JP2005068297A - Apparatus for generating gas and method for generating gas - Google Patents

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Hiroaki Sato
広昭 佐藤
Seiichiro Toyoda
誠一郎 豊田
Norio Nonagase
範郎 野長瀬
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for generating a gas and a method for generating a gas in which a combustible gas can efficiently be fed by using a catalyst capable of stably obtaining the combustible gas excellent in properties while suppressing occurrence of a tar content in a process generating the combustible gas by gasifying waste, etc. and modifying the produced gas. <P>SOLUTION: A material to be treated is gasified with a fluidized bed 12 of gasifying chamber fluidizing particulate slag C to produce the combustible gas G, in which tar content contained in the produced gas is modified and the tar content is reduced, excellent in properties. Char X produced together with gasification is introduced into a char-burning chamber 21 together with deteriorated particulate slag C2 and particulate slag is regenerated by heat after burning char and the particulate slag is returned to a gasification chamber. As a result, the activity of the particulate slag of the gasification chamber is kept and the combustible gas reduced in tar content and excellent in properties can stably be supplied. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ガス生成装置及びガス生成方法に関し、特に、流動床で被処理物をガス化するガス生成装置及びガス生成方法に関する。   The present invention relates to a gas generation apparatus and a gas generation method, and more particularly to a gas generation apparatus and a gas generation method for gasifying an object to be processed in a fluidized bed.

近年、ガス化装置で発生したガス(以後、「生成ガス」と称する)を高炉やセメント焼成炉などに燃料ガス(以後、「可燃ガス」と称する)として利用する技術が開発されている。しかし、生成ガスを可燃ガスとして取り出すためには、生成ガスに含まれるタール(高分子炭化水素:400℃以下で析出し閉塞トラブルを起こす)やチャー(固定炭素を含むため、高温で酸素と触れると燃焼する)のハンドリングに問題があり、良好な運転性能の確保を妨げる要因となっていた。   In recent years, a technique has been developed in which a gas generated in a gasifier (hereinafter referred to as “product gas”) is used as a fuel gas (hereinafter referred to as “combustible gas”) in a blast furnace or a cement firing furnace. However, in order to take out the generated gas as a combustible gas, tar (polymer hydrocarbon: precipitates at 400 ° C. or lower and causes clogging trouble) or char (containing fixed carbon, so it comes into contact with oxygen at a high temperature. And combustion), which is a factor that hinders the securing of good driving performance.

上記の問題を解決するために、低温ガス化装置(温度500℃〜900℃)の後段に高温ガス化装置(温度1000℃以上)を設け、高温ガス化装置で酸化剤(酸素、蒸気)を用いて生成ガスを改質(タールの分解)する方法が開発されているが、高温ガス化装置を高温とするために生成ガスの一部を燃焼させるので、エネルギ利用効率が低下してしまう。   In order to solve the above problems, a high-temperature gasifier (temperature of 1000 ° C. or higher) is provided after the low-temperature gasifier (temperature of 500 ° C. to 900 ° C.), and an oxidizing agent (oxygen, steam) is added in the high-temperature gasifier. Although a method for reforming the generated gas by using it (decomposing tar) has been developed, a part of the generated gas is combusted in order to increase the temperature of the high-temperature gasifier, so that the energy utilization efficiency is lowered.

そこで、高温ガス化装置を用いずに、触媒を用いて改質を行う方法がある。例えば、クラッキングは、タール分を触媒上で熱分解することにより低分子の炭化水素及び一酸化炭素及び触媒上に析出する炭素に分解するものである。水蒸気改質あるいは二酸化炭素改質は、タール分を水蒸気あるいは二酸化炭素と反応させることにより、一酸化炭素と水素ガスに改質する。これらの改質技術は、石油精製プロセス、水素製造プロセス等で工業的に実用されており、クラッキングには、典型金属(Al、Si、Ca、Mg)やその酸化物、又はこれらの混合物が触媒として用いられる。具体的には、ゼオライト(含水アルミノケイ酸塩)、シリカアルミナ(SiO−Al)、活性アルミナ(Al)、活性白土(SiO、Al、Fe、MgO)、ドロマイト(CaMg(CO)、石灰石(CaCO)、酸化カルシウム(CaO)等である。また、水蒸気改質及び二酸化炭素改質には、前述の触媒を担体として、金属(Rh、Ru、Ni、Pd、Pt、Co、Mo、Ir、Re、Fe、Na、K)又はこれらの金属の酸化物を少なくとも一種類以上を担体表面に分散した触媒(例えばNi/Al、Ni/CaO・Al、Ru/MgO・Al等)が用いられる。これらの触媒を用いることで、低温にて反応を促進させることが可能ではあるが、触媒を再生するために高温とする必要があるので、結局触媒再生のときにエネルギが消費されてしまう。そこで、触媒再生にクラッキング、水蒸気改質、二酸化炭素改質の反応の排熱を用いる装置が提案されている。(特許文献1参照)
国際公開第WO03/029390号公報
Therefore, there is a method of performing reforming using a catalyst without using a high-temperature gasifier. For example, cracking is the decomposition of tar content into low molecular weight hydrocarbons and carbon monoxide and carbon deposited on the catalyst by thermal decomposition on the catalyst. In steam reforming or carbon dioxide reforming, the tar content is reacted with steam or carbon dioxide to reform into carbon monoxide and hydrogen gas. These reforming technologies are industrially used in petroleum refining processes, hydrogen production processes, etc., and typical metals (Al, Si, Ca, Mg), their oxides, or mixtures thereof are catalysts for cracking. Used as Specifically, zeolite (hydrous aluminosilicate), silica alumina (SiO 2 —Al 2 O 3 ), activated alumina (Al 2 O 3 ), activated clay (SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , MgO), dolomite (CaMg (CO 3 ) 2 ), limestone (CaCO 3 ), calcium oxide (CaO) and the like. For steam reforming and carbon dioxide reforming, the above-mentioned catalyst is used as a carrier, and metals (Rh, Ru, Ni, Pd, Pt, Co, Mo, Ir, Re, Fe, Na, K) or these metals are used. A catalyst (for example, Ni / Al 2 O 3 , Ni / CaO · Al 2 O 3 , Ru / MgO · Al 2 O 3, etc.) in which at least one kind of oxide is dispersed on the support surface is used. By using these catalysts, it is possible to promote the reaction at a low temperature, but since it is necessary to raise the temperature to regenerate the catalyst, energy is eventually consumed when the catalyst is regenerated. In view of this, an apparatus has been proposed that uses the exhaust heat of cracking, steam reforming, and carbon dioxide reforming reactions for catalyst regeneration. (See Patent Document 1)
International Publication No. WO03 / 029390

ところが生成ガスの改質に用いるには、上記の触媒は、触媒の接触活性、耐摩滅性、化学定安定性あるいは価格等に問題を有する。そこで、本発明は、廃棄物等の被処理物をガス化装置でガス化し、生成ガスを改質して可燃ガスとする工程において、タール分の発生を最小限に抑え、性状の優れた可燃ガスを安定して得ることができる触媒を用いて、効率よく可燃ガスを供給できるガス生成装置及びガス生成方法を提供することを目的とする。   However, when used for reforming the product gas, the above-mentioned catalyst has problems in catalyst contact activity, abrasion resistance, chemical stability, price, and the like. In view of this, the present invention provides a combustible having excellent properties by minimizing the generation of tar in the process of gasifying an object to be treated such as waste with a gasifier and reforming the product gas into a combustible gas. An object of the present invention is to provide a gas generation apparatus and a gas generation method capable of efficiently supplying a combustible gas using a catalyst capable of stably obtaining a gas.

上記の目的を達成するため、請求項1に記載の発明に係るガス生成装置10は、例えば図1に示すように粒子状スラグCを内部で流動させ、ガス化室流動床12を形成し、ガス化室流動床12内で被処理物Aをガス化するガス化室11と、ガス化室11でガス化に伴い発生するチャーXを粒子状スラグC2と共に導入し、チャーXを燃焼させるチャー燃焼室21とを備え、チャー燃焼室21でチャーXの燃焼により加熱された粒子状スラグC1をガス化室11に戻すように構成されている。   In order to achieve the above object, the gas generating device 10 according to the invention described in claim 1, for example, as shown in FIG. 1, flows the particulate slag C inside to form a gasification chamber fluidized bed 12, A gasification chamber 11 for gasifying the workpiece A in the gasification chamber fluidized bed 12 and a char X generated by gasification in the gasification chamber 11 together with the particulate slag C2 to burn the char X The combustion chamber 21 is provided, and the particulate slag C1 heated by the combustion of the char X in the char combustion chamber 21 is returned to the gasification chamber 11.

このように構成すると、ガス化室で流動床により被処理物がガス化され、その生成ガスは、粒子状スラグにより改質される。よって、タール分の少ない可燃ガスが得られる。また、生成ガスを改質する際にその表面が炭素などの汚れにより劣化しても、粒子状スラグは、チャーと共にチャー燃焼室に導入され、チャーの燃焼により加熱され表面の汚れが燃焼することで再生される。このチャー燃焼室で再生された粒子状スラグがガス化室に戻されるので、ガス化室の粒子状スラグの活性が保たれ、前記のタール分の少ない可燃ガスが安定的に供給される。   If comprised in this way, a to-be-processed object will be gasified by the fluidized bed in a gasification chamber, and the generated gas will be reformed by particulate slag. Therefore, combustible gas with a small tar content can be obtained. In addition, even when the surface of the product gas is deteriorated due to dirt such as carbon, the particulate slag is introduced into the char combustion chamber together with the char and heated by the combustion of the char to burn the dirt on the surface. It is played with. Since the particulate slag regenerated in the char combustion chamber is returned to the gasification chamber, the activity of the particulate slag in the gasification chamber is maintained, and the combustible gas with a small amount of tar is stably supplied.

装置では、請求項1に記載のガス生成装置において、粒子状スラグが、酸化マグネシウム(MgO)の含有率が20重量%以上である。 In the gas generator according to claim 1, the particulate slag has a magnesium oxide (MgO) content of 20 wt% or more.

このように構成すると、酸化マグネシウム(MgO)の含有率が20重量%以上である粒子状スラグでは、含有物質が触媒効果を有しているので、生成ガスの改質に有効である。   If comprised in this way, in the particulate slag whose content rate of magnesium oxide (MgO) is 20 weight% or more, since a contained substance has a catalytic effect, it is effective for reforming | reforming of generated gas.

また、請求項3に記載の発明に係るガス生成装置では、請求項1又は請求項2に記載のガス生成装置において、粒子状スラグは、例えば図2に示すように、フェロニッケルP又はフェロクロム製造工程で発生するスラグSを粒子化したスラグCである。   Further, in the gas generating device according to the invention of claim 3, in the gas generating device of claim 1 or 2, the particulate slag is produced as ferronickel P or ferrochrome as shown in FIG. This is slag C obtained by granulating slag S generated in the process.

