JP5384087B2

JP5384087B2 - 木質バイオマスガスの改質システム

Info

Publication number: JP5384087B2
Application number: JP2008301318A
Authority: JP
Inventors: 潤一郎林; 一樹谷端; 浩介木本; 逞詮村田; 正泰宮本; 準之介玉川; 斎小山; 誠松田; 成道青木; 秀一小関
Original assignee: Hokkaido University NUC; Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd; Mitsui Zosen Plant Engineering Inc
Current assignee: Hokkaido University NUC; Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui Zosen Plant Engineering Inc; Mitsui E&S Co Ltd
Priority date: 2008-11-26
Filing date: 2008-11-26
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2028-11-26
Also published as: JP2010126595A

Description

本発明は、木質バイオマスガスの改質システムに関する。すなわち、木質バイオマスを熱分解して得られる生成ガスを改質し、燃料として利用するシステムに関するものである。

《技術的背景》
近年、木質廃材その他の木質バイオマスを燃料として有効利用することへの関心が、高まっている。なかでも、本質バイオマスをガス化して得られた生成ガスを、エンジンの燃料として活用し、もって発電等に有効利用するシステムの構築が、注目を集めている。

《従来技術》
ところで、このような木質バイオマスからの生成ガスには、ガス化炉でのガス化プロセス中に発生したタールが、含有されている。ガス化の初期反応である熱分解では、メタンや一酸化炭素などのガスと共に多量のタールが生成する。そのタールの濃度は、ガス化剤である酸素や水蒸気との反応によって低下するが、そのままエンジンの燃料にするまでには低下していない場合が多い。
すなわち、そのままエンジンの燃料として使用すると、各種トラブルが発生し、エンジンの耐久性に問題が生じてしまう。例えば、生成ガス中に含有されたタールが、エンジンの弁，その他に付着して、汚れやコーキングの原因となり、各種のエンジントラブル，作動トラブルの要因となる。
そこで、木質バイオマスを燃料化するこの種従来例では、問題のタールを低減，除去する対処策が課題となっており、タール処理設備が、必須の付帯設備として採用されていた。
すなわち、木質バイオマスをガス化炉に投入して得られた生成ガスは、例えば水スクラビング等の水処理装置付のタール処理設備や、酸素供給により部分燃焼せしめられ、もってタールを相対的に削減させる方式のタール処理設備等を経由し、もってタール分を低減，除去してから、発電用のエンジン等に供給されていた。

《先行技術文献情報》
部分燃焼方式のタール処理設備としては、例えば、次の特許文献１の従来の技術欄に示されたものが、挙げられる。
特開２００４−２９２７２０号公報

ところで、このような従来例については、次の問題が指摘されていた。
《第１の問題点》
第１に、タールの化学エネルギーが、効率良く燃料ガスの化学エネルギーに変換されない、という問題が指摘されていた。
すなわち、上述したこの種従来例のタール処理設備は、燃料化される生成ガスについて、エンジントラブルの原因となるタールを、低減，除去せんとするに過ぎなかった。
木質バイオマスの生成ガスの燃料化に際し、含有されたタールを単に低減，除去するに過ぎず、タールの化学エネルギーを燃料ガスの化学エネルギーへと、効率良く変換しようとする発想はなかった。

《第２の問題点》
第２に、水スクラビング等の水処理装置付のこの種従来例のタール処理設備については、付帯設備である水処理装置設備が大型化，大規模化し、設備コスト，排水処理コスト，メンテナンスコスト等が嵩む、という問題が指摘されていた。
又、部分燃料方式のこの種従来例のタール処理設備については、タールの低減，除去が不十分である、という問題も指摘されていた。

《本発明について》
本発明の木質バイオマスガスの改質システムは、このような実情に鑑み、上記従来例の課題を解決すべくなされたものである。
そして本発明によって、第１に、タールが燃料ガスに変換され、第２に、しかもこれが、低コスト，高効率で達成される、木質バイオマスガスの改質システムを提案することを、目的とする。

