JPWO2016038724A1 - Biomass gasification system and biomass gasification method - Google Patents

Biomass gasification system and biomass gasification method Download PDF

Info

Publication number
JPWO2016038724A1
JPWO2016038724A1 JP2015532204A JP2015532204A JPWO2016038724A1 JP WO2016038724 A1 JPWO2016038724 A1 JP WO2016038724A1 JP 2015532204 A JP2015532204 A JP 2015532204A JP 2015532204 A JP2015532204 A JP 2015532204A JP WO2016038724 A1 JPWO2016038724 A1 JP WO2016038724A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
biomass
crusher
slurry
reactor
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2015532204A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5859713B1 (en
Inventor
直彦 谷口
直彦 谷口
晴仁 久保田
晴仁 久保田
泰孝 和田
泰孝 和田
昭史 中村
昭史 中村
圭二 尾山
圭二 尾山
一郎 内山
一郎 内山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chugoku Electric Power Co Inc
Original Assignee
Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chugoku Electric Power Co Inc filed Critical Chugoku Electric Power Co Inc
Application granted granted Critical
Publication of JP5859713B1 publication Critical patent/JP5859713B1/en
Publication of JPWO2016038724A1 publication Critical patent/JPWO2016038724A1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72Other features
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72Other features
    • C10J3/78High-pressure apparatus

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

Abstract

本発明では、バイオマスをガス化する際、調整タンク100から供給され、前処理装置140により熱水処理するバイオマスを予め破砕する破砕ポンプ110と、これらの間に架設され、当該破砕ポンプ110にて破砕されたバイオマスを、調整タンク100へと循環させる循環配管16と、破砕ポンプ110の流路出口に設けられ、当該破砕ポンプ110の出口を開閉する開閉弁17とによって、破砕ポンプ110内に残留する破砕されたバイオマスの破砕片が、その処理容量を超えて堆積した場合、開閉弁17を「閉」状態とする。そして、一定時間経過した後、開閉弁17を「開」状態とし、循環配管16を介して当該バイオマスの破砕片を調整タンク100へと循環させる。これにより、破砕機におけるガス化原料の破砕片が堆積することによる閉塞を回避して、バイオマスからメタンや水素などの燃料ガスをより効率的に生成することができる。In the present invention, when biomass is gasified, the crushing pump 110 that is supplied from the adjustment tank 100 and that crushes the biomass to be hydrothermally treated by the pretreatment device 140 in advance is installed between the crushing pump 110 and the crushing pump 110. Residue in the crushing pump 110 by a circulation pipe 16 for circulating the crushed biomass to the adjustment tank 100 and an on-off valve 17 provided at the outlet of the crushing pump 110 and opening and closing the outlet of the crushing pump 110. When the crushed pieces of biomass to be accumulated accumulate beyond the processing capacity, the on-off valve 17 is set to the “closed” state. Then, after a lapse of a certain time, the on-off valve 17 is set in the “open” state, and the crushed pieces of the biomass are circulated to the adjustment tank 100 through the circulation pipe 16. Thereby, obstruction | occlusion by the fragmentation of the gasification raw material in a crusher can be avoided, and fuel gas, such as methane and hydrogen, can be produced | generated more efficiently from biomass.

Description

本発明は、バイオマスに水および触媒を添加して調整されたガス化原料を、超臨界状態で分解処理して燃料ガスを生成するバイオマスガス化システムおよびバイオマスガス化方法に関する。   The present invention relates to a biomass gasification system and a biomass gasification method in which a gasification raw material prepared by adding water and a catalyst to biomass is decomposed in a supercritical state to generate fuel gas.

近年、家畜排泄物、生ゴミ等のバイオマス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の開発が進んでいる。例えば、非金属系触媒を含んだバイオマスのスラリー体を374℃以上の温度、および22.1MPa以上の圧力の条件下で熱水処理し、生成された燃料ガスを利用して発電装置で発電し、発電装置から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知られている(特許文献1〜3等参照)。   In recent years, development of gasification systems that generate fuel gas by decomposing biomass such as livestock excrement and garbage in a supercritical state has been progressing. For example, 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 fuel gas is used to generate power with a power generator. A biomass gasification power generation system that heats a slurry body by using exhaust heat from a power generation device is known (see Patent Documents 1 to 3, etc.).

ここで、一般的なバイオマスによるガス化システムは、熱交換器・加熱器およびガス化反応器等を含んで構成され、加水分解によって有機物を水素・メタン・エタン・一酸化炭素・二酸化炭素等にガス化する。例えば、熱交換器は、スラリー状のガス化原料を加熱する装置である。このガス化原料は、焼酎残渣・採卵鶏糞・汚泥等のバイオマスに、水および活性炭(触媒)を加えて混合することで調整される。加熱器は、熱交換機で加熱されたガス化原料を臨界温度付近まで昇温する装置である。ガス化反応器は、このガス化原料を水熱処理し、超臨界状態の高温流体にする装置である。超臨界状態となった流体は、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。   Here, a general biomass gasification system includes a heat exchanger, a heater, a gasification reactor, and the like, and organic substances are converted into hydrogen, methane, ethane, carbon monoxide, carbon dioxide, etc. by hydrolysis. Gasify. For example, a heat exchanger is a device that heats a slurry gasification raw material. This gasification raw material is adjusted by adding water and activated carbon (catalyst) to biomass such as shochu residue, egg-collecting chicken manure, and sludge and mixing them. The heater is a device that raises the temperature of the gasification raw material heated by the heat exchanger to near the critical temperature. The gasification reactor is a device that hydrothermally processes the gasification raw material to make a supercritical high-temperature fluid. The fluid in the supercritical state is then separated into gas and liquid, and the gas component is used as fuel gas.

しかしながら、これまでに知られている超臨界水によるガス化技術は、燃料ガスの生成効率の面で必ずしも満足できるものではなく、バイオマスから燃料ガスをより効率的に生成することができる技術の開発が求められている。   However, the gasification technology using supercritical water known so far is not always satisfactory in terms of the generation efficiency of fuel gas, and development of a technology that can generate fuel gas from biomass more efficiently. Is required.

そこで、本発明者等は、上述したガス化原料が熱交換器において目詰まりを起こすことに起因した流路の閉塞を防止すること、およびガス化効率の向上の観点から、このガス化原料を熱交換器よりも前段に設けられる原料調整部において破砕することに着目した。   Therefore, the present inventors prevented this gasification raw material from the viewpoint of preventing the blockage of the flow path caused by clogging of the above-mentioned gasification raw material in the heat exchanger and improving the gasification efficiency. It paid attention to crushing in the raw material adjustment part provided in the front | former stage rather than a heat exchanger.

具体的に、原料調整部には調整タンク・破砕機(破砕ポンプ)・供給ポンプ等が含まれている。調整タンクは、タンク下部に破砕機(破砕ポンプ)が設けられており、供給されたガス化原料が所定の大きさよりも大きい場合、これを所定の大きさ以下となるまで破砕するようになっている。また、破砕ポンプには破砕後のガス化原料を調整タンクへ戻すための循環配管が設けられている。   Specifically, the raw material adjustment unit includes an adjustment tank, a crusher (crushing pump), a supply pump, and the like. The adjusting tank is provided with a crusher (crushing pump) at the bottom of the tank, and when the supplied gasification raw material is larger than a predetermined size, it is crushed until it becomes a predetermined size or less. Yes. The crushing pump is provided with a circulation pipe for returning the gasified raw material after crushing to the adjustment tank.

特開2008−246343号公報JP 2008-246343 A 特開2006−274013号公報JP 2006-274013 A 特開2002−105467号公報JP 2002-105467 A

ところが、かかる破砕ポンプでは、破砕したガス化原料の破砕片(固形分)が下部へ堆積することによって破砕ポンプにおける処理容量がオーバーしてしまい、当該破砕ポンプ内でガス化原料による閉塞によって目詰まりを引き起こす場合があった。このため、破砕ポンプを連続運転することができず、システムの連続運転を行うことが困難になり、燃料ガスを効率良く生成することができない不十分な問題があった。   However, in such a crushing pump, crushing pieces (solid content) of the crushed gasification raw material accumulate in the lower part, so that the processing capacity of the crushing pump is exceeded, and clogging is caused by clogging with the gasification raw material in the crushing pump. Could cause. For this reason, the crushing pump cannot be operated continuously, it becomes difficult to perform continuous operation of the system, and there is an insufficient problem that fuel gas cannot be generated efficiently.

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたもので、ガス化原料の破砕片が堆積することによる破砕機の閉塞を回避して、バイオマスからメタンや水素などの燃料ガスをより効率的に生成することが可能なバイオマスガス化システムおよびバイオマスガス化方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and avoids clogging of the crusher due to accumulation of gasification raw material fragments, and more efficiently generates fuel gas such as methane and hydrogen from biomass. It is an object of the present invention to provide a biomass gasification system and a biomass gasification method that can be used.

上記課題を解決するために、本発明に係る、バイオマスガス化システムは、
非金属系触媒の存在下にて、バイオマスを所定の条件下で熱水処理する前処理装置と、
前記前処理装置による熱水処理によって得られた、前記非金属系触媒を含む前記バイオマスのスラリー体を、所定の条件下で水熱処理することによりガスを生成する反応器と、
前記前処理装置から受け入れた前記スラリー体を、前記反応器へと供給するスラリー供給装置と、を備えるバイオマスガス化システムであって、
前記前処理装置よりも前段に配置され、供給された前記バイオマスと、水と、前記非金属系触媒とを攪拌混合する調整部と、
前記調整部から供給された撹拌混合物に含まれる前記バイオマスを破砕する破砕機と、
前記破砕機と前記調整部とを接続し、前記破砕機にて破砕された前記バイオマスを前記調整部へと循環させる循環配管と、
前記循環配管に設けられ、前記循環配管を開閉する開閉弁と、を更に備えており、
前記破砕機内に残留する前記破砕された前記バイオマスの破砕片が、当該破砕機の処理容量を超えて堆積した場合、前記開閉弁を閉状態とし、一定時間経過した後、当該開閉弁を開状態とすることにより前記循環配管を介して前記バイオマスの破砕片を前記調整部へ循環させる
ことを特徴とする。
In order to solve the above problems, a biomass gasification system according to the present invention is:
A pretreatment device for hydrothermally treating biomass under predetermined conditions in the presence of a nonmetallic catalyst;
A reactor that generates gas by hydrothermally treating the biomass slurry containing the non-metallic catalyst obtained by hydrothermal treatment by the pretreatment device under predetermined conditions;
A slurry gas supply system comprising: a slurry supply device that supplies the slurry body received from the pretreatment device to the reactor,
An adjusting unit that is arranged upstream of the pretreatment device and stirs and mixes the supplied biomass, water, and the nonmetallic catalyst,
A crusher for crushing the biomass contained in the stirring mixture supplied from the adjustment unit;
A circulation pipe that connects the crusher and the adjustment unit, and circulates the biomass crushed by the crusher to the adjustment unit;
An opening / closing valve provided on the circulation pipe for opening and closing the circulation pipe,
When the crushed pieces of the biomass remaining in the crusher have accumulated beyond the processing capacity of the crusher, the open / close valve is closed and the open / close valve is opened after a certain period of time. Thus, the biomass fragments are circulated to the adjustment unit via the circulation pipe.

本発明のバイオマスガス化システムにおいて、
前記循環配管の流量を検知する流量検知部を更に設け、
前記流量検知部による検知結果が所定量以下となった場合に、前記破砕機内に残留する前記破砕された前記バイオマスの破砕片が、当該破砕機の処理容量を超えて堆積したと判定するようにしてもよい。
In the biomass gasification system of the present invention,
A flow rate detection unit for detecting the flow rate of the circulation pipe is further provided,
When the detection result by the flow rate detection unit becomes a predetermined amount or less, it is determined that the crushed pieces of the biomass remaining in the crusher have accumulated beyond the processing capacity of the crusher. May be.

また、本発明に係るバイオマスガス化システムは、
前記開閉弁の開閉を制御する開閉制御部を更に設けることとしてもよい。
Moreover, the biomass gasification system according to the present invention is:
It is good also as providing the opening-and-closing control part which controls opening and closing of the said on-off valve.

さらに、本発明に係るバイオマスガス化システムは、
時間の経過を検知するタイマーを更に設け、
前記開閉制御部は、前記タイマーによって前記開閉弁が前記閉状態とされてから一定時間経過したことを検知すると、当該開閉弁を開状態とするように制御することとしてもよい。
Furthermore, the biomass gasification system according to the present invention is:
A timer that detects the passage of time is further provided.
The opening / closing control unit may control the opening / closing valve to be opened when the timer detects that a certain time has elapsed since the opening / closing valve was closed.

また、本発明に係るバイオマスガス化方法は、
非金属系触媒の存在下にて、所定の条件下で熱水処理することによって、前記非金属系触媒を含む前記バイオマスのスラリー体を製造する前処理工程と、
前記非金属系触媒を含む前記バイオマスのスラリー体を、スラリー供給装置を用いて反応器に供給する供給工程と、
前記反応器に供給された前記スラリー体を、所定の条件下で水熱処理することによりガスを生成する反応工程と、を含むバイオマスガス化方法であって、
前記前処理工程の前に、調整部に供給された前記バイオマスと、水と、前記非金属系触媒とを攪拌混合する調整工程と、
前記調整工程での撹拌混合物に含まれる前記バイオマスを破砕機で破砕する破砕工程と、
前記破砕工程にて破砕された前記バイオマスを、前記破砕機と前記調整部とを接続する循環配管を介して、前記破砕機から前記調整部へと循環させる循環工程と、を更に含み、
前記循環工程では、
前記破砕機内に残留する前記破砕された前記バイオマスの破砕片が、当該破砕機の処理容量を超えて堆積した場合、前記循環配管に設けられた開閉弁を閉状態とし、一定時間経過した後、当該開閉弁を開状態とすることにより前記循環配管を介して当該バイオマスの破砕片を前記調整部へ循環させることを特徴とする。
Moreover, the biomass gasification method according to the present invention comprises:
A pretreatment step for producing a slurry body of the biomass containing the nonmetallic catalyst by hydrothermal treatment under predetermined conditions in the presence of a nonmetallic catalyst;
A supply step of supplying the biomass slurry containing the nonmetallic catalyst to a reactor using a slurry supply device;
A reaction step of generating gas by hydrothermally treating the slurry body supplied to the reactor under predetermined conditions, and a biomass gasification method comprising:
Before the pretreatment step, an adjustment step of stirring and mixing the biomass supplied to the adjustment unit, water, and the nonmetallic catalyst,
A crushing step of crushing the biomass contained in the stirring mixture in the adjustment step with a crusher;
A circulation step of circulating the biomass crushed in the crushing step from the crusher to the adjustment unit via a circulation pipe connecting the crusher and the adjustment unit;
In the circulation step,
When the crushed pieces of the biomass remaining in the crusher have accumulated beyond the processing capacity of the crusher, the on-off valve provided in the circulation pipe is closed, and after a certain time has elapsed, By opening the on-off valve, the biomass fragments are circulated to the adjustment unit via the circulation pipe.

本発明に係るバイオマスガス化方法において、
前記循環工程では、
前記循環配管に設けられた流量検知部によって、当該循環配管の流量を検知しており、
前記流量検知部による検知結果が所定量以下となった場合に、前記破砕機内に残留する前記破砕された前記バイオマスの破砕片が、当該破砕機の処理容量を超えて堆積したと判断するようにしてもよい。
In the biomass gasification method according to the present invention,
In the circulation step,
The flow rate detection unit provided in the circulation pipe detects the flow rate of the circulation pipe,
When the detection result by the flow rate detection unit becomes a predetermined amount or less, it is determined that the crushed pieces of the biomass remaining in the crusher have accumulated beyond the processing capacity of the crusher. May be.

また、本発明に係るバイオマスガス化方法において、
前記循環工程では、
開閉制御部によって前記開閉弁の開閉を制御することとしてもよい。
Moreover, in the biomass gasification method according to the present invention,
In the circulation step,
The opening / closing control unit may control the opening / closing of the opening / closing valve.

さらに、本発明に係るバイオマスガス化方法において、
前記循環工程では、
前記開閉制御部により、時間の経過を検知するタイマーによって前記開閉弁を閉状態としてから一定時間経過したことを検知すると、当該開閉弁を開状態とするように制御することが望ましい。
Furthermore, in the biomass gasification method according to the present invention,
In the circulation step,
When the opening / closing control unit detects that a certain period of time has passed since the opening / closing valve is closed by a timer that detects the passage of time, it is desirable to control the opening / closing valve to be opened.

本発明によれば、破砕機におけるガス化原料の破砕片が堆積することによる閉塞を回避して、バイオマスからメタンや水素などの燃料ガスをより効率的に生成することが可能なバイオマスガス化システムおよびバイオマスガス化方法を提供することができる。   According to the present invention, a biomass gasification system capable of more efficiently generating fuel gas such as methane and hydrogen from biomass while avoiding clogging due to accumulation of gasification raw material fragments in a crusher. And a biomass gasification method can be provided.

本発明の一実施形態として説明する超臨界水によるバイオマスガス化システムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the biomass gasification system by the supercritical water demonstrated as one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態として説明する調整タンクの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the adjustment tank demonstrated as one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態として説明する破砕ポンプの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the crushing pump demonstrated as one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態として説明する反応器の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the reactor demonstrated as one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態として説明するスラリー供給装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the slurry supply apparatus demonstrated as one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態として説明する触媒回収器の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the catalyst recovery device demonstrated as one Embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態として説明する超臨界水によるバイオマスガス化システムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the biomass gasification system by the supercritical water demonstrated as other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態として説明する破砕ポンプの閉塞を自動的に取り除く手順の説明に供する図である。It is a figure where it uses for description of the procedure which removes the obstruction | occlusion of the crushing pump demonstrated as other embodiment of this invention automatically.

