JP5347763B2

JP5347763B2 - バイオマス熱分解方法

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Publication number: JP5347763B2
Application number: JP2009154196A
Authority: JP
Inventors: 契一奥山; 拓也品川; 聡松井; 誠二木ノ下
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2008-10-14
Filing date: 2009-06-29
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2029-06-29
Also published as: JP2010116536A

Description

本発明は、バイオマスを急速熱分解してタールを得るバイオマス熱分解装置に関するものである。

地球温暖化の防止対策として、バイオマスエネルギーの有効利用に注目が集まっている。バイオマスエネルギーの中でも植物由来のバイオマスエネルギーは、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、いわゆる、カーボンニュートラルという性質をもつ。

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。バイオマスは太陽エネルギーを使い、水と二酸化炭素から生物が生成するものなので、持続的に再生可能な資源である。バイオマスは有機物であるため、燃焼させると二酸化炭素が排出される。しかし、これに含まれる炭素は、そのバイオマスが成長過程で光合成により大気中から吸収した二酸化炭素に由来するので、バイオマスを使用しても全体として見れば大気中の二酸化炭素量を増加させていないと考えてよいとされる。この性質をカーボンニュートラルと呼ぶ。バイオマスは林業系（木屑、製材廃棄物、間伐材、製紙廃棄物等）、農業系（稲わら、麦わら、サトウキビ糠、米糠、草木等）、畜産系（家畜廃棄物等）、水産系（水産加工残滓等）、廃棄物系（生ごみ、庭木、建築廃材、下水汚泥等）等に分類される。

近年、地球温暖化問題に関連してバイオマスエネルギーの役割が強調されている。バイオマスからのエネルギー回収、転換として、バイオマスを熱分解してガス燃料などを製造することが開発検討されている。

特許文献１には、バイオマスを熱分解原料とし、気流層または噴流層で、８００℃以上の高温ガスを熱源として用いて急速熱分解反応によって、ガス、タール（常温で液体となる成分）、チャー（固形分）の生成物を得るバイオマスの熱分解方法が開示されている。熱分解反応の熱源として用いる高温ガスは、バイオマスを酸素あるいは酸素と水蒸気でガス化して得られるガスを用いるとしている。

特開２００３−２６８３９０号公報

バイオマスの急速熱分解反応によって、重油代替物として使用できる液状生成物（タール）を他の生成物（ガス、チャー）より多く得ることのできる技術について、いまだ十分な開発がなされていない。

タールはバイオマスが熱分解されてガス、チャーに変化する反応の中間生成物と考えることができ、進行中の熱分解反応を適切な反応度の状態で終了させることにより収量を最大化できる。熱分解反応が進行しにくい条件ではチャーが多く生成し、熱分解反応がさかんに行われる条件ではガスが多く生成し、いずれの場合も液（タール）収率（バイオマス原料乾重量に対する液生成物（タール）の生成重量の比率、ｗｔ％）は低くなる。この液収率を最大化させる条件は、多くの既存技術が知られるバイオマスを熱分解してガスの収量を最大化する条件とは全く異なったものとなり、特許文献１においても、タールの液収率を高くすることについては、言及されていない。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、バイオマスの急速熱分解反応によって、液状生成物（タール）を高い収率で得ることのできる技術を提供することを課題とする。

本発明に係るバイオマス熱分解装置では、チャー又はチャーと可燃ガスの供給を受けてこれを燃焼し高温の燃焼ガスを発生する燃焼炉と、供給されるバイオマスを気流層で熱分解し可燃ガス、タール、チャーを生成する気流層熱分解器とを有し、熱分解により生成したチャーの少なくとも一部又はチャーの少なくとも一部と可燃ガスの一部が上記燃焼炉へ供給される。

かかるバイオマス熱分解装置において、本発明では気流層熱分解器は、バイオマス供給口と水蒸気供給口とを有し、該水蒸気供給口から供給される水蒸気が上記燃焼炉から供給される高温の燃焼ガスにより昇温されて該燃焼ガスと共に気流層を形成し、上記バイオマス供給口から供給されるバイオマスを該気流層で熱分解することを特徴としている。

このような構成の本発明装置によると、気流層熱分解器を用いて、バイオマス粒子を気流層中で急速熱分解して、可燃ガス、タール、チャーを生成し、該気流層熱分解器で生成したチャーの少なくとも一部又はチャーの少なくとも一部と可燃ガスの一部を燃焼炉で燃焼し、発生した高温の燃焼ガスを気流層熱分解器に供給される水蒸気に混合して、昇温された水蒸気を燃焼ガスと共に気流層熱分解器の気流層形成ガスとして用いる。

本発明において、燃焼炉は、流動媒体中にチャーを投入して流動させながら燃焼させる流動層炉、もしくは、チャーを炉内へ気流搬送して気流中で燃焼させる噴流層炉とすることができる。

チャーを燃焼するとともに可燃ガスの一部を燃焼する際には、流動層炉の場合は流動層内部または上部に可燃ガスを供給して燃焼させ、噴流層炉の場合は可燃ガスをチャーと共に炉内へ供給するかあるいはチャーと別に炉内に供給して燃焼させる。

また、本発明において、気流層熱分解器は、バイオマスを熱分解する熱分解部の温度が４５０〜５５０℃に、バイオマスが熱分解部に滞留する滞留時間が０．３秒以上１．０秒未満となるように設定されていることが好ましい。

また、本発明において、気流層熱分解器は、バイオマスを熱分解する熱分解部の温度が４００〜５００℃に、バイオマスが熱分解部に滞留する滞留時間が１．０秒以上２．０秒以下となるように設定されていることが好ましい。

また、本発明において、気流層熱分解器は、燃焼炉から供給される燃焼ガスにより昇温され、バイオマスを熱分解する熱分解部に供給される水蒸気の温度が５５０〜７５０℃に、バイオマスが熱分解部に滞留する滞留時間が０．３秒以上１．０秒未満となるように設定されていることが好ましい。

また、本発明において、気流層熱分解器は、燃焼炉から供給される燃焼ガスにより昇温され、バイオマスを熱分解する熱分解部に供給される水蒸気の温度が５００〜７５０℃に、バイオマスが熱分解部に滞留する滞留時間が１．０秒以上２．０秒以下となるように設定されていることが好ましい。

ここで、本発明に用いられる気流層熱分解器、該気流層熱分解器における反応温度と反応時間、そして燃焼炉について詳述する。

＜気流層熱分解器＞
気流層熱分解器は、本発明の場合、燃焼炉から高温の燃焼ガスを受け、ここに外部から水蒸気が供給されて、燃焼ガスにより昇温された水蒸気が燃焼ガスと共に気流層を形成し、この気流層へ外部からバイオマスが供給されて熱分解され、可燃ガス、タール、チャーを生成する。

