JP4719029B2 - 木質ガスのコジェネレーション装置 - Google Patents
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Description
例えば製材所における製材の木質廃材は、その生産地や発生地で焼却処理されることが多いが、地産地消のポリシーのもと、より有効利用をめざし熱分解,乾留されることも多い。そして後者の場合は、生成される木質ガスの有効利用が、最近大きなテーマとなっている。
すなわち、木質ガスの有する熱量を、ディーゼルエンジンやガスエンジン等のレシプロエンジン reciprocating engine の燃料として活用し、もって発電等に有効利用する、木質ガスのコジェネレーションシステムの構築が急務とされている。
ところで、この木質ガスには、高濃度のタール tar が含有されており、そのままレシプロエンジンに燃料として供給すると、タールがエンジンの弁等に付着してしまい、各種トラブルの原因となり、エンジンの耐久性に問題が生じてしまう。
そこで、この種の木質ガスのコジェネレーションシステムでは、問題のタールを低減,除去するためのタール処理設備が、付帯設備として必須的に使用されていた。すなわち、ガス化炉からの木質ガスは、水クランピンッグ water clapping 等の水処理設備付のガス精製設備,タール処理設備を経由し、タール分を低減,除去してから、発電用のディーゼルエンジンやガスエンジン等に供給されていた。
《第1の問題点》
第1に、設備が大型化する、という問題が指摘されていた。すなわち、この種従来例の木質ガスのコジェネレーションシステムでは、水処理設備付のタール処理設備が付帯設備として使用されており、その分、設備が大型化,大規模化していた。又、そのレシプロエンジンは、一般的に大型であり、更に、後述により大型バッファータンクの設置も必要であり、これらの面からも設備が大型化していた。
もって、この種従来例のコジェネレーションシステムは、木質廃材・木質ガスの生産地や発生地での地産地消のコンセプトにマッチせず、地域循環型社会の構築にもマッチせず、汎用設備としての普及に問題が指摘されていた。
第2に、コスト面にも、問題が指摘されていた。すなわち、この種従来例のコジェネレーションシステムは、上述したように大規模なタール処理設備が必須的であり、その分、設備コスト,据付コスト,メンテナンスコスト等が嵩んでいた。
又、そのレシプロエンジン自体も比較的コスト高であり、重量が重く据付コストが嵩み、部品点数が多くメンテナンスコストも嵩む、という指摘があり、更に後述により大型バッファータンクの設備コストもかかる、という指摘があった。
この種従来例のコジェネレーションシステムは、このようなコスト面からも、地産地消のコンセプトにマッチせず、汎用的な普及に問題が指摘されていた。
第3に、木質ガスの組成変化,カロリー変動への対応が容易でない、という問題も指摘されていた。すなわち木質ガスは、原料となる木質廃材等の種類にもよるが、比較的低カロリーであり、例えば4,186kJ/Nm3(1,000kcal/Nm3)程度であることも多く、又、組成変化,カロリー変動が比較的大きく、例えば±15%程度の変動幅となることも多い。
そして、この種従来例のコジェネレーションシステムでは、そのレシプロエンジンが、このような低カロリーへの対応やカロリー変動への追従が、容易でなかった。例えば、このような木質ガスを燃料とした場合、空気燃料比13.1〜15.7程度での調整なし安定運転は、困難とされており、エンジンの安定運転のため、カロリーの補足調整や変動幅調整のために、燃料補充用の大型バッファータンクの設置が、この種従来例では必須的とされていた。
第4に、タール付着や逆着火の問題も、指摘されていた。すなわち、この種従来例のコジェネレーションシステムでは、そのレシプロエンジンについて、タール付着によるトラブル発生が指摘されていた。
すなわち、前述したタール処理設備を使用しても、木質ガス中には依然としてタールが残存しており、このタールがエンジンの弁等に付着してしまい、各種トラブルが発生し、エンジンの耐久性低下が問題となっていた。
