生物物质气化装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种生物物质气化装置，该生物物质气化装置是生物物质的热化学性气化装置，能成产业地从固体生物物质制造高品质的燃料气体，该燃料气体能作为燃气发动机、燃气轮机等的燃料使用，还能作为甲醇合成等的合成气体使用。生物物质的高温燃烧气体产生装置（１０１）不依靠矿物燃料而全部依靠生物物质供给热源。供气化的粗粉碎生物物质（２０５）与气化剂（３０３）一起被导入到１次气化反应室（２０２）中，将来自高温燃烧气体产生装置（１０１）中产生的燃烧气体（１０９ａ）所加热的１次气化反应室（２０２）壁面的辐射热作为反应热，产生气化反应，粗粉碎生物物质（２０５）被分解，成为清洁且高品质的生成气体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术与将固体生物物质向高方便性的燃料气体转换的气化技术相关，涉及一种生物物质的气化反应装置，该生物物质的气化反应装置利用实用性高的装置，通过热化学方法从固体生物物质生成高品质燃料气体，该高品质燃料气体清洁且具有与矿物燃料同样高的发热量，能作为甲醇等化学合成原料来使用。所得到的生成气体能使用于替代矿物燃料、发电效率高的机种即燃气发动机发电、燃气轮机发电，还被用作来源于100％生物物质的甲醇、GTL(Gas To Liquid fuel；石油同等燃料)的合成气体，还被作为采用了上述合成气体的来源于100％生物物质的生物柴油燃料来使用。
技术介绍
以往的固体生物物质的能量转换主要利用直接燃烧所产生的热，在这样的情况下，难以实现高度的能量利用。例如，在发电的情况下，为通过燃烧木屑锅炉产生水蒸气而通过水蒸气轮机进行发电的发电方式，但在实际的设备中，在1000～3000kW规模下仅得到8～12％的发电效率。在100kW规模那样的小规模中，无法得到电力输出。现今，开发了用于高效利用生物物质能量的气化技术。以往的气化技术中以用理论量以下的空气或氧气来使生物物质进行半燃烧的部分氧化法为主流，但多产生煤、焦油，用于发热的废气混入生成气体，因此无法得到高品质的生成气体。从汽车燃料化和燃料输送上来看，为了高度利用生物物质能量而向液体燃料的转换是理想的。但是，从生物物质制造液-->体燃料的制法中，无论是以糖类、淀粉等作为原料进行发酵而形成的甲醇燃料还是将植物油通过添加甲醇酯化而成的BDF(生物柴油燃料)，都主要以食品材料为原料，单位耕种面积的收获量低。还未开发出将本专利技术中作为目标的全部草本类、木本类的生物物质作为对象而能以可转换成化学合成原料的品质来进行热化学性气化的实用装置。近年来，开发了一种浮游外热式气化方法，该方法能从生物物质得到适于发电用燃气发动机的高卡路里(calorie)且清洁的燃料气体。其内容示出在下述专利文献1、专利文献2和专利文献3中。专利文献1中公开了一种将生物物质的燃烧空间和生物物质的气化空间分离的生物物质气化装置。该装置将从生物物质的燃烧空间所得到的完全燃烧高温气体用于加热生物物质的气化空间，还通过多个通孔将完全高温燃烧气体供给到气化空间中。利用该装置，容易独立控制燃烧空间的发热反应和气化空间的吸热反应而使生物物质气化，因此能得到以往所没有的高品质燃料气体。但是，在该装置中，通过通孔将高温燃烧气体导入到气化空间中，从而实现了生物物质的均匀气化。因此，存在如下问题：在生成气体中混入了大量完全高温燃烧气体所含有的二氧化碳和氮气，使生成气体的品质降低；随着生成气体、作为生成气体的原料的生物物质的逸散，气化剂的分布不均匀；必须加工出多个小孔等。