以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

==本発明に係る超臨界水によるガス化システムの全体構成==
図1は、本発明の一実施形態として説明する超臨界水によるバイオマスガス化システムの概略構成を示す図である。図1に示すように、本発明に係る超臨界水によるバイオマスガス化システム(以下、単に「システム」と称する。)200は、調整タンク100、破砕ポンプ110、供給ポンプ120、第一熱交換器130、第二熱交換器131、前処理装置140、スラリー供給装置150、運転周波数制御装置151、反応器160、加熱器161、予熱器162、加熱器163、予熱器164、クーラー170、減圧器171、気液分離器180、ガスタンク181、触媒回収器182、発電装置190などを備える。
== Overall configuration of gasification system using supercritical water according to the present invention ==
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a biomass gasification system using supercritical water described as an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a biomass gasification system (hereinafter simply referred to as “system”) 200 using supercritical water according to the present invention includes a regulating tank 100, a crushing pump 110, a supply pump 120, and a first heat exchanger. 130, second heat exchanger 131, pretreatment device 140, slurry supply device 150, operating frequency control device 151, reactor 160, heater 161, preheater 162, heater 163, preheater 164, cooler 170, decompressor 171, a gas-liquid separator 180, a gas tank 181, a catalyst recovery unit 182, a power generation device 190, and the like.

前処理装置140は、バイオマスのスラリー体を形成させる装置である。バイオマスのスラリー体の形成は、非金属系触媒の存在下において、バイオマスを100℃〜250℃の範囲内の温度、および0.1MPa〜4MPaの範囲内の圧力の条件下で熱水処理することにより行われる。   The pretreatment device 140 is a device that forms a biomass slurry. The formation of a biomass slurry consists of hydrothermal treatment of biomass in the presence of a non-metallic catalyst under conditions of a temperature in the range of 100 ° C. to 250 ° C. and a pressure in the range of 0.1 MPa to 4 MPa. Is done.

調整タンク100は、ガス化原料としてのバイオマスの種類、量、含水率などに応じて水や非金属系触媒の混合量を調整しながら、バイオマス、水、非金属系触媒などを混合するタンクである。すなわち、調整タンク100は、図示省略する原料供給手段から供給されるバイオマス、水、非金属系触媒(活性炭、ゼオライト等)などを一緒に攪拌混合する。   The adjustment tank 100 is a tank that mixes biomass, water, non-metallic catalyst, etc. while adjusting the mixing amount of water and non-metallic catalyst according to the type, amount, moisture content, etc. of biomass as a gasification raw material. is there. That is, the adjustment tank 100 stirs and mixes together biomass, water, nonmetallic catalyst (activated carbon, zeolite, etc.) supplied from raw material supply means (not shown).

具体的に調整タンク100は、図2に示すように、上部が開口する略円筒状で下部が円錐状に形成されたものであって、内部に所定量のバイオマス、水、非金属系触媒などが貯留可能となっている。また、調整タンク100の内部には、バイオマスを攪拌する攪拌手段10が着脱可能に設けられ、この攪拌手段10により調整タンク100内でバイオマスと水と非金属系触媒とが攪拌混合される。   Specifically, as shown in FIG. 2, the adjustment tank 100 is formed in a substantially cylindrical shape with an upper portion opened and a lower portion formed in a conical shape, and has a predetermined amount of biomass, water, a nonmetallic catalyst, and the like. Can be stored. The adjustment tank 100 is detachably provided with agitation means 10 for agitating the biomass. The agitation means 10 agitates and mixes the biomass, water, and the nonmetallic catalyst in the adjustment tank 100.

攪拌手段10は、駆動モータ11と、駆動モータ11の駆動軸11aに取付けられて駆動軸11aと一体に回転駆動する回転軸12と、回転軸12の先端に螺旋状に一体に取り付けられて回転軸12と一体に回転駆動する所謂リボン翼からなる攪拌羽根13とを備えている。   The agitation means 10 is attached to a drive motor 11, a drive shaft 11a of the drive motor 11 and rotationally driven integrally with the drive shaft 11a, and a helical shaft integrally attached to the tip of the rotary shaft 12 to rotate. A stirring blade 13 formed of a so-called ribbon blade that rotates integrally with the shaft 12 is provided.

攪拌手段10は、調整タンク100の上部を閉塞する上蓋101に一体に取り付けられ、上蓋101を調整タンク100の上部に着脱させることにより、上蓋101と一体に調整タンク100に着脱される。攪拌手段10は、上蓋101を調整タンク100の上部に取り付けたときに、回転軸12が調整タンク100の中心部に配置され、攪拌羽根13が調整タンク100の底部に配置される。   The stirring means 10 is integrally attached to the upper lid 101 that closes the upper portion of the adjustment tank 100, and is attached to and detached from the adjustment tank 100 integrally with the upper lid 101 by attaching and detaching the upper lid 101 to and from the upper portion of the adjustment tank 100. In the stirring means 10, when the upper lid 101 is attached to the upper part of the adjustment tank 100, the rotating shaft 12 is disposed at the center of the adjustment tank 100, and the stirring blade 13 is disposed at the bottom of the adjustment tank 100.

なお、攪拌羽根13はリボン翼の形状に限らず、要は調整タンク100内のバイオマス、水、非金属系触媒を効率よく攪拌可能なものであれば、この他、種々の形状を広く適用することができる。例えば、傘を上下逆さにしたような放射状に広がる羽根を回転軸13に複数段に設けて、これら羽根が調整タンク100の全高に亘って複数段に配置されるように構成してもよい。   In addition, the stirring blade 13 is not limited to the shape of the ribbon blade, and in summary, various shapes can be widely applied as long as the biomass, water, and non-metallic catalyst in the adjustment tank 100 can be efficiently stirred. be able to. For example, blades that spread radially, such as an umbrella upside down, may be provided on the rotating shaft 13 in a plurality of stages, and these blades may be arranged in a plurality of stages over the entire height of the adjustment tank 100.

かかる攪拌手段10によって調整タンク100内で混合された混合物は、水またはバイオマスのヘッド圧により、調整タンク100から後述する破砕ポンプ110へ送給される。このとき、バイオマスのうち、大きさが混合するに値しない程大きいものは、上述の混合量の調整が困難であるため、混合されない状態で後述する破砕ポンプ110へ送給される。   The mixture mixed in the adjustment tank 100 by the stirring means 10 is fed from the adjustment tank 100 to a crushing pump 110 described later by the head pressure of water or biomass. At this time, biomass that is so large that it does not deserve to be mixed is difficult to adjust the above-mentioned mixing amount, and is therefore fed to the crushing pump 110 described later without being mixed.

破砕ポンプ110は調整タンク100の下部に接続され、調整タンク100で混合された混合物や、調整タンク100から送給されたバイオマスを破砕することで、ガス化原料であるバイオマスを予め均一な大きさ(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)にする装置である。   The crushing pump 110 is connected to the lower part of the adjustment tank 100, and crushes the mixture mixed in the adjustment tank 100 and the biomass fed from the adjustment tank 100, so that the biomass as the gasification raw material has a uniform size in advance. (Preferably, the average particle size is 500 μm or less, more preferably the average particle size is 300 μm or less).

かかる破砕ポンプ110は、例えば図3に示すように、ケーシング20と、ケーシング20に取り付けられる固定切羽34と、ケーシング20の中心部に回転可能に設けられる回転軸22と、回転軸22に一体に設けられる破砕羽根27と、回転軸22を回転駆動させる駆動モータ(不図示)と、を備えて構成されている。   For example, as shown in FIG. 3, the crushing pump 110 includes a casing 20, a fixed face 34 attached to the casing 20, a rotating shaft 22 rotatably provided at the center of the casing 20, and a rotating shaft 22. The crushing blade 27 is provided, and a drive motor (not shown) that rotationally drives the rotary shaft 22 is provided.

具体的に、破砕ポンプ110は、吐出ノズル20aが形成されたケーシング20の中心を貫通して回転軸22が設けられ、この回転軸22の中央部はケーシング20の中心に取り付けたメカニカルシールを兼ねた軸受部24に支持されている。回転軸22の先端側である吸込路25側には、ケーシング20の内部で回転して流体を吐出ノズル20aから圧送するインペラ26がキーを介して取り付けられ、さらにその先端側にはケーシング20の吸込路25側でインペラ26と一体に回転する破砕羽根27が、キーを介して取り付けられている。破砕羽根27の吸込路側端部は回転軸22の先端に螺合される固定ナット22aで固定されている。   Specifically, the crushing pump 110 is provided with a rotating shaft 22 that passes through the center of the casing 20 in which the discharge nozzle 20 a is formed, and the central portion of the rotating shaft 22 also serves as a mechanical seal attached to the center of the casing 20. Supported by the bearing portion 24. An impeller 26 that rotates inside the casing 20 and pressure-feeds fluid from the discharge nozzle 20a is attached to the suction passage 25 side that is the distal end side of the rotating shaft 22 via a key. A crushing blade 27 that rotates integrally with the impeller 26 on the suction passage 25 side is attached via a key. The suction path side end of the crushing blade 27 is fixed by a fixing nut 22 a that is screwed onto the tip of the rotating shaft 22.

ケーシング20の吸込路25側には、中間ケース28が締付ボルト29で固定されている。中間ケース28はOリングを介してケーシング20の吸込路側内周面に取り付けられている。中間ケース28の内周側には格子状固定刃30が嵌合されており、この格子状固定刃30と破砕羽根27の背面との間には流体中の混合物やバイオマスを挟んで切断破砕するための僅かな隙間が形成されている。この隙間において、格子状固定刃30の格子隙間に引っかかった混合物やバイオマスが回転する破砕羽根27との間で切断される。   On the suction path 25 side of the casing 20, an intermediate case 28 is fixed with fastening bolts 29. The intermediate case 28 is attached to the suction path side inner peripheral surface of the casing 20 via an O-ring. A grid-like fixed blade 30 is fitted on the inner peripheral side of the intermediate case 28, and the mixture and biomass in the fluid are sandwiched between the grid-like fixed blade 30 and the back surface of the crushing blade 27 for crushing and crushing. A slight gap is formed. In this gap, the mixture or biomass caught in the grid gap of the grid-like fixed blade 30 is cut between the crushing blades 27 rotating.

破砕羽根27には、外周端を覆うようにシュラウドリング31が設けられており、このシュラウドリング31の内側と破砕羽根27の外周に形成された外刃との間に挟まれた流体中の混合物やバイオマスを切断破砕するようになっている。中間ケース28の前面にはケーシング20との間に吸込路25を形成する吸込ケーシング32がボルト33で固定されている。吸込ケーシング32の中間ケース28側のフランジ面には、上記シュラウドリング31の周端部にシール部を介して嵌合された固定切羽34がシール部を介して嵌合するように形成されている。この固定切羽34と破砕羽根27の正面との間には流体中の混合物やバイオマスを挟んで切断破砕するための僅かな隙間が形成されている。そして、この隙間に引っかかった混合物やバイオマスが固定切羽34と回転する破砕羽根27との間で切断される。   The crushing blade 27 is provided with a shroud ring 31 so as to cover the outer peripheral end, and the mixture in the fluid sandwiched between the inner side of the shroud ring 31 and the outer blade formed on the outer periphery of the crushing blade 27. It is designed to cut and crush biomass. A suction casing 32 that forms a suction passage 25 between the intermediate case 28 and the casing 20 is fixed by bolts 33. On the flange surface of the suction casing 32 on the intermediate case 28 side, a fixed face 34 fitted to the peripheral end portion of the shroud ring 31 via a seal portion is formed so as to fit via the seal portion. . A slight gap is formed between the fixed face 34 and the front face of the crushing blade 27 for cutting and crushing the mixture and biomass in the fluid. Then, the mixture or biomass caught in the gap is cut between the fixed face 34 and the rotating crushing blade 27.

さらに、中間ケース28の外周側には、この中間ケース28のケーシング20に対する軸方向の位置決めを行う調整ハンドル35が設けられている。この調整ハンドル35は、環状に形成されており、内周面に中間ケース28の外周面に形成された外ネジと螺合する内ネジが形成され、外周面にはこの調整ハンドル35を図示しない工具で回動させるための嵌合凹部35aが周方向に沿って複数形成されている。そして、調整ハンドル35を工具で回転させると、中間ケース28がケーシング20の前フランジ面20bに対して離間される。これにより、中間ケース28に固定された格子状固定刃30と回転軸22に取り付けられた破砕羽根27との間の隙間が調節可能となっている。   Further, an adjustment handle 35 for positioning the intermediate case 28 in the axial direction with respect to the casing 20 is provided on the outer peripheral side of the intermediate case 28. The adjustment handle 35 is formed in an annular shape, and an inner screw that engages with an outer screw formed on the outer peripheral surface of the intermediate case 28 is formed on the inner peripheral surface. The adjustment handle 35 is not shown on the outer peripheral surface. A plurality of fitting recesses 35a for rotating with a tool are formed along the circumferential direction. When the adjustment handle 35 is rotated with a tool, the intermediate case 28 is separated from the front flange surface 20 b of the casing 20. Thereby, the clearance gap between the lattice-shaped fixed blade 30 fixed to the intermediate | middle case 28 and the crushing blade | wing 27 attached to the rotating shaft 22 is adjustable.

このようにして、破砕ポンプ110の破砕羽根27の回転により、調整タンク100から吸込路25を介して破砕ポンプ110のケーシング20内に供給される混合物やバイオマスが所定の大きさに破砕される。そして、破砕ポンプ110で破砕された混合物やバイオマスは、原料供給管15を介して破砕済原料タンク111に供給され、破砕済原料タンク111から原料供給管15を介して供給ポンプ120に移送される。   In this manner, the mixture and biomass supplied from the adjustment tank 100 to the casing 20 of the crushing pump 110 through the suction passage 25 are crushed to a predetermined size by the rotation of the crushing blades 27 of the crushing pump 110. Then, the mixture and biomass crushed by the crushing pump 110 are supplied to the crushed raw material tank 111 via the raw material supply pipe 15 and transferred from the crushed raw material tank 111 to the supply pump 120 via the raw material supply pipe 15. .

本実施形態の場合、破砕ポンプ110と破砕済原料タンク111とを接続する原料供給管15の途中に、破砕ポンプ110で粉砕した混合物やバイオマスを調整タンク100に戻す循環配管16を設け、この循環配管16を介して破砕ポンプ110と調整タンク100との間で混合物やバイオマスを循環させて、バイオマスの粒度を下げた後に破砕済原料タンク111に供給するように構成している。   In the case of this embodiment, a circulation pipe 16 for returning the mixture and biomass crushed by the crushing pump 110 to the adjustment tank 100 is provided in the middle of the raw material supply pipe 15 that connects the crushing pump 110 and the crushed raw material tank 111. A mixture or biomass is circulated between the crushing pump 110 and the adjustment tank 100 via the pipe 16 to reduce the particle size of the biomass, and then supplied to the crushed raw material tank 111.

このとき、循環配管16の途中に破砕ポンプ110の開閉弁17を設けると共に、破砕済原料タンク111の入口側の原料供給管15に破砕済原料タンク111の入口弁としての開閉弁18を設け、開閉弁17を「開」状態とし、開閉弁18を「閉」状態とすることで、循環配管16を介して破砕ポンプ110と調整タンク100との間で混合物やバイオマスを循環させることが可能となる。また、開閉弁17を「閉」状態とし、開閉弁18を「開」状態とすることで、粒度を下げた混合物やバイオマスを破砕済原料タンク111に供給することが可能となる。   At this time, an opening / closing valve 17 of the crushing pump 110 is provided in the middle of the circulation pipe 16, and an opening / closing valve 18 as an inlet valve of the crushed raw material tank 111 is provided in the raw material supply pipe 15 on the inlet side of the crushed raw material tank 111. By setting the on-off valve 17 in the “open” state and the on-off valve 18 in the “closed” state, the mixture and biomass can be circulated between the crushing pump 110 and the adjustment tank 100 via the circulation pipe 16. Become. In addition, by setting the on-off valve 17 in the “closed” state and the on-off valve 18 in the “open” state, it is possible to supply the mixture and biomass with reduced particle size to the crushed raw material tank 111.

ここで、破砕ポンプ110では、破砕したガス化原料(すなわち、バイオマス)が下部に堆積することで、破砕ポンプ110の処理容量がオーバーし、当該堆積するバイオマスにより破砕ポンプ110が閉塞する場合があった。   Here, in the crushing pump 110, when the crushed gasification raw material (that is, biomass) accumulates in the lower part, the processing capacity of the crushing pump 110 may be exceeded, and the crushing pump 110 may be blocked by the accumulated biomass. It was.

そこで、本実施形態のシステム200では、バイオマスの破砕片が堆積することで破砕ポンプ110が閉塞した場合に(すなわち、破砕ポンプ110の出口流量がなくなるタイミングで)、上記開閉弁17,18を「閉」状態とする。すると、破砕ポンプ110からの流出が止められるため、破砕ポンプ110の下部に堆積しているバイオマスが破砕ポンプ110内で浮上する。そして、一定時間(本実施形態では、30秒程度)経過させた後、開閉弁17を「開」状態とし、破砕ポンプ110内のバイオマスを調整タンク100へ循環させる。そして、破砕ポンプ110と調整タンク100との間で混合物やバイオマスを循環させて、バイオマスの粒度が所定の大きさになると開閉弁17を「閉」状態とし、開閉弁18を「開」状態とすることで、調整タンク100にて混合された混合物を破砕済原料タンク111へと移送する。   Therefore, in the system 200 of the present embodiment, when the crushing pump 110 is closed due to accumulation of biomass fragments, that is, when the outlet flow rate of the crushing pump 110 disappears, the on-off valves 17 and 18 are set to “ Closed state. Then, since the outflow from the crushing pump 110 is stopped, the biomass accumulated in the lower part of the crushing pump 110 floats in the crushing pump 110. Then, after a certain time (about 30 seconds in this embodiment) has elapsed, the on-off valve 17 is set to the “open” state, and the biomass in the crushing pump 110 is circulated to the adjustment tank 100. Then, the mixture or biomass is circulated between the crushing pump 110 and the adjustment tank 100. When the particle size of the biomass reaches a predetermined size, the on-off valve 17 is set to the “closed” state, and the on-off valve 18 is set to the “open” state. By doing so, the mixture mixed in the adjustment tank 100 is transferred to the crushed raw material tank 111.