更に、エンジンの燃焼室の燃料の吸入口が高温に晒されるため、木質ガス中の水素等が逆着火し易く、この面からも、トラブル発生,耐久性低下が指摘されていた。
本発明は、このような実情に鑑み、上記従来例の課題を解決すべく、開発されたものである。そして第1に、設備が小型化し、第2に、諸コスト面にも優れ、第3に、カロリー変動等にも対応でき、第4に、タール付着に強い等、耐久性にも優れ、第5に、カロリーアップ,高効率化が実現される、木質ガスのコジェネレーション装置を提案することを、目的とする。
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。
すなわち、本発明の木質ガスのコジェネレーション装置は、ロータリーエンジンの排気ガスを利用して木質ガスを改質する改質反応器と、該改質反応器から供給された改質ガスを燃料とする該ロータリーエンジンと、を有している。
そして該木質ガスは、木質材料をガス化炉に投入して生成され、高温であると共に高濃度のタールを含有しており、該ガス化炉から該改質反応器に供給される。該改質反応器は、該木質ガス中に含有された該タールを、該ロータリーエンジンからの該排気ガスの熱を利用して、水素,炭素,メタン,一酸化炭素等に改質させる。
該改質反応器は、該ガス化炉から該木質ガスが、800℃以上で供給されると共に、該ロータリーエンジンから該排気ガスが、800℃以上例えば900℃程度で導入され、導入された該排気ガスの経路が配設されており、供給された該木質ガスが該経路を通過する該排気ガスの顕熱にて800℃以上に維持される。
すなわち該木炭粒は、乾留残留物として焦げた状態で生成され、該木質ガス中の該水蒸気H2Oと反応して、一酸化炭素COと水素H2に改質される。
これと共に、このような反応が進む該木炭粒の表面において、該タールの主成分であるナフタレンC10H8が、炭素Cと水素H2に改質される。
そして、該木炭粒に析出した該炭素Cが、該水蒸気と反応して、一酸化炭素COと水素H2に改質されること、を特徴とする。
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)ガス化炉で生成され木質ガスは、例えば800℃以上と高温であり、濃度が0.5g/Nm3以上のタールを含有している。
(2)そして木質ガスは、コジェネレーション装置の改質反応器に供給されるが、これと共に改質反応器には、ロータリーエンジンから、800℃以上例えば900℃程度と高温の排気ガスが導入される。
(3)改質反応器に供給された木質ガスは、排気ガスの熱、および木質ガス中の水蒸気や充填された木炭粒charの作用にて、水蒸気改質や接触改質される。
(4)改質ガスは、タールが水素,炭素,メタン,一酸化炭素等に改質され、タール濃度が0.1g/Nm3未満となっている。
(5)そして改質ガスは、改質反応器からロータリーエンジンに、燃料として供給される。
(6)なお、使用済の排気ガスやロータリーエンジンに供給される改質ガスは、付帯使用される冷却水を温水化して再利用せしめる。
又、これと組み合わせて、b.ロータリーエンジンの排気ガスが高温であることに着目し、レシプロエンジンではなくロータリーエンジンを採用して、排気ガスを改質に活用し、c.その改質ガスをロータリーエンジンの燃料としたことを、特徴とする。
そして、改質反応器に木炭粒を内部充填し、もって、内部充填された木炭粒等の作用に基づき、水蒸気改質や接触改質が行われることを、最大の特徴とする。
第2に、タール処理設備を使用しない点や、重量が軽く部品点数も少ないロータリーエンジンを採用した点や、バッファータンクの小容量化,不要化の点、等により設備コスト,据付コスト,メンテナンスコスト等が削減される。更に、ロータリーエンジンとして汎用品,低コスト品を使用可能である。
第3に、木質ガス(そして改質ガス)は、低カロリーであることがあり、又、例えば±15パーセントの幅で組成変化,カロリー変動することも多いが、ロータリーエンジンを採用したので、対応等が容易である。空気燃料比13.1〜15.7での安定運転が可能であり、燃料補充用の大型バッファータンクは不要である。
