JP2003226501A - Hydrogen production system - Google Patents

Hydrogen production system

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JP2003226501A
JP2003226501A JP2002030670A JP2002030670A JP2003226501A JP 2003226501 A JP2003226501 A JP 2003226501A JP 2002030670 A JP2002030670 A JP 2002030670A JP 2002030670 A JP2002030670 A JP 2002030670A JP 2003226501 A JP2003226501 A JP 2003226501A
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Japan
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gas
combustion chamber
chamber
char combustion
hydrogen
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Application number
JP2002030670A
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Japanese (ja)
Inventor
Kei Matsuoka
慶 松岡
Akira Uchino
章 内野
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
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  • Industrial Gases (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact and highly efficient hydrogen production system using waste or the like as a raw material. <P>SOLUTION: The hydrogen production system is provided with a gasification chamber 1 in which a gasification fluidized bed is formed of a high temperature fluid medium (c1) and a combustible synthetic gas (b) containing hydrogen is produced by gasifying a material (a) to be treated, a char combustion chamber 2 in which a char combustion chamber fluidized bed is formed of a high temperature fluid medium (c2) and char (h) produced with the gasification in the gasification chamber 1 is burned in the char combustion chamber fluidized bed to heat the fluidized medium (c2) and a hydrogen separation apparatus 120 in which excess components is removed from the synthesis gas to obtain high purity hydrogen (j). The gasification chamber 1 and the char combustion chamber 2 are partitioned from each other to prevent the circulation of the gas in the vertical upper side of the boundary face of the fluidized bed, a communicating port 25 for allowing the gasification chamber 1 and the char combustion chamber 2 to communicate with each other is formed in the lower part of the partition to move the fluid medium (c2) heated in the char combustion chamber 2 to the gasification chamber 1 side from the char combustion chamber 2 side. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、水素製造システム
に関し、特に、固体燃料やバイオマス、各種廃棄物等を
熱分解して得られる可燃性の合成ガスを原料として水素
ガスを得る水素製造システムに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydrogen production system, and more particularly to a hydrogen production system for obtaining hydrogen gas from a combustible synthesis gas obtained by thermally decomposing solid fuel, biomass, various wastes and the like as a raw material. It is a thing.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、環境問題や資源枯渇、化石燃料削
減等の要請から、石炭やバイオマス等の固体燃料や、有
機性廃棄物を原料とした水素製造技術の実用化が期待さ
れている。固体燃料や廃棄物からの水素製造には、固体
燃料や廃棄物を部分燃焼により熱分解ガス化させて水
素、一酸化炭素等を主体とする合成ガス(生成ガス)を
得て、これを精製して純水素を得る方式が一般的であ
る。
2. Description of the Related Art In recent years, due to environmental problems, resource depletion, and demands for fossil fuel reduction, practical application of hydrogen production technology using solid fuels such as coal and biomass and organic wastes as raw materials is expected. For the production of hydrogen from solid fuels and wastes, the solid fuels and wastes are pyrolyzed and gasified by partial combustion to obtain synthesis gas (produced gas) mainly composed of hydrogen, carbon monoxide, etc. The general method is to obtain pure hydrogen.

【0003】この場合、ガス化により得られる合成ガス
中には一酸化炭素及び二酸化炭素が含まれているため、
一酸化炭素の水素への変換を行うCO転化装置と、二酸
化炭素などの余剰成分と純水素の分離を行う水素分離装
置が必要となる。
In this case, since the synthesis gas obtained by gasification contains carbon monoxide and carbon dioxide,
A CO conversion device for converting carbon monoxide to hydrogen and a hydrogen separation device for separating surplus components such as carbon dioxide and pure hydrogen are required.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような従来の水素ガス製造システムでは、合成ガス中の
一酸化炭素及び二酸化炭素濃度が高いと、CO転化装置
が大型化したり、水素分離装置の効率が低下するほか、
合成ガスの圧縮動力が増加することにより、設備コスト
や運転コストが増大するという問題があった。
However, in the conventional hydrogen gas production system as described above, when the carbon monoxide and carbon dioxide concentrations in the synthesis gas are high, the CO conversion device becomes large and the hydrogen separation device becomes In addition to decreasing efficiency,
There is a problem that equipment cost and operation cost increase due to an increase in the compression power of the syngas.

【0005】そこで本発明は、石炭やバイオマス等の固
体燃料や、各種廃棄物で代表される被処理物を原料とし
て、一酸化炭素や二酸化炭素の含有量の少ない合成ガス
を得て、比較的コンパクトでかつ効率良く水素製造を行
うことを可能とする水素製造システムを提供することを
目的としている。
Therefore, the present invention uses a solid fuel such as coal or biomass, or an object to be treated represented by various wastes as a raw material to obtain a syngas containing a small amount of carbon monoxide or carbon dioxide, and relatively It is an object of the present invention to provide a hydrogen production system which is compact and enables efficient hydrogen production.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る発明による水素製造システムは、図
1に示すように、高温の流動媒体c1を内部で流動さ
せ、第1の界面を有するガス化室流動床を形成し、前記
ガス化室流動床内で被処理物aをガス化して水素分を含
有する可燃性合成ガスbを発生するガス化室1と;高温
の流動媒体c2を内部で流動させ、第2の界面を有する
チャー燃焼室流動床を形成し、ガス化室1でのガス化に
伴い発生するチャーhを前記チャー燃焼室流動床内で燃
焼させ流動媒体c2を加熱するチャー燃焼室2と;合成
ガスから余剰成分kの除去を行い高純度の水素jを得る
水素分離装置120とを備え;ガス化室1とチャー燃焼
室2とは、前記それぞれの流動床の界面より鉛直上方に
おいてはガスの流通がないように第1の仕切壁15によ
り仕切られ、第1の仕切壁15の下部にはガス化室1と
チャー燃焼室2を連通する連通口25であって、連通口
25の上端の高さは前記第1の界面および第2の界面以
下である連通口25が形成され、連通口25を通じて、
チャー燃焼室2側からガス化室1側へチャー燃焼室2で
加熱された流動媒体c2を移動するように構成されてい
る。
In order to achieve the above object, the hydrogen production system according to the first aspect of the present invention, as shown in FIG. A gasification chamber 1 that forms a fluidized bed of a gasification chamber having an interface, and gasifies the object a to be treated a in the fluidized bed of the gasification chamber to generate a combustible synthesis gas b containing hydrogen; The medium c2 is fluidized inside to form a char combustion chamber fluidized bed having a second interface, and char h generated by gasification in the gasification chamber 1 is burned in the char combustion chamber fluidized bed to form a fluidized medium. a char combustion chamber 2 for heating c2; and a hydrogen separation device 120 for removing a surplus component k from the synthesis gas to obtain high-purity hydrogen j; the gasification chamber 1 and the char combustion chamber 2 are the same as those described above. Gas flow vertically above the fluidized bed interface It is partitioned by the first partition wall 15 so that it does not exist, and a communication port 25 that connects the gasification chamber 1 and the char combustion chamber 2 is provided below the first partition wall 15, and the height of the upper end of the communication port 25 is higher than that of the communication port 25. Is formed with a communication port 25 which is below the first interface and the second interface, and through the communication port 25,
The fluidized medium c2 heated in the char combustion chamber 2 is moved from the char combustion chamber 2 side to the gasification chamber 1 side.

【0007】ここで「水素分を含有する可燃性合成ガ
ス」というとき、この合成ガスは、典型的には水素ガス
を含有する。但し含有するのは、水素ガスに限ら
ず、構成元素として水素を含む炭化水素等の可燃性ガス
であってもよいし、両方であってもよい。
When the term "hydrogen-containing combustible synthesis gas" is used herein, the synthesis gas typically contains hydrogen gas H 2 . However, what is contained is not limited to hydrogen gas, but may be flammable gas such as hydrocarbon containing hydrogen as a constituent element, or both.

【0008】このように構成すると、ガス化室とチャー
燃焼室とは第1の仕切壁により仕切られているので、ガ
ス化室とチャー燃焼室とは流動床の界面より鉛直上方に
おいてはガスの流通がなく、第1の仕切壁の下部にはガ
ス化室とチャー燃焼室を連通する連通口が形成されてい
るので、チャー燃焼室側からガス化室側へチャー燃焼室
で加熱された流動媒体を移動することができる。
According to this structure, since the gasification chamber and the char combustion chamber are partitioned by the first partition wall, the gasification chamber and the char combustion chamber are separated from each other in the vertical direction above the interface of the fluidized bed. Since there is no flow, and a communication port that connects the gasification chamber and the char combustion chamber is formed in the lower part of the first partition wall, the flow heated in the char combustion chamber from the char combustion chamber side to the gasification chamber side The medium can be moved.

【0009】また、高温の流動媒体を内部で流動させ、
第1の界面を有するガス化室流動床を形成するガス化室
を備えるので、被処理物をガス化して水素分を含有する
可燃性合成ガスを発生することができ、高温の流動媒体
を内部で流動させ、第2の界面を有するチャー燃焼室流
動床を形成しガス化室でのガス化に伴い発生するチャー
をチャー燃焼室流動床内で燃焼させるチャー燃焼室を備
えるので、流動媒体を加熱することができ、合成ガスか
ら余剰成分の除去を行う水素分離装置120を備えるの
で高純度の水素を得ることができる。
Further, a high-temperature fluidizing medium is fluidized inside,
Gasification chamber having a first interface Since the gasification chamber forming a fluidized bed is provided, it is possible to gasify an object to be processed and generate a combustible synthesis gas containing hydrogen, and to generate a high temperature fluidized medium inside. Is provided with a char combustion chamber that forms a char combustion chamber fluidized bed having a second interface and burns the char generated by gasification in the gasification chamber in the char combustion chamber fluidized bed. Since the hydrogen separator 120 that can be heated and removes excess components from the synthesis gas is provided, high-purity hydrogen can be obtained.

【0010】また請求項2に記載のように、請求項1に
記載の水素製造システムでは、ガス化室1にて発生する
合成ガスbはさらに一酸化炭素COを含有し、一酸化炭
素COガスを水蒸気HOと反応させて水素ガスH
変換するCO転化装置を備えるようにしてもよい。
Further, as described in claim 2, in the hydrogen production system according to claim 1, the synthesis gas b generated in the gasification chamber 1 further contains carbon monoxide CO, and carbon monoxide CO gas the may include a CO conversion unit for converting the hydrogen gas H 2 is reacted with water vapor H 2 O.

【0011】このように構成すると、CO転化装置を備
えるので、一酸化炭素ガスを水素ガスに転化することが
できる。
According to this structure, since the CO converter is provided, carbon monoxide gas can be converted into hydrogen gas.

【0012】また請求項3に記載のように、請求項1又
は請求項2に記載の水素製造システムでは、水素分離装
置120は、余剰成分kを吸着する吸着材121d、1
22d、123dと、前記吸着材を収納する容器121
e、122e、123eとを有し、前記合成ガスを前記
容器内に導入し、該容器内の圧力を相対的に高圧と低圧
との間で変化させることにより前記余剰成分kの吸着と
脱着とを繰り返すように構成するとよい。
Further, as described in claim 3, in the hydrogen production system according to claim 1 or 2, the hydrogen separation device 120 includes the adsorbents 121d, 1d for adsorbing the excess component k.
22d and 123d, and a container 121 that stores the adsorbent
e, 122e, 123e, and the adsorption and desorption of the excess component k by introducing the synthesis gas into the container and changing the pressure in the container between a relatively high pressure and a low pressure. It may be configured to repeat.

【0013】また請求項4に記載のように、請求項1乃
至請求項3のいずれか1項に記載の水素製造システムで
は、除去された余剰成分kをチャー燃焼室2に戻す戻し
経路129を備えるようにしてもよい。
Further, as described in claim 4, in the hydrogen production system according to any one of claims 1 to 3, a return path 129 for returning the removed excess component k to the char combustion chamber 2 is provided. It may be provided.

【0014】余剰成分は、典型的には余剰ガスであり、
チャー燃焼室では、これを燃焼して流動媒体c2の加熱
を行う。余剰成分ガスの燃焼装置として、例えばバーナ
ーをチャー燃焼室に設置する。このことにより、被処理
物aの熱分解ガス化に必要な反応熱の一部または全部を
賄う。
The surplus component is typically surplus gas,
In the char combustion chamber, this is combusted to heat the fluidized medium c2. For example, a burner is installed in the char combustion chamber as a combustion device for the excess component gas. As a result, a part or all of the reaction heat necessary for the pyrolysis gasification of the object to be treated a is covered.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。なお、各図において互い
に同一あるいは相当する部材には同一符号または類似符
号を付し、重複した説明は省略する。図1は、本発明に
よる実施の形態である水素製造システムのフローチャー
トである。本実施の形態における水素製造システムは、
被処理物aを熱分解ガス化して合成ガス(生成ガス)b
を得る統合型ガス化炉101と、合成ガスbを水素と余
剰ガスとに分離するガス精製装置102とを含んで構成
されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each drawing, the same or corresponding members are designated by the same reference numerals or similar reference numerals, and redundant description will be omitted. FIG. 1 is a flowchart of a hydrogen production system according to an embodiment of the present invention. The hydrogen production system in the present embodiment is
Synthetic gas (produced gas) b by subjecting the object a to pyrolysis gasification
It is configured to include an integrated gasification furnace 101 for obtaining the above, and a gas purification device 102 for separating the synthetic gas b into hydrogen and surplus gas.

【0016】ガス精製装置102は、合成ガスbを洗浄
する洗浄装置103と、合成ガスbを脱硫する脱硫装置
105と、合成ガスbを昇圧するガス圧縮装置107
と、合成ガスb中の一酸化炭素ガスCOを水蒸気H
と反応させて水素ガスHに変換するCO転化装置10
4と、前記CO転化後の合成ガスiから余剰成分kの除
去を行い純水素を得る水素分離装置120とを含んで構
成されている。
The gas refining device 102 includes a cleaning device 103 for cleaning the synthesis gas b, a desulfurization device 105 for desulfurizing the synthesis gas b, and a gas compression device 107 for increasing the pressure of the synthesis gas b.
And carbon monoxide gas CO in the synthesis gas b with steam H 2 O
CO conversion device 10 that reacts with hydrogen gas to convert it to hydrogen gas H 2
4 and a hydrogen separator 120 for removing the excess component k from the CO-converted synthesis gas i to obtain pure hydrogen.

