JPWO2017203587A1 - バイオマスのガス化装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)バイオマス供給口、並びに、非酸化性ガス供給口及び/又はスチーム吹込み口を備えるバイオマス熱分解器と、スチーム吹込み口及び改質ガス排出口を備える熱分解ガス改質器と、上記バイオマス熱分解器において発生した熱分解ガスを上記熱分解ガス改質器へと導入する、上記バイオマス熱分解器と上記熱分解ガス改質器との間に備えられた熱分解ガス導入管とを備え、かつ、上記バイオマス熱分解器及び上記熱分解ガス改質器が、夫々更に、予め加熱された複数の粒状物及び/又は塊状物の導入口及び排出口を備え、上記複数の粒状物及び/又は塊状物の持つ熱により、バイオマスの熱分解及びバイオマスの熱分解により発生した熱分解ガスの改質を実行するバイオマスのガス化装置において、上記バイオマス熱分解器と上記熱分解ガス改質器とが、上記複数の粒状物及び/又は塊状物の流れに対して並列に備えられており、かつ、上記熱分解ガス導入管が、上記バイオマス熱分解器及び上記熱分解ガス改質器の両側において、上記バイオマス熱分解器及び上記熱分解ガス改質器内に夫々形成される、上記複数の粒状物及び/又は塊状物層の上面より下方の上記バイオマス熱分解器及び上記熱分解ガス改質器の側面に備えられており、かつ、上記熱分解ガス導入管が、重力方向に対して略水平に備えられていることを特徴とするバイオマスのガス化装置である。
(2)上記熱分解ガス導入管の内部底面が、上方に向かって突出した構造を有している、上記(1)記載のバイオマスのガス化装置、
(3)上記熱分解ガス導入管の内部底面が、バイオマス熱分解器及び熱分解ガス改質器の両側から中央部へと傾斜を備えて上方に向かって突出した構造を有している、上記(1)記載のバイオマスのガス化装置、
(4)上記熱分解ガス導入管の内部底面が、バイオマス熱分解器及び熱分解ガス改質器の両側から中央部へと、5〜45度の傾斜を備えて上方に向かって突出した構造を有している、上記(1)記載のバイオマスのガス化装置、
(5)上記熱分解ガス導入管の内部底面が、バイオマス熱分解器及び熱分解ガス改質器の両側から中央部へと、10〜30度の傾斜を備えて上方に向かって突出した構造を有している、上記(1)記載のバイオマスのガス化装置、
(6)上記熱分解ガス導入管の内部底面が、バイオマス熱分解器及び熱分解ガス改質器の両側から中央部へと、15〜25度の傾斜を備えて上方に向かって突出した構造を有している、上記(1)記載のバイオマスのガス化装置、
(7)上記熱分解ガス導入管の長手方向(熱分解ガスの流れ方向)に垂直な断面の外形が、略円形又は略多角形である、上記(1)〜(6)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(8)上記熱分解ガス導入管の長手方向(熱分解ガスの流れ方向)に垂直な断面の外形が略四角形である、上記(1)〜(6)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(9)上記熱分解ガス導入管が、1〜3本備えられている、上記(1)〜(8)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(10)上記熱分解ガス導入管が、1又は2本備えられている、上記(1)〜(8)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(11)上記熱分解ガス導入管が、その内部に上記複数の粒状物及び/又は塊状物を保有している、上記(1)〜(10)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(12)スチーム吹込み口が、バイオマス熱分解器及びその近傍、熱分解ガス改質器及びその近傍、並びに、熱分解ガス導入管より成る群から選ばれる一つ以上の位置に備えられる、上記(1)〜(11)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(13)スチーム吹込み口が、バイオマス熱分解器又はその近傍、熱分解ガス改質器又はその近傍、並びに、熱分解ガス導入管に備えられる、上記(1)〜(11)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(14)スチーム吹込み口が、バイオマス熱分解器又はその近傍、熱分解ガス改質器又はその近傍、並びに、熱分解ガス導入管に、夫々、1〜3個備えられる、上記(1)〜(11)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(15)スチーム吹込み口が、バイオマス熱分解器又はその近傍、熱分解ガス改質器又はその近傍、並びに、熱分解ガス導入管に、夫々、1個備えられる、上記(1)〜(11)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(16)複数の粒状物及び/又は塊状物を予め加熱するための予熱器が、バイオマス熱分解器及び熱分解ガス改質器の上部に更に備えられる、上記(1)〜(15)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(17)上記の複数の粒状物及び/又は塊状物の導入口が、バイオマス熱分解器及び熱分解ガス改質器の上方に備えられる、上記(1)〜(16)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(18)上記の複数の粒状物及び/又は塊状物の導入口が、バイオマス熱分解器及び熱分解ガス改質器の頂部に備えられる、上記(1)〜(16)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(19)上記の複数の粒状物及び/又は塊状物の排出口が、バイオマス熱分解器及び熱分解ガス改質器の下方に備えられる、上記(1)〜(18)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(20)上記の複数の粒状物及び/又は塊状物の排出口が、バイオマス熱分解器及び熱分解ガス改質器の底部に備えられる、上記(1)〜(18)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(21)上記の粒状物及び/又は塊状物が、金属ボール及びセラミックボールより成る群から選ばれる、上記(1)〜(20)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(22)金属ボールが、ステンレス鋼製である、上記(21)記載のバイオマスのガス化装置、