バイオマスを不活性ガス雰囲気で一定温度まで急速に昇温して短時間加熱して熱分解反応させると、可燃ガス、ガス状タール、チャーが生成される。生成したガス状のタールは冷却により液化するが、この液状タールを分離回収したものが重油代替の燃料として使用できる製品となる。タールはバイオマスがガスとチャーに熱分解される反応の中間生成物と考えることができる。このような、バイオマスの急速熱分解プロセスとして、ガスを媒体としガスの顕熱により粒子状バイオマスの急速熱分解を行う気流層熱分解プロセスを用いることが、熱分解反応の反応温度と反応時間を制御するのに容易であることから好ましい。

バイオマスの熱分解反応を行う雰囲気ガス（気流層形成ガス）中に遊離酸素が多く含まれていると、バイオマスの燃焼が生じ局所的な高温部が発生し、バイオマスのガス化反応が進行しその結果タールの生成量が少なくなり液収率が低下するため好ましくない。したがって雰囲気ガス（気流層熱分解器における気流層ガス）の酸素濃度は１ｖｏｌ％以下とすることが望ましい。

このような酸素濃度１ｖｏｌ％以下とする雰囲気ガスとして、発明者らは水蒸気が良好な特性をもつことを見出した。水蒸気は炭素質原料のガス化剤として知られており、当初、ガス化反応を進行させ液収率を低下させることが危惧されたが、研究の末、バイオマスを熱分解する熱分解部の雰囲気温度が５５０℃以下では、他の窒素などのような不活性ガス中での液収率と比較して遜色ない結果が得られた。

さらに水蒸気を雰囲気ガスとすることによりススの発生が抑制でき、生成後回収したタールに混入するススを低減することができる。

バイオマスの急速熱分解では、液収率を最大化する条件においても、バイオマス原料重量の２０〜３０％程度のガスが発生する。この発生ガスの主成分は水素、一酸化炭素、メタン等の可燃ガスであり燃料として発熱量をもつことから、プロセス内の熱源燃料として有効に利用することが望ましい。ここで、気流層熱分解器から排出されるガスは、バイオマス原料からの熱分解による生成ガスと、気流層を形成させる急速熱分解反応の雰囲気ガスと混合されたものとして得られる。例えば、急速熱分解の雰囲気ガスとして窒素や二酸化炭素などの不活性ガスを使用した場合、また窒素と二酸化炭素を主成分とする燃焼ガスを使用した場合、回収したガスの単位体積当たりの発熱量（水素、一酸化炭素、メタン等可燃ガスの含有率に対応する）は窒素や二酸化炭素を含むため低くなり、燃焼バーナ等の燃料として利用することが困難になることが多い。これに対し、雰囲気ガスとして水蒸気を用いた場合、気流層熱分解器から排出されるガスを冷却して水蒸気を凝縮し除去することができ、回収したガスの発熱量を燃料として有用なレベルにすることが可能である。

上記の検討結果から、本発明では、バイオマスから液状生成物を高い収率で得ることができるバイオマスの熱分解に好適な雰囲気ガスを得るために、気流層熱分解器における気流層形成ガスとして水蒸気を用いることとした。

＜反応温度と反応時間＞
バイオマスの急速熱分解による熱分解生成物の組成は熱分解反応温度と反応時間により大きく変化する。反応時間は、バイオマスが熱分解反応される雰囲気ガス中に滞留する時間に相当する。

タールはバイオマスがガス、チャーに熱分解される反応の中間生成物と考えることができ、進行中の熱分解反応を適切な反応進行度の状態で終了させることによりタールの液収率を最大化できる。

発明者らは、バイオマスの急速熱分解反応によって、液状生成物（タール）を高い収率で得ることのできる条件として、熱分解反応温度と反応時間との適切な範囲を見出した。

熱分解反応温度は気流層熱分解器においてバイオマスを熱分解する熱分解部の雰囲気温度であり気流層温度である。気流層熱分解器の気流層にバイオマスを供給すると、供給箇所では雰囲気温度が、バイオマスと混合する直前の気流層ガス温度から大幅に温度低下する。また、気流層熱分解器の下流にガス状タールを液化するために設けられた冷却装置に入るまで、気流中のバイオマスは反応温度を維持した雰囲気にある。バイオマスを熱分解する熱分解部は、気流層熱分解器のバイオマス供給箇所から冷却装置に到るまでの範囲であり、熱分解部の温度はこの範囲の温度である。

また、反応時間は気流層熱分解器の気流層にバイオマスが滞留する滞留時間とほぼ同じなので、簡易的に気流層熱分解器のガスの滞留時間を反応時間とみなすことができる。なお、この滞留時間には、バイオマスが気流層熱分解器の下流の冷却装置に入るまでの、バイオマスが反応温度を維持した雰囲気にある時間も含める。

気流層熱分解器によりバイオマスの急速熱分解を行い、液状生成物（タール）を高い収率で得ることのできる熱分解反応温度（熱分解部の温度）と反応時間（熱分解部に滞留する滞留時間）との適切な範囲を以下に挙げる。

（ａ）気流層熱分解器におけるバイオマスを熱分解する熱分解部の温度が４５０〜５５０℃であり、バイオマスが熱分解部に滞留する滞留時間が０．３秒以上１．０秒未満である範囲である。
（ｂ）気流層熱分解器におけるバイオマスを熱分解する熱分解部の温度が４００〜５００℃であり、バイオマスが熱分解部に滞留する滞留時間が１．０秒以上２．０秒以下である範囲である。

気流層熱分解器によりバイオマスの急速熱分解を行い、液状生成物（タール）を高い収率で得ることのできる熱分解反応温度と反応時間との適切な範囲は上記のとおりであるが、熱分解反応温度を上記の範囲にするために、熱分解部に供給され気流層を形成する水蒸気の温度と反応時間との適切な範囲を以下に挙げる。

（イ）燃焼炉から供給される燃焼ガスにより昇温され、気流層熱分解器におけるバイオマスを熱分解する熱分解部に供給される水蒸気の温度が５５０〜７５０℃であり、バイオマスが熱分解部に滞留する滞留時間が０．３秒以上１．０秒未満である範囲である。
（ロ）燃焼炉から供給される燃焼ガスにより昇温され、気流層熱分解器におけるバイオマスを熱分解する熱分解部に供給される水蒸気の温度が５００〜７５０℃であり、バイオマスが熱分解部に滞留する滞留時間が１．０秒以上２．０秒以下である範囲である。

