專利名稱：生物質炭的制造方法及用于其中的生物質炭的制造裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及將生物質炭化來制造生物質炭的方法及用于其中的生物質炭的制造
直O(jiān)
背景技術：
從防止地球溫暖化的觀點考慮，二氧化碳的排出量削減是緊急的課題。作為二氧化碳排出量削減的方法，進行了以下的技術開發(fā)。·削減輸入的碳量。·回收輸出的二氧化碳?！F(xiàn)有的煤/石油等替代為無碳的炭源。作為無碳的炭源已知有生物質。作為生物質，有建筑家居的解體所產生的木材廢棄物、木材加工所產生的木質系廢棄物、森林等的修剪廢棄物、農業(yè)系廢棄物等。作為其處理利用方法，主要為填埋、放置、焚燒、燃料等。另外，還已知有以燃料利用為目的的生物燃料作物。另一方面，在鋼鐵業(yè)，特別是煉鐵工序為以煤為還原材料還原鐵礦石的工藝。另外，在煉鋼工序中，由煤等供給精煉所需的熱。因此，在鋼鐵業(yè)，必須使用炭源。另一方面， 生物質由碳、氧、氫構成，但生物質自身為高含水率、低發(fā)熱量(例如水分15質量％、發(fā)熱量 16. 2MJ/kg_干燥基準)，直接在鋼鐵工藝中使用在效率方面沒有效率。因此，存在將生物質干餾，實施脫水、脫碳酸等處理，除去水分，提高發(fā)熱量而在鋼鐵工藝中使用的方法。因干餾而引起脫水、脫氣(脫碳酸、脫甲烷、焦油產生等)，生物質中的碳成分作為氣體及焦油成分產生，因此，作為固體殘留的碳成分(生物質炭)少。在鋼鐵工藝中作為煤替代品，為了將這樣的干餾后作為固體殘留的碳成分作為生物質炭有效地利用，需要以高產率制造生物質炭。還已知有將這樣的生物質熱分解來制造可燃性氣體、炭化物(生物質炭)并再利用的技術。專利文獻1中公開有對于通過將生物質加熱干餾而得到的炭化物循環(huán)吸收加熱時產生的揮發(fā)分來制造高發(fā)熱量炭化物的方法。專利文獻2中公開有如下有機物的處理方法將有機物在燃燒用空氣的非供給下熱分解而生成無定形碳，使從熱分解中途的有機物產生的含有可燃性氣體和氣體狀的焦油的未處理氣體在大氣壓下以800 1000°C的溫度向無定形碳流通，將焦油大致完全熱分解，得到除去了焦油的處理氣體。專利文獻3中公開有如下廢棄物的熱分解處理裝置，使投入到豎爐的廢棄物通過與從氣體吹入噴嘴吹入的加熱氣體的接觸而熱分解，在爐內分離成炭化物和熱分解氣體。專利文獻4中公開有在箱狀爐的爐體中充填木炭的原料，進行加熱且干燥、干餾、 炭化，來制造木炭的木炭制造裝置。專利文獻5中公開有如下炭化爐，其包括具有原料的裝入口和炭的排出口的箱型的爐主體；設于該主體內的橫截面為四角形的炭化室；使對該炭化室內的木質材料進行加熱而產生的可燃氣體在該上部空間燃燒的燃燒室；向該燃燒室內吹入空氣的風口 ；調節(jié)來自該風口的空氣吹入量的單元；及設于所述炭化室的側面或底面的導熱壁。專利文獻6中公開有如下木材的炭化方法利用回轉爐或旋轉式干燥器將木材以 300 1000°C、氧濃度10%以下進行加熱，將通過加熱而產生的氣體在與上述回轉爐或上述旋轉式干燥器連結的燃燒爐燃燒。專利文獻1 日本特開2003-213273號公報專利文獻2 專利第3781379號公報專利文獻3 日本特開2001-131557號公報專利文獻4 日本特開平03-122191號公報專利文獻5 日本特開2007-146016號公報專利文獻6 日本特開2002-241762號公報

發(fā)明內容
在通過專利文獻1所記載的方法制造生物質炭時，生物質炭的產率僅提高所附著的焦油等的量。但是，認為通過吸收液狀揮發(fā)分的方法得到的炭化物的表面有粘附性，難以進行處理。通常，將生物質熱分解得到的焦油為熱分解而得到的液體，但生物質的炭化物的發(fā)熱量約為30MJ/kg，與之相對，焦油最大約為10MJ/kg，為重油的一半以下。另外，在將生物質熱分解而得到炭化物時，生物質中的大量氧分作為焦油成分、揮發(fā)分從生物質脫離，因此，炭化物中的含氧率小于10質量％，與之相對，焦油中的含氧率也有時超過20質量％、變?yōu)榻咏?0質量％。氧分高且反應性高的焦油的發(fā)火性也高，安全上也存在問題。如上，焦油成分與炭化物相比，含氧率高且發(fā)熱量低，為高粘性，反應性高且穩(wěn)定性低，因此，附著于生物質炭的情況會使生物質炭的品質降低。專利文獻2中，其目的在于，在生成無定形碳和可燃性氣體時，與水蒸氣改質無關地分解焦油，由此，增大可燃性氣體的產量。從炭化物的制造的觀點考慮，通過原料中的碳成分氣化或焦油化，從而炭化物的產率降低。如專利文獻2所記載，如果以接近1000°C的溫度將焦油熱分解，則幾乎全轉化為氣體，從焦油得到的炭化物的產率最多為數(shù)質量％。專利文獻3中，在豎爐將生物質等炭化來制造炭化物。通常，從爐下部送入無氧的高溫氣體而對內容物進行加熱來進行，但由于該干餾引起的熱分解，在生成炭化物的同時， 也產生氣體、焦油等。這些氣體、焦油也能夠被有效利用，因此，從制造炭化物的觀點考慮， 通過原料中的碳成分氣化或焦油化，炭化物的產率降低。專利文獻4 6所記載的現(xiàn)有技術中，存在以下(a) (d)的課題。(a)分批方式及回轉方式均為僅通過控制加熱溫度、環(huán)境條件等而將生物質炭化的方法。炭化的生物質(生物質炭)的產率在分批方式中為約25質量％、在回轉方式中為約20質量％，難以進一步提高生物質炭的產率。(b)使產生的氣體及焦油燃燒而作為生物質的干餾的熱源時，氣體、焦油成分不能作為生物質炭回收。期望所產生的焦油積極地變換為生物質炭。(c)專利文獻4、5的分批方式中，由于不是連續(xù)工藝，所以炭化需要耗費5小時以上，是不經(jīng)濟的。