このように構成すると、フェロニッケル又はフェロクロム製造工程で発生するスラグでは、含有物質が触媒効果を有しているので、改質に有効である。また、フェロニッケル又はフェロクロム製造工程で発生するスラグは、加工が容易であり、ガス改質用に適した形状に加工できる。更に、フェロニッケル又はフェロクロム製造工程で発生するスラグは、副産物であるので、低コストである。   If comprised in this way, in the slag generate | occur | produced in a ferronickel or a ferrochrome manufacturing process, since a contained substance has a catalytic effect, it is effective for a modification | reformation. Moreover, the slag generated in the ferronickel or ferrochrome manufacturing process is easy to process and can be processed into a shape suitable for gas reforming. Furthermore, the slag generated in the ferronickel or ferrochrome manufacturing process is a by-product and is therefore low cost.

また、請求項4に記載の発明に係るガス生成装置は、請求項3に記載のガス生成装置において、例えば図2に示すように、粒子状スラグCは風砕法で加工して粒子化したスラグである。   Further, the gas generating apparatus according to the invention described in claim 4 is the gas generating apparatus according to claim 3, wherein, for example, as shown in FIG. It is.

フェロニッケル又はフェロクロム製造工程で発生するスラグを風砕法で加工して粒子化するので、球に近い粒状となり、壊れにくく消耗が少ない粒子状スラグが得られる。   Since the slag generated in the ferronickel or ferrochrome manufacturing process is processed into particles by the air crushing method, it becomes a granular shape close to a sphere, and a particulate slag that is hard to break and less consumed is obtained.

また、請求項5に記載の発明に係るガス生成装置は、請求項3に記載のガス生成装置において、例えば図2に示すように、粒子状スラグCは水砕法で加工して粒子化したスラグである。   Further, the gas generating device according to the invention described in claim 5 is the gas generating device according to claim 3, wherein, for example, as shown in FIG. 2, the particulate slag C is processed into a slag by the granulation method. It is.

フェロニッケル又はフェロクロム製造工程で発生するスラグを水砕法で加工して粒子化するので、もろく粉砕し易いスラグが得られ、粉砕することにより適当なサイズに容易に加工できる。また、粒子が角ばった形状をしているので、同一体積で表面積が大きくなり、高い触媒効率の粒子状スラグが得られる。   Since the slag generated in the ferronickel or ferrochrome production process is processed into particles by a water granulation method, a slag which is fragile and easily pulverized is obtained, and can be easily processed into an appropriate size by pulverization. Further, since the particles have an angular shape, the surface area is increased with the same volume, and particulate slag with high catalyst efficiency can be obtained.

また、請求項6に記載の発明に係るガス生成装置は、請求項3に記載のガス生成装置において、例えば図2に示すように、粒子状スラグCは徐冷法で加工して粒子化したスラグである。   Further, the gas generating device according to the invention of claim 6 is the gas generating device of claim 3, wherein, for example, as shown in FIG. is there.

フェロニッケル又はフェロクロム製造工程で発生するスラグを徐冷法で冷却すると、大部分がガラス質のスラグとなり、容易に粉砕できるので、適当なサイズに加工したスラグが得られる。   When the slag generated in the ferronickel or ferrochrome production process is cooled by a slow cooling method, most of the slag becomes a vitreous slag and can be easily crushed, so that a slag processed to an appropriate size is obtained.

また、請求項7に記載の発明に係るガス生成装置は、請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載のガス生成装置において、粒子状スラグの粒径は、16メッシュから400メッシュの範囲にある。   The gas generator according to claim 7 is the gas generator according to any one of claims 1 to 6, wherein the particle size of the particulate slag is 16 mesh to 400 mesh. Is in range.

粒子状スラグの粒径が16メッシュから400メッシュの範囲にあると、粒子状スラグは、流動床の流動媒体として一般的に用いられる珪砂の粒度と同程度あるいはそれより小さくなるので、流動床において流動媒体と一緒に流動する。また、粒子状スラグは、分離・回収が困難なほどには小さくないので、回収して再利用するのに適している。   When the particle size of the particulate slag is in the range of 16 mesh to 400 mesh, the particulate slag is about the same as or smaller than the particle size of silica sand generally used as a fluidized medium of the fluidized bed. It flows with the fluid medium. Further, the particulate slag is not so small as to be difficult to separate and collect, so it is suitable for collection and reuse.

更に、請求項8に記載の発明に係るガス生成装置は、請求項7に記載のガス生成装置において、粒子状スラグの粒径は、48メッシュ以下である。   Furthermore, in the gas generating device according to the seventh aspect, the particle size of the particulate slag is 48 mesh or less.

粒子状スラグの粒径が16メッシュから48メッシュの範囲にあるので、流動床の流動媒体としての珪砂と同程度の大きさであり、流動床内で均等に分布させやすく、また、流動媒体の代わりとして用いることができる。   Since the particle size of the particulate slag is in the range of 16 mesh to 48 mesh, it is about the same size as the silica sand as the fluidized medium of the fluidized bed, and can be easily distributed evenly in the fluidized bed. It can be used as an alternative.

更に、請求項9に記載の発明に係るガス生成装置は、請求項7に記載のガス生成装置において、粒子状スラグの粒径は、150メッシュ以上である。   Furthermore, the gas generating apparatus according to the ninth aspect of the present invention is the gas generating apparatus according to the seventh aspect, wherein the particle size of the particulate slag is 150 mesh or more.

粒子状スラグの粒径が150メッシュから400メッシュの範囲にあるので、粒径が小さく比表面積が増えることにより、反応する粒子状スラグの表面積が増え、触媒としての効率を向上させることができる。   Since the particle size of the particulate slag is in the range of 150 mesh to 400 mesh, when the particle size is small and the specific surface area is increased, the surface area of the reacting particulate slag is increased and the efficiency as a catalyst can be improved.

また、前記の目的を達成するため、請求項10に記載の発明に係るガス生成方法は、例えば図1に示すように、粒子状スラグCを第1の空間11で流動させて第1の流動床12を形成する工程と、第1の流動床12内に被処理物Aを投入する工程と、被処理物Aを第1の流動床12内でガス化すると共に、チャーXを発生させる工程と、チャーXを粒子状スラグC2と共に、第1の空間11とは別の第2の空間21に導入して第2の流動床22を形成する工程と、第2の流動床22内でチャーXを燃焼させ粒子状スラグC2を加熱する工程と、加熱された粒子状スラグC1を第1の空間11に戻す工程とを備える。   In order to achieve the above object, the gas generation method according to the invention described in claim 10 is the first flow by causing the particulate slag C to flow in the first space 11 as shown in FIG. A step of forming the bed 12, a step of introducing the workpiece A into the first fluidized bed 12, and a step of gasifying the workpiece A in the first fluidized bed 12 and generating char X And the step of introducing the char X together with the particulate slag C2 into the second space 21 different from the first space 11 to form the second fluidized bed 22, and the char in the second fluidized bed 22. A step of burning X to heat the particulate slag C2, and a step of returning the heated particulate slag C1 to the first space 11.

このように構成すると、第1の空間において、被処理物は第1の流動床でガス化され、更に、第1の流動床では粒子状スラグが流動しているのでガスは改質され、タール分の少ない可燃ガスが得られる。更に、生成ガスを改質する際にその表面が炭素などの汚れにより劣化しても、粒子状スラグは、チャーと共に第2の空間に送られ、チャーの燃焼により加熱され、表面の汚れが燃焼して再生される。このように再生された粒子状スラグが第1の空間に戻されるので、粒子状スラグの活性は保たれ、前記のタール分の少ない可燃ガスが安定的に供給される。   With this configuration, in the first space, the object to be processed is gasified in the first fluidized bed, and further, the particulate slag is flowing in the first fluidized bed. A combustible gas with a small minute can be obtained. Furthermore, even when the surface of the product gas is deteriorated due to dirt such as carbon, the particulate slag is sent to the second space together with the char, heated by the combustion of the char, and the dirt on the surface burns. And played. Since the particulate slag regenerated in this manner is returned to the first space, the activity of the particulate slag is maintained, and the combustible gas with a small amount of tar is stably supplied.

本発明に係るガス生成装置においては、ガス化室で粒子状スラグを流動床中の流動媒体に混在させて流動させ、ガス化室流動床を形成し、ガス化室流動床内で被処理物をガス化するので、生成されたガス中に含まれるタール分が粒子状スラグを触媒として改質され、タール分の少ない、性状の優れた可燃ガスが生成される。また、ガス化室でガス化に伴い発生するチャーを粒子状スラグと共にチャー燃焼室に導入し、チャーを燃焼させるので、生成ガスを改質する際にその表面が炭素などにより汚れても、粒子状スラグは、チャーの燃焼により加熱され、表面の汚れも燃焼してきれいになるので、再生される。このチャー燃焼室で再生された粒子状スラグがガス化室に戻されるので、ガス化室の粒子状スラグの活性が保たれ、タール分の少ない、性状の優れた可燃ガスを安定して供給することができる。   In the gas generator according to the present invention, the particulate slag is mixed in the fluidized medium in the fluidized bed and fluidized in the gasification chamber to form a gasification chamber fluidized bed, and the object to be processed in the gasification chamber fluidized bed. As a result, the tar content contained in the generated gas is reformed using particulate slag as a catalyst, and a combustible gas having a low tar content and excellent properties is generated. In addition, the char generated by gasification in the gasification chamber is introduced into the char combustion chamber together with the particulate slag, and the char is combusted. The slag is regenerated because it is heated by the combustion of the char and the dirt on the surface also burns and becomes clean. Since the particulate slag regenerated in the char combustion chamber is returned to the gasification chamber, the activity of the particulate slag in the gasification chamber is maintained, and a combustible gas having a low tar content and excellent properties is stably supplied. be able to.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一または相当する装置等には同一符号を付し、重複した説明は省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding devices are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