先ず、熱分解反応温度に関しては、熱分解部の温度が下限値より低いと熱分解反応の進行が不十分であり、また、上限値より高いと熱分解反応が進みすぎてガス生成が多くなりガス収率が増加し、いずれの場合もタールの液収率が減少する。

次に、反応時間に関しては、気流層熱分解器におけるバイオマスが熱分解部に滞留する滞留時間が下限値より短いと熱分解反応の進行が不十分であり、また、上限値より長いと熱分解反応が進みすぎてガス生成が多くなりガス収率が増加し、いずれの場合も液収率が減少する。

＜燃焼炉＞（流動層炉又は噴流層炉）
気流層熱分解器でバイオマスの熱分解により生成したチャーの少なくとも一部又はチャーの少なくとも一部と生成した可燃ガスの一部を燃焼炉で燃焼して高温の燃焼ガスを発生させる。この燃焼炉としては、流動層炉あるいは噴流層炉が好適である。流動層炉は流動媒体（砂等）中にチャーを投入して流動させながら燃焼させる燃焼炉である。また、噴流層炉はチャーを炉内へ気流搬送し気流中で燃焼させる燃焼炉である。噴流層炉にチャーを搬送し噴流層を形成する搬送ガスには、水蒸気、または気流層熱分解器から排出される生成ガスを用いることができる。

気流層熱分解器の気流層形成ガスとして用いる水蒸気を加熱するための熱源として、本発明では、バイオマスの急速熱分解により生成したチャーの少なくとも一部又はチャーの少なくとも一部と生成した可燃ガスの一部を燃焼した燃焼ガスを用いる。チャーは気流層熱分解器へ投入されるバイオマス重量の１０〜２０％程度相当のものが回収されるが、水蒸気加熱に必要な熱量は回収されたチャーの少なくとも一部又はチャーの少なくとも一部と可燃ガスの一部を燃焼させることにより賄うことができる。熱効率、および気流層形成に必要なガス量と熱容量の確保のため、水蒸気の加熱は間接加熱ではなく、燃焼ガスとの直接混合とするのがよい。

燃焼炉におけるチャー、可燃ガスの燃焼は空気比１の当量燃焼とすることにより、チャー、可燃ガスのもつ発熱量を最大限顕熱化することができるとともに、水蒸気に燃焼ガスを混合した雰囲気ガス中の遊離酸素濃度を１ｖｏｌ％以下とすることができる。

燃焼炉の炉内温度調整のため、水蒸気を燃焼用空気と混合して炉内に投入してもよい。

チャーを燃焼するための燃焼炉としては、上記の流動層炉や噴流層炉以外に他形式の燃焼炉を使用することも可能である。

＜高温ガス供給装置＞
本発明において、気流層熱分解器は、バイオマス供給口よりも下流位置に、酸素を含む６００〜７５０℃の高温ガスを該気流層熱分解器へ供給する高温ガス供給装置を有しているようにすることもできる。

この場合、上記高温ガス供給装置は、気流層熱分解器で生成されたチャーの少なくとも一部と、該気流層熱分解器で生成されたガスの少なくとも一部のうちの少なくとも一方を燃焼して高温ガスとして該気流層熱分解器に供給するようになっていることが好ましい。

ここで、上記高温ガス供給装置から気流層熱分解器内へ供給される高温ガスについて、詳述する。

気流層熱分解器におけるバイオマスの急速熱分解では、気流中に３００ｇ／Ｎｍ^３程度に相当するバイオマス粒子を供給すると、１００〜２００℃程度の温度低下が生じる。気流温度は、バイオマス供給口で急激に温度低下が生じ、下流側に移行するに従い緩やかな温度低下になる。雰囲気温度が低下すると熱分解反応が進まなくなるため、気流層熱分解器内の雰囲気温度を昇温させて４００℃以上に維持することが必要である。そのため、バイオマス供給量を増加させる場合、バイオマス供給口から気流流れの下流側に遊離酸素を含む高温ガスを上記供給バイオマスの増加量に応じて供給して、高温ガスの顕熱による昇温と、遊離酸素によりバイオマスの熱分解ガスの一部を燃焼させて昇温することにより、雰囲気温度を所定温度に維持することができ、バイオマスの熱分解を適切に行わせることができるようになり、バイオマス供給量を増加させることが可能となる。

このとき、上記気流層熱分解器へ供給する高温ガスの温度は６００〜７５０℃の高温であることが好ましく、高温ガスの温度を６００℃以上とすることにより高温ガスの顕熱により気流層熱分解器の気流層における雰囲気温度を４００℃以上に維持することができる。高温ガスの温度が７５０℃より高いと気流層熱分解器の気流層における反応温度が高くなりすぎガス化反応が進みタール収率が低下するので、好ましくない。

また、上記気流層熱分解器へ供給する高温ガスの遊離酸素濃度は１０ｖｏｌ％以下とすることが好ましい。高温ガスの遊離酸素はバイオマスの熱分解ガスの一部を燃焼するために消費されるため、供給する高温ガスに遊離酸素が含まれていても、遊離酸素濃度を１０ｖｏｌ％以下とすれば、気流層熱分解器の雰囲気ガス中の酸素濃度を上述の１ｖｏｌ％以下とすることができる。供給時の遊離酸素濃度が１０ｖｏｌ％より高い高温ガスを気流層熱分解器に供給すると、熱分解ガスの急激な燃焼により局所的高温領域（ホットスポット）が形成され、生成したタールが熱分解され、タールの液収率が低下する。

気流層熱分解器への供給時の高温ガスの遊離酸素濃度を１０ｖｏｌ％以下とすることにより、顕著なホットスポットを形成させることなく、気流層中のバイオマスの熱分解ガス（水素および一酸化炭素）との酸化反応（燃焼）によって緩やかな昇温を行い、気流層における反応温度を４００℃以上に維持することができる。

また、高温ガスの遊離酸素濃度を１０ｖｏｌ％以下とすることにより、遊離酸素は気流層熱分解器内で熱分解ガスの燃焼に消費されて雰囲気ガスは１ｖｏｌ％以下の酸素濃度となり、気流層熱分解器出口で遊離酸素が残存することを防止することができ、気流層熱分解器より下流側で可燃ガスと遊離酸素が共存することを防ぎ、爆発の危険性を回避することができる。また、供給高温ガスの遊離酸素濃度を１０ｖｏｌ％以下とすることにより、顕著なホットスポットを形成させることがないので、タールの分解が促進され液収率を大きく低下させることがない。

