JP6745524B2 - Tar removal method for biomass dry distillation gas power generation system - Google Patents
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Description
本発明は、バイオマス原料を熱処理して得たガス(以下、「バイオマス乾留ガス」という。)からタールを除去後、該ガスを動力源として使用する発電機にて発電するバイオマス乾留ガスの発電システムに係るタール除去方法に関する。 The present invention relates to a biomass dry distillation gas power generation system in which tar is removed from a gas obtained by heat-treating a biomass raw material (hereinafter referred to as “biomass dry distillation gas”), and then a power generator that uses the gas as a power source generates power. Related to the method for removing tar.
近年、バイオマス原料を熱分解炉やガス化炉などで熱分解処理して得られる可燃性の熱分解ガス(バイオマス乾留ガス)を、ガスエンジンやガスタービンなどの熱機関で燃焼させ、発熱だけでなく発電も可能にしたコジェネレーションシステムが注目されている。しかしながら、バイオマス乾留ガスの中には、副産物としてタールが含まれている。このタールは、配管の閉塞や熱機関の動作不良を引き起こし、それゆえに熱エネルギーの回収効率の悪化をきたしている。そして、従来の方法や当該システムでは、このタール除去のために、多大な設備投資やメンテナンス費用がかかり、システムとしての採算性に大きな悪影響を及ぼしていた。 In recent years, combustible pyrolysis gas (biomass carbonization gas) obtained by pyrolyzing a biomass material in a pyrolysis furnace or a gasification furnace is burned in a heat engine such as a gas engine or a gas turbine to generate heat only. Cogeneration systems that have been able to generate electricity without any attention are drawing attention. However, tar is contained as a by-product in the biomass carbonization gas. This tar causes clogging of the pipe and malfunction of the heat engine, resulting in deterioration of the heat energy recovery efficiency. Then, in the conventional method and the system, a large amount of equipment investment and maintenance cost are required for removing the tar, which has a great adverse effect on the profitability of the system.
このようなコジェネレーションシステムにおけるタールの除去を目的とした方法又はタールの除去のためのシステムや装置が、例えば、特開2003−253274号公報(特許文献1)や特開2003−277773号公報(特許文献2)に開示されている。特許文献1及び2のシステムは、バイオマス乾留ガスを、有機系冷媒(特許文献1)や、軽油、灯油、ベンゼン、キシレン、トルエン(特許文献2)といった溶剤に接触させて洗浄することにより、タールを除去するというものである。
A method for removing tar or a system or apparatus for removing tar in such a cogeneration system is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-253274 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-277773 ( It is disclosed in Patent Document 2). In the systems of
またバイオマス乾留ガスに係るタール除去に関して、特許文献1及び2のような溶剤洗浄の他、例えば特開2005−60533号公報(特許文献3)に開示されているような、凝縮させたタールをフィルタや多孔質体の触媒を使用して除去する方法や、特開2008−24752号公報(特許文献4)に開示されているような、凝縮させたタールを、酸素等の酸化剤を付加(添加)して高温熱分解で分解させ、更に分解させたタール分を更に吸着剤に吸着させて除去するといった方法がある。
Further, regarding the tar removal related to the biomass carbonization gas, in addition to the solvent cleaning as in
しかしながら、特許文献1及び2に係る発明では、洗浄剤として、有機系冷媒、石油系の軽油や灯油、そして、ベンゼン、キシレン、トルエンといった芳香族炭化水素を使用した場合は、それら自体がタールを含んでいるため、タール分の除去が行えない。
However, in the inventions of
また、特許文献3に記載の方法は、1100℃という高温で処理を行うことから、多大な設備投資とメンテナンス費用がかかること、また、タール分の処理後は、発電材料として、常温まで冷却せざるを得ず、熱がロスされることから経済的にも大きな問題があった。また、特許文献4に記載の方法は、特許文献3に記載の方法と比べ、熱がロスされることはないものの、酸化処理用の設備や、吸着除去用の設備、それらに加えフィルタの設置といったことがあるため、複雑なシステムとなり、設備投資とメンテナンス費用がかかるといったことがある。また、特許文献4では、タール分を物理的に除去処理するため、配管等に微量のタール分が残存している可能性がある。
Further, since the method described in
上述のことを鑑み、バイオマス原料を熱処理して得たガス(バイオマス乾留ガス)からタールを除去後、当該ガスを用いて発電するバイオマス乾留ガスの発電システムに係るタール除去方法を提供する。 In view of the above, there is provided a tar removal method according to a biomass dry distillation gas power generation system in which tar is removed from a gas (biomass dry distillation gas) obtained by heat-treating a biomass raw material, and then the gas is used to generate power.