第4に、改質ガス中にもタールが残存するが、極く僅かであり、かつロータリーエンジンを採用したので、タール付着の影響も受けにくい。更に、燃料の吸入口が高温に晒されないので、改質ガスの水素等の逆着火も解消される。
第5に、タールが改質,燃料化されるので、その分、改質ガスは大幅にカロリーアップされており、上述した低カロリーは克服される。又、排気ガスや改質ガスは、まだ高温であり、付帯使用される冷却水の温水化,再利用のために使用される。
(9)さてそこで、本発明のコジェネレーション装置は、次の効果を発揮する。
第1に、設備が小型化される。すなわち、本発明のコジェネレーション装置は、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装置は使用されず、又、バッファータンクも小容量化や不要化される等、設備が小型化,小規模化される。設置場所も自在である。
このように、システムがコンパクト化が実現されるので、木質廃材・木質ガスの生産地や発生地での地産地消のコンセプトにマッチし、例えば山間部,山林部,へき地における地域循環型社会の構築のため、汎用設備として普及に最適である。
第2に、諸コスト面に優れている。すなわち、本発明のコジェネレーション装置は、前述したこの種従来例に比し、タール処理設備や大型バッファータンクは使用されず、又、汎用のロータリーエンジンを採用したので、その分、設備コスト,据付コスト,メンテナンスコスト等が削減される。
このように、システムが低コスト化されるので、この面からも、地産地消のコンセプトにマッチし、汎用設備としての普及促進が期待される。
第3に、低カロリーやカロリー変動にも、対応や追従可能である。すなわち、本発明のコジェネレーション装置は、ロータリーエンジンを採用したので、低カロリーやカロリー変動の大きい木質ガス(そしてその改質ガス)を燃料としても、これへの対応や追従が容易である。
そこで、前述したこの種従来例のように、燃料補充用の大型バッファータンクを設置することなく、エンジンの安定運転が実現されるので、システムの安定性に優れている。
第4に、タール付着に強い等、耐久性にも優れている。すなわち、本発明のコジェネレーション装置は、改質ガスのタール濃度が極く僅かであると共に、ロータリーエンジンを採用したのでタール付着の影響も受けにくく、又、改質ガスの水素等の逆着火の危険もない。もって、前述したこの種従来例に比し、エンジントラブルが減少し、システムの耐久性に優れている。
第5に、カロリーアップ,高効率化が実現される。すなわち、本発明のコジェネレーションシ装置は、改質反応器に木炭粒charを内部充填し、もって、内部充填された木炭粒等の作用に基づき、水蒸気改質や接触改質が行われる。
そして、このような水蒸気改質や接触改質に基づき、タール等が改質,燃料化されて大幅にカロリーアップされた改質ガスを、燃料としており、前述したこの種従来例に比し、システムのエネルギー効率が向上する。
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。
以下、本発明の木質ガスのコジェネレーション装置を、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は、本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。
本発明の木質ガス1のコジェネレーション装置2は、ロータリーエンジン3からの高温の排気ガス4を利用して、木質ガス1を改質する改質反応器5と、改質反応器5から供給された改質ガス6を燃料とするロータリーエンジン3と、を有している。
そこで、まず木質ガス1について説明する。木質ガス1は、木質材料7をガス化炉8に投入して生成され、高温であると共に高濃度のタールtar9を含有しており、ガス化炉8から改質反応器5に供給される。木質ガス1のタール9濃度は、0.5g/Nm3以上となっている。
