改性装置和改性系统的制作方法
【专利说明】改性装置和改性系统
[0001]本申请是申请日为2011年11月07日、发明名称为“气化炉、气化系统、改性装置和改性系统”的、国家申请号为201180053815.0号的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及使生物质资源气化的气化炉和气化系统、对生物质资源生成的干馏气体进行改性的改性装置和改性系统。
【背景技术】
[0003]众所周知，近年来广泛地把生物质资源(建筑废料的粉碎物等源于生物的资源)进行气化并用作燃料等。而且，生物质资源的气化通常使用下流式的气化炉(例如参照专利文献I)或上流式的气化炉(例如参照专利文献2)，但各类气化炉在生物质资源的气化时都会生成较多量的焦油和炼渣。此外，现有的气化炉还难以进行炉内的温度控制(会失控)。
[0004]另外，生物质资源在气化时，尽管通常把气化炉生成的干馏气体通过改性装置(改性炉、改性器)进行改性，但是为了使现有的改性装置发挥功能需要电能和燃料(例如参照专利文献2、3)。
[0005]专利文献1:日本专利公开公报特开2008-81637号
[0006]专利文献2:日本专利公开公报特开2006-231301号
[0007]专利文献3:日本专利公开公报特开2008-169320号
【发明内容】
[0008]本发明第一课题是提供能够以焦油和炼渣的生成量较少的方式使生物质资源气化的气化炉和气化系统。
[0009]此外，本发明第二课题是提供干馏气体的改性不需要电能等的气化系统。
[0010]而且，本发明第三课题是提供干馏气体的改性不需要电能等的改性装置和改性系统。
[0011]为了解决上述第一课题，本发明的用于使生物质资源气化的气化炉包括:冲孔板，对气化炉内进行上下分隔；生物质资源供给口，向冲孔板上供给生物质资源；第一氧化剂供给口和第二氧化剂供给口，向气化炉内供给氧化剂；第一氧化剂供给通道，从冲孔板的上方朝向下方供给第一氧化剂供给口所供给的氧化剂；第二氧化剂供给通道，向冲孔板附近的规定范围内的多个部位分配供给第二氧化剂供给口所供给的氧化剂；以及干馏气体排出口，将利用冲孔板上的生物质资源的部分氧化和热解而生成的干馏气体向外部排出。
[0012]S卩，本发明的气化炉可以边向冲孔板上堆放的生物质资源(木质系/草本系生物质的粉碎物)的下层部分供给氧化剂，边从上方朝向所述生物质资源供给氧化剂。而且，尽管具体原因尚未明确(生成的焦油量等变少的具体理由/原理)，但是通过各种试验结果可知，利用向冲孔板上堆放的生物质资源的下层部分供给加热后的氧化剂(只有空气，或空气和水蒸气)，并从上方对所述生物质资源供给未加热的氧化剂(例如空气)的方式，使上述结构的气化炉运转时，能够以焦油和炼渣的生成量少的方式使生物质资源气化。因此，按照本发明的气化炉，可以通过焦油和炼渣的生成量少的方式使生物质资源气化。
[0013]此外，还判明如果减少从上方朝向生物质资源供给的氧化剂量，会使炉内的温度急剧下降。本发明的气化炉还能够容易地进行炉内的温度调节。
[0014]在实现本发明的气化炉时，作为第二氧化剂供给通道，只要能够将第二氧化剂供给口供给的氧化剂分配供给到冲孔板附近的规定范围内的多个部位，则可以采用各种具体的结构/构造。例如，作为第二氧化剂供给通道，可以采用将第二氧化剂供给口供给的氧化剂分配供给到冲孔板上方的规定范围内的多个部位和冲孔板下方的规定范围内的多个部位的结构。此外，第二氧化剂供给通道还可以包括多条管道，该多条管道贯穿冲孔板且侧面上设有多个通孔。
[0015]此外，本发明的气化炉的第一氧化剂供给通道可以是形成在气化炉(的炉壳)上的通孔，还可以具有管道等实体。而且，本发明的气化炉的冲孔板不必是狭义的冲孔板，只要是以气体能通过的方式保持生物质资源的结构即可(供给的生物质资源不会直接落下；例如网状构件)。