なお、供給高温ガスの遊離酸素濃度の下限値は５ｖｏｌ％以上であり、この下限値より低いとバイオマスの熱分解ガスの一部を燃焼させて昇温することが困難となり、気流層熱分解器の反応温度を維持することができない。

ここで、高温ガスの供給位置は、バイオマス供給部から気流層の流れの下流側であって、バイオマスを供給してから気流層熱分解器での該バイオマスの滞留時間が０．５秒以下に相当する位置とすることが好ましい。この高温ガスの供給位置の範囲はバイオマスの熱分解反応による温度の急速な低下の生ずる領域であり、高温ガス供給により温度低下の抑制に効果的な領域範囲である。高温ガス供給位置がこの領域範囲より下流では、液収率の向上に対する気流層熱分解器内温度を上昇させる効果は小さくなる。高温ガスの供給は１箇所または複数箇所から行う。

また、気流層熱分解器でのバイオマス滞留時間は高温ガスの追加供給がある場合も、熱分解部の温度を４５０〜５５０℃とする場合には滞留時間を０．３秒以上１．０秒未満とし、熱分解部の温度を４００〜５００℃とする場合には滞留時間を１．０秒以上２．０秒以下とすることが好ましい。

高温ガス供給装置で供給される高温ガスは、高温ガス供給装置の副燃焼炉で、気流層熱分解器で生成され回収したチャーの少なくとも一部と気流層熱分解器で生成された生成ガスの少なくとも一部のうちの少なくとも一方を空気過剰燃焼して製造する。また、副燃焼炉から排出した燃焼ガスに必要に応じて水蒸気を混合して温度調整する。

このように、高温ガスをバイオマス供給口から気流層の流れの下流側で供給することにより、気流層熱分解器内温度の低下を抑制し、液収率を向上させることが可能になり、またバイオマス供給量を増加させ装置の処理量を増やすことが可能になる。

本発明は、以上のように、水蒸気を気流層熱分解器に供給し、水蒸気と気流層熱分解器で生成されたチャーの一部を燃焼して得られた燃焼ガスとで形成された気流層内でバイオマスを熱分解することとしたので、バイオマスの熱分解反応を行う雰囲気ガス中の遊離酸素を抑制しつつ、バイオマスの燃焼による局所的な高温部の発生を防止し、また、ガス化反応の進行による液収率の低下を防止して、他の不活性ガス中での液収率と同等の液収率でタールを得ることができる。

また、本発明では、水蒸気を雰囲気ガスとすることによりススの発生が抑制でき、回収したタールに混入するススを低減することができる。

また、バイオマスの急速熱分解では、通常、液収率を最大化する条件においても、バイオマス原料重量の２０〜３０％程度のガスが発生し、この発生ガスの主成分は水素、一酸化炭素、メタン等であり燃料として発熱量をもつことから、プロセス内の熱源燃料として有効に利用することが望ましい。その際、気流層熱分解器から排出されるガスは、バイオマス原料からの熱分解による生成ガスと、気流層を形成させる急速熱分解の雰囲気ガスと混合されたものとして得られる。急速熱分解の雰囲気ガスとして窒素や二酸化炭素などの不活性ガスを使用した場合、また窒素と二酸化炭素を主成分とする燃焼ガスを使用した場合、回収したガスの単位体積当たりの発熱量（水素、一酸化炭素、メタン等可燃ガスの含有率に対応する）は窒素や二酸化炭素を含むため低くなり、燃焼バーナ等の燃料として利用することが困難になることが多い。これに対し、本発明では、雰囲気ガスとして水蒸気を用いるので、気流層熱分解器から排出されるガスを冷却して水蒸気を凝縮し除去することができ、回収したガスの発熱量を燃料として有用なレベルにすることが可能である。

本発明の第一実施形態を示す装置の概略図である。本発明の第二実施形態を示す装置の概略図である。本発明の第三実施形態を示す装置の概略図である。本発明の第四実施形態を示す装置の概略図である。

以下、添付図面にもとづき、本発明の実施の形態を説明する。

＜第一実施形態＞
図１は、本実施形態装置の概要構成を示す。図１において、燃焼炉としての流動層炉１の上方に、該流動層炉１に接続されて気流層熱分解器２が配設されている。

上記気流層熱分解器２は、その上部にて、高温サイクロン３が接続されている。該高温サイクロン３は、気流層熱分解器２から生成したガス、タールおよびチャーを受けて、チャーを他と分離するものであり、上部取出口３Ａそして下部取出口３Ｂとを有している。上部取出口３Ａからは、ガス状生成物８として、ガス状タールとガスが、そして下部取出口３Ｂからはチャー９が取り出される。該下部取出口３Ｂには、チャー取出しのための取出管３Ｃが接続されている。この取出管３Ｃは、系外へチャーを取り出すチャー取出管３Ｃ−１が接続され、また分岐管３Ｃ−２が取出管３Ｃから分岐して設けられていて該分岐管３Ｃ−２がループシール４に接続されている。

上記ループシール４は、その下方位置で、上述の流動層炉１の上部に接続されている。

該流動層炉１は、上記ループシール４からのチャー９を受けて、チャー９を炉内で燃焼するための、空気５そして水蒸気６をそれぞれ炉の下部から受けるようになっている。該流動層炉１内には、流動媒体としての砂１１が層を形成している。該流動層炉１の上方で該流動層炉１に連通している気流層熱分解器２は、その下部位置に水蒸気供給管が、そして水蒸気供給管の接続位置の上方位置、すなわち器内の上昇気流における水蒸気供給管の接続位置の下流位置にバイオマス供給管が接続されていて、それぞれ、水蒸気６、バイオマス７の供給を受けるようになっている。

このような第一実施形態装置では、次の要領でバイオマスからタールを生成する。

本実施形態装置では、気流層熱分解器２において、バイオマス粒子を気流層中で急速熱分解して、ガス、タール、チャーを生成し、この気流層熱分解器２で生成したチャーの少なくとも一部を流動層炉１で燃焼し、発生した燃焼ガス１０を気流層熱分解器２に流入せしめ、ここで気流層熱分解器２に供給される水蒸気にこの燃焼ガス１０を混合して、昇温された水蒸気を、気流層形成ガス２０として用いる。以下、各部位での工程についてその作動を説明する。