(d)生物質干餾生成物中，除輕質氣體以外，還產生木醋及重質烴(焦油)成分，為了將焦油成分完全燃燒而需要進行空氣比、溫度等的管理。另外，為了不進行燃燒處理而另行利用干餾生成物，需要進行焦油除去等的廢氣處理。本發(fā)明的目的在于，解決這樣的現(xiàn)有技術的課題，提供生物質炭的制造方法及用于該方法中的生物質炭的制造裝置，在使用豎爐將生物質炭化來制造生物質炭時，可提高生物質炭的產率，而且生物質炭的品質的降低少。(1) 一種生物質炭的制造方法，其中，使生物質炭化而形成生物質炭，將含有在所述炭化時產生的焦油的廢氣排出，使所述廢氣中的所述焦油的至少一部分與所述生物質及/或所述生物質炭接觸，使與所述生物質及/或所述生物質炭接觸的所述焦油的至少一部分轉化成炭化物。(2)如(1)所述的生物質炭的制造方法，其中，從豎爐的頂部或側方上部投入生物質，從所述豎爐的底部或比所述廢氣的排出位置靠下方的位置即側方下部吹入熱風，在所述豎爐內使所述生物質炭化而形成生物質炭，將含有在所述炭化時產生的焦油的廢氣從所述豎爐的頂部或側方上部排出，將所述廢氣中的所述焦油的至少一部分吹入至所述豎爐而與所述生物質及/或所述生物質炭接觸，將與所述生物質及/或所述生物質炭接觸的所述焦油的至少一部分轉化為炭化物。(3)如(2)所述的生物質炭的制造方法，其中，將所述廢氣中的所述焦油的至少一部分與所述熱風一同吹入至所述豎爐。(4)如⑵或(3)所述的生物質炭的制造方法，其中，從所述豎爐的底部或側方下部供給冷卻用氣體。(5)如(4)所述的生物質炭的制造方法，其中，所述冷卻用氣體循環(huán)使用所述廢氣。(6)如(4)或(5)所述的生物質炭的制造方法，其中，將所述焦油的一部分與所述冷卻用氣體一同向爐內供給。(7)如⑵ (6)中任一項所述的生物質炭的制造方法，其中，從所述廢氣分離所述焦油，并將分離后的所述焦油吹入至豎爐。(8)如⑵ (7)中任一項所述的生物質炭的制造方法，其中，使所述廢氣以空氣比小于1燃燒，作為熱風吹入至豎爐。(9)如⑵ ⑶中任一項所述的生物質炭的制造方法，其中，所述生物質炭的炭化溫度為300 700°C。(10)如⑵ (9)中任一項所述的生物質炭的制造方法，其中，所述廢氣的溫度為50 300°C。(11)如⑵ (10)中任一項所述的生物質炭的制造方法，其中，所述熱風為無氧或低氧，溫度為400 1200°C。
(12)如(1)所述的生物質炭的制造方法，其中，所述生物質的炭化通過從豎爐的頂部或側方上部向所述豎爐投入生物質且從豎爐的底部或側方下部吹入熱風來進行，所述廢氣的排出通過從豎爐的頂部或側方上部排出含有在所述炭化時產生的焦油的廢氣來進行，所述焦油的至少一部分的接觸通過將在所述炭化時產生的廢氣中的焦油的至少一部分吹入至所述豎爐來進行。(13)如(1)所述的生物質炭的制造方法，其中，將生物質干餾而形成干餾生物質，使通過所述生物質的干餾而產生的氣體和焦油與所述干餾生物質接觸，使所述氣體及所述焦油中的碳成分在所述干餾生物質上附著析出。(14)如(13)所述的生物質炭的制造方法，其中，所述干餾生物質的比表面積為10m2/g以上。(15)如(13)所述的生物質炭的制造方法，其中，生物質的干餾溫度為450°C 700°C，使氣體和焦油中的碳成分在干餾生物質上附著析出時的溫度為450 700°C。(16)如(13)所述的生物質炭的制造方法，其中，所述干餾通過回轉式干餾爐進行。(17)如(13)所述的生物質炭的制造方法，其中，所述焦油中的碳成分向干餾生物質的附著析出通過充填層或移動層方式焦化爐進行。(18)如(1)所述的生物質炭的制造方法，其中，所述生物質的炭化包括將生物質干餾，生成干餾生物質和含有焦油的廢氣，且將所述干餾生物質焦化，所述焦油的至少一部分的接觸，包括使含有所述焦油的廢氣與所述干餾生物質接觸，使所述氣體及所述焦油中的碳成分在所述干餾生物質上附著析出。(19)如(1)所述的生物質炭的制造方法，使用具有彼此連接的兩座干餾爐的雙塔式的充填移動層方式的爐將生物質干餾來制造生物質炭，其中，使通過在一個干餾爐中的生物質的干餾而產生的氣體和焦油與另一個干餾爐內的生物質接觸，在所述另一個干餾爐內的生物質的干餾時使所述氣體及所述焦油中的碳成分在所述另一個干餾爐內的生物質上附著析出。(20)如(19)所述的生物質炭的制造方法，其中，將干餾爐內的生物質的干餾溫度設為400°C 800°C。(21)如(19)所述的生物質炭的制造方法，其中，將干餾爐內的生物質的滯留時間設為30分鐘以上。(22)如(1)所述的生物質炭的制造方法，其中，所述生物質的炭化包括在第一干餾爐內將生物質干餾，產生氣體和焦油，
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所述焦油的至少一部分的接觸，包括使在第一干餾爐內產生的氣體和焦油與第二干餾爐內的生物質接觸，在第二干餾爐內的生物質的干餾時使所述氣體及所述焦油在第二干餾爐內的生物質上附著析出。(23) 一種生物質炭的制造裝置，具有將生物質炭化來制造生物質炭的豎爐；設置于所述豎爐的頂部或側方上部的生物質的投入口 ；設置于所述豎爐的頂部或側方上部的廢氣的排出口 ；設置于所述豎爐的底部、或比所述排出口靠下方的位置即側方下部的熱風的吹入口 ；及使所述廢氣的至少一部分以空氣比小于1燃燒的部分燃燒機。(24)如(23)所述的生物質炭的制造裝置，其中，還具有從廢氣至少分離出氣體成分和焦油的分離機。根據(jù)本發(fā)明，可使用豎爐將生物質炭化來有效地制造生物質炭，可提高生物質炭的產率。所制造的生物質炭的品質比僅使焦油附著的生物質炭提高。另外，有效利用焦油，且焦油處理的負擔也減輕?？蓪⒏绅s生成物輕質化，且也可以減輕廢氣處理工序。由此，可促進生物質的再利用，對CO2排出量削減有貢獻。


圖1是表示實施方式1的生物質炭的制造裝置的一實施方式的圖。圖2是表示實施方式1的生物質炭的制造裝置的另一實施方式的圖。圖3是表示實施方式1的生物質炭的制造裝置的另一實施方式的圖。圖4是表示實施方式1的生物質炭的制造裝置的另一實施方式的圖。圖5是表示實施方式1的生物質炭的制造裝置的另一實施方式的圖。圖6是表示實施方式1的生物質炭的制造裝置的另一實施方式的圖。圖7是實施方式2的一實施方式的說明圖。圖8是實施方式2的另一實施方式的說明圖。圖9是實施方式3的使用雙塔式的充填移動層方式的爐的生物質炭制造裝置的概略圖。圖10是圖9的干餾爐的剖面圖。圖11是使用圖9的裝置的本發(fā)明的一實施方式的說明圖。圖12是實施方式3的實施例中使用的雙塔式的充填移動層方式的爐的概略圖。圖13是實施方式3的另一實施方式的說明圖。
具體實施例方式0113][實施方式1]生物質是指集聚了某一定量的動植物資源和以其為起源的廢棄物的總稱。但是， 化石資源不屬于生物質。實施方式1中使用的生物質可以使用農業(yè)系、林業(yè)系、畜牧系、水產系、廢棄物系等的進行熱分解而生成炭化物的一切生物質。優(yōu)選使用有效發(fā)熱量高的生物質，且優(yōu)選使用木質系生物質。