ガス化炉8内では、投入された木質材料7が、図示例では、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木質ガス1が生成される。
木質ガス1の組成は、体積比で、例えば一酸化炭素COが16.1%,二酸化炭素CO2が10.7%,メタンCH4が3.0%,水素H2が11.0%,水分H2Oが15.5%,酸素O2が0.3%,窒素N2が43.3%となっている。そのカロリーは、LHVで例えば、4,467〜5,078kJ/Nm3(1,067〜1,213kcal/Nm3)程度である。
そして、このような組成よりなる木質ガス1に対し、更に、0.5g/Nm3以上のタール9が混入している。タール9は、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9を含有した木質ガス1は、例えば800℃〜890℃程度でガス化炉8から排出される。そして、温度低下によるタール9の液化,固化,付着,コーキングcokingを回避すべく、短い管路10で断熱材で保温されつつ除塵機を経由して、改質反応器5に供給される。
木質ガス1は、このようになっている。
次に、改質反応器5について説明する。コジェネレーション装置2の改質反応器5は、管路10を介し、ガス化炉8から木質ガス1が800℃以上で供給されると共に、管路13を介しロータリーエンジン3から排気ガス4が、800℃以上例えば900℃程度で導入される。そして、導入された排気ガス4の経路が配設されており、供給された木質ガス1が、経路を通過する排気ガス4の顕熱にて800℃以上に維持される。
改質反応器5は、このようなロータリーエンジン3からの高温の排気ガス4を利用して、木質ガス1を改質し、木質ガス1中に含有されたタール9を、水素H2,炭素C,メタンCH4,一酸化炭素CO等に改質する。もって、タール9濃度が0.1g/Nm3未満となった改質ガス6を生成する。
すなわち、タール9の主成分であるナフタレンC10H8、およびナフタレンC10H8よりも高沸点で分子量が300までの芳香族炭化水素、そして高熱化学履歴タールおよび低熱化学履歴タールを、対象とする。
そして、改質反応器5内では、改質対象であるタール9が、木質ガス1中に含有された水蒸気H2Oや水素H2の存在下で、800℃以上例えば900℃程度で導入された排気ガス4の熱の作用と、内部に充填された触媒の作用とに基づく化学反応により、水素H2,炭素C,メタンCH4,一酸化炭素CO,二酸化炭素CO2等に、気化,改質される。この改質は、水蒸気改質,接触改質,その他により行われる。
すなわち、排気ガス4にて800℃以上に維持された改質反応器5内で、この木炭粒charが、木質ガス1中の水蒸気H2Oと反応して、C+H2O→CO+H2の反応式により、一酸化炭素COや水素H2に気化,ガス化すると共に、このように反応が進む木炭粒charの表面において、タール9の改質が進行する。例えば、タール9の代表例であるナフタレンC10H8は、木炭粒charの表面において、C10H8→10C+4H2の反応式により、炭素Cと水素H2に改質され、更に、木炭粒charに析出した炭素Cが、C+H2O→CO+H2の反応式により一酸化炭素COと水素H2に改質される。
なお、本明細書において改質とは、広義に把握されており、炭化水素の炭素間の結合を切断し又は組み換えて、分子量のより小さな化合物を作ったり、化学構造を変化させることを、広く意味する。
改質された改質ガス6は、タール9濃度が0.1g/Nm3未満となっており、そのカロリーは、LHVで例えば、5,542kJ/Nm3(1,324kcal/Nm3)程度となっている。タール9の改質等に基づき、前述した木質ガス1の1.1倍程度にカロリーアップされたリッチガスとなっている。(これらの数値は、未改質ガスである木質ガス1に含まれる水蒸気H2Oの20%が水蒸気改質によって消費された場合のものである。なおこの時、カロリー(いわゆる単位体積あたりの発熱量)ではなく、全体の発熱量そのものは、水蒸気改質によって17%ほど向上する。)
