JP2002012877A - 燃料のガス化方法とソーラーガス化炉 - Google Patents
燃料のガス化方法とソーラーガス化炉Info
- Publication number
- JP2002012877A JP2002012877A JP2000197517A JP2000197517A JP2002012877A JP 2002012877 A JP2002012877 A JP 2002012877A JP 2000197517 A JP2000197517 A JP 2000197517A JP 2000197517 A JP2000197517 A JP 2000197517A JP 2002012877 A JP2002012877 A JP 2002012877A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- furnace
- hydrogen
- solar
- gasification furnace
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
- Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
Landscapes
- Industrial Gases (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 曇天・雨天時における操業を安定させること
ができ、二酸化炭素の副生量を低減でき、灰中の有害成
分の溶出を防ぎ二次公害を防止することができる燃料の
ガス化方法とソーラーガス化炉を提供する。 【解決手段】 水を加圧下で電気分解する加圧式電気分
解装置１２と、集光した太陽光により炭素を主成分とす
る燃料をガス化するガス化炉１４と、ガス化炉を出た灰
を集光した太陽光により溶融化する溶融スラグ炉１６
と、ガス化炉を出たガス化ガスから二酸化炭素を分離す
るガス精製装置１８とを備え、加圧式電気分解装置で電
気分解した水素及び酸素をガス化炉に供給し、水素を酸
化させてガス化に必要な水蒸気と熱を補給する。
ができ、二酸化炭素の副生量を低減でき、灰中の有害成
分の溶出を防ぎ二次公害を防止することができる燃料の
ガス化方法とソーラーガス化炉を提供する。 【解決手段】 水を加圧下で電気分解する加圧式電気分
解装置１２と、集光した太陽光により炭素を主成分とす
る燃料をガス化するガス化炉１４と、ガス化炉を出た灰
を集光した太陽光により溶融化する溶融スラグ炉１６
と、ガス化炉を出たガス化ガスから二酸化炭素を分離す
るガス精製装置１８とを備え、加圧式電気分解装置で電
気分解した水素及び酸素をガス化炉に供給し、水素を酸
化させてガス化に必要な水蒸気と熱を補給する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽エネルギーを
用いて石炭等の燃料をガス化するガス化方法とソーラー
ガス化炉に関する。
用いて石炭等の燃料をガス化するガス化方法とソーラー
ガス化炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＯ2による地球温暖化を回避するため
に、砂漠地帯や赤道直下等のサンベルトで豊富に得られ
る太陽エネルギーを効率的に利用できる太陽エネルギー
の化学燃料化技術が求められている。この太陽エネルギ
ーの化学燃料化技術は、（１）太陽エネルギーの化学エ
ネルギーへの転換を可能とする、（２）得られた化学エ
ネルギーのグローバル輸送及び貯蔵を容易にする、
（３）プロセス中で硫黄等の環境汚染物質を除去でき
る、（４）輸送コストとインフラ整備の面で導入の経済
的障壁が小さい、等の優れた特徴を有している。
に、砂漠地帯や赤道直下等のサンベルトで豊富に得られ
る太陽エネルギーを効率的に利用できる太陽エネルギー
の化学燃料化技術が求められている。この太陽エネルギ
ーの化学燃料化技術は、（１）太陽エネルギーの化学エ
ネルギーへの転換を可能とする、（２）得られた化学エ
ネルギーのグローバル輸送及び貯蔵を容易にする、
（３）プロセス中で硫黄等の環境汚染物質を除去でき
る、（４）輸送コストとインフラ整備の面で導入の経済
的障壁が小さい、等の優れた特徴を有している。
【０００３】かかる技術を確立するために、ＩＥＡ（国
際エネルギー機構）の中で、オーストラリア、ドイツ、
イスラエル、ロシア、スペイン、スイス、米国等が参加
した国際共同研究として、太陽エネルギーの化学エネル
ギー変換の研究が現在進められている。
際エネルギー機構）の中で、オーストラリア、ドイツ、
イスラエル、ロシア、スペイン、スイス、米国等が参加
した国際共同研究として、太陽エネルギーの化学エネル
ギー変換の研究が現在進められている。
【０００４】この研究の一環として、スイスでは、マグ
ネタイトを２０００℃付近の高温でウスタイトに分解す
る太陽／化学エネルギー変換系の研究が進められ、２０
００℃付近での反応を実現するために、集光ビームをギ
ャビィティの大きい反応炉に導入し、そこにマグネタイ
ト粒子を雲のごとく噴霧する流動床技術が開発・研究さ
れている。また、アメリカとドイツの共同により、１０
０ｋＷの大口径集光太陽炉を用いて、メタンのＣＯ2リ
フォーミングによる研究で太陽／化学エネルギー変換技
術が研究されている。
ネタイトを２０００℃付近の高温でウスタイトに分解す
る太陽／化学エネルギー変換系の研究が進められ、２０
００℃付近での反応を実現するために、集光ビームをギ
ャビィティの大きい反応炉に導入し、そこにマグネタイ
ト粒子を雲のごとく噴霧する流動床技術が開発・研究さ
れている。また、アメリカとドイツの共同により、１０
０ｋＷの大口径集光太陽炉を用いて、メタンのＣＯ2リ
フォーミングによる研究で太陽／化学エネルギー変換技
術が研究されている。
【０００５】図３は、太陽エネルギーを用いた石炭ガス
化装置用の還元反応炉（以下、太陽光利用還元反応器）
の模式図であり、（Ａ）は粒子を垂直方向に落下させ、
水平方向から太陽光を照射する還元反応炉、（Ｂ）は粒
子でベッドを形成させそこに太陽光を照射する還元反応
炉である。これらは、いずれもＡＳＭＥレポートに報告
されている（"ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ ＯＦ ＳＯＬ
ＡＲ ＣＯＡＬ ＧＡＳＩＦＩＣＡＴＩＯＮ ＴＥＣＨ
