KR20120004437A

KR20120004437A - 바이오매스탄의 제조방법 및 이것에 사용되는 바이오매스탄의 제조장치

Info

Publication number: KR20120004437A
Application number: KR1020117023260A
Authority: KR
Inventors: 미노루 아사누마; 히데카즈 츠루타; 아키오 후지바야시; 케이지 토무라; 토시히코 이와사키; 노부오 타카수
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤; 제이에프이 엔지니어링 가부시키가이샤
Priority date: 2009-03-24
Filing date: 2010-03-23
Publication date: 2012-01-12
Also published as: KR101319737B1; JP5810122B2; CN102388119B; JP2013129849A; JP5647286B2; JP2013129850A; JP2013177593A; MY155415A; JP5653640B2; JP5529995B2; WO2010110470A1; CN102388119A; JP2010248061A

Abstract

바이오매스탄의 제조방법은 바이오매스를 탄화하고, 바이오매스탄과, 타르를 함유하는 배출가스를 생성하고, 상기 배출된 가스 중의 타르의 적어도 일부를 상기 바이오매스 및/또는 상기 바이오매스탄에 접촉시켜, 타르가 부착되어 탄화물로서 석출된 바이오매스탄을 제조하는 것으로 이루어진다.

Description

바이오매스탄의 제조방법 및 이것에 사용되는 바이오매스탄의 제조장치{METHOD FOR PRODUCING BIOMASS CHARCOAL AND DEVICE FOR PRODUCING BIOMASS CHARCOAL TO BE USED THEREFOR}

본 발명은 바이오매스를 탄화하여 바이오매스탄(biomass charcoal)을 제조하는 방법 및 이것에 사용되는 바이오매스탄의 제조장치에 관한 것이다.

지구 온난화 방지의 관점으로부터 이산화탄소의 배출량 삭감이 긴급한 과제이다. 이산화탄소 배출량 삭감의 방법으로서, 이하의 기술개발이 행하여지고 있다.

·인풋(input)의 탄소량을 삭감한다.

·아웃풋(output)의 이산화탄소를 회수한다.

·종래의 석탄·석유 등을 카본 프리(carbon free)의 탄소원(炭素源)으로 대체한다.

카본 프리의 탄소원으로서는, 바이오매스가 알려져 있다. 바이오매스로서는, 건축 가옥의 해체로 발생하는 목재 폐기물, 제재소 발생의 목질계(木質系) 폐기물, 삼림(森林) 등에서의 전정(剪定) 폐기물, 농업계 폐기물 등이 있다. 그 처리 이용방법으로서는, 매립, 방치, 소각, 연료 등이 주된 것이다. 또한, 연료 이용을 목적으로 한 바이오 연료 작물(作物)도 알려져 있다.

한편, 철강업에 있어서, 특히 제철 공정은 석탄을 환원재로 하여 철광석을 환원하는 프로세스이다. 또한, 제강 공정에서는, 정련에 필요한 열을 석탄 등으로 공급하고 있다. 따라서, 철강업에서는, 탄소원의 사용이 필수적이다. 한편, 바이오매스는 탄소, 산소, 수소로 구성되어 있지만, 바이오매스 자체는 고함수율(高含水率), 저폐열량(低廢熱量)(예를 들면, 수분 15mass%, 발열량 16.2MJ/kg-건조 기준)이며, 직접 철강 프로세스에서 사용되는 것은 효율면에서 유리하지는 않다. 그 때문에, 바이오매스를 건류(乾留)하여, 탈수, 탈탄산 등의 처리를 실시하여, 수분을 제거, 발열량을 높여 철강 프로세스에서 사용하는 방법이 있다. 건류에 의해 탈수, 탈가스(탈탄산, 탈메탄, 타르 발생 등)가 일어나, 바이오매스 중의 탄소분(炭素分)이 가스 및 타르분으로서 발생되기 때문에, 고체로서 잔류하는 탄소분(바이오매스탄)은 적다. 철강 프로세스에서 석탄 대체로서, 이러한 건류 후에 고체로서 잔류하는 탄소분을 바이오매스탄으로서 효율 좋게 이용하기 위해서는, 고수율로 바이오매스탄을 제조할 필요가 있다.

이러한 바이오매스를 열분해하여 가연성 가스나 탄화물(바이오매스탄)을 제조하여 재이용하는 기술도 알려져 있다.

특허문헌 1은 바이오매스를 가열 건류함으로써 얻어지는 탄화물에 대하여, 가열 시에 발생하는 휘발분을 순환 흡수시켜 고발열량 탄화물을 제조하는 방법을 개시하고 있다.

특허문헌 2는 유기물을 연소용 공기의 비공급하에서 열분해하여 무정형(無定形) 탄소를 생성하여, 열분해 도중의 유기물로부터 발생하는 가연성 가스와 기체상의 타르를 포함하는 미처리가스를, 대기압하에서 800∼1000℃의 온도로 무정형 탄소에 유통시켜, 타르를 거의 완전하게 열분해하여 타르가 제거된 처리가스를 얻는 유기물의 처리방법을 개시하고 있다.

특허문헌 3은 수형로(竪型爐)에 투입된 폐기물을 가스 취입(吹入) 노즐에 의해 취입된 가열가스의 접촉으로 열분해시켜, 노(爐)내에서 탄화물과 열분해 가스로 분리시키도록 한 폐기물의 열분해 처리장치를 개시하고 있다.

특허문헌 4는 상자모양 노(爐)의 노체(爐體) 중에 목탄의 원료를 충전하여, 가열하고 건조, 건류, 탄화하여, 목탄을 제조하는 목탄 제조장치를 개시하고 있다.

특허문헌 5는 원료의 장입구(裝入口)와 탄의 배출구를 갖는 상자형상의 노 본체와 그 본체 내에 설치된 횡단면이 사각형의 탄화실과, 그 탄화실 내의 목질재가 가열되어 발생하는 가연가스를 그 상부공간에서 연소시키는 연소실과, 그 연소실 내에 공기를 취입하는 우구(羽口)와, 그 우구로부터의 공기 취입량을 조절하는 수단과, 상기 탄화실의 측면 또는 저면에 설치된 전열벽(傳熱壁)을 갖는 탄화로(炭化爐)를 개시하고 있다.

특허문헌 6은 로터리 킬른 또는 로터리 드라이어로 목재를 300∼1000℃, 산소 농도 10%이하로 가열하여, 가열에 의해 발생하는 가스를 상기 로터리 킬른 또는 상기 로터리 드라이어와 연결한 연소로(燃燒爐)에서 연소시키는 목재의 탄화방법을 개시하고 있습니다.

［특허문헌 1］일본특허공개 2003-213273호 공보 ［특허문헌 2］일본특허 제3781379호 공보 ［특허문헌 3］일본특허공개 2001－131557호 공보 ［특허문헌 4］일본특허공개 평03-122191호 공보 ［특허문헌 5］일본특허공개 2007－146016호 공보 ［특허문헌 6］일본특허공개 2002－241762호 공보

특허문헌 1에 기재한 방법으로 바이오매스탄을 제조하면, 바이오매스탄의 수율은 부착된 타르 등의 정도만큼 향상된다. 그러나, 액상(液狀) 휘발분을 흡수시키는 방법으로 얻어지는 탄화물의 표면은 점착성으로, 취급이 곤란한 것이라고 생각된다. 일반적으로, 바이오매스를 열분해하여 얻어지는 타르는 열분해하여 얻어지는 액체이지만, 바이오매스의 탄화물의 발열량이 약 30MJ/kg임에 대하여, 타르는 최대 약 10MJ/kg이며 중유(重油)의 절반 이하이다. 또한, 바이오매스를 열분해하여 탄화물이 얻어질 때에, 바이오매스 중의 산소분의 대부분은 타르분이나 휘발분으로서 바이오매스로부터 이탈되기 때문에, 탄화물 중의 산소 함유비율은 10mass% 미만임에 대하여, 타르 중의 산소 함유율은 20mass%를 넘어, 40mass% 가깝게 되는 경우도 있다. 산소분이 높고, 반응성이 높은 타르는 발화성도 높아, 안전상의 문제도 있다.

이상과 같이, 타르분은 탄화물과 비교하면, 산소 함유율이 높고, 발열량이 낮고, 고점성으로, 반응성이 높아 안정성이 낮기 때문에, 바이오매스탄에 부착시키는 것은 바이오매스탄의 품질을 저하시키게 된다.

특허문헌 2는 무정형 탄소와 가연성 가스를 생성함에 있어서, 타르를 수증기 개질(改質)에 의하지 않고 분해함으로써, 가연성 가스의 수량을 증대하는 것을 목적으로 하고 있다. 탄화물의 제조라는 관점에서는, 원료 중의 탄소분이 가스나 타르화됨으로써, 탄화물의 수율이 저하하게 된다. 특허문헌 2에 기재한 바와 같이 1000℃ 가까운 온도로 타르를 열분해하면, 대부분이 가스로 전화(轉化)되어, 타르로부터 얻어지는 탄화물의 수율은 겨우 수 mass%이다.

특허문헌 3은 수형로에서 바이오매스 등을 탄화하여 탄화물을 제조하고 있다. 통상, 노(爐) 하부로부터 무산소의 고온가스를 송풍하여 내용물을 가열함으로써 행하여지지만, 이 건류(乾留)에 의한 열분해에 의하여, 탄화물의 생성과 동시에 가스, 타르 등도 발생한다. 이러한 가스나 타르도 유효 이용되는 것은 가능하므로, 탄화물의 제조라는 관점에서는, 원료 중의 탄소분이 가스나 타르화됨으로써, 탄화물의 수율이 저하하게 된다.

특허문헌 4∼6에 기재한 종래 기술에 있어서는, 이하의 (a)∼(d)의 과제가 있다.

(a) 뱃치(batch) 방식 및 로터리 킬른 방식도 가열 온도, 분위기 조건 등을 제어하는 것만으로 바이오매스를 탄화하는 방법이다. 탄화된 바이오매스(바이오매스탄)의 수율은 뱃치 방식으로 약 25mass%, 로터리 킬른 방식으로 약 20mass%이며, 그 이상으로 바이오매스탄의 수율을 향상시키는 것은 어렵다.

(b) 발생하는 가스 및 타르를 연소시켜, 바이오매스의 건류의 열원으로 하면, 가스나 타르분은 바이오매스탄으로서 회수할 수 없다. 발생하는 타르는 적극적으로 바이오매스탄으로 변환되는 것이 바람직하다.

(c) 특허문헌 4, 5의 뱃치 방식에 있어서는, 연속 프로세스가 아니기 때문에, 탄화에 5시간 이상을 필요로 하여, 경제적이 아니다.

(d) 바이오매스 건류 생성물 중에는, 경질(硬質) 가스 이외에 목초 및 중질(中質) 탄화수소(타르) 성분도 발생하여, 타르 성분을 완전 연소하기 위해서는 공기비(空氣比), 온도 등의 관리가 필요하다. 또한, 연소 처리를 행하지 않고, 건류 생성물을 별도 이용하기 위해서는 타르 제거 등의 배기가스 처리가 필요하다.

본 발명의 목적은 이러한 종래 기술의 과제를 해결하고, 수형로를 이용하여 바이오매스를 탄화하여 바이오매스탄을 제조할 때에, 바이오매스탄의 수율을 향상시킬 수 있고, 또한 바이오매스탄의 품질의 저하가 적은 바이오매스탄의 제조방법 및 이것에 사용되는 바이오매스탄의 제조장치를 제공하는 데 있다.

(1) 바이오매스를 탄화시켜 바이오매스탄으로 하고,

상기 탄화 시에 발생하는 타르를 함유하는 배출가스를 배출하고,

상기 배출가스 중의 상기 타르의 적어도 일부를 상기 바이오매스 및/또는 상기 바이오매스탄에 접촉시키며,

상기 바이오매스 및/또는 상기 바이오매스탄에 접촉한 상기 타르의 적어도 일부를 탄화물로 전화(轉化)시키는 것으로 이루어지는 바이오매스탄의 제조방법.

(2) (1)에 기재한 바이오매스탄의 제조방법에 있어서,

수형로의 정부(頂部) 또는 측방 상부로부터 바이오매스를 투입하고,

상기 수형로의 저부(底部) 또는 상기 배출가스의 배출 위치보다 아래쪽인 측방 하부로부터 열풍을 취입하고,

상기 수형로내에서 상기 바이오매스를 탄화시켜 바이오매스탄으로 하고,

상기 탄화 시에 발생하는 타르를 함유하는 배출가스를 상기 수형로의 정부 또는 측방 상부로부터 배출하고,

상기 배출가스 중의 상기 타르의 적어도 일부를 상기 수형로에 취입하여 상기 바이오매스 및/또는 상기 바이오매스탄에 접촉시키며,

상기 바이오매스 및/또는 상기 바이오매스탄에 접촉한 상기 타르의 적어도 일부를 탄화물로 전화시키는 것으로 이루어지는, 바이오매스탄의 제조방법.

