JP5501643B2

JP5501643B2 - Biomass coal production method and biomass coal production apparatus used therefor

Info

Publication number: JP5501643B2
Application number: JP2009071481A
Authority: JP
Inventors: 啓二戸村; 敏彦岩▲崎▼; 展夫高須
Original assignee: JFE Steel Corp; JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; JFE Engineering Corp
Priority date: 2009-03-24
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2029-03-24
Also published as: JP2010222471A

Description

本発明は、バイオマスを炭化してバイオマス炭を製造する方法およびこれに用いるバイオマス炭の製造装置に関する。 The present invention relates to a method for producing biomass coal by carbonizing biomass and a biomass coal production apparatus used therefor.

昨今、地球温暖化防止の観点からＣＯ₂排出量削減が緊急の課題である。ＣＯ₂排出量削減の方法として、インプットの炭素量を削減する、アウトプットのＣＯ₂を回収する、従来の石炭・石油等をカーボンフリーの炭素源に代替する等の技術開発が行われている。カーボンフリーの炭素源としてはバイオマスが知られている。バイオマスとしては、建築家屋の解体で発生する木材廃棄物、製材所発生の木質系廃棄物、森林等での剪定廃棄物、農業系廃棄物などがある。その処理利用方法としては、埋立て、放置、焼却、燃料等が主なものである。また、燃料利用を目的としたバイオ燃料作物も知られている。 In recent years, reducing CO ₂ emissions is an urgent issue from the viewpoint of preventing global warming. As a method of reducing CO ₂ emissions, technological developments such as reducing the amount of input carbon, recovering output CO ₂ , and replacing conventional coal and oil with carbon-free carbon sources are being carried out. . Biomass is known as a carbon-free carbon source. Biomass includes timber waste generated by demolishing houses, wood-based waste generated by sawmills, pruning waste in forests, agricultural waste, and the like. As the processing and utilization methods, landfill, neglect, incineration, fuel, etc. are the main ones. Biofuel crops intended for fuel use are also known.

一方で、このようなバイオマスを熱分解して可燃性ガスや炭化物（バイオマス炭）を製造して再利用する技術も知られている。 On the other hand, a technology is also known in which such biomass is pyrolyzed to produce a flammable gas or carbide (biomass charcoal) for reuse.

特許文献１には、バイオマスを加熱乾留することにより得られる炭化物に対し、加熱時に発生する揮発分を循環吸収させて高発熱量炭化物を製造する方法として、バイオマスを２００〜５００℃で加熱乾留することにより得られる炭化物と揮発分とを分離回収した後、冷却により生成した液状揮発分に１２０〜３５０℃の炭化物を浸漬して、揮発分を吸収させる高発熱量炭化物の製造方法や、バイオマスを２００〜５００℃で加熱乾留することにより得られる炭化物と揮発分とを分離回収した後、ガス状の揮発分に２５０℃以下に冷却した炭化物を接触させて、水より高沸点の揮発分を吸収させる高発熱量炭化物の製造方法などが記載されている。また、バイオマスを２００〜５００℃で加熱乾留することにより得られる炭化物と揮発分とを分離回収し、冷却した揮発分に冷却した炭化物を接触させた後、１２０〜３５０℃で加熱することにより水分を除去して高発熱量炭化物を製造する方法も記載されている。 In Patent Document 1, biomass is heated and distilled at 200 to 500 ° C. as a method for producing a high calorific value carbide by circulating and absorbing volatile matter generated during heating with respect to carbide obtained by heating and distillation of biomass. After separating and recovering the resulting carbide and volatile matter, the method of producing a high calorific value carbide that absorbs the volatile matter by immersing the carbide at 120 to 350 ° C. in the liquid volatile matter generated by cooling, and the biomass After separating and recovering the carbide and volatile matter obtained by heating and distilling at 200 to 500 ° C, the volatile matter having a boiling point higher than that of water is absorbed by contacting the gaseous volatile matter with the carbide cooled to 250 ° C or lower. A method for producing a high calorific value carbide is described. Moreover, after separating and recovering the carbide and volatile matter obtained by heating and distilling the biomass at 200 to 500 ° C., bringing the cooled carbide into contact with the cooled volatile matter, and then heating at 120 to 350 ° C., moisture is obtained. A method for producing a high calorific value carbide by removing the carbon is also described.

特許文献２には、有機物を燃焼用空気の非供給下で熱分解して無定形炭素（炭化物）を生成し、熱分解途上の有機物から発生する可燃性ガスと気体状のタールとを含む未処理ガスを、高温で無定形炭素に流通させて、タールをほぼ完全に熱分解してタールが除去された処理ガスを得る有機物の処理方法が記載されている。特許文献２においては熱分解炉としてロータリーキルンを用い、ロータリーキルンの出口付近で有機物の熱分解で発生したガスを炭化物に接触させてタールの分解を行なうものである。この技術は、炭化物にタールを接触させて、１０００℃付近の高温でタールを分解して可燃性ガスを得ようとするものである。 Patent Document 2 discloses that an organic substance is pyrolyzed without supplying combustion air to produce amorphous carbon (carbide), and contains an inflammable gas generated from the organic substance being pyrolyzed and a gaseous tar. An organic treatment method is described in which a treatment gas is passed through amorphous carbon at a high temperature, and tar is almost completely pyrolyzed to obtain a treatment gas from which the tar has been removed. In Patent Document 2, a rotary kiln is used as a pyrolysis furnace, and gas generated by pyrolysis of organic matter is brought into contact with carbides in the vicinity of the outlet of the rotary kiln to decompose tar. In this technique, tar is brought into contact with a carbide, and the tar is decomposed at a high temperature around 1000 ° C. to obtain a combustible gas.

バイオマスを乾留、あるいは熱分解して炭化物を得るためには、上記のように炭化炉が使用される。運転方式、炉の形式や形状などで、バッチ方式、連続式に分類され、ロータリーキルン方式、流動層方式等による各種の炉が炭化炉として使用されている。特許文献３には、竪型炉を用いてバイオマスの乾燥、揮発、燃焼、炭化及び揮発を一貫して行わせ、連続的に活性炭を製造する技術が記載されている。特許文献３に記載の竪型炉では、バイオマスを加熱反応させる高温ガスを空気と共に上方から下方に流動させることにより、安定した炭化反応を炉横断面にわたって均一に発生させることができるとされている。 In order to obtain a carbide by dry distillation or pyrolysis of biomass, a carbonization furnace is used as described above. Depending on the operation method, furnace type and shape, etc., it is classified into a batch method and a continuous method, and various furnaces using a rotary kiln method, a fluidized bed method, etc. are used as carbonization furnaces. Patent Document 3 describes a technique for continuously producing activated carbon by continuously performing drying, volatilization, combustion, carbonization and volatilization of biomass using a vertical furnace. In the vertical furnace described in Patent Document 3, it is said that a stable carbonization reaction can be uniformly generated across the cross section of the furnace by flowing a high-temperature gas for heating and reacting biomass with air from above to below. .

また加熱熱源としてはバイオマス乾留により得られる発生ガス、タールを燃焼させ、それを熱源とすることが知られている。加熱の方式としては、バイオマスを前記燃焼ガスなどの高温ガスで直接加熱する方式（熱風循環式）や、ロータリーキルン等のように炉外部から間接加熱する方式（外熱式）、炉内部で発生ガスを燃焼させ直接加熱する方式（内熱式）がある。 As a heating heat source, it is known that the generated gas and tar obtained by biomass dry distillation are burned and used as a heat source. As a heating method, biomass is heated directly with a high-temperature gas such as the combustion gas (hot air circulation type), indirectly heated from the furnace such as a rotary kiln (external heating type), or gas generated inside the furnace. There is a system (internal heat type) that burns and directly heats the gas.

