JP2016056309A - Float external heat type gasification device and float external heat type gasification method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガス化原料を熱処理してガス化する浮遊外熱式ガス化装置、及び、それを用いた浮遊外熱式ガス化方法に関する。 The present invention relates to a floating external heat type gasification apparatus that heats and gasifies a gasification raw material, and a floating external heat type gasification method using the same.
従来、例えば、発電効率の高い発電用ガスエンジンの燃料等に用いられる、クリーンで高カロリーなガスを、バイオマス等からなるガス化原料をガス化して生成する方法や装置が知られている。また、バイオマス等のガス化原料をガス化するための方法として、例えば、空気や酸素等を使用せず、水蒸気雰囲気下においてガス化原料を熱分解させる浮遊外熱式ガス化法が提案されている(例えば、特許文献1〜4を参照)。この浮遊外熱式ガス化法は、噴流床方式のガス化法であり、上述のように水蒸気雰囲気下でガス化反応が進行することから、生成ガス成分に水素成分が多く含まれる一方、タール成分やチャー成分がほとんど発生しないという特徴がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a method and an apparatus for generating a clean, high-calorie gas used for fuel of a power generation gas engine having high power generation efficiency by gasifying a gasification raw material made of biomass or the like is known. In addition, as a method for gasifying a gasification raw material such as biomass, for example, a floating external heating gasification method is proposed in which the gasification raw material is thermally decomposed in a water vapor atmosphere without using air or oxygen. (For example, see
ガス化原料を浮遊外熱式ガス化法でガス化する際に用いられる装置としては、図3に示す浮遊外熱式ガス化装置100のように、ガス化原料200をガス化するガス化反応部120と、このガス化反応部120にガス化原料200を供給する原料供給部110とを備える。また、従来の構成の浮遊外熱式ガス化装置100においては、ガス化反応部120で生成されたガス300に含有され、ガス化反応において発生する熱分解残渣400をガス300から分離するため、残渣分離部130が設けられている。
As an apparatus used when gasifying the gasification raw material by the floating external heat type gasification method, a gasification reaction for gasifying the gasification
図3に示すような浮遊外熱式ガス化装置100を用い、浮遊外熱式ガス化法でガス化原料をガス化するにあたっては、例えば、ガス化原料に用いるバイオマスとして、主に紙ごみや木粉等を2〜3mm程度に粉砕したものを使用する。また、ガス化反応部120に備えられる外熱炉121で用いられる燃焼原料としては、例えば、木チップや紙ごみを30〜50mm程度に粉砕したものや、直径10mm程度で10〜20mmの長さに成型したペレット等が用いられる。このような方法でバイオマスからなるガス化原料をガス化する場合には、一般に、装置に投入されるバイオマスの6割程度がガス化原料200として用いられる一方、残りの4割程度が外熱炉121における燃焼原料として使用される。これにより、外熱炉121で発生するバイオマスの燃焼熱でガス化炉122に熱供給を行うことにより、概ね900℃から1000℃程度の加熱温度でガス化反応を行う。
When the gasification raw material is gasified by the floating external heat type gasification method using the floating external heat
ガス化原料200は、原料供給部110からガス化反応部120に送られ、エバポレータからなる水蒸気発生部160から供給された水蒸気により高温水蒸気雰囲気下とされたガス化炉122内においてガス化反応が進行する。この際、ガス化反応の温度が900℃程度である場合の生成ガス組成は、概ね、H2:CO:CO2=45:20:20程度である。また、生成されたガス300中に含まれる、ガス化反応において発生した熱分解残渣400は、主にサイクロン等からなる残渣分離部130において回収される。そして、ガス300は、装置下流側のスクラバーで洗浄された後、例えば、ガス化発電やメタノール合成等に利用される。
The gasification
一方、ガス化原料を水蒸気雰囲気下で熱分解させた場合、通常、熱分解残渣が約0.5%程度の割合で発生することが知られている。しかしながら、例えば、大量のバイオマスを熱分解させた場合、ガス化温度や高温水蒸気による噴流状態等の各種条件によっては熱分解残渣の発生量が増加し、その発生量が最大で10%程度にまで増大することがある。このように、熱分解残渣の発生量が増大した場合には、例えば、熱分解残渣が装置内の配管詰まりを引き起こしたり、また、熱分解残渣の回収回数が増えたりする等の問題が生じる。この結果、ガス化原料の反応時間や反応温度に悪影響を与え、エネルギー効率の低下を引き起こす等の問題も生じていた。 On the other hand, it is known that when a gasification raw material is thermally decomposed in a steam atmosphere, a thermal decomposition residue is usually generated at a rate of about 0.5%. However, for example, when a large amount of biomass is pyrolyzed, the amount of pyrolysis residue increases depending on various conditions such as the gasification temperature and the jet state of high-temperature steam, and the generated amount is about 10% at the maximum. May increase. Thus, when the generation amount of the thermal decomposition residue increases, problems such as the thermal decomposition residue causing clogging of piping in the apparatus and an increase in the number of times of recovery of the thermal decomposition residue occur. As a result, problems such as adversely affecting the reaction time and reaction temperature of the gasification raw material and causing a decrease in energy efficiency have occurred.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ガス化反応時間の増大やエネルギー効率の低下を防止することで高い有効ガス成分の生成効率が得られ、且つ、熱分解残渣による装置内の詰まり等が生じるのを防止できるとともに熱分解残渣の回収作業の頻度を低減することが可能な浮遊外熱式ガス化装置、及び、浮遊外熱式ガス化方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems. By preventing an increase in gasification reaction time and a decrease in energy efficiency, a high production efficiency of effective gas components can be obtained, and the thermal decomposition residue in the apparatus can be obtained. It is an object of the present invention to provide a floating external heat gasification apparatus and a floating external heat gasification method that can prevent clogging and the like and can reduce the frequency of recovery work of pyrolysis residues.
