(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱分解温度が５００〜９００℃であるガス化炉における熱分解工程と、ガス化炉の後段に配置された高温サイクロンにおける除塵工程と、高温サイクロンの後段に配置された反応温度が９００〜１２００℃である改質炉におけるガス改質工程と、改質ガスを冷却塔で１５０〜２５０℃に冷却する冷却工程と、冷却塔の後段に配置されたバグフィルタにおける除塵処理工程とを有するバイオマスのガス化方法であって、
前記除塵処理工程は、改質炉で生成された改質ガスを前記バグフィルタに導いて除塵処理を行ないながら、バグフィルタの逆洗を定期的に行なう逆洗工程と、前記バグフィルタの差圧が一定値を超えたときに行われる灰分混入工程とを含むものであり、
前記灰分混入工程では、高温サイクロンで分離され一旦回収されていた粒径５〜１００μｍの灰分を、高温灰供給機から改質ガスに混入後、バグフィルタに導くことを特徴とするバイオマスのガス化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバイオマスのガス化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本願出願人は、有機汚泥等のバイオマスから効率よく熱エネルギーを回収する技術として、バイオマスを循環流動加熱炉において熱分解し、その熱分解ガスを改質炉において、前記循環流動加熱炉の熱分解温度より高い温度で酸素と反応・改質させ可燃ガスを製造する技術を開示している（特許文献１）。
【０００３】
ガス化炉における熱分解工程では、熱分解ガスとともにタール分（比較的大きな分子構造を有する有機分）が発生するが、改質炉を約９００℃〜１２００℃の高温条件とすることで、改質炉においてタール分を低分子化し、熱エネルギー回収率の向上を図ることができる。
【０００４】
循環流動加熱炉における熱分解工程では、熱分解ガス・タール分の他に熱分解残渣が発生するが、改質炉を約９００℃〜１２００℃の高温条件下とした場合、該熱分解残渣に含まれる灰分が溶融し、改質炉の内部にクリンカが生成する問題があった。
【０００５】
当該問題を回避する技術として、本願出願人は、改質炉の前段に高温サイクロンを設けて除塵を行う技術を開示している（特許文献２）。
【０００６】
改質炉で改質されたガスには、未だ微細な灰分が含まれており、エンジン等の運転に用いるためには、改質炉の後段に例えばバグフィルタを配置して更なる除塵を行うことが必要となる。
【０００７】
運転中のバグフィルタは、通常、数十秒間隔で逆洗処理されているが、改質炉の前段に高温サイクロンを配置して除塵を行っている場合には、バグフィルタに導かれる排ガスには微細な灰分のみが残留しており、該微細な灰分がバグフィルタの繊維に入り込むため、処理時間経過に伴い逆洗の効果が十分得られなくなってバグフィルタの差圧が上昇し、バイオマスのガス化処理装置の継続運転が困難になるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−５１７４５号公報
【特許文献２】特開２００７−２２９５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は前記問題を解決し、効率よく熱エネルギーを回収するとともに、改質炉の内部におけるクリンカ生成を回避しつつ、改質炉の後段に更に配置されたバグフィルタの処理時間経過に伴う差圧上昇を抑制して継続運転を可能としたバイオマスのガス化方法を提供することである。
【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なされた本発明のバイオマスのガス化方法は、熱分解温度が５００〜９００℃であるガス化炉における熱分解工程と、ガス化炉の後段に配置された高温サイクロンにおける除塵工程と、高温サイクロンの後段に配置された反応温度が９００〜１２００℃である改質炉におけるガス改質工程と、改質ガスを冷却塔で１５０〜２５０℃に冷却する冷却工程と、冷却塔の後段に配置されたバグフィルタにおける除塵処理工程とを有するバイオマスのガス化方法であって、前記除塵処理工程は、改質炉で生成された改質ガスを前記バグフィルタに導いて除塵処理を行ないながら、バグフィルタの逆洗を定期的に行なう逆洗工程と、前記バグフィルタの差圧が一定値を超えたときに行われる灰分混入工程とを含むものであり、前記灰分混入工程では、高温サイクロンで分離され一旦回収されていた粒径５〜１００μｍの灰分を、高温灰供給