(57)【要約】【課題】固体燃料からガス化ガスを製造するガス化装置において、ガス化ガスに含まれるタールの処理が大きな課題である。【解決手段】固体燃料を熱分解ガス化反応させて直接ガス化ガスを生成する直接加熱式ガス化装置１５と、直接ガス化ガスを冷却し直接ガス化ガスに含まれるタールをタール含有水として除去した直接ガス化ガスにして送出するガス冷却・タール除去装置２０と、タール含有水からタールを分離するタール分離装置３０と、タール分離装置で分離されたタール又は直接加熱式ガス化装置から取り出された熱分解ガス化反応の未反応チャー含有ガス化残渣および水蒸気を間接加熱してタール又は未反応チャー含有ガス化残渣を水蒸気改質し水素リッチな間接ガス化ガスを生成する間接加熱式ガス化装置３５と、間接ガス化ガスと水との間で熱交換し間接ガス化ガスを冷却して送出するとともに間接加熱式ガス化装置に供給する水蒸気を生成するガスクーラー４０と、を備える。【選択図】図１
2020189971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体燃料を供給する固体燃料供給装置と、
前記固体燃料供給装置から前記固体燃料が供給され、前記固体燃料を熱分解ガス化反応させて直接ガス化ガスを生成する直接加熱式ガス化装置と、
前記直接加熱式ガス化装置から前記直接ガス化ガスが供給され、前記直接ガス化ガスを冷却するとともに前記直接ガス化ガスに含まれるタールをタール含有水として除去しタールフリー直接ガス化ガスにするガス冷却・タール除去装置と、
前記ガス冷却・タール除去装置から前記タールフリー直接ガス化ガスが供給され、前記タールフリー直接ガス化ガスを一方部分と他方部分とに分配し、前記タールフリー直接ガス化ガスの前記一方部分を送出する分配装置と、
前記ガス冷却・タール除去装置から前記タール含有水が供給され、前記タール含有水から前記タールを分離するタール分離装置と、
前記タール分離装置で分離された前記タールおよび水蒸気が反応部に供給され、前記分配装置から前記タールフリー直接ガス化ガスの前記他方部分が加熱部に供給されて燃焼し前記タールと前記水蒸気とを間接加熱して前記タールを前記水蒸気で水蒸気改質して水素リッチな間接ガス化ガスを生成する間接加熱式ガス化装置と、
水供給装置から水が供給され、前記間接加熱式ガス化装置から高温の前記間接ガス化ガスが供給され、前記間接ガス化ガスと前記水との間で熱交換し、前記間接ガス化ガスを冷却して低温の前記間接ガス化ガスを送出するとともに、前記水を蒸発させて前記間接加熱式ガス化装置の前記反応部に供給される前記水蒸気を生成するガスクーラーと、
を備える固体燃料から直接ガス化ガスおよび間接ガス化ガスを製造するハイブリッド型ガス化ガス製造システム。
【請求項２】
固体燃料を供給する固体燃料供給装置と、
前記固体燃料供給装置から前記固体燃料が供給され、前記固体燃料を熱分解ガス化反応させて直接ガス化ガスを生成する直接加熱式ガス化装置と、
前記直接加熱式ガス化装置から前記直接ガス化ガスが供給され、前記直接ガス化ガスを冷却するとともに前記直接ガス化ガスに含まれるタールをタール含有水として除去しタールフリー直接ガス化ガスにして送出するガス冷却・タール除去装置と、
前記ガス冷却・タール除去装置から前記タール含有水が供給され、前記タール含有水から前記タールを分離するタール分離装置と、
前記タール分離装置から前記タールが供給され、前記タールを一方部分と他方部分とに分配するタール分配装置と、
前記タール分配装置から前記タールの前記一方部分および水蒸気が反応部に供給され、前記タール分配装置から前記タールの前記他方部分が加熱部に供給されて燃焼し、前記タールの前記一方部分と前記水蒸気とを間接加熱して前記タールの前記一方部分を前記水蒸気で水蒸気改質して水素リッチな間接ガス化ガスを生成する間接加熱式ガス化装置と、
水供給装置から水が供給され、前記間接加熱式ガス化装置から高温の前記間接ガス化ガスが供給され、前記間接ガス化ガスと前記水との間で熱交換し、前記間接ガス化ガスを冷却して低温の前記間接ガス化ガスを送出するとともに、前記水を蒸発させて前記間接加熱式ガス化装置の前記反応部に供給される前記水蒸気を生成するガスクーラーと、
