(57)【要約】バイオマス（Ｍ）を熱分解して従来より高い収率で炭化物（Ｃ）を得るバイオマス炭化方法及びバイオマス炭化装置（１０）を提供することを目的とする。バイオマス炭化装置は、炭化炉（１１）内の温度を制御する温度制御装置（１６）を有し、温度制御装置は、バイオマスの充填移動層（Ｐ）の下部の温度をバイオマスを熱分解してタール蒸気を発生させるタール蒸気発生温度以上に制御し、前記充填移動層の上部の温度をタール蒸気を凝縮させるタール凝縮温度以下に制御する。炭化炉は、前記充填移動層の下部にて発生されたタール蒸気を前記上部にて凝縮させ液状タールとし、液状タールを前記充填移動層のバイオマスにより捕捉させ、捕捉された液状タールをバイオマスとともに共熱分解し炭化物に転化させる。
2013094749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化炉（１１）の上部からバイオマス（Ｍ）を供給して炭化炉内に炭化炉内を下降するバイオマスの充填移動層（Ｐ）を形成し、炭化炉の下部から高温ガス（ＨＧ）を供給し高温ガスをバイオマスと接触させてバイオマスを熱分解して炭化物（Ｃ）を生成するバイオマス炭化方法において、
充填移動層（Ｐ）の下部の温度をバイオマス（Ｍ）を熱分解してタール蒸気を発生させるタール発生温度以上に制御し、充填移動層の上部の温度をタール蒸気を凝縮させるタール凝縮温度以下に制御し、
充填移動層の下部にてバイオマスを熱分解して炭化物を生成させるとともにタール蒸気を発生させ、
充填移動層の上部にて充填移動層の下部から上昇したタール蒸気を凝縮させ液状タールとし、液状タールをバイオマスにより捕捉させ、
充填移動層内でバイオマスに捕捉された液状タールをバイオマスとともに共熱分解し炭化物に転化させる、
ことを特徴とするバイオマス炭化方法。
【請求項２】
充填移動層（Ｐ）の上部にて液状タールとして中質油及び重質油をバイオマスにより捕捉させる、ことを特徴とする請求項１に記載のバイオマス炭化方法。
【請求項３】
充填移動層（Ｐ）の下部の温度を４００℃以上７００℃以下に制御し、充填移動層の上部の温度を６０℃以上１５０℃以下に制御する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のバイオマス炭化方法。
【請求項４】
充填移動層（Ｐ）の下部の温度を５００℃以上７００℃以下に制御し、充填移動層の上部の温度を６０℃以上１５０℃以下に制御する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のバイオマス炭化方法。
【請求項５】
供給されるバイオマス（Ｍ）が、目開き１６ｍｍの篩いを通過する量の割合が６０重量％以上の粒径分布であるバイオマスである、ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載のバイオマス炭化方法。
【請求項６】
供給されるバイオマス（Ｍ）が、目開き２０ｍｍの篩いを通過する量の割合が７０重量％以上の粒径分布であるバイオマスである、ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載のバイオマス炭化方法。
【請求項７】
充填移動層（Ｐ）の下部に温度がタール発生温度以上の所定温度範囲に制御される領域を設定し、
充填移動層（Ｐ）の上部に温度がタール凝縮温度以下の所定温度範囲に制御される領域を設定し、
充填移動層（Ｐ）の下部において温度をタール発生温度以上の所定温度範囲に制御する領域を、充填移動層の底から充填移動層の全体高さの１０％程度上方の位置から４０％程度上方の位置までとし、
充填移動層（Ｐ）の上部において温度をタール凝縮温度以下の所定温度範囲に制御する領域を、充填移動層の頂から充填移動層の全体高さ寸法の３０％程度下方の位置から５０％程度下方の位置までとする、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一つに記載のバイオマス炭化方法。
【請求項８】
充填移動層（Ｐ）の上部の温度と充填移動層の下部の温度を計測し、充填移動層の上部の温度計測値と充填移動層の下部の温度計測値とに基づき、充填移動層の下部の温度はタール発生温度以上の所定温度範囲内に、また充填移動層の上部の温度はタール凝縮温度以下の所定温度範囲となるように、炭化炉（１１）へ供給するバイオマス（Ｍ）の量、炭化炉へ供給する高温ガス（ＨＧ）の量及び充填移動層から抜き出す炭化物（Ｃ）の量のうち少なくとも一つを制御する、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一つに記載のバイオマス炭化方法。
【請求項９】
炭化炉（１１）において充填移動層（Ｐ）内ではバイオマスが熱分解され炭化物（Ｃ）が生成されるとともに可燃性ガスが発生され、
部分燃焼炉（１６）にて炭化炉（１１）から可燃性ガスの供給を受けこれを部分燃焼させて燃焼ガスを発生させ、上記燃焼ガスの少なくとも一部を高温ガス（ＨＧ）として炭化炉の下部へ供給する、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一つに記載のバイオマス炭化方法。
【請求項１０】
充填移動層（Ｐ）の上部と下部との間の中部（Ｎ）における上方部分の温度を１００℃以上３００℃以下に制御するとともに下方部分の温度を２００℃以上５００℃以下に制御する、
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のバイオマス炭化方法。
【請求項１１】
充填移動層（Ｐ）の中部（Ｎ）に温度調整ガスを供給することにより充填移動層の中部の温度を制御する、
ことを特徴とする請求項１０に記載のバイオマス炭化方法。
【請求項１２】
炭化炉（１１）を備え、前記炭化炉の上部からバイオマス（Ｍ）を供給して炭化炉内に炭化炉内を下降するバイオマスの充填移動層（Ｐ）を形成し、炭化炉の下部から高温ガス（ＨＧ）を供給し高温ガスをバイオマスと接触させバイオマスを熱分解して炭化物（Ｃ）を生成するバイオマス炭化装置（１０）であって、
炭化炉（１１）内の温度を制御する温度制御装置（１６）を備えており、
温度制御装置（１６）は、充填移動層（Ｐ）の下部の温度をバイオマス（Ｍ）を熱分解してタール蒸気を発生させるタール発生温度以上に制御し、充填移動層の上部の温度をタール蒸気を凝縮させるタール凝縮温度以下に制御し、
炭化炉（１１）は、
充填移動層（Ｐ）の下部にてバイオマス（Ｍ）を熱分解して炭化物（Ｃ）を生成するとともにタール蒸気を発生させ、
充填移動層（Ｐ）の上部にて充填移動層の下部から上昇したタール蒸気を凝縮させ液状タールとし、液状タールをバイオマス（Ｍ）により捕捉させ、
充填移動層（Ｐ）内でバイオマス（Ｍ）に捕捉された液状タールをバイオマスとともに共熱分解し炭化物（Ｃ）に転化させる、
ことを特徴とするバイオマス炭化装置。
【請求項１３】
温度制御装置（１６）は、充填移動層（Ｐ）の下部の温度を４００℃以上７００℃以下に制御し、充填移動層の上部の温度を６０℃以上１５０℃以下に制御する、ことを特徴とする請求項１２に記載のバイオマス炭化装置。
【請求項１４】
温度制御装置（１６）は、充填移動層（Ｐ）の下部の温度を５００℃以上７００℃以下に制御し、充填移動層の上部の温度を６０℃以上１５０℃以下に制御する、ことを特徴とする請求項１２に記載のバイオマス炭化装置。
【請求項１５】
温度制御装置（１６）は、充填移動層（Ｐ）の上部の温度を計測する上部温度計測手段（１７Ａ）と、充填移動層（Ｐ）の下部の温度を計測する下部温度計測手段（１７Ｂ）と、を備えており、
充填移動層（Ｐ）の上部で計測された温度と充填移動層の下部で計測された温度とに基づき、充填移動層の下部の温度はタール発生温度以上の所定温度範囲内に、また充填移動層の上部の温度はタール凝縮温度以下の所定の温度範囲となるように、炭化炉（１１）へ供給するバイオマス（Ｍ）の量、炭化炉へ供給する高温ガス（ＨＧ）の量及び充填移動層から抜き出す炭化物（Ｃ）の量のうち少なくとも一つを制御する、
ことを特徴とする請求項１２ないし請求項１４のいずれか一つに記載のバイオマス炭化装置。
【請求項１６】
炭化炉（１１）において充填移動層（Ｐ）内ではバイオマスが熱分解され炭化物（Ｃ）が生成されるとともに可燃性ガスが発生され、
炭化炉（１１）から可燃性ガスの供給を受けこれを部分燃焼して燃焼ガスを発生する部分燃焼炉（１３）と、上記燃焼ガスの少なくとも一部を高温ガスとして上記炭化炉（１１）の下部へ供給する高温ガス供給手段（１５）とを、さらに備えている、
ことを特徴とする請求項１２ないし請求項１５のいずれか一つに記載のバイオマス炭化装置。
【請求項１７】
