JP2005120125A

JP2005120125A - 植物性有機物のガス化装置

Info

Publication number: JP2005120125A
Application number: JP2003353243A
Authority: JP
Inventors: Yukichi Takeshita; 勇吉竹下; Atsushi Fujii; 淳藤井; Hiroomi Kamano; 博臣釜野; Sachiko Nakamura; 幸子中村; Nobuaki Azama; 信暁安座間
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 2003-10-14
Filing date: 2003-10-14
Publication date: 2005-05-12

Abstract

【課題】植物性有機物のガス化装置において、放熱防止用の断熱材を少なくすることと、少ない熱ロスでクリーンなガス化ガスを得ることである。
【解決手段】竪型のガス化室１の外周側に隔壁２で仕切られた炭化室３を同心円状に設けて、ガス化室１の下部外周に高温改質室４を設け、炭化室３の上部から供給される植物性有機物Ａをガス化室１からの間接加熱で熱分解して、その炭化物Ｂを隔壁２下部に設けられた通路６からガス化室１に供給し、熱分解ガスＣを炭化室３の上部から一部を炭化室３の下部に戻し、残りを高温改質室４へ導入して、その改質ガスＦをガス化室１に送り込むとともに、ガス化室１に供給された炭化物Ｂをガス化剤Ｅと反応させて、ＣＯやＨ₂を主体とするガス化ガスＧを発生させることにより、放熱防止用の断熱材を少なくし、かつ、少ない熱ロスでクリーンなガス化ガスＧが得られるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、植物性有機物をガス化するガス化装置に関するものである。

有機系廃棄物をガス化するガス化装置としては、有機系廃棄物を炭化する炭化室と、炭化室で炭化された炭化物をガス化するガス化室とを上下に配置して、両室の間に火格子を設け、炭化した粒状炭化物を火格子からガス化室に落下させて、ガス化室の底から供給されるガス化剤（例えば、酸素または空気と水蒸気との混合ガス）により流動床状態でガス化させ、このガス化ガスを炭化室に導いて、その熱源として使用するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。なお、このガス化装置は、炭化室とガス化室とを簡単な構造で形成できるが、両室の温度を独立に制御することができず、有機系廃棄物の投入負荷をあまり変えることができない。

また、本出願人は、植物性有機物からクリーンな燃料ガス（ガス化ガス）を得るために、それぞれ独立した炭化炉とガス化炉とを備えたガス化装置について、炭化炉で発生したタール分等を多く含む熱分解ガスを、高温改質器でタール分等を分解して低分子の炭化水素ガスに改質したのち、炭化炉で炭化された炭化物が投入されるガス化炉に導いて、この改質ガスと高温空気等のガス化剤とで炭化物をガス化するようにしたものを先に提案している（特願２００３−７１５０６号）。このガス化装置は、炭化炉とガス化炉の温度を独立に制御できるので、植物性有機物の投入負荷を自在に変化させることができる。

一方、ガス化装置ではないが、炭化炉の外周に燃焼室を設け、炭化炉で発生した熱分解ガスを燃焼室で燃焼させ、炭化炉を外周側から間接加熱するようにした炭化炉がある（例えば、特許文献２参照。）。

特開平９−５９６５３号公報（第３−４頁、第１図）特開２００２−２４１７５９号公報（第２−３頁、第１図）

上述した特許文献１や特願２００３−７１５０６号に記載されたガス化装置は、炭化室（炭化炉）とガス化室（ガス化炉）の外壁が外気に曝されているので、これらの外壁からの放熱を防止するために多くの断熱材を必要とする。断熱材を少なくするためには、特許文献２に記載された炭化炉を参考として、炭化室の外周側にガス化室を設けることが考えられるが、炭化室は３００〜５００℃であるのに対して、ガス化室は７００〜９００℃と非常に高温であるので、ガス化室の外壁に多くの断熱材を必要とし、あまり断熱材を減らすことができない。

また、特願２００３−７１５０６号に記載されたガス化装置は、植物性有機物からクリーンなガス化ガスを得ることができるが、炭化炉で炭化された炭化物を炉外の搬送手段でガス化室に送り込む必要があるので、熱ロスが大きい難点がある。

そこで、本発明の課題は、植物性有機物のガス化装置において、放熱防止用の断熱材を少なくすることと、少ない熱ロスでクリーンなガス化ガスを得ることである。

上記の課題を解決するために、本発明は、植物性有機物を炭化する炭化室と、炭化室で炭化された炭化物をガス化するガス化室とを備えた植物性有機物のガス化装置において、前記炭化室とガス化室とを隔壁で仕切って、炭化室をガス化室の外周側に設けた構成を採用した。