《請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、次のとおりである。
この木質バイオマスガスの改質システムは、熱分解炉と改質反応器とエンジンと、を有している。
該熱分解炉は、投入された木質バイオマスを熱分解する。
該改質反応器は、上部から、該熱分解炉の熱分解で得られた炭化物粒が供給されると共に、下部から、該熱分解炉の熱分解で得られた生成ガスが供給され、もって、該生成ガス中に含有されたタール蒸気が、水素，メタン，一酸化炭素等に改質される。
該エンジンは、該生成ガスの改質ガスを燃料として使用する。

かつ該改質反応器は、該生成ガスの顕熱に空気導入による部分燃焼熱を加えることにより、７００℃以上〜９００℃以下に維持されている。
該改質反応器では、該炭化物粒が、該タール蒸気の吸着，担持，一体化層として機能すると共に、該タール蒸気のコーク化，水蒸気改質反応促進用の触媒層として機能する。
もって該タール蒸気が、該炭化物粒に吸着，担持されてコークと水素に分解され、該コークが該炭化物粒の一部となって、該炭化物粒と共に水蒸気改質される。この水蒸気改質は、該生成ガス中に含有された水蒸気を利用して実施され、不足する場合は、付設されたスチーム供給手段から水蒸気を供給可能である。
しかも該改質反応器では、該炭化物粒が、上部から下部へと移動層を形成しつつ、下部から上部へと向かう改質対象の該生成ガスと必要時間をかけて十分に接触して、該タール蒸気を吸着，担持することにより確実に水蒸気改質し、もって該改質ガスが該改質反応器の上部から排出される。

かつ該エンジンは、ロータリーエンジンよりなり、排気ガスを７５０℃〜９００℃で排出する。
該熱分解炉は、該排気ガスを利用して４５０℃以上〜６５０℃以下に加熱されて、木質バイオマスを乾留にて熱分解する。
該熱分解炉の上記温度域は、該木質バイオマスからの該タール蒸気発生が完了し該改質反応器に供給される該炭化物粒からの該タール蒸気発生がないと共に、該炭化物粒の生成が困難化しない温度域でもあること、を特徴とする。

《作用等について》
本発明は、このような手段よりなるので、次のようになる。
（１）木質バイオマスを熱分解することにより生成したガスは、一酸化炭素や水素や炭化水素ガスを含有するが、タール蒸気も含有する。
（２）そこで生成ガスは、熱分解炉から改質反応器に供給されるが、４５０℃以上〜６５０℃以下に加熱された熱分解炉においては、タール蒸気発生は完了した状態となっている。
（３）改質反応器は、熱分解炉で得られた炭化物粒が上部から供給され、下部から生成ガスが供給される。そして、生成ガスの顕熱に、空気導入による部分燃焼熱を加えることにより、７００℃以上〜９００℃以下に維持される。
（４）そこで改質反応器内では、タール蒸気が、まず炭化物粒表面でコーク化された後、高温下で生成ガス中の水蒸気と反応して、水素，メタン，一酸化炭素等に、水蒸気改質される。
そして、このような生成ガスの改質ガスが、ロータリーエンジンよりなるエンジンに、燃料として供給されると共に、その排気ガスを利用して、熱分解炉が加熱される。

（５）改質反応器では、このようにタール蒸気が水蒸気改質され、生成ガスは、カロリーアップされた改質ガスとなって、エンジンに供給できる燃料ガスとなる。
（６）又このシステムは、熱分解炉，改質反応器，エンジンから構成されており、構造が簡単で、小型化し易く、運転やメンテナンスも容易である。
（７）さてそこで、本発明の改質システムは、次の効果を発揮する。

このようなタールの燃料ガスへの変換は、コスト面や効率面に優れつつ達成される。すなわち、本発明の木質バイオマスガスの改質システムでは、まず、改質反応器の上部から炭化物粒が、下部から生成ガスが供給され、両者が十分に接触する。もって、生成ガス中のタールは、確実，迅速，効率的に水素，メタン，一酸化炭素等に改質され、前述したこの種の従来例に比べ、タールの低減，除去性能に優れている。

