JP6020951B1 - Gasification system and gasification method in gasification system - Google Patents

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Abstract

本発明の目的は、バイオマスを効率よくガス化することにある。本発明は、ガス化原料であるバイオマスを調製したスラリー体が流れる低温流路36と、超臨界状態の高温流体が導入されると共に、導入された高温流体が低温流路36のスラリー体と熱交換されながら流れる高温流路37とを備える熱交換器31と、熱交換器31により昇温されたスラリー体をさらに加熱してスラリー体を超臨界状態でありガス化が可能な温度にするガス化反応器33と、超臨界状態であるスラリー体を高温流体として高温流路37に導入する導入路35とを備えるガス化システム10であって、導入路35の途中に設けられ、超臨界状態であるスラリー体を加圧して高温流路37に導入する加圧装置38を備える。An object of the present invention is to efficiently gasify biomass. The present invention introduces a low-temperature flow path 36 through which a slurry body prepared from biomass as a gasification raw material flows, and a supercritical high-temperature fluid, and the introduced high-temperature fluid is heated with the slurry body in the low-temperature flow path 36 and heat. A heat exchanger 31 having a high-temperature flow path 37 that flows while being exchanged, and a gas that is heated by the heat exchanger 31 to further heat the slurry body to a temperature at which it can be gasified in a supercritical state A gasification system 10 comprising a gasification reactor 33 and an introduction path 35 for introducing a slurry body in a supercritical state into a high-temperature flow path 37 as a high-temperature fluid, which is provided in the middle of the introduction path 35 and is in a supercritical state And a pressurizing device 38 that pressurizes the slurry body and introduces it into the high-temperature channel 37.

Description

本発明は、バイオマスを原料として調製して生成するスラリー体を、超臨界状態で分解処理して燃料ガスを生成するガス化システム、及びガス化方法に関する。   The present invention relates to a gasification system and a gasification method in which a slurry body prepared by using biomass as a raw material is decomposed in a supercritical state to generate fuel gas.

超臨界状態でバイオマスを分解処理して燃料ガスを得るガス化装置が知られている。例えば、特許文献1には、非金属系触媒を含んだバイオマスのスラリー体を温度374℃以上、圧力22.1MPa以上の条件下で水熱処理し、生成された生成ガスを利用して発電装置で発電し、発電装置からの排熱を利用してスラリー体を加熱するバイオマスガス化発電システムが記載されている。   There is known a gasifier that obtains fuel gas by decomposing biomass in a supercritical state. For example, Patent Document 1 discloses that a biomass slurry containing a nonmetallic catalyst is hydrothermally treated under conditions of a temperature of 374 ° C. or higher and a pressure of 22.1 MPa or higher, and the generated gas is used to generate a power generator. A biomass gasification power generation system that generates power and heats a slurry body using exhaust heat from a power generation device is described.

特開2008−246343号公報JP 2008-246343 A

図7は、一般的なバイオマスガス化発電システムを説明する図である。同図に示すように、このガス化システム2は、熱交換器3、加熱器4、及びガス化反応器5を含んで構成される。これら各部の中で、熱交換器3は、スラリー体を加熱する装置である。このスラリー体は、例えば、焼酎残渣、採卵鶏糞、汚泥等のバイオマスに、水及び活性炭(触媒)を加えて混合することで調製される。加熱器4は、熱交換器3で加熱されたスラリー体をガス化反応温度(スラリー体がガス化する(ガス化が可能となる)温度)まで昇温する装置である。ガス化反応器5は、このスラリー体をガス化反応温度で一定に保持する装置である。ガス化反応が完了した流体は、その後気液分離され、気体分が燃料ガスとして利用される。   FIG. 7 is a diagram illustrating a general biomass gasification power generation system. As shown in the figure, the gasification system 2 includes a heat exchanger 3, a heater 4, and a gasification reactor 5. Among these units, the heat exchanger 3 is a device for heating the slurry body. This slurry body is prepared by, for example, adding water and activated carbon (catalyst) to biomass such as shochu residue, egg-collecting chicken manure, and sludge and mixing them. The heater 4 is a device that raises the temperature of the slurry heated by the heat exchanger 3 to a gasification reaction temperature (temperature at which the slurry is gasified (gasification is possible)). The gasification reactor 5 is an apparatus that keeps the slurry body constant at the gasification reaction temperature. The fluid that has undergone the gasification reaction is then gas-liquid separated, and the gas component is used as fuel gas.

ここで、熱交換器3としては、例えば二重管式熱交換器が用いられる。図8は、この二重管式熱交換器が備える二重管6の構成を説明する図である。同図に示すように、二重管6では、内側の配管7の内側に低温流路8が区画され、外側の配管9と内側の配管7の間に高温流路11が区画されている。低温流路8には、スラリー体13が流通される。一方、高温流路11には、スラリー体13と熱交換される高温流体14が、スラリー体13とは反対方向に流通される。そして、低温流路8の導入口12から導入されたスラリー体13は、高温流体14と熱交換しながら加熱され、排出口15から排出される。   Here, as the heat exchanger 3, for example, a double-pipe heat exchanger is used. FIG. 8 is a diagram illustrating the configuration of the double pipe 6 provided in the double pipe heat exchanger. As shown in the figure, in the double pipe 6, a low-temperature flow path 8 is defined inside the inner pipe 7, and a high-temperature flow path 11 is defined between the outer pipe 9 and the inner pipe 7. A slurry body 13 is circulated through the low temperature flow path 8. On the other hand, a high-temperature fluid 14 that exchanges heat with the slurry body 13 flows through the high-temperature channel 11 in the opposite direction to the slurry body 13. Then, the slurry body 13 introduced from the inlet 12 of the low-temperature channel 8 is heated while exchanging heat with the high-temperature fluid 14 and discharged from the outlet 15.

図9は、この二重管6を備えた熱交換器3における、スラリー体13の温度の変化、及び高温流体14の温度の変化の一例を示した図である。この図において、縦軸は流体の温度を示し、横軸は二重管6の距離を示している。二重管6の距離について補足すると、この二重管6の距離は、内側の配管7における導入口12の位置を0とし、排出口15の位置を100として表した場合の、導入口12からの距離である。   FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a change in the temperature of the slurry body 13 and a change in the temperature of the high-temperature fluid 14 in the heat exchanger 3 including the double pipe 6. In this figure, the vertical axis indicates the temperature of the fluid, and the horizontal axis indicates the distance of the double pipe 6. Supplementing the distance of the double pipe 6, the distance of the double pipe 6 is from the inlet 12 when the position of the inlet 12 in the inner pipe 7 is 0 and the position of the outlet 15 is 100. Is the distance.

図9に示すように、常温で導入口12に導入されたスラリー体13は昇温されるが、熱交換器3の中間部分16(スラリー体13の温度が約380℃となり、導入口12からの距離が約30〜約70までの部分)においては、スラリー体13の昇温速度が極めて遅いことが分かる。同様に、高温流体14についても中間部分16においては温度変化が殆ど見られず、その温度はスラリー体13とほぼ同じである約380℃となっている。   As shown in FIG. 9, the temperature of the slurry 13 introduced into the inlet 12 at room temperature is raised, but the intermediate portion 16 of the heat exchanger 3 (the temperature of the slurry 13 is about 380 ° C. It can be seen that the temperature increase rate of the slurry body 13 is extremely slow at a portion of about 30 to about 70). Similarly, with respect to the high temperature fluid 14, almost no temperature change is observed in the intermediate portion 16, and the temperature is about 380 ° C. which is substantially the same as that of the slurry body 13.

このように、中間部分16における低温流体13と高温流体14の温度変化が、他の部分に比べて小さくなっている理由は、中間部分16におけるスラリー体13及び高温流体14の定圧比熱が高くなっているためと考えられる。   Thus, the reason why the temperature change of the low temperature fluid 13 and the high temperature fluid 14 in the intermediate portion 16 is smaller than that in the other portions is that the constant pressure specific heat of the slurry body 13 and the high temperature fluid 14 in the intermediate portion 16 is high. It is thought that it is because.

すなわち、熱交換器3の内部圧力は高圧(例えば25MPa)であるが、このような高圧下ではスラリー体13や高温流体14の定圧比熱は臨界温度付近(約380℃)において特異的に高いピーク値をとることが知られている。なお、実際には高温流体14の定圧比熱は二重管6における圧力損失のためスラリー体13の定圧比熱よりも少し低い温度でピークとなる。このため、中間部分16ではスラリー体13と高温流体14との間の温度差が減少して単位面積当たりの交換熱量も減少する事で、スラリー体13が昇温されにくい状態となっている。つまり、低圧の高温流体から高圧の低温流体へ熱交換する場合は、図9の中間部分16に示すような、低圧の高温流体の擬臨界点近傍の温度域から高圧の低温流体の擬臨界点近傍の温度域の範囲において、低圧の高温流体と高圧の低温流体の温度差が微小となり、単位伝熱面積当たりの交換熱量が減少する。   That is, the internal pressure of the heat exchanger 3 is a high pressure (for example, 25 MPa), but under such a high pressure, the constant pressure specific heat of the slurry body 13 and the high temperature fluid 14 is a specifically high peak near the critical temperature (about 380 ° C.). It is known to take a value. Actually, the constant pressure specific heat of the high temperature fluid 14 peaks at a temperature slightly lower than the constant pressure specific heat of the slurry body 13 due to pressure loss in the double pipe 6. For this reason, in the intermediate part 16, the temperature difference between the slurry body 13 and the high-temperature fluid 14 is reduced, and the amount of exchange heat per unit area is also reduced, so that the temperature of the slurry body 13 is hardly increased. That is, when heat is exchanged from a low-pressure high-temperature fluid to a high-pressure low-temperature fluid, the pseudo-critical point of the high-pressure low-temperature fluid from the temperature range near the pseudo-critical point of the low-pressure high-temperature fluid as shown in the intermediate portion 16 of FIG. In the vicinity of the temperature range, the temperature difference between the low-pressure high-temperature fluid and the high-pressure low-temperature fluid becomes small, and the amount of exchange heat per unit heat transfer area decreases.