先ず図1の概念的断面図を参照して、本発明の第1の実施の形態であるガス生成装置10について説明する。図1に示すガス生成装置10は、統合型ガス化炉である。本統合型ガス化炉10は、熱分解によるガス化及びチャー燃焼の2つの機能をそれぞれ担当する第1の空間としてのガス化室11、第2の空間としてのチャー燃焼室21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11、チャー燃焼室21は仕切壁16、17、18で分割されている。チャー燃焼室21は、更に仕切り壁8により、熱回収室1と区分けされているが、以降の説明では、チャー燃焼室21という場合に、熱回収室1を含むものとし、特に熱回収室1を含まない場合にはその旨を注記することとする。それぞれの底部に流動媒体を含む第1の流動床としてのガス化室流動床12、第2の流動床としてのチャー燃焼室流動床22及び熱回収室流動床2が形成される。なお、以降の説明では、チャー燃焼室流動床22は熱回収室流動床2を含むものとする。ガス化室流動床12及びチャー燃焼室流動床22の流動媒体を流動させるために、各室11、21の底である炉底には、流動媒体中に流動化ガスF1、F2を吹き込む散気装置(不図示)が設けられている。散気装置は、例えば炉底部に敷かれた多孔板を含んで構成され、該多孔板を広さ方向に区分した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F1、F2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等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、流動化ガスF1、F2を示す矢印の太さは、吹き出される流動化ガスの流速を表し、太い矢印の部分は、細い矢印の部分よりも流速が大きい。   First, with reference to the conceptual cross-sectional view of FIG. 1, the gas generator 10 which is the 1st Embodiment of this invention is demonstrated. The gas generator 10 shown in FIG. 1 is an integrated gasifier. The integrated gasification furnace 10 includes a gasification chamber 11 as a first space and a char combustion chamber 21 as a second space, which are responsible for two functions of gasification by pyrolysis and char combustion, respectively. The whole is housed in a cylindrical or rectangular furnace. The gasification chamber 11 and the char combustion chamber 21 are divided by partition walls 16, 17 and 18. The char combustion chamber 21 is further separated from the heat recovery chamber 1 by the partition wall 8. However, in the following description, the char combustion chamber 21 includes the heat recovery chamber 1. If not, note that. A gasification chamber fluidized bed 12 as a first fluidized bed containing a fluidized medium at each bottom, a char combustion chamber fluidized bed 22 as a second fluidized bed, and a heat recovery chamber fluidized bed 2 are formed. In the following description, it is assumed that the char combustion chamber fluidized bed 22 includes the heat recovery chamber fluidized bed 2. In order to cause the fluidized media in the gasification chamber fluidized bed 12 and the char combustion chamber fluidized bed 22 to flow, a diffused gas in which fluidized gases F1 and F2 are blown into the fluidized media at the bottoms of the chambers 11 and 21. A device (not shown) is provided. The air diffuser is configured to include, for example, a perforated plate laid on the bottom of the furnace, and is divided into a plurality of rooms in which the perforated plate is divided in the width direction, in order to change the superficial velocity of each part in each room. In addition, the flow velocity of the fluidized gases F1 and F2 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 flow state of the fluid medium and the like in each chamber is different in each part of the chamber, so that an internal swirl flow is formed. Further, since the flow state is different in each part of the chamber, the internal swirling flow circulates in each chamber in the furnace. In the figure, the thickness of the arrows indicating the fluidizing gases F1 and F2 represents the flow velocity of the fluidizing gas to be blown out, and the thick arrow portion has a larger flow velocity than the thin arrow portion.

ガス化室11とチャー燃焼室21の間は仕切壁16及び仕切壁17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16はガス化室11とチャー燃焼室21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10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21のガス化室11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25を設ける。即ち、チャー燃焼室21は沈降チャー燃焼室25と沈降チャー燃焼室25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25をチャー燃焼室の他の部分(チャー燃焼室本体部)と仕切るための仕切壁18が設けられている。仕切り壁18は、チャー燃焼室流動床22の上面より低く、チャー燃焼室の他の部分(チャー燃焼室本体部)から沈降チャー燃焼室25へ仕切り壁18を超えて流動媒体M等が流動する。また沈降チャー燃焼室25とガス化室11は、仕切壁17で仕切られている。   The gasification chamber 11 and the char combustion chamber 21 are partitioned by a partition wall 16 and a partition wall 17 (note that since this figure shows the furnace expanded in a plan view, the partition wall 16 is gasified. It is shown as if not between the chamber 11 and the char combustion chamber 21). That is, in the integrated gasification furnace 10, each chamber is not configured as a separate furnace, but is integrally configured as one furnace. Further, a sedimentation char combustion chamber 25 is provided in the vicinity of the surface of the char combustion chamber 21 in contact with the gasification chamber 11 so that the fluidized medium is lowered. That is, the char combustion chamber 21 is divided into a settling char combustion chamber 25 and a char combustion chamber main body other than the settling char combustion chamber 25. Therefore, a partition wall 18 is provided for partitioning the settled char combustion chamber 25 from the other part of the char combustion chamber (char combustion chamber main body). The partition wall 18 is lower than the upper surface of the char combustion chamber fluidized bed 22, and the fluid medium M flows from the other part of the char combustion chamber (char combustion chamber main body) to the sedimentation char combustion chamber 25 over the partition wall 18. . The sedimentation char combustion chamber 25 and the gasification chamber 11 are partitioned by a partition wall 17.

ガス化室11とチャー燃焼室21の間の仕切壁17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、炉底近傍に開口部26がある。但しこの開口部26の上端が、ガス化室流動床12あるいはチャー燃焼室流動床22のいずれの上面よりも上部にまで達することはない。即ち、ガス化室11とチャー燃焼室21とは、少なくとも流動床12、22の上部空間13、23においては、ガスの流通がないように仕切壁17により仕切られていることになる。   The partition wall 17 between the gasification chamber 11 and the char combustion chamber 21 is partitioned almost entirely from the furnace ceiling 19 toward the furnace bottom (perforated plate of the diffuser), but the lower end is in contact with the furnace bottom. There is nothing, and there is an opening 26 in the vicinity of the furnace bottom. However, the upper end of the opening 26 does not reach the upper part of the upper surface of either the gasification chamber fluidized bed 12 or the char combustion chamber fluidized bed 22. That is, the gasification chamber 11 and the char combustion chamber 21 are partitioned by the partition wall 17 so that there is no gas flow in at least the upper spaces 13 and 23 of the fluidized beds 12 and 22.

熱回収室1は、チャー燃焼室21(本段落では、熱回収室1を含まない)でチャーXの燃焼により加熱された流動媒体M及び粒子状スラグC1から伝熱管7で収熱するために設けられている。流動媒体M及び粒子状スラグC1は、チャー燃焼室21から仕切り壁8を越えて熱回収室1に流入し、伝熱管7との熱交換で冷却された後、仕切り壁8の下部開口9を通って、チャー燃焼室21に再び流入する。なお、熱回収室1は、設けなくてもよい。ガス化によるチャーXの発生量とチャー燃焼室21で流動媒体M及び粒子状スラグC2を加熱するのに必要とされるチャーXの量とが釣合っていれば、熱回収室1は不要である。しかし、熱回収室1が設けられていると、熱回収量を加減することによりチャー燃焼室21の温度を適切に調節し、チャーの発生量の異なる、幅広く多種類の被処理物を処理することが可能となる。   The heat recovery chamber 1 collects heat in the heat transfer tube 7 from the fluid medium M and the particulate slag C1 heated by the combustion of the char X in the char combustion chamber 21 (excluding the heat recovery chamber 1 in this paragraph). Is provided. The fluidized medium M and the particulate slag C1 flow from the char combustion chamber 21 through the partition wall 8 into the heat recovery chamber 1 and are cooled by heat exchange with the heat transfer tube 7, and then the lower opening 9 of the partition wall 8 is opened. It passes through the char combustion chamber 21 again. The heat recovery chamber 1 may not be provided. If the amount of char X generated by gasification and the amount of char X required to heat the fluid medium M and the particulate slag C2 in the char combustion chamber 21 are balanced, the heat recovery chamber 1 is unnecessary. is there. However, if the heat recovery chamber 1 is provided, the temperature of the char combustion chamber 21 is appropriately adjusted by adjusting the amount of heat recovery to process a wide variety of workpieces with different amounts of char generated. It becomes possible.

廃棄物Aはガス化室11に投入される。ガス化室11に投入された廃棄物Aは流動媒体M及び粒子状スラグCに巻き込まれ、破砕されながら熱を受けることにより、熱分解ガス化される。典型的には、廃棄物Aはガス化室11では燃焼せず、いわゆる乾留される。有機性廃棄物等を熱分解ガス化するに適当な温度は、300〜900℃程度である。ガス化により廃棄物Aは、タール分を含む炭化水素を主体とするガス成分である生成ガスと、残留分としてのチャーXとに分解される。上記の生成ガス中のタール分は、ガス化室11の環境下で粒子状スラグC中に含まれる鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、カルシウム(Ca)、酸化マグネシウム(MgO)などを触媒とするクラッキング反応により分解され、メタン(CH)、エタン(C)等へ変化する。なお、粒子状スラグCの混合した流動床12を形成したガス化室11にて、ガス化・改質を行う場合に適する温度は、600〜1000℃である。また、改質装置をガス化装置と別途に設ける場合には、ガス改質に最適な温度は、800〜1200℃である。よって、ガス化室11でガス化し、且つ改質するためには、ガス化室11内は、600〜900℃とすることが好ましい。改質されることにより、生成ガスはタール分の少ない、性状の優れた可燃ガスとなる。ただし改質の際に粒子状スラグC上には炭素が析出し、その結果、粒子状スラグは、触媒としての活性が低下し、劣化した粒子状スラグC2となる。 Waste A is thrown into the gasification chamber 11. The waste A thrown into the gasification chamber 11 is entrained in the fluidized medium M and the particulate slag C, and is pyrolyzed and gasified by receiving heat while being crushed. Typically, the waste A does not burn in the gasification chamber 11, but is so-called dry distillation. A temperature suitable for pyrolyzing organic wastes or the like is about 300 to 900 ° C. By the gasification, the waste A is decomposed into a product gas, which is a gas component mainly composed of hydrocarbons containing tar, and char X as a residue. The tar content in the product gas is obtained by using iron (Fe), nickel (Ni), calcium (Ca), magnesium oxide (MgO), etc. contained in the particulate slag C in the environment of the gasification chamber 11 as a catalyst. It is decomposed by the cracking reaction to be converted into methane (CH 4 ), ethane (C 2 H 6 ), and the like. In addition, the temperature suitable for performing gasification and reforming in the gasification chamber 11 in which the fluidized bed 12 in which the particulate slag C is mixed is 600 to 1000 ° C. When the reformer is provided separately from the gasifier, the optimum temperature for gas reforming is 800 to 1200 ° C. Therefore, in order to gasify and reform in the gasification chamber 11, the inside of the gasification chamber 11 is preferably set to 600 to 900 ° C. By reforming, the product gas becomes a combustible gas with a small tar content and excellent properties. However, during the reforming, carbon is deposited on the particulate slag C. As a result, the activity of the particulate slag decreases as a catalyst, resulting in a deteriorated particulate slag C2.