ＮＯＬＯＧＹ"， １９９６．９．０１， ＡＳＭＥ
ＲＥＰＯＲＴ）。
化装置用の還元反応炉（以下、太陽光利用還元反応器）
の模式図であり、（Ａ）は粒子を垂直方向に落下させ、
水平方向から太陽光を照射する還元反応炉、（Ｂ）は粒
子でベッドを形成させそこに太陽光を照射する還元反応
炉である。これらは、いずれもＡＳＭＥレポートに報告
されている（"ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ ＯＦ ＳＯＬ
ＡＲ ＣＯＡＬ ＧＡＳＩＦＩＣＡＴＩＯＮ ＴＥＣＨ
ＮＯＬＯＧＹ"， １９９６．９．０１， ＡＳＭＥ
ＲＥＰＯＲＴ）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図３に示した従来の太
陽光利用還元反応器では、太陽光が当たるのは粒子の１
列目或いは１層目のみであるため、２列目以降には十分
に光が当たらず、広い照射面積が必要となるか、より多
くの未反応粒子を循環させる必要がある問題点があっ
た。すなわち、太陽光を利用して化石燃料等を金属酸化
物で還元する場合に、酸化・還元反応を十分に促進させ
るためには、各々の粒子に効率よく太陽光を照射させる
必要があるが、従来の太陽光利用還元反応器では、各々
の粒子自体によって太陽光が遮られてしまいその影に位
置する粒子が反応せず、その結果、全体の粒子を効率的
に反応させるためには大面積を必要としたり粒子循環を
繰り返す必要があり、結果として反応効率が低く反応器
が大型化する問題点があった。
陽光利用還元反応器では、太陽光が当たるのは粒子の１
列目或いは１層目のみであるため、２列目以降には十分
に光が当たらず、広い照射面積が必要となるか、より多
くの未反応粒子を循環させる必要がある問題点があっ
た。すなわち、太陽光を利用して化石燃料等を金属酸化
物で還元する場合に、酸化・還元反応を十分に促進させ
るためには、各々の粒子に効率よく太陽光を照射させる
必要があるが、従来の太陽光利用還元反応器では、各々
の粒子自体によって太陽光が遮られてしまいその影に位
置する粒子が反応せず、その結果、全体の粒子を効率的
に反応させるためには大面積を必要としたり粒子循環を
繰り返す必要があり、結果として反応効率が低く反応器
が大型化する問題点があった。
【０００７】この問題点を解決するために、本願出願人
は、先に、石炭と酸化物の混合粒子に光を照射して石炭
の還元反応を起こさせる光化学反応炉と、前記石炭の還
元反応で生じた還元物を水蒸気との反応により酸化物に
戻し同時に水素を発生させる水素発生反応炉と、を備え
た光利用還元反応器を創案し出願した（特開平１０−２
７９９５５号）。この発明は、石炭とマグネタイトの混
合粒子に太陽光を照射して石炭の還元反応を起こさせる
太陽熱化学反応炉と、前記石炭の還元反応で生じたウス
タイトを水蒸気との反応によりマグネタイトに戻し同時
に水素を発生させる水素発生反応炉とを備えたものであ
る。
は、先に、石炭と酸化物の混合粒子に光を照射して石炭
の還元反応を起こさせる光化学反応炉と、前記石炭の還
元反応で生じた還元物を水蒸気との反応により酸化物に
戻し同時に水素を発生させる水素発生反応炉と、を備え
た光利用還元反応器を創案し出願した（特開平１０−２
７９９５５号）。この発明は、石炭とマグネタイトの混
合粒子に太陽光を照射して石炭の還元反応を起こさせる
太陽熱化学反応炉と、前記石炭の還元反応で生じたウス
タイトを水蒸気との反応によりマグネタイトに戻し同時
に水素を発生させる水素発生反応炉とを備えたものであ
る。
【０００８】上述した特開平１０−２７９９５５号の光
利用還元反応器により、粒子に効率よく太陽光を照射で
き、これにより粒子の反応効率を高めて化石燃料等を効
率的に還元することができる。
利用還元反応器により、粒子に効率よく太陽光を照射で
き、これにより粒子の反応効率を高めて化石燃料等を効
率的に還元することができる。
【０００９】しかし、特開平１０−２７９９５５号の光
利用還元反応器は、以下の問題点があった。 （１）曇天・雨天時における操業が不安定 すなわち、曇天、雨天時は日射が弱まり太陽からガス化
炉への入熱が減少することにより、ガス化量が減少す
る。また、急激な変化に追従できなくなり操業が極めて
難しい。 （２）原料中の炭素元素が多いため、地球温暖化の要因
となる二酸化炭素の副生量が多い。 （３）石炭灰が溶融する温度でのガス化が難しく、灰を
溶かさない温度（約１０００℃）でそのまま廃棄する
と、灰中の有害成分が雨など溶けだし二次公害を起こす
おそれがある。
利用還元反応器は、以下の問題点があった。 （１）曇天・雨天時における操業が不安定 すなわち、曇天、雨天時は日射が弱まり太陽からガス化
炉への入熱が減少することにより、ガス化量が減少す
る。また、急激な変化に追従できなくなり操業が極めて
難しい。 （２）原料中の炭素元素が多いため、地球温暖化の要因
となる二酸化炭素の副生量が多い。 （３）石炭灰が溶融する温度でのガス化が難しく、灰を
溶かさない温度（約１０００℃）でそのまま廃棄する
と、灰中の有害成分が雨など溶けだし二次公害を起こす
おそれがある。
【００１０】本発明は、上述した問題点を解決するため
に創案されたものである。すなわち本発明の目的は、曇
天・雨天時における操業を安定させることができ、二酸
化炭素の副生量を低減でき、灰中の有害成分の溶出を防
ぎ二次公害を防止することができる燃料のガス化方法と
ソーラーガス化炉を提供することにある。
に創案されたものである。すなわち本発明の目的は、曇
天・雨天時における操業を安定させることができ、二酸
化炭素の副生量を低減でき、灰中の有害成分の溶出を防
ぎ二次公害を防止することができる燃料のガス化方法と
ソーラーガス化炉を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、炭素を
主成分とする燃料に太陽光を集光して照射し、更に水素
及び酸素を供給して水素を酸化させて水蒸気を発生さ
せ、これにより加熱された燃料に水蒸気を作用させて、
水素を含む合成ガスを生成することを特徴とする燃料の
ガス化方法が提供される。
主成分とする燃料に太陽光を集光して照射し、更に水素
及び酸素を供給して水素を酸化させて水蒸気を発生さ
せ、これにより加熱された燃料に水蒸気を作用させて、
水素を含む合成ガスを生成することを特徴とする燃料の
ガス化方法が提供される。
