JP3980382B2 - Biomass pyrolysis method and apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温ガス顕熱を利用してバイオマスを急速に熱分解する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
地球温暖化問題への対応は、新エネルギ−の開発・実用化、低二酸化炭素発生エネルギーへのシフト、原子力比率の向上、既存一次エネルギーの効率的かつ合理的利用、未利用エネルギーや廃棄物エネルギーの利用等で進められている。特にバイオマスはカーボンニュートラルであり、気候変動枠組条約締約国会議(COP3〜6、COP; The Conference Of the Party)での国際公約を達成する意味でも積極的に使用して石油、石炭等を代替すべき資源であるといえる。バイオマスとは生物量の総称であり、FAO(国連食糧農業機関)によれば、農業系(麦わら、サトウキビ、米糠、草木等)、林業系(製紙廃棄物、製材廃材、除間伐材、薪炭林等)、畜産系(家畜廃棄物)、水産系(水産加工残滓)、廃棄物系(生ゴミ、RDF(ゴミ固形化燃料;Refused Derived Fuel)、庭木、建設廃材、下水汚泥)等に分類される。
【0003】
バイオマスからのエネルギー回収、エネルギー転換を考えたとき、通常は燃焼による生成ガス顕熱で蒸気を生成し、スチームタービンで電力として回収する効率の低い方法がとられる。これは、バイオマスは一般に水分を多く含んで熱量が低いため、熱分解やガス化に必要な熱が不足することにより、燃焼しか選択肢がないためで、外部からの熱(他の燃料による熱補償)がないと成り立たないプロセスが多い。従って、バイオマスからエネルギーを回収し、有効に利用するためには、転換効率の高い方法が必須である。近年になって、特開平11−302665号公報「バイオマスと化石燃料を用いたガス化方法」に見られるように、化石燃料を併用して、バイオマスのエネルギー転換効率を上げようとする技術等が見られるようになった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
バイオマスを酸素で部分酸化(ガス化)してガス燃料や化学原料として使用する場合、従来の一般的な指標は冷ガス効率((生成物潜熱/バイオマス潜熱)×100)で、バイオマスでの理論値(上限値)は80%程度となる。これに水分、スス生成、回収不能な放散熱等、マイナス要素が加わり、実際の効率は大幅に落ち、60〜75%程度となる。水分は、熱回収設備により回収可能だが、ガス化部分の温度を低下させる方向に働くことで、反応率自体を下げ、効率低下を引き起こしてしまう。
【0005】
そこで本発明では、効率の高いエネルギー化方法として急速熱分解法を選択し、バイオマスに適した反応形態で、バイオマスの熱量を有効に利用する方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の課題を解決するに有効な方法であり、
1)ガス化部と、バイオマスの熱分解反応部と、前記ガス化部と前記熱分解反応部を連接する接続部とを備えたバイオマス熱分解装置を用い、バイオマスを熱分解原料とし、気流層または噴流層の前記熱分解反応部で熱分解温度500〜800℃の熱分解反応によってガス、タール及びチャーの生成物を得るバイオマス熱分解方法であって、前記熱分解反応の熱源として、前記ガス化部において、前記バイオマス、又は、前記バイオマスと、バイオマスチャー、ガス燃料、炭素質原料のいずれか一つ以上をガス化原料とし、酸素、又は酸素と水蒸気でガス化して得られる800℃以上の高温ガスを用いるバイオマス熱分解方法、
2)前記高温ガスの熱量に応じて前記バイオマス熱分解原料の供給量を変化させることで前記熱分解温度を調整することを特徴とする、1)記載のバイオマス熱分解方法、
3)前記熱分解反応部の温度を検知し、当該検知した温度が設定値となるようにバイオマス熱分解原料の供給量を調整することを特徴とする、1)記載のバイオマス熱分解方法、からなる。
