バイオマスの炭化処理装置、及び炭化物の製造方法
【課題】補助燃料による燃焼排ガスの追い焚き不要な燃費改善されたバイオマスの炭化処理装置及び炭化物の製造方法を提供する。
【解決手段】乾燥物を生成する乾燥機と、乾燥物から熱分解ガスを生成する炭化炉と、熱分解ガスを燃焼して乾燥機での乾燥用の燃焼排ガスを生成する燃焼炉とを含み、燃焼炉は、熱分解ガス導入口と、１次燃焼空気を熱分解ガスの流れに沿って導入することによって還元雰囲気領域を形成する１次燃焼空気導入口と、還元雰囲気領域よりも下流において酸化雰囲気領域を形成する２次燃焼空気を導入する２次燃焼空気導入口と、酸化雰囲気領域よりも下流において乾燥機から排出される乾燥排ガスを導入して自己脱硝領域を形成する乾燥排ガス導入口と、燃焼排ガスを自己脱硝領域から排出する燃焼排ガス送出口と、炭化炉での熱分解ガスの生成に用いられる燃焼炉高温ガスを酸化雰囲気領域から抽気する燃焼炉高温ガス抽気口とを有する。
【解決手段】乾燥物を生成する乾燥機と、乾燥物から熱分解ガスを生成する炭化炉と、熱分解ガスを燃焼して乾燥機での乾燥用の燃焼排ガスを生成する燃焼炉とを含み、燃焼炉は、熱分解ガス導入口と、１次燃焼空気を熱分解ガスの流れに沿って導入することによって還元雰囲気領域を形成する１次燃焼空気導入口と、還元雰囲気領域よりも下流において酸化雰囲気領域を形成する２次燃焼空気を導入する２次燃焼空気導入口と、酸化雰囲気領域よりも下流において乾燥機から排出される乾燥排ガスを導入して自己脱硝領域を形成する乾燥排ガス導入口と、燃焼排ガスを自己脱硝領域から排出する燃焼排ガス送出口と、炭化炉での熱分解ガスの生成に用いられる燃焼炉高温ガスを酸化雰囲気領域から抽気する燃焼炉高温ガス抽気口とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマスの炭化処理装置、及び炭化物の製造方法に関し、特に、その燃費の改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場（終末処理場）から大量に発生する脱水ケーキと呼ばれる有機性廃棄物が減容化される方法の一つとして炭化処理がある。有機性廃棄物から炭化処理によって生成される炭化物が有用なバイオマスによる発電燃料として利用される設備が稼動している。一方で、炭化処理による副生成物である可燃性の熱分解ガス（乾留ガス）は燃焼されることによって、自身が分解、及び無害化されると共にその燃焼熱がエネルギとして回収されている。
【０００３】
炭化処理の工程において温度が不足する場合には、処理対象である有機性廃棄物のガス化率が低下する。ガス化率が低い、すなわち炭化の進行が充分でない場合には低い発火温度、及び高い自己発熱性を有する低品質の炭化物が生成されると共に熱分解ガスの発生量の減少による燃費悪化が生じる。このため、炭化炉でのガス化率向上のためには高温の熱源が必要となる。
【０００４】
熱分解ガスが完全燃焼されることによって生じる燃焼排ガスは炭化炉の熱源として用いられる。しかし、燃焼排ガスは、炭化炉において高温が確保されるための熱源としては充分でない。このため、炭化炉での高温の熱源が得られるためには、補助燃料が用いられる燃焼排ガスの追い焚きが必要となる。このような補助燃料の投入によって、炭化処理の工程における燃費悪化が生じる。より高温の熱源が必要とされる外熱（間接加熱）式の炭化炉においてはその影響が特に顕著である。
【０００５】
上の記述に関連して、汚泥の炭化処理方法及び装置並びに発電方法が特開２００５−１９９１５７号公報に開示されている。この例による方法では、汚泥を炭化処理する炭化処理工程と、該炭化処理工程で得られる熱分解ガスを高温還元雰囲気の一次燃焼ゾーンで一次燃焼させることにより主にＮＨ３（アンモニア）を分解すると共にＮ２Ｏ（亜酸化窒素）を分解し、かつＮＯｘ（Ｎｉｔｒｏｇｅｎ Ｏｘｉｄｅ：窒素酸化物）を還元する一次燃焼工程と、熱分解ガスの未燃ガスを低温酸化雰囲気の二次燃焼ゾーンで燃焼させる二次燃焼行程とを含むこととしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１９９１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、補助燃料が用いられる燃焼排ガスの追い焚きが不要とされることを実現することで、燃費の改善されたバイオマスの炭化処理装置、及び炭化物の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下に、発明を実施するための形態で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００９】
本発明のバイオマスの炭化処理装置は、バイオマス（１）を乾燥して乾燥物を生成する乾燥機（２０）と、乾燥物から熱分解ガスを生成する炭化炉（３０）と、熱分解ガスを燃焼して乾燥機（２０）での乾燥に用いられる燃焼排ガスを生成する燃焼炉（４０）とを含み、燃焼炉（４０）は、燃焼炉（４０）の最上部に設けられ熱分解ガスを鉛直下向きに導入する熱分解ガス導入口（１０１）と、１次燃焼空気を熱分解ガスの流れに沿って導入することによって還元雰囲気領域（Ｚ１）を形成する１次燃焼空気導入口（１０２）と、還元雰囲気領域（Ｚ１）よりも下流において酸化雰囲気領域（Ｚ２、及びＹ１）を形成する２次燃焼空気を導入する２次燃焼空気導入口（１０４）と、酸化雰囲気領域（Ｚ２、及びＹ１）よりも下流において乾燥機（２０）から排出される乾燥排ガスを導入して自己脱硝領域（Ｙ２）を形成する乾燥排ガス導入口（１０６）と、熱分解ガスを燃焼することによって生成する燃焼排ガスを自己脱硝領域（Ｙ２）から排出する燃焼排ガス送出口（１０８）と、炭化炉（３０）での熱分解ガスの生成に用いられる燃焼炉高温ガスを酸化雰囲気領域（Ｚ２、及びＹ１）から抽気する燃焼炉高温ガス抽気口（９０）とを有する。
【００１０】
また、本発明のバイオマスの炭化処理装置は更に、酸化雰囲気領域（Ｚ２、及びＹ１）に、他の２次燃焼空気を導入する他の２次燃焼空気導入口（１０５）を有し、燃焼炉高温ガス抽気口（１０９）は、他の２次燃焼空気導入口（１０５）よりも上流に位置する。
【００１１】
また、本発明のバイオマスの炭化処理装置は更に、還元雰囲気領域（Ｚ１）に、他の乾燥排ガスを導入する他の乾燥排ガス導入口（１０３）を有する。
【００１２】
本発明のバイオマスの炭化処理装置は、バイオマス（１）を乾燥して乾燥物を生成する乾燥機（２０）と、乾燥物から熱分解ガスを生成する炭化炉（３０）と、熱分解ガスを燃焼して乾燥機（２０）での乾燥に用いられる燃焼排ガスを生成する燃焼炉（４０）とを含み、燃焼炉（４０）は、熱分解ガスが流れる流れ方向の上流側から順に、熱分解ガスを導入する熱分解ガス導入口（１０１）と、１次燃焼空気を導入する１次燃焼空気導入口（１０２）と、２次燃焼空気を導入する２次燃焼空気導入口（１０４）と、乾燥機（２０）から排出される乾燥排ガスを導入する乾燥排ガス導入口（１０６）と、熱分解ガスを燃焼することによって生成する燃焼排ガスを排出する燃焼排ガス送出口（１０８）とを有し、燃焼炉（４０）は、更に、２次燃焼空気導入口（１０４）と乾燥排ガス導入口（１０６）との間に位置して、炭化炉（３０）での熱分解ガスの生成に用いられる燃焼炉高温ガスを抽気する燃焼炉高温ガス抽気口（１０９）とを有する。
【００１３】
また、本発明のバイオマスの炭化処理装置は更に、２次燃焼空気導入口（１０４）と乾燥排ガス導入口（１０６）との間に、他の２次燃焼空気を導入する他の２次燃焼空気導入口（１０５）を有し、燃焼炉高温ガス抽気口（１０９）は、他の２次燃焼空気導入口（１０５）よりも上流に位置する。
【００１４】
そして、本発明のバイオマスの炭化処理装置は更に、１次燃焼空気導入口（１０２）と２次燃焼空気導入口（１０４）との間に、他の乾燥排ガスを導入する他の乾燥排ガス導入口（１０３）を有する。
【００１５】
本発明のバイオマスの炭化物の製造方法は、乾燥機（２０）が、バイオマス（１）を乾燥して乾燥物を生成するステップと、炭化炉（３０）が、乾燥物から熱分解ガスを生成するステップと、燃焼炉（４０）が、熱分解ガスを燃焼して乾燥機（２０）での乾燥に用いられる燃焼排ガスを生成するステップとを備え、燃焼炉（４０）が、燃焼排ガスを生成するステップは、熱分解ガス導入口（１０１）から熱分解ガスを導入するステップと、１次燃焼空気導入口（１０２）から１次燃焼空気を導入して熱分解ガスと混合することによって還元雰囲気領域（Ｚ１）を形成するステップと、２次燃焼空気導入口（１０４）から２次燃焼空気を導入して還元雰囲気領域（Ｚ１）よりも下流において酸化雰囲気領域（Ｚ２、及びＹ１）を形成するステップと、酸化雰囲気領域（Ｚ２、及びＹ１）よりも下流において乾燥機（２０）から排出される乾燥排ガスを乾燥排ガス導入口（１０６）から導入して自己脱硝領域（Ｙ２）を形成するステップと、燃焼排ガス送出口（１０８）から、熱分解ガスを燃焼することによって生成する燃焼排ガスを自己脱硝領域（Ｙ２）から排出するステップと、燃焼炉高温ガス抽気口（１０９）から、炭化炉（３０）での熱分解ガスの生成に用いられる燃焼炉高温ガスを酸化雰囲気領域（Ｚ２、及びＹ１）から抽気するステップとを含む。
【００１６】
また、本発明のバイオマスの炭化物の製造方法は更に、他の２次燃焼空気導入口（１０５）から他の２次燃焼空気を導入して酸化雰囲気領域（Ｚ２、及びＹ１）よりも下流において自己脱硝準備域（Ｙ１）を形成するステップを含み、燃焼炉高温ガス抽気口（１０９）から、炭化炉（３０）での熱分解ガスの生成に用いられる燃焼炉高温ガスを酸化雰囲気領域（Ｚ２、及びＹ１）から抽気するステップを含む。
【００１７】
また、本発明のバイオマスの炭化物の製造方法は更に、還元雰囲気領域（Ｚ１）に、他の乾燥排ガス導入口（１０３）から他の乾燥排ガスを導入するステップを含む。
【００１８】
また、本発明のバイオマスの炭化物の製造方法は更に、酸化雰囲気領域（Ｚ２、及びＹ１）を略１１００〜１２００℃に調整するステップを含む。
【００１９】
そして、本発明のバイオマスの炭化物の製造方法は、乾燥機（２０）から排出される乾燥排ガスの４０〜６０％を乾燥排ガス導入口（１０６）から導入するステップと、乾燥機（２０）から排出される乾燥排ガスの残りの４０〜６０％である他の乾燥排ガスを他の乾燥排ガス導入口（１０３）から導入するステップとを含む。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、補助燃料が用いられる燃焼排ガスの追い焚きが不要とされることを実現し、燃費の改善されたバイオマスの炭化処理装置、及び炭化物の製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の実施形態におけるバイオマスの炭化処理装置の一例を示す系統図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態における熱分解ガス燃焼炉の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態によるバイオマスの炭化処理装置、及び炭化物の製造方法を詳細に説明する。
【００２３】
まず、本発明によるバイオマスの炭化処理装置の構成を詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態におけるバイオマスの炭化処理装置の一例を示す系統図である。図１を参照すると、処理対象である高含水バイオマス１から炭化物６を生成する本実施形態によるバイオマスの炭化処理装置は、主として、乾燥機２０と、炭化炉（炭化ガス化炉）３０と、熱分解ガス燃焼炉４０とを含んでいる。
【００２５】
