JP2005097464A - Particulate slag recovery equipment in organic waste gasification - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機性廃棄物ガス化プラントのスラグ回収工程において、微粒スラグを良好に捕集及び排出する装置及び方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for satisfactorily collecting and discharging fine slag in a slag recovery process of an organic waste gasification plant.
近年、有機性廃棄物を二段ガス化処理装置を用いてガス化処理して合成ガスを得る方法が提案されている。ここで、二段ガス化処理装置は、例えば図1のように低温ガス化炉40と高温ガス化炉1を組合わせた装置からなっており、ここで、低温ガス化炉40は、流動層42とフリーボード43を有する流動層ガス化炉であり、高温ガス化炉1は、可燃性炭素質粒子を含む可燃性気体を内部で旋回させながら部分燃焼させる燃焼室3と、燃焼室3で生成した合成ガスとスラグを冷却する二重管構造の急冷室25が、スロート部9を介して燃焼室3を上方に配置して縦方向にて一体的に結合した構造となっている旋回溶融炉である(特許文献1参照)。
In recent years, a method has been proposed in which organic waste is gasified using a two-stage gasification apparatus to obtain synthesis gas. Here, the two-stage gasification processing apparatus is composed of an apparatus in which a low
上記急冷室25には、外管に、スラグ排出口19、生成ガス取出し口21、冷却水導入口15が設置されている。そして、二重管構造の内管となる下降管27は、下方の端部が、急冷室下部の水槽部31に貯留される貯留水に埋没している。このような二段ガス化処理装置において、燃焼室3で生成した溶融スラグは、下降管27を流下して水槽部31で貯留水と接触し、水砕スラグgとなる。水槽部31で生成した水砕スラグgは、スラグ排出口19より貯留水と共に排出され、スラグロックホッパ51に一時貯留された後、排出され、スラグスクリーン53によって粗粒スラグkと微粒スラグmに分別される。
In the
分別された微粒スラグmは、スラリ水状態でスラグセトラ57に供給されて、固液分離が行われる(未反応炭素分が多い場合には、微粒スラグ返送ライン(図示せず)を経由して低温ガス化炉40に供給される)。スラグセトラ57の中心部に供給された微粒スラグを含むスラリは、スラグセトラ57内を中心部から外周部に流れる間に固形分と水分とに分離され、スラグセトラ57の上部域で分離された清澄水pは高温ガス化炉1へ冷却水iとして、ガス洗浄塔55へは除塵用水sとしてそれぞれ供給されて再利用される。また、スラグセトラ57の下部域に沈降した微粒スラグmは、固形分濃度の比較的高いスラリ水状態でスラグセトラ57の下部に配設された配管を通ってスラグセトラ57の系外に排出される。系外に排出されたスラリ水状態の微粒スラグnはそのまま処分されるか、或いは、微粒スラグ返送ラインを経由して低温ガス化炉に供給され、未反応炭素分が熱分解によりガス化される(特許文献2参照、特許文献3参照、特許文献4参照)。
従来の装置においては、微粒スラグはセトラ下部からスラリ水状態で系外へ排出されてそのまま処分されており、その際、微粒スラグと共にプロセス水も系外に排出されリサイクルされていなかった。そこでこのプロセス水をリサイクルしようとすれば、二段ガス化処理装置で発生する微粒スラグの分離が容易ではなく安定した分離が困難で、系内の微粒スラグ濃度が上がって各所トラブル(配管内の閉塞、磨耗による配管の穴あき等)を引き起こす原因となっていた。
また、微粒スラグを低温ガス化炉へ供給する場合は、系内の微粒スラグ濃度が上昇することになり、微粒スラグ濃度を調整するため、結局は上記のように微粒スラグをスラグセトラ下部から排出することになるが、同様の問題が起こっていた。
In the conventional apparatus, the fine slag is discharged out of the system in the slurry water state from the lower part of the setra and disposed as it is. At that time, the process water is also discharged out of the system together with the fine slag and is not recycled. Therefore, if we try to recycle this process water, it is not easy to separate the fine slag generated in the two-stage gasification treatment equipment, and stable separation is difficult, and the concentration of fine slag in the system increases, causing problems in various places (in the piping) This could cause pipe holes due to blockage or wear.
