(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非金属系触媒の存在下にて、バイオマスを所定の条件下で熱水処理する前処理装置と、
前記前処理装置による熱水処理によって得られた、前記非金属系触媒を含む前記バイオマスのスラリー体を、所定の条件下で水熱処理することによりガスを生成する反応器と、
前記前処理装置から受け入れた前記スラリー体を、前記反応器へと供給するスラリー供給装置と、を備えるバイオマスガス化システムであって、
前記前処理装置よりも前段に配置され、供給された前記バイオマスと、水と、前記非金属系触媒とを攪拌混合する調整部と、
前記調整部から供給された撹拌混合物に含まれる前記バイオマスを破砕する破砕機と、
前記破砕機と前記前処理装置とを接続し、前記破砕機にて破砕された前記バイオマスを前記前処理装置へと移送するための原料供給管と、
前記原料供給管に設けられ、当該原料供給管を開閉する第１開閉弁と、
前記原料供給管に設けられ、前記破砕機と前記調整部とを接続し、前記破砕機にて破砕された前記バイオマスを前記調整部へと循環させる循環配管と、
前記循環配管に設けられ、前記循環配管を開閉する第２開閉弁と、を更に備えており、
前記破砕機は、前記調整部の下部に接続され、
上方に前記調整部から供給される前記バイオマスを取り込むための吸込路が形成され、下方に破砕した前記バイオマスを吐出するための吐出ノズルが形成されたケーシングと、
前記ケーシングに取り付けられる固定切羽と、
前記ケーシングの中心に回転可能に設けられる回転軸と、
前記回転軸に一体に設けられる破砕羽根と、を有し、
前記回転軸と一体に回転する前記破砕羽根と前記固定羽根との間で、前記バイオマスを破砕すると共に、
前記破砕機内に残留する前記破砕された前記バイオマスの破砕片が、当該破砕機の処理容量を超えて堆積した場合、前記第１および第２開閉弁を閉状態とし、一定時間経過した後、前記第２開閉弁を開状態とすることにより前記循環配管を介して前記バイオマスの破砕片を前記調整部へ循環させる
ことを特徴とするバイオマスガス化システム。
【請求項２】
前記循環配管の流量を検知する流量検知部を更に設け、
前記流量検知部による検知結果が所定量以下となった場合に、前記破砕機内に残留する前記破砕された前記バイオマスの破砕片が、当該破砕機の処理容量を超えて堆積したと判定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。
【請求項３】
前記開閉弁の開閉を制御する開閉制御部を更に設け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システム。
【請求項４】
時間の経過を検知するタイマーを更に設け、
前記開閉制御部は、前記タイマーによって前記開閉弁が閉状態とされてから一定時間経過したことを検知すると、当該開閉弁を開状態とするように制御す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。
【請求項５】
非金属系触媒の存在下にて、所定の条件下で熱水処理することによって、前記非金属系触媒を含む前記バイオマスのスラリー体を製造する前処理工程と、
前記非金属系触媒を含む前記バイオマスのスラリー体を、スラリー供給装置を用いて反応器に供給する供給工程と、
前記反応器に供給された前記スラリー体を、所定の条件下で水熱処理することによりガスを生成する反応工程と、を含むバイオマスガス化方法であって、
前記前処理工程の前に、調整部に供給された前記バイオマスと、水と、前記非金属系触媒とを攪拌混合する調整工程と、
前記調整工程での撹拌混合物に含まれる前記バイオマスを破砕機で破砕する破砕工程と、
前記破砕工程にて破砕された前記バイオマスを、前記破砕機と前記調整部とを接続する循環配管を介して、前記破砕機から前記調整部へと循環させる循環工程と、を更に含み、
前記前処理工程では、
前記破砕工程にて破砕された前記バイオマスを、前記破砕機と前記前処理装置とを接続する原料供給管を介して、前記前処理装置へと移送し、
前記破砕工程では、
前記調整部の下部に接続された前記破砕機にて、
上方に前記調整部から供給される前記バイオマスを取り込むための吸込路が形成され、下方に破砕した前記バイオマスを吐出するための吐出ノズルが形成されたケーシングに取り付けられる固定切羽と、前記ケーシングの中心に回転可能に設けられる回転軸と一体に設けられる破砕羽根との間で、前記バイオマスを破砕すると共に、
前記循環工程では、
前記破砕機内に残留する前記破砕された前記バイオマスの破砕片が、当該破砕機の処理容量を超えて堆積した場合、前記原料供給管に設けられた第１開閉弁および前記循環配管に設けられた第２開閉弁を閉状態とし、一定時間経過した後、前記第２開閉弁を開状態とすることにより前記循環配管を介して当該バイオマスの破砕片を前記調整部へ循環させることを特徴とするバイオマスガス化方法。
【請求項６】
前記循環工程では、
前記循環配管に設けられた流量検知部によって、当該循環配管の流量を検知しており、
前記流量検知部による検知結果が所定量以下となった場合に、前記破砕機内に残留する前記破砕された前記バイオマスの破砕片が、当該破砕機の処理容量を超えて堆積したと判断することを特徴とする請求項５に記載のバイオマスガス化方法。
【請求項７】
前記循環工程では、
開閉制御部によって前記開閉弁の開閉を制御する
ことを特徴とする請求項５または６に記載のバイオマスガス化方法。
【請求項８】
前記循環工程では、
前記開閉制御部により、時間の経過を検知するタイマーによって前記開閉弁を閉状態としてから一定時間経過したことを検知すると、当該開閉弁を開状態とするように制御することを特徴とする請求項７に記載のバイオマスガス化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマスに水および触媒を添加して調整されたガス化原料を、超臨界状態で分解処理して燃料ガスを生成するバイオマスガス化システムおよびバイオマスガス化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、家畜排泄物、生ゴミ等のバイオマスを超臨界状態で分解処理して燃料ガスを生成するガス化システムの開発が進んでいる。例えば、非金属系触媒を含んだバイオマスのスラリー体を３７４℃以上の温度、および２２．１ＭＰａ以上の圧力の条件下で熱水処理し、生成された燃料ガスを利用して発電装置で発電し、発電装置から排熱を利用してスラリー体を加熱するバイオマスガス化発電システムが知られている（特許文献１〜３等参照）。【０００３】
ここで、一般的なバイオマスによるガス化システムは、熱交換器・加熱器およびガス化反応器等を含んで構成され、加水分解によって有機物を水素・メタン・エタン・一酸化炭素・二酸化炭素等にガス化する。例えば、熱交換器は、スラリー状のガス化原料を加熱する装置である。このガス化原料は、焼酎残渣・採卵鶏糞・汚泥等のバイオマスに、水および活性炭（触媒）を加えて混合することで調整される。加熱器は、熱交換機で加熱されたガス化原料を臨界温度付近まで昇温する装置である。ガス化反応器は、このガス化原料を水熱処理し、超臨界状態の高温流体にする装置である。超臨界状態となった流体は、その後気液分離され、気体分が燃料ガスとして利用される。【０００４】
しかしながら、これまでに知られている超臨界水によるガス化技術は、燃料ガスの生成効率の面で必ずしも満足できるものではなく、バイオマスから燃料ガスをより効率的に生成することができる技術の開発が求められている。【０００５】
そこで、本発明者等は、上述したガス化原料が熱交換器において目詰まりを起こすことに起因した流路の閉塞を防止すること、およびガス化効率の向上の観点から、このガス化原料を熱交換器よりも前段に設けられる原料調整部において破砕することに着目した。【０００６】
具体的に、原料調整部には調整タンク・破砕機（破砕ポンプ）・供給ポンプ等が含まれている。調整タンクは、タンク下部に破砕機（破砕ポンプ）が設けられており、供給されたガス化原料が所定の大きさよりも大きい場合、これを所定の大きさ以下となるまで破砕するようになっている。また、破砕ポンプには破砕後のガス化原料を調整タンクへ戻すための循環配管が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２４６３４３号公報
【特許文献２】特開２００６−２７４０１３号公報
【特許文献３】特開２００２−１０５４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、かかる破砕ポンプでは、破砕したガス化原料の破砕片（固形分）が下部へ堆積することによって破砕ポンプにおける処理容量がオーバーしてしまい、当該破砕ポンプ内でガス化原料による閉塞によって目詰まりを引き起こす場合があった。このため、破砕ポンプを連続運転することができず、システムの連続運転を行うことが困難になり、燃料ガスを効率良く生成することができない不十分な問題があった。【０００９】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたもので、ガス化原料の破砕片が堆積することによる破砕機の閉塞を回避して、バイオマスからメタンや水素などの燃料ガスをより効率的に生成することが可能なバイオマスガス化システムおよびバイオマスガス化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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る、バイオマスガス化システムは、
非金属系触媒の存在下にて、バイオマスを所定の条件下で熱水処理する前処理装置と、
