(57)【要約】【課題】ガス化反応時間の増大やエネルギー効率の低下を防止して高い有効ガス成分の生成効率が得られ、且つ、熱分解残渣による装置内の詰まり等が生じるのを防止できるとともに熱分解残渣の回収作業の頻度を低減することが可能な浮遊外熱式ガス化装置、及び、浮遊外熱式ガス化方法を提供する。【解決手段】ガス化原料をガス化するガス化反応部３と、このガス化反応部３にガス化原料Ａを供給する原料供給部２とを備える浮遊外熱式ガス化装置１であり、ガス化反応部３で生成されたガスＢに含有され、ガス化反応において発生する熱分解残渣Ｃを分離する残渣分離部４と、この残渣分離部４で分離された熱分解残渣Ｃを回収して上流側に返送することにより、熱分解残渣Ｃをガス化反応部３に再導入して再ガス化させるための残渣回収部５が備えられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス化原料をガス化するガス化反応部と、該ガス化反応部に前記ガス化原料を供給する原料供給部とを備えた浮遊外熱式ガス化装置であって、
前記ガス化反応部で生成されたガスに含有され、ガス化反応において発生する熱分解残渣を分離する残渣分離部と、
前記残渣分離部で分離された熱分解残渣を回収して上流側に返送することにより、前記熱分解残渣を前記ガス化反応部に再導入して再ガス化させるための残渣回収部が備えられていることを特徴とする浮遊外熱式ガス化装置。
【請求項２】
前記残渣回収部は、前記残渣分離部で分離された熱分解残渣を、前記ガス化反応部に直接導入することを特徴とする請求項１に記載の浮遊外熱式ガス化装置。
【請求項３】
前記残渣回収部は、前記残渣分離部で分離された熱分解残渣を、前記原料供給部に返送することを特徴とする請求項１に記載の浮遊外熱式ガス化装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の浮遊外熱式ガス化装置を用いて、ガス化原料をガス化するとともに、ガス化反応において発生した熱分解残渣を再ガス化することを特徴とする浮遊外熱式ガス化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス化原料を熱処理してガス化する浮遊外熱式ガス化装置、及び、それを用いた浮遊外熱式ガス化方法に関する。
【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等に用いられる、クリーンで高カロリーなガスを、バイオマス等からなるガス化原料をガス化して生成する方法や装置が知られている。また、バイオマス等のガス化原料をガス化するための方法として、例えば、空気や酸素等を使用せず、水蒸気雰囲気下においてガス化原料を熱分解させる浮遊外熱式ガス化法が提案されている（例えば、特許文献１〜４を参照）。この浮遊外熱式ガス化法は、噴流床方式のガス化法であり、上述のように水蒸気雰囲気下でガス化反応が進行することから、生成ガス成分に水素成分が多く含まれる一方、タール成分やチャー成分がほとんど発生しないという特徴がある。
【０００３】
ガス化原料を浮遊外熱式ガス化法でガス化する際に用いられる装置としては、図３に示す浮遊外熱式ガス化装置１００のように、ガス化原料２００をガス化するガス化反応部１２０と、このガス化反応部１２０にガス化原料２００を供給する原料供給部１１０とを備える。また、従来の構成の浮遊外熱式ガス化装置１００においては、ガス化反応部１２０で生成されたガス３００に含有され、ガス化反応において発生する熱分解残渣４００をガス３００から分離するため、残渣分離部１３０が設けられている。
【０００４】
図３に示すような浮遊外熱式ガス化装置１００を用い、浮遊外熱式ガス化法でガス化原料をガス化するにあたっては、例えば、ガス化原料に用いるバイオマスとして、主に紙ごみや木粉等を２〜３ｍｍ程度に粉砕したものを使用する。また、ガス化反応部１２０に備えられる外熱炉１２１で用いられる燃焼原料としては、例えば、木チップや紙ごみを３０〜５０ｍｍ程度に粉砕したものや、直径１０ｍｍ程度で１０〜２０ｍｍの長さに成型したペレット等が用いられる。このような方法でバイオマスからなるガス化原料をガス化する場合には、一般に、装置に投入されるバイオマスの６割程度がガス化原料２００として用いられる一方、残りの４割程度が外熱炉１２１における燃焼原料として使用される。これにより、外熱炉１２１で発生するバイオマスの燃焼熱でガス化炉１２２に熱供給を行うことにより、概ね９００℃から１０００℃程度の加熱温度でガス化反応を行う。