充填移動層（Ｐ）の上部と下部との間の中部（Ｎ）における上方部分の温度を１００℃以上３００℃以下に制御するとともに下方部分の温度を２００℃以上５００℃以下に制御する中部温度制御装置（２１）をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１２ないし請求項１６のいずれか一つに記載のバイオマス炭化装置。
【請求項１８】
中部温度制御装置（２１）は、充填移動層（Ｐ）の中部（Ｎ）に温度調整ガスを供給することにより充填移動層の中部の温度を制御する、ことを特徴とする請求項１７に記載のバイオマス炭化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマスを炭化して炭化物を得る為のバイオマス炭化方法及びバイオマス炭化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化の防止対策として、バイオマスエネルギーの利用が注目されている。化石資源ではない、再生可能な、生物由来の有機性資源をバイオマスと呼ぶ。植物由来のバイオマスを利用することは、植物の成長過程で光合成により二酸化炭素から変換された炭素資源を有効利用できることになるため、資源のライフサイクルの観点からすると大気中の二酸化炭素の増加につながらない。【０００３】
近年、バイオマスを熱分解してガス燃料や炭化物を製造することの促進が検討されている。バイオマスから製造された炭化物を燃料や製鉄用コークスの代替品として用いることにより、二酸化炭素排出量を削減出来る。【０００４】
特開２００１−１３１５５７号公報（特許文献１）には、竪型炉を用いて都市ごみ等の熱分解可能廃棄物を不活性ガス雰囲気下で熱分解処理して炭化物と熱分解ガスを得て、得られた炭化物を石炭やコークスの代替燃料や活性炭の代替材とする技術が記載されている。特許文献１に記載の熱分解処理用の竪型炉を用いてバイオマスを熱分解して炭化物を得ることができる。【０００５】
特許文献１に記載の熱分解処理装置では、竪型炉に熱分解可能廃棄物を投入し、炉内に炉内を自重で降下する熱分解可能廃棄物の充填移動層を形成する。炉下部からこの充填移動層内へ加熱ガスを吹き込み、上昇する加熱ガスを炉内を下降する熱分解可能廃棄物に対し接触させて熱分解可能廃棄物を加熱し、熱分解可能廃棄物を熱分解して炭化物と熱分解ガスとを生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１３１５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
バイオマス原料の重量に対する生成炭化物の重量の比率である炭化物収率を向上させることが常に要望されている。【０００８】
本発明は上述したような事情に鑑みてなされ、本発明の目的はバイオマスを熱分解して炭化物を従来よりも高い収率で得ることのできるバイオマス炭化方法及びバイオマス炭化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した目的を達成する為に、本発明に従ったバイオマス炭化方法は、炭化炉の上部からバイオマスを供給して炭化炉内に炭化炉内を下降するバイオマスの充填移動層を形成し、炭化炉の下部から高温ガスを供給し高温ガスをバイオマスと接触させてバイオマスを熱分解して炭化物を生成するバイオマス炭化方法において：充填移動層の下部の温度をバイオマスを熱分解してタール蒸気を発生させるタール発生温度以上に制御し、充填移動層の上部の温度をタール蒸気を凝縮させるタール凝縮温度以下に制御し；充填移動層の下部にてバイオマスを熱分解して炭化物を生成させるとともにタール蒸気を発生させ；充填移動層の上部にて充填移動層の下部から上昇したタール蒸気を凝縮させ液状タールとし、液状タールをバイオマスにより捕捉させ；充填移動層内でバイオマスに捕捉された液状タールをバイオマスとともに共熱分解し炭化物に転化させる、ことを特徴としている。【００１０】
本発明に従ったバイオマス炭化方法においては、充填移動層の上部にて液状タールとして中質油及び重質油をバイオマスにより捕捉させることが好ましい。【００１１】
本発明に従ったバイオマス炭化方法においては、充填移動層の下部の温度を４００℃以上７００℃以下に制御し、充填移動層の上部の温度を６０℃以上１５０℃以下に制御することが好ましい。【００１２】
本発明に従ったバイオマス炭化方法においては、充填移動層の下部の温度を５００℃以上７００℃以下に制御し、充填移動層の上部の温度を６０℃以上１５０℃以下に制御することが好ましい。【００１３】
本発明に従ったバイオマス炭化方法においては、供給されるバイオマスが、目開き１６ｍｍの篩いを通過する量の割合が６０重量％以上の粒径分布であるバイオマスであることが好ましい。【００１４】
本発明に従ったバイオマス炭化方法においては、供給されるバイオマスが、目開き２０ｍｍの篩いを通過する量の割合が７０重量％以上の粒径分布であるバイオマスであることが好ましい。【００１５】
本発明に従ったバイオマス炭化方法においては：充填移動層の下部に温度がタール発生温度以上の所定温度範囲に制御される領域を設定し、充填移動層の上部に温度がタール凝縮温度以下の所定温度範囲に制御される領域を設定し；充填移動層の下部において温度をタール発生温度以上の所定温度範囲に制御する領域を、充填移動層の底から充填移動層の全体高さの１０％程度上方の位置から４０％程度上方の位置までとし；充填移動層の上部において温度をタール凝縮温度以下の所定温度範囲に制御する領域を、充填移動層の頂から充填移動層の全体高さ寸法の３０％程度下方の位置から５０％程度下方の位置までとする、ことが好ましい。【００１６】
本発明に従ったバイオマス炭化方法においては、充填移動層の上部の温度と充填移動層の下部の温度を計測し、充填移動層の上部の温度計測値と充填移動層の下部の温度計測値とに基づき、充填移動層の下部の温度はタール発生温度以上の所定温度範囲内に、また充填移動層の上部の温度はタール凝縮温度以下の所定温度範囲となるように、炭化炉へ供給するバイオマスの量、炭化炉へ供給する高温ガスの量及び充填移動層から抜き出す炭化物の量のうち少なくとも一つを制御することが好ましい。【００１７】
本発明に従ったバイオマス炭化方法においては、炭化炉において充填移動層内ではバイオマスが熱分解され炭化物（Ｃ）が生成されるとともに可燃性ガスが発生され、部分燃焼炉にて炭化炉から可燃性ガスの供給を受けこれを部分燃焼させて燃焼ガスを発生させ、上記燃焼ガスの少なくとも一部を高温ガスとして炭化炉の下部へ供給することが好ましい。【００１８】
本発明に従ったバイオマス炭化方法においては、充填移動層の上部と下部との間の中部における上方部分の温度を１００℃以上３００℃以下に制御するとともに下方部分の温度を２００℃以上５００℃以下に制御することが好ましい。【００１９】
本発明に従ったバイオマス炭化方法においては、充填移動層の中部に温度調整ガスを供給することにより充填移動層の中部の温度を制御することが好ましい。【００２０】
前述した目的を達成する為に、本発明に従ったバイオマス炭化装置は、炭化炉を備え、前記炭化炉の上部からバイオマスを供給して炭化炉内に炭化炉内を下降するバイオマスの充填移動層を形成し、炭化炉の下部から高温ガスを供給し高温ガスをバイオマスと接触させバイオマスを熱分解して炭化物を生成するバイオマス炭化装置であって；炭化炉内の温度を制御する温度制御装置を備えており；温度制御装置は、充填移動層の下部の温度をバイオマスを熱分解してタール蒸気を発生させるタール発生温度以上に制御し、充填移動層の上部の温度をタール蒸気を凝縮させるタール凝縮温度以下に制御し；炭化炉は、充填移動層の下部にてバイオマスを熱分解して炭化物を生成するとともにタール蒸気を発生させ、充填移動層の上部にて充填移動層の下部から上昇したタール蒸気を凝縮させ液状タールとし、液状タールをバイオマスにより捕捉させ、充填移動層内でバイオマスに捕捉された液状タールをバイオマスとともに共熱分解し炭化物に転化させる、ことを特徴としている。【００２１】
本発明に従ったバイオマス炭化装置においては、温度制御装置は、充填移動層の下部の温度を４００℃以上７００℃以下に制御し、充填移動層の上部の温度を６０℃以上１５０℃以下に制御することが好ましい。【００２２】
本発明に従ったバイオマス炭化装置においては、温度制御装置は、充填移動層の下部の温度を５００℃以上７００℃以下に制御し、充填移動層の上部の温度を６０℃以上１５０℃以下に制御することが好ましい。【００２３】
本発明に従ったバイオマス炭化装置においては、炭化炉に供給されるバイオマスが、目開き１６ｍｍの篩いを通過する量の割合が６０重量％以上の粒径分布であるバイオマスであることが好ましい。【００２４】
本発明に従ったバイオマス炭化装置においては、炭化炉に供給されるバイオマスが、目開き２０ｍｍの篩いを通過する量の割合が７０重量％以上の粒径分布であるバイオマスであることが好ましい。【００２５】