又、本発明のシステムで得られた改質ガスは、エンジンの燃料として使用しても、タール付着，汚れ，コーキングに起因したエンジントラブルが発生せず、エンジン耐久性が向上する。
又、タールを改質するので、前述したこの種の従来例のように、大型で大規模な水処理装置は付帯設備として使用されず、設備コスト，排水処理コスト，メンテナンスコスト等にも優れている。
このように、この種の従来例の課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。

《図面について》
以下、本発明の木質バイオマスガスの改質システムを、図面に示した発明を実施するための最良の形態に基づいて、詳細に説明する。
図１は、本発明を実施するための最良の形態の説明に供し、構成フロー図である。図２は、本発明には属さない参考例の説明に供し、構成フロー図である。

《熱分解炉１について》
本発明の木質バイオマスＡのガスの改質システムは、熱分解炉１と改質反応器２とエンジン３と、を有している。まず熱分解炉１について、説明する。
熱分解炉１は、投入された木質バイオマスＡを熱分解する。すなわち、熱分解炉１は、エンジン３からの高温の排気ガスＢを利用して、約４５０℃以上〜６５０℃以下程度の温度域で、木質廃材その他の木質バイオマスＡを熱分解する。
そして、この熱分解により、炭化物粒Ｃと共に生成ガスＤが生成、生成ガスＤは、水素，メタン，一酸化炭素，二酸化炭素，水蒸気等に加えて、タール蒸気Ｅを含有している。
そして熱分解炉１では、上記温度域での熱分解にて、タール蒸気Ｅの発生が完了しており、改質反応器２に供給される炭化物粒Ｃについても、タール蒸気Ｅの発生は起こらない。

このような熱分解炉１について、更に詳述する。まず熱分解炉１は、ロータリーエンジンを用いたエンジン３からの高温の排気ガスＢを利用して、約４５０℃以上〜６５０℃以下程度の温度域、特に約５００℃以上〜６００℃以下程度の温度域に保持されている。
排気ガスＢは、７５０℃〜９００℃程度の高温でエンジン３から排出された後、管路４を経由して熱分解炉１へと導かれる。熱分解炉１は、このような排気ガスＢの熱量，顕熱を利用し、外熱法（間接加熱方式）にて上記温度域に保持される。なお、この温度域は、排気ガスＢにて無理なく保持可能である。
そして、この温度域は、低温乾留，熱分解される木質バイオマスＡからのタール蒸気Ｅの発生が、完了してしまう温度域、つまりタール蒸気Ｅが出尽くしてしまう温度域である。なお、この温度域を下廻ると、タール蒸気Ｅ発生が未完了状態となり、逆に、この温度域を上廻ると、炭化物粒（木炭粒であるチャー）の生成が困難化する。

そして、このような熱分解炉１に、原料ホッパー５から、乾燥処理された木質廃材，木屑チップ等の木質バイオマスＡが、定量フィーダー６を介して、２５℃程度の常温で投入される。本質バイオマスＡとしては、このような木質系バイオマス資源が代表的であるが、その他の植物系，廃棄物系バイオマス資源も、使用可能である。
熱分解炉１に投入された木質バイオマス１は、前記温度域の低温乾留にて熱分解され、もって、カーボン，灰分，炭化物粒Ｃ等の固形分と共に、生成ガスＤが熱分解ガスとして生成される。
この生成ガスＤは、一酸化炭素（ＣＯ），二酸化炭素（ＣＯ_２），水素（Ｈ_２），水分（Ｈ_２Ｏ），メタン（ＣＨ_４）等を主成分とする。例えば、乾燥木質チップを熱分解した場合、生成ガスＤの組成は体積比で、一酸化炭素が２９．６％、二酸化炭素が１６．７％、炭化水素が５．３％、水素が２．４％、水分が４６．０％となっている。因にその熱量は、ＬＨＶで例えば、４，４６７〜５，０７８ｋＪ／Ｎｍ^３（１，０６７〜１，２１３ｋｃａｌ／Ｎｍ^３）程度となっている。
そして、このような生成ガスＤに対し、更に、例えば７００ｇ／Ｎｍ^３におよぶタール蒸気Ｅが混入している。タール蒸気Ｅを含有した生成ガスＤは、熱分解炉１から排出され、温度低下によるタール蒸気Ｅの液化，固化，付着，コーキング等を回避すべく、管路７において断熱材で保温され、除塵機を経由して、改質反応器２に供給される。
なお、この熱分解炉１は、例えばスクリュー押し出し方式よりなるが、勿論その他各種方式のものが採用可能であり、例えば、ロータリーキルン，スクリューキルン，ベルトコンベア方式のもの等、が採用される。
熱分解炉１は、このようになっている。

