JP5656021B2 - Biomass pyrolysis apparatus and pyrolysis method - Google Patents

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Description

本発明は、熱分解炉でバイオマスからガスとタールを生成するバイオマスの熱分解装置及び熱分解方法に関する。   The present invention relates to a biomass pyrolysis apparatus and pyrolysis method for generating gas and tar from biomass in a pyrolysis furnace.

製木材端材、樹皮、木屑、間伐材など林産資源に由来する木質系バイオマス(単にバイオマスという)をガス化し、生成ガスを、例えばガスエンジンの燃料として供給する竪型のガス化炉(熱分解装置)が非特許文献1に開示されている。このガス化炉ではバイオマスをガス化炉の上部から供給し、ガス化炉内にバイオマスが堆積した充填移動層を形成する。この充填移動層は上部から乾燥領域、熱分解領域、還元領域、酸化領域を形成するようになり、ガス化反応の進行に応じてバイオマスは充填移動層上部から下部へと下降する。また、このガス化炉には下部からガス化剤として水蒸気と空気が供給されており、ガス化炉内でガス流れは、ガス化炉の下部から上部へ向けて上記充填移動層内を流れ、生成ガスはガス化炉上部のガス排出口から取り出される。   A vertical gasification furnace (pyrolysis) that gasifies woody biomass (simply called biomass) derived from forest resources such as timber scrap, bark, wood chips, and thinned wood, and supplies the generated gas as fuel for a gas engine, for example Device) is disclosed in Non-Patent Document 1. In this gasification furnace, biomass is supplied from the upper part of the gasification furnace, and a packed moving bed in which biomass is deposited is formed in the gasification furnace. The packed moving bed forms a dry region, a pyrolysis region, a reduced region, and an oxidized region from the upper part, and the biomass descends from the upper part of the packed moving bed to the lower part as the gasification reaction proceeds. Further, steam and air are supplied as gasification agents from the lower part to the gasification furnace, and the gas flow in the gasification furnace flows from the lower part to the upper part of the gasification furnace in the packed moving bed, The product gas is taken out from the gas outlet at the top of the gasifier.

ガス化炉の上部から供給されたバイオマスは、ガス化炉内の充填移動層で生成したガスの熱により乾燥されて乾燥領域を上部に形成する。この乾燥領域から下降したバイオマスは熱分解領域で熱分解され、CH、CO、H等の可燃ガスと、CO、HO、ガス状タール等の生成ガスと、固定炭素を生じる。可燃ガスとCO、HO、ガス状タール等の生成ガスは上昇し、固定炭素が下降する。熱分解領域から下降した固定炭素は還元領域でガス化剤としての水蒸気やCOとガス化反応してCO、Hを生成し、CO、Hは充填移動層内を上昇する。還元領域の下方の酸化領域では、還元領域から下降した残存する固定炭素、液状タール、未熱分解バイオマスが空気により部分酸化・燃焼され、ガス化反応、熱分解、乾燥に必要な熱を発生し、燃焼ガスは熱を伴い上昇する。充填移動層の下部から燃焼灰が外部へ排出される。 The biomass supplied from the upper part of the gasification furnace is dried by the heat of the gas generated in the packed moving bed in the gasification furnace to form a dry region in the upper part. Biomass descending from the drying region is pyrolyzed in the pyrolysis region, and combustible gases such as CH 4 , CO, and H 2 , product gases such as CO 2 , H 2 O, and gaseous tar, and fixed carbon are generated. Combustible gas and generated gas such as CO 2 , H 2 O, and gaseous tar rise, and fixed carbon falls. Fixed carbon descending from the pyrolysis region reacts steam and CO 2 gasification as a gasifying agent in the reduction zone CO, to produce a H 2, CO, H 2 rises to fill moving layer. In the oxidation area below the reduction area, the remaining fixed carbon, liquid tar, and unpyrolyzed biomass that have descended from the reduction area are partially oxidized and burned by air, generating heat necessary for gasification, pyrolysis, and drying. The combustion gas rises with heat. Combustion ash is discharged outside from the bottom of the packed moving bed.

また、バイオマスを熱分解してタールを取り出し、重油代替燃料などに利用することが検討されており、バイオマスを熱分解してタールを製造する場合に、タール収率の高い方法として気流層熱分解装置(特許文献1)や流動層熱分解装置(特許文献2)による急速熱分解プロセスが知られている。   In addition, it is being studied to pyrolyze biomass to take out tar and use it as an alternative fuel for heavy oil. When producing tar by pyrolyzing biomass, gas-bed pyrolysis is a method with high tar yield. Rapid pyrolysis processes using an apparatus (Patent Document 1) and a fluidized bed pyrolysis apparatus (Patent Document 2) are known.

JFEエンジニアリング社カタログ(カタログ番号:CA3047)「JFE-フェルント式 木質バイオマスガス化発電システム」JFEエンジニアリング株式会社発行、2004年JFE Engineering Company Catalog (Cat. No. CA3047) “JFE-Felt type woody biomass gasification power generation system” issued by JFE Engineering Corporation, 2004

特開2010−116536JP 2010-116536 A 特許第4371433号Japanese Patent No. 4371433

しかしながら、特許文献1そして特許文献2によるプロセスでは、得られるタールの粘度が高いため、タール回収装置での閉塞トラブルを生じたり、利用プロセスでの送液等の取扱いが難しかった。また、非特許文献1の充填移動層ガス化炉からは、副生成物としてタールが得られるが、そのタール収率(原料バイオマスの乾燥重量に対する生成タール重量の比率)は5〜7%程度と低く、タール生成能力の点で十分でなかった。   However, in the processes according to Patent Document 1 and Patent Document 2, the viscosity of the obtained tar is high, which causes a clogging trouble in the tar recovery device, and handling of liquid feeding and the like in the utilization process is difficult. Further, tar is obtained as a by-product from the packed moving bed gasification furnace of Non-Patent Document 1, but the tar yield (ratio of the generated tar weight to the dry weight of the raw material biomass) is about 5 to 7%. It was low and was not sufficient in terms of tar production capacity.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、バイオマスからタールを高いタール収率で製造することができ、さらに、粘度の低いタールを多く製造することができるバイオマスの熱分解装置及び熱分解方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and is capable of producing tar from biomass with a high tar yield, and further capable of producing a large amount of tar with low viscosity. It is another object of the present invention to provide a thermal decomposition method.

本発明者らは、非特許文献1の方法では、熱分解領域で生成し乾燥領域に上昇したガス状タール又はミスト状タールは乾燥領域で冷却され凝縮して液状タールになり又は凝集され大粒径液状タールとなり、バイオマスに付着するなどして、捕捉されて、バイオマスが下降するとともに熱分解領域に戻される。このように、乾燥領域において熱分解領域で生成したタールの大部分が捕捉されるため、熱分解炉の上部から生成ガスとともに排出されるタールが少なく、タール収率は5〜7%程度と低くなっていることを見出した。   In the method of Non-Patent Document 1, the inventors of the present invention have reported that the gaseous tar or mist tar generated in the pyrolysis region and rising to the drying region is cooled and condensed in the drying region to become a liquid tar or agglomerated to form large particles. It becomes a liquid tar with a diameter and is captured by adhering to the biomass, and the biomass is lowered and returned to the thermal decomposition region. In this way, since most of the tar generated in the pyrolysis zone is captured in the drying zone, there is little tar discharged with the product gas from the top of the pyrolysis furnace, and the tar yield is as low as about 5 to 7%. I found out.

