[发明专利]生物质的气化装置

说明书

技术领域

本发明涉及生物质的气化装置，更详细而言，涉及具备将生物质进行热裂解的生物质热裂解区和将上述生物质热裂解区中产生的气体与蒸汽混合来进行重整的气体重整区的气化装置。

背景技术

以2011年3月11日发生的东日本大地震为起源，其后，从安全性等的观点出发，终止了多个核能发电设备的运转。与此相伴，担心电力供给不足，作为核能发电的替代，太阳能发电、风力发电、地热发电、水力发电、潮汐发电、生物质发电等基于可再生能源的发电设备逐渐受到关注。这些之中，太阳能发电、风力发电和潮汐发电作为暂时的电力供给源而备受期待，但其发电量不稳定，因此无法期待其作为稳定的电力供给设备。另外，关于水力发电和潮汐发电，如果是小规模设备则可预计某种程度的需求，但存在用于建设大规模设备的设置场所受限的问题。

另一方面，由于东日本大地震的影响所导致的房屋倒塌、森林毁坏等，大量产生了建筑系木质废料、森林倒树、废林地残留材料、疏伐材等木质系生物质。为了有效利用这些木质系生物质，对木质系生物质发电设备的期待正在提高。除此之外，还期待在该发电设备中扩大对木质系生物质以外的生物质的利用。

木质系生物质发电设备有直接燃烧发电方式和气化发电方式。直接燃烧发电方式是将生物质燃烧并利用其燃烧热来产生蒸汽，从而利用蒸汽涡轮进行发电的方式。该方式中，能够大量处理生物质，但存在发电效率低这一问题。气化发电方式是将生物质进行热裂解，根据需要进一步实施热重整或蒸汽重整来制造高热量气体的方式。根据该方式，其效率高、与直接燃烧发电方式相比能够将生物质量抑制为低。但是，该方式中，需要将生物质均匀地热裂解，且存在由热裂解时产生的焦油导致装置故障的产生这一问题。

为了解决上述气化发电方式中的问题，例如提出了如下的生物质气化装置，其中，在具备气化炉的生物质气化装置中，具有将生物质分级而得到特定粒径以下的生物质的细粒物的重量比率在特定值以下的粒度分布调节生物质的振动筛、以及将源自振动筛的粒度分布调节生物质供给至气化炉的生物质供给装置，所述气化炉从立式的气化炉的上部供给生物质而在该气化炉内形成生物质的填充移动层，从该气化炉的下部供给气化剂，使填充移动层下降的生物质与上升的气化剂对向接触并进行热裂解，从而得到生成气体（专利文献1）。根据该气化装置，能够形成填充移动层内的均匀高温气体的上升流、且能够降低填充移动层的压力损失、能够维持稳定的气化。但是，无法证明所供给的生物质被均匀地热裂解。另外，需要获得上述那样的粒度分布调节生物质，必须设置用于该目的的装置，导致成本增加。

作为从热裂解气体中去除焦油的装置，例如提出了在由生物质生成的燃料气体的流通路径中设置蓄热体的生物质气化系统的燃料气体重整装置，所述蓄热体形成为使该燃料气体流通的多孔状，且经加热而蓄积1100℃以上的热（专利文献2）。该装置在燃料气体通过上述蓄热体时，使焦油燃烧而去除。但是，该设备不仅繁杂，而且运转操作也变得繁杂。另外，使焦油燃烧时，担心燃料气体的一部分也会燃烧而损失。作为从热裂解气体中去除焦油的其它装置，例如提出了如下的生物质热裂解气体中的焦油去除装置，其为从对生物质原料进行热裂解处理而得到的热裂解气体中去除焦油的装置，从上述热裂解气体的流动方向上游向下游依次设置有：对该热裂解气体进行压缩处理的压缩装置；以及对压缩处理后的该热裂解气体进行冷却处理的冷却装置（专利文献3）。根据该装置，能够有效地去除焦油的主成分、即例如糠醛、邻甲氧基苯酚、苯酚等。但是，由于需要压缩和冷却，因此存在压缩和冷却所需的设备成本、运转成本这一缺点。另外，作为其它装置，例如提出了如下的热裂解气化系统，其为下水污泥、木质生物质等生物质的热裂解气化系统，具备热裂解气化炉、在该热裂解气化炉的下游侧设置的燃烧炉、以及在前述热裂解气化炉与前述燃烧炉之间设置的配管、连接于前述配管而用于将被制成非活性气体与氧气的混合气体的氧化剂供给至前述配管的氧化剂供给口、用于将前述氧化剂的氧气浓度调整至5体积%以上且13体积%以下的氧化剂调整部、用于加热前述配管的内壁的加热部、用于计测要通过前述配管的内侧的气体温度的气体温度检测部、以及用于控制前述气体温度的气体温度控制部（专利文献4）。在该热裂解气化系统中，使设置在热裂解气化炉与燃烧炉之间的配管的内壁上附着的热裂解附着物、例如焦油燃烧并去除。该系统的目的在于短时间内安全地去除源自生物质的热裂解附着物，但要进行燃烧处理，因此无法实现由生物质的热裂解产生的焦油的有效利用。