(23)セラミックボールが、アルミナ、シリカ、シリコンカーバイド、タングステンカーバイド、ジルコニア及び窒化ケイ素のより成る群から選ばれる一以上の材質から成る、上記(21)記載のバイオマスのガス化装置、
(24)上記バイオマス熱分解器の気相温度が400〜700℃である、上記(1)〜(23)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(25)上記バイオマス熱分解器の気相温度が500〜700℃である、上記(1)〜(23)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(26)上記バイオマス熱分解器の気相温度が550〜650℃である、上記(1)〜(23)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(27)上記熱分解ガス改質器の気相温度が700〜1,000℃である、上記(1)〜(26)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(28)上記熱分解ガス改質器の気相温度が850〜950℃である、上記(1)〜(26)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(29)上記熱分解ガス改質器の気相温度が880〜930℃である、上記(1)〜(26)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(30)上記バイオマスが、植物系バイオマス、生物系バイオマス、生活雑排出物及び食品廃棄物より成る群から選ばれるバイオマス資源である、上記(1)〜(29)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置
を挙げることができる。
(31)バイオマスを、非酸化性ガス雰囲気下又は非酸化性ガスとスチームとの混合ガス雰囲気下において加熱するバイオマス熱分解器と、上記バイオマス熱分解器において発生したガスを、スチームの存在下に加熱する熱分解ガス改質器とを備え、かつ、予め加熱された複数の粒状物及び/又は塊状物を、上記バイオマス熱分解器及び上記熱分解ガス改質器に投入せしめて、上記複数の粒状物及び/又は塊状物の持つ熱により、バイオマスの熱分解及びバイオマスの熱分解により発生した熱分解ガスの改質を実行するバイオマスのガス化方法において、上記複数の粒状物及び/又は塊状物が、上記複数の粒状物及び/又は塊状物の流れに対して並列に備えられている上記バイオマス熱分解器と上記熱分解ガス改質器とに別個に投入され、上記バイオマス熱分解器において発生した熱分解ガスが、上記バイオマス熱分解器と上記熱分解ガス改質器の両側において、上記バイオマス熱分解器及び上記熱分解ガス改質器内に夫々形成される、上記複数の粒状物及び/又は塊状物層の上面より下方の上記バイオマス熱分解器及び上記熱分解ガス改質器の側面に備えられ、かつ、重力方向に対して略水平に備えられた熱分解ガス導入管を通って、上記熱分解ガス改質器に導入されて改質されるバイオマスのガス化方法である。
(32)上記熱分解ガス導入管の内部底面が、上方に向かって突出した構造を有している、上記(31)記載のバイオマスのガス化方法、
(33)上記熱分解ガス導入管の内部底面が、バイオマス熱分解器及び熱分解ガス改質器の両側から中央部へと傾斜を備えて上方に向かって突出した構造を有している、上記(31)記載のバイオマスのガス化方法、
(34)上記熱分解ガス導入管の内部底面が、バイオマス熱分解器及び熱分解ガス改質器の両側から中央部へと、5〜45度の傾斜を備えて上方に向かって突出した構造を有している、上記(31)記載のバイオマスのガス化方法、
(35)上記熱分解ガス導入管の内部底面が、バイオマス熱分解器及び熱分解ガス改質器の両側から中央部へと、10〜30度の傾斜を備えて上方に向かって突出した構造を有している、上記(31)記載のバイオマスのガス化方法、
(36)上記熱分解ガス導入管の内部底面が、バイオマス熱分解器及び熱分解ガス改質器の両側から中央部へと、15〜25度の傾斜を備えて上方に向かって突出した構造を有している、上記(31)記載のバイオマスのガス化方法、
(37)上記熱分解ガス導入管の長手方向(熱分解ガスの流れ方向)に垂直な断面の外形が、略円形又は略多角形である、上記(31)〜(36)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(38)上記熱分解ガス導入管の長手方向(熱分解ガスの流れ方向)に垂直な断面の外形が略四角形である、上記(31)〜(36)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(39)上記熱分解ガス導入管が、1〜3本備えられている、上記(31)〜(38)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(40)上記熱分解ガス導入管が、1又は2本備えられている、上記(31)〜(36)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(41)上記熱分解ガス導入管が、その内部に上記複数の粒状物及び/又は塊状物を保有している、上記(31)〜(40)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