（１）流動層炉
流動層炉１内では流動媒体１１（例えば砂）の流動層が形成されており、上記気流層熱分解器２で生成されたチャー９の一部がループシール４を経て上記流動媒体中に投入される。一方、流動層炉１に接続された空気供給管と水蒸気供給管から炉床の分散板を経て空気５と水蒸気６の混合ガスが炉内へ供給される。上記空気５は空気比１の当量燃焼となるように空気供給量を調整されて供給され流動層炉１内のチャーを燃焼する。

その際、流動層（砂層）温度をチャーや燃焼残渣の融着が生じない１０００℃程度より低い温度に制御するように水蒸気６の供給量を調整して供給すると良い。

流動層炉１でチャー９を燃焼して生成する燃焼ガス１０は、上昇して上記気流層熱分解器２へ流入するが、その流入時には酸素濃度が１ｖｏｌ％以下とするように流動層炉１に供給する上記空気の供給量と、燃焼温度を制御する。

流動層炉１でチャー９を燃焼するとともにバイオマスの急速熱分解により生成した可燃ガスの一部を流動層内部または上部に供給して燃焼し、水蒸気加熱に必要な燃焼ガスの熱量を補うようにしてもよい。

（２）気流層熱分解器
上記流動層炉１でチャーを燃焼して得られた高温の燃焼ガス１０は上昇して気流層熱分解器２へ流入する。この気流層熱分解器２へは、水蒸気供給口から水蒸気６が供給され、また、水蒸気供給口の下流位置では、バイオマス供給口からバイオマス７が供給されている。

上記水蒸気供給口から供給された水蒸気６は、流動層炉１から上昇する高温の燃焼ガス１０により昇温されて気流層形成ガス２０として高温の気流層を形成し、上記バイオマス供給口から供給されたバイオマス７の粒子を該気流層中で急速熱分解して、ガス、ガス状タール、チャーを生成する。

気流層熱分解器２で生成されたガス、ガス状タール、チャーを含むガスが、高温サイクロン３に導かれ、チャーが他から分離される。かくして、気流層熱分解器２で生成されたガス、ガス状タールは上記高温サイクロン３の上部取出口３Ａから取り出され、分離されたチャー９は下部取出口３Ｂから取出管３Ｃを経て取り出される。このチャー９の一部はループシール４にもたらされ、そこから流動層炉１に供給されて空気供給口からの空気５により燃焼されて燃焼ガス１０を発生し、気流層熱分解器２で水蒸気供給口から供給された水蒸気６にこの燃焼ガス１０が混合されて、水蒸気６が昇温され気流層形成ガス２０として用いられる。

かかる気流層熱分解器２での熱分解の状況を、さらに具体的に説明すると、次のごとくである。

気流層熱分解器におけるバイオマスの熱分解反応温度と反応時間とを下記（ｉ）または（ii）のように設定する。
（ｉ）気流層熱分解器におけるバイオマスを熱分解する熱分解部の温度を４５０〜５５０℃とし、バイオマスが熱分解部に滞留する滞留時間を０．３秒以上１．０秒未満とする。
（ii）気流層熱分解器におけるバイオマスを熱分解する熱分解部の温度が４００〜５００℃とし、バイオマスが熱分解部に滞留する滞留時間を１．０秒以上２．０秒以下とする。

気流層熱分解器によりバイオマスの急速熱分解を行い、液状生成物（タール）を高い収率で得ることのできる熱分解反応温度と反応時間との適切な範囲は上記のとおりであるが、熱分解反応温度を上記の範囲にするために、熱分解部に供給され気流層を形成する水蒸気の温度と反応時間とを下記（iii）または（iv）のように設定する。

（iii）流動層炉から供給される燃焼ガスにより昇温され、気流層熱分解器におけるバイオマスを熱分解する熱分解部に供給される水蒸気の温度が５５０〜７５０℃とし、バイオマスが熱分解部に滞留する滞留時間が０．３秒以上１．０秒未満とする。
(iv) 流動層炉から供給される燃焼ガスにより昇温され、気流層熱分解器におけるバイオマスを熱分解する熱分解部に供給される水蒸気の温度が５００〜７５０℃とし、バイオマスが熱分解部に滞留する滞留時間が１．０秒以上２．０秒以下とする。

気流層熱分解器２の水蒸気供給口から供給された水蒸気６に流動層炉１からの高温燃焼ガス１０を混合し、上記（iii）または（iv）の設定温度に昇温して気流層形成ガス２０とする。混合後のガスの主成分は水蒸気であり、水蒸気濃度は６０〜８０％程度となる。水蒸気６を昇温するには高温燃焼ガス１０との直接混合が望ましいが、熱交換器による間接加熱でもよいし、他プロセスから得られる高温水蒸気を直接使用するなど他の方法を用いてもよい。このように昇温した水蒸気を気流層熱分解器２に気流層形成ガス２０として供給することで、気流層を形成させる。

上記気流層における気流は望ましくは乱流、または遷移域流を形成する流速となるよう、あらかじめ気流層熱分解器２の水平断面積に応じた水蒸気流量を設定しておく。気流の方向は上向きが適当であるがこれに限定されず、横向きでも下向きでも良い。

上記気流の中にバイオマス粒子を供給するが、気流の方向が上向きの場合、バイオマスの粒子径は、該バイオマスの終末速度が気流の速度より小さくなるよう調整しておき、落下する粒子がないようにする。バイオマス粒子の供給方法としては重力による自然落下やスクリューフィーダーでの投入などを用いることもできるが、気流搬送で投入することが望ましい。この搬送ガスには、窒素、水蒸気、または気流層熱分解器２から排出される生成ガスの一部を用いることができる。バイオマス粒子を気流層熱分解器２の気流に投入すると熱分解反応が進行し、気流層熱分解器２内の温度が下流になる程、反応が低下していく。バイオマス粒子の投入量は気流層熱分解器２内の温度が４００℃以下にならないように調整する。

気流層熱分解器２中でのバイオマス粒子の熱分解反応時間を上記（ｉ）または（ii）の設定時間とするようにする。この反応時間は気流層熱分解器２の気流層にバイオマスが滞留する滞留時間とほぼ同じなので、簡易的に気流層熱分解器ガスの滞留時間を反応時間とみなすことができる。なお、この滞留時間には、気流層熱分解器２の下流の冷却装置に入るまでの、バイオマス粒子が反応温度を維持した雰囲気にある時間も含める。

気流層熱分解器におけるバイオマスが熱分解部に滞留する滞留時間が下限値より短いと熱分解反応の進行が不十分であり、また、上限値より長いと熱分解反応が進みすぎてガス生成が多くなりガス収率が増加し、いずれの場合も液収率が減少する。

