[发明专利]生物质热解装置以及发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过将木质生物质进行热解来生成半碳化物和热解气的生物质热解装置以及具有该生物质热解装置的发电系统。

本申请依据2013年4月10日向日本提出申请的日本专利特愿2013-082232号主张优先权，并在此处援用其内容。

背景技术

人们要求通过热解气化系统将木质生物质等生物质进行气化，并将以往作为废弃物加以处理的生物质转化为资源进行有效利用。与化石燃料等相比，生物质的能量密度较低。作为提高生物质的能量密度化的一种方法，已知有半碳化方法(烘焙)，其使木质生物质中的大部分热量残留下来，并且将木质生物质中含有的纤维成分(纤维素、木质素)进行热分解(例如参照专利文献1)。

半碳化方法是通过在阻氧状况下以250℃～350℃将木质生物质进行热解从而生成半碳化物(半碳化燃料、烘焙燃料)的方法。由于纤维成分被分解，半碳化物的粉碎变得容易，因此可在利用粉碎机(研磨机)进行粉碎后，将其用作煤粉锅炉的燃料。

此处，参照图2，说明常规的燃煤火力发电系统。燃煤火力发电系统101在燃煤火力发电站7中，将利用热解气化炉4使木质生物质B热解而制成的半碳化物T用作燃料。

具体而言，半碳化物T与供给自煤仓14的煤C一同被粉碎机15粉碎，并作为煤粉PC导入至煤粉锅炉16。然后，因在煤粉锅炉16中使煤粉PC燃烧时产生的热量而产生的蒸汽被导入蒸汽涡轮机17中，利用与蒸汽涡轮机17直接连接的发电机18进行发电。

该燃煤火力发电系统101中，利用燃烧炉3使热解气P燃烧，该热解气P在热解气化炉4中生成，并由旋风分离器6分离。通过该燃烧产生的燃烧废气E被活用作热解气化炉4自身的热源，从而削减了燃烧炉3的燃料即辅助燃料F的使用量。另外，还能够省去旋风分离器6。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2012-219176号公报

发明内容

但是，上述常规的燃煤火力发电系统101中使用的半碳化方法存在以下课题。

第一课题是，当木质生物质的热输入量为100％时，残留在半碳化物中的热量仅为60％～80％。木质生物质的剩余热输入量会以热解气的形式作为热解气化的加热热源进行自我消耗。

第二课题是，通过提高半碳化物的粉碎性，有时会降低来自生物质的发电量。即使例如将热解气化温度固定控制在300℃，生成的半碳化物的性状(粉碎机的粉碎性)也会随着原料性状的变动和原料含水率的变动而发生明显变动。例如，热解所需的热负荷会随着原料含水率的上升而上升。

其结果为，即使将热解气化温度维持在300℃，由于半碳化物温度上升受到抑制，所以半碳化物的完成温度会降低，无法将木质生物质中的纤维成分进行热分解。因此会存在由于纤维成分残留而降低粉碎机的粉碎性的课题。

半碳化物的粉碎性降低时，为了避免粉碎机的动力过载(超出容许值)，必须抑制半碳化物向粉碎机的供给量，并且无法获得稳定的半碳化物的混烧率。因此，为了稳定地供给半碳化物，必须使用半碳化物的缓冲罐等存储设备，这样会导致设备费用投入的增加。

作为解决该问题的方法，人们考虑通过提高热解气化温度来改善半碳化物的粉碎性。但是，根据该方法，促进了木质生物质的气化，因而半碳化物中残留的热量(热量残留率)会减少。也就是说，作为燃煤火力替代燃料的价值会降低，发电公司难以享受导入半碳化设备的益处。

因此，本发明的目的在于，提供一种能够有效利用木质生物质中保有的热量的生物质热解装置以及发电系统。

技术方案

根据本发明的第一方式，生物质热解装置具有：燃烧炉，其使性状稳定的燃料燃烧并产生热量；热解气化炉，其利用产生自所述燃烧炉的热量，将木质生物质进行热解，从而生成半碳化物和热解气；以及热解气导入管路，其将所述热解气从所述热解气化炉导入至导入所述半碳化物的锅炉内。

根据上述结构，通过将热解气与利用热解气化炉生成的半碳化物一同导入锅炉，不论对于半碳化物的热量残留率为多少，都能够在锅炉中利用供给至热解气化炉的木质生物质的大致全部热量。

此外，通过使用性状稳定燃料作为燃烧炉的燃料，能够在热解气化炉中稳定地确保将木质生物质进行热解所需的热量。也就是说，能够在热解气化炉中稳定地生成半碳化物。

上述生物质热解装置中，所述热解气化炉可以构成为，利用加热气体间接地加热木质生物质的间接加热式热解气化炉。