ガス化により固体として残ったチャーXは流動媒体M及び劣化した粒子状スラグC2と共に仕切壁16の下部に設けられた開口部からチャー燃焼室21に流入する。チャー燃焼室21には、チャーを燃焼するための酸素が供給されている。そのため、ガス化室11から導入されたチャーXはチャー燃焼室21で燃焼し、その熱により劣化した粒子状スラグC2を加熱する。劣化した粒子状スラグC2は、加熱されることにより表面の炭素が燃焼し、取り除かれるので、きれいな粒子状スラグC1に再生される。再生された粒子状スラグC1は流動媒体Mと共に、仕切壁18の上端を越えて沈降チャー燃焼室25に流入し、次いで仕切壁17の下部にある開口部26からガス化室11に流入する。なお、粒子状スラグの再生には、温度を800〜1100℃、好ましくは950〜1100℃とするのがよい。   The char X remaining as a solid by gasification flows into the char combustion chamber 21 through the opening provided in the lower part of the partition wall 16 together with the fluid medium M and the deteriorated particulate slag C2. The char combustion chamber 21 is supplied with oxygen for burning the char. Therefore, the char X introduced from the gasification chamber 11 burns in the char combustion chamber 21, and heats the particulate slag C2 deteriorated by the heat. The deteriorated particulate slag C2 is regenerated into clean particulate slag C1 because the surface carbon burns and is removed by heating. The regenerated particulate slag C <b> 1 flows along with the fluid medium M over the upper end of the partition wall 18 into the settled char combustion chamber 25, and then flows into the gasification chamber 11 through the opening 26 at the lower part of the partition wall 17. For the regeneration of the particulate slag, the temperature is set to 800 to 1100 ° C, preferably 950 to 1100 ° C.

廃棄物A中に含まれる金属片などの比較的大きな不燃物Iはガス化室11から排出される。なお、各室の炉底面は水平でもよいが、流動媒体M等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M等の流れに従って、炉底を傾斜させてもよく、炉底に不燃物Iを排出するための不燃物排出口27を設けてもよい。更に、不燃物排出口は、ガス化室11の炉底だけでなく、チャー燃焼室21の炉底に設けてもよい。なお、炉底からは、不燃物Iに伴って、流動媒体Mや粒子状スラグCも排出されるが、選別装置(不図示)により、不燃物Iだけを排出し、流動媒体Mや粒子状スラグCは、ガス化室11に戻すようにする。   A relatively large incombustible material I such as a metal piece contained in the waste A is discharged from the gasification chamber 11. Although the bottom surface of the furnace in each chamber may be horizontal, the bottom of the furnace may be inclined according to the flow of the fluid medium M or the like in the vicinity of the furnace bottom so as not to form a stagnant portion of the fluid medium M or the like. It is also possible to provide an incombustible discharge port 27 for discharging the incombustible I at the bottom of the furnace. Further, the incombustible discharge port may be provided not only at the furnace bottom of the gasification chamber 11 but also at the furnace bottom of the char combustion chamber 21. In addition, although the fluid medium M and the particulate slag C are also discharged | emitted from the furnace bottom with the incombustible material I, only the incombustible material I is discharged | emitted by the sorting apparatus (not shown), and the fluid medium M and particulate form. The slag C is returned to the gasification chamber 11.

ガス化室11の流動化ガスF1として最も好ましいのは生成ガス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から出るガスは純粋に廃棄物Aの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21から得られる燃焼ガス等、できるだけ酸素を含まないガス(無酸素ガス)を用いるのがよい。ガス化の際の吸熱反応によって流動媒体M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よい。チャー燃焼室21に供給する流動化ガスF2は、チャー燃焼に必要な酸素を含むガス、例えば空気、酸素と蒸気の混合ガスを供給する。廃棄物Aの燃料の発熱量(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。 The most preferable fluidizing gas F1 in the gasification chamber 11 is to increase the pressure of the generated gas for recycling. In this way, the gas exiting the gasification chamber is purely the gas generated from the waste A fuel, and a very high quality gas can be obtained. If this is not possible, it is preferable to use a gas (oxygen-free gas) that contains as little oxygen as possible, such as water vapor, carbon dioxide (CO 2 ), or combustion gas obtained from the char combustion chamber 21. If the bed temperature of the fluidized medium M decreases due to the endothermic reaction during gasification, supply a combustion gas having a temperature higher than the thermal decomposition temperature as necessary, or add oxygen or oxygen in addition to the oxygen-free gas. A part of the product gas may be burned by supplying a gas, for example, air. The fluidizing gas F2 supplied to the char combustion chamber 21 supplies a gas containing oxygen necessary for char combustion, for example, air, a mixed gas of oxygen and steam. When the calorific value of the waste A fuel is low, it is preferable to increase the amount of oxygen, and oxygen is supplied as it is.

以上説明した統合型ガス化炉10では、一つの炉体の内部に、ガス化室11とチャー燃焼室21が隔壁を介して設けられており、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11とチャー燃焼室21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、生成ガス及び可燃ガスGの性状を低下させることもない。また、ガス化室流動床12は、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、カルシウム(Ca)、酸化マグネシウム(MgO)などの触媒活性のある物質を含有する粒子状スラグCを有しており、ガス化室11で廃棄物Aから生成された生成ガス中のタール分は、炭化水素ガスに分解されるので、タール分の少ない、性状の優れた可燃ガスが供給される。   In the integrated gasification furnace 10 described above, the gasification chamber 11 and the char combustion chamber 21 are provided through a partition wall in one furnace body, and the seal between the char combustion gas and the generated gas is completely provided. Therefore, the pressure balance control of the gasification chamber 11 and the char combustion chamber 21 is performed well, the combustion gas and the generated gas are not mixed, and the properties of the generated gas and the combustible gas G are not deteriorated. The gasification chamber fluidized bed 12 has a particulate slag C containing a catalytically active substance such as iron (Fe), nickel (Ni), calcium (Ca), magnesium oxide (MgO), Since the tar content in the product gas generated from the waste A in the gasification chamber 11 is decomposed into a hydrocarbon gas, a combustible gas having a low tar content and excellent properties is supplied.

また、熱媒体としての流動媒体M及び劣化した粒子状スラグC2とチャーXはガス化室11側からチャー燃焼室21側に流入するようになっており、さらに同量の流動媒体M及び加熱再生された粒子状スラグC1がチャー燃焼室21側からガス化室11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M等をチャー燃焼室21側からガス化室11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。   Further, the fluid medium M as the heat medium and the deteriorated particulate slag C2 and the char X are allowed to flow from the gasification chamber 11 side to the char combustion chamber 21 side, and further, the same amount of fluid medium M and heat regeneration. Since the particulate particulate slag C1 is configured so as to return from the char combustion chamber 21 side to the gasification chamber 11 side, the mass balance is naturally achieved, and the fluid medium M and the like are transferred from the char combustion chamber 21 side to the gasification chamber 11. In order to return to the side, there is no need for mechanical conveyance using a conveyor or the like, and there is no problem that handling of hot particles is difficult and sensible heat loss is large.

続いて、図2のフロー図を参照して、フェロニッケル製造工程で発生するスラグから触媒として活用できる粒子状スラグを製造する方法について説明する。フェロクロム製造工程で発生するスラグからの製造方法も原材料がニッケル鉱石ではなくクロム鉱石になることを除いては、基本的に同一である。   Then, with reference to the flowchart of FIG. 2, the method to manufacture the particulate slag which can be utilized as a catalyst from the slag generated in a ferronickel manufacturing process is demonstrated. The manufacturing method from the slag generated in the ferrochrome manufacturing process is basically the same except that the raw material is not a nickel ore but a chromium ore.

図2の左側はニッケル鉱石Nから、フェロニッケルPを製造する工程を示している。ニッケル鉱石Nは、水分を多量に含んでいる。そこで、ニッケル鉱石Nをロータリードライヤ101中に入れ、ロータリードライヤ101を回転することによりニッケル鉱石Nを掻き混ぜながら高温の乾燥空気を流し、ニッケル鉱石Nを乾燥させる。乾燥したニッケル鉱石Nを、石炭と一緒にロータリーキルン102に入れ、800℃以上に加熱する。加熱したニッケル鉱石Nを、電気炉103に入れて溶解することにより、フェロニッケルPと溶融スラグSとに分ける。フェロニッケルPは、必要に応じて更に不純物を除去した上で、製品としてステンレス鋼等の原材料となる。   The left side of FIG. 2 shows a process for producing ferronickel P from nickel ore N. The nickel ore N contains a large amount of moisture. Therefore, the nickel ore N is put in the rotary dryer 101, and the rotary dryer 101 is rotated to flow the high-temperature dry air while stirring the nickel ore N, thereby drying the nickel ore N. The dried nickel ore N is put in a rotary kiln 102 together with coal and heated to 800 ° C. or higher. The heated nickel ore N is put into an electric furnace 103 and melted to divide it into ferronickel P and molten slag S. Ferronickel P is a raw material such as stainless steel as a product after further removing impurities as necessary.

フェロニッケルPを製造する際の副生物である溶融スラグSは、シリカ(SiO)と酸化マグネシウム(MgO)を主成分としている。この溶融スラグSを冷却し、且つ、細かな粒径にすることにより、粒子状スラグCが形成される。なお、フェロクロムを製造するときのスラグは、シリカ(SiO)、酸化マグネシウム(MgO)及びアルミナ(Al)を主成分としており、冷却し、且つ、細かな粒径にすることにより、粒子状スラグCが形成される。なお、ニッケルの含有率を高めるために、溶融スラグにニッケル(Ni)を添加することもある。溶融スラグから粒子状スラグを形成するには、図2の右半分にて3段に併記した風砕法、水砕法、及び徐冷法の3通りの方法がある。 The molten slag S, which is a by-product when producing ferronickel P, contains silica (SiO 2 ) and magnesium oxide (MgO) as main components. Particulate slag C is formed by cooling this molten slag S and making it a fine particle size. The slag when producing ferrochrome is mainly composed of silica (SiO 2 ), magnesium oxide (MgO) and alumina (Al 2 O 3 ), and is cooled and made to have a fine particle size. Particulate slag C is formed. In order to increase the nickel content, nickel (Ni) may be added to the molten slag. In order to form particulate slag from molten slag, there are three methods, a wind crushing method, a water crushing method, and a slow cooling method, which are shown in three stages in the right half of FIG.

風砕法は、風砕機111にて溶融スラグSに空気を吹き付け細かく球状にした後、トロンメル112にて大きな塊を除去し、更に篩113にて所定の粒径の粒子状スラグCを分級する方法である。トロンメル112とはロータリー式スクリーンであり、スクリーンの網目より大きな塊を取り除くための装置で、後述の所定の粒径に分級するために、網目は5mm程度のものが好適である。風砕法により形成された粒子状スラグCは結晶質の細かな球状であるので、壊れにくく消耗が少なくなる。なお、風砕法は、空気を吹き付けて球状のスラグを得ることに特徴があり、トロンメル112を用いなくても、あるいは他の塊除去装置を用いてもよい。   The air crushing method is a method in which air is blown into the molten slag S by the air crusher 111 to form a fine sphere, then a large lump is removed by the trommel 112, and the particulate slag C having a predetermined particle size is further classified by the sieve 113. It is. The trommel 112 is a rotary screen and is a device for removing a lump larger than the mesh of the screen. In order to classify into a predetermined particle size described later, a mesh having a mesh size of about 5 mm is preferable. Since the particulate slag C formed by the air crushing method is a fine crystalline sphere, it is hard to break and consumes less. The air crushing method is characterized in that spherical slag is obtained by blowing air, and the trommel 112 may not be used, or another lump removing device may be used.

