(57)【要約】【課題】ホッパやフィーダの形状や熱ガス炉への搬送手段の形態にかかわらずバイオマス原料の搬送や供給をスムーズに行うことができる。【解決手段】バイオマス原料をガス化するガス化反応設備を加熱するための熱ガス炉と、該熱ガス炉へ燃料として投入されるバイオマス原料をペレット状に成型するペレット造粒機５と、が設けられ、該ペレット造粒機５は、固定され複数の孔部５１が形成されたダイス５２と、ダイス５２の上を公転しながら旋回するローラ５３と、ダイス５２とローラ５３との間にバイオマス原料を投入するためのバイオマス原料投入部５４と、を備え、ダイス５２とローラ５３との間に挟まれたバイオマス原料がローラ５３に加圧されながら孔部５１を通過することでペレット状に成型される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマス原料をガス化するガス化反応設備を加熱するための熱ガス炉と、該熱ガス炉へ燃料として投入されるバイオマス原料をペレット状に成型するペレット造粒機と、が設けられ、
該ペレット造粒機は、固定され複数の孔部が形成されたダイスと、該ダイスの上を公転しながら旋回するローラと、前記ダイスと前記ローラとの間にバイオマス原料を投入するためのバイオマス原料投入部と、を備え、
前記ダイスと前記ローラとの間に挟まれた前記バイオマス原料が前記ローラに加圧されながら前記孔部を通過することでペレット状に成型されることを特徴とするバイオマスガス化装置。
【請求項２】
前記ペレット造粒機は、バイオマス原料が有する含水率のみで該バイオマス原料を加圧してペレット状に成型する無加水型造粒機であ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装置。
【請求項３】
前記バイオマス原料は、紙ごみ、または紙ごみと紙ごみ以外の都市域廃棄物との混合物であ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装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマスをガス化してクリーンな高カロリーガスを生成するためのバイオマスガス化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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、バイオマスをガス化して生成するバイオマスのガス化装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この種のバイオマスガス化装置（ガス化装置）では、バイオマス原料をガス化するガス化反応設備と、バイオマス原料を燃料としガス化反応設備を加熱するための熱ガス炉とを備えている。そして、ガス化反応設備用のバイオマス原料には粒径が２ｍｍ〜５ｍｍ程度の粉体がよく使用され、熱ガス炉用のバイオマス原料には長さ１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度の木チップなどの固形材料がよく使用されている。
木チップなどの固形材料は、粉体の材料に比べて熱ガス炉の中で一定時間以上にわたって安定した燃焼状態を保つことができるため、熱ガス炉のバイオマス原料に適している。
【０００４】
なお、粉体状態の木材、紙、コーヒー殻などをガス化反応設備用のバイオマス原料としてだけでなく、熱ガス炉に粉体バーナを採用して熱ガス炉のバイオマス原料としても使用する方法も実験的に行われている。
しかし、バイオマス原料を粉体にする場合、バイオマス原料の含水率が高いとバイオマス原料を破砕して均一な粉体にすることが困難であるとともに、ガス化の効率を考えるとバイオマス原料の含水率は低い方が良く粉体となったバイオマス原料の含水率を望ましくは約３０％以下とする必要があるため乾燥工程が必要となり手間がかかるという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】再公表ＷＯ２００８−５０７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、熱ガス炉のバイオマス原料が木チップなどのように固形の場合、バイオマス原料は、まずホッパに投入されホッパの底部に設けられたフィーダを通過して熱ガス炉に搬送されている。また、フィーダと熱ガス炉との間にベルトコンベアやスクリューコンベアなどの搬送手段が設けられて、フィーダを通過したバイオマス原料がこの搬送手段によって熱ガス炉に搬送されることもある。
【０００７】
このとき、ホッパ底部の排出口がホッパ上部の投入口に比べて幅・奥行きともに小さい場合、バイオマス原料がフィーダに集中してしまうため、バイオマス原料同士（例えば木チップ同士）が付着してホッパ底部の排出口から効率的に排出されず、バイオマス原料の搬送が阻害されるという問題がある。そして、バイオマス原料同士が付着してしまうと、ベルトコンベアやスクリューコンベアなどの搬送手段においても搬送が阻害されるという問題がある。
