JP6966466B2 - バイオマス原料分解装置、及び、バイオマスペレット燃料の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、バイオマス原料を分解するバイオマス原料分解装置、及びバイオマス原料を分解してバイオマスペレット燃料を製造する製造方法に関する。
近年、地球温暖化防止の観点から、二酸化炭素の排出量の削減対策として、また、化石燃料の枯渇対策として、石炭や重油等の化石燃料に代わる代替燃料としてのバイオマスが注目されている。
バイオマスとして、例えば木質類、草木類、農作物類、厨芥類等が知られている。このバイオマスを原料として反応器内で熱分解を行うことで、最終的に固形燃料となるバイオマスペレットが生成される。バイオマスペレットを燃焼させると二酸化炭素が排出されるが、化石燃料とは異なり、炭素循環の枠内での排出となるため二酸化炭素の排出量の削減につながる。
ところで、木質バイオマスからバイオマスペレットを生成する場合、反応器内でバイオマス原料を分解した際にオフガスが発生する。このオフガスには、木質バイオマスに含まれるヘミセルロース等が分解される過程で生じる一酸化炭素、水素、及びメタン等の可燃性ガスや、酢酸等の有機物が含まれている。このため、オフガスをそのまま大気へ放出することはできない。
ここで、例えば特許文献１には、反応器からのオフガスを処理するとともに有効利用する装置が開示されている。この装置では、オフガスの潜熱を熱交換器で回収するとともに、熱交換器からの非凝縮ガスをタンクに貯留するようになっている。
しかしながら、従来、バイオマス原料からバイオマスペレットを生成する際、反応器を急減圧させることでバイオマス原料を爆砕する工程が実行されている。このため、特許文献１に記載の発明の構成では、オフガスの流速が大きく、オフガスが熱交換器を短時間で通り抜けてしまい、熱交換器で十分に熱回収を行うことができない可能性がある。この結果、熱交換器でのオフガスの凝縮量が低下して、熱交換器を通過後の非凝縮ガス中の水分量が増大し、非凝縮ガスの貯留時に発生するドレンの量が増大してしまう。よって非凝縮ガスを貯留するタンクに不具合が生じる可能性がある。また、熱交換器内でオフガスが凝縮して生じた排水（凝縮水）には、上述した酢酸等の有機物が含まれている。従って、下水放出が可能なレベルまで排水を処理するためには、大規模な排水処理装置を設けなければならず、コストアップの要因となってしまう。
本発明は、コストを抑えつつ、オフガスの有効利用が可能なバイオマス原料分解装置、及び、バイオマスペレット燃料の製造方法を提供する。
本発明の第一の態様に係るバイオマス原料分解装置は、バイオマス原料を収容し、該バイオマス原料を水蒸気により加熱、分解する反応器と、前記反応器内のバイオマス原料から発生したオフガスが流通するオフガス流路と、前記オフガス流路からの前記オフガスを燃焼して水蒸気を発生させるとともに、該水蒸気を前記反応器に供給する蒸気発生器と、前記反応器と外気とを遮断する供給バルブと、前記オフガス流路での前記オフガスの流量を調整するオフガスバルブと、前記反応器内で前記バイオマス原料が加熱、分解されて生成された処理バイオマスを排出するバイオマス流路と、前記バイオマス流路を開閉する排出バルブと、前記オフガスバルブを制御して前記反応器を爆砕が生じない減圧速度で減圧して、前記オフガスを前記オフガス流路へ排出可能とする制御装置と、を備えている。
