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JP2023085580A - Biomass gasification device - Google Patents

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JP2023085580A
JP2023085580A JP2020080396A JP2020080396A JP2023085580A JP 2023085580 A JP2023085580 A JP 2023085580A JP 2020080396 A JP2020080396 A JP 2020080396A JP 2020080396 A JP2020080396 A JP 2020080396A JP 2023085580 A JP2023085580 A JP 2023085580A
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pyrolysis gas
pyrolysis
reformer
oxygen
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直城 堂脇
Naoki Dowaki
恒 上内
Hisashi Kamiuchi
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JAPAN BLUE ENERGY CO Ltd
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Abstract

To make a temperature of reformed gas approach a predetermined target temperature in a thermal decomposition gas reformer so as to stabilize reform reaction to stabilize hydrogen concentration.SOLUTION: A biomass gasification device includes: a preheater for preheating a heat carrier medium; a thermal decomposition device for receiving supply of the heat carrier medium having been preheated with the preheater and executing thermal decomposition of a biomass with heat of the heat carrier medium; and a thermal decomposition gas reformer for partially combusting a thermally decomposed gas generated by the thermal decomposition with air or oxygen to execute steam reform. Therein, the thermal decomposition gas reformer includes: a manual valve for always supplying a predetermined amount of oxygen to the thermal decomposition gas reformer; and an on-off valve for supplying in an on-off manner (intermittently) oxygen to the thermal decomposition gas reformer.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、バイオマスのガス化装置に関し、更に詳しくは、バイオマス、好ましくは、比較的灰分含有量の高いバイオマスを熱分解するバイオマス熱分解器と、上記バイオマス熱分解器の上部に配置される熱担持媒体を予め加熱するための予熱器と、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、酸素又は空気及びスチームと混合して、部分燃焼及び改質する熱分解ガス改質器とを備えるバイオマスのガス化装置であって、前記熱分解ガス改質器が、前記熱分解ガス改質器へ常時所定量の酸素を供給するマニュアル弁と、前記熱分解ガス改質器へオンオフで酸素を供給するオンオフ弁とを備える制御装置を備えたバイオマスのガス化装置に関する。 The present invention relates to a biomass gasifier, more particularly, a biomass pyrolyzer for pyrolyzing biomass, preferably biomass with a relatively high ash content, and heat disposed above the biomass pyrolyzer. Equipped with a preheater for preheating the carrier medium, and a pyrolysis gas reformer for partially combusting and reforming the pyrolysis gas generated in the biomass pyrolyzer by mixing it with oxygen or air and steam. In a biomass gasification apparatus, the pyrolysis gas reformer has a manual valve that constantly supplies a predetermined amount of oxygen to the pyrolysis gas reformer, and a manual valve that supplies oxygen to the pyrolysis gas reformer by turning on and off. It relates to a biomass gasifier with a control device with a supply on-off valve.

2011年3月11日に発生した東日本大震災後に再生可能エネルギー及び分散型エネルギー供給施設が見直され、太陽光発電、風力発電、地熱発電、水力発電、潮力発電、バイオマス発電等の再生可能エネルギーによる発電設備が注目されている。また、最近では、 再生可能エネルギーで発電した電力を使用する、水の電気分解による水素製造にも注目が 高まってきた。 After the Great East Japan Earthquake that occurred on March 11, 2011, renewable energy and distributed energy supply facilities were reviewed, and renewable energy such as solar power, wind power, geothermal power, hydro power, tidal power, biomass power, etc. Power generation facilities are attracting attention. Recently, attention has also been focused on the production of hydrogen through electrolysis of water using electricity generated by renewable energy.

再生可能エネルギーのうち、太陽光発電、風力発電及び潮力発電は、一時的な電力供給源として期待されてはいるものの、発電量が安定しないことから、安定した電力供給設備としては期待できない。また、水力発電及び潮力発電は、小規模設備であればある程度の需要が見込まれるが、大規模設備を建設するためには設置場所が限定されるという問題がある。 Among renewable energies, photovoltaic power generation, wind power generation, and tidal power generation are expected as temporary power supply sources, but cannot be expected as stable power supply facilities because the amount of power generation is not stable. In addition, hydroelectric power generation and tidal power generation are expected to have a certain level of demand for small-scale facilities, but there is a problem that installation sites are limited in order to construct large-scale facilities.

一方、木材、下水汚泥、家畜排せつ物等のバイオマスは、日本国内に均一に存在する。なかでも、下水汚泥、家畜排せつ物は季節変動が少なく継続的に発生するため、安定したバイオマス原料と考えられる。特に、下水汚泥の発生量は、約215万トン(乾燥重量基準、2015年の発生量、国土交通省資料より)であり、そのうち75重量%は未利用であるので、有効利用することが期待されている。 On the other hand, biomass such as wood, sewage sludge, and livestock manure is evenly distributed in Japan. Among them, sewage sludge and livestock manure are considered to be stable biomass raw materials because they are generated continuously with little seasonal variation. In particular, the amount of sewage sludge generated is about 2.15 million tons (dry weight basis, amount generated in 2015, according to Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism materials), of which 75% by weight is unused, so effective utilization is expected. It is

しかしながら、下水汚泥には窒素、リン、カリウム及びその他の無機物、並びに、雨水に 由来する土壌等が混入するため、灰分が多くて燃え難く、しかも、熱量が低いので、焼却処理をする際に焼却効率が低いという欠点がある。また、燃焼時に窒素由来のNOが発生する。このNOの温暖化係数は、COの298倍(2013年以降、NOの温暖化係数は、COの温暖化係数の310倍から298倍に変更された。環境省資料より)であり、NOの発生を抑えるには850℃以上の高温で燃焼させなければならない。一方、リンは、燃焼されることにより五酸化二リンになる。この五酸化二リンは、昇華性が高く、また潮解性もあるため、配管の低温部で閉塞作用を起こすことが知られている。五酸化二リン以外にカリウムも配管の閉塞及び腐食を促進することが知られている。そのため、下水汚泥を燃焼する場合には、NO及び五酸化二リンの発生を抑制しつつ、五酸化二リン及びカリウムの揮散を抑制する条件下で、燃焼又は加熱処理を行う必要がある。 However, sewage sludge contains nitrogen, phosphorus, potassium and other inorganic substances, as well as soil derived from rainwater. It has the disadvantage of low efficiency. In addition, nitrogen-derived N 2 O is generated during combustion. The global warming potential of N 2 O is 298 times that of CO 2 (since 2013, the global warming potential of N 2 O has been changed from 310 times to 298 times that of CO 2. Source: Ministry of the Environment) ), and in order to suppress the generation of N 2 O, combustion must be performed at a high temperature of 850° C. or higher. Phosphorus, on the other hand, becomes diphosphorus pentoxide when burned. Since this diphosphorus pentoxide is highly sublimable and also deliquescent, it is known to cause a clogging effect at low temperature parts of piping. Besides diphosphorus pentoxide, potassium is also known to promote plugging and corrosion of piping. Therefore, when burning sewage sludge, it is necessary to perform combustion or heat treatment under conditions that suppress the volatilization of diphosphorus pentoxide and potassium while suppressing the generation of N 2 O and diphosphorus pentoxide. .

高灰分バイオマスのガス化装置には、例えば、灰分20重量%の下水汚泥を乾燥した後、 空気吹き込み式の流動層式熱分解炉にて500~800℃で熱分解し、その熱分解ガスを 空気と共に1,000~1,250℃の高温で燃焼させ、その熱で水蒸気を発生させてタービン発電を行う方法(特許文献1)、原料である高灰分バイオマスを、空気吹き込み式の循環流動加熱炉にて450~850℃の温度で熱分解し、熱分解残渣であるチャーをサイクロンで回収する一方、タールを含む熱分解ガスを、酸素の存在下に1,000~1,200℃で改質する方法(特許文献2)、流動媒体の固着を防ぐために、同様の方法で熱分解してチャーを分離した後に、そのチャーを造粒して循環流動改質炉内に供給し、900~1000℃の温度で焼結することで造粒焼結体を製造する方法(特許文献3)などが開示されている。 For gasifiers for high-ash biomass, for example, after drying sewage sludge with an ash content of 20% by weight, it is thermally decomposed at 500 to 800 ° C in an air-blown fluidized bed pyrolysis furnace, and the pyrolysis gas is A method of burning with air at a high temperature of 1,000 to 1,250 ° C. and generating steam with the heat to generate turbine power (Patent Document 1), high ash biomass as a raw material, air blowing type circulating flow heating It is pyrolyzed in a furnace at a temperature of 450 to 850°C, and the char, which is a pyrolysis residue, is recovered by a cyclone, while the pyrolysis gas containing tar is reformed at 1,000 to 1,200°C in the presence of oxygen. In order to prevent the fluidized medium from sticking (Patent Document 2), after separating the char by pyrolysis in the same manner, the char is granulated and fed into the circulating fluidized reforming furnace, 900- A method of producing a granulated sintered body by sintering at a temperature of 1000° C. (Patent Document 3) and the like are disclosed.

また、木質系バイオマス等の有機物質のガス化方法として、熱担持媒体を使用する方法も開示されている。この方法においては、上記熱担持媒体を、予熱器において、予め高温に加熱して、改質器、次いで、熱分解器と順次落下させて、改質器においては、熱分解器において発生した熱分解ガスと熱担持媒体とを直接接触させて、熱分解ガスを改質し、該ガスの低タール化及び水素高濃度化が達成され、次いで、熱分解器においては、バイオマスと熱担持媒体とを直接接触させて、バイオマスの熱分解がなされて熱分解ガスが発生する。 A method using a heat carrier medium is also disclosed as a method for gasifying organic substances such as woody biomass. In this method, the heat carrier medium is preheated to a high temperature in the preheater, and dropped in the reformer and then in the thermal decomposer. The cracked gas and the heat carrier medium are brought into direct contact to reform the pyrolysis gas to achieve low tar and high hydrogen concentration in the gas, and then in the pyrolyzer, biomass and the heat carrier medium are brought into direct contact with each other to thermally decompose the biomass to generate pyrolysis gas.

また、もう1つの方法においては、熱を運ぶための多数の熱担持媒体例えば、 アルミナボール(直径約10mm)と、この熱担持媒体を加熱するための予熱器と、熱分解ガスの水蒸気改質を行うための改質器と、木質バイオマス原料を熱分解するための熱分解器と、熱担持媒体とチャーとを分離するための分離機と、チャーを燃焼して熱風を生成する熱風炉とを備えており、上記予熱器、改質器及び熱分解器を、上から順次縦型に配置した装置が開示されている(特許文献4)。 In another method, a number of heat-bearing media such as alumina balls (approximately 10 mm in diameter) for transporting heat, a preheater for heating the heat-bearing media, and steam reforming of the pyrolysis gas. a reformer for performing the above, a pyrolyzer for pyrolyzing the woody biomass raw material, a separator for separating the heat carrier medium and the char, and a hot blast furnace for burning the char to generate hot air , and a device in which the preheater, reformer and thermal cracker are arranged vertically in order from the top (Patent Document 4).

また、熱分解帯域における熱分解器と、反応帯域におけるガス改質器とを別個独立して備えることを基本として、それにより、直列接続型と並列接続型のいずれをも構成し得ることを特徴する装置も提案されている。例えば、循環する熱担持媒体が、約1,100℃の加熱帯域、950~1,000℃の反応帯域、550~650℃の熱分解帯域および分離工程を通過し、引き続き加熱帯域に戻り、熱分解反応器を出た直後に、熱分解コークス及び熱担持媒体からなる混合物を分離して得た熱分解コークスを燃焼装置で燃焼して、これにより発生した顕熱を利用して加熱帯域内で熱担持媒体を加熱することにより、有機物質および物質混合物から高い発熱量を有する生成物ガスを製造する方法(特許文献5)が開示されている。 In addition, based on the fact that the pyrolyzer in the pyrolysis zone and the gas reformer in the reaction zone are provided separately and independently, it is characterized by being able to configure either a series connection type or a parallel connection type. A device has also been proposed. For example, a circulating heat carrier medium passes through a heating zone of about 1,100° C., a reaction zone of 950-1,000° C., a pyrolysis zone of 550-650° C. and a separation step, and then returns to the heating zone to Immediately after leaving the cracking reactor, the pyrolysis coke obtained by separating the mixture of the pyrolysis coke and the heat carrier medium is burned in a combustion device, and the sensible heat generated thereby is used to produce heat in the heating zone. A method for producing a product gas with a high calorific value from organic substances and mixtures of substances by heating a heat carrier medium is disclosed in US Pat.

