JP7707794B2 - Biomass Processing Equipment - Google Patents
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Description
本開示は、バイオマス処理装置に関する。 This disclosure relates to a biomass processing device.
特許文献1は、バイオマスを500℃~800℃の温度で処理した後、合成ガスのタールを1200℃~1600℃の温度で処理することにより、タールを含まない合成ガスを得る技術を開示している。 Patent Document 1 discloses a technology for obtaining tar-free synthesis gas by treating biomass at temperatures between 500°C and 800°C, and then treating the tar in the synthesis gas at temperatures between 1200°C and 1600°C.
特許文献1に記載された技術によると、タールを最大1600℃で処理するために高温加熱炉が必要となる。したがって、タールを処理するために、多くのエネルギーが必要となるという問題がある。 According to the technology described in Patent Document 1, a high-temperature heating furnace is required to process the tar at a maximum temperature of 1600°C. This poses the problem that a large amount of energy is required to process the tar.
本開示は、このような問題を解決するためになされたものであり、タール処理に要するエネルギーを低減できるバイオマス処理装置を提供することを目的とする。 This disclosure has been made to solve these problems, and aims to provide a biomass processing device that can reduce the energy required for tar processing.
本実施の形態におけるバイオマス処理装置は、
バイオマスをプラズマ処理してガスを生成するガス生成部と、
前記ガス生成部よりも上方に配置され、前記ガスに含まれるタールを浄化する触媒層と、
前記触媒層よりも上方に配置され、前記触媒層を通過したガスをプラズマ処理により改質させるガス改質部と、
を備える。
The biomass treatment device in this embodiment is
A gas generating unit that performs plasma treatment on biomass to generate gas;
A catalyst layer is disposed above the gas generating section and configured to purify tar contained in the gas;
a gas reforming unit disposed above the catalyst layer and reforming the gas that has passed through the catalyst layer by a plasma treatment;
Equipped with.
本開示により、タール処理に要するエネルギーを低減できるバイオマス処理装置を提供できる。 This disclosure provides a biomass treatment device that can reduce the energy required for tar treatment.
実施形態1
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。
EMBODIMENT 1
The present invention will be described below through embodiments of the invention, but the invention according to the claims is not limited to the following embodiments. Furthermore, not all of the configurations described in the embodiments are necessarily essential as means for solving the problems.
以下、図面を参照して実施形態1にかかるバイオマス処理装置について説明する。図1は、実施形態1にかかるバイオマス処理装置1の構成を示す構成図である。バイオマス処理装置1は、バイオマス(例えば、生ごみ)をプラズマ処理してガスを生成した後、ガスに含まれるタールをプラズマ処理する装置である。 The biomass processing device according to the first embodiment will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of the biomass processing device 1 according to the first embodiment. The biomass processing device 1 is a device that performs plasma processing on biomass (e.g., food waste) to generate gas, and then performs plasma processing on the tar contained in the gas.
バイオマス処理装置1は、プラズマ処理を行うための真空チャンバ10を備えている。プラズマ処理を低真空条件下で行うために、真空チャンバ10内は減圧されている。また、バイオマス処理装置1は、真空チャンバ10を減圧するための真空ポンプ(不図示)、およびプラズマ用高圧電源(不図示)を備えている。 The biomass processing device 1 is equipped with a vacuum chamber 10 for performing plasma processing. The inside of the vacuum chamber 10 is depressurized so that the plasma processing is performed under low vacuum conditions. The biomass processing device 1 also includes a vacuum pump (not shown) for depressurizing the vacuum chamber 10, and a high-voltage power supply for plasma (not shown).
真空チャンバ10は、ガス生成部11、触媒層12、ガス改質部13、および排気口14を備えている。真空チャンバ10は下段、中段、および上段の3つの部屋を含んでおり、3つの部屋は、それぞれガス生成部11、触媒層12、ガス改質部13と称されている。 The vacuum chamber 10 includes a gas generating section 11, a catalyst layer 12, a gas reforming section 13, and an exhaust port 14. The vacuum chamber 10 includes three chambers, a lower chamber, a middle chamber, and an upper chamber, which are referred to as the gas generating section 11, the catalyst layer 12, and the gas reforming section 13, respectively.
ガス生成部11は、バイオマスをプラズマ処理してガスを生成する。ガス生成部11は、上部電極111、下部電極112、および壁113を備えている。上部電極111は、後述する触媒層12に向かってガスを通過させる貫通孔を有していてもよい。これにより、ガスをより効率的に、触媒層12に移動させることができる。 The gas generating unit 11 generates gas by plasma processing the biomass. The gas generating unit 11 includes an upper electrode 111, a lower electrode 112, and a wall 113. The upper electrode 111 may have through holes that allow gas to pass toward the catalyst layer 12 described below. This allows the gas to move more efficiently to the catalyst layer 12.