このようなバイオマス原料分解装置によれば、蒸気発生器でオフガスを燃焼させて水蒸気を発生させ、この水蒸気をバイオマス原料の分解に用いる。このため、熱交換器等を設けてオフガスからのエネルギーを回収する必要がない。よって、熱交換器内でオフガス中の水分が凝縮してドレンが発生してしまうことがない。また、オフガスは、爆砕（水蒸気爆発）が生じないように減圧が行われることで、定常的にオフガスを反応器からゆっくりと取り出すことができる。従って、反応器で爆砕が生じる場合のように、オフガスの流量が急激に増大することが無い。このため、オフガスが定常的に取り出され、オフガスを蒸気発生器に連続的に供給することができ、蒸気発生器で定常的に水蒸気を生成し、反応器に送ることができる。よって、オフガスからのエネルギーをバイオマス原料の分解に効率的に利用することが可能となる。また、オフガスが定常的に取り出されることで、一時的にオフガスを貯留するタンク等を設ける必要がないため、このようなタンク内でのドレンの発生によるタンク故障等の不具合を回避することができる。
本発明の第二の態様に係るバイオマス原料分解装置は、上記第一の態様における前記バイオマス流路からの前記処理バイオマスを乾燥させて乾燥バイオマスを生成する乾燥機と、前記乾燥バイオマスを粒径毎に選別して、粒径が所定値以上の大径乾燥バイオマスと、粒径が前記所定値より小さな小径乾燥バイオマスとに分離するふるい機と、前記大径乾燥バイオマスを粉砕して粉砕後乾燥バイオマスを生成する粉砕機と、前記小径乾燥バイオマスと前記粉砕後乾燥バイオマスとから、バイオマスペレット燃料を生成するペレタイザと、をさらに備えていてもよい。
本態様では、バイオマス原料の分解時に爆砕が生じないため、粒径が大きな処理バイオマスの比率が増大する可能性がある。ここで、処理バイオマスの乾燥後に、ふるい機によって乾燥バイオマスを粒径毎に選別し、大径のものを粉砕機で粉砕することで、ペレタイザへ供給する乾燥バイオマスの粒径を小さく抑えることができる。よって、バイオマスペレット燃料を効率的に生成することができる。
本発明の第三の態様に係るバイオマス原料分解装置は、上記第一又は二の態様における前記反応器内に、圧縮ガスを供給する圧縮ガス供給装置をさらに備えていてもよい。
このように圧縮ガスを反応器内に供給することで、処理バイオマスを圧縮ガスの圧力によって押し出すようにして効率的に反応器から排出することができる。
本発明の第四の態様に係るバイオマス原料分解装置は、上記第一から三のいずれかの態様における前記蒸気発生器で前記オフガスが燃焼されることで生じた排気との間で熱交換を行って、熱回収する熱交換器をさらに備えていてもよい。
このように熱交換器がさらに設けられていることで、回収した熱エネルギーを、例えばバイオマス原料を乾燥する際に用いることが可能となる。従って、オフガスのエネルギーをさらに有効に利用することができる。
本発明の第五の態様に係るバイオマスペレット燃料の製造方法は、反応器内でバイオマス原料に水蒸気を混合し、加熱、分解する分解工程と、前記分解工程で発生したオフガスを前記分解工程で爆砕が生じない減圧速度で減圧して前記反応器から排出するオフガス排出工程と、排出された前記オフガスを燃焼させて水蒸気を発生させるとともに、該水蒸気を前記分解工程で利用する蒸気生成利用工程と、前記分解工程で生成した処理バイオマスを前記反応器から排出する処理バイオマス排出工程と、前記処理バイオマスを乾燥して乾燥バイオマスを生成する乾燥工程と、前記乾燥バイオマスをペレット化して、バイオマスペレット燃料を生成する燃料生成工程と、を含んでいる。
