JP2008297509A - タール改質反応器 - Google Patents

Abstract

【課題】第１に、設備が小型化し、コスト面にも優れると共に、第２に、カロリーが向上し、燃料としての有効利用が促進され、第３に、タールが確実に低減，除去される、タール改質反応器を提案する。
【解決手段】このタール改質反応器２は、内部が例えば８５０℃程度に維持されており、木質廃材，その他のバイオマスＡをガス化炉１に投入して得られた生成ガスＢが、７００℃以上で供給され、もって、生成ガスＢ中に含有されたタールを改質する。そして、バイオマスＡや石炭系資源を乾留により熱分解して得られた炭化物粒が内部に充填されており、この炭化物粒は、タールの吸着機能と水蒸気改質用の触媒機能とを発揮する。タールは、炭化物粒に吸着した後、コーク化され木炭の一部となり、更に、高温下で水蒸気と反応して、水素と一酸化炭素や二酸化炭素に改質される。
【選択図】図１

Description

本発明は、タール改質反応器に関する。すなわち、バイオマスを熱分解して得られた生成ガスについて、含有タールを改質して燃料として利用可能とする、タール改質反応器に関するものである。

《技術的背景》
例えば木質廃材等の木質系バイオマス資源や、その他の廃棄物系バイオマス資源については、最近、バイオマス燃料としての有効利用が、大きなテーマとなっている。
すなわち、バイオマスをガス化炉で熱分解して得られた生成ガスの有するカロリーを、エンジンの燃料として活用し、もって発電等に有効利用するシステムの構築が、注目を集めている。

《従来技術》
ところで、このようなバイオマスの生成ガスには、ガス化炉におけるガス化プロセス中に発生した高濃度のタールが、含有されており、そのままエンジンの燃料として使用すると、各種トラブルが発生し、エンジンの耐久性に問題が生じてしまうことになる。
すなわち、生成ガス中に濃度０．５ｇ／Ｎｍ^３程度以上含有されたタールが、エンジンの弁，その他に付着して、汚れやコーキングの原因となり、各種のエンジントラブル，作動トラブルの原因となる、等の弊害が発生する。
そこで、バイオマス燃料化に関するこの種従来例では、問題のタールを低減，除去することが大きな課題となっており、タール処理設備が、付帯設備として必須的に採用されていた。
すなわち、バイオマスをガス化炉に投入して得られた生成ガスは、水スクラビング等の水処理装置付のタール処理設備、又は、酸素供給により部分燃焼させる方式のタール処理設備を経由し、もってタール分を低減，除去してから、発電用のエンジン等に供給されていた。

《先行技術文献情報》
部分燃焼方式のタール処理設備としては、例えば、次の特許文献１の従来の技術欄に示されたものが、挙げられる。
特開２００４−２９２７２０号公報

ところで、このような従来例については、次の問題が指摘されていた。
《第１の問題点》
第１に、水スクラビング等の水処理装置付のこの種従来例のタール処理設備については、水処理装置等の設備が大型化，大規模化すると共に、設備コスト，排水処理コスト，メンテナンスコスト等が嵩む、という問題が指摘されていた。
このようにこの種従来例は、バイオマス燃料化に関し、付帯設備の規模面やコスト面に難点があった。

《第２の問題点》
第２に、部分燃料方式のこの種従来例のタール処理設備については、燃料となるべき生成ガスの一部が消費されてしまうと共に、タールのカロリーを活用していない、という問題が指摘されていた。
すなわち、部分燃焼方式では、バイオマスの生成ガスに酸素を吹き込んで供給し、もって生成ガスの一部を部分燃焼させつつ、相対的にタールを削減させる方式よりなるが、その分、エンジンへ燃料として供給されるべき生成ガスが、消費されてしまう、という問題があった。又、炭化水素よりなるタール成分が、単に低減，除去されるに止まり、熱量，燃料として生かされないという指摘もあった。更に、酸素の供給コストが嵩む、という指摘もあった。
この種従来例は、このようにバイオマス燃料化に際し、燃料としての有効利用面等に難点があった。