【０００５】
ガス化原料２００は、原料供給部１１０からガス化反応部１２０に送られ、エバポレータからなる水蒸気発生部１６０から供給された水蒸気により高温水蒸気雰囲気下とされたガス化炉１２２内においてガス化反応が進行する。この際、ガス化反応の温度が９００℃程度である場合の生成ガス組成は、概ね、Ｈ２：ＣＯ：ＣＯ２＝４５：２０：２０程度である。また、生成されたガス３００中に含まれる、ガス化反応において発生した熱分解残渣４００は、主にサイクロン等からなる残渣分離部１３０において回収される。そして、ガス３００は、装置下流側のスクラバーで洗浄された後、例えば、ガス化発電やメタノール合成等に利用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１７９８０４号公報
【特許文献２】国際公開第０８／０５０７２７号
【特許文献３】特開２００１−２４０８７８号公報
【特許文献４】特開２００９−２９８９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、ガス化原料を水蒸気雰囲気下で熱分解させた場合、通常、熱分解残渣が約０．５％程度の割合で発生することが知られている。しかしながら、例えば、大量のバイオマスを熱分解させた場合、ガス化温度や高温水蒸気による噴流状態等の各種条件によっては熱分解残渣の発生量が増加し、その発生量が最大で１０％程度にまで増大することがある。このように、熱分解残渣の発生量が増大した場合には、例えば、熱分解残渣が装置内の配管詰まりを引き起こしたり、また、熱分解残渣の回収回数が増えたりする等の問題が生じる。この結果、ガス化原料の反応時間や反応温度に悪影響を与え、エネルギー効率の低下を引き起こす等の問題も生じていた。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ガス化反応時間の増大やエネルギー効率の低下を防止することで高い有効ガス成分の生成効率が得られ、且つ、熱分解残渣による装置内の詰まり等が生じるのを防止できるとともに熱分解残渣の回収作業の頻度を低減することが可能な浮遊外熱式ガス化装置、及び、浮遊外熱式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】
【０００９】
まず、本発明における第一の発明は、ガス化原料をガス化するガス化反応部と、該ガス化反応部に前記ガス化原料を供給する原料供給部とを備えた浮遊外熱式ガス化装置であって、前記ガス化反応部で生成されたガスに含有され、ガス化反応において発生する熱分解残渣を分離する残渣分離部と、前記残渣分離部で分離された熱分解残渣を回収して上流側に返送することにより、前記熱分解残渣を前記ガス化反応部に再導入して再ガス化させるための残渣回収部が備えられていることを特徴とする。
【００１０】
このような構成の浮遊外熱式ガス化装置によれば、残渣分離部で分離された熱分解残渣を回収して上流側に返送する残渣回収部が備えられ、熱分解残渣をガス化反応部に再導入して再ガス化させる構成なので、水素発生量を増大できるとともに、タール分やチャー分等の発生量を低減させることができる。これにより、ガス化原料の投入量を低減した場合でも十分な水素発生量が得られ、エネルギー効率良くガス化することが可能になる。また、返送された熱分解残渣のガス化反応は、結果的に２段階で行われることから、熱分解残渣分のガス化反応に十分な時間を確保でき、装置の小型化も可能になる。さらに、熱分解残渣によって装置内に詰まり等が生じるのを防止できるとともに、熱分解残渣の回収作業の頻度が顕著に低減できる。従って、ガス化反応時間の増大やエネルギー効率の低下を防止し、小型の装置で有効ガス成分の生成効率を高めることができるとともに、作業性を向上させることが可能となる。
