(57)【要約】【課題】バイオマスをガス化した生成ガス中のタール成分の効率がよい吸着と回収チャーの効率がよい循環を達成することができるバイオマスガス化システム及び方法を提供する。【解決手段】バイオマスガス化システム１０Ａは、バイオマス１１をガス火炉本体１２内に投入するバイオマス投入部１３と、酸素または酸素と水蒸気の混合物からなる燃焼用の酸化剤１４を炉本体１２内に供給する酸化剤供給部１５とを備えてなるバイオマスガス化炉１６と、該バイオマスガス化炉１６でガス化した生成ガス１７Ａ中の粉塵を除去する除塵装置１８と、除塵された生成ガス１７Ｂを冷却する冷却器１９と、該冷却した冷却生成ガス１７Ｃ中に含まれるタール成分等をバイオマス１１で吸着除去して精製ガス１７Ｄとするバイオマスによる吸着精製部２０とからなる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマスを炉本体内に投入するバイオマス投入部と、燃焼用の酸化剤を炉本体内に供給する酸化剤供給部とを備えてなるバイオマスガス化炉と、
該バイオマスガス化炉でガス化した生成ガス中のチャーを除去する除塵装置と、
チャーが除塵された生成ガスを冷却する冷却器と、
該冷却した冷却生成ガス中に含まれるタール成分等を前記バイオマス供給部から供給されたバイオマスで吸着除去して精製ガスとするバイオマスによる吸着精製部とを具備す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】
請求項１において、
前記除塵装置が、セラミックフィルタであることを特徴とするバイオマスガス化システム。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記バイオマスによる吸着精製部が、スクリュフィーダであることを特徴とするバイオマスガス化システム。
【請求項４】
請求項１又は２において、
前記バイオマスによる吸着精製部が、内部にバイオマスが充填され、生成ガスが供給されるガス供給塔と、前記ガス供給内塔と連通し、外部に精製ガスを排出するガス排出外塔とからなることを特徴とするバイオマスガス化システム。
【請求項５】
請求項１又は２において、
前記バイオマスによる吸着精製部が、内部にバイオマスが充填される吸着塔と、該吸着塔内に配設され、生成ガスが供給される多孔質材からなるガス供給部とからなり、
前記ガス供給部から供給された生成ガスがバイオマスを通過することで精製され、精製ガスが外部に排出することを特徴とするバイオマスガス化システム。
【請求項６】
請求項５において、
前記バイオマスによる吸着精製部が、内部にバイオマスが充填される吸着塔と、該吸着塔内に配設され、生成ガスが供給される多孔質材からなる少なくとも一つのガス供給部と、
前記ガス供給部から供給された生成ガスがバイオマスを通過することで精製され、該精製された精製ガスが取込まれると共に外部に排出する多孔質材からなるガス排出部とを具備することを特徴とするバイオマスガス化システム。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一つにおいて、
バイオマス供給部と前記バイオマスによる吸着精製部との間の連結部が、前記酸化剤を炉本体内に供給ラインと連通される負圧ラインと接続してなることを特徴とするバイオマスガス化システム。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一つにおいて、
前記除塵装置が循環チャーと系外排出チャーとを分配する分配部を具備すると共に、循環チャーがバイオマス供給部又は炉本体内に直接に供給されてなることを特徴とするバイオマスガス化システム。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一つにおいて、
前記バイオマスを供給するバイオマス供給部が、気流搬送によるインジェクタであることを特徴とするバイオマスガス化システム。
【請求項１０】
バイオマスをガス化した生成ガス中のチャーをセラミックフィルタで除去した後、チャーを炉本体内に循環させると共に、バイオマス供給部から供給されたバイオマスを用い、炉本体内に供給される途中で前記除塵された生成ガスを精製してタール分を除去することを特徴とするバイオマスガス化方法。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記セラミックフィルタにより分離されたチャーにおいて、炉本体内に循環する循環チャーと系外に排出する排出チャーの割合が８：２〜９．５：０．５を炉本体内に循環させると共に、バイオマス供給部から供給されたバイオマスを用い、炉本体内に供給される途中で前記除塵された生成ガスを精製してタール分を除去することを特徴とする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、バイオマスガス化システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、バイオマスを原料に有効利用し、燃料用、もしくはアルコール等の液体燃料製造用として使用可能なクリーンなガス原料を得ることのできるバイオマスガス化システム及びバイオマスガス化方法に関するものである。
