JP2012246439A

JP2012246439A - バイオマスガス化装置

Info

Publication number: JP2012246439A
Application number: JP2011120837A
Authority: JP
Inventors: Keigo Matsumoto; 啓吾松本; Takeshi Amari; 猛甘利; Katsuhiko Shinoda; 克彦篠田; Masashi Hishida; 正志菱田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2012-12-13

Abstract

【課題】不均一な粒径のバイオマスを効率的にガス化炉内に供給しつつ、ガス化剤の投入量の調整が容易なバイオマスガス化装置を提供する。
【解決手段】粉砕されたバイオマス粉粒体１１をガス化剤１２によりガス化して生成ガス１７を得るガス化装置であって、前記バイオマス粉粒体１１をガス化炉１３内部に直接供給する粉粒体供給部１４と、前記粉粒体供給部１４の周囲から分散用の水蒸気１５を供給する水蒸気供給部１６とを具備し、水蒸気のアシストにより、不均一な粒径のバイオマスをガス化炉内に供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、バイオマスを粉砕した粉粒体からガスを生成させるバイオマスガス化装置に関する。

環境保全等の観点から、化石燃料使用による二酸化炭素排出の抑制が検討されている。特に、草木等のバイオマスを原料に用いてメタノール等のような液体燃料を製造するようにすれば、当該液体燃料の使用によって生成する二酸化炭素を消費して成長する植物から当該液体燃料を製造することができるので、循環型のエネルギサイクルを確立することができると共に、有機物系の廃棄物の発生量を著しく減少させることができる。

このようなバイオマスを原料に用いてメタノール等のような液体燃料を製造するには、乾燥して粉砕したバイオマスと、水蒸気および酸素（または空気）を含有するガス化剤とをガス化装置のガス化炉内に送給して、当該バイオマスを部分燃焼または水蒸気ガス化させることにより生成ガス（主に一酸化炭素と水素ガスとの混合ガス）を生じさせ、この生成ガスをガス化炉内から送出して冷却塔で冷却した後、例えばメタノール等の液体燃料の合成塔に送給して当該生成ガス中の一酸化炭素と水素ガスとを反応させてメタノール等の液体燃料を生成させている。

従来においては、バイオマスをガス化炉内に投入する方法として、シュート投入方式を採用しているので、バイオマスの粉砕が均一でない場合、比較的大きなサイズのものが混在すると、投入の際にダマとなりやすく、ダマとなったものはそのままガス化炉底部側に落下、堆積し、ガス化に寄与しない、という問題があるため、漏斗に設けた細孔から流動ガスを噴射して、大粒子を炉底にて回収するようにしている（特許文献１）。

特開２００４−９１５６８号公報

しかしながら、細孔を有する漏斗を用いた場合、バイオマスの微粒子や溶融灰によって、細孔の目詰まりなどが発生する場合があり、安定したバイオマスのガス化を実施できない、という問題があった。

また、バイオマスの大粒子を浮遊させるために炉内の空塔速度を増加すると、バイオマスの小さい粒子がショートパスして、ガス化反応しないまま、系外に放出される、という問題がある。

また、バイオマスの搬送に水蒸気を用いて搬送する場合には、圧力シールを行うために、相応の水蒸気量が必要となり、ガス化剤投入量の調整が煩雑となるという問題がある。

本発明は、前記問題に鑑み、不均一な粒径のバイオマスを効率的にガス化炉内に供給しつつ、ガス化剤の投入量の調整が容易なバイオマスガス化装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、バイオマス粉粒体をガス化剤によりガス化し生成ガスを得るガス化装置であって、前記バイオマス粉粒体をガス化炉内部に直接供給する粉粒体供給部と、前記粉粒体供給部の周囲又は下部側のいずれかより分散用の水蒸気を供給する水蒸気供給部とを具備することを特徴とするバイオマスガス化装置にある。

第２の発明は、第１の発明において、前記粉粒体供給部の周囲に断熱部を有し、該断熱部の外側に水蒸気供給部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にある。