なお、ここでは、上述の開閉弁17,18の開閉制御を例えば手動で行う場合について述べたが、本発明はこれに限ることはない。また、具体的な他の実施形態については後述する。   In addition, although the case where the above-mentioned on-off control of the on-off valves 17 and 18 was performed manually was described here, this invention is not limited to this. Further, other specific embodiments will be described later.

供給ポンプ120は、調整タンク100で混合された混合物を前処理装置140に移送する装置である。   The supply pump 120 is a device that transfers the mixture mixed in the adjustment tank 100 to the pretreatment device 140.

反応器160は、超臨界水によりバイオマスをガス化する装置である。超臨界水によるバイオマスのガス化は、前処理装置140において熱水処理された、非金属系触媒を含むバイオマスのスラリー体を、前記非金属系触媒を利用して、374℃以上の温度、および22.1MPa以上の圧力の条件下で水熱処理することにより行われる。なお、ここでいう水熱処理とは、高温高圧の水で処理することの内でも、特に、亜臨界水や超臨界水で処理することをいう。このようにスラリー体を超臨界水で処理することにより、バイオマスを分解し、水素ガス、メタン、エタン、エチレン等の燃料ガスを生成することができる。   The reactor 160 is a device that gasifies biomass with supercritical water. Biomass gasification with supercritical water uses a non-metallic catalyst, a biomass slurry containing a non-metallic catalyst that has been hydrothermally treated in the pretreatment device 140, at a temperature of 374 ° C. or higher, and It is performed by hydrothermal treatment under conditions of a pressure of 22.1 MPa or more. In addition, the hydrothermal treatment here refers to treatment with subcritical water or supercritical water, among other treatments with high-temperature and high-pressure water. By treating the slurry body with supercritical water in this way, biomass can be decomposed and fuel gas such as hydrogen gas, methane, ethane, or ethylene can be generated.

反応器160は、反応器の内部温度、外部温度または加温温度を測定する温度測定装置と、反応器の内部温度、加熱温度または加圧圧力を測定するための圧力測定装置とを備える(図示せず)。   The reactor 160 includes a temperature measurement device that measures the internal temperature, external temperature, or heating temperature of the reactor, and a pressure measurement device that measures the internal temperature, heating temperature, or pressurized pressure of the reactor (see FIG. Not shown).

上述の反応器160としては、非金属系触媒の存在下で、上述の条件下でバイオマスのスラリー体を水熱処理することができる装置であれば特に制限されるものではなく、例えば、長い配管で構成された反応器、流動層反応器などを用いることができる。なお、本実施形態においては、反応器160が連続運転可能な流動層反応器である場合について説明する。   The reactor 160 is not particularly limited as long as it is a device capable of hydrothermally treating a biomass slurry in the presence of a nonmetallic catalyst under the above-described conditions. A configured reactor, fluidized bed reactor, or the like can be used. In the present embodiment, the case where the reactor 160 is a fluidized bed reactor capable of continuous operation will be described.

図4に、本発明の一実施形態において、連続運転が可能な流動層反応器160の概略構成を示す。かかる反応器160は、内部に非金属系触媒を含むバイオマスのスラリー体を下方から導入する導入口210と、反応器160内で上記スラリー体を、374℃以上の温度、及び22.1MPa以上の圧力の条件下で水熱処理することにより生成された燃料ガスを含む生成ガス及び灰分、並びに、非金属系触媒及び水(超臨界水)を上方から反応器160外に排出する排出口220と、スラリー体の導入により反応器160内に流動層を形成する流動媒体230と、導入口210から導入したスラリー体を流動層の下方で分散させる分散部240と、を備えている。   FIG. 4 shows a schematic configuration of a fluidized bed reactor 160 capable of continuous operation in an embodiment of the present invention. The reactor 160 includes an inlet 210 for introducing a biomass slurry containing a nonmetallic catalyst therein from below, and the slurry in the reactor 160 at a temperature of 374 ° C. or higher and 22.1 MPa or higher. A discharge port 220 for discharging the generated gas and ash containing fuel gas generated by hydrothermal treatment under pressure conditions, and the non-metallic catalyst and water (supercritical water) from above to the reactor 160; A fluid medium 230 that forms a fluidized bed in the reactor 160 by introducing the slurry body, and a dispersion unit 240 that disperses the slurry body introduced from the inlet 210 below the fluidized bed are provided.

上記流動媒体230は、スラリー体の導入速度では排出されない形状で構成されている。すなわち、導入口210からスラリー体を導入する速度では流動層を形成するが、排出口220から排出できない重さで構成されている。なお、排出口220にメッシュ状のプレートが設置されている場合には、流動媒体230は当該プレートの網目より大きいサイズで構成されていてもよい。上記流動媒体230としては、超臨界状態でも粒径に変化を及ぼさない、つまり、流動媒体が壊れにくいものであれば特に制限されるものではないが、例えば、アルミナボール、ジルコニアボール、シリカボールなどの媒体を挙げることができる。   The fluid medium 230 has a shape that is not discharged at the introduction speed of the slurry body. That is, the fluidized bed is formed at a speed at which the slurry body is introduced from the introduction port 210, but has a weight that cannot be discharged from the discharge port 220. In addition, when the mesh-shaped plate is installed in the discharge port 220, the fluid medium 230 may be configured with a size larger than the mesh of the plate. The fluid medium 230 is not particularly limited as long as it does not change the particle size even in a supercritical state, that is, the fluid medium is not easily broken. For example, alumina balls, zirconia balls, silica balls, etc. Can be mentioned.

分散部240は、例えば、流動層反応器などで用いられる既知の分散板(例えば、メッシュ状のプレートなど)であってもよいが、スラリー体の目詰まりによって圧力が増加するのを防ぐために、スラリー体を導入する速度では流動しない形状(例えば、スラリー体を導入する速度では流動できない重さ)で構成された球状媒体(例えば、アルミナボールなどの球状媒体)を積み重ねて形成した層であることが好ましい。   The dispersion unit 240 may be, for example, a known dispersion plate (for example, a mesh-like plate) used in a fluidized bed reactor or the like, but in order to prevent an increase in pressure due to clogging of the slurry body, It is a layer formed by stacking spherical media (for example, spherical media such as alumina balls) configured in a shape that does not flow at the speed at which the slurry body is introduced (for example, a weight that cannot flow at the speed at which the slurry body is introduced). Is preferred.

以上のような反応器160を用いることにより、導入口210から導入したスラリー体に対して非金属系触媒の存在下で超臨界水によるガス化反応を行うことができ、これにより生成された生成ガス(燃料ガスを含む)および灰分、並びに、非金属系触媒および水(超臨界水)などの流動媒体230より軽く、径が小さな物質を排出口220から排出することができるようになる。また、このような反応器160は、上述のような構成により、反応器内160に灰分や非金属系触媒などが堆積するのを抑制することができるので、非金属系触媒を含むバイオマスのスラリー体を連続的に導入し、超臨界水によるガス化反応を継続して行うことが可能となる。   By using the reactor 160 as described above, it is possible to perform a gasification reaction with supercritical water in the presence of a non-metallic catalyst on the slurry introduced from the inlet 210, and the production generated thereby. Gas (including fuel gas) and ash, as well as non-metallic catalyst and water (supercritical water), such as a fluid medium 230 having a small diameter can be discharged from the discharge port 220. In addition, such a reactor 160 can suppress accumulation of ash, nonmetallic catalyst, and the like in the reactor 160 with the above-described configuration, and thus a biomass slurry containing a nonmetallic catalyst. It is possible to continuously introduce the body and continuously perform the gasification reaction with supercritical water.

スラリー供給装置150は、前処理装置140において熱水処理を行うことにより得られた、非金属系触媒を含むバイオマスのスラリー体を反応器160に供給する装置である。   The slurry supply device 150 is a device that supplies a biomass slurry containing a nonmetallic catalyst obtained by performing the hydrothermal treatment in the pretreatment device 140 to the reactor 160.

スラリー供給装置150は、スラリー供給装置150の運転周波数を制御する運転周波数制御装置151を備える。この制御装置151を用いて、供給装置150の運転周波数を制御することにより、反応器160へと供給するスラリーの量を調節することができる。例えば、反応器160の内部温度が臨界点付近になった時に、制御装置151を用いて供給装置150の運動周波数を減少させることによって、反応器160へと供給するスラリー量を減少すれば、臨界点付近におけるバイオマスのスラリー体の急激な体積膨張を軽減し、この結果反応器160の内部圧力の急激な上昇を防ぐことが可能となる。また、臨界点を超えて反応器160の内部圧力がほぼ一定となった後に、制御装置151を用いて供給装置150の運動周波数を増加させることによって、反応器160へと供給するスラリー量を増加すれば、反応器160の内部圧力を急激に変化させることなく、多量のスラリーを反応することが可能となる。従って、運転周波数制御装置151を用いスラリー供給装置150の運転周波数を適宜制御することによって、安全かつ効率的に、バイオマスガス化を行うことができる。   The slurry supply device 150 includes an operation frequency control device 151 that controls the operation frequency of the slurry supply device 150. By using this control device 151, the amount of slurry supplied to the reactor 160 can be adjusted by controlling the operating frequency of the supply device 150. For example, if the amount of slurry supplied to the reactor 160 is reduced by reducing the motion frequency of the supply device 150 using the control device 151 when the internal temperature of the reactor 160 reaches around the critical point, the criticality can be reduced. The rapid volume expansion of the biomass slurry in the vicinity of the point can be reduced, and as a result, a rapid increase in the internal pressure of the reactor 160 can be prevented. Further, after the critical point is exceeded and the internal pressure of the reactor 160 becomes substantially constant, the amount of slurry supplied to the reactor 160 is increased by increasing the motion frequency of the supply device 150 using the control device 151. Then, a large amount of slurry can be reacted without abruptly changing the internal pressure of the reactor 160. Therefore, biomass gasification can be performed safely and efficiently by appropriately controlling the operation frequency of the slurry supply device 150 using the operation frequency control device 151.

なお、スラリー供給装置150は、運転周波数制御装置151と組み合わせて用いることができ、かつ、非金属系触媒を含むバイオマスのスラリー体を供給できる装置であれば特に制限されるものではなく、例えば、高圧ポンプやモーノポンプなどを用いることができるが、図5に示すような固体成分と液体成分とに分離しやすい上述のスラリー体を一定濃度で反応器160に連続供給することができる装置を用いることが好ましい。   The slurry supply device 150 is not particularly limited as long as it is a device that can be used in combination with the operation frequency control device 151 and can supply a slurry body of biomass containing a nonmetallic catalyst. A high-pressure pump, a Mono pump, or the like can be used, but an apparatus capable of continuously supplying the above-described slurry body that can be easily separated into a solid component and a liquid component as shown in FIG. Is preferred.

図5は本発明の一実施形態として説明するスラリー供給装置150の概略構成を示す図である。かかるスラリー供給装置150は、前処理装置140において熱水処理を行うことにより得られた、非金属系触媒を含むバイオマスのスラリー体を前処理装置140から受け入れ、反応器160に供給する装置である。このスラリー供給装置150は、2つのシリンダー310,320、軸330、2つのピストン331,332、2つの攪拌機340,350、水注入装置360、バルブ361,362,363,364,373,374,375,376、三方弁371,372などを備える。   FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a slurry supply apparatus 150 described as an embodiment of the present invention. The slurry supply device 150 is a device that receives a biomass slurry containing a nonmetallic catalyst obtained by performing hydrothermal treatment in the pretreatment device 140 from the pretreatment device 140 and supplies the biomass slurry to the reactor 160. . The slurry supply device 150 includes two cylinders 310 and 320, a shaft 330, two pistons 331 and 332, two agitators 340 and 350, a water injection device 360, valves 361, 362, 363, 364, 373, 374, and 375. , 376, three-way valves 371, 372 and the like.

水注入装置360は、水を注入するシリンダー310,320を交互に切り替えて各シリンダー310,320に水を注入する装置である。水注入装置360は、例えば、ポンプ、高圧ポンプ、背圧ポンプなどである。   The water injection device 360 is a device for injecting water into the cylinders 310 and 320 by alternately switching the cylinders 310 and 320 for injecting water. The water injection device 360 is, for example, a pump, a high pressure pump, a back pressure pump, or the like.

シリンダー310,320には、水注入装置360から水を注入し、注入した水を排出する注入/排出口が設けられている。また、シリンダー310,320には、前処理装置140からスラリー体を受け入れ、受け入れたスラリー体を反応器160に供給する受入/供給口が設けられている。   The cylinders 310 and 320 are provided with injection / discharge ports for injecting water from the water injection device 360 and discharging the injected water. Further, the cylinders 310 and 320 are provided with receiving / supplying ports that receive the slurry body from the pretreatment device 140 and supply the received slurry body to the reactor 160.

シリンダー310,320内には、水注入装置360から注入された水と、前処理装置140から受け入れたスラリー体とを仕切るようにピストン331,332が配置されている。   Pistons 331 and 332 are disposed in the cylinders 310 and 320 so as to partition water injected from the water injection device 360 and a slurry body received from the pretreatment device 140.

軸330の両端にはピストン331,332が備えられている。ピストン331,332は、水注入装置360からシリンダー310,320内に水が注入されることによりシリンダー310,320内を移動し、シリンダー310,320内のスラリー体を押圧して反応器160にスラリー体を供給する。また、一方のピストン331,332の移動に伴い、他方のピストン332,331が一方のピストン331,332と同軸方向に移動し、前処理装置140からスラリー体を受け入れるとともに、シリンダー320,310内の水を排出する。   Pistons 331 and 332 are provided at both ends of the shaft 330. The pistons 331 and 332 move in the cylinders 310 and 320 when water is injected into the cylinders 310 and 320 from the water injection device 360, and the slurry bodies in the cylinders 310 and 320 are pressed to make the slurry into the reactor 160. Supply the body. As the one piston 331, 332 moves, the other piston 332, 331 moves in the same direction as the one piston 331, 332, receives the slurry body from the pretreatment device 140, and in the cylinders 320, 310 Drain the water.

なお、シリンダー310,320内の水とスラリー体が混ざらないようにするために、ピストン331,332にピストンリングを設け、ピストン331,332とシリンダー310,320との気密性を高めてもよい。   In order to prevent the water in the cylinders 310 and 320 and the slurry from being mixed, a piston ring may be provided on the pistons 331 and 332 to improve the airtightness between the pistons 331 and 332 and the cylinders 310 and 320.

本実施形態においては、軸330の中央部にストッパー333が設けられている。ストッパー333は、ピストン331,332と攪拌機340,350との接触を防止する装置である。このストッパー333がシリンダー310,320に接触すると、ピストン331,332が攪拌機340,350の方へ移動できなくなるような仕組みとなっている。   In the present embodiment, a stopper 333 is provided at the center of the shaft 330. The stopper 333 is a device that prevents contact between the pistons 331 and 332 and the stirrers 340 and 350. When the stopper 333 comes into contact with the cylinders 310 and 320, the pistons 331 and 332 cannot move toward the stirrers 340 and 350.

バルブ361,362,363,364は、水を水注入装置360からシリンダー310,320に流れるように切り替えたり、シリンダー310,320内の水を排出するように切り替えたりする装置である。バルブ361,362,363,364は、例えば、電磁バルブなどである。   The valves 361, 362, 363, and 364 are devices that switch the water to flow from the water injection device 360 to the cylinders 310 and 320 and switch the water in the cylinders 310 and 320 to discharge. The valves 361, 362, 363, 364 are, for example, electromagnetic valves.

本実施形態においては、バルブ361,362,363,364は、水注入装置360の注水により、水がシリンダー310,320に流れるように切り替える。また、バルブ361,362,363,364は、シリンダー310,320からの排水により、水が排出されるように切り替える。このような切り替えは、例えば、水注入装置360からの注水やシリンダー310,320からの排水に伴い、電気的に行うことができる。具体的には、軸330に設けられたストッパー333が一方のシリンダー310,320に接触したのを検知すると、水注入装置360は水の注入先を当該シリンダー310,320から他方のシリンダー320,310に切り替え、バルブ363,361は水が水注入装置360からシリンダー320,310に流れるように開放に切り替え、バルブ364,362は水注入装置360からシリンダー320,310に注入される水が排出されないように閉鎖に切り替え、バルブ362,364はシリンダー310,320から水が排出されるように開放に切り替え、バルブ361,363はシリンダー310,320から排出される水が水注入装置360に流れないように閉鎖に切り替える制御をそれぞれ行えばよい。   In the present embodiment, the valves 361, 362, 363, 364 are switched so that water flows into the cylinders 310, 320 by the water injection of the water injection device 360. Further, the valves 361, 362, 363, and 364 are switched so that water is discharged by drainage from the cylinders 310 and 320. Such switching can be performed electrically with water injection from the water injection device 360 or drainage from the cylinders 310 and 320, for example. Specifically, when it is detected that the stopper 333 provided on the shaft 330 has come into contact with one of the cylinders 310 and 320, the water injection device 360 changes the water injection destination from the cylinders 310 and 320 to the other cylinders 320 and 310. The valves 363 and 361 are switched to open so that water flows from the water injection device 360 to the cylinders 320 and 310, and the valves 364 and 362 are not discharged from the water injection device 360 to the cylinders 320 and 310. The valves 362 and 364 are switched to open so that the water is discharged from the cylinders 310 and 320, and the valves 361 and 363 prevent the water discharged from the cylinders 310 and 320 from flowing into the water injection device 360. What is necessary is just to perform control which switches to closure, respectively.

