WO2005080533A1 - バイオマスガス化システムおよびその稼働方法 - Google Patents

バイオマスガス化システムおよびその稼働方法 Download PDF

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Masahiro Fukushima
Kenichi Sasauchi
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Chugai Ro Co., Ltd.
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    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Definitions

  • the present invention provides a biomass gasification system capable of stably supplying a residue to a gasification furnace heat source via a residue supply system while appropriately sealing the atmosphere of the gasification furnace and the atmosphere of the heat source.
  • the present invention relates to a system and an operation method thereof.
  • biomass gasification system that uses biomass such as wood chips and chicken dung as a raw material, heats it to a high temperature of 600 ° C to 900 ° C under oxygen-free conditions, and thermally decomposes it to generate fuel gas.
  • biomass gasification power generation systems that have been used as fuel for power generation have been spotlighted.
  • the applicant of the present application discloses that in a biomass gasification system having a gasifier for processing biomass by the heat of a heat source to generate a fuel gas, a residue generated in the gasifier is used as fuel.
  • a biomass gasification system equipped with a residue supply system for supplying heat to a heat source see Japanese Patent Application No. 2003-155658.
  • the gasification furnace is provided with a residue discharge section for discharging the residue that is carbide generated by the heat treatment of the biomass, and the hot air generation furnace, which is the heat source, has the residue that becomes the combustion fuel introduced therein.
  • a residue input section is provided between the gasification furnace and the hot air generator, and a discharge feeder that conveys the residue discharged from the residue discharge section and a discharge input section that feeds the residue fed by the discharge feeder force.
  • a residue supply system equipped with an input feeder and the like for conveying to Then, the residue generated in the gasification furnace was sequentially fed into the hot air generation furnace by the residue supply system. Disclosure of the invention
  • the atmosphere in the furnace of the gasifier is a combustible fuel gas generated here, and the atmosphere in the furnace of the hot air generator is burned to heat the gasifier.
  • Hot sky It is an exhaust gas containing air, and the atmosphere of these gasification furnace and hot air generator must not be mixed with each other. Therefore, the residue supply system in which the gasification furnace and the hot-air generating furnace communicate with each other to supply the residue needs to have a mechanism for shutting off the gasification furnace and the hot-air generating furnace and sealing the atmosphere.
  • this type of sealing mechanism for example, it is conceivable to employ a mechanical sealing mechanism, such as a damper, capable of sealing the atmosphere while moving the residue by appropriately opening and closing the path of the residue supply system.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and appropriately seals the atmosphere of a gasification furnace and the atmosphere of a heat source while removing the residue through a residue supply system. It is an object of the present invention to provide a biomass gasification system that can be stably supplied to a heat source and a method for operating the system.
  • a biomass gasification system empowering the present invention is a biomass having a residue supply system for supplying a residue generated in a gasification furnace for processing biomass with heat of a heat source to generate a fuel gas to the heat source as fuel.
  • a gasification system characterized in that the residue supply system is provided with a retention section for retaining the residue.
  • the residue retained in the retaining section blocks the atmosphere of the gasification furnace and the atmosphere of the heat source.
  • the detection means is at least a pair of electrodes that are brought into conduction by contacting the rest of the stagnation portion.
  • the method for operating a biomass gasification system includes the steps of: A biomass gasification system having a residue supply system that supplies residue generated in a gasifier that processes biomass to generate a fuel gas as a fuel to the heat source, wherein the residue is provided in a retaining portion provided in the residue supply system. It is characterized in that the gasification furnace is kept standing and the atmosphere of the gasification furnace and the atmosphere of the heat source are cut off.
  • the residue is supplied to a gasification furnace via a residue supply system while appropriately sealing the atmosphere of the gasification furnace and the atmosphere of a heat source. Power Stable supply to heat source.
  • the biomass gasification system is basically a gasifier that heats biomass, such as wood chips, with hot air from a hot air generator 1 as a heat source to generate a fuel gas.
  • This is a biomass gasification system that has a residue supply system 3 that supplies the residue S generated in 2 as fuel to the hot air generator 1, and a vertical pipe 4 is used as a stagnant portion for retaining the residue S in the residue supply system 3. It comprises.
  • the gasification furnace 2 has a gasification chamber 2a that heats the noomas supplied thereto to generate a fuel gas, and a gasification chamber 2a formed around the gasification chamber 2a to heat the gasification chamber 2a for the heat treatment. And the external heat chamber 2b.
  • the hot-air generator 1 is burned using fossil fuel and the residue S supplied from the gasifier 2 as fuel, and generates hot air composed of exhaust gas containing high-temperature air.
  • the hot air generated in the hot air generator 1 is sent to the external heat chamber 2b of the gasification furnace 2 to heat the gasification chamber 2a, and the heated exhaust gas is generated from the external heat chamber 2b by the hot air circulation fan 5. It is being returned to Furnace 1.
  • the gasification chamber 2a of the gasification furnace 2 is provided with a residue discharge section 2c for discharging a residue S, which is a carbide generated from the biomass heat treatment.
  • the hot air generator 1 is provided with a residue charging section la for charging the residue S into the inside.
  • a residue supply system 3 for transporting a certain residue S is provided.