第３の発明は、第１又は２の発明において、前記粉粒体供給部が、押込みフィーダであることを特徴とするバイオマスガス化装置にある。

本発明によれば、バイオマス粉粒体のガス化炉内での分配用のアシストガスとして水蒸気をその周囲又は下部側から必要量を供給することができるので、従来の水蒸気搬送等による多量の水蒸気を必要とせず、より液体燃料製造に適した生成ガスを製造することができる。

図１は、実施例１に係るバイオマスガス化装置の概略図である。図２は、実施例１に係る粉粒体供給部の構成を示す概略図である。図３は、実施例２に係る粉粒体供給部の構成を示す概略図である。図４は、実施例３に係る粉粒体供給部の構成を示す概略図である。

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、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。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。

本発明による実施例に係るバイオマスガス化装置について、図面を参照して説明する。図１は、実施例１に係るバイオマスガス化装置の概略図である。図２は実施例１に係る粉粒体供給部の構成を示す概略図である。
図１に示すように、本実施例に係るバイオマスガス化装置１０は、例えば粉砕手段によって粉砕されたバイオマス粉粒体１１をガス化剤１２によりガス化して生成ガス１７を得るガス化装置であって、前記バイオマス粉粒体１１をガス化炉１３内部に直接供給する粉粒体供給部１４と、前記粉粒体供給部１４の周囲から分散用の水蒸気１５を供給する水蒸気供給部１６とを具備するものである。
なお、図１中、符号１３ａはガス化炉内の高温燃焼部、１３ｂはガス化反応部、１９は粗粒体、２０は粗粒体受けホッパを各々図示する。

ここで、粉粒体供給部１４に投入されるバイオマス粉粒体１１は、図示しない原料ホッパから供給フィーダ２１を有する供給ホッパ２２内に一時的に貯留され、供給ホッパ２２の底面側に設けられた切出しスクリュフィーダＳ１で所定量ずつ切出し、連結管２３を介して、粉粒体供給部である押込みスクリュフィーダＳ２に送られている。この押込みスクリュフィーダＳ２の先端側は、ガス化炉１３内に直接開口され、この開口部から押し出されたバイオマス粉粒体１１が直接供給されている。

また、連結管２３にはロータリバルブＲ１、Ｒ２が設けられ、所定量供給されるバイオマス粉粒体１１を例えば窒素等の搬送ガス２４により搬送するようにしている。
なお、供給ホッパ２２の下方底面にはバイオマス粉粒体１１を所定量切出す切出しレーキ２２ａが設けられており、所定量を切出しスクリュフィーダＳ１に切出すようにしている。

本発明では、バイオマス粉粒体１１は、バイオマス原料を粉砕・乾燥したものが用いられている。本発明でバイオマス原料とは、エネルギー源または工業原料として利用することのできる生物資源（例えば、農業生産物または副産物、木材、植物等）をいい、例えば、スイートソルガム，ネピアグラス，スピルリナ等の公知のバイオマスが用いられている。

本実施例では、図２に示すように、粉粒体供給部１４の周囲に、高温水蒸気１５を供給する供給通路１６ａを有する水蒸気供給部１６が設けられており、押込みされるバイオマス粉粒体１１を分散用ガス化剤である水蒸気１５によりアシストされつつ吹き込むようにしている。

この結果、従来技術の水蒸気による直接搬送に較べて、少ないガス化剤量にてバイオマス粉粒体１１をガス化炉１３の内部に供給することができる。

すなわち、従来の水蒸気搬送の場合には、圧力シールを行う必要があることから、相応の水蒸気量が必要となっていたが、本発明によれば、強制的に押込まれたバイオマス粉粒体１１をガス化炉１３内に舞い上がらせるように供給する量（所定の分散量）で足りるので、水蒸気搬送のような大量の水蒸気が不要となる。