水砕法は、水砕機121にて溶融スラグSに水を吹き付け急冷した後に、インペラブレーカ122で破砕し、更に篩123にて所定の粒径の粒子状スラグCを分級する方法である。インペラブレーカ122とは、急冷された不規則な形状のスラグを回転するインペラ(翼)でかき回すことにより破砕し所望の粒径とする装置である。水砕法では、インペラブレーカ122で破砕することにより所望の粒径の粒子状スラグCが容易に得られる。また、水を吹き付けて急冷し、その後にインペラブレーカ122で破砕しているので、粒子状スラグCは角ばった形状となり、球状に比べ同一体積でも表面積が大きくなり、高い触媒効率が得られる。なお、水砕法は、水を吹き付けてスラグを急冷することに特徴があり、インペラブレーカ122を用いなくても、あるいは他の破砕装置を用いてもよい。   The water granulation method is a method in which water is blown to the molten slag S by the water crusher 121 and rapidly cooled, then crushed by the impeller breaker 122, and further the particulate slag C having a predetermined particle size is classified by the sieve 123. The impeller breaker 122 is a device that crushes rapidly cooled irregularly shaped slag with a rotating impeller (wing) to obtain a desired particle size. In the water granulation method, the particulate slag C having a desired particle diameter can be easily obtained by crushing with the impeller breaker 122. Moreover, since water is sprayed and rapidly cooled and then crushed by the impeller breaker 122, the particulate slag C has an angular shape, and the surface area is increased even in the same volume as the spherical shape, and high catalytic efficiency is obtained. The water granulation method is characterized in that water is blown to rapidly cool the slag, and the impeller breaker 122 may not be used, or another crushing apparatus may be used.

徐冷法は、溶融スラグSをスラグピット131にて堆積させ、そのまま大気冷却して岩盤化させる。岩盤化したスラグをジョークラッシャ132で破砕した後に、インペラブレーカ133で粒径を整え、更に篩134にて所定の粒径の粒子状スラグCを分級する方法である。ジョークラッシャ132とは、2枚の歯板の往復動により大気冷却されたスラグの塊を破砕する装置であり、所望の粒径となるように歯板の間隔や動きを調節する。インペラブレーカ133は、水冷法で用いるインペラブレーカ122と同じ装置である。大気冷却により徐冷し岩盤状の塊としているので、スラグはガラス質となり、以降の破砕が容易である。また、その後にジョークラッシャ132及びインペラブレーカ133で破砕しているので、粒子状スラグCは角ばった形状となり、球状に比べ同一体積でも表面積が大きくなり、高い触媒効率が得られる。なお、徐冷法は、スラグを大気冷却により徐冷することに特徴があり、破砕工程は上記に限られない。   In the slow cooling method, the molten slag S is deposited in the slag pits 131, and is cooled as it is to form rock. In this method, the slag formed into rock is crushed by the jaw crusher 132, the particle size is adjusted by the impeller breaker 133, and the particulate slag C having a predetermined particle size is classified by the sieve 134. The jaw crusher 132 is a device that crushes a lump of slag that has been cooled to the atmosphere by reciprocating movement of two tooth plates, and adjusts the spacing and movement of the tooth plates so as to obtain a desired particle size. The impeller breaker 133 is the same device as the impeller breaker 122 used in the water cooling method. Since it is gradually cooled by air cooling to form a rock mass, the slag becomes vitreous and can be easily crushed thereafter. Moreover, since it is crushed by the jaw crusher 132 and the impeller breaker 133 after that, the particulate slag C has an angular shape, and the surface area is increased even with the same volume compared to the spherical shape, and high catalyst efficiency is obtained. The slow cooling method is characterized in that the slag is gradually cooled by air cooling, and the crushing step is not limited to the above.

続いて、各粒子状スラグCの製造方法における篩113、123、134と粒子状スラグCの粒径について説明する。篩113、123、134は、いずれの方法においても同様で、所望の粒径の粒子状スラグCを分級するために用いられる。粒子状スラグCは、いわゆるタイラーメッシュで16メッシュから400メッシュのものを用いることが好ましい。ここで、タイラーメッシュとは、1辺25.4mmの中の篩目の数で表した篩をいい、16メッシュとは目開きが0.991mmの篩、400メッシュとは目開きが0.038mmの篩をいう。これらの目開きを有する篩を通過した粒径の粒子を16メッシュあるいは400メッシュと呼ぶ。そこで、16メッシュとは、粒径が0.991mmまでを、400メッシュとは、粒径が0.038mmまでを指す。   Subsequently, the particle diameters of the sieves 113, 123, and 134 and the particulate slag C in the method for producing each particulate slag C will be described. The sieves 113, 123, and 134 are the same in any method, and are used to classify the particulate slag C having a desired particle diameter. The particulate slag C is preferably a so-called Tyler mesh having a mesh size of 16 to 400 mesh. Here, the Tyler mesh means a sieve expressed by the number of meshes in a side of 25.4 mm, 16 mesh means a sieve having an opening of 0.991 mm, and 400 mesh means an opening of 0.038 mm. Refers to the sieve. Particles having a particle size that has passed through the sieve having these openings are called 16 mesh or 400 mesh. Therefore, 16 mesh refers to a particle size of up to 0.991 mm, and 400 mesh refers to a particle size of up to 0.038 mm.

粒子状スラグCが16メッシュから400メッシュの範囲内にあると、ガス化室流動床12及びチャー燃焼室流動床22の流動媒体Mとして普通に用いられている珪砂が16メッシュから48メッシュの範囲にあるので、粒子状スラグCは、流動媒体Mと同程度のあるいは小さめの粒径となり、流動媒体と一緒に流動する。また、400メッシュより大きいので、分離・回収が困難になるほどに小さくはなく、回収して再利用するのに適している。   When the particulate slag C is in the range of 16 mesh to 400 mesh, the silica sand normally used as the fluid medium M of the gasification chamber fluidized bed 12 and the char combustion chamber fluidized bed 22 is in the range of 16 mesh to 48 mesh. Therefore, the particulate slag C has a particle size comparable to or smaller than that of the fluid medium M and flows together with the fluid medium. Moreover, since it is larger than 400 mesh, it is not so small that separation / recovery becomes difficult, and it is suitable for collection and reuse.

更に、粒子状スラグCを16メッシュから48メッシュとすると、前記のように流動媒体Mと同程度の粒径となるので、ガス化室流動床12及びチャー燃焼室流動床22内で均等に分布し易いので好適である。更に、流動媒体Mと同程度の粒径であるので、流動媒体の代わりとして用いることができる。なお、48メッシュとは、目開きが0.295mmの篩を通過する粒径であり、0.295mmまでの粒径をいう。   Further, when the particle slag C is changed from 16 mesh to 48 mesh, the particle size is about the same as that of the fluidized medium M as described above, so that it is evenly distributed in the gasification chamber fluidized bed 12 and the char combustion chamber fluidized bed 22. It is suitable because it is easy to do. Furthermore, since the particle size is about the same as that of the fluid medium M, it can be used as a substitute for the fluid medium. In addition, 48 mesh is a particle size which passes a sieve with an opening of 0.295 mm, and means a particle size of up to 0.295 mm.

あるいは、粒子状スラグCを150メッシュから400メッシュとすると、粒径が小さいので、比表面積が増え、同一の体積でも表面積が増えるので、触媒効率が高くなる。なお、150メッシュとは、目開きが0.104mmの篩を通過する粒径であり、0.104mmまでの粒径をいう。   Alternatively, when the particulate slag C is changed from 150 mesh to 400 mesh, the particle size is small, the specific surface area is increased, and the surface area is increased even in the same volume, so that the catalyst efficiency is increased. In addition, 150 mesh is a particle size which passes a sieve with an opening of 0.104 mm, and means a particle size up to 0.104 mm.

なお、粒子状スラグCは、分級した後に、800℃〜1100℃、好ましくは900℃〜1000℃に加熱し30分以上保持する熱処理をすることが好ましい。熱処理をすることにより、特に水冷法あるいは徐冷法で形成され、ガラス質(非晶質)であり砕け易く強度のない粒子状スラグCを結晶化して十分な強度を持たせることができる。結晶化して十分な強度を持つことにより、流動床に用いられても、壊れにくく消耗が少なくなる。この熱処理は、ガス生成装置10にても行うことができる。すなわち、慣らし運転として、ガス化室11及びチャー燃焼室21内を30分以上、上記の温度範囲に保持することにより流動床12、22に含まれる粒子状スラグは熱処理されることになる。   The particulate slag C is preferably classified and then subjected to a heat treatment of heating to 800 ° C. to 1100 ° C., preferably 900 ° C. to 1000 ° C. and holding for 30 minutes or more. By performing the heat treatment, it is possible to crystallize the particulate slag C which is formed by a water cooling method or a slow cooling method and is vitreous (amorphous), which is easily crushed and has no strength, and has sufficient strength. By being crystallized and having sufficient strength, even when used in a fluidized bed, it is hard to break and consumes less. This heat treatment can also be performed in the gas generator 10. That is, as a running-in operation, the particulate slag contained in the fluidized beds 12 and 22 is heat-treated by maintaining the gasification chamber 11 and the char combustion chamber 21 in the above temperature range for 30 minutes or more.

ガス化室流動床12及びチャー燃焼室流動床22中に含まれる粒子状スラグCは、配合の割合が多ければ多いほど触媒効果が上がるので好ましい。16〜48メッシュの粒子状スラグCにおいては、触媒効果を得るための配合割合は30〜100重量%とするが、溶融スラグから形成される粒子状スラグCは、流動媒体として用いられる珪砂と価格的にほぼ同じであるので、100%とする(全て粒子状スラグCで流動床を形成する)のがよい。150〜400メッシュの粒子状スラグCにおいては、触媒効果を得るための配合割合は10〜30重量%とする。粒子状スラグCの配合割合を大きくしすぎると、流動媒体Mがうまく流動しなくなるので、30重量%程度以下とすることが好ましい。   The particulate slag C contained in the gasification chamber fluidized bed 12 and the char combustion chamber fluidized bed 22 is more preferable as the blending ratio is higher because the catalytic effect increases. In the 16 to 48 mesh particulate slag C, the blending ratio for obtaining the catalytic effect is 30 to 100% by weight, but the particulate slag C formed from the molten slag is composed of silica sand used as a fluid medium and price. Therefore, it is preferable to set it to 100% (all of which forms a fluidized bed with particulate slag C). In the 150 to 400 mesh particulate slag C, the blending ratio for obtaining the catalytic effect is 10 to 30% by weight. If the mixing ratio of the particulate slag C is too large, the fluid medium M will not flow well, so it is preferable to be about 30% by weight or less.

