JP6647566B2 - 有機物の熱分解あるいはガス化システムと方法、および生成ガスの精製システムと方法 - Google Patents
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Description
本実施形態では、有機物をエネルギー源として利用するシステムの一つとして、ガス化システムに発電機を付加したシステムを例として説明する。
図1にガス化システムのフローチャートを示す。ガス化システムは、有機物をガス化するステップ100を含む。具体的には、有機物を酸素の非存在下、あるいは低濃度の酸素存在下で400℃から1000℃程度の温度で加熱する。酸素供給量は、有機物を完全燃焼するための酸素供給量に対し、約5%以上50%以下の供給量とすればよい。この処理により、主に一酸化炭素と水素を含む可燃性ガス(以下、合成ガスとも記す)を得ることができる。
図2に本実施形態のガス化システムの構成を模式的に示す。ガス化システムは、有機物のガス化を行うガス化装置200、ガス化によって生成する合成ガスの精製装置(スクラバー)300、スクラバー300で用いる吸収剤の再生装置400、ならびに精製後の合成ガスを用いて発電を行う発電装置600を有している。
合成ガスには、微量のタールが含まれる。タールは主に、高温では気体として存在するが、常温では液体、あるいは固体として存在する有機化合物を含む。合成ガスはバルブ214、ガス管216などを介してスクラバー300へ導入され、スクラバー300においてタールが除去される(図2)。図4(A)にスクラバー300の模式図を示す。図4(A)に示すように、スクラバー300は、タンク304、ノズル306、気泡発生装置308、ポンプ310、フローメーター312、圧力ゲージ314などを備えている。
スクラバー300で使用される吸収剤302は、合成ガス中のタールを吸収する。したがって、使用時間や使用頻度が増大するにしたがって、タールの吸収能力が低下する。本実施形態のガス化システムでは、タールと吸収剤302を再生装置400によって分離して吸収剤302の吸収能力を回復させることで、吸収剤302を再生、再利用することができる。
吸収剤302の再生のための遠心分離機の構成は任意に選択することができるが、その一例を図5に示す。図5に模式的に示した遠心分離機406は、回転体410、回転軸412、供給部414、スクレーパー418、シャッター420などを含むことができる。回転軸412は図示しないモーターと接続され、モーターの回転力を回転体410に伝える。回転体410はモーターによって駆動され、回転軸412を中心として回転する。回転体410の中心付近に供給部414が設けられ、タールを吸収した吸収剤302は、供給部414に設けられる吐出口416から回転体410の内壁に向かって供給される。回転体410は上面と底面にそれぞれ開口部422、424を有しており、回転体410の底面に位置する開口部424には、その開閉を制御するシャッター420が設けられる。図示していないが、開口部422の開閉を制御するシャッターを設けてもよい。
吸収剤302を再生する濾過は、種々の方法で行うことができるが、その一例を図6に示す。図6に示す濾過装置450はカラム452を有しており、タールを含む吸収剤302はカラム452の上部から投入される。カラム452の下には濾過後の吸収剤302を受けるコンテナ458が設けられる。コンテナ458はバルブ460を介して真空ポンプあるいはアスピレータ462と接続してもよい。これにより、コンテナ458内を減圧にすることができ、吸収剤302を高速で濾過することができる。図示していないが、カラム452の上から吸収剤302に対して圧力を加えて濾過を加速してもよい。
Claims (13)
- 有機物を加熱することによって可燃性ガスを生成するガス化炉と、
前記可燃性ガスを吸収剤を用いて精製するスクラバーと、
前記吸収剤を遠心分離、あるいは濾過によって精製する再生装置を有し、
前記スクラバーは、平均直径が300μm以下の前記可燃性ガスの気泡を前記吸収剤中に発生させる気泡発生装置を有し、
前記吸収剤は植物油である、熱分解あるいはガス化システム。 - 前記スクラバーによって処理された前記可燃性ガスを用いて発電する発電装置をさらに有する、請求項1に記載の熱分解あるいはガス化システム。
- 前記スクラバーと前記再生装置の間で前記吸収剤を循環させるポンプをさらに有する、請求項1に記載の熱分解あるいはガス化システム。
- 前記スクラバーは、前記吸収剤を保持するタンクと、前記タンクと前記気泡発生装置の間で前記吸収剤を循環させるポンプをさらに有する、請求項1に記載の熱分解あるいはガス化システム。
- 前記気泡発生装置は、
前記吸収剤の注入口と排出口、および前記注入口と前記排出口の間のスロートとを有するチューブと、
前記スロートと連結されるガス注入口を有し、
前記注入口の断面積、前記排出口の断面積は、前記スロートの断面積よりも大きい、請求項1に記載の熱分解あるいはガス化システム。 - 前記チューブは、前記注入口と前記スロートの間に第1の部分と第2の部分を有し、
前記第1の部分は前記注入口を含み、前記第2の部分は前記スロートと接し、
前記第1の部分の断面積は、前記注入口から前記第2の部分への方向において一定である、請求項5に記載の熱分解あるいはガス化システム。 - 前記第2の部分の内壁は、前記方向に対して傾く、請求項6に記載の熱分解あるいはガス化システム。
- 前記内壁の傾きは、前記第2の部分において一定である、請求項7に記載の熱分解あるいはガス化システム。
- 前記濾過は、交互する複数の第1の層と複数の第2の層が積層されたカラム内に前記吸収剤を通すことによって行われ、
前記第1の層は、活性炭、珪藻土、シリカゲル、アルミナ、ケイ酸マグネシウム、ゼオライトから選択される材料を含み、
前記第2の層は、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリウレタンから選択される材料を含む、請求項1に記載の熱分解あるいはガス化システム。 - 有機物をガス化することによって可燃性ガスを生成し、
前記可燃性ガスを吸収剤で精製し、
前記可燃性ガスの精製に用いた前記吸収剤を遠心分離、あるいは濾過によって再生することを含み、
前記可燃性ガスの精製は、平均直径が300μm以下の前記可燃性ガスの気泡を前記吸収剤中に発生させることによって行われ、
前記吸収剤は植物油である、熱分解あるいはガス化方法。 - 精製された前記可燃性ガスを用いて発電することをさらに含む、請求項10に記載の熱分解あるいはガス化方法。
- 再生された前記吸収剤を循環し、再生された前記吸収剤によって前記可燃性ガスを精製する、請求項10に記載の熱分解あるいはガス化方法。
- 前記濾過は、交互する複数の第1の層と複数の第2の層が積層されたカラム内に前記吸収剤を通すことによって行われ、
前記第1の層は、活性炭、珪藻土、シリカゲル、アルミナ、ケイ酸マグネシウム、ゼオライトから選択される材料を含み、
前記第2の層は、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリウレタンから選択される材料を含む、請求項10に記載の熱分解あるいはガス化方法。
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