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JP5464355B2 - Biomass carbonization apparatus and biomass carbonization method - Google Patents
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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。   The present invention relates to a biomass carbonization apparatus and a biomass carbonization method for carbonizing biomass to obtain a carbide.

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。   Attention has been focused on the effective use of biomass energy as a measure to prevent global warming. Biomass is a renewable, organic resource that is not a fossil resource. Biomass is a continuously renewable resource because it uses solar energy and is produced from water and carbon dioxide. Since biomass is an organic substance, carbon dioxide is emitted when it is burned. However, the carbon contained in this is derived from carbon dioxide absorbed from the atmosphere by photosynthesis during the growth process, so using biomass does not increase the amount of carbon dioxide in the atmosphere as a whole It can be considered that. This property is called carbon neutral.

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。
In particular, among biomass, plant-derived biomass can effectively use carbon resources converted from carbon dioxide by photosynthesis during the plant growth process, and therefore does not lead to an increase in atmospheric carbon dioxide from the viewpoint of the life cycle of the resources.
Biomass derived from plants is forestry (wood scrap, lumber waste, thinned wood, paper waste, etc.), agriculture (rice straw, straw, sugarcane straw, rice straw, vegetation, etc.), waste (garbage, garden trees, architecture) Waste materials, sewage sludge, etc.).

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。   In recent years, development of gas fuel and carbide by pyrolyzing biomass has been studied. The use of carbides produced from biomass as an alternative to fuel and steelmaking coke is expected to reduce carbon dioxide emissions.

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。
In Patent Document 1, wastes such as municipal waste are pyrolyzed in an inert gas atmosphere using a vertical furnace to obtain carbide and pyrolysis gas, and the obtained carbide is used as an alternative fuel for coal and coke. And a technology for replacing carbon and activated carbon. Biomass can be pyrolyzed using the vertical furnace for thermal decomposition described in Patent Document 1.
In the thermal decomposition treatment apparatus described in Patent Document 1, waste is put into a vertical furnace, heated gas is blown from the lower part of the furnace, and the heated gas that rises against the waste that descends by its own weight comes into contact with the waste. Pyrolysis produces carbides and pyrolysis gas. In the furnace, the waste forms a packed moving bed.

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。   As biomass studied as a raw material for pyrolyzing to generate carbides, palm palm empty fruit bunches (EFB), palm palm old trees (Trunk), palm coconut shells (PKS), which are produced when palm oil is collected from palm palm, There are wood chips and rice husks. These biomass are crushed and crushed and supplied as biomass raw materials.

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。
However, if the biomass raw material as described above is pyrolyzed using the pyrolysis apparatus described in Patent Document 1, the following problems arise.
When the biomass is crushed and pulverized, powdery biomass with a particle size of 5 mm or less is produced. When such powdered biomass is supplied alone or when biomass raw material containing powdered biomass is supplied to a thermal decomposition treatment device that forms a packed moving bed, the powdered biomass is densely packed, so that there are few voids in the packed moving bed. The pressure loss of the heating gas that rises is too large to allow the heating gas to circulate and to thermally decompose. In addition, when biomass raw material containing powdered biomass is supplied to the thermal decomposition treatment device, the powdered biomass is scattered by the heated gas rising in the furnace and is not thermally decomposed into carbides, and the carbide yield (biomass raw material dry weight The ratio of the weight of the generated carbide to the weight (wt%) cannot be increased.

特開2001−131557号公報JP 2001-131557 A

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。   The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and it is an object of the present invention to provide a biomass carbonization apparatus and a biomass carbonization method that can pyrolyze powder biomass to obtain a carbide in a high yield. And

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。   As a result of diligent investigations to develop a process that enables pyrolysis of powder biomass to obtain carbides in a high yield, the present inventors first pyrolyzed powder biomass to produce tar. A carbonization method capable of obtaining carbide in a high yield by obtaining knowledge that the above-mentioned problems can be solved by adopting a technique of generating and further generating carbide from the obtained tar, The present invention was completed by finding a carbonization apparatus and carbonization reaction conditions suitable for carrying out the carbonization method. In particular, it was impossible to predict that a part of the tar will be converted into a carbide by the progress of the pyrolysis reaction or polymerization reaction of the tar obtained by the rapid pyrolysis reaction inside the packed moving bed carbonization furnace.

