(57)【要約】【課題】原料が熱分解チャンバー内の流動媒体の内部に直接投入されることにより、熱分解しない原料が流動化チャンバーの外部に直接排出されない流動床熱分解装置及びこれを用いた有機性物質の熱分解方法を提供する。【解決手段】有機性物質を熱分解する流動床熱分解装置であって、有機性物質を流動化チャンバー内に供給する原料供給設備と、前記原料供給設備から有機性物質の供給を受けて熱分解を行うチャンバーであって、内部に流動媒体層を含んでいる流動化チャンバーと、前記流動化チャンバーに供給されて流動化チャンバー内の流動媒体層を流動化させるとともに有機性物質を熱分解させるための熱を供給する流動ガス供給設備と、有機性物質が熱分解して形成されたチャーを流動化チャンバーの外部に排出するための排出装置とを含み、前記有機性物質は、流動媒体層の内部へと供給される。【選択図】図１
2020132861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性物質を熱分解する流動床熱分解装置であって、
有機性物質を流動化チャンバー内に供給する原料供給設備と、
前記原料供給設備から有機性物質の供給を受けて熱分解を行うチャンバーであって、内部に流動媒体層を含んでいる流動化チャンバーと、
前記流動化チャンバーに供給されて、流動化チャンバー内の流動媒体層を流動化させるとともに、有機性物質を熱分解させるための熱を供給する流動ガス供給設備と、
有機性物質が熱分解して形成されたチャーを流動化チャンバーの外部に排出するための排出装置と、を含み、
前記有機性物質は、流動媒体層の内部へと供給されることを特徴とする、流動床熱分解装置。
【請求項２】
前記原料供給設備は、
有機性物質を貯蔵し、これを原料供給シュートに供給する原料供給ホッパーと、
前記原料供給ホッパーの下端部と連結され、移送コンベヤーの内部と連結された原料シュートと、
前記原料シュートを通して移送された有機性原料物質を流動化チャンバー内へと移送する原料投入コンベヤーとを含み、
前記原料投入コンベヤーの原料吐出側の端部である原料排出部は、流動媒体層の内部に位置することを特徴とする、請求項１に記載の流動床熱分解装置。
【請求項３】
前記原料供給シュートは原料遮断バルブを含むことを特徴とする、請求項２に記載の流動床熱分解装置。
【請求項４】
前記流動化チャンバー内における流動媒体層の上面より上方の空間と、原料投入コンベヤーの内部空間とを連結する、圧力調節管をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の流動床熱分解装置。
【請求項５】
前記圧力調節管には圧力調節バルブが設けられることを特徴とする、請求項４に記載の流動床熱分解装置。
【請求項６】
前記流動化チャンバーの内部の下側には、上面に、一つ以上の流動ガス噴射孔を有する一つ以上の流動ノズルが取り付けられた流動板が設置され、
前記流動板の上方には流動媒体層が位置し、流動ガス噴射孔は、流動板の下方へ向くように形成されることを特徴とする、請求項１に記載の流動床熱分解装置。
【請求項７】
前記流動化チャンバーには、少なくとも一つ以上のベンチュリ部が設けられることを特徴とする、請求項１に記載の流動床熱分解装置。
【請求項８】
前記チャー排出装置は、
流動媒体の上面より高い位置に設けられるチャー吸入口と、
前記チャー吸入口とチャーボックスとを連結する管であるチャー排出シュートと、
前記チャー排出シュートに取り付けられたチャー排出バルブとを含むことを特徴とする、請求項１に記載の流動床熱分解装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の流動床熱分解装置を使うことを特徴とする、有機性物質の熱分解方法。
【請求項１０】
