JP2007186611A - バイオマスのガス化焼成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ダウンドラフト型バイオマスガス化炉における熱分解生成ガス排出口から炭及び灰の吹き抜けを防止すると共に灰受けを形成することができるバイオマスの熱分解装置を提供する。
【解決手段】バイオマスの熱分解ガス化炉１は、胴部３が筒状に形成されて、該胴部の上部には、酸素含有ガス導入部１３及びバイオマス供給部１０が設けられており、前記胴部の下部は漏斗状４に形成されて管部５に接続し、該管部には、熱分解生成ガス流出口部６が形成されており、該管部内には網状部材１４が前記熱分解生成ガス流出口部６を覆って配置されており、前記熱分解生成ガス流出口部６は、除塵装置導入口部８に接続していることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、森林伐採木材、間伐材、街路樹・公園樹木の剪定廃材、建築廃木材などのチップ、鋸屑、玉蜀黍残渣、砂糖黍絞り滓、麦藁、籾殻、稲藁、そば殻、竹の切断屑、一年生植物若しくは多年生植物の一種以上の茎、葉、若しくは根等の植物廃材などを含有するバイオマス（以下、バイオマスという）を熱分解して水素及びメタンその他の可燃ガスを主として含有する分解ガスを生成するバイオマスのガス化用の加熱分解焼成装置に関し、特に、バイオマスを乾留法により加熱分解して二酸化炭素の含有率が比較的低く、水素及びメタンその他の可燃ガスの含有率が高い分解ガスを製造するバイオマスのガス化用の縦型の加熱分解装置に関する。また、本発明は、バイオマスの加熱分解用の縦型焼成炉に関し、特に、バイオマスを熱分解して二酸化炭素の含有率が比較的低く、可燃ガスの含有率が高い分解ガスを製造するバイオマスの高温乾留による水素及びメタン含有ガスの製造装置に関する。

バイオマスは、植物が主体であり、例えば、セルロースが４５重量パーセント、ヘミセルロースが３０重量パーセント及びリグニンが２５重量パーセントで主に構成されている。バイオマス、即ち森林伐採木材、間伐材、街路樹・公園樹木の剪定廃材、建築廃木材などのチップ、鋸屑、玉蜀黍残渣、砂糖黍絞り滓、麦藁、籾殻、稲藁、そば殻、竹の切断屑、一年生植物若しくは多年生植物の一種以上の茎、葉、若しくは根等の植物廃材を原料として、ガス化のための加熱分解処理することにより製造されたメタン及び水素含有ガスは、気体燃料として使用されている。このようなバイオマスのガス化について、例えば、特開２００４−３４６２８５号公報には、酸素又は酸素と水蒸気の混合物の燃焼用酸化剤を、縦型のガス化炉の底部から導入し、バイオマスをその導入部より上方において炉内に供給して、バイオマスを部分燃焼下に熱分解してガス化し、熱分解生成ガスは、サイクロンなどの分離手段により除塵し、除塵されたガスを冷却器に導いて冷却し、この冷却されたガスをバイオマス吸着精製装置に導入して、冷却器中で凝縮したタールを吸着除去し、タールを吸着したバイオマスは熱分解炉に送られてガス化処理するバイオマスのガス化システムが示されている。
このようなバイオマスのガス化装置において、ダウンドラフト型のバイオマスガス化炉の場合は、前回の工程で残留する高温の炭化物や灰の上をバイオマスで覆うように、新しいバイオマスを炉の上部から供給し、炉内でバイオマスを部分燃焼させながら、一部を熱分解させてガス化すると共に炭化させ、熱分解生成ガス及び生成した炭は、バイオマスと共に炉内を下方に移動しながら、さらにバイオマスを熱分解させて、バイオマスのガス化及び炭化が行われている。
特開２００４−３４６２８５号公報