ここで、本実施形態での高含水バイオマス１は特に、高含水含窒素有機物を処理対象としている。高含水含窒素有機物としては下水汚泥が例示される。また、バイオマスの水分が高い程、乾燥に多くの熱源が必要とされるため本実施形態は特に効果的である。なお、本実施形態においては下水汚泥に限らず、例えば食品汚泥、製紙汚泥、ビルピット汚泥、消化汚泥、活性汚泥、高含水木材片等の有機物に適用できる。また、生成された炭化物６は例えば、火力発電所の石炭焚きボイラで石炭と共に混焼する固体燃料として用いることができる。
【００２６】
乾燥機２０は、図示せぬ脱水機によって所定の水分になるまで脱水された処理対象物の温度を上げて、その水分を炭化に適した状態になるまで効率良く除去する装置である。乾燥機２０には、高含水バイオマス１に熱風を直接吹き付ける方式である熱風乾燥機が好適に用いられる。なお、乾燥機２０は、高含水バイオマス１が燃焼せずに乾燥する装置であれば直接加熱方式であっても、間接加熱方式であっても良い。
【００２７】
乾燥機２０はライン１１で、図示せぬ脱水機と接続されている。このライン１１には、図示せぬ圧送ポンプによって高含水バイオマス１を圧送することのできる配管、及び圧送された高含水バイオマス１を一時貯留して乾燥機２０に連続的に供給するケーキ定量フィーダが好適に用いられる。また、乾燥機２０はライン２１で炭化炉３０と接続されている。ライン２１は、乾燥後の高含水バイオマス１を乾燥機２０から炭化炉３０に搬送する経路である。このライン２１にはコンベア、及び定量フィーダが好適に用いられる。
【００２８】
炭化炉３０は、乾燥後の高含水バイオマス１を酸素の供給が遮断された状態で加熱して高含水バイオマス１内の有機物を熱分解して炭化物６を生成する装置である。本実施形態による炭化炉３０には、内筒が回転して処理対象に対して均一な加熱が行われることで安定した生成物の品質が確保される間接加熱式ロータリーキルン炭化炉が好適に用いられた例が示されている。高含水バイオマス１の加熱後における炭化炉３０の内筒には、生成物である炭化物６と、副生成物である可燃性の熱分解ガス（乾留ガス）とが溜まっている。なお、炭化炉３０には、例えば直接加熱方式等の他の方式が用いられても良い。
【００２９】
炭化炉３０の内筒の出口には、生成された炭化物６の排出用のライン３３が接続されている。また、炭化炉３０の内筒は、ガス用の配管である熱分解ガスライン３１で熱分解ガス燃焼炉４０と接続されている。熱分解ガスライン３１には、熱分解ガス中の熱分解残渣である炭化物６を分離除去する図示せぬサイクロン（炭化炉集塵機）と、熱分解ガスを熱分解ガス燃焼炉４０に送り込む熱分解ガスファン３５とを設けることがある。図示せぬサイクロンの底部からは溜まった炭化物６が同様に排出される。
【００３０】
熱分解ガス燃焼炉４０は、炭化炉３０から排出される熱分解ガスを燃焼して乾燥機２０、及び炭化炉３０の熱源となる燃焼排ガスを生成すると共に、熱分解ガスと、乾燥機２０から排出される乾燥排ガスとに含まれる有害物質を分解、及び無害化する装置である。
【００３１】
熱分解ガス燃焼炉４０は、燃焼排ガス（熱源）の送気先である乾燥機２０とは燃焼排ガスライン４３、及び燃焼排ガスライン４３につながる燃焼排ガスライン４４で接続されている。燃焼排ガスライン４４は高含水バイオマス１に燃焼排ガスが直接吹き付けられる形態で乾燥機２０と接続されている。また、熱分解ガス燃焼炉４０は、燃焼排ガス（熱源）のもう一つの送気先である炭化炉３０の外筒（外熱部）とは燃焼排ガス（燃焼炉高温ガス抽気）ライン９０で接続されている。
【００３２】
一方で、熱分解ガス燃焼炉４０は上述したように、熱分解ガスの排出元である炭化炉３０の内筒とは熱分解ガスライン３１で接続されている。熱分解ガス燃焼炉４０は熱分解ガス以外にも、燃焼空気、及び乾燥排ガスの導入用の経路と接続されている。
【００３３】
燃焼空気の経路は、一端が燃焼用空気ファン６０と接続されて、中途に設けられた空気予熱器（Ａ／Ｈ：Ａｉｒ （ｐｒｅ）Ｈｅａｔｅｒ）３８の内部を経た燃焼用空気ライン６１の他端が、３つの燃焼用空気ライン６２と、６３と、６４とに分岐されている。ここで、燃焼用空気ファン６０は、外気から取り入れた空気を送り込む装置である。また、空気予熱器３８は、排ガスの熱を回収して燃焼用に送り込む空気を暖める装置である。熱分解ガス燃焼炉４０は燃焼用空気ライン６２と、６３と、６４と各々接続されている。燃焼用空気ライン６２と、６３と、６４とにはそれぞれ、流量調節弁５６と、５５と、５４とが設けられている。燃焼用空気ライン６２から熱分解ガス燃焼炉４０に送り込まれる空気は１次燃焼空気として用いられる。また、燃焼用空気６３と、６４とから熱分解ガス燃焼炉４０に送り込まれる空気は２次燃焼空気として用いられる。
【００３４】
乾燥排ガスの経路は、乾燥機２０と接続されて、乾燥用ファン２５が中途に設けられた乾燥排ガスライン２４と、熱交換器（ＧＧＨ１：Ｇａｓ−Ｇａｓ Ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）２２と、乾燥排ガスライン２６と、熱交換器（ＧＧＨ２）２７と、乾燥排ガスライン２３とが順に接続されており、その先が、乾燥排ガスライン２８と、２９とに分岐されている。熱分解ガス燃焼炉４０は乾燥排ガスライン２８と、２９と各々接続されている。ここで、熱交換器（ＧＧＨ１）２２、及び熱交換器（ＧＧＨ２）２７は乾燥排ガスの経路中においては乾燥排ガスの加温（蓄熱）用に機能する。なお、熱交換器は、廃熱回収の一手段であり、例示した配列以外での実施もありうる。
【００３５】
熱交換器（ＧＧＨ１）２２の高温（放熱）側には燃焼排ガスライン４５が接続されている。燃焼排ガスライン４５は、熱分解ガス燃焼炉４０に接続されている燃焼排ガスライン４３から乾燥機２０側につながる燃焼排ガスライン４４と分岐して設けられている。熱交換器（ＧＧＨ１）２２には、燃焼排ガスライン４５内の燃焼排ガスの有する熱源の放出後の経路として燃焼排ガスライン３７が接続されている。燃焼排ガスライン３７は更に、熱交換器（ＧＧＨ３）６８と、燃焼排ガスライン６９と、排ガス処理装置３９との順に接続されており、そこから、燃焼排ガスライン７０で、熱交換器（ＧＧＨ３）６８と再度接続されてからファン４６を介して煙突４７に通じている。なお、熱交換器（ＧＧＨ３）６８は、燃焼排ガスライン７０内の燃焼排ガスの温度を上げて、煙突４７からの燃焼排ガスの排出時における白煙の発生を抑制するために設けられている。
【００３６】
熱交換器（ＧＧＨ２）２７の高温（放熱）側には、燃焼排ガス（燃焼炉高温ガス抽気）ライン３６が接続されている。燃焼炉高温ガス抽気ライン３６は、炭化炉３０の外筒（外熱部）を介して燃焼炉高温ガス抽気ライン９０と接続される燃焼排ガス（燃焼炉高温ガス抽気）の経路である。言い換えると、燃焼炉高温ガス抽気による熱源が炭化炉３０で使われた後の燃焼排ガス（燃焼炉高温ガス抽気）の経路である。熱交換器（ＧＧＨ２）２７には、燃焼炉高温ガス抽気ライン３６内の燃焼排ガスの有する熱源の放出後の経路として燃焼炉高温ガス抽気ライン６５が接続されている。燃焼炉高温ガス抽気ライン６５は更に、空気予熱器３８と、燃焼炉高温ガス抽気ライン６７との順に接続されており、そこから、燃焼炉高温ガス抽気ライン６７は燃焼排ガスライン３７と合流する。燃焼炉高温ガス抽気ライン６７は中途に、ファン６６が設けられている。空気予熱器３８においては、燃焼炉高温ガス抽気ライン６５内の燃焼排ガスは高温（放熱）側となり、その燃焼排ガスの有する熱が上述した、燃焼用空気ライン６１内の燃焼用空気を暖めるための排ガスの熱となる。
【００３７】
次に、本実施形態による熱分解ガス燃焼炉４０の構成を詳細に説明する。
【００３８】
図２は、本発明の実施形態における熱分解ガス燃焼炉の一例を示す断面図である。図２を参照すると、本実施形態によるバイオマスの炭化処理装置の熱源を生成すると共に、有害物質を分解、及び無害化する本実施形態による熱分解ガス燃焼炉４０はその炉内４０ｄに空間を有する中空円筒状の構造である。熱分解ガス燃焼炉４０を構成する円筒体のケース１１０は、円筒外径面と、片方の円板状端面とを有している。円筒状の熱分解ガス燃焼炉４０は、そのケース１１０の外周方向、及び径方向に対して垂直方向で円板状端面に向かう側を流れ方向として熱分解ガス燃焼炉内４０ｄを熱分解ガスが通過するように形成されている。本実施形態においては熱分解ガスが鉛直下向きに流れる例が示されている。
【００３９】
熱分解ガス燃焼炉４０のケース１１０の円盤状端面と対向する他方の端面の位置、すなわち熱分解ガス燃料炉４０における熱分解ガスの最上流部には、熱分解ガスライン３１に接続される熱分解ガス導入口１０１が設けられている。熱分解ガス導入口１０１は、円筒状の熱分解ガス燃焼炉４０のその径の略中心の位置から熱分解ガス燃焼炉内４０ｄに熱分解ガスが流れ方向で導入されるように形成されている。
【００４０】
また、熱分解ガス燃料炉４０の上流部には、燃焼用空気ライン６２（１次燃焼空気）に接続される１次燃焼空気導入口１０２が設けられている。１次燃焼空気導入口１０２は、１次燃焼空気が、熱分解ガスの外周から、熱分解ガスの流れに沿って、熱分解ガス燃焼炉内４０ｄに導入されるように形成されている。
【００４１】
熱分解ガス導入口１０１、及び１次燃焼空気導入口１０２よりも下流側のケース１１０には乾燥排ガスライン２８に接続される乾燥排ガス上部導入口１０３がケース１１０から径方向に突出して設けられている。乾燥排ガス上部導入口１０３は、熱分解ガス燃焼炉内４０ｄを流れる熱分解ガスの外周から乾燥排ガスが導入されるように形成されている。
【００４２】
また、乾燥排ガス上部導入口１０３よりも下流側には同様に、燃焼用空気ライン（２次燃焼空気）６３に接続される２次燃焼空気導入口１０４がケース１１０から径方向に突出して設けられている。２次燃焼空気導入口１０４は、熱分解ガス燃焼炉内４０ｄを流れる熱分解ガスの外周から２次燃焼空気が導入されるように形成されている。また、２次燃焼空気導入口１０４は、より上流側の乾燥排ガス上部導入口１０３から２次燃焼空気導入口１０４までの領域を流れる熱分解ガスの滞留時間が１．５秒以上になるような位置に設けられている。
【００４３】
また、２次燃焼空気導入口１０４よりも下流側には同様に、燃焼用空気ライン（２次燃焼空気）６４に接続される２次燃焼空気導入口１０５がケース１１０から径方向に突出して設けられている。２次燃焼空気導入口１０５は、熱分解ガス燃焼炉内４０ｄを流れる熱分解ガスの外周から２次燃焼空気が導入されるように形成されている。また、２次燃焼空気導入口１０５は、より上流側の２次燃焼空気導入口１０４から２次燃焼空気導入口１０５までの領域を流れる熱分解ガスの滞留時間が１秒以上になるような位置に設けられている。
【００４４】
そして、２次燃焼空気導入口１０５よりも下流側には同様に、乾燥排ガスライン２９に接続される乾燥排ガス下部導入口１０６がケース１１０から径方向に突出して設けられている。乾燥排ガス下部導入口１０６は、熱分解ガス燃焼炉内４０ｄを流れる熱分解ガスの外周から乾燥排ガスが導入されるように形成されている。また、乾燥排ガス下部導入口１０６は、熱分解ガス燃焼炉内４０ｄのより下流側の領域を流れる熱分解ガスの滞留時間が２秒以上確保できるような位置に設けられている。
【００４５】
これらのケース１１０から突出して設けられた乾燥排ガス上部導入口１０３、２次燃焼空気導入口１０４、２次燃焼空気導入口１０５、及び乾燥排ガス下部導入口１０６は図中においてはそれぞれについて１箇所が示されている。しかし、熱分解ガスの流れ方向に対して垂直方向に当たるケース１１０の同一円周上にそれぞれの導入口が複数設けられることでそれぞれのガスの熱分解ガス燃焼炉内４０ｄへの導入時における濃度むらが防止されてより効率の良い熱分解ガスの燃焼が行われる。好適には、それぞれの導入口は放射状に４箇所設けられる。