《改質反応器２について》
次に、改質反応器２について、説明する。改質反応器２は、熱分解炉１から供給される生成ガスＤ自体の温度に、空気Ｆ導入による部分燃焼の熱を加えることにより、例えば約７００℃以上の温度域に、維持されている。
そして図１の例では、上部から、熱分解炉１の熱分解で得られた炭化物粒Ｃが供給されると共に、下部から、熱分解炉１の熱分解で得られた生成ガスＤが供給され、もって、生成ガスＤ中に含有されたタール蒸気Ｅが、水素，メタン，一酸化炭素等に改質される。
すなわち、改質反応器２では、炭化物粒Ｃが、上部から下部へと移動層を形成しつつ、下部から上部へと向かう生成ガスＤと接触する。そして、このような接触に基づき、生成ガスＤ中のタール蒸気Ｅが、炭化物粒Ｃの吸着分解機能と触媒機能により、生成ガスＤ中の水蒸気と反応して水蒸気改質され、もって、改質ガスＧが上部から排出される。

このような改質反応器２について、更に詳述する。まず改質反応器２は、代表的には７００℃以上の温度域、特に７００℃以上〜９００℃以下の温度域に維持されている。
すなわち、熱分解炉１から供給される生成ガスＤの顕熱に部分燃焼の反応熱を、加えることにより、上記温度域に維持されている。つまり、反応対象である生成ガスＤ自体の熱量に、直接加熱方式による熱量を、加える方式が採用されている。
又、水蒸気改質は、生成ガスＤ中に含有された水蒸気を利用して実施されるが、付設されたスチーム供給手段から、水蒸気を供給可能となっている。すなわち、フィードされた生成ガスＤ中には水蒸気が含有されており、これにて水蒸気改質が進行するが、生成ガスＤ中の水蒸気が少ない場合は、不足分の水蒸気を供給可能となっている。

そして改質反応器２には、炭化物粒Ｃが上部から供給される。木質バイオマスＡを乾留により熱分解して得られた炭化物粒Ｃ、つまり熱分解炉１で焦げた未燃焼分として得られた木炭粒が、図１の例では上部から供給される。そして炭化物粒Ｃは、タール蒸気Ｅの水蒸気改質用の担持機能と触媒機能とを発揮すると共に、みずからも水素や一酸化炭素等に水蒸気改質される。
すなわち炭化物粒Ｃは、炭素を主成分とし、炭素質物質の乾留に際し多孔質残留物として生成される。そして、タール蒸気Ｅの捕捉，吸着，担持，一体化層として機能すると共に、タール蒸気Ｅのコーク化，水蒸気改質反応促進用の触媒層として機能する。又、炭化物粒Ｃは、自身も水蒸気改質されて、水素や一酸化炭素等にガス化される。