を備える固体燃料から直接ガス化ガスおよび間接ガス化ガスを製造するハイブリッド型ガス化ガス製造システム。
【請求項３】
固体燃料を供給する固体燃料供給装置と、
前記固体燃料供給装置から前記固体燃料が供給され、前記固体燃料を熱分解ガス化反応させて直接ガス化ガスを生成する直接加熱式ガス化装置と、
前記直接加熱式ガス化装置から前記直接ガス化ガスが供給され、前記直接ガス化ガスを冷却するとともに前記直接ガス化ガスに含まれるタールをタール含有水として除去しタールフリー直接ガス化ガスにして送出するガス冷却・タール除去装置と、
前記直接加熱式ガス化装置から取り出された前記熱分解ガス化反応の未反応チャー含有ガス化残渣を供給するガス化残渣供給装置と、
前記ガス冷却・タール除去装置から前記タール含有水が供給され、前記タール含有水から前記タールを分離するタール分離装置と、
前記未反応チャー含有ガス化残渣および水蒸気が反応部に供給され、前記タール分離装置から前記タールが加熱部に供給されて燃焼し、前記未反応チャー含有ガス化残渣と前記水蒸気とを間接加熱して前記未反応チャー含有ガス化残渣を前記水蒸気で水蒸気改質して水素リッチなガス化ガスを生成する間接加熱式ガス化装置と、
水供給装置から水が供給され、前記間接加熱式ガス化装置から高温の前記間接ガス化ガスが供給され、前記間接ガス化ガスと前記水との間で熱交換し、前記間接ガス化ガスを冷却して低温の前記間接ガス化ガスを送出するとともに、前記水を蒸発させて前記間接加熱式ガス化装置の前記反応部に供給される前記水蒸気を生成するガスクーラーと、
を備える固体燃料から直接ガス化ガスおよび間接ガス化ガスを製造するハイブリッド型ガス化ガス製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体燃料からガス化ガスを製造するガス化ガス製造システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
木質バイオマス、石炭等の固体燃料のガス化装置において、ガス化ガスに含まれるタールの処理が大きな課題である。
ガス化ガスに含まれるタールは、高分子炭化水素、特に多環芳香族が多く、高温ではガス状態であるが、沸点以下に冷やされると黒い油状液になる。沸点は２００〜８００℃まで幅広く、高分子炭化水素ほど沸点が高い。固体燃料のガス化時に揮発分がガス化剤と反応しない場合にタールが発生する。
タールが生成ガスに多量に混じるとガス化炉後流においてフィルターの目詰まり、ガス生成系の汚れ、配管やバルブの詰まり等の不具合要因となる。
このような背景から現在では非特許文献１の表２に示すような各種のガス化炉が開発されている。この中でも突出してタール含有が多い固定床アップドラフト式ガス化炉は実用化初期の段階から現在に至るまで広く活用されている。その理由は、構造がシンプルでコストが安く、容量が比較的大きく、原料の制約が緩いことである。
固定床アップドラフト式ガス化炉を用いたガス化システムでは、タール対策の一例としてタールを分離しボイラーで燃焼させて熱供給している。
【０００３】
また、非特許文献１の図５に記載された２段階ガス化装置では、バイオマスはまずロータリーキルン炉で熱分解され、Ｈ２，ＣＯ，ＣＨ４，ＣＯ２を主成分とするガス、チャーおよびタールが生成され、後段のダウンドラフト型ガス化炉に供給される。ダウンドラフト型ガス化炉では、チャーの充填層をガスが通過するタール分解域に１次空気を吹き込むことによってチャーを部分燃焼させ、高温域を形成することによりタールは分解ガス化される。この時、チャーやガスの一部は酸化反応によりＣＯ２やＨ２Ｏとなるが、チャー充填層を通過する際に還元反応が起こり、その一部はＣＯやＨ２，ＣＨ４といった可燃性ガスとなる（還元域）。チャー はダウンドラフト型ガス化炉に２次空気を吹き込むことにより、最終的にはガス化され灰として排出されるが、燃焼により発生するＣＯ２，Ｈ２Ｏなどのガスは上方のチャー充填層で還元され生成ガスの一部となり、ガス化効率が向上する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
