JP5177477B2 - 流体供給装置およびそれを備えるシステム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態として説明する超臨界水によるバイオマスガス化システムの概略構成を示す図である。図1に示すように、本発明に係る超臨界水によるバイオマスガス化システム(以下、単に「システム」と称する。)100は、破砕ポンプ10、水タンク11、モーノポンプ20、第一熱交換器30、第二熱交換器31、前処理装置40、スラリー供給装置50、反応器60、クーラー70、減圧器71、気液分離器80、ガスタンク81、固液分離器82、バーナー90などを備える。
次に、本実施の一形態として、超臨界水によるガス化反応によりバイオマスから燃料ガスを生成する方法について説明する。
20 モーノポンプ 30 第一熱交換器
31 第二熱交換器 40 前処理装置
50 スラリー供給装置 60 反応器
70 クーラー 71 減圧器
80 気液分離器 81 ガスタンク
82 固液分離器 90 バーナー
100 超臨界水によるバイオマスガス化システム
Claims (20)
- 流体注入装置から第1の流体を注入する流体注入口と、注入した前記第1の流体を排出する流体排出口と、第2の流体を貯蔵する流体槽から前記第2の流体を受け入れる流体受入口と、受け入れた前記第2の流体を外部に供給する流体供給口と、を備える2つのシリンダーと、
各シリンダー内の前記第1の流体と前記第2の流体とを仕切るように配置されたピストンと、
各ピストンを両端に備える軸と、
前記シリンダーが通過できる大きさの空洞を内側に有し、各シリンダーの外周上に設けた溝にそれぞれ嵌合する複数の突起を内側面に設けたシリンダー固定具と、
を備え、
前記流体注入装置から第1の前記シリンダーに前記第1の流体を注入することにより、前記流体槽から第2の前記シリンダーに前記第2の流体を受け入れて、前記流体注入装置から前記第2のシリンダーに注入した前記第1の流体を排出するとともに、前記流体槽から前記第1のシリンダーに受け入れた前記第2の流体を外部に供給する第1の工程と、
前記流体注入装置から前記第2のシリンダーに前記第1の流体を注入することにより、前記流体槽から前記第1のシリンダーに前記第2の流体を受け入れて、前記流体注入装置から前記第1のシリンダーに注入した前記第1の流体を排出するとともに、前記流体槽から前記第2のシリンダーに受け入れた前記第2の流体を外部に供給する第2の工程と、
を交互に行い、
前記第2の流体は混合液であり、
前記2つのシリンダーは、内部に前記混合液を攪拌する攪拌機を備えることを特徴とする流体供給装置。 - 前記シリンダー固定具は円筒形状からなり、
前記突起は、前記シリンダー固定具の両端に設けられ、リング状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の流体供給装置。 - 前記シリンダー固定具は、側面に窓を有することを特徴とする請求項1または2に記載の流体供給装置。
- 前記混合液がスラリーであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の流体供給装置。
- 前記軸は、前記ピストンと前記攪拌機との接触を防止する接触防止手段をさらに備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の流体供給装置。
- 非金属系触媒の存在下において、バイオマスを100〜250℃の範囲内の温度、及び0.1〜4MPaの範囲内の圧力の条件下で熱水処理する前処理装置と、
前記前処理装置において熱水処理することにより得られた、前記非金属系触媒を含む前記バイオマスのスラリー体を、374℃以上の温度、及び22.1MPa以上の圧力の条件下で水熱処理する反応器と、
前記前処理装置から前記スラリー体を受け入れ、前記スラリー体を前記反応器に供給するスラリー供給装置と、
前記前処理装置と前記スラリー供給装置との間に配置され、前記スラリー供給装置に受け入れられる前記スラリー体を蓄圧する第1の蓄圧器と、
前記スラリー供給装置と前記反応器との間に配置され、前記スラリー供給装置から供給される前記スラリー体を蓄圧する第2の蓄圧器と、
を備え、
前記スラリー供給装置は、
水を注入する注入口と、注入した前記水を排出する排出口と、前記前処理装置から前記スラリー体を受け入れる受入口と、受け入れた前記スラリー体を前記反応器に供給する供給口と、を備える2つのシリンダーと、