【００１２】また、本発明によれば、水を加圧下で電気
分解する加圧式電気分解装置（１２）と、集光した太陽
光により炭素を主成分とする燃料をガス化するガス化炉
（１４）と、ガス化炉を出た灰を集光した太陽光により
溶融化する溶融スラグ炉（１６）と、ガス化炉を出たガ
ス化ガスから二酸化炭素を分離するガス精製装置（１
８）とを備え、加圧式電気分解装置で電気分解した水素
及び酸素をガス化炉に供給して水素を酸化させて水蒸気
と熱を発生させる、ことを特徴とするソーラーガス化炉
が提供される。
分解する加圧式電気分解装置（１２）と、集光した太陽
光により炭素を主成分とする燃料をガス化するガス化炉
（１４）と、ガス化炉を出た灰を集光した太陽光により
溶融化する溶融スラグ炉（１６）と、ガス化炉を出たガ
ス化ガスから二酸化炭素を分離するガス精製装置（１
８）とを備え、加圧式電気分解装置で電気分解した水素
及び酸素をガス化炉に供給して水素を酸化させて水蒸気
と熱を発生させる、ことを特徴とするソーラーガス化炉
が提供される。
【００１３】上記本発明の方法及び装置により、ガス化
炉（１４）により集光した太陽光で燃料を高温（例えば
７００〜１０００℃）に加熱し、その加熱状態で水蒸気
を作用させて、Ｃ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ＋Ｈ2の反応により、水
素を含む合成ガスを生成することができる。また、水素
及び酸素を供給して水素を酸化させて水蒸気を発生させ
るので、水蒸気の供給量を低減して効率を高めると共
に、炭素を主成分とする燃料の燃料量を低減して二酸化
炭素の副生量を低減できる。更に、水素及び燃料の一部
を部分酸化させて必要な熱エネルギーを補うので、吸熱
反応による温度低下を抑制し、曇天・雨天時における操
業を安定させることができる。
炉（１４）により集光した太陽光で燃料を高温（例えば
７００〜１０００℃）に加熱し、その加熱状態で水蒸気
を作用させて、Ｃ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ＋Ｈ2の反応により、水
素を含む合成ガスを生成することができる。また、水素
及び酸素を供給して水素を酸化させて水蒸気を発生させ
るので、水蒸気の供給量を低減して効率を高めると共
に、炭素を主成分とする燃料の燃料量を低減して二酸化
炭素の副生量を低減できる。更に、水素及び燃料の一部
を部分酸化させて必要な熱エネルギーを補うので、吸熱
反応による温度低下を抑制し、曇天・雨天時における操
業を安定させることができる。
【００１４】本発明の好ましい実施形態によれば、水素
ガスを溶融スラグ炉で予熱した後にガス化炉に供給する
水素ガスライン（１３ａ，１３ｂ）と、ガス精製装置で
分離された二酸化炭素をガス化炉に再循環する再循環ラ
イン（１５）とを備える。この再循環ライン（１５）か
ら分離された二酸化炭素をガス化炉に再循環することに
より、ガス化炉内で二酸化炭素を反応平衡により一酸化
炭素にし、ＣＯとＨ2を含む合成ガスの生成量を増加
し、かつ地球温暖化の要因となる二酸化炭素の副生量を
低減することができる。
ガスを溶融スラグ炉で予熱した後にガス化炉に供給する
水素ガスライン（１３ａ，１３ｂ）と、ガス精製装置で
分離された二酸化炭素をガス化炉に再循環する再循環ラ
イン（１５）とを備える。この再循環ライン（１５）か
ら分離された二酸化炭素をガス化炉に再循環することに
より、ガス化炉内で二酸化炭素を反応平衡により一酸化
炭素にし、ＣＯとＨ2を含む合成ガスの生成量を増加
し、かつ地球温暖化の要因となる二酸化炭素の副生量を
低減することができる。
【００１５】また、前記ガス化炉と溶融スラグ炉は、反
射鏡等によって集光された太陽光を炉内へ導くと共に太
陽光の密度を更に高める複合放物面鏡（１４ａ，１６
ａ）を頂部に備える。この複合放物面鏡により、太陽光
を多数のヘリオスタットで反射し、次いで反射ミラーで
反射して複合放物面鏡（ＣＰＣ）の焦点に集光して、ガ
ス化炉と溶融スラグ炉の内部に下向きに照射し、太陽光
の集光効率を高めることができる。
射鏡等によって集光された太陽光を炉内へ導くと共に太
陽光の密度を更に高める複合放物面鏡（１４ａ，１６
ａ）を頂部に備える。この複合放物面鏡により、太陽光
を多数のヘリオスタットで反射し、次いで反射ミラーで
反射して複合放物面鏡（ＣＰＣ）の焦点に集光して、ガ
ス化炉と溶融スラグ炉の内部に下向きに照射し、太陽光
の集光効率を高めることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略す
る。
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略す
る。
【００１７】図１は、本発明のソーラーガス化炉を備え
たガス化設備の構成図である。この図は、反射タワー方
式の集光システムを示しており、１はヘリオスタット、
２はタワーに設けられた反射ミラー、１０はソーラーガ
ス化炉である。太陽光４は、多数のヘリオスタット１で
反射し、次いで反射ミラー２で反射してソーラーガス化
炉１０に向けて集光され、その内部に下向きに照射され
ようになっている。この構成により、ソーラーガス化炉
１０の内部を１２００℃以上の高温に加熱することがで
きる。なお、本発明はかかる集光システムに限定され
ず、例えばフレネルレンズを用いた集光システムであっ
てもよい。
たガス化設備の構成図である。この図は、反射タワー方
式の集光システムを示しており、１はヘリオスタット、
２はタワーに設けられた反射ミラー、１０はソーラーガ
ス化炉である。太陽光４は、多数のヘリオスタット１で
反射し、次いで反射ミラー２で反射してソーラーガス化
炉１０に向けて集光され、その内部に下向きに照射され
ようになっている。この構成により、ソーラーガス化炉
１０の内部を１２００℃以上の高温に加熱することがで
きる。なお、本発明はかかる集光システムに限定され
ず、例えばフレネルレンズを用いた集光システムであっ
てもよい。
【００１８】図２は、本発明のソーラーガス化炉の全体
構成図である。この図に示すように、ソーラーガス化炉
１０は、加圧式電気分解装置１２、ガス化炉１４、溶融
スラグ炉１６及びガス精製装置１８を備える。
構成図である。この図に示すように、ソーラーガス化炉
１０は、加圧式電気分解装置１２、ガス化炉１４、溶融
スラグ炉１６及びガス精製装置１８を備える。
【００１９】加圧式電気分解装置１２は、水を加圧下で
