JP7557871B2 - バイオマス燃料製造方法 - Google Patents
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Description
また、過熱蒸気は酸素濃度が約0.1%~0.3%と極めて低いため、バイオマス資源の加熱処理を酸素欠乏状態下で行うことができ、加熱処理中のバイオマス資源が燃焼することを確実に防ぐことができる。
さらに、供給する過熱蒸気をキャリアガスとして、バイオマス資源から発生した熱分解ガスを効率良く蒸留塔へ導入することができる。
また、前記加熱処理槽内への過熱蒸気の供給は、少なくとも前記加熱処理槽内の温度が前記バイオマス資源の発火温度に達する前から開始し、少なくとも前記バイオマス資源の加熱処理の完了まで連続的に供給するので、バイオマス資源2の加熱処理にあって、過熱蒸気の供給により加熱処理槽3内の空気を加熱処理槽3の外へ押し出して、バイオマス資源2が燃焼することを防ぐことができる。
さらに、前記加熱処理槽が熱分解ガスを凝縮させて液化回収する凝縮機構と連通している場合、前記加熱処理槽内が前記加熱手段により過熱されているので、熱分解ガスが凝縮機構に導入されるまでの間に温度が低下して凝縮することを防ぎ、熱分解ガスを確実に凝縮機構に導入して、バイオマス資源の持つ油脂を無駄なくバイオマス燃料とすることができる。
過熱蒸気の前記バイオマス加熱処理槽への連続的な供給を、飽和蒸気の生成時の膨張圧を利用して行うことを特徴とする。
第1の通気口13には、過熱蒸気供給手段4と接続している過熱蒸気供給ライン15を接続しており、過熱蒸気供給手段4で生成した過熱蒸気を加熱処理槽3内へ供給可能としている。本例では、第1の通気口13を収容部7の近傍に形成し、バイオマス収容部7方向に向かって傾斜した形状としているので、バイオマス資源2に過熱蒸気を直接噴霧可能としている。
第2の通気口14には、凝縮機構3と接続しているガス送り出しライン16を接続しており、バイオマス資源2から発生した熱分解ガスと過熱蒸気とからなるガスを凝縮機構5に導入可能となっている。
なお、バイオマス資源2の加熱処理槽3内へ投入するタイミングは本例のように加熱手段6による加熱前の投入に限られず、加熱手段6による加熱処理槽3内の加熱開始後でもよく、また、後述する過熱蒸気供給手段4による過熱蒸気の供給の開始後であってもよい。
また、加熱処理槽3内への過熱蒸気の供給を、加熱処理槽3内の温度がバイオマス資源2の発火温度に至る前に行っているので、バイオマス資源2を酸素欠乏状態下で、燃焼させることなく加熱することができる。なお、本願の酸素欠乏状態とは、酸素濃度が1%以下の状態をいう。
また、バイオマス資源の多くは温度が180℃に達すると、熱分解して熱分解ガスを発生する。この熱分解ガスが加熱処理槽3内で加熱されると、発火して、バイオマス資源2が燃焼するおそれが生じるため、過熱蒸気の供給を、熱分解ガスが発生する前の、加熱処理槽3内の温度が180℃に至る前に行うことが好ましい。また、過熱蒸気の供給を加熱処理槽3内の温度が180度に至る前に行えば、過熱蒸気をキャリアガスとして熱分解ガスを凝縮機構5に容易に導入することができる。
また、本例では、過熱蒸気の加熱処理槽3内への供給は、飽和蒸気生成時の膨張圧を利用して行っている。このようにすることにより、ポンプ等の動力を用いることなく過熱蒸気を連続的に加熱処理槽3へ供給することができる。
例えば、エネルギー密度の高い炭化物を得る場合には、炭化物にバイオマス資源2の有する油脂ができるだけ残留するように、比較的低温の200℃~300℃で所定時間バイオマス資源を加熱する。また、バイオマス資源の有する油脂をできる限り取り出す場合には、比較的高温の500℃~700℃で所定時間バイオマス資源を加熱する。本例では、加熱手段6により加熱した加熱処理槽へ過熱蒸気を供給することによりバイオマス資源2を加熱しているので、過熱蒸気の温度が低下することなく、確実且つ加熱ムラなく所定の温度帯でバイオマス資源の加熱を行える。