これまでは、粒子状スラグCが鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、カルシウム(Ca)、酸化マグネシウム(MgO)などの触媒効果のある物質を含有し、ガス化室11内でタール分をクラッキングすることにより生成ガスを改質する場合について説明したが、同じく、フェロニッケルあるいはフェロクロムを製造する際の副生物の溶融スラグが、ニッケルを5重量%、好ましくは30重量%以上含有していると、タール分を水蒸気改質あるいは二酸化炭素改質する触媒として用いることができる。すなわち、ニッケルの含有率が5重量%以上の粒子状スラグを流動させる流動床を形成することにより、生成ガス中のタール分を水蒸気改質あるいは二酸化炭素改質により炭化水素ガスとした改質ガスを供給するガス生成装置が得られる。ニッケルの含有率を高めるために、前述のように、溶融スラグ中にニッケル(Ni)を添加してもよい。この粒子状スラグもチャー燃焼室により再生される。なお、ガス化室11内でタール分を水蒸気改質あるいは二酸化炭素改質するために、流動ガスF1中に水蒸気(HO)あるいは二酸化炭素(CO)を含有させる。 Until now, the particulate slag C contains a substance having a catalytic effect such as iron (Fe), nickel (Ni), calcium (Ca), magnesium oxide (MgO), and cracks tar in the gasification chamber 11. Although the case where the product gas is reformed by doing so has been described, similarly, the by-product molten slag in producing ferronickel or ferrochrome contains 5% by weight, preferably 30% by weight or more of nickel. The catalyst can be used as a catalyst for reforming the tar with steam or carbon dioxide. That is, by forming a fluidized bed for flowing particulate slag having a nickel content of 5% by weight or more, a reformed gas in which the tar content in the generated gas is converted into a hydrocarbon gas by steam reforming or carbon dioxide reforming. A gas generating device for supplying the gas is obtained. In order to increase the nickel content, nickel (Ni) may be added to the molten slag as described above. This particulate slag is also regenerated by the char combustion chamber. In order to reform the tar content in the gasification chamber 11 with steam or carbon dioxide, steam (H 2 O) or carbon dioxide (CO 2 ) is contained in the flowing gas F1.

続いて、図3の概念的断面図を参照して、本発明の第2の実施の形態であるガス生成装置30について説明する。ガス生成装置30は、第1の実施の形態である、ガス化室とチャー燃焼室とが統合された統合型ガス化炉10とは異なり、ガス化室はガス化炉31として、チャー燃焼室はチャー燃焼炉41として、互いに独立した構成となる。   Next, the gas generating apparatus 30 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the conceptual cross-sectional view of FIG. Unlike the integrated gasification furnace 10 in which the gasification chamber and the char combustion chamber are integrated, which is the first embodiment, the gas generation device 30 serves as a gasification furnace 31 as a char combustion chamber. The char combustion furnace 41 has an independent structure.

本実施の形態で用いるガス生成装置30は、2塔循環式ガス化炉である。2塔循環式ガス化炉は、ガス化炉流動床32を有するガス化炉31とチャー燃焼炉流動床42を有するチャー燃焼炉41の2炉から構成され、ガス化炉31とチャー燃焼炉41の間で流動媒体Mや粒子状スラグCを循環し、ガス化に必要な熱量を、チャー燃焼炉41でチャーの燃焼熱によって加熱された流動媒体C1の顕熱でガス化炉31に供給しようとするものである。   The gas generator 30 used in the present embodiment is a two-column circulating gasifier. The two-column circulation type gasification furnace is composed of two furnaces, a gasification furnace 31 having a gasification furnace fluidized bed 32 and a char combustion furnace 41 having a char combustion furnace fluidized bed 42, and the gasification furnace 31 and the char combustion furnace 41. The fluid medium M and the particulate slag C are circulated between them, and the amount of heat necessary for gasification is supplied to the gasifier 31 by the sensible heat of the fluid medium C1 heated by the char combustion heat in the char combustion furnace 41. It is what.

統合型ガス化炉10と同様に、ガス化炉31で発生した可燃ガスGを燃焼させる必要がないことから、可燃ガスGの発熱量を高く維持できるという特徴がある。2塔循環方式はガス化炉31とチャー燃焼炉41間の充分な粒子循環量の確保、粒子循環量制御、安定運転といった、高温粒子の取り扱いが、統合型ガス化炉10よりも難しいという点があり、また、チャー燃焼炉41の温度制御が他操作と独立してできないという運用面の難しさはあるが、可燃ガスGの発熱量を高く維持できるという特徴を活かしたガス供給装置として利用することができる。ガス供給装置の構成としては、第1の実施の形態の統合型ガス化炉10を2塔循環式ガス化炉30に置きかえればよい。基本的作用、効果は、第1の実施の形態と同様であるので、重複した説明は省略する。ガス生成装置の典型例として、統合型ガス化炉10と2塔循環式ガス化炉30を説明したが、ガス生成装置は、被処理物をガス化するガス化室と選別したチャーを燃焼する燃焼室と燃焼ガスにより劣化した粒子状スラグを加熱再生する触媒再生室とを備えるなど、他の形式でもよい。   Similar to the integrated gasifier 10, there is no need to burn the combustible gas G generated in the gasifier 31, so that the calorific value of the combustible gas G can be maintained high. The two-column circulation method is more difficult to handle high temperature particles than the integrated gasification furnace 10 such as securing a sufficient amount of particle circulation between the gasification furnace 31 and the char combustion furnace 41, controlling the particle circulation amount, and stable operation. In addition, although there is an operational difficulty that the temperature control of the char combustion furnace 41 cannot be performed independently of other operations, it is used as a gas supply device taking advantage of the feature that the calorific value of the combustible gas G can be maintained high. can do. As a configuration of the gas supply device, the integrated gasification furnace 10 of the first embodiment may be replaced with a two-column circulation type gasification furnace 30. Since the basic operation and effect are the same as those in the first embodiment, a duplicate description is omitted. The integrated gasification furnace 10 and the two-column circulation type gasification furnace 30 have been described as typical examples of the gas generation apparatus, but the gas generation apparatus combusts the gasification chamber for gasifying the object to be processed and the selected char. Other types such as a combustion chamber and a catalyst regeneration chamber for heating and regenerating particulate slag deteriorated by the combustion gas may be used.

続いて、図4の構成図を参照して、本発明の第3の実施の形態である、第1の実施の形態のガス生成装置10と、このガス化炉10で発生したガスを供給されるセメント焼成装置としてのキルン式セメント焼成炉201とを組み合わせたセメント焼成システムについて説明する。この図4には、本実施の形態の特にガス化炉部分の基本的な構成を模式的に表現してある。   Subsequently, with reference to the configuration diagram of FIG. 4, the gas generation apparatus 10 of the first embodiment, which is the third embodiment of the present invention, and the gas generated in the gasification furnace 10 are supplied. A cement firing system in combination with a kiln type cement firing furnace 201 as a cement firing device will be described. FIG. 4 schematically shows a basic configuration of the gasification furnace portion of the present embodiment.

図4に示したセメント焼成システムでは、廃棄物Aを熱分解ガス化するガス化室11と、ガス化室11において生成したチャーXを燃焼するチャー燃焼室21とを含んで構成され、ガス化室11において生成した可燃ガスGと、チャー燃焼室21において生成した燃焼ガスZとを分離してセメント焼成炉201に供給する。なお、図4には図1で一部省略した、ガス化室11の炉底から排出された不燃物I、流動媒体M及び粒子状スラグCが、選別装置202により、不燃物Iだけを排出し、流動媒体Mや粒子状スラグCは、ガス化室11に戻す流れも示す。   The cement firing system shown in FIG. 4 includes a gasification chamber 11 that thermally decomposes and gasifies the waste A, and a char combustion chamber 21 that combusts the char X generated in the gasification chamber 11. The combustible gas G generated in the chamber 11 and the combustion gas Z generated in the char combustion chamber 21 are separated and supplied to the cement firing furnace 201. In FIG. 4, incombustible material I, fluidized medium M and particulate slag C discharged from the furnace bottom of gasification chamber 11, partially omitted in FIG. In addition, the fluid medium M and the particulate slag C also indicate a flow returning to the gasification chamber 11.

セメント焼成炉には、キルン式、流動床式などいくつかの形式があるが、現状ではキルン式が最も多く用いられており、ロータリーキルン内に供給された原料はゆっくりと加熱焼成され、最終的には約1400〜1500℃の高温に達する。こうした高温プロセスはいずれもその高温がゆえに多量の化石燃料を使用するプロセスであると言える。したがって、廃棄物から生成された可燃ガスあるいは燃焼ガスを用いることで化石燃料使用量を削減することが、プロセスの経済性改善、地球環境の保全に大きな効果をもたらす。   There are several types of cement firing furnaces, such as kiln type and fluidized bed type. Currently, the kiln type is the most used, and the raw material supplied in the rotary kiln is slowly heated and fired, and finally Reaches a high temperature of about 1400-1500 ° C. These high-temperature processes are all processes that use a large amount of fossil fuel because of the high temperature. Therefore, reducing the amount of fossil fuel used by using combustible gas or combustion gas generated from waste has a great effect on improving the economics of the process and preserving the global environment.

キルン式セメント焼成炉201は、内壁に耐火煉瓦を張り付けた円筒構造の窯を有する。この円筒構造の窯が、ゆっくりと回転しながらセメント原料mを一方向に搬送する。セメント原料mは搬送されながら加熱されクリンカとなる。円筒構造の窯のクリンカ出口側は、窯前部202であり、窯前部202には、出てきたクリンカnを冷却するクリンカ冷却装置211が接続されている。クリンカ冷却装置211からは冷却されたクリンカnが経路304を通して取り出される。円筒構造の窯のセメント原料mの入口側は、窯後部203であり、窯後部203には、セメント原料を予熱する仮焼炉204が設けられている。仮焼炉204には、不図示の原料サイロから原料供給路303を通してセメント原料mが供給される。   The kiln type cement firing furnace 201 has a cylindrical kiln having refractory bricks attached to the inner wall. This cylindrical kiln conveys the cement raw material m in one direction while rotating slowly. The cement raw material m is heated while being conveyed and becomes a clinker. The clinker exit side of the kiln having a cylindrical structure is a kiln front part 202, and a clinker cooling device 211 for cooling the clinker n that has come out is connected to the kiln front part 202. The cooled clinker n is taken out from the clinker cooling device 211 through the path 304. The entrance side of the cement material m of the cylindrical kiln is the kiln rear part 203, and the kiln rear part 203 is provided with a calcining furnace 204 for preheating the cement material. The cement raw material m is supplied to the calciner 204 from a raw material silo (not shown) through a raw material supply path 303.