さて、図１の例の改質反応器２内では、下部から供給されて上部に向かう改質対象である生成ガスＤ中のタール蒸気Ｅが、この上部から供給されて下部に向かう炭化物粒Ｃにて、吸着，担持されてコーク化される。そして、このコークが、熱の作用と触媒の作用とに基づき、水蒸気をガス化剤として反応して、水素，一酸化炭素，二酸化炭素，メタン等に変換され、水蒸気改質される。いわゆる水性ガス化反応が進行する。
改質反応器２では、このようにして、木質バイオマスＡの生成ガスＤ中のタール蒸気Ｅが、水蒸気改質されると共に、更に内部充填された炭化物粒Ｃも水蒸気改質され、もって改質ガスＧが生成される。
このように生成ガスＤが改質された改質ガスＧは、タール濃度が０．１ｇ／Ｎｍ^３未満となっており、その熱量は、ＬＨＶで例えば、６，７００ｋＪ／Ｎｍ^３（１，６００ｋｃａｌ／Ｎｍ^３）以上となっている。
なお、図中Ｈは灰分であり、炭化物粒Ｃ等の残渣として改質反応器２下部から排出される。又、図１の例では、熱分解炉１から改質反応器２に供給される炭化物粒Ｃに、生成ガスＤ（タール蒸気Ｅ）が、同伴してしまう虞がある。その対策としては、熱分解炉１と改質反応器２間の管路に、例えば図示のようにダブルのスライドゲート弁や、チャーの中間ホッパーを設けておくとよい。
改質反応器２は、このようになっている。

《反応式等について》
次に、反応式等について説明する。
改質反応器２内では、（１）炭化物粒Ｃ表面でのタールのコーキング反応、（２）コーク及び炭化物粒Ｃの水蒸気改質反応、及び（３）コーク及び炭化物粒Ｃの部分燃焼反応が起り、これらの反応を組み合わせることによって、タールを燃料ガス（図１の改質ガスＧ）に変換している。
まず、炭化物粒Ｃ表面でのタールのコーキング反応は、下記の化１のように、タール蒸気Ｅが炭化物粒Ｃの表面に吸着し、コーク（Ｃ）と水素に分解する。この際、コーク（Ｃ）は炭化物粒Ｃの一部となる。
次に、コーク及び炭化物粒Ｃの水蒸気改質反応は、下記の化２のように、炭化物粒Ｃが水蒸気と反応し、水素と一酸化炭素を生成する。
次に、コーク及び炭化物粒Ｃの部分燃焼反応は、下記の化３のように、炭化物粒Ｃが酸素と反応し、一酸化炭素を生成する。
以上のように、この改質反応器２では、タールを燃料ガスに効率良く変換することができるため、改質反応器２から得られる燃料ガスは（改質ガスＧ）は、タールによるトラブルを引き起こすことなく、直接、エンジン３の燃料として利用できる。

又、化２の反応式において、炭素と水蒸気の系は、高温付与により系のエンタルピーが上がり、吸熱反応により一酸化炭素と水素の混合気体にガス化されるが、生成水素量は最小である。
これに対し上記の化４の反応式では、炭素は水蒸気と反応して、二酸化炭素と水素に水蒸気改質される。これは、化２の反応式より多量の水蒸気が作用すると共に、化２の反応式の一酸化炭素も完全に改質された場合であり、吸熱反応により二酸化炭素と水素とにガス化され、生成水素量は最大となる。
化４の反応式では、化２の反応式で生成された一酸化炭素が、発熱反応である次の化５のシフト反応により水蒸気と反応して、二酸化炭素と水素に改質，変換される。化２の反応式に次の式５の反応式を加えると、化４の反応式となる。

改質反応器２内では、化５のシフト反応が起こらない場合は化２の反応式により、又、化５のシフト反応が起こる場合は化４の反応式により、水蒸気改質が進行する。しかし実際は、一酸化炭素濃度を低減する化５のシフト反応の発生程度に従い、化２と化４の中間の反応式により水蒸気改質が進行する可能性が高く、この場合は、一酸化炭素と二酸化炭素と水素との混合気体が、改質ガスＧとして生成される。
勿論、これらの反応の温度依存性に鑑み、化４の反応式より化２の反応式の方が吸熱程度が高いので、例えば８５０℃程度と温度が高い程、化４の反応式より化２の反応式が起こりやすく、化５のシフト反応が抑えられる。これに対し、例えば８００℃程度の場合には、化５のシフト反応が起こりやすく、化４の反応が起こりやすい。
反応式等については、以上のとおり。