《第３の問題点》
第３に、部分燃料方式のこの種従来例のタール処理設備については、更に、タール除去が不十分である、という問題も指摘されていた。
すなわち、エンジン燃料用としては、生成ガス中のタール濃度が、０．１ｇ／Ｎｍ^３未満であることが要求されている。これに対し、この種従来例では、タール濃度０．２ｇ／Ｎｍ^３〜０．３ｇ／Ｎｍ^３程度が達成されるに過ぎなかった。
この種従来例は、このようにバイオマス燃料化に際し、タールの低減，除去が不足するという難点もあった。

《本発明について》
本発明のタール改質反応器は、このような実情に鑑み、上記従来例の課題を解決すべくなされたものである。
そして本発明は、第１に、設備が小型化し、コスト面にも優れると共に、第２に、カロリーが向上し、燃料としての有効利用が促進され、第３に、タールが確実に低減，除去される、タール改質反応器を提案することを、目的とする。

《請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、次のとおりである。まず、請求項１については次のとおり。
請求項１のタール改質反応器は、バイオマスをガス化炉に投入して得られた生成ガスが供給され、もって該生成ガス中に含有されたタールを改質する。
そして、バイオマスや石炭系資源を乾留により熱分解して得られた炭化物粒が内部充填されており、該タールは、該炭化物粒に吸着，担持されてコーク化され、高温下で水蒸気と反応して、水素と一酸化炭素や二酸化炭素に水蒸気改質されること、を特徴とする。

請求項２については、次のとおり。請求項２のタール改質反応器では、請求項１において、該タール改質反応器は、加熱手段が付設されており、もって内部が６００℃以上例えば８５０℃程度に維持されている。これと共に該生成ガスが、７００℃以上で供給されること、を特徴とする。
請求項３については、次のとおり。請求項３のタール改質反応器では、請求項１において、内部充填された該炭化物粒は、該ガス化炉で未燃焼分として得られたものも使用可能である。そして該炭化物粒は、該タールの水蒸気改質用の担持機能と触媒機能とを発揮すると共に、自ずからも水素と一酸化炭素に水蒸気改質されること、を特徴とする。

請求項４については、次のとおり。請求項４のタール改質反応器では、請求項１において、該バイオマスは、木質廃材等の木質系バイオマスや、その他の廃棄物系バイオマスよりなる。
そして水蒸気改質は、該生成ガス中に含有された水蒸気を利用して実施されるが、付設されたスチーム供給手段からも水蒸気を供給可能となっていること、を特徴とする。
請求項５については、次のとおり。請求項５のタール改質反応器では、請求項１において、該生成ガスは、該タールや該炭化物粒の水蒸気改質による再生利用によりカロリーアップされ、もってその改質ガスが、エンジンの燃料として利用に供される。
そして該生成ガスは、該タール濃度が０．５ｇ／Ｎｍ^３以上であるが、該改質ガスは、該タール濃度が０．１ｇ／Ｎｍ^３未満となっていること、を特徴とする。

《作用等について》
本発明は、このような手段よりなるので、次のようになる。
（１）バイオマスの生成ガスは、一酸化炭素や水素を含有するが、濃度０．５ｇ／Ｎｍ^３以上のタールも含有している。
（２）そこで生成ガスは、ガス化炉からタール改質反応器に、７００℃以上の高温で供給される。
（３）タール改質反応器は、加熱手段により内部が６００℃以上、例えば８５０℃程度に維持されている。
（４）又、タール改質反応器には、例えばガス化炉で得られた木炭粒が、内部充填されている。
（５）さてそこで、タール改質反応器内では、タールが、まず木炭粒等の炭化物粒に吸着，次いでコークと水素に分解し、そのコークは木炭の一部となる。
（６）木炭は、水蒸気と反応して改質され、もって水素，一酸化炭素，二酸化炭素が生成する。
（７）なお水蒸気改質には、生成ガス中の水蒸気が利用されるが、生成ガス中の水蒸気が反応に足りない場合は、別途、水蒸気を供給してもよい。
（８）タール改質反応器ではこのように、タールや炭化物粒が、水素や一酸化炭素に水蒸気改質される。そこで生成ガスは、燃料成分が増加し、カロリーアップされた改質ガスとなって、エンジンに燃料として供給される。
（９）そしてタールは、水蒸気改質により、大幅に低減，除去せしめられており、改質ガスは、タール濃度が０．１ｇ／Ｎｍ^３未満となっている。
（１０）なお、このタール改質反応器は、炭化物粒を充填した簡単な構成よりなり、付帯設備も、加熱手段やスチーム供給手段に止まり、全体的に設備が小型化され、処理操作やメインテナンスも簡単容易である。
次に、本発明のタール改質反応器の効果を説明する。