【0007】
【発明の実施の形態】
本明細書において、バイオマスについての定義は上記FAOの定義に準ずる。バイオマスを熱分解した際に生成する生成物の内、固形分をバイオマスチャー、常温で液体となる成分をタールとする。バイオマスチャーは炭素含有量が多い優良な炭材である。ガス燃料とは、天然ガス、液化石油ガス等、通常入手可能な気体燃料である。炭素質原料とは、石炭、石油、重油等、加熱に使用する固体燃料、液体燃料のことである。
【0008】
図1に、本発明を適用したバイオマス熱分解プロセスフロー例を示す。なお、本発明の効果を発現するのに少なくとも必要な設備構成は、請求項7で示した、バイオマス熱分解反応部1、ガス化部6とそれらを連接する接続部4である。バイオマスの熱分解反応部1には、バイオマス熱分解反応部供給装置2により、バイオマス3が供給される。供給されたバイオマスは、接続部4からの800℃以上の高温ガス5により、急速に昇温され、熱分解される。高温ガス温度に関しては、800℃未満の場合、熱分解に必要なガス顕熱が不足する。また上限は特に規定するものではなく、高温による設備的制約(炉材等)を考慮して適宜設定すれば良い。但し炉温が高いほど増大する放散熱や、高温ほど流動性が増す炉壁成分の安定性の観点から、1700℃以下が良く、好ましくは1600℃以下としたい。
【0009】
熱分解は、反応物(バイオマス)が熱を充分に受けることのできるように、気流層または噴流層で実施する。気流層は、固体(この場合バイオマス)がガス流れの影響を強く受け、ガス流れとほぼ同じ挙動を示す系、噴流層は、ガス流れによる推進力(抵抗)と重力とのバランスで粒子の循環滞留部ができる系である。重い粒子ほど循環部への滞在時間が長くなる。気流層及び噴流層を選定したのは、反応の進行に重点を置き、固定層や流動層より高温ガスとの接触性(分散性)が良い系であるためである。
【0010】
また、本発明での好ましい熱分解反応温度範囲は、バイオマスの種類によらず400℃から1000℃であり、例えば家屋用建材中の揮発分(83質量%−dry程度)は、この温度範囲でほぼガス、タールに転換する。400℃未満の熱分解温度では、反応が不十分ないわゆる未反応分が増加する。また1000℃を越える熱分解温度の場合には、高温で進行するスス化反応が増え、固形分残渣収率が増加する。さらに、400℃〜1000℃の中でも、500℃から800℃がより好ましい温度領域である。熱バランス上は問題ないものの、500℃未満では一部未反応分が、また800℃を越えるとススが見られるようになる。
【0011】
図2にバイオマスを熱分解して得られた固形分残渣の収率(乾燥基準のバイオマス質量ベース)と熱分解温度の関係を示す。100%から固形分残渣収率を差し引いた値はガス及びタール量であり、固形分残渣収率が低いほどガス及びタールに転換されている有効な条件である。この様に、400℃〜1000℃の範囲は、ほぼ一定の低い固形分残渣収率(11〜15質量%)を示し、ガス、タールに多く転換するために有利である。
【0012】
本プロセスにおいては、熱分解温度は、高温ガス顕熱と、供給バイオマス量のバランスで一義的に決まる。すなわち、高温ガスの持ち込む顕熱に対し、熱分解等反応熱、放散熱を差し引いた残りの熱がガスやバイオマス残渣を含む生成物に分配され、最終温度が確定する。従って、例えば高温ガス顕熱が一定の場合、バイオマス投入量を増加させると熱分解温度が下がり、投入量を減少させると熱分解温度が上がることを利用して、熱分解温度を調整することが可能である。
一方で、高温ガス顕熱を変更しても同様な効果を得ることができるが、酸素、水蒸気による部分ガス化反応の制御性の難しさ、高温ガス量の変動に起因するガス流れの変動による反応への悪影響があり、実操業には向かない。
【0013】
さらに、制御用熱電対18で熱分解反応部温度を検知し、その温度を元にバイオマス供給量を変化させることで(高温ガス顕熱が一定の場合、バイオマス投入量を増加させると熱分解温度が下がり、投入量を減少させると熱分解温度が上がる。)、設定温度に調整する方法がある。これは、熱分解温度を検知し、供給量を変化させて設定した熱分解温度に調整するものであり、熱分解の安定操業が達成できる。