【0017】本実施の形態の水素製造システムは、さら
に、統合型ガス化炉101から排出される廃ガスから熱
を回収する廃熱ボイラ201、廃熱ボイラ201からの
排気ガスに同伴する固形分を除去する除塵装置202及
び除塵装置202で除塵されたガスを排出する煙突20
3を備えている。
The hydrogen production system of this embodiment further includes a waste heat boiler 201 for recovering heat from the waste gas discharged from the integrated gasification furnace 101, and a solid content accompanying the exhaust gas from the waste heat boiler 201. Device 202 for removing dust and a chimney 20 for discharging the gas removed by the dust device 202
Equipped with 3.

【0018】ガス洗浄装置103は、タンク状の容器を
立設した洗浄塔として構成されている。塔の底部に溜ま
った水を循環ポンプ103aで塔の上部に配置されたス
プレーノズルに送り塔内に散布する。統合型ガス化炉1
01から供給される合成ガスbは、洗浄塔の下部から導
入され、散布されている水と向流接触して洗浄される。
特にガスbに同伴されるチャー等の固形分や塩素ガス等
が除去される。
The gas cleaning device 103 is constructed as a cleaning tower in which a tank-shaped container is erected. The water accumulated at the bottom of the tower is sent by a circulation pump 103a to a spray nozzle arranged at the top of the tower and sprayed into the tower. Integrated gasifier 1
The synthesis gas b supplied from 01 is introduced from the lower part of the washing tower, and is countercurrently contacted with the sprayed water for washing.
In particular, solids such as char and chlorine gas that are entrained in the gas b are removed.

【0019】ガス洗浄装置103の塔頂部の排気口は、
脱硫装置105に接続されている。脱硫装置105は、
タンク状の容器に脱硫触媒を充填した装置であり、特に
Sガスを除去するものである。
The exhaust port at the top of the tower of the gas scrubber 103 is
It is connected to the desulfurizer 105. The desulfurizer 105 is
This is an apparatus in which a tank-shaped container is filled with a desulfurization catalyst, and particularly for removing H 2 S gas.

【0020】脱硫装置105の下流側に設置されたガス
圧縮装置107で、脱硫された合成ガスを圧縮する。特
にCO転化装置と水素分離装置で必要とされる圧力、
1.5MPa以上とする。さらに好ましくは2.0MP
a以上とする。圧縮装置107は、扱いガス流量が大き
いときは遠心式圧縮機、小さいときは往復式圧縮機等の
容積式圧縮機とするのがよい。
The desulfurized synthesis gas is compressed by a gas compression device 107 installed on the downstream side of the desulfurization device 105. Especially the pressure required for CO converter and hydrogen separator,
It is set to 1.5 MPa or more. More preferably 2.0MP
It is a or more. The compressor 107 is preferably a positive displacement compressor when the handled gas flow rate is large and a positive displacement compressor such as a reciprocating compressor when the treated gas flow rate is small.

【0021】ガス圧縮装置107の下流側には、CO転
化装置104が設置されている。これは、タンク状の容
器を立設した塔として構成されている。容器中には、C
O転化触媒が充填されている。またCO転化装置には、
水蒸気lを供給する水蒸気供給配管が接続されている。
A CO conversion device 104 is installed downstream of the gas compression device 107. This is constructed as a tower in which tank-shaped containers are erected. C in the container
It is filled with O conversion catalyst. Also, the CO converter has
A steam supply pipe for supplying steam 1 is connected.

【0022】CO転化反応は、下記の反応により合成ガ
ス中のCOをH2に変成する反応である。CO転化反応
は一般には用いる触媒の種類によって高温CO転化反応
と低温CO転化反応に分けられる。 CO+HO → H+CO 高温CO転化反応は鉄+クロム系の触媒を使用し、温度
350〜400℃、圧力3MPa程度までの範囲で行わ
れる。合成ガス中に10〜20%のCOガスが含まれて
いる場合、高温CO転化反応によりCO濃度は2〜3.
5%程度にまで減少される。
The CO conversion reaction is a reaction for converting CO in the synthesis gas into H2 by the following reaction. The CO conversion reaction is generally classified into a high temperature CO conversion reaction and a low temperature CO conversion reaction depending on the type of catalyst used. CO + H 2 O → H 2 + CO 2 The high temperature CO conversion reaction uses an iron + chromium-based catalyst and is carried out at a temperature of 350 to 400 ° C. and a pressure of up to about 3 MPa. When the synthesis gas contains 10 to 20% of CO gas, the CO concentration becomes 2 to 3 due to the high temperature CO conversion reaction.
It is reduced to about 5%.

【0023】低温CO転化反応は銅+亜鉛系の触媒を使
用し、温度200〜240℃、圧力3MPa程度までの
範囲で行われる。鋼+亜鉛系の触媒は硫黄によりきわめ
て敏感に劣化するため、触媒反応器の入口に脱硫触媒を
保護用として設置するのが普通である。
The low temperature CO conversion reaction is carried out at a temperature of 200 to 240 ° C. and a pressure of about 3 MPa using a copper + zinc catalyst. Since a steel + zinc type catalyst is extremely sensitively deteriorated by sulfur, it is usual to install a desulfurization catalyst at the inlet of the catalytic reactor for protection.

【0024】高温CO転化反応、低温CO転化反応とも
に、反応装置としては一般に塔内に触媒を充填した固定
床型の装置が用いられ、これに水蒸気を添加した合成ガ
スを通じることによって反応が行われる。また、CO転
化反応は発熱反応であるため、反応後の合成ガスを反応
前の合成ガスと不図示の熱交換器で熱交換したり、反応
器直後に不図示のボイラを設置して蒸気として熱回収を
行うなどにより、熱効率を高める工夫してもよい。
For both the high temperature CO conversion reaction and the low temperature CO conversion reaction, a fixed bed type apparatus in which a catalyst is packed in a column is generally used as a reaction apparatus, and the reaction is carried out by passing a synthesis gas to which steam is added. Be seen. Further, since the CO conversion reaction is an exothermic reaction, the post-reaction synthesis gas is heat-exchanged with the pre-reaction synthesis gas by a heat exchanger (not shown), or a boiler (not shown) is installed immediately after the reactor to generate steam. You may devise to improve heat efficiency by performing heat recovery.

【0025】次に、図2の概念的断面図を参照して本実
施の形態による統合型ガス化炉101について説明す
る。本統合型ガス化炉101は、熱分解即ちガス化、チ
ャー燃焼、熱回収の3つの機能をそれぞれ担当するガス
化室1、チャー燃焼室2、熱回収室3を備え、例えば全
体が円筒形又は矩形を成した炉体内に収納されている。
ガス化室1、チャー燃焼室2、熱回収室3は仕切壁1
1、12、13、14、15で分割されており、それぞ
れの底部に流動媒体を含む濃厚層である流動床が形成さ
れる。各室の流動床、即ちガス化室流動床、チャー燃焼
室流動床、熱回収室流動床の流動媒体を流動させるため
に、各室1、2、3の底である炉底には、流動媒体中に
流動化ガスを吹き込む散気装置が設けられている。散気
装置は炉底部に敷かれた例えば多孔板を含んで構成さ
れ、該多孔板を広さ方向に区分して複数の部屋に分割さ
れており、各室内の各部の空塔速度を変えるために、散
気装置の各部屋から多孔板を通して吹き出す流動化ガス
の流速を変化させるように構成している。空塔速度が室
の各部で相対的に異なるので各室内の流動媒体も室の各
部で流動状態が異なり、そのため内部旋回流が形成され
る。また室の各部で流動状態が異なるところから、内部
旋回流は、炉内の各室を循環する。図中、散気装置に示
すハッチン付き矢印の大きさは、吹き出される流動化ガ
スの流速を示している。例えば2bで示す箇所の太い矢
印は、2aで示す箇所の細い矢印よりも流速が大きい。
Next, the integrated gasification furnace 101 according to the present embodiment will be described with reference to the conceptual sectional view of FIG. The integrated gasification furnace 101 includes a gasification chamber 1, a char combustion chamber 2 and a heat recovery chamber 3 which are respectively in charge of three functions of pyrolysis, that is, gasification, char combustion, and heat recovery, and for example, has an overall cylindrical shape. Alternatively, it is housed in a rectangular furnace body.
Gasification chamber 1, char combustion chamber 2 and heat recovery chamber 3 are partition walls 1
It is divided into 1, 12, 13, 14, and 15, and a fluidized bed, which is a dense layer containing a fluidized medium, is formed at the bottom of each of them. In order to fluidize the fluidized bed of each chamber, that is, the gasification chamber fluidized bed, the char combustion chamber fluidized bed, and the heat recovery chamber fluidized bed, the furnace bottom, which is the bottom of each chamber 1, 2, and 3, is fluidized. An air diffuser for injecting fluidizing gas into the medium is provided. The air diffuser is configured to include, for example, a perforated plate laid on the bottom of the furnace, and the perforated plate is divided into a plurality of chambers in the width direction to change the superficial velocity of each part in each chamber. In addition, the flow velocity of the fluidizing gas blown out from each room of the air diffuser through the perforated plate is changed. Since the superficial velocity is relatively different in each part of the chamber, the fluidized medium in each chamber also has a different flow state in each part of the chamber, so that an internal swirl flow is formed. The internal swirl flow circulates in each chamber in the furnace because the flow state is different in each part of the chamber. In the figure, the size of the hatched arrow shown in the air diffuser indicates the flow velocity of the fluidizing gas blown out. For example, the thick arrow at the location indicated by 2b has a higher flow velocity than the thin arrow at the location indicated by 2a.

【0026】ガス化室1とチャー燃焼室2の間は仕切壁
11及び仕切壁15で仕切られ、チャー燃焼室2と熱回
収室3の間は仕切壁12で仕切られ、ガス化室1と熱回
収室3の間は仕切壁13で仕切られている(なお本図
は、炉を平面的に展開して図示しているため、仕切壁1
1はガス化室1とチャー燃焼室2の間にはないかのよう
に、また仕切壁13はガス化室1と熱回収室3の間には
ないかのように示されている)。即ち、統合型ガス化炉
101は、各室が別々の炉として構成されておらず、一
つの炉として一体に構成されている。更に、チャー燃焼
室2のガス化室1と接する面の近傍には、流動媒体が下
降するべく沈降チャー燃焼室4を設ける。即ち、チャー
燃焼室2は沈降チャー燃焼室4と沈降チャー燃焼室4以
外のチャー燃焼室本体部とに分かれる。このため、沈降
チャー燃焼室4をチャー燃焼室2の他の部分(チャー燃
焼室本体部)と仕切るための仕切壁14が設けられてい
る。また沈降チャー燃焼室4とガス化室1は、仕切壁1
5で仕切られている。
The gasification chamber 1 and the char combustion chamber 2 are partitioned by a partition wall 11 and a partition wall 15, and the char combustion chamber 2 and the heat recovery chamber 3 are partitioned by a partition wall 12 to separate the gasification chamber 1 from the gasification chamber 1. The space between the heat recovery chambers 3 is partitioned by a partition wall 13 (this drawing shows the furnace in a plan view, so the partition wall 1
1 is shown as if it is not between the gasification chamber 1 and the char combustion chamber 2 and the partition wall 13 is not as between the gasification chamber 1 and the heat recovery chamber 3). That is, in the integrated gasification furnace 101, each chamber is not configured as a separate furnace but is integrally configured as one furnace. Further, a settling char combustion chamber 4 is provided near the surface of the char combustion chamber 2 in contact with the gasification chamber 1 so that the fluidized medium descends. That is, the char combustion chamber 2 is divided into a settling char combustion chamber 4 and a char combustion chamber main body other than the settling char combustion chamber 4. Therefore, a partition wall 14 is provided for partitioning the settled char combustion chamber 4 from the other part of the char combustion chamber 2 (char combustion chamber main body). The settling char combustion chamber 4 and the gasification chamber 1 are separated by the partition wall 1.
It is divided by 5.

【0027】ここで、流動床と界面について説明する。
流動床は、その鉛直方向下方部にある、流動化ガスによ
り流動状態に置かれている流動媒体(例えば珪砂)を濃
厚に含む濃厚層と、その濃厚層の鉛直方向上方部にある
流動媒体と多量のガスが共存し、流動媒体が勢いよくは
ねあがっているスプラッシュゾーンとからなる。流動床
の上方即ちスプラッシュゾーンの上方には流動媒体をほ
とんど含まずガスを主体とするフリーボード部がある。
界面は、ある厚さをもった前記スプラッシュゾーンをい
うが、またスプラッシュゾーンの上面と下面(濃厚層の
上面)との中間にある仮想的な面ととらえてもよい。
Here, the fluidized bed and the interface will be described.
The fluidized bed consists of a concentrated layer in the vertically lower part, which contains a fluidized medium (for example, silica sand) in a fluidized state by the fluidizing gas, and a fluidized medium in the vertically upper part of the concentrated layer. It consists of a splash zone where a large amount of gas coexists and the fluid medium is vigorously splashing. Above the fluidized bed, that is, above the splash zone, there is a freeboard section containing almost no fluidized medium and mainly gas.
The interface refers to the splash zone having a certain thickness, but may also be regarded as a virtual surface intermediate between the upper surface and the lower surface of the splash zone (the upper surface of the rich layer).

【0028】また「流動床の界面より鉛直方向上方にお
いてはガスの流通がないように仕切壁により仕切られ」
というとき、さらに界面より下方の濃厚層の上面より上
方においてガスの流通がないようにするのが好ましい。
Further, "partitioned by a partition wall so that gas does not flow above the interface of the fluidized bed in the vertical direction."
In that case, it is preferable that the gas does not flow above the upper surface of the dense layer below the interface.