《第１の効果》
第１に、設備が小型化し、コスト面にも優れている。すなわち、本発明のタール改質反応器は、タールをコーク化して水蒸気改質してしまうので、前述したこの種従来例のように、大型で大規模な水処理装置付のタール処理設備は、付帯設備として使用されない。もって、設備コスト，排水処理コスト，メンテナンスコスト等にも優れている。
このように、本発明のタール改質反応器は、バイオマス燃料化に関し、設備が小型化されると共に、諸コスト面にも優れている。

《第２の効果》
第２に、カロリーが向上し、燃料としての有効利用が促進される。すなわち、本発明のタール改質反応器では、タールが炭化物粒表面でコークと水素に転化すると共に、炭化物が水蒸気改質され、水素，一酸化炭素，および二酸化炭素が生成し、燃料ガスの一部となる。炭化物粒には、ガス化反応器から排出される木炭粒のほか、バイオマスや石炭等の炭素系資源に由来する炭化物粒を使用できる。
前述したこの種従来例のように、部分燃焼方式のタール処理設備により、燃料として供給されるべき生成ガスの一部を消費してしまうこともなく、含有されたタール成分やガス化炉で得られた木炭粒が、エネルギーに変換される。なお、部分燃焼方式のように、酸素供給コストが嵩むこともない。
このように、本発明のタール改質反応器によると、バイオマス燃料化に際し、生成ガスが、カロリーが向上した改質ガスとなって、エンジンへ燃料として供給される。

《第３の効果》
第３に、タールが確実に低減，除去される。すなわち、本発明のタール改質反応器では、バイオマス燃料化に際し、タールが、水素，一酸化炭素，二酸化炭素等に水蒸気改質される。
もって、生成ガスの改質ガスは、タール濃度が確実に０．１ｇ／Ｎｍ^３未満となり、前述したこの種従来例の部分燃焼方式のタール処理設備に比し、遥かにタール低減，除去性能に優れている。そこで、本発明のタール改質反応器によって得られた改質ガスは、エンジンの燃料として使用した場合、タール付着，汚れ，コーキングに起因したエンジントラブル，作動トラブル発生が防止され、エンジンの耐久性が向上する。
このように、この種従来例に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。

《図面について》
以下、本発明のタール改質反応器を、図面に示した発明を実施するための最良の形態に基づいて、詳細に説明する。
図１，図２は、本発明を実施するための最良の形態の説明に供し、図１は、構成フロー図である。図２は、実施例の正断面説明図である。

《ガス化炉１等について》
本発明のタール改質反応器２には、バイオマスＡをガス化炉１に投入して得られた生成ガスＢが、供給される。そこで、まずガス化炉１等について、説明する。ガス化炉１は、例えば部分燃焼方式よりなり、炉内がバーナー等により例えば９００℃〜１，１００℃程度に、高温保持されている。
そして、例えば乾燥キルン等にて乾燥処理された木質廃材，木屑チップ等のバイオマスＡが、ホッパーから投入される。投入されるバイオマスＡとしては、このような木質系バイオマス資源が代表的であるが、その他各種の廃棄物系バイオマス資源も考えられる。例えば、生ゴミ，農作物の茎，芯，根，葉，屑，鶏糞，その他の動植物系廃棄物も使用可能である。
ガス化炉１内では、投入されたバイオマスＡが、例えば部分燃焼されると共に、部分乾留，熱分解され、もって、カーボンや灰分等の固形分と共に、生成ガスＢが熱分解ガスとして生成される。