【００１１】
また、本発明における第二の発明は、上記構成とされた浮遊外熱式ガス化装置において、前記残渣回収部が、前記残渣分離部で分離された熱分解残渣を、前記ガス化反応部に直接導入することを特徴とする。
【００１２】
このような構成の浮遊外熱式ガス化装置によれば、残渣分離部で分離された熱分解残渣をガス化反応部に直接導入することで、熱分解残渣が優先的に高温水蒸気によって水蒸気改質されるので、熱分解残渣に含まれるタール分やチャー分がＣＯやＨ２に分解され易くなる。これにより、ガス化反応に伴うタール分やチャー分等の発生量を低減させることができるので、エネルギー効率がさらに向上し、有効ガス成分の生成効率をより顕著に高めることが可能となる。
【００１３】
また、本発明における第三の発明は、上記構成とされた浮遊外熱式ガス化装置において、前記残渣回収部が、前記残渣分離部で分離された熱分解残渣を、前記原料供給部に返送することを特徴とする。
【００１４】
このような構成の浮遊外熱式ガス化装置によれば、残渣回収部が、残渣分離部で分離された熱分解残渣を原料供給部に返送する構成なので、ガス化炉等に熱分解残渣を直接返送する場合に比べて接続部の加工が容易になることから、装置コストを低減することが可能になる。
【００１５】
また、本発明における第四の発明は、浮遊外熱式ガス化方法であって、上記した何れかの浮遊外熱式ガス化装置を用いて、ガス化原料をガス化するとともに、ガス化反応において発生した熱分解残渣を再ガス化することを特徴とする。
【００１６】
このような構成の浮遊外熱式ガス化方法によれば、上記の浮遊外熱式ガス化装置を用いて、ガス化反応において発生した熱分解残渣を再ガス化する方法なので、上記同様、水素発生量を増大できるとともに、タール分やチャー分等の発生量を低減させることができる。また、熱分解残渣によって装置内に詰まり等が生じるのを防止し、且つ、熱分解残渣の回収作業の頻度を低減することができる。従って、ガス化反応時間の増大やエネルギー効率の低下を防止し、有効ガス成分の生成効率を高めることができるとともに、作業性を向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る浮遊外熱式ガス化装置によれば、残渣分離部で分離された熱分解残渣を回収して上流側に返送することにより、熱分解残渣をガス化反応部に再導入して再ガス化させるための残渣回収部を備えているので、水素発生量を増大できるとともに、タール分やチャー分等の発生量を低減させることができる。これにより、ガス化原料の投入量を低減した場合でも十分な水素発生量が得られ、エネルギー効率良くガス化することが可能になる。また、返送された熱分解残渣のガス化反応は、結果的に２段階で行われることから熱分解残渣分のガス化反応に十分な時間を確保でき、装置の小型化も可能になる。さらに、熱分解残渣によって装置内に詰まり等が生じるのを防止できるとともに、熱分解残渣の回収作業の頻度が顕著に低減できる。
【００１８】
また、本発明に係る浮遊外熱式ガス化方法によれば、上記の浮遊外熱式ガス化装置を用いて、ガス化反応において発生した熱分解残渣を再ガス化する方法なので、上記同様、水素発生量を増大できるとともに、タール分やチャー分等の発生量を低減させることができる。さらに、熱分解残渣によって装置内に詰まり等が生じるのを防止できるとともに、熱分解残渣の回収作業の頻度を低減することができる。
【００１９】
従って、本発明に係る浮遊外熱式ガス化装置、及び、浮遊外熱式ガス化方法によれば、ガス化反応時間の増大やエネルギー効率の低下を防止し、小型の装置で有効ガス成分の生成効率を高めることができるとともに、作業性を向上させることが可能になるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態である浮遊外熱式ガス化装置、及び、浮遊外熱式ガス化方法を模式的に説明する図であり、残渣分離部で分離された熱分解残渣をガス化反応部に直接導入する残渣回収部を備えた構成を示す概略図である。
