(57)【要約】【課題】生成ガスに含まれるタール分や灰分などの除去対象物を捕捉して除去し、熱交換器などのガス冷却装置の機能低下を防止できるとともに、捕捉した除去対象物を自ら除去する自己再生機能を備えることにより、取り外すことなく圧力損失を回復させることを可能にしたフィルタ装置を提供する。【解決手段】フィルタ材５ａに金属繊維を用いて形成され、生成ガスＧが流通するとともに除去対象物を捕捉して生成ガスＧから除去するフィルタ本体５と、フィルタ材５ａの表面に付着してフィルタ本体５に捕捉された除去対象物を熱分解させるようにフィルタ本体５を加熱する加熱装置６とを備えている。また、フィルタ本体５に捕捉された除去対象物を吹き飛ばすようにフィルタ本体５に圧縮空気を吹付ける圧縮空気吹付け装置７を備えている。【選択図】図２
2010070639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス化原料を熱分解してガス化するガス化炉と、該ガス化炉で生成された生成ガスを導入して冷却するガス冷却装置との間に設けられて、前記ガス化原料のガス化によって副生し前記生成ガスに含まれた除去対象物を除去するためのフィルタ装置であって、
フィルタ材に金属繊維を用いて形成され、前記生成ガスが流通するとともに前記除去対象物を捕捉して前記生成ガスから除去するフィルタ本体と、前記フィルタ材の表面に付着して前記フィルタ本体に捕捉された前記除去対象物を熱分解させるように前記フィルタ本体を加熱する加熱装置とを備えていることを特徴とするフィルタ装置。
【請求項２】
請求項１記載のフィルタ装置において、
前記フィルタ本体に捕捉された前記除去対象物を吹き飛ばすように前記フィルタ本体に圧縮空気を吹付ける圧縮空気吹付け装置を備えていることを特徴とするフィルタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス化原料を熱分解してガス化するガス化炉とこのガス化炉で生成された生成ガスを導入して冷却するガス冷却装置との間に設けられて、ガス化原料のガス化によって副生し生成ガスに含まれた除去対象物を除去するためのフィルタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば発電効率の高い発電用ガスエンジンの燃料などに用いるクリーンな高カロリーガス（生成ガス）を、木片や紙ごみなどのバイオマス（ガス化原料）をガス化して生成するバイオマスガス化装置が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。この種のバイオマスガス化装置では、バイオマスがガス化反応炉（ガス化炉）に投入され、例えば８００℃〜１０００℃の高温で加熱されるとともにガス化反応炉内に供給した水蒸気を触媒としてガス化される。
【０００３】
また、バイオマスガス化装置には、ガス化反応炉に繋げて熱交換器（ガス冷却装置）を備えたものがあり、このバイオマスガス化装置では、ガス化反応炉で生成した生成ガスを熱交換器に導入して冷却し、熱交換器によって生成ガス中に含まれる水分を除去したり、排熱を回収することが行われる。
【特許文献１】特開２００８−８８４３４号公報
【特許文献２】特開２００５−１０５２８５号公報
【特許文献３】特開２００４−５１７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ガス化反応炉で生成され熱交換器に導入される生成ガスには、タール分や灰分（固形分）が含まれている。このため、上記従来のバイオマスガス化装置においては、熱交換器による生成ガスの冷却時（排熱回収時）に、特にタール分が生成ガスの冷却とともに凝縮して熱交換器の伝熱管の表面などに付着し、このタール分等の付着によって熱交換器の熱交換効率の低下や圧力損失が発生するという問題があった。
【０００５】
また、タール分等の付着によって熱交換器の効率低下や圧力損失の増加が発生した場合には、バイオマスガス化装置の稼動を停止し、熱交換器を取り外して清掃等を行い、熱交換器の機能を回復させる必要が生じる。このため、メンテナンス作業に多大な労力と時間を要することになり、生成ガスの生成効率（回収効率）が低下するという問題があった。
【０００６】
一方、ガス化反応炉と熱交換器の間にフィルタを設け、熱交換器への導入前にこのフィルタで生成ガスに含まれるタール分や灰分（除去対象物）を捕捉して除去するようにすることも考えられる。しかしながら、単なるフィルタを設けただけでは、フィルタがタール分や灰分を捕捉するに従って圧力損失が増加し、圧力損失が増加する度にバイオマスガス化装置の稼動を停止してフィルタを取り外し交換する必要が生じる。このため、やはりメンテナンス作業に多大な労力と時間を要することになる。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、生成ガスに含まれるタール分や灰分などの除去対象物を捕捉して除去し、熱交換器などのガス冷却装置の機能低下を防止できるとともに、捕捉した除去対象物を自ら除去する自己再生機能を備えることにより、取り外すことなく圧力損失を回復させることを可能にしたフィルタ装置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】
