JP2004217820A - Ｃｄｑにおけるバイオマス処理時のガス導入方法 - Google Patents

Abstract

【課題】可燃ガス残留による腐食トラブル、燃焼用空気導入部近傍での局部高温によるバイオマス灰分の溶融トラブル、バイオマス灰分の溶融による伝熱管への付着トラブル等の発生を防止することができる、ＣＤＱにおけるバイオマス処理時のガス導入方法を提供すること。
【解決手段】ＣＤＱにおいて、冷却室５上部のプレチャンバー４に、木材、下水汚泥ケーキ等のバイオマスを装入し、前記バイオマスの所持している熱量を熱分解及び燃焼により回収し利用するにあたり、バイオマスの熱分解により生成した可燃性ガスを燃焼させるための燃焼用空気と、冷却室５をバイパスさせたボイラー１３からの冷却ガスと混合し、その混合されたバイパスガスを環状ダクト６及び／又は煙道９より導入する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コークス乾式消火設備（Ｃｏｋｅ Ｄｒｙ Ｑｕｅｎｃｈｅｒ 本明細書ではＣＤＱという）における木材、下水汚泥ケーキ等のバイオマス処理時のガス導入方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤＱでは、赤熱コークスをＣＤＱ本体のプレチャンバーに装入し冷却室に下降させ、冷却室下部より導入した冷却ガスである不活性ガスを赤熱コークスと熱交換させ、赤熱コークスの熱を回収した高温の不活性ガスを環状ダクト及び煙道を経由してボイラーに導入して熱交換した後、循環ブロワーで再度冷却室へ圧送して循環させるようになっている。ボイラーで熱交換により得られた蒸気は発電機に送られ電気エネルギーとして回収される。
【０００３】
このＣＤＱを利用したバイオマスの処理方法として、ＣＤＱ本体のプレチャンバーにバイオマス（下水汚泥ケーキ）を装入して熱分解処理する方法が例えば特許文献１に開示されている。
【０００４】
特許文献１に開示されている熱分解処理方法は、赤熱コークスの顕熱を利用しプレチャンバー内で下水汚泥ケーキの有機成分を熱分解するとともに、下水汚泥ケーキ中の水分と赤熱コークスとを水性ガス化反応させ、ＣＯ、Ｈ_２等の可燃ガスとして煙道に導き、煙道にて燃焼用空気を導入し燃焼させるものである。
【０００５】
ＣＤＱの煙道には、ダストキャッチャーと呼ばれる重力沈降式の固気分離機構が、ボイラー保護のために設けられている。重力沈降式の固気分離機構は、固体の慣性力を利用し沈降させるものであり、ガス流れを乱流にすると固体の慣性力が阻害され、固気分離効率が著しく低下するため、ＣＤＱの煙道ではガス流速を極力低下させ、ガスを層流状態に保っている。そのため、固気分離性能を維持したまま煙道にて可燃ガスと燃焼用空気を混合し燃焼させるのは非常に困難であり、また滞留時間も短いため、その燃焼量には限界があった。また、可燃ガスが完全燃焼せずに可燃ガスが残留すると、Ｈ_２Ｓ等の腐食成分が生成し、ボイラー及び冷却室下部等にて金属が腐食し、大きな設備トラブルを引き起こす。
【０００６】
木材、下水汚泥ケーキ等のバイオマスに含まれる灰分は、石炭の灰分に比べＮａ、Ｋ等のアルカリ金属成分が多く含まれており、その融点が低く付着性が高い。また、燃焼用空気導入部近傍では、局部的に燃焼が促進されるため、局部的な高温部分が生成される。この高温部では、木材、下水汚泥ケーキ等のバイオマスから発生したバイオマス灰分が溶融し、粘着性を発し炉壁への付着による煉瓦への悪影響やボイラーの伝熱管表面に付着し熱効率を低下させるトラブルを生じる。
【０００７】
一方、大量の木材、下水汚泥ケーキ等のバイオマスをＣＤＱ本体のプレチャンバーに投入し、熱分解後の可燃ガスを煙道にて燃焼させる場合は、バイオマス灰分の溶融による上述のトラブルを回避するため、燃焼温度に制約がある（通常９００℃）。そこで、燃焼温度を維持するために、温度を下げるための冷却ガス（希釈ガス）が導入されている。この冷却ガスは、バイパスガスと呼ばれ、赤熱コークス冷却用の冷却ガスを循環ブロワー出側からＣＤＱ本体の冷却室をバイパスさせて、環状ダクトや煙道に導入され、ボイラー入口ガス温度を一定に維持している。
【０００８】