【図２】本発明の他の実施形態である浮遊外熱式ガス化装置、及び、浮遊外熱式ガス化方法を模式的に説明する図であり、残渣分離部で分離された熱分解残渣を原料供給部に返送する残渣回収部を備えた構成を示す概略図である。
【図３】従来の浮遊外熱式ガス化装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態である浮遊外熱式ガス化装置、及び、浮遊外熱式ガス化方法の一例を挙げ、その構成について図１及び図２を参照しながら詳述する。
【００２２】
本実施形態で説明する浮遊外熱式ガス化装置、及び、それを用いた浮遊外熱式ガス化方法は、上述したような、発電用ガスエンジンの燃料等に用いられるクリーンで高カロリーなガスを、バイオマス等からなるガス化原料をガス化して生成するものである。また、本実施形態で採用している浮遊外熱式ガス化法は、空気や酸素等を使用せずに水蒸気雰囲気下においてガス化原料を熱分解させる方法である。
【００２３】
本実施形態の浮遊外熱式ガス化装置、及び、浮遊外熱式ガス化方法によってガス化されるガス化原料に用いるバイオマスとしては、特に限定されないが、従来と同様、例えば、紙ごみや木粉等を２〜３ｍｍ程度に粉砕したもの等を用いることができる。
【００２４】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態である浮遊外熱式ガス化装置１について、主に図１を参照しながら詳述する。
本実施形態の浮遊外熱式ガス化装置１は、ガス化原料をガス化するガス化反応部３と、このガス化反応部３にガス化原料Ａを供給する原料供給部２とを備えている。そして、浮遊外熱式ガス化装置１は、ガス化反応部３で生成されたガスＢに含有され、ガス化反応において発生する熱分解残渣Ｃを分離する残渣分離部４と、この残渣分離部４で分離された熱分解残渣Ｃを回収して上流側に返送することにより、熱分解残渣Ｃをガス化反応部３に再導入して再ガス化させるための残渣回収部５が備えられ、概略構成されている。
【００２５】
また、本実施形態で説明する浮遊外熱式ガス化装置１は、詳細な構成については後述するが、残渣回収部５が、残渣分離部４で分離された熱分解残渣Ｃをガス化反応部３に直接導入するように構成されている。
さらに、浮遊外熱式ガス化装置１には、ガス化反応部３に向けて水蒸気Ｍを供給するための水蒸気発生部６が備えられている。
【００２６】
原料供給部２は、原料供給管７１を通じて、ガス化反応部３にガス化原料Ａを単位時間あたりで定量供給するものであり、詳細な図示を省略するが、ガス化原料Ａを収容するための原料ホッパと、この原料ホッパ内から原料供給管７１及びガス化反応部３に向けてガス化原料Ａを搬送するスクリュとが備えられている。スクリュは、例えば、モータ等の動力によって回転される。
また、原料供給部２には図示略の開口が設けられ、この開口から原料ホッパにガス化原料Ａを充填できる構成とされている。
【００２７】
ガス化反応部３は、原料供給部２から供給されたガス化原料Ａを、ガス化反応によってガス化することでガスＢを生成させるものであり、加熱筐体３１に収容され、接続管３４を介して直列に接続されたガス化炉３２ａ，３２ｂと、外熱炉３３とを備える。
加熱筐体３１としては、例えば、耐熱性を有する金属製の筐体を何ら制限無く採用できる。
【００２８】
ガス化炉３２ａ，３２ｂは、水蒸気雰囲気中においてガス化原料Ａを熱分解するガス化反応を行うものであり、加熱筐体３１と同様、耐熱性を有する金属製容器等から構成される。図示例のガス化炉３２ａ，３２ｂは、略円筒容器状に形成されており、初段側となるガス化炉３２ａの上部に原料供給管７１が接続され、ガス化原料Ａが供給される。また、ガス化炉３２ａの下部には、詳細を後述する水蒸気発生部６に連通する水蒸気供給管７４が接続され、水蒸気Ｍが供給されるように構成されている。
【００２９】
