JP2004352962A

JP2004352962A - Method for utilizing biomass and biomass utilization system

Info

Publication number: JP2004352962A
Application number: JP2003155736A
Authority: JP
Inventors: Keiji Takeno; 計二武野; Toshimitsu Ichinose; 利光一ノ瀬; Shinji Matsumoto; 慎治松本; Kiyoshi Tatsuhara; 潔龍原; Hiromi Ishii; 弘実石井
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2023-05-30
Also published as: JP4146287B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and system capable of suppressing a slagging tending to occur in a gasification furnace or burning furnace using the biomass as a fuel and also effectively utilizing the biomass by avoiding waste. <P>SOLUTION: This method for utilizing the biomass is provided by reducing ash components contained in the biomass by a liquid-squeezing treatment, etc., supplying the ash content-reduced biomass as a fuel or a raw material to a biomass-converting facilities, and also returning the ash components separated by the liquid-squeezing treatment, etc., as a growing components of the biomass. Also, as a suitable form of the system for utilizing the biomass for performing the above method for utilizing the biomass, the biomass utilization system is equipped with an ash component reduction-treating device for separating the ash components contained in the biomass, a gasification furnace for gasifying by supplying the ash-reduced biomass and a gas-purifying device for purifying the gas gasified by the gasification furnace. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バイオマスの利用方法および当該方法に好適なシステムに関し、詳しくは、バイオマスをより効率的に利用する方法およびシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にバイオマスとは、エネルギー源又は工業原料として利用することのできる生物体（例えば農業生産物又は副産物、木材、植物等）をいい、太陽エネルギー、空気、水、土壌等の作用により生成されるので、無限に再生可能である。
【０００３】
上記バイオマスを利用することで燃料及びメタノール等の製造が可能となる。また、廃棄物としてのバイオマスを処理できるので、環境の浄化にも役立つと共に、新規に生産されるバイオマスも光合成によりＣＯ_２の固定により生育されるので、大気のＣＯ_２を増加させない。
【０００４】
より具体的には、バイオマスを利用して、燃焼炉でエネルギーを得るシステムや、ガス化炉などに供給して燃料を得るシステムなどについては種々の開発が進められている。例えば、バイオマスをガス化炉でガス化し、ガス化炉から得られるガスを精製し、これを改質してメタノールなどの燃料を得るシステムなどがある（例えば、特許文献１、２、非特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２４０８７７号公報
【特許文献２】
特開２００１−２４０８７８号公報