さらに、バイオマス熱分解器から熱分解ガス改質器に熱分解ガスを導入する熱分解ガス導入管を、バイオマス熱分解器側において、バイオマス熱分解器内に形成される予め加熱された熱担持媒体層の上面より下方のバイオマス熱分解器の側面に設置されるガス化方法(特許文献6)が開示されている。この方法では、熱分解ガス導入管のガス取り入れ口(ガス入口)を熱担持媒体層中に設け、該熱分解ガス導入管内に、バイオマス熱分解器中の熱担持媒体を導入させることにより、熱分解ガスが熱分解ガス導入管内に保有された該熱担持媒体層を通過する方法がとられ、バイオマス、好ましくは、比較的灰分含有量の高いバイオマスの熱分解温度及び発生した熱分解ガスの改質温度、並びに、これら熱分解及び改質の雰囲気を最適化することにより、最終的に、水素等の有価ガスを多く含む改質ガスを発生させ、かつ、バイオマス中の灰に含まれる五酸化二リン及びカリ(カリウム)の揮散によって引き起こされる配管の閉塞及び腐食を予防し、NOの発生を抑制することができ、かつ、タール及び煤塵の発生量をも低減することができることが開示されている。 Furthermore, the pyrolysis gas introduction pipe for introducing the pyrolysis gas from the biomass pyrolyzer to the pyrolysis gas reformer is placed on the side of the biomass pyrolyzer by a preheated heat carrier medium formed in the biomass pyrolyzer. A gasification method is disclosed (US Pat. No. 6,300,008) which is installed on the side of the biomass pyrolyzer below the top of the bed. In this method, the gas inlet (gas inlet) of the pyrolysis gas introduction pipe is provided in the heat carrier medium layer, and the heat carrier medium in the biomass pyrolyzer is introduced into the pyrolysis gas introduction pipe, whereby heat is generated. A method is adopted in which the cracked gas passes through the heat carrier medium layer held in the pyrolysis gas introduction pipe, and the pyrolysis temperature of biomass, preferably biomass with a relatively high ash content, and the reforming of the generated pyrolysis gas. By optimizing the quality temperature and the atmosphere of these pyrolysis and reforming, finally a reformed gas containing a large amount of valuable gas such as hydrogen is generated, and the pentoxide contained in the ash in the biomass is generated. It is disclosed that it is possible to prevent clogging and corrosion of piping caused by volatilization of diphosphorus and potassium (potassium), suppress generation of N 2 O, and reduce the amount of tar and dust generation. It is

上記のような、予熱器、熱分解器、及びガス改質器を備え、予熱器で加熱された熱担持媒体のもつ熱を利用するガス化方法においては、予熱器内で熱風により温めた熱担持媒体を、熱分解器に落とし、木質チップ等のバイオマスと混合してバイオガスを発生させる。前記ガス改質器における改質ガスの温度の制御は、比例制御により酸素ガスの流量を自動弁で可変することでなされていた(図2を参照)。 In the gasification method comprising a preheater, a thermal decomposer, and a gas reformer as described above and utilizing the heat of the heat carrier medium heated by the preheater, the heat heated by the hot air in the preheater The carrier medium is dropped into a pyrolyzer and mixed with biomass such as wood chips to generate biogas. Control of the temperature of the reformed gas in the gas reformer was performed by varying the flow rate of the oxygen gas with an automatic valve through proportional control (see FIG. 2).

特開2002-322902号公報JP-A-2002-322902 特開2004-51745号公報JP-A-2004-51745 特許4155507号公報Japanese Patent No. 4155507 特開2011-144329号公報JP 2011-144329 A 特許4264525号公報Japanese Patent No. 4264525 特開2019-65160号公報JP 2019-65160 A

しかしながら、従来の熱分解ガス改質器の酸素供給方式では、バイオガス温度600℃から改質器出口で1000℃にまで昇温する場合、温度計が所定の温度を検知するまでに時間を要する。既に所定の1000℃にまで到達するのに充分な酸素ガスが供給されているにも関わらず、温度が検知されない結果、さらに酸素ガスを供給することになり、温度が検知される頃には、1000℃以上になってしまうという問題があった。一方、1000℃を超えると、自動弁が閉まり始め、酸素ガス供給量が減少し始める。温度降下がなかなか検知されないため、1000℃以下になって充分酸素ガス量を減少しているにも関わらず、さらに酸素ガス量が減少し、温度が検知される頃には、大きく温度が低下するという問題があった。以上のように、温度が大きく変動する(図3を参照)ため、改質反応に影響して水素濃度が大きく変動するため、水素が安定して採取できなくなる課題が存在していた。 However, in the oxygen supply system of the conventional pyrolysis gas reformer, when the biogas temperature rises from 600 ° C. to 1000 ° C. at the reformer outlet, it takes time for the thermometer to detect the predetermined temperature. . Although enough oxygen gas has already been supplied to reach the predetermined temperature of 1000° C., the temperature is not detected. There was a problem that the temperature became 1000° C. or higher. On the other hand, when the temperature exceeds 1000° C., the automatic valve begins to close and the oxygen gas supply begins to decrease. Since the temperature drop is not easily detected, even though the oxygen gas amount is sufficiently reduced when the temperature drops below 1000°C, the oxygen gas amount decreases further, and by the time the temperature is detected, the temperature drops significantly. There was a problem. As described above, since the temperature fluctuates greatly (see FIG. 3), the reforming reaction is affected and the hydrogen concentration fluctuates greatly.

本発明者らは、従来技術の上記問題点を解決すべく種々検討を重ねた結果、酸素ガスの供給を2手に分け、開度を可変可能な固定弁であるマニュアル弁側からは常時一定量の酸素ガスを供給し、オンオフ弁による酸素ガス供給で改質ガスの温度を1000℃近傍に制御することにより、熱分解ガス改質器の温度が大きく変動することで改質反応に影響して水素濃度が大きく変動するため水素が安定して採取できなくなるなどの上記問題を解決できることを見出した。 As a result of repeated studies to solve the above-mentioned problems of the conventional technology, the inventors of the present invention divided the supply of oxygen gas into two, and the opening is always constant from the manual valve side, which is a fixed valve whose opening is variable. By supplying a large amount of oxygen gas and controlling the temperature of the reformed gas to around 1000°C by supplying oxygen gas through an on-off valve, the temperature of the pyrolysis gas reformer fluctuates greatly, which affects the reforming reaction. It has been found that the above-mentioned problems such as the inability to stably extract hydrogen due to large fluctuations in the hydrogen concentration can be solved.

すなわち、本発明は以下のとおりである。
[1]
熱担持媒体を予め加熱する予熱器、
前記予熱器で予め加熱された熱担持媒体の供給を受け、前記熱担持媒体のもつ熱によりバイオマスの熱分解を実行する熱分解器、及び
前記熱分解により発生した熱分解ガスを、空気又は酸素により部分燃焼してスチーム改質を実行する熱分解ガス改質器、
を含むバイオガスのガス化装置において、
前記熱分解ガス改質器が、前記熱分解ガス改質器へ常時所定量の酸素を供給するマニュアル弁と、前記熱分解ガス改質器へオンオフで酸素を供給するオンオフ弁とを備える、バイオマスのガス化装置。
[2]
前記マニュアル弁からの酸素ガスの供給により900℃以下の所定温度域まで改質ガスの温度を上昇させる、[1]のバイオマスのガス化装置。
[3]
前記所定温度域が、800℃から900℃である、[2]のバイオマスのガス化装置。
[4]
前記所定温度域が、850℃から880℃である、[2]のバイオマスのガス化装置。
[5]
前記マニュアル弁による改質ガスの温度の温度上昇に加えて、前記オンオフ弁からの酸素ガスの供給により、改質ガスの温度の温度を目標温度に上昇させる、[1]~[4]のバイオマスのガス化装置。
[6]
前記目標温度が850℃~1000℃である、[5]のバイオマスのガス化装置。
[7]
前記目標温度が880℃~950℃である、[5]のバイオマスのガス化装置。
[8]
前記目標温度が900℃~930℃である、[5]のバイオマスのガス化装置。
[9]
前記改質ガスの到達温度に基づいて、前記所定温度域を調整する、[2]~[8]のバイオマスのガス化装置。
[10]
前記バイオマス熱分解器が、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、
前記熱分解ガス改質器が、スチーム吹込み口及び改質ガス排出口を備え、
さらに、前記バイオマス熱分解器において発生した熱分解ガスを前記熱分解ガス改質器へと導入する、前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、熱分解ガス導入管を含み、
かつ、前記バイオマス熱分解器及び前記熱分解ガス改質器が、夫々更に、予め加熱された熱担持単体の導入口及び排出口を備え、前記熱担持単体の持つ熱により、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し、
前記バイオマス熱分解器と前記熱分解ガス改質器とが、前記熱担持媒体の流れに対して並列に備えられており、かつ、前記熱分解ガス導入管が、前記バイオマス熱分解器及び前記熱分解ガス改質器の両側において、前記バイオマス熱分解器及び前記熱分解ガス改質器内に夫々形成される、前記熱担持媒体層の上面より下方の前記上記バイオマス熱分解器及び前記熱分解ガス改質器の側面に備えられており、かつ、前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た、バイオマスのガス化装置であって、
前記熱分解ガス改質器が、前記熱分解ガス改質器へ常時所定量の酸素を供給するマニュアル弁と、前記熱分解ガス改質器へオンオフで酸素を供給するオンオフ弁とを備える、バイオマスのガス化装置。
[11]
前記バイオマス熱分解器が、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、
前記熱分解ガス改質器がスチーム吹込み口及び改質ガス排出口を備え、
さらに、前記バイオマス熱分解器と前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、前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
かつ、前記バイオマス熱分解器が、更に、予め加熱された熱担持媒体の導入口及び排出口を備え、上記熱担持媒体の持つ熱により、バイオマスの熱分解を実行し、
一方、前記熱分解ガス改質器が、バイオマスの熱分解により発生した熱分解ガスのスチーム改質を実行し、
前記熱分解ガス改質器が、更に、空気又は酸素吹込み口を備え、該空気又は酸素により、バイオマスの熱分解により発生した熱分解ガスを部分燃焼することにより、スチーム改質を実行し、
かつ、前記熱分解ガス導入管が、前記バイオマス熱分解器内に形成される、前記熱担持媒体層の上面より下方の前記バイオマス熱分解器の側面に備えられている、バイオマスのガス化装置であって、
前記熱分解ガス改質器が、前記熱分解ガス改質器へ常時所定量の酸素を供給するマニュアル弁と、前記熱分解ガス改質器へオンオフで酸素を供給するオンオフ弁とを備える、バイオマスのガス化装置。
[12]
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改質する熱分解ガス改質器とを備え、かつ、予め加熱された熱担持単体を、上記バイオマス熱分解器に投入させて、上記熱担持単体の持つ熱により、バイオマスの熱分解を実行し、次いで、該バイオマスの熱分解により発生した熱分解ガスを、上記熱分解ガス改質器に導入して、該熱分解ガスのスチーム改質を実行し、
上記バイオマスの熱分解により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、上記熱担持単体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、次いで、該熱分解ガス改質器に、別途、導入された空気又は酸素により、上記の導入された熱分解ガスが、部分酸化されると同時に、上記空気又は酸素と同時に導入されたスチームにより改質される、バイオマスのガス化方法において、
前記熱分解ガス改質器に備えられた、前記熱分解ガス改質器へ常時所定量の酸素を供給するマニュアル弁からの酸素により改質ガスの温度を所定温度領域に上昇させ、加えて前記熱分解ガス改質器へオンオフで酸素を供給するオンオフ弁からの酸素により前記改質ガスの温度を目標所定温度に上昇させる、バイオマスのガス化方法。
That is, the present invention is as follows.
[1]
a preheater for preheating the heat carrier medium;
A pyrolyzer that is supplied with a heat carrier preheated by the preheater and performs pyrolysis of biomass using the heat of the heat carrier, and a pyrolysis gas generated by the pyrolysis is replaced by air or oxygen. a pyrolysis gas reformer that performs steam reforming with partial combustion by
In a biogas gasifier comprising
Biomass, wherein the pyrolysis gas reformer comprises a manual valve that always supplies a predetermined amount of oxygen to the pyrolysis gas reformer, and an on-off valve that supplies oxygen to the pyrolysis gas reformer by turning on and off gasifier.
[2]
The biomass gasification apparatus according to [1], wherein the temperature of the reformed gas is raised to a predetermined temperature range of 900° C. or lower by supplying oxygen gas from the manual valve.
[3]
The biomass gasifier according to [2], wherein the predetermined temperature range is from 800°C to 900°C.
[4]
The biomass gasifier according to [2], wherein the predetermined temperature range is from 850°C to 880°C.
[5]
Biomass of [1] to [4], wherein the temperature of the reformed gas is raised to the target temperature by supplying oxygen gas from the on-off valve in addition to the temperature rise of the reformed gas by the manual valve. gasifier.
[6]
The biomass gasifier of [5], wherein the target temperature is 850°C to 1000°C.
[7]
The biomass gasifier of [5], wherein the target temperature is 880°C to 950°C.
[8]
The biomass gasifier of [5], wherein the target temperature is 900°C to 930°C.
[9]
The biomass gasifier according to [2] to [8], wherein the predetermined temperature range is adjusted based on the reached temperature of the reformed gas.
[10]
the biomass pyrolyzer comprises a biomass inlet and a non-oxidizing gas inlet and/or steam inlet;
the pyrolysis gas reformer comprises a steam inlet and a reformed gas outlet;
Furthermore, a pyrolysis gas provided between the biomass pyrolyzer and the pyrolysis gas reformer for introducing the pyrolysis gas generated in the biomass pyrolyzer into the pyrolysis gas reformer including an introduction tube;
In addition, the biomass pyrolyzer and the pyrolysis gas reformer each further include an inlet and an outlet for a preheated heat carrier unit, and the heat possessed by the heat carrier unit thermally decomposes biomass and Execute reforming of pyrolysis gas generated by pyrolysis of biomass,
The biomass pyrolyzer and the pyrolysis gas reformer are provided in parallel with respect to the flow of the heat carrier medium, and the pyrolysis gas introduction pipe is connected to the biomass pyrolyzer and the heat said biomass pyrolyzer and said pyrolysis gas below the upper surface of said heat-carrying medium layer respectively formed in said biomass pyrolyzer and said pyrolysis gas reformer on both sides of the cracker gas reformer; A biomass gasification apparatus provided on the side of a reformer and having the pyrolysis gas introduction pipe substantially horizontal with respect to the direction of gravity,
Biomass, wherein the pyrolysis gas reformer comprises a manual valve that always supplies a predetermined amount of oxygen to the pyrolysis gas reformer, and an on-off valve that supplies oxygen to the pyrolysis gas reformer by turning on and off gasifier.
[11]
the biomass pyrolyzer comprises a biomass inlet and a non-oxidizing gas inlet and/or steam inlet;
the pyrolysis gas reformer comprises a steam inlet and a reformed gas outlet;
Furthermore, a pyrolysis gas introduction pipe is provided between the biomass pyrolyzer and the pyrolysis gas reformer, and the pyrolysis gas generated in the biomass pyrolyzer is transferred to the pyrolysis gas reformer. and the biomass pyrolyzer further comprises an inlet and an outlet for a preheated heat carrier medium for carrying out pyrolysis of biomass with the heat of the heat carrier medium,
On the other hand, the pyrolysis gas reformer performs steam reforming of pyrolysis gas generated by pyrolysis of biomass,
The pyrolysis gas reformer further comprises an air or oxygen inlet, and steam reforming is performed by partially burning the pyrolysis gas generated by the pyrolysis of biomass with the air or oxygen,
The biomass gasifier, wherein the pyrolysis gas introduction pipe is provided on the side surface of the biomass pyrolyzer below the upper surface of the heat carrier medium layer formed in the biomass pyrolyzer. There is
Biomass, wherein the pyrolysis gas reformer comprises a manual valve that always supplies a predetermined amount of oxygen to the pyrolysis gas reformer, and an on-off valve that supplies oxygen to the pyrolysis gas reformer by turning on and off gasifier.
[12]
A biomass pyrolyzer that heats biomass in a non-oxidizing gas atmosphere or a mixed gas atmosphere of non-oxidizing gas and steam, and reforming the gas generated in the biomass pyrolyzer in the presence of steam. A thermal decomposition gas reformer and a preheated heat support unit are introduced into the biomass pyrolyzer, and the heat of the heat support unit thermally decomposes biomass, and then, introducing the pyrolysis gas generated by pyrolysis of the biomass into the pyrolysis gas reformer to perform steam reforming of the pyrolysis gas;
A pyrolysis gas introduction pipe provided on a side surface of the biomass pyrolyzer below the upper surface of the heat-supporting single layer, in which pyrolysis gas generated by pyrolysis of the biomass is formed in the biomass pyrolyzer. The introduced pyrolysis gas is partially oxidized by air or oxygen separately introduced into the pyrolysis gas reformer through At the same time, in the biomass gasification method, wherein the biomass is reformed by steam introduced at the same time as the air or oxygen,
The temperature of the reformed gas is raised to a predetermined temperature region by oxygen from a manual valve provided in the pyrolysis gas reformer, which constantly supplies a predetermined amount of oxygen to the pyrolysis gas reformer, and A biomass gasification method, wherein the temperature of the reformed gas is raised to a predetermined target temperature by oxygen from an on-off valve that supplies oxygen to a pyrolysis gas reformer in an on-off state.