（３）気流層熱分解器で生成した生成物の処理
気流層熱分解器２から排出されるガス中には、バイオマス粒子の急速熱分解により生成したガス、ガス状タール、チャー、が含まれている。

気流層熱分解器２から排出されるガスを高温サイクロン３に導入し固形物を分離する。分離回収された固形物はバイオマス粒子の熱分解により生成したチャーである。チャーはその一部をループシール４を介して流動層炉１に供給し、高温燃焼ガスを発生させるための燃料として用いる。残りのチャーはチャー取出管３Ｃ−１から系外に排出する。

高温サイクロン３から排出されるガス状生成物を湿式スクラバー（図示せず）により冷却し、ガス状タールと水蒸気を凝縮させ、気液分離器（図示せず）でガスと液に分離する。液には、タールの他に、気流層熱分解器２に供給された水蒸気と気流層熱分解器中で発生した水蒸気が含まれている。回収した液を比重分離器により水層と非水溶性タール層に分け、水層は加熱して濃縮し水溶性タールを得る。この加熱により発生した水蒸気は、酢酸などの有機成分を含んでいるため、流動層炉の下部から投入する水蒸気の一部として用いるのが好ましい。回収したタールは、用途に合わせて精製などの処理を行ない、燃料や化学原料として利用可能である。

気液分離器で液と分離され回収されたガスは、比較的高い発熱量を有しているため燃料として有用であり、燃焼して気流層熱分解器に供給する水蒸気を生成する熱源としたり、ガスエンジンで発電を行ったり、燃焼後ボイラーで熱回収を行うこと等が可能である。またこの回収ガスを、気流層熱分解器２にバイオマス粒子を投入するためや流動層炉１にチャーを投入するための気流搬送用のガスとして使用したり、流動層炉１に燃料として供給したり、後述する気流層熱分解器２のバイオマス供給位置よりも下流側に設けられる高温ガス供給装置へ供給する高温ガスを生成する燃焼炉の燃料として使用することができる。

＜第二実施形態＞
図１の第一実施形態では燃焼炉が流動層炉であったが、図２に示される第二実施形態では、燃焼炉として噴流層炉が用いられている。図２装置の説明において、図１装置と共通する部位には同一符号を付してその説明を省略する。以降の他の実施形態でも同様とする。

図２において、燃焼炉たる噴流層炉１２が気流層熱分解器２の下部に連続して配設されている。この噴流層炉１２には、気流層熱分解器２で生成され回収されたチャー９の一部を空気５とともに噴流層炉１２内に噴出させ、噴流層炉１２内で燃焼させるバーナ１５が設けられている。

上記バーナ１５には、送入管１４の一端が接続されている。この送入管１４の他端は混合器１３に接続されている。この混合器１３は、上方に位置するループシール４に接続されていてチャー９の供給を受けると共に、外部からの水蒸気あるいは気流層熱分解器２からの生成ガス１６を受けて、上記チャー９をこの水蒸気あるいは生成ガス１６によりバーナ１５へ気流搬送するようになっている。

このような本実施形態では、気流層熱分解器２で生成し回収されたチャー９の一部が混合器１３に供給される。気流層熱分解器２の下端に配設された噴流層炉１２に設置されたバーナ１５にチャー９が混合器１３から送入管１４を経て水蒸気あるいは生成ガス１６の気流搬送により供給され、バーナ１５に供給される空気５と共に噴流層炉１２内に噴出され、噴流層の中で燃焼される。

噴流層炉１２内でのチャーの燃焼は空気比１の当量燃焼で行われるように、上記混合器１３へ供給する空気量を調整して、噴流層炉１２出口での燃焼ガス１０の酸素濃度を１ｖｏｌ％以下とする。また、水蒸気６を気流層熱分解器２へ供給して、噴流層炉１２からの燃焼ガス１０と混合し、第一実施形態と同様に５５０〜７５０℃または５００〜７５０℃に昇温して気流層熱分解器２内での気流層形成ガス２０として用いる。

気流層熱分解器２へ供給された水蒸気６と噴流層炉１２からの燃焼ガス１０との混合ガスの主成分は水蒸気であり、水蒸気の濃度は６０〜８０％程度となる。水蒸気の昇温は燃焼ガスとの直接混合によることが望ましいが、間接加熱や他プロセスから得られる高温水蒸気を直接使用するなどの他の方法を用いてもよい。

噴流層炉１２でチャー９を燃焼するとともにバイオマスの急速熱分解により生成した可燃ガスの一部をチャーと共に噴流層炉内へ供給するかあるいはチャーと別に噴流層炉内に供給して燃焼し、水蒸気加熱に必要な燃焼ガスの熱量を補うようにしてもよい。

＜第三、四実施形態＞
図３に示される第三実施形態は、図１の第一実施形態の装置に、高温ガス供給装置を付加した点に特徴がある。この高温ガス供給装置は、副燃焼炉１７を有し、バイオマス供給位置よりも下流位置で、副燃焼炉１７からの高温ガス２１を気流層熱分解器２内に送入することとしている。

上記副燃焼炉１７は、燃料として気流層熱分解器２で生成されたチャーの一部あるいは生成ガスの一部１８の供給を受け、空気過剰となる空気比で空気５の供給を受け、燃焼により発生した遊離酸素濃度が１０ｖｏｌ％以下の高温燃焼ガスを発生させる。この高温燃焼ガスに必要に応じて水蒸気６を混入して温度を６００〜７５０℃に調整して高温ガス２１として気流層熱分解器２内に送入する。

次に、図４に示される第四実施形態では、図２の第二実施形態の装置に、第三実施形態の高温ガス供給装置を付加した点に特徴がある。

これらの第三そして第四実施形態では、バイオマス供給量を増加させる場合、気流層熱分解器２におけるバイオマスの熱分解反応による温度低下に対し、バイオマス供給位置よりも下流側の１箇所または複数箇所で、遊離酸素を含む高温ガス２１を供給バイオマスの増加量に応じて供給して、高温ガスの顕熱による昇温と、バイオマスの熱分解ガスの一部を燃焼させて昇温することにより、気流層熱分解器２内の雰囲気温度すなわち反応温度を４００℃以上に維持することができ、バイオマス供給量を増加させ、タールの収量を増加させることが可能となる。