【非特許文献１】
バイオマスが拓く２１世紀エネルギー、坂井正康、森北出版
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなバイオマス利用システムは、従来石炭の燃焼炉、ガス化炉といった設備を援用している場合が多い。しかし、元来石炭を燃料とする場合に適した仕様となっているものをそのままバイオマスに適用することは適当ではない。すなわち、バイオマスを利用することによって、種々の優れたメリットが得られるものの、バイオマスに起因する特有の問題が生じる場合があるからである。
【０００７】
本発明者らは、バイオマスを燃料として燃焼炉、ガス化炉に投入すると、石炭を燃料とする場合に比べてスラッギングの発生が多いことを見いだした。反応残留物が炉やその下流の設備内に付着するスラッギングは、伝熱効率の低下、ひいては運転効率の低下、メンテナンス労力の増大、設備の耐久年数低下などさまざまな問題を引き起こす原因となる。
【０００８】
本発明は、上記のような状況に鑑み、バイオマスを燃料としたガス化炉や燃焼炉において生じやすい、スラッギングを抑制することを課題とする。また、本発明は、バイオマスをより無駄を少なく有効活用できる方法およびシステムを提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意研究の結果、石炭などと比較してバイオマス中にはＮａ、Ｋなど灰分が多く含まれており、これらの成分がガス化炉、燃焼炉などのバイオマス変換設備においてスラッギングの大きな原因となっているということを突きとめた。さらに、本発明者らは、バイオマスをバイオマス変換設備に供給する前に灰分を分離する前処理を行うことにより、バイオマス変換設備でのスラッギングを抑制することができると共に、灰分をバイオマスの生産に還元するという循環系を考案し、本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明は次の通りである。
【００１０】
〔１〕本発明は、バイオマスに含まれる灰分を低減させ、灰分低減バイオマスを燃料または原料として利用すると共に、前記バイオマスから分離された灰分をバイオマスの育成成分として用いる、バイオマス利用方法を提供する。
また、本発明は、バイオマスを固液接触処理し、固液接触処理したバイオマスを搾汁処理し、搾汁と灰分低減バイオマスとに分離し、前記灰分低減バイオマスを燃料または原料として利用すると共に、前記搾汁をバイオマス育成溶液として用いる、バイオマス利用方法を提供する。
【００１１】
〔２〕本発明は、バイオマスに含まれる灰分を分離する灰分低減処理装置と、灰分低減バイオマスを供給してガス化するガス化炉と、ガス化炉でガス化したガスを精製するガス精製装置とを備えるバイオマス利用システムを提供する。
本発明のバイオマス利用システムの好ましい実施形態例としては、前記ガス生成装置で精製されたガスを供給してアルコールを合成するアルコール合成装置を備える。
また、本発明は、バイオマスに含まれる灰分を分離する灰分低減処理装置と、灰分低減バイオマスを供給して燃焼する燃焼炉を備えるバイオマス利用システムを提供する。
本発明のバイオマス利用システムにおける好ましい実施形態例としては、前記灰分低減処理装置が、バイオマスを固液接触処理する固液接触処理手段と、固液接触処理後のバイオマスを搾汁処理し、バイオマスから搾汁を分離するバイオマス搾汁手段とを備える。
また、本発明のバイオマス利用システムにおける好ましい実施形態例としては、前記固液接触処理手段が、バイオマスを温水に浸漬する手段またはバイオマスに水蒸気を接触させる手段であり、バイオマス利用システムから回収される熱を用いて、前記固液接触手段に供給される温水または水蒸気を得る加熱装置を備える。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明を含む循環系について図１と共に説明する。バイオマスの生産Ｓ１でバイオマスが生産される。バイオマスの灰分低減処理Ｓ２においては、バイオマスから灰分を分離し、燃料となるバイオマスの灰分を低減させた灰分低減バイオマスを得る。得られた灰分低減バイオマスは、ガス化炉、燃焼炉などのバイオマス変換設備へと供給され、ガス化・燃焼用の燃料となる（Ｓ３）。他方、灰分はバイオマスの生産Ｓ１へと還元される。
【００１３】
本明細書において、灰分とは、加熱・燃焼した後残留する無機物質等であり、加熱・燃焼炉においてスラッギングの原因となる物質群をいう。灰分として具体的には、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）などが例示される。
【００１４】