本発明に従ったバイオマス炭化装置においては、温度制御装置は、充填移動層の上部の温度を計測する上部温度計測手段と、充填移動層の下部の温度を計測する下部温度計測手段と、を備えており、充填移動層の上部で計測された温度と充填移動層の下部で計測された温度とに基づき、充填移動層の下部の温度はタール発生温度以上の所定温度範囲内に、また充填移動層の上部の温度はタール凝縮温度以下の所定の温度範囲となるように、炭化炉へ供給するバイオマスの量、炭化炉へ供給する高温ガスの量及び充填移動層から抜き出す炭化物の量のうち少なくとも一つを制御するように構成出来る。【００２６】
本発明に従ったバイオマス炭化装置においては、炭化炉において充填移動層内ではバイオマスが熱分解され炭化物（Ｃ）が生成されるとともに可燃性ガスが発生され、炭化炉から可燃性ガスの供給を受けこれを部分燃焼して燃焼ガスを発生する部分燃焼炉と、上記燃焼ガスの少なくとも一部を高温ガスとして上記炭化炉の下部へ供給する高温ガス供給手段とを、さらに備えていることが好ましい。【００２７】
本発明に従ったバイオマス炭化装置においては、充填移動層の上部と下部との間の中部における上方部分の温度を１００℃以上３００℃以下に制御するとともに下方部分の温度を２００℃以上５００℃以下に制御する中部温度制御装置をさらに備えることが好ましい。【００２８】
本発明に従ったバイオマス炭化装置おいては、中部温度制御装置は、充填移動層の中部に温度調整ガスを供給することにより充填移動層の中部の温度を制御することが好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
このような本発明に従ったバイオマス炭化方法そしてバイオマス炭化装置によると、炭化炉の上部から供給されたバイオマスは、炭化炉内で充填移動層を形成し自重で降下する間に、炉下部から吹き込まれて上昇する高温ガスと接触して加熱される。バイオマスは、充填移動層の上部で乾燥予熱され、充填移動層の下部で熱分解されて炭化物が生成され、これが灰分とともに炭化炉の下部から排出される。【００３０】
充填移動層の下部ではバイオマスが高温ガスにより加熱され、熱分解して炭化物とタール蒸気とガスが生成される。この生成されたタール蒸気は、従来は前記ガスとともに炭化炉から排出されていたが、本発明に従ったバイオマス炭化方法そしてバイオマス炭化装置によると、タール蒸気も炭化物に転化され、バイオマスからの炭化物収率を向上させる。【００３１】
このタール蒸気が炭化物に転化されるプロセスの原理は次のごとくである。【００３２】
（１）．充填移動層の下部で高温ガスによりバイオマスが加熱されると、熱分解されて炭化物が生成するとともに、タール蒸気とガスが発生する。このタール蒸気は上昇する発生ガスと高温ガスに随伴され充填移動層の上部へ上昇する。【００３３】
（２）．タール蒸気が充填移動層の上部へ達すると、タール蒸気は冷却されて凝縮して液状タールとなり、液状タールはバイオマスに吸着又は吸収され捕捉される。バイオマスは高い比表面積と油分捕捉能（膨潤能）を有しており、液状タールを捕捉することができる。【００３４】
（３）．充填移動層の上部で液状タールを捕捉したバイオマスは、充填移動層の下部のバイオマスが熱分解され炭化物を生成し生成された炭化物が排出されることにより充填移動層内を順次降下する。【００３５】
（４）．バイオマスに捕捉された液状タールは充填移動層の下部で高温ガスにより加熱され揮発し、タール蒸気は充填移動層の上部へ上昇する。【００３６】
（５）．このようにタールが充填移動層内で上昇と下降を、そして揮発と凝縮を繰り返す過程で、バイオマスに捕捉されたタールは高温ガスにより加熱される度にタールの熱分解反応や重合反応が進み、バイオマスとともに共熱分解し炭化物に転化する。タールから生成された炭化物はバイオマスの炭化物の表面に付着している。タールから生成された炭化物はバイオマスの炭化物とともに炭化炉内をさらに下降して排出される。【００３７】
従来、タールは炭化炉内で発生した発生ガスとともに炭化炉外へ排出されていた。しかし本発明に従ったバイオマス炭化方法そしてバイオマス炭化装置では、タール蒸気を凝縮させバイオマスに捕捉させて、タールを炭化炉外へ排出させることなく炭化炉内で炭化物とすることができるので、バイオマスからの炭化物収率を増加させることができる。また、本発明に従ったバイオマス炭化方法そしてバイオマス炭化装置では、タールを炭化物に転化させる為に、特別な触媒を使うことなく、特別な反応装置を追加することなく、また、従来の触媒を用いるタールの炭化物転化反応に比べて比較的低温である７００℃以下の温度雰囲気でタールを炭化物に転化させることができる。そのため、本発明に従ったバイオマス炭化方法そしてバイオマス炭化装置は、従来に比べ経済的に優れてタールを炭化物に転化させることが出来る。【００３８】
また、充填移動層の上部の温度を６０℃以上１５０℃以下に制御することにより、タール蒸気に含まれている沸点が１５０℃より高い中質油及び重質油を凝縮させてバイオマスに捕捉させることができ、沸点が６０℃以下と比較的低い軽質油は蒸気のまま炭化炉から排出させることができる。そのため炭化炉から副生成物として得られる軽質なバイオオイルを燃料及び化学原料として利用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本発明に従ったバイオマス炭化装置の一実施形態の全体の構成を示す概略図である。
【図２】図２の（Ａ）は、図１に示されている本発明に従ったバイオマス炭化装置の一実施形態の炭化炉内の充填移動層内の好適な温度分布を示す図であり；そして、（Ｂ）は上記炭化炉内の充填移動層内の好適でない温度分布を示す図である。
【図３】図３は、本発明に従ったバイオマス炭化装置の一実施形態の炭化炉の変形例を示す図である。
【図４】図４は、本発明に従ったバイオマス炭化装置の一実施形態の炭化炉の別の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明に従ったバイオマス炭化方法そしてバイオマス炭化装置の一実施形態を説明する。
【００４１】
図１において、参照符号１０は本発明に従ったバイオマス炭化方法を実施する為の本発明に従ったバイオマス炭化装置の一実施形態の全体を指摘している。バイオマス炭化装置１０は、竪型の炭化炉１１と、炭化炉１１にバイオマスＭを供給するバイオマス供給装置１２と、炭化炉１１内で発生するガスＧに含まれている可燃性ガスを部分燃焼させる部分燃焼炉１３と、炭化炉１１内の温度を制御する温度制御装置１６と、を備えている。
【００４２】
竪型の炭化炉１１の上部、この実施形態では上部の側壁、にバイオマス供給口１１Ａ及び発生ガス排出口１１Ｂが設けられており、そして炭化炉１１の下部、この実施形態では下端、に炭化物排出口１１Ｃが設けられている。さらに、炭化炉１１の下部、この実施形態では下部の側壁、に高温ガス送入口１１Ｄが設けられている。
【００４３】
バイオマス供給装置１２は、炭化炉１１の上部の側壁のバイオマス供給口１１Ａから炭化炉１１の内部にバイオマスＭを供給する。しかしながら、バイオマス供給装置１２では、炭化炉１１の上端にバイオマス供給口を設け前記上端のバイオマス供給口から炭化炉１１の内部にバイオマスＭを供給することも出来る。バイオマス供給装置１２は、そこに収集されたバイオマスＭを所定の量で切り出し、切り出した処理量のバイオマスＭをバイオマス供給口１１Ａに供給する為にロータリバルブやスクリューフィーダなどを用いることができる。
【００４４】
バイオマス供給装置１２は、温度制御装置１６からのバイオマス供給量調整指令にしたがって所定量ずつ炭化炉１１へバイオマスＭを供給する。炭化炉１１内にはバイオマスＭの充填移動層Ｐが形成される。充填移動層Ｐは、低温の上部でタール凝縮領域Ａを形成し、そして高温の下部でタール蒸気発生領域Ｂを形成する。
【００４５】
炭化炉１１の上部の発生ガス排出口１１Ｂは、気液分離器１８に接続されている。気液分離器１８は、炭化炉１１から排出されたガスＧを冷却し、凝縮された液分ＬとガスＧ´とに分離する。気液分離器１８は、ファン等の送気装置１４を経て部分燃焼炉１３に接続されている。この部分燃焼炉１３は、気液分離器１８から送気装置１４により送られてきたガスＧ´に含まれる可燃性ガスを部分燃焼させる。部分燃焼炉１３で生じた燃焼ガスは、図示されていない次工程に向け部分燃焼炉１３から排出されるが、排出された燃焼ガスの一部分がダンパ１５を介して炭化炉１１の下部の高温ガス送入口１１Ｄへ送られる。気液分離器１８で分離された液分Ｌにはタールと水が含まれており、このタールを水から分離し、分離したタールをバイオオイルとして燃料や化学原料に利用することができる。
【００４６】
炭化炉１１には、炉内の充填移動層Ｐの上部そして下部で温度を計測する上部温度計測手段１７Ａと下部温度計測手段１７Ｂとが設けられている。温度制御装置１６は、上部温度計測手段１７Ａそして下部温度計測手段１７Ｂからの上部温度計測値の信号及び下温度計測値の信号を受けて、これらの信号にもとづき、バイオマス供給装置１２によるバイオマス供給量を制御するとともに炭化炉１１の下部の高温ガス送入口１１Ｄに対する高温ガス供給量を制御するためにダンパ１５の開度を制御する。