すなわち、炭化室とガス化室とを隔壁で仕切って、比較的低温の炭化室を高温のガス化室の外周側に設けることにより、炭化室にガス化室を断熱する役割を担わせ、ガス化装置における放熱防止用の断熱材を少なくできるようにした。また、高温のガス化室の外周に比較的低温の炭化室を設けているので、ガス化装置としての温度設計も容易になる。ガス化室が加圧式の場合は、圧力と温度の両方に対して高度で複雑な設計を必要とするが、温度設計の部分が容易になるので、全体の設計をシンプルなものとすることができる。

また、本発明は、植物性有機物を炭化する炭化室と、炭化室で炭化された炭化物をガス化するガス化室とを備えた植物性有機物のガス化装置において、前記炭化室とガス化室を隔壁で仕切って、この隔壁に前記炭化物を炭化室からガス化室へ送り込む通路を設け、前記炭化室で発生する熱分解ガスに含まれる炭化水素を低分子化する高温改質室と、この改質室で改質された改質ガスを前記ガス化室に導く通路を設けた構成も採用した。

すなわち、炭化室とガス化室を隔壁で仕切って、この隔壁に炭化物を炭化室からガス化室へ送り込む通路を設けるとともに、炭化室で発生する熱分解ガスに含まれる炭化水素を低分子化する高温改質室と、この改質室で改質された改質ガスをガス化室に導く通路を設けることにより、少ない熱ロスでクリーンなガス化ガスが得られるようにした。

前記炭化室を前記ガス化室の外周側に設けることにより、放熱防止用の断熱材も少なくすることができる。

前記炭化室で発生する熱分解ガスを前記改質室に送る経路に、熱分解ガスを前記炭化室に戻す循環経路を設けることにより、炭化室を流通するガス量を多くして、炭化室内の植物性有機物や炭化物への通気性を高め、植物性有機物から発生する新たな熱分解ガスを速やかに流動させて、短時間で均一に植物性有機物を炭化することができる。

本発明の植物性有機物のガス化装置は、炭化室とガス化室とを隔壁で仕切って、比較的低温の炭化室を高温のガス化室の外周側に設けるようにしたので、炭化室にガス化室を断熱する役割を担わせ、ガス化装置における放熱防止用の断熱材を少なくすることができる。

また、本発明の植物性有機物のガス化装置は、炭化室とガス化室を隔壁で仕切って、この隔壁に炭化物を炭化室からガス化室へ送り込む通路を設けるとともに、炭化室で発生する熱分解ガスに含まれる炭化水素を低分子化する高温改質室と、この改質室で改質された改質ガスをガス化室に導く通路を設ける構成も採用したので、少ない熱ロスでクリーンなガス化ガスを得ることができる。

前記炭化室をガス化室の外周側に設けることにより、放熱防止用の断熱材も少なくすることができる。

前記炭化室で発生する熱分解ガスを改質室に送る経路に、熱分解ガスを炭化室に戻す循環経路を設けることにより、炭化室を流通するガス量を多くして、炭化室内の植物性有機物や炭化物への通気性を高め、植物性有機物から発生する新たな熱分解ガスを速やかに流動させて、短時間で均一に植物性有機物を炭化することができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この植物性有機物のガス化装置は、図１および図２（ａ）に示すように、竪型円筒状のガス化室１の外周側に隔壁２で仕切られた炭化室３が同心円状に設けられ、ガス化室１の下部の外周に高温改質室４が設けられている。植物性有機物Ａは供給機５により炭化室３の上部から供給され、ガス化室１からの間接加熱により熱分解されて、炭化物Ｂと熱分解ガスＣとになる。炭化物Ｂは隔壁２の下部に設けられた通路６から、供給機７によりガス化室１の下部に供給され、熱分解ガスＣは炭化室３の上部からファン８によりリング状ダクト９へ吸引されて、一部がリング状ヘッダ１０から炭化室３の下部に戻され、残りがヘッダ１１から高温改質室４へ導入されるようになっている。

