(57)【要約】【課題】  バイオマスの水性ガス化で得られた可燃性ガスの、その発生場所周辺に分散した需要先の多様な貯蔵条件に適したバイオマス改質流体燃料の配送システムを提供する。【解決手段】  先ず、ガス化装置１０において、バイオマスＢを粉砕装置１１で得られたバイオマス細粉Ｂ１の一部を、熱ガス発生炉１２内で燃焼させ、熱ガスＨＧを発生させる。残りのバイオマス細粉Ｂ１はスチームＳＴに同伴させ、ガス化炉１３の耐熱金属管内に送り、前記熱ガスＨＧによって外側から加熱し、ガス化し、ガス洗浄装置１５で洗浄する。さらに、一酸化炭素変成装置２０において有毒な一酸化炭素を二酸化炭素と水素とに変換し、メタノール合成装置３０でメタノールを合成し、一旦メタノール貯槽４０に貯蔵したうえ、需要先に応じてメタノール充填装置５０によってプラスチック容器または石油缶Ｔ１やタンクＴ２に充填、需要先に配送する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマスの水性ガス化によって得られた可燃性ガスに対する、そのガスの発生場所周辺に分散した需要先の多様な貯蔵条件に対応可能に、その可燃性ガス中の一酸化炭素を触媒存在下で水素と二酸化炭素に変成し、高圧、触媒存在下でメタノールを合成するメタノール合成手段を備えると共に、そのメタノールを車両に搭載のタンクその他の容器に充填可能な充填装置を備えていることを特徴とするバイオマス改質流体燃料の配送システム。
【請求項２】
前記ガスを車両に搭載の除害設備付き耐圧タンクその他の耐圧容器に充填可能な除害設備付きのガス加圧充填装置を備えていることを特徴とする、請求項１に記載のバイオマス改質流体燃料の配送システム。
【請求項３】
前記ガス加圧充填に先立って、可燃ガス中の一酸化炭素を触媒存在下で二酸化炭素に変成し、一酸化炭素を除去する一酸化炭素変性手段を備えていることを特徴とする、請求項２に記載のバイオマス改質流体燃料の配送システム。
【請求項４】
前記ガス加圧充填に先立って、可燃ガスに含まれる炭酸ガスを吸収剤によって吸収除去し、その発熱量を高める、炭酸ガス吸収手段を備えていることを特徴とする、請求項３に記載のバイオマス改質流体燃料の配送システム。
【請求項５】
バイオマスがイネ科植物、好ましくは竹よりなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のバイオマス改質流体燃料の配送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマスの水性ガス化によって得られた可燃性ガスの、その発生場所周辺に分散した需要先の多様な貯蔵条件に適した、バイオマス改質流体燃料の配送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
石油を初めとする化石燃料の利用によって排出される二酸化炭素による地球温暖化の問題が高まっている。それに対して植物はその二酸化炭素を吸収し、成長するため、二酸化炭素の削減に貢献している。従って、森林資源の保全を図りながら、それから得られるバイオマスを前記化石燃料の代わりに有効利用すると共に、やがて枯渇する化石燃料を節減し、二酸化炭素の増加を抑制することは、極めて望ましいことである。なお、バイオマスの有効活用は、その発生場所の周辺地域の振興と利便性向上の一助になる。
【０００３】
既に、木材、竹等のバイオガス利用の一つである、それのガス化について、多数の提案がなされている。その中に、例えば、粉砕されたバイオマスが水蒸気と混合され、管内を流通する間に、管壁を介して間接加熱され、乾留及び水性ガス化反応を併発し、比較的高発熱量の可燃ガスを生成するよう構成されたものが提案されている（例えば、特許文献１，２．）。また、得られたガスによるメタノール合成についても提案されている（例えば、特許文献３．）。
【０００４】
しかしながら、上記提案を始め、全ての提案は、バイオガスのガス化及びそのガスによるメタノール合成に関するものであって、利用可能なバイオマスが得られる場所が分散していて、それの一箇所への大量集荷にも制約があるため、その設備は小規模であって、それの発生場所又はその付近に分散設置されることは避け難いことと考えられる。上記特許文献では、得られた可燃ガスによってエンジンが駆動され、発電されるよう記されているが、得られた可燃性ガスは水素ガスを含み、流体燃料電池発電にも利用可能である。しかしながら、バイオマスのガス化と発電が同一場所で行われると、その周辺に分散した要先へ送電するための送電線網が必要、且つ電力の貯蔵は困難且つ非効率であると言う問題点がある。
【０００５】
