JP5464355B2 - バイオマス炭化装置及びバイオマス炭化方法 - Google Patents

Description

本発明は、バイオマスを炭化して炭化物を得るバイオマス炭化装置及びバイオマス炭化方法に関するものである。

地球温暖化の防止対策として、バイオマスエネルギーの有効利用に注目が集まっている。化石資源ではない、再生可能な、生物由来の有機性資源をバイオマスと呼ぶ。バイオマスは太陽エネルギーを使い、水と二酸化炭素から生物が生成するものなので、持続的に再生可能な資源である。バイオマスは有機物であるため、燃焼させると二酸化炭素が排出される。しかし、これに含まれる炭素は、そのバイオマスが成長過程で光合成により大気中から吸収した二酸化炭素に由来するので、バイオマスを使用しても全体として見れば大気中の二酸化炭素量を増加させていないと考えてよいとされる。この性質をカーボンニュートラルと呼ぶ。

特に、バイオマスの中でも植物由来のバイオマスは、植物の成長過程で光合成により二酸化炭素から変換された炭素資源を有効利用できるため、資源のライフサイクルの観点からすると大気中の二酸化炭素の増加につながらない。
植物由来のバイオマスは林業系（木屑、製材廃棄物、間伐材、製紙廃棄物等）、農業系（稲わら、麦わら、サトウキビ糠、米糠、草木等）、廃棄物系（生ごみ、庭木、建築廃材、下水汚泥等）等に分類される。

近年、バイオマスを熱分解してガス燃料や炭化物を製造することが開発検討されている。バイオマスから製造された炭化物を燃料や製鉄用コークスの代替品として用いることにより、二酸化炭素排出量を削減する効果が期待されている。

特許文献１には、竪型炉を用いて都市ごみ等の廃棄物を不活性ガス雰囲気下で熱分解処理して炭化物と熱分解ガスを得て、得られた炭化物を石炭やコークスの代替燃料や活性炭の代替材料とする技術が記載されている。特許文献１に記載の熱分解処理用の竪型炉を用いてバイオマスを熱分解することができる。
特許文献１に記載の熱分解処理装置では竪型炉に廃棄物を投入し炉下部から加熱ガスを吹き込み、炉内を自重で下降する廃棄物に対して上昇する加熱ガスが接触し廃棄物が熱分解されて炭化物と熱分解ガスが生成される。炉内で廃棄物は充填移動層を形成している。

熱分解して炭化物を生成する原料として検討されているバイオマスとしては、パームヤシからパーム油を採取する際に生じる、パームヤシ空果房（ＥＦＢ）、パームヤシ古木（Ｔｒｕｎｋ）、パームヤシ殻（ＰＫＳ）や、木屑、籾殻などがある。これらのバイオマスが破砕、粉砕されてバイオマス原料として供給される。

しかしながら、特許文献１に記載の熱分解処理装置を用いて、上記のようなバイオマス原料を熱分解すると以下のような問題が生じる。
バイオマスを破砕、粉砕すると、粒径が５ｍｍ以下と小さい粉体状のバイオマスが生じる。このような粉体バイオマスを単独で、あるいは粉体バイオマスを含むバイオマス原料を充填移動層を形成する熱分解処理装置に供給すると、粉体バイオマスは密に充填されるため空隙が少なく充填移動層内を上昇する加熱ガスの圧力損失が大きくなりすぎて加熱ガスを流通させることができず熱分解できない。また、粉体バイオマスを含むバイオマス原料を熱分解処理装置に供給する場合に、粉体バイオマスが炉内を上昇する加熱ガスにより飛散して炭化物に熱分解されず、炭化物収率（バイオマス原料乾重量に対する炭化物の生成重量の比率、ｗｔ％）を高くすることができない。

特開２００１−１３１５５７号公報

本発明は、前記したような事情に鑑みてなされたものであって、粉体バイオマスを熱分解して炭化物を高い収率で得ることのできるバイオマス炭化装置及びバイオマス炭化方法を提供することを課題とする。