(42)スチーム吹込み口が、バイオマス熱分解器及びその近傍、熱分解ガス改質器及びその近傍、並びに、熱分解ガス導入管より成る群から選ばれる一つ以上の位置に備えられる、上記(31)〜(41)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(43)スチーム吹込み口が、バイオマス熱分解器又はその近傍、熱分解ガス改質器又はその近傍、並びに、熱分解ガス導入管に備えられる、上記(31)〜(41)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(44)スチーム吹込み口が、バイオマス熱分解器又はその近傍、熱分解ガス改質器又はその近傍、並びに、熱分解ガス導入管に、夫々、1〜3個備えられる、上記(31)〜(41)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(45)スチーム吹込み口が、バイオマス熱分解器又はその近傍、熱分解ガス改質器又はその近傍、並びに、熱分解ガス導入管に、夫々、1個備えられる、上記(31)〜(41)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(46)複数の粒状物及び/又は塊状物を予め加熱するための予熱器が、バイオマス熱分解器及び熱分解ガス改質器の上部に更に備えられる、上記(31)〜(45)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(47)上記の複数の粒状物及び/又は塊状物の導入口が、バイオマス熱分解器及び熱分解ガス改質器の上方に備えられる、上記(31)〜(46)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(48)上記の複数の粒状物及び/又は塊状物の導入口が、バイオマス熱分解器及び熱分解ガス改質器の頂部に備えられる、上記(31)〜(46)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(49)上記の複数の粒状物及び/又は塊状物の排出口が、バイオマス熱分解器及び熱分解ガス改質器の下方に備えられる、上記(31)〜(48)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(50)上記の複数の粒状物及び/又は塊状物の排出口が、バイオマス熱分解器及び熱分解ガス改質器の底部に備えられる、上記(31)〜(48)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(51)上記の粒状物及び/又は塊状物が、金属ボール及びセラミックボールより成る群から選ばれる、上記(31)〜(50)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(52)金属ボールが、ステンレス鋼製である、上記(51)記載のバイオマスのガス化方法、
(53)セラミックボールが、アルミナ、シリカ、シリコンカーバイド、タングステンカーバイド、ジルコニア及び窒化ケイ素のより成る群から選ばれる一以上の材質から成る、上記(51)記載のバイオマスのガス化方法、
(54)上記バイオマス熱分解器の気相温度が400〜700℃である、上記(31)〜(53)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(55)上記バイオマス熱分解器の気相温度が500〜700℃である、上記(31)〜(53)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(56)上記バイオマス熱分解器の気相温度が550〜650℃である、上記(31)〜(53)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(57)上記熱分解ガス改質器の気相温度が700〜1,000℃である、上記(31)〜(56)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(58)上記熱分解ガス改質器の気相温度が850〜950℃である、上記(31)〜(56)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(59)上記熱分解ガス改質器の気相温度が880〜930℃である、上記(31)〜(56)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(60)上記バイオマスが、植物系バイオマス、生物系バイオマス、生活雑排出物及び食品廃棄物より成る群から選ばれるバイオマス資源である、上記(31)〜(59)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
を挙げることができる。
(61)バイオマス供給口、並びに、非酸化性ガス供給口及び/又はスチーム吹込み口を備えるバイオマス熱分解器と、スチーム吹込み口及び改質ガス排出口を備える熱分解ガス改質器と、上記バイオマス熱分解器において発生した熱分解ガスを上記熱分解ガス改質器へと導入する、上記バイオマス熱分解器と上記熱分解ガス改質器との間に備えられた熱分解ガス導入管とを備え、かつ、上記バイオマス熱分解器が、更に、予め加熱された複数の粒状物及び/又は塊状物の導入口及び排出口を備え、上記複数の粒状物及び/又は塊状物の持つ熱により、バイオマスの熱分解を実行し、一方、上記熱分解ガス改質器が、更に、その外側に予め加熱されたガス状又は液体状熱媒体の流路を備え、該熱媒体の持つ熱により、バイオマスの熱分解により発生した熱分解ガスの改質を実行するバイオマスのガス化装置において、上記熱分解ガス導入管が、上記バイオマス熱分解器側において、上記バイオマス熱分解器内に形成される、上記複数の粒状物及び/又は塊状物層の上面より下方の上記バイオマス熱分解器の側面に備えられていることを特徴とするバイオマスのガス化装置である。