しかし、このような方式でバイパスガスを環状ダクトや煙道に導入する場合、燃焼空気導入部近傍での局部燃焼による局部高温部の生成を避けることができず、バイオマス中の灰分が溶融し、粘着性を発する。また、滞留時間が短く層流状態であり、混合性が悪いため、バイパスガス導入部近傍では、低温となり燃焼が促進されないため、可燃ガスの残留が生じる。その結果、ボイラー伝熱管へのバイオマス灰分の溶融による付着、可燃ガス残留による腐食トラブルが発生する。
【０００９】
【特許文献１】
特許第２７８９９８８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、可燃ガス残留による腐食トラブル、燃焼用空気導入部近傍での局部高温によるバイオマス灰分の溶融トラブル、バイオマス灰分の溶融による伝熱管への付着トラブル等の発生を防止することができる、ＣＤＱにおけるバイオマス処理時のガス導入方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のＣＤＱにおけるバイオマス処理時のガス導入方法は、赤熱コークスをＣＤＱ本体の冷却室に装入し、冷却室下部より冷却ガスを導入して、この冷却ガスと赤熱コークスを冷却室内で接触させて冷却ガスを昇熱させ、この昇熱したガスを冷却室から環状ダクト及び煙道を経由してボイラーに搬送して昇熱ガスの熱を回収して冷却ガスとし、再度循環させて冷却室下部に導入する冷却ガスとして再利用するＣＤＱにおいて、前記冷却室上部のプレチャンバーに、木材、下水汚泥ケーキ等のバイオマスを装入し、前記バイオマスの所持している熱量を熱分解及び燃焼により回収し利用するにあたり、前記バイオマスの熱分解により生成した可燃性ガスを燃焼させるための燃焼用空気と、冷却室をバイパスさせたボイラーからの冷却ガスとを混合し、その混合されたバイパスガスを環状ダクト及び／又は煙道より導入することを特徴とする。
【００１２】
バイパスガスは、環状ダクト及び／又は煙道における２ケ所以上の複数箇所から導入することが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に示す実施例に基づき説明する。
【００１４】
実施例１
図１は、本発明に係るガス導入方法を実施するＣＤＱの構成図である。ＣＤＱでは、赤熱コークス１をＣＤＱ本体２上部のコークス装入口３から、蓋３ａを開放した後プレチャンバ４に装入して冷却室５に下降させ、冷却室５下部の冷却ガス管１４から供給する冷却ガスとしての不活性ガスを赤熱コークス１と熱交換させ、赤熱コークス１の熱を回収した高温の不活性ガスを環状ダクト６から煙道９を経由してボイラー１３に導入して熱交換した後、循環ブロワー１５で冷却室５下部へ圧送して循環させるようになっている。冷却されたコークスはＣＤＱ本体２最下部のコークス排出口７から排出される。
【００１５】
プレチャンバー４には、木材、下水汚泥ケーキ等のバイオマス装入口８が設けられている。バイオマスのうち、木材は１０〜５０ｍｍ程度にハンマークラッシャー等（図示せず）により粗粉砕してバイオマス装入口８より連続的に装入される。煙道９には、衝突壁１０と、衝突壁１０によって分離されたダストを回収するためのダストキャッチャ１１と、煙道９内のガス温度を計測するための温度センサ１２が設けられている。また、ボイラー１３と循環ブロワー１５との間の配管にはダスト分離のためのサイクロン１７が設けられ、サイクロン１７の出側には冷却ガス中のＣＯ、Ｈ_２等の可燃ガス濃度を計測するための可燃ガス濃度センサ１６が設けられている。
【００１６】
さらに、循環ブロワー１５の出側と環状ダクト６を連結するバイパス管１８が設けられており、バイパス管１８の途中には、燃焼用空気導入口１９が設けられている。これによりバイパスされた冷却ガスと燃焼用空気とが混合され、この混合ガス、すなわちバイパスガスが環状ダクト６より導入されるようになっている。
【００１７】