本発明者らは、粉体バイオマスを熱分解して炭化物を高い収率で得ることを可能とするプロセスを開発するために鋭意検討を進めた結果、粉体バイオマスを熱分解してまずタールを生成し、得られたタールから更に炭化物を生成させるという手法を採用することにより上記課題を解決することができるとの知見を得て、炭化物を高い収率で得ることが可能な炭化方法、該炭化方法を実施するのに適した炭化装置および炭化反応条件を見出して本発明を完成した。特に、充填移動層炭化炉の内部で、急速熱分解反応により得られたタールの熱分解反応や重合反応が進みタールの一部が炭化物に転化することは予想できないことであった。

すなわち、本発明は以下の（１）〜（６）に記載する通りのバイオマス炭化装置及びバイオマス炭化方法に係るものである。
（１）供給される粉体バイオマスを高温ガス中で熱分解してタールを生成する急速熱分解器と、供給される塊状バイオマスにより充填移動層を形成し急速熱分解器からタールを含む高温ガスを受けて前記塊状バイオマスと前記タールとを炭化し炭化物を生成する充填移動層炭化炉とを備えることを特徴とするバイオマス炭化装置。
（２）充填移動層炭化炉から可燃ガスの供給を受けこれを部分燃焼して高温の燃焼ガスを発生する部分燃焼炉を備え、前記高温の燃焼ガスを高温ガスとして急速熱分解器へ供給することを特徴とする上記（１）に記載のバイオマス炭化装置。
（３）急速熱分解器は、粉体バイオマスを熱分解する熱分解部の温度が４００℃以上７００℃以下に設定され、粉体バイオマスが熱分解部に滞留する滞留時間が１秒以上１０秒以下となるように設定されていることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載のバイオマス炭化装置。
（４）高温ガスが供給される急速熱分解器に粉体バイオマスを供給し、前記高温ガス中で前記粉体バイオマスを熱分解してタールを生成する粉体バイオマス急速熱分解工程と、充填移動層炭化炉に塊状バイオマスを供給して充填移動層を形成し、急速熱分解器からタールを含む高温ガスを前記充填移動層に供給して前記塊状バイオマス及び前記タールを炭化し炭化物を生成する炭化物生成工程とを有することを特徴とするバイオマス炭化方法。
（５）部分燃焼炉にて充填移動層炭化炉から可燃ガスの供給を受けこれを部分燃焼し高温の燃焼ガスを発生する部分燃焼工程と、前記高温の燃焼ガスを高温ガスとして急速熱分解器へ供給する高温ガス供給工程とを有することを特徴とする上記（４）に記載のバイオマス炭化方法。
（６）粉体バイオマス急速熱分解工程において、粉体バイオマスを熱分解する熱分解部の温度を４００℃以上７００℃以下に設定し、粉体バイオマスが熱分解部に滞留する滞留時間を１秒以上１０秒以下に設定することとする上記（４）又は（５）に記載のバイオマス炭化方法。

本発明のバイオマス炭化装置及びバイオマス炭化方法によって粉体バイオマスを熱分解することにより、バイオマスから高い収率で炭化物を得ることができる。

本発明のバイオマス炭化装置の全体の構成を示す概略図である。 本発明のバイオマス炭化装置の急速熱分解器を示す概略図である。 本発明のバイオマス炭化装置の他の全体の構成を示す概略図である。

