 含 まれ ており 50mm の 大 きさ 制 限 を 行 っていた 含 水 率 はトラックドライバ-によりバケツ 1 杯

6 分 を 採 取 その 後 担 当 係 員 により 重 量 法 で 測 定 していた 受 け 入 れ 基 準 含 水 率 は 湿 量 基 準 含 水 率 55% 以 下 としていた 写 真 2.17 バイオマスサイロへの 投 入 写 真 2.16 木 材 チップサンプルの 採 取 P1 社 P1 社 は 新 聞 用 紙 出 版 用 紙 中 質 紙 を 製 造 している 製 紙 工 場 である 木 材 チップ 品 質 検 査 用 のサンプルはトラックの 荷 台 からピットに 落 とすときに バケツ 一 杯 分 をトラッ クドライバ-によって 採 取 し 検 査 担 当 係 員 へ 提 出 していた 含 水 率 用 のサンプルは 担 当 係 員 により 検 査 室 でふるい 分 けをした 後 大 さき 17mm のチップを 重 量 法 で 測 定 していた 写 真 2.18 木 材 チップ 投 入 ピット (トラックドライバ-がサンプル 採 取 ) 写 真 2.19 ふるいによる 形 状 選 別

7 P2 社 P2 社 は 木 材 チップを 原 料 とした 溶 解 パルプ リグニン 製 品 CMC セルロースパウ ダー 等 のケミカル 原 料 を 生 産 していた 化 学 工 業 用 途 にはセルロースの 比 率 が 高 いパルプ ( 溶 解 パルプ)が 求 められていた シート 製 品 はレーヨンやセロファンの 原 料 に ロール 製 品 はセルロース 誘 導 体 (メチルセルロース 酢 酸 セルロース 硝 酸 セルロースなど)の 原 料 であった 一 方 木 材 のセルロース 以 外 の 成 分 についても 糖 分 は 酵 母 核 酸 に リ グニン 分 はリグニンスルホン 塩 酸 として 工 業 用 特 殊 分 野 に 幅 広 く 利 用 されていた 原 料 チ ップとしては 過 度 に 含 水 率 の 低 いものは 生 産 上 問 題 になることがあるということであった P3 社 P3 社 は 製 紙 工 場 である 主 な 製 品 は 上 質 紙 PPC 用 紙 などを 中 心 に 感 熱 紙 等 の 情 報 用 紙 などの 高 品 質 製 品 を 生 産 していた 原 料 の 樹 種 は 国 産 のシイやカシ 輸 入 材 はチリ オ-ストラリア NZからのユ-カリやベトナムからのアカシアであった 輸 入 材 が 約 9 割 であった 国 産 材 の 含 水 率 はトラックドライバ-によりバケツ 1 杯 分 を 採 取 それから 担 当 係 員 に より 150g 見 当 を 重 量 法 で 測 定 していた 写 真 2.20 輸 入 原 料 広 葉 樹 チップ 写 真 2.21 サンプルチップの 採 取

8 2.3 含 水 率 測 定 含 水 率 測 定 用 の 木 材 チップ 供 給 工 場 7 社 から 採 取 した 木 材 チップの 用 途 は 製 紙 用 ボ -ド 用 および 燃 料 用 であった 木 材 チップの 原 料 は 原 木 製 材 工 場 の 製 材 側 板 や 国 内 解 体 材 であった 製 紙 用 木 材 チップは 納 入 先 との 取 り 決 めにより 針 葉 樹 と 広 葉 樹 に 分 別 されて いた 含 水 率 の 測 定 は 次 の 通 り 行 った 各 工 場 で 採 取 した 木 材 チップ 試 料 は 密 封 し 直 ちに 森 林 総 合 研 究 所 へ 送 付 した 測 定 用 試 料 の 含 水 率 測 定 は 次 のように 重 量 測 定 法 (JIS Z 2101 あるいは JIS Z )の 手 順 で 行 った まず 各 社 の 木 材 チップ 約 1kg を 電 子 天 秤 によ り 重 量 測 定 ( 生 材 重 量 (W )) を 行 った 次 に 庫 内 温 度 105 に 設 定 された 送 風 恒 温 器 内 で 恒 量 ( 含 水 率 0%)の 状 態 を 確 認 そして 恒 量 に 達 した 木 材 チップの 重 量 測 定 ( 全 乾 重 量 ( W o ))を 行 った 含 水 率 の 算 出 は 乾 量 基 準 含 水 率 を 以 下 の 式 (2.1)により 湿 量 基 準 含 水 率 を 式 (2.2) で 行 った W Wo U d 100 (2.1) Wo W Wo U 100 (2.2) W ここに U d : 乾 量 基 準 の 含 水 率 (%), U : 湿 量 基 準 の 含 水 率 (%),W : 生 材 重 量 (kg), W o : 全 乾 重 量 (kg)である また 乾 量 基 準 含 水 率 から 湿 量 基 準 含 水 率 および 湿 量 基 準 含 水 率 から 乾 量 基 準 含 水 率 の 変 換 式 はそれぞれ 式 (2.3)および 式 (2.4)である U d 100 U (2.3) 100 -U U 100 U d (2.4) 100 U d ここに U d : 乾 量 基 準 の 含 水 率 (%), U : 湿 量 基 準 の 含 水 率 (%),W : 生 材 重 量 (kg), W o : 全 乾 重 量 (kg)である 表 2.1 は 各 調 査 工 場 の 含 水 率 測 定 結 果 である 静 岡 チップ 工 業 株 式 会 社 三 基 開 発 株 式 会 社 亀 井 産 業 株 式 会 社 の 解 体 材 等 はチップ 化 の 山 積 み 状 態 の 時 に 雨 水 に 曝 され 煤 塵 の 飛 散 を 防 ぐために 散 水 を 行 っている 等 の 事 例 が 確 認 されたこともあり 乾 量 基 準 含 水 率 12~ 55%( 湿 量 基 準 含 水 率 10~35%)を 示 した 住 宅 解 体 材 を 原 料 とした 廃 材 チップは 住 宅 用