  • the residue supply system 3 is composed of a discharge screw feeder 16 as an unloading means and an input screw feeder 17 as a transfer means, which are driven by individual motors 6a and 7a, respectively.
  • Each of these feeders 6 and 7 has an airtight cover 8.
  • the discharge screw feeder 6 is installed almost horizontally, and its carry-in end 6b is connected to the residue discharge part 2c of the gasifier 2, and the residue S discharged from the gasifier 2 is transferred to its discharge end 6c. It is designed to carry it out.
  • the input screw feeder 17 is installed obliquely, and the discharge end 7b located above is connected to the residue inlet la of the hot air generator 1, and the residue S discharged by the discharge screw feeder 16 is discharged. Is conveyed from the carry-in end 7c located below the carry-out end 6c of the feeder 16 to the hot-air generating furnace 1 with a force.
  • the vertical pipe 4 In order to transfer the residue S from the discharge screw feeder 16 to the charging screw feeder 17, the vertical pipe 4 has a discharge screw feeder 6 whose upper end and lower end are vertically spaced from each other. Is connected to the carry-out end 6c of the feed screw feeder 17 and the carry-in end 7c of the input screw feeder 17 and is set up between these feeders 16 and 7. Therefore, the vertical pipe 4 is fed with the residue S from the discharge screw feeder 16 downwardly from the upper end thereof, and the thrown-in residue S is also reduced in the lower end force by the injection screw feeder 17. It is designed to be carried out.
  • the residue S is retained by adjusting the amount of the residue discharged by the input screw feeder 17 with respect to the amount of the residue input by the discharge screw feeder 16,
  • the residue S is transferred between the feeders 1 and 7 and the atmosphere of the gasification furnace 2 and hot air. It shuts off the atmosphere of the reactor 1.
  • the vertical pipe 4 will be described in detail.
  • the vertical pipe 4 is provided with an upper pipe 4a, a lower pipe 4b, and between the upper pipe 4a and the lower pipe 4b.
  • a metal bellows tube 4c that absorbs thermal expansion and contraction is connected in series.
  • the upper tube 4a and the lower tube 4b are formed of a metal material such as stainless steel that can be electrically conducted.
  • the vertical pipe 4 is contacted with the residue S in the vertical pipe 4 as a detecting means for detecting the amount of residue remaining in the vertical pipe 4, specifically, the residual height.
  • Conductive electrodes 9, 10, 11 are provided.
  • Residue S is generally in the form of granules of about 110 mm.
  • elemental analysis of the residue S shows that 88% of its constituents have conductivity as shown in Table 1. Carbon content.
  • Fig. 2 when the resistance value of such a residue S of the component composition was measured at a distance of 100 mm using a tester 12, a resistance value of about 5 kQ was obtained. It was found to have a property.
  • the electrodes 9, 10, and 11 are formed of stainless steel, and are surrounded by an insulator 13 for electrically insulating the vertical tube 4, and are attached to the vertical tube 4 by penetrating the outside force thereof.
  • three electrodes 9, 10, and 11 are provided.
  • the first electrode 9 is attached to the upper end of the vertical tube 4, and the second electrode 10 is attached directly below the bellows tube 4c corresponding to the height corresponding to the residual amount required for shutting off the atmosphere.
  • the third electrode 11 is located below the second electrode 10, and the input screw is used to shut off the atmosphere.
  • the feeder 17 is mounted above the carry-in end 7c of the feeder 7 at the minimum required height of the residue.
  • a lead wire 14 is connected to each of these electrodes 9, 10, and 11, and a lead wire 14 is also connected to the lower tube 4b.
  • These lead wires 14 are connected to a power supply unit 15 such as a DC power supply for applying a weak current.
  • An individual conductive circuit is formed between each of the electrodes 9, 10, 11 and the lower tube 4b via the residue S.
  • the power supply unit 15 is provided in a controller 16 that executes control using an electric conduction state detected by the electrodes 9, 10, 11 and the lower tube 4b.
  • the conduction / non-conduction state is used for control by the controller 16!
  • electrical continuity is obtained from the third electrode 11 to the second electrode 10, and further to the first electrode 9, whereby the residue height is detected. This detection result is used by the controller 16.
  • the controller 16 is connected to the motor 7a of the feeding screw feeder 17 and outputs a control signal corresponding to the height of the residue S in the vertical tube 4 detected by the electrodes 9, 10, and 11.
  • the output is used to perform start-stop and speed control.
  • the controller 16 drives the charging screw feeder 17 in response to this and sends the remaining S to the hot air generator 1.
  • the controller 16 responds to this by turning on the input screw feeder 17. It is designed to stop. Further, the controller 16 outputs a stop control signal for the entire system, and controls an alarm device 17 provided therein to generate an alarm.
  • gasifier 2 In the operating state of the biomass gasification system, gasifier 2 generates hot air By heating the biomass using the hot air supplied from the raw furnace 1, fuel gas is generated, and the residual S is continuously generated.
  • the generated residue S is discharged from the residue discharge section 2c of the gasification chamber 2a, carried out by the discharge screw feeder 16 and fed into the vertical pipe 4.
  • the residue S introduced into the vertical pipe 4 is conveyed by the introduction screw feeder 7 to the residue introduction section la of the hot air generator 1.
