ガス改質装置及びガス改質方法
【課題】 被熱分解物の熱分解によって得られる熱分解ガスを低い温度で改質することが可能なガス改質装置及びガス改質方法を提供すること。
【解決手段】 ガス改質装置２７は、被熱分解物としてのバイオマスの熱分解によって得られる熱分解ガスを改質するガス改質炉１２を備えている。前記ガス改質炉１２には、前記熱分解ガスを改質する第１改質剤及び第２改質剤を該ガス改質炉１２内にそれぞれ供給する第１供給管２１及び第２供給管２４がそれぞれ接続され、前記ガス改質炉１２内における第２供給管２４内には、第２改質剤の改質機能を向上させる触媒が担持されたハニカム構造体３０が設けられている。
【解決手段】 ガス改質装置２７は、被熱分解物としてのバイオマスの熱分解によって得られる熱分解ガスを改質するガス改質炉１２を備えている。前記ガス改質炉１２には、前記熱分解ガスを改質する第１改質剤及び第２改質剤を該ガス改質炉１２内にそれぞれ供給する第１供給管２１及び第２供給管２４がそれぞれ接続され、前記ガス改質炉１２内における第２供給管２４内には、第２改質剤の改質機能を向上させる触媒が担持されたハニカム構造体３０が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばバイオマス等の被熱分解物を熱分解することによって発生する熱分解ガスを改質するガス改質装置及びガス改質方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、木材チップ等のバイオマス（被熱分解物）を加熱してガス化し、生成されたガスを燃料ガスとして発電を行うガス化発電システムが実用化されるようになってきた。このようなガス化発電システムでは、ガス発生炉において、原料のバイオマスを低酸素下で５００〜６００℃程度に加熱して熱分解すると、主に一酸化炭素、水素及び炭化水素よりなる熱分解ガスが発生する。そして、この熱分解ガスを燃料ガスとしてガスタービン発電、ガスエンジン発電あるいは燃料電池等の種々の発電用設備等に供給して利用している。
【０００３】
ところで、上記ガス化発電システムにおいて、バイオマスから生成される熱分解ガス中の炭化水素は、メタンやエタン等の低級炭化水素類が主成分であるが、分子内に炭素原子を６個以上有するベンゼンやナフタレン等の高級炭化水素類も含んでいる。高級炭化水素類は、約５００℃以上の高温中では、ガス状で存在しているが、温度が低くなると析出し、タールと呼ばれる液状物質となる。
【０００４】
そして、通常、ガスエンジン発電や燃料電池等においては、燃料ガスを常温で使用することが前提となっており、燃料ガスとして生成した熱分解ガスを常温まで下げる必要がある。この際、熱分解ガス中のタール分が析出し、配管等に付着して詰まらせたり、あるいはガスエンジン発電の場合には、タール分が点火プラグに付着して着火不良が発生したりするなどの問題があった。
【０００５】
このため、従来、ガス改質炉内において、熱分解ガス中のタール分を酸素（改質剤）を加えて低級炭化水素類、一酸化炭素あるいは水素に熱分解（改質）するガス化装置が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−５１７４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１に記載のガス化装置では、熱分解ガス中のタール分を、酸素を加えて熱分解する際に、ガス改質炉内の温度を１０００℃〜１２００℃の高温にする必要がある。このため、高温度の熱によってガス改質炉が劣化し易くなるばかりでなく、高温度の熱を得るためのエネルギーもより多く必要となり、エネルギー効率が低下するという問題があった。さらに、高温になると熱分解ガスが大きく膨張するため、ガス改質炉の容積を大きくしなければならなかった。
【０００７】
本発明は、このような課題に着目してなされたものである。その目的とするところは、被熱分解物の熱分解によって得られる熱分解ガスを低い温度で改質することが可能なガス改質装置及びガス改質方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、被熱分解物の熱分解によって得られる熱分解ガスを改質するガス改質炉を備え、該ガス改質炉には、前記熱分解ガスを改質する改質剤を前記ガス改質炉内に供給する改質剤供給管が接続されるとともに、前記ガス改質炉内における前記改質剤の改質機能を向上させる触媒を内装したことを要旨とする。
【０００９】
上記構成によれば、前記改質剤の改質機能が前記触媒によって向上されるため、前記ガス改質炉内の熱分解ガスを従来よりも低い温度で改質することが可能となる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ガス改質炉内には、前記触媒を前記熱分解ガスから保護する触媒保護部材が設けられ、該触媒保護部材は、前記熱分解ガスが前記触媒よりも前記ガス改質炉内における熱分解ガスの流動方向の上流側から前記触媒に接触することを規制するように設けられたことを要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、前記触媒が直接的に前記熱分解ガスと接触しないので、該触媒が該熱分解ガスによって冒されて活性が失われることを抑制することが可能となる。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記改質剤供給管は前記ガス改質炉内に先端部が挿入されると共に、その先端部内に前記触媒が配置されており、前記改質剤は前記改質剤供給管を介して前記ガス改質炉内に加圧供給されることを要旨とする。
【００１１】
上記構成によれば、前記触媒により前記改質剤の改質機能を確実に向上させることが可能になるとともに、前記ガス改質炉内の圧力や前記触媒による前記改質剤供給管内の抵抗に抗して円滑に前記改質剤を前記ガス改質炉内に供給することが可能となる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記ガス改質炉内における前記改質剤供給管の先端は、前記熱分解ガスの流動方向の下流側に向かって開口していることを要旨とする。
【００１３】
上記構成によれば、前記改質剤供給管により前記触媒が直接的に前記熱分解ガスと接触しないようになるため、部品点数を増やすことなく前記触媒が該熱分解ガスによって冒されて活性が失われることを抑制することが可能となる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、被熱分解物の熱分解によって得られる熱分解ガスを改質剤によって改質するガス改質方法であって、前記熱分解ガスを改質する際に、触媒によって改質剤の改質機能を向上させた後、その改質機能が向上された改質剤を前記熱分解ガスと混合することを要旨とする。
【００１５】
