特開 2023-112218 発電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023112218

(43)【公開日】2023-08-14

(54)【発明の名称】発電装置

(51)【国際特許分類】

   B09B 3/40 20220101AFI20230804BHJP

   H02P 9/04 20060101ALI20230804BHJP

   B09B 3/70 20220101ALI20230804BHJP

   C08J 11/12 20060101ALI20230804BHJP

   B09B 101/85 20220101ALN20230804BHJP

   B09B 101/75 20220101ALN20230804BHJP

【ＦＩ】

B09B3/40 ZAB

H02P9/04 F

B09B3/70

C08J11/12

B09B101:85

B09B101:75

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022013833

(22)【出願日】2022-02-01

(71)【出願人】

【識別番号】308030570

【氏名又は名称】株式会社エム・アイ・エス

(74)【代理人】

【識別番号】100126712

【弁理士】

【氏名又は名称】溝口 督生

(72)【発明者】

【氏名】山田 義人

【テーマコード（参考）】

4D004

4F401

5H590

【Ｆターム（参考）】

4D004AA07

4D004AA12

4D004AB10

4D004BA03

4D004BA06

4D004CA24

4D004CA27

4D004CA28

4D004CA34

4D004CA47

4D004CB34

4D004CB36

4D004CC02

4D004CC03

4F401AA27

4F401BA01

4F401CA70

4F401CA75

4F401CB34

4F401EA38

4F401EA47

4F401EA80

5H590AA03

5H590CA08

(57)【要約】

【課題】発電に必要となる燃焼ガスでのタール分発生を抑制してメンテナンスなどの負担を軽減できる発電装置を提供する。
【解決手段】本発明の発電装置は、燃料を加熱することで燃料から熱分解性ガスを抽出する熱分解部と、
前記熱分解部に、前記燃料を供給する燃料供給部と、
前記熱分解部に、前記燃料を加熱する熱風を供給する熱風供給部と、
前記熱分解性ガスを燃焼させて高温燃焼ガスを生成する燃焼部と、
前記高温燃焼ガスにより回転されるタービンを含む発電部、を備え、
前記発電部は、前記タービンの回転により電力を生成し、
前記熱分解性ガスからタール分を除去するタール除去システムを更に備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料を加熱することで燃料から熱分解性ガスを抽出する熱分解部と、
前記熱分解部に、前記燃料を供給する燃料供給部と、
前記熱分解部に、前記燃料を加熱する熱風を供給する熱風供給部と、
前記熱分解性ガスを燃焼させて高温燃焼ガスを生成する燃焼部と、
前記高温燃焼ガスにより回転されるタービンを含む発電部、を備え、
前記発電部は、前記タービンの回転により電力を生成し、
前記熱分解性ガスからタール分を除去するタール除去システムを更に備える、発電装置。

【請求項2】

前記燃焼部は、外気を取り込む外気取り込み部を有し、
前記燃焼部は、前記外気を前記熱分解性ガスによる燃焼で温度上昇させて、前記高温燃焼ガスを生成する、請求項１記載の発電装置。

【請求項3】

前記熱風を生成する熱風生成部を更に備え、
前記タール除去システムは、前記熱分解部で生じた前記熱分解性ガスを前記熱風生成部で加熱する加熱除去部を含む、請求項１または２記載の発電装置。

【請求項4】

前記加熱除去部は、前記熱分解性ガスを高温にすることで、前記熱分解性ガスに含まれるタール分を除去する、請求項３記載の発電装置。

【請求項5】

前記タール除去システムは、前記熱分解性ガスに熱を付与する表面燃焼バーナーを含む、請求項１から４のいずれか記載の発電装置。

【請求項6】

前記表面燃焼バーナーは、前記熱分解性ガスが前記燃焼部に移動する管路において設けられ、
前記表面燃焼バーナーは、前記管路を移動する熱分解性ガスに熱を付与して、タール分を除去する、請求項５記載の発電装置。

【請求項7】

前記表面燃焼バーナーは、本体表面が燃焼し、前記本体表面を通過する前記熱分解性ガスに熱を付与できる、請求項６記載の発電装置。

【請求項8】

前記表面燃焼バーナーは、前記加熱除去部を通過した前記熱分解性ガスのタール分を除去する、請求項５から７のいずれか記載の発電装置。

【請求項9】

前記タール除去システムは、前記熱分解性ガスに水蒸気を付与してシフト反応を生じさせるシフト反応除去部を含む、請求項１から８のいずれか記載の発電装置。

【請求項10】

前記シフト反応は、タール分を二酸化炭素と水素に分解することで、タール分を除去できる、請求項９記載の発電装置。

【請求項11】

前記タール除去システムは、前記熱分解性ガスに含まれるタール分を吸着する吸着フィルターを含む、請求項１から１０のいずれか記載の発電装置。

【請求項12】

前記タール除去システムは、前記熱分解性ガスの発生から燃焼部に移動する過程において、前記加熱除去部、前記表面燃焼バーナー、前記シフト反応除去部、前記吸着フィルターの順番でそれぞれを備える、請求項１１記載の発電装置。