  • hot air is generated by burning the injected residue S, and the generated hot air is supplied to the external heat chamber 2b of the gasification furnace 2 so as to be used for heat treatment.
  • the height of the residue that is put into and stays in the vertical pipe 4 is detected by the electrodes 9, 10, and 11 that are detection means.
  • a weak current is applied to each of the electrodes 9, 10, and 11 from the power supply unit 15 between the electrodes and the lead wire 14 connected to the lower tube 4b.
  • the presence or absence of electrical continuity between the lower pipe 4b and the lower tube 4b via the residue S is detected depending on whether or not the force has reached, and the detected value is used by the controller 16.
  • the controller 16 issues an alarm from the alarm device 17 and simultaneously outputs the input screw feeder 7. And a stop control signal for the entire biomass gasification system is output, and the entire system is stopped.
  • the controller 16 outputs a control signal to the motor 7a to operate the input screw feeder 17 at low speed.
  • the second electrode 10 is in a non-conductive state (the third electrode 11 is in a conductive state) in a state where the feeding screw feeder 17 is operating at a low speed, the remaining height is required to be a minimum.
  • the controller 16 outputs to the motor 7a a control signal for restarting the low-speed operation of the input screw feeder 17, so that the supply of the residue S to the hot air generator 1 is restarted. I have.
  • FIG. 3 shows changes in the “hot air temperature” and the “hearth temperature” in the hot air generator 1 when the control is actually performed. It was found that the change in the residue input amount slightly increased or decreased the hearth temperature of the hot air generator 1 in which the residue S burned, but had little effect on the temperature of the generated hot air.
  • the residue supply system 3 is provided with the vertical pipe 4 serving as a stagnant portion, and the vertical pipe 4
  • the residue S itself exerts a function of sealing the atmosphere of the gasification furnace 2 and the atmosphere of the hot air generation furnace 1, and the gasification furnace 2 and the hot air generation furnace 1
  • the residual S may cause bridging at the location where the seal mechanism is installed, or the seal mechanism may malfunction due to thermal deformation.
  • the structure and method are extremely simple, the sealing function is high and reliable. Secure From the aspect of supplying the residue S from the gasification furnace 2 to the hot air generator 1, the residue S is continuously supplied by the residue supply system 3 into the vertical pipe 4. Since the residue S is only temporarily retained, the supply of the residue S can be performed in a stable manner without the sealing action of the residue S hindering the supply operation.
  • the pressures of the gasification furnace 2 and the hot-air generation furnace 1 are individually controlled, and the pressure difference is within 200 Pa.
  • the specific gravity of the residue S is 0.113, for example, by retaining the residue S in the vertical pipe 4 at a height of 354 mm, the sealing function can be maintained against a pressure difference of up to 400 Pa.
  • the amount of residue generated in the gasifier 2 varies depending on the gasification conditions, and is not constant. Therefore, the amount of residue fed into the vertical pipe 4 from the discharge screw feeder 6 is not constant, so even if the input screw feeder 17 is operated under constant conditions, the amount of residue in the vertical pipe 4 fluctuates. I do. Therefore, even if the gasification furnace 2 and the hot air generator 1 are sealed by retaining the residue S in the vertical pipe 4, if the fluctuating amount of the residue in the vertical pipe 4 cannot be grasped, Necessary sealing performance cannot be ensured, and stable supply of the residual S from the gasifier 2 to the hot air generator 1 cannot be ensured. In other words, if the amount of residue is small, proper sealing performance cannot be ensured. Will be adversely affected.
  • the detection means for detecting the amount of residue in the vertical tube 4 since the detection means for detecting the amount of residue in the vertical tube 4 is provided, the amount of residue in the vertical tube 4 can be accurately grasped. By being able to accurately ascertain the amount of residue in this way, it becomes possible to appropriately control the operation of the residue supply system 3 automatically or manually based on the amount of residue ascertained.
  • the residue S can be appropriately supplied from the gasification furnace 2 to the hot air generator 1 while maintaining the height required for the seal.
  • the operation of the biomass gasification system can be automatically controlled by using the detection value of the detection means.
  • the conduction and non-conduction states detected by the electrodes 9, 10 and 11 are used by the controller 16 to automatically control the drive of the motor 7a of the screw feeder 17 for feeding.
  • the controller 16 to automatically control the drive of the motor 7a of the screw feeder 17 for feeding.
  • the switching point of the start / stop control of the input screw feeder 17 is set to a position corresponding to the height of the residue S of the vertical pipe 4 corresponding to the height required for shutting off the atmosphere. It is assumed that the position exceeding the height position of the two electrodes 10 is detected by conduction at the second electrode 10, and the residue S in the vertical pipe 4 is conveyed to the hot-air generating furnace 1 accordingly. Thus, this makes it possible to achieve both required sealing performance and appropriate residue supply.
  • the detection means is constituted by the electrodes 9, 10, 11 which are conducted by contacting the residue S by utilizing the conductivity of the residue S, and the lower tube 4b functioning as an electrode.
  • the residue S is 350 ° C
  • the amount of residue in the vertical tube 4 can be easily grasped by an external force, and the structure is simple. Even if it is installed in the vertical pipe 4 into which the gas is injected, it is possible to constitute a detection means with high operation reliability.