【０００３】
一般にバイオマスとは、エネルギー源または工業原料として利用することのできる生物体（例えば、農業生産物または副産物、木材、植物等）をいい、太陽エネルギー、空気、水、土壌等の作用により生成されるので、無限に再生可能である。
【０００４】
上記バイオマスを利用することで燃料用のガス及びメタノール等のクリーンなエネルギー源の製造が可能となる。また、廃棄物としてのバイオマスを処理できるので、環境の浄化にも役立つとともに、新規に生産されるバイオマスも光合成によりＣＯ2の固定により生育される。大気のＣＯ2を増加させないので、ＣＯ2の抑制につながることとなり、好ましい技術である。
【０００５】
ここで、供給するバイオマスとしては、生産または廃棄されたバイオマスを粉砕・乾燥したものを供給するのが好ましい。本発明でバイオマスとは、エネルギー源または工業原料として利用することのできる生物資源（例えば、農業生産物または副産物、木材、植物等）をいい、例えば、スイートソルガム，ネピアグラス，スピルリナ等が用いられている（特許文献１及び特許文献２、非特許文献１）。
【０００６】
ところで、前記バイオマスを原料として生成したガスには、微粒子、タール成分、硫化水素、塩素などが含まれるため、そのままでは、合成触媒を利用した液体燃料や、燃料電池へのエネルギー源を合成するためのガスには適さない。そのため、前述のように、分離装置を始め、ガス精製装置によって、前記微粒子、タール成分、硫化水素、塩素などの微量成分を除去すべく工夫している。前述の液体燃料や燃料電池へのエネルギー源を得るための原料ガスとしては、実際の運用に当たっては、前記微量成分は、その許容含有量を検出限界量程度までに低減する必要がある。しかしながら、現状のバイオマスガス化システムでは、前記微量成分の充分なる低減には至っていない。
【０００７】
また、前記バイオマスガス化システムによる処理規模は、数１００トン／日であり、従来の化石燃料を用いたガス化システムに比べると、小規模ないし中規模プラントに相当する。このような小中規模のガス処理システムでは、いわゆる分散化プラントでの必須条件である、シンプルかつ安価なガス精製ラインを具備することが望ましい。この点に関しても、現状のバイオマスガス化システムでは、シンプルかつ安価な精製ラインを実現するに至っていない。
【０００８】
そこで、従来においては、図１０に示すように、バイオマス１０１を炉本体１０２内に供給するバイオマス供給手段１０３と、酸素または酸素と水蒸気の混合物からなる燃焼用の酸化剤１０４を炉本体１０２内に供給する酸化剤供給手段１０５とを備えてなるバイオマスガス化炉１０６と、該バイオマスガス化炉１０６でガス化した生成ガス１０７中の粉塵を除去するサイクロンなどの分離手段１０８と、除塵されたガスを冷却する冷却器１０９と、該冷却したガスを精製するガス精製装置１１０を備えたバイオマスガス化システムを提案した（特許文献３）。
従来のバイオマスガス化ガスのガス精製装置１１０は、バイオマス１０１を一時的に貯留しており、該ガス精製装置１１０内に、冷却器１０９を通過した冷却生成ガス１０７Ａを通過させ、ここで冷却生成ガス１０７Ａ中に含まれるタール成分を吸着させ、精製ガス１０７Ｂとし、タール吸着を吸着したタール吸着バイオマス１１１を搬送手段１１２により、バイオマス供給手段１０３に搬送するようにしている。なお、分離手段１０８からの灰及び冷却器１０９からの水は、共に再利用１０８ａ、１０９ａされている。
【０００９】
また、タール成分を除去する除去剤層が固定された固定層式除去装置の提案がある（特許文献４）。
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−２４０８７７号公報
【特許文献２】特開２００１−２４０８７８号公報
【特許文献３】特開２００４−３４６２８５号公報
【特許文献４】特開２００６−１６４７０号公報
【非特許文献１】坂井正康著、「バイオマスが拓く２１世紀エネルギー」、森北出版株式会社、１９９８年１０月２８日発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献３にかかる提案では、炉内へのバイオマス投入手段とは別に吸着塔であるバイオマスを用いたガス精製装置１１０を設置し、該ガス精製装置１１０から別途バイオマスを抜き出し、その後炉内へバイオマスを投入する投入部へ搬送するための搬送手段１１２を必要とするためにシステムが煩雑となり運転性が悪く、コスト高となるという問題がある。
【００１２】
また、ガス化炉内で発生する未燃分を含む固形分であるチャーの回収手段としてサイクロンを用いており、回収チャーを除去しているが、回収チャーには未燃焼バイオマス、未ガス化成分が含まれており、ガス化効率低化の要因となっている。
【００１３】
また、回収チャーを炉内に再投入することも可能ではあるが、サイクロン等の分離手段は性能的には粒子分級器であるので、理論的にはサイクロン回収限界粒度以上の粒子（チャー）はサイクロンと炉内を循環するので、その結果炉内の粒子濃度が増大し運転効率が大幅に低下する、という問題がある。