作為木質系生物質，可列舉如下?！ぜ垵{黑液、木屑等制紙副產物、樹皮、鋸末等木材加工副產物、·樹枝、樹葉、樹梢、短尺寸材料等林地殘留材料、·柳杉、柏樹、松樹類等采伐材料、 來自食用菌類的廢香菇木等特用林產的材料、·米櫧、抱櫟、松樹等薪炭林材、柳樹、白楊、桉樹、松樹等短伐期林業(yè)等林業(yè)系生物質、 市、鎮(zhèn)、村的街道樹木、個人房屋的庭園的樹木等修剪樹枝條等一般廢棄物、·國、縣的街道樹木、企業(yè)的庭園的樹木等修剪樹枝條、·建設/建筑廢料等工業(yè)廢棄物。按農業(yè)系生物質分類的、以廢棄物/副產物為發(fā)生源的稻殼、麥桿、稻桿、甘蔗氣、 棕櫚等、或以能量作物為發(fā)生源的米糠、油菜籽、大豆等農業(yè)系生物質的一部分也可以作為木質系生物質適合使用。實施方式1中，使用豎爐作為炭化爐將生物質炭化，制造作為炭化物的生物質炭。 作為豎爐，優(yōu)選使用井式爐。將生物質炭化時的炭化是指切斷或限制空氣(氧)的供給而進行加熱，并得到氣體(也稱作木煤氣)、液體(焦油)、固體(炭)的生成物。通過使加熱溫度、加熱時間變化， 所得到的氣體、液體、固體的成分、比例發(fā)生變化。實施方式1中，將炭化時產生的廢氣中的焦油與氣體一同回收，將該焦油的至少一部分與熱風一同吹入進行生物質的炭化的豎爐， 由此使焦油附著于生物質炭上，進而使焦油的炭化物在生物質炭上析出，提高生物質炭的產率。通過使因生物質的炭化而生成的焦油再次在豎爐內炭化并在生物質炭上析出，從而生物質炭與僅附著焦油的狀態(tài)相比，含氧率更低，發(fā)熱量變高，反應性低且發(fā)火性也降低， 從而安全性高，品質提高。在此所說的“焦油的炭化物在生物質炭上析出”是指“在生物質炭上進行焦油的熱分解反應或聚合反應，由此焦油在生物質炭上轉化成炭化物”。要引起這種熱分解反應或聚合反應，需要在生物質炭上首先附著焦油，對附著有該焦油的生物質炭加熱而使其成為更高溫。在實施方式1的豎爐內，焦油在爐上部的低溫部附著于生物質炭上，該焦油所附著的生物質炭降到爐下部而進行加熱使其成為更高溫，因此，產生焦油的炭化物在生物質炭上析出。因生物質的炭化而生成的焦油再次在豎爐內炭化并在生物質炭上析出，由此，生物質炭與僅焦油附著的狀態(tài)相比，含氧率更低，發(fā)熱量變高，反應性降低且發(fā)火性也降低， 從而安全性高且品質提高。實施方式1的生物質炭得到與現(xiàn)有未附著焦油的生物質炭相同的30MJ/kg程度的發(fā)熱量。例如，在以專利文獻1所示的方法使焦油附著時，由于焦油的發(fā)熱量為10MJ/kg程度，所以在根據(jù)專利文獻1的實施例的能量產率提高的比例假想計算焦油的附著量時，僅能得到14 20MJ/kg程度的發(fā)熱量。假設，專利文獻1中，即使附著的焦油為將熱分解生物質得到的液體通過靜置或蒸餾而分離除去了褐色透明的液體(醋酸)的黑褐色的高粘性的液狀物，除去了醋酸后的焦油的發(fā)熱量也最大約為20MJ/kg，結果是生物質炭的發(fā)熱量達到23 27MJ/kg。如上，為了將生物質炭化來制造生物質炭，在實施方式1中，從豎爐的頂部或側方
10上部投入生物質，在爐內形成充填層，通過從豎爐的底部或側方下部吹入熱風而將生物質炭化，從豎爐的上部排出含有炭化時產生的焦油的廢氣，將該焦油的至少一部分與熱風一同吹入豎爐并進行生物質的炭化。下面，將頂部或側方上部總稱而記為“上部”。下面，將底部或側方下部總稱而記為“下部”。將焦油附著并作為炭化物析出的生物質炭從豎爐的下部排出。吹入熱風的位置為比廢氣的排出位置靠下方的位置。生物質通過熱風的顯熱而炭化。 在此，側方上部是指豎爐的高度方向上的上半部分的側部，但進而優(yōu)選為上方1/4以上。同樣，側方下部是指豎爐的高度方向上的下半部分的側部，但進而優(yōu)選為下方1/4以下。焦油從廢氣分離，至少將焦油的一部分吹入豎爐。優(yōu)選將從廢氣分離的焦油的 10 100%吹入豎爐，使所述焦油與上述生物質及/或上述生物質炭接觸。設為10%以上時，炭化產率提高的效果大。更優(yōu)選將從廢氣分離的焦油的50 100%吹入豎爐。吹入的方法是任意的，優(yōu)選吹入至生物質充填層(從熱風吹入位置到充填層表面)的下半部分的位置。通過將焦油與熱風混合而與熱風一同吹入時，焦油轉化為炭化物的效率提高，另外在設備性上方便，故而優(yōu)選。優(yōu)選將與上述生物質及/或上述生物質炭接觸的上述焦油的 10 100%轉化為炭化物。從炭化產率提高的觀點考慮，優(yōu)選10%以上。更優(yōu)選為20 100%?；蛘?，使含有焦油的廢氣直接部分燃燒，至少將該一部分作為熱風使用，由此可以與熱風一同吹入。熱風可以使用任意的發(fā)生源的熱風，可以使用由熱風爐等發(fā)生的熱風，也可以循環(huán)使用使從廢氣中分離了焦油及水的氣體部分燃燒得到的熱風，也可以循環(huán)使用使廢氣直接部分燃燒得到的熱風。由于豎爐中的生物質炭為高溫，所以優(yōu)選對切出并排出的生物質炭進行冷卻。為了使該冷卻容易，優(yōu)選從豎爐的下部向爐內供給冷卻用氣體。作為冷卻用氣體，優(yōu)選循環(huán)使用廢氣，能夠將部分燃燒從廢氣中分離了焦油、水的剩余部分的氣體而得到的氣體的一部分冷卻而使用。冷卻用氣體也需要切斷或限制空氣(氧)的供給。優(yōu)選向上述冷卻用氣體混合在生物質炭化時產生的焦油的一部分，并將焦油與冷卻用氣體一同供給到豎爐內。焦油附著在冷卻了的生物質炭上，生物質炭的產率提高。和與熱風一同吹入的焦油相比，該比例少，但與冷卻用氣體一同供給的焦油的一部分也在爐內炭化而在生物質炭上析出。在將廢氣循環(huán)用于冷卻用氣體的情況下，焦油以預先與冷卻用氣體混合的狀態(tài)吹入。也可以在與熱風或冷卻用氣體一同吹入的焦油中追加外部產生的焦油。作為外部產生的焦油，優(yōu)選使用有炭化的余地的來自生物質的焦油，特別優(yōu)選使用將生物質在700°C 以下熱分解而產生的焦油。廢氣的剩余部分可以作為燃料使用，或者另行通過燃燒器等燃燒而作為高溫的廢氣利用于熱回收、生物質的干燥用等。豎爐中的生物質的充填層的高度為從熱風吹入位置至充填層表面的高度。該充填層的高度優(yōu)選為2m以上且小于15m。如果加熱生物質的部分的高度過低，則熱交換沒有效率，且基于焦油的產率提高的效果也少。另一方面，如果加熱生物質的部分的高度過高，則壓力損失過大，設備成本增大。使用圖1說明實施方式1的一實施方式。從上部的投入口向作為豎爐的炭化爐10供給木質系生物質等原料1。另外，從作