前記前処理装置による熱水処理によって得られた、前記非金属系触媒を含む前記バイオマスのスラリー体を、所定の条件下で水熱処理することによりガスを生成する反応器と、
前記前処理装置から受け入れた前記スラリー体を、前記反応器へと供給するスラリー供給装置と、を備えるバイオマスガス化システムであって、
前記前処理装置よりも前段に配置され、供給された前記バイオマスと、水と、前記非金属系触媒とを攪拌混合する調整部と、
前記調整部から供給された撹拌混合物に含まれる前記バイオマスを破砕する破砕機と、
前記破砕機と前記前処理装置とを接続し、前記破砕機にて破砕された前記バイオマスを前記前処理装置へと移送するための原料供給管と、
前記原料供給管に設けられ、当該原料供給管を開閉する第１開閉弁と、
前記原料供給管に設けられ、前記破砕機と前記調整部とを接続し、前記破砕機にて破砕された前記バイオマスを前記調整部へと循環させる循環配管と、
前記循環配管に設けられ、前記循環配管を開閉する第２開閉弁と、を更に備えており、
前記破砕機は、前記調整部の下部に接続され、
上方に前記調整部から供給される前記バイオマスを取り込むための吸込路が形成され、下方に破砕した前記バイオマスを吐出するための吐出ノズルが形成されたケーシングと、
前記ケーシングに取り付けられる固定切羽と、
前記ケーシングの中心に回転可能に設けられる回転軸と、
前記回転軸に一体に設けられる破砕羽根と、を有し、
前記回転軸と一体に回転する前記破砕羽根と前記固定羽根との間で、前記バイオマスを破砕すると共に、
前記破砕機内に残留する前記破砕された前記バイオマスの破砕片が、当該破砕機の処理容量を超えて堆積した場合、前記第１および第２開閉弁を閉状態とし、一定時間経過した後、前記第２開閉弁を開状態とすることにより前記循環配管を介して前記バイオマスの破砕片を前記調整部へ循環させる
ことを特徴とする。
【００１１】
本発明のバイオマスガス化システムにおいて、
前記循環配管の流量を検知する流量検知部を更に設け、
前記流量検知部による検知結果が所定量以下となった場合に、前記破砕機内に残留する前記破砕された前記バイオマスの破砕片が、当該破砕機の処理容量を超えて堆積したと判定するようにしてもよい。【００１２】
また、本発明に係るバイオマスガス化システムは、
前記開閉弁の開閉を制御する開閉制御部を更に設けることとしてもよい。【００１３】
さらに、本発明に係るバイオマスガス化システムは、
時間の経過を検知するタイマーを更に設け、
前記開閉制御部は、前記タイマーによって前記開閉弁が前記閉状態とされてから一定時間経過したことを検知すると、当該開閉弁を開状態とするように制御することとしてもよい。【００１４】
また、本発明に係るバイオマスガス化方法は、
非金属系触媒の存在下にて、所定の条件下で熱水処理することによって、前記非金属系触媒を含む前記バイオマスのスラリー体を製造する前処理工程と、
前記非金属系触媒を含む前記バイオマスのスラリー体を、スラリー供給装置を用いて反応器に供給する供給工程と、
前記反応器に供給された前記スラリー体を、所定の条件下で水熱処理することによりガスを生成する反応工程と、を含むバイオマスガス化方法であって、
前記前処理工程の前に、調整部に供給された前記バイオマスと、水と、前記非金属系触媒とを攪拌混合する調整工程と、
前記調整工程での撹拌混合物に含まれる前記バイオマスを破砕機で破砕する破砕工程と、
前記破砕工程にて破砕された前記バイオマスを、前記破砕機と前記調整部とを接続する循環配管を介して、前記破砕機から前記調整部へと循環させる循環工程と、を更に含み、
前記前処理工程では、
前記破砕工程にて破砕された前記バイオマスを、前記破砕機と前記前処理装置とを接続する原料供給管を介して、前記前処理装置へと移送し、
前記破砕工程では、
前記調整部の下部に接続された前記破砕機にて、
上方に前記調整部から供給される前記バイオマスを取り込むための吸込路が形成され、下方に破砕した前記バイオマスを吐出するための吐出ノズルが形成されたケーシングに取り付けられる固定切羽と、前記ケーシングの中心に回転可能に設けられる回転軸と一体に設けられる破砕羽根との間で、前記バイオマスを破砕すると共に、
前記循環工程では、
前記破砕機内に残留する前記破砕された前記バイオマスの破砕片が、当該破砕機の処理容量を超えて堆積した場合、前記原料供給管に設けられた第１開閉弁および前記循環配管に設けられた第２開閉弁を閉状態とし、一定時間経過した後、前記第２開閉弁を開状態とすることにより前記循環配管を介して当該バイオマスの破砕片を前記調整部へ循環させることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係るバイオマスガス化方法において、
前記循環工程では、
前記循環配管に設けられた流量検知部によって、当該循環配管の流量を検知しており、
前記流量検知部による検知結果が所定量以下となった場合に、前記破砕機内に残留する前記破砕された前記バイオマスの破砕片が、当該破砕機の処理容量を超えて堆積したと判断するようにしてもよい。【００１６】
また、本発明に係るバイオマスガス化方法において、
前記循環工程では、
開閉制御部によって前記開閉弁の開閉を制御することとしてもよい。【００１７】
さらに、本発明に係るバイオマスガス化方法において、
前記循環工程では、
前記開閉制御部により、時間の経過を検知するタイマーによって前記開閉弁を閉状態としてから一定時間経過したことを検知すると、当該開閉弁を開状態とするように制御することが望ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、破砕機におけるガス化原料の破砕片が堆積することによる閉塞を回避して、バイオマスからメタンや水素などの燃料ガスをより効率的に生成することが可能なバイオマスガス化システムおよびバイオマスガス化方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態として説明する超臨界水によるバイオマスガス化システムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態として説明する調整タンクの概略構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態として説明する破砕ポンプの概略構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態として説明する反応器の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態として説明するスラリー供給装置の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態として説明する触媒回収器の概略構成を示す図である。
【図７】本発明の他の実施形態として説明する超臨界水によるバイオマスガス化システムの概略構成を示す図である。
【図８】本発明の他の実施形態として説明する破砕ポンプの閉塞を自動的に取り除く手順の説明に供する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。
【００２１】
＝＝本発明に係る超臨界水によるガス化システムの全体構成＝＝
図１は、本発明の一実施形態として説明する超臨界水によるバイオマスガス化システムの概略構成を示す図である。図１に示すように、本発明に係る超臨界水によるバイオマスガス化システム（以下、単に「システム」と称する。）２００は、調整タンク１００、破砕ポンプ１１０、供給ポンプ１２０、第一熱交換器１３０、第二熱交換器１３１、前処理装置１４０、スラリー供給装置１５０、運転周波数制御装置１５１、反応器１６０、加熱器１６１、予熱器１６２、加熱器１６３、予熱器１６４、クーラー１７０、減圧器１７１、気液分離器１８０、ガスタンク１８１、触媒回収器１８２、発電装置１９０などを備える。
【００２２】
前処理装置１４０は、バイオマスのスラリー体を形成させる装置である。バイオマスのスラリー体の形成は、非金属系触媒の存在下において、バイオマスを１００℃〜２５０℃の範囲内の温度、および０．１ＭＰａ〜４ＭＰａの範囲内の圧力の条件下で熱水処理することにより行われる。
【００２３】
調整タンク１００は、ガス化原料としてのバイオマスの種類、量、含水率などに応じて水や非金属系触媒の混合量を調整しながら、バイオマス、水、非金属系触媒などを混合するタンクである。すなわち、調整タンク１００は、図示省略する原料供給手段から供給されるバイオマス、水、非金属系触媒（活性炭、ゼオライト等）などを一緒に攪拌混合する。
【００２４】
具体的に調整タンク１００は、図２に示すように、上部が開口する略円筒状で下部が円錐状に形成されたものであって、内部に所定量のバイオマス、水、非金属系触媒などが貯留可能となっている。また、調整タンク１００の内部には、バイオマスを攪拌する攪拌手段１０が着脱可能に設けられ、この攪拌手段１０により調整タンク１００内でバイオマスと水と非金属系触媒とが攪拌混合される。
【００２５】
攪拌手段１０は、駆動モータ１１と、駆動モータ１１の駆動軸１１ａに取付けられて駆動軸１１ａと一体に回転駆動する回転軸１２と、回転軸１２の先端に螺旋状に一体に取り付けられて回転軸１２と一体に回転駆動する所謂リボン翼からなる攪拌羽根１３とを備えている。
【００２６】
攪拌手段１０は、調整タンク１００の上部を閉塞する上蓋１０１に一体に取り付けられ、上蓋１０１を調整タンク１００の上部に着脱させることにより、上蓋１０１と一体に調整タンク１００に着脱される。攪拌手段１０は、上蓋１０１を調整タンク１００の上部に取り付けたときに、回転軸１２が調整タンク１００の中心部に配置され、攪拌羽根１３が調整タンク１００の底部に配置される。
【００２７】