本発明のバイオマス利用方法は、バイオマスに含まれる灰分を低減させ、灰分低減バイオマスを燃料または原料としてバイオマス変換設備に供給すると共に、前記バイオマスから分離された灰分をバイオマスの育成成分として用いるものである。灰分低減バイオマスを変換設備へ供給することにより、燃焼炉やガス化炉にスラッギングが生じるのを抑制することができる。
【００１５】
また、バイオマスから回収された灰分は、植物等の育成に必要となり得る微量成分を含有しており、灰分をバイオマスの育成成分としてバイオマス生産に還元することにより、より無駄の少ないバイオマスの効率的利用が達成される。
【００１６】
灰分に含まれる各種成分は、燃焼炉やガス化炉でバイオマスを加熱等した後に生じる燃焼灰、スラッジ等として回収することも考えられるが、燃焼灰などの形態は化学的に安定な状態を形成しており、そのまま土壌に戻しても植物等の生育に再利用されいくい。しかし、本発明のバイオマス利用方法のように、炉における加熱等の処理前に搾汁等の形態で回収された灰分は、土壌に還元された場合に植物等の生育に利用されやすく、灰分の土壌還元がより円滑に進行する。
【００１７】
本明細書において、バイオマスとは生物資源のことをいう。本発明においては、燃焼、ガス化などの手法においてエネルギーまたは工業材料などに変換可能な生物由来有機物をバイオマスとして燃料または原料等に用いることができる。バイオマスとしては、例えば農業生産物又は副産物、木材、植物等が例示される。バイオマスの変換目的などにもよるが、燃料または原料の供給面という観点からは、大量入手が容易なものや、生育・成長速度が速いものなど、燃料または原料としての供給が安定しているものが好ましい。草本類・木本類の植物性バイオマスの一例を示すと、トウモロコシ類、イネ類、スイートソルガムなどのサトウキビ類、ネピアグラスなどの牧草類、木材類などが例示される。
【００１８】
本発明のバイオマス利用方法における灰分の分離は、例えばバイオマスを搾汁処理し、搾汁と残渣とを分離することにより行うことができる。搾汁側に灰分が多く含まれるため、搾汁中に含まれるＮａ、Ｋなどの灰分の量だけ、残渣として残ったバイオマス中から灰分が取り除かれる。したがって、搾汁処理後に残る残渣は灰分低減バイオマスとすることができ、搾汁はバイオマスの育成溶液とすることができる。搾汁処理は、植物などの有機体を搾汁することができる一般的な搾汁機を用いてよい。搾汁処理の条件は、バイオマスの種類により適宜調整される。分離された灰分は、さらに特定の成分について精製して用いてもよい。
【００１９】
灰分の分離のより好ましい形態としては、搾汁する前にバイオマスを固液接触させてから、搾汁処理を行う形態が挙げられる。固液接触は、好ましくはバイオマスを温水に浸漬する、あるいは、バイオマスを水蒸気に接触させるなどの方法を採ることができる。温水の場合の水温は６０〜８０℃が好適であり、水蒸気の場合には１００℃から３００℃が好適である。本形態の場合、バイオマスに接触させた液体にも灰分が含まれる場合があり、この場合にはバイオマスに接触させた液体も灰分を含む育成溶液として用いてもよい。
【００２０】
本発明を含む循環系についてより具体的に図２と共に説明する。
図２は、メタノールの製造と燃焼による消費をバイオマス５１のエネルギー循環に組み込んだ系を示す。植物は大気から二酸化炭素を、土から水分を吸収し、光合成によって植物体（バイオマス５１）を創り出す。植物は光合成の過程で酸素を大気に放出する。バイオマス５１は、工業的にアルコール転換される。炉内で燃焼またはガス化させる際にスラッギングを抑制するため、バイオマスの灰分８１が分離される。灰分８１中には植物等の生育に必要となるＮａ、Ｋなどの微量成分が含まれており、これらの微量成分は土壌に還元され、バイオマス５１の生産に利用される。他方、合成されたメタノールは工場６２やメタノール燃料自動車７１などにより燃料として利用される。
【００２１】
バイオマス５１をガス化させて転換利用したメタノール製造の場合、３ＣＨ_３ＯにＨ_２Ｏを加え、外部から熱を供給して２ＣＨ_３ＯＨが製造され、ＣＯ_２が大気に放出される。得られたメタノールは燃料として利用できる。また、メタノールは、大気中のＯ_２を消費した燃焼反応により、ＣＯ_２とＨ_２Ｏに分解され、ＣＯ_２とＨ_２Ｏとが大気中に放出される。Ｈ_２Ｏは雨水となって大地に戻り、ＣＯ_２はバイオマス５１の光合成に利用される。
【００２２】
上記のように、本発明のバイオマス利用方法は、生態系における二酸化炭素、酸素、水、エネルギーなどの循環系の中に組み込まれて、バイオマスを工業生産や燃料の消費などの形態で利用すると共に、工業生産や燃料の消費の過程で生じる物質をバイオマスの生育に効率よく還元させる系を成立させる一構成となる。
【００２３】
また植物の農業的生産においては、通常肥料が用いられる。Ｋは、植物に必要な主要成分の一つであり、Ｎａも微量要素として要求される成分である。本発明のバイオマス利用サイクルでは、バイオマスの生産により土壌から減ったＫ、Ｎａなど植物の生育に利用される成分を、植物が吸収しやすい状態で土壌に還元されるため、バイオマスを農業的に生産する場合に用いられる肥料の量を低減することにも寄与する。
