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JP7680869B2 - Semi-carbide manufacturing apparatus, semi-carbide, thermal power generation fuel, and power generation method - Google Patents
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Semi-carbide manufacturing apparatus, semi-carbide, thermal power generation fuel, and power generation method Download PDF

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Description

本発明は、半炭化物の製造装置、半炭化物、火力発電燃料及び発電方法に関する。 The present invention relates to a semi-carbide manufacturing device, semi-carbide, thermal power generation fuel, and a power generation method.

従来、家庭や産業分野から排出されるバイオマスを、燃料として再利用する方法が検討されている。本明細書において、「バイオマス」とは、生物由来の資源であって、化石資源を除く資源を指す。バイオマスは、カーボンニュートラルな燃料として注目されている。 Methods of reusing biomass generated from households and industries as fuel have been studied. In this specification, "biomass" refers to resources derived from living organisms, excluding fossil resources. Biomass has been attracting attention as a carbon-neutral fuel.

上記方法においては、バイオマスを燃料としてそのまま用いるのではなく、低温で一部熱分解させることで、単位質量あたりのエネルギー密度を向上させる技術が検討されている。このような技術を、本明細書においては「半炭化」と称する。この意味において、半炭化という用語の「半」とは、半分(50%)を意味するものではなく、炭化可能な部位(有機物)を残したまま反応を終了し、炭化の処理が半ばであることを意味する。 In the above method, rather than using biomass as fuel as is, a technology is being considered that improves the energy density per unit mass by partially pyrolyzing it at low temperatures. This technology is referred to as "semi-carbonization" in this specification. In this sense, the "semi" in the term semi-carbonization does not mean half (50%), but rather means that the reaction is terminated while leaving behind the carbonizable portion (organic matter), and the carbonization process is only halfway complete.

詳細には、「半炭化」とは、バイオマスを低温で熱処理し、単位質量当たりの炭素成分の比率を高める技術である。半炭化には、200℃~300℃で熱分解することが好ましいことが知られている。 More specifically, "semi-carbonization" is a technique in which biomass is heat-treated at low temperatures to increase the ratio of carbon components per unit mass. It is known that pyrolysis at 200°C to 300°C is preferable for semi-carbonization.

低温で熱処理することで、バイオマスから水分が除去される。さらに、バイオマスが熱分解して気体成分が生じ、バイオマスから気体成分が除去される。これにより、バイオマスの質量が減少する。 By heat treating at low temperatures, moisture is removed from the biomass. Furthermore, the biomass is pyrolyzed to produce gaseous components, which are then removed from the biomass. This reduces the mass of the biomass.

一方、上記反応により水分や気体成分が除去されたバイオマスの残部(固体)には、炭素分が多く含まれる。 On the other hand, the remaining part (solid) of the biomass after the moisture and gas components have been removed by the above reaction contains a large amount of carbon.

その結果、低温で熱処理されたバイオマスは、熱処理前のバイオマスと比べて相対的に炭素分が増加し、単位質量あたりのエネルギー密度を向上させることができる。 As a result, biomass that has been heat-treated at low temperatures has a relatively higher carbon content than biomass before heat treatment, which improves the energy density per unit mass.

例えば特許文献1には、バイオマスを半炭化させる製造装置が開示されている。特許文献1に記載の製造装置は、回転駆動する円筒状のロータリーシェルを有する、いわゆるロータリーキルン型の装置である。 For example, Patent Document 1 discloses a manufacturing device for semi-carbonizing biomass. The manufacturing device described in Patent Document 1 is a so-called rotary kiln type device that has a cylindrical rotary shell that is driven to rotate.

特開2019-045078号公報JP 2019-045078 A

特許文献1に記載のロータリーキルン型の装置では、大型のロータリーシェルの駆動や、内部に供給した原料の加熱のために、多くのエネルギーを必要とする。そのため、従来よりも少ないエネルギーで、半炭化物を製造可能な装置が求められていた。 The rotary kiln-type device described in Patent Document 1 requires a large amount of energy to drive the large rotary shell and heat the raw materials fed inside. For this reason, there was a demand for a device that could produce semi-carbide using less energy than conventional methods.

また、上記半炭化物の使用用途の一つとして、石炭と混合して火力発電の燃料として用いることが想定されている。このような使用用途に半炭化物、特にバイオマス由来の半炭化物を用いると、カーボンニュートラルの考えから、発電による二酸化炭素排出量の一部を捨象して扱うことができる。一方で、発電燃料に半炭化物を用いることを考えると、上記特許文献1に記載の装置のように、半炭化物の製造に多くのエネルギーを必要とする装置は、発電に要する総エネルギーが増加する原因となる。この観点からも、従来よりも少ないエネルギーで、半炭化物を製造可能な装置が求められていた。 One of the uses for the semi-carbide is expected to be to mix it with coal and use it as fuel for thermal power generation. When semi-carbide, particularly semi-carbide derived from biomass, is used for such purposes, it is possible to ignore some of the carbon dioxide emissions from power generation, based on the idea of carbon neutrality. On the other hand, when considering using semi-carbide as a power generation fuel, devices that require a lot of energy to produce semi-carbide, such as the device described in Patent Document 1, cause an increase in the total energy required for power generation. From this perspective, too, there has been a demand for a device that can produce semi-carbide using less energy than before.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、従来よりも少ないエネルギーで半炭化物を製造できる半炭化物の製造装置を提供することを目的とする。また、発電用燃料に適した半炭化物を提供することを併せて目的とする。また、このような半炭化物を含む火力発電燃料、及びこのような火力発電燃料を燃料として用いた発電方法を提供することを併せて目的とする。 The present invention has been made in consideration of these circumstances, and aims to provide a semi-carbide manufacturing device that can produce semi-carbide with less energy than conventional methods. Another aim is to provide semi-carbide suitable for use as fuel for power generation. Another aim is to provide a thermal power generation fuel that contains such semi-carbide, and a power generation method that uses such thermal power generation fuel as fuel.

上記の課題を解決するため、本発明の一態様は、以下の態様を包含する。 To solve the above problems, one aspect of the present invention includes the following aspects:

[1]鉛直方向に延び、原料を熱処理する内部空間を有する円筒状の本体部と、前記原料を加熱する加熱部と、前記内部空間の温度を測定する温度測定部と、前記内部空間に酸素を供給する酸素供給部と、前記内部空間に前記原料を投入する投入部と、前記内部空間から前記原料が処理されて生じる生成物を排出する排出部と、前記酸素供給部と前記投入部と前記排出部との動作を制御する制御部と、を有し、前記本体部は、前記加熱部の上方において前記原料を投入する投入口と、前記内部空間の下方において前記生成物を排出する排出口と、を有し、前記投入部は、前記投入口に接続され、前記原料の投入速度を制御し、前記排出部は、前記排出口から排出される前記生成物の排出速度を制御し、前記加熱部は、上端が閉じた筒状の部材であり、前記内部空間の下方に設けられ、前記本体部と前記加熱部とは、前記本体部の中心軸と同軸に配置され且つ前記本体部の径方向において離間し、前記温度測定部は、前記加熱部の上方且つ前記投入口よりも下方に設けられた第1測定部と、前記加熱部の頂点位置よりも下方に設けられた第2測定部と、を有し、前記制御部は、前記投入部と前記酸素供給部と前記排出部との動作を制御して、前記第1測定部で測定される第1温度を400℃以上800℃以下に制御し、且つ前記第2測定部で測定される第2温度を前記第1温度よりも低い温度に制御する半炭化物の製造装置。 [1] A cylindrical main body extending vertically and having an internal space for heat-treating raw materials, a heating section for heating the raw materials, a temperature measuring section for measuring the temperature of the internal space, an oxygen supply section for supplying oxygen to the internal space, an input section for inputting the raw materials into the internal space, an output section for discharging the product resulting from the processing of the raw materials from the internal space, and a control section for controlling the operation of the oxygen supply section, the input section, and the output section, the main body having an input port above the heating section for inputting the raw materials and an output port below the internal space for discharging the product, the input section being connected to the input port and controlling the input speed of the raw materials, and the output section discharging the product from the output port. The device controls the discharge rate of the product, the heating unit is a cylindrical member with a closed upper end and is provided below the internal space, the main body unit and the heating unit are arranged coaxially with the center axis of the main body unit and are spaced apart in the radial direction of the main body unit, the temperature measurement unit has a first measurement unit provided above the heating unit and below the inlet and a second measurement unit provided below the apex position of the heating unit, and the control unit controls the operation of the input unit, the oxygen supply unit, and the discharge unit to control the first temperature measured by the first measurement unit to be 400°C or higher and 800°C or lower, and control the second temperature measured by the second measurement unit to be lower than the first temperature.

[2]前記本体部の内半径と前記加熱部の外半径の差が300mm以下である[1]に記載の半炭化物の製造装置。 [2] The semi-carbide manufacturing device described in [1], in which the difference between the inner radius of the main body and the outer radius of the heating section is 300 mm or less.

[3]石炭と混合し、火力発電の燃料として用いられる半炭化物であって、ハードグローブ粉砕性指数が20以上50以下である半炭化物。 [3] Semi-carbide that is mixed with coal and used as fuel for thermal power generation, the semi-carbide having a Hardgrove Crushability Index of 20 or more and 50 or less.

[4][3]に記載の半炭化物と、石炭との混合物である火力発電燃料。 [4] A thermal power generation fuel that is a mixture of the semi-carbide described in [3] and coal.

[5]前記混合物における前記半炭化物の割合が、10質量%以上30質量%以下である[4]に記載の火力発電燃料。 [5] A thermal power generation fuel according to [4], in which the proportion of the semi-carbide in the mixture is 10% by mass or more and 30% by mass or less.