なお、攪拌羽根１３はリボン翼の形状に限らず、要は調整タンク１００内のバイオマス、水、非金属系触媒を効率よく攪拌可能なものであれば、この他、種々の形状を広く適用することができる。例えば、傘を上下逆さにしたような放射状に広がる羽根を回転軸１３に複数段に設けて、これら羽根が調整タンク１００の全高に亘って複数段に配置されるように構成してもよい。
【００２８】
かかる攪拌手段１０によって調整タンク１００内で混合された混合物は、水またはバイオマスのヘッド圧により、調整タンク１００から後述する破砕ポンプ１１０へ送給される。このとき、バイオマスのうち、大きさが混合するに値しない程大きいものは、上述の混合量の調整が困難であるため、混合されない状態で後述する破砕ポンプ１１０へ送給される。
【００２９】
破砕ポンプ１１０は調整タンク１００の下部に接続され、調整タンク１００で混合された混合物や、調整タンク１００から送給されたバイオマスを破砕することで、ガス化原料であるバイオマスを予め均一な大きさ（好ましくは平均粒径が５００μｍ以下、より好ましくは平均粒径が３００μｍ以下）にする装置である。
【００３０】
かかる破砕ポンプ１１０は、例えば図３に示すように、ケーシング２０と、ケーシング２０に取り付けられる固定切羽３４と、ケーシング２０の中心部に回転可能に設けられる回転軸２２と、回転軸２２に一体に設けられる破砕羽根２７と、回転軸２２を回転駆動させる駆動モータ（不図示）と、を備えて構成されている。
【００３１】
具体的に、破砕ポンプ１１０は、吐出ノズル２０ａが形成されたケーシング２０の中心を貫通して回転軸２２が設けられ、この回転軸２２の中央部はケーシング２０の中心に取り付けたメカニカルシールを兼ねた軸受部２４に支持されている。回転軸２２の先端側である吸込路２５側には、ケーシング２０の内部で回転して流体を吐出ノズル２０ａから圧送するインペラ２６がキーを介して取り付けられ、さらにその先端側にはケーシング２０の吸込路２５側でインペラ２６と一体に回転する破砕羽根２７が、キーを介して取り付けられている。破砕羽根２７の吸込路側端部は回転軸２２の先端に螺合される固定ナット２２ａで固定されている。
【００３２】
ケーシング２０の吸込路２５側には、中間ケース２８が締付ボルト２９で固定されている。中間ケース２８はＯリングを介してケーシング２０の吸込路側内周面に取り付けられている。中間ケース２８の内周側には格子状固定刃３０が嵌合されており、この格子状固定刃３０と破砕羽根２７の背面との間には流体中の混合物やバイオマスを挟んで切断破砕するための僅かな隙間が形成されている。この隙間において、格子状固定刃３０の格子隙間に引っかかった混合物やバイオマスが回転する破砕羽根２７との間で切断される。
【００３３】
破砕羽根２７には、外周端を覆うようにシュラウドリング３１が設けられており、このシュラウドリング３１の内側と破砕羽根２７の外周に形成された外刃との間に挟まれた流体中の混合物やバイオマスを切断破砕するようになっている。中間ケース２８の前面にはケーシング２０との間に吸込路２５を形成する吸込ケーシング３２がボルト３３で固定されている。吸込ケーシング３２の中間ケース２８側のフランジ面には、上記シュラウドリング３１の周端部にシール部を介して嵌合された固定切羽３４がシール部を介して嵌合するように形成されている。この固定切羽３４と破砕羽根２７の正面との間には流体中の混合物やバイオマスを挟んで切断破砕するための僅かな隙間が形成されている。そして、この隙間に引っかかった混合物やバイオマスが固定切羽３４と回転する破砕羽根２７との間で切断される。
【００３４】
さらに、中間ケース２８の外周側には、この中間ケース２８のケーシング２０に対する軸方向の位置決めを行う調整ハンドル３５が設けられている。この調整ハンドル３５は、環状に形成されており、内周面に中間ケース２８の外周面に形成された外ネジと螺合する内ネジが形成され、外周面にはこの調整ハンドル３５を図示しない工具で回動させるための嵌合凹部３５ａが周方向に沿って複数形成されている。そして、調整ハンドル３５を工具で回転させると、中間ケース２８がケーシング２０の前フランジ面２０ｂに対して離間される。これにより、中間ケース２８に固定された格子状固定刃３０と回転軸２２に取り付けられた破砕羽根２７との間の隙間が調節可能となっている。
【００３５】
このようにして、破砕ポンプ１１０の破砕羽根２７の回転により、調整タンク１００から吸込路２５を介して破砕ポンプ１１０のケーシング２０内に供給される混合物やバイオマスが所定の大きさに破砕される。そして、破砕ポンプ１１０で破砕された混合物やバイオマスは、原料供給管１５を介して破砕済原料タンク１１１に供給され、破砕済原料タンク１１１から原料供給管１５を介して供給ポンプ１２０に移送される。
【００３６】
本実施形態の場合、破砕ポンプ１１０と破砕済原料タンク１１１とを接続する原料供給管１５の途中に、破砕ポンプ１１０で粉砕した混合物やバイオマスを調整タンク１００に戻す循環配管１６を設け、この循環配管１６を介して破砕ポンプ１１０と調整タンク１００との間で混合物やバイオマスを循環させて、バイオマスの粒度を下げた後に破砕済原料タンク１１１に供給するように構成している。
【００３７】
このとき、循環配管１６の途中に破砕ポンプ１１０の開閉弁１７を設けると共に、破砕済原料タンク１１１の入口側の原料供給管１５に破砕済原料タンク１１１の入口弁としての開閉弁１８を設け、開閉弁１７を「開」状態とし、開閉弁１８を「閉」状態とすることで、循環配管１６を介して破砕ポンプ１１０と調整タンク１００との間で混合物やバイオマスを循環させることが可能となる。また、開閉弁１７を「閉」状態とし、開閉弁１８を「開」状態とすることで、粒度を下げた混合物やバイオマスを破砕済原料タンク１１１に供給することが可能となる。
【００３８】
ここで、破砕ポンプ１１０では、破砕したガス化原料（すなわち、バイオマス）が下部に堆積することで、破砕ポンプ１１０の処理容量がオーバーし、当該堆積するバイオマスにより破砕ポンプ１１０が閉塞する場合があった。
【００３９】
そこで、本実施形態のシステム２００では、バイオマスの破砕片が堆積することで破砕ポンプ１１０が閉塞した場合に（すなわち、破砕ポンプ１１０の出口流量がなくなるタイミングで）、上記開閉弁１７，１８を「閉」状態とする。すると、破砕ポンプ１１０からの流出が止められるため、破砕ポンプ１１０の下部に堆積しているバイオマスが破砕ポンプ１１０内で浮上する。そして、一定時間（本実施形態では、３０秒程度）経過させた後、開閉弁１７を「開」状態とし、破砕ポンプ１１０内のバイオマスを調整タンク１００へ循環させる。そして、破砕ポンプ１１０と調整タンク１００との間で混合物やバイオマスを循環させて、バイオマスの粒度が所定の大きさになると開閉弁１７を「閉」状態とし、開閉弁１８を「開」状態とすることで、調整タンク１００にて混合された混合物を破砕済原料タンク１１１へと移送する。
【００４０】
なお、ここでは、上述の開閉弁１７，１８の開閉制御を例えば手動で行う場合について述べたが、本発明はこれに限ることはない。また、具体的な他の実施形態については後述する。
【００４１】
供給ポンプ１２０は、調整タンク１００で混合された混合物を前処理装置１４０に移送する装置である。
【００４２】
反応器１６０は、超臨界水によりバイオマスをガス化する装置である。超臨界水によるバイオマスのガス化は、前処理装置１４０において熱水処理された、非金属系触媒を含むバイオマスのスラリー体を、前記非金属系触媒を利用して、３７４℃以上の温度、および２２．１ＭＰａ以上の圧力の条件下で水熱処理することにより行われる。なお、ここでいう水熱処理とは、高温高圧の水で処理することの内でも、特に、亜臨界水や超臨界水で処理することをいう。このようにスラリー体を超臨界水で処理することにより、バイオマスを分解し、水素ガス、メタン、エタン、エチレン等の燃料ガスを生成することができる。
【００４３】
反応器１６０は、反応器の内部温度、外部温度または加温温度を測定する温度測定装置と、反応器の内部温度、加熱温度または加圧圧力を測定するための圧力測定装置とを備える（図示せず）。
【００４４】
上述の反応器１６０としては、非金属系触媒の存在下で、上述の条件下でバイオマスのスラリー体を水熱処理することができる装置であれば特に制限されるものではなく、例えば、長い配管で構成された反応器、流動層反応器などを用いることができる。なお、本実施形態においては、反応器１６０が連続運転可能な流動層反応器である場合について説明する。
【００４５】
図４に、本発明の一実施形態において、連続運転が可能な流動層反応器１６０の概略構成を示す。かかる反応器１６０は、内部に非金属系触媒を含むバイオマスのスラリー体を下方から導入する導入口２１０と、反応器１６０内で上記スラリー体を、３７４℃以上の温度、及び２２．１ＭＰａ以上の圧力の条件下で水熱処理することにより生成された燃料ガスを含む生成ガス及び灰分、並びに、非金属系触媒及び水（超臨界水）を上方から反応器１６０外に排出する排出口２２０と、スラリー体の導入により反応器１６０内に流動層を形成する流動媒体２３０と、導入口２１０から導入したスラリー体を流動層の下方で分散させる分散部２４０と、を備えている。
【００４６】
上記流動媒体２３０は、スラリー体の導入速度では排出されない形状で構成されている。すなわち、導入口２１０からスラリー体を導入する速度では流動層を形成するが、排出口２２０から排出できない重さで構成されている。なお、排出口２２０にメッシュ状のプレートが設置されている場合には、流動媒体２３０は当該プレートの網目より大きいサイズで構成されていてもよい。上記流動媒体２３０としては、超臨界状態でも粒径に変化を及ぼさない、つまり、流動媒体が壊れにくいものであれば特に制限されるものではないが、例えば、アルミナボール、ジルコニアボール、シリカボールなどの媒体を挙げることができる。
