[发明专利]生物质的气化装置

说明书

本发明提供一种将生物质的热分解温度及热分解气体的重整温度和其气体环境最优化而产生较多含有有价气体的重整气体、能够预防通过灰中的五氧化二磷及钾产生的配管的堵塞及腐蚀并抑制N₂O的发生、还能够减少焦油及煤尘的产生的生物质的气化装置。本发明关于生物质的气化装置，所述生物质的气化装置具备生物质热分解器、热分解气体重整器和热分解气体导入管，生物质热分解器还具备热载体的导入及排出口，通过热载体的热，执行生物质的热分解，热分解气体重整器执行通过生物质的热分解而产生的热分解气体的蒸汽重整；热分解气体重整器还具备空气或氧吹入口；并且，热分解气体导入管被装备在比形成于生物质热分解器内的热载体层的上表面靠下方的生物质热分解器侧面。

技术领域

本发明涉及生物质（biomass）的气化装置，更详细地讲，涉及具备生物质热分解器和热分解气体重整器的生物质的气化装置，所述生物质热分解器将生物质、优选的是灰分含量比较高的生物质热分解，所述热分解气体重整器将在上述生物质热分解器中产生的热分解气体与氧或空气及蒸汽混合，进行部分燃烧及重整（reform）。

背景技术

在2011年3月11日发生的东日本大地震灾害后，可再生能源及分散型能源供给施设被重新审视，太阳能发电、风力发电、地热发电、水力发电、潮力发电、生物质发电等利用可再生能源的发电设备受到关注。此外，最近使用通过可再生能源发电的电力的、借助水的电解进行的氢制造也关注提高。

可再生能源中的太阳能发电、风力发电及潮力发电虽然作为暂时性的电力供给源受到期待，但由于发电量不稳定，所以不能期待作为稳定的电力供给设备。此外，水力发电及潮力发电如果是小规模设备则估计有某种程度的需求，此外如果是小规模设备则建设用地确保较容易，但是有为了建设大规模设备而设置场所受限的问题。

另一方面，木材、下水污泥、家畜排泄物等生物质在日本国内均匀地存在。其中，下水污泥、家畜排泄物由于季节变动较少且持续性地产生，所以被认为是稳定的生物质原料。特别是，下水污泥的产生量为约215万吨（干燥重量基准，2015年的产生量，根据国土交通省资料），其中的75重量%未被利用，所以被期待有效利用。

但是，由于在下水污泥中混入有氮、磷、钾及其他无机物、以及来源于雨水的土壤等，所以灰分较多而难燃，并且由于热量较低，所以有在进行焚烧处理时焚烧效率较低的缺点。此外，在燃烧时产生来源于氮的N₂O。该N₂O的温室效应系数是CO₂的298倍（2013年以后，N₂O的温室效应系数从CO₂的温室效应系数的310倍变更为298倍。根据环境省资料），为了抑制N₂O的产生，必须使其在850℃以上的高温下燃烧。另一方面，磷通过被燃烧而成为五氧化二磷。该五氧化二磷由于升华性较高、此外还有潮解性，所以已知在配管的低温部会引起堵塞作用。在五氧化二磷以外，还已知钾也促进配管的堵塞及腐蚀。因此，在将下水污泥燃烧的情况下，需要在抑制N₂O及五氧化二磷的产生并抑制五氧化二磷及钾的挥散的条件下进行燃烧或加热处理。

对于高灰分生物质的气化装置，例如提出了以下的方法：在将灰分20重量%的下水污泥干燥后，用空气吹入式的流动层式热分解炉在500～800℃下进行热分解，使其热分解气体与空气一起在1000～1250℃的高温下燃烧，用其热产生水蒸汽，进行涡轮发电（专利文献1）。根据该方法，在将下水污泥的灰分效率良好地分离的同时，一边将热有效利用，一边同时进行下水污泥的干燥和发电。但是，由于在该方法中将空气向流动热分解炉吹入，所以热分解气体的热量下降而热效率变低，不能期待输出较高的发电量。此外，制品是电力，不能制造气体（例如，甲烷气体及氢气）这样的有价气体。此外，由于是流动层加热炉，所以不能进行产生的灰与流动介质的分离，所以通过五氧化二磷及钾而发生流动介质的固着，流动状态变得不稳定。结果，必须频繁地更换流动介质，结果，可以想到不能进行稳定的连续作业等的不良状况。