(57)【要約】【課題】生成ガス中のタールを低減して良質の生成ガスを得る有機物原料のガス化装置及び方法を提供することを課題とする。【解決手段】加熱された流動媒体を受けて、流動媒体を水蒸気で流動化して流動層を形成し、外部から有機物原料を該流動層に供給してガスを生成すると共に、生成されたチャーと流動媒体を払い出すガス化炉１と、ガス化炉から払い出されたチャーと流動媒体を受けて、外部からの空気で流動媒体を流動化してチャーを燃焼して流動媒体を加熱する燃焼炉２とを有し、燃焼炉で加熱された流動媒体がガス化炉へ帰還するように構成されている有機物原料のガス化装置において、ガス化装置は、燃焼炉２とガス化炉１に接続されたガス改質炉３をも有し、ガス改質炉３は、燃焼炉で加熱された流動媒体を受けると共に、ガス化炉で生成された生成ガスを受けて、生成ガスを流動媒体と接触せしめ、生成ガスを改質すると共に流動媒体をガス化炉へ帰還する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物原料、水蒸気および加熱された熱媒体を受けて、有機物原料を該熱媒体により加熱してガスを生成すると共に、生成されたチャーと熱媒体を払い出すガス化炉と、上記ガス化炉から払い出されたチャーと熱媒体を受けて、チャーを燃焼して上記熱媒体を加熱する燃焼炉とを有し、燃焼炉で加熱された熱媒体をガス化炉へ帰還するように構成されている有機物原料のガス化装置において、ガス化装置は、燃焼炉とガス化炉に接続されたガス改質炉をも有し、該ガス改質炉は、燃焼炉で加熱された熱媒体を受けると共に、ガス化炉で生成された生成ガスを受けて、該生成ガスを熱媒体と接触せしめ、生成ガスを改質すると共に熱媒体をガス化炉へ帰還するように構成されていることを特徴とする有機物原料のガス化装置。
【請求項２】
加熱された流動媒体を受けて、該流動媒体を水蒸気により流動化して流動層を形成し、有機物原料を該流動層に供給してガスを生成すると共に、生成されたチャーと流動媒体を払い出すガス化炉と、上記ガス化炉から払い出されたチャーと流動媒体を受けて、空気により上記流動媒体を流動化してチャーを燃焼して上記流動媒体を加熱する燃焼炉とを有し、燃焼炉で加熱された流動媒体をガス化炉へ帰還するように構成されている有機物原料のガス化装置において、ガス化装置は、燃焼炉とガス化炉に接続されたガス改質炉をも有し、該ガス改質炉は、燃焼炉で加熱された流動媒体を受けると共に、ガス化炉で生成された生成ガスを受けて、該生成ガスを流動媒体と接触せしめ、生成ガスを改質すると共に流動媒体をガス化炉へ帰還するように構成されていることを特徴とする有機物原料のガス化装置。
【請求項３】
有機物原料、水蒸気および加熱された熱媒体をガス化炉に供給し、該ガス化炉にて有機物原料を該熱媒体により加熱してガスを生成すると共に、生成されたチャーと熱媒体を払い出し、上記ガス化炉から払い出されたチャーと熱媒体を燃焼炉に供給して、該燃焼炉にてチャーを燃焼して上記熱媒体を加熱し、燃焼炉で加熱された熱媒体をガス化炉へ帰還する有機物原料のガス化方法において、燃焼炉とガス化炉に接続されたガス改質炉へ、燃焼炉で加熱された熱媒体とガス化炉で生成された生成ガスとを供給し、上記ガス改質炉にて生成ガスを加熱された熱媒体と接触せしめ、生成ガスを改質すると共に加熱された熱媒体をガス化炉へ帰還することを特徴とする有機物原料のガス化方法。
【請求項４】