本発明者らは、非特許文献1のバイオマスのガス化炉を用いてタール収率を向上させるように検討を行った結果、充填移動層の層高を低下させ、かつ炉下部から投入するガス化剤流量を増加させることにより、非特許文献1の方法では5〜7%であったタール収率を20%まで増加させることができた。これは気流層熱分解炉により得られるタール収率に匹敵し、かつ大幅に低い粘度のタールが得られた。   As a result of studying to improve the tar yield using the biomass gasification furnace of Non-Patent Document 1, the present inventors have reduced the bed height of the packed moving bed and introduced the gas from the bottom of the furnace. By increasing the agent flow rate, the tar yield, which was 5-7% in the method of Non-Patent Document 1, could be increased to 20%. This was comparable to the tar yield obtained with a gas-bed pyrolysis furnace, and a tar having a significantly lower viscosity was obtained.

発明者らは、この検討結果を考察し、充填移動層の層高を低下させ、かつ炉下部から投入するガス化剤流量を増加させることにより、タールの大部分を捕捉する乾燥領域の層厚を小さくするようにして、乾燥領域において熱分解領域で生成したタールの大部分を通過させることができることを見出した。すなわち、乾燥領域の層厚をできるだけ小さくすることがタール収率を向上させるために効果的である。一方、乾燥領域の層厚を小さくする場合に、熱分解領域におけるバイオマスの棚吊りの発生を抑制するために十分な圧力を下方に与えるために必要な層厚の下限があることも確認した。ここで、バイオマスの棚吊りとは、熱分解途中のバイオマスや熱分解残渣が炉内壁に融着し、棚を吊ったような状態になることをいい、棚吊りが生じると、バイオマスの下降や炉内ガスの流通に支障が生じ、安定した運転ができなくなる問題が生じる。乾燥領域の層厚が過小であると、熱分解領域のバイオマスを下降させる圧力が不足し、バイオマスや熱分解残渣が滞留し棚吊りが発生する問題が生じる。   The inventors considered the results of this study, and reduced the bed height of the packed moving bed and increased the gasifying agent flow rate introduced from the lower part of the furnace to increase the layer thickness of the dry region that captures most of the tar. It has been found that most of the tar generated in the pyrolysis region can be passed through in the drying region so as to reduce the size of the material. That is, reducing the layer thickness in the dry region as much as possible is effective for improving the tar yield. On the other hand, when the layer thickness of the dry region is reduced, it was also confirmed that there is a lower limit of the layer thickness necessary for applying a sufficient pressure downward to suppress the occurrence of shelf hanging of biomass in the pyrolysis region. Here, the biomass shelf suspension means that biomass or pyrolysis residue during the pyrolysis is fused to the inner wall of the furnace, and the shelf is suspended. There arises a problem that the distribution of the gas in the furnace is hindered and the stable operation cannot be performed. When the layer thickness of the drying region is too small, the pressure for lowering the biomass in the pyrolysis region is insufficient, and there arises a problem that the biomass and the pyrolysis residue are accumulated to cause shelf hanging.

このような経緯のもとで、課題の解決のために、本発明は、次のごとくの構成の装置についての第一発明そして方法についての第二発明に至った。   Under such circumstances, in order to solve the problems, the present invention has led to a first invention for a device having the following structure and a second invention for a method.

<第一発明(装置発明)>
竪型の熱分解炉の上部からバイオマスを供給してバイオマスの充填移動層を該熱分解炉内に形成し、該熱分解炉の下部からガス化剤を供給し、充填移動層の降下するバイオマスを、上昇するガス化剤と向流接触させ熱分解させて生成ガスとタールを得る熱分解炉を備えるバイオマス熱分解装置において、
充填移動層の上部から下部に向って順に形成される、供給されたバイオマスを乾燥する乾燥領域、バイオマスを熱分解してガスとタールを生成する熱分解領域、熱分解により発生した固定炭素をガス化する還元領域そして未燃の固定炭素及びバイオマスを部分酸化してガス化反応に必要な熱を発生する酸化領域のうち、乾燥領域の層厚を調整する乾燥領域層厚調整手段を有し、該乾燥領域層厚調整手段は、乾燥領域の層厚を、熱分解領域におけるバイオマスの棚吊りの発生を抑制するために十分な圧力を下方の層に与えるために必要な乾燥領域の層厚の下限以上とするとともに、乾燥領域においてバイオマスを乾燥させるとともに、熱分解領域で生成したタールの大部分を通過させるように乾燥領域の層厚の上限以下に調整するように設定されていることを特徴とするバイオマスの熱分解装置。
<First invention (device invention)>
Biomass is supplied from the upper part of the vertical pyrolysis furnace to form a packed moving bed of biomass in the pyrolysis furnace, and is supplied with a gasifying agent from the lower part of the pyrolysis furnace, and the biomass that falls in the packed moving bed In a biomass pyrolysis apparatus equipped with a pyrolysis furnace in which a product gas and tar are obtained by being pyrolyzed by causing countercurrent contact with a rising gasifying agent,
Formed from the top to the bottom of the packed moving bed in order, the drying area for drying the supplied biomass, the pyrolysis area for pyrolyzing the biomass to produce gas and tar, and the fixed carbon generated by pyrolysis as gas Among the oxidation region that generates the heat necessary for the gasification reaction by partially oxidizing the reduced region and the unburned fixed carbon and biomass, the dry region layer thickness adjusting means for adjusting the layer thickness of the dry region, The dry region layer thickness adjusting means adjusts the layer thickness of the dry region to the layer thickness of the dry region necessary for applying sufficient pressure to the lower layer to suppress the occurrence of biomass shelving in the pyrolysis region. It is set to be above the lower limit and to be adjusted below the upper limit of the layer thickness of the drying region so that the biomass is dried in the drying region and most of the tar generated in the pyrolysis region is allowed to pass through. And pyrolyzer biomass, characterized in that are.

本発明において、乾燥領域の層厚が下限より小さいと、熱分解領域のバイオマスを下降させる圧力が不足し、熱分解途中のバイオマスやバイオマス熱分解残渣が滞留し炉壁に融着しやがて棚つりが生じ、バイオマスの熱分解が円滑に進まず、乾燥領域の層厚が上限より大きいと、熱分解領域で生成したガス状タール又はミスト状タールが乾燥領域で冷却され凝縮して液状タールになり又は凝集され大粒径液状タールとなり、バイオマスに付着するなどしてタールの大部分が捕捉され、熱分解炉から排出されるタール量が少なくなる。したがって、本発明では、上記上限と下限の間となるように、層厚が調整される。   In the present invention, if the layer thickness in the drying region is smaller than the lower limit, the pressure for lowering the biomass in the pyrolysis region is insufficient, and biomass in the middle of pyrolysis and biomass pyrolysis residue are retained and fused to the furnace wall before long. If pyrolysis of biomass does not proceed smoothly and the layer thickness of the drying zone is larger than the upper limit, the gaseous tar or mist tar generated in the pyrolysis zone is cooled and condensed in the drying zone to become liquid tar. Or it aggregates and becomes a large particle size liquid tar, adhere | attaches on biomass, etc., most tars are capture | acquired, and the amount of tar discharged | emitted from a pyrolysis furnace decreases. Therefore, in the present invention, the layer thickness is adjusted so as to be between the upper limit and the lower limit.