電気分解する電気分解装置である。水の加圧圧力は、発
生する水素ガスと酸素ガスの圧力がポンプ等を用いずに
ガス化炉１４及び溶融スラグ炉１６に供給できるように
十分高い圧力（例えば１０〜５０ａｔａ）に設定する。
またこの電気分解に必要な電力は、夜間電力、或いは自
然エネルギー（ソーラー発電、風力発電、等）で供給す
るのがよい。
電気分解する電気分解装置である。水の加圧圧力は、発
生する水素ガスと酸素ガスの圧力がポンプ等を用いずに
ガス化炉１４及び溶融スラグ炉１６に供給できるように
十分高い圧力（例えば１０〜５０ａｔａ）に設定する。
またこの電気分解に必要な電力は、夜間電力、或いは自
然エネルギー（ソーラー発電、風力発電、等）で供給す
るのがよい。
【００２０】ガス化炉１４は、複合放物面鏡１４ａを頂
部に備え、反射鏡等によって集光された太陽光４を炉内
へ導くと共に太陽光の密度を更に高め、この太陽光によ
り炭素を主成分とする燃料をガス化する。燃料６は、例
えば石炭であるが、炭素を主成分とするその他の燃料で
もよい。また、燃焼をガス化するために水蒸気又は水７
が外部から供給される。このガス化炉１４は、例えば内
部を流動媒体（例えば珪砂）が循環し、この流動媒体を
太陽光により７００〜１０００℃に加熱し、この熱で燃
料中の炭素（Ｃ）を水蒸気（Ｈ2Ｏ）と反応させて、Ｃ
＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ＋Ｈ2の反応（１）により、水素を含む合
成ガスを生成する。
部に備え、反射鏡等によって集光された太陽光４を炉内
へ導くと共に太陽光の密度を更に高め、この太陽光によ
り炭素を主成分とする燃料をガス化する。燃料６は、例
えば石炭であるが、炭素を主成分とするその他の燃料で
もよい。また、燃焼をガス化するために水蒸気又は水７
が外部から供給される。このガス化炉１４は、例えば内
部を流動媒体（例えば珪砂）が循環し、この流動媒体を
太陽光により７００〜１０００℃に加熱し、この熱で燃
料中の炭素（Ｃ）を水蒸気（Ｈ2Ｏ）と反応させて、Ｃ
＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ＋Ｈ2の反応（１）により、水素を含む合
成ガスを生成する。
【００２１】なお、この反応（１）は吸熱反応であるた
め、この熱は主として太陽光を集光して供給する。ま
た、本発明のソーラーガス化炉１０では、加圧式電気分
解装置１２で分解した水素ガス（Ｈ2）と酸素ガス
（Ｏ2）が炉内に供給され、その一部が反応して、Ｈ2＋
０．５Ｏ2→Ｈ2Ｏの反応（２）により、水蒸気と熱を発
生する。従って曇天、雨天時は日射が弱まり太陽からガ
ス化炉への入熱が減少しても、その不足分を補うと共
に、反応（１）に必要な水蒸気を発生させ、外部からの
水蒸気又は水の供給量を減らすことができる。なお、更
に熱量が不足する場合には、燃料の一部が部分燃焼し
て、Ｃ＋Ｏ2→ＣＯ2の反応（３）により、熱を補給する
と共に二酸化炭素を生成する。
め、この熱は主として太陽光を集光して供給する。ま
た、本発明のソーラーガス化炉１０では、加圧式電気分
解装置１２で分解した水素ガス（Ｈ2）と酸素ガス
（Ｏ2）が炉内に供給され、その一部が反応して、Ｈ2＋
０．５Ｏ2→Ｈ2Ｏの反応（２）により、水蒸気と熱を発
生する。従って曇天、雨天時は日射が弱まり太陽からガ
ス化炉への入熱が減少しても、その不足分を補うと共
に、反応（１）に必要な水蒸気を発生させ、外部からの
水蒸気又は水の供給量を減らすことができる。なお、更
に熱量が不足する場合には、燃料の一部が部分燃焼し
て、Ｃ＋Ｏ2→ＣＯ2の反応（３）により、熱を補給する
と共に二酸化炭素を生成する。
【００２２】溶融スラグ炉１６は、複合放物面鏡１６ａ
を頂部に備え、反射鏡等によって集光された太陽光を炉
内へ導くと共に太陽光の密度を更に高め、この太陽光に
よりガス化炉１４から灰ライン１５ｂを介して供給され
た灰を太陽光により１２００〜１３００℃に溶融するス
ラグ床である。かかる高温に灰を加熱・溶融することに
より、灰中の有害成分を熱分解して、灰分を無害化する
ことができる。
を頂部に備え、反射鏡等によって集光された太陽光を炉
内へ導くと共に太陽光の密度を更に高め、この太陽光に
よりガス化炉１４から灰ライン１５ｂを介して供給され
た灰を太陽光により１２００〜１３００℃に溶融するス
ラグ床である。かかる高温に灰を加熱・溶融することに
より、灰中の有害成分を熱分解して、灰分を無害化する
ことができる。
【００２３】本発明のソーラーガス化炉１０は、更に、
加圧式電気分解装置１２で電気分解した高圧水素を溶融
スラグ炉１６へ導く水素ガスライン１３ａと、溶融スラ
グ炉１６が加熱された高圧水素をガス化炉１４へ供給す
る水素ガスライン１３ｂとを備え、水素ガスを溶融スラ
グ炉で予熱した後にガス化炉に供給する。この水素ガス
ライン１３ａ，１３ｂにより、高圧水素を高温（１２０
０〜１３００℃）に予熱して供給することができ、熱効
率を高めることができる。
加圧式電気分解装置１２で電気分解した高圧水素を溶融
スラグ炉１６へ導く水素ガスライン１３ａと、溶融スラ
グ炉１６が加熱された高圧水素をガス化炉１４へ供給す
る水素ガスライン１３ｂとを備え、水素ガスを溶融スラ
グ炉で予熱した後にガス化炉に供給する。この水素ガス
ライン１３ａ，１３ｂにより、高圧水素を高温（１２０
０〜１３００℃）に予熱して供給することができ、熱効
率を高めることができる。
【００２４】ガス精製装置１８は、例えば従来の湿式ガ
ス精製設備であり、ガス化炉１４でガス化されたガス化
ガスがガスライン１５ａを介して供給され、これを精製
して二酸化炭素を分離し、分離した二酸化炭素を再循環
ライン１７を介してガス化炉１４に再循環させるように
なっている。この構成によりガス化炉内では、ＣＯ2→
ＣＯ＋０．５Ｏ2の反応（４）により、二酸化炭素を反
応平衡により一酸化炭素にし、ＣＯとＨ2を含む合成ガ
スの生成量を増加させることができる。また、反応
（４）により地球温暖化の要因となる二酸化炭素の副生
量を低減することができる。
ス精製設備であり、ガス化炉１４でガス化されたガス化
ガスがガスライン１５ａを介して供給され、これを精製
して二酸化炭素を分離し、分離した二酸化炭素を再循環
ライン１７を介してガス化炉１４に再循環させるように
なっている。この構成によりガス化炉内では、ＣＯ2→
ＣＯ＋０．５Ｏ2の反応（４）により、二酸化炭素を反