まず、本発明における第一の発明は、ガス化原料をガス化するガス化反応部と、該ガス化反応部に前記ガス化原料を供給する原料供給部とを備えた浮遊外熱式ガス化装置であって、前記ガス化反応部で生成されたガスに含有され、ガス化反応において発生する熱分解残渣を分離する残渣分離部と、前記残渣分離部で分離された熱分解残渣を回収して上流側に返送することにより、前記熱分解残渣を前記ガス化反応部に再導入して再ガス化させるための残渣回収部が備えられていることを特徴とする。 First, the first invention in the present invention is a floating external heat type gasification comprising a gasification reaction part for gasifying a gasification raw material and a raw material supply part for supplying the gasification raw material to the gasification reaction part. An apparatus for recovering a pyrolysis residue separated in the residue separation unit and a residue separation unit for separating a pyrolysis residue contained in the gas generated in the gasification reaction unit and generated in the gasification reaction; And a residue recovery unit for reintroducing the pyrolysis residue into the gasification reaction unit for regasification by returning it to the upstream side.
このような構成の浮遊外熱式ガス化装置によれば、残渣分離部で分離された熱分解残渣を回収して上流側に返送する残渣回収部が備えられ、熱分解残渣をガス化反応部に再導入して再ガス化させる構成なので、水素発生量を増大できるとともに、タール分やチャー分等の発生量を低減させることができる。これにより、ガス化原料の投入量を低減した場合でも十分な水素発生量が得られ、エネルギー効率良くガス化することが可能になる。また、返送された熱分解残渣のガス化反応は、結果的に2段階で行われることから、熱分解残渣分のガス化反応に十分な時間を確保でき、装置の小型化も可能になる。さらに、熱分解残渣によって装置内に詰まり等が生じるのを防止できるとともに、熱分解残渣の回収作業の頻度が顕著に低減できる。従って、ガス化反応時間の増大やエネルギー効率の低下を防止し、小型の装置で有効ガス成分の生成効率を高めることができるとともに、作業性を向上させることが可能となる。 According to the floating external thermal gasifier having such a configuration, the residue recovery unit that recovers the pyrolysis residue separated by the residue separation unit and returns it to the upstream side is provided, and the pyrolysis residue is converted into the gasification reaction unit. Therefore, the hydrogen generation amount can be increased and the generation amount of tar, char, etc. can be reduced. Thereby, even when the input amount of the gasification raw material is reduced, a sufficient hydrogen generation amount can be obtained, and it becomes possible to gasify efficiently. In addition, since the gasification reaction of the returned thermal decomposition residue is performed in two stages as a result, it is possible to secure a sufficient time for the gasification reaction of the thermal decomposition residue and to reduce the size of the apparatus. Furthermore, it is possible to prevent clogging and the like from occurring in the apparatus due to the thermal decomposition residue, and to significantly reduce the frequency of the recovery operation of the thermal decomposition residue. Therefore, it is possible to prevent an increase in gasification reaction time and a decrease in energy efficiency, increase the production efficiency of effective gas components with a small apparatus, and improve workability.
また、本発明における第二の発明は、上記構成とされた浮遊外熱式ガス化装置において、前記残渣回収部が、前記残渣分離部で分離された熱分解残渣を、前記ガス化反応部に直接導入することを特徴とする。 Further, the second invention in the present invention is the floating external heat type gasification apparatus having the above-described configuration, wherein the residue recovery unit converts the pyrolysis residue separated by the residue separation unit into the gasification reaction unit. It is characterized by direct introduction.
このような構成の浮遊外熱式ガス化装置によれば、残渣分離部で分離された熱分解残渣をガス化反応部に直接導入することで、熱分解残渣が優先的に高温水蒸気によって水蒸気改質されるので、熱分解残渣に含まれるタール分やチャー分がCOやH2に分解され易くなる。これにより、ガス化反応に伴うタール分やチャー分等の発生量を低減させることができるので、エネルギー効率がさらに向上し、有効ガス成分の生成効率をより顕著に高めることが可能となる。 According to the floating external heat type gasifier having such a configuration, the pyrolysis residue separated by the residue separation unit is directly introduced into the gasification reaction unit. Therefore, tar and char contained in the thermal decomposition residue are easily decomposed into CO and H 2 . As a result, the amount of tar, char, etc. generated in the gasification reaction can be reduced, so that the energy efficiency can be further improved and the production efficiency of the effective gas component can be significantly increased.
また、本発明における第三の発明は、上記構成とされた浮遊外熱式ガス化装置において、前記残渣回収部が、前記残渣分離部で分離された熱分解残渣を、前記原料供給部に返送することを特徴とする。 The third aspect of the present invention is the floating external heat type gasification apparatus having the above configuration, wherein the residue recovery unit returns the pyrolysis residue separated by the residue separation unit to the raw material supply unit. It is characterized by doing.