それに対して、ガス化によって得られた可燃ガスやメタノールの大半は、その周辺に分散した需要先（例えば野菜や花卉栽培施設、家畜舎、家屋、公共施設等）のガス又は液体の流体燃料としての要求が高い。それを一箇所から周辺の各需要先供給しようとすると、電力同様に、供給管路網の整備が必要である。しかしながら、山間地に分散した需要先との地理的関係を勘案すると、それの整備にも送電線網同様の負担が求められると言う問題点がある。
【０００６】
他方、得られた可燃ガスやメタノールの各種容器への充填、需要先への搬送が考えられる。しかしながら、得られた可燃ガスは、そのままでは有毒な一酸化炭素を含み、それが空気の流通が悪い場所で漏れると一酸化中毒を起こすおそれがある。さらにそれは炭酸ガスを含んでおり、その分容積も大きく、また、それによって残りの可燃分が稀釈されるため、発熱量が低く、火力が弱いと言う問題点もある。さらに、得られた可燃ガスは容積が大きく、加圧によっても液化せず、実用上圧縮減容にも限界があって、出来れば液体に変えられることが望ましい。しかも、その容器への充填、需要先への搬送も、それぞれ需要先によって貯蔵条件が異なるため、いずれにも対応可能に経済的に最適な手段が準備される必要がある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−５１７１７号公報（（請求項１），図２及び図３）
【特許文献２】特開２００４−５１７１８号公報（（請求項１））
【特許文献３】特開特開２００２−８８３７９号公報（（請求項１）及び図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上のことから、本発明は、バイオマスの水性ガス化によって得られた可燃性ガスの、そのガスの発生場所周辺に分散した需要先の多様な貯蔵条件に適した、バイオマス改質流体燃料の配送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達するために、請求項１の発明に係わるバイオマス改質流体燃料の配送システムは、バイオマスの水性ガス化によって得られた可燃性ガスに対する、そのガスの発生場所周辺に分散した需要先の多様な貯蔵条件に対応可能に、その可燃ガス中の一酸化炭素を触媒存在下で水素と二酸化炭素に変成手段を備え高圧、触媒存在下でメタノールを合成するメタノール合成手段を備えると共に、そのメタノールを車両に搭載のタンクその他の容器に充填可能な充填装置を備えている。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明の構成に加えて、前記ガスをガスのまま車両に搭載の除害設備付きタンクその他の容器に充填可能な除害設備付きのガス充填装置を備えている。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２の発明の構成に加えて、前記ガス加圧充填に先立って、可燃ガス中の一酸化炭素を触媒存在下で二酸化炭素に変成し、一酸化炭素を除去する一酸化炭素変性手段を備えている。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項３の発明の構成に加えて、前記ガス加圧充填に先立って、可燃ガスに含まれる炭酸ガスを吸収剤によって吸収除去し、その発熱量を高める、炭酸ガス吸収手段を備えている。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかの発明の構成に加えて、バイオマスがイネ科植物、好ましくは竹よりなる。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、得られた可燃ガスからメタノールを合成し、そのメタノールを車両に搭載のタンクその他の容器に充填可能な充填装置を備えているため、次の効果を奏する。すなわち、メタノール合成の設備、運転その他の負担がかなり増大すると言う問題はあるが、それは液体であって、ガスに比べて容積が著しく小さいため、貯蔵を含めて、その取り扱いが容易になる。また、需要先の貯蔵条件に応じて、例えば中小口のものでは中小型のプラスチック容器や石油缶、また、大口のものでは専用タンク車に搭載のタンクにそれぞれ充填し、それぞれ需要先に車で搬送し、前者の中小口の容器を空の容器と交換するか、又は後者の大口のタンクに充填されたメタノールを需要先のタンク又は小容器に追加充填することが可能となる等、需要先の多様な要求（各種加熱、吸収冷凍機と組み合わせた冷暖房、燃料電池その他の発電装置と組み合わせたコジェネ等）に経済的にも最適に対応出来る。勿論、化石燃料の節減、地球温暖化の抑制の一助になる上に、インフラの未整備な内外各地域の産業振興・生活向上に対して極めて有用である。
