生物质的半碳化及异物去除装置的制作方法

本发明涉及微粉炭发电，更具体地，涉及如下的生物质的半碳化及异物去除装置，即，对于在煤炭火力发电所使用的生物质内的异物进行过滤，并一同进行生物质的半碳化，从而提高生物质的品质。

背景技术：

微粉炭发电系统作为重要的商业用设备，占据国内外电力生产量的一半左右。最近，随着新型再生能源的增长成为热点问题，以混合作为新型再生燃料的废料或生物质与现有煤炭的方式进行燃烧的混合燃烧技术在商业领域得到广泛应用。

在生物质混合燃烧技术的商业化中，最关键的部分可以是生物质燃料的稳定的供给。若能够以低费用来实现多种种类的生物质的高品质化，并稳定地进行供给，则通过将上述多种种类的生物质适用于现有的锅炉，进一步简单地提高新型再生能源的比重。

为了将固态的生物质适用于煤炭火力锅炉等，还需要以固态形式提供最终高品质化的生物质燃料。为了通过提高生物质的能源密度、微粉度等来确保易于操作，常用的方法为半碳化（torrefaction）工序。基本上，该工序为如下的工序，即，通过低温（约300℃）中的热分解来使作为可燃分的挥发分损失最小化，并且提高燃料的微粉度及能源密度。并且将具有亲水性的生物质的燃料制备成疏水性，从而在燃料的长时间保管中也具有防止水分浓度提高的特征。

与此同时，生物质供给方面的热点问题是，考虑到目前在俄罗斯等国家以废料形态堆放有大量的生物质，需要提高生物质的使用效率。当燃料中混合有许多堆放现场的泥土时，存在移送费高且无法直接用成为燃料的缺点。

与此相关的现有专利文献为韩国授权专利公报第0995134号（现有文献1）、日本公开专利公报第2007-091890号（现有文献2）等。

在现有文献1中，包括：原料投入部；燃烧室，在下端设置有多孔型圆板及弯曲浆；分离腔室，从上述燃烧室接收灰分来生成分解气体，并且设置有用于向外部排出所生成的分解气体和灰分的通路；以及灰分排出部，借助螺杆压缩灰分并向排出口的方向引出上述灰分。由此，使所有包含在原料内的异物排出，而不是停滞在原料内,从而可期待减少单价且提高收益性的效果。

现有文献2作为在利用焚烧炉的废气来使木质纤维系生物质碳化后去除异物的技术，通过废气对生物质进行加热或对生物质进行碳化，生物质和异物的分离是通过风力式、重力式或离心式等的分级装置进行去除的。由此，可期待简单地分离并去除附着在建筑废木等的金属片等的异物的效果。

但是，根据上述的现有文献，在使生物质碳化的过程中，将异物的排出和分离作为主旨，因此在适用于煤炭火力发电等用作为混合燃烧用燃料的生物质的半碳化（torrefaction）工序中存在局限性。

技术实现要素：

要解决的技术问题

用于改善如上所述的现有的问题的本发明的目的在于，提供从混有许多异物的堆放的生物质去除异物来生成能源密度高的高品质生物质燃料的生物质的半碳化及异物去除装置。

解决问题的技术方案

为了达成上述目的，本发明提供生物质的半碳化及异物去除装置，过热源的燃烧废气对处理对象的生物质进行燃料化，上述生物质的半碳化及异物去除装置的特征在于，包括：燃烧室，通过引入与上述生物质的投入量相对应的燃烧废气来引导燃烧；以及旋流器，设置于上述燃烧室的下游侧，上述旋流器一边捕集半碳化生物质燃料，一边分离可燃性废气。

作为本发明的细部结构，本发明的特征在于，上述燃烧室包括分散板，上述分散板通过多个喷嘴喷射被流入的燃烧废气。

作为本发明的细部结构，本发明的特征在于，上述燃烧室还包括分布器，上述分布器根据密度差分离生物质和异物。

作为本发明的变形例，本发明的特征在于，上述燃烧室划分为具有投入口的第一次燃烧部和具有循环口的第二次燃烧部。

作为本发明的细部结构，本发明的特征在于，上述第二次燃烧部以向循环口移送所分离的异物来进行再分离的方式连接。

作为本发明的细部结构，本发明的特征在于，上述第二次燃烧部以间歇性地向多个部位供给燃烧废气的方式连接。

作为本发明的细部结构，本发明的特征在于，为了在上述第二次燃烧部中以慢于第一次燃烧部的速度分离生物质，适用不同规格的分散板。

发明的有益效果

根据如上所述的本发明，从混有许多异物的堆放的生物质中去除异物，并生成能源密度高的高品质生物质燃料，从而具有提高新型再生能源的使用效率的效果。

附图说明

图1为简要示出本发明的装置的主要部件的结构图。

图2为分离示出本发明的分离分散板的结构图。

图3为示出本发明变形例的装置的主要部件的结构图。

具体实施方式

以下，参照附图，如下对本发明的实施例进行详细说明。

本发明提供涉及通过热源的燃烧废气对处理对象的生物质进行燃料化的装置。热源的对象为煤炭火力发电所的锅炉10，但并不局限于此。通常，锅炉10通过使用燃料和空气来进行燃烧，并通过风扇或鼓风机向排气管15排出燃烧废气。处理对象的生物质作为锅炉10的另一种燃料，由于被长时间堆放，因而处于混有包括现场的泥土在内的许多异物的状态。