【0014】
熱分解反応の熱源としての高温ガス5は、バイオマスをガス化原料として、ガス化部6で酸素7又は酸素7と水蒸気8で部分酸化することで作られる。ガス化は酸素7のみで充分進行する。水蒸気を併用する場合は、ガス組成調整、特に水素が多く必要な場合(シフト反応で水素ガスが生成)や、操業変更のために熱分解温度を100℃単位で大きく変える必要があり、大量のガス顕熱変動が必要な場合(熱媒体として使用。ガス化炉操業を変更する手段もあるが、ガス化炉温が変動するため、制御の点からも水蒸気の方が有効)などである。接続部4は熱分解反応部1とガス化部6の反応を分離する役割を果たしており、熱分解反応部1には、一酸化炭素と水素を主体とした800℃から1700℃の高温の還元ガス(高温ガス5)が流入する。
【0015】
高温ガス5としてバイオマスをガス化原料として、ガス化した場合、高温ガス5が800℃未満の場合、熱分解に必要なガス顕熱の不足や、ガス化反応速度の低下による未燃物発生等でガス化反応の効率が低下する。また1700℃を越えたガス化温度は、高温による放散熱や炉材安定性等の制約や、大量のスス生成によるガス化反応効率低下が起こる。
【0016】
また、バイオマスチャー、ガス燃料、炭素質原料のいずれか一つ以上の原料をバイオマスと併用して、ガス化原料としても良い。この場合、800℃〜1700℃の範囲の中でも、炭素質原料のうち、石炭に代表される高灰融点(1300℃以上)原料では、1300℃〜1700℃にガス化炉温を保ち、灰分付着等のトラブルを防止しなければならず、高温操業であるが故にガス化炉部分の効率を多少低下させてしまうが、バイオマス、バイオマスチャー、ガス燃料、灰分の融点が低い炭素質原料(1300℃未満)では、1300℃未満のガス化温度で操業でき、無駄なく熱量を利用できる。
【0017】
特に、熱分解後に排出されるバイオマスチャーをガス化原料に使用する場合は、ススが混入する可能性があることに注意を払う必要がある。ガス化炉での部分酸化反応の過程で生成したススも、熱分解部で高温熱分解の過程で生成したススも、バイオマスチャーと共に固気分離工程で回収されるためである。どちらのススもガス化反応が進行しにくく、プロセス全体の効率を低下させる要因であるため、熱分解温度、ガス化温度はスス生成を抑制する目的で上限温度を適宜、最適に設置することが望ましい。
【0018】
反応の明確な分離を達成するためには、接続部4の流路断面積の内、最も小さい断面積が、熱分解反応部1の接続部4との連接部近傍での流路断面積より小さい方が好ましく、より望ましくは{[接続部で最も小さい流路断面積/熱分解反応部と接続部の連接部分近傍での熱分解反応部側流路断面積]}×100(断面積比)で75%以下であれば、粒子の分離性の点で好ましい。これらは、バイオマス粒子のガス化部6への流入、すなわち逆流を防ぎ、炭素源がガス化部6に入ることによる酸素不足による未燃バイオマス増加を防ぐ効果がある。ガス化部6では、プロセス全体の酸素消費量を下げ、生成物発熱量を上げるために、完全燃焼とせず、部分酸化反応とする。
【0019】
熱分解されたバイオマスは、揮発分を主体としたガス、タールと、固定炭素を主体としたチャーに転換される。この混合物は下流の固気分離工程9でバイオマスチャー10のみ分離される。さらに下流では液分離器11でタール12とガス13が分離される。ガス化原料としては、バイオマス3、バイオマスチャー10、ガス燃料14、炭素質原料15が用いられる。高温の還元ガスが発生できればどれも利用できるが、外部投入エネルギーを最小限とする場合は、バイオマスチャー10を全量利用することが好ましい。また、操業条件によって熱量不足が発生する場合は、バイオマス3を利用し、補助的にガス燃料14、炭素質原料15を使用することができる。バイオマスチャー10は、バイオマスチャー供給装置17から、バイオマス3はバイオマスガス化部供給装置16からそれぞれ供給される。
【0020】
【実施例】
