JP2005298264A - Pyrolytic gasification reformer - Google Patents

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JP2005298264A JP2004116546A JP2004116546A JP2005298264A JP 2005298264 A JP2005298264 A JP 2005298264A JP 2004116546 A JP2004116546 A JP 2004116546A JP 2004116546 A JP2004116546 A JP 2004116546A JP 2005298264 A JP2005298264 A JP 2005298264A
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井 潔 今
Hiroshi Matsui
井 宏 松
Takeshi Noma
間 毅 野
Makoto Nakajima
島 良 中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pyrolytic gasification reformer which efficiently utilizes reformed gasses, lowers the air ratio in a gas reforming furnace, and also enables to promote the reforming reaction of pyrolysed gas and the gasification of a soot generated in the gas reforming furnace. <P>SOLUTION: The pyrolytic gasification reformer is provided with a pyrolysis furnace 1 for producing a pyrolysis gas 21, a reforming furnace 2 for heating and reforming the pyrolysis gas 21 sent from the pyrolysis furnace 1 to make it a reformed gas 22, an air heat exchanger 3 for heating a mixed gas 12 by utilizing the heat energy owned by the reformed gas 22 sent from the reforming furnace 2, and an air transporting pipe 10 for sending the mixed gas 12 heated by the air heat exchanger 3 to the reforming furnace 2. The mixed gas 12 has an air 12a for reforming reaction and a reforming reaction promoting gas 12b. The reforming reaction promoting gas 12b reacts with the pyrolysis gas 21 in the gas reforming furnace 2 to reform this pyrolysis gas 21 into the reformed gas 22. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、被処理物を熱分解して生成される熱分解ガスを加熱して、化学的に安定でかつ低位発熱量を有する改質ガスに改質する熱分解ガス化改質装置に関する。   The present invention relates to a pyrolysis gasification reforming apparatus that heats a pyrolysis gas generated by pyrolyzing an object to be processed and reforms it into a reformed gas that is chemically stable and has a low calorific value.

一般に、一般廃棄物やカーシュレッダーダスト等の有機系廃棄物等は、熱分解残渣と熱分解ガスとに熱分解される。このように、廃棄物を熱分解して生成される熱分解ガスは、環境に対して有害である高分子の炭化水素を多量に含んでいる。このため、熱分解ガスは、高温環境下のガス改質炉で加熱され、熱分解ガス中の高分子の炭化水素は、水素、一酸化炭素、メタン等の低分子量、低位発熱量の化学的に安定した物質へ化学変化する。このようにして、熱分解ガスは性状が比較的安定した改質ガスに改質される。   In general, organic wastes such as general waste and car shredder dust are thermally decomposed into pyrolysis residues and pyrolysis gas. As described above, the pyrolysis gas generated by pyrolyzing waste contains a large amount of high molecular hydrocarbons that are harmful to the environment. For this reason, the pyrolysis gas is heated in a gas reforming furnace in a high temperature environment, and the high molecular weight hydrocarbons in the pyrolysis gas are chemicals with low molecular weight and low calorific value such as hydrogen, carbon monoxide and methane. Chemical change to a stable substance. In this way, the pyrolysis gas is reformed into a reformed gas having a relatively stable property.

改質ガスは、さらに、空気熱交換器で冷却され、その後、脱塩処理、脱硫処理、ダスト回収処理等の浄化処理が施されて精製ガスに精製される。この精製ガスは、他の処理施設に送られて熱源として活用される、あるいは大気中に放出されるのが一般的である。   The reformed gas is further cooled by an air heat exchanger, and then subjected to purification treatment such as demineralization treatment, desulfurization treatment, and dust recovery treatment to be purified into purified gas. This purified gas is generally sent to another processing facility to be used as a heat source or released into the atmosphere.

このような熱分解ガス化改質装置としては、例えば図８に示すような構成を有する装置を用いることができる。
図８は、従来の熱分解ガス化改質装置の処理システムを示す説明図である。 As such a pyrolysis gasification reforming apparatus, for example, an apparatus having a configuration as shown in FIG. 8 can be used.
FIG. 8 is an explanatory view showing a processing system of a conventional pyrolysis gasification reforming apparatus.

この熱分解ガス化改質装置は、被処理物１１を熱分解残渣２０と熱分解ガス２１とに熱分解する熱分解炉１と、熱分解炉１に接続され、熱分解炉１から送られてくる熱分解ガス２１を加熱して改質ガス２２に改質するガス改質炉２とを備えている。ガス改質炉２における高温状態の維持は、熱分解ガス２１の一部を燃焼することにより行われる。   This pyrolysis gasification reforming apparatus is connected to the pyrolysis furnace 1 for pyrolyzing the object 11 into a pyrolysis residue 20 and a pyrolysis gas 21, and is sent from the pyrolysis furnace 1. A gas reforming furnace 2 for heating the incoming pyrolysis gas 21 to reform it into the reformed gas 22 is provided. The high temperature state in the gas reforming furnace 2 is maintained by burning a part of the pyrolysis gas 21.

ガス改質炉２には空気熱交換器３が接続され、空気熱交換器３は、ガス改質炉２から送られてくる改質ガス２２を、酸素を有する改質反応用空気１２ａにより冷却するようになっている。したがって、この改質反応用空気１２ａは改質ガス２２によって加熱されることとなる。   An air heat exchanger 3 is connected to the gas reforming furnace 2, and the air heat exchanger 3 cools the reformed gas 22 sent from the gas reforming furnace 2 by the reforming reaction air 12a having oxygen. It is supposed to be. Therefore, the reforming reaction air 12 a is heated by the reformed gas 22.

ガス改質炉２と空気熱交換器３とは空気搬送管１０により接続され、空気熱交換器３で加熱された改質反応用空気１２ａは空気搬送管１０を通ってガス改質炉２に送られる。このガス改質炉２に送られた改質反応用空気１２ａは、ガス改質炉２における熱分解ガス２１の燃焼に利用される。   The gas reforming furnace 2 and the air heat exchanger 3 are connected by an air carrier pipe 10, and the reforming reaction air 12 a heated by the air heat exchanger 3 passes through the air carrier pipe 10 to the gas reforming furnace 2. Sent. The reforming reaction air 12 a sent to the gas reforming furnace 2 is used for combustion of the pyrolysis gas 21 in the gas reforming furnace 2.