【０００８】
これに対し、ホッパ底部の排出口がホッパ上部の投入口と比べて幅又は奥行が小さく横長（縦長）の場合は、バイオマス原料がフィーダの長さ方向に分散するため、バイオマス原料の搬送が阻害されることは少ないが、ホッパの設置に広いスペースが必要となるという問題がある。
このため、ホッパやフィーダの形状や熱ガス炉への搬送手段の形態にかかわらずバイオマス原料の搬送や供給をスムーズに行うことができるバイオマスガス化装置が望まれている。
【０００９】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ホッパやフィーダの形状や熱ガス炉への搬送手段の形態にかかわらずバイオマス原料の搬送や供給をスムーズに行うことができるバイオマスガス化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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係るバイオマスガス化装置は、バイオマス原料をガス化するガス化反応設備を加熱するための熱ガス炉と、該熱ガス炉へ燃料として投入されるバイオマス原料をペレット状に成型するペレット造粒機と、が設けられ、該ペレット造粒機は、固定され複数の孔部が形成されたダイスと、該ダイスの上を公転しながら旋回するローラと、前記ダイスと前記ローラとの間にバイオマス原料を投入するためのバイオマス原料投入部と、を備え、前記ダイスと前記ローラとの間に挟まれた前記バイオマス原料が前記ローラに加圧されながら前記孔部を通過することでペレット状に成型されることを特徴とする。
【００１１】
本発明では、熱ガス炉のバイオマス原料がペレット状に成型されるため、バイオマス原料の熱ガス炉への搬送や供給をスムーズに行うことができる。
【００１２】
また、本発明に係るバイオマスガス化装置では、前記ペレット造粒機は、バイオマス原料が有する含水率のみで該バイオマス原料を加圧してペレット状に成型する無加水型造粒機であることが好ましい。
【００１３】
この場合、例えばバイオマス原料の種類によって孔部の径や深さ（ダイスの厚さ）を調整することで、バイオマス原料に含まれる水分（バイオマス原料の重量に対して５〜１０％程度）を利用して加水せずにペレット状に成型することができる。
そして、無加水型造粒機により加水せずにペレット状のバイオマス原料を成型することができるため、加水してペレット状のバイオマス原料を成型するペレット造粒機と比べて加水工程および乾燥工程を省略することができる。
【００１４】
また、本発明に係るバイオマスガス化装置では、前記バイオマス原料は、紙ごみ、または紙ごみと紙ごみ以外の都市域廃棄物との混合物であることが好ましい。
【００１５】
このようにすることにより、都市域廃棄物の有効利用を図ることができるとともに、バイオマスガス化装置が設置された地域においてバイオマス原料を調達することができる。
なお、紙ごみ以外の都市域廃棄物とは、例えば生ごみ、コーヒー殻、茶殻などの有害ガスが発生する恐れのないものが挙げられる。
また、紙ごみも含め都市域廃棄物において、ガス化した際の発生ガスのガス組成を確認するだけで、バイオマス原料のペレット化が可能となるため、ペレットではないバイオマス原料のようにバイオマス原料同士の付着を防ぐことができ、搬送形態にかかわらず、任意の搬送・供給手段を用いることができる。
また、このような都市域廃棄物はバイオマス原料として燃焼した後には灰となるため、都市域廃棄物の削減、減容化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、熱ガス炉のバイオマス原料がペレット状に成型されるため、バイオマス原料の熱ガス炉への搬送や供給をスムーズに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態によるバイオマスガス化装置の一例を模式的に示した図である。
【図２】ペレット造粒機を説明する図である。
【図３】ペレット造粒機の内部を説明する図である。
【図４】バイオマス原料として採用可能な原料がガス化した場合のガスの有効成分の事例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態によるバイオマスガス化装置について、図１乃至図４に基づいて説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態によるバイオマスガス化装置１は、バイオマス原料をガス化するガス化反応設備２と、ガス化反応設備２を加熱するための熱ガス炉３と、バイオマス原料を受け入れて熱ガス炉３に供給するバイオマス供給装置４と、熱ガス炉のバイオマス原料をペレット状に成型するペレット造粒機５と、を備えている。