各シリンダー内の前記水と前記スラリー体とを仕切るように配置されたピストンと、
各ピストンを両端に備える軸と、
前記シリンダーが通過できる大きさの空洞を内側に有し、各シリンダーの外周上に設けた溝にそれぞれ嵌合する複数の突起を内側面に設けたシリンダー固定具と、
各シリンダー内の前記スラリー体を攪拌する攪拌機と、
前記前処理装置から第2の前記シリンダーに前記スラリー体を受け入れて、前記第2のシリンダーに注入した前記水を排出するとともに、前記前処理装置から第1の前記シリンダーに受け入れた前記スラリー体を前記反応器に供給するように、前記第1のシリンダーに前記水を注入する第1の工程と、前記前処理装置から前記第1のシリンダーに前記スラリー体を受け入れて、前記第1のシリンダーに注入した前記水を排出するとともに、前記前処理装置から前記第2のシリンダーに受け入れた前記スラリー体を前記反応器に供給するように、前記第2のシリンダーに前記水を注入する第2の工程とを、交互に切り替えて行う水注入装置と、
を備えることを特徴とする超臨界水によるバイオマスガス化システム。 - 前記シリンダー固定具は円筒形状からなり、
前記突起は、前記シリンダー固定具の両端に設けられ、リング状に形成されていることを特徴とする請求項6に記載のシステム。 - 前記シリンダー固定具は、側面に窓を有することを特徴とする請求項6または7に記載のシステム。
- 前記軸は、前記ピストンと前記攪拌機との接触を防止する接触防止手段をさらに備えることを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載のシステム。
- 前記水注入装置は、各シリンダーに対して一定流量で水を注入することを特徴とする請求項6〜9のいずれかに記載のシステム。
- 前記反応器は、
前記反応器内に前記スラリー体を下方から導入する導入口と、
前記反応器において水熱処理することにより生成された生成ガス及び灰分、並びに、前記非金属系触媒及び水を上方から前記反応器外に排出する排出口と、
前記スラリー体の導入により前記反応器内に流動層を形成する流動媒体と、
前記導入口から導入した前記スラリー体を、前記流動層の下方で分散させる分散部と、
を備え、
前記流動媒体は、前記スラリー体の導入速度では排出されない形状で構成されていることを特徴とする請求項6〜10のいずれかに記載のシステム。 - 前記反応器から排出された、前記生成ガス、前記灰分、前記非金属系触媒、及び前記水を、前記生成ガスと、前記灰分、前記非金属系触媒、及び水を含む混合液とに分離する気液分離装置をさらに備えることを特徴とする請求項11に記載のシステム。
- 前記混合液中の前記非金属系触媒を回収する手段をさらに備えることを特徴とする請求項12に記載のシステム。
- 前記流動媒体が、アルミナボールであることを特徴とする請求項11〜13のいずれかに記載のシステム。
- 前記分散部を、アルミナボールを積み重ねることにより形成することを特徴とする請求項11〜14のいずれかに記載のシステム。
- 前記反応器において水熱処理することにより生成された生成ガスの一部を利用して前記反応器を加熱する加熱装置をさらに備えることを特徴とする請求項6〜15のいずれかに記載のシステム。
- 前記前処理装置で熱水処理する前記バイオマスをあらかじめ破砕する破砕機をさらに備えることを特徴とする請求項6〜16のいずれかに記載のシステム。
- 前記反応器において水熱処理することにより生成された生成ガスの熱を利用して、前記スラリー供給装置から前記反応器に供給される前記スラリー体を予熱する熱交換器をさらに備えることを特徴とする請求項6〜17のいずれかに記載のシステム。
- 前記前処理装置において熱水処理される前記バイオマスを前記前処理装置に供給する手段と、
前記前処理装置から前記スラリー供給装置に受け入れられる前記スラリー体の熱を利用して、前記前処理装置に供給される前記バイオマスを予熱する熱交換器と、
をさらに備えることを特徴とする請求項6〜17のいずれかに記載のシステム。 - 前記前処理装置において熱水処理される前記バイオマスを前記前処理装置に供給する手段と、
前記反応器において水熱処理することにより生成された生成ガスの熱を利用して、前記前処理装置に供給される前記バイオマスを予熱する熱交換器と、
をさらに備えることを特徴とする請求項6〜17のいずれかに記載のシステム。
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