ガス化炉３２ａとガス化炉３２ｂとは、各々の上部間が接続管３４によって接続されていることで、初段側のガス化炉３２ａに供給されたガス化原料Ａ及び水蒸気Ｍによる熱分解（ガス化反応）が、後段側のガス化炉３２ｂにおいても行われ、ガスＢを生成できるように構成されている。また、後段側のガス化炉３２ｂの下部には、生成されたガスＢを残渣分離部４に導入するための排出管７２が接続されている。
【００３０】
外熱炉３３は、例えば、加熱筐体３１内に向けて、加熱管７５を介して加熱された空気を送り込むことで、ガス化炉３２ａ，３２ｂを加熱する加熱手段である。このような外熱炉３３としては、特に限定されず、各種加熱手段を適用することが可能であるが、例えば、ガス化原料Ａと同様のバイオマス、即ち、木チップや紙ごみを粉砕したものや、所定寸法以内に成型したペレット等を燃焼させる燃焼炉から構成することが、エコロジー等の観点から好ましい。
【００３１】
ガス化反応部３は、上記構成により、水蒸気雰囲気下において、ガス化原料Ａを加熱することで熱分解によるガス化反応を行い、ガスＢを生成させて、残渣分離部４に向けて送出する。この際、熱分解によるガス化が未完となった熱分解残渣Ｃも、ガスＢとともに残渣分離部４に向けて送出される。
【００３２】
なお、ガス化反応部３においてガス化原料Ａを熱分解してガス化反応を行う際の加熱温度としては、例えば、概ね９００〜１０００℃の範囲とすることが、反応効率等の観点から好ましい。本実施形態においては、外熱炉３３における発熱量を調節することにより、加熱筐体３１内のガス化炉３２ａ，３２ｂを上記温度に制御することができる。
【００３３】
残渣分離部４は、上述したように、ガス化反応部３から排出管７２を介して導入されたガスＢから熱分解残渣Ｃを分離するものであり、例えば、サイクロン等の分離手段から構成される。残渣分離部４は、ガス排出口４１側から送出管７３を介して、ガスＢを洗浄するための図示略のスクラバー等にガスＢを送出し、洗浄後のガスＢが図示略のガスタンクに導入・貯留される。一方、残渣分離部４は、分離後の熱分解残渣Ｃを、残渣排出口４２側から分離管７６を介して残渣回収部５に向けて送出する。
【００３４】
なお、残渣分離部４は、上記サイクロンによる分離手段に加え、さらに、ガスＢから余剰の水分を除去する脱水機能も具備することが、ガスＢの品質を高める観点から好ましい。
【００３５】
残渣回収部５は、上述したように、残渣分離部４で分離された熱分解残渣Ｃを回収して上流側に返送することで、熱分解残渣Ｃをガス化反応部３に再導入して再ガス化させるものであり、分離管７６が接続されて熱分解残渣Ｃが収容される残渣回収箱５１と、この残渣回収箱５１に収容された熱分解残渣Ｃをガス化反応部３に向けて送出するためのフィーダ５２とから構成される。
【００３６】
また、本実施形態の残渣回収部５は、残渣分離部４で分離された熱分解残渣Ｃを、再導入管５３を介して、ガス化反応部３に直接導入するように構成されており、図示例では、再導入管５３がガス化炉３２ａの下部付近に接続されている。
残渣回収部５は、上記構成により、従来は産業廃棄物として大量に処分されていた熱分解残渣Ｃをガス化反応部３に再導入して再ガス化させることで、ガス化原料Ａに由来する熱分解残渣Ｃを無駄にすることなく、有効ガス成分の生成効率を向上させることを可能とするものである。
【００３７】
水蒸気発生部６は、ガス化反応部３に向けて、水蒸気供給管７４を介して水蒸気Ｍを供給するものであり、例えば、従来公知のエバポレータ等、水を水蒸気化する手段から構成することができる。本実施形態の浮遊外熱式ガス化装置１は、水蒸気発生部６によって生成される水蒸気Ｍを用いることにより、浮遊外熱式ガス化法によってガス化原料Ａを熱分解させることができる。
【００３８】
本実施形態の浮遊外熱式ガス化装置１は、残渣分離部４で分離された熱分解残渣Ｃをガス化反応部３に直接導入するように構成されているので、熱分解残渣Ｃが優先的に高温の水蒸気Ｍによって水蒸気改質され、熱分解残渣Ｃに含まれるタール分やチャー分が、下記（１）式及び（２）式に示すように、ＣＯやＨ２に分解され易くなる。さらに、触媒等を利用することで、ＣＯ２も水蒸気改質され、Ｈ２とＣＯに分解され易くなると考えられる。これにより、ガス化反応に伴うタール分やチャー分等の発生量を低減させることができるので、エネルギー効率がさらに向上し、有効ガス成分の生成効率をより顕著に高めることが可能となる。