【0029】ガス化室1とチャー燃焼室2の間の仕切壁
11は、炉の天井19から炉底(散気装置の多孔板)に
向かってほぼ全面的に仕切っているが、下端は炉底に接
することはなく、炉底近傍に第2の開口部21がある。
但しこの開口部21の上端が、ガス化室流動床界面、チ
ャー燃焼室流動床界面のいずれの界面よりも上部にまで
達することはない。さらに好ましくは、開口部21の上
端が、ガス化室流動床の濃厚層の上面、チャー燃焼室流
動床の濃厚層の上面のいずれよりも上部にまで達するこ
とはないようにする。言い換えれば、開口部21は、常
に濃厚層に潜っているように構成するのが好ましい。即
ち、ガス化室1とチャー燃焼室2とは、少なくともフリ
ーボード部においては、さらに言えば界面より上方にお
いては、さらに好ましくは濃厚層の上面より上方ではガ
スの流通がないように仕切壁により仕切られていること
になる。
The partition wall 11 between the gasification chamber 1 and the char combustion chamber 2 is almost entirely partitioned from the furnace ceiling 19 to the furnace bottom (perforated plate of the air diffuser), but the lower end is the furnace. There is a second opening 21 near the bottom of the furnace without contacting the bottom.
However, the upper end of the opening 21 does not reach above the interface between the fluidized bed interface of the gasification chamber and the fluidized bed interface of the char combustion chamber. More preferably, the upper end of the opening 21 does not reach above the upper surface of the rich layer of the gasification chamber fluidized bed or the upper surface of the rich layer of the char combustion chamber fluidized bed. In other words, it is preferable that the opening 21 is always formed so as to be submerged in the dense layer. That is, the gasification chamber 1 and the char combustion chamber 2 are separated from each other by a partition wall so that there is no gas flow at least in the freeboard portion, that is, above the interface, and more preferably above the upper surface of the rich layer. It will be partitioned.

【0030】またチャー燃焼室2と熱回収室3の間の仕
切壁12はその上端が界面近傍、即ち濃厚層の上面より
は上方であるが、スプラッシュゾーンの上面よりは下方
に位置しており、仕切壁12の下端は炉底近傍までであ
り、仕切壁11と同様に下端が炉底に接することはな
く、炉底近傍に濃厚層の上面より上方に達することのな
い開口22がある。言い換えれば、チャー燃焼室2と熱
回収室3の間は流動層部のみ仕切り壁12で仕切られて
おり、その仕切り壁12の炉床面近傍には開口部22を
有し、チャー燃焼室2の流動媒体は仕切り壁12の上部
から熱回収室2に流入し、仕切り壁12の炉床面近傍の
開口部22を通じて再びチャー燃焼室2に戻る循環流を
有するように構成されている。
The partition wall 12 between the char combustion chamber 2 and the heat recovery chamber 3 has its upper end in the vicinity of the interface, that is, above the upper surface of the rich layer, but below the upper surface of the splash zone. The lower end of the partition wall 12 is up to the vicinity of the furnace bottom, and like the partition wall 11, the lower end does not contact the furnace bottom, and there is an opening 22 near the furnace bottom that does not reach above the upper surface of the rich layer. In other words, only the fluidized bed portion between the char combustion chamber 2 and the heat recovery chamber 3 is partitioned by the partition wall 12, and the partition wall 12 has an opening 22 near the hearth surface. The fluidized medium of No. 2 flows into the heat recovery chamber 2 from the upper portion of the partition wall 12 and is returned to the char combustion chamber 2 again through the opening 22 near the hearth surface of the partition wall 12.

【0031】ガス化室1と熱回収室3の間の仕切壁13
は炉底から炉の天井にわたって完全に仕切っている。沈
降チャー燃焼室4を設けるべくチャー燃焼室2内を仕切
る仕切壁14の上端は流動床の界面近傍で、下端は炉底
に接している。仕切壁14の上端と流動床との関係は、
仕切壁12と流動床との関係と同様である。沈降チャー
燃焼室4とガス化室1を仕切る仕切壁15は、仕切壁1
1と同様であり、炉の天井から炉底に向かってほぼ全面
的に仕切っており、下端は炉底に接することはなく、炉
底近傍に第1の開口部25があり、この開口の上端が濃
厚層の上面より下にある。即ち、第1の開口部25と流
動床の関係は、開口部21と流動床の関係と同様であ
る。
Partition wall 13 between the gasification chamber 1 and the heat recovery chamber 3
Is completely partitioned from the furnace bottom to the furnace ceiling. The partition wall 14 for partitioning the inside of the char combustion chamber 2 to provide the sedimentation char combustion chamber 4 has an upper end near the interface of the fluidized bed and a lower end in contact with the furnace bottom. The relationship between the upper end of the partition wall 14 and the fluidized bed is
This is the same as the relationship between the partition wall 12 and the fluidized bed. The partition wall 15 for partitioning the settling char combustion chamber 4 and the gasification chamber 1 is the partition wall 1
Similar to No. 1, it is partitioned almost entirely from the furnace ceiling to the furnace bottom, the lower end does not contact the furnace bottom, there is a first opening 25 near the furnace bottom, and the upper end of this opening Is below the top surface of the dense layer. That is, the relationship between the first opening 25 and the fluidized bed is the same as the relationship between the opening 21 and the fluidized bed.

【0032】ガス化室1に投入された廃棄物または固体
燃料aは流動媒体c1から熱を受け、熱分解、ガス化さ
れる。典型的には、廃棄物または燃料aはガス化室1で
は燃焼せず、いわゆる乾留される。残った乾溜チャーh
は流動媒体c1と共に仕切壁11の下部にある開口部2
1からチャー燃焼室2に流入する。このようにしてガス
化室1から導入されたチャーhはチャー燃焼室2で燃焼
して流動媒体c2を加熱する。チャー燃焼室2でチャー
hの燃焼熱によって加熱された流動媒体c2は仕切壁1
2の上端を越えて熱回収室3に流入し、熱回収室3内で
界面よりも下方にあるように配設された層内伝熱管41
で収熱され、冷却された後、再び仕切壁12の下部開口
22を通ってチャー燃焼室2に流入する。
The waste or solid fuel a put into the gasification chamber 1 receives heat from the fluidized medium c1 and is thermally decomposed and gasified. Typically, the waste or fuel a does not burn in the gasification chamber 1 and is so-called carbonization. Remaining dry char h
Is the opening 2 at the bottom of the partition wall 11 together with the fluid medium c1.
From 1 to the char combustion chamber 2. In this way, the char h introduced from the gasification chamber 1 burns in the char combustion chamber 2 to heat the fluidized medium c2. The fluidized medium c2 heated by the combustion heat of the char h in the char combustion chamber 2 is the partition wall 1
2 passes over the upper end of 2 and flows into the heat recovery chamber 3, and is arranged in the heat recovery chamber 3 so as to be below the interface in the layer heat transfer tube 41.
After the heat is collected by and is cooled, it again flows into the char combustion chamber 2 through the lower opening 22 of the partition wall 12.

【0033】ここで、熱回収室3は本発明の実施の形態
であるガス供給装置において必須ではない。即ち、ガス
化室1で主として揮発成分がガス化した後に残る主とし
てカーボンからなるチャーhの量と、チャー燃焼室2で
流動媒体c2を加熱するのに必要とされるチャーの量が
ほぼ等しければ、流動媒体から熱を奪うことになる熱回
収室3は不要である。また前記チャーの量の差が小さけ
れば、例えば、ガス化室1でのガス化温度が高目にな
り、ガス化室1で発生するCOガスの量が増えるという
形で、バランス状態が保たれる。
Here, the heat recovery chamber 3 is not essential in the gas supply device according to the embodiment of the present invention. That is, if the amount of char h mainly consisting of carbon remaining after gasification of the volatile components in the gasification chamber 1 and the amount of char required to heat the fluidized medium c2 in the char combustion chamber 2 are substantially equal to each other. The heat recovery chamber 3 that removes heat from the fluid medium is unnecessary. If the difference in the amount of the char is small, for example, the gasification temperature in the gasification chamber 1 becomes high, and the amount of CO gas generated in the gasification chamber 1 increases, so that the balance state is maintained. Be done.

【0034】しかしながら図2に示すように熱回収室3
を備える場合は、チャーの発生量の大きい石炭から、ほ
とんどチャーを発生させない都市ゴミまで、幅広く多種
類の廃棄物または燃料に対応することができる。即ち、
どのような廃棄物または燃料であっても、熱回収室3に
おける熱回収量を加減することにより、チャー燃焼室2
の燃焼温度を適切に調節し、流動媒体の温度を適切に保
つことができる。
However, as shown in FIG. 2, the heat recovery chamber 3
When equipped with, it is possible to deal with a wide variety of wastes or fuels, from coal that generates a large amount of char to municipal waste that hardly generates char. That is,
Regardless of what kind of waste or fuel, by adjusting the heat recovery amount in the heat recovery chamber 3, the char combustion chamber 2
The temperature of the fluidized medium can be maintained appropriately by appropriately adjusting the combustion temperature of the.

【0035】一方チャー燃焼室2で加熱された流動媒体
c2は仕切壁14の上端を越えて沈降チャー燃焼室4に
流入し、次いで仕切壁15の下部にある開口部25から
ガス化室1に流入する。
On the other hand, the fluidized medium c2 heated in the char combustion chamber 2 flows into the settling char combustion chamber 4 over the upper end of the partition wall 14 and then into the gasification chamber 1 through the opening 25 at the bottom of the partition wall 15. Inflow.

【0036】ここで、各室間の流動媒体の流動状態及び
移動について説明する。ガス化室1の内部で沈降チャー
燃焼室4との間の仕切壁15に接する面の近傍は、沈降
チャー燃焼室4の流動化と比べて強い流動化状態が維持
される強流動化域1bになっている。全体としては投入
された燃料と流動媒体の混合拡散が促進される様に、場
所によって流動化ガスの空塔速度を変化させるのが良
く、一例として図2に示したように強流動化域1bの他
に弱流動化域1aを設けて旋回流を形成させるようにす
る。
Here, the flow state and movement of the flowing medium between the chambers will be described. In the vicinity of the surface in contact with the partition wall 15 between the sedimentation char combustion chamber 4 and the inside of the gasification chamber 1, a strong fluidization region 1b in which a stronger fluidization state is maintained as compared with the fluidization of the sedimentation char combustion chamber 4. It has become. As a whole, it is preferable to change the superficial velocity of the fluidizing gas depending on the location so that the mixed diffusion of the injected fuel and the fluidized medium is promoted. As an example, as shown in FIG. In addition to this, a weak fluidization region 1a is provided so that a swirling flow is formed.

【0037】チャー燃焼室2は中央部に弱流動化域2
a、周辺部に強流動化域2bを有し、流動媒体およびチ
ャーが内部旋回流を形成している。ガス化室1、チャー
燃焼室2内の強流動化域の流動化速度は5Umf以上、弱
流動化域の流動化速度は5Umf以下とするのが好適であ
るが、弱流動化域と強流動化域に相対的な明確な差を設
ければ、この範囲を超えても特に差し支えはない。チャ
ー燃焼室2内の熱回収室3、および沈降チャー燃焼室4
に接する部分には強流動化域2bを配するようにするの
がよい。また必要に応じて炉底には弱流動化域側から強
流動化域側に下るような勾配を設けるのが良い(不図
示)。ここで、Umfとは最低流動化速度(流動化が開始
される速度)を1Umfとした単位である。即ち、5Umfは
最低流動化速度の5倍の速度である。
The char combustion chamber 2 has a weak fluidization region 2 at the center.
a, it has a strong fluidization region 2b in the peripheral portion, and the fluidizing medium and the char form an internal swirling flow. It is preferable that the fluidization rate in the strong fluidization zone in the gasification chamber 1 and the char combustion chamber 2 is 5 Umf or more and the fluidization rate in the weak fluidization zone is 5 Umf or less, but the weak fluidization zone and the strong fluidization If there is a clear relative difference in the chemical range, there is no problem in exceeding this range. Heat recovery chamber 3 in char combustion chamber 2 and settling char combustion chamber 4
It is preferable to dispose the strong fluidization region 2b in the portion in contact with. If necessary, it is preferable to provide a gradient on the bottom of the furnace so that it goes down from the weak fluidization zone side to the strong fluidization zone side (not shown). Here, Umf is a unit in which the minimum fluidization speed (speed at which fluidization is started) is 1 Umf. That is, 5 Umf is 5 times the minimum fluidization rate.

【0038】このように、チャー燃焼室2と熱回収室3
との仕切壁12近傍のチャー燃焼室側の流動化状態を熱
回収室3側の流動化状態よりも相対的に強い流動化状態
に保つことによって、流動媒体は仕切壁12の流動床の
界面近傍にある上端を越えてチャー燃焼室2側から熱回
収室3の側に流入し、流入した流動媒体は熱回収室3内
の相対的に弱い流動化状態即ち高密度状態のために下方
(炉底方向)に移動し、仕切壁12の炉底近傍にある下
端(の開口22)をくぐって熱回収室3側からチャー燃
焼室2の側に移動する。
In this way, the char combustion chamber 2 and the heat recovery chamber 3
By keeping the fluidized state on the side of the char combustion chamber near the partition wall 12 relatively stronger than the fluidized state on the side of the heat recovery chamber 3, the fluidized medium is the interface of the fluidized bed of the partition wall 12. The fluid medium flowing from the side of the char combustion chamber 2 to the side of the heat recovery chamber 3 over the upper end in the vicinity, and the inflowing fluid medium moves downward due to a relatively weak fluidized state in the heat recovery chamber 3, that is, a high-density state. It moves to the char combustion chamber 2 side from the heat recovery chamber 3 side through the lower end (opening 22) of the partition wall 12 near the furnace bottom.

【0039】同様に、チャー燃焼室2の本体部と沈降チ
ャー燃焼室4との仕切壁14近傍のチャー燃焼室本体部
側の流動化状態を沈降チャー燃焼室4側の流動化状態よ
りも相対的に強い流動化状態に保つことによって、流動
媒体は仕切壁14の流動床の界面近傍にある上端を越え
てチャー燃焼室2本体部の側から沈降チャー燃焼室4の
側に移動流入する。沈降チャー燃焼室4の側に流入した
流動媒体は、沈降チャー燃焼室4内の相対的に弱い流動
化状態即ち高密度状態のために下方(炉底方向)に移動
し、仕切壁15の炉底近傍にある下端(の開口25)を
くぐって沈降チャー燃焼室4側からガス化室1側に移動
する。なおここで、ガス化室1と沈降チャー燃焼室4と
の仕切壁15近傍のガス化室1側の流動化状態は沈降チ
ャー燃焼室4側の流動化状態よりも相対的に強い流動化
状態に保たれている。これにより流動媒体の沈降チャー
燃焼室4からガス化室1への移動を誘引作用により助け
る。
Similarly, the fluidization state on the char combustion chamber body side near the partition wall 14 between the body of the char combustion chamber 2 and the sedimentation char combustion chamber 4 is more relative to that on the side of the sedimentation char combustion chamber 4 side. By maintaining an extremely strong fluidized state, the fluidized medium moves and flows from the side of the main body of the char combustion chamber 2 to the side of the settled char combustion chamber 4 over the upper end near the interface of the fluidized bed of the partition wall 14. The fluidized medium flowing into the settling char combustion chamber 4 moves downward (toward the furnace bottom) due to the relatively weak fluidized state in the settling char combustion chamber 4, that is, the high density state, and the furnace of the partition wall 15 is moved. It moves from the settling char combustion chamber 4 side to the gasification chamber 1 side through the lower end (opening 25) near the bottom. Here, the fluidized state on the gasification chamber 1 side near the partition wall 15 between the gasification chamber 1 and the sedimentation char combustion chamber 4 is relatively stronger than the fluidized state on the sedimentation char combustion chamber 4 side. Is kept at. This assists the movement of the fluidized medium from the settling char combustion chamber 4 to the gasification chamber 1 by an attractive action.