本発明の、熱担持媒体を予め加熱する予熱器、前記予熱器で予め加熱された熱担持媒体の供給を受け、前記熱担持媒体のもつ熱によりバイオマスの熱分解を実行する熱分解器、及び前記熱分解により発生した熱分解ガスを、空気又は酸素により部分燃焼してスチーム改質を実行する熱分解ガス改質器を含むバイオガスのガス化装置において、前記熱分解ガス改質器へ常時所定量の酸素を供給するマニュアル弁と、前記熱分解ガス改質器へオンオフで酸素を供給するオンオフ弁とを前記熱分解ガス改質器に組み込むことにより、熱分解ガス改質器における改質ガスの温度を目標所定温度に近づけ、改質反応を安定させて水素濃度を安定させることにより、安定した水素を供給できる、バイオマスのガス化装置を提供することができる。 According to the present invention, a preheater for preheating a heat carrier medium, a pyrolyzer for receiving a supply of the heat carrier medium preheated by the preheater and thermally decomposing biomass with the heat of the heat carrier medium, and In a biogas gasification apparatus including a pyrolysis gas reformer that performs steam reforming by partially combusting the pyrolysis gas generated by the pyrolysis with air or oxygen, By incorporating a manual valve for supplying a predetermined amount of oxygen and an on-off valve for supplying oxygen to the pyrolysis gas reformer in an on-off state into the pyrolysis gas reformer, reforming in the pyrolysis gas reformer It is possible to provide a biomass gasifier capable of stably supplying hydrogen by bringing the temperature of the gas closer to the predetermined target temperature, stabilizing the reforming reaction and stabilizing the hydrogen concentration.

図1は、バイオマスのガス化装置の一形態を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing one form of a biomass gasifier. 図2は、バイオマスのガス化装置における、熱分解ガス改質器の酸素供給方式を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an oxygen supply system of a pyrolysis gas reformer in a biomass gasifier. 図3は、バイオマスのガス化装置における、熱分解ガス改質器の酸素供給方式における熱分解ガスの温度を経時的に示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the temperature of the pyrolysis gas over time in the oxygen supply system of the pyrolysis gas reformer in the biomass gasifier. 図4は、本発明のバイオマスのガス化装置における熱分解ガス改質器の酸素供給方式の一実施形態を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an embodiment of the oxygen supply system of the pyrolysis gas reformer in the biomass gasifier of the present invention. 図5は、本発明のバイオマスのガス化装置における熱分解ガス改質器の酸素供給の制御装置を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an oxygen supply control device for the pyrolysis gas reformer in the biomass gasifier of the present invention.

(I)本発明にかかるバイオマスのガス化装置における熱分解ガス改質器
本発明のバイオマスのガス化装置は、熱担持媒体を予め加熱する予熱器、前記予熱器で予め加熱された熱担持媒体の供給を受け、前記熱担持媒体のもつ熱によりバイオマスの熱分解を実行する熱分解器、前記熱分解により発生した熱分解ガスを、空気又は酸素により部分燃焼してスチーム改質を実行する熱分解ガス改質器、を備えるバイオマスのガス化装置において、前記熱分解ガス改質器が、前記熱分解ガス改質器へ常時所定量の酸素を供給するマニュアル弁と、前記熱分解ガス改質器へオンオフで酸素を供給するオンオフ弁と、を備えることを特徴とする。これにより、熱分解ガス改質器における改質ガスの温度を目標所定温度に近づけ、改質反応を安定させて水素濃度を安定させることにより、安定した水素を供給できる。
(I) Pyrolysis gas reformer in the biomass gasifier according to the present invention The biomass gasifier of the present invention includes a preheater for preheating a heat carrier medium, and a heat carrier medium preheated by the preheater. A pyrolyzer that thermally decomposes biomass using the heat of the heat carrier medium, and partially combusts the pyrolysis gas generated by the thermal decomposition with air or oxygen to perform steam reforming. A biomass gasification apparatus comprising a cracked gas reformer, wherein the pyrolysis gas reformer constantly supplies a predetermined amount of oxygen to the pyrolysis gas reformer; and an on/off valve for supplying oxygen to the vessel in an on/off state. As a result, the temperature of the reformed gas in the pyrolysis gas reformer is brought closer to the predetermined target temperature, the reforming reaction is stabilized, and the hydrogen concentration is stabilized, thereby stably supplying hydrogen.

熱担持媒体(「ヒートキャリア」ともいう。)は、複数の粒状物及び/又は塊状物であり、好ましくは、金属及びセラミックより成る群から選ばれる一以上の材質から成る。金属としては、好ましくは、鉄、ステンレス鋼、ニッケル合金鋼、及び、チタン合金鋼より成る群から選ばれ、より好ましくは、ステンレス鋼が選ばれる。また、セラミックとしては、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より成る群から選ばれ、より好ましくは、アルミナが選ばれる。 The heat carrier medium (also referred to as "heat carrier") is a plurality of particulates and/or lumps, preferably made of one or more materials selected from the group consisting of metals and ceramics. The metal is preferably selected from the group consisting of iron, stainless steel, nickel alloy steel, and titanium alloy steel, and more preferably stainless steel. The ceramic is selected from the group consisting of alumina, silica, silicon carbide, tungsten carbide, zirconia and silicon nitride, more preferably alumina.

前記熱担持媒体の形状は、好ましくは球状(ボール)であるが、必ずしも真球である必要はなく、断面形状が楕円形又は長円形である球状物であってもよい。球状物の直径(最大径)は、好ましくは3~25mm、より好ましくは8~15mmである。上記上限を超えては、バイオマス熱分解器内部での流動性、即ち、自由落下性を損なうことがあり、これにより、球状物がバイオマス熱分解器内部で静止して閉塞の原因となることがある。一方、上記下限未満では、バイオマス熱分解器において、球状物に付着したタール及び煤塵等により球状物自体が固着することがあり、閉塞の原因となることがある。例えば、球状物の直径が3mm未満では、球状物に付着したタール及び煤塵等の影響により、球状物が、バイオマス熱分解器の内壁に付着して成長し、最悪の場合には、バイオマス熱分解器を閉塞させてしまうことが懸念される。また、タールが付着した球状物が、バイオマス熱分解器の底部のバルブから抜き出される際、3mm未満の球状物は軽く、そのうえタールが付着しているために自然落下せずにバルブ内部に固着して閉塞を助長することがある。 The shape of the heat carrier medium is preferably spherical (ball), but does not necessarily have to be a true sphere, and may be a sphere having an elliptical or oval cross-sectional shape. The diameter (maximum diameter) of the sphere is preferably 3 to 25 mm, more preferably 8 to 15 mm. If the above upper limit is exceeded, the fluidity inside the biomass pyrolyzer, that is, the free-falling property may be impaired, and as a result, the spherical objects may stop inside the biomass pyrolyzer and cause clogging. be. On the other hand, below the above lower limit, in the biomass pyrolyzer, the spheroids themselves may stick due to tar, dust, etc. adhering to the spheroids, which may cause clogging. For example, if the diameter of the spherical object is less than 3 mm, the spherical object adheres to the inner wall of the biomass pyrolyzer and grows due to the influence of tar and dust attached to the spherical object, and in the worst case, biomass pyrolysis. There is concern that the device may be clogged. In addition, when the tar-adhered spherical objects are extracted from the valve at the bottom of the biomass pyrolyzer, the spherical objects less than 3 mm are light and adhere to the inside of the valve without falling due to the tar. may contribute to obstruction.