気流層熱分解器２のバイオマス供給位置よりも下流側に設けた高温ガス供給口から供給される高温ガス２１の供給時の遊離酸素濃度は１０ｖｏｌ％以下とすることが望ましく、かつ６００〜７５０℃の高温で供給することが好ましい。こうすると高温ガス２１の遊離酸素は気流層熱分解器２内でバイオマスの熱分解ガスの燃焼に消費され、気流層内での雰囲気酸素濃度は１ｖｏｌ％以下となる。この高温ガスの供給時の遊離酸素濃度とガス温度の好ましい範囲は、高温ガス供給部付近でホットスポットが形成されず、かつ気流層熱分解器の排出ガス中に遊離酸素が含まれないようにするための値である。

供給する高温ガスのガス量は、気流層熱分解器２の上部出口でのガス流量に対し、標準状態での流量換算で２０％以下程度が適当である。このように供給する高温ガスのガス量の上限を定めるのは、高温ガス２１の供給により、タールの収量は増加するが、バイオマス粒子供給量に対するタール収量の割合、すなわち液収率がやや低下し、高温ガスの供給量の増加に伴いこの液収率の低下が大きくなるためである。

高温ガスを供給する位置は、バイオマスの熱分解反応によって温度の急速な低下の生ずる領域である、バイオマスを供給してからの滞留時間が０．５秒以下に相当する位置とすることが望ましい。気流層熱分解器でのバイオマス滞留時間は高温ガスの追加供給がある場合も、熱分解部の温度を４５０〜５５０℃とする場合には滞留時間を０．３秒以上１．０秒未満とし、熱分解部の温度を４００〜５００℃とする場合には滞留時間を１．０秒以上２．０秒以下とすることが好ましい。

このように高温ガス２９を供給して気流層熱分解器２内の温度低下を抑制することにより、より多くのバイオマス粒子の投入が可能となり、得られるタールの収量を増加させることができる。

図１に示す装置で試験を実施した。

（試験方法）
気流層熱分解器へ供給された水蒸気を流動層炉で発生させた燃焼ガスと混合して昇温し、内径１００ｍｍの気流層熱分解器の下部から投入し、上昇気流を形成させた。気流層熱分解器の外側には環状電気ヒーターを設置し、放熱を補償した。気流層熱分解器の上昇気流が安定した位置に、バイオマスとして２ｍｍ径以下に粉砕したスギ木屑を連続的に投入した。この投入位置は複数の高さ位置から一つを選択できるようになっている。スギ木屑粒子の終末速度よりも気流層熱分解器中の気流の上昇速度が大きくなる条件に設定して、スギ木屑を気流と共に上昇させ熱分解させた。

気流層熱分解器の上部出口には、高温サイクロンを設置し、チャーを分離し、生成量を測定した。高温サイクロンからガス流として出たガス状タールとガスの生成物は、一部をサンプリングしタール生成量を測定した後、湿式スクラバーで冷却してタールを除去し、さらに湿式スクラバーから排出されたガスの流量と組成の測定を行った。

チャー、抜き出しチャーとして外部に抜き出す量を調整することにより、流動層炉１への供給量を制御した。流動層炉には、下部に設置した分散器から予熱した空気と水蒸気を供給し、流動媒体（砂）中でチャーの燃焼を行った。流動層炉で発生させた燃焼ガス中の残留酸素濃度を１ｖｏｌ％以下とするために、流動層炉におけるチャーの燃焼に供給する空気の空気比は、やや燃料過剰となる０．９から１．０の間で制御した。

チャー燃焼ガスを混合した水蒸気の気流層熱分解器に供給する供給量と、スギ木屑投入量を変化させて、またスギ木屑投入位置を切り替え、スギ木屑の気流層熱分解器内の滞留時間を変化させた。さらに、気流層ガスの温度を変化させ、気流層熱分解器に供給する供給ガス（燃焼ガスを混合した水蒸気）の温度、バイオマスの熱分解部の温度及び気流層熱分解器出口ガスの温度を測定した。

チャー、タール、ガスの生成量の測定結果から、供給したスギ木屑の乾重量に対する収率（ｗｔ％）を求め、分配率として評価した。

（結果）
木屑投入量、気流層熱分解器の気流層への供給ガスの温度、熱分解部の温度、出口ガスの温度、滞留時間、分配率を表１に示す。

実施例１〜６は、滞留時間を０.３秒以上１.０秒未満としたものであって、実施例１は気流層熱分解器への供給ガスの温度を７４０℃、熱分解部の温度を５４０℃、滞留時間を０．３秒としたもの、実施例２は供給ガスの温度を７５０℃、熱分解部の温度を５５０℃、滞留時間を０．４秒としたもの、実施例３は供給ガスの温度を５５０℃、熱分解部の温度を４５０℃、滞留時間を０．６秒としたもの、実施例４は供給ガスの温度を７５０℃、熱分解部の温度を５２０℃、滞留時間を０．８秒としたもの、実施例５は供給ガスの温度を６２０℃、熱分解部の温度を４９０℃、滞留時間を０．９秒としたもの、実施例６は供給ガスの温度を７００℃、熱分解部の温度を５３０℃、滞留時間を０．９秒としたものであり、いずれも投入した木屑乾重量の５０ｗｔ％以上という高い収率でタールを得ることができた。

実施例１〜６に示すように、水蒸気を流動層炉で発生させた燃焼ガスと混合して昇温し、気流層熱分解器へ供給する水蒸気の温度５５０〜７５０℃とし、熱分解部の温度を４５０〜５５０℃とし、バイオマスが熱分解部に滞留する滞留時間を０.３秒以上１.０秒未満とすることにより、高い収率でタールを得ることができることを確認できた。

実施例７〜１３は、滞留時間を１．０秒以上２.０秒以下としたものであって、実施例７は気流層熱分解器への供給ガスの温度を７５０℃、熱分解部の温度を５００℃、滞留時間を１．１秒としたもの、実施例８は供給ガスの温度を５５０℃、熱分解部の温度を４３０℃、滞留時間を１．２秒としたもの、実施例９は供給ガスの温度を６８０℃、熱分解部の温度を４７０℃、滞留時間を１．４秒としたもの、実施例１０は供給ガスの温度を５００℃、熱分解部の温度を４００℃、滞留時間を１．５秒としたもの、実施例１１は供給ガスの温度を６５０℃、熱分解部の温度を４９０℃、滞留時間を１．８秒としたもの、実施例１２は供給ガスの温度を５５０℃、熱分解部の温度を４２０℃、滞留時間を１．９秒としたもの、実施例１３は供給ガスの温度を６２０℃、熱分解部の温度を４６０℃、滞留時間を２．０秒としたものであり、いずれも投入した木屑乾重量の５０ｗｔ％以上という高い収率でタールを得ることができた。