【0040】同様に、ガス化室1とチャー燃焼室2との
間の仕切壁11近傍のチャー燃焼室2側の流動化状態は
ガス化室1側の流動化状態よりも相対的に強い流動化状
態に保たれている。したがって、流動媒体は仕切壁11
の流動床の界面より下方、好ましくは濃厚層の上面より
も下方にある(濃厚層に潜った)開口21を通してチャ
ー燃焼室2の側に流入する。
Similarly, the fluidization state on the side of the char combustion chamber 2 near the partition wall 11 between the gasification chamber 1 and the char combustion chamber 2 is relatively stronger than that on the side of the gasification chamber 1. It has been kept in an activated state. Therefore, the fluidized medium is the partition wall 11
Flowing into the char combustion chamber 2 side through an opening 21 (submerged in the rich layer) below the interface of the fluidized bed, preferably below the upper surface of the rich layer.

【0041】熱回収室3は全体が均等に流動化され、通
常は最大でも熱回収室に接したチャー燃焼室2の流動化
状態より弱い流動化状態となるように維持される。従っ
て、熱回収室3の流動化ガスの空塔速度は0〜3Umfの
間で制御され、流動媒体は緩やかに流動しながら沈降流
動層を形成する。なおここで0Umfとは、流動化ガスが
止まった状態である。このような状態にすれば、熱回収
室3での熱回収を最小にすることができる。すなわち、
熱回収室3は流動媒体の流動化状態を変化させることに
よって回収熱量を最大から最小の範囲で任意に調節する
ことができる。また、熱回収室3では、流動化を室全体
で一様に発停あるいは強弱を調節してもよいが、その一
部の領域の流動化を停止し他を流動化状態に置くことも
できるし、その一部の領域の流動化状態の強弱を調節し
てもよい。
The entire heat recovery chamber 3 is uniformly fluidized, and is usually maintained so as to be a fluidized state weaker than the fluidized state of the char combustion chamber 2 which is in contact with the heat recovery chamber. Therefore, the superficial velocity of the fluidizing gas in the heat recovery chamber 3 is controlled within the range of 0 to 3 Umf, and the fluidizing medium forms a sedimenting fluidized bed while gently flowing. Here, 0 Umf is a state in which the fluidizing gas is stopped. With such a state, heat recovery in the heat recovery chamber 3 can be minimized. That is,
In the heat recovery chamber 3, the amount of recovered heat can be arbitrarily adjusted within the maximum to minimum range by changing the fluidization state of the fluidized medium. Further, in the heat recovery chamber 3, the fluidization may be uniformly started or stopped or the strength may be adjusted in the entire chamber, but it is also possible to stop the fluidization in a part of the region and place the other in the fluidized state. However, the strength of the fluidized state in a part of the area may be adjusted.

【0042】廃棄物または燃料中に含まれる比較的大き
な不燃物はガス化室1の炉底に設けた不燃物排出口33
から排出する。また、各室の炉底面は水平でも良いが、
流動媒体の流れの滞留部を作らないようにするために、
炉底近傍の流動媒体の流れに従って、炉底を傾斜させて
も良い。なお、不燃物排出口33は、ガス化室1の炉底
だけでなく、チャー燃焼室2あるいは熱回収室3の炉底
に設けてもよい。
The relatively large incombustibles contained in the waste or fuel are incombustibles discharge port 33 provided at the bottom of the gasification chamber 1.
Discharge from. Also, the furnace bottom of each room may be horizontal,
In order not to make a stagnant part of the flow of the fluid medium,
The furnace bottom may be inclined according to the flow of the fluidized medium near the furnace bottom. The incombustibles outlet 33 may be provided not only on the bottom of the gasification chamber 1 but also on the bottom of the char combustion chamber 2 or the heat recovery chamber 3.

【0043】ガス化室1の流動化ガスとして最も好まし
いのは生成ガスbを昇圧してリサイクル使用することで
ある。このようにすればガス化室1から出るガスは純粋
に燃料から発生したガスのみとなり、非常に高品質のガ
スを得ることができる。それが不可能な場合は水蒸気、
炭酸ガス(CO)あるいはチャー燃焼室2から得られ
る燃焼排ガス等、できるだけ酸素を含まないガス(無酸
素ガス)を用いるのが良い。ガス化の際の吸熱反応によ
って流動媒体の層温が低下する場合は、必要に応じて熱
分解温度より温度の高い燃焼排ガスを供給するか、ある
いは無酸素ガスに加えて、酸素もしくは酸素を含むガ
ス、例えば空気を供給して生成ガスの一部を燃焼させる
ようにしても良い。チャー燃焼室2に供給する流動化ガ
スは、チャー燃焼に必要な酸素を含むガス、例えば空
気、酸素と水蒸気の混合ガスを供給する。燃料aの発熱
量(カロリー)が低い場合は、酸素量を多くする方が好
ましく、酸素をそのまま供給する。また熱回収室3に供
給する流動化ガスは、空気、水蒸気、燃焼排ガス等を用
いる。
The most preferable fluidized gas in the gasification chamber 1 is to pressurize the produced gas b for recycling. In this way, the gas emitted from the gasification chamber 1 is purely the gas generated from the fuel, and a very high quality gas can be obtained. Water vapor if that is not possible,
It is preferable to use a gas containing as little oxygen as possible (oxygen-free gas) such as carbon dioxide gas (CO 2 ) or combustion exhaust gas obtained from the char combustion chamber 2. If the bed temperature of the fluidized medium decreases due to the endothermic reaction during gasification, flue gas having a temperature higher than the thermal decomposition temperature is supplied as necessary, or oxygen or oxygen is added to the oxygen-free gas. A gas such as air may be supplied to burn a part of the produced gas. The fluidizing gas supplied to the char combustion chamber 2 supplies a gas containing oxygen necessary for char combustion, for example, air, a mixed gas of oxygen and water vapor. When the calorific value (calorie) of the fuel a is low, it is preferable to increase the oxygen amount, and oxygen is supplied as it is. As the fluidizing gas supplied to the heat recovery chamber 3, air, steam, combustion exhaust gas, or the like is used.

【0044】ガス化室1とチャー燃焼室2の流動床の上
面(スプラッシュゾーンの上面)より上方の部分すなわ
ちフリーボード部は完全に仕切壁11、15で仕切られ
ている。さらに言えば、流動床の濃厚層の上面より上方
の部分すなわちスプラッシュゾーン及びフリーボード部
は完全に仕切壁で仕切られているので、チャー燃焼室2
とガス化室1のそれぞれのフリーボード部の圧力のバラ
ンスが多少乱れても、双方の流動層の界面の位置の差、
あるいは濃厚層の上面の位置の差、即ち層高差が多少変
化するだけで乱れを吸収することができる。即ち、ガス
化室1とチャー燃焼室2とは、仕切壁11、15で仕切
られているので、それぞれの室の圧力が変動しても、こ
の圧力差は層高差で吸収でき、どちらかの層が開口2
1、25の上端に下降するまで吸収可能である。従っ
て、層高差で吸収できるチャー燃焼室2とガス化室1の
フリーボードの圧力差の上限値は、互いを仕切る仕切壁
11、15の下部の開口21、25の上端からの、ガス
化室流動床のヘッドと、チャー燃焼室流動床のヘッドと
のヘッド差にほぼ等しい。
The upper part (upper surface of the splash zone) of the fluidized bed of the gasification chamber 1 and the char combustion chamber 2, that is, the freeboard part is completely partitioned by the partition walls 11 and 15. Furthermore, since the portion above the upper surface of the dense bed of the fluidized bed, that is, the splash zone and the freeboard portion is completely partitioned by the partition wall, the char combustion chamber 2
Even if the balance of the pressures of the freeboard portions of the gasification chamber 1 and
Alternatively, the turbulence can be absorbed only by a slight difference in the position difference of the upper surface of the dense layer, that is, the layer height difference. That is, since the gasification chamber 1 and the char combustion chamber 2 are partitioned by the partition walls 11 and 15, even if the pressure in each chamber fluctuates, this pressure difference can be absorbed by the bed height difference. Layer 2 is opening 2
It can be absorbed until it descends to the upper ends of 1, 25. Therefore, the upper limit of the pressure difference between the freeboards of the char combustion chamber 2 and the gasification chamber 1 that can be absorbed by the bed height difference is the gasification from the upper ends of the openings 21 and 25 in the lower portions of the partition walls 11 and 15 that partition each other. It is almost equal to the head difference between the head of the chamber fluidized bed and the head of the char combustion chamber fluidized bed.

【0045】以上説明した統合型ガス化炉101では、
一つの流動床炉の内部に、ガス化室、チャー燃焼室、熱
回収室の3つを、それぞれ隔壁を介して設け、更にチャ
ー燃焼室とガス化室、チャー燃焼室と熱回収室はそれぞ
れ隣接して設けられている。この統合型ガス化炉101
は、チャー燃焼室とガス化室間に大量の流動媒体循環を
可能にしているので、流動媒体の顕熱だけでガス化のた
めの熱量を充分に供給できる。
In the integrated gasification furnace 101 described above,
Inside a single fluidized bed furnace, three gasification chambers, a char combustion chamber, and a heat recovery chamber are installed through partition walls, and the char combustion chamber and gasification chamber, and the char combustion chamber and heat recovery chamber are respectively separated. Adjacent to each other. This integrated gasifier 101
Since a large amount of fluidized medium can be circulated between the char combustion chamber and the gasification chamber, a sufficient amount of heat for gasification can be supplied only by the sensible heat of the fluidized medium.

【0046】さらに以上の統合型ガス化炉では、チャー
燃焼ガスと生成ガスの間のシールが完全にされるので、
ガス化室とチャー燃焼室の圧力バランス制御がうまくな
され、燃焼ガスと生成ガスが混ざることがなく、生成ガ
スの性状を低下させることもない。
Furthermore, in the above integrated gasification furnace, since the seal between the char combustion gas and the produced gas is perfected,
The pressure balance between the gasification chamber and the char combustion chamber is well controlled, the combustion gas and the produced gas are not mixed, and the property of the produced gas is not deteriorated.

【0047】また、熱媒体としての流動媒体c1とチャ
ーhはガス化室1側からチャー燃焼室2側に流入するよ
うになっており、さらに同量の流動媒体c2がチャー燃
焼室2側からガス化室1側に戻るように構成されている
ので、自然にマスバランスがとれ、流動媒体をチャー燃
焼室2側からガス化室1側に戻すために、コンベヤ等を
用いて機械的に搬送する必要もなく、高温粒子のハンド
リングの困難さ、顕熱ロスが多いといった問題もない。
The fluid medium c1 as a heat medium and the char h flow from the gasification chamber 1 side to the char combustion chamber 2 side, and the same amount of the fluid medium c2 is supplied from the char combustion chamber 2 side. Since it is configured to return to the gasification chamber 1 side, it is naturally mass-balanced and mechanically conveyed using a conveyor or the like to return the fluidized medium from the char combustion chamber 2 side to the gasification chamber 1 side. There is also no problem that handling of high-temperature particles is difficult and sensible heat loss is large.

【0048】本実施の形態による統合型ガス化炉101
は、さらに水素分離装置120で、水素と分離された余
剰ガスkを燃焼する余剰ガスバーナ101dを備えてい
る。余剰ガスバーナ101dによる燃焼は、チャー燃焼
室2、又は熱回収室3で行われる。余剰ガスは、バーナ
101dの手前で空気と混合され、チャー燃焼室2内で
燃焼する。余剰ガスkについては、後で詳述する。
Integrated gasification furnace 101 according to the present embodiment
Is further provided with a surplus gas burner 101d for combusting the surplus gas k separated from hydrogen in the hydrogen separation device 120. Combustion by the surplus gas burner 101d is performed in the char combustion chamber 2 or the heat recovery chamber 3. The surplus gas is mixed with air before the burner 101d and burns in the char combustion chamber 2. The surplus gas k will be described in detail later.

【0049】図3のフローチャートを参照して、水素分
離装置の一例として、本実施の形態で用いる圧力スイン
グ式水素分離装置(水素PSA)を説明する。本圧力ス
イング式水素分離装置120は、3基の吸着塔121、
122、123と余剰ガスホルダ124を備える。
As an example of the hydrogen separator, a pressure swing type hydrogen separator (hydrogen PSA) used in the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. The pressure swing type hydrogen separation device 120 includes three adsorption towers 121,
122, 123 and a surplus gas holder 124 are provided.

【0050】吸着塔121、122、123は、容器1
21e、122e、123eと、その内部にそれぞれ充
填された吸着材121d、122d、123dを含んで
構成されている。本実施の形態では、吸着材は合成ゼオ
ライト系の材料で構成されている。
The adsorption towers 121, 122, 123 are the containers 1
21e, 122e, 123e, and the adsorbents 121d, 122d, 123d filled therein, respectively. In this embodiment, the adsorbent is made of a synthetic zeolite material.

【0051】合成ガスiを導入する配管は、3基の吸着
塔に向けて分岐され、それぞれ弁121a、122a、
123aを介して、吸着塔の容器121e、122e、
123eに接続されている。弁121a、122a、1
23aと吸着塔121、122、123との間の各配管
は、それぞれ分岐されそれぞれ弁121c、122c、
123cを介した後に合流し、合流した配管は余剰ガス
ホルダ124に接続されている。
The pipe for introducing the synthesis gas i is branched toward the three adsorption towers, and valves 121a, 122a,
Via 123a, the adsorption tower vessels 121e, 122e,
It is connected to 123e. Valves 121a, 122a, 1
The pipes between 23a and the adsorption towers 121, 122, 123 are branched and valves 121c, 122c,
After joining through 123c, the joined pipes are connected to the surplus gas holder 124.

