JP6250293B2 - 超臨界水によるバイオマスガス化システム及びその運転方法 - Google Patents
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Description
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、タール等による配管内の詰まり発生を抑制することが可能な超臨界水によるバイオマスガス化システム及びその運転方法を提供することを目的とする。
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(以下、単に「システム」と称する。)の概略構成を示す図である。図1に示すように、本発明に係るシステム100は、調整タンク10、破砕機20、供給ポンプ30、二重管式熱交換器40、予熱器50、ガス化反応器60、冷却器70、減圧器80、気液分離器90、ガスタンク91などを備えており、供給ポンプ30と二重管式熱交換器40の間、二重管式熱交換器40と予熱器50、予熱器50とガス化反応器60の間、及びガス化反応器60と二重管式熱交換器40の間は、それぞれ配管によって接続されている。
冷却器70は、二重管式熱交換器40を介してガス化反応器60から供給される排出物を冷却するための装置である。冷却器70は、例えば、クーラーなどである。
減圧器80は、二重管式熱交換器40及び冷却器70を順に介してガス化反応器60から供給される排出物の圧力を減圧する装置である。
ガスタンク91は、気液分離器90によって分離された気体成分(生成ガス)を貯える容器(好ましくは耐圧容器)である。
次に、図1に示すシステム100の運転方法について以下に例を挙げて説明するが、本発明の方法は以下の方法に限定されるものではない。
システム100の運転を開始すると、含水性バイオマス及び非金属系触媒、並びに必要に応じて水が調整タンク10に投入される。調製タンク10に投入された含水性バイオマス、非金属系触媒、水などは混合され、含水性バイオマスに非金属系触媒を懸濁した懸濁液が調製される。懸濁液は、必要に応じて破砕機20に供給され、懸濁液中のバイオマスが破砕される。その後、懸濁液は、供給ポンプ30によって、二重管式熱交換器40(二重管41の内管43内の流路)及び予熱器50を順に介して、ガス化反応器60に供給される。なお、懸濁液は、二重管式熱交換器40及び予熱器50で加熱される。
上述の切替弁を備えたシステム100aについて説明する。図3及び図4に、本発明の他の一実施形態として説明する切替弁を備えたシステム100aの概略構成を示す。
図3及び図4に示すシステム100aは、上述の調整タンク10、破砕機20、供給ポンプ30、二重管式熱交換器40、予熱器50、ガス化反応器60、冷却器70、減圧器80、気液分離器90、ガスタンク91などの他に、切替弁である三方弁31,32,33を備える。三方弁31,32,33は、例えば、三方電磁弁などである。
システム100aの運転を開始すると、含水性バイオマス及び非金属系触媒、並びに必要に応じて水が調整タンク10に投入される。調製タンク10に投入された含水性バイオマス、非金属系触媒、水などは混合され、含水性バイオマスに非金属系触媒を懸濁した懸濁液が調製される。懸濁液は、必要に応じて破砕機20に供給され、懸濁液中のバイオマスが破砕される。その後、懸濁液が、供給ポンプ30によって、二重管式熱交換器40(二重管41の内管43内の流路)及び予熱器50を順に介してガス化反応器60に流れるように、また、ガス化反応器60から排出された排出物が、二重管式熱交換器40(二重管41の外管42と内管43との間の流路)を介して冷却器70に流れるように、三方弁31,32,33がそれぞれ制御され、懸濁液は、供給ポンプ30によって、二重管式熱交換器40及び予熱器50を順に介して、ガス化反応器60に供給される。なお、懸濁液は、二重管式熱交換器40及び予熱器50で加熱される。
Claims (6)
- 含水性バイオマス又はバイオマスのスラリー体に懸濁させた非金属系触媒を触媒として、前記バイオマスを超臨界水でガス化処理するガス化反応器と、
前記ガス化反応器にて生成された生成ガス及び灰分、並びに前記非金属系触媒が水に懸濁され、前記ガス化反応器から排出される混合物の熱を利用して、前記ガス化反応器で超臨界水によりガス化処理される前記含水性バイオマス又は前記スラリー体に前記非金属系触媒を懸濁させた懸濁液を予熱する二重管式熱交換器と、
を備え、
前記懸濁液を、前記二重管式熱交換器における二重管の一方の流路を介して前記ガス化反応器に供給し、
前記ガス化反応器から排出される前記混合物を、前記二重管の他方の流路に供給する超臨界水によるバイオマスガス化システムの運転中に、
前記懸濁液から清水に切り替えて、前記清水を、前記他方の流路及び前記ガス化反応器を順に介して前記一方の流路に供給して前記二重管式熱交換器及び前記ガス化反応器における配管を洗浄す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の運転方法。 - 前記清水を前記一方の流路及び前記ガス化反応器を順に介して前記他方の流路に供給する前に、前記清水を前記他方の流路及び前記ガス化反応器を順に介して前記一方の流路に供給し、前記二重管式熱交換器及び前記ガス化反応器における配管を洗浄することを特徴とする請求項1に記載の超臨界水によるバイオマスガス化システムの運転方法。
- 前記二重管における前記流路内の流体が前記清水で置換された後に、前記二重管式熱交換器の前記配管に振動を加えることを特徴とする請求項1または2に記載の超臨界水によるバイオマスガス化システムの運転方法。
- 含水性バイオマス又はバイオマスのスラリー体に懸濁させた非金属系触媒を触媒として、前記バイオマスを超臨界水でガス化処理するガス化反応器と、
前記ガス化反応器にて生成された生成ガス及び灰分、並びに前記非金属系触媒が水に懸濁され、前記ガス化反応器から排出される混合物の熱を利用して、前記ガス化反応器で超臨界水によりガス化処理される前記含水性バイオマス又は前記スラリー体に前記非金属系触媒を懸濁させた懸濁液を予熱する二重管式熱交換器と、
前記懸濁液を前記二重管式熱交換器を介して前記ガス化反応器に供給する供給ポンプと、
を備える超臨界水によるバイオマスガス化システムにおいて、
前記供給ポンプは、前記二重管式熱交換器における二重管の一方の流路を介して前記ガス化反応器に前記懸濁液を供給し、
前記ガス化反応器から排出される前記混合物は、前記二重管の他方の流路に供給され、
前記供給ポンプは、前記懸濁液から清水に切り替えて、前記他方の流路及び前記ガス化反応器を順に介して前記一方の流路に前記清水を供給して前記二重管式熱交換器及び前記ガス化反応器における配管を洗浄す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。 - 前記供給ポンプは、前記一方の流路及び前記ガス化反応器を順に介して前記他方の流路に清水を供給する前に、前記他方の流路及び前記ガス化反応器を順に介して前記一方の流路に前記清水を供給し、前記二重管式熱交換器及び前記ガス化反応器における配管を洗浄することを特徴とする請求項4に記載の超臨界水によるバイオマスガス化システム。
- 前記二重管式熱交換器の前記配管に振動を加える振動装置をさらに備え、
前記振動装置は、前記二重管における前記流路内の流体が前記清水で置換された後に、前記二重管式熱交換器の前記配管に振動を加えることを特徴とする請求項4または5に記載の超臨界水によるバイオマスガス化システム。
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