前記熱分解温度が３００〜７００℃の範囲であることを特徴とする、請求項９に記載の有機性物質の熱分解方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動床熱分解装置に関し、原料供給設備、流動化チャンバー、流動ガス供給設備及びチャー(char；固形炭化物などの残渣)排出装置が、一括して密閉されるように構成され、廃木材などの有機性物質を連続的に熱分解させて、熱分解ガスや熱分解オイルといった高付加価値の燃料物質を回収することができ、連続稼働による運転効率を高めることができる、流動床熱分解装置及びこれを用いた有機性物質の熱分解方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギーを回収する技術が発達するにつれて、おがくず（大鋸屑）や樹脂フィルム（「ビニール」）などの可燃性物質又は可燃性廃棄物を、燃消させることによって発生する熱エネルギーを用いて、スチームを生産するか、生産されたスチームで電気を生産する方式よりは、可燃性物質を高温又は中温で熱分解させることによって生成された、熱分解ガス又は熱分解オイルを用いて、電気を生産するか、直接に燃料油として使用するなどの熱分解方式のエネルギー回収技術が多く開示されている。
【０００３】
このように、可燃性物質からエネルギーを回収する方法は、焼却方法と、熱分解方法とに区分される。その根本的な相違点は、次の点にある。焼却方法は、可燃性物質を焼いて熱エネルギーを得るもので、酸素を供給しなければならないものである。これに対し、熱分解方法は、酸素を供給せずに熱のみ供給するものであって、熱分解時に、可燃性物質に含有された炭素を、酸化させずに可燃性ガス、オイル、及び／または炭化物（炭など）として回収するものである。熱分解方法が、焼却方法よりもエネルギー回収効率が高いものと知られている。
【０００４】
一方、熱分解温度も、熱分解しようとする物質によって変わりうる。プラスチック、ビニールなどの高分子物質は３００℃〜３５０℃で、木材などのセルロース物質は５００℃〜５５０℃で、よく熱分解する。
【０００５】
また、熱分解方式としては、連続熱分解方式とバッチ式熱分解方式とがある。連続熱分解方式は、原料物質を継続的に熱分解炉に投入して、熱分解時に生成される熱分解物質を連続的に回収しながら運営する方式である。バッチ式熱分解方式は、熱分解炉に原料物質を一括して装入した後、熱分解炉の外部に熱を加えて長期間熱分解し、熱分解時に生成される熱分解物質を回収するのであって、熱分解が完了すれば、再び燃料物質を装入した後に、熱分解を再運転する方式である。そのため、バッチ式熱分解方式であると、原料投入の際、加熱された熱分解炉を冷却しなければならず、熱分解時に熱分解しなかった原料物質の一部が溶けてクリンカー(clinker)が形成されるなど、運転が非効率的であり、分解炉の加熱と冷却が繰り返されるので、連続熱分解方式に比べてエネルギー損失が大きいという欠点がある。
【０００６】
連続式熱分解方式としては、回転円筒状（Ｒｏｔａｒｙ  Ｋｉｌｎ）熱分解方式と、流動床熱分解方式とがある。回転円筒状方式は、原料物質を回転円筒炉に連続的に供給しながら、回転円筒炉の外部に高温の燃焼空気を供給して加熱するか、あるいは電気ヒーターで熱を加えて、回転円筒炉の内部温度を上げることで原料物質を熱分解させるものである。流動床熱分解方式は、流動床熱分解炉における中間段（中間の高さの箇所）に流動板を配置し、流動板の上方に砂を充填させた後、流動板の下方から高温及び高圧の不活性流動ガスを注入すれば、高温になった砂が流動することになる。この際、原料が熱分解炉に投入されれば、高温の流動砂が原料物質と混合されるに伴い、高温の熱が原料物質に転移されて、速く熱分解が生じる方式である。
【０００７】
前記連続式熱分解方式は、熱分解炉の内部に大気中の空気が流入すれば爆発するか、原料物質が酸化するのに伴い焼却現象が発生するので、原料が連続的に投入されるとともに、熱分解炉が外部から密閉されなければならない。ところが、回転円筒炉は、熱分解炉が自ら回転するので、回転円筒炉と固定支持部との間を密閉することが技術的に難しく、運転中に、たまに密閉部分が破損して、火事や爆発が起こる問題点があるから、流動床熱分解炉を用いることが好ましい。
【０００８】