(62)上記熱分解ガス導入管が、上記バイオマス熱分解器と上記熱分解ガス改質器との間の上記バイオマス熱分解器側において、重力方向に対して略水平に備えられており、次いで、上記熱分解ガス改質器側に向かって、上方に立ち上がった構造を有している、上記(61)記載のバイオマスのガス化装置、
(63)上記熱分解ガス導入管が、上記バイオマス熱分解器と上記熱分解ガス改質器との間において重力方向に対して略水平に備えられており、かつ、上記熱分解ガス導入管の内部底面が、上方に向かって突出した構造を有している、上記(61)記載のバイオマスのガス化装置、
(64)上記熱分解ガス導入管が、上記バイオマス熱分解器と上記熱分解ガス改質器との間において重力方向に対して略水平に備えられており、かつ、上記熱分解ガス導入管の内部底面が、バイオマス熱分解器及び熱分解ガス改質器の両側から中央部へと傾斜を備えて上方に向かって突出した構造を有している、上記(61)記載のバイオマスのガス化装置、
(65)上記熱分解ガス導入管が、上記バイオマス熱分解器と上記熱分解ガス改質器との間において重力方向に対して略水平に備えられており、かつ、上記熱分解ガス導入管の内部底面が、バイオマス熱分解器及び熱分解ガス改質器の両側から中央部へと、5〜45度の傾斜を備えて上方に向かって突出した構造を有している、上記(61)記載のバイオマスのガス化装置、
(66)上記熱分解ガス導入管が、上記バイオマス熱分解器と上記熱分解ガス改質器との間において重力方向に対して略水平に備えられており、かつ、上記熱分解ガス導入管の内部底面が、バイオマス熱分解器及び熱分解ガス改質器の両側から中央部へと、10〜30度の傾斜を備えて上方に向かって突出した構造を有している、上記(61)記載のバイオマスのガス化装置、
(67)上記熱分解ガス導入管が、上記バイオマス熱分解器と上記熱分解ガス改質器との間において重力方向に対して略水平に備えられており、かつ、上記熱分解ガス導入管の内部底面が、バイオマス熱分解器及び熱分解ガス改質器の両側から中央部へと、15〜25度の傾斜を備えて上方に向かって突出した構造を有している、上記(61)記載のバイオマスのガス化装置、
(68)上記熱分解ガス導入管の長手方向(熱分解ガスの流れ方向)に垂直な断面の外形が、略円形又は略多角形である、上記(61)〜(67)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(69)上記熱分解ガス導入管の長手方向(熱分解ガスの流れ方向)に垂直な断面の外形が略四角形である、上記(61)〜(67)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(70)上記熱分解ガス導入管が、1〜3本備えられている、上記(61)〜(69)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(71)上記熱分解ガス導入管が、1又は2本備えられている、上記(61)〜(69)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(72)上記熱分解ガス導入管が、その内部に上記複数の粒状物及び/又は塊状物を保有している、上記(61)〜(71)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(73)スチーム吹込み口が、バイオマス熱分解器及びその近傍、熱分解ガス改質器及びその近傍、並びに、熱分解ガス導入管より成る群から選ばれる一つ以上の位置に備えられる、上記(61)〜(72)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(74)スチーム吹込み口が、バイオマス熱分解器又はその近傍、熱分解ガス改質器又はその近傍、並びに、熱分解ガス導入管に備えられる、上記(61)〜(72)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(75)スチーム吹込み口が、バイオマス熱分解器又はその近傍、熱分解ガス改質器又はその近傍、並びに、熱分解ガス導入管に、夫々、1〜3個備えられる、上記(61)〜(72)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(76)スチーム吹込み口が、バイオマス熱分解器又はその近傍、熱分解ガス改質器又はその近傍、並びに、熱分解ガス導入管に、夫々、1個備えられる、上記(61)〜(72)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(77)複数の粒状物及び/又は塊状物を予め加熱するための予熱器が、バイオマス熱分解器の上部に更に備えられる、上記(61)〜(76)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(78)上記の複数の粒状物及び/又は塊状物の導入口が、バイオマス熱分解器の上方に備えられる、上記(61)〜(77)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(79)上記の複数の粒状物及び/又は塊状物の導入口が、バイオマス熱分解器の頂部に備えられる、上記(61)〜(77)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(80)上記の複数の粒状物及び/又は塊状物の排出口が、バイオマス熱分解器の下方に備えられる、上記(61)〜(79)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(81)上記の複数の粒状物及び/又は塊状物の排出口が、バイオマス熱分解器の底部に備えられる、上記(61)〜(79)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(82)上記の粒状物及び/又は塊状物が、金属ボール及びセラミックボールより成る群から選ばれる、上記(61)〜(81)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(83)金属ボールが、ステンレス鋼製である、上記(82)記載のバイオマスのガス化装置、