【００４７】
このように構成されている本実施形態のバイオマス炭化装置１０では、炭化炉１１内に、炭化炉１１の上部のバイオマス供給口１１Ａからバイオマス供給装置１２により供給されたバイオマスＭが充填移動層Ｐを形成しており、部分燃焼炉１３で生成した燃焼ガスの少なくとも一部である高温ガスＨＧが炭化炉１１の下部の高温ガス送入口１１Ｄへ供給される。炭化炉１１内でバイオマスＭが充填移動層Ｐの上部から下部へ下降する間に、バイオマスＭは上昇する高温ガスＨＧとの接触により、まず上部で乾燥・予熱され、下部でさらに加熱され熱分解されて炭化物Ｃが生成され、炭化物Ｐは炭化炉１１の下端の炭化物排出口１１Ｃから灰分Ｗとともに排出される。
【００４８】
バイオマスＭが熱分解する際には、炭化物Ｃ以外に可燃性ガスを含むガスＧとタールが発生する。生じたタールは、炭化炉１１内での後述するプロセスでバイオマスＭと共熱分解して炭化物Ｃとなり、タールから生成された炭化物ＣはバイオマスＭから熱分解により直接生成された炭化物Ｃとともに炭化炉１１の下端の炭化物排出口１１Ｃから排出される。また、前述した熱分解によって発生した可燃性ガスを含むガスＧは、炭化炉１１の上部の発生ガス排出口１１Ｂから送気装置１４により部分燃焼炉１３に導かれる。
【００４９】
炭化炉１１内でのバイオマスＭの熱分解・炭化反応においては、炭化物収率を最大化する条件下においても、ガスＧが発生する。このガスＧの主成分は水素、一酸化炭素、メタン等の炭化水素であり、可燃性ガスを含み燃料として発熱量をもつ。このガスＧを部分燃焼炉１３に送り、この部分燃焼炉１３で部分燃焼炉１３に供給された空気と部分燃焼されて、生じた高温の燃焼ガスの少なくとも一部を炭化炉１１へ供給する高温ガスＨＧとして用いることが望ましい。
【００５０】
以下、図１に示されているバイオマス炭化装置１０に用いられている炭化炉１１及びこれに接続されている種々の装置及び手段の動作、そしてこれらにおけるバイオマスＭの挙動について詳述する。
【００５１】
［炭化炉１１］
バイオマス炭化装置１０における炭化炉１１は竪型炉またはシャフト型炉であり、炭化炉１１の上端または側壁の上部からバイオマスＭが供給され、供給されたバイオマスＭは炭化炉１１内に充填移動層Ｐを形成する。炭化炉１１内でバイオマスＭが充填移動層Ｐの上部から下部へ下降する間に熱分解され、炭化物Ｃが生成される。
【００５２】
炭化炉１１の側壁の下部において、部分燃焼炉１３から高温ガスＨＧの供給を受け、高温ガスＨＧが炭化炉１１の充填移動層Ｐ内を上昇する（アップドラフト式）。充填移動層Ｐに高温ガスＨＧを流通させることで、降下するバイオマスＭに高温ガスＨＧを接触させて加熱する。供給当初のバイオマスＭは充填移動層Ｐの上部で乾燥されて水分を除去され、バイオマスＭが充填移動層Ｐの上部から下部に下降する過程でも高温ガスＨＧと接触し続けてさらに加熱され、下部において熱分解されて炭化物Ｃとタールと可燃性ガスを含むガスＧが生成される。
【００５３】
炭化物Ｃは炭化炉１１の下端に設けられた炭化物排出口１１ｃから排出される。炭化物Ｃは、例えばスクリューフィーダの如き炭化物排出手段を用いて炭化物排出口１１ｃから切り出されることが好ましい。前述した如く生成された可燃性ガスを含む発生ガスＧは、炭化炉１１の側壁の上部に設けられた発生ガス排出口１１Ｂから排出される。
【００５４】
＜充填移動層Ｐ内でのタールの反応＞
炭化炉１１内の充填移動層Ｐの下部の或る領域ＢでバイオマスＭは、高温ガスＨＧにより加熱され熱分解されて炭化物Ｃとタールと可燃性ガスを含むガスＧを生成する。充填移動層Ｐの下部の前記領域Ｂは、タール蒸気発生領域に相当する。タール蒸気発生領域Ｂではタール蒸気が発生し、タール蒸気は炭化炉１１内を上昇する高温ガスＨＧ及び同様に上昇する前述した如く発生されたガスＧに随伴され充填移動層Ｐ内を上昇する。上昇したタール蒸気は、充填移動層Ｐの上部の比較的低い温度の領域Ａで冷却され、凝縮して液状（正しくは蒸気よりは大きな液滴粒子状）タールになる。充填移動層Ｐの上部の前記領域Ａは、タール凝縮領域に相当する。このタール凝縮領域で液状タールはバイオマスＭに吸着又は吸収され捕捉される。充填移動層Ｐの下部のタール蒸気発生領域ＢにおけるバイオマスＰの熱分解によるタール蒸気及び炭化物Ｃの生成と上記下部からの炭化物Ｃの排出に伴い、充填移動層Ｐの上部でタールを捕捉したバイオマスＭが充填移動層Ｐ内を下降する。下降したバイオマスＭは充填移動層Ｐの下部のタール蒸気発生領域Ｂで再び加熱されタール蒸気が発生する。タール蒸気は、前述した如く上昇する高温ガスＨＧと前述した如く発生され上昇するガスＧに随伴され充填移動層Ｐ内を上昇し、充填移動層Ｐの上部のタール凝縮領域Ａに運ばれる。このように、タールが充填移動層Ｐ内で上昇と下降を、そしてタール蒸気の発生と凝縮を繰り返す過程で、バイオマスに捕捉されたタールは繰り返し高温ガスＨＧにより加熱され次第にタールの熱分解反応や重合反応が進み、タールがバイオマスＭと共熱分解され炭化物Ｃに転化する。
【００５５】
充填移動層Ｐの下部において、タール蒸気発生領域Ｂとして温度を所定温度範囲に制御する領域の位置は、充填移動層Ｐの底から充填移動層Ｐの全体高さの１０％程度上方の位置から４０％程度上方の位置までの範囲とするのが好ましい。また、充填移動層Ｐの上部において、タール凝縮領域Ａとして温度を所定温度範囲に制御する領域の位置は、充填移動層Ｐの上端から充填移動層Ｐの全体高さの３０％程度下方の位置から５０％程度下方の位置までの範囲とするのが好ましい。
【００５６】
充填移動層Ｐの下部においてタール蒸気発生領域Ｂとして温度を所定温度範囲に制御する領域の位置及び充填移動層Ｐの上部においてタール凝縮領域Ａとして温度を所定温度範囲に制御する領域の位置を、上記のように定める根拠は、以下のとおりである。すなわち、タール蒸気発生領域Ｂとして温度を所定温度範囲に制御する領域の位置が、上記のように定める範囲より下方に外れると、タール蒸気の発生が十分に行われず、上方に外れると、バイオマスＭがガスＧに熱分解される比率が多くなり炭化物の生成量が減少するため好ましくない。また、タール凝縮領域Ａとして温度を所定温度範囲に制御する領域の位置が、上記のように定める範囲より下方に外れると、タールの凝縮が十分に行われず、タール蒸気のままでいる量が多くなり好ましくないからである。
【００５７】
＜高温ガスＨＧの供給手段＞
炭化炉１１で発生したガスＧは、気液分離器１８で凝縮された液分Ｌと分離されガスＧ´として送気装置１４により部分燃焼炉１３に導かれる。気液分離器１８を通った後に部分燃焼炉１３に供給された前記ガスＧ´は、部分燃焼炉１３で供給された空気と部分燃焼されて燃焼ガスを生成し、この燃焼ガスの少なくとも一部が、高温ガスＨＧとしてダンパ１５を介し炭化炉１１の下部、この実施形態では炭化炉１１の側壁の下部、の高温ガス送入口１１Ｄに送られる。
【００５８】
高温ガス送入口１１Ｄは炭化炉１１の下部、この実施形態では炭化炉１１の側壁の下部に、周方向に相互に等間隔に離間して配置された複数のノズルであることが好ましい。
【００５９】
ダンパ１５は部分燃焼炉１３から炭化炉１１へ供給する高温ガスＨＧの供給量を調整する。
【００６０】
＜炭化炉１１内のガス流速＞
前述した如く炭化炉１１の下部に供給された高温ガスＨＧは、炭化炉１１内の充填移動層Ｐの下部でのバイオマスＭの熱分解により生じるガスＧとともに充填移動層Ｐ内を上昇するが、炭化炉１１内のこれ等のガスの流速を適切な範囲とすることが必要である。ガス流速の調整は高温ガスＨＧの供給量を調整して行う。
【００６１】
このガス流速が大きすぎると充填移動層Ｐを通過する前記ガスの圧力損失が大きくなりすぎるため、送気装置１４の負荷が大きくなりすぎる。また、供給されたバイオマスＭのうちの微粒が前記ガスにより炭化炉１１内の上部に吹き上げられて炭化炉１１内から発生ガス排出口１１Ｂを介して排出され、その結果、バイオマスＭを原料とした炭化物収率が低下する。
【００６２】
とはいうものの前記ガス流速が小さすぎると、炭化炉１１内の前記ガスの流れを均一にすることが難しくなる。
【００６３】
そのため、前記ガス流速（線速度）を０．０２Ｎｍ／ｓｅｃ以上で０．５Ｎｍ／ｓｅｃ未満とするように、高温ガス供給量を調整する。
【００６４】
＜炭化炉１１内の温度＞
炭化炉１１内に供給する高温ガスＨＧの条件（温度、供給量）、炭化炉１１内に供給するバイオマスＭの条件（種類、供給量）及び炭化炉１１内から排出する炭化物Ｃの排出量を調整することにより、炭化炉１１内における充填移動層Ｐの温度を好ましい範囲に調整することが出来る。この実施形態においてはバイオマス供給量と炭化物排出量とを調整することにより充填移動層Ｐ内におけるバイオマスＭの移動速度が調整される。