【００４７】
分散部２４０は、例えば、流動層反応器などで用いられる既知の分散板（例えば、メッシュ状のプレートなど）であってもよいが、スラリー体の目詰まりによって圧力が増加するのを防ぐために、スラリー体を導入する速度では流動しない形状（例えば、スラリー体を導入する速度では流動できない重さ）で構成された球状媒体（例えば、アルミナボールなどの球状媒体）を積み重ねて形成した層であることが好ましい。
【００４８】
以上のような反応器１６０を用いることにより、導入口２１０から導入したスラリー体に対して非金属系触媒の存在下で超臨界水によるガス化反応を行うことができ、これにより生成された生成ガス（燃料ガスを含む）および灰分、並びに、非金属系触媒および水（超臨界水）などの流動媒体２３０より軽く、径が小さな物質を排出口２２０から排出することができるようになる。また、このような反応器１６０は、上述のような構成により、反応器内１６０に灰分や非金属系触媒などが堆積するのを抑制することができるので、非金属系触媒を含むバイオマスのスラリー体を連続的に導入し、超臨界水によるガス化反応を継続して行うことが可能となる。
【００４９】
スラリー供給装置１５０は、前処理装置１４０において熱水処理を行うことにより得られた、非金属系触媒を含むバイオマスのスラリー体を反応器１６０に供給する装置である。
【００５０】
スラリー供給装置１５０は、スラリー供給装置１５０の運転周波数を制御する運転周波数制御装置１５１を備える。この制御装置１５１を用いて、供給装置１５０の運転周波数を制御することにより、反応器１６０へと供給するスラリーの量を調節することができる。例えば、反応器１６０の内部温度が臨界点付近になった時に、制御装置１５１を用いて供給装置１５０の運動周波数を減少させることによって、反応器１６０へと供給するスラリー量を減少すれば、臨界点付近におけるバイオマスのスラリー体の急激な体積膨張を軽減し、この結果反応器１６０の内部圧力の急激な上昇を防ぐことが可能となる。また、臨界点を超えて反応器１６０の内部圧力がほぼ一定となった後に、制御装置１５１を用いて供給装置１５０の運動周波数を増加させることによって、反応器１６０へと供給するスラリー量を増加すれば、反応器１６０の内部圧力を急激に変化させることなく、多量のスラリーを反応することが可能となる。従って、運転周波数制御装置１５１を用いスラリー供給装置１５０の運転周波数を適宜制御することによって、安全かつ効率的に、バイオマスガス化を行うことができる。
【００５１】
なお、スラリー供給装置１５０は、運転周波数制御装置１５１と組み合わせて用いることができ、かつ、非金属系触媒を含むバイオマスのスラリー体を供給できる装置であれば特に制限されるものではなく、例えば、高圧ポンプやモーノポンプなどを用いることができるが、図５に示すような固体成分と液体成分とに分離しやすい上述のスラリー体を一定濃度で反応器１６０に連続供給することができる装置を用いることが好ましい。
【００５２】
図５は本発明の一実施形態として説明するスラリー供給装置１５０の概略構成を示す図である。かかるスラリー供給装置１５０は、前処理装置１４０において熱水処理を行うことにより得られた、非金属系触媒を含むバイオマスのスラリー体を前処理装置１４０から受け入れ、反応器１６０に供給する装置である。このスラリー供給装置１５０は、２つのシリンダー３１０，３２０、軸３３０、２つのピストン３３１，３３２、２つの攪拌機３４０，３５０、水注入装置３６０、バルブ３６１，３６２，３６３，３６４，３７３，３７４，３７５，３７６、三方弁３７１，３７２などを備える。
【００５３】
水注入装置３６０は、水を注入するシリンダー３１０，３２０を交互に切り替えて各シリンダー３１０，３２０に水を注入する装置である。水注入装置３６０は、例えば、ポンプ、高圧ポンプ、背圧ポンプなどである。
【００５４】
シリンダー３１０，３２０には、水注入装置３６０から水を注入し、注入した水を排出する注入／排出口が設けられている。また、シリンダー３１０，３２０には、前処理装置１４０からスラリー体を受け入れ、受け入れたスラリー体を反応器１６０に供給する受入／供給口が設けられている。
【００５５】
シリンダー３１０，３２０内には、水注入装置３６０から注入された水と、前処理装置１４０から受け入れたスラリー体とを仕切るようにピストン３３１，３３２が配置されている。
【００５６】
軸３３０の両端にはピストン３３１，３３２が備えられている。ピストン３３１，３３２は、水注入装置３６０からシリンダー３１０，３２０内に水が注入されることによりシリンダー３１０，３２０内を移動し、シリンダー３１０，３２０内のスラリー体を押圧して反応器１６０にスラリー体を供給する。また、一方のピストン３３１，３３２の移動に伴い、他方のピストン３３２，３３１が一方のピストン３３１，３３２と同軸方向に移動し、前処理装置１４０からスラリー体を受け入れるとともに、シリンダー３２０，３１０内の水を排出する。
【００５７】
なお、シリンダー３１０，３２０内の水とスラリー体が混ざらないようにするために、ピストン３３１，３３２にピストンリングを設け、ピストン３３１，３３２とシリンダー３１０，３２０との気密性を高めてもよい。
【００５８】
本実施形態においては、軸３３０の中央部にストッパー３３３が設けられている。ストッパー３３３は、ピストン３３１，３３２と攪拌機３４０，３５０との接触を防止する装置である。このストッパー３３３がシリンダー３１０，３２０に接触すると、ピストン３３１，３３２が攪拌機３４０，３５０の方へ移動できなくなるような仕組みとなっている。
【００５９】
バルブ３６１，３６２，３６３，３６４は、水を水注入装置３６０からシリンダー３１０，３２０に流れるように切り替えたり、シリンダー３１０，３２０内の水を排出するように切り替えたりする装置である。バルブ３６１，３６２，３６３，３６４は、例えば、電磁バルブなどである。
【００６０】
本実施形態においては、バルブ３６１，３６２，３６３，３６４は、水注入装置３６０の注水により、水がシリンダー３１０，３２０に流れるように切り替える。また、バルブ３６１，３６２，３６３，３６４は、シリンダー３１０，３２０からの排水により、水が排出されるように切り替える。このような切り替えは、例えば、水注入装置３６０からの注水やシリンダー３１０，３２０からの排水に伴い、電気的に行うことができる。具体的には、軸３３０に設けられたストッパー３３３が一方のシリンダー３１０，３２０に接触したのを検知すると、水注入装置３６０は水の注入先を当該シリンダー３１０，３２０から他方のシリンダー３２０，３１０に切り替え、バルブ３６３，３６１は水が水注入装置３６０からシリンダー３２０，３１０に流れるように開放に切り替え、バルブ３６４，３６２は水注入装置３６０からシリンダー３２０，３１０に注入される水が排出されないように閉鎖に切り替え、バルブ３６２，３６４はシリンダー３１０，３２０から水が排出されるように開放に切り替え、バルブ３６１，３６３はシリンダー３１０，３２０から排出される水が水注入装置３６０に流れないように閉鎖に切り替える制御をそれぞれ行えばよい。
【００６１】
なお、本実施形態においては、スラリー供給装置１５０にバルブ３６１〜３６４を設けているが、これらのバルブ３６１〜３６４の代わりに２つの三方弁を設けて、水注入装置３６０の注水により水がシリンダー３１０，３２０に流れるように切り替えたり、シリンダー３２０，３１０からの排水により水が排出されるように切り替えたりしてもよい。このような切り替えは、例えば、逆流を防止する弁などによって機械的に行うこともできるが、水注入装置３６０からの注水やシリンダー３１０，３２０からの排水に伴い、電気的に行うこともできる。具体的には、軸３３０に設けられたストッパー３３３が一方のシリンダー３１０，３２０に接触したのを検知すると、水注入装置３６０は当該シリンダー３１０，３２０から他方のシリンダー３２０，３１０に水の注入先を切り替え、一方の三方弁は水が水注入装置３６０からシリンダー３２０，３１０に流れるように切り替え、他方の三方弁はシリンダー３１０，３２０から水が排出されるように切り替える制御をそれぞれ行えばよい。
【００６２】
三方弁３７１，３７２は、ピストン３３１，３３２の往復運動により、スラリー体を前処理装置１４０からシリンダー３１０，３２０に流れるように切り替えたり、シリンダー３１０，３２０内に受け入れたスラリー体をシリンダー３１０，３２０から反応器１６０に流れるように切り替えたりする装置である。
【００６３】
本実施形態においては、三方弁３７１，３７２は、前処理装置１４０からスラリー体を受け入れる際に、スラリー体が前処理装置１４０からシリンダー３１０，３２０に流れるように切り替える。また、三方弁３７１，３７２は、シリンダー３１０，３２０からのスラリー体供給により、スラリー体がシリンダー３１０，３２０から反応器１６０に流れるように切り替える。このような切り替えは、例えば、逆流を防止する弁などによって機械的に行うこともできるが、シリンダー３１０，３２０からのスラリー体供給や前処理装置１４０からのスラリー体供給に伴い、電気的に行うこともできる。具体的には、軸３３０に設けられたストッパー３３３が一方のシリンダー３１０，３２０に接触したのを検知すると、三方弁３７１，３７２は、スラリー体が前処理装置１４０から当該シリンダー３１０，３２０に流れるように切り替え、他方の三方弁３７２，３７１は、スラリー体が他方のシリンダー３２０，３１０から反応器１６０に流れるように切り替える制御をそれぞれ行えばよい。
【００６４】
なお、上述のストッパー３３３とシリンダー３１０，３２０との接触の検知は、例えば、ストッパー３３３とシリンダー３１０，３２０とが接触する領域の一部にスイッチを設け、当該スイッチが押圧されたことにより行ってもよい。