上記構成によれば、前記改質剤の改質機能が前記触媒によって向上されるため、前記ガス改質炉内の熱分解ガスを従来よりも低い温度で改質することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、被熱分解物の熱分解によって得られる熱分解ガスを低い温度で改質することが可能なガス改質装置及びガス改質方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１実施形態）
以下、本発明をガス化発電システムに備えられたガス改質装置に具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１に示すように、ガス化発電システム１０は、ガス発生炉１１、ガス改質炉１２、ガス洗浄機１３、ガスエンジン１４及び発電機１５を備えている。前記ガス発生炉１１とガス改質炉１２とは第１ガス管１６を介して接続され、前記ガス改質炉１２とガス洗浄機１３とは第２ガス管１７を介して接続され、前記ガス洗浄機１３とガスエンジン１４とは第３ガス管１８を介して接続されている。前記第２ガス管１７の中間部には、第４ガス管１９の一端が接続され、該第４ガス管１９の他端はガス燃焼器２０に接続されている。
【００１９】
前記ガス発生炉１１はホッパ１１ａを備えており、該ホッパ１１ａに被熱分解物としてのバイオマスを投入することで、ガス発生炉１１内にバイオマスが供給されるようになっている。なお、「バイオマス」とは、再生可能な生物由来の有機性資源のうち化石資源を除いたものを意味し、具体的には、間伐材、材木端材、下水汚泥、パルプスラッジ、生ごみ、し尿、家畜の排泄物、農産物の廃材等が挙げられる。また、前記ガス発生炉１１は、内部の温度が５００℃〜６００℃程度になるように加熱されるようになっており、ガス発生炉１１内のバイオマスを熱分解して可燃性の熱分解ガスを発生させるようになっている。
【００２０】
前記ガス改質炉１２は、前記熱分解ガスを改質するためのものであり、内部の温度が８００℃程度になるように加熱されるようになっている。なお、「改質」とは、前記熱分解ガスを、所望の燃料ガス（本実施形態では、ガスエンジン１４を駆動させるために適した燃料ガス）に変換（熱分解ガス中のタールの分解除去を含む）することを意味する。
【００２１】
前記ガス改質炉１２には、改質剤供給管としての第１供給管２１の一端が接続され、該第１供給管２１の他端は第１改質剤が貯留された第１タンク２２に接続されている。前記第１供給管２１の中間部には、第１ポンプ２３が設けられており、該第１ポンプ２３の駆動により前記第１供給管２１を介して前記第１改質剤が前記ガス改質炉１２内に加圧供給されるようになっている。
【００２２】
さらに、前記ガス改質炉１２には、改質剤供給管としての第２供給管２４の一端が接続され、該第２供給管２４の他端は第２改質剤が貯留された第２タンク２５に接続されている。前記第２供給管２４の中間部には、第２ポンプ２６が設けられており、該第２ポンプ２６の駆動により前記第２供給管２４を介して前記第２改質剤が前記ガス改質炉１２内に加圧供給されるようになっている。そして、本実施形態では、前記第１供給管２１、第１タンク２２、第１ポンプ２３、第２供給管２４、第２タンク２５及び第２ポンプ２６により改質剤供給手段が構成されており、該改質剤供給手段と前記ガス改質炉１２とによりガス改質装置２７が構成されている。
【００２３】
図２に示すように、前記第１供給管２１及び第２供給管２４は、それぞれの先端部が前記ガス改質炉１２内に水平方向（図２において左右方向）から挿入され、該ガス改質炉１２内において鉛直下方に向けてエルボ状に屈曲されている。前記ガス改質炉１２内における第１供給管２１及び第２供給管２４の各先端には、前記熱分解ガスの流動方向の下流側に向かって開口する第１噴射口２１ａ及び第２噴射口２４ａが設けられ、これら両噴射口２１ａ，２４ａは、第２噴射口２４ａよりも第１噴射口２１ａの方が前記熱分解ガスの流動方向の上流側に位置する配置構成とされている。なお、前記第１改質剤及び第２改質剤は、それぞれ前記第１噴射口２１ａ及び第２噴射口２４ａから前記ガス改質炉１２内にそれぞれ霧状をなすように噴射されるようになっている。
【００２４】
前記第１改質剤としては、水及び酸素（空気）のうち少なくとも一方を用いることができ、本実施形態では水のみが用いられている。前記第２改質剤には、少なくとも分子内にヒドロキシル基（水酸基）を有する化合物が用いられ、本実施形態ではメチルアルコールが用いられている。前記第２改質剤に用いるヒドロキシル基を有する化合物としては、メチルアルコールの他には、エチルアルコールやプロピルアルコール等の１価のアルコール、エチレングリコール等の２価のアルコール、グリセリン等の３価のアルコールが挙げられる。これらの他にも前記化合物としては、蟻酸や酢酸等の１価のカルボン酸、シュウ酸等の２価のカルボン酸、あるいは水酸化カリウムや水酸化ナトリウム等のアルカリ金属の水酸化物、水酸化マグネシウムや水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物が挙げられる。
【００２５】
図１に示すように、前記ガス燃焼器２０は、前記ガス改質炉１２で改質された熱分解ガス（以下、「改質ガス」と言う）の一部を燃焼するようになっており、この燃焼によって発生した熱は、前記ガス改質炉１２の加熱及び前記第１改質剤としての水を気化させるために利用されるようになっている。したがって、前記第１改質剤としての水は、前記ガス燃焼器２０から第１供給管２１内へ供給される熱により気化された高温の水蒸気の状態で、前記第１噴射口２１ａから前記ガス改質炉１２内に噴霧されるようになっている。
【００２６】
前記ガス洗浄機１３は、内部に冷水が噴霧されるようになっており、前記改質ガスを洗浄及び冷却するようになっている。すなわち、前記ガス洗浄機１３において、前記改質ガスが噴霧された冷水内を通過する（潜る）ことで、噴霧された冷水により、該改質ガス中に含まれる灰、塩化水素、窒素酸化物、粉塵等の不純物が洗い流されるとともに、熱が奪われて冷却されるようになっている。そして、前記ガスエンジン１４は、前記ガス洗浄機１３で洗浄及び冷却された改質ガスを燃料ガスとして駆動するようになっており、この駆動により前記発電機１５が駆動されて発電が行われるようになっている。
【００２７】
さて、前記ガス発生炉１１内にバイオマスが供給されると、該バイオマスが熱分解されて熱分解ガス（主成分は一酸化炭素及び水素）が発生し、該熱分解ガスは第１ガス管１６を介して前記ガス改質炉１２内に流れ込む。このガス改質炉１２内に流れ込んだ熱分解ガスは、前記第１噴射口２１ａから噴霧される高温の水蒸気（第１改質剤）と反応してメタンガス等に改質される。さらに、前記熱分解ガス中に含まれるタール（主成分はベンゼンやナフタレン等の芳香族炭化水素）は、前記第２噴射口２４ａから噴霧されるメタノール（第２改質剤）により二酸化炭素や水等に改質（分解）される。すなわち、この場合、メタノール（第２改質剤）は、前記ガス改質炉１２内の熱により分解されて強力な酸化作用を有するヒドロキシラジカルを発生し、このヒドロキシラジカルの作用により前記タールが改質される。