In addition, when supplying fine slag to the low-temperature gasification furnace, the fine slag concentration in the system will increase, and in order to adjust the fine slag concentration, the fine slag is eventually discharged from the lower part of the slag setra as described above. A similar problem was happening.
そこで、本発明は、スラグセトラ下部から排出されるスラリ水状態の微粒スラグを良好に捕集及び排出できる微粒スラグ回収装置を設置することにより、スラリ水状態の微粒スラグを効率よくプロセス水と微粒スラグとに分離して、分離したプロセス水は系内にリサイクルすることにより水の使用量を削減でき、微粒スラグは系外へ排出することにより系内の微粒スラグ濃度を上昇させず運転を安定させることができる有機性廃棄物ガス化における微粒スラグ回収装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a fine slag recovery device that can satisfactorily collect and discharge the slurry slag discharged from the lower part of the slag settler, thereby efficiently converting the slurry slag into the process water and the fine slag. The separated process water can be recycled into the system to reduce the amount of water used, and fine slag can be discharged outside the system to stabilize the operation without increasing the concentration of fine slag in the system. An object of the present invention is to provide a fine slag recovery device in organic waste gasification.
本発明は、有機性廃棄物ガス化プラントのスラグ回収工程において、スラグセトラの底部には微粒スラグスラリ抜出しラインが接続されていると共に、該微粒スラグスラリ抜出しライン下流には該微粒スラグスラリをろ過するフィルタプレスが設置されており、該フィルタプレスには分離した微粒スラグを排出する排出口が設置されていると共に、ろ液をスラグセトラの上部域に戻すろ液移送ラインが設置されていることを特徴とする有機性廃棄物ガス化における微粒スラグ回収装置にある。 In the slag recovery process of the organic waste gasification plant, the fine slag slurry extraction line is connected to the bottom of the slag setra, and a filter press for filtering the fine slag slurry is provided downstream of the fine slag slurry extraction line. The filter press is provided with a discharge port for discharging the separated fine slag, and a filtrate transfer line for returning the filtrate to the upper area of the slag-settler. It is in the fine particle slag collection device in waste gasification.
本発明は、また、有機性廃棄物ガス化プラントのスラグ回収工程において、スラグセトラの底部から微粒スラグスラリを抜出してフィルタプレスでろ過し、微粒スラグを分離すると共にろ液をスラグセトラの上部域に戻すことを特徴とする有機性廃棄物ガス化における微粒スラグ回収方法にもある。 In the slag recovery process of the organic waste gasification plant, the present invention also extracts fine slag slurry from the bottom of the slag setra and filters it with a filter press to separate the fine slag and return the filtrate to the upper area of the slag setra. There is also a method for recovering fine slag in gasification of organic waste.
次に、本発明の微粒スラグ回収装置の好ましい様態を列記する。
(1)フィルタプレスにおいて普通ろ板用ろ布をモノフィラメント、圧搾ろ板用ろ布をマルチフィラメントで織ってある上記の有機性廃棄物ガス化における微粒スラグ回収装置。
(2)フィルタプレスの圧搾ろ板用ろ布の経糸をモノフィラメントとし、緯糸をマルチフィラメントとする上記の有機性廃棄物ガス化における微粒スラグ回収装置。
(3)フィルタプレスのろ布の材質をポリプロピレンとする上記いずれかの有機性廃棄物ガス化における微粒スラグ回収装置。
(4)フィルタプレスを遠心分離機とする上記の有機性廃棄物ガス化における微粒スラグ回収装置。
Next, preferable modes of the fine slag recovery device of the present invention will be listed.
(1) The fine particle slag recovery device in the above organic waste gasification, in which the filter cloth for ordinary filter plates is woven with monofilaments and the filter cloth for compressed filter plates is multifilament in the filter press.