【００２４】
このように、本発明のバイオマス利用方法は、工業的、農業的な生産およびエネルギーや製品の消費と、自然界とのバランスを保つことにも寄与するものである。
【００２５】
本発明のバイオマス利用システムは、上記の本発明のバイオマス利用方法を適用し、バイオマスをガス化して燃料を得るシステムである。本発明のバイオマス利用システムは、バイオマスに含まれる灰分を分離する灰分低減処理装置と、灰分低減バイオマスを供給してガス化するガス化炉と、ガス化炉でガス化したガスを精製するガス精製装置とを備える。以下、本発明のより具体的な実施形態の一例について図３に沿いつつ説明する。
【００２６】
図３に示すように、本実施例のシステムにおいては、前処理の施されたバイオマスがバイオマスガス化炉３４に供給されてガス化され、得られたガスをメタノール合成装置４１を用いてメタノールに改質している。
【００２７】
図３に示すように、バイオマスガス化炉３４の上流には、バイオマス５１と温水などの液体とを接触させる固液接触手段２１と、固液接触処理したバイオマス５１を搾汁処理し、搾汁５３と残渣である灰分低減バイオマス５２とを分離する搾汁手段２２と、搾汁手段で分離された灰分低減バイオマス５２を乾燥する乾燥手段３１と、乾燥された灰分低減バイオマス５２を粉砕する粉砕手段３２とを具備する。ガス化炉３４にはさらにガス化炉３４内にガス化剤を供給するガス化剤供給手段３３が設けられている。
【００２８】
ガス化炉３４内は不図示のバーナーが備えられており、バイオマスがガス化炉３４内で加熱され、ガス化剤の作用と相まってバイオマスのガス化が進行する。ガス化炉３４の下流には、ガス化炉３４でガス化した生成ガス中の粉塵を除去するサイクロンなどの分離手段（不図示）を介した後、除塵されたガスを冷却し余剰熱を回収する熱回収器３５と、冷却されたガスを精製するガス精製装置３６と、精製後のガスを用いてメタノールを合成するメタノール合成装置４１と、メタノール合成装置４１で合成されたメタノール含有ガスを排ガスとメタノールとに分離する蒸留装置４２を備える。なお、メタノール合成せずに、生成ガスをそのまま利用してもよい。
【００２９】
また、図３に示すシステムにおいては、熱回収器３５から熱回収してなる水蒸気を固液接触手段２１に給送するように配管されている。
【００３０】
バイオマス５１を固液接触処理する固液接触処理手段２１は、例えば、温浴装置または蒸気接触装置などであり、バイオマス５１を搾汁前に温水または水蒸気などに接触させることにより、搾汁処理を行う装置の負荷を低減し、効率よく搾汁処理を行うことができる。また、バイオマス５１を搾汁前に温水または水蒸気などに接触させることにより、液体中に灰分を回収することも可能な場合がある。
【００３１】
図３に示す例では、固液接触手段２１で用いられる温水または水蒸気は、熱回収手段３５から供給される。すなわち、バイオマスガス化炉３４から得られる生成ガスを冷却し熱を回収する熱回収手段３５で余剰熱を回収し、これを固液接触手段２１で用いる温水または水蒸気を得るために利用する系が構築されており、本実施形態例では熱エネルギーの有効利用がなされる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、バイオマスを燃料とするガス化炉、燃焼炉などのバイオマス変換設備におけるスラッギングの問題を抑制することができると共に、バイオマス変換設備に供給するのは不都合な成分をバイオマスの生産に再利用することができ、バイオマスの利用が効率的に行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバイオマス利用方法を示す図である。
【図２】本発明のバイオマス利用方法を適用したバイオマス・アルコール燃料の自然界無限循環を示す図である。
【図３】本発明のバイオマス利用システムの実施形態の一例を示す図である。
【符号の説明】
２１固液接触手段
２２搾汁手段
３１乾燥手段
３２粉砕手段
３３ガス化剤供給手段
３４バイオマスガス化炉
３５熱回収器
３６ガス精製装置
４１メタノール合成装置
４２蒸留装置
５１バイオマス
５２灰分低減バイオマス（残渣）
５３搾汁
６１アルコール合成工場
６２工場
７１車
８１灰分[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for utilizing biomass and a system suitable for the method, and more particularly, to a method and system for utilizing biomass more efficiently.