【００２８】
したがって、前記ガス発生炉１１で発生した熱分解ガスは、前記ガス改質炉１２内で高温の水蒸気（第１改質剤）及びメタノール（第２改質剤；ヒドロキシラジカル）と混合されて効率よく改質される。前記ガス改質炉１２内で改質されたガスの一部は、前記第２ガス管１７及び第４ガス管１９を介して前記ガス燃焼器２０に供給され、該ガス燃焼器２０の燃料ガスとして利用される。
【００２９】
前記ガス改質炉１２内で改質された改質ガスの残り全部は、前記第２ガス管１７を介して前記ガス洗浄機１３内に流れ込み、洗浄及び冷却された後、第３ガス管１８を介して前記ガスエンジン１４に供給され、前記発電機１５により発電が行われる。
【００３０】
以上詳述した第１実施形態によれば次のような効果が発揮される。
（１）前記ガス改質炉１２内において、前記熱分解ガスには、前記第２改質剤から発生するヒドロキシラジカルが噴霧されるため、該熱分解ガス中のタールが該ヒドロキシラジカルの強酸化作用により、従来よりも低い８００℃程度の温度（従来は１０００℃〜１２００℃の高温）で改質（除去）することができる。このため、前記ガス改質炉１２の熱による劣化を従来よりも抑制することができるとともに、該ガス改質炉１２に与える熱エネルギーを従来よりも少なくすることができる。さらに、従来よりも低い温度で前記熱分解ガスを改質することができるため、該熱分解ガスの膨張量が従来よりも小さくなり、前記ガス改質炉１２の容積を小さくすることができる。すなわち、前記ガス改質炉１２の小型化に寄与することができる。
【００３１】
また、従来よりも低い８００℃程度の温度で前記熱分解ガスを改質することができるため、前記改質ガス中のメタンの量が多くなり、該改質ガスを燃料ガスとして前記ガスエンジン１４を好適に駆動させることができる。因みに、従来のように前記熱分解ガスを１０００℃〜１２００℃の高温で改質すると、改質ガス中の水素の量が多くなり、このような水素を多く含む改質ガスを前記ガスエンジン１４の燃料ガスに用いた場合、ノッキングを起こしやすくなって前記ガスエンジン１４がダメージを受けてしまうおそれがある。
【００３２】
（２）前記ガス改質炉１２内において、前記第１噴射口２１ａは第２噴射口２４ａよりも前記熱分解ガスの流動方向の上流側に位置しているため、前記熱分解ガスが第１改質剤と反応した後、該熱分解ガス中のタールが第２改質剤により分解される。このため、前記熱分解ガスの改質を効率よく行うことができる。
【００３３】
（３）前記第１改質剤及び第２改質剤は、前記第１ポンプ２３及び第２ポンプ２６により前記ガス改質炉１２内へ加圧供給することができる。このため、ガス改質炉１２内の圧力が高くなっても、前記第１改質剤及び第２改質剤をガス改質炉１２内へ円滑に供給することができる。
【００３４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について前記第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
図３に示すように、この第２実施形態のガス改質装置２７は、ガス改質炉１２内に挿入された前記第２供給管２４（触媒保護部材）の先端部内における前記第２噴射口２４ａの近傍に、前記熱分解ガスに対する前記第２改質剤の改質機能を向上するための触媒が担持されたハニカム構造体３０が設けられている。前記触媒としては、ＴｉＯ２、ＣｏＯ、Ｃｏ(ＯＨ)２、ＣｄＯ、Ｃｄ(ＯＨ)２、ＺｎＯ、Ｚｎ(ＯＨ)２、ＰｂＯ、Ｐｂ(ＯＨ)２、ＮｉＯ、Ｎｉ(ＯＨ)２、ＩｎＯ、Ｉｎ(ＯＨ)２、Ｐｔ８Ｏ４、Ｐｔ(ＯＨ)２等が用いられる。
【００３５】
前記第２噴射口２４ａは、前記熱分解ガスの流動方向の下流側に向かって開口しており、前記第２供給管２４により前記熱分解ガスの流動方向の上流側から該熱分解ガスが直接的に前記触媒（前記ハニカム構造体３０）と接触することが規制されるようになっている。
【００３６】
さて、前記第２ポンプ２６を駆動させると、前記第２供給管２４を流れる第２改質剤は、前記ハニカム構造体３０を通過する際に、前記ガス改質炉１２内の熱の作用と前記触媒と接触することとにより効果的に分解されて強力な酸化作用を有するヒドロキシラジカルを効率よく発生しながら前記第２噴射口２４ａから噴霧される。これにより、前記ガス改質炉１２内を流れる熱分解ガス中に含まれる前記タールは、このヒドロキシラジカルの作用により好適に改質（分解除去）される。
【００３７】
以上詳述した第２実施形態によれば上記第１実施形態の（１）〜（３）の効果に加えて次のような効果が発揮される。
（４）前記触媒によって前記第２改質剤から効率よくヒドロキシラジカルを発生させることができるため、前記第２改質剤による前記熱分解ガス中のタールの改質（分解除去）機能が向上され、前記ガス改質炉１２内の熱分解ガス中のタールを前記第１実施形態よりも低い温度で改質（分解除去）することができる。
【００３８】
（５）前記触媒が担持されたハニカム構造体３０は、前記第２供給管２４の先端部内に配設されている。このため、前記触媒により前記第２改質剤から効率よくヒドロキシラジカルを発生させることができるとともに、前記第２ポンプ２６の駆動により前記ガス改質炉１２内の圧力や前記ハニカム構造体３０による前記第２供給管２４内の抵抗に抗して前記第２改質剤を円滑に前記ガス改質炉１２内に供給することができる。
【００３９】
（６）前記第２供給管２４の先端部管壁により前記触媒が直接的に前記熱分解ガスと接触しないようにすることができるため、部品点数を増やすことなく、前記ハニカム構造体３０に前記熱分解ガス中のすす等が付着して前記触媒の活性が失われることを抑制することができる。このため、前記触媒が担持されたハニカム構造体３０の交換頻度を少なくすることができる。
【００４０】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について前記第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
図４に示すように、この第３実施形態のガス改質装置２７は、ガス改質炉１２内に挿入された前記第２供給管２４の先端部内における前記第２噴射口２４ａの近傍に電極棒４０が配設されている。前記電極棒４０は、前記第２供給管２４の内面と接触しないように、図示しない絶縁部材によって支持されており、電源４１と電気的に接続されている。ガス改質炉１２内に挿入された前記第２供給管２４の先端部内面は、光触媒（ＴｉＯ２）４２によりコーティングされている。そして、前記電源４１により前記電極棒４０に通電を行うと、該電極棒４０から前記第２供給管２４の先端部内面（光触媒４２）に放電されるようになっている。
【００４１】
さて、前記電極棒４０に通電を行うと、該電極棒４０から光触媒４２に放電された状態となる。この状態で、前記第２ポンプ２６を駆動させると、前記第２供給管２４を流れる第２改質剤は、電極棒４０を通過する際に、前記光触媒４２と接触することにより効果的に分解されて強力な酸化作用を有するヒドロキシラジカルを効率よく発生しながら前記第２噴射口２４ａから噴霧される。これにより、前記ガス改質炉１２内を流れる熱分解ガス中に含まれる前記タールは、このヒドロキシラジカルの作用により好適に改質（分解除去）される。
