海岸地帯管理ジャーナル

概要

デュアル燃料ディーゼル発電機へのクリーンな合成ガス供給のための新しい木材チップガス化プロセス

フェルッチョ・ピッタルーガ

2011 年以来、革新的な中小企業 Tecnoforest Ltd. (以前はジェノバ大学の学術部門から分離) は、既存の小規模木材チップガス化技術のテストと、森林および農業部門の地方企業の電気および熱の自給自足を保証することを目的とした新しい小規模木材チップガス化技術の開発に取り組んでいます (www.tecnoforest.wordpress.com)。一方、ダウンドラフト型およびアップドラフト型のガス化装置に共通する、製品 (合成ガスおよびバイオ炭) の高汚染物質含有量は、ほとんど手頃な削減措置がない中で、農業および再生可能エネルギー部門の両方への広範な普及を妨げる主な障害であることが明らかになっています。
Tecnoforest Ltd. で最近開発された新しい「バッチ」ガス化プロセスにより、ガス化装置の上部ノズルからタールを含まない合成ガスが放出され、その底部では非常にクリーンなバイオ炭からなる固形残留物が生成されます。公式認証によって証明されているように、この残留物は農業用途とその他の非常に多様な用途の両方に適しています。このプロセスはバッチ方式で、傾斜機能を備えたリアクター内で行われるため、プロセスの最後に熱いバイオ炭を排出することができ、その後、新しい「ガス化サイクル」がすぐに再開されます。詳細は参考文献 [6,7] に記載されています。バイオ炭を生成するガス化装置の名前は SynChar で、Web サイト [8] でオンライン購入できます。SynChar では自然対流に依存する同じ基本プロセスが、リアクターに底部送風機と側面に取り付けられた木材チップ フィーダー、つまりホッパー オーガー モーター ユニットを提供することで、強制空気連続操作に変換できます。この場合、タールを含まない合成ガスは、温水器バーナーに供給するか、空気ユニットヒーターに送ることができます。最も適した用途は温室暖房で、周囲の空気の炭酸肥料化を誘発できるという明確な利点があるかもしれませんが、もちろん日照時間に制限されます。木材チップの寸法が1〜3 cmの範囲に保たれ、湿度が25％を超えない場合、ガス化プロセスは非常に効率的であり、きれいな灰だけでできた固形残留物が著しく少ないことからもそれが証明されています。熱用途の合成ガス発生器の名前はSynBurnerです。詳細な性能データを含む主な特徴は、文献[6,7]に記載されています。これもWebサイト[8]でオンライン購入できます。
SynBurner 反応炉で行われるブロワー駆動のわずかに加圧されたガス化プロセスは、最近、吸引作動構成に再設計されました。この後者の方式は、圧力 (現在は大気圧より低い) を除けば、設計と機能の点で前者の方式とほぼ類似していますが、最も重要なのは、この方法で熱電併給発電 (CHP) 用の固定式内燃機関に直接燃料を供給できることです。上記の規定を実装する反応炉は SynGen と名付けられています。その際立った特徴の 1 つは、木片ガス化装置の現在の技術シナリオで本当にユニークな点として、火花点火エンジンだけでなく圧縮点火 (ディーゼル) エンジンにも合成ガスを供給できるという点です。実際、テクノフォレスト社で現在追求されているのは、まさにこの後者の方式です。より単純なケースでは、ディーゼルエンジンは典型的にはデュアル燃料タイプであり、吸気バルブの前で空気が合成ガスと予混合され、少量の液体燃料（廃植物油など）が点火目的でのみ噴射されます。現在調査中の、非常に独特で非常に難しい代替方式は、空気と予混合される直前の合成ガス流が遭遇する酸化鉄ウールの触媒効果により、ガスから液体へのFP反応（フィッシャー・トロプシュ）の初期段階を誘発することによって、合成ガスの自己着火傾向、すなわちセタン価を高めることを意図しています。先ほど説明した点火特性（上記両方のケース、つまり「デュアル燃料」と FP 方式）に加えて
、合成ガスの「エンジン グレード」品質の達成を確認するには、さらに実験が必要です。この後者の問題は、タールの存在に関するものではありません。タールの濃度は非常に低いことが確実に確認されているため、合成ガス ストリーム内に炭化微粒子が混入する可能性に関するものです。この問題に対処するために、エンジン吸気口の前に、非常に効率的なマルチボルテックス サイクロン セパレーターが設置されています。
多くの側面から、リアクター SynGen は非常に特異な「適切なイノベーション」であるように見えます。実際、より複雑な設計に頼ることなく、むしろ技術を大幅に簡素化することで、標準的なダウンドラフト (およびアップドラフト) ガス化装置のよく知られた限界を克服することに成功しています。このように、標準的なガス化装置を操作するときに通常発生する合成ガスの品質の悪さと面倒で頻繁なメンテナンスの必要性は、非常にシンプルな設計と極めて堅牢な構造のおかげで、SynGen 技術によって適切に解決されます。合成ガス内の熱分解汚染物質の形成に対抗する最も重要な機能は、「フローティング炉」の提供と、リアクター内の小さな容積 (ウッドチップ カラムによって占められる) です [6,7]。最近、Tecnoforest Gasification Lab では、リアクター SynGen に関連する上記のすべての側面、特に長期間にわたって安全に連続運転を維持できるというその優れた信頼性は、生成されたガスをディーゼル エンジンに供給して発電機を駆動することを正当化するのに十分であると見なされました。発電ユニットは現在性能テスト中であり、詳細なプレゼンテーションで報告および説明される予定です。