JP2016094590A - バイオマス燃料生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の小型化を図れるとともに、ガス成分、タール成分、および炭化物成分を十分に分離できるバイオマス燃料生成装置を提供すること。
【解決手段】本発明のバイオマス燃料生成装置は、高温の燃焼ガスを発生させる燃焼炉１０と、間接加熱により有機物を発生ガスと炭化物に分離する熱分解炉２０と、熱分解炉２０で分離した炭化物から主に水素ガスを発生させて活性炭を生成する活性炭賦活炉３０とを備え、燃焼炉１０で発生させた燃焼ガスを活性炭賦活炉３０に導き、活性炭賦活炉３０に導いた燃焼ガスによって活性炭賦活炉３０内の炭化物を間接加熱し、炭化物に対して熱を与えた後の燃焼ガスを熱分解炉２０に導き、熱分解炉２０に導いた燃焼ガスによって有機物を間接加熱することを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、有機物から燃料ガスを発生させるバイオマス燃料生成装置に関する。

特許文献１では、装置の小型化を図れるとともに、養生室で放熱した後の燃焼ガスをガス化炉に利用することで、効率を高めることができる燃料ガス発生装置を提案している。
特許文献１は、高温の燃焼ガスを発生させる燃焼炉と、間接加熱により有機物を熱分解ガスと炭化物に分離するガス化炉と、ガス化炉で分離した熱分解ガスからタール成分を除去する養生室とを備えた燃料ガス発生装置を開示する。そして、この燃料ガス発生装置では、燃焼炉で発生させた燃焼ガスを養生室に導き、養生室に導いた燃焼ガスによって養生室内の熱分解ガスを間接加熱し、熱分解ガスに対して熱を与えた後の燃焼ガスをガス化炉に導き、ガス化炉に導いた燃焼ガスによって有機物を間接加熱する。

特開２０１４−１２５５０８号公報

しかし、特許文献１では、炭化物を活性炭として利用することができない。また、特許文献１のように単一のガス化炉では、ガス成分、タール成分、および炭化物成分の分離が十分でなく、分岐管上部からは、タール成分や炭化物成分が混じったガス成分が導出され、分岐管下部からはガス成分やタール成分が混じった粘性の高い炭化物が排出されるため、配管詰まり等の問題が生じてしまう。

本発明は、装置の小型化を図れるとともに、ガス成分、タール成分、および炭化物成分を十分に分離できるバイオマス燃料生成装置を提供することを目的とする。
また本発明は、良質な活性炭を得ることができるバイオマス燃料生成装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明のバイオマス燃料生成装置は、高温の燃焼ガスを発生させる燃焼炉と、間接加熱により有機物を発生ガスと炭化物に分離する熱分解炉と、前記熱分解炉で分離した前記炭化物から主に水素ガスを発生させて活性炭を生成する活性炭賦活炉とを備え、前記燃焼炉で発生させた前記燃焼ガスを前記活性炭賦活炉に導き、前記活性炭賦活炉に導いた前記燃焼ガスによって前記活性炭賦活炉内の前記炭化物を間接加熱し、前記炭化物に対して熱を与えた後の前記燃焼ガスを前記熱分解炉に導き、前記熱分解炉に導いた前記燃焼ガスによって前記有機物を間接加熱することを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載のバイオマス燃料生成装置において、前記燃焼炉における前記燃焼ガスの温度を９００℃以上とし、前記活性炭賦活炉に導入する前記燃焼ガスの温度を８００℃以上とし、前記熱分解炉に導入する前記燃焼ガスの温度を４００℃以上としたことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載のバイオマス燃料生成装置において、前記熱分解炉及び前記活性炭賦活炉としてロータリーキルンを用い、前記熱分解炉と前記活性炭賦活炉とを併設し、前記熱分解炉の熱分解反応筒出口と前記活性炭賦活炉の賦活反応筒入口とを接続したことを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のバイオマス燃料生成装置において、前記熱分解炉の熱分解反応筒入口にピストンコンベアを併設したことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のバイオマス燃料生成装置において、前記熱分解炉の熱分解反応筒の内容積を、前記活性炭賦活炉の賦活反応筒の内容積よりも大きくしたことを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項５に記載のバイオマス燃料生成装置において、前記熱分解反応筒を回転させる熱分解モータの回転数を、前記熱分解炉で発生する発生ガスの重量が、前記熱分解炉で生成される前記炭化物の重量よりも少なくなるように設定することを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項６に記載のバイオマス燃料生成装置において、前記賦活反応筒を回転させる賦活用モータの回転数を、前記活性炭賦活炉で生成される前記活性炭の重量が、前記活性炭賦活炉に搬入される前記炭化物の重量の１／３となるように設定することを特徴とする。
請求項８記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載のバイオマス燃料生成装置において、前記熱分解炉の熱分解反応筒出口に、前記発生ガスと前記炭化物を分離する分岐管を設け、前記分岐管で分離した前記炭化物を前記活性炭賦活炉の賦活反応筒入口に導くことを特徴とする。
請求項９記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載のバイオマス燃料生成装置において、前記熱分解炉及び前記活性炭賦活炉としてロータリーキルンを用い、前記熱分解炉を、横型筒状に形成された熱分解反応筒と、前記熱分解反応筒を加熱する前記燃焼ガスを流通させる熱分解加熱筒と、前記熱分解反応筒を回転させる熱分解モータとから構成し、前記活性炭賦活炉を、横型筒状に形成された賦活反応筒と、前記賦活反応筒を加熱する前記燃焼ガスを流通させる賦活加熱筒と、前記賦活反応筒を回転させる賦活用モータとから構成し、前記活性炭賦活炉の賦活反応筒出口に、前記発生ガスと前記炭化物を分離する第１分岐管を設け、前記熱分解炉の熱分解反応筒出口に、前記発生ガスと前記炭化物を分離する第２分岐管を設け、前記熱分解モータを前記熱分解炉の熱分解反応筒入口側に設け、前記賦活用モータを前記活性炭賦活炉の賦活反応筒入口側に設け、前記熱分解炉と前記活性炭賦活炉とをそれぞれの中心軸をずらして配置し、前記熱分解炉内の温度を検出する熱分解温度検出手段を、前記第２分岐管側から前記熱分解炉内に挿入し、前記活性炭賦活炉内の温度を検出する賦活温度検出手段を、前記第１分岐管側から前記活性炭賦活炉内に挿入したことを特徴とする。