  • the vertical pipe 4 has been described as an example of the stagnant portion.
  • the discharge screw feeder 16 is of a push-in type, and the amount of residue that is pushed in is determined by the length of the horizontal pipe. If detection is made in the direction, a horizontal pipe can be employed as the staying portion. In addition, it is a matter of course that an inclined tube may be adopted as the retaining portion.
  • the power supply unit 15 may be provided for each of the electrodes 9, 10, and 11.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a preferred embodiment of a biomass gasification system according to the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing a state when the conductivity of a residue is measured.
  • FIG. 3 is a graph showing a relationship between a hot air temperature and a hearth temperature in a hot air generating furnace when the operating method of the biomass gasification system according to the present invention is performed.

Abstract

【課題】ガス化炉の雰囲気と熱源の雰囲気とを適切にシールしつつ、残さ供給系を介して残さをガス化炉から熱源へ安定的に供給することが可能なバイオマスガス化システムおよびその稼働方法を提供する。 【解決手段】熱風発生炉１の熱によりバイオマスを処理して燃料ガスを生成するガス化炉２で発生した残さＳを燃料として熱風発生炉へ供給する残さ供給系３を有するバイオマスガス化システムであって、残さ供給系に、残さを滞留させる縦向き管４を備えた。縦向き管に滞留された残さは、ガス化炉の雰囲気と熱風発生炉の雰囲気とを遮断する。縦向き管の残さ量を検出する検出手段を、縦向き管の残さと接触することにより導通される少なくとも一対の電極９，１０，１１で構成した。                                                                                 

Description

明 細 書
バイオマスガス化システムおよびその稼働方法
技術分野
[0001] 本発明は、ガス化炉の雰囲気と熱源の雰囲気とを適切にシールしつつ、残さ供給 系を介して残さをガス化炉力 熱源へ安定的に供給することが可能なバイオマスガス 化システムおよびその稼働方法に関する。
背景技術
[0002] 木材チップや鶏糞等のバイオマスを原料とし、これを無酸素下で 600°C— 900°Cの 高温に加熱し熱分解することで燃料ガスを生成するバイオマスガス化システムが知ら れている。このシステムでは、バイオマスの有機可燃分が 200°C— 600°Cでガス化さ れることとなり、こうして得られた燃料ガスを、後段の燃焼発電やガスエンジン発電、 燃料電池など、種々の発電システムの発電用燃料として利用するようにしたバイオマ スガス化発電システムが近年脚光を浴びて 、る。
[0003] そして特に本願出願人は、熱源の熱によりバイオマスを処理して燃料ガスを生成す るガス化炉を有するバイオマスガス化システムにお 、て、ガス化炉で発生した発生残 さを燃料として熱源に供給する残さ供給系を備えたバイオマスガス化システムを提案 している（特願 2003— 155658参照）。詳細には、ガス化炉には、バイオマスの加熱 処理で発生した炭化物である残さを排出する残さ排出部が設けられるとともに、熱源 である熱風発生炉には、燃焼燃料となる残さをその内部へ投入する残さ投入部が設 けられ、そしてこれらガス化炉と熱風発生炉との間には、残さ排出部から排出される 残さを搬送する排出フィーダや、排出フィーダ力 送り込まれる残さを残さ投入部へ 搬送する投入フィーダなどを備えた残さ供給系が設けられている。そしてこの残さ供 給系により、ガス化炉で発生した残さを熱風発生炉へと順次送り込むようにして 、た。 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] ところで、ガス化炉の炉内雰囲気は、ここで生成される可燃性の燃料ガスであり、他 方、熱風発生炉の炉内雰囲気は、ガス化炉を加熱するために燃焼された高温の空 気を含む排ガスであって、これらガス化炉と熱風発生炉の雰囲気が互いに混ざり合 わないようにしなければならない。従って、残さの供給のためにガス化炉と熱風発生 炉とが連通する残さ供給系には、これらガス化炉と熱風発生炉とを遮断して雰囲気を シールする機構を備える必要がある。この種のシール機構としては例えば、ダンパー など、残さ供給系の系路を適宜に開閉して残さを移動させながら雰囲気をシールす ることができる機械的なシール機構の採用が考えられる。