[0002]
[Prior art]
Generally, biomass refers to an organism (eg, agricultural products or by-products, wood, plants, etc.) that can be used as an energy source or industrial raw material, and is produced by the action of solar energy, air, water, soil, and the like. , Is infinitely reproducible.
[0003]
The use of the biomass enables production of fuel, methanol, and the like. In addition, since biomass as waste can be treated, it is useful for environmental purification. In addition, newly produced biomass is grown by fixing CO ₂ by photosynthesis, so that atmospheric CO ₂ is not increased.
[0004]
More specifically, various developments are being advanced for a system that uses biomass to obtain energy in a combustion furnace, a system that supplies fuel to a gasification furnace or the like to obtain fuel, and the like. For example, there is a system in which biomass is gasified in a gasifier, a gas obtained from the gasifier is purified, and the gas is reformed to obtain a fuel such as methanol (for example, Patent Documents 1 and 2, Non-Patent Documents). 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-240877 A [Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-240878 [Non-Patent Document 1]
21st Century Energy Developed by Biomass, Masayasu Sakai, Morikita Publishing [0006]
[Problems to be solved by the invention]
The biomass utilization system as described above often employs facilities such as a coal combustion furnace and a gasifier. However, it is not appropriate to directly apply to coal biomass fuels that have specifications that are suitable for using coal as fuel. That is, although various excellent merits are obtained by using biomass, a specific problem due to biomass may occur.
[0007]
The present inventors have found that when biomass is charged as fuel into a combustion furnace or gasifier, slugging occurs more frequently than when coal is used as fuel. Slugging of the reaction residue to the furnace and the equipment downstream of the furnace causes various problems such as a decrease in heat transfer efficiency, a decrease in operation efficiency, an increase in maintenance labor, and a decrease in the service life of the equipment.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has an object to suppress slagging which is likely to occur in a gasifier or a combustion furnace using biomass as a fuel. Another object of the present invention is to provide a method and a system capable of effectively utilizing biomass with less waste.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies, the present inventors have found that biomass contains more ash, such as Na and K, than coal and the like, and these components cause slugging in biomass conversion facilities such as gasification furnaces and combustion furnaces. I found that it was a major cause. Furthermore, the present inventors can suppress slagging in the biomass conversion facility by performing a pretreatment of separating ash before supplying the biomass to the biomass conversion facility, and reduce the ash to biomass production. The present inventors have devised a circulatory system that accomplishes this, and have completed the present invention. That is, the present invention is as follows.
[0010]
[1] The present invention provides a biomass utilization method that reduces ash contained in biomass, uses the ash-reduced biomass as a fuel or a raw material, and uses ash separated from the biomass as a biomass growing component.
In addition, the present invention performs a solid-liquid contact treatment of biomass, performs a juice treatment of the biomass subjected to the solid-liquid contact treatment, separates the extracted juice and ash-reduced biomass, and uses the ash-reduced biomass as a fuel or a raw material, A biomass utilization method is provided, wherein the juice is used as a biomass growing solution.
[0011]
[2] The present invention provides an ash reduction treatment apparatus for separating ash contained in biomass, a gasification furnace for supplying ash-reduced biomass for gasification, and a gas purification apparatus for purifying gas gasified in the gasification furnace. And a biomass utilization system comprising:
As a preferred embodiment of the biomass utilization system of the present invention, there is provided an alcohol synthesizing apparatus for synthesizing alcohol by supplying a gas purified by the gas generating apparatus.