本発明によれば、燃焼炉で発生させた燃焼ガスを活性炭賦活炉に導くことで炭化物から水素を発生させて活性炭を得ることができ、活性炭賦活炉で放熱した後の燃焼ガスを熱分解炉に利用し、活性炭賦活炉及び熱分解炉のいずれにも燃焼室を設けないことで装置の小型化を図れ、良質な活性炭を得ることができる。

本発明の一実施例によるバイオマス燃料生成装置を示す構成図を示す構成図 本発明の他の実施例によるバイオマス燃料生成装置を示す構成図

本発明の第１の実施の形態によるバイオマス燃料生成装置は、燃焼炉で発生させた燃焼ガスを活性炭賦活炉に導き、活性炭賦活炉に導いた燃焼ガスによって活性炭賦活炉内の炭化物を間接加熱し、炭化物に対して熱を与えた後の燃焼ガスを熱分解炉に導き、熱分解炉に導いた燃焼ガスによって有機物を間接加熱するものである。本実施の形態によれば、燃焼炉で発生させた燃焼ガスを活性炭賦活炉に導くことで炭化物から水素を発生させて活性炭を得ることができ、活性炭賦活炉で放熱した後の燃焼ガスを熱分解炉に利用し、活性炭賦活炉及び熱分解炉のいずれにも燃焼室を設けないことで装置の小型化を図れ、ガス成分、タール成分、および炭化物成分を十分に分離でき、良質な活性炭を得ることができる。そして、活性炭賦活炉で必要とする高温の燃焼ガスは燃焼炉から導くことができ、活性炭賦活炉では吸熱反応を起こすため所定温度低下した燃焼ガスを熱分解炉で利用でき、熱分解炉では発熱反応を起こし熱分解炉での燃焼ガスの温度低下は少ないために熱分解を十分に行わせることができ、熱効率の高いバイオマス燃料生成装置を提供することができる。

本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態によるバイオマス燃料生成装置において、燃焼炉における燃焼ガスの温度を９００℃以上とし、活性炭賦活炉に導入する燃焼ガスの温度を８００℃以上とし、熱分解炉に導入する燃焼ガスの温度を４００℃以上としたものである。本実施の形態によれば、燃焼炉における燃焼ガスの温度を９００℃以上とすることで、活性炭賦活炉での活性炭の生成に適している７５０℃から９００℃の燃焼ガスの温度を満足することができ、熱分解炉に導入する燃焼ガスの温度を４００℃以上とすることで、熱分解炉において有機物を発生ガスと炭化物に分離する温度を満足することができる。