更に、循環中に粒子が摩擦等で粉砕され微粉化される可能性があるがサイクロン分級器でのチャー循環運転は実用化されていない。
【００１４】
また、特許文献４にかかる提案では、タール成分を吸着した除去剤である活性炭の処理が別途必要となる、という問題がある。
【００１５】
そこで、バイオマスをガス化した生成ガス中のタール成分の効率がよい吸着と回収チャーの循環及び排出の両方の機能を兼ね備えた分離装置を備えたバイオマスガス化システムの出現が望まれている。
【００１６】
本発明は、前記問題に鑑み、バイオマスをガス化した生成ガス中のタール成分の効率がよい吸着と回収チャーの効率がよい循環を達成することができるバイオマスガス化システム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】
【００１７】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、バイオマスを炉本体内に投入するバイオマス投入部と、燃焼用の酸化剤を炉本体内に供給する酸化剤供給部とを備えてなるバイオマスガス化炉と、バイオマスガス化炉でガス化した生成ガス中のチャーを除去する除塵装置と、チャーが除塵された生成ガスを冷却する冷却器と、該冷却した冷却生成ガス中に含まれるタール成分等を前記バイオマス供給部から供給されたバイオマスで吸着除去して精製ガスとするバイオマスによる吸着精製部とを具備することを特徴とするバイオマスガス化システムにある。
【００１８】
第２の発明は、第１の発明において、前記除塵装置が、セラミックフィルタであることを特徴とするバイオマスガス化システムにある。
【００１９】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記バイオマスによる吸着精製部が、スクリュフィーダであることを特徴とするバイオマスガス化システムにある。
【００２０】
第４の発明は、第１又は２の発明において、前記バイオマスによる吸着精製部が、内部にバイオマスが充填され、生成ガスが供給されるガス供給塔と、前記ガス供給内塔と連通し、外部に精製ガスを排出するガス排出外塔とからなることを特徴とするバイオマスガス化システムにある。
【００２１】
第５の発明は、第１又は２の発明において、前記バイオマスによる吸着精製部が、内部にバイオマスが充填される吸着塔と、該吸着塔内に配設され、生成ガスが供給される多孔質材からなるガス供給部とからなり、前記ガス供給部から供給された生成ガスがバイオマスを通過することで精製され、精製ガスが外部に排出することを特徴とするバイオマスガス化システムにある。
【００２２】
第６の発明は、第５の発明において、前記バイオマスによる吸着精製部が、内部にバイオマスが充填される吸着塔と、該吸着塔内に配設され、生成ガスが供給される多孔質材からなる少なくとも一つのガス供給部と、前記ガス供給部から供給された生成ガスがバイオマスを通過することで精製され、該精製された精製ガスが取込まれると共に外部に排出する多孔質材からなるガス排出部とを具備することを特徴とするバイオマスガス化システムにある。
【００２３】
第７の発明は、第１乃至６のいずれか一つの発明において、バイオマス供給部と前記バイオマスによる吸着精製部との間の連結部が、前記酸化剤を炉本体内に供給ラインと連通される負圧ラインと接続してなることを特徴とするバイオマスガス化システムにある。
【００２４】
第８の発明は、第１乃至７のいずれか一つの発明において、前記除塵装置が循環チャーと系外排出チャーとを分配する分配部を具備すると共に、循環チャーがバイオマス供給部又は炉本体内に直接に供給されてなることを特徴とするバイオマスガス化システムにある。
【００２５】
第９の発明は、第１乃至８のいずれか一つの発明において、前記バイオマスを供給するバイオマス供給部が、気流搬送によるインジェクタであることを特徴とするバイオマスガス化システムにある。
【００２６】
第１０の発明は、バイオマスをガス化した生成ガス中のチャーをセラミックフィルタで除去した後、チャーを炉本体内に循環させると共に、バイオマス供給部から供給されたバイオマスを用い、炉本体内に供給される途中で前記除塵された生成ガスを精製してタール分を除去することを特徴とするバイオマスガス化方法にある。
【００２７】
第１１の発明は、第１０の発明において、前記セラミックフィルタにより分離されたチャーにおいて、炉本体内に循環する循環チャーと系外に排出する排出チャーの割合が８：２〜９．５：０．５を炉本体内に循環させると共に、バイオマス供給部から供給されたバイオマスを用い、炉本体内に供給される途中で前記除塵された生成ガスを精製してタール分を除去することを特徴とするバイオマスガス化方法にある。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、バイオマスをガス化した生成ガス中のタール成分の効率がよい吸着ができると共に、回収チャーの効率がよい炉本体内への循環が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００３０】