特開２００３−２１３２７３号公報JP 2003-213273 A 特許第３７８１３７９号公報Japanese Patent No. 3781379 特開平１１−２７８８２２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-278822

竪型炉は熱伝達に優れ、装置をコンパクトにできるという特徴がある。竪型炉でバイオマス等を炭化して炭化物を製造する際に、炉下部から無酸素の高温ガスを送風して内容物を加熱することが一般的であるが、上向きのガス流であると炭化物の種類によっては荷下がり悪く、炉内で炭化物が棚つりするという問題がある。 A vertical furnace is characterized by excellent heat transfer and compact equipment. When carbonizing biomass etc. in a vertical furnace to produce carbide, it is common to heat the contents by blowing an oxygen-free high temperature gas from the bottom of the furnace, but if the gas flow is upward, the carbide Depending on the type, there is a problem that unloading is bad and carbides are suspended in the furnace.

しかし特許文献３に記載の炉のように、下向きのガス流を形成する炉を用いる場合には、炉下部では炭化物温度、ガス温度共に高くなり、高温炭化物の切り出しが難しいという問題がある。 However, when using a furnace that forms a downward gas flow like the furnace described in Patent Document 3, both the carbide temperature and the gas temperature are high at the lower part of the furnace, and it is difficult to cut out the high-temperature carbide.

また一方で、竪型炉内では炭化物の生成と同時にガス、タール等も発生する。これらのガスやタールも有効利用することは可能であるので、特許文献２に記載の技術のように積極的にガス化を促進する場合もあるが、炭化物の製造という観点では、原料中の炭素分がガスやタール化することで、炭化物の収率が低下することになる。特許文献２に記載のように１０００℃近い温度でタールを熱分解すると、ほとんどがガスに転化し、タールから得られる炭化物の収率はせいぜい数ｍａｓｓ％である。 On the other hand, gas, tar, etc. are generated simultaneously with the generation of carbides in the vertical furnace. Since these gases and tars can also be used effectively, there is a case where gasification is actively promoted as in the technique described in Patent Document 2, but from the viewpoint of carbide production, When the component is gasified or tarred, the yield of the carbide decreases. When tar is pyrolyzed at a temperature close to 1000 ° C. as described in Patent Document 2, most of the tar is converted to gas, and the yield of carbide obtained from tar is at most several mass%.

炭化物であるバイオマス炭の収率を向上させるために、上記の特許文献１に記載のようにバイオマスの炭化時に発生するタールやガスを炭化物に吸収させる方法がある。特許文献１に記載の方法でバイオマス炭を製造すると、バイオマス炭の収率は付着したタール等の分だけ向上するが、液状揮発分を吸収させる方法で得られる炭化物の表面は粘着性で、取り扱いが困難なものであると考えられる。また、タールの発熱量は低いことが知られている。一般的に、バイオマスを熱分解して得られるタールとは、熱分解して得られる液体を言うものであるが、バイオマスの炭化物の発熱量が約３０ＭＪ／ｋｇであるのに対し、タールは最大約１０ＭＪ／ｋｇであり重油の半分以下である。また、バイオマスを熱分解して炭化物が得られる際に、バイオマス中の酸素分の多くはタール分や揮発分としてバイオマスから脱離するために、一般的には、炭化物中の酸素含有率は１０ｍａｓｓ％未満であるのに対し、タール中の酸素含有率は２０ｍａｓｓ％を超え、４０ｍａｓｓ％近くなる場合もある。酸素分の高い、反応性の高いタールは発火性も高く、安全上の問題もある。 In order to improve the yield of biomass charcoal, which is a carbide, there is a method in which tar or gas generated during carbonization of biomass is absorbed by the carbide as described in Patent Document 1 above. When biomass charcoal is produced by the method described in Patent Document 1, the yield of biomass charcoal is improved by the amount of attached tar, etc., but the surface of the carbide obtained by the method of absorbing liquid volatiles is sticky and handled Is considered difficult. Moreover, it is known that the calorific value of tar is low. Generally, tar obtained by pyrolyzing biomass refers to a liquid obtained by pyrolyzing, but the calorific value of biomass carbide is about 30 MJ / kg, whereas tar is the largest. About 10 MJ / kg and less than half of heavy oil. Further, when biomass is obtained by pyrolyzing biomass, most of the oxygen content in the biomass is desorbed from the biomass as tar content or volatile content. Therefore, in general, the oxygen content in the carbide is 10 mass. In contrast, the oxygen content in tar exceeds 20 mass% and may be close to 40 mass%. Tar with high oxygen content and high reactivity is highly ignitable and has safety problems.

以上のように、タール分は炭化物と比較すると、酸素含有率が高く、発熱量が低く、高粘性で、反応性が高く安定性が低いため、バイオマス炭に付着させることはバイオマス炭の品質を低下させることになる。 As described above, the tar content has a higher oxygen content, lower calorific value, higher viscosity, higher reactivity and lower stability compared to carbides. Will be reduced.

したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、下向きのガス流を形成するダウンフローの竪型炉を用いてバイオマスを炭化してバイオマス炭を製造する際に、炉から排出されるバイオマス炭の温度を従来よりも低温化でき、バイオマス炭の収率を向上可能であって、しかもバイオマス炭の品質の低下の少ない、バイオマス炭の製造方法およびこれに用いるバイオマス炭の製造装置を提供することにある。 Accordingly, the object of the present invention is to solve such problems of the prior art and to discharge biomass from a furnace when carbonizing biomass using a downflow vertical furnace that forms a downward gas flow to produce biomass coal. Biomass coal production method and biomass coal production apparatus used therefor, which can lower the temperature of biomass coal to be produced and can improve the yield of biomass coal, and further reduce the quality of biomass coal. Is to provide.

このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）竪型炉内に熱風を吹き込むことでバイオマスを炭化してバイオマス炭を製造する方法であって、
前記竪型炉の頂部または側方上部からバイオマスを投入し、
前記竪型炉の頂部または側方上部から熱風を吹き込み、
前記竪型炉の前記熱風の吹き込み位置より下方である側方中段から前記炭化の際に発生するタールを含有する排出ガスを排出し、
前記炭化の際に発生する排出ガス中のタールの少なくとも一部を前記竪型炉に吹き込むことを特徴とする、バイオマス炭の製造方法。
（２）炭化の際に発生する排出ガス中のタールの少なくとも一部を熱風とともに竪型炉に吹き込むことを特徴とする、（１）に記載のバイオマス炭の製造方法。
（３）竪型炉の底部または側方下部から冷却用ガスを供給することを特徴とする（１）または（２）に記載のバイオマス炭の製造方法。
（４）炭化の際に発生するタールの一部を冷却用ガスとともに炉内に供給することを特徴とする（３）に記載のバイオマス炭の製造方法。
（５）炭化の際に発生するタールを含有する排出ガスから前記タールを分離して、竪型炉に吹き込むことを特徴とする（１）ないし（４）のいずれかに記載のバイオマス炭の製造方法。
（６）炭化の際に発生するタールを含有する排出ガスを空気比１未満で燃焼させて、熱風として竪型炉に吹き込むことを特徴とする（１）ないし（５）のいずれかに記載のバイオマス炭の製造方法。
（７）竪型炉を用いてバイオマスを炭化してバイオマス炭を製造する装置であって、
前記竪型炉の頂部または側方上部にバイオマスの投入口を有し、
前記竪型炉の頂部または側方上部に熱風の吹き込み口を有し、
前記竪型炉の前記熱風の吹き込み口より下方である側方中段に排出ガスの排出口を有し、前記排出ガスの少なくとも一部を空気比１未満で燃焼させる部分燃焼機を有することを特徴とする、バイオマス炭の製造装置。
（８）排出ガスから少なくともガス成分とタールとを分離する、分離機を有することを特徴とする、（７）に記載のバイオマス炭の製造装置。 The features of the present invention for solving such problems are as follows.
(1) A method for producing biomass charcoal by carbonizing biomass by blowing hot air into a vertical furnace,
Biomass is charged from the top or side upper part of the vertical furnace,
Hot air is blown from the top or side upper part of the vertical furnace,
Discharging exhaust gas containing tar generated during the carbonization from a lateral middle stage below the hot air blowing position of the vertical furnace,
A method for producing biomass charcoal, characterized in that at least a part of tar in exhaust gas generated during the carbonization is blown into the vertical furnace.
(2) The method for producing biomass coal according to (1), wherein at least a part of tar in exhaust gas generated during carbonization is blown into a vertical furnace together with hot air.
(3) The method for producing biomass charcoal according to (1) or (2), wherein a cooling gas is supplied from the bottom or the lower side of the vertical furnace.
(4) The method for producing biomass charcoal according to (3), wherein a part of tar generated during carbonization is supplied into the furnace together with a cooling gas.
(5) Production of biomass coal according to any one of (1) to (4), wherein the tar is separated from exhaust gas containing tar generated during carbonization and blown into a vertical furnace Method.
(6) Exhaust gas containing tar generated during carbonization is burned at an air ratio of less than 1, and blown into a vertical furnace as hot air, according to any one of (1) to (5) A method for producing biomass charcoal.
(7) An apparatus for carbonizing biomass using a vertical furnace to produce biomass charcoal,
Having a biomass inlet at the top or side top of the vertical furnace,
A hot air blowing port at the top or side upper part of the vertical furnace,
The vertical furnace includes a partial combustor having a discharge port for exhaust gas in a lateral middle stage below the hot air blowing port of the vertical furnace and combusting at least a part of the exhaust gas at an air ratio of less than 1. An apparatus for producing biomass charcoal.
(8) The apparatus for producing biomass charcoal according to (7), comprising a separator that separates at least a gas component and tar from the exhaust gas.