流動床熱分解技術に対する従来の先行技術として、韓国特許登録第１０−０６５９４９７号（２００６．１２．２０）は、農林産物の廃棄物の流動層熱分解及びガス化の装置とその方法に関するものであり、既存の炭化工程が持っている問題を解決して性能を向上させた流動層熱分解及びガス化の反応装置とその利用方法を提供する。しかし、前記先行技術は、反応器を成す希薄相領域部に農林産物の廃棄物が投入されるものである。そのため、微細に粉砕されたおがくず（大鋸屑）などの原料物質が、流動ガスによって熱分解せずに、そのまま流動熱分解炉の外に排出されることで、熱分解効率が低下し、熱分解オイルを回収する熱分解物質回収装置に故障が発生する主要原因になるという問題点がある。
【０００９】
また、韓国特許登録第１０−１５２４４５６号（２０１５．０６．０１）は、バイオマス急速熱分解のための二重管形流動層反応器に関するものであり、原料投入部、急速熱分解反応器内管、運搬ガスチャンバー、分散板、運搬ガス流入部、反応器外管、固相生成物収集部、フリーボード(freeboard)、及び生成物排出部を含む。前記先行技術は、反応器が二重構造の管から構成される。このことにより、バイオマスの熱分解時に発生する固相及び蒸気相の生成物を容易に分離することができ、バイオマスの熱分解の過程で熱損失を最小化することができるという効果がある。しかし、原料投入部が流動層反応器の上部に位置し、原料が投入されれば流動媒体の上方へと投入されることで、原料の一部が、熱分解する前に流動ガスによって流動層反応器の外部に飛散するか、原料とともに投入された酸素によって速やかに酸化してしまい、熱分解効率が低下するという問題点が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】韓国特許登録第１０−０６５９４９７号明細書
【特許文献２】韓国特許登録第１０−１５２４４５６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、かかる問題点を解決するためのもので、原料が、熱分解チャンバー内の流動媒体の内部へと、直接に投入されることにより、熱分解されていない原料が、流動化チャンバーの外部へと直接に排出されることのない流動床熱分解装置を提供する。
【００１２】
また、本発明は、熱効率に優れ、高発熱量のガスや油分を得ることができ、有機物質の大量処理も可能な流動床熱分解装置及びこれを用いた有機性物質の熱分解方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明は、有機性物質を熱分解する流動床熱分解装置であって、有機性物質を流動化チャンバー内に供給する原料供給設備と、前記原料供給設備から有機性物質の供給を受けて熱分解を行うチャンバーであって、内部に流動媒体層を含んでいる流動化チャンバーと、前記流動化チャンバーに供給されて流動化チャンバー内の流動媒体層を流動化させるとともに有機性物質を熱分解させるための熱を供給する流動ガス供給設備と、有機性物質が熱分解して形成されたチャーを流動化チャンバーの外部に排出するための排出装置とを含み、前記有機性物質は、流動媒体層の内部へと供給されることを特徴とする流動床熱分解装置を提供する。
【００１４】
本発明の一実施例において、前記原料供給設備は、有機性物質を貯蔵し、これを原料供給シュートに供給する原料供給ホッパーと、前記原料供給ホッパーの下端部と連結され、移送コンベヤーの内部と連結された原料シュートと、前記原料シュートを通して移送された有機性原料物質を流動化チャンバー内へと移送する原料投入コンベヤーとを含むことができる。
【００１５】
本発明の一実施例において、前記原料供給シュートは原料遮断バルブを含むことができる。
【００１６】
本発明の一実施例において、前記流動化チャンバーの内部における流動媒体層の上面より上方の空間と、原料投入コンベヤーの内部空間とを連結する圧力調節管をさらに含むことができ、前記圧力調節管には圧力調節バルブが設けられうる。
【００１７】
本発明の一実施例において、前記流動化チャンバーの内部の下側には、上面に、一つ以上の流動ガス噴射孔を有する一つ以上の流動ノズルが取り付けられた流動板が設置され、前記流動板の上方には流動媒体層が位置し、流動ガス噴射孔は、流動板の下方へ向くように形成されうる。
