(57)【要約】  本発明は、バイオマスを焙焼するための乾燥焙焼用の反応炉に関しており、その乾燥焙焼用の反応炉は、2つの分離した領域が定められた室であって、バイオマスを混合して室の一方の端部から他方の端部へと移動する手段と一体とされた室を備え、室の上流領域が、反応炉に導入されたバイオマスを乾燥できる乾燥手段を備え、室の下流領域が、上流領域で乾燥されたバイオマスを焙焼できる焙焼手段を備える。本発明によれば、反応炉は、乾燥されたバイオマスを上流領域から下流領域へと時間間隔において移動させることができると共に、2つの領域を各間隔中に互いに封止させることができる移送封止システム(5)を備える。リグノセルロースバイオマスの焙焼への適用。
2015505862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマスを焙焼するための乾燥焙焼用の反応炉であって、
2つの分離した領域が内部に画定された室(1)を、バイオマスを混合すると共に前記室(1)の一方の端部から他方の端部へと移送する手段と共に備えており、
前記室の上流領域(1A)が、前記反応炉に導入された前記バイオマスを乾燥させることができる乾燥手段を備え、
前記室の下流領域(1B)が、前記上流領域で乾燥させた前記バイオマスを焙焼させることができる焙焼手段を備え、
前記反応炉は、乾燥させたバイオマスを前記上流領域から前記下流領域へと時間間隔をおいて移送することができると共に、2つの前記領域(1A、1B)をこの時間間隔中に互いに封止させることができる移送封止システム(5)を備え、
前記反応炉は、焙焼領域、若しくは乾燥領域、又はその両方に加熱手段を備える乾燥焙焼用の反応炉。
【請求項２】
前記乾燥焙焼用の反応炉は多段炉から成り、
各段iが、移送開口と呼ばれる少なくとも1つの開口が形成された固定プラットフォーム(Pi)によって画成され、
前記バイオマスを混合すると共に移送するための前記手段は、各々の前記固定プラットフォーム上で前記バイオマスを螺旋形状軌道に沿って前記移送開口まで混ぜ動かすことができる複数の羽根付き腕部から成り、前記移送開口を通って前記バイオマスが重力によって流れ得ることを特徴とする、請求項1に記載の乾燥焙焼用の反応炉。
【請求項３】
前記加熱手段は、段を画成する少なくとも1つの固定プラットフォームに形成されたV字形溝(31)内に保持された少なくとも1つのヒートパイプ要素(30)を備える、請求項2に記載の乾燥焙焼用の反応炉。
【請求項４】
固定プラットフォームPiは、互いに重ねられると共にV字形の留具によって互いに離間した2つの板材(P1、P2)から形成され、前記留具の内部が前記溝を構成する、請求項3に記載の乾燥焙焼用の反応炉。
【請求項５】
前記移送封止システムはロータリーフィーダ(5)であり、
前記ロータリーフィーダ(5)は、
前記室に固定的に取り付けられると共に前記上流領域の下端に位置付けられ、移送開口と呼ばれる少なくとも1つの開口(500)を備える上流プラットフォーム(50)と、
前記室において回転できるように設置された軸に固定的に取り付けられると共に前記下流領域の上端に位置付けられ、移送開口と呼ばれる少なくとも1つの開口(510)をも備える下流プラットフォーム(51)と
を備え、
前記上流プラットフォームの移送開口は、前記回転軸の回転の速度に依存した時間間隔をおいて、前記下流プラットフォームの移送開口に向かい合うことができる、請求項1から4のいずれか一項に記載の乾燥焙焼用の反応炉。
【請求項６】
前記上流プラットフォームと前記下流プラットフォームとの間の前記室の高さに応じた距離が、1から5mmの間である、請求項5に記載の乾燥焙焼用の反応炉。
【請求項７】
前記上流プラットフォームと前記下流プラットフォームとは同数の移送開口を備え、前記上流プラットフォームの移送開口のすべての移送開口は、前記下流プラットフォームの移送開口のほぼ真上に位置付けられる、請求項5または6に記載の乾燥焙焼用の反応炉。
【請求項８】
請求項1から7のいずれか一項に記載の反応炉を備えるバイオマス処理設備であって、前記上流領域の下端で空気または蒸気を噴射し、前記空気または前記噴射した蒸気を前記上流領域で前記バイオマスの流れに逆らって流し、前記空気または前記噴射した蒸気を前記上流領域の上端で回収し、前記空気または前記噴射した蒸気を雰囲気中に排出するそれぞれの手段(8、60、61)を備えた第1の流体回路(C1)を備えるバイオマス処理設備。
【請求項９】
前記手段(8、60、61)は、前記上流領域の下端で前記反応炉の周壁(10)に形成された、噴射開口と呼ばれる少なくとも1つの開口(60)と、
前記空気または噴射した蒸気を前記上流領域で前記バイオマスの流れに逆らって流すことができる少なくとも1つの通風機(8)と、
前記上流領域の下端で前記反応炉の周壁に形成された、排出開口と呼ばれる少なくとも1つの開口(61)と
を備える、請求項8に記載のバイオマス処理設備。
【請求項１０】
前記ガスを前記下流領域の下端で回収し、回収した前記ガスを燃焼させ、燃焼した前記ガスの一部を少なくとも前記下流領域の上端へ再噴射し、前記ガスを前記下流領域で前記バイオマスの流れと共に流すそれぞれの手段(21、22、9、20)を備えた第2の流体回路(C2)を備える、請求項8または9に記載のバイオマス処理設備。
【請求項１１】
前記手段(21、22、9、20)は、前記下流領域の下端で前記反応炉の周壁に形成された、回収開口(21)と呼ばれる少なくとも1つの開口と、
前記反応炉の室から分離された燃焼室(9)と、
前記ガスを前記下流領域で前記バイオマスの流れと共に流す少なくとも1つの通風機(22)と、
前記下流領域の上端で前記室の周壁に形成された、再噴射開口(200)と呼ばれる少なくとも1つの開口と
を備える、請求項10に記載のバイオマス処理設備。
【請求項１２】
前記燃焼室(9)は、前記下流領域の下端で回収された前記ガスと固形原燃料とを同時に燃やすために、少なくとも1つの燃焼バーナーを備える、請求項11に記載のバイオマス処理設備。
【請求項１３】
前記下流領域で前記反応炉の各段に少なくとも1つの再噴射開口(200)を備える、請求項11または12のいずれか一項と組み合わせた請求項2によるバイオマス処理設備。
【請求項１４】
各再噴射開口(200)は、固定プラットフォームに保持された各ヒートパイプ(30)の近くに形成される、請求項11から13のいずれか一項と組み合わせた請求項3によるバイオマス処理設備。
【請求項１５】
前記第1の流体回路を前記第2の流体回路によって加熱させることができる熱交換器(7)を備える、請求項10から12のいずれか一項と組み合わせた請求項8または9に記載のバイオマス処理設備。
【請求項１６】
バイオマスを乾燥および焙焼する方法であって、
前記方法に従って、前記バイオマスが反応炉の室の上流領域で乾燥され、上流領域で乾燥させた前記バイオマスは、同じ反応炉の前記室の前記上流領域から下流領域へと移送され、次いで前記下流領域へと移送された乾燥した前記バイオマスは焙焼される方法において、
乾燥させた前記バイオマスは、前記上流領域から前記下流領域へと時間間隔をおいて移送させ、各時間間隔中に一方の領域が他方の領域に対して封止されることを特徴とする、バイオマスを乾燥および焙焼する方法。
【請求項１７】
蒸気または空気が、前記上流領域において、前記バイオマスの流れに逆らって流されると同時に、前記下流領域において、この同じ領域において回収された前記ガスの燃焼によって生成されたガスが、前記バイオマスの流れと共に流されることを特徴とする、請求項16に記載のバイオマスを乾燥および焙焼する方法。