上記課題を解決することを目的とした本発明に係るバイオマス乾留ガスの発電システムに係るタール除去方法は、バイオマス原料を熱分解且つ炭化する熱分解工程、前記熱分解工程で分離されたバイオマス乾留ガスを洗浄及び冷却する洗浄・冷却工程、前記洗浄・冷却工程にて洗浄された前記バイオマス乾留ガスを貯蔵する工程、並びに前記バイオマス乾留ガスを発電機の動力源として使用する工程を備え、前記熱分解工程において、前記バイオマス原料は、1時間当たり、10〜20kgで熱分解処理され、且つ炭化温度が450〜550℃であり、及び前記熱分解工程において、更に過熱水蒸気を併用し、且つ前記過熱水蒸気は、温度が500〜700℃であり、圧力が100〜300mmH 2 Oであり、並びに前記洗浄・冷却工程において、前記バイオマス乾留ガスは、植物油又はバイオディーゼル燃料により洗浄され、且つ20〜40℃までに冷却され、前記植物油は、循環圧力を2〜5kg/cm 2 として循環させて使用することを特徴とすることにより、効果的に達成される。
A tar removal method according to a power generation system for biomass carbonization gas according to the present invention, which aims to solve the above-mentioned problems, includes a pyrolysis step of pyrolyzing and carbonizing a biomass raw material, and a biomass carbonization gas separated in the pyrolysis step. A washing/cooling step of washing and cooling the biomass, a step of storing the biomass dry distillation gas washed in the washing/cooling step, and a step of using the biomass dry distillation gas as a power source of a generator, wherein the thermal decomposition In the step, the biomass raw material is pyrolyzed at 10 to 20 kg per hour, and the carbonization temperature is 450 to 550° C., and in the pyrolysis step, superheated steam is further used in combination, and the superheated steam is used. Has a temperature of 500 to 700° C., a pressure of 100 to 300 mmH 2 O, and in the washing and cooling step, the biomass carbonization gas is washed with vegetable oil or biodiesel fuel, and up to 20 to 40° C. It is effectively cooled by cooling the vegetable oil to a temperature of 2 to 5 kg/cm 2 for circulation .
また、本発明に係るバイオマス乾留ガスの発電システムに係るタール除去方法の構成は、前記植物油は、菜種油、ごま油、大豆油、綿実油、ヒマワリ油、紅花油、キャノーラ油、米油、ピーナツ油、亜麻仁油、ココナツ油又はパーム油のいずれかから選択されることにより、或いは前記バイオディーゼル燃料は、メタノールの含量が0.1%以下であることにより、或いは前記発電機は、ガスエンジン式発電機であることにより、より効果的に達成される。
Further , the configuration of the tar removal method according to the power generation system of biomass carbonization gas according to the present invention, the vegetable oil, rapeseed oil, sesame oil, soybean oil, cottonseed oil, sunflower oil, safflower oil, canola oil, rice oil, peanut oil, flaxseed oil, by being selected from any of coconut oil or palm oil, some have the said biodiesel fuel, by the content of methanol is 0.1% or less, or the generator, a gas engine generator Being a machine can be achieved more effectively.
本発明では、タール除去用の洗浄剤として、芳香族もしくは脂肪族炭化水素系の有機溶剤系の洗浄剤ではなく、菜種油、ごま油、ヒマワリ油、ココナツ油、パーム油等といった植物由来の油を使用するため、乾留ガスがよりクリーンになる。具体的には、本発明に係る方法でバイオマス乾留ガスを洗浄したところ、タール分が100分の1以下になった。 In the present invention, as a detergent for removing tar, not an aromatic or aliphatic hydrocarbon-based organic solvent-based detergent, but a plant-derived oil such as rapeseed oil, sesame oil, sunflower oil, coconut oil, or palm oil is used. Therefore, the dry distillation gas becomes cleaner. Specifically, when the biomass dry distillation gas was washed by the method according to the present invention, the tar content became 1/100 or less.