(84)セラミックボールが、アルミナ、シリカ、シリコンカーバイド、タングステンカーバイド、ジルコニア及び窒化ケイ素のより成る群から選ばれる一以上の材質から成る、上記(82)記載のバイオマスのガス化装置、
(85)上記の予め加熱されたガス状又は液体状熱媒体が高温熱風である、上記(61)〜(84)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(86)上記バイオマス熱分解器の気相温度が400〜700℃である、上記(61)〜(85)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(87)上記バイオマス熱分解器の気相温度が500〜700℃である、上記(61)〜(85)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(88)上記バイオマス熱分解器の気相温度が550〜650℃である、上記(61)〜(85)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(89)上記熱分解ガス改質器の気相温度が700〜1,000℃である、上記(61)〜(88)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(90)上記熱分解ガス改質器の気相温度が850〜950℃である、上記(61)〜(88)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(91)上記熱分解ガス改質器の気相温度が880〜930℃である、上記(61)〜(88)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置、
(92)上記バイオマスが、植物系バイオマス、生物系バイオマス、生活雑排出物及び食品廃棄物より成る群から選ばれるバイオマス資源である、上記(61)〜(91)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置
を挙げることができる。
(93)バイオマスを、非酸化性ガス雰囲気下又は非酸化性ガスとスチームとの混合ガス雰囲気下において加熱するバイオマス熱分解器と、上記バイオマス熱分解器において発生したガスを、スチームの存在下に加熱する熱分解ガス改質器とを備え、かつ、予め加熱された複数の粒状物及び/又は塊状物を、上記バイオマス熱分解器に投入せしめて、上記複数の粒状物及び/又は塊状物の持つ熱により、バイオマスの熱分解を実行し、一方、予め加熱されたガス状又は液体状熱媒体を、上記熱分解ガス改質器の外側に備えられた熱媒体の流路に通して、該ガス状又は液体状熱媒体の持つ熱により、バイオマスの熱分解により発生した熱分解ガスの改質を実行するバイオマスのガス化方法において、上記バイオマス熱分解器において発生した熱分解ガスが、上記バイオマス熱分解器内に形成される、上記複数の粒状物及び/又は塊状物層の上面より下方の上記バイオマス熱分解器の側面に備えられた熱分解ガス導入管を通って、上記熱分解ガス改質器に導入されて改質されるバイオマスのガス化方法である。
(94)上記熱分解ガス導入管が、上記バイオマス熱分解器と上記熱分解ガス改質器との間の上記バイオマス熱分解器側において、重力方向に対して略水平に備えられており、次いで、上記熱分解ガス改質器側に向かって、上方に立ち上がった構造を有している、上記(93)記載のバイオマスのガス化方法、
(95)上記熱分解ガス導入管が、上記バイオマス熱分解器と上記熱分解ガス改質器との間において重力方向に対して略水平に備えられており、かつ、上記熱分解ガス導入管の内部底面が、上方に向かって突出した構造を有している、上記(93)記載のバイオマスのガス化方法、
(96)上記熱分解ガス導入管が、上記バイオマス熱分解器と上記熱分解ガス改質器との間において重力方向に対して略水平に備えられており、かつ、上記熱分解ガス導入管の内部底面が、バイオマス熱分解器及び熱分解ガス改質器の両側から中央部へと傾斜を備えて上方に向かって突出した構造を有している、上記(93)記載のバイオマスのガス化方法、
(97)上記熱分解ガス導入管が、上記バイオマス熱分解器と上記熱分解ガス改質器との間において重力方向に対して略水平に備えられており、かつ、上記熱分解ガス導入管の内部底面が、バイオマス熱分解器及び熱分解ガス改質器の両側から中央部へと、5〜45度の傾斜を備えて上方に向かって突出した構造を有している、上記(93)記載のバイオマスのガス化方法、
(98)上記熱分解ガス導入管が、上記バイオマス熱分解器と上記熱分解ガス改質器との間において重力方向に対して略水平に備えられており、かつ、上記熱分解ガス導入管の内部底面が、バイオマス熱分解器及び熱分解ガス改質器の両側から中央部へと、10〜30度の傾斜を備えて上方に向かって突出した構造を有している、上記(93)記載のバイオマスのガス化方法、
(99)上記熱分解ガス導入管が、上記バイオマス熱分解器と上記熱分解ガス改質器との間において重力方向に対して略水平に備えられており、かつ、上記熱分解ガス導入管の内部底面が、バイオマス熱分解器及び熱分解ガス改質器の両側から中央部へと、15〜25度の傾斜を備えて上方に向かって突出した構造を有している、上記(93)記載のバイオマスのガス化方法、