このような構成の浮遊外熱式ガス化装置によれば、残渣回収部が、残渣分離部で分離された熱分解残渣を原料供給部に返送する構成なので、ガス化炉等に熱分解残渣を直接返送する場合に比べて接続部の加工が容易になることから、装置コストを低減することが可能になる。 According to the floating external heat type gasification apparatus having such a configuration, the residue recovery unit returns the pyrolysis residue separated by the residue separation unit to the raw material supply unit. Compared with the case of direct return, processing of the connecting portion is facilitated, so that the device cost can be reduced.
また、本発明における第四の発明は、浮遊外熱式ガス化方法であって、上記した何れかの浮遊外熱式ガス化装置を用いて、ガス化原料をガス化するとともに、ガス化反応において発生した熱分解残渣を再ガス化することを特徴とする。
The fourth invention of the present invention is a floating external heat type gasification method, wherein any of the above-mentioned floating external heat type gasification devices is used to gasify the gasification raw material and perform the gasification reaction. The pyrolysis residue generated in
このような構成の浮遊外熱式ガス化方法によれば、上記の浮遊外熱式ガス化装置を用いて、ガス化反応において発生した熱分解残渣を再ガス化する方法なので、上記同様、水素発生量を増大できるとともに、タール分やチャー分等の発生量を低減させることができる。また、熱分解残渣によって装置内に詰まり等が生じるのを防止し、且つ、熱分解残渣の回収作業の頻度を低減することができる。従って、ガス化反応時間の増大やエネルギー効率の低下を防止し、有効ガス成分の生成効率を高めることができるとともに、作業性を向上させることが可能となる。 According to the floating external heat type gasification method having such a configuration, since the pyrolysis residue generated in the gasification reaction is regasified using the above floating external heat type gasification apparatus, The generation amount can be increased and the generation amount of tar and char can be reduced. In addition, it is possible to prevent clogging or the like from occurring in the apparatus due to the thermal decomposition residue, and to reduce the frequency of the recovery operation of the thermal decomposition residue. Therefore, an increase in gasification reaction time and a decrease in energy efficiency can be prevented, the production efficiency of effective gas components can be increased, and workability can be improved.
本発明に係る浮遊外熱式ガス化装置によれば、残渣分離部で分離された熱分解残渣を回収して上流側に返送することにより、熱分解残渣をガス化反応部に再導入して再ガス化させるための残渣回収部を備えているので、水素発生量を増大できるとともに、タール分やチャー分等の発生量を低減させることができる。これにより、ガス化原料の投入量を低減した場合でも十分な水素発生量が得られ、エネルギー効率良くガス化することが可能になる。また、返送された熱分解残渣のガス化反応は、結果的に2段階で行われることから熱分解残渣分のガス化反応に十分な時間を確保でき、装置の小型化も可能になる。さらに、熱分解残渣によって装置内に詰まり等が生じるのを防止できるとともに、熱分解残渣の回収作業の頻度が顕著に低減できる。 According to the floating external heat type gasification apparatus according to the present invention, the pyrolysis residue separated in the residue separation unit is recovered and returned to the upstream side, thereby reintroducing the pyrolysis residue into the gasification reaction unit. Since the residue recovery unit for regasification is provided, the amount of hydrogen generation can be increased and the generation amount of tar, char, etc. can be reduced. Thereby, even when the input amount of the gasification raw material is reduced, a sufficient hydrogen generation amount can be obtained, and it becomes possible to gasify efficiently. Further, since the gasification reaction of the returned pyrolysis residue is performed in two stages, a sufficient time can be secured for the gasification reaction of the pyrolysis residue, and the apparatus can be downsized. Furthermore, it is possible to prevent clogging and the like from occurring in the apparatus due to the thermal decomposition residue, and to significantly reduce the frequency of the recovery operation of the thermal decomposition residue.
また、本発明に係る浮遊外熱式ガス化方法によれば、上記の浮遊外熱式ガス化装置を用いて、ガス化反応において発生した熱分解残渣を再ガス化する方法なので、上記同様、水素発生量を増大できるとともに、タール分やチャー分等の発生量を低減させることができる。さらに、熱分解残渣によって装置内に詰まり等が生じるのを防止できるとともに、熱分解残渣の回収作業の頻度を低減することができる。 Moreover, according to the floating external heat type gasification method according to the present invention, since the pyrolysis residue generated in the gasification reaction is regasified using the above floating external heat type gasification device, The amount of hydrogen generation can be increased, and the generation amount of tar and char can be reduced. Furthermore, it is possible to prevent clogging or the like from occurring in the apparatus due to the thermal decomposition residue, and to reduce the frequency of the recovery operation of the thermal decomposition residue.
従って、本発明に係る浮遊外熱式ガス化装置、及び、浮遊外熱式ガス化方法によれば、ガス化反応時間の増大やエネルギー効率の低下を防止し、小型の装置で有効ガス成分の生成効率を高めることができるとともに、作業性を向上させることが可能になるという優れた効果を奏する。 Therefore, according to the floating external heat type gasification apparatus and the floating external heat type gasification method according to the present invention, an increase in the gasification reaction time and a decrease in energy efficiency can be prevented, and the effective gas component can be reduced with a small apparatus. The production efficiency can be increased and the workability can be improved.