【００４６】
ケース１１０の円筒外径面における円板状端面に最も近い位置、すなわち熱分解ガス燃料炉内４０ｄにおける熱分解ガスの最下流部付近には燃焼排ガス送出口１０７と、１０８とがそれぞれ、ケース１１０から径方向に突出して設けられている。燃焼排ガス送出口１０８は燃焼排ガスライン４３に接続されている。熱分解ガスが、熱分解ガス燃焼炉内４０ｄを流れ方向に通過しながら燃焼されることによって生成された燃焼排ガスが、熱分解ガス燃料炉内４０ｄにおける最下流部付近で径方向に進行方向を変えて燃焼排ガスライン４３に排出されるように燃焼排ガス送出口１０８は形成されている。一方、燃焼排ガスの追い焚きの経路として用意されている燃焼排ガス送出口１０７は本実施形態においては遮断されている。なお、燃焼排ガス送出口１０７は敢えて設ける必要はない。
【００４７】
また、更に、２次燃焼空気導入口１０４よりも下流側で、乾燥排ガス下部導入口１０６よりも上流側には、燃焼炉高温ガス抽気口１０９がケース１１０から径方向に突出して設けられている。燃焼炉高温ガス抽気口１０９は、燃焼排ガス（燃焼炉高温ガス抽気）ライン９０に接続されている。燃焼炉高温ガス抽気口１０９は、抽気された燃焼排ガス（燃焼炉高温ガス）が、燃焼排ガス（燃焼炉高温ガス抽気）ライン９０を介して炭化炉３０の外筒（外熱部）に導入されるように形成されている。燃焼炉高温ガス抽気口１０９は好適には、２次燃焼空気導入口１０５よりも上流側に設けられる。
【００４８】
次に、本発明によるバイオマスの炭化処理装置の動作を詳細に説明する。
【００４９】
まず、図１を参照すると、図示せぬ脱水機によって脱水された高含水バイオマス１はライン１１を通じて乾燥機２０に投入される。乾燥機２０は、水分が７０〜８０％程度になるまで脱水された高含水バイオマス１の水分を１５％程度になるまで乾燥する。乾燥機２０での乾燥の熱源には、熱分解ガス燃料炉４０で生じて、燃焼排ガスライン４３、及び４４を介して、乾燥機２０内の高含水バイオマス１に直接吹き付ける方式で導入される８５０℃程度（通常８００〜９００℃）の燃焼排ガスが用いられる。この温度の燃焼排ガスは、そのまま乾燥機２０に導入してもその耐久性に影響を与えないため、本実施形態では、高含水バイオマス１を効率良く乾燥する効果、乾燥機の耐久性を維持する効果、並びに温度調節用の機器、及びエネルギを必要とせずに設備を単純化する効果を有する。
【００５０】
次に、乾燥機２０による乾燥後の高含水バイオマス１はライン２１を通じて炭化炉３０に投入される。炭化炉３０は、乾燥後の高含水バイオマス１を酸素の供給が遮断された状態で約３００〜６００℃に加熱することによって炭化処理して、高含水バイオマス１内の有機物を熱分解することによって炭化物６と、熱分解ガスとを生成する。生成された炭化物６は、排出用のライン３３を通して排出される。炭化炉３０での炭化処理の熱源には、熱分解ガス燃料炉４０から抽気されて、燃焼排ガス（燃焼炉高温ガス抽気）ライン９０を介して炭化炉３０の外筒（外熱部）に導入される１１５０℃程度（通常１１００〜１２００℃）の燃焼炉高温ガスが用いられる。この燃焼炉高温ガスは、炭化炉３０での炭化処理の熱源として充分な温度を有しているため補助燃料を用いての追い焚きが必要とならない。よって、本実施形態では、燃費向上の効果を有する。より高温の熱源が必要とされる外熱（間接加熱）式の炭化炉においてはその影響が特に顕著である。
【００５１】
次に、炭化炉３０での炭化処理によって生じた熱分解ガスは熱分解ガスファン３５によって熱分解ガスライン３１を通じて熱分解ガス燃焼炉４０に導入される。熱分解ガス燃焼炉４０に導入された熱分解ガスは、同じく熱分解ガス燃焼炉４０に導入される燃焼空気、及び乾燥排ガスと混合されて熱分解ガス燃焼炉内４０ｄで燃焼される。熱分解ガスが、熱分解ガス燃焼炉内４０ｄで燃焼されることによって生じた燃焼炉排ガスは炭化炉３０、及び乾燥機２０での熱源となる。炭化炉３０には、１１５０℃程度（通常１１００〜１２００℃）の燃焼炉高温ガスが抽気されて用いられ、乾燥機２０には、熱分解ガス燃焼炉内４０ｄでの熱分解ガスの燃焼後に生じた９００℃程度（通常８５０〜９５０℃）の燃焼排ガスが送気されて用いられる。
【００５２】
熱分解ガス燃焼炉４０に導入される乾燥排ガスは、９００℃程度（通常８５０〜９５０℃）の燃焼排ガス、及び炭化炉３０での加熱によって６５０℃程度（通常６００〜７００℃）にまで温度の下がった燃焼炉高温ガスとの熱交換によって予め加温されている。より詳細にはまず、熱分解ガス燃焼炉４０から燃焼排ガスライン４３へと送出されてきた燃焼排ガスの内で乾燥機２０での熱源としては必要量以上であった９００℃程度（通常８５０〜９５０℃）の燃焼排ガスが燃焼排ガスライン４５に分岐された経路を進んで熱交換器（ＧＧＨ１）２２内に入る。乾燥用ファン２５によって乾燥排ガスライン２４経由で熱交換器（ＧＧＨ１）２２内に導入された２００℃程度（通常１８０〜２２０℃）の乾燥排ガスは９００℃程度（通常８５０〜９５０℃）の燃焼排ガスによって４００℃程度（通常３５０〜４５０℃）にまで暖められる。次に、炭化炉３０での加熱後の６５０℃程度（通常６００〜７００℃）の燃焼炉高温ガスはファン６６によって、熱交換器（ＧＧＨ２）２７内に入る。乾燥排ガスライン２６経由で熱交換器（ＧＧＨ２）２７内に導入された４００℃程度（通常３５０〜４５０℃）の乾燥排ガスは６５０℃程度（通常６００〜７００℃）の燃焼炉高温ガスによって５００℃程度（通常４５０〜６００℃）にまで暖められる。このように、５００℃程度（通常４５０〜６００℃）にまで加温された乾燥排ガスは乾燥排ガスライン２３経由で、乾燥排ガスライン２８、及び２９に分岐された経路で熱分解ガス燃焼炉４０に導入される。なお、乾燥排ガスライン２３から、乾燥排ガスライン２８、及び２９への乾燥排ガス流量の分配は図示せぬ流量調節弁によって行われる。
【００５３】
一方で、熱交換器（ＧＧＨ１）２２内で乾燥排ガスを暖めたことで放熱して３００℃程度（通常２５０〜３５０℃）にまで温度を下げた燃焼排ガスはファン４６によって、燃焼排ガスライン３７を経由して熱交換器（ＧＧＨ３）６８に導入される。熱交換器（ＧＧＨ３）６８では、３００℃程度（通常２５０〜３５０℃）の燃焼排ガスは、自身の熱を更に放出してから、燃焼排ガスライン６９経由で排ガス処理装置３９に導入される。燃焼排ガスは、排ガス処理装置３９で所要の浄化処理がなされた後、燃焼排ガスライン７０経由で、熱交換器（ＧＧＨ３）６８に再度導入されて白煙の発生を抑制するために自身の温度を上げられてから煙突４７を通じて大気に放出される。
【００５４】
また、熱交換器（ＧＧＨ２）２７内で乾燥排ガスを暖めたことで放熱した燃焼炉高温ガスは燃焼炉高温ガス抽気ライン６５を経由して空気予熱器３８に導入される。空気予熱器３８では燃焼炉高温ガスは、３００℃程度（通常２５０〜３５０℃）になるまで自身の熱を更に放出してから燃焼炉高温ガス抽気ライン６７を経由して、燃焼排ガスライン３７を流れる燃焼排ガスと合流する。燃焼炉高温ガスはその後、上述した排ガス処理等が行われてから大気に放出される。
【００５５】
空気予熱器３８では、燃焼炉高温ガスの放出した熱によって、燃焼用空気ファン６０から供給された燃焼用空気が暖められる。暖められた燃焼用空気は、燃焼用空気ライン６１を経由で、３つの燃焼用空気ライン６２と、６３と、６４とに分岐された経路で熱分解ガス燃焼炉４０に導入される。なお、熱分解ガス燃焼炉４０への導入量は、燃焼用空気ライン６２と、６３と、６４とのそれぞれに設けられている、流量調節弁５６と、５５と、５４とによって調整される。
【００５６】
次に、図２を参照して、本実施形態による熱分解ガス燃焼炉４０の動作を詳細に説明する。
【００５７】
まず、熱分解ガスが、熱分解ガス燃焼炉４０の熱分解ガス導入口１０１から熱分解ガス燃焼炉内４０ｄに導入される。熱分解ガスは、熱分解ガス燃焼炉４０のケース１１０の円板状端面に向かう側を流れ方向として熱分解ガス燃焼炉内４０ｄを流動する。熱分解ガスは窒素分を含んでいる。また、熱分解ガスの理論燃焼温度は一例として１８００℃程度である。なお、本実施形態においては熱分解ガスが鉛直下向きに流れる例によって説明する。
【００５８】
また、１次燃焼空気が、１次燃焼空気導入口１０２から熱分解ガス燃焼炉内４０ｄに導入される。熱分解ガス燃焼炉内４０ｄに導入された１次燃焼空気は、熱分解ガスの外周から熱分解ガスに沿って流れることによって熱分解ガスと混合される。１次燃焼空気は低空気比で導入される。好適には、１次燃焼空気は空気比を０．７〜０．８にして導入される。熱分解ガスと、１次燃焼空気とが混合されることによって、還元雰囲気領域での燃焼が行われる還元燃焼域Ｚ１が形成される。還元燃焼域Ｚ１は、２次燃焼空気導入口１０４よりも上流側の領域である。
【００５９】
更に、乾燥排ガスが、乾燥排ガス上部導入口１０３から熱分解ガス燃焼炉内４０ｄに導入される。乾燥排ガス上部導入口１０３から導入される乾燥排ガスは、図示せぬ流量調節弁によって、乾燥機２０から排出される乾燥排ガスの内の所定流量に調整される。好適には、乾燥排ガス上部導入口１０３から導入される乾燥排ガスは、乾燥機２０から排出される乾燥排ガスの内の４０〜６０％の流量に調整される。導入された乾燥排ガスは、熱分解ガス、及び１次燃焼空気と混合される。アンモニア、シアン等の窒素分が含まれている乾燥排ガスは空気比が０．１程度（通常０．０５〜０．１５）を示し、その温度は５００℃程度（通常４５０〜６００℃）である。このようにして、還元燃焼域Ｚ１では、熱分解ガスと、１次燃焼空気と、乾燥排ガスとが混合されて空気比が０．８程度で、温度が１３００℃程度になる。よって、熱分解ガスは、還元雰囲気で燃焼されてアンモニア、亜酸化窒素等が分解され、また発生したＮＯｘ（Ｎｉｔｒｏｇｅｎ Ｏｘｉｄｅ：窒素酸化物）が乾燥排ガス中のアンモニアによって還元されて熱分解ガス燃焼時における窒素酸化物の発生量を低減することができる。また、熱分解ガス燃焼炉４０ｄ内の温度を１３００℃以下にすることによって熱分解ガス燃焼炉４０の耐久性が向上される。
【００６０】
次に、２次燃焼空気が、２次燃焼空気導入口１０４から熱分解ガス燃焼炉内４０ｄに導入される。熱分解ガス燃焼炉内４０ｄに導入された２次燃焼空気は還元燃焼域Ｚ１での燃焼後の熱分解ガスと混合される。好適には、２次燃焼空気は、混合後の熱分解ガスの空気比が１．１程度（通常１．０５〜１．１５）となるように導入される。還元燃焼域Ｚ１での燃焼後の熱分解ガスと、２次燃焼空気とが混合されることによって、酸化雰囲気領域での燃焼が行われる酸化燃焼域Ｚ２が形成される。酸化燃焼域Ｚ２は、２次燃焼空気導入口１０５よりも上流側の領域である。このようにして、酸化燃焼域Ｚ２では、還元燃焼域Ｚ１での燃焼後の熱分解ガスと、２次燃焼空気とが混合されて空気比が１．１程度（通常１．０５〜１．１５）で、温度が１１５０℃程度（通常１１００〜１２００℃）になる。よって、還元燃焼域Ｚ１での燃焼後の熱分解ガスは、酸化雰囲気で燃焼され、還元燃焼域Ｚ１での未燃ガスを完全燃焼することができる。こうして、還元燃焼域Ｚ１と、酸化燃焼域Ｚ２とを含む熱分解ガス燃焼域Ｚにおいて熱分解ガスは燃焼される。
【００６１】
次に、２次燃焼空気が、２次燃焼空気導入口１０５から熱分解ガス燃焼炉内４０ｄに導入される。熱分解ガス燃焼炉内４０ｄに導入された２次燃焼空気は酸化燃焼域Ｚ２での燃焼後の熱分解ガスと混合される。好適には、２次燃焼空気は、混合後の熱分解ガスの空気比が１．２程度（通常１．１５〜１．２５）となるように導入される。酸化燃焼域Ｚ２での燃焼後の熱分解ガスと、２次燃焼空気とが混合されることによって自己脱硝準備領域Ｙ１が形成される。自己脱硝準備領域Ｙ１は、乾燥排ガス下部導入口１０６よりも上流側の領域である。このようにして、自己脱硝準備領域Ｙ１では、酸化燃焼域Ｚ２での燃焼後の熱分解ガスと、２次燃焼空気とが混合されて空気比が１．２程度（通常１．１５〜１．２５）で、温度が９００℃程度（通常８５０〜９５０℃）になる。また、自己脱硝準備領域Ｙ１では、自己脱硝に必要な酸素濃度である３〜４％が確保される。