The present invention also provides a biomass utilization system that includes an ash reduction treatment device that separates ash contained in biomass, and a combustion furnace that supplies and burns the ash-reduced biomass.
As a preferred embodiment example in the biomass utilization system of the present invention, the ash reduction treatment device is a solid-liquid contact processing means for performing a solid-liquid contact treatment of the biomass, and squeezing the biomass after the solid-liquid contact treatment, from the biomass And a biomass juice extracting means for separating the juice.
In a preferred embodiment of the biomass utilization system of the present invention, the solid-liquid contact treatment means is a means for immersing the biomass in hot water or a means for bringing the biomass into contact with steam, and the heat recovered from the biomass utilization system. A heating device for obtaining hot water or steam supplied to the solid-liquid contacting means using
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A circulation system including the present invention will be described with reference to FIG. Biomass is produced in biomass production S1. In the biomass ash reduction process S2, ash is separated from biomass to obtain ash-reduced biomass in which the ash of biomass as fuel is reduced. The obtained ash-reduced biomass is supplied to a biomass conversion facility such as a gasification furnace or a combustion furnace, and becomes a fuel for gasification and combustion (S3). On the other hand, the ash is reduced to biomass production S1.
[0013]
In the present specification, the ash is an inorganic substance or the like remaining after heating and burning, and refers to a substance group that causes slugging in a heating and burning furnace. Specific examples of the ash include sodium (Na), potassium (K), and alumina (Al ₂ O ₃ ).
[0014]
The biomass utilization method of the present invention reduces ash contained in biomass, supplies ash-reduced biomass as a fuel or a raw material to a biomass conversion facility, and uses ash separated from the biomass as a biomass growing component. . By supplying the ash-reduced biomass to the conversion equipment, it is possible to suppress the occurrence of slugging in the combustion furnace or the gasification furnace.
[0015]
In addition, ash recovered from biomass contains trace components that may be necessary for growing plants and the like, and by reducing ash to biomass production as a growing component of biomass, more efficient use of less wasteful biomass Is achieved.
[0016]
Various components contained in the ash can be recovered as combustion ash, sludge, etc. generated after heating biomass in a combustion furnace or gasifier, but the form of the combustion ash forms a chemically stable state Even if it is returned to the soil as it is, it will be reused for the growth of plants and the like. However, as in the biomass utilization method of the present invention, the ash collected in the form of juice or the like before treatment such as heating in a furnace is easily used for growing plants and the like when reduced to soil, Soil reduction proceeds more smoothly.
[0017]
As used herein, biomass refers to biological resources. In the present invention, a bio-derived organic substance that can be converted into energy or industrial material in a method such as combustion or gasification can be used as a fuel or a raw material as biomass. Examples of biomass include agricultural products or by-products, wood, plants, and the like. Depending on the purpose of biomass conversion, from the viewpoint of fuel or raw material supply, stable supply of fuel or raw material, such as those easily available in large quantities or those with fast growing and growing speeds Is preferred. Examples of herbaceous / woody plant biomass include corns, rice, sugarcane such as sweet sorghum, pastures such as napiergrass, and wood.
[0018]
The separation of the ash in the biomass utilization method of the present invention can be performed, for example, by squeezing the biomass and separating the squeezed juice from the residue. Since a large amount of ash is contained on the juice side, the amount of ash such as Na and K contained in the juice is removed from the biomass remaining as a residue. Therefore, the residue remaining after the juice processing can be ash-reduced biomass, and the juice can be a biomass growing solution. Juicing may be performed using a general juicer capable of squeezing an organism such as a plant. The conditions for the squeezing process are appropriately adjusted depending on the type of biomass. The separated ash may be used after further purifying specific components.