【請求項１８】
前記反応炉へのバイオマスの供給が中断されたとき、前記燃焼ガスが前記下流領域で流され続けることを特徴とする、請求項16に記載のバイオマスを乾燥および焙焼する方法。
【請求項１９】
前記反応炉または前記方法の、リグノセルロースバイオマスの焙焼への適用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマス、好ましくはリグノセルロースバイオマスを乾燥および焙焼する新しい反応炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
ますます増える消費を背景にして、バイオマスの利用によってエネルギー資源を多様化させることが構想されている。気化および燃焼による熱変換を含む分野では、特に構想されている。
【０００３】
好ましくはリグノセルロースバイオマスの焙焼は、同伴流反応炉(ガス化反応炉)、または、石炭火力発電所におけるバイオマス及び石炭の共燃焼反応炉と呼ばれる反応炉において、バイオマスを粉体の形態で噴射することを考慮して、バイオマスを前処理するステップである。実際、バイオマスの繊維質で弾性のある構造によって、バイオマスの微粒子化において多くのエネルギーが消費されることになり、粉体の形態で噴射するのに不適切な粉砕物特性がもたらされる。焙焼は、乾燥と熱分解との間でのバイオマスの軽度の熱処理であり、大まかには200から300℃の間の温度で行われ、バイオマスの繊維を破壊するために、水を排除し、バイオマスの有機物の一部を変更しようとする。言い換えると、この軽度の熱処理はバイオマスの繊維構造を変化させ、これにより、バイオマスの粉砕と、バイオマスのガス化反応炉または共燃焼反応炉への噴射とが容易になる。
【０００４】
また、焙焼による前処理により、特にバイオマスに疎水特性と生物学的分解への耐性とを付与することによって、バイオマスの保管を考慮したバイオマスの性質の改良も行なわれる。また、造粒も、材料の焙焼の後に可能な適用である。
【０００５】
前述のように、エネルギー資源の多様化が大きな課題となったため、利用可能なバイオマス資源をできるだけ利用することは重要であり、これは、地理的に孤立した領域にあるバイオマス資源に特に関係する。しかしながら、森林管理者や農業主は、現在、バイオマスの親水性および生物分解性の特性に起因するバイオマスの保管に関する問題に直面している。また、材料の出荷に関するコストも、一般に無視できないものである。
【０００６】
現在のところ、資源が豊富な地理的に孤立した地帯でバイオマスを焙焼によって前処理できる方法がない。輸送可能な装置を開発することで、分散化されたバイオマス処理が可能になり、現地での保管とその後の出荷とを改善できる。
【０００７】
いくつかの公知の焙焼技術は、リグノセルロースバイオマスを焙焼することができるが、必ずしも産業化されていないか、または、必ずしも産業化が可能ではない。回転炉、多段炉、スケルプ炉、スクリュー炉、または流動床が、具体的には挙げられる。
【０００８】
しかしながら、既存の焙焼技術は、多くの問題、特に、以下の類の難問に直面している。
-  スモーク処理：処理しようとする材料の元々の水分に関連する流出物の管理と、焙焼反応に関連する流出物の管理とを組み合わせたこのステップは、コストが掛かることが多く、方法の経済性全体に影響を与える。
-  バイオマスの熱処理の均一性：炉内の温度の均等性の悪さと熱交換性の低さとが、粒子間および粒子中の熱処理の不均等性をもたらす可能性がある。
【０００９】
焙焼炉を地理的に孤立した地帯に輸送できる装置として使用できるようにするためには、反応炉は、単一の反応炉の室に乾燥及び焙焼の領域を備えて作り出されなければならないことが、認められているようである。
【００１０】
下記の特許文献１には、多段炉タイプのバイオマス乾燥焙焼炉が開示されており、その炉では、第1段(1からN-1)がバイオマスの強制乾燥に用いられ、一方、単一の段Nだけが全体の焙焼ステップに適切に用いられ、また、下流の段N+1からN0が、乾燥および焙焼したバイオマスへのミスト伝播による冷却のために用いられる。そのため、この出願による解決策は、木材を乾燥することで生じる蒸気を段N-1で抽出でき、焙焼によって放出された煙を段Nにおいて抽出することができるため、流出物の段階的な処理を可能としている。
【００１１】
また、焙焼パラメータ(温度および滞留時間)は、先ず、炉の異なる段でのオンラインガス分析によって制御され、次に、焙焼の進行の特定の状態を表している、発熱反応の高温計を用いた検出によって制御される。ガス分析は、設置が困難であって高価である設備を必要とするという大きな欠点を有している。
【００１２】
検出段階について言えば、検出段階は、デジタルシミュレーションに基づいており、検出段階の結果は、焙焼の間に発生する粒子中の反応がまだほとんど理解されていないという事実や、それらの反応が種類ごとで異なる可能性があるという事実のため、注意して考慮しなければならない。
【００１３】
また、この特許出願によれば、焙焼作用全体が炉の単一の段で生じており、このため、このタイプの炉では単一の段で均一な混合がなされるとは限らないので、熱処理の均等性に関するリスクがもたらされる。
【００１４】
最後に、エネルギーの最適化が考慮されておらず、炉の最後の段におけるミストキャノン(mist cannon)の使用は、処理されることになる追加分の蒸気があるため、エネルギーコストに関する欠点があり(霧状の水の一部が蒸発する)、流出物の処理に関する欠点もある。
【００１５】
下記の特許文献２は、乾燥が炉の上部で行われつつ焙焼が炉の底部で行われる多段炉での焙焼の方法を提案している。この特許出願は、湿った材料を乾燥させることで発生した蒸気を再使用して、熱を炉に伝達すると共に、炉室内の雰囲気を不活性にする。蒸気を含む室内の煙は、上方部において、または、1つもしくは複数の位置において、炉から抽出される。この煙の一部は凝縮させることができ、また、一部は、反応炉の1つまたは複数の高さで再噴射される前に、熱交換器で過熱される。エネルギーは、凝縮器の出口で凝縮されずに補足的な燃料の供給されるバーナーを通る煙によって、熱交換器に移動される。この解決策は、方法の制御および流出物の処理に関する改善を提案するが、次のようないくつかの欠点を有している。
【００１６】
第一に、水および揮発性物質として炉で再利用される煙の濃度が、木材の性質に大きく依存し、その基本的な水分にも大きく依存する。炉で再利用されるガスの量、または、室に送られるガスの量を、炉の室内の揮発性物質の濃度を制限する目的で管理するためには、ガスの組成物のオンライン分析が必要とされ、これは、実施の困難さと相当のコストとを伴うものである。
【００１７】
第二に、流出物の処理は、煙の一部が凝縮することに起因して、コストが掛かる可能性がある。つまり、酸性の揮発性物質を含む凝縮した流出物は、効力のある規制に従って、排出の前に処理を必要とする可能性がある。
【００１８】
揮発性物質の凝縮はエネルギーの損失をも構成する。つまり、揮発性物質の発熱量が利用されない。
【００１９】
また、蒸気は、焙焼および質量の減少に影響がある木材での加水分解反応を引き起こす可能性がある。これらの反応は、ほとんど理解されておらず、また、木材の性質に依存しており、これは、製品の品質の制御をさらになお複雑にする。