[6][3]に記載の半炭化物と石炭とを混合し火力発電燃料を得る工程と、前記火力発電燃料を燃焼させて火力発電を行う工程と、を有する発電方法。 [6] A power generation method comprising the steps of: mixing the semi-carbide described in [3] with coal to obtain fuel for thermal power generation; and burning the fuel for thermal power generation to generate thermal power.

[7]前記火力発電燃料を得る工程においては、前記火力発電燃料における前記半炭化物の割合を、10質量%以上30質量%以下として前記半炭化物と前記石炭とを混合する[6]に記載の発電方法。 [7] The power generation method described in [6], in the step of obtaining the thermal power generation fuel, the semi-carbide and the coal are mixed so that the ratio of the semi-carbide in the thermal power generation fuel is 10% by mass or more and 30% by mass or less.

[8]前記火力発電燃料を得る工程は、前記半炭化物と前記石炭との混合物を得る工程と、前記混合物を粉砕する工程と、を有する[6]又は[7]に記載の発電方法。 [8] The power generation method according to [6] or [7], wherein the step of obtaining the fuel for thermal power generation includes a step of obtaining a mixture of the semi-carbide and the coal, and a step of pulverizing the mixture.

本発明によれば、従来よりも少ないエネルギーで半炭化物を製造できる半炭化物の製造装置を提供することができる。また、発電用燃料に適した半炭化物を提供することができる。また、このような半炭化物を含む火力発電燃料、及びこのような火力発電燃料を燃料として用いた発電方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a semi-carbide manufacturing device that can produce semi-carbide using less energy than conventional methods. It is also possible to provide semi-carbide suitable for use as fuel for power generation. It is also possible to provide a thermal power generation fuel that contains such semi-carbide, and a power generation method that uses such a thermal power generation fuel as fuel.

図1は、実施形態に係る半炭化物の製造装置1の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a semi-carbide manufacturing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. 図2は、製造装置1で製造する半炭化物100を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a semi-carbide 100 produced by the production apparatus 1.

以下、図1、2を参照しながら、本実施形態に係る半炭化物の製造装置について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。 The semi-carbide manufacturing device according to this embodiment will be described below with reference to Figures 1 and 2. Note that in all of the following drawings, the dimensions and ratios of each component have been appropriately changed to make the drawings easier to understand.

[半炭化物の製造装置]
図1は、本実施形態に係る半炭化物の製造装置1の断面図である。図1に示す通り、製造装置1は、本体部10と、加熱部20と、温度測定部30と、酸素供給部40と、投入部50と、排出部と、制御部90と、を有する。製造装置1では、バイオマスを原料Mとし、バイオマスを加熱処理して半炭化物を製造する。
[Semi-carbide manufacturing equipment]
Fig. 1 is a cross-sectional view of a semi-carbonized material manufacturing apparatus 1 according to this embodiment. As shown in Fig. 1, the manufacturing apparatus 1 has a main body section 10, a heating section 20, a temperature measuring section 30, an oxygen supply section 40, an input section 50, a discharge section, and a control section 90. In the manufacturing apparatus 1, biomass is used as a raw material M, and the biomass is heat-treated to manufacture semi-carbonized material.

上述のように本明細書において、「バイオマス」とは、生物由来の資源であって、化石資源を除くものを指す。バイオマスは、例えば、間伐材、剪定枝、製材のくず、竹、及び稲わら等を含む。 As mentioned above, in this specification, "biomass" refers to resources derived from living organisms, excluding fossil resources. Examples of biomass include thinned wood, pruned branches, lumber waste, bamboo, and rice straw.

また、バイオマスは、有機性の廃棄物である「有機廃棄物」を含む。有機廃棄物は、例えば、食品廃棄物、建設廃材、シュレッダーダスト、畜産廃棄物、汚泥、及び家庭から排出される一般廃棄物を含む。このような有機廃棄物は、一般には無価値と考えられることが多く、費用をかけて廃棄処理をしている。 Biomass also includes "organic waste," which is organic waste. Organic waste includes, for example, food waste, construction waste, shredder dust, livestock waste, sludge, and general waste from households. Such organic waste is generally considered to be worthless, and disposal is costly.

原料Mは、製造装置1に投入される前にあらかじめ乾燥され、含水率が適正に調整されていることが好ましい。炭化効率や収率を高くすることができるからである。原料Mとして木質ペレットを用いる場合、製造装置1に投入される原料Mの含水率は、5質量%以上20質量%以下であることが好ましい。より好ましくは、5質量%以上15質量%以下である。 It is preferable that the raw material M is dried in advance before being fed into the manufacturing apparatus 1, and that the moisture content is appropriately adjusted. This is because it is possible to increase the carbonization efficiency and yield. When wood pellets are used as the raw material M, it is preferable that the moisture content of the raw material M fed into the manufacturing apparatus 1 is 5% by mass or more and 20% by mass or less. More preferably, it is 5% by mass or more and 15% by mass or less.

また、原料Mは、予め不図示の前工程において粉砕しされていてもよく、ペレット化されていてもよい。 The raw material M may also be crushed or pelletized in advance in a pre-processing step not shown.

製造装置1は、投入した原料Mを熱処理し、半炭化物100を製造する。原料Mから半炭化物100を生じる過程において、製造装置1では、原料Mの「分解燃焼」と、分解燃焼で生じる固形分の部分的な「炭化」と、分解燃焼で生じる熱分解ガスの「燃焼」とが起きる。 The manufacturing device 1 heat-treats the input raw material M to produce semi-carbonized material 100. In the process of producing semi-carbonized material 100 from raw material M, the manufacturing device 1 causes "decomposition and combustion" of raw material M, partial "carbonization" of the solid matter produced by the decomposition and combustion, and "combustion" of the pyrolysis gas produced by the decomposition and combustion.

本明細書において、「分解燃焼」とは、原料Mが一部分解し、原料Mから熱分解ガスGが分離する反応をいう。 In this specification, "decomposition combustion" refers to a reaction in which raw material M is partially decomposed and pyrolysis gas G is separated from raw material M.

本明細書において、「炭化」とは、分解燃焼で生じた固形分Sがさらに熱分解し、固形分Sにおける炭化物の含有率を高める反応をいう。この意味において、「半炭化」とは、固形分Sにおける炭化物の含有率が原料Mよりも高く、且つ完全な炭化物と比べると熱分解できる余地が残る状態にまで固形分Sを熱処理する反応をいう。 In this specification, "carbonization" refers to a reaction in which the solid content S generated by decomposition and combustion is further pyrolyzed, increasing the carbonized matter content in the solid content S. In this sense, "semi-carbonization" refers to a reaction in which the solid content S is heat-treated to a state in which the carbonized matter content in the solid content S is higher than that of the raw material M, and there is still room for pyrolysis compared to complete carbonization.

本明細書において、「熱分解ガス」とは、原料Mが熱分解して生じる混合ガスをいう。熱分解ガスGは、例えば、一酸化炭素、水素、炭化水素、硫黄酸化物、窒素酸化物等を含む混合ガスである。熱分解ガスGは、燃焼可能である。製造装置1では、「分解燃焼」で生じた熱分解ガスGを「燃焼」させて消費する。熱分解ガスGは、燃焼されて「排ガス」になる。 In this specification, "pyrolysis gas" refers to a mixed gas produced by the thermal decomposition of raw material M. Pyrolysis gas G is a mixed gas containing, for example, carbon monoxide, hydrogen, hydrocarbons, sulfur oxides, nitrogen oxides, etc. Pyrolysis gas G is combustible. In the manufacturing apparatus 1, the pyrolysis gas G produced by "decomposition combustion" is "combusted" and consumed. Pyrolysis gas G is combusted to become "exhaust gas."

製造装置1は、バイオマスを熱処理し、半炭化させて半炭化物100を製造するために用いられる。以下、製造装置1の各構成について、順に説明する。 The manufacturing device 1 is used to heat-treat and semi-carbonize biomass to produce semi-carbonized material 100. Each component of the manufacturing device 1 will be described in order below.

<本体部>
本体部10は、鉛直方向に延在し内部空間10aを有する円筒状の部材である。平面視における本体部10の断面形状は、高さによって半径が異なる円であってもよい。本体部10は、側壁の内面又は外面に凹凸を有していてもよい。
<Main body>
The main body 10 is a cylindrical member extending in the vertical direction and having an internal space 10a. The cross-sectional shape of the main body 10 in a plan view may be a circle whose radius varies depending on the height. The main body 10 may have irregularities on the inner or outer surface of the side wall.

本体部10は、内部空間10aに原料Mを収容し、原料Mを熱処理して半炭化させる反応容器として機能する。 The main body 10 functions as a reaction vessel that contains raw material M in the internal space 10a and heat-treats the raw material M to semi-carbonize it.

本体部10の大きさは、想定される製造装置1の稼働状況に応じて、処理する原料Mの予測量、又は製造する目的物(半炭化物100)の予測量により設定するとよい。例えば、本体部10の外径は2600mmであり、内径は2000mmである。例えば、本体部10の高さは5000mmである。 The size of the main body 10 may be set based on the predicted amount of raw material M to be processed or the predicted amount of the target product (semi-carbonized material 100) to be produced, depending on the expected operating conditions of the manufacturing device 1. For example, the outer diameter of the main body 10 is 2600 mm, and the inner diameter is 2000 mm. For example, the height of the main body 10 is 5000 mm.

本体部10を構成する材料は、製造装置1の材料として通常用いられる材料を採用できる。材料の例には、ステンレスが含まれる。 The material constituting the main body 10 can be any material that is typically used for the manufacturing device 1. Examples of such materials include stainless steel.

本体部10は、投入口11、排出口12、空気供給口13a、空気供給口13b及び排気口14を有する。 The main body 10 has an inlet 11, an outlet 12, an air supply port 13a, an air supply port 13b, and an exhaust port 14.