なお、図示の改質反応器5の1実験データによると、木質ガス1が800℃で2.47kgmol/hで供給されると共に、排気ガス4が900℃で14.28kgmol/hで導入され、もって、改質ガス6が850℃で2.47kgmol/hで排出されると共に、排気ガス4が891℃で14.28kgmol/hで排出された。
改質反応器5は、このようになっている。
次に、ロータリーエンジン3について説明する。コジェネレーション装置2のロータリーエンジン3は、管路13を介して、改質反応器5に対し改質のため排気ガス4を送出すると共に、管路10を介して改質反応器5から供給された改質ガス6を、燃料として運転される。
すなわち、このロータリーエンジン3は、改質ガスC中の水素H2,炭素C,メタンCH4,一酸化炭素等CO等を主な燃料とし運転され、発電機11に接続されて発電用に使用されると共に、その排気ガス4を、改質反応器5に向け送出する。
ロータリーエンジン3の燃料としては、改質反応器5から管路10にて供給された改質ガス6中の水素H2,炭素C,メタンCH4,一酸化炭素等CO等が使用される。更に、スタートアップ時の補助燃料として、必要に応じ補助燃料タンク12が管路10にて接続されており、L.P.G.等を供給可能となっている。排気ガス4は、800℃以上例えば900℃程度であり、管路13を介し改質反応器5に導入される。
又、ロータリーエンジン3の主軸は、隣設された発電機11に連結されており、もって、このコジェネレーション装置2は発電用に利用されているが、勿論、発電以外の用途にも利用可能である。
ロータリーエンジン3は、このようになっている。
なお第1に、このような改質反応器5等からロータリーエンジン3への管路10には、空気導入調整用の調整ユニット14が介装されており、改質ガス6等は、この調整ユニット14を経由してロータリーエンジン3に供給される。
第2に、ロータリーエンジン3から改質反応器5への排気ガス4の煙道である管路13には、燃焼部15が介装されている。すなわち、ロータリーエンジン3の排気ガス4中には、燃料の未燃分がかなり残留しているので、これを再燃焼させる燃焼部15を管路13に介装しておくことが望ましい。燃焼部15は、例えば酸化触媒付のワイヤメッシュ構造よりなり、燃料の未燃分を捕集,燃焼させ、もって改質反応器5に向かう排気ガス4の温度を一段と高温化し、例えば900℃程度とする。
第3に、ロータリーエンジン3には、循環冷却水16が管路17やポンプ18を介して使用されている。又、ロータリーエンジン3への管路10についても、改質ガス6を燃料に適した温度まで冷却するため、冷却水19が使用されている。
さてそこで、改質反応器5で改質のために使用された後の排気ガス4は、ロータリーエンジン3の排気ガス4であることに起因してまだ高温であり、もって、上述した循環冷却水16を冷却するための冷却水20を、熱交換により温水21化して再使用するために、使用される。又、冷却水19は、ロータリーエンジン3の排気ガス4にて高温維持された改質ガス6にて、熱交換により温水21化された後、再使用される。22は冷却水19の管路、23は冷却水20の管路である。
本発明の木質ガス1のコジェネレーション装置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)まず木質ガス1は、ガス化炉8に木質材料7を投入して生成され、高温であると共に高濃度のタール9を含有しており、例えば、800℃以上であると共に、タール9濃度が0.5g/Nm3以上となっている。
すなわち、ロータリーエンジン3からの排気ガス4が、800℃以上例えば900℃程度で導入されるが、管路13には必要に応じ燃焼部16が介装され、排気ガス4中の未燃分が再燃焼される。
すなわち改質反応器5には、導入された排気ガス4の経路が配設されており、供給された木質ガス1は、この経路を通過する排気ガス4の顕熱にて800℃以上に維持されつつ、改質処理される。この改質処理は、排気ガス4の熱、および、木質ガス1中に含有された水蒸気H2Oや充填された木炭粒charの作用に基づき、水蒸気改質や接触改質により行われる。