【0052】余剰ガスホルダ124には、余剰ガスkを
導出する配管129が接続されており、この配管には弁
124aが設けられている。
A pipe 129 for leading out the surplus gas k is connected to the surplus gas holder 124, and a valve 124a is provided in this pipe.

【0053】一方、3基の吸着塔の容器121e、12
2e、123eには、それぞれ高純度の水素jを導出す
る配管が接続され、各配管にはそれぞれ弁121b、1
22b、123bが設けられている。各配管は、弁12
1b、122b、123bの下流側で1本の配管に合流
している。
On the other hand, three adsorption tower vessels 121e, 12
2e and 123e are connected to pipes for leading out high-purity hydrogen j, and valves 121b and 1 are connected to the pipes, respectively.
22b and 123b are provided. Each pipe has a valve 12
It merges into one pipe on the downstream side of 1b, 122b, 123b.

【0054】以下、本圧力スイング式水素分離装置12
0の作用を説明する。この水素分離装置120は、ガス
i中に含まれる各ガス成分が、吸着材に物理吸着される
速度の違いを利用してガス成分の分離を行う装置であ
る。原料となる合成ガス(混合ガス)iは、余剰ガス成
分kの吸着に必要な圧力まで圧縮された後、吸着塔に導
かれる。吸着塔内に充填された吸着材により、混合ガス
iに含まれるガス成分のうち分子量の大きいものから優
先的に吸着される。
Hereinafter, this pressure swing type hydrogen separator 12 will be described.
The action of 0 will be described. The hydrogen separation device 120 is a device that separates gas components contained in the gas i by utilizing the difference in the speed at which each gas component is physically adsorbed by the adsorbent. The raw material synthesis gas (mixed gas) i is introduced into the adsorption tower after being compressed to a pressure necessary for adsorbing the surplus gas component k. The adsorbent filled in the adsorption tower preferentially adsorbs the gas components contained in the mixed gas i having a large molecular weight.

【0055】したがって、分子量の最も小さい水素ガス
は、吸着材に吸着される速度が最も遅いため、吸着塔内
の混合ガスの滞留時間、即ち混合ガスと吸着材の接触時
間が適切な値となる様に設計することにより、混合ガス
中に含まれる水素以外の余剰成分は吸着材にほとんど全
て吸着され、吸着塔出口の製品ガスはほとんど純水素と
なる。一般には、水素ガスの一部も吸着材に吸着される
ため、原料となる混合ガス中の水素ガスのうち、製品ガ
ス(純水素)として回収されるのは80%前後である
が、製品ガスの水素純度は99.99%以上が容易に得
られる。
Therefore, the hydrogen gas having the smallest molecular weight has the slowest rate of being adsorbed by the adsorbent, and therefore the residence time of the mixed gas in the adsorption tower, that is, the contact time between the mixed gas and the adsorbent has an appropriate value. By designing in this way, almost all surplus components other than hydrogen contained in the mixed gas are adsorbed by the adsorbent, and the product gas at the outlet of the adsorption tower becomes almost pure hydrogen. In general, since a part of hydrogen gas is also adsorbed by the adsorbent, about 80% of the hydrogen gas in the raw material mixed gas is recovered as product gas (pure hydrogen). A hydrogen purity of 99.99% or more can be easily obtained.

【0056】吸着材が余剰ガス成分を吸着できる量には
限界があるため、ある程度十分な時間だけ混合ガスiを
通し続けると、余剰ガス成分kの吸着が行われなくな
り、製品ガス(純水素)jの純度が低下する。したがっ
て、一定時間混合ガスを通じた後に、吸着材に吸着して
いる余剰ガス成分kを脱着する必要がある。
Since the amount of the adsorbent capable of adsorbing the surplus gas component is limited, if the mixed gas i is continuously passed for a certain time, the surplus gas component k is not adsorbed, and the product gas (pure hydrogen) is not adsorbed. The purity of j decreases. Therefore, it is necessary to desorb the excess gas component k adsorbed on the adsorbent after passing the mixed gas for a certain period of time.

【0057】吸着材への余剰ガス成分kの吸着量は、圧
力によって大きく異なり、圧力が高いほどガス成分kが
多く吸着される。この性質を利用して、吸着塔内の圧力
を高圧と低圧との間を変化(圧力スイング)させること
により、吸着材への余剰ガス成分kの吸着と脱着を繰り
返すことができる。
The amount of the surplus gas component k adsorbed on the adsorbent largely varies depending on the pressure. The higher the pressure, the more the gas component k is adsorbed. By utilizing this property, the pressure in the adsorption tower is changed between a high pressure and a low pressure (pressure swing), so that adsorption and desorption of the excess gas component k on the adsorbent can be repeated.

【0058】吸着時の圧力と脱着時の圧力差を大きくと
るほど、ガス分離の効率を高めることができるが、原料
ガスiの圧縮吸着を行う際の動力消費が大きくなるた
め、過度に圧力差を大きくすることは必ずしも適切では
ない。一般には、吸着塔内の圧力は、1.5MPa以上
であることが望ましく、さらに好ましくは2.0MPa
以上とする。また、脱着は大気圧前後の圧力において行
われるが、後に述べるように余剰ガスkの利用を考える
場合には、0.1〜0.2MPa程度の微加圧下で行う
のが望ましい。
The larger the pressure difference at the time of adsorption and the pressure at the time of desorption, the higher the efficiency of gas separation can be made, but the power consumption at the time of performing compression adsorption of the raw material gas i becomes large, and therefore the pressure difference becomes excessive. It is not always appropriate to increase. Generally, the pressure in the adsorption tower is preferably 1.5 MPa or more, more preferably 2.0 MPa.
That is all. Further, the desorption is performed at a pressure around atmospheric pressure, but when considering the use of the surplus gas k as described later, it is desirable to perform the desorption under a slightly increased pressure of about 0.1 to 0.2 MPa.

【0059】また、吸着、脱着とも温度は常温から50
℃程度の温度下において行われる。余剰ガスkの脱着中
には原料混合ガスiの処理ができないため、図3に示す
ように複数の吸着塔121、122、123を設置し、
脱着操作を行う吸着塔を切り替えてゆき、常にいずれか
の吸着塔において吸着操作が行われるように構成され
る。
The temperature for adsorption and desorption is from room temperature to 50.
It is performed at a temperature of about ℃. Since the raw material mixed gas i cannot be processed during the desorption of the surplus gas k, a plurality of adsorption towers 121, 122, 123 are installed as shown in FIG.
It is configured such that the adsorption tower for performing the desorption operation is switched and the adsorption operation is always performed in one of the adsorption towers.

【0060】また、余剰ガスホルダ124は、脱着後の
余剰ガスkを一時的に溜めておくためのタンクである。
脱着行程は間欠的に行われるため、脱着後の余剰ガスk
を燃料ガスとして利用する等の場合は、このように脱着
後のガスkを一時的に溜めておくのが好ましいからであ
る。このようにすれば、ガスを連続的に供給することが
できる。ガスkの用途によっては、余剰ガスホルダは設
置しなくてもよい。
The surplus gas holder 124 is a tank for temporarily storing the surplus gas k after desorption.
Since the desorption process is performed intermittently, excess gas after desorption k
This is because it is preferable to temporarily store the gas k after desorption as described above when using as a fuel gas. By doing so, the gas can be continuously supplied. Depending on the use of the gas k, the surplus gas holder may not be installed.

【0061】さらに図3を参照して、3基の吸着塔12
1、122、123を含んで構成される圧力スイング式
水素分離装置120の具体的な動作を説明する。ここで
は、3基ある吸着塔121、122、123において、
それぞれ、吸着、脱着、加圧の動作が行われている場合
を説明する。
Further referring to FIG. 3, three adsorption towers 12
A specific operation of the pressure swing type hydrogen separation device 120 including 1, 122 and 123 will be described. Here, in the three adsorption towers 121, 122, 123,
The case where the adsorption, desorption, and pressurization operations are performed will be described.

【0062】原料混合ガスiは、装置120において必
要な圧力まで加圧されている。また、余剰ガスホルダ1
24は、バルブ124aの開度を調節することにより、
常に余剰ガスkの一定流量を外部へ放出しており、ホル
ダ124内は大気圧程度の低圧状態に保たれている。
The raw material mixed gas i is pressurized to a required pressure in the apparatus 120. In addition, the surplus gas holder 1
24 is by adjusting the opening of the valve 124a,
A constant flow rate of the surplus gas k is constantly discharged to the outside, and the inside of the holder 124 is kept at a low pressure of about atmospheric pressure.

【0063】まず吸着塔121で、吸着操作が行われる
ものとする。バルブ121aと121bが開、バルブ1
21cが閉となっており、加圧された原料混合ガスiが
塔121内に通じ、混合ガスi中の余剰ガス成分kが吸
着材121dに吸着される。このとき吸着されずに残っ
た水素ガスがバルブ121bを経由して、製品ガス(純
水素)jとして外部に排出される。
First, the adsorption operation is performed in the adsorption tower 121. Valves 121a and 121b open, valve 1
21c is closed, the pressurized raw material mixed gas i passes through the tower 121, and the surplus gas component k in the mixed gas i is adsorbed by the adsorbent 121d. At this time, the hydrogen gas remaining without being adsorbed is discharged to the outside as a product gas (pure hydrogen) j via the valve 121b.

【0064】このとき吸着塔122では、脱着操作が行
われる。バルブ122aと122bが閉、バルブ122
cが開となっており、塔122内の圧力が余剰ガスホル
ダ124の圧力とはぼ等しくなるまで減圧される。この
ようにして、以前の吸着操作において吸着材122dに
吸着した余剰ガス成分kがバルブ122cを経由して余
剰ガスホルダ124へ放出される。
At this time, a desorption operation is performed in the adsorption tower 122. Valves 122a and 122b closed, valve 122
c is open, and the pressure in the column 122 is reduced until the pressure in the surplus gas holder 124 becomes almost equal to the pressure in the surplus gas holder 124. In this way, the surplus gas component k adsorbed by the adsorbent 122d in the previous adsorption operation is released to the surplus gas holder 124 via the valve 122c.

【0065】このとき吸着塔123では、バルブ123
aが開、バルブ123bが閉、バルブ123cが閉とな
っており、加圧された原料混合ガスiが塔123内に導
かれることにより塔内が加圧される。塔123内が十分
に加圧されるまでは、吸着材123dによる余剰ガス成
分kの吸着が十分ではないため、バルブ123bを閉じ
ておくことにより余剰ガス成分kが製品ガス(純水素)
jに混入することを防いでいる。
At this time, in the adsorption tower 123, the valve 123
Since a is opened, valve 123b is closed, and valve 123c is closed, the pressurized raw material mixed gas i is introduced into the column 123, and the inside of the column is pressurized. Until the inside of the tower 123 is sufficiently pressurized, the adsorption of the excess gas component k by the adsorbent 123d is not sufficient. Therefore, by closing the valve 123b, the excess gas component k becomes the product gas (pure hydrogen).
It is prevented from being mixed in j.

【0066】3つの吸着塔121、122、123にお
いて、以上の3つの動作を順次繰り返すことにより、原
料混合ガスiからの水素分離を連続的に行うことができ
る。
By repeating the above three operations in the three adsorption towers 121, 122, 123 in sequence, hydrogen can be continuously separated from the raw material mixed gas i.

【0067】塔数を多くするほど、1つの吸着塔が脱着
操作を行う間隔を長くすることができるため、十分な吸
着時間を確保することができ、製品水素の回収効率を高
くすることができる。一般的には図示のように、塔数は
3基以上あればよいが、4〜10基とするのが好まし
い。
As the number of towers is increased, the interval for desorption operation in one adsorption tower can be extended, so that a sufficient adsorption time can be secured and the product hydrogen recovery efficiency can be increased. . Generally, as shown in the figure, the number of towers may be 3 or more, but it is preferably 4 to 10.

【0068】以上の実施の形態では、吸着材として余剰
ガス成分を吸着するゼオライト系の材料を用いる場合を
説明したが、逆に水素を吸着する、例えば水素吸蔵合金
を用いることも可能である。圧力をスイングすることに
より、水素の吸着と脱着が起こる。この場合はホルダ1
24側に水素が流れ、弁121b、122b、123b
側に余剰ガスが流れる。したがって、弁121b、12
2b、123bの下流側に、ホルダ124と同様なホル
ダを設けるのが好ましい。
In the above embodiments, the case where a zeolite-based material that adsorbs an excess gas component is used as an adsorbent has been described, but conversely, it is also possible to use a hydrogen storage alloy that adsorbs hydrogen. Swinging pressure causes adsorption and desorption of hydrogen. In this case holder 1
Hydrogen flows to the 24 side, and valves 121b, 122b, 123b
Excess gas flows to the side. Therefore, the valves 121b, 12
It is preferable to provide a holder similar to the holder 124 on the downstream side of 2b and 123b.

【0069】図1に戻って、本発明による水素製造シス
テムの作用を説明する。統合型ガス化炉101のガス化
室1に供給された廃棄物または燃料aは、熱分解により
可燃性ガスb、チャーh、灰分に分解される。ここで、
前記の廃棄物または燃料aとしては、廃プラスチック、
廃タイヤ、カーシュレッダーダスト、木質系廃棄物、一
般廃棄物RDF、石炭、重質油、タール等、ある程度の
高発熱量を有する有機性廃棄物または燃料であることが
望ましい。
Returning to FIG. 1, the operation of the hydrogen production system according to the present invention will be described. The waste or fuel a supplied to the gasification chamber 1 of the integrated gasification furnace 101 is decomposed into combustible gas b, char h, and ash by thermal decomposition. here,
As the waste or fuel a, waste plastic,
It is desirable to use organic wastes or fuels having a high calorific value to some extent, such as waste tires, car shredder dust, wood waste, general waste RDF, coal, heavy oil, tar, and the like.

