最新汎用気泡流動層ガス化発電装置の紹介です!!

 今回は、最新汎用S-Novaガス化発電装置をご紹介します。

 

本ガス化発電装置は、ドイツに於ける長年の各種バイオマス類、及び廃棄物のガス化炉技術及び経験を基に、最新ガス化技術である流動層ガス化、特に気泡流動層ガス化BFBG: Bubbling Fluidized Bed Gasification )テクノロジーを採用したOEM化製品です。必要なら、下記の情報も併せて参照下さい。

http://www.biofuels.co.jp/page2.html

 

 その特徴は、中(小)型から(超)大型装置迄を統一設計思想(アーキテクチュア―)と広範な拡張性(Scalability)を保持した 最新汎用型ガス化(発電)装置製品です。本ガス化装置本体の製作は、顧客のご希望等により、ドイツ(EU)での製作の他、日本でも製作可能な見込です。
 本ガス化装置は、(超)大型ガス化装置に採用される流動層ガス化方式の一つである気泡流動層ガス化BFBG)方式を採用した ガス化炉装置であり、他に循環流動層ガス化(CFBG) (Circulating Fluidized Bed Gasification)方式等の方式もあります。 伴に、大型石油反応・分解装置(流動接触分解装置:FCC等)、流動燃焼・焼却炉、流動ガス化燃焼炉、及び流動層ボイラー炉等で使われてる代表的な大型燃焼、及びガス化熱分解プロセス技術です。

下記写真はBFBG方式の小型ガス化装置(300KWth)であり、各種原料(バイオマス、RPF,他)の試験、デモ用等の装置です。

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 次の写真は、BFBG方式のガス化装置の1例で、発電能力は3MWeです。

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一方、小中(大)型ガス化装置では、殆ど固定床ガス化(FBG:Fixed Bed Gasification)方式であり、本Blogで既にご紹介済のAPL(Down -Draft),LiPRO(Multi-Stage & Twin-Fire),FPT(Up-Draft),更にA-Tec (Multi-Stage & Twin-Fire),INSER(Hybrid)法等の各種ガス化方式が存在します。その他、取扱中のUG(噴流層: Entrained-Flow)、及びサイクロン方式(現状,非取扱)等のガス化方式もありますが、何れも固定床タイプではありません。

これら個々の詳しい装置紹介は、過去の本Blogの記事の他、下記H.P.(

http://www.biofuels.co.jp/page2.html )を参照下さい。

これらガス化装置は 特定の条件下では、優れた特徴・性能を発揮しますが、後述のガス化装置諸条件を全て同時に解決出来ません。

何らかの条件は優れていても、他の条件では使用制限が発生したり、或いは使用できません。簡単な見分け方は、主に本Blogでも紹介済ですが、ガス化発電装置選択の早見表(最後に添付)を参照下さい。 殆ど国内他メーカーのガス化(発電)装置も同様で、特定の条件下では、優れた特徴を持つかもしれませんが、左記①~⑦の諸条件を全て満たす製品は存在しないか、少なくとも知りません。

一方、本ガス化装置は、汎用・万能型ガス化炉ですから、この様な制限条件が何ら付かないのが特徴です。

 本ガス化(発電)装置は、BFBGガス化方式を採用しています。 このBFBG方式ガス化は、元々フィンランドValmetの大型 バイオマス・ボイラー 等、或いは石炭ボイラー等で採用されている(超)大型ボイラー燃焼技術であり、 本製品も大型バイオマス・ボイラー(30~70MWth)の技術、経験、稼働実績、及び最新のバイオマス・ガス化炉技術等を併せ持つドイツ企業の協力と支援を受けて、弊社と小型化(スケール・ダウン)を行い商品化したガス化製品です。
尚、ボイラー燃焼炉とガス化分解炉とは、全く異なる別プロセス方式が通常ですが、本BFB(Bubbling Fluidized Bed)方式のボイラー炉も、ガス化炉も類似点が多く、炉構造の基本はほゞ同一です。従って、ガス化炉本体の形状も従来のガス化炉とは異なり、下記の様にボイラー類似です。