非特許文献１：日本燃焼学会誌  第４９巻１５０号（２００７年）２２８−２３５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
タールを分離しボイラーで燃焼させて熱供給するだけでは、熱効率が悪く、かつ熱需要が少ないときに熱を利用し切れない。
非特許文献１に記載の２段階ガス化装置では、生成されるガス化ガスは一種類の直接ガス化ガスだけであり、特性の異なる二種類のガス化ガスである一酸化炭素リッチな直接ガス化ガスと水素リッチな間接ガス化ガスとを生成することは不可能である。
【０００６】
本発明は、固体燃料を直接加熱式ガス化装置で熱分解ガス化反応させて一酸化炭素リッチな直接ガス化ガスを生成し、直接ガス化ガスから分離されたタールを間接加熱式ガス化装置で利用して水素リッチな間接ガス化ガスを生成する固体燃料から直接ガス化ガスおよび間接ガス化ガスを製造するハイブリッド型ガス化ガス製造システム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】
本発明は、固体燃料を供給する固体燃料供給装置と、前記固体燃料供給装置から前記固体燃料が供給され、前記固体燃料を熱分解ガス化反応させて直接ガス化ガスを生成する直接加熱式ガス化装置と、前記直接加熱式ガス化装置から前記直接ガス化ガスが供給され、前記直接ガス化ガスを冷却するとともに前記直接ガス化ガスに含まれるタールをタール含有水として除去しタールフリー直接ガス化ガスにして送出するガス冷却・タール除去装置と、前記ガス冷却・タール除去装置から前記タール含有水が供給され、前記タール含有水から前記タールを分離するタール分離装置と、前記タール分離装置で分離された前記タールまたは前記熱分解ガス化反応の未反応チャー含有ガス化残渣および水蒸気が反応部に供給され、前記タールまたは前記熱分解ガス化反応の未反応チャー含有ガス化残渣と前記水蒸気とを間接加熱して前記タールまたは前記未反応チャー含有ガス化残渣を前記水蒸気で水蒸気改質して水素リッチな間接ガス化ガスを生成する間接加熱式ガス化装置と、水供給装置から水が供給され、前記間接加熱式ガス化装置から高温の前記間接ガス化ガスが供給され、前記間接ガス化ガスと前記水との間で熱交換し、前記間接ガス化ガスを冷却して低温の前記間接ガス化ガスを送出するとともに、前記水を蒸発させて前記間接加熱式ガス化装置の前記反応部に供給される前記水蒸気を生成するガスクーラーと、を備える固体燃料から直接ガス化ガスおよび間接ガス化ガスを製造するハイブリッド型ガス化ガス製造システムである。
【０００８】
前記間接加熱式ガス化装置の反応部に前記タール分離装置で分離されたタールおよび水蒸気が供給される場合、前記間接加熱式ガス化装置の加熱部に前記ガス冷却・タール除去装置から送出された前記タールフリー直接ガス化ガスの一部または前記タールの一部が供給されて燃焼し前記反応部を加熱する。そして、前記反応部に前記熱分解ガス化反応の未反応チャー含有ガス化残渣および水蒸気が供給される場合、前記加熱部に前記タール分離装置で分離されたタールが供給されて燃焼し前記反応部を加熱する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の固体燃料から直接ガス化ガスおよび間接ガス化ガスを製造するハイブリッド型ガス化ガス製造システムでは、直接加熱式ガス化装置、ガス冷却・タール除去装置、タール分離装置、間接加熱式ガス化装置、ガスクーラーおよび水供給装置を有機的に結合することにより、固体燃料を直接加熱式ガス化装置に供給し、水をガスクーラーに供給するだけで、特性の異なる二種類のガス化ガスである一酸化炭素リッチなタールフリー直接ガス化ガスおよび水素リッチな間接ガス化ガスを生成し送出することができる。
【００１０】
すなわち、固体燃料が直接加熱式ガス化装置で熱分解ガス化反応して一酸化炭素リッチな直接ガス化ガスが生成され、ガス冷却・タール除去装置で直接ガス化ガスからタールがタール含有水として除去されてタールフリー直接ガス化ガスが送出される。タール含有水から分離されたタールまたは熱分解ガス化反応の未反応チャー含有ガス化残渣が間接加熱式ガス化装置の反応部に供給され水蒸気改質されて水素リッチな高温の間接ガス化ガスが生成される。高温の間接ガス化ガスはクーラーで水と熱交換して冷却され水素リッチな間接ガス化ガスとして送出される。クーラーで水が高温の間接ガス化ガスと熱交換して生成された水蒸気は間接加熱式ガス化装置の反応部にガス化剤として供給される。
