木質タール製造装置および方法
【課題】バイオマス処理によって生成される木質タールを燃料として有効活用するための木質タール製造装置および方法を提供する。
【解決手段】バイオマスを熱分解して熱分解ガスと炭化物を生成するガス化炉５と、生成した高温の熱分解ガスを常温の清浄空気と熱交換させ、熱分解ガス中の木質タールを凝縮させる温度まで熱分解ガスを冷却する熱交換器６と、前記熱分解ガスの冷却によって凝縮する液状分の木質タールを回収するタールタンク８とを備えており、バイオマスをガス化炉５で熱分解して熱分解ガスを生成し、熱交換器６で上記熱分解ガスを木質タールが凝縮する温度まで冷却し、タールタンク８に上記冷却にて凝縮させた液状分の木質タールを最大限に回収する。
【解決手段】バイオマスを熱分解して熱分解ガスと炭化物を生成するガス化炉５と、生成した高温の熱分解ガスを常温の清浄空気と熱交換させ、熱分解ガス中の木質タールを凝縮させる温度まで熱分解ガスを冷却する熱交換器６と、前記熱分解ガスの冷却によって凝縮する液状分の木質タールを回収するタールタンク８とを備えており、バイオマスをガス化炉５で熱分解して熱分解ガスを生成し、熱交換器６で上記熱分解ガスを木質タールが凝縮する温度まで冷却し、タールタンク８に上記冷却にて凝縮させた液状分の木質タールを最大限に回収する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマス処理によって生成される木質タールを燃料として有効活用するために木質タールを製造する木質タール製造装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、資源の有効利用、地球温暖化防止として、廃木材や間伐材などの木質系のバイオマスをエネルギーとして利用することが盛んに行われている。このバイオエネルギーの利用として、バイオマスをガス化炉にて無酸素或いは低酸素状態で熱分解することで水素やメタンなどを含んだ可燃性の熱分解ガスと炭化物を生成し、この可燃性の熱分解ガスを燃焼させて発電等に利用する方法が知られている。なお、廃木材や間伐材などの木質系のバイオマスを熱分解すると、副産物として木質タールが生成され、従来、このタールの利用用途がなくて処分に困っていた。
【０００３】
そこで、本出願人らは、特開２０１０−９１１９８号公報のように、常温では粘度が高い木質タールを３５〜７０℃に加熱して流動性を維持させて、ボイラーやドライヤ等の燃焼用のバーナに供給して燃焼させる装置を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−９１１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、バーナの燃料として重油または都市ガスなどの化石燃料に代えて木質タールを使用できるとなると、カーボンニュートラルとなって地球温暖化防止のための二酸化炭素の排出量が抑制されることから、積極的にバーナの燃料として普及させようとするが、バイオマス処理の副産物である木質タールを大量に調達することはなかなか難しいという現状がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記の点に鑑み、燃料として利用される木質タールを専用に製造する装置及び方法を提供することを課題とするもので、請求項１のように、バイオマスを熱分解して熱分解ガスと炭化物を生成するガス化炉と、生成した高温の熱分解ガスを常温の清浄空気と熱交換させ、熱分解ガス中の木質タールを凝縮させる温度まで熱分解ガスを冷却する熱交換器と、前記熱分解ガスの冷却によって凝縮する液状分の木質タールを回収するタールタンクとを備えたことを特徴とする木質タール製造装置を提供するにある。
【０００７】
また、請求項２のように、常温の清浄空気と熱交換させる熱交換器の下流に、熱交換器より導出される昇温した清浄空気を燃焼用空気として燃焼させるバーナを備え、熱分解ガス中の凝縮しない残余のガス分を燃焼させる二次燃焼室と、該二次燃焼室から導出される高温排ガスにて被加熱物を加熱乾燥する加熱乾燥装置とを備えたことを特徴とする木質タール製造装置を提供するにある。
【０００８】
さらに、請求項３のように、バイオマスをガス化炉にて熱分解して熱分解ガスと炭化物を生成する工程と、生成した高温の熱分解ガスを常温の清浄空気と熱交換させて熱分解ガス中の木質タールが凝縮する温度まで冷却し、凝縮した木質タールと木酢液を含む液状分を回収する工程と、回収した液状分から木質タールと木酢液を分離して燃料としての木質タールを得る工程とを有することを特徴とする木質タール製造方法を提供するにある。
【０００９】
さらにまた、請求項４のように、木質タールを回収した熱分解ガス中の凝縮しない残余のガス分を燃焼させる二次燃焼工程と、該二次燃焼工程から導出される高温排ガスにて被加熱物を加熱乾燥する工程とを有することを特徴とする木質タール製造方法を提供するにある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の木質タール製造装置は、請求項１のように、バイオマスを熱分解して熱分解ガスと炭化物を生成するガス化炉と、生成した高温の熱分解ガスを常温の清浄空気と熱交換させ、熱分解ガス中の木質タールを凝縮させる温度まで熱分解ガスを冷却する熱交換器と、前記熱分解ガスの冷却によって凝縮する液状分の木質タールを回収するタールタンクとを備えることによって、バイオマスをガス化炉で熱分解して熱分解ガスを生成し、熱交換器で上記熱分解ガスを木質タールが凝縮する温度まで冷却して木質タールを効果的に凝縮させ、タールタンクに上記冷却して凝縮させた液状分の木質タールを充填できて、木質タールを最大限に回収することができる。