1為熱風吹入口的熱風入口 11供給熱風5。熱風5為了不導致爐內充填物的燃燒而進行炭化，而為無氧或低氧。低氧是指例如小于1體積％的氧含量。熱風5中可以混合焦油4。原料1在炭化爐10內形成充填層12，通過由熱風5加熱而炭化，從下部的切出裝置13作為炭化物2被排出。通過在熱風入口 11設置旋轉機構等，能夠促進炭化物的切出。 另一方面，從充填層12產生的廢氣3自爐上部的排出口排出。產生氣體大致為無氧狀態(tài)， 混入有焦油。作為原料1的形態(tài)，優(yōu)選為對充填層的氣體流通不產生障礙的形態(tài)、即5mm 200mm程度為主體(90質量％以上)的大小的塊狀物。就這里的粒徑而言，200mm以下是指通過網(wǎng)眼為200mm的篩的篩下的狀態(tài)，5mm以上是指5mm的篩的篩上的狀態(tài)。在將原料1向炭化爐10供給時，優(yōu)選充填層12的上表面為某種程度平均的平坦化狀態(tài)。這是為了防止氣體的偏流且實現(xiàn)有效的炭化。熱風5的溫度優(yōu)選為400 1200°C。這是因為如果吹入溫度過低，則原料的炭化無法充分進行，如果過高則炭化物的產率降低且設備成本升高。優(yōu)選為600 1200°C，更優(yōu)選為 600 1000°C。通過炭化生成的炭化物溫度優(yōu)選為300 700°C程度。這是因為如果溫度過低，則炭化無法充分進行，如果過高則炭化物的產率降低且設備成本升高。優(yōu)選為400 700°C， 更優(yōu)選為400 600°C。在由切出裝置13切出時，通過水冷套等間接冷卻或基于水噴霧的直接冷卻而可以以安全的溫度切出炭化物2。從充填層12上部的排出口排出的廢氣的溫度優(yōu)選為50 300°C程度。這是因為如果溫度過低則水分無法從充填層充分排出，如果溫度過高則焦油成分從充填層的排出過大，炭化物的產率降低，容易在下游產生焦油問題。優(yōu)選為70 200°C程度。在熱風5中混合焦油4。焦油4優(yōu)選使用從廢氣3分離的焦油。通過在熱風5中混合焦油4，焦油4的一部分附著于炭化物2上，作為炭化物被回收，因此，炭化物2的產率可提高。通過直接使用廢氣3的一部分作為熱風5，也可以吹入混合了焦油的狀態(tài)的熱風。焦油4與熱風5混合而向爐內充填層12供給，通過吸附于充填層內的炭化物而有助于炭化物2的產率提高。焦油4的大部分在充填層12內熱分解而生成碳成分，即，成為炭化物。熱風5如圖所示從爐下部通過熱風入口而供給，但也可以從爐的橫向使用噴嘴供使用圖2說明本發(fā)明的另一實施方式。從上部向炭化爐10供給原料1。另外，將熱風21向爐內中段部供給。在熱風21 中混合焦油22。另外，冷風23從冷風入口 25向爐內供給?？梢栽诶滹L23中混合焦油24。 熱風21及冷風23為了不導致爐內充填物的燃燒而進行炭化，為無氧或低氧。原料1在爐內形成充填層12，通過由熱風21進行加熱而炭化，在炭化后由冷風23 進行冷卻，從下部的切出裝置13作為炭化物2排出。冷風入口 25通過設置旋轉機構等而可以促進炭化物的切出。另一方面，從充填層12產生的廢氣3自爐上部排出。作為原料1的形態(tài)，優(yōu)選為對充填層的氣體流通不產生障礙的形態(tài)、即5mm 200mm程度為主體(90質量％以上)的大小的塊狀物。就這里的粒徑而言，200mm以下是指通過網(wǎng)眼為200mm的篩的篩下的狀態(tài)，5mm以上是指5mm的篩的篩上的狀態(tài)。
在將原料1向炭化爐10供給時，優(yōu)選充填層12的上表面為某種程度平均的平坦化狀態(tài)。這是為了防止氣體的偏流且實現(xiàn)有效的炭化。熱風21的溫度作為400 1200°C送風。這是因為如果送風溫度過低，則原料的炭化無法充分進行，如果過高則炭化物的產率降低且設備成本升高。優(yōu)選為600 1000°C。充填層中段的熱風21入口附近的炭化物溫度優(yōu)選為300 700°C程度。如果溫度過低則炭化無法充分進行，如果過高則炭化物的產率降低且設備成本升高。優(yōu)選為400 7000C，更優(yōu)選為400 600°C。冷風23的溫度期望為200°C以下。優(yōu)選為100°C以下。這是因為如果溫度過高則
冷卻沒有效率。在由切出裝置13切出時，可通過水冷套等間接冷卻或基于水噴霧的直接冷卻以安全的溫度切出炭化物2。從充填層12上部排出的廢氣的溫度優(yōu)選為50 300°C程度。這是因為如果溫度過低則水分無法從充填層充分排出，如果溫度過高則焦油成分從充填層的排出過大，炭化物的產率降低，在下游容易引起焦油問題。更優(yōu)選為70 200°C程度。在熱風21中混合焦油22時，焦油22使用從廢氣3分離出的焦油。通過在熱風21 中混合焦油22，焦油22的一部分包含于炭化物2中，因此，可以提高炭化物2的產率。直接使用廢氣3的一部分作為熱風21的情況也可以吹入混合了焦油的狀態(tài)的熱風。也可以在冷風23中混合焦油24，焦油24優(yōu)選使用從廢氣3分離出的焦油。通過在冷風23中混合焦油24，焦油24的一部分包含于生成炭化物2，因此，可以提高炭化物2 的產率。焦油22或焦油24與熱風21或冷風23混合而向爐內充填層12供給，通過吸附于充填層內的炭化物，有助于炭化物2的產率提高。焦油22或24進一步在充填層12內熱分解而生成碳成分，即成為炭化物，有助于炭化物2的產率提高。對于焦油24，除了在爐內熱分解而生成碳成分的焦油以外，還有在附著于炭化物的狀態(tài)下排出至爐外的焦油。如圖所示，焦油22或焦油24與熱風21、冷風23混合且向爐內供給，但也可以不與熱風、冷風混合而直接向爐內充填層12供給。如圖所示，冷風23從爐下部通過熱風入口而進行供給，但也可以從爐的橫向使用噴嘴進行供給。使用圖3對本發(fā)明的另一實施方式進行說明。從上部向炭化爐10供給原料1，在爐內形成充填層12，通過由熱風5進行加熱而炭化，作為炭化物2被排出。在充填層12產生的廢氣3由分離機311分離成氣體32、醋酸33、焦油34。在此得到的焦油是指將熱分解生物質而得到的液體通過靜置或蒸餾分離并除去褐色透明的液體 (醋酸)的黑褐色的高粘性的液狀物。就該情況下的焦油的發(fā)熱量而言，通過除去醋酸，最大為約20MJ/kg。作為分離機311的方式，可以以醋酸的冷凝溫度以下的溫度使醋酸及焦油液相分離，使氣體氣相分離，如果為可以將液相分離為水相(醋酸相)和油相(焦油相)的構造，則就沒有特別限定。在水相中也含有水溶性的有機物。在分離機311中，通過根據(jù)需要進行冷卻，可以提高分離效率。由分離機311分離出的氣體32和分離出的焦油34的一部分通過部分燃燒機312利用空氣35進行所謂的不完全燃燒。在此，空氣35的量為空氣比小于1，產生無氧或極低氧的熱風36。在將熱風升溫至規(guī)定的溫度時，如果使用通常的生物質原料，則空氣比可以小于1，但優(yōu)選為0. 5以上。另外，由于在熱風中殘留焦油，所以優(yōu)選空氣比為0. 8以下。由分離機311分離出的醋酸廢棄或實現(xiàn)溶入的水溶性有機物等的有效利用。