(3) 상기 배출가스 중의 상기 타르의 적어도 일부를 상기 열풍과 함께 상기 수형로에 취입하는 것으로 이루어지는, (2)에 기재한 바이오매스탄의 제조방법.

(4) 상기 수형로의 저부 또는 측방 하부로부터 냉각용 가스를 공급하는 것으로 이루어지는, (2) 또는 (3)에 기재한 바이오매스탄의 제조방법.

(5) 상기 냉각용 가스는 상기 배출가스를 순환시켜 사용하는 것인, (4)에 기재한 바이오매스탄의 제조방법.

(6) 상기 타르의 일부를 상기 냉각용 가스와 함께 노내에 공급함으로써 이루어지는, (4) 또는 (5)에 기재한 바이오매스탄의 제조방법.

(7) 상기 배출가스로부터 상기 타르를 분리하여, 분리된 상기 타르를 수형로에 취입하는 것으로 이루어지는, (2) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재한 바이오매스탄의 제조방법.

(8) 상기 배출가스를 공기비 1미만으로 연소시키고, 열풍으로서 수형로에 취입되는 것으로 이루어지는, (2) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재한 바이오매스탄의 제조방법.

(9) 상기 바이오매스탄의 탄화 온도는 300∼700℃인, (2) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재한 바이오매스탄의 제조방법.

(10) 상기 배출가스의 온도는 50∼300℃인, (2) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재의 바이오매스탄의 제조방법.

(11) 상기 열풍은 무산소 또는 저산소로서 온도가 400∼1200℃인, (2) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재한 바이오매스탄의 제조방법.

(12) 상기 바이오매스의 탄화가 수형로의 정부 또는 측방 상부로부터 바이오매스를 상기 수형로에 투입하여, 수형로의 저부 또는 측방 하부로부터 열풍을 취입함으로써 행하여지고,

상기 배출가스의 배출이 수형로의 정부 또는 측방 상부로부터 상기 탄화 시에 발생하는 타르를 함유하는 배출가스를 배출함으로써 행하여지고,

상기 타르의 적어도 일부의 접촉이 상기 탄화 시에 발생하는 배출가스 중의 타르의 적어도 일부를 상기 수형로에 취입함으로써 행하여지는,

(1)에 기재한 바이오매스탄의 제조방법.

(13) (1)에 기재한 바이오매스탄의 제조방법에 있어서,

바이오매스를 건류하여 건류 바이오매스로 하고,

상기 건류 바이오매스에, 상기 바이오매스의 건류에 의해 발생한 가스와 타르를 접촉시켜, 상기 가스 및 상기 타르 중의 탄소분을 상기 건류 바이오매스에 부착 석출시키는, 바이오매스탄의 제조방법.

(14) 상기 건류 바이오매스의 비표면적이 10m²/g이상인, (13)에 기재한 바이오매스탄의 제조방법.

(15) 바이오매스의 건류 온도가 450℃∼700℃이며, 가스와 타르 중의 탄소분을 건류 바이오매스에 부착 석출시킬 때의 온도가 450∼700℃인, (13)에 기재한 바이오 매스탄의 제조방법.

(16) 상기 건류가 로터리 킬른식 건류로(乾留爐)에서 행하여지는, (13)에 기재한 바이오매스탄의 제조방법.

(17) 상기 타르 중의 탄소분의 건류 바이오매스에의 부착 석출이 충전층 또는 이동층 방식 코오킹로에서 행하여지는, (13)에 기재한 바이오매스탄의 제조방법.

(18) 상기 바이오매스의 탄화가 바이오매스를 건류하여, 건류 바이오매스와 타르를 함유하는 배출가스를 생성하여, 상기 건류 바이오매스를 코오킹하는 것으로 이루어지며,

상기 타르의 적어도 일부의 접촉이 상기 건류 바이오매스에 상기 타르를 함유하는 배출가스를 접촉시켜, 상기 가스 및 상기 타르 중의 탄소분을 상기 건류 바이오매스에 부착 석출시키는 것으로 이루어지는, (1)에 기재한 바이오매스탄의 제조방법.

(19) 서로 접속된 2기(基)의 건류로를 갖는 2탑식의 충전 이동층 방식의 노를 사용하여 바이오매스를 건류하여 바이오매스탄을 제조하는 방법으로서,

한쪽의 건류로에서의 바이오매스의 건류에 의해 발생한 가스와 타르를 다른 쪽의 건류로내의 바이오매스에 접촉시켜,

상기 다른 쪽의 건류로내의 바이오매스의 건류 시에 상기 가스 및 상기 타르 중의 탄소분을 상기 다른 쪽의 건류로내의 바이오매스에 부착 석출시키는, (1)에 기재한 바이오매스탄의 제조방법.

(20) 건류로내에서의 바이오매스의 건류 온도를 400℃∼800℃로 하는, (19)에 기재한 바이오매스탄의 제조방법.

(21) 건류로내에서의 바이오매스의 체류 시간을 30분 이상으로 하는, (19)에 기재한 바이오매스탄의 제조방법.

(22) 상기 바이오매스의 탄화가 제1 건류로에서 바이오매스를 건류하여, 가스와 타르를 발생시키는 것으로 이루어지며,

상기 타르의 적어도 일부의 접촉이 제1 건류로에서 발생한 가스와 타르를 제2 건류로내의 바이오매스에 접촉시켜, 제2 건류로내의 바이오매스의 건류 시에 상기 가스 및 상기 타르를 제2 건류로내의 바이오매스에 부착 석출시키는 것으로 이루어지는, (1)에 기재한 바이오매스탄의 제조방법.

(23) 바이오매스를 탄화하여 바이오매스탄을 제조하는 수형로와,

상기 수형로의 정부 또는 측방 상부에 설치된 바이오매스의 투입구와,

상기 수형로의 정부 또는 측방 상부에 설치된 배출가스의 배출구와,

상기 수형로의 저부, 또는 상기 배출구보다 아래쪽인 측방 하부에 설치된 열풍의 취입구와,

상기 배출가스의 적어도 일부를 공기비 1미만으로 연소시키는 부분연소기를 갖는 바이오매스탄의 제조장치.

(24) 배출가스로부터 적어도 가스 성분과 타르를 분리하는 분리기를 더 갖는, (23)에 기재한 바이오매스탄의 제조장치.

본 발명에 의하면, 수형로를 이용하여, 바이오매스를 탄화하여 바이오매스탄을 효율적으로 제조할 수 있어, 바이오매스탄의 수율을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 제조되는 바이오매스탄의 품질도, 타르가 단지 부착된 바이오매스탄에 비하여 향상된다.

또한, 타르가 유효 이용되어, 타르 처리의 부담도 경감된다. 건류 생성물을 경질화 할 수 있어, 배기 가스 처리 공정도 경감할 수 있게 된다. 이에 의해, 바이오매스의 재이용이 촉진되어, CO₂ 배출량 삭감에 공헌할 수 있다.

도 1은 실시형태 1의 바이오매스탄의 제조장치의 일 실시형태를 나타내는 도면.
도 2는 실시형태 1의 바이오매스탄의 제조장치의 다른 일 실시형태를 나타내는 도면.
도 3은 실시형태 1의 바이오매스탄의 제조장치의 다른 일 실시형태를 나타내는 도면.
도 4는 실시형태 1의 바이오매스탄의 제조장치의 다른 일 실시형태를 나타내는 도면.
도 5는 실시형태 1의 바이오매스탄의 제조장치의 다른 일 실시형태를 나타내는 도면.
도 6은 실시형태 1의 바이오매스탄의 제조장치의 다른 일 실시형태를 나타내는 도면.
도 7은 실시형태 2의 일 실시형태의 설명도.
도 8은 실시형태 2의 다른 일 실시형태의 설명도.
도 9는 실시형태 3에 의한 2탑식의 충전 이동층 방식의 노를 사용한 바이오매스탄 제조장치의 개략도.
도 10은 도 9의 건류로의 단면도.
도 11은 도 9의 장치를 사용한 본 발명의 일 실시형태의 설명도.
도 12는 실시형태 3의 실시예에서 사용한 2탑식의 충전 이동층 방식의 로의 개략도.
도 13은 실시형태 3의 다른 일 실시형태의 설명도.

[실시형태 1]

바이오매스란, 어느 일정량 집적(集積)한 동식물 자원과 이를 기원으로 하는 폐기물의 총칭이다. 다만, 화석 자원은 바이오매스로부터 제외된다. 실시형태 1에서 사용되는 바이오매스로는, 농업계, 임업계, 축산계, 수산계, 폐기물계 등의, 열분해하여 탄화물을 생성하는 모든 바이오매스를 사용할 수 있다. 유효 발열량이 많은 바이오매스를 사용하는 것이 바람직하며, 목질계 바이오매스를 사용하는 것이 바람직하다.

목질계 바이오매스로서, 이하의 것을 들 수 있다.

·펄프흑액, 칩더스트(chip dust) 등의 제지 부산물, 나무 껍질, 톱밥 등의 제재(製材) 부산물,

·나뭇가지(枝), 나뭇잎(葉), 마들가리(梢), 단척재(短尺材) 등의 임지 잔재(林地殘材),

·삼나무, 노송나무, 소나무류 등의 간벌재(間伐材),

·식용균류의 폐장작개비 나무 등의 특용 임산으로 된 것,

·모밀잣밤나무, 졸참나무, 소나무 등의 신탄재(薪炭材), 버드나무, 포플러, 유칼리, 소나무 등의 단벌기림업(短伐期林業) 등의 임업계 바이오매스나,

·시읍면의 가로수, 개인 주택의 정원수 등의 전지(剪枝) 등의 일반 폐기물이나,

·국가나 도의 가로수, 기업의 정원수 등의 전지,

·건설·건축 폐재 등의 산업 폐기물.

농업계 바이오매스로 분류되는 폐기물·부산물을 발생원으로 하는 벼껍질, 밀짚, 벼짚, 사탕수수 앙금, 팜 야자 등이나, 에너지 작물을 발생원으로 하는 쌀겨, 유채, 대두 등의 농업계 바이오매스의 일부도 목질계 바이오매스로서 매우 적합하게 사용할 수 있다.

실시형태 1에서는, 탄화로(炭化爐)로서 수형로를 사용하여 바이오매스를 탄화하여, 탄화물인 바이오매스탄을 제조한다. 수형로로서는, 샤프트로를 사용하는 것이 매우 적합하다.

바이오매스를 탄화할 때의 탄화란, 공기(산소)의 공급을 차단 또는 제한하여 가열하여, 기체(나무가스라고도 불림), 액체(타르), 고체(탄)의 생성물을 얻는 것을 말한다. 가열 온도, 가열 시간을 변화시킴으로써, 얻어지는 기체, 액체, 고체의 성분이나 비율이 변화된다. 실시형태 1에서는, 탄화 시에 발생하는 배출가스 중의 타르를 기체와 함께 회수하여, 그 타르의 적어도 일부를 열풍과 함께, 바이오매스의 탄화를 행하는 수형로에 취입함으로써, 타르를 바이오매스탄에 부착시키고, 타르의 탄화물을 바이오매스탄 상에 더 석출시켜, 바이오매스탄의 수율을 향상시킨다. 바이오매스의 탄화로 생성된 타르가 재차 수형로내에서 탄화되어 바이오매스탄에 석출됨으로써, 바이오매스탄은 타르가 부착되었을 뿐의 상태에 비하여, 보다 산소 함유율이 낮아, 발열량이 높아지며, 반응성이 낮아 발화성도 저하되어 안전성이 높아져서, 품질이 향상된다.

여기서 말하는 "타르의 탄화물이 바이오매스탄 상에 석출된다" 라는 것은, "바이오매스탄 상에서 타르의 열분해 반응 또는 중합 반응이 진행됨으로써, 바이오매스탄 상에서 타르가 탄화물로 전화된다" 는 것이다. 이러한 열분해 반응 또는 중합 반응이 일어나려면 , 바이오매스탄 상에 타르가 먼저 부착되고, 그 타르가 부착된 바이오매스탄이 가열되어 보다 고온으로 되는 것이 필요하다. 실시형태 1의 수형로내에서는, 타르는 노상부(爐上部)의 저온부(低溫部)에서 바이오매스탄에 부착되고, 그 타르가 부착된 바이오매스탄이 노하부(爐下部)로 내려와 가열되어 보다 고온으로 되므로, 타르의 탄화물이 바이오매스탄 상에 석출되는 것이 일어난다.