また、この中間部分16では、バイオマスの成分に由来するタールが生成され易いことが知られている。生成されたタールは、内側の配管7の内壁に付着して当該配管の内面を覆うので、熱通過を妨げ、交換熱量をさらに減少させる原因となっている。   Further, it is known that tar derived from biomass components is easily generated in the intermediate portion 16. The generated tar adheres to the inner wall of the inner pipe 7 and covers the inner surface of the pipe, thereby preventing the passage of heat and further reducing the amount of exchange heat.

本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、バイオマスのガス化を効率よく行うためのガス化システム、及びガス化システムにおけるガス化方法を提供することにある。   This invention is made | formed in view of such the present condition, The objective is to provide the gasification method for performing gasification of biomass efficiently, and the gasification method in a gasification system.

前述の目的を達成するため、本発明は、ガス化原料であるバイオマスを調製したスラリー体が流れる低温流路と、超臨界状態の高温流体が導入されると共に、前記導入された高温流体が前記低温流路のスラリー体と熱交換されながら流れる高温流路とを備える熱交換器と、前記熱交換器により昇温された前記スラリー体をさらに加熱して前記スラリー体を超臨界状態でありガス化が可能な温度にするガス化反応器と、前記超臨界状態であるスラリー体を前記高温流体として前記高温流路に導入する導入路とを備えるガス化システムであって、前記導入路の途中に設けられ、前記超臨界状態であるスラリー体を加圧して前記高温流路に導入する加圧装置を備える。   In order to achieve the above-mentioned object, the present invention introduces a low-temperature flow path through which a slurry body prepared from biomass as a gasification raw material flows, a high-temperature fluid in a supercritical state, and the introduced high-temperature fluid is A heat exchanger having a high-temperature flow path flowing while being heat-exchanged with a slurry body in a low-temperature flow path, and further heating the slurry body heated by the heat exchanger to make the slurry body in a supercritical state and gas A gasification system comprising a gasification reactor that can be converted to a temperature capable of being gasified, and an introduction path for introducing the slurry body in the supercritical state into the high-temperature flow path as the high-temperature fluid, And a pressurizing device that pressurizes and introduces the slurry body in the supercritical state into the high-temperature flow path.

本発明のガス化システムによれば、加圧装置によって高温流体が加圧されるので、熱交換器を流れる高温流体の定圧比熱がピークとなる擬臨界点の温度を上げることができる。これに伴い、スラリー体との熱交換において、単位伝熱面積当たりの交換熱量を増大させることが出来る。その結果、低温流体の温度がタールの発生し易い温度に停滞してしまう時間を短縮できる。このため、スラリー体を加熱する際におけるタールの発生を抑制でき、バイオマスのガス化を効率よく行うことができる。また本システムによれば、単位伝熱面積当たりの交換熱量を増大させることが出来るので、同じ交換熱量でれあれば熱交換器を小型化することが出来る。   According to the gasification system of the present invention, since the high-temperature fluid is pressurized by the pressurizing device, the temperature at the pseudocritical point where the constant-pressure specific heat of the high-temperature fluid flowing through the heat exchanger peaks can be raised. Accordingly, the amount of heat exchanged per unit heat transfer area can be increased in heat exchange with the slurry body. As a result, the time during which the temperature of the low-temperature fluid stagnates at a temperature at which tar is easily generated can be shortened. For this reason, generation | occurrence | production of tar at the time of heating a slurry body can be suppressed, and gasification of biomass can be performed efficiently. Further, according to the present system, the amount of exchange heat per unit heat transfer area can be increased, so that the heat exchanger can be reduced in size if the same amount of exchange heat is used.

前述のガス化システムにおいて、前記高温流路は、前記高温流体が導入される導入口側の第1高温流路と、前記高温流体が排出される排出口側の第2高温流路とに分けて構成され、前記第1高温流路の下流端に連通され、亜臨界状態の前記高温流体を前記熱交換器から取り出す高温流体取得流路と、前記高温流体取得流路を通じて送出された前記高温流体から燃料ガスを分離する気液分離器と、タービンを備え、前記気液分離器で分離された前記燃料ガスの圧力によって前記タービンを回転させる動力装置と、前記第2高温流路の上流端に連通され、前記気液分離器で前記燃料ガスが分離された後の前記高温流体を前記熱交換器へ返送する高温流体返送流路とを備えることが好ましい。   In the gasification system described above, the high temperature flow path is divided into a first high temperature flow path on the inlet side where the high temperature fluid is introduced and a second high temperature flow path on the discharge port side where the high temperature fluid is discharged. A high-temperature fluid acquisition channel that communicates with the downstream end of the first high-temperature channel and takes out the high-temperature fluid in a subcritical state from the heat exchanger; and the high-temperature fluid that is sent through the high-temperature fluid acquisition channel A gas-liquid separator that separates fuel gas from a fluid; a turbine that includes a turbine and that rotates the turbine by the pressure of the fuel gas separated by the gas-liquid separator; and an upstream end of the second high-temperature channel And a high-temperature fluid return flow path for returning the high-temperature fluid after the fuel gas is separated by the gas-liquid separator to the heat exchanger.

このガス化システムでは、二重管式熱交換器の途中(第1高温流路の下流端)から取り出された亜臨界状態の高温流体から気体(燃料ガス)が分離される。そして、分離された燃料ガスの圧力によって動力装置のタービンが回転される。また、燃料ガスが分離された後の高温流体が熱交換器の途中(第2高温流路の上流端)へ返送される。このように、高温流体から分離された燃料ガスの圧力を、動力装置の動力として利用できる。さらに、燃料ガスが分離された後の高温流体が熱交換に用いられるので、燃料ガスよりも単位体積当たりの比熱が大きい液体分の比率が高温流体において高くなり、高温流体の液体と低温流体とが熱交換を行う伝熱面積を増大することが出来るため、単位伝熱面積当たりの交換熱量を増大することができる。その結果、高温流体が有するエネルギーを有効に利用することができる。   In this gasification system, gas (fuel gas) is separated from the subcritical high-temperature fluid taken from the middle of the double-tube heat exchanger (downstream end of the first high-temperature flow path). Then, the turbine of the power unit is rotated by the pressure of the separated fuel gas. Further, the high-temperature fluid after the fuel gas is separated is returned to the middle of the heat exchanger (upstream end of the second high-temperature flow path). Thus, the pressure of the fuel gas separated from the high-temperature fluid can be used as power for the power unit. Further, since the high-temperature fluid after the fuel gas is separated is used for heat exchange, the ratio of the liquid component having a larger specific heat per unit volume than the fuel gas is high in the high-temperature fluid, and the high-temperature fluid liquid and the low-temperature fluid Since the heat transfer area for heat exchange can be increased, the amount of exchange heat per unit heat transfer area can be increased. As a result, the energy of the high temperature fluid can be used effectively.

また、本発明は、ガス化原料であるバイオマスを調製したスラリー体が流れる低温流路と、超臨界状態の高温流体が導入されると共に、導入された高温流体が前記低温流路のスラリー体と熱交換されながら流れる高温流路とを備える二重管式の熱交換器と、前記熱交換器により昇温された前記スラリー体をさらに加熱して前記スラリー体を超臨界状態でありガス化が可能な温度にするガス化反応器と、前記超臨界状態であるスラリー体を前記高温流体として前記高温流路に導入する導入路とを備えるガス化システムであって、前記高温流路は、前記高温流体が導入される導入口側の第1高温流路と、前記高温流体が排出される排出口側の第2高温流路とに分けて構成され、前記第1高温流路の下流端に連通され、前記高温流体を前記熱交換器から取り出す高温流体取得流路と、前記高温流体取得流路により取り出した前記高温流体を加圧する加圧装置と、前記第2高温流路の上流端に連通され、前記加圧装置で加圧された前記高温流体を前記熱交換器へ返送する高温流体返送路と、を備える。   The present invention also provides a low-temperature channel through which a slurry body prepared from biomass as a gasification raw material flows, a supercritical high-temperature fluid, and the introduced high-temperature fluid is a slurry body in the low-temperature channel. A double-pipe heat exchanger having a high-temperature channel that flows while being heat-exchanged, and the slurry body heated by the heat exchanger is further heated to make the slurry body in a supercritical state and gasified A gasification system comprising a gasification reactor capable of achieving a possible temperature and an introduction path for introducing the slurry body in the supercritical state into the high-temperature flow path as the high-temperature fluid, the high-temperature flow path including the The first high-temperature channel on the inlet side into which the high-temperature fluid is introduced and the second high-temperature channel on the outlet side from which the high-temperature fluid is discharged are configured to be separated at the downstream end of the first high-temperature channel. Communicating and transferring the hot fluid to the heat exchanger A high-temperature fluid acquisition flow path to be taken out, a pressurization device for pressurizing the high-temperature fluid taken out by the high-temperature fluid acquisition flow path, and an upstream end of the second high-temperature flow path, and pressurized by the pressurization apparatus And a high-temperature fluid return path for returning the high-temperature fluid to the heat exchanger.

本発明のガス化システムによれば、二重管式熱交換器の途中(第1高温流路の下流端)から取り出された高温流体が加圧装置によって加圧される。そして、加圧された高温流体が熱交換器の途中(第2高温流路の上流端)へ返送される。加圧装置での加圧により、第2高温流路を流れる高温流体の定圧比熱がピークとなる擬臨界点の温度を上げることができる。これに伴い、第2高温流路でのスラリー体との熱交換において、単位伝熱面積当たりの交換熱量を増大させることが出来る。その結果、低温流体の温度がタールの発生し易い温度に停滞してしまう時間を短縮できる。その結果、スラリー体を加熱する際におけるタールの発生を抑制でき、バイオマスのガス化を効率よく行うことができる。また本システムによれば、単位伝熱面積当たりの交換熱量を増大させることが出来るので、同じ交換熱量であれば熱交換器を小型化することが出来る。   According to the gasification system of the present invention, the high-temperature fluid taken out from the middle of the double-pipe heat exchanger (the downstream end of the first high-temperature channel) is pressurized by the pressurizer. Then, the pressurized high-temperature fluid is returned to the middle of the heat exchanger (upstream end of the second high-temperature channel). By the pressurization by the pressurizing device, the temperature of the pseudocritical point where the constant pressure specific heat of the high temperature fluid flowing through the second high temperature channel reaches a peak can be raised. Accordingly, in the heat exchange with the slurry body in the second high-temperature channel, the exchange heat amount per unit heat transfer area can be increased. As a result, the time during which the temperature of the low-temperature fluid stagnates at a temperature at which tar is easily generated can be shortened. As a result, tar generation when the slurry body is heated can be suppressed, and biomass gasification can be efficiently performed. In addition, according to the present system, the amount of exchange heat per unit heat transfer area can be increased, so that the heat exchanger can be downsized with the same amount of exchange heat.