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。
That is, the present invention relates to a biomass carbonization apparatus and a biomass carbonization method as described in the following (1) to (6).
(1) A rapid pyrolyzer that pyrolyzes supplied powdery biomass in a high-temperature gas to generate tar, and a high-temperature gas containing tar from the rapid pyrolyzer that forms a packed moving bed with the supplied bulk biomass And a packed moving bed carbonization furnace for generating a carbide by carbonizing the bulk biomass and the tar.
(2) Provided with a partial combustion furnace that receives a combustible gas from a packed moving bed carbonization furnace and partially burns it to generate a high-temperature combustion gas, and supplies the high-temperature combustion gas as a high-temperature gas to a rapid pyrolyzer The biomass carbonization apparatus as described in said (1) characterized by the above-mentioned.
(3) In the rapid pyrolyzer, the temperature of the pyrolysis part for pyrolyzing the powder biomass is set to 400 ° C. or more and 700 ° C. or less, and the residence time for the powder biomass to stay in the pyrolysis part is 1 second or more and 10 seconds. It is set so that it may become the following, The biomass carbonization apparatus as described in said (1) or (2) characterized by the above-mentioned.
(4) A powder biomass rapid pyrolysis step in which powder biomass is supplied to a rapid pyrolyzer to which a high temperature gas is supplied, and the powder biomass is pyrolyzed in the high temperature gas to generate tar; Carbide that forms a packed moving bed by supplying bulk biomass to a bed carbonization furnace, and supplies a high-temperature gas containing tar from the rapid pyrolyzer to the packed moving bed to carbonize the bulk biomass and tar to generate carbides The biomass carbonization method characterized by having a production | generation process.
(5) A partial combustion process in which a combustible gas is supplied from a packed moving bed carbonization furnace in a partial combustion furnace and partially burned to generate a high-temperature combustion gas; and a rapid pyrolyzer using the high-temperature combustion gas as a high-temperature gas And a high-temperature gas supply step of supplying to the biomass carbonization method according to (4) above.
(6) In the powder biomass rapid pyrolysis step, the temperature of the pyrolysis part for pyrolyzing the powder biomass is set to 400 ° C. or more and 700 ° C. or less, and the residence time for the powder biomass to stay in the pyrolysis part is 1 second. The biomass carbonization method according to the above (4) or (5), which is set to 10 seconds or less.

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。   By thermally decomposing powder biomass by the biomass carbonization apparatus and the biomass carbonization method of the present invention, a carbide can be obtained from biomass in a high yield.

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。It is the schematic which shows the structure of the whole biomass carbonization apparatus of this invention. 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。It is the schematic which shows the rapid pyrolyzer of the biomass carbonization apparatus of this invention. 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。It is the schematic which shows the other whole structure of the biomass carbonization apparatus of this invention.

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。
The configuration of the present invention will be described in detail below.
<Overall configuration of biomass carbonization equipment>
FIG. 1 shows the overall configuration of the biomass carbonization apparatus of the present invention.
Based on FIG. 1, the whole structure of the biomass carbonization apparatus of this invention is demonstrated.
The biomass carbonization apparatus of the present invention includes a rapid pyrolyzer (1), a packed moving bed carbonization furnace (2), and a partial combustion furnace (3).
The rapid pyrolyzer (1) is supplied with the powdery biomass (4) and the high-temperature gas (9) from the partial combustion furnace (3). In this rapid pyrolyzer (1), the powdery biomass (4) is It is heated by the hot gas (9) and pyrolyzed to produce tar.
The packed moving bed carbonization furnace (2) is supplied with bulk biomass (5) from the upper part or the upper side part to form a packed moving bed (6). ) And hot gas (9) produced in step 1). While the bulk biomass (5) moves downward from the upper part to the lower part of the packed moving bed (6), it is heated and pyrolyzed by the high temperature gas (9), and carbide (11) is generated and discharged from the bottom. Tar is turned into carbide (11) in the packed moving bed carbonization furnace (2) and discharged from the bottom. Moreover, the generated gas (7) containing the combustible gas produced | generated by thermal decomposition is guide | induced to a partial combustion furnace (3) by the air supply apparatus (10) from the top part.
The generated gas (7) supplied to the partial combustion furnace (3) is partially burned by air (8) in the partial combustion furnace (3) to generate a high temperature gas (9). This hot gas (9) is sent to the rapid pyrolyzer (1).
Hereinafter, the rapid thermal cracker, the reaction temperature and reaction time in the rapid thermal cracker, the packed moving bed carbonization furnace, and the partial combustion furnace will be described in detail with reference to FIG.