なお、本実施形態においては、スラリー供給装置150にバルブ361〜364を設けているが、これらのバルブ361〜364の代わりに2つの三方弁を設けて、水注入装置360の注水により水がシリンダー310,320に流れるように切り替えたり、シリンダー320,310からの排水により水が排出されるように切り替えたりしてもよい。このような切り替えは、例えば、逆流を防止する弁などによって機械的に行うこともできるが、水注入装置360からの注水やシリンダー310,320からの排水に伴い、電気的に行うこともできる。具体的には、軸330に設けられたストッパー333が一方のシリンダー310,320に接触したのを検知すると、水注入装置360は当該シリンダー310,320から他方のシリンダー320,310に水の注入先を切り替え、一方の三方弁は水が水注入装置360からシリンダー320,310に流れるように切り替え、他方の三方弁はシリンダー310,320から水が排出されるように切り替える制御をそれぞれ行えばよい。   In this embodiment, the slurry supply device 150 is provided with valves 361 to 364. However, instead of these valves 361 to 364, two three-way valves are provided, and water is injected into the cylinder by water injection from the water injection device 360. It may be switched so as to flow to 310, 320, or may be switched so that water is discharged by drainage from the cylinders 320, 310. Such switching can be mechanically performed by, for example, a valve that prevents backflow, but can also be electrically performed in accordance with water injection from the water injection device 360 or drainage from the cylinders 310 and 320. Specifically, when it is detected that the stopper 333 provided on the shaft 330 has come into contact with one of the cylinders 310 and 320, the water injection device 360 supplies water from the cylinders 310 and 320 to the other cylinders 320 and 310. One of the three-way valves may be switched so that water flows from the water injection device 360 to the cylinders 320 and 310, and the other three-way valve may be switched so that water is discharged from the cylinders 310 and 320.

三方弁371,372は、ピストン331,332の往復運動により、スラリー体を前処理装置140からシリンダー310,320に流れるように切り替えたり、シリンダー310,320内に受け入れたスラリー体をシリンダー310,320から反応器160に流れるように切り替えたりする装置である。   The three-way valves 371 and 372 are switched so that the slurry body flows from the pretreatment device 140 to the cylinders 310 and 320 by the reciprocating motion of the pistons 331 and 332, and the slurry bodies received in the cylinders 310 and 320 are cylinders 310 and 320. To switch to flow into the reactor 160.

本実施形態においては、三方弁371,372は、前処理装置140からスラリー体を受け入れる際に、スラリー体が前処理装置140からシリンダー310,320に流れるように切り替える。また、三方弁371,372は、シリンダー310,320からのスラリー体供給により、スラリー体がシリンダー310,320から反応器160に流れるように切り替える。このような切り替えは、例えば、逆流を防止する弁などによって機械的に行うこともできるが、シリンダー310,320からのスラリー体供給や前処理装置140からのスラリー体供給に伴い、電気的に行うこともできる。具体的には、軸330に設けられたストッパー333が一方のシリンダー310,320に接触したのを検知すると、三方弁371,372は、スラリー体が前処理装置140から当該シリンダー310,320に流れるように切り替え、他方の三方弁372,371は、スラリー体が他方のシリンダー320,310から反応器160に流れるように切り替える制御をそれぞれ行えばよい。   In the present embodiment, the three-way valves 371 and 372 switch so that the slurry body flows from the pretreatment device 140 to the cylinders 310 and 320 when the slurry body is received from the pretreatment device 140. The three-way valves 371 and 372 are switched so that the slurry body flows from the cylinders 310 and 320 to the reactor 160 when the slurry body is supplied from the cylinders 310 and 320. Such switching can be mechanically performed by, for example, a valve for preventing backflow, but is electrically performed in accordance with the slurry body supply from the cylinders 310 and 320 and the slurry body supply from the pretreatment device 140. You can also Specifically, when it is detected that the stopper 333 provided on the shaft 330 contacts one of the cylinders 310 and 320, the three-way valves 371 and 372 cause the slurry body to flow from the pretreatment device 140 to the cylinders 310 and 320. The other three-way valves 372 and 371 may be controlled so that the slurry body flows from the other cylinders 320 and 310 to the reactor 160, respectively.

なお、上述のストッパー333とシリンダー310,320との接触の検知は、例えば、ストッパー333とシリンダー310,320とが接触する領域の一部にスイッチを設け、当該スイッチが押圧されたことにより行ってもよい。   Note that the detection of the contact between the stopper 333 and the cylinders 310 and 320 is performed, for example, by providing a switch in a part of the region where the stopper 333 and the cylinder 310 and 320 are in contact and pressing the switch. Also good.

バルブ373,374は、スラリー体を反応器160に供給するシリンダーを、一方のシリンダー310,320から他方のシリンダー320,310に切り替える際、すなわち、水注入装置360が水を注入するシリンダー310,320を、一方のシリンダー310,320から他方のシリンダー320,310に切り替える際に、シリンダー310,320から反応器160にスラリー体が流れる(供給される)のを一時的に遮断する装置である。バルブ375,376は、水注入装置360が水を注入するシリンダー310,320を、一方のシリンダー310,320から他方のシリンダー320,310に切り替える際に、前処理装置140からシリンダー310,320にスラリー体が流れる(受け入れられる)のを一時的に遮断する装置である。バルブ373,374,375,376は、例えば、電磁バルブなどである。   The valves 373 and 374 are used when the cylinder that supplies the slurry body to the reactor 160 is switched from one cylinder 310 or 320 to the other cylinder 320 or 310, that is, the cylinder 310 or 320 into which the water injection device 360 injects water. Is a device that temporarily shuts off the flow (supply) of the slurry body from the cylinders 310, 320 to the reactor 160 when switching from one cylinder 310, 320 to the other cylinder 320, 310. The valves 375 and 376 are slurries from the pretreatment device 140 to the cylinders 310 and 320 when the water injection device 360 switches the cylinders 310 and 320 into which water is injected from the one cylinder 310 and 320 to the other cylinder 320 and 310. A device that temporarily blocks the flow (acceptance) of the body. The valves 373, 374, 375, and 376 are, for example, electromagnetic valves.

上述のバルブ373,374,375,376による遮断は、例えば、水注入装置360からの注水やシリンダー310,320からの排水に伴い、電気的に行ってもよい。具体的には、軸330に設けられたストッパー333が一方のシリンダー310,320に接触したのを検知すると、バルブ373,374はシリンダー310,320から反応器160へのスラリー体の流れ(供給)を遮断するように閉鎖し、バルブ376,375は前処理装置140からシリンダー320,310へのスラリー体の流れ(受入)を遮断するように閉鎖し、水注入装置360が水の注入先を当該シリンダー310,320から他方のシリンダー320,310に切り替えた後に、バルブ373,374のうち1のバルブ374,373が三方弁372,371を介してスラリー体をシリンダー320,310から反応器160に流れるように開放し、バルブ375,376のうち1のバルブ375,376がスラリー体を前処理装置140からシリンダー310,320に流れるように開放する制御をそれぞれ行えばよい。   The above-described blocking by the valves 373, 374, 375, and 376 may be performed electrically, for example, with water injection from the water injection device 360 or drainage from the cylinders 310 and 320. Specifically, when it is detected that the stopper 333 provided on the shaft 330 is in contact with one of the cylinders 310 and 320, the valves 373 and 374 flow (supply) the slurry body from the cylinders 310 and 320 to the reactor 160. The valves 376 and 375 are closed so as to block the flow (acceptance) of the slurry body from the pretreatment device 140 to the cylinders 320 and 310, and the water injection device 360 controls the water injection destination. After switching from the cylinder 310, 320 to the other cylinder 320, 310, one of the valves 373, 374, one valve 374, 373 flows the slurry body from the cylinder 320, 310 to the reactor 160 via the three-way valve 372, 371. Of the valves 375 and 376, one of the valves 375 and 376 Control of opening from the processing unit 140 to flow into the cylinder 310 the may be performed, respectively.

攪拌機340,350は、バルブ375,376および三方弁371,372を介して前処理装置140からシリンダー310,320内に受け入れるスラリー体を攪拌する装置である。このように、シリンダー310,320内に攪拌機340,350を備えてスラリー体を攪拌することにより、スラリー体に含まれる非金属系触媒やバイオマスの粒子などの固形物の沈殿を防止することができ、一定濃度のスラリー体を反応器160に供給することができるようになる。   The agitators 340 and 350 are devices for agitating the slurry body received in the cylinders 310 and 320 from the pretreatment device 140 via the valves 375 and 376 and the three-way valves 371 and 372. In this manner, by stirring the slurry body with the stirrers 340 and 350 in the cylinders 310 and 320, precipitation of solid substances such as non-metallic catalyst and biomass particles contained in the slurry body can be prevented. The slurry body having a constant concentration can be supplied to the reactor 160.

本実施形態においては、スラリー供給装置150と反応器160との間に、スラリー供給装置150から供給されるスラリー体を蓄圧する蓄圧器380と、前処理装置140とスラリー供給装置150との間に、スラリー供給装置150に受け入れられるスラリー体を蓄圧する蓄圧器381と、を備える。これらを備えることにより、スラリー供給装置150と反応器160とを接続する配管内の圧力や、前処理装置140とスラリー供給装置150とを接続する配管内の圧力を一定に保つことができ、脈動やウォーターハンマー(水撃)などの発生を防止することが可能となる。   In the present embodiment, between the slurry supply device 150 and the reactor 160, between the pressure accumulator 380 for accumulating the slurry body supplied from the slurry supply device 150, and between the pretreatment device 140 and the slurry supply device 150. And a pressure accumulator 381 for accumulating a slurry body received in the slurry supply device 150. By providing these, the pressure in the piping connecting the slurry supply device 150 and the reactor 160 and the pressure in the piping connecting the pretreatment device 140 and the slurry supply device 150 can be kept constant, and pulsation And the occurrence of water hammer (water hammer) can be prevented.

なお、上述の水注入装置360が行う水の注入先の切り替えは、軸330に設けたストッパー333がシリンダー310,320に接触したタイミングで電気的に行ってもよいし、各シリンダー310,320内の圧力が上昇したのを検知して行ってもよい。また、水注入装置360がシリンダー310,320に注入する水は、シリンダー310,320に受け入れられるスラリー体の温度と同じ温度の水であることが好ましい。これにより、シリンダー310,320に注入された水によってシリンダー310,320が冷やされ、シリンダー310,320に受け入れられたスラリー体の温度が低下するのを抑制することができるようになる。なお、水注入装置360によるシリンダー310,320への注水は、反応器160にスラリー体が一定流量で供給されるように、一定流量で行うことが好ましい。   It should be noted that the switching of the water injection destination performed by the water injection device 360 described above may be performed electrically at the timing when the stopper 333 provided on the shaft 330 contacts the cylinders 310 and 320, or in each cylinder 310 or 320. It may be performed by detecting that the pressure has increased. The water injected by the water injection device 360 into the cylinders 310 and 320 is preferably water having the same temperature as the temperature of the slurry body received in the cylinders 310 and 320. Thereby, the cylinders 310 and 320 are cooled by the water injected into the cylinders 310 and 320, and the temperature of the slurry body received in the cylinders 310 and 320 can be suppressed from decreasing. The water injection into the cylinders 310 and 320 by the water injection device 360 is preferably performed at a constant flow rate so that the slurry body is supplied to the reactor 160 at a constant flow rate.

また、上述においては、スラリー供給装置150の軸330にストッパー333を設けてピストン331,332と攪拌機340,350との接触を防止しているが、シリンダー310,320の長手方向の長さと軸330の長さとを調節して、ピストン331,332が攪拌機340,350と接触するのを防止してもよいし、ピストン331,332と攪拌機340,350とが接触しない量の水を、水注入装置360が各シリンダー310,320に交互に注入するようにして、ピストン331,332が攪拌機340,350と接触するのを防止してもよい。また、ピストン331,332と攪拌機340,350とが接触しないように、シリンダー310,320内にピストン331,332の移動を制御するストッパー(例えば、凹凸など)を設けてもよい。   In the above description, the stopper 333 is provided on the shaft 330 of the slurry supply device 150 to prevent contact between the pistons 331 and 332 and the stirrers 340 and 350. It is possible to prevent the pistons 331 and 332 from coming into contact with the stirrers 340 and 350 by adjusting the length of the water, or to add water in an amount that does not contact the pistons 331 and 332 and the stirrers 340 and 350. 360 may be alternately injected into each of the cylinders 310 and 320 to prevent the pistons 331 and 332 from coming into contact with the stirrers 340 and 350. Moreover, you may provide the stopper (for example, unevenness | corrugation etc.) which controls the movement of piston 331,332 in cylinder 310,320 so that piston 331,332 and stirrer 340,350 may not contact.

さらに、上述においては、水注入装置360から水を注入し、注入した水を排出する口(注入/排出口)をシリンダー310,320に1つ設けているが、水注入装置360から水を注入する注入口と、注入した水を排出する排出口との2つの口をシリンダー310,320にそれぞれ設けてもよい。   Further, in the above description, one port (injection / discharge port) for injecting water from the water injection device 360 and discharging the injected water is provided in the cylinders 310 and 320, but water is injected from the water injection device 360. Two ports may be provided in each of the cylinders 310 and 320, that is, an injection port for discharging and a discharge port for discharging the injected water.

また、上述においては、前処理装置140からスラリー体を受け入れ、受け入れたスラリー体を反応器160に供給する口(受入/供給口)をシリンダー310,320に1つ設けているが、前処理装置140からスラリー体を受け入れる受入口と、受け入れたスラリー体を反応器160に供給する供給口との2つの口をシリンダー310,320にそれぞれ設けてもよい。   In the above description, the cylinders 310 and 320 are provided with one port (acceptance / supply port) for receiving the slurry body from the pretreatment device 140 and supplying the received slurry body to the reactor 160. The cylinders 310 and 320 may be provided with two ports, a receiving port for receiving the slurry body from 140 and a supply port for supplying the received slurry body to the reactor 160, respectively.

予熱器162は、スラリー供給装置150から反応器160に供給される、非金属系触媒を含むバイオマスのスラリー体を予め加熱する装置である。システム200に予熱器162を備えることにより、反応器160に所定の温度のスラリー体を供給することが可能となる。   The preheater 162 is an apparatus that preheats a biomass slurry body containing a nonmetallic catalyst, which is supplied from the slurry supply apparatus 150 to the reactor 160. By providing the system 200 with the preheater 162, it becomes possible to supply a slurry body having a predetermined temperature to the reactor 160.

クーラー170は、反応器160から排出される排出物を冷却する装置である。反応器160から排出される排出物には、爆発性の高い燃料ガス(例えば、水素、メタン、エタン、エチレンなど)や水蒸気(超臨界水)等の生成ガスが含まれているので、危険性を低減させたり、水蒸気を水に変換させたりする目的でクーラー170を本発明のシステム200に設けている。なお、本実施の形態においては、反応器160から排出された排出物を冷却する装置としてクーラー170を例に挙げて説明したが、反応器160から排出された排出物を冷却することができる装置であればどのような装置を用いてもよい。   The cooler 170 is a device that cools the discharge discharged from the reactor 160. The exhaust discharged from the reactor 160 contains a product gas such as highly explosive fuel gas (for example, hydrogen, methane, ethane, ethylene) or water vapor (supercritical water). The cooler 170 is provided in the system 200 of the present invention for the purpose of reducing water vapor or converting water vapor into water. In the present embodiment, the cooler 170 is described as an example of a device for cooling the discharge discharged from the reactor 160, but the device that can cool the discharge discharged from the reactor 160. Any device may be used as long as it is.

減圧器171は、反応器160から排出される排出物中の生成ガスなどの圧力を減圧する装置である。これにより、高圧状態の生成ガス(燃料ガス)による危険性を未然に防止できるようになる。   The decompressor 171 is a device that reduces the pressure of the product gas or the like in the effluent discharged from the reactor 160. As a result, the danger caused by the high-pressure generated gas (fuel gas) can be prevented.

気液分離器180は、反応器160から排出された排出物を気体成分(例えば、燃料ガス等の生成ガス)と液体成分(水、あるいは、水、灰分、非金属系触媒などを含む混合液)とに分離する装置である。気液分離器180は、例えば、セパレーター等の既存の気液分離器を用いることができる。   The gas-liquid separator 180 converts the exhaust discharged from the reactor 160 into a gas mixture (for example, a product gas such as a fuel gas) and a liquid component (water, water, ash, a non-metallic catalyst, or the like). ). As the gas-liquid separator 180, for example, an existing gas-liquid separator such as a separator can be used.

ガスタンク181は、気液分離器180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。   The gas tank 181 is a container (preferably a pressure resistant container) that stores the gas component (product gas) separated by the gas-liquid separator 180.

加熱器161は、ガスタンク181に貯えられた生成ガス(燃料ガス)の一部を燃料として、例えば、酸素を含むガス(例えば、酸素ガス、空気など)とともに燃焼して反応器160を加熱し、スラリー体を所定の温度に加熱する装置である。また、加熱器163は、ガスタンク181に貯えられた生成ガス(燃料ガス)の一部を燃料として、例えば、酸素を含むガス(例えば、酸素ガス、空気など)とともに燃焼して予熱器162を加熱し、スラリー体を所定の温度に加熱する装置である。加熱器161,163は、例えば、バーナーなどの、燃料ガスを燃焼して加熱する既存の装置である。   The heater 161 uses a part of the generated gas (fuel gas) stored in the gas tank 181 as fuel, for example, burns together with a gas containing oxygen (for example, oxygen gas, air, etc.) to heat the reactor 160, An apparatus for heating the slurry body to a predetermined temperature. The heater 163 heats the preheater 162 by burning a part of the generated gas (fuel gas) stored in the gas tank 181 with, for example, a gas containing oxygen (for example, oxygen gas, air, etc.). And the slurry body is heated to a predetermined temperature. The heaters 161 and 163 are existing devices that burn and heat fuel gas, such as a burner, for example.