以下、本発明の実施形態である浮遊外熱式ガス化装置、及び、浮遊外熱式ガス化方法の一例を挙げ、その構成について図1及び図2を参照しながら詳述する。 Hereinafter, an example of a floating external heat type gasification apparatus and a floating external heat type gasification method according to an embodiment of the present invention will be given, and the configuration thereof will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
本実施形態で説明する浮遊外熱式ガス化装置、及び、それを用いた浮遊外熱式ガス化方法は、上述したような、発電用ガスエンジンの燃料等に用いられるクリーンで高カロリーなガスを、バイオマス等からなるガス化原料をガス化して生成するものである。また、本実施形態で採用している浮遊外熱式ガス化法は、空気や酸素等を使用せずに水蒸気雰囲気下においてガス化原料を熱分解させる方法である。 The floating external heat type gasification apparatus and the floating external heat type gasification method using the same described in the present embodiment are the clean and high calorie gas used for the fuel of the power generation gas engine as described above. Is produced by gasifying a gasification raw material made of biomass or the like. The floating external heat gasification method employed in the present embodiment is a method for thermally decomposing a gasification raw material in a water vapor atmosphere without using air or oxygen.
本実施形態の浮遊外熱式ガス化装置、及び、浮遊外熱式ガス化方法によってガス化されるガス化原料に用いるバイオマスとしては、特に限定されないが、従来と同様、例えば、紙ごみや木粉等を2〜3mm程度に粉砕したもの等を用いることができる。 Although it does not specifically limit as biomass used for the gasification raw material gasified by the floating external-heat type gasification apparatus of this embodiment, and the floating external-heat type gasification method, For example, paper garbage and wood are the same as before. The thing etc. which grind | pulverized powder etc. to about 2-3 mm can be used.
[第1の実施形態]
以下、本発明の第1の実施形態である浮遊外熱式ガス化装置1について、主に図1を参照しながら詳述する。
本実施形態の浮遊外熱式ガス化装置1は、ガス化原料をガス化するガス化反応部3と、このガス化反応部3にガス化原料Aを供給する原料供給部2とを備えている。そして、浮遊外熱式ガス化装置1は、ガス化反応部3で生成されたガスBに含有され、ガス化反応において発生する熱分解残渣Cを分離する残渣分離部4と、この残渣分離部4で分離された熱分解残渣Cを回収して上流側に返送することにより、熱分解残渣Cをガス化反応部3に再導入して再ガス化させるための残渣回収部5が備えられ、概略構成されている。
[First Embodiment]
Hereinafter, the floating external heat
The floating external heat
また、本実施形態で説明する浮遊外熱式ガス化装置1は、詳細な構成については後述するが、残渣回収部5が、残渣分離部4で分離された熱分解残渣Cをガス化反応部3に直接導入するように構成されている。
さらに、浮遊外熱式ガス化装置1には、ガス化反応部3に向けて水蒸気Mを供給するための水蒸気発生部6が備えられている。
The floating external heat
Further, the floating external heat
原料供給部2は、原料供給管71を通じて、ガス化反応部3にガス化原料Aを単位時間あたりで定量供給するものであり、詳細な図示を省略するが、ガス化原料Aを収容するための原料ホッパと、この原料ホッパ内から原料供給管71及びガス化反応部3に向けてガス化原料Aを搬送するスクリュとが備えられている。スクリュは、例えば、モータ等の動力によって回転される。
また、原料供給部2には図示略の開口が設けられ、この開口から原料ホッパにガス化原料Aを充填できる構成とされている。
The raw material supply unit 2 supplies the gasification raw material A in a fixed amount per unit time to the
The raw material supply unit 2 is provided with an opening (not shown) so that the raw material hopper can be filled with the gasification raw material A from this opening.
ガス化反応部3は、原料供給部2から供給されたガス化原料Aを、ガス化反応によってガス化することでガスBを生成させるものであり、加熱筐体31に収容され、接続管34を介して直列に接続されたガス化炉32a,32bと、外熱炉33とを備える。
加熱筐体31としては、例えば、耐熱性を有する金属製の筐体を何ら制限無く採用できる。
The
As the
ガス化炉32a,32bは、水蒸気雰囲気中においてガス化原料Aを熱分解するガス化反応を行うものであり、加熱筐体31と同様、耐熱性を有する金属製容器等から構成される。図示例のガス化炉32a,32bは、略円筒容器状に形成されており、初段側となるガス化炉32aの上部に原料供給管71が接続され、ガス化原料Aが供給される。また、ガス化炉32aの下部には、詳細を後述する水蒸気発生部6に連通する水蒸気供給管74が接続され、水蒸気Mが供給されるように構成されている。