【００１１】
また、請求項２のように、常温の清浄空気と熱交換させる熱交換器の下流に、熱交換器より導出される昇温した清浄空気を燃焼用空気として燃焼させるバーナを備え、熱分解ガス中の凝縮しない残余のガス分を燃焼させる二次燃焼室と、該二次燃焼室から導出される高温排ガスにて被加熱物を加熱乾燥する加熱乾燥装置とを備えたことによって、木質タール製造装置での木質タールを回収した後の可燃性の熱分解ガスを燃焼させ、発生する高温排ガスを加熱乾燥装置に導入して被加熱物を加熱乾燥でき、木質タール製造装置と被加熱物の加熱乾燥装置とを併設することで、木質タール製造装置から発生する熱分解ガスの有効活用が図れる。
【００１２】
さらに、請求項３のように、バイオマスをガス化炉にて熱分解して熱分解ガスと炭化物を生成する工程と、生成した高温の熱分解ガスを常温の清浄空気と熱交換させて熱分解ガス中の木質タールが凝縮する温度まで冷却し、凝縮した木質タールと木酢液を含む液状分を回収する工程と、回収した液状分から木質タールと木酢液を分離して燃料としての木質タールを得る工程とを有することによって、上記のようにバイオマスをガス化炉で熱分解して熱分解ガスを生成し、熱交換器で上記熱分解ガスを木質タールが凝縮する温度まで冷却して木質タールを効果的に凝縮させ、タールタンクに上記冷却して凝縮させた液状分の木質タールを充填でき、木質タールを最大限に回収することができる。
【００１３】
さらにまた、請求項４のように、木質タールを回収した熱分解ガス中の凝縮しない残余のガス分を燃焼させる二次燃焼工程と、該二次燃焼工程から導出される高温排ガスにて被加熱物を加熱乾燥する工程とを有することによって、木質タールを回収した後の可燃性の熱分解ガスを燃焼処理し、発生する高温排ガスの保有熱にて被加熱物を加熱乾燥することで熱分解ガスの有効活用が図れる。例えば、木質タール製造装置をアスファルトプラントと併設し、アスファルト混合物の素材であり、かつ含水率の高い砂を予備加熱乾燥することでアスファルトプラントの省エネルギーを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例の概略説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の木質タール製造装置は、バイオマスを熱分解して熱分解ガスと炭化物を生成するガス化炉と、生成した高温の熱分解ガスを常温の清浄空気と熱交換させ、熱分解ガス中の木質タールを凝縮させる温度まで熱分解ガスを冷却する熱交換器と、前記熱分解ガスの冷却によって凝縮する液状分の木質タールを回収するタールタンクとを備えたことを特徴としている。
【００１６】
また、木質タール製造方法は、バイオマスをガス化炉にて熱分解して熱分解ガスと炭化物を生成する工程と、生成した高温の熱分解ガスを常温の清浄空気と熱交換させて熱分解ガス中の木質タールが凝縮する温度まで冷却し、凝縮した木質タールと木酢液を含む液状分を回収する工程と、回収した液状分から木質タールと木酢液を分離して燃料としての木質タールを得る工程とを有することを特徴としている。
【００１７】
木質タール製造装置１は、図１のように廃木材や間代材などの木質系のバイオマスを回収して貯留するバイオマスホッパー２を配設して、その下流に破砕機３を配設し、バイオマスを取り扱いやすいチップ状に破砕処理するようにしている。
【００１８】
そして、この破砕処理したチップ状のバイオマスを適宜量ずつ払い出してスクリュコンベヤ等のコンベヤ４でガス化炉５に投入し、バイオマスを熱分解して熱分解ガスと炭化物を生成処理するようにしている。ガス化炉５は、アップドラフト式ガス化炉として、木質タールが大量に発生する約４００℃〜６００℃程度の温度にて乾留を行う。なお、アップドラフト式ガス化炉は、比較的タール量が多い熱分解ガスが得られるため、本発明のように燃料として極力多くの木質タールを回収することを目的としているような場合には特に好ましいが、これに限定するものではなく、例えば、熱分解ガス中のタール量は若干少なくなるもののダウンドラフト式や間接加熱式等のガス化炉を採用することもできる。
【００１９】
そして、図１のようにこのガス化炉５に熱交換器６を配管接続し、常温等の清浄空気（外気）をコイル状等の冷却管７を介して流入させてガス化炉５で生成した高温の熱分解ガスを熱交換させ、熱分解ガス中の木質タールを凝縮させる適宜温度まで熱分解ガスを冷却して熱分解ガス中の木質タールを凝縮させ、この凝縮した木質タールと木酢液を含む液状分のタール含有液をタールタンク８に回収するようにしている。
【００２０】