本発明の構成について以下詳細に説明する。
＜バイオマス炭化装置の全体構成＞
図１に本発明のバイオマス炭化装置の全体の構成を示す。
図１に基づいて本発明のバイオマス炭化装置の全体構成について説明する。
本発明のバイオマス炭化装置は、急速熱分解器（１）、充填移動層炭化炉（２）、部分燃焼炉（３）から構成される。
急速熱分解器（１）には粉体バイオマス（４）と部分燃焼炉（３）からの高温ガス（９）が供給され、この急速熱分解器（１）中で粉体バイオマス（４）が高温ガス（９）によって加熱されて熱分解しタールを生成する。
充填移動層炭化炉（２）には上部又は側方上部から塊状バイオマス（５）が供給されて充填移動層（６）を形成しており、下部又は側方下部には急速熱分解器（１）で生成したタールと高温ガス（９）が供給される。塊状バイオマス（５）が充填移動層（６）の上部から下部へ下降移動する間に高温ガス（９）により加熱され熱分解され、炭化物（１１）が生成され底部から排出される。タールは充填移動層炭化炉（２）で炭化物（１１）となり底部から排出される。また、熱分解によって生成した可燃ガスを含む発生ガス（７）は頂部から送気装置（１０）により部分燃焼炉（３）に導かれる。
部分燃焼炉（３）に供給された前記発生ガス（７）は部分燃焼炉（３）において、空気（８）によって部分燃焼して高温ガス（９）を生成する。この高温ガス（９）は急速熱分解器（１）に送られる。
以下では、図１に基づいて急速熱分解器、該急速熱分解器における反応温度と反応時間、充填移動層炭化炉、及び部分燃焼炉について詳述する。

＜急速熱分解器＞
急速熱分解器は高温ガス気流中で粉体バイオマスを急速熱分解してタールを生成する装置である。急速熱分解器（１）の熱分解反応部には外部から高温ガス（９）が供給されて、高温ガス気流を形成しており、この高温ガス気流に外部から粉体バイオマス（４）が供給されて熱分解され、タールを生成する。
図２に本発明の急速熱分解器（１）の概略を示す。急速熱分解器（１）は管状装置であることが好ましく、高温ガス（９）を受け入れるための高温ガス供給口（２０）と、粉体バイオマス（４）を受け入れるための粉体バイオマス供給手段（２１）と、熱分解により生じたタールを含む高温ガスを充填移動層炭化炉（２）の充填移動層（６）の下部又は側方下部に吹込むための高温ガス排出口（２２）を備えている。高温ガス排出口（２２）は充填移動層炭化炉（２）の下部または側方下部に設けられた高温ガス供給口（２３）と接続されているか、高温ガス排出口（２２）が充填移動層炭化炉（２）の高温ガス供給口（２３）を兼ねている。
図２に示す急速熱分解器（１）は、充填移動層炭化炉（２）に対して斜め下向きに設けられており、粉体バイオマスが高温ガス気流中で効率よく熱分解され、生じたタールが高温ガスとともに充填移動層炭化炉（２）内へ供給されるようになっている。急速熱分解器（１）の形態は、図２に示すものに限らず他の形態でもよいことは言うまでもない。

（粉体バイオマス供給手段）
粉体バイオマス供給手段は粉体バイオマスを受け入れるホッパ、粉体バイオマスを所定の供給量で切り出すロータリバルブ、管状装置に接続されるシュートから構成される。
粉体バイオマス供給手段としては上記の構成のものに限られず粉体バイオマスを気流搬送して管状装置に供給する機構を備えてもよい。

（急速熱分解器における反応）
バイオマスを不活性ガス雰囲気で一定温度まで急速に昇温して短時間加熱して熱分解反応させると、可燃ガス、ガス状タール、液状（ミスト状）タール、チャーが生成される。タールはバイオマスがガスとチャーに熱分解される反応の中間生成物と考えることができる。このような、バイオマスの急速熱分解プロセスとして、ガスを媒体としガスの顕熱により粉体バイオマスの急速熱分解を行う気流中熱分解プロセスを用いることが、タール収率を高くするために熱分解反応の反応温度と反応時間を制御するのに容易であることから好ましい。ここで、タール収率は、バイオマス原料乾重量に対するタールの生成重量の比率（ｗｔ％）である。

バイオマスの熱分解反応を行う雰囲気ガス中に遊離酸素が多く含まれていると、バイオマスの燃焼が生じて局所的な高温部が発生し、バイオマスのガス化反応が進行しその結果タールの生成量が少なくなりタール収率が低下するため好ましくない。したがって雰囲気ガスとして送気する高温ガスの酸素濃度は１ｖｏｌ％以下（無酸素又は低酸素）とすることが望ましい。