[0019]
As a more preferable form of ash separation, a form in which biomass is brought into solid-liquid contact before squeezing and then squeezing treatment is performed. The solid-liquid contact preferably employs a method such as immersing biomass in warm water or bringing biomass into contact with water vapor. The temperature of hot water is preferably from 60 to 80 ° C, and the temperature of steam is preferably from 100 ° C to 300 ° C. In the case of this embodiment, the liquid brought into contact with the biomass may contain ash, and in this case, the liquid brought into contact with the biomass may be used as a growth solution containing ash.
[0020]
The circulation system including the present invention will be described more specifically with reference to FIG.
FIG. 2 shows a system that incorporates the production and combustion consumption of methanol into the energy cycle of biomass 51. Plants absorb carbon dioxide from the atmosphere and moisture from the soil and create plants (biomass 51) by photosynthesis. Plants release oxygen into the atmosphere during photosynthesis. Biomass 51 is industrially converted to alcohol. The ash 81 of the biomass is separated to suppress slugging when burning or gasifying in the furnace. The ash 81 contains trace components such as Na and K necessary for the growth of plants and the like, and these trace components are reduced to soil and used for the production of biomass 51. On the other hand, the synthesized methanol is used as fuel by the factory 62, the methanol fueled automobile 71, and the like.
[0021]
In the case of producing methanol using gasified biomass 51, H ₂ O is added to 3CH ₃ O, and heat is supplied from the outside to produce 2CH ₃ OH, and CO ₂ is released to the atmosphere. The obtained methanol can be used as fuel. In addition, methanol is decomposed into CO ₂ and H ₂ O by a combustion reaction consuming O ₂ in the atmosphere, and CO ₂ and H ₂ O are released into the atmosphere. H ₂ O becomes rainwater and returns to the ground, and CO ₂ is used for photosynthesis of biomass 51.
[0022]
As described above, the biomass utilization method of the present invention is incorporated into a circulatory system such as carbon dioxide, oxygen, water, and energy in an ecosystem to utilize biomass in a form such as industrial production or fuel consumption. In addition, this is one configuration for establishing a system for efficiently reducing substances generated in the course of industrial production and fuel consumption to the growth of biomass.
[0023]
In the agricultural production of plants, fertilizers are usually used. K is one of the main components required for plants, and Na is also a component required as a trace element. In the biomass utilization cycle of the present invention, components used for growing plants, such as K and Na, which are reduced from soil due to biomass production, are reduced to soil in a state where plants can easily absorb the biomass. This also contributes to reducing the amount of fertilizer used.
[0024]
Thus, the biomass utilization method of the present invention also contributes to maintaining a balance between industrial and agricultural production and consumption of energy and products and the natural world.
[0025]
The biomass utilization system of the present invention is a system that applies the above-described biomass utilization method of the present invention and gasifies biomass to obtain a fuel. The biomass utilization system of the present invention includes an ash reduction treatment device that separates ash contained in biomass, a gasification furnace that supplies ash-reduced biomass and gasifies the gas, and a gas purification that purifies gas that has been gasified by the gasification furnace. Device. Hereinafter, an example of a more specific embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0026]
As shown in FIG. 3, in the system according to the present embodiment, the pretreated biomass is supplied to the biomass gasification furnace 34 and gasified, and the obtained gas is converted into methanol using the methanol synthesis device 41. It has been reformed.
[0027]
As shown in FIG. 3, upstream of the biomass gasification furnace 34, a solid-liquid contacting unit 21 for bringing the biomass 51 into contact with a liquid such as hot water, and a squeezing process of the biomass 51 subjected to the solid-liquid contacting process are performed. Juice means 22 for separating 53 and ash-reduced biomass 52 as a residue, drying means 31 for drying the ash-reduced biomass 52 separated by the juice means, and crushing means for crushing the dried ash-reduced biomass 52 32. The gasification furnace 34 is further provided with gasification agent supply means 33 for supplying a gasification agent into the gasification furnace 34.