この生成ガスＢは、一酸化炭素（ＣＯ），二酸化炭素（ＣＯ_２），水素（Ｈ_２），水分（Ｈ_２Ｏ），窒素（Ｎ_２）等を主成分とする。すなわち、生成ガスＢの組成は体積比で、例えば、一酸化炭素が１６．１％、二酸化炭素が１０．７％、メタンが３．０％、水素が１１．０％、水分が１５．５％、酸素が０．３％、窒素が４３．３％となっている。
因に、そのカロリーは、ＬＨＶで例えば、４，４６７〜５，０７８ｋＪ／Ｎｍ^３（１，０６７〜１，２１３ｋｃａｌ／Ｎｍ^３）である。
そして、このような生成ガスＢに対し、更に、０．５ｇ／Ｎｍ^３以上の濃度で、タールが混入している。タールは、炭化水素を主成分とし、粘性の微粒子状をなし、略ベーパー状態，略気化状態にある。
このようにタールを含有した生成ガスＢは、例えば８００℃程度でガス化炉１から排出される。そして、温度低下によるタールの液化，固化，付着，コーキング等を回避すべく、短い管路３で断熱材で保温されつつ除塵機を経由し、更に必要に応じ図示例のように予熱器４を経由して、タール改質反応器２に供給される。
ガス化炉１等は、このようになっている。

《タール改質反応器２について》
次に、タール改質反応器２について、説明する。タール改質反応器２は、バイオマスＡをガス化炉１に投入して得られた生成ガスＢが供給され、もって生成ガスＢ中に含有されていたタールを改質する。
そして、炭化物粒が内部充填されており、タールは、炭化物粒に吸着，担持されてコーク化された後、高温下で水蒸気と反応して、水素と一酸化炭素や二酸化炭素に水蒸気改質される。

このようなタール改質反応器２について、更に詳述する。まず、タール改質反応器２には、加熱手段５が付設されており、もって内部が、６００℃以上例えば８００℃〜９００℃、代表的には８５０℃程度に維持されると共に、生成ガスＢが、７００℃以上で供給される。
加熱手段５として、図示例では後述するように間接加熱方式が採用されているが、改質反応器２に酸素あるいは空気を投入し、その結果起こる部分燃焼反応の反応熱を利用する、直接加熱方式も可能である。
又、水蒸気改質は、生成ガスＢ中に含有された水蒸気を利用して実施されるが、付設されたスチーム供給手段６からも、水蒸気を供給可能となっている。すなわち、フィードされた生成ガスＢ中には水蒸気が含有されており、これにて水蒸気改質が進行するが、生成ガスＢ中に水蒸気が少ない場合は、スチーム供給手段６から不足分の水蒸気が供給される。

そして、このタール改質反応器２には、炭化物粒が内部充填されている。すなわち、バイオマスＡや炭素系資源を乾留により熱分解して得られた炭化物粒が、内部充填されている。内部充填された炭化物粒は、ガス化炉１で未燃焼分として得られた木炭粒も使用可能であり、タールの水蒸気改質用の担持機能と触媒機能とを発揮すると共に、自ずからも水素と一酸化炭素に水蒸気改質される。
すなわち木炭粒は、炭素を主成分とし、炭素質物質の乾留，多孔質残留物として生成されるが、図示例では、ガス化炉１において焦げた未燃焼分として生成されたものが、使用されている。
そして木炭粒は、層状に充填されており、まず、タールの捕捉，吸着，担持，一体化層として機能すると共に、タールのコーク化，水蒸気改質反応促進用の触媒層として機能する。又、炭化物粒は、自身も水蒸気改質されて、水素と一酸化炭素にガス化される。なお、結果的に不足した木炭粒は、適宜ガス化炉１等から補充される。

さてタール改質反応器２内では、改質対象である生成ガスＢ中のタールが、この木炭粒等の炭化物粒に吸着，担持されてコーク化される。そしてコークが、熱の作用と触媒の作用とに基づき、水蒸気をガス化剤として反応して、水素，一酸化炭素，二酸化炭素に変換され、水蒸気改質される。いわゆる水性ガス化反応が進行する。
タール改質反応器２では、このようにして、バイオマスＡの生成ガスＢ中のタールが、水蒸気改質され、更に内部充填された木炭粒等の炭化物粒も水蒸気改質され、もって改質ガスＤが生成される。
このように生成ガスＢが改質された改質ガスＤは、タール濃度が０．１ｇ／Ｎｍ^３未満となっており、そのカロリーは、ＬＨＶで例えば、５，５４２ｋＪ／Ｎｍ^３（１，３２４ｋｃａｌ／Ｎｍ^３）程度となっている。つまり改質ガスＤは、前述した改質前の生成ガスＢ当時のカロリーに比べ、タール更には炭化物粒の改質により、１〜２割程度カロリーアップされたリッチガスとなっている。
タール改質反応器２は、このようになっている。