【００６５】
バルブ３７３，３７４は、スラリー体を反応器１６０に供給するシリンダーを、一方のシリンダー３１０，３２０から他方のシリンダー３２０，３１０に切り替える際、すなわち、水注入装置３６０が水を注入するシリンダー３１０，３２０を、一方のシリンダー３１０，３２０から他方のシリンダー３２０，３１０に切り替える際に、シリンダー３１０，３２０から反応器１６０にスラリー体が流れる（供給される）のを一時的に遮断する装置である。バルブ３７５，３７６は、水注入装置３６０が水を注入するシリンダー３１０，３２０を、一方のシリンダー３１０，３２０から他方のシリンダー３２０，３１０に切り替える際に、前処理装置１４０からシリンダー３１０，３２０にスラリー体が流れる（受け入れられる）のを一時的に遮断する装置である。バルブ３７３，３７４，３７５，３７６は、例えば、電磁バルブなどである。
【００６６】
上述のバルブ３７３，３７４，３７５，３７６による遮断は、例えば、水注入装置３６０からの注水やシリンダー３１０，３２０からの排水に伴い、電気的に行ってもよい。具体的には、軸３３０に設けられたストッパー３３３が一方のシリンダー３１０，３２０に接触したのを検知すると、バルブ３７３，３７４はシリンダー３１０，３２０から反応器１６０へのスラリー体の流れ（供給）を遮断するように閉鎖し、バルブ３７６，３７５は前処理装置１４０からシリンダー３２０，３１０へのスラリー体の流れ（受入）を遮断するように閉鎖し、水注入装置３６０が水の注入先を当該シリンダー３１０，３２０から他方のシリンダー３２０，３１０に切り替えた後に、バルブ３７３，３７４のうち１のバルブ３７４，３７３が三方弁３７２，３７１を介してスラリー体をシリンダー３２０，３１０から反応器１６０に流れるように開放し、バルブ３７５，３７６のうち１のバルブ３７５，３７６がスラリー体を前処理装置１４０からシリンダー３１０，３２０に流れるように開放する制御をそれぞれ行えばよい。
【００６７】
攪拌機３４０，３５０は、バルブ３７５，３７６および三方弁３７１，３７２を介して前処理装置１４０からシリンダー３１０，３２０内に受け入れるスラリー体を攪拌する装置である。このように、シリンダー３１０，３２０内に攪拌機３４０，３５０を備えてスラリー体を攪拌することにより、スラリー体に含まれる非金属系触媒やバイオマスの粒子などの固形物の沈殿を防止することができ、一定濃度のスラリー体を反応器１６０に供給することができるようになる。
【００６８】
本実施形態においては、スラリー供給装置１５０と反応器１６０との間に、スラリー供給装置１５０から供給されるスラリー体を蓄圧する蓄圧器３８０と、前処理装置１４０とスラリー供給装置１５０との間に、スラリー供給装置１５０に受け入れられるスラリー体を蓄圧する蓄圧器３８１と、を備える。これらを備えることにより、スラリー供給装置１５０と反応器１６０とを接続する配管内の圧力や、前処理装置１４０とスラリー供給装置１５０とを接続する配管内の圧力を一定に保つことができ、脈動やウォーターハンマー（水撃）などの発生を防止することが可能となる。
【００６９】
なお、上述の水注入装置３６０が行う水の注入先の切り替えは、軸３３０に設けたストッパー３３３がシリンダー３１０，３２０に接触したタイミングで電気的に行ってもよいし、各シリンダー３１０，３２０内の圧力が上昇したのを検知して行ってもよい。また、水注入装置３６０がシリンダー３１０，３２０に注入する水は、シリンダー３１０，３２０に受け入れられるスラリー体の温度と同じ温度の水であることが好ましい。これにより、シリンダー３１０，３２０に注入された水によってシリンダー３１０，３２０が冷やされ、シリンダー３１０，３２０に受け入れられたスラリー体の温度が低下するのを抑制することができるようになる。なお、水注入装置３６０によるシリンダー３１０，３２０への注水は、反応器１６０にスラリー体が一定流量で供給されるように、一定流量で行うことが好ましい。
【００７０】
また、上述においては、スラリー供給装置１５０の軸３３０にストッパー３３３を設けてピストン３３１，３３２と攪拌機３４０，３５０との接触を防止しているが、シリンダー３１０，３２０の長手方向の長さと軸３３０の長さとを調節して、ピストン３３１，３３２が攪拌機３４０，３５０と接触するのを防止してもよいし、ピストン３３１，３３２と攪拌機３４０，３５０とが接触しない量の水を、水注入装置３６０が各シリンダー３１０，３２０に交互に注入するようにして、ピストン３３１，３３２が攪拌機３４０，３５０と接触するのを防止してもよい。また、ピストン３３１，３３２と攪拌機３４０，３５０とが接触しないように、シリンダー３１０，３２０内にピストン３３１，３３２の移動を制御するストッパー（例えば、凹凸など）を設けてもよい。
【００７１】
さらに、上述においては、水注入装置３６０から水を注入し、注入した水を排出する口（注入／排出口）をシリンダー３１０，３２０に１つ設けているが、水注入装置３６０から水を注入する注入口と、注入した水を排出する排出口との２つの口をシリンダー３１０，３２０にそれぞれ設けてもよい。
【００７２】
また、上述においては、前処理装置１４０からスラリー体を受け入れ、受け入れたスラリー体を反応器１６０に供給する口（受入／供給口）をシリンダー３１０，３２０に１つ設けているが、前処理装置１４０からスラリー体を受け入れる受入口と、受け入れたスラリー体を反応器１６０に供給する供給口との２つの口をシリンダー３１０，３２０にそれぞれ設けてもよい。
【００７３】
予熱器１６２は、スラリー供給装置１５０から反応器１６０に供給される、非金属系触媒を含むバイオマスのスラリー体を予め加熱する装置である。システム２００に予熱器１６２を備えることにより、反応器１６０に所定の温度のスラリー体を供給することが可能となる。
【００７４】
クーラー１７０は、反応器１６０から排出される排出物を冷却する装置である。反応器１６０から排出される排出物には、爆発性の高い燃料ガス（例えば、水素、メタン、エタン、エチレンなど）や水蒸気（超臨界水）等の生成ガスが含まれているので、危険性を低減させたり、水蒸気を水に変換させたりする目的でクーラー１７０を本発明のシステム２００に設けている。なお、本実施の形態においては、反応器１６０から排出された排出物を冷却する装置としてクーラー１７０を例に挙げて説明したが、反応器１６０から排出された排出物を冷却することができる装置であればどのような装置を用いてもよい。
【００７５】
減圧器１７１は、反応器１６０から排出される排出物中の生成ガスなどの圧力を減圧する装置である。これにより、高圧状態の生成ガス（燃料ガス）による危険性を未然に防止できるようになる。
【００７６】
気液分離器１８０は、反応器１６０から排出された排出物を気体成分（例えば、燃料ガス等の生成ガス）と液体成分（水、あるいは、水、灰分、非金属系触媒などを含む混合液）とに分離する装置である。気液分離器１８０は、例えば、セパレーター等の既存の気液分離器を用いることができる。
【００７７】
ガスタンク１８１は、気液分離器１８０によって分離された気体成分（生成ガス）を貯える容器（好ましくは耐圧容器）である。
【００７８】
加熱器１６１は、ガスタンク１８１に貯えられた生成ガス（燃料ガス）の一部を燃料として、例えば、酸素を含むガス（例えば、酸素ガス、空気など）とともに燃焼して反応器１６０を加熱し、スラリー体を所定の温度に加熱する装置である。また、加熱器１６３は、ガスタンク１８１に貯えられた生成ガス（燃料ガス）の一部を燃料として、例えば、酸素を含むガス（例えば、酸素ガス、空気など）とともに燃焼して予熱器１６２を加熱し、スラリー体を所定の温度に加熱する装置である。加熱器１６１，１６３は、例えば、バーナーなどの、燃料ガスを燃焼して加熱する既存の装置である。
【００７９】
触媒回収器１８２は、気液分離器１８０によって分離された液体成分に、水以外の非金属系触媒や灰分などが含まれている場合に、液体成分から非金属系触媒を回収するため、非金属系触媒を液体成分から分離する装置である。図４に、本発明の一実施形態として説明する、液体成分中の灰分、非金属系触媒、及び水をそれぞれ分離する触媒回収器１８２の概略構成図を示す。なお、本実施の形態においては、非金属系触媒が、灰より沈降速度（終端速度）が遅い活性炭である場合について説明する。
【００８０】
図６に示すように、触媒回収器１８２は、混合液注入部４１０、水槽４２０、循環ポンプ４３０、供給管４４０、灰受入部４５０、バルブ４６０，４６１，４７０などを備える。
【００８１】
混合液注入部４１０は、気液分離器１８０によって分離された液体成分（灰分、活性炭、水等を含む混合液）を注入する管である。水槽４２０は、混合液注入部４１０から注入した混合液中の灰分や活性炭をゆっくりと沈降させるための水を入れておく円柱形状の容器である。水槽４２０は、混合液注入部４１０から注入した混合液中の灰分を沈降させて水槽４２０から排出させる排出口４２１、混合液中の活性炭を受け入れる活性炭受部４２２，４２３、水槽４２０において浮遊した灰や活性炭などの浮遊物を水とともに排出する排水口４２４などを備える。
【００８２】
灰受入部４５０は、排出口４２１から沈降した灰分を受け入れる容器である。循環ポンプ４３０は、水槽４２０中の水を循環させるポンプである。供給管４４０は、循環ポンプ４３０によって循環される水を排出口４２１を介して水槽４２０に導入する配管である。なお、循環ポンプ４３０によって循環される水は、活性炭の沈降速度より速く、灰の沈降速度より遅い流速で排出口４２１から水槽４２０に供給される。これにより、混合液注入部４１０から注入された混合液中の灰分は、排出口４２１を通って灰受入部４５０に沈降するが、混合液注入部４１０から注入された混合液中の活性炭は、排出口４２１を通過することなく活性炭受部４２２，４２３に移動する。
【００８３】