【0070】ガス化室1における熱分解によって生成し
たチャーhのうち、粒子径が大きく可燃性ガスに同伴さ
れないものは、流動媒体とともにチャー燃焼室2に移送
される。チャー燃焼室2では、流動化ガスg2として空
気や、酸素富化空気または酸素等の有酸素ガスを用い、
チャーhを完全燃焼させる。チャーhの燃焼によって発
生した熱量の一部は、ガス化室1へ循環して戻される流
動媒体c2の顕熱としてガス化室1に供給され、ガス化
室1における熱分解に必要な熱量として用いられる。
Among the chars h produced by thermal decomposition in the gasification chamber 1, those having a large particle size and not entrained in the combustible gas are transferred to the char combustion chamber 2 together with the fluidized medium. In the char combustion chamber 2, air, oxygen-enriched air, or an aerobic gas such as oxygen is used as the fluidizing gas g2,
Completely burn char h. Part of the amount of heat generated by the combustion of the char h is supplied to the gasification chamber 1 as sensible heat of the fluidized medium c2 that is circulated back to the gasification chamber 1 and is used as the amount of heat required for thermal decomposition in the gasification chamber 1. Used.

【0071】この方法によれば、ガス化室1で廃棄物ま
たは固体燃料aの熱分解によって発生した可燃性ガスす
なわち合成ガスbと、チャー燃焼室2でチャーhの燃焼
によって発生した燃焼ガスeが混ざらないため、高カロ
リーの合成ガスbが得られる。特に、ガス化室1の流動
化ガスg1に空気または酸素ガスを全く含まないガス、
例えば水蒸気等を用いる。このようにして、熱分解に必
要な熱量の全量をチャー燃焼室2でのチャーhの燃焼に
よって発生した熱量を流動媒体の顕熱を介して供給する
ことで賄うことにより、ガス化室1において部分燃焼を
全くさせることなく、CO、HO等の燃焼ガス濃度
の低い、高カロリーの合成ガスbを得ることができる。
According to this method, the combustible gas generated by the thermal decomposition of the waste or solid fuel a in the gasification chamber 1, that is, the synthesis gas b, and the combustion gas e generated by the combustion of the char h in the char combustion chamber 2 Is not mixed, high-calorie synthesis gas b can be obtained. In particular, the fluidized gas g1 in the gasification chamber 1 contains no air or oxygen gas,
For example, steam or the like is used. In this way, by supplying the total amount of heat required for thermal decomposition by supplying the amount of heat generated by the combustion of the char h in the char combustion chamber 2 through the sensible heat of the fluidized medium, in the gasification chamber 1. It is possible to obtain a high-calorie synthesis gas b having a low combustion gas concentration such as CO 2 and H 2 O without performing partial combustion at all.

【0072】ガス化室1の流動化ガスg1に水蒸気を用
いる場合、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスを全
く含まないようにすることができるため、合成ガスb中
の窒素、アルゴン等の不活性ガス濃度を低く保つことが
できる。これにより、合成ガスbの流量を少なくするこ
とができるため、後段のガス圧縮装置107やCO転化
装置104、水素分離装置120等の機器を小型化でき
る他、ガス圧縮動力を低減することができる。
When steam is used as the fluidizing gas g1 in the gasification chamber 1, it is possible to completely exclude an inert gas such as nitrogen gas or argon gas. The inert gas concentration can be kept low. As a result, the flow rate of the synthesis gas b can be reduced, so that the devices such as the gas compression device 107, the CO conversion device 104, and the hydrogen separation device 120 in the subsequent stage can be downsized, and the gas compression power can be reduced. .

【0073】一般の部分燃焼式ガス化炉の場合は、合成
ガスに窒素を混入させないためには、酸化剤として純酸
素を供給する必要があったが、本発明における統合型ガ
ス化炉101を用いた場合、チャー燃焼室2における酸
化剤として空気を用いても、合成ガスb側に空気中の窒
素が混ざらない。そのため、酸素製造動力の削減と、合
成ガス中の窒素ガス濃度低減を両立させることができ、
特に効果的である。
In the case of a general partial combustion gasification furnace, it was necessary to supply pure oxygen as an oxidant in order to prevent nitrogen from being mixed into the synthesis gas. When used, even if air is used as the oxidant in the char combustion chamber 2, nitrogen in the air is not mixed with the synthesis gas b side. Therefore, reduction of oxygen production power and reduction of nitrogen gas concentration in synthesis gas can both be achieved,
Especially effective.

【0074】本実施の形態における統合型ガス化炉10
1においては、被処理物aを熱分解ガス化した際に発生
するチャーh等の重質分を燃焼させて得られる熱量を、
被処理物aの熱分解ガス化に必要な熱量として利用する
ことを特徴としている。
Integrated gasification furnace 10 in the present embodiment
In No. 1, the amount of heat obtained by burning heavy components such as char h generated when the object to be treated a is pyrolyzed and gasified is
It is characterized in that it is used as the amount of heat necessary for the pyrolysis gasification of the object a.

【0075】ここで、チャーh等の重質分は炭素を多く
含有し、それらはチャー燃焼室2において完全燃焼する
ため、チャーh等の重質分に含まれる炭素の燃焼によっ
て発生する二酸化炭素はガス化室1において発生する合
成ガスbには混入しない。これは、被処理物a中の水素
分と炭素分が、合成ガスbと燃焼ガスeとに分離回収さ
れる割合を選択的に変えていることに相当する。即ち、
被処理物a中の水素分は合成ガスb側に比較的多く回収
され、被処理物a中の炭素分は燃焼ガスe側に多く回収
される。
Here, since the heavy components such as char h contain a large amount of carbon and they completely burn in the char combustion chamber 2, carbon dioxide generated by the combustion of carbon contained in the heavy components such as char h. Does not mix with the synthesis gas b generated in the gasification chamber 1. This corresponds to the fact that the hydrogen content and the carbon content in the material to be treated a selectively change the ratio of separation and recovery into the synthesis gas b and the combustion gas e. That is,
A relatively large amount of hydrogen content in the object a to be processed is recovered on the side of the synthesis gas b, and a large amount of carbon content in the object a to be processed is recovered on the side of the combustion gas e.

【0076】このことにより、従来の一般的な部分燃焼
方式のガス化装置を用いる場合に比較して、合成ガスb
中の水素分の含有量が多くなる。典型的には、水素と一
酸化炭素のモル比が2以上の、水素を多く含む合成ガス
が容易に得られる。
As a result, as compared with the case where the conventional general partial combustion type gasifier is used, the synthesis gas b
The hydrogen content in the inside increases. Typically, a hydrogen-rich syngas with a molar ratio of hydrogen to carbon monoxide of 2 or more is easily obtained.

【0077】これは、合成ガスb中の水素以外のガス成
分が少ないことを意味しており、従来の一般的な部分燃
焼方式のガス化装置を用いる場合に比較して、後段の機
器の小型化や、ガス圧縮に必要な動力の低減を図ること
ができる。すなわち、プラントの建設コストの低減や、
運転コストの低減を図ることができる。
This means that the amount of gas components other than hydrogen in the synthesis gas b is small, and compared with the case where a conventional general partial combustion system gasifier is used, the size of the latter stage equipment is smaller. And the power required for gas compression can be reduced. In other words, reduction of plant construction cost,
The operating cost can be reduced.

【0078】以上によって得られた合成ガスbは、ガス
精製装置102に導かれる。なお、合成ガスbの温度に
よっては、不図示の廃熱ボイラによって熱回収して合成
ガスbを減温した後に、ガス精製装置102に導く構成
としてもよい。
The synthesis gas b obtained as described above is guided to the gas purification device 102. Note that, depending on the temperature of the synthesis gas b, heat may be recovered by a waste heat boiler (not shown) to reduce the temperature of the synthesis gas b, and then the synthesis gas b may be introduced to the gas purification device 102.

【0079】本実施の形態におけるガス精製装置102
は、前述のように、合成ガスb中の塩素分の除去とダス
ト分の除去を行うガス洗浄装置103と、合成ガスb中
の硫黄分を除去する脱硫装置105と、合成ガスbを昇
圧する合成ガス圧縮装置107と、合成ガスb中の一酸
化炭素を水素に変換するCO転化装置104と、合成ガ
スb中の水素分と他の成分(余剰成分)を分離して純水
素を得る水素分離装置120とを含んで構成されてい
る。
The gas purification apparatus 102 according to the present embodiment
As described above, the gas cleaning device 103 that removes the chlorine content and the dust content in the synthesis gas b, the desulfurization device 105 that removes the sulfur content in the synthesis gas b, and the pressure of the synthesis gas b are increased. Synthetic gas compression device 107, CO conversion device 104 for converting carbon monoxide in the synthetic gas b into hydrogen, hydrogen for obtaining pure hydrogen by separating the hydrogen content and other components (excess components) in the synthetic gas b The separating device 120 is included.

【0080】合成ガスbはまずガス洗浄装置102にお
いて、塩化水素等の塩素含有ガス成分と、ダスト分、カ
ーボン粒子等の除去が行われる。ガス洗浄装置102と
しては、典型的にはスクラバーが用いられ、洗浄水中に
塩素分やダスト分、カーボン粒子などを吸収することに
よりガス洗浄が行われる。
The synthesis gas b is first subjected to removal of chlorine-containing gas components such as hydrogen chloride, dust, carbon particles and the like in the gas cleaning device 102. A scrubber is typically used as the gas cleaning device 102, and gas cleaning is performed by absorbing chlorine, dust and carbon particles in the cleaning water.

【0081】次いで脱硫装置105により、硫化水素、
硫化カルボニル等の硫黄含有ガス成分の除去が行われ
る。硫黄含有ガス成分及び塩素含有ガス成分は、後段の
装置における触媒や吸着剤を劣化させる作用があるほ
か、プラント機器の腐食の原因となるため、典型的には
10ppm以下、好ましくは1ppm以下、さらに好ま
しくは0.1ppm以下まで除去される。また、ダスト
分やカーボン粒子等の固形分は、後段の水素分離装置1
20における吸着材に付着し、吸着材の性能を低下させ
るため、十分低濃度まで除去される。
Next, hydrogen sulfide,
Sulfur-containing gas components such as carbonyl sulfide are removed. The sulfur-containing gas component and the chlorine-containing gas component not only have the effect of deteriorating the catalyst and adsorbent in the subsequent apparatus, but also cause corrosion of the plant equipment, and therefore, they are typically 10 ppm or less, preferably 1 ppm or less, It is preferably removed to 0.1 ppm or less. In addition, dust and solids such as carbon particles are not included in the hydrogen separator 1 in the subsequent stage.
It adheres to the adsorbent at 20 and deteriorates the performance of the adsorbent, so that it is removed to a sufficiently low concentration.

【0082】以上のように不純物を除去された後の合成
ガスは、合成ガス圧縮装置において、水素分離装置の運
転に必要な圧力まで昇圧される。ここで、合成ガスの圧
縮は水素分離装置120の直前、すなわちCO転化装置
104の後段で行っても良いが、CO転化装置は運転圧
力を上昇させることにより、反応器の容積を小さくする
とともに反応効率を高めることができるため、図示のよ
うに、CO転化装置104の前段すなわち不純物除去後
において合成ガスの圧縮を行うのが好ましい。
The synthesis gas from which impurities have been removed as described above is boosted in the synthesis gas compression apparatus to a pressure necessary for the operation of the hydrogen separation apparatus. Here, the compression of the synthesis gas may be performed immediately before the hydrogen separation device 120, that is, after the CO conversion device 104, but the CO conversion device reduces the volume of the reactor and the reaction by increasing the operating pressure. Since the efficiency can be increased, as shown in the figure, it is preferable to perform the compression of the synthesis gas before the CO conversion device 104, that is, after removing the impurities.

【0083】同様に、合成ガスの圧縮を脱硫装置105
の前段で行うように構成することで、脱硫装置105の
容積を小さくすることもできるが、その場合、硫黄分を
含むガスを圧縮機107に通すことになるため、硫黄分
によるガス圧縮装置107の腐食の対策が必要となる。
したがって、合成ガス中の硫黄分が非常に高く、そのま
ま合成ガス圧縮装置107に通した場合に腐食の恐れが
ある場合には、図示のように、脱硫装置105を合成ガ
ス圧縮装置107の前段に配置するのが好ましく、一方
合成ガス中の硫黄分がそれほど高くなく、そのまま合成
ガス圧縮装置107に通しても腐食の心配が無い場合に
は、脱硫装置105を合成ガス圧縮装置107の後段に
配置するのが好ましい。
Similarly, the compression of the syngas is performed by the desulfurization unit 105.
It is possible to reduce the volume of the desulfurization device 105 by configuring the gas compression device 107 based on the sulfur content because the gas containing the sulfur content is passed through the compressor 107. It is necessary to take measures against corrosion.
Therefore, when the sulfur content in the synthesis gas is very high and there is a risk of corrosion when it is passed through the synthesis gas compression device 107 as it is, the desulfurization device 105 is placed in front of the synthesis gas compression device 107 as shown in the figure. If the sulfur content in the synthesis gas is not so high that there is no risk of corrosion even if it is passed through the synthesis gas compression device 107 as it is, the desulfurization device 105 is placed after the synthesis gas compression device 107. Preferably.

【0084】また、合成ガス圧縮装置107の腐食の心
配が無い程度までの脱硫を行う第1の脱硫装置を合成ガ
ス圧縮装置107の前段に、CO転化装置104や水素
分離装置120に影響を及ぼさない程度までの脱硫を行
う第2の脱硫装置(不図示)を合成ガス圧縮装置107
の後段に設置するように構成してもよい。
Further, the first desulfurization device for desulfurizing the synthesis gas compression device 107 to the extent that there is no risk of corrosion is provided in front of the synthesis gas compression device 107, and affects the CO conversion device 104 and the hydrogen separation device 120. The second desulfurization device (not shown) that performs desulfurization to the extent that there is no
You may comprise so that it may be installed in the latter stage.

【0085】合成ガス圧縮装置107を出た後の合成ガ
スの圧力は、水素分離装置120の運転圧力に各配管の
圧力損失及びCO転化装置の圧力損失を加えた程度の圧
力を有している必要があり、一般的には1MPa以上、
好ましくは1.5MPa以上、さらに好ましくは2MP
a以上とするのが良い。
The pressure of the syngas after exiting the syngas compressor 107 is such that the operating pressure of the hydrogen separator 120 plus the pressure loss of each pipe and the pressure loss of the CO converter. Necessary, generally 1 MPa or more,
Preferably 1.5 MPa or more, more preferably 2 MP
It is better to be a or more.