The
ガス化炉32aとガス化炉32bとは、各々の上部間が接続管34によって接続されていることで、初段側のガス化炉32aに供給されたガス化原料A及び水蒸気Mによる熱分解(ガス化反応)が、後段側のガス化炉32bにおいても行われ、ガスBを生成できるように構成されている。また、後段側のガス化炉32bの下部には、生成されたガスBを残渣分離部4に導入するための排出管72が接続されている。
The
外熱炉33は、例えば、加熱筐体31内に向けて、加熱管75を介して加熱された空気を送り込むことで、ガス化炉32a,32bを加熱する加熱手段である。このような外熱炉33としては、特に限定されず、各種加熱手段を適用することが可能であるが、例えば、ガス化原料Aと同様のバイオマス、即ち、木チップや紙ごみを粉砕したものや、所定寸法以内に成型したペレット等を燃焼させる燃焼炉から構成することが、エコロジー等の観点から好ましい。
The
ガス化反応部3は、上記構成により、水蒸気雰囲気下において、ガス化原料Aを加熱することで熱分解によるガス化反応を行い、ガスBを生成させて、残渣分離部4に向けて送出する。この際、熱分解によるガス化が未完となった熱分解残渣Cも、ガスBとともに残渣分離部4に向けて送出される。
The
なお、ガス化反応部3においてガス化原料Aを熱分解してガス化反応を行う際の加熱温度としては、例えば、概ね900〜1000℃の範囲とすることが、反応効率等の観点から好ましい。本実施形態においては、外熱炉33における発熱量を調節することにより、加熱筐体31内のガス化炉32a,32bを上記温度に制御することができる。
In addition, as a heating temperature at the time of performing the gasification reaction by thermally decomposing the gasification raw material A in the
残渣分離部4は、上述したように、ガス化反応部3から排出管72を介して導入されたガスBから熱分解残渣Cを分離するものであり、例えば、サイクロン等の分離手段から構成される。残渣分離部4は、ガス排出口41側から送出管73を介して、ガスBを洗浄するための図示略のスクラバー等にガスBを送出し、洗浄後のガスBが図示略のガスタンクに導入・貯留される。一方、残渣分離部4は、分離後の熱分解残渣Cを、残渣排出口42側から分離管76を介して残渣回収部5に向けて送出する。
As described above, the residue separation unit 4 separates the pyrolysis residue C from the gas B introduced from the
なお、残渣分離部4は、上記サイクロンによる分離手段に加え、さらに、ガスBから余剰の水分を除去する脱水機能も具備することが、ガスBの品質を高める観点から好ましい。 The residue separation unit 4 is preferably provided with a dehydrating function for removing excess water from the gas B in addition to the above-described cyclone separation means from the viewpoint of improving the quality of the gas B.
残渣回収部5は、上述したように、残渣分離部4で分離された熱分解残渣Cを回収して上流側に返送することで、熱分解残渣Cをガス化反応部3に再導入して再ガス化させるものであり、分離管76が接続されて熱分解残渣Cが収容される残渣回収箱51と、この残渣回収箱51に収容された熱分解残渣Cをガス化反応部3に向けて送出するためのフィーダ52とから構成される。
As described above, the
また、本実施形態の残渣回収部5は、残渣分離部4で分離された熱分解残渣Cを、再導入管53を介して、ガス化反応部3に直接導入するように構成されており、図示例では、再導入管53がガス化炉32aの下部付近に接続されている。
残渣回収部5は、上記構成により、従来は産業廃棄物として大量に処分されていた熱分解残渣Cをガス化反応部3に再導入して再ガス化させることで、ガス化原料Aに由来する熱分解残渣Cを無駄にすることなく、有効ガス成分の生成効率を向上させることを可能とするものである。
The
The
水蒸気発生部6は、ガス化反応部3に向けて、水蒸気供給管74を介して水蒸気Mを供給するものであり、例えば、従来公知のエバポレータ等、水を水蒸気化する手段から構成することができる。本実施形態の浮遊外熱式ガス化装置1は、水蒸気発生部6によって生成される水蒸気Mを用いることにより、浮遊外熱式ガス化法によってガス化原料Aを熱分解させることができる。
The water
本実施形態の浮遊外熱式ガス化装置1は、残渣分離部4で分離された熱分解残渣Cをガス化反応部3に直接導入するように構成されているので、熱分解残渣Cが優先的に高温の水蒸気Mによって水蒸気改質され、熱分解残渣Cに含まれるタール分やチャー分が、下記(1)式及び(2)式に示すように、COやH2に分解され易くなる。さらに、触媒等を利用することで、CO2も水蒸気改質され、H2とCOに分解され易くなると考えられる。これにより、ガス化反応に伴うタール分やチャー分等の発生量を低減させることができるので、エネルギー効率がさらに向上し、有効ガス成分の生成効率をより顕著に高めることが可能となる。
タール分 + H2O → CO + H2 ・・・・・ (1)
チャー分 + H2O → CO + H2 ・・・・・ (2)
The floating external
Tar content + H 2 O → CO + H 2 (1)
Char content + H 2 O → CO + H 2 (2)
従来、一般的に、ガス化反応後に回収された熱分解残渣は産業廃棄物として処分されていたが、熱分解残渣には10〜50%の炭素分が含まれていることから、さらなる熱分解を行うことで生成ガスを得ることが可能であることが、本発明者等によって確認されている。即ち、本実施形態のように、残渣分離部4で分離した熱分解残渣Cを再ガス化処理することで、ガス化反応時間の増大やエネルギー効率の低下を防止し、防ぎ、さらに、水素等の有効ガス成分の発生割合を増加させることができるので、例えば、浮遊外熱式ガス化装置1を小型に構成した場合であっても、十分な生成量のガスBが得られる。