つぎに、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
【0021】
実施例1
従来技術との効率比較を表1に示す。比較した従来技術はガス化技術のみであり、本発明の例は熱分解にガス化を組み合わせた系である。本系では、ガス化原料として熱分解原料と同じバイオマスを使用している。熱分解温度は500℃、800℃と、前記の好ましい熱分解温度範囲の境界温度を選択しており、この温度領域(500〜800℃)では本結果と同等以上の効果が得られる(図2より)。またガス化温度は、灰付着トラブルの心配がないため1200℃の効率的な温度に設定できた。原料バイオマス(熱分解+ガス化)から回収可能な生成物潜熱(ガス化の冷ガス効率に相当)は85〜88%となり、従来技術のガス化(部分酸化:最大でも80%程度)と比較しても非常に効率が高い。これは、バイオマスをエネルギーに転換するのに最小限の酸素を使用するようにしていること(バイオマス1トンあたりで比較すると、従来技術の50%〜70%しか使用しない)、またその結果、少ない酸素量でありながらガス化温度を1200℃に設定でき、放熱等のロスが少なくなったためであり、従来技術と比べて5%以上、冷ガス効率が向上し、工業的にも非常にメリットの大きな結果となった。
【0022】
実施例2
熱分解温度制御の手法として、熱分解温度が高温ガス顕熱と供給バイオマス量のバランスで一義的に決まる特性を利用し、高温ガスの熱量、すなわちガス化部操業条件で決まる熱量に応じて算出したバイオマス量を、バイオマス熱分解供給装置2から供給させることで熱分解反応温度を調整する方法を示す。ガス化原料量、工業分析値[揮発分83.2質量%−dry、灰分1.4質量%−dry、水分17.4質量%]、元素分析値[C:50.4質量%−dry、H:5.8質量%−dry、O:42.1質量%−dry])及び、投入酸素量、投入水蒸気量、ガス化炉放熱量から、物質バランス、熱バランスを取り、所定ガス化温度でのシフト反応平衡時の生成物(高温ガス成分)を推算し、ガス顕熱を算出する。このガス顕熱を元にバイオマス比熱、水分量から、目標とする熱分解温度にするためのバイオマス量を逆算した。
【0023】
例えばバイオマスガス化量70kg/hr、酸素40Nm3/hr、放散熱8%、の場合、化学工業プロセス及び石炭等ガス化プロセスで通常用いる熱計算の手法を用いてガス顕熱を算出し、熱分解温度の目標値を700℃とした場合、用いたバイオマス比熱、水分量から、熱分解バイオマス量は90kg/hrにすれば良い。また、熱分解温度の目標値を別の温度に変更したい場合は、同様の手法で熱分解バイオマス量を算出できる。
【0024】
実施例3
制御用熱電対18で熱分解反応部温度を検知し、その温度を元にバイオマス供給量を変化させた。図3に、本方法での温度制御性の例を示した。短時間の例ではあるが、設定温度に対し、熱分解バイオマス供給量やガス化バイオマス供給量の変動要因があったものの、安定して制御できた。
【0025】
【表1】
【0026】
【発明の効果】
本発明による、ガス化顕熱を熱分解に組み合わせる方法及びその装置することで、高効率なバイオマスのガスエネルギー及び液エネルギーへの転換を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図1】 バイオマス熱分解プロセスフロー。
【図2】 熱分解温度と固形分残渣の関係。
【図3】 温度制御性。
【符号の説明】
1…熱分解反応部
2…バイオマス熱分解反応部供給装置
3…バイオマス
4…接続部
5…高温ガス
6…ガス化部
7…酸素
8…:水蒸気
9…固気分離工程
10…バイオマスチャー
11…液分離器
12…タール
13…ガス
14…ガス燃料
15…炭素質原料
16…バイオマスガス化部供給装置
17…バイオマスチャー供給装置
18…制御用温度計。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for rapidly pyrolyzing biomass using high-temperature gas sensible heat.