9 材 として 長 時 間 にわたり 自 然 に 乾 燥 されているため 製 材 品 は 平 衡 含 水 率 に 近 い 乾 量 基 準 含 水 率 12~17% ボード 類 は 8~12%という 値 が 維 持 されていると 思 われるが 今 回 調 査 のチップ 化 工 程 では 含 水 率 は 上 記 の 理 由 で 上 昇 している 傾 向 がみられた 株 式 会 社 ニチモク 林 産 三 興 緑 化 有 限 会 社 木 脇 産 業 株 式 会 社 の 製 材 チップや 曲 がり 材 等 の 原 木 チップ 等 は 針 葉 樹 で 乾 量 基 準 含 水 率 32~77%( 湿 量 基 準 含 水 率 24~43%) 広 葉 樹 は 乾 量 基 準 含 水 率 55~65%( 湿 量 基 準 含 水 率 35~40%)であった 木 脇 産 業 株 式 会 社 の 針 葉 樹 背 板 は 辺 材 部 分 が 多 いスギ 材 であり チップ 化 工 程 の 排 出 状 態 で 試 料 を 採 取 したた め 乾 量 基 準 含 水 率 100% 以 上 の 含 水 率 が 予 想 されたが 乾 量 基 準 含 水 率 52%( 湿 量 基 準 含 水 率 34%)であった これは 素 材 丸 太 の 伐 採 時 期 保 管 状 態 の 影 響 およびチップ 加 工 の 際 の 物 理 的 な 脱 水 が 理 由 として 考 えられる 製 紙 やボード 用 の 木 材 チップは 製 紙 工 場 に 納 入 する 際 に 含 水 率 を 除 いた 状 態 で 取 引 さ れるので チップ 工 場 出 し 原 料 段 階 の 含 水 率 値 は 意 識 されていなかった 一 方 今 後 燃 料 として 利 用 される 場 合 は 木 材 チップの 含 水 率 によって 発 熱 量 が 異 なることから この 発 熱 量 を 品 質 基 準 とする 場 合 には 今 後 含 水 率 値 の 管 理 が 重 要 視 されると 考 えられる 表 2.1 木 材 チップの 含 水 率 測 定 値 ( 重 量 測 定 法 ) 含 水 率 採 取 工 場 用 途 原 料 樹 種 等 乾 量 基 準 湿 量 基 準 (%) (%) 静 岡 チップ 工 業 株 式 会 社 燃 料 用 建 築 解 体 材 製 紙 用 建 築 解 体 材 製 紙 用 建 築 解 体 材 三 基 開 発 株 式 会 社 ボ-ド 用 外 側 用 鋸 屑 製 紙 用 針 葉 樹 (アカマツ) ボ-ド 用 建 築 解 体 材 株 式 会 社 ニチモク 林 産 製 紙 用 針 葉 樹 (カラマツ) 製 紙 用 広 葉 樹 ( 国 産 ) 三 興 緑 化 有 限 会 社 燃 料 用 根 株 製 紙 用 広 葉 樹 ( 国 産 ) 製 紙 用 針 葉 樹 (スギ ヒノキ) 木 脇 産 業 株 式 会 社 製 紙 用 針 葉 樹 丸 太 (スギ ヒノキ) 製 紙 用 背 板 (スギ) 宮 崎 みどり 製 薬 株 式 会 社 その 他 スギ 皮 入 り その 他 広 葉 樹 ( 国 産 ) 亀 井 産 業 株 式 会 社 燃 料 用 建 築 解 体 材 製 紙 用 建 築 解 体 材 ボ-ド 用 建 築 解 体 材 17 14

10 2.4 燃 料 チップとしての 発 熱 量 近 年 バイオマス 燃 料 として 重 要 視 されている 木 材 チップは それ 自 体 に 含 まれる 水 分 によって 発 熱 量 の 高 低 が 現 れる 発 熱 量 とは 燃 料 の 単 位 量 1kg または 1Nm 3 (0 1 気 圧 ) が 完 全 に 燃 焼 する 時 の 熱 量 のことである ここでは 木 材 チップを 燃 料 として 扱 うことを 念 頭 にした 品 質 について 考 察 した 木 材 チップと 他 の 燃 料 の 発 熱 量 表 2.2 は 湿 量 基 準 含 水 率 および 乾 量 基 準 含 水 率 に 対 する 発 熱 量 ( 高 発 熱 量 )の 関 係 を 示 している このように 木 材 の 発 熱 量 は 一 般 的 に 4500kcal/kg を 用 いる ただし この 数 値 は 木 材 に 水 分 が 全 く 含 まれていない 状 態 における 値 である 木 材 チップの 場 合 は 人 工 的 に 乾 燥 処 理 をしたとしても 5~10%であるから 一 般 的 には 4000kcal/kg を 現 実 的 な 値 とし て 扱 うことが 望 ましいと 思 われる 参 考 までに 他 の 燃 料 の 発 熱 量 は 灯 油 11,000~11500 kcal/kg A 重 油 10000~11000 kcal/kg 石 炭 6000~7000 kcal/kg である 表 2.2 木 材 含 水 率 に 対 する 発 熱 量 ( 高 発 熱 量 )の 関 係 湿 量 基 準 含 水 率 乾 量 基 準 含 水 率 発 熱 量 (%) (%) (kcal/kg) (MJ/kg) 単 位 変 換 1kcal=4.1865kJ 参 考 : 木 材 工 業 便 覧 P.245(1951) 水 分 を 含 んだ 燃 料 チップとしての 品 質 木 材 は 元 々 樹 木 であった 時 の 樹 液 を 多 く 含 む 木 材 チップは 製 材 側 板 や 曲 がり 材 や 剪 定 木 等 から 生 産 される 場 合 に 樹 液 である 水 分 を 蒸 発 乾 燥 させる 必 要 がある 木 材 の 特 性 は 材 内 水 分 の 蒸 発 乾 燥 過 程 で 達 する 繊 維 飽 和 点 ( 乾 量 基 準 含 水 率 で 約 30%) から 物 理 的 な 性 能 が 変 化 する この 理 由 の 一 つに 木 材 中 の 自 由 水 がなくなることがあげら れる すなわち 液 体 としての 水 は 蒸 発 乾 燥 して 木 材 実 質 と 化 学 的 な 結 合 をした 水 分 のみ の 状 態 になる したがって この 繊 維 飽 和 点 よりも 含 水 率 が 低 いところに 発 熱 量 の 基 準 が 必 要 と 思 われた 生 材 状 態 から 乾 燥 木 材 チップとして 生 産 する 場 合 は ある 程 度 発 熱 量 が 得 られ 生 産 コ