空気熱交換器３には改質ガス２２を急速に冷却するボイラ４が接続されており、ボイラ４には改質ガス２２を精製するガス浄化装置５が接続されている。ガス浄化装置５において生成された精製ガス２３はガス発電機６へ送られて燃料として活用される。   A boiler 4 that rapidly cools the reformed gas 22 is connected to the air heat exchanger 3, and a gas purification device 5 that purifies the reformed gas 22 is connected to the boiler 4. The purified gas 23 generated in the gas purification device 5 is sent to the gas generator 6 and utilized as fuel.

ここで、ガス改質炉２内において、酸素を含有する空気が過度に存在している場合には、改質ガス２２中の有用な燃料成分（一酸化炭素および水素）が空気中の酸素と反応して損失する結果を招くことから、ガス改質炉２内における空気量の比率（以下、「空気比」ともいう。）は、望ましくは、熱分解ガス２１の改質反応に要する反応熱を補給する上で必要な最小限のものとされることが望ましい。
また、ガス改質炉２においては、改質反応により不可避的に煤が発生するという問題があり、ガス改質炉２内における空気比が減少するとこの煤の発生量が増加する傾向がある。 Here, when air containing oxygen is excessively present in the gas reforming furnace 2, useful fuel components (carbon monoxide and hydrogen) in the reformed gas 22 are combined with oxygen in the air. The ratio of the amount of air in the gas reforming furnace 2 (hereinafter also referred to as “air ratio”) is desirably a reaction heat required for the reforming reaction of the pyrolysis gas 21 because it causes a loss result due to the reaction. It is desirable to make it the minimum necessary for replenishing.
Further, in the gas reforming furnace 2, there is a problem that soot is inevitably generated by the reforming reaction, and when the air ratio in the gas reforming furnace 2 decreases, the amount of soot generated tends to increase.

そこで、水蒸気・空気加熱装置（図示せず）により例えば５００℃以上に加熱された改質反応用空気と水蒸気との混合ガスをガス改質炉２に直接添加する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。水蒸気・空気加熱装置における改質反応用空気と水蒸気との混合ガスの加熱は、ガス改質炉２において改質された改質ガス２２の一部を燃焼することにより行われる。
この方法により、ガス改質炉２内を所定の高温に保ちながら、このガス改質炉２における空気比を低下させることができ、しかも、水蒸気をガス改質炉２に加えることにより、煤をガス化することができる。 Therefore, a method is known in which a mixed gas of reforming reaction air and steam heated to, for example, 500 ° C. or higher by a steam / air heating device (not shown) is directly added to the gas reforming furnace 2 (for example, , See Patent Document 1). Heating of the mixed gas of the reforming reaction air and steam in the steam / air heating apparatus is performed by burning a part of the reformed gas 22 reformed in the gas reforming furnace 2.
By this method, while maintaining the inside of the gas reforming furnace 2 at a predetermined high temperature, the air ratio in the gas reforming furnace 2 can be reduced, and by adding steam to the gas reforming furnace 2, soot can be obtained. It can be gasified.

特開２００２−３３８９７６号公報JP 2002-338976 A

しかしながら、上述の水蒸気・空気加熱装置により加熱された改質反応用空気と水蒸気との混合ガスをガス改質炉２に直接添加する方法においては、以下のような問題がある。
すなわち、水蒸気・空気加熱装置における改質反応用空気と水蒸気との混合ガスの加熱は、ガス改質炉２において改質された改質ガス２２の一部を燃焼することにより行われるので、ガス浄化装置５に送られる改質ガス２２の量が減少し、よって生成される精製ガス２３の量が減少することとなる。このため、装置全体としてのエネルギー効率が低下するという問題がある。 However, the method of directly adding the mixed gas of the reforming reaction air heated by the steam / air heating apparatus and the steam to the gas reforming furnace 2 has the following problems.
That is, heating of the mixed gas of the reforming reaction air and steam in the steam / air heating apparatus is performed by burning a part of the reformed gas 22 reformed in the gas reforming furnace 2. The amount of the reformed gas 22 sent to the purification device 5 is reduced, and thus the amount of the purified gas 23 produced is reduced. For this reason, there exists a problem that the energy efficiency as the whole apparatus falls.

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、ガス改質炉で生成される改質ガスを効率良く利用するとともに、ガス改質炉内の空気比を低下させ、しかも、熱分解ガスの改質反応を促進させるとともにガス改質炉において生成する煤のガス化を促進させ、これにより、装置全体としてのエネルギー効率を向上させることができる熱分解ガス化改質装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such points, and efficiently uses the reformed gas generated in the gas reforming furnace, reduces the air ratio in the gas reforming furnace, Providing a pyrolysis gasification reforming device that promotes reforming reaction of pyrolysis gas and promotes gasification of soot generated in the gas reforming furnace, thereby improving the energy efficiency of the entire device The purpose is to do.