上記熱交換器６においては、生成した熱分解ガスを熱交換によって冷却して木質タールを凝縮させて回収する際、例えば、燃料としては不要な木酢液の混入量を抑えるのであれば、木酢液の主成分である酢酸の沸点が１１８℃であることを考慮して、それよりも若干高い約１２０℃程度に冷却して主に木質タールのみを凝縮させて回収するようにすればよく、また水の混入だけ抑えながら木質タールを最大限に回収するのであれば（後述するように、木質タールに含まれる木酢液はタールタンク８にて容易に沈降分離可能）、水の沸点が１００℃であることを考慮して、約１００℃程度まで冷却して木質タールと木酢液を一緒に凝縮させてタール含有液として回収するようにすればよい。なお、減圧して熱交換させるようにしてもよく、その場合にはより効果的に木質タールを凝縮させて回収することが可能となる。
【００２１】
また、タールタンク８は、所要の容量としていて、上記したように熱交換器６で凝縮させた木質タールと木酢液を含むタール含有液を回収し、図１のようにタールタンク８内にて重質の木質タールを沈降させて分離し、木質タール、木酢液をそれぞれに分けて取り出すようにしている。なお、遠心分離機を介して遠心分離することもできる。
【００２２】
また、図１のように熱交換器６の下流には二次燃焼室９を接続しており、熱交換器６で熱分解ガスとの熱交換によって昇温した清浄空気（外気）を二次燃焼室９一端に備えたバーナ１０に燃焼用空気として導入してバーナ１０を燃焼するとともに、熱交換器６より導出される熱分解ガス中の凝縮しない残余のガス分を二次燃焼室９に導入し、前記バーナ１０の火炎や熱風に晒して燃焼分解させる一方、この燃焼によって二次燃焼室９から導出される高温排ガスを下流の加熱乾燥装置であるドライヤ１１に供給し、適宜の被加熱物を加熱乾燥処理するようにしている。
【００２３】
加熱乾燥装置としては、特に限定するものではないが、例えば、上記のようなロータリーキルン式のドライヤ１１等であれば高温の排ガス熱を効率よく有効利用できて好適に採用することができる。前記ドライヤ１１は、内周部に多数の掻き上げ羽根（図示せず）を周設した円筒状のドラム１２を機台１３上に回転自在に傾斜支持し、駆動装置（図示せず）により所定の速度で回転させるようにしており、ドラム１２一端部のホットホッパ１４側より二次燃焼室９から導出される高温排ガスを導入させる一方、他端部のコールドホッパ１５に連結した排気煙道１６の末端に備えた排風機１７にて排ガスを吸引してドラム１２内を通過する高温ガス流を維持するとともに、バグフィルタ等の集塵機１８を経由させて清浄化した排ガスを煙突１９より大気中へ放出する構成としている。
【００２４】
また、前記ドライヤ１１の近傍には被加熱物である骨材を貯留する貯留ホッパー２０を備えており、該貯留ホッパー２０より骨材を所定量ずつ払い出し、払い出した骨材をベルトコンベヤ２１を介して前記ドライヤ１１のコールドホッパ１５側よりドラム１２内に送り込み、掻き上げ羽根で掻き上げながらドラム１２内を転動流下させる間に、二次燃焼室９から導入される高温排ガスのガス流と接触させて加熱乾燥させ、加熱乾燥した骨材はホットホッパ１４下端の排出部より排出するようにしている。
【００２５】
このように、木質タールを回収した後に残る可燃性の熱分解ガスは二次燃焼室９にて燃焼分解処理する一方、その際に発生する高温排ガスの保有熱は適宜の被加熱物の加熱乾燥処理等に利用することができ、例えば本実施例のように、木質タール製造装置１と被加熱物の加熱乾燥装置であるドライヤ１１等とを併設することで、木質タール製造装置１から発生する熱分解ガスの有効活用が図れる。
【００２６】
なお、木質タール製造装置１をアスファルトプラントに併設し、該アスファルトプラントには骨材を所望温度に加熱乾燥処理する通常の骨材ドライヤとは別に、含水率の高い砂を予備的に加熱乾燥処理する砂乾燥用のドライヤを備えておき、前記木質タール製造装置１にて木質タールを回収した後に残る可燃性の熱分解ガスを二次燃焼室９に導入して燃焼分解させた際に発生する高温排ガスを前記砂乾燥ドライヤに導入させるようにすれば、含水率の高い砂を予備的にある程度乾燥処理させてから通常のドライヤにて効率よく所望温度に加熱乾燥処理することが可能となり、アスファルトプラントの省エネルギーを効果的に図ることができる。
【００２７】
このとき、アスファルトプラントでは、アスファルト混合物の出荷量、出荷時間等に応じて骨材ドライヤを稼働・停止させるため、タイミングが合わなければ二次燃焼室９から導出される高温排ガスを必ずしも有効利用できないが、砂の予備乾燥用に砂乾燥ドライヤを別途備えておき、該砂乾燥ドライヤに高温排ガスを導入させるようにすれば、アスファルト混合物の出荷量、出荷時間等にかかわらず常に有効利用することが可能となって好適である。
【００２８】
また、木質タール製造装置１と、回収した廃石膏ボードを破砕・分別処理して得られる廃石膏を所定温度で加熱処理することで再生する廃石膏加熱再生装置とを併設し、木質タール製造装置１から発生する高温排ガスを前記廃石膏加熱再生装置に設置される加熱乾燥装置のロータリーキルンに導入させるようにすれば、二水石膏の状態にある廃石膏を高温排ガスの保有熱にて加熱して土壌固化材等として利用可能な半水石膏の状態に転移させて再生することができるなど、本発明の趣旨にもとづいて種々の被加熱物の加熱乾燥処理に有効活用できる。
【００２９】
ところで、バイオマス処理によって生成される木質タールは、そのままでは流動性が低くて利用用途が限られるが、例えば７０℃以下、好ましくは３５〜７０℃程度に加熱することにより適当な流動性が得られ、ボイラーやドライヤ等のバーナの燃料用としても好適に有効利用可能となり、例えば、二次燃焼室９のバーナ１０の燃料用として、或いはアスファルトプラントの骨材ドライヤに設置されるバーナの燃料用等として利用するようにすれば、アスファルトプラントの省エネルギーをより効果的に図れるとともに、カーボンニュートラルとなってアスファルトプラントからの二酸化炭素の排出量を低減できるといった効果も期待できる。