本発明による実施例１に係るバイオマスガス化システムについて、図面を参照して説明する。図１は、本実施例に係るバイオマスガス化システムを示す概念図である。
図１に示すように、本実施例に係るバイオマスガス化システム１０Ａは、バイオマス１１をガス火炉本体（以下「炉本体」という）１２内に投入するバイオマス投入部１３と、酸素または酸素と水蒸気の混合物からなる燃焼用の酸化剤１４を炉本体１２内に供給する酸化剤供給部１５とを備えてなるバイオマスガス化炉１６と、該バイオマスガス化炉１６でガス化した生成ガス１７Ａ中の粉塵を除去する除塵装置１８と、除塵された生成ガス１７Ｂを冷却する冷却器１９と、該冷却した冷却生成ガス１７Ｃ中に含まれるタール成分等をバイオマス１１で吸着除去して精製ガス１７Ｄとするバイオマスによる吸着精製部２０とから構成されている。なお、図中、符号１２ａは炉本体１２から排出される灰の灰溜め部、Ｒ１〜Ｒ４はバイオマスの供給を切替えるロータリバルブ、Ｍはモータを各々図示している。
【００３１】
前記炉本体１２内に投入されるバイオマス１１は、図示しない原料ホッパから供給フィーダ２１を有する供給ホッパ２２内に一時的に貯留され、供給ホッパ２２の底面側に設けられた第１切出しスクリュフィーダＳ１で所定量ずつ切出し、バイオマスによる吸着精製部２０を通過した後、バイオマス投入部１３である押込みスクリュフィーダＳ３に送られ、ここで炉本体１２内に投入されている。
なお、供給ホッパ２２の下方底面にはバイオマス１１を所定量切出す切出しレーキ２２ａが設けられており、所定量を第１スクリュフィーダＳ１に切出すようにしている。
【００３２】
また、前記除塵装置１８から分離された未燃分のバイオマスと灰と煤塵を含むチャー３１は、除塵装置１８の下端部の排出通路３２内に設けた切替ダンパ３３の切替により、バイオマス投入部１３に第１通路３２−１及び第２切出しスクリュフィーダＳ２を介して送給される循環チャー３１Ａと、第２通路３２−２を介して外部に排出される排出チャー３１Ｂとに分配するようにしている。
【００３３】
また、本実施例では前記除塵装置１８として、セラミックフィルタを用いており、９９％以上のチャー３１を除去するようにしている。
【００３４】
そして、除去したチャー３１の分配比率は、循環チャー３１Ａ：排出チャー３１Ｂ＝８：２〜９．５：０．５としている。これは、排出チャー３１Ｂの比率が多くなると、燃焼効率が低下するからである。一方、循環チャー３１Ａの比率が極端に多くなると、炉内における灰分の割合が多くなり、炉の負担となるので、好ましくないからである。
これにより、従来の分離装置で用いていたサイクロン等と異なり、炉内への未燃分を送ることができ、回収チャー３１の循環効率の向上を図ることができる。
【００３５】
そして、前記ダンパ３３により分配された前記循環チャー３１Ａは、第１通路３２−１を通過して、第２切出しスクリュフィーダＳ２に送られ、その後、バイオマスによる吸着精製部２０から供給されたバイオマス１１と混合されて、バイオマス投入部１３の押込みスクリュフィーダＳ３に送られ、ここでタール成分を吸着したバイオマスと循環チャー３１Ａとが炉本体１２内に投入されている。
【００３６】
前記分配された排出チャー３１Ｂは、第２通路３２−２を介して第１ロックホッパ３４−１及び第２ロックホッパ３４−２を経由した後に、系外に排出される。
ここで、前記第２ロックホッパ３４−２には、後述する焼却炉４７からの排ガス４８が送られており、該排ガス４８により前記第２ロックホッパ３４−２内のガス置換を行い、排出チャー３１Ｂに含有する有害ガス（例えばＣＯ等）が外部に漏れないようにしている。このガス置換は排出ガス４８の再利用であるので、別途Ｎ2ガス等の不活性ガスを用いる必要がなく、コスト低下を図ることができる。
【００３７】
また、本実施例に示したバイオマスガス化システム１０Ａでは、前記冷却器１９の下流側に、バイオマス１１を吸着剤として用いたバイオマスによる吸着精製部２０を設けることにより、冷却生成ガス１７Ｃ中のタール分を効率良く除去するようにしている。
【００３８】
本実施例における前記バイオマスによる吸着精製部２０は、供給ホッパ２２から切出しスクリュフィーダＳ１により所定量切出されたバイオマス１１を用いて、冷却器１９で冷却された冷却生成ガス１７Ｃ中のタール分を除去し精製し、その後タール分が吸着したバイオマスをバイオマス投入部（押込みスクリュフィーダＳ３）１３に供給し、その後炉本体１２内に投入するようにしている。
【００３９】
また、前記第１切出しスクリュフィーダＳ１とバイオマスによる吸着精製部２０とを連結する連結管４１にはロータリバルブＲ１，Ｒ２が設けられ、さらにこれの中間には、前記酸化剤１４を炉本体１２内に供給する酸化剤供給部１５と連通する負圧ライン４２を設けている。よって、酸化剤を投入する際に負圧ライン４２が負圧状態となるので、ロータリバルブＲ１の差圧とガスリーク量の関係からバイオマス供給ホッパ２２からインジェクタ側へのリーク量が最小のインジェクタ駆動ガス流量を調整することができる。
【００４０】
これにより最小流量の駆動ガス（水蒸気）量で、バイオマス供給ホッパ２２側への精製ガス１７Ｄの逆流を防止でき、系外に漏れることがないので、安全運転を行うことができる。