【００４２】
以上詳述した第３実施形態によれば上記各実施形態の（１）〜（６）の効果に加えて次のような効果が発揮される。
（７）前記光触媒４２は、触媒反応によって第２改質剤を分解してヒドロキシラジカルを効率よく発生させるため、光触媒４２自体は劣化することがない。このため、前記光触媒４２のメンテナンスを行う必要がないので、該メンテナンスの手間を省くことができる。
【００４３】
（変更例）
なお、前記各実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・前記ガス改質炉１２内の温度は、前記第２改質剤が分解されてヒドロキシラジカルを発生することができる温度であれば、８００℃よりも低い温度に設定してもよい。
【００４４】
・前記ガス改質炉１２内の温度条件や第１改質剤あるいは第２改質剤等を適宜変更して、前記熱分解ガスから一酸化炭素や水素を多く発生させるようにし、水素を燃料電池に利用したり、一酸化炭素及び水素から所定の触媒を用いてメチルアルコールを製造する設備に利用したりするようにしてもよい。
【００４５】
・前記第１改質剤及び第２改質剤は、必ずしも前記ガス改質炉１２内へ加圧供給する必要はなく、単に重力を利用して流し込むようにしてもよい。
・前記ガス改質炉１２内において、前記第１噴射口２１ａを前記第２噴射口２４ａよりも前記熱分解ガスの流動方向の下流側に位置するように構成してもよい。
【００４６】
・前記各実施形態において、ガス改質炉１２内へは、第２改質剤のみを供給する構成としてもよい。
・図５に示すように、前記ガス改質炉１２内において、第１噴射口２１ａ及び第２噴射口２４ａよりも前記熱分解ガスの流動方向の下流側に、前記熱分解ガスの流れを乱流にする複数の乱流部材５０をランダムに配設してもよい。このようにすれば、前記乱流部材５０が障害となって前記熱分解ガスの流れが乱流になることで、前記熱分解ガスと、第１改質剤及び第２改質剤とを好適に混ざり合わせることができるため、熱分解ガスの改質を促進させることができる。
【００４７】
・また、前記乱流部材５０をセラミック等の熱を保持する材料で形成してもよい。このようにすれば、前記ガス改質炉１２内の熱を前記乱流部材５０によって保持することができるので、前記ガス改質炉１２内の温度低下を抑制することができる。
【００４８】
・前記第１実施形態において、図６に示すように、前記第１供給管２１を前記第２供給管２４の中間部に接続し、前記第１改質剤及び第２改質剤の双方が一つの噴射口（図６では前記第２噴射口２４ａ）から同時に前記ガス改質炉１２内へ噴霧されるように構成してもよい。
【００４９】
・前記第２実施形態において、図７に示すように、前記第１供給管２１を前記第２供給管２４の中間部に接続し、前記第１改質剤及び第２改質剤の双方が一つの噴射口（図７では前記第２噴射口２４ａ）から同時に前記ガス改質炉１２内へ噴霧されるように構成してもよい。
【００５０】
・前記第２実施形態において、図８に示すような構成にしてもよい。すなわち、前記第２噴射口２４ａが前記ガス改質炉１２の内面近傍に位置するように構成する。そして、前記触媒が担持されたハニカム構造体３０を、前記第２供給管２４外の前記ガス改質炉１２の内面上に、前記第２噴射口２４ａと対向するように設ける。さらに、触媒保護部材としての隔壁部材６０を、前記第２噴射口２４ａ及びハニカム構造体３０を覆うように前記ガス改質炉１２の内面上に設けて、前記熱分解ガスが、その流動方向の上流側から直接的に該ハニカム構造体３０に接触するのを規制するように構成してもよい。
【００５１】
このようにすれば、前記触媒が担持されたハニカム構造体３０が直接的に前記熱分解ガスと接触しないので、該触媒が該熱分解ガスによって冒されて活性が失われることを抑制することができる。なお、この場合、前記ハニカム構造体３０の下方のみが開放されており、前記第２噴射口２４ａから噴霧される第２改質剤は、前記ハニカム構造体３０を通過し、前記ハニカム構造体３０の下方において前記熱分解ガスと合流して混合される。
【００５２】
・前記第３実施形態において、図９に示すように、前記第１供給管２１を前記第２供給管２４の中間部に接続し、前記第１改質剤及び第２改質剤の双方が一つの噴射口（図９では前記第２噴射口２４ａ）から同時に前記ガス改質炉１２内へ噴霧されるように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】第１実施形態のガス化発電システムのブロック図。
【図２】第１実施形態のガス改質装置の断面図。
【図３】第２実施形態のガス改質装置の断面図。
【図４】第３実施形態のガス改質装置の断面図。
【図５】変更例のガス改質装置の断面図。
【図６】変更例のガス改質装置の断面図。
【図７】変更例のガス改質装置の断面図。
【図８】変更例のガス改質装置の断面図。
【図９】変更例のガス改質装置の断面図。
【符号の説明】
【００５４】
１２…ガス改質炉、２１…改質剤供給手段及び改質剤供給管としての第１供給管、２２…改質剤供給手段としての第１タンク、２３…改質剤供給手段としての第１ポンプ、２４…改質剤供給手段、改質剤供給管及び触媒保護部材としての第２供給管、２５…改質剤供給手段としての第２タンク、２６…改質剤供給手段としての第２ポンプ、２７…ガス改質装置、３０…触媒が担持されたハニカム構造体、５０…乱流部材、６０…触媒保護部材としての隔壁部材。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばバイオマス等の被熱分解物を熱分解することによって発生する熱分解ガスを改質するガス改質装置及びガス改質方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、木材チップ等のバイオマス（被熱分解物）を加熱してガス化し、生成されたガスを燃料ガスとして発電を行うガス化発電システムが実用化されるようになってきた。このようなガス化発電システムでは、ガス発生炉において、原料のバイオマスを低酸素下で５００〜６００℃程度に加熱して熱分解すると、主に一酸化炭素、水素及び炭化水素よりなる熱分解ガスが発生する。そして、この熱分解ガスを燃料ガスとしてガスタービン発電、ガスエンジン発電あるいは燃料電池等の種々の発電用設備等に供給して利用している。
【０００３】
ところで、上記ガス化発電システムにおいて、バイオマスから生成される熱分解ガス中の炭化水素は、メタンやエタン等の低級炭化水素類が主成分であるが、分子内に炭素原子を６個以上有するベンゼンやナフタレン等の高級炭化水素類も含んでいる。高級炭化水素類は、約５００℃以上の高温中では、ガス状で存在しているが、温度が低くなると析出し、タールと呼ばれる液状物質となる。
【０００４】