【００３０】
また、木質タール製造装置１にて生成される木質タールを、併設されるアスファルトプラント等での利用に限らず、例えば、周辺地域等に設置される他のアスファルトプラント工場等にも供給し、上記同様にドライヤ等のバーナの燃料用として従来の重油や都市ガス等の化石燃料に代えて利用するようにしてもよく、その場合にはより一層効果的にアスファルトプラントにおける省エネルギーと二酸化炭素の排出量の低減が図れる。
【実施例】
【００３１】
図１は、本発明の一実施例を示すもので、木質タール製造装置１は、図のように廃木材や間代材などの木質系のバイオマスを回収して貯留するバイオマスホッパー２を配設し、その下流に破砕機３を配設して、バイオマスを取り扱いやすいチップ状に破砕処理するようにしている。そして、この破砕処理したチップ状のバイオマスを適宜量ずつ払い出してスクリュコンベヤのコンベヤ４にてアップドラフト式のガス化炉５に投入し、バイオマスを熱分解して熱分解ガスと炭化物を生成処理するようにしている。
【００３２】
前記ガス化炉５では、約４００℃〜６００℃程度の温度にて乾留を行うようにし、木質タールを大量に発生するようにしている。
【００３３】
そして、図１のようにこのガス化炉５に熱交換器６を配管接続し、常温の清浄空気（外気）をコイル状の冷却管７を介して流入させて、ガス化炉５で生成した高温の熱分解ガスを熱交換して冷却して凝縮させ、凝縮した木質タールと木酢液を含む液状分のタール含有液を所要の容量のタールタンク８に回収するようにしている。
【００３４】
上記熱交換器６では、生成した熱分解ガスから不要な水の混入を抑えながら極力多くの木質タールを凝縮させて回収できる約１００℃程度まで熱分解ガスの温度を降下させるようにして、木質タールを最大限に回収できるようにしている。
【００３５】
そして、熱交換器６の下流には二次燃焼室９を接続して、熱交換器６で熱分解ガスとの熱交換で昇温した清浄空気（外気）を二次燃焼室９一端に備えたバーナ１０に燃焼用空気として導入してバーナ１０を燃焼するとともに、熱分解ガス中の凝縮しない残余のガス分を二次燃焼室９に導入し、バーナ１０の火炎や熱風に晒して燃焼分解させる一方、この燃焼によって二次燃焼室９から導出される高温排ガスを加熱乾燥装置であるドライヤ１１に導入させ、適宜の被加熱物を加熱乾燥処理するようにしている。
【００３６】
このように、木質タール製造装置１と被加熱物の加熱乾燥装置とを併設することで、木質タール製造装置１から発生する熱分解ガスから燃料としての木質タールの回収を図れるとともに、木質タールを回収した後に残る可燃性の熱分解ガスを燃焼分解処理し、この際に発生する高温排ガスの保有熱にて被加熱物を加熱乾燥することで熱分解ガスの更なる有効活用を図ることができる。
【００３７】
また、木質タール製造装置１をアスファルトプラントと併設し、この木質タール製造装置１を木質タールの製造基地とし、生成される木質タールを、この併設されたアスファルトプラントや周辺地域の他のアスファルトプラント工場等に供給を行い、ボイラーやドライヤ等のバーナの燃料用として従来の重油や都市ガス等の化石燃料に代えて利用するようにすれば、周辺地域のアスファルトプラントにおいても省エネルギーと二酸化炭素の排出量の低減が効果的に図れ、新たなビジネスモデルとして展開できる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、バイオマス処理によって生成される木質タールを燃料として有効活用するための木質タールの製造等に広く利用できる。
【符号の説明】
【００３９】
１…木質タール製造装置 ５…ガス化炉 ６…熱交換器 ８…タールタンク
９…二次燃焼室 １０…バーナ １１…ドライヤ（加熱乾燥装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマス処理によって生成される木質タールを燃料として有効活用するために木質タールを製造する木質タール製造装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、資源の有効利用、地球温暖化防止として、廃木材や間伐材などの木質系のバイオマスをエネルギーとして利用することが盛んに行われている。このバイオエネルギーの利用として、バイオマスをガス化炉にて無酸素或いは低酸素状態で熱分解することで水素やメタンなどを含んだ可燃性の熱分解ガスと炭化物を生成し、この可燃性の熱分解ガスを燃焼させて発電等に利用する方法が知られている。なお、廃木材や間伐材などの木質系のバイオマスを熱分解すると、副産物として木質タールが生成され、従来、このタールの利用用途がなくて処分に困っていた。
【０００３】