【００１１】
間接加熱式ガス化装置の反応部にタール分離装置で分離されたタールおよび水蒸気が供給される場合、間接加熱式ガス化装置の加熱部にガス冷却・タール除去装置から送出されたタールフリー直接ガス化ガスの一部またはタールの一部が供給されて燃焼し反応部を加熱する。そして、反応部に熱分解ガス化反応の未反応チャー含有ガス化残渣および水蒸気が供給される場合、加熱部にタール分離装置で分離されたタールが供給されて燃焼し反応部を加熱する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係る固体燃料から直接ガス化ガスおよび間接ガス化ガスを製造するハイブリッド型ガス化ガス製造システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】第２実施形態に係る固体燃料から直接ガス化ガスおよび間接ガス化ガスを製造するハイブリッド型ガス化ガス製造システムの全体構成を示すブロック図である。
【図３】第３実施形態に係る固体燃料から直接ガス化ガスおよび間接ガス化ガスを製造するハイブリッド型ガス化ガス製造システムの全体構成を示すブロック図である。
【図４】第４実施形態に係る固体燃料から直接ガス化ガスおよび間接ガス化ガスを製造するハイブリッド型ガス化ガス製造システムの全体構成を示すブロック図である。
【図５】第５実施形態に係る固体燃料から直接ガス化ガスおよび間接ガス化ガスを製造するハイブリッド型ガス化ガス製造システムの全体構成を示すブロック図である。
【図６】第６実施形態に係る固体燃料から直接ガス化ガスおよび間接ガス化ガスを製造するハイブリッド型ガス化ガス製造システムの全体構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
１．第１実施形態の構成
第１実施形態に係る固体燃料から直接ガス化ガスおよび間接ガス化ガスを製造するハイブリッド型ガス化ガス製造システム１ａは、図１に示すように、固体燃料を供給する固体燃料供給装置１０と、固体燃料を熱分解ガス化反応させて直接ガス化ガスを生成する直接加熱式ガス化装置１５と、直接ガス化ガスを冷却するとともに直接ガス化ガスに含まれるタールをタール含有水として除去しタールフリー直接ガス化ガスにして送出するガス冷却・タール除去装置２０と、タールフリー直接ガス化ガスを一方部分と他方部分とに分配し、一部分を送出する分配装置２５と、タール含有水からタールを分離するタール分離装置３０と、反応部３６に供給されたタールおよび水蒸気を間接加熱してタールを水蒸気改質し水素リッチな間接ガス化ガスを生成する間接加熱式ガス化装置３５と、間接ガス化ガスを水供給装置４５から供給された水で冷却して送出するとともに、水を蒸発させて水蒸気を生成し反応部３６に供給するガスクーラー４０と、を備える。
【００１４】
固体燃料は、公知の固体燃料供給装置１０によって直接加熱式ガス化装置１５に供給される。固体燃料供給装置１０は、固体燃料をホッパから貯留部に受入れ、コンベアによって送出口から直接加熱式ガス化装置１５に供給する。固体燃料は、例えばバイオマス、石炭、廃プラスチック又はこれらのいずれか二つ以上の混合物である。地球温暖化対策の面からは、固体燃料として例えば間伐材や廃材から生成した木質チップ、木質ペレット等のバイオマスを用いるのが好ましい。
【００１５】
直接加熱式ガス化装置１５は公知であり、固体燃料供給装置１０から供給された固体燃料を酸素不足の不完全燃焼の状態で化学式（１）のように熱分解ガス化反応させて直接ガス化ガスを生成する。
ＣｎＨｍＯｐ＋ａＯ２＋ｂＨ２Ｏ→ｃＣＯ＋ｄＣＯ２＋ｅＨ２＋ＣｘＨｙ      （１）
【００１６】
直接加熱式ガス化装置１５で生成された高温の直接ガス化ガスは、公知のガス冷却・タール除去装置２０に供給される。ガス冷却・タール除去装置２０は、高温の直接ガス化ガスを水と接触させて冷却し、直接ガス化ガスに含まれるタールを液化させて水に含有させ、直接ガス化ガスからタールをタール含有水として除去しタールフリー直接ガス化ガスとして送出する。