上部電極111はバイオマス20の上方に配置されている。下部電極112上には、バイオマス20が載置されている。下部電極112は、真空チャンバ10から脱着可能に構成されていてもよい。これにより、下部電極112を皿として用いて、真空チャンバ10内にバイオマス20を供給できる。 The upper electrode 111 is disposed above the biomass 20. The biomass 20 is placed on the lower electrode 112. The lower electrode 112 may be configured to be detachable from the vacuum chamber 10. This allows the biomass 20 to be supplied into the vacuum chamber 10 using the lower electrode 112 as a dish.
ガス生成部11は、減圧条件下で上部電極111と下部電極112の間に電圧を印加する。これにより、上部電極111と下部電極112の間にプラズマ31(ガス発生プラズマとも称される)が発生する。バイオマス20はプラズマ31の熱により熱分解され、ガスが生成される。ガスにはタールが含まれている。ガスは、白抜き矢印で示す方向に移動する。つまり、ガスは、後述する触媒層12に向かって上昇する。 The gas generating unit 11 applies a voltage between the upper electrode 111 and the lower electrode 112 under reduced pressure conditions. This generates a plasma 31 (also called a gas generating plasma) between the upper electrode 111 and the lower electrode 112. The biomass 20 is pyrolyzed by the heat of the plasma 31, and gas is generated. The gas contains tar. The gas moves in the direction indicated by the white arrow. In other words, the gas rises toward the catalyst layer 12, which will be described later.
なお、ガス生成部11および後述するガス改質部13は、真空チャンバ10内に残った窒素や、バイオマス20から発生する水素などを用いてプラズマを発生させる。したがって、真空チャンバ10内に反応性ガスを供給する必要はない。 The gas generating unit 11 and the gas reforming unit 13 described later generate plasma using nitrogen remaining in the vacuum chamber 10 and hydrogen generated from the biomass 20. Therefore, there is no need to supply reactive gas into the vacuum chamber 10.
触媒層12は、触媒121および壁122を備えており、ガス生成部11の上方に配置される。触媒層12は、ガス生成部11が生成したガスに含まれるタールを浄化する。触媒層12を通過したガスは、白抜き矢印で示す方向に移動する。つまり、ガスは、後述するガス改質部13に向かって上昇する。 The catalyst layer 12 includes a catalyst 121 and a wall 122, and is disposed above the gas generating unit 11. The catalyst layer 12 purifies the tar contained in the gas generated by the gas generating unit 11. The gas that passes through the catalyst layer 12 moves in the direction indicated by the white arrow. In other words, the gas rises toward the gas reforming unit 13, which will be described later.
触媒121は、プラズマ31、および後述するプラズマ32によって加熱される。これにより、触媒121は、ガスのタールをより効率的に除去できる。つまり、バイオマス処理装置1は、触媒121を別途加熱する場合と比べて、必要なエネルギーを低減できる。 The catalyst 121 is heated by the plasma 31 and the plasma 32 described below. This allows the catalyst 121 to remove tar from the gas more efficiently. In other words, the biomass processing device 1 can reduce the energy required compared to when the catalyst 121 is heated separately.
触媒層12は、ガス生成部11の上部電極111と、後述するガス改質部13の下部電極132とに挟まれて配置されていてもよい。これにより、触媒121は、上部電極111および下部電極132を介して、より効率的に加熱される。 The catalyst layer 12 may be disposed between the upper electrode 111 of the gas generating section 11 and the lower electrode 132 of the gas reforming section 13 described below. This allows the catalyst 121 to be heated more efficiently via the upper electrode 111 and the lower electrode 132.
ガス改質部13は、触媒層12よりも上方に配置される。ガス改質部13は、触媒層12を通過したガスをプラズマ処理により改質させる。ガス改質部13は、上部電極131、下部電極132、および壁133を備える。下部電極132は、触媒層12からのガスを通過させる貫通孔を有していてもよい。これにより、ガスをより効率的に、上部電極131と下部電極132の間に移動させることができる。 The gas reforming section 13 is disposed above the catalyst layer 12. The gas reforming section 13 reforms the gas that has passed through the catalyst layer 12 by plasma processing. The gas reforming section 13 includes an upper electrode 131, a lower electrode 132, and a wall 133. The lower electrode 132 may have through holes that allow the gas from the catalyst layer 12 to pass through. This allows the gas to move between the upper electrode 131 and the lower electrode 132 more efficiently.
ガス改質部13は、減圧条件下で上部電極131と下部電極132の間に電圧を印加する。これにより、上部電極131と下部電極132の間にプラズマ32(ガス改質プラズマとも称される)が発生する。プラズマ32の熱により、ガスが熱分解されてタール処理が行われる。これにより、ガス改質部13は、タールが除去されたガスを生成する。 The gas reforming unit 13 applies a voltage between the upper electrode 131 and the lower electrode 132 under reduced pressure conditions. This generates a plasma 32 (also called gas reforming plasma) between the upper electrode 131 and the lower electrode 132. The heat from the plasma 32 causes the gas to be pyrolyzed and tar is removed. As a result, the gas reforming unit 13 generates gas from which the tar has been removed.