바이오매스의 탄화로 생성된 타르가 재차 수형로내에서 탄화되어 바이오매스탄 상에 석출됨으로써, 바이오매스탄은 타르가 부착되었을 뿐의 상태에 비하여, 보다 산소 함유율이 낮아, 발열량이 높아지며, 반응성이 낮아 발화성도 저하되어 안전성이 높아져서, 품질이 향상된다. 실시형태 1의 바이오매스탄은 종래의 타르를 부착시키지 않는 바이오매스탄과 같은 30MJ/kg 정도의 발열량이 얻어진다. 예를 들면, 특허문헌 1에 나타내는 방법으로 타르를 부착시키면, 타르의 발열량이 10MJ/kg 정도이므로, 특허문헌 1에서의 실시예의 에너지 수율 향상의 비율로부터 타르의 부착량을 상정(想定)하여 계산하면, 14∼20MJ/kg 정도의 발열량 밖에 얻을 수 없게 된다. 만일, 특허문헌 1에 있어서, 부착된 타르가 바이오매스를 열분해하여 얻어지는 액체를 정치(靜置) 또는 증류에 의해서 갈색 투명한 액(초액(酢液))을 분리하여 제거한 흑갈색의 고점성의 액상물이었다고 하더라도, 초액이 제거된 타르의 발열량은 최대 약 20MJ/kg가 되고, 결과적으로 바이오매스탄의 발열량은 23∼27MJ/kg에 머무른다.

상기와 같이 바이오매스를 탄화하여 바이오매스탄을 제조하기 위해서, 실시형태 1에서는 수형로의 정부 또는 측방 상부로부터 바이오매스를 투입하여 노내에 충전층을 형성하고, 수형로의 저부 또는 측방 하부로부터 열풍을 취입함으로써 바이오매스를 탄화하여, 수형로의 상부로부터 탄화 시에 발생하는 타르를 함유하는 배출가스를 배출하여, 이 타르의 적어도 일부를 열풍과 함께 수형로에 취입하면서 바이오매스의 탄화를 행한다. 이하, 정부 또는 측방 상부를 총칭하여 「상부」라고 기재한다. 이하, 저부 또는 측방 하부를 총칭하여 「하부」라고 기재한다.

타르가 부착되어 탄화물로서 석출된 바이오매스탄을 수형로의 하부로부터 배출한다. 또한, 열풍을 취입하는 위치는 배출가스의 배출 위치보다 아래쪽으로 한다. 바이오매스는 열풍의 현열(顯熱)에 의해 탄화된다. 또한, 여기서 측방 상부란, 수형로의 높이 방향으로 상반분의 측부를 가리키지만, 상방 1/4 이상이면 더 좋다. 마찬가지로, 측방 하부란, 수형로의 높이 방향으로 하반분의 측부를 가리키지만, 하방 1/4 이하이면 더 좋다.

타르는 배출가스로부터 분리되어, 적어도 그 일부를 수형로에 취입한다. 배출가스로부터 분리된 타르의 10∼100%를 수형로에 취입하여, 상기 바이오매스 및/또는 상기 바이오매스탄에 접촉시키는 것이 바람직하다. 10% 이상으로 하면, 탄화수율 향상의 효과가 크다. 배출가스로부터 분리된 타르의 50∼100%를 수형로에 취입하는 것이 바람직하다. 취입하는 방법은 임의이지만, 바이오매스 충전층(열풍 취입 위치로부터 충전층 표면까지)의 하반분의 위치로 취입하는 것이 바람직하다. 타르를 열풍에 혼합함으로써 열풍과 함께 취입하도록 하면, 타르가 탄화물로 전화되는 효율이 높아지고, 또한 설비적으로도 간편하여 바람직하다. 상기 바이오매스 및/또는 상기 바이오매스탄에 접촉한 상기 타르의 10∼100%를 탄화물로 전화시키는 것이 바람직하다. 10% 이상이 탄화 수율 향상으로부터 바람직하다. 20∼100%가 보다 바람직하다. 또는 타르를 함유하는 배출가스인 채로 부분 연소시켜, 적어도 그 일부를 열풍으로서 사용함으로써, 열풍과 함께 취입될 수 있다.

또한, 열풍은 임의의 발생원의 것을 사용하는 것이 가능하며, 열풍로 등에서 발생시킨 열풍을 사용하는 경우도, 배출가스로부터 타르나 물을 분리한 것을 부분 연소시킨 것을 순환하여 사용하는 경우도, 배출가스를 그대로 부분 연소시킨 것을 순환하여 사용하는 경우도 가능하다.

수형로 중의 바이오매스탄은 고온이기 때문에, 절출(切出)하여 배출한 바이오매스탄은 냉각하는 것이 바람직하다. 이 냉각을 용이하게 하기 위해서, 수형로의 하부로부터 노내에 냉각용 가스를 공급하는 것이 바람직하다. 냉각용 가스로서는, 배출가스를 순환시켜 사용하는 것이 바람직하고, 배출가스로부터 타르나 물을 분리한 잔부(殘部)의 가스를 부분 연소시킨 것 중 일부를 냉각하여 사용하는 것도 가능하다. 냉각용 가스도, 공기(산소)의 공급을 차단 또는 제한한 것일 필요가 있다.

상기 냉각용 가스에는, 바이오매스의 탄화 시에 발생된 타르의 일부를 혼합하여, 수형로내에 냉각용 가스와 함께 타르를 공급하는 것이 바람직하다. 냉각되는 바이오매스탄에 타르가 부착되어, 바이오매스탄의 수율이 향상된다. 열풍과 함께 취입되는 타르에 비교하면 그 비율은 적지만, 냉각용 가스와 함께 공급된 타르의 일부도, 노내에서 탄화되어 바이오매스탄 상에 석출된다. 배출가스를 순환시켜 냉각용 가스에 사용하는 경우에는, 타르는 미리 냉각용 가스에 혼합되어 있는 상태로 취입되게 된다.

열풍이나 냉각용 가스와 함께 취입되는 타르에는, 외부 발생의 타르를 추가하는 경우도 가능하다. 외부 발생의 타르로서는, 탄화할 여지가 있는 바이오매스 로부터 발생되는 타르를 사용하는 것이 바람직하며, 바이오매스를 700℃ 이하로 열분해하여 발생되는 타르를 사용하는 경우가 특히 바람직하다.

배출가스의 잔부는 연료로서 사용하는 경우나, 별도 연소기 등으로 연소시켜, 고온의 폐가스로서, 열회수나 바이오매스의 건조용 등에 이용할 수 있다.

수형로 중의 바이오매스의 충전층의 높이는 열풍 취입 위치로부터 충전층 표면까지의 높이이다. 이 충전층의 높이는 2m 이상, 15m 미만으로 하는 것이 바람직하다. 바이오매스가 가열되는 부분의 높이가 너무 낮으면, 열교환이 비효율적이고, 타르에 의한 수율 향상의 효과도 적다. 한편, 바이오매스가 가열되는 부분의 높이가 너무 높으면, 압력 손실이 너무 크게 되어, 설비 비용이 증대된다.

실시형태 1의 일 실시형태를 도 1을 사용하여 설명한다.

수형로인 탄화로(10)에는, 목질계 바이오매스 등의 원료(1)가 상부의 투입구로부터 공급된다. 또한, 열풍(5)이 열풍의 취입구인 열풍입구(11)로부터 공급된다. 열풍(5)은 노내 충전물의 연소를 초래하지 않고, 탄화시키기 위해서 무산소 또는 저산소이다. 저산소란, 예를 들면, 1vol% 미만의 산소 함유량이다. 열풍(5)에는, 타르(4)를 혼합할 수 있다.

원료(1)는 탄화로(10) 내에서 충전층(12)을 형성하여, 열풍(5)에 의해 가열됨으로써 탄화되어, 하부의 절출(切出)장치(13)로부터 탄화물(2)로 되어 배출된다.열풍입구(11)에 회전기구 등을 설치함으로써, 탄화물의 절출을 촉진시킬 수 있다. 한편, 충전층(12)으로부터 발생된 배출가스(3)는 노상부의 배출구로부터 배출된다. 발생 가스는 거의 무산소 상태이며, 타르가 혼입되어 있다.

원료(1)의 형태로서는, 충전층의 가스 유통에 지장이 생기지 않도록 하는 형태, 즉 5mm∼200mm 정도가 주체(主體)(90mass% 이상)인 크기의 괴상물(塊狀物)로 하는 것이 바람직하다. 또한, 여기에서의 입경은, 200mm 이하라는 것은 구멍이 200mm인 체를 통과하는 체하(篩下)이며, 5mm 이상이라는 것은 5mm의 체의 체상(篩上)의 상태를 말한다.

원료(1)가 탄화로(10)에 공급될 때에, 충전층(12)의 상면은 어느 정도 고르게 된 평탄화 상태로 하는 것이 바람직하다. 이는 가스의 편류(偏流)를 막아 효율적인 탄화를 실현하기 위해서이다.

열풍(5)의 온도는 400∼1200℃인 것이 바람직하다. 취입 온도가 너무 낮으면 원료의 탄화가 충분히 진행되지 않고, 너무 높으면 탄화물의 수율이 저하될 뿐만 아니라, 설비가 비용 상승으로 이어지지 때문이다. 바람직하게는 600∼1200℃이며, 더 바람직하게는 600∼1000℃이다.

탄화에 의해 생성되는 탄화물 온도는 300∼700℃ 정도가 바람직하다. 온도가 너무 낮으면 탄화가 충분히 진행되지 않고, 너무 높으면 탄화물의 수율이 저하될 뿐만 아니라, 설비가 비용 상승으로 이어지기 때문이다. 바람직하게는 400∼700℃이며, 더 바람직하게는 400∼600℃이다. 절출장치(13)로 절출될 때에, 수냉 쟈켓 등의 간접 냉각 또는 물 분무에 의한 직접 냉각에 의해 안전한 온도로 탄화물(2)을 절출할 수 있다.

충전층(12) 상부의 배출구로부터 배출되는 배출가스의 온도는 50∼300℃ 정도가 바람직하다. 온도가 너무 낮으면, 수분이 충전층으로부터 충분히 배출되지 않게 되기 때문이며, 온도가 너무 높으면 타르분의 충전층으로부터의 배출이 과대하게 되어 탄화물의 수율이 저하되어, 하류에서 타르 트러블이 일어나기 쉬워지기 때문이다. 바람직하게는 70∼200℃ 정도이다.

열풍(5)에는, 타르(4)를 혼합한다. 타르(4)에는, 배출가스(3)로부터 분리한 것을 사용하는 경우가 바람직하다. 열풍(5)에 타르(4)를 혼합함으로써, 타르(4)의 일부가 탄화물(2)에 부착되어, 탄화물로서 회수되도록 되기 때문에, 탄화물(2)의 수율을 향상시킬 수 있다. 열풍(5)으로서 배출가스(3)의 일부를 그대로 사용함으로써, 타르가 혼합된 상태의 열풍을 취입하는 경우도 가능하다.

타르(4)는 열풍(5)과 혼합되어 노내 충전층(12)에 공급되어 충전층 내의 탄화물에 흡착됨으로써 탄화물(2)의 수율 향상에 기여한다. 타르(4)의 대부분은 충전층(12) 내에서 열분해되어 탄분(炭分)이 생성되어, 즉 탄화물로 된다.

열풍(5)은 도시한 바와 같이 노하부로부터 열풍입구를 통하여 공급되지만, 노의 횡방향으로부터 노즐을 사용하여 공급되도록 하여도 좋다.

본 발명의 다른 일 실시형태를 도 2를 사용하여 설명한다.

탄화로(10)에는, 원료(1)가 상부로부터 공급된다. 또한, 열풍(21)이 노내 중단부(中段部)에 공급된다. 열풍(21)에는, 타르(22)를 혼합한다. 또한, 냉풍(23)이 냉풍입구(25)로부터 노내에 공급된다. 냉풍(23)에는, 타르(24)를 혼합할 수 있다. 열풍(21) 및 냉풍(23)은 노내 충전물의 연소를 초래하지 않고, 탄화시키기 위해서 무산소 또는 저산소이다.

원료(1)는 노내에서 충전층(12)을 형성하여, 열풍(21)에 의해 가열됨으로써 탄화되고, 탄화 후에 냉풍(23)에 의해 냉각되어, 하부의 절출장치(13)로부터 탄화물(2)로 되어 배출된다. 냉풍입구(25)는 회전기구 등을 설치함으로써, 탄화물의 절출을 촉진할 수 있다. 한편, 충전층(12)으로부터 발생된 배출가스(3)는 노상부로부터 배출된다.

원료(1)의 형태로서는, 충전층의 가스 유통에 지장이 생기지 않도록 하는 형태, 즉 5mm∼200mm 정도가 주체(90mass% 이상)인 크기의 괴상물로 하는 것이 바람직하다. 또한, 여기에서의 입경은, 200mm 이하라는 것은 구멍이 200mm의 체를 통과하는 체하이며, 5mm 이상이라는 것은 5mm의 체의 체상의 상태를 말한다.

원료(1)가 탄화로(10)에 공급될 때에, 충전층(12)의 상면은 어느 정도 고르게 된 평탄화 상태로 하는 것이 바람직하다. 이는 가스의 편류를 막아 효율적인 탄화를 실현하기 위해서이다.

열풍(21)의 온도는 400∼1200℃로서 취입하는 것으로 한다. 취입 온도가 너무 낮으면 원료의 탄화가 충분히 진행되지 않으며, 너무 높으면 탄화물의 수율이 저하될 뿐만 아니라, 설비가 비용 상승으로 이어지기 때문이다. 바람직하게는 600∼1000℃이다.