前記炭化室３の下部には、リング状ヘッダ１０からの熱分解ガスＣのほかに、リング状ヘッダ１２から空気Ｄも送り込まれるようになっており、これらの豊富な熱分解ガスＣと空気Ｄとのガス流によって、炭化室３内の植物性有機物Ａや炭化物Ｂへの通気性が高められ、植物性有機物Ａから発生する新たな熱分解ガスＣが速やかに流動して、植物性有機物Ａが３〜５時間の短い滞留時間で均一に炭化される。なお、炭化物Ｂがガス化室１へ送り込まれる通路６は、マテリアルシールによりシールされる。

前記改質室４には、熱分解ガスＣとガス化剤Ｅ（酸素または空気と水蒸気との混合ガス）とが、それぞれのヘッダ１１、１３から導入されるようになっており、熱分解ガスＣ中のタール分等の高分子炭化水素が低分子化されて、その高温改質ガスＦが、ガス化室１の下部に設けられた通路１４からガス化室１に送り込まれる。改質室４には補助バーナ１５も設けられている。

前記ガス化室１に導入された改質ガスＦは、ガス化室１の下部に設けられた火格子や分散板等の通孔を有する仕切板１６を通過して上昇する。ガス化室１の下部には、リング状ヘッダ１７からガス化剤Ｅも導入されるようになっており、通路６から仕切板１６上に供給された炭化物Ｂが、高温の改質ガスＦやガス化剤Ｅと数秒程度の短時間で反応し、ＣＯ、Ｈ₂、低分子炭化水素等を主体とするガス化ガスＧが発生する。改質ガスＦを含むガス化ガスＧは、ガス化室１上部の排出口１８から製品ガス（燃料ガス）として排出され、ガス化した炭化物Ｂの残渣である灰分等は仕切板１６から落下して、排出機１９により外部に排出される。

図２（ｂ）は、前記ガス化室１と炭化室３の配置の変形例を示す。この変形例は、竪型のガス化室１の横断面を矩形状とし、その対向する長辺の外周両側に隔壁２で仕切って、横断面が矩形状の炭化室３を設けたものである。

図３は、前記改質室４の変形例を示す。この変形例は、前記ガス化室１の下部の仕切板１６の下側に、改質室４をガス化室１と一体に設けたものである。改質室４の外壁には、実施形態のものと同様に、それぞれ熱分解ガスＣとガス化剤Ｅを導入するヘッダ１１、１３と補助バーナ１５が設けられ、その下方には、ガス化した炭化物Ｂの残渣を排出する排出機１９が設けられている。

上述した実施形態では、ガス化室と炭化室のほかに、ガス化ガスをクリーンにするための改質室を設けたが、改質室は省略することもできる。また、実施形態のもののように、改質室を設けたガス化装置の場合は、ガス化室と炭化室とが隔壁で仕切られて、この隔壁に炭化物を炭化室からガス化室へ送り込む通路が設けられていればよく、ガス化室と炭化室とを隣接させて配置したり、ガス化室の内周側に炭化室を配置したりすることもできる。

植物性有機物のガス化装置の実施形態を示す縦断面図ａは図１のII−II線に沿った断面図、ｂはａの変形例を示す断面図図１の改質室の変形例を示す縦断面図

符号の説明

１ガス化室
２隔壁
３炭化室
４改質室
５供給機
６通路
７供給機
８ファン
９ダクト
１０、１１、１２、１３ヘッダ
１４通路
１５補助バーナ
１６仕切板
１７ヘッダ
１８排出口
１９排出機

Claims

植物性有機物を炭化する炭化室と、炭化室で炭化された炭化物をガス化するガス化室とを備えた植物性有機物のガス化装置において、前記炭化室とガス化室とを隔壁で仕切って、炭化室をガス化室の外周側に設けたことを特徴とする植物性有機物のガス化装置。
植物性有機物を炭化する炭化室と、炭化室で炭化された炭化物をガス化するガス化室とを備えた植物性有機物のガス化装置において、前記炭化室とガス化室を隔壁で仕切って、この隔壁に前記炭化物を炭化室からガス化室へ送り込む通路を設け、前記炭化室で発生する熱分解ガスに含まれる炭化水素を低分子化する高温改質室と、この改質室で改質された改質ガスを前記ガス化室に導く通路を設けたことを特徴とする植物性有機物のガス化装置。
前記炭化室を前記ガス化室の外周側に設けた請求項２に記載の植物性有機物のガス化装置。
前記炭化室で発生する熱分解ガスを前記改質室に送る経路に、熱分解ガスを前記炭化室に戻す循環経路を設けた請求項２または３に記載の植物性有機物のガス化装置。