実施例７〜１３に示すように、水蒸気を流動層炉で発生させた燃焼ガスと混合して昇温し、気流層熱分解器へ供給する水蒸気の温度を５００〜７５０℃とし、熱分解部の温度を４００〜５００℃とし、バイオマスが熱分解部に滞留する滞留時間を１．０秒以上２.０秒以下とすることにより、高い収率でタールを得ることができることを確認できた。

比較例１は供給ガスの温度を８００℃、熱分解部の温度を５３０℃、滞留時間を１．２秒としたものであるが、熱分解部の温度が５００℃より高いためガス化が促進され、タールの収率は４５ｗｔ％と低くなった。

比較例２は供給ガスの温度を７４０℃、熱分解部の温度を５１０℃、滞留時間を２．２秒としたものであるが、滞留時間が２．０秒より長いためガス化が促進され、タールの収率は４０ｗｔ％と低くなった。

比較例３は供給ガスの温度を４９０℃、熱分解部の温度を４２０℃、滞留時間を０．９秒としたものであるが、熱分解部の温度が４５０℃より低いため熱分解反応が十分に進行せず、チャーが多く生成され、タールの収率は３３ｗｔ％と低くなった。

比較例４は供給ガスの温度を７３０℃、熱分解部の温度を５００℃、滞留時間を０．２秒としたものであるが、滞留時間が０．３秒より短いため熱分解反応が十分に進行せず、チャーが多く生成され、タールの収率は４３ｗｔ％と低くなった。

次に、気流層熱分解器への供給ガスとして水蒸気の代わりに窒素を供給する試験を行った。比較例５では、同一の装置で気流層熱分解器への供給ガスとして水蒸気の代わりに窒素を供給し、他の条件は実施例４と同様にして試験を行った。気流層熱分解器で生成されたチャーとタールを分離して回収されたガスの組成を分析し、ガス発熱量を求めた。表２に実施例４と比較例５の結果を示す。

気流層熱分解器への供給ガスとして窒素を用いた比較例５では、タール収率は実施例４と同程度であるが、ガス発熱量は１．２ＭＪ／Ｎｍ^３であり、実施例４の水蒸気を用いた場合の３．２ＭＪ／Ｎｍ^３に比べて、窒素により希釈されることにより低くなっていた。このような発熱量が２ＭＪ／Ｎｍ^３以下のガスは、通常の燃焼装置での利用は困難である。

次に、気流層熱分解器に高温ガスを供給し、バイオマス供給量を増加してタール収量の増大をはかる試験を行った。実施例１４では、図３に示す装置を用い、気流層熱分解器で生成したガスの一部を副燃焼炉に供給して燃焼により酸素濃度８．１％、７１０℃の高温ガスを製造し、４．４Ｎｍ^３／ｈの流量で気流層熱分解器のバイオマス投入位置の下流側に供給した。この酸素を含む高温ガスの流量は、高温ガスを供給する前の気流層熱分解器内ガス流量の８ｍｏｌ％に相当し、供給位置はバイオマス投入位置からのガス滞留時間が０．２〜０．３秒の位置に相当する位置である。

実施例１４はスギ木屑投入量を１８．５ｋｇ／ｈと実施例４の１５ｋｇ／ｈより２０％程度増加させ、他の条件は実施例４と同様にして試験を行った。生成したタール収量を計測し、表３に実施例４と実施例１４の結果を示す。

実施例１４のように、気流層熱分解器のバイオマス投入位置の下流側に酸素を含む高温ガスを供給することにより、スギ木屑の投入量を増加させても、気流層熱分解器内の気流層温度の低下が抑制されるため、タール収率が大きく低下することなく、タール収量を１５％以上増加させることができた。

１流動層炉
２気流層熱分解器
３高温サイクロン
４ループシール
６水蒸気
７バイオマス
８ガス状生成物（ガス状タール＋生成ガス）
９チャー
１２噴流層炉
１７副燃焼炉（高温ガス供給装置）

Claims

気流層熱分解器にバイオマスを供給し、該バイオマスを気流層で熱分解し可燃ガス、タール、チャーを生成する熱分解工程と、該熱分解工程により生成したチャーの一部又は該チャーの一部及び可燃ガスの一部を燃焼炉で燃焼し高温の燃焼ガスを発生する燃焼工程とを有するバイオマス熱分解方法において、
上記熱分解工程にて、水蒸気を上記気流層熱分解器に供給するとともに、上記燃焼炉から上記気流層熱分解器に供給される高温の燃焼ガスを上記水蒸気に混合して、５５０〜７５０℃に昇温された該水蒸気を主成分とする気体を気流層形成ガスとし、上記気流層熱分解器の気流層にバイオマスを供給し、該気流層におけるバイオマスを熱分解する熱分解部の雰囲気温度を４５０〜５５０℃に、バイオマスが上記熱分解部に滞留する滞留時間を０．３秒以上１．０秒未満に制御することを特徴とするバイオマス熱分解方法。
気流層熱分解器にバイオマスを供給し、該バイオマスを気流層で熱分解し可燃ガス、タール、チャーを生成する熱分解工程と、該熱分解工程により生成したチャーの一部又は該チャーの一部及び可燃ガスの一部を燃焼炉で燃焼し高温の燃焼ガスを発生する燃焼工程とを有するバイオマス熱分解方法において、
上記熱分解工程にて、水蒸気を上記気流層熱分解器に供給するとともに、上記燃焼炉から上記気流層熱分解器に供給される高温の燃焼ガスを上記水蒸気に混合して、５００〜７５０℃に昇温された該水蒸気を主成分とする気体を気流層形成ガスとし、上記気流層熱分解器の気流層にバイオマスを供給し、該気流層におけるバイオマスを熱分解する熱分解部の雰囲気温度を４００〜５００℃に、バイオマスが上記熱分解部に滞留する滞留時間を１．０秒以上２．０秒以下に制御することを特徴とするバイオマス熱分解方法。
気流層熱分解器の気流層にバイオマスを供給する位置よりも下流位置で、酸素を含む高温ガスを上記気流層熱分解器に供給し、上記気流層の熱分解部の雰囲気温度を昇温することとする請求項１又は請求項２に記載のバイオマス熱分解方法。
酸素を含む高温ガスの温度が６００〜７５０℃であることとする請求項３に記載のバイオマス熱分解方法。
熱分解工程により生成されたチャーの少なくとも一部と、生成されたガスの少なくとも一部のうちの少なくとも一方を燃焼して高温ガスを発生させ、該高温ガスを気流層熱分解器に供給することとする請求項３又は請求項４に記載のバイオマス熱分解方法。