[0016]本发明的气化炉的冲孔板可以是平板状的构件。但是各种试验结果表明，冲孔板上的生物质资源各部分存在厚度分布的情况(冲孔板上的生物质资源的一部分变厚的情况)下难以点燃。因此，冲孔板优选非平板形状的构件，例如具有与气化炉的水平方向的断面形状对应形状的、锥体的侧面状的构件等。
[0017]此外，为了解决上述第一课题，本发明第一方式的气化系统包括:权利要求1至6中任意一项所述的气化炉；热交换器，利用从气化炉的干馏气体排出口排出的干馏气体的热量生成加热空气和水蒸气；以及氧化剂供给通道，向第二氧化剂供给口供给由热交换器生成的加热空气和水蒸气作为氧化剂。
[0018]S卩，本发明第一方式的气化系统使用了本发明的气化炉。因此，所述气化系统能够以焦油等的生成量少的方式使生物质资源气化。此外，本发明第一方式的气化系统利用从气化炉排出的干馏气体的热量，对向气化炉供给的氧化剂(加热空气和水蒸气)进行加热。因此，本发明第一方式的气化系统中，氧化剂的加热不需要电能等。
[0019]作为本发明第一方式的气化系统的热交换器，还可以采用各种不同的具体结构。例如，热交换器可以是如下单元:将具有加热对象物的入口和出口以及热源气体的入口和出口的多个单位热交换器，连接成使气化炉的气体排出口排出的干馏气体依次通过各单位热交换器，并且使若干单位热交换器的加热对象物的出口与其他单位热交换器的加热对象物的入口连通，使一个以上的单位热交换器作为加热空气生成装置发挥功能、剩余的单位热交换器作为水蒸气生成装置发挥功能。而且，采用这种热交换器(准备这种热交换器用的单位热交换器)，能够廉价实现需要的氧化剂(空气、水蒸气)的量和温度不同的各种规格的气化系统。
[0020]此外，如果在本发明第一方式的气化系统上，附加对气化炉的气体排出口排出的干馏气体进行改性并供给至热交换器的改性装置，则能够实现生物质资源气化时生成的焦油量和炼渣量更少的系统。
[0021]此外，本发明第二方式气化系统包括:权利要求1至6中任意一项所述的气化炉；以及改性装置，使用利用所述干馏气体的热量而生成的加热空气，对气化炉的干馏气体排出口排出的干馏气体进行改性。
[0022]S卩，本发明第二方式的气化系统使用了本发明的气化炉和改性装置，所述改性装置使用利用所述干馏气体的热量而生成的加热空气，对所述气化炉排出的干馏气体进行改性。因此，所述气化系统能够以焦油等的生成量少的方式使生物质资源气化，而且成为气体改性不需要电能等的系统。
[0023]另外，所述第二方式的气化系统的改性装置包括:中空状的改性装置容器，具有干馏气体入口和干馏气体出口，所述干馏气体入口导入从气化炉的气体排出口排出的干馏气体，所述干馏气体出口用于排出改性后的干馏气体；多个受热管，以上端部分形成有与所述改性装置的设置面大致水平的面并且贯穿改性装置容器的方式，安装于改性装置容器；空气导入口，与各受热管的一端连通；蓄热剂保持用冲孔板，设置于多个受热管的、改性装置容器内的部分上；蓄热材料，配置在蓄热剂保持用冲孔板上；多个热风吹出管，分别具有收容在改性装置容器的、蓄热剂保持用冲孔板上方的空间内的部分，并且在所述部分的管壁上形成有多个通孔；以及连接部，连接多个热风吹出管和多个受热管，以使通过多个受热管的空气从各热风吹出管的各通孔排出。
[0024]为了解决上述第三课题，本发明的用于对干馏气体进行改性的改性装置包括:改性装置容器；干馏气体入口、改性气体出口和氧化剂入口，设置于所述改性装置容器，所述干馏气体入口用于向改性装置容器内导入干馏气体，所述改性气体出口用于将作为改性后的干馏气体的改性气体排出到改性装置容器外，所述氧化剂入口用于向改性装置容器内导入氧化剂；热交换部，使从干馏气体入口导入的干馏气体与从氧化剂入口导入的氧化剂不直接接触，通过使干馏气体的热量在改性装置容器内移动到从氧化剂入口导入的氧化剂，来加热从氧化剂入口导入的氧化剂；以及氧化剂放出部，将利用热交换部而被加热的氧化剂放出到改性装置容器内。
[0025]即，本发明的改性装置利用成为改性对象的干馏气体的热