このようなバイオマスペレット燃料の製造方法によれば、オフガスを燃焼させて得た水蒸気をバイオマス原料の分解に用いるため、熱交換器等でオフガスからのエネルギーを回収する必要がなく、熱交換器等でオフガス中の水分が凝縮してドレンが発生してしまうことがない。また、反応器で爆砕が生じる場合のように、オフガスの流量が急激に増大することが無く、定常的に水蒸気を生成して反応器に送ることができる。よって、オフガスからのエネルギーを効率的に利用することが可能となる。また、一時的にオフガスを貯留するタンク等を用いる必要がないため、このようなタンク内でのドレンの発生によるタンク故障等の不具合を回避することができる。
本発明の第六の態様に係るバイオマスペレット燃料の製造方法は、上記第五の態様における前記乾燥バイオマスを粒径毎に選別して、粒径が所定値以上の大径乾燥バイオマスと、粒径が前記所定値より小さな小径乾燥バイオマスとを分離する分離工程と、前記大径乾燥バイオマスを粉砕して粉砕後乾燥バイオマスを生成する粉砕工程と、をさらに含み、前記燃料生成工程では、前記小径乾燥バイオマスと前記粉砕後乾燥バイオマスとから、バイオマスペレット燃料を生成してもよい。
本態様では、バイオマス原料の分解時に爆砕が生じないため、粒径が大きな処理バイオマスの比率が増大する可能性がある。このため、処理バイオマスの乾燥後に、乾燥バイオマスの粒径を選別し、大径のものを粉砕することで乾燥バイオマスの粒径を小さく抑えることができる。よって、バイオマスペレット燃料を効率的に生成することができる。
本発明の第七の態様に係るバイオマスペレット燃料の製造方法は、上記第五又は第六の態様における前記処理バイオマス排出工程では、圧縮ガスを前記反応器内に供給することで、前記処理バイオマスを前記反応器から排出してもよい。
このように圧縮ガスを反応器内に供給することで、処理バイオマスを圧縮ガスの圧力によって押し出すようにして効率的に反応器から排出することができる。
上記のバイオマス原料分解装置、及び、バイオマスペレット燃料の製造方法によれば、コストを抑えつつ、オフガスの有効利用が可能である。
〔第一実施形態〕
以下、本発明の第一実施形態に係るバイオマス原料分解装置１について説明する。
バイオマス原料分解装置１は、例えば木質バイオマス等のバイオマス原料Ｂ０を分解し、最終的にバイオマスペレット燃料Ｂを生成する装置である。
以下、本発明の第一実施形態に係るバイオマス原料分解装置１について説明する。
バイオマス原料分解装置１は、例えば木質バイオマス等のバイオマス原料Ｂ０を分解し、最終的にバイオマスペレット燃料Ｂを生成する装置である。
図１に示すように、バイオマス原料分解装置１は、バイオマス原料Ｂ０を乾燥して乾燥バイオマス原料Ｂ１を生成する乾燥機２と、乾燥バイオマス原料Ｂ１を分解する反応器３と、反応器３に接続された蒸気発生器４、圧縮機５、及びペレット化装置６とを備えている。
さらに、バイオマス原料分解装置１は、反応器３と蒸気発生器４とを接続するオフガス配管１８（オフガス流路）と、オフガス配管１８に設けられたオフガスバルブ１９と、反応器３とペレット化装置６とを接続する排出部２０（バイオマス流路）と、排出部２０に設けられた排出バルブ２１と、オフガスバルブ１９を制御する制御装置７とを備えている。
乾燥機２は、バイオマス原料Ｂ０が導入されて熱風等を用いてバイオマス原料Ｂ０の乾燥を行って乾燥バイオマス原料Ｂ１を生成する。
反応器３は、耐圧性の容器であって、内部に乾燥機２で生成した乾燥バイオマス原料Ｂ１を収容可能になっている。本実施形態では、反応器３は、いわゆるバッチ式となっている。乾燥機２からの乾燥バイオマス原料Ｂ１は、配管９を通じて反応器３の内部に供給される。
配管９には供給バルブ８が設置されている。乾燥バイオマス原料Ｂ１を反応器４に供給後に、この供給バルブ８を閉じることで、反応器３と外気とを遮断する。
配管９には供給バルブ８が設置されている。乾燥バイオマス原料Ｂ１を反応器４に供給後に、この供給バルブ８を閉じることで、反応器３と外気とを遮断する。