≪エンジン３について≫
次に、エンジン３について説明する。エンジン３は、生成ガスＤの改質ガスＧを燃料として使用する。
すなわち、このエンジン３はロータリーエンジンよりなり、改質ガスＧが、除塵設備を介して供給され、改質ガスＧ中の水素，一酸化炭素，メタン等を主な燃料として運転される。
図示例の改質ガスＧは、管路８にて、冷却部や圧送用兼流量調整用のポンプ等を経由して（図示せず）、エンジン３に供給される。そしてエンジン３は、その主軸が、隣接設置された発電機９に連結されており、その駆動が発電に利用されている。
エンジン３は、このようになっている。

《作用等》
本発明の木質バイオマスＡガスの改質システムは、以上説明したように構成されている。そこで、以下のようになる。

（１）木質バイオマスＡを熱分解して得られた生成ガスＤは、一酸化炭素や水素を含有するが、タール蒸気Ｅも含有している。

（２）そこで生成ガスＤは、熱分解炉１から改質反応器２に供給される。なお熱分解炉１では、その約４５０℃〜６５０℃程度の温度域に基づき、木質バイオマスＡからのタール蒸気Ｅの発生が、完了した状態となっている。

（３）そして、図１の例の改質反応器２では、熱分解炉１で得られた炭化物粒Ｃが上部から供給され、下部から生成ガスＤが供給される。
そして改質反応器２内は、このように供給される生成ガスＤの顕熱に、空気Ｆ導入による内燃法の部分燃焼の熱が加わることにより、７００℃以上、好ましくは７００℃〜９００℃とされる。

（４）そこで改質反応器内２では、生成ガスＤに含有されたタール蒸気Ｅが、まず炭化物粒Ｃ外表面に吸着されて、コーク化された後、炭化物粒Ｃとコークが、高温加熱下で生成ガスＤ中の水蒸気と反応し、もって水素，一酸化炭素，メタン等に水蒸気改質される。
なお水蒸気改質には、生成ガスＤ中の水蒸気が利用されるが、足りない場合は水蒸気を別途供給しても良い。

（５）又、改質反応器２では、炭化物粒Ｃとコークが、部分燃焼により水素と一酸化炭素に変換され、生成ガスＤは、燃料成分が増加しカロリーアップされた改質ガスＧとなって、エンジン３に向け燃料として供給される。

（６）さて、本発明の改質システムでは、このようにタール蒸気Ｅや炭化物粒Ｃから、水素や一酸化炭素が改質，生成される。木質バイオマスＡ生成ガスＤの燃料化に際し、タール蒸気Ｅや炭化物粒Ｃの熱エネルギーも、燃料として有効活用される。

（７）そして、この改質システムにおいて、タール蒸気Ｅのこのような熱化学再生は、反応に必要な熱量が下げられ、低い温度で実現されると共に、合理的なエンタルピー授受システムにより、実現される。
すなわち、まず熱分解炉１では、エンジン３の高温の排気ガスＢの熱量をそのまま利用した外熱法（間接加熱方式），低温乾留により、熱的に無理なく余裕をもって、熱分解が実施される。又、改質反応器２では、熱分解炉１から供給される生成ガスＤの熱量に、足りない分だけ空気Ｆ（酸素）導入，部分燃焼の熱量を加える内燃法（直接加熱方式）により、必要なエンタルピーを得て無理なく改質が実施される。

（８）更に、この改質システムの改質反応器２では、上部から炭化物粒Ｃが供給されると共に、下部から生成ガスＤが供給され、もって、上部から下部へと向かう炭化物粒Ｃと、下部から上部へと向かう生成ガスＤとが、必要時間をかけて十分に接触可能となる。
そこで生成ガスＤは、含有されたタール蒸気Ｅが、炭化物粒Ｃの吸着分解機能と触媒機能により、確実，迅速，かつ効率的に水蒸気改質される。タール蒸気Ｅは、水素，一酸化炭素，メタン等に水蒸気改質されると共に、確実に低減，除去される。