そこで、本出願人らは、特開２０１０−９１１９８号公報のように、常温では粘度が高い木質タールを３５〜７０℃に加熱して流動性を維持させて、ボイラーやドライヤ等の燃焼用のバーナに供給して燃焼させる装置を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−９１１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、バーナの燃料として重油または都市ガスなどの化石燃料に代えて木質タールを使用できるとなると、カーボンニュートラルとなって地球温暖化防止のための二酸化炭素の排出量が抑制されることから、積極的にバーナの燃料として普及させようとするが、バイオマス処理の副産物である木質タールを大量に調達することはなかなか難しいという現状がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記の点に鑑み、燃料として利用される木質タールを専用に製造する装置及び方法を提供することを課題とするもので、請求項１のように、バイオマスを熱分解して熱分解ガスと炭化物を生成するガス化炉と、生成した高温の熱分解ガスを常温の清浄空気と熱交換させ、熱分解ガス中の木質タールを凝縮させる温度まで熱分解ガスを冷却する熱交換器と、前記熱分解ガスの冷却によって凝縮する液状分の木質タールを回収するタールタンクとを備えたことを特徴とする木質タール製造装置を提供するにある。
【０００７】
また、請求項２のように、常温の清浄空気と熱交換させる熱交換器の下流に、熱交換器より導出される昇温した清浄空気を燃焼用空気として燃焼させるバーナを備え、熱分解ガス中の凝縮しない残余のガス分を燃焼させる二次燃焼室と、該二次燃焼室から導出される高温排ガスにて被加熱物を加熱乾燥する加熱乾燥装置とを備えたことを特徴とする木質タール製造装置を提供するにある。
【０００８】
さらに、請求項３のように、バイオマスをガス化炉にて熱分解して熱分解ガスと炭化物を生成する工程と、生成した高温の熱分解ガスを常温の清浄空気と熱交換させて熱分解ガス中の木質タールが凝縮する温度まで冷却し、凝縮した木質タールと木酢液を含む液状分を回収する工程と、回収した液状分から木質タールと木酢液を分離して燃料としての木質タールを得る工程とを有することを特徴とする木質タール製造方法を提供するにある。
【０００９】
さらにまた、請求項４のように、木質タールを回収した熱分解ガス中の凝縮しない残余のガス分を燃焼させる二次燃焼工程と、該二次燃焼工程から導出される高温排ガスにて被加熱物を加熱乾燥する工程とを有することを特徴とする木質タール製造方法を提供するにある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の木質タール製造装置は、請求項１のように、バイオマスを熱分解して熱分解ガスと炭化物を生成するガス化炉と、生成した高温の熱分解ガスを常温の清浄空気と熱交換させ、熱分解ガス中の木質タールを凝縮させる温度まで熱分解ガスを冷却する熱交換器と、前記熱分解ガスの冷却によって凝縮する液状分の木質タールを回収するタールタンクとを備えることによって、バイオマスをガス化炉で熱分解して熱分解ガスを生成し、熱交換器で上記熱分解ガスを木質タールが凝縮する温度まで冷却して木質タールを効果的に凝縮させ、タールタンクに上記冷却して凝縮させた液状分の木質タールを充填できて、木質タールを最大限に回収することができる。
【００１１】
また、請求項２のように、常温の清浄空気と熱交換させる熱交換器の下流に、熱交換器より導出される昇温した清浄空気を燃焼用空気として燃焼させるバーナを備え、熱分解ガス中の凝縮しない残余のガス分を燃焼させる二次燃焼室と、該二次燃焼室から導出される高温排ガスにて被加熱物を加熱乾燥する加熱乾燥装置とを備えたことによって、木質タール製造装置での木質タールを回収した後の可燃性の熱分解ガスを燃焼させ、発生する高温排ガスを加熱乾燥装置に導入して被加熱物を加熱乾燥でき、木質タール製造装置と被加熱物の加熱乾燥装置とを併設することで、木質タール製造装置から発生する熱分解ガスの有効活用が図れる。
【００１２】
さらに、請求項３のように、バイオマスをガス化炉にて熱分解して熱分解ガスと炭化物を生成する工程と、生成した高温の熱分解ガスを常温の清浄空気と熱交換させて熱分解ガス中の木質タールが凝縮する温度まで冷却し、凝縮した木質タールと木酢液を含む液状分を回収する工程と、回収した液状分から木質タールと木酢液を分離して燃料としての木質タールを得る工程とを有することによって、上記のようにバイオマスをガス化炉で熱分解して熱分解ガスを生成し、熱交換器で上記熱分解ガスを木質タールが凝縮する温度まで冷却して木質タールを効果的に凝縮させ、タールタンクに上記冷却して凝縮させた液状分の木質タールを充填でき、木質タールを最大限に回収することができる。
【００１３】
さらにまた、請求項４のように、木質タールを回収した熱分解ガス中の凝縮しない残余のガス分を燃焼させる二次燃焼工程と、該二次燃焼工程から導出される高温排ガスにて被加熱物を加熱乾燥する工程とを有することによって、木質タールを回収した後の可燃性の熱分解ガスを燃焼処理し、発生する高温排ガスの保有熱にて被加熱物を加熱乾燥することで熱分解ガスの有効活用が図れる。例えば、木質タール製造装置をアスファルトプラントと併設し、アスファルト混合物の素材であり、かつ含水率の高い砂を予備加熱乾燥することでアスファルトプラントの省エネルギーを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例の概略説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の木質タール製造装置は、バイオマスを熱分解して熱分解ガスと炭化物を生成するガス化炉と、生成した高温の熱分解ガスを常温の清浄空気と熱交換させ、熱分解ガス中の木質タールを凝縮させる温度まで熱分解ガスを冷却する熱交換器と、前記熱分解ガスの冷却によって凝縮する液状分の木質タールを回収するタールタンクとを備えたことを特徴としている。