本発明のバイオマスとは、いわゆるバイオマス資源を言う。ここで、バイオマス資源とは、植物系バイオマス、例えば、林業から廃棄される間伐材、製材廃材、剪定枝、林地残材、未利用樹等、農業から廃棄される野菜残渣及び果樹残渣等の農作物、稲藁、麦藁及び籾殻等、その他海洋植物、建設系廃木材等;生物系バイオマス、例えば、家畜排せつ物及び下水汚泥に代表される生物系排せつ物;並びに塵芥等の生活雑排出物及び食品廃棄物等を言う。本発明の装置は、好ましくは植物系バイオマス及び生物系バイオマスのガス化に適している。なかでも、灰分が、乾燥基準で、好ましくは5.0質量%以上、より好ましくは10.0~30.0質量%、更に好ましくは15.0~20.0質量%である高灰分バイオマス、とりわけ、下水汚泥及び家畜排せつ物のガス化に適している。 The biomass of the present invention refers to so-called biomass resources. Here, biomass resources refer to plant-based biomass, for example, thinned wood discarded from forestry, lumber waste, pruned branches, forestry residue, unused trees, etc., agricultural crops such as vegetable residues and fruit tree residues discarded from agriculture. , rice straw, wheat straw, rice husks, etc., other marine plants, construction waste wood, etc.; biological biomass, such as livestock manure and biological manure represented by sewage sludge; etc. The apparatus of the invention is preferably suitable for gasification of plant biomass and biological biomass. Among them, high-ash biomass having an ash content of preferably 5.0% by mass or more, more preferably 10.0 to 30.0% by mass, and even more preferably 15.0 to 20.0% by mass on a dry basis; It is especially suitable for gasification of sewage sludge and livestock manure.

バイオマスのガス化装置の1つの実施形態は図1のように、予熱器、熱分解器、熱分解ガス改質器を備える。前記予熱器で予め加熱された熱担持媒体は、前記予熱器からバルブを介して前記加熱器へ自由落下により供給される。前記加熱器内において、前記熱担持媒体は、それ自身の熱により加熱器内に供給されたバイオマスの熱分解を引き起こす。生成した熱分解ガスは、熱分解ガス導入管を通過して、熱分解ガス改質器に導入される。前記熱分解器内の熱担持媒体は、熱分解器からバルブを介して自由落下により排出され、好ましくは前記予熱器へと再循環する。 One embodiment of a biomass gasifier comprises a preheater, a pyrolyzer, and a pyrolysis gas reformer, as shown in FIG. The heat carrier medium preheated in the preheater is supplied by free fall from the preheater through a valve to the heater. Within the heater, the heat carrier medium causes pyrolysis of the biomass fed into the heater with its own heat. The generated pyrolysis gas passes through the pyrolysis gas introduction pipe and is introduced into the pyrolysis gas reformer. The heat carrier medium in the pyrolyser is discharged from the pyrolyser by free fall through a valve and preferably recirculated to the preheater.

熱分解ガス改質器には、バイオマス熱分解器においてバイオマスを熱分解することにより生成した熱分解ガスが、熱分解ガス導入管を通って導入される。熱分解ガス改質器に導入された熱分解ガスは、空気または酸素により部分酸化され、それにより、熱分解ガス改質器内が加熱される。これにより、熱分解ガスとスチームとが反応して、熱分解ガスを水素に富むガスへと改質することができる。 A pyrolysis gas produced by pyrolyzing biomass in the biomass pyrolyzer is introduced into the pyrolysis gas reformer through a pyrolysis gas introduction pipe. The pyrolysis gas introduced into the pyrolysis gas reformer is partially oxidized by air or oxygen, thereby heating the inside of the pyrolysis gas reformer. As a result, the pyrolysis gas and steam react to reform the pyrolysis gas into hydrogen-rich gas.

また、酸素又は空気は、熱分解ガス改質器及びその近傍、並びに、バイオマス熱分解器と熱分解ガス改質器との間の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酸素又は空気供給口から導入される。 In addition, oxygen or air is used at one or more locations selected from the group consisting of the pyrolysis gas reformer and its vicinity, and the pyrolysis gas introduction pipe between the biomass pyrolyzer and the pyrolysis gas reformer. It is introduced from the oxygen or air supply port provided in the.

熱分解ガス改質器における気相温度は、上限が、好ましくは1,000℃、より好ましくは950℃、更に好ましくは930℃であり、下限が、好ましくは850℃、より好ましくは880℃、更に好ましくは900℃である。上記下限未満では、改質反応が進まないことがある。また、NOを発生させる要因にもなり得る。一方、上記上限を超えても、著しい効果の増大は期待できず、加熱に要する熱量が増大して、コスト高を招く。 The gas phase temperature in the pyrolysis gas reformer has an upper limit of preferably 1,000°C, more preferably 950°C, and still more preferably 930°C, and a lower limit of preferably 850°C, more preferably 880°C. More preferably, it is 900°C. Below the above lower limit, the reforming reaction may not progress. It can also be a factor that generates N 2 O. On the other hand, even if the above upper limit is exceeded, a significant increase in the effect cannot be expected, and the amount of heat required for heating increases, leading to an increase in cost.

熱分解ガス改質器における気相温度が、上記の好ましい下限値である850℃以上において、スチームによる一酸化炭素の改質が顕著となり、より好ましい下限値である880℃以上において、スチームによるメタンの改質が顕著になる。従って、一酸化炭素及びメタンの両方を効率的に改質するためには、熱分解ガス改質器における気相温度が880℃以上であることがより好ましい。熱分解ガス改質器における気相温度のより好ましい上限は950℃であり、該温度以下で十分に熱分解ガスを改質し得るが、燃料使用量の削減を図るためには930℃以下であることが更に好ましい。 When the gas phase temperature in the pyrolysis gas reformer is 850° C. or higher, which is the preferred lower limit value, the reforming of carbon monoxide by steam becomes remarkable, and when the gas phase temperature is 880° C. or higher, which is the more preferred lower limit value, methane is converted by steam. The modification of becomes remarkable. Therefore, in order to efficiently reform both carbon monoxide and methane, it is more preferable that the gas phase temperature in the pyrolysis gas reformer is 880° C. or higher. A more preferable upper limit of the gas phase temperature in the pyrolysis gas reformer is 950°C, and the pyrolysis gas can be sufficiently reformed at this temperature or lower. It is even more preferable to have

ここで、熱分解ガス改質器の気相温度とは、熱分解ガス改質器内に導入される熱分解ガス並びスチーム及び空気または酸素が混合されて生ずる温度から総合的に生ずる熱分解ガス改質器内部の気相温度を言う。熱分解ガス改質器の気相温度は、空気または酸素の供給量により適宜コントロールすることができる。 Here, the gas phase temperature of the pyrolysis gas reformer means the temperature of the pyrolysis gas introduced into the pyrolysis gas reformer and the mixture of steam and air or oxygen. This is the vapor phase temperature inside the reformer. The gas phase temperature of the pyrolysis gas reformer can be appropriately controlled by the amount of air or oxygen supplied.

(II)本発明における熱分解ガス改質器における酸素供給
本発明のバイオマスのガス化装置の熱分解ガス改質においては、酸素ガスの供給を2手に分け、マニュアル弁から常時一定量の酸素ガスを供給して改質ガスの温度を所定温度域、好ましくは800℃~900℃に上昇させ、オンオフ弁からの酸素ガス供給により改質ガスの温度を目標温度の1000℃近傍に制御することができる。前記マニュアル弁は、開度を可変して調整後に当該開度が固定される弁のことをいい、自動弁でも手動弁でもよく、また、遠隔制御するものでも、直接当該弁を現場で可変するものでもよい。前記オンオフ弁は、電磁弁、電動弁、エアー弁などのように弁開度を全開/全閉の二位置のみとする弁のことをいう。
(II) Oxygen supply in the pyrolysis gas reformer of the present invention In the pyrolysis gas reforming of the biomass gasifier of the present invention, the supply of oxygen gas is divided into two, and a constant amount of oxygen is always supplied from the manual valve. Gas is supplied to raise the temperature of the reformed gas to a predetermined temperature range, preferably 800° C. to 900° C., and the temperature of the reformed gas is controlled to around 1000° C. of the target temperature by supplying oxygen gas from the on-off valve. can be done. The manual valve refers to a valve whose degree of opening is variable and fixed after adjustment, and may be an automatic valve or a manual valve. Anything is fine. The on-off valve refers to a valve such as a solenoid valve, an electric valve, an air valve, etc., which has only two positions of valve opening, fully open/fully closed.

すなわち、マニュアル弁からの酸素ガスの供給で改質ガスの温度を所定温度、好ましくは800℃から900℃程度まで上げて、目標温度との差を予め縮めておき、目標温度到達までに要する時間を減ずる。これにより、オンオフ弁による酸素ガス供給過多を防止し、目標温度の1000℃を超える温度を極力抑えることができる。また、目標温度1000℃を超えてオンオフ弁が閉止して温度が降下しても、自動弁が酸素ガスを一定供給しているため、維持している温度以下には降下しない。こうすることで、改質ガスの温度を目標所定温度1000℃近傍に制御することができる。 That is, by supplying oxygen gas from a manual valve, the temperature of the reformed gas is raised to a predetermined temperature, preferably from 800° C. to 900° C., the difference from the target temperature is reduced in advance, and the time required to reach the target temperature is decrease. As a result, excessive supply of oxygen gas by the on/off valve can be prevented, and the temperature exceeding the target temperature of 1000° C. can be suppressed as much as possible. Further, even if the temperature exceeds the target temperature of 1000° C. and the on-off valve closes and the temperature drops, the automatic valve keeps supplying the oxygen gas constantly, so the temperature does not drop below the maintained temperature. By doing so, the temperature of the reformed gas can be controlled to the vicinity of the predetermined target temperature of 1000.degree.

前記マニュアル弁による酸素ガスの供給において、前記900℃以下の所定温度域は、好ましくは、800℃から900℃であり、より好ましくは、850℃から880℃である。900℃に近い温度域の設定により、前記オンオフ弁による1000℃近傍の目標温度への到達がより可能となる。 In the supply of oxygen gas by the manual valve, the predetermined temperature range of 900°C or lower is preferably 800°C to 900°C, more preferably 850°C to 880°C. By setting the temperature range close to 900° C., it becomes possible to reach the target temperature around 1000° C. by the on/off valve.

前記マニュアル弁による改質ガスの温度の温度上昇に加えて、前記オンオフ弁からの酸素ガスの供給により、改質ガスの温度を目標温度に上昇させることができる。前記目標温度が、好ましくは850℃~1000℃であり、より好ましくは880℃~950℃であり、さらに好ましくは900℃~930℃である。1000℃近傍で、できるだけ1000℃を超えない目標温度により、オンオフ弁による酸素供給過多を防止し、かつ安定な水素供給が可能となる。 In addition to the temperature rise of the reformed gas by the manual valve, the supply of oxygen gas from the on-off valve can raise the temperature of the reformed gas to the target temperature. The target temperature is preferably 850°C to 1000°C, more preferably 880°C to 950°C, even more preferably 900°C to 930°C. A target temperature in the vicinity of 1000° C., which does not exceed 1000° C. as much as possible, prevents excessive supply of oxygen by the on/off valve and enables stable supply of hydrogen.

前記マニュアル弁及び前記オンオフ弁による調整により得られた実際の到達温度に基づいて、前記所定温度域をフィードバックして調整することもできる。本調整により、さらに、分解ガス改質器における改質ガスの温度を目標温度に近づけ、改質反応を安定させて水素濃度を安定させることにより、安定した水素を供給できる。 It is also possible to feed back and adjust the predetermined temperature range based on the actual temperature attained through adjustment by the manual valve and the on/off valve. This adjustment brings the temperature of the reformed gas in the cracked gas reformer closer to the target temperature, stabilizes the reforming reaction, and stabilizes the hydrogen concentration, thereby stably supplying hydrogen.

本発明のバイオマスのガス化装置においては、前記熱分解ガス改質器における調整等を行う制御装置を備えることができる。前記制御装置は、前記熱分解ガス改質器内の改質ガス温度を検知する検知器及び当該検知器からの温度の検知部、オンオフ弁の開閉を調整するオンオフ弁調整器、マニュアル弁の開閉度を調整する自動弁調整器、及び当該スイッチ及び調整器の動作を指令する制御部、前記フィードバック制御のための演算を実行する演算部を備えることができる。 The biomass gasifier of the present invention can be provided with a control device for adjusting the pyrolysis gas reformer. The control device includes a detector that detects the temperature of the reformed gas in the pyrolysis gas reformer, a temperature detector that detects the temperature from the detector, an on-off valve adjuster that adjusts the opening and closing of the on-off valve, and the opening and closing of the manual valve. An automatic valve regulator for adjusting the degree of flow, a control unit for commanding the operation of the switch and the regulator, and a calculation unit for performing calculations for the feedback control can be provided.

本発明のバイオマスのガス化装置における供給制御装置の前記態様を、従来のバイオマスのガス化装置に組み込むことができる。 The above aspects of the feed control device in the biomass gasifier of the present invention can be incorporated into a conventional biomass gasifier.