本発明において、乾燥領域層厚調整手段は、例えば、バイオマス供給量調整装置とガス化剤供給量調整装置を有していて、これらにより乾燥領域の層厚を調整することができる。   In the present invention, the dry region layer thickness adjusting means includes, for example, a biomass supply amount adjusting device and a gasifying agent supply amount adjusting device, and can adjust the layer thickness of the dry region.

上記バイオマス供給量調整装置は、バイオマス供給量を調整して充填移動層の層高を調整し、さらに、乾燥領域層厚を熱分解領域におけるバイオマスの棚吊りの発生を抑制するために十分な圧力を下方の層に与えるために必要な乾燥領域の層厚の下限以上とするとともに、乾燥領域においてバイオマスを乾燥させるとともに、熱分解領域で生成したタールの大部分を通過させるように乾燥領域の層厚の上限以下に調整する。このように乾燥領域の層厚を調整することは、充填移動層熱分解装置を主にガス発生させるガス化装置として用いる場合に比べて、充填移動層の層高を低くし、乾燥領域の層厚を低減することに相当する。また、ガス化剤供給量調整装置は、乾燥領域層厚を熱分解領域におけるバイオマスの棚吊りの発生を抑制するために十分な圧力を下方の層に与えるために必要な乾燥領域の層厚の下限以上とするとともに、乾燥領域においてバイオマスを乾燥させるとともに、熱分解領域で生成したタールの大部分を通過させるように乾燥領域の層厚の上限以下に調整する。このように乾燥領域の層厚を調整することは、充填移動層熱分解装置を主にガス発生させるガス化装置として用いる場合に比べて、ガス化剤供給量を増加させて、熱分解領域、還元領域、酸化領域の層厚を増加させ、その結果、乾燥領域層厚を低減するように調整することに相当する。   The biomass supply amount adjusting device adjusts the biomass supply amount to adjust the bed height of the packed moving bed, and further, the dry region layer thickness is set to a pressure sufficient to suppress the occurrence of biomass shelving in the pyrolysis region. The layer of the drying region is set to be equal to or more than the lower limit of the layer thickness of the drying region necessary for supplying the lower layer, and the biomass is dried in the drying region and most of the tar generated in the pyrolysis region is allowed to pass through. Adjust below the upper limit of thickness. In this way, adjusting the layer thickness of the dry region can be achieved by lowering the layer height of the packed moving bed compared to the case where the packed moving bed pyrolyzer is mainly used as a gasifier for generating gas. This corresponds to reducing the thickness. In addition, the gasifying agent supply amount adjusting device has a dry region layer thickness of a dry region layer thickness necessary for applying a sufficient pressure to the lower layer to suppress the occurrence of biomass shelving in the pyrolysis region. While not less than the lower limit, the biomass is dried in the drying region, and adjusted to be equal to or less than the upper limit of the layer thickness of the drying region so that most of the tar generated in the pyrolysis region passes. In this way, adjusting the layer thickness of the dry region increases the gasification agent supply amount compared to the case where the packed moving bed pyrolyzer is used as a gasifier that mainly generates gas, This corresponds to increasing the layer thickness of the reduction region and the oxidation region and, as a result, adjusting to reduce the dry region layer thickness.

上記バイオマス供給量調整装置そしてガス化剤供給量調整装置により、乾燥領域の層厚を適切な範囲とすることにより、熱分解領域で生成し乾燥領域に上昇したガス状又はミスト状のタールは、乾燥領域で凝縮して液状になり又は凝集され捕捉されて熱分解領域に戻されることがなく、ガス状又はミスト状のまま乾燥領域を通過し、熱分解炉の上部から排出される。   By setting the layer thickness of the drying region to an appropriate range by the biomass supply amount adjusting device and the gasifying agent supply amount adjusting device, the gaseous or mist tar generated in the pyrolysis region and raised to the drying region is It does not condense and become liquid or aggregate in the drying area, is trapped and returned to the pyrolysis area, passes through the drying area in the form of gas or mist, and is discharged from the upper part of the pyrolysis furnace.

本発明において、バイオマス供給量調整装置及び/又はガス化剤供給量調整装置は、乾燥領域の温度を80℃以上100℃以下に設定することが好ましい。   In the present invention, the biomass supply amount adjustment device and / or the gasifying agent supply amount adjustment device preferably sets the temperature of the drying region to 80 ° C. or more and 100 ° C. or less.

本発明において、ガス化剤供給量調整装置は、熱分解炉内の内容物の不存在時にガス化剤が熱分解炉内を1000℃で上昇するとしたときの空塔ガス線速度を40〜60cm/sに設定することが好ましい。   In the present invention, the gasification agent supply amount adjusting device sets the superficial gas linear velocity to 40 to 60 cm when the gasification agent rises in the pyrolysis furnace at 1000 ° C. when the contents in the pyrolysis furnace are absent. It is preferable to set to / s.

<第二発明(方法発明)>
竪型の熱分解炉の上部からバイオマスを供給してバイオマスの充填移動層を該熱分解炉内に形成し、該熱分解炉の下部からガス化剤を供給し、充填移動層の降下するバイオマスを、上昇するガス化剤と向流接触させ熱分解させて生成ガスとタールを得るバイオマス熱分解方法において、
充填移動層の上部から下部に向って順に、供給されたバイオマスを乾燥する乾燥領域、バイオマスを熱分解してガスとタールを生成する熱分解領域、熱分解により発生した固定炭素をガス化する還元領域そして未燃の固定炭素及びバイオマスを部分酸化してガス化反応に必要な熱を発生する酸化領域を形成し、乾燥領域の層厚を、熱分解領域におけるバイオマスの棚吊りの発生を抑制するために十分な圧力を下方の層に与えるために必要な乾燥領域の層厚の下限以上とするとともに、乾燥領域においてバイオマスを乾燥させるとともに、熱分解領域で生成したタールの大部分を通過させるように乾燥領域の層厚の上限以下に調整することを特徴とするバイオマスの熱分解方法。
<Second invention (method invention)>
Biomass is supplied from the upper part of the vertical pyrolysis furnace to form a packed moving bed of biomass in the pyrolysis furnace, and is supplied with a gasifying agent from the lower part of the pyrolysis furnace, and the biomass that falls in the packed moving bed In a biomass pyrolysis method in which a product gas and tar are obtained by countercurrent contact with a rising gasifying agent and pyrolyzing,
In order from the top to the bottom of the packed moving bed, the drying area for drying the supplied biomass, the pyrolysis area for pyrolyzing the biomass to produce gas and tar, and the reduction for gasifying the fixed carbon generated by pyrolysis The region and unburned fixed carbon and biomass are partially oxidized to form an oxidation region that generates the heat required for the gasification reaction, and the layer thickness of the drying region is reduced, and the occurrence of biomass shelving in the pyrolysis region is suppressed. In order to apply a sufficient pressure to the lower layer in order to exceed the lower limit of the layer thickness of the drying region, the biomass is dried in the drying region and most of the tar generated in the pyrolysis region is allowed to pass through. The biomass pyrolysis method is characterized in that the temperature is adjusted below the upper limit of the layer thickness of the dry region.