【００２０】
さらに、炉の底部でのバイオマス粒子の散布は、水などの液体の噴射によるものと考えられる。しかしながら、液体の形態での水の噴射は、結果的に炉に腐食の問題を引き起こす可能性があり、エネルギーの損失にもつながる可能性がある。
【００２１】
最後に、上部から底部へとそれ自体が流れる固形物のバイオマスの反対方向に流れるガスを有することは、揮発性物質および蒸気が、最も遠くの上流側に位置付けられた反応炉プラットフォームにおいて、炉へと噴射された冷却材料と接触することによって凝縮する可能性があるという危険性をもたらしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】欧州特許出願公開第2189512号明細書
【特許文献２】米国特許出願第2010/0083530(A1)号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
そのため、本発明の目的は、上記の先行技術の欠点のすべてまたは一部を補償すると共に、適用可能であれば、地理的に孤立した領域に輸送できる装置として使用可能な、バイオマスを乾燥および焙焼する反応炉を提案することである。
【００２４】
本発明の具体的な目的は、流出物(煙)の処理の問題と、これまで存在する焙焼技術におけるバイオマスの熱処理の均一性の問題とを克服する、バイオマスを乾燥および焙焼する反応炉を提案することである。
【００２５】
本発明の別の目的は、セミトレーラローリーに適用可能な欧州輸送基準(European transport standard)を満たす寸法の輸送可能な装置、つまり、最大直径が2.55mで最大高さが4.30mの輸送可能な装置として使用できる、バイオマスを乾燥および焙焼する反応炉を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
これを実現するため、本発明は、バイオマスを焙焼するための乾燥焙焼用の反応炉に関しており、その乾燥焙焼用の反応炉は、2つの分離した領域が画定された室を、バイオマスを混合すると共に室の一方の端部から他方の端部へと移送する手段と共に備えており、室の上流領域が、反応炉に導入されたバイオマスを乾燥させることができる乾燥手段を備え、室の下流領域が、上流領域で乾燥させたバイオマスを焙焼させることができる焙焼手段を備える。
【００２７】
本発明によれば、反応炉は、乾燥させたバイオマスを上流領域から下流領域へと時間間隔をおいて移送することができると共に、2つの領域を各間隔中に互いに封止させることができる移送封止システムを備える。
【００２８】
バイオマスという用語は、その通常の意味、つまり、植物または動物に由来するすべての有機性材料であると理解される。具体的には、バイオマスは、木材および農産物などのリグノセルロース系のものであることができ、また、10から60%の間の水分を好ましくは含む任意の含水率を有することができ、また、薄板、顆粒などのあらゆる種類の形態で、本発明による反応炉に導入させることができる。
【００２９】
本発明によれば、反応炉は、焙焼領域、若しくは乾燥領域、又はその両方に加熱手段も備える。
【００３０】
上流領域(乾燥領域)では、温度は、100から300℃の間、より具体的には100から200℃の間であり得る。実際、200℃を超えると、発生する反応はもはや乾燥反応だけではなく、タールの濃度がこの領域で生成される流出物で増加することになるリスクが高くなる。
【００３１】
下流領域(焙焼領域)では、温度は200から300℃の間である。温度は、より好ましくは、木材のタイプのバイオマスについては250から300℃の間であり、農作物のタイプのバイオマスについては220から280℃の間である。実際、木材は、農作物のバイオマスより高い温度で反応する。
【００３２】
規定されたように、本発明は、熱交換の最適化によるバイオマスの均一な処理と、焙焼に関連する流出物の最適化された処理と、を同時に可能にする。
【００３３】
本発明による反応炉を、地理的に孤立した領域に輸送し、好ましくはリグノセルロースバイオマスであるバイオマスを、200から300℃の間の温度で酸素の薄い条件において熱処理できる装置として用いることを構想することも可能である。
【００３４】
加熱手段は、1つまたは複数のヒートパイプを備えることができる。
【００３５】
本発明による反応炉は、ガスに関して、互いに対して封止された2つの分離した処理領域を定め、以下のことを同時に可能にする。
-  第1の乾燥ステップと第2の焙焼ステップとを実現することによって、バイオマスを段階的な方法で処理すること。
-  乾燥が大まかには焙焼の温度より低い温度で実施されるため、反応炉の2つの領域の間の処理温度の制御を容易にすること。
-  反応炉の領域に応じて、処理に、ガスと固形物のバイオマスとの間で異なる並流または逆流の構成を取らせること、および、この手段によって、バイオマスと接触しているガス状の雰囲気の性質を制御すること。実際、乾燥領域(上流領域)において空気または蒸気の流れに逆らって流れることは、熱交換を最適化させることができる。反対に、焙焼領域(下流領域)においては前記流れと共に流れることが好ましい。実際、この下流領域では、前記流れに逆らって流れることはリスクをもたらす。そのリスクとは、第一に、揮発性物質(タール、酸など)が、乾燥領域の温度で焙焼領域に入るバイオマスで凝縮する可能性があることであり、第二に、凝縮相(タール、酸などで満たされている)と固形物のバイオマスとの間の反応であり、これは、ガス状の雰囲気の性質と酸の存在とが、焙焼反応に影響を与え、焙焼の品質の制御を損なわせる可能性があるためである。焙焼は、有利には、燃焼ガス(N2、CO2、H2Oなど)などのガスから成る不活性雰囲気中で遂行できる。この手段によって、反応炉に設置された本発明による移送封止システムは、ガスを、乾燥領域において前記流れに逆らって流すことができ、焙焼領域において前記流れと共に流すことができる。
-  方法の流出物および温度効率の管理を容易にすること。乾燥領域と焙焼領域との分離のため、バイオマスの乾燥によって放出される蒸気は、焙焼の間にバイオマスから放出される揮発性合成物によって「汚染」されておらず、そのため取り扱いがより簡単である。したがって、乾燥部分で放出された蒸気が後処理領域に送られる必要性はない。これは、蒸気を後燃焼の温度まで加熱することに関連するエネルギー消費を、回避させることができる。
【００３６】
有利な一実施形態によれば、本発明による反応炉は多段炉から成り、各段iが、移送開口と呼ばれる少なくとも1つの開口が形成された固定プラットフォーム(Pi)によって画成され、バイオマスを混合すると共に移送するための手段は、各々の固定プラットフォーム上でバイオマスを螺旋形状軌道に沿って移送開口まで混ぜ動かすことができる複数の羽根付き腕部から成り、移送開口を通ってバイオマスが重力によって流れ得る。2つの連続する固定プラットフォーム同士の間の距離は、好ましくは200から700mmの間である。加熱手段は、プラットフォームを均一に(等温線で)加熱することができる。ヒートパイプがあるため、プラットフォームは均一な方法で加熱することができ、温度および滞留時間を制御できる。
【００３７】
バイオマス焙焼温度の制御は、非常に重要なパラメータである。温度変化は固形物の質量損失にとって大きな影響がある。粒子床との熱交換が、ガス、壁、およびプラットフォームとの対流、伝導、および放射の現象のため生じる。細かい温度制御を提供するために、かつ、焙焼領域で均等にするために、回収された焙焼ガスの一部を噴射させることができる入口は、炉の各段に配置される。