なお、本実施の形態においては、活性炭受部４２２，４２３には、当該受部４２２，４２３に溜まった活性炭を回収できるように、活性炭の粒子より細かいメッシュで構成された籠４２５，４２６が設けられており、灰受入部４５０には、当該受入部４５０に溜まった灰を回収できるように、灰の粒子より細かいメッシュで構成された籠４５１が設けられている。
【００８４】
バルブ４６０，４６１は、水槽４２０の水を排出する弁である。気液分離器１８０から注入された混合液中の灰分と活性炭とを分離した後に、当該バルブ４６０，４６１によって水槽４２０の水を排水することにより、籠４２５，４２６に溜まった活性炭を回収することができる。また、バルブ４７０は、灰受入部４５０の水を排水する弁である。気液分離器１８０から注入された混合液中の灰分と活性炭とを分離した後に、当該バルブ４７０によって灰受入部４５０の水を排水することにより、籠４５１に溜まった灰を回収することができる。
【００８５】
以上のような触媒回収器１８２を本発明のシステム２００に備えることにより、混合液を非金属系触媒と灰分と水に分離することができ、非金属系触媒を回収することが可能となる。これにより、回収した非金属系触媒を再利用することが可能となる。
【００８６】
なお、上記触媒回収器１８２は、気液分離器１８０によって分離された、灰分、非金属系触媒、および水を含む混合液を固体成分と液体成分とに分離する既存の固液分離器と、分離した固体成分中の灰分と非金属系触媒とを篩いによって分離する既存の篩器との組み合わせであってもよい。
【００８７】
第一熱交換器１３０は、前処理装置１４０において熱水処理することにより得られ、反応器１６０で水熱処理される非金属系触媒を含むバイオマスのスラリー体の熱を利用して、前処理装置１４０で熱水処理されるバイオマス等を予熱する装置である。
【００８８】
第二熱交換器１３１は、反応器１６０において水熱処理することにより生成された生成ガスなどを含む、反応器１６０から排出される排出物の熱を利用して、反応器１６０で水熱処理される非金属系触媒を含むバイオマスのスラリー体を予熱する装置である。
【００８９】
以上のように、本発明のシステム２００に熱交換器１３０，１３１を備えることにより、エネルギーを有効に利用できるので、低エネルギー・低コストでバイオマスから燃料ガスを生成できるようになる。また、各装置１４０，１６０での加熱時間が短縮されるのでバイオマスから燃料ガスの生成を効率的に行うことができるようになる。従って、熱交換器１３０，１３１を備えたシステム２００は、経済性に優れているといえる。
【００９０】
発電装置１９０は、ガスタンク１８１に貯えられた生成ガス（燃料ガス）を燃料として利用し、発電する装置である。発電装置１９０は、例えば、ガスエンジン（レシプロエンジン、ロータリーエンジン）、ガスタービン、スターリングエンジン、燃料電池などの既存の装置である。
【００９１】
なお、本実施形態においては、図１に示すように、発電装置１９０が生成ガスを燃料として発電することにより発電装置１９０から排出された排ガスの熱（排熱）を利用して、バイオマスを加熱する熱交換器を前処理装置１４０に備えたり、加熱器１６１，１６３で使用する燃料、例えば、酸素を含むガスを予熱する熱交換器を有する予熱器１６４をシステム２００に備えたりしている。このように、本発明のシステム２００に熱交換器を有する前処理装置１４０および／または予熱器１６４を備えることによりエネルギーを効率よく利用することができるので、低エネルギー・低コストでバイオマスからメタンや水素などの燃料ガスを生成することができるばかりではなく、低エネルギー・低コストで発電して電力を供給することも可能となる。従って、加熱燃料の使用量の削減、排ガス発生量の低減などを図ることができるようになる。
【００９２】
上述のように、発電装置１９０の排熱の温度に関係なく、前処理装置１４０と予熱器１６４で発電装置１９０の排熱を利用してもよいが、発電装置１９０の排ガス温度に応じて排熱の利用の仕方を適宜変更してもよい。具体的には、発電装置１９０の排ガス温度が反応器１６０での反応温度より高い場合には、予熱器１６４のみで排熱を利用してもよいし、前処理装置１４０のみで排熱を利用してもよい。また、発電装置１９０の排ガス温度が反応器１６０での反応温度より低く、前処理装置１４０での処理温度より高い場合には、前処理装置１４０のみで排熱を利用してもよい。このように、発電装置１９０の排ガス温度に応じて排熱の利用の仕方を適宜変更することにより、発電装置１９０の排熱をより有効に利用することが可能となる。
【００９３】
さらに、本実施の形態においては、図１に示すように、加熱器１６３により生成ガスを燃料、例えば、酸素を含むガス中で燃焼することによって得られた排ガスの熱を利用して、非金属系触媒を含むバイオマスのスラリー体を加熱する熱交換器を反応器１６０に備えている。また、反応器１６０で前記スラリー体を加熱するのに利用した排ガスの熱、および／または、加熱器１６１により生成ガスを燃料として、例えば、酸素を含むガス中で燃焼することによって得られた排ガスの熱を利用して、バイオマスを加熱する熱交換器を前処理装置１４０に備えたり、加熱器１６１、１６３で使用する燃料、例えば、酸素を含むガスを予熱する熱交換器を有する予熱器１６４をシステム２００に備えたりしている。これらのように、反応器１６０、前処理装置１４０、予熱器１６４などに熱交換器を備え、加熱器１６３により生成ガスを燃料として、例えば、酸素を含むガス中で燃焼することによって得られた排ガスの熱、反応器１６０で前記スラリー体を加熱するのに利用した排ガスの熱、加熱器１６１により生成ガスを燃料として、例えば、酸素を含むガス中で燃焼することによって得られた排ガスの熱などを利用することにより、エネルギーをより有効に利用することが可能となる。
【００９４】
なお、上述においては、加熱器１６３により得られた排ガスの熱は、反応器１６０で利用してから前処理装置１４０あるいは予熱器１６４で利用しているが、前処理装置１４０あるいは予熱器１６４で直接利用してもよい。また、本実施の形態においては、図１に示すように、前処理装置１４０や予熱器１６４に導入する導入物（具体的には、バイオマスや酸素を含むガスなど）を、発電装置１９０の排熱を利用する熱交換器で加熱した後、反応器１６０で前記スラリー体を加熱するのに利用した排ガスの熱、及び／又は、加熱器１６１により生成ガスを燃料として、例えば、酸素を含むガス中で燃焼することによって得られた排ガスの熱を利用する熱交換器で加熱しているが、これらの位置はそれぞれの排ガスの温度に応じて適宜変えてもよい。
【００９５】
さらに、上述では、反応器１６０から排出される排出物の熱を利用して上記スラリー体を予熱する第二熱交換器１３１を本発明のシステム２００に備えているが、反応器１６０において水熱処理することにより生成された生成ガスなどを含む、反応器１６０から排出される排出物の熱を利用して、前処理装置１４０で熱水処理されるバイオマス等を予熱する熱交換器を本発明のシステム２００に備えてもよい。
【００９６】
加えて、本発明に係るシステム２００では、破砕ポンプ１１０において、破砕したバイオマス（ガス化原料）の破砕片（固形分）が下部へ堆積することによって破砕ポンプ１１０における処理容量がオーバーしてしまい、当該破砕ポンプ１１０内でバイオマスによる閉塞によって目詰まりを引き起こす場合があった。
【００９７】
そこで、かかるシステム２００では、バイオマスの破砕片が堆積し、破砕ポンプ１１０の出口流量がなくなるタイミングで、上記開閉弁１７，１８を「閉」状態とする。すると、破砕ポンプ１１０からの流出が止められるため、破砕ポンプ１１０の下部に堆積しているバイオマスが破砕ポンプ１１０内で浮上する。そして、一定時間（本実施形態では、３０秒程度）経過させた後、開閉弁１７を「開」状態とし、破砕ポンプ１１０内のバイオマスを調整タンク１００へ循環させる。そして、破砕ポンプ１１０と調整タンク１００との間で混合物やバイオマスを循環させて、バイオマスの粒度が所定の大きさになると開閉弁１７を「閉」状態とし、開閉弁１８を「開」状態とすることで、調整タンク１００にて混合された混合物を破砕済原料タンク１１１へと移送する。このようにして、このシステム２００では、破砕ポンプ１１０におけるバイオマスの破砕片による目詰まりを回避できる。
【００９８】
また、本発明に係るシステム２００に予めバイオマスを熱水処理する前処理装置１４０を備えることにより、バイオマスを高分子から低分子に分解することができるので、反応器１６０において処理されるバイオマスと水や非金属系触媒との接触効率を高め、チャーやタールの発生を防止するとともにバイオマスから燃料ガスを効率よく生成することができるようになる。
【００９９】
さらに、前処理装置１４０においてバイオマスを熱水処理することにより流動性に優れたバイオマスのスラリー体を形成させることができるので、反応器１６０への供給においてバイオマスによる機器や配管等の目詰まりを防止することが可能となる。
【０１００】
また、本発明に係るシステム２００により、前処理装置１４０での熱水処理において用いた非金属系触媒を、反応器１６０での水熱反応においても利用することができるので、触媒の消費を削減することが可能となる。
【０１０１】
さらに、本発明に係るシステム２００に図２に示すような反応器１６０を備えることにより、バイオマスを超臨界水によってガス化することにより得られる灰分（残渣）が反応器１６０内に溜まることがなくなり、バイオマスの超臨界水によるガス化処理を連続的に行うことができ、バイオマスから燃料ガスをより効率的に生成することが可能となる。
【０１０２】
