JP2009298979A

JP2009298979A - バイオマスガス化装置

Info

Publication number: JP2009298979A
Application number: JP2008157711A
Authority: JP
Inventors: Kenji Nozaki; 健次野崎
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2008-06-17
Filing date: 2008-06-17
Publication date: 2009-12-24

Abstract

【課題】バイオマスの供給量を制限することなく、高効率でバイオマスをガス化させることが可能なバイオマスガス化装置を提供する。
【解決手段】バイオマス供給装置２からガス化反応装置１の反応炉１ａ内にバイオマスＳを供給し、反応炉１ａ内で落下させるとともに加熱してバイオマスＳをガス化するバイオマスガス化装置Ｂにおいて、反応炉１ａ内に、バイオマス供給装置２から供給したバイオマスＳを反応炉１ａ内で拡散して落下させるためのバイオマス拡散装置５を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、バイオマスをガス化してクリーンな高カロリーガスを生成するためのバイオマスガス化装置に関する。

従来、例えば発電効率の高い発電用ガスエンジンの燃料などに用いるクリーンな高カロリーガス（生成ガス）を、木片や紙ごみなどのバイオマスをガス化して生成するバイオマスガス化装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。そして、この種のバイオマスガス化装置Ａは、例えば図３に示すように、バイオマスＳをガス化するガス化反応装置１と、ガス化反応装置１にバイオマスＳを供給するバイオマス供給装置２とを備えて構成されている。

また、バイオマス供給装置２は、粉砕設備で粉砕したバイオマスＳ（バイオマス微粉）を貯留するバイオマス受入ホッパ３に接続して設けられた供給管２ａと、モータ２ｂに接続して供給管２ａの内部に配設されたスクリュ２ｃとを備えている。さらに、バイオマス供給装置２は、供給管２ａがガス化反応装置１の円筒状の反応炉１ａの上部側に接続して設けられ、スクリュ２ｃの先端が反応炉１ａ内に配設されている。そして、このバイオマス供給装置２においては、モータ２ｂを駆動してスクリュ２ｃを軸線回りに回転させると、バイオマス受入ホッパ３に貯留したバイオマスＳが順次ガス化反応装置１の反応炉１ａに向けて搬送され、スクリュ２ｃの先端が配された投入部４（供給管２ａの出口及びガス化反応装置１の投入口）にバイオマスＳを定常的に押し出して供給する。

一方、ガス化反応装置１は、ヒータなどの加熱装置（不図示）を備え、反応炉１ａの投入部４よりも下方に位置する下部側が加熱装置によって例えば８００℃〜１０００℃の高温に加熱される。また、反応炉１ａには、水蒸気発生装置（不図示）が繋げられ、水蒸気発生装置から反応炉１ａ内にガス化反応の触媒となる高温の水蒸気が供給される。

そして、このバイオマスガス化装置Ａでは、バイオマス供給装置２から反応炉１ａの投入部４に投入したバイオマスＳが、反応炉１ａ内を落下するとともに熱分解してガス化する。このガス化によって生成された含水生成ガスは、反応炉１ａから脱水装置（不図示）に導出され、水分などの除去処理が施されてクリーンで高カロリーの生成ガスとなり、ガスタンク（不図示）に貯留される。
特開２００２−２８５１７１号公報

しかしながら、上記従来のバイオマスガス化装置Ａにおいては、反応炉１ａが大型になるほどに（反応炉１ａの内径が大きくなるほどに）、例えば図３に示すように、バイオマス供給装置２から反応炉１ａ内に供給したバイオマスＳが、線状あるいは面状にまとまった状態で落下する。このため、内側のバイオマスＳが反応炉１ａからの輻射熱を十分に受けることができなくなり、ガス化効率が低下し、バイオマスＳの供給量を制限せざるを得ないという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑み、バイオマスの供給量を制限することなく、高効率でバイオマスをガス化させることが可能なバイオマスガス化装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明のバイオマスガス化装置は、バイオマス供給装置からガス化反応装置の反応炉内にバイオマスを供給し、前記反応炉内で落下させるとともに加熱して前記バイオマスをガス化するバイオマスガス化装置において、前記反応炉内に、前記バイオマス供給装置から供給した前記バイオマスを前記反応炉内で拡散して落下させるためのバイオマス拡散装置が設けられていることを特徴とする。

この発明においては、ガス化反応装置の反応炉内にバイオマス拡散装置を設けることで、バイオマス供給装置から反応炉内に供給され、まとまった状態で落下するバイオマスを拡散させることが可能になる。これにより、反応炉内全体に分散した状態でバイオマスを落下させることが可能になり、落下するバイオマス全体に反応炉からの輻射熱を照射させることが可能になる。

また、本発明のバイオマスガス化装置においては、前記バイオマス拡散装置が、間隔をあけて配設された複数の拡散ベーンを備えて形成され、前記バイオマス供給装置から供給して前記反応炉内を落下する前記バイオマスが、前記拡散ベーンに当たって拡散するとともに、隣り合う前記拡散ベーンの間を通過して落下するように構成されていることが望ましい。