而且，在专利文献2和专利文献3中公开了将水蒸气供给到气化空间中的技术。通过添加水蒸气，一定程度上解决了上述问题，但留下了一些含有以下几点的应该解决或提高的技术问题。-->作为第1缺点，作为气化原料的生物物质要求大约3mm以下的微细粉末，粉碎动力大的同时，10mm～20mm的粗大粉末成为故障的原因。作为第2缺点，被供给到气化空间的气化剂(例如水蒸气)进入生物物质供给料斗内而结露，使生物物质微细粉末含有高水分。其结果，难以将生物物质的微细粉末顺利地向气化空间供给，还显著降低气化反应室内的气化效率。作为第3缺点，氢占所得到的燃料气体组成的比例降低，直接用作合成甲醇和GTL等的合成气体还不充分。专利文献1：日本特开2002-88379号公报专利文献2：日本特开2004-51717号公报专利文献3：日本特开2004-51718号公报
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的在于用于生成几乎不含有煤和焦油、清洁的且高发热量的理论绝热燃烧温度也优异的高品质燃料气体的生物物质的气化。而且，本专利技术的目的在于提供一种生物物质气化装置，该生物物质气化装置为小型设备，但比使用了蒸气轮机的大型生物物质屑燃烧发电更优异，适于高效且自产自销型或小规模分散型装置，该生物物质气化装置能将所得到的生成气体，即燃料气体直接使用于燃气发动机、燃气轮机。而且，所得到的生成气体以氢和一氧化碳为主要成分且以具有能用作甲醇、GTL等化学合成原料的合成气体的品质为目标。这样的对生物物质的很好的能量利用在规模方面也具有很大潜能，因此作为改进矿物燃料一边倒的日本现状的脱胎换骨的替代技术而能响应时代的强烈的需要。-->本专利技术的生物物质气化装置由使生物物质燃烧而产生燃烧气体的高温燃烧气体产生装置、生物物质供给料斗、气化反应装置构成，该气化反应装置的内部配置有1次气化反应室，该1次气化反应室将2次气化反应管和气化剂供给管线连接起来，该1次气化反应室通过生物物质供给管线而与该生物物质供给料斗连接，该高温燃烧气体产生装置通过燃烧气体供给管线而与该气化反应装置连接。利用上述结构，能够通过生物物质的燃烧气体供给生物物质气化所需要的全部热源，而且得到高品质的燃料气体(以下也称为生成气体)。例如，能够使低形状加工度的低品质的生物物质燃烧，将产生的燃烧气体作为热源而使生物物质气化，从而得到高品质的生成气体。在此，在高温燃烧气体产生装置中使廉价的生物物质燃烧而形成800℃以上，优选1000℃以上的燃烧气体，从而得到生物物质的气化所需要的热源，借助于燃烧气体供给管线将生物物质的气化所需要的热源供给到1次气化反应室中。将1次气化反应室的壁的辐射热作为反应热，作为生成气体的原料的生物物质与从气化剂供给管线所供给的水蒸气等气化剂产生气化反应。此时，1次气化反应室中不需要放入需要氧装置的纯氧，而且空气的导入也限制在零～少量，因此能得到只含有少量氮成分、发热量、理论燃烧温度高、煤、焦油极少的高品质生成气体。并且，在1次气化反应室之后连接2次气化反应室地设置，因此，焦油和煤几乎完全分解而可得到能作为标准构造的燃气发动机燃料长期使用的清洁的生成气体。-->另外，燃烧用或燃料气化用的生物物质优选是被破碎成几mm或几百mm的小片，更优选为被破碎成大致2cm以下的小片(以下也称为“片状生物物质”、“生物物质片”或“粗粉碎生物物质”)。本专利技术的生物物质气化装置中优选是，上述高温燃烧气体产生装置为了得到800℃以上的燃烧气体，以具有固定床的下降流方式的立式燃烧炉为基础，在立式燃烧炉的下部设有炉篦，从炉篦的上方的1处以上的吹入孔供给1次空气，接着，从炉篦配件的内部供给使炉篦具有冷却功能并以喷孔形式供给的2次空气，还从炉篦下部供给完全燃烧所需要的3次空气，在上述高温燃烧气体产生装置的出口由烟囱和诱导通风机进行吸引。