触媒回収器182は、気液分離器180によって分離された液体成分に、水以外の非金属系触媒や灰分などが含まれている場合に、液体成分から非金属系触媒を回収するため、非金属系触媒を液体成分から分離する装置である。図4に、本発明の一実施形態として説明する、液体成分中の灰分、非金属系触媒、及び水をそれぞれ分離する触媒回収器182の概略構成図を示す。なお、本実施の形態においては、非金属系触媒が、灰より沈降速度(終端速度)が遅い活性炭である場合について説明する。   The catalyst recovery unit 182 recovers the nonmetallic catalyst from the liquid component when the liquid component separated by the gas-liquid separator 180 contains a nonmetallic catalyst other than water, ash, or the like. An apparatus for separating a metal catalyst from a liquid component. In FIG. 4, the schematic block diagram of the catalyst collection | recovery device 182 which isolate | separates ash in a liquid component, a nonmetallic catalyst, and water each demonstrated as one Embodiment of this invention is shown. In the present embodiment, the case where the nonmetallic catalyst is activated carbon having a lower sedimentation rate (termination rate) than ash will be described.

図6に示すように、触媒回収器182は、混合液注入部410、水槽420、循環ポンプ430、供給管440、灰受入部450、バルブ460,461,470などを備える。   As shown in FIG. 6, the catalyst recovery unit 182 includes a mixed liquid injection unit 410, a water tank 420, a circulation pump 430, a supply pipe 440, an ash receiving unit 450, valves 460, 461, and 470.

混合液注入部410は、気液分離器180によって分離された液体成分(灰分、活性炭、水等を含む混合液)を注入する管である。水槽420は、混合液注入部410から注入した混合液中の灰分や活性炭をゆっくりと沈降させるための水を入れておく円柱形状の容器である。水槽420は、混合液注入部410から注入した混合液中の灰分を沈降させて水槽420から排出させる排出口421、混合液中の活性炭を受け入れる活性炭受部422,423、水槽420において浮遊した灰や活性炭などの浮遊物を水とともに排出する排水口424などを備える。   The liquid mixture injection unit 410 is a pipe for injecting the liquid component (mixed liquid containing ash, activated carbon, water, etc.) separated by the gas-liquid separator 180. The water tank 420 is a cylindrical container in which water for slowly sinking ash and activated carbon in the mixed liquid injected from the mixed liquid injection unit 410 is placed. The water tank 420 has a discharge port 421 for allowing ash in the liquid mixture injected from the liquid mixture injection unit 410 to settle and discharge the water from the water tank 420, an activated carbon receiving part 422 423 for receiving activated carbon in the liquid mixture, and an ash floating in the water tank 420. And a drain outlet 424 for discharging suspended matter such as activated carbon and water together with water.

灰受入部450は、排出口421から沈降した灰分を受け入れる容器である。循環ポンプ430は、水槽420中の水を循環させるポンプである。供給管440は、循環ポンプ430によって循環される水を排出口421を介して水槽420に導入する配管である。なお、循環ポンプ430によって循環される水は、活性炭の沈降速度より速く、灰の沈降速度より遅い流速で排出口421から水槽420に供給される。これにより、混合液注入部410から注入された混合液中の灰分は、排出口421を通って灰受入部450に沈降するが、混合液注入部410から注入された混合液中の活性炭は、排出口421を通過することなく活性炭受部422,423に移動する。   The ash receiving unit 450 is a container that receives the ash that has settled from the discharge port 421. The circulation pump 430 is a pump that circulates the water in the water tank 420. The supply pipe 440 is a pipe that introduces water circulated by the circulation pump 430 into the water tank 420 through the discharge port 421. The water circulated by the circulation pump 430 is supplied from the discharge port 421 to the water tank 420 at a flow rate that is faster than the sedimentation rate of the activated carbon and slower than the sedimentation rate of the ash. As a result, the ash in the mixed liquid injected from the mixed liquid injection unit 410 settles in the ash receiving unit 450 through the discharge port 421, but the activated carbon in the mixed liquid injected from the mixed liquid injection unit 410 is It moves to the activated carbon receiving part 422,423 without passing through the discharge port 421.

なお、本実施の形態においては、活性炭受部422,423には、当該受部422,423に溜まった活性炭を回収できるように、活性炭の粒子より細かいメッシュで構成された籠425,426が設けられており、灰受入部450には、当該受入部450に溜まった灰を回収できるように、灰の粒子より細かいメッシュで構成された籠451が設けられている。   In the present embodiment, the activated carbon receivers 422 and 423 are provided with ridges 425 and 426 made of finer mesh than the activated carbon particles so that the activated carbon collected in the receivers 422 and 423 can be collected. The ash receiving unit 450 is provided with a ridge 451 made of a mesh finer than ash particles so that the ash collected in the receiving unit 450 can be collected.

バルブ460,461は、水槽420の水を排出する弁である。気液分離器180から注入された混合液中の灰分と活性炭とを分離した後に、当該バルブ460,461によって水槽420の水を排水することにより、籠425,426に溜まった活性炭を回収することができる。また、バルブ470は、灰受入部450の水を排水する弁である。気液分離器180から注入された混合液中の灰分と活性炭とを分離した後に、当該バルブ470によって灰受入部450の水を排水することにより、籠451に溜まった灰を回収することができる。   The valves 460 and 461 are valves that discharge water from the water tank 420. After separating the ash and activated carbon in the mixed solution injected from the gas-liquid separator 180, the activated carbon accumulated in the tanks 425 and 426 is recovered by draining the water in the water tank 420 through the valves 460 and 461. Can do. Further, the valve 470 is a valve for draining water from the ash receiving unit 450. After separating the ash and activated carbon in the mixed solution injected from the gas-liquid separator 180, the ash collected in the tub 451 can be recovered by draining the water of the ash receiving portion 450 by the valve 470. .

以上のような触媒回収器182を本発明のシステム200に備えることにより、混合液を非金属系触媒と灰分と水に分離することができ、非金属系触媒を回収することが可能となる。これにより、回収した非金属系触媒を再利用することが可能となる。   By providing the catalyst recovery device 182 as described above in the system 200 of the present invention, the mixed solution can be separated into the nonmetallic catalyst, the ash, and the water, and the nonmetallic catalyst can be recovered. This makes it possible to reuse the recovered nonmetallic catalyst.

なお、上記触媒回収器182は、気液分離器180によって分離された、灰分、非金属系触媒、および水を含む混合液を固体成分と液体成分とに分離する既存の固液分離器と、分離した固体成分中の灰分と非金属系触媒とを篩いによって分離する既存の篩器との組み合わせであってもよい。   The catalyst recovery unit 182 includes an existing solid-liquid separator that separates the mixed liquid containing the ash, the nonmetallic catalyst, and water separated by the gas-liquid separator 180 into a solid component and a liquid component; It may be a combination with an existing sieve device that separates the ash in the separated solid component and the nonmetallic catalyst by sieving.

第一熱交換器130は、前処理装置140において熱水処理することにより得られ、反応器160で水熱処理される非金属系触媒を含むバイオマスのスラリー体の熱を利用して、前処理装置140で熱水処理されるバイオマス等を予熱する装置である。   The first heat exchanger 130 is obtained by hydrothermal treatment in the pretreatment device 140, and uses the heat of the biomass slurry containing the nonmetallic catalyst to be hydrothermally treated in the reactor 160. 140 is an apparatus for preheating biomass or the like to be subjected to hot water treatment.

第二熱交換器131は、反応器160において水熱処理することにより生成された生成ガスなどを含む、反応器160から排出される排出物の熱を利用して、反応器160で水熱処理される非金属系触媒を含むバイオマスのスラリー体を予熱する装置である。   The second heat exchanger 131 is hydrothermally treated in the reactor 160 using the heat of the effluent discharged from the reactor 160 including the product gas generated by hydrothermal treatment in the reactor 160. An apparatus for preheating a biomass slurry containing a non-metallic catalyst.

以上のように、本発明のシステム200に熱交換器130,131を備えることにより、エネルギーを有効に利用できるので、低エネルギー・低コストでバイオマスから燃料ガスを生成できるようになる。また、各装置140,160での加熱時間が短縮されるのでバイオマスから燃料ガスの生成を効率的に行うことができるようになる。従って、熱交換器130,131を備えたシステム200は、経済性に優れているといえる。   As described above, by providing the heat exchangers 130 and 131 in the system 200 of the present invention, energy can be used effectively, so that fuel gas can be generated from biomass with low energy and low cost. Moreover, since the heating time in each apparatus 140,160 is shortened, fuel gas can be efficiently generated from biomass. Therefore, it can be said that the system 200 provided with the heat exchangers 130 and 131 is excellent in economic efficiency.

発電装置190は、ガスタンク181に貯えられた生成ガス(燃料ガス)を燃料として利用し、発電する装置である。発電装置190は、例えば、ガスエンジン(レシプロエンジン、ロータリーエンジン)、ガスタービン、スターリングエンジン、燃料電池などの既存の装置である。   The power generation device 190 is a device that generates power using the generated gas (fuel gas) stored in the gas tank 181 as fuel. The power generation device 190 is an existing device such as a gas engine (reciprocating engine or rotary engine), a gas turbine, a Stirling engine, or a fuel cell.

なお、本実施形態においては、図1に示すように、発電装置190が生成ガスを燃料として発電することにより発電装置190から排出された排ガスの熱(排熱)を利用して、バイオマスを加熱する熱交換器を前処理装置140に備えたり、加熱器161,163で使用する燃料、例えば、酸素を含むガスを予熱する熱交換器を有する予熱器164をシステム200に備えたりしている。このように、本発明のシステム200に熱交換器を有する前処理装置140および/または予熱器164を備えることによりエネルギーを効率よく利用することができるので、低エネルギー・低コストでバイオマスからメタンや水素などの燃料ガスを生成することができるばかりではなく、低エネルギー・低コストで発電して電力を供給することも可能となる。従って、加熱燃料の使用量の削減、排ガス発生量の低減などを図ることができるようになる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, biomass is heated by using heat (exhaust heat) of exhaust gas discharged from the power generation device 190 when the power generation device 190 generates power using the generated gas as fuel. The system 200 includes a preheater 164 having a heat exchanger that preheats a fuel used in the heaters 161 and 163, for example, a gas containing oxygen. As described above, since the system 200 of the present invention includes the pretreatment device 140 having the heat exchanger and / or the preheater 164, energy can be efficiently used. In addition to being able to produce fuel gas such as hydrogen, it is also possible to generate electric power and supply electric power with low energy and low cost. Accordingly, it is possible to reduce the amount of heated fuel used, reduce the amount of exhaust gas generated, and the like.

上述のように、発電装置190の排熱の温度に関係なく、前処理装置140と予熱器164で発電装置190の排熱を利用してもよいが、発電装置190の排ガス温度に応じて排熱の利用の仕方を適宜変更してもよい。具体的には、発電装置190の排ガス温度が反応器160での反応温度より高い場合には、予熱器164のみで排熱を利用してもよいし、前処理装置140のみで排熱を利用してもよい。また、発電装置190の排ガス温度が反応器160での反応温度より低く、前処理装置140での処理温度より高い場合には、前処理装置140のみで排熱を利用してもよい。このように、発電装置190の排ガス温度に応じて排熱の利用の仕方を適宜変更することにより、発電装置190の排熱をより有効に利用することが可能となる。   As described above, the exhaust heat of the power generation device 190 may be used by the pretreatment device 140 and the preheater 164 regardless of the temperature of the exhaust heat of the power generation device 190, but the exhaust heat depends on the exhaust gas temperature of the power generation device 190. You may change how to use heat suitably. Specifically, when the exhaust gas temperature of the power generation device 190 is higher than the reaction temperature in the reactor 160, the exhaust heat may be used only by the preheater 164, or the exhaust heat is used only by the pretreatment device 140. May be. Further, when the exhaust gas temperature of the power generation device 190 is lower than the reaction temperature in the reactor 160 and higher than the treatment temperature in the pretreatment device 140, the exhaust heat may be used only by the pretreatment device 140. As described above, by appropriately changing the method of using the exhaust heat according to the exhaust gas temperature of the power generation device 190, the exhaust heat of the power generation device 190 can be used more effectively.

さらに、本実施の形態においては、図1に示すように、加熱器163により生成ガスを燃料、例えば、酸素を含むガス中で燃焼することによって得られた排ガスの熱を利用して、非金属系触媒を含むバイオマスのスラリー体を加熱する熱交換器を反応器160に備えている。また、反応器160で前記スラリー体を加熱するのに利用した排ガスの熱、および/または、加熱器161により生成ガスを燃料として、例えば、酸素を含むガス中で燃焼することによって得られた排ガスの熱を利用して、バイオマスを加熱する熱交換器を前処理装置140に備えたり、加熱器161、163で使用する燃料、例えば、酸素を含むガスを予熱する熱交換器を有する予熱器164をシステム200に備えたりしている。これらのように、反応器160、前処理装置140、予熱器164などに熱交換器を備え、加熱器163により生成ガスを燃料として、例えば、酸素を含むガス中で燃焼することによって得られた排ガスの熱、反応器160で前記スラリー体を加熱するのに利用した排ガスの熱、加熱器161により生成ガスを燃料として、例えば、酸素を含むガス中で燃焼することによって得られた排ガスの熱などを利用することにより、エネルギーをより有効に利用することが可能となる。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the heat of exhaust gas obtained by burning the generated gas in a fuel, for example, a gas containing oxygen, by a heater 163 is used to make a nonmetal. The reactor 160 is provided with a heat exchanger for heating the biomass slurry containing the system catalyst. Further, the heat of the exhaust gas used to heat the slurry body in the reactor 160 and / or the exhaust gas obtained by burning the product gas in the gas containing oxygen, for example, with the heater 161 as a fuel. A pre-heater 164 having a heat exchanger for preheating the biomass used for the heaters 161 and 163, for example, a gas containing oxygen, is provided in the pre-processing device 140 using the heat of the biomass. Are provided in the system 200. As described above, the reactor 160, the pretreatment device 140, the preheater 164, and the like are provided with a heat exchanger, and the product gas obtained by the heater 163 is burned in a gas containing oxygen, for example, as a fuel. Heat of exhaust gas, heat of exhaust gas used to heat the slurry body in the reactor 160, heat of exhaust gas obtained by burning in a gas containing oxygen, for example, with the product gas as fuel by the heater 161 By using the above, energy can be used more effectively.

なお、上述においては、加熱器163により得られた排ガスの熱は、反応器160で利用してから前処理装置140あるいは予熱器164で利用しているが、前処理装置140あるいは予熱器164で直接利用してもよい。また、本実施の形態においては、図1に示すように、前処理装置140や予熱器164に導入する導入物(具体的には、バイオマスや酸素を含むガスなど)を、発電装置190の排熱を利用する熱交換器で加熱した後、反応器160で前記スラリー体を加熱するのに利用した排ガスの熱、及び/又は、加熱器161により生成ガスを燃料として、例えば、酸素を含むガス中で燃焼することによって得られた排ガスの熱を利用する熱交換器で加熱しているが、これらの位置はそれぞれの排ガスの温度に応じて適宜変えてもよい。   In the above description, the heat of the exhaust gas obtained by the heater 163 is used in the pretreatment device 140 or the preheater 164 after being used in the reactor 160, but in the pretreatment device 140 or the preheater 164. You may use it directly. Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the introduced material (specifically, gas containing biomass or oxygen, etc.) introduced into the pretreatment device 140 or the preheater 164 is discharged from the power generation device 190. After heating with a heat exchanger using heat, the heat of the exhaust gas used to heat the slurry body in the reactor 160 and / or the gas containing oxygen, for example, using the product gas as fuel by the heater 161 Although it heats with the heat exchanger using the heat | fever of the waste gas obtained by burning in, these positions may be changed suitably according to the temperature of each waste gas.

さらに、上述では、反応器160から排出される排出物の熱を利用して上記スラリー体を予熱する第二熱交換器131を本発明のシステム200に備えているが、反応器160において水熱処理することにより生成された生成ガスなどを含む、反応器160から排出される排出物の熱を利用して、前処理装置140で熱水処理されるバイオマス等を予熱する熱交換器を本発明のシステム200に備えてもよい。   Furthermore, in the above description, the system 200 of the present invention includes the second heat exchanger 131 that preheats the slurry body using the heat of the exhaust discharged from the reactor 160. A heat exchanger that preheats biomass or the like to be hydrothermally treated in the pretreatment device 140 using the heat of the exhaust discharged from the reactor 160, including the product gas generated by the System 200 may be provided.

加えて、本発明に係るシステム200では、破砕ポンプ110において、破砕したバイオマス(ガス化原料)の破砕片(固形分)が下部へ堆積することによって破砕ポンプ110における処理容量がオーバーしてしまい、当該破砕ポンプ110内でバイオマスによる閉塞によって目詰まりを引き起こす場合があった。   In addition, in the system 200 according to the present invention, in the crushing pump 110, the processing capacity in the crushing pump 110 is exceeded due to the crushing pieces (solid content) of the crushed biomass (gasification raw material) being deposited in the lower part. In some cases, the crushing pump 110 may be clogged due to blockage by biomass.

そこで、かかるシステム200では、バイオマスの破砕片が堆積し、破砕ポンプ110の出口流量がなくなるタイミングで、上記開閉弁17,18を「閉」状態とする。すると、破砕ポンプ110からの流出が止められるため、破砕ポンプ110の下部に堆積しているバイオマスが破砕ポンプ110内で浮上する。そして、一定時間(本実施形態では、30秒程度)経過させた後、開閉弁17を「開」状態とし、破砕ポンプ110内のバイオマスを調整タンク100へ循環させる。そして、破砕ポンプ110と調整タンク100との間で混合物やバイオマスを循環させて、バイオマスの粒度が所定の大きさになると開閉弁17を「閉」状態とし、開閉弁18を「開」状態とすることで、調整タンク100にて混合された混合物を破砕済原料タンク111へと移送する。このようにして、このシステム200では、破砕ポンプ110におけるバイオマスの破砕片による目詰まりを回避できる。   Therefore, in such a system 200, the on-off valves 17 and 18 are set to the “closed” state at the timing when the fragments of biomass accumulate and the flow rate at the outlet of the crushing pump 110 disappears. Then, since the outflow from the crushing pump 110 is stopped, the biomass accumulated in the lower part of the crushing pump 110 floats in the crushing pump 110. Then, after a certain time (about 30 seconds in this embodiment) has elapsed, the on-off valve 17 is set to the “open” state, and the biomass in the crushing pump 110 is circulated to the adjustment tank 100. Then, the mixture or biomass is circulated between the crushing pump 110 and the adjustment tank 100. When the particle size of the biomass reaches a predetermined size, the on-off valve 17 is set to the “closed” state, and the on-off valve 18 is set to the “open” state. By doing so, the mixture mixed in the adjustment tank 100 is transferred to the crushed raw material tank 111. In this way, in this system 200, clogging due to broken pieces of biomass in the crushing pump 110 can be avoided.