(III)本発明にかかるバイオマスのガス化装置の一態様
前記バイオマス熱分解器が、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、
前記熱分解ガス改質器が、スチーム吹込み口及び改質ガス排出口を備え、
さらに、前記バイオマス熱分解器において発生した熱分解ガスを前記熱分解ガス改質器へと導入する、前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、熱分解ガス導入管を含み、
かつ、前記バイオマス熱分解器及び前記熱分解ガス改質器が、夫々更に、予め加熱された熱担持媒体の導入口及び排出口を備え、前記熱担持媒体の持つ熱により、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し、
前記バイオマス熱分解器と前記熱分解ガス改質器とが、前記熱担持媒体の流れに対して並列に備えられており、かつ、前記熱分解ガス導入管が、前記バイオマス熱分解器及び前記熱分解ガス改質器の両側において、前記バイオマス熱分解器及び前記熱分解ガス改質器内に夫々形成される、前記熱担持媒体層の上面より下方の前記上記バイオマス熱分解器及び前記熱分解ガス改質器の側面に備えられており、かつ、前記熱分解ガス導入管が、重力方向に対して略水平に備えた、バイオマスのガス化装置において、
前記熱分解ガス改質器が、前記熱分解ガス改質器へ常時所定量の酸素を供給するマニュアル弁と、前記熱分解ガス改質器へオンオフで酸素を供給するオンオフ弁とを備えることができる。
(III) one aspect of the biomass gasification apparatus according to the present invention, wherein the biomass pyrolyzer has a biomass supply port and a non-oxidizing gas supply port and/or steam inlet;
the pyrolysis gas reformer comprises a steam inlet and a reformed gas outlet;
Furthermore, a pyrolysis gas provided between the biomass pyrolyzer and the pyrolysis gas reformer for introducing the pyrolysis gas generated in the biomass pyrolyzer into the pyrolysis gas reformer including an introduction tube;
Further, the biomass pyrolyzer and the pyrolysis gas reformer each further comprise an inlet and an outlet for a preheated heat carrier medium, and the heat possessed by the heat carrier medium thermally decomposes biomass and Execute reforming of pyrolysis gas generated by pyrolysis of biomass,
The biomass pyrolyzer and the pyrolysis gas reformer are provided in parallel with respect to the flow of the heat carrier medium, and the pyrolysis gas introduction pipe is connected to the biomass pyrolyzer and the heat said biomass pyrolyzer and said pyrolysis gas below the upper surface of said heat-carrying medium layer respectively formed in said biomass pyrolyzer and said pyrolysis gas reformer on both sides of the cracker gas reformer; A biomass gasification apparatus provided on the side of a reformer and having the pyrolysis gas introduction pipe substantially horizontal with respect to the direction of gravity,
The pyrolysis gas reformer may include a manual valve that always supplies a predetermined amount of oxygen to the pyrolysis gas reformer, and an on-off valve that supplies oxygen to the pyrolysis gas reformer in an on-off state. can.

(IV)本発明にかかるバイオマスのガス化装置の一態様
本発明にかかるバイオガスのガス化装置は、前記バイオマス熱分解器が、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、
前記熱分解ガス改質器がスチーム吹込み口及び改質ガス排出口を備え、
さらに、前記バイオマス熱分解器と前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、前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して、
かつ、前記バイオマス熱分解器が、更に、予め加熱された熱担持媒体の導入口及び排出口を備え、上記熱担持媒体の持つ熱により、バイオマスの熱分解を実行し、
一方、前記熱分解ガス改質器が、バイオマスの熱分解により発生した熱分解ガスのスチーム改質を実行し、
前記熱分解ガス改質器が、更に、空気又は酸素吹込み口を備え、該空気又は酸素により、バイオマスの熱分解により発生した熱分解ガスを部分燃焼することにより、スチーム改質を実行し、
かつ、前記熱分解ガス導入管が、前記バイオマス熱分解器内に形成される、前記熱担持媒体層の上面より下方の前記バイオマス熱分解器の側面に備えられている、バイオマスのガス化装置において、
前記熱分解ガス改質器が、前記熱分解ガス改質器へ常時所定量の酸素を供給するマニュアル弁と、前記熱分解ガス改質器へオンオフで酸素を供給するオンオフ弁とを備える、バイオマスのガス化装置である。
前記バイオマス熱分解器と前記熱分解ガス改質器とは、熱担持媒体の流れに対して切り離されていることから、夫々の温度を別個にコントロールすることができる。
(IV) One aspect of the biomass gasifier according to the present invention The biogas gasifier according to the present invention is characterized in that the biomass pyrolyzer has a biomass supply port and a non-oxidizing gas supply port and/or steam. Equipped with an air outlet,
the pyrolysis gas reformer comprises a steam inlet and a reformed gas outlet;
Furthermore, a pyrolysis gas introduction pipe is provided between the biomass pyrolyzer and the pyrolysis gas reformer, and the pyrolysis gas generated in the biomass pyrolyzer is transferred to the pyrolysis gas reformer. introduced into
and the biomass pyrolyzer further comprises an inlet and an outlet for a preheated heat carrier medium, and uses the heat of the heat carrier medium to carry out pyrolysis of biomass,
On the other hand, the pyrolysis gas reformer performs steam reforming of pyrolysis gas generated by pyrolysis of biomass,
The pyrolysis gas reformer further comprises an air or oxygen inlet, and steam reforming is performed by partially burning the pyrolysis gas generated by the pyrolysis of biomass with the air or oxygen,
The biomass gasification apparatus, wherein the pyrolysis gas introduction pipe is provided on a side surface of the biomass pyrolyzer below an upper surface of the heat carrier medium layer formed in the biomass pyrolyzer. ,
Biomass, wherein the pyrolysis gas reformer comprises a manual valve that always supplies a predetermined amount of oxygen to the pyrolysis gas reformer, and an on-off valve that supplies oxygen to the pyrolysis gas reformer by turning on and off gasifier.
Since the biomass pyrolyzer and the pyrolysis gas reformer are separated from the flow of the heat carrier medium, their respective temperatures can be controlled separately.

(V)本発明にかかるバイオマスのガス化方法
本発明の他の形態は、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改質する熱分解ガス改質器とを備え、かつ、予め加熱された熱担持媒体を、上記バイオマス熱分解器に投入させて、上記熱担持媒体の持つ熱により、バイオマスの熱分解を実行し、次いで、該バイオマスの熱分解により発生した熱分解ガスを、上記熱分解ガス改質器に導入して、該熱分解ガスのスチーム改質を実行し、
上記バイオマスの熱分解により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、上記熱担持媒体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、次いで、該熱分解ガス改質器に、別途、導入された空気又は酸素により、上記の導入された熱分解ガスが、部分酸化されると同時に、上記空気又は酸素と同時に導入されたスチームにより改質される、バイオマスのガス化方法において、
前記熱分解ガス改質器に備えられた、前記熱分解ガス改質器へ常時所定量の酸素を供給するマニュアル弁により改質ガスの温度を所定温度領域に上昇させ、加えて前記熱分解ガス改質器へオンオフで酸素を供給するオンオフ弁により前記改質ガスの温度を目標温度に上昇させる、バイオマスのガス化方法である。
(V) Biomass gasification method according to the present invention Another aspect of the present invention is a biomass pyrolyzer that heats biomass in a non-oxidizing gas atmosphere or in a mixed gas atmosphere of non-oxidizing gas and steam. and a pyrolysis gas reformer that reforms the gas generated in the biomass pyrolyzer in the presence of steam, and a preheated heat carrier medium is introduced into the biomass pyrolyzer. , pyrolysis of biomass is performed by the heat of the heat carrier medium, and then the pyrolysis gas generated by the pyrolysis of the biomass is introduced into the pyrolysis gas reformer to produce the pyrolysis gas. perform steam reforming,
A pyrolysis gas introduction pipe provided on a side surface of the biomass pyrolyzer below the upper surface of the heat carrying medium layer, in which pyrolysis gas generated by pyrolysis of the biomass is formed in the biomass pyrolyzer. The introduced pyrolysis gas is partially oxidized by air or oxygen separately introduced into the pyrolysis gas reformer through At the same time, in the biomass gasification method, wherein the biomass is reformed by steam introduced at the same time as the air or oxygen,
The temperature of the reformed gas is raised to a predetermined temperature region by a manual valve provided in the pyrolysis gas reformer, which constantly supplies a predetermined amount of oxygen to the pyrolysis gas reformer, and in addition, the pyrolysis gas This is a biomass gasification method in which the temperature of the reformed gas is raised to a target temperature by an on-off valve that supplies oxygen to the reformer in an on-off state.

以下、本発明のバイオマスのガス化装置を添付図面に基づいて説明する。 The biomass gasifier of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明にかかるバイオマスのガス化装置の前記(III)の形態を示した概略図である。該バイオマスのガス化装置においては、予熱器(10)で予め加熱された熱担持媒体(30)、即ち、ヒートキャリアの持つ熱によりバイオマスの熱分解を実行するバイオマス熱分解器(20)と、スチームと同時に別途導入される酸素又は空気により、バイオマスの熱分解により発生した熱分解ガスを部分酸化して得た熱により、該熱分解ガスのスチーム改質を実行する熱分解ガス改質器(40)とが備えられている。そして、熱担持媒体(30)を予め加熱するための予熱器(10)が、バイオマス熱分解器(20)の上部に備えられている。 FIG. 1 is a schematic diagram showing the form (III) of the biomass gasifier according to the present invention. In the biomass gasifier, a biomass pyrolyzer (20) for carrying out pyrolysis of biomass with the heat of a heat carrier (30) preheated in a preheater (10), i.e. a heat carrier; A pyrolysis gas reformer ( 40) are provided. A preheater (10) for preheating the heat carrier medium (30) is provided above the biomass pyrolyzer (20).

本発明のバイオマスのガス化装置においては、熱担持担媒体(30)、即ち、ヒートキャリアが、バイオマス熱分解器(20)に導入される前に、予熱器(10)において予め加熱される。熱担持媒体(30)は、好ましくは650~800℃、より好ましくは700~750℃に加熱される。上記下限未満では、バイオマス熱分解器(20)においてバイオマス、例えば、高灰分バイオマスを十分に熱分解することができず、熱分解ガスの発生量が低下する。一方、上記上限を超えては、リンやカリ(カリウム)の揮散を引き起こし、五酸化二リン及びカリ(カリウム)による配管の閉塞及び腐食を引き起こす原因になる。また、余分な熱を与えるばかりで著しい効果の増大は期待できず、却って、コスト高を招くばかりである。また、設備の熱効率低下の原因にもなる。 In the biomass gasifier of the present invention, the heat carrier medium (30), ie the heat carrier, is preheated in the preheater (10) before being introduced into the biomass pyrolyzer (20). The heat carrier medium (30) is preferably heated to 650-800°C, more preferably 700-750°C. Below the above lower limit, biomass, for example, high-ash biomass cannot be sufficiently pyrolyzed in the biomass pyrolyzer (20), and the amount of pyrolysis gas generated decreases. On the other hand, if the above upper limit is exceeded, volatilization of phosphorus and potassium (potassium) is caused, which causes clogging and corrosion of piping due to diphosphorus pentoxide and potassium (potassium). In addition, it only provides extra heat, and a remarkable increase in effect cannot be expected. Moreover, it also causes the thermal efficiency of the equipment to decrease.

予熱器(10)において上記所定温度に加熱された熱担持媒体(30)は、次いで、バイオマス熱分解器(20)に導入される。バイオマス熱分解器(20)において、熱担持媒体(30)は、別途、バイオマス供給口(220)からバイオマス熱分解器(20)に供給されたバイオマスと接触される。熱担持媒体(30)とバイオマスとの接触により、バイオマスが加熱されて熱分解し、熱分解ガスが生成する。生成した熱分解ガスは、熱分解ガス導入管(200)を通過して、熱分解ガス改質器(40)に導入される。この際、生成した熱分解ガスに含まれるタール及び煤塵等は、熱分解ガス導入管(200)内に保有される熱担持媒体(30)により捕捉され、タールの一部又は大部分は熱担持媒体(30)マニュアルにより加熱されてガス化され、残存したタール及び煤塵等は、熱担持媒体(30)に付着したまま、バイオマス熱分解器(20)底部から排出される。 The heat carrier medium (30) heated to the predetermined temperature in the preheater (10) is then introduced into the biomass pyrolyzer (20). In the biomass pyrolyzer (20), the heat carrier medium (30) is separately contacted with biomass supplied to the biomass pyrolyzer (20) through a biomass feed port (220). The contact of the heat carrier medium (30) with the biomass heats and pyrolyzes the biomass to produce pyrolysis gases. The generated pyrolysis gas passes through the pyrolysis gas introduction pipe (200) and is introduced into the pyrolysis gas reformer (40). At this time, the tar, dust, etc. contained in the generated pyrolysis gas are captured by the heat carrier medium (30) held in the pyrolysis gas introduction pipe (200), and part or most of the tar is thermally carried. The medium (30) is manually heated and gasified, and the remaining tar, dust, etc. are discharged from the bottom of the biomass pyrolyzer (20) while adhering to the heat carrier medium (30).