そして、通常、ガスエンジン発電や燃料電池等においては、燃料ガスを常温で使用することが前提となっており、燃料ガスとして生成した熱分解ガスを常温まで下げる必要がある。この際、熱分解ガス中のタール分が析出し、配管等に付着して詰まらせたり、あるいはガスエンジン発電の場合には、タール分が点火プラグに付着して着火不良が発生したりするなどの問題があった。
【０００５】
このため、従来、ガス改質炉内において、熱分解ガス中のタール分を酸素（改質剤）を加えて低級炭化水素類、一酸化炭素あるいは水素に熱分解（改質）するガス化装置が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−５１７４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１に記載のガス化装置では、熱分解ガス中のタール分を、酸素を加えて熱分解する際に、ガス改質炉内の温度を１０００℃〜１２００℃の高温にする必要がある。このため、高温度の熱によってガス改質炉が劣化し易くなるばかりでなく、高温度の熱を得るためのエネルギーもより多く必要となり、エネルギー効率が低下するという問題があった。さらに、高温になると熱分解ガスが大きく膨張するため、ガス改質炉の容積を大きくしなければならなかった。
【０００７】
本発明は、このような課題に着目してなされたものである。その目的とするところは、被熱分解物の熱分解によって得られる熱分解ガスを低い温度で改質することが可能なガス改質装置及びガス改質方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、被熱分解物の熱分解によって得られる熱分解ガスを改質するガス改質炉を備え、該ガス改質炉には、前記熱分解ガスを改質する改質剤を前記ガス改質炉内に供給する改質剤供給管が接続されるとともに、前記ガス改質炉内における前記改質剤の改質機能を向上させる触媒を内装したことを要旨とする。
【０００９】
上記構成によれば、前記改質剤の改質機能が前記触媒によって向上されるため、前記ガス改質炉内の熱分解ガスを従来よりも低い温度で改質することが可能となる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ガス改質炉内には、前記触媒を前記熱分解ガスから保護する触媒保護部材が設けられ、該触媒保護部材は、前記熱分解ガスが前記触媒よりも前記ガス改質炉内における熱分解ガスの流動方向の上流側から前記触媒に接触することを規制するように設けられたことを要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、前記触媒が直接的に前記熱分解ガスと接触しないので、該触媒が該熱分解ガスによって冒されて活性が失われることを抑制することが可能となる。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記改質剤供給管は前記ガス改質炉内に先端部が挿入されると共に、その先端部内に前記触媒が配置されており、前記改質剤は前記改質剤供給管を介して前記ガス改質炉内に加圧供給されることを要旨とする。
【００１１】
上記構成によれば、前記触媒により前記改質剤の改質機能を確実に向上させることが可能になるとともに、前記ガス改質炉内の圧力や前記触媒による前記改質剤供給管内の抵抗に抗して円滑に前記改質剤を前記ガス改質炉内に供給することが可能となる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記ガス改質炉内における前記改質剤供給管の先端は、前記熱分解ガスの流動方向の下流側に向かって開口していることを要旨とする。
【００１３】
上記構成によれば、前記改質剤供給管により前記触媒が直接的に前記熱分解ガスと接触しないようになるため、部品点数を増やすことなく前記触媒が該熱分解ガスによって冒されて活性が失われることを抑制することが可能となる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、被熱分解物の熱分解によって得られる熱分解ガスを改質剤によって改質するガス改質方法であって、前記熱分解ガスを改質する際に、触媒によって改質剤の改質機能を向上させた後、その改質機能が向上された改質剤を前記熱分解ガスと混合することを要旨とする。
【００１５】
上記構成によれば、前記改質剤の改質機能が前記触媒によって向上されるため、前記ガス改質炉内の熱分解ガスを従来よりも低い温度で改質することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、被熱分解物の熱分解によって得られる熱分解ガスを低い温度で改質することが可能なガス改質装置及びガス改質方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１実施形態）
以下、本発明をガス化発電システムに備えられたガス改質装置に具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１に示すように、ガス化発電システム１０は、ガス発生炉１１、ガス改質炉１２、ガス洗浄機１３、ガスエンジン１４及び発電機１５を備えている。前記ガス発生炉１１とガス改質炉１２とは第１ガス管１６を介して接続され、前記ガス改質炉１２とガス洗浄機１３とは第２ガス管１７を介して接続され、前記ガス洗浄機１３とガスエンジン１４とは第３ガス管１８を介して接続されている。前記第２ガス管１７の中間部には、第４ガス管１９の一端が接続され、該第４ガス管１９の他端はガス燃焼器２０に接続されている。
【００１９】
前記ガス発生炉１１はホッパ１１ａを備えており、該ホッパ１１ａに被熱分解物としてのバイオマスを投入することで、ガス発生炉１１内にバイオマスが供給されるようになっている。なお、「バイオマス」とは、再生可能な生物由来の有機性資源のうち化石資源を除いたものを意味し、具体的には、間伐材、材木端材、下水汚泥、パルプスラッジ、生ごみ、し尿、家畜の排泄物、農産物の廃材等が挙げられる。また、前記ガス発生炉１１は、内部の温度が５００℃〜６００℃程度になるように加熱されるようになっており、ガス発生炉１１内のバイオマスを熱分解して可燃性の熱分解ガスを発生させるようになっている。
【００２０】
前記ガス改質炉１２は、前記熱分解ガスを改質するためのものであり、内部の温度が８００℃程度になるように加熱されるようになっている。なお、「改質」とは、前記熱分解ガスを、所望の燃料ガス（本実施形態では、ガスエンジン１４を駆動させるために適した燃料ガス）に変換（熱分解ガス中のタールの分解除去を含む）することを意味する。
【００２１】
前記ガス改質炉１２には、改質剤供給管としての第１供給管２１の一端が接続され、該第１供給管２１の他端は第１改質剤が貯留された第１タンク２２に接続されている。前記第１供給管２１の中間部には、第１ポンプ２３が設けられており、該第１ポンプ２３の駆動により前記第１供給管２１を介して前記第１改質剤が前記ガス改質炉１２内に加圧供給されるようになっている。