11 発 熱 量 (kcal/kg) ストも 抑 えられる 場 合 を 考 慮 し 次 の 判 断 基 準 を 必 要 とすると 思 われた まず 湿 量 基 準 含 水 率 20%( 乾 量 基 準 含 水 率 25%) 未 満 とし 発 熱 量 3500kcal/kg を 担 保 できるようにする 次 に 湿 量 基 準 含 水 率 30%( 乾 量 基 準 含 水 率 43%) 未 満 とし 発 熱 量 3000kcal/kg を 担 保 できるようにする そして 高 含 水 率 であり 発 熱 量 は 小 さいが 製 品 燃 料 チップを 重 量 で 取 引 する 場 合 単 位 重 量 当 たりで 木 材 実 質 よりも 水 分 のほうが 重 いよう なものは 品 質 としてよろしくないと 判 断 し 湿 量 基 準 含 水 率 50%( 乾 量 基 準 含 水 率 100%) 未 満 を 発 熱 量 2000kcal/kg に 基 準 を 設 ける 必 要 があると 考 えられた このように 燃 料 チップは 含 水 率 に 対 する 発 熱 量 を 品 質 基 準 として 扱 うことが 望 ましいと 考 えられる 湿 量 基 準 含 水 率 および 乾 量 基 準 含 水 率 と 発 熱 量 の 関 係 湿 量 基 準 含 水 率 は 対 象 物 の 全 重 量 に 対 する 水 分 量 の 割 合 である したがって 湿 量 基 準 含 水 率 に 対 する 発 熱 量 ( Q ( 高 発 熱 量 ))は 図 2.1 のように 直 線 関 数 の 近 似 式 (2.5)で 表 す h ことができる 一 方 乾 量 基 準 含 水 率 は 木 材 実 質 の 重 量 と 水 分 重 量 の 比 である したがっ て 乾 量 基 準 含 水 率 に 対 する 発 熱 量 ( Q hd 近 似 式 (2.6)で 表 すことができる ( 高 発 熱 量 ))の 関 係 は 図 2.2 のように 指 数 関 数 の 文 献 値 Q h U 4562 R 2 = 湿 量 基 準 含 水 率 (%) 図 2.1 湿 量 基 準 含 水 率 と 含 水 率 の 関 係

12 発 熱 量 (kcal/kg) Q hd U d exp R 2 = 乾 量 基 準 含 水 率 (%) 図 2.2 乾 量 基 準 含 水 率 と 含 水 率 の 関 係 Q h 4562 (2.5) U d Q hd exp (2.6) ここに Q h : 含 水 率 U の 時 の 発 熱 量 (kcal/kg) Q hd : 含 水 率 U d の 時 の 発 熱 量 (kcal/kg) U : 湿 量 基 準 の 含 水 率 (%) U : 乾 量 基 準 の 含 水 率 (%) d 木 材 の 含 水 率 は 従 来 から 乾 量 基 準 含 水 率 基 準 ( 測 定 法 :JIS Z2101)で 扱 われてきている 乾 量 基 準 含 水 率 は 木 材 やお 茶 等 の 農 林 産 物 の 水 分 含 有 量 に 用 いられるのみの 表 示 方 法 で ある 木 材 チップの 品 質 を 発 熱 量 に 関 係 する 含 水 率 で 区 分 する 場 合 には 含 水 率 と 熱 量 の 関 係 が 指 数 近 似 式 になる 乾 量 基 準 含 水 率 ベースよりも 直 線 近 似 が 容 易 な 湿 量 基 準 含 水 率 の ほうが 扱 いやすいと 思 われる また 一 般 的 に 他 の 産 業 が 扱 っている 湿 量 基 準 含 水 率 との 混 乱 を 避 けることを 考 慮 して 木 材 チップ 燃 料 の 品 質 規 格 表 示 の 場 合 は 湿 量 基 準 含 水 率 を 採 用 することが 望 ましい ただし 当 面 は 湿 量 基 準 含 水 率 であることを 明 記 し 乾 量 基 準 含 水 率 との 変 換 式 を 記 載 する 必 要 があると 思 われる また 燃 料 木 材 チップは 規 格 上 の 測 定 法 を 主 な 産 業 の 固 形 燃 料 で 扱 う 湿 量 含 水 率 基 準 ( 測 定 法 :JIS Z7302-3)に 根 拠 をおくことも 検 討 するべきと 思 われる