【００４１】
前記バイオマスによる吸着精製部２０を通過して浄化された精製ガス１７Ｄは、その後圧縮機４４により圧縮ガス１７Ｅとされた後、合成塔４５に送られ、ここで例えばメタノール５０を合成する。また、メタノール合成後のオフガス４６は、焼却炉４７で焼却され、該焼却炉４７からの排ガス４８は煙突４９を介して外部へ排出されている。
【００４２】
本実施例では、前記バイオマスによる吸着精製部２０は、スクリュフィーダを用いた吸着部としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、後述するような吸着塔としてもよい。
【００４３】
本発明では、前記吸着剤として用いるバイオマスは、前記炉本体１２に供給する途中のバイオマス１１を用いており、バイオマスを粉砕・乾燥したものが用いられている。本発明でバイオマスとは、エネルギー源または工業原料として利用することのできる生物資源（例えば、農業生産物または副産物、木材、植物等）をいい、例えば、スイートソルガム，ネピアグラス，スピルリナ等の公知のバイオマスが用いられている。
【００４４】
また、前記冷却器１９としては、生成ガス１７Ｂに対して水を気液混合させるタイプのものと、生成ガス１７Ｂに対して水を間接的に接触させて熱交換させるタイプのものとがある。前者のタイプの冷却器を用いた場合、冷却器内部にて分離された二酸化炭素及び酸素は、クリーンな燃料ガスとしては、不要であるので、回収し、必要に応じて、図示しないガス回収手段により前記酸化剤供給部１５に転送して、再利用するようにしてもよい。後者の場合は、熱交換により水蒸気が発生するので、この水蒸気を同様に図示しないガス回収手段により前記酸化剤供給部１５に転送して、再利用するようにしてもよい。
【００４５】
本実施例によれば、炉本体１２から飛び出したチャー３１はセラミックフィルタの除塵装置１８で回収し、炉本体１２への循環される循環チャー３１Ａと系外へ排出される排出チャー３１Ｂとに分離されると共に、循環量と系外への排出量とを適正比率に選定できるようにすることで、粒子回収率が良好となる。また。粒子回収効率が向上するので、後流側への粒子の混入が無くなり、例えば冷却器循環水の粒子除去手段等を設置することが不要となる。
【００４６】
また、除塵装置１８としてセラミックフィルタを用いることにより、炉本体１２から出たチャー粒子を全部回収することができることになる。よって、回収チャーの粒度分布に対する未燃分含有率に関係なくすべての粒径のチャーを循環再燃焼でき、ガス化効率向上が達成できる。
これは、従来のような分離手段として例えばサイクロン等の分級方式回収手段では回収不可能な回収限界粒径以下の粒子に未燃分が多い場合は未燃分の再循環率が低下するために未燃分再燃焼によるガス化効率向上に限界があるからである。
【００４７】
また、炉本体１２内への再循環の循環チャー３１Ａと系外排出の排出チャー３１Ｂとの分配手段として切り替えダンパ３３を用いているために、セラミックフィルタの逆洗払い出しサイクルとダンパ切替えとを連動することにより、適正分配比率を容易に選定できることとなる。
【００４８】
また、炉本体１２内への循環チャー３１Ａは炉本体１２内へのバイオマス投入部１３に直接供給するために、循環チャー３１Ａの炉本体１２内への供給手段を必要としないために炉設備の単純化及びシステムがコンパクト化・低コストを図ることができる。
【００４９】
また、未燃分を再燃焼するために系外排出チャー（灰）の量が減少し、灰処理費用が節減できる。
【００５０】
また、本実施例では、圧縮機４４により加圧された精製ガス１７Ｅを、セラミックフィルタの逆洗用に用いると共に、炉本体１２内へのバイオマス投入部（スクリュフィーダＳ３）１３内への炉ガスの逆流防止用に用いるようにしている。
この結果、セラミックフィルタへの逆洗用ガスとして、精製ガス１７Ｅを用いているので、その混入がある場合でも精製ガスの成分変化に影響を与えることがない。
【００５１】
また、炉本体１２内へバイオマス１１を投入するバイオマス投入部１３内に加圧した精製ガス１７Ｅを供給するようにしているので、炉本体１２側からの高温ガスの逆流を防止することができ、この結果、バイオマス１１の高温ガスによる燃焼等による不具合点の発生を防止でき、安全且つ安定したバイオマス供給運転ができる。
【００５２】
また、本実施例では、バイオマスによる吸着精製部２０としてスクリュフィーダ方式を採用し、スクリュフィーダのバイオマス出口部の上部２０ａ側から冷却生成ガス１７Ｃを供給し、スクリュウ入口部２０ｂのバイオマスが到達しない翼前方部から精製ガス１７Ｄを排出するようにしている。
【００５３】
この結果、バイオマス１１が排出される側から冷却生成ガス１７Ｃが流入するために、タール等を吸着したバイオマスは常に出口部側に存在することとなる。この結果、タール成分が吸着されたバイオマス１１は直ちに、バイオマス投入部１３側に落下することとなり、スクリュウ入口部２０ｂ側ではクリーンなバイオマスが保たれることとなる。
【００５４】