以上の構成を有するＣＤＱにおいて、プレチャンバー４に投入されたバイオマスは、赤熱コークス１の顕熱により熱分解され、ＣＯ、Ｈ_２等の可燃ガスが発生する。可燃ガスは、冷却室５にて赤熱コークス１と熱交換した冷却ガスと混合され、環状ダクト６に導入される。一方、循環ブロワー１５を出てバイバス管１８によりバイパスされた冷却ガスの一部は、燃焼温度を維持・低減するためのバイパスガスとしてバイパス管１８の途中で燃焼用空気と予混合された後、環状ダクト６に導入される。循環ブロワー１５からの冷却ガスのバイパス量及び燃焼用空気の導入量は、温度センサ１２による計測温度が所定温度範囲内に維持され、かつ、可燃ガス濃度センサによる可燃ガス濃度が所定濃度以下となるように図示しない制御装置によりフィードバック制御される。具体的には、図示しない制御装置により、流量調整弁１８ａ、１９ａの開閉度を調整する。
【００１８】
環状ダクト６に導入されたバイパスガスは、燃焼用空気との混合によって酸素を含んでいるため、冷却室５上部より排出された冷却ガス中の可燃成分と反応・燃焼し、煙道９に導かれる。この際、バイパスガス中の酸素濃度は十分希釈されているため、局部的に燃焼が促進されることはないので、局部的な高温部分を生じることなく燃焼が行われる。そのため、バイオマス灰分の溶融によるトラブルを生じることはない。
【００１９】
また、バイパスガスにより燃焼用空気は十分に希釈されその流量を増大させているため、十分に拡散しながら燃焼を生じ、温度分布が均一となり、滞留時間が短く層流状態の煙道９にても十分均一に混合される。
【００２０】
実施例２
図２は、本発明に係る他のガス導入方法を実施するＣＤＱの構成図である。図１に示したＣＤＱと同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２１】
図２では、バイパスガスが環状ダクト６及び煙道９に６分割されて導入されている。このように複数箇所に分割して導入することにより、さらにガスの混合効果が高まり、実施例１よりも滞留時間が短く層流状態の煙道であっても、ガスは十分均一に混合される。
【００２２】
【発明の効果】
本発明のＣＤＱにおけるバイオマス処理時のガス導入方法によれば、滞留時間が短く層流状態の煙道にてもガスが十分均一に混合されるので、可燃ガスが局部的に燃焼したり、逆に未燃となることがなくなり、可燃ガス残留による腐食トラブル、燃焼用空気導入部近傍での局部高温によるバイオマス灰分の溶融トラブル、バイオマス灰分の溶融による伝熱管への付着トラブル等の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガス導入方法を実施するＣＤＱの構成図である。
【図２】本発明に係る他のガス導入方法を実施するＣＤＱの構成図である。
【符号の説明】
１ 赤熱コークス
２ ＣＤＱ本体
３ コークス装入口
３ａ コークス装入口の蓋
４ プレチャンバ
５ 冷却室
６ 環状ダクト
７ コークス排出口
８ バイオマス装入口
９ 煙道
１０ 衝突壁
１１ ダストキャッチャ
１２ 温度センサ
１３ ボイラー
１４ 冷却ガス管
１５ 循環ブロワー
１６ 可燃ガス濃度センサ
１７ サイクロン
１８ バイパス管
１８ａ 流量調整弁
１９ 燃焼用空気導入口
１９ａ 流量調整弁

Claims (2)

1. 赤熱コークスをＣＤＱ本体の冷却室に装入し、冷却室下部より冷却ガスを導入して、この冷却ガスと赤熱コークスを冷却室内で接触させて冷却ガスを昇熱させ、この昇熱したガスを冷却室から環状ダクト及び煙道を経由してボイラーに搬送して昇熱ガスの熱を回収して冷却ガスとし、再度循環させて冷却室下部に導入する冷却ガスとして再利用するＣＤＱにおいて、前記冷却室上部のプレチャンバーに、木材、下水汚泥ケーキ等のバイオマスを装入し、前記バイオマスの所持している熱量を熱分解及び燃焼により回収し利用するにあたり、
   前記バイオマスの熱分解により生成した可燃性ガスを燃焼させるための燃焼用空気と、冷却室をバイパスさせたボイラーからの冷却ガスとを混合し、その混合されたバイパスガスを環状ダクト及び／又は煙道より導入することを特徴とするＣＤＱにおけるバイオマス処理時のガス導入方法。
2. 前記バイパスガスを、環状ダクト及び／又は煙道における２ケ所以上の複数箇所から導入することを特徴とする請求項１記載のＣＤＱにおけるバイオマス処理時のガス導入方法。

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