本発明の第３の実施の形態は、第１又は第２の実施の形態によるバイオマス燃料生成装置において、熱分解炉及び活性炭賦活炉としてロータリーキルンを用い、熱分解炉と活性炭賦活炉とを併設し、熱分解炉の熱分解反応筒出口と活性炭賦活炉の賦活反応筒入口とを接続したものである。本実施の形態によれば、熱分解炉で分離した発生ガスと炭化物とをともに活性炭賦活炉に導くことで、活性炭賦活炉では活性炭を生成することができるとともに、活性炭賦活炉で発生する水素ガスを熱分解炉で発生する発生ガスと混合することで安全性を高めることができる。

本発明の第４の実施の形態は、第１から第３の実施の形態によるバイオマス燃料生成装置において、熱分解炉の熱分解反応筒入口にピストンコンベアを併設したものである。本実施の形態によれば、熱分解炉への有機物の搬入を、ピストンコンベアにて行うため、例えばスクリューによって有機物を搬入するものと比較して熱分解炉への空気の搬入量を減少することができ、燃焼させることなく有機物の熱分解反応を効率的に行うことができる。

本発明の第５の実施の形態は、第１から第４の実施の形態によるバイオマス燃料生成装置において、熱分解炉の熱分解反応筒の内容積を、活性炭賦活炉の賦活反応筒の内容積よりも大きくしたものである。本実施の形態によれば、熱分解炉と活性炭賦活炉とをそれぞれ最小容積としつつ、連続して運転できる。

本発明の第６の実施の形態は、第５の実施の形態によるバイオマス燃料生成装置において、熱分解反応筒を回転させる熱分解モータの回転数を、熱分解炉で発生する発生ガスの重量が、熱分解炉で生成される炭化物の重量よりも少なくなるように設定するものである。本実施の形態によれば、所定量の活性炭を得ることができるとともに活性炭賦活炉においても水素ガスが発生するため、活性炭賦活炉から搬出される発生ガスも十分に得ることができる。

本発明の第７の実施の形態は、第６の実施の形態によるバイオマス燃料生成装置において、賦活反応筒を回転させる賦活用モータの回転数を、活性炭賦活炉で生成される活性炭の重量が、活性炭賦活炉に搬入される炭化物の重量の１／３となるように設定するものである。本実施の形態によれば、良質な活性炭を得ることができる。

本発明の第８の実施の形態は、第１又は第２の実施の形態によるバイオマス燃料生成装置において、熱分解炉の熱分解反応筒出口に、発生ガスと炭化物を分離する分岐管を設け、分岐管で分離した炭化物を活性炭賦活炉の賦活反応筒入口に導くものである。本実施の形態によれば、熱分解炉で分離した炭化物を活性炭賦活炉に導くことで、ガス成分、タール成分、および炭化物成分を十分に分離でき、活性炭賦活炉では活性炭を生成することができる。

本発明の第９の実施の形態は、第１又は第２の実施の形態によるバイオマス燃料生成装置において、熱分解炉及び活性炭賦活炉としてロータリーキルンを用い、熱分解炉を、横型筒状に形成された熱分解反応筒と、熱分解反応筒を加熱する燃焼ガスを流通させる熱分解加熱筒と、熱分解反応筒を回転させる熱分解モータとから構成し、活性炭賦活炉を、横型筒状に形成された賦活反応筒と、賦活反応筒を加熱する燃焼ガスを流通させる賦活加熱筒と、賦活反応筒を回転させる賦活用モータとから構成し、活性炭賦活炉の賦活反応筒出口に、発生ガスと炭化物を分離する第１分岐管を設け、熱分解炉の熱分解反応筒出口に、発生ガスと炭化物を分離する第２分岐管を設け、熱分解モータを熱分解炉の熱分解反応筒入口側に設け、賦活用モータを活性炭賦活炉の賦活反応筒入口側に設け、熱分解炉と活性炭賦活炉とをそれぞれの中心軸をずらして配置し、熱分解炉内の温度を検出する熱分解温度検出手段を、第２分岐管側から熱分解炉内に挿入し、活性炭賦活炉内の温度を検出する賦活温度検出手段を、第１分岐管側から活性炭賦活炉内に挿入したものである。本実施の形態によれば、熱分解炉で分離した炭化物を活性炭賦活炉に導くことで、ガス成分、タール成分、および炭化物成分を十分に分離でき、活性炭賦活炉では活性炭を生成することができる。また、本実施の形態によれば、ロータリーキルンを用いて発生ガスと炭化物との十分な分離を行えるとともに、熱分解炉および活性炭賦活炉内の温度を検出できる。