(投入口)
投入口11は、原料Mを内部空間10aに投入するための構成である。投入口11は、本体部10の側壁に設けられる。投入口11には、原料Mを内部空間10aに投入する投入部50が接続している。投入部50は、単位時間当たりの原料Mの投入量を制御可能であれば特に限定されない。投入部50としては、例えば、スクリューフィーダー又はテーブルフィーダー等を挙げることができる。
(Inlet)
The inlet 11 is a component for feeding the raw material M into the internal space 10a. The inlet 11 is provided on a side wall of the main body 10. The inlet 11 is connected to an input unit 50 that feeds the raw material M into the internal space 10a. The input unit 50 is not particularly limited as long as it is capable of controlling the amount of raw material M fed per unit time. Examples of the input unit 50 include a screw feeder or a table feeder.

原料Mは、投入口11を介して本体部10の内部空間10aに投入される。原料Mは、投入口11から連続的に投入されてもよく、断続的に投入されてもよい。また、原料Mの投入量は、内部空間10aにおける反応の様子に応じて制御可能である。 The raw material M is fed into the internal space 10a of the main body 10 through the feed port 11. The raw material M may be fed continuously or intermittently through the feed port 11. The amount of raw material M fed can be controlled according to the state of the reaction in the internal space 10a.

(排出口)
排出口12は、内部空間10aにおいて原料Mが処理されて生じる生成物、すなわち製造装置1で製造された半炭化物100を外部に排出するための構成である。排出口12は、本体部10の下部に設けられる。図1では、排出口12を本体部10の底部に設けることとして示している。
(Exhaust port)
The discharge outlet 12 is a component for discharging to the outside a product produced by processing the raw material M in the internal space 10a, i.e., the semi-carbide 100 produced by the production apparatus 1. The discharge outlet 12 is provided in the lower part of the main body 10. In FIG. 1, the discharge outlet 12 is shown as being provided in the bottom part of the main body 10.

(空気供給口)
空気供給口13は、本体部10の側壁において投入口11よりも下方、及び投入口11よりも上方にそれぞれ設けられた貫通孔である。内部空間10aには、空気供給口13を介して、装置外部の空気(酸素)が供給される。
(Air supply port)
The air supply ports 13 are through-holes provided in the side wall of the main body 10 below the input port 11 and above the input port 11. Air (oxygen) from outside the device is supplied to the internal space 10a through the air supply ports 13.

空気供給口13は、投入口11よりも下方に設けられた空気供給口13aと、投入口11よりも上方に設けられた空気供給口13bとを含む。空気供給口13a及び空気供給口13bはそれぞれ、本体部10の側壁に全周に亘って離散的に設けられることが好ましい。 The air supply port 13 includes an air supply port 13a provided below the input port 11 and an air supply port 13b provided above the input port 11. It is preferable that the air supply ports 13a and 13b are each provided discretely around the entire circumference of the side wall of the main body 10.

空気供給口13aから供給される空気(酸素)は、空気供給口13aの近傍の内部空間10aにおいて、原料Mの分解燃焼を促進する。内部空間10aにおいて、原料Mの分解燃焼が促進される空間を分解燃焼ゾーンZ1と呼ぶ。 The air (oxygen) supplied from the air supply port 13a promotes the decomposition and combustion of the raw material M in the internal space 10a near the air supply port 13a. The space in the internal space 10a where the decomposition and combustion of the raw material M is promoted is called the decomposition and combustion zone Z1.

分解燃焼ゾーンZ1の温度は、400℃以上800℃以下とすることが好ましく、500℃以上600℃以下とすることがより好ましい。分解燃焼ゾーンZ1の温度が上記温度であると、投入された原料Mの分解燃焼を促進し、原料Mから揮発分を除去しやすい一方で、原料Mの表面の炭化が進みにくい。そのため、投入口11付近の温度が上記温度であると、原料Mの表面近傍だけでなく中心付近からも揮発分を除去しやすく好ましい。 The temperature of the decomposition and combustion zone Z1 is preferably 400°C or higher and 800°C or lower, and more preferably 500°C or higher and 600°C or lower. When the temperature of the decomposition and combustion zone Z1 is within the above range, the decomposition and combustion of the input raw material M is promoted, and volatile matter is easily removed from the raw material M, while carbonization of the surface of the raw material M is less likely to progress. Therefore, when the temperature near the input port 11 is within the above range, volatile matter is easily removed not only from near the surface of the raw material M but also from near the center, which is preferable.

分解燃焼ゾーンZ1において、原料Mは、運転初期には後述する着火部25から着火される。また、原料Mは、連続運転時には分解燃焼ゾーンZ1において既に燃焼している原料Mから着火される。さらに着火した原料Mに対し空気供給口13aから酸素が供給される。これにより、分解燃焼ゾーンZ1では、原料Mが分解燃焼し、熱分解ガスGと固形分Sとが生じる。 In the decomposition combustion zone Z1, the raw material M is ignited by the ignition unit 25 described below at the beginning of operation. During continuous operation, the raw material M is ignited from the raw material M that is already burning in the decomposition combustion zone Z1. Furthermore, oxygen is supplied to the ignited raw material M from the air supply port 13a. As a result, the raw material M is decomposed and burned in the decomposition combustion zone Z1, generating pyrolysis gas G and solids S.

分解燃焼ゾーンZ1で生じる固形分Sは、製造装置1における処理が進行するに従って、内部空間10aを降下する。 The solids S produced in the decomposition combustion zone Z1 descend into the internal space 10a as processing in the manufacturing device 1 progresses.

分解燃焼ゾーンZ1で生じる熱分解ガスGのうち、分解燃焼ゾーンZ1で燃焼されなかった残部は、内部空間10aを上昇する。 Of the pyrolysis gas G generated in the decomposition combustion zone Z1, the remainder that is not combusted in the decomposition combustion zone Z1 rises in the internal space 10a.

また、分解燃焼ゾーンZ1では、熱分解ガスGの一部が燃焼(熱分解ガスGの一次燃焼)する。 In addition, in the decomposition combustion zone Z1, a portion of the pyrolysis gas G is combusted (primary combustion of the pyrolysis gas G).

空気供給口13bから供給される空気(酸素)は、空気供給口13bの近傍の内部空間10aにおいて、分解燃焼ゾーンZ1から上昇する熱分解ガスGの「燃焼」を促進する。 The air (oxygen) supplied from the air supply port 13b promotes the "combustion" of the pyrolysis gas G rising from the decomposition combustion zone Z1 in the internal space 10a near the air supply port 13b.

本明細書において、投入口11よりも上方の内部空間10aにおける熱分解ガスGの燃焼を、分解燃焼ゾーンZ1での熱分解ガスGの燃焼(一次燃焼)に対して「二次燃焼」と呼ぶことがある。また、内部空間10aの上部の空間であって、熱分解ガスGが二次燃焼する空間を二次燃焼ゾーンZ2と呼ぶ。 In this specification, the combustion of pyrolysis gas G in the internal space 10a above the inlet 11 is sometimes referred to as "secondary combustion" in contrast to the combustion of pyrolysis gas G in the decomposition combustion zone Z1 (primary combustion). In addition, the space above the internal space 10a where the pyrolysis gas G undergoes secondary combustion is referred to as the secondary combustion zone Z2.

二次燃焼を促進するため、二次燃焼ゾーンZ2付近の温度は、800℃以上とすることが好ましく、1000℃以上とすることがより好ましい。熱分解ガスGの燃焼熱により、二次燃焼ゾーンZ2の温度は、二次燃焼ゾーンZ2の下方よりも上方の方において高くなる。温度の上限は、製造装置1に損傷を与えない限り限定はされないが、二次燃焼ゾーンZ2の温度は、一般に1200℃以下であり、より好ましくは、1150℃以下である。 To promote secondary combustion, the temperature near the secondary combustion zone Z2 is preferably 800°C or higher, and more preferably 1000°C or higher. Due to the heat of combustion of the pyrolysis gas G, the temperature of the secondary combustion zone Z2 is higher above the secondary combustion zone Z2 than below it. There is no upper limit to the temperature as long as it does not damage the manufacturing apparatus 1, but the temperature of the secondary combustion zone Z2 is generally 1200°C or lower, and more preferably 1150°C or lower.

また、二次燃焼ゾーンZ2での熱分解ガスGの滞留時間を2秒以上とすると、二次燃焼が促進され、ダイオキシンの発生を低減できるため好ましい。 In addition, it is preferable to set the residence time of the pyrolysis gas G in the secondary combustion zone Z2 to 2 seconds or more, as this promotes secondary combustion and reduces the generation of dioxins.

(排気口)
排気口14は、熱分解ガスGが燃焼されて生じる排ガスを製造装置1から排出するための構成である。排気口14は、本体部10の上部に設けられる。排気口14は、空気供給口13bよりも上方に設けられる。
(Exhaust port)
The exhaust port 14 is a component for discharging exhaust gas generated by combustion of the pyrolysis gas G from the manufacturing apparatus 1. The exhaust port 14 is provided in the upper part of the main body 10. The exhaust port 14 is provided above the air supply port 13b.

<加熱部>
加熱部20は、上端が閉じた筒状の部材であり、内部空間10aの下方に設けられている。加熱部20の頂点20aは、投入口11より下方に位置する。
<Heating section>
The heating unit 20 is a cylindrical member with a closed upper end, and is provided below the internal space 10a. An apex 20a of the heating unit 20 is located below the input port 11.

図1に示すように、加熱部20の上部の形状は、円錐状であることが好ましい。加熱部20は、表面に凹凸を有していてもよい。加熱部20は、本体部10と同軸に設けられる。 As shown in FIG. 1, the shape of the upper part of the heating unit 20 is preferably conical. The heating unit 20 may have an uneven surface. The heating unit 20 is provided coaxially with the main body unit 10.