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更に、排熱回収法も類似点は多くなっています。 豊富なボイラー経験を基に、より高効率なガス化装置へスムーズな技術移転が図られています。ボイラーの場合、発生燃焼熱を蒸気発生に使い、ボイラー炉外へ出るのは大量の廃ガスですが、ガス化炉では、全てクリーンな合成ガス燃料(Syngas)であり、廃ガスは一切排出しません。 従って、ガス化装置は、ボイラーに比べ高エネルギ-効率であるばかりでなく環境に優しい方式となっています。これらの違いはありますが、固形燃料(廃棄物/バイオマス類)を熱化学的に同じ気体(廃ガス)化、或いはガス(合成ガス)化を行います。 前者は通常空気を過剰に投入し完全燃焼させ、出るのは廃ガス(炭酸ガス)となります。後者は空気を制限し合成ガス(水素、一酸化炭素、メタンガス等)と言うガス燃料を得ます。この合成ガスはガスエンジン発電機のガス燃料として使います。

 因みに、前記Valmet社は(超)大型バイオマス・ガス化でも有名で、既存大型バイオマス燃焼ボイラーからガス化炉へプロセス転換する業務もしています。このことは、プロセスの類似性を証明しています。
ボイラーの場合は、微小粒子を除去し大量の高温ガスが大気排出されます。 片やガス化炉では、更に冷却操作等を行い、生成ガスの大気排出は一切なく、全て合成ガス燃料としてガスエンジン等に供給されます。ボイラー方式の豊富な実績・信頼性(年間稼働8000時間+)・大規模化等の恩恵をBFBG方式のガス化では充分に得られています。
BFBGガス化方式では、炉内の熱媒体・触媒としての砂(Quartz/ Olivine,等)とバイオマス原料は炉底部からの加熱空気で、分解炉内は流動状態(Bubbling Fluidized) となり、ガス化温度は自由設定で、比較的低温(650~700前後)でも高速に熱分解反応が進み完結します。

本ガス化装置は、従来のガス化装置の様な各種制限項目のない汎用ガス化装置を目標に設計・製品化された装置となっています。 本装置は弊社のOEM製品扱いですので、顧客のご希望により、国内製作も、或いは海外製作も選択可能です。

一般にガス化装置は、下記の何れかの制限項目付ですが、本BFBG方式のガス化装置は何れの制限項もなしです。


1) 原料種の制限なし

通常のガス化装置は、木質(ペレット、或いはチップ)限定が多く(原料多様化に弱い)(Single Fuel)、カリウム等を多く含む低融点の木質廃棄物(バーク材)、 農業廃棄物、PKS/EFB、竹材、更に廃プラ、廃棄物RPF/RDF、及びこれら原材料の半炭化ペレット(Bio-Carbon/Black-Pellet) ,等は使用できない場合が殆どですが、本ガス化装置炉は、原料多様化対応(Flexible Multi-Fuels)可能となっています。

 

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BFBG方式のガス化温度は、比較的低温(600800℃でも、極めて効率的にガス化反応が進み、例え、低融点物質(K)が多く含まれていても、その融点温度以下でガス化を行い炭・灰残渣の溶融もなく、また猛毒のダイキシン等も発生しません。

 

2)原料サイズの制限なし

 通常は木質チップ材だと、上限は4~5cm以下、及び下限は15~20mm以上程度ですが、本装置のガス化炉内の原料サイズの制限なしです。 但し、原料投入コンベアーの制限もあり、通常は10cm以下程度迄(CFBG炉:10~20mm以下)となっています。この為、チップ材では、原則必要になる上下限原料除去スクリーニング処理は不要です。特殊サイズの原料投入可否は投入コンベアーの設計次第となります。

 
3) 水分含有量の制限なし

 通常ガス化炉は原料水分制限があり、ほぼ10~15%以下です。アップドラフト型ガス化装置でも、最大30~40%以下ですが、 この装置は最大60%(+)迄、対応可能です。従って、原則必ず必要な原料乾燥機は原則不要です。