この結果、ガス化炉内でのガス化剤１２以外に供給する水蒸気１５の投入量の調整が容易となり、より液体燃料に適した余剰の水蒸気がない生成ガスを得ることができる。

ここで、水蒸気１５は、例えば４００〜５００℃程度の高温のものを用いており、例えばガス化炉の排熱等を用いるようにしている。

また、本実施例では粉粒体供給部１４の周囲には、図２に示すように、断熱部１８が設けられており、高温の水蒸気１５の影響がバイオマス粉粒体１１に及ばないようにしている。これにより、高温の水蒸気１５による部分的な加熱がなく、しかも高温水蒸気１５による間接的な乾燥により、供給ホッパ２２の状態よりもより乾燥したバイオマス粉粒体１１をガス化炉１３内部に供給することができる。なお、間接的な加熱の影響が少ないような場合には、供給する水蒸気１５の温度に応じて断熱部１８を適宜設けるようにすればよい。

この断熱部１８は、例えば耐火材を用いてバイオマス粉体の固着を防止している。
なお、耐火材以外としては、例えば水冷式ジャケット、低温水蒸気又は生成ガスなどの供給を例示することができる。

本発明によれば、ガス化剤としての水蒸気の供給の際に、バイオマス粉粒体１１のガス化炉１３内での分配用のアシストガスとして必要量を供給することができることとなる。この結果、従来の水蒸気搬送等による多量の水蒸気を必要とせず、生成ガス１７を用いて例えば液体燃料を製造する場合に、より液体燃料製造に適した生成ガス１７を製造することができる。

よって、ガス化炉１３内での粉粒体供給部１４の開口より排出されるバイオマス粉粒体１１は、周囲から噴出される水蒸気１５にアシストされてガス化炉１３内を浮遊し、不均一な粒径のバイオマスであっても、効率的なガス化反応が可能となる。

図３は、本発明による実施例に係るバイオマスガス化装置に係る粉粒体供給部の構成を示す概略図である。
図３に示す粉粒体供給部１４においては、その周囲に水蒸気供給部１６を設けるようにしているが、本実施例では、水蒸気供給部１６の下側に半割状の水蒸気供給部１６を設けるようにしている。

実施例１においては、粉粒体供給部１４の周囲に水蒸気供給部１６を設けているので、水蒸気１５による間接的な加熱による影響が大きい場合がある。
このような場合において、粉粒体供給部１４の下側に半割状の水蒸気供給部１６を設けて、ガス化炉１３内に分散するアシスト水蒸気を必要量供給するようにしている。これにより必要以上の加熱が抑制されると共に、効果的な高温水蒸気によるガス化炉内への分散アシストが可能となる。

図４は、本発明による実施例に係るバイオマスガス化装置に係る粉粒体供給部の構成を示す概略図である。
図４に示す粉粒体供給部１４においては、その周囲に水蒸気供給部１６を設けるようにしているが、本実施例では、粉粒体供給部１４の下側の少し離れた箇所に断面矩形状の水蒸気供給部１６を設けるようにしている。

実施例１においては、粉粒体供給部１４の周囲に水蒸気供給部１６を設けているので、水蒸気１５による間接的な加熱による影響が大きい場合がある。
このような場合において、粉粒体供給部１４の下側に矩形状の水蒸気供給部１６を設けて、ガス化炉１３内に分散するアシスト水蒸気を必要量供給するようにしている。これにより必要以上の加熱が抑制されると共に、効果的な高温水蒸気によるガス化炉内への分散アシストが可能となる。

１０バイオマスガス化装置
１１バイオマス粉粒体
１２ガス化剤
１３ガス化炉
１４粉粒体供給部
１５水蒸気
１６水蒸気供給部
１７生成ガス

Claims

バイオマス粉粒体をガス化剤によりガス化し生成ガスを得るガス化装置であって、
前記バイオマス粉粒体をガス化炉内部に直接供給する粉粒体供給部と、
前記粉粒体供給部の周囲又は下部側のいずれかより分散用の水蒸気を供給する水蒸気供給部とを具備することを特徴とするバイオマスガス化装置。
請求項１において、
前記粉粒体供給部の周囲に断熱部を有し、該断熱部の外側に水蒸気供給部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又は２において、
前記粉粒体供給部が、押込みフィーダであることを特徴とするバイオマスガス化装置。