【００６５】
本発明の実施形態において充填移動層Ｐの温度とは、充填移動層Ｐに含まれている固体（バイオマスＭ、炭化物Ｃ）、気体（高温ガスＨＧ、バイオマスＭからの発生ガスＧ、タール蒸気）、液体（凝縮タール）の総合的な温度であり、充填移動層Ｐ内に設置した熱電対等の温度計測器による測定値を充填移動層Ｐの温度としてよい。
【００６６】
充填移動層Ｐの下部の温度は４００℃以上７００℃以下に、好ましくは５００℃以上７００℃以下に、最も好ましくは５００℃以上６００℃以下に、制御する。充填移動層Ｐの下部の温度が上記下限値（４００℃）より低いと前記下部におけるバイオマスＭの熱分解、タール蒸気の発生が十分に進まず、また、バイオマスＭの炭化とタールの炭化も進まず、炭化物収率が低くなる。また、充填移動層Ｐの下部の温度が上記上限値（７００℃）より高いと前記下部におけるバイオマスＭの熱分解反応が生成される炭化物の量の割にはガスＧの発生の多い反応となり炭化物の収率が低下する。さらに充填移動層Ｐの下部の温度を上記上限値（７００℃）より高くすることによって炭化炉１１及びそれに付随する前述した如き種々の装置や手段の製造費用や運転費用が高くなる。
【００６７】
充填移動層Ｐの上部の温度は６０℃以上１５０℃以下に制御する。充填移動層Ｐの上部の温度が上記下限値（６０℃）より低いと前記上部におけるバイオマスＭの乾燥が十分に進まず充填移動層Ｐから水分が十分に排出されなくなる。また、充填移動層Ｐの上部の温度が上記上限値（１５０℃）より高いと充填移動層Ｐの上部でタールの凝縮が十分に行われず、タール蒸気が炭化炉１１内を前述した如く上昇してきた前記ガスとともに炭化炉１１内から発生ガス排出口１１Ｂを介し排出されるため、タールを原料とした炭化物収率が低くなる。
【００６８】
また、充填移動層Ｐの上部の温度を６０℃以上１５０℃以下に制御することにより、タール蒸気に含まれる沸点が１５０℃より高い中質油及び重質油を凝縮させることが出来る。これら凝縮された中質油及び重質油はバイオマスＭに捕捉させることができる。タール蒸気に含まれる沸点が中質油及び重質油より低い軽質油を蒸気のまま炭化炉１１内から発生ガス排出口１１Ｂを介し排出することができる。この軽質油の蒸気は、前述した如く充填移動層Ｐの下部のバイオマスＭから生成され前記上部に上昇してきたガスＧとともに、炭化炉１１内から発生ガス排出口１１Ｂを介し気液分離器１８に送られ、前記ガスＧとともに気液分離器１８により気液分離され、分離された液分Ｌに軽質油が含まれる。この液分Ｌから水を分離して得られる副生成物がバイオオイルと呼ばれるが、重質な成分を含まず軽質化されており、加熱時に残渣を殆ど生成しないので、燃料及び化学原料として有用である。
【００６９】
＜充填移動層Ｐ内の好ましい温度分布＞
充填移動層Ｐの上部のタール凝縮領域Ａと下部のタール蒸気発生領域Ｂとのそれぞれの領域内での温度変化は出来る限り小さく、また前記夫々の高さ方向範囲はできるだけ大きくすると、夫々の領域でのタール凝縮反応及びタール蒸気発生反応を促進させることが出来る。
【００７０】
したがって、充填移動層Ｐ内の温度分布は、図２（Ａ）に斜線で示す範囲になることが好ましい。図２の（Ａ）に斜線で示されている温度分布範囲では、充填移動層Ｐの下部の温度が４００℃以上７００℃以下に制御され、充填移動層Ｐの上部の温度は６０℃以上１５０℃以下に制御されていて、充填移動層Ｐの中部の上方部分の温度は１００℃以上３００℃以下に前記中部の下方部分の温度は２００℃以上５００℃以下に制御することが好ましい。
【００７１】
図２の（Ｂ）の実線１により示す温度分布ではタール凝縮領域Ａが少なく、実線２により示す温度分布ではタール蒸気発生領域Ｂが少なくなる。
【００７２】
［温度制御装置１６］
炭化炉１１内の充填移動層Ｐの温度分布を図２の（Ａ）に示すような好ましい温度分布とするように、温度制御装置１６は、図１中に示されている如く、充填移動層Ｐの上部の温度を計測する上部温度計測手段１７Ａと、充填移動層Ｐの下部の温度を計測する下部温度計測手段１７Ｂとを備えている。上部温度計測手段１７Ａは充填移動層Ｐの上部に充填移動層Ｐの上部の平均温度を測定できるよう配置された複数の温度センサを含んでおり、また上部温度計測手段１７Ａは充填移動層Ｐの下部に充填移動層Ｐの下部の平均温度を測定できるよう配置された複数の温度センサを含んでいる。上部温度計測手段１７Ａ及び下部温度計測手段１７Ｂは図１中に示されている如く温度制御装置１６に計測した温度の値の信号を送る。
【００７３】
前述した如く、炭化炉１１内に供給する高温ガスＨＧの条件（温度、供給量）、炭化炉１１内に供給するバイオマスＭの条件（種類、供給量）及び炭化炉１１内から排出する炭化物Ｃの排出量を調整することにより、炭化炉１１内における充填移動層Ｐの温度を好ましい範囲に調整することが出来る。
【００７４】
この実施形態の温度制御装置１６はこのように計測された充填移動層Ｐの上部の温度と充填移動層Ｐの下部の温度とに基づき、充填移動層Ｐの上部と下部の温度分布を図２の（Ａ）に示すような好ましい温度分布とするように、バイオマス供給装置１２、高温ガス供給の為のダンパ１５、そして炭化物排出口１１ｃの前述した図示されていない炭化物排出手段の少なくとも１つの動作を制御して、炭化炉１１へ供給するバイオマス供給量、炭化炉１１へ供給する高温ガス供給量及び炭化炉１１からの炭化物排出量のうち少なくとも一つを制御する。
【００７５】
バイオマス供給量の制御は、バイオマス供給装置１２によるバイオマス切出量を調整したり、バイオマス供給に用いられるロータリバルブやスクリューフィーダなどの回転数やバイオマス供給装置１２から炭化炉１１の上部の側壁のバイオマス供給口１１Ａまでのバイオマス供給路に設けられたダンパの開度を調整することにより行われる。高温ガス供給量の制御は、部分燃焼炉１３から炭化炉１１の下部の側壁の高温ガス送入口１１Ｄまでの間の高温ガス供給ラインに設けたダンパ１５の開度を調整することにより行われる。炭化物排出量の制御は、炭化炉１１の炭化物排出口１１Ｃに設けられている例えばスクリューフィーダの如き炭化物排出手段により炭化物排出量を調整することにより行われる。
【００７６】
炭化炉１１内の充填移動層Ｐに対する詳細な温度制御の手順を以下に説明する。
【００７７】
・充填移動層Ｐの上部の温度が前述した所定範囲より低い場合には、バイオマス供給量の減少、高温ガス供給量の増加及び炭化物排出量の減少のうち少なくとも一つの制御を行う。
【００７８】
・充填移動層Ｐの上部の温度が前述した所定範囲より高い場合には、バイオマス供給量の増加、高温ガス供給量の減少及び炭化物排出量の増加のうち少なくとも一つの制御を行う。
【００７９】
・充填移動層Ｐの下部の温度が前述した所定範囲より低い場合には、バイオマス供給量の減少、高温ガス供給量の増加及び炭化物排出量の減少のうち少なくとも一つの制御を行う。
【００８０】
・充填移動層Ｐの下部の温度が前述した所定範囲より高い場合には、バイオマス供給量の増加、高温ガス供給量の減少及び炭化物排出量の増加のうち少なくとも一つの制御を行う。
【００８１】
＜充填移動層Ｐの中部の温度制御＞
前述した如く、充填移動層Ｐ内での上部のタール凝縮領域Ａと下部のタール蒸気発生領域Ｂとのそれぞれの領域内での温度変化は出来る限り小さく、また前記夫々の高さ方向範囲はできるだけ大きくすると、夫々の領域でのタール凝縮反応及びタール蒸気発生反応を促進させることが出来る。その為には、炭化炉１１内の充填移動層Ｐ内の温度分布を図２（Ａ）に斜線で示す範囲にすることが好ましい。そのためには、充填移動層Ｐの下部の温度を４００℃以上７００℃以下とし、充填移動層Ｐの上部の温度を６０℃以上１５０℃以下とするとともに、充填移動層Ｐの中部の上方部分の温度を１００℃以上３００℃以下に、前記中部の下方部分の温度を２００℃以上５００℃以下にすることが好ましい。
【００８２】
図１を参照しながら前述したこの発明の一実施形態に従ったバイオマス炭化装置１０において炭化炉１１内の充填移動層Ｐの中部の上方部分の温度をより適切に制御する為の変形例について図３を参照しながら以下に詳述する。
【００８３】
この変形例においては、炭化炉１１の充填移動層Ｐの中部Ｎに対応する炭化炉１１の側壁の中部に中部温度調整ガス送入口１１Ｅが設けられていて、中部温度調整ガス供給装置１９から中部温度調整ガスを中部温度調整ガス送入口１１Ｅを介して充填移動層Ｐの中部Ｎに供給し、充填移動層Ｐの中部Ｎにおける上方部分の温度を制御する。充填移動層Ｐの中部Ｎの上方部分と下方部分に対応する炭化炉１１の側壁の中部の上方部分と下方に充填移動層Ｐの中部Ｎの上方部分と下方部分の温度を計測する中部上方及び下方温度計測手段２０Ａ，２０Ｂ（図１を参照して前述した上部及び下部温度計測手段１７Ａ及び１７Ｂの夫々と同様に公知の複数の温度センサを含む）が設けられていて、中部上方及び下方温度計測手段２０Ａ，２０Ｂは夫々が計測した中部上方温度計測値及び中部下方温度計測値に対応した信号を中部温度制御装置２１に送る。中部温度制御装置２１は、中部上方温度計測値及び中部下方温度計測値に基づき中部温度調整ガス供給装置１９を制御して、炭化炉１１の側壁の中部の中部温度調整ガス送入口１１Ｅを介し充填移動層Ｐの中部Ｎに供給する中部温度調整ガスの温度、成分（酸素濃度）及び供給量のうち少なくとも一つを調整して充填移動層Ｐの中部Ｎの上方部分の温度を制御する。