急速熱分解器の管状装置において高温ガスの気流は望ましくは乱流、または遷移域流を形成する流速となるよう、あらかじめ急速熱分解器の断面積に応じた高温ガス流量を設定しておく。
このような酸素濃度１ｖｏｌ％以下とする雰囲気の高温ガスとしては、後述する充填移動層炭化炉（２）内でバイオマスの熱分解により発生した可燃ガスを含む充填移動層炭化炉（２）から排出される発生ガス（７）を後述する部分燃焼炉（３）で空気を供給して発生ガス中の可燃ガスが部分燃焼して生じる高温の燃焼ガスを用いることが好ましい。

（熱分解反応温度と反応時間）
粉体バイオマスの急速熱分解による熱分解生成物の組成は熱分解反応温度と反応時間により大きく変化する。この反応時間は、粉体バイオマスが熱分解反応される雰囲気ガス中に滞留する時間に相当する。

前記したように、タールはバイオマスがガス、チャーに熱分解される反応の中間生成物と考えることができ、進行中の熱分解反応を適切な反応進行度の状態で終了させることによりタールの収率を最大化することができる。本発明者らは、粉体バイオマスの急速熱分解反応によって、タールを高い収率で得ることのできる条件として、熱分解反応温度と反応時間との適切な範囲を見出した。

熱分解反応温度は急速熱分解器において粉体バイオマスを熱分解する熱分解部の雰囲気温度であり高温ガス温度である。
また、反応時間は急速熱分解器の高温ガス気流中に粉体バイオマスが滞留する滞留時間とほぼ同じであるので、簡易的に急速熱分解器内に高温ガスが供給され充填移動層炭化炉へ排出されるまでの高温ガスの滞留時間を反応時間とみなすことができる。
急速熱分解器により粉体バイオマスの急速熱分解を行い、タールを高い収率で得ることのできる熱分解反応温度（熱分解部の温度）と反応時間（熱分解部に滞留する滞留時間）との適切な範囲を以下に挙げる。

急速層熱分解器における粉体バイオマスを熱分解する熱分解部の温度は４００℃以上７００℃以下であり、粉体バイオマスが熱分解部に滞留する滞留時間は１秒以上１０秒以下の範囲であることが好ましい。
急速熱分解器により粉体バイオマスの急速熱分解を行い、タールを高い収率で得ることのできる熱分解反応温度（熱分解部の温度）と反応時間との適切な範囲は上記のとおりであるが、熱分解反応温度を上記の範囲にするために、熱分解部に供給される高温ガスの温度と反応時間との適切な範囲を以下に挙げる。
急速熱分解器における粉体バイオマスを熱分解する熱分解部に供給される高温ガスの温度が４００℃以上７００℃以下であり、粉体バイオマスが熱分解部に滞留する滞留時間が１秒以上１０秒以下の範囲であることが好ましい。

熱分解反応温度（熱分解部の温度）と高温ガスの温度に関しては、上記の下限値（４００℃）より低いと熱分解反応の進行が不十分であり、また、上記の上限値（７００℃）より高いと熱分解反応が進みすぎてガス生成が多くなり、いずれの場合もタールの収率が減少する。
次に、反応時間に関しては、急速熱分解器における粉体バイオマスが熱分解部に滞留する滞留時間が上記の下限値（１秒）より短いと熱分解反応の進行が不十分であり、また、上記の上限値（１０秒）より長いと熱分解反応が進みすぎてガス生成が多くなり、いずれの場合もタールの収率が減少する。

（粉体バイオマスの例示）
急速熱分解器（１）に供給される粉体バイオマス（４）の原料としては、パームヤシからパーム油を採取する際に生じる、パームヤシ空果房（ＥＦＢ）、パームヤシ古木（Ｔｒｕｎｋ）、パームヤシ殻（ＰＫＳ）や、木屑、籾殻などのバイオマスを挙げることができる。
急速熱分解器（１）に供給される粉体バイオマスは粒径が５ｍｍ以下であることが好ましいため、前記のバイオマス原料を破砕、粉砕したのち、篩などにより分級して粒径が５ｍｍ以下の小粒径としたものを粉体バイオマス（４）として用いることが好ましい。