충전층 중단(中段)의 열풍(21) 입구 부근의 탄화물 온도는 300∼700℃ 정도가 바람직하다. 온도가 너무 낮으면 탄화가 충분히 진행되지 않으며, 너무 높으면 탄화물의 수율이 저하될 뿐만 아니라, 설비가 비용 상승으로 이어지기 때문이다. 바람직하게는 400∼700℃이며, 더 바람직하게는 400∼600℃이다.

냉풍(23)의 온도는 200℃ 이하인 것이 바람직하다. 바람직하게는 100℃ 이하이다. 온도가 너무 높으면 냉각이 효율적이 아니기 때문이다.

절출장치(13)로 절출될 때에, 수냉 쟈켓 등의 간접 냉각 또는 물 분무에 의한 직접 냉각에 의해 안전한 온도로 탄화물(2)을 절출할 수 있다.

충전층(12) 상부로부터 배출되는 배출가스의 온도는 50∼300℃ 정도가 바람직하다. 온도가 너무 낮으면, 수분이 충전층으로부터 충분히 배출되지 않게 되기 때문이며, 온도가 너무 높으면 타르분의 충전층으로부터의 배출이 과대하게 되어 탄화물의 수율이 저하되어, 하류에서 타르 트러블이 일어나기 쉬워지기 때문이다. 보다 바람직하게는 70∼200℃ 정도이다.

열풍(21)에, 타르(22)를 혼합할 때 , 타르(22)에는, 배출가스(3)로부터 분리한 것을 사용한다. 열풍(21)에 타르(22)를 혼합함으로써, 타르(22)의 일부가 탄화물(2)에 포함되도록 되기 때문에, 탄화물(2)의 수율을 향상시킬 수 있다. 열풍(21)으로서 배출가스(3)의 일부를 그대로 사용하는 것도, 타르가 혼합된 상태의 열풍을 취입할 수 있다.

냉풍(23)에도, 타르(24)를 혼합할 수 있어, 타르(24)에는, 배출가스(3)로부터 분리한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 냉풍(23)에 타르(24)를 혼합함으로써, 타르(24)의 일부가 탄화물(2)에 포함되도록 되기 때문에, 탄화물(2)의 수율을 향상시킬 수 있다.

타르(22) 또는 타르(24)는 열풍(21) 또는 냉풍(23)과 혼합되어 노내 충전층(12)에 공급되어, 충전층 내의 탄화물에 흡착됨으로써 탄화물(2)의 수율 향상에 기여한다. 타르(22) 또는 타르(24)는 충전층(12) 내에서 더 열분해되어 탄분이 생성되어, 즉 탄화물로 되어 탄화물(2)의 수율 향상에 기여한다. 타르(24)에는, 노내에서 열분해되어 탄분을 생성하는 것 이외에, 탄화물에 부착한 채로 노외(爐外)로 배출되는 것도 있다.

타르(22) 또는 타르(24)는 도시한 바와 같이 열풍(21)이나 냉풍(23)과 혼합되어 노내에 공급되지만, 열풍이나 냉풍과 혼합시키지 않고 노내 충전층(12)에 직접 공급하여도 좋다.

냉풍(23)은 도시한 바와 같이 노하부로부터 열풍입구를 통하여 공급되지만, 노의 횡방향으로부터 노즐을 사용하여 공급하여도 좋다.

본 발명의 다른 일 실시형태를 도 3을 사용하여 설명한다.

탄화로(10)에는, 원료(1)가 상부로부터 공급되어, 노내에서 충전층(12)을 형성하고, 열풍(5)에 의해 가열됨으로써 탄화되어 탄화물(2)로 되어 배출된다.

충전층(12)에서 발생된 배출가스(3)는 분리기(311)에서 가스(32), 초액(33), 타르(34)로 분리된다. 여기서 얻어지는 타르는 바이오매스를 열분해하여 얻어지는 액체를 정치 또는 증류에 의해 갈색 투명한 액(초액)을 분리하여 제거한 흑갈색의 고점성의 액상물을 말한다. 이 경우의 타르의 발열량은 초액을 제거함으로써, 최대 약 20MJ/kg으로 된다. 분리기(311)의 형태로서는, 초액의 응축온도 이하의 온도에서, 초액 및 타르를 액상(液相)으로, 가스를 기상(氣相)으로 분리시킬 수 있고, 액상을 수상(水相)(초액상(酢液相))과 유상(油相)(타르상(相))으로 분리시킬 수 있는 구조이면, 특별히 한정되지 않는다. 수상에는, 수용성의 유기물도 포함된다. 분리기(311)에서는, 필요에 따라 냉각함으로써, 분리 효율을 높일 수 있다.

분리기(311)로 분리된 가스(32)와, 분리된 타르(34)의 일부는 부분연소기(312)에서, 공기(35)에 의해 소위, 불완전 연소시킨다. 여기서, 공기(35)의 양은 공기비 1미만으로, 무산소 또는 극히 저산소의 열풍(36)을 발생시킨다. 열풍을 소정의 온도까지 승온(昇溫)시킴에 있어서, 통상의 바이오매스 원료를 사용하면 공기비 1미만으로 가능하지만, 0.5이상인 것이 바람직하다. 또한, 열풍 중에 타르를 남기기 위해서는 공기비 0.8이하인 것이 바람직하다.

분리기(311)로 분리된 초액은 폐기하거나, 용해되어 있는 수용성 유기물 등의 유효 이용을 도모한다. 경우에 따라서는, 연소기(313)에서 연소 처리되어 폐가스(38)로서 방출된다.

부분연소기(312)에서 발생된 열풍(36)의 일부는 탄화로(10)에 열풍(5)으로서 보내져, 탄화를 위한 열원으로 한다.

분리기(311)로 분리된 타르(34)의 일부는 타르(4)로서 열풍(5)와 함께 탄화로(10)에 보내진다.

부분연소기(312)에서 발생된 열풍의 일부는 연소기(313)에서, 공기(37)와 혼합되어 잔류하는 가연가스 성분을 연소시켜, 폐가스(38)를 배출한다.

원료(1)의 형태 등은 도 1, 2를 사용한 실시형태에서 설명한 것과 같다.

열풍(5)의 온도는 400∼1200℃가 바람직하다. 온도가 너무 낮으면 원료의 탄화가 충분히 진행되지 않고, 너무 높으면 탄화물의 수율이 저하될 뿐만 아니라, 설비가 비용상승으로 이어지기 때문이다. 바람직하게는 600∼1000℃로 한다.

생성하는 탄화물 온도는 300∼700℃ 정도가 바람직하다. 온도가 너무 낮으면 탄화가 충분히 진행되지 않고, 너무 높으면 탄화물의 수율이 저하될 뿐만 아니라, 설비가 비용상승으로 이어지기 때문이다. 바람직하게는 400∼700℃이며, 더 바람직하게는 400∼600℃이다.

충전층(12) 상부로부터 배출되는 배출가스(3)의 온도는 50∼300℃ 정도가 바람직하다. 온도가 너무 낮으면, 수분이 충전층으로부터 충분히 배출되지 않게 되기 때문이며, 온도가 너무 높으면 타르분의 충전층으로부터의 배출이 과대하게 되어 탄화물의 수율이 저하되어, 하류에서 타르 트러블이 일어나기 쉬워지기 때문이다. 바람직하게는 70∼200℃ 정도이다.

열풍(5)에는, 분리기(311)로 분리된 타르(34)의 일부의 타르(4)를 혼합한다.열풍(5)에 타르(4)를 혼합함으로써, 타르(4)의 일부가 탄화물(2)에 포함되도록 되기 때문에, 탄화물(2)의 수율을 향상시킬 수 있다.

타르(4)는 열풍(5)과 혼합되어 노내 충전층(12)에 공급되어 충전층 내의 탄화물에 흡착됨으로써 탄화물(2)의 수율 향상에 기여한다. 타르(4)는 충전층(12) 내에서 더 열분해되어 탄분이 생성되어, 즉 탄화물로 되어 탄화물(2)의 수율 향상에 기여한다.

타르(4)는 도시한 바와 같이 열풍(5)과 혼합되어 노내에 공급되지만, 열풍(5)과 혼합시키지 않고 노내 충전층(12)에 직접 공급하여도 좋다.

분리기(311)로, 타르(34)를 분리함으로써, 타르를 유효 이용하여 탄화물(2)의 수율을 향상시킬 수 있다.

분리기(311)로 초액(33)을 분리함으로써, 초액을 분리하지 않은 경우에 비하여, 부분연소기(312)에 공급되는 초액분을 감소시킬 수 있으므로, 아래와 같은 효용(效用)이 있다.

첫번째로, 같은 공기비에서의 부분연소기(312)의 온도를 상승시킬 수 있어, 탄화로(10)에 필요한 열을 공급하기 쉬워진다.

두번째로, 열풍(5)에 포함되는 수증기를 감소시킬 수 있기 때문에, 탄화로내에서의 수증기에 의한 탄소 소비반응을 억제하는 효과가 있어, 탄화물 수율의 향상으로 이어진다.

폐가스(38)의 열은 원료(1)의 건조 등에 이용할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시형태를 도 4를 사용하여 설명한다.

탄화로(10)에는, 원료(1)가 상부로부터 공급된다. 또한, 열풍(21)이 노내 중단부에 공급되어, 열풍(21)에는, 타르(22)를 혼합할 수 있다. 또한, 냉풍(23)이 노내에 공급되어, 냉풍(23)에는, 타르(24)를 혼합할 수 있다. 열풍(21) 및 냉풍(23)은 노내 충전물의 연소를 초래하지 않고, 건류시키기 위해서 무산소 또는 저산소이다.

원료(1)는 노내에서 충전층(12)을 형성하여, 열풍(21)에 의해 가열됨으로써 탄화되어 탄화 후에 냉풍(23)에 의해 냉각되어, 탄화물(2)로 되어 배출된다.

충전층으로부터 발생한 배출가스(3)는 노상부로부터 배출되어 분리기(311)로 가스(32), 초액(33), 타르(34)로 분리된다. 분리기(311)의 형태로서는, 초액의 응축온도 이하의 온도에서, 초액 및 타르를 액상으로, 가스를 기상으로 분리시킬 수 있고, 액상을 수상과 유상(타르상)으로 분리시킬 수 있는 구조이면, 특별히 한정되지 않는다. 분리기(311)에서는, 필요에 따라서 냉각함으로써, 분리 효율을 높일 수 있다.

분리기(311)로 분리된 가스(32)와, 분리된 타르(34)의 일부는 부분연소기(312)에서, 공기(35)에 의해, 소위 불완전 연소시킨다. 여기서, 공기(35)의 양은 공기비 1미만으로, 무산소 또는 극히 저산소의 열풍(36)을 발생시킨다. 열풍을 소정의 온도까지 승온시킴에 있어서, 통상의 바이오매스 원료를 사용하면 공기비 1미만으로 가능하지만, 0.5이상인 것이 바람직하다. 또한, 열풍 중에 타르를 남기기 위해서는 공기비 0.8이하인 것이 바람직하다.

부분연소기(312)에서 발생된 열풍(36)의 일부는 탄화로(10)에 열풍(21)으로서 보내져, 탄화를 위한 열원으로 한다.

부분연소기(312)에서 발생된 열풍(36)의 일부는 냉각기(411)로 냉각되어 탄화로(10)에 냉풍(23)으로서 보내져, 탄화물의 냉각에 이용된다.

열풍(21)의 온도는 400∼1200℃가 바람직하다. 온도가 너무 낮으면 원료의 탄화가 충분히 진행되지 않고, 너무 높으면 탄화물의 수율이 저하되어, 설비가 비용상승으로 이어지기 때문이다. 보다 바람직하게는 600∼1000℃이다.

충전층 중단의 열풍(21) 입구 부근의 탄화물 온도는 300∼700℃ 정도가 바람직하다. 온도가 너무 낮으면 탄화가 충분히 진행되지 않고, 너무 높으면 탄화물의 수율이 저하되어, 설비가 비용상승으로 이어지기 때문이다. 보다 바람직하게는 400∼700℃이며, 가장 바람직하게는 400∼600℃이다.

냉풍(23)의 온도는 200℃이하가 바람직하다. 보다 바람직하게는 100℃이하이다. 온도가 너무 높으면 냉각이 효율적으로 되지 않기 때문이다.

열풍(21)에는, 타르(22)를 혼합한다. 타르(22)에는, 분리기(311)로 분리된 타르(34)를 사용한다. 열풍(21)에 타르(22)를 혼합함으로써, 타르(22)의 일부가 탄화물(2)에 포함되게 되기 때문에, 탄화물(2)의 수율을 향상시킬 수 있다.

냉풍(23)에는, 타르(24)를 혼합할 수 있어, 타르(24)에 분리기(311)로 분리된 타르(34)를 사용하는 것이 바람직하다. 냉풍(23)에 타르(24)를 혼합함으로써, 타르(24)의 일부가 생성 탄화물(2)에 포함되도록 되기 때문에, 탄화물(2)의 수율이 향상될 수 있다.