[0002]
[Prior art]
Responses to global warming issues include the development and commercialization of new energy, a shift to low carbon dioxide generation energy, an increase in the nuclear power ratio, efficient and rational use of existing primary energy, unused energy and waste energy It is promoted by the use of. Biomass, in particular, is carbon neutral, and is actively used to achieve international commitments at the Conference of the Parties to the Framework Convention on Climate Change (COP 3-6, COP), replacing petroleum, coal, etc. It can be said that it is a necessary resource. Biomass is a collective term for biomass, and according to FAO (United Nations Food and Agriculture Organization), agriculture (wheat straw, sugar cane, rice bran, vegetation, etc.), forestry (paper waste, sawn timber, thinned wood, wood-burning forest) Etc.), livestock (livestock waste), fisheries (fishery processing residue), waste (raw garbage, RDF (refined solid fuel), garden trees, construction waste, sewage sludge), etc. The
[0003]
When energy recovery from biomass and energy conversion are considered, steam is usually generated by sensible heat of generated gas from combustion, and a low efficiency method is used in which steam is recovered as electric power. This is because biomass generally contains a lot of water and has a low calorific value, so there is only a choice of combustion due to the lack of heat required for pyrolysis and gasification, so external heat (heat compensation by other fuels) ), There are many processes that do not hold. Therefore, in order to recover energy from biomass and use it effectively, a method with high conversion efficiency is essential. Recently, as seen in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-302665, “Gasification Method Using Biomass and Fossil Fuel”, a technique for increasing the energy conversion efficiency of biomass by using fossil fuel together has been proposed. It came to be seen.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When biomass is partially oxidized (gasified) with oxygen and used as a gas fuel or chemical raw material, the conventional general index is cold gas efficiency ((product latent heat / biomass latent heat) x 100). The value (upper limit value) is about 80%. Minus factors such as moisture, soot generation, irrecoverable dissipated heat, etc. are added to this, and the actual efficiency is greatly reduced to about 60 to 75%. Although moisture can be recovered by heat recovery equipment, it works in the direction of lowering the temperature of the gasification part, thereby lowering the reaction rate itself and causing efficiency reduction.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for effectively using the amount of heat of biomass in a reaction form suitable for biomass by selecting a rapid pyrolysis method as an efficient energy conversion method.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is an effective method for solving the above problems,
1) Using a biomass pyrolysis apparatus comprising a gasification section, a biomass pyrolysis reaction section, and a connection section connecting the gasification section and the pyrolysis reaction section, using biomass as a pyrolysis raw material, Or a biomass pyrolysis method for obtaining a product of gas, tar and char by a pyrolysis reaction at a pyrolysis temperature of 500 to 800 ° C. in the pyrolysis reaction part of the spouted bed, wherein the gas is used as a heat source for the pyrolysis reaction In the gasification section, the biomass or the biomass and any one or more of biomass char, gas fuel, and carbonaceous raw material is used as a gasification raw material, and is obtained by gasification with oxygen or oxygen and water vapor at 800 ° C or higher. Biomass pyrolysis method using high temperature gas,
2) The biomass pyrolysis method according to 1), wherein the pyrolysis temperature is adjusted by changing a supply amount of the biomass pyrolysis raw material according to a heat quantity of the high-temperature gas.
3) The biomass pyrolysis method according to 1), wherein the temperature of the pyrolysis reaction part is detected, and the supply amount of the biomass pyrolysis raw material is adjusted so that the detected temperature becomes a set value. Become.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In this specification, the definition about biomass is based on the said FAO definition. Among the products produced when pyrolyzing biomass, the solid content is biomass char, and the component that is liquid at room temperature is tar. Biomass char is an excellent carbonaceous material with a high carbon content. The gas fuel is a gas fuel that is usually available, such as natural gas or liquefied petroleum gas. The carbonaceous raw material is a solid fuel or a liquid fuel used for heating, such as coal, petroleum, and heavy oil.
[0008]
FIG. 1 shows an example of a biomass pyrolysis process flow to which the present invention is applied. In addition, the equipment configuration required at least to exhibit the effect of the present invention is the biomass
[0009]
Pyrolysis is carried out in an air flow layer or a spouted bed so that the reactant (biomass) can receive sufficient heat. The airflow layer is a system in which solid (in this case, biomass) is strongly influenced by the gas flow and behaves almost the same as the gas flow. The spouted layer is a particle circulation with a balance between the propulsive force (resistance) by gas flow and gravity This is a system with a retention part. The heavier the particles, the longer the residence time in the circulation. The airflow layer and the spouted layer are selected because the system focuses on the progress of the reaction and has better contact (dispersibility) with the hot gas than the fixed bed or fluidized bed.