＜充填移動層炭化炉＞
本発明における充填移動層炭化炉（２）の炉形式は竪型炉またはシャフト型炉であり、充填移動層炭化炉（２）の上部または側方上部からバイオマス原料（塊状バイオマス（５））を供給し、炉内に充填移動層（６）を形成し、塊状バイオマス（５）が上部から下部へ下降移動する間に熱分解され、炭化物を生成する。
充填移動層炭化炉（２）の下部または側方下部から、急速熱分解器（１）からタールを含む高温ガスの供給を受け、炭化炉の充填移動層（６）内を高温ガスが上昇する。充填移動層（６）に高温ガス（８）を流通させ、塊状バイオマス（５）に高温ガス（８）を接触させて加熱する。供給された塊状バイオマスは充填移動層の上部で乾燥され水分を除去され、塊状バイオマスが充填移動層の上部から下部に下降する過程で高温ガスと接触し加熱され熱分解されて炭化物（９）とガス（７）が生成される。
炭化物（９）は充填移動層炭化炉（２）の下部または側方下部に設けられた炭化物排出口から排出される。炭化物排出手段としてはスクリューフィーダを用いて炭化物を切り出すようにすることが好ましい。可燃ガスを含む発生ガス（７）が充填移動層炭化炉（２）の上部または側方上部に設けられた発生ガス排出口から排出される。

（充填移動層内でのタールの反応）
高温ガス中のタールは高温ガスに随伴され充填移動層内を上昇し充填移動層上部の比較的低い温度領域で冷却され、ガス状タールは凝縮して液状タールになり、液状（ミスト状）タールは凝集して塊状になる。塊状タールは高温ガスに随伴されず充填移動層内を下降するか、または充填された塊状バイオマスに付着して充填移動層内を下降する。下降した塊状タールは充填移動層の下部で再び加熱され揮発分が揮発され小さくなり、高温ガスに随伴され充填移動層内を上昇する。このように、タールは充填移動層内で上昇と下降を繰り返し、加熱と冷却を繰り返すうちに、次第にタールの熱分解反応や重合反応が進み、タールの一部は炭化物に転化する。

（高温ガスの供給）
充填移動層炭化炉（２）の下部または側方下部に急速熱分解器（１）から導いたタールを含む高温ガス（８）を吹き込むためのノズルを設ける。このノズルは複数設けることが好ましい。

（塊状バイオマス供給手段）
充填移動層炭化炉（２）の上部または側方上部から塊状バイオマス（５）を供給する供給手段としては重力による自然落下やスクリューフィーダでの投入などを用いることができる。

（塊状バイオマスの例示）
充填移動層炭化炉（２）に供給される塊状バイオマス（５）としては前述の粉体バイオマスと同様に、パームヤシからパーム油を採取する際に生じる、パームヤシ空果房（ＥＦＢ）、パームヤシ古木（Ｔｒｕｎｋ）、パームヤシ殻（ＰＫＳ）を破砕、粉砕したものや、木屑、籾殻などのバイオマスを挙げることができる。
また、充填移動層炭化炉に供給されるバイオマス原料の形態としては、充填移動層の高温ガス流通に支障が生じないような形態、すなわち粒径が５〜２００ｍｍ程度が主体（９０重量％以上）の大きさの塊状物とすることが好ましい。このため、前記のバイオマス原料を篩などにより分級して粒径が５ｍｍより大きい大粒径のバイオマスを塊状バイオマスとして用いることが好ましい。

（充填移動層炭化炉の温度、雰囲気）
充填移動層炭化炉（２）における充填移動層（６）の温度、雰囲気を高温ガスの条件（温度、酸素濃度、供給量）及び供給するバイオマス原料の条件（種類、供給量）を調整することによりそれぞれ好ましい範囲に調整する。
充填移動層炭化炉下部の温度は３００℃以上７００℃以下に調整する。温度が前記の下限値（３００℃）より低いと炭化が十分に進まず炭化物収率が低くなる。また、温度が前記の上限値（７００℃）より高いとバイオマスの熱分解反応がガス発生の多い反応となり炭化物の収率が低下する上に、過剰に温度を高くすることによって設備費用や運転費用が嵩む。