本発明によれば、下向きのガス流を形成する竪型炉を用いて、バイオマスを炭化してバイオマス炭を効率的に製造することができ、バイオマス炭の収率を向上させることが可能となる。製造されるバイオマス炭の品質も、タールが単に付着したバイオマス炭に比べて向上する。また炉から排出されるバイオマス炭の温度も低温化する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, using a vertical furnace which forms a downward gas flow, biomass can be carbonized and biomass coal can be produced efficiently, and the yield of biomass coal can be improved. . The quality of the biomass charcoal produced is also improved compared to biomass charcoal with tar simply attached. The temperature of biomass coal discharged from the furnace is also lowered.

また、タールが有効利用され、タール処理の負担も軽減する。乾留生成物を軽質化でき、排ガス処理工程も軽減可能となる。これにより、バイオマスの再利用が促進されて、ＣＯ₂排出量削減に貢献できる。 Moreover, tar is effectively used, and the burden of tar treatment is reduced. The dry distillation product can be lightened and the exhaust gas treatment process can be reduced. Thereby, the reuse of biomass is promoted, and it can contribute to CO ₂ emission reduction.

本発明のバイオマス炭の製造装置の一実施形態を示す図。The figure which shows one Embodiment of the manufacturing apparatus of biomass charcoal of this invention. 本発明のバイオマス炭の製造装置の他の一実施形態を示す図。The figure which shows other one Embodiment of the manufacturing apparatus of biomass charcoal of this invention. 本発明のバイオマス炭の製造装置の他の一実施形態を示す図。The figure which shows other one Embodiment of the manufacturing apparatus of biomass charcoal of this invention.

バイオマスとは、ある一定量集積した動植物資源とこれを起源とする廃棄物の総称（ただし、化石資源を除く）であり、本発明で用いるバイオマスには、農業系、林業系、畜産系、水産系、廃棄物系等の、熱分解して炭化物を生成するあらゆるバイオマスを用いることができる。有効発熱量の高いバイオマスを用いることが好ましく、木質系バイオマスを用いることが好ましい。木質系バイオマスとしては、パルプ黒液、チップダスト等の製紙副産物、樹皮、のこ屑等の製材副産物、枝、葉、梢、端尺材等の林地残材、スギ、ヒノキ、マツ類等の除間伐材、食用菌類の廃ホダ木等の特用林産からのもの、シイ、コナラ、マツ等の薪炭林、ヤナギ、ポプラ、ユーカリ、マツ等の短伐期林業等の林業系バイオマスや、市町村の街路樹、個人宅の庭木等の剪定枝条等の一般廃棄物や、国や県の街路樹、企業の庭木等の剪定枝条、建設・建築廃材等の産業廃棄物等が挙げられる。農業系バイオマスに分類される、廃棄物・副産物を発生源とする籾殻、麦わら、稲わら、サトウキビカス、パームヤシ等や、エネルギー作物を発生源とする米糠、菜種、大豆等の農業系バイオマスの一部も木質系バイオマスとして好適に用いることができる。 Biomass is a general term for a certain amount of accumulated animal and plant resources and wastes originating from them (excluding fossil resources). The biomass used in the present invention includes agricultural, forestry, livestock, and fisheries. Any biomass that is pyrolyzed to produce carbide, such as a system or a waste system, can be used. It is preferable to use biomass having a high effective calorific value, and it is preferable to use woody biomass. Woody biomass includes papermaking by-products such as pulp black liquor and chip dust, lumber by-products such as bark and sawdust, forest land remnants such as branches, leaves, treetops, and end mills, cedar, cypress, pine, etc. Forest products such as thinned timber, edible fungi from special forest products such as hodwood, firewood charcoal such as shii, konara, pine, forestry biomass such as willow, poplar, eucalyptus, pine, etc. General waste such as pruned branches of garden trees in private houses, pruned branches of country and prefectures, pruned branches of garden trees of companies, industrial waste such as construction and building waste, and the like. Agricultural biomass is classified as agricultural biomass, such as rice husk, wheat straw, rice straw, sugarcane cass, palm palm, etc., which originates from waste and by-products, and rice biomass, rapeseed, soybean, etc., which originates from energy crops. The part can also be suitably used as woody biomass.

本発明では、炭化炉として竪型炉を用いてバイオマスを炭化して、炭化物であるバイオマス炭を製造する。竪型炉としては、シャフト炉を用いることが好適である。 In this invention, biomass is carbonized using a vertical furnace as a carbonization furnace, and biomass charcoal which is a carbide | carbonized_material is manufactured. As the vertical furnace, a shaft furnace is preferably used.

バイオマスを炭化する際の炭化とは、空気（酸素）の供給を遮断または制限して加熱し、気体（木ガスとも呼ばれる）、液体（タール）、固体（炭）の生成物を得る技術を言う。加熱温度、加熱時間を変化させることで、得られる気体、液体、固体の成分や割合が変化する。本発明では炭化の際に発生する排出ガス中のタールを気体とともに回収し、そのタールの少なくとも一部を熱風とともに、バイオマスの炭化を行なう竪型炉に吹き込むことで、タールをバイオマス炭に付着させ、さらにタールの炭化物をバイオマス炭上に析出させて、バイオマス炭の収率を向上させる。バイオマスの炭化で生成したタールが再度竪型炉内で炭化されてバイオマス炭上に析出することで、バイオマス炭はタールが付着しただけの状態に比べて、より酸素含有率が低く、発熱量が高くなり、反応性が低く発火性も低下して安全性が高まり、品質が向上する。ここで、本発明のバイオマス炭は従来のタールを付着させないバイオマス炭と同様の３０ＭＪ／ｋｇ程度の発熱量が得られることになるが、例えば特許文献１に示すような方法でタールを付着させると、タールの発熱量が１０ＭＪ／ｋｇ程度であることから、特許文献１における実施例のエネルギー収率向上の割合からタールの付着量を想定して計算すると、１４〜２０ＭＪ／ｋｇ程度の発熱量しか得られないことになる。仮に、特許文献１において、付着したタールがバイオマスを熱分解して得られる液体を静置あるいは蒸留によって褐色透明な液（酢液）を分離して除いた黒褐色の高粘性の液状物であったとしても、酢液が除去されたタールの発熱量は最大約２０ＭＪ／ｋｇとなり、結果としてバイオマス炭の発熱量は２３〜２７ＭＪ／ｋｇにとどまる。 Carbonization when biomass is carbonized refers to a technology that heats by blocking or limiting the supply of air (oxygen) to obtain products of gas (also called wood gas), liquid (tar), and solid (charcoal). . By changing the heating temperature and the heating time, the components and ratios of the obtained gas, liquid, and solid change. In the present invention, tar in exhaust gas generated during carbonization is recovered together with gas, and at least a part of the tar is blown into a vertical furnace for carbonizing biomass together with hot air so that the tar adheres to biomass coal. Further, tar carbide is deposited on the biomass charcoal to improve the biomass charcoal yield. The tar produced by carbonization of biomass is again carbonized in the vertical furnace and deposited on the biomass charcoal, so that the biomass charcoal has a lower oxygen content and a calorific value than the state where the tar is only attached. Higher, less reactive and less ignitable, increasing safety and improving quality. Here, the biomass charcoal of the present invention can obtain a calorific value of about 30 MJ / kg, which is the same as that of the biomass charcoal to which conventional tar is not adhered. For example, when tar is adhered by the method shown in Patent Document 1 Since the calorific value of tar is about 10 MJ / kg, the calorific value of about 14 to 20 MJ / kg is calculated when the amount of tar adhering is calculated from the rate of improvement in the energy yield of the examples in Patent Document 1. It will not be obtained. Temporarily, in patent document 1, the adhering tar was a black brown high-viscosity liquid product obtained by separating and removing a liquid obtained by thermally decomposing biomass by standing or distillation to separate a brown transparent liquid (vinegar liquid). However, the calorific value of tar from which the vinegar has been removed is about 20 MJ / kg at maximum, and as a result, the calorific value of biomass charcoal remains at 23 to 27 MJ / kg.