ダウンドラフト型バイオマスガス化炉においては、熱分解生成ガスは、炭及び灰を含む炭化物と共に炉内を下方に移動し、炉下部の炭又は炭及び灰を含む炭化物層を経由して炉外に排出されることとなり、炉下部の炭又は炭及び灰を含む炭化物層を支持する灰受けは、高温に曝されることとなり、灰受けが溶融するなどして、長期間使用することができず、その都度新しい灰受けと交換するためにバイオマス熱分解装置の稼動を停止しなければならず問題とされている。
また、灰受けの上方に形成される前記炭化物層を構成する炭及び灰の充填が充分でないと、炭化物層を構成する炭及び灰が、熱分解生成ガスと共に熱分解生成ガス排出口から流出して、所謂吹き抜けを生じることとなり、ガス化炉内のバイオマスの熱分解反応が充分に行われないままに熱分解生成ガス排出口から排出されることとなり問題である。
そこで、ガス化炉下部において炭及び灰がその自重により密に充填されるように、ガス化炉下部を下方に窄めた形状に形成している。しかし、バイオマスのガス化の段階で、炭及び灰の生成の偏りは避けられず、吹き抜けを完全に防止するに至っておらず問題とされている。
本発明は、バイオマスのガス化処理において、熱分解炉の灰受け係る問題点及び熱分解生成ガス排出口からの炭及び灰の吹き抜けに係る問題点を解消することを目的としている。

本発明は、ダウンドラフト型バイオマスガス化炉における熱分解生成ガス排出口から炭及び灰の吹き抜けを防止すると共に灰受けを形成することができるバイオマスの熱分解装置を提供することを目的としている。
即ち、本発明は、バイオマス充填槽内において、バイオマスを部分燃焼して、熱分解させると共に発生するタール分を熱分解させて、酸素を含まないか又は殆ど酸素を含まない熱分解ガスを製造するバイオマスの熱分解装置において、バイオマスの熱分解装置は、胴部が筒状に形成されて、該胴部の上部には、酸素含有ガス導入部及びバイオマス供給部が設けられており、前記胴部の下部は漏斗状に形成されて管部に接続し、該管部には、熱分解生成ガス流出口部が形成されており、該管部内には網状部材が前記熱分解生成ガス流出口部を覆って配置されており、前記熱分解生成ガス流出口部は、除塵装置導入口部に接続していることを特徴とするバイオマスの熱分解装置にある。

本発明は、バイオマス充填槽内において、バイオマスを部分燃焼して、熱分解させると共に発生するタール分を熱分解させて、酸素を含まないか又は殆ど酸素を含まない熱分解ガスを製造するバイオマスの熱分解装置において、バイオマスの熱分解装置は、胴部が筒状に形成されて、該胴部の上部には、酸素含有ガス導入部及びバイオマス供給部が設けられており、前記胴部の下部は漏斗状に形成されて管部に接続し、該管部には、熱分解生成ガス流出口部が形成されており、該管部内には網状部材が前記熱分解生成ガス流出口部を覆って配置されているので、バイオマスの熱分解生成ガス流出口部において、網目内には、網目より大きい炭及び灰の粒子が留まり、栓の役目を果たして、炭及び灰の粒子の流出を防止し、炭及び灰の吹き抜けが防止される。このように、本発明は、バイオマスの熱分解装置におけるダウンドラフト型バイオマスガス化炉の熱分解生成ガス流出口部を、網状部材で覆って配置するという簡単な構造上の改良により、ダウンドラフト型バイオマスガス化炉における炭及び灰の吹き抜けを防止して、バイオマスの熱分解過程において生成する炭及び灰を堆積させて灰受けとするものであり、従来装置と比較して灰受けを設ける必要がない。灰受けの交換で装置の稼動を停止することがなくなるので、バッチ式はもとより、連続式のバイオマスの熱分解装置の作動を円滑にするものである。また、本発明によると、バイオマスガス化炉から熱分解生成ガスに随伴して流出する炭素及び灰の量は少なくなるので、除塵装置の負荷を小さくすることができる。