この第二発明においても、乾燥領域の層厚の調整は、第一発明の場合と同様に、バイオマス供給量の調整やガス化剤供給量の調整によって行われる。   Also in the second invention, the adjustment of the layer thickness in the dry region is performed by adjusting the biomass supply amount or the gasifying agent supply amount, as in the case of the first invention.

本発明は、以上のように、バイオマスの充填移動層の上部における乾燥領域の層厚を、熱分解領域におけるバイオマスの棚吊りの発生を抑制するために十分な圧力を下方の層に与えるために必要な乾燥領域の層厚の下限以上とするとともに、乾燥領域でバイオマスを乾燥させるとともに、熱分解領域で生成したタールの大部分を通過させるように乾燥領域の層厚の上限以下に調整することとしたので、タールを高い収率で生成することができるバイオマス熱分解装置そして方法を提供できる。さらに、乾燥領域の温度を80℃以上100℃以下に設定することとしたので、乾燥領域で凝縮温度の低いタールすなわち粘度の低いタールを選択的に通過させるので、粘度の低いタールを最大限得るバイオマス熱分解装置そして方法を提供できる。   As described above, the present invention is to apply a sufficient pressure to the lower layer to suppress the occurrence of the shelf hanging of the biomass in the pyrolysis region, and the layer thickness of the drying region in the upper part of the packed moving bed of biomass. Adjust to below the upper limit of the layer thickness of the drying zone so that the bulk of the tar generated in the pyrolysis zone is allowed to pass through while drying the biomass in the drying zone while making it not less than the lower limit of the required drying zone thickness. Therefore, it is possible to provide a biomass pyrolysis apparatus and method capable of producing tar with high yield. Furthermore, since the temperature of the drying region is set to 80 ° C. or more and 100 ° C. or less, a tar having a low condensation temperature, that is, a tar having a low viscosity is selectively passed in the drying region, so that a tar having a low viscosity is obtained to the maximum. Biomass pyrolysis apparatus and method can be provided.

本発明の一実施形態装置の概要構成図である。It is a schematic block diagram of the apparatus of one Embodiment of this invention.

図1は、本発明の一実施形態としてのバイオマス熱分解装置の概要構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a biomass pyrolysis apparatus as one embodiment of the present invention.

図1において、符号1は竪型炉として形成された熱分解炉である。熱分解炉1の上部には、ホッパ等に貯留されているバイオマスをロータリバルブ等の切出し装置で切り出して搬送コンベア等により搬送し炉内の上部空間へバイオマスを供給するバイオマス供給装置2が接続されていると共に、上記上部空間から生成ガスを排出するガス排出口3が設けられている。該ガス排出口3には、冷却器4が接続され、そして該冷却器4には比重分離器5が接続されている。上記冷却器4は、ガス排出口3からの生成ガスを受け、冷却媒体との熱交換により該生成ガスを冷却するようになっており、冷却により、液状分としてのタールおよび水と、冷却後も残存するガス分としての可燃ガスとに気液分離するようになっている。また、この冷却器4に接続されている比重分離器5は、例えば遠心分離器であり、冷却器4から受けたタールおよび水を、比重差によって、軽質タールと水と、重質タールとに分離するようになっている。   In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a pyrolysis furnace formed as a vertical furnace. Connected to the upper part of the pyrolysis furnace 1 is a biomass supply apparatus 2 that cuts biomass stored in a hopper or the like by a cutting device such as a rotary valve, conveys the biomass by a conveyor or the like, and supplies the biomass to the upper space in the furnace. In addition, a gas discharge port 3 for discharging the generated gas from the upper space is provided. A cooler 4 is connected to the gas discharge port 3, and a specific gravity separator 5 is connected to the cooler 4. The cooler 4 receives the generated gas from the gas discharge port 3 and cools the generated gas by heat exchange with the cooling medium. By cooling, the tar and water as liquid components and after cooling In addition, gas-liquid separation is performed into combustible gas as the remaining gas. The specific gravity separator 5 connected to the cooler 4 is, for example, a centrifugal separator, and tar and water received from the cooler 4 are converted into light tar, water, and heavy tar due to a difference in specific gravity. It comes to separate.

上記熱分解炉1は、その下部からガス化剤として空気そして水蒸気を受けるようになっている。炉下部には、加湿器6が接続されており、空気がブロワ7によりそして水蒸気がブロワ8により加湿器6に送られて互いに混合されて、該加湿器6から炉下部に送入される。   The pyrolysis furnace 1 receives air and water vapor as gasifying agents from its lower part. A humidifier 6 is connected to the lower part of the furnace, air is sent to the humidifier 6 by the blower 7 and steam is sent to the humidifier 6 by the blower 8, mixed with each other, and sent from the humidifier 6 to the lower part of the furnace.

本実施形態装置では、好ましい形態として、炉内のバイオマスの充填移動層の温度及び充填移動層から出たガスの温度を検知するための温度センサが炉壁に上下にわたり分布配置されている。さらにバイオマスの充填移動層の層高を計測する層高センサが設置されている。この温度センサと層高センサの出力をもって、後述のバイオマス供給量調整装置とガス化剤供給量調整装置から成る乾燥領域層厚調整装置を作動させるようになっている。本実施形態では、上記バイオマス供給装置2がバイオマスの切り出し量を調整して切り出すロータリバルブなどのバイオマス供給量調整装置(図示せず)を備えていて、熱分解炉1へのバイオマス供給量を調整できるようになっている。また、空気を送風するブロワ7と水蒸気を送風するブロワ8とが、ガス化剤供給量調整装置として設置され、ガス化剤としての空気そして水蒸気の供給量を調整できるようになっている。空気及び水蒸気を送風するダクトにダンパを設け、ダンパの開度により供給量を調整するようにしてもよい。   In the apparatus of this embodiment, as a preferred embodiment, temperature sensors for detecting the temperature of the packed moving bed of biomass in the furnace and the temperature of the gas discharged from the packed moving bed are distributed over the furnace wall. In addition, a bed height sensor is installed to measure the bed height of the packed moving bed of biomass. With the outputs of the temperature sensor and the bed height sensor, a dry region layer thickness adjusting device including a biomass supply amount adjusting device and a gasifying agent supply amount adjusting device, which will be described later, is operated. In the present embodiment, the biomass supply device 2 includes a biomass supply amount adjustment device (not shown) such as a rotary valve that adjusts and cuts out the biomass, and adjusts the biomass supply amount to the pyrolysis furnace 1. It can be done. Further, a blower 7 for blowing air and a blower 8 for blowing water vapor are installed as a gasifying agent supply amount adjusting device so that the supply amounts of air and water vapor as the gasifying agent can be adjusted. A damper may be provided in a duct that blows air and water vapor, and the supply amount may be adjusted by the opening degree of the damper.