根據(jù)情況，通過燃燒機313進行燃燒處理而作為廢氣38排出。在部分燃燒機312產生的熱風36的一部分作為熱風5被送至炭化爐10，成為用于炭化的熱源。由分離機311分離出的焦油34的一部分作為焦油4與熱風5 —同被送至炭化爐 10。由部分燃燒機312產生的熱風的一部分通過燃燒機313與空氣37混合而使殘留的可燃氣體成分燃燒，將廢氣38排出。原料1的形態(tài)等與使用圖1、2的實施方式所說明的方式相同。熱風5的溫度優(yōu)選為400 1200°C。這是因為如果溫度過低則原料的炭化無法充分進行，如果過高則炭化物的產率降低且設備成本升高。更優(yōu)選為600 1000°C。生成的炭化物溫度期望為300 700°C程度。這是因為如果溫度過低則炭化無法充分進行，如果過高則炭化物的產率降低且設備成本升高。優(yōu)選為400 70(TC，更優(yōu)選為 400 600"C。期望從充填層12上部排出的廢氣3的溫度為50 300°C程度。這是因為如果溫度過低則水分無法從充填層充分排出，如果溫度過高則焦油成分從充填層的排出過大，炭化物的產率降低，容易在下游產生焦油問題。優(yōu)選為70 200°C程度。在熱風5中混合由分離機311分離的焦油34的一部分的焦油4。通過在熱風5中混合焦油4，焦油4的一部分包含于炭化物2，因此，可以提高炭化物2的產率。焦油4與熱風5混合而向爐內充填層12供給，通過吸附于充填層內的炭化物，有助于炭化物2的產率提高。焦油4進一步在充填層12內熱分解而生成碳成分，即成為炭化物，有助于炭化物2的產率提高。如圖所示，焦油4與熱風5混合而向爐內供給，但也可以不與熱風5混合而直接向爐內充填層12供給。通過由分離機311分離焦油34，可以有效利用焦油而使炭化物2的產率提高。通過由分離機311分離醋酸33，與不分離醋酸的情況相比，可以減少向部分燃燒機312供給的醋酸策成分，所以具有以下的效用。第一，可以使相同空氣比下的部分燃燒機312的溫度上升，容易向炭化爐10供給必要的熱。第二，由于可以使熱風5中含有的水蒸氣減少，因此，具有抑制在炭化爐內的水蒸氣引起的碳消耗反應的效果，帶來炭化物產率的提高。廢氣38的熱可以利用于原料1的干燥等。使用圖4對本發(fā)明的另一實施方式進行說明。從上部向炭化爐10供給原料1。另外，可以將熱風21向爐內中段部供給，在熱風 21中混合焦油22。另外，可以將冷風23向爐內供給，且在冷風23中混合焦油24。熱風21 及冷風23為了不會導致爐內充填物的燃燒而進行干餾，為無氧或低氧。
原料1在爐內形成充填層12，通過由熱風21加熱而炭化，在炭化后利用冷風23進行冷卻，作為炭化物2被排出。從充填層產生的廢氣3自爐上部排出，由分離機311分離成氣體32、醋酸33、焦油 34。作為分離機311的方式，可以以醋酸的冷凝溫度以下的溫度使醋酸及焦油液相分離，使氣體氣相分離，如果為可以將液相分離成水相和油相(焦油相)的構造，則沒有特別限定。 在分離機311中，通過根據(jù)需要進行冷卻，可以提高分離效率。由分離機311分離出的氣體32和分離出的焦油34的一部分通過部分燃燒機312 利用空氣35進行所謂的不完全燃燒。在此，空氣35的量為空氣比小于1，產生無氧或極低氧的熱風36。在將熱風升溫至規(guī)定的溫度時，如果使用通常的生物質原料，則空氣比可以小于1，但優(yōu)選為0.5以上。另外，為了在熱風中殘留焦油，優(yōu)選空氣比為0.8以下。由分離機311分離出的醋酸被廢棄或實現(xiàn)溶入的水溶性有機物等的有效利用。根據(jù)情況由燃燒機313進行燃燒處理而作為廢氣38排出。在部分燃燒機312產生的熱風36的一部分作為熱風21被送至炭化爐10，成為用于炭化的熱源。在部分燃燒機312產生的熱風36的一部分由冷卻機411進行冷卻，作為冷風23 被送至炭化爐10，利用于炭化物的冷卻。在部分燃燒機312產生的熱風的一部分通過燃燒機313與空氣37混合而使殘留的可燃氣體成分燃燒，且排出廢氣38。原料1的形態(tài)等與使用圖1、2的實施方式中所說明的情況相同。熱風21的溫度優(yōu)選為400 1200°C。這是因為如果溫度過低則原料的炭化無法充分進行，如果過高則炭化物的產率降低且設備成本升高。更優(yōu)選為600 1000°C。充填層中段的熱風21入口附近的炭化物溫度優(yōu)選為300 700°C程度。這是因為如果溫度過低則炭化無法充分進行，如果過高則炭化物的產率降低且設備成本升高。更優(yōu)選為400 700°C，最優(yōu)選為400 600°C。冷風23的溫度優(yōu)選為200°C以下。更優(yōu)選為100°C以下。如果溫度過高則冷卻沒
有效率。從充填層12上部排出的廢氣的溫度優(yōu)選為50 300°C程度。這是因為如果溫度過低則水分不能從充填層充分排出，如果溫度過高則焦油成分從充填層的排出過大，炭化物的產率降低，容易在下游產生焦油問題。更優(yōu)選為70 200°C程度。在熱風21中混合焦油22。焦油22使用由分離機311分離出的焦油34。通過在熱風21中混合焦油22，焦油22的一部分包含于炭化物2中，因此，可以提高炭化物2的產率。可以在冷風23中混合焦油24，焦油24優(yōu)選使用由分離機311分離出的焦油34。 通過在冷風23中混合焦油24，焦油24的一部分包含于生成炭化物2中，因此，可以提高炭化物2的產率。焦油22或焦油24與熱風21或冷風23混合而向爐內充填層12供給，通過吸附于充填層內的炭化物，有助于炭化物2的產率提高。焦油22或24進一步在充填層12內熱分解而生成碳成分，即成為炭化物，有助于炭化物2的產率提高。對于焦油24，除了在爐內熱分解而生成碳成分的焦油以外，還有在附著于炭化物的狀態(tài)下排出到爐外的焦油。