また、本発明に係るシステム200に予めバイオマスを熱水処理する前処理装置140を備えることにより、バイオマスを高分子から低分子に分解することができるので、反応器160において処理されるバイオマスと水や非金属系触媒との接触効率を高め、チャーやタールの発生を防止するとともにバイオマスから燃料ガスを効率よく生成することができるようになる。   In addition, by providing the system 200 according to the present invention with the pretreatment device 140 that preliminarily treats the biomass with hot water, the biomass can be decomposed from a high molecular weight to a low molecular weight. In addition, the efficiency of contact with non-metallic catalysts can be increased, the generation of char and tar can be prevented, and fuel gas can be efficiently generated from biomass.

さらに、前処理装置140においてバイオマスを熱水処理することにより流動性に優れたバイオマスのスラリー体を形成させることができるので、反応器160への供給においてバイオマスによる機器や配管等の目詰まりを防止することが可能となる。   Furthermore, since the biomass slurry body having excellent fluidity can be formed by hydrothermally treating the biomass in the pretreatment device 140, clogging of equipment and piping due to the biomass is prevented in the supply to the reactor 160. It becomes possible to do.

また、本発明に係るシステム200により、前処理装置140での熱水処理において用いた非金属系触媒を、反応器160での水熱反応においても利用することができるので、触媒の消費を削減することが可能となる。   In addition, the non-metallic catalyst used in the hydrothermal treatment in the pretreatment device 140 can be used in the hydrothermal reaction in the reactor 160 by the system 200 according to the present invention, thereby reducing catalyst consumption. It becomes possible to do.

さらに、本発明に係るシステム200に図2に示すような反応器160を備えることにより、バイオマスを超臨界水によってガス化することにより得られる灰分(残渣)が反応器160内に溜まることがなくなり、バイオマスの超臨界水によるガス化処理を連続的に行うことができ、バイオマスから燃料ガスをより効率的に生成することが可能となる。   Furthermore, by providing the reactor 200 as shown in FIG. 2 in the system 200 according to the present invention, ash (residue) obtained by gasifying biomass with supercritical water is not accumulated in the reactor 160. In addition, gasification treatment of biomass with supercritical water can be performed continuously, and fuel gas can be generated more efficiently from biomass.

また、本発明に係るシステム200に図3に示すようなスラリー供給装置150を備えることにより、固体成分と液体成分とに分離しやすい上述のスラリー体を一定濃度で反応器160に連続供給することができるので、超臨界水のガス化効率が最も高い濃度で非金属系触媒やバイオマスなどが含まれるスラリー体を反応器160に連続供給し、バイオマスから燃料ガスをより効率的に生成することが可能となる。   Further, by providing the system 200 according to the present invention with a slurry supply device 150 as shown in FIG. 3, the above-mentioned slurry body that is easily separated into a solid component and a liquid component can be continuously supplied to the reactor 160 at a constant concentration. Therefore, it is possible to continuously supply a slurry body containing a non-metallic catalyst or biomass at a concentration with the highest gasification efficiency of supercritical water to the reactor 160 to generate fuel gas more efficiently from biomass. It becomes possible.

さらに、本発明に係るシステム200に、クーラー170、減圧器171、気液分離器180などを備えることにより、反応器160から排出される排出物から燃料ガスを含む生成ガスを安全に回収することができるようになる。   Furthermore, by providing the system 200 according to the present invention with the cooler 170, the pressure reducer 171, the gas-liquid separator 180, etc., the produced gas containing the fuel gas can be safely recovered from the exhaust discharged from the reactor 160. Will be able to.

また、本発明に係るシステム200にバイオマスを破砕する破砕機としての破砕ポンプ110を備えることによりバイオマスを予め破砕することができるので、バイオマスのスラリー化やガス化の効率を高めることができるようになる。   Moreover, since the biomass can be previously crushed by providing the crushing pump 110 as a crusher for crushing biomass in the system 200 according to the present invention, it is possible to increase the efficiency of biomass slurrying and gasification. Become.

さらに、本発明に係るシステム200により得られた燃料ガスを用いて、ガスエンジンによる発電を行うことで電力と排熱を得ることができるので、石炭、石油等の化石燃料の省資源化を図ることが可能になる。   Furthermore, since electric power and exhaust heat can be obtained by performing power generation by a gas engine using the fuel gas obtained by the system 200 according to the present invention, resource saving of fossil fuels such as coal and oil is achieved. It becomes possible.

なお、本実施の形態においては、調整タンク100で非金属系触媒とバイオマスと水を混合した混合物を破砕ポンプ110によって処理し、供給ポンプ120により前処理装置140に供給しているが、非金属系触媒は前処理装置140に直接供給してもよいし、バイオマスと水との混合物を破砕ポンプ110で処理した後に非金属系触媒を混合し、前処理装置140に供給してもよい。   In the present embodiment, a mixture obtained by mixing a nonmetallic catalyst, biomass and water in the adjustment tank 100 is processed by the crushing pump 110 and supplied to the pretreatment device 140 by the supply pump 120. The system catalyst may be supplied directly to the pretreatment device 140, or the mixture of biomass and water may be processed by the crushing pump 110 and then the nonmetallic catalyst may be mixed and supplied to the pretreatment device 140.

ここで、上述したシステム200では、開閉弁17,18の開閉動作を、例えば手動にて行う場合について述べたが、本発明はこれに限らず、このような開閉動作をコンピュータ制御するようにしてもよい。具体的には、図1との対応部分に同一符号を付した図7に示すように、循環配管16の出口側近傍(すなわち、調整タンク100への入口側近傍)に当該循環配管16の流量を検出する流量検知部としての流量発信器112を設けると共に、当該流量発信器112による検出結果に基づいて開閉弁17の開閉動作を制御する開閉制御部としてのコントローラ113を設ける。コントローラ113は、コンピュータによる制御であってもよいし、開閉弁17をダイレクトに開閉操作するものであってもよい。   Here, in the system 200 described above, the case where the opening / closing operation of the on-off valves 17 and 18 is manually performed has been described. However, the present invention is not limited thereto, and such opening / closing operation is controlled by a computer. Also good. Specifically, as shown in FIG. 7 in which the same reference numerals are assigned to the corresponding parts as in FIG. 1, the flow rate of the circulation pipe 16 near the outlet side of the circulation pipe 16 (that is, near the inlet side to the adjustment tank 100). And a controller 113 as an opening / closing controller for controlling the opening / closing operation of the on-off valve 17 based on the detection result by the flow rate transmitter 112. The controller 113 may be controlled by a computer, or may directly open and close the on-off valve 17.

==超臨界水によるバイオマスガス化方法==
次に、本実施の一形態として、バイオマスとバイオマスに含まれる水との供給量を調節しながら、バイオマスを超臨界水でガス化する方法について説明する。
== Biomass gasification method using supercritical water ==
Next, as an embodiment of the present invention, a method for gasifying biomass with supercritical water while adjusting the supply amount of biomass and water contained in biomass will be described.

まず、調整タンク100でバイオマスと非金属系触媒と水を混合した混合物を調製する(調整工程)。非金属系触媒とバイオマス(乾燥状態のバイオマス)との質量比としては、1:5〜20:1の範囲内であることが好ましく、バイオマスのガス化効率が高い1:2〜20:1の範囲内であることが特に好ましい。また、混合する水の量は、バイオマスの含水率が70〜95wt%となるように調整することが好ましい。これにより、バイオマスの超臨界水によるガス化効率を高めることができる。   First, the mixture which mixed the biomass, the nonmetallic catalyst, and water with the adjustment tank 100 is prepared (adjustment process). The mass ratio between the nonmetallic catalyst and the biomass (the dried biomass) is preferably in the range of 1: 5 to 20: 1, and the biomass gasification efficiency is high of 1: 2 to 20: 1. It is particularly preferable that it is within the range. Moreover, it is preferable to adjust the quantity of the water to mix so that the moisture content of biomass may be 70-95 wt%. Thereby, the gasification efficiency by the supercritical water of biomass can be improved.

上述のように、バイオマスに混合させる非金属系触媒と水の量を調整して、これらを混合した混合物や混合前のバイオマスは破砕機110で破砕され、循環配管16を介して調整タンク100に循環された後(循環工程)、供給ポンプ120により第一熱交換器130を介して前処理装置140に移送される。前処理装置140に供給されたバイオマスは、バイオマスとともに供給された非金属系触媒の存在下で、所定の圧力及び所定の温度の条件下で熱水処理される(前処理工程)。   As described above, the amount of non-metallic catalyst and water to be mixed with the biomass is adjusted, and the mixture obtained by mixing these and the biomass before mixing are crushed by the crusher 110 and are supplied to the adjustment tank 100 via the circulation pipe 16. After being circulated (circulation process), it is transferred to the pretreatment device 140 via the first heat exchanger 130 by the supply pump 120. The biomass supplied to the pretreatment device 140 is hydrothermally treated under the conditions of a predetermined pressure and a predetermined temperature in the presence of a nonmetallic catalyst supplied together with the biomass (pretreatment step).

なお、熱水処理の条件としては、100〜250℃の範囲内の温度であって、0.1〜4MPaの範囲内の圧力下であれば特に制限されるものではないが、バイオマスを高分子から低分子へと分解する処理の効率の観点から、これらの範囲内の圧力下における水の飽和温度であることが好ましく、さらに省エネルギーの観点から、179.8℃の温度及び1.0MPaの圧力下であることが特に好ましい。ここで、熱水処理を100℃〜250℃の範囲内の温度で行うのは、100℃未満ではバイオマスの分解反応率が低く、250℃を超えるとタールやチャーの発生が懸念されるからである。また、熱水処理を0.1〜4MPaの範囲内の圧力で行うのは、0.1MPa未満ではバイオマスの分解反応率が低く、4MPaより高い圧力をかけても分解反応率に与える影響はそれ程ないのではないかと考えたためである。   The conditions for the hydrothermal treatment are not particularly limited as long as the temperature is in the range of 100 to 250 ° C. and the pressure is in the range of 0.1 to 4 MPa. From the viewpoint of the efficiency of the treatment of decomposing into low molecules, it is preferably the saturation temperature of water under a pressure within these ranges, and from the viewpoint of energy saving, a temperature of 179.8 ° C. and a pressure of 1.0 MPa It is particularly preferred that Here, the reason why the hydrothermal treatment is performed at a temperature within the range of 100 ° C. to 250 ° C. is that the decomposition reaction rate of biomass is low below 100 ° C., and if it exceeds 250 ° C., generation of tar and char is concerned. is there. In addition, the hydrothermal treatment is performed at a pressure within the range of 0.1 to 4 MPa because the biomass decomposition reaction rate is low below 0.1 MPa, and the influence on the decomposition reaction rate is much higher even when a pressure higher than 4 MPa is applied. This is because I thought that it might not be.

このようにバイオマスを非金属系触媒の存在下で熱水処理することにより、バイオマスを高分子から低分子に効率よく分解することができるようになる。   Thus, biomass can be efficiently decomposed from a polymer to a low molecule by hydrothermal treatment of the biomass in the presence of a nonmetallic catalyst.

上述のようにして得られた、非金属系触媒を含むバイオマスのスラリー体は、第一熱交換器130で供給ポンプ120から前処理装置140に供給される混合物に熱を提供し、スラリー供給装置150により第二熱交換器131及び予熱器162を介して反応器160に移送される(供給工程)。供給装置150の運動周波数を、運動周波数制御装置151を用いて調節することによって、スラリー供給装置150から反応器160に移送されるスラリー量を、容易に増減することができる。例えば、反応器160の内部圧力の急激な増加を避けるために、反応器160の内部温度が臨界点付近になった時には、制御装置151を用いて供給装置150の運動周波数を減少させることによって、反応器160へと供給するスラリー量を減少することが安全性の面から好ましい。また、臨界点を超えて反応器160の内部圧力がほぼ一定となった後には、制御装置151を用いて供給装置150の運動周波数を増加させることによって、反応器160へと供給するスラリー量を増加し、反応器160の内部圧力を急激に変化させることなく、多量のスラリーを反応することが、効率の面から好ましい。
なお、予熱器162を通過したスラリー体は、所定の温度まで加熱される。
The biomass slurry containing the nonmetallic catalyst obtained as described above provides heat to the mixture supplied from the supply pump 120 to the pretreatment device 140 by the first heat exchanger 130, and the slurry supply device 150 is transferred to the reactor 160 via the second heat exchanger 131 and the preheater 162 (feeding step). By adjusting the motion frequency of the supply device 150 using the motion frequency control device 151, the amount of slurry transferred from the slurry supply device 150 to the reactor 160 can be easily increased or decreased. For example, in order to avoid a sudden increase in the internal pressure of the reactor 160, when the internal temperature of the reactor 160 becomes close to the critical point, the controller 151 is used to decrease the motion frequency of the supply device 150, From the viewpoint of safety, it is preferable to reduce the amount of slurry supplied to the reactor 160. After the critical point is exceeded and the internal pressure of the reactor 160 becomes substantially constant, the amount of slurry supplied to the reactor 160 is increased by increasing the motion frequency of the supply device 150 using the control device 151. Increasing and reacting a large amount of slurry without changing the internal pressure of the reactor 160 rapidly is preferable from the viewpoint of efficiency.
In addition, the slurry body which passed the preheater 162 is heated to predetermined temperature.

スラリー供給装置150によって供給されたバイオマスのスラリー体は、反応器160に導入され、バイオマスとともに供給された非金属系触媒の存在下で、所定の圧力および所定の温度の条件下で水熱処理される(反応工程)。水熱処理の条件としては、374℃以上の温度で、かつ、22.1MPa以上の圧力下であれば特に制限されるものではないが、タールやチャーの発生を抑制するとともに反応効率を高めることができる温度(600℃)及び圧力(25〜35MPaの範囲内)下で行うことが好ましく、機器の負担や劣化防止、さらには省エネルギーの観点から、600℃,25MPaで行うことが特に好ましい。なお、バイオマスから変換された燃料ガス中の成分の比を制御したい場合には、これらの温度及び圧力の条件を調節するとともに、流体密度や反応時間(反応器160内でのバイオマスの滞留時間)を制御することにより可能となる。   The biomass slurry supplied by the slurry supply apparatus 150 is introduced into the reactor 160 and hydrothermally treated under the conditions of a predetermined pressure and a predetermined temperature in the presence of a nonmetallic catalyst supplied together with the biomass. (Reaction process). The conditions for the hydrothermal treatment are not particularly limited as long as the temperature is 374 ° C. or higher and the pressure is 22.1 MPa or higher, but the generation of tar and char is suppressed and the reaction efficiency is increased. It is preferable to carry out under the temperature (600 degreeC) and pressure (within the range of 25-35 MPa) which can be performed, and it is especially preferable to carry out at 600 degreeC and 25 MPa from a viewpoint of the burden of equipment, deterioration prevention, and energy saving. In addition, when it is desired to control the ratio of components in the fuel gas converted from biomass, the temperature and pressure conditions are adjusted, and the fluid density and reaction time (the residence time of biomass in the reactor 160) It becomes possible by controlling the above.

このようにバイオマスのスラリー体を超臨界水で反応させることにより、バイオマスのスラリー体から燃焼ガスを生成することが可能になる。また、バイオマスを予め高分子から低分子化させることにより、水や非金属系触媒との接触効率を高めることができ、さらには、バイオマスのガス化反応時間を短縮させることができるので、バイオマスのスラリー体から水素ガス、メタン、エタン、エチレン等の燃料ガスをより効率的に生成することができるようになる。   Thus, by reacting the biomass slurry body with supercritical water, it becomes possible to generate combustion gas from the biomass slurry body. In addition, by reducing the biomass from a polymer in advance, the contact efficiency with water or a non-metallic catalyst can be increased, and furthermore, the gasification reaction time of the biomass can be shortened. Fuel gas such as hydrogen gas, methane, ethane, and ethylene can be generated more efficiently from the slurry body.

反応器160内でバイオマスのスラリー体を水熱処理することにより生成された生成ガスなどは、反応器160から排出される。この排出物は、第二熱交換器131において、スラリー供給装置150から反応器160に供給される、非金属系触媒を含むバイオマスのスラリー体に熱を提供した後、クーラー170及び減圧器171によって冷却・減圧され、気液分離器180へと移送される。気液分離器180に供給された上記排出物は、燃料ガスを含む生成ガス(気体成分)と、水、あるいは、水、灰分、非金属系触媒等を含む混合液(液体成分)とに分離され、生成ガスはガスタンク181に貯えられる。なお、気液分離器180によって分離された混合液に、水以外の灰分や非金属系触媒などが含まれている場合には、混合液を触媒回収器182によって灰分、非金属系触媒、及び水にそれぞれ分離し、非金属系触媒を回収してもよい。これにより、非金属系触媒を再利用することができるようになる。   The product gas generated by hydrothermally treating the biomass slurry in the reactor 160 is discharged from the reactor 160. This discharged material is supplied to the reactor 160 by the second heat exchanger 131 from the slurry supply device 150, and then supplies heat to the biomass slurry including the nonmetallic catalyst, and then the cooler 170 and the decompressor 171. It is cooled and decompressed and transferred to the gas-liquid separator 180. The exhaust gas supplied to the gas-liquid separator 180 is separated into product gas (gas component) containing fuel gas and water or a mixed solution (liquid component) containing water, ash, non-metallic catalyst, etc. The generated gas is stored in the gas tank 181. When the mixed liquid separated by the gas-liquid separator 180 contains ash other than water, a nonmetallic catalyst, or the like, the mixed liquid is ashed by the catalyst recovery unit 182, the nonmetallic catalyst, and Each may be separated into water to recover the nonmetallic catalyst. Thereby, it becomes possible to reuse the nonmetallic catalyst.