【００１７】
タールフリー直接ガス化ガスは、ガス冷却・タール除去装置２０から公知の分配装置２５に送出され、分配装置２５はタールフリー直接ガス化ガスを一方部分と他方部分とに分配し、一方部分を後述する熱電併給装置６０に送出し、他方部分を混合装置５０に供給する。混合装置５０はタールフリー直接ガス化ガスの他方部分と後述する水素分離装置７０から供給されたオフガスとを混合して加熱用ガスとする。
【００１８】
ガス冷却・タール除去装置２０から送出されたタール含有水は公知のタール分離装置３０に供給され、タール分離装置３０は、タール含有水に油水分離剤を添加してタール含有水をタールと水とに分離する。
【００１９】
間接加熱式ガス化装置３５は公知であり、反応筒３６および燃焼炉３７を有する。反応筒３６には水蒸気改質用触媒が充填され、タール分離装置３０で分離されたタールおよびガスクーラー４０で生成された水蒸気が供給される。燃焼炉３７にはタールフリー直接ガス化ガスの他方部分を含む加熱用ガスが混合装置５０から供給される。反応筒３６内は燃焼炉３７内に配置され、加熱用ガスが燃焼炉３７内で燃焼することによって反応筒３６に供給されたタールと水蒸気とが高温の燃焼熱によって間接的に加熱され、タールを水蒸気改質用触媒下で水蒸気改質反応させて水素リッチな高温の間接ガス化ガスを生成する。
例えばタールの一成分であるトルエンの場合、以下に示す化学式のように水蒸気改質反応する。
Ｃ６Ｈ５ＣＨ３＋７Ｈ２Ｏ→７ＣＯ＋１１Ｈ２
Ｃ６Ｈ５ＣＨ３＋１４Ｈ２Ｏ→７ＣＯ２＋１８Ｈ２ 
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２
Ｃ６Ｈ５ＣＨ３＋７ＣＯ２→１４ＣＯ＋４Ｈ２
Ｃ６Ｈ５ＣＨ３＋Ｈ２Ｏ→Ｃ６Ｈ６＋ＣＯ+２Ｈ２
加熱用ガスが燃焼炉３７で燃焼して生成された高温の排ガスは熱利用装置３８に送出され熱として利用される。
【００２０】
ガスクーラー４０は公知であり、間接加熱式ガス化装置３５から高温の間接ガス化ガスが供給されるとともに、水供給装置４５から水が供給される。ガスクーラー４０は高温の間接ガス化ガスと水との間で熱交換し、間接ガス化ガスを冷却して低温の水素リッチな間接ガス化ガスとして送出するとともに、水を蒸発させて水蒸気を間接加熱式ガス化装置３５の反応筒３６に供給する。
【００２１】
このように構成された固体燃料から直接ガス化ガスおよび間接ガス化ガスを製造するハイブリッド型ガス化ガス製造システム１ａに、ガス冷却・タール除去装置２０からタールフリー直接ガス化ガスが供給される熱電併給装置６０、ガスクーラー４０から水素リッチな間接ガス化ガスが供給される水素分離装置７０を追加すると電力・水素併産システム２ａを構成することができる。
【００２２】
電力・水素併産システム２ａにおいては、固体燃料供給装置１０、直接加熱式ガス化装置１５、ガス冷却・タール除去装置２０および熱電併給装置６０によって電力生産システム３ａが構成され、タール分離装置３０、間接加熱式ガス化装置３５、ガスクーラー４０、水供給装置４５および水素分離装置７０によって水素生産装置４ａが構成される。  
【００２３】
タールフリー直接ガス化ガスの一方部分は分配装置２５から公知の熱電併給装置６０に供給される。熱電併給装置６０は、発電装置６１と熱供給装置６２とを備える。発電装置６１は、分配装置２５から供給されたタールフリー直接ガス化ガスの一方部分でエンジンを作動させ、発電機を駆動して発電し、発電された電力は売電あるいは所内電力として電力使用部６３で使用される。熱供給装置６２は、エンジンを冷却する冷却水から排熱を回収し、回収された排熱は乾燥装置、温水器、暖房器等の熱利用装置６４で利用される。
【００２４】