【００２２】
さらに、前記ガス改質炉１２には、改質剤供給管としての第２供給管２４の一端が接続され、該第２供給管２４の他端は第２改質剤が貯留された第２タンク２５に接続されている。前記第２供給管２４の中間部には、第２ポンプ２６が設けられており、該第２ポンプ２６の駆動により前記第２供給管２４を介して前記第２改質剤が前記ガス改質炉１２内に加圧供給されるようになっている。そして、本実施形態では、前記第１供給管２１、第１タンク２２、第１ポンプ２３、第２供給管２４、第２タンク２５及び第２ポンプ２６により改質剤供給手段が構成されており、該改質剤供給手段と前記ガス改質炉１２とによりガス改質装置２７が構成されている。
【００２３】
図２に示すように、前記第１供給管２１及び第２供給管２４は、それぞれの先端部が前記ガス改質炉１２内に水平方向（図２において左右方向）から挿入され、該ガス改質炉１２内において鉛直下方に向けてエルボ状に屈曲されている。前記ガス改質炉１２内における第１供給管２１及び第２供給管２４の各先端には、前記熱分解ガスの流動方向の下流側に向かって開口する第１噴射口２１ａ及び第２噴射口２４ａが設けられ、これら両噴射口２１ａ，２４ａは、第２噴射口２４ａよりも第１噴射口２１ａの方が前記熱分解ガスの流動方向の上流側に位置する配置構成とされている。なお、前記第１改質剤及び第２改質剤は、それぞれ前記第１噴射口２１ａ及び第２噴射口２４ａから前記ガス改質炉１２内にそれぞれ霧状をなすように噴射されるようになっている。
【００２４】
前記第１改質剤としては、水及び酸素（空気）のうち少なくとも一方を用いることができ、本実施形態では水のみが用いられている。前記第２改質剤には、少なくとも分子内にヒドロキシル基（水酸基）を有する化合物が用いられ、本実施形態ではメチルアルコールが用いられている。前記第２改質剤に用いるヒドロキシル基を有する化合物としては、メチルアルコールの他には、エチルアルコールやプロピルアルコール等の１価のアルコール、エチレングリコール等の２価のアルコール、グリセリン等の３価のアルコールが挙げられる。これらの他にも前記化合物としては、蟻酸や酢酸等の１価のカルボン酸、シュウ酸等の２価のカルボン酸、あるいは水酸化カリウムや水酸化ナトリウム等のアルカリ金属の水酸化物、水酸化マグネシウムや水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物が挙げられる。
【００２５】
図１に示すように、前記ガス燃焼器２０は、前記ガス改質炉１２で改質された熱分解ガス（以下、「改質ガス」と言う）の一部を燃焼するようになっており、この燃焼によって発生した熱は、前記ガス改質炉１２の加熱及び前記第１改質剤としての水を気化させるために利用されるようになっている。したがって、前記第１改質剤としての水は、前記ガス燃焼器２０から第１供給管２１内へ供給される熱により気化された高温の水蒸気の状態で、前記第１噴射口２１ａから前記ガス改質炉１２内に噴霧されるようになっている。
【００２６】
前記ガス洗浄機１３は、内部に冷水が噴霧されるようになっており、前記改質ガスを洗浄及び冷却するようになっている。すなわち、前記ガス洗浄機１３において、前記改質ガスが噴霧された冷水内を通過する（潜る）ことで、噴霧された冷水により、該改質ガス中に含まれる灰、塩化水素、窒素酸化物、粉塵等の不純物が洗い流されるとともに、熱が奪われて冷却されるようになっている。そして、前記ガスエンジン１４は、前記ガス洗浄機１３で洗浄及び冷却された改質ガスを燃料ガスとして駆動するようになっており、この駆動により前記発電機１５が駆動されて発電が行われるようになっている。
【００２７】
さて、前記ガス発生炉１１内にバイオマスが供給されると、該バイオマスが熱分解されて熱分解ガス（主成分は一酸化炭素及び水素）が発生し、該熱分解ガスは第１ガス管１６を介して前記ガス改質炉１２内に流れ込む。このガス改質炉１２内に流れ込んだ熱分解ガスは、前記第１噴射口２１ａから噴霧される高温の水蒸気（第１改質剤）と反応してメタンガス等に改質される。さらに、前記熱分解ガス中に含まれるタール（主成分はベンゼンやナフタレン等の芳香族炭化水素）は、前記第２噴射口２４ａから噴霧されるメタノール（第２改質剤）により二酸化炭素や水等に改質（分解）される。すなわち、この場合、メタノール（第２改質剤）は、前記ガス改質炉１２内の熱により分解されて強力な酸化作用を有するヒドロキシラジカルを発生し、このヒドロキシラジカルの作用により前記タールが改質される。
【００２８】
したがって、前記ガス発生炉１１で発生した熱分解ガスは、前記ガス改質炉１２内で高温の水蒸気（第１改質剤）及びメタノール（第２改質剤；ヒドロキシラジカル）と混合されて効率よく改質される。前記ガス改質炉１２内で改質されたガスの一部は、前記第２ガス管１７及び第４ガス管１９を介して前記ガス燃焼器２０に供給され、該ガス燃焼器２０の燃料ガスとして利用される。
【００２９】
前記ガス改質炉１２内で改質された改質ガスの残り全部は、前記第２ガス管１７を介して前記ガス洗浄機１３内に流れ込み、洗浄及び冷却された後、第３ガス管１８を介して前記ガスエンジン１４に供給され、前記発電機１５により発電が行われる。
【００３０】
以上詳述した第１実施形態によれば次のような効果が発揮される。
（１）前記ガス改質炉１２内において、前記熱分解ガスには、前記第２改質剤から発生するヒドロキシラジカルが噴霧されるため、該熱分解ガス中のタールが該ヒドロキシラジカルの強酸化作用により、従来よりも低い８００℃程度の温度（従来は１０００℃〜１２００℃の高温）で改質（除去）することができる。このため、前記ガス改質炉１２の熱による劣化を従来よりも抑制することができるとともに、該ガス改質炉１２に与える熱エネルギーを従来よりも少なくすることができる。さらに、従来よりも低い温度で前記熱分解ガスを改質することができるため、該熱分解ガスの膨張量が従来よりも小さくなり、前記ガス改質炉１２の容積を小さくすることができる。すなわち、前記ガス改質炉１２の小型化に寄与することができる。
【００３１】
また、従来よりも低い８００℃程度の温度で前記熱分解ガスを改質することができるため、前記改質ガス中のメタンの量が多くなり、該改質ガスを燃料ガスとして前記ガスエンジン１４を好適に駆動させることができる。因みに、従来のように前記熱分解ガスを１０００℃〜１２００℃の高温で改質すると、改質ガス中の水素の量が多くなり、このような水素を多く含む改質ガスを前記ガスエンジン１４の燃料ガスに用いた場合、ノッキングを起こしやすくなって前記ガスエンジン１４がダメージを受けてしまうおそれがある。
【００３２】
（２）前記ガス改質炉１２内において、前記第１噴射口２１ａは第２噴射口２４ａよりも前記熱分解ガスの流動方向の上流側に位置しているため、前記熱分解ガスが第１改質剤と反応した後、該熱分解ガス中のタールが第２改質剤により分解される。このため、前記熱分解ガスの改質を効率よく行うことができる。
【００３３】