前述のガス化システムにおいて、前記高温流体取得流路の途中に設けられ、亜臨界状態の前記高温流体から燃料ガスを分離する気液分離器と、タービンを備え、前記気液分離器で分離された燃料ガスの圧力によって前記タービンを回転させる動力装置とを備え、前記加圧装置は、前記気液分離器で前記燃料ガスが分離された後の前記高温流体を加圧することが好ましい。   In the gasification system described above, a gas-liquid separator that is provided in the middle of the high-temperature fluid acquisition passage and separates fuel gas from the high-temperature fluid in a subcritical state, and a turbine, are separated by the gas-liquid separator. Preferably, the pressurizing device pressurizes the high-temperature fluid after the fuel gas is separated by the gas-liquid separator.

このガス化システムでは、亜臨界状態の高温流体から燃料ガスが分離される。そして、分離された燃料ガスの圧力によって動力装置のタービンが回転される。また、燃料ガスが分離された後の高温流体が加圧装置によって加圧された後、熱交換器の途中へ返送される。加圧装置での加圧により、第2高温流路を流れる高温流体の定圧比熱がピークとなる擬臨界点の温度を上げることができる。これに伴い、第2高温流路でのスラリー体との熱交換において、単位伝熱面積当たりの交換熱量を増大させることが出来る。その結果、低温流体の温度がタールの発生し易い温度に停滞してしまう時間を短縮できる。また、燃料ガスよりも比熱が大きい液体分の比率が高温流体において高くなり、高温流体の液体と低温流体とが熱交換を行う伝熱面積を増大することが出来るため、単位伝熱面積当たりの交換熱量を増大することが出来る。   In this gasification system, fuel gas is separated from a subcritical hot fluid. Then, the turbine of the power unit is rotated by the pressure of the separated fuel gas. Further, after the high-temperature fluid after the fuel gas is separated is pressurized by the pressurizing device, it is returned to the middle of the heat exchanger. By the pressurization by the pressurizing device, the temperature of the pseudocritical point where the constant pressure specific heat of the high temperature fluid flowing through the second high temperature channel reaches a peak can be raised. Accordingly, in the heat exchange with the slurry body in the second high-temperature channel, the exchange heat amount per unit heat transfer area can be increased. As a result, the time during which the temperature of the low-temperature fluid stagnates at a temperature at which tar is easily generated can be shortened. In addition, the ratio of the liquid component having a specific heat larger than that of the fuel gas is increased in the high-temperature fluid, and the heat transfer area in which the high-temperature fluid liquid and the low-temperature fluid exchange heat can be increased. The amount of exchange heat can be increased.

前述のガス化システムにおいて、前記動力装置は、前記タービンを回転させた後の燃料ガスを燃焼させる燃焼装置を備え、燃焼後の気体によって前記タービンをさらに回転させることが好ましい。   In the gasification system described above, it is preferable that the power unit includes a combustion device that combusts fuel gas after rotating the turbine, and further rotates the turbine with the gas after combustion.

このガス化システムでは、気液分離器で分離された燃料ガスを燃焼させてタービンをさらに回転させているので、高温流体が有するエネルギーを有効に利用ができる。   In this gasification system, the fuel gas separated by the gas-liquid separator is combusted to further rotate the turbine, so that the energy of the high-temperature fluid can be used effectively.

また、本発明は、ガス化原料であるバイオマスを調製したスラリー体が流れる低温流路と、超臨界状態の高温流体が導入されると共に、前記導入された高温流体が前記低温流路のスラリー体と熱交換されながら流れる高温流路とを備える二重管式の熱交換器と、前記熱交換器により昇温された前記スラリー体をさらに加熱して前記スラリー体を超臨界状態でありガス化が可能な温度にするガス化反応器と、前記超臨界状態であるスラリー体を前記高温流体として前記高温流路に導入する導入路とを備えるガス化システムにおけるガス化方法であって、前記超臨界状態のスラリー体を前記導入路の途中で加圧し、加圧後の前記スラリー体を前記高温流路に導入する。   The present invention also provides a low-temperature channel through which a slurry body prepared from biomass as a gasification raw material flows and a supercritical high-temperature fluid, and the introduced high-temperature fluid is a slurry body in the low-temperature channel. A double-pipe heat exchanger having a high-temperature flow path that flows while being heat-exchanged, and the slurry body heated by the heat exchanger is further heated to gasify the slurry body in a supercritical state A gasification method in a gasification system, comprising: a gasification reactor that makes the temperature possible, and an introduction path that introduces the slurry body in the supercritical state into the high-temperature flow path as the high-temperature fluid, The slurry body in a critical state is pressurized in the middle of the introduction path, and the pressurized slurry body is introduced into the high-temperature channel.

また、本発明は、ガス化原料であるバイオマスを調製したスラリー体が流れる低温流路と、超臨界状態の高温流体が導入されると共に、導入された高温流体が前記低温流路のスラリー体と熱交換されながら流れる高温流路とを備える二重管式の熱交換器と、前記熱交換器により昇温された前記スラリー体をさらに加熱して前記スラリー体を超臨界状態でありガス化が可能な温度にするガス化反応器と、前記超臨界状態であるスラリー体を前記高温流体として前記高温流路に導入する導入路とを備えるガス化システムにおけるガス化方法であって、前記高温流路を、前記高温流体が導入される導入口側の第1高温流路と、前記高温流体が排出される排出口側の第2高温流路とに分けて構成し、前記第1高温流路の下流端から、亜臨界状態の前記高温流体を前記熱交換器の外部に取り出し、前記取り出した前記高温流体を加圧した後に、前記第2高温流路の上流端から前記熱交換器の内部に返送する。   The present invention also provides a low-temperature channel through which a slurry body prepared from biomass as a gasification raw material flows, a supercritical high-temperature fluid, and the introduced high-temperature fluid is a slurry body in the low-temperature channel. A double-pipe heat exchanger having a high-temperature channel that flows while being heat-exchanged, and the slurry body heated by the heat exchanger is further heated to make the slurry body in a supercritical state and gasified A gasification method in a gasification system, comprising: a gasification reactor capable of achieving a possible temperature; and an introduction path for introducing the supercritical slurry into the high-temperature flow path as the high-temperature fluid, the high-temperature flow The path is divided into a first high-temperature channel on the inlet side into which the high-temperature fluid is introduced and a second high-temperature channel on the outlet side from which the high-temperature fluid is discharged. From the downstream end of the subcritical state The hot fluid extraction to the outside of the heat exchanger, after pressurizing said hot fluid taken out above, and returns from the upstream end of said second hot channel inside the heat exchanger.

本発明によれば、ガス化システム、及びガス化システムのガス化方法において、バイオマスを効率よくガス化することができる。   According to the present invention, biomass can be efficiently gasified in the gasification system and the gasification method of the gasification system.

第1実施形態に係るガス化システムの構成を説明する図である。It is a figure explaining the composition of the gasification system concerning a 1st embodiment. 温度、圧力、及び定圧比熱の関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between temperature, a pressure, and a constant pressure specific heat. 高温流体の定圧比熱曲線を示すグラフである。It is a graph which shows the constant pressure specific heat curve of a high temperature fluid. 第2実施形態に係るガス化システムを説明する図である。It is a figure explaining the gasification system which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係るガス化システムを説明する図である。It is a figure explaining the gasification system which concerns on 3rd Embodiment. 第4実施形態に係るガス化システムを説明する図である。It is a figure explaining the gasification system which concerns on 4th Embodiment. 一般的な超臨界ガス化システムを説明する図である。It is a figure explaining a general supercritical gasification system. 二重管式熱交換器における二重管の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the double pipe in a double pipe type heat exchanger. 二重管式熱交換器における高温流体及びスラリー体の温度変化を例示した図である。It is the figure which illustrated the temperature change of the high temperature fluid and the slurry body in a double tube type heat exchanger.

以下、本発明の実施の形態について説明する。まず、第1実施形態について説明する。図1は、第1実施形態に係るガス化システム10の構成を説明する図である。このガス化システム10では、焼酎残渣、採卵鶏糞、汚泥等の原料であるバイオマスからスラリー体を調製し、調製したスラリー体を加熱及び加圧することによって燃焼ガスを生成する。同図に示すように、ガス化システム10は、原料調製部20、熱処理部30、及びガス処理部40を有する。   Embodiments of the present invention will be described below. First, the first embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a gasification system 10 according to the first embodiment. In the gasification system 10, a slurry body is prepared from biomass that is a raw material such as shochu residue, egg-collecting chicken manure, sludge, etc., and combustion gas is generated by heating and pressurizing the prepared slurry body. As shown in the figure, the gasification system 10 includes a raw material preparation unit 20, a heat treatment unit 30, and a gas processing unit 40.

原料調製部20は、バイオマスからスラリー体を調製する部分である。原料調製部20は、調製タンク21、粉砕機22、供給ポンプ23、及び熱交換器導入ポンプ24を備える。   The raw material preparation unit 20 is a part that prepares a slurry body from biomass. The raw material preparation unit 20 includes a preparation tank 21, a pulverizer 22, a supply pump 23, and a heat exchanger introduction pump 24.