타르(22) 또는 타르(24)는 열풍(21) 또는 냉풍(23)과 혼합되어 노내 충전층(12)에 공급되어, 충전층 내의 탄화물에 흡착됨으로써 탄화물(2)의 수율 향상에 기여한다. 타르(22) 또는 타르(24)는 충전층(12) 내에서 더 열분해되어 탄분이 생성되어, 즉 탄화물로 되어 탄화물(2)의 수율 향상에 기여한다. 타르(24)에는, 노내에서 열분해되어 탄분을 생성하는 것 이외에, 탄화물에 부착한 채로 노외로 배출되는 것도 있다.

타르(22) 또는 타르(24)는 도시한 바와 같이 열풍(21)이나 냉풍(23)과 혼합되어 노내에 공급되지만, 열풍(5)과 혼합시키지 않고 노내 충전층(12)에 직접 공급하여도 좋다.

분리기(311)로 초액(33)을 분리함으로써, 초액을 분리하지 않는 경우에 비하여, 부분연소기(312)에 공급되는 초액분을 감소시킬 수 있으므로, 아래와 같은 효용이 있다. 첫번째로, 같은 공기비에서의 부분연소기(312)의 온도를 상승시킬 수 있어, 탄화로(10)에 필요한 열을 공급하기 쉬워진다. 두번째로, 열풍(5)에 포함되는 수증기를 감소시킬 수 있기 때문에, 탄화로내에서의 수증기에 의한 탄소 소비 반응을 억제하는 효과가 있어, 탄화물 수율의 향상으로 이어진다.

폐가스(38)의 열은 원료(1)의 건조 등에 이용할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시형태를 도 5를 사용하여 설명한다.

도 5는 도 4에 있어서, 냉풍(23) 및 타르(24) 대신에, 배출가스(3)의 일부를 냉풍(523)으로서 사용하도록 한 것이다.

배출가스(3)에는, 발생 타르가 포함되고, 또한 저온이기 때문에, 탄화로(10)에서 탄화물의 냉각과 탄화물(2)의 수율 향상에 기여할 수 있다.

도 4의 경우에 비하여, 도 5의 쪽이 보다 설비를 간략화할 수 있어, 저비용이다.

본 발명의 다른 일 실시형태를 도 6을 사용하여 설명한다.

도 6은 도 5에 있어서, 분리기(311)를 생략한 것이다.

도 5의 경우에 비하여, 도 6이 보다 설비를 간략화할 수 있어, 저비용이다.

［실시예1］

도 3에 도시한 것과 같은 설비를 이용하여, 바이오매스를 건류하여, 바이오매스탄을 제조하는 시험을 하였다.

열풍(5)에, 타르(4)를 혼합하는 경우와 하지 않는 경우에 대하여, 탄화물(2)의 수율의 비교를 행하였다. 원료(1)로서 팜유(plam oil)를 생성하는 과정에서 발생하는 기름 야자나무(oil palm)의 팜 껍질(empty fruit bunch(EFB))로 되는 바이오매스계의 찌꺼기를 사용하였다. EFB의 함수율은 30mass%이었다.

열풍(5)에 타르(4)를 혼합시키는 경우(본 발명예)는, 건조 베이스의 원료(1)의 질량 유량을 1로 하였을 때, 열풍(5)에 혼합시킨 타르(4)의 질량 유량을 0.1로 하였다. 열풍(5)의 취입 온도는 930℃이며, 탄화 온도, 즉 절출되기 직전의 탄화물 온도는 500℃이었다. 충전층 상부로부터 배출되는 배출가스(3)의 온도는 100℃이었다.

열풍(5)에 타르(4)를 혼합시키지 않은 경우(비교예)는, 열풍(5)의 취입 온도는 910℃이며, 탄화 온도, 즉 절출되기 직전의 탄화물 온도는 500℃이었다. 충전층 상부로부터 배출되는 배출가스(3)의 온도는 100℃이었다.

열풍(5)에, 타르(4)를 혼합하지 않은 비교예의 경우에서는, 건조 베이스의 원료(1)의 질량 유량을 1로 하였을 때, 제조되는 탄화물(2)의 질량 유량은 0.25이었다. 즉, 건조 베이스에서의 탄화물의 수율은 25%이었다. 한편, 타르(4)를 혼합한 본 발명예의 경우에서는, 건조 베이스의 원료(1)의 질량 유량을 1로 하였을 때, 제조되는 탄화물(2)의 질량 유량 0.28이었다. 즉, 건조 베이스에서의 탄화물의 수율은 28%이었다. 본 발명 방법을 사용함으로써, 탄화물 수율이 1할 이상 향상되었다.

[실시예 2］

도 4에 도시한 바와 같은 설비를 이용하여, 실시예 1과 같은 바이오매스를 건류하여, 바이오매스탄을 제조하는 시험을 하였다.

열풍(21) 및 냉풍(23)에, 타르를 혼합하는 경우와 하지 않는 경우에 대하여, 탄화물(2)의 수율의 비교를 행하였다.

열풍(21) 및 냉풍(23)에 타르(22, 24)를 혼합시키는 경우(본 발명예)는, 건조 베이스의 원료(1)의 질량 유량을 1로 하였을 때, 열풍(21)에 혼합시킨 타르(22)의 질량 유량을 0.1로 하고, 냉풍(23)에 혼합시킨 타르(24)의 질량 유량을 0.03으로 하였다. 열풍(21)의 취입 온도는 990℃이며, 탄화 온도, 즉 절출되기 직전의 탄화물 온도는 500℃이었다. 냉풍(23)의 온도는 80℃이었다. 충전층 상부로부터 배출되는 배출가스(3)의 온도는 100℃이었다.

열풍(21) 및 냉풍(23)에 타르(22, 24)를 혼합시키지 않은 경우(비교예)는, 열풍(21)의 취입 온도는 910℃이며, 탄화 온도, 즉 절출되기 직전의 탄화물 온도는 500℃이었다. 냉풍(23)의 온도는 80℃이었다. 충전층 상부로부터 배출되는 배출가스(3)의 온도는 100℃이었다.

열풍(21) 및 냉풍(23)에, 타르(22, 24)를 혼합하지 않은 비교예의 경우에서는, 건조 베스의 원료(1)의 질량 유량을 1로 하였을 때, 제조되는 탄화물(2)의 질량 유량은 0.25이었다. 즉, 건조 베이스에서의 탄화물의 수율은 25%이었다. 한편, 타르(22, 24)를 혼합한 본 발명예의 경우에서는, 건조 베이스의 원료(1)의 질량 유량을 1로 하였을 때, 제조되는 탄화물(2)의 질량 유량 0.29이었다. 즉, 건조 베이스에서의 탄화물의 수율은 29%이었다. 본 발명 방법을 사용함으로써, 탄화물 수율이 1.5할 이상 향상되었다.

［실시예 3］

도 5에 도시한 바와 같은 설비를 이용하여, 실시예 1과 같은 바이오매스를 건류하여, 바이오매스탄을 제조하는 시험을 하였다.

열풍(21) 및 냉풍(523)에, 타르를 혼합하는 경우와 하지 않는 경우에 대하여, 탄화물(2)의 수율의 비교를 행하였다.

열풍(21)에 타르(22)를 혼합시키는 경우(본 발명예)는, 건조 베이스의 원료(1)의 질량 유량을 1로 하였을 때, 열풍(21)에 혼합시킨 타르(22)의 질량 유량을 0.1로 하였다. 열풍(21)의 취입 온도는 990℃이며, 탄화 온도, 즉 절출되기 직전의 탄화물 온도는 500℃이었다. 냉풍(523)에 혼합되어 있던 타르의 질량 유량은 0.06이며, 그 온도는 80℃이었다. 충전층 상부로부터 배출되는 배출가스(3)의 온도는 100℃이었다.

열풍(21)에 타르(22)를 혼합시키지 않은 경우는, 열풍(21)의 취입 온도는 910℃이며, 탄화 온도, 즉 절출되기 직전의 탄화물 온도는 500℃이었다. 냉풍(523)에 혼합되어 있던 타르의 질량 유량은 0.06이며, 그 온도는 80℃이었다. 충전층 상부로부터 배출되는 배출가스(3)의 온도는 100℃이었다.

열풍(21) 및 냉풍(523)에 타르를 혼합시키지 않은 경우를 비교예로 하면, 상기 실시예 2의 비교예의 경우가 이것에 상당한다. 이 경우, 건조 베이스의 원료(1)의 질량 유량을 1로 하였을 때, 제조되는 탄화물(2)의 질량 유량은 0.25이었다. 즉, 건조 베이스에서의 탄화물의 수율은 25%이었다.

타르(22)를 혼합한 본 발명예의 경우에서는, 건조 베이스의 원료(1)의 질량 유량을 1로 하였을 때, 제조되는 탄화물(2)의 질량 유량 0.29이었다. 즉, 건조 베이스에서의 탄화물의 수율은 29%이었다. 본 발명 방법을 사용함으로써, 탄화물 수율이 1할 이상 향상되었다. 또한, 열풍(21)에, 타르(22)를 혼합하지 않는 경우에서는, 건조 베이스의 원료(1)의 질량 유량을 1로 하였을 때, 제조되는 탄화물(2)의 질량 유량은 0.26이었다. 즉, 건조 베이스에서의 탄화물의 수율은 26%이었다. 이에 의하여, 탄화물 수율이 약 0.4할 향상되었다.

［실시예 4］

도 6에 도시한 바와 같은 설비를 이용하여, 실시예 1과 같은 바이오매스를 건류하여, 바이오매스탄을 제조하는 시험을 하였다.

배출가스(3)를 부분연소기로 불완전 연소시킨 열풍(21)에는, 타르가 혼합되어 있고, 그 질량 유량은 0.04이었다. 또 냉풍(523)도 배출가스의 일부를 사용하고 있으므로, 타르가 혼합되어 있고, 그 질량 유량은 0.06이었다.

배출가스로부터 타르를 분리하지 않고 열풍(21) 및 냉풍(523)으로서 사용하는 경우(본 발명예)는, 열풍(21)의 취입 온도는 990℃이며, 탄화 온도, 즉 절출되기 직전의 탄화물 온도는 500℃이었다. 냉풍(523)의 온도는 80℃이었다. 충전층 상부로부터 배출되는 배출가스(3)의 온도는 100℃이었다.

열풍(21) 및 냉풍(523)에 타르를 혼합시키지 않은 경우를 비교예로 하면, 상기 실시예 2의 비교예의 경우가 이것에 상당한다.

이 경우, 건조 베이스의 원료(1)의 질량 유량을 1로 하였을 때, 제조되는 탄화물(2)의 질량 유량은 0.25이었다. 즉, 건조 베이스에서의 탄화물의 수율은 25%이었다. 한편, 본 발명예의 경우에서는, 건조 베이스의 원료(1)의 질량 유량을 1로 하였을 때, 제조되는 탄화물(2)의 질량 유량 0.27이었다. 즉, 건조 베이스에서의 탄화물의 수율은 27%이었다. 본 발명 방법을 사용함으로써, 탄화물 수율이 0.8할 향상되었다.

［부호의 설명］

1 : 원료, 2 : 탄화물

3 : 배출가스, 4 : 타르

5 : 열풍, 10 : 탄화로

11 : 열풍입구, 12 : 충전층

13 : 절출장치, 21 : 열풍

22 : 타르, 23 : 냉풍

24 : 타르, 25 : 냉풍입구

32 : 가스, 33 : 초액

34 : 타르, 35 : 공기

36 : 열풍, 37 : 공기

38 : 폐가스, 311 : 분리기

312 : 부분연소기, 313 : 연소기

411 : 냉각기, 523 : 냉풍

[실시형태 2］

실시형태 2에서는, 바이오매스 건류시에 발생하는 건류 생성물(가스, 타르)을 바이오매스 건류에 의해 얻어진 건류 바이오매스에 고온으로 접촉시킴으로써, 건류 생성물 중의 탄소를 건류 바이오매스 상에 석출시킨 바이오매스탄을 얻을 수 있다. 이에 의하여, 바이오매스 건류시의 발생 타르 및 가스량을 최소로 하여, 바이오매스탄의 수율을 향상시킬 수 있다. 실시형태 2에서 얻어진 바이오매스탄은 타르 등이 그대로 부착되어 있는 것과는 달리 코오킹화하여 탄소의 상태로서 부착되어 있기 때문에, 산소 함유율이 낮고, 발열량이 많아져, 휘발분이 적고, 반응성이 낮아 발화성도 저하되어 안전성이 높아져, 고품질이며, 철강 프로세스, 특히 제철, 제강 공정, 소결로(燒結爐)에서의 탄재(炭材)로서 매우 적합하게 이용할 수 있다.