上記のようにバイオマスを炭化してバイオマス炭を製造するために、本発明では竪型炉の頂部または側方上部（以下、頂部または側方上部を総称して「上部」と記す）からバイオマスを投入して炉内に充填層を形成し、竪型炉の上部から熱風を吹き込みバイオマスを炭化し、竪型炉の側方中間部から炭化の際に発生するタールを含有する排出ガスを排出し、このタールの少なくとも一部を熱風とともに竪型炉に吹き込みながらバイオマスの炭化を行なう。タールが付着および／または炭化物として析出したバイオマス炭を竪型炉の底部または側方下部（以下、底部または側方下部を総称して「下部」と記す）から排出する。熱風を吹き込む位置が炉の上部であり、発生ガスが炉の側方中間部から排出されるため、炉内には下向きのガス流れが形成される。発生ガスの排出口は熱風の吹き込み位置より下方とする。バイオマスは熱風の顕熱によって炭化される。炉の側方中間部から排出ガスが排出されるので、バイオマス炭は炉の下部に向かって移動しながら冷却される。なお、ここで側方上部とは竪型炉の高さ方向で上半分の側部を指すが、上方１／４以上であると更に良い。同様に、側方下部とは竪型炉の高さ方向で下半分の側部を指すが、下方１／４以下であると更に良い。 In order to carbonize biomass as described above to produce biomass charcoal, in the present invention, biomass is obtained from the top or side upper part of the vertical furnace (hereinafter, the top part or side upper part is collectively referred to as “upper part”). To form a packed bed in the furnace, blown hot air from the top of the vertical furnace to carbonize the biomass, and discharge the exhaust gas containing tar generated during carbonization from the side intermediate part of the vertical furnace. The biomass is carbonized while blowing at least a part of the tar into the vertical furnace together with hot air. The biomass charcoal in which tar adheres and / or precipitates as carbides is discharged from the bottom or side lower part of the vertical furnace (hereinafter, the bottom or side lower part is collectively referred to as “lower part”). The position where hot air is blown is in the upper part of the furnace, and the generated gas is discharged from the side intermediate part of the furnace, so that a downward gas flow is formed in the furnace. The generated gas outlet is located below the hot air blowing position. Biomass is carbonized by sensible heat of hot air. Since the exhaust gas is discharged from the side intermediate part of the furnace, the biomass coal is cooled while moving toward the lower part of the furnace. In addition, although a side upper part points out the upper half side part in the height direction of a vertical furnace here, it is still more preferable that it is 1/4 or more upper. Similarly, the side lower part refers to the lower half side part in the vertical direction of the vertical furnace, but it is better if it is 1/4 or less below.

タールは排出ガスから分離して、少なくともその一部を竪型炉に吹き込む。吹き込む方法は任意であるが、竪型炉の上部空間内に吹き込むことが好ましい。タールを熱風に混合することで熱風とともに吹き込むようにすると、タールが炭化物に転化する効率が高くなり、また設備的にも簡便で好ましい。または、タールを含有する排出ガスのまま部分燃焼させて、少なくともその一部を熱風として用いることで、熱風とともに吹き込むことができる。 Tar is separated from the exhaust gas and at least part of it is blown into the vertical furnace. Although the blowing method is arbitrary, it is preferable to blow into the upper space of the vertical furnace. When the tar is mixed with hot air and blown together with the hot air, the efficiency of conversion of the tar into carbide is increased, and the facility is simple and preferable. Or it can blow in with a hot air by carrying out partial combustion with the exhaust gas containing tar, and using at least one part as a hot air.

尚、熱風は任意の発生源のものを用いることが可能であり、熱風炉等で発生させた熱風を用いることも、排出ガスからタールや水を分離したものを部分燃焼させたものを循環して用いることも、排出ガスをそのまま部分燃焼させたものを循環して用いることもできる。 Note that hot air from any source can be used, and hot air generated in a hot air furnace or the like can also be used to circulate a part of tar or water separated from exhaust gas and partially combusted. It is also possible to circulate and use exhaust gas partially burned as it is.

竪型炉中のバイオマス炭は切り出しまでにある程度は冷却されるが、高温ではあるため、切り出して排出したバイオマス炭は冷却することが好ましい。この冷却を容易にするために、竪型炉の下部から炉内に冷却用ガスを供給することが好ましい。冷却用ガスとしては、排出ガスを循環して使用することが好ましく、排出ガスからタールや酢液を分離した残部のガスを部分燃焼させたものの一部を冷却して用いることもできる。冷却用ガスも、空気（酸素）の供給を遮断または制限したものである必要がある。 The biomass charcoal in the vertical furnace is cooled to some extent by the time it is cut out, but since it is at a high temperature, it is preferable to cool the biomass charcoal that has been cut out and discharged. In order to facilitate this cooling, it is preferable to supply a cooling gas into the furnace from the lower part of the vertical furnace. As the cooling gas, it is preferable to circulate the exhaust gas, and it is also possible to use a part of the remaining gas obtained by partial combustion of the remaining gas obtained by separating tar and vinegar from the exhaust gas. The cooling gas also needs to be blocked or restricted from supplying air (oxygen).

上記の冷却用ガスには、バイオマスの炭化の際に発生したタールの一部を混合し、竪型炉内に冷却用ガスとともにタールを供給することが好ましい。冷却されるバイオマス炭にタールが付着し、バイオマス炭の収率が向上する。熱風とともに吹き込まれるタールに比較するとその割合は少ないが、冷却用ガスとともに供給されたタールの一部も、炉内で炭化されてバイオマス炭上に析出する。排出ガスを循環して冷却用ガスに使用する場合には、タールは予め冷却用ガスに混合されている状態で吹込まれることになる。 It is preferable that a part of tar generated during carbonization of biomass is mixed with the cooling gas, and the tar is supplied into the vertical furnace together with the cooling gas. Tar adheres to the biomass charcoal to be cooled, improving the yield of biomass charcoal. Although the ratio is small compared with the tar blown with hot air, a part of the tar supplied with the cooling gas is also carbonized in the furnace and deposited on the biomass coal. When the exhaust gas is circulated and used as the cooling gas, tar is blown in a state of being mixed with the cooling gas in advance.

熱風や冷却用ガスとともに吹込まれるタールには、外部発生のタールを追加することも可能である。外部発生のタールとしては、炭化する余地のある、バイオマス由来のタールを用いることが好ましく、バイオマスを７００℃以下で熱分解して発生するタールを用いることが特に好ましい。 It is also possible to add externally generated tar to the tar injected together with hot air or cooling gas. As the tar generated externally, it is preferable to use biomass-derived tar that has room for carbonization, and it is particularly preferable to use tar generated by pyrolyzing biomass at 700 ° C. or lower.