以下に本発明の一実施例を図１に示す。
図１は本発明の一実施例によるバイオマス燃料生成装置を示す構成図である。
図１に示すように、本実施例によるバイオマス燃料生成装置は、高温の燃焼ガスを発生させる燃焼炉１０と、間接加熱により有機物を発生ガスと炭化物に分離する熱分解炉２０と、熱分解炉２０で分離した炭化物から主に水素ガスを発生させて活性炭を生成する活性炭賦活炉３０とを備えている。なお、熱分解炉２０及び活性炭賦活炉３０には、攪拌スクリュー付横型回転炉やロータリーキルンが適している。

燃焼炉１０における燃焼ガスの温度は９００℃以上とし、活性炭賦活炉３０に導入する燃焼ガスの温度は８００℃以上とし、熱分解炉２０に導入する燃焼ガスの温度は４００℃以上とする。熱分解炉２０に導入する燃焼ガスの温度を４００℃以上とすることで、熱分解炉２０内の有機物を４００℃から６００℃の環境下とする。
より、好ましくは、燃焼炉１０における燃焼ガスの温度は９５０℃以上とし、活性炭賦活炉３０に導入する燃焼ガスの温度は８５０℃以上とし、熱分解炉２０に導入する燃焼ガスの温度は６５０℃以上とする。

なお、活性炭賦活炉３０から排出される燃焼ガスの温度が６５０℃から７５０℃となるように燃焼炉１０における燃焼を制御する。
また、熱分解炉２０から排出される燃焼ガスの温度が２５０℃から６００℃となるように、より好ましくは２５０℃から５００℃となるように、燃焼炉１０における燃焼を制御する。
従って、図示はしないが、活性炭賦活炉３０から排出される燃焼ガスの温度を検出する温度検出手段や熱分解炉２０から排出される燃焼ガスの温度を検出する温度検出手段を備え、これらの温度に基づいて燃焼炉１０に供給する燃料量や空気量を調整する制御装置も備えている。
燃焼炉１０における燃焼ガスの温度を９００℃以上とすることで、活性炭賦活炉３０での活性炭の生成に適している７５０℃から９００℃の燃焼ガスの温度を満足することができ、熱分解炉２０に導入する燃焼ガスの温度を４００℃以上とすることで、熱分解炉２０で有機物を発生ガスと炭化物に分離する温度を満足することができる。

熱分解炉２０及び活性炭賦活炉３０にロータリーキルンを用いる場合には、熱分解炉２０は、横型筒状に形成された熱分解反応筒２１と、熱分解反応筒２１を加熱する燃焼ガスを流通させる熱分解加熱筒２２と、熱分解反応筒２１を回転させる熱分解モータ２３とからなり、活性炭賦活炉３０は、横型筒状に形成された賦活反応筒３１と、賦活反応筒３１を加熱する燃焼ガスを流通させる賦活加熱筒３２と、賦活反応筒３１を回転させる賦活用モータ３３とからなる。
熱分解反応筒２１は、一端が有機物を搬入する熱分解反応筒入口２１ａ、他端が炭化物、発生ガス、及び液水を搬出する熱分解反応筒出口２１ｂとなっている。熱分解加熱筒２２は、熱分解反応筒出口２１ｂ側が燃焼ガスを導入する熱分解加熱筒入口２２ａ、熱分解反応筒入口２１ａ側が燃焼ガスを導出する熱分解加熱筒出口２２ｂとなっている。熱分解加熱筒２２は熱分解反応筒２１の外周に配置され、熱分解反応筒２１と熱分解加熱筒２２とは完全に区画されている。
賦活反応筒３１は、一端が炭化物、発生ガス、及び液水を搬入する賦活反応筒入口３１ａ、他端が活性炭及び発生ガスを搬出する賦活反応筒出口３１ｂとなっている。賦活加熱筒３２は、賦活反応筒出口３１ｂ側が燃焼ガスを導入する賦活加熱筒入口３２ａ、賦活反応筒入口３１ａ側が燃焼ガスを導出する賦活加熱筒出口３２ｂとなっている。賦活加熱筒３２は賦活反応筒３１の外周に配置され、賦活反応筒３１と賦活加熱筒３２とは完全に区画されている。
熱分解モータ２３は熱分解炉２０の熱分解反応筒入口２１ａ側に設け、賦活用モータ３３は活性炭賦活炉３０の賦活反応筒入口３１ａ側に設けている。