Conventionally, the pyrolysis residue collected after the gasification reaction has generally been disposed of as industrial waste. However, since the pyrolysis residue contains 10 to 50% of carbon, further pyrolysis residue can be obtained. It has been confirmed by the present inventors that a product gas can be obtained by performing the above. That is, as in the present embodiment, the pyrolysis residue C separated by the residue separation unit 4 is regasified to prevent and prevent an increase in gasification reaction time and a decrease in energy efficiency. Since the generation ratio of the effective gas component can be increased, for example, even when the floating external heat
本実施形態の浮遊外熱式ガス化装置1は、上記構成により、ガス化反応部3におけるガス化原料Aの熱分解による水素発生量を増大できるとともに、タール分やチャー分等の発生量を低減させることができることから、ガス化原料Aの投入量を低減した場合でも十分な水素発生量が得られ、エネルギー効率良くガスBを生成させることが可能となる。また、熱分解残渣Cの再ガス化反応は、結果的に2段階で行われることから、熱分解残渣分のガス化反応に十分な時間を確保でき、装置の小型化も可能になるという効果が得られる。さらに、熱分解残渣Cによる装置内の詰まり等が生じるのを防止できるとともに、熱分解残渣Cの回収作業の頻度が顕著に低減されるので、作業性も向上するという効果も得られる。
The floating external heat
ここで、上述したように、ガス化原料を水蒸気雰囲気下で熱分解させた場合、通常、熱分解残渣が約0.5%程度の割合で発生し、また、大量のバイオマスを熱分解させた場合には、ガス化反応の各種条件によっては、その発生量が最大で10%程度にまで増大することがある。従来の構成の浮遊外熱式ガス化装置を用いた場合には、上記のような0.5〜10%にも上る熱分解残渣の全てが廃棄され、無駄になるという問題があった。本実施形態の浮遊外熱式ガス化装置1によれば、上記構成によって熱分解残渣Cの再ガス化を可能とし、ガスBの生成に供さない熱分解残渣Cを極力低減することで、エネルギー効率良くガスBを生成させることが可能となる。
Here, as described above, when the gasification raw material is pyrolyzed under a steam atmosphere, a pyrolysis residue is usually generated at a rate of about 0.5%, and a large amount of biomass is pyrolyzed. In some cases, the generated amount may increase up to about 10% depending on various conditions of the gasification reaction. When the floating external heat type gasification apparatus having the conventional configuration is used, there is a problem that all the pyrolysis residue as much as 0.5 to 10% is discarded and is wasted. According to the floating external heat
次に、本実施形態の浮遊外熱式ガス化方法について、上記同様に図1を参照しながら説明する。
本実施形態の浮遊外熱式ガス化方法は、上述した浮遊外熱式ガス化装置1を用いて、ガス化原料Aをガス化してガスBを生成させるとともに、ガス化反応において発生した熱分解残渣Cを再ガス化する方法である。
Next, the floating external heat type gasification method of the present embodiment will be described with reference to FIG.
The floating external thermal gasification method of the present embodiment uses the above-described floating external
まず、ガス化反応部3において、ガス化炉32a,32bを外熱炉33で加熱するとともに、水蒸気発生部6から上流側のガス化炉32aに水蒸気供給管74を通じて水蒸気Mを供給することにより、ガス化炉32a,32b内を水蒸気雰囲気にする。
First, in the
次いで、原料供給部2において、図示略のスクリュを回転させることで、原料ホッパに収容されたバイオマス等のガス化原料Aを、原料供給管71を通じてガス化炉32aに供給する。この際、ガス化炉32aに供給されたガス化原料Aは、水蒸気Mを触媒としたガス化反応により、瞬時に熱分解してガス化される。そして、上記のガス化反応によって生成されたガスBは、接続管34を介して接続された下流側のガス化炉32bにおいて加熱が継続され、排出管72を通じて、サイクロン等からなる残渣分離部4に送出される。この際、ガスBは、ガス化原料Aが熱分解する際に発生した熱分解残渣Cが含まれた状態で残渣分離部4に送出される。
Next, in the raw material supply unit 2, a gasification raw material A such as biomass accommodated in the raw material hopper is supplied to the
次いで、残渣分離部4は、サイクロンの作用によってガスBから熱分解残渣Cを分離する。さらに、ガスBには、脱水処理を施すことが好ましい。
上記手順により、熱分解残渣Cが分離されるとともに、脱水処理が施されたガスBは、クリーンで高カロリーな状態となり、さらに、送出管73を通じて図示略のスクラバー等導入されることで硫黄化合物や高沸点化合物等の除去処理が行われた後、図示略のガスタンクに向けて連続的に送出され、例えば、ガス化発電やメタノール合成用として貯留される。
Next, the residue separator 4 separates the pyrolysis residue C from the gas B by the action of a cyclone. Further, the gas B is preferably subjected to dehydration treatment.