調製タンク21は、バイオマスと、水と、活性炭(非金属系触媒の一種)を混合するための容器である。この調製タンク21では、バイオマス、水、及び、活性炭が混合された混合物が調製される。活性炭は、例えば平均粒径200μm以下の多孔質の粒子を用いる。なお、バイオマスと、水と、活性炭の混合割合は、バイオマスの種類、量、含水率などに応じて適宜調節される。   The preparation tank 21 is a container for mixing biomass, water, and activated carbon (a kind of nonmetallic catalyst). In the preparation tank 21, a mixture in which biomass, water, and activated carbon are mixed is prepared. For example, porous particles having an average particle diameter of 200 μm or less are used as the activated carbon. The mixing ratio of biomass, water, and activated carbon is appropriately adjusted according to the type, amount, moisture content, and the like of biomass.

粉砕機22は、調製タンク21で調製された混合物の固形分を破砕し、均一な大きさ(好ましくは平均粒径が500μm以下、より好ましくは平均粒径が300μm以下)にするための装置である。この粉砕機22で処理されることにより、混合物はスラリー状のスラリー体となる。   The pulverizer 22 is an apparatus for crushing the solid content of the mixture prepared in the preparation tank 21 to obtain a uniform size (preferably an average particle size of 500 μm or less, more preferably an average particle size of 300 μm or less). is there. By being processed by the pulverizer 22, the mixture becomes a slurry-like slurry body.

供給ポンプ23は、粉砕機22から排出されたスラリー体を熱交換器導入ポンプ24に供給する。熱交換器導入ポンプ24は、供給ポンプから送られてきたスラリー体を加圧して熱処理部30に供給する。この熱交換器導入ポンプ24により、スラリー体は0.1〜4MPa程度まで加圧される。   The supply pump 23 supplies the slurry body discharged from the pulverizer 22 to the heat exchanger introduction pump 24. The heat exchanger introduction pump 24 pressurizes the slurry body sent from the supply pump and supplies it to the heat treatment unit 30. The slurry body is pressurized to about 0.1 to 4 MPa by the heat exchanger introduction pump 24.

熱処理部30は、原料調製部20で調製されたスラリー体を加熱し、ガス化する部分である。この熱処理部30は、熱交換器31、加熱器32、ガス化反応器33、高温流体用加圧装置34を備える。   The heat treatment unit 30 is a part that heats and gasifies the slurry body prepared by the raw material preparation unit 20. The heat treatment section 30 includes a heat exchanger 31, a heater 32, a gasification reactor 33, and a high-temperature fluid pressurizing device 34.

熱交換器31は、原料調製部20から送出されたスラリー体とガス化反応器33から送出された高温流体(以下、処理後流体ともいう。後述。)との間で熱交換をさせるための装置である。この熱交換器31は、二重管式熱交換器であり、低温流路36と高温流路37を備える。なお、図示の都合で、図1では二重管を簡略化して記載している。そして、低温流路36には原料調製部20から送られてきたスラリー体が流通され、高温流路37にはガス化反応器33から送出された高温流体が流通される。   The heat exchanger 31 exchanges heat between the slurry body sent from the raw material preparation unit 20 and the high-temperature fluid sent from the gasification reactor 33 (hereinafter also referred to as a post-treatment fluid, which will be described later). Device. The heat exchanger 31 is a double tube heat exchanger and includes a low temperature channel 36 and a high temperature channel 37. For convenience of illustration, the double pipe is simplified in FIG. And the slurry body sent from the raw material preparation part 20 distribute | circulates to the low temperature flow path 36, and the high temperature fluid sent from the gasification reactor 33 distribute | circulates to the high temperature flow path 37.

低温流路36を流れるスラリー体は、高温流路37を流れる処理後流体から放出された熱を吸収することで温度が上昇する。反対に、高温流路37を流れる処理後流体は、放熱によって温度が下降する。本実施形態において、スラリー体の熱交換器31への導入温度は常温であり、熱交換器31からの排出温度は約450℃である。一方、処理後流体の熱交換器31への導入温度は約600℃であり、熱交換器31からの排出温度は約120℃である。   The temperature of the slurry body flowing through the low temperature flow path 36 is increased by absorbing heat released from the processed fluid flowing through the high temperature flow path 37. On the contrary, the temperature of the processed fluid flowing through the high temperature flow path 37 is lowered by heat radiation. In this embodiment, the introduction temperature of the slurry body to the heat exchanger 31 is normal temperature, and the discharge temperature from the heat exchanger 31 is about 450 ° C. On the other hand, the temperature at which the treated fluid is introduced into the heat exchanger 31 is about 600 ° C., and the discharge temperature from the heat exchanger 31 is about 120 ° C.

加熱器32は、熱交換器31から送られてくるスラリー体を加熱する装置である。加熱器32は燃焼装置32aを備えている。燃焼装置32aは、プロパンガス等の液化石油ガスや空気に、ガス処理部40から送られてくる燃料ガスを導入して燃焼させ、スラリー体を加熱する。これにより、加熱器32に導入されたスラリー体は、例えば約600℃程度までに昇温される。昇温されたスラリー体は、ガス化反応器33に送出される。   The heater 32 is a device that heats the slurry body sent from the heat exchanger 31. The heater 32 includes a combustion device 32a. The combustion device 32a introduces and burns the fuel gas sent from the gas processing unit 40 into liquefied petroleum gas such as propane gas or air, and heats the slurry body. Thereby, the temperature of the slurry introduced into the heater 32 is raised to, for example, about 600 ° C. The heated slurry body is sent to the gasification reactor 33.

ガス化反応器33は、加熱器32から送られてきたスラリー体を超臨界状態であるガス化反応温度(スラリー体がガス化する(ガス化が可能となる)温度)で一定に保持し、スラリー体に含まれる有機物を水熱処理する装置である。ガス化反応器33は燃焼装置33aを備えている。燃焼装置33aは、液化石油ガスや空気に、ガス処理部40から送られてくる燃料ガスを導入して燃焼させ、スラリー体を水熱処理する。この水熱処理においてスラリー体は、例えば600℃、25MPaの条件下で、1〜2分間にわたって水熱処理される。   The gasification reactor 33 keeps the slurry body sent from the heater 32 constant at a gasification reaction temperature (temperature at which the slurry body is gasified (gasification is possible)) in a supercritical state, This is an apparatus for hydrothermally treating an organic substance contained in a slurry body. The gasification reactor 33 includes a combustion device 33a. The combustion device 33a introduces the fuel gas sent from the gas processing unit 40 into liquefied petroleum gas or air and burns it, and hydrothermally heats the slurry body. In this hydrothermal treatment, the slurry body is hydrothermally treated for 1 to 2 minutes under conditions of, for example, 600 ° C. and 25 MPa.

水熱処理されガス化反応が完了したスラリー体は超臨界状態である高温流体となり(処理後流体)、導入路35を通じて熱交換器31の高温流路37に導入される。そして、本実施形態では、導入路35の途中に高温流体用加圧装置34が設けられている。この高温流体用加圧装置34は、ガス化反応器32から送られてきた処理後流体をさらに加圧し、熱交換器31(高温流路37)に導入する装置である。この高温流体用加圧装置34については、後で説明する。   The slurry body that has undergone hydrothermal treatment and has completed the gasification reaction becomes a high-temperature fluid in a supercritical state (processed fluid), and is introduced into the high-temperature flow path 37 of the heat exchanger 31 through the introduction path 35. In this embodiment, a high-temperature fluid pressurizing device 34 is provided in the middle of the introduction path 35. The high-pressure fluid pressurizing device 34 is a device that further pressurizes the treated fluid sent from the gasification reactor 32 and introduces it into the heat exchanger 31 (the high-temperature channel 37). The high temperature fluid pressurizer 34 will be described later.

ガス処理部40は、熱交換器31から送出された処理後流体から燃料ガスを取り出す部分である。このガス処理部40は、減圧機構41、冷却機構42、気液分離器43、及びガスタンク44を備える。   The gas processing unit 40 is a part that extracts fuel gas from the processed fluid sent from the heat exchanger 31. The gas processing unit 40 includes a decompression mechanism 41, a cooling mechanism 42, a gas-liquid separator 43, and a gas tank 44.

減圧機構41は、熱交換器31から送出された処理後流体を減圧する装置である。冷却機構42は、減圧機構41から送られてきた処理後流体を冷却する装置である。気液分離器43は、冷却機構42で冷却された処理後流体を、液体(活性炭や灰分を含む液体)と、気体(水素やメタン等の燃料ガス)とに分離する装置である。このうち液体は排液として処理され、気体はガスタンク44に送られる。   The decompression mechanism 41 is a device that decompresses the processed fluid sent from the heat exchanger 31. The cooling mechanism 42 is a device that cools the processed fluid sent from the decompression mechanism 41. The gas-liquid separator 43 is a device that separates the processed fluid cooled by the cooling mechanism 42 into a liquid (a liquid containing activated carbon or ash) and a gas (a fuel gas such as hydrogen or methane). Among these, the liquid is treated as drainage, and the gas is sent to the gas tank 44.

ガスタンク44は、気液分離器43で分離した気体を貯留する容器である。ガスタンク44に貯留された気体の一部は、加熱器32、及びガス化反応器33に供給され、燃料ガスとして消費される。なお、この燃料ガスは、発電や動力源として用いることもできる。   The gas tank 44 is a container that stores the gas separated by the gas-liquid separator 43. A part of the gas stored in the gas tank 44 is supplied to the heater 32 and the gasification reactor 33 and consumed as fuel gas. In addition, this fuel gas can also be used as power generation or a power source.

次に、高温流体用加圧装置34(以下、単に加圧装置34という)について説明する。この加圧装置34は、ガス化反応器33から送出された超臨界状態の高温流体(処理後流体)を、さらに加圧して熱交換器31に導入させるために設けられたものであり、例えばプランジャー式や遠心式や軸流式などの加圧装置によって構成される。   Next, the high-pressure fluid pressurizer 34 (hereinafter simply referred to as the pressurizer 34) will be described. The pressurization device 34 is provided to further pressurize the supercritical high-temperature fluid (processed fluid) sent from the gasification reactor 33 and introduce it into the heat exchanger 31. For example, It consists of a pressurizing device such as a plunger type, centrifugal type or axial flow type.