【００１８】
本発明の一実施例において、前記流動化チャンバーには少なくとも一つ以上のベンチュリ部が設けられうる。
【００１９】
本発明の一実施例において、前記チャー排出装置は、流動媒体の上面より高い位置に設けられるチャー吸入口と、前記チャー吸入口とチャーボックスとを連結する管であるチャー排出シュートと、前記チャー排出シュートに取り付けられたチャー排出バルブとを含むことができる。
【００２０】
また、本発明は、本発明の流動床熱分解装置を使うことを特徴とする、有機性物質の熱分解方法を提供する。
【００２１】
本発明の一実施例において、前記熱分解方法における前記熱分解温度は３００〜７００℃の範囲でありうる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、粉砕された原料が、流動媒体の内部へと直接に投入されることにより、未分解原料の漏出を防止する効果があり、原料供給設備の原料排出部が流動媒体に直接に連結されることにより、密閉した流動床熱分解装置を提供するとともに連続運転が可能であり、これにより設置コスト及び維持コスト節減することができるという効果がある。
【００２３】
また、本発明による流動床熱分解装置は、流動ガスの漏出を抑制させることにより、熱分解能力を向上させ、エネルギーを節減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による流動床熱分解装置を説明するための正面図である。
【図２】流動化チャンバーの流動層をより詳細に示した拡大図である。
【図３】流動板上の流動ノズルの配置を示した流動板の平面図である。
【図４】前記流動板に取り付けられた流動ノズルを拡大表示した正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面に基づき、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明を容易に実施することができるように、本発明による流動床熱分解装置の好適な実施例を詳細に説明する。
【００２６】
本発明の好適な実施例の原理を詳細に説明するにあたり、関連の公知の機能又は構成についての具体的な説明が、本発明の要旨を不必要にあいまいにしうると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
【００２７】
また、本明細書に記載された実施例と図面に示した構成は、本発明の最良の一実施例に過ぎず、本発明の技術的思想を全て代弁するものではないので、本出願の時点にて、これらを代替することができる、多様な均等物と変形例があり得ることを理解しなければならない。
【００２８】
本発明は流動床熱分解装置１００に関するものであり、より具体的には、原料供給設備２００、流動媒体層３００、流動ガス供給設備４００、流動化チャンバー５００及びチャー排出装置６００を含む流動床熱分解装置１００に関するものである。前記流動床熱分解装置は、圧力調節管７００をさらに含むことができる。
【００２９】
図１を参照すると、本発明による流動床熱分解装置の原料供給設備２００は、原料供給ホッパー２０１、原料供給シュート２０２、原料投入コンベヤー２０３、原料遮断バルブ２０５、及び原料排出部２０６を含む。
【００３０】
前記原料供給ホッパー２０１は、流動化チャンバー５００内で熱分解する、有機性物質からなる原料を保存する部分である。前記原料は、有機性物質として、草本系及び／又は木本系のバイオマスのみならず、廃プラスチックなどの、熱分解によってバイオディーゼルなどの燃料を生産することができる、全ての有機性物質を意味する。前記原料供給ホッパー２０１には、予め、前記有機性物質などを切断して、適切な大きさに粉砕した状態の有機性物質を供給して積載することができる。前記原料供給ホッパー２０１の上部には、前記ホッパーの内部を外部から遮断するために、ホッパー蓋２０４が含まれうる。
【００３１】
