(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマスを熱分解して生成されるガスをフィッシャー・トロプシュ合成反応を利用して灯油に変換するシステムに装備される高温還元熱化学分解装置であって、
ロータリーキルンと、前記ロータリーキルンの外周に配設される電気式加熱装置と、前記ロータリーキルンの入口側に設けられるバイオマスの供給部と、前記ロータリーキルンの出口側に設けられる生成ガスと残留物の排出部を備え、
前記供給部と前記排出部は前記ロータリーキルン内への外気の侵入を防止する外気侵入防止手段を備え、
前記供給部は、前記ロータリーキルン内へ結ぶシリンダと、前記シリンダ内のバイオマスを前記ロータリーキルンへ押し出すピストンと、前記シリンダ内に水蒸気を供給する水蒸気供給部とを備え、前記シリンダ内のバイオマスと前記水蒸気供給部からの水蒸気により前記供給部の外気侵入防止手段とし、
前記排出部は、前記ロータリーキルンの出口部に接続され上下方向に延びるダクトと、前記ダクトの下方に配設され水が充填されたトレーとを備え、前記ダクトの下端開口部を前記トレーの水中で開口させることにより前記排出部の外気侵入防止手段とすることを特徴とするバイオマスの高温還元熱化学分解装置。
【請求項２】
前記供給部は、バイオマスが投入されるホッパーと、前記ホッパーの下部に設けられて投入されたバイオマスを混合・搬送するスクリューコンベアとを備え、前記シリンダは前記スクリューコンベアの出口と前記ロータリーキルン内を結ぶことを特徴とする請求項１記載の高温還元熱化学分解装置。
【請求項３】
前記排出部は、前記ロータリーキルンの出口部に設けられるシャッターを備えることを特徴とする請求項１記載の高温還元熱化学分解装置。
【請求項４】
前記電気式加熱装置は、前記ロータリーキルン内を最高温度１０００℃〜１１００℃に加熱する能力を備えることを特徴とする請求項１記載の高温還元熱化学分解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木屑、紙屑、繊維屑等のバイオマスを高温下で還元熱分解してエネルギー利用を図るシステムに適した高温還元熱化学分解装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオマス等の有機物をガス化してエネルギーとして再利用するシステムは種々の形式のものが提案されている。
例えば、下記の特許文献には、システムの全体構成やガス化装置、ロータリーキルンを備えた熱分解処理装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１２６５２４号公報
【特許文献２】特開２００５−１２０１２５号公報
【特許文献３】特開２００４−３７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した従来の技術にあっては、バイオマスをガス化する際の温度が比較的低く、タールの発生等の問題があった。
本発明の目的は、外気を遮断した雰囲気中で水蒸気を酸化剤として、１０００℃以上にバイオマスを加熱することで、後工程のＦＴ合成（フィッシャー・トロプシュ合成）に適した生成ガスを得る高温還元熱化学分解装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、本発明の高温還元熱化学分解装置は、
ロータリーキルンと、前記ロータリーキルンの外周に配設される電気式加熱装置と、前記ロータリーキルンの入口側に設けられるバイオマスの供給部と、前記ロータリーキルンの出口側に設けられる生成ガスと残留物の排出部を備え、前記供給部と前記排出部は前記ロータリーキルン内への外気の侵入を防止する外気侵入防止手段を備え、前記供給部は、前記ロータリーキルン内へ結ぶシリンダと、前記シリンダ内のバイオマスを前記ロータリーキルンへ押し出すピストンと、前記シリンダ内に水蒸気を供給する水蒸気供給部とを備え、前記シリンダ内のバイオマスと前記水蒸気供給部からの水蒸気により前記供給部の外気侵入防止手段とし、前記排出部は、前記ロータリーキルンの出口部に接続され上下方向に延びるダクトと、前記ダクトの下方に配設され水が充填されたトレーとを備え、前記ダクトの下端開口部を前記トレーの水中で開口させることにより前記排出部の外気侵入防止手段とするものである。
そして、前記供給部は、バイオマスが投入されるホッパーと、前記ホッパーの下部に設けられて投入されたバイオマスを混合・搬送するスクリューコンベアとを備え、前記シリンダは前記スクリューコンベアの出口と前記ロータリーキルン内を結ぶものである。
また、前記排出部は、前記ロータリーキルンの出口部に設けられるシャッターを備えるものである。
さらに、前記電気式加熱装置は、前記ロータリーキルン内を最高温度１０００℃〜１１００℃に加熱する能力を備えるものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、高温還元熱化学分解装置内を外気を遮断した状態で１０００℃以上の高温に保つことにより、水蒸気を酸化剤として灯油の生成に適した混合ガスをバイオマスから生産することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は本発明を適用するバイオマスのエネルギー変換システムの構成図、図２はシステムのブロック図である。
バイオマスのエネルギー変換システムは、木屑等のバイオマスの破砕機１を有し、バイオマスを所定の大きさに破砕して高温還元熱化学分解装置１００の供給部２００のホッパーへ送る。
【０００７】
ホッパーから投入されたバイオマスは、後述する高温還元熱化学分解装置１００で水素２対一酸化炭素１の混合ガスに生成される。
生成ガスは排出部３００からスクラバー２へ送られ、洗浄冷却される。ガスは吸引ポンプ４を介してガスキャッチタンク５に貯えられる。
排出部３００で分離された灰、金属等は、トレー３内に落下する。
