[发明专利]利用生物能的气化反应装置

说明书

技术领域

本发明涉及利用生物能的气化反应装置，更具体地，涉及如下的利用生物能的气化反应装置：将固态的生物能进行热、化学性能源转换而生成气态的氢、一氧化碳、甲烷等合成气体，并将这样的合成气体利用为锅炉的热源或内燃机的燃料，从而能够生产电力。

背景技术

一般地，气化是指通过热、化学性能源转换方法而将固态的物质生成为作为气态的物质的合成气体，作为气化技术的适用对象，主要可例举煤炭、废弃物、木质生物能(稻糠、玉米杆、锯末、木屑)等。

在此，气化方法大体分为固定层方式和流动层方式，固定层方式细分为上向式气化方法、下向式气化方法、对流式气化方法，流动层方式可分为循环流动层气化方法、气化床流动层气化方法等。

其中，上向式气化方法是从上侧投入固体原料，并向与固体原料相对的方向供给气化用氧化剂的方式。

即，从投入固体原料的上侧划分为干燥区域(Drying zone)、热分解区域(Pyrolysis，Distillation zone)、还原区域(Reduction zone)、氧化区域(Combustion zone)。

在上向式气化方法中，作为氧化剂的空气主要从下部被供给到投入原料的上侧，因此对所投入的固体原料的传热效率高，出口温度为250～300摄氏度程度的较低的温度，但在工序的特性上，由于合成气体内的焦油含量高，从而主要作为锅炉等的热源代替技术而使用。

其次，下向式气化方法是固体原料的投入方向与空气的投入方向构成平行的方式。

即，从投入固体原料的上侧区分为干燥区域(Drying zone)、热分解区域(Pyrolysis，Distillation zone)、氧化区域(Combustion zone)、还原区域(Reduction zone)、作为氧化剂的空气的投入方向为与固体原料的投入方向相同的方向。

在下向式气化方法中，在经过生成合成气体的上部的干燥区域和热分解区域的过程中，从下部的氧化区域不能实现固体燃料之间的充分的传热，导致热效率较低，只形成根据辐射热的传热，由此合成气体的排出温度为700～750摄氏度的较高的温度。

但是，在下向式气化方法中，包含在合成气体内的焦油的含量较少(焦油减少度为95～99％程度)，因此通过下向式气化方法而生成的合成气体为可直接投入到内燃机的发电机而能够使用的程度，由此能够进行混用了热和电的热电联产。

然而，对流式气化方法可以说是上向式气化方法和下向式气化方法的混用，从侧面投入氧化剂，具有合成气体内的焦油分解率下降的特性，主要适用于将稻糠、锯末等这样的密度低的固体原料气化。

因此，近年来研发了利用焦油含量较低的下向式气化方法的气化装置。

但是，在利用这样的下向式气化方法的气化装置中，固体原料与作为氧化剂的空气的投入方向相同，由此导致固体原料与空气彼此间的传热效率下降，因此如上述，所排出的合成气体的显热温度较高。

因此，切实需要研发一种不仅能够利用这样的温度比较高的合成气体的显热，而且还能广泛适用于具备各种种类和性状的生物能固体原料的气化装置。

发明内容

技术课题

本发明是为了改善如上述的问题而发明的，本发明的目的在于提供如下的利用生物能的气化反应装置：能够根据所投入的生物能的性状及种类而进行选择性的运行，并能够增加合成气体的生产量。

并且，本发明的目的在于提供如下的利用生物能的气化反应装置：回收所排出的合成气体的显热而用于提高作为氧化剂而供给的空气的温度并重新投入到气化工序，从而能够提高能源效率。

解决课题的手段