また、反応器３には水蒸気Ｓが導入されて、所定の圧力（例えば２〔ＭＰａ〕程度）で乾燥バイオマス原料Ｂ０を加熱してヘミセルロース等の繊維分を分解し、処理バイオマスＢ２を生成する。この際、反応器３では、可燃性ガス及び酢酸等を含有するオフガスＧが生成される。
オフガス配管１８は、反応器３の上端に接続されて、反応器３内からのオフガスＧが流通可能となっている。
オフガスバルブ１９は、オフガス配管１８を流通するオフガスＧの流量を調整するとともに、反応器３を密閉可能としている。
蒸気発生器４は、オフガス配管１８に接続され、オフガス配管１８を介して反応器３に連通している。蒸気発生器４は、例えば樹皮を燃料とするバークボイラ等が用いられる。蒸気発生器４では、オフガスＧを燃焼させることで水蒸気Ｓを発生させる。そして、この蒸気発生器４には蒸気配管１７が接続されており、蒸気配管１７を通じて発生した水蒸気Ｓを反応器３に供給可能となっている。また、反応器３に供給される水蒸気の温度は２００〔℃〕程度である。
制御装置７は、オフガスバルブ１９の開度を調整する制御を行うことで、オフガスバルブ１９によってオフガスＧの流量を調整可能とする。
ここで、図２に示すように、オフガスバルブ１９が閉状態となっている場合（図２のＡ１参照）、反応器３内の圧力は約２〔ＭＰａ〕（２０〔ｂａｒ〕）に保たれる。その後、制御装置７はオフガスバルブ１９を開状態とし、反応器３に設けられた圧力センサを監視しながら、反応器３内部の圧力を減少率一定で、一次関数的に減少させる（図２のＡ２参照）。これにより、制御装置７は、定常的にオフガスＧが反応器３から取り出されるように、オフガスバルブ１９の制御を行う。
ここで、図２に示すように、オフガスバルブ１９が閉状態となっている場合（図２のＡ１参照）、反応器３内の圧力は約２〔ＭＰａ〕（２０〔ｂａｒ〕）に保たれる。その後、制御装置７はオフガスバルブ１９を開状態とし、反応器３に設けられた圧力センサを監視しながら、反応器３内部の圧力を減少率一定で、一次関数的に減少させる（図２のＡ２参照）。これにより、制御装置７は、定常的にオフガスＧが反応器３から取り出されるように、オフガスバルブ１９の制御を行う。
即ち、制御装置７は、オフガスバルブ１９を制御して反応器３を、爆砕が生じない減圧速度で減圧して、オフガスＧを排出可能とする。この爆砕が生じない減圧速度とは、例えば、０．０１〜０．０２〔ＭＰａ／秒〕（０．１〜０．２〔ｂａｒ／秒〕）程度である。
排出部２０は、反応器３の下端に、反応器３と一体に形成されて下方に向かって縮径するじょうご型をなす部分、及びこの部分に接続された配管２２であり、反応器３内からの処理バイオマスＢ２を排出可能としている。
ここで、反応器３の下端は必ずしもじょうご型に形成されていなくともよく、反応器３の下部全体が開放する構造となっており、この下部が排出部２０となっていてもよい。
ここで、反応器３の下端は必ずしもじょうご型に形成されていなくともよく、反応器３の下部全体が開放する構造となっており、この下部が排出部２０となっていてもよい。
排出バルブ２１は、排出部２０の配管２２に設けられ、排出バルブ２１を開閉することで、反応器３を密閉可能としている。
圧縮機５は、外部から取り込んだ空気を圧縮して圧縮空気Ａを生成し、反応器３内に供給する。ここで圧縮機５では、圧縮空気Ａに代えて不活性ガスを圧縮して圧縮ガスを生成し、反応器３内に供給してもよい。
