JP2006082963A - Hopper and gasification system having the hopper - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばバイオマス等を微粉砕してなる粉粒体を安定して供給できるホッパ及び該ホッパを有するガス化システムに関する。 The present invention relates to a hopper that can stably supply, for example, a granular material obtained by finely pulverizing biomass or the like, and a gasification system having the hopper.
近年、バイオマスを微粉砕して得る粉粒体(以下、これをバイオマス粉粒体という。)を原料としてこれをガス化し、この結果得られる合成ガスを処理して、例えばメタノール又は液状炭化水素を得るシステムが提案されている。また、かかる微粉砕バイオマスを燃焼処理するシステムの開発も待望されている。ここで、バイオマスとは、草木等の植物資源や、古紙,雑草,間伐材等の植物起源の有機系廃棄物等をいう。 In recent years, a granular material obtained by pulverizing biomass (hereinafter referred to as a biomass granular material) is gasified from the raw material, and the resultant synthesis gas is treated to obtain, for example, methanol or liquid hydrocarbons. A gaining system has been proposed. In addition, the development of a system for combusting such finely pulverized biomass is also awaited. Here, the biomass refers to plant resources such as vegetation, organic wastes derived from plants such as waste paper, weeds, and thinned wood.
上述の如きバイオマス粉粒体は例えば0.05〜1.0mm程度の細かい粒子の集合体として得られ、しかも各粒子が繊維状に複雑に圧密・絡まった性状として得られる。このため、この種の微粉砕バイオマスをガス化炉等に供給するに際しては、これをガス化炉等に安定して供給することが必要となる(特許文献1、2)。また、安定して供給されたバイオマス粉粒体を効率良くガス化するために水蒸気を供給してガス化反応を促進することが提案されている(特許文献3)。 The biomass powder as described above is obtained as an aggregate of fine particles of about 0.05 to 1.0 mm, for example, and is obtained as a property in which each particle is complicatedly consolidated and entangled in a fibrous form. For this reason, when supplying this kind of finely pulverized biomass to a gasification furnace or the like, it is necessary to stably supply this to the gasification furnace or the like (Patent Documents 1 and 2). In addition, in order to efficiently gasify the stably supplied biomass granular material, it has been proposed to promote the gasification reaction by supplying water vapor (Patent Document 3).
しかしながら、バイオマス粉粒体は例えば前述したように細かい粒子の集合体であるので、以下のような課題がある。
1)バイオマス粉粒体がホッパ内やスクリューフィーダへの供給管内で滞留しないこと。
2)バイオマス粉粒体がホッパ内からスクリューフィーダへの供給量が常にコンスタントで行われること。
3)スクリューフィーダから反応管への供給がスムースに行われること。
さらに、これらを同時に満足することができるバイオマスガス化炉は未だ出現されていない。
However, since the biomass granular material is an aggregate of fine particles as described above, for example, there are the following problems.
1) The biomass granular material should not stay in the hopper or the supply pipe to the screw feeder.
2) The supply amount of biomass powder from the hopper to the screw feeder is always performed constantly.
3) Supply from the screw feeder to the reaction tube is performed smoothly.
Furthermore, a biomass gasification furnace that can satisfy these requirements has not yet appeared.
本発明は、前記問題に鑑み、粉粒体を安定して供給できるホッパ及び該ホッパを有するガス化システムを提供することを課題とする。 An object of this invention is to provide the hopper which can supply a granular material stably, and the gasification system which has this hopper in view of the said problem.
上述した課題を解決するための本発明の第1の発明は、所定大きさに粉砕された粉粒体を所定量供給するホッパであって、筒状のホッパ本体と、前記ホッパ本体の側壁下端部近傍において、内側に向かって鍔状に周設されると共に粉粒体の投入穴を有する固定板と、前記固定板とホッパ本体の底板との間に、鉛直軸を中心として回転自在に設けられ、前記投入穴と略一致する穴径を有する開口部を複数備えた回転板と、ホッパ本体の底板に形成され、粉粒体を一定量毎に切出す切出し穴とを有することを特徴とするホッパにある。 A first aspect of the present invention for solving the above-described problem is a hopper that supplies a predetermined amount of powder particles pulverized to a predetermined size, and includes a cylindrical hopper body and a lower end of a side wall of the hopper body. In the vicinity of the part, it is provided around the vertical axis between a fixing plate that is provided in a bowl shape inward and has a hole for introducing powder particles and between the fixing plate and the bottom plate of the hopper body. And a rotating plate having a plurality of openings having a hole diameter substantially coinciding with the charging hole, and a cut-out hole formed in the bottom plate of the hopper main body for cutting out the granular material by a predetermined amount. In the hopper.