[0005] し力しながらこのような機械的なシール機構では、残さ供給系に機械部品などを組 みこむこととなるため、このシール機構の設置箇所で、残さがブリッジを起こしたり、ま た高温の残さによってシール機構に熱変形が生じるなどして、その作動の安定性が 懸念されるという課題があった。
[0006] 本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、ガス化炉の雰囲気と 熱源の雰囲気とを適切にシールしつつ、残さ供給系を介して残さをガス化炉力 熱 源へ安定的に供給することが可能なバイオマスガス化システムおよびその稼働方法 を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0007] 本発明に力かるバイオマスガス化システムは、熱源の熱によりバイオマスを処理して 燃料ガスを生成するガス化炉で発生した残さを燃料として該熱源へ供給する残さ供 給系を有するバイオマスガス化システムであって、上記残さ供給系に、残さを滞留さ せる滞留部を備えたことを特徴とする。
[0008] また、前記滞留部に滞留された残さは、前記ガス化炉の雰囲気と前記熱源の雰囲 気とを遮断することを特徴とする。
[0009] また、前記滞留部の残さ量を検出する検出手段を備えたことを特徴とする。
[0010] また、前記検出手段は、前記滞留部の残さと接触することにより導通される少なくと も一対の電極であることを特徴とする。
[0011] さらに、前記滞留部と前記熱源との間には、前記検出手段によって検出された残さ 量が雰囲気の遮断に必要な量を超えたことに応じて、該滞留部の残さを該熱源へ向 力つて搬送する搬送手段が設けられることを特徴とする。
[0012] また、本発明にカゝかるバイオマスガス化システムの稼働方法は、熱源の熱によりバ ィォマスを処理して燃料ガスを生成するガス化炉で発生した残さを燃料として該熱源 へ供給する残さ供給系を有するバイオマスガス化システムであって、上記残さ供給系 に設けた滞留部に残さを滞留させて、該ガス化炉の雰囲気と該熱源の雰囲気とを遮 断するようにしたことを特徴とする。
[0013] また、前記滞留部の残さ量が雰囲気の遮断に必要な量を超えたときに、該滞留部 の残さを前記熱源へ搬送するようにしたことを特徴とする。
発明の効果
[0014] 本発明に力かるバイオマスガス化システムおよびその稼働方法にあっては、ガス化 炉の雰囲気と熱源の雰囲気とを適切にシールしつつ、残さ供給系を介して残さをガ ス化炉力 熱源へ安定的に供給することができる。
発明を実施するための最良の形態
[0015] 以下に、本発明にカゝかるバイオマスガス化システムおよびその稼働方法の好適な 一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態にかかるバイオマ スガス化システムは基本的には、図 1に示すように、熱源である熱風発生炉 1の熱風 により木材チップなどのバイオマスを加熱処理して燃料ガスを生成するガス化炉 2で 発生した残さ Sを燃料として熱風発生炉 1へ供給する残さ供給系 3を有するバイオマ スガス化システムであって、残さ供給系 3に、残さ Sを滞留させる滞留部として、縦向 き管 4を備えて構成される。
[0016] ガス化炉 2は、これに供給されるノィォマスを加熱処理して燃料ガスを生成するガ ス化室 2aと、当該加熱処理のためにガス化室 2aを加熱すべくその周囲に形成された 外熱室 2bとから 2室構造で構成される。熱風発生炉 1は、化石燃料やガス化炉 2から 供給される残さ Sを燃料として燃焼動作され、高温の空気を含む排ガスからなる熱風 を生成する。熱風発生炉 1で生成された熱風は、ガス化炉 2の外熱室 2bに送り込ま れてガス化室 2aを加熱し、加熱後の排気は熱風循環ファン 5により外熱室 2bから熱 風発生炉 1へと戻されるようになつている。ガス化炉 2のガス化室 2aには、これよりバ ィォマスの加熱処理で発生した炭化物である残さ Sを排出する残さ排出部 2cが設け られる。熱風発生炉 1には、残さ Sをその内部へ投入する残さ投入部 laが設けられる [0017] これらガス化炉 2の残さ排出部 2cと熱風発生炉 1の残さ投入部 laとの間には、ガス 化炉 2から熱風発生炉 1へ向けて、 350°C以上の高温状態にある残さ Sを搬送する残 さ供給系 3が設けられる。残さ供給系 3は、それぞれ個別のモーター 6a, 7aで駆動さ れる、搬出手段としての排出用スクリューフィーダ一 6および搬送手段としての投入用 スクリューフィーダ一 7から構成される。これらフィーダ一 6, 7はともに、気密性を有す るカバー 8を備える。排出用スクリューフィーダ一 6は、ほぼ水平に設置され、ガス化 炉 2の残さ排出部 2cにその搬入端 6bが連設されて、ガス化炉 2から排出される残さ S をその搬出端 6cに向力つて搬出するようになっている。投入用スクリューフィーダ一 7 は、斜めに傾けて設置され、上方に位置するその搬出端 7bが熱風発生炉 1の残さ投 入部 laに接続されて、排出用スクリューフィーダ一 6によって搬出される残さ Sを、当 該フィーダ一 6の搬出端 6c下方に位置する搬入端 7cから熱風発生炉 1へ向力つて 搬送するようになっている。