(2) The fine particle slag recovery device in the above-mentioned organic waste gasification, wherein the warp of the filter cloth for the filter plate of the filter press is a monofilament and the weft is a multifilament.
(3) The fine particle slag recovery device in any one of the above organic waste gasification, wherein the filter cloth of the filter press is made of polypropylene.
(4) The fine slag recovery device in the above organic waste gasification using a filter press as a centrifuge.
本発明では、スラグセトラ下部から排出されるスラリ水状態の微粒スラグを良好に捕集及び排出できる微粒スラグ回収装置を設置することにより、スラリ水状態の微粒スラグを効率よくプロセス水と微粒スラグとに分離して、分離したプロセス水は系内にリサイクルすることにより水の使用量を削減でき、微粒スラグは系外へ排出することにより系内の微粒スラグ濃度を上昇させず運転を安定させることができ、更に、微粒スラグによる配管内の閉塞、磨耗による配管の穴あき等のトラブルを防止することができる。 In the present invention, by installing a fine slag recovery device that can satisfactorily collect and discharge the slurry slag discharged from the lower part of the slag setra, the slurry slag can be efficiently converted into process water and fine slag. The separated process water can be recycled into the system to reduce the amount of water used, and fine slag can be discharged outside the system to stabilize operation without increasing the concentration of fine slag in the system. In addition, troubles such as blockage of the pipe due to fine slag and perforation of the pipe due to wear can be prevented.
本発明の有機性廃棄物ガス化における微粒スラグ回収装置の実施の形態について、添付図面の図1〜図3を参照しながら説明する。
まず最初に図1を参照し、有機性廃棄物aの二段ガス化処理装置の概略について説明する。
図1には、低温ガス化炉40に流動層42とフリーボード43を有する流動層ガス化炉を用い、高温ガス化炉1に燃焼室3と急冷室25を有する旋回溶融炉を用いた有機性廃棄物aの二段ガス化処理装置が示されている。
Embodiments of a particulate slag recovery device in organic waste gasification of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 of the accompanying drawings.
First, an outline of a two-stage gasification treatment apparatus for organic waste a will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, a fluidized bed gasification furnace having a fluidized
低温ガス化炉40の内部では、炉の下方から供給された流動化ガスbによって流動化した流動媒体cが流動層42を形成している。流動化ガスbには、通常は、含酸素ガス(酸素ガス、空気、或いはこれらの混合ガス)が用いられる。流動化ガスbとして供給される酸素ガス及び空気は有機性廃棄物aのガス化剤としても作用する。ガス化剤には更に水蒸気を混合してもよい。
低温ガス化炉40に供給された有機性廃棄物aは、450〜850℃の温度に保持された流動層42内で、流動化ガス兼ガス化剤として炉内に供給された酸素ガス又は空気により速やかに部分燃焼によりガス化され、可燃性気体eを生成する。流動化ガス兼ガス化剤として供給する酸素ガス又は空気の量は、有機性廃棄物aを完全燃焼させるのに必要な理論酸素量の10〜30%とすることが好ましい。
Inside the low-
The organic waste a supplied to the low
低温ガス化炉40の炉底からは、流動媒体cが不燃物dと共にロックホッパ44を介して排出され、スクリーン46により不燃物dが除去される。不燃物dが除去された流動媒体cは、低温ガス化炉40の内部に戻される。分離された不燃物dに含まれている金属は、流動層42を還元雰囲気とすることで未酸化状態で回収することが可能である。
From the bottom of the low-