【００１５】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、上記可燃ガスを車両に搭載の除害設備付きタンクその他の耐圧容器に加圧、充填可能な除害設備付きの加圧・充填装置を備えているため、需要先の多様な要求に応じて、例えば中小口のものでは１０ＭＰａのガスボンベ、また、大口のものでは専用タンク車に搭載のタンクにそれぞれ加圧、充填し、それぞれ需要先に車で搬送し、前者の中小口のガスボンベや後者の大口の耐圧タンクを空のガスボンベや耐圧タンクと交換または需要先のタンクや他の容器（いずれも図示省略）に追加充填することが出来る。それによって、需要先の多様な要求（各種加熱、吸収冷凍機と組み合わせた冷暖房、燃料電池その他の発電装置と組み合わせたコジェネ等）に経済的にも最適な条件で対応出来る。
【００１６】
請求項３の発明によれば、請求項２の発明の効果に加えて、上記可燃ガスに含まれる有毒の一酸化炭素が二酸化炭素に変成され、それが除去されるため、それによって、なお二酸化炭素の除去は必要であるが、無毒のガスが得られ、それの漏れによる中毒の危険性が解消される。
【００１７】
請求項４の発明によれば、請求項３の発明の効果に加えて、可燃分を稀釈していた二酸化炭素が除去され、単位容積当りの発熱量が増大し、容器やタンクのエネルギ貯蔵能力を増大させると共に、火力が強まる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、請求項１乃至５のいずれかの発明の効果に加えて、木材片よりなるものに比較して、４〜５年で成竹となり、１０年間で２倍以上に拡がる等繁殖力が旺盛であるが、竹材としての需要が減少し、荒れるままに放置された竹林域が増大し、他の樹林や畑への侵食しており、また、収穫後の稲藁の焼却も環境保全上から困難になっている中、バイオマスがイネ科植物、好ましくは竹よりなることは、上記問題解消に応えるものである。特に竹は、計画的な伐採利用によって持続的な利用が可能となり、前記効果に加えて、雇用確保、活性化、過疎化防止を長期にわたって図る一助とすることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明に関わるバイオマス改質流体燃料の配送システムを実施するための最良の形態の第１の例について図１によって、先ず例えば竹等のバイオマスＢのガス化装置１０から説明を始めると、１１はそのバイオマスＢの粉砕装置、１２はバイオマス細粉Ｂ１を燃焼し、熱ガスＨＧを発生する熱ガス発生炉、１３はバイオマス細粉Ｂ１をガス化するガス化炉であって、耐熱金属よりなる管を流れるバイオマス細粉Ｂ１とスチームＳＴとの混合物を外側から前記熱ガスＨＧによって加熱し、乾留、水性ガス化を順次生起させ、ガス化するものである。なお、前記スチームＳＴは、廃熱回収ボイラ１４において前記ガス化炉１３の排ガスＦＧと水Ｗとの間接熱交換によって得られる。また、１５はガス洗浄装置であって、可燃ガスＧ１の水素、一酸化炭素、二酸化炭素、低級炭化水素を除く、不要且つ有害な成分を洗浄除去するものである。
【００２０】
次に本発明の特徴を示す残りの構成について説明すると、２０は一酸化炭素変成装置であって、前記可燃ガスＧ１に含まれる一酸化炭素を触媒下で二酸化炭素と水素に変換するものである。３０はメタノール合成装置で高圧、触媒存在下で反応し、メタノールＭＥが合成されるよう構成されている。４０はメタノール貯槽、５０はそのメタノールＭＥを車両に搭載のタンクＴ２その他の容器Ｔ１に充填するメタノール充填装置である。
【００２１】
ガス化炉１０を除く部分の作用効果について説明する。得られたメタノールＭＥはガスに比べて容積が著しく小さく、容積当りの発熱量も著しく高く、貯蔵を含めて、その取り扱いが著しく容易になり、負担が軽減される。また、需要先の貯蔵条件に応じて、例えば中小口のものでは中小型のプラスチック容器や石油缶Ｔ１、また、大口のものでは専用タンク車に搭載のタンクＴ２にそれぞれ充填することが可能であり、それぞれ需要先に車で搬送し、前者の中小口の容器Ｔ２を空の容器（図示省略）と交換し、後者の大口のタンクＴ２に充填されたメタノールＭＥを需要先のタンクや容器（いずれも図示省略）に追加充填することが可能であり、需要先の多様な貯蔵条件に経済的にも最適に対応可能である。なお、メタノールＭＥはエンジンの燃料として使われるだけでなく、水蒸気改質によって水素が得られるため燃料電池の燃料としても使用可能である。
【００２２】