排出ガスの残部は、燃料として用いることや、別途燃焼機等で燃焼させて、高温の廃ガスとして、熱回収やバイオマスの乾燥用などに利用することができる。 The remainder of the exhaust gas can be used as fuel, or separately burned by a combustor or the like, and used as high-temperature waste gas for heat recovery or biomass drying.

竪型炉中のバイオマスの充填層の高さ（排出ガス排出位置から充填層表面までの高さ）は、２ｍ以上、１５ｍ未満とすることが好ましい。バイオマスが加熱される部分の高さが低すぎると、熱交換が非効率で、タールによる収率向上の効果も少ない。一方で、バイオマスが加熱される部分の高さが高すぎると、圧力損失が大きくなりすぎ、設備コストが増大する。 The height of the packed bed of biomass in the vertical furnace (the height from the exhaust gas discharge position to the packed bed surface) is preferably 2 m or more and less than 15 m. If the height of the portion where the biomass is heated is too low, the heat exchange is inefficient and the effect of improving the yield due to tar is small. On the other hand, if the height of the portion where the biomass is heated is too high, the pressure loss becomes too large and the equipment cost increases.

本発明の一実施形態を図１を用いて説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

炭化炉１０には、上部から原料１が供給され、熱風４が供給される。熱風４には、タール５を混合することが出来る。また、冷風６が冷風入口１１から炉内に供給される。冷風６には、タール７を混合することが出来る。熱風４および冷風６は、炉内充填物の燃焼を招かず、炭化させるために無酸素或いは低酸素（例えば、１ｖｏｌ％未満）である。 The carbonization furnace 10 is supplied with the raw material 1 from above and is supplied with hot air 4. The hot air 4 can be mixed with tar 5. Further, the cold air 6 is supplied from the cold air inlet 11 into the furnace. Tar 7 can be mixed with the cold air 6. The hot air 4 and the cold air 6 do not cause combustion of the filling in the furnace and are oxygen-free or low-oxygen (for example, less than 1 vol%) for carbonization.

原料１は、炉内で充填層１２を形成し、熱風４により加熱されることで炭化され、炭化後に冷風６により冷却され、下部の切り出し装置１３から炭化物２となって排出される。冷風入口１１に回転機構等を設置することで、炭化物の切り出しを促すことが出来る。発生ガスは、ほぼ無酸素状態であり、タールが混入している。 The raw material 1 forms a packed bed 12 in a furnace, is carbonized by being heated by hot air 4, is cooled by cold air 6 after carbonization, and is discharged as carbide 2 from a lower cutting device 13. By installing a rotation mechanism or the like at the cold air inlet 11, it is possible to promote the cutting of the carbide. The generated gas is almost oxygen-free and contains tar.

一方、充填層から発生した排出ガス３は、炉中段部より排出される。排出ガス３が排出される際に、充填層構成粒子が随伴されないように、例えば図１に示したように炉の形状を工夫して、空間部分８から発生ガス３を排出されることが好ましい。同時に、充填層構成粒子の棚つりを防止するために、充填層に絞り部が出来ないような形状にすることが好ましい。 On the other hand, the exhaust gas 3 generated from the packed bed is discharged from the middle stage of the furnace. When the exhaust gas 3 is exhausted, the generated gas 3 is preferably exhausted from the space portion 8 by devising the shape of the furnace, for example, as shown in FIG. . At the same time, in order to prevent shelf-packing of the packed bed constituent particles, it is preferable that the packed bed has a shape that does not have a narrowed portion.

原料１の形態としては、充填層のガス流通に支障が生じないような形態、すなわち５ｍｍ〜２００ｍｍ程度が主体（９０ｍａｓｓ％以上）の大きさの塊状物とすることが好ましい。なお、ここでの粒径は、２００ｍｍ以下とは目開きが２００ｍｍの篩を通過する篩下であり、５ｍｍ以上とは５ｍｍの篩の篩上の状態を言う。 As the form of the raw material 1, it is preferable that the raw material 1 has a form that does not hinder the gas flow in the packed bed, that is, a mass having a size of about 5 mm to 200 mm (90 mass% or more) as a main component. In addition, as for the particle size here, 200 mm or less means the sieving which passes a 200 mm sieve, and 5 mm or more means the state on the sieve of a 5 mm sieve.

原料１が炭化炉１０に供給される際に、充填層１２の上面はある程度ならされた平坦化状態とすることが好ましい。これは、ガスの偏流を防ぎ効率的な炭化を実現するためである。 When the raw material 1 is supplied to the carbonization furnace 10, it is preferable that the upper surface of the packed bed 12 is in a flattened state with a certain level. This is to prevent gas drift and realize efficient carbonization.

熱風４の温度は５００〜１２００℃として炉に吹き込むものとする。吹き込み温度が低すぎると原料の炭化が十分に進まず、高すぎると炭化物の収率が低下する上に、設備がコスト高になるためである。好ましくは６００〜１２００℃であり、更に好ましくは６００〜１１００℃である。 The temperature of the hot air 4 shall be 500-1200 degreeC, and shall blow in a furnace. This is because if the blowing temperature is too low, the carbonization of the raw material does not proceed sufficiently, and if it is too high, the yield of the carbide decreases and the cost of the equipment increases. Preferably it is 600-1200 degreeC, More preferably, it is 600-1100 degreeC.

充填層１２中段の排出ガス３の出口付近の炭化物温度は３００〜７００℃程度とする。温度が低すぎると炭化が十分に進まず、高すぎると炭化物の収率が低下する上に、設備がコスト高になるためである。好ましくは４００〜７００℃であり、更に好ましくは４００〜６００℃である。 The carbide temperature in the vicinity of the outlet of the exhaust gas 3 in the middle of the packed bed 12 is about 300 to 700 ° C. This is because if the temperature is too low, carbonization does not proceed sufficiently, and if it is too high, the yield of the carbide decreases and the cost of the equipment increases. Preferably it is 400-700 degreeC, More preferably, it is 400-600 degreeC.

充填層１２中段の排出ガス３の出口付近の炭化物温度は３００〜８００℃程度であり、好ましくは４００〜６００℃程度である。温度が低すぎると炭化が十分に進まず、高すぎると炭化物の収率が低下したり設備がコスト高になるためである。 The carbide temperature near the outlet of the exhaust gas 3 in the middle of the packed bed 12 is about 300 to 800 ° C, preferably about 400 to 600 ° C. This is because if the temperature is too low, the carbonization does not proceed sufficiently, and if it is too high, the yield of the carbide decreases and the cost of the equipment increases.

冷風６は、２００℃以下の温度で送風することが好ましい。温度が高すぎると冷却が効率的でないためである。 The cold air 6 is preferably blown at a temperature of 200 ° C. or lower. This is because cooling is not efficient when the temperature is too high.

切り出し装置１３で切り出される際に、水冷ジャケットなどの間接冷却或いは水噴霧による直接冷却により安全な温度で炭化物２を切り出すことが出来る。 When being cut out by the cutting device 13, the carbide 2 can be cut at a safe temperature by indirect cooling such as a water cooling jacket or direct cooling by water spray.

熱風４には、タール５を混合することができる。タール５には排出ガス３から分離したものを使用することが好ましい。熱風４にタール５を混合することにより、タール５の一部が炭化物２に付着して、炭化物として回収されるようになるため、炭化物２の収率が向上できる。 The hot air 4 can be mixed with tar 5. The tar 5 is preferably separated from the exhaust gas 3. By mixing the tar 5 with the hot air 4, a part of the tar 5 adheres to the carbide 2 and is recovered as a carbide. Therefore, the yield of the carbide 2 can be improved.

冷風６には、タール７を混合することができ、タール７には排出ガス３から分離したものを使用することが出来る。冷風６にタール７を混合することにより、タール７の一部が炭化物２に付着して、炭化物として回収されるようになるため、炭化物２の収率が向上できる。 The cold air 6 can be mixed with tar 7, and the tar 7 can be separated from the exhaust gas 3. By mixing the tar 7 with the cold air 6, a part of the tar 7 adheres to the carbide 2 and is recovered as a carbide, so that the yield of the carbide 2 can be improved.

