JP6899332B2 - 熱分解装置及び方法 - Google Patents
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Description
a.第1の端部及び第2の端部を有し、第1の端部から少なくとも部分的に第2の端部へ向かって延びる芯なし熱分解スクリューコンベヤからなる熱分解チャンバと、
b.熱分解チャンバの第1の端部に隣接する供給材料入口と、
c.熱分解チャンバの第2の端部に隣接するバイオ炭出口と、
d.熱分解チャンバと流体連通し、第1の端部に隣接して位置するガス出口とからなり、
供給材料入口が芯なしフィードスクリューコンベヤからなり、熱分解チャンバの第2の端部にガス出口がない熱分解装置に属する。
一実施形態において、熱分解チャンバと流体連通するすべてのガス出口が第1の端部に略隣接して位置する。
さらなる実施形態において、芯なし熱分解スクリューコンベヤは、第1の端部から、第2の端部へ向かう熱分解チャンバに沿った進路の少なくとも約半分まで延びる。
一実施形態において、芯なし熱分解スクリューコンベヤは、芯なし熱分解スクリューコンベヤの中心を形成するアパーチャ又はボアを有し、このアパーチャ又はボアには構造もしくはデバイスが実質的に何もない。すなわち、芯なし熱分解スクリューコンベヤのアパーチャ又はボアは空であり、かつ/又は芯なし熱分解スクリューコンベヤのフライトにより画定される空隙として説明することができる。
一実施形態において、バイオ炭出口は芯なしバイオ炭スクリューコンベヤを備える。
別の実施形態において、熱分解装置はバイオ炭弁をさらに備える。
さらなる実施形態において、熱分解装置は、供給材料入口と連通するバイオマスフィードホッパをさらに備える。
一実施形態において、熱分解チャンバは、輸送シュート及びガス出口が開口している膨張チャンバを備える。
a.
i.第1の端部及び第2の端部を有し、第1の端部から少なくとも部分的に第2の端部へ向かって延びる芯なし熱分解スクリューコンベヤからなる熱分解チャンバと、
ii.熱分解チャンバの第1の端部に隣接する供給材料入口と、
iii.熱分解チャンバの第2の端部に隣接するバイオ炭出口と、
iv.熱分解チャンバと流体連通し、第1の端部に隣接して位置するガス出口とからなり、供給材料入口が芯なしフィードスクリューコンベヤからなり、熱分解チャンバの第
2の端部に実質的にガス出口がない熱分解装置を設ける工程と、
b.バイオマスを供給材料入口から熱分解チャンバの第1の端部へ導入する工程と、
c.バイオマスを熱分解チャンバの第1の端部から熱分解チャンバの第2の端部へ動かして、バイオマスを熱分解し、合成ガス及びバイオ炭を生成する工程と、
d.バイオ炭を、熱分解チャンバからバイオ炭出口を通して除去する工程と、
e.合成ガスを概ね第2の端部から第1の端部へ向かう方向に動かして、ガス出口を通して除去する工程とを含むことによりバイオマスを処理する、バイオマスを処理する方法に属する。
一実施形態において、方法は、バイオ炭出口の吐出口にバイオ炭プラグを形成する工程をさらに含む。
ある実施形態において、熱分解を約400℃〜約700℃の温度で実施することができる。
本発明の理解を助け、当業者が本発明を実用化できるようにするために、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について例としてのみ説明する。
ングと呼ぶことのできる回転螺旋スクリューブレードを使用して、粒状材料又は液体材料を経路に沿って動かす機構を指す。螺旋コイルは一端で駆動され、他端は自由であり、従来のスクリューコンベヤの中心軸がない。本明細書で適用される用語は、材料を熱分解チャンバの「芯なし熱分解スクリューコンベヤ」に通し、材料を前記チャンバの「芯なしフィードスクリューコンベヤ」に導入し、熱分解された材料を前記チャンバの「芯なしバイオ炭スクリューコンベヤ」から受け入れ、除去するために芯なしスクリューコンベヤを使用するという文脈において使用される。
図1を参照すると、熱分解装置が示される。熱分解装置100は、第1の端部111及び第2の端部112を有する熱分解チャンバ110からなる。供給材料入口120が第1の端部111に概ね隣接して位置し、バイオ炭出口130が第2の端部112に概ね隣接して位置する。ガス出口140が、熱分解チャンバ110の中空内部と流体連通し、供給材料入口120に略隣接して、したがって第1の端部111に隣接して位置する。
スは周囲温度から乾燥温度まで、最終的に熱分解温度まで加熱される。したがって、この熱交換により、バイオマスの水分が除去される。転動効果により生成される高密度バイオマス床は、合成ガスから油、タール、及び粒子を濾過することに関して重要な利点をさらにもたらす。一実施形態において、芯なし熱分解スクリューコンベヤ114は高密度に充填されたバイオマスを形成する。