加熱された流動媒体をガス化炉に供給し、該ガス化炉にて、該流動媒体を水蒸気により流動化して流動層を形成し、有機物原料を該流動層に供給してガスを生成すると共に、生成されたチャーと流動媒体を払い出し、上記ガス化炉から払い出されたチャーと流動媒体を燃焼炉に供給して、該燃焼炉にて空気により上記流動媒体を流動化してチャーを燃焼して上記流動媒体を加熱し、燃焼炉で加熱された流動媒体をガス化炉へ帰還する有機物原料のガス化方法において、燃焼炉とガス化炉に接続されたガス改質炉へ、燃焼炉で加熱された流動媒体とガス化炉で生成された生成ガスとを供給し、上記ガス改質炉にて生成ガスを流動媒体と接触せしめ、生成ガスを改質すると共に流動媒体をガス化炉へ帰還することを特徴とする有機物原料のガス化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くは有機物原料をガス化する装置に関し、特に、固定炭素含有量の少ないバイオマス等の有機物原料をガス化する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機物原料をガス化し、高発熱量のガスを製造するのに、高温下で有機物原料を水蒸気と反応させるガス化炉を用い、このガス化炉でその吸熱反応に要する熱量を、加熱した流動媒体の供給を受けることにより得ている装置がある。このような装置は、該流動媒体を加熱するための燃焼炉をも有していてガス化炉から排出されるガス化残渣と流動媒体をこの燃焼炉に投入して、ガス化残渣（チャー）の燃焼により流動媒体を昇温し、これをガス化炉へ帰還させている。例えば、特許文献１では、燃焼炉として流動層燃焼炉をそしてガス化炉として流動層ガス化炉を備えており、流動層ガス化炉でバイオマス等の有機物原料のガス化を行い、流動層ガス化炉で生成したチャーを流動層燃焼炉で燃焼させて流動媒体を加熱し、加熱した流動媒体を上記流動層ガス化炉に戻し有機物原料のガス化反応のための熱源とする流動層ガス化装置が提案されている。
【０００３】
特許文献１のガス化装置の基本構成を示すと図３のごとくであり、ガス化装置５０は流動層ガス化炉５１と流動層燃焼炉５２とを有している。
【０００４】
特許文献１では、流動層燃焼炉５２は、流動層ガス化炉５１から受けたチャーと流動媒体を、下部から供給される空気により高速で流動化させつつ、チャーを燃焼させて流動媒体を加熱する。燃焼ガス、すなわち排ガスは炉外へ排出され、流動媒体は流動層ガス化炉５１に戻される。
【０００５】
流動層ガス化炉５１では、流動層燃焼炉５２から加熱された流動媒体を受け、ガス化剤として下部から水蒸気を供給することにより炉内に流動層を形成し、原料供給ラインから供給された有機物原料をこの流動層に混入させて流動媒体により加熱し、さらに水蒸気と反応させてガスを生成している。
【０００６】
流動層では有機物原料が加熱されて水分（水蒸気）が除去されると共に、熱分解反応（メタン、タール等の炭化水素を含む成分、その他の一酸化炭素、二酸化炭素、水素等の熱分解ガスの生成）と、ガス化反応（水蒸気ガス化の場合は一酸化炭素、水素が主成分のガス化ガスの生成）とが混在して起こっており、生成ガスは、生成ガス中に同伴した微粉末が除去された後、この生成ガスはガス状タールを含んだ状態で流動層ガス化炉５１から導出される。生成ガスは、含有するタールを除去した後、さらに例えば、加圧された後、ガスタービン等に供給される。流動層ガス化炉５１でガス化されなかったチャーと流動媒体の一部は、流動層燃焼炉５２に循環され、燃焼されるようになっている。
【特許文献１】特開２００５−４１９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のようなガス化炉と燃焼炉を用いてバイオマス等の有機物原料をガス化する場合、次のような問題がある。
【０００８】
固定炭素含有量の少ないバイオマス等の有機物原料をガス化する場合、ガス化炉で残渣として残留するチャーの割合が少ないので、チャーを燃焼炉で燃焼して流動媒体を昇温させる熱量が少なく、ガス化炉でガス化反応のために流動媒体が有機物原料を加熱するのに必要な熱量を発生できなくなることがある。この場合、ガス化炉の熱バランスが成立せず、炉内温度が低下し、安定したガス化運転を継続することができなくなる。
