成果報告書詳細
管理番号20110000000013
タイトル平成21年度-平成22年度成果報告書 新エネルギー技術研究開発/新エネルギーベンチャー技術革新事業(バイオマス)/有機質資源を効率良く燃料ガスに転換する小型で運転容易な熱分解ガス化装置の開発
公開日2011/1/25
報告書年度2009 - 2010
委託先名財団法人有機質資源再生センター
プロジェクト番号P10020
部署名技術開発推進部
和文要約本研究開発は、可燃ごみ、廃プラスチックなどの有機質を電気、熱などのエネルギー資源として再生利用する事業を行うことを可能にする、高効率でかつ運転容易な熱分解装置を開発することを目的としている。そのために、以下の3つの研究を1)熱分解ガス化の性能把握 2)熱分解ガス化実験プラントの設計 3)ビジネスプラン作成 概要は、以下のとおりである。研究開発項目1熱分解ガス化の性能把握 石英管実験装置を用いてa)熱分解で生成するタールの熱分解成績(ガス、タール、チャー重量)b)熱分解タール蒸気の固体粒子接触分解効果及びc)チャーの水蒸気ガス化特性を把握した。a)木粉ペレットを700度で熱分解し、非水溶性の重質タールを回収し、これを加熱してタール蒸気にして700度で熱分解した。重質タールの熱分解成績は、ガス4.2%、タール87.8%、コーク8.1%で、ガス化率は4.2%と低かった。b)タール蒸気を固体粒子(チャー)と接触させて700度で熱分解した。熱分解成績は、ガス84.9%、タール10.1%、チャー(コーク)4.9%で、タールがチャー(固体粒子)層を接触通過することにより、重質タールのガス化率が84.9%と著しく進むことが確認できた。c)チャーを水蒸気と接触させてガスの発生度合いを把握した。その結果、従来900度以上で進むとされていた水蒸気ガス化が800度でも進行すること(15分でガス化率60%)が確認できた。以上を踏まえて、熱分解で有機物をガスとタールとチャーに分解し、更に、タール(蒸気)をチャーと高密度に接触させ、かつ、チャーを水蒸気と高密度で接触させてガス化して、熱分解と、熱分解で生成したタールとチャーのガス化を一つの装置内で行う高効率ガス化装置(ハイブリッドキルンと名付ける)の設計コンセプトと実験プラントの仕様を確定した。その基本装置は、横型回転円筒(ロータリーキルン)であるが、その内部に複数の螺旋円筒を含んでいて、この小螺旋円筒でキルンを二つの空間に仕切っている。一つの空間では熱分解が行われ、もう一つの空間では固体熱媒体の加熱が行われる。キルンの内部では、紛粒体(チャーと原料中の無機物)が螺旋曲面に沿って、熱分解空間から加熱空間へ、加熱空間から熱分解空間へと循環移動する。一方、熱分解空間で生じたタール蒸気を含む熱分解ガスは、小螺旋円筒をとおってキルン外部に導入されるが、この過程でガスは、紛粒体に含まれているチャーと高密度で接触するからガス中のタールは接触改質ガス化する。また、チャーは、ガス中の水蒸気と反応してガス化する。研究開発項目2熱分解ガス化実験プラント設計 研究開発項目1の結果及び、これまで蓄積してきたデータを総合化して、実験プラント(ハイブリッドキルン)の実施設計を行った。設計能力は、20kg/h(木くずチップとプラスチックペレットの1:1の混合物)の原料から発電電力30kwを生産するもので、熱分解ガス化と、タールとチャーの改質ガス化が一つの装置で行われる高効率プラントである。ハイブリッドキルンの設計のために、a)模型およびb)組立て図面を作成した。研究開発項目3ビジネスプラン作成(事業権利はミューゼロ株式会社が財団から譲渡すると想定) a)市場調査及びb)ケーススタディを行ってc)ビジネスプランを作成した。a)市場調査 有機質資源(廃棄物)を、その発生現場で可燃ガスに変えて電気あるいは熱として利用できる安価で効率のよい熱分解装置は、廃棄物を発生しているすべての事業者、とりわけ1)食品・化学品・建材メーカー、2)リサイクル事業者、3)食品スーパーマーケット(小売・サービス業)のニーズに合致している。顧客のメリットは、廃棄物処理コスト削減と電気、ガス、重油購入費の削減にある。また、近い将来CO2削減・排出権取引収入(または、炭素税の減税)も期待できる。b)ケーススタディ 200ー400kg/hの商用プラントの「オンサイト・エネルギー供給コジェネ事業」のケーススタディを行った。A製パン会社のb工場で発生する2200トンの有機質廃棄物の熱分解ガス化・ガス燃焼蒸気供給事業のプラント建設費は4億5000万円、投資回収期間は、4年5カ月、また、Cスーパーマーケットのd物流センターに設置した2200トンの有機質廃棄物のガス化発電コジェネレーション事業のプラント建設費は5億1000万円、投資回収期間は3年8カ月であった。事業性は高いと判断される。
英文要約1.Outline of PROJECT
The purpose of this PROJECT is "Discharger of organic waste uses the waste by himself as fuel, and decreases the energy cost and greenhouse gas."
By developing the device of "Operate easiness", "Small size", and "Highly effective" that changes organic waste into the fuel gas, we can serve this purpose.
< Outline of this device >
This device converts the organic waste into combustible gas, tar gas, and char by heating the waste in the atmosphere of oxygen 0. In addition, this device converts the tar and the char into combustible gas by making the char circulate in the same device. The engine is driven with the gas obtained and electricity is generated or it is possible to use it as a fuel.
2.Contents of execution in 2009 fiscal year
1) Experiment
With a silica tube experiment device
(a)Char's steam gasification result
(b)The pyrolysis of the tar by the contact of the tar gas and the char
is understood.
2)Design
The test plant is designed by using the above-mentioned data and the data that has accumulated up to now.
It is assumed processing performance 20kg/h (waste wood chip and plastic pellet).
3)Research and development itemBusiness Plan
The business plan to aim at the spread of this device is completed.
(a)The customer will be the food maker, the supermarket, and a recycling entrepreneur.
(b)The business plan of "On-site energy supply cogeneration business" with a commercial plant of 200-400kg/h is made.
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