【００６２】
次に、このようにして準備された雰囲気中に乾燥排ガスが、乾燥排ガス下部導入口１０６から熱分解ガス燃焼炉内４０ｄに導入される。乾燥排ガス下部導入口１０６から導入される乾燥排ガスは、図示せぬ流量調節弁によって、乾燥機２０から排出される乾燥排ガスの内の所定流量に調整される。好適には、乾燥排ガス下部導入口１０６から導入される乾燥排ガスは、乾燥機２０から排出される乾燥排ガスの内の４０〜６０％の流量に調整される。自己脱硝準備領域Ｙ１の雰囲気中に乾燥排ガスが混合されることによって自己脱硝域Ｙ２が形成される。自己脱硝域Ｙ２は、乾燥排ガス下部導入口１０６よりも下流側である。自己脱硝域Ｙ２に導入された乾燥排ガスは、自身に含まれる多量のアンモニアによる自己脱硝作用によって、酸化燃焼域Ｚ２での熱分解ガスの燃焼時に生成された窒素酸化物を還元して最終的には低窒素酸化物燃焼を実現することができる。こうして、自己脱硝準備領域Ｙ１と、自己脱硝域Ｙ２とを含む乾燥排ガス燃焼域Ｙにおいて乾燥排ガスは燃焼される。なお、本実施形態においては、熱分解ガスの温度はいずれの燃焼域においても８５０℃以上となっており、ダイオキシンの発生が防止されている。
【００６３】
そして、このようにして、熱分解ガスと、乾燥機２０から排出される乾燥排ガスとに含まれる有害物質が分解、及び無害化された燃焼排ガスは、熱分解ガス燃焼炉４０の最下流に設けられた燃焼排ガス送出口１０８から乾燥機２０に熱源として送られる。
【００６４】
更に、２次燃焼空気導入口１０４と乾燥排ガス下部導入口１０６との間の酸化燃焼域Ｚ２、及び自己脱硝準備域Ｙ１に設けられた燃焼炉高温ガス抽気口１０９からは炭化炉３０の熱源として燃焼炉高温ガスが抽気されている。還元燃焼域Ｚ１、及び酸化燃焼域Ｚ２での燃焼を終えて熱分解ガス中の有害物質が略分解、及び無害化されて、かつ高温が維持されるこれらの領域から炭化炉３０の熱源として燃焼炉高温ガスが抽気されることで、有害物質の排出を抑えつつ熱効率を向上することができる。好適には、燃焼炉高温ガス抽気口１０９は２次燃焼空気導入口１０５よりも上流側に設けられる。これによって、更に、熱効率を向上することができる。
【００６５】
燃焼炉高温ガスが抽気されることによって、燃焼炉高温ガス抽気口１０９よりも下流側において燃焼炉高温ガスが抽気されない場合よりも熱分解ガスの温度が下がる。しかし、燃焼排ガス送出口１０８付近の燃焼排ガスの温度は９００℃程度（通常８５０〜９５０℃）であり、乾燥機の熱源としては充分である。また、いずれの燃焼域においても熱分解ガスの温度は、ダイオキシンの発生が防止される８５０℃以上となっている。
【００６６】
以上に、本実施形態によるバイオマスの炭化処理装置、及び炭化物の製造方法の説明を行った。
【００６７】
本実施形態では、炭化処理の工程において必要となる高温の熱源が得られることで処理対象である有機性廃棄物のガス化率の低下を阻止する効果を有する。したがって、本実施形態では、ガス化率が確保されて、炭化の進行が充分であることによって、発火温度が高く、自己発熱性が低い高品質の炭化物が生成されると共に熱分解ガス（乾留ガス）の量が充分に確保されて燃費が良いという効果を有する。
【００６８】
また、本実施形態では、炭化炉での高温熱源を得るための補助燃料を用いての追焚が必要ないことによって炭化炉での補助燃料使用量を低減する効果を有する。
【００６９】
そして、本実施形態では、熱効率が改善することによって炭化処理装置全体での燃費が向上する効果を有する。なお、本実施形態では、高温還元燃焼と、乾燥排ガス中のアンモニア分が用いられる自己脱硝技術との組み合わせによる熱分解ガスの燃焼方法によって形成された燃焼炉中における高温場を流用するため有害物質等の無害化、及び燃費の向上の両立が可能となっている。
【００７０】
以上、本発明の実施形態を説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１ 高含水バイオマス
６ 炭化物
１１ ライン（高含水バイオマス圧送配管）
２０ 乾燥機
２１ ライン（搬送コンベア）
２２ 熱交換器（ＧＧＨ１）
２３ 乾燥排ガスライン
２４ 乾燥排ガスライン
２５ 乾燥用ファン（乾燥排ガスライン２４）
２６ 乾燥排ガスライン
２７ 熱交換器（ＧＧＨ２）
２８ 乾燥排ガスライン
２９ 乾燥排ガスライン
３０ 炭化炉
３１ 熱分解ガスライン
３３ 炭化物６の排出用のライン
３５ 熱分解ガスファン（熱分解ガスライン３１）
３６ 燃焼排ガス（燃焼炉高温ガス抽気）ライン
３７ 燃焼排ガスライン
３８ 空気予熱器（Ａ／Ｈ）
３９ 排ガス処理装置
４０ 熱分解ガス燃焼炉
４０ｄ 熱分解ガス燃焼炉の炉内
４３ 燃焼排ガスライン
４４ 燃焼排ガスライン（乾燥機２０側）
４５ 燃焼排ガスライン（（ＧＧＨ１）２２側）
４６ ファン（燃焼排ガスライン７０）
４７ 煙突
５４ 流量調節弁（燃焼用空気ライン６４）
５５ 流量調節弁（燃焼用空気ライン６３）
５６ 流量調節弁（燃焼用空気ライン６２）
６０ 燃焼用空気ファン（燃焼用空気ライン６１）
６１ 燃焼用空気ライン
６２ 燃焼用空気ライン（１次燃焼空気）
６３ 燃焼用空気ライン（２次燃焼空気）
６４ 燃焼用空気ライン（２次燃焼空気）
６５ 燃焼排ガス（燃焼炉高温ガス抽気）ライン
６６ ファン（燃焼排ガス（燃焼炉高温ガス抽気）ライン６７）
６７ 燃焼排ガス（燃焼炉高温ガス抽気）ライン
６８ 熱交換器（ＧＧＨ３）
６９ 燃焼排ガスライン
７０ 燃焼排ガスライン
９０ 燃焼排ガス（燃焼炉高温ガス抽気）ライン
１０１ 熱分解ガス導入口
１０２ １次燃焼空気導入口
１０３ 乾燥排ガス上部導入口
１０４ ２次燃焼空気導入口
１０５ ２次燃焼空気導入口
１０６ 乾燥排ガス下部導入口
１０７ 燃焼排ガス送出口（遮断）
１０８ 燃焼排ガス送出口
１０９ 燃焼炉高温ガス抽気口
１１０ 熱分解ガス燃焼炉のケース
Ｙ 乾燥排ガス燃焼域
Ｙ１ 自己脱硝準備領域
Ｙ２ 自己脱硝域
Ｚ 熱分解ガス燃焼域
Ｚ１ 還元燃焼域
Ｚ２ 酸化燃焼域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマスの炭化処理装置、及び炭化物の製造方法に関し、特に、その燃費の改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場（終末処理場）から大量に発生する脱水ケーキと呼ばれる有機性廃棄物が減容化される方法の一つとして炭化処理がある。有機性廃棄物から炭化処理によって生成される炭化物が有用なバイオマスによる発電燃料として利用される設備が稼動している。一方で、炭化処理による副生成物である可燃性の熱分解ガス（乾留ガス）は燃焼されることによって、自身が分解、及び無害化されると共にその燃焼熱がエネルギとして回収されている。
【０００３】
炭化処理の工程において温度が不足する場合には、処理対象である有機性廃棄物のガス化率が低下する。ガス化率が低い、すなわち炭化の進行が充分でない場合には低い発火温度、及び高い自己発熱性を有する低品質の炭化物が生成されると共に熱分解ガスの発生量の減少による燃費悪化が生じる。このため、炭化炉でのガス化率向上のためには高温の熱源が必要となる。
【０００４】
熱分解ガスが完全燃焼されることによって生じる燃焼排ガスは炭化炉の熱源として用いられる。しかし、燃焼排ガスは、炭化炉において高温が確保されるための熱源としては充分でない。このため、炭化炉での高温の熱源が得られるためには、補助燃料が用いられる燃焼排ガスの追い焚きが必要となる。このような補助燃料の投入によって、炭化処理の工程における燃費悪化が生じる。より高温の熱源が必要とされる外熱（間接加熱）式の炭化炉においてはその影響が特に顕著である。
【０００５】
上の記述に関連して、汚泥の炭化処理方法及び装置並びに発電方法が特開２００５−１９９１５７号公報に開示されている。この例による方法では、汚泥を炭化処理する炭化処理工程と、該炭化処理工程で得られる熱分解ガスを高温還元雰囲気の一次燃焼ゾーンで一次燃焼させることにより主にＮＨ３（アンモニア）を分解すると共にＮ２Ｏ（亜酸化窒素）を分解し、かつＮＯｘ（Ｎｉｔｒｏｇｅｎ Ｏｘｉｄｅ：窒素酸化物）を還元する一次燃焼工程と、熱分解ガスの未燃ガスを低温酸化雰囲気の二次燃焼ゾーンで燃焼させる二次燃焼行程とを含むこととしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１９９１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、補助燃料が用いられる燃焼排ガスの追い焚きが不要とされることを実現することで、燃費の改善されたバイオマスの炭化処理装置、及び炭化物の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下に、発明を実施するための形態で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００９】
本発明のバイオマスの炭化処理装置は、バイオマス（１）を乾燥して乾燥物を生成する乾燥機（２０）と、乾燥物から熱分解ガスを生成する炭化炉（３０）と、熱分解ガスを燃焼して乾燥機（２０）での乾燥に用いられる燃焼排ガスを生成する燃焼炉（４０）とを含み、燃焼炉（４０）は、燃焼炉（４０）の最上部に設けられ熱分解ガスを鉛直下向きに導入する熱分解ガス導入口（１０１）と、１次燃焼空気を熱分解ガスの流れに沿って導入することによって還元雰囲気領域（Ｚ１）を形成する１次燃焼空気導入口（１０２）と、還元雰囲気領域（Ｚ１）よりも下流において酸化雰囲気領域（Ｚ２、及びＹ１）を形成する２次燃焼空気を導入する２次燃焼空気導入口（１０４）と、酸化雰囲気領域（Ｚ２、及びＹ１）よりも下流において乾燥機（２０）から排出される乾燥排ガスを導入して自己脱硝領域（Ｙ２）を形成する乾燥排ガス導入口（１０６）と、熱分解ガスを燃焼することによって生成する燃焼排ガスを自己脱硝領域（Ｙ２）から排出する燃焼排ガス送出口（１０８）と、炭化炉（３０）での熱分解ガスの生成に用いられる燃焼炉高温ガスを酸化雰囲気領域（Ｚ２、及びＹ１）から抽気する燃焼炉高温ガス抽気口（９０）とを有する。
【００１０】
また、本発明のバイオマスの炭化処理装置は更に、酸化雰囲気領域（Ｚ２、及びＹ１）に、他の２次燃焼空気を導入する他の２次燃焼空気導入口（１０５）を有し、燃焼炉高温ガス抽気口（１０９）は、他の２次燃焼空気導入口（１０５）よりも上流に位置する。
【００１１】
また、本発明のバイオマスの炭化処理装置は更に、還元雰囲気領域（Ｚ１）に、他の乾燥排ガスを導入する他の乾燥排ガス導入口（１０３）を有する。
【００１２】
本発明のバイオマスの炭化処理装置は、バイオマス（１）を乾燥して乾燥物を生成する乾燥機（２０）と、乾燥物から熱分解ガスを生成する炭化炉（３０）と、熱分解ガスを燃焼して乾燥機（２０）での乾燥に用いられる燃焼排ガスを生成する燃焼炉（４０）とを含み、燃焼炉（４０）は、熱分解ガスが流れる流れ方向の上流側から順に、熱分解ガスを導入する熱分解ガス導入口（１０１）と、１次燃焼空気を導入する１次燃焼空気導入口（１０２）と、２次燃焼空気を導入する２次燃焼空気導入口（１０４）と、乾燥機（２０）から排出される乾燥排ガスを導入する乾燥排ガス導入口（１０６）と、熱分解ガスを燃焼することによって生成する燃焼排ガスを排出する燃焼排ガス送出口（１０８）とを有し、燃焼炉（４０）は、更に、２次燃焼空気導入口（１０４）と乾燥排ガス導入口（１０６）との間に位置して、炭化炉（３０）での熱分解ガスの生成に用いられる燃焼炉高温ガスを抽気する燃焼炉高温ガス抽気口（１０９）とを有する。