また、本発明に係るシステム２００に図３に示すようなスラリー供給装置１５０を備えることにより、固体成分と液体成分とに分離しやすい上述のスラリー体を一定濃度で反応器１６０に連続供給することができるので、超臨界水のガス化効率が最も高い濃度で非金属系触媒やバイオマスなどが含まれるスラリー体を反応器１６０に連続供給し、バイオマスから燃料ガスをより効率的に生成することが可能となる。
【０１０３】
さらに、本発明に係るシステム２００に、クーラー１７０、減圧器１７１、気液分離器１８０などを備えることにより、反応器１６０から排出される排出物から燃料ガスを含む生成ガスを安全に回収することができるようになる。
【０１０４】
また、本発明に係るシステム２００にバイオマスを破砕する破砕機としての破砕ポンプ１１０を備えることによりバイオマスを予め破砕することができるので、バイオマスのスラリー化やガス化の効率を高めることができるようになる。
【０１０５】
さらに、本発明に係るシステム２００により得られた燃料ガスを用いて、ガスエンジンによる発電を行うことで電力と排熱を得ることができるので、石炭、石油等の化石燃料の省資源化を図ることが可能になる。
【０１０６】
なお、本実施の形態においては、調整タンク１００で非金属系触媒とバイオマスと水を混合した混合物を破砕ポンプ１１０によって処理し、供給ポンプ１２０により前処理装置１４０に供給しているが、非金属系触媒は前処理装置１４０に直接供給してもよいし、バイオマスと水との混合物を破砕ポンプ１１０で処理した後に非金属系触媒を混合し、前処理装置１４０に供給してもよい。
【０１０７】
ここで、上述したシステム２００では、開閉弁１７，１８の開閉動作を、例えば手動にて行う場合について述べたが、本発明はこれに限らず、このような開閉動作をコンピュータ制御するようにしてもよい。具体的には、図１との対応部分に同一符号を付した図７に示すように、循環配管１６の出口側近傍（すなわち、調整タンク１００への入口側近傍）に当該循環配管１６の流量を検出する流量検知部としての流量発信器１１２を設けると共に、当該流量発信器１１２による検出結果に基づいて開閉弁１７の開閉動作を制御する開閉制御部としてのコントローラ１１３を設ける。コントローラ１１３は、コンピュータによる制御であってもよいし、開閉弁１７をダイレクトに開閉操作するものであってもよい。
【０１０８】
＝＝超臨界水によるバイオマスガス化方法＝＝
次に、本実施の一形態として、バイオマスとバイオマスに含まれる水との供給量を調節しながら、バイオマスを超臨界水でガス化する方法について説明する。
【０１０９】
まず、調整タンク１００でバイオマスと非金属系触媒と水を混合した混合物を調製する（調整工程）。非金属系触媒とバイオマス（乾燥状態のバイオマス）との質量比としては、１：５〜２０：１の範囲内であることが好ましく、バイオマスのガス化効率が高い１：２〜２０：１の範囲内であることが特に好ましい。また、混合する水の量は、バイオマスの含水率が７０〜９５ｗｔ％となるように調整することが好ましい。これにより、バイオマスの超臨界水によるガス化効率を高めることができる。
【０１１０】
上述のように、バイオマスに混合させる非金属系触媒と水の量を調整して、これらを混合した混合物や混合前のバイオマスは破砕機１１０で破砕され、循環配管１６を介して調整タンク１００に循環された後（循環工程）、供給ポンプ１２０により第一熱交換器１３０を介して前処理装置１４０に移送される。前処理装置１４０に供給されたバイオマスは、バイオマスとともに供給された非金属系触媒の存在下で、所定の圧力及び所定の温度の条件下で熱水処理される（前処理工程）。
【０１１１】
なお、熱水処理の条件としては、１００〜２５０℃の範囲内の温度であって、０．１〜４ＭＰａの範囲内の圧力下であれば特に制限されるものではないが、バイオマスを高分子から低分子へと分解する処理の効率の観点から、これらの範囲内の圧力下における水の飽和温度であることが好ましく、さらに省エネルギーの観点から、１７９．８℃の温度及び１．０ＭＰａの圧力下であることが特に好ましい。ここで、熱水処理を１００℃〜２５０℃の範囲内の温度で行うのは、１００℃未満ではバイオマスの分解反応率が低く、２５０℃を超えるとタールやチャーの発生が懸念されるからである。また、熱水処理を０．１〜４ＭＰａの範囲内の圧力で行うのは、０．１ＭＰａ未満ではバイオマスの分解反応率が低く、４ＭＰａより高い圧力をかけても分解反応率に与える影響はそれ程ないのではないかと考えたためである。
【０１１２】
このようにバイオマスを非金属系触媒の存在下で熱水処理することにより、バイオマスを高分子から低分子に効率よく分解することができるようになる。
【０１１３】
上述のようにして得られた、非金属系触媒を含むバイオマスのスラリー体は、第一熱交換器１３０で供給ポンプ１２０から前処理装置１４０に供給される混合物に熱を提供し、スラリー供給装置１５０により第二熱交換器１３１及び予熱器１６２を介して反応器１６０に移送される（供給工程）。供給装置１５０の運動周波数を、運動周波数制御装置１５１を用いて調節することによって、スラリー供給装置１５０から反応器１６０に移送されるスラリー量を、容易に増減することができる。例えば、反応器１６０の内部圧力の急激な増加を避けるために、反応器１６０の内部温度が臨界点付近になった時には、制御装置１５１を用いて供給装置１５０の運動周波数を減少させることによって、反応器１６０へと供給するスラリー量を減少することが安全性の面から好ましい。また、臨界点を超えて反応器１６０の内部圧力がほぼ一定となった後には、制御装置１５１を用いて供給装置１５０の運動周波数を増加させることによって、反応器１６０へと供給するスラリー量を増加し、反応器１６０の内部圧力を急激に変化させることなく、多量のスラリーを反応することが、効率の面から好ましい。
なお、予熱器１６２を通過したスラリー体は、所定の温度まで加熱される。
【０１１４】
スラリー供給装置１５０によって供給されたバイオマスのスラリー体は、反応器１６０に導入され、バイオマスとともに供給された非金属系触媒の存在下で、所定の圧力および所定の温度の条件下で水熱処理される（反応工程）。水熱処理の条件としては、３７４℃以上の温度で、かつ、２２．１ＭＰａ以上の圧力下であれば特に制限されるものではないが、タールやチャーの発生を抑制するとともに反応効率を高めることができる温度（６００℃）及び圧力（２５〜３５ＭＰａの範囲内）下で行うことが好ましく、機器の負担や劣化防止、さらには省エネルギーの観点から、６００℃，２５ＭＰａで行うことが特に好ましい。なお、バイオマスから変換された燃料ガス中の成分の比を制御したい場合には、これらの温度及び圧力の条件を調節するとともに、流体密度や反応時間（反応器１６０内でのバイオマスの滞留時間）を制御することにより可能となる。
【０１１５】
このようにバイオマスのスラリー体を超臨界水で反応させることにより、バイオマスのスラリー体から燃焼ガスを生成することが可能になる。また、バイオマスを予め高分子から低分子化させることにより、水や非金属系触媒との接触効率を高めることができ、さらには、バイオマスのガス化反応時間を短縮させることができるので、バイオマスのスラリー体から水素ガス、メタン、エタン、エチレン等の燃料ガスをより効率的に生成することができるようになる。
【０１１６】
反応器１６０内でバイオマスのスラリー体を水熱処理することにより生成された生成ガスなどは、反応器１６０から排出される。この排出物は、第二熱交換器１３１において、スラリー供給装置１５０から反応器１６０に供給される、非金属系触媒を含むバイオマスのスラリー体に熱を提供した後、クーラー１７０及び減圧器１７１によって冷却・減圧され、気液分離器１８０へと移送される。気液分離器１８０に供給された上記排出物は、燃料ガスを含む生成ガス（気体成分）と、水、あるいは、水、灰分、非金属系触媒等を含む混合液（液体成分）とに分離され、生成ガスはガスタンク１８１に貯えられる。なお、気液分離器１８０によって分離された混合液に、水以外の灰分や非金属系触媒などが含まれている場合には、混合液を触媒回収器１８２によって灰分、非金属系触媒、及び水にそれぞれ分離し、非金属系触媒を回収してもよい。これにより、非金属系触媒を再利用することができるようになる。
【０１１７】
ガスタンク１８１に貯えられた生成ガス（燃料ガス）は、発電装置１９０、加熱器１６１，１６３に供給される。発電装置１９０は、供給された生成ガスを利用して発電を行い、電力を提供する。また、加熱器１６１，１６３は、供給された生成ガスを燃料として、例えば、酸素を含むガス中で燃焼して反応器１６０や予熱器１６２を加熱し、スラリー体を所定の温度に加熱する。
【０１１８】
発電装置１９０が生成ガスを燃料として発電することにより発電装置１９０から排出された排ガスは、前処理装置１４０や予熱器１６４に供給され、供給ポンプ１２０から前処理装置１４０に供給される混合物に熱を提供したり、予熱器１６４において加熱器１６１，１６３で使用する燃料、例えば、酸素を含むガスに熱を提供したりする。
【０１１９】
また、加熱器１６３により生成ガスを燃料として、例えば、酸素を含むガス中で燃焼することによって得られた排ガスは、反応器１６０に供給されてスラリー体に熱を提供する。反応器１６０で熱を提供した排ガス、及び、加熱器１６１により生成ガスを燃料として、例えば、酸素を含むガス中で燃焼することによって得られた排ガスは、前処理装置１４０や予熱器１６４に供給され、供給ポンプ１２０から前処理装置１４０に供給される混合物に熱を提供したり、予熱器１６４において加熱器１６１，１６３で使用する燃料、例えば、酸素を含むガスに熱を提供したりする。
【０１２０】