【００１６】
また、木質タール製造方法は、バイオマスをガス化炉にて熱分解して熱分解ガスと炭化物を生成する工程と、生成した高温の熱分解ガスを常温の清浄空気と熱交換させて熱分解ガス中の木質タールが凝縮する温度まで冷却し、凝縮した木質タールと木酢液を含む液状分を回収する工程と、回収した液状分から木質タールと木酢液を分離して燃料としての木質タールを得る工程とを有することを特徴としている。
【００１７】
木質タール製造装置１は、図１のように廃木材や間代材などの木質系のバイオマスを回収して貯留するバイオマスホッパー２を配設して、その下流に破砕機３を配設し、バイオマスを取り扱いやすいチップ状に破砕処理するようにしている。
【００１８】
そして、この破砕処理したチップ状のバイオマスを適宜量ずつ払い出してスクリュコンベヤ等のコンベヤ４でガス化炉５に投入し、バイオマスを熱分解して熱分解ガスと炭化物を生成処理するようにしている。ガス化炉５は、アップドラフト式ガス化炉として、木質タールが大量に発生する約４００℃〜６００℃程度の温度にて乾留を行う。なお、アップドラフト式ガス化炉は、比較的タール量が多い熱分解ガスが得られるため、本発明のように燃料として極力多くの木質タールを回収することを目的としているような場合には特に好ましいが、これに限定するものではなく、例えば、熱分解ガス中のタール量は若干少なくなるもののダウンドラフト式や間接加熱式等のガス化炉を採用することもできる。
【００１９】
そして、図１のようにこのガス化炉５に熱交換器６を配管接続し、常温等の清浄空気（外気）をコイル状等の冷却管７を介して流入させてガス化炉５で生成した高温の熱分解ガスを熱交換させ、熱分解ガス中の木質タールを凝縮させる適宜温度まで熱分解ガスを冷却して熱分解ガス中の木質タールを凝縮させ、この凝縮した木質タールと木酢液を含む液状分のタール含有液をタールタンク８に回収するようにしている。
【００２０】
上記熱交換器６においては、生成した熱分解ガスを熱交換によって冷却して木質タールを凝縮させて回収する際、例えば、燃料としては不要な木酢液の混入量を抑えるのであれば、木酢液の主成分である酢酸の沸点が１１８℃であることを考慮して、それよりも若干高い約１２０℃程度に冷却して主に木質タールのみを凝縮させて回収するようにすればよく、また水の混入だけ抑えながら木質タールを最大限に回収するのであれば（後述するように、木質タールに含まれる木酢液はタールタンク８にて容易に沈降分離可能）、水の沸点が１００℃であることを考慮して、約１００℃程度まで冷却して木質タールと木酢液を一緒に凝縮させてタール含有液として回収するようにすればよい。なお、減圧して熱交換させるようにしてもよく、その場合にはより効果的に木質タールを凝縮させて回収することが可能となる。
【００２１】
また、タールタンク８は、所要の容量としていて、上記したように熱交換器６で凝縮させた木質タールと木酢液を含むタール含有液を回収し、図１のようにタールタンク８内にて重質の木質タールを沈降させて分離し、木質タール、木酢液をそれぞれに分けて取り出すようにしている。なお、遠心分離機を介して遠心分離することもできる。
【００２２】
また、図１のように熱交換器６の下流には二次燃焼室９を接続しており、熱交換器６で熱分解ガスとの熱交換によって昇温した清浄空気（外気）を二次燃焼室９一端に備えたバーナ１０に燃焼用空気として導入してバーナ１０を燃焼するとともに、熱交換器６より導出される熱分解ガス中の凝縮しない残余のガス分を二次燃焼室９に導入し、前記バーナ１０の火炎や熱風に晒して燃焼分解させる一方、この燃焼によって二次燃焼室９から導出される高温排ガスを下流の加熱乾燥装置であるドライヤ１１に供給し、適宜の被加熱物を加熱乾燥処理するようにしている。
【００２３】
加熱乾燥装置としては、特に限定するものではないが、例えば、上記のようなロータリーキルン式のドライヤ１１等であれば高温の排ガス熱を効率よく有効利用できて好適に採用することができる。前記ドライヤ１１は、内周部に多数の掻き上げ羽根（図示せず）を周設した円筒状のドラム１２を機台１３上に回転自在に傾斜支持し、駆動装置（図示せず）により所定の速度で回転させるようにしており、ドラム１２一端部のホットホッパ１４側より二次燃焼室９から導出される高温排ガスを導入させる一方、他端部のコールドホッパ１５に連結した排気煙道１６の末端に備えた排風機１７にて排ガスを吸引してドラム１２内を通過する高温ガス流を維持するとともに、バグフィルタ等の集塵機１８を経由させて清浄化した排ガスを煙突１９より大気中へ放出する構成としている。
【００２４】
また、前記ドライヤ１１の近傍には被加熱物である骨材を貯留する貯留ホッパー２０を備えており、該貯留ホッパー２０より骨材を所定量ずつ払い出し、払い出した骨材をベルトコンベヤ２１を介して前記ドライヤ１１のコールドホッパ１５側よりドラム１２内に送り込み、掻き上げ羽根で掻き上げながらドラム１２内を転動流下させる間に、二次燃焼室９から導入される高温排ガスのガス流と接触させて加熱乾燥させ、加熱乾燥した骨材はホットホッパ１４下端の排出部より排出するようにしている。