According to the above procedure, the pyrolysis residue C is separated, and the dehydrated gas B is in a clean and high calorie state, and is further introduced into the scrubber (not shown) through the
一方、ガスBから分離された熱分解残渣Cは、分離管76を通じて残渣回収部5に導入され、残渣回収箱51に収容される。その後、残渣回収箱51に収容された熱分解残渣Cは、フィーダ52の動作により、再導入管53を通じて上流側のガス化炉32aに返送される。
そして、ガス化炉32aに導入された熱分解残渣Cは、上記同様の手順で、水蒸気雰囲気下におけるガス化反応により、再び熱分解してガス化され、ガスBとして残渣分離部4に送出される。
On the other hand, the pyrolysis residue C separated from the gas B is introduced into the
Then, the pyrolysis residue C introduced into the
本実施形態の浮遊外熱式ガス化方法においては、上記構成とされた浮遊外熱式ガス化装置1を用いて、ガス化反応において発生した熱分解残渣Cを再ガス化する方法なので、上記同様、水素発生量を増大できるとともに、タール分やチャー分等の発生量を低減させることができる。さらに、本実施形態の方法によれば、熱分解残渣Cによって装置内に詰まり等が生じるのを防止できるとともに、熱分解残渣Cの回収作業の頻度を低減することができる。従って、ガス化反応時間の増大やエネルギー効率の低下を防止し、有効ガス成分の生成効率を高めることができるとともに、作業性を向上させることが可能となる。
In the floating external thermal gasification method of the present embodiment, since the thermal decomposition residue C generated in the gasification reaction is regasified using the floating external
[第2の実施形態]
以下、本発明の第2の実施形態である浮遊外熱式ガス化装置10について、主に図2を参照しながら詳述する。
本実施形態においては、図1に示す第1の実施形態の浮遊外熱式ガス化装置1と共通する構成については、同じ符号を付与するとともに、その詳しい説明を省略する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, the floating external heat
In this embodiment, about the structure which is common in the floating external heat
本実施形態の浮遊外熱式ガス化装置10は、図2に示すように、残渣回収部50が、残渣分離部4で分離された熱分解残渣Cを、原料供給部2に返送する構成とされている点で、上述した第1の実施形態の浮遊外熱式ガス化装置1とは異なるものである。
As shown in FIG. 2, the floating external
残渣回収部50は、第1の実施形態の浮遊外熱式ガス化装置1に備えられる残渣回収部5と同様、分離管76が接続されて熱分解残渣Cが収容される残渣回収箱51と、この残渣回収箱51に収容された熱分解残渣Cを上流側に返送するためのフィーダ52とを備える。そして、残渣回収部50は、熱分解残渣Cを、再導入管54を介して原料供給部2に返送するように構成されている。さらに、図示例では、再導入管54の経路中から再導入管55が分岐するように設けられており、この再導入管55は、原料供給部2からガス化反応部3に向けてガス化原料Aを供給する原料供給管71の経路中に接続されている。
The residue collection unit 50 is similar to the
本実施形態の浮遊外熱式ガス化装置10によれば、まず、残渣回収部50が、熱分解残渣Cを原料供給部2に返送する構成なので、このような場合には、ガス化反応部3のガス化炉32a等に熱分解残渣Cを直接返送する場合に比べ、再導入管の接続部の加工が容易になることから、装置コストを低減することが可能になるという効果が得られる。
According to the floating external heat
さらに、図2に示す例においては、再導入管54から分岐した再導入管55が原料供給管71に接続されている。これにより、原料供給部2にのみ熱分解残渣Cを返送する場合に対し、第1の実施形態の浮遊外熱式ガス化装置1のような、熱分解残渣Cをガス化反応部3に直接導入した場合と同様の効果が得られる。即ち、熱分解残渣Cが優先的に高温の水蒸気Mによって水蒸気改質され、熱分解残渣Cに含まれるタール分やチャー分がCOやH2に分解され易くなり、これらタール分やチャー分等の発生量を低減できるので、エネルギー効率がさらに向上し、有効ガス成分の生成効率を顕著に高めることが可能となる。
Further, in the example shown in FIG. 2, a
次に、本実施形態の浮遊外熱式ガス化方法は、第1の実施形態の場合と同様、上述した構成の浮遊外熱式ガス化装置10を用いて、ガス化原料Aをガス化してガスBを生成させるとともに、ガス化反応において発生した熱分解残渣Cを再ガス化する方法である。そして、本実施形態の浮遊外熱式ガス化方法は、浮遊外熱式ガス化装置10に備えられる残渣回収部50により、熱分解残渣Cを、ガス化反応部3に直接返送するのではなく、原料供給部2に返送する点で、第1の実施形態の浮遊外熱式ガス化方法とは異なる。
Next, the floating external thermal gasification method of the present embodiment gasifies the gasification raw material A using the floating external
図2に示すように、本実施形態においては、残渣回収部50から原料供給部2に返送された熱分解残渣Cは、原料供給管71を通じて、ガス化原料Aとともにガス化反応部3に再導入され、再ガス化される。
As shown in FIG. 2, in this embodiment, the pyrolysis residue C returned from the residue recovery unit 50 to the raw material supply unit 2 is recycled to the
本実施形態の浮遊外熱式ガス化方法によれば、浮遊外熱式ガス化装置10を用いて熱分解残渣Cを再ガス化する方法なので、上記同様、水素発生量を増大できるとともに、タール分やチャー分等の発生量を低減させることができる。さらに、熱分解残渣Cによって装置内に詰まり等が生じるのを防止するとともに、熱分解残渣Cの回収作業の頻度を低減することができる。従って、ガス化反応時間の増大やエネルギー効率の低下を防止し、有効ガス成分の生成効率を高めることができるとともに、作業性を向上させることが可能となる。
According to the floating external heat type gasification method of the present embodiment, since the pyrolysis residue C is regasified using the floating external heat
[作用効果]
以上説明したように、本実施形態の浮遊外熱式ガス化装置1,10によれば、残渣分離部4で分離された熱分解残渣Cを回収して上流側に返送することにより、熱分解残渣Cをガス化反応部3に再導入して再ガス化させるための残渣回収部5を備えているので、水素発生量を増大できるとともに、タール分やチャー分等の発生量を低減させることができる。これにより、ガス化原料Aの投入量を低減した場合でも十分な水素発生量が得られ、エネルギー効率良くガス化することが可能になる。また、返送された熱分解残渣Cのガス化反応は、結果的に2段階で行われることから熱分解残渣分のガス化反応に十分な時間を確保でき、装置の小型化も可能になる。さらに、熱分解残渣Cによって装置内に詰まり等が生じるのを防止できるとともに、熱分解残渣Cの回収作業の頻度が顕著に低減できる。
[Function and effect]
As described above, according to the floating external
また、本実施形態の浮遊外熱式ガス化方法によれば、本実施形態の浮遊外熱式ガス化装置1,10を用いて、ガス化反応において発生した熱分解残渣Cを再ガス化する方法なので、上記同様、水素発生量を増大できるとともに、タール分やチャー分等の発生量を低減させることができる。さらに、熱分解残渣Cによって装置内に詰まり等が生じるのを防止できるとともに、熱分解残渣Cの回収作業の頻度を低減することができる。