(100)上記熱分解ガス導入管の長手方向(熱分解ガスの流れ方向)に垂直な断面の外形が、略円形又は略多角形である、上記(93)〜(99)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(101)上記熱分解ガス導入管の長手方向(熱分解ガスの流れ方向)に垂直な断面の外形が略四角形である、上記(93)〜(99)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(102)上記熱分解ガス導入管が、1〜3本備えられている、上記(93)〜(101)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(103)上記熱分解ガス導入管が、1又は2本備えられている、上記(93)〜(101)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(104)上記熱分解ガス導入管が、その内部に上記複数の粒状物及び/又は塊状物を保有している、上記(93)〜(101)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(105)スチーム吹込み口が、バイオマス熱分解器及びその近傍、熱分解ガス改質器及びその近傍、並びに、熱分解ガス導入管より成る群から選ばれる一つ以上の位置に備えられる、上記(93)〜(104)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(106)スチーム吹込み口が、バイオマス熱分解器又はその近傍、熱分解ガス改質器又はその近傍、並びに、熱分解ガス導入管に備えられる、上記(93)〜(104)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(107)スチーム吹込み口が、バイオマス熱分解器又はその近傍、熱分解ガス改質器又はその近傍、並びに、熱分解ガス導入管に、夫々、1〜3個備えられる、上記(93)〜(104)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(108)スチーム吹込み口が、バイオマス熱分解器又はその近傍、熱分解ガス改質器又はその近傍、並びに、熱分解ガス導入管に、夫々、1個備えられる、上記(93)〜(104)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(109)複数の粒状物及び/又は塊状物を予め加熱するための予熱器が、バイオマス熱分解器の上部に更に備えられる、上記(93)〜(108)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(110)上記の複数の粒状物及び/又は塊状物の導入口が、バイオマス熱分解器の上方に備えられる、上記(93)〜(109)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(111)上記の複数の粒状物及び/又は塊状物の導入口が、バイオマス熱分解器の頂部に備えられる、上記(93)〜(109)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(112)上記の複数の粒状物及び/又は塊状物の排出口が、バイオマス熱分解器の下方に備えられる、上記(93)〜(111)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(113)上記の複数の粒状物及び/又は塊状物の排出口が、バイオマス熱分解器の底部に備えられる、上記(93)〜(111)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(114)上記の粒状物及び/又は塊状物が、金属ボール及びセラミックボールより成る群から選ばれる、上記(93)〜(113)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(115)金属ボールが、ステンレス鋼製である、上記(114)記載のバイオマスのガス化方法、
(116)セラミックボールが、アルミナ、シリカ、シリコンカーバイド、タングステンカーバイド、ジルコニア及び窒化ケイ素のより成る群から選ばれる一以上の材質から成る、上記(114)記載のバイオマスのガス化方法、
(117)上記の予め加熱されたガス状又は液体状熱媒体が高温熱風である、上記(93)〜(116)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(118)上記バイオマス熱分解器の気相温度が400〜700℃である、上記(93)〜(117)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(119)上記バイオマス熱分解器の気相温度が500〜700℃である、上記(93)〜(117)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(120)上記バイオマス熱分解器の気相温度が550〜650℃である、上記(93)〜(117)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(121)上記熱分解ガス改質器の気相温度が700〜1,000℃である、上記(93)〜(120)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(122)上記熱分解ガス改質器の気相温度が850〜950℃である、上記(93)〜(120)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(123)上記熱分解ガス改質器の気相温度が880〜930℃である、上記(93)〜(120)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法、
(124)上記バイオマスが、植物系バイオマス、生物系バイオマス、生活雑排出物及び食品廃棄物より成る群から選ばれるバイオマス資源である、上記(93)〜(123)のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化方法
を挙げることができる。
実施例1において使用したバイオマス原料、並びに、該バイオマス原料の熱分解及びガス改質に使用したガス化装置は、下記の通りである。
水分は、JIS Z 7302-3:2009に準拠し、
灰分は、JIS Z 7302-4:2009に準拠し、
揮発分は、JIS M 8812−7:2006に準拠し、かつ、
