バイオマス熱分解には様々な機械が使用できるが、最も一般的なのはロータリーキルン反応器と流動床反応器である。ロータリーキルン反応器は円筒形で、中心軸を中心に回転し、バイオマスに均等に熱を分配する。流動床反応器は、空気またはガスの流れを使ってバイオマスを流動化させ、均等な熱分布と原料の柔軟性を提供する。どちらのタイプのリアクターも、安全で効率的な運転を保証するため、温度と圧力の制御を含む安全性と制御システムを備えている。熱分解に使用される他のタイプの機械には、スクリュー熱分解リアクター、振動熱分解リアクター、マイクロ波熱分解リアクターなどがある。
熱分解プロセスの中心は反応器であり、ここで全ての反応が起こる。フラッシュ熱分解のためには、酸素を含まない雰囲気と475～550℃の温度範囲を持つ特別な反応器が必要である。ガスがベッドを通過すると、固体は液体のようになる。熱分解リアクターは、熱分解の主生成物であるバイオオイルを最大化するように設計されている。一般的なタイプの反応器には、流動床（バブリングと循環）、固定床、ジェット床、ロータリーシリンダー、サイクロンリアクター、ロータリーコーンなどがある。リアクターは、バッチシステムと連続システム（バイオマスの連続フローと生成物の連続回収）に分類できる。
固定床熱分解システムはシンプルで信頼性が高く、比較的サイズが均一で微粉炭の含有量が少ない燃料用に実績がある。固定床熱分解システムは、ガス冷却と洗浄システムを備えた反応器から構成され、伝統的に木炭の製造に使用されてきた。固定床反応器は一般に、高い炭素保存率、低いガス速度、長い固体滞留時間にわたって搬送される低い残渣で機能する。固定床反応器の主な問題はタールの生成であるが、タールの熱および触媒変換における最近の進歩は、タール没収の実現可能な機会を提供している。
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