【００３８】
入口は、熱交換最適化システムに連結される。これは、炉の壁と、各段に配置された入口を通って届く高温のガスによって加熱されると共に、その熱を炉の中心に向かって緩和させる炉の炉床とを繋ぐ熱伝導要素から成る。そして、熱伝導要素は有利にはヒートパイプであり得るが、これは、このような装置が、通常の金属より高い熱伝導率(20から100倍)を有しているためであり、この手段によって、伝導、対流、および放射により、炉における熱交換を改善する。1つまたは複数のヒートパイプは、各プラットフォームに位置付けることができる。
【００３９】
したがって、反応炉は、有利には、段を画成する少なくとも1つの固定プラットフォームに形成されたV字形溝内に保持された少なくとも1つのヒートパイプ要素を備える。
【００４０】
換言すれば、ガスおよびプラットフォームの温度が正確に制御され、粒子床との熱交換が、制御されると共に最適化(熱交換表面の最大化)される。
【００４１】
具体的には、これは、焙焼については通常20から90分間である、炉における滞留時間を短くすることができる。したがって、本発明のおかげで、滞留時間は、熱交換の最適化と組み合わされた、管理された温度上昇のため、10から30分間の長さへと短くできる。実際、滞留時間/温度の組み合わせが、固形物の質量損失と、バイオマスの合成物の分解のレベルとを決定する。温度の上昇は、滞留時間を短くすることができる。
【００４２】
バイオマスが連続的に供給されるとき、熱処理が高温および短い滞留時間での使用との関連で均一であり続けるためには、最適化された熱交換も必須である。
【００４３】
本発明による、炉のすべての構成部品を構成する材料は、セラミック、金属、または他の種類のものであり得る。材料は、炉の筺体に断熱性も提供する。
【００４４】
本発明による反応炉が固定された設置で用いられる場合、特には焙焼の間に放出される酸に関連するものである腐食に侵されないという大きな利点を有するセラミック材料を用いるという選択が、有利に行える。
【００４５】
本発明による反応炉が輸送可能な装置として用いられるときは、好ましくは関連する欧州基準に適合するセミトレーラで輸送できるように、重量に関する制約を考慮しておくことが重要である。そのため、この場合には、金属合金の方を選ぶ方が有利である。同様に、輸送可能な装置は、頻繁な停止と運転に耐えるように(つまり、温度サイクルに対する耐性があるように)設計されなければならない。炉が停止されると、焙焼の煙の凝縮の危険性があるため、焙焼の間に生成された酸によって、金属のプラットフォームが腐食する危険性がある。これを防止するため、高温のガスによるフラッシングが、バイオマスの炉への供給が停止されたとき、有利に適用される。凝縮のための領域、および、凝縮した部分の回収のための領域も含まれ得る。したがって、通路を、セラミック材料または他の非腐食性材料に、冷却したときに液体が凝縮する焙焼領域の炉プラットフォームの周辺において、設置することができる。そのため、出口栓が、特には木材の水分に関連する相当の水がある炉の乾燥部分にあり、室で凝縮した流出物を排出させることができる。
【００４６】
本発明による反応炉が多段炉であるとき、固定プラットフォームPiは、有利には、互いに重ねられると共にV字形の留具によって互いに離間した2つの板材から成り、留具の内部が溝を構成する。
【００４７】
具体的で有利な一実施形態によれば、移送封止システムは、以下のものを含むロータリーフィーダである。
-  室に固定的に取り付けられると共に上流領域の下端に位置付けられ、移送開口と呼ばれる少なくとも1つの開口を備える上流プラットフォーム。
-  室において回転できるように設置された軸に固定的に取り付けられると共に下流領域の上端に位置付けられ、移送開口と呼ばれる少なくとも1つの開口をも備える下流プラットフォーム。
このロータリーフィーダでは、上流プラットフォームの移送開口は、回転軸の回転の速度に依存した時間間隔をおいて、下流プラットフォームの移送開口に向かい合うことができる。
【００４８】
上流プラットフォームと下流プラットフォームとの間の室の高さに応じた距離が、好ましくは1から5mmの間である。この距離はバイオマスのタイプに明らかに依存し、藁のタイプのバイオマスについては、典型的には、この距離は、最小で6mmであるように増加される。
【００４９】
また好ましくは、上流プラットフォームと下流プラットフォームとは同数の移送開口を備え、上流プラットフォームの移送開口のすべての移送開口は、下流プラットフォームの移送開口のほぼ真上に位置付けられる。
【００５０】
本発明は、前述の反応炉を備えるバイオマス処理設備にも関しており、そのバイオマス処理設備は、上流領域の下端で空気または蒸気を噴射し、空気または噴射した蒸気を上流領域でバイオマスの流れに逆らって流し、空気または噴射した蒸気を上流領域の上端で回収し、空気または噴射した蒸気を雰囲気中に排出するそれぞれの手段を備えた第1の流体回路を備えることを特徴とする。
【００５１】
それらの手段は、有利には、上流領域の下端で反応炉の周壁に形成された、噴射開口と呼ばれる少なくとも1つの開口と、空気または噴射した蒸気を上流領域でバイオマスの流れに逆らって流すことができる少なくとも1つの通風機と、上流領域の下端で反応炉の周壁に形成された、排出開口と呼ばれる少なくとも1つの開口とを備える。
【００５２】
流出物の管理を最適化するために、焙焼炉の室は、好ましくは、焙焼ガスが燃焼ステップを通過した後に焙焼ガスの少なくとも一部を回収することによって、不活性化させることができる。そして、これらは炉の底部で抽出されてから燃焼室へと運ばれ、そこで揮発性物質が燃焼によって破壊され、その熱容量が利用され、そして、燃焼ガスは、熱交換器を通過した後に炉内に再噴射される。
【００５３】
そのため、燃焼室は、次のようないくつかの機能を有している。
○  焙焼室において回収されることになるガスを不活性とするために、焙焼の間に生成された揮発性物質を除去すること。
○  焙焼の間に生成された揮発性物質の熱容量を利用すること。
○  焙焼および乾燥のために必要とされる反応炉の室での熱を伝達すること。
【００５４】
燃焼室の出口では、煙が熱交換器へと送られた後、少なくとも一部が、炉の1つまたは複数の段へと噴射される。別の一部を、効力のある法律に従う適切な処理ステップを受けた後、雰囲気中へと排出させることができる。
【００５５】
乾燥および焙焼に必要なエネルギーを提供するために、補足的な燃料が、燃焼室で必要とされる可能性がある。この燃料は、天然ガス、石炭、バイオマス、もしくは石油の種類、または、他のタイプのものであり得る。
【００５６】
本発明による反応炉が輸送可能な装置として用いられ、そのため自律的でなければならない場合、燃焼室は、少なくとも1つの燃焼バーナーを備えることができ、そのため燃焼室に、例えばバイオマスまたは木炭といった固形補助燃料を、同時に供給することができる。これらの固形燃料は、容易に保管できたり(例えばサイロにおいて)、容易に輸送できたりといった利点があり、これによって、本発明による反応炉は、エネルギーを自給できるようになる。本発明と関連して使用できる燃焼バーナーとして、Leroux et Lotz Technologie社によって販売されているものを挙げることができる。
【００５７】