本発明に関わるバイオマス改質流体燃料の配送システムを実施するための最良の形態の第２の例について第１の例とは異なる構成を、図２によって説明する。６０は脱炭酸装置であって、その一酸化炭素が除かれたガスＧ２に含まれる二酸化炭素をアミン等の吸収液で除去し、ガスの発熱量を増大するためのものである。７０はその二酸化炭素が除かれたガスＧ３を貯蔵するガスホルダ、８０はそのガスＧ３を種々の耐圧容器に加圧、充填するガス加圧充填装置であって、図示は省略するが、ガス圧縮機、各種弁類、計器類、ホース類、タンクや容器の異なる口金に接続可能なノズル等を含んでいる。Ｙ１は中小の需要先対象のガスボンベ、Ｙ２は専用車両に搭載された耐圧タンクである。
【００２３】
追加部分の作用効果について説明すると、得られた可燃ガスＧ１〜Ｇ３は一旦ガスホルダＨＧに貯蔵される。そのガスは周辺に散在する需要先の要求に応じて、加圧充填装置８０によって車両に搭載のタンクその他の耐圧容器に加圧、充填され、出荷される。容器としては、例えば小口のものでは１０ＭＰａのガスボンベＹ１、また、大口のものでは専用タンク車に搭載のタンクＹ２が挙げられるが、これらに限定されるものではない。それぞれ需要先に搬送され、前者の小口のガスボンベＹ１や後者の大口の耐圧タンクＹ２は空のガスボンベ（図示省略）や空の耐圧タンク（図示省略）と交換または需要先のタンクや他の容器（いずれも図示省略）に追加充填される。そのため、需要先の多様な要求（各種加熱、吸収冷凍機と組み合わせた冷暖房、燃料電池その他の発電装置と組み合わせたコジェネ等）に基く貯蔵条件に経済的に最適に対応出来る。
【００２４】
そのうえ、上記可燃ガスＧ１に含まれる有毒の一酸化炭素が無害の二酸化炭素に変成され、無害化されたガスＧ２は、そのガスの漏れによる中毒の危険性が解消される。また、可燃分を稀釈していた二酸化炭素が除去されたガスＧ２は、単位容積当りの発熱量が増大し、容器やタンクのエネルギ貯蔵能力を増大させると共に、火力が強まる。
【００２５】
なお、一酸化炭素を含んだガスＧ１が漏れた場合の保安設備として、一酸化炭素検知器、さらにそれを二酸化炭素に酸化させ、その燃焼ガスをろ過する、前記検知器に連動する一酸化炭素除害設備（活性二酸化マンガン約60％と酸化銅(II)約40％の酸化触媒及びガスフィルタ使用）や酸素不足を補う酸素発生器等を車両や使用場所に付設することも必要である（図示省略）。
【００２６】
バイオマスＢとしては、植物であって、繊維素を含むものであればその種類を問わず、水性ガス化が可能である。しかしながら、竹は木材片に比較して、４〜５年で成竹となり、１０年間で２倍以上に拡がる等繁殖力が旺盛であるが、竹材としての需要が減少し、荒れるままに放置され、竹林域が増大し、他の樹林や畑へ侵食しており、また、収穫後の稲藁の焼却も環境保全上から困難になっている中、バイオマスがイネ科植物、好ましくは竹よりなることは、上記問題解消に応えるものである。
【００２７】
特に竹については、電力等エネルギインフラ未整備の国内外の地域において、その植林とそれの成長に合わせた伐採利用が計画的に行われれば、竹を持続的に利用できることとなり、上記効果以外にも、新たなインフラを必要とすることなくエネルギがその周辺に分散した需要先に供給されることになり、地域に高い便益をもたらすと共に、その地域振興、雇用創出、人口流出抑制にも繋がり、極めて好ましいことである。  
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係わるバイオマス改質流体燃料の配送システムを実施するための最良の形態の第１の例を示す機器構成図である。
【図２】本発明に係わるバイオマス改質流体燃料の配送システムを実施するための最良の形態の第２の例の一部を示す機器構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０    ガス化装置
１１    粉砕装置
１２    熱ガス発生炉
１３    ガス化炉
１４    廃熱回収ボイラ
１５    スクラッバ
２０    一酸化炭素変成装置
３０    メタノール合成装置
４０    メタノール貯槽
５０    メタノール充填装置
６０    脱炭酸装置
７０    ガスホルダ
８０    ガス加圧充填装置
Ｂ      バイオマス
Ｂ１    バイオマス細粉
Ｇ１    可燃ガス
Ｇ２    一酸化炭素が除かれたガス
Ｇ２    二酸化炭素が除かれたガス
ＨＧ    熱ガス
ＳＴ    スチーム
Ｔ１    プラスチック容器
Ｔ２    タンク
Ｙ１    ガスボンベ
Ｙ２    耐圧タンク  
【図１】
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【図２】
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