<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。
<Rapid pyrolyzer>
A rapid pyrolyzer is a device that generates tar by rapidly pyrolyzing powdered biomass in a hot gas stream. A high-temperature gas (9) is supplied from the outside to the pyrolysis reaction part of the rapid pyrolyzer (1) to form a high-temperature gas stream, and powder biomass (4) is supplied to the high-temperature gas stream from the outside. And pyrolyzed to produce tar.
FIG. 2 shows an outline of the rapid pyrolyzer (1) of the present invention. The rapid pyrolyzer (1) is preferably a tubular device, and includes a hot gas supply port (20) for receiving the hot gas (9) and a powder biomass supply means (20) for receiving the powder biomass (4). 21) and a high-temperature gas discharge port (22) for blowing high-temperature gas containing tar generated by thermal decomposition into the lower part or the lower side part of the packed moving bed (6) of the packed moving bed carbonization furnace (2). . The hot gas outlet (22) is connected to the hot gas supply port (23) provided at the lower part or the lower part of the side of the charged moving bed carbonization furnace (2), or the hot gas outlet (22) is connected to the packed moving bed. It also serves as the hot gas supply port (23) of the carbonization furnace (2).
The rapid pyrolyzer (1) shown in FIG. 2 is provided obliquely downward with respect to the packed moving bed carbonization furnace (2), and the generated biomass is thermally decomposed efficiently in a high-temperature gas stream. Is supplied into the packed moving bed carbonization furnace (2) together with the high temperature gas. It goes without saying that the form of the rapid pyrolyzer (1) is not limited to that shown in FIG.

(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。
(Powder biomass supply means)
The powder biomass supply means includes a hopper that receives powder biomass, a rotary valve that cuts powder biomass at a predetermined supply amount, and a chute connected to a tubular device.
The powder biomass supply means is not limited to the one having the above-described configuration, and may be provided with a mechanism for conveying powder biomass by airflow and supplying it to the tubular device.

(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。
(Reaction in rapid pyrolyzer)
When biomass is rapidly heated to a certain temperature in an inert gas atmosphere and heated for a short time to undergo a thermal decomposition reaction, combustible gas, gaseous tar, liquid (mist) tar, and char are generated. Tar can be thought of as an intermediate product of the reaction in which biomass is pyrolyzed into gas and char. In order to increase the tar yield, it is necessary to use an in-air pyrolysis process that rapidly decomposes powdered biomass using sensible heat of gas as a rapid pyrolysis process of biomass. It is preferable because it is easy to control the reaction temperature and reaction time of the reaction. Here, the tar yield is the ratio (wt%) of the generated weight of tar to the dry weight of biomass raw material.

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。   If the atmosphere gas that undergoes the pyrolysis reaction of biomass contains a large amount of free oxygen, the combustion of the biomass occurs, a local high-temperature part is generated, and the gasification reaction of the biomass proceeds, resulting in the amount of tar produced. This is not preferable because the tar yield decreases and the tar yield decreases. Therefore, it is desirable that the oxygen concentration of the high-temperature gas sent as the atmospheric gas is 1 vol% or less (no oxygen or low oxygen).

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。
In the tubular device of the rapid pyrolyzer, the hot gas flow rate is set in advance according to the cross-sectional area of the rapid pyrolyzer so that the flow of the hot gas desirably has a flow velocity that forms a turbulent flow or a transition zone flow.
As such a high-temperature gas having an oxygen concentration of 1 vol% or less, it is discharged from a packed moving bed carbonization furnace (2) containing a combustible gas generated by thermal decomposition of biomass in a packed moving bed carbonization furnace (2) described later. It is preferable to use a high-temperature combustion gas generated by partially burning the combustible gas in the generated gas by supplying air in the partial combustion furnace (3) to be described later.