【０００８】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【０００９】
本発明のフィルタ装置は、ガス化原料を熱分解してガス化するガス化炉と、該ガス化炉で生成された生成ガスを導入して冷却するガス冷却装置との間に設けられて、前記ガス化原料のガス化によって副生し前記生成ガスに含まれた除去対象物を除去するためのフィルタ装置であって、フィルタ材に金属繊維を用いて形成され、前記生成ガスが流通するとともに前記除去対象物を捕捉して前記生成ガスから除去するフィルタ本体と、前記フィルタ材の表面に付着して前記フィルタ本体に捕捉された前記除去対象物を熱分解させるように前記フィルタ本体を加熱する加熱装置とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
この発明においては、ガス化炉とガス冷却装置の間に設けられ、ガス冷却装置に生成ガスが導入される前に、生成ガスに含まれたタール分や灰分等の除去対象物をフィルタ本体で捕捉して除去することができる。
【００１１】
また、フィルタ本体を加熱する加熱装置を備えているため、フィルタ材の表面に付着して捕捉されたタール分等の除去対象物を熱分解させるようにフィルタ本体を加熱することで、捕捉したタール分等の除去対象物をフィルタ本体から除去することができる。また、このとき、フィルタ材に高温耐性を有する金属繊維を用いてフィルタ本体を形成しておくことで、加熱によってフィルタ本体が損傷することなく、捕捉したタール分等の除去対象物を確実にフィルタ本体から除去することができる。
【００１２】
また、本発明のフィルタ装置においては、前記フィルタ本体に捕捉された前記除去対象物を吹き飛ばすように前記フィルタ本体に圧縮空気を吹付ける圧縮空気吹付け装置を備えていることが望ましい。
【００１３】
この発明においては、圧縮空気吹付け装置でフィルタ本体に圧縮空気を吹付けることにより、フィルタ本体に捕捉された灰分等の除去対象物（固形分）を吹き飛ばして除去することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のフィルタ装置によれば、ガス冷却装置に生成ガスが導入される前に、生成ガスに含まれたタール分や灰分等の除去対象物をフィルタ本体で捕捉して除去することができる。これにより、熱交換器などのガス冷却装置による生成ガスの冷却時（排熱回収時）に、ガス冷却装置の表面に除去対象物が付着してガス冷却装置の機能が低下することを防止でき、ガス冷却装置を取り外してメンテナンスを行うことを不要にできる。
【００１５】
また、加熱装置や圧縮空気吹付け装置を備えることにより、捕捉した除去対象物をフィルタ本体から除去することができる。これにより、タール分等の除去対象物を捕捉することによって生じた圧力損失を、フィルタ本体を取り外すことなく回復させることが可能になる。すなわち、フィルタ装置に自らフィルタ本体の機能を回復させる自己回復機能を付与することができ、メンテナンス性を向上させることが可能になる。
【００１６】
そして、ガス化炉とガス冷却装置の間に本発明のフィルタ装置を設けることによって、生成ガスを生成する装置の稼動を停止し、熱交換器などのガス冷却装置やフィルタ装置を取り外してタール分や灰分等の除去対象物を除去するメンテナンス作業を不要にでき、生成ガスの生成効率（回収効率）を向上させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図１及び図２を参照し、本発明の一実施形態に係るフィルタ装置について説明する。本実施形態は、発電効率の高い発電用ガスエンジンの燃料などに用いるクリーンな高カロリーガスを、木片や紙ごみなどのバイオマスをガス化して生成するバイオマスガス化装置のフィルタ装置に関するものである。
【００１８】
本実施形態のフィルタ装置Ａは、図１に示すように、バイオマス（ガス化原料）が投入され、投入したバイオマスを熱分解してガス化するバイオマスガス化装置１のガス化反応炉（ガス化炉）２と、このガス化反応炉２で生成された生成ガスＧを導入して冷却し、生成ガスＧ中の水分の除去及び排熱回収を行うための熱交換器（ガス冷却装置）３との間に設けられている。また、ガス化反応炉２と熱交換器３は、ガス化反応炉２から熱交換器３に生成ガスＧを導入するための導入管４で繋げられており、フィルタ装置Ａはこの導入管４内を横切るように設けられている。これにより、ガス化反応炉２で生成した生成ガスＧは、導入管４を流通するとともにフィルタ装置Ａを通過して熱交換器３に導入される。