本発明において、バイオマスは、森林伐採木材、間伐材、街路樹・公園樹木の剪定廃材及び建築廃木材などのチップ、並びに鋸屑、玉蜀黍残渣、砂糖黍滓、麦藁、籾殻及び稲藁などの農業廃材、並びに繊維素を含む産業廃材並びに生ごみ、及び汚泥その他の都市ごみなどの廃材を意味する。
本発明のバイオマスのガス化炉において、バイオマスは、例えばバッチ式の場合には、前回のガス化の際に炉内下部に高温のまま残留する高温の炭及び灰を火種とし、その上を覆って積み重ねるように供給することにより、バイオマスの熱分解が開始される。本発明において、バイオマスの熱分解は、バイオマスを燃焼するに要する化学量論量から遥かに不足する酸素含有量のガス中で、バイオマスの部分燃焼下に行われる。熱分解により生成する熱分解ガスは、炭及び灰の炭化物層を通して外部に排出される。

本発明のバイオマス熱分解装置は、バイオマスを８００℃以上、好ましくは、１０００℃以上の温度に、熱分解ガス等の酸素を含まないか又は殆ど酸素を含まないガス中で加熱して、バイオマスを熱分解することにより、水素、一酸化炭素及びメタン等の炭化水素を主として含有する高い発熱量のガス燃料に変換することができる。さらに、本発明によると、ダウンドラフト形式の熱分解炉は、その下端部を濾斗状に形成し濾斗の脚部の管状部に熱分解生成ガス排出口を形成するものである。このように熱分解炉の下端部を濾斗状に形成することにより、熱分解反応により生成する炭及び灰が下方に移動する過程で、移動する先方が塞がれた状態となり、炭及び灰は濾斗状部に密に充填されることとなる。本発明において、網状部材は、熱分解炉の下端部の濾斗形状の管状脚部に形成されており、この管状脚部は、放熱により冷却され易いので、比較的低温に保つことができるので、網状部材は溶融されることがないので、長期間に亙り使用可能である。網状部材として、例えば、目開きが小さい網を選ぶことにより、バイオマス熱分解炉から流出する熱分解生成ガス中に混入する炭及び灰等の固形物の量を少なくでき、除塵装置の負荷を小さくすることができる。

本発明において、網状部材は、例えば、鋼製、セラミックス製等の耐熱性材料製であり、網の目開きは、微細な粒子が熱分解生成ガス粒度と共に流出しないように、５ｍｍ程度とするのが好ましい。本発明のバイオマス熱分解装置は、ダウンドラフト方式のバッチ式又は連続式のガス発生炉とすることができる。バッチ式の場合、炉の頂部には、バイオマス導入部の開閉可能の開口が形成され、炉の側壁部の上端部には空気供給口が設けられ、連続式の場合には、バイオマスはスクリューフィーダー等により供給されることとなる。炉の下部は、濾斗状に下方に向けて先細状に窄んで形成され、管部に接続している。管部には熱分解生成ガス流出口部が形成されている。本発明において、熱分解生成ガス流出口を覆って網状部材が設けられている。この網状部材は、熱分解生成ガス流出口から容易に外れないように、網状部材は、管部と同心円状の筒状部材とすることが好ましい。

本発明においては、冷却装置でタール及び木酢が除かれたガスは、バイオマスフィルターに導入されて、残留するタールをバイオマスに吸着させて分離除去される。本発明において、タール分を吸着除去したバイオマスは、他のバイオマスと共に、又は単独で熱分解炉に供給されて、ガス化される。熱分解速度を大きくするために、バイオマスは、前もって細かく粉砕される。熱分解ガスされるバイオマスの粉砕物粒度は１０ｍｍ以下であるのが好ましい。本発明において、バイオマス中の水分の存在は、その蒸発潜熱に熱を消費すると共に、バイオマスの熱分解時に、酸素供給源となってバイオマスの酸化反応を行うために、二酸化炭素含有量を増加させこととなるので、バイオマス中の水分含有量は少ない方が好ましい。そこで本発明において、バイオマスは、熱分解に先立って乾燥される。本発明において、熱分解されるバイオマスの水分含有量は、３重量％以下、好ましくは１重量％以下、さらに０．５重量％以下又は無水状態であるのが好ましい。