そして、改質反応器5で改質処理のため使用されて排出された排気ガス4は、まだ800℃を超えており高温であり、事後、ロータリーエンジン3用の循環冷却水16を冷却するための冷却水20を、温水21化,再使用するために利用される。又、改質ガス6用の冷却水19は、800℃を超える高温である改質ガス6にて、温水21化されて再使用される。
又、これと組み合わせて、b.このような改質反応器5での改質処理に、ロータリーエンジン3の排気ガス4を利用したことを、特徴とする。つまり、ロータリーエンジン3の排気ガス4が、800℃以上例えば900℃程度の高温であることに着目し(レシプロエンジンの排気ガス温度は、350℃〜450℃程度)、この分野では初めて、(レシプロエンジンではなく)ロータリーエンジン3を選択採用して、その排気ガス4を活用したことを、特徴とする。
そして更に、c.改質反応器5で改質処理された改質ガス6を、元のロータリーエンジン3の燃料としたことを、特徴とする。(タール処理設備を通過した木質ガス1が、レシプロエンジンの燃料とされるのとは、意味合いが相違する)。
第1に、このコジェネレーション装置2は、まず、木質ガス1中のタール9を、(タール処理設備を用いて低減,除去するのではなく、)改質反応器5で改質処理する。すなわち、大型で大規模となる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ず、その分だけ設備が小型化,小規模化される。
又、レシプロエンジンではなく、一般的により小型のロータリーエンジン3を採用したので、又、バッファータンクが小容量化や不要化されるので、これらの面からも、設備が小型化,小規模化される。更に、ロータリーエンジン3の一般的特性である低振動性や低騒音性も相俟って、設置場所の自在性・フレキシビリティにも富んでいる。
又、レシプロエンジンではなくロータリーエンジン3を採用したので、その一般的特性に基づき、重量が軽く据付コストも低減されると共に、部品点数が大幅に少なくメンテナンスコストも削減される。そして、自動車用等に大量生産,汎用されているロータリーエンジン3を、そのまま使用可能であり、エンジン単体も低コストである。
更に、バッファータンクが小容量化や不要化されるので、この面からも、設備コスト,据付コスト,メンテナンスコスト等が削減される。
これに対し、このコジェネレーション装置2は、レシプロエンジンではなくロータリーエンジン3を採用したので、その一般的特性に基づき、低カロリーへの対応や、カロリー変動への追従が容易である。
すなわち、木質ガス1を改質処理した改質ガス6が、例え低カロリーであったりカロリー変動が大きかったとしても、ロータリーエンジン3は、空気燃料比13.1〜15.7程度にて、調整なしで回転数一定の安定運転が可能である。そこで、エンジンの安定運転のために、つまりカロリーの補足調整や変動幅調整のために、燃料補充用の大型バッファータンクを設置する必要はなくなる。
stuck 発生が緩和される。
因に、レシプロエンジンにおいて、許容されるタール濃度は10〜200mg/Nm3程度とされており、100mg/Nm3が1つの閾値とされていたのに対し、タール9が改質処理された改質ガス6のタール濃度は、100mg/Nm3未満である。
更にロータリーエンジン3は、燃料の吸入口が燃焼室とは別になっており、高温に晒されないので、燃料である改質ガス6中の水素等が逆着火することも、ほぼ解消される。
このように、非燃料とされていたタール9を燃料化するので、その分、改質ガス6は、改質前の木質ガス1に比べ大幅にカロリーアップされており、木質ガス1の低カロリー面が克服され効率的である。改質ガス6は、熱量がLHVで例えば、5,542kJ/Nm3(1,324kcal/Nm3)程度となっている。
又、改質反応器5にて改質処理のため使用された排気ガス4や、改質反応器5にて改質された改質ガス6は、まだ十分高温である。そこで、付帯使用される冷却水19,20を温水21化し、もってこの温水21は、暖冷房用,温度暖房用,温水給水用,その他に広く再利用され効率的である。