【0086】なお、統合型ガス化炉101の運転圧力が
負圧または1MPa程度未満の正圧である場合には、以
上のような合成ガスの圧縮が必要であるが、統合型ガス
化炉101の運転圧力が1MPa程度以上であるなら
ば、合成ガス圧縮装置107は必ずしも必要ではない。
When the operating pressure of the integrated gasification furnace 101 is a negative pressure or a positive pressure of less than about 1 MPa, it is necessary to compress the synthetic gas as described above. If the operating pressure is about 1 MPa or more, the syngas compression device 107 is not always necessary.

【0087】合成ガス圧縮装置107において圧縮され
た合成ガスは、CO転化装置において、触媒存在下で下
記で表されるCOシフト反応を進行させ、合成ガス中の
一酸化炭素の一部を水素に変換する。 CO+HO ←→ H+CO
The synthesis gas compressed in the synthesis gas compression device 107 advances a CO shift reaction represented by the following in the presence of a catalyst in the CO conversion device to convert a part of carbon monoxide in the synthesis gas into hydrogen. Convert. CO + H 2 O ← → H 2 + CO 2

【0088】ここで、反応に必要な水蒸気が合成ガス中
に十分に含まれていない場合には、図示のように別途水
蒸気lを合成ガスに混合する必要がある。混合する水蒸
気は、他のボイラ等において発生した水蒸気でよいが、
好ましくは統合型ガス化炉101のチャー燃焼室2にお
いて発生した燃焼ガスから熱回収して得られる水蒸気や
熱回収室3で得られる水蒸気など、本システム内の廃熱
回収により発生した水蒸気を用いることで、システム全
体のエネルギー効率の向上や燃料費の削減を図ることが
できる。
If the steam required for the reaction is not sufficiently contained in the synthesis gas, it is necessary to separately mix the steam 1 with the synthesis gas as shown in the figure. The steam to be mixed may be steam generated in other boilers,
Preferably, steam generated by waste heat recovery in this system is used, such as steam obtained by heat recovery from combustion gas generated in the char combustion chamber 2 of the integrated gasification furnace 101 and steam obtained in the heat recovery chamber 3. As a result, the energy efficiency of the entire system can be improved and the fuel cost can be reduced.

【0089】本実施の形態における統合型ガス化炉10
1のガス化室1からは、前記のように、水素と一酸化炭
素のモル比が典型的には2以上の、水素を多く含有する
合成ガスbが得られるため、従来の一般的な部分燃焼式
のガス化炉から得られる合成ガスを用いて水素製造を行
う場合と比較して、上記のCOシフト反応によって水素
に転換することが必要な一酸化炭素の量が少ない。従っ
て、CO転化装置を小型化することができる上、混合す
る水蒸気の量を低減することができるため、プラントの
建設コストの低減や、運転コストの低減に効果がある。
Integrated gasification furnace 10 in the present embodiment
From the gasification chamber 1 of No. 1, as described above, the synthesis gas b containing a large amount of hydrogen, in which the molar ratio of hydrogen to carbon monoxide is typically 2 or more, is obtained. The amount of carbon monoxide required to be converted into hydrogen by the CO shift reaction is smaller than that in the case where hydrogen is produced using a synthesis gas obtained from a combustion type gasifier. Therefore, the CO converter can be downsized and the amount of steam to be mixed can be reduced, which is effective in reducing the construction cost of the plant and the operating cost.

【0090】COシフト反応後の合成ガスiは、水素分
離装置120に導かれ、純水素とその他のガスに分離さ
れる。水素分離装置120としては、圧力スイング吸着
式の水素分離装置を用いるのが好ましい(図3)。これ
は、合成ゼオライト等の吸着剤を充填した塔内に、加圧
した合成ガスを通ずることにより、水素以外の成分を選
択的に吸着させ、純水素を得るものである。吸着剤は塔
の圧力を変化させることにより吸着・脱着を繰り返し、
再生利用することができる。
The synthesis gas i after the CO shift reaction is guided to the hydrogen separation device 120 and separated into pure hydrogen and other gases. It is preferable to use a pressure swing adsorption type hydrogen separator as the hydrogen separator 120 (FIG. 3). In this method, pure hydrogen is obtained by selectively adsorbing components other than hydrogen by passing pressurized synthetic gas through a column filled with an adsorbent such as synthetic zeolite. The adsorbent repeats adsorption and desorption by changing the pressure of the tower,
Can be recycled.

【0091】圧力スイング吸着式の水素分離装置は、構
造が単純であるため、設備規模が小規模となっても効率
が殆ど低下せず、また設備コストが割高とならない特長
を有している。さらに、吸着剤は長期間交換せずに使用
可能であり、運転コストが低い。このことから、物理吸
収・化学吸収等の二酸化炭素除去装置を用いる従来の方
法と比較して、特に小規模の設備の場合に設備コスト・
運転コストを低減できるという効果がある。
Since the pressure swing adsorption type hydrogen separation device has a simple structure, the efficiency is hardly reduced even if the equipment scale is small, and the equipment cost is not expensive. Furthermore, the adsorbent can be used without replacement for a long time, and the operating cost is low. From this, compared to the conventional method using a carbon dioxide removal device for physical absorption, chemical absorption, etc., the equipment cost especially for small-scale equipment
This has the effect of reducing operating costs.

【0092】得られた水素は、水素分離装置120の運
転圧力程度の正圧を有しているため、近隣のプラント等
で利用する場合にはそのまま配管によって送出すること
ができる。また、得られた水素を輸送して他の使用先に
おいて使用する場合には、不図示の水素圧縮装置により
圧縮して圧縮水素として出荷してもよいし、不図示の水
素液化装置において冷却して液化水素として出荷しても
よい。
Since the obtained hydrogen has a positive pressure of about the operating pressure of the hydrogen separation device 120, when it is used at a nearby plant or the like, it can be delivered as it is through a pipe. Further, when the obtained hydrogen is transported and used in other places of use, it may be compressed by a hydrogen compression device (not shown) and shipped as compressed hydrogen, or it may be cooled in a hydrogen liquefaction device (not shown). It may be shipped as liquefied hydrogen.

【0093】一方、水素分離装置120からは、一酸化
炭素、二酸化炭素の他、純水素として回収されなかった
若干の水素を含む余剰ガスkが得られる。この余剰ガス
kは、可燃性であり発熱量を有しているため、システム
内における熱源として利用することができる。特に、本
実施の形態の場合においては、図示のように余剰ガスk
を統合型ガス化炉101のチャー燃焼室2において燃焼
させ、その燃焼熱により流動媒体c2を加熱するように
構成するのが好ましい。この場合、統合型ガス化炉10
1において被処理物aを部分燃焼させる割合を低下さ
せ、高いガス化効率を得ることができるため特に効果的
である。
On the other hand, from the hydrogen separation device 120, a surplus gas k containing carbon monoxide, carbon dioxide, and some hydrogen not recovered as pure hydrogen is obtained. The surplus gas k is combustible and has a calorific value, and thus can be used as a heat source in the system. In particular, in the case of the present embodiment, the surplus gas k
Is preferably combusted in the char combustion chamber 2 of the integrated gasification furnace 101, and the fluidized medium c2 is heated by the combustion heat. In this case, the integrated gasification furnace 10
1 is particularly effective because the rate of partial combustion of the object a to be processed can be reduced and high gasification efficiency can be obtained.

【0094】余剰ガスkの熱量を利用する上で、例えば
余剰ガスkを統合型ガス化炉101のチャー燃焼室2内
において燃焼させるのではなく、別途不図示の燃焼装置
で余剰ガスkを燃焼させて得られる高温の燃焼ガスをチ
ャー燃焼室2の流動化ガスg2として用いてもよい。し
かしながら、その場合は、流動化ガスg2中の酸素濃度
を低下させ、チャー燃焼室2の流動層部におけるチャー
hの燃焼効率を低下させる恐れがあるので、チャー燃焼
室2内において余剰ガスkを燃焼させるのが好ましい。
In utilizing the heat quantity of the surplus gas k, for example, the surplus gas k is not burned in the char combustion chamber 2 of the integrated gasification furnace 101, but the surplus gas k is separately burned by a combustion device (not shown). The high temperature combustion gas obtained by the above may be used as the fluidizing gas g2 of the char combustion chamber 2. However, in that case, the oxygen concentration in the fluidized gas g2 may be reduced, and the combustion efficiency of the char h in the fluidized bed portion of the char combustion chamber 2 may be reduced. It is preferably burnt.

【0095】即ち、図1あるいは図2に示すように、チ
ャー燃焼室2内において余剰ガスkを燃焼させる場合
は、チャー燃焼室2の流動層部の酸素濃度を低下させる
心配がなく、余剰ガスkを燃焼させて発生する炎の輻射
熱により効果的に流動媒体c2を加熱することができ
る。
That is, as shown in FIG. 1 or 2, when the surplus gas k is burned in the char combustion chamber 2, there is no fear of reducing the oxygen concentration in the fluidized bed portion of the char combustion chamber 2, and the surplus gas k The fluidized medium c2 can be effectively heated by the radiant heat of the flame generated by burning k.

【0096】また、余剰ガスkを直接ガス化室1の流動
化ガスとしてリサイクル使用したり、ガス化室1内で燃
焼させてもよい。しかしながら、余剰ガスkには水素分
は殆ど含まれず、一酸化炭素、二世化炭素や炭化水素ガ
ス等、炭素分を多く含有しているため、これをガス化室
1に戻した場合は生成ガスb中の水素濃度を低下させ
る。即ち、余剰ガスkは製品である純水素には不要な成
分を多く含有しているため、生成ガスbには混ざらない
ようにチャー燃焼室2において燃焼させる形態が望まし
い。
The surplus gas k may be directly reused as the fluidizing gas in the gasification chamber 1 or may be burned in the gasification chamber 1. However, the surplus gas k contains almost no hydrogen, but contains a large amount of carbon such as carbon monoxide, carbon dioxide, hydrocarbon gas, etc. Therefore, when this is returned to the gasification chamber 1, it is generated. The hydrogen concentration in the gas b is reduced. That is, since the excess gas k contains a large amount of unnecessary components in the product pure hydrogen, it is desirable to burn the char gas in the char combustion chamber 2 so as not to mix with the generated gas b.

【0097】このような形態とした場合、システム全体
として見ると、原料中の炭素分を熱分解残滓hあるいは
余剰ガスkとしてチャー燃焼室2内で選択的に燃焼させ
ていることになり、その際に得られる熱量で、原料の熱
分解反応を行い、水素分の抽出を行っていることにな
る。即ち、効率良い水素の製造という本システムの目的
を考えた場合に、特に好ましい形態であると言える。
In the case of such a configuration, when viewed as the whole system, the carbon content in the raw material is selectively combusted in the char combustion chamber 2 as the pyrolysis residue h or the surplus gas k. The amount of heat obtained at this time is used to perform the thermal decomposition reaction of the raw material to extract the hydrogen content. That is, it can be said that this is a particularly preferable form when considering the purpose of the present system of efficient hydrogen production.

【0098】チャー燃焼室2からの高温排ガスeから
は、廃熱ボイラ201により蒸気として熱回収を行うこ
とができる。またこの他にも、ガス洗浄装置103の前
段に不図示の廃熱ボイラを設置することにより、合成ガ
スbから熱回収を行うこともできるし、CO転化反応は
発熱反応であるため、CO転化装置あるいはCO転化後
のガスからも熱回収を行うことができる。これらの熱回
収により得られる水蒸気は、ガス化室1に流動化ガスg
1として供給する蒸気や、CO転化反応用の水蒸気な
ど、システムで必要な蒸気として用いたり、不図示の蒸
気タービンにより発電を行うことによってシステムで必
要な電力を発生させることができる。
From the high temperature exhaust gas e from the char combustion chamber 2, heat can be recovered as steam by the waste heat boiler 201. In addition to this, by installing a waste heat boiler (not shown) in the preceding stage of the gas cleaning device 103, heat can be recovered from the synthesis gas b, and the CO conversion reaction is an exothermic reaction. The heat can be recovered from the device or the gas after CO conversion. The steam obtained by recovering these heats is fluidized gas g in the gasification chamber 1.
Electric power required by the system can be generated by using steam supplied as No. 1, steam for CO conversion reaction, or the like as steam required by the system, or by generating power by a steam turbine (not shown).

【0099】本システムにおいては、合成ガス圧縮装置
107におけるガスの圧縮動力が必要な動力の大半を占
める。このため、前記蒸気タービンによって発電した電
力は、ガス圧縮装置107の所要電力として使用するの
が好ましい。さらに好ましくは、これらのガス圧縮装置
107の駆動機を電動機ではなく蒸気タービンとするこ
とにより、前記熱回収により得られる蒸気を用いて直接
にガス圧縮装置107を駆動することもできる。
In this system, the compression power of the gas in the synthesis gas compression device 107 occupies most of the required power. Therefore, the electric power generated by the steam turbine is preferably used as the required electric power for the gas compression device 107. More preferably, the gas compressor 107 can be directly driven by using the steam obtained by the heat recovery by using a steam turbine instead of an electric motor as a driving machine of the gas compressor 107.

【0100】また、製品である純水素jを圧縮水素や液
化水素として出荷する場合には、圧縮あるいは冷却に必
要な不図示の圧縮装置や冷凍装置の動力源として上記の
電力を用いるのが好ましい。さらに好ましくは、これら
の圧縮装置や冷凍装置の駆動機を電動機ではなく蒸気タ
ービンとすることにより、前記熱回収により得られる蒸
気を用いて直接にガス圧縮装置を駆動することもでき
る。
When the product pure hydrogen j is shipped as compressed hydrogen or liquefied hydrogen, it is preferable to use the above-mentioned electric power as a power source of a compression device or a refrigeration device (not shown) necessary for compression or cooling. . More preferably, by using a steam turbine instead of an electric motor as the driving device of these compression device and refrigeration device, it is possible to directly drive the gas compression device using the steam obtained by the heat recovery.

【0101】なお、水素分離装置120からの余剰ガス
kを、チャー燃焼室2内で燃焼させず、別途不図示の熱
回収用ボイラで燃焼させ、蒸気として熱回収を行うこと
もできるし、余剰ガスkの一部をチャー燃焼室2内で燃
焼させ、残部を熱回収用ボイラで燃焼する構成としても
よい。この場合、余剰ガスkを熱回収用ボイラで燃焼さ
せる割合は、得られた合成ガスbの圧縮動力をはじめと
するシステムの所要動力が、熱回収された蒸気から得ら
れる発生動力と等しくなるように調整することが望まし
い。
The surplus gas k from the hydrogen separation device 120 may be burned in a heat recovery boiler (not shown) separately without burning in the char combustion chamber 2 to recover heat as steam. A part of the gas k may be burned in the char combustion chamber 2 and the rest may be burned in the heat recovery boiler. In this case, the ratio of burning the surplus gas k in the heat recovery boiler is such that the required power of the system including the compression power of the obtained synthesis gas b becomes equal to the generated power obtained from the heat recovered steam. It is desirable to adjust to.