【００１３】
また、本発明のバイオマスの炭化処理装置は更に、２次燃焼空気導入口（１０４）と乾燥排ガス導入口（１０６）との間に、他の２次燃焼空気を導入する他の２次燃焼空気導入口（１０５）を有し、燃焼炉高温ガス抽気口（１０９）は、他の２次燃焼空気導入口（１０５）よりも上流に位置する。
【００１４】
そして、本発明のバイオマスの炭化処理装置は更に、１次燃焼空気導入口（１０２）と２次燃焼空気導入口（１０４）との間に、他の乾燥排ガスを導入する他の乾燥排ガス導入口（１０３）を有する。
【００１５】
本発明のバイオマスの炭化物の製造方法は、乾燥機（２０）が、バイオマス（１）を乾燥して乾燥物を生成するステップと、炭化炉（３０）が、乾燥物から熱分解ガスを生成するステップと、燃焼炉（４０）が、熱分解ガスを燃焼して乾燥機（２０）での乾燥に用いられる燃焼排ガスを生成するステップとを備え、燃焼炉（４０）が、燃焼排ガスを生成するステップは、熱分解ガス導入口（１０１）から熱分解ガスを導入するステップと、１次燃焼空気導入口（１０２）から１次燃焼空気を導入して熱分解ガスと混合することによって還元雰囲気領域（Ｚ１）を形成するステップと、２次燃焼空気導入口（１０４）から２次燃焼空気を導入して還元雰囲気領域（Ｚ１）よりも下流において酸化雰囲気領域（Ｚ２、及びＹ１）を形成するステップと、酸化雰囲気領域（Ｚ２、及びＹ１）よりも下流において乾燥機（２０）から排出される乾燥排ガスを乾燥排ガス導入口（１０６）から導入して自己脱硝領域（Ｙ２）を形成するステップと、燃焼排ガス送出口（１０８）から、熱分解ガスを燃焼することによって生成する燃焼排ガスを自己脱硝領域（Ｙ２）から排出するステップと、燃焼炉高温ガス抽気口（１０９）から、炭化炉（３０）での熱分解ガスの生成に用いられる燃焼炉高温ガスを酸化雰囲気領域（Ｚ２、及びＹ１）から抽気するステップとを含む。
【００１６】
また、本発明のバイオマスの炭化物の製造方法は更に、他の２次燃焼空気導入口（１０５）から他の２次燃焼空気を導入して酸化雰囲気領域（Ｚ２、及びＹ１）よりも下流において自己脱硝準備域（Ｙ１）を形成するステップを含み、燃焼炉高温ガス抽気口（１０９）から、炭化炉（３０）での熱分解ガスの生成に用いられる燃焼炉高温ガスを酸化雰囲気領域（Ｚ２、及びＹ１）から抽気するステップを含む。
【００１７】
また、本発明のバイオマスの炭化物の製造方法は更に、還元雰囲気領域（Ｚ１）に、他の乾燥排ガス導入口（１０３）から他の乾燥排ガスを導入するステップを含む。
【００１８】
また、本発明のバイオマスの炭化物の製造方法は更に、酸化雰囲気領域（Ｚ２、及びＹ１）を略１１００〜１２００℃に調整するステップを含む。
【００１９】
そして、本発明のバイオマスの炭化物の製造方法は、乾燥機（２０）から排出される乾燥排ガスの４０〜６０％を乾燥排ガス導入口（１０６）から導入するステップと、乾燥機（２０）から排出される乾燥排ガスの残りの４０〜６０％である他の乾燥排ガスを他の乾燥排ガス導入口（１０３）から導入するステップとを含む。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、補助燃料が用いられる燃焼排ガスの追い焚きが不要とされることを実現し、燃費の改善されたバイオマスの炭化処理装置、及び炭化物の製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の実施形態におけるバイオマスの炭化処理装置の一例を示す系統図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態における熱分解ガス燃焼炉の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態によるバイオマスの炭化処理装置、及び炭化物の製造方法を詳細に説明する。
【００２３】
まず、本発明によるバイオマスの炭化処理装置の構成を詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態におけるバイオマスの炭化処理装置の一例を示す系統図である。図１を参照すると、処理対象である高含水バイオマス１から炭化物６を生成する本実施形態によるバイオマスの炭化処理装置は、主として、乾燥機２０と、炭化炉（炭化ガス化炉）３０と、熱分解ガス燃焼炉４０とを含んでいる。
【００２５】
ここで、本実施形態での高含水バイオマス１は特に、高含水含窒素有機物を処理対象としている。高含水含窒素有機物としては下水汚泥が例示される。また、バイオマスの水分が高い程、乾燥に多くの熱源が必要とされるため本実施形態は特に効果的である。なお、本実施形態においては下水汚泥に限らず、例えば食品汚泥、製紙汚泥、ビルピット汚泥、消化汚泥、活性汚泥、高含水木材片等の有機物に適用できる。また、生成された炭化物６は例えば、火力発電所の石炭焚きボイラで石炭と共に混焼する固体燃料として用いることができる。
【００２６】
乾燥機２０は、図示せぬ脱水機によって所定の水分になるまで脱水された処理対象物の温度を上げて、その水分を炭化に適した状態になるまで効率良く除去する装置である。乾燥機２０には、高含水バイオマス１に熱風を直接吹き付ける方式である熱風乾燥機が好適に用いられる。なお、乾燥機２０は、高含水バイオマス１が燃焼せずに乾燥する装置であれば直接加熱方式であっても、間接加熱方式であっても良い。
【００２７】
乾燥機２０はライン１１で、図示せぬ脱水機と接続されている。このライン１１には、図示せぬ圧送ポンプによって高含水バイオマス１を圧送することのできる配管、及び圧送された高含水バイオマス１を一時貯留して乾燥機２０に連続的に供給するケーキ定量フィーダが好適に用いられる。また、乾燥機２０はライン２１で炭化炉３０と接続されている。ライン２１は、乾燥後の高含水バイオマス１を乾燥機２０から炭化炉３０に搬送する経路である。このライン２１にはコンベア、及び定量フィーダが好適に用いられる。
【００２８】
炭化炉３０は、乾燥後の高含水バイオマス１を酸素の供給が遮断された状態で加熱して高含水バイオマス１内の有機物を熱分解して炭化物６を生成する装置である。本実施形態による炭化炉３０には、内筒が回転して処理対象に対して均一な加熱が行われることで安定した生成物の品質が確保される間接加熱式ロータリーキルン炭化炉が好適に用いられた例が示されている。高含水バイオマス１の加熱後における炭化炉３０の内筒には、生成物である炭化物６と、副生成物である可燃性の熱分解ガス（乾留ガス）とが溜まっている。なお、炭化炉３０には、例えば直接加熱方式等の他の方式が用いられても良い。
【００２９】
炭化炉３０の内筒の出口には、生成された炭化物６の排出用のライン３３が接続されている。また、炭化炉３０の内筒は、ガス用の配管である熱分解ガスライン３１で熱分解ガス燃焼炉４０と接続されている。熱分解ガスライン３１には、熱分解ガス中の熱分解残渣である炭化物６を分離除去する図示せぬサイクロン（炭化炉集塵機）と、熱分解ガスを熱分解ガス燃焼炉４０に送り込む熱分解ガスファン３５とを設けることがある。図示せぬサイクロンの底部からは溜まった炭化物６が同様に排出される。
【００３０】
熱分解ガス燃焼炉４０は、炭化炉３０から排出される熱分解ガスを燃焼して乾燥機２０、及び炭化炉３０の熱源となる燃焼排ガスを生成すると共に、熱分解ガスと、乾燥機２０から排出される乾燥排ガスとに含まれる有害物質を分解、及び無害化する装置である。
【００３１】
熱分解ガス燃焼炉４０は、燃焼排ガス（熱源）の送気先である乾燥機２０とは燃焼排ガスライン４３、及び燃焼排ガスライン４３につながる燃焼排ガスライン４４で接続されている。燃焼排ガスライン４４は高含水バイオマス１に燃焼排ガスが直接吹き付けられる形態で乾燥機２０と接続されている。また、熱分解ガス燃焼炉４０は、燃焼排ガス（熱源）のもう一つの送気先である炭化炉３０の外筒（外熱部）とは燃焼排ガス（燃焼炉高温ガス抽気）ライン９０で接続されている。
【００３２】
一方で、熱分解ガス燃焼炉４０は上述したように、熱分解ガスの排出元である炭化炉３０の内筒とは熱分解ガスライン３１で接続されている。熱分解ガス燃焼炉４０は熱分解ガス以外にも、燃焼空気、及び乾燥排ガスの導入用の経路と接続されている。
【００３３】
燃焼空気の経路は、一端が燃焼用空気ファン６０と接続されて、中途に設けられた空気予熱器（Ａ／Ｈ：Ａｉｒ （ｐｒｅ）Ｈｅａｔｅｒ）３８の内部を経た燃焼用空気ライン６１の他端が、３つの燃焼用空気ライン６２と、６３と、６４とに分岐されている。ここで、燃焼用空気ファン６０は、外気から取り入れた空気を送り込む装置である。また、空気予熱器３８は、排ガスの熱を回収して燃焼用に送り込む空気を暖める装置である。熱分解ガス燃焼炉４０は燃焼用空気ライン６２と、６３と、６４と各々接続されている。燃焼用空気ライン６２と、６３と、６４とにはそれぞれ、流量調節弁５６と、５５と、５４とが設けられている。燃焼用空気ライン６２から熱分解ガス燃焼炉４０に送り込まれる空気は１次燃焼空気として用いられる。また、燃焼用空気６３と、６４とから熱分解ガス燃焼炉４０に送り込まれる空気は２次燃焼空気として用いられる。
【００３４】
乾燥排ガスの経路は、乾燥機２０と接続されて、乾燥用ファン２５が中途に設けられた乾燥排ガスライン２４と、熱交換器（ＧＧＨ１：Ｇａｓ−Ｇａｓ Ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）２２と、乾燥排ガスライン２６と、熱交換器（ＧＧＨ２）２７と、乾燥排ガスライン２３とが順に接続されており、その先が、乾燥排ガスライン２８と、２９とに分岐されている。熱分解ガス燃焼炉４０は乾燥排ガスライン２８と、２９と各々接続されている。ここで、熱交換器（ＧＧＨ１）２２、及び熱交換器（ＧＧＨ２）２７は乾燥排ガスの経路中においては乾燥排ガスの加温（蓄熱）用に機能する。なお、熱交換器は、廃熱回収の一手段であり、例示した配列以外での実施もありうる。
【００３５】
熱交換器（ＧＧＨ１）２２の高温（放熱）側には燃焼排ガスライン４５が接続されている。燃焼排ガスライン４５は、熱分解ガス燃焼炉４０に接続されている燃焼排ガスライン４３から乾燥機２０側につながる燃焼排ガスライン４４と分岐して設けられている。熱交換器（ＧＧＨ１）２２には、燃焼排ガスライン４５内の燃焼排ガスの有する熱源の放出後の経路として燃焼排ガスライン３７が接続されている。燃焼排ガスライン３７は更に、熱交換器（ＧＧＨ３）６８と、燃焼排ガスライン６９と、排ガス処理装置３９との順に接続されており、そこから、燃焼排ガスライン７０で、熱交換器（ＧＧＨ３）６８と再度接続されてからファン４６を介して煙突４７に通じている。なお、熱交換器（ＧＧＨ３）６８は、燃焼排ガスライン７０内の燃焼排ガスの温度を上げて、煙突４７からの燃焼排ガスの排出時における白煙の発生を抑制するために設けられている。
【００３６】