本発明について、図面を用いながら詳細を説明する。 The present invention will be described in detail with reference to the drawings.
ここで、本願で用いる用語「タール」については、石炭、泥炭又は木材から得られる乾留液の総称、並びにベンゼン、トルエン、フェノール若しくはその誘導体(アルデヒド、ヒドロキシ化合物、チオール、ハロゲン系化合物等)、ビフェニル若しくはその誘導体(アルデヒド、ヒドロキシ化合物、チオール、ハロゲン系化合物等)、ナフタレン若しくはその誘導体(アルデヒド、ヒドロキシ化合物、チオール、ハロゲン系化合物等)、アントラセン若しくはその誘導体(アルデヒド、ヒドロキシ化合物、チオール、ハロゲン系化合物等)、又はピレン若しくはその誘導体(アルデヒド、ヒドロキシ化合物、チオール、ハロゲン系化合物等)といった芳香族炭化水素系(アルデヒド、ヒドロキシ化合物、チオール、ハロゲン系化合物等)のほか、或いはフラン若しくはその誘導体(アルデヒド、ヒドロキシ化合物、チオール、ハロゲン系化合物等)、ピロール若しくはその誘導体(アルデヒド、ヒドロキシ化合物、チオール、ハロゲン系化合物等)、又はチオフェン若しくはその誘導体(アルデヒド、ヒドロキシ化合物、チオール、ハロゲン系化合物等)といったヘテロ環系芳香族化合物、或いはパラフィン系炭化水素若しくはその誘導体(アルデヒド、アルコール、ジオール、チオール、ハロゲン系化合物等)の総称をいう。 Here, the term "tar" used in the present application is a general term for dry distillation liquid obtained from coal, peat or wood, as well as benzene, toluene, phenol or its derivatives (aldehyde, hydroxy compound, thiol, halogenated compound, etc.), biphenyl. Or derivatives thereof (aldehydes, hydroxy compounds, thiols, halogen compounds, etc.), naphthalene or derivatives thereof (aldehydes, hydroxy compounds, thiols, halogen compounds etc.), anthracene or derivatives thereof (aldehydes, hydroxy compounds, thiols, halogen compounds) Etc.) or aromatic hydrocarbons such as pyrene or its derivatives (aldehydes, hydroxy compounds, thiols, halogen compounds, etc.), or furan or its derivatives (aldehydes) , Hydroxy compounds, thiols, halogen compounds, etc., pyrrole or its derivatives (aldehyde, hydroxy compounds, thiols, halogen compounds, etc.), or thiophene or its derivatives (aldehyde, hydroxy compounds, thiols, halogen compounds, etc.) It is a general term for cyclic aromatic compounds, or paraffinic hydrocarbons or their derivatives (aldehydes, alcohols, diols, thiols, halogenated compounds, etc.).
本願で言う「バイオマス原料」とは、森林残材、建築廃材、家畜排せつ物、食品廃棄物、廃棄紙、パルプ工場の廃液、下水若しくはし尿汚泥、又は建築発生木材若しくは製材等の残材といった廃棄物系バイオマス、稲わら、麦わら、又はもみ殻といった未利用バイオマス、さとうきび、てんさい等といった糖質資源、トウモロコシやサツマイモ等の澱粉資源、菜種やゴマなどの油脂資源、又はポプラなどの資源作物の総称である。なお、本願では主に、木材系のバイオマス原料を中心に実施形態を説明する。 The term "biomass raw material" as used in the present application means waste materials such as forest residues, construction waste materials, livestock excrement, food waste, waste paper, pulp mill waste liquid, sewage or night soil sludge, or residual wood or lumber from construction. Systematic biomass, unused biomass such as rice straw, straw or rice husk, sugar resources such as sugarcane and sugar beet, starch resources such as corn and sweet potato, oil and fat resources such as rapeseed and sesame, or resource crops such as poplar. is there. In addition, in this application, embodiment is mainly demonstrated centering on a wood-based biomass raw material.