（９）しかも、この改質システムは、熱分解炉１と改質反応器２とエンジン３とを、相互に関連づけたシステム配置となっており、全体的に構成が簡単であり小型化されると共に、処理操作やメンテナンスも簡単容易である。
本発明の作用等は、このようになっている。

《図２の参考例について》
以上、本発明の改質システムについて、図１に示した例を参照して説明した。すなわち本発明では、改質反応器２について、その上部から、炭化物粒Ｃが供給されると共に、下部から、生成ガスＤ（タール蒸気Ｅ）が供給され、部分燃焼用の空気Ｆも導入され、もって、改質ガスＧが上部から排出されていた。
これに対し図２の参考例では、改質反応器２について、その上部から、炭化物粒Ｃと生成ガスＤ（タール蒸気Ｅ）とが供給されると共に、上部下付近から、部分燃焼用の空気Ｆが導入され、もって、改質ガスＧから下部から排出されるようになっている。
図２の参考例は、このようになっている。

本発明に係る木質バイオマスガスの改質システムについて、発明を実施するための最良の形態の説明に供し、その１例の構成フロー図である。本発明には属さない参考例の構成フロー図である。

符号の説明

１熱分解炉
２改質反応器
３エンジン
４管路
５原料ホッパー
６定量フィーダー
７管路
８管路
９発電機
Ａ木質バイオマス
Ｂ排気ガス
Ｃ炭化物粒
Ｄ生成ガス
Ｅタール蒸気
Ｆ空気
Ｇ改質ガス
Ｈ灰分

Claims

木質バイオマスガスの改質システムであって、熱分解炉と改質反応器とエンジンと、を有しており、
該熱分解炉は、投入された木質バイオマスを熱分解し、
該改質反応器は、上部から、該熱分解炉の熱分解で得られた炭化物粒が供給されると共に、下部から、該熱分解炉の熱分解で得られた生成ガスが供給され、もって、該生成ガス中に含有されたタール蒸気が、水素，メタン，一酸化炭素等に改質され、
該エンジンは、該生成ガスの改質ガスを燃料として使用し、
かつ該改質反応器は、該生成ガスの顕熱に、空気導入による部分燃焼熱を加えることにより、７００℃以上〜９００℃以下に維持されており、
該改質反応器では、該炭化物粒が、該タール蒸気の吸着，担持，一体化層として機能すると共に、該タール蒸気のコーク化，水蒸気改質反応促進用の触媒層として機能し、
もって該タール蒸気が、該炭化物粒に吸着，担持されてコークと水素に分解され、該コークが該炭化物粒の一部となって、該炭化物粒と共に水蒸気改質され、この水蒸気改質は、該生成ガス中に含有された水蒸気を利用して実施され、不足する場合は、付設されたスチーム供給手段から水蒸気を供給可能であり、
しかも該改質反応器では、該炭化物粒が、上部から下部へと移動層を形成しつつ、下部から上部へと向かう改質対象の該生成ガスと必要時間をかけて十分に接触して、該タール蒸気を吸着，担持することにより確実に水蒸気改質し、もって該改質ガスが該改質反応器の上部から排出され、
かつ該エンジンは、ロータリーエンジンよりなり、排気ガスを７５０℃〜９００℃で排出し、該熱分解炉は、該排気ガスを利用して４５０℃以上〜６５０℃以下に加熱されて、該木質バイオマスを乾留にて熱分解し、
該熱分解炉の上記温度域は、該木質バイオマスからの該タール蒸気発生が完了し、該改質反応器に供給される該炭化物粒からの該タール蒸気発生がないと共に、該炭化物粒の生成が困難化しない温度域でもあること、を特徴とする木質バイオマスガスの改質システム。