高温流体のさらなる加圧は、熱交換器31での熱交換効率を向上させるために行っている。そこで、この加圧によって熱交換効率が向上する理由について説明する。図2は、水における温度、圧力、及び定圧比熱の関係を示すグラフである。このグラフより、超高圧の下で水は、特定の温度範囲において定圧比熱が特異的に高くなることが判る。例えば、圧力が24MPaであれば、380℃にて定圧比熱が急激に高くなっている。また、24MPaから圧力をさらに高めることで、定圧比熱のピーク値が低下するとともに、ピークに対応する温度が高温側にシフトすることも判る。   Further pressurization of the high-temperature fluid is performed in order to improve the heat exchange efficiency in the heat exchanger 31. Therefore, the reason why the heat exchange efficiency is improved by this pressurization will be described. FIG. 2 is a graph showing the relationship between temperature, pressure, and constant pressure specific heat in water. From this graph, it can be seen that water under a very high pressure has a specific high specific pressure at a specific temperature range. For example, if the pressure is 24 MPa, the constant pressure specific heat is rapidly increased at 380 ° C. It can also be seen that by further increasing the pressure from 24 MPa, the peak value of the constant pressure specific heat decreases and the temperature corresponding to the peak shifts to the high temperature side.

そして、水を主たる成分として含む高温流体もまた同様の特性を有している。ここで、図3は、高温流体の定圧比熱曲線を示すグラフであり、横軸が温度、縦軸が定圧比熱である。そして、或る圧力P1における定圧比熱曲線61と、この圧力P1よりも高い圧力P2における定圧比熱曲線62が描かれている。   A high-temperature fluid containing water as a main component also has similar characteristics. Here, FIG. 3 is a graph showing a constant pressure specific heat curve of a high-temperature fluid, where the horizontal axis is temperature and the vertical axis is constant pressure specific heat. A constant pressure specific heat curve 61 at a certain pressure P1 and a constant pressure specific heat curve 62 at a pressure P2 higher than the pressure P1 are drawn.

圧力P1の高温流体について説明する。この高温流体では、定圧比熱曲線61に示すように、600℃(導入温度T0)から温度T5までの間に亘って定圧比熱に大きな変化は見られない。その後、温度T3までの間は、温度が下がる程に定圧比熱の値が徐々に大きくなっている。さらに、臨界温度T1までの間は、温度が下がる程に定圧比熱の値が急激に上昇している。そして、臨界温度T1での定圧比熱は、ピーク値であるCp1を示している。この臨界温度T1を越えると、定圧比熱は急激に低下し、最終的には導入温度T0の定圧比熱と同程度の値を示す。   The high-temperature fluid having the pressure P1 will be described. In this high-temperature fluid, as shown in the constant-pressure specific heat curve 61, there is no significant change in the constant-pressure specific heat from 600 ° C. (introduction temperature T0) to the temperature T5. Thereafter, until the temperature T3, the value of the constant pressure specific heat gradually increases as the temperature decreases. Furthermore, during the period up to the critical temperature T1, the value of the constant pressure specific heat increases rapidly as the temperature decreases. The constant-pressure specific heat at the critical temperature T1 indicates Cp1, which is a peak value. When the critical temperature T1 is exceeded, the constant pressure specific heat rapidly decreases and finally shows a value comparable to the constant pressure specific heat at the introduction temperature T0.

次に、圧力P2の高温流体について説明する。この高温流体では、定圧比熱曲線62に示すように、600℃から温度T6までの間に亘って定圧比熱に大きな変化は見られない。その後、温度T4までの間は、温度が下がる程に定圧比熱の値が徐々に大きくなっている。さらに、臨界温度T2までの間は、温度が下がる程に定圧比熱の値が急激に上昇している。そして、臨界温度T2での定圧比熱は、ピーク値であるCp2を示している。臨界温度T2を越えると、定圧比熱は急激に低下し、最終的には導入温度T0の定圧比熱と同程度の値を示す。   Next, the high-temperature fluid having the pressure P2 will be described. In this high-temperature fluid, as shown in the constant-pressure specific heat curve 62, there is no significant change in the constant-pressure specific heat from 600 ° C. to the temperature T6. Thereafter, until the temperature T4, the value of the constant pressure specific heat gradually increases as the temperature decreases. Furthermore, during the period up to the critical temperature T2, the value of the constant pressure specific heat increases rapidly as the temperature decreases. The constant-pressure specific heat at the critical temperature T2 indicates the peak value Cp2. When the critical temperature T2 is exceeded, the constant pressure specific heat rapidly decreases, and finally shows a value similar to the constant pressure specific heat at the introduction temperature T0.

ここで、温度T6、温度T4、温度T2はそれぞれ、温度T5、温度T3、温度T1よりも多少高い温度である。また、定圧比熱Cp2は、定圧比熱Cp1よりも低い値になっている。高温流体の圧力をP1からP2に上昇させることで、定圧比熱がピークとなる擬臨界温度をT1からT2へ上昇させることができることがわかる。また、T2以上の温度域において定圧比熱曲線62が示す圧力が高い流体の定圧比熱は常に定圧比熱曲線61が示す圧力が低い流体の定圧比熱より高いことがわかる。これらは、高い圧力の流体は低い圧力の流体よりも、同じ温度であれば多くの熱量を持つことを示している。これによって、所定量の熱量を低圧の流体へ放出した後の高圧の高温流体の温度は、低圧の流体よりも高い温度を保つことが出来る。   Here, the temperature T6, the temperature T4, and the temperature T2 are slightly higher than the temperature T5, the temperature T3, and the temperature T1, respectively. Further, the constant pressure specific heat Cp2 is lower than the constant pressure specific heat Cp1. It can be seen that by increasing the pressure of the high-temperature fluid from P1 to P2, the pseudocritical temperature at which the constant pressure specific heat reaches a peak can be increased from T1 to T2. In addition, it can be seen that the constant pressure specific heat of the fluid having a high pressure indicated by the constant pressure specific heat curve 62 is always higher than the constant pressure specific heat of the fluid having a low pressure indicated by the constant pressure specific heat curve 61 in the temperature range of T2 or higher. These show that high pressure fluids have more heat at the same temperature than low pressure fluids. Accordingly, the temperature of the high-pressure high-temperature fluid after releasing a predetermined amount of heat to the low-pressure fluid can be kept higher than that of the low-pressure fluid.

その結果、熱交換器31での熱交換において、高温流体(処理後流体)の温度がタールの発生し易い温度(380℃付近)に停滞してしまう時間を短縮できる。これに伴い、スラリー体についてもこの温度域に停滞し難くなるので、タールの発生を抑制できる。その結果、バイオマスのガス化を効率よく行うことができる。また、スラリー体が速やかに加熱されることから、熱交換器31を構成する二重管の長さを、従来の装置よりも短くできる。つまり、伝熱面積を小さくして小型化できる。   As a result, in the heat exchange in the heat exchanger 31, the time during which the temperature of the high-temperature fluid (processed fluid) stagnates at a temperature at which tar is easily generated (around 380 ° C.) can be shortened. In connection with this, since it becomes difficult to stagnate in this temperature range also about a slurry body, generation | occurrence | production of tar can be suppressed. As a result, biomass gasification can be performed efficiently. Moreover, since a slurry body is heated rapidly, the length of the double tube which comprises the heat exchanger 31 can be made shorter than the conventional apparatus. That is, it is possible to reduce the size by reducing the heat transfer area.

なお、図2のグラフを参照すると、加圧装置34によって高温流体の圧力を25MPaから26MPaまで上昇させることで、定圧比熱がピークとなる擬臨界点の温度を高くできることが理解できる。   Referring to the graph of FIG. 2, it can be understood that by increasing the pressure of the high-temperature fluid from 25 MPa to 26 MPa by the pressurizing device 34, the temperature of the pseudocritical point where the constant pressure specific heat reaches a peak can be increased.

次に、図4を参照し、第2実施形態について説明する。同図に示すように、この第2実施形態でも、ガス化システム10は、原料調製部20、熱処理部30、及びガス処理部40を備える。これらのうち、原料調製部20は、第1実施形態と同様であるので説明を省略する。   Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. As shown in the figure, also in the second embodiment, the gasification system 10 includes a raw material preparation unit 20, a heat treatment unit 30, and a gas processing unit 40. Among these, since the raw material preparation part 20 is the same as that of 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted.

本実施形態の熱処理部30は、熱交換器31、加熱器32、ガス化反応器33、気液分離器38、亜臨界高温流体用加圧装置58、減圧機構51、及び冷却機構52を備える。これらのうち、加熱器32、及びガス化反応器33は、第1実施形態と同様に構成されているので説明を省略する。   The heat treatment unit 30 of the present embodiment includes a heat exchanger 31, a heater 32, a gasification reactor 33, a gas-liquid separator 38, a subcritical high temperature fluid pressurizing device 58, a decompression mechanism 51, and a cooling mechanism 52. . Among these, the heater 32 and the gasification reactor 33 are configured in the same manner as in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.

熱交換器31は、二重管を備える二重管式熱交換器であり、原料調製部20から送られてきたスラリー体が流通する低温流路36と、ガス化反応器33から導入される、当該ガス化反応器33で生成された高温流体(処理後流体)が流通する高温流路37とを備える。そして、高温流路37は、高温流体が導入される導入口側の第1高温流路37aと、高温流体が排出される排出口側の第2高温流路37bとに分けて構成されている。   The heat exchanger 31 is a double-pipe heat exchanger having a double pipe, and is introduced from the low-temperature flow path 36 through which the slurry sent from the raw material preparation unit 20 flows and the gasification reactor 33. And a high-temperature flow path 37 through which the high-temperature fluid (processed fluid) generated in the gasification reactor 33 flows. The high temperature channel 37 is divided into a first high temperature channel 37a on the inlet side into which the high temperature fluid is introduced and a second high temperature channel 37b on the outlet side from which the high temperature fluid is discharged. .