【請求項13】

前記燃料は、バイオマス燃料、産業廃棄物、廃棄プラスチック、の少なくとも一つである、請求項１から１１のいずれか記載の発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バイオマスなどの燃料による燃焼ガスを利用した発電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

多くの国において、必要な電力需要を満たすために、火力発電、水力発電、風力発電、太陽光発電など、様々な方式での発電が行われている。新興国を中心とした電力需要の増加に伴って、様々な方式での発電への要請が高まっている。

【0003】

このような電力需要の高まりの中、化石燃料を用いた火力発電だけではなく、風力発電や太陽光発電などの環境負荷の低い発電も増えてきている。これらの再生可能エネルギーの利用も盛んになってきている。

【0004】

ここで、このような火力発電などは、大型の発電プラントを用いる必要があり、大企業の発電事業者によって運営されることが多い。ある場所の発電所で発電された電気は送電網により消費地に届けられる。わが国でも、このような大型発電所と張り巡らされた送電網の組み合わせによる電力生成と電力供給とが行われている。

【0005】

一方で、電力自由化を背景とした地産地消のように地域で必要な電力を小規模に発電することも始まっている。大型発電所と大規模送電網による送電ロスや隅々までの電力供給の無駄などの問題もあり、地域で必要とする電力を小規模に発電することが求められるようになってきている。

【0006】

加えて、バイオマス燃料や廃棄物など、有効利用すべき原料が様々な場所に存在している。これらの原料は、様々な地域で発生している。原料の種類や発生地域によっては、活用や利用がされずに困っていることも多い。

【0007】

また、上述のように、様々な地域において、地域として必要とする電力を生成することも求められている。大型発電所と大規模送電網だけでは地域の需要を細かく満たせない場合があったり、災害時などの予備発電に対応できない場合があったりする。

【0008】

このような状況からみても地域において小規模発電が行われることが重要である。

【0009】

加えて、バイオマス燃料や廃棄物など、有効利用すべき原料が様々な地域にある。このようなバイオマス燃料や廃棄物などを有効利用することと、地域における発電とを結びつけることが重要となってきている。

【0010】

このような地域で発生する原料を利用した発電が行えることで、地域全体での資源循環の仕組みが構築できるからである。また、地域での資源循環の仕組みが構築されると、国全体での発電と送電網を補うこともでき、電力生成と供給の全体循環も構築できる。

【0011】

このような中、バイオマス燃料や廃棄物などを原料として発電する技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開平０８－３３８２６０号公報

【特許文献2】特開２００３－２５３２７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

特許文献１は、石炭にスチーム及び酸素を作用させて一酸化炭素及び水素を主成分とする高温の可燃性ガスを製造し、この可燃性ガスをガスタービン発電の燃料としてガスタービン発電装置に供給して発電すると共に、前記ガスタービン発電装置に供給する前の前記可燃性ガス及び前記ガスタービンを駆動させた後の高温燃焼ガスを各々加熱源として、水素分離透過膜を有する改質装置により各々炭化水素を水蒸気改質させて高純度水素を製造し、得られた高純度水素を燃料電池に供給して発電することを特徴とするガスタービン及び燃料電池による発電方法を、開示する。

【0014】

特許文献２は、乾燥したバイオマス４を加熱熱分解して熱分解ガスおよびチャーを生成する炭火ドラム２と、熱分解ガス６中のタール分をガスタービン１５の廃熱回収蒸気１０で水性ガス化する改質ドラム３とを、熱風炉１内に具備し、炭化ドラム２と改質ドラム３とを、熱分解ガス６とチャー７を分離する分離装置８を介して連通させた発電システムを、開示する。

【0015】

特許文献１は、燃焼をベースとしてタービンを回して発電する技術を開示する。このとき、高温の燃焼ガスを生成させて、この燃焼ガスをエネルギーとしてタービンを回転させて発電する。

【0016】

しかしながら、特許文献１の技術では、石炭を燃料としている。石炭から可燃性ガスを生成することで、その過程でタール分を含んだ可燃性ガスとなってしまう。タール分を含んだままであると、可燃性ガスの移動管路の内壁や部材にタールが付着してしまう。タールが付着すると、発電装置の能力が低下したり、発電装置による発電そのものが困難となったりする。

【0017】

また、タールが付着してしまうと、分解掃除などのメンテナンスも頻繁に必要になる。メンテナンスが頻繁に生じると、発電装置の稼働時間が減少して時間軸での発電効率を下げてしまう。地域で必要となる電力を生成して供給する観点から、発電装置の稼働時間が低下することは好ましくない。電力供給は、必要となる時間において途切れることなく行われることが必要であり、これに対応できない。