この発明においては、複数の拡散ベーンで反応炉内をまとまった状態で落下するバイオマスを拡散させ、隣り合う拡散ベーンの間を通過して落下させることによって、確実に反応炉内全体に分散した状態でバイオマスを落下させることが可能になる。

本発明のバイオマスガス化装置によれば、ガス化反応装置の反応炉内にバイオマス拡散装置を設けることで、反応炉内全体に分散した状態でバイオマスを落下させることが可能になり、落下するバイオマス全体に反応炉からの輻射熱を照射させることが可能になる。これにより、バイオマスの供給量を制限することなく、高効率でバイオマスをガス化させることが可能になる。

以下、図１及び図２を参照し、本発明の一実施形態に係るバイオマスガス化装置について説明する。本実施形態は、バイオマスからクリーンで高カロリーの生成ガスを効率的に製造することが可能なバイオマスガス化装置に関するものである。

本実施形態のバイオマスガス化装置Ｂは、図１及び図２に示すように、バイオマスＳをガス化するガス化反応装置１と、ガス化反応装置１にバイオマスＳを供給するバイオマス供給装置２とを備えて構成されている。また、このバイオマスガス化装置Ｂは、ガス化反応装置１に水蒸気を供給する水蒸気発生装置（不図示）と、ガス化反応装置１で生成して排出された含水生成ガスの水分などを除去する脱水装置（不図示）と、脱水装置で処理した生成ガスを貯留するガスタンク（不図示）を備えている。

バイオマス供給装置２は、バイオマス受入ホッパ３とガス化反応装置１とに繋げて水平方向に配設された供給管２ａと、この供給管２ａの内部に配設されたスクリュ２ｃと、スクリュ２ｃに繋がるモータ２ｂとを備え、モータ２ｂを駆動してスクリュ２ｃを軸線回りに回転させるとともに、バイオマス受入ホッパ３に貯留したバイオマスＳを順次ガス化反応装置１に向けて搬送し、スクリュ２ｃの先端が配された投入部４（供給管２ａの出口及びガス化反応装置１の投入口）にバイオマスＳを定常的に押し出して供給する。

ガス化反応装置１は、円筒状の反応炉１ａを備え、この反応炉１ａの上部側にバイオマス供給装置２を接続して設けられている。また、反応炉１ａは、外熱式であり、投入部４よりも下方に位置する下部側に、反応炉１ａを例えば８００℃〜１０００℃の高温に加熱するための図示せぬヒータ（加熱装置）が設けられている。なお、このように反応炉１ａを加熱するための加熱装置は、例えば熱ガス発生炉で粉砕設備から受け入れたバイオマス粗粉を空気などの支燃剤により例えば９００〜１２００℃の高温で燃焼させ、この高温の熱ガスを供給して反応炉１ａを加熱するように構成してもよい。

さらに、ガス化反応装置１の反応炉１ａ内には、投入部４よりも下方で加熱装置よりも上方に位置する部分にバイオマス拡散装置５が設けられている。

本実施形態のバイオマス拡散装置５は、図２に示すように、ベーン支持枠６と複数の拡散ベーン７とを備えて構成されている。ベーン支持枠６は、例えばステンレス製であり、反応炉１ａの内径と略同等の外径で形成された下部リング６ａと、下部リング６ａの上方に設けられ、下部リング６ａよりも小径で形成された上部リング６ｂと、下部リング６ａと上部リング６ｂの間に設けられ、下部リング６ａよりも小径、且つ上部リング６ｂよりも大径で形成された中間リング６ｃとを備えて形成されている。

一方、複数の拡散ベーン７はそれぞれ、例えばステンレス製で５ｍｍ程度の幅を備えて矩形板状に形成されるとともに、長さが長短異なるように形成されている。そして、一部の拡散ベーン７は、ベーン支持枠６の下部リング６ａに一端を、上部リング６ｂに他端を接続し、さらに中間に中間リング６ｃを接続して、各リング６ａ、６ｂ、６ｃに対し互いに支持し合うように設けられている。他の拡散ベーン７は、ベーン支持枠６の各リング６ａ、６ｂ、６ｃに適宜貼り付けて設けられている。このとき、複数の拡散ベーン７は、バイオマス拡散装置５が略円錐台状を呈するように配設されるとともに、周方向に間隔をあけて配設されている。また、各拡散ベーン７（前記他の拡散ベーン７）は、バイオマス拡散装置５が略円錐台状を呈する範囲内で、上下の位置や角度、周方向の間隔などを限定することなく、ランダムにベーン支持枠６に貼り付けられている。

そして、このバイオマス拡散装置５は、図１及び図２に示すように、ベーン支持枠６の上部リング６ｂを上方に配した状態で、下部リング６ａを反応炉１ａの内面に固着して設置されている。また、バイオマス拡散装置５は、ベーン支持枠６の下部リング６ａの中心線Ｏ１（反応炉１ａの軸線）に対し、中間リング６ｃ、上部リング６ｂの各中心線Ｏ２、Ｏ３を順次径方向外側にずらして形成されており、上部リング６ｂがバイオマス供給装置２から供給して落下するバイオマスＳの直下に位置するように設置されている。