本発明は、被処理物を熱分解して熱分解ガスを生成する熱分解炉と、熱分解炉から送られてくる熱分解ガスを加熱して改質ガスにするガス改質炉と、ガス改質炉から送られてくる改質ガスの有する熱エネルギーを利用して、改質反応用空気と改質反応促進ガスとを有する混合ガスを加熱する空気熱交換器と、空気熱交換器とガス改質炉とを接続し、空気熱交換器で加熱された混合ガスをガス改質炉へ送る空気搬送管とを備え、改質反応促進ガスは、ガス改質炉において熱分解炉から送られてくる熱分解ガスと反応してこの熱分解ガスを改質ガスに改質するものであることを特徴とする熱分解ガス化改質装置である。
本発明の熱分解ガス化改質装置によれば、混合ガスを加熱するために改質ガスを燃焼する必要がなく、得られる改質ガス量の減少を抑制することができるので、改質ガスを効率良く利用することができ、しかも、ガス改質炉内の空気比を低下させることができ、また、改質反応促進ガスがガス改質炉へ送られるので、熱分解ガスの改質反応を促進させるとともにガス改質炉において生成する煤のガス化を促進させることができる。 The present invention includes a pyrolysis furnace that pyrolyzes an object to be processed to generate a pyrolysis gas, a gas reforming furnace that heats the pyrolysis gas sent from the pyrolysis furnace into a reformed gas, a gas An air heat exchanger for heating a mixed gas having reforming reaction air and a reforming reaction promoting gas by using thermal energy of the reforming gas sent from the reforming furnace, and an air heat exchanger, The gas reforming furnace is connected to the gas reforming furnace, and an air carrier pipe for sending the mixed gas heated by the air heat exchanger to the gas reforming furnace. A pyrolysis gasification reforming apparatus characterized by reacting with the pyrolysis gas produced to reform the pyrolysis gas into a reformed gas.
According to the pyrolysis gasification reforming apparatus of the present invention, it is not necessary to burn the reformed gas in order to heat the mixed gas, and the reduction in the amount of the reformed gas obtained can be suppressed. In addition, the air ratio in the gas reforming furnace can be reduced, and the reforming reaction promoting gas is sent to the gas reforming furnace. It is possible to promote gasification of soot generated in the gas reforming furnace.

本発明の熱分解ガス化改質装置においては、改質反応促進ガスが水蒸気であることが好ましい。   In the pyrolysis gasification reforming apparatus of the present invention, the reforming reaction promoting gas is preferably water vapor.

本発明の熱分解ガス化改質装置においては、空気熱交換器から送られてくる改質ガスをボイラ給水により冷却するボイラを更に備え、ボイラにおいてボイラ給水は改質ガスと熱交換を行い水蒸気として排出され、改質反応促進ガスがこのボイラから排出された水蒸気の一部であることが好ましい。   The pyrolysis gasification reforming apparatus of the present invention further includes a boiler that cools the reformed gas sent from the air heat exchanger with boiler feed water, and the boiler feed water exchanges heat with the reformed gas in the boiler and steam. It is preferable that the reforming reaction promoting gas is a part of the water vapor discharged from the boiler.

本発明の熱分解ガス化改質装置においては、改質反応促進ガスが二酸化炭素であることが好ましい。   In the pyrolysis gasification reforming apparatus of the present invention, the reforming reaction promoting gas is preferably carbon dioxide.

本発明の熱分解ガス化改質装置においては、改質反応促進ガスが水蒸気と二酸化炭素とを混合したガスであることが好ましい。   In the pyrolysis gasification reforming apparatus of the present invention, the reforming reaction promoting gas is preferably a gas in which water vapor and carbon dioxide are mixed.

本発明の熱分解ガス化改質装置においては、空気熱交換器から送られてくる改質ガスをボイラ給水により冷却するボイラを更に備え、ボイラにおいてボイラ給水は改質ガスと熱交換を行い水蒸気として排出され、改質反応促進ガスがこのボイラから排出された水蒸気の一部と二酸化炭素とを混合したガスであることが好ましい。   The pyrolysis gasification reforming apparatus of the present invention further includes a boiler that cools the reformed gas sent from the air heat exchanger with boiler feed water, and the boiler feed water exchanges heat with the reformed gas in the boiler and steam. The reforming reaction promoting gas is preferably a gas obtained by mixing a part of the water vapor discharged from the boiler and carbon dioxide.

改質反応促進ガスが水蒸気または水蒸気と二酸化炭素とを混合したガスである場合において、この水蒸気としてボイラから排出された水蒸気の一部を用いたときには、ボイラから排出された水蒸気を再利用することができるので、装置全体としてのエネルギー効率をより向上させることができる。   When the reforming reaction promoting gas is water vapor or a mixture of water vapor and carbon dioxide, when using a portion of the water vapor discharged from the boiler as this water vapor, the water vapor discharged from the boiler must be reused. Therefore, the energy efficiency of the entire apparatus can be further improved.

本発明の熱分解ガス化改質装置においては、混合ガスが、改質反応用空気と、改質反応促進ガスとして含まれる富化された二酸化炭素とを有することが好ましい。ここで、このような混合ガスとして用いられる二酸化炭素富化改質反応用空気は、単位体積あたりの当該二酸化炭素富化改質反応用空気に対して含有される二酸化炭素の体積の割合が１％以上であるものをいう。
これにより、より一層、熱分解ガスの改質反応を促進させるとともにガス改質炉における熱分解ガスの改質反応を促進させることができる。 In the pyrolysis gasification reforming apparatus of the present invention, the mixed gas preferably has reforming reaction air and enriched carbon dioxide contained as the reforming reaction promoting gas. Here, the carbon dioxide-enriched reforming reaction air used as such a mixed gas has a volume ratio of carbon dioxide contained in the carbon dioxide-enriched reforming reaction air per unit volume of 1. % Or more.
Thereby, the reforming reaction of the pyrolysis gas can be further promoted and the reforming reaction of the pyrolysis gas in the gas reforming furnace can be further promoted.

本発明によれば、熱分解ガス化改質装置において、改質反応用空気と改質反応促進ガスとを有する混合ガスが空気熱交換器において加熱され、この加熱された混合ガスがガス改質炉へ送られる。このため、混合ガスを加熱するために改質ガスを燃焼する必要がなく、得られる改質ガス量の減少を抑制することができるので、改質ガスを効率良く利用することができる。しかも、ガス改質炉内の空気比を低下させることができる。また、改質反応促進ガスがガス改質炉へ送られるので、熱分解ガスの改質反応を促進させるとともにガス改質炉において生成する煤のガス化を促進させることができる。   According to the present invention, in the pyrolysis gasification reforming apparatus, the mixed gas having the reforming reaction air and the reforming reaction promoting gas is heated in the air heat exchanger, and the heated mixed gas is gas reformed. Sent to the furnace. For this reason, it is not necessary to burn the reformed gas in order to heat the mixed gas, and a reduction in the amount of the reformed gas obtained can be suppressed, so that the reformed gas can be used efficiently. Moreover, the air ratio in the gas reforming furnace can be reduced. Further, since the reforming reaction promoting gas is sent to the gas reforming furnace, the reforming reaction of the pyrolysis gas can be promoted and the gasification of soot generated in the gas reforming furnace can be promoted.