タール５あるいはタール７は、充填層１２内の炭化物に吸着することで炭化物２の収率向上に寄与する。そして、タール５あるいは７は、充填層１２内で熱分解してチャー分が生成し、即ち炭化物となる。タール７には、炉内で熱分解してチャー分を生成するもの以外に、炭化物に付着したまま炉外に排出されるものもある。 The tar 5 or the tar 7 contributes to an improvement in the yield of the carbide 2 by adsorbing to the carbide in the packed bed 12. The tar 5 or 7 is pyrolyzed in the packed bed 12 to generate a char component, that is, a carbide. Some tars 7 are discharged outside the furnace while adhering to the carbide, in addition to those that are pyrolyzed in the furnace to produce char.

タール５あるいはタール７は、図示したように熱風４や冷風６と混合され炉内に供給されるが、熱風や冷風と混合させずに炉内に直接供給しても良い。 The tar 5 or the tar 7 is mixed with the hot air 4 or the cold air 6 and supplied into the furnace as shown in the figure, but may be directly supplied into the furnace without being mixed with the hot air or the cold air.

冷風６は、図示したように炉下部から冷風入口１１を通して供給されるが、炉の横からノズルを使って供給されるようにしても良い。 The cold air 6 is supplied from the lower part of the furnace through the cold air inlet 11 as shown in the figure, but may be supplied from the side of the furnace using a nozzle.

本発明の他の一実施形態を図２を用いて説明する。 Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

炭化炉１０には、上部から原料１が供給され、炉内で充填層１２を形成し、熱風４により加熱されることで炭化され、炭化後に冷風６により冷却され、炉下部から炭化物２となって排出される。一方、充填層から発生した排出ガス３は、炉中段部より排出される。排出ガス３には、ガス、タール、酢液が含まれる。 The carbonization furnace 10 is supplied with the raw material 1 from the upper part, forms a packed bed 12 in the furnace, is carbonized by heating with hot air 4, is cooled by cold air 6 after carbonization, and becomes carbide 2 from the lower part of the furnace. Discharged. On the other hand, the exhaust gas 3 generated from the packed bed is discharged from the middle stage of the furnace. The exhaust gas 3 includes gas, tar, and vinegar.

原料１が炭化炉１０に供給される際に、充填層１２の上面はある程度ならされて平坦であることが好ましい。これは、ガスの偏流を防ぎ効率的な炭化を実現するためである。 When the raw material 1 is supplied to the carbonization furnace 10, the upper surface of the packed bed 12 is preferably smoothed to a certain extent and flat. This is to prevent gas drift and realize efficient carbonization.

熱風４の温度は５００〜１２００℃とする。温度が低すぎると原料の炭化が十分に進まず、高すぎると炭化物の収率が低下する上に、設備がコスト高になるためである。好ましくは６００〜１１００℃とする。 The temperature of the hot air 4 is set to 500 to 1200 ° C. This is because if the temperature is too low, the carbonization of the raw material does not proceed sufficiently, and if it is too high, the yield of the carbide decreases and the cost of the equipment increases. Preferably it is set to 600-1100 degreeC.

充填層中段の排出ガス３の出口付近の炭化物温度は３００〜７００℃程度とする。温度が低すぎると炭化が十分に進まず、高すぎると炭化物の収率が低下する上に、設備がコスト高になるためである。好ましくは４００〜７００℃であり、更に好ましくは４００〜６００℃である。 The carbide temperature near the outlet of the exhaust gas 3 in the middle stage of the packed bed is about 300 to 700 ° C. This is because if the temperature is too low, carbonization does not proceed sufficiently, and if it is too high, the yield of the carbide decreases and the cost of the equipment increases. Preferably it is 400-700 degreeC, More preferably, it is 400-600 degreeC.

冷風６は、２００℃以下の温度で送られる。好ましくは１００℃以下である。温度が高すぎると冷却が効率的でないためである。 The cold air 6 is sent at a temperature of 200 ° C. or lower. Preferably it is 100 degrees C or less. This is because cooling is not efficient when the temperature is too high.

炭化炉１０で発生した排出ガス３は、分離機３１１にてガス３２、酢液３３、タール３４に分離される。ここで得られるタールは、バイオマスを熱分解して得られる液体を静置あるいは蒸留によって褐色透明な液（酢液）を分離して除いた黒褐色の高粘性の液状物である。この場合のタールの発熱量は、酢液を除去することにより、最大約２０ＭＪ／ｋｇとなる。分離機３１１の形態としては、酢液の凝縮温度以下の温度で、酢液およびタールを液相に、ガスを気相に分離させることができ、液相を水相（酢液相）と油相（タール相）に分離させることが出来る構造であれば、特に限定しない。水相には水溶性の有機物も含まれる。分離機３１１は、必要に応じて冷却することで、分離効率を高めることが出来る。 The exhaust gas 3 generated in the carbonization furnace 10 is separated into a gas 32, a vinegar solution 33, and a tar 34 by a separator 311. The tar obtained here is a black-brown, highly viscous liquid material obtained by removing a liquid obtained by thermally decomposing biomass by standing or distillation to separate and remove a brown transparent liquid (vinegar liquid). The calorific value of the tar in this case is about 20 MJ / kg at maximum by removing the vinegar. As a form of the separator 311, the vinegar and tar can be separated into a liquid phase and a gas can be separated into a gas phase at a temperature not higher than the condensation temperature of the vinegar, and the liquid phase can be separated into an aqueous phase (vinegar liquid phase) and oil. If it is a structure which can be made to isolate | separate into a phase (tar phase), it will not specifically limit. The aqueous phase includes water-soluble organic substances. Separator 311 can improve separation efficiency by cooling as needed.

分離機３１１で分離されたガス３２と、分離されたタール３４の一部は、部分燃焼器３１２にて、空気３５によりいわゆる不完全燃焼させる。ここで、空気３５の量は空気比１未満で、無酸素或いは極めて低酸素の熱風３６を発生させる。熱風を所定の温度まで昇温させるのにあたって、通常のバイオマス原料を使用すれば空気比１未満で可能であるが、０．５以上であることが好ましい。また、熱風中にタールを残すためには、空気比０．８以下であることが好ましい。 The gas 32 separated by the separator 311 and a part of the separated tar 34 are so-called incompletely combusted by the air 35 in the partial combustor 312. Here, the amount of air 35 is less than 1 in the air ratio, and oxygen-free or extremely low oxygen hot air 36 is generated. In raising the temperature of the hot air to a predetermined temperature, if an ordinary biomass raw material is used, the air ratio can be less than 1, but it is preferably 0.5 or more. In order to leave tar in the hot air, the air ratio is preferably 0.8 or less.

分離機３１１で分離された酢液は、廃棄するか、溶け込んでいる水溶性有機物等の有効利用を図る。場合によっては、燃焼器３１３にて燃焼処理され廃ガス３８として放出される。 The vinegar liquid separated by the separator 311 is discarded or used effectively for water-soluble organic substances dissolved therein. In some cases, it is burned in the combustor 313 and released as waste gas 38.

部分燃焼器３１２で発生した熱風３６の一部は、炭化炉１０に熱風４として送られ、炭化の為の熱源とする。 A part of the hot air 36 generated in the partial combustor 312 is sent to the carbonization furnace 10 as the hot air 4 to be a heat source for carbonization.

部分燃焼器３１２で発生した熱風３６の一部は、冷却器３１５て冷却され、炭化炉１０に冷風６として送られ、炭化物の冷却に利用される。 A part of the hot air 36 generated in the partial combustor 312 is cooled by the cooler 315, sent to the carbonization furnace 10 as the cold air 6, and used for cooling the carbide.

分離機３１１で分離されたタール３４の一部は、タール５として熱風４と共に炭化炉１０に送られる。また、分離機３１１で分離されたタール３４の一部は、タール７として冷風６と共に炭化炉１０に送られる。 A part of the tar 34 separated by the separator 311 is sent to the carbonization furnace 10 together with the hot air 4 as the tar 5. Further, part of the tar 34 separated by the separator 311 is sent to the carbonization furnace 10 together with the cold air 6 as the tar 7.