如圖所示，焦油22或焦油24與熱風21、冷風23混合而向爐內供給，但也可以不與熱風5混合而直接向爐內充填層12供給。如圖所示，冷風23從爐下部通過熱風入口而進行供給，但也可以從爐的橫向使用噴嘴進行供給。通過由分離機311將焦油34分離，可以有效利用焦油而提高炭化物2的產率。通過由分離機311將醋酸33分離，與不分離醋酸的情況相比，可以減少向部分燃燒機312供給的醋酸成分，所以具有如下效用。第一，可以使相同空氣比下的部分燃燒機 312的溫度上升，容易向炭化爐10供給必要的熱。第二，由于可以使熱風5中含有的水蒸氣減少，所以具有抑制基于炭化爐內的水蒸氣引起的碳消耗反應的效果，帶來炭化物產率的提尚。廢氣38的熱可以用于原料1的干燥等。使用圖5對本發(fā)明的另一實施方式進行說明。圖5中，代替圖4中冷風23及焦油24，將廢氣3的一部分作為冷風523使用。廢氣3中含有產生的焦油，且為低溫，因此能夠有助于在炭化爐10內的炭化物的冷卻和炭化物2的產率提高。相比圖4的情況，圖5中可以進一步簡化設備，為低成本。使用圖6對本發(fā)明的另一實施方式進行說明。圖6中省略了圖5中的分離機311。廢氣3中含有產生的焦油，且為低溫，因此可以有助于在炭化爐10內的炭化物的冷卻和炭化物2的產率提高。相比圖5的情況，圖6中可以進一步簡化設備，為低成本。[實施例1]使用與圖3所示相同的設備，將生物質干餾，進行制造生物質炭的試驗。對于在熱風5中混合焦油4的情況和不混合焦油4的情況，進行了炭化物2的產率的比較。作為原料1，使用在生成棕櫚油的過程中產生的油棕的空果串(empty fruit bunch(EFB)所構成的生物質系的殘渣。EFB的含水率為30質量％。在熱風5中混合焦油4的情況下(本發(fā)明例)，在將干燥基材的原料1的質量流量設為1時，將混合于熱風5的焦油4的質量流量設為0. 1。熱風5的吹入溫度為930°C，炭化溫度、即切出緊前的炭化物溫度為500°C。從充填層上部排出的廢氣3的溫度為100°C。在熱風5中未混合焦油4的情況下(比較例)，熱風5的吹入溫度為910°C，炭化溫度、即切出緊前的炭化物溫度為500°C。從充填層上部排出的廢氣3的溫度為100°C。在熱風5中未混合焦油4的比較例的情況下，在將干燥基材的原料1的質量流量設為1時，所制造的炭化物2的質量流量為0. 25。即，在干燥基材的炭化物的產率為25%。 另一方面，在混合有焦油4的本發(fā)明例的情況下，在設干燥基材的原料1的質量流量為1 時，所制造的炭化物2的質量流量為0.28。即，在干燥基材的炭化物的產率為28%。通過使用本發(fā)明方法，炭化物產率提高一成以上。[實施例2]使用與圖4所示相同的設備，進行將與實施例1相同的生物質干餾而制造生物質炭的試驗。
對于在熱風21及冷風23中混合焦油的情況和不混合焦油的情況，進行炭化物2 的產率的比較。在熱風21及冷風23中混合焦油22、24的情況下(本發(fā)明例)，在設干燥基材的原料1的質量流量為1時，設混合于熱風21的焦油22的質量流量為0. 1，設混合于冷風23 的焦油24的質量流量為0.03。熱風21的吹入溫度為990°C，炭化溫度、即切出緊前的炭化物溫度為500°C。冷風23的溫度為80°C。從充填層上部排出的廢氣3的溫度為100°C。在熱風21及冷風23中未混合焦油22、24的情況下(比較例)，熱風21的吹入溫度為910°C，炭化溫度、即切出緊前的炭化物溫度為500°C。冷風23的溫度為80°C。從充填層上部排出的廢氣3的溫度為100°C。在熱風21及冷風23中未混合焦油22、24的比較例的情況下，在設干燥基材的原料1的質量流量為1時，所制造的炭化物2的質量流量為0. 25。即，在干燥基材的炭化物的產率為25%。另一方面，在混合了焦油22、24的本發(fā)明例的情況下，在設干燥基材的原料1 的質量流量為1時，所制造的炭化物2的質量流量為0. 29。即，在干燥基材的炭化物的產率為29%。通過使用本發(fā)明方法，炭化物產率提高1. 5成以上。[實施例3]使用與圖5所示相同的設備，進行將與實施例1相同的生物質干餾而制造生物質炭的試驗。對于在熱風21及冷風523中混合焦油的情況和不混合焦油的情況，進行炭化物2 的產率的比較。在熱風21中混合焦油22的情況下(本發(fā)明例)，在設干燥基材的原料1的質量流量為1時，設混合于熱風21的焦油22的質量流量為0. 1。熱風21的吹入溫度為990°C，炭化溫度、即切出緊前的炭化物溫度為500°C?；旌嫌诶滹L523的焦油的質量流量為0. 06，其溫度為80°C。從充填層上部排出的廢氣3的溫度為100°C。在熱風21中未混合焦油22的情況下，熱風21的吹入溫度為910°C，炭化溫度、 即切出緊前的炭化物溫度為500°C。與冷風523混合的焦油的質量流量為0. 06，其溫度為 80°C。從充填層上部排出的廢氣3的溫度為100°C。如果將在熱風21及冷風523中未混合焦油的情況設為比較例，則上述實施例2的比較例的情況與其相當。該情況下，在將干燥基材的原料1的質量流量設為1時，所制造的炭化物2的質量流量為0. 25。即，在干燥基材的炭化物的產率為25%。在混合了焦油22的本發(fā)明例的情況下，在設干燥基材的原料1的質量流量為1 時，所制造的炭化物2的質量流量為0.29。即，在干燥基材的炭化物的產率為29%。通過使用本發(fā)明方法，炭化物產率提高一成以上。另外，在熱風21中未混合焦油22的情況下， 在設干燥基材的原料1的質量流量為1時，所制造的炭化物2的質量流量為0. 26。S卩，在干燥基材的炭化物的產率為26%。由此，炭化物產率提高約0. 4成。[實施例4]使用與圖6所示相同的設備，進行將與實施例1相同的生物質干餾而制造生物質炭的試驗。在通過部分燃燒機使廢氣3不完全燃燒而得到的熱風21中混合有焦油，其質量流量為0. 04。另外，由于冷風523也使用廢氣的一部分，所以混合有焦油，其質量流量為0. 06。
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在從廢氣不分離焦油而作為熱風21及冷風523使用的情況下(本發(fā)明例)，熱風 21的吹入溫度為990°C，炭化溫度、即切出緊前的炭化物溫度為500°C。冷風523的溫度為 80°C。從充填層上部排出的廢氣3的溫度為100°C。以在熱風21及冷風523中未混合焦油的情況為比較例時，上述的實施例2的比較例的情況與其相當。該情況下，在設干燥基材的原料1的質量流量為1時，所制造的的炭化物2的質量流量為0.25。即，在干燥基材的炭化物的產率為25%。另一方面，在本發(fā)明例的情況下，在設干燥基材的原料1的質量流量為1時，所制造的炭化物2的質量流量為0. 27。S卩，在干燥基材的炭化物的產率為27%。通過使用本發(fā)明方法，炭化物產率提高0.8成。[標號說明]1原料、2炭化物3廢氣、4焦油5熱風、10炭化爐11熱風入口、12充填層13切出裝置、21熱風22焦油、23冷風24焦油、25冷風入口32氣體、33醋酸34焦油、35空氣36熱風、37空氣38廢氣、311分離機312部分燃燒機、313燃燒機411冷卻機、523冷風[實施方式2]實施方式2中，通過使生物質干餾時產生的干餾生成物(氣體、焦油)與通過生物質干餾而得到的干餾生物質以高溫接觸，可以得到使干餾生成物中的炭在干餾生物質上析出的生物質炭。