熱交換器（ＧＧＨ２）２７の高温（放熱）側には、燃焼排ガス（燃焼炉高温ガス抽気）ライン３６が接続されている。燃焼炉高温ガス抽気ライン３６は、炭化炉３０の外筒（外熱部）を介して燃焼炉高温ガス抽気ライン９０と接続される燃焼排ガス（燃焼炉高温ガス抽気）の経路である。言い換えると、燃焼炉高温ガス抽気による熱源が炭化炉３０で使われた後の燃焼排ガス（燃焼炉高温ガス抽気）の経路である。熱交換器（ＧＧＨ２）２７には、燃焼炉高温ガス抽気ライン３６内の燃焼排ガスの有する熱源の放出後の経路として燃焼炉高温ガス抽気ライン６５が接続されている。燃焼炉高温ガス抽気ライン６５は更に、空気予熱器３８と、燃焼炉高温ガス抽気ライン６７との順に接続されており、そこから、燃焼炉高温ガス抽気ライン６７は燃焼排ガスライン３７と合流する。燃焼炉高温ガス抽気ライン６７は中途に、ファン６６が設けられている。空気予熱器３８においては、燃焼炉高温ガス抽気ライン６５内の燃焼排ガスは高温（放熱）側となり、その燃焼排ガスの有する熱が上述した、燃焼用空気ライン６１内の燃焼用空気を暖めるための排ガスの熱となる。
【００３７】
次に、本実施形態による熱分解ガス燃焼炉４０の構成を詳細に説明する。
【００３８】
図２は、本発明の実施形態における熱分解ガス燃焼炉の一例を示す断面図である。図２を参照すると、本実施形態によるバイオマスの炭化処理装置の熱源を生成すると共に、有害物質を分解、及び無害化する本実施形態による熱分解ガス燃焼炉４０はその炉内４０ｄに空間を有する中空円筒状の構造である。熱分解ガス燃焼炉４０を構成する円筒体のケース１１０は、円筒外径面と、片方の円板状端面とを有している。円筒状の熱分解ガス燃焼炉４０は、そのケース１１０の外周方向、及び径方向に対して垂直方向で円板状端面に向かう側を流れ方向として熱分解ガス燃焼炉内４０ｄを熱分解ガスが通過するように形成されている。本実施形態においては熱分解ガスが鉛直下向きに流れる例が示されている。
【００３９】
熱分解ガス燃焼炉４０のケース１１０の円盤状端面と対向する他方の端面の位置、すなわち熱分解ガス燃料炉４０における熱分解ガスの最上流部には、熱分解ガスライン３１に接続される熱分解ガス導入口１０１が設けられている。熱分解ガス導入口１０１は、円筒状の熱分解ガス燃焼炉４０のその径の略中心の位置から熱分解ガス燃焼炉内４０ｄに熱分解ガスが流れ方向で導入されるように形成されている。
【００４０】
また、熱分解ガス燃料炉４０の上流部には、燃焼用空気ライン６２（１次燃焼空気）に接続される１次燃焼空気導入口１０２が設けられている。１次燃焼空気導入口１０２は、１次燃焼空気が、熱分解ガスの外周から、熱分解ガスの流れに沿って、熱分解ガス燃焼炉内４０ｄに導入されるように形成されている。
【００４１】
熱分解ガス導入口１０１、及び１次燃焼空気導入口１０２よりも下流側のケース１１０には乾燥排ガスライン２８に接続される乾燥排ガス上部導入口１０３がケース１１０から径方向に突出して設けられている。乾燥排ガス上部導入口１０３は、熱分解ガス燃焼炉内４０ｄを流れる熱分解ガスの外周から乾燥排ガスが導入されるように形成されている。
【００４２】
また、乾燥排ガス上部導入口１０３よりも下流側には同様に、燃焼用空気ライン（２次燃焼空気）６３に接続される２次燃焼空気導入口１０４がケース１１０から径方向に突出して設けられている。２次燃焼空気導入口１０４は、熱分解ガス燃焼炉内４０ｄを流れる熱分解ガスの外周から２次燃焼空気が導入されるように形成されている。また、２次燃焼空気導入口１０４は、より上流側の乾燥排ガス上部導入口１０３から２次燃焼空気導入口１０４までの領域を流れる熱分解ガスの滞留時間が１．５秒以上になるような位置に設けられている。
【００４３】
また、２次燃焼空気導入口１０４よりも下流側には同様に、燃焼用空気ライン（２次燃焼空気）６４に接続される２次燃焼空気導入口１０５がケース１１０から径方向に突出して設けられている。２次燃焼空気導入口１０５は、熱分解ガス燃焼炉内４０ｄを流れる熱分解ガスの外周から２次燃焼空気が導入されるように形成されている。また、２次燃焼空気導入口１０５は、より上流側の２次燃焼空気導入口１０４から２次燃焼空気導入口１０５までの領域を流れる熱分解ガスの滞留時間が１秒以上になるような位置に設けられている。
【００４４】
そして、２次燃焼空気導入口１０５よりも下流側には同様に、乾燥排ガスライン２９に接続される乾燥排ガス下部導入口１０６がケース１１０から径方向に突出して設けられている。乾燥排ガス下部導入口１０６は、熱分解ガス燃焼炉内４０ｄを流れる熱分解ガスの外周から乾燥排ガスが導入されるように形成されている。また、乾燥排ガス下部導入口１０６は、熱分解ガス燃焼炉内４０ｄのより下流側の領域を流れる熱分解ガスの滞留時間が２秒以上確保できるような位置に設けられている。
【００４５】
これらのケース１１０から突出して設けられた乾燥排ガス上部導入口１０３、２次燃焼空気導入口１０４、２次燃焼空気導入口１０５、及び乾燥排ガス下部導入口１０６は図中においてはそれぞれについて１箇所が示されている。しかし、熱分解ガスの流れ方向に対して垂直方向に当たるケース１１０の同一円周上にそれぞれの導入口が複数設けられることでそれぞれのガスの熱分解ガス燃焼炉内４０ｄへの導入時における濃度むらが防止されてより効率の良い熱分解ガスの燃焼が行われる。好適には、それぞれの導入口は放射状に４箇所設けられる。
【００４６】
ケース１１０の円筒外径面における円板状端面に最も近い位置、すなわち熱分解ガス燃料炉内４０ｄにおける熱分解ガスの最下流部付近には燃焼排ガス送出口１０７と、１０８とがそれぞれ、ケース１１０から径方向に突出して設けられている。燃焼排ガス送出口１０８は燃焼排ガスライン４３に接続されている。熱分解ガスが、熱分解ガス燃焼炉内４０ｄを流れ方向に通過しながら燃焼されることによって生成された燃焼排ガスが、熱分解ガス燃料炉内４０ｄにおける最下流部付近で径方向に進行方向を変えて燃焼排ガスライン４３に排出されるように燃焼排ガス送出口１０８は形成されている。一方、燃焼排ガスの追い焚きの経路として用意されている燃焼排ガス送出口１０７は本実施形態においては遮断されている。なお、燃焼排ガス送出口１０７は敢えて設ける必要はない。
【００４７】
また、更に、２次燃焼空気導入口１０４よりも下流側で、乾燥排ガス下部導入口１０６よりも上流側には、燃焼炉高温ガス抽気口１０９がケース１１０から径方向に突出して設けられている。燃焼炉高温ガス抽気口１０９は、燃焼排ガス（燃焼炉高温ガス抽気）ライン９０に接続されている。燃焼炉高温ガス抽気口１０９は、抽気された燃焼排ガス（燃焼炉高温ガス）が、燃焼排ガス（燃焼炉高温ガス抽気）ライン９０を介して炭化炉３０の外筒（外熱部）に導入されるように形成されている。燃焼炉高温ガス抽気口１０９は好適には、２次燃焼空気導入口１０５よりも上流側に設けられる。
【００４８】
次に、本発明によるバイオマスの炭化処理装置の動作を詳細に説明する。
【００４９】
まず、図１を参照すると、図示せぬ脱水機によって脱水された高含水バイオマス１はライン１１を通じて乾燥機２０に投入される。乾燥機２０は、水分が７０〜８０％程度になるまで脱水された高含水バイオマス１の水分を１５％程度になるまで乾燥する。乾燥機２０での乾燥の熱源には、熱分解ガス燃料炉４０で生じて、燃焼排ガスライン４３、及び４４を介して、乾燥機２０内の高含水バイオマス１に直接吹き付ける方式で導入される８５０℃程度（通常８００〜９００℃）の燃焼排ガスが用いられる。この温度の燃焼排ガスは、そのまま乾燥機２０に導入してもその耐久性に影響を与えないため、本実施形態では、高含水バイオマス１を効率良く乾燥する効果、乾燥機の耐久性を維持する効果、並びに温度調節用の機器、及びエネルギを必要とせずに設備を単純化する効果を有する。
【００５０】
次に、乾燥機２０による乾燥後の高含水バイオマス１はライン２１を通じて炭化炉３０に投入される。炭化炉３０は、乾燥後の高含水バイオマス１を酸素の供給が遮断された状態で約３００〜６００℃に加熱することによって炭化処理して、高含水バイオマス１内の有機物を熱分解することによって炭化物６と、熱分解ガスとを生成する。生成された炭化物６は、排出用のライン３３を通して排出される。炭化炉３０での炭化処理の熱源には、熱分解ガス燃料炉４０から抽気されて、燃焼排ガス（燃焼炉高温ガス抽気）ライン９０を介して炭化炉３０の外筒（外熱部）に導入される１１５０℃程度（通常１１００〜１２００℃）の燃焼炉高温ガスが用いられる。この燃焼炉高温ガスは、炭化炉３０での炭化処理の熱源として充分な温度を有しているため補助燃料を用いての追い焚きが必要とならない。よって、本実施形態では、燃費向上の効果を有する。より高温の熱源が必要とされる外熱（間接加熱）式の炭化炉においてはその影響が特に顕著である。
【００５１】
次に、炭化炉３０での炭化処理によって生じた熱分解ガスは熱分解ガスファン３５によって熱分解ガスライン３１を通じて熱分解ガス燃焼炉４０に導入される。熱分解ガス燃焼炉４０に導入された熱分解ガスは、同じく熱分解ガス燃焼炉４０に導入される燃焼空気、及び乾燥排ガスと混合されて熱分解ガス燃焼炉内４０ｄで燃焼される。熱分解ガスが、熱分解ガス燃焼炉内４０ｄで燃焼されることによって生じた燃焼炉排ガスは炭化炉３０、及び乾燥機２０での熱源となる。炭化炉３０には、１１５０℃程度（通常１１００〜１２００℃）の燃焼炉高温ガスが抽気されて用いられ、乾燥機２０には、熱分解ガス燃焼炉内４０ｄでの熱分解ガスの燃焼後に生じた９００℃程度（通常８５０〜９５０℃）の燃焼排ガスが送気されて用いられる。
【００５２】
熱分解ガス燃焼炉４０に導入される乾燥排ガスは、９００℃程度（通常８５０〜９５０℃）の燃焼排ガス、及び炭化炉３０での加熱によって６５０℃程度（通常６００〜７００℃）にまで温度の下がった燃焼炉高温ガスとの熱交換によって予め加温されている。より詳細にはまず、熱分解ガス燃焼炉４０から燃焼排ガスライン４３へと送出されてきた燃焼排ガスの内で乾燥機２０での熱源としては必要量以上であった９００℃程度（通常８５０〜９５０℃）の燃焼排ガスが燃焼排ガスライン４５に分岐された経路を進んで熱交換器（ＧＧＨ１）２２内に入る。乾燥用ファン２５によって乾燥排ガスライン２４経由で熱交換器（ＧＧＨ１）２２内に導入された２００℃程度（通常１８０〜２２０℃）の乾燥排ガスは９００℃程度（通常８５０〜９５０℃）の燃焼排ガスによって４００℃程度（通常３５０〜４５０℃）にまで暖められる。次に、炭化炉３０での加熱後の６５０℃程度（通常６００〜７００℃）の燃焼炉高温ガスはファン６６によって、熱交換器（ＧＧＨ２）２７内に入る。乾燥排ガスライン２６経由で熱交換器（ＧＧＨ２）２７内に導入された４００℃程度（通常３５０〜４５０℃）の乾燥排ガスは６５０℃程度（通常６００〜７００℃）の燃焼炉高温ガスによって５００℃程度（通常４５０〜６００℃）にまで暖められる。このように、５００℃程度（通常４５０〜６００℃）にまで加温された乾燥排ガスは乾燥排ガスライン２３経由で、乾燥排ガスライン２８、及び２９に分岐された経路で熱分解ガス燃焼炉４０に導入される。なお、乾燥排ガスライン２３から、乾燥排ガスライン２８、及び２９への乾燥排ガス流量の分配は図示せぬ流量調節弁によって行われる。
【００５３】
一方で、熱交換器（ＧＧＨ１）２２内で乾燥排ガスを暖めたことで放熱して３００℃程度（通常２５０〜３５０℃）にまで温度を下げた燃焼排ガスはファン４６によって、燃焼排ガスライン３７を経由して熱交換器（ＧＧＨ３）６８に導入される。熱交換器（ＧＧＨ３）６８では、３００℃程度（通常２５０〜３５０℃）の燃焼排ガスは、自身の熱を更に放出してから、燃焼排ガスライン６９経由で排ガス処理装置３９に導入される。燃焼排ガスは、排ガス処理装置３９で所要の浄化処理がなされた後、燃焼排ガスライン７０経由で、熱交換器（ＧＧＨ３）６８に再度導入されて白煙の発生を抑制するために自身の温度を上げられてから煙突４７を通じて大気に放出される。
【００５４】
また、熱交換器（ＧＧＨ２）２７内で乾燥排ガスを暖めたことで放熱した燃焼炉高温ガスは燃焼炉高温ガス抽気ライン６５を経由して空気予熱器３８に導入される。空気予熱器３８では燃焼炉高温ガスは、３００℃程度（通常２５０〜３５０℃）になるまで自身の熱を更に放出してから燃焼炉高温ガス抽気ライン６７を経由して、燃焼排ガスライン３７を流れる燃焼排ガスと合流する。燃焼炉高温ガスはその後、上述した排ガス処理等が行われてから大気に放出される。