前記原料供給シュート２０２は、原料供給ホッパー２０１から供給された原料を原料投入コンベヤー２０３に移動させる役割をするものである。前記原料供給シュート２０２は原料遮断バルブ２０５を含むことができるのであり、前記原料遮断バルブ２０５は、原料供給ホッパー２０１と原料供給シュート２０２との間、及び／または、原料供給シュート２０２と原料投入コンベヤー２０３との間を遮断することができる。
【００３２】
前記原料投入コンベヤー２０３は、前記原料供給シュート２０２から移送された原料を流動化チャンバー５００に移動させる役割をするものである。前記原料投入コンベヤー２０３はスクリューコンベヤーであることが好ましい。前記スクリューコンベヤーは、スクリューの回転速度を調節して、流動化チャンバー５００への原料投入量を容易に調節することができるように、速度調節装置（図示せず）が取り付けられることが好ましい。
【００３３】
また、前記原料供給設備２００の原料供給ホッパー２０１、原料供給シュート２０２及び原料投入コンベヤー２０３は、順次に連結された密閉型構造を成すようにすることにより、原料供給設備２００から、酸素が含まれた外部空気が流動化チャンバー５００に流入することがないように構成される。すなわち、原料を投入するために、原料供給ホッパー２０１の上部に取り付けられたホッパー蓋２０４を開放する際には、原料遮断バルブ２０５が閉まり、また、ホッパー蓋２０４が閉められれば、原料遮断バルブ２０５が開けられるというように運転することが好ましい。また、原料を投入してから、再びホッパー蓋２０４を閉めて、原料供給ホッパー２０１を外部から遮断した後、前記原料遮断バルブ２０５を開放する前に、原料供給ホッパー２０１の内部に非活性ガスなどを流して、流入した酸素を除去することもできる。
【００３４】
前記原料投入コンベヤー２０３によって、原料は、原料排出部２０６を通って流動化チャンバー５００に移動する。この過程にて、前記原料投入コンベヤー２０３のスクリュー回転速度を調整して、原料投入量を調節することができる。
【００３５】
前記流動化チャンバー５００は、有機性物質の熱分解が発生する一つのデバイスであり、その形態が制限されないが、円筒状シリンダーの形態が好ましい。
【００３６】
本発明の特徴的な部分において、前記原料排出部２０６は、流動媒体層３００の上面の下方に位置することにより、原料投入コンベヤー２０３から流通化チャンバーに投入される原料が流動媒体層３００内に投入されうるようにする。
【００３７】
従来には、流動化チャンバー５００に原料が投入される際、原料投入コンベヤー２０３の原料排出部２０６は、流動媒体層３００の上面の上方から投入されるように構成されていたことから、投入された原料の一部の微粒子は、直接に流動媒体層３００と混合されて熱分解されるのではなく、流動媒体層３００の下方から供給される流動ガスによって、そのまま流動化チャンバー５００の外部に排出されうるのであった。これにより、トータルの熱分解効率の低下はもちろんのこと、排出された微粒子が、熱分解物質回収装置の作動不良を引き起こす原因になることもあった。
【００３８】
しかし、本発明は、原料排出部２０６が流動媒体層３００の内部に位置することにより、前記の従来の熱分解装置の問題点を解消することができる。
【００３９】
本発明による流動床熱分解装置は、前記原料投入コンベヤー２０３と、流動化チャンバー５００との間に、圧力調節管７００をさらに含むことができ、前記圧力調節管７００には、圧力調節バルブ７０１がさらに取り付けられうる。
【００４０】
前記圧力調節管７００は、流動化チャンバー５００の内部空間中、流動媒体層３００の上面より上方の空間と、原料投入コンベヤー２０３の内部空間とを互いに連結する管であり、原料投入コンベヤー２０３の内部圧力を調節する役割をする。
【００４１】