応平衡により一酸化炭素にし、ＣＯとＨ2を含む合成ガ
スの生成量を増加させることができる。また、反応
（４）により地球温暖化の要因となる二酸化炭素の副生
量を低減することができる。
【００２５】図２の実施形態において、本発明のソーラ
ーガス化炉１０は、更に、ガス混合器１９とメタノール
合成設備２０とを備える。メタノール合成設備２０は、
ＣＯ＋２Ｈ2→ＣＨ3ＯＨの反応（５）によりＣＯとＨ2
からメタノール（ＣＨ3ＯＨ）を合成する既存の設備で
ある。また，ガス混合器１９は、ＣＯとＨ2の比率を１
対２に調整し、メタノール（ＣＨ3ＯＨ）の合成効率を
高めるものである。なお、ガス混合器１９には、水素ガ
スライン１３ｃにより高圧水素が供給され、不足する水
素を補充するようになっている。
ーガス化炉１０は、更に、ガス混合器１９とメタノール
合成設備２０とを備える。メタノール合成設備２０は、
ＣＯ＋２Ｈ2→ＣＨ3ＯＨの反応（５）によりＣＯとＨ2
からメタノール（ＣＨ3ＯＨ）を合成する既存の設備で
ある。また，ガス混合器１９は、ＣＯとＨ2の比率を１
対２に調整し、メタノール（ＣＨ3ＯＨ）の合成効率を
高めるものである。なお、ガス混合器１９には、水素ガ
スライン１３ｃにより高圧水素が供給され、不足する水
素を補充するようになっている。
【００２６】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。例えば、図２におけるメタノール合
成設備２０とガス混合器１９は、必須ではなく、その替
わりにガスタービン複合発電設備（ＩＧＣＣ）等を備え
て、ガス化ガスから高効率で発電し、かつ二酸化炭素の
発生量を抑えてもよい。
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。例えば、図２におけるメタノール合
成設備２０とガス混合器１９は、必須ではなく、その替
わりにガスタービン複合発電設備（ＩＧＣＣ）等を備え
て、ガス化ガスから高効率で発電し、かつ二酸化炭素の
発生量を抑えてもよい。
【００２７】
【発明の効果】上述したように、本発明の方法及び装置
によれば、ガス化炉１４により集光した太陽光で燃料を
高温（例えば７００〜１０００℃）に加熱し、その加熱
状態で水蒸気を作用させて、Ｃ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ＋Ｈ2の反
応により、水素を含む合成ガスを生成することができ
る。また、水素及び酸素を供給して水素を酸化させて水
蒸気を発生させるので、水蒸気の供給量を低減して効率
を高めると共に、炭素を主成分とする燃料の燃料量を低
減して二酸化炭素の副生量を低減できる。更に、水素及
び燃料の一部を部分酸化させて必要な熱エネルギーを補
うので、吸熱反応による温度低下を抑制し、曇天・雨天
時における操業を安定させることができる。
によれば、ガス化炉１４により集光した太陽光で燃料を
高温（例えば７００〜１０００℃）に加熱し、その加熱
状態で水蒸気を作用させて、Ｃ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ＋Ｈ2の反
応により、水素を含む合成ガスを生成することができ
る。また、水素及び酸素を供給して水素を酸化させて水
蒸気を発生させるので、水蒸気の供給量を低減して効率
を高めると共に、炭素を主成分とする燃料の燃料量を低
減して二酸化炭素の副生量を低減できる。更に、水素及
び燃料の一部を部分酸化させて必要な熱エネルギーを補
うので、吸熱反応による温度低下を抑制し、曇天・雨天
時における操業を安定させることができる。
【００２８】従って、本発明の燃料のガス化方法とソー
ラーガス化炉は、曇天・雨天時における操業を安定させ
ることができ、二酸化炭素の副生量を低減でき、灰中の
有害成分の溶出を防ぎ二次公害を防止することができる
等の優れた効果を有する。
ラーガス化炉は、曇天・雨天時における操業を安定させ
ることができ、二酸化炭素の副生量を低減でき、灰中の
有害成分の溶出を防ぎ二次公害を防止することができる
等の優れた効果を有する。
【図１】本発明のソーラーガス化炉を備えたガス化設備
の構成図である。
の構成図である。
【図２】本発明のソーラーガス化炉の全体構成図であ
る。
る。
【図３】従来の太陽光利用還元反応器の構成図である。
１ ヘリオスタット、２ タワーに設けられた反射ミラ
ー、 ４ 太陽光、６ 燃料、７水蒸気又は水、 １０ ソーラーガス化炉、１２ 加圧式電気分解装置、 １３ａ，１３ｂ，１３ｃ 水素ガスライン、 １４ ガス化炉、１４ａ 複合放物面鏡、 １５ａ ガスライン、１５ｂ 灰ライン、 １６ 溶融スラグ炉、１６ａ 複合放物面鏡、 １７ 再循環ライン、１８ ガス精製装置、 １９ ガス混合器、２０ メタノール合成設備
ー、 ４ 太陽光、６ 燃料、７水蒸気又は水、 １０ ソーラーガス化炉、１２ 加圧式電気分解装置、 １３ａ，１３ｂ，１３ｃ 水素ガスライン、 １４ ガス化炉、１４ａ 複合放物面鏡、 １５ａ ガスライン、１５ｂ 灰ライン、 １６ 溶融スラグ炉、１６ａ 複合放物面鏡、 １７ 再循環ライン、１８ ガス精製装置、 １９ ガス混合器、２０ メタノール合成設備
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１０Ｊ 3/48 Ｃ１０Ｊ 3/48 Ｃ１０Ｋ 1/08 Ｃ１０Ｋ 1/08 (72)発明者 堀 政義 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社機械・プラント開 発センター内 (72)発明者 石井 徹 東京都江東区豊洲３丁目２番16号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 Ｆターム(参考） 4G040 EA03 EA06 EB01 EB18 EB33 4H060 AA01 AA02 BB05 BB23 CC06 DD02
Claims (4)
- 【請求項１】 炭素を主成分とする燃料に太陽光を集光
して照射し、更に水素及び酸素を供給して水素を酸化さ
せて水蒸気を発生させ、これにより加熱された燃料に水
蒸気を作用させて、水素を含む合成ガスを生成すること
を特徴とする燃料のガス化方法。 - 【請求項２】 水を加圧下で電気分解する加圧式電気分
解装置（１２）と、集光した太陽光により炭素を主成分