図１乃至図７を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態における熱分解ガス化改質装置の処理システムを示す説明図であり、図２乃至図７は、本発明の実施の形態における他の構成のガス化改質装置の熱分解処理システムを示す説明図である。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is an explanatory view showing a processing system of a pyrolysis gasification reforming apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 7 are gasification reforming of other configurations in the embodiment of the present invention. It is explanatory drawing which shows the thermal decomposition processing system of an apparatus.

図１において、熱分解ガス化改質装置は、一般廃棄物等の被処理物１１を熱分解して熱分解残渣２０と熱分解ガス２１とを生成する熱分解炉１と、熱分解炉１に接続され、熱分解炉１から送られてくる熱分解ガス２１を加熱して改質し改質ガス２２を生成するガス改質炉２とを備えている。   In FIG. 1, a pyrolysis gasification reforming apparatus includes a pyrolysis furnace 1 that pyrolyzes an object 11 such as general waste to generate a pyrolysis residue 20 and a pyrolysis gas 21, and a pyrolysis furnace 1. And a gas reforming furnace 2 that heats and reforms the pyrolysis gas 21 sent from the pyrolysis furnace 1 to generate a reformed gas 22.

ガス改質炉２には空気熱交換器３が接続され、空気熱交換器３は、ガス改質炉２から送られてくる改質ガス２２を、改質反応用空気１２ａと改質反応促進ガス１２ｂとを有する混合ガス１２により冷却するようになっている。このため、混合ガス１２は、空気熱交換器３において改質ガス２２によって加熱される。   An air heat exchanger 3 is connected to the gas reforming furnace 2, and the air heat exchanger 3 converts the reformed gas 22 sent from the gas reforming furnace 2 with the reforming reaction air 12 a and the reforming reaction. It cools with the mixed gas 12 which has the gas 12b. For this reason, the mixed gas 12 is heated by the reformed gas 22 in the air heat exchanger 3.

混合ガス１２のうち、改質反応用空気１２ａは酸素および窒素を有し、後述のようにガス改質炉２から送られる熱分解ガス２１の燃焼に利用される。また、改質反応促進ガス１２ｂは、ガス改質炉２において熱分解炉１から送られてくる熱分解ガス２１と反応してこの熱分解ガス２１を改質ガス２２に改質するものである。   Of the mixed gas 12, the reforming reaction air 12 a has oxygen and nitrogen, and is used for combustion of the pyrolysis gas 21 sent from the gas reforming furnace 2 as described later. The reforming reaction promoting gas 12 b reacts with the pyrolysis gas 21 sent from the pyrolysis furnace 1 in the gas reforming furnace 2 to reform the pyrolysis gas 21 into the reformed gas 22. .

ガス改質炉２と空気熱交換器３とは空気搬送管１０により接続されており、改質ガス２２の有する熱エネルギーを吸収して加熱された混合ガス１２は、空気搬送管１０を通ってガス改質炉２に送られる。   The gas reforming furnace 2 and the air heat exchanger 3 are connected by an air carrier tube 10, and the mixed gas 12 that has been heated by absorbing the thermal energy of the reformed gas 22 passes through the air carrier tube 10. It is sent to the gas reforming furnace 2.

空気熱交換器３にはボイラ４が接続されており、このボイラ４は、空気熱交換器３から送られてくる改質ガス２２をボイラ給水１３により急速に冷却するようになっている。
ボイラ４においてボイラ給水１３は改質ガス２２と熱交換を行うことによって水蒸気１５として排出されるようになっている。 A boiler 4 is connected to the air heat exchanger 3, and the boiler 4 rapidly cools the reformed gas 22 sent from the air heat exchanger 3 with the boiler feed water 13.
In the boiler 4, the boiler feed water 13 is discharged as water vapor 15 by exchanging heat with the reformed gas 22.

また、ボイラ４にはガス浄化装置５が接続されており、ガス浄化装置５は、ボイラ４から送られてくる改質ガス２２に浄化処理を施して性状が非常に安定した精製ガス２３を生成するものである。このようにして生成された精製ガス２３は、ガス発電機６へ送られて燃料として活用されている。   A gas purification device 5 is connected to the boiler 4, and the gas purification device 5 performs purification treatment on the reformed gas 22 sent from the boiler 4 to generate a purified gas 23 having a very stable property. To do. The purified gas 23 thus generated is sent to the gas generator 6 and utilized as fuel.

本実施の形態においては、改質反応促進ガス１２ｂは、図２に示すように水蒸気１２ｃであってもよく、水蒸気１２ｃは、図３に示すようにボイラ４から排出された水蒸気１５の一部であってもよい。   In the present embodiment, the reforming reaction promoting gas 12b may be steam 12c as shown in FIG. 2, and the steam 12c is a part of the steam 15 discharged from the boiler 4 as shown in FIG. It may be.

あるいは、改質反応促進ガス１２ｂは、図４に示すように二酸化炭素１２ｄであってもよい。
また、改質反応促進ガス１２ｂは、図５に示すように水蒸気１２ｃと二酸化炭素１２ｄとを混合したガスであってもよく、図６に示すようにこの水蒸気１２ｃがボイラ４から排出された水蒸気１５の一部であってもよい。 Alternatively, the reforming reaction promoting gas 12b may be carbon dioxide 12d as shown in FIG.
Further, the reforming reaction promoting gas 12b may be a gas in which water vapor 12c and carbon dioxide 12d are mixed as shown in FIG. 5, and the water vapor 12c discharged from the boiler 4 as shown in FIG. 15 may be a part.

さらには、混合ガス１２が、改質反応用空気１２ａと、改質反応促進ガス１２ｂとして含まれる富化された二酸化炭素１２ｄとを有する二酸化炭素富化改質反応用空気１２ｅであってもよい。
ここで、二酸化炭素富化改質反応用空気１２ｅは、単位体積あたりの当該二酸化炭素富化改質反応用空気１２ｅに対して含有される二酸化炭素の体積の割合が１％以上であるものをいう。 Further, the mixed gas 12 may be the carbon dioxide-enriched reforming reaction air 12e having the reforming reaction air 12a and the enriched carbon dioxide 12d contained as the reforming reaction promoting gas 12b. .
Here, the carbon dioxide enriched reforming reaction air 12e has a volume ratio of carbon dioxide contained in the carbon dioxide enriched reforming reaction air 12e per unit volume of 1% or more. Say.