前記流動ガスが流動媒体層３００を通過することで、流動媒体層３００を成す流動媒体３０４を流動させる。流動ガスが持っている噴出圧力は、流動媒体層３００の最下層部で高く、上方に行くほど圧力が低くなる形態となっている。本発明において、原料投入コンベヤー２０３の原料排出部２０６は、流動媒体層３００の内部に位置しているので、前記原料排出部２０６の出口から、原料が、スクリューの回転剪断力によって流動媒体層３００の内部に排出されるのであるが、原料排出部２０６の原料物質の空隙には、強い流動ガス圧が作用し、流動媒体層３００の下方から供給される一次的な流動ガスと、原料自体から発生した熱分解ガスとが混合された二次的な流動ガスが、原料投入コンベヤー２０３の内部を通って、逆に原料供給ホッパー２０１にまで移動し、究極には外部に流出されうる。このような方式で流動ガスの漏出が進行すれば、熱分解の効率が減少するとともに熱分解生成物の回収が難しくなる。
【００４２】
したがって、このような流動ガスの漏出を防止するために、原料投入コンベヤー２０３の内部空間と、流動化チャンバー５００における上側の空間、すなわち流動媒体層３００の上面より上方の空間とを連結するための圧力調節管７００を取り付ける。このようにすれば、流動ガスが、原料投入コンベヤー２０３の内部に移動したとしても、前記圧力調節管７００を伝って、流動化チャンバー５００における上側の空間に移動して行くので、前記流動ガスが、原料供給設備２００を通して外部に漏出することを防止することができる。
【００４３】
前記圧力調節管７００には、圧力調節バルブ７０１をさらに取り付けることができる。前記圧力調節バルブ７０１を調節することにより、圧力調節管７００を通して、原料投入コンベヤー２０３の内部から流動化チャンバー５００における上側の空間に移動する流体の流量を調節することができる。仮に、前記圧力調節バルブ７０１がなければ、大部分の流動ガスが、原料排出部２０６を通り、原料投入コンベヤー２０３の内部を経て、さらに、圧力調節管７００を通って、流動化チャンバー５００における上側の空間に移動しうる。このことから、圧力調節管７００には、圧力調節バルブ７０１を取り付けることが好ましい。
【００４４】
図２は、流動化チャンバー５００における流動媒体層３００の部分をより詳細に示した拡大図である。図２によれば、前記流動板３０２は、流動化チャンバー５００内に位置しており、前記流動板３０２の上方には、流動媒体層３００が一定の厚さで存在し、前記流動板３０２の上面には、流動ノズル３０３が１個以上装着されている。
【００４５】
図３を参照すると、前記流動板３０２には、１個以上の流動ガスホール３０１が穿設されており、前記ホールに、流動ノズル３０３がそれぞれ対応して形成される。
【００４６】
前記流動板３０２の上方に位置する流動媒体３０４としては、砂が使われうるのであるが、投入される原料の種類によって、流動媒体は、適宜に選択して使用することができ、砂に限定されない。
【００４７】
流動ガスは、前記流動板３０２の下面に開けられた、流動ガスホール３０１を通って流動ノズル３０３に移動する。図４に示したように、流動ノズル３０３は、円筒状などの筒状であって、少なくとも先端部が円錐形またはテーパー状に製作されうるのであり、流動ノズル３０３の内部には円形ホール３０６があり、流動ノズル壁面３０７には、断面が円形である円形ホール３０６と連結された１個以上の流動ガス噴射孔３０８が開けられている。前記流動ガス噴射孔３０８は、斜めに下方へと向かうように構成されているので、流動媒体（例えば、砂粒）が、前記流動ガス噴射孔３０８を通って流動板３０２の下方に移動することを防止することができる。
【００４８】
流動板３０２の下部から供給される高圧の流動ガスは、流動ノズル３０３の内部の円形ホール３０６を通って、流動ガス噴射孔３０８から流動板３０２へと向かって噴射されることで、流動板３０２上に散布されている流動砂を、下方から上方へと強く押し上げて、適正高さの流動砂層３０４を形成するようにする。ここで、流動ガス噴射孔３０８を通して噴射される流動ガスは、平面図で見て流動ノズル３０３から放射状に噴射されることが好ましいので、各流動ノズル３０３の複数の流動ガス噴射孔３０８から流動ガスが放射状に噴射されるように構成することができる。
【００４９】
前記流動板３０２に対する流動ノズル３０３の配置は、流動ガスを均等に配分することができる配置であれば制限されない。一実施例として、前記流動化チャンバー５００の横断面が円形の場合には、円形の中心点を中心に均一に、放射状または同心円状に配置されうるのであり、あるいは格子状に均一に配置されうる。