充填移動層炭化炉上部の温度は７０℃以上２００℃以下に調整する。温度が前記下限値（７０℃）より低いとバイオマスの乾燥が十分に進まず水分が充填移動層から十分に排出されなくなる。また、温度が前記上限値（２００℃）より高いと充填移動層炭化炉上部でバイオマスが熱分解されタール分が過剰に生成し発生ガスとともに移動層炭化炉から排出されるため、炭化物収率が低くなる。
充填移動層炭化炉内の雰囲気の酸素濃度は1ｖｏｌ％以下にすることが好ましい。雰囲気の酸素濃度が1％より高いとバイオマスが燃焼して、熱分解されず炭化物収率が低くなる。

充填移動層炭化炉でのバイオマスの熱分解・炭化反応においては、炭化物収率を最大化する条件においても、ガスが発生する。この発生ガスの主成分は水素、一酸化炭素、メタン等の可燃ガスであり燃料として発熱量をもつことから、この発生ガスを後述する部分燃焼炉に送り、この部分燃焼炉で空気を供給して部分燃焼して、生じる高温の燃焼ガスを急速熱分解器へ供給する高温ガスとして用いることが望ましい。

＜部分燃焼炉＞
充填移動層炭化炉（２）で発生した可燃ガスを含む発生ガス（７）を部分燃焼炉（３）に導いて、可燃ガスに対して空気比１以下となるように空気を供給し、部分燃焼して、生じる５００〜１０００℃の高温の燃焼ガスを急速熱分解器に供給する高温ガス（８）として用いる。ここで、空気比とは可燃ガスの燃焼に必要な理論空気量に対する実際に供給する空気量の比率をいう。

＜急速熱分解器・部分燃焼炉一体型＞
図３に本発明のバイオマス炭化装置の他の全体の構成を示す。
図３に示すバイオマス炭化装置の全体構成は、図１に示すバイオマス炭化装置の全体構成と比べると、急速熱分解器（１）と部分燃焼炉（３）とが一体型に構成される点が相違する。充填移動層炭化炉（２）で発生した可燃ガスを含む発生ガス（７）を分流して送気装置（１０）により急速熱分解器（１）と一体型に構成される部分燃焼炉（３）に供給し、可燃ガスに対して空気比１以下となるように空気を供給し部分燃焼して、生じる５００〜１０００℃の高温の燃焼ガスを急速熱分解器（１）に供給する高温ガス（９）として用いる。急速熱分解器と部分燃焼炉が一体型に構成される形態としては、部分燃焼炉の高温ガス排出口と急速熱分解器の高温ガス供給口とが直結されている構造でもよいし、急速熱分解器内に発生ガスと空気の供給を受ける部分燃焼領域を設け、部分燃焼領域の下流側に、部分燃焼により発生する高温ガス気流中に粉体バイオマスを供給し急速熱分解させる急速熱分解領域を設けるようにしてもよい。

以下に、本発明の実施例を示す。
［実施例１］
図１及び図２に示すバイオマス炭化装置を用いて、試験を実施した。急速熱分解器は管状で内径は２００ｍｍ、長さは２０００ｍｍであり、充填移動層炭化炉は竪型円筒状で内径は３００ｍｍであり高さは５０００ｍｍであり、充填移動層の高さは４０００ｍｍのものである。急速熱分解器に粉体バイオマスとしてスギおがくず（水分１０％、平均粒径１ｍｍ）を５ｋｇ／時間の供給量で供給し、充填移動層炭化炉に塊状バイオマスとして破砕したＰＫＳ粒子（水分１０％、平均粒径１０ｍｍ）を１０ｋｇ／時間の供給量で供給し、急速熱分解器に高温ガスを３０Ｎｍ^３／時間の供給量で供給し、急速熱分解器内の温度を６００℃に、充填移動層炭化炉の上部の温度を１００℃に、下部の温度を５５０℃に調整し、炭化物を生成した。
供給したスギおがくず乾燥重量５０、ＰＫＳ粒子乾燥重量１００に対して、得られた炭化物の乾燥重量は５４であった。充填移動層炭化炉にＰＫＳ粒子を供給することだけで炭化物を生成する場合には、ＰＫＳ粒子乾燥重量１００から得られる炭化物の乾燥重量は４０であったため、スギおがくず乾燥重量５０から得られた炭化物の乾燥重量は１４であった。本発明のバイオマス炭化装置を用いて粉体バイオマスを炭化処理することにより粉体バイオマスからの炭化物収率を２８％とすることができた。
また、本発明のバイオマス炭化装置により得られた炭化物の乾燥かさ比重は０．２９であり、十分に大きい値であるため、取扱上も優れた特性をもつ炭化物を得ることができた。