図1は、従来若しくは本発明で使用するバイオマス乾留ガスの発電システムの一例を示す概略図である。基本的に当該発電システム10は、熱分解炭化装置1、ガス洗浄機2、ガスブロア3、ガスホルダ4、発電機5及び洗浄油タンク6から成る。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a biomass carbonization gas power generation system used conventionally or in the present invention. Basically, the
熱分解炭化装置1は、バイオマス原料を固形分及び揮発性ガス(バイオマス乾留ガス)に分離するための釜の役割を果たす。この熱分解炭化装置1でバイオマス原料を処理することにより、バイオマス原料の固形分と、バイオマス乾留ガスとに分離される。ちなみに、バイオマス原料の固形分は、主に炭化物(例えば木炭)であるため、燃料機関の燃料等に再利用が可能である。そして、熱分解炭化装置1における、炭化温度は、450〜550℃くらいが望ましい。なお、この炭化温度の温度範囲に係る理由付け等については、後述する。 The pyrolysis carbonization device 1 plays a role of a pot for separating a biomass raw material into a solid content and a volatile gas (biomass carbonization gas). By treating the biomass raw material with the pyrolytic carbonization device 1, the solid content of the biomass raw material and the biomass carbonization gas are separated. By the way, since the solid content of the biomass raw material is mainly a carbide (for example, charcoal), it can be reused as a fuel for a fuel engine. The carbonization temperature in the pyrolysis carbonization device 1 is preferably about 450 to 550°C. The reason for the temperature range of the carbonization temperature will be described later.
また、熱分解炭化装置1については、連続式が望ましく、公知のものが使用可能である。また連続式を用いた場合、過熱水蒸気を併用して用いると効率が上がる。このときの過熱水蒸気の条件は、温度が500〜700℃、圧力が100〜300mmH2Oくらいであるのが望ましい。なお、過熱水蒸気を発生させるための発生装置(図示せず)については、熱分解炭化装置1に取り付けて使用すればよく公知のものが使用可能である。 The thermal decomposition carbonization device 1 is preferably a continuous type, and a known device can be used. Further, in the case of using the continuous type, the efficiency is improved by using the superheated steam together. At this time, the conditions of the superheated steam are preferably a temperature of 500 to 700° C. and a pressure of 100 to 300 mmH 2 O. As a generator (not shown) for generating superheated steam, a known device may be used as long as it is attached to the pyrolytic carbonization device 1 and used.
ガス洗浄機2は、熱分解炭化装置1で分離されたバイオマス乾留ガスを洗浄するためのものであり、また当該乾留ガスの冷却目的も兼ねる。従来では、軽油、灯油、ベンゼン、キシレン、トルエンといった脂肪族若しくは芳香族を問わず、炭化水素系溶剤を洗浄溶剤として使用する。しかしながら、これらの溶剤自体が、上記で定義したタールが含まれるため、洗浄効果が上がらず好ましくない。詳細は後述するが、本願ではこれらの溶剤(洗浄油)の代わりに、菜種油、ごま油、大豆油、綿実油、ヒマワリ油、紅花油、キャノーラ油、米油、ピーナツ油、亜麻仁油、ココナツ油、パーム油等といった植物油を洗浄油として用いる。ちなみに、ガス洗浄機2への洗浄油の導入方法は、市販(公知)のものでかまわないが、図1に示すように循環ポンプ6aを配して、洗浄油タンク6からコンデンサ7を経て、ガス洗浄機2の中へ当該洗浄用油を循環させるようなシステムのものが望ましい。このときの循環圧力は、2〜5kg/cm2が望ましい。この循環圧力の圧力範囲については、洗浄油及び乾留ガスの十分な洗浄を理由としているとともに、ガス洗浄機2によって洗浄された当該乾留ガスがガス洗浄機2からガスブロア3方向へ向かう時の温度、即ち出口温度が20〜40℃になるようにするためである。また、該出口温度を20〜40℃とする理由付けとしては、該出口温度が40℃以上であると、当該乾留ガスが発電機5の動力源として使用できない若しくは発電機5の発電効率が低減し、該出口温度が20℃未満であってもさほど発電効率が上がらない。なお、ガス洗浄機2の大きさ(幅や高さ)については、任意である。
The
ガス洗浄機2には、気液接触用の不規則充填物若しくは規則充填物といった充填物が含まれている。不規則充填物及び規則充填物については、金属製、セラミック製、プラスチック製のいずれかを問わず、あらゆるものが使用可能である。しかしながら、ガス洗浄機2の圧力損失を考慮した場合は、規則充填物が望ましい。
The
コンデンサ7は、ガス洗浄機2の中を循環している洗浄油(前述の植物由来の油)の冷却並びに/又は当該洗浄油でトラップしきれなかった上述したバイオマス乾留ガスのタール分を冷却及び濃縮するために設置されている。更に、コンデンサ7を冷却するための冷却塔8が、コンデンサ7との間で冷却水を循環できるように配置されている。