【００５０】
前記流動ノズル３０３に設けられた少なくとも１個以上の流動ガス噴射孔３０８の方向は流動板３０２の下方に傾いていさえすれば良く、特に制限されないが、水平方向から下方へと０度以上かつ９０度未満の角度、特には、１０度以上かつ８０度未満、２０度以上かつ７０度未満、または３０度以上かつ６０度未満の角度を有することが好ましい。
【００５１】
また、図１を参照すると、前記流動化チャンバー５００は少なくとも１個以上のベンチュリ部５０１を含むことができる。
【００５２】
図１の流動床熱分解装置１００は、ベンチュリ部５０１を含んでいる流動化チャンバー５００を示すものであり、流動媒体３０４によって熱分解して生成された熱分解流体は、排出部（排気口３０５）に移動する。ここで、理論によって制限されるものではないが、流動化チャンバー５００にベンチュリ部５０１を含むことにより、流動化チャンバー５００の断面で変化が発生し、このような変化により、流動ガスの流動方向に収縮及び膨張が発生し、熱分解産物を含む流動ガスの混合が増大して、目的とする熱分解産物の生成が増大する。
【００５３】
本発明による流動床熱分解装置は、流動ガス供給設備４００を含んでおり、前記流動ガス供給設備４００は、流動ガス槽４０１及び送風機４０２を含むことができる。
【００５４】
前記流動ガス槽４０１は流動ガスのみが存在する空間であり、送風機４０２によって移送された流動ガスが、流動ガス槽４０１を経てから、前記流動板３０２における下方へと開いた流動ガスホール３０１を通して、流動ノズル３０３に移送される。
【００５５】
前記流動ガスは熱分解に必要な熱を含むことができ、前記流動ガスによって、熱分解運転の際、流動化チャンバー内の温度は原料によって変わりうるが、３００〜７００℃を維持する。
【００５６】
前記の送風機４０２は、一般的に、約２，０００ｍｍＡｑ（約２０ｋＰａ）以上の高圧流動ガスを注入しなければならない。よって、送風機４０２は、リングブロアー又はターボブロアーなどの高圧送風機を使うことが好ましい。
【００５７】
一方、本発明による流動床熱分解装置は、チャー（ｃｈａｒ）排出装置６００を含む。前記チャー排出装置６００は、流動媒体層３００の上面より高い位置に設置されたチャー吸入口６０１と、前記チャー吸入口６０１とチャーボックス６０３を連結する管であるチャー排出シュート６０２と、前記チャー排出シュート６０２に取り付けられたチャー排出バルブ６０４とを含んでなることができる。
【００５８】
前記チャーは、流動化チャンバー５００内で熱分解した後の、原料物質に含まれた不燃物質、又は一部の固定炭素が炭化して生成される物質である。チャーは流動媒体３０４として使われる物質より比重が小さいので、チャーは、浮上して来て、流動媒体３０４の上方に位置するチャー吸入口６０１を通して、チャー排出シュート６０２に移動する。前記チャー吸入口６０１は、流動媒体層３００の上面より、少しだけ高くなるように設置することが好ましい。図示の例で、例えば、流動板３０２の流動ガスホール３０１に嵌め込まれた流動ノズル３０３が流動板３０２の上面から上方に突き出す寸法の０．５〜２倍の高さ寸法だけ、チャー吸入口６０１が、流動状態の流動媒体層（特には流動状態の砂の層）３００の上面より高い位置に来るようにすることができる。
【００５９】
前記チャー排出シュート６０２は、チャー吸入口６０１と、チャーボックス６０３との間に位置し、生成されたチャーをチャーボックス６０３に移動させる役割をする。
【００６０】
前記チャー排出シュート６０２は排出バルブ６０４を含むことができ、流動化チャンバー５００内で熱分解反応を進める場合には、排出バルブ６０４は、閉まった状態を維持して流動床熱分解装置を密閉状態に維持することができる。
【００６１】
また、前記排出バルブ６０４は、チャー排出シュート６０２の所定箇所に位置するので、後でチャーボックス６０３を交換する場合、排出バルブ６０４を閉めて流動化チャンバー５００内の流動ガスが外部に漏出することを防止することができ、外部から流動化チャンバー５００内へと空気が流入するのを防止することができる。