とする燃料をガス化するガス化炉（１４）と、ガス化炉
を出た灰を集光した太陽光により溶融化する溶融スラグ
炉（１６）と、ガス化炉を出たガス化ガスから二酸化炭
素を分離するガス精製装置（１８）とを備え、 加圧式電気分解装置で電気分解した水素及び酸素をガス
化炉に供給して水素を酸化させて水蒸気と熱を発生させ
る、ことを特徴とするソーラーガス化炉。 - 【請求項３】 水素ガスを溶融スラグ炉で予熱した後に
ガス化炉に供給する水素ガスライン（１３ａ，１３ｂ）
と、ガス精製装置で分離された二酸化炭素をガス化炉に
再循環する再循環ライン（１７）とを備える、ことを特
徴とする請求項２に記載のソーラーガス化炉。 - 【請求項４】 前記ガス化炉と溶融スラグ炉は、反射鏡
等によって集光された太陽光を炉内へ導くと共に太陽光
の密度を更に高める複合放物面鏡（１４ａ，１６ａ）を
頂部に備える、ことを特徴とする請求項２に記載のソー
ラーガス化炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000197517A JP2002012877A (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | 燃料のガス化方法とソーラーガス化炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000197517A JP2002012877A (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | 燃料のガス化方法とソーラーガス化炉 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002012877A true JP2002012877A (ja) | 2002-01-15 |
Family
ID=18695839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000197517A Pending JP2002012877A (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | 燃料のガス化方法とソーラーガス化炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002012877A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009155659A (ja) * | 2009-04-14 | 2009-07-16 | Yukuo Katayama | 石炭ガス化方法 |
| WO2010144549A1 (en) * | 2009-06-09 | 2010-12-16 | Sundrop Fuels, Inc. | Systems and methods for reactor chemistry and control |
| GB2475889A (en) * | 2009-12-04 | 2011-06-08 | Rifat Al Chalabi | Gasification system |
| US8814961B2 (en) | 2009-06-09 | 2014-08-26 | Sundrop Fuels, Inc. | Various methods and apparatuses for a radiant-heat driven chemical reactor |
| US9663363B2 (en) | 2009-06-09 | 2017-05-30 | Sundrop Fuels, Inc. | Various methods and apparatuses for multi-stage synthesis gas generation |
| JP2021147504A (ja) * | 2020-03-19 | 2021-09-27 | 本田技研工業株式会社 | 燃料製造システム |
| JP2021147506A (ja) * | 2020-03-19 | 2021-09-27 | 本田技研工業株式会社 | 燃料製造システム |
| JP2021147505A (ja) * | 2020-03-19 | 2021-09-27 | 本田技研工業株式会社 | 燃料製造システム |
| CN114540085A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-05-27 | 华南理工大学 | 一种聚光太阳能高温气化生物质的多联产系统及方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5193908A (en) * | 1975-02-17 | 1976-08-18 | Taiyoenerugiio mochiitesuiseigasuohatsuseisaseru hohoto sonosochi | |
| JPS55144091A (en) * | 1979-04-13 | 1980-11-10 | Us Government | Generating of combustible gas from carbonaceous material |
| JPS57195794A (en) * | 1981-05-20 | 1982-12-01 | Bertin & Cie | Gasification of coal or biomass and device therefor |
| JPH0790661A (ja) * | 1993-09-15 | 1995-04-04 | Linde Ag | モジュール形加圧電解装置 |
| JPH07157775A (ja) * | 1993-12-06 | 1995-06-20 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 有機物のガス化方法 |
-
2000
- 2000-06-30 JP JP2000197517A patent/JP2002012877A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5193908A (en) * | 1975-02-17 | 1976-08-18 | Taiyoenerugiio mochiitesuiseigasuohatsuseisaseru hohoto sonosochi | |