本発明において、例えば、１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下の粒度に粉砕され乾燥されたバイオマス粉砕乾燥物は、不活性ガス雰囲気で８００℃以上の温度に維持されているバイオマス熱分解炉内に供給され、例えば、５乃至１０秒間で８００℃に加熱して熱分解する。本発明においては、熱分解されるバイオマスの昇温速度を１００℃／秒以上にするためには、雰囲気温度を８００℃以上にし、バイオマスの加熱により、雰囲気温度を低下させないように、熱分解炉の加熱容量を大きく設定することが必要である。昇温速度は、バイオマスの供給量又は供給速度に依存するので、使用する熱分解炉について、バイオマスの供給量又は供給速度と昇温速度との関係を予め測定して決定するのが好ましい。

本発明において、バイオマス熱分解炉の加熱は、炉の内側若しくは炉の外側、又は炉の内側及び外側に発熱体を設けて加熱することができる。何れの場合においても、炉内に水蒸気若しくは酸素又は水蒸気及び酸素が導入されないような、例えば、電熱方式により加熱することができる。加熱速度を大きくするためには、電熱方式に加えて、部分燃焼可能な量の酸素を含むガスによる部分燃焼熱により加熱することにより、ガス化反応時間を短縮させることができる。

本発明のバイオマスの熱分解ガスの組成は、バイオマスの種類及び熱分解条件により相違するが、例えば、窒素を含有して、概略、メタンが３％以上であり、一酸化炭素が２０％以上であり、水素が５％以上である。タール分は、含有が確認されないほどに少ないので、扱い易く、しかも高カロリーのガス燃料である。また、本発明により得られるバイオマスの熱分解ガスは、熱分解温度を高くすることにより、水素発生量を増加でき、汎用のガス燃料とすることができ、その他に、燃料電池用の燃料及び熱電併給機関用の燃料とすることも可能である。バイオマスの熱分解させて得られる残渣は木炭様であり、細孔構造が発達した多孔質炭として使用でき、また、メタノール合成用の原料として使用することが出来る。本発明において、バイオマスの熱分解反応で副生され多孔質炭材は、収着機能性に優れた材料で、浄水用、空浄用、脱臭用、電気電子材用などで広く使用することができる。

以下に、本発明の一実施例に基づいて、本発明を説明するが、本発明は、以下の例示及び説明に限定されるものではない。
図１は、本発明のバイオマス熱分解ガス化炉の下部の構造の概略を示す概略の部分的断面図である。図２は、本発明のバイオマス熱分解ガス化炉を備えるバイオマス熱分解ガス化装置の概略を示す概略のフロー図である。図１及び図２において、共通する箇所には、同一の符号が付されている。

例１
図１に示す実施例は、バイオマス熱分解ガス化炉１は、ダウンドラフト型バイオマスガス化炉の事例である。
本例において、バイオマス熱分解ガス化炉１は、頂部２、胴部３及び下部の濾斗状部４で形成されており、濾斗状部４の下部は、バイオマスの熱分解により生成する灰及び炭が停留する管部５となっており、この管部５には、熱分解生成ガス排出用分岐管口６が形成されており、この熱分解生成ガス排出用分岐管口６は、除塵装置７のガス導入口８に接続する管路９に接続している。本例において、頂部２には、開閉蓋（図示されていない）を備えてバイオマス供給口１０が形成されている。本例において、炉の胴部３の上方には、コンプレッサ１１（図１参照）に接続する空気等の酸素含有ガス供給管路１２が接続する、空気等の酸素含有ガス供給口１３が設けられている。本例において、空気等の酸素含有ガスは、バイオマスガス化炉１内において、バイオマスの一部を燃焼して、その燃焼熱でバイオマスの他の一部を熱分解することにより、バイオマスのガス化を行うものであり、バイオマスの一部を熱分解するに足る量の酸素を供給するものである。本例において、熱分解生成ガス排出用分岐管口６には、前記分岐管口６を覆って網状物１４が配置されている。本例において、網状物は、例えば、目開きが２ｍｍ×２ｍｍで、断面半円状で樋状のものとすることができる。