由此，可以使生物質干餾時產生的焦油及氣體量為最小，可以提高生物質炭的產率。就實施方式2中得到的生物質炭而言，由于與焦油等直接附著不同，焦化并作為炭的狀態(tài)附著，所以含氧率低，發(fā)熱量升高，揮發(fā)分少，反應性低且發(fā)火性也降低，安全性提高，為高品質，可以對鋼鐵工藝特別是煉鐵、煉鋼工序作為燒結爐的炭材優(yōu)選使用。生物質是指集聚了某一定量的動植物資源和以其為起源的廢棄物的總稱。但是， 化石資源不屬于生物質。實施方式2中使用的生物質可以使用農業(yè)系、林業(yè)系、畜牧系、水產系、廢棄物系等的進行熱分解而生成炭化物的一切生物質。優(yōu)選使用有效發(fā)熱量高的生物質，且優(yōu)選使用木質系生物質。作為木質系生物質，可列舉紙漿黑液、木屑等制紙副產物、樹皮、鋸末等木材加工副產物、樹枝、樹葉、樹梢、短尺寸材料等林地殘留材料、柳杉、柏樹、松樹類等采伐材料、來自食用菌類的廢香菇木等的特用林產的材料、米櫧、抱櫟、松樹等薪炭林材、柳樹、白楊、桉樹、松樹等短伐期林業(yè)等林業(yè)系生物質、市、鎮(zhèn)、村的街道樹木、個人房屋的庭園的樹木等修剪樹枝條等一般廢棄物、國、縣的街道樹木、企業(yè)的庭園的樹木等修剪樹枝條、建設/建筑廢料等工業(yè)廢棄物等。按農業(yè)系生物質分類的、以廢棄物/副產物為發(fā)生源的稻殼、麥桿、稻桿、甘蔗氣、棕櫚等、以能量作物為發(fā)生源的米糠、油菜籽、大豆等農業(yè)系生物質的一部分也可以作為木質系生物質適合使用。另外，生物質的干餾是指生物質的熱分解，切斷或限制空氣(氧)的供給并進行加熱而得到氣體(也稱作木煤氣)、液體(焦油)、固體(炭)的生成物的技術。也有時將如下物質稱作焦油，即將熱分解生物質得到的液體通過靜置或蒸餾而分離除去了褐色透明的液體(醋酸)的黑褐色的高粘性的液狀物，但在實施方式2中將混合了焦油和醋酸的狀態(tài)的液體稱作焦油。使用圖7說明實施方式2的一實施方式。110表示干餾爐，120表示焦化爐，130表示由焦化爐產生的產生氣體的燃燒爐。生物質101通過未圖示的供給裝置向干餾爐110供給，生成干餾生物質(炭)102和干餾生成物(氣體、焦油)103。干餾生物質102通過未圖示的供給裝置向焦化爐120供給，同時，將干餾生成物103也向焦化爐120供給。在焦化爐 120內，干餾生成物103與干餾生物質102接觸，在干餾生物質102上析出干餾生成物103 中的炭。炭析出后的生物質炭105被從焦化爐120排出，利用于鋼鐵工藝等。另一方面，干餾生成物103由于焦化爐120內的炭的析出而輕質化，從焦化爐120作為輕質氣體106排出。輕質氣體106由于以低級烴及氫為主體，所以通過燃燒裝置130進行燃燒，作為干餾爐 110及焦化爐120的熱源被加以利用。108表示輕質氣體以外的從外部供給的燃料氣體，109 表示燃燒用空氣。生物質通過加熱而被熱分解，生物質中的水分蒸發(fā)，碳、氫和氧作為揮發(fā)分被排出。通過水分的蒸發(fā)或/及揮發(fā)分的揮發(fā)，在生物質中發(fā)現(xiàn)細孔。在產生的細孔內表面生成可物理/化學地吸附烴等焦油的位置。焦油侵入該細孔，物理/化學地吸附于生物質。 在將該焦油吸附的生物質進一步加熱的情況下，焦油產生脫氫反應，重質化，最終成為炭化物。另外，通過加熱而在生物質表面也生成可吸附焦油的位置，在生物質表面也產生同樣的現(xiàn)象。如上述所記載，炭向干餾生物質的析出首先是焦油吸附于干餾生物質，接著所吸附的焦油脫氫，炭析出。因此，干餾生物質的比表面積、細孔容積、平均細孔徑變得重要。即使比表面積及細孔容積充分大，在平均細孔徑小的情況下，焦油也不會侵入細孔內，吸附量少。因此，優(yōu)選平均細孔徑為1納米以上，因此，優(yōu)選干餾生物質的比表面積為10m2/g以上。干餾生物質的比表面積越大，則細孔容積越增加，且平均細孔徑變得越大，由生物質的干餾而產生的氣體和焦油的接觸面積變大，可有效地使大量的碳成分在干餾生物質上附著析出。如果比表面積小于10m2/g，則細孔容積小，且細孔徑小于1納米，焦油的吸附量少，炭析出減少。生物質的干餾溫度只要在生物質的脫水及干餾生成物生成的溫度范圍即可，只要在干餾生物質102的比表面積為10m2/g以上的450 800°C的范圍即可。考慮到生物質炭 105的產率時，更優(yōu)選以450 700°C進行干餾。焦化爐120的溫度為在焦化爐120中生物質101不干餾的條件，優(yōu)選為與干餾爐 110同等的溫度范圍。另外，在焦化爐120內的干餾生物質102的滯留時間優(yōu)選為到干餾生物質102的細孔由于析出炭而閉塞為止的時間。在細孔完全閉塞后，進一步析出炭時，干餾生成物103中的炭在干餾生物質102的表面析出，干餾生物質102彼此產生粘著、塊狀化， 因此，在焦化爐120內有時帶來爐料下落不良。滯留時間根據(jù)干餾生物質的比表面積而適
19宜決定。干餾爐110只要可以干餾生物質101即可，可使用通常的分批式、回轉式、豎爐等。 優(yōu)選使用可作為連續(xù)工藝采用的回轉式。由于干餾生物質102與干餾生成物103均一地接觸，且需要將干餾生成物103分解并在干餾生物質102上析出炭，所以焦化爐120優(yōu)選為充填層或移動層方式。對于干餾爐110乃至焦化爐120的加熱方法，可以使從焦化爐120產生的輕質氣體106燃燒并加熱而進行，且也可以另外使重油、丙烷等燃料氣體8燃燒且作為加熱氣體使用。另外，除了使燃料氣體燃燒的方法以外，也可以通過電加熱來進行加熱。如果為電加熱的情況，則可以將干餾爐110及焦化爐120分別分割而進行溫度控制。在干餾爐110內干餾生物質101時，考慮干餾生物質102粉化的情況。這種情況下，為了減輕焦化爐120內的壓力損失，也可以除去所得到的干餾生物質102中的粉末，并供給至焦化爐120。粉末的除去方法只要使用目前已知的篩或風力分級等方法即可。篩粒度根據(jù)焦化爐120的操作條件決定。向焦化爐120供給的材料為將生物質干餾而成的干餾生物質102，但具有與干餾生物質相同的比表面積的物質也可以追加到干餾生物質102中而使用。例如是另外進行干餾處理后的生物質炭、活性炭等在鋼鐵工藝中代替煤的物質。使用圖8說明實施方式2的另一實施方式。圖7是干餾爐110為回轉爐150、焦化爐120為豎爐160的情況的發(fā)明例。140為生物質定量供給裝置即螺旋加料器，150為間接加熱方式回轉爐，160為豎爐，111為焦化部，112為生物質炭的冷卻部。