また、スクリュフィーダの出口部から入口部に向かって冷却された生成ガス１７Ｃに含有されるタール等の濃度が薄くなり、ここにフレッシュなバイオマス１１が供給ホッパ２２から供給されることとなるので微量なタール成分吸着性能が良好なものとなる。
【００５５】
本実施例では、バイオマスにより吸着精製部２０として、スクリュフィーダ形式の吸着方法を採用し、バイオマス１１が供給される供給ホッパ２２の下部に連結しているために、生成ガス１７Ｃ中のタール成分の吸着のみならず炉本体１２内へのバイオマス搬送も兼用しており、炉本体１２へのバイオマス供給機能とガス精製機能を併せ持った一貫した装置として連続運転を可能にした。
これにより、バイオマスガス化システムがコンパクトになり運転性が良くなり低コストとなる。
【００５６】
また、本実施例において用いるスクリュフィーダのスクリュウ翼の形状は特に限定されるものではないが、より好ましくは図９−１に示すリボンスクリュ９１又は図９−２に示すような、不等ピッチスクリュ９２とするのが好ましい。特に、図９−１のリボンスクリュ９１には軸との間に間隙９１ａがあるために、通常の翼の場合と較べて、ガス流れ均一となり圧損を小さくすることができ、好ましい。
【００５７】
本実施例によれば、未燃焼・未ガス化成分を持つチャー３１を循環チャー３１Ａとして再燃焼することにより、バイオマスのガス化効率を高めることができる。
また、供給ホッパ２２とバイオマス投入部１３との間に介装されるバイオマスによる吸着精製部２０を用いることによりガス精製の向上化を図ることができる。これにより、生成ガス中のタール除去性能向上を図ることができる。
また、この精製において、バイオマスによる吸着精製装置２０のバイオマス供給側を負圧ラインとすることにより、生成ガス中に含まれる有害ガス成分のバイオマス供給側である供給ホッパ２２へのリークを防止することができる。
【００５８】
また、タール成分を吸着したバイオマスはその後バイオマス投入部１３に供給され、直ちに炉本体１２内に投入することになるので、タールで汚れたバイオマスを系外に排出することなく、燃料として使用することが可能となる。
【００５９】
従来のようなバイオマスを充填した吸着部を独立して設置するものでもないので、バイオマスによる吸着精製装置の小型化及び連続運転化が可能となる。
【００６０】
さらに、バイオマス１１の炉本体１２への供給、バイオマスのガス化及びバイオマスガス化ガス中のチャーを回収して、再度循環再燃焼することができ、除塵及びガス精製を一貫したガス化システムとした連続運転が可能となる、システム効率の向上に寄与する。
【実施例２】
【００６１】
本発明による実施例２に係るバイオマスガス化システムについて、図面を参照して説明する。図２は、本実施例に係るバイオマスガス化システムを示す概念図である。なお、実施例１のシステムと同一部材には同一符号を付して重複した説明は省略する。
図２に示すように、本実施例に係るバイオマスガス化システム１０Ｂは、実施例１のガス化システム１０Ａにおいて、バイオマス投入部１３をスクリュフィーダＳ３の替わりに、気流搬送による第１インジェクタ６１としている。この第１インジェクタ６１の気流搬送により、炉本体１２内にバイオマス１１を効率良く投入するようにしている。
【００６２】
このため、バイオマスによる吸着精製部２０の出口のスタンドパイプ６３にロータリバルブＲ３を介装し、更にその下部に循環チャー３１Ａの排出スクリュウフィーダＳ２の出口を連結する。そして、前記スタンドパイプ６３の端部を第１インジェクタ６１の吸引部に連結し、第１インジェクタ６１の吐出管は炉本体１２側に連結するようにしている。
【００６３】
そして、酸化剤１４である水蒸気の一部を分岐し、第１インジェクタ６１の駆動部に連結するようにしている（図中Ａ部）。
【００６４】
また、第１インジェクタ６１の駆動管には流量調整弁（図示せず）を、炉本体１２と第１インジェクタ６１の吸引部とには差圧計（図示せず）を設け、差圧信号と流量調整弁を連動させてインジェクタ側が炉本体１２側より圧力が少なくなるように流量を設定するようにしている。
【００６５】
これにより、第１インジェクタ６１のジェットポンプ効果により、吸引側より吐出側の圧力を高くすることができるので、炉本体１２内の高温ガスがバイオマスによる吸着精製装置２０へ逆流するという不具合を防止している。
【００６６】
これにより、実施例１のようなバイオマスの投入をスクリュウフィーダＳ３で行なうのと較べて、気流搬送管は長距離・水平・垂直搬送に裕度が有るため、セラミックフィルタ等の除塵装置１８とバイオマスによる吸着精製装置２０と、炉本体１２との配置に制約がなく、システム設計の自由度が向上する。
【実施例３】
【００６７】
本発明による実施例３に係るバイオマスガス化システムについて、図面を参照して説明する。図３は、本実施例に係るバイオマスガス化システムを示す概念図である。なお、実施例１及び実施例２のシステムと同一部材には同一符号を付して重複した説明は省略する。
図３に示すように、本実施例に係るバイオマスガス化システム１０Ｃは、実施例２のガス化システム１０Ｂにおいて、循環チャー３１Ａの炉本体１２への再投入手段として気流搬送による第２インジェクタ６２としている。