ペレット化装置６は、反応器３からの処理バイオマスＢ２を受けるホッパ１０と、処理バイオマスＢ２を乾燥する乾燥機１１と、処理バイオマスＢ２を乾燥後に粒径毎に選別するふるい機１２と、選別後に粉砕する粉砕機１３と、粉砕後にペレット化を行うペレタイザ１４とを有している。また、ペレット化装置６は、ペレタイザ１４で得られたバイオマスペレット燃料Ｂを貯留する貯留タンク１５を有している。
乾燥機１１は、ホッパ１０からの処理バイオマスＢ２を、熱風等によって乾燥させて、乾燥バイオマスＢ３を生成する。
ふるい機１２は、例えば振動ふるい等によって乾燥バイオマスＢ３を粒径が所定値以上の大径乾燥バイオマスＢ３ａと、粒径が所定値より小さな小径乾燥バイオマスＢ３ｂとに分離する。
粉砕機１３は、ふるい機１２で選別された大径乾燥バイオマスＢ３ａのみを粉砕して粉砕後乾燥バイオマスＢ４を生成する。
ペレタイザ１４は、粉砕機１３で粉砕して得た粉砕後乾燥バイオマスＢ４、及び、ふるい機１２で選別され小径乾燥バイオマスＢ３ｂを圧縮成形することでペレット化し、バイオマスペレット燃料Ｂを生成する。
貯留タンク１５は、ペレタイザ１４からのバイオマスペレット燃料Ｂを貯留し、使用状況に合わせて、バイオマスペレット燃料Ｂを適宜取出し可能としている。
次に、図３を参照して、バイオマスペレット燃料Ｂの製造方法の手順について説明する。
まず分解工程Ｓ１を実行する。分解工程Ｓ１では、反応器３内にバイオマス原料Ｂ１を投入し、水蒸気Ｓと混合して加熱、分解させ、処理バイオマスＢ２を生成する。分解にともなって、オフガスＧが発生する。この分解工程Ｓ１を実行する際には、供給バルブ８を閉状態とし、オフガスバルブ１９及び排出バルブ２１を閉状態とする。
まず分解工程Ｓ１を実行する。分解工程Ｓ１では、反応器３内にバイオマス原料Ｂ１を投入し、水蒸気Ｓと混合して加熱、分解させ、処理バイオマスＢ２を生成する。分解にともなって、オフガスＧが発生する。この分解工程Ｓ１を実行する際には、供給バルブ８を閉状態とし、オフガスバルブ１９及び排出バルブ２１を閉状態とする。
反応器３内での分解反応が終了した後、オフガス排出工程Ｓ２を実行する。即ち、オフガスバルブ１９を制御装置７によって開放し、上述したように、爆砕が生じないように、図２のＡ２に示すように、反応器３の減圧を行う。
そして、蒸気生成利用工程Ｓ３を実行する。即ち、オフガスＧを蒸気発生器４で燃焼させて水蒸気Ｓを生成し、この水蒸気Ｓを反応器３に供給することで、分解工程Ｓ１を実行する際の水蒸気Ｓとして利用する。蒸気配管１７には、蒸気バルブ１６が設けられており、分解工程Ｓ１を実行するタイミングに合わせて、水蒸気Ｓを反応器３内に供給するようになっている。蒸気バルブ１６の制御を制御装置７によって行ってもよい。そして、蒸気発生器４へ全量のオフガスＧを導入した時点で、オフガスバルブ１９を制御装置７によって閉状態とする。
そして、処理バイオマス排出工程Ｓ４を実行する。即ち、分解工程Ｓ１で生成した処理バイオマスＢ２を、反応器３から排出するために、排出バルブ２１を開状態とする。排出バルブ２１の開閉は、制御装置７で行ってもよいし、手動で行ってもよい。
さらに本実施形態では、処理バイオマス排出工程Ｓ４で、圧縮機５によって圧縮空気Ａを反応器３内に供給することで、処理バイオマスＢ２を反応器３から押し出すようにして排出する。圧縮空気Ａを供給する際には、オフガスバルブ１９、及び排出バルブ２１を閉状態とし、反応器３内が所定の圧力（例えば０．３〜１〔ＭＰａ〕程度）となった時点で、排出バルブ２１を開状態とする。
その後、乾燥工程Ｓ５を実行する。即ち、処理バイオマスＢ２を乾燥して乾燥バイオマスＢ３を生成する。さらに、分離工程Ｓ６を実行して、上述したように、ふるい機１２によって乾燥バイオマスＢ３を大径乾燥バイオマスＢ３ａと、小径乾燥バイオマスＢ３ｂとに分離する。