かかる構成の本実施形態装置では、次の要領でバイオマスを熱分解しタールを得る。   In the apparatus of this embodiment having such a configuration, biomass is pyrolyzed in the following manner to obtain tar.

<熱分解炉>
バイオマス供給装置2により、熱分解炉1に、バイオマスが該熱分解炉1の上部から供給されると、熱分解炉1内にバイオマスが堆積した充填移動層が形成される。この充填移動層は上部から乾燥領域、熱分解領域、還元領域、酸化領域を形成するようになり、熱分解反応の進行に応じてバイオマスは充填移動層上部から下部へと下降する。各領域での好適な温度は、乾燥領域で80〜100℃、熱分解領域で150〜800℃、還元領域で800〜1100℃、そして酸化領域で1100〜1300℃である。
<Pyrolysis furnace>
When biomass is supplied from the upper part of the pyrolysis furnace 1 to the pyrolysis furnace 1 by the biomass supply device 2, a packed moving bed in which the biomass is deposited in the pyrolysis furnace 1 is formed. The packed moving bed forms a dry region, a pyrolysis region, a reduction region, and an oxidation region from the upper part, and the biomass descends from the upper part of the packed moving layer to the lower part as the pyrolysis reaction proceeds. Suitable temperatures in each zone are 80-100 ° C. in the dry zone, 150-800 ° C. in the pyrolysis zone, 800-1100 ° C. in the reduction zone, and 1100-1300 ° C. in the oxidation zone.

熱分解炉1の下部からは、ガス化剤としてブロワ7,8で圧送された空気と水蒸気が加湿器6で混合された後炉内に供給され、混合気は熱分解炉1内を下部から上部へ酸化領域、還元領域、熱分解領域へと上昇する。酸化領域で固定炭素、液状タール、未熱分解バイオマスが混合気により部分酸化・燃焼され、ガス化反応、熱分解、乾燥に必要な熱を発生し、燃焼ガスはこの熱を伴い充填移動層内を上昇する。還元領域で燃焼ガスの熱によりバイオマスが熱分解され、バイオマスから生成された生成ガスは上部のガス排出口3から取り出される。   From the lower part of the pyrolysis furnace 1, air and water vapor fed by the blowers 7 and 8 as gasification agents are mixed in the humidifier 6 and then supplied into the furnace, and the air-fuel mixture passes through the pyrolysis furnace 1 from the lower part. It rises to the oxidation region, the reduction region, and the thermal decomposition region. In the oxidation region, fixed carbon, liquid tar, and unpyrolyzed biomass are partially oxidized and burned by the gas mixture, generating heat necessary for gasification reaction, pyrolysis, and drying. To rise. In the reduction region, the biomass is thermally decomposed by the heat of the combustion gas, and the product gas generated from the biomass is taken out from the upper gas discharge port 3.

熱分解炉1の上部から供給され該熱分解炉1内で充填移動層を形成するバイオマスは、生成したガスの熱により乾燥されて乾燥領域を該充填移動層の上部に形成する。この乾燥領域から下降したバイオマスは熱分解領域で熱分解され、CH、CO、H等の可燃ガスと、CO、HO、ガス状タール等の生成ガスと、固定炭素を生じる。可燃ガスとCO、HO、ガス状タール等の生成ガスは充填移動層内を上昇し、固定炭素は下降する。熱分解領域から下降した固定炭素、液状タール、未熱分解バイオマスは還元領域でガス化剤としての水蒸気やCOとガス化反応してCO、Hを生成し、生成されたCO、Hは充填移動層内を上昇する。還元領域の下方に形成されている酸化領域では、還元領域から下降した残存する固定炭素、液状タール、未熱分解バイオマスが空気により部分酸化・燃焼され、ガス化反応、熱分解、乾燥に必要な熱を発生し、燃焼ガスは熱を伴い充填移動層内を上昇し熱分解領域でのバイオマスの熱分解のための熱を供給する。充填移動層の下部からは燃焼灰が外部へ排出される。 Biomass that is supplied from the top of the pyrolysis furnace 1 and forms a packed moving bed in the pyrolysis furnace 1 is dried by the heat of the generated gas to form a dry region on the top of the packed moving bed. Biomass descending from the drying region is pyrolyzed in the pyrolysis region, and combustible gases such as CH 4 , CO, and H 2 , product gases such as CO 2 , H 2 O, and gaseous tar, and fixed carbon are generated. Combustible gas and produced gas such as CO 2 , H 2 O, and gaseous tar rise in the packed moving bed, and fixed carbon falls. Fixed carbon, liquid tar, and unpyrolyzed biomass descending from the pyrolysis region gasify and react with water vapor or CO 2 as a gasifying agent in the reduction region to produce CO and H 2, and the generated CO and H 2 Rises in the packed moving bed. In the oxidation region formed below the reduction region, the remaining fixed carbon, liquid tar, and unpyrolyzed biomass that have descended from the reduction region are partially oxidized and burned by air, which is necessary for gasification, thermal decomposition, and drying. Heat is generated, and the combustion gas rises in the packed moving bed with heat and supplies heat for pyrolysis of biomass in the pyrolysis region. Combustion ash is discharged to the outside from the lower part of the packed moving bed.

<乾燥領域の層厚の調整>
バイオマス熱分解処理量(単位時間当りの量)はガス化剤の供給量で規定され、所定の処理量が設定される。これに対応して充填移動層の高さが設定されると、これに見合った乾燥領域の高さが設定され、そして乾燥領域の層厚の上下限範囲(標準層厚の範囲)が設定される。
<Adjustment of layer thickness in dry area>
The biomass pyrolysis treatment amount (amount per unit time) is defined by the supply amount of the gasifying agent, and a predetermined treatment amount is set. Correspondingly, when the height of the filling moving layer is set, the height of the drying area corresponding to this is set, and the upper and lower limit range (standard layer thickness range) of the drying area is set. The