根据本发明，燃烧室20具有通过引入与上述生物质的投入量相对应的燃烧废气来引导燃烧的结构。燃烧室20具有在下端设置有风箱的桶形结构，在上述燃烧室20的一侧面设置有投入口21，在下端设置有排出口23。从锅炉10以300～500℃排出的燃烧废气经由排气管15流入燃烧室20的风箱。由此，如下所述，可在燃烧室20同时进行生物质的筛选和半碳化。

作为本发明的细部结构，本发明的特征在于，上述燃烧室20包括通过多个喷嘴喷射被流入的燃烧废气的分散板25。分散板25具有设置有多个喷嘴的结构，设置在上述燃烧室20与排气管15相连接的位置的上侧。若流动到风箱的燃烧废气通过分散板25迅速地流向腔室的上侧，则随着在这种流体的流动过程中具有低密度，包含流入到投入口21的异物的生物质向上侧飞散，高密度的异物向下侧下降，并收集在排出口23。为了使异物能够顺畅地向下侧下降，分散板25具有贯通槽。图2示出在分散板25以同心形状形成有多个贯通槽的状态。

作为本发明的细部结构，本发明的特征在于，上述燃烧室20还包括分布器26，上述分布器26根据密度差来分离生物质和异物。若以在燃烧室20设置分布器26的方式喷射高温的燃烧废气，则可进一步简单地引导根据生物质和异物的密度差的分离。图2示出在分散板25上以同心的形状设置多个分布器26的状态。根据所分离的异物的密度、粒度等的物性，将借助分布器26的分散量调节成适当的范围。

并且，根据本发明，旋流器40为设置于上述燃烧室20的下游侧且一同进行半碳化生物质燃料的捕集及可燃性废气的分离的结构。随着在燃烧室20飞散的生物质处于300～400℃的高温条件，使上述生物质半碳化，从而处于能源密度提高且容易形成微粉的状态。完成半碳化的生物质从借助流入管42与上述燃烧室20的上侧相连接的旋流器40下降，并捕集在燃料排出口45。在此过程中生成的可燃性废气作为混有部分挥发分的冷凝温度以上的气体，重新通过排气流入管12移送，以作为锅炉10的燃料使用。在此情况下，在锅炉10中因废气再循环效果等，可减少作为大气污染物质的NOx浓度。

在本发明的变形例中，本发明的特征在于，上述燃烧室20被划分为具有投入口21的第一次燃烧部31和具有循环口33的第二次燃烧部32。参照图3，燃烧室20处于由各个风箱、第一次燃烧部和第二次燃烧部构成的状态。第一次燃烧部31和第二次燃烧部32能够以在燃烧室20的上侧无划分的方式合并。在任何情况下，可根据密度进一步精确地进行生物质和异物的筛选。如下所述，控制器50控制向第一次燃烧部31和第二次燃烧部32侧流入的流量、温度等。

作为本发明的细部结构，本发明的特征在于，上述第二次燃烧部32通过向循环口33移送所分离的异物来进行再分离。可通过按规定的周期开放阀53来重新引出下降到风箱下侧的异物，需要时使上述异物重新通过循环口33流入第二次燃烧部32，从而进一步去除剩余的生物质。第二次燃烧部32也适用300～400℃范围的高温，从而提供生物质半碳化所需的适当的热量。

作为本发明的细部结构，本发明的特征在于，上述第二次燃烧部32间歇地向多个部位供给燃烧废气。从排气管15分支的多个辅助管35设有各个阀55，并与分散板25的下侧和上侧相连接。控制器50通过打开及关闭阀55来控制与生物质投入量相对应的燃烧废气投入量。为此，控制器50以输入温度传感器、流量传感器等的信号的方式形成。

作为本发明的细部结构，本发明的特征在于，为了在上述第二次燃烧部32中以慢于第一次燃烧部31的速度分离生物质，适用不同规格的分散板25。适用于第一次燃烧部31和第二次燃烧部32的分散板25与前述的图2维持相同性。设置于分散板25的分布器26具有多个喷嘴，分布器26之间的空间为可使异物下降的贯通槽。根据燃烧室20的截面形状，分散板25和分布器26的形状还可呈四角形，而不是圆形。

但是，第二次燃烧部32的分散板25和分布器26需要缩小设置间距和喷嘴的大小来放慢反应速度。若延迟第二次燃烧部32的反应速度，则提高辨别力，从而有利于生物质的半碳化和异物分离。

本发明并不限定于所记载的实施例，在不脱离本发明的思想及范围的情况下，可进行多种修改及变形，这对于本发明所属技术领域的普通技术人员而言是显而易见的。因此，这些变形例或修改例也应当属于本发明的保护范围。

产业上的可利用性

本发明可适用于如下的生物质的半碳化及异物去除装置，即，从混有许多异物的堆放的生物质去除异物，并生成能源密度高的高品质生物质燃料，从而有效地提高新型再生能源的使用效率的效果。