第2の発明は、第1の発明において、前記回転板の中心に円錐部が固設され、前記円錐部に攪拌羽根が設けられてなることを特徴とするホッパにある。 A second aspect of the present invention is the hopper according to the first aspect, wherein a conical portion is fixed at the center of the rotating plate, and a stirring blade is provided at the conical portion.
第3の発明は、第1又は2の発明において、前記切出し穴から一定量毎に切出された粉粒体をフィーダに供給する切出し筒を有することを特徴とするホッパにある。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, there is provided a hopper characterized by having a cut-out cylinder that supplies a granular material cut out from the cut-out hole by a predetermined amount to the feeder.
第4の発明は、第1乃至3のいずれか一つのホッパと、供給された粉粒体をガス化するガス化炉とを有することを特徴とするガス化システムにある。 A fourth invention is a gasification system comprising any one of the first to third hoppers and a gasification furnace for gasifying the supplied granular material.
第5の発明は、第4の発明において、前記切出し筒と連通し、一定量毎に切出された粉粒体をガス化炉内に押出すスクリューを有してなると共に、前記スクリューの先端部がガス化炉内部に突出していることを特徴とするガス化システムにある。 According to a fifth invention, in the fourth invention, there is provided a screw that communicates with the cutting cylinder and that extrudes the granular material cut out at constant intervals into the gasification furnace, and the tip of the screw. In the gasification system, the portion protrudes into the gasification furnace.
第6の発明は、第5の発明において、前記スクリューの先端部が、ガス化炉上部側に切欠き部を有する半割状であることを特徴とするガス化システムにある。 A sixth aspect of the present invention is the gasification system according to the fifth aspect of the present invention, wherein the tip of the screw has a halved shape having a notch on the upper side of the gasification furnace.
第7の発明は、第5の発明において、ホッパの回転板の回転とスクリューの回転とが連動してなることを特徴とするガス化システムにある。 A seventh invention is the gasification system according to the fifth invention, wherein the rotation of the rotating plate of the hopper and the rotation of the screw are interlocked.
第8の発明は、第4乃至7のいずれか一つの発明において、粉粒体がバイオマス粉粒体であることを特徴とするガス化システムにある。 An eighth invention is the gasification system according to any one of the fourth to seventh inventions, wherein the granular material is a biomass granular material.
本発明によれば、粉粒体がホッパ内で滞留せず、安定した粉粒体の供給をすることができる。また、粉粒体がホッパ内からスクリューフィーダへの供給量が常にコンスタントで行われ、しかもスクリューフィーダからガス化炉への供給がスムースに行われることになる。 According to the present invention, the granular material does not stay in the hopper, and the stable granular material can be supplied. In addition, the supply amount of the powder particles from the hopper to the screw feeder is always performed constantly, and the supply from the screw feeder to the gasification furnace is performed smoothly.
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art or those that are substantially the same.
本発明による実施例に係るホッパ及び該ホッパを有するガス化システムについて、図面を参照して説明する。
図1は、実施例に係るホッパを有するガス化システムを示す概念図である。
以下の実施例においては、粉粒体としてバイオマスを一例として説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図1に示すように、本実施例に係るガス化システムは、所定量のバイオマス粉粒体11をガス化炉12に供給してガス化させるバイオマスガス化システムであって、所定大きさに粉砕されたバイオマス粉粒体11を所定量供給するホッパ21と、所定量供給されたバイオマス粉粒体11を所定速度でガス化炉12内に供給するフィーダ41とからなり、前記ホッパ21がホッパ本体22と、ホッパ本体22の側壁下端部近傍において、内側に向かって鍔状に周設されると共に粉粒体の投入穴23を有する固定板24と、前記固定板24とホッパ本体22の底板25との間に、鉛直軸を中心として回転自在に設けられ、前記投入穴23と略一致する穴径を有する開口部26を複数備えた回転板27と、ホッパ本体22の底板25に形成され、バイオマス粉粒体11を一定量毎に切出す切出し穴28とを有するものである。
A hopper according to an embodiment of the present invention and a gasification system having the hopper will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a gasification system having a hopper according to an embodiment.
In the following examples, biomass will be described as an example of the granular material, but the present invention is not limited to this.