【００１９】
そして、本実施形態のフィルタ装置Ａは、図２に示すように、バイオマスのガス化によって副生したタール分や灰分等の除去対象物を含む生成ガスＧが流通するとともに、このタール分や灰分等を捕捉して生成ガスＧから除去するフィルタ本体５と、加熱装置６と、圧縮空気吹付け装置７とを備えて構成されている。
【００２０】
フィルタ本体５は、フィルタ材に金属繊維を用いて形成され、針状あるいは綿状に加工した金属繊維５ａを金属製の保持枠５ｂ内に収納して形成されている。これにより、フィルタ本体５は、保持枠５ｂ内に金属繊維５ａを充填したフィルタ材充填層５ｃを備えて形成されている。また、フィルタ材５ａと保持枠５ｂには、例えばステンレス、Ｎｉ（ニッケル）基材合金、Ｔｉ（チタン）基材合金などの高温耐性を有する金属が用いられている。
【００２１】
加熱装置６は、例えば電気ヒーターなどであり、加熱コイル６ａをフィルタ材充填層５ｃ内に埋設させて設置されている。これにより、加熱装置６によってフィルタ本体５を加熱することができ、特に保持枠５ｂ内に収納したフィルタ材５ａ（フィルタ材充填層５ｃ）を確実に加熱することができる。
【００２２】
圧縮空気吹付け装置７は、コンプレッサーなどの図示せぬ圧縮空気供給手段と、この圧縮空気供給手段に繋げられた圧縮空気供給管７ａとを備えて構成されている。また、圧縮空気供給管７ａは、圧縮空気供給手段から供給された圧縮空気を外部に噴出させる吹付ノズル７ｂを備えて形成されている。そして、この圧縮空気供給管７ａがフィルタ本体５のフィルタ材充填層５ｃの生成ガス流通方向Ｔ下流側に配設されている。また、このとき、吹付ノズル７ｂをフィルタ材充填層５ｃに向けて圧縮空気供給管７ａが配設され、この吹付ノズル７ｂから噴出した圧縮空気を生成ガス流通方向Ｔ下流側からフィルタ材充填層５ｃに吹付けるように配設されている。
【００２３】
そして、このように構成した本実施形態のフィルタ装置Ａがバイオマスガス化装置１のガス化反応炉２と熱交換器３の間に設けられているため、ガス化反応炉２で生成され、導入管４を介して熱交換器３に導入される生成ガスＧは、フィルタ本体５のフィルタ材充填層５ｃを通過するとともに（フィルタ本体５を流通するとともに）、この生成ガスＧに含まれたタール分や灰分等の除去対象物がフィルタ本体５で捕捉されて除去される。これにより、熱交換器３には、タール分や灰分等を除去した生成ガスＧが導入され、この生成ガスＧを冷却して水分除去や排熱回収を行っても、熱交換器３の伝熱管などの表面にタール分等が付着することがない（熱交換器３の機能を回復させることが必要になるほどタール分等が付着することがない）。よって、従来のバイオマスガス化装置のように、熱交換器３にタール分等が付着して熱交換器３の熱交換効率が低下したり、圧力損失が発生することがなく、バイオマスガス化装置１の稼動を停止し、熱交換器３を取り外して清掃等を行い、熱交換器３の機能を回復させるメンテナンス作業が不要になる。
【００２４】
一方、生成ガスＧに含まれるタール分や灰分等をフィルタ装置Ａで捕捉して除去することにより、フィルタ材充填層５ｃが徐々に目詰まって圧力損失が増加するおそれがあるが、本実施形態のフィルタ装置Ａにおいては、フィルタ装置Ａの圧力損失に応じ、または定期的に、加熱装置６でフィルタ本体５を加熱し、また圧力空気吹付け装置７でフィルタ本体５に圧縮空気を吹付けてフィルタ材充填層５ｃに捕捉されたタール分や灰分等を除去して圧力損失を回復させる。
【００２５】
すなわち、フィルタ材５ａの表面に付着して捕捉されたタール分は、加熱装置６によってフィルタ材充填層５ｃを例えば５００℃以上の高温で加熱することにより、燃焼、気化して除去される。このとき、フィルタ材５ａに高温耐性の金属繊維を用いているため、高温の加熱によって損傷することがなく、捕捉したタール分が加熱装置６による加熱で確実に且つ好適に除去される。また、フィルタ材５ａの表面に捕捉された灰分等の固形分は、圧縮空気吹付け装置７でフィルタ材充填層５ｃに生成ガス流通方向Ｔ下流側から圧縮空気を吹付けることにより、吹き飛ばされて除去される。このような操作をフィルタ装置Ａの圧力損失に応じ、または定期的に行うことで、フィルタ本体５を取り外すことなく圧力損失が回復する。
【００２６】
したがって、本実施形態のフィルタ装置Ａにおいては、バイオマスガス化装置１のガス化反応炉２と熱交換器３の間に設けられ、熱交換器３に生成ガスＧが導入される前に、生成ガスＧに含まれたタール分や灰分等をフィルタ本体５で捕捉して除去することができる。これにより、熱交換器３による生成ガスＧの冷却時（排熱回収時）に、熱交換器３の伝熱管などの表面にタール分等が付着して熱交換器３の機能が低下することを防止でき、熱交換器３を取り外してメンテナンスを行うことを不要にできる。
【００２７】