（３）前記第１改質剤及び第２改質剤は、前記第１ポンプ２３及び第２ポンプ２６により前記ガス改質炉１２内へ加圧供給することができる。このため、ガス改質炉１２内の圧力が高くなっても、前記第１改質剤及び第２改質剤をガス改質炉１２内へ円滑に供給することができる。
【００３４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について前記第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
図３に示すように、この第２実施形態のガス改質装置２７は、ガス改質炉１２内に挿入された前記第２供給管２４（触媒保護部材）の先端部内における前記第２噴射口２４ａの近傍に、前記熱分解ガスに対する前記第２改質剤の改質機能を向上するための触媒が担持されたハニカム構造体３０が設けられている。前記触媒としては、ＴｉＯ２、ＣｏＯ、Ｃｏ(ＯＨ)２、ＣｄＯ、Ｃｄ(ＯＨ)２、ＺｎＯ、Ｚｎ(ＯＨ)２、ＰｂＯ、Ｐｂ(ＯＨ)２、ＮｉＯ、Ｎｉ(ＯＨ)２、ＩｎＯ、Ｉｎ(ＯＨ)２、Ｐｔ８Ｏ４、Ｐｔ(ＯＨ)２等が用いられる。
【００３５】
前記第２噴射口２４ａは、前記熱分解ガスの流動方向の下流側に向かって開口しており、前記第２供給管２４により前記熱分解ガスの流動方向の上流側から該熱分解ガスが直接的に前記触媒（前記ハニカム構造体３０）と接触することが規制されるようになっている。
【００３６】
さて、前記第２ポンプ２６を駆動させると、前記第２供給管２４を流れる第２改質剤は、前記ハニカム構造体３０を通過する際に、前記ガス改質炉１２内の熱の作用と前記触媒と接触することとにより効果的に分解されて強力な酸化作用を有するヒドロキシラジカルを効率よく発生しながら前記第２噴射口２４ａから噴霧される。これにより、前記ガス改質炉１２内を流れる熱分解ガス中に含まれる前記タールは、このヒドロキシラジカルの作用により好適に改質（分解除去）される。
【００３７】
以上詳述した第２実施形態によれば上記第１実施形態の（１）〜（３）の効果に加えて次のような効果が発揮される。
（４）前記触媒によって前記第２改質剤から効率よくヒドロキシラジカルを発生させることができるため、前記第２改質剤による前記熱分解ガス中のタールの改質（分解除去）機能が向上され、前記ガス改質炉１２内の熱分解ガス中のタールを前記第１実施形態よりも低い温度で改質（分解除去）することができる。
【００３８】
（５）前記触媒が担持されたハニカム構造体３０は、前記第２供給管２４の先端部内に配設されている。このため、前記触媒により前記第２改質剤から効率よくヒドロキシラジカルを発生させることができるとともに、前記第２ポンプ２６の駆動により前記ガス改質炉１２内の圧力や前記ハニカム構造体３０による前記第２供給管２４内の抵抗に抗して前記第２改質剤を円滑に前記ガス改質炉１２内に供給することができる。
【００３９】
（６）前記第２供給管２４の先端部管壁により前記触媒が直接的に前記熱分解ガスと接触しないようにすることができるため、部品点数を増やすことなく、前記ハニカム構造体３０に前記熱分解ガス中のすす等が付着して前記触媒の活性が失われることを抑制することができる。このため、前記触媒が担持されたハニカム構造体３０の交換頻度を少なくすることができる。
【００４０】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について前記第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
図４に示すように、この第３実施形態のガス改質装置２７は、ガス改質炉１２内に挿入された前記第２供給管２４の先端部内における前記第２噴射口２４ａの近傍に電極棒４０が配設されている。前記電極棒４０は、前記第２供給管２４の内面と接触しないように、図示しない絶縁部材によって支持されており、電源４１と電気的に接続されている。ガス改質炉１２内に挿入された前記第２供給管２４の先端部内面は、光触媒（ＴｉＯ２）４２によりコーティングされている。そして、前記電源４１により前記電極棒４０に通電を行うと、該電極棒４０から前記第２供給管２４の先端部内面（光触媒４２）に放電されるようになっている。
【００４１】
さて、前記電極棒４０に通電を行うと、該電極棒４０から光触媒４２に放電された状態となる。この状態で、前記第２ポンプ２６を駆動させると、前記第２供給管２４を流れる第２改質剤は、電極棒４０を通過する際に、前記光触媒４２と接触することにより効果的に分解されて強力な酸化作用を有するヒドロキシラジカルを効率よく発生しながら前記第２噴射口２４ａから噴霧される。これにより、前記ガス改質炉１２内を流れる熱分解ガス中に含まれる前記タールは、このヒドロキシラジカルの作用により好適に改質（分解除去）される。
【００４２】
以上詳述した第３実施形態によれば上記各実施形態の（１）〜（６）の効果に加えて次のような効果が発揮される。
（７）前記光触媒４２は、触媒反応によって第２改質剤を分解してヒドロキシラジカルを効率よく発生させるため、光触媒４２自体は劣化することがない。このため、前記光触媒４２のメンテナンスを行う必要がないので、該メンテナンスの手間を省くことができる。
【００４３】
（変更例）
なお、前記各実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・前記ガス改質炉１２内の温度は、前記第２改質剤が分解されてヒドロキシラジカルを発生することができる温度であれば、８００℃よりも低い温度に設定してもよい。
【００４４】
・前記ガス改質炉１２内の温度条件や第１改質剤あるいは第２改質剤等を適宜変更して、前記熱分解ガスから一酸化炭素や水素を多く発生させるようにし、水素を燃料電池に利用したり、一酸化炭素及び水素から所定の触媒を用いてメチルアルコールを製造する設備に利用したりするようにしてもよい。
【００４５】
・前記第１改質剤及び第２改質剤は、必ずしも前記ガス改質炉１２内へ加圧供給する必要はなく、単に重力を利用して流し込むようにしてもよい。
・前記ガス改質炉１２内において、前記第１噴射口２１ａを前記第２噴射口２４ａよりも前記熱分解ガスの流動方向の下流側に位置するように構成してもよい。
【００４６】
・前記各実施形態において、ガス改質炉１２内へは、第２改質剤のみを供給する構成としてもよい。
・図５に示すように、前記ガス改質炉１２内において、第１噴射口２１ａ及び第２噴射口２４ａよりも前記熱分解ガスの流動方向の下流側に、前記熱分解ガスの流れを乱流にする複数の乱流部材５０をランダムに配設してもよい。このようにすれば、前記乱流部材５０が障害となって前記熱分解ガスの流れが乱流になることで、前記熱分解ガスと、第１改質剤及び第２改質剤とを好適に混ざり合わせることができるため、熱分解ガスの改質を促進させることができる。
【００４７】
・また、前記乱流部材５０をセラミック等の熱を保持する材料で形成してもよい。このようにすれば、前記ガス改質炉１２内の熱を前記乱流部材５０によって保持することができるので、前記ガス改質炉１２内の温度低下を抑制することができる。
【００４８】