【００６２】
以上で本発明を添付図面に示した実施例に基づいて説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば、これから多様な変形及び均等な他の実施例が可能であることが理解可能であろう。したがって、本発明の技術的保護範囲は、以下の特許請求範囲によって決定されなければならない。
【符号の説明】
【００６３】
１００    流動床熱分解装置
２００    原料供給設備
２０１    原料供給ホッパー
２０２    原料供給シュート
２０３    原料投入コンベヤー
２０４    ホッパー蓋
２０５    原料遮断バルブ
２０６    原料排出部
３００    流動媒体層
３０１    流動ガスホール
３０２    流動板
３０３    流動ノズル
３０４    流動媒体
３０５    排気口
３０６    円形ホール
３０７    流動ノズル壁面
３０８    流動ガス噴射孔
４００    流動ガス供給設備
４０１    流動ガス槽
４０２    送風機
５００    流動化チャンバー
５０１    ベンチュリ部
６００    チャー排出装置
６０１    チャー吸入口
６０２    チャー排出シュート
６０３    チャーボックス
６０４    チャー排出バルブ
７００    圧力調節管
７０１    圧力調節バルブ
【図１】
2020132861.tif 000003
【図２】
2020132861.tif 000004
【図３】
2020132861.tif 000005
【図４】
2020132861.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和2年5月18日(2020.5.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性物質を熱分解する流動床熱分解装置であって、
有機性物質を流動化チャンバー内に供給する原料供給設備と、
前記原料供給設備から有機性物質の供給を受けて熱分解を行うチャンバーであって、内部に流動媒体層を含んでいる流動化チャンバーと、
前記流動化チャンバーに供給されて、流動化チャンバー内の流動媒体層を流動化させるとともに、有機性物質を熱分解させるための熱を供給する流動ガス供給設備と、
有機性物質が熱分解して形成されたチャーを流動化チャンバーの外部に排出するための排出装置と、を含み、
前記原料供給設備は、有機性物質を貯蔵し、これを原料供給シュートに供給する原料供給ホッパーと、前記原料供給ホッパーの下端部と連結され、移送コンベヤーの内部と連結された原料シュートと、前記原料シュートを通して移送された有機性原料物質を流動化チャンバー内へと移送する原料投入コンベヤーとを含み、
前記原料供給設備は、流動化チャンバーの外側面から流動媒体層の内部に引き込まれ、前記原料供給設備の原料出口側末端が流動媒体層内に位置するようにし、
前記流動化チャンバー内における流動媒体層の上面より上方の空間と、原料投入コンベヤーの内部空間とを連結する、圧力調節管をさらに含み、前記圧力調節管には圧力調節バルブが設けられ、
大部分の流動ガスが、原料排出部を通り、原料コンベヤーの内部を経て、さらに圧力調節管を通って、流動化チャンバーにおける上側の空間に移動しうるところ、このような移動を、原料コンベヤーの内部の圧力を調節することにより防止することができるようにしていることを特徴とする、流動床熱分解装置。
【請求項２】
前記原料供給シュートは原料遮断バルブを含むことを特徴とする、請求項１に記載の流動床熱分解装置。
【請求項３】
前記流動化チャンバーには、少なくとも一つ以上のベンチュリ部が設けられることを特徴とする、請求項１に記載の流動床熱分解装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の流動床熱分解装置を使うことを特徴とする、有機性物質の熱分解方法。
【請求項５】
前記熱分解温度が３００〜７００℃の範囲であることを特徴とする、請求項４に記載の有機性物質の熱分解方法。