The condenser 7 cools the cleaning oil (oil derived from the above-mentioned plant) circulating in the
更にまた、ガス洗浄機2には、例えば洗浄油貯蔵タンク(図示せず)を設置してもよい。この洗浄油貯蔵タンクは、トラップしたタール分を含む油を回収するためのものである。なお、洗浄油貯蔵タンクは、ガス洗浄機2に隣接していれば任意の設置方法で設置可能である。なお、洗浄油貯蔵タンクで回収した洗浄油は、例えば熱分解炭化装置1の燃料源としてリサイクルが可能である。
Furthermore, the
ちなみに、熱分解炭化装置1及びガス洗浄機2の間の接続配管は、任意かつ公知の配管方法(例えばパイプ配管)でかまわないが、バイオマス乾留ガスがガス洗浄機2の中に導入されるときの温度、即ち入口温度を400℃以下にするために、配管の途中に冷却器を設置してもよい。しかしながら、該冷却器については、設置しなくても十分に本発明に係るシステムや方法は成立する。また、熱分解炭化装置1及びガス洗浄機2の間の接続において、その配管の途中にてガス洗浄機2の入口温度を測定するための温度センサの設置も可能である。
Incidentally, the connection pipe between the pyrolysis carbonization device 1 and the
また、ガス洗浄機2とガスブロア3の接続配管については、同様に任意かつ公知の配管方法(例えばパイプ配管)でかまわないが、その接続配管の途中もしくはガス洗浄機2の乾留ガスのガス排出口、即ち出口温度を測定するために、任意且つ公知の温度センサが設置されていてもよい。
Similarly, the connection pipe between the
次にガスブロワ3、ガスホルダ4については、公知のものを使用すればよい。また、発電機5については、ガスタービン式発電機やガスエンジン式発電機など既知のものが使用可能である。また、ガスブロワ3、ガスホルダ4及び発電機5の接続については、任意かつ公知の配管方法(例えばパイプ配管)でかまわない。また、発電機5においては、発電の目的はもとより、発電機の排熱を利用して、温室等のボイラなどに使用可能である。
Next, as the
次に、本発明に係るバイオマス乾留ガスの発電システムに係るタール除去方法について、図2のフローチャートを用いて説明する。なお、必要に応じて、図1や図1に記されている符号を用いて説明する。 Next, a tar removal method relating to the biomass carbonization gas power generation system according to the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. It should be noted that description will be given using FIG. 1 and the reference numerals shown in FIG. 1 as necessary.
先ず、バイオマス原料を熱分解する(ステップS1)。例えば、このバイオマス原料を熱分解するには、図1に示す熱分解炭化装置1にて熱分解する。熱分解炭化装置1については、連続式やバッチ式問わず、公知のものを使用すればよいことは前述のとおりである。このときの炭化温度(熱分解温度)は450〜550℃くらいが望ましい。炭化温度が450℃未満であると、炭化が成されず、550℃以上であると、バイオマス原料が着火してしまう恐れがある。なお、ここでいう所望の出口温度については、次の洗浄及び冷却ステップにて説明する。なお、ステップS1におけるバイオマス原料の熱分解(炭化)時間は、1時間当たり、試料(例えば木質チップ)が10〜20kg処理されるのが望ましい。試料が20kg以上であると、炭化が十分に為されず、10kg未満であると、逆に炭化が一気に加速してしまい、発電機5等の動力源として使用するのに十分なバイオマス乾留ガスが得られなかったりする。 First, the biomass material is pyrolyzed (step S1). For example, in order to pyrolyze this biomass raw material, it is pyrolyzed by the pyrolytic carbonization apparatus 1 shown in FIG. As for the pyrolytic carbonization apparatus 1, a known type may be used regardless of whether it is a continuous type or a batch type, as described above. At this time, the carbonization temperature (thermal decomposition temperature) is preferably about 450 to 550°C. If the carbonization temperature is lower than 450°C, carbonization does not occur, and if it is 550°C or higher, the biomass raw material may ignite. The desired outlet temperature here will be described in the next cleaning and cooling step. In addition, as for the pyrolysis (carbonization) time of the biomass raw material in step S1, it is desirable that 10 to 20 kg of a sample (for example, wood chips) be treated per hour. If the sample is 20 kg or more, the carbonization is not sufficiently performed, and if it is less than 10 kg, the carbonization is accelerated at once, and sufficient biomass dry distillation gas to be used as a power source for the generator 5 or the like is generated. I can't get it.