ガスタンク181に貯えられた生成ガス(燃料ガス)は、発電装置190、加熱器161,163に供給される。発電装置190は、供給された生成ガスを利用して発電を行い、電力を提供する。また、加熱器161,163は、供給された生成ガスを燃料として、例えば、酸素を含むガス中で燃焼して反応器160や予熱器162を加熱し、スラリー体を所定の温度に加熱する。   The generated gas (fuel gas) stored in the gas tank 181 is supplied to the power generator 190 and the heaters 161 and 163. The power generation device 190 generates power using the supplied generated gas and provides power. Further, the heaters 161 and 163 use the supplied product gas as fuel, for example, burn in oxygen-containing gas to heat the reactor 160 and the preheater 162, and heat the slurry body to a predetermined temperature.

発電装置190が生成ガスを燃料として発電することにより発電装置190から排出された排ガスは、前処理装置140や予熱器164に供給され、供給ポンプ120から前処理装置140に供給される混合物に熱を提供したり、予熱器164において加熱器161,163で使用する燃料、例えば、酸素を含むガスに熱を提供したりする。   The exhaust gas discharged from the power generation device 190 when the power generation device 190 generates power using the generated gas as fuel is supplied to the pretreatment device 140 and the preheater 164, and the mixture supplied from the supply pump 120 to the pretreatment device 140 is heated. In the preheater 164, heat is supplied to the fuel used in the heaters 161 and 163, for example, a gas containing oxygen.

また、加熱器163により生成ガスを燃料として、例えば、酸素を含むガス中で燃焼することによって得られた排ガスは、反応器160に供給されてスラリー体に熱を提供する。反応器160で熱を提供した排ガス、及び、加熱器161により生成ガスを燃料として、例えば、酸素を含むガス中で燃焼することによって得られた排ガスは、前処理装置140や予熱器164に供給され、供給ポンプ120から前処理装置140に供給される混合物に熱を提供したり、予熱器164において加熱器161,163で使用する燃料、例えば、酸素を含むガスに熱を提供したりする。   Further, the exhaust gas obtained by burning the produced gas as fuel with the heater 163, for example, in a gas containing oxygen is supplied to the reactor 160 to provide heat to the slurry body. The exhaust gas provided with heat in the reactor 160 and the exhaust gas obtained by burning in the gas containing oxygen, for example, with the product gas as the fuel by the heater 161 are supplied to the pretreatment device 140 and the preheater 164. Then, heat is supplied to the mixture supplied from the supply pump 120 to the pretreatment device 140, and heat is supplied to the fuel, for example, oxygen-containing gas, used in the heaters 161 and 163 in the preheater 164.

なお、本実施形態において用いられる非金属系触媒としては、例えば、活性炭、ゼオライト、これらの混合物などを挙げることができる。このように、アルカリ金属系触媒ではなく、非金属系触媒を用いることにより、アルカリ金属系触媒が引き起こす機器や配管等の腐食による劣化を防止することができ、システム200の長期使用が実現可能となる。また、アルカリ金属系触媒を中和する処理工程も不要となり、作業性の効率を高めることができるようになる。上記非金属系触媒としては、平均粒径200μm以下の粉末を用いることが好ましく、多孔質であることがより好ましい。このような非金属系触媒を用いることにより、表面積を増やして反応効率を高めるとともに、非金属系触媒によるシステム200内の機器、配管等の目詰まりを防止することができる。   In addition, as a nonmetallic catalyst used in this embodiment, activated carbon, a zeolite, a mixture thereof etc. can be mentioned, for example. Thus, by using a nonmetallic catalyst instead of an alkali metal catalyst, it is possible to prevent deterioration due to corrosion of equipment or piping caused by the alkali metal catalyst, and the system 200 can be used for a long time. Become. In addition, a processing step for neutralizing the alkali metal catalyst is not required, and the efficiency of workability can be improved. As the non-metallic catalyst, it is preferable to use a powder having an average particle size of 200 μm or less, and more preferably porous. By using such a nonmetallic catalyst, it is possible to increase the surface area and increase the reaction efficiency, and to prevent clogging of equipment, piping, etc. in the system 200 due to the nonmetallic catalyst.

また、本実施形態において処理されるバイオマスが砂等の異物を含む排水汚泥や糞尿等である場合には、前処理装置140においてバイオマスを熱水処理する前後に、公知の分離技術(例えば、ストレイナーを用いた分離法、沈殿層を用いた分離法)によってバイオマスに含まれる砂等の異物を取り除いてもよい。これにより、砂等の異物によって生じるトラブルを防止することができるようになる。   In addition, when the biomass to be treated in the present embodiment is wastewater sludge or manure containing foreign substances such as sand, a known separation technique (for example, before and after the biomass is hydrothermally treated in the pretreatment device 140). Foreign substances such as sand contained in biomass may be removed by a separation method using a trainer or a separation method using a sediment layer. As a result, troubles caused by foreign matters such as sand can be prevented.

さらに、上述した循環工程では、バイオマスの破砕片が堆積し、破砕ポンプ110の出口流量がなくなるタイミングで、上記開閉弁17,18を「閉」状態とする。すると、破砕ポンプ110からの流出が止められるため、破砕ポンプ110の下部に堆積しているバイオマスが破砕ポンプ110内で浮上する。そして、一定時間(本実施形態では、30秒程度)経過させた後、開閉弁17を「開」状態とし、破砕ポンプ110内のバイオマスを調整タンク100へ循環させる。そして、破砕ポンプ110と調整タンク100との間で混合物やバイオマスを循環させて、バイオマスの粒度が所定の大きさになると開閉弁17を「閉」状態とし、開閉弁18を「開」状態とすることで、調整タンク100にて混合された混合物を破砕済原料タンク111へと移送する。このようにして、このバイオマスガス化方法では、破砕ポンプ110におけるバイオマスの破砕片による目詰まりを回避できる。   Further, in the above-described circulation step, the on-off valves 17 and 18 are set to the “closed” state at the timing when the fragments of biomass are accumulated and the outlet flow rate of the crushing pump 110 disappears. Then, since the outflow from the crushing pump 110 is stopped, the biomass accumulated in the lower part of the crushing pump 110 floats in the crushing pump 110. Then, after a certain time (about 30 seconds in this embodiment) has elapsed, the on-off valve 17 is set to the “open” state, and the biomass in the crushing pump 110 is circulated to the adjustment tank 100. Then, the mixture or biomass is circulated between the crushing pump 110 and the adjustment tank 100. When the particle size of the biomass reaches a predetermined size, the on-off valve 17 is set to the “closed” state, and the on-off valve 18 is set to the “open” state. By doing so, the mixture mixed in the adjustment tank 100 is transferred to the crushed raw material tank 111. In this way, in this biomass gasification method, clogging due to broken pieces of biomass in the crushing pump 110 can be avoided.

なお、上述したバイオマスガス化方法では、開閉弁17,18の開閉動作を、例えば手動にて行う場合について述べたが、本発明はこれに限らず、このような開閉動作をコンピュータ制御するようにしてもよい。   In the biomass gasification method described above, the case where the opening / closing operation of the opening / closing valves 17 and 18 is performed manually has been described. However, the present invention is not limited to this, and the opening / closing operation is controlled by a computer. May be.

例えば、図8に示すように、調整タンク100にガス化原料が供給(投入)され、破砕ポンプ110においてバイオマスを含むガス化原料を破砕して調整タンク100へと循環している際、循環配管16の出口側近傍(すなわち、調整タンク100への入口側近傍)に設けられた流量発信器112による検出結果が流量「0」またはその近似値を検知する。すると、流量発信器112からの検出結果をモニターしているコントローラ113は、破砕ポンプ110が閉塞状態であると判断し、開閉弁17の開閉動作を制御する。   For example, as shown in FIG. 8, when the gasification raw material is supplied (input) to the adjustment tank 100 and the gasification raw material containing biomass is crushed and circulated to the adjustment tank 100 by the crushing pump 110, the circulation pipe The detection result by the flow rate transmitter 112 provided in the vicinity of the 16 outlet sides (that is, the vicinity of the inlet side to the adjustment tank 100) detects the flow rate “0” or an approximate value thereof. Then, the controller 113 monitoring the detection result from the flow rate transmitter 112 determines that the crushing pump 110 is in the closed state, and controls the opening / closing operation of the on-off valve 17.

すなわち、コントローラ113は、流量発信器112からの検出結果に基づいて、開閉弁17を「閉」状態とするように制御する。そして、一定時間(本実施形態では、30秒程度)経過させた後、開閉弁17を「開」状態とし、破砕ポンプ110内のバイオマスを調整タンク100へ循環させる。このとき、例えば、開閉弁17にタイマー等を設けておき、上述した一定時間を設定するようにすれば、より一層制御を簡略化することができる。   That is, the controller 113 controls the open / close valve 17 to be in the “closed” state based on the detection result from the flow rate transmitter 112. Then, after a certain time (about 30 seconds in this embodiment) has elapsed, the on-off valve 17 is set to the “open” state, and the biomass in the crushing pump 110 is circulated to the adjustment tank 100. At this time, for example, if a timer or the like is provided in the on-off valve 17 and the predetermined time is set, the control can be further simplified.

以下に本発明を実施例によって具体的に説明する。なお、これらの実施例は本発明を説明するためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples. These examples are for explaining the present invention, and do not limit the scope of the present invention.

[実施例1]
水97.6質量部、鶏糞2質量部、及び粒径20μmの活性炭0.4質量部を撹拌混合し、180℃,1.1MPaの条件下で熱水処理したバイオマスのスラリー体を、高圧ポンプにより管型反応器に圧入し、600℃,25MPaの条件下で、超臨界水による反応を行った。また、対照実験として、活性炭を添加しないで同様に超臨界水によるガス化反応を行った。その結果、活性炭を添加しない場合には、炭素ガス化率が73%であるのに対し、活性炭を0.4質量部添加した場合には、炭素ガス化率が88%と上昇することが明らかになった。
[Example 1]
A biomass slurry obtained by stirring and mixing 97.6 parts by mass of water, 2 parts by mass of chicken dung, and 0.4 parts by mass of activated carbon having a particle size of 20 μm and hydrothermally treated at 180 ° C. and 1.1 MPa was used as a high pressure pump. Was pressed into a tubular reactor, and a reaction with supercritical water was performed under conditions of 600 ° C. and 25 MPa. As a control experiment, a gasification reaction with supercritical water was similarly performed without adding activated carbon. As a result, it is clear that the carbon gasification rate is 73% when no activated carbon is added, whereas the carbon gasification rate increases to 88% when 0.4 parts by mass of activated carbon is added. Became.

[実施例2]
次に、水80質量部、セルロース粉末20質量部、及び平均粒径100μmの活性炭20質量部を撹拌混合してスラリーを調製した。その後、攪拌機を備えた167mlのオートクレーブにスラリー40mlを注入し、圧力25MPaで撹拌しながら400℃まで温度上昇させて1時間保持して超臨界水によるガス化反応を行った。反応後、室温まで冷却し、生成ガスを回収して炭素ガス化率を求めた。また、対照実験として、活性炭を添加せずに同様の処理を行った。その結果、活性炭を添加しない場合には炭素ガス化率が10%であるのに対し、活性炭を添加した場合には炭素ガス化率が30%と上昇することが明らかになった。
以上のことから、活性炭等の非金属系触媒の添加によりバイオマスのガス化効率を高めることができることが明らかになった。
[Example 2]
Next, 80 parts by mass of water, 20 parts by mass of cellulose powder, and 20 parts by mass of activated carbon having an average particle size of 100 μm were stirred and mixed to prepare a slurry. Thereafter, 40 ml of the slurry was poured into a 167 ml autoclave equipped with a stirrer, and the temperature was raised to 400 ° C. while stirring at a pressure of 25 MPa and held for 1 hour to perform a gasification reaction with supercritical water. After the reaction, the reaction mixture was cooled to room temperature, and the product gas was recovered to determine the carbon gasification rate. As a control experiment, the same treatment was performed without adding activated carbon. As a result, it was found that the carbon gasification rate was 10% when no activated carbon was added, whereas the carbon gasification rate increased to 30% when activated carbon was added.
From the above, it became clear that the gasification efficiency of biomass can be increased by the addition of a non-metallic catalyst such as activated carbon.

[実施例3]
図4に示すように、導入口210および排出口220を設けた流動層反応器160(φ12.3mm×2400mm)の下方に分散板(網)を備え、平均粒径が1mmのアルミナボールを流動媒体として設置した。この流動層反応器160に、バイオマス(灰)や非金属系触媒の代わりにアルミナ粒子(平均粒径が180〜250μm、あるいは、平均粒径が250〜300μm)を水に混合した混合物を、アルミナ粒子が飛び出し、流動媒体であるアルミナボールが飛び出さない流量(0.19m/s〜0.60m/s)で導入口210から導入し、排出口220から排出されたアルミナ粒子を回収した。
[Example 3]
As shown in FIG. 4, a dispersion plate (net) is provided below a fluidized bed reactor 160 (φ12.3 mm × 2400 mm) provided with an inlet 210 and an outlet 220, and alumina balls having an average particle diameter of 1 mm are flowed. Installed as a medium. In this fluidized bed reactor 160, a mixture of alumina particles (average particle size of 180 to 250 μm or average particle size of 250 to 300 μm) mixed with water instead of biomass (ash) or non-metallic catalyst is mixed with alumina. The particles were ejected and introduced from the inlet 210 at a flow rate (0.19 m / s to 0.60 m / s) at which the alumina balls as the fluid medium did not eject, and the alumina particles discharged from the outlet 220 were collected.

その結果、平均粒径が180〜250μmのアルミナ粒子を流動層反応器160に導入した場合には97.5%のアルミナ粒子を回収することができ、平均粒径が250〜300μmのアルミナ粒子を流動層反応器60に導入した場合には98.9%のアルミナ粒子を回収することができることがわかった。このことから、上述のような流動層反応器160に、非金属系触媒を含むバイオマスのスラリー体(平均粒径が300μm以下)を所定の流量(例えば、流動媒体が排出口から飛び出さない最大流量)で導入口210から導入しながら、所定の温度および所定の圧力下で水熱反応を行うことにより、生成された生成ガスや灰分、並びに、非金属系触媒や水(超臨界水)を排出口220から排出できることが示された。   As a result, when alumina particles having an average particle diameter of 180 to 250 μm are introduced into the fluidized bed reactor 160, 97.5% alumina particles can be recovered, and alumina particles having an average particle diameter of 250 to 300 μm are recovered. When introduced into the fluidized bed reactor 60, it was found that 98.9% alumina particles could be recovered. From this, a slurry body of biomass (average particle size is 300 μm or less) containing a nonmetallic catalyst is supplied to the fluidized bed reactor 160 as described above at a predetermined flow rate (for example, the maximum at which the fluidized medium does not jump out from the discharge port). The generated product gas and ash, as well as non-metallic catalyst and water (supercritical water) are obtained by performing a hydrothermal reaction at a predetermined temperature and a predetermined pressure while being introduced from the inlet 210 at a flow rate). It was shown that it can be discharged from the outlet 220.