(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。
(Pyrolysis reaction temperature and reaction time)
The composition of pyrolysis products by rapid pyrolysis of powder biomass varies greatly depending on the pyrolysis reaction temperature and reaction time. This reaction time corresponds to the time during which the powdered biomass stays in the atmospheric gas that undergoes the thermal decomposition reaction.

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。   As described above, tar can be considered as an intermediate product of a reaction in which biomass is pyrolyzed into gas and char, and the tar is collected by terminating the ongoing pyrolysis reaction in a state of appropriate reaction progress. The rate can be maximized. The present inventors have found an appropriate range between the thermal decomposition reaction temperature and the reaction time as conditions under which tar can be obtained in a high yield by rapid pyrolysis reaction of powder biomass.

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。
The pyrolysis reaction temperature is the atmospheric temperature of the pyrolysis section that pyrolyzes the powdered biomass in the rapid pyrolyzer and is the high temperature gas temperature.
In addition, the reaction time is almost the same as the residence time in which the biomass powder stays in the high-temperature gas stream of the rapid pyrolyzer. The residence time of the hot gas until it is discharged can be regarded as the reaction time.
Thermal pyrolysis temperature (temperature of the pyrolysis part) and reaction time (residence time staying in the pyrolysis part) at which tar can be obtained in high yield by rapid pyrolysis of powdered biomass with a rapid pyrolyzer The appropriate range of is listed below.

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。
The temperature of the pyrolysis section for pyrolyzing the powdered biomass in the rapid bed pyrolyzer is 400 ° C. or more and 700 ° C. or less, and the residence time for the powder biomass to stay in the pyrolysis section is in the range of 1 second or more and 10 seconds or less. Preferably there is.
Appropriate ranges of the pyrolysis reaction temperature (temperature of the pyrolysis section) and the reaction time at which tar can be obtained in a high yield by rapid pyrolysis of powder biomass with a rapid pyrolyzer are as described above. However, in order to set the thermal decomposition reaction temperature within the above range, an appropriate range of the temperature of the high-temperature gas supplied to the thermal decomposition section and the reaction time is listed below.
The temperature of the high-temperature gas supplied to the pyrolysis section for pyrolyzing the powdered biomass in the rapid pyrolyzer is 400 ° C. or more and 700 ° C. or less, and the residence time for the powder biomass to stay in the pyrolysis section is 1 second or more 10 It is preferably in the range of seconds or less.

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。
Regarding the pyrolysis reaction temperature (temperature of the pyrolysis part) and the temperature of the high-temperature gas, if the temperature is lower than the lower limit (400 ° C.), the progress of the pyrolysis reaction is insufficient, and the upper limit (700 ° C.) ) Higher, the pyrolysis reaction proceeds too much, resulting in increased gas production, and in either case, the yield of tar is reduced.
Next, regarding the reaction time, if the residence time during which the powder biomass in the rapid pyrolyzer stays in the pyrolysis portion is shorter than the lower limit (1 second), the progress of the pyrolysis reaction is insufficient, If it is longer than the above upper limit (10 seconds), the pyrolysis reaction proceeds too much and gas generation increases, and in either case, the yield of tar decreases.

(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。
(Example of powder biomass)
As a raw material of the powder biomass (4) supplied to the rapid pyrolyzer (1), palm palm empty fruit bunches (EFB), old palm palm trees (Trunk), palm palm shells ( PKS), biomass such as wood chips and rice husks.
The powdery biomass supplied to the rapid pyrolyzer (1) preferably has a particle size of 5 mm or less. Therefore, the biomass raw material is crushed and pulverized, and then classified by a sieve or the like, so that the particle size is 5 mm or less. A small particle size is preferably used as the powder biomass (4).