第1高温流路37aの下流端には、高温流体取得流路53の上流端が連通され、第2高温流路37bの上流端には、高温流体返送路54の下流端が連通されている。そして、高温流体取得流路53の下流端と高温流体返送路54の上流端との間には、気液分離器38が設けられている。この気液分離器38は、高温流体取得流路53から流れ込んだ高温流体を気液分離し、液体分(燃料ガスが分離された後の高温流体)を高温流体返送路54に送出する。また、気液分離器38は、気体分(燃料ガス)をガス処理部40に送出する。さらに、高温流体返送路54の途中には、亜臨界高温流体用加圧装置58(以下、単に加圧装置58という)が設けられている。   The upstream end of the high temperature fluid acquisition passage 53 is communicated with the downstream end of the first high temperature passage 37a, and the downstream end of the high temperature fluid return passage 54 is communicated with the upstream end of the second high temperature passage 37b. . A gas-liquid separator 38 is provided between the downstream end of the high-temperature fluid acquisition passage 53 and the upstream end of the high-temperature fluid return passage 54. The gas-liquid separator 38 gas-liquid separates the high-temperature fluid that has flowed from the high-temperature fluid acquisition flow path 53 and sends the liquid component (the high-temperature fluid after the fuel gas is separated) to the high-temperature fluid return path 54. Further, the gas-liquid separator 38 sends a gas component (fuel gas) to the gas processing unit 40. Further, a subcritical high-temperature fluid pressurizing device 58 (hereinafter simply referred to as a pressurizing device 58) is provided in the middle of the high-temperature fluid return path.

減圧機構51は、第2高温流路37bから排出された高温流体(処理後流体)を減圧する装置であり、第2高温流路37bと配管を通じて連通されている。冷却機構52は、減圧機構51から送られてきた処理後流体を冷却する装置であり、減圧機構51と配管を通じて連通されている。この冷却機構52にはバルブ付きの排出管が設けられている。   The decompression mechanism 51 is a device that decompresses the high-temperature fluid (processed fluid) discharged from the second high-temperature channel 37b, and communicates with the second high-temperature channel 37b through a pipe. The cooling mechanism 52 is a device that cools the processed fluid sent from the decompression mechanism 51 and communicates with the decompression mechanism 51 through a pipe. The cooling mechanism 52 is provided with a discharge pipe with a valve.

ガス処理部40は、タービン装置46、流量調節機構45、及びガスタンク44を備える。   The gas processing unit 40 includes a turbine device 46, a flow rate adjusting mechanism 45, and a gas tank 44.

タービン装置46は動力装置に相当し、気液分離器38で分離された気体(燃料ガス)の圧力を利用してタービン46aを回転させる。タービン46aの回転軸は、発電機Gの回転軸と連結されている。このため、発電機Gは、タービン46aの回転によって発電を行う。   The turbine device 46 corresponds to a power unit, and rotates the turbine 46 a using the pressure of the gas (fuel gas) separated by the gas-liquid separator 38. The rotating shaft of the turbine 46 a is connected to the rotating shaft of the generator G. For this reason, the generator G generates electric power by the rotation of the turbine 46a.

流量調節機構45は、タービン装置46で仕事を終えた燃料ガスの、ガスタンク44への流量を調節する。流量調節機構45により流量が調節された燃料ガスは、ガスタンク44に送られる。ガスタンク44は、送られた燃料ガスを貯留する。そして、ガスタンク44に貯留された燃料ガスの一部は、加熱器32やガス化反応器33の燃料として消費される。   The flow rate adjusting mechanism 45 adjusts the flow rate of the fuel gas that has finished work in the turbine device 46 to the gas tank 44. The fuel gas whose flow rate is adjusted by the flow rate adjusting mechanism 45 is sent to the gas tank 44. The gas tank 44 stores the sent fuel gas. A part of the fuel gas stored in the gas tank 44 is consumed as fuel for the heater 32 and the gasification reactor 33.

本実施形態のガス化システム10では、第1高温流路37aでの熱交換によって亜臨界状態になった高温流体(処理後流体)が、高温流体取得流路53を通じて熱交換器31の外部に取り出される。取り出された高温流体は気液分離器38に流入され、燃料ガスが分離される。燃料ガスが分離された高温流体は、高温流体返送路54に送出される。その後、高温流体は、加圧装置58によって加圧され、第2高温流路37bに導入される。すなわち、燃料ガスが分離され、加圧された高温流体が熱交換器31に返送されている。   In the gasification system 10 of the present embodiment, the high-temperature fluid (processed fluid) that has become a subcritical state by heat exchange in the first high-temperature channel 37 a passes outside the heat exchanger 31 through the high-temperature fluid acquisition channel 53. It is taken out. The extracted high-temperature fluid flows into the gas-liquid separator 38, and the fuel gas is separated. The high-temperature fluid from which the fuel gas has been separated is sent to the high-temperature fluid return path 54. Thereafter, the high-temperature fluid is pressurized by the pressurizing device 58 and introduced into the second high-temperature channel 37b. That is, the fuel gas is separated and the pressurized high-temperature fluid is returned to the heat exchanger 31.

第2高温流路37bで高温流体は、低温流路36を流れるスラリー体と熱交換をするが、高温流体の圧力が高められていることから、定圧比熱がピークとなる擬臨界点の温度を上げることができる。これにより、低温流体の温度がタールの発生し易い温度に停滞し難くなる。さらに、燃料ガスが分離されていることから、高温流体における液分の比率を高めることができる。これらより、スラリー体を速やかに加熱することができ、タールの発生を抑制できる。   In the second high-temperature channel 37b, the high-temperature fluid exchanges heat with the slurry flowing in the low-temperature channel 36. However, since the pressure of the high-temperature fluid is increased, the temperature at the pseudocritical point where the constant pressure specific heat reaches a peak is set. Can be raised. This makes it difficult for the temperature of the low-temperature fluid to stagnate at a temperature at which tar is easily generated. Furthermore, since the fuel gas is separated, the liquid ratio in the high-temperature fluid can be increased. From these, the slurry body can be rapidly heated, and generation of tar can be suppressed.

熱交換器31(第2高温流路37b)から排出された高温流体は、減圧機構51および冷却機構52に導入される。これらの減圧機構51および冷却機構52により、高温流体は常温常圧程度まで減圧、冷却される。この冷却された液体(活性炭や灰分を含む液体)は排液として処理される。   The high-temperature fluid discharged from the heat exchanger 31 (second high-temperature channel 37 b) is introduced into the decompression mechanism 51 and the cooling mechanism 52. By these decompression mechanism 51 and cooling mechanism 52, the high-temperature fluid is decompressed and cooled to about room temperature and normal pressure. This cooled liquid (liquid containing activated carbon or ash) is treated as drainage.

このように、本実施形態のガス化システム10では、熱交換器31の第1高温流路37aに導入された高温流体を、第1高温流路37aの下流端から熱交換器31の外部へ取り出している。そして、燃料ガスを分離した後の高温流体を加圧し、第2高温流路37bの上流端から熱交換器31の内部へ戻している。これにより、熱交換器31における高温流体の定圧比熱がピークとなる擬臨界点温度を高くすることができる。その結果、熱交換器31における単位伝熱面積当たりの交換熱量を増大させることができる。また、スラリー体の加熱に際し、タールの発生を抑制することができる。その結果、タール付着による熱交換器31における熱抵抗の増大を抑制し、熱通過率の低下を防ぐことができる。   Thus, in the gasification system 10 of this embodiment, the high temperature fluid introduced into the first high temperature channel 37a of the heat exchanger 31 is transferred from the downstream end of the first high temperature channel 37a to the outside of the heat exchanger 31. I'm taking it out. Then, the high-temperature fluid after separating the fuel gas is pressurized and returned to the inside of the heat exchanger 31 from the upstream end of the second high-temperature channel 37b. Thereby, the pseudocritical point temperature at which the constant pressure specific heat of the high-temperature fluid in the heat exchanger 31 reaches a peak can be increased. As a result, the amount of exchange heat per unit heat transfer area in the heat exchanger 31 can be increased. Moreover, generation | occurrence | production of a tar can be suppressed in the case of heating of a slurry body. As a result, it is possible to suppress an increase in thermal resistance in the heat exchanger 31 due to tar adhesion and prevent a decrease in the heat passage rate.

また、このガス化システム10では、高温流体から分離された燃料ガスの圧力を利用してタービン装置46が有するタービン46aを回転させ、発電機Gに発電を行わせているので、燃料ガスが有する圧力のエネルギーを有効に利用することができる。さらに、タービン装置46での仕事を終えた燃料ガスをガスタンク44に貯留し、燃料として使用しているので、この点でもエネルギーを有効に利用することができる。   Moreover, in this gasification system 10, since the turbine 46a which the turbine apparatus 46 has is rotated using the pressure of the fuel gas isolate | separated from the high temperature fluid, and the generator G is performing electric power generation, fuel gas has The energy of pressure can be used effectively. Furthermore, since the fuel gas that has finished work in the turbine device 46 is stored in the gas tank 44 and used as fuel, energy can also be used effectively in this respect.

次に、図5を参照し、第3実施形態について説明する。同図に示すように、この第3実施形態でも、ガス化システム10は、原料調製部20、熱処理部30、及びガス処理部40を備える。   Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. As shown in the figure, also in the third embodiment, the gasification system 10 includes a raw material preparation unit 20, a heat treatment unit 30, and a gas processing unit 40.