高密度に充填されたバイオマスに通されて、ガス出口140を通って出る。これにより、合成ガスから粒子状物質が実質的になくなる。この高密度に充填されたバイオマスは、合成ガスから特定の物質を効果的に濾過する。
鋼、及び他の適切な材料から作ることができる。芯なし熱分解スクリューコンベヤ114が回転する速度を制御して、バイオマスの性質及び含水量に応じて変化し得る最適な速度でバイオマスを通すことができるため、バイオマスは、熱分解チャンバ110における余分な追加時間なしで完全に熱分解される。
は材料を設けて、通されるバイオマスの把持力を高めることにより、バイオマスプラグ124の形成及びバイオマスプラグ124の密度の維持を助ける。さらなる実施形態において、供給材料入口120を長くすることにより、又は芯なしフィードスクリューコンベヤ122の端部が熱分解チャンバ110への入口からより長い距離を有するようにすることにより、バイオマスプラグ124をより深くなるように調節して、プラグの形成及び「自己保持」の能力を高めることができる。一実施形態において、バイオマスプラグ124は供給材料入口120に形成される。別の実施形態において、バイオマスプラグ124は熱分解チャンバ110に隣接する供給材料入口120に形成される。一実施形態において、バイオマスプラグ124は、熱分解チャンバ110と供給材料入口120とが流体連通することを実質的に防ぐ。
温度範囲を維持する。熱分解チャンバ110に注入されるガスは、燃焼を開始可能な任意のガスであってよい。適切なガスとして、酸素又は大気などの酸素を含むガスが挙げられる。したがって、バイオマスの燃焼は、熱分解チャンバ110の第1の端部111から第2の端部112へ動くときに行われ、これにより第1の端部111と第2の端部112との間に温度勾配が形成される。熱分解チャンバ110は断熱されて、熱分解中に発生する熱の損失を防ぐ。
解チャンバ110の長さの3分の1以内に位置する。さらなる実施形態において、バイオ炭出口130は、熱分解チャンバ110の第2の端部112から熱分解チャンバ110の長さの4分の1以内に位置する。芯なしバイオ炭スクリューコンベヤ132は、ボア131の長さに沿って位置し、バイオ炭出口130に対して独立して回転可能である。芯なしバイオ炭スクリューコンベヤ132の回転運動により、バイオ炭出口130の吐出口を通して、バイオ炭を熱分解チャンバ110から除去する。好適な一実施形態において、熱分解チャンバ110から最も遠い芯なしバイオ炭スクリューコンベヤ132の端部と、バイオ炭出口130の吐出口との間に間隔がある。これにより、芯なしバイオ炭スクリューコンベヤ132の端部とバイオ炭出口130の吐出口との間の空間にバイオ炭プラグ133を形成することを促す。供給材料入口120についてなされた説明はすべて、バイオ炭出口130に準用され、これにはバイオ炭プラグ133を形成する手法、及びバイオ炭出口130の吐出口に隣接する領域における高摩擦面の任意の使用が含まれる。前述したように、他のコンベヤについて、芯なしバイオ炭スクリューコンベヤ132の回転速度を変化させてもよい。芯なしバイオ炭スクリューコンベヤ132の回転速度により、バイオ炭を熱分解チャンバ110から除去する速度が決まるため、この回転速度は芯なし熱分解スクリューコンベヤ114について設定された速度に基づいて自動で調節されることを当業者は理解するであろう。一実施形態において、バイオ炭プラグ133はバイオ炭出口130に形成される。別の実施形態において、バイオ炭プラグ133は、芯なしバイオ炭スクリューコンベヤ132の端部とバイオ炭出口130の吐出口との間の空間に形成される。一実施形態において、バイオ炭プラグ133は、バイオ炭出口130が外部雰囲気と流体連通することを防ぐ。
11から熱分解チャンバ110の長さの4分の1以内に位置する。一実施形態において、ガス出口140は、熱分解チャンバ110の第1の端部111に略隣接して位置する。一実施形態において、熱分解チャンバ110と流体連通するすべてのガス出口が、第1の端部に略隣接して位置する。
によって故障しないようにすることができる。熱分解装置100に圧力センサを設け、工程中にこれをモニタリングした。熱分解ゾーンとバイオマス入口との間に約10〜約50KPaの圧力降下があり、これは、高密度に充填されたバイオマスを通して合成ガスが濾過されたことを示すことがわかった。