<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。
<Filling moving bed carbonization furnace>
The furnace type of the packed moving bed carbonization furnace (2) in the present invention is a vertical furnace or a shaft type furnace, and a biomass raw material (bulk biomass (5)) is supplied from the upper part or side upper part of the packed moving bed carbonization furnace (2). Then, a packed moving bed (6) is formed in the furnace and pyrolyzed while the bulk biomass (5) moves downward from the upper part to the lower part to produce carbide.
The hot gas containing tar is supplied from the rapid thermal cracker (1) from the lower part or the lower side part of the packed moving bed carbonization furnace (2), and the hot gas rises in the packed moving bed (6) of the carbonization furnace. . The hot gas (8) is circulated through the packed moving bed (6), and the hot biomass (5) is brought into contact with the bulk biomass (5) and heated. The supplied massive biomass is dried at the upper part of the packed moving bed to remove moisture, and in the process where the massive biomass descends from the upper part to the lower part of the packed moving bed, it is heated and pyrolyzed to come into contact with the carbide (9). Gas (7) is produced.
The carbide (9) is discharged from a carbide discharge port provided at the lower part or the lower part of the side of the packed moving bed carbonization furnace (2). As the carbide discharging means, it is preferable to cut out the carbide using a screw feeder. The generated gas (7) containing the combustible gas is discharged from the generated gas discharge port provided at the upper part or the upper side part of the packed moving bed carbonization furnace (2).

(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。
(Tar reaction in packed moving bed)
The tar in the high temperature gas is accompanied by the high temperature gas and rises in the packed moving bed and is cooled in a relatively low temperature region above the packed moving bed. The gaseous tar condenses into a liquid tar and becomes a liquid (mist) tar. Agglomerates into lumps. The bulk tar descends in the packed moving bed without being accompanied by the high temperature gas, or adheres to the packed bulk biomass and falls in the packed moving bed. The lowered bulk tar is heated again at the lower part of the packed moving bed, and the volatile components are volatilized and become smaller. In this way, tar repeatedly rises and falls in the packed moving bed, and while heating and cooling are repeated, the thermal decomposition reaction and polymerization reaction of tar gradually progress, and part of the tar is converted to carbide.

(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。
(High temperature gas supply)
A nozzle for injecting hot gas (8) containing tar introduced from the rapid thermal cracker (1) is provided at the lower part or the lower part of the side of the packed moving bed carbonization furnace (2). It is preferable to provide a plurality of nozzles.

(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。
(Bulk biomass supply means)
As the supply means for supplying the bulk biomass (5) from the upper part or the lateral upper part of the packed moving bed carbonization furnace (2), natural fall by gravity or charging with a screw feeder can be used.

(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。
(Example of bulk biomass)
As the bulk biomass (5) supplied to the packed moving bed carbonization furnace (2), the palm palm empty fruit bunches (EFB), old palm palm trees (EFB), Trunk), palm palm shell (PKS) crushed and pulverized, and wood biomass, rice husk and other biomass.
Moreover, as a form of the biomass raw material supplied to the packed moving bed carbonization furnace, a form that does not hinder the high-temperature gas flow in the packed moving bed, that is, the particle size is mainly about 5 to 200 mm (90 wt% or more). It is preferable to make a lump of the size. For this reason, it is preferable to classify the biomass raw material with a sieve or the like and use a large particle size biomass larger than 5 mm as the bulk biomass.

(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。
(Temperature and atmosphere of packed moving bed carbonization furnace)
Adjusting the temperature and atmosphere of the packed moving bed (6) in the packed moving bed carbonization furnace (2), the conditions of the high temperature gas (temperature, oxygen concentration, supply amount) and the conditions of the biomass raw material to be supplied (type, supply amount) To adjust each to a preferable range.
The temperature of the lower part of the packed moving bed carbonization furnace is adjusted to 300 ° C. or higher and 700 ° C. or lower. If the temperature is lower than the lower limit (300 ° C.), the carbonization does not proceed sufficiently and the carbide yield decreases. In addition, if the temperature is higher than the above upper limit (700 ° C.), the pyrolysis reaction of biomass becomes a reaction that generates a lot of gas, and the yield of carbide is reduced. Is bulky.