【０００８】
ガスはＦＴ（フィッシャー・トロプシュ）合成反応塔１０へ送られ、炭化水素に変換される。変換された炭化水素は一時貯留部１１で貯留され、冷却分離塔１２で液化され、灯油としてタンク１４に貯蔵される。灯油に変換されないオフガス１３は、ジーゼルエンジン１６の燃料として利用される。
ＦＴ合成反応の冷却に必要な水は、水蒸気としてＦＴ合成反応塔１０に供給される。
ＦＴ合成反応においては水を生成するとともに熱を発生する。そのために反応塔内はより高温になろうとするので、塔内を２２０〜２５０℃の温度を維持するために冷却が必要となる。そこで、２２０〜２５０℃の温度では水蒸気を供給することとなる。
冷却分離塔１２で液体灯油から分離されたパラフィン１５は次工程へ送られ、薬品等の原料に利用される。
【０００９】
図３は高温還元熱化学分解装置の説明図である。
全体を符号１００で示す高温還元熱化学分解装置は、基礎１１０上に支点１１２とジャッキ１１４を介して傾斜可能に支持されるベース１２０を有する。ベース１２０上には、ロータリーキルン１３０がベアリング１３３、１３４等により回転自在に配備される。ロータリーキルン１３０は、モータ１３２により回転駆動される。
ロータリーキルン１３０の軸線は、バイオマスＢＭの供給部２００から排出部３００に向かって下向きとなるように、ジャッキ１１４により設定することができる。この構成により供給部２００からロータリーキルン１３０内に投入されるバイオマスＢＭは排出部３００に向かって順調に進行する。
【００１０】
ロータリーキルン１３０の外周側には電気式の加熱装置１４０が装備され、カバー１４２により保温される。カバー１４２内の温度は、熱電対１５０により測定され、加熱装置１４０への給電が制御される。
【００１１】
ロータリーキルン１３０の内部は、１０００℃以上、最高１１００℃程度の高温に加熱することができる。原料のバイオマスＢＭを、この１０００℃以上の高温で、かつ外気を遮断した状態で加熱することで、水素２、一酸化炭素１の混合ガスは生成される。
この生成ガスＧ１は、後工程のＦＴ（フィッシャー・トロプシュ）法を利用した合成反応塔内で良好な灯油に変換される。
【００１２】
ロータリーキルン１３０内を外気から遮断するために、本発明の高温還元熱化学分解装置１００は、バイオマスＢＭの供給部２００と生成ガスＧ１や残留物の排出部３００に対応した構成を備えている。
【００１３】
バイオマスＢＭの供給部２００の構造を図３、図４、図５を用いて説明する。
供給部２００は、破砕された木屑等のバイオマスＢＭが投入されるホッパー２０２を有する。ホッパーの下部にはモータ２１４で駆動されるスクリューコンベア２１０が配置してあり、投入されたバイオマスＢＭは、スクリューコンベア２１０により混合されつつロータリーキルン１３０側へ送られる。スクリューコンベア２１０の前方下方には落下口２１２が設けてあり、バイオマスＢＭは、下方に設けられたシリンダ２３０内に落下する。
【００１４】
このシリンダ２３０内には、ピストン２２２が摺動自在に挿入されており、ピストン２２２は駆動装置２２０によりシリンダ２３０内を往復動する。
シリンダ２３０内に充填されたバイオマスＢＭは、ロータリーキルン１３０内に外気が流入するのを封止する。ピストン２２２に押し出されたバイオマスＢＭはシリンダ２３０の先端開口部２３２からロータリーキルン１３０内に投入される。
【００１５】
シリンダ２３０の中間部には水蒸気の供給口２４０が設けられ、シリンダ２３０内に供給される水蒸気は、バイオマスＢＭとともに外気の侵入を防止するシールとして機能する。また、この水蒸気はバイオマスＢＭの高温還元熱化学分解の際の酸化剤として機能する。
【００１６】
投入されたバイオマスＢＭはロータリーキルン１３０内に約３０分滞留し、その間に１０００℃以上の高温で水蒸気を酸化剤として熱化学分解される。この熱化学分解により、水素と一酸化炭素が２対１に混合された生成ガスＧ１が生成される。
【００１７】
図３と図６を用いて排出部３００の構造を説明する。
生成ガスＧ１と残留物は、排出部３００でロータリーキルン１３０の出口３１２から排
出される。
ロータリーキルン１３０の出口３１２にはシャッター３３０が設けてあり、排出部の逆
流を防止する。
出口３１２の外側には縦方向に延びるダクト３１０が設けてある。このダクト３１０は
上側が密封されており下側のみに開口部３１４を有する。
ダクト３１０の下方にはトレー３２０が配設される。トレー３２０は水Ｗ１が充填され
ており、ダクト３１０の下端の開口部３１４は、トレー３２０の水中に開口する。
この構造により、ロータリーキルン１３０への外気の侵入が防止される。
シャッター３３０を押し開けて排出される残留物は灰や金属類を含み、これらはトレー
３２０の水中に落下する。
本発明によれば、外気の侵入を遮断した状態でバイオマスを１０００℃以上の高温で熱
分解させるので、効率よく灯油に変換する生成ガスを得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を適用するバイオマスのエネルギー変換システムの構成図
【図２】本発明を適用するバイオマスのエネルギー変換システムのブロック図
【図３】高温還元熱化学分解装置の説明図
【図４】バイオマス供給部の説明図
【図５】バイオマス供給部の説明図
【図６】排出部の説明図
【符号の説明】
【００１９】
１００  高温還元熱化学分解装置
１３０  ロータリーキルン
１４０  電気式加熱装置
２００  バイオマス供給部
２１０  スクリューコンベア
２２２  ピストン
２３０  シリンダ
２４０  水蒸気供給口
３００  排出部
３１０  ダクト
３２０  トレー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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