タール分  ＋  Ｈ２Ｏ  →  ＣＯ  ＋  Ｈ２  ・・・・・  （１）
チャー分  ＋  Ｈ２Ｏ  →  ＣＯ  ＋  Ｈ２  ・・・・・  （２）
【００３９】
従来、一般的に、ガス化反応後に回収された熱分解残渣は産業廃棄物として処分されていたが、熱分解残渣には１０〜５０％の炭素分が含まれていることから、さらなる熱分解を行うことで生成ガスを得ることが可能であることが、本発明者等によって確認されている。即ち、本実施形態のように、残渣分離部４で分離した熱分解残渣Ｃを再ガス化処理することで、ガス化反応時間の増大やエネルギー効率の低下を防止し、防ぎ、さらに、水素等の有効ガス成分の発生割合を増加させることができるので、例えば、浮遊外熱式ガス化装置１を小型に構成した場合であっても、十分な生成量のガスＢが得られる。
【００４０】
本実施形態の浮遊外熱式ガス化装置１は、上記構成により、ガス化反応部３におけるガス化原料Ａの熱分解による水素発生量を増大できるとともに、タール分やチャー分等の発生量を低減させることができることから、ガス化原料Ａの投入量を低減した場合でも十分な水素発生量が得られ、エネルギー効率良くガスＢを生成させることが可能となる。また、熱分解残渣Ｃの再ガス化反応は、結果的に２段階で行われることから、熱分解残渣分のガス化反応に十分な時間を確保でき、装置の小型化も可能になるという効果が得られる。さらに、熱分解残渣Ｃによる装置内の詰まり等が生じるのを防止できるとともに、熱分解残渣Ｃの回収作業の頻度が顕著に低減されるので、作業性も向上するという効果も得られる。
【００４１】
ここで、上述したように、ガス化原料を水蒸気雰囲気下で熱分解させた場合、通常、熱分解残渣が約０．５％程度の割合で発生し、また、大量のバイオマスを熱分解させた場合には、ガス化反応の各種条件によっては、その発生量が最大で１０％程度にまで増大することがある。従来の構成の浮遊外熱式ガス化装置を用いた場合には、上記のような０．５〜１０％にも上る熱分解残渣の全てが廃棄され、無駄になるという問題があった。本実施形態の浮遊外熱式ガス化装置１によれば、上記構成によって熱分解残渣Ｃの再ガス化を可能とし、ガスＢの生成に供さない熱分解残渣Ｃを極力低減することで、エネルギー効率良くガスＢを生成させることが可能となる。
【００４２】
次に、本実施形態の浮遊外熱式ガス化方法について、上記同様に図１を参照しながら説明する。
本実施形態の浮遊外熱式ガス化方法は、上述した浮遊外熱式ガス化装置１を用いて、ガス化原料Ａをガス化してガスＢを生成させるとともに、ガス化反応において発生した熱分解残渣Ｃを再ガス化する方法である。
【００４３】
まず、ガス化反応部３において、ガス化炉３２ａ，３２ｂを外熱炉３３で加熱するとともに、水蒸気発生部６から上流側のガス化炉３２ａに水蒸気供給管７４を通じて水蒸気Ｍを供給することにより、ガス化炉３２ａ，３２ｂ内を水蒸気雰囲気にする。
【００４４】
次いで、原料供給部２において、図示略のスクリュを回転させることで、原料ホッパに収容されたバイオマス等のガス化原料Ａを、原料供給管７１を通じてガス化炉３２ａに供給する。この際、ガス化炉３２ａに供給されたガス化原料Ａは、水蒸気Ｍを触媒としたガス化反応により、瞬時に熱分解してガス化される。そして、上記のガス化反応によって生成されたガスＢは、接続管３４を介して接続された下流側のガス化炉３２ｂにおいて加熱が継続され、排出管７２を通じて、サイクロン等からなる残渣分離部４に送出される。この際、ガスＢは、ガス化原料Ａが熱分解する際に発生した熱分解残渣Ｃが含まれた状態で残渣分離部４に送出される。
【００４５】
次いで、残渣分離部４は、サイクロンの作用によってガスＢから熱分解残渣Ｃを分離する。さらに、ガスＢには、脱水処理を施すことが好ましい。