さて、統合型ガス化炉10に供給された廃棄物Aからセメント焼成に利用可能なガス状物として、ガス化室11からは可燃ガスGが、チャー燃焼室21からは燃焼ガスZが得られる。前記のように、チャー燃焼室21の層温を950〜1100℃とすると、チャー燃焼室21からの燃焼ガスZは、完全燃焼により発生した二酸化炭素を主体とする950〜1100℃のガスであるため、その利用方法としては高々950〜1100℃の熱利用のみに留められる。   Combustible gas G is obtained from the gasification chamber 11 and combustion gas Z is obtained from the char combustion chamber 21 as gaseous substances that can be used for cement firing from the waste A supplied to the integrated gasification furnace 10. . As described above, when the layer temperature of the char combustion chamber 21 is 950 to 1100 ° C., the combustion gas Z from the char combustion chamber 21 is a gas of 950 to 1100 ° C. mainly composed of carbon dioxide generated by complete combustion. For this reason, the utilization method is limited to heat utilization of 950 to 1100 ° C. at most.

一方、ガス化室11からの可燃ガスGは、発熱量即ち化学的エネルギーを有しているので、その性状にもよるが、より高温を生み出すポテンシャルを有していると言える。本実施の形態では、セメント焼成炉201はキルン式であり、ガス化室11とセメントキルン201の窯前部202とは、ガス経路301で接続されている。またチャー燃焼室21とセメントキルン201の窯後部203とは、ガス経路302で接続されている。ガス経路302は、途中で2股に分かれて、一方はそのまま窯後部203に他方は仮焼炉204に接続されている。   On the other hand, since the combustible gas G from the gasification chamber 11 has a calorific value, that is, chemical energy, it can be said that it has a potential to generate a higher temperature, although it depends on its properties. In the present embodiment, the cement firing furnace 201 is a kiln type, and the gasification chamber 11 and the kiln front part 202 of the cement kiln 201 are connected by a gas path 301. The char combustion chamber 21 and the kiln rear part 203 of the cement kiln 201 are connected by a gas path 302. The gas path 302 is divided into two forks in the middle, and one is connected to the kiln rear part 203 as it is and the other is connected to the calcining furnace 204.

このような構成において、可燃ガスGは経路301を通して窯前部202に、燃焼ガスZは経路302を通して窯後部203または仮焼炉204に投入される。このように、ガス化室11からの可燃ガスGをセメントキルン201の窯前部202に導き、ここにおいて完全燃焼させることで、セメント焼成に必要な1400〜1500℃の高温を得ることができる。特に、可燃ガスGは、ガス化室11で改質されており、タール分の含有が少ないので、ガス経路301および窯前部202において、閉塞トラブル等の問題を生じることがほとんどなく、好適である。   In such a configuration, the combustible gas G is input to the kiln front part 202 through the path 301, and the combustion gas Z is input to the kiln rear part 203 or the calcining furnace 204 through the path 302. Thus, the high temperature of 1400-1500 degreeC required for cement baking can be obtained by guide | inducing the combustible gas G from the gasification chamber 11 to the kiln front part 202 of the cement kiln 201, and making it burn completely here. In particular, the combustible gas G is reformed in the gasification chamber 11 and contains a small amount of tar. Therefore, the gas path 301 and the kiln front part 202 hardly cause problems such as blockage problems, which is preferable. is there.

一方、チャー燃焼室21からの燃焼ガスZは高々950〜1100℃の顕熱しか有していないため、これを1400〜1500℃に達する窯前部202で利用することは困難である。従って、燃焼ガスZは仮焼炉204または窯後部203に供給することにより、セメント原料mの乾燥・予熱を主な目的として利用することができる。   On the other hand, since the combustion gas Z from the char combustion chamber 21 has only sensible heat of 950 to 1100 ° C., it is difficult to use it in the kiln front part 202 that reaches 1400 to 1500 ° C. Therefore, by supplying the combustion gas Z to the calcining furnace 204 or the furnace rear part 203, drying and preheating of the cement raw material m can be mainly used.

ガス生成装置で生成したガスを利用する装置としては、典型的には、既に説明したようなセメント焼成装置であるが、高炉、ガラス製造装置、陶磁器・タイル・セラミックス焼成装置であってもよい。   The apparatus that uses the gas generated by the gas generation apparatus is typically a cement baking apparatus as described above, but may be a blast furnace, a glass manufacturing apparatus, a ceramic / tile / ceramic baking apparatus.

以下、実施例及び比較例により、本発明に係るガス生成装置を更に詳しく説明する。図5に、粒子状スラグを用いてガス化を実施した装置のシステム構成を図示する。ガス化・改質装置51は、流動床型ガス化装置であり、流動媒体として、触媒を兼ねるフェロニッケル製造工程で発生した溶融スラグを風砕法にて粒子状とした粒子状スラグCAを用いた。粒子状スラグCAは、28メッシュから35メッシュ(粒径で、0.589mmから0.417mm程度)の風砕法による粒子を900℃で1時間保持する熱処理を施した後、使用に供した。ガス化・改質装置51は、600〜900℃としてガス化及び改質を行い、流動化ガスには水蒸気を含有させた。また、比較例としては、粒状媒体として、28メッシュから35メッシュの珪砂を用いた。ガス化・改質装置51に、木質系バイオマスの原料A1を投入し、ガス化し、更に粒子状スラグCAの触媒効果によりタール分を改質し、生成ガスG1を得た。ガス化・改質装置51にてガス改質に寄与し劣化した粒子状スラグCA’は、触媒再生装置52に移送され、加熱することにより再生された粒子状スラグCAは再びガス化・改質装置51に移送される構成とした。   Hereinafter, the gas generator according to the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. FIG. 5 illustrates a system configuration of an apparatus in which gasification is performed using particulate slag. The gasification / reforming apparatus 51 is a fluidized bed type gasification apparatus, and used as a fluid medium is particulate slag CA in which molten slag generated in a ferronickel production process that also serves as a catalyst is particulated by the air crushing method. . Particulate slag CA was subjected to a heat treatment in which particles by the air crushing method of 28 mesh to 35 mesh (particle size, about 0.589 mm to 0.417 mm) were held at 900 ° C. for 1 hour, and then used. The gasification / reforming apparatus 51 performed gasification and reforming at 600 to 900 ° C., and the fluidized gas contained water vapor. Further, as a comparative example, 28 to 35 mesh silica sand was used as the granular medium. The raw material A1 of the woody biomass was introduced into the gasification / reformer 51, gasified, and the tar content was reformed by the catalytic effect of the particulate slag CA to obtain a product gas G1. Particulate slag CA ′ that has deteriorated due to gas reforming in the gasification / reformer 51 is transferred to the catalyst regeneration unit 52, and the particulate slag CA regenerated by heating is gasified / reformed again. It was configured to be transferred to the device 51.

図6に性状をまとめて示すように、本実施例で用いた、酸化マグネシウム(MgO)を35.5重量%含んでいる粒子状スラグCAは、タール分を改質する触媒として作用する。また、図7には、参考として、フェロニッケルスラグ及びフェロクロムスラグの成分例を示す。図8に実施例及び比較例での生成ガスの成分試験結果を示す。図8の生成ガスの成分試験結果でも分かるように、粒子状スラグCAを用いてガス化することにより、ガスは改質され、一酸化炭素(CO)及び水素(H2)の生成量が増加した。   As the properties are summarized in FIG. 6, the particulate slag CA containing 35.5% by weight of magnesium oxide (MgO) used in this example acts as a catalyst for reforming the tar content. Moreover, in FIG. 7, the example of a component of ferronickel slag and ferrochrome slag is shown for reference. FIG. 8 shows component gas component test results in Examples and Comparative Examples. As can be seen from the component gas test results of FIG. 8, the gas was reformed by using the particulate slag CA, and the amount of carbon monoxide (CO) and hydrogen (H2) produced increased. .

続いて、図9のシステム構成図を参照して、200メッシュから270メッシュ(粒径で、0.074mmから0.053mm程度)の小さな粒子状スラグを用いたガス化システムでの実施例を説明する。ガス化・改質装置61は、流動床型ガス化装置であり、流動媒体MBと粒子状スラグCBとが流動床を形成しており、原料A1をガス化すると共にガスの改質(タール分解)を行う。ガス化・改質装置61で生成し改質したガスGB1は、除塵・改質装置62で、チャーXB、灰分J及び劣化した粒子状スラグCB’を除去され、可燃ガスGB2として他の装置(不図示)に供給される。その際に、除塵・改質装置62で除去されたチャーXB、灰分J及び劣化した粒子状スラグCB’は、チャー燃焼装置65に送られる。   Next, referring to the system configuration diagram of FIG. 9, an embodiment in a gasification system using a small particulate slag of 200 mesh to 270 mesh (particle size, about 0.074 mm to 0.053 mm) will be described. To do. The gasification / reformer 61 is a fluidized bed type gasifier, and the fluidized medium MB and the particulate slag CB form a fluidized bed, which gasifies the raw material A1 and reforms the gas (tar decomposition). )I do. The gas GB1 generated and reformed by the gasification / reformer 61 is subjected to removal of the char XB, the ash J, and the deteriorated particulate slag CB ′ by the dust removal / reformer 62, and other devices (combustible gas GB2) ( (Not shown). At that time, the char XB, the ash J, and the deteriorated particulate slag CB ′ removed by the dust removing / reforming apparatus 62 are sent to the char combustion apparatus 65.

ガス化・改質装置61から抜き出された不燃物IB、チャーXB、灰分J、劣化した粒子状スラグCB’及び流動媒体MBの混合体は、選別装置63に送られ、篩い分けされ、不燃物IBは選別除去される。残ったチャーXB、灰分J、劣化した粒子状スラグCB’及び流動媒体MBは、チャー燃焼装置65に送られ、上記の除塵・改質装置62で除去されたチャーXB、灰分J及び劣化した粒子状スラグCB’と一緒に加熱される。チャー燃焼装置65でチャーXBは燃焼され、チャーXBの燃焼熱で劣化した粒子状スラグCB’は加熱再生される。加熱再生された粒子状スラグCBは、流動媒体MBと共にチャー燃焼装置65の炉底から抜き出され、ガス化・改質装置61に送られ、再び流動媒体及び触媒として利用される。   The mixture of incombustible material IB, char XB, ash J, deteriorated particulate slag CB ′ and fluidized medium MB extracted from the gasification / reforming device 61 is sent to the screening device 63, sieved, and incombustible. The material IB is sorted out. The remaining char XB, ash J, deteriorated particulate slag CB ′, and fluidized medium MB are sent to the char combustion device 65, and the char XB, ash J, and deteriorated particles removed by the dust removing / reforming device 62 described above. Together with the slag CB '. The char XB is combusted by the char combustion device 65, and the particulate slag CB 'deteriorated by the combustion heat of the char XB is heated and regenerated. The heated and regenerated particulate slag CB is extracted from the furnace bottom of the char combustion device 65 together with the fluid medium MB, sent to the gasification / reformer 61, and again used as a fluid medium and a catalyst.