・木質ガス1中のタール9の組成:ナフタレンC10H8およびナフタレンC10H8よりも高沸点の多核芳香族化合物からなる。
・改質温度:800℃
・改質反応器5内の木質ガス1の滞留時間:1s未満
・木質ガス1中のタール9濃度:約10g/Nm3
・改質ガス6中のタール9濃度:100mg/Nm3未満
実施例1では、このように、改質反応器5によるタール9濃度の低下、つまりタール9の改質処理進展がデータ的に確認された。
・表1:木質ガス1についてのデータ
・表2:改質ガス6についてのデータ
・表3:排気ガス4についてのデータ
・木質ガス1の組成(体積比):一酸化炭素COが16%,二酸化炭素CO2が11%,メタンCH4が2%,水素H2が16%,酸素O2が2%,窒素N2が53%。
・木質ガス1のカロリー:4,467kJ/Nm3(1,067kcal/Nm3)(LHV),4,864kJ/Nm3(1,162kcal/Nm3)(HHV)
・木質ガス1の供給量(水蒸気H2Oを除く):17,000Nm3/day(200NL/s)
・木質ガス1の改質反応器5内の滞留時間:0.5s
・改質反応器5内の改質温度:800℃
・改質反応器5の体積:790L(内、木炭粒 char 55%)
・改質反応器5内の木炭粒 char の量:220kg
・木質ガス1中のタール9濃度(一日当たり):0.5g/Nm3
・改質反応器5に供給されるタール9濃度(一日当たり):17〜170kg
実施例3では、このようなスペックにより、コジェネレーション装置2の改質反応器5が、サンプル提供される。
2 コジェネレーション装置
3 ロータリーエンジン
4 排気ガス
5 改質反応器
6 改質ガス
7 木質材料
8 ガス化炉
9 タール
10 管路
11 発電機
12 補助燃料タンク
13 管路
14 調整ユニット
15 燃焼部
16 循環冷却水
17 管路
18 ポンプ
19 冷却水
20 冷却水
21 温水
22 管路
23 管路
Claims (1)
- ロータリーエンジンの排気ガスを利用して木質ガスを改質する改質反応器と、該改質反応器から供給された改質ガスを燃料とする該ロータリーエンジンと、を有しており、
該木質ガスは、木質材料をガス化炉に投入して生成され、高温であると共に高濃度のタールを含有しており、該ガス化炉から該改質反応器に供給され、該改質反応器は、該木質ガス中に含有された該タールを、該ロータリーエンジンからの該排気ガスの熱を利用して、水素,炭素,メタン,一酸化炭素等に改質させ、
該木質ガスは、該木質材料を原料とするので、低カロリーであることが多く、組成変化そしてカロリー変動が大きいことも多いが、該ロータリーエンジンは、低カロリーへの対応やカロリー変動への追従が容易であり、かつ該ロータリーエンジンは、該改質ガス中に僅かではあるが残存した該タールの付着の影響を受けにくく、しかも該排気ガスが、800℃以上例えば900℃程度と高温であり、
該改質反応器は、該ガス化炉から該木質ガスが、800℃以上で供給されると共に、該ロータリーエンジンから該排気ガスが、800℃以上例えば900℃程度で導入され、導入された該排気ガスの経路が配設されており、供給された該木質ガスが該経路を通過する該排気ガスの顕熱にて800℃以上に維持され、
該改質反応器における改質は、該排気ガスの熱、および該木質ガス中に含有された水蒸気、および内部に充填された木炭粒charの作用に基づき、水蒸気改質や接触改質により行われ、
該木炭粒は、乾留残留物として焦げた状態で生成され、該木質ガス中の該水蒸気H2Oと反応して、一酸化炭素COと水素H2に改質されると共に、
このような反応が進む該木炭粒の表面において、該タールの主成分であるナフタレンC10H8が、炭素Cと水素H2に改質され、
そして、該木炭粒に析出した該炭素Cが、該水蒸気と反応して、一酸化炭素COと水素H2に改質されること、を特徴とする、木質ガスのコジェネレーション装置。
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