Further, according to the floating external thermal gasification method of the present embodiment, the pyrolysis residue C generated in the gasification reaction is regasified using the floating external
従って、本実施形態の浮遊外熱式ガス化装置1,10、及び、浮遊外熱式ガス化方法によれば、ガス化反応時間の増大やエネルギー効率の低下を防止し、小型の装置で有効ガス成分の生成効率を高めることができるとともに、作業性を向上させることが可能になるという優れた効果を奏するものである。
Therefore, according to the floating external heat
本発明の浮遊外熱式ガス化装置、及び、浮遊外熱式ガス化方法によれば、上記構成を採用することで、特に、クリーンで高カロリーなガスを、バイオマス等からなるガス化原料をガス化して生成する工程等において本発明を適用することにより、小型の装置で有効ガス成分の生成効率を高めることができるとともに作業性も向上する。これにより、例えば、発電効率の高い発電用ガスエンジンの燃料や、メタノール合成用ガス、及び、メタン合成用ガスを生産するにあたり、エコロジーの観点からも寄与度が高いものである。 According to the floating external heat type gasification apparatus and the floating external heat type gasification method of the present invention, by adopting the above-described configuration, in particular, a clean and high calorie gas is obtained from a gasification raw material made of biomass or the like. By applying the present invention in the process of gasification and the like, the production efficiency of effective gas components can be increased with a small apparatus, and workability is also improved. Thus, for example, in producing a fuel for a power generation gas engine with high power generation efficiency, a gas for methanol synthesis, and a gas for methane synthesis, the contribution degree is high from the viewpoint of ecology.
1,10…浮遊外熱式ガス化装置、
2…原料供給部、
3…ガス化反応部、
31…加熱筐体31、
32a,32b…ガス化炉、
33…外熱炉、
34…接続管、
4…残渣分離部、
41…ガス送出口、
42…残渣排出口、
5,50…残渣回収部、
51…残渣回収箱、
52…フィーダ、
53,54,55…再導入管、
6…水蒸気発生部、
71…原料供給管、
72…排出管、
73…送出管、
74…水蒸気供給管、
75…加熱管、
76…分離管、
A…ガス化原料、
B…ガス、
C…熱分解残渣。
1,10 ... floating external heat type gasifier,
2 ... Raw material supply section,
3 ... Gasification reaction part,
31 ...
32a, 32b ... gasifier,
33 ... an external heating furnace,
34 ... connecting pipe,
4 ... residue separation part,
41 ... Gas outlet
42. Residue outlet,
5, 50 ... Residue recovery unit,
51. Residue collection box,
52 ... Feeder,
53, 54, 55 ... reintroduction tube,
6 ... water vapor generating part,
71 ... Raw material supply pipe,
72 ... discharge pipe,
73 ... delivery pipe,
74: water vapor supply pipe,
75 ... heating tube,
76 ... separation tube,
A ... Gasification raw material,
B ... Gas
C: Thermal decomposition residue.
Claims (4)
前記ガス化反応部で生成されたガスに含有され、ガス化反応において発生する熱分解残渣を分離する残渣分離部と、
前記残渣分離部で分離された熱分解残渣を回収して上流側に返送することにより、前記熱分解残渣を前記ガス化反応部に再導入して再ガス化させるための残渣回収部が備えられていることを特徴とする浮遊外熱式ガス化装置。 A floating external heat type gasification apparatus comprising a gasification reaction part for gasifying a gasification raw material and a raw material supply part for supplying the gasification raw material to the gasification reaction part,
A residue separation unit for separating a thermal decomposition residue contained in the gas generated in the gasification reaction unit and generated in the gasification reaction;
A residue recovery unit is provided for recovering the pyrolysis residue separated in the residue separation unit and returning it to the upstream side so that the pyrolysis residue is reintroduced into the gasification reaction unit and regasified. A floating external heat type gasifier characterized by the above.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014184914A JP2016056309A (en) | 2014-09-11 | 2014-09-11 | Float external heat type gasification device and float external heat type gasification method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014184914A JP2016056309A (en) | 2014-09-11 | 2014-09-11 | Float external heat type gasification device and float external heat type gasification method |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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JP2014184914A Pending JP2016056309A (en) | 2014-09-11 | 2014-09-11 | Float external heat type gasification device and float external heat type gasification method |
Country Status (1)
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2014
- 2014-09-11 JP JP2014184914A patent/JP2016056309A/en active Pending
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