【００２５】
このように、木質タールを回収した後に残る可燃性の熱分解ガスは二次燃焼室９にて燃焼分解処理する一方、その際に発生する高温排ガスの保有熱は適宜の被加熱物の加熱乾燥処理等に利用することができ、例えば本実施例のように、木質タール製造装置１と被加熱物の加熱乾燥装置であるドライヤ１１等とを併設することで、木質タール製造装置１から発生する熱分解ガスの有効活用が図れる。
【００２６】
なお、木質タール製造装置１をアスファルトプラントに併設し、該アスファルトプラントには骨材を所望温度に加熱乾燥処理する通常の骨材ドライヤとは別に、含水率の高い砂を予備的に加熱乾燥処理する砂乾燥用のドライヤを備えておき、前記木質タール製造装置１にて木質タールを回収した後に残る可燃性の熱分解ガスを二次燃焼室９に導入して燃焼分解させた際に発生する高温排ガスを前記砂乾燥ドライヤに導入させるようにすれば、含水率の高い砂を予備的にある程度乾燥処理させてから通常のドライヤにて効率よく所望温度に加熱乾燥処理することが可能となり、アスファルトプラントの省エネルギーを効果的に図ることができる。
【００２７】
このとき、アスファルトプラントでは、アスファルト混合物の出荷量、出荷時間等に応じて骨材ドライヤを稼働・停止させるため、タイミングが合わなければ二次燃焼室９から導出される高温排ガスを必ずしも有効利用できないが、砂の予備乾燥用に砂乾燥ドライヤを別途備えておき、該砂乾燥ドライヤに高温排ガスを導入させるようにすれば、アスファルト混合物の出荷量、出荷時間等にかかわらず常に有効利用することが可能となって好適である。
【００２８】
また、木質タール製造装置１と、回収した廃石膏ボードを破砕・分別処理して得られる廃石膏を所定温度で加熱処理することで再生する廃石膏加熱再生装置とを併設し、木質タール製造装置１から発生する高温排ガスを前記廃石膏加熱再生装置に設置される加熱乾燥装置のロータリーキルンに導入させるようにすれば、二水石膏の状態にある廃石膏を高温排ガスの保有熱にて加熱して土壌固化材等として利用可能な半水石膏の状態に転移させて再生することができるなど、本発明の趣旨にもとづいて種々の被加熱物の加熱乾燥処理に有効活用できる。
【００２９】
ところで、バイオマス処理によって生成される木質タールは、そのままでは流動性が低くて利用用途が限られるが、例えば７０℃以下、好ましくは３５〜７０℃程度に加熱することにより適当な流動性が得られ、ボイラーやドライヤ等のバーナの燃料用としても好適に有効利用可能となり、例えば、二次燃焼室９のバーナ１０の燃料用として、或いはアスファルトプラントの骨材ドライヤに設置されるバーナの燃料用等として利用するようにすれば、アスファルトプラントの省エネルギーをより効果的に図れるとともに、カーボンニュートラルとなってアスファルトプラントからの二酸化炭素の排出量を低減できるといった効果も期待できる。
【００３０】
また、木質タール製造装置１にて生成される木質タールを、併設されるアスファルトプラント等での利用に限らず、例えば、周辺地域等に設置される他のアスファルトプラント工場等にも供給し、上記同様にドライヤ等のバーナの燃料用として従来の重油や都市ガス等の化石燃料に代えて利用するようにしてもよく、その場合にはより一層効果的にアスファルトプラントにおける省エネルギーと二酸化炭素の排出量の低減が図れる。
【実施例】
【００３１】
図１は、本発明の一実施例を示すもので、木質タール製造装置１は、図のように廃木材や間代材などの木質系のバイオマスを回収して貯留するバイオマスホッパー２を配設し、その下流に破砕機３を配設して、バイオマスを取り扱いやすいチップ状に破砕処理するようにしている。そして、この破砕処理したチップ状のバイオマスを適宜量ずつ払い出してスクリュコンベヤのコンベヤ４にてアップドラフト式のガス化炉５に投入し、バイオマスを熱分解して熱分解ガスと炭化物を生成処理するようにしている。
【００３２】
前記ガス化炉５では、約４００℃〜６００℃程度の温度にて乾留を行うようにし、木質タールを大量に発生するようにしている。
【００３３】
そして、図１のようにこのガス化炉５に熱交換器６を配管接続し、常温の清浄空気（外気）をコイル状の冷却管７を介して流入させて、ガス化炉５で生成した高温の熱分解ガスを熱交換して冷却して凝縮させ、凝縮した木質タールと木酢液を含む液状分のタール含有液を所要の容量のタールタンク８に回収するようにしている。
【００３４】
上記熱交換器６では、生成した熱分解ガスから不要な水の混入を抑えながら極力多くの木質タールを凝縮させて回収できる約１００℃程度まで熱分解ガスの温度を降下させるようにして、木質タールを最大限に回収できるようにしている。
【００３５】
そして、熱交換器６の下流には二次燃焼室９を接続して、熱交換器６で熱分解ガスとの熱交換で昇温した清浄空気（外気）を二次燃焼室９一端に備えたバーナ１０に燃焼用空気として導入してバーナ１０を燃焼するとともに、熱分解ガス中の凝縮しない残余のガス分を二次燃焼室９に導入し、バーナ１０の火炎や熱風に晒して燃焼分解させる一方、この燃焼によって二次燃焼室９から導出される高温排ガスを加熱乾燥装置であるドライヤ１１に導入させ、適宜の被加熱物を加熱乾燥処理するようにしている。