次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。   Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described.

図１乃至図７において、熱分解処理が必要とされる一般廃棄物等の被処理物１１は、熱分解炉１に投入される。このとき、被処理物１１は、特別な処理が加えられないで熱分解炉１に直接投入される場合もあるが、通常は、破砕機（図示せず）により被処理物１１を破砕して、破選機（図示せず）により鉄類等の磁選物の選別処理を行い、乾燥機（図示せず）により被処理物１１を乾燥した後に、被処理物１１は熱分解炉１に投入される。   In FIG. 1 to FIG. 7, an object to be processed 11 such as general waste that requires a pyrolysis process is put into the pyrolysis furnace 1. At this time, the object to be treated 11 may be directly put into the pyrolysis furnace 1 without being subjected to special treatment. Usually, the object to be treated 11 is crushed by a crusher (not shown). After the magnetic separator such as iron is sorted by a breaker (not shown) and the workpiece 11 is dried by a dryer (not shown), the workpiece 11 is put into the pyrolysis furnace 1. Is done.

熱分解炉１は、無酸素状態あるいは酸素不足の雰囲気の下で約４００℃〜６００℃まで直接的あるいは間接的に加熱されている。このような熱分解炉１に投入された被処理物１１は、熱分解残渣２０と、高分子量の炭化水素を主要成分として含む熱分解ガス２１とに熱分解される。   The pyrolysis furnace 1 is directly or indirectly heated to about 400 ° C. to 600 ° C. in an oxygen-free state or an oxygen-deficient atmosphere. The object 11 to be treated put into the pyrolysis furnace 1 is pyrolyzed into a pyrolysis residue 20 and a pyrolysis gas 21 containing a high molecular weight hydrocarbon as a main component.

このうち、熱分解残渣２０は、炭素分を多量に含むので、電炉の還元剤やセメントキルンの燃料等として系外にマテリアルリサイクルされたり、溶解炉で熱分解残渣２０中の灰成分を溶融して可燃性の溶融ガスを生成したりして、適切な無害化処理が施される。他方、熱分解ガス２１は、ガス改質炉２に送られる。   Of these, the pyrolysis residue 20 contains a large amount of carbon, so that it can be recycled outside the system as an electric furnace reducing agent, cement kiln fuel, etc., or the ash component in the pyrolysis residue 20 can be melted in the melting furnace. The flammable molten gas is generated and appropriate detoxification treatment is performed. On the other hand, the pyrolysis gas 21 is sent to the gas reforming furnace 2.

ガス改質炉２に送られた熱分解ガス２１は、約１０００℃〜１２００℃で加熱されており、熱分解ガス２１の主要成分である高分子量の炭化水素は、水素、一酸化炭素、メタン等の低分子量、低位発熱量の化学的に安定した物質へ改質される。以下に、このガス改質炉２における改質反応について詳述する。   The pyrolysis gas 21 sent to the gas reforming furnace 2 is heated at about 1000 ° C. to 1200 ° C., and high molecular weight hydrocarbons which are main components of the pyrolysis gas 21 are hydrogen, carbon monoxide, methane. It is modified to a chemically stable substance having a low molecular weight and a low calorific value. Hereinafter, the reforming reaction in the gas reforming furnace 2 will be described in detail.

具合的には、ガス改質炉２において、熱分解炉１から送られてきた熱分解ガス２１の一部を燃焼することにより、残りの熱分解ガス２１が加熱され。
同時に、後述のように、空気熱交換器３から空気搬送管１０を経て改質反応用空気１２ａと改質反応促進ガス１２ｂとを含む混合ガス１２がガス改質炉２に供給される。ガス改質炉２内において、混合ガス１２中の改質反応促進ガス１２ｂは、熱分解炉１から送られてくる熱分解ガス２１との間で吸熱反応を行う。 Specifically, in the gas reforming furnace 2, the remaining pyrolysis gas 21 is heated by burning a part of the pyrolysis gas 21 sent from the pyrolysis furnace 1.
At the same time, as will be described later, the mixed gas 12 including the reforming reaction air 12a and the reforming reaction promoting gas 12b is supplied to the gas reforming furnace 2 from the air heat exchanger 3 through the air carrier tube 10. In the gas reforming furnace 2, the reforming reaction promoting gas 12 b in the mixed gas 12 performs an endothermic reaction with the pyrolysis gas 21 sent from the pyrolysis furnace 1.

例えば、改質反応促進ガス１２ｂが水蒸気１２ｃである場合（図２、３参照）には、下記（１）式に基づいて、熱分解ガス２１との間で吸熱反応を行う。また、改質反応促進ガス１２ｂが二酸化炭素１２ｄである場合（図４、７参照）には、下記（２）式に基づいて、熱分解ガス２１との間で吸熱反応を行う。また、改質反応促進ガス１２ｂが水蒸気１２ｃと二酸化炭素１２ｄとの混合ガスである場合（図５、６参照）には、下記（１）、（２）式に基づいて、熱分解ガス２１との間で吸熱反応を行う。   For example, when the reforming reaction promoting gas 12b is water vapor 12c (see FIGS. 2 and 3), an endothermic reaction is performed with the pyrolysis gas 21 based on the following equation (1). When the reforming reaction promoting gas 12b is carbon dioxide 12d (see FIGS. 4 and 7), an endothermic reaction is performed with the pyrolysis gas 21 based on the following equation (2). When the reforming reaction promoting gas 12b is a mixed gas of water vapor 12c and carbon dioxide 12d (see FIGS. 5 and 6), based on the following equations (1) and (2), the pyrolysis gas 21 and Endothermic reaction.

化学式（１） ＣＸＨＸ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ２＋Ｈ２Ｏ
化学式（２） ＣＸＨＸ＋ＣＯ２→ＣＯ＋Ｈ２＋Ｈ２Ｏ
（化学式（１）および（２）においては、化合物の係数は省略されている。） Chemical formula (1) C X H X + H 2 O → CO + H 2 + H 2 O
Chemical formula (2) C X H X + CO 2 → CO + H 2 + H 2 O
(In the chemical formulas (1) and (2), the coefficient of the compound is omitted.)