【００２０】
バイオマス供給装置４は、バイオマス受入ホッパ（不図示）を備え、このバイオマス受入ホッパに貯留したバイオマス原料を順次、ガス化反応設備２又は熱ガス炉３に向けて搬送し供給するように構成されている。
ここで、ガス化反応設備２にバイオマス原料を供給するバイオマス供給装置４を第１バイオマス供給装置４Ａといい、熱ガス炉３にバイオマス原料を供給するバイオマス供給装置４を第２バイオマス供給装置４Ｂという。
【００２１】
熱ガス炉３は、第２バイオマス供給装置４Ｂを介してペレット状のバイオマス原料を受け入れ、空気などの支燃剤によりバイオマス原料を例えば９００〜１２００℃の高温で燃焼させ、高温の熱ガス（バイオマス燃焼高温ガス）を生成する。そして、生成した熱ガスをガス化反応設備２に供給し、このガス化反応設備２を加熱している。
【００２２】
ガス化反応設備２は、第１バイオマス供給装置４Ａからバイオマス原料を受け入れ、このバイオマス原料に熱ガスを供給することでガス化させて生成ガスを生成するように構成されている。
ガス化反応設備２で生成された生成ガスは、不要成分が除去されてガス貯留タンク（不図示）に貯留される。
【００２３】
図１および図２に示すように、ペレット造粒機５には、バイオマス原料が投入されるホッパ６が隣接して設けられていて、ホッパ６から排出されたバイオマス原料がフィーダ７（図２参照）に搬送されてペレット造粒機５に投入されるように構成されている。また、このホッパ６の底部には水平方向に延びるフィーダ８が設けられている。
ここで、ホッパ６の底部のフィーダ８を第１フィーダ８といい、ホッパ６からペレット造粒機５へ続くフィーダ７を第２フィーダ７という。
【００２４】
ペレット造粒機５には、外周部にカバー体５６が設けられていて、このカバー体５６の内部には、固定され複数の孔部５１，５１…が形成されたダイス５２と、ダイス５２の上を公転しながら旋回する一対のローラ５３，５３と、が設けられている。そして、カバー体５６の上部にはペレット造粒機５の外部から内部へバイオマス原料を投入するための開口部５６ａが形成されていてこの開口部５６ａがバイオマス原料投入部５４となっている。
本実施形態では、バイオマス原料投入部５４の上方に第２フィーダ７のバイオマス原料排出側の端部７ａが位置していて、第２フィーダ７から排出されたバイオマス原料が上方からバイオマス原料投入部５４を通過してペレット造粒機５の内部に投入されるように構成されている。
なお、ペレット造粒機５の内部に投入されたバイオマス原料が開口部５６ａから飛散しないように、第２フィーダ７のバイオマス原料排出側の端部７ａと開口部５６ａとの間に開口部５６ａを塞ぐカバーなどを設けることもある。
【００２５】
ペレット造粒機５は、ダイス５２とローラ５３，５３との間に挟まれたバイオマス原料がローラ５３に加圧されながら孔部５１，５１…を通過することで、ペレット状のバイオマス原料に成型されるように構成されている。
そして、ペレット造粒機５には、ペレット状に成型されたバイオマス原料が外部へ排出されるための排出口（図２参照）５５が設けられている。
【００２６】
ペレット造粒機５には、例えば、ペレタイザー（木質ペレット製造機・株式会社土佐テック製など）を使用することが好ましい。
このペレタイザーでは、バイオマス原料の種類によって孔部５１，５１…の径や深さ（ダイス５２の厚さ）を調整し、押し込む圧力をバランスよく調節することで、バイオマス原料に含まれる水分（バイオマス原料の重量に対して５〜１０％程度）を利用して加水せずにペレット状に成型することができる。
【００２７】
本実施形態で使用されるバイオマス原料としては、都市域廃棄物である紙ごみや生ごみ、コーヒー殻、茶殻などの有害物質を含まず素性が明らかな原料を採用することができる。
例えば、１〜５ｍｍ程度に粉砕した紙ごみや、シュレッダーによる紙ごみ（径が１ｍｍ以下で長さが１０ｍｍ程度のものから幅が数ｍｍ程度のもの）をバイオマス原料として採用することができる。
また、これらの紙ごみに生ごみや茶殻やコーヒー殻などの紙ごみ以外の都市域廃棄物を紙ごみの比率が１０％以上となるように混ぜたものもバイオマス原料として採用することができる。
【００２８】
なお、紙ごみ以外の都市域廃棄物のうち茶殻やコーヒー殻などのように１０ｍｍ程度以下の細かい形状の場合はそのまま紙ごみに混ぜ、生ごみなどのように形状が１０ｍｍより大きく不均一で破砕可能な柔らかさの場合は５０ｍｍ程度以下に粗破砕して紙ごみに混ぜることが好ましい。
ここで、本実施形態によるバイオマスガス化装置１のバイオマス原料として採用可能な原料がガス化した場合のガスの有効成分の事例を図４に示す。
【００２９】
次に、上述したバイオマス原料をペレット状に成型する方法について説明する。
まず、図１および図２に示すホッパ６に紙ごみのみ、または紙ごみと紙ごみ以外の都市域廃棄物とを投入する。ここで、これらの紙ごみや紙ごみ以外の都市域廃棄物をバイオマス原料として以下説明する。