【００５５】
空気予熱器３８では、燃焼炉高温ガスの放出した熱によって、燃焼用空気ファン６０から供給された燃焼用空気が暖められる。暖められた燃焼用空気は、燃焼用空気ライン６１を経由で、３つの燃焼用空気ライン６２と、６３と、６４とに分岐された経路で熱分解ガス燃焼炉４０に導入される。なお、熱分解ガス燃焼炉４０への導入量は、燃焼用空気ライン６２と、６３と、６４とのそれぞれに設けられている、流量調節弁５６と、５５と、５４とによって調整される。
【００５６】
次に、図２を参照して、本実施形態による熱分解ガス燃焼炉４０の動作を詳細に説明する。
【００５７】
まず、熱分解ガスが、熱分解ガス燃焼炉４０の熱分解ガス導入口１０１から熱分解ガス燃焼炉内４０ｄに導入される。熱分解ガスは、熱分解ガス燃焼炉４０のケース１１０の円板状端面に向かう側を流れ方向として熱分解ガス燃焼炉内４０ｄを流動する。熱分解ガスは窒素分を含んでいる。また、熱分解ガスの理論燃焼温度は一例として１８００℃程度である。なお、本実施形態においては熱分解ガスが鉛直下向きに流れる例によって説明する。
【００５８】
また、１次燃焼空気が、１次燃焼空気導入口１０２から熱分解ガス燃焼炉内４０ｄに導入される。熱分解ガス燃焼炉内４０ｄに導入された１次燃焼空気は、熱分解ガスの外周から熱分解ガスに沿って流れることによって熱分解ガスと混合される。１次燃焼空気は低空気比で導入される。好適には、１次燃焼空気は空気比を０．７〜０．８にして導入される。熱分解ガスと、１次燃焼空気とが混合されることによって、還元雰囲気領域での燃焼が行われる還元燃焼域Ｚ１が形成される。還元燃焼域Ｚ１は、２次燃焼空気導入口１０４よりも上流側の領域である。
【００５９】
更に、乾燥排ガスが、乾燥排ガス上部導入口１０３から熱分解ガス燃焼炉内４０ｄに導入される。乾燥排ガス上部導入口１０３から導入される乾燥排ガスは、図示せぬ流量調節弁によって、乾燥機２０から排出される乾燥排ガスの内の所定流量に調整される。好適には、乾燥排ガス上部導入口１０３から導入される乾燥排ガスは、乾燥機２０から排出される乾燥排ガスの内の４０〜６０％の流量に調整される。導入された乾燥排ガスは、熱分解ガス、及び１次燃焼空気と混合される。アンモニア、シアン等の窒素分が含まれている乾燥排ガスは空気比が０．１程度（通常０．０５〜０．１５）を示し、その温度は５００℃程度（通常４５０〜６００℃）である。このようにして、還元燃焼域Ｚ１では、熱分解ガスと、１次燃焼空気と、乾燥排ガスとが混合されて空気比が０．８程度で、温度が１３００℃程度になる。よって、熱分解ガスは、還元雰囲気で燃焼されてアンモニア、亜酸化窒素等が分解され、また発生したＮＯｘ（Ｎｉｔｒｏｇｅｎ Ｏｘｉｄｅ：窒素酸化物）が乾燥排ガス中のアンモニアによって還元されて熱分解ガス燃焼時における窒素酸化物の発生量を低減することができる。また、熱分解ガス燃焼炉４０ｄ内の温度を１３００℃以下にすることによって熱分解ガス燃焼炉４０の耐久性が向上される。
【００６０】
次に、２次燃焼空気が、２次燃焼空気導入口１０４から熱分解ガス燃焼炉内４０ｄに導入される。熱分解ガス燃焼炉内４０ｄに導入された２次燃焼空気は還元燃焼域Ｚ１での燃焼後の熱分解ガスと混合される。好適には、２次燃焼空気は、混合後の熱分解ガスの空気比が１．１程度（通常１．０５〜１．１５）となるように導入される。還元燃焼域Ｚ１での燃焼後の熱分解ガスと、２次燃焼空気とが混合されることによって、酸化雰囲気領域での燃焼が行われる酸化燃焼域Ｚ２が形成される。酸化燃焼域Ｚ２は、２次燃焼空気導入口１０５よりも上流側の領域である。このようにして、酸化燃焼域Ｚ２では、還元燃焼域Ｚ１での燃焼後の熱分解ガスと、２次燃焼空気とが混合されて空気比が１．１程度（通常１．０５〜１．１５）で、温度が１１５０℃程度（通常１１００〜１２００℃）になる。よって、還元燃焼域Ｚ１での燃焼後の熱分解ガスは、酸化雰囲気で燃焼され、還元燃焼域Ｚ１での未燃ガスを完全燃焼することができる。こうして、還元燃焼域Ｚ１と、酸化燃焼域Ｚ２とを含む熱分解ガス燃焼域Ｚにおいて熱分解ガスは燃焼される。
【００６１】
次に、２次燃焼空気が、２次燃焼空気導入口１０５から熱分解ガス燃焼炉内４０ｄに導入される。熱分解ガス燃焼炉内４０ｄに導入された２次燃焼空気は酸化燃焼域Ｚ２での燃焼後の熱分解ガスと混合される。好適には、２次燃焼空気は、混合後の熱分解ガスの空気比が１．２程度（通常１．１５〜１．２５）となるように導入される。酸化燃焼域Ｚ２での燃焼後の熱分解ガスと、２次燃焼空気とが混合されることによって自己脱硝準備領域Ｙ１が形成される。自己脱硝準備領域Ｙ１は、乾燥排ガス下部導入口１０６よりも上流側の領域である。このようにして、自己脱硝準備領域Ｙ１では、酸化燃焼域Ｚ２での燃焼後の熱分解ガスと、２次燃焼空気とが混合されて空気比が１．２程度（通常１．１５〜１．２５）で、温度が９００℃程度（通常８５０〜９５０℃）になる。また、自己脱硝準備領域Ｙ１では、自己脱硝に必要な酸素濃度である３〜４％が確保される。
【００６２】
次に、このようにして準備された雰囲気中に乾燥排ガスが、乾燥排ガス下部導入口１０６から熱分解ガス燃焼炉内４０ｄに導入される。乾燥排ガス下部導入口１０６から導入される乾燥排ガスは、図示せぬ流量調節弁によって、乾燥機２０から排出される乾燥排ガスの内の所定流量に調整される。好適には、乾燥排ガス下部導入口１０６から導入される乾燥排ガスは、乾燥機２０から排出される乾燥排ガスの内の４０〜６０％の流量に調整される。自己脱硝準備領域Ｙ１の雰囲気中に乾燥排ガスが混合されることによって自己脱硝域Ｙ２が形成される。自己脱硝域Ｙ２は、乾燥排ガス下部導入口１０６よりも下流側である。自己脱硝域Ｙ２に導入された乾燥排ガスは、自身に含まれる多量のアンモニアによる自己脱硝作用によって、酸化燃焼域Ｚ２での熱分解ガスの燃焼時に生成された窒素酸化物を還元して最終的には低窒素酸化物燃焼を実現することができる。こうして、自己脱硝準備領域Ｙ１と、自己脱硝域Ｙ２とを含む乾燥排ガス燃焼域Ｙにおいて乾燥排ガスは燃焼される。なお、本実施形態においては、熱分解ガスの温度はいずれの燃焼域においても８５０℃以上となっており、ダイオキシンの発生が防止されている。
【００６３】
そして、このようにして、熱分解ガスと、乾燥機２０から排出される乾燥排ガスとに含まれる有害物質が分解、及び無害化された燃焼排ガスは、熱分解ガス燃焼炉４０の最下流に設けられた燃焼排ガス送出口１０８から乾燥機２０に熱源として送られる。
【００６４】
更に、２次燃焼空気導入口１０４と乾燥排ガス下部導入口１０６との間の酸化燃焼域Ｚ２、及び自己脱硝準備域Ｙ１に設けられた燃焼炉高温ガス抽気口１０９からは炭化炉３０の熱源として燃焼炉高温ガスが抽気されている。還元燃焼域Ｚ１、及び酸化燃焼域Ｚ２での燃焼を終えて熱分解ガス中の有害物質が略分解、及び無害化されて、かつ高温が維持されるこれらの領域から炭化炉３０の熱源として燃焼炉高温ガスが抽気されることで、有害物質の排出を抑えつつ熱効率を向上することができる。好適には、燃焼炉高温ガス抽気口１０９は２次燃焼空気導入口１０５よりも上流側に設けられる。これによって、更に、熱効率を向上することができる。
【００６５】
燃焼炉高温ガスが抽気されることによって、燃焼炉高温ガス抽気口１０９よりも下流側において燃焼炉高温ガスが抽気されない場合よりも熱分解ガスの温度が下がる。しかし、燃焼排ガス送出口１０８付近の燃焼排ガスの温度は９００℃程度（通常８５０〜９５０℃）であり、乾燥機の熱源としては充分である。また、いずれの燃焼域においても熱分解ガスの温度は、ダイオキシンの発生が防止される８５０℃以上となっている。
【００６６】
以上に、本実施形態によるバイオマスの炭化処理装置、及び炭化物の製造方法の説明を行った。
【００６７】
本実施形態では、炭化処理の工程において必要となる高温の熱源が得られることで処理対象である有機性廃棄物のガス化率の低下を阻止する効果を有する。したがって、本実施形態では、ガス化率が確保されて、炭化の進行が充分であることによって、発火温度が高く、自己発熱性が低い高品質の炭化物が生成されると共に熱分解ガス（乾留ガス）の量が充分に確保されて燃費が良いという効果を有する。
【００６８】
また、本実施形態では、炭化炉での高温熱源を得るための補助燃料を用いての追焚が必要ないことによって炭化炉での補助燃料使用量を低減する効果を有する。
【００６９】
そして、本実施形態では、熱効率が改善することによって炭化処理装置全体での燃費が向上する効果を有する。なお、本実施形態では、高温還元燃焼と、乾燥排ガス中のアンモニア分が用いられる自己脱硝技術との組み合わせによる熱分解ガスの燃焼方法によって形成された燃焼炉中における高温場を流用するため有害物質等の無害化、及び燃費の向上の両立が可能となっている。
【００７０】
以上、本発明の実施形態を説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１ 高含水バイオマス
６ 炭化物
１１ ライン（高含水バイオマス圧送配管）
２０ 乾燥機
２１ ライン（搬送コンベア）
２２ 熱交換器（ＧＧＨ１）
２３ 乾燥排ガスライン
２４ 乾燥排ガスライン
２５ 乾燥用ファン（乾燥排ガスライン２４）
２６ 乾燥排ガスライン
２７ 熱交換器（ＧＧＨ２）
２８ 乾燥排ガスライン
２９ 乾燥排ガスライン
３０ 炭化炉
３１ 熱分解ガスライン
３３ 炭化物６の排出用のライン
３５ 熱分解ガスファン（熱分解ガスライン３１）
３６ 燃焼排ガス（燃焼炉高温ガス抽気）ライン
３７ 燃焼排ガスライン
３８ 空気予熱器（Ａ／Ｈ）
３９ 排ガス処理装置
４０ 熱分解ガス燃焼炉
４０ｄ 熱分解ガス燃焼炉の炉内
４３ 燃焼排ガスライン
４４ 燃焼排ガスライン（乾燥機２０側）
４５ 燃焼排ガスライン（（ＧＧＨ１）２２側）
４６ ファン（燃焼排ガスライン７０）
４７ 煙突
５４ 流量調節弁（燃焼用空気ライン６４）
５５ 流量調節弁（燃焼用空気ライン６３）
５６ 流量調節弁（燃焼用空気ライン６２）
６０ 燃焼用空気ファン（燃焼用空気ライン６１）
６１ 燃焼用空気ライン
６２ 燃焼用空気ライン（１次燃焼空気）
６３ 燃焼用空気ライン（２次燃焼空気）
６４ 燃焼用空気ライン（２次燃焼空気）
６５ 燃焼排ガス（燃焼炉高温ガス抽気）ライン
６６ ファン（燃焼排ガス（燃焼炉高温ガス抽気）ライン６７）
６７ 燃焼排ガス（燃焼炉高温ガス抽気）ライン
６８ 熱交換器（ＧＧＨ３）
６９ 燃焼排ガスライン
７０ 燃焼排ガスライン
９０ 燃焼排ガス（燃焼炉高温ガス抽気）ライン
１０１ 熱分解ガス導入口
１０２ １次燃焼空気導入口
１０３ 乾燥排ガス上部導入口
１０４ ２次燃焼空気導入口
１０５ ２次燃焼空気導入口
１０６ 乾燥排ガス下部導入口
１０７ 燃焼排ガス送出口（遮断）
１０８ 燃焼排ガス送出口
１０９ 燃焼炉高温ガス抽気口
１１０ 熱分解ガス燃焼炉のケース
Ｙ 乾燥排ガス燃焼域
Ｙ１ 自己脱硝準備領域
Ｙ２ 自己脱硝域
Ｚ 熱分解ガス燃焼域
Ｚ１ 還元燃焼域
Ｚ２ 酸化燃焼域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象物を乾燥して乾燥物を生成する乾燥機と、
前記乾燥物から熱分解ガスを生成する炭化炉と、
前記熱分解ガスを燃焼して前記乾燥機での乾燥に用いられる燃焼排ガスを生成する燃焼炉と
を含み、
前記燃焼炉は、