4) ガス化発電能力の制限なし

通常のガス化装置は、製品により、定まった発電能力となっています(INSER:500KW,LiPRO:50KW、等)が、本装置は、BFBG方式の採用により、 拡張性(Scalability)はほゞ無制限で100MW程度迄、設備能力のスケール・アップアップも、逆にスケール・ダウンも75KW迄可能です。 但し、現状需要、設計費等を考慮しつつ単体ガス化発電能力250KW,500KW程度の中小型,及び1MW,2MW,10MW及び25MW程度迄の中大超大型のガス化装置を順次ご提供予定です。 通常、ご提案のガス化発電設備は単一基設置構成ではなく、予算が許すなら高信頼性設計の複数基設置構成ですから、2倍(以上)のプラント規模となります。下記は、プロセス・フローの例です。

 

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ご要望があれば、その他の発電能力装置でも自由な構成で対応できます。
今後大規模な廃棄物(RPF/RDF,PKS/EFB,等)ガス化発電では、ボイラー燃焼方式に代わり、その能力を100%発揮します。

 

5) ガス・エンジン発電機の制限なし

 本BFBGガス化装置も、弊社で取り扱い中のFPT,INSER,UG,等と同様、ガス化炉製品であり、発電用途では組み合わせるガスエンジン発電機が別途必要ですが、エンジン発電機の選定は自由です。 発電規模、予算等により合成ガス・エンジン発電機、及び複合発電(排熱回収蒸気ボイラー・タービン発電、ORC)等を自由に選択出来て、これらの制限は全くありません。
尚、お薦めは安価で高信頼性中速型Zichaiガスエンジン発電機(中国製,下記1MWe、安価)等です。

 

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同様に、下記も同じ1MWeタイプですが、V型16気筒タイプです。前者はL(直列)9気筒であり、回転数は720rpm(50Hz),或いは750rpm(@60Hz)です。

片や、こちらは600rpm(@50/60Hz)であり、より低回転となっています。500KWeならL8タイプもあります。いずれも、オプションでターボ付を選択すれば、ガス燃料/発電効率は32.7%から36%へと効率アップする様です。

この発電効率36%達成なら、高価な高速型(1500・800rpm)JeanBacherガスエンジンと同じ高効率合成ガス・エンジン発電が、比較的安価で実現します。

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ご要望があれば、高価ですが、有名な高速型Jenbacher(オーストリア製)(高発電効率)ガス・エンジン発電機、等も自由に選択・組み合わせが出来ます。


6) 発電以外の展開も制限なし

 各種廃棄物(RPF/RDF、農林業残渣)等を使う発電・熱供給等と言った用途から、次世代バイオ系天然ガス・化学への展開も(酸素使う)BFBGガス化が主流です。


7) 価格も安価、制限もなし

 BFBG方式のガス化炉は、海外でも未だ数は少なく、有っても通常極めて高価ですが、本ガス化装置は、以上の説明の様な汎用性・万能性にも拘わらず企業努力により、発電1KWe当たり55~60万円程度と言う特に低価格/性能比を実現し、ガス化の欠点である前述の様な各種制限項目もなしです。ご参考迄に、添付の各種原料に対するガス化売電採算計算例(2MW)も併せて参照下さい。大型のガス化炉の場合、運転費用高の酸素及び加圧方式が多いのですが、本ガス化装置は空気・常圧方式を採用しています。従って、酸素製造設備(PSA)、及び加圧コンプレッサー等の付帯設備費も不要で、全体の設備費も,運転経費も比較的安価となります。

 

以下、添付(ガス化装置簡易選択表、売電採算計算例採算性計算例)は単なる参考計算の例です。具体的な投資金額等は必ずお問い合わせ下さい。

 

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今回は、BFBG方式(Bubbling Fluidized Bed Gasification)の汎用ガス化発電装置の紹介記事でした。何かお問い合わせがあれば、下記にメールでお願いします。
 
では、また。。。。
Joe.H
 
追伸)
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