部分燃焼器３１２で発生した熱風の一部は、燃焼器３１３にて、空気３７と混合して残留する可燃ガス成分を燃焼させ、廃ガス３８を排出する。 A part of the hot air generated in the partial combustor 312 is mixed with the air 37 in the combustor 313 to burn the remaining combustible gas component, and the waste gas 38 is discharged.

熱風４にタール５を混合することにより、タール５の一部が炭化物２に含まれるようになるため、炭化物２の収率が向上できる。 By mixing the tar 5 with the hot air 4, a part of the tar 5 is included in the carbide 2, so that the yield of the carbide 2 can be improved.

冷風６にタール７を混合することにより、タール７の一部が炭化物２に含まれるようになるため、炭化物２の収率が向上できる。 By mixing the tar 7 with the cold air 6, a part of the tar 7 is included in the carbide 2, so that the yield of the carbide 2 can be improved.

タール５あるいはタール７は、充填層１２内の炭化物に吸着することで炭化物２の収率向上に寄与する。タール５あるいは７は、充填層１２内で熱分解してチャー分が生成し、即ち炭化物となる。タール７には、炉内で熱分解してチャー分を生成するもの以外に、炭化物に付着したまま炉外に排出されるものもある。 The tar 5 or the tar 7 contributes to an improvement in the yield of the carbide 2 by adsorbing to the carbide in the packed bed 12. The tar 5 or 7 is thermally decomposed in the packed bed 12 to generate a char component, that is, a carbide. Some tars 7 are discharged outside the furnace while adhering to the carbide, in addition to those that are pyrolyzed in the furnace to produce char.

分離機３１１で、タール３４を分離することにより、タールを有効利用して炭化物２の収率を向上させることができる。 By separating the tar 34 with the separator 311, the yield of the carbide 2 can be improved by effectively using the tar.

分離機３１１で酢液３３を分離することにより、酢液を分離しない場合に比べ、部分燃焼器３１２に供給される酢液分を減少させることが出来るので、以下の効用がある。第一に、同じ空気比における部分燃焼器３１２の温度を上昇させることができ、炭化炉１０に必要な熱を供給し易くなる。第二に、熱風５に含まれる水蒸気を減少させることが出来るため、炭化炉内での水蒸気による炭素消費反応を抑制する効果があり、炭化物収率の向上につながる。 By separating the vinegar liquid 33 by the separator 311, the vinegar liquid supplied to the partial combustor 312 can be reduced as compared with the case where the vinegar liquid is not separated, and thus has the following effects. First, it is possible to increase the temperature of the partial combustor 312 at the same air ratio, and it is easy to supply the necessary heat to the carbonization furnace 10. Secondly, since the water vapor contained in the hot air 5 can be reduced, there is an effect of suppressing the carbon consumption reaction by the water vapor in the carbonization furnace, leading to an improvement in the carbide yield.

廃ガス３８の熱は、原料１の乾燥等に利用することが出来る。 The heat of the waste gas 38 can be used for drying the raw material 1 or the like.

本発明の他の一実施形態を図３を用いて説明する。 Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図３は、図２において、分離機３１１を省略したものである。熱風４およびタール５の熱風３６の一部を熱風４として用いるようにしたものである。 FIG. 3 is obtained by omitting the separator 311 from FIG. A part of the hot air 4 and the hot air 36 of the tar 5 are used as the hot air 4.

排出ガス３には、発生タールが含まれ、部分燃焼機３１２で加熱することで、炭化炉１０にて炭化物の加熱と炭化物２の収率向上に寄与できる。 The exhaust gas 3 contains generated tar and can be heated by the partial combustor 312 to contribute to the heating of the carbide and the improvement of the yield of the carbide 2 in the carbonization furnace 10.

また、冷風６およびタール７の代わりに、排出ガス３の一部を冷風６として用いるようにしたものである。 Further, instead of the cold air 6 and the tar 7, a part of the exhaust gas 3 is used as the cold air 6.

排出ガス３には、発生タールが含まれ、なおかつ低温であるため、炭化炉１０にて炭化物の冷却と炭化物２の収率向上に寄与できる。 Since the exhaust gas 3 contains generated tar and has a low temperature, the carbonization furnace 10 can contribute to cooling the carbide and improving the yield of the carbide 2.

図２の場合に比べ、図３の方が、より設備を簡略化することができ、低コストである。 Compared to the case of FIG. 2, the equipment in FIG. 3 can be simplified more and the cost is low.

図２に示すものと同様の設備を用いて、バイオマスを乾留して、バイオマス炭を製造する試験を行った。 Using the same equipment as shown in FIG. 2, the biomass was subjected to dry distillation and a test for producing biomass charcoal was performed.

熱風４に、タール５を混合する場合としない場合について、炭化物２の収率の比較を行なった。原料１として、パーム油を生成する過程で発生するアブラヤシの空果房（ＥＦＢ）からなるバイオマス系の残渣を用いた。ＥＦＢの含水率は１０ｍａｓｓ％であった。 The yield of the carbide 2 was compared in the case where the hot air 4 and the tar 5 were not mixed. As the raw material 1, a biomass residue composed of oil palm empty fruit bunches (EFB) generated in the process of producing palm oil was used. The water content of EFB was 10 mass%.

熱風４および冷風６にタール５、７を混合させる場合（本発明例）は、乾燥ベースの原料１の質量流量を１としたとき、熱風４に混合させたタール５の質量流量を０．１とし、冷風６に混合させたタール７の質量流量を０．０５とした。熱風４の吹込み温度は１０８０℃であり、炭化温度は４５０℃であった。冷風２３の温度は１８０℃であった。充填層中段から排出される排出ガス３の温度は４５０℃をやや下回る温度であった。 When the tars 5 and 7 are mixed with the hot air 4 and the cold air 6 (example of the present invention), when the mass flow rate of the dry base material 1 is 1, the mass flow rate of the tar 5 mixed with the hot air 4 is 0.1. The mass flow rate of tar 7 mixed with cold air 6 was set to 0.05. The blowing temperature of the hot air 4 was 1080 ° C., and the carbonization temperature was 450 ° C. The temperature of the cold air 23 was 180 ° C. The temperature of the exhaust gas 3 discharged from the middle stage of the packed bed was slightly lower than 450 ° C.

熱風４および冷風６にタール５、７を混合させない場合（比較例）は、熱風４の吹込み温度は１０７０℃であり、炭化温度は４５０℃であった。冷風２３の温度は１８０℃であった。充填層中段から排出される排出ガス３の温度は４５０℃をやや下回る温度であった。 When the tars 5 and 7 were not mixed with the hot air 4 and the cold air 6 (comparative example), the blowing temperature of the hot air 4 was 1070 ° C., and the carbonization temperature was 450 ° C. The temperature of the cold air 23 was 180 ° C. The temperature of the exhaust gas 3 discharged from the middle stage of the packed bed was slightly lower than 450 ° C.

熱風４および冷風６に、タール５、７を混合しない比較例の場合では、乾燥ベースの原料１の質量流量を１としたとき、製造される炭化物２の質量流量は、０．２７であった。すなわち、乾燥ベースでの炭化物の収率は２７％であった。一方、タール５、７を混合した本発明例の場合では、乾燥ベースの原料１の質量流量を１としたとき、製造される炭化物２の質量流量０．３０であった。すなわち、乾燥ベースでの炭化物の収率は３０％であった。本発明方法を用いることで、炭化物収率が向上した。 In the case of the comparative example in which the hot air 4 and the cold air 6 are not mixed with the tars 5 and 7, when the mass flow rate of the dry-based raw material 1 is 1, the mass flow rate of the produced carbide 2 is 0.27. . That is, the yield of carbide on a dry basis was 27%. On the other hand, in the case of the present invention example in which tars 5 and 7 were mixed, when the mass flow rate of the dry-based raw material 1 was 1, the mass flow rate of the produced carbide 2 was 0.30. That is, the yield of carbide on a dry basis was 30%. By using the method of the present invention, the carbide yield was improved.