・前記第１実施形態において、図６に示すように、前記第１供給管２１を前記第２供給管２４の中間部に接続し、前記第１改質剤及び第２改質剤の双方が一つの噴射口（図６では前記第２噴射口２４ａ）から同時に前記ガス改質炉１２内へ噴霧されるように構成してもよい。
【００４９】
・前記第２実施形態において、図７に示すように、前記第１供給管２１を前記第２供給管２４の中間部に接続し、前記第１改質剤及び第２改質剤の双方が一つの噴射口（図７では前記第２噴射口２４ａ）から同時に前記ガス改質炉１２内へ噴霧されるように構成してもよい。
【００５０】
・前記第２実施形態において、図８に示すような構成にしてもよい。すなわち、前記第２噴射口２４ａが前記ガス改質炉１２の内面近傍に位置するように構成する。そして、前記触媒が担持されたハニカム構造体３０を、前記第２供給管２４外の前記ガス改質炉１２の内面上に、前記第２噴射口２４ａと対向するように設ける。さらに、触媒保護部材としての隔壁部材６０を、前記第２噴射口２４ａ及びハニカム構造体３０を覆うように前記ガス改質炉１２の内面上に設けて、前記熱分解ガスが、その流動方向の上流側から直接的に該ハニカム構造体３０に接触するのを規制するように構成してもよい。
【００５１】
このようにすれば、前記触媒が担持されたハニカム構造体３０が直接的に前記熱分解ガスと接触しないので、該触媒が該熱分解ガスによって冒されて活性が失われることを抑制することができる。なお、この場合、前記ハニカム構造体３０の下方のみが開放されており、前記第２噴射口２４ａから噴霧される第２改質剤は、前記ハニカム構造体３０を通過し、前記ハニカム構造体３０の下方において前記熱分解ガスと合流して混合される。
【００５２】
・前記第３実施形態において、図９に示すように、前記第１供給管２１を前記第２供給管２４の中間部に接続し、前記第１改質剤及び第２改質剤の双方が一つの噴射口（図９では前記第２噴射口２４ａ）から同時に前記ガス改質炉１２内へ噴霧されるように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】第１実施形態のガス化発電システムのブロック図。
【図２】第１実施形態のガス改質装置の断面図。
【図３】第２実施形態のガス改質装置の断面図。
【図４】第３実施形態のガス改質装置の断面図。
【図５】変更例のガス改質装置の断面図。
【図６】変更例のガス改質装置の断面図。
【図７】変更例のガス改質装置の断面図。
【図８】変更例のガス改質装置の断面図。
【図９】変更例のガス改質装置の断面図。
【符号の説明】
【００５４】
１２…ガス改質炉、２１…改質剤供給手段及び改質剤供給管としての第１供給管、２２…改質剤供給手段としての第１タンク、２３…改質剤供給手段としての第１ポンプ、２４…改質剤供給手段、改質剤供給管及び触媒保護部材としての第２供給管、２５…改質剤供給手段としての第２タンク、２６…改質剤供給手段としての第２ポンプ、２７…ガス改質装置、３０…触媒が担持されたハニカム構造体、５０…乱流部材、６０…触媒保護部材としての隔壁部材。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被熱分解物の熱分解によって得られる熱分解ガスを改質するガス改質炉を備え、
該ガス改質炉には、前記熱分解ガスを改質する改質剤を前記ガス改質炉内に供給する改質剤供給管が接続されるとともに、前記ガス改質炉内における前記改質剤の改質機能を向上させる触媒を内装したことを特徴とするガス改質装置。
【請求項２】
前記ガス改質炉内には、前記触媒を前記熱分解ガスから保護する触媒保護部材が設けられ、該触媒保護部材は、前記熱分解ガスが前記触媒よりも前記ガス改質炉内における熱分解ガスの流動方向の上流側から前記触媒に接触することを規制するように設けられたことを特徴とする請求項１に記載のガス改質装置。
【請求項３】
前記改質剤供給管は前記ガス改質炉内に先端部が挿入されると共に、その先端部内に前記触媒が配置されており、前記改質剤は前記改質剤供給管を介して前記ガス改質炉内に加圧供給されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス改質装置。
【請求項４】
前記ガス改質炉内における前記改質剤供給管の先端は、前記熱分解ガスの流動方向の下流側に向かって開口していることを特徴とする請求項３に記載のガス改質方法。
【請求項５】
被熱分解物の熱分解によって得られる熱分解ガスを改質剤によって改質するガス改質方法であって、
前記熱分解ガスを改質する際に、触媒によって改質剤の改質機能を向上させた後、その改質機能が向上された改質剤を前記熱分解ガスと混合することを特徴とするガス改質方法。
【請求項１】
被熱分解物の熱分解によって得られる熱分解ガスを改質するガス改質炉を備え、
該ガス改質炉には、前記熱分解ガスを改質する改質剤を前記ガス改質炉内に供給する改質剤供給管が接続されるとともに、前記ガス改質炉内における前記改質剤の改質機能を向上させる触媒を内装したことを特徴とするガス改質装置。
【請求項２】
前記ガス改質炉内には、前記触媒を前記熱分解ガスから保護する触媒保護部材が設けられ、該触媒保護部材は、前記熱分解ガスが前記触媒よりも前記ガス改質炉内における熱分解ガスの流動方向の上流側から前記触媒に接触することを規制するように設けられたことを特徴とする請求項１に記載のガス改質装置。
【請求項３】
前記改質剤供給管は前記ガス改質炉内に先端部が挿入されると共に、その先端部内に前記触媒が配置されており、前記改質剤は前記改質剤供給管を介して前記ガス改質炉内に加圧供給されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス改質装置。
【請求項４】
前記ガス改質炉内における前記改質剤供給管の先端は、前記熱分解ガスの流動方向の下流側に向かって開口していることを特徴とする請求項３に記載のガス改質方法。
【請求項５】
被熱分解物の熱分解によって得られる熱分解ガスを改質剤によって改質するガス改質方法であって、
前記熱分解ガスを改質する際に、触媒によって改質剤の改質機能を向上させた後、その改質機能が向上された改質剤を前記熱分解ガスと混合することを特徴とするガス改質方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−３４８１５５（Ｐ２００６−３４８１５５Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７５４６２（Ｐ２００５−１７５４６２）
【出願日】平成１７年６月１５日（２００５．６．１５）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月１５日（２００５．６．１５）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
【Ｆターム（参考）】
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