JP2003261886A - 木材等バイオマスのガス化設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 木材等バイオマスの微粉砕を低減、あるいは
微粉砕をなくして効率よく木材等バイオマスをガス化で
きる木材等バイオマスガス化設備を提供する。 【解決手段】 高温ガスを発生するガス化炉１と、該高
温ガスにより木材等のバイオマスを熱分解する熱分解炉
２とを備え、ガス化炉１及び熱分解炉２にて発生した可
燃性ガスと固形分とを分離する固気分離装置５を備えた
ガス化装置において、熱分解炉内流速を５ｍ／ｓ以下と
なる熱分解炉断面積とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、木材等のバイオマ
ス原料をガス化及び熱分解する木材等バイオマスガス化
設備に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】木材等のバイオマス材料をガス化する木
材等バイオマスガス化設備について本出願人は、特願２
００１−３０６８６５号で提案した。

【０００３】図３は木材等バイオマスガス化設備の概略
図である。図３において、ガス化炉１の上部に熱分解炉
２が連通して設けられている。ガス化炉１にはガス化バ
ーナ１ａが、熱分解炉２には木材バーナ２ａが設けられ
ている。ガス化炉１では、ハンマークラッシャーのよう
な木材粉砕装置３で１０ｍｍ程度に粗粉砕した木材をさ
らに２次粉砕装置４で数ｍｍ以下に微粉砕しガス化剤と
して、また酸素及び蒸気を酸化剤としてガス化バーナ１
ａより吹き込む。熱分解炉２にはガス化炉１と同様に微
粉砕した木材を吹き込む。

【０００４】操業は、まず、ガス化炉１を木材の着火温
度まで補助バーナ等を用いて昇温し、ガス化炉１の炉況
を整える。ガス化炉１が所定の温度に達したら、２次粉
砕装置４で微粉砕した木材を吹き込んで木材を燃焼さ
せ、ガス化温度まで上昇させる。そしてガス化炉１で発
生した高温ガスは熱分解炉２に流出し、熱分解炉２に２
次粉砕装置４にて微粉砕された木材を木材バーナ２ａよ
り吹き込むことにより木材と混合し、木材を熱分解す
る。

【０００５】熱分解炉２にて木材の熱分解により発生し
た可燃性の熱分解ガス及びチャー等の固形分（以下「チ
ャー」という。）は、熱分解炉２出側に設置されたサイ
クロン５にて熱分解ガスとチャーとに固気分離される。
熱分解ガスは、ガス処理設備に導かれて冷却及び精製さ
れる。サイクロン５にて捕集されたチャーは、ガス化剤
としてガス化炉２に導かれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記の木材等バイオマ
スガス化設備において供給する木材等のバイオマス材料
は、繊維質が多く弾力性を有しているため、粉砕が非常
に困難な物性を有している。木材粉砕装置３による１０
ｍｍ程度までの粗粉砕はハンマーミル等の簡便な粉砕機
で対応できるが、微粉砕は糸状の繊維質が生成するた
め、粉状ではなく、綿状に固まり、ホッパでの棚吊り、
閉塞などの問題を生じ、粉砕後の貯蔵・搬送行程におい
て大きな弊害が生じる。これらを回避し、微粉砕を行お
うとすれば、簡便な粉砕機ではなく、カッターなどの切
断式の粉砕機を使用しなければならず、非常に処理能力
が小さく、時間と大きな粉砕エネルギーを必要とするた
めに非効率的であって、設備費も高価なものを使用しな
ければならないという問題点があった。

【０００７】そこで、本発明は、前述の従来の木材等バ
イオマスの微粉砕に起因する問題点を解決するため、木
材等バイオマスの微粉砕を低減、あるいは微粉砕をなく
して効率よく木材等バイオマスをガス化できる木材等バ
イオマスガス化設備を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の木材等バイオマ
スのガス化設備は、高温ガスを発生するガス化炉と、該
高温ガスにより木材等のバイオマスを熱分解する熱分解
炉とを備え、ガス化炉及び熱分解炉にて発生した可燃性
ガスと固形分とを分離する固気分離装置を備えたガス化
装置において、熱分解炉内流速を５ｍ／ｓ以下となる熱
分解炉断面積としたことを特徴とする。