高位発熱量は、JIS Z 7302-2:1999に準拠して測定したものである。
また、元素組成のうち、炭素(C)、水素(H)及び窒素(N)は、いずれもJIS Z 7302-8:2002に準拠し、
硫黄(S)は、JIS Z 7302‐7:2002に準拠し、かつ、
塩素(Cl)は、JIS Z 7302‐6:1999に準拠して測定したものである。
また、酸素(O)は、100質量%から、C、H、N、S、Cl及び灰分の各質量%を差し引いて求めたものである。
ここで、灰分、揮発分、固定炭素及び元素組成は、いずれも乾燥基準で算出したものである。また、水分は、バイオマス原料の受け入れ時のものである。
実施例2において使用したバイオマス原料、及び、該バイオマス原料の熱分解及びガス改質に使用したガス化装置は、下記の通りである。
水分は、JIS Z 7302-3:2009に準拠し、
灰分は、JIS Z 7302-4:2009に準拠し、
揮発分は、JIS M 8812−7:2006に準拠し、かつ、
高位発熱量は、JIS Z 7302-2:1999に準拠して測定したものである。
また、元素組成のうち、炭素(C)、水素(H)及び窒素(N)は、いずれもJIS Z 7302-8:2002に準拠し、
硫黄(S)は、JIS Z 7302‐7:2002に準拠し、かつ、
塩素(Cl)は、JIS Z 7302‐6:1999に準拠して測定したものである。
また、酸素(O)は、100質量%から、C、H、N、S、Cl及び灰分の各質量%を差し引いて求めたものである。
ここで、灰分、揮発分、固定炭素及び元素組成は、いずれも乾燥基準で算出したものである。また、水分は、バイオマス原料の受け入れ時のものである。
使用したバイオマス原料は、実施例1において使用したものと同一である。また、バイオマス原料の熱分解及びガス改質に使用したガス化装置は、図2に示したものを使用した。使用した装置は、バイオマス熱分解器(3)及び熱分解ガス改質器(2)を、ヒートキャリア(7)の流れに対して並列に配置した装置構成であった。バイオマス熱分解器(3)及び熱分解ガス改質器(2)の上部に夫々1器ずつ予熱器(12,11)を備えており、該予熱器(12,11)において、バイオマス熱分解器(3)及び熱分解ガス改質器(2)に供給するヒートキャリア(7)を、夫々別個に予め加熱するものである。その他、バイオマス熱分解器(3)及び熱分解ガス改質器(2)の寸法及び容量、熱分解ガス導入管(9)の形状及び寸法、かつ、熱分解ガス導入管(9)が重力方向に対して略水平に備えられていること、並びに、ヒートキャリア(7)の材質及び寸法、その他は、実施例1と同一であった。
使用したバイオマス原料は、実施例1において使用したものと同一である。また、バイオマス原料の熱分解及びガス改質に使用したガス化装置は、図3に示したものを使用した。使用した装置は、バイオマス熱分解器(3)において、ヒートキャリア(7)の持つ熱によりバイオマスを熱分解し、かつ、熱交換器型の熱分解ガス改質器(2)において、バイオマスの熱分解により発生したガスを、ガス状熱媒体、即ち、高温熱風により改質するものであった。また、バイオマス熱分解器(3)及び熱分解ガス改質器(2)の寸法及び容量、並びに、ヒートキャリア(7)の材質及び寸法は、実施例1と同一である。熱分解ガス導入管(9)は、バイオマス熱分解器(3)側において、バイオマス熱分解器(3)内に形成されるヒートキャリア(7)層の上面(13)より下方のバイオマス熱分解器(3)の側面に備えられていた。一方、熱分解ガス改質器(2)側において熱分解ガス導入管(9)は、熱分解ガス改質器(2)の底部に接続されていた。熱分解ガス導入管(9)は、バイオマス熱分解器(3)側において重力方向に対して略水平に備えられており、その下流側において熱分解ガス改質器(2)の底部に向かって略垂直に立ち上がっていた。また、該立ち上がり部分の水平配管の底部には、バイオマス熱分解器(3)側から熱分解ガス改質器(2)側に向かって、水平配管の底部から略25度の傾斜角度(θ)を有する突出部が備えられていた。該熱分解ガス導入管(9)の長さは約1,000mm(水平部分:約500mm、立ち上がり部分:約500mm)であり、長手方向に垂直な断面、即ち、熱分解ガスの流れ方向に対して垂直な断面の外形は、一辺180mmの略正方形であった。
バイオマス原料の熱分解及び発生した熱分解ガスの改質に使用したガス化装置としては、特許文献5の図1に記載のものを使用した。即ち、熱分解領域(200)の上部に改質領域(300)が上下に直列に備えられている装置である。換言すれば、バイオマス熱分解器と熱分解ガス改質器とが、上下に直列に接続されている装置である。比較例においては、実機の約10分の1の実験用小型装置を使用した。使用したガス化装置は図5に示した通りである。ガス化炉(A)本体の材質はインコネルである。ガス化炉(A)は内径100mm及び高さ650mmの円筒状であり、ガス化炉(A)底部から300mmが熱分解領域(200)であり、頂部から300mmが改質領域(300)である。熱分解領域(200)には、熱媒体としてアルミナボール(D)(直径は5〜15mm)を使用した。改質領域(300)の上部にはニッケル触媒(E)が充填されている。上記の熱分解領域(200)と改質領域(300)との間にスチーム導入口(400)が設けられている。また、該熱分解領域(200)と改質領域(300)のガス化炉外壁には、夫々、温度制御可能な電気加熱器(B)及び(C)が設置されている。
2 熱分解ガス改質器
3 バイオマス熱分解器
4 バイオマス供給口
5 排出物処理装置
6 熱分解残渣(チャー)排出口
7 複数の粒状物及び/又は塊状物[熱担持媒体(ヒートキャリア)]
8 改質ガス排出口
9 熱分解ガス導入管
9−2 熱分解ガス導入管の熱分解ガス改質器側ガス導入口(ガス出口)
9−3 熱分解ガス導入管のバイオマス熱分解器側ガス取り入れ口(ガス入口)
101、102 熱媒体入口、出口
111、112、113 スチーム吹込み口
12 非酸化性ガス供給口
13 バイオマス熱分解器及び熱分解ガス改質器内に夫々形成される、複数の粒状物及び/又は塊状物層の上面