【0018】

特許文献２は、バイオマス燃料を燃焼ガスとしてタービンを回転させて発電する発電装置を開示する。燃料をバイオマスとすることで、環境負荷を低減させた発電を実現する。

【0019】

しかしながら、特許文献１と同様に、燃焼ガスの中にタール分を含む状態となる。バイオマスを燃料とする場合でも、タール分を含んだ燃焼ガスにより、配管や発電装置内部にタールが付着してしまう。特許文献１と同様の問題が生じる。

【0020】

また、このような燃焼を基礎とした発電装置では、熱交換機を用いてタービンを回転させるものもある。燃焼炉で燃焼させて生じる高温燃焼ガスを熱交換器において外気と熱交換させる。この熱交換で外気温度を上昇させて、温度と体積増加によりエネルギーが増加した空気をタービンに付与してタービンを回転させる。

【0021】

しかしながら、熱交換機を用いる場合には、熱交換機が大型化して、発電装置全体の大型化や高コスト化が生じてしまう。勿論、熱交換器にタールが付着して、熱交換効率が低下するなどの問題もある。

【0022】

このように、従来技術の発電装置には、タール発生に起因する問題や大型化などの問題があった。

【0023】

本発明は、これらの課題に鑑み、発電に必要となる燃焼ガスでのタール分発生を抑制してメンテナンスなどの負担を軽減できる発電装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0024】

本発明の発電装置は、燃料を加熱することで燃料から熱分解性ガスを抽出する熱分解部と、
前記熱分解部に、前記燃料を供給する燃料供給部と、
前記熱分解部に、前記燃料を加熱する熱風を供給する熱風供給部と、
前記熱分解性ガスを燃焼させて高温燃焼ガスを生成する燃焼部と、
前記高温燃焼ガスにより回転されるタービンを含む発電部、を備え、
前記発電部は、前記タービンの回転により電力を生成し、
前記熱分解性ガスからタール分を除去するタール除去システムを更に備える。

【発明の効果】

【0025】

本発明の発電装置は、熱交換機を用いずに、燃料から得られた熱分解性ガスの燃焼によってタービンを回転させる。これにより、発電量を得るために大きくならざるを得ない熱交換器を用いないので、発電装置全体の小型化を実現できる。

【0026】

また、バイオマス燃料や廃棄物を燃料とできるので、発電を軸とするリサイクル社会の構築もできる。廃棄物などの有効活用も行える。

【0027】

また、燃料から得られる熱分解性ガスからタール分を除去する機能を備えることで、発電装置におけるタール付着を低減できる。これにより、発電装置のメンテナンス負担や修理負担を軽減でき、ランニングコストを低減できる。加えて、発電装置の稼働時間を長くすることができ、電力供給の効率や信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の実施の形態における発電装置のブロック図である。

【図2】熱風生成部や熱分解部などを含む部分の模式図である。

【図3】本発明の実施の形態における表面燃焼バーナーの一例を示す写真である。

【図4】本発明の実施の形態におけるシフト反応部によるタール除去を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

本発明の第１の発明に係る発電装置は、燃料を加熱することで燃料から熱分解性ガスを抽出する熱分解部と、
前記熱分解部に、前記燃料を供給する燃料供給部と、
前記熱分解部に、前記燃料を加熱する熱風を供給する熱風供給部と、
前記熱分解性ガスを燃焼させて高温燃焼ガスを生成する燃焼部と、
前記高温燃焼ガスにより回転されるタービンを含む発電部、を備え、
前記発電部は、前記タービンの回転により電力を生成し、
前記熱分解性ガスからタール分を除去するタール除去システムを更に備える。

【0030】

この構成により、熱分解性ガスを利用することでの発電を実現しつつ、熱分解性ガスのタール問題を解消できる。

【0031】

本発明の第２の発明に係る発電装置では、第１の発明に加えて、前記燃焼部は、外気を取り込む外気取り込み部を有し、
前記燃焼部は、前記外気を前記熱分解性ガスによる燃焼で温度上昇させて、前記高温燃焼ガスを生成する。

【0032】

この構成により、タービンを回転させるのに必要なエネルギーを持った高温燃焼ガスを生成できる。

【0033】

本発明の第３の発明に係る発電装置では、第１または第２の発明に加えて、前記熱風を生成する熱風生成部を更に備え、
前記タール除去システムは、前記熱分解部で生じた前記熱分解性ガスを前記熱風生成部で加熱する加熱除去部を含む。

【0034】

この構成により、抽出された熱分解性ガスを、最初の段階でタール除去できる。また、熱分解性ガスを抽出するのに必要な熱風生成部を利用できるので、効率よくタール除去できる。