水素分離装置７０は、公知の圧力スイング吸着（ＰＳＡ：Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｗｉｎｇ  Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）方式の水素分離装置を用いるとよい。水素分離装置７０は、ガスクーラー４０から冷却された水素リッチな間接ガス化ガスが供給され、水素リッチな間接ガス化ガスから水素以外の主として炭酸ガスを吸着剤で除去して純粋な水素ガスを送出するように構成されている。水素分離装置７０で分離された水素は、例えば充電スタンド、水素ステーションのような水素利用装置７１に送出される。水素リッチな間接ガス化ガスから水素を分離されたオフガスは、水素分離装置７０から混合装置５０に送出され、タールフリー直接ガス化ガスと混合され加熱用ガスの一部になる。
【００２５】
２．第１実施形態の作動
固体燃料から直接ガス化ガスおよび間接ガス化ガスを製造するハイブリッド型ガス化ガス製造システム１ａにおいて、直接加熱式ガス化装置１５は、固体燃料供給装置１０から供給された固体燃料を不完全燃焼させ、熱分解ガス化反応させて一酸化炭素リッチな直接ガス化ガスを生成する。直接加熱式ガス化装置１５からガス冷却・タール除去装置２０に供給された高温の直接ガス化ガスは水と接触して冷却され、直接ガス化ガスに含まれるタールは液化して水に含有され、タール含有水として除去される。タールを除去されたタールフリー直接ガス化ガスは分配装置２５に送出され、タール含有水はタール分離装置３０に送出されてタールと水に分離される。分配装置２５で分配されたタールフリー直接ガス化ガスの一方部分は熱電併給装置６０に供給され、他方部分は混合装置５０に供給され水素分離装置７０から供給されたオフガスと混合して加熱用ガスになる。
【００２６】
間接加熱式ガス化装置３５は、反応筒３６にタール分離装置３０からタールが、ガスクーラー４０から水蒸気が供給され、燃焼炉３７に混合装置５０から加熱用ガスが供給される。反応筒３６に供給されたタールおよび水蒸気は、燃焼炉３７に供給された加熱用ガスの燃焼によって間接的に加熱され、水蒸気改質反応して水素リッチな高温の間接ガス化ガスに改質され、ガスクーラー４０に送出される。加熱用ガスが燃焼炉３７で燃焼して生成された高温の排ガスは、熱利用装置３８に送出され熱として利用される。
【００２７】
水素リッチな高温のガス化ガスは、ガスクーラー４０において水供給装置４５から供給された水と熱交換して冷却され、水素分離装置７０に送出される。水はガスクーラー４０で熱交換して蒸発され、生成された水蒸気は反応筒３６に供給される。
【００２８】
ハイブリッド型ガス化ガス製造システム１ａに熱電併給装置６０および水素分離装置７０を追加した電力・水素併産システム２ａにおいては、熱電併給装置６０の発電装置６１は、ハイブリッド型ガス化ガス製造システム１ａから供給されたタールフリー直接ガス化ガスでエンジンを作動させ、発電機を駆動して電力を送出する。熱供給装置６２は、エンジンの冷却水から熱を回収して熱利用装置６４で乾燥、温水供給、暖房等に使用する。
【００２９】
水素分離装置７０は、ガスクーラー４０から送出された水素リッチな間接ガス化ガスから水素以外の炭酸ガス等を吸着剤で除去して純粋な水素ガスを分離し、水素を送出する。水素リッチな間接ガス化ガスから水素を分離されたオフガスは、混合装置５０に送出されてタールフリー直接ガス化ガスの他方部分と混合し加熱用ガスになる。純粋な水素は、水素利用装置７５に送出され、例えば充電スタンドでは、供給された水素が燃料電池で空気と反応して発電し、電気自動車のバッテリーを充電する。水素ステーションでは、水素自動車に水素を充填する。
【００３０】
３．第１実施形態の効果
固体燃料から直接ガス化ガスおよび間接ガス化ガスを製造するハイブリッド型ガス化ガス製造システム１ａでは、直接加熱式ガス化装置１５、ガス冷却・タール除去装置２０、タール分離装置３０、間接加熱式ガス化装置３７、ガスクーラー４０および水供給装置４５を有機的に結合することにより、固体燃料を直接加熱式ガス化装置１５に供給し、水を水供給装置４５からガスクーラー４０に供給するだけで、特性の異なる二種類のガス化ガスである一酸化炭素リッチなタールフリー直接ガス化ガスおよび水素リッチな間接ガス化ガスを製造することができる。
さらに、直接加熱式ガス化ガスに含まれる後工程に有害なタールを除去してタールフリー直接ガス化ガスを送出することができるとともに、除去されたタールを間接加熱式ガス化装置３７で燃料として有効に利用し水素リッチな間接ガス化ガスを製造することができ、熱需要の変動に拘わらずタールを十分に活用することができる。