加熱部20を構成する材料は、加熱部の材料として通常用いられる材料を採用できる。材料の例には、ステンレスが含まれる。 The material constituting the heating section 20 can be any material that is commonly used for heating sections. Examples of such materials include stainless steel.

加熱部20は、本体部10の中心軸Lと同軸に配置されている。また、加熱部20は、本体部10の径方向において本体部10と離間している。 The heating unit 20 is arranged coaxially with the central axis L of the main body unit 10. In addition, the heating unit 20 is spaced apart from the main body unit 10 in the radial direction of the main body unit 10.

加熱部20は、運転初期においては、後述する着火部25によって加熱される。また、加熱部20は、連続運転時には、原料Mの分解燃焼や熱分解ガスGの燃焼で生じる熱によって加熱される。これらの加熱により、加熱部20は蓄熱し、輻射及び伝熱によって原料Mを加熱する。 At the beginning of operation, the heating section 20 is heated by the ignition section 25, which will be described later. During continuous operation, the heating section 20 is heated by the heat generated by the decomposition and combustion of the raw material M and the combustion of the pyrolysis gas G. As a result of this heating, the heating section 20 stores heat and heats the raw material M by radiation and heat transfer.

加熱部20は、堆積空間10xを200℃以上400℃以下に維持可能な温度に加熱される。これにより、加熱部20は、原料Mの分解燃焼及び炭化を促進する。 The heating section 20 heats the deposition space 10x to a temperature that can be maintained at 200°C or higher and 400°C or lower. This allows the heating section 20 to promote the decomposition, combustion, and carbonization of the raw material M.

加熱部20は、着火部25から得られる熱、並びに分解燃焼や燃焼で生じる熱とは別に、熱源を有していてもよい。 The heating unit 20 may have a heat source separate from the heat obtained from the ignition unit 25 and the heat generated by decomposition combustion or combustion.

上述のように、内部空間10aに投入された原料Mは、分解燃焼ゾーンZ1において既に燃焼している原料Mから着火される。また、上述のように、製造装置1では、原料Mの分解燃焼や熱分解ガスGの燃焼で生じる熱によって、加熱部20が加熱される。このように、製造装置1では、連続運転時には、外部からエネルギーや燃料を投入することなく、原料Mから目的物である半炭化物100を得る過程の反応熱を利用して原料Mの分解反応を生じさせる。言い換えると製造装置1では、原料Mの一部を燃料として用い、原料Mの分解反応を生じさせる。 As described above, the raw material M introduced into the internal space 10a is ignited by the raw material M already burning in the decomposition combustion zone Z1. Also, as described above, in the manufacturing apparatus 1, the heating section 20 is heated by the heat generated by the decomposition combustion of the raw material M and the combustion of the pyrolysis gas G. In this way, in the manufacturing apparatus 1, during continuous operation, the decomposition reaction of the raw material M is caused by using the reaction heat generated in the process of obtaining the target semi-carbonized material 100 from the raw material M, without inputting energy or fuel from the outside. In other words, in the manufacturing apparatus 1, a portion of the raw material M is used as fuel to cause the decomposition reaction of the raw material M.

以下の説明においては、原料Mの一部を燃料として、原料Mの熱分解に要する熱を得る方式のことを「自燃式」と称することがある。製造装置1は、自燃式を採用するため、半炭化物100を得るための運転コストを抑えやすい。 In the following description, the method of obtaining the heat required for pyrolysis of raw material M by using a portion of raw material M as fuel may be referred to as the "self-combustion type." Because the manufacturing apparatus 1 employs the self-combustion type, it is easy to reduce the operating costs for obtaining semi-carbonized material 100.

分解燃焼ゾーンZ1で生じた固形分Sは、本体部10と加熱部20との間の堆積空間10xに堆積する。固形分Sは、徐々に堆積空間10x(内部空間10a)を降下して、排出口12から排出される。 The solids S generated in the decomposition combustion zone Z1 are deposited in the deposition space 10x between the main body 10 and the heating section 20. The solids S gradually descend into the deposition space 10x (internal space 10a) and are discharged from the discharge port 12.

固形分Sは、表面に着火した状態で堆積空間10xの上部に堆積する。一方、分解燃焼ゾーンZ1では、分解燃焼で酸素を消費しているため、分解燃焼ゾーンZ1の下方に位置する堆積空間10xは、酸素が欠乏した空間となっている。また、堆積空間10xは、分解燃焼ゾーンZ1に近い上方ほど高温であり、相対的に下方ほど低温の温度分布となっている。このような堆積空間10xに堆積する固形分Sは、堆積空間10xを下方に移動する過程において消火される。 The solid matter S is piled up in the upper part of the pile-up space 10x with its surface ignited. Meanwhile, in the decomposition combustion zone Z1, oxygen is consumed by the decomposition combustion, so the pile-up space 10x located below the decomposition combustion zone Z1 is a space lacking in oxygen. The pile-up space 10x also has a temperature distribution in which the higher the area closer to the decomposition combustion zone Z1, the lower the temperature is. The solid matter S piled up in this pile-up space 10x is extinguished as it moves downward through the pile-up space 10x.

また、固形分Sは、堆積空間10xにおいて加熱部20から加熱される。これにより、固形分Sには、酸素が欠乏した状態での熱分解が生じ、熱分解ガスGを生成する。固形分Sは、生じた熱分解ガスGを放出して質量を減少させる。 The solid content S is heated by the heating unit 20 in the deposition space 10x. This causes the solid content S to undergo thermal decomposition in an oxygen-deficient state, generating thermal decomposition gas G. The solid content S releases the generated thermal decomposition gas G, reducing its mass.

これにより、固形分Sは、炭化可能な部位(有機物)を残したまま反応を終了し、半炭化物100となる。 As a result, the reaction of the solid content S ends while leaving behind the carbonizable parts (organic matter), and the solid content S becomes semi-carbonized material 100.

加熱部20の大きさは、本体部10の大きさに応じて設定される。本体部10の内半径と加熱部20の外半径の差(堆積空間10xの幅W)は300mm以下であり、好ましくは、200mm以下である。幅Wの下限は、特に限定はされないが、50mm以上が好ましい。より好ましくは、100mm以上である。 The size of the heating section 20 is set according to the size of the main body section 10. The difference between the inner radius of the main body section 10 and the outer radius of the heating section 20 (the width W of the deposition space 10x) is 300 mm or less, and preferably 200 mm or less. There is no particular limit to the lower limit of the width W, but it is preferably 50 mm or more. More preferably, it is 100 mm or more.

幅Wを小さくすることで、加熱部20から固形分Sへの熱の伝わり方のムラが抑えられ、均質な固形分Sを得ることができる。 By reducing the width W, unevenness in the transfer of heat from the heating section 20 to the solid content S is reduced, making it possible to obtain homogeneous solid content S.

また、加熱部20の高さHは、幅Wを小さくしたことによる堆積空間10xの容積の低下は、加熱部20の高さHを高くすることで補うことができる。また、高さHを高くすることで、堆積空間10xにおける着火した固形分Sの移動距離が長くなり、確実に消火することができる。 The reduction in the volume of the accumulation space 10x caused by reducing the width W of the heating section 20 can be compensated for by increasing the height H of the heating section 20. In addition, by increasing the height H, the travel distance of the ignited solid content S in the accumulation space 10x is increased, and the fire can be extinguished reliably.

図1では、幅Wが一定であることとしたが、高さ位置によって幅Wが異なっていてもよい。幅Wが異なる場合、堆積空間10xの上方の幅(幅W1)が堆積空間10xの下方の幅(幅W2)よりも広い方が好ましい(W1>W2)。上述のように、堆積空間10xにおいては、固形分Sの熱分解が進行し、熱分解ガスGが生じる。熱分解ガスGの生成量は、堆積空間10xの下方よりも上方のほうが多い。そのため、堆積空間10xの幅WがW1>W2を満たすと、堆積空間10xで生じる熱分解ガスGを堆積空間10xから放出しやすく好ましい。 In FIG. 1, the width W is constant, but the width W may vary depending on the height position. When the width W varies, it is preferable that the width (width W1) above the deposition space 10x is wider than the width (width W2) below the deposition space 10x (W1>W2). As described above, in the deposition space 10x, the thermal decomposition of the solid content S progresses and thermal decomposition gas G is generated. The amount of thermal decomposition gas G generated is greater above the deposition space 10x than below. Therefore, it is preferable that the width W of the deposition space 10x satisfies W1>W2, since the thermal decomposition gas G generated in the deposition space 10x can be easily released from the deposition space 10x.

堆積空間10xの幅WをW1>W2とするため、加熱部20は、高さ位置によって直径を異ならせるとよい。加熱部20は、例えば円錐台状であってもよく、直径の異なる円筒が連結した形状を呈していてもよい。 To make the width W of the deposition space 10x greater than W2, the heating section 20 may have a different diameter depending on the height position. The heating section 20 may be, for example, a truncated cone shape, or may have a shape in which cylinders of different diameters are connected together.

加熱部20は、中心軸Lの周りを回転可能であってもよい。加熱部20は、回転することで本体部10と加熱部20との隙間に堆積する固形分Sを撹拌し、均一に反応させることができる。 The heating unit 20 may be rotatable around a central axis L. By rotating, the heating unit 20 can agitate the solid content S that accumulates in the gap between the main body 10 and the heating unit 20, allowing it to react uniformly.

