JP2007238701A

JP2007238701A - ガス化炉

Info

Publication number: JP2007238701A
Application number: JP2006060821A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Horai; 賢一蓬莱; Atsushi Fujii; 淳藤井; Masa Yamanoi; 雅山野井; Junpei Ono; 淳平大野; Sachiko Nakamura; 幸子中村
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2006-03-07
Publication date: 2007-09-20

Abstract

【課題】安価で余分なメンテナンスを必要としない手段で、嵩密度の低いバイオマスを安定してガス化できるようにすることである。
【解決手段】排出されるバイオマスガスＤに含まれる微粒のチャーＢを、サイクロン１１で捕集して分離器１２でアッシュＦと分離し、搬送管１３で混合押出し機２に搬送して、原料としてのバイオマスＡに混合した後、チャーＢを混合したバイオマスＡを上方から炉本体１に供給することにより、バイオマスＡの嵩密度を高めて炉内でのブリッジ現象を防止し、安価な手段で嵩密度の低いバイオマスＡを安定してガス化できるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、バイオマスを原料としてガス化反応させ、バイオマスガスを生成するガス化炉に関する。

バイオマスのガス化炉には、原料としてのバイオマスを上方から竪型の炉内に供給し、供給されたバイオマスを炉内で下方へ順に、乾燥、熱分解、酸化、還元の各ゾーンへ移動させながらガス化反応させて、このガス化反応で生成されるバイオマスガスを排出するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

前記バイオマスの中でも、バーク（樹皮）、かんな屑、刈草等のように、長さが１ｍ以上のものがあるバイオマスは、ハンドリングが難しく、炉内での流動性も悪いので、通常、事前に粉砕処理されているが、これらの粉砕物は細長くて嵩密度の低いものとなる。また、おが屑のように、ふわふわ状のバイオマスも嵩密度が低い。このような嵩密度の低いバイオマスを原料とする場合は、これらが炉内でブリッジを形成して、スムーズに下方へ移動しなくなり、ガス化に伴って生じる空洞付近でのガス化が進んだりするので、ガス化炉の安定した運転が阻害されることがある。特許文献１に記載されたものでは、炉内に撹拌手段を設けて、バイオマスのブリッジ現象を防止するようにしている。

なお、バイオマスのガス化炉ではないが、微粉炭をガス化して生成ガスを生成する噴流床型のガス化炉においては、ガス化効率を高める目的で、生成ガス中の未反応カーボンを含むチャーを捕集して、捕集したチャーを微粉炭に混合して炉内に供給するようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。チャーは未反応カーボンの他にアッシュを含む微粒子である。

特開２００５−１４６１８８号公報特開昭６１−６２５９３号公報

特許文献１に記載されたバイオマスのガス化炉は、嵩密度の低いバイオマスを原料としても、撹拌手段で炉内を撹拌してバイオマスのブリッジ現象を防止できるが、高温の炉内に撹拌手段を設ける必要があるので、設備コストが高くなるとともに、メンテナンスに手間がかかる問題がある。

なお、バイオマスの嵩密度を高める手段としては、バイオマスに水やタール等をバインダとして添加したり、圧縮成形機を用いてバイオマスを棒状固形物等に固形化したりすることが考えられる。しかしながら、水をバインダとして添加する方法は熱エネルギの浪費が多くなり、タールをバインダとして添加する方法は、タールが乾燥ゾーンで炉壁に付着し、バイオマスの下方への移動を妨げる問題がある。また、圧縮成形機を用いてバイオマスを固形化する方法は、固形化のための余分なエネルギを必要とするとともに、固形化によってバイオマスのガス化速度も遅くなる問題がある。

そこで、本発明の課題は、安価で余分なメンテナンスを必要としない手段で、嵩密度の低いバイオマスを安定してガス化できるようにすることである。

上記の課題を解決するために、本発明は、バイオマスを原料として上方から竪型の炉内に供給し、供給されたバイオマスを炉内で下方へ移動させながらガス化反応させて、このガス化反応で生成されるバイオマスガスを排出するガス化炉において、前記排出されるバイオマスガスに含まれるチャーを捕集して、この捕集されたチャーを前記原料としてのバイオマスに混合した後、このチャーを混合したバイオマスを上方から炉内に供給する構成を採用した。