【0035】

本発明の第４の発明に係る発電装置では、第３の発明に加えて、前記加熱除去部は、前記熱分解性ガスを高温にすることで、前記熱分解性ガスに含まれるタール分を除去する。

【0036】

この構成により、加熱によってタール分を除去できる。

【0037】

本発明の第５の発明に係る発電装置では、第１から第４のいずれかの発明に加えて、前記タール除去システムは、前記熱分解性ガスに熱を付与する表面燃焼バーナーを含む。

【0038】

この構成により、管路を輸送される熱分解性ガスの通過の際に、熱分解性ガスからタール分を除去できる。

【0039】

本発明の第６の発明に係る発電装置では、第５の発明に加えて、前記表面燃焼バーナーは、前記熱分解性ガスが前記燃焼部に移動する管路において設けられ、
前記表面燃焼バーナーは、前記管路を移動する熱分解性ガスに熱を付与して、タール分を除去する。

【0040】

この構成により、輸送途中での熱分解性ガスのタール分を除去できる。

【0041】

本発明の第７の発明に係る発電装置では、第６の発明に加えて、前記表面燃焼バーナーは、本体表面が燃焼し、前記本体表面を通過する前記熱分解性ガスに熱を付与できる。

【0042】

この構成により、効率的に熱分解性ガスからタール分を除去できる。

【0043】

本発明の第８の発明に係る発電装置では、第５から第７のいずれかの発明に加えて、前記表面燃焼バーナーは、前記加熱除去部を通過した前記熱分解性ガスのタール分を除去する。

【0044】

この構成により、輸送途中での熱分解性ガスのタール分を除去できる。

【0045】

本発明の第９の発明に係る発電装置では、第１から第８のいずれかの発明に加えて、前記タール除去システムは、前記熱分解性ガスに水蒸気を付与してシフト反応を生じさせるシフト反応除去部を含む。

【0046】

この構成により、化学反応によるタール除去も組み合わせることで、タール除去システム全体でのタール除去の能力を高めることができる。

【0047】

本発明の第１０の発明に係る発電装置では、第９の発明に加えて、前記シフト反応は、タール分を二酸化炭素と水素に分解することで、タール分を除去できる。

【0048】

この構成により、加熱処理だけでは取り切れないタール分の除去も可能となる。

【0049】

本発明の第１１の発明に係る発電装置では、第１から第１０のいずれかの発明に加えて、前記タール除去システムは、前記熱分解性ガスに含まれるタール分を吸着する吸着フィルターを含む。

【0050】

この構成により、更に確実にタール分を除去できる。結果として、燃焼部やタービンなどでのタールの付着などを防止できる。

【0051】

本発明の第１２の発明に係る発電装置では、第１１の発明に加えて、前記タール除去システムは、前記熱分解性ガスの発生から燃焼部に移動する過程において、前記加熱除去部、前記表面燃焼バーナー、前記シフト反応除去部、前記吸着フィルターの順番でそれぞれを備える。

【0052】

この構成により、特性に応じた順序でのタール分除去ができ、効率的にタール分除去ができる。

【0053】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

【0054】

（実施の形態）

【0055】

（全体概要）
図１は、本発明の実施の形態における発電装置のブロック図である。発電装置１の要素を分かりやすく構成して示したものである。

【0056】

発電装置１は、熱分解部２、燃料供給部３、熱風供給部４、燃焼部５、発電部６、タール除去システム７を備える。熱分解部２、燃料供給部３、熱風供給部４、燃焼部５、発電部６、タール除去システム７は、それぞれ必要な処理を実行するために繋がっている。

【0057】

熱分解部２は、燃料を加熱することで、燃料から熱分解性ガスを抽出する。熱分解性ガスは、その後に燃焼されてタービン６１を回転させるエネルギーとして使用される。

【0058】

燃料が高温の空気である熱風を受けることで熱分解し、熱分解性ガスを抽出させることができる。熱分解部２は、燃料を熱風で加熱して、熱分解性ガスを抽出する。熱分解性ガスは、更に加熱されることで、高いエネルギーを持った気体となって、タービン６１を効率的かつ十分に回転させることができる。

【0059】

このとき、熱分解部２の外壁に熱風が付与されて、熱分解部２内部にある燃料が加熱される。間接的な加熱である。この加熱により、燃料から熱分解性ガスが抽出される。熱分解部２での熱分解性ガス抽出はこのように行われてもよい。

【0060】

燃料としては、バイオマス燃料、産業廃棄物、廃棄プラスチック、の少なくとも一つが用いられれば良い。勿論これら以外の種類の燃料が用いられてもよい。加熱されることで熱分解性ガスを発生させるものであれば、燃料の一つとして用いられる。