また、ガス改質炉２内においては、空気比が低下することにより改質反応によって煤が発生するが、混合ガス１２中の改質反応促進ガス１２ｂが煤と反応することにより、この煤がガス化されることとなる。   In the gas reforming furnace 2, soot is generated by the reforming reaction due to a decrease in the air ratio, but this soot is generated by the reforming reaction promoting gas 12 b in the mixed gas 12 reacting with soot. It will be gasified.

上記のような反応により、ガス改質炉２内で改質ガス２２が生成される。   By the reaction as described above, the reformed gas 22 is generated in the gas reforming furnace 2.

ガス改質炉２において生成された改質ガス２２は空気熱交換器３へ送られる。ガス改質炉２から排出される改質ガス２２は、このガス改質炉２で加熱されて約１０００℃という高温となっているが、空気熱交換器３において改質ガス２２は混合ガス１２により冷却され、改質ガス２２の有する熱エネルギーが混合ガス１２により吸収されて約５００℃まで冷却される。   The reformed gas 22 generated in the gas reforming furnace 2 is sent to the air heat exchanger 3. The reformed gas 22 discharged from the gas reforming furnace 2 is heated in the gas reforming furnace 2 to a high temperature of about 1000 ° C., but the reformed gas 22 is mixed gas 12 in the air heat exchanger 3. The thermal energy of the reformed gas 22 is absorbed by the mixed gas 12 and cooled to about 500 ° C.

このとき、前述のように、空気熱交換器３において改質ガス２２の熱エネルギーを吸収して加熱された混合ガス１２は、空気搬送管１０を通ってガス改質炉２へ送られる。   At this time, as described above, the mixed gas 12 heated by absorbing the heat energy of the reformed gas 22 in the air heat exchanger 3 is sent to the gas reforming furnace 2 through the air conveyance pipe 10.

ここで、ガス改質炉２では、前述のように、熱分解ガス２１を改質ガス２２に改質するために、ガス改質炉２内の酸素を用いて熱分解ガス２１の一部を燃焼して、残りの熱分解ガス２１を約１０００℃〜１２００℃に加熱している。このとき、燃焼には関与しないガス改質炉２内の空気中の窒素等の不活性ガスも、熱分解ガス２１の燃焼によって、約１０００℃〜１２００℃に加熱される。このように、熱分解ガス２１および不活性ガスを約１０００℃〜１２００℃に加熱する場合には、熱分解ガス２１の燃焼の際に供給される混合ガス１２の温度が約１０００℃〜１２００℃に近いほど、熱分解ガス２１の燃焼によって発生させる熱量は少なくてすむ。   Here, in the gas reforming furnace 2, as described above, in order to reform the pyrolysis gas 21 to the reformed gas 22, a part of the pyrolysis gas 21 is used using oxygen in the gas reforming furnace 2. It burns and the remaining pyrolysis gas 21 is heated to about 1000 ° C. to 1200 ° C. At this time, an inert gas such as nitrogen in the air in the gas reforming furnace 2 that is not involved in the combustion is also heated to about 1000 ° C. to 1200 ° C. by the combustion of the pyrolysis gas 21. As described above, when the pyrolysis gas 21 and the inert gas are heated to about 1000 ° C. to 1200 ° C., the temperature of the mixed gas 12 supplied during combustion of the pyrolysis gas 21 is about 1000 ° C. to 1200 ° C. The closer to, the less heat generated by the combustion of the pyrolysis gas 21.

このため、空気熱交換器３で加熱されて空気搬送管１０を経てガス改質炉２へ送られた混合ガス１２中の改質反応用空気１２ａを利用して熱分解ガス２１を燃焼させることにより、熱分解ガス２１の燃焼量を減少させ、熱分解ガス２１の燃焼の際に生じる二酸化炭素や水蒸気のような不活性成分の発生量を減少させることができる。これにより、ガス改質炉２において生成される改質ガス２２中の不活性成分が減少して、可燃性成分を増加させることができ、改質ガス２２の低位発熱量を増加させることができる。   For this reason, the pyrolysis gas 21 is combusted by using the reforming reaction air 12a in the mixed gas 12 heated by the air heat exchanger 3 and sent to the gas reforming furnace 2 through the air transport pipe 10. Thus, the combustion amount of the pyrolysis gas 21 can be reduced, and the generation amount of inactive components such as carbon dioxide and water vapor generated when the pyrolysis gas 21 is combusted can be reduced. Thereby, the inert component in the reformed gas 22 produced | generated in the gas reforming furnace 2 can decrease, a combustible component can be increased, and the low calorific value of the reformed gas 22 can be increased. .

空気熱交換器３において約５００℃まで冷却された改質ガス２２は、ボイラ４に送られる。ボイラ４に送られた改質ガス２２は、ボイラ給水１３により急速に冷却されて短時間で約２００℃以下の温度とされる。また、改質ガス２２を冷却するために使用されたボイラ給水１３は水蒸気１５となり、この水蒸気１５は、熱分解炉１に投入する前の被処理物１１を乾燥させる乾燥機の熱源として利用されたり、給湯や冷暖房等に余熱利用されたりする。
また、混合ガス１２の改質反応促進ガス１２ｂとして水蒸気１２ｃが用いられる場合には、ボイラ４から排出される水蒸気１５の一部をこの水蒸気１２ｃとして利用することができ、これにより、ボイラ４から排出される水蒸気１５の再利用を図ることができる。 The reformed gas 22 cooled to about 500 ° C. in the air heat exchanger 3 is sent to the boiler 4. The reformed gas 22 sent to the boiler 4 is rapidly cooled by the boiler feed water 13 to a temperature of about 200 ° C. or less in a short time. Further, the boiler feed water 13 used for cooling the reformed gas 22 becomes water vapor 15, and this water vapor 15 is used as a heat source of a dryer for drying the object 11 before being put into the pyrolysis furnace 1. Or used as residual heat for hot water supply or air conditioning.
Further, when the steam 12c is used as the reforming reaction promoting gas 12b of the mixed gas 12, a part of the steam 15 discharged from the boiler 4 can be used as the steam 12c. It is possible to reuse the discharged water vapor 15.