本例では、バイオマス資源2の加熱は、温度帯を変えて段階的に行っている。まず、200℃~350℃の範囲で所定時間バイオマス資源2を加熱する一次加熱を行う。これにより、比較的沸点の低い油脂を含む熱分解ガスを発生させる。一次加熱の完了後、350℃~600℃の範囲で所定時間バイオマス資源2を加熱する二次加熱を行う。これにより、比較的沸点の高い油脂を含む熱分解ガスを発生させるとともに、バイオマス資源を炭化させる。
本例では、一次加熱と二次加熱の段階的な加熱を行っているので、沸点の異なる油脂を段階的に得ることができる。
なお、連続式のバイオマス燃料製造装置を使用した場合は、加熱処理槽へのバイオマス資源の連続的な送り出しが停止し、加熱処理槽からバイオマス資源2が搬出された時点で、バイオマス資源2の加熱処理が完了する。
また、加熱処理槽3内への過熱蒸気の供給は、少なくとも加熱処理槽3内の温度がバイオマス資源2の発火温度に達する前から開始し、少なくともバイオマス資源2の加熱処理の完了まで連続的に供給するので、過熱蒸気の供給により加熱処理槽3内の空気を加熱処理槽3の外へ押し出して、バイオマス資源2の加熱処理にあって、バイオマス資源2が燃焼することを防ぐことができる。
さらに、加熱処理槽3内が加熱手段6により過熱されているので、熱分解ガスが凝縮機構5に導入されるまでの間に温度が低下して凝縮することを防ぎ、熱分解ガスを確実に凝縮機構5に導入して、バイオマス資源の持つ油脂を充分にバイオマス燃料とすることができる。
2 バイオマス資源
3 加熱処理槽
4 過熱蒸気供給手段
5 凝縮機構
6 加熱手段
7 バイオマス収容部
8 スクリュー
9 排出口
10 密閉蓋
11 投入口
12 蓋
13 第1の通気口
14 第2の通気口
15 過熱蒸気供給ライン
16 ガス送り出しライン
17 飽和蒸気生成部
18 過熱蒸気生成部
19 蒸留塔
20 冷却フィルター
21 セパレーター
22 導入口
23 排気口
Claims (3)
- バイオマス資源を加熱処理してバイオマス燃料を得るバイオマス燃料製造方法であって、
前記バイオマス資源の加熱処理は、
バイオマス資源を非密閉状態下で加熱可能に収容する加熱処理槽と、前記加熱処理槽に過熱蒸気を供給する過熱蒸気供給手段とを備え、前記加熱処理槽には前記加熱処理槽内を加熱する加熱手段が設けられているバイオマス燃料製造装置を用いて、
前記加熱処理槽内へバイオマス資源を投入した後に前記加熱手段により前記加熱処理槽内を加熱し、
前記加熱手段により加熱された非密閉状態の前記加熱処理槽内へ前記過熱蒸気供給手段により過熱蒸気を供給することにより行い、
前記加熱処理槽内への過熱蒸気の供給は、
少なくとも前記加熱処理槽内の温度が前記バイオマス資源の発火温度に達する前から開始し、
少なくとも前記バイオマス資源の加熱処理の完了まで連続的に供給し、
前記バイオマス資源の加熱は、前記バイオマス資源を200℃~350℃の範囲で所定時間加熱する一次加熱と、
前記バイオマス資源を350℃~600℃の範囲で所定時間過熱する二次加熱を行い、沸点の異なる油脂を段階的に得ることを特徴とするバイオマス燃料製造方法。
- 前記加熱処理槽内への過熱蒸気の供給は、前記加熱処理槽内の温度が100℃を超えてから開始することを特徴とする請求項1に記載のバイオマス燃料製造方法。
- 前記加熱処理槽内に供給される過熱蒸気を、水を加熱して連続的に生成した飽和蒸気をさらに加熱することにより生成し、
過熱蒸気の前記加熱処理槽内への連続的な供給を、飽和蒸気の生成時の膨張圧を利用して行うことを特徴とする請求項1又は2に記載のバイオマス燃料製造方法。
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