熱交換器は、それ自体において、一方の側で、燃焼室からのガスが供給され、他方の側から、反応炉の上流領域でバイオマスを乾燥するために用いられたガスが供給される。乾燥領域(上流領域)へと噴射されるガスは、バイオマスの乾燥に由来する空気または蒸気であり得る。
【００５８】
したがって、本発明による設備は、ガスを下流領域の下端で回収し、回収したガスを燃焼させ、燃焼したガスの一部を少なくとも下流領域の上端へと再噴射し、ガスを下流領域でバイオマスの流れと共に流すそれぞれの手段を備えた第2の流体回路を備える。
【００５９】
それらの手段は、有利には、下流領域の下端で反応炉の周壁に形成された、回収開口と呼ばれる少なくとも1つの開口と、反応炉の室から分離された燃焼室と、ガスを上流領域でバイオマスの流れと共に流す少なくとも1つの通風機と、下流領域の上端で室の周壁に形成された、再噴射開口と呼ばれる少なくとも1つの開口とを備える。
【００６０】
燃焼室は、有利には、下流領域の下端で回収されたガスと固形原燃料とを同時に燃やすために、少なくとも1つの燃焼バーナーを備える。
【００６１】
多段炉のタイプの反応炉の実施形態では、設備は、好ましくは、下流領域における炉の各段において、少なくとも1つの再噴射開口を含む。
【００６２】
温度をさらにうまく制御するために、各再噴射開口は、好ましくは、固定プラットフォームに保持された各ヒートパイプの近くに形成される。
【００６３】
設備は、有利には、第1の流体回路を第2の流体回路によって加熱させることができる熱交換器を備える。
【００６４】
本発明は、バイオマスを乾燥および焙焼する方法にも関しており、その方法に従って、バイオマスが反応炉の室の上流領域で乾燥され、次いで上流領域で乾燥させたバイオマスは、同じ反応炉の室の上流領域から下流領域へと移送され、その下流領域へと移送された乾燥したバイオマスは焙焼される。この方法は、乾燥されたバイオマスの、上流領域から下流領域への時間間隔をおいた移送と、一方の領域の他方の領域に対する各時間間隔中の封止とを含む。
【００６５】
有利には、蒸気または空気が、上流領域において、バイオマスの流れに逆らって流されると同時に、下流領域において、この同じ領域において回収されたガスの燃焼によって生成されたガスが、バイオマスの流れと共に流される。
【００６６】
さらにより有利には、反応炉へのバイオマスの供給が中断されたとき、燃焼ガスが下流領域で流され続ける。
【００６７】
最後に、本発明は、反応炉または方法の、リグノセルロースバイオマスの焙焼への適用に関する。
【００６８】
本発明の他の利点および特徴は、添付の図を参照しつつ、例によって非限定的に示された本発明の詳細な説明を読むことによって、より明確に示されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明によるバイオマスを乾燥および焙焼する反応炉の縦方向の概略断面図である。
【図２】本発明による反応炉を組み込むと共に本発明による流体回路を備える、バイオマスを乾燥および焙焼する設備を示す概略図である。
【図３】本発明による反応炉の移送封止システムの実施形態の概略斜視図である。
【図４】多段炉から成る本発明による反応炉の段の縦方向の概略断面図である。
【図５】多段炉によって構成された本発明による反応炉の段の異なる実施形態の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００７０】
以下の説明において、「入力(input)」、「出力(output)」、「上流(upstream)」、「下流(downstream)」らの用語は、上部から底部へと垂直に起こるバイオマスの移動の方向を参照して用いられている。同様に、「上方(upper)」、「下方(lower)」、「上に(above)」、「下に(beneath)」らの用語は、本発明によるバイオマスを乾燥および焙焼する反応炉の垂直な物理的配向を参照して用いられている。
【００７１】
リグノセルロースバイオマスを乾燥および焙焼する反応炉は、側壁10、および、それぞれ上と下とにある2つの水平な壁11、12によって円筒形の外周に定められた単一の室1を含んでいる。
【００７２】
2つの分離した領域1A、1Bはこの室の内部で定められており、すなわち、室の上方部が上流領域1A、室の下方部が下流領域1Bとなっている。
【００７３】
図1に示すように、反応炉は多段炉タイプのものであり、そのため、炉床とも呼ばれる、室1内に固定された一連のプラットフォームPiから成る。それらプラットフォームPiは、有利には断熱された鋼製の筺体である垂直な壁10で、互いに対して垂直方向に重ねられている。各々の固定されたプラットフォームPiは、段iを定めている。
【００７４】
反応炉は、バイオマスを混合して室1の一方の端部から他方の端部へと移動することができる手段を備えている。この場合、室1内で回転できるとともに炉の縦軸線と並べられるように設置された軸2が、「撹拌棒」の用語でも知られる、複数の羽根が取り付けられた腕部支持している。これらの羽根または撹拌棒は、導入されたバイオマスを混合し、各々の固定されたプラットフォームの螺旋形状に従って、その螺旋形状が開口部にぶつかり、炉床下に落ちるまで、動かすことができる。
【００７５】
したがって、バイオマスは、反応炉の上部において段Iに、上方の水平な壁11にある供給錠3によって導入される。この錠3は、二重弁システム、または、バイオマスを連続的に導入させることができる一方で封止が保たれる任意の他のシステムであり得る。
【００７６】
この方法で導入されたバイオマスは、撹拌棒によって、段Iの開口のうちの1つを通過するまで、段Iに補給され、それにより、重力によって下の段IIへと移動される。この手段により、バイオマスは、所与の段からその直ぐ下の段へと移動され、室1の上端から底部へと動き、底部において出口4で抽出される(処理されたバイオマスを抽出するシステム)。
【００７７】
本発明による乾燥焙焼用の反応炉は、その上流領域1Aにおいて、バイオマスを乾燥させることができる手段を備えている。乾燥に関して、温度は、100℃から300℃の間であってもよく、より具体的には、100から200℃の間であってもよい。
【００７８】
下流領域1Bでは、反応炉は、上流で乾燥されたバイオマスを焙焼させることができる手段を備えている。焙焼が適切に行われるこの下流領域では、達する温度は200から300℃の間であり、好ましくは、木材のタイプのバイオマスの場合には250から300℃の間であり、農作物のタイプのバイオマスの場合には220から280℃の間である。
【００７９】
本発明によれば、反応炉は、乾燥されたバイオマスを上流領域1Aから下流領域1Bへと時間間隔において移動させることができると共に、2つの領域を各間隔中に互いに封止させることができる移送封止システム5を備えている。図3には、移送封止システム5の有利な実施形態が描写されている。これは、以下のものを含むロータリーフィーダ5である。
-  室1に固定的に取り付けられ、上流領域1Aの下端に位置付けられ、移複数の開口500を備える上流プラットフォーム50。
-  室において回転式の中心の軸2に固定的に取り付けられ、下流領域1Bの上端に位置付けられ、複数の開口510をも備える下流プラットフォーム51。上流プラットフォーム50の各開口500は、回転軸2の回転の速度に依存した時間間隔で、下流プラットフォーム51の各開口510に向かい合うことができる。
【００８０】