熱分解炉の炉壁には、上下方向に温度センサが分布配置されており、高さ方向での充填移動層の温度分布が得られる。また、層高センサから充填移動層上面の位置(層高)が得られる。その温度分布と層高から、既述した80〜100℃の範囲が乾燥領域として認識される。かくして、乾燥領域の層厚を検出する。この検出層厚を上記標準層厚の範囲と比較し、検出層厚が標準層厚範囲内となるように、乾燥領域層厚調整装置としてのバイオマス供給量調整装置そしてガス化剤供給量調整装置を調整操作する。すなわち、乾燥領域の層厚を、熱分解領域におけるバイオマスの棚吊りの発生を抑制するために十分な圧力を下方に与えるために必要な標準層厚の下限以上とするとともに、乾燥領域においてバイオマスを乾燥させ、かつ、熱分解領域で生成したタールの大部分を通過させるように上限以下に調整する。乾燥領域の層厚が上記下限より小さいと、バイオマスを熱分解領域から還元領域へ下降させる圧力が不足し、バイオマスが熱分解領域に滞留し熱分解途中のバイオマスやバイオマスの熱分解残渣が炉壁に融着し棚吊りが生じて熱分解炉の運転に問題が生じるからである。   Temperature sensors are distributed in the vertical direction on the furnace wall of the pyrolysis furnace, and the temperature distribution of the packed moving bed in the height direction can be obtained. Further, the position (layer height) of the upper surface of the filling moving layer is obtained from the layer height sensor. From the temperature distribution and the layer height, the aforementioned range of 80 to 100 ° C. is recognized as the dry region. Thus, the layer thickness of the dry region is detected. The detection layer thickness is compared with the above standard layer thickness range, and the biomass supply amount adjustment device and the gasifying agent supply amount adjustment device as the dry region layer thickness adjustment device so that the detection layer thickness is within the standard layer thickness range. Adjust the operation. That is, the layer thickness of the drying region is set to be equal to or more than the lower limit of the standard layer thickness necessary for applying downward pressure sufficient to suppress the occurrence of biomass shelving in the pyrolysis region, and the biomass in the drying region Dry and adjust below the upper limit to pass most of the tar produced in the pyrolysis zone. If the layer thickness of the drying zone is smaller than the above lower limit, the pressure for lowering the biomass from the pyrolysis zone to the reduction zone is insufficient, and the biomass stays in the pyrolysis zone and the pyrolysis residue of biomass and biomass during the pyrolysis remains in the furnace wall. This is because a problem arises in the operation of the pyrolysis furnace due to the occurrence of the shelf hanging.

かかる調整において、乾燥領域の検出層厚が標準層厚範囲よりも大きかったり、あるいは、乾燥領域の上面高さ、すなわち充填移動層の高さが高すぎたりする場合には、バイオマス供給調整装置を操作してバイオマス供給量を減じ、これで十分でないときには、ガス化剤供給量調整装置をも操作してガス化剤供給量を増加させて乾燥領域の層厚を上限以下とする。   In such adjustment, if the detection layer thickness in the dry region is larger than the standard layer thickness range, or the upper surface height of the dry region, that is, the height of the packed moving layer is too high, the biomass supply adjustment device is When the biomass supply amount is reduced by operation, and this is not sufficient, the gasification agent supply amount adjusting device is also operated to increase the supply amount of the gasification agent so that the layer thickness of the dry region is less than the upper limit.

このように、上記バイオマス供給量調整装置により、バイオマス供給量を調整し充填移動層の層高を調整するか、又は乾燥領域層厚を調整するが、バイオマスの熱分解炉の運転立上げ時には、予め定めた充填移動層の層高となるようにバイオマスを供給し充填移動層を形成し、立上げ運転が終了し定常運転に移行した後は、予め定めた充填移動層の層高を維持し、乾燥領域層厚を好ましい層厚とするようにバイオマス供給量を調整する。   Thus, by the biomass supply amount adjusting device, the biomass supply amount is adjusted and the bed height of the packed moving bed is adjusted, or the dry region layer thickness is adjusted, but when the operation of the biomass pyrolysis furnace is started, Biomass is supplied to form a packed moving bed so as to have a predetermined packed moving bed height, and after the start-up operation ends and the operation shifts to a steady operation, the predetermined packed moving bed height is maintained. The biomass supply amount is adjusted so that the dry region layer thickness is a preferable layer thickness.

また、ガス化剤供給量調整装置によっては、ガス化剤供給量を増加させて、熱分解領域、還元領域、酸化領域の層厚を増加させることで、その結果、乾燥領域層厚を低減し好ましい層厚とするように調整する。   In addition, depending on the gasification agent supply amount adjusting device, the gasification agent supply amount is increased to increase the layer thickness of the pyrolysis region, the reduction region, and the oxidation region, thereby reducing the dry region layer thickness. It adjusts so that it may become a preferable layer thickness.

かくして、熱分解領域で生成し乾燥領域に上昇したガス状又はミスト状タールの大部分は、乾燥領域で凝縮して液状タールになったり又は凝集され大粒径液状タールになることはなく、そのため捕捉されて熱分解領域に戻されることがなく、ガス状又はミスト状のまま乾燥領域を通過し、熱分解炉から排出される。ガス化剤供給量を増加させると、乾燥領域層厚を低減させ捕捉されるタール量を低減させ、タール収率が向上するが、過剰にガス化剤供給量を増加させると、炉内ガス上昇速度の増加により充填移動層を構成するバイオマス等の下方への均一な移動を妨げ、やがて炉内ガスの偏流や棚つりが生じるので、棚つりが生じるガス流量以下の流量に調整する。   Thus, most of the gaseous or mist tar generated in the pyrolysis zone and rising to the dry zone does not condense into a liquid tar or agglomerate into a large particle size liquid tar in the dry zone. Instead of being captured and returned to the pyrolysis zone, it passes through the drying zone in a gaseous or mist form and is discharged from the pyrolysis furnace. Increasing the gasification agent supply amount decreases the dry area layer thickness and reduces the amount of trapped tar and improves the tar yield. However, if the gasification agent supply amount is increased excessively, the gas in the furnace rises. By increasing the speed, the downward movement of biomass and the like constituting the packed moving bed is hindered, and the drift of the in-furnace gas and the shelves are eventually generated.

乾燥領域の温度に関しては、バイオマス供給量調整装置によりバイオマス供給量を調整すること及び/又はガス化剤供給量調整装置によりガス化剤供給量を調整することにより、該乾燥領域の温度を80℃以上100℃以下、さらに好ましくは80℃以上90℃以下に維持する。このように乾燥領域の温度を維持することにより、高沸点で粘度の高い高分子量タールは凝縮され、常温で投入され充填層上部を覆うバイオマスがこの凝縮した高分子量タールのフィルターとなり、高分子量タールが捕捉されるため、ガス排出口から排出されるタールにこの粘度の高いタールが含まれる比率は少なくなる。そのため得られたタールは低粘度である。これにより粘度の高いタールによるトラブルを回避できる。また、充填移動層の高さを低くし乾燥領域の層厚を熱分解領域で生成したタールの大部分を通過させるように調整して、タールを高い収率で得るようにする際に、該乾燥領域の温度を上記の範囲に維持することにより、得られるタールを低粘度のタールとし、低粘度のタールを高い収率で得ることができる。   Regarding the temperature of the drying region, the temperature of the drying region is set to 80 ° C. by adjusting the biomass supply amount with the biomass supply amount adjusting device and / or adjusting the gasifying agent supply amount with the gasifying agent supply amount adjusting device. The temperature is maintained at 100 ° C or lower, more preferably 80 ° C or higher and 90 ° C or lower. By maintaining the temperature in the drying region in this way, the high molecular weight tar having a high boiling point and high viscosity is condensed, and the biomass charged at room temperature and covering the top of the packed bed serves as a filter for the condensed high molecular weight tar. Is trapped, so that the ratio of the tar having a high viscosity to the tar discharged from the gas discharge port is reduced. Therefore, the tar obtained has a low viscosity. This avoids troubles caused by high viscosity tar. Further, when the height of the packed moving bed is lowered and the layer thickness of the drying region is adjusted so as to pass most of the tar generated in the pyrolysis region, the tar is obtained in a high yield. By maintaining the temperature of the drying region within the above range, the tar obtained can be made into a low-viscosity tar and a low-viscosity tar can be obtained in a high yield.