13 2.5 文 献 による 発 熱 量 表 2.3 は 無 水 状 態 ( 含 水 率 0%)における 各 樹 種 の 発 熱 量 である 一 般 的 に 針 葉 樹 の 発 熱 量 の 方 が 広 葉 樹 より 高 い 竹 材 の 無 水 状 態 の 発 熱 量 は 年 齢 1~6 で 約 4700 kcal/kg である 表 2.4 は 木 材 の 発 熱 性 を 調 べるために 実 験 的 に ISO コ-ンカロリ- 計 で 求 めた 各 樹 種 の 有 効 燃 焼 熱 の 例 である この 試 験 結 果 でも 針 葉 樹 の 方 が 発 熱 量 は 高 い 結 果 である また 発 炎 燃 焼 の 燃 焼 熱 は 表 2.2 の 湿 量 基 準 含 水 率 10%では 4000cal/kg の 発 熱 量 に 対 して 低 い 値 を 示 している 気 乾 ベースの 有 効 発 熱 量 は 2962~3440kcal/kg であった 木 材 の 成 分 は 炭 素 水 素 酸 素 で 構 成 されており これらは 燃 焼 によって 各 酸 化 物 と 発 熱 を 生 じる これらの 成 分 のほかに 灰 分 がある 木 材 の 灰 分 は 一 般 的 には 2% 程 度 と 言 われ ている したがって 総 発 熱 量 は 樹 種 ごとでも 密 度 とともに 増 加 した 初 期 含 水 率 は 発 炎 燃 焼 時 間 およびその 間 の 発 熱 速 度 に 影 響 した 樹 皮 の 発 熱 量 は 木 材 部 分 よりもやや 高 いか 類 似 の 値 である 木 材 部 分 と 同 様 に 針 葉 樹 の 発 熱 量 の 方 が 高 い これは 針 葉 樹 の 樹 皮 は 広 葉 樹 の 樹 皮 よりも 樹 脂 精 油 を 多 く 含 み 外 皮 が 発 達 していることやコルク 質 が 多 く 密 度 の 割 には 炭 素 含 有 率 が 多 いためとされてい る このように 木 材 の 燃 焼 量 は 実 際 のところは 各 樹 種 の 密 度 灰 分 樹 脂 含 有 率 等 にも 関 係 すると 考 えられるので 留 意 する 必 要 もあると 思 われた 表 2.3 針 葉 樹 と 広 葉 樹 の 発 熱 量 ( 高 発 熱 量 ) 樹 種 無 水 状 態 の 高 発 熱 量 (kcal/kg) 木 材 樹 皮 カラマツ 4920 トドマツ 4970 エゾマツ 4840 針 葉 樹 12 種 平 均 4960 ブナ 4700 ナラ 4689 ケヤキ 4392 広 葉 樹 12 種 平 均 4730 ダグラスファー ヘムロック レッドシーダー アルダー 参 考 : 木 材 乾 燥 講 習 会 テキスト

14 表 2.4 コ-ンカロリ- 計 で 求 めた 各 樹 種 の 有 効 燃 焼 熱 樹 種 試 験 体 数 密 度 発 炎 燃 焼 の 燃 焼 熱 ( 気 乾 ベース) ( 個 ) (g/cm 3 ) (kcal/kg) (MJ/kg) アカマツ ~ P.densiflora カラマツ ~ L.leptolepis ヒノキ ~ C.obtusa スギ ~ C.japonica トドマツ ~ A.sachalinensis ヤチダモ ~ F.mandshurica 試 験 体 の 寸 法 :100(T) 100(L) 15(R)mm( 板 目 材 ) 養 生 条 件 :23 50%RHで3ヵ 月 ( 乾 量 基 準 含 水 率 9% 湿 量 基 準 含 水 率 8.3%) 単 位 変 換 :1J = cal 参 考 : 菊 池 伸 一 木 材 の 発 熱 性 に 対 する 密 度 水 分 の 影 響 Hokkaido For.Prod.Res.Inst.Vol22.No2, 高 発 熱 量 と 低 発 熱 量 木 材 に 含 まれる 水 分 や 燃 焼 による 化 学 反 応 によって 発 熱 量 は 高 低 が 生 じる それは 主 に 炭 素 と 水 素 と 酸 素 の 分 子 組 成 からなる 木 材 自 体 の 燃 焼 と 水 の 蒸 発 潜 熱 と 凝 縮 潜 熱 の 関 係 に 起 因 するとも 考 えられる 実 際 に 燃 料 として 使 用 される 木 材 チップは 含 水 率 0%の 状 態 ではなく 各 含 水 率 で 使 用 時 の 高 発 熱 量 は 低 くなることは 表 2.2 のとおりである 低 発 熱 量 とは 高 発 熱 量 から 水 蒸 気 の 凝 縮 熱 を 除 いた 値 である 実 際 の 燃 焼 では 燃 焼 ガ スを 高 温 のまま 排 出 し 水 蒸 気 の 凝 縮 熱 ( 気 体 が 液 体 になる 時 に 放 出 する 熱 )は 利 用 でき ないので 低 発 熱 量 が 実 用 的 な 意 味 を 持 つことになる すなわち 高 発 熱 量 は 燃 焼 ガス 中 の 生 成 水 蒸 気 が 凝 縮 したときに 得 られる 凝 縮 潜 熱 を 含 めた 発 熱 量 をいい 単 位 量 の 燃 料 の 燃 焼 熱 に 等 しい それに 対 して 低 発 熱 量 は 生 成 水 蒸 気 は 凝 縮 されないまま 系 外 に 放 出 されたときの 発 熱 量 をいい 実 際 に 利 用 できる 熱 量 に 等 しい 低 発 熱 量 を 高 発 熱 量 との 関 係 式 で 表 すと 含 水 率 に 関 係 した 式 (2.7)および 式 (2.8)で 表 される

15 H L U d 600(9h0 ) H 100 h0 (2.7) U d H L H h0 U 600(9h0 100 U U U ) (2.8) ここに H L : 低 発 熱 量 (kcal/kg) H h0 : 高 発 熱 量 ( 含 水 率 0%)(kcal/kg) h 0 : 水 素 量 ( 含 水 率 0% 時 )(kg/kg) U d : 乾 量 基 準 の 含 水 率 (%) U : 湿 量 基 準 の 含 水 率 (%) 表 2.2 の 数 値 を 用 いて 計 算 した 値 を 湿 量 基 準 含 水 率 に 対 する 発 熱 量 を 表 したのが 表 2.5 お よび 図 2.3 である 図 2.3 では 明 らかに 表 せないが 含 水 率 が 低 いほど 高 発 熱 量 に 対 する 低 発 熱 量 の 割 合 は 小 さくなる 表 2.5 各 含 水 率 値 に 対 する 高 発 熱 量 と 低 発 熱 量 の 関 係 湿 量 基 準 含 水 率 乾 量 基 準 含 水 率 高 発 熱 量 低 発 熱 量 (%) (%) (kcal/kg) (MJ/kg) (kcal/kg) (MJ/kg)