この第3実施形態では、第2実施形態と同様に、熱交換器31の高温流路37を第1高温流路37aと第2高温流路37bに分けて構成している。そして、高温流体取得流路53と高温流体返送路54の間に、気液分離器38を設けている。また、この第3実施形態では、第1実施形態と同様に、導入路35の途中に加圧装置34を設けている。これに伴い、第2実施形態では設けられていた加圧装置58を、この第3実施形態では無くしている。   In the third embodiment, similarly to the second embodiment, the high-temperature channel 37 of the heat exchanger 31 is divided into a first high-temperature channel 37a and a second high-temperature channel 37b. A gas-liquid separator 38 is provided between the high-temperature fluid acquisition passage 53 and the high-temperature fluid return passage 54. In the third embodiment, a pressurizing device 34 is provided in the middle of the introduction path 35 as in the first embodiment. Accordingly, the pressurizing device 58 provided in the second embodiment is eliminated in the third embodiment.

本実施形態のガス化システム10では、高温流体取得流路53を通じて亜臨界状態の高温流体(処理後流体)を熱交換器31の外部に取り出し、気液分離器38で燃料ガスを分離した後の高温流体を熱交換器31に返送している。このガス化システム10でも、加圧装置34によって高温流体が加圧されているので、定圧比熱がピークとなる擬臨界点温度を上げることができる。その結果、高温流体とスラリー体との温度差を大きく保ち単位伝熱面積当たりの交換熱量を増大させるため、熱交換器31における単位伝熱面積当たりの交換熱量を増大させることができる。そして、スラリー体の加熱に際し、タールの発生を抑制することができる。その結果、タール付着による熱交換器31における熱抵抗の増大を抑制し、熱通過率の低下を防ぐことができる。   In the gasification system 10 of the present embodiment, after the high-temperature fluid (processed fluid) in the subcritical state is taken out of the heat exchanger 31 through the high-temperature fluid acquisition passage 53 and the fuel gas is separated by the gas-liquid separator 38. The high-temperature fluid is returned to the heat exchanger 31. Also in this gasification system 10, since the high-temperature fluid is pressurized by the pressurizing device 34, the pseudocritical point temperature at which the constant pressure specific heat reaches a peak can be raised. As a result, since the temperature difference between the high-temperature fluid and the slurry body is kept large and the exchange heat amount per unit heat transfer area is increased, the exchange heat amount per unit heat transfer area in the heat exchanger 31 can be increased. And generation | occurrence | production of a tar can be suppressed in the case of heating of a slurry body. As a result, it is possible to suppress an increase in thermal resistance in the heat exchanger 31 due to tar adhesion and prevent a decrease in the heat passage rate.

次に、図6を参照し、第4実施形態について説明する。同図に示すように、この第4実施形態でも、ガス化システム10は、原料調製部20、熱処理部30、及びガス処理部40を備える。   Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. As shown in the figure, also in the fourth embodiment, the gasification system 10 includes a raw material preparation unit 20, a heat treatment unit 30, and a gas processing unit 40.

この第4実施形態では、第2実施形態と同様に、熱交換器31の高温流路37を第1高温流路37aと第2高温流路37bに分けて構成している。そして、高温流体取得流路53と高温流体返送路54の間に気液分離器38を設け、高温流体返送路54の途中に加圧装置58を設けている。一方、第4実施形態では、タービン装置46に加え、燃焼装置47を設けている点、及び、ガスタンク44と流量調節機構45を無くしている点で、第2実施形態と相違している。   In the fourth embodiment, similarly to the second embodiment, the high-temperature channel 37 of the heat exchanger 31 is divided into a first high-temperature channel 37a and a second high-temperature channel 37b. A gas-liquid separator 38 is provided between the high-temperature fluid acquisition flow path 53 and the high-temperature fluid return path 54, and a pressurizing device 58 is provided in the middle of the high-temperature fluid return path 54. On the other hand, the fourth embodiment is different from the second embodiment in that a combustion device 47 is provided in addition to the turbine device 46 and that the gas tank 44 and the flow rate adjusting mechanism 45 are eliminated.

燃焼装置47は、タービン装置46での仕事を終えた燃料ガスを空気とともに燃焼させている。そして、燃焼によって生じた高圧の排ガスをタービン装置46に導入し、タービン46aを回転させている。すなわち、タービン装置46と燃焼装置47によってガスタービンが構成されている。そして、タービン46aの回転軸には、発電機Gの回転軸が連結されている。このため、タービン46aの回転により、発電機Gに発電を行わせることができる。   The combustion device 47 burns the fuel gas that has finished work in the turbine device 46 together with air. The high-pressure exhaust gas generated by the combustion is introduced into the turbine device 46, and the turbine 46a is rotated. That is, a gas turbine is configured by the turbine device 46 and the combustion device 47. And the rotating shaft of the generator G is connected with the rotating shaft of the turbine 46a. For this reason, the generator G can generate electric power by the rotation of the turbine 46a.

この第4実施形態では、タービン46aを、燃料ガスの圧力と排ガスの圧力によって回転させているので、燃料ガスが持つエネルギーを電力として有効に活用できる。   In the fourth embodiment, since the turbine 46a is rotated by the pressure of the fuel gas and the pressure of the exhaust gas, the energy of the fuel gas can be effectively used as electric power.

以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれる。   The above description of the embodiment is for facilitating the understanding of the present invention, and does not limit the present invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes equivalents thereof.

例えば、バイオマスの原料は、焼酎残渣以外であってもよく、例えば、採卵鶏糞、下水汚泥他の含水性バイオマスでもよい。   For example, the raw material of biomass may be other than shochu residue, for example, egg-collecting chicken manure, sewage sludge and other water-containing biomass.

また、上記の各実施形態では、スラリー体を生成する際に水や触媒を混合することとしたが、これらは混合しなくてもよい。   In each of the above embodiments, water and a catalyst are mixed when the slurry body is generated, but these may not be mixed.

例えば、図4の第2実施形態において、気液分離器38を無くし、高温流体取得流路53を流れてきた高温流体(処理後流体)を加圧装置58で加圧し、加圧された高温流体を、高温流体返送路54を通じて返送するようにしてもよい。この場合、ガス処理部40は、図1の第1実施形態のように構成される。   For example, in the second embodiment of FIG. 4, the gas-liquid separator 38 is eliminated, and the high-temperature fluid (post-treatment fluid) that has flowed through the high-temperature fluid acquisition flow path 53 is pressurized by the pressurizer 58, and the pressurized high temperature The fluid may be returned through the hot fluid return path 54. In this case, the gas processing unit 40 is configured as in the first embodiment of FIG.

この構成では、加圧装置58での加圧により、第2高温流路37bを流れる高温流体の定圧比熱がピークとなる擬臨界点温度を上げることができる。これに伴い、第2高温流路37bでのスラリー体との熱交換において、温度差を大きく保ち単位伝熱面積当たりの交換熱量を増大させるため、高温流体の温度がタールの発生し易い温度に停滞してしまう時間を短縮できる。その結果、スラリー体を加熱する際におけるタールの発生を抑制でき、バイオマスのガス化を効率よく行うことができる。   In this configuration, by the pressurization by the pressurizing device 58, the pseudo critical point temperature at which the constant pressure specific heat of the high temperature fluid flowing through the second high temperature channel 37b peaks can be raised. Accordingly, in the heat exchange with the slurry body in the second high-temperature channel 37b, the temperature difference is kept large and the exchange heat amount per unit heat transfer area is increased, so that the temperature of the high-temperature fluid is set to a temperature at which tar is easily generated. The time for stagnation can be shortened. As a result, tar generation when the slurry body is heated can be suppressed, and biomass gasification can be efficiently performed.

また、図5の第3実施形態のガス化システム10に燃焼装置47を設け、タービン装置46のタービン46aを、燃料ガスの圧力と排ガスの圧力によって回転させてもよい。この場合、ガス処理部40は、図6の第4実施形態のように構成される。   Moreover, the combustion apparatus 47 may be provided in the gasification system 10 of 3rd Embodiment of FIG. 5, and the turbine 46a of the turbine apparatus 46 may be rotated with the pressure of fuel gas, and the pressure of waste gas. In this case, the gas processing unit 40 is configured as in the fourth embodiment of FIG.

2…ガス化システム、3…熱交換器、4…加熱器、5…ガス化反応器、6…二重管、7…内側の配管、8…低温流路、9…外側の配管、10…ガス化システム、11…高温流路、12…導入口、13…スラリー体、14…高温流体、15…排出口、16…中間部分、20…原料調製部、21…調製タンク、22…粉砕機、23…供給ポンプ、24…熱交換器導入ポンプ、30…熱処理部、31…熱交換器、32…加熱器、32a…燃焼装置、33…ガス化反応器、33a…燃焼装置、34…高温流体用加圧装置、35…導入路、36…低温流路、37…高温流路、37a…第1高温流路、37b…第2高温流路、38…気液分離器、39…排出口、40…ガス処理部、41…減圧機構、42…冷却機構、43…気液分離器、44…ガスタンク、45…流量調節機構、46…タービン装置、46a…タービン、47…燃焼装置、51…減圧機構、52…冷却機構、53…高温流体取得流路、54…高温流体返送路、58…亜臨界高温流体用加圧装置、61…第1定圧比熱曲線、62…第2定圧比熱曲線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Gasification system, 3 ... Heat exchanger, 4 ... Heater, 5 ... Gasification reactor, 6 ... Double pipe, 7 ... Inner piping, 8 ... Low temperature flow path, 9 ... Outer piping, 10 ... Gasification system, 11 ... high temperature flow path, 12 ... inlet, 13 ... slurry body, 14 ... high temperature fluid, 15 ... discharge port, 16 ... intermediate part, 20 ... raw material preparation unit, 21 ... preparation tank, 22 ... pulverizer , 23 ... Supply pump, 24 ... Heat exchanger introduction pump, 30 ... Heat treatment section, 31 ... Heat exchanger, 32 ... Heater, 32a ... Combustion device, 33 ... Gasification reactor, 33a ... Combustion device, 34 ... High temperature Pressurizing device for fluid, 35 ... introducing channel, 36 ... low temperature channel, 37 ... high temperature channel, 37a ... first high temperature channel, 37b ... second high temperature channel, 38 ... gas-liquid separator, 39 ... discharge port , 40 ... gas processing unit, 41 ... pressure reducing mechanism, 42 ... cooling mechanism, 43 ... gas-liquid separator, 44 ... gas tank 45 ... Flow rate adjusting mechanism, 46 ... Turbine device, 46a ... Turbine, 47 ... Combustion device, 51 ... Decompression mechanism, 52 ... Cooling mechanism, 53 ... High temperature fluid acquisition passage, 54 ... High temperature fluid return passage, 58 ... Subcritical high temperature Pressurizing device for fluid, 61 ... first constant pressure specific heat curve, 62 ... second constant pressure specific heat curve