［比較例１］
図１に示すバイオマス炭化装置のうち、急速熱分解器への粉体バイオマスの供給を行わず、充填移動層炭化炉に粉体バイオマスとしてスギおがくず（水分１０％、平均粒径１ｍｍ）を供給し、充填移動層炭化炉の温度条件を実施例１と同様に調整して炭化物の生成を試みたが、充填移動層内で高温ガスを流通させる間隙が形成されず、炭化物を得ることができなかった。

本発明のバイオマス炭化方法によれば粉体バイオマスを熱分解して石炭やコークスの代替燃料や活性炭の代替材料として用いられる炭化物を高い収率で得ることができるので、生物資源を有効に活用することができ産業上の利用可能性が高い。

１ 急速熱分解器
２ 充填移動層炭化炉
３ 部分燃焼炉
４ 粉体バイオマス
５ 塊状バイオマス
６ 充填移動層
７ 発生ガス
８ 空気
９ 高温ガス
１０ 送気装置
１１ 炭化物
２０ 高温ガス供給口
２１ 粉体バイオマス供給手段
２２ 高温ガス排出口
２３ 高温ガス供給口

Claims (6)

1. 供給される粉体バイオマスを高温ガス中で熱分解してタールを生成する急速熱分解器と、供給される塊状バイオマスにより充填移動層を形成し前記急速熱分解器からタールを含む高温ガスを受けて前記塊状バイオマスと前記タールとを炭化し炭化物を生成する充填移動層炭化炉とを備えることを特徴とするバイオマス炭化装置。
2. 前記充填移動層炭化炉から可燃ガスの供給を受けこれを部分燃焼して高温の燃焼ガスを発生する部分燃焼炉を備え、前記高温の燃焼ガスを高温ガスとして急速熱分解器へ供給することを特徴とする請求項１に記載のバイオマス炭化装置。
3. 前記急速熱分解器は、粉体バイオマスを熱分解する熱分解部の温度が４００℃以上７００℃以下に設定され、粉体バイオマスが熱分解部に滞留する滞留時間が１秒以上１０秒以下となるように設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のバイオマス炭化装置。
4. 高温ガスが供給される急速熱分解器に粉体バイオマスを供給し、前記高温ガス中で前記粉体バイオマスを熱分解してタールを生成する粉体バイオマス急速熱分解工程と、充填移動層炭化炉に塊状バイオマスを供給して充填移動層を形成し、急速熱分解器からタールを含む高温ガスを前記充填移動層に供給して前記塊状バイオマス及び前記タールを炭化し炭化物を生成する炭化物生成工程とを有することを特徴とするバイオマス炭化方法。
5. 部分燃焼炉にて充填移動層炭化炉から可燃ガスの供給を受けこれを部分燃焼し高温の燃焼ガスを発生する部分燃焼工程と、前記高温の燃焼ガスを高温ガスとして急速熱分解器へ供給する高温ガス供給工程とを有することを特徴とする請求項４に記載のバイオマス炭化方法。
6. 粉体バイオマス急速熱分解工程において、粉体バイオマスを熱分解する熱分解部の温度を４００℃以上７００℃以下に設定し、粉体バイオマスが熱分解部に滞留する滞留時間を１秒以上１０秒以下に設定することを特徴とする請求項４又は５に記載のバイオマス炭化方法。

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