さらに、粉砕工程Ｓ７を実行し、大径乾燥バイオマスＢ３ａのみを粉砕して粉砕後乾燥バイオマスＢ４を生成する。
最後に、燃料生成工程Ｓ８を実行し、小径乾燥バイオマスＢ３ｂと粉砕後乾燥バイオマスＢ４とを圧縮成形してペレット化し、最終的にバイオマスペレット燃料Ｂを生成し、貯留タンク１５に貯留する。
以上説明したように、本実施形態のバイオマス原料分解装置１では、蒸気発生器４でオフガスＧを燃焼させて水蒸気Ｓを発生させ、この水蒸気Ｓをバイオマス原料Ｂ１の分解に用いる。このため、別途で、熱交換器等を設けてオフガスＧからのエネルギーを回収する必要がない。よって、このような熱交換器で、オフガスＧ中の水分が凝縮してドレンが発生してしまうことがない。
また、オフガスＧは、爆砕（水蒸気爆発）が生じないように減圧が行われることで、定常的にオフガスＧを反応器３からゆっくりと取り出すことができる。従って、反応器３で爆砕が生じる場合のように、オフガスＧの流量が急激に増大することが無い。このため、オフガスＧが定常的に取り出され、オフガスＧを蒸気発生器４に連続的に供給することができ、蒸気発生器４で定常的に水蒸気Ｓを生成し、反応器３に送ることができる。
よって、オフガスＧからのエネルギーを効率的に利用することが可能となる。また、オフガスＧが定常的に取り出されることで、一時的にオフガスＧを貯留するタンク等を別途設ける必要がない。このため、このようなタンク内でのドレンの発生によるタンク故障等の不具合を回避することができる。
従って、本実施形態のバイオマス原料分解装置１では、コストを抑えつつ、オフガスＧの有効利用が可能である。
また、上述の実施形態では、バイオマス原料Ｂ１の分解時に爆砕が生じないため、粒径が大きな処理バイオマスＢ２の比率が増大する可能性がある。この点、処理バイオマスＢ２の乾燥後に、ふるい機１２によって乾燥バイオマスＢ３の粒径を選別し、大径のものを粉砕機１３で粉砕する。従って、ペレタイザ１４へ供給する乾燥バイオマスＢ３の粒径を小さく抑えることができ、バイオマスペレット燃料Ｂを効率的に生成することができる。
また、処理バイオマス排出工程Ｓ４では、圧縮空気Ａを反応器３内に供給することで、処理バイオマスＢ２を圧縮空気Ａの圧力によって反応器３外へ押し出すようにして、効率的に反応器３からホッパ１０へと排出することができる。
さらに、蒸気発生器４では、単にバークのみを燃焼させる場合と異なり、水分等を含むオフガスＧを混合して燃焼させることになるため、蒸気発生器４の火炉が高温になりすぎて損傷してしまうことを抑制しながら、水蒸気Ｓを生成することができる。
〔第二実施形態〕
次に、図４を参照して、本発明の第二実施形態について説明する。
第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態のバイオマス原料分解装置１０１は、第一実施形態のバイオマス原料分解装置１がさらに熱交換器１１０を備えている点で、第一実施形態とは異なっている。
次に、図４を参照して、本発明の第二実施形態について説明する。
第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態のバイオマス原料分解装置１０１は、第一実施形態のバイオマス原料分解装置１がさらに熱交換器１１０を備えている点で、第一実施形態とは異なっている。
熱交換器１１０は蒸気発生器４の下流側に設けられて、水蒸気ＳでオフガスＧが燃焼されることで発生する排気ＥＧが導入されて、この排気ＥＧからの熱回収を行う。回収した熱エネルギーによって、例えば空気を昇温して熱風を生成する。