熱分解ガス改質器(40)には、バイオマス熱分解器(20)においてバイオマスを熱分解することにより生成した熱分解ガスが、熱分解ガス導入管(200)を通って導入される。熱分解ガス改質器(40)に導入された熱分解ガスは、空気または酸素により部分酸化され、それにより、熱分解ガス改質器(40)内が加熱される。これにより、熱分解ガスとスチームとが反応して、熱分解ガスを水素に富むガスへと改質することができる。 The pyrolysis gas produced by pyrolyzing biomass in the biomass pyrolyzer (20) is introduced into the pyrolysis gas reformer (40) through the pyrolysis gas introduction pipe (200). The pyrolysis gas introduced into the pyrolysis gas reformer (40) is partially oxidized by air or oxygen, thereby heating the inside of the pyrolysis gas reformer (40). As a result, the pyrolysis gas and steam react to reform the pyrolysis gas into hydrogen-rich gas.

本発明のガス化装置においては、既に述べた通り、上記の空気または酸素吹込み口から供給される空気又は酸素により、熱分解ガス改質器に導入された熱分解ガスの部分酸化を実行して、それにより発生した熱によりスチーム改質を実行することから、熱分解ガス改質器は、通常、加熱装置、例えば、スチーム又は電熱器等により熱分解ガス改質器外部及び/又は内部から熱を供給する加熱装置等を備えていない。 In the gasifier of the present invention, as already described, the pyrolysis gas introduced into the pyrolysis gas reformer is partially oxidized by the air or oxygen supplied from the air or oxygen inlet. Since steam reforming is performed by the heat generated thereby, the pyrolysis gas reformer is usually heated from outside and/or inside the pyrolysis gas reformer by a heating device such as steam or an electric heater. It is not equipped with a heating device or the like to supply heat.

前記熱分解ガス改質器(40)では、酸素ガスの供給を2手に分け、マニュアル弁(41)から常時一定量の酸素ガスを供給して改質ガスの温度を所定温度域、好ましくは800℃~900℃に上昇させ、オンオフ弁(42)からの酸素ガス供給により改質ガスの温度を目標温度の1000℃近傍に制御することができる。 In the pyrolysis gas reformer (40), the supply of oxygen gas is divided into two, and a constant amount of oxygen gas is always supplied from the manual valve (41) to keep the temperature of the reformed gas in a predetermined temperature range, preferably By raising the temperature to 800° C. to 900° C. and supplying oxygen gas from the on/off valve (42), the temperature of the reformed gas can be controlled to around 1000° C. of the target temperature.

すなわち、マニュアル弁(41)からの酸素ガスの供給で改質ガスの温度を所定温度、好ましくは800℃から900℃程度まで上げて、目標温度との差を予め縮めておき、目標温度到達までに要する時間を減ずる。これにより、オンオフ弁(42)による酸素ガス供給過多を防止し、目標温度の1000℃を超える温度を極力抑えることができる。また、目標温度1000℃を超えてオンオフ弁が閉止して温度が降下しても、マニュアル弁(41)が酸素ガスを一定供給しているため、維持している温度以下には降下しない。こうすることで、改質ガスの温度を目標所定温度1000℃近傍に制御することができる。 That is, by supplying oxygen gas from the manual valve (41), the temperature of the reformed gas is raised to a predetermined temperature, preferably from 800°C to 900°C. reduce the time required for As a result, excessive supply of oxygen gas by the on/off valve (42) can be prevented, and the temperature exceeding the target temperature of 1000° C. can be suppressed as much as possible. Even if the target temperature exceeds 1000°C and the on/off valve closes and the temperature drops, the manual valve (41) supplies a constant amount of oxygen gas, so the temperature does not drop below the maintained temperature. By doing so, the temperature of the reformed gas can be controlled to the vicinity of the predetermined target temperature of 1000.degree.

本発明のバイオマスのガス化装置の熱分解ガス改質器(40)においては、図5に示されるように、さらに、前記熱分解ガス改質器における調整等を行う制御装置(43)を備えることができる。 As shown in FIG. 5, the pyrolysis gas reformer (40) of the biomass gasifier of the present invention further comprises a control device (43) for adjusting the pyrolysis gas reformer. be able to.

前記制御装置(43)において、前記マニュアル弁(41)及び前記オンオフ弁(42)による調整により得られた実際の到達温度に基づいて、前記所定温度域をフィードバックして調整する。前記熱分解ガス改質器(40)における調整等を行う制御装置(43)を備えることができる。前記制御装置(43)は、改質器内の改質ガス温度を検知する検知器(44)及び当該検知器からの温度の検知部(45)、オンオフ弁の開閉を調整するオンオフ弁スイッチ(46)、マニュアル弁(41)の開閉度を調整するマニュアル弁調整器(47)、及び当該スイッチ及び調整器の動作を指令する制御部(48)、前記フィードバック制御のための演算を実行する演算部(49)を備える。 In the control device (43), the predetermined temperature range is adjusted by feedback based on the actual reached temperature obtained by the adjustment by the manual valve (41) and the on/off valve (42). A control device (43) for adjusting the pyrolysis gas reformer (40) can be provided. The control device (43) includes a detector (44) for detecting the temperature of the reformed gas in the reformer, a temperature detector (45) for detecting the temperature from the detector, and an on/off valve switch ( 46), a manual valve regulator (47) for adjusting the opening/closing degree of the manual valve (41), a controller (48) for commanding the operation of the switch and the regulator, and an arithmetic operation for executing the arithmetic operation for the feedback control. A part (49) is provided.

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。本実施例は、前記(III)の形態における例示を示すものである。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. The present example illustrates an example of the form (III).

(実施例1)
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。
(Example 1)
The biomass raw material used in Example 1 and the gasifier used for thermal decomposition and gas reforming of the biomass raw material are as follows.

バイオマス原料としては、下水汚泥を造粒して使用した。造粒後の下水汚泥の大きさは、最大寸法が6~15mm程度のものであった。該下水汚泥の性状を表1に示す。また、該下水汚泥を燃焼して得られた灰の組成を表2に示す。 As a biomass raw material, granulated sewage sludge was used. The maximum size of the sewage sludge after granulation was about 6 to 15 mm. Table 1 shows the properties of the sewage sludge. Table 2 shows the composition of the ash obtained by burning the sewage sludge.

Figure 2023085580000002
Figure 2023085580000002

表1の各値に関して、水分、揮発分及び固定炭素は、JIS M8812に準拠し、灰分は、JIS Z 7302-4:2009に準拠し、かつ、高位発熱量は、JIS M8814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 730‐7: 2002に準拠し、かつ、塩素(Cl)は、JIS Z 7302‐6:1 999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(下水汚泥)の受け入れ時のものである。 Regarding each value in Table 1, the moisture content, volatile content and fixed carbon were measured according to JIS M8812, the ash content was measured according to JIS Z 7302-4:2009, and the higher calorific value was measured according to JIS M8814. It is what I did. In addition, among the elemental compositions, carbon (C), hydrogen (H) and nitrogen (N) all conform to JIS Z 7302-8: 2002, and sulfur (S) conforms to JIS Z 730-7: 2002. and chlorine (Cl) is measured in accordance with JIS Z 7302-6:1999. Oxygen (O) is obtained by subtracting each mass % of C, H, N, S, Cl and ash from 100 mass %. Here, the ash content, volatile content, fixed carbon and elemental composition are all calculated on a dry basis. Also, the water content is that at the time of receiving the biomass raw material (sewage sludge).

Figure 2023085580000003
Figure 2023085580000003

表2の各値に関して、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化第二鉄、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、五酸化二リン及び酸化マンガンは、JIS M8815に準拠して測定したものである。また、水銀、クロム、カドミウム、酸化銅、酸化鉛、酸化亜鉛及びニッケルは、JIS Z 7302‐5:2002に準拠して測定したものである。 Regarding each value in Table 2, silicon dioxide, aluminum oxide, ferric oxide, magnesium oxide, calcium oxide, sodium oxide, potassium oxide, diphosphorus pentoxide and manganese oxide were measured in accordance with JIS M8815. . Mercury, chromium, cadmium, copper oxide, lead oxide, zinc oxide and nickel were measured according to JIS Z 7302-5:2002.

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するガス化装置としては、図1に示したものを使用する。該ガス化装置は、基本的には、バイオマス熱分解器(20)、熱分解ガス改質器(40)及び予熱器(10)を有するものであり、バイオマス熱分解器(20)と熱分解ガス改質器(40)とは、バイオマス熱分解器(20)において発生した熱分解ガスを、熱分解ガス改質器(40)へと導入する熱分解ガス導入管(200)により接続されている。 As a gasifier used for pyrolyzing the biomass raw material and reforming the generated pyrolysis gas, the one shown in FIG. 1 is used. The gasifier basically comprises a biomass pyrolyzer (20), a pyrolysis gas reformer (40) and a preheater (10). The gas reformer (40) is connected by a pyrolysis gas introduction pipe (200) for introducing the pyrolysis gas generated in the biomass pyrolyzer (20) into the pyrolysis gas reformer (40). there is

ここで、バイオマス熱分解器(20)の上部に予熱器(10)が1器備えられており、該予熱器(10)は、バイオマス熱分解器(20)に供給する熱担持媒体(30)を予め加熱するものであり、加熱された熱担持媒体(30)は、バイオマス熱分解器(20)に供給されて、バイオマスの熱分解に必要な熱を供給した後、その底部から抜き出され、再び、予熱器(10)に戻される。一方、バイオマス熱分解器(20)において発生した熱分解ガスは、熱分解ガス導入管(200)を通って、熱分解ガス改質器(40)へと導入される。 Here, a preheater (10) is provided above the biomass pyrolyzer (20), and the preheater (10) supplies a heat carrier medium (30) to the biomass pyrolyzer (20). The heated heat carrier medium (30) is supplied to the biomass pyrolyzer (20) to supply the heat required for pyrolysis of the biomass and then withdrawn from the bottom. , is returned to the preheater (10) again. On the other hand, the pyrolysis gas generated in the biomass pyrolyzer (20) is introduced into the pyrolysis gas reformer (40) through the pyrolysis gas introduction pipe (200).

ここで、熱分解ガス改質器(40)へは、別途、空気又は酸素が、空気又は酸素導入管(261、262 )から導入されて、これにより、熱分解ガスが部分燃焼され、かつ、同時にスチームが、スチーム吹込み口(242)から導入されて、熱分解ガスがスチームにより改質され、これにより得られた改質ガスが、改質ガス排出口(230)から取り出される。また、空気又は酸素及びスチームは、上記の空気又は酸素導入管(261)及びスチーム吹込み口(242)に代えて、熱分解ガス導入管( 200)に備えられた、空気又は酸素導入管(262)及びスチーム吹込み口(243)からに導入することもできるし、全ての空気又は酸素導入管(261、262)及びスチーム吹込み口(242、243)からに導入することもできる。 Here, air or oxygen is separately introduced into the pyrolysis gas reformer (40) from the air or oxygen introduction pipes (261, 262), thereby partially combusting the pyrolysis gas, and At the same time, steam is introduced through the steam inlet (242) to reform the pyrolysis gas by the steam, and the resulting reformed gas is taken out through the reformed gas outlet (230). In addition, air or oxygen and steam are provided in the pyrolysis gas introduction pipe (200) instead of the air or oxygen introduction pipe (261) and the steam inlet (242). 262) and steam inlets (243), or all air or oxygen inlets (261, 262) and steam inlets (242, 243).

バイオマス熱分解器(20)の直胴部分の内径は約550mmであり、高さは約1,100mmであり、内容積は約260リットルである。また、熱分解ガス改質器(40)の直胴部分の内径は約600mmであり、高さは約120 0mmであり、内容積は約340リットルである。 The inner diameter of the straight body portion of the biomass pyrolyzer (20) is about 550 mm, the height is about 1,100 mm, and the internal volume is about 260 liters. The straight body portion of the pyrolysis gas reformer (40) has an inner diameter of approximately 600 mm, a height of approximately 1200 mm, and an internal volume of approximately 340 liters.