機から改質ガスに混入後、バグフィルタに導くことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るバイオマスのガス化方法は、熱分解温度が５００〜９００℃であるガス化炉における熱分解工程と、ガス化炉の後段に配置された高温サイクロンにおける除塵工程と、高温サイクロンの後段に配置された反応温度が９００〜１２００℃である改質炉におけるガス改質工程と、改質ガスを冷却塔で１５０〜２５０℃に冷却する冷却工程と、冷却塔の後段に配置されたバグフィルタにおける除塵処理工程とを有し、逆洗が定期的に行われる前記バグフィルタの差圧が一定値を超えたときに、改質炉で生成された改質ガスに、前記高温サイクロンで分離され一旦回収されていた粒径５〜１００μｍの灰分を高温灰供給機により混入し、微細な灰分がバグフィルタの繊維に入り込むことを防止する構成からなる。これにより、改質炉においてタール分を低分子化して熱エネルギー回収率の向上を図ると共に、改質炉の前段に設けた高温サイクロンで除塵を行って改質炉の内部におけるクリンカ生成を回避しつつ、改質工程を経て粒径５μｍ以下の微細な灰分を含有する改質ガスが、バグフィルタの前段に設けた冷却塔を経て１５０〜２５０℃に冷却された状態で、高温サイクロンで回収された灰分を混入後、バグフィルタに導くろ過助剤として粒径５〜１００μｍの高温灰を混入してバグフィルタにおける除塵処理を行うことで、微細な灰分がフィルタに入り込んで、バグフィルタの差圧が上昇し、処理時間経過に伴い定期的な逆洗を行っても逆洗の効果が得られ難くなり、継続運転が困難になるという問題を回避可能としている。
【００１５】
バグフィルタの差圧上昇抑制に関し、具体的には、逆洗が定期的に行われる前記バグフィルタの差圧が一定値を超えたときに、改質炉で生成された改質ガスに、前記高温サイクロンで回収された粒径５〜１００μｍの灰分を高温灰供給機により混入し、逆洗による効果的な除去を可能としている。また、凝集した灰分は微細な灰分に比べて飛散し難くなるため、従来、逆洗直後に微細な灰分がガス中に飛散して再度バグフィルタの繊維に入り込んでいた現象を効果的に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態のバイオマスのガス化方法に最適に用いられるバイオマスのガス化装置である。
【図２】本発明の方法に係るバイオマスのガス化処理を行い、バグフィルタの差圧挙動を測定した結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。図１には、本実施形態のバイオマスのガス化方法に最適に用いられるバイオマスのガス化装置を示している。
【００１８】
図１において、１はホッパー、２はフィーダ、３は循環流動床式のガス化炉、４はブロア、５は高温灰回収用サイクロン装置、６は改質炉、７は冷却塔、８は高温灰供給機、９はバグフィルタである。バイオマスはガス化炉３で熱分解され、サイクロン装置５で熱分解残渣を除塵後に、改質炉６で改質ガスに改質され、さらにバグフィルタ９で微細な灰分も除塵して、後段の処理工程に送られ、ガスエンジン等の運転に用いるガスとして精製される。
【００１９】
下水汚泥や木質廃棄物等のバイオマスは、ホッパー１から、フィーダ２により流動床式のガス化炉３に投入される。このガス化炉３の内部は空気比を１以下の還元雰囲気に保たれている。ブロア４でガス化炉３内に空気を送給し、流動媒体砂を撹拌する。廃棄物はガス化炉３内で、流動媒体砂とともに流動、撹拌されながら部分燃焼し、熱分解反応が行われ、可燃性の熱分解ガス、タール、炭素分を含む熱分解残渣に分解される。熱分解反応を行う際に、ガス化炉３の内部の温度は５００℃〜９００℃であることが好ましい。なお、流動床式のガス化炉は循環流動床炉、気泡流動床炉いずれも適用可能である。
【００２０】
ガス化炉３で生成された分解ガス、タール、熱分解残渣はガス化炉３上部から、ガス化炉３の後段に設けられた高温灰回収用サイクロン装置５に送られ、遠心力の作用により熱熱分解残渣である灰分が分離されて回収される。高温灰回収用サイクロン装置５で回収される灰分の粒径設定を例えば５μ以上とすることにより、熱分解残渣である灰分の大部分を高温灰として回収することができる。
【００２１】
灰分を含む熱分解残渣の大部分が高温灰回収用サイクロン装置５で回収されるため、改質炉６には、ほぼ熱分解残渣が除去された状態で、熱分解ガスとタールを供給することができ、改質炉６内部におけるクリンカ生成による改質炉６のトラブルを防止することができ、またクリンカを除去する手間を省くことが可能となる。