Claims (7)

ガス化原料であるバイオマスを調製したスラリー体が流れる低温流路と、超臨界状態の高温流体が導入されると共に、前記導入された高温流体が前記低温流路のスラリー体と熱交換されながら流れる高温流路とを備える熱交換器と、
前記熱交換器により昇温された前記スラリー体をさらに加熱して前記スラリー体を超臨界状態でありガス化が可能な温度にするガス化反応器と、
前記超臨界状態であるスラリー体を前記高温流体として前記高温流路に導入する導入路とを備えるガス化システムであって、
前記導入路の途中に設けられ、前記超臨界状態であるスラリー体を加圧して前記高温流路に導入する加圧装置を備える
ガス化システム。
A low-temperature flow path through which a slurry body prepared from biomass as a gasification raw material flows and a supercritical high-temperature fluid are introduced, and the introduced high-temperature fluid flows while being heat-exchanged with the slurry body in the low-temperature flow path A heat exchanger comprising a high-temperature flow path;
A gasification reactor further heating the slurry body heated by the heat exchanger to bring the slurry body into a supercritical state and capable of gasification;
A gasification system comprising an introduction path for introducing the supercritical slurry body into the high temperature flow path as the high temperature fluid,
A gasification system comprising a pressurization device provided in the middle of the introduction path and pressurizing and introducing the slurry body in the supercritical state into the high temperature flow path.
前記高温流路は、前記高温流体が導入される導入口側の第1高温流路と、前記高温流体が排出される排出口側の第2高温流路とに分けて構成され、
前記第1高温流路の下流端に連通され、亜臨界状態の前記高温流体を前記熱交換器から取り出す高温流体取得流路と、
前記高温流体取得流路を通じて送出された前記高温流体から燃料ガスを分離する気液分離器と、
タービンを備え、前記気液分離器で分離された前記燃料ガスの圧力によって前記タービンを回転させる動力装置と、
前記第2高温流路の上流端に連通され、前記気液分離器で前記燃料ガスが分離された後の前記高温流体を前記熱交換器へ返送する高温流体返送流路と
を備える、請求項1に記載のガス化システム。
The high-temperature channel is divided into a first high-temperature channel on the inlet side into which the high-temperature fluid is introduced and a second high-temperature channel on the outlet side from which the high-temperature fluid is discharged.
A high-temperature fluid acquisition flow path that communicates with a downstream end of the first high-temperature flow path, and that takes out the high-temperature fluid in a subcritical state from the heat exchanger;
A gas-liquid separator that separates fuel gas from the high-temperature fluid sent through the high-temperature fluid acquisition flow path;
A power unit comprising a turbine and rotating the turbine by the pressure of the fuel gas separated by the gas-liquid separator;
A high-temperature fluid return channel that communicates with an upstream end of the second high-temperature channel and returns the high-temperature fluid after the fuel gas is separated by the gas-liquid separator to the heat exchanger. 2. The gasification system according to 1.
ガス化原料であるバイオマスを調製したスラリー体が流れる低温流路と、超臨界状態の高温流体が導入されると共に、導入された高温流体が前記低温流路のスラリー体と熱交換されながら流れる高温流路とを備える二重管式の熱交換器と、
前記熱交換器により昇温された前記スラリー体をさらに加熱して前記スラリー体を超臨界状態でありガス化が可能な温度にするガス化反応器と、
前記超臨界状態であるスラリー体を前記高温流体として前記高温流路に導入する導入路とを備えるガス化システムであって、
前記高温流路は、前記高温流体が導入される導入口側の第1高温流路と、前記高温流体が排出される排出口側の第2高温流路とに分けて構成され、
前記第1高温流路の下流端に連通され、前記高温流体を前記熱交換器から取り出す高温流体取得流路と、
前記高温流体取得流路により取り出した前記高温流体を加圧する加圧装置と、
前記第2高温流路の上流端に連通され、前記加圧装置で加圧された前記高温流体を前記熱交換器へ返送する高温流体返送路と、
を備える、ガス化システム。
A low-temperature flow path through which a slurry body prepared from biomass as a gasification raw material flows and a high-temperature fluid in a supercritical state are introduced, and the introduced high-temperature fluid flows through heat exchange with the slurry body in the low-temperature flow path A double-tube heat exchanger with a flow path;
A gasification reactor further heating the slurry body heated by the heat exchanger to bring the slurry body into a supercritical state and capable of gasification;
A gasification system comprising an introduction path for introducing the supercritical slurry body into the high temperature flow path as the high temperature fluid,
The high-temperature channel is divided into a first high-temperature channel on the inlet side into which the high-temperature fluid is introduced and a second high-temperature channel on the outlet side from which the high-temperature fluid is discharged.
A high-temperature fluid acquisition flow path that communicates with a downstream end of the first high-temperature flow path and extracts the high-temperature fluid from the heat exchanger;
A pressurizing device for pressurizing the high-temperature fluid taken out by the high-temperature fluid acquisition flow path;
A high-temperature fluid return path that communicates with the upstream end of the second high-temperature flow path and returns the high-temperature fluid pressurized by the pressurization device to the heat exchanger;
A gasification system comprising:
前記高温流体取得流路の途中に設けられ、亜臨界状態の前記高温流体から燃料ガスを分離する気液分離器と、
タービンを備え、前記気液分離器で分離された燃料ガスの圧力によって前記タービンを回転させる動力装置とを備え、
前記加圧装置は、前記気液分離器で前記燃料ガスが分離された後の前記高温流体を加圧する、請求項3に記載のガス化システム。
A gas-liquid separator that is provided in the middle of the high-temperature fluid acquisition flow path and separates fuel gas from the high-temperature fluid in a subcritical state;
A turbine, and a power unit that rotates the turbine by the pressure of the fuel gas separated by the gas-liquid separator,
The gasification system according to claim 3, wherein the pressurizing device pressurizes the high-temperature fluid after the fuel gas is separated by the gas-liquid separator.
前記動力装置は、前記タービンを回転させた後の燃料ガスを燃焼させる燃焼装置を備え、燃焼後の気体によって前記タービンをさらに回転させる、請求項2又は4に記載のガス化システム。   5. The gasification system according to claim 2, wherein the power unit includes a combustion device that combusts fuel gas after rotating the turbine, and further rotates the turbine with the gas after combustion. ガス化原料であるバイオマスを調製したスラリー体が流れる低温流路と、超臨界状態の高温流体が導入されると共に、前記導入された高温流体が前記低温流路のスラリー体と熱交換されながら流れる高温流路とを備える二重管式の熱交換器と、
前記熱交換器により昇温された前記スラリー体をさらに加熱して前記スラリー体を超臨界状態でありガス化が可能な温度にするガス化反応器と、
前記超臨界状態であるスラリー体を前記高温流体として前記高温流路に導入する導入路とを備えるガス化システムにおけるガス化方法であって、
前記超臨界状態のスラリー体を前記導入路の途中で加圧し、
加圧後の前記スラリー体を前記高温流路に導入する、ガス化方法。
A low-temperature flow path through which a slurry body prepared from biomass as a gasification raw material flows and a supercritical high-temperature fluid are introduced, and the introduced high-temperature fluid flows while being heat-exchanged with the slurry body in the low-temperature flow path A double-tube heat exchanger with a high-temperature flow path;
A gasification reactor further heating the slurry body heated by the heat exchanger to bring the slurry body into a supercritical state and capable of gasification;
A gasification method in a gasification system comprising an introduction path for introducing the slurry body in the supercritical state into the high temperature flow path as the high temperature fluid,
Pressurizing the slurry body in the supercritical state in the middle of the introduction path,
A gasification method in which the pressurized slurry body is introduced into the high-temperature channel.
ガス化原料であるバイオマスを調製したスラリー体が流れる低温流路と、超臨界状態の高温流体が導入されると共に、導入された高温流体が前記低温流路のスラリー体と熱交換されながら流れる高温流路とを備える二重管式の熱交換器と、
前記熱交換器により昇温された前記スラリー体をさらに加熱して前記スラリー体を超臨界状態でありガス化が可能な温度にするガス化反応器と、
前記超臨界状態であるスラリー体を前記高温流体として前記高温流路に導入する導入路とを備えるガス化システムにおけるガス化方法であって、
前記高温流路を、前記高温流体が導入される導入口側の第1高温流路と、前記高温流体が排出される排出口側の第2高温流路とに分けて構成し、
前記第1高温流路の下流端から、亜臨界状態の前記高温流体を前記熱交換器の外部に取り出し、
前記取り出した前記高温流体を加圧した後に、前記第2高温流路の上流端から前記熱交換器の内部に返送する、ガス化方法。
A low-temperature flow path through which a slurry body prepared from biomass as a gasification raw material flows and a high-temperature fluid in a supercritical state are introduced, and the introduced high-temperature fluid flows through heat exchange with the slurry body in the low-temperature flow path A double-tube heat exchanger with a flow path;
A gasification reactor further heating the slurry body heated by the heat exchanger to bring the slurry body into a supercritical state and capable of gasification;
A gasification method in a gasification system comprising an introduction path for introducing the slurry body in the supercritical state into the high temperature flow path as the high temperature fluid,
The high temperature flow path is divided into a first high temperature flow path on the inlet side where the high temperature fluid is introduced and a second high temperature flow path on the discharge port side where the high temperature fluid is discharged,
From the downstream end of the first high-temperature channel, take out the high-temperature fluid in a subcritical state to the outside of the heat exchanger,
A gasification method in which after the pressurized high-temperature fluid is pressurized, it is returned to the inside of the heat exchanger from the upstream end of the second high-temperature flow path.
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