【００３１】
特に、構造がシンプルでコストが安く、容量が比較的大きく、原料の制約が緩いが、直接ガス化ガスのタール含有が多い固定床アップドラフト式ガス化炉を本実施形態に用いた場合、あるいは直接ガス化ガスのタール含有量が多くなる石炭、廃プラスチック等を燃料として使用した場合でも、直接加熱式ガス化ガスに含まれるタールを除去してタールフリー直接ガス化ガスを送出し、除去したタールを間接加熱式ガス化装置３７で燃料として有効に利用し水素リッチな間接ガス化ガスを製造することができる。
【００３２】
ハイブリッド型ガス化ガス製造システム１ａに熱電併給装置６０および水素分離装置７０を追加した電力・水素併産システム２ａでは、電力生産装置３ａにおいて、タールフリー直接ガス化ガスによって電力および熱を効率的に生産できるとともに、水素生産装置４ａにおいて、タールを有効に利用して水素を生産することができる。
地球温暖化問題はますます深刻化を増しているが、固体燃料としてバイオマスを用いると、電力・水素併産システム２ａでＣＯ２フリー電力およびＣＯ２フリー水素を生産することができ、地球温暖化対策に貢献できるとともに、電力生産装置３ａと水素生産装置４ａとを有機的に結合して併設することにより、水素生産装置４ａを経済的に安定して運営することができ、水素ステーションの経営基盤を確立することができる。
【００３３】
４．第２実施形態
第２実施形態は、第１実施形態の電力・水素併産システム２ａから水素分離装置７０および混合装置５０を削除し、ガスクーラー４０から送出された水素リッチな間接ガス化ガスをタールフリー直接ガス化ガスの一方部分とともに熱電併給装置６０に供給するようにして電力生産システム３ｂを構成したものである。
【００３４】
したがって、固体燃料から直接ガス化ガスおよび間接ガス化ガスを製造するハイブリッド型ガス化ガス製造システム１ｂは、分配装置２５から送出されたタールフリー直接ガス化ガスの他方部分のみが間接加熱式ガス化装置３５の燃焼炉３７に供給されること以外は第１実施形態に係るハイブリッド型ガス化ガス製造システム１ａと同じである。
【００３５】
電力生産システム３ｂにおいては、熱電併給装置６０の発電装置６１は、ハイブリッド型ガス化ガス製造システム１ｂから供給されるタールフリー直接ガス化ガスの一方部分とガスクーラー４０から供給される水素リッチな間接ガス化ガスとが混合したガス化ガスでエンジンを作動させ、発電機を駆動して電力使用部６３に電力を送出する。熱供給装置６２は、エンジンの冷却水から熱を回収して熱利用装置６４で乾燥、温水供給、暖房等に使用する。
【００３６】
第２実施形態は、水素生産装置４ａが奏する効果以外の第1実施形態の効果を奏する。
さらに、第２実施形態に係る電力生産システム３ｂは、ハイブリッド型ガス化ガス製造システム１ｂにおいて直接ガス化ガスに含まれるタールをガス冷却・タール除去装置によって除去したタールフリー直接ガス化ガスと、除去されたタールを水素改質して生成した間接ガス化ガスとによってエンジンを作動させるので、固体燃料と水から無駄なく生成したガス化ガスによってタールによるエンジントラブルなく発電機を駆動して効率的に発電することができる。
【００３７】
５．第３実施形態
第３実施形態は、タールフリー直接ガス化ガスを分配する分配装置２５および混合装置５０を削除した点およびタールを分配装置２７で一方部分と他方部分とに分配し、タールの他方部分を間接式加熱式ガス化装置３５の燃焼炉３７に供給する点以外は第１実施形態と同様であるので、相違点のみについて説明し、第１実施形態と同じ構成要素には同一の参照番号を付して説明を省略する。
【００３８】
第３実施形態では、第１実施形態の分配装置２５および混合装置５０が削除され、水素分離装置７０から送出されるオフガスはオフガス利用装置７２で例えば熱利用される。タール分離装置３０と間接加熱式ガス化ガス装置３５との間に分配装置２７が接続され、タール分離装置３０から送出されたタールは分配装置２７で一方部分と他方部分とに分配され、一方部分は間接加熱式ガス化ガス装置３５の反応筒３６に供給され、他方部分は間接加熱式ガス化ガス装置３５の燃焼炉３７に供給されて燃焼される。タールの他方部分が燃焼炉３７で燃焼して生成された高温の排ガスは、熱利用装置３８に送出され熱として利用される。