【００２２】
熱分解ガス及びタールは、約９００℃〜１２００℃に保たれた改質炉６に供給され、酸素と水蒸気により改質される。改質炉６の昇温方法は部分燃焼であり、改質炉６の内部で進む反応は下記の通りである。なお、下式中のＣｘＨｙは熱分解ガスとタールである。
【００２３】
【数１】
0005902375.tif 000002
【数２】
0005902375.tif 000003
【００２４】
熱分解ガスと酸素との反応（数１）による燃焼熱は、改質炉６の熱源として利用される。タール及び熱分解ガス（ＣｘＨｙ）は、改質炉６中で熱により、水蒸気（Ｈ2Ｏ）と反応し、水素（Ｈ2）と一酸化炭素（ＣＯ）を主成分とする改質ガスになる。なお、タールと熱分解ガスが最適に改質されるために、水蒸気の投入量や、改質炉６の温度と酸素比が調整される。
【００２５】
改質炉６で生成された改質ガスは、冷却塔７で１５０〜２５０℃に冷却される。この改質ガスには、前段の高温灰回収用サイクロン装置５で回収されなかった微細な灰分が残留している。しかし、バイオマスのガス化により得られたガスを、エンジンの運転等に使用する場合には、ガス中の微細な灰分の残留も好ましくない。そこで、改質炉の後段にバグフィルタ９を設けて、更なる除塵を行っている。
【００２６】
運転中のバグフィルタ９は、数十秒間隔で逆洗処理されているが、従来、改質ガス中に残留している微細な灰分がバグフィルタ９の繊維に入り込むため、処理時間経過に伴い逆洗の効果が十分得られなくなりバグフィルタ９の差圧が上昇し、また、定期的な逆洗を行っても微細な灰分は、逆洗直後にガス中に飛散して再度バグフィルタ９の繊維に入り込むため、逆洗の効果が得られ難い問題があった。
【００２７】
これに対し、本発明では、バグフィルタ９の逆洗を数十秒間隔で定期的に行いつつ、バグフィルタ９の差圧が一定値を超えた場合には、改質炉６で生成された改質ガスに、高温灰回収用サイクロン装置５で一旦回収された粒径の比較的大きい高温灰の混入を行っている。高温灰回収用サイクロン装置５で一旦回収された高温灰は、バグフィルタ９の直前に配置した高温灰供給機８に送られ、バグフィルタ９の差圧が一定値を超えた場合に、上昇改質ガス中に投入される。このとき改質ガスは、冷却塔７で１５０〜２５０℃に冷却された状態にある。
【００２８】
本発明によれば、改質ガス中に残留している微細な灰分は、粒径の比較的大きい高温灰の混入により凝集するため、バグフィルタ９の繊維に入り込むことなくバグフィルタ９の表面に付着されるようになる。凝集してバグフィルタ９の表面に付着した灰分は逆洗により効果的に除去することができ、また、逆洗直後にガス中に飛散することもないため、前記の処理時間経過に伴い逆洗の効果が十分得られなくなってバグフィルタ９の差圧が上昇し、また、定期的な逆洗を行っても逆洗の効果が得られ難い問題を回避することができる。
【実施例】
【００２９】
図１に示すガス化装置用いて、本発明の方法に係るバイオマスのガス化処理を行い、バグフィルタ９の差圧挙動を測定した結果を図２に示す。
【００３０】
バイオマスとしては、下水汚泥の乾燥物を使用し、投入量は約８０kg/hとした。該バイオマスの組成を下記の表１に示している。
【表１】
0005902375.tif 000004
【００３１】
ガス化炉の温度は８５０℃、改質炉の温度は１０００℃で処理を行った。
【００３２】
高温灰回収用サイクロン装置５で回収する高温灰の粒径は、５μm以上に設定した。高温灰回収用サイクロン装置５では、約７kg/hの高温灰が回収され、その平均粒径は、約３０μmであった。
【００３３】
バグフィルタ９の直前に配置した高温灰供給機８から、概ね1時間に1回の割合で、高温灰回収用サイクロン装置５からの回収灰を投入し、1回の投入量は約7kgとした。
【００３４】
図２に示すように、高温灰回収用サイクロン装置５からの回収灰を投入直後には、バグフィルタ９の差圧を運転開始時と同等にまで低下させることができる。すなわち、本発明の方法によれば、処理時間経過に伴う逆洗効果の低下およびそれに伴う差圧上昇の問題を回避することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１  ホッパー
２  フィーダ
３  流動床式のガス化炉
４  ブロア
５  高温灰回収用サイクロン装置
６  改質炉
７  冷却塔
８  高温灰供給機
９  バグフィルタ
【図２】
0005902375.tif 000005
【図１】
0005902375.tif 000006