えてもよい。自動窒素パージユニットを、熱分解チャンバ110と流体連通して配置してもよい。自動窒素パージユニットは、熱分解チャンバ110を窒素でパージして、制御されない燃焼が確実に酸素欠乏になるようにする。火を消すことのできるガスをパージユニットにおいて使用可能であることを当業者は理解するであろう。適切なガスとしては、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、又は二酸化炭素が挙げられる。
Claims (12)
- a.第1の端部及び第2の端部を有する熱分解チャンバであって、前記第1の端部から少なくとも部分的に前記第2の端部へ向けて延び、及びバイオマス床を形成する芯なし熱分解スクリューコンベヤを備える、熱分解チャンバと、
b.前記熱分解チャンバの前記第1の端部に隣接する供給材料入口と、
c.前記熱分解チャンバの前記第2の端部に隣接するバイオ炭出口と、
d.前記熱分解チャンバと流体連通し、前記第1の端部に隣接して位置するガス出口と、
e.前記第2の端部に隣接して設けられる少なくとも1つのガス注入口とからなり、
前記供給材料入口が芯なしフィードスクリューコンベヤを収容するボアと、前記芯なし熱分解スクリューコンベヤの端部と前記熱分解チャンバの間の間隔とを備え、前記熱分解チャンバの前記第2の端部にガス出口がなく、前記芯なし熱分解スクリューコンベヤは前記芯なし熱分解スクリューコンベヤの前記端部と前記熱分解チャンバの間の前記間隔にバイオマスプラグを形成し、
前記バイオ炭出口が、芯なしバイオ炭スクリューコンベヤを収容するボアをさらに備える、熱分解装置。 - 前記芯なしバイオ炭スクリューコンベヤの端部と前記バイオ炭出口の吐出口との間に間隔がある、請求項1に記載の熱分解装置。
- 前記熱分解装置が、前記バイオ炭出口と連通するバイオ炭弁をさらに備える、請求項1〜2のいずれか1項に記載の熱分解装置。
- a.
i.第1の端部及び第2の端部を有する熱分解チャンバであって、前記第1の端部から少なくとも部分的に前記第2の端部へ向けて延び、及びバイオマス床を形成する芯なし熱分解スクリューコンベヤを備え、前記熱分解チャンバの前記第2の端部にガス出口がない、熱分解チャンバと、
ii.前記熱分解チャンバの前記第1の端部に隣接する供給材料入口であって、前記供給材料入口が芯なしフィードスクリューコンベヤを収容するボアと、前記芯なし熱分解スクリューコンベヤの端部と前記熱分解チャンバの間の間隔とを備え、前記芯なし熱分解スクリューコンベヤは前記芯なし熱分解スクリューコンベヤの前記端部と前記熱分解チャンバの間の前記間隔にバイオマスプラグを形成する、供給材料入口と、
iii.前記熱分解チャンバの前記第2の端部に隣接するバイオ炭出口であって、芯なしバイオ炭スクリューコンベヤを収容するボアをさらに備える前記バイオ炭出口と、
iv.前記熱分解チャンバと流体連通し、前記第1の端部に略隣接して位置するガス出口と、
v.前記第2の端部に隣接して設けられる少なくとも1つのガス注入口とからなる、熱分解装置を設ける工程と、
b.バイオマスを前記供給材料入口から前記熱分解チャンバの前記第1の端部へ導入する工程と、
c.前記バイオマスを前記熱分解チャンバの前記第1の端部から前記熱分解チャンバの前記第2の端部へ動かして、前記バイオマスを熱分解し、合成ガス及びバイオ炭を生成する工程と、
d.前記バイオ炭を、前記熱分解チャンバから前記バイオ炭出口を通して除去する工程と、
e.前記合成ガスを概ね前記第2の端部から前記第1の端部へ向かう方向に動かして、前記ガス出口を通して除去する工程とを備えることにより前記バイオマスを処理する、バイオマスを処理する方法。 - 前記芯なしバイオ炭スクリューコンベヤの端部と前記バイオ炭出口の吐出口との間に間隔がある、請求項4に記載の熱分解装置又は方法。
- 温度勾配が前記熱分解チャンバ内に形成される、請求項4又は5に記載の方法。
- 前記熱分解装置が、前記バイオ炭出口と連通するバイオ炭弁をさらに備える、請求項4〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのガス注入口は酸素又は大気から選択されるガスを注入する、請求項4〜7のいずれか一項に記載の方法。
- バイオ炭プラグが前記バイオ炭出口に形成される、請求項4〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 高密度に充填されたバイオマスが前記熱分解チャンバ内に形成される、請求項4〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 合成ガスが前記高密度に充填されたバイオマスにより濾過される、請求項10に記載の方法。
- バイオマスを連続処理する方法である、請求項4〜11のいずれか1項に記載の方法。
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