【００８４】
充填移動層Ｐの中部Ｎのうち上方部分の温度を低下させる場合には、中部温度調整ガス供給装置１９から中部温度調整ガスとして無酸素又は低酸素濃度（１ｖｏｌ％以下）の低温（例えば２００℃以下）のガスを中部温度調整ガス送入口１１Ｅを介して充填移動層Ｐの中部Ｎに供給する。無酸素又は低酸素濃度の低温ガスとしては、例えば図１を参照しながら前述した如く炭化炉１１内の充填移動層Ｐの下部におけるバイオマスＭの熱分解で発生し発生ガス排出口１１Ｂから排出されたガスＧを部分燃焼炉１３で空気比１以下となるようにして部分燃焼させた５００℃〜１０００℃の高温の燃焼ガスＨＧの一部を図示されていない冷却塔に導き例えば水スプレーなどにより冷却したガスを用いることができる。
【００８５】
充填移動層Ｐの中部のうち上方部分の温度を低下させる場合、上記とは別に、以下の制御方法を用いてもよい。この別の制御方法においては中部温度調整ガスとして、上記のような無酸素又は低酸素濃度の低温ガスに、例えば図１を参照しながら前述した如く炭化炉１１内の充填移動層Ｐの下部におけるバイオマスＭの熱分解で発生し発生ガス排出口１１Ｂから排出されたガスＧから気液分離器１８で分離された液分Ｌに含まれていて回収したタールを混合したガスを使用する。中部温度調整ガス中にタールを混合して充填移動層Ｐの中部に供給することにより、充填移動層Ｐの中部の温度制御とともに中部温度調整ガス中のタールを前述した如く炭化炉１１内の充填移動層Ｐの下部におけるバイオマスＭの熱分解で発生したタール蒸気と同様に炭化物Ｃに転化させこの変形例の炭化炉１１における炭化物収率を図１を参照して前述した一実施形態に従った炭化炉１１における炭化物収率よりもさらに向上させることができる。
【００８６】
充填移動層Ｐの中部のうち上方部分の温度を上昇させる場合には、中部温度調整ガスとして無酸素又は低酸素濃度（１ｖｏｌ％以下）の高温（例えば５００〜１０００℃）のガスを中部温度調整ガス送入口１１Ｅを介して充填移動層Ｐの中部Ｎに供給する。無酸素又は低酸素濃度の高温ガスとしては、例えば図１を参照しながら前述した如く炭化炉１１内の充填移動層Ｐの下部におけるバイオマスＭの熱分解で発生し発生ガス排出口１１Ｂから排出されたガスＧを部分燃焼炉１３で空気比１以下となるようにして部分燃焼させた５００℃〜１０００℃の高温の燃焼ガスＨＧの一部を用いることができる。
【００８７】
充填移動層Ｐの中部のうち上方部分の温度を上昇させる場合に、上記とはさらに別の以下の制御方法を用いてもよい。このさらに別の制御方法においては、中部温度調整ガス供給装置１９から中部温度調整ガスとして酸素を含むガス、例えば空気を中部温度調整ガス送入口１１Ｅを介して充填移動層Ｐの中部Ｎに供給する。酸素を含む中部温度調整ガスを充填移動層Ｐの中部に供給し、炭化炉１１内の充填移動層Ｐの下部におけるバイオマスＭの熱分解で発生したガスＧに含まれている可燃性ガスを充填移動層Ｐの中部において燃焼させて、その燃焼熱で充填移動層Ｐの中部のうち上方部分の温度を上昇させる。
【００８８】
しかしながら酸素を含むガスをこのように供給する場合、充填移動層Ｐの中部のうち上方部分の温度が３００℃を超えないように酸素を含むガスの供給量を制御しなければならない。前記上方部分の温度が３００℃を超えると充填移動層Ｐ内の上部のタール凝縮領域Ａの高さが小さくなり、タール凝縮領域Ａにおけるタール凝縮量が少なくなり、タールからの炭化物収率が低下する。
【００８９】
さらに、充填移動層Ｐの中部の温度の制御は、図４に示す別の変形例でも行うことができる。この別の変形例について、図４を参照しながら以下に説明する。
【００９０】
図４に示された別の変形例では、図３の炭化炉１１において、下部の高温ガス送入口１１Ｄより下方で炭化物排出口１１Ｃよりは上方に、前記下部で生成された炭化物Ｃを冷却する為の炭化物冷却領域Ｄが形成されている。炭化物冷却領域Ｄに対応した炭化炉１１の側壁の部分に設けた炉内ガス排出口１１Ｆから炭化炉１１内のガスＧを抜き出し、抜き出したガスＧを冷却手段２２に導き例えば水スプレーにより冷却する。冷却後のガスＧは、送風機２３を介し、炭化物冷却領域Ｄに対応した炭化炉１１の側壁の部分において炉内ガス排出口１１Ｆよりも下方に設けられた冷却ガス送入口１１Ｇから炭化物冷却領域Ｄに供給され、前記下部で生成された炭化物Ｃを炭化物排出口１１Ｃに到達するまでに冷却する。冷却後のガスＧの温度は２００℃以下とすることが好ましく、１００℃以下とすることがより好ましい。冷却後のガスＧの一部を中部温度調整ガスとして中部温度調整ガス送入口１１Ｅを介し充填移動層Ｐの中部Ｎに供給し、充填移動層Ｐの中部Ｎのうち上方部分の温度を低下させるように制御することも出来る。
【００９１】
＜炭化炉１１内の雰囲気＞
炭化炉１１内の雰囲気の酸素濃度は1ｖｏｌ％以下にすることが好ましい。雰囲気の酸素濃度が1ｖｏｌ％より高いとバイオマスＭが燃焼して、熱分解されず炭化物収率が低くなる。
【００９２】
＜炭化炉１１内の充填移動層Ｐの高さ＞
炭化炉１１内の充填移動層Ｐの高さ（層高）を所定範囲とすることが好ましい。層高が小さいとタール蒸気が充填移動層Ｐの上部で凝縮し上記上部のバイオマスＭに十分付着するのに十分な領域が確保できない。このため、前述した如く凝縮されずに充填移動層Ｐから吹き抜けたタール蒸気が、充填移動層Ｐの下部のバイオマスＭから熱分解により生成され充填移動層Ｐ中を上昇してきたガスＧに随伴され炭化炉１１から発生ガス排出口１１Ｂを介し排出されてしまい、炭化炉１１の炭化物収率が低下する。このような現象の発生を阻止するため、充填移動層Ｐの層高を２ｍ以上とすることが適当である。しかしながら、充填移動層Ｐの層高が大きすぎると充填移動層Ｐを通過するガスＧの圧力損失が大きくなりすぎ、炭化炉１１の継続的な運転に支障が生じる。そのため、前記層高は８ｍ未満とすることが適当である。
【００９３】
［部分燃焼炉１３］
部分燃焼炉１３は、炭化炉１１の充填移動層Ｐの下部のバイオマスＭから熱分解により生成され充填移動層Ｐ中を上昇し炭化炉１１から発生ガス排出口１１Ｂを介し排出された可燃性ガスを含むガスＧが気液分離器１８を介して送られてきた後の可燃性ガスを含むガスＧ´に対して空気比１以下となるように空気を供給し、部分燃焼させて、５００℃〜１０００℃の高温の燃焼ガスを発生させる。この高温の燃焼ガスの少なくとも一部は前述した如くダンパ１５を介し炭化炉１１の下部の高温ガス送込口１１Ｄに供給する高温ガスＨＧとして用いられる。ここで、空気比とは可燃性ガスの燃焼に必要な理論空気量に対する実際に供給する空気量の比率をいう。
【００９４】
［バイオマスＭ］
熱分解して炭化物Ｃを生成するバイオマスＭとして、木屑（木材チップ）、籾殻、アブラヤシ（パームヤシ）からパーム油を採取する際に生じる副生物（アブラヤシバイオマス）を用いることが好ましい。アブラヤシバイオマスには、アブラヤシ果房の数百個の直径数ｃｍの小粒の果実を脱果した空果房（Empty Fruit Bunch, ＥＦＢ）、アブラヤシ古木（Ｔｒｕｎｋ）、果実から搾油した搾粕（Palm Kernel Shell,ＰＫＳ）が含まれる。
【００９５】
チップ状や粒子状に破砕されたバイオマスＭを用いることができ、また、破砕したバイオマスＭを加圧等により所望の寸法にした造粒物を用いることもできる。バイオマス造粒物からは所望の粒度の炭化物を得ることができ、取扱いや利用に便利である。
【００９６】
［バイオマスＭの好ましい粒径］
凝縮したタールを捕捉しやすいバイオマスＭとしては、粒径が小さいバイオマス粒子であることが望ましい。バイオマスＭの粒径が小さいと、凝縮した液状タールがバイオマスＭに吸着又は吸収される割合が高くなる。目開き１６ｍｍの篩いにより分級して篩い通過量の割合が６０重量％以上となる粒径分布であるバイオマスＭが好ましい。また、目開き２０ｍｍの篩いにより分級して篩い通過量の割合が７０重量％以上の粒径分布であるバイオマスＭが好ましい。
【００９７】
また、凝縮した液状タールを捕捉しやすいバイオマスＭとしては、体積あたりの表面積の比である比表面積がある一定値より大きいことが好ましい。ここで、表面積は幾何学的表面積のことであり、ガス吸着法（ＢＥＴ法）などで測定されるミクロレベルの凹凸まで含まれる表面積ではなく、物体の形状を測定した数値により計算した表面積である。
【００９８】