また、フィルタ本体５を加熱する加熱装置６を備えているため、フィルタ材５ａの表面に付着して捕捉されたタール分等を熱分解させるようにフィルタ本体５を加熱することで、捕捉したタール分等をフィルタ本体５から除去することができる。そして、このとき、フィルタ材５ａに高温耐性の金属繊維を用いてフィルタ本体５を形成することで、加熱によってフィルタ本体５が損傷することなく、捕捉したタール分等を確実に且つ好適にフィルタ本体５から除去することができる。これにより、タール分等を捕捉することによって生じた圧力損失を、フィルタ本体５を取り外すことなく回復させることが可能になる。すなわち、フィルタ装置Ａに自らフィルタ本体５の機能を回復させる自己回復機能を付与することができ、メンテナンス性を向上させることが可能になる。
【００２８】
また、圧縮空気吹付け装置７でフィルタ本体５に圧縮空気を吹付けることにより、フィルタ本体５に捕捉された灰分等の固形分を吹き飛ばして除去することができる。これにより、灰分等の固形分を捕捉して生じた圧力損失を、フィルタ本体５を取り外すことなく回復させることが可能になる。よって、フィルタ装置Ａに自らフィルタ本体５の機能を確実に回復させる自己回復機能を付与することができ、確実にメンテナンス性の向上を図ることが可能になる。
【００２９】
そして、バイオマスガス化装置１のガス化反応炉２と熱交換器３の間にこのようなフィルタ装置Ａを設けることによって、バイオマスガス化装置１の稼動を停止し、熱交換器３やフィルタ装置Ａを取り外してタール分や灰分等を除去するメンテナンス作業を不要にでき、稼働時間を長くして、生成ガスＧの生成効率（回収効率）を向上させることが可能になる。
【００３０】
以上、本発明に係るフィルタ装置の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、バイオマスガス化装置１にフィルタ装置Ａが具備されているものとして説明を行ったが、本発明に係るフィルタ装置は、例えば、都市ごみ、廃プラスチック等の廃棄物や石炭など（ガス化原料）を焼却（熱分解）してガス化する流動床式、高炉式、キルン式などのガス化炉と、このガス化炉で生成された生成ガス（熱分解ガス）を導入して冷却する熱交換器（ガス冷却装置）との間に設けられてもよい。この場合においても、ガス化原料をガス化して生成される生成ガスにタール分や灰分等（除去対象物）が含まれるため、ガス化炉と熱交換器の間に本発明に係るフィルタ装置を設けることで、本実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
【００３１】
また、ガス冷却装置が熱交換器であるものとしたが、ガス冷却装置が例えば冷却スクラバーなどであってもタール分等が付着してメンテナンス作業に多大な労力と時間を要する。このため、ガス冷却装置は特に熱交換器に限定する必要はなく、ガス化炉と冷却スクラバーなどの他のガス冷却装置との間に本発明に係るフィルタ装置を設けることで、やはり本実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
【００３２】
さらに、本実施形態では、加熱装置６と圧縮空気吹付け装置７を備えてフィルタ装置Ａが構成されているものとしたが、例えばタール分のみを生成ガスＧから除去することが求められる場合もあるため、必ずしも圧縮空気吹付け装置７を備えてフィルタ装置Ａが構成されていなくてもよい。
【００３３】
また、フィルタ装置Ａがフィルタ本体５を冷却する（流通する生成ガスＧを冷却する）冷却装置（冷却機構）を備えて構成されていてもよい。この場合には、フィルタ本体５を冷却した状態で生成ガスＧを流通させることにより、生成ガスＧに含まれたタール分を凝縮させ、より確実にフィルタ本体５で捕捉することができる。そして、タール分を捕捉して例えば圧力損失が上昇した段階でフィルタ本体５を加熱装置６で加熱することにより、フィルタ本体５から捕捉したタール分を除去することができ、本実施形態と同様に圧力損失の回復を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係るフィルタ装置をガス化炉とガス冷却装置の間に設けた状態を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るフィルタ装置を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    バイオマスガス化装置
２    ガス化反応炉（ガス化炉）
３    熱交換器（ガス冷却装置）
４    導入管
５    フィルタ本体
５ａ  フィルタ材（金属繊維）
５ｂ  保持枠
５ｃ  フィルタ材充填層
６    加熱装置
６ａ  加熱コイル
７    圧縮空気吹付け装置
７ａ  圧縮空気供給管
７ｂ  吹付ノズル
Ａ    フィルタ装置
Ｇ    生成ガス
Ｔ    生成ガス流通方向
【図１】
2010070639.tif 000003
【図２】
2010070639.tif 000004