【0102】すなわち、システムの所要動力が、発生動
力より大きい場合は、余剰ガスkをチャー燃焼室2内で
燃焼させる割合を減らし、熱回収用ボイラで燃焼させる
割合を増やすことにより、ガス化効率を低めて合成ガス
bの発生量を低下させることで、合成ガスbの圧縮動力
すなわちシステムの所要動力を低減させるとともに、熱
回収による発生動力を増大することで、所要動力と発生
動力のバランスをとることができる。
That is, when the required power of the system is larger than the generated power, the ratio of burning the surplus gas k in the char combustion chamber 2 is reduced, and the ratio of burning it in the heat recovery boiler is increased to increase the gasification efficiency. By lowering the generation amount of the synthesis gas b to reduce the compression power of the synthesis gas b, that is, the power required for the system, and increasing the power generated by heat recovery to balance the power required and the power generated. Can be taken.

【0103】また、システムの所要動力が、発生動力よ
り小さい場合は、余剰ガスkをチャー燃焼室2内で燃焼
させる割合を増やし、熱回収用ボイラで燃焼させる割合
を減らすことにより、ガス化効率を高めて合成ガスの発
生量を増加させるとよい。こようにすることで、合成ガ
スbの圧縮動力すなわちシステムの所要動力を増加させ
るとともに、熱回収による発生動力を減少することによ
って、所要動力と発生動力のバランスをとることができ
る。
When the required power of the system is smaller than the generated power, the ratio of burning the surplus gas k in the char combustion chamber 2 is increased, and the ratio of burning the excess gas k in the heat recovery boiler is decreased to reduce the gasification efficiency. To increase the amount of syngas generated. By doing so, the compression power of the syngas b, that is, the power required for the system is increased, and the power generated by heat recovery is reduced, so that the power required and the power generated can be balanced.

【0104】このように構成した場合、被処理物aの発
熱量の変動がある場合にも、システム内での所要動力と
発生動力のバランスをとって運転を行うことが可能とな
り、外部からの電力や熱供給量を最小化することができ
るため、システムの運転コストの低減を図ることができ
る。
With such a configuration, even if the heat generation amount of the object to be processed fluctuates, it becomes possible to carry out the operation while balancing the required power and the generated power in the system, and Since the amount of electric power and heat supplied can be minimized, the operating cost of the system can be reduced.

【0105】なお、合成ガスb中の炭化水素ガス濃度が
高い場合は、ガス精製装置102は不図示の改質装置を
備えてもよい。改質装置は、容器中に改質触媒を収納し
た装置であり、合成ガス中の炭化水素を分解、改質し
て、水素ガスリッチのガスに改質する。改質装置は、外
観が例えば円筒形に形成されている。該円筒形構造の中
心には、バーナが設置されている。円筒形燃焼室の外側
は、円環状の空間に形成され、その中には改質触媒が充
填されている。この改質触媒はバーナにより加熱され
る。また改質触媒部分には、外部から水が供給される。
このようにして、炭化水素は改質触媒の作用により、水
素ガスを主成分とし、COガスを含むガスに改質され
る。
When the hydrocarbon gas concentration in the synthesis gas b is high, the gas purification device 102 may include a reforming device (not shown). The reforming device is a device in which a reforming catalyst is housed in a container, and decomposes and reforms hydrocarbons in the synthesis gas to reform to a gas rich in hydrogen gas. The reformer has a cylindrical appearance, for example. A burner is installed at the center of the cylindrical structure. The outer side of the cylindrical combustion chamber is formed into an annular space, and the reforming catalyst is filled therein. The reforming catalyst is heated by the burner. Water is supplied to the reforming catalyst portion from the outside.
In this way, the hydrocarbon is reformed into a gas containing hydrogen gas as a main component and CO gas by the action of the reforming catalyst.

【0106】前記改質装置は、CO転化装置104の上
流側に設置するのがよい。改質装置で発生したCOガス
を、CO転化装置104で水素ガスに転化できるからで
ある。また該改質装置をCO転化装置104と一体に構
成してもよい。
The reformer is preferably installed upstream of the CO converter 104. This is because the CO gas generated in the reformer can be converted into hydrogen gas by the CO converter 104. Further, the reformer may be integrated with the CO converter 104.

【0107】また、CO転化装置104の下流側には、
不図示のCO選択酸化装置を設けてもよい。該装置には
CO選択酸化触媒が充填されており、CO転化装置10
4でCOにならずに残ったCOガスを、CO選択酸化
用空気中の酸素で選択的に酸化する(2CO+O→2
CO)。したがってCO選択酸化触媒を出たガス中に
は、COガスはほとんど含まれず、水素ガスと炭酸ガス
を主成分とするガスとなり、水素分離装置120に供給
される。
On the downstream side of the CO conversion device 104,
A CO selective oxidation device (not shown) may be provided. The apparatus is filled with a CO selective oxidation catalyst, and the CO conversion apparatus 10
The CO gas remaining without becoming CO 2 in 4 is selectively oxidized by oxygen in the air for CO selective oxidation (2CO + O 2 → 2
CO 2 ). Therefore, the gas leaving the CO selective oxidation catalyst contains almost no CO gas, becomes a gas containing hydrogen gas and carbon dioxide gas as main components, and is supplied to the hydrogen separation device 120.

【0108】なお、統合型ガス化炉101には、ガス化
室1から抜き出された流動媒体c3と不燃物dを分級す
る分級装置108が設置されている。分級された後、流
動媒体c3はガス化室1に戻され、不燃物dは外部に取
り出される。
The integrated gasification furnace 101 is provided with a classifying device 108 for classifying the fluidized medium c3 and the incombustible substance d extracted from the gasification chamber 1. After the classification, the fluidized medium c3 is returned to the gasification chamber 1, and the incombustible material d is taken out to the outside.

【0109】[0109]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ガス化室
とチャー燃焼室とは第1の仕切壁により仕切られている
ので、ガス化室とチャー燃焼室とは流動床の界面より鉛
直上方においてはガスの流通がなく、第1の仕切壁の下
部にはガス化室とチャー燃焼室を連通する連通口が形成
されているので、チャー燃焼室側からガス化室側へチャ
ー燃焼室で加熱された流動媒体を移動することができ
る。また、高温の流動媒体を内部で流動させ、第1の界
面を有するガス化室流動床を形成するガス化室を備える
ので、被処理物をガス化して水素分を含有する可燃性合
成ガスを発生することができ、高温の流動媒体を内部で
流動させ、第2の界面を有するチャー燃焼室流動床を形
成しガス化室でのガス化に伴い発生するチャーをチャー
燃焼室流動床内で燃焼させるチャー燃焼室を備えるの
で、流動媒体を加熱することができ、合成ガスから余剰
成分の除去を行う水素分離装置120を備えるので高純
度の水素を得ることができる水素製造システムを提供す
ることが可能となる。
As described above, according to the present invention, since the gasification chamber and the char combustion chamber are partitioned by the first partition wall, the gasification chamber and the char combustion chamber are separated from the interface of the fluidized bed. Since there is no gas flow in the vertically upper part and a communication port that connects the gasification chamber and the char combustion chamber is formed in the lower part of the first partition wall, char combustion is performed from the char combustion chamber side to the gasification chamber side. The fluidized medium heated in the chamber can be moved. In addition, since a gasification chamber that forms a fluidized bed of a gasification chamber having a first interface is provided by internally flowing a high-temperature fluidized medium, the object to be treated is gasified to generate a combustible synthesis gas containing hydrogen. In the char combustion chamber fluidized bed, the char generated in the char combustion chamber fluidized bed can be generated by causing a high temperature fluid medium to flow inside to form a char combustion chamber fluidized bed having a second interface and being generated by gasification in the gasification chamber. To provide a hydrogen production system capable of heating a fluidized medium because it has a char combustion chamber for combustion, and having a hydrogen separation device 120 that removes an excess component from synthesis gas, so that highly pure hydrogen can be obtained. Is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態である水素製造システムを
説明するフローチャートである。
FIG. 1 is a flowchart illustrating a hydrogen production system that is an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態である水素製造システムを
構成する統合型ガス化炉の一例を示す概念的正面断面図
である。
FIG. 2 is a conceptual front sectional view showing an example of an integrated gasification furnace that constitutes the hydrogen production system according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態である水素製造システムを
構成する水素分離装置の一例を示すフローチャートであ
る。
FIG. 3 is a flowchart showing an example of a hydrogen separation device that constitutes the hydrogen production system according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガス化室 2 チャー燃焼室 3 熱回収室 101 統合型ガス化炉 102 ガス精製装置 103 ガス洗浄装置 104 CO転化装置 105 脱硫装置 120 水素分離装置 121、122、123 吸着塔 124 余剰ガスホルダ 129 ガス戻し配管 201 廃熱ボイラ 202 除塵装置 203 煙突 a 被処理物 b 合成ガス c1、c2 流動媒体 d 不燃物 e 燃焼ガス g1、g2 流動化ガス h チャー i (水素分離装置手前の)合成ガス j 高純度水素 k 余剰ガス成分 l 水蒸気 m 空気 1 gasification chamber 2 Char combustion chamber 3 heat recovery room 101 Integrated gasifier 102 gas purification equipment 103 gas cleaning device 104 CO converter 105 Desulfurization equipment 120 hydrogen separator 121, 122, 123 adsorption tower 124 Excess gas holder 129 Gas return piping 201 Waste heat boiler 202 dust remover 203 Chimney a Processing object b Syngas c1, c2 fluid medium d Incombustible e Combustion gas g1, g2 fluidized gas h char i Syngas (in front of hydrogen separator) j High-purity hydrogen k Surplus gas component l water vapor m air

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C10J 3/46 C10J 3/46 L M C10K 1/32 C10K 1/32 3/04 3/04 Fターム(参考) 4D012 CA20 CB16 CD07 CG01 CH01 CH04 CH05 CH10 CK01 CK03 CK10 4G040 BA02 BB03 4H060 AA01 AA02 BB02 BB12 BB22 BB33 CC15 DD01 EE03 FF03 GG02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) C10J 3/46 C10J 3/46 LM C10K 1/32 C10K 1/32 3/04 3/04 F term ( Reference) 4D012 CA20 CB16 CD07 CG01 CH01 CH04 CH05 CH10 CK01 CK03 CK10 4G040 BA02 BB03 4H060 AA01 AA02 BB02 BB12 BB22 BB33 CC15 DD01 EE03 FF03 GG02

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高温の流動媒体を内部で流動させ、第1
の界面を有するガス化室流動床を形成し、前記ガス化室
流動床内で被処理物をガス化して水素分を含有する可燃
性合成ガスを発生するガス化室と;高温の流動媒体を内
部で流動させ、第2の界面を有するチャー燃焼室流動床
を形成し、前記ガス化室でのガス化に伴い発生するチャ
ーを前記チャー燃焼室流動床内で燃焼させ前記流動媒体
を加熱するチャー燃焼室と;前記合成ガスから余剰成分
の除去を行い高純度の水素を得る水素分離装置とを備
え;前記ガス化室と前記チャー燃焼室とは、前記それぞ
れの流動床の界面より鉛直上方においてはガスの流通が
ないように第1の仕切壁により仕切られ、前記第1の仕
切壁の下部には前記ガス化室と前記チャー燃焼室を連通
する連通口であって、該連通口の上端の高さは前記第1
の界面および第2の界面以下である連通口が形成され、
該連通口を通じて、前記チャー燃焼室側から前記ガス化
室側へ前記チャー燃焼室で加熱された流動媒体を移動す
るように構成された;水素製造システム。
1. A high-temperature fluidizing medium is fluidized internally to
And a gasification chamber for forming a combustible synthesis gas containing a hydrogen content by gasifying the object to be treated in the gasification chamber fluidized bed; It is fluidized inside to form a char combustion chamber fluidized bed having a second interface, and char generated by gasification in the gasification chamber is combusted in the char combustion chamber fluidized bed to heat the fluidized medium. A char combustion chamber; and a hydrogen separator for removing excess components from the synthesis gas to obtain high-purity hydrogen; the gasification chamber and the char combustion chamber are vertically above the interface of the respective fluidized beds. Is partitioned by a first partition wall so that there is no gas flow, and a communication port that connects the gasification chamber and the char combustion chamber is formed in the lower part of the first partition wall. The height of the upper end is the first
And a communication port that is less than or equal to the interface of
A hydrogen production system configured to move the fluidized medium heated in the char combustion chamber from the char combustion chamber side to the gasification chamber side through the communication port.
【請求項2】 前記ガス化室にて発生する合成ガスはさ
らに一酸化炭素を含有し、該一酸化炭素を水蒸気と反応
させて水素ガスに変換するCO転化装置を備える、請求
項1に記載の水素製造システム。
2. The CO conversion device according to claim 1, wherein the synthesis gas generated in the gasification chamber further contains carbon monoxide, and the CO conversion device reacts the carbon monoxide with steam to convert the carbon monoxide into hydrogen gas. Hydrogen production system.
【請求項3】 前記水素分離装置は、前記余剰成分を吸
着する吸着材と、前記吸着材を収納する容器とを有し、
前記合成ガスを前記容器内に導入し、該容器内の圧力を
相対的に高圧と低圧との間で変化させることにより前記
余剰成分の吸着と脱着とを繰り返すように構成された、
請求項1又は請求項2に記載の水素製造システム。
3. The hydrogen separation device has an adsorbent for adsorbing the surplus component, and a container for accommodating the adsorbent,
The synthesis gas is introduced into the container, and the pressure in the container is changed between a relatively high pressure and a low pressure so that adsorption and desorption of the excess component are repeated.
The hydrogen production system according to claim 1 or 2.
【請求項4】 除去された前記余剰成分を前記チャー燃
焼室に戻す戻し経路を備える、請求項1乃至請求項3の
いずれか1項に記載の水素製造システム。
4. The hydrogen production system according to claim 1, further comprising a return path that returns the removed excess component to the char combustion chamber.
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