As shown in FIG. 1, the gasification system according to the present embodiment is a biomass gasification system in which a predetermined amount of
前記ホッパ21は筒状としており、ホッパ本体22の側壁は鉛直軸方向と略平行としている。また、鉛直としない場合には、末広がり状とするようにしてもよい。これは、ホッパ本体22の頂部側が低部側よりも狭いと底部に行くほど狭くなり、バイオマスの圧密化が進行するからである。
The
また、本実施例では、図2に示すように、前記ホッパ21の回転板27の中心に円錐部29が固設され、モータMにより一体に回転されている。また前記円錐部29に攪拌羽根30が設けられており、回転に際して攪拌羽根30によりバイオマス粉粒体11の沈降及びブリッジングを防止するようにしている。なお、本実施例では、円錐部29の頂部側に攪拌軸31が延設されており、該攪拌軸31にも複数の攪拌羽根30が設けられている。
前記円錐部29を設けることにより、バイオマス粉粒体11がスムースに下方側に移動することになる。これは、ホッパ本体の側壁と円錐部29とが非対称となると共に、円錐部29が可動するので、バイオマス粉粒体11がブリッジを形成することが少なくなる。
さらに、円錐部29に設けた複数の攪拌羽根30が回転してブリッジを破壊又はブリッジ形成を阻害するので、バイオマス粉粒体がホッパ本体22内で滞留することが防止される。
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 2, a
By providing the
Furthermore, since the plurality of stirring
また、回転板27の上側に位置する固定板24はその外周側において内筒22に固設されている。この固定板24に形成された投入穴23から所定量のバイオマス粉粒体11が回転板27の開口部26に所定量投入される。その投入量は回転板27の開口部の厚さdと開口径により適宜設定される。そして所定量のバイオマス粉粒体11が充填された開口部26がその回転により底板25の切出し穴28に位置した際に、切出し筒34内に切り出されることになる。
なお、図3において、固定板24と円錐部29とは一体にみえるが、これは分解斜視図の作図上においてであり、本実施例では、円錐部29と攪拌軸31と回転板27とがモータMにより一体に回転する。この回転により粉粒体の供給速度を調整するようにしている。
また、切り出し筒34は鉛直軸方向に設けられているので、切り出されたバイオマス粉粒体11はスムースに落下することになる。
さらに、前記切出し穴28は前記固定穴23とオフセットした位置に設け、投入穴23から直接切出し穴28にバイオマス粉体が落下するのを防止している。
Further, the
In FIG. 3, the
Moreover, since the cut-out cylinder 34 is provided in the vertical axis direction, the cut-out
Further, the
また、回転板27に形成される開口部26は、本実施例では外周側に開口部を有するU字型であるが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、固定板24の投入穴23の開口径より、開口部26の開口径の方が大きくするのが好ましい。
また、投入穴23と開口部26とはその数が一致していることが好ましい。
Moreover, although the
Moreover, it is preferable that the numbers of the
また、ホッパ21の上部側にはバイオマスの供給装置33が配設されており、予め粉砕されたバイオマス粉粒体を一定量供給している。
In addition, a biomass supply device 33 is disposed on the upper side of the
また、前記切出し穴28から一定量毎に切出されたバイオマス粉粒体11は、鉛直軸方向に設けられた切出し筒34により、フィーダ41に供給するようにしている。
Further, the biomass
前記フィーダ41は、鉛直軸と直交する方向に回転軸を有するスクリュー42を有しており、供給されたバイオマスをその回転数に応じて徐々にガス化炉12内に供給している。さらに、前記フィーダ41の回転は前記ホッパのモータMにより回転される回転板と連動して、所定量切り出されるバイオマス粉粒体11を所定量送り込むようにしている。
The
また、本実施例では、前記スクリュー42の先端部42aがガス化炉12内部に突出していると共に、その先端部が、ガス化炉上部側に切欠き部43を有する半割状としている。
In this embodiment, the
このように、フィーダ41の先端部42aをガス化炉の内部に突き出すと共に、その突き出した先端部42aを半割状とすることで、バイオマス粉粒体11が供給された際に、下方からの水蒸気51に直接晒されることがなく、好ましい。この結果水蒸気と直接接触することがないので、塊となることが防止され、水蒸気ガス化反応が効率的に進行する。
すなわち、前記先端部42aの半割状の背面部に負圧及び渦が生じ、水蒸気の上昇流にバイオマス粉粒体11を確実に乗せることができ、スクリューフィーダからガス化炉12内への供給をスムースに行うようにしている。
Thus, while projecting the front-end | tip
That is, a negative pressure and a vortex are generated in the half-shaped rear portion of the
この半割部はスクリューピッチで0.1〜0.5ピッチ程度とするのがよい。 This half portion is preferably about 0.1 to 0.5 pitch in terms of screw pitch.
ガス化炉12内に供給されたバイオマス粉粒体11は別途供給される水蒸気51と共に、蒸し焼き状とされてガス化され、生成ガス52を発生する。生成ガス52はサイクロン53により除煤され、その後、液体燃料製造装置(図示せず)に送られ、例えばエタノール等の液体燃料を製造している。
The biomass
以上、本実施例では粉粒体としてバイオマスを一例としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、バイオマス以外の粉粒体を所定量送り出すホッパとして単独で用いることができる。 As described above, in the present embodiment, biomass is taken as an example of the granular material, but the present invention is not limited to this, and can be used alone as a hopper for feeding a predetermined amount of granular material other than biomass.