ついで、上記構成からなる本実施形態のバイオマスガス化装置Ｂの作用及び効果について説明する。

本実施形態においては、バイオマス供給装置２のスクリュ２ｃを回転させてバイオマスＳを投入部４に供給すると、図１及び図２に示すように、線状あるいは面状にまとまった状態で反応炉１ａ内を落下するバイオマスＳがバイオマス拡散装置５に当たる。このとき、バイオマス供給装置２が略円錐台状を呈するようにランダムに配設した複数の拡散ベーン７に当たることで、まとまった状態で落下したバイオマスＳが反応炉１ａの径方向に拡散する。このようにバイオマスＳが拡散ベーン７で拡散するとともに隣り合う拡散ベーン７の間を通過してゆき、このバイオマス拡散装置５を通過したバイオマスＳが反応炉１ａ内全体に一様に分散した状態で落下することになる。

そして、反応炉１ａ全体に分散し、適度な間隔をもってバイオマスＳが落下することにより、加熱装置で加熱した反応炉１ａの壁面からの輻射熱が、落下するバイオマスＳ全体に照射される。このため、反応炉１ａの壁面付近を落下するバイオマスＳが輻射熱によって瞬時にガス化するとともに、反応炉１ａの内側を落下するバイオマスＳにも十分な輻射熱が照射されて、このバイオマスＳも瞬時にガス化することになる。

したがって、本実施形態のバイオマスガス化装置Ｂにおいては、ガス化反応装置１の反応炉１ａ内にバイオマス拡散装置５を設けることで、バイオマス供給装置２から反応炉１ａ内に供給され、まとまった状態で落下するバイオマスＳを拡散させることが可能になる。これにより、反応炉１ａ内全体に分散した状態でバイオマスＳを落下させることが可能になり、落下するバイオマスＳ全体に反応炉１ａからの輻射熱を照射させることが可能になる。

また、バイオマス拡散装置５を、間隔をあけて配設された複数の拡散ベーン７を備えて形成することによって、バイオマス供給装置２から供給して反応炉１ａ内をまとまった状態で落下するバイオマスＳを、拡散ベーン７に当てて拡散させることが可能になり、隣り合う拡散ベーン７の間を通過することで、確実に反応炉１ａ内全体に分散した状態でバイオマスＳを落下させることが可能になる。

よって、反応炉１ａを大型にした場合（反応炉１ａの内径が大きい場合）においても、反応炉１ａ内にバイオマス拡散装置５を設けることで、バイオマスＳの供給量を制限することなく、高効率でバイオマスＳをガス化させることが可能になる。

以上、本発明に係るバイオマスガス化装置の実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、バイオマス拡散装置５がベーン支持枠６と複数の拡散ベーン７とを備えて構成され、複数の拡散ベーン７を支持するベーン支持枠６が下部リング６ａと中間リング６ｃと上部リング６ｂとを備えて形成されているものとして説明を行ったが、バイオマス拡散装置５を複数の拡散ベーン７を備えて形成した場合においても、拡散ベーン７を間隔をあけて配設し、拡散ベーン７でバイオマスＳを拡散させることが可能であれば、特にベーン支持枠６の構成を本実施形態のように限定する必要はない。

本発明の一実施形態に係るバイオマスガス化装置を示す図である。本発明の一実施形態に係るバイオマスガス化装置が具備するバイオマス拡散装置を示す斜視図である。従来のバイオマスガス化装置を示す図である。

符号の説明

１ガス化反応装置
１ａ反応炉
２バイオマス供給装置
２ａ供給管
２ｂモータ
２ｃスクリュ
３バイオマス受入ホッパ
４投入部
５バイオマス拡散装置
６ベーン支持枠
６ａ下部リング
６ｂ上部リング
６ｃ中間リング
７拡散ベーン
Ａ従来のバイオマスガス化装置
Ｂバイオマスガス化装置
Ｓバイオマス

Claims

バイオマス供給装置からガス化反応装置の反応炉内にバイオマスを供給し、前記反応炉内で落下させるとともに加熱して前記バイオマスをガス化するバイオマスガス化装置において、
前記反応炉内に、前記バイオマス供給装置から供給した前記バイオマスを前記反応炉内で拡散して落下させるためのバイオマス拡散装置が設けられていることを特徴とするバイオマスガス化装置。
請求項１記載のバイオマスガス化装置において、
前記バイオマス拡散装置が、間隔をあけて配設された複数の拡散ベーンを備えて形成され、
前記バイオマス供給装置から供給して前記反応炉内を落下する前記バイオマスが、前記拡散ベーンに当たって拡散するとともに、隣り合う前記拡散ベーンの間を通過して落下するように構成されていることを特徴とするバイオマスガス化装置。