【００３６】
このように、木質タール製造装置１と被加熱物の加熱乾燥装置とを併設することで、木質タール製造装置１から発生する熱分解ガスから燃料としての木質タールの回収を図れるとともに、木質タールを回収した後に残る可燃性の熱分解ガスを燃焼分解処理し、この際に発生する高温排ガスの保有熱にて被加熱物を加熱乾燥することで熱分解ガスの更なる有効活用を図ることができる。
【００３７】
また、木質タール製造装置１をアスファルトプラントと併設し、この木質タール製造装置１を木質タールの製造基地とし、生成される木質タールを、この併設されたアスファルトプラントや周辺地域の他のアスファルトプラント工場等に供給を行い、ボイラーやドライヤ等のバーナの燃料用として従来の重油や都市ガス等の化石燃料に代えて利用するようにすれば、周辺地域のアスファルトプラントにおいても省エネルギーと二酸化炭素の排出量の低減が効果的に図れ、新たなビジネスモデルとして展開できる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、バイオマス処理によって生成される木質タールを燃料として有効活用するための木質タールの製造等に広く利用できる。
【符号の説明】
【００３９】
１…木質タール製造装置 ５…ガス化炉 ６…熱交換器 ８…タールタンク
９…二次燃焼室 １０…バーナ １１…ドライヤ（加熱乾燥装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマスを熱分解して熱分解ガスと炭化物を生成するガス化炉と、生成した高温の熱分解ガスを常温の清浄空気と熱交換させ、熱分解ガス中の木質タールを凝縮させる温度まで熱分解ガスを冷却する熱交換器と、前記熱分解ガスの冷却によって凝縮する液状分の木質タールを回収するタールタンクとを備えたことを特徴とする木質タール製造装置。
【請求項２】
常温の清浄空気と熱交換させる熱交換器の下流に、熱交換器より導出される昇温した清浄空気を燃焼用空気として燃焼させるバーナを備え、熱分解ガス中の凝縮しない残余のガス分を燃焼させる二次燃焼室と、該二次燃焼室から導出される高温排ガスにて被加熱物を加熱乾燥する加熱乾燥装置とを備えたことを特徴とする請求項１記載の木質タール製造装置。
【請求項３】
バイオマスをガス化炉にて熱分解して熱分解ガスと炭化物を生成する工程と、生成した高温の熱分解ガスを常温の清浄空気と熱交換させて熱分解ガス中の木質タールが凝縮する温度まで冷却し、凝縮した木質タールと木酢液を含む液状分を回収する工程と、回収した液状分から木質タールと木酢液を分離して燃料としての木質タールを得る工程とを有することを特徴とする木質タール製造方法。
【請求項４】
木質タールを回収した熱分解ガス中の凝縮しない残余のガス分を燃焼させる二次燃焼工程と、該二次燃焼工程から導出される高温排ガスにて被加熱物を加熱乾燥する工程とを有することを特徴とする請求項３記載の木質タール製造方法。
【請求項１】
バイオマスを熱分解して熱分解ガスと炭化物を生成するガス化炉と、生成した高温の熱分解ガスを常温の清浄空気と熱交換させ、熱分解ガス中の木質タールを凝縮させる温度まで熱分解ガスを冷却する熱交換器と、前記熱分解ガスの冷却によって凝縮する液状分の木質タールを回収するタールタンクとを備えたことを特徴とする木質タール製造装置。
【請求項２】
常温の清浄空気と熱交換させる熱交換器の下流に、熱交換器より導出される昇温した清浄空気を燃焼用空気として燃焼させるバーナを備え、熱分解ガス中の凝縮しない残余のガス分を燃焼させる二次燃焼室と、該二次燃焼室から導出される高温排ガスにて被加熱物を加熱乾燥する加熱乾燥装置とを備えたことを特徴とする請求項１記載の木質タール製造装置。
【請求項３】
バイオマスをガス化炉にて熱分解して熱分解ガスと炭化物を生成する工程と、生成した高温の熱分解ガスを常温の清浄空気と熱交換させて熱分解ガス中の木質タールが凝縮する温度まで冷却し、凝縮した木質タールと木酢液を含む液状分を回収する工程と、回収した液状分から木質タールと木酢液を分離して燃料としての木質タールを得る工程とを有することを特徴とする木質タール製造方法。
【請求項４】
木質タールを回収した熱分解ガス中の凝縮しない残余のガス分を燃焼させる二次燃焼工程と、該二次燃焼工程から導出される高温排ガスにて被加熱物を加熱乾燥する工程とを有することを特徴とする請求項３記載の木質タール製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１２−１２６８０７（Ｐ２０１２−１２６８０７Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７８８３２（Ｐ２０１０−２７８８３２）
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（０００２０１５１５）前田道路株式会社 (61)
【出願人】（０００２２６４８２）日工株式会社 (177)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（０００２０１５１５）前田道路株式会社 (61)
【出願人】（０００２２６４８２）日工株式会社 (177)
【Ｆターム（参考）】
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