加熱部20を回転させる手段は限定されないが、軸21と加熱部20とを連結し、軸21を公知の駆動手段で回転させてもよい。回転速度は、原料Mの種類、組成、大きさ又は形状等に応じて適宜調節してよい。 The means for rotating the heating unit 20 is not limited, but the shaft 21 and the heating unit 20 may be connected and the shaft 21 may be rotated by a known driving means. The rotation speed may be appropriately adjusted depending on the type, composition, size, shape, etc. of the raw material M.

加熱部20は、底部にターンテーブル22を備えている。ターンテーブル22は、円錐台形であることが好ましい。ターンテーブル22は、中心軸Lの周りを回転可能に設けられている。ターンテーブル22は、加熱部20とは独立して回転可能であってもよい。 The heating unit 20 has a turntable 22 at its bottom. The turntable 22 is preferably frustoconical. The turntable 22 is rotatable around a central axis L. The turntable 22 may be rotatable independently of the heating unit 20.

ターンテーブル22は、回転することで、原料Mが処理されて生じる生成物(半炭化物100)を排出口12に供給し、内部空間10aから排出口12を介して外部に排出する。すなわち、ターンテーブル22は、本発明における「排出部」に該当する。ターンテーブル22は、回転速度を調整することにより、半炭化物100の排出速度を制御することができる。 The turntable 22 rotates to supply the product (semi-carbonized material 100) produced by processing the raw material M to the discharge port 12, and discharges it from the internal space 10a to the outside via the discharge port 12. In other words, the turntable 22 corresponds to the "discharge section" in this invention. The turntable 22 can control the discharge speed of the semi-carbonized material 100 by adjusting the rotation speed.

ターンテーブル22は、昇降可能であり、本体部10との間隔を適宜調節することができてもよい。このような構成の場合、ターンテーブル22と本体部10との間隙は、半炭化物100の大きさに応じて適宜調節することができる。 The turntable 22 may be movable up and down, and the distance between the turntable 22 and the main body 10 may be adjusted as appropriate. In this configuration, the gap between the turntable 22 and the main body 10 may be adjusted as appropriate according to the size of the semi-carbide 100.

ターンテーブル22の昇降及び回転の手段は、公知の手段が用いられてもよい。 The means for raising, lowering and rotating the turntable 22 may be any known means.

加熱部20は、本体部10の底部より取り外し可能であってもよい。製造装置1の内部には、主として溶解したシリカやカルシウム等の無機成分が冷却されてなるクリンカーが存在することがある。クリンカーは、製造装置1の性能を損なう恐れがあるため、定期的に除去される必要がある。加熱部20が取り外し可能であると、クリンカーの除去作業が容易である。加熱部20を本体部10の底部より取り外すための手段は、公知の手段が用いられてもよい。 The heating unit 20 may be removable from the bottom of the main body 10. Inside the manufacturing apparatus 1, clinker may be present, which is mainly composed of dissolved inorganic components such as silica and calcium that have cooled. The clinker may impair the performance of the manufacturing apparatus 1, and therefore needs to be removed periodically. If the heating unit 20 is removable, the work of removing the clinker is easy. A known means may be used to remove the heating unit 20 from the bottom of the main body 10.

<着火部>
着火部25は、本体部10の内壁に設けられたバーナーである。着火部25は、加熱部20を加熱し、さらに内部空間10aを温める機能も有する。原料Mの投入前に、加熱部20及び内部空間10aを加熱しておくことで、原料Mの炭化を効率よく行うことができる。内部空間10aは、原料Mの投入前に、少なくとも200℃まで温められることが好ましい。
<Ignition part>
The ignition unit 25 is a burner provided on the inner wall of the main body 10. The ignition unit 25 heats the heating unit 20 and also has a function of warming the internal space 10a. By heating the heating unit 20 and the internal space 10a before the raw material M is charged, the raw material M can be carbonized efficiently. It is preferable that the internal space 10a is heated to at least 200° C. before the raw material M is charged.

着火部25は、加熱部20の上方を加熱することができればよいが、特に頂点20aを含むその近傍を加熱することができる位置に設けられることが好ましい。着火部25は、加熱部20の頂点20aよりも高い位置に設けられることが好ましい。また、着火部25は、投入口11より下方に設けられることが好ましい。着火部25は、一箇所だけではなく、複数箇所に設けられてもよい。 The ignition unit 25 only needs to be able to heat the upper part of the heating unit 20, but is preferably provided at a position where it can heat the area around the apex 20a in particular. The ignition unit 25 is preferably provided at a position higher than the apex 20a of the heating unit 20. The ignition unit 25 is also preferably provided below the input port 11. The ignition unit 25 may be provided at multiple locations, not just one location.

また、着火部25は、製造装置1の運転初期において、分解燃焼ゾーンZ1の原料Mに着火するために用いられる。 The ignition section 25 is also used to ignite the raw material M in the decomposition combustion zone Z1 at the beginning of operation of the manufacturing apparatus 1.

<温度測定部>
温度測定部30は、内部空間10aの温度を測定する。温度測定部30は、第1測定部31と第2測定部32とを有する。
<Temperature measurement part>
The temperature measuring unit 30 measures the temperature of the internal space 10 a. The temperature measuring unit 30 has a first measuring unit 31 and a second measuring unit 32.

第1測定部31は、加熱部20の頂点20aよりも上方且つ投入口11よりも下方に設けられ、分解燃焼ゾーンZ1の温度を測定する。第1測定部31で測定される温度を第1温度T1とする。 The first measuring unit 31 is located above the apex 20a of the heating unit 20 and below the inlet 11, and measures the temperature of the decomposition combustion zone Z1. The temperature measured by the first measuring unit 31 is defined as the first temperature T1.

第2測定部32は、加熱部20の頂点20aの位置よりも下方に設けられ、堆積空間10xの温度を測定する。第2測定部32で測定される温度を第2温度T2とする。 The second measuring unit 32 is provided below the position of the apex 20a of the heating unit 20 and measures the temperature of the deposition space 10x. The temperature measured by the second measuring unit 32 is referred to as the second temperature T2.

図1では、温度測定部30は、本体部10の内壁に設けられることとしている。製造装置1においては、温度測定部30において測定した温度に基づいて、後述の制御部90により各構成をフィードバック制御している。 In FIG. 1, the temperature measuring unit 30 is provided on the inner wall of the main body 10. In the manufacturing device 1, each component is feedback-controlled by the control unit 90 (described later) based on the temperature measured by the temperature measuring unit 30.

製造装置1は、自燃式であり、分解燃焼ゾーンZ1において原料Mに着火する必要がある。一方で、製造装置1では、原料Mが完全に炭化しないように、又は原料Mの表面が過度に炭化され原料Mの内部の熱分解が進んでいないというような偏りを生じないように、反応を制御する必要がある。そのため、製造装置1では、分解燃焼ゾーンZ1の温度が400℃以上800℃以下に制御される。 The manufacturing apparatus 1 is a self-combusting type, and it is necessary to ignite the raw material M in the decomposition combustion zone Z1. On the other hand, in the manufacturing apparatus 1, it is necessary to control the reaction so that the raw material M is not completely carbonized, or so that an imbalance occurs in which the surface of the raw material M is excessively carbonized and the thermal decomposition inside the raw material M does not progress. Therefore, in the manufacturing apparatus 1, the temperature of the decomposition combustion zone Z1 is controlled to be 400°C or higher and 800°C or lower.

また、製造装置1においては、堆積空間10xにおいて原料Mが完全に炭化しないように制御している。そのため、製造装置1では、堆積空間10xの温度を分解燃焼ゾーンZ1よりも低い温度とし、分解燃焼ゾーンZ1よりも低い温度で固形分Sを熱分解する。一例として、原料Mが木質バイオマスである場合、原料Mの反応は、原料Mから水分が抜け、さらに木質バイオマスを構成するヘミセルロースやセルロースの一部が熱分解する程度で留めるよう制御することが好ましい。このような場合、堆積空間10xの温度は、200℃~400℃程度に制御されることが好ましい。 In addition, in the manufacturing apparatus 1, the raw material M is controlled so as not to be completely carbonized in the deposition space 10x. Therefore, in the manufacturing apparatus 1, the temperature of the deposition space 10x is set to a temperature lower than that of the decomposition and combustion zone Z1, and the solid content S is pyrolyzed at a temperature lower than that of the decomposition and combustion zone Z1. As an example, when the raw material M is woody biomass, it is preferable to control the reaction of the raw material M so that moisture is removed from the raw material M and a part of the hemicellulose and cellulose that constitute the woody biomass is pyrolyzed. In such a case, the temperature of the deposition space 10x is preferably controlled to about 200°C to 400°C.

なお、木質バイオマスの主な構成要素は、セルロース、ヘミセルロース及びリグニンである。これらの分解開始温度は、それぞれ約240℃(セルロース)、約180℃(ヘミセルロース)、約420℃(リグニン)である。 The main components of woody biomass are cellulose, hemicellulose, and lignin. The decomposition temperatures of these are approximately 240°C (cellulose), approximately 180°C (hemicellulose), and approximately 420°C (lignin), respectively.

温度測定部30は、通常知られた温度センサを採用することができる。 The temperature measurement unit 30 can be a commonly known temperature sensor.

図1では、第2測定部32を1つのみ示したが、第2測定部32は複数設けられていてもよい。その場合、例えば、第2測定部32を堆積空間10xの異なる高さ位置に設け、複数の高さの温度を測定するようにしてもよい。 In FIG. 1, only one second measuring unit 32 is shown, but multiple second measuring units 32 may be provided. In that case, for example, the second measuring units 32 may be provided at different height positions in the deposition space 10x to measure temperatures at multiple heights.