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。
The temperature of the upper part of the packed moving bed carbonization furnace is adjusted to 70 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. When the temperature is lower than the lower limit (70 ° C.), the drying of the biomass does not proceed sufficiently and moisture is not sufficiently discharged from the packed moving bed. Further, if the temperature is higher than the upper limit (200 ° C.), the biomass is thermally decomposed at the upper part of the packed moving bed carbonization furnace, excessive tar content is generated and discharged from the moving bed carbonization furnace together with the generated gas. Lower.
The oxygen concentration in the atmosphere in the packed moving bed carbonization furnace is preferably 1 vol% or less. If the oxygen concentration in the atmosphere is higher than 1%, the biomass burns and is not thermally decomposed, resulting in a low carbide yield.

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。   In the pyrolysis and carbonization reaction of biomass in a packed moving bed carbonization furnace, gas is generated even under conditions that maximize the carbide yield. The main component of this generated gas is a combustible gas such as hydrogen, carbon monoxide, methane, etc. and has a calorific value as fuel, so this generated gas is sent to a partial combustion furnace, which will be described later, and air is supplied in this partial combustion furnace. It is desirable to use the high-temperature combustion gas generated by partial combustion as a high-temperature gas to be supplied to the rapid pyrolyzer.

<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。
<Partial combustion furnace>
The generated gas (7) containing the combustible gas generated in the packed moving bed carbonization furnace (2) is guided to the partial combustion furnace (3), and air is supplied so that the air ratio becomes 1 or less with respect to the combustible gas. A high-temperature combustion gas of 500 to 1000 ° C. generated by combustion is used as a high-temperature gas (8) for supplying the rapid thermal cracker. Here, the air ratio refers to the ratio of the actually supplied air amount to the theoretical air amount necessary for combustion of the combustible gas.

<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。
<Integrated rapid pyrolyzer and partial combustion furnace>
FIG. 3 shows another overall configuration of the biomass carbonization apparatus of the present invention.
Compared to the overall configuration of the biomass carbonization apparatus shown in FIG. 1, the overall configuration of the biomass carbonization apparatus shown in FIG. 3 is that the rapid pyrolyzer (1) and the partial combustion furnace (3) are integrated. Is different. A partial combustion furnace (3) configured to be integrated with a rapid thermal cracker (1) by an air supply device (10) by diverting a generated gas (7) containing a combustible gas generated in a packed moving bed carbonization furnace (2) ), The air is supplied to the combustible gas so that the air ratio is 1 or less, and partial combustion is performed, and the resulting high-temperature combustion gas of 500 to 1000 ° C. is supplied to the rapid pyrolyzer (1). Used as (9). As a form in which the rapid pyrolyzer and the partial combustion furnace are integrally formed, a structure in which the high temperature gas discharge port of the partial combustion furnace and the high temperature gas supply port of the rapid thermal cracker are directly connected may be used. A rapid pyrolysis zone where a partial combustion zone that receives supply of generated gas and air is provided in the cracker, and powder biomass is supplied into the high-temperature gas stream generated by partial combustion and rapidly pyrolyzed downstream of the partial combustion zone May be provided.

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/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。
Examples of the present invention are shown below.
[Example 1]
The test was implemented using the biomass carbonization apparatus shown in FIG.1 and FIG.2. The rapid pyrolyzer has a tubular shape with an inner diameter of 200 mm and a length of 2000 mm. The packed moving bed carbonization furnace has a vertical cylindrical shape with an inner diameter of 300 mm and a height of 5000 mm. The height of the packed moving bed is 4000 mm. Is. PKS particles (10% moisture, 10% moisture, crushed as bulk biomass in a packed moving bed carbonization furnace were supplied to the rapid pyrolyzer as cedar sawdust (10% moisture, average particle size 1 mm) as powder biomass at a supply rate of 5 kg / hour. An average particle size of 10 mm) is supplied at a supply rate of 10 kg / hour, a high-temperature gas is supplied at a supply rate of 30 Nm 3 / hour to the rapid pyrolyzer, and the temperature in the rapid pyrolyzer is 600 ° C. The upper temperature of the carbonization furnace was adjusted to 100 ° C., and the lower temperature was adjusted to 550 ° C. to produce carbide.
The dry weight of the obtained carbide was 54 with respect to the supplied dry weight of cedar sawdust 50 and 100 dry weight of PKS particles. In the case of producing carbide by simply supplying PKS particles to the packed moving bed carbonization furnace, the dry weight of the carbide obtained from the PKS particle dry weight 100 was 40. Therefore, the carbide obtained from the dry weight 50 of cedar sawdust The dry weight of was 14. By performing carbonization treatment of powder biomass using the biomass carbonization apparatus of the present invention, the yield of carbide from powder biomass could be 28%.
Moreover, since the dry bulk specific gravity of the carbide obtained by the biomass carbonization apparatus of the present invention is 0.29, which is a sufficiently large value, a carbide having excellent characteristics in handling can be obtained.