熱分解炉２０と活性炭賦活炉３０とは併設し、熱分解炉２０の熱分解反応筒出口２１ｂと活性炭賦活炉３０の賦活反応筒入口３１ａとは接続されている。熱分解炉２０で分離した発生ガスと炭化物とをともに活性炭賦活炉３０に導くことで、活性炭賦活炉３０では活性炭を生成することができるとともに、活性炭賦活炉３０で発生する水素ガスを熱分解炉２０で発生する発生ガスと混合することで安全性を高めることができる。また、熱分解炉２０で生成された液水を活性炭賦活炉３０に導くことで、この液水を用いて活性炭賦活炉３０での炭化物の活性化を行うことができ、外部から水蒸気をさらに導入することで良質な活性炭を生成することができる。
ガスや液水の生成によって熱分解炉２０で生成される炭化物よりも活性炭賦活炉３０で生成される活性炭の重量は小さいため、熱分解炉２０の熱分解反応筒２１の内容積を、活性炭賦活炉３０の賦活反応筒３１の内容積よりも大きくすることで、熱分解炉２０と活性炭賦活炉３０とをそれぞれ最小容積としつつ、連続して運転できる。
例えば、熱分解反応筒２１は内径１１００ｃｍで長さ３５００ｃｍ、賦活反応筒３１は内径７５０ｃｍで長さ３５００ｃｍとする。
熱分解モータ２３の回転数は、熱分解炉２０で発生する発生ガスの重量が、熱分解炉２０で生成される炭化物の重量よりも少なくなるように設定することで、所定量の活性炭を得ることができるとともに活性炭賦活炉３０においても水素ガスが発生するため、活性炭賦活炉３０から搬出される発生ガスも十分に得ることができる。
賦活用モータ３３の回転数は、活性炭賦活炉３０で生成される活性炭の重量が、活性炭賦活炉３０に搬入される炭化物の重量の１／３となるように設定することで、良質な活性炭を得ることができる。

熱分解炉２０の熱分解反応筒入口２１ａにはピストンコンベア４０を併設している。ピストンコンベア４０は、有機物投入部４１と、有機物投入部４１を往復動作するピストン４２と、ピストン４２を往復動作させるシリンダ４３と、ピストン４２によって有機物を押圧して熱分解反応筒入口２１ａに有機物を導く筒状搬送路４４とからなる。有機物投入部４１に投入された有機物は、ピストン４２によって筒状搬送路４４に押し込まれるため、例えばスクリューによって有機物を搬入するものと比較して有機物とともに熱分解反応筒２１に搬入される空気の搬入量を減少することができ、燃焼させることなく有機物の熱分解反応を効率的に行うことができる。
なお、有機物としては、あらかじめ含水量が２０％以下に調整された木材チップが適しているが、農業残渣物、食品残渣物などの有機物を原料として用いることができる。
例えば、熱分解反応筒２１での温度を５００℃、賦活反応筒３１での温度を８００℃に設定し、有機物として含水量２０％以下の木材チップを４００ｋｇ／ｈ投入し、熱分解反応筒２１での滞留時間を１ｈ、賦活反応筒３１での滞留時間を２ｈとすると、熱分解炉２０では、８０ｋｇ／ｈの発生ガス、２００ｋｇ／ｈの液水、１２０ｋｇ／ｈの炭化物（チャー）が生成され、活性炭賦活炉３０では４０ｋｇ／ｈの活性炭が生成される。
活性炭賦活炉３０で生成される活性炭の重量は、熱分解炉２０に投入される有機物の重量に対して１０〜１６％を設定値とすることが好ましい。投入される有機物の重量に対して生成される活性炭の重量を１０〜１６％と設定することで、活性炭賦活炉３０から排出される発生ガスの重量は、投入される有機物の重量に対して７０％以上、活性炭賦活炉３０から排出される液水の重量は、投入される有機物の重量に対して１０〜２０％となる。

賦活反応筒出口３１ｂには、配管が上下方向に配置される第１分岐管５１Ａが接続されている。
第１分岐管５１Ａの第１下方配管５１Ａａからは、賦活反応筒３１で生成された活性炭を排出することができる。