[0028]
A burner (not shown) is provided in the gasification furnace 34, and the biomass is heated in the gasification furnace 34, and the gasification of the biomass proceeds in combination with the action of the gasifying agent. Downstream of the gasification furnace 34, after passing through a separation means (not shown) such as a cyclone for removing dust in the product gas gasified in the gasification furnace 34, the dust-removed gas is cooled and excess heat is recovered. Heat recovery unit 35, a gas purification unit 36 for purifying the cooled gas, a methanol synthesis unit 41 for synthesizing methanol using the purified gas, and a methanol-containing gas synthesized by the methanol synthesis unit 41. And a distillation apparatus 42 for separating methanol into methanol. Note that the generated gas may be used as it is without performing methanol synthesis.
[0029]
Further, in the system shown in FIG. 3, piping is provided so as to feed the water vapor recovered from the heat recovery unit 35 to the solid-liquid contact means 21.
[0030]
The solid-liquid contact processing means 21 for performing the solid-liquid contact processing on the biomass 51 is, for example, a hot bath device or a steam contact device, and performs the squeezing process by bringing the biomass 51 into contact with hot water or steam before squeezing. The load on the apparatus can be reduced, and the juice processing can be performed efficiently. In addition, by bringing the biomass 51 into contact with hot water or steam before squeezing, it may be possible to collect ash in the liquid.
[0031]
In the example shown in FIG. 3, the hot water or steam used in the solid-liquid contact unit 21 is supplied from the heat recovery unit 35. That is, a system that cools the generated gas obtained from the biomass gasification furnace 34, recovers excess heat by the heat recovery means 35 that recovers heat, and uses this to obtain hot water or steam used in the solid-liquid contacting means 21 is used. In this embodiment, the thermal energy is effectively used.
[0032]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to suppress the problem of slugging in biomass conversion facilities, such as a gasification furnace and a combustion furnace, which use biomass as fuel, it is possible to supply unfavorable components to biomass conversion equipment for biomass production. It can be reused and biomass can be used efficiently.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a biomass utilization method of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing infinite natural circulation of biomass-alcohol fuel to which the biomass utilization method of the present invention is applied.
FIG. 3 is a diagram showing an example of an embodiment of a biomass utilization system of the present invention.
[Explanation of symbols]
21 solid-liquid contacting means 22 squeezing means 31 drying means 32 crushing means 33 gasifying agent supply means 34 biomass gasifier 35 heat recovery unit 36 gas purification unit 41 methanol synthesis unit 42 distillation unit 51 biomass 52 ash-reduced biomass (residue)
53 Squeezed juice 61 Alcohol synthesis plant 62 Plant 71 Car 81 Ash

Claims

A method for utilizing biomass, wherein ash contained in biomass is reduced, ash-reduced biomass is used as a fuel or a raw material, and ash separated from the biomass is used as a growth component of biomass.

The biomass is subjected to a solid-liquid contact treatment, the biomass subjected to the solid-liquid contact treatment is squeezed, separated into squeezed juice containing ash and ash-reduced biomass, and the ash-reduced biomass is used as a fuel or a raw material, and the squeezed juice is used. A biomass utilization method using as a biomass growing solution.

A biomass utilization system comprising: an ash reduction treatment device for separating ash contained in biomass; a gasification furnace for supplying and gasifying ash-reduced biomass; and a gas purification device for purifying gas gasified by the gasification furnace.

The biomass utilization system according to claim 4, further comprising an alcohol synthesis device that synthesizes alcohol by supplying a gas purified by the gas generation device.

A biomass utilization system comprising an ash reduction treatment device for separating ash contained in biomass and a combustion furnace for supplying and burning ash-reduced biomass.

The ash reduction treatment device, a solid-liquid contact processing means for performing a solid-liquid contact treatment of biomass, and a biomass juice processing means for squeezing the biomass after the solid-liquid contact treatment, and separating the juice from the biomass, claim, Item 6. The biomass utilization system according to any one of items 4 and 5.

The solid-liquid contact treatment means is means for immersing biomass in hot water or means for bringing steam into contact with biomass,
The biomass utilization system according to claim 6, further comprising a heating device that obtains hot water or steam supplied to the solid-liquid contact unit using heat recovered from the biomass utilization system.