바이오매스란, 어느 일정량 집적(集積)한 동식물 자원과 이것을 기원(起源)으로 하는 폐기물의 총칭이다. 다만, 화석 자원은 바이오매스로부터 제외된다. 실시형태 2에서 사용되는 바이오매스에는 농업계, 임업계, 축산계, 수산계, 폐기물계 등의, 열분해되어 탄화물을 생성하는 모든 바이오매스를 이용할 수 있다. 유효 발열량의 많은 바이오매스를 사용하는 것이 바람직하며, 목질계 바이오매스를 사용하는 것이 바람직하다. 목질계 바이오매스로서는, 펄프 흑액, 칩더스트(chip dust) 등의 제지 부산물, 나무 껍질, 톱밥의 제재 부산물, 나뭇가지, 나뭇잎, 단척재 등의 임지 잔재, 삼나무, 노송나무, 소나무류 등의 간벌재, 식용균류의 폐장작개비 나무 등의 특용 임산으로 된 것 중, 모밀잣밤나무, 졸참나무, 소나무 등의 신탄재, 버드나무, 포플러, 유칼리, 소나무 등의 단벌기림업 등의 임업계 바이오매스나, 시읍면의 가로수, 개인 주택의 정원수 등의 전지 등의 일반 폐기물이나, 국가나 도의 가로수, 기업의 정원수 등의 전지, 건설·건축 폐재 등의 산업 폐기물 등을 들 수 있다. 농업계 바이오매스로 분류되는 폐기물·부산물을 발생원으로 하는 벼껍질, 밀짚, 벼짚, 사탕수수 앙금, 팜 야자 등이나, 에너지 작물을 발생원으로 하는 쌀겨, 유채, 대두 등의 농업계 바이오매스의 일부도 목질계 바이오매스로서 매우 적합하게 사용할 수 있다.

또한, 바이오매스의 건류란, 바이오매스의 열분해이며, 공기(산소)의 공급을 차단 또는 제한하여 가열하여, 기체(나무가스라고도 불림), 액체(타르), 고체(탄)의 생성물을 얻는 기술이다. 바이오매스를 열분해하여 얻어지는 액체를 정치 또는 증류에 의해 갈색 투명한 액(초액)을 분리하여 제거한 흑갈색의 고점성의 액상물을 타르라고 부르는 경우도 있지만, 실시형태 2에서는, 타르와 초산이 혼합된 상태의 액체를 타르라고 부른다.

실시형태 2의 일 실시형태를 도 7을 사용하여 설명한다. 110은 건류로, 120은 코오킹로, 130은 코오킹로에서 발생하는 발생 가스의 연소로(燃燒爐)를 나타낸다. 바이오매스(101)는 도시하지 않는 공급장치에 의해 건류로(110)에 공급되어 건류 바이오매스(탄)(102)과 건류생성물(가스, 타르)(103)을 생성한다. 건류 바이오매스(102)는 도시하지 않은 공급장치에 의해 코오킹로(120)에 공급되고, 동시에 건류 생성물(103)도 코오킹로(120)에 공급된다. 코오킹로(120) 내에서는, 건류 바이오매스(102)에 건류 생성물(103)이 접촉되어, 건류 바이오매스(102) 상에 건류 생성물(103) 중의 탄소가 석출된다. 탄소가 석출된 바이오매스탄(105)은 코오킹로(120)로부터 배출되어, 철강 프로세스 등에 이용된다. 한편, 건류 생성물(103)은 코오킹로(120) 내에서의 탄소의 석출에 의해 경질화되어, 코오킹(120)로부터 경질가스(106)로서 배출된다. 경질가스(106)는 저급 탄화수소 및 수소가 주체이므로, 연소장치(130)에서 연소하여, 건류로(110) 및 코오킹로(120)의 열원으로서 이용된다. 108은 경질가스 이외의 외부로부터 공급되는 연료가스, 109는 연소용 공기를 나타낸다.

바이오매스는 가열에 의해 열분해되고, 바이오매스 중의 수분은 증발되며, 탄소, 수소와 산소는 휘발분으로서 방출된다. 수분의 증발 또는/및 휘발분의 휘발에 의해, 바이오매스 중에 미세구멍이 발현된다. 발생한 미세구멍 내 표면에는, 탄화수소 등의 타르를 물리적·화학적으로 흡착 가능한 사이트(site)가 생성된다. 타르는 이 미세구멍에 침입하여, 바이오매스에 물리적·화학적으로 흡착된다. 이 타르가 흡착된 바이오매스를, 더 가열한 경우, 타르는 탈수소 반응을 일으켜, 중질화(中質化)되고, 최종적으로는, 탄화물로 된다. 또한, 가열에 의해 바이오매스 표면에도 타르를 흡착할 수 있는 사이트가 생성되어, 바이오매스 표면에서도 같은 현상이 일어난다.

위에서 기재한 바와 같이, 건류 바이오매스에의 탄소 석출은, 먼저 타르가 건류 바이오매스에 흡착되고, 이어서 흡착된 타르가 탈수소되어, 탄소 석출된다. 그 때문에, 건류 바이오매스의 비표면적, 미세구멍 용적이 충분히 크더라도, 평균 미세구멍 직경이 작은 경우에는, 타르는 미세구멍 내에 침입되지 않아, 흡착량이 적다. 그 때문에, 평균 미세구멍 직경은 1나노미터 이상으로 하는 것이 바람직하고, 이를 위해서는, 건류 바이오매스의 비표면적은 10m²/g 이상인 것이 바람직하다.건류 바이오매스의 비표면적이 클수록, 미세구멍 용적이 증가하고, 또한 평균 미세구멍 직경이 커지고, 바이오매스의 건류에 의해 발생된 가스와 타르와의 접촉 면적이 커져, 효율적으로 다량의 탄소분을 건류 바이오매스에 부착 석출시키는 것이 가능하게 된다. 비표면적이 10m²/g 미만이면, 미세구멍 용적이 적고, 또한 미세구멍 직경이 1나노미터 미만으로 되어, 타르의 흡착량이 적고, 탄소 석출이 적어진다.

바이오매스의 건류 온도는 바이오매스의 탈수 및 건류 생성물이 생성되는 온도 범위이면 좋고, 건류 바이오매스(102)의 비표면적 10m²/g 이상으로 되는 450∼800℃의 범위이면 좋다. 바이오매스탄(105)의 수율을 고려하면, 450∼700℃로 건류하는 것이 더 바람직하다.

코오킹로(120)의 온도는 코오킹로(120)에서 바이오매스(101)가 건류되지 않는 조건이며, 건류로(110)와 동등한 온도 범위가 바람직하다. 또한, 코오킹로(120) 내에서의 건류 바이오매스(102)의 체류 시간은 석출 탄소에 의해 건류 바이오매스(102)의 미세구멍이 폐색되기까지의 시간으로 하는 것이 바람직하다. 미세구멍이 완전하게 폐색된 후에, 탄소를 더 석출시키면, 건류 생성물(103) 중의 탄소는 건류 바이오매스(102)의 표면에 석출되어, 건류 바이오매스(102)끼리의 유착(由着), 괴상화(塊狀化)가 발생되므로, 코오킹로(120) 내에서 물질 이동 불량을 일으키는 경우가 있다. 체류 시간은 건류 바이오매스의 비표면적에 따라, 적당히 결정된다.

건류로(110)는 바이오매스(101)를 건류할 수 있는 것이면 좋고, 통상의 배치식, 로터리 킬른식, 수형로 등을 사용할 수 있다. 연속 프로세스로서 채용 가능한 로터리 킬른식을 사용하는 것이 바람직하다.

코오킹로(120)는 건류 바이오매스(102)가 건류 생성물(103)과 균일하게 접촉되어, 건류 생성물(103)을 분해하여, 건류 바이오매스(102) 상에 탄소를 석출시킬 필요가 있으므로 충전층 또는 이동층 방식인 것이 바람직하다.

건류로(110) 및 코오킹로(120)의 가열 방법은 코오킹로(120)로부터 발생되는 경질가스(106)를 연소하여, 가열하여 행하여도 좋고, 별도 중유, 프로판 등의 연료가스(8)를 연소시켜 가열 가스로서 사용하여도 좋다. 또한, 연료가스를 연소시키는 방법 이외에, 전기가열에 의해 가열하여도 좋다. 상기 가열의 경우이라면, 건류로(110) 및 코오킹로(120)를 각각 분할하여 온도 제어하는 것이 가능하다.

건류로(110) 내에서 바이오매스(101)를 건류하였을 때에 건류 바이오매스(102)를 분말화하는 것이 고려된다. 이러한 경우에는, 코오킹로(120) 내의 압력 손실을 경감하기 위해, 얻어진 건류 바이오매스(102) 중의 분말을 제거하여, 코오킹로(120)에 공급하는 것도 가능하다. 분말의 제거 방법은 종래 알려져 있는 체(篩) 또는 풍력분급(風力分級) 등의 방법을 이용하면 좋다. 체 입도는 코오킹로(120)의 조작 조건에 따라 결정된다.

코오킹로(120)에 공급되는 재료는 바이오매스를 건류한 건류 바이오매스(102)이지만, 건류 바이오매스와 같은 비표면적을 갖는 것도, 건류 바이오매스(102)에 추가하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 별도 건류 처리된 바이오매스탄, 활성탄 등 철강 프로세스로 석탄 대체로 되는 것이다.

도 8을 이용하여, 실시형태 2의 다른 일 실시형태를 설명한다. 도 7에서의 건류로(110)가 로터리 킬른(150), 코오킹로(120)가 수형로(160)의 경우의 발명예이다. 140은 바이오매스 정량공급장치인 스크류 피더(screw feeder), 150은 간접가열방식 로터리 킬른, 160은 수형로, 111은 코오킹부, 112는 바이오매스탄의 냉각부이다. 로터리 킬른(150)에서 건류된 건류 바이오매스(102)는 수형로(160)에 상부로부터 공급되고, 건류 생성물(103)의 탄소분이 석출된 바이오매스탄(105)은 냉각부(112)에서 질소(113)에 의해 냉각된 후, 하부로부터 배출된다.

냉각가스(113)는 불활성 가스이면 좋다. 또한, 냉각부(112)로부터 배출되는 바이오매스탄(105)은 발화되지 않는 온도 범위이면 좋고, 200℃이하이면 좋다. 보다 바람직하게는 100℃이하로 한다.

［실시예 1］

도 8에 도시한 바와 같은 설비를 이용하여, 바이오매스의 건류 및 발생 가스의 코오킹 시험을 하였다. 다만, 로터리 킬른(150) 및 수형로(코오킹로)(160)의 가열 방법은 3분할의 전기가열로 하여, 수형로(160)로부터 발생되는 경질가스는 계(系) 바깥으로 배출하였다. 로터리 킬른(150)은 내경 15cm, 길이 1.0m, 경사각 1도이며, 건류 시간은 로터리 킬른 회전수를 1.5rpm으로 하고, 약 50분으로 하였다. 수형로(160)는 내경 6.6cm, 길이 40.0cm로 하고, 노상부에 설치한 로터리 밸브에 의해, 건류 바이오매스(102)를 공급하여, 하부에 설치한 로터리 밸브로부터 바이오매스탄(105)을 배출하였다. 수형로(160)의 노내 충전물의 체류 시간의 조정은 초기 충전량을 조정함으로써 행하였다. 바이오매스로서는, 3mm∼10mm로 분쇄분급한 삼나무를 사용하였다. 사용한 바이오매스의 조성을 표 1에 나타낸다.

로터리 킬른에의 바이오매스 공급 속도는 1.0kg/h로 하고, 건류 바이오매스를 로터리 킬른(150)로부터 회수하여, 수형로(160)에 충전하였다. 시험 조건을 표 2에 나타내도록 변화시켜서, 본 발명예 1∼8의 시험을 행하여, 제조된 바이오매스탄, 가스, 타르, 수분의 수율, 건류 바이오매스의 비표면적, 제조된 가스 조성을 측정하였다. 결과를 표 2에 함께 나타낸다.

다음으로 상기에 따라, 수형로(160)를 사용하지 않는 것 이외는 상기와 마찬가지로 시험을 하여, 비교예 1∼6으로 하였다. 건류 바이오매스의 비표면적에 덧붙여, 미세구멍 용적, 평균 미세구멍 직경도 측정하였다. 시험 조건 및 결과를 표 2에 함께 나타낸다.

표 2에 의하면, 수형로(160)를 사용하여 로터리 킬른에서 발생한 타르나 가스를 건류 바이오매스에 부착시켜, 가열하여 탄화시킴으로써, 바이오매스탄의 수율이 향상됨을 알 수 있다. 또한, 타르분은 GC－MS(가스크로마토그래피를 직결한 질량분석계)를 사용한 분석의 결과, 경질화되어 있음을 알 수 있었다. 로터리 킬른 건류 온도와 수형로 코오킹 온도가 400∼700℃인 본 발명예 1∼5, 7, 8에서는, 23mass% 이상의 높은 수율이 얻어졌지만, 로터리 킬른 건류 온도와 수형로 코오킹 온도가 800℃인 본 발명예 6에서는, 수율이 약간 낮았다.