燃焼炉１０と賦活加熱筒３２とは、第１の燃焼ガス用配管１１で接続され、燃焼炉１０で発生させた燃焼ガスを賦活加熱筒３２に導いている。第１の燃焼ガス用配管１１の途中には分離器１２が接続され、燃焼ガスに含まれる炭化物を分離する。
賦活加熱筒３２と熱分解加熱筒２２とは、第２の燃焼ガス用配管１３で接続され、賦活加熱筒３２にて放熱した燃焼ガスを熱分解加熱筒２２に導いている。第２の燃焼ガス用配管１３を設けることで、燃焼ガスを所定温度まで低下させる。従って、第２の燃焼ガス用配管１３にフィンを設けて放熱効果を高めてもよい。
熱分解加熱筒２２には、第３の燃焼ガス用配管１４が接続され、熱分解加熱筒２２にて放熱した燃焼ガスを排気する。

第３の燃焼ガス用配管１４には、出口側端部に排気ブロワー１５が接続され、排気ブロワー１５によって燃焼ガスを排気する。
第３の燃焼ガス用配管１４には、排気ブロワー１５に至るまでの経路に、バグフィルタ１６が接続されている。

第１分岐管５１Ａの第１上方配管５１Ａｂは、第１の接続管５２で第１の減温塔６１に接続され、活性炭賦活炉３０から搬出される発生ガスを第１の減温塔６１に導いている。第１の接続管５２は、第１の減温塔６１の側面下方に接続されている。第１の減温塔６１の上部には、冷却液を供給する冷却液供給管５３が接続されている。第１の減温塔６１の上部には、第２の減温塔６２の上部と接続する第２の接続管５４が接続されている。第２の減温塔６２の上部にも、冷却液を供給する冷却液供給管５３が接続されている。第２の減温塔６２は、第３の接続管５５によって気液分離器６３と接続されている。気液分離器６３は、第４の接続管５６によってガスホルダー６４と接続されている。第４の接続管５６には発生ガス吸引ファン７１を設けている。吸引ファン７１とガスホルダー６４との間の第４の接続管５６は、上端にフレアスタック５１ｃを設けた配管を分岐させている。
第１の減温塔６１の下部にはタール液を排出するタール排出管５７、第２の減温塔６２の下部には木酢液を排出する木酢排出管５８、気液分離器６３の下部には木酢液を含む水を排出する水排出管５９が接続されている。タール排出管５７には排タールポンプ７２を、木酢排出管５８には木酢液ポンプ７３を設けている。
第２の減温塔６２から排出される木酢液と気液分離器６３から排出される水とは、冷却液供給管５３から冷却液として用いられるとともに、活性炭賦活炉３０に導入される水蒸気として用いられる。
活性炭賦活炉３０に導入される木酢液および水は、第１分岐管５１Ａの第１下方配管５１Ａａに設けた熱交換器９２で加熱された後に、賦活反応筒入口３１ａに設けた噴出口９１から賦活反応筒３１内に噴出する。

第１分岐管５１Ａの第１上方配管５１Ａｂから第１の接続管５２に導かれた発生ガスは、第１の減温塔６１及び第２の減温塔６２において、冷却液供給管５３から噴霧される冷却水によって冷却される。第２の減温塔６２において冷却された発生ガスは、気液分離器６３に導かれ、気液分離された後、ガス成分だけがガスホルダー６４に導かれる。ガスホルダー６４に導かれた発生ガスは、例えばガスエンジン発電機８０に利用される。

本実施例のバイオマス燃料生成装置は、燃焼炉１０で発生させた燃焼ガスを活性炭賦活炉３０に導き、活性炭賦活炉３０に導いた燃焼ガスによって活性炭賦活炉３０内の炭化物を間接加熱し、炭化物に対して熱を与えた後の燃焼ガスを熱分解炉２０に導き、熱分解炉２０に導いた燃焼ガスによって有機物を間接加熱する。
本実施例によれば、燃焼炉１０で発生させた燃焼ガスを活性炭賦活炉３０に導くことで炭化物から水素を発生させて活性炭を得ることができる。活性炭賦活炉３０で放熱した後の燃焼ガスを熱分解炉２０に利用し、活性炭賦活炉３０及び熱分解炉２０のいずれにも燃焼室を設けないことで装置の小型化を図れる。そして、活性炭賦活炉３０で必要とする高温の燃焼ガスは燃焼炉１０から導くことができ、活性炭賦活炉３０では吸熱反応を起こすため所定温度低下した燃焼ガスを熱分解炉２０で利用でき、熱分解炉２０では発熱反応を起こし熱分解炉２０での燃焼ガスの温度低下は少ないために熱分解を十分に行わせることができ、よって、熱効率の高いバイオマス燃料生成装置を提供することができる。