バイオマスＭの比表面積が、ある値より大きいと、バイオマスＭに液状タールが吸着又は吸収されやすいため好ましい。具体的には、バイオマスＭの比表面積（幾何学的表面積／幾何学的体積）が０．５ｍｍ-１ より大きいものが好ましい。 例えば、５０ｍｍ×１００ｍｍ程度の大きな木の塊では比表面積が０．１５ｍｍ-１より小さい値となり、不適である。ＰＫＳは粒径が４ｍｍ程度であり。比表面積が２ｍｍ-１であり、ＥＦＢは繊維状なので比表面積が３ｍｍ-１程度であり、それぞれ好ましい比表面積であり、本発明に用いるバイオマスＭとして好適である。
【００９９】
［炭化炉１１内の温度とバイオマスＭの水分率の関係］
充填移動層Ｐの上部でタール凝縮を行わせる６０℃〜１５０℃程度の温度のタール凝縮領域を存在させるために、バイオマス供給装置１２から供給されるバイオマスＭの含水率はある程度以上であることが好ましい。バイオマスＭの含水率が１０重量％以上であると、充填移動層Ｐの上部でバイオマスＭの水分除去のために高温ガスＨＧの熱エネルギーが適度に用いられ、上部の温度を６０〜１５０℃程度の温度に制御することが容易にできるので、好ましい。しかしながら、含水率が高すぎるとバイオマスＭの乾燥のために高温ガスＨＧの熱エネルギーが過剰に使われ、バイオマスＭの熱分解、炭化のための熱エネルギーが不足するため、含水率は５０重量％以下とすることが好ましい。したがって、バイオマス供給装置１２から供給されるバイオマスＭの含水率は１０重量％以上５０重量％以下であることが好ましい。
【実施例】
【０１００】
＜実施例１−１＞
図１に示すバイオマス炭化装置１０を用いて、バイオマス炭化試験を実施した。炭化炉１１は竪型円筒状で内径は０．３ｍであり、炭化炉１１内の充填移動層Ｐの高さは４ｍである。炭化炉１１の上部のバイオマス供給口１１ＡにバイオマスＭとしてカラマツの細粒物を供給した。カラマツの細粒物は、目開き１６ｍｍ篩い下通過量の割合が９５％であり、水分率１２重量％である。カラマツの細粒物を４０ｋｇ／時間の供給量で炭化炉１１に供給し炭化炉１１内に充填移動層Ｐを形成した。炭化炉１１の下部の高温ガス送入口１１Ｄに高温ガスＨＧを３０Ｎｍ３／ｈｒの供給量（ガス流速は０．１２Ｎｍ／ｓｅｃ）で供給し、充填移動層Ｐの上部の温度を８０℃に、充填移動層Ｐの下部の温度を５００℃に調整し、炭化物Ｃを生成した。【０１０１】
炭化物収率（炭化物乾燥重量／原料バイオマス乾燥重量）と生成された炭化物Ｃの性状が下記の表１に示されている。充填移動層Ｐの下部でバイオマスＭの熱分解によるタール蒸気の発生及び炭化物Ｃの生成が行われ、充填移動層Ｐの上部でタール蒸気の凝縮とバイオマスＭによる凝縮されたタールの捕捉が行われる。充填移動層Ｐの上部で凝縮されたタールを捕捉したバイオマスＭは、充填移動層Ｐの下部のバイオマスＭが炭化され炭化物排出口１１Ｃから順次排出されるのに伴い充填移動層Ｐの内部を下降し、充填移動層Ｐの下部でバイオマスＭとともに捕捉したタールが熱分解されて炭化物Ｃとなる。充填移動層Ｐの下部では、バイオマスＭととともにバイオマスＭから発生されたタールをも炭化物Ｃとすることができ、炭化物収率は４１重量％であり、後述する比較例１に比べて炭化物収率を向上させることができた。炭化物Ｃ中の固定炭素は８１重量％であり、発電や製鉄に使用できる石炭（微粉炭）と同程度であり、炭化物Ｃの品質上も優れている。一方、液体収率（液体重量／原料バイオマス重量）は４８重量％であった。【０１０２】
＜実施例１−２＞
バイオマスＭとしてカラマツの木片を供給すること以外は、実施例１−１と同様の条件で、実施例１−２としてバイオマス炭化試験を実施した。カラマツの木片は、目開き１６ｍｍ篩い下通過量の割合が４０％であり、水分率１２重量％である。炭化物収率、炭化物の性状が下記の表１に示されている。炭化物収率は３７重量％であり、液体収率は５２重量％であった。バイオマスＭの粒子径が実施例１−１に比べて大きいため、充填移動層Ｐの上部で凝縮されたタール蒸気がバイオマスＭにより捕捉される割合が少なくなり、タール蒸気のまま炭化炉１１の上部の発生ガス排出口１１Ｂから排出される量が多くなる。従って、充填移動層Ｐの下部でタールから生成される炭化物量が少なくなり充填移動層Ｐの下部でバイオマスＭから生成される炭化物Ｃと合わせた炭化物収率が実施例１−１に比べて低いが、下記の比較例１に比べて炭化物収率を向上させることができた。【０１０３】
＜比較例１＞
充填移動層Ｐの高さを１ｍとし、高温ガスＨＧの供給量を６０Ｎｍ３／ｈｒとし、炭化炉１１内の充填移動層Ｐの上部の温度を３００℃に調整した以外は、実施例１−１と同様の条件で、比較例１としてバイオマス炭化試験を実施した。炭化物収率、炭化物Ｃの性状が下記の表１に示されている。炭化物収率は３４重量％であり、液体収率は５５重量％であった。充填移動層Ｐの高さを１ｍとし、充填移動層Ｐの上部の温度を３００℃としたので、充填移動層Ｐの上部でタール蒸気の凝縮は起こらず、タール蒸気は炭化炉１１の上部の発生ガス排出口１１Ｂから排出され気液分離器１８で液体分の一部として回収されるため、タール蒸気からの炭化物Ｃが生成されにくかった。
【表１】
2013094749.tif 000003
【０１０４】
＜実施例２−１＞
実施例１−１と同様のバイオマス炭化装置１０を用いて、バイオマス炭化試験を実施した。炭化炉１１内の充填移動層Ｐの高さは４ｍである。炭化炉１１の上部にバイオマスＭとしてサクラの細粒物を供給する。サクラの細粒物は、目開き１６ｍｍ篩い下通過量の割合が６０％であり、水分率２２重量％である。サクラの細粒物を炭化炉１１の上部に４０ｋｇ／時間の供給量で供給し炭化炉１１内に充填移動層Ｐを形成し、炭化炉１１の下部に高温ガスＨＧを３５Ｎｍ３／ｈｒの供給量（ガス流速は０．１４Ｎｍ／ｓｅｃ）で供給し、充填移動層Ｐの上部の温度を８０℃に、充填移動層Ｐの下部の温度を５００℃に調整し、充填移動層Ｐの下部で炭化物Ｃを生成した。【０１０５】
炭化物収率（炭化物乾燥重量／原料バイオマス乾燥重量）と炭化物Ｃの性状が下記の表２に示されている。充填移動層Ｐの下部でバイオマスＭの熱分解によるタール蒸気の発生及び炭化物Ｃの生成が行われ、充填移動層Ｐの上部でタール蒸気の凝縮と凝縮されたタールのバイオマスＭによる捕捉が行われる。充填移動層Ｐの上部で凝縮されたタールを捕捉したバイオマスＭは、充填移動層Ｐの下部のバイオマスＭが炭化され炭化物排出口１１Ｃから順次排出されるのに伴い充填移動層Ｐの内部を下降し、充填移動層Ｐの下部でバイオマスＭとともに捕捉したタールが熱分解されて炭化物Ｃとなる。充填移動層Ｐの下部では、バイオマスＭととともにバイオマスＭから発生されたタールをも炭化物Ｃとすることができ、炭化物収率は３６重量％であり、後述する比較例２に比べて炭化物収率を向上させることができた。炭化物Ｃ中の固定炭素は８１重量％であり、炭化物Ｃの品質上も優れている。一方、液体収率は５１重量％であった。【０１０６】
＜実施例２−２＞
バイオマスＭとしてサクラの木片を用いた以外は、実施例２−１と同様の条件で、実施例２−２としてバイオマス炭化試験を実施した。サクラの木片は、目開き１６ｍｍ篩い下通過量の割合が４０％であり、水分率２２重量％である。炭化物収率、炭化物の性状が下記の表２に示されている。炭化物収率は３４重量％であり、液体収率は５４重量％であった。バイオマスＭの粒子径が実施例２−１に比べて大きいため、充填移動層Ｐの上部で凝縮されたタール蒸気がバイオマスＭにより捕捉される割合が少なくなり、タール蒸気のまま炭化炉１１の上部の発生ガス排出口１１Ｂから排出される割合が多くなる。従って、充填移動層Ｐの下部でタールから生成される炭化物Ｃの量が少なくなり充填移動層Ｐの下部でバイオマスＭから生成される炭化物Ｃと合わせた炭化物収率が実施例２−１に比べて低いが、下記の比較例２に比べて炭化物収率を向上させることができた。【０１０７】
＜比較例２＞
充填移動層Ｐの高さを１ｍとし、高温ガスＨＧの供給量を６０Ｎｍ３／ｈｒとし、炭化炉１１内の充填移動層Ｐの上部の温度を３００℃に調整した以外は、実施例２−１と同様の条件で、比較例２としてバイオマス炭化試験を実施した。炭化物収率、炭化物Ｃの性状が下記の表２に示されている。炭化物収率は３２重量％であり、液体収率は５５重量％であった。充填移動層Ｐの高さを１ｍとし、充填移動層Ｐの上部の温度を３００℃としたので、充填移動層Ｐの上部でタールの凝縮は起こらず、タール蒸気は炭化炉１１の上部の発生ガス排出口１１Ｂから排出され気液分離器１８で液体分の一部として回収されるため、タール蒸気からの炭化物Ｃが生成されにくかった。
【表２】
2013094749.tif 000004
【０１０８】
＜実施例３＞