| JPS55144091A (en) * | 1979-04-13 | 1980-11-10 | Us Government | Generating of combustible gas from carbonaceous material |
| JPS57195794A (en) * | 1981-05-20 | 1982-12-01 | Bertin & Cie | Gasification of coal or biomass and device therefor |
| JPH0790661A (ja) * | 1993-09-15 | 1995-04-04 | Linde Ag | モジュール形加圧電解装置 |
| JPH07157775A (ja) * | 1993-12-06 | 1995-06-20 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 有機物のガス化方法 |
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009155659A (ja) * | 2009-04-14 | 2009-07-16 | Yukuo Katayama | 石炭ガス化方法 |
| WO2010144549A1 (en) * | 2009-06-09 | 2010-12-16 | Sundrop Fuels, Inc. | Systems and methods for reactor chemistry and control |
| US8378151B2 (en) | 2009-06-09 | 2013-02-19 | Sundrop Fuels, Inc. | Systems and methods for an integrated solar driven chemical plant |
| US8709112B2 (en) | 2009-06-09 | 2014-04-29 | Sundrop Fuels, Inc. | Systems and methods for quenching, gas clean up, and ash removal |
| US8771387B2 (en) | 2009-06-09 | 2014-07-08 | Sundrop Fuels, Inc. | Systems and methods for solar-thermal gasification of biomass |
| US8814961B2 (en) | 2009-06-09 | 2014-08-26 | Sundrop Fuels, Inc. | Various methods and apparatuses for a radiant-heat driven chemical reactor |
| US8821599B2 (en) | 2009-06-09 | 2014-09-02 | Sundrop Fuels, Inc. | Systems and methods for biomass gasifier reactor and receiver configuration |
| US9150802B2 (en) | 2009-06-09 | 2015-10-06 | Sundrop Fuels, Inc. | Systems and methods for an indirect radiation driven gasifier reactor and receiver configuration |
| US9150803B2 (en) | 2009-06-09 | 2015-10-06 | Sundrop Fuels, Inc. | Systems and methods for biomass grinding and feeding |
| US9663363B2 (en) | 2009-06-09 | 2017-05-30 | Sundrop Fuels, Inc. | Various methods and apparatuses for multi-stage synthesis gas generation |
| GB2475889A (en) * | 2009-12-04 | 2011-06-08 | Rifat Al Chalabi | Gasification system |
| GB2475889B (en) * | 2009-12-04 | 2012-06-20 | Rifat Al Chalabi | Gassification system |
| JP2021147504A (ja) * | 2020-03-19 | 2021-09-27 | 本田技研工業株式会社 | 燃料製造システム |
| JP2021147506A (ja) * | 2020-03-19 | 2021-09-27 | 本田技研工業株式会社 | 燃料製造システム |
| JP2021147505A (ja) * | 2020-03-19 | 2021-09-27 | 本田技研工業株式会社 | 燃料製造システム |
| CN113512444A (zh) * | 2020-03-19 | 2021-10-19 | 本田技研工业株式会社 | 燃料制造系统 |
| JP7036853B2 (ja) | 2020-03-19 | 2022-03-15 | 本田技研工業株式会社 | 燃料製造システム |
| JP7036852B2 (ja) | 2020-03-19 | 2022-03-15 | 本田技研工業株式会社 | 燃料製造システム |
| JP7098675B2 (ja) | 2020-03-19 | 2022-07-11 | 本田技研工業株式会社 | 燃料製造システム |
| US11566192B2 (en) | 2020-03-19 | 2023-01-31 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel production system |
| US11608475B2 (en) | 2020-03-19 | 2023-03-21 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel production system for producing liquid fuel from biomass feedstock and renewable energy |