【０００９】
ガス化炉でガス化反応のために流動媒体が有機物原料を加熱するのに必要な熱量を流動媒体が保有できるように、燃焼炉で発生させる熱量を確保し、熱バランスを成り立たせるためには、ガス化炉に供給した有機物原料のガス化の進行を調整し、熱分解の完了していないチャーを適正量で燃焼炉に送ればよいことになる。ガス化炉では吸熱反応が進行するため、有機物原料からタールも発生する条件も含まれる。ガス化反応の進行を抑制すると、チャー発生量が増加するが、同時にタール生成量も増加してしまう。タールを増加させずチャーのみを増加させる手段はなく、燃焼炉に送るチャー量を増加させるようなガス化炉の運転を行うと、生成ガスに同伴されるタール量も増加する。特にバイオマスからはタール発生が多く、生成ガスに混入するタールは無視できない濃度となる。
【００１０】
生成ガスを発電用ガス燃料や化学品合成原料として利用する場合、混入しているタールは、これらを利用する装置の安定運転の障害になる不要成分である。そのため、タールを除去する処理装置を必要とするが、タール除去装置の負荷増大を抑制するために、発生ガスに含有するタール濃度は可能な限り低減することが望ましい。
【００１１】
また、有機物原料の熱分解反応によって発生するタールは、水性ガス化反応（炭素＋水蒸気→一酸化炭素＋水素）を阻害する作用があるとの研究報告がある。
【００１２】
このように、ガス化炉において多量のタールが発生することにより、ガス化反応が阻害されるために反応の進行が遅くなってガス生成量が減少してしまう。このガス生成量の減少に対する対策としては、反応時間を長く保持してガス生成量を高めることが必要となるが、そのためにはガス化炉の容積を大型化する必要があり、設備が大規模になりコストが嵩むという問題がある。
【００１３】
また、有機物原料から発生するタール量が多いということは、有機物原料からのガス化率が低いことであり、有機物原料を有効利用するのに問題がある。また、タールが有する熱量を回収できないことは大きな損失となる。
【００１４】
本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたもので、固定炭素含有量の少ないバイオマス等の原料についてもガス化装置全体の熱バランスを成立させ、かつ生成ガス中のタールを低減でき、良質のガスの生成が高められるようにした有機物原料のガス化装置及び方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る有機物原料のガス化装置は、有機物原料、水蒸気および加熱された熱媒体を受けて、有機物原料を該熱媒体により加熱してガスを生成すると共に、生成されたチャーと熱媒体を払い出すガス化炉と、上記ガス化炉から払い出されたチャーと熱媒体を受けて、チャーを燃焼して上記熱媒体を加熱する燃焼炉とを有し、燃焼炉で加熱された熱媒体をガス化炉へ帰還するように構成されている。
【００１６】
かかる有機物原料のガス化装置において、本発明では、ガス化装置は、燃焼炉とガス化炉に接続されたガス改質炉をも有し、該ガス改質炉は、燃焼炉で加熱された熱媒体を受けると共に、ガス化炉で生成された生成ガスを受けて、該生成ガスを熱媒体と接触せしめ、生成ガスを改質すると共に熱媒体をガス化炉へ帰還するように構成されていることを特徴としている。
【００１７】
ここで、生成ガスを改質するとは、生成ガスに含まれるガス状のタールを熱分解、また水蒸気改質して、一酸化炭素、水素、メタンなどの可燃ガスに転換することを含む。
【００１８】