[0010]
Moreover, the preferable thermal decomposition reaction temperature range in this invention is 400 to 1000 degreeC irrespective of the kind of biomass, For example, the volatile matter (about 83 mass% -dry) in building materials for houses is in this temperature range. Almost converts to gas and tar. At a thermal decomposition temperature of less than 400 ° C., the so-called unreacted component with insufficient reaction increases. Moreover, in the case of the thermal decomposition temperature exceeding 1000 degreeC, the soot reaction which advances at high temperature increases, and solid content residue yield increases. Furthermore, a temperature range of 500 ° C to 800 ° C is more preferable among 400 ° C to 1000 ° C. Although there is no problem in terms of heat balance, a part of unreacted components is observed at temperatures below 500 ° C., and soot is observed at temperatures exceeding 800 ° C.
[0011]
FIG. 2 shows the relationship between the yield of solid residue obtained by pyrolyzing biomass (based on biomass mass on a dry basis) and the pyrolysis temperature. The value obtained by subtracting the solid residue yield from 100% is the amount of gas and tar, and the lower the solid residue yield is, the more effective conditions are converted to gas and tar. Thus, the range of 400 ° C. to 1000 ° C. shows an almost constant low solid content yield (11 to 15% by mass), which is advantageous for the large conversion to gas and tar.
[0012]
In this process, the pyrolysis temperature is uniquely determined by the balance between high-temperature gas sensible heat and the amount of biomass supplied. That is, the remaining heat obtained by subtracting reaction heat such as thermal decomposition and heat dissipated from the sensible heat brought in by the high-temperature gas is distributed to the product containing the gas and biomass residue, and the final temperature is determined. Therefore, for example, when the sensible heat of high-temperature gas is constant, the pyrolysis temperature can be adjusted by utilizing the fact that the pyrolysis temperature decreases when the biomass input is increased and the pyrolysis temperature increases when the input is decreased. Is possible.
On the other hand, the same effect can be obtained by changing the high temperature gas sensible heat, but due to the difficulty of controllability of the partial gasification reaction by oxygen and water vapor, and the fluctuation of the gas flow due to the fluctuation of the high temperature gas amount. It has an adverse effect on the reaction and is not suitable for actual operation.
[0013]
Furthermore, by detecting the pyrolysis reaction part temperature with the control thermocouple 18 and changing the biomass supply amount based on the temperature (if the sensible heat of the high temperature gas is constant, the pyrolysis temperature If the input is reduced, the thermal decomposition temperature increases.), There is a method of adjusting to the set temperature. This detects the thermal decomposition temperature and adjusts it to the thermal decomposition temperature set by changing the supply amount, so that stable operation of thermal decomposition can be achieved.
[0014]
The high-
[0015]
When biomass is used as a gasification raw material as the high-
[0016]
In addition, any one or more of biomass char, gas fuel, and carbonaceous raw material may be used in combination with biomass as a gasification raw material. In this case, in the range of 800 ° C. to 1700 ° C., among the carbonaceous raw materials, the high ash melting point (1300 ° C. or higher) raw material represented by coal maintains the gasifier temperature at 1300 ° C. to 1700 ° C. It is necessary to prevent troubles such as high temperature operation, so the efficiency of the gasification furnace part is slightly reduced, but the carbonaceous raw material (1300 ° C) with low melting point of biomass, biomass char, gas fuel, ash Can be operated at a gasification temperature of less than 1300 ° C., and heat can be used without waste.
[0017]
In particular, when using biomass char discharged after pyrolysis as a gasification raw material, attention must be paid to the possibility of soot mixing. This is because the soot produced in the process of partial oxidation reaction in the gasifier and the soot produced in the process of high-temperature pyrolysis in the pyrolysis section are recovered together with the biomass char in the solid-gas separation step. Both soots are less likely to proceed with the gasification reaction and are factors that reduce the overall efficiency of the process, so the pyrolysis temperature and gasification temperature should be set appropriately and optimally for the purpose of suppressing soot formation. desirable.