【0061】

もちろん、燃料がバイオマスや廃棄物であれば、発電装置を核とした地域のリサイクルと発電とを両立させることができる。この点では、廃棄物などの再利用が求められる種類の燃料であることも好ましい。

【0062】

燃料は燃料供給部３から供給される。燃料供給部３は、燃料を投入することを可能として、投入された燃料を熱分解部２に供給する。ホッパーのような機能に、供給機構などを備えていればよい。燃料供給部３は、運び込まれた燃料を、次々と熱分解部２に供給する。この連続的な供給により、熱分解部２において連続的に熱分解性ガスを抽出することができる。

【0063】

連続的に熱分解性ガスが抽出できれば、この熱分解性ガスを利用する発電部６での発電が、連続的に行われる。

【0064】

熱分解部２では、燃料に熱風が供給されることで（燃料が加熱されて）、燃料から熱分解性ガスを抽出することができる。熱分解性ガスは、燃料に高温の空気である熱風が付与されると、燃料から抽出される。熱風は、加熱されて生じる高温の加熱空気である。熱分解部２の外壁に熱風が吹き付けられて間接的に燃料が加熱されて熱分解性ガスが抽出される。あるいは、加熱されて生じる高温の空気が、熱風として燃料に吹き付けられて熱分解性ガスが抽出されてもよい。

【0065】

燃料において熱風による分解反応が生じる。この分解反応を通じて、燃料から熱分解性ガスが抽出される。熱分解性ガスは、燃焼部５で加熱されて高温となってエネルギー量を増加させる。これによりタービン６１を回転させて発電ができる。

【0066】

熱風とあるが、風のような状態であることに限定されず、燃料を分解して熱分解性ガスを抽出させる高温空気であればよい。分解抽出を行える十分に高温の空気であればよい。

【0067】

熱風供給部４は、この熱風を熱分解部２に供給する。

【0068】

このようにして熱分解部２で抽出された熱分解性ガスは、次の工程に送られる。管路などが設けられており、この管路を通じて熱分解性ガスは、次の工程に移動できる。

【0069】

移動してきた熱分解性ガスは、燃焼部５に到達する。燃焼部５は、この熱分解性ガスを燃焼加熱する。燃焼して加熱することで、熱分解性ガスは温度上昇して高温燃焼ガスとなる。すなわち、燃焼部５は、熱分解性ガスを燃焼させて高温燃焼ガスを生成する。

【0070】

高温燃焼ガスは、熱分解ガスに対してエネルギー量が増加している。温度上昇によりエネルギー量が増加するからである。このエネルギー量の増加した高温燃焼ガスは、発電部６に移動する。発電部６は、タービン６１を備えている。高温燃焼ガスは、タービン６１を回転させる。このタービン６１の回転により、電力を生成できる。すなわち、発電部６は発電を行う。

【0071】

熱分解性ガスが燃焼加熱されて高温燃焼ガスとなって、エネルギー量が増加している。これがタービン６１を効率よく十分に回転させるので、発電が効率よく行われる。

【0072】

また、発電部６は、高温燃焼ガスを用いてタービン６１を回転させることで発電する。熱交換器を用いていないので、発電部６の小型化を図ることができる。結果として、発電装置１全体の小型化や低コスト化を実現できる。

【0073】

タール除去システム７は、熱分解性ガスが含むタール分を除去する。

【0074】

熱分解部２において、熱風が付与される燃料から熱分解性ガスが抽出される。燃料から抽出されるので、熱分解性ガスは、タール分を含んでいることが多い。このタール分を含んだままの熱分解性ガスが、高温燃焼ガスとなってタービン６１を回転させると、従来技術で説明したような問題が生じる。

【0075】

熱分解性ガスの移動経路において、タール分が付着してしまう問題がある。あるいは、燃焼部５でタール分が付着してしまう問題がある。あるいは、タービン６１にも同様の問題が起こりえる。

【0076】

タール除去システム７は、この問題に対応するために、熱分解性ガスからタール分を除去できる。これにより、タール分を含む熱分解性ガスによる上記のような問題を解決できる。タール分が除去されて移動してタービン６１を回転させるので、タール付着を抑制でき、発電能力の低下や、メンテナンスによる発電効率の低下などを防止できる。また、メンテナンスコストも低下させることができる。

【0077】

本発明の発電装置１は、熱分解性ガスを利用しつつ、これのタール分除去を行うことで、従来技術の諸問題を解決できる。

【0078】

次に、各部の詳細などについて説明する。

【0079】

（熱風生成部）
発電装置１は、熱風を生成する熱風生成部８を更に備える。熱風生成部８は、燃料へ付与する熱風を生成する。熱風生成部８は、燃焼バーナーなどにより熱風を生成する。熱風生成部８は、燃焼に必要となる燃料材用いて熱風を生成する。