図示したように、開口500および510は、すべて同一であり、各プラットフォーム50、51に同じ数だけ分配されている。室1の高さに依存して、固定された上流プラットフォーム50と回転する下流プラットフォーム51との間の距離を最小にするように、注意が払われている。実際、距離を最小にすることで、バイオマスの乾燥が行われる上流領域1Aから焙焼が適切に行われる下流領域1Bに向かって流れることができるガスの量、および、その逆に流れることができるガスの量を、最小限にすることができる。この距離は、好ましくは、1から5mmの間である。この距離は、処理されなければならないバイオマスに依存することは自明である。つまり、粒子がより大きければ、距離はより長くなり得る。例えば、麦わらの顆粒の直径が6mm未満であることは稀であるため、もし藁の顆粒が処理されることになる場合には、2つのプラットフォーム50、51を分離する距離は、短くても6mmまでで選択されるべきである。
【００８１】
好ましくは規則正しい時間間隔において、上流プラットフォーム50の開口500が、下流プラットフォーム51の開口510に向かい合うとき、もしくは別の言い方をすれば、下流プラットフォーム51の開口510の直ぐ上にあるとき、乾燥したバイオマスは、重力のもと、上流プラットフォーム50から下流プラットフォーム51へと落ちていく。羽根を備えた腕部を上流プラットフォーム50での乾燥したバイオマスの混合に寄与させることに注意が払われていることは、自明である。この手段によって、バイオマスは、ロータリーフィーダシステム5を通って、定められたように所定の時間間隔のみに流れ、また、この手段によって、上流領域1A(乾燥)のガスと上流領域1B(焙焼)のガスとの間のつながりを制限する、もしくは別の言い方をすれば、各時間間隔において、つまり、上流領域50の開口500が下流領域51の開口510と向かい合わないとき、室の2つの領域1Aと1Bとの間にガスシールを作り出す。
【００８２】
結果的に、上流プラットフォーム50が炉の周壁10によって支持されている場合、有利である。
【００８３】
この上流プラットフォーム50の寸法(その厚さと、開口500の寸法も)を、上流領域1Aから下流領域1Bへと移動されるバイオマスが既定の流量となるように、決定することに注意が払われている。例えば、出口4で焙焼されたバイオマスが3t/hの流量で求められる場合、領域1Bに入っていく、つまり、上流領域1Aを出ていく乾燥したバイオマスでは約4t/hに相当し、ロータリーフィーダ5は、66kg/minの流量のバイオマスを移動させることができる寸法とされなければいけない。
【００８４】
典型的には、300kg/m3の密度のバイオマスの場合では、供給器5は以下のものを備えると仮定している。
-  約30cmの厚さで8個の数の開口500を備えた固定した上流プラットフォーム50。
-  開口500と同じ数の開口510を含み、約1rpm(1分間あたりの回転数)の回転速度で回転する下流プラットフォーム51。少なくとも66kg/minで通過させることができるように、1500cm2程度の開口500、510ごとの単位面積が選択されなければならない。この単位面積は、一辺の測定値が38.7cmの正方形に相当するものである。
【００８５】
先に示したように、軸の回転速度は、変化可能とすることができ、ロータリーフィーダ5を通って移動すると考えられるバイオマスの流量に応じて変更することができる。典型的には、0.2から2rpmの中心軸2の回転速度が考えられる。
【００８６】
本発明による炉を組み込んだ乾燥焙焼用設備は、2つの個別の流体回路C1、C2を有利に含んでいる。
【００８７】
第1の流体回路C1は、バイオマスを乾燥するために必要な熱を上流領域1Aへと運ぶものである。本発明によれば、後で説明するように、熱交換器7の加熱された空気は、周壁10を横に貫く開口60において下端に噴射される。通風機8を用いることで、空気は、上流領域1Aにおいてバイオマスを伴う流動に逆らって流れ、この上流領域1Aから雰囲気へと、周壁10をその上端で横に貫く開口61を通って、排出される。
【００８８】
上部から底部へと鉛直にそれ自体が移動されるバイオマスの流動に逆らう、典型的には100から200℃の間の乾燥温度に加熱されたこの空気の流れは、図2の領域1Aに曲がった矢印で概略的に描写されている。
【００８９】
第2の流体回路C2は、焙焼に必要な熱を運ぶものであり、この熱は、反応炉1の室から分離する燃焼室9から生成されたガスによって、熱交換器7を通過した後に運ばれてくる。これらのガスは、バイオマスの流動と共に炉内を流れ、反応炉の下流領域1Bにおける炉の各段において、噴射システム20を介して噴射される。上部から底部へと鉛直にそれ自体が移動されるバイオマスの流動と共に流れる、典型的には200から300℃の間の焙焼温度に燃焼から生成されたガスの流れは、図2の領域1Bに曲がった矢印で概略的に描写されている。
【００９０】
噴射システム20は、燃焼ガスを炉の下流領域1Bに入らせることができる開口部から炉の周壁10を通して作られた1つまたは複数の開口から成ることができる。噴射システム20は、多段炉の各段に設けることができる。
【００９１】
この第2の流体回路では、噴射システム20によって下流領域1Bにおいて炉内へと導入されたガスから成る煙と、ひいては燃焼室9における燃焼から生成されたそれらのガスとが、焙焼熱処理の結果としてバイオマスによって放出されたガスと共に、反応炉の室1の下端において回収される。より正確には、好ましくは通気口21を形成する導管となる、最後の段Nにおいて周壁10を横断する開口が設置されている。炉の出口での煙(ガス)は、図2に示すように、熱交換器7から下流側に位置付けられた通風機22を用いて流される。通風機をこの形に位置付けることで、通風機は、通気口21の出口に存在するタールによる汚染から防止されている。第2の流体回路C2は、好ましくは、すべての通気口21と燃焼室9との間に、典型的には数ミリメートルの寸法で施設を汚す可能性のある揮発性の大きな粒子を除去できるサイクロン分離器23を備えている。サイクロン分離器での凝縮現象を防止するために、サイクロン分離器は、有利には、通風機22の出口で雰囲気へと排出される煙によって高温に保つことができる。また、サイクロン分離器23で抽出された粉塵は、燃焼室9において、バイオマスと共に燃焼バーナーで利用することができる。サイクロン分離器23は1つまたは複数の旋回風を含むことが求められる。これらのサイクロンは、この言葉の技術的な間隔において、遠心式粒子分離機である。つまり、サイクロンは、ガスに回転運動を引き起こすことができる。遠心力の効果によって、ガス中の粒子は、それらが集められるサイクロンの壁に向かって動くことになる。
【００９２】
そして、通気口21の出口では、煙は燃焼室9に向かって案内され、燃焼室9では、煙の熱容量が燃焼によって利用される。この燃焼室9は、有利には、少なくとも1つの燃焼バーナー(図示せず)を備えている。この手段にイよって、エネルギーは、追加の固形物燃料材料の噴射によって移動することができる。これは、燃焼空気の噴射と一体となったバイオマスまたは木炭であり得る。これらの固形物燃料は、保管および輸送するのが容易であるという利点があるため、本発明による反応炉が地理的に孤立した地帯に輸送できる焙焼装置として使用されるとき、反応炉はエネルギーを自給することができる。燃焼室9は、効力のある法律が煙を雰囲気へと排出する前に処理することを要求する場合に、後燃焼室として用いることができる。