堆積空間10xにおいては、上方ほど温度が高く、下方ほど温度が低下する。そのため、堆積空間10xの温度を測定し、各構成をフィードバック制御する場合、堆積空間10xの1か所の温度を測定して制御するのではなく、複数個所の温度に基づいて制御することにより、より詳細な情報に基づいた制御が可能となる。 In the deposition space 10x, the temperature is higher at the top and lower at the bottom. Therefore, when measuring the temperature of the deposition space 10x and feedback controlling each component, rather than measuring and controlling the temperature at one point in the deposition space 10x, control based on the temperatures at multiple points is possible, making it possible to control based on more detailed information.

<酸素供給部>
酸素供給部40は、空気供給口13に設けられた送風手段である。酸素供給部40は、ファン41と、本体部10において空気供給口13が設けられた位置の外壁面を覆うカバー42とを有する。ファン41の送風口41aは、カバー42に覆われた空間を介して空気供給口13に接続している。
<Oxygen supply unit>
The oxygen supply unit 40 is a blowing means provided in the air supply port 13. The oxygen supply unit 40 has a fan 41 and a cover 42 that covers the outer wall surface of the main body 10 at the position where the air supply port 13 is provided. An air outlet 41a of the fan 41 is connected to the air supply port 13 via a space covered by the cover 42.

酸素供給部40は、内部空間10aへの空気(酸素)の供給量を制御する。すなわち、空気供給口13aに設けられた酸素供給部40aは、分解燃焼ゾーンZ1への空気(酸素)の供給量を制御する。また、空気供給口13bに設けられた酸素供給部40bは、分解燃焼ゾーンZ1への空気(酸素)の供給量を制御する。 The oxygen supply unit 40 controls the amount of air (oxygen) supplied to the internal space 10a. That is, the oxygen supply unit 40a provided in the air supply port 13a controls the amount of air (oxygen) supplied to the decomposition combustion zone Z1. Also, the oxygen supply unit 40b provided in the air supply port 13b controls the amount of air (oxygen) supplied to the decomposition combustion zone Z1.

これらの酸素供給部40をそれぞれ独立に制御することで、内部空間10aにおける原料Mの燃焼、固形分Sの反応の状態を制御することができる。 By independently controlling each of these oxygen supply units 40, the state of combustion of the raw material M and the reaction of the solid content S in the internal space 10a can be controlled.

<制御部>
制御部90は、温度測定部30の測定温度に基づいて、分解燃焼ゾーンZ1及び堆積空間10xの温度が予め定めた反応温度となるように各構成を制御する。具体的には、制御部90は、酸素供給部40と投入部50とターンテーブル22の少なくともいずれか1つの動作を制御して、第1測定部31で測定される第1温度T1を400℃以上800℃以下に制御する。
<Control Unit>
The control unit 90 controls each component so that the temperatures of the decomposition combustion zone Z1 and the deposition space 10x become predetermined reaction temperatures based on the temperature measured by the temperature measurement unit 30. Specifically, the control unit 90 controls the operation of at least one of the oxygen supply unit 40, the input unit 50, and the turntable 22 to control the first temperature T1 measured by the first measurement unit 31 to be 400° C. or higher and 800° C. or lower.

制御部90は、第1温度T1を500℃以上に制御することが好ましい。また制御部90は、第1温度T1を600℃以下に制御することが好ましい。第1温度T1の上限値と下限値とは任意に組み合わせることができる。 It is preferable that the control unit 90 controls the first temperature T1 to 500°C or higher. It is also preferable that the control unit 90 controls the first temperature T1 to 600°C or lower. The upper and lower limit values of the first temperature T1 can be combined in any manner.

また、制御部90は、酸素供給部40と投入部50とターンテーブル22の少なくともいずれか1つの動作を制御して、第2測定部32で測定される第2温度T2を第1温度T1よりも低い温度に制御する。 The control unit 90 also controls the operation of at least one of the oxygen supply unit 40, the input unit 50, and the turntable 22 to control the second temperature T2 measured by the second measurement unit 32 to a temperature lower than the first temperature T1.

制御部90は、酸素供給部40の動作を制御し、内部空間10aへの空気(酸素)の単位時間当たりの供給量を制御する。これにより、内部空間10aの各部位、特に分解燃焼ゾーンZ1において生じる反応熱を制御し、主として分解燃焼ゾーンZ1の温度を調整することができる。 The control unit 90 controls the operation of the oxygen supply unit 40 and controls the amount of air (oxygen) supplied to the internal space 10a per unit time. This controls the reaction heat generated in each part of the internal space 10a, particularly in the decomposition combustion zone Z1, and mainly adjusts the temperature of the decomposition combustion zone Z1.

制御部90は、投入部50における原料Mの投入速度(単位時間当たりの原料Mの投入量)を制御する。これにより、分解燃焼ゾーンZ1における反応を制御し、主として分解燃焼ゾーンZ1の温度を調整することができる。 The control unit 90 controls the feed rate of the raw material M in the feed unit 50 (the amount of raw material M fed per unit time). This controls the reaction in the decomposition combustion zone Z1, and mainly adjusts the temperature of the decomposition combustion zone Z1.

制御部90は、ターンテーブル22(排出部)の回転速度を制御し、内部空間10aの半炭化物100の排出速度(単位時間当たりの半炭化物100の排出量)を変更する。これにより、主として堆積空間10xの温度を調整することができる。 The control unit 90 controls the rotation speed of the turntable 22 (discharge unit) and changes the discharge speed of the semi-carbonized material 100 from the internal space 10a (the amount of semi-carbonized material 100 discharged per unit time). This makes it possible to adjust the temperature of the deposition space 10x.

製造装置1は、制御部90によりこれらを制御することにより、分解燃焼ゾーンZ1の温度(第1温度T1)及び堆積空間10xの温度(第2温度T2)を制御することができる。これにより、製造装置1は、固形分Sの反応状態を制御し、所望の半炭化物100を得ることができる。 The manufacturing apparatus 1 can control the temperature of the decomposition combustion zone Z1 (first temperature T1) and the temperature of the deposition space 10x (second temperature T2) by controlling these with the control unit 90. This allows the manufacturing apparatus 1 to control the reaction state of the solid content S and obtain the desired semi-carbonized material 100.

制御部90としては、上記のような制御が可能であれば、シーケンス制御により、予め定めた測定温度(第1温度T1、第2温度T2)の基準値に従って、酸素供給部40と投入部50とターンテーブル22の少なくともいずれか1つの動作を制御する構成であってもよい。このような制御部90は、PLC(Programmable Logic Controller)と称される。このような制御部90では、測定温度に従って、各構成の自動制御が可能となる。 If the control unit 90 is capable of the above-mentioned control, it may be configured to control the operation of at least one of the oxygen supply unit 40, the input unit 50, and the turntable 22 according to predetermined reference values of the measured temperatures (first temperature T1, second temperature T2) by sequence control. Such a control unit 90 is called a PLC (Programmable Logic Controller). Such a control unit 90 enables automatic control of each component according to the measured temperature.

また、制御部90としては、測定温度(第1温度T1、第2温度T2)に基づいて作業者が各構成の制御条件を入力する構成であってもよい。 The control unit 90 may also be configured so that an operator inputs the control conditions for each component based on the measured temperatures (first temperature T1, second temperature T2).

このような製造装置1は、次のように動作する。
まず、製造装置1の運転初期には、着火部25により加熱部20が加熱される。また、投入部50により内部空間10aに投入される原料Mも、着火部25により着火される。これらにより、分解燃焼ゾーンZ1が加熱され、原料Mが分解燃焼し始める。原料Mの分解燃焼で生じる熱は、分解燃焼ゾーンZ1を熱する熱源として利用される。
Such a manufacturing apparatus 1 operates as follows.
First, at the beginning of the operation of the manufacturing apparatus 1, the heating section 20 is heated by the ignition section 25. The raw material M fed into the internal space 10a by the feeding section 50 is also ignited by the ignition section 25. As a result, the decomposition and combustion zone Z1 is heated, and the raw material M begins to decompose and burn. The heat generated by the decomposition and combustion of the raw material M is used as a heat source for heating the decomposition and combustion zone Z1.

また、製造装置1の連続運転時には、分解燃焼ゾーンZ1にさらに投入された原料Mは、着火部25により着火することなく、分解燃焼ゾーンZ1において燃焼している原料Mから燃え移り着火する。 In addition, when the manufacturing apparatus 1 is in continuous operation, raw material M further added to the decomposition combustion zone Z1 is not ignited by the ignition unit 25, but is ignited by the combustion of raw material M burning in the decomposition combustion zone Z1.

分解燃焼ゾーンZ1において原料Mは、着火し分解燃焼するとともに、原料Mの中心まで加熱される。 In the decomposition and combustion zone Z1, the raw material M is ignited and decomposed and burned, and is heated to the center of the raw material M.

分解燃焼して生じる固形分Sは、着火した状態で分解燃焼ゾーンZ1から堆積空間10xに移動し、堆積する。堆積空間10xにおいて、固形分Sは加熱部20から加熱され、分解燃焼が進行する。固形分Sは、堆積空間10xを降下しながら分解燃焼し、熱分解ガスGを放出する。生じた熱分解ガスGは、堆積空間10xから分解燃焼ゾーンZ1に上昇し、分解燃焼ゾーンZ1において一部燃焼する。熱分解ガスGの分解燃焼で生じる熱は、分解燃焼ゾーンZ1を熱する熱源として利用される。 The solid matter S generated by decomposition and combustion moves in an ignited state from the decomposition and combustion zone Z1 to the accumulation space 10x and accumulates. In the accumulation space 10x, the solid matter S is heated by the heating section 20, and decomposition and combustion proceeds. The solid matter S decomposes and burns as it descends through the accumulation space 10x, releasing pyrolysis gas G. The generated pyrolysis gas G rises from the accumulation space 10x to the decomposition and combustion zone Z1, where it is partially combusted. The heat generated by the decomposition and combustion of the pyrolysis gas G is used as a heat source to heat the decomposition and combustion zone Z1.

