JP2018115307A - バイオマス用二連結半炭化方法、バイオマス用二連結半炭化システム - Google Patents
バイオマス用二連結半炭化方法、バイオマス用二連結半炭化システム Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】空気を遮断した状態で、加熱することにより、常温から始めて250℃程度乃至300℃程度へ、バイオマスを、昇温する第一半炭化工程と、空気を遮断した状態で、250℃程度乃至300℃程度で、30分乃至4時間保持することにより、第一半炭化工程から排出されるバイオマスを、半炭化する第二半炭化工程と、第二半炭化工程から排出される半炭化物を、冷却して回収する冷却工程と、第一半炭化工程から発生する熱分解ガスと、第二半炭化工程から発生する熱分解ガスと、を燃焼する燃焼工程と、第一半炭化工程と、第二半炭化工程と、において、燃焼工程から発生する熱を、利用する熱利用工程と、を有するバイオマス用二連結半炭化方法。
【選択図】図1
Description
広く知られているように、木質系バイオマスを炭化することにより、エネルギー利用しやすくなる。例えば、木質系バイオマスを、窯に入れて、400℃から1000℃で蒸し焼きにして、炭を作ることは昔から広く行われている。
間接加熱により、空気を遮断した状態で、400℃以下で、木質系バイオマスを炭化することを半炭化と称する。半炭化による生成物を、半炭化物と称する。
保存状態等が変化すると、木質系バイオマスに含まれる水分量は変化する。
木質系バイオマスに含まれる水分が蒸発し、木質系バイオマス温度が、半炭化温度まで昇温されるのに、時間を要するため、半炭化時間は15分程度以下である。
従来の半炭化方法によれば、均質な半炭化物を製造するために、半炭化温度を、精密に制御しなければならなかった。
木質系バイオマスの保存状態等により、含水率は変動する。含水率が変動すれば、木質系バイオマスに含まれる水分を蒸発するために、必要な熱量も変動する。
木質系バイオマスに含まれる水分を蒸発させるために必要な熱量よりも、供給熱量が多いと、半炭化温度が上昇し、木質系バイオマスに含まれる水分を蒸発させるために必要な熱量よりも、供給熱量が少ないと、半炭化温度が低下する。
木質系バイオマスの含水率変動に応じて、供給熱量を精密に制御して、半炭化温度を精密に制御するのは困難である。
第二半炭化装置に、外熱式ロータリーキルン、外熱式スクリューコンベア等を用いて良い。
発明者らは、半炭化温度250℃乃至300℃で、半炭化時間30分乃至4時間で、木質系バイオマスを半炭化すると、従来の半炭化方法により得られる半炭化物と、同様の特性を有する半炭化物を製造できることを、見出した。
発明者らは、半炭化温度250℃乃至300℃で、半炭化時間30分乃至4時間で、木質系バイオマスを半炭化する場合、半炭化時間を制御することにより、半炭化物の特性を制御できることを、見出した。
250℃乃至300℃で、スギ木部を半炭化した場合の、半炭化時間と残留重量率を、表2に示す。
熱は高温部から低温部へ流れる。流れる熱量は、高温部と低温部の温度差に比例する。
外熱式ロータリーキルンまたは外熱式スクリューコンベア等において、半炭化のために利用できる熱量は、燃焼ガス温度と、半炭化温度と、の温度差に比例する。
本発明方法によれば、従来の半炭化温度よりも低い、半炭化温度250℃乃至300℃で、半炭化することにより、従来の半炭化方法において半炭化のために利用できる熱量よりも多い熱量を、半炭化のために利用できる。したがって、エネルギー利用効率が高い。
発明者らは、半炭化温度が低い場合、半炭化温度が変化しても、炭化物特性は、それほど変化しないことを、見出した。
例えば、半炭化温度250℃で、半炭化時間15分程度で、スギを半炭化する場合、半炭化温度が1℃変化すると、残留重量率は約0.06%変化する。一方、前述のように、半炭化温度350℃で、半炭化時間15分程度で、スギを半炭化する場合、半炭化温度が1℃上昇すると、残留重量率が0.5%以上減少する。
従来の半炭化方法によれば、半炭化温度350℃乃至400℃で、半炭化時間15分程度以下で、半炭化温度を精密に制御しなければならなかった。
本発明のバイオマス用二連結半炭化方法によれば、半炭化温度250℃乃至300℃で、半炭化時間が30分乃至4時間で、半炭化温度の精密制御が不要である。
以下、本発明の第一実施形態のバイオマス用二連結炭化方法について図面を参照して詳細に説明する。
以下、本発明の第二実施形態のバイオマス用二連結炭化装置について図面を参照して詳細に説明する。