本例は以上のように構成されており、バイオマス熱分解ガス化炉１はバッチ式で又は連続式に使用することができる。バイオマス熱分解ガス化炉１は、バッチ式及び連続式の如何に拘わらず、ガス化炉１の濾斗状部４には、ガス化において生成した炭及び灰が充填されて、灰受け部１５が形成され、この灰受け部１５の上に火種（図示されていない）を残した状態にされる。バッチ式の場合には、バイオマスは、開閉蓋を開けて、バイオマス供給口１０から供給され、バイオマスガス化炉１の胴部３内にバイオマス層１６を形成する。当初、バイオマス層１６は、ガス化炉１内にＢの高さに堆積され、バイオマス層１６の高さＢより上方は、空気等の酸素含有ガスの層であり、例えば、空気層Ａが形成される。空気等の酸素含有ガスは、コンプレッサ１１から、管路１２から酸素含有ガス供給口１３に供給され、バイオマス層１４を通って該層中のバイオマスの一部を燃焼し、その燃焼熱により他のバイオマスの一部を熱分解し、ガス化するとともに炭化させる。酸素含有ガス中の酸素はバイオマスの燃焼に使用されて消尽し、ガス化による熱分解生成ガスと共に、灰受け部１５を通って、熱分解生成ガス排出用分岐管口６から排出される。本例においては、熱分解生成ガス排出用分岐管口６には、その開口部１７を覆って、金網部１４が配置されており、この金網部１４により、炭素分及び灰分等の塵埃は、熱分解生成ガスから分離される。

バイオマスガス化炉１内において、バイオマス層１６の頂部１６１は、当初Ａの高さにあるが、その一部が燃焼し、また、その他の一部がガス化して消耗するために、その容積は、ガス化反応が進行すると共に減少して、ガス化反応終了時のバイオマス層１６の頂部１６２はＢの高さに低下する。一方、バイオマス層１６の上方空間は酸素含有ガスの空気層１８である。バッチ式の場合、新しいバイオマスの導入がないから、この空気層１８の容積は、ガス化反応が進行すると共に増加する。バイオマスのガス化にあたり、灰受け部１５の充填密度を大きくすることにより、熱分解生成ガスの通過速度及び通過量を少なくすることが出来るので、熱分解反応を充分に行うことができように調製可能である。

バイオマス熱分解ガス化炉１内に導入された酸素含有ガス、例えば空気は、その一部がバイオマス層を透過する間に燃焼に消費されるが、その間に、空気には、燃焼ガス及び熱分解生成ガスが発生して加わり、そのガス量は増加すると共に、反応温度に加熱されて膨張するために、バイオマス層内のガスの圧力は高くなる。しかし、一方で、熱分解生成ガスの一部は熱分解生成ガス排出用分岐管部６から流出して、バイオマス層１６内の圧力は低下して、一定に保たれる。バイオマスガス化炉１内で発生するタールは、バイオマス層１６を上昇して、バイオマス層１６から空気層１８内に一部は流出するが、そこで冷却されて凝縮して、バイオマス層内を下降して熱分解される。

本例において、バイオマスは高さ２０００ｍｍになるまで投入され、乾留後において、炭の高さは８００ｍｍであった。本例において、バイオマスガス化炉１内において、バイオマス層１６の頂部の高さＡより上の領域及びバイオマス層１６の頂部の高さＡから１２００ｍｍ下のＢに至るバイオマスの領域は、所謂空気層であり、当初、常温であるが熱分解反応により上昇するタールの蒸気及び燃焼ガスにより加熱される領域であり、終了時には２５０℃の温度にまで加熱される。バイオマス層１６の高さＣから約２５０ｍｍ下のＤに至るバイオマスの領域は、当初、１，０００℃で次第に上昇して、１２００℃に至る温度領域であり、酸化、乾留及び還元が行われる領域である。高さＣから約２５０ｍｍ下方のＤに至る領域は、還元が行われる領域であって、熱分解反応時には、当初、１０００℃で次第に上昇して１２００℃に至る温度領域であり、最終的には、１００℃にまで放冷される。