分解燃焼ゾーンZ1では、分解燃焼で酸素を消費している。そのため、分解燃焼ゾーンZ1の下方である堆積空間10xには、分解燃焼ゾーンZ1の上方に位置する酸素供給部40aから酸素が供給されにくい。これにより、堆積空間10xは、下方ほど酸素が欠乏した空間となっている。また、堆積空間10xは、分解燃焼ゾーンZ1に近い上方ほど高温であり、相対的に上方よりも下方の方が低温の温度分布となっている。 In the decomposition combustion zone Z1, oxygen is consumed by decomposition combustion. Therefore, oxygen is not easily supplied from the oxygen supply unit 40a located above the decomposition combustion zone Z1 to the deposition space 10x below the decomposition combustion zone Z1. As a result, the deposition space 10x is a space with a shortage of oxygen toward the bottom. Also, the deposition space 10x has a temperature distribution in which the temperature is higher toward the top, closer to the decomposition combustion zone Z1, and is relatively lower toward the bottom than toward the top.

このような空間に堆積する固形分Sは、堆積空間10xを下方に移動する過程において消火されるとともに熱分解する。これにより、固形分Sは、半炭化物100となる。 The solid matter S that accumulates in such a space is extinguished and thermally decomposed as it moves downward through the accumulation space 10x. As a result, the solid matter S becomes semi-carbonized matter 100.

半炭化物100は、ターンテーブル22の回転により移動し、排出口12から排出される。 The semi-carbide material 100 moves as the turntable 22 rotates and is discharged from the discharge port 12.

連続運転中の製造装置1において、分解燃焼ゾーンZ1における原料Mの分解燃焼は、分解燃焼ゾーンZ1の温度により制御される。分解燃焼ゾーンZ1の温度は、投入部50による原料Mの投入速度と、酸素供給部40aによる空気の供給量とにより制御される。 During continuous operation of the manufacturing apparatus 1, the decomposition and combustion of the raw material M in the decomposition and combustion zone Z1 is controlled by the temperature of the decomposition and combustion zone Z1. The temperature of the decomposition and combustion zone Z1 is controlled by the feed rate of the raw material M through the feed section 50 and the amount of air supplied by the oxygen supply section 40a.

堆積空間10xにおける固形分Sの分解燃焼は、堆積空間10xの温度により制御される。堆積空間10xの温度は、堆積空間10xに供給される固形分Sの供給速度(すなわち、投入部50による原料Mの投入速度)と、ターンテーブル22による半炭化物100の排出速度とにより制御される。 The decomposition and combustion of the solid content S in the deposition space 10x is controlled by the temperature of the deposition space 10x. The temperature of the deposition space 10x is controlled by the supply rate of the solid content S supplied to the deposition space 10x (i.e., the input rate of the raw material M by the input section 50) and the discharge rate of the semi-carbonized material 100 by the turntable 22.

製造装置1においては、分解燃焼ゾーンZ1の温度及び堆積空間10xの温度を上述のように制御することにより、好適に半炭化物100を製造することができる。 In the manufacturing apparatus 1, the temperature of the decomposition combustion zone Z1 and the temperature of the deposition space 10x are controlled as described above, so that the semi-carbide 100 can be suitably manufactured.

堆積空間10xでは200℃~400℃程度の低温雰囲気で固形分Sを熱分解させ、炭化を進めている。通常、このような温度で固形分Sを熱分解させると、煤やタールが分解生成物として生じる。このような分解生成物は、配管の閉塞を生じさせる原因となり得るため、従来の設備では、上述のような低温雰囲気での炭化は困難であった。 In the deposition space 10x, the solid content S is pyrolyzed in a low-temperature atmosphere of about 200°C to 400°C to proceed with carbonization. Normally, when the solid content S is pyrolyzed at such temperatures, soot and tar are generated as decomposition products. These decomposition products can cause blockages in the piping, so with conventional equipment, carbonization in the above-mentioned low-temperature atmosphere was difficult.

これに対して製造装置1は自燃式を採用し、分解燃焼ゾーンZ1や二次燃焼ゾーンZ2において熱分解ガスGを燃焼させている。そのため、上記煤やタールは、分解燃焼ゾーンZ1や二次燃焼ゾーンZ2において燃焼して消費される。これにより、製造装置1においては、分解生成物による配管の閉塞を抑制することができる。 In response to this, the manufacturing apparatus 1 employs a spontaneous combustion system, and the pyrolysis gas G is burned in the decomposition combustion zone Z1 and the secondary combustion zone Z2. Therefore, the soot and tar are burned and consumed in the decomposition combustion zone Z1 and the secondary combustion zone Z2. This makes it possible to prevent the clogging of piping by decomposition products in the manufacturing apparatus 1.

このような製造装置1において、半炭化物100を得るための反応熱の多くは、原料Mの燃焼及び熱分解ガスの燃焼によって生じた熱を利用している。そのため、従来のロータリーキルン型の製造装置と比べ、反応に必要なエネルギーを少なく抑えることができる。 In this type of manufacturing apparatus 1, most of the reaction heat required to obtain the semi-carbide 100 is generated by using the heat generated by the combustion of the raw material M and the combustion of the pyrolysis gas. Therefore, the energy required for the reaction can be reduced compared to conventional rotary kiln-type manufacturing apparatuses.

したがって、以上のような構成の製造装置1においては、従来よりも少ないエネルギーで半炭化物を製造できる半炭化物の製造装置となる。 Therefore, the manufacturing device 1 configured as described above is a semi-carbide manufacturing device that can produce semi-carbide with less energy than conventional methods.

[半炭化物]
図2は、製造装置1で製造する半炭化物100の一例を示す模式図であり、概略断面図である。図2では、説明を容易にするために半炭化物100の断面形状を円形としているが、これに限らない。半炭化物100の形状は、原料Mの形状に基づいて種々の形状を採用し得る。
[Semi-carbide]
Fig. 2 is a schematic diagram and a schematic cross-sectional view showing an example of the semi-carbide 100 produced by the production apparatus 1. In Fig. 2, the cross-sectional shape of the semi-carbide 100 is circular for ease of explanation, but is not limited thereto. The shape of the semi-carbide 100 may be various shapes based on the shape of the raw material M.

図2に示すように、半炭化物100は、原料よりは熱分解が進んでいるが炭化可能な有機物が残存するコア100aと、主として炭化物で構成されたシェル100bとを有する。本実施形態の半炭化物100は、上述した製造装置1で製造される。製造の過程において一度原料の表面が着火し、その後消火するため、半炭化物100は、表面ほど炭化が進み、内部ほど有機物が残存するという構成となっている。 As shown in FIG. 2, the semi-carbonized material 100 has a core 100a that has been pyrolyzed more than the raw material but still contains carbonizable organic matter, and a shell 100b that is mainly composed of charcoal. The semi-carbonized material 100 of this embodiment is manufactured by the manufacturing apparatus 1 described above. During the manufacturing process, the surface of the raw material ignites once and then the fire is extinguished, so that the semi-carbonized material 100 is structured such that the surface is more carbonized and the interior is where most of the organic matter remains.

シェル100bは、コア100aを完全に覆っていてもよい。また、シェル100bは、コア100aの一部を覆い、コア100aの残部がシェル100bから露出していてもよい。 The shell 100b may completely cover the core 100a. Alternatively, the shell 100b may cover only a portion of the core 100a, with the remainder of the core 100a exposed from the shell 100b.

シェル100bが炭化物であるため、半炭化物100は原料Mと比べると水をはじき易く、吸湿し難い。そのため、半炭化物100は、燃料として保存しやすく、燃焼を阻害する水分を含みにくい。そのため、半炭化物100は、屋外に放置したとしても、原料Mと比べると雨や霜に由来する水分を吸収し難く、取り扱いが容易である。 Because the shell 100b is a carbide, the semi-carbide 100 repels water and absorbs moisture less easily than the raw material M. Therefore, the semi-carbide 100 is easy to store as fuel and does not absorb moisture that inhibits combustion. Therefore, even if left outdoors, the semi-carbide 100 is less likely to absorb moisture from rain or frost than the raw material M, making it easier to handle.

例えば、原料Mとして、おが粉を固めた木質ペレットを用いる場合、原料Mのままでは水分を含むと原料Mが膨張して崩壊し、おが粉に戻ってしまうおそれがある。一方で、木質ペレットから得られる半炭化物100では、水分を吸収し難く、型崩れを抑制できる。 For example, when wood pellets made from solidified sawdust are used as raw material M, if raw material M is left as is and absorbs moisture, it may expand and collapse, returning to sawdust. On the other hand, semi-carbonized material 100 obtained from wood pellets is less likely to absorb moisture, and deformation can be suppressed.

図2では、半炭化物100について、コア100aとシェル100bとが明確に分離する構成として示しているがこれに限らない。半炭化物100は、シェル100bを有さず、コア100aのみであってもよい。この場合、表面から中心に向けて均一に半炭化されていてもよい。また、半炭化物100は、中心よりも表面ほど炭化処理が進み、中心から表面に向けて炭化状態に勾配を有する状態であってもよい。 In FIG. 2, the semi-carbonized material 100 is shown as having a configuration in which the core 100a and the shell 100b are clearly separated, but this is not limited thereto. The semi-carbonized material 100 may have only the core 100a without the shell 100b. In this case, the semi-carbonized material may be uniformly semi-carbonized from the surface toward the center. Alternatively, the semi-carbonized material 100 may be in a state in which the carbonization process is more advanced toward the surface than toward the center, with a gradient in the carbonization state from the center toward the surface.