本実施形態のバイオマス原料分解装置１０１では、熱交換器１１０がさらに設けられていることで、回収した熱エネルギーを例えばバイオマス原料Ｂ０や処理バイオマスＢ２を乾燥する際に用いることが可能となる。従って、オフガスＧのエネルギーをさらに有効に利用することができる。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、クレームの範囲によってのみ限定される。
例えば、バイオマスペレット燃料Ｂの製造方法には、分離工程Ｓ６、及び粉砕工程Ｓ７とは、必ずしも含まれていなくともよい。
また、圧縮機５は必ずしも設けなくともよい。即ち、処理バイオマス排出工程Ｓ４では、圧縮空気Ａを反応器３内に供給せず、重力によって反応器３からホッパ１０へ処理バイオマスＢ２を排出してもよい。
また、反応器３を、爆砕が生じない減圧速度で減圧する際には、制御装置７に代えて手動でオフガスバルブ１９を制御してもよい。
また、蒸気発生器４では、オフガスＧの供給量に応じて、適宜バークを投入して水蒸気Ｓの生成量を調整してもよい。
上記のバイオマス原料分解装置、及び、バイオマスペレット燃料の製造方法によれば、コストを抑えつつ、オフガスの有効利用が可能である。
１、１０１ バイオマス原料分解装置
２ 乾燥機
３ 反応器
４ 蒸気発生器
５ 圧縮機
６ ペレット化装置
７ 制御装置
８ 供給バルブ
９ 配管
１０ ホッパ
１１ 乾燥機
１２ ふるい機
１３ 粉砕機
１４ ペレタイザ
１５ 貯留タンク
１６ 蒸気バルブ
１７ 蒸気配管
１８ オフガス配管（オフガス流路）
１９ オフガスバルブ
２０ 排出部（バイオマス流路）
２１ 排出バルブ
２２ 配管（バイオマス流路）
Ｂ バイオマスペレット燃料
Ｂ０ バイオマス原料
Ｂ１ 乾燥バイオマス原料
Ｇ オフガス
Ｂ２ 処理バイオマス
Ｂ３ 乾燥バイオマス
Ｂ３ａ 大径乾燥バイオマス
Ｂ３ｂ 小径乾燥バイオマス
Ｂ４ 粉砕後乾燥バイオマス
Ａ 圧縮空気
Ｗ 水蒸気
Ｓ１ 分解工程
Ｓ２ オフガス排出工程
Ｓ３ 蒸気生成利用工程
Ｓ４ 処理バイオマス排出工程
Ｓ５ 乾燥工程
Ｓ６ 分離工程
Ｓ７ 粉砕工程
Ｓ８ 燃料生成工程
１１０ 熱交換器
ＥＧ 排気
２ 乾燥機
３ 反応器
４ 蒸気発生器
５ 圧縮機
６ ペレット化装置
７ 制御装置
８ 供給バルブ
９ 配管
１０ ホッパ
１１ 乾燥機
１２ ふるい機
１３ 粉砕機
１４ ペレタイザ
１５ 貯留タンク
１６ 蒸気バルブ
１７ 蒸気配管
１８ オフガス配管（オフガス流路）
１９ オフガスバルブ
２０ 排出部（バイオマス流路）
２１ 排出バルブ
２２ 配管（バイオマス流路）
Ｂ バイオマスペレット燃料
Ｂ０ バイオマス原料
Ｂ１ 乾燥バイオマス原料
Ｇ オフガス
Ｂ２ 処理バイオマス
Ｂ３ 乾燥バイオマス
Ｂ３ａ 大径乾燥バイオマス
Ｂ３ｂ 小径乾燥バイオマス
Ｂ４ 粉砕後乾燥バイオマス
Ａ 圧縮空気
Ｗ 水蒸気
Ｓ１ 分解工程
Ｓ２ オフガス排出工程
Ｓ３ 蒸気生成利用工程
Ｓ４ 処理バイオマス排出工程
Ｓ５ 乾燥工程
Ｓ６ 分離工程
Ｓ７ 粉砕工程
Ｓ８ 燃料生成工程
１１０ 熱交換器
ＥＧ 排気
Claims (7)
- バイオマス原料を収容し、該バイオマス原料を水蒸気により加熱、分解する反応器と、
前記反応器内のバイオマス原料から発生したオフガスが流通するオフガス流路と、
前記オフガス流路からの前記オフガスを燃焼して水蒸気を発生させるとともに、該水蒸気を前記反応器に供給する蒸気発生器と、
前記反応器と外気とを遮断する供給バルブと、
前記オフガス流路での前記オフガスの流量を調整するオフガスバルブと、
前記反応器内で前記バイオマス原料が加熱、分解されて生成された処理バイオマスを排出するバイオマス流路と、
前記バイオマス流路を開閉する排出バルブと、