なお、本実施例では、熱分解炉２０の熱分解反応筒２１の内容積は、活性炭賦活炉３０の賦活反応筒３１の内容積よりも大きくしたが、賦活反応筒３１を熱分解反応筒２１と同一形状、同一容積としてもよい。賦活反応筒３１を熱分解反応筒２１と同一容積としても、処理能力に余裕ができるだけで問題はなく、賦活反応筒３１を熱分解反応筒２１と同一形状とすることで、賦活反応筒３１と熱分解反応筒２１とを共用できるとともに製作を容易にすることができる。

以下に本発明の他の実施例を図２に示す。
図２は本発明の他の実施例によるバイオマス燃料生成装置を示す構成図である。なお、図１に示す実施例と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
図２に示すように、本実施例によるバイオマス燃料生成装置は、熱分解炉２０の熱分解反応筒出口２１ｂに、発生ガスと炭化物を分離する第２分岐管５１Ｂを設け、第２分岐管５１Ｂで分離した炭化物を活性炭賦活炉３０の賦活反応筒入口３１ａに導くものである。
第２分岐管５１Ｂの第２下方配管５１Ｂａからは、熱分解反応筒２１で生成された炭化物を排出し、第２分岐管５１Ｂの第２上方配管５１Ｂｂは、第１の接続管５２で第１の減温塔６１に接続されている。
第２下方配管５１Ｂａから排出される炭化物は、搬送機５１Ｂｃによって賦活反応筒入口３１ａに導かれる。
熱分解炉２０と活性炭賦活炉３０とは、それぞれの中心軸をずらして配置している。

熱分解温度検出手段１２０は熱分解炉２０内の温度を検出する。熱分解温度検出手段１２０は、第２分岐管５１Ｂ側から熱分解炉２０内に挿入され、熱分解反応筒入口２１ａに位置する熱分解反応筒入口温度検知部１２１、熱分解反応筒２１の中央部に位置する熱分解反応筒温度検知部１２２、および熱分解反応筒出口２１ｂに位置する熱分解反応筒出口温度検知部１２３を備えている。
賦活温度検出手段１３０は活性炭賦活炉３０内の温度を検出する。賦活温度検出手段１３０は、第１分岐管５１Ａ側から活性炭賦活炉３０内に挿入され、賦活反応筒入口３１ａに位置する賦活反応筒入口温度検知部１３１、賦活反応筒３１の中央部に位置する賦活反応筒温度検知部１３２、および賦活反応筒出口３１ｂに位置する賦活反応筒出口温度検知部１３３を備えている。

本実施例のバイオマス燃料生成装置によれば、熱分解炉２０の熱分解反応筒出口２１ｂに、発生ガスと炭化物を分離する第２分岐管５１Ｂを設け、第２分岐管５１Ｂで分離した炭化物を活性炭賦活炉３０の賦活反応筒入口３１ａに導くことで、ガス成分、タール成分、および炭化物成分を十分に分離でき、活性炭賦活炉３０では活性炭を生成することができる。
また、本実施例のバイオマス燃料生成装置によれば、熱分解炉２０と活性炭賦活炉３０とをそれぞれの中心軸をずらして配置し、熱分解炉２０内の温度を検出する熱分解温度検出手段１２０を、第２分岐管５１Ｂ側から熱分解炉２０内に挿入し、活性炭賦活炉３０内の温度を検出する賦活温度検出手段１３０を、第１分岐管５１Ａ側から活性炭賦活炉３０内に挿入したことで、熱分解炉２０および活性炭賦活炉３０内の温度を検出できる。

上記実施例で説明した熱分解炉２０および活性炭賦活炉３０での燃焼ガスの温度条件では、良質な活性炭を得ることができるとともに、ガスエンジン発電機８０に利用されるバイオマスガスを発生させることができるが、熱分解炉２０および活性炭賦活炉３０での燃焼ガス温度を低く設定することで、バイオマスガスの発生量を減少させ、炭化物成分やタール成分を増加させることができる。
また、本実施例のバイオマス燃料生成装置で排出される活性炭、タール、および木酢液を混合することで、高い発熱量の燃料用オイルを得ることができる。