上記手順により、熱分解残渣Ｃが分離されるとともに、脱水処理が施されたガスＢは、クリーンで高カロリーな状態となり、さらに、送出管７３を通じて図示略のスクラバー等導入されることで硫黄化合物や高沸点化合物等の除去処理が行われた後、図示略のガスタンクに向けて連続的に送出され、例えば、ガス化発電やメタノール合成用として貯留される。
【００４６】
一方、ガスＢから分離された熱分解残渣Ｃは、分離管７６を通じて残渣回収部５に導入され、残渣回収箱５１に収容される。その後、残渣回収箱５１に収容された熱分解残渣Ｃは、フィーダ５２の動作により、再導入管５３を通じて上流側のガス化炉３２ａに返送される。
そして、ガス化炉３２ａに導入された熱分解残渣Ｃは、上記同様の手順で、水蒸気雰囲気下におけるガス化反応により、再び熱分解してガス化され、ガスＢとして残渣分離部４に送出される。
【００４７】
本実施形態の浮遊外熱式ガス化方法においては、上記構成とされた浮遊外熱式ガス化装置１を用いて、ガス化反応において発生した熱分解残渣Ｃを再ガス化する方法なので、上記同様、水素発生量を増大できるとともに、タール分やチャー分等の発生量を低減させることができる。さらに、本実施形態の方法によれば、熱分解残渣Ｃによって装置内に詰まり等が生じるのを防止できるとともに、熱分解残渣Ｃの回収作業の頻度を低減することができる。従って、ガス化反応時間の増大やエネルギー効率の低下を防止し、有効ガス成分の生成効率を高めることができるとともに、作業性を向上させることが可能となる。
【００４８】
［第２の実施形態］
以下、本発明の第２の実施形態である浮遊外熱式ガス化装置１０について、主に図２を参照しながら詳述する。
本実施形態においては、図１に示す第１の実施形態の浮遊外熱式ガス化装置１と共通する構成については、同じ符号を付与するとともに、その詳しい説明を省略する。
【００４９】
本実施形態の浮遊外熱式ガス化装置１０は、図２に示すように、残渣回収部５０が、残渣分離部４で分離された熱分解残渣Ｃを、原料供給部２に返送する構成とされている点で、上述した第１の実施形態の浮遊外熱式ガス化装置１とは異なるものである。
【００５０】
残渣回収部５０は、第１の実施形態の浮遊外熱式ガス化装置１に備えられる残渣回収部５と同様、分離管７６が接続されて熱分解残渣Ｃが収容される残渣回収箱５１と、この残渣回収箱５１に収容された熱分解残渣Ｃを上流側に返送するためのフィーダ５２とを備える。そして、残渣回収部５０は、熱分解残渣Ｃを、再導入管５４を介して原料供給部２に返送するように構成されている。さらに、図示例では、再導入管５４の経路中から再導入管５５が分岐するように設けられており、この再導入管５５は、原料供給部２からガス化反応部３に向けてガス化原料Ａを供給する原料供給管７１の経路中に接続されている。
【００５１】
本実施形態の浮遊外熱式ガス化装置１０によれば、まず、残渣回収部５０が、熱分解残渣Ｃを原料供給部２に返送する構成なので、このような場合には、ガス化反応部３のガス化炉３２ａ等に熱分解残渣Ｃを直接返送する場合に比べ、再導入管の接続部の加工が容易になることから、装置コストを低減することが可能になるという効果が得られる。
【００５２】
さらに、図２に示す例においては、再導入管５４から分岐した再導入管５５が原料供給管７１に接続されている。これにより、原料供給部２にのみ熱分解残渣Ｃを返送する場合に対し、第１の実施形態の浮遊外熱式ガス化装置１のような、熱分解残渣Ｃをガス化反応部３に直接導入した場合と同様の効果が得られる。即ち、熱分解残渣Ｃが優先的に高温の水蒸気Ｍによって水蒸気改質され、熱分解残渣Ｃに含まれるタール分やチャー分がＣＯやＨ２に分解され易くなり、これらタール分やチャー分等の発生量を低減できるので、エネルギー効率がさらに向上し、有効ガス成分の生成効率を顕著に高めることが可能となる。
【００５３】
次に、本実施形態の浮遊外熱式ガス化方法は、第１の実施形態の場合と同様、上述した構成の浮遊外熱式ガス化装置１０を用いて、ガス化原料Ａをガス化してガスＢを生成させるとともに、ガス化反応において発生した熱分解残渣Ｃを再ガス化する方法である。そして、本実施形態の浮遊外熱式ガス化方法は、浮遊外熱式ガス化装置１０に備えられる残渣回収部５０により、熱分解残渣Ｃを、ガス化反応部３に直接返送するのではなく、原料供給部２に返送する点で、第１の実施形態の浮遊外熱式ガス化方法とは異なる。