前記燃焼炉の最上部に設けられ前記熱分解ガスを鉛直下向きに導入する熱分解ガス導入口と、１次燃焼空気を前記熱分解ガスの流れに沿って導入することによって還元雰囲気領域を形成する１次燃焼空気導入口と、前記還元雰囲気領域よりも下流において酸化雰囲気領域を形成する２次燃焼空気を導入する２次燃焼空気導入口と、前記酸化雰囲気領域よりも下流において前記乾燥機から排出される乾燥排ガスを導入して自己脱硝領域を形成する乾燥排ガス導入口と、前記燃焼排ガスを自己脱硝領域から排出する燃焼排ガス送出口と、前記炭化炉での前記熱分解ガスの生成に用いられる燃焼炉高温ガスを前記酸化雰囲気領域から抽気する燃焼炉高温ガス抽気口とを有する
バイオマスの炭化処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバイオマスの炭化処理装置であって、
更に、前記酸化雰囲気領域に、他の２次燃焼空気を導入する他の２次燃焼空気導入口を有し、
前記燃焼炉高温ガス抽気口は、
前記他の２次燃焼空気導入口よりも上流に位置する
バイオマスの炭化処理装置。
【請求項３】
請求項１、又は２に記載のバイオマスの炭化処理装置であって、
更に、前記還元雰囲気領域に、他の乾燥排ガスを導入する他の乾燥排ガス導入口を有する
バイオマスの炭化処理装置。
【請求項４】
バイオマスを乾燥して乾燥物を生成する乾燥機と、
前記乾燥物から熱分解ガスを生成する炭化炉と、
前記熱分解ガスを燃焼して前記乾燥機での乾燥に用いられる燃焼排ガスを生成する燃焼炉と
を含み、
前記燃焼炉は、
前記熱分解ガスが流れる流れ方向の上流側から順に、前記熱分解ガスを導入する熱分解ガス導入口と、１次燃焼空気を導入する１次燃焼空気導入口と、２次燃焼空気を導入する２次燃焼空気導入口と、前記乾燥機から排出される乾燥排ガスを導入する乾燥排ガス導入口と、前記熱分解ガスを燃焼することによって生成する前記燃焼排ガスを排出する燃焼排ガス送出口とを有し、
前記燃焼炉は、
更に、前記２次燃焼空気導入口と前記乾燥排ガス導入口との間に位置して、前記炭化炉での前記熱分解ガスの生成に用いられる燃焼炉高温ガスを抽気する燃焼炉高温ガス抽気口とを有する
バイオマスの炭化処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載のバイオマスの炭化処理装置であって、
更に、前記２次燃焼空気導入口と前記乾燥排ガス導入口との間に、他の２次燃焼空気を導入する他の２次燃焼空気導入口を有し、
前記燃焼炉高温ガス抽気口は、
前記他の２次燃焼空気導入口よりも上流に位置する
バイオマスの炭化処理装置。
【請求項６】
請求項４、又は５に記載のバイオマスの炭化処理装置であって、
更に、
前記１次燃焼空気導入口と前記２次燃焼空気導入口との間に、他の乾燥排ガスを導入する他の乾燥排ガス導入口を有する
バイオマスの炭化処理装置。
【請求項７】
乾燥機が、バイオマスを乾燥して乾燥物を生成するステップと、
炭化炉が、前記乾燥物から熱分解ガスを生成するステップと、
燃焼炉が、前記熱分解ガスを燃焼して前記乾燥機での乾燥に用いられる燃焼排ガスを生成するステップと
を備え、
前記燃焼炉が、燃焼排ガスを生成するステップは、
熱分解ガス導入口から前記熱分解ガスを導入するステップと、
１次燃焼空気導入口から１次燃焼空気を導入して前記熱分解ガスと混合することによって還元雰囲気領域を形成するステップと、
２次燃焼空気導入口から２次燃焼空気を導入して前記還元雰囲気領域よりも下流において酸化雰囲気領域を形成するステップと、
前記酸化雰囲気領域よりも下流において前記乾燥機から排出される乾燥排ガスを乾燥排ガス導入口から導入して自己脱硝領域を形成するステップと、
燃焼排ガス送出口から、前記熱分解ガスを燃焼することによって生成する燃焼排ガスを自己脱硝領域から排出するステップと、
燃焼炉高温ガス抽気口から、前記炭化炉での前記熱分解ガスの生成に用いられる燃焼炉高温ガスを前記酸化雰囲気領域から抽気するステップとを含む
炭化物の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の炭化物の製造方法であって、
更に、他の２次燃焼空気導入口から他の２次燃焼空気を導入して前記酸化雰囲気領域よりも下流において自己脱硝準備域を形成するステップ
を含み、
燃焼炉高温ガス抽気口から、前記炭化炉での前記熱分解ガスの生成に用いられる燃焼炉高温ガスを前記酸化雰囲気領域から抽気するステップ
を含む
炭化物の製造方法。
【請求項９】
請求項７、又は８に記載の炭化物の製造方法であって、
更に、前記還元雰囲気領域に、他の乾燥排ガス導入口から他の乾燥排ガスを導入するステップ
を含む
炭化物の製造方法。
【請求項１０】
請求項７乃至９のいずれか１項に記載の炭化物の製造方法であって、
更に、前記酸化雰囲気領域を略１１００〜１２００℃に調整するステップ
を含む
炭化物の製造方法。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の炭化物の製造方法であって、
前記乾燥機から排出される前記乾燥排ガスの４０〜６０％を前記乾燥排ガス導入口から導入するステップと、
前記乾燥機から排出される前記乾燥排ガスの残りの４０〜６０％である他の乾燥排ガスを前記他の乾燥排ガス導入口から導入するステップと
を含む
炭化物の製造方法。
【請求項１】
処理対象物を乾燥して乾燥物を生成する乾燥機と、
前記乾燥物から熱分解ガスを生成する炭化炉と、
前記熱分解ガスを燃焼して前記乾燥機での乾燥に用いられる燃焼排ガスを生成する燃焼炉と
を含み、
前記燃焼炉は、
前記燃焼炉の最上部に設けられ前記熱分解ガスを鉛直下向きに導入する熱分解ガス導入口と、１次燃焼空気を前記熱分解ガスの流れに沿って導入することによって還元雰囲気領域を形成する１次燃焼空気導入口と、前記還元雰囲気領域よりも下流において酸化雰囲気領域を形成する２次燃焼空気を導入する２次燃焼空気導入口と、前記酸化雰囲気領域よりも下流において前記乾燥機から排出される乾燥排ガスを導入して自己脱硝領域を形成する乾燥排ガス導入口と、前記燃焼排ガスを自己脱硝領域から排出する燃焼排ガス送出口と、前記炭化炉での前記熱分解ガスの生成に用いられる燃焼炉高温ガスを前記酸化雰囲気領域から抽気する燃焼炉高温ガス抽気口とを有する
バイオマスの炭化処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバイオマスの炭化処理装置であって、
更に、前記酸化雰囲気領域に、他の２次燃焼空気を導入する他の２次燃焼空気導入口を有し、
前記燃焼炉高温ガス抽気口は、
前記他の２次燃焼空気導入口よりも上流に位置する
バイオマスの炭化処理装置。
【請求項３】
請求項１、又は２に記載のバイオマスの炭化処理装置であって、
更に、前記還元雰囲気領域に、他の乾燥排ガスを導入する他の乾燥排ガス導入口を有する
バイオマスの炭化処理装置。
【請求項４】
バイオマスを乾燥して乾燥物を生成する乾燥機と、
前記乾燥物から熱分解ガスを生成する炭化炉と、
前記熱分解ガスを燃焼して前記乾燥機での乾燥に用いられる燃焼排ガスを生成する燃焼炉と
を含み、
前記燃焼炉は、
前記熱分解ガスが流れる流れ方向の上流側から順に、前記熱分解ガスを導入する熱分解ガス導入口と、１次燃焼空気を導入する１次燃焼空気導入口と、２次燃焼空気を導入する２次燃焼空気導入口と、前記乾燥機から排出される乾燥排ガスを導入する乾燥排ガス導入口と、前記熱分解ガスを燃焼することによって生成する前記燃焼排ガスを排出する燃焼排ガス送出口とを有し、
前記燃焼炉は、
更に、前記２次燃焼空気導入口と前記乾燥排ガス導入口との間に位置して、前記炭化炉での前記熱分解ガスの生成に用いられる燃焼炉高温ガスを抽気する燃焼炉高温ガス抽気口とを有する
バイオマスの炭化処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載のバイオマスの炭化処理装置であって、
更に、前記２次燃焼空気導入口と前記乾燥排ガス導入口との間に、他の２次燃焼空気を導入する他の２次燃焼空気導入口を有し、
前記燃焼炉高温ガス抽気口は、
前記他の２次燃焼空気導入口よりも上流に位置する
バイオマスの炭化処理装置。
【請求項６】
請求項４、又は５に記載のバイオマスの炭化処理装置であって、
更に、
前記１次燃焼空気導入口と前記２次燃焼空気導入口との間に、他の乾燥排ガスを導入する他の乾燥排ガス導入口を有する
バイオマスの炭化処理装置。
【請求項７】
乾燥機が、バイオマスを乾燥して乾燥物を生成するステップと、
炭化炉が、前記乾燥物から熱分解ガスを生成するステップと、
燃焼炉が、前記熱分解ガスを燃焼して前記乾燥機での乾燥に用いられる燃焼排ガスを生成するステップと
を備え、
前記燃焼炉が、燃焼排ガスを生成するステップは、
熱分解ガス導入口から前記熱分解ガスを導入するステップと、
１次燃焼空気導入口から１次燃焼空気を導入して前記熱分解ガスと混合することによって還元雰囲気領域を形成するステップと、
２次燃焼空気導入口から２次燃焼空気を導入して前記還元雰囲気領域よりも下流において酸化雰囲気領域を形成するステップと、
前記酸化雰囲気領域よりも下流において前記乾燥機から排出される乾燥排ガスを乾燥排ガス導入口から導入して自己脱硝領域を形成するステップと、
燃焼排ガス送出口から、前記熱分解ガスを燃焼することによって生成する燃焼排ガスを自己脱硝領域から排出するステップと、
燃焼炉高温ガス抽気口から、前記炭化炉での前記熱分解ガスの生成に用いられる燃焼炉高温ガスを前記酸化雰囲気領域から抽気するステップとを含む
炭化物の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の炭化物の製造方法であって、
更に、他の２次燃焼空気導入口から他の２次燃焼空気を導入して前記酸化雰囲気領域よりも下流において自己脱硝準備域を形成するステップ
を含み、
燃焼炉高温ガス抽気口から、前記炭化炉での前記熱分解ガスの生成に用いられる燃焼炉高温ガスを前記酸化雰囲気領域から抽気するステップ
を含む
炭化物の製造方法。
【請求項９】
請求項７、又は８に記載の炭化物の製造方法であって、
更に、前記還元雰囲気領域に、他の乾燥排ガス導入口から他の乾燥排ガスを導入するステップ
を含む
炭化物の製造方法。
【請求項１０】
請求項７乃至９のいずれか１項に記載の炭化物の製造方法であって、
更に、前記酸化雰囲気領域を略１１００〜１２００℃に調整するステップ
を含む
炭化物の製造方法。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の炭化物の製造方法であって、
前記乾燥機から排出される前記乾燥排ガスの４０〜６０％を前記乾燥排ガス導入口から導入するステップと、
前記乾燥機から排出される前記乾燥排ガスの残りの４０〜６０％である他の乾燥排ガスを前記他の乾燥排ガス導入口から導入するステップと
を含む
炭化物の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−３１３３５（Ｐ２０１２−３１３３５Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７３９１５（Ｐ２０１０−１７３９１５）
【出願日】平成２２年８月２日（２０１０．８．２）
【出願人】（５０１３７０３７０）三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社 (175)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２日（２０１０．８．２）
【出願人】（５０１３７０３７０）三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社 (175)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]