実施例１−１と同様のバイオマス炭化装置１０を用いて、バイオマス炭化試験を実施した。炭化炉１１内の充填移動層Ｐの高さは４ｍである。炭化炉１１の上部にバイオマスＭとしてＰＫＳの細粒物を供給する。ＰＫＳの細粒物は目開き１６ｍｍ篩い下通過量の割合が９０％であり、水分率１３重量％である。ＰＫＳの細粒物を炭化炉１１の上部に７０ｋｇ／時間の供給量で供給し充填移動層Ｐを形成し、炭化炉１１の下部に高温ガスＨＧを４５Ｎｍ３／ｈｒの供給量（ガス流速は０．１８Ｎｍ／ｓｅｃ）で供給し、充填移動層Ｐの上部の温度を８０℃に、充填移動層Ｐの下部の温度を５８０℃に調整し、充填移動層Ｐの下部で炭化物Ｃを生成した。【０１０９】
炭化物収率（炭化物乾燥重量／原料バイオマス乾燥重量）と生成された炭化物Ｃの性状が下記の表３に示されている。充填移動層Ｐの下部でバイオマスＭの熱分解によるタール蒸気の発生及び炭化物Ｃの生成が行われ、充填移動層Ｐの上部でタール蒸気の凝縮とバイオマスＭによる凝縮されたタールの捕捉が行われる。充填移動層Ｐの上部で凝縮されたタールを捕捉したバイオマスＭは、充填移動層Ｐの下部のバイオマスＭが炭化され炭化物排出口１１Ｃから順次排出されるのに伴い充填移動層Ｐの内部を下降し、充填移動層Ｐの下部でバイオマスＭとともに捕捉したタールが熱分解されて炭化物Ｃとなる。充填移動層Ｐの下部では、バイオマスＭととともにバイオマスＭから発生されたタールをも炭化物Ｃとすることができ、炭化物収率は４１重量％であり、後述する比較例３に比べて炭化物収率を向上させることができた。炭化物中の固定炭素は８６重量％であり、炭化物の品質上も優れている。一方、液体収率は４５重量％であった。【０１１０】
＜比較例３＞
充填移動層Ｐの高さを１ｍとし、高温ガスＨＧの供給量を８０Ｎｍ３／ｈｒとし、炭化炉１１内の充填移動層Ｐの上部の温度を３００℃に調整した以外は、実施例３と同様の条件で、比較例３としてバイオマス炭化試験を実施した。炭化物収率、炭化物Ｃの性状が下記の表３に示されている。炭化物収率は３５重量％であり、液体収率は５０重量％であった。充填移動層Ｐの高さを１ｍとし、充填移動層Ｐの上部の温度を３００℃としたので、充填移動層Ｐの上部でタールの凝縮は起こらず、タール蒸気は炭化炉１１の上部の発生ガス排出口１１Ｂから排出され気液分離器１８で液体分の一部として回収されるため、タール蒸気からの炭化物Ｃが生成されにくかった。
【表３】
2013094749.tif 000005
【０１１１】
＜実施例４＞
実施例１−１と同様のバイオマス炭化装置を用いて、バイオマス炭化試験を実施した。炭化炉１１内の充填移動層Ｐの高さは４ｍである。炭化炉１１の上部にバイオマスＭとしてＥＦＢ（Empty Fruit Bunch）の造粒物を供給する。ＥＦＢの造粒物は、ＥＦＢを破砕した後、造粒機で加圧造粒したもので、目開き１６ｍｍ篩い下通過量の割合が６０％であり、水分率は２１重量％である。ＥＦＢの造粒物を炭化炉１１の上部に４０ｋｇ／時間の供給量で供給し充填移動層Ｐを形成し、炭化炉１１の下部に高温ガスＨＧを３５Ｎｍ３／ｈｒの供給量（ガス流速は０．１４Ｎｍ／ｓｅｃ）で供給し、充填移動層Ｐの上部の温度を８０℃に、充填移動層Ｐの下部の温度を５００℃に調整し、充填移動層Ｐの下部で炭化物Ｃを生成した。【０１１２】
炭化物収率（炭化物乾燥重量／原料バイオマス乾燥重量）と生成された炭化物Ｃの性状が下記の表４に示されている。充填移動層Ｐの下部でバイオマスＭの熱分解によるタール蒸気の発生及び炭化物Ｃの生成が行われ、充填移動層Ｐの上部でタール蒸気の凝縮とバイオマスＭによる凝縮されたタールの捕捉が行われる。充填移動層Ｐの上部で凝縮されたタールを捕捉したバイオマスＭは、充填移動層Ｐの下部のバイオマスＭが炭化され炭化物排出口１１Ｃから順次排出されるのに伴い充填移動層Ｐの内部を下降し、充填移動層Ｐの下部でバイオマスＭとともに捕捉したタールが熱分解されて炭化物Ｃとなる。充填移動層Ｐの下部では、バイオマスＭととともに、バイオマスＭから発生されたタールをも炭化物Ｃとすることができ、炭化物収率は３４重量％であり、後述する比較例４に比べて炭化物収率を向上させることができた。炭化物中の固定炭素は７８重量％であり、炭化物の品質上も優れている。一方、液体収率は５２重量％であった。【０１１３】
＜比較例４＞
充填移動層Ｐの高さを１ｍとし、高温ガスＨＧの供給量を６０Ｎｍ３／ｈｒとし、炭化炉１１内の充填移動層Ｐの上部の温度を３００℃に調整した以外は、実施例４と同様の条件で、比較例４としてバイオマス炭化試験を実施した。炭化物収率、炭化物Ｃの性状が下記の表４に示されている。炭化物収率は２９重量％であり、液体収率は５６重量％であった。充填層高さを１ｍとし、充填移動層Ｐの上部の温度を３００℃としたので、充填移動層Ｐの上部でタールの凝縮は起こらず、タール蒸気は炭化炉１１の上部の発生ガス排出口１１Ｂから排出され気液分離器１８で液体分の一部として回収されるため、タール蒸気から炭化物Ｃが生成されにくかった。
【表４】
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【０１１４】
前述した種々の実施例のように充填移動層Ｐの上部と下部の夫々の温度を所定温度範囲とするように制御すれば、充填移動層Ｐの下部でバイオマスＭからタール蒸気を発生させ、充填移動層Ｐの上部でタール蒸気を凝縮して液状タールとした後に液状タールをバイオマスＭにより捕捉させ、そして、液状タールを捕捉したバイオマスＭを充填移動層Ｐ内で下部に向かい下降させることができる。このようなタールの蒸発と凝縮とが繰り返えされる過程で、タールの熱分解反応や重合反応を進ませタールを炭化物に転化させることが出来る。バイオマスＭを熱分解して炭化物Ｃを得ることが出来るとともに、熱分解したバイオマスＭから生成されたタールからも炭化物Ｃを得ることが出来るので、バイオマスＭから高い収率で炭化物Ｃを得ることができ、バイオマスＭからの炭化物収率を増加させることができることを確認した。【０１１５】
［バイオマスからの炭化物収率の増加方法］
本発明に従ったバイオマス炭化方法及びバイオマス炭化装置について述べたが、本発明をバイオマスからの炭化物収率の増加方法の観点から以下に記載する。本発明のバイオマス炭化物収率の増加方法は、炭化炉の上部からバイオマスを供給して炭化炉内に炭化炉内を下降するバイオマスの充填移動層を形成し、炭化炉の下部から高温ガスを供給し高温ガスをバイオマスと接触させてバイオマスを熱分解して炭化物を生成するバイオマス炭化プロセスにおける、バイオマス原料重量に対する炭化物の生成量である炭化物収率を増加させるバイオマス炭化物収率の増加方法であって：充填移動層の下部の温度をバイオマスを熱分解してタール蒸気を発生させるタール発生温度以上に制御し；充填移動層の上部の温度をタール蒸気を凝縮させるタール凝縮温度以下に制御し；充填移動層の下部にてバイオマスを熱分解して炭化物を生成させるとともにタール蒸気を発生させ；充填移動層の上部にて充填移動層の下部から上昇したタール蒸気を凝縮させ液状タールとし、液状タールをバイオマスにより捕捉させ；充填移動層内でバイオマスに捕捉された液状タールをバイオマスとともに共熱分解し炭化物に転化させることを特徴としている。【０１１６】
バイオマス炭化物収率の増加方法においては、充填移動層の下部の温度を５００℃以上７００℃以下に制御し、充填移動層の上部の温度を６０℃以上１５０℃以下に制御することが好ましい。【０１１７】
バイオマス炭化物収率の増加方法において、供給されるバイオマスは、目開き１６ｍｍの篩いを通過する量の割合が６０重量％以上の粒径分布であるバイオマスであることが好ましい。【０１１８】
バイオマス炭化物収率の増加方法において、供給されるバイオマスは、目開き２０ｍｍの篩いを通過する量の割合が７０重量％以上の粒径分布であるバイオマスであることが好ましい。
【符号の説明】
【０１１９】
１０…バイオマス炭化装置、１１…炭化炉、１１Ａ…バイオマス供給口、１１Ｂ…発生ガス排出口、１１Ｃ…炭化物排出口、１１Ｄ…高温ガス送入口、１１Ｅ…中部温度調整ガス送入口、１１Ｆ…炉内ガス排出口、１２…バイオマス供給装置、１３…部分燃焼炉、１４…送気装置、１５…ダンパ、１６…温度制御装置、１７Ａ…上部温度計測手段、１７Ｂ…下部温度計測手段、１８…気液分離器、１９…中部温度調整ガス供給装置、２０Ａ…中部上方温度計測手段、２０Ｂ…中部下方温度計測手段、２１…中部温度制御装置、２２…冷却手段、２３…送風機、Ｍ…バイオマス、Ｇ…ガス、Ｇ´…ガス、Ｌ…液分、Ｐ…充填移動層、Ａ…タール凝縮領域、Ｂ…タール蒸気発生領域、Ｎ…中部、ＨＧ…高温ガス、Ｗ…灰分、Ｃ…炭化物、Ｄ…炭化物冷却領域。
【図１】
2013094749.tif 000007
【図２】
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【図３】
2013094749.tif 000009
【図４】
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【国際調査報告】
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