【0080】

例えば、バイオマス燃料などが用いられて燃焼させる燃焼バーナーなどが、熱風生成部８に用いられれば良い。燃焼バーナーなどでの燃焼により空気が加熱される。加熱された高温になった加熱空気が、熱風となる。この生成された熱風が、熱風供給部４から供給される。

【0081】

このため、熱風生成部８と熱風供給部４とは、一体の要素であってもよい。

【0082】

熱風生成部８での十分高温な熱風が生成できると、熱分解部２での燃料からの熱分解性ガスの抽出が効率的になる。このため、熱風生成部８の燃焼が効率的であることで、熱分解性ガスの抽出効率も高まる。

【0083】

また、後述する通り、熱風生成部８には、タール除去システム７の一つである加熱除去部７１を含む。熱風生成部８は、熱風供給部４と加熱除去部７１とを含んだ構成を有していればよい。一体であっても連携した別体であってもよく、それぞれの機能を実現できればよい。

【0084】

（熱分解部）

【0085】

熱分解部２は、燃料に熱風を付与することで、燃料から熱分解性ガスを抽出する。熱風供給部４からの熱風と、燃料供給部３からの燃料とが、効率的に混合される構造を有する。

【0086】

この構造の中で、燃料には熱風が効率的に付与される。燃料が熱風による加熱で熱分解反応を示す。この分解反応を通じて、燃料から熱分解性ガスが抽出される。熱分解部２は、抽出した熱分解性ガスを、燃焼部５に向けて送出する。管路などを介して輸送がなされればよい。

【0087】

（燃焼部）
燃焼部５は、熱分解性ガスを加熱燃焼させる。燃焼部５は、外気を取り込む外気取り込み部５２を有している。燃焼部５は、外気取り込み部５２から取り込まれた外気を熱分解性ガスによる燃焼で温度上昇させる。この温度上昇した外気が、高温高圧の燃焼ガスとなる。

【0088】

外気が燃焼させられて高温高圧の燃焼ガスとなる過程での温度上昇に伴って、高温燃焼ガスはエネルギー量を高くしている。このエネルギー量が高くなった高温燃焼ガスが、タービン６１を回転させることができる。

【0089】

このとき、エネルギー量が大きくなっているので、高温燃焼ガスは、効率よくタービン６１を回転させることができる。特に、発電を十分に行えるエネルギーでの回転をさせる。

【0090】

タービン６１が連続的に回転することで、発電が行われる。熱分解部２での熱分解性ガスの抽出が次々となされれば、タービン６１には、連続的に高温燃焼ガスが供給される。この結果、タービン６１は連続的に回転し、発電部６は、継続的な発電を実現できる。

【0091】

（発電部）
発電部６は、タービン６１を備えており、この回転によって電力を生成する。

【0092】

この結果、発電部６は、発電を実現する。発電されることで、バイオマス燃料や廃棄物を燃料とする発電が行われる。熱交換器を用いないので、小型化なども実現できる。小型化が実現できれば、廃棄物などが発生しつつ需要のある地域での発電が実現できる。

【0093】

地産地消の発電が実現できる。

【0094】

これにより、発電装置１が、地域のリサイクルシステムの核となることもできる。

【0095】

発電部６が発電した電力は、蓄電池に蓄電されたり、送電線に載せて送電されたりすることで、利用可能となる。

【0096】

（タール除去システム）
タール除去システム７は、熱分解性ガスに含まれるタール分を除去する。タール除去システム７は、次のように、複数の要素を含んでいることで実現されてもよい。

【0097】

（加熱除去部）
タール除去システム７は、熱分解性ガスを熱風生成部８で加熱する加熱除去部７１を含む。図２は、熱風生成部や熱分解部などを含む部分の模式図である。図２においては、熱分解部２で抽出された熱分解性ガスを、加熱する加熱除去部７１を備えている状態を示している。

【0098】

熱分解部２は、燃料から熱分解性ガスを抽出する。この抽出された熱分解性ガスは、タール分を含んでいる。熱風生成部８は、熱風を生成するための燃焼バーナーなどを備えている。

【0099】

熱分解部２は、抽出した熱分解性ガスを熱風生成部８に還流させる。熱風生成部８は、燃焼バーナーなどの加熱機能を有している。加熱除去部７１は、還流した熱分解性ガスを、この熱風生成部８で加熱する。熱風生成部８の燃焼機能を利用している。

【0100】

このため、加熱除去部７１は、熱風生成部８や熱分解部２と連携した場所に備わる。熱風生成部８と独立した要素とみなしてもよいし、熱風生成部８の部分としての要素とみなしてもよい。