또한, 로터리 킬른 건류 온도가 400℃의 비교예 6에서는, 건류 바이오매스의 비표면적이 10m²/g 미만으로 평균 미세구멍 직경은 1나노미터 미만이며, 로터리 킬른 건류 온도와 수형로 코오킹 온도가 400℃인 본 발명예 8에서는, 비교예 6과 비교하여 바이오매스탄의 수율이 별로 증가하지 않았다.

［부호설명］

101 : 바이오매스, 102 : 건류 바이오매스

103 : 건류 생성물(가스, 타르), 104 : 연소배출가스

105 : 바이오매스탄, 106 : 경질가스

107 : 연소배출가스, 108 : 경질가스 이외의 외부로부터

공급되는 연료가스

109 : 연소용 공기, 110 : 건류로

111 : 코오킹부, 112 : 냉각부

113 : 냉각가스, 120 : 코오킹로

130 : 연소로, 140 : 바이오매스 정량공급장치

150 : 간접가열 로터리 킬른, 160 : 수형로

［실시형태 3］

실시형태 3에서는, 바이오매스를 건류하여 바이오매스탄을 제조할 때에, 2탑식의 충전 이동층 방식의 노(爐)를 사용한다. 2탑식의 충전 이동층 방식의 노는 샤프트로의 일종이며, 메르츠로라고도 불리운다. 메르츠로는 서로 접속된 2개의 수형(竪型) 샤프트에서 교대로 연소와 축열을 반복함으로써, 열원단위(熱源單位)를 삭감함과 함께, 안정되게 고품위의 제품을 생산할 수 있어, 로터리 킬른 등에 비하여 열효율이 좋다는 것이 알려져 있다. 종래, 메르츠로는 석회 소성로 등으로서 사용되어 온 것이며, 각 수형 샤프트 내에서 상방으로부터 공급되는 공기에 의해 충전층 내에 삽입된 버너랜스로부터 취입되는 연료가스가 연소되어, 그 연소열에 의해 석회석(CaCO₃) 등이 소성된다. 석회석의 경우는 소성되어, 생석회(CaO)로 된다. 연소가스는 수형로의 하방으로 이동하고, 다른 쪽의 수형로내의 석회석 등을 예열한다. 한쪽의 수형로가 소성용, 다른 쪽이 예열용으로 된다. 연료의 공급은 주기적으로 버너랜스를 통해 수형 샤프트의 1개로 교대로 행하여진다.

이러한 서로 접속된 2기(基)의 건류로를 갖는 2탑식의 충전 이동층 방식의 노를 사용하여 바이오매스를 건류함으로써, 한쪽의 건류로에서의 바이오매스의 건류에 의해 발생한 가스와 타르를 한쪽의 건류로내의 바이오매스에 접촉시켜, 한쪽의 건류로내의 바이오매스의 건류 시에 가스 및 타르 중의 탄소분을 한쪽의 건류로내의 바이오매스에 부착 석출시킬 수 있다. 즉, 바이오매스 건류시에 발생하는 건류 생성물(가스, 타르)을 바깥쪽의 건류로내의 바이오매스나 바이오매스 건류에 의해 얻어진 건류 바이오매스에 고온으로 접촉시킬 수 있어, 건류 생성물 중의 탄소를 석출시킨 바이오매스탄을 효율적으로 얻을 수 있다. 이에 의해, 바이오매스 건류 시의 발생 타르 및 가스량을 최소로 하여, 바이오매스탄의 수율을 향상시킬 수 있다. 건류 생성물의 탄화를 촉진하기 위해서, 건류로의 하부만을 별도 가열하는 것도 바람직하다. 실시형태 3에서 얻어진 바이오매스탄은 타르 등이 그대로 부착되어 있는 것과는 달리 코오킹화한 탄소의 상태로서 부착되어 있었기 때문에, 휘발분이 적고, 고품질이고, 제철 프로세스, 특히 제철, 제강 공정, 소결로에서의 탄재로서 적합하게 사용할 수 있는 것이다.

또한, 바이오매스의 건류란, 바이오매스의 열분해이며, 공기(산소)의 공급을 차단 또는 제한하여 가열하여, 기체(나무가스라고도 불리운다), 액체(타르), 고체(탄)의 생성물을 얻는 기술이다. 바이오매스를 열분해하여 얻어지는 액체를 정치 또는 증류에 의해 갈색 투명한 액(초액)을 분리하여 제거한 흑갈색의 고점성의 액상물을 타르라고 부르는 경우도 있지만, 실시형태 3에서는, 타르와 초산이 혼합된 상태의 액체를 타르라고 부른다.

실시형태 3의 일 실시형태를 도 9를 사용하여 설명한다.

도 9는 2탑식의 충전 이동층 방식의 노를 사용한 바이오매스탄 제조장치이다. 도시하지 않은 파쇄장치에서, 건류로 본체(201)에 장입(裝入) 가능한 크기로 파쇄된 바이오매스(202)는 도시하지 않은 공급장치에 의해, 건류로 본체(201)에 공급된다. 건류로 본체(201)는 건류로A(도 9의 좌측)(203)와 건류로B(도 9의 우측)(204)가 하부에서 접속된 구조이며, 건류로 본체(201)에 장입된 바이오매스(202)는 먼저 원료전환밸브(205)에 의해 건류로B(204)에 충전된다. 건류로B(204)에 충전된 바이오매스의 레벨이 소정치로 된 시점에서, 원료전환밸브(205)가 건류로A(203)로 전환되어, 건류로A(203)에 바이오매스(202)가 공급된다. 건류로A(203)에 충전된 바이오매스의 레벨이 소정량으로 된 시점에서, 일단 바이오매스(202)의 장입을 정지하여, 건류를 개시한다.

먼저, 건류로A(203)에서 건류에 필요한 열을 공급하기 위하여, 배치된 랜스 A(206)에 연료(208)를 공급함과 함께 건류로A(203)의 상부로부터 공기(209)를 송풍하여, 랜스A(206)로부터 배출하는 연료(208)를 연소시킨다. 랜스A(206)는 도 10에 나타내는 건류로A(203)의 X－X' 단면(도 9)과 같이 배치되어 있다. 또한, 후술하는 랜스B(207)도 이와 같이 배치되어 있다. 연소가스와 건류가스·타르(221)는 바이오매스에 열을 공급하면서 충전층(210) 내를 하방으로 이동하고, 건류로B(204) 내에 들어가, 건류로B(204) 내의 바이오매스를 예열하면서 상방으로 향하여 바이오매스 충전층(211)을 이동한다. 그 때, 건류에 의해 발생한 건류가스·타르의 일부는 건류로A(203) 및 건류로B(204) 내의 바이오매스탄 또는 바이오매스에 접촉하여, 흡착 및/또는 흡수되어 탄소분이 부착 석출된다. 바이오매스에 열을 공급한 연소가스 및 타르가 제거된 건류가스(212)가 건류로B(204)로부터 배출되어, 1차 집진기(213)에서, 가스 중의 더스트분이 제거된다. 1차 집진기(213)로부터 배출된 건류가스(214)는 CO 및 메탄 등의 경질 탄화수소이며, 건류에 필요한 열원으로서 건류로A(203)에 공급된다. 이 때, 처음에 사용되었던 연료(208)는 공급된 건류가스(214)의 열량분 만큼 삭감된다. 건류로A(203) 및 건류로B(204) 사이에 설치되어 있는 온도계의 온도가 소정 온도로 된 시점에서, 충전층(210) 내의 바이오매스탄(223)은 배출밸브A(215)에 의해 배출되어 배출 밸브(216)로부터 계 바깥으로 배출된다. 여기서, 일단, 건류로A(203)에의 연료 공급, 건류가스의 공급은 정지된다. 원료전환밸브(205)가 건류로A(203) 측으로 전환되어, 건류로A(203) 내에 바이오매스(202)가 장입된다. 다음으로, 건류로B(204) 내에 배치된 랜스B(207)에 연료(208)를 공급함과 함께 공기(209)를 송풍하여, 랜스B(207)로부터 배출되는 연료(208)를 연소시킨다. 연소가스는 전술한 바와 같이 건류로B(204) 내의 예열된 바이오매스를 건류하여, 바이오매스탄과 건류가스·타르를 발생시킨다. 연소가스와 건류가스·타르는 바이오매스에 열을 공급하면서 바이오매스 충전층(211) 내를 하방으로 이동하고, 건류로A(203)내에 들어가, 건류로A(203) 내의 바이오매스를 예열하면서 상방으로 향하여 바이오매스 충전층(210)을 이동한다. 그 때, 건류에 의해 발생한 타르는 건류로B(204) 및 건류로A(201) 내의 바이오매스탄 또는 바이오매스에 흡착 및/또는 흡수된다. 바이오매스에 열을 공급한 연소가스 및 타르가 제거된 건류가스(212)가 건류로A(203)로부터 배출되어, 1차 집진기(213)에서, 가스 중의 더스트분이 제거된다. 1차 집진기(213)로부터 배출된 건류가스(214)는 CO 및 메탄 등의 경질 탄화수소이며, 건류에 필요한 열원으로서 건류로B(204)에 공급된다. 이 때, 처음에 사용되었던 연료(208)는 공급된 건류가스(214)의 열량분 만큼 삭감된다. 건류로B(204) 및 건류로A(203) 사이에 설치되어 있는 온도계의 온도가 소정 온도로 된 시점에서, 건류로B(204) 내의 바이오매스탄은 배출밸브B(217)에 의해 배출되어, 배출밸브(216)에 의해 계 바깥으로 배출된다.

이상의 조작을 반복함으로써, 바이오매스를 건류함과 함께, 건류된 바이오매스에 바이오매스 건류시에 발생하는 건류 생성물 중의 탄소를 석출시킨 바이오매스탄을 제조한다.

건류로내에서의 바이오매스의 건류 온도의 하한은 바이오매스로부터 건류가스·타르가 발생되는 온도 이상으로 하는 것이 바람직하다. 일반적인 바이오매스에서는, 400℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 바이오매스의 건류가스·타르 중에는, 바이오매스 부착 수분에 더하여, 분해에 의해 발생되는 수분이 포함된다. 실시형태 3에서는, 바이오매스 중 탄소의 회수율을 향상시키는 것을 목적으로 하고 있어, 가열·건류 온도의 상한은 수분 발생의 반응이 현저하게 일어나지 않는 온도 이하로 하는 것이 바람직하다. 일반적인 바이오매스에서는, 800℃ 이하가 바람직하다. 보다 바람직하게는 450∼750℃이다.

바이오매스로부터 바이오매스탄을 고수율로 제조하기 위해서는, 전술한 온도 조건으로 실시하는 것이 바람직하지만, 특히 저온에서 저승온 속도로 실시함과 함께, 건류로내에서의 체류 시간을 길게 실시하는 것이 바람직하다. 체류 시간을 길게 함으로써, 발생한 타르 성분 등이 건류로 하부의 바이오매스탄에 의해 부착되기 쉬워지기 때문이다. 구체적으로는, 도 11에 나타내는 바와 같이 건류로에서 1회의 처리로 제조한 바이오매스탄을 전량 배출하는 것이 아니라, 건류로내의 바이오매스의 50체적%를 배출하고, 잔류한 50체적%의 바이오매스탄의 상부에 신규의 바이오매스를 충전함으로써 바이오매스탄의 수율을 향상시킬 수 있다. 도 11의 (a)∼(f)에 나타내는 바와 같이 바이오매스탄이 제조된다.

(a)：건류로A(203)의 바이오매스를 건류한다.

(b)：건류로A(203)에서 제조된 바이오매스탄의 일부를 배출한다.

(c)：건류로A(203)에 새롭게 바이오매스(202a)를 장입한다.

(d)：건류로B(204)의 바이오매스를 건류한다.

(e)：건류로B(204)에서 제조된 바이오매스탄의 일부를 배출한다.

(f)：건류로B(204)에 바이오매스(202b)를 새롭게 장입한다.

바이오매스 장입으로부터 배출까지의 건류로내에서의 체류 시간은 30분 이상으로 하는 것이 바람직하다. 30분 미만의 경우는 탄화가 불충분하게 되어, 바이오매스탄의 저위 발열량이 낮아질 염려가 있는 경우가 있다. 또한, 60분을 넘는 체류 시간에서는, 바이오매스탄의 수율이 낮아짐과 함께, 건류로의 용적을 크게 할 필요가 있으므로, 경제적이지 않다. 예를 들면, 상기 50체적%씩 배출하는 케이스로 건류로내에서의 체류 시간을 30분으로 하는 경우는 1회의 건류 시간은 7.5분으로 되고, 건류 7.5분→탄소분의 부착 석출(배치 시간) 7.5분→건류 7.5분→탄소분의 부착 석출(배치 시간) 7.5분으로 된다. 체류 시간을 30분으로 일정하게 하여, 1/3(33체적%)씩 배출하면, 건류 5분→배치 시간 5분→건류 5분→배치 시간 5분→건류 5분→배치 시간 5분으로 되고, 1/4(25체적%)씩 배출하면, 건류 3.75분→배치 시간 3.75분→건류 3.75분→배치 시간 3.75분→건류 3.75분→배치 시간 3.75분→건류 3.75분→배치 시간 3.75분으로 된다. 수율 향상의 점에서는, 설비적으로 가능한 범위에서, 1회의 건류 시간이 짧은 것이 바람직하다.