《反応式等について》
次に、反応式等について説明する。タール改質反応器２内では、次の化学反応式により、水蒸気改質等が進行する。
まず、炭化物粒例えば木炭粒が、熱の作用により水蒸気をガス化剤として、次の化１の化学反応式により水蒸気改質され、もって水素と一酸化炭素に気化，ガス化される。

これと共に、このような反応が進む炭化物粒例えば木炭粒表面では、まず、タールが吸着，次いでコークと水素に分解し、コークは炭化物粒である木炭粒の一部となる。例えば、タールに含まれる化合物のうち、ベンゼンに次いで難分解性であるナフタレン（Ｃ_１０Ｈ_８）は、次の化２で示される化学反応によりコークと水素に分解する。

炭化物粒である木炭粒においては、次の化３，化４の反応が起こり、水素，一酸化炭素および二酸化炭素が生成する。

化３の反応式において、コークつまり炭素は、水蒸気と反応して、一酸化炭素と水素とに水蒸気改質される。炭素と水蒸気の系は、高温付与により系のエンタルピーが上がり、吸熱反応により一酸化炭素と水素の混合気体に完全ガス化されるが、生成水素量（水素収率）は最小である。
これに対し化４の反応式では、炭素は水蒸気と反応して、二酸化炭素と水素に水蒸気改質される。これは、化３の反応式より多量の水蒸気が作用すると共に、化３の反応式の一酸化炭素も完全に改質された場合であり、吸熱反応により二酸化炭素と水素とに完全ガス化され、生成水素量（水素収率）は最大となる。
すなわち、この化４の反応式では、化３の反応式で生成された一酸化炭素が、発熱反応である次の化５のシフト反応により、水蒸気と反応して、二酸化炭素と水素の混合気体に改質，変換される。そこで、化３の反応式に、次の式５の反応式を加えると、化４の反応式となる。

タール改質反応器２内では、化５のシフト反応がまったく起こらない場合は、化３の反応式により、又、化５のシフト反応のみが起こる場合は、化４の反応式により、それぞれ水蒸気改質が進行する。
しかし実際は、一酸化炭素濃度を低減する化５のシフト反応の発生程度等に従い、化４と化５の中間の反応式により水蒸気改質が進行する可能性が高い。この場合は、一酸化炭素と二酸化炭素と水素との混合気体が、改質ガスＤとして生成される。
勿論、これらの反応の高温律則性，温度依存性に鑑み、化４の反応式より化３の反応式の方が吸熱程度が高いので、例えば９００℃程度と温度が高い程、化４の反応式より化３の反応式が起こりやすく、化５のシフト反応が抑えられる傾向が見られるのに対し、８００℃程度の場合には、化５のシフト反応が起こりやすく、化４の反応式が起こりやすい傾向が見られる。

《燃料としての利用について》
次に、燃料としての利用について説明する。バイオマスＡの生成ガスＢは、タール改質反応器２において、タールや炭化物粒の水蒸気改質による再生利用によりカロリーアップされ、もってその改質ガスＤが、エンジンの燃料として利用に供される。
図示例の改質ガスＤは、管路７にて、冷却水Ｅによる冷却部８や、圧送用兼流量調整用のポンプ９を経由して、ロータリーエンジン１０に供給される。
すなわち、このロータリーエンジン１０は、改質ガスＤ中の水素や一酸化炭素、更には僅かに含有されたメタンや炭素等を、燃料として運転される。なお図示例のロータリーエンジン１０は、その主軸が、隣接設置された発電機１１に連結されており、その駆動が発電に利用されている。図中１２は、ロータリーエンジン１０への空気Ｆ導入量調節用の調整部である。