粒子状スラグCBは小さいので、チャー燃焼装置65からの燃焼ガスと共に飛散する。そこで、チャー燃焼装置65からの燃焼ガスZB1は除塵装置64に送られ、粒子状スラグCB及び灰分Jが捕捉され、粒子状スラグCB及び灰分Jが除去された燃焼排ガスZB2が大気へ放出される。除塵装置64で捕捉除去された粒子状スラグCB及び灰分Jは、選別装置66へ送られ、灰分Jは選別除去されて排出され、粒子状スラグCBは、ガス化・改質装置61に送られ、再び触媒として利用される。   Since the particulate slag CB is small, it is scattered together with the combustion gas from the char combustion device 65. Therefore, the combustion gas ZB1 from the char combustion device 65 is sent to the dust removal device 64, where the particulate slag CB and ash J are captured, and the combustion exhaust gas ZB2 from which the particulate slag CB and ash J have been removed is released to the atmosphere. . The particulate slag CB and ash J captured and removed by the dust removing device 64 are sent to the sorting device 66, the ash J is sorted and removed, and the particulate slag CB is sent to the gasification / reforming device 61. Again, it is used as a catalyst.

上記のシステム構成において、フェロニッケル製造工程で発生した溶融スラグにニッケルを添加して水砕法により急冷したスラグを粉砕して200メッシュから270メッシュの範囲内の粒子状スラグCBを形成した。この粒子状スラグCBを950℃で2時間保持する熱処理を行った後、珪砂の流動媒体に対し30重量%となるように混合して流動床を形成した。また、比較例として流動媒体としての珪砂に、200メッシュから270メッシュに粉砕した珪砂を同じく30重量%混合して流動床を形成した。これらのガス生成装置により、木質系バイオマスを原料A1として供給し、700℃のガス化温度にて、水蒸気を含む流動ガスを用いて、ガス化試験を行った。   In the above system configuration, nickel was added to the molten slag generated in the ferronickel production process, and the slag rapidly cooled by the water granulation method was pulverized to form particulate slag CB within the range of 200 mesh to 270 mesh. The particulate slag CB was heat-treated at 950 ° C. for 2 hours and then mixed so as to be 30% by weight with respect to the silica sand fluid medium to form a fluidized bed. Further, as a comparative example, 30% by weight of silica sand pulverized from 200 mesh to 270 mesh was mixed with silica sand as a fluidized medium to form a fluidized bed. With these gas generators, woody biomass was supplied as a raw material A1, and a gasification test was performed using a flowing gas containing water vapor at a gasification temperature of 700 ° C.

図10に触媒の性状をまとめる。本実施例で用いた、酸化マグネシウム(MgO)を30.5重量%、ニッケル(Ni)は10.5重量%含んでいる粒子状スラグは、タール分をクラッキングにより改質する触媒としての作用と、水蒸気改質、二酸化炭素改質のための触媒としての作用をするものと考えられる。図11に本実施例及び参考例での生成ガスの成分試験結果を示す。図11の生成ガスの成分試験結果でも分かるように、粒子状スラグCBを用いてガス化することにより、ガスは改質され、一酸化炭素(CO)及び水素(H2)の生成量が増加した。   FIG. 10 summarizes the properties of the catalyst. The particulate slag used in this example containing 30.5% by weight of magnesium oxide (MgO) and 10.5% by weight of nickel (Ni) acts as a catalyst for reforming the tar content by cracking. It is considered to act as a catalyst for steam reforming and carbon dioxide reforming. FIG. 11 shows the component test results of the product gas in this example and the reference example. As can be seen from the component gas test results of FIG. 11, the gas was reformed by using the particulate slag CB, and the amount of carbon monoxide (CO) and hydrogen (H2) produced increased. .

本発明の第1の実施の形態であるガス生成装置を説明する概念的断面図である。It is a conceptual sectional view explaining the gas generating device which is a 1st embodiment of the present invention. フェロニッケル製造工程で発生するスラグから粒子状スラグを製造する方法を説明するフロ−図である。It is a flow figure explaining the method of manufacturing particulate slag from the slag generated in a ferronickel manufacturing process. 本発明の第2の実施の形態であるガス生成装置を説明する概念的断面図である。It is a conceptual sectional view explaining a gas generating device which is a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施の形態であるセメント焼成システムを説明する構成図である。It is a block diagram explaining the cement baking system which is the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施例で用いたガス生成装置を説明するシステム構成図である。It is a system configuration figure explaining a gas generating device used in the 1st example of the present invention. 第1の実施例で用いた粒子状スラグの性状を説明する表である。It is a table | surface explaining the property of the particulate slag used in the 1st Example. フェロニッケル製造工程で発生するスラグ及びフェロクロム製造工程で発生するスラグの成分例を説明する表である。It is a table | surface explaining the component example of the slag which generate | occur | produces in a ferronickel manufacturing process, and the slag which generate | occur | produces in a ferrochrome manufacturing process. 第1の実施例と比較例とにおける生成ガスの成分試験結果を説明する表である。It is a table | surface explaining the component test result of the product gas in a 1st Example and a comparative example. 第2の実施例で用いたガス生成装置を説明するシステム構成図である。It is a system block diagram explaining the gas production | generation apparatus used in the 2nd Example. 第2の実施例で用いた粒子状スラグの性状を説明する表である。It is a table | surface explaining the property of the particulate slag used in the 2nd Example. 第2の実施例と比較例とにおける生成ガスの成分試験結果を説明する表である。It is a table | surface explaining the component test result of the product gas in a 2nd Example and a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

10 本発明の第1の実施の形態であるガス生成装置
11 ガス化室
12 ガス化室流動床
21 チャー燃焼室
22 チャー燃焼室流動床
30 本発明の第2の実施の形態であるガス生成装置
31 ガス化炉
32 ガス化炉流動床
41 チャー燃焼炉
42 チャー燃焼炉流動床
51、61 ガス化・改質装置
52 触媒再生装置
62 除塵・改質装置
63、66 選別装置
64 除塵装置
65 チャー燃焼室
111 風砕機
112 トロンメル
113、123、133 篩
121 水砕機
122、133 インペラブレーカ
131 スラグピット
132 ジョークラッシャ
201 セメント焼成炉
A 廃棄物
C、CA、CB 粒子状スラグ
C1 再生された粒子状スラグ
C2、CA’、CB’ 劣化した粒子状スラグ
F1、F2 流動化ガス
G 可燃ガス
I 不燃物
J 灰分
M 流動媒体
m セメント原料
n クリンカ
S 溶融スラグ
X チャー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Gas generator which is 1st Embodiment of this invention 11 Gasification chamber 12 Gasification chamber fluidized bed 21 Char combustion chamber 22 Char combustion chamber fluidized bed 30 Gas generator which is 2nd Embodiment of this invention DESCRIPTION OF SYMBOLS 31 Gasifier 32 Gasifier fluidized bed 41 Char combustion furnace 42 Char combustion furnace fluidized bed 51, 61 Gasification / reformer 52 Catalyst regeneration device 62 Dust removal / reformer 63, 66 Sorting device 64 Dust remover 65 Char combustion Chamber 111 Crusher 112 Trommel 113, 123, 133 Sieve 121 Water crusher 122, 133 Impeller breaker 131 Slag pit 132 Jaw crusher 201 Cement firing furnace A Waste C, CA, CB Particulate slag C1 Regenerated particulate slag C2, CA ', CB' Degraded particulate slag F1, F2 Fluidized gas G Combustible gas I Incombustible J Ash content M Fluid medium m Cement raw material n Clinker S Molten slag X Char

Claims (10)

粒子状スラグを内部で流動させ、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するガス化室と;
前記ガス化室でガス化に伴い発生するチャーを前記粒子状スラグと共に導入し、前記チャーを燃焼させるチャー燃焼室とを備え;
前記チャー燃焼室で前記チャーの燃焼により加熱された粒子状スラグを前記ガス化室に戻すように構成された;
ガス生成装置。
A gasification chamber in which particulate slag is caused to flow inside to form a gasification chamber fluidized bed, and an object to be treated is gasified in the gasification chamber fluidized bed;
A char combustion chamber that introduces char generated along with gasification in the gasification chamber together with the particulate slag and burns the char;
Configured to return particulate slag heated by combustion of the char in the char combustion chamber to the gasification chamber;
Gas generator.
前記粒子状スラグが、酸化マグネシウム(MgO)の含有率が20重量%以上である、請求項1に記載のガス生成装置。   The gas generating device according to claim 1, wherein the particulate slag has a magnesium oxide (MgO) content of 20 wt% or more. 前記粒子状スラグは、フェロニッケル又はフェロクロム製造工程で発生するスラグを粒子化したスラグである、請求項1又は請求項2に記載のガス生成装置。   The gas generating apparatus according to claim 1 or 2, wherein the particulate slag is slag obtained by granulating slag generated in a ferronickel or ferrochrome manufacturing process. 前記粒子状スラグは、風砕法で加工して粒子化したスラグである、請求項3に記載のガス生成装置。   The gas generating apparatus according to claim 3, wherein the particulate slag is slag that is processed into particles by a wind-pulverization method. 前記粒子状スラグは、水砕法で加工して粒子化したスラグである、請求項3に記載のガス生成装置。   The gas generating apparatus according to claim 3, wherein the particulate slag is slag that is processed and granulated by a water granulation method. 前記粒子状スラグは、徐冷法で加工して粒子化したスラグである、請求項3に記載のガス生成装置。   The gas generating apparatus according to claim 3, wherein the particulate slag is slag that is processed into particles by a slow cooling method. 前記粒子状スラグの粒径は、16メッシュから400メッシュの範囲にある、請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載のガス生成装置。   The gas generation device according to any one of claims 1 to 6, wherein a particle diameter of the particulate slag is in a range of 16 mesh to 400 mesh. 前記粒子状スラグの粒径は、48メッシュ以下である、請求項7に記載のガス生成装置。   The gas generation device according to claim 7, wherein a particle size of the particulate slag is 48 mesh or less. 前記粒子状スラグの粒径は、150メッシュ以上である、請求項7に記載のガス生成装置。   The gas generation device according to claim 7, wherein a particle size of the particulate slag is 150 mesh or more. 粒子状スラグを第1の空間で流動させて第1の流動床を形成する工程と;
前記第1の流動床内に被処理物を投入する工程と;
前記被処理物を前記第1の流動床内でガス化すると共に、チャーを発生させる工程と;
前記チャーを前記粒子状スラグと共に、前記第1の空間とは別の第2の空間に導入して第2の流動床を形成する工程と;
前記第2の流動床内で前記チャーを燃焼させ前記粒子状スラグを加熱する工程と;
前記加熱された粒子状スラグを前記第1の空間に戻す工程とを備える;
ガス生成方法。
Flowing particulate slag in a first space to form a first fluidized bed;
Introducing a workpiece into the first fluidized bed;
Gasifying the workpiece in the first fluidized bed and generating char;
Introducing the char together with the particulate slag into a second space different from the first space to form a second fluidized bed;
Burning the char in the second fluidized bed to heat the particulate slag;
Returning the heated particulate slag to the first space;
Gas generation method.
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