例２
図２に示す実施例は、図１に示すバイオマス熱分解ガス化炉１の使用態様を示す一事例であり、図１に示される集塵装置は省略されて示されていない。
バイオマス熱分解ガス化炉１の酸素含有ガス供給口１３はコンプレッサ１１に酸素含有ガス供給管１２により接続している。本例において、酸素含有ガス供給管１２には、減圧弁２０、ボールバルブ２１及びレジューサ２２が設けられている。バイオマス熱分解ガス化炉１の底部の熱分解生成ガス排出部２３は、熱分解生成ガス排出部２３に接続する熱分解生成ガス排出管２４により冷却装置２５のガス導入部２６に接続している。本例において、熱分解生成ガス排出管２４には、開閉可能にバタフライバルブ２７が設けられている。本例において、冷却装置２５は、空冷型であり、バイオマスの熱分解により生成し、熱分解生成ガス中に含有されるタール及び木酢を冷却除去するものである。冷却用空気の取り込み用のファン２８は、冷却装置２５の下部に据え付けられており、冷却装置２５の内部に垂直方向に立設されている冷却管２９に接続している。冷却用空気の排出部３０は、冷却装置２５の上部に設けられており、冷却管を流れた空気は排出部３０から排出される。

冷却された熱分解生成ガスは、タール及び木酢を凝縮させて分離され、冷却装置２５の下部に形成されている逆円錐状の貯留部３１に溜められ、貯留部３１の下端部に設けられている凝縮物排出部３２に設けられているバタフライバルブ３３を開いて排出される。一方、タール及び木酢が冷却分離された熱分解生成ガスは、冷却装置２５の下部に設けられている熱分解生成ガス排出部３４に接続する熱分解生成ガス流出管３５により、バイオフィルタ３６のガス導入部３７に導入される。熱分解生成ガス中に含まれるミスト状のタール及び木酢その他の凝集物は、バイオフィルタ３６内に充填されているバイオマスに捕集させて除去する。ミスト状のタール及び木酢その他の凝集物が分離された熱分解生成ガスは、バイオフィルタ３６の熱分解生成ガス流出口３８に接続する熱分解生成ガス流出管３９に流出する。本例においては、熱分解生成ガス流出管３９に加温用のヒータ４０が設けられており、バイオフィルタ３６から流出する熱分解生成ガス中に、除去されずに分散状態で残留する微細な水滴等のミストを、加熱することにより気化又は蒸気化させて、揮散させる。本例においては、このように残留する微細な水滴等のミストを揮散させることにより、バイオフィルタ３６から熱分解生成ガス流出管３９に流出した熱分解生成ガスをバグフィルタ４１に送って、流出管３９に流出した熱分解生成ガス中に残留する微細なミストに煩わされることなく塵埃を除去することができる。ミストが揮散された熱分解生成ガスは熱分解生成ガス流出管３９からバグフィルタ４１の導入口４２に送られる。本例において、熱分解生成ガス流出管３９には、開閉可能にバタフライバルブ４３が設けられている。バグフィルタ４１に送られた熱分解生成ガスは、塵埃が分離されて清浄となり、例えば、燃料ガスとして使用することができる。燃料ガスとする場合には、燃料ガスは、バグフィルタ４１の下部の燃料ガス排出部４４に接続する燃料ガス配管４５により、例えばガスタンク４６に送られる。本例において、ガスタンク４６に燃料ガスを送る燃料ガス配管４５には、バタフライバルブ４７、逆止弁４８及び流量計４９が備えられている。バグフィルタ４１で分離された塵埃は、バグフィルタ４１の下端に設けられている塵埃排出部５０に接続するボールバルブ５１を備える塵埃排出口管５２を介して排出される。