【００６８】
そして、前記除塵装置１８の下部に設置した切替えダンパ３３下流のロータリバルブＲ４の下部連結管３２−１を、第２インジェクタ６２の吸引部側に連結し、第２インジェクタ６２の吐出側は炉本体１２に連結するようにしている。
【００６９】
そして、酸化剤１４である水蒸気の一部を分岐し、第２インジェクタ６２の駆動部に連結するようにしている（図中Ｂ部）。
【００７０】
また、インジェクタ駆動管には流量調整弁（図示せず）を、前記ロータリバルブＲ４には差圧計（図示せず）を設け、差圧信号と流量調整弁を連動させて第２インジェクタ６２側が炉本体１２側より圧力が少なくなるように流量を設定するようにしている。
【００７１】
これにより、実施例１のようなバイオマス投入部（スクリュフィーダＳ３）１３内への圧縮した精製ガス１７Ｅの供給が不要となる。
これにより、循環チャー３１Ａを供給するための実施例１、２のような第２切出しスクリュフィーダＳ２を設置する必要がなく、しかも気流搬送管は長距離・水平・垂直搬送に裕度が有るため、除塵装置１８の配置に制約がなく、システム設計の自由度が向上する。
【実施例４】
【００７２】
本発明による実施例４に係るバイオマスガス化システムについて、図面を参照して説明する。図４は、本実施例に係るバイオマスガス化システムを示す概念図である。なお、実施例１乃至実施例３のシステムと同一部材には同一符号を付して重複した説明は省略する。
図４に示すように、本実施例に係るバイオマスガス化システム１０Ｄは、実施例２のガス化システム１０Ｂにおいて、除塵装置１８を循環用除塵装置１８−１と系外排出用除塵装置１８−２との独立した別系統としている。
【００７３】
これにより、実施例１で示したような分配のための切替ダンパ３３が不要となる。
よって、実施例１の構成では系外チャー３１Ｂの系外排出時には循環チャー３１Ａの流れが停止するが２系列化により連続流れが可能となる。
また、ダンパの切替え時に発生するチャー噛み込み等の不具合が発生することを防止することができる。
さらに、ガス化炉の大容量化に伴いセラミックフィルタの容量が大きくなった場合に対応することができる。
【実施例５】
【００７４】
本発明による実施例５に係るバイオマスガス化システムについて、図面を参照して説明する。図５は、本実施例に係るバイオマスガス化システムを示す概念図である。なお、実施例１乃至実施例４のシステムと同一部材には同一符号を付して重複した説明は省略する。なお、システム構成は実施例１のシステムと同一であるので、図５においてはガス精製部分のみを示している。
図５に示すように、本実施例に係るバイオマスガス化システム１０Ｅでは、実施例１のガス化システム１０Ａにおいて用いたバイオマスによる吸着精製装置２０のスクリュフィーダ形式を吸着塔形式にしたものである。本実施例のバイオマスによる吸着精製装置７０は、内部にバイオマス１１が充填され、生成ガス１７Ｃが供給されるガス供給内筒７１と、前記ガス供給内塔７１の下方側で連通し、外部に精製ガス１７Ｄを排出するガス排出外塔７２と、内筒内に配設され、冷却器１９からの生成ガス１７Ｃを内筒内に充填されたバイオマス１１に供給する多孔質のガス供給部７４とからなるものである。また、外筒７２の底面側には、切出しスクリュフィーダＳ４が設けられており、タール成分を吸着したバイオマスをインジェクタ６１側へ供給するスタンドパイプ６３へ切出すようにしている。
【００７５】
また、本実施例では、ガス供給内筒７１の上蓋７１ａには供給ホッパの切出しスクリュフィーダＳ１の出口と連通する通路４１が連結され、所定量のバイオマス１１が内筒７１の内部に供給されている。
【００７６】
そして、ガス供給内筒７１の下方で、ガス排出外筒７２の底面側にはバイオマス１１を所定量切出す切出しレーキ７５が設けられており、切出し口側には、第１インジェクタ６１に連通する連結管スタンドパイプ６３が設けられている。
なお、ガス供給内筒７１の上蓋７１ａにはレベル計（図示せず）を設け、バイオマスのレベルを所定値に保つように上流側のバイオマスを供給するスクリュウフィーダＳ１の回転を制御するようにしている。
【００７７】
このようなバイオマスによる吸着精製部７０を用いることにより内筒７１内部に設けたガス供給部７４から生成ガス１７Ｃを塔内部に供給し、供給された生成ガス１７Ｃが均一にバイオマス内を通過する際にタール分が除去される。その後、精製ガス１７Ｄは内筒７１の下方側の外筒７２と連通する隙間を通過して外部へ排出されている。
【実施例６】
【００７８】
本発明による実施例６に係るバイオマスガス化システムについて、図面を参照して説明する。図６は、本実施例に係るバイオマスガス化システムを示す概念図である。なお、実施例１乃至実施例５のシステムと同一部材には同一符号を付して重複した説明は省略する。
図６に示すように、本実施例に係るバイオマスガス化システム１０Ｆのバイオマスによる吸着精製装置は、実施例５の吸着塔形式の他の実施例である。なお、システム構成は、実施例１のシステムと同一であるので、図６においてはガス精製部分のみを示している。