由回轉爐150干餾的干餾生物質102從上部向豎爐160供給，干餾生成物103的碳成分已析出的生物質炭 105在冷卻部112通過氮113冷卻后，從下部排出。冷卻氣體113只要為惰性氣體即可。另外，從冷卻部112排出的生物質炭105只要在不發(fā)火的溫度范圍即可，只要在200°C以下即可。更優(yōu)選為100°C以下。[實施例1]使用與圖8所示相同的設備，進行生物質的干餾以及產生氣體的焦化試驗。其中， 回轉爐150及豎爐(焦化爐)160的加熱方法為3分割的電加熱，從豎爐160產生的輕質氣體排出到系統(tǒng)外?；剞D爐150的內徑為15cm，長度為1.0m，傾斜角為1度，對于干餾時間， 將回轉轉速設為1. 5rpm，則為約50分鐘。豎爐160的內徑為6. 6cm、長度為40. 0cm，利用設于爐上部的回轉閥供給干餾生物質102，從設于下部的回轉閥排出生物質炭105。豎爐160 的爐內充填物的滯留時間的調整是通過調整初始充填量來進行的。作為生物質使用粉碎分級為3mm IOmm的杉。表1表示所使用的生物質的組成。表1 是
權利要求
1.一種生物質炭的制造方法，其中， 使生物質炭化而形成生物質炭，將含有在所述炭化時產生的焦油的廢氣排出，使所述廢氣中的所述焦油的至少一部分與所述生物質及/或所述生物質炭接觸， 使與所述生物質及/或所述生物質炭接觸的所述焦油的至少一部分轉化成炭化物。
2.如權利要求1所述的生物質炭的制造方法，其中， 從豎爐的頂部或側方上部投入生物質，從所述豎爐的底部或比所述廢氣的排出位置靠下方的位置即側方下部吹入熱風， 在所述豎爐內使所述生物質炭化而形成生物質炭，將含有在所述炭化時產生的焦油的廢氣從所述豎爐的頂部或側方上部排出， 將所述廢氣中的所述焦油的至少一部分吹入至所述豎爐而與所述生物質及/或所述生物質炭接觸，將與所述生物質及/或所述生物質炭接觸的所述焦油的至少一部分轉化為炭化物。
3.如權利要求2所述的生物質炭的制造方法，其中，將所述廢氣中的所述焦油的至少一部分與所述熱風一同吹入至所述豎爐。
4.如權利要求2或3所述的生物質炭的制造方法，其中， 從所述豎爐的底部或側方下部供給冷卻用氣體。
5.如權利要求4所述的生物質炭的制造方法，其中， 所述冷卻用氣體循環(huán)使用所述廢氣。
6.如權利要求4或5所述的生物質炭的制造方法，其中， 將所述焦油的一部分與所述冷卻用氣體一同向爐內供給。
7.如權利要求2 6中任一項所述的生物質炭的制造方法，其中， 從所述廢氣分離所述焦油，并將分離后的所述焦油吹入至豎爐。
8.如權利要求2 7中任一項所述的生物質炭的制造方法，其中， 使所述廢氣以空氣比小于1燃燒，作為熱風吹入至豎爐。
9.如權利要求2 8中任一項所述的生物質炭的制造方法，其中， 所述生物質炭的炭化溫度為300 700°C。
10.如權利要求2 9中任一項所述的生物質炭的制造方法，其中， 所述廢氣的溫度為50 300°C。
11.如權利要求2 10中任一項所述的生物質炭的制造方法，其中， 所述熱風為無氧或低氧，溫度為400 1200°C。
12.如權利要求1所述的生物質炭的制造方法，其中，所述生物質的炭化通過從豎爐的頂部或側方上部向所述豎爐投入生物質且從豎爐的底部或側方下部吹入熱風來進行，所述廢氣的排出通過從豎爐的頂部或側方上部排出含有在所述炭化時產生的焦油的廢氣來進行，所述焦油的至少一部分的接觸通過將在所述炭化時產生的廢氣中的焦油的至少一部分吹入至所述豎爐來進行。
13.如權利要求1所述的生物質炭的制造方法，其中，將生物質干餾而形成干餾生物質，使通過所述生物質的干餾而產生的氣體和焦油與所述干餾生物質接觸，使所述氣體及所述焦油中的碳成分在所述干餾生物質上附著析出。
14.如權利要求13所述的生物質炭的制造方法，其中， 所述干餾生物質的比表面積為10m2/g以上。
15.如權利要求13所述的生物質炭的制造方法，其中，生物質的干餾溫度為450°C 700°C，使氣體和焦油中的碳成分在干餾生物質上附著析出時的溫度為450 700°C。
16.如權利要求13所述的生物質炭的制造方法，其中， 所述干餾通過回轉式干餾爐進行。
17.如權利要求13所述的生物質炭的制造方法，其中，所述焦油中的碳成分向干餾生物質的附著析出通過充填層或移動層方式焦化爐進行。
18.如權利要求1所述的生物質炭的制造方法，其中，所述生物質的炭化包括將生物質干餾，生成干餾生物質和含有焦油的廢氣，且將所述干餾生物質焦化，所述焦油的至少一部分的接觸，包括使含有所述焦油的廢氣與所述干餾生物質接觸， 使所述氣體及所述焦油中的碳成分在所述干餾生物質上附著析出。
19.如權利要求1所述的生物質炭的制造方法，使用具有彼此連接的兩座干餾爐的雙塔式的充填移動層方式的爐將生物質干餾來制造生物質炭，其中，使通過在一個干餾爐中的生物質的干餾而產生的氣體和焦油與另一個干餾爐內的生物質接觸，在所述另一個干餾爐內的生物質的干餾時使所述氣體及所述焦油中的碳成分在所述另一個干餾爐內的生物質上附著析出。
20.如權利要求19所述的生物質炭的制造方法，其中， 將干餾爐內的生物質的干餾溫度設為400°C 800°C。
21.如權利要求19所述的生物質炭的制造方法，其中， 將干餾爐內的生物質的滯留時間設為30分鐘以上。
22.如權利要求1所述的生物質炭的制造方法，其中，所述生物質的炭化包括在第一干餾爐內將生物質干餾，產生氣體和焦油， 所述焦油的至少一部分的接觸，包括使在第一干餾爐內產生的氣體和焦油與第二干餾爐內的生物質接觸，在第二干餾爐內的生物質的干餾時使所述氣體及所述焦油在第二干餾爐內的生物質上附著析出。
23.—種生物質炭的制造裝置，具有 將生物質炭化來制造生物質炭的豎爐；設置于所述豎爐的頂部或側方上部的生物質的投入口； 設置于所述豎爐的頂部或側方上部的廢氣的排出口 ；設置于所述豎爐的底部、或比所述排出口靠下方的位置即側方下部的熱風的吹入口 ；及使所述廢氣的至少一部分以空氣比小于1燃燒的部分燃燒機。
24.如權利要求23所述的生物質炭的制造裝置，其中， 還具有從廢氣至少分離出氣體成分和焦油的分離機。
全文摘要
一種生物質炭的制造方法，將生物質炭化，生成生物質炭和含有焦油的廢氣，使所述排出的氣體中的焦油的至少一部分與所述生物質及/或所述生物質炭接觸，制造焦油附著而作為炭化物析出的生物質炭。
文檔編號B09B3/00GK102388119SQ20108001372
公開日2012年3月21日 申請日期2010年3月23日 優(yōu)先權日2009年3月24日
發(fā)明者巖崎敏彥, 戶村啟二, 淺沼稔, 藤林晃夫, 高須展夫, 鶴田秀和 申請人:杰富意工程股份有限公司, 杰富意鋼鐵株式會社