なお第１に、図示例ではロータリーエンジン１０の排気ガスＧが、タール改質反応器２の加熱手段５として活用されている。すなわち、ロータリーエンジン１０の排気ガスＧは、８００℃〜９００℃程度であり、煙送である管路１３を介して、その熱量がタール改質反応器２に導入されている。タール改質反応器２内には、排気ガスＧの通過経路が内部配設されている。
なお第２に、図中１４は燃焼部であり、この燃焼部１４は、タール改質反応器２へと向かう排気ガスＧ中の未燃分を捕集，燃焼させ、もってより高温化させるべく管路１３に介装されている。
又、タール改質反応器２から使用済として排出された排気ガスＧは、まだ高温を維持しているので、図示例ではその熱量が、管路３で送られる生成ガスＢの予熱器４用に、使用されている。
なお第３に、このように改質ガスＧは、図示例では、ロータリーエンジン１０の燃料として使用されているが、その他の各種エンジンの燃料としても、使用可能である。例えばディーゼルエンジン，ガソリンエンジン等のレシプロエンジン、更にはガスタービン等の燃料としても、使用可能である。
改質ガスＧは、このように各種燃料として利用可能である。

《作用等》
本発明のタール改質反応器２は、以上説明したように構成されている。そこで、以下のようになる。
（１）バイオマスＡをガス化炉１に投入して得られた高温の生成ガスＢは、一酸化炭素や水素を含有しており、燃料化が可能であるが、タールも含有している。タール濃度は、例えば０．５ｇ／Ｎｍ^３以上となっている。

（２）そこで生成ガスＢは、ガス化炉１からタール改質反応器２に順次供給される。生成ガスＢの供給温度は、７００℃以上例えば８００℃程度である。

（３）これと共に、タール改質反応器２は、内部が６００℃以上例えば８５０℃程度に、維持されている。このようなタール改質反応器２の加熱手段５として、図示例では、ロータリーエンジン１０の排気ガスＧの熱量が利用されている。

（４）又、このタール改質反応器２には、炭化物粒が内部充填されている。充填される炭化物粒としては、ガス化炉１で未燃焼分として得られた木炭粒が、代表的に使用される。

（５）さてそこで、タール改質反応器２内では、次の各反応が進行する。タールは、まず、炭化物粒に吸着，担持されて、コーク化される。すなわちタールは、例えば前述した化２の化学反応式により、炭素と水素とに熱分解され、もって水素が離脱せしめられる。

（６）それから、このコークつまり炭素は、熱の作用と炭化物粒の触媒作用とに基づき、水蒸気と反応して改質される。すなわち、前述した化３，化４の化学反応式により、水蒸気と反応して、水素，一酸化炭素，二酸化炭素に、水蒸気改質される。

（７）これと共に、炭化物粒自身も、前述した化１の化学反応式により、水蒸気と反応して、水素と一酸化炭素に水蒸気改質される。

（８）なお、このような水蒸気改質は、改質ガスＤ中に含有された水蒸気を利用して行われるが、不足分した場合は、付設されたスチーム供給手段６も利用可能となっている。

（９）タール改質反応器２ではこのようにして、バイオマスＡの生成ガスＢは、含有していたタールが、水素，一酸化炭素，二酸化炭素に水蒸気改質される。更に炭化物粒、例えばバイオマスＡのガス化炉１で得られた木炭粒も、内部充填されたタール改質反応器２内で、水素と一酸化炭素に水蒸気改質される。
従って生成ガスＢは、燃料として利用可能な成分が増加し、カロリーアップされた改質ガスＤとなって、タール改質反応器２からロータリーエンジン１０その他のエンジンに、燃料として供給される。

（１０）又、生成ガスＢ中のタールは、前述した水素，一酸化炭素，二酸化炭素への水蒸気改質により、大幅に低減，除去せしめられる。もって、タール改質反応器２からの改質ガスＤは、タール濃度が０．１ｇ／Ｎｍ^３未満となった状態で、ロータリーエンジン１０等へ燃料として供給される。

（１１）ところで、このように用いられるタール改質反応器２は、内部に炭化物粒を充填した簡単な構成よりなる。そして、その付帯設備も、加熱手段５やスチーム供給手段６に止まり、全体的にも、設備が小型化されると共に、処理操作やメインテナンス等も簡単容易である。

ここで、本発明のタール改質反応器２の実施例について、述べておく。表１は、実施例のテスト結果のデータであり、図２は、実施例のテストに使用したタール改質反応器２の正断面説明図である。
この実施例では、図２に示したように、木炭粒が層状に充填したタール改質反応器２に対し、高濃度水蒸気のガスを供給し、もって水蒸気改質についてテストした。
すなわち、タール改質反応器２内には、予め、木炭粒（又は、バイオマスＡをガス化炉１に投入した際に、未ガス化分として得られた炭化物粒）を内部に充填しておいてから、水蒸気の供給ガスを導入，通過させた。