このようにして、本実施形態の竪型の熱分解炉で得られるタールの動粘度は、約100 mm/s(50℃)であり、気流層反応器で得られるタールの500〜1000mm/s(50℃)と比較し1/5以下の値となって低粘度であるため取り扱いやすい。 In this way, the kinematic viscosity of the tar obtained in the vertical pyrolysis furnace of the present embodiment is about 100 mm 2 / s (50 ℃ ), the tar obtained in the stream bed reactor 500 to 1000 mm 2 Compared with / s (50 ° C.), the value is 1/5 or less, and it is easy to handle because of its low viscosity.

本実施形態では、ガス化剤供給量調整装置は、熱分解炉内の内容物の不存在時にガス化剤が熱分解炉内を1000℃で上昇するとしたときの空塔ガス線速度を40〜60cm/sの範囲に設定することがより好ましい。この範囲の下限より低いと乾燥領域の層厚をタールの大部分を通過させるように小さくした際に、層高が低くなりすぎて標準層厚の下限以下となり棚つりが生じることがある。また、この範囲の上限より高いと充填移動層を構成するバイオマス等の下方への均一な移動を妨げ、やがて炉内ガスの偏流や棚つりが生じる。   In the present embodiment, the gasification agent supply amount adjusting device sets the superficial gas linear velocity to 40 to 40 when the gasification agent rises at 1000 ° C. in the pyrolysis furnace when the contents in the pyrolysis furnace are absent. More preferably, it is set in the range of 60 cm / s. If it is lower than the lower limit of this range, when the layer thickness of the dry region is reduced so as to pass most of the tar, the layer height becomes too low and becomes below the lower limit of the standard layer thickness. Moreover, if it is higher than the upper limit of this range, the downward movement of biomass and the like constituting the packed moving bed will be prevented, and in-furnace gas drift and shelves will eventually occur.

<生成ガスの処理>
このようにして、熱分解炉1で生成されガス排出口3から取り出された生成ガスは、冷却器4にもたらされ、冷却によってタールと水分が凝集されて気液分離される。液状分は比重分離器5へ送られ、残った生成ガス分は可燃ガスとして冷却器4から送り出され燃料等の使用に供される。一方、液状分は比重分離器5で比重差によって軽質タールと水と、重質タールに分離された後にそれぞれ取り出される。重質タール(非水溶性タール)はC重油の代替燃料として利用可能である。
<Processing of generated gas>
In this way, the product gas produced in the pyrolysis furnace 1 and taken out from the gas outlet 3 is brought to the cooler 4 where the tar and moisture are aggregated by cooling and separated into gas and liquid. The liquid component is sent to the specific gravity separator 5, and the remaining product gas component is sent out from the cooler 4 as combustible gas and used for fuel and the like. On the other hand, the liquid component is taken out after being separated into light tar, water, and heavy tar by the specific gravity separator 5 by the specific gravity difference. Heavy tar (water-insoluble tar) can be used as an alternative fuel for C heavy oil.

以下、本実施形態装置を用いた実施例を比較例と共に示す。   Hereinafter, examples using the apparatus of the present embodiment will be shown together with comparative examples.

各実施例では、竪型の熱分解炉内の充填移動層の高さを、この熱分解炉を用いて行う通常のガス化操業の際の充填移動層の高さの60%程度となるようにバイオマス供給量を調整した。比較例に示されるような通常のガス化操業の際の充填移動層の高さが3.2mであるのに対して実施例1〜4ではその60%となる1.9mとし、乾燥領域層厚も減じた状態で、バイオマス供給量、ガス化剤供給量そして空塔ガス線速度を種々変えて実施した。その結果は、表1に示す通りの高いタール収量そしてタール収率を得た。   In each embodiment, the height of the packed moving bed in the vertical pyrolysis furnace is set to be about 60% of the height of the packed moving bed in the normal gasification operation performed using this pyrolysis furnace. The biomass supply amount was adjusted. While the height of the packed moving bed at the time of normal gasification operation as shown in the comparative example is 3.2 m, in Examples 1 to 4, the height is 1.9 m, which is 60%, and the dry region layer While the thickness was reduced, the biomass supply amount, the gasifying agent supply amount, and the superficial gas linear velocity were variously changed. As a result, high tar yield and tar yield as shown in Table 1 were obtained.

Figure 0005656021
Figure 0005656021

<比較例>
竪型熱分解炉(炉内径300mm)において、ガス化操業を行う際の充填移動層の層高と同じ3.2mとし、乾燥領域の層厚を2.2mとした。乾燥領域でタールの大部分が捕捉され、タール収率は4.2wt%であった。
<Comparative example>
In a vertical pyrolysis furnace (furnace inner diameter 300 mm), the height of the packed moving bed at the time of gasification operation was set to 3.2 m, and the layer thickness of the dry region was set to 2.2 m. Most of the tar was trapped in the dry zone and the tar yield was 4.2 wt%.

<実施例1>
充填移動層の層高を比較例の60%にまで低下させ、乾燥領域の層厚を比較例の40%程度である0.9mとした。バイオマスの供給量そしてガス化剤供給量を比較例の場合と同じとした。乾燥領域の層厚を小さくすることにより、タールの大部分を通過させ、タール収率を7.7wt%と比較例の1.8倍に増加することが確認された。
<Example 1>
The layer height of the packed moving layer was reduced to 60% of the comparative example, and the layer thickness of the dry region was set to 0.9 m, which is about 40% of the comparative example. The biomass supply amount and the gasifying agent supply amount were the same as in the comparative example. It was confirmed that by reducing the layer thickness in the dry region, most of the tar was allowed to pass and the tar yield was increased to 7.7 wt%, 1.8 times that of the comparative example.

<実施例2>
実施例1に対して、バイオマス供給量、ガス化剤供給量をそれぞれ1.4倍に増加して、タール収率を13.7wt%と比較例の3.3倍に増加させることができた。
<Example 2>
Compared to Example 1, the biomass supply amount and the gasification agent supply amount were each increased by 1.4 times, and the tar yield was 13.7 wt%, which was 3.3 times that of the comparative example. .

<実施例3>
実施例1に対して、バイオマス供給量を1.9倍、ガス化剤供給量を1.8倍に増加して、タール収率を18.2wt%と比較例の4.3倍に増加させることができた。
<Example 3>
Compared to Example 1, the biomass supply amount is increased by 1.9 times, the gasifying agent supply amount is increased by 1.8 times, and the tar yield is increased by 18.2% by weight to 4.3 times that of the comparative example. I was able to.

<実施例4>
実施例1に対して、バイオマス供給量を1.9倍、ガス化剤供給量を2倍に増加して、タール収率を20.1wt%と比較例の4.8倍に増加させることができた。空塔ガス線速度が60cm/sを上回るガス化剤供給量としたときに、棚吊りが生じた。
<Example 4>
Compared to Example 1, the biomass supply amount is increased 1.9 times, the gasifying agent supply amount is increased twice, and the tar yield is increased to 20.1 wt%, which is 4.8 times that of the comparative example. did it. Shelf hanging occurred when the gas agent feed rate was higher than 60 cm / s.

