S-Nova中(超)大型汎用バイオマス/廃棄物ガス化発電装置(単体250KW〜25MW,並列1MW〜100MW程度迄)

   最新S-Novaガス化装置(基本設計ドイツ)は、 最新ガス化・テクノロジーを採用し、 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)装置の国内顧客向け販売開始です。

本ガス化装置は、流動床炉Fluidized Bed)型ガス(Gasification)化(FBG)方式の一つである 気泡流動床ガス化(BFBG)(Bubbling Fluidized Bed Gasification)方式を採用したガス化炉です。
他に循環流動床ガス化(CFBG)(Circulating Fluidized Bed Gasification)方式、及び 2筒式流動床ガス化(DFBG)(Dual Fluidized Bed Gasification)方式のSynova の例、等もあります。 BFBG方式に比べCFBG方式は、主に大型設備限定、高価格となります。CFBGの更に高級版進化型のDFBG方式は,理想的なガス化方式であり窒素ガスを含まないガス熱量がほぼ2〜2.5倍の高エネルギー合成ガスが製造可能です。 但し、通常より大幅に高価格(単価140〜150万円/KWe)となり、多くは合成化学(メタノール,DME合成等)、合成燃料(Jet燃料製造等)用の合成ガス製造用途向け等であり、 或いは処理が困難なRDF処理用途向け等であり、従って、単純なバイオマス・ガス化発電用途では採算的に苦しくなります。
各種の流動床ガス化方式、伴に(超)大型石油反応・分解装置(FCC等)、単純焼却・ガス化燃焼炉・ボイラー炉等で使われてる代表的な燃焼・ガス化プロセス技術です。 一方、小中型ガス化では、殆ど固定床ガス化(FBG:Fixed Bed Gasification)方式であり、 Down-Draft,Up-Draft, 更にMulti-Stage, Twin-Fire,Hybrid法、等の方式の諸ガス化(発電)装置製品が存在します。

弊社で取り扱い中の FPT・PMX(Up-Draft)A-Tec・E-Green(Multi-Stage&Twin-Fire/Fluidized・Entraned-Flow) CCC・DMG(UHTH/UHTG) INSER(Hybrid) UG・VTX(Entrained-Flow)LiPRO(Multi-Stage&Twin-Fire)APL(Down-Draft)、等の 各種ガス化方式は 特定の条件では優れた特徴・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。 何らかの制限条件が発生します。弊社で主に扱うガス化発電装置選択の早見表を参照下さい。 殆どの他メーカーのガス化発電装置も同様で、下記@〜Fの諸条件を全て満たす製品は恐らく存在しないと思われます。 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。 本ガス化装置(OEM)の製作は、状況によりドイツ(EU)の他、日本でも可能です。
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社の超大型石炭・バイオマス・廃棄物(RDF)等 燃焼ボイラー,ガス化ボイラー で採用されている汎用の燃焼ボイラー、ガス化ボイラー技術の燃焼(ガス化)炉を基礎としています。 有名な大型石炭ガス化BFBG技術(米国GTI,Hot-SynGas製造用)をベースに、 タール分解触媒(タール分を合成ガスへ分解)装置(Tar-Reformer)、及び合成ガス精製処理(Cooler/Filter/Scrubber)等を組み合わせたバイオマス・バイオ廃棄物用BFBG方式の Andritz-Carbona社の大型ガス化発電装置(6MWe)の フロー図例, 或いはBFBG方式ガス化装置専業のEQTEC社の例(1MW,3MW、他)もあり、何れとも本BFBG方式ガス化装置は類似プロセス構成です。

本製品も大型バイオマス・廃棄物ガス化ボイラー(30〜70MW)の技術経験、稼働実績及び最新のバイオマス・ガス化炉技術を併せ持つドイツ企業の協力と支援を受けて、小型化(スケール・ダウン)したガス化装置の製品です。
ボイラー炉とガス化炉とは異なるプロセス方式が通常ですが、BFB方式のボイラー炉も、ガス化炉も類似点も多く、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、ボイラー類似です。 下段添付写真はBFBG方式(300KWth)ガス化装置例です。

 

更に、排熱回収も類似点は多くなっています。 ボイラーの場合は,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。 これらの違いはありますが、同じ気体・ガスです。 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BFB方式バイオマス・ボイラーから、環境に優しいBFB方式ガス化炉へプロセス転換する業務もしています。

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。 BFB方式のガス化炉なら、BFB方式ボイラーの豊富な実績・高信頼性・大規模化等の恩恵を最大限に得られます。

BFBGガス化方式では、炉内の熱媒体・触媒(タール分解)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、比較的低温(650℃前後)でも高速に熱分解反応が完結します。 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。



  一般に主なガス化装置は、下記の様な何れかの制限項目付ですが、本BFBG方式のガス化装置は、汎用性から何れの制限項目もなしです。

@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、及びこれら各種原料を使った(半)炭化ペレット(Bio-Coal/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)可能であり、 原料種の制限なしです。
BFBG方式のガス化温度は、比較的低温(600〜800℃)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・灰残渣の溶融は発生しません。

A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、本装置のガス化炉の原料サイズの制限(ほゞ)なしです。 但し、投入コンベアーの制限があり、通常は100mm以下程度迄(CFBG方式: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。これ以上(以下)の特殊サイズの原料は、投入コンベアーの設計次第となります。

B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、(CFBG方式も)ほぼ10〜15%以下です。(2)アップドラフト型でも、最大30〜40%以下ですが、 この装置は最大60%(+)迄、対応可能であり、実質水分含有量の制限なしです。 従って、原則必ず必要な原料乾燥機は不要です。

C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・ダウンも可能であり、 ガス化発電能力の制限なしです。
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基数設置構成ですから、2〜4倍(以上)のプラント規模となります。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。

Dガス・エンジン発電機の制限なし本BFBGガス化装置も、(2)FPT,(3)INSER,(5)UG,等と同様、ガス化炉製品であり、売電・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。 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ガス・エンジン発電機選択の制限なし自由です。
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),或いは類似品の高性能版(ターボ付) です。 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、或いは大規模な複合発電ならガス・タービン発電機,等も自由に選択・組み合わせが出来ます。

E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。

F安価でも、ガス化制限なし: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、本製品はその汎用性にも拘わらず低価格/高性能比を実現をし、前述の様な安価でも、ガス化の各種制限もなしです。 大型ガス化炉の場合、高運転費用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。
近々汎用ガス化装置の導入を計画中であれば、お問い合わせ下さい。

左側の添付写真はBFBG方式の廃棄物発電3MWeの写真例、及びBFBG方式のフロー図です。

尚、S-Novaガス化発電機の詳細は、下記の添付資料を併せて参照下さい。
1)最新気泡流動床ガス化発電装置の紹介(PDF)はこちらからダウンロードできます
2) 最新汎用気泡流動床ガス化発電装置の紹介のBlog記事はこちらです
  

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