有機性廃棄物aの部分燃焼により生成した可燃性炭素質は、流動層42の攪拌運動により微粉砕されて、チャーとなって可燃性気体eの流れに同伴する。不燃性物質(灰分)の一部も流動層42の攪拌運動により微粉砕されて、粒子となって可燃性気体eの流れに同伴する。
The combustible carbonaceous matter generated by the partial combustion of the organic waste a is finely pulverized by the agitating motion of the fluidized
不燃性物質粒子と可燃性炭素質粒子(チャー)とを浮遊状態で含有する可燃性気体eは、高温ガス化炉1の可燃性気体導入口5から燃焼室3に供給されて旋回しながら下降する。そして、可燃性気体e(特に炭化水素ガスと可燃性炭素質粒子とタール)が含酸素ガス導入口13及び好ましくは頂部含酸素ガス導入口7からも供給される含酸素ガスfによって部分燃焼によりガス化され、一酸化炭素ガスや水素ガスが生成する。可燃性気体eの燃焼熱により燃焼室3内の温度は1300〜1500℃に維持される。含酸素ガスf(上記と同様)に水蒸気が含まれている場合は、水蒸気と可燃性炭素質粒子との水性ガス化反応によっても一酸化炭素ガスと水素ガスが生成する。
A combustible gas e containing incombustible substance particles and combustible carbonaceous particles (char) in a floating state is supplied to the
可燃性気体eに含まれている不燃性物質粒子は燃焼室3にて溶融スラグとなる。燃焼室3で発生したガス(一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、水素ガスを主体とするガス)及び溶融スラグは急冷室25で急冷され、ガスは生成ガス取り出し口21から生成ガスh(合成ガス)として取り出され、溶融スラグは水砕スラグgとなりスラグ排出口19から取り出される。
The non-combustible substance particles contained in the combustible gas e become molten slag in the
なお、高温ガス化炉1は、燃焼室3及びその下部にスロート部9を介して急冷室25を備えている。そして、燃焼室3は、側部に可燃性気体導入口5を備えていると共に、含酸素ガスとスチームの混合ガスを導入するため、側部に含酸素ガス導入口13を複数個所備え、好ましくは頂部にも頂部含酸素ガス導入口7を備えている。急冷室25には、下降管27の上部の外側表面に沿って冷却水導入口15が接続されていると共に、冷却水iを貯留するための環状の溢流堰23が配置されていて、該溢流堰23は貯留された冷却水iが該溢流堰23を超えて該下降管内側表面に沿って流下することができるようになっている。ここで、冷却水iは、旋回しながら下降管27の内壁を流下して急冷室25の底部の水槽部31に貯留される。この貯留水には、下降管27の下方の端部が埋没するようになっている。
The high temperature gasification furnace 1 includes a
高温ガス化炉1の生成ガス取出し口21から取り出された生成ガスhに含まれている一酸化炭素ガス及び水素ガスは、各種の化学工業原料として利用することができる。例えば該生成ガスhをCO転化反応させ水素ガスを得て、これをアンモニア合成用の水素源として用いることも可能である。
The carbon monoxide gas and hydrogen gas contained in the product gas h taken out from the
一方、高温ガス化炉1のスラグ排出口19から排出された水砕スラグgはスラグ回収工程へ送られる。ここでスラグ排出口19から排出された水砕スラグgはスラグロックホッパ51に捕集され、スラグロックホッパシステムにより加圧系から抜出され、スラグスクリーン53にて粗粒スラグkが分離されて系外へ抜出される。一方、スラグスクリーン53にて分離できない微粒スラグmは、スラグセトラ57へ送られ、沈降分離される。また、急冷室25の水槽部31上部のスラグスラリ水排出口17からは水砕スラグgを含んだ冷却水の一部(スラグスラリ水j)が、ガス洗浄塔55底部からは生成ガスhの除塵及び洗浄を行った後のスラグを含んだ廃液がそれぞれスラグセトラ57へ送られて沈降分離される。
On the other hand, the granulated slag g discharged from the
そして、スラグセトラ57においてスラグセトラ57上部域の清澄水pの大部分は高温ガス化炉1及びガス洗浄塔55へリサイクルされ、冷却水i、除塵用水sとして再使用される。また、清澄水pの一部は、系内の塩素濃度を所定値以下に抑えるため、廃水処理工程へ抜出される。そして、スラグセトラ57下部域に沈降した微粒スラグは固形分濃度の比較的高いスラリ水状態(微粒スラグスラリn)でスラグセトラ57の下部に配設された微粒スラグスラリ抜き出しライン59を通って排出される。なお、排出される微粒スラグmやスラグスラリ水j中のスラグが未反応炭素分を多く含む場合には、微粒スラグmとスラグスラリ水jの大部分が微粒スラグ返送ライン(図示せず)を経由して低温ガス化炉40に供給される。
以上が有機性廃棄物ガス化処理装置の概略である。
In the slag-
The above is the outline of the organic waste gasification processing apparatus.