本例は以上のように構成されるので、１０ミリ（ｍｍ）以下の粒度に粉砕されたバイオマス１９は、バイオマス供給口１０より、火種が配置されているバイオマス熱分解ガス化炉１に供給され、一定の高さに充填される。本例において、バイオマス熱分解ガス化炉１には、コンプレッサ１１より酸素含有ガスとして空気が、減圧バルブ２０及びレジューサ２２を通して所定の圧力に調整されて、酸素含有ガス供給口１３から導入される。ガス化を目的とするときは、炭素量が少なくなるように空気量を調整して熱分解される。バイオマス熱分解ガス化炉１で熱分解された熱分解生成ガスは、図１に示す実施例と同様に、金網を通して熱分解生成ガス排出部２３から熱分解生成ガス排出管２４に排出される。熱分解生成ガス排出管２４に排出された熱分解生成ガスは、サイクロン等の集塵装置を経ることなく、直接、冷却装置２５にその導入口２６から導入され、冷却されて、熱分解生成ガスに含まれるタール及び木酢を凝縮させて分離する。分離された凝縮物は、冷却装置２５の貯留部２０に貯留され、貯留部２０の下端部のバタフライバルブを開いて凝縮物排出部３２から排出される。凝縮物が除去された熱分解生成ガスは、冷却装置２５の下部の熱分解生成ガス排出部３４から熱分解生成ガス排出管３５に排出されて、１０ｍｍ以下の粒度のバイオマスが充填されているバイオフィルタ３６に、そのガス導入部３７から導入される。バイオフィルタ３６において、冷却装置で分離されないミスト状の凝縮物はバイオマスに接触させることにより捕集される。このように熱分解生成ガスの凝縮成分を捕集した１０ｍｍ以下の粒度のバイオマスは、バイオマス熱分解炉１に送られて熱分解されガス化される。バイオフィルタ３６を通して凝縮成分が除去された熱分解生成ガスは、熱分解生成ガス流出口３８から熱分解生成ガス流出管３９に流出し、熱分解生成ガス流出管３９に設けられている加温用ヒータ４０を通して加熱されて、凝縮物を揮散させて、バグフィルタ４１に、その導入部４２から導入される。凝集物が揮散されて、バグフィルタ４１に導入された熱分解生成ガスは、随伴する塵埃等が分離されて、清浄な燃料ガスとして、バグフィルタ４１の下部の燃料ガス排出部４４から、燃料ガス配管４５を介して、例えばガスタンク４６に送られる。バグフィルタ４１で分離された塵埃は、バグフィルタ４１の下端に設けられている塵埃排出部５０から塵埃排出管５２を介して排出される。
本例においては、バイオマス熱分解ガス化炉１を専ら燃料ガス製造用に使用した事例であるが、バイオマス熱分解ガス化炉１を炭製造用に使用する場合には、サイクロン等の除塵装置を配置して、熱分解ガスに随伴する炭を回収し、さらにバグフィルタにより、塵埃状の炭を塵埃と共に分離するようにすることができる。本例においては、酸素含有ガスは、コンプレッサにより圧入されているが、排気ポンプを設けて、酸素含有ガスを引き込みで運転することができる。このようにすると、バッチ式でも、また連続式でも運転することができる。
本例により、籾殻のガス化を例えば１バッチ当たり籾殻の処理能力を３６５ｋｇで行うことができた。

本発明は、バイオマス充填槽内において、バイオマスを部分燃焼して、熱分解させると共に発生するタール分を熱分解させて、酸素を含まないか又は殆ど酸素を含まない熱分解ガスを製造するバイオマスの熱分解装置において、バイオマスの熱分解装置は、胴部が筒状に形成されて、該胴部の上部には、酸素含有ガス導入部及びバイオマス供給部が設けられており、前記胴部の下部は漏斗状に形成されて管部に接続し、該管部には、熱分解生成ガス流出口部が形成されており、該管部内には網状部材が前記熱分解生成ガス流出口部を覆って配置されているので、バイオマスの熱分解生成ガス流出口部において、網目内には、網目より大きい炭及び灰の粒子が留まり、栓の役目を果たして、炭及び灰の粒子の流出を防止し、バイオマスの熱分解過程において生成する炭及び灰を堆積させて灰受けとするものであり、灰受けを設ける必要がない。
したがって、灰受けの交換による装置の稼動を停止することをなくすことができるので、バッチ式はもとより、連続式のバイオマスの熱分解装置の作動を円滑にするものであり、燃料ガスの製造コストを下げることができ、しかも、廃材のバイオマスを有効に利用できることとなり、産業上果たす役割は大きい。