16 発 熱 量 (kcal/kg) 発 熱 量 (kcal/kg) Q H U 4562 R² = Q L U 4238 R² = 高 発 熱 量 低 発 熱 量 湿 量 湿 量 基 基 準 準 含 水 率 (%) 図 2.3 湿 量 基 準 含 水 率 値 に 対 する 高 発 熱 量 と 低 発 熱 量 湿 量 基 準 含 水 率 と 高 発 熱 量 および 低 発 熱 量 の 関 係 を 式 (2.9)と 式 (2.10)に 示 す Q H 54.18U 4562 (2.9) ここに Q U L 4238 (2.10) Q H : 含 水 率 U の 時 の 高 発 熱 量 (kcal/kg) U : 湿 量 基 準 含 水 率 (%) Q L : 含 水 率 U の 時 の 低 発 熱 量 (kcal/kg) 2.7. 実 効 発 熱 量 木 材 チップ 燃 料 をエネルギ-として 変 換 する 場 合 現 在 技 術 的 に 確 立 されているのは 蒸 気 発 生 ボイラである 燃 焼 によって 水 を 加 熱 して 水 蒸 気 として 気 化 させると その 水 蒸 気 は 熱 エネルギ-や 圧 力 エネルギ-に 変 換 可 能 である 前 者 は 30 ~100 という 人 間 生 活 に 深 く 関 わる 温 度 域 をカバ-できる 後 者 の 主 な 応 用 技 術 は 発 電 用 タ-ビンの 回 転 等 に 用 いられる 木 質 燃 料 焚 きボイラ-の 性 能 は 蒸 気 発 生 量 200kg/h から 10t/h 以 上 と その 用 途 等 によ って 使 い 分 けられている ここで 留 意 しなければならないことはボイラ 効 率 である ボイ ラ 効 率 とはボイラに 供 給 された 総 熱 量 にたいしてボイラ 水 と 蒸 気 に 吸 収 された 熱 量 の 割 合 である ボイラ 効 率 はボイラの 種 類 や 燃 料 によって 異 なり 木 質 燃 料 焚 き 水 管 ボイラの 場

17 合 は 70~80% 程 度 である 表 2.6 は 各 湿 量 基 準 含 水 率 に 対 する 推 定 実 効 熱 量 である 試 算 条 件 は 各 湿 量 含 水 率 の 低 発 熱 量 灰 分 2%を 考 慮 そしてボイラ 効 率 70%の 木 質 燃 料 焚 きボイラとし た こ の 試 算 は 厳 し め に 生 産 さ れ て い る が 湿 量 基 準 含 水 率 20% 未 満 で は 2200kcal/kg 湿 量 基 準 含 水 率 30% 未 満 では 1800kcal/kg そして 湿 量 基 準 含 水 率 50% 未 満 では 1000kcal/kg と 算 出 された 表 2.6 低 発 熱 量 を 基 にした 推 定 実 効 発 熱 量 湿 量 基 準 含 水 率 乾 量 基 準 含 水 率 高 発 熱 量 低 発 熱 量 灰 分 2%を 考 慮 した 発 熱 量 木 質 燃 料 焚 きボイラの 推 定 実 効 発 熱 量 (%) (%) (kcal/kg)(kcal/kg) (kcal/kg) ( 効 率 70%)(kcal/kg) 燃 料 用 木 材 チップの 乾 燥 処 理 木 材 チップを 燃 料 として 利 用 する 場 合 その 含 水 率 によって 発 熱 量 が 異 なり 低 含 水 率 の 方 が 発 熱 量 は 高 い 解 体 材 の 木 材 チップは 長 年 の 住 宅 使 用 によって 湿 量 基 準 含 水 率 は 10% 前 後 なので チップとして 加 工 した 後 は 燃 料 用 として 十 分 の 燃 焼 性 能 を 持 って いると 考 えられる 一 方 原 木 や 製 材 側 板 や 端 材 から 生 産 された 木 材 チップの 含 水 率 は 高 い 今 回 の 調 査 では 湿 量 基 準 含 水 率 で 最 大 43%であった したがって 燃 料 用 木 材 チップとし て 製 品 化 するためには 乾 燥 工 程 が 必 要 である ここでは 実 効 発 熱 量 2000kcal/kg 前 後 となる 湿 量 基 準 含 水 率 20~ 30%の 燃 料 用 チップを 生 産 することを 想 定 して 必 要 熱 量 とそれにかかる 燃 料 コスト 等 を 試 算 した 表 2.7 は 1kg の 木 材 チップを 乾 燥 前 湿 量 基 準 含 水 率 30~55%から 20~30%に 乾 燥 するときの 必 要 熱 量 を 基 に 算 出 した 燃 料 コストである 湿 量 基 準 含 水 率 40%を 20%にする 場 合 木 材 チップ 1tを 生 産 するときの 燃 料 コストは 灯 油 で 1,181 円 重 油 で 864 円 木 材 チップは 184 円 であった 湿 量 基 準 含 水 率 40%を 30%にする 場 合 も 同 様 の 値 であった また これらの 場 合 単 位 生 産 重 量 あたりで 必 要 な 燃 料 木 材 チップは 3%と 試 算 された