【００９３】
後燃焼室9で燃やされた後、ガスが、硫黄酸化物または酸化ガスおよび酸性エーロゾル(HCl、HFなど)などの合成物を、効力のある法律に適合しない量でなおも含む場合、1つまたは複数の追加処理が考えられる。この/これらの追加処理は、例えば、石灰による処理、または、活性炭(脱硫用)もしくは中和による処理であり得る。
【００９４】
燃焼室9の出口で、煙は熱交換器7へと運ばれ、そこで上流領域1Aの乾燥に必要なエネルギーを、第1の流体回路C1を流れる空気を通じて提供することになる。
【００９５】
図2に示すように、煙の一部は、熱交換器7の出口において、下流領域1Bの各段にある噴射システム20、つまり、炉の焙焼領域へと運ばれ、また、あるであろう任意の残留している煙が、雰囲気へと排出される前に、適切な処理領域へと案内されてもよい。
【００９６】
前述のように、細かい温度制御を可能とするために、かつ、焙焼領域(下流領域1B)を均等にするために、噴射システム20は、先の燃焼によって回収された焙焼ガスの割合分を、燃焼室9へと、好ましくは炉の各段において、噴射させることができる。
【００９７】
温度をなおさらに制御するために、かつ、温度を均等にするために、噴射システム20は、有利には、熱交換最適化システムに連結することができる。これは、炉の周壁10と、炉の各段iを定める各プラットフォームPiとを連結するヒートパイプ要素から成る。したがって、図4でより良く図示されているように、炉の領域1Bの各段iでは、燃焼ガスが、ヒートパイプ要素30の近くの噴射システムの開口200を通って噴射される。この手段によって、ガスは、各プラットフォームPiに運ばれる前に、ヒートパイプ30と接触させられる。噴射開口200でガスに接線脈動を与えるために、また、この手段によって炉における回転運動を容易にするために、噴射開口200の結果として決まる配置、ランス(lance)、または、偏向板を形成する金属板など、追加の手段を実施することが考えられてもよい。
【００９８】
したがって、各プラットフォームPiは、各段iで噴射開口200を通って達する高温ガスによって加熱され、各段iはその熱を炉の室の中心に向かって拡散する。ヒートパイプ要素30を導入することによって、炉の各段iでは、固定されたプラットフォームPiの温度を一定かつ均一に保つことができる。この手段によって、ガスおよびプラットフォームの温度が正確に制御され、移動されているバイオマスの粒子床との熱交換が、制御され、熱交換表面の最大化によって最適化される。
【００９９】
本発明によるヒートパイプの熱伝達流体の選択に関して、発明者は、現在公知のものの一覧を作成した。下記参考文献[1]から概要抜粋である表2が、包括的な見解を与えている。本発明との関連では、発明者は、Gilotherm(登録商標) DO and Naphtaleneが、本発明による反応炉の運転条件に最も適していると考えている。当業者は、当然ながら、考えられる用途(処理されるバイオマスのタイプ)に応じて、他の室材料と共に、ヒートパイプで他の熱伝達流体を選択することができる。
【０１００】
本発明による反応炉が使用する筺体は、典型的には、鋼またはステンレス鋼(304L)から作られている。本発明によるヒートパイプに対して考えられた熱伝達流体では、相変化による熱交換が従来の伝導よりもかなり優れている。したがって、比較として、非常に優れた熱導体として知られる銅は、360W/m.℃程度の熱伝導率係数を有しているが、これは、本発明によるヒートパイプについて考えられている二相性のNaphtaleneよりも、熱流量を10倍低い割合で達成することもできない。
【０１０１】
プラットフォームPiの長さで各段に位置付けられたヒートパイプ30の長さは、プラットフォームの半径に等しくてもよく、その直径は好ましくは30mmから80mmの間である。
【０１０２】
ヒートパイプ30と、関連する熱交換の最適化と結び付いた制御された温度上昇とのおかげで、発明者は、反応炉でのバイオマスの滞留時間の実質的な短縮が考えられ得ると信じている。実際、滞留時間/温度の組み合わせが、固形物材料の質量損失と、バイオマスの合成物の分解のレベルとを決定する。
【０１０３】
したがって、温度の上昇は、滞留時間を短くすることができる。また、バイオマスを連続的に送り込むと考えられるとき、熱処理が高温および短い滞留時間での使用との関連で均一であり続けるためには、最適化された熱交換も必須である。
【０１０４】
常習的に現在までは、滞留時間は、典型的には、焙焼のみに関しては20から90分間の間であった。発明者は、本発明による反応炉では、乾燥および焙焼のためのバイオマスの滞留時間が10から30分間で可能であると信じている。
【０１０５】
図5では、本発明によるいくつかのヒートパイプ要素30の有利な組立体が、本発明による反応炉(多段炉)の段iを定める固定されたプラットフォームにおいて、描写されている。
【０１０６】
描写された組立体では、プラットフォームPiは、内部溝がV字形である留具31によって互いから分離された2つの板材P1、P2から成る。下側の板材P2の機能は、プラットフォームおよびヒートパイプ30を炉の周壁で支持するために不可欠である。
【０１０７】
この図5から分かるように、それぞれが板材P1、P2の半径として互いと90°で位置付けられた4つの同一のヒートパイプ要素30を備える加熱手段がある。各ヒートパイプ要素30は、留具31のV字形溝に挿入されている。この手段によって、各ヒートパイプ30は、組立および分解を容易に行うことができる。温度の最適化のために、炉の周壁にヒートパイプを追加することも考えることができる。この場合、ヒートパイプ要素は、有利には、炉の筺体と、常習的に裏に見つけることができる断熱材との間に、鉛直に位置付けることができる。反応炉の筺体の外側に捩じ込まれた、または、溶接された弁ブリッジを用いて、ヒートパイプ要素を取り付けることが考えられ得る。これらのヒートパイプ要素を、金属の突起技術を用いて取り付けることも考えられ得る。
【０１０８】
このような技術は、V字形溝と同様に、大きな熱接触面積、ひいては、ヒートパイプ要素とプラットフォーム要素との間で提供される大きな熱交換面積を可能にする。
【０１０９】
説明してきた本発明による乾燥焙焼用の反応炉は、地理的に孤立した地帯に輸送できる装置として用いることができる多くの利点を有している。
【０１１０】
例として、発明者は、3t/hの焙焼されたバイオマスの容量で、1000から3000kJ/kgの間のバイオマスが供給される、輸送可能な焙焼装置として用いることができる本発明による反応炉について、バイオマスを、低くて20から25MJ/kgの間の発熱量を有して生成させることができると考えている。この率は、バイオマスの最初の水分と、炉の容量とに応じて変化することは明らかである。
【０１１１】
他の実施形態を、本発明の範囲を超えることなく考えることができる。したがって、多炉床式の反応炉で現在考えられているプラットフォームの数は、図1に描写されるように、乾燥専用とされた上流領域については2つ、焙焼専用とされた下流領域については4つ、つまり、全体で6つの数の固定されたプラットフォームであるが、異なる数の固定されたプラットフォームを容易に考えることができる。例えば、入口において、バイオマスが非常に高い水分を持っている場合、典型的には3つの数といった、より多くの数のプラットフォームを上流の乾燥領域に考えることができる。
【０１１２】