ボイラ４で急速に冷却された改質ガス２２は、ガス浄化装置５に送られる。ガス浄化装置５では、バグフィルターにより改質ガス２２の脱塵処理を行ったり、改質ガス２２中の塩化水素等の酸性ガス成分やアンモニア等の微量有害成分を湿式洗浄によって除去したり、改質ガス２２中の硫化水素等の硫化物を脱硫機によって除去したりして、改質ガス２２の浄化処理が行われる。このように、改質ガス２２を浄化処理することによって、改質ガス２２から性状の安定した精製ガス２３が生成される。   The reformed gas 22 rapidly cooled by the boiler 4 is sent to the gas purification device 5. In the gas purification device 5, the reformed gas 22 is dedusted by a bag filter, acidic gas components such as hydrogen chloride and minor harmful components such as ammonia in the reformed gas 22 are removed by wet cleaning, or modified. A purification treatment of the reformed gas 22 is performed by removing sulfides such as hydrogen sulfide in the gas 22 with a desulfurizer. In this way, by purifying the reformed gas 22, a purified gas 23 having stable properties is generated from the reformed gas 22.

ガス浄化装置５で浄化処理された精製ガス２３は、ガス発電機６へ送られて、発電用の燃料として活用されている。なお、精製ガス２３は、ガス発電機６だけではなく、ボイラ４や工業用炉等の熱機器において使用される燃料や化学プロセスの原料として利用することもできる。   The purified gas 23 purified by the gas purification device 5 is sent to the gas generator 6 and used as a fuel for power generation. Note that the purified gas 23 can be used not only as the gas generator 6 but also as a raw material for fuels and chemical processes used in thermal equipment such as the boiler 4 and industrial furnaces.

以上のように、本実施の形態によれば、熱分解ガス化改質装置において、改質反応用空気１２ａと改質反応促進ガス１２ｂとを有する混合ガス１２が空気熱交換器３において加熱され、この加熱された混合ガス１２がガス改質炉２へ送られる。このため、混合ガス１２を加熱するために改質ガス２２を燃焼する必要がなく、得られる改質ガス２２の量の減少を抑制することができるので、改質ガス２２を効率良く利用することができる。しかも、ガス改質炉２内の空気比を低下させることができる。また、改質反応促進ガス１２ｂがガス改質炉２へ送られるので、熱分解ガス２１の改質反応を促進させるとともにガス改質炉２において生成する煤のガス化を促進させることができる。   As described above, according to the present embodiment, in the pyrolysis gasification reforming apparatus, the mixed gas 12 having the reforming reaction air 12a and the reforming reaction promoting gas 12b is heated in the air heat exchanger 3. The heated mixed gas 12 is sent to the gas reforming furnace 2. For this reason, it is not necessary to burn the reformed gas 22 in order to heat the mixed gas 12, and it is possible to suppress a decrease in the amount of the reformed gas 22 to be obtained. Can do. Moreover, the air ratio in the gas reforming furnace 2 can be reduced. Further, since the reforming reaction promoting gas 12b is sent to the gas reforming furnace 2, the reforming reaction of the pyrolysis gas 21 can be promoted and gasification of soot generated in the gas reforming furnace 2 can be promoted.

改質反応促進ガス１２ｂは、ガス改質炉２において熱分解炉１から送られてくる熱分解ガス２１と反応してこの熱分解ガス２１を改質ガス２２に改質するものが用いられる。このような改質反応促進ガス１２ｂとしては、水蒸気１２ｃ、二酸化炭素１２ｄまたは水蒸気１２ｃと二酸化炭素１２ｄとを混合したガスを用いることができる。   As the reforming reaction promoting gas 12b, a gas that reacts with the pyrolysis gas 21 sent from the pyrolysis furnace 1 in the gas reforming furnace 2 to reform the pyrolysis gas 21 into the reformed gas 22 is used. As such reforming reaction promoting gas 12b, water vapor 12c, carbon dioxide 12d, or a gas in which water vapor 12c and carbon dioxide 12d are mixed can be used.

改質反応促進ガス１２ｂが水蒸気１２ｃまたは水蒸気１２ｃと二酸化炭素１２ｄとを混合したガスである場合には、この水蒸気１２ｃとしてボイラ４から排出された水蒸気１５の一部を用いることができる。これにより、ボイラ４から排出された水蒸気１５を再利用することができるので、装置全体としてのエネルギー効率をより向上させることができる。   When the reforming reaction promoting gas 12b is a gas obtained by mixing water vapor 12c or water vapor 12c and carbon dioxide 12d, a part of the water vapor 15 discharged from the boiler 4 can be used as the water vapor 12c. Thereby, since the water vapor | steam 15 discharged | emitted from the boiler 4 can be reused, the energy efficiency as the whole apparatus can be improved more.

また、混合ガス１２として、改質反応用空気と、改質反応促進ガスとして含まれる富化された二酸化炭素とを有する二酸化炭素富化改質反応用空気１２ｅを用いることができる。このような混合ガス１２を用いることにより、より一層、熱分解ガス２１の改質反応を促進させるとともにガス改質炉２における熱分解ガス２１の改質反応を促進させることができる。   Further, as the mixed gas 12, carbon dioxide enriched reforming reaction air 12e having reforming reaction air and enriched carbon dioxide contained as the reforming reaction promoting gas can be used. By using such a mixed gas 12, the reforming reaction of the pyrolysis gas 21 can be further promoted and the reforming reaction of the pyrolysis gas 21 in the gas reforming furnace 2 can be further promoted.