| US11970667B2 (en) | 2020-03-19 | 2024-04-30 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel production system |
| CN113512444B (zh) * | 2020-03-19 | 2024-04-30 | 本田技研工业株式会社 | 燃料制造系统 |
| CN114540085A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-05-27 | 华南理工大学 | 一种聚光太阳能高温气化生物质的多联产系统及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9238598B2 (en) | Carbon dioxide conversion to hydrocarbon fuel via syngas production cell harnessed from solar radiation | |
| Edwards | Potential sources of CO2 and the options for its large-scale utilisation now and in the future | |
| Yadav et al. | A review of solar thermochemical processes | |
| CA2139310C (en) | System for energy storage, hydrogen production and the manufacture of methanol for abating of greenhouse gases | |
| Chuayboon et al. | An overview of solar decarbonization processes, reacting oxide materials, and thermochemical reactors for hydrogen and syngas production | |
| Dincer et al. | Solar based hydrogen production systems | |
| Steinfeld et al. | Solar thermochemical process technology | |
| AU4376401A (en) | Method for the gasification of coal | |
| JP2002012877A (ja) | 燃料のガス化方法とソーラーガス化炉 | |
| Wang et al. | Hydrogen production | |
| CN101172574A (zh) | 太阳能熔融盐化学循环制取氢气及合成气的方法 | |
| CN111023588A (zh) | 集热化学储能与制备碳氢燃料的太阳能耦合利用系统 | |
| Onwuemezie et al. | Hybrid solar-driven hydrogen generation by sorption enhanced–chemical looping and hydrocarbon reforming coupled with carbon capture and Rankine cycle | |
| Petrasch et al. | Integrated solar thermochemical cycles for energy storage and fuel production | |
| Onwuemezie et al. | Pathways for low carbon hydrogen production from integrated hydrocarbon reforming and water electrolysis for oil and gas exporting countries | |
| Chen et al. | Synergistic solar energy integration for enhanced biomass chemical looping hydrogen production: Thermodynamics and techno-economic analyses | |
| CN111892954B (zh) | 聚光太阳能驱动纳米流体气化生物质制备合成气的系统 | |
| JP4324828B2 (ja) | ソーラーガス化炉 | |
| JP2002069462A (ja) | 太陽エネルギー原料化方法と装置 | |
| JPH10279955A (ja) | 太陽光利用還元反応器 | |
| Steinfeld | Solar thermochemical production of hydrogen | |
| Meier et al. | Solar energy in thermochemical processing | |
| Steinfeld et al. | Light years ahead | |
| JP2001247880A (ja) | 太陽光利用石炭水蒸気改質炉の運転方法 | |
| US11761098B1 (en) | Methods and systems for producing carbon-neutral fuels from aragonite |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20070524 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100210 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100222 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20100409 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20100616 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |