JP2009096895A - Gasification method and gasification apparatus - Google Patents

Gasification method and gasification apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2009096895A
JP2009096895A JP2007270458A JP2007270458A JP2009096895A JP 2009096895 A JP2009096895 A JP 2009096895A JP 2007270458 A JP2007270458 A JP 2007270458A JP 2007270458 A JP2007270458 A JP 2007270458A JP 2009096895 A JP2009096895 A JP 2009096895A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
tar
product gas
biomass
gasification
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
Application number
JP2007270458A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsushi Kosuge
克志 小菅
Toshiya Higuchi
俊也 樋口
Akitoshi Nakamura
彰利 中村
Kentaro Morita
健太郎 森田
Shigeru Hashimoto
茂 橋本
Koji Narukawa
公史 成川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chubu Electric Power Co Inc
Nippon Steel Engineering Co Ltd
Original Assignee
Chubu Electric Power Co Inc
Nippon Steel Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chubu Electric Power Co Inc, Nippon Steel Engineering Co Ltd filed Critical Chubu Electric Power Co Inc
Priority to JP2007270458A priority Critical patent/JP2009096895A/en
Publication of JP2009096895A publication Critical patent/JP2009096895A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gasification method and a gasification apparatus, for gasifying a biomass in an entrained bed gasification furnace to produce a gas used as a fuel or a chemical raw material, which each does not cause a piping trouble due to tars, uses a part of the produced gas as a carrying gas, and thereby totally increases the calorific power of the produced gas in the gasification apparatus. <P>SOLUTION: This gasification apparatus 100 for gasifying the biomass supplied to the entrained bed gasification furnace 130 by a gas flow carrying method, to produce a gas is characterized by cooling the produced gas used as the carrying gas, removing tars from the cooled produced gas, and supplying the tar-removed gas to a carried gas supply device 120, the carried gas supply device 120 uses a part or all of the produced gas as the carrying gas, and the gasification method using the apparatus 100. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ガス化方法及びガス化装置に関し、特に、噴流床ガス化炉内でバイオマスをガス化して燃料や化学原料として使用される生成ガスを得るガス化方法及びガス化装置に関する。   The present invention relates to a gasification method and a gasification device, and more particularly to a gasification method and a gasification device that gasify biomass in a spouted bed gasification furnace to obtain a product gas used as a fuel or a chemical raw material.

近年、化石資源燃料(例えば、石炭、石油、天然ガス、灯油、軽油、重油等)の高騰、地球温暖化問題等を背景に、バイオマスのエネルギーとしての利用を目指した開発が活発になってきている。   In recent years, with the background of soaring fossil resource fuels (for example, coal, oil, natural gas, kerosene, light oil, heavy oil, etc.) and global warming problems, development aimed at using biomass as energy has become active. Yes.

バイオマスは、炭素や水素を豊富に含むことから、化石資源燃料の代わりにバイオマスを使用し、化石資源燃料の使用量を削減しようとするものである。しかし、バイオマスには酸素が多く含まれること、水分含有率が高いことから、化石資源燃料に比べ、単位質量当たりの発熱量が低い劣質な燃料であり、また、前処理(乾燥や破砕)負荷が高い(高設備費、高操業コスト)。そのため、バイオマスの導入には社会的意義(企業姿勢、二酸化炭素削減圧力等)や補助金等(設備補助、RPSメリット)のドライビングフォースが前提となる。その上で、バイオマスを化石資源燃料の代わりに使用する技術が経済的に成り立つために、高効率や低コスト(低設備費、低操業コスト)を達成できる技術の開発が進められている。   Since biomass contains abundant carbon and hydrogen, biomass is used in place of fossil resource fuel to reduce the amount of fossil resource fuel used. However, because biomass contains a lot of oxygen and has a high water content, it is an inferior fuel with a low calorific value per unit mass compared to fossil fuels, and also has a pretreatment (drying and crushing) load. Is high (high equipment costs, high operating costs). Therefore, the driving force of social significance (corporate attitude, carbon dioxide reduction pressure, etc.) and subsidies (equipment assistance, RPS merit) is presupposed for the introduction of biomass. On top of that, since technology that uses biomass in place of fossil fuels is economically established, development of technology that can achieve high efficiency and low cost (low equipment cost, low operation cost) is being promoted.

バイオマスをガスエネルギーに転換する技術(熱分解、部分燃焼)としては、固定床プロセス、移動床プロセス、流動床プロセス、噴流床プロセスやそれらの組み合わせプロセスがある。しかし、前述の高効率を達成するためには、総合的に熱ロスの少ないプロセス、あるいは熱を回収可能なプロセスである必要があり、低温で十分反応を進めるか、高温で放散熱を低く抑えるかが技術のキーである。分解反応自体は低温ほど転換効率が良い傾向を示すが、低温では反応速度が低下し、反応に時間がかかったり(反応器が大きくなる)、未反応物が増えたりすることで、全体としては効率が必ずしも向上するわけではない。また、熱分解残渣は、ガス化するには燃焼、部分燃焼等を行う必要があり、高温場が発生してしまう。   Technologies for converting biomass into gas energy (pyrolysis, partial combustion) include fixed bed processes, moving bed processes, fluidized bed processes, spouted bed processes, and combinations of these processes. However, in order to achieve the above-mentioned high efficiency, it is necessary to be a process that has a low overall heat loss or a process that can recover heat, so that the reaction proceeds sufficiently at low temperatures or the heat dissipated at high temperatures is kept low. Is the key to technology. Although the decomposition reaction itself tends to have better conversion efficiency at lower temperatures, the reaction rate decreases at lower temperatures, the reaction takes longer (the reactor becomes larger), and the number of unreacted substances increases. Efficiency does not necessarily improve. Moreover, in order to gasify the pyrolysis residue, it is necessary to perform combustion, partial combustion, etc., and a high temperature field will be generated.

例えば、特許文献1では、バイオマスを噴流床ガス化してメタノールを製造するプロセスが提案されている。噴流床ガス化は、石炭を原料として発達してきた技術であるが、短時間で一酸化炭素、水素までのガス化反応が可能であり(反応時間は数秒、移動床では数時間、流動床では数十分)、また、加圧による容積を減少させる効果が大きいため、コンパクト化により表面積を減少させることで、放散熱の大幅低下を望むことができる。特に、石炭を使用すると、1500〜1600℃の反応温度が必要であるのに対し、バイオマスを使用すると、1000〜1200℃の反応温度で済むこともあり、高効率ガス転換が期待できる技術の代表格である。   For example, Patent Document 1 proposes a process for producing methanol by converting biomass into spouted bed gas. Spouted bed gasification is a technology that has been developed using coal as a raw material, but gasification reactions up to carbon monoxide and hydrogen are possible in a short time (reaction time is several seconds, moving bed is several hours, fluidized bed is (Several tens of minutes) In addition, since the effect of reducing the volume due to pressurization is great, it is possible to expect a significant reduction in the heat dissipated by reducing the surface area by making compact. In particular, when coal is used, a reaction temperature of 1500 to 1600 ° C. is required, whereas when biomass is used, a reaction temperature of 1000 to 1200 ° C. may be sufficient, and this is a representative technology that can be expected to achieve high-efficiency gas conversion. It is a case.

特開平8−296975号公報JP-A-8-296975 特開2004−34534号公報JP 2004-34534 A

上述したように、化石資源燃料に比べ単位重量あたりの発熱量が低い劣質な燃料であるバイオマス原料を使用する場合には、高効率化、低コスト化が必須となる。しかし、乾燥、粉砕等の前処理が重要な要素である原料が大多数を占め、石炭等と比べて設備コストが増加するため、低コスト化が困難である場合がほとんどである。従って、バイオマス原料を使用するためには、高効率化を図る技術を開発する必要があるため、本発明者らは噴流床ガス化技術を選択し、一層の高効率化を模索した。   As described above, when using a biomass raw material, which is an inferior fuel with a low calorific value per unit weight as compared to fossil fuels, high efficiency and low cost are essential. However, most of the raw materials for which pretreatment such as drying and pulverization is an important factor occupy the majority, and the equipment cost increases compared to coal and the like, so it is almost difficult to reduce the cost. Therefore, in order to use biomass raw materials, it is necessary to develop a technology for improving the efficiency. Therefore, the present inventors have selected a spouted bed gasification technology and sought to improve the efficiency further.

噴流床ガス化は、原料を反応容器(ガス化炉)で酸素等と部分燃焼反応させ、一酸化炭素、水素、メタンを中心とした可燃性ガスを生成する技術であるが、この技術において高効率化を図るためには、総合的に熱ロスの少ないプロセスである必要がある。そのためには、低温で十分反応を進めるか、及び、高温で放散熱を低く抑えるかが技術のキーである。ここで、ガス化反応自体は低温ほど炭化水素が多くなり、生成ガス発熱量が増加する一方で、低温では反応速度が低下し、反応に時間がかかったり(反応器が大きくなる)、未反応物が増えたりすることで生成ガス量が低下し、全体としては効率が必ずしも向上するわけではない、という問題がある。   Spouted bed gasification is a technology that produces raw materials such as carbon monoxide, hydrogen, and methane by partially burning and reacting raw materials with oxygen in a reaction vessel (gasification furnace). In order to improve efficiency, it is necessary to have a process with a low overall heat loss. For that purpose, the key to the technology is to proceed the reaction sufficiently at a low temperature or to keep the heat dissipated low at a high temperature. Here, the gasification reaction itself has more hydrocarbons at lower temperatures, and the generated gas heat generation increases, while at low temperatures the reaction rate decreases and the reaction takes longer (the reactor becomes larger) or unreacted. There is a problem that the amount of generated gas decreases due to an increase in the number of objects, and the efficiency is not necessarily improved as a whole.

このような問題の改善策の一つとして、例えば、特許文献2では、廃プラスチックを原料として噴流床ガス化してメタノールを製造するプロセスにおいて、生成ガスの一部を搬送ガスに置き換え、全体として生成ガスの発熱量を増加させる方法が提案されている。   As one of the measures for solving such a problem, for example, in Patent Document 2, in a process of producing methanol by using a waste plastic as a raw material to produce spouted bed gas, a part of the generated gas is replaced with a carrier gas and generated as a whole. A method for increasing the calorific value of gas has been proposed.

しかしながら、生成ガスの一部を搬送ガスとして利用する場合においては、生成ガス中のタールの量や質が大きく影響してしまう、という問題があった。すなわち、生成ガス中のタールが凝縮することにより、差圧上昇や配管の閉塞等の配管トラブルが生じる場合がある。特に、バイオマスのガス化により生じるタールは、特許文献2におけるようなプラスチックのガス化により生じるタールと比べ、凝縮時の性状が非常に悪く、配管トラブルを引き起こしやすい。そのため、バイオマスを利用する場合には、生成ガスの一部を搬送ガスとして利用することは困難とされ、実用例は無い。   However, when a part of the product gas is used as the carrier gas, there is a problem that the amount and quality of tar in the product gas are greatly affected. That is, when the tar in the generated gas condenses, piping troubles such as a differential pressure increase and piping blockage may occur. In particular, tar produced by gasification of biomass is very poor in properties during condensation and is likely to cause piping troubles as compared to tar produced by gasification of plastic as in Patent Document 2. Therefore, when using biomass, it is difficult to use a part of the generated gas as a carrier gas, and there is no practical example.

そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、噴流床ガス化炉内でバイオマスをガス化して燃料や化学原料として使用される生成ガスを得るガス化方法及びガス化装置において、タールによる配管トラブルを発生することなく、生成ガスの一部を搬送ガスとして利用することで、ガス化装置全体として生成ガスの発熱量を増加させることを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of such a problem, and in a gasification method and a gasification apparatus for gasifying biomass in a spouted bed gasification furnace to obtain a product gas used as a fuel or a chemical raw material. An object of the present invention is to increase the calorific value of the product gas as a whole gasifier by using a part of the product gas as a carrier gas without causing piping trouble due to tar.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、生成ガスからタールを分留するための冷却工程後の生成ガス中に微量に残存したタールを積極的に除去した後に、タールが除去された生成ガスを搬送ガスとして使用することにより、タールの凝縮による配管トラブルを発生することなく、生成ガスの一部を搬送ガスとして利用することで、ガス化装置全体として生成ガスの発熱量を増加させることができることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させるに至った。   As a result of intensive studies in order to solve the above problems, the present inventors have actively removed a small amount of tar remaining in the product gas after the cooling step for fractionating tar from the product gas. By using the product gas from which tar has been removed as a carrier gas, a part of the product gas can be used as a carrier gas without causing piping troubles due to tar condensation. Based on this finding, the present inventors have completed the present invention.

このように、生成ガスからタールを分留するための冷却工程後の生成ガス中に微量に残存したタールを積極的に除去した後に、タールが除去された生成ガスを搬送ガスとして使用することにより、搬送ガスとして使用する生成ガス中のタール濃度を減少させることができるため、たとえタールが凝縮したとしても、その凝縮量が微量なため、配管トラブルとなるような事態を防止することができる。   In this way, by positively removing a small amount of tar remaining in the product gas after the cooling step for fractionating tar from the product gas, the product gas from which the tar has been removed is used as a carrier gas. Since the tar concentration in the product gas used as the carrier gas can be reduced, even if the tar is condensed, the amount of condensation is so small that a situation that causes piping trouble can be prevented.

すなわち、本発明の要旨とするところは、以下のとおりである。
(1) バイオマスを噴流床ガス化炉へ気流搬送する搬送工程と、前記気流搬送されたバイオマスを、前記噴流床ガス化炉内でガス化して生成ガスを生成するガス化工程と、前記生成ガスを冷却する冷却工程と、前記冷却工程で冷却された前記生成ガスからタールを除去するタール除去工程と、を含み、前記搬送工程では、前記タール除去工程でタールが除去された前記生成ガスの一部又は全部を、前記気流搬送の際の搬送ガスとして使用することを特徴とする、ガス化方法。
(2) 前記搬送ガスとして使用する前記生成ガスのタール濃度を、100mg/Nm未満とすることを特徴とする、(1)に記載のガス化方法。
(3) バイオマスを気流搬送により噴流床ガス化炉に供給し、前記噴流床ガス化炉内でバイオマスをガス化して生成ガスを生成するガス化装置において、原料としてのバイオマスを前記噴流床ガス化炉に供給する原料供給装置と、前記気流搬送の際の搬送ガスを供給する搬送ガス供給装置と、前記生成ガスを冷却する冷却装置と、前記冷却装置により冷却された前記生成ガスからタールを除去するタール除去装置と、を備え、前記タール除去装置によりタールが除去された前記生成ガスの一部又は全部は、前記搬送ガス供給装置に供給され、前記搬送ガス供給装置は、前記生成ガスの一部又は全部を前記搬送ガスとして使用することを特徴とする、ガス化装置。
(4) 前記タール除去装置は、前記生成ガスのタール濃度を100mg/Nm未満とすることを特徴とする、(3)に記載のガス化装置。
(5) 前記タール除去装置は、不織布を用いたフィルタ又はアルミナを充填した充填層であることを特徴とする、(3)に記載のガス化装置。
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) A transporting process for transporting biomass to an entrained bed gasification furnace, a gasification process for generating a product gas by gasifying the biomass transported by the air stream in the spouted bed gasification furnace, and the product gas And a tar removal step for removing tar from the product gas cooled in the cooling step. In the transfer step, one of the product gases from which tar has been removed in the tar removal step. A gasification method characterized by using a part or all as a carrier gas at the time of carrying the air current.
(2) The gasification method according to (1), wherein a tar concentration of the product gas used as the carrier gas is less than 100 mg / Nm 3 .
(3) In a gasification apparatus that supplies biomass to an entrained bed gasification furnace by airflow conveyance and gasifies the biomass in the entrained bed gasification furnace to generate a generated gas, biomass as a raw material is converted into the entrained bed gasification Tar is removed from the product gas cooled by the raw material supply device supplied to the furnace, the carrier gas supply device for supplying the carrier gas in the air current conveyance, the cooling device for cooling the product gas, and the cooling device A part or all of the product gas from which the tar has been removed by the tar removal device is supplied to the carrier gas supply device, and the carrier gas supply device is a part of the product gas. Part or all of the gasifier is used as the carrier gas.
(4) The gasifier according to (3), wherein the tar removal device has a tar concentration of the product gas of less than 100 mg / Nm 3 .
(5) The gasifier according to (3), wherein the tar removing device is a filter using a nonwoven fabric or a packed bed filled with alumina.

本発明によれば、噴流床ガス化炉内でバイオマスをガス化して燃料や化学原料として使用される生成ガスを得るガス化方法及びガス化装置において、タールによる配管トラブルを発生することなく、生成ガスの一部を搬送ガスとして利用することで、ガス化装置全体として生成ガスの発熱量を増加させることできる。   According to the present invention, in a gasification method and a gasification apparatus for gasifying biomass in a spouted bed gasification furnace to obtain a product gas used as a fuel or a chemical raw material, without generating piping trouble due to tar By using a part of the gas as the carrier gas, the calorific value of the product gas can be increased as a whole gasifier.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

[一般的なガス化装置の構成及び動作]
本発明の一実施形態に係るガス化装置について説明するのに先立ち、まず、図3に基づいて、一般的なガス化装置の構成及び動作について説明する。なお、図3は、一般的なガス化装置10の構成を示す説明図である。
[Configuration and operation of general gasifier]
Prior to describing a gasifier according to an embodiment of the present invention, first, the configuration and operation of a general gasifier will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration of a general gasifier 10.

ガス化装置10は、原料としてのバイオマスをガス化して燃料や化学原料となるガスを製造する装置であり、バイオマスがガス化して得られる生成ガスは、例えば、燃焼バーナ、化学合成(酢酸合成、アルコール合成等)装置、水素分離装置等の一酸化炭素及び水素を主としたガスの一般的な利用に供される。このガス化装置10は、具体的には、図3に示すように、主に、原料供給装置11と、搬送ガス供給装置12と、噴流床ガス化炉13と、冷却装置14と、昇圧装置15と、を有する。   The gasifier 10 is an apparatus that gasifies biomass as a raw material to produce a gas that becomes a fuel or a chemical raw material, and a product gas obtained by gasifying the biomass includes, for example, a combustion burner, chemical synthesis (acetic acid synthesis, Alcohol synthesis, etc.) It is used for general use of gas mainly composed of carbon monoxide and hydrogen, such as an apparatus and a hydrogen separator. Specifically, as shown in FIG. 3, the gasifier 10 mainly includes a raw material supply device 11, a carrier gas supply device 12, a spouted bed gasification furnace 13, a cooling device 14, and a booster device. 15 and.

原料供給装置11は、原料としてのバイオマスを噴流床ガス化炉13に供給する。   The raw material supply device 11 supplies biomass as a raw material to the spouted bed gasifier 13.

搬送ガス供給装置12は、バイオマスを搬送する搬送ガスを噴流床ガス化炉13に供給する。このガス化装置10においては、搬送ガスとして、装置立ち上げ時には窒素や蒸気等のガスを使用し、バイオマスをガス化して生成ガスが発生した後は生成ガスの一部又は全部を使用する。原料供給装置11から供給されたバイオマス原料は、この搬送ガス供給装置12から供給される搬送ガスにより気流搬送され、噴流床ガス化炉13に供給される。   The carrier gas supply device 12 supplies a carrier gas carrying biomass to the spouted bed gasifier 13. In the gasifier 10, a gas such as nitrogen or steam is used as the carrier gas when the apparatus is started up, and part or all of the generated gas is used after the biomass is gasified and the generated gas is generated. The biomass raw material supplied from the raw material supply device 11 is air-flowed by the carrier gas supplied from the carrier gas supply device 12 and supplied to the spouted bed gasifier 13.

噴流床ガス化炉13は、その内部でバイオマスを燃焼させ、部分酸化反応により水素及び一酸化炭素を主成分とする生成ガスを発生させる。この噴流床ガス化炉13の内部では、原料供給装置11から供給されたバイオマス原料と外部から供給された酸化剤により部分酸化反応(発熱反応)が起こり、その反応熱により噴流床ガス化炉13内部の温度を1000〜1200℃に保つことができる。なお、部分酸化反応を均一に制御することにより、原料であるバイオマスの完全燃焼分を適正に制御することが可能である。   The spouted bed gasifier 13 combusts biomass therein and generates a product gas mainly composed of hydrogen and carbon monoxide by a partial oxidation reaction. Inside the spouted bed gasifier 13, a partial oxidation reaction (exothermic reaction) occurs due to the biomass raw material supplied from the raw material supply device 11 and the oxidant supplied from the outside, and the spouted bed gasifier 13 is generated by the reaction heat. The internal temperature can be maintained at 1000 to 1200 ° C. In addition, by controlling the partial oxidation reaction uniformly, it is possible to properly control the complete combustion of the raw material biomass.

なお、噴流床ガス化炉13から発生した生成ガスは、部分酸化反応により発生した、一酸化炭素、水素、二酸化炭素、水蒸気、窒素、メタン等の炭化水素を主体としたガスであり、一酸化炭素、水素、メタン等の炭化水素の構成比(体積比)に各々の発熱量を乗じて計算される発熱量を有する可燃ガスである。   The product gas generated from the spouted bed gasifier 13 is a gas mainly generated by hydrocarbons such as carbon monoxide, hydrogen, carbon dioxide, water vapor, nitrogen, methane, etc., generated by a partial oxidation reaction. It is a combustible gas having a calorific value calculated by multiplying the composition ratio (volume ratio) of hydrocarbons such as carbon, hydrogen, methane and the like with each calorific value.

冷却装置14は、生成ガス中に含まれるタールや軽油等の成分を除去するために、噴流床ガス化炉13から発生した高温の生成ガスを冷却する。冷却装置14により冷却された後の生成ガスの温度は、生成ガスの使用目的により異なるが、通常は、常温近傍から200℃程度の温度とされる。冷却後の生成ガスの温度が低いほど、冷却装置14の冷却能力や設備規模が過大となる。特に、常温近傍にするためには、チラー等のエネルギーを多く使用する冷却装置が必要となる。一方、冷却後の生成ガスの温度が高いほど、生成ガス中に残留するタールや軽油等の量が多くなる。ただし、生成ガスの温度を常温近傍まで低下させたとしても、一部のタールが残留し、タールは完全には除去されない。   The cooling device 14 cools the high-temperature product gas generated from the spouted bed gasification furnace 13 in order to remove components such as tar and light oil contained in the product gas. The temperature of the product gas after being cooled by the cooling device 14 varies depending on the purpose of use of the product gas, but is usually set to a temperature of about 200 ° C. from around normal temperature. The cooling capacity and equipment scale of the cooling device 14 become excessive as the temperature of the product gas after cooling is lower. In particular, a cooling device that uses a lot of energy, such as a chiller, is required to bring the temperature to around room temperature. On the other hand, the higher the temperature of the product gas after cooling, the more tar and light oil remaining in the product gas. However, even if the temperature of the product gas is lowered to near normal temperature, some tar remains and the tar is not completely removed.

昇圧装置15は、冷却装置14で冷却された生成ガスを噴流床ガス化炉13に供給するため、噴流床ガス化炉13の圧力以上に昇圧される。昇圧装置15で昇圧された生成ガスの一部は搬送ガス供給装置12に供給され、残りの生成ガスは、製品ガスとして後段に設置された設備で使用される。後段に設置された設備とは、例えば、燃焼バーナ、化学合成(酢酸合成、アルコール合成等)装置、水素分離装置等の、一酸化炭素と水素を主体としたガスを利用する設備である。なお、冷却装置14で冷却された生成ガスを噴流床ガス化炉13に供給することができれば、必ずしも昇圧装置15を設けなくてもよい。   In order to supply the product gas cooled by the cooling device 14 to the spouted bed gasifier 13, the booster 15 is boosted to a pressure higher than that of the spouted bed gasifier 13. A part of the product gas boosted by the pressure booster 15 is supplied to the carrier gas supply device 12, and the remaining product gas is used as a product gas in equipment installed in the subsequent stage. The equipment installed in the latter stage is equipment that uses a gas mainly composed of carbon monoxide and hydrogen, such as a combustion burner, a chemical synthesis (acetic acid synthesis, alcohol synthesis, etc.) apparatus, a hydrogen separator, and the like. Note that the booster 15 is not necessarily provided as long as the product gas cooled by the cooling device 14 can be supplied to the spouted bed gasification furnace 13.

ところで、上述した一般的なガス化装置10において、噴流床ガス化炉13で発生した生成ガスの一部を搬送ガスとして使用する場合には、生成ガス中のタールの量や質が大きく影響してしまう、という問題があった。すなわち、生成ガス中のタールが凝縮することにより、差圧上昇や配管の閉塞等の配管トラブルが生じる場合がある。具体的には、例えば、除害(塩酸やアンモニア等の水溶性ガスを水スプレー等で除去すること)で除去し切れないタール(主にミスト状のタール)が、生成ガスの温度が低下する部分(温度低下部)や流路の狭窄部(例えば、流量調節弁近傍、ガス合流部近傍等)で凝縮し、蓄積してしまう場合がある。   By the way, in the general gasifier 10 described above, when a part of the generated gas generated in the spouted bed gasifier 13 is used as a carrier gas, the amount and quality of tar in the generated gas have a great influence. There was a problem that. That is, when the tar in the generated gas condenses, piping troubles such as a differential pressure increase and piping blockage may occur. Specifically, for example, tar (mainly mist-like tar) that cannot be removed by detoxification (removing water-soluble gas such as hydrochloric acid and ammonia with water spray etc.) decreases the temperature of the product gas. There is a case where condensation occurs and accumulates at a portion (temperature lowering portion) or a narrowed portion of the flow path (for example, in the vicinity of the flow control valve, in the vicinity of the gas merging portion).

特に、バイオマスのガス化により生じるタールは、特許文献2におけるようなプラスチックのガス化により生じるタールと比べ、凝縮時の性状が非常に悪く、配管トラブルを引き起こしやすい。これは、バイオマスの原料構造と熱分解特性により、バイオマスから発生するタールが主に芳香族系タールで構成されるためである。すなわち、廃プラスチックから発生する脂肪族系タールを主体としたタールが、幅広い種類のタール分布を持って発生するのに比べ、バイオマスから発生する芳香族系タールを主体としたタールは、芳香族間の切れやすい位置で切れるため、ある程度の生成物の偏りと、その生成物の特性が悪影響を起こすのである。このような芳香族系タールの中でも、ナフタレン類は、昇華特性を持つため温度に敏感であり、温度低下部で一気に析出(固体化)してしまい易い。また、ナフタレン以外の芳香族類も凝縮時に急激に粘性が高くなるものが多いため、バイオマスを利用する場合には、生成ガスの一部を搬送ガスとして利用することは困難とされ、実用例は無い。   In particular, tar produced by gasification of biomass is very poor in properties during condensation and is likely to cause piping troubles as compared to tar produced by gasification of plastic as in Patent Document 2. This is because tar generated from biomass is mainly composed of aromatic tars due to the raw material structure and thermal decomposition characteristics of biomass. That is, tars mainly composed of aliphatic tar generated from waste plastics are generated with a wide variety of tar distributions, whereas tars mainly composed of aromatic tar generated from biomass are Since the product is cut at a position where it can be easily cut, a certain amount of product bias and the characteristics of the product cause adverse effects. Among such aromatic tars, naphthalenes are sensitive to temperature because they have sublimation properties, and are likely to precipitate (solidify) at a stretch in the temperature-decreasing portion. Also, since aromatics other than naphthalene often have a viscosity that suddenly increases upon condensation, it is difficult to use part of the product gas as a carrier gas when using biomass. No.

なお、タールの発生を避ける方法の一つとして、操業対策がある。具体的には、バイオマスにおけるガス化反応時に、高温(例えば、木材では、通常のガス化反応時の反応温度の範囲は1000〜1200℃であり、高温とは1200℃近傍あるいはそれ以上を指す)でガス化反応を行い、熱による分解反応で発生するタールを低減する方法等がある。しかし、高温でガス化反応を行った結果、放散熱が高くなることで効率が低下する要因となり、搬送ガスを生成ガスで置換することによる効率向上効果を打ち消してしまう。そのため、通常、上記操業対策は、効率向上の目的では採用されない。   In addition, there is an operation measure as one method for avoiding the generation of tar. Specifically, during the gasification reaction in biomass, the temperature is high (for example, in wood, the reaction temperature range during a normal gasification reaction is 1000 to 1200 ° C., and the high temperature indicates around 1200 ° C. or higher). There is a method of performing a gasification reaction in order to reduce tar generated by a thermal decomposition reaction. However, as a result of performing the gasification reaction at a high temperature, the heat dissipation becomes high, resulting in a decrease in efficiency, and the efficiency improvement effect by replacing the carrier gas with the product gas is negated. For this reason, the above operational measures are usually not adopted for the purpose of improving efficiency.

そこで、以下に説明する本発明の一実施形態においては、噴流床ガス化炉から発生した生成ガスを冷却装置により冷却した後に、当該冷却後の生成ガス中に微量に残存したタールを積極的に除去する装置(タール除去装置)を設ける方法により、タールの凝縮による配管トラブルの発生を防止できるようにしている。   Therefore, in one embodiment of the present invention described below, after the generated gas generated from the entrained bed gasification furnace is cooled by a cooling device, the tar remaining in a trace amount in the cooled generated gas is actively added. By providing a removing device (tar removing device), it is possible to prevent the occurrence of piping troubles due to tar condensation.

上記の方法により、搬送ガスとして使用する生成ガス中のタール濃度を減少させることができるため、たとえタールが凝縮したとしても、その凝縮量が微量なため、配管トラブルとなるような事態を防止することができる。   Since the tar concentration in the product gas used as the carrier gas can be reduced by the above method, even if the tar is condensed, the amount of condensation is so small that it prevents a situation that causes piping trouble. be able to.

従って、タールの凝縮による配管トラブルを発生することなく、生成ガスの一部を搬送ガスとして使用することができるので、ガス化装置全体として生成ガスの発熱量を増加させることができる。以下、本発明の一実施形態において、上記の方法について詳細に説明する。   Therefore, a part of the generated gas can be used as the carrier gas without causing a piping trouble due to the condensation of tar, so that the heat generation amount of the generated gas can be increased as a whole gasifier. Hereinafter, in one embodiment of the present invention, the above method will be described in detail.

[本発明の一実施形態]
(ガス化装置100の構成)
図1に基づいて、本発明の一実施形態に係るガス化装置の構成について説明する。なお、図1は、本実施形態に係るガス化装置100の構成を示す説明図である。
[One Embodiment of the Present Invention]
(Configuration of gasifier 100)
Based on FIG. 1, the structure of the gasifier which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated. In addition, FIG. 1 is explanatory drawing which shows the structure of the gasifier 100 which concerns on this embodiment.

ガス化装置100は、原料としてのバイオマスをガス化して燃料や化学原料となるガスを製造する装置であり、バイオマスがガス化して得られる生成ガスは、例えば、燃焼バーナ、化学合成(酢酸合成、アルコール合成等)装置、水素分離装置等の一酸化炭素及び水素を主としたガスの一般的な利用に供される。このガス化装置100は、具体的には、図1に示すように、主に、原料供給装置110と、搬送ガス供給装置120と、噴流床ガス化炉130と、冷却装置140と、昇圧装置150と、タール除去装置160と、を有する。   The gasifier 100 is an apparatus that gasifies biomass as a raw material to produce a gas that becomes a fuel or a chemical raw material, and a product gas obtained by gasifying the biomass may be, for example, a combustion burner, chemical synthesis (acetic acid synthesis, Alcohol synthesis, etc.) It is used for general use of gas mainly composed of carbon monoxide and hydrogen, such as an apparatus and a hydrogen separator. Specifically, as shown in FIG. 1, the gasifier 100 mainly includes a raw material supply device 110, a carrier gas supply device 120, a spouted bed gasification furnace 130, a cooling device 140, and a booster. 150 and a tar removing device 160.

原料供給装置110は、原料としてのバイオマスを噴流床ガス化炉13に供給する。なお、本実施形態におけるバイオマスとは、具体的には、例えば、農業系バイオマス(麦わら、サトウキビ、米糠、草木等)、林業系バイオマス(製紙廃棄物、製材廃材、除間伐材、薪炭林等)、畜産系バイオマス(家畜廃棄物)、水産系バイオマス(水産加工残滓)、廃棄物系バイオマス(生ゴミ、ゴミ固形化燃料(RDF:Refused Derived Fuel)、庭木、建設廃材、下水汚泥等)などを指す。   The raw material supply device 110 supplies biomass as a raw material to the spouted bed gasifier 13. In addition, the biomass in this embodiment specifically includes, for example, agricultural biomass (straw, sugarcane, rice straw, vegetation, etc.), forestry biomass (paper waste, sawn timber, thinned wood, wood firewood, etc.) , Livestock biomass (livestock waste), aquaculture biomass (fishery processing residue), waste biomass (raw garbage, refuse solidified fuel (RDF), garden trees, construction waste, sewage sludge, etc.) Point to.

搬送ガス供給装置120は、バイオマスを搬送する搬送ガスを噴流床ガス化炉130に供給する。このガス化装置100においては、搬送ガスとして、装置立ち上げ時には窒素や蒸気等のガスを使用し、バイオマスをガス化して生成ガスが発生した後は生成ガスの一部又は全部を使用する。原料供給装置110から供給されたバイオマス原料は、この搬送ガス供給装置120から供給される搬送ガスにより気流搬送され、噴流床ガス化炉130に供給される。   The carrier gas supply device 120 supplies a carrier gas carrying biomass to the spouted bed gasifier 130. In the gasifier 100, a gas such as nitrogen or steam is used as a carrier gas when the apparatus is started up, and a part or all of the generated gas is used after the biomass is gasified and the generated gas is generated. The biomass raw material supplied from the raw material supply device 110 is air-flowed by the carrier gas supplied from the carrier gas supply device 120 and supplied to the spouted bed gasifier 130.

ここで、詳しくは後述するが、本実施形態に係るガス化装置100では、生成ガスの一部又は全部を搬送ガスとして使用する際に起こる可能性があるタールの凝縮による配管トラブルを防止するために、タール除去装置160を設けている。   Here, as will be described in detail later, in the gasifier 100 according to the present embodiment, in order to prevent piping trouble due to tar condensation that may occur when using part or all of the generated gas as a carrier gas. Further, a tar removing device 160 is provided.

噴流床ガス化炉130は、その内部でバイオマスを燃焼させ、部分酸化反応により水素及び一酸化炭素を主成分とする生成ガスを発生させる。この噴流床ガス化炉130の内部では、原料供給装置110から供給されたバイオマス原料と外部から供給された酸化剤により部分酸化反応(発熱反応)が起こり、その反応熱により噴流床ガス化炉130内部の温度を1000〜1200℃に保つことができる。なお、通常のガス化反応においては、酸化剤として、例えば、酸素含有ガス、酸素含有ガスと水蒸気の混合ガス等を使用することができる。また、部分酸化反応を均一に制御することにより、原料であるバイオマスの完全燃焼分を適正に制御することが可能である。   The spouted bed gasifier 130 burns biomass therein and generates a product gas mainly composed of hydrogen and carbon monoxide by a partial oxidation reaction. Inside the spouted bed gasifier 130, a partial oxidation reaction (exothermic reaction) occurs by the biomass raw material supplied from the raw material supply device 110 and the oxidant supplied from the outside, and the spouted bed gasifier 130 is generated by the reaction heat. The internal temperature can be maintained at 1000 to 1200 ° C. In an ordinary gasification reaction, for example, an oxygen-containing gas, a mixed gas of oxygen-containing gas and water vapor, or the like can be used as an oxidant. In addition, by controlling the partial oxidation reaction uniformly, it is possible to appropriately control the complete combustion of the raw material biomass.

なお、噴流床ガス化炉130から発生した生成ガスは、部分酸化反応により発生した、一酸化炭素、水素、二酸化炭素、水蒸気、窒素、メタン等の炭化水素を主体としたガスであり、一酸化炭素、水素、メタン等の炭化水素の構成比(体積比)に各々の発熱量を乗じて計算される発熱量を有する可燃ガスである。   The product gas generated from the spouted bed gasifier 130 is a gas mainly generated by hydrocarbons such as carbon monoxide, hydrogen, carbon dioxide, water vapor, nitrogen, methane, etc., generated by partial oxidation reaction. It is a combustible gas having a calorific value calculated by multiplying the composition ratio (volume ratio) of hydrocarbons such as carbon, hydrogen, methane and the like with each calorific value.

冷却装置140は、生成ガス中に含まれるタールや軽油等の成分を除去するために、噴流床ガス化炉130から発生した高温の生成ガスを冷却する。冷却装置140により冷却された後の生成ガスの温度は、生成ガスの使用目的により異なるが、通常は、常温近傍から200℃程度の温度とされる。冷却後の生成ガスの温度が低いほど、冷却装置140の冷却能力や設備規模が過大となる。特に、常温近傍にするためには、チラー等のエネルギーを多く使用する冷却装置が必要となる。一方、冷却後の生成ガスの温度が高いほど、生成ガス中に残留するタールや軽油等の量が多くなる。ただし、生成ガスの温度を常温近傍まで低下させたとしても、一部のタールが残留し、タールは完全には除去されない。   The cooling device 140 cools the high-temperature product gas generated from the spouted bed gasification furnace 130 in order to remove components such as tar and light oil contained in the product gas. The temperature of the product gas after being cooled by the cooling device 140 varies depending on the purpose of use of the product gas, but is usually set to a temperature of about 200 ° C. from around normal temperature. As the temperature of the product gas after cooling is lower, the cooling capacity and facility scale of the cooling device 140 become excessive. In particular, a cooling device that uses a lot of energy, such as a chiller, is required to bring the temperature to around room temperature. On the other hand, the higher the temperature of the product gas after cooling, the more tar and light oil remaining in the product gas. However, even if the temperature of the product gas is lowered to near normal temperature, some tar remains and the tar is not completely removed.

昇圧装置150は、冷却装置140で冷却された生成ガスを噴流床ガス化炉130に供給するため、噴流床ガス化炉130の圧力以上に昇圧される。昇圧装置150で昇圧された生成ガスの一部は搬送ガス供給装置120に供給され、残りの生成ガスは、製品ガスとして後段に設置された設備で使用される。後段に設置された設備とは、例えば、燃焼バーナ、化学合成(酢酸合成、アルコール合成等)装置、水素分離装置等の、一酸化炭素と水素を主体としたガスを利用する設備である。なお、冷却装置140で冷却された生成ガスを噴流床ガス化炉130に供給することができれば、必ずしも昇圧装置150を設けなくてもよい。   In order to supply the product gas cooled by the cooling device 140 to the spouted bed gasifier 130, the booster 150 is boosted to a pressure higher than that of the spouted bed gasifier 130. A part of the product gas boosted by the pressure booster 150 is supplied to the carrier gas supply device 120, and the remaining product gas is used as a product gas in equipment installed in the subsequent stage. The equipment installed in the latter stage is equipment that uses a gas mainly composed of carbon monoxide and hydrogen, such as a combustion burner, a chemical synthesis (acetic acid synthesis, alcohol synthesis, etc.) apparatus, a hydrogen separator, and the like. Note that the booster 150 is not necessarily provided as long as the product gas cooled by the cooling device 140 can be supplied to the spouted bed gasification furnace 130.

ところで、本実施形態では、冷却装置140により冷却された生成ガスの一部又は全部を搬送ガス供給装置120に供給し、搬送ガスの一部又は全部の代替として使用している。ここで、生成ガス中には発熱量を下げる方向に影響するガスとして、二酸化炭素、水蒸気、窒素がある。しかし、そのうち二酸化炭素及び水蒸気については、噴流床ガス化炉130内の温度を決めると、シフト反応の平衡定数に従った組成に落ち着くため、発熱量を意図的に大きく変化させる操作因子とはならない。すなわち、「CO+H⇔CO+HO」という平衡反応において、各濃度を[CO]、[H]、[CO]、[HO]とした場合に、K=([CO]・[H])/([CO]・[HO])で定めるKの値が一定になるので、発熱量は反応温度に依存することとなる。また、水蒸気は、冷却装置140による冷却の過程で凝縮することから、冷却装置140以降においては、基本的にはその時点の温度における飽和蒸気圧に相当する分が生成ガス中に残存することになる。 By the way, in this embodiment, a part or all of the generated gas cooled by the cooling device 140 is supplied to the carrier gas supply device 120 and used as a substitute for part or all of the carrier gas. Here, in the generated gas, there are carbon dioxide, water vapor, and nitrogen as gases that affect the direction of decreasing the calorific value. However, for carbon dioxide and water vapor, since the composition in accordance with the equilibrium constant of the shift reaction is settled when the temperature in the spouted bed gasifier 130 is determined, it is not an operating factor that intentionally changes the calorific value. . That is, in the equilibrium reaction of “CO 2 + H 2 ⇔CO + H 2 O”, when each concentration is [CO 2 ], [H 2 ], [CO], [H 2 O], K = ([CO 2 ] · [H 2 ]) / ([CO] · [H 2 O]), the value of K is constant, so the amount of heat generated depends on the reaction temperature. Further, since water vapor condenses in the course of cooling by the cooling device 140, in the cooling device 140 and later, basically, a portion corresponding to the saturated vapor pressure at the temperature at that time remains in the product gas. Become.

従って、発熱量を下げる方向に影響するガスのうち、二酸化炭素と水蒸気を除いた残りの窒素に着目する。窒素源としては、搬送ガスとして使用される窒素、酸化剤として空気を使用した場合の空気中に含まれる窒素、バイオマス中に含まれる窒素、パージ用の窒素等があり、量的には搬送ガス及び酸化剤がほとんどを占める。特に、酸化剤として酸素を使用した場合には、搬送ガスとして使用した窒素が窒素源のほとんどになる。窒素は、ガス化反応にほとんど関与しないことから、噴流床ガス化炉130で昇温され、冷却装置140で冷却されるという過程を経ることで、ガス化プロセス全体の効率を低下させている。すなわち、窒素の昇温に必要なエネルギーが増加することにより、同じガス化温度まで昇温するために酸素比を上げる(完全燃焼に近い操業で発熱量を増やす)必要があり、結果として可燃分であるCO、Hが減少することとなる。また、冷却装置140による冷却時に熱回収を行う(例えば、ボイラを使用して熱回収を行う)にしても、回収効率が100%にはならないため、熱ロスが生じることとなる。 Therefore, attention is paid to the remaining nitrogen excluding carbon dioxide and water vapor among the gases affecting the direction of decreasing the calorific value. Nitrogen sources include nitrogen used as a carrier gas, nitrogen contained in air when air is used as an oxidant, nitrogen contained in biomass, nitrogen for purging, etc. And oxidizers account for the majority. In particular, when oxygen is used as the oxidizing agent, nitrogen used as the carrier gas becomes most of the nitrogen source. Since nitrogen hardly participates in the gasification reaction, the efficiency of the entire gasification process is lowered by going through the process of being heated in the spouted bed gasification furnace 130 and cooled in the cooling device 140. That is, as the energy required to raise the temperature of nitrogen increases, it is necessary to increase the oxygen ratio to increase the temperature to the same gasification temperature (increase the calorific value in an operation close to complete combustion), resulting in combustible components. That is, CO and H 2 are reduced. Further, even if heat recovery is performed during cooling by the cooling device 140 (for example, heat recovery is performed using a boiler), the recovery efficiency does not reach 100%, and thus heat loss occurs.

そこで、本実施形態に係るガス化装置100では、搬送ガスの一部又は全部を生成ガスで代替することにより、ガス化装置100全体として使用する窒素量を減少させ、窒素ガスの無駄な昇温や冷却における熱ロスを減少させることできる。さらに加えて、搬送ガスとして、窒素の代わりに可燃性ガスである生成ガスを噴流床ガス化炉130に吹き込むため、単位原料あたりの投入熱量を上昇させることができ、その結果、化石資源燃料のような高発熱量の原料を使用することと同じ効果を得ることができる。このように、搬送ガスとして生成ガスの一部又は全部を使用することにより、窒素ガスの無駄な昇温や冷却における熱ロスを減少させることできるとともに、単位原料あたりの投入熱量を上昇させることができるので、同じガス化温度まで昇温するための酸素比を低下させることができ、生成ガスの発熱量を高くすることができる。   Therefore, in the gasification apparatus 100 according to the present embodiment, a part or all of the carrier gas is replaced with the product gas, thereby reducing the amount of nitrogen used as the entire gasification apparatus 100 and increasing the wasteful temperature of the nitrogen gas. And heat loss in cooling can be reduced. In addition, since the generated gas, which is a flammable gas, is blown into the spouted bed gasification furnace 130 instead of nitrogen as the carrier gas, the input heat amount per unit raw material can be increased. As a result, the fossil resource fuel The same effect as using a raw material with such a high calorific value can be obtained. Thus, by using part or all of the generated gas as the carrier gas, it is possible to reduce the heat loss in wasteful temperature rise and cooling of the nitrogen gas and increase the input heat amount per unit raw material. Therefore, the oxygen ratio for raising the temperature to the same gasification temperature can be reduced, and the heat generation amount of the product gas can be increased.

ただし、このように搬送ガスの一部又は全部を生成ガスで代替するためには、上述したように、タールの凝縮による配管トラブルを防止する必要があることから、ガス化装置100においては、冷却装置140による冷却後の生成ガスから積極的にタールを除去するために、タール除去装置160が設けられている。   However, in order to replace part or all of the carrier gas with the product gas in this way, as described above, it is necessary to prevent piping troubles due to tar condensation. In order to positively remove tar from the product gas after cooling by the apparatus 140, a tar removing apparatus 160 is provided.

タール除去装置160は、冷却装置140の後段に設置されており、タール凝縮による配管トラブルを防ぐために積極的にタールを除去する。このタール除去装置160によりクリーンアップされたガスは、昇圧装置150により昇圧され、搬送ガス供給部120に供給された後に、搬送ガスとして使用される。   The tar removing device 160 is installed in the subsequent stage of the cooling device 140, and actively removes tar in order to prevent piping troubles due to tar condensation. The gas cleaned up by the tar removing device 160 is boosted by the booster 150 and supplied to the carrier gas supply unit 120 and then used as a carrier gas.

このタール除去装置160としては、例えば、フィルタを使用したミスト除去装置、邪魔板を効果的に配置したミストセパレータ、吸着剤や単なるアルミナボール等を充填した充填層等がある。これらの例を挙げたのは、冷却装置140で凝縮し切れなかったタール分(主にミストタール)がタール除去装置160の除去対象となるため、物理的にタールを捕捉することを目的とした方式が有効であることによる。特に、バイオマスに含まれるタールについては、物理的にタールを捕捉する方式による捕捉効果が大きく、フィルタや充填層等で二塔交換式にすると、連続操業性やメンテナンス性にも優れる。   Examples of the tar removing device 160 include a mist removing device using a filter, a mist separator in which a baffle plate is effectively arranged, a packed bed filled with an adsorbent, a simple alumina ball, and the like. These examples were given because the tar content (mainly mist tar) that could not be completely condensed by the cooling device 140 is to be removed by the tar removing device 160, so that the tar is physically captured. It depends on the method being effective. In particular, tar contained in biomass has a large trapping effect due to a method of physically trapping tar, and if it is a two-column exchange type with a filter, a packed bed or the like, it is excellent in continuous operability and maintainability.

さらに、タール除去装置160は、冷却装置140による冷却後の生成ガス中のタール濃度を100mg/Nm未満まで低下させることが好ましい。これは、後述する実施例に示すように、本発明者らが行った生成ガス中のタール残量によるトラブル発生状況を確認する試験により、100mg/Nm未満のタール濃度では配管トラブルの発生が見られなかったが、100mg/Nm以上のタール濃度では配管の閉塞につながったケースが見られたことによるものである。なお、上記試験においては、タール除去装置160として、不織布フィルタとアルミナ充填層において、100mg/Nm未満のタール濃度が達成できることも確認されている。 Furthermore, the tar removing device 160 preferably reduces the tar concentration in the product gas after cooling by the cooling device 140 to less than 100 mg / Nm 3 . As shown in the examples to be described later, this is because the troubles caused by the remaining amount of tar in the generated gas conducted by the present inventors have been confirmed to cause trouble in piping at a tar concentration of less than 100 mg / Nm 3. Although it was not seen, it was because a case that led to blockage of piping was seen at a tar concentration of 100 mg / Nm 3 or more. In the above test, it has been confirmed that a tar concentration of less than 100 mg / Nm 3 can be achieved in the nonwoven fabric filter and the alumina packed layer as the tar removing device 160.

以上説明したように、本実施形態に係るガス化装置100によれば、ガス化炉の仕様を変更することなく、また、タールによる配管トラブルが無く、発生する生成ガスの発熱量を上昇させることが可能となる。すなわち、同じ原料を同じ量使用する場合に、取り出せる生成ガスの発熱量が増加することになり、ガス化装置全体としての総合効率の向上や、使用する酸素量の低減等が可能となる。   As described above, according to the gasifier 100 according to the present embodiment, the calorific value of the generated gas can be increased without changing the specifications of the gasifier and without any trouble in piping due to tar. Is possible. That is, when the same amount of the same raw material is used, the amount of heat generated from the product gas that can be taken out increases, improving the overall efficiency of the gasifier as a whole, reducing the amount of oxygen used, and the like.

(ガス化方法)
以上、本実施形態に係るガス化装置100の構成について説明したが、以下、このような構成を有するガス化装置100を利用した本実施形態に係るガス化方法について説明する。
(Gasification method)
Although the configuration of the gasifier 100 according to the present embodiment has been described above, the gasification method according to the present embodiment using the gasifier 100 having such a configuration will be described below.

本実施形態に係るガス化方法は、原料バイオマスを噴流床ガス化炉130へ気流搬送する搬送工程と、気流搬送されたバイオマスを、噴流床ガス化炉130内でガス化して生成ガスを発生させるガス化工程と、噴流床ガス化炉130から発生した生成ガスを冷却する冷却工程と、冷却工程で冷却された生成ガスからタールを除去するタール除去工程と、を含む。   The gasification method according to the present embodiment generates a product gas by gasifying the biomass transported by airflow in the spouted bed gasification furnace 130 and transporting the raw material biomass to the spouted bed gasification furnace 130. A gasification step, a cooling step for cooling the product gas generated from the spouted bed gasification furnace 130, and a tar removal step for removing tar from the product gas cooled in the cooling step.

本実施形態に係るガス化方法では、上記搬送工程において、タール除去工程でタールが除去された生成ガスの一部又は全部を、気流搬送の際の搬送ガスとして使用する。このように、タールを積極的に除去した生成ガスを搬送ガスとして使用することにより、冷却工程後に生成ガス中に微量に残存するタールのほとんどを除去することができるので、タールの凝縮による配管トラブルの発生を効果的に防止することができる。   In the gasification method according to the present embodiment, part or all of the product gas from which tar has been removed in the tar removal step is used as the carrier gas for airflow conveyance in the conveyance step. In this way, by using the product gas from which tar has been positively removed as the carrier gas, most of the tar remaining in the product gas in a trace amount can be removed after the cooling step, so piping troubles due to condensation of tar. Can be effectively prevented.

なお、冷却工程後の生成ガスからタールを除去する方法については、上述したガス化装置100の説明で詳細に述べたので、ここでは詳細な説明を省略する。   Since the method for removing tar from the product gas after the cooling step has been described in detail in the description of the gasifier 100 described above, detailed description thereof is omitted here.

本実施形態に係るガス化方法では、搬送ガスとして使用する生成ガスのタール濃度を、100mg/Nm未満とすることが好ましい。これについても、上述したように、本発明者らが行った試験により得られた知見であり、詳細は、下記の実施例で述べる。 In the gasification method according to the present embodiment, the tar concentration of the product gas used as the carrier gas is preferably less than 100 mg / Nm 3 . This is also the knowledge obtained by the test conducted by the present inventors as described above, and details will be described in the following examples.

以上のような本実施形態に係るガス化方法によれば、タールによる配管トラブルが無く、発生する生成ガスの発熱量を上昇させることが可能となる。すなわち、同じ原料を同じ量使用する場合に、取り出せる生成ガスの発熱量が増加することになり、ガス化反応のプロセス全体としての総合効率の向上や、使用する酸素量の低減等が可能となる。   According to the gasification method according to the present embodiment as described above, there is no piping trouble due to tar, and it is possible to increase the heat generation amount of the generated gas. That is, when the same amount of the same raw material is used, the amount of heat generated from the product gas that can be taken out increases, and the overall efficiency of the gasification reaction process as a whole can be improved and the amount of oxygen used can be reduced. .

次に、実施例を示しながら、本発明をさらに具体的に説明する。   Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

(実施例)
本実施例では、原料バイオマスとして、実施例1と同様に、水分:14質量%、炭素:48質量%−dry、水素:6質量%−dry、酸素:44質量%−dryを含む木質チップを使用した。また、気流搬送用の原料バイオマスの前処理として、5mm以下の粒径となるまで破砕し、篩い分けと乾燥を実施した。試験条件は、バイオマスの平均供給量が175kg/hrとなる条件で実施した。また、ガス化装置立ち上げ初期においては窒素ガスを搬送ガスとして用いて搬送を行っており、その条件は、搬送ガスとしての窒素の流量を110Nm/hとした。酸化剤としては酸素を使用し、その流量を61Nm/hとした。噴流床ガス化炉の温度は1095℃とした。このとき発生した生成ガスの組成は、H:17体積%、CO:26体積%、CO:19体積%、CH:0.7体積%であり、生成ガスの発熱量は5.3MJ/Nm−dryであった。以上のような条件で、搬送ガス(流量:50Nm/h)を生成ガスの一部で置換すると、噴流床ガス化炉の温度が1099℃とほぼ同じ条件で、搬送ガスとしての窒素の流量が67Nm/h、搬送ガスとしての生成ガスの流量が50Nm/h、酸化剤としての酸素の流量が56Nm/hとなった。このとき発生した生成ガスの組成は、H:19体積%、CO:32体積%、CO:20体積%、CH:0.9体積%であり、生成ガスの発熱量は6.4MJ/Nm−dryであり、実施例1と同等の効果があった。すなわち、生成ガスの発熱量としては1.1MJ/Nm−dry増加し、酸素量としては5Nm/h低減した。
(Example)
In this example, as raw material biomass, a wood chip containing moisture: 14% by mass, carbon: 48% by mass-dry, hydrogen: 6% by mass-dry, oxygen: 44% by mass-dry is used as the raw material biomass. used. Moreover, it crushed until it became a particle size of 5 mm or less as a pre-process of the raw material biomass for airflow conveyance, and sifted and dried. The test conditions were such that the average biomass supply was 175 kg / hr. Further, in the initial stage of starting the gasifier, nitrogen gas is used as a carrier gas, and the condition is that the flow rate of nitrogen as the carrier gas is 110 Nm 3 / h. Oxygen was used as the oxidizing agent, and the flow rate was 61 Nm 3 / h. The temperature of the spouted bed gasifier was 1095 ° C. The composition of the product gas generated at this time is H 2 : 17% by volume, CO: 26% by volume, CO 2 : 19% by volume, CH 4 : 0.7% by volume, and the calorific value of the product gas is 5.3MJ. / Nm 3 -dry. When the carrier gas (flow rate: 50 Nm 3 / h) is replaced with a part of the product gas under the above conditions, the flow rate of nitrogen as the carrier gas under the condition that the temperature of the spouted bed gasifier is almost the same as 1099 ° C. There 67Nm 3 / h, the flow rate of the product gas as a carrier gas 50 Nm 3 / h, the oxygen flow rate as an oxidizing agent was a 56 Nm 3 / h. The composition of the product gas generated at this time is H 2 : 19 vol%, CO: 32 vol%, CO 2 : 20 vol%, CH 4 : 0.9 vol%, and the calorific value of the produced gas is 6.4 MJ / Nm 3 -dry and had the same effect as in Example 1. That is, the heat generation amount of the product gas increased by 1.1 MJ / Nm 3 -dry, and the oxygen amount decreased by 5 Nm 3 / h.

また、タール除去装置によるタール除去後の生成ガス中のタール濃度を測定し、生成ガス中のタール残量によるトラブル発生状況に関する試験結果を表1に示した。表1に示すように、生成ガス中のタール濃度が100mg/Nm未満では配管トラブルの発生が見られなかったが、タール濃度が100mg/Nm以上においては配管の閉塞につながったケースが見られた。 Further, the tar concentration in the product gas after the tar removal by the tar removal device was measured, and the test results regarding the trouble occurrence state due to the remaining amount of tar in the product gas are shown in Table 1. As shown in Table 1, pipe trouble did not occur when the tar concentration in the product gas was less than 100 mg / Nm 3 , but when the tar concentration was 100 mg / Nm 3 or more, there was a case that led to blockage of the pipe. It was.

Figure 2009096895
Figure 2009096895

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this example. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.

本発明の一実施形態に係るガス化装置の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the gasification apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 一般的なガス化装置の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of a common gasifier.

符号の説明Explanation of symbols

100 ガス化装置
110 原料供給装置
120 搬送ガス供給装置
130 噴流床ガス化炉
140 冷却装置
150 昇圧装置
160 タール除去装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Gasifier 110 Raw material supply apparatus 120 Carrier gas supply apparatus 130 Spouted bed gasification furnace 140 Cooling apparatus 150 Booster apparatus 160 Tar removal apparatus

Claims (5)

バイオマスを噴流床ガス化炉へ気流搬送する搬送工程と、
前記気流搬送されたバイオマスを、前記噴流床ガス化炉内でガス化して生成ガスを生成するガス化工程と、
前記生成ガスを冷却する冷却工程と、
前記冷却工程で冷却された前記生成ガスからタールを除去するタール除去工程と、
を含み、
前記搬送工程では、前記タール除去工程でタールが除去された前記生成ガスの一部又は全部を、前記気流搬送の際の搬送ガスとして使用することを特徴とする、ガス化方法。
A conveying step of conveying biomass to the spouted bed gasifier,
A gasification step of gasifying the biomass conveyed by the air current in the spouted bed gasification furnace to generate a product gas;
A cooling step for cooling the product gas;
A tar removal step of removing tar from the product gas cooled in the cooling step;
Including
In the conveying step, a part or all of the generated gas from which tar has been removed in the tar removing step is used as a conveying gas in the air current conveying.
前記搬送ガスとして使用する前記生成ガスのタール濃度を、100mg/Nm未満とすることを特徴とする、請求項1に記載のガス化方法。 The gasification method according to claim 1, wherein a tar concentration of the product gas used as the carrier gas is less than 100 mg / Nm 3 . バイオマスを気流搬送により噴流床ガス化炉に供給し、前記噴流床ガス化炉内でバイオマスをガス化して生成ガスを生成するガス化装置において、
原料としてのバイオマスを前記噴流床ガス化炉に供給する原料供給装置と、
前記気流搬送の際の搬送ガスを供給する搬送ガス供給装置と、
前記生成ガスを冷却する冷却装置と、
前記冷却装置により冷却された前記生成ガスからタールを除去するタール除去装置と、
を備え、
前記タール除去装置によりタールが除去された前記生成ガスの一部又は全部は、前記搬送ガス供給装置に供給され、
前記搬送ガス供給装置は、前記生成ガスの一部又は全部を前記搬送ガスとして使用することを特徴とする、ガス化装置。
In a gasifier for supplying biomass to an entrained bed gasification furnace by airflow conveyance and gasifying the biomass in the entrained bed gasification furnace to generate a product gas,
A raw material supply device for supplying biomass as a raw material to the spouted bed gasifier,
A carrier gas supply device for supplying a carrier gas during the air current conveyance;
A cooling device for cooling the generated gas;
A tar removal device for removing tar from the product gas cooled by the cooling device;
With
Part or all of the product gas from which tar has been removed by the tar removal device is supplied to the carrier gas supply device,
The carrier gas supply device uses a part or all of the generated gas as the carrier gas.
前記タール除去装置は、前記生成ガスのタール濃度を100mg/Nm未満とすることを特徴とする、請求項3に記載のガス化装置。 The gasifier according to claim 3, wherein the tar removing device makes the tar concentration of the product gas less than 100 mg / Nm 3 . 前記タール除去装置は、不織布を用いたフィルタ又はアルミナを充填した充填層であることを特徴とする、請求項3に記載のガス化装置。   The gasifier according to claim 3, wherein the tar removing device is a filter using a nonwoven fabric or a packed bed filled with alumina.
JP2007270458A 2007-10-17 2007-10-17 Gasification method and gasification apparatus Pending JP2009096895A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007270458A JP2009096895A (en) 2007-10-17 2007-10-17 Gasification method and gasification apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007270458A JP2009096895A (en) 2007-10-17 2007-10-17 Gasification method and gasification apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009096895A true JP2009096895A (en) 2009-05-07

Family

ID=40700207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007270458A Pending JP2009096895A (en) 2007-10-17 2007-10-17 Gasification method and gasification apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009096895A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009256490A (en) * 2008-04-17 2009-11-05 Nippon Steel Engineering Co Ltd Gasification method and gasification apparatus
JP2011102353A (en) * 2009-11-11 2011-05-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Gasification equipment
JP2013046893A (en) * 2011-08-29 2013-03-07 Ihi Corp Cyclone system, gasified gas generation system, and cyclone control method
CN105369230A (en) * 2015-11-09 2016-03-02 华南师范大学 Low-carbon aluminum product oxidation heating system with biomass gasifier
US9890331B2 (en) 2010-11-29 2018-02-13 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gasification facility
JP2018058042A (en) * 2016-10-06 2018-04-12 積水化学工業株式会社 Purification treatment method of syngas and device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08296975A (en) * 1995-04-28 1996-11-12 Kansai Electric Power Co Inc:The Organic matter gasifying apparatus
JP2003251168A (en) * 2002-03-07 2003-09-09 Ebara Corp Method and apparatus for removing tar component in gas
JP2004034534A (en) * 2002-07-04 2004-02-05 Nippon Steel Corp Method and apparatus for pneumatic transportation of waste plastic
JP2006128006A (en) * 2004-10-29 2006-05-18 Central Res Inst Of Electric Power Ind High temperature type fuel cell power generation system by carbonizing and gasifying biomass
WO2007099989A1 (en) * 2006-03-02 2007-09-07 Bio Coke Lab., Ltd. Carbon support, method of producing carbon support, apparatus for producing carbon support, gas formation method, power generation method and power generator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08296975A (en) * 1995-04-28 1996-11-12 Kansai Electric Power Co Inc:The Organic matter gasifying apparatus
JP2003251168A (en) * 2002-03-07 2003-09-09 Ebara Corp Method and apparatus for removing tar component in gas
JP2004034534A (en) * 2002-07-04 2004-02-05 Nippon Steel Corp Method and apparatus for pneumatic transportation of waste plastic
JP2006128006A (en) * 2004-10-29 2006-05-18 Central Res Inst Of Electric Power Ind High temperature type fuel cell power generation system by carbonizing and gasifying biomass
WO2007099989A1 (en) * 2006-03-02 2007-09-07 Bio Coke Lab., Ltd. Carbon support, method of producing carbon support, apparatus for producing carbon support, gas formation method, power generation method and power generator

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009256490A (en) * 2008-04-17 2009-11-05 Nippon Steel Engineering Co Ltd Gasification method and gasification apparatus
JP2011102353A (en) * 2009-11-11 2011-05-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Gasification equipment
US9890331B2 (en) 2010-11-29 2018-02-13 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gasification facility
JP2013046893A (en) * 2011-08-29 2013-03-07 Ihi Corp Cyclone system, gasified gas generation system, and cyclone control method
CN105369230A (en) * 2015-11-09 2016-03-02 华南师范大学 Low-carbon aluminum product oxidation heating system with biomass gasifier
JP2018058042A (en) * 2016-10-06 2018-04-12 積水化学工業株式会社 Purification treatment method of syngas and device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tezer et al. Biomass gasification for sustainable energy production: A review
JP5753253B2 (en) Method and system for producing synthesis gas from biomass by pyrolysis
Zhou et al. Biomass–oxygen gasification in a high-temperature entrained-flow gasifier
Ruiz et al. Biomass gasification for electricity generation: Review of current technology barriers
JP5619269B2 (en) Method and system for producing synthesis gas from biomass by carbonization
US8858661B2 (en) Method and apparatus of gasification under the integrated pyrolysis reformer system (IPRS)
US8236072B2 (en) System and method for producing substitute natural gas from coal
US20100273899A1 (en) Integrated, high-efficiency processes for biomass conversion to synthesis gas
US20100305220A1 (en) Method and apparatus for producing liquid biofuel from solid biomass
JP2005112956A (en) Gasification method for biomass
US20110314736A1 (en) Treatment chain and process for the thermochemical conversion of a wet feed of biological material by gasification
US20110203277A1 (en) Method and apparatus for producing liquid biofuel from solid biomass
JP2009096895A (en) Gasification method and gasification apparatus
JP2006205135A (en) Complex waste disposal system
KR102256515B1 (en) Gasification system of bio crude oil containing tar-reducing reformer
JP5214314B2 (en) Gasification method and gasification apparatus
JP2010031187A (en) Manufacturing method of liquid fuel capable of being easily transferred and stored by gasifying plant-based biomass
JP2014074144A (en) Co-gasification method of coal and biomass by three bed type circulation layer and its device
JP2008069017A (en) Method for producing hydrogen
US20230234843A1 (en) Systems and methods for producing carbon-negative green hydrogen and renewable natural gas from biomass waste
US8821153B2 (en) Method and system for the production of a combustible gas from a fuel
EP2782984A1 (en) Biomethane production method
JP2006124496A (en) Device and method for thermally co-decomposing coal with biomass
JP2009067979A (en) Gasification reactor for forming combustible gas
JP2011068893A5 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100409

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120904

A02 Decision of refusal

Effective date: 20130115

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02