【0101】

加熱除去部７１は、抽出された熱分解性ガスを、燃焼機能を有する熱風生成部８での加熱を行って、熱分解性ガスに含まれるタール分を除去する。

【0102】

加熱除去部７１は、熱分解性ガスを加熱して高温にすることで、含まれるタール分を除去する。タール分を取り除きつつその含有量を低減させる。

【0103】

熱分解性ガスは、タール分を含んでいる。熱分解性ガスは、高温で加熱されることで、含有するタール分を低減させることができる。タール分が除去されるからである。

【0104】

熱分解性ガスは熱分解部２で生成される。熱分解部２においては、熱風生成部８からの熱風が利用される。このため、熱分解部２と熱風生成部８とは、近接した位置に備わることもよい。

【0105】

抽出された熱分解性ガスを加熱するには、この近接した位置にある熱風生成部８の燃焼機能を利用するのが効率的である。このため、熱風生成部８の燃焼機能を利用する加熱除去部７１は、抽出された後の熱分解性ガスを、加熱することができる。この加熱を通じて、タール分が除去される。

【0106】

また、熱風生成部８が熱分解部２に近接しているので、加熱除去部７１は、抽出されたばかりの熱分解性ガスからタール分を除去できる。加熱除去部７１でタール分が除去された熱分解性ガスは、管路を通じて、燃焼部５に輸送される。

【0107】

加熱除去部７１が、輸送前の段階でタール分を除去できるので、輸送管路でのタール分の付着を防止できる効果が高い。このように、タール除去システム７が、熱風生成部８を利用した加熱除去部７１を備えることで、輸送や燃焼部５での燃焼に用いられるよりずっと早い初期の段階で、タール分の除去を行える。

【0108】

また、加熱によるタール分の除去は、効率が高い。このため、最初の段階に加熱除去部７１によるタール分の除去が実行されることは、タール除去システム７および発電装置１全体でも好ましい。特に、熱分解性ガスが抽出されて最初の段階でのタール分除去であり、熱風生成部８での加熱によることで、高い能力でのタール分除去を行える。

【0109】

また、上述したように、熱風生成部８は燃焼バーナーなどを備えて熱風を生成する。熱風は、熱分解部２で継続して使用されるので、熱風生成部８での加熱も継続して行われる。この熱風生成部８の加熱を利用する加熱除去部７１は、継続的にタール除去を行える。特に、熱分解部２での熱分解性ガスの抽出をしている間に、加熱除去部７１が動作することになる。

【0110】

熱風生成部８、熱分解部２，加熱除去部７１の動作は、同時並行的に行われる。この同時並行により、抽出される熱分解性ガスは、そのままタール分除去を経過する。

【0111】

（表面燃焼バーナー）
タール除去システム７は、熱分解性ガスに熱を付与する表面燃焼バーナー７２を含む。図１では、熱分解性ガスの輸送経路において、表面燃焼バーナー７２が備わっている。

【0112】

図３は、本発明の実施の形態における表面燃焼バーナーの一例を示す写真である。表面燃焼バーナー７２の一例としてのメタルファイバーバーナーを示している。表面燃焼バーナー７２は、表面に熱を生じさせて表面からの熱で加熱を行える。

【0113】

熱分解性ガスは、管路を通って移動する。この管路の途中に、表面燃焼バーナー７２が設けられれば良い。管路を通って移動する熱分解性ガスは、この表面燃焼バーナー７２を通過するときに熱の付与を受ける。これにより、熱分解性ガスが加熱されてタール分が除去される。

【0114】

管路の途中において表面燃焼バーナー７２が備わり、管路を移動する熱分解性ガスに熱を付与してタール分を除去する。このように、通過途中での加熱によって熱分解性ガスからのタール分の除去が更に進む。

【0115】

特に、加熱除去部７１の後で表面燃焼バーナー７２でのタール分除去が行われるので、タール分除去が連続的となり効率的である。勿論、タール分除去の除去能力が高まるメリットもある。また、熱分解性ガスが通過する状態での加熱によるものなので、簡易な構成でのタール分除去が可能である。熱分解性ガスの輸送への悪影響も低くて済む。

【0116】

表面燃焼バーナー７２は、本体表面が燃焼して本体表面を通過する熱分解性ガスに熱を付与できるからである。この通過する熱分解性ガスへの熱の付与により、タール分の除去を行える。

【0117】

なお、表面燃焼バーナー７２を通過する部分だけ、通過時間を長くするなどのバリエーションも好ましい。あるいは、表面燃焼バーナー７２の備わる部分のみ、管路を屈曲させたりすることも好ましい。加熱時間が増加して、タール分除去の効率が向上するからである。

【0118】

（シフト反応除去部）
タール除去システム７は、熱分解性ガスに水蒸気を付与してシフト反応を生じさせるシフト反応除去部７３を備えることも好適である。シフト反応除去部７３は、熱分解性ガスに水蒸気を付与する。この水蒸気が付与されることで、タール分を二酸化炭素と水素に分解できる。