まず、テスト条件については、次のとおり。
・供給ガス中の水蒸気濃度（ｖｏｌ％） ： １５．５
・供給ガス中の希釈ガス ： Ｎ_２
・供給ガス中のＨ_２，ＣＯ，ＣＯ_２（ｖｏｌ％） ： ０
・内部温度（℃） ： ８００，８５０，９００
・木炭粒の充填量（ｇ） ： １．７
・木炭粒の充填層高さ（ｍｍ） ： ３０
・供給ガスの滞留時間（ｓ） ： ０．２

このようなテスト条件のもと、タール改質反応器２から生成，排出された改質ガスＤを、温度条件別に計測した結果、次の表１に示したデータが得られた。
すなわち、この表１のデータによると、改質ガスＤの組成は、一酸化炭素，二酸化炭素，メタン，水素，水分等よりなっていた。つまり、木炭粒は、所期のとおり、水蒸気と反応してガス化され水蒸気改質されたことが、実験データ的にも確認された。
そして、このような水蒸気改質は温度依存性が強く、８００℃，８５０℃，９００℃では、水蒸気反応率そして改質ガスＤの組成に、差異が見られた。
なお、ガス供給開始後４０ｍｉｎまでに、充填された木炭粒の転化率（ガス化率）は、８０％に達した。そして、その間の改質ガスＤの各組成の生成速度は、ほぼ一定であった。つまり、供給ガスの滞留時間である０．２秒で、つまりほぼ瞬間的に化学平衡に達した解された。
実施例では、以上のことが確認された。

本発明に係るタール改質反応器について、発明を実施するための最良の形態の説明に供し、構成フロー図である。 同発明を実施するための最良の形態の説明に供し、実施例のタール改質反応器の正断面説明図である。

符号の説明

１ ガス化炉
２ タール改質反応器
３ 管路
４ 予熱器
５ 加熱手段
６ スチーム供給手段
７ 管路
８ 冷却部
９ ポンプ
１０ ロータリーエンジン
１１ 発電機
１２ 調整部
１３ 管路
１４ 燃焼部
Ａ バイオマス
Ｂ 生成ガス
Ｃ コーク
Ｄ 改質ガス
Ｅ 冷却水
Ｆ 空気
Ｇ 排気ガス

Claims (5)

1. バイオマスをガス化炉に投入して得られた生成ガスが供給され、もって該生成ガス中に含有されたタールを改質する、タール改質反応器であって、
   バイオマスや石炭系資源を乾留により熱分解して得られた炭化物粒が内部充填されており、該タールは、該炭化物粒に吸着，担持されてコーク化され、高温下で水蒸気と反応して、水素と一酸化炭素や二酸化炭素に水蒸気改質されること、を特徴とするタール改質反応器。
2. 請求項１に記載したタール改質反応器において、該タール改質反応器は、加熱手段が付設されており、もって内部が６００℃以上例えば８５０℃程度に維持されると共に、該生成ガスが、７００℃以上で供給されること、を特徴とするタール改質反応器。
3. 請求項１に記載したタール改質反応器において、内部充填された該炭化物粒は、該ガス化炉で未燃焼分として得られたものも使用可能であり、該タールの水蒸気改質用の担持機能と触媒機能とを発揮すると共に、自ずからも水素と一酸化炭素に水蒸気改質されること、を特徴とするタール改質反応器。
4. 請求項１に記載したタール改質反応器において、該バイオマスは、木質廃材等の木質系バイオマスや、その他の廃棄物系バイオマスよりなり、
   水蒸気改質は、該生成ガス中に含有された水蒸気を利用して実施されるが、付設されたスチーム供給手段からも水蒸気を供給可能となっていること、を特徴とするタール改質反応器。
5. 請求項１に記載したタール改質反応器において、該生成ガスは、該タールや該炭化物粒の水蒸気改質による再生利用によりカロリーアップされ、もってその改質ガスが、エンジンの燃料として利用に供され、
   該生成ガスは、該タール濃度が０．５ｇ／Ｎｍ^３以上であるが、該改質ガスは、該タール濃度が０．１ｇ／Ｎｍ^３未満となっていること、を特徴とするタール改質反応器。

Images