また、ステップS1において、過熱水蒸気を併用して用いると効率が上がる。このときの過熱水蒸気の条件は、温度が500〜700℃、圧力が100〜300mmH2Oであることが望ましい。なお、この条件を採る理由付けとしては、炭化温度の範囲に準ずる。 Further, in step S1, the efficiency is increased by using the superheated steam together. The conditions of the superheated steam at this time are desirably a temperature of 500 to 700° C. and a pressure of 100 to 300 mmH 2 O. The reason for adopting this condition is based on the range of the carbonization temperature.
また、ステップS1においてバイオマス原料から分離された乾留ガス(バイオマス乾留ガス)は、次の洗浄工程に入る前の温度、即ち入口温度は、400℃以下が望ましい。 Further, the temperature of the dry distillation gas (biomass dry distillation gas) separated from the biomass raw material in step S1 is preferably 400° C. or lower before entering the next cleaning step, that is, the inlet temperature.
次に、ステップS1において分離されたバイオマス乾留ガスを洗浄及び冷却する(洗浄及び冷却ステップ:ステップS2)。ステップS2においては、上述のように、菜種油、ごま油、大豆油、綿実油、ヒマワリ油、紅花油、キャノーラ油、米油、ピーナツ油、亜麻仁油、ココナツ油、パーム油等といった植物油を洗浄油として用い、若しくはバイオディーゼル燃料もまた、洗浄油として用いることが可能である。ちなみに、この洗浄油については、図1に示す公知のガス洗浄機2内を循環させて用い、その時の循環圧力は2〜5kg/cm2が望ましい。その理由としては先述したように、該循環圧力が2kg/cm2以下の場合は、洗浄油及び乾留ガスの冷却は為されるものの、当該乾留ガスの十分な洗浄及び除去が為されず、循環圧力が5kg/cm2よりも大きい場合は、当該乾留ガスの洗浄及び除去は十分に為されるものの、当該乾留ガスや洗浄油の冷却が十分になされない。
Next, the biomass dry distillation gas separated in step S1 is washed and cooled (washing and cooling step: step S2). In step S2, as described above, vegetable oils such as rapeseed oil, sesame oil, soybean oil, cottonseed oil, sunflower oil, safflower oil, canola oil, rice oil, peanut oil, linseed oil, coconut oil, and palm oil are used as cleaning oils. Alternatively, biodiesel fuel can also be used as a cleaning oil. By the way, this cleaning oil is circulated in the known
洗浄油として植物油を用いた場合は、該植物油に含まれている微量成分については考慮しなくてもよいが、洗浄油としてバイオディーゼル燃料を用いた場合は、該バイオディーゼル燃料に対して、メタノールの含量が0.1%以下であることが望ましい。一般的にバイオディーゼル燃料は、上記に挙げた植物油(食物油)及びメタノールをメチルエステル化し、副生成物のグリセリンを除去して得られる脂肪酸メチルエステル由来の燃料である。しかしながら、一般的にエステル化反応は可逆反応であるため、精製が不十分であるとメタノールが残存する。ここで、バイオディーゼル燃料を洗浄油として使用する場合、メタノールの含量が0.1%以下であれば、メタノール自体はタール分としてカウントされるが、その他のタール分や発電機の発電効率は、ほかの植物油で洗浄した時と大差はない。一方、メタノール含量が0.1%よりも多い場合は、タール分としてカウントはおろか、発電機の発電効率が低くなったり、また発電機の故障に繋がったりする。 When using vegetable oil as the cleaning oil, it is not necessary to consider the minor components contained in the vegetable oil, but when using biodiesel fuel as the cleaning oil, methanol is used against the biodiesel fuel. Content of 0.1% or less is desirable. Generally, biodiesel fuel is a fuel derived from fatty acid methyl ester obtained by methyl esterifying the vegetable oil (food oil) and methanol mentioned above and removing glycerin as a by-product. However, since the esterification reaction is generally a reversible reaction, methanol remains if the purification is insufficient. Here, when biodiesel fuel is used as the cleaning oil, if the content of methanol is 0.1% or less, the methanol itself is counted as the tar content, but other tar content and the power generation efficiency of the generator are It is not much different from when it was washed with other vegetable oils. On the other hand, when the methanol content is more than 0.1%, not only the tar content is counted, but also the power generation efficiency of the generator is lowered, and the generator is broken.