[0018] 縦向き管 4は、残さ Sを排出用スクリューフィーダ一 6から投入用スクリューフィーダ 一 7へ受け渡すために、その上端部および下端部が上下方向に間隔を隔てる排出 用スクリューフィーダ一 6の搬出端 6cおよび投入用スクリューフィーダ一 7の搬入端 7 cに接続されて、これらフィーダ一 6, 7間に立てて設置される。従ってこの縦向き管 4 には、その上端部より下方に向力つて排出用スクリューフィーダ一 6から残さ Sが投入 されるとともに、投入された残さ Sは投入用スクリューフィーダ一 7によってその下端部 力も搬出されるようになっている。そして縦向き管 4には、排出用スクリューフィーダ一 6による残さ投入量に対して、投入用スクリューフィーダ一 7による残さ搬出量を調節 することにより、残さ Sが滞留されるようになっていて、縦向き管 4に相当の量、具体的 には相当の高さで残さ Sを滞留させることによって、当該残さ Sが両フィーダ一 6, 7間 、ひ ヽてはガス化炉 2の雰囲気と熱風発生炉 1の雰囲気とを遮断するようになって ヽ る。
[0019] 縦向き管 4につ 、て詳述すると、この縦向き管 4は、上部管 4aと、下部管 4bと、これ ら上部管 4aと下部管 4bとの間に設けられ、それらの熱伸縮を吸収する金属製のベロ ーズ管 4cとが一連に接続されて構成される。上部管 4aおよび下部管 4bは、電気的 に導通可能なステンレス製などの金属材料によって形成される。 [0020] 縦向き管 4には、その内部に滞留されている残さ量、具体的には残さ高さを検出す るための検出手段として、縦向き管 4内の残さ Sと接触することにより導通される電極 9 , 10, 11が設けられる。残さ Sは一般に 1一 10mm程度の粒状であり、例えばバイオ マスが木材チップである場合にその残さ Sの元素分析を行うと、表 1に示すようにその 構成成分の 88%が導電性を有する炭素分である。このような成分組成の残さ Sにつ いて図 2に示すように、テスター 12を用いて 100mmの距離を隔てて抵抗値の測定を したところ、約 5kQの抵抗値を示し、残さが十分な導電性を有することが判明した。
[0021] [表 1] 木材チップと炭化物の成分
Figure imgf000007_0001
電極 9, 10, 11はステンレス製で形成され、縦向き管 4と電気的に絶縁するための 碍子 13で包囲されて、当該縦向き管 4にその外側力も内部へ貫通させて取り付けら れる。本実施形態にあっては、電極 9, 10, 11は 3つ設けられている。第 1電極 9は、 縦向き管 4の上端部に取り付けられ、第 2電極 10は、雰囲気の遮断に必要な残さ量 に相当する高さ位置に対応するべローズ管 4cの直下に取り付けられるとともに、第 3 電極 11は、第 2電極 10よりも下方であって、雰囲気の遮断のために投入用スクリュー フィーダ一 7の搬入端 7c上方に最低限必要な量の残さ高さ位置に取り付けられる。こ れら各電極 9, 10, 11にはそれぞれリード線 14が接続されるとともに、下部管 4bにも リード線 14が接続される。
[0022] これらリード線 14は、微弱電流を印加する直流電源などの電源部 15に接続される 。そして、各電極 9, 10, 11それぞれと下部管 4bとの間には、残さ Sを介して個別の 導通回路が形成されるようになっている。電源部 15は、電極 9, 10, 11および下部 管 4bによって検出される電気的な導通状態 *非導通状態を利用して制御を実行する 制御器 16に設けられる。そして例えば、第 3電極 11を用いて説明すると、第 3電極 1 1よりも高 、位置に残さ Sが滞留して 、る場合には、残さ Sを介してこれら第 3電極 11 と下部管 4bとの間に電気的な導通が得られる一方で、第 3電極 11の高さ位置まで残 さ Sが滞留していない場合には、電気的な導通は得られず、このようにして検出され る導通 ·非導通状態が制御器 16による制御に利用されるようになって!/、る。そして、 縦向き管 4内の残さ高さが上昇するにしたがって、第 3電極 11から第 2電極 10、さら には第 1電極 9で電気的導通が得られてこれにより残さ高さが検出され、この検出結 果が制御器 16によって利用されることになる。
[0023] さらに制御器 16は、投入用スクリューフィーダ一 7のモーター 7aと接続され、各電極 9, 10, 11によって検出された縦向き管 4内の残さ Sの高さに応じた制御信号を出力 してその起動'停止と速度制御を行うようになっている。例えば、第 2電極 10を用いて 説明すると、雰囲気の遮断に必要な残さ高さである第 2電極 10の取り付け位置を超 えて残さ Sが滞留して 、る場合には、残さ Sを介してこれら第 2電極 10と下部管 4bと の間の電気的な導通が検出されるので、制御器 16はこれに応じて投入用スクリュー フィーダ一 7を駆動して残さ Sを熱風発生炉 1へ向かって搬送する一方で、残さ Sが 第 2電極 10の高さ位置まで滞留していないために非導通状態が検出された場合に は、制御器 16はこれに応じて投入用スクリューフィーダ一 7を停止するようになってい る。また制御器 16は、システム全体の停止制御信号を出力したり、またこれに備えら れた警報器 17を制御して警報を発するようになつている。