このように構成される本発明装置を用いると、有機物原料、水蒸気および加熱された熱媒体をガス化炉に供給し、該ガス化炉にて有機物原料を該熱媒体により加熱してガスを生成すると共に、生成されたチャーと熱媒体を払い出し、上記ガス化炉から払い出されたチャーと熱媒体を燃焼炉に供給して、該燃焼炉にてチャーを燃焼して上記熱媒体を加熱し、燃焼炉とガス化炉に接続されたガス改質炉へ、燃焼炉で加熱された熱媒体とガス化炉で生成された生成ガスとを供給し、上記ガス改質炉にて生成ガスを加熱された熱媒体と接触せしめ、生成ガスを改質すると共に加熱された熱媒体をガス化炉へ帰還する。上記ガス改質炉では、タールは、可燃ガスへと転換され、生成ガスとともに燃料や化学品合成原料として利用が可能となる。
【００１９】
また、本発明に係る有機物原料のガス化装置は、加熱された流動媒体を受けて、該流動媒体を水蒸気により流動化して流動層を形成し、有機物原料を該流動層に供給してガスを生成すると共に、生成されたチャーと流動媒体を払い出すガス化炉と、上記ガス化炉から払い出されたチャーと流動媒体を受けて、空気により上記流動媒体を流動化してチャーを燃焼して上記流動媒体を加熱する燃焼炉とを有し、燃焼炉で加熱された流動媒体をガス化炉へ帰還するように構成されている。
【００２０】
かかる有機物原料のガス化装置において、本発明では、ガス化装置は、燃焼炉とガス化炉に接続されたガス改質炉をも有し、該ガス改質炉は、燃焼炉で加熱された流動媒体を受けると共に、ガス化炉で生成された生成ガスを受けて、該生成ガスを流動媒体と接触せしめ、生成ガスを改質すると共に流動媒体をガス化炉へ帰還するように構成されていることを特徴としている。
【００２１】
このように構成される本発明装置を用いると、加熱された流動媒体をガス化炉に供給し、該ガス化炉にて、該流動媒体を水蒸気により流動化して流動層を形成し、有機物原料を該流動層に供給してガス化すると共に、生成されたチャーと流動媒体を払い出し、上記ガス化炉から払い出されたチャーと流動媒体を燃焼炉に供給して、該燃焼炉にて空気により上記流動媒体を流動化してチャーを燃焼して上記流動媒体を加熱し、燃焼炉とガス化炉に接続されたガス改質炉へ、燃焼炉で加熱された流動媒体とガス化炉で生成された生成ガスとを供給し、上記ガス改質炉にて生成ガスを流動媒体と接触せしめ、生成ガスを改質すると共に流動媒体をガス化炉へ帰還する。上記ガス改質炉では、タールは、可燃ガスへと転換され、生成ガスとともに燃料や化学品合成原料として利用が可能となる。
【００２２】
本発明装置を用いることにより、バイオマス等のような固定炭素含有量の少ない有機物原料をガス化する場合に、ガス化炉に供給した有機物原料のガス化反応の進行を調整し、適正量のチャーを生じさせ燃焼炉に送り、燃焼炉でチャーを燃焼させて流動媒体を十分に加熱して、ガス化炉でガス化反応のために流動媒体が有機物原料を加熱するのに必要な熱量を流動媒体が保有できるため、ガス化装置全体の熱バランスを成立させることができる。また、ガス化炉での有機物原料のガス化反応の進行を抑制して多くのタールが生じても、生成ガス中のタールをガス改質炉でガス化して、生成ガスとともに利用可能とし、タールの保有する熱量を利用でき、さらに、タール除去処理の負荷増大を防止することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によれば、ガス化炉における有機物原料のガス化反応を調整することにより、燃焼炉にチャーを適正量で送り燃焼させて、ガス化炉で流動媒体が有機物原料を加熱するのに必要な熱量を流動媒体が保有できるため、バイオマス等のような固定炭素含有量の少ない有機物原料をガス化する場合でもガス化装置全体の熱バランスを成立させることができる。また、ガス化炉で生じるタールをガス改質炉でガス化して、生成ガスとともに利用可能とし、タールの保有する熱量を利用でき、さらに、タール除去処理の負荷増大を防止することができる。このように、固定炭素含有量の少ないバイオマス等の有機物原料についてもガス化装置全体の熱バランスを成立させ、かつ生成ガス中のタールを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面の図１にもとづき、本発明の実施の形態を説明する。