ここで、所望の出口温度(20〜40℃)とは、図1に示すガス洗浄機2からガスブロア3へ移るときのバイオマス乾留ガスの温度、即ち洗浄されたバイオマス乾留ガスの温度を指す。なお、出口温度が40℃以上の場合は、当該乾留ガスが発電機5の動力源として使用できない若しくは発電効率が低減し、該出口温度が20℃未満であってもさほど発電効率が上がらない。
Here, the desired outlet temperature (20 to 40° C.) refers to the temperature of the biomass dry distillation gas at the time of moving from the
ステップS2にて洗浄及び冷却されたバイオマス乾留ガスのタール分は、洗浄前の100分の1以下に除去される。また、ステップS2にて洗浄及び冷却されたバイオマス乾留ガスの成分は、炭酸ガス、一酸化炭素、水素、メタン、水から成る。 The tar content of the biomass dry distillation gas cleaned and cooled in step S2 is removed to 1/100 or less before the cleaning. The components of the biomass dry distillation gas that have been washed and cooled in step S2 are carbon dioxide gas, carbon monoxide, hydrogen, methane, and water.
次に、洗浄されたバイオマス乾留ガスは、ガスブロア3を通じて、ガスホルダ4に貯留される(ステップS3)。なお、このステップS3におけるバイオマス乾留ガスの流速については特に限定はない。
Next, the washed biomass dry distillation gas is stored in the
次に、ガスホルダ4に貯留されたバイオマス乾留ガスは、発電機等の動力源に用いる(ステップS4)。ここでいう発電機は、バイオマス乾留ガスを利用した発電システム(図1参照)に用いる発電機を想定しており、前述のようにガスタービンもしくはガスエンジン方式の発電機である。
Next, the biomass dry distillation gas stored in the
以上、本発明に係るバイオマス乾留ガスの発電システムに係るタール除去方法の実施形態を述べたが、本発明は、上記の実施形態にとらわれず、本明細書、図面、及び/又は特許請求の範囲に記載の事項を逸脱しなければ、種々の実施形態を採ることが可能であることは言うまでもない。 Although the embodiment of the tar removal method according to the power generation system for biomass carbonization gas according to the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and the present specification, the drawings, and/or the claims. It goes without saying that various embodiments can be adopted without departing from the matters described in (1).
上記実施形態について、更に実施例を説明する。なお、本明細書に記載の実施例はあくまで一例であって、上記実施形態同様、本明細書、図面、及び/又は特許請求の範囲に記載の事項を逸脱しなければ、種々の実施例を採る。 Examples of the above embodiment will be further described. It should be noted that the examples described in the present specification are merely examples, and like the above-described embodiments, various examples are possible without departing from the matters described in the present specification, the drawings, and/or the claims. take.
また、必要に応じて、図1に記載されているバイオマス乾留ガスの発電システムの概略図を用いて本実施例を説明する。 In addition, this embodiment will be described with reference to the schematic diagram of the biomass dry distillation gas power generation system shown in FIG. 1 as necessary.