排気口14は、ガス改質部13によってタール処理が行われたガスを排出する。タール処理が行われているため、排出されたガスは、発電機などで使用可能である。 The exhaust port 14 discharges the gas that has been tar-treated by the gas reforming unit 13. Since the gas has been tar-treated, the discharged gas can be used in a generator, etc.
実施形態1にかかるバイオマス処理装置は、バイオマスをプラズマ処理してガスを生成した後、ガスをプラズマ改質するが、プラズマで加熱される位置に触媒層を配置することで、より少ないエネルギーでタール処理を行うことができる。 The biomass treatment device of the first embodiment performs plasma treatment on biomass to generate gas, and then plasma modifies the gas. By placing a catalyst layer at a position where it is heated by plasma, tar treatment can be performed with less energy.
実施形態1にかかるバイオマス処理装置は、バイオマスからガスを生成する際にプラズマ処理を行い、タール処理にプラズマ改質を用いている。したがって、1つの真空チャンバを用いてコンパクトに構成することができる。 The biomass treatment device of the first embodiment performs plasma treatment when generating gas from biomass, and uses plasma modification for tar treatment. Therefore, it can be configured compactly using a single vacuum chamber.
また、ガス改質に低圧低温の水蒸気を用いる場合、水蒸気をチャンバ内に供給する際に気体状態を維持するために配管や炉を加熱する必要があるが、プラズマ改質を行う実施形態1では配管等を加熱する必要はない。また、特許文献1に記載された技術を用いる場合、高温加熱炉やコークスの回収供給装置が必要となるが、プラズマ改質を行う実施形態1では高温加熱炉やコークスの回収供給装置は不要である。 In addition, when low-pressure, low-temperature steam is used for gas reforming, it is necessary to heat the pipes and furnace to maintain the gaseous state when supplying the steam into the chamber, but in embodiment 1 where plasma reforming is performed, there is no need to heat the pipes, etc. In addition, when using the technology described in Patent Document 1, a high-temperature heating furnace and a coke recovery and supply device are required, but in embodiment 1 where plasma reforming is performed, a high-temperature heating furnace and a coke recovery and supply device are not required.
なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified as appropriate without departing from the spirit and scope of the invention.
1 バイオマス処理装置
10 真空チャンバ
11 ガス生成部
111 上部電極
112 下部電極
113 壁
12 触媒層
121 触媒
122 壁
13 ガス改質部
131 上部電極
132 下部電極
133 壁
14 排気口
20 バイオマス
31、32 プラズマ
REFERENCE SIGNS LIST 1 Biomass treatment device 10 Vacuum chamber 11 Gas generation section 111 Upper electrode 112 Lower electrode 113 Wall 12 Catalyst layer 121 Catalyst 122 Wall 13 Gas reforming section 131 Upper electrode 132 Lower electrode 133 Wall 14 Exhaust port 20 Biomass 31, 32 Plasma
Claims (4)
前記ガス生成部よりも上方に配置され、前記ガスに含まれるタールを浄化する触媒層と、
前記触媒層よりも上方に配置され、前記触媒層を通過した前記ガスをプラズマ処理により改質させるガス改質部と、
を備え、
前記ガス改質部は、前記触媒層を通過した前記ガスに含まれる前記タールをプラズマの熱により除去する
バイオマス処理装置。 A gas generating unit that performs plasma treatment on biomass to generate gas;
A catalyst layer is disposed above the gas generating section and configured to purify tar contained in the gas;
a gas reforming unit disposed above the catalyst layer and reforming the gas that has passed through the catalyst layer by a plasma treatment;
Equipped with
The gas reforming unit removes the tar contained in the gas that has passed through the catalyst layer by using heat of plasma.
Biomass processing equipment.
前記触媒層は、前記ガス生成部の上部電極と前記ガス改質部の下部電極の間に挟まれて配置される、
請求項1に記載のバイオマス処理装置。 Each of the gas generating unit and the gas reforming unit includes an upper electrode and a lower electrode,
The catalyst layer is disposed between an upper electrode of the gas generating section and a lower electrode of the gas reforming section.
The biomass treatment device according to claim 1 .
請求項2に記載のバイオマス処理装置。 The upper electrode of the gas generating section and the lower electrode of the gas reforming section have through holes through which the gas passes.
The biomass treatment device according to claim 2 .
前記ガス生成部の下部電極は、真空チャンバから脱着可能に構成される、
請求項1から3のいずれか1項に記載のバイオマス処理装置。 The biomass is placed on a lower electrode of the gas generating section,
The lower electrode of the gas generating unit is configured to be detachable from the vacuum chamber.
The biomass treatment device according to any one of claims 1 to 3.
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