g 熱分解ガスの流れ方向
h 熱分解ガス導入管内部底面の突出部分の高さ
h1 熱分解ガス導入管のガス取り入れ口の垂直方向の幅(高さ)
h2 熱分解ガス導入管のガス導入口の垂直方向の幅(高さ)
θ 熱分解ガス導入管の内部底面突出部の傾斜角度
A ガス化炉
B 電気加熱器
C 電気加熱器
D アルミナボール(熱媒体)
E ニッケル触媒
100 原料供給配管
200 熱分解領域
300 改質領域
400 スチーム導入口
500 改質ガス出口
600 ヘリウム導入口
Claims (12)
- バイオマス供給口、並びに、非酸化性ガス供給口及び/又はスチーム吹込み口を備えるバイオマス熱分解器と、スチーム吹込み口及び改質ガス排出口を備える熱分解ガス改質器と、上記バイオマス熱分解器において発生した熱分解ガスを上記熱分解ガス改質器へと導入する、上記バイオマス熱分解器と上記熱分解ガス改質器との間に備えられた熱分解ガス導入管とを備え、かつ、上記バイオマス熱分解器及び上記熱分解ガス改質器が、夫々更に、予め加熱された複数の粒状物及び/又は塊状物の導入口及び排出口を備え、上記複数の粒状物及び/又は塊状物の持つ熱により、バイオマスの熱分解及びバイオマスの熱分解により発生した熱分解ガスの改質を実行するバイオマスのガス化装置において、上記バイオマス熱分解器と上記熱分解ガス改質器とが、上記複数の粒状物及び/又は塊状物の流れに対して並列に備えられており、かつ、上記熱分解ガス導入管が、上記バイオマス熱分解器及び上記熱分解ガス改質器の両側において、上記バイオマス熱分解器及び上記熱分解ガス改質器内に夫々形成される、上記複数の粒状物及び/又は塊状物層の上面より下方の上記バイオマス熱分解器及び上記熱分解ガス改質器の側面に備えられており、かつ、上記熱分解ガス導入管が、重力方向に対して略水平に備えられていることを特徴とするバイオマスのガス化装置。
- 上記熱分解ガス導入管の内部底面が、上方に向かって突出した構造を有している、請求項1記載のバイオマスのガス化装置。
- 上記熱分解ガス導入管の内部底面が、バイオマス熱分解器及び熱分解ガス改質器の両側から中央部へと傾斜を備えて上方に向かって突出した構造を有している、請求項1記載のバイオマスのガス化装置。
- 上記熱分解ガス導入管の長手方向に垂直な断面の外形が略四角形である、請求項1〜3のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置。
- 上記熱分解ガス導入管が、1又は2本備えられている、請求項1〜4のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置。
- 上記熱分解ガス導入管が、その内部に上記複数の粒状物及び/又は塊状物を保有している、請求項1〜5のいずれか一つに記載のバイオマスのガス化装置。
- バイオマス供給口、並びに、非酸化性ガス供給口及び/又はスチーム吹込み口を備えるバイオマス熱分解器と、スチーム吹込み口及び改質ガス排出口を備える熱分解ガス改質器と、上記バイオマス熱分解器において発生した熱分解ガスを上記熱分解ガス改質器へと導入する、上記バイオマス熱分解器と上記熱分解ガス改質器との間に備えられた熱分解ガス導入管とを備え、かつ、上記バイオマス熱分解器が、更に、予め加熱された複数の粒状物及び/又は塊状物の導入口及び排出口を備え、上記複数の粒状物及び/又は塊状物の持つ熱により、バイオマスの熱分解を実行し、一方、上記熱分解ガス改質器が、更に、その外側に予め加熱されたガス状又は液体状熱媒体の流路を備え、該熱媒体の持つ熱により、バイオマスの熱分解により発生した熱分解ガスの改質を実行するバイオマスのガス化装置において、上記熱分解ガス導入管が、上記バイオマス熱分解器側において、上記バイオマス熱分解器内に形成される、上記複数の粒状物及び/又は塊状物層の上面より下方の上記バイオマス熱分解器の側面に備えられていることを特徴とするバイオマスのガス化装置。
- 上記熱分解ガス導入管が、上記バイオマス熱分解器と上記熱分解ガス改質器との間の上記バイオマス熱分解器側において、重力方向に対して略水平に備えられており、次いで、上記熱分解ガス改質器側に向かって、上方に立ち上がった構造を有している、請求項7記載のバイオマスのガス化装置。
- 上記熱分解ガス導入管が、その内部に上記複数の粒状物及び/又は塊状物を保有している、請求項7又は8記載のバイオマスのガス化装置。
- バイオマスを、非酸化性ガス雰囲気下又は非酸化性ガスとスチームとの混合ガス雰囲気下において加熱するバイオマス熱分解器と、上記バイオマス熱分解器において発生したガスを、スチームの存在下に加熱する熱分解ガス改質器とを備え、かつ、予め加熱された複数の粒状物及び/又は塊状物を、上記バイオマス熱分解器及び上記熱分解ガス改質器に投入せしめて、上記複数の粒状物及び/又は塊状物の持つ熱により、バイオマスの熱分解及びバイオマスの熱分解により発生した熱分解ガスの改質を実行するバイオマスのガス化方法において、上記複数の粒状物及び/又は塊状物が、上記複数の粒状物及び/又は塊状物の流れに対して並列に備えられている上記バイオマス熱分解器と上記熱分解ガス改質器とに別個に投入され、上記バイオマス熱分解器において発生した熱分解ガスが、上記バイオマス熱分解器と上記熱分解ガス改質器の両側において、上記バイオマス熱分解器及び上記熱分解ガス改質器内に夫々形成される、上記複数の粒状物及び/又は塊状物層の上面より下方の上記バイオマス熱分解器及び上記熱分解ガス改質器の側面に備えられ、かつ、重力方向に対して略水平に備えられた熱分解ガス導入管を通って、上記熱分解ガス改質器に導入されて改質されるバイオマスのガス化方法。
- 上記熱分解ガス導入管の内部底面が、上方に向かって突出した構造を有している、請求項10記載のバイオマスのガス化方法。
- 上記熱分解ガス導入管が、その内部に上記複数の粒状物及び/又は塊状物を保有している、請求項10又は11記載のバイオマスのガス化方法。
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