JP2022013619A - ガス化システム及び改質炉 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、図面を参照しながら、第1実施形態のガス化システム及び改質炉について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
図1は、第1実施形態のガス化システムを示すブロック図である。図1に示す矢印は、各工程での物質の流れを表している。図1に示すように、本実施形態のガス化システム300は、第1実施形態の改質炉100と、乾燥機301と、炭化炉302と、第一サイクロン303と、第二サイクロン304と、過熱器305と、第一熱交換器306と、第二熱交換器307と、バグフィルタ308と、ガスタンク309と、第三熱交換器310と、を備える。
図2は、第1実施形態の改質炉100の構成を示す模式図である。以下の説明では、必要に応じて適宜図1のブロック図で示した符号を用いて構成を説明する。
本体部101は長尺の筒状部材である。本体部101の中心軸の軸方向は、上下方向である。
加熱部102は、自身の内部に高温の気体を導入し、高温の気体の熱を利用して内部空間S1を加熱する機能を有する。本実施形態においては、高温の気体として、排ガスE1を利用する。なお、「高温の気体」は、バイオマス原料C1を熱分解させる温度(400℃~600℃)よりも高温であればよく、加熱部102への供給前に高温になるまで加熱した気体でもよい。高温の気体としては、排ガスE1の他、地熱蒸気を用いることもできる。
なお、地熱蒸気は、過熱蒸気V2として使用してもよい。
図2に示すように、回転体103は、長尺の筒状部材である。図3では、回転体103は、下方から上方に向けて直径が漸減する錘状となっているが、形状はこれに限らず、筒状であってもよい。回転体103は、内部空間S1の下部において、側壁101aと離間し、内部空間S1の中心側に収容されている。
また、混合ガスは、空気に酸素を追加混合し、酸素濃度を高めたガスであってもよい。
本実施形態のガス化システム300及び改質炉100は、以下のように動作する。以下、図1から3を参照して説明する。
図4は、第2実施形態の改質炉105の構成を示す模式図である。図4に示すように、改質炉105は、本体部101と、加熱部102と、回転体103と、供給部200と、を備える。本体部101は、第1実施形態の改質炉100と同様に貫通孔101xを有する。以下、本実施形態において既出の構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
供給部200は、本体部101の内部空間S1に炭化物C2を供給する。供給部200は、供給路201と、接触部202と、を有する。
以上、説明した本実施形態の改質炉105の動作について説明する。
図5は、第3実施形態のガス化システム400を示すブロック図である。以下の説明では、必要に応じて適宜図1のブロック図で示した符号を用い、図1で示したガス化システム300との構成の違いについて説明する。
図7は、第4実施形態のガス化システム500を示すブロック図である。ガス化システム500は、集塵機330と、熱交換器320とを有する。
Claims (16)
- バイオマスを炭化させ、炭化物を得る炭化炉と、
前記炭化物と過熱蒸気とを反応させて水性ガスを得る改質炉と、を備え、
前記改質炉は、上下方向に延在する筒状の本体部と、
自身の内部に高温の気体を導入し前記本体部の内部空間を加熱する加熱部と、を備え、
前記内部空間は、負圧に制御され、
前記本体部は、前記内部空間に前記炭化物を投入する投入部と、
前記内部空間に前記過熱蒸気を導入する蒸気導入部と、
前記内部空間に、空気よりも高濃度で二酸化炭素を含む高温気体を導入する二酸化炭素導入部を有するガス化システム。 - 前記投入部は、前記本体部の側壁に設けられた投入口に接続されており、
前記二酸化炭素導入部は、前記投入口よりも下方に設けられている請求項1に記載のガス化システム。 - 前記改質炉は、前記本体部の内部空間の下部において前記内部空間の中心側に収容され、前記内部空間の容積を減少させる減容部材を有し、
前記二酸化炭素導入部は、前記減容部材の最上部よりも下方に設けられている請求項2に記載のガス化システム。 - 前記投入部は、前記本体部の側壁に設けられた投入口に接続されており、
前記蒸気導入部は、前記投入口よりも下方に設けられている請求項1から3のいずれか1項に記載のガス化システム。 - 前記本体部は、前記内部空間に酸素を導入する酸素導入部を有する請求項1から4のいずれか1項に記載のガス化システム。
- 前記投入部は、前記本体部の側壁に設けられた投入口に接続されており、
前記酸素導入部は、前記投入口よりも下方に設けられている請求項5に記載のガス化システム。 - 前記酸素導入部は、空気を導入可能に設けられている請求項5又は6に記載のガス化システム。
- 前記蒸気導入部が前記酸素導入部を兼ねており、
前記蒸気導入部は、前記内部空間に前記過熱蒸気と前記酸素との混合気体を導入する請求項5から7のいずれか1項に記載のガス化システム。 - 前記蒸気導入部が前記二酸化炭素導入部を兼ねており、
前記蒸気導入部は、前記内部空間に前記過熱蒸気と前記高温気体との混合気体を導入する請求項1から8のいずれか1項に記載のガス化システム。 - 前記炭化炉は、高温の排ガスを排出し、
前記加熱部は、前記本体部の側壁と離間し、前記側壁を前記本体部の外側から覆う外筒体と、
前記外筒体と前記側壁との間の空間に前記排ガスを導入する導入部と、
前記空間から前記排ガスを排出する排出部と、を有し、
前記二酸化炭素導入部は、前記本体部に設けられ前記内部空間と前記空間を連通する貫通孔である請求項1から8のいずれか1項に記載のガス化システム。 - 前記貫通孔は、前記本体部の周方向に複数設けられている請求項10に記載のガス化システム。
- 前記水性ガスから、水素と、前記水性ガスから前記水素を除いた残部であるオフガスとを精製する精製装置と、
前記オフガスを加熱する熱交換器と、を有し、
前記オフガスは、空気よりも高濃度で二酸化炭素を含み、
前記二酸化炭素導入部は、前記熱交換器において前記オフガスを加熱して生じた前記高温気体を、前記内部空間に導入する請求項1から11のいずれか1項に記載のガス化システム。 - 前記炭化炉は、高温の排ガスを排出し、
前記改質炉の下流側において、冷却された前記排ガスから固形分を集塵する集塵機と、
集塵された前記排ガスを加熱する熱交換器と、を有し、
前記二酸化炭素導入部は、前記熱交換器において集塵された前記排ガスを加熱して生じた前記高温気体を、前記内部空間に導入する請求項1から12のいずれか1項に記載のガス化システム。 - 前記熱交換器は、前記高温の排ガスを熱源とする請求項12又は13に記載のガス化システム。
- 前記本体部は、前記内部空間に前記炭化物を供給する供給部を備え、
前記供給部は、前記投入部に接続された供給路と、前記供給路の一部に設けられ、前記炭化物と水とを接触させる接触部と、を有する請求項1から14のいずれか1項に記載のガス化システム。 - 炭化物と過熱蒸気とを反応させて水性ガスを得る改質炉であって、
上下方向に延在する筒状の本体部と、
前記本体部の内部空間を加熱する加熱部と、を備え、
前記内部空間は、負圧に制御され、
前記本体部は、前記内部空間に空気よりも高濃度で二酸化炭素を含む高温気体を導入する二酸化炭素導入部を有する改質炉。
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