건류로내에 설치하여 있는 랜스는 1개로 하는 것도 가능하지만, 충전층 내에의 열공급을 고려한 경우 복수개 배치하는 것이 바람직하다.

얻어진 바이오매스탄은 그대로도 제철 프로세스에서 사용 가능하지만, 필요에 따라 성형 또는 미분화(微粉化)하여 사용하는 것이 바람직하다. 성형은 경사진 회전접시를 이용하여 행하는 전동 조립, 원통형의 다이스로부터 압출하는 압출성형, 회전 롤 표면의 몰드에 분체(粉體)를 공급하는 브리켓팅 롤(Briquetting roll)의 압축성형기 등, 통상 사용되고 있는 성형기를 이용하여 행하면 좋다. 미분화는 통상 사용되고 있는 롤러 밀(roller mill), 로드 밀(rod mill) 등을 이용하여 행하면 좋다.

바이오매스의 건류의 열원에 이용하는, 건류로에서 랜스로부터 공급되는 연료는 중유, 천연가스, 액화석유가스 등을 사용하면 좋고, 랜스로부터 공급 가능한 것이면 좋다.

건류로로부터 회수되는 바이오매스탄은 고온으로 처리된 후에 배출되므로, 발화 등의 안전성을 고려하여, 불활성 가스 등으로 냉각하는 것이 바람직하다. 냉각 온도는 200℃ 정도이면 좋고, 보다 바람직하게는 100℃ 이하로 한다.

도 12에, 본 발명의 다른 일 실시형태를 나타낸다. 건류가스(214)를 별도 연소로(218)에서 연소시켜, 건류로(203, 204)에 공급하는 경우이다.

［실시예 1］

도 13에 나타내는 설비를 이용하여, 바이오매스의 건류 시험을 하였다. 건류로A(203), 건류로B(204)는 내경 100mm, 길이 400mm이며, 열풍발송장치(225)에서 질소(226)를 소정 온도로 가열하여, 공급함으로써 가열하였다.

사용한 바이오매스의 조성을 표 3에 나타낸다.

표 3에 나타내는 바이오매스를 사전에 분쇄하여, 건류로A(203) 및 건류로B(204)에 충전하였다. 소정 온도로 가열한 질소(226)를 건류로A(203)에 송풍하고, 7.5분간의 건류를 실시하고, 가열 질소의 공급을 정지하고, 건류로A(203) 하부로부터 건류로A(203)의 내용물의 상면의 레벨을 측정하면서, 1/2체적량을 배출하여, 건류로A(203)에 신규로 바이오매스(202)를 공급하였다. 다음으로 가열 질소를 건류로B(204)에 공급하여, 마찬가지로 7.5분간의 건류를 행하여, 건류로B(204)로부터 1/2체적량을 배출하였다. 이 조작을 반복하여 행하였다. 바이오매스의 건류는 2회로 나누어 행하게 되며, 바이오매스 장입으로부터 배출까지의 건류로내에서의 체류 시간은 30분이다. 바이오매스의 공급 속도는 2.0kg/h로 하였다. 질소(226)의 가열 온도(열풍 온도)를 표 4에 나타내는 바와 같이 변화시켜, 본 발명예 1∼6의 시험을 하였다.

각 시험에서 건류로A(203), B(204)로부터 배출된 질소+건류가스의 온도를 건류가스 출구 온도로서 표 4에 함께 나타낸다. 본 조작을 6시간 행하고, 배출된 바이오매스탄(223)의 성상(性狀)(조성)을 측정하여, 함유되는 회분 농도로부터 바이오매스탄 수율을 산출하였다. 또한, 회수된 가스, 타르, 수분의 수율을 측정하였다. 결과를 표 4에 함께 나타낸다.

다음으로, 건류로로부터 1/3체적량씩 배출하여, 바이오매스의 건류로내에서의 1회의 건 류시간을 5분으로 한 것 이외는 상기 본 발명예 5와 같은 조건으로, 본 발명예 7의 시험을 하였다. 바이오매스의 건류는 3회로 나누어 행하게 되며, 바이오매스 장입으로부터 배출까지의 건류로내에서의 체류 시간은 30분이다. 결과를 표 4에 함께 나타낸다.

또한, 건류로A(203)만을 사용하여 바이오매스의 건류를 행한 경우의 결과를, 표 4에 비교예 1로서 함께 나타낸다.

표 4에 의하면, 건류로를 2기 접속한 장치를 사용한 본 발명 방법에 의해 바이오매스탄을 제조함으로써, 발생한 타르나 가스를 건류 바이오매스에 부착시켜, 가열하여 탄화시킬 수 있어, 건류 온도가 낮은 쪽이, 바이오매스탄의 수율이 향상됨을 알 수 있다. 또한, 바이오매스 장입으로부터 배출까지의 건류로내에서의 체류 시간이 같은 경우, 1회의 건류 시간이 짧다 쪽이, 수율이 향상된다. 또한, 타르분은 GC－MS(가스크로마토그래피를 직결한 질량분석계)를 이용한 분석의 결과, 경질화되어 있음을 알 수 있었다.

［부호의 설명］

201 : 건류로 본체, 202(202a, 202b) : 바이오매스

203 : 건류로A, 204 : 건류로B

205 : 원료전환밸브, 206 : 랜스A

207 : 랜스B, 208 : 연료

209 : 공기, 210 : 바이오매스 충전량

211 : 바이오매스 충전층, 212 : 건류가스

213 : 1차 집진기, 214 : 건류가스

215 : 배출밸브A, 216 : 배출밸브

217 : 배출밸브B, 218 : 연소로

221 : 건류가스·타르, 222 : 공급밸브

223 : 바이오매스탄, 225 : 열풍발생장치

226 : 질소

Claims

바이오매스를 탄화시켜 바이오매스탄으로 하고,
상기 탄화 시에 발생하는 타르를 함유하는 배출가스를 배출하고,
상기 배출가스 중의 상기 타르의 적어도 일부를 상기 바이오매스 및/또는 상기 바이오매스탄에 접촉시키며,
상기 바이오매스 및/또는 상기 바이오매스탄에 접촉한 상기 타르의 적어도 일부를 탄화물로 전화(轉化)시키는 것으로 이루어지는, 바이오매스탄의 제조방법.
제1항에 기재한 바이오매스탄의 제조방법에 있어서,
수형로(竪型爐)의 정부(頂部) 또는 측방 상부로부터 바이오매스를 투입하고,
상기 수형로의 저부 또는 상기 배출가스의 배출 위치로부터 아래쪽인 측방 하부로부터 열풍을 취입하고,
상기 수형로내에서 상기 바이오매스를 탄화시켜 바이오매스탄으로 하고,
상기 탄화 시에 발생하는 타르를 함유하는 배출가스를 상기 수형로의 정부 또는 측방 상부로부터 배출하고,
상기 배출가스 중의 상기 타르의 적어도 일부를 상기 수형로에 취입하여 상기 바이오매스 및/또는 상기 바이오매스탄에 접촉시키며,
상기 바이오매스 및/또는 상기 바이오매스탄에 접촉한 상기 타르의 적어도 일부를 탄화물로 전화시키는 것으로 이루어지는, 바이오매스탄의 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 배출가스 중의 상기 타르의 적어도 일부를 상기 열풍과 함께 상기 수형로에 취입하는 것으로 이루어지는, 바이오매스탄의 제조방법.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 수형로의 저부 또는 측방 하부로부터 냉각용 가스를 공급하는 것으로 이루어지는 바이오매스탄의 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 냉각용 가스는 상기 배출가스를 순환시켜 사용하는 것인, 바이오매스탄의 제조방법.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 타르의 일부를 상기 냉각용 가스와 함께 노(爐)내에 공급하는 것으로 이루어지는, 바이오매스탄의 제조방법.
제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배출가스로부터 상기 타르를 분리하여, 분리된 상기 타르를 수형로에 취입하는 것으로 이루어지는, 바이오매스탄의 제조방법.
제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배출가스를 공기비 1미만으로 연소시켜, 열풍으로서 수형로에 취입하는 것으로 이루어지는, 바이오매스탄의 제조방법.
제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 바이오매스탄의 탄화 온도는 300∼700℃인, 바이오매스탄의 제조방법.
제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배출가스의 온도는 50∼300℃인, 바이오매스탄의 제조방법.
제2항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열풍은 무산소 또는 저산소로서 온도가 400∼1200℃인, 바이오매스탄의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 바이오매스의 탄화가 수형로의 정부 또는 측방 상부로부터 바이오매스를 상기 수형로에 투입하여, 수형로의 저부 또는 측방 하부로부터 열풍을 취입함으로써 행하여지고,
상기 배출가스의 배출이 수형로의 정부 또는 측방 상부로부터 상기 탄화 시에 발생하는 타르를 함유하는 배출가스를 배출함으로써 행하여지며,
상기 타르의 적어도 일부의 접촉이 상기 탄화 시에 발생하는 배출가스 중의 타르의 적어도 일부를 상기 수형로에 취입함으로써 행하여지는, 바이오매스탄의 제조방법.
제1항에 기재한 바이오매스탄의 제조방법에 있어서,
바이오매스를 건류하여 건류 바이오매스로 하고,
상기 건류 바이오매스에, 상기 바이오매스의 건류에 의해 발생한 가스와 타르를 접촉시켜, 상기 가스 및 상기 타르 중의 탄소분을 상기 건류 바이오매스에 부착 석출시키는, 바이오매스탄의 제조방법.
제13항에 있어서,
상기 건류 바이오매스의 비표면적이 10m²/g 이상인, 바이오매스탄의 제조방법.
제13항에 있어서,
바이오매스의 건류 온도가 450℃∼700℃이며, 가스와 타르 중의 탄소분을 건류 바이오매스에 부착 석출시킬 때의 온도가 450∼700℃인, 바이오매스탄의 제조방법.
제13항에 있어서,
상기 건류가 로터리 킬른식 건류로에서 행하여지는, 바이오매스탄의 제조방법.
제13항에 있어서,
상기 타르 중의 탄소분의 건류 바이오매스에의 부착 석출이 충전층 또는 이동층 방식 코오킹로에서 행하여지는, 바이오매스탄의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 바이오매스의 탄화가 바이오매스를 건류하여, 건류 바이오매스와 타르를 함유하는 배출가스를 생성하여, 상기 건류 바이오매스를 코오킹하는 것으로 이루어지고,
상기 타르의 적어도 일부 접촉이 상기 건류 바이오매스에 상기 타르를 함유하는 배출가스를 접촉시켜, 상기 가스 및 상기 타르 중의 탄소분을 상기 건류 바이오매스에 부착 석출시키는 것으로 이루어지는, 바이오매스탄의 제조방법.
제1항에 있어서,
서로 접속된 2기(基)의 건류로를 갖는 2탑식의 충전 이동층 방식의 노를 이용하여 바이오매스를 건류하여 바이오매스탄을 제조하는 방법으로서,
한쪽의 건류로에서의 바이오매스의 건류에 의해 발생한 가스와 타르를 한쪽의 건류로내의 바이오매스에 접촉시키고,
상기 한쪽의 건류로내의 바이오매스의 건류 시에 상기 가스 및 상기 타르 중의 탄소분을 상기 한쪽의 건류로내의 바이오매스에 부착 석출시키는, 바이오매스탄의 제조방법.
제19항에 있어서,
건류로내에서의 바이오매스의 건류 온도를 400℃∼800℃로 하는, 바이오매스탄의 제조방법.
제19항에 있어서,
건류로내에서의 바이오매스의 체류 시간을 30분 이상으로 하는, 바이오매스탄의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 바이오매스의 탄화가 제1 건류로에서 바이오매스를 건류하여, 가스와 타르를 발생시키는 것으로 이루어지며,
상기 타르의 적어도 일부의 접촉이 제1 건류로에서 발생한 가스와 타르를 제2 건류로내의 바이오매스에 접촉시켜, 제2 건류로내의 바이오매스의 건류 시에 상기 가스 및 상기 타르를 제2 건류로내의 바이오매스에 부착 석출시키는 것으로 이루어지는, 바이오매스탄의 제조방법.
바이오매스를 탄화하여 바이오매스탄을 제조하는 수형로와,
상기 수형로의 정부 또는 측방 상부에 설치된 바이오매스의 투입구와,
상기 수형로의 정부 또는 측방 상부에 설치된 배출가스의 배출구와,
상기 수형로의 저부, 또는 상기 배출구보다 아래쪽인 측방 하부에 설치된 열풍의 취입구와,
상기 배출가스의 적어도 일부를 공기비 1미만으로 연소시키는 부분연소기를 갖는 바이오매스탄의 제조장치.
제23항에 있어서,
배출가스로부터 적어도 가스 성분과 타르를 분리하는 분리기를 더 갖는, 바이오매스탄의 제조장치.