[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。
[Comparative Example 1]
In the biomass carbonization apparatus shown in FIG. 1, powder biomass is not supplied to the rapid pyrolyzer, and cedar sawdust (water 10%, average particle size 1 mm) is supplied to the packed moving bed carbonization furnace as powder biomass. The carbide conditions were adjusted by adjusting the temperature conditions of the packed moving bed carbonization furnace in the same manner as in Example 1. However, no gap was formed in which the high temperature gas was circulated in the packed moving bed, and carbide could not be obtained. It was.

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。   According to the biomass carbonization method of the present invention, powder biomass can be pyrolyzed to obtain a carbide used as an alternative material for coal and coke or an alternative material for activated carbon in a high yield, so that biological resources are effectively utilized. High industrial applicability.

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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rapid thermal cracker 2 Packing moving bed carbonization furnace 3 Partial combustion furnace 4 Powder biomass 5 Bulk biomass 6 Packing moving bed 7 Generated gas 8 Air 9 High temperature gas 10 Air supply apparatus 11 Carbide 20 High temperature gas supply port 21 Powder biomass supply Means 22 Hot gas outlet 23 Hot gas supply port

Claims (6)

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。   A rapid pyrolyzer that pyrolyzes the supplied powdered biomass in high-temperature gas to generate tar, and a packed moving bed is formed by the supplied bulk biomass and receives the high-temperature gas containing tar from the rapid pyrolyzer. A biomass carbonization apparatus comprising: a packed moving bed carbonization furnace that carbonizes the bulk biomass and the tar to generate carbides. 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。   Comprising a partial combustion furnace that receives a combustible gas from the packed moving bed carbonization furnace and partially burns it to generate a high-temperature combustion gas, and supplies the high-temperature combustion gas as a high-temperature gas to a rapid pyrolyzer The biomass carbonization apparatus according to claim 1, wherein the apparatus is a biomass carbonization apparatus. 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。   In the rapid pyrolyzer, the temperature of the pyrolysis part for pyrolyzing the powder biomass is set to 400 ° C. or more and 700 ° C. or less, and the residence time for the powder biomass to stay in the pyrolysis part is 1 second or more and 10 seconds or less. The biomass carbonization apparatus according to claim 1 or 2, wherein the biomass carbonization apparatus is set to be. 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。   Powder biomass rapid pyrolysis step of supplying powder biomass to a rapid pyrolyzer supplied with high temperature gas, and pyrolyzing the powder biomass in the high temperature gas to produce tar, and packed moving bed carbonization furnace Supplying a bulk biomass to a packed moving bed, and supplying a high-temperature gas containing tar from a rapid pyrolyzer to the packed moving bed to carbonize the bulk biomass and the tar to generate a carbide; The biomass carbonization method characterized by having. 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。   A partial combustion process in which a combustible gas is supplied from a packed moving bed carbonization furnace in a partial combustion furnace to partially burn this to generate a high-temperature combustion gas, and the high-temperature combustion gas is supplied to the rapid thermal cracker as a high-temperature gas. The biomass carbonization method according to claim 4, further comprising a high-temperature gas supply step. 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。   In the powder biomass rapid pyrolysis step, the temperature of the pyrolysis part for pyrolyzing the powder biomass is set to 400 ° C. or more and 700 ° C. or less, and the residence time for the powder biomass to stay in the pyrolysis part is 1 second or more and 10 seconds. The biomass carbonization method according to claim 4 or 5, wherein the biomass carbonization method is set as follows.
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