半炭化物100は、原料と比べて質量が減少しており、エネルギー密度が向上している。例えば、原料Mが木質チップの場合、原料Mのエネルギー密度は10MJ/kg程度、原料Mが木質ペレットの場合、原料Mのエネルギー密度は15MJ/kg程度である。一方、これらの木質の原料を上述の製造装置1で熱処理し、原料の質量の20~30%を減少させると、得られた半炭化物100では、エネルギー密度が19~23MJ/kgにまで高まる。 The semi-carbonized material 100 has a reduced mass and improved energy density compared to the raw material. For example, when raw material M is wood chips, the energy density of raw material M is approximately 10 MJ/kg, and when raw material M is wood pellets, the energy density of raw material M is approximately 15 MJ/kg. On the other hand, when these wood raw materials are heat-treated in the above-mentioned manufacturing device 1 and the mass of the raw material is reduced by 20-30%, the energy density of the resulting semi-carbonized material 100 increases to 19-23 MJ/kg.

原料Mに対する半炭化物100の質量減少率は、原料Mの材料と、半炭化物100の目標エネルギー密度と、に基づいて適宜設定するとよい。 The mass reduction rate of the semi-carbide 100 relative to the raw material M may be set appropriately based on the material of the raw material M and the target energy density of the semi-carbide 100.

半炭化物100は、ハードグローブ粉砕性指数(HGI)が20以上50以下である。HGIは、JIS M 8801に準拠して測定することができる。 Semi-carbide 100 has a Hardgrove Grindability Index (HGI) of 20 or more and 50 or less. HGI can be measured in accordance with JIS M 8801.

半炭化物100は、シェル100bが炭化物であり、原料と比べて水分や油分が減少しているため、表面が炭化していない原料(例えば、木質バイオマス)と比べると硬く、脆い。このような半炭化物100は、通常知られたミルで粉砕可能である。 The semi-carbonized material 100 has a shell 100b made of carbonized material and has less moisture and oil than the raw material, so it is harder and more brittle than raw materials (e.g., woody biomass) whose surfaces are not carbonized. Such semi-carbonized material 100 can be pulverized using a commonly known mill.

通常、火力発電の燃料として用いられる石炭のHGIは、40~70程度である。石炭火力発電では、石炭を効率よく燃焼させるため、ボイラーに投入する前の石炭を、100μm程度にまでミル粉砕して用いている。上述のように半炭化物100を石炭と混合して火力発電の燃料とする場合、半炭化物100についても、石炭と同様に粉砕可能であることが求められる。 Typically, the HGI of coal used as fuel for thermal power generation is around 40 to 70. In coal-fired power generation, in order to burn the coal efficiently, the coal is milled to around 100 μm before being fed into the boiler. As described above, when semi-carbide 100 is mixed with coal to be used as fuel for thermal power generation, semi-carbide 100 is required to be pulverizable in the same way as coal.

本実施形態の半炭化物100は、HGIが20以上50以下である。このようなHGIを有する半炭化物100は、石炭を粉砕する既存設備で粉砕可能である。そのため、半炭化物100は、半炭化物100と石炭との混合物を、通常用いられる石炭粉砕用のミルで石炭と同等の操作にて粉砕することができる。このような性質から、半炭化物100は、既存設備を有効利用して粉砕可能であり、火力発電の燃料として好適に採用可能となる。 The semi-carbide 100 of this embodiment has an HGI of 20 or more and 50 or less. Semi-carbide 100 having such an HGI can be pulverized using existing equipment for pulverizing coal. Therefore, a mixture of semi-carbide 100 and coal can be pulverized in a commonly used coal pulverizing mill in the same manner as coal. Due to these properties, semi-carbide 100 can be pulverized using existing equipment effectively, making it suitable for use as fuel for thermal power generation.

以上のような構成の半炭化物100は、発電用燃料に適した燃料となる。 The semi-carbide 100 configured as described above is suitable as fuel for power generation.

[火力発電燃料]
本実施形態の火力発電燃料は、上述の半炭化物100と石炭の混合物である。火力発電燃料は、混合物における半炭化物100の割合が、10質量%以上30質量%以下である。
[Fuel for thermal power generation]
The thermal power generation fuel of this embodiment is a mixture of the semi-carbide 100 and coal. The thermal power generation fuel has a ratio of the semi-carbide 100 in the mixture of 10 mass % to 30 mass %.

[発電方法]
本実施形態の発電方法は、上述の半炭化物100と石炭とを混合し上述の火力発電燃料を得る工程と、得られた火力発電燃料を燃焼させて火力発電を行う工程と、を有する。
[Power generation method]
The power generation method of the present embodiment includes a step of mixing the semi-carbonized material 100 with coal to obtain the fuel for thermal power generation, and a step of burning the fuel for thermal power generation to generate thermal power.

火力発電燃料を得る工程においては、得られる火力発電燃料における半炭化物100の割合を、10質量%以上30質量%以下として半炭化物100と石炭とを混合することとしてもよい。 In the process of obtaining fuel for thermal power generation, the ratio of semi-carbide 100 in the obtained fuel for thermal power generation may be set to 10% by mass or more and 30% by mass or less, and the semi-carbide 100 may be mixed with coal.

火力発電燃料を得る工程では、半炭化物100と石炭との混合物を得る工程と、混合物を粉砕する工程と、を有することとしてもよい。 The process for obtaining fuel for thermal power generation may include a process for obtaining a mixture of semi-carburized material 100 and coal, and a process for crushing the mixture.

以上のような構成の火力発電燃料及び発電方法によれば、化石燃料に由来する二酸化炭素排出量を減らし、カーボンニュートラルに近づけることが可能となる。 The thermal power generation fuel and power generation method configured as described above can reduce carbon dioxide emissions derived from fossil fuels and bring us closer to carbon neutrality.

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計、仕様等に基づき種々変更可能である。 The above describes preferred embodiments of the present invention with reference to the attached drawings, but the present invention is not limited to these examples. The shapes and combinations of the components shown in the above examples are merely examples, and various modifications can be made based on the design, specifications, etc., without departing from the spirit of the present invention.

1…製造装置、10…本体部、10a…内部空間、12…排出口、20…加熱部、20a…頂点、21…軸、30…着火部、40,40a,40b…酸素供給部、50…温度測定部、90…制御部、100…半炭化物、L…中心軸、M…原料 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Manufacturing device, 10... Main body part, 10a... Internal space, 12... Discharge port, 20... Heating part, 20a... Apex, 21... Shaft, 30... Ignition part, 40, 40a, 40b... Oxygen supply part, 50... Temperature measurement part, 90... Control part, 100... Half carbide, L... Central axis, M... Raw material

Claims (3)

鉛直方向に延び、原料を熱処理する内部空間を有する円筒状の本体部と、
前記原料を加熱する加熱部と、
前記内部空間の温度を測定する温度測定部と、
前記内部空間に酸素を供給する酸素供給部と、
前記内部空間に前記原料を投入する投入部と、
前記内部空間から前記原料が処理されて生じる生成物を排出する排出部と、
前記酸素供給部と前記投入部と前記排出部との動作を制御する制御部と、を有し、
前記本体部は、前記加熱部の上方において前記原料を投入する投入口と、前記内部空間の下方において前記生成物を排出する排出口と、を有し、
前記投入部は、前記投入口に接続され、前記原料の投入速度を制御し、
前記排出部は、前記排出口から排出される前記生成物の排出速度を制御し、
前記加熱部は、上端が閉じた筒状の部材であり、前記内部空間の下方に設けられ、
前記本体部と前記加熱部とは、前記本体部の中心軸と同軸に配置され且つ前記本体部の径方向において離間し、
前記温度測定部は、前記加熱部の上方且つ前記投入口よりも下方に設けられた第1測定部と、
前記加熱部の頂点位置よりも下方に設けられた第2測定部と、を有し、
前記制御部は、前記投入部と前記酸素供給部と前記排出部との動作を制御して、前記第1測定部で測定される第1温度を400℃以上800℃以下に制御し、且つ前記第2測定部で測定される第2温度を前記第1温度よりも低い温度に制御する半炭化物の製造装置。
A cylindrical main body portion extending in a vertical direction and having an internal space for heat-treating a raw material;
A heating unit for heating the raw material;
A temperature measuring unit for measuring the temperature of the internal space;
an oxygen supply unit that supplies oxygen to the internal space;
An input section for inputting the raw material into the internal space;
A discharge section that discharges a product generated by processing the raw material from the internal space;
A control unit that controls the operation of the oxygen supply unit, the input unit, and the discharge unit,
The main body has an inlet for introducing the raw material above the heating unit and an outlet for discharging the product below the internal space,
The feeding unit is connected to the feeding port and controls a feeding speed of the raw material;
The discharge unit controls a discharge rate of the product discharged from the discharge port,
The heating unit is a cylindrical member having a closed upper end and is provided below the internal space,
The main body portion and the heating portion are arranged coaxially with a central axis of the main body portion and are spaced apart from each other in a radial direction of the main body portion,
The temperature measurement unit includes a first measurement unit provided above the heating unit and below the input port;
A second measurement unit is provided below the apex position of the heating unit,
The control unit controls the operation of the input unit, the oxygen supply unit, and the discharge unit to control the first temperature measured by the first measurement unit to be greater than or equal to 400°C and less than or equal to 800°C, and to control the second temperature measured by the second measurement unit to be a temperature lower than the first temperature.
前記本体部の内半径と前記加熱部の外半径の差が300mm以下である請求項1に記載の半炭化物の製造装置。 The semi-carbide manufacturing device according to claim 1, wherein the difference between the inner radius of the main body and the outer radius of the heating section is 300 mm or less. 前記制御部は、前記第2温度を200℃~400℃に制御する請求項1または2に記載の半炭化物の製造装置。The apparatus for manufacturing semi-carbide according to claim 1 or 2, wherein the control unit controls the second temperature to be in the range of 200°C to 400°C.
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