1 熱分解炉
2 バイオマス供給量調整装置(バイオマス供給装置)
7 ガス化剤供給量調整装置(空気ブロワ)
8 ガス化剤供給量調整装置(水蒸気ブロワ)
1 Pyrolysis furnace 2 Biomass supply amount adjustment device (biomass supply device)
7 Gasification agent supply amount adjustment device (air blower)
8 Gasification agent supply amount adjustment device (steam blower)

Claims (5)

竪型の熱分解炉の上部からバイオマスを供給してバイオマスの充填移動層を該熱分解炉内に形成し、該熱分解炉の下部からガス化剤を供給し、充填移動層の降下するバイオマスを、上昇するガス化剤と向流接触させ熱分解させて生成ガスとタールを得る熱分解炉を備えるバイオマス熱分解装置において、
充填移動層の上部から下部に向って順に形成される、供給されたバイオマスを乾燥する乾燥領域、バイオマスを熱分解してガスとタールを生成する熱分解領域、熱分解により発生した固定炭素をガス化する還元領域そして未燃の固定炭素及びバイオマスを部分酸化してガス化反応に必要な熱を発生する酸化領域のうち、乾燥領域の層厚を調整する乾燥領域層厚調整手段を有し、該乾燥領域層厚調整手段は、乾燥領域の層厚を、熱分解領域におけるバイオマスの棚吊りの発生を抑制するために十分な圧力を下方の層に与えるために必要な乾燥領域の層厚の下限以上であって、乾燥領域においてバイオマスを乾燥させるとともに、熱分解領域で生成したガス状又はミスト状のタールが凝縮又は凝集して捕捉されることなく、タールをガス状又はミスト状のまま乾燥領域を通過させるように乾燥領域の層厚の上限以下に調整するように設定されていることを特徴とするバイオマスの熱分解装置。
Biomass is supplied from the upper part of the vertical pyrolysis furnace to form a packed moving bed of biomass in the pyrolysis furnace, and is supplied with a gasifying agent from the lower part of the pyrolysis furnace, and the biomass that falls in the packed moving bed In a biomass pyrolysis apparatus equipped with a pyrolysis furnace in which a product gas and tar are obtained by being pyrolyzed by causing countercurrent contact with a rising gasifying agent,
Formed from the top to the bottom of the packed moving bed in order, the drying area for drying the supplied biomass, the pyrolysis area for pyrolyzing the biomass to produce gas and tar, and the fixed carbon generated by pyrolysis as gas Among the oxidation region that generates the heat necessary for the gasification reaction by partially oxidizing the reduced region and the unburned fixed carbon and biomass, the dry region layer thickness adjusting means for adjusting the layer thickness of the dry region, The dry region layer thickness adjusting means adjusts the layer thickness of the dry region to the layer thickness of the dry region necessary for applying sufficient pressure to the lower layer to suppress the occurrence of biomass shelving in the pyrolysis region. a lower limit above, the dried biomass in the drying zone, without resulting gaseous or mist-like tar is captured by condensation or aggregate in the pyrolysis area, gaseous or Mi tar Pyrolyzer biomass, characterized in that is configured to adjust the following preparative shaped leave the layer thickness of the upper limit of the drying zone drying area to pass.
乾燥領域層厚調整手段は、バイオマス供給量調整装置とガス化剤供給量調整装置を有していることとする請求項1に記載のバイオマスの熱分解装置。   The biomass pyrolysis apparatus according to claim 1, wherein the dry region layer thickness adjusting means includes a biomass supply amount adjusting device and a gasifying agent supply amount adjusting device. バイオマス供給量調整装置及び/又はガス化剤供給量調整装置は、乾燥領域の温度を80℃以上100℃以下に設定することとする請求項1または請求項2に記載のバイオマスの熱分解装置。 The biomass pyrolysis apparatus according to claim 1 or 2, wherein the biomass supply amount adjusting device and / or the gasifying agent supply amount adjusting device sets the temperature of the drying region to 80 ° C or more and 100 ° C or less. ガス化剤供給量調整装置は、熱分解炉内の内容物の不存在時にガス化剤が熱分解炉内を1000℃で上昇するとしたときの空塔ガス線速度を40〜60cm/sに設定することとする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のバイオマスの熱分解装置。   The gasification agent supply amount adjustment device sets the superficial gas linear velocity to 40-60 cm / s when the gasification agent rises in the pyrolysis furnace at 1000 ° C. when the contents in the pyrolysis furnace are absent. The biomass pyrolysis apparatus according to any one of claims 1 to 3. 竪型の熱分解炉の上部からバイオマスを供給してバイオマスの充填移動層を該熱分解炉内に形成し、該熱分解炉の下部からガス化剤を供給し、充填移動層の降下するバイオマスを、上昇するガス化剤と向流接触させ熱分解させて生成ガスとタールを得るバイオマス熱分解方法において、
充填移動層の上部から下部に向って順に、供給されたバイオマスを乾燥する乾燥領域、バイオマスを熱分解してガスとタールを生成する熱分解領域、熱分解により発生した固定炭素をガス化する還元領域そして未燃の固定炭素及びバイオマスを部分酸化してガス化反応に必要な熱を発生する酸化領域を形成し、乾燥領域の層厚を、熱分解領域におけるバイオマスの棚吊りの発生を抑制するために十分な圧力を下方の層に与えるために必要な乾燥領域の層厚の下限以上であって、乾燥領域においてバイオマスを乾燥させるとともに、熱分解領域で生成したガス状又はミスト状のタールが凝縮又は凝集して捕捉されることなく、タールをガス状又はミスト状のまま乾燥領域を通過させるように乾燥領域の層厚の上限以下に調整することを特徴とするバイオマスの熱分解方法。
Biomass is supplied from the upper part of the vertical pyrolysis furnace to form a packed moving bed of biomass in the pyrolysis furnace, and is supplied with a gasifying agent from the lower part of the pyrolysis furnace, and the biomass that falls in the packed moving bed In a biomass pyrolysis method in which a product gas and tar are obtained by countercurrent contact with a rising gasifying agent and pyrolyzing,
In order from the top to the bottom of the packed moving bed, the drying area for drying the supplied biomass, the pyrolysis area for pyrolyzing the biomass to produce gas and tar, and the reduction for gasifying the fixed carbon generated by pyrolysis The region and unburned fixed carbon and biomass are partially oxidized to form an oxidation region that generates the heat required for the gasification reaction, and the layer thickness of the drying region is reduced, and the occurrence of biomass shelving in the pyrolysis region is suppressed. a enough pressure over the lower limit of the layer thickness of the dried area necessary to provide the layer below in order, together with the drying of the biomass in the drying zone, the gaseous or mist tar produced in the pyrolysis region condensed or aggregated without being captured, tar to and adjusting the following layer thicknesses of the upper limit of the drying zone to pass gaseous or mist remains dry regions of Thermal decomposition method of biomass.
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