図２に示すホッパ６に投入されたバイオマス原料は、ホッパ６の底部の第１フィーダ８に巻き込まれて撹拌されながら第２フィーダ７に供給され、第２フィーダ７に巻き込まれてさらに撹拌されながらペレット造粒機５へ搬送されて、ペレット造粒機５のバイオマス原料投入部５４からペレット造粒機５の内部へ投入される。
そして、バイオマス原料投入部５４からペレット造粒機５の内部へ投入されたバイオマス原料は、図３に示すダイス５２とローラ５３との間に供給され、ダイス５２とローラ５３，５３との間に挟まれてローラ５３に加圧されながら孔部５１，５１…を通過することで、ペレット状のバイオマス原料に成型される。
【００３０】
このとき、孔部５１から出てくるバイオマス原料を所定の長さにカッター（不図示）などで切断するように設定してもよいし、バイオマス原料を孔部５１に圧入する圧力や孔部５１の形状を調整してバイオマス原料が孔部５１から排出されるとカッターなどを使用しなくても所定の長さに切断、或いはペレット状の塊となって吹出されるように設定してもよい。
【００３１】
このようにペレット状に成型されたバイオマス原料は、図１に示す第２バイオマス供給装置４Ｂに搬送され、熱ガス炉３に供給される。
【００３２】
次に、上述したバイオマスガス化装置１の作用について図面を用いて説明する。
図１乃至図４に示すように、本実施形態によるバイオマスガス化装置１によれば、熱ガス炉３のバイオマス原料がペレット状に成型されるため、熱ガス炉３のバイオマス原料の熱ガス炉３への搬送や供給をスムーズに行うことができるとともに、形状が均一となり熱ガス炉３において安定した燃焼状態を保つことができる。
【００３３】
また、ペレット造粒機５は、上述したペレタイザーであることにより、加水せずにバイオマス原料をペレット状に成型することができるため、加水してバイオマス原料をペレット状に成型するペレット造粒機と比べて加水工程および乾燥工程を省略することができる。
【００３４】
また、熱ガス炉３のバイオマス原料は、紙ごみ、または紙ごみと紙ごみ以外の都市域廃棄物との混合物であることにより、都市域廃棄物の有効利用を図ることができるとともに、バイオマスガス化装置が設置された地域においてバイオマス原料を調達することができ地産地消を図ることができる。
【００３５】
また、紙ごみも含め都市域廃棄物において、それぞれの都市域廃棄物がガス化した際の発生ガスのガス組成を確認するだけで、バイオマス原料のペレット化が可能となるため、ペレットではないバイオマス原料のようにバイオマス原料同士の付着を防ぐことができ、搬送形態にかかわらず、任意の搬送・供給手段を用いることができる。
また、熱ガス炉３のバイオマス原料がペレット状に成型されることにより、地震などの非常時におけるバイオマス原料の供給遮断を容易に行うことができる。
また、このような都市域廃棄物はバイオマス原料として燃焼した後には灰となるため、都市域廃棄物の削減、減容化を図ることができる。
【００３６】
以上、本発明によるバイオマスガス化装置の実施形態について説明したが、本発明は上記の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、上述した実施形態では、ペレット造粒機５には、バイオマスが投入されるホッパ６が隣接して設けられていて、ホッパ６から排出されたバイオマス原料が第２フィーダ７に搬送されてペレット造粒機５に投入されるように構成されているが、ホッパ６から排出されたバイオマス原料が直接ペレット造粒機５に投入されるように構成されていてもよいし、第２フィーダ７に代わってベルトコンベアが設けられていてもよい。
また、このホッパ６の底部には水平方向に延びる第１フィーダ８が設けられているが、ホッパ６および第１フィーダ８の具体的な構成については、適宜変更することが可能である。
また、上述した実施形態では、ペレット造粒機５として株式会社土佐テック製のペレタイザーを使用しているが、これ以外のペレット造粒機を使用してもよい。
また、ガス化反応設備２、熱ガス炉３、バイオマス供給設備４の具体的な構成については、適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１  バイオマスガス化装置
２  ガス化反応設備
３  熱ガス炉
４  バイオマス供給設備
４Ａ  第１バイオマス供給設備
４Ｂ  第２バイオマス供給設備
５  ペレット造粒機
６  ホッパ
７  第１フィーダ（フィーダ）
８  第２フィーダ（フィーダ）
５１  孔部
５２  ダイス
５３  ローラ
５４  バイオマス原料投入部
５５  排出口  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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