【００２５】
図１は、本発明の基本構成を示す図である。図１に示す有機物原料のガス化装置は、ガス化炉１、燃焼炉２そしてガス改質炉３を備えている。ガス化炉１は、後述するガス改質炉３から熱媒体として加熱された流動媒体を受けて、その流動媒体層に水蒸気を供給し、外部から有機物原料を流動媒体層に供給してガスを生成すると共に、生成されたチャーと流動媒体を払い出す。燃焼炉２は、ガス化炉から払い出されたチャーと流動媒体を受けて、外部から受けた空気を流動媒体層に供給してチャーを燃焼して流動媒体を加熱する。また、燃焼炉２で加熱された流動媒体が後述するガス改質炉３を介してガス化炉１へ帰還するように構成されている。
【００２６】
ガス改質炉３は、ガス化炉１と燃焼炉２とに接続され、燃焼炉２で加熱された流動媒体を受けると共に、ガス化炉１で生成された生成ガスを受けて、生成ガスを流動媒体と接触せしめ、生成ガスを改質すると共に流動媒体をガス化炉１へ帰還するように構成されている。以下、各装置について詳細に説明する。
【００２７】
＜ガス化炉＞
ガス化炉１は、加熱された流動媒体を受けると共に、下部にて水蒸気を、そして外部から有機物原料を受けるようになっている。ガス化炉１として流動層炉を用いた場合、加熱された流動媒体は上記水蒸気によってガス化炉１内で流動層を形成する。炉内に投入された上記有機物原料は流動層内でガス化される。生成ガスは後述のガス改質炉２へ供給される。ガス化炉１は燃焼炉２とガス改質炉３に接続されており、上記ガス化炉１での有機物原料のガス化反応の結果生じた気体としての生成ガスと固体としてのチャーと流動媒体のうち、このチャーと流動媒体を燃焼炉２に払い出し、生成ガスをガス改質炉３に払い出す。
【００２８】
このガス化炉１でのガス化反応を詳しく説明すると、ガス化炉１では、外部から供給された有機物原料を熱分解（１）し、熱分解で生成したチャーの一部を水蒸気により水性ガス化（２）し、また熱分解で生成したタールの一部を水蒸気により改質（３）し、さらに、水性ガス化および水蒸気改質で生成したＣＯのシフト反応（４）を次のように行う。
（１）熱分解反応
有機物原料 → 揮発分（ＣＯ，Ｈ２ ，炭化水素、タール）＋ Ｃ（チャー）
（２）水性ガス化反応
Ｃ（チャーの一部）＋Ｈ２ Ｏ（水蒸気） → ＣＯ ＋ Ｈ２
（３）水蒸気改質反応
タール＋Ｈ２ Ｏ（水蒸気） → ＣＯ ＋ Ｈ２
（４）ＣＯシフト反応
ＣＯ ＋ Ｈ２ Ｏ（水蒸気） → ＣＯ２ ＋ Ｈ２
前記４つの反応は、吸熱反応であるが、加熱された流動媒体のもつ熱が与えられて進行し、また水性ガス化反応と水蒸気改質反応とＣＯシフト反応は、供給される水蒸気により制御される。
【００２９】
ガス化炉１からチャーと流動媒体の一部が抜き出され、燃焼炉２へ供給される。ガス化炉に供給した有機物原料のガス化反応の進行を調整し、適正量のチャーを生じさせ燃焼炉２に送り、燃焼炉２でチャーを燃焼させて流動媒体を十分に加熱して、ガス化炉１でガス化反応のために流動媒体が有機物原料を加熱するのに必要な熱量を流動媒体が保有できるようにする。このようにすることにより、ガス化装置全体の熱バランスを成立させることができる。
【００３０】
ガス化により得られた生成ガスは、水素、一酸化炭素、炭化水素等の可燃ガス成分、および水蒸気を主成分とし、この他に二酸化炭素、タールが含まれる。また、生成ガス中に同伴する水蒸気は、凝縮させることで簡単に分離できるため、燃料として高カロリーのガスを得ることが可能となる。
【００３１】