本発明によるヒートパイプ要素は、焙焼専用とされた下流領域のみに組み込むことができるが、乾燥専用とされた上流領域に組み込むこともできる。
【０１１３】
反応炉は、この手段によって、乾燥領域に加熱手段を、または、焙焼領域に加熱手段を、または、乾燥領域および焙焼領域に乾燥手段を備えることができる。
【０１１４】
焙焼処理は、その性質により、適切な乾燥よりも温度の小さな変化に対してより敏感であり、焙焼温度の制御がより重要であるため、これらのヒートパイプ要素を下流領域に組み込むことが、優先的に考えられる。
【０１１５】
参考文献[1]:Caloduc-Techniques de l'ingenieur [B9545]
【符号の説明】
【０１１６】
1  室
1A  上流領域
1B  下流領域
2  軸、回転軸
3  供給錠
4  出口
5  移送封止システム、ロータリーフィーダ
7  熱交換器
8  通風機
9  燃焼室、後燃焼室
10  側壁、周壁
11  壁
12  壁
20  噴射システム
21  通気口
22  通風機
23  サイクロン分離器
30  ヒートパイプ要素
31  留具
50  上流プラットフォーム
51  下流プラットフォーム
60  開口
61  開口
200  開口
500  開口
510  開口
C1  第1の流体回路
C2  第2の流体回路
i  段
P1  板材
P2  板材
Pi  プラットフォーム
【図１】
2015505862.tif 000003
【図２】
2015505862.tif 000004
【図３】
2015505862.tif 000005
【図４】
2015505862.tif 000006
【図５】
2015505862.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成26年7月9日(2014.7.9)
【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】
バイオマスを焙焼するための、多段炉から形成される乾燥焙焼用の反応炉であって、
2つの分離した領域が内部に画定された室(1)を、バイオマスを混合すると共に前記室(1)の一方の端部から他方の端部へと移送する手段と共に備えており、
前記室の上流領域(1A)が、前記反応炉に導入された前記バイオマスを乾燥させることができる乾燥手段を備え、
前記室の下流領域(1B)が、前記上流領域で乾燥させた前記バイオマスを焙焼させることができる焙焼手段を備え、
前記反応炉は、乾燥させたバイオマスを前記上流領域から前記下流領域へと時間間隔をおいて移送することができると共に、2つの前記領域(1A、1B)を各間隔中に互いに封止させることができる移送封止システム(5)を備え、
前記反応炉は、焙焼領域、若しくは乾燥領域、又はその両方に加熱手段を備え、
前記加熱手段は、多段炉を画成する前記室における固定プラットフォームを加熱するためのヒートパイプを有する、乾燥焙焼用の反応炉。
【請求項２】
各段iが、移送開口と呼ばれる少なくとも1つの開口が形成された固定プラットフォーム(Pi)によって画成される、多段炉から成り、
前記バイオマスを混合すると共に移送するための前記手段は、各々の前記固定プラットフォーム上で前記バイオマスを螺旋形状軌道に沿って前記移送開口まで混ぜ動かすことができる複数の羽根付き腕部から成り、前記移送開口を通って前記バイオマスが重力によって流れ得る、請求項1に記載の乾燥焙焼用の反応炉。
【請求項３】
ヒートパイプ要素(30)は、前記多段炉の段を画成する少なくとも1つの固定プラットフォームに形成されたV字形の溝(31)内に保持される、請求項2に記載の乾燥焙焼用の反応炉。
【請求項４】
固定プラットフォームPiは、互いに重ねられると共にV字形の留具によって互いに離間した2つの板材(P1、P2)から形成され、前記留具の内部が前記溝を構成する、請求項3に記載の乾燥焙焼用の反応炉。
【請求項５】
前記移送封止システムはロータリーフィーダ(5)であり、
前記ロータリーフィーダ(5)は、
前記室に固定的に取り付けられると共に前記上流領域の下端に位置付けられ、移送開口と呼ばれる少なくとも1つの開口(500)を備える上流プラットフォーム(50)と、
前記室において回転できるように設置された軸に固定的に取り付けられると共に前記下流領域の上端に位置付けられ、移送開口と呼ばれる少なくとも1つの開口(510)をも備える下流プラットフォーム(51)と
を備え、
前記上流プラットフォームの移送開口は、前記回転軸の回転の速度に依存した時間間隔をおいて、前記下流プラットフォームの移送開口に向かい合うことができる、請求項1から4のいずれか一項に記載の乾燥焙焼用の反応炉。
【請求項６】
請求項1から5のいずれか一項に記載の反応炉を備えるバイオマス処理設備であって、前記上流領域の下端で空気または蒸気を噴射し、前記空気または前記噴射した蒸気を前記上流領域で前記バイオマスの流れに逆らって流し、前記空気または前記噴射した蒸気を前記上流領域の上端で回収し、前記空気または前記噴射した蒸気を雰囲気中に排出するそれぞれの手段(8、60、61)を備えた第1の流体回路(C1)を備えるバイオマス処理設備。
【請求項７】
前記手段(8、60、61)は、前記上流領域の下端で前記反応炉の周壁(10)に形成された、噴射開口と呼ばれる少なくとも1つの開口(60)と、
前記空気または噴射した蒸気を前記上流領域で前記バイオマスの流れに逆らって流すことができる少なくとも1つの通風機(8)と、
前記上流領域の下端で前記反応炉の周壁に形成された、排出開口と呼ばれる少なくとも1つの開口(61)と
を備える、請求項6に記載のバイオマス処理設備。
【請求項８】
前記ガスを前記下流領域の下端で回収し、回収した前記ガスを燃焼させ、燃焼した前記ガスの一部を少なくとも前記下流領域の上端へ再噴射し、前記ガスを前記下流領域で前記バイオマスの流れと共に流すそれぞれの手段(21、22、9、20)を備えた第2の流体回路(C2)を備える、請求項6または7に記載のバイオマス処理設備。
【請求項９】
前記手段(21、22、9、20)は、前記下流領域の下端で前記反応炉の周壁に形成された、回収開口(21)と呼ばれる少なくとも1つの開口と、
前記反応炉の室から分離された燃焼室(9)と、
前記ガスを前記下流領域で前記バイオマスの流れと共に流す少なくとも1つの通風機(22)と、
前記下流領域の上端で前記室の周壁に形成された、再噴射開口(200)と呼ばれる少なくとも1つの開口と
を備える、請求項8に記載のバイオマス処理設備。
【請求項１０】
前記燃焼室(9)は、前記下流領域の下端で回収された前記ガスと固形原燃料とを同時に燃やすために、少なくとも1つの燃焼バーナーを備える、請求項9に記載のバイオマス処理設備。
【請求項１１】
前記下流領域で前記反応炉の各段に少なくとも1つの再噴射開口(200)を備える、請求項1から10のいずれか一項に記載のバイオマス処理設備。
【請求項１２】
各再噴射開口(200)は、固定プラットフォームに保持された各ヒートパイプ(3)の近くに形成される、請求項11に記載のバイオマス処理設備。
【請求項１３】
前記第1の流体回路を前記第2の流体回路によって加熱させることができる熱交換器(7)を備える、請求項8から10のいずれか一項に記載のバイオマス処理設備。
【国際調査報告】
2015505862.tif 000008
2015505862.tif 000009
2015505862.tif 000010
2015505862.tif 000011