【００５４】
図２に示すように、本実施形態においては、残渣回収部５０から原料供給部２に返送された熱分解残渣Ｃは、原料供給管７１を通じて、ガス化原料Ａとともにガス化反応部３に再導入され、再ガス化される。
【００５５】
本実施形態の浮遊外熱式ガス化方法によれば、浮遊外熱式ガス化装置１０を用いて熱分解残渣Ｃを再ガス化する方法なので、上記同様、水素発生量を増大できるとともに、タール分やチャー分等の発生量を低減させることができる。さらに、熱分解残渣Ｃによって装置内に詰まり等が生じるのを防止するとともに、熱分解残渣Ｃの回収作業の頻度を低減することができる。従って、ガス化反応時間の増大やエネルギー効率の低下を防止し、有効ガス成分の生成効率を高めることができるとともに、作業性を向上させることが可能となる。
【００５６】
［作用効果］
以上説明したように、本実施形態の浮遊外熱式ガス化装置１，１０によれば、残渣分離部４で分離された熱分解残渣Ｃを回収して上流側に返送することにより、熱分解残渣Ｃをガス化反応部３に再導入して再ガス化させるための残渣回収部５を備えているので、水素発生量を増大できるとともに、タール分やチャー分等の発生量を低減させることができる。これにより、ガス化原料Ａの投入量を低減した場合でも十分な水素発生量が得られ、エネルギー効率良くガス化することが可能になる。また、返送された熱分解残渣Ｃのガス化反応は、結果的に２段階で行われることから熱分解残渣分のガス化反応に十分な時間を確保でき、装置の小型化も可能になる。さらに、熱分解残渣Ｃによって装置内に詰まり等が生じるのを防止できるとともに、熱分解残渣Ｃの回収作業の頻度が顕著に低減できる。
【００５７】
また、本実施形態の浮遊外熱式ガス化方法によれば、本実施形態の浮遊外熱式ガス化装置１，１０を用いて、ガス化反応において発生した熱分解残渣Ｃを再ガス化する方法なので、上記同様、水素発生量を増大できるとともに、タール分やチャー分等の発生量を低減させることができる。さらに、熱分解残渣Ｃによって装置内に詰まり等が生じるのを防止できるとともに、熱分解残渣Ｃの回収作業の頻度を低減することができる。
【００５８】
従って、本実施形態の浮遊外熱式ガス化装置１，１０、及び、浮遊外熱式ガス化方法によれば、ガス化反応時間の増大やエネルギー効率の低下を防止し、小型の装置で有効ガス成分の生成効率を高めることができるとともに、作業性を向上させることが可能になるという優れた効果を奏するものである。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の浮遊外熱式ガス化装置、及び、浮遊外熱式ガス化方法によれば、上記構成を採用することで、特に、クリーンで高カロリーなガスを、バイオマス等からなるガス化原料をガス化して生成する工程等において本発明を適用することにより、小型の装置で有効ガス成分の生成効率を高めることができるとともに作業性も向上する。これにより、例えば、発電効率の高い発電用ガスエンジンの燃料や、メタノール合成用ガス、及び、メタン合成用ガスを生産するにあたり、エコロジーの観点からも寄与度が高いものである。
【符号の説明】
【００６０】
１，１０…浮遊外熱式ガス化装置、
２…原料供給部、
３…ガス化反応部、
３１…加熱筐体３１、
３２ａ，３２ｂ…ガス化炉、
３３…外熱炉、
３４…接続管、
４…残渣分離部、
４１…ガス送出口、
４２…残渣排出口、
５，５０…残渣回収部、
５１…残渣回収箱、
５２…フィーダ、
５３，５４，５５…再導入管、
６…水蒸気発生部、
７１…原料供給管、
７２…排出管、
７３…送出管、
７４…水蒸気供給管、
７５…加熱管、
７６…分離管、
Ａ…ガス化原料、
Ｂ…ガス、
Ｃ…熱分解残渣。
【図１】
2016056309.tif 000003
【図２】
2016056309.tif 000004
【図３】
2016056309.tif 000005