なお、本実施形態において用いられる非金属系触媒としては、例えば、活性炭、ゼオライト、これらの混合物などを挙げることができる。このように、アルカリ金属系触媒ではなく、非金属系触媒を用いることにより、アルカリ金属系触媒が引き起こす機器や配管等の腐食による劣化を防止することができ、システム２００の長期使用が実現可能となる。また、アルカリ金属系触媒を中和する処理工程も不要となり、作業性の効率を高めることができるようになる。上記非金属系触媒としては、平均粒径２００μｍ以下の粉末を用いることが好ましく、多孔質であることがより好ましい。このような非金属系触媒を用いることにより、表面積を増やして反応効率を高めるとともに、非金属系触媒によるシステム２００内の機器、配管等の目詰まりを防止することができる。
【０１２１】
また、本実施形態において処理されるバイオマスが砂等の異物を含む排水汚泥や糞尿等である場合には、前処理装置１４０においてバイオマスを熱水処理する前後に、公知の分離技術（例えば、ストレイナーを用いた分離法、沈殿層を用いた分離法）によってバイオマスに含まれる砂等の異物を取り除いてもよい。これにより、砂等の異物によって生じるトラブルを防止することができるようになる。
【０１２２】
さらに、上述した循環工程では、バイオマスの破砕片が堆積し、破砕ポンプ１１０の出口流量がなくなるタイミングで、上記開閉弁１７，１８を「閉」状態とする。すると、破砕ポンプ１１０からの流出が止められるため、破砕ポンプ１１０の下部に堆積しているバイオマスが破砕ポンプ１１０内で浮上する。そして、一定時間（本実施形態では、３０秒程度）経過させた後、開閉弁１７を「開」状態とし、破砕ポンプ１１０内のバイオマスを調整タンク１００へ循環させる。そして、破砕ポンプ１１０と調整タンク１００との間で混合物やバイオマスを循環させて、バイオマスの粒度が所定の大きさになると開閉弁１７を「閉」状態とし、開閉弁１８を「開」状態とすることで、調整タンク１００にて混合された混合物を破砕済原料タンク１１１へと移送する。このようにして、このバイオマスガス化方法では、破砕ポンプ１１０におけるバイオマスの破砕片による目詰まりを回避できる。
【０１２３】
なお、上述したバイオマスガス化方法では、開閉弁１７，１８の開閉動作を、例えば手動にて行う場合について述べたが、本発明はこれに限らず、このような開閉動作をコンピュータ制御するようにしてもよい。
【０１２４】
例えば、図８に示すように、調整タンク１００にガス化原料が供給（投入）され、破砕ポンプ１１０においてバイオマスを含むガス化原料を破砕して調整タンク１００へと循環している際、循環配管１６の出口側近傍（すなわち、調整タンク１００への入口側近傍）に設けられた流量発信器１１２による検出結果が流量「０」またはその近似値を検知する。すると、流量発信器１１２からの検出結果をモニターしているコントローラ１１３は、破砕ポンプ１１０が閉塞状態であると判断し、開閉弁１７の開閉動作を制御する。
【０１２５】
すなわち、コントローラ１１３は、流量発信器１１２からの検出結果に基づいて、開閉弁１７を「閉」状態とするように制御する。そして、一定時間（本実施形態では、３０秒程度）経過させた後、開閉弁１７を「開」状態とし、破砕ポンプ１１０内のバイオマスを調整タンク１００へ循環させる。このとき、例えば、開閉弁１７にタイマー等を設けておき、上述した一定時間を設定するようにすれば、より一層制御を簡略化することができる。
【実施例１】
【０１２６】
以下に本発明を実施例によって具体的に説明する。なお、これらの実施例は本発明を説明するためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。【０１２７】
［実施例１］
水９７．６質量部、鶏糞２質量部、及び粒径２０μｍの活性炭０．４質量部を撹拌混合し、１８０℃，１．１ＭＰａの条件下で熱水処理したバイオマスのスラリー体を、高圧ポンプにより管型反応器に圧入し、６００℃，２５ＭＰａの条件下で、超臨界水による反応を行った。また、対照実験として、活性炭を添加しないで同様に超臨界水によるガス化反応を行った。その結果、活性炭を添加しない場合には、炭素ガス化率が７３％であるのに対し、活性炭を０．４質量部添加した場合には、炭素ガス化率が８８％と上昇することが明らかになった。【０１２８】
［実施例２］
次に、水８０質量部、セルロース粉末２０質量部、及び平均粒径１００μｍの活性炭２０質量部を撹拌混合してスラリーを調製した。その後、攪拌機を備えた１６７ｍｌのオートクレーブにスラリー４０ｍｌを注入し、圧力２５ＭＰａで撹拌しながら４００℃まで温度上昇させて１時間保持して超臨界水によるガス化反応を行った。反応後、室温まで冷却し、生成ガスを回収して炭素ガス化率を求めた。また、対照実験として、活性炭を添加せずに同様の処理を行った。その結果、活性炭を添加しない場合には炭素ガス化率が１０％であるのに対し、活性炭を添加した場合には炭素ガス化率が３０％と上昇することが明らかになった。
以上のことから、活性炭等の非金属系触媒の添加によりバイオマスのガス化効率を高めることができることが明らかになった。【０１２９】
［実施例３］
図４に示すように、導入口２１０および排出口２２０を設けた流動層反応器１６０（φ１２．３mm×２４００mm）の下方に分散板（網）を備え、平均粒径が１ｍｍのアルミナボールを流動媒体として設置した。この流動層反応器１６０に、バイオマス（灰）や非金属系触媒の代わりにアルミナ粒子（平均粒径が１８０〜２５０μｍ、あるいは、平均粒径が２５０〜３００μｍ）を水に混合した混合物を、アルミナ粒子が飛び出し、流動媒体であるアルミナボールが飛び出さない流量（０．１９m/s〜０．６０m/s）で導入口２１０から導入し、排出口２２０から排出されたアルミナ粒子を回収した。【０１３０】
その結果、平均粒径が１８０〜２５０μｍのアルミナ粒子を流動層反応器１６０に導入した場合には９７．５％のアルミナ粒子を回収することができ、平均粒径が２５０〜３００μｍのアルミナ粒子を流動層反応器６０に導入した場合には９８．９％のアルミナ粒子を回収することができることがわかった。このことから、上述のような流動層反応器１６０に、非金属系触媒を含むバイオマスのスラリー体（平均粒径が３００μｍ以下）を所定の流量（例えば、流動媒体が排出口から飛び出さない最大流量）で導入口２１０から導入しながら、所定の温度および所定の圧力下で水熱反応を行うことにより、生成された生成ガスや灰分、並びに、非金属系触媒や水（超臨界水）を排出口２２０から排出できることが示された。
【符号の説明】
【０１３１】
１００  調整タンク                １０１  上蓋
１０  攪拌手段                    １１  駆動モータ
１１ａ  駆動軸                      １２  回転軸
１３  攪拌羽根                    １５  原料供給管
１６  循環配管                    １７  開閉弁（開閉弁）
１８  開閉弁（入口弁）      １１０  破砕ポンプ
２０  ケーシング                ２０ａ  吐出ノズル
２０ｂ  前フランジ面                ２２  回転軸
２２ａ  固定ナット                  ２４  軸受部（メカニカルシール）
２５  吸込路                        ２６  インペラ
２７  破砕羽根                      ２８  中間ケース
２９  締付ボルト                    ３０  格子状固定刃
３１  シュラウドリング              ３２  吸込ケーシング
３３  ボルト                        ３４  固定切羽
３５  調整ハンドル                ３５ａ  嵌合凹部
１１１  破砕済原料タンク          １１２  流量発信器
１１３  コントローラ（開閉制御部）    １２０  供給ポンプ
１３０  第一熱交換器              １３１  第二熱交換器
１４０  前処理装置                １５０  スラリー供給装置
１５１  運転周波数制御装置        １６０  反応器
１６１  加熱器                    １６２  予熱器
１６３  加熱器                    １６４  予熱器
１７０  クーラー                  １７１  減圧器
１８０  気液分離器                １８１  ガスタンク
１８２  触媒回収器                １９０  発電装置
２００  バイオマスガス化システム
【要約】
本発明では、バイオマスをガス化する際、調整タンク１００から供給され、前処理装置１４０により熱水処理するバイオマスを予め破砕する破砕ポンプ１１０と、これらの間に架設され、当該破砕ポンプ１１０にて破砕されたバイオマスを、調整タンク１００へと循環させる循環配管１６と、破砕ポンプ１１０の流路出口に設けられ、当該破砕ポンプ１１０の出口を開閉する開閉弁１７とによって、破砕ポンプ１１０内に残留する破砕されたバイオマスの破砕片が、その処理容量を超えて堆積した場合、開閉弁１７を「閉」状態とする。そして、一定時間経過した後、開閉弁１７を「開」状態とし、循環配管１６を介して当該バイオマスの破砕片を調整タンク１００へと循環させる。これにより、破砕機におけるガス化原料の破砕片が堆積することによる閉塞を回避して、バイオマスからメタンや水素などの燃料ガスをより効率的に生成することができる。【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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【図７】
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【図８】
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