[0018]
In order to achieve a clear separation of the reaction, the smallest cross-sectional area of the cross-sectional area of the connection part 4 is smaller than the cross-sectional area of the flow path in the vicinity of the connection part with the connection part 4 of the
[0019]
The pyrolyzed biomass is converted into gas, tar, and char mainly composed of volatile matter. Only the
[0020]
【Example】
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
[0021]
Example 1
Table 1 shows the efficiency comparison with the prior art. The prior art compared is only the gasification technique, and the example of the present invention is a system combining gasification with thermal decomposition. In this system, the same biomass as the pyrolysis raw material is used as the gasification raw material. The thermal decomposition temperatures are 500 ° C. and 800 ° C., which are the boundary temperatures in the preferred thermal decomposition temperature range, and in this temperature range (500 to 800 ° C.), an effect equal to or higher than the present result can be obtained (FIG. 2). Than). The gasification temperature could be set to an efficient temperature of 1200 ° C. because there is no worry of ash adhesion trouble. Product latent heat (equivalent to cold gas efficiency of gasification) that can be recovered from raw biomass (pyrolysis + gasification) is 85 to 88%, compared with conventional gasification (partial oxidation: about 80% at maximum) Even so, it is very efficient. This means that a minimum amount of oxygen is used to convert biomass to energy (only 50% to 70% of the prior art is used per ton of biomass) and consequently less This is because the gasification temperature can be set to 1200 ° C despite the amount of oxygen, and the loss of heat dissipation, etc. has been reduced, and the cold gas efficiency has improved by 5% or more compared to the conventional technology, which is also very advantageous from an industrial viewpoint. It was a big result.
[0022]
Example 2
As a method for controlling the pyrolysis temperature, the pyrolysis temperature is calculated according to the amount of heat of the high-temperature gas, that is, the amount of heat determined by the operating conditions of the gasification unit, using the characteristic that is uniquely determined by the balance between the high-temperature gas sensible heat and the amount of biomass supplied. A method for adjusting the pyrolysis reaction temperature by supplying the amount of biomass that has been produced from the biomass
[0023]
For example, in the case of biomass gasification amount 70kg / hr, oxygen 40Nm3 / hr,
[0024]
Example 3
The temperature of the pyrolysis reaction section was detected by the control thermocouple 18 and the biomass supply amount was changed based on the temperature. FIG. 3 shows an example of temperature controllability in this method. Although it is an example of a short time, although there were fluctuation factors of the pyrolysis biomass supply amount and the gasification biomass supply amount with respect to the set temperature, it was possible to control stably.
[0025]
[Table 1]
[0026]
【The invention's effect】
The method and apparatus for combining gasified sensible heat with pyrolysis according to the present invention enables conversion of highly efficient biomass into gas energy and liquid energy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a biomass pyrolysis process flow.
[Fig. 2] Relationship between thermal decomposition temperature and solid residue.
[Fig. 3] Temperature controllability.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記熱分解反応の熱源として、前記ガス化部において、バイオマス、又は、バイオマスと、バイオマスチャー、ガス燃料、炭素質原料のいずれか一つ以上をガス化原料とし、酸素、又は酸素と水蒸気でガス化して得られる800℃以上の高温ガスを用いるバイオマス熱分解方法。Using a biomass pyrolysis apparatus comprising a gasification section, a biomass pyrolysis reaction section, and a connection section connecting the gasification section and the pyrolysis reaction section, using biomass as a pyrolysis raw material, an air flow layer or a jet A biomass pyrolysis method for obtaining a product of gas, tar and char by a pyrolysis reaction at a pyrolysis temperature of 500 to 800 ° C. in the pyrolysis reaction part of a layer,
As a heat source for the pyrolysis reaction, in the gasification unit, any one or more of biomass, biomass, biomass char, gas fuel, and carbonaceous raw material is used as a gasification raw material, and gas is supplied with oxygen or oxygen and water vapor. Biomass pyrolysis method using a high-temperature gas of 800 ° C. or higher obtained by conversion.
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