本発明のバイオマス熱分解ガス化炉の下部の構造の概略を示す概略の部分的断面図である。 本発明のバイオマス熱分解ガス化炉を備えるバイオマス熱分解ガス化装置の概略を示す概略のフロー図である。

符号の説明

１ バイオマス熱分解ガス化炉
２ 頂部
３ 胴部
４ 濾斗状部
５ 管部
６ 熱分解生成ガス排出用分岐路管口
７ 除塵装置
８ 除塵装置７のガス導入口
９ 除塵装置７のガス導入口に８に接続する管路
１０ バイオマス供給口
１１ コンプレッサ
１２ コンプレッサ１１に接続する管路
１３ 酸素含有ガス供給口
１４ 網状物
１５ 灰受け部
１６ バイオマス層
１６１ バイオマス層の頂部
１６２ 反応終了時のバイオマス層の頂部
１７ 熱分解生成ガス排出用分岐管口６の開口部
１８ 空気層
１９ バイオマス
２０ 減圧弁
２１及び５１ ボールバルブ
２２ レジューサ
２３ 熱分解生成ガス排出部
２４ 熱分解生成ガス排出管
２５ 冷却装置
２６ 冷却装置２５のガス導入部
２７、３３、４３及び４７ バタフライバルブ
２８ 冷却空気取り込み用のファン
２９ 冷却管
３０ 冷却空気の排出口部
３１ 冷却装置２５の貯留部
３２ 冷却装置２５の凝縮物排出口部
３４ 冷却装置２５の熱分解生成ガス排出部
３５ 冷却装置２５の熱分解生成ガス排出部３４に接続する熱分解生成ガス排出管
３６ バイオフィルタ
３７ バイオフィルタ３６のガス導入部
３８ バイオフィルタ３６の熱分解生成ガス流出口
３９ バイオフィルタ３６の熱分解生成ガス流出口３８に接続する熱分解生成ガス排出管
４０ 加温用のヒータ
４１ バグフィルタ
４２ バグフィルタ４１のガス導入部
４４ バグフィルタ４１の燃料ガス排出口
４５ 燃料ガス配管
４６ ガスタンク
４８ 逆止弁
４９ 流量計
５０ バグフィルタ４１の下端部に設けられている塵埃排出部
５２ バグフィルタ４１の下端部に設けられている塵埃排出部５０に接続する塵埃排出部

Claims (3)

1. バイオマス充填槽内において、バイオマスを部分燃焼して、熱分解させると共に発生するタール分を熱分解させて、酸素を含まないか又は殆ど酸素を含まない熱分解ガスを製造するバイオマスの熱分解装置において、バイオマスの熱分解装置は、胴部が筒状に形成されて、該胴部の上部には、酸素含有ガス導入部及びバイオマス供給部が設けられており、前記胴部の下部は漏斗状に形成されて管部に接続し、該管部には、熱分解生成ガス流出口部が形成されており、該管部内には網状部材が前記熱分解生成ガス流出口部を覆って配置されており、前記熱分解生成ガス流出口部は、除塵装置導入口部に接続していることを特徴とするバイオマスの熱分解装置。
2. 網状部材は、管部に対し同心の管状に形成され、熱分解ガス流出口部を覆って設けられていることを特徴とする請求項１に記載の熱分解装置。
3. 網状部材は、耐熱性且つ耐腐食性の材料製のものであることを特徴とするとする請求項１に記載のバイオマスのガス化装置。
   

Images