前記オフガスバルブを制御して前記反応器を爆砕が生じない減圧速度で減圧して、前記オフガスを前記オフガス流路へ排出可能とする制御装置と、
を備え、
前記反応器は、圧力センサを備え、
前記制御装置は、
―第一の状態において、前記オフガスバルブを閉状態とし、前記反応器内の圧力が大気圧よりも高い所定のレベルに保たれるようにし；
―第二の状態において、前記オフガスバルブを開状態とし、前記反応器に設けられた圧力センサを監視しながら、前記反応器内部の圧力を減少率一定で、一次関数的に減少させ；
―前記第二の状態において、前記オフガスが定常的に前記反応器から取り出されるように、前記オフガスの流量を制御する様に構成されている
バイオマス原料分解装置。 - 前記バイオマス流路からの前記処理バイオマスを乾燥させて乾燥バイオマスを生成する乾燥機と、
前記乾燥バイオマスを粒径毎に選別して、粒径が所定値以上の大径乾燥バイオマスと、粒径が前記所定値より小さな小径乾燥バイオマスとに分離するふるい機と、
前記大径乾燥バイオマスを粉砕して粉砕後乾燥バイオマスを生成する粉砕機と、
前記小径乾燥バイオマスと前記粉砕後乾燥バイオマスとから、バイオマスペレット燃料を生成するペレタイザと、
をさらに備える請求項１に記載のバイオマス原料分解装置。 - 前記反応器内に、圧縮ガスを供給する圧縮ガス供給装置をさらに備える請求項１又は２に記載のバイオマス原料分解装置。
- 前記蒸気発生器で前記オフガスが燃焼されることで生じた排気との間で熱交換を行って、熱回収する熱交換器をさらに備える請求項１から３のいずれか一項に記載のバイオマス原料分解装置。
- 反応器内でバイオマス原料に水蒸気を混合し、加熱、分解する分解工程と、
前記分解工程で発生したオフガスを前記分解工程で爆砕が生じない減圧速度で減圧して前記反応器から排出するオフガス排出工程と、
排出された前記オフガスを燃焼させて水蒸気を発生させるとともに、該水蒸気を前記分解工程で利用する蒸気生成利用工程と、
前記分解工程で生成した処理バイオマスを前記反応器から排出する処理バイオマス排出工程と、
前記処理バイオマスを乾燥して乾燥バイオマスを生成する乾燥工程と、
前記乾燥バイオマスをペレット化して、バイオマスペレット燃料を生成する燃料生成工程と、
を含み、
オフガスバルブが前記反応器の下流側に設けられ、
前記反応器は、圧力センサを備え、
前記オフガス排出工程において、前記オフガスの排出は、
―第一の状態において、前記オフガスバルブを閉状態とし、前記反応器内の圧力が大気圧よりも高い所定のレベルに保たれるようにし；
―第二の状態において、前記オフガスバルブを開状態とし、前記反応器に設けられた圧力センサを監視しながら、前記反応器内部の圧力を減少率一定で、一次関数的に減少させ；
―前記第二の状態において、前記オフガスが定常的に前記反応器から取り出されるように制御されて実行される
バイオマスペレット燃料の製造方法。 - 前記乾燥バイオマスを粒径毎に選別して、粒径が所定値以上の大径乾燥バイオマスと、粒径が前記所定値より小さな小径乾燥バイオマスとを分離する分離工程と、
前記大径乾燥バイオマスを粉砕して粉砕後乾燥バイオマスを生成する粉砕工程と、
をさらに含み、
前記燃料生成工程では、前記小径乾燥バイオマスと前記粉砕後乾燥バイオマスとから、バイオマスペレット燃料を生成する請求項５に記載のバイオマスペレット燃料の製造方法。 - 前記処理バイオマス排出工程では、圧縮ガスを前記反応器内に供給することで、前記処理バイオマスを前記反応器から排出する請求項５又は６に記載のバイオマスペレット燃料の製造方法。
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