[0024] 次に、本実施形態に力かるバイオマスガス化システムの稼働方法について説明す る。当該バイオマスガス化システムの稼働状態にあっては、ガス化炉 2では、熱風発 生炉 1から供給される熱風を利用してバイオマスを加熱処理することで燃料ガスが生 成されるとともに、これに伴い残さ Sが継続的に発生する。発生した残さ Sは、ガス化 室 2aの残さ排出部 2cから排出され、排出用スクリューフィーダ一 6で搬出されて縦向 き管 4内に投入される。縦向き管 4内に投入された残さ Sは、投入用スクリューフィー ダー 7によって熱風発生炉 1の残さ投入部 laへと搬送される。そして熱風発生炉 1で は、投入された残さ Sを燃焼させることで熱風を生成し、生成された熱風がガス化炉 2 の外熱室 2bへと供給されて加熱処理に利用されるようになって ヽる。
[0025] このバイオマスガス化システムの稼働状態において、縦向き管 4内に投入されて滞 留する残さ高さは、検出手段である各電極 9, 10, 11によって検出される。各電極 9, 10, 11には、下部管 4bに接続したリード線 14との間に電源部 15からの微弱電流が 印加されていて、各電極 9, 10, 11の高さ位置に残さ Sが達している力否かに応じて 、下部管 4bとの間に残さ Sを介しての電気的導通の有無が検出され、この検出値が 制御器 16によって利用される。
[0026] 第 3電極 11が非導通状態 (第 1および第 2電極 9, 10も非導通状態)であると、制御 器 16は、警報器 17から警報を発するとともに、投入用スクリューフィーダ一 7を含め て、バイオマスガス化システム全体の停止制御信号を出力し、システム全体が停止さ れる。
[0027] 他方、第 1電極 9が導通状態 (第 2および第 3電極 10, 11も導通状態)であると、縦 向き管 4には大量の残さ Sが滞留しているので、制御器 16は、縦向き管 4から残さ Sを 多量に搬出するために投入用スクリューフィーダ一 7を高速運転する制御信号をモ 一ター 7aに出力する。その後、第 1電極 9が非導通状態 (第 2および第 3電極は導通 状態 10, 11)になると、制御器 16は、投入用スクリューフィーダ一 7を低速運転する 制御信号をモーター 7aに出力する。
[0028] さらに、投入用スクリューフィーダ一 7が低速運転されている状態で、第 2電極 10が 非導通状態 (第 3電極 11は導通状態)となった場合には、残さ高さが必要最低限で ある第 3電極 11の高さ位置まで降下しな 、ように、投入用スクリューフィーダ一 7の運 転を停止する制御信号をモーター 7aに出力し、これにより残さ Sの熱風発生炉 1への 搬送が停止される。第 2電極 10が導通状態に復帰した場合 (第 3電極 11は導通状態 )には、制御器 16は、投入用スクリューフィーダ一 7の低速運転を再開する制御信号 をモーター 7aに出力し、これにより残さ Sの熱風発生炉 1への供給が再開されるよう になっている。
[0029] このように縦向き管 4内の残さ高さに応じて投入用スクリューフィーダ一 7の運転を 自動制御するようにして 、て、これにより熱風発生炉 1に投入される残さ量の変動を 抑えることができ、熱風発生炉 1の温度制御に及ぼす外乱を防止しながら、残さ Sに よる必要なシール性能も確保することができる。当該制御を実際に実施した際の熱風 発生炉 1における「熱風温度」と「炉床温度」の変化が図 3に示されて 、る。残さ投入 量の変化は、残さ Sが燃焼する熱風発生炉 1の炉床温度を若干上下させるものの、 生成される熱風の温度にはほとんど影響を与えないことが判明した。
[0030] 以上説明したように本実施形態にカゝかるバイオマスガス化システムおよびその稼働 方法にあっては、残さ供給系 3に滞留部となる縦向き管 4を設け、この縦向き管 4に残 さ Sを滞留させることで、この残さ S自体がガス化炉 2の雰囲気と熱風発生炉 1の雰囲 気とをシールする機能を発揮することとなり、ガス化炉 2と熱風発生炉 1の雰囲気を適 切に遮断できることはもちろんのこと、機械的なシール機構等を備えた場合に、この シール機構の設置箇所で残さ Sがブリッジを起こしたり、また熱変形によってシール 機構に作動障害等が発生するおそれがあることに比べて、機械的部分がなく単に残 さ Sを縦向き管 4に滞留させるだけであることから、きわめて簡単な構成および方法で ありながらシール機能部分として高 、信頼性を確保することができ、そしてまたガス化 炉 2から熱風発生炉 1へ残さ Sを供給するという面からしても、残さ供給系 3による残さ Sの供給を連続的に行いながら、縦向き管 4内に残さ Sを一時的に滞留させるだけな ので、供給動作に対して残さ Sによるシール作用が支障となることはなぐ安定的に残 さ Sの供給を行うことができる。
[0031] 実際には、ガス化炉 2と熱風発生炉 1の圧力は個別に制御されていて、その圧力差 は 200Pa以内である。残さ Sの比重が 0. 113である場合、例えば 354mmの高さで 縦向き管 4に残さ Sを滞留させることで、 400Paまでの圧力差に対してシール機能を ½保することができる。
[0032] 他方、ガス化炉 2における残さ発生量は、ガス化条件によって変動し、一定ではなく 、従って排出用スクリューフィーダ一 6から縦向き管 4に投入される残さ量も一定では ないことから、投入用スクリューフィーダ一 7を一定条件で運転したとしても、縦向き管 4の残さ量は変動する。このため、縦向き管 4に残さ Sを滞留させることでガス化炉 2と 熱風発生炉 1とをシールするとしても、変動する縦向き管 4内の残さ量を把握すること ができなければ、必要なシール性能を確保したり、ガス化炉 2から熱風発生炉 1への 残さ Sの安定的な供給を確保することはできない。すなわち、残さ量が少なければ適 切なシール性能を確保することができず、多すぎると、縦向き管 4内に残さ Sがー杯 に滞留してしまって、排出用スクリューフィーダ一 6による搬出作用に悪影響を及ぼ すことになる。