ガス化炉１には、有機物原料と流動媒体と水蒸気を効率よく混合することが要求され、そのためには、流動層、循環流動層や、あるいはキルン等の機械的に混合を行う形式の炉などを使用することができる。反応率を向上させ、またススや重質タールの生成を抑制するためには、温度と水蒸気の分布を均一にすることが有効であり、このため効率のよい混合を行うことが好ましい。
【００３２】
＜燃焼炉＞
燃焼炉２は、ガス化炉から払い出されたチャーと流動媒体を受けて、外部から受けた空気でチャーを燃焼して流動媒体を加熱する。また、燃焼炉２で加熱された流動媒体が後述するガス改質炉３を介してガス化炉１へ帰還する。
【００３３】
上記燃焼炉２では、チャーを完全燃焼させてその燃焼熱で流動媒体を加熱し、加熱された流動媒体を後述のガス改質炉３を経てガス化炉１に導入し、該ガス化炉１での有機物原料と水蒸気との反応のための熱源としている。燃焼により生じた燃焼ガスは外部へ排出される。
【００３４】
燃焼炉２には、ホットスポット（局所的高温領域）の形成を抑制するため、チャーと流動媒体と空気とを効率よく混合することが好ましく、流動層、循環流動層や、あるいはキルン等の機械的に混合を行う形式の炉などを使用することができる。
【００３５】
＜ガス改質炉＞
ガス化炉１と燃焼炉２との間には、ガス改質炉３が設けられていて、燃焼炉２で加熱された流動媒体を該燃焼炉２から受け、そしてこの流動媒体をガス化炉１へ供給するように、さらには、このガス化炉１から生成ガスそしてガス状タールを受けるように、該ガス改質炉３は上記ガス化炉１と燃焼炉２に接続されている。
【００３６】
従来技術、例えば、特許文献１では、ガス化炉で生成されたタールを含む生成ガスはそのまま、またはタールを分離して利用されていた。本発明では、ガス化炉１で生成されたタールを含む生成ガスはガス改質炉３に投入されて、高温の流動媒体と接触させてタール分を可燃ガスに転換する。
【００３７】
従来技術では、流動媒体を燃焼炉から直接、ガス化炉に返送していたが、本発明では、燃焼炉２で加熱された流動媒体を一旦、ガス改質炉３に投入し、流動媒体の保有熱により、上記ガス改質炉３にて、生成ガスに含まれるタールの分解に供した後、流動媒体をガス化炉１に投入する。タールを含む生成ガスを、最も温度が高い状態の流動媒体と接触させることにより、効率よくタールを熱分解、水蒸気改質してガス化して、生成ガスを改質することができる。
【００３８】
ガス改質炉３には、タールを含む生成ガスを流動媒体と効率よく接触させることが好ましく、噴流層、流動層や、あるいはキルン等の機械的に混合を行う形式の炉などを使用することができる。また、ガス改質炉内での滞留時間を適切に調整することにより、タールの分解はさらに進行する。
【００３９】
このように構成されるガス化装置内を循環する流動媒体は、ケイ砂などの他、タールを分解する触媒機能を持つドロマイトや鉄鉱石などを用いることができる。この場合も、本発明によれば触媒機能を備えた流動媒体が、ガス改質炉において高温かつ清浄な表面をもつ状態で、タールを含む生成ガスとまず接触できることはその触媒機能を発揮できるので好ましい。
【００４０】
このような本発明について、従来技術と対比すると、次のようなことが言える。
【００４１】
＜従来技術＞
バイオマス等のような固定炭素含有量の少ない有機物原料の場合、従来のガス化装置では、ガス化炉で生じるチャー量が少なく、燃焼炉に送られるチャーの量が少なくなり、燃焼炉で燃焼させるチャーが少なくなるので発生する熱量が低下し、流動媒体を昇温する熱量が低下し、ガス化炉で有機物原料のガス化反応を進行させるために十分な熱量を流動媒体が保有できなくなり、ガス化装置の熱バランスが成立しなくなる。
【００４２】