次に、本発明の有機性廃棄物ガス化における微粒スラグ回収装置について詳しく説明する。
図2〜図3は、図1の二段ガス化処理装置に加えて、本発明の微粒スラグ回収装置を備えた有機性廃棄物の二段ガス化処理装置の一例の構成図である。
Next, the fine particle slag collection | recovery apparatus in the organic waste gasification of this invention is demonstrated in detail.
2 to 3 are configuration diagrams of an example of an organic waste two-stage gasification treatment apparatus provided with the fine slag recovery device of the present invention in addition to the two-stage gasification treatment apparatus of FIG.
スラグセトラ57下部域に沈降した微粒スラグmは比較的高い濃度のスラリ水状態で(微粒スラグスラリnとして)スラグセトラ57の下部に接続された微粒スラグスラリ抜出しライン59を通って排出され、微粒スラグ回収装置フィードタンク61を介してフィルタプレス63へ送られて、微粒スラグm’とろ液rに分離される。微粒スラグm’は微粒スラグ排出口67から系外へ排出され、ろ液rは再びろ液移送ライン65を介してスラグセトラ57の上部域に戻される。これにより、微粒スラグm’は確実に系外へ排出されて系内の微粒スラグ濃度の上昇を抑えることができ、微粒スラグによる配管閉塞、配管の穴あき等のトラブルを防止することができ、さらにろ液rを系内にリサイクルすることによりフレッシュな水の供給を抑えプロセス水として再利用することができ、コスト削減にも寄与することができる。
The fine slag m settled in the lower area of the
固液分離を行う場合、フィルタプレスにおいては、微粒スラグm’とろ液rの分離を確実なものにするため、使用するろ布は以下のものが好ましい。
即ち、フィルタプレス63に使用するろ布は普通ろ板用ろ布と圧搾ろ板用ろ布(微粒スラグケーキを圧縮して脱水するためのろ板用のろ布)から構成されているが、この普通ろ板用ろ布はモノフィラメントで織ったものとし、圧搾ろ板用ろ布はマルチフィラメントで織ったものとすることが好ましい。これにより、捕集能力の低下を防止して、有機性廃棄物ガス化処理装置において生成する平均粒径10μm以下の微粒スラグを効率よく分離することができる。
圧搾ろ板用ろ布は、前記のようにマルチフィラメント(経糸及び緯糸ともマルチフィラメント)とすることが好ましいが、経糸をモノフィラメントとし、緯糸をマルチフィラメントとすることが更に好ましい。これにより、微粒スラグの目詰まりを低減させ、圧搾した微粒スラグケーキのろ布からの剥離性をアップさせ、圧搾ろ板用ろ布が受ける機械的応力にも耐えて捕集能力を一層アップさせることができ、さらに、補集能力低下も防止できる。
In the case of performing solid-liquid separation, in the filter press, in order to ensure separation of the fine slag m ′ and the filtrate r, the following filter cloth is preferably used.
That is, the filter cloth used for the
The filter cloth for the press filter plate is preferably multifilament (both warp and weft multifilament) as described above, but more preferably, the warp is monofilament and the weft is multifilament. This reduces clogging of fine slag, improves the peelability of the compressed fine slag cake from the filter cloth, and withstands the mechanical stress experienced by the filter cloth for the compressed filter plate, further increases the collection capability In addition, it is possible to prevent the collection ability from being lowered.
