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Title:
HIGH-TEMPERATURE REDUCING THERMOCHEMICAL DECOMPOSING APPARATUS FOR BIOMASS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/028541
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided is a high-temperature reducing thermochemical decomposing apparatus, which is suited for thermally decomposing and gasifying biomass such as wood chips. The high-temperature reducing thermochemical decomposing apparatus (100) includes a rotary kiln (130), and an electric heating device (140) is disposed around the outer circumference of the rotary kiln (130). A biomass feeding unit (200) includes a hopper (202), and the biomass is fed through a screw conveyor (210) and a cylinder (230) to the inside of the rotary kiln (130). The biomass of the cylinder (230) and the steam fed from a feed port (240) block the invasion of the ambient air. A discharge unit (300) has a duct (310), and the generated gas (G1) is sent to a next step. The lower end opening (314) of the duct (310), from which ash or the like is discharged, is opened into the water of a tray (320), thereby to prevent the invasion of the ambient air.

Inventors:
MATSUMOTO KYUGO (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/065276
Publication Date:
March 05, 2009
Filing Date:
August 27, 2008
Export Citation:
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Assignee:
HAKUJISHA KK (JP)
MATSUMOTO KYUGO (JP)
International Classes:
B09B3/00; C10B53/02; C10G2/00; C10J3/00
Foreign References:
JP2003171675A2003-06-20
JP2004115688A2004-04-15
JPH11263976A1999-09-28
JP2004243286A2004-09-02
Attorney, Agent or Firm:
Patent Corporate Body Dai-ichi Kokusai Tokkyo Jimusho (10-5 Shiba 4-chome, Minato-k, Tokyo 14, JP)
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Claims:
 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、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、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、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、
 供給部と排出部はロータリーキルン内への外気の浸入を防止する外気浸入防止手段を備え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。
 供給部は、バイオマスが投入されるホッパーと、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、スクリューコンベアの出口とロータリーキルン内を結ぶシリンダと、シリンダ内のバイオマスをロータリーキルンへ押し出すピストンと、シリンダ内に水蒸気を供給する水蒸気供給部を備え、
 シリンダ内のバイオマスと水蒸気により外気浸入防止手段を構成す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。
 排出部は、ロータリーキルンの出口部に設けられるシャッターと、ロータリーキルンの出口部に接続されて生成ガスと残留部が排出される縦長のダクトと、ダクトの下方に配設されるトレーを備え、
 トレー内に充填される水と、ダクトの下端開口部をトレーの水中に開口させることにより外気浸入防止手段を構成する請求項1記載の高温還元熱化学分解装置。
 電気式加熱装置は、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。
 
Description:
バイオマスの高温還元熱化学分 装置

 本発明は、木屑、紙屑、繊維屑等のバイ マスを高温下で還元熱分解してエネルギー 用を図るシステムに適した高温還元熱化学 解装置に関する。

 バイオマス等の有機物をガス化してエネル ーとして再利用するシステムは種々の形式 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 体構成やガス化装置、ロータリーキルンを えた熱分解処理装置が開示されている。

特開2005-126524号公報

特開2005-120125号公報

特開2004-3738号公報

 上述した従来の技術にあっては、バイオマ をガス化する際の温度が比較的低く、ター 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 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 を得る高温還元熱化学分解装置を提供する のである。

 上記目的を達成するために、本発明の高温 元熱化学分解装置は、
 ロータリーキルンと、ロータリーキルンの 周に配設される電気式加熱装置と、ロータ ーキルンの入口側に設けられるバイオマス 供給部と、ロータリーキルンの出口側に設 られる生成ガスと残留物の排出部を備え、
 供給部と排出部はロータリーキルン内への 気の浸入を防止する外気浸入防止手段を備 るものである。
 そして、供給部は、バイオマスが投入され ホッパーとホッパーの下部に設けられて投 されたバイオマスを混合・搬送するスクリ ーコンベアと、スクリューコンベアの出口 ロータリーキルン内を結ぶシリンダと、シ ンダ内のバイオマスをロータリーキルンへ し出すピストンと、シリンダ内に水蒸気を 給する水蒸気供給部を備え、シリンダ内の イオマスと水蒸気により外気浸入防止手段 構成するものである。
 また、排出部は、ロータリーキルンの出口 に設けられるシャッターと、ロータリーキ ンの出口部に接続されて生成ガスと残留部 排出される縦長のダクトとダクトの下方に 設されるトレーを備え、トレー内に充填さ る水と、ダクトの下端開口部をトレーの水 に開口させることにより外気浸入防止手段 構成するものである。
 さらに、電気式加熱装置は、ロータリーキ ン内を最高温度1000℃~1100℃に加熱する能力 備えるものである。

 本発明によれば、高温還元熱化学分解装 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。

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である。 図2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ブロック図である。 図3は高温還元熱化学分解装置の説明図 である。 図4はバイオマス供給部の説明図である 。 図5はバイオマス供給部の説明図である 。 図6は排出部の説明図である。

符号の説明

 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 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、 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。

 ホッパーから投入されたバイオマスは、後 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 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 3内に落下する。

 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 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 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 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 熱を発生する。そのために反応塔内はより 温になろうとするので、塔内を220~250℃の温 を維持するために冷却が必要となる。そこ 、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11で液体灯油から分離されたパ フィン15は次工程へ送られ、薬品等の原料に 利用される。

 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 は、基礎110上に支点112とジャッキ114を介し 傾斜可能に支持されるベース120を有する。 ース120上には、ロータリーキルン130がベア 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 駆動される。
 ロータリーキルン130の軸線は、バイオマスB Mの供給部200から排出部300に向かって下向き なるように、ジャッキ114により設定するこ ができる。この構成により供給部200からロ 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。

 ロータリーキルン130の外周側には電気式 加熱装置140が装備され、カバー142により保 される。カバー142内の温度は、熱電対150に り測定され、加熱装置140への給電が制御さ る。

 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 。原料のバイオマスBMを、この1000℃以上の 温で、かつ外気を遮断した状態で加熱する 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 ・トロプシュ)法を利用した合成反応塔内で 好な灯油に変換される。

 ロータリーキルン130内を外気から遮断す ために、本発明の高温還元熱化学分解装置1 00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。

 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 BMが投入されるホッパー202を有する。ホッ ーの下部にはモータ214で駆動されるスクリ ーコンベア210が配置してあり、投入された 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 設けられたシリンダ230内に落下する。

 このシリンダ230内には、ピストン222が摺動 在に挿入されており、ピストン222は駆動装 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 封止する。ピストン222に押し出されたバイ 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。

 シリンダ230の中間部には水蒸気の供給口2 40が設けられ、シリンダ230内に供給される水 気は、バイオマスBMとともに外気の浸入を 止するシールとして機能する。また、この 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。

 投入されたバイオマスBMはロータリーキ ン130内に約30分滞留し、その間に1000℃以上 高温で水蒸気を酸化剤として熱化学分解さ る。この熱化学分解により、水素と一酸化 素が2対1に混合された生成ガスG1が生成され 。

 図3と図6を用いて排出部300の構造を説明す 。
 生成ガスG1と残留物は、排出部300でロータ 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 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 設けてある。このダクト310は上側が密封さ 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31 0の下端の開口部314は、トレー320の水中に開 する。
 この構造により、ロータリーキルン130への 気の浸入が防止される。
 シャッター330を押し開けて排出される残留 は灰や金属類を含み、これらはトレー320の 中に落下する。
 本発明によれば、外気の浸入を遮断した状 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。