【００３９】
第３実施形態は第１実施形態と同様の効果を奏するが、特に、直接加熱式ガス化装置１５で生成される直接ガス化ガスに含まれるタールの量が多い場合、タールを有効活用して水素リッチな間接ガス化ガスを製造することができる。
【００４０】
６．第４実施形態
第４実施形態と第３実施形態との相異点は、第２実施形態と第１実施形態との相異点と同じであるので、第３実施形態と同じ構成要素には同一の参照番号を付して説明を省略する。
第４実施形態は、水素生産装置４ｃが奏する効果以外の第３実施形態の効果および第２実施形態の電力生産システム３ｂが奏する効果を有する。  
【００４１】
７．第５実施形態
第５実施形態は、第１実施形態では間接加熱式ガス化装置３５の反応筒３６にタールが供給されるのに対し、反応筒３６に熱分解ガス化反応の未反応チャー含有ガス化残渣が供給され、タール分離装置３０で分離されたタールが燃焼炉３７に供給される点以外は第１実施形態と同じであるので、相違点について説明し、第１実施形態と同じ構成要素には同一の参照番号を付して説明を省略する。
【００４２】
第５実施形態では、第１実施形態の分配装置２５および混合装置５０が削除され、水素分離装置７０から送出されるオフガスはオフガス利用装置７２で例えば熱利用される。間接加熱式ガス化装置３５の反応筒３６には、直接加熱式ガス化装置１５で生成された熱分解ガス化反応の未反応チャー含有ガス化残渣がガス化残渣供給装置３９によって供給され、燃焼炉３７にはタール分離装置３０で分離されたタールの全量が供給される。
【００４３】
間接加熱式ガス化装置３５は、反応筒３６内に供給された未反応チャー含有ガス化残渣および水蒸気を燃焼炉３７に供給されたタールの燃焼によって間接的に加熱し、水蒸気改質反応させて水素リッチなガス化ガスに改質してガスクーラー４０に送出する。タールが燃焼炉３７で燃焼して生成された高温の排ガスは、熱利用装置３８に送出され熱として利用される。
【００４４】
第５実施形態は、直接加熱式ガス化ガスに含まれる後工程に有害なタールを有効に活用できるという効果など第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００４５】
８．第６実施形態
第６実施形態と第５実施形態との相異点は、第２実施形態と第１実施形態との相異点と同じであるので、第５実施形態と同じ構成要素には同一の参照番号を付して説明を省略する。
第６実施形態は、水素生産装置４ｅが奏する効果以外の第５実施形態の効果および第２実施形態の電力生産システ３ｂが奏する効果を有する。  
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明にかかる固体燃料から直接ガス化ガスおよび間接ガス化ガスを製造するハイブリッド型ガス化ガス製造システムによって製造される直接ガス化ガスおよび間接ガス化ガスは、熱電併給装置や水素生産装置などで利用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１ａ〜１ｆ：固体燃料から直接ガス化ガスおよび間接ガス化ガスを製造するハイブリッド型ガス化ガス製造システム
２ａ，２ｃ，２ｅ：電力・水素併産システム
３ａ〜３ｆ：電力生産システム
４ａ，４ｃ，４ｅ：水素生産装置
１０：固体燃料供給装置
１５：直接加熱式ガス化装置
２０：ガス冷却・タール除去装置
２５：分配装置
３０：タール分離装置
３５：間接加熱式ガス化装置
３６：反応筒（反応部）
３７：燃焼炉（燃焼部）
３８：熱利用装置
３９：ガス化残渣供給装置
４０：ガスクーラー
４５：水供給装置
５０：混合装置
６０：熱電併給装置
６１：発電装置
６２：熱供給装置
６３：電力使用部
６４：熱利用装置
７０：水素分離装置
７１：水素利用装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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