【０００９】前記ガス化炉及び熱分解炉にて生成した可
燃性ガスを前記ガス化炉ガス化剤としてガス化炉に供給
する手段を設けたり、あるいは粉砕装置にて粉砕された
木材等のバイオマスを粗粒粉と微粒粉とに選別する選別
装置を設け、粗粒粉を熱分解炉に供給し、微粒粉をガス
化炉に供給する供給装置を設けて構成することができ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明において、熱分解炉流速を
５ｍ／ｓ以下とする理由は、次のとおりである。図２に
標準的なチャーの見かけ密度範囲である０．３〜０．２
における、終末速度と飛散粒子径の関係をグラフに示
す。ρ＝０．３で流速５ｍ／ｓ時の飛散粒子径はおよそ
２ｍｍ、ρ＝０．２で流速５ｍ／ｓ時の飛散粒子径はお
よそ３ｍｍとなる。チャーを捕集後にガス化炉へ気流搬
送する際、最も経済的な、搬送である固気比１０〜３
０、搬送流速１０〜２０ｍ／ｓの搬送状態では、３ｍｍ
以上の粒子径は、搬送困難である。３ｍｍ以上の粒子径
にて搬送状態を安定させるには、固気比を１０以下と
し、搬送流速を２０ｍ／ｓ以上にしなければならないた
め、経済性が悪くなる。よって、経済的な気流搬送が可
能な、３ｍｍ以下の粒径のみを捕集するためには、熱分
解炉流速を５ｍ／ｓ以下とし、熱分解炉から飛散するチ
ャー粒径を３ｍｍ以下とする必要がある。

【００１１】

【実施例】実施例１ 図１（ａ）において、図３に示す木材等バイオマス材料
ガス化設備と同様に、ガス化炉１の上部に熱分解炉２が
連通して設けられている。ガス化炉１にはガス化バーナ
１ａが、熱分解炉２には木材バーナ２ａが設けられてい
る。熱分解炉２には木材粉砕装置３で１０ｍｍ程度に粗
粉砕した木材を熱分解炉に吹き込む。ガス化炉１では、
ハンマークラッシャーのような木材粉砕装置３で１０ｍ
ｍ程度に粗粉砕した木材をさらに２次粉砕装置４で数ｍ
ｍ以下に微粉砕しガス化剤として、また酸化剤として酸
素及び蒸気をガス化バーナ１ａより吹き込む。

【００１２】熱分解炉２にて木材の熱分解により発生し
た可燃性の熱分解ガス及びチャーは、固気分離装置であ
るサイクロン５にて熱分解ガスとチャーとに固気分離さ
れ、分離されたチャーをガス化炉１に供給する。分離さ
れた熱分解ガスは、ガス処理設備に導かれ、冷却し、精
製される。

【００１３】熱分解炉は、経済的な気流搬送が可能な３
ｍｍ以下の微粒をサイクロンで捕集するために、熱分解
炉内流速を５ｍ／ｓ以下となる熱分解炉断面積にして、
チャーの粗粒が飛散しないようにする。

【００１４】本実施例では、熱分解炉内流速を５ｍ／ｓ
以下となる熱分解炉断面積にし３ｍｍ以下の微粒のみを
熱分解炉から飛散させ、サイクロン５にて回収してガス
化炉１に供給するので、熱分解炉に微粉砕した木材を吹
き込む必要がなくなり２次粉砕装置４の微粉砕量を低減
させることができるので、ランニングコストを小さくす
ることができる。

【００１５】実施例２ 図１（ｂ）は本発明の第２の実施例を示す図である。図
１（ａ）と同一構成には同一符号を付している。

【００１６】実施例１ではサイクロン５で固気分離され
たチャーのみをガス化炉１に供給し、サイクロン５で固
気分離された熱分解ガスは、ガス処理設備に導かれて冷
却及び精製されているが、本実施例では、サイクロン５
で固気分離されたチャーをガス化炉１に供給するととも
に、分離された熱分解ガスの一部をガス化炉１にガス化
剤として使用するものである。