100 調整タンク 101 上蓋
10 攪拌手段 11 駆動モータ
11a 駆動軸 12 回転軸
13 攪拌羽根 15 原料供給管
16 循環配管 17 開閉弁(開閉弁)
18 開閉弁(入口弁) 110 破砕ポンプ
20 ケーシング 20a 吐出ノズル
20b 前フランジ面 22 回転軸
22a 固定ナット 24 軸受部(メカニカルシール)
25 吸込路 26 インペラ
27 破砕羽根 28 中間ケース
29 締付ボルト 30 格子状固定刃
31 シュラウドリング 32 吸込ケーシング
33 ボルト 34 固定切羽
35 調整ハンドル 35a 嵌合凹部
111 破砕済原料タンク 112 流量発信器
113 コントローラ(開閉制御部) 120 供給ポンプ
130 第一熱交換器 131 第二熱交換器
140 前処理装置 150 スラリー供給装置
151 運転周波数制御装置 160 反応器
161 加熱器 162 予熱器
163 加熱器 164 予熱器
170 クーラー 171 減圧器
180 気液分離器 181 ガスタンク
182 触媒回収器 190 発電装置
200 バイオマスガス化システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Adjustment tank 101 Top cover 10 Stirring means 11 Drive motor 11a Drive shaft 12 Rotating shaft 13 Stirring blade 15 Raw material supply pipe 16 Circulation pipe 17 Open / close valve (open / close valve)
18 On-off valve (inlet valve) 110 Crushing pump 20 Casing 20a Discharge nozzle 20b Front flange surface 22 Rotating shaft 22a Fixed nut 24 Bearing (mechanical seal)
25 Suction path 26 Impeller 27 Crushing blade 28 Intermediate case 29 Clamping bolt 30 Grid-shaped fixed blade 31 Shroud ring 32 Suction casing 33 Bolt 34 Fixed face 35 Adjustment handle 35a Fitting recess 111 Crushed material tank 112 Flow rate transmitter 113 Controller ( 120 Supply pump 130 First heat exchanger 131 Second heat exchanger 140 Pretreatment device 150 Slurry supply device 151 Operating frequency control device 160 Reactor 161 Heater 162 Preheater 163 Heater 164 Preheater 170 Cooler 171 Pressure reducer 180 Gas-liquid separator 181 Gas tank 182 Catalyst recovery unit 190 Power generation device 200 Biomass gasification system

上記課題を解決するために、本発明に係る、バイオマスガス化システムは、
非金属系触媒の存在下にて、バイオマスを所定の条件下で熱水処理する前処理装置と、
前記前処理装置による熱水処理によって得られた、前記非金属系触媒を含む前記バイオマスのスラリー体を、所定の条件下で水熱処理することによりガスを生成する反応器と、
前記前処理装置から受け入れた前記スラリー体を、前記反応器へと供給するスラリー供給装置と、を備えるバイオマスガス化システムであって、
前記前処理装置よりも前段に配置され、供給された前記バイオマスと、水と、前記非金属系触媒とを攪拌混合する調整部と、
前記調整部から供給された撹拌混合物に含まれる前記バイオマスを破砕する破砕機と、
前記破砕機と前記前処理装置とを接続し、前記破砕機にて破砕された前記バイオマスを前記前処理装置へと移送するための原料供給管と、
前記原料供給管に設けられ、当該原料供給管を開閉する第1開閉弁と、
前記原料供給管に設けられ、前記破砕機と前記調整部とを接続し、前記破砕機にて破砕された前記バイオマスを前記調整部へと循環させる循環配管と、
前記循環配管に設けられ、前記循環配管を開閉する第2開閉弁と、を更に備えており、
前記破砕機は、前記調整部の下部に接続され、
上方に前記調整部から供給される前記バイオマスを取り込むための吸込路が形成され、下方に破砕した前記バイオマスを吐出するための吐出ノズルが形成されたケーシングと、
前記ケーシングに取り付けられる固定切羽と、
前記ケーシングの中心に回転可能に設けられる回転軸と、
前記回転軸に一体に設けられる破砕羽根と、を有し、
前記回転軸と一体に回転する前記破砕羽根と前記固定羽根との間で、前記バイオマスを破砕すると共に、
前記破砕機内に残留する前記破砕された前記バイオマスの破砕片が、当該破砕機の処理容量を超えて堆積した場合、前記第1および第2開閉弁を閉状態とし、一定時間経過した後、前記第2開閉弁を開状態とすることにより前記循環配管を介して前記バイオマスの破砕片を前記調整部へ循環させる
ことを特徴とする。
In order to solve the above problems, a biomass gasification system according to the present invention is:
A pretreatment device for hydrothermally treating biomass under predetermined conditions in the presence of a nonmetallic catalyst;
A reactor that generates gas by hydrothermally treating the biomass slurry containing the non-metallic catalyst obtained by hydrothermal treatment by the pretreatment device under predetermined conditions;
A slurry gas supply system comprising: a slurry supply device that supplies the slurry body received from the pretreatment device to the reactor,
An adjusting unit that is arranged upstream of the pretreatment device and stirs and mixes the supplied biomass, water, and the nonmetallic catalyst,
A crusher for crushing the biomass contained in the stirring mixture supplied from the adjustment unit;
A raw material supply pipe for connecting the crusher and the pretreatment device, and transferring the biomass crushed by the crusher to the pretreatment device,
A first on-off valve provided in the raw material supply pipe for opening and closing the raw material supply pipe;
A circulation pipe that is provided in the raw material supply pipe, connects the crusher and the adjustment unit, and circulates the biomass crushed by the crusher to the adjustment unit;
A second on- off valve provided on the circulation pipe and opening and closing the circulation pipe;
The crusher is connected to the lower part of the adjustment unit,
A casing in which a suction passage for taking in the biomass supplied from the adjustment unit is formed above, and a discharge nozzle for discharging the biomass crushed below is formed;
A fixed face attached to the casing;
A rotating shaft rotatably provided at the center of the casing;
A crushing blade provided integrally with the rotating shaft,
While crushing the biomass between the crushing blade and the fixed blade rotating integrally with the rotating shaft,
After crushed pieces of the crushed the biomass remaining in the crusher is, that when deposited beyond the processing capacity of the crusher, said first and second on-off valve is closed, after a fixed time, the By opening the second on- off valve, the crushed pieces of biomass are circulated to the adjusting unit via the circulation pipe.

また、本発明に係るバイオマスガス化方法は、
非金属系触媒の存在下にて、所定の条件下で熱水処理することによって、前記非金属系触媒を含む前記バイオマスのスラリー体を製造する前処理工程と、
前記非金属系触媒を含む前記バイオマスのスラリー体を、スラリー供給装置を用いて反応器に供給する供給工程と、
前記反応器に供給された前記スラリー体を、所定の条件下で水熱処理することによりガスを生成する反応工程と、を含むバイオマスガス化方法であって、
前記前処理工程の前に、調整部に供給された前記バイオマスと、水と、前記非金属系触媒とを攪拌混合する調整工程と、
前記調整工程での撹拌混合物に含まれる前記バイオマスを破砕機で破砕する破砕工程と、
前記破砕工程にて破砕された前記バイオマスを、前記破砕機と前記調整部とを接続する循環配管を介して、前記破砕機から前記調整部へと循環させる循環工程と、を更に含み、
前記前処理工程では、
前記破砕工程にて破砕された前記バイオマスを、前記破砕機と前記前処理装置とを接続する原料供給管を介して、前記前処理装置へと移送し、
前記破砕工程では、
前記調整部の下部に接続された前記破砕機にて、
上方に前記調整部から供給される前記バイオマスを取り込むための吸込路が形成され、下方に破砕した前記バイオマスを吐出するための吐出ノズルが形成されたケーシングに取り付けられる固定切羽と、前記ケーシングの中心に回転可能に設けられる回転軸と一体に設けられる破砕羽根との間で、前記バイオマスを破砕すると共に、
前記循環工程では、
前記破砕機内に残留する前記破砕された前記バイオマスの破砕片が、当該破砕機の処理容量を超えて堆積した場合、前記原料供給管に設けられた第1開閉弁および前記循環配管に設けられた第2開閉弁を閉状態とし、一定時間経過した後、前記第2開閉弁を開状態とすることにより前記循環配管を介して当該バイオマスの破砕片を前記調整部へ循環させることを特徴とする。
Moreover, the biomass gasification method according to the present invention comprises:
A pretreatment step for producing a slurry body of the biomass containing the nonmetallic catalyst by hydrothermal treatment under predetermined conditions in the presence of a nonmetallic catalyst;
A supply step of supplying the biomass slurry containing the nonmetallic catalyst to a reactor using a slurry supply device;
A reaction step of generating gas by hydrothermally treating the slurry body supplied to the reactor under predetermined conditions, and a biomass gasification method comprising:
Before the pretreatment step, an adjustment step of stirring and mixing the biomass supplied to the adjustment unit, water, and the nonmetallic catalyst,
A crushing step of crushing the biomass contained in the stirring mixture in the adjustment step with a crusher;
A circulation step of circulating the biomass crushed in the crushing step from the crusher to the adjustment unit via a circulation pipe connecting the crusher and the adjustment unit;
In the pretreatment step,
The biomass crushed in the crushing step is transferred to the pretreatment device via a raw material supply pipe connecting the crusher and the pretreatment device,
In the crushing step,
In the crusher connected to the lower part of the adjustment unit,
A fixed face that is attached to a casing in which a suction path for taking in the biomass supplied from the adjustment unit is formed and a discharge nozzle for discharging the crushed biomass is formed in the lower part, and the center of the casing While crushing the biomass between a rotating shaft provided rotatably and a crushing blade provided integrally,
In the circulation step,
When the fragments of the crushed biomass remaining in the crusher have accumulated beyond the processing capacity of the crusher , the first on-off valve provided in the raw material supply pipe and the circulation pipe are provided. The second on- off valve is closed, and after a predetermined time has elapsed, the second on- off valve is opened to circulate the biomass fragments into the adjusting unit via the circulation pipe. .

Claims (8)

非金属系触媒の存在下にて、バイオマスを所定の条件下で熱水処理する前処理装置と、
前記前処理装置による熱水処理によって得られた、前記非金属系触媒を含む前記バイオマスのスラリー体を、所定の条件下で水熱処理することによりガスを生成する反応器と、
前記前処理装置から受け入れた前記スラリー体を、前記反応器へと供給するスラリー供給装置と、を備えるバイオマスガス化システムであって、
前記前処理装置よりも前段に配置され、供給された前記バイオマスと、水と、前記非金属系触媒とを攪拌混合する調整部と、
前記調整部から供給された撹拌混合物に含まれる前記バイオマスを破砕する破砕機と、
前記破砕機と前記調整部とを接続し、前記破砕機にて破砕された前記バイオマスを前記調整部へと循環させる循環配管と、
前記循環配管に設けられ、前記循環配管を開閉する開閉弁と、を更に備えており、
前記破砕機内に残留する前記破砕された前記バイオマスの破砕片が、当該破砕機の処理容量を超えて堆積した場合、前記開閉弁を閉状態とし、一定時間経過した後、当該開閉弁を開状態とすることにより前記循環配管を介して前記バイオマスの破砕片を前記調整部へ循環させる
ことを特徴とするバイオマスガス化システム。
A pretreatment device for hydrothermally treating biomass under predetermined conditions in the presence of a nonmetallic catalyst;
A reactor that generates gas by hydrothermally treating the biomass slurry containing the non-metallic catalyst obtained by hydrothermal treatment by the pretreatment device under predetermined conditions;
A slurry gas supply system comprising: a slurry supply device that supplies the slurry body received from the pretreatment device to the reactor,
An adjusting unit that is arranged upstream of the pretreatment device and stirs and mixes the supplied biomass, water, and the nonmetallic catalyst,
A crusher for crushing the biomass contained in the stirring mixture supplied from the adjustment unit;
A circulation pipe that connects the crusher and the adjustment unit, and circulates the biomass crushed by the crusher to the adjustment unit;
An opening / closing valve provided on the circulation pipe for opening and closing the circulation pipe,
When the crushed pieces of the biomass remaining in the crusher have accumulated beyond the processing capacity of the crusher, the open / close valve is closed and the open / close valve is opened after a certain period of time. Then, the biomass fragments are circulated to the adjustment unit via the circulation pipe.
前記循環配管の流量を検知する流量検知部を更に設け、
前記流量検知部による検知結果が所定量以下となった場合に、前記破砕機内に残留する前記破砕された前記バイオマスの破砕片が、当該破砕機の処理容量を超えて堆積したと判定することを特徴とする請求項1に記載のバイオマスガス化システム。
A flow rate detection unit for detecting the flow rate of the circulation pipe is further provided,
When the detection result by the flow rate detection unit is a predetermined amount or less, it is determined that the crushed pieces of the biomass remaining in the crusher have accumulated beyond the processing capacity of the crusher. The biomass gasification system according to claim 1, wherein the biomass gasification system is characterized.
前記開閉弁の開閉を制御する開閉制御部を更に設けることを特徴とする請求項1または2に記載のバイオマスガス化システム。   The biomass gasification system according to claim 1, further comprising an opening / closing control unit that controls opening / closing of the opening / closing valve. 時間の経過を検知するタイマーを更に設け、
前記開閉制御部は、前記タイマーによって前記開閉弁が閉状態とされてから一定時間経過したことを検知すると、当該開閉弁を開状態とするように制御することを特徴とする請求項3に記載のバイオマスガス化システム。
A timer that detects the passage of time is further provided.
The said opening / closing control part controls to make the said on-off valve open when it detects that the fixed time passed since the on-off valve was made into the closed state by the timer. Biomass gasification system.
非金属系触媒の存在下にて、所定の条件下で熱水処理することによって、前記非金属系触媒を含む前記バイオマスのスラリー体を製造する前処理工程と、
前記非金属系触媒を含む前記バイオマスのスラリー体を、スラリー供給装置を用いて反応器に供給する供給工程と、
前記反応器に供給された前記スラリー体を、所定の条件下で水熱処理することによりガスを生成する反応工程と、を含むバイオマスガス化方法であって、
前記前処理工程の前に、調整部に供給された前記バイオマスと、水と、前記非金属系触媒とを攪拌混合する調整工程と、
前記調整工程での撹拌混合物に含まれる前記バイオマスを破砕機で破砕する破砕工程と、
前記破砕工程にて破砕された前記バイオマスを、前記破砕機と前記調整部とを接続する循環配管を介して、前記破砕機から前記調整部へと循環させる循環工程と、を更に含み、
前記循環工程では、
前記破砕機内に残留する前記破砕された前記バイオマスの破砕片が、当該破砕機の処理容量を超えて堆積した場合、前記循環配管に設けられた開閉弁を閉状態とし、一定時間経過した後、当該開閉弁を開状態とすることにより前記循環配管を介して当該バイオマスの破砕片を前記調整部へ循環させることを特徴とするバイオマスガス化方法。
A pretreatment step for producing a slurry body of the biomass containing the nonmetallic catalyst by hydrothermal treatment under predetermined conditions in the presence of a nonmetallic catalyst;
A supply step of supplying the biomass slurry containing the nonmetallic catalyst to a reactor using a slurry supply device;
A reaction step of generating gas by hydrothermally treating the slurry body supplied to the reactor under predetermined conditions, and a biomass gasification method comprising:
Before the pretreatment step, an adjustment step of stirring and mixing the biomass supplied to the adjustment unit, water, and the nonmetallic catalyst,
A crushing step of crushing the biomass contained in the stirring mixture in the adjustment step with a crusher;
A circulation step of circulating the biomass crushed in the crushing step from the crusher to the adjustment unit via a circulation pipe connecting the crusher and the adjustment unit;
In the circulation step,
When the crushed pieces of the biomass remaining in the crusher have accumulated beyond the processing capacity of the crusher, the on-off valve provided in the circulation pipe is closed, and after a certain time has elapsed, The biomass gasification method characterized by circulating the said fragment of the said biomass to the said adjustment part via the said circulation piping by making the said on-off valve into an open state.
前記循環工程では、
前記循環配管に設けられた流量検知部によって、当該循環配管の流量を検知しており、
前記流量検知部による検知結果が所定量以下となった場合に、前記破砕機内に残留する前記破砕された前記バイオマスの破砕片が、当該破砕機の処理容量を超えて堆積したと判断することを特徴とする請求項5に記載のバイオマスガス化システム。
In the circulation step,
The flow rate detection unit provided in the circulation pipe detects the flow rate of the circulation pipe,
When the detection result by the flow rate detection unit becomes a predetermined amount or less, it is determined that the crushed pieces of the biomass remaining in the crusher have accumulated beyond the processing capacity of the crusher. The biomass gasification system according to claim 5, characterized in that:
前記循環工程では、
開閉制御部によって前記開閉弁の開閉を制御する
ことを特徴とする請求項5または6に記載のバイオマスガス化システム。
In the circulation step,
The biomass gasification system according to claim 5 or 6, wherein opening and closing of the opening and closing valve is controlled by an opening and closing control unit.
前記循環工程では、
前記開閉制御部により、時間の経過を検知するタイマーによって前記開閉弁を閉状態としてから一定時間経過したことを検知すると、当該開閉弁を開状態とするように制御することを特徴とする請求項7に記載のバイオマスガス化システム。
In the circulation step,
The on-off control unit controls the on-off valve to be in an open state when it is detected that a certain time has passed since the on-off valve was closed by a timer that detects the passage of time. The biomass gasification system according to 7.
JP2015532204A 2014-09-11 2014-09-11 Biomass gasification system and biomass gasification method Active JP5859713B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2014/074101 WO2016038724A1 (en) 2014-09-11 2014-09-11 Biomass gasification system and biomass gasification method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP5859713B1 JP5859713B1 (en) 2016-02-10
JPWO2016038724A1 true JPWO2016038724A1 (en) 2017-04-27

Family

ID=55301067

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015532204A Active JP5859713B1 (en) 2014-09-11 2014-09-11 Biomass gasification system and biomass gasification method

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5859713B1 (en)
WO (1) WO2016038724A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6604525B1 (en) 2019-06-17 2019-11-13 株式会社太洋サービス Biomass raw material storage method and storage system
CN111704936A (en) * 2020-05-05 2020-09-25 深圳大力光绿能科技有限公司 Intelligent control system and control method for biomass reaction furnace for producing combustible gas

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0491392A (en) * 1990-08-02 1992-03-24 Komatsu Zenoah Co Blockage-preventing control device for shredding pump
JP5171716B2 (en) * 2009-03-31 2013-03-27 中国電力株式会社 Biomass foreign material removal equipment

Also Published As

Publication number Publication date
JP5859713B1 (en) 2016-02-10
WO2016038724A1 (en) 2016-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5036037B2 (en) Biomass gasification power generation system
JP5463524B2 (en) Biomass gasification method and biomass gasification system
JP4719864B2 (en) Biomass gasification system using supercritical water
RU2392543C2 (en) Method and device for processing of domestic and industrial organic wastes
JP5688724B2 (en) Biomass processing method
TWI782027B (en) fuel manufacturing method
JP6488364B2 (en) Supercritical water gasification system
JP6070906B1 (en) Supercritical water gasification system and gasification method
JP6573261B2 (en) Supercritical water gasification system
JP2009242202A (en) Method for recovering phosphate
JP5305426B2 (en) Phosphate recovery method
JP2007271146A (en) Double-walled pipe construction
JP4997546B2 (en) Supercritical water biomass gasifier and system including the same
JP5030275B2 (en) Biomass gasification power generation system
JP5859713B1 (en) Biomass gasification system and biomass gasification method
JP5688723B2 (en) Biomass adhesion prevention method
JP5177477B2 (en) Fluid supply apparatus and system including the same
JP6893380B2 (en) Methane fermentation treatment method and system for kitchen waste
JP5007999B2 (en) Gas-liquid separator
JP5504455B2 (en) Activated carbon recovery method associated with supercritical water gasification
JP5317163B2 (en) Phosphate recovery method
JP5509445B2 (en) Non-metallic catalyst recovery method, non-metallic catalyst reuse method, wastewater usage method associated with supercritical water gasification
JP6163623B1 (en) Gas-liquid separator and supercritical water gasification system using the same
JP5032281B2 (en) Disassembly equipment
KR102582677B1 (en) Sludge dehydration and solids-free system

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151110

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151125

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20151215

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20151216

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5859713

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150