18 表 2.7 木 材 チップを 乾 燥 させるための 熱 量 とコスト 乾 燥 前 含 水 率 乾 燥 後 含 水 率 ( 製 品 含 水 率 ) 乾 燥 必 要 熱 量 各 加 熱 燃 料 の 必 要 コスト 木 材 チップ 生 産 に 必 要 な 燃 料 チップ 量 の 割 合 湿 量 基 準 湿 量 基 準 灯 油 A 重 油 木 材 チップ (%) (%) (kcal/kg) ( 円 /t) ( 円 /t) ( 円 /t) (%) ,067 1, ,772 1, , ,477 1, , コスト 計 算 条 件 : 灯 油 :11000kcal/kg 106 円 /L( ) A 重 油 :10500kcal/kg 76 円 /L( ) 木 材 チップ:2000kcal/kg( 湿 量 基 準 =20~30%の 実 効 発 熱 量 ) 3 円 /kg 2.9 乾 燥 設 備 も 含 めた 木 材 チップ 生 産 コストの 試 算 日 産 50ton の 木 材 チップを 生 産 すると 想 定 したコスト 試 算 を 行 った この 生 産 量 は 年 間 稼 働 率 約 80%で 年 間 15,000ton の 生 産 である 試 算 は 次 の 条 件 で 行 った 日 産 50ton の 燃 料 用 木 材 チップを 実 効 発 熱 量 2,000kcal/kg の 木 材 チップを 生 産 する 場 合 は 湿 量 含 水 率 25% 未 満 に 乾 燥 処 理 をする 必 要 がある この 時 必 要 な 原 料 チップは 含 水 率 を 湿 量 含 水 率 40%とした 場 合 68 ton / 日 以 上 を 必 要 とする 蒸 発 水 分 量 は 18 ton / 日 以 上 である 乾 燥 処 理 に 用 いる 装 置 は ロータリ 乾 燥 機 1 機 による 24 時 間 稼 働 の 連 続 生 産 木 質 燃 料 焚 きボイラ( 蒸 発 量 2 ton / 日 ボイラ 効 率 70%)と 周 辺 機 器 も 含 めたコストである ま た 比 較 のために 同 ロ-タリ 乾 燥 機 と 油 焚 きボイラを(A 重 油 蒸 発 量 2 ton /h ボイラ 効 率 90%)を 組 み 合 わせた 場 合 の 試 算 を 行 った 各 燃 料 費 は 木 材 チップ 3 円 /kg A 重 油 76 円 /kg( 現 在 )とした 乾 燥 温 度 は 160 外 気 温 20 とした 68ton の 木 材 チップを 乾 燥 処 理 する 場 合 は 約 500kg/10 分 間 であり この 乾 燥 温 度 による 処 理 としては 可 能 な 数 値 と 思 われた ただし ロータリ 乾 燥 機 内 の 風 量 等 で 乾 燥 時 間 は 変 化 するので 今 後 実 験 的 に 明 らかにする 必 要 は あると 考 えられる 乾 燥 処 理 に 必 要 な 熱 量 の 計 算 は 次 の 条 件 で 行 った 乾 燥 機 は 連 続 的 に 稼 働 しているとし て 乾 燥 初 期 の 温 度 上 昇 等 に 必 要 な 熱 量 ( H 1 )( 式 (2.11))は 木 材 の 加 熱 に 必 要 な 熱 量 H 1 )( 式 (2.12))と 木 材 中 の 水 分 の 加 熱 に 必 要 な 熱 量 ( H 1 b )( 式 (2.13))を 足 し 合 わ ( a

19 せた 熱 量 とした H1 1 H1 a H b (2.11) 水 分 を 含 んだ 木 材 チップの 加 熱 に 必 要 な 熱 量 ここに H 1 a H V r C ( ) a 1 (2.12) は 式 (2.12)から 求 めた V 0 : 乾 燥 する 材 積 (m 3 ) r 0 : 木 材 の 全 乾 密 度 数 (kg/m 3 ) C 0 : 木 材 の 比 熱 (kcal/kg ) 1 2 : 外 気 温 度 及 び 初 期 設 定 温 度 ( ) 一 方 原 料 木 材 チップに 含 まれる 水 分 の 加 熱 に 必 要 な 熱 量 ( た ここに H 1 b ua H 1b m( 2 1) V0r0C 0 ( 2 1) (2.13) 100 )は 式 (2.13) から 求 め m : 水 分 量 (kg) u a : 初 期 含 水 率 (%) 1 2 : 木 材 の 乾 燥 前 温 度 及 び 乾 燥 初 期 設 定 温 度 ( ) また 原 料 木 材 チップの 水 分 蒸 発 にかかる 熱 量 ( u u H 2 a )は 式 (2.14)から 求 めた a e H 2a r0v 0 Q Q 20 (2.14) ここに Q : 蒸 発 潜 熱 (kcal/kg) Q 20 : 含 水 率 30% 以 下 の 平 均 蒸 発 潜 熱 (kcal/kg) u a : 初 期 含 水 率 u e : 仕 上 がり 含 水 率 (%) 蒸 発 潜 熱 は 乾 燥 経 過 中 の 平 均 温 度 について 考 え 約 560kcal/kg とした 総 必 要 熱 量 H total は 原 料 木 材 チップの 乾 燥 初 期 温 度 上 昇 等 に 必 要 な 熱 量 ( H 1 )と 水 分 蒸 発 にかかる 熱 量 ( )を 足 し 合 わせた 数 値 とした さらに 乾 燥 処 理 中 には 壁 体 から H 2 a の 放 熱 空 気 および 水 蒸 気 の 加 熱 等 にも 加 熱 が 必 要 であるため 文 献 値 を 利 用 して 総 必 要 熱 量 H を 1.57 倍 した 数 値 を 実 質 の 必 要 発 熱 量 としてコスト 計 算 に 利 用 した total 表 2.8 に 木 材 チップを 燃 料 とした 場 合 の 生 産 コストを 示 す ロ-タリ 乾 燥 機 1 機 に 対 し 木 質 燃 料 焚 きボイラ( 蒸 発 量 2t/h)を 設 定 した また 表 2.9 は 同 ロ-タリ 乾 燥 機 1 機 に 対 し 油 焚 きボイラ( 蒸 発 量 2t/h)を 設 定 した 両 試 算 で 特 徴 的 なのは 各 ボイラの 価 格 の 差 人 件 費 および 燃 料 代 の 差 である