図３に示すものと同様の設備を用いて、実施例１と同様のバイオマスを乾留して、バイオマス炭を製造する試験を行った。 Using the same equipment as shown in FIG. 3, the same biomass as in Example 1 was dry-distilled, and a test for producing biomass charcoal was performed.

排出ガス３を部分燃焼機で不完全燃焼させた熱風４にはタールが混合している。また冷風６も排出ガスの一部を用いているので、タールが混合している。乾燥ベースの原料１の質量流量を１としたとき、熱風４に混合されるタールの質量流量は０．０４であり、冷風６に混合されるタールの質量流量は０．０６であった。 Tar is mixed in hot air 4 in which exhaust gas 3 is incompletely combusted by a partial combustor. Further, since the cool air 6 also uses a part of the exhaust gas, tar is mixed. When the mass flow rate of the dry-based raw material 1 was 1, the mass flow rate of tar mixed with the hot air 4 was 0.04, and the mass flow rate of tar mixed with the cold air 6 was 0.06.

排出ガスからタールを分離しないで熱風４および冷風６として用いる場合（本発明例）は、熱風４の吹込み温度は１０４０℃であり、炭化温度は４５０℃であった。冷風６の温度は１８０℃であった。充填層中段から排出される排出ガス３の温度は４５０℃をやや下回る温度であった。 When the hot air 4 and the cold air 6 were used without separating tar from the exhaust gas (example of the present invention), the blowing temperature of the hot air 4 was 1040 ° C., and the carbonization temperature was 450 ° C. The temperature of the cold air 6 was 180 degreeC. The temperature of the exhaust gas 3 discharged from the middle stage of the packed bed was slightly lower than 450 ° C.

熱風４、冷風６に、タールを混合させない場合を比較例とすると、上記の実施例１の比較例の場合がこれに相当する。 If a case where tar is not mixed with the hot air 4 and the cold air 6 is a comparative example, the case of the comparative example of Example 1 corresponds to this.

熱風４、冷風６に、タールを混合しない比較例の場合では、乾燥ベースの原料１の質量流量を１としたとき、製造される炭化物２の質量流量は、０．２７であった。すなわち、乾燥ベースでの炭化物の収率は２７％であった。一方、本発明例の場合では、乾燥ベースの原料１の質量流量を１としたとき、製造される炭化物２の質量流量０．２８であった。すなわち、乾燥ベースでの炭化物の収率は２８％であった。本発明方法を用いることで、炭化物収率が向上した。 In the case of the comparative example in which the hot air 4 and the cold air 6 are not mixed with tar, when the mass flow rate of the dry-based raw material 1 is 1, the mass flow rate of the produced carbide 2 is 0.27. That is, the yield of carbide on a dry basis was 27%. On the other hand, in the case of the present invention, when the mass flow rate of the dry-based raw material 1 is 1, the mass flow rate of the manufactured carbide 2 is 0.28. That is, the yield of carbide on a dry basis was 28%. By using the method of the present invention, the carbide yield was improved.

１原料
２炭化物
３排出ガス
４熱風
５タール
６冷風
７タール
８空間部分
１０炭化炉
１１冷風入口
１２充填層
１３切り出し装置
３２ガス
３３酢液
３４タール
３５空気
３６熱風
３７空気
３８廃ガス
３１１分離機
３１２部分燃焼機
３１３燃焼機
３１５冷却機 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Raw material 2 Carbide 3 Exhaust gas 4 Hot air 5 Tar 6 Cold air 7 Tar 8 Space part 10 Carbonization furnace 11 Cold air inlet 12 Packing layer 13 Cutting device 32 Gas 33 Acetic acid liquid 34 Tar 35 Air 36 Hot air 37 Air 38 Waste gas 311 Separator 312 Partial combustor 313 Combustor 315 Cooler

Claims

竪型炉内に熱風を吹き込むことでバイオマスを炭化してバイオマス炭を製造する方法であって、
前記竪型炉の頂部または側方上部からバイオマスを投入し、
前記竪型炉の頂部または側方上部から熱風を吹き込み、
前記竪型炉の底部および側方下部から冷却用ガスを供給し、
前記竪型炉の前記熱風の吹き込み位置より下方である側方中段から前記炭化の際に発生するタールを含有する排出ガスを排出し、
前記炭化の際に発生する排出ガス中のタールの少なくとも一部を前記竪型炉に吹き込み、前記竪型炉内のバイオマス炭に前記タールの一部を析出させることを特徴とする、バイオマス炭の製造方法。 A method of producing biomass charcoal by carbonizing biomass by blowing hot air into a vertical furnace,
Biomass is charged from the top or side upper part of the vertical furnace,
Hot air is blown from the top or side upper part of the vertical furnace,
Supplying cooling gas from the bottom and side lower part of the vertical furnace,
Discharging exhaust gas containing tar generated during the carbonization from a lateral middle stage below the hot air blowing position of the vertical furnace,
See write blow at least a portion of the tar in the exhaust gas generated during the carbonization to the shaft furnace, characterized in that to deposit a portion of the tar biomass charcoal of the vertical furnace, biomass Charcoal manufacturing method.

炭化の際に発生する排出ガス中のタールの少なくとも一部を熱風とともに竪型炉に吹き込むことを特徴とする、請求項１に記載のバイオマス炭の製造方法。 The method for producing biomass coal according to claim 1, wherein at least a part of tar in exhaust gas generated during carbonization is blown into a vertical furnace together with hot air.

炭化の際に発生するタールの一部を冷却用ガスとともに炉内に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の製造方法。 2. The method for producing biomass coal according to claim 1 , wherein a part of tar generated during carbonization is supplied into the furnace together with a cooling gas.

炭化の際に発生するタールを含有する排出ガスから前記タールを分離して、竪型炉に吹き込むことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のバイオマス炭の製造方法。 The method for producing biomass coal according to any one of claims 1 to 3 , wherein the tar is separated from exhaust gas containing tar generated during carbonization and blown into a vertical furnace.

炭化の際に発生するタールを含有する排出ガスを空気比１未満で燃焼させて、熱風として竪型炉に吹き込むことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のバイオマス炭の製造方法。 The exhaust gas containing tar generated during the carbonization is burned in less than air ratio 1, biomass charcoal according to any one of claims 1 to 4, characterized in that blown into the shaft furnace as hot air Production method.

竪型炉を用いてバイオマスを炭化してバイオマス炭を製造する装置であって、
前記竪型炉の頂部または側方上部にバイオマスの投入口を有し、
前記竪型炉の頂部または側方上部に熱風の吹き込み口を有し、
前記竪型炉の底部および側方下部に冷却用ガスの入口を有し、
前記竪型炉の前記熱風の吹き込み口より下方である側方中段に排出ガスの排出口を有し、
前記排出ガスの少なくとも一部を空気比１未満で燃焼させる部分燃焼機を有し、
前記竪型炉に前記排出ガス中のタールの少なくとも一部が吹き込まれ、前記竪型炉内のバイオマス炭に前記タールの一部が析出することを特徴とする、バイオマス炭の製造装置。 An apparatus for producing biomass charcoal by carbonizing biomass using a vertical furnace,
Having a biomass inlet at the top or side top of the vertical furnace,
A hot air blowing port at the top or side upper part of the vertical furnace,
A cooling gas inlet at the bottom and side lower part of the vertical furnace,
An exhaust gas discharge port in a lateral middle stage that is below the hot air blowing port of the vertical furnace,
At least a portion of the exhaust gas have a partial combustion device for burning less than the air ratio of 1,
An apparatus for producing biomass coal , wherein at least a part of the tar in the exhaust gas is blown into the vertical furnace, and a part of the tar is deposited on the biomass coal in the vertical furnace .

排出ガスから少なくともガス成分とタールとを分離する、分離機を有することを特徴とする、請求項６に記載のバイオマス炭の製造装置。 The apparatus for producing biomass coal according to claim 6 , further comprising a separator for separating at least a gas component and tar from the exhaust gas.