利用上述结构，在上述高温燃烧气体产生装置的出口至少产生800℃以上的清洁且未残留有未燃烧成分的燃烧气体，优选至少产生1000℃以上的清洁且未残留有未燃烧成分的燃烧气体，因此，燃烧炉为立式固定床形式，在下部设有炉篦，从炉篦的上部将1次空气作为下降流进行供给。接着从炉篦配件的内部从多个喷口使2次空气喷出，进行燃烧的保持和燃烧速度的控制，并且将3次空气供给到炉篦下部的燃烧气体排出部，进行清洁的完全燃烧和排出高温气体的温度控制。燃烧气体由出口部的烟囱或诱导通风机吸引，保持下降流。通过形成这样的燃烧方式，从炉上部供给的片状生物物质的层叠在炉篦附近成为最高燃烧温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物物质气化装置，其包括使生物物质燃烧而产生燃烧气体的高温燃烧气体产生装置、生物物质供给料斗、气化反应装置，　上述气化反应装置的内部配置有１次气化反应室，该１次气化反应室将２次气化反应管和气化剂供给管线连接起来，该１次气化反应室通 过生物物质供给管线而与上述生物物质供给料斗相连接，　上述高温燃烧气体产生装置通过燃烧气体供给管线而与上述气化反应装置连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2006-10-23 287685/20061.一种生物物质气化装置，其包括使生物物质燃烧而产生燃烧气体的高温燃烧气体产生装置、生物物质供给料斗、气化反应装置，上述气化反应装置的内部配置有1次气化反应室，该1次气化反应室将2次气化反应管和气化剂供给管线连接起来，该1次气化反应室通过生物物质供给管线而与上述生物物质供给料斗相连接，上述高温燃烧气体产生装置通过燃烧气体供给管线而与上述气化反应装置连接。2.根据权利要求1所述的生物物质气化装置，其中，上述高温燃烧气体产生装置为了得到800℃以上的燃烧气体，以具有固定床的下降流方式的立式燃烧炉为基础，在立式燃烧炉的下部设有炉篦，从炉篦的上方的1处以上的吹入孔供给1次空气，接着，从炉篦配件的内部供给使炉篦具有冷却功能并以喷孔形式供给的2次空气，还从炉篦下部供给完全燃烧所需要的3次空气，在上述高温燃烧气体产生装置的出口由烟囱或诱导通风机进行吸引。3.根据权利要求2所述的生物物质气化装置，其中，上述高温燃烧气体产生装置利用1次空气和2次空气的单位时间供给量来控制生物物质燃料的燃烧速度，能利用3次空气进行未燃气体的完全燃烧和高温燃烧气体排出温度的控制。4.根据权利要求2或3所述的生物物质气化装置，其中，为了使供给到上述高温燃烧气体产生装置中的1次空气、2次空气、3次空气容易进行与生物物质的性状、特别是与含水量的不同相对应的燃烧速度的控制和高温燃烧气体的排出温度的控制，用空气预热器进行预热。5.根据权利要求1～4中任一项所述的生物物质气化装置，其中，在上述生物物质供给料斗上同时设有粗粉并行气体供给管线。6.根据权利要求5所述的生物物质气化装置，其中，从上述生物物质供给管线供给氮气、二氧化碳、空气或它们的混合物。7.根据权利要求1～6中任一项所述的生物物质气化装置，其中，在上述1次...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂井正康，竹川敏之，川岛八郎，村上信明，
申请(专利权)人：学校法人长崎综合科学大学，
类型：发明
国别省市：JP[日本]