本発明は、バイオマス燃料生成装置として適しているが、木質材以外の有機物の処理や汚染物質の処理にも利用できる。

１０ 燃焼炉
２０ 熱分解炉
２１ 熱分解反応筒
２２ 熱分解加熱筒
２３ 熱分解モータ
３０ 活性炭賦活炉
３１ 賦活反応筒
３２ 賦活加熱筒
３３ 賦活用モータ
４０ ピストンコンベア

Claims (9)

1. 高温の燃焼ガスを発生させる燃焼炉と、間接加熱により有機物を発生ガスと炭化物に分離する熱分解炉と、前記熱分解炉で分離した前記炭化物から主に水素ガスを発生させて活性炭を生成する活性炭賦活炉とを備え、
   前記燃焼炉で発生させた前記燃焼ガスを前記活性炭賦活炉に導き、前記活性炭賦活炉に導いた前記燃焼ガスによって前記活性炭賦活炉内の前記炭化物を間接加熱し、前記炭化物に対して熱を与えた後の前記燃焼ガスを前記熱分解炉に導き、前記熱分解炉に導いた前記燃焼ガスによって前記有機物を間接加熱することを特徴とするバイオマス燃料生成装置。
2. 前記燃焼炉における前記燃焼ガスの温度を９００℃以上とし、前記活性炭賦活炉に導入する前記燃焼ガスの温度を８００℃以上とし、前記熱分解炉に導入する前記燃焼ガスの温度を４００℃以上としたことを特徴とする請求項１に記載のバイオマス燃料生成装置。
3. 前記熱分解炉及び前記活性炭賦活炉としてロータリーキルンを用い、
   前記熱分解炉と前記活性炭賦活炉とを併設し、
   前記熱分解炉の熱分解反応筒出口と前記活性炭賦活炉の賦活反応筒入口とを接続した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燃料生成装置。
4. 前記熱分解炉の熱分解反応筒入口にピストンコンベアを併設したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のバイオマス燃料生成装置。
5. 前記熱分解炉の熱分解反応筒の内容積を、前記活性炭賦活炉の賦活反応筒の内容積よりも大きくしたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のバイオマス燃料生成装置。
6. 前記熱分解反応筒を回転させる熱分解モータの回転数を、前記熱分解炉で発生する発生ガスの重量が、前記熱分解炉で生成される前記炭化物の重量よりも少なくなるように設定することを特徴とする請求項５に記載のバイオマス燃料生成装置。
7. 前記賦活反応筒を回転させる賦活用モータの回転数を、前記活性炭賦活炉で生成される前記活性炭の重量が、前記活性炭賦活炉に搬入される前記炭化物の重量の１／３となるように設定することを特徴とする請求項６に記載のバイオマス燃料生成装置。
8. 前記熱分解炉の熱分解反応筒出口に、前記発生ガスと前記炭化物を分離する分岐管を設け、
   前記分岐管で分離した前記炭化物を前記活性炭賦活炉の賦活反応筒入口に導く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燃料生成装置。
9. 前記熱分解炉及び前記活性炭賦活炉としてロータリーキルンを用い、
   前記熱分解炉を、横型筒状に形成された熱分解反応筒と、前記熱分解反応筒を加熱する前記燃焼ガスを流通させる熱分解加熱筒と、前記熱分解反応筒を回転させる熱分解モータとから構成し、
   前記活性炭賦活炉を、横型筒状に形成された賦活反応筒と、前記賦活反応筒を加熱する前記燃焼ガスを流通させる賦活加熱筒と、前記賦活反応筒を回転させる賦活用モータとから構成し、
   前記活性炭賦活炉の賦活反応筒出口に、前記発生ガスと前記炭化物を分離する第１分岐管を設け、
   前記熱分解炉の熱分解反応筒出口に、前記発生ガスと前記炭化物を分離する第２分岐管を設け、
   前記熱分解モータを前記熱分解炉の熱分解反応筒入口側に設け、
   前記賦活用モータを前記活性炭賦活炉の賦活反応筒入口側に設け、
   前記熱分解炉と前記活性炭賦活炉とをそれぞれの中心軸をずらして配置し、
   前記熱分解炉内の温度を検出する熱分解温度検出手段を、前記第２分岐管側から前記熱分解炉内に挿入し、前記活性炭賦活炉内の温度を検出する賦活温度検出手段を、前記第１分岐管側から前記活性炭賦活炉内に挿入した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燃料生成装置。