先ず、本実施例では、図1の熱分解炭化装置1を過熱水蒸気併用型連続式炭化装置とし、試料を木質チップとした。そして、木質チップを16kg/時間(h)で、当該装置で熱処理(炭化)し、加熱温度を500℃、過熱水蒸気の温度及び圧力をそれぞれ600℃及び250mmH2Oとして、バイオマス乾留ガスを発生させた。このとき発生させたバイオマス乾留ガスは10nm3/h、発生温度が300℃であり、バイオマス乾留ガス発生時における当該乾留ガスに含まれるタール分は、乾留ガス1nm3当たり120mg/nm3であった(これを後述する表2で表す「洗浄前」とする)。バイオマス乾留ガスの成分を次の表1に示す。 First, in the present example, the pyrolysis carbonization apparatus 1 of FIG. 1 was a continuous carbonization apparatus combined with superheated steam, and the samples were wood chips. Then, the wood chips are heat-treated (carbonized) at 16 kg/hour (h) in the apparatus, the heating temperature is 500° C., the temperature and pressure of superheated steam are 600° C. and 250 mmH 2 O, respectively, to generate biomass carbonization gas. It was The biomass dry distillation gas generated at this time was 10 nm 3 /h and the generation temperature was 300° C., and the tar content contained in the dry distillation gas at the time of biomass dry distillation gas generation was 120 mg/nm 3 per 1 nm 3 of the dry distillation gas. (This is referred to as "before washing" shown in Table 2 described later). The components of the biomass carbonization gas are shown in Table 1 below.
次に洗浄後のバイオマス乾留ガスを、ガスエンジン式発電機(図1の発電機5に相当)の動力源として使用したところ、5kWの発電が為された。 Next, when the biomass dry distillation gas after washing was used as a power source of a gas engine type generator (corresponding to the generator 5 in FIG. 1), 5 kW of power was generated.
本発明に係るバイオマス乾留ガスの発電システムに係るタール除去方法は、菜種油、ごま油、ヒマワリ油、ココナツ油、パーム油等といった植物由来の油を使用するため、乾留ガスがよりクリーンになり、本発明に係る発電システムの発電機の動力源として用いられるほか、ガス洗浄を必要とする機器やシステム類に応用が可能である。 The tar removal method according to the power generation system of biomass carbonization gas according to the present invention uses plant-derived oil such as rapeseed oil, sesame oil, sunflower oil, coconut oil, palm oil, etc., so that carbonization gas becomes cleaner, In addition to being used as the power source of the generator of the power generation system according to the present invention, it can be applied to devices and systems that require gas cleaning.
1 熱分解炭化装置
2 ガス洗浄機
3 ガスブロア
4 ガスホルダ
5 発電機
6 洗浄油タンク
6a 循環ポンプ
7 コンデンサ
8 冷却塔
10 バイオマス乾留ガスの発電システム
1
Claims (4)
前記熱分解工程で分離されたバイオマス乾留ガスを洗浄及び冷却する洗浄・冷却工程、
前記洗浄・冷却工程にて洗浄された前記バイオマス乾留ガスを貯蔵する工程、並びに
前記バイオマス乾留ガスを発電機の動力源として使用する工程を備え、
前記熱分解工程において、前記バイオマス原料は、1時間当たり、10〜20kgで熱分解処理され、且つ炭化温度が450〜550℃であり、及び前記熱分解工程において、更に過熱水蒸気を併用し、且つ前記過熱水蒸気は、温度が500〜700℃であり、圧力が100〜300mmH 2 Oであり、並びに前記洗浄・冷却工程において、前記バイオマス乾留ガスは、植物油又はバイオディーゼル燃料により洗浄され、且つ20〜40℃までに冷却され、前記植物油は、循環圧力を2〜5kg/cm 2 として循環させて使用することを特徴とするバイオマス乾留ガスの発電システムに係るタール除去方法。 A pyrolysis step of pyrolyzing and carbonizing a biomass material,
A washing/cooling step of washing and cooling the biomass carbonization gas separated in the thermal decomposition step,
A step of storing the biomass dry distillation gas washed in the cleaning/cooling step, and a step of using the biomass dry distillation gas as a power source of a generator,
In the pyrolysis step, the biomass raw material is pyrolyzed at 10 to 20 kg per hour, and the carbonization temperature is 450 to 550° C., and in the pyrolysis step, superheated steam is further used in combination, and The superheated steam has a temperature of 500 to 700° C., a pressure of 100 to 300 mmH 2 O, and in the washing/cooling step, the biomass carbonization gas is washed with vegetable oil or biodiesel fuel, and 20 to A method for removing tar from a biomass carbonization gas power generation system , wherein the vegetable oil is cooled to 40° C., and the vegetable oil is circulated at a circulation pressure of 2 to 5 kg/cm 2 for use .
The tar removal method according to any one of claims 1 to 3 , wherein the power generator is a gas engine type power generator.
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