また、本実施例にかかるガス化システムによれば、バイオマス粉粒体がホッパ内やスクリューフィーダへの供給管内で滞留しないので、安定した供給ができる。また、バイオマス粉粒体がホッパ内からスクリューフィーダへの供給量が常にコンスタントで行われ、さらにスクリューフィーダからガス化炉への供給がスムースに行われることになり、ガス化システムとしてこれらを同時に満足することができ、効率的なバイオマスガス化を実現することができる。 Moreover, according to the gasification system concerning a present Example, since a biomass granular material does not remain in the supply pipe | tube to a hopper or a screw feeder, stable supply can be performed. In addition, the supply of biomass powder from the hopper to the screw feeder is always performed constantly, and the supply from the screw feeder to the gasifier is performed smoothly, satisfying these simultaneously as a gasification system. And efficient biomass gasification can be realized.
以上のように、本発明にかかるバイオマスガス化システムは、バイオマス粉粒体を安定して供給することができ、効率よいバイオマスガス化設備に用いて適している。 As described above, the biomass gasification system according to the present invention can stably supply biomass powder and is suitable for use in efficient biomass gasification equipment.
11 バイオマス粉粒体
12 ガス化炉
21 ホッパ
22 ホッパ本体
23 投入穴
24 固定板
25 底板
26 開口部
27 回転板
28 切出し穴
29 円錐部
30 攪拌羽根
31 攪拌軸
41 フィーダ
42 スクリュー
51 水蒸気
52 生成ガス
DESCRIPTION OF
Claims (8)
筒状のホッパ本体と、
前記ホッパ本体の側壁下端部近傍において、内側に向かって鍔状に周設されると共に粉粒体の投入穴を有する固定板と、
前記固定板とホッパ本体の底板との間に、鉛直軸を中心として回転自在に設けられ、前記投入穴と略一致する穴径を有する開口部を複数備えた回転板と、
ホッパ本体の底板に形成され、粉粒体を一定量毎に切出す切出し穴とを有することを特徴とするホッパ。 A hopper for supplying a predetermined amount of a powder granulated into a predetermined size,
A tubular hopper body,
In the vicinity of the lower end portion of the side wall of the hopper body, a fixing plate that is provided in a bowl shape toward the inside and has a charging hole for powder particles,
Between the fixed plate and the bottom plate of the hopper body, a rotary plate provided with a plurality of openings provided so as to be rotatable about a vertical axis and having a hole diameter substantially coinciding with the insertion hole;
A hopper formed on a bottom plate of a hopper body, and having a cut-out hole for cutting out a granular material for each predetermined amount.
前記回転板の中心に円錐部が固設され、前記円錐部に攪拌羽根が設けられてなることを特徴とするホッパ。 In claim 1,
A hopper comprising a conical portion fixed at the center of the rotating plate, and a stirring blade provided at the conical portion.
前記切出し穴から一定量毎に切出された粉粒体をフィーダに供給する切出し筒を有することを特徴とするホッパ。 In claim 1 or 2,
A hopper comprising a cutting tube for supplying a granular material cut out from the cut-out hole every predetermined amount to a feeder.
供給された粉粒体をガス化するガス化炉とを有することを特徴とするガス化システム。 A hopper as claimed in any one of claims 1 to 3;
A gasification system comprising: a gasification furnace that gasifies the supplied granular material.
前記切出し筒と連通し、一定量毎に切出された粉粒体をガス化炉内に押出すスクリューを有してなると共に、
前記スクリューの先端部がガス化炉内部に突出していることを特徴とするガス化システム。 In claim 4,
With a screw that communicates with the cutting cylinder and extrudes the granular material cut out at a constant amount into the gasification furnace,
A gasification system, wherein a tip portion of the screw protrudes into the gasification furnace.
前記スクリューの先端部が、ガス化炉上部側に切欠き部を有する半割状であることを特徴とするガス化システム。 In claim 5,
The gasification system characterized in that the tip of the screw has a halved shape having a notch on the upper side of the gasification furnace.
ホッパの回転板の回転とスクリューの回転とが連動してなることを特徴とするガス化システム。 In claim 5,
A gasification system characterized in that rotation of a rotating plate of a hopper and rotation of a screw are interlocked.
粉粒体がバイオマス粉粒体であることを特徴とするガス化システム。 In any one of Claims 4 thru | or 7,
A gasification system, wherein the powder is a biomass powder.
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