[0033] 本実施形態にあっては、縦向き管 4の残さ量を検出する検出手段を備えたので、縦 向き管 4内の残さ量を的確に把握することができる。このように残さ量を的確に把握で きることにより、把握した残さ量に基づき、自動 ·手動を問わず、残さ供給系 3を適切 に運転制御することが可能となり、縦向き管 4内の残さ高さをシールに必要な高さに 維持しつつ、ガス化炉 2から熱風発生炉 1へ残さ Sを適切に供給することができる。
[0034] そして特に、検出手段の検出値を利用することで、バイオマスガス化システムの稼 働、特に投入用スクリューフィーダ一 7の運転を自動制御することが可能である。本実 施形態にあっては、電極 9, 10, 11で検出された導通，非導通状態を制御器 16で利 用して投入用スクリューフィーダ一 7のモーター 7aの駆動を自動制御するようにして いて、これによりシールに必要な縦向き管 4内の残さ量の確保と、熱風発生炉 1への 残さ供給を適切にコントロールすることができる。
[0035] すなわち、本実施形態にあっては、投入用スクリューフィーダ一 7の発停制御の切り 替え点を、縦向き管 4の残さ Sが、雰囲気の遮断に必要な高さに対応する第 2電極 1 0の高さ位置を超えたことが第 2電極 10での導通によって検出された時点とし、これ に応じて縦向き管 4内の残さ Sを熱風発生炉 1へ搬送するようにして 、て、これにより 必要なシール性能と適切な残さ供給との両立を達成することができる。
[0036] また、検出手段を、残さ Sの導電性を利用して、残さ Sと接触することで導通される 電極 9, 10, 11および電極として機能する下部管 4bによって構成するようにしたので 、縦向き管 4にこれら電極 9, 10, 11を貫通させて取り付けることで、残さ Sが 350°C 以上の高温状態であっても、縦向き管 4内の残さ量を外部力 容易に把握することが でき、また構成が簡単であって、さらに単なる電極 9, 10, 11であるので、残さ Sが投 入される縦向き管 4内に設置しても作動の信頼性が高い検出手段を構成することが できる。
[0037] また、電極 9, 10, 11を縦向き管 4の高さ方向に 3つ設けて、残さ高さを異なる 3つ の位置で検出し、これらの検出値に応じて投入用スクリューフィーダ一 7の駆動を制 御するようにしたので、きめ細やかな制御を達成することができる。
[0038] 特に、シールに最低限必要な残さ Sの高さ位置である第 3電極 11よりも上方の第 2 電極 10の位置を下回った時点で、投入用スクリューフィーダ一 7の駆動を停止するよ うにしたので、シールに必要な残さ高さを確実に保証することができる。
[0039] 上記実施形態にあっては、滞留部として縦向き管 4を例示して説明したが、排出用 スクリューフィーダ一 6を押し込みタイプとし、押し込まれて 、る残さ量を水平管の長さ 方向に検出するようにすれば、滞留部として水平管を採用することもできる。また、滞 留部として傾斜管を採用してもよいことはもちろんである。また、電源部 15は各電極 9 , 10, 11に備えるようにしてもよい。
図面の簡単な説明
[0040] [図 1]本発明にかかるバイオマスガス化システムの好適な一実施形態を示す概略構 成図である。
[図 2]残さの導電性を測定したときの様子を示す説明図である。
[図 3]本発明にかかるバイオマスガス化システムの稼働方法を実施したときの熱風発 生炉における熱風温度と炉床温度との関係を示すグラフ図である。

Claims

請求の範囲
[1] 熱源の熱によりバイオマスを処理して燃料ガスを生成するガス化炉で発生した残さ を燃料として該熱源へ供給する残さ供給系を有するバイオマスガス化システムであつ て、上記残さ供給系に、残さを滞留させる滞留部を備えたことを特徴とするバイオマ スガスィヒシステム。
[2] 前記滞留部に滞留された残さは、前記ガス化炉の雰囲気と前記熱源の雰囲気とを 遮断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。
[3] 前記滞留部の残さ量を検出する検出手段を備えた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。
[4] 前記検出手段は、前記滞留部の残さと接触することにより導通される少なくとも一対 の電極であ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。
[5] 前記滞留部と前記熱源との間には、前記検出手段によって検出された残さ量が雰 囲気の遮断に必要な量を超えたことに応じて、該滞留部の残さを該熱源へ向力つて 搬送する搬送手段が設けられることを特徴とする請求項 3または 4に記載のバイオマ スガスィヒシステム。
[6] 熱源の熱によりバイオマスを処理して燃料ガスを生成するガス化炉で発生した残さ を燃料として該熱源へ供給する残さ供給系を有するバイオマスガス化システムであつ て、上記残さ供給系に設けた滞留部に残さを滞留させて、該ガス化炉の雰囲気と該 熱源の雰囲気とを遮断するようにしたことを特徴とするノィォマスガス化システムの稼 働方法。
[7] 前記滞留部の残さ量が雰囲気の遮断に必要な量を超えたときに、該滞留部の残さ を前記熱源へ搬送するようにしたことを特徴とする請求項 6に記載のバイオマスガス 化システムの稼働方法。
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