図６に示すように、本実施例のバイオマスによる吸着精製部８０は、内部にバイオマス１１が充填される吸着塔８１と、該吸着塔８１内に配設され、冷却器１９で冷却された生成ガス１７Ｃが供給される多孔質材からなる少なくとも一つのガス供給部８２と、前記ガス供給部８２から供給された生成ガス１７Ｃが充填されたバイオマス１１中を通過することでタール成分が除去され精製され、該精製された精製ガス１７Ｄが取込まれると共に外部に排出する多孔質材からなる少なくとも一つ（本実施例では２つ）のガス排出部８３−１、８３−２とを具備するものである。
【００７９】
図７は前記バイオマスによる吸着精製部８０の断面概略図である。図７に示すように、バイオマスによる吸着精製部８０は、内部にバイオマス１１が充填される吸着塔８１内に、少なくとも一つのガス供給部８２と、該ガス供給部８２の両側にガス排出部８３−１、８３−２を配設してなり、中央のガス供給部８２から充填されたバイオマス１１の内部に生成ガス１７Ｃを供給管８２ａにより供給することで、充填されたバイオマス１１中を通過させ、この通過の際にタール成分が除去されて精製し、該精製された精製ガス１７Ｄをガス排出部８３−１、８３−２から排出管８３ａにより外部に排出するようにしている。なお、本実施例では、ガス供給部を一つとしているが、本発明はこれに限定するものではなく、二つ以上としてもよい。また、ガス排出部を二つとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、三つ以上としてもよい。
【００８０】
そして、ガス供給部８２と、ガス排出部８３−１、８３−２の間隔はガス中のタール等がバイオマスに吸着されるガス滞留時間と流速との関係から適宜設定するようにすればよい。なお、バイオマスによる吸着精製部８０の上蓋にはレベル計（図示せず）を設け、バイオマス１１のレベルがガス供給部８２、ガス排出部８３−１、８３−２が露出しないように供給量を制御している。
【実施例７】
【００８１】
本発明による実施例７に係るバイオマスガス化システムについて、図面を参照して説明する。図８は、本実施例に係るバイオマスガス化システムを示す概念図である。なお、実施例１乃至実施例６のシステムと同一部材には同一符号を付して重複した説明は省略する。
図８に示すように、本実施例に係るバイオマスガス化システム１０Ｇは、実施例３のガス化システム１０Ｃにおいて、バイオマスによる吸着精製部２０を、実施例７のバイオマスによる吸着精製部８０に変更したものである。
【００８２】
このバイオマスガス化システム１０Ｇとすることで、第１インジェクタ６１及び第２インジェクタ６２を用いることで、レイアウトの自由度が向上すると共に、バイオマスによる吸着精製部２０をスクリュフィーダ形式から吸着塔形式とすることで、装置の大型化にも対応することができ、システム全体の効率の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
以上のように、本発明に係る、バイオマスをガス化した生成ガス中のタール成分の効率がよい吸着ができると共に、回収チャーの効率がよい炉本体内への循環が可能となり、バイオマスを用いたガス化システム及びこのガスを用いたアルコール合成システムに用いて適している。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】実施例１に係るバイオマスガス化システムの概略図である。
【図２】実施例２に係るバイオマスガス化システムの概略図である。
【図３】実施例３に係るバイオマスガス化システムの概略図である。
【図４】実施例４に係るバイオマスガス化システムの概略図である。
【図５】実施例５に係るバイオマスガス化システムの吸着精製装置の概略図である。
【図６】実施例６に係るバイオマスガス化システムの吸着精製装置の概略図である。
【図７】実施例６の吸着精製装置の断面概略図である。
【図８】実施例７のバイオマスガス化システムの概略図である。
【図９−１】スクリュフィーダの翼形状の模式図である。
【図９−２】スクリュフィーダの他の翼形状の模式図である。
【図１０】従来技術に係るバイオマスガス化システムの概略図である。
【符号の説明】
【００８５】
１０Ａ〜１０Ｇ  バイオマスガス化システム
１１  バイオマス
１２  ガス火炉本体（炉本体）
１３  バイオマス投入部
１４  酸化剤
１５  酸化剤供給部
１６  バイオマスガス化炉
１７Ａ  生成ガス
１７Ｃ  冷却生成ガス
１７Ｄ  精製ガス
１８  除塵装置
１９  冷却器
２０、７０、８０  バイオマスによる吸着精製部
【図１】
2008024752.tif 000003
【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】
2008024752.tif 000009
【図８】
2008024752.tif 000010
【図９−１】
2008024752.tif 000011
【図９−２】
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【図１０】
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