また、前記の普通ろ板用ろ布と圧搾ろ板用ろ布の材質はポリプロピレンであることが好ましい。これにより、70〜90℃の高温の微粒スラグスラリnをフィルタプレス63に通すことによる糸の伸びを抑えて(即ち、目開きを抑制して)安定した運転を行うことができる。
Moreover, it is preferable that the material of the said filter cloth for normal filter plates and the filter cloth for press filter plates is a polypropylene. Thereby, it is possible to perform stable operation by suppressing the elongation of the yarn (that is, suppressing the opening) caused by passing the high-temperature fine slag slurry n of 70 to 90 ° C. through the
本発明では、また、前記のフィルタプレス63を遠心分離機70とすることもできる。
即ち、スラグセトラ57下部域に沈降した微粒スラグmは比較的高い濃度のスラリ水状態で(微粒スラグスラリnとして)スラグセトラ57の下部に接続された微粒スラグスラリ抜出しライン59を通って排出され、微粒スラグ回収装置フィードタンク61を介して遠心分離機70へ送られて、微粒スラグm’とろ液rに分離される。微粒スラグm’は微粒スラグ排出口67から系外へ排出され、ろ液rは再びろ液移送ライン65を介してスラグセトラ57の上部域に戻される。これにより、上記フィルタプレスの場合と同様の効果が得られる。
In the present invention, the
That is, the fine slag m settled in the lower area of the
以上、発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能である。 Although the best mode for carrying out the invention has been described above, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
1:高温ガス化炉
3:燃焼室
5:可燃性気体導入口
7:頂部含酸素ガス導入口
9:スロート部
13:側部含酸素ガス導入口
14:高温ガス化炉内層キャスタブル
15:冷却水導入口
17:スラグスラリ水排出口
19:スラグ排出口
21:生成ガス取出し口
23:溢流堰
25:急冷室
27:下降管
29:上昇管
31:水槽部
40:低温ガス化炉
42:流動層
43:フリーボード
44:ロックホッパ
46:スクリーン
51:スラグロックホッパ
53:スラグスクリーン
55:ガス洗浄塔
57:スラグセトラ
59:微粒スラグスラリ抜き出しライン
61:微粒スラグ回収装置フィードタンク
63:フィルタプレス
65:ろ液移送ライン
67:微粒スラグ排出口
70:遠心分離機
a:有機性廃棄物
b:流動化ガス
c:流動媒体
d:不燃物
e:可燃性気体
f:含酸素ガス
g:水砕スラグ
h:生成ガス
i:冷却水
j:スラグスラリ水
k:粗粒スラグ
m:微粒スラグ
m’:微粒スラグ
n:微粒スラグスラリ
p:清澄水
r:ろ液
s:除塵用水
1: High-temperature gasification furnace 3: Combustion chamber 5: Combustible gas inlet 7: Top oxygen-containing gas inlet 9: Throat part 13: Side oxygen-containing gas inlet 14: High-temperature gasifier inner layer castable 15: Cooling water Inlet 17: Slag slurry water outlet 19: Slag outlet 21: Generated gas outlet 23: Overflow weir 25: Quenching chamber 27: Downcomer pipe 29: Riser pipe 31: Water tank section 40: Low temperature gasifier 42: Fluidized bed 43: Free board 44: Lock hopper 46: Screen 51: Slag lock hopper 53: Slag screen 55: Gas cleaning tower 57: Slag setra 59: Fine slag slurry extraction line 61: Fine slag recovery device feed tank 63: Filter press 65: Filtrate Transfer line 67: Fine slag outlet 70: Centrifuge a: Organic waste b: Fluidized gas c: Fluid medium d: Incombustible material e: Flammable gas f: Oxygenated gas g: Granulated slag h: Product gas i: Cooling water j: Slag slurry water k: Coarse slag m: Fine slag m ': Fine slag slurry n: Fine slag slurry p : Clear water r: Filtrate s: Dust removal water
Claims (6)
In the organic waste gasification plant slag recovery process, the organic slag is extracted from the bottom of the slag setra and filtered with a filter press to separate the fine slag and return the filtrate to the upper area of the slag setra A method for collecting fine slag in waste gasification.
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