すなわち、排出されるバイオマスガスに含まれる微粒のチャーを捕集して、この捕集されたチャーを原料としてのバイオマスに混合した後、このチャーを混合したバイオマスを上方から炉内に供給することにより、バイオマスの嵩密度を高めて炉内でのブリッジ現象を防止し、安価で余分なメンテナンスを必要としない手段で、嵩密度の低いバイオマスを安定してガス化できるようにした。

本発明のガス化炉は、排出されるバイオマスガスに含まれる微粒のチャーを捕集して、この捕集されたチャーを原料としてのバイオマスに混合した後、このチャーを混合したバイオマスを上方から炉内に供給するようにしたので、バイオマスの嵩密度を高めて炉内でのブリッジ現象を防止し、安価で余分なメンテナンスを必要としない手段で、嵩密度の低いバイオマスを安定してガス化することができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。このガス化炉は、図１に示すように、竪型の炉本体１の上方に混合押出し機２が配設され、この混合押出し機２に、原料としてのバイオマスＡと、後述するサイクロン１１で捕集されて分離器１２で分離されるチャーＢが投入され、バイオマスＡが混合押出し機２でチャーＢと混合された後、炉本体１に上方から供給されるようになっている。混合押出し機２は、混合用の混合羽根３と押出し用のスクリュ羽根４とを有し、嵩密度の低いバイオマスＡを微粒のチャーＢと混合して嵩密度を高め、先細の排出口２ａから押出す。

前記炉本体１は、側壁に燃焼用空気Ｃを供給する空気供給管５と着火用のバーナ６が設けられ、底部に火格子７が設けられており、上方から供給されるチャーＢと混合されたバイオマスＡは炉内に堆積され、下方へ順に、乾燥、熱分解、酸化、還元の各ゾーン（図示省略）へ移動しながら、ガス化反応によってガス化され、ガス化されたバイオマスガスＤが、火格子７の下側に設けられたガス排出口８から排出される。また、ガス化反応によって生じる燃焼残渣Ｅは、底部に接続された残渣排出管９から排出手段１０によって外部に排出される。

前記ガス排出口８から排出されるバイオマスガスＤはサイクロン１１に送られ、バイオマスガスＤに含まれるチャーＢとアッシュＦがサイクロン１１で捕集されて、残りのガス成分が製品ガスＧとして回収される。サイクロン１１で捕集されたチャーＢとアッシュＦは分離器１２で分離され、チャーＢは搬送管１３によって搬送され、上述したように、原料のバイオマスＡと一緒に混合押出し機２に投入される。

実施例として、バイオマスＡの原料をバークの粉砕物とし、上述したバイオマスガスＤから捕集されたチャーＢを原料に混合した後、ガス化炉に供給する連続運転試験を行なった。また、比較例として、チャーＢを混合せずにバークの粉砕物のみを原料として供給する連続運転試験も行なった。供給したバークの粉砕物とチャーＢの性状は表１に示す通りである。

上記連続運転試験の結果、バークの粉砕物のみを原料として供給した比較例の場合は、１時間半後に炉内にブリッジ現象が発生して運転が不安定になったのに対して、同じ原料にチャーＢを混合した実施例の場合は、試験打ち切り時間の４８時間を経過してもブリッジ現象は発生せず、最後まで安定した運転が確保された。

上述した実施形態では、混合押出し機を用いてバイオマスの原料にチャーを混合したが、このチャーの混合には、ミキサ等の他の混合装置を用いてもよい。

ガス化炉の実施形態を示す縦断面図

符号の説明

Ａバイオマス
Ｂチャー
Ｃ燃焼用空気
Ｄバイオマスガス
Ｅ燃焼残渣
Ｆアッシュ
Ｇ製品ガス
１炉本体
２混合押出し機
２ａ排出口
３混合羽根
４スクリュ羽根
５空気供給管
６バーナ
７火格子
８ガス排出口
９残渣排出管
１０排出手段
１１サイクロン
１２分離器
１３搬送管

Claims

バイオマスを原料として上方から竪型の炉内に供給し、供給されたバイオマスを炉内で下方へ移動させながらガス化反応させて、このガス化反応で生成されるバイオマスガスを排出するガス化炉において、前記排出されるバイオマスガスに含まれるチャーを捕集して、この捕集されたチャーを前記原料としてのバイオマスに混合した後、このチャーを混合したバイオマスを上方から炉内に供給するようにしたことを特徴とするガス化炉。