本発明の実施の形態における熱分解ガス化改質装置の処理システムを示す説明図。Explanatory drawing which shows the processing system of the thermal decomposition gasification reforming apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における他の構成の熱分解ガス化改質装置の処理システムを示す説明図。Explanatory drawing which shows the processing system of the pyrolysis gasification reforming apparatus of the other structure in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における更に他の構成の熱分解ガス化改質装置の処理システムを示す説明図。Explanatory drawing which shows the processing system of the thermal decomposition gasification reforming apparatus of the further another structure in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における更に他の構成の熱分解ガス化改質装置の処理システムを示す説明図。Explanatory drawing which shows the processing system of the thermal decomposition gasification reforming apparatus of the further another structure in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における更に他の構成の熱分解ガス化改質装置の処理システムを示す説明図。Explanatory drawing which shows the processing system of the thermal decomposition gasification reforming apparatus of the further another structure in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における更に他の構成の熱分解ガス化改質装置の処理システムを示す説明図。Explanatory drawing which shows the processing system of the thermal decomposition gasification reforming apparatus of the further another structure in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における更に他の構成の熱分解ガス化改質装置の処理システムを示す説明図。Explanatory drawing which shows the processing system of the thermal decomposition gasification reforming apparatus of the further another structure in embodiment of this invention. 従来の熱分解ガス化改質装置の処理システムを示す説明図。Explanatory drawing which shows the processing system of the conventional pyrolysis gasification reforming apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１ 熱分解炉
２ ガス改質炉
３ 空気熱交換器
４ ボイラ
５ ガス浄化装置
６ ガス発電機
１０ 空気搬送管
１１ 被処理物
１２ 混合ガス
１２ａ 改質反応用空気
１２ｂ 改質反応促進ガス
１２ｃ 水蒸気
１２ｄ 二酸化炭素
１２ｅ 二酸化炭素富化改質反応用空気
１３ ボイラ給水
１５ 水蒸気
２０ 熱分解残渣
２１ 熱分解ガス
２２ 改質ガス
２３ 精製ガス DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thermal decomposition furnace 2 Gas reforming furnace 3 Air heat exchanger 4 Boiler 5 Gas purification apparatus 6 Gas generator 10 Air conveyance pipe 11 Processed object 12 Mixed gas 12a Reforming reaction air 12b Reforming reaction promotion gas 12c Carbon dioxide 12e Carbon dioxide-enriched reforming reaction air 13 Boiler feed water 15 Water vapor 20 Pyrolysis residue 21 Pyrolysis gas 22 Reformed gas 23 Purified gas

Claims (7)

被処理物を熱分解して熱分解ガスを生成する熱分解炉と、
熱分解炉から送られてくる熱分解ガスを加熱して改質ガスにするガス改質炉と、
ガス改質炉から送られてくる改質ガスの有する熱エネルギーを利用して、改質反応用空気と改質反応促進ガスとを有する混合ガスを加熱する空気熱交換器と、
空気熱交換器とガス改質炉とを接続し、空気熱交換器で加熱された混合ガスをガス改質炉へ送る空気搬送管とを備え、
改質反応促進ガスは、ガス改質炉において熱分解炉から送られてくる熱分解ガスと反応してこの熱分解ガスを改質ガスに改質するものであることを特徴とする熱分解ガス化改質装置。 A pyrolysis furnace that pyrolyzes the workpiece to generate pyrolysis gas;
A gas reforming furnace that heats the pyrolysis gas sent from the pyrolysis furnace into a reformed gas;
An air heat exchanger that heats a mixed gas having the reforming reaction air and the reforming reaction promoting gas using the thermal energy of the reformed gas sent from the gas reforming furnace;
An air heat exchanger and a gas reforming furnace are connected, and an air carrier pipe for sending the mixed gas heated by the air heat exchanger to the gas reforming furnace is provided.
The reforming reaction promoting gas is a pyrolysis gas characterized by reacting with a pyrolysis gas sent from a pyrolysis furnace in a gas reforming furnace to reform the pyrolysis gas into a reformed gas. Reforming equipment. 改質反応促進ガスが水蒸気であることを特徴とする請求項１記載の熱分解ガス化改質装置。   The thermal decomposition gasification reforming apparatus according to claim 1, wherein the reforming reaction promoting gas is water vapor. 空気熱交換器から送られてくる改質ガスをボイラ給水により冷却するボイラを更に備え、
ボイラにおいてボイラ給水は改質ガスと熱交換を行い水蒸気として排出され、
改質反応促進ガスがこのボイラから排出された水蒸気の一部であることを特徴とする請求項１記載の熱分解ガス化改質装置。 A boiler for cooling the reformed gas sent from the air heat exchanger with boiler feed water;
In the boiler, the boiler feed water exchanges heat with the reformed gas and is discharged as steam,
The pyrolysis gasification reforming apparatus according to claim 1, wherein the reforming reaction promoting gas is a part of the water vapor discharged from the boiler. 改質反応促進ガスが二酸化炭素であることを特徴とする請求項１記載の熱分解ガス化改質装置。   The thermal decomposition gasification reforming apparatus according to claim 1, wherein the reforming reaction promoting gas is carbon dioxide. 改質反応促進ガスが水蒸気と二酸化炭素とを混合したガスであることを特徴とする請求項１記載の熱分解ガス化改質装置。   The pyrolysis gasification reforming apparatus according to claim 1, wherein the reforming reaction promoting gas is a gas in which water vapor and carbon dioxide are mixed. 空気熱交換器から送られてくる改質ガスをボイラ給水により冷却するボイラを更に備え、
ボイラにおいてボイラ給水は改質ガスと熱交換を行い水蒸気として排出され、
改質反応促進ガスがこのボイラから排出された水蒸気の一部と二酸化炭素とを混合したガスであることを特徴とする請求項１記載の熱分解ガス化改質装置。 A boiler for cooling the reformed gas sent from the air heat exchanger with boiler feed water;
In the boiler, the boiler feed water exchanges heat with the reformed gas and is discharged as steam,
2. The thermal decomposition gasification reforming apparatus according to claim 1, wherein the reforming reaction promoting gas is a gas obtained by mixing a part of water vapor discharged from the boiler and carbon dioxide. 混合ガスが、改質反応用空気と、改質反応促進ガスとして含まれる富化された二酸化炭素とを有することを特徴とする請求項１記載の熱分解ガス化改質装置。   The pyrolysis gasification reforming apparatus according to claim 1, wherein the mixed gas has reforming reaction air and enriched carbon dioxide contained as a reforming reaction promoting gas.
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