【0119】

これがシフト反応である。

【0120】

このシフト反応によって、タールは二酸化炭素と水素に分解できるので、タール分の除去が更に進む。

【0121】

図４は、本発明の実施の形態におけるシフト反応部によるタール除去を示す模式図である。熱分解性ガスに水蒸気を付与する機能を有している。タール分と水蒸気が化学反応を起こすと、二酸化炭素と水素に分解される。

【0122】

この化学反応での分解によって、タール分は別成分に変化する。この結果、タール分が除去されるのと同じことが生じる。このようにして、シフト反応除去部７３は、熱分解性ガスから、更にタール分を除去できる。

【0123】

また、シフト反応除去部７３は、他と異なり、加熱ではなく化学反応によってタール分を分解して除去する。このため、タール除去システム７全体としては、異なる方式でのタール除去を組み合わせることができるので、より高いレベルでのタール除去を実行できる。

【0124】

また、シフト反応除去部７３は、化学反応をベースとしたタール除去を行うので、加熱による他のタール除去と異なるメカニズムでの除去ができる。このため、お互いに補いながら確実なタール除去を行える。また、加熱による除去機構に不具合などが生じた場合でも、シフト反応除去部７３による除去が残る点でのフェールセーフとなりえる。

【0125】

（吸着フィルター）
タール除去システム７は、熱分解性ガスに含まれるタール分を吸着する吸着フィルター７４を更に備えることも好適である。吸着フィルター７４は、熱分解性ガスが輸送される管路の途中に設けられる。単一の吸着フィルター７４が設けられてもよいし、複数の吸着フィルター７４が設けられてもよい。

【0126】

管路の途中に吸着フィルター７４が備わることで、管路を移動する熱分解性ガスと接触する。この接触を介して吸着フィルター７４が、熱分解性ガスに含まれるタール分を吸着する。

【0127】

吸着フィルター７４によるタール分の吸着が行われて、熱分解性ガスに含まれるタール分の除去が更に進む。これにより、より高いレベルでのタール除去が行える。

【0128】

このような多段的なタール除去の機構をタール除去システム７が含むことで、熱分解性ガスに含まれるタール除去が確実に進む。多段的であり多面的であることで、タール分除去のレベルが向上するからである。

【0129】

また、加熱による除去、化学反応による除去、吸着フィルター７４による物理的除去、の異なるメカニズムが組み合わさっている。このようなハイブリッドな除去により、タール分の除去の効率やレベルを上げることができる。また、いずれかのメカニズムでの除去が不十分であったり不具合があったりしても、他のメカニズムの機構が除去できる。

【0130】

これらのような異なるメカニズムのタール除去が組み合わさっていることで、タール除去のレベルを向上させることができる。

【0131】

また、タール除去システム７は、熱分解性ガスの発生から燃焼部５に移動する過程において、加熱除去部７１，表面燃焼バーナー７２、シフト反応除去部７３、吸着フィルター７４の順番で、それぞれを備えることも好適である。

【0132】

この順番であることで、熱分解性ガスからのタール除去の効率やレベルを上げることができる。

【0133】

まず、熱分解性ガスが生じた場所の近接場所で加熱除去部７１が加熱する。これにより、熱分解性ガスが含むタールが除去できる。熱分解性ガスが発生した場所で加熱除去部７１での除去が行われることで、熱分解性ガスの輸送前にタール除去ができる。これにより、輸送過程でのタール付着を抑えることができる。

【0134】

これに引き続き、管路の途中に設けやすい表面燃焼バーナー７２が加熱によるタール除去を行うことで、更にタール分を除去できる。これに続いて、管路上に設けやすい化学反応を基礎とするシフト反応除去部７３が加熱ではない化学反応でのタール除去を行う。

【0135】

燃焼で除去しきれなかったタールがシフト反応除去部７３により除去される。

【0136】

更に、その後で吸着による除去もされることで、漏れ落ちたタールも除去される。除去された上で、燃焼部５での燃焼に用いられるので、燃焼部５、発電部６などへのタール付着を防止できる。

【0137】

結果として、発電部６の効率低下、メンテンナンス増加などを防止できる。

【0138】

以上のように、タール除去システム７を備えることで、熱分解性ガスを用いる発電装置１におけるタール由来の問題を解決できる。タール付着による能力低下やメンテナンスや修理の頻発による稼働停止を抑制できる。

【0139】

この結果、発電装置１の発電能力と発電効率を上げることができる。

【0140】

以上、実施の形態で説明された発電装置は、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。

【符号の説明】

【0141】

１ 発電装置
２ 熱分解部
３ 燃料供給部
４ 熱風供給部
５ 燃焼部
６ 発電部
６１ タービン
７ タール除去システム
７１ 加熱除去部
７２ 表面燃焼バーナー
７３ シフト反応除去部
７４ 吸着フィルター
８ 熱風生成部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】