第一半炭化用熱ガス19は、第一半炭化装置外筒と第一半炭化装置内筒との間の空間104へ供給される。
第一半炭化装置内筒102Bを回転させて、木質系バイオマス2を運搬してもよい。
第一半炭化装置内筒102Bの中にスクリューコンベア等を設置して、木質系バイオマス2を運搬してもよい。
第一温度測定装置119と、第一流量調整装置116とは、電気的に接続されており、第一半炭化用熱ガス19の流量を調整できる。
第二半炭化用熱ガス21は、第二半炭化装置外筒と第二半炭化装置内筒との間の空間109へ供給される。
第二半炭化装置内筒105Bを回転させて、半炭化温度まで昇温された木質系バイオマス6を運搬してもよい。
第二半炭化装置内筒105Bの中にスクリューコンベア等を設置して、半炭化温度まで昇温された木質系バイオマス6を運搬してもよい。
第二温度測定装置120と、流量調整装置118とは、電気的に接続されており、第二半炭化用熱ガス21の流量を調整できる。
冷却水110は、水冷ジャケット113へ供給される。
運搬装置111は、スクリューコンベア等でよい。
2 木質系バイオマス
3 第一半炭化工程
5 熱分解ガス
6 半炭化温度まで昇温された木質系バイオマス
7 連結工程
8 第二半炭化工程
10 半炭化物
11 熱分解ガス
12 冷却工程
13 常温に冷却された半炭化物
14 燃焼工程
15 燃焼用空気
16 補助燃料
17 熱ガス
18 第一分配工程
19 第一半炭化用熱ガス
20 第二分配工程
21 第二半炭化用熱ガス
22 温度が低下した第一半炭化用熱ガス
23 温度が低下した第二半炭化用熱ガス
24 熱ガス処理工程
25 排ガス
101 バイオマス用二連結半炭化装置
102A 第一半炭化装置外筒
102B 第一半炭化装置内筒
103 第一半炭化装置
104 第一半炭化装置外筒と第一半炭化装置内筒との間の空間
105A 第二半炭化装置外筒
105B 第二半炭化装置内筒
107 連結装置
108 第二半炭化装置
109 第二半炭化装置外筒と第二半炭化装置内筒との間の空間
110 冷却水
111 運搬装置
112 冷却装置
113 水冷ジャケット
114 燃焼装置
115 第一ファン
116 第一流量調整装置
117 第二ファン
118 第二流量調整装置
119 第一温度測定装置
120 第二温度測定装置
124 熱ガス処理装置
Claims (4)
- 空気を遮断した状態で、常温から始めて250℃程度乃至300℃程度へ、バイオマスを昇温する第一半炭化工程と、
空気を遮断した状態で、250℃程度乃至300℃程度で、30分乃至4時間保持することにより、前記第一半炭化工程から排出されるバイオマスを半炭化する第二半炭化工程と、
前記第二半炭化工程から排出される半炭化物を、冷却して回収する冷却工程と、
前記第一半炭化工程において発生する熱分解ガスと、前記第二半炭化工程において発生する熱分解ガスと、補助燃料と、を燃焼する燃焼工程と、
前記第一半炭化工程と、前記第二半炭化工程と、において、前記燃焼工程において発生する熱を利用する熱利用工程と、
を有することを特徴とするバイオマス用二連結半炭化方法。 - 空気を遮断した状態で、常温から始めて250℃程度乃至300℃程度へ、バイオマスを昇温する第一半炭化装置と、
空気を遮断した状態で、250℃程度乃至300℃程度で、30分乃至4時間保持することにより、前記第一半炭化装置から排出されるバイオマスを半炭化する第二半炭化装置と、
前記第二半炭化装置から排出される半炭化物を、冷却して回収する冷却装置と、
前記第一半炭化装置において発生する熱分解ガスと、前記第二半炭化装置において発生する熱分解ガスと、補助燃料と、を燃焼する燃焼装置と、
前記第一半炭化装置と、前記第二半炭化装置と、において、前記燃焼装置において発生する熱を利用する熱利用装置と、
を有することを特徴とするバイオマス用二連結半炭化システム。 - 内部温度を250℃程度乃至300℃程度に保ち、
空気を遮断した状態で、
装置内部で、バイオマスを移動させながら、
バイオマス中の水分を蒸発させて、
常温から始めて250℃程度乃至300℃程度へ、
バイオマスを昇温する、
請求項2に記載の、第一半炭化装置。 - 内部温度を250℃程度乃至300℃程度に保ち、
空気を遮断した状態で、
装置内部で、移動させながら、
30分程度乃至4時間程度、バイオマスを保持することにより、
請求項2と、請求項3と、に記載の第一半炭化装置から排出されるバイオマスを半炭化する、
請求項2に記載の、第二半炭化装置。
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