また、熱分解ガス導入管(200)は、バイオマス熱分解器(20)側においては、バイオマス熱分解器(20)内に形成される熱担持媒体(30)層の上面より下方のバイオマス熱分解器(20)の側面に備えられており、一方、熱分解ガス改質器(40)側においては、熱分解ガス改質器(40)の底面近傍の側面に備えられている。また、熱分解ガス導入管(200)は、重力方向に対して略水平に備えられている。該熱分解ガス導入管(200)としては、長さ約1, 000mm及び内径約80mmの配管が使用され、その内部は断熱材で被覆されて、かつ、上記突出部も該断熱材で形成されている。熱担持媒体(30)としては、直径(最大径)10~12mmの略球形のアルミナ製ボールを使用する。 In addition, the pyrolysis gas introduction pipe (200), on the side of the biomass pyrolyzer (20), is used for pyrolysis of biomass below the upper surface of the heat carrier medium (30) layer formed in the biomass pyrolyzer (20). On the side of the pyrolysis gas reformer (40), on the side of the pyrolysis gas reformer (40). Also, the pyrolysis gas introduction pipe (200) is provided substantially horizontally with respect to the direction of gravity. As the pyrolysis gas introduction pipe (200), a pipe having a length of about 1,000 mm and an inner diameter of about 80 mm is used, the inside of which is covered with a heat insulating material, and the projecting portion is also formed of the heat insulating material. ing. A substantially spherical alumina ball having a diameter (maximum diameter) of 10 to 12 mm is used as the heat carrier medium (30).

バイオマス熱分解器(20)、並びに、予熱器(10)内部に、熱担持媒体(30)を予め夫々の容器の70%程度の高さまで充填し、次いで、該熱担持媒体(30)を、予熱器(10)において略700℃の温度に加熱した。次いで、該熱担持媒体(30)を、バイオマス熱分解器(20)の頂部から200キログラム/時間の量で導入し、かつ、バイオマス熱分解器(20)の底部から適量を抜出し、熱担持媒体(30)の循環を開始する。 The biomass pyrolyzer (20) and the preheater (10) are filled in advance with a heat carrier medium (30) to a height of about 70% of each container, and then the heat carrier medium (30) is filled with It was heated to a temperature of approximately 700° C. in the preheater (10). Then, the heat carrier medium (30) is introduced from the top of the biomass pyrolyzer (20) in an amount of 200 kg/hr, and an appropriate amount is withdrawn from the bottom of the biomass pyrolyzer (20), and the heat carrier medium is Start the circulation of (30).

前記熱担持媒体(30)の循環により、バイオマス熱分解器(20)内部の気相温度及び容器自体の温度が徐々に上昇する。このような熱担持媒体(30)の循環を継続しながら、同時に、予熱器(10)内部の熱担持媒体(30)温度を800℃まで徐々に昇温する。熱担持媒体(30)が該温度に達した後、更に、循環を継続して、バイオマス熱分解器(20)内部の気相温度を徐々に上昇させ、バイオマス熱分解器(20)の気相温度が550℃を超えるころから、バイオマス供給口(220)、非酸化性ガス供給口(250)及びスチーム吹込み口(241)からバイオマス熱分解器(20)に、夫々、バイオマス原料、窒素ガス及びスチームを導入し、バイオマス熱分解器(20)の温度が600℃になるようにコントロールする。 The circulation of the heat carrier medium (30) gradually increases the gas phase temperature inside the biomass pyrolyzer (20) and the temperature of the vessel itself. While continuing such circulation of the heat carrier medium (30), the temperature of the heat carrier medium (30) inside the preheater (10) is gradually increased to 800°C. After the heat carrier medium (30) reaches the temperature, the circulation is continued to gradually increase the gas phase temperature inside the biomass pyrolyzer (20), and the gas phase of the biomass pyrolyzer (20) When the temperature exceeds 550° C., the biomass raw material and nitrogen gas are supplied from the biomass feed port (220), the non-oxidizing gas feed port (250) and the steam inlet (241) to the biomass thermal cracker (20), respectively. And steam is introduced, and the temperature of the biomass thermal cracker (20) is controlled to 600°C.

このとき、熱担持媒体(30)は、バイオマス熱分解器(20)において、層状に堆積しており、その堆積量は、バイオマス熱分解器(20)の内容積の約60体積%である。バイオマス熱分解器(20)からの熱担持媒体(30)の抜出し量は、いずれも供給量と同一であり、バイオマス熱分解器(20)において200キログラム/時間である。また、抜出し時の熱担持媒体(30)の温度は650℃である。但し。バイオマス熱分解器(20)からの熱担持媒体(30)の抜出し量は、その温度状況に応じて適宜コントロールすることも可能である。 At this time, the heat carrier medium (30) is deposited in layers in the biomass pyrolyzer (20), and the deposition amount is about 60% by volume of the internal volume of the biomass pyrolyzer (20). The withdrawal rate of the heat carrier medium (30) from the biomass pyrolyzer (20) is the same as the feed rate, which is 200 kg/h in the biomass pyrolyzer (20). Also, the temperature of the heat carrier medium (30) at the time of extraction is 650°C. however. The amount of the heat carrier medium (30) withdrawn from the biomass pyrolyzer (20) can be appropriately controlled according to the temperature conditions.

上記の操作において、バイオマス原料としての下水汚泥を、定量フィーダーを使用して、バイオマス供給口(220)からバイオマス熱分解器(20)に、徐々に供給量を増やしつつ、最終的に約22キログラム/時間(乾燥基準)になるように連続的に導入する。 In the above operation, sewage sludge as a biomass raw material is gradually increased from the biomass supply port (220) to the biomass pyrolyzer (20) using a constant feeder, and finally about 22 kg. / hour (dry basis).

バイオマス熱分解器(20)の温度は、バイオマス原料の導入に伴って徐々に低下するが、同時に、窒素ガス及び過熱蒸気を、その供給量を調節しながらバイオマス熱分解器(20)に導入することによって、バイオマス熱分解器(20) の温度を600℃ に保持する。また、バイオマス熱分解器(20)内の圧力を101.3kPaに保持する。 The temperature of the biomass pyrolyzer (20) gradually decreases as the biomass raw material is introduced, while at the same time nitrogen gas and superheated steam are introduced into the biomass pyrolyzer (20) while adjusting their supply amounts. This keeps the temperature of the biomass pyrolyzer (20) at 600°C. Also, the pressure inside the biomass pyrolyzer (20) is kept at 101.3 kPa.

ここで、窒素ガスは、バイオマス熱分解器(20)の上部に設けられた非酸化性ガス供給口(250)から、最終的に1,000リットル/時間の一定量で導入される。また、スチームとしては、過熱蒸気(160℃、0.6MPa)が使用され、バイオマス熱分解器(20)の上部に設けられたスチーム吹込み口(241)から、最終的に1キログラム/時間の一定量で導入される。バイオマス熱分解器(20)におけるバイオマス原料の滞留時間は、約1時間である。これにより、バイオマス熱分解器(20)において熱分解により生じたガスが15 キログラム/時間で得られる。また、チャー及び灰が合計で6.5キログラム/時間で熱分解残渣(チャー)排出口(210)から排出される。 Here, nitrogen gas is finally introduced at a constant rate of 1,000 liters/hour from the non-oxidizing gas supply port (250) provided at the top of the biomass pyrolyzer (20). As steam, superheated steam (160° C., 0.6 MPa) is used, and finally 1 kg / hour of Introduced in fixed quantities. The residence time of the biomass feedstock in the biomass pyrolyzer (20) is about 1 hour. This gives 15 kg/h of gas produced by pyrolysis in the biomass pyrolyzer (20). A total of 6.5 kilograms/hour of char and ash are also discharged from the pyrolysis residue (char) outlet (210).

バイオマス熱分解器(20)において得られた熱分解ガスは、続いて、バイオマス熱分解器(20)の側面下部から熱分解ガス導入管(200)を通過して、熱分解ガス改質器(40)に導入される。 The pyrolysis gas obtained in the biomass pyrolyzer (20) then passes through the pyrolysis gas introduction pipe (200) from the lower side of the biomass pyrolyzer (20) to the pyrolysis gas reformer ( 40).

熱分解ガスの導入当初は、熱分解ガス改質器(40)内の温度は不安定になるが、熱分解ガス改質器(40)下部に設けられたスチーム吹込み口(242) から導入される過熱蒸気の量、及び、空気または酸素導入管(261)から導入される酸素の量を調節することにより、熱分解ガスを部分燃焼させて、熱分解ガス改質器(40)内部の温度が1,000℃ になるように調節する。この時、熱分解ガス改質器(40)は、圧力101.3kPaに保持されている。熱分解ガス改質器(40)下部に設けられたスチーム吹込み口(242)からの過熱蒸気は、最終的に3.7キログラム/時間の一定量で導入される。空気または酸素導入口(261)からの酸素は、最終的に2.3m3-normal/時間の一定量で導入される。但し、この酸素量は熱分解ガス改質器(40)内部の温度上昇度合いによって、適宜増減させる。 At the beginning of the introduction of the pyrolysis gas, the temperature inside the pyrolysis gas reformer (40) becomes unstable. By adjusting the amount of superheated steam supplied and the amount of oxygen introduced from the air or oxygen introduction pipe (261), the pyrolysis gas is partially combusted and the inside of the pyrolysis gas reformer (40) Adjust the temperature to 1,000°C. At this time, the pyrolysis gas reformer (40) is kept at a pressure of 101.3 kPa. Superheated steam from the steam inlet (242) provided at the bottom of the pyrolysis gas reformer (40) is finally introduced at a constant rate of 3.7 kg/hour. Air or oxygen from the oxygen inlet (261) is finally introduced at a constant rate of 2.3 m3-normal/hour. However, this amount of oxygen is appropriately increased or decreased according to the degree of temperature rise inside the pyrolysis gas reformer (40).

上記操作により、バイオマス熱分解器(20)が温度600℃及び圧力101.3kPaに保持され、かつ、熱分解ガス改質器(40)が温度950℃及び圧力101.3kPaに保持される。これにより、温度1,000℃の改質ガスが3 1キログラム/時間の量で改質ガス排出口(230)から得られる。 By the above operation, the biomass pyrolyzer (20) is maintained at a temperature of 600° C. and a pressure of 101.3 kPa, and the pyrolysis gas reformer (40) is maintained at a temperature of 950° C. and a pressure of 101.3 kPa. This results in a reformed gas outlet (230) at a temperature of 1,000° C. in an amount of 31 kg/hr.

得られた改質ガスをゴム製バッグに捕集し、ガスクロマトグラフィーによりガス組成を測定する。表3には、得られた改質ガスの組成を示した。また、該操業を3日間連続して実施することができる。該操業期間中、トラブル、とりわけ、タールに起因するトラブルのない良好な連続運転を維持することができる。また、操業期間中、熱分解ガス導入管(200)内で熱担持媒体(30)がタール等により閉塞するというトラブルを生ずることもなく、バイオマス熱分解器(20) から熱分解ガス改質器(40)への熱分解ガスのスムーズな導入が維持される。また、熱分解ガス改質器(40)出口から取り出された改質ガス中のタール量は、約10mg/m3-normalである。 The resulting reformed gas is collected in a rubber bag, and the gas composition is measured by gas chromatography. Table 3 shows the composition of the obtained reformed gas. Also, the operation can be carried out continuously for 3 days. During the operating period, good continuous operation can be maintained without troubles, especially troubles caused by tar. In addition, during operation, the heat carrier medium (30) in the pyrolysis gas introduction pipe (200) is not clogged with tar or the like. Smooth introduction of pyrolysis gases to (40) is maintained. Further, the amount of tar in the reformed gas taken out from the outlet of the pyrolysis gas reformer (40) is approximately 10 mg/m3-normal.

Figure 2023085580000004
Figure 2023085580000004

このように改質ガスを得ることができ、ガス化装置における前記熱担持媒体の安定的な連続供給を実現することにより、熱分解器の圧力変動を抑え、ガス分離における分離能の低下の問題を解決して、品質の安定したガスを提供することができる。 In this way, the reformed gas can be obtained, and by realizing a stable and continuous supply of the heat carrier medium in the gasifier, pressure fluctuations in the pyrolyzer can be suppressed, and the problem of a decrease in separation performance in gas separation. can be solved to provide gas with stable quality.

本発明のバイオマスのガス化装置は、予熱器、バイオマス熱分解器、熱分解ガス改質器を備え、さらに、熱分解ガス改質器に前記熱分解ガス改質器へ常時所定量の酸素を供給するマニュアル弁と、前記熱分解ガス改質器へオンオフで酸素を供給するオンオフ弁とを組み込むことにより、熱分解ガス改質器における改質ガスの温度を目標所定温度に近づけ、改質反応を安定させて水素濃度を安定させることにより、安定した水素を供給できる。 The biomass gasification apparatus of the present invention comprises a preheater, a biomass pyrolyzer, and a pyrolysis gas reformer. By incorporating a manual valve for supplying oxygen and an on-off valve for supplying oxygen to the pyrolysis gas reformer in an on-off state, the temperature of the reformed gas in the pyrolysis gas reformer approaches a predetermined target temperature, and the reforming reaction is stabilized to stabilize the hydrogen concentration, stable hydrogen can be supplied.