燃焼炉で発生させる熱量を確保し、熱バランスを成立させるためには、ガス化炉に供給した有機物原料のガス化反応の進行を調整し、熱分解の完了していないチャーを適正量燃焼炉に送ればよいことになる。ガス化反応の進行を調整する手段としては、反応温度の低減と滞留時間の短縮がある。
【００４３】
ガス化反応進行調整の目的はチャー量の増加であるが、同時にタール生成量も増加してしまう。タールを増加させずチャーのみを増加させる手段はなく、燃焼炉に送るチャー量を増加させると、生成ガスに同伴されるタール量も増加する。
【００４４】
＜本発明＞
そこで、本発明では、ガス化炉からの生成ガス中のタールをガス改質炉でガス化することにより、生成ガス量を増加させ、タールの保有する熱量を利用できる。さらに、タール除去処理の負荷増大を防止し、またタールに起因する生成ガス利用装置でのトラブルを防止させることができる。
【００４５】
タールのガス化は、燃焼炉から供給される高温の流動媒体とタールを含む生成ガスをガス改質炉内で接触させ、十分な滞留時間を確保することにより行う。タールのガス化反応は、熱分解反応、熱分解で生成したチャーの水蒸気による水性ガス化反応、水蒸気による改質反応、水性ガス化および水蒸気改質で生成したＣＯのシフト反応が進行する。生成ガスには通常、ガス化炉で供給された水蒸気が十分含有されており、タールのガス化を進行させることが可能であるが、必要に応じガス改質炉にも水蒸気を供給してもよい。
【００４６】
ガス改質炉のタールの分解反応温度は、例えば８００〜９００℃が好ましく、ガス化炉の反応温度（例えば７００〜８００℃）よりも高く設定される。このように、ガス化炉の反応温度を低くすることが、ガス化炉での有機物原料のガス化反応を調整して、ガス化炉から燃焼炉に投入されて燃焼炉での燃料となる十分な量のチャーを確保することになる。また、ガス改質炉の反応温度を高くすることが、ガス改質炉でタールを十分に分解してタール含有量の少ない良質な生成ガスを得るために必要であり、燃焼炉から高温の流動媒体を供給してガス改質炉の反応温度を調整する。
【００４７】
燃焼炉からの燃焼ガスおよびガス改質炉からの生成ガスは高温であるが、これらガスの保有する熱を、ガス化炉に供給する水蒸気を製造するための熱、またこの水蒸気を過熱して高温の水蒸気とするための熱として利用することが望ましい。
【００４８】
上記の図１に示す本発明の実施の形態では、ガス化炉、燃焼炉及びガス改質炉として流動媒体を流動化させ流動層を形成する流動層炉または循環流動層炉を例に挙げた。しかし、本発明はこれに限らず、ガス化炉、燃焼炉及びガス改質炉としてキルン炉を用いてもよく、熱媒体をガス化炉、燃焼炉及びガス改質炉の間で循環させるようにしてもよい。
【実施例】
【００４９】
図１の基本構成をもつ本実施形態についての具体的装置を実施例として図２に示す。
【００５０】
本実施例では、図１の基本構成に加えて、分離器としてのサイクロンそして排出ガスからの熱回収のための熱交換器が設けられている。
【００５１】
まず、ガス化炉１の上部排気部にはサイクロン４が設けられていて、該サイクロン４の下部が燃焼炉２と接続されており、上部がガス改質炉３に接続されている。サイクロン４により、ガス化炉１から抜き出された生成ガスとガス状タールの気体と、チャーと流動媒体の固体とが分離される。また、ガス改質炉３の上部排気部にもサイクロン５が設けられていて、該サイクロン５の下部がガス化炉１の下部に接続されている。サイクロン５により、ガス改質炉３から抜き出された生成ガスとタールから生成されたガスの気体と、流動媒体の固体とが分離される。
【００５２】
また、上記燃焼炉２そして上記サイクロン５の排気部には、熱交換器６，７がそれぞれ設けられていて、排出されるガスの保有する熱を回収するようになっている。
【００５３】