【００１７】チャーと熱分解ガスをガス化炉１に供給す
ることにより、ガス化炉に微粉砕した木材を吹き込むこ
となく充分にガス化できるので、木材の微粒粉をガス化
炉へ吹き込まなくてよいので、２次粉砕装置４が不要と
なる。

【００１８】実施例３ 図（ｃ）は本発明の第３の実施例を示す図である。図１
（ａ）と同一構成には同一符号を付している。

【００１９】実施例２では、サイクロン５で固気分離さ
れたチャーをガス化炉１に供給するとともに、分離され
た熱分解ガスの一部をガス化炉１にガス化剤として使用
しているが、ガス化炉１に供給する熱分解ガスが多く、
ガス処理設備で精製する熱分解ガスが少なくなる場合が
ある。

【００２０】本実施例では、ガス化炉１に供給する熱分
解ガスの供給量を低減させるため、木材粉砕装置４で粗
粉砕された木材を粗粒粉と微粒粉とに風力選別機や振動
篩等の選別装置６で選別して粗粒を熱分解炉２に吹き込
み、微粒をガス化炉１にガス化剤として吹き込む。

【００２１】本実施例では、ガス化剤としてサイクロン
５からのチャーと選別装置７からの微粒を吹き込むの
で、サイクロンからの熱分解ガスの使用量を低減させる
ことができる。また、高価な２次粉砕装置が不要とな
る。

【００２２】

【発明の効果】本発明により以下に示す効果を奏する。

【００２３】（１）熱分解炉内流速を５ｍ／ｓ以下とな
る熱分解炉断面積にしてサイクロンで捕集した３ｍｍ以
下の微粒をサイクロンにて回収してガス化炉に供給する
ことにより、熱分解炉に微粉砕した木材を吹き込む必要
がなくなり２次粉砕装置の微粉砕量を低減させることが
でる。そのため高価で大きな粉砕エネルギーを必要とす
る微粉砕機を小さくすることができ、設備費及びランニ
ングコストを小さくすることができる。

【００２４】（２）チャーと熱分解ガスをガス化炉に供
給することにより、ガス化炉に微粉砕した木材を吹き込
むことなく充分にガス化できるので、２次粉砕装置が不
要となる。

【００２５】（３）ガス化剤としてチャーと選別機で選
別した微粒粉を吹き込むことにより、ガス化炉への熱分
解ガスの吹き込み量を低減させることができる。また、
高価な２次粉砕装置が不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の木材等バイオマス材料ガス化設備の構
成図である。

【図２】流速と粒径の関係を示すグラフである。

【図３】従来の木材等バイオマスガス化設備の概略図で
ある。

【符号の説明】

１：ガス化炉 １ａ：ガス化バーナ ２：熱分解炉 ２
ａ：木材バーナ ３：木材粉砕装置 ４：２次粉砕装置
５：サイクロン ６：選別装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高温ガスを発生するガス化炉と、該高温
   ガスにより木材等のバイオマスを熱分解する熱分解炉と
   を備え、ガス化炉及び熱分解炉にて発生した可燃性ガス
   と固形分とを分離する固気分離装置を備えたガス化装置
   において、熱分解炉内流速を５ｍ／ｓ以下となる熱分解
   炉断面積としたことを特徴とする木材等バイオマスのガ
   ス化設備。
2. 【請求項２】 前記ガス化炉及び熱分解炉にて生成した
   可燃性ガスをガス化剤としてガス化炉に供給する手段を
   設けたことを特徴とする請求項１記載の木材等バイオマ
   スガス化設備。
3. 【請求項３】 粉砕装置にて粉砕された木材等のバイオ
   マスを粗粒粉と微粒粉とに選別する選別装置を設け、粗
   粒粉を熱分解炉に供給し、微粒粉をガス化炉に供給する
   供給装置を設けたことを特徴とする請求項２記載の木材
   等バイオマスのガス化設備。