20 木 質 燃 料 焚 きボイラ 加 熱 による 生 産 コストは 表 2.8 のように 年 間 生 産 量 15,000ton に 対 して 5,536 万 円 であった 木 材 チップ 1 トン 当 たりに 換 算 すると 3,690 円 /ton であった 油 焚 きボイラ 加 熱 による 生 産 コストは 表 2.9 のように 年 間 生 産 量 15,000ton に 対 して 6,118 万 円 であった 木 材 チップ 1 トン 当 たりに 換 算 すると 4,079 円 /ton と 試 算 された この 値 は 現 状 の 燃 料 用 木 材 チップの 価 格 からみて 厳 しい 値 である このコスト 対 策 として は 燃 料 チップ 価 格 が 現 状 のまま 推 移 するのであれば 生 産 量 に 対 する 設 備 規 模 を 精 査 し て 設 備 に 係 るコストを 抑 えるか あるいはさらなる 増 産 を 試 みる 必 要 があると 考 えられる 表 2.8 木 質 燃 料 焚 きボイラを 用 いた 時 の 木 材 チップ 生 産 コスト 導 入 機 械 ロ-タリ- 乾 燥 機 木 質 燃 料 焚 ボイラ(2t/h) 万 円 8000 万 円 乾 燥 機 : 設 備 償 却 費 ( 金 利 3% 7 年 償 却 残 存 15%)1,493 万 円 / 年 ボイラ 等 : 設 備 償 却 費 ( 金 利 3% 7 年 償 却 残 存 15%) 1,194 万 円 / 年 人 件 費 ( 必 要 作 業 員 3 人 ) 1,500 万 円 / 年 光 熱 費 ( 電 気 600kWh 300 日 12 円 /kwh) 432 万 円 / 年 含 水 率 40%を30%にする 燃 料 費 ( 木 質 燃 料 ) 648 万 円 / 年 設 備 管 理 費 ( 償 却 の10%) 269 万 円 / 年 合 計 5,536 万 円 / 年 表 2.9 油 焚 きボイラを 用 いた 時 の 木 材 チップ 生 産 コスト 導 入 機 械 ロ-タリ- 乾 燥 機 油 焚 きボイラ(2t/h) 年 間 生 産 コスト 試 算 乾 燥 機 : 設 備 償 却 費 ( 金 利 3% 7 年 償 却 残 存 15%) ボイラ 等 : 設 備 償 却 費 ( 金 利 3% 7 年 償 却 残 存 15%) 人 件 費 ( 必 要 作 業 員 1 人 ) 光 熱 費 ( 電 気 600kWh 300 日 12 円 /kwh) 含 水 率 40%を30%にする 燃 料 費 (A 重 油 ) 設 備 管 理 費 ( 償 却 の10%) 合 計 万 円 1500 万 円 1,493 万 円 / 年 224 万 円 / 年 500 万 円 / 年 263 万 円 / 年 3,466 万 円 / 年 172 万 円 / 年 6,118 万 円 / 年 1 日 50tの 燃 料 チップ 生 産 (A 重 油 (76 円 /L) 木 材 チップ3( 円 /kg)) 年 間 1 万 5000トンのチップ 生 産 ( 稼 働 率 82%) 2.10 乾 燥 時 間 と 乾 燥 曲 線 乾 燥 時 間 は 原 料 チップのストック 量 計 画 生 産 量 初 期 含 水 率 製 品 含 水 率 等 の 品 質

21 湿 量 基 準 含 水 率 20%になる 乾 燥 時 間 ( 時 間 ) に 関 係 する たとえば 乾 燥 温 度 によって 生 産 量 は 増 減 する 乾 燥 温 度 の 高 い 方 が 乾 燥 時 間 は 早 く 生 産 量 は 増 える ただし 過 度 の 昇 温 は 加 熱 燃 料 が 多 く 必 要 になり 高 コストとなる 場 合 もある このように 乾 燥 時 間 の 設 定 は 燃 料 用 乾 燥 木 材 チップの 生 産 シミュレ-シ ョンを 行 う 上 で 重 要 である 図 2.4 は 今 回 の 調 査 で 含 水 率 を 測 定 した 時 の 結 果 である 約 1kg の 木 材 チップ 試 料 を 100 の 送 風 恒 温 器 に 投 入 し 湿 量 基 準 含 水 率 20% 程 度 になるまでの 乾 燥 時 間 である 初 期 湿 量 基 準 含 水 率 40%の 場 合 針 葉 樹 が 1.8 時 間 広 葉 樹 は 2.4 時 間 であった 乾 燥 時 間 は 2 時 間 程 度 が 必 要 であった 針 葉 樹 と 広 葉 樹 を 比 較 すると 100 の 乾 燥 の 場 合 同 一 含 水 率 では 針 葉 樹 の 方 が 短 い 乾 燥 時 間 であった この 理 由 の 一 つは 密 度 の 影 響 と 思 われた y = 0.10 x R² = y = 0.08 x R² = 広 葉 樹 針 葉 樹 初 期 湿 量 基 準 含 水 率 (%) 図 の 乾 燥 処 理 に 対 する 針 葉 樹 と 広 葉 樹 の 乾 燥 時 間 の 差 図 2.5 は 80 図 2.6 は 100 図 2.7 は 120 で 約 1kg の 同 じ 木 材 チップ 試 料 を 乾 燥 し た 時 の 乾 燥 曲 線 である 今 後 は で 同 様 な 試 験 を 行 い 乾 燥 時 間 推 定 がで きるようにする 必 要 があると 思 われた このような 乾 燥 初 期 含 水 率 に 対 する 各 乾 燥 温 度 に 対 する 乾 燥 処 理 時 間 の 資 料 図 を 作 成 しておけば 原 料 樹 種 や 初 期 含 水 率 の 変 化 に 対 して 迅 速 に 対 処 可 能 である

22 湿 量 基 準 含 水 率 (%) 湿 量 基 準 含 水 率 (%) 針 葉 樹 c 針 葉 樹 c 広 葉 樹 c 乾 燥 処 理 時 間 ( 時 間 ) 図 の 乾 燥 処 理 における 乾 燥 曲 線 針 葉 樹 c 針 葉 樹 c 広 葉 樹 c 建 廃 燃 料 ボ-ド 乾 燥 処 理 時 間 ( 時 間 ) 図 の 乾 燥 処 理 における 乾 燥 曲 線

23 湿 量 基 準 含 水 率 (%) 針 葉 樹 c 針 葉 樹 c 広 葉 樹 c 乾 燥 処 理 時 間 ( 時 間 ) 図 の 乾 燥 処 理 における 乾 燥 曲 線 2.11 含 水 率 管 理 含 水 率 管 理 は 含 水 率 測 定 法 とした JIS Z 2101 や JIS Z に 則 って 重 量 測 定 法 に よることが 基 本 と 思 われるが この 方 法 の 問 題 は 木 材 の 成 分 が 熱 分 解 しない 程 度 の 乾 燥 温 度 (105 )で 処 理 するため 結 果 を 出 すためには 一 昼 夜 以 上 の 時 間 を 要 することである 木 材 チップを 大 量 に 生 産 する 場 面 では 工 程 ライン 上 で 流 れる 木 材 チップの 含 水 率 を 時 々 刻 々と 測 定 する 必 要 がある 現 在 国 内 では 木 材 チップ 含 水 率 を 専 用 に 測 定 する 機 器 は 市 販 されていない 今 後 バイオマス 燃 料 としての 用 途 が 増 加 することを 勘 案 すれば 早 急 の 専 用 機 器 の 開 発 作 成 が 必 要 と 考 えられる 表 2.10 は 現 状 の 木 材 含 水 率 を 測 定 するための 方 式 と 各 特 徴 である 生 産 工 程 ライン 上 で 設 置 可 能 な 方 式 としては 近 赤 外 線 方 式 マイクロ 波 透 過 方 式 中 性 子 方 式 X 線 透 過 方 式 があげられる これらの 各 特 徴 から 木 材 チップの 含 水 率 管 理 機 器 として 有 望 と 思 われるの は 生 産 工 程 ラインではマイクロ 波 透 過 式 が 精 度 や 経 済 的 な 面 からみて 有 望 と 考 えられた 一 方 製 品 の 含 水 率 確 認 のためには マイクロ 波 透 過 式 に 加 えて 電 気 抵 抗 式 電 気 容 量 式 等 が 有 望 と 考 えられた

24 表 2.10 各 含 水 率 測 定 管 理 機 器 とその 特 徴 重 量 測 定 法 電 気 抵 抗 式 電 気 容 量 式 近 赤 外 線 方 式 マイクロ 波 透 過 式 中 性 子 X 線 (JISZ2101 JISZ7302-3) 測 定 精 度 湿 量 含 水 率 23% 以 上 高 い 低 い 低 い 低 い 低 い 高 い 高 い 湿 量 含 水 率 23% 以 上 高 い 高 い 高 い 高 い 高 い 高 い 高 い 測 定 時 間 6 時 間 から2 日 瞬 時 瞬 時 瞬 時 瞬 時 瞬 時 瞬 時 測 定 部 分 試 料 全 体 センサ 先 端 部 深 度 20~30mm 深 度 2~3mm 透 過 部 分 透 過 部 分 透 過 部 分 測 定 エリア 試 料 全 体 センシング 先 端 部 分 センシング 両 極 部 放 射 範 囲 放 射 範 囲 放 射 範 囲 透 過 部 分 温 度 の 影 響 無 有 有 有 有 無 有 密 度 ( 樹 種 )の 影 響 無 無 有 有 有 有 有 チップ 形 状 の 影 響 無 無 有 有 有 有 有 表 面 色 の 影 響 無 無 無 有 無 無 無 工 程 ライン 連 続 測 定 難 しい 難 しい 難 しい 容 易 容 易 容 易 容 易 推 定 製 品 価 格 5~15 万 円 5~15 万 円 10~100 万 円 100~500 万 円 200~1000 万 円 500~1000 万 円 1000~5000 万 円 ラニングコスト 低 い 低 い 低 い 低 い 低 い 高 い 高 い まとめ 燃 料 用 木 材 チップの 品 質 基 準 を 定 めていくうえで 含 水 率 調 査 発 熱 量 および 生 産 コス 等 を 算 出 および 解 析 した その 結 果 1. 燃 料 用 木 材 チップの 品 質 は 含 水 率 の 対 する 発 熱 量 で 区 分 することが 望 ましい 2. 含 水 率 の 表 示 は 他 の 産 業 分 野 への 配 慮 や 含 水 率 に 対 する 発 熱 量 が 直 線 であらわせる ので 湿 量 基 準 含 水 率 が 望 ましい 3. 含 水 率 基 準 は 実 態 調 査 に 合 わせて 湿 量 基 準 含 水 率 20%( 発 熱 量 3500kcal/kg 以 上 ) 湿 量 基 準 含 水 率 30%( 発 熱 量 3000kcal/kg 以 上 ) 湿 量 基 準 含 水 率 50%( 発 熱 量 2000kcal/kg 以 上 )を 区 分 の 目 安 とすることが 望 ましい 4. 含 水 率 数 値 取 り 扱 いの 混 乱 を 避 けるため 当 面 は 湿 量 基 準 含 水 率 から 乾 量 基 準 含 水 率 に 変 換 できるような 数 式 を 明 記 することが 望 ましい 5. 湿 量 基 準 含 水 率 によって 木 材 チップの 含 水 率 を 管 理 できる 測 定 機 器 の 開 発 を 早 急 に 行 うことが 望 まれる