かかる本実施例装置では、ガス化炉１として循環流動層炉を用い、炉下部に設置した分散器（図示せず）から水蒸気を、また分散器の上にガス改質炉３から高温の流動媒体を投入し、炉内に、形成される流動層の中に外部からバイオマスを投入する。ガス化装置内を循環し、ガス化炉１に投入される流動媒体の流量は、吸熱反応による温度低下を抑制するために、バイオマス投入量の５０〜１００倍程度とすることが好ましい。
【００５４】
循環流動層炉を用いることにより、反応温度や反応時間の分布の比較的少ない反応を行うことができ、安定してバイオマスをガス化することができ、これは反応を所望の条件に制御することが容易な装置形式である。水蒸気流量によりガス化炉内でのバイオマスの滞留時間は容易に制御できる。
【００５５】
流動媒体と共にガス化炉１に供給される熱量が不足する場合は、ガス化炉１の反応温度が低下するが、これに伴いチャーの生成量が増加する。その結果、燃焼炉２でチャーの燃焼により生成され、加熱された流動媒体によりガス化炉１に返送される熱量が増加し、ガス化炉の温度は回復する。
【００５６】
ガス化炉１でのガス化反応の進行を調整してチャーの生成量を調整する手段としては、反応温度の制御と滞留時間の制御がある。ガス化炉１の温度については、４００℃程度以下では温度低下に伴いチャーの生成量が急増するが、４００℃程度以上では温度低下に伴うチャーの生成量の増加は緩やかなことから、温度制御だけによるチャー生成量の制御を行うより、温度制御と滞留時間制御を組み合わせるのがよい。ガス化炉１に供給する水蒸気流量を増加させバイオマスのガス化炉内の滞留時間を減少させることにより、ガス化反応を抑制して、燃焼炉２に送るチャー量を増加させ、燃焼炉で発生する熱量を増加でき、固定炭素含有量の少ないバイオマスのガス化反応で流動媒体から供給する熱量が不足することなく、安定してガス化反応を進行することができる。
【００５７】
ガス化炉１から排出されたチャーは流動媒体と共にサイクロン４で分離回収され、燃焼炉２に送られる。燃焼炉２は流動層炉であり、炉下部に設置した分散器（図示せず）から空気が送入され、チャーを燃焼する。炉内で昇温されて排出される流動媒体は、ガス改質炉３に投入される。
【００５８】
ガス改質炉３は高速流動層炉であり、燃焼炉２から投入される高温の流動媒体と、ガス化炉１からサイクロン４を経由して排出されたタールを含む生成ガスを接触させる。ガス化炉１から排出されたタールは、ガス改質炉３内で、ガス化炉１内よりも高温の反応温度で熱分解および共存する水蒸気により改質されてガス化する。ガス改質炉３の下部に堆積した流動媒体およびガス改質炉３の出口のサイクロン５で分離回収された流動媒体は、ガス化炉１に投入され、その保有する熱量をガス化炉１でのバイオマスガス化の熱源とされる。ガス改質炉３に投入されるガスと排出されるガスの温度差は大きくなく、このためガス改質炉３を通過する流動媒体の温度低下も大きくない。このため、ガス改質炉３からガス化炉１に投入される流動媒体は、バイオマスのガス化に十分な熱量を保有することができる。
【００５９】
ガス改質炉３には必要に応じ水蒸気を送入してもよい。ガス改質炉３の下部からの水蒸気送入は、堆積した流動媒体層の流動性を確保するためにも有効である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の基本構成図である。
【図２】図１の基本構成をもつ一実施例装置の概要構成図である。
【図３】従来装置の基本構成図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  ガス化炉
２  燃焼炉
３  ガス改質炉
【図１】
2010121049.tif 000003
【図２】
2010121049.tif 000004
【図３】
2010121049.tif 000005