10 予熱器
20 バイオマス熱分解器
30 熱担持媒体
40 熱分解ガス改質器
41 マニュアル弁
42 オンオフ弁
43 制御装置
44 検知器
45 検知部
46 オンオフ弁調整器
47 マニュアル弁調整器
48 制御部
49 演算部
50 第1バルブ
60 ホッパ
70 第2バルブ
90 第3バルブ
200 熱分解ガス導入管
201 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)
202 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)
210 熱分解残渣(チャー)排出口
220 バイオマス供給口
230 改質ガス排出口
240 排出物処理装置
241、242、243 スチーム吹込み口
250 非酸化性ガス供給口
260 バイオマス熱分解器内に形成される、熱担持媒体層の上面
261、262 空気又は酸素導入管


REFERENCE SIGNS LIST 10 preheater 20 biomass pyrolyzer 30 heat carrier medium 40 pyrolysis gas reformer 41 manual valve 42 on/off valve 43 controller 44 detector 45 detector 46 on/off valve adjuster 47 manual valve adjuster 48 controller 49 calculator 50 First valve 60 Hopper 70 Second valve 90 Third valve 200 Pyrolysis gas introduction pipe 201 Pyrolysis gas reformer side gas introduction port (gas outlet) of the pyrolysis gas introduction pipe
202 Biomass pyrolyzer side gas intake (gas inlet) of pyrolysis gas introduction pipe
210 pyrolysis residue (char) outlet 220 biomass supply port 230 reformed gas outlet 240 waste treatment device 241, 242, 243 steam inlet 250 non-oxidizing gas supply 260 upper surface of the heat-bearing medium layer formed in the biomass pyrolyzer 261, 262 air or oxygen inlet tube


Claims (12)

熱担持単体を予め加熱する予熱器、
前記予熱器で予め加熱された熱担持媒体の供給を受け、前記熱担持媒体のもつ熱によりバイオマスの熱分解を実行する熱分解器、及び
前記熱分解により発生した熱分解ガスを、空気又は酸素により部分燃焼してスチーム改質を実行する熱分解ガス改質器を含む、バイオガスのガス化装置において、
前記熱分解ガス改質器が、前記熱分解ガス改質器へ常時所定量の酸素を供給するマニュアル弁と、前記熱分解ガス改質器へオンオフで酸素を供給するオンオフ弁とを備える、バイオマスのガス化装置。
a preheater for preheating the heat carrier,
A pyrolyzer that is supplied with a heat carrier preheated by the preheater and performs pyrolysis of biomass using the heat of the heat carrier, and a pyrolysis gas generated by the pyrolysis is replaced by air or oxygen. In a biogas gasifier comprising a pyrolysis gas reformer that performs steam reforming by partial combustion with
Biomass, wherein the pyrolysis gas reformer comprises a manual valve that always supplies a predetermined amount of oxygen to the pyrolysis gas reformer, and an on-off valve that supplies oxygen to the pyrolysis gas reformer by turning on and off gasifier.
前記マニュアル弁からの酸素ガスの供給により900℃以下の所定温度域まで改質ガスの温度を上昇させる請求項1に記載のバイオマスのガス化装置。 2. The biomass gasifier according to claim 1, wherein the temperature of the reformed gas is raised to a predetermined temperature range of 900[deg.] C. or less by supplying oxygen gas from the manual valve. 前記所定温度域が800℃から900℃である請求項2に記載のバイオマスのガス化装置。 The biomass gasifier according to claim 2, wherein the predetermined temperature range is from 800°C to 900°C. 前記所定温度域が850℃から880℃である請求項2に記載のバイオマスのガス化装置。 The biomass gasifier according to claim 2, wherein the predetermined temperature range is from 850°C to 880°C. 前記マニュアル弁による改質ガスの温度の温度上昇に加えて、前記オンオフ弁からの酸素ガスの供給により、改質ガスの温度の温度を目標温度に上昇させる請求項1~4のいずれか1項に記載のバイオマスのガス化装置。 5. The temperature of the reformed gas is raised to the target temperature by supplying oxygen gas from the on-off valve in addition to the temperature rise of the reformed gas by the manual valve. The biomass gasifier according to . 前記目標温度が850℃~1000℃である請求項5に記載のバイオマスのガス化装置。 The biomass gasifier according to claim 5, wherein the target temperature is 850°C to 1000°C. 前記目標温度が880℃~950℃である請求項5に記載のバイオマスのガス化装置。 The biomass gasifier according to claim 5, wherein the target temperature is 880°C to 950°C. 前記目標温度が900℃~930℃である請求項5に記載のバイオマスのガス化装置。 The biomass gasifier according to claim 5, wherein the target temperature is 900°C to 930°C. 前記改質ガスの到達温度に基づいて、前記所定温度域を調整する請求項2~8のいずれか1項に記載のバイオマスのガス化装置。 The biomass gasifier according to any one of claims 2 to 8, wherein the predetermined temperature range is adjusted based on the reached temperature of the reformed gas. 前記バイオマス熱分解器が、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、
前記熱分解ガス改質器が、スチーム吹込み口及び改質ガス排出口を備え、
さらに、前記バイオマス熱分解器において発生した熱分解ガスを前記熱分解ガス改質器へと導入する、前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、熱分解ガス導入管を含み、
かつ、前記バイオマス熱分解器及び前記熱分解ガス改質器が、夫々更に、予め加熱された熱担持単体の導入口及び排出口を備え、前記熱担持単体の持つ熱により、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し、
前記バイオマス熱分解器と前記熱分解ガス改質器とが、前記熱担持媒体の流れに対して並列に備えられており、かつ、前記熱分解ガス導入管が、前記バイオマス熱分解器及び前記熱分解ガス改質器の両側において、前記バイオマス熱分解器及び前記熱分解ガス改質器内に夫々形成される、前記熱担持媒体層の上面より下方の前記上記バイオマス熱分解器及び前記熱分解ガス改質器の側面に備えられており、かつ、前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た、バイオマスのガス化装置であって、
前記熱分解ガス改質器が、前記熱分解ガス改質器へ常時所定量の酸素を供給するマニュアル弁と、前記熱分解ガス改質器へオンオフで酸素を供給するオンオフ弁とを備える、バイオマスのガス化装置。
the biomass pyrolyzer comprises a biomass inlet and a non-oxidizing gas inlet and/or steam inlet;
the pyrolysis gas reformer comprises a steam inlet and a reformed gas outlet;
Furthermore, a pyrolysis gas provided between the biomass pyrolyzer and the pyrolysis gas reformer for introducing the pyrolysis gas generated in the biomass pyrolyzer into the pyrolysis gas reformer including an introduction tube;
In addition, the biomass pyrolyzer and the pyrolysis gas reformer each further include an inlet and an outlet for a preheated heat carrier unit, and the heat possessed by the heat carrier unit thermally decomposes biomass and Execute reforming of pyrolysis gas generated by pyrolysis of biomass,
The biomass pyrolyzer and the pyrolysis gas reformer are provided in parallel with respect to the flow of the heat carrier medium, and the pyrolysis gas introduction pipe is connected to the biomass pyrolyzer and the heat said biomass pyrolyzer and said pyrolysis gas below the upper surface of said heat-carrying medium layer respectively formed in said biomass pyrolyzer and said pyrolysis gas reformer on both sides of the cracker gas reformer; A biomass gasification apparatus provided on the side of a reformer and having the pyrolysis gas introduction pipe substantially horizontal with respect to the direction of gravity,
Biomass, wherein the pyrolysis gas reformer comprises a manual valve that always supplies a predetermined amount of oxygen to the pyrolysis gas reformer, and an on-off valve that supplies oxygen to the pyrolysis gas reformer by turning on and off gasifier.
前記バイオマス熱分解器が、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、
前記熱分解ガス改質器がスチーム吹込み口及び改質ガス排出口を備え、
さらに、前記バイオマス熱分解器と前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、前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し、
かつ、前記バイオマス熱分解器が、更に、予め加熱された熱担持媒体の導入口及び排出口を備え、上記熱担持媒体の持つ熱により、バイオマスの熱分解を実行し、
一方、前記熱分解ガス改質器が、バイオマスの熱分解により発生した熱分解ガスのスチーム改質を実行し、
前記熱分解ガス改質器が、更に、空気又は酸素吹込み口を備え、該空気又は酸素により、バイオマスの熱分解により発生した熱分解ガスを部分燃焼することにより、スチーム改質を実行し、
かつ、前記熱分解ガス導入管が、前記バイオマス熱分解器内に形成される、前記熱担持媒体層の上面より下方の前記バイオマス熱分解器の側面に備えられている、バイオマスのガス化装置であって、
前記熱分解ガス改質器が、前記熱分解ガス改質器へ常時所定量の酸素を供給するマニュアル弁と、前記熱分解ガス改質器へオンオフで酸素を供給するオンオフ弁とを備える、バイオマスのガス化装置。
the biomass pyrolyzer comprises a biomass inlet and a non-oxidizing gas inlet and/or steam inlet;
the pyrolysis gas reformer comprises a steam inlet and a reformed gas outlet;
Furthermore, a pyrolysis gas introduction pipe is provided between the biomass pyrolyzer and the pyrolysis gas reformer, and the pyrolysis gas generated in the biomass pyrolyzer is transferred to the pyrolysis gas reformer. introduced into
and the biomass pyrolyzer further comprises an inlet and an outlet for a preheated heat carrier medium, and uses the heat of the heat carrier medium to carry out pyrolysis of biomass,
On the other hand, the pyrolysis gas reformer performs steam reforming of pyrolysis gas generated by pyrolysis of biomass,
The pyrolysis gas reformer further comprises an air or oxygen inlet, and steam reforming is performed by partially burning the pyrolysis gas generated by the pyrolysis of biomass with the air or oxygen,
The biomass gasifier, wherein the pyrolysis gas introduction pipe is provided on the side surface of the biomass pyrolyzer below the upper surface of the heat carrier medium layer formed in the biomass pyrolyzer. There is
Biomass, wherein the pyrolysis gas reformer comprises a manual valve that always supplies a predetermined amount of oxygen to the pyrolysis gas reformer, and an on-off valve that supplies oxygen to the pyrolysis gas reformer by turning on and off gasifier.
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改質する熱分解ガス改質器とを備え、かつ、予め加熱された熱担持単体を、上記バイオマス熱分解器に投入させて、上記熱担持単体の持つ熱により、バイオマスの熱分解を実行し、次いで、該バイオマスの熱分解により発生した熱分解ガスを、上記熱分解ガス改質器に導入して、該熱分解ガスのスチーム改質を実行し、
上記バイオマスの熱分解により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、上記熱担持単体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、次いで、該熱分解ガス改質器に、別途、導入された空気又は酸素により、上記の導入された熱分解ガスが、部分酸化されると同時に、上記空気又は酸素と同時に導入されたスチームにより改質される、バイオマスのガス化方法において、
前記熱分解ガス改質器に備えられた、前記熱分解ガス改質器へ常時所定量の酸素を供給するマニュアル弁からの酸素により改質ガスの温度を所定温度領域に上昇させ、加えて前記熱分解ガス改質器へオンオフで酸素を供給するオンオフ弁からの酸素により前記改質ガスの温度を目標所定温度に上昇させる、バイオマスのガス化方法。

A biomass pyrolyzer that heats biomass in a non-oxidizing gas atmosphere or a mixed gas atmosphere of non-oxidizing gas and steam, and reforming the gas generated in the biomass pyrolyzer in the presence of steam. A thermal decomposition gas reformer and a preheated heat support unit are introduced into the biomass pyrolyzer, and the heat of the heat support unit thermally decomposes biomass, and then, introducing the pyrolysis gas generated by pyrolysis of the biomass into the pyrolysis gas reformer to perform steam reforming of the pyrolysis gas;
A pyrolysis gas introduction pipe provided on a side surface of the biomass pyrolyzer below the upper surface of the heat-supporting single layer, in which pyrolysis gas generated by pyrolysis of the biomass is formed in the biomass pyrolyzer. The introduced pyrolysis gas is partially oxidized by air or oxygen separately introduced into the pyrolysis gas reformer through At the same time, in the biomass gasification method, wherein the biomass is reformed by steam introduced at the same time as the air or oxygen,
The temperature of the reformed gas is raised to a predetermined temperature region by oxygen from a manual valve provided in the pyrolysis gas reformer, which constantly supplies a predetermined amount of oxygen to the pyrolysis gas reformer, and A biomass gasification method, wherein the temperature of the reformed gas is raised to a predetermined target temperature by oxygen from an on-off valve that supplies oxygen to a pyrolysis gas reformer in an on-off state.

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