JP2006104339A - Method for gasification-reforming wastes - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、都市ごみや産業廃棄物などの廃棄物をガス化し、得られる生成ガスを燃料用ガスなどとして回収する廃棄物のガス化改質方法に関する。 The present invention relates to a waste gasification reforming method in which wastes such as municipal waste and industrial waste are gasified and the resulting product gas is recovered as fuel gas.
都市ごみや産業廃棄物などは、廃棄物処理場において焼却処理されて減容化され、最終的に排出される焼却残渣等の固形物は埋め立て処分場で埋め立て処分されている。また、それらの固形物の中でも、焼却又は溶融処理した際に発生する飛灰には亜鉛、鉛などの重金属類が含まれていることから、飛灰は、セメント固化や薬剤処理等によって安定化処理された後に埋め立て処分されている。 Municipal waste and industrial waste are incinerated at the waste disposal site to reduce the volume, and solid matter such as incineration residue that is finally discharged is landfilled at the landfill site. Among these solids, fly ash generated when incinerated or melted contains heavy metals such as zinc and lead, so fly ash is stabilized by cement solidification, chemical treatment, etc. Landfilled after being processed.
しかしながら、このような処分方法は埋め立て処分場を必要とし、近年ではこのような処分場の確保が非常に困難となってきている。また、安定化処理した場合でも、超長期的には、埋め立て処分された飛灰から溶出する重金属が環境汚染の原因となるというリスクを抱えており、環境汚染を防ぐための対策を施す必要がある。 However, such a disposal method requires a landfill disposal site, and in recent years it has become very difficult to secure such a disposal site. In addition, even when stabilized, there is a risk that heavy metals eluted from landfilled fly ash will cause environmental pollution in the ultra-long term, and it is necessary to take measures to prevent environmental pollution. is there.
そこで、近年では、上記した焼却処理に代わる廃棄物処理方法として、廃棄物を還元性熱処理炉で熱処理することが行われている。このような処理方法の例としてガス化改質方式によるガス化溶融プロセスが注目されている。 Thus, in recent years, as a waste treatment method that replaces the above-described incineration treatment, heat treatment of waste in a reducing heat treatment furnace has been performed. As an example of such a processing method, a gasification melting process by a gasification reforming method has attracted attention.
このようなガス化改質方式によるガス化溶融プロセスの例としては特許文献１をあげることができる。この方法は、廃棄物ガス化溶融炉内で、廃棄物を熱処理することによって、廃棄物を熱分解ガスを含むガスと溶融物とに転換するというものであり、得られたガス中にはダイオキシン等の有害なガス成分が少ないという利点がある。そして、廃棄物から発生する熱分解ガス中には可燃性のガスが含まれているため、これを発電用燃料、工業用燃料及び化学工業用原料等として有効に利用することができる。また廃棄物に含まれていた重金属類等の有害物質は、溶融スラグ中に固定されるので、重金属類が溶出しにくいという特徴がある。
ところで、従来、廃プラスチック含む廃棄物をガス化改質する際に水蒸気を添加することが考えられている。水蒸気を添加する方法として水又は温水を用いることも考えられるが、これらをガス化改質炉に装入すると、水又は温水を蒸発させるための蒸発熱を損失する。また、水蒸気を系外からガス化改質炉に装入することが考えられるが、その場合には、省エネを図ろうとすると余熱利用に供給するためのエネルギー源を別途確保することが必要となる。 Conventionally, it has been considered to add water vapor when gasifying and reforming waste containing waste plastic. Although water or warm water may be used as a method of adding water vapor, when these are charged into a gasification reforming furnace, heat of evaporation for evaporating the water or warm water is lost. In addition, it is conceivable to introduce steam into the gasification reforming furnace from outside the system, but in that case, it is necessary to separately secure an energy source for supplying the remaining heat in order to save energy. .
また、ガス化改質炉で発生したガスから、熱を回収し、水蒸気を回収することは容易ではなく、水蒸気源を確保することは困難であった。すなわち、ガス化改質炉から発生するガスの顕熱エネルギーは、資源リサイクル型のサーモセレクト方式では、飛灰の源となっていた亜鉛などを急冷・酸洗浄して温水となっており、蒸気としては回収していなかった。 Moreover, it is not easy to recover heat and recover steam from the gas generated in the gasification reforming furnace, and it is difficult to secure a steam source. In other words, the sensible heat energy of the gas generated from the gasification reforming furnace is warm water by rapidly cooling and acid cleaning zinc, which was a source of fly ash, in the resource recycling type thermo-select method. As it was not recovered.
また、洗浄水は６０℃程度であり、温水として使用するのには用途が少なく、また、冷却塔で冷却するため多くの水の補給が必要であった。さらに、廃プラスチックをガス化改質する場合には、水蒸気が多量に必要であるが、水蒸気源を確保することが困難であった。
ガス化改質炉におけるガス改質媒体として水蒸気を用いるための具体的な方法を開示している文献は今のところ見あたらないのが現状である。
In addition, the washing water is about 60 ° C., and there are few uses for using it as hot water. In addition, a lot of water needs to be replenished because it is cooled by a cooling tower. Further, when waste plastic is gasified and reformed, a large amount of water vapor is required, but it is difficult to secure a water vapor source.
At present, there is no literature that discloses a specific method for using steam as a gas reforming medium in a gasification reforming furnace.
本発明は、廃棄物のガス化改質方法において、ガス化改質するための改質媒体として水蒸気を有効に利用する方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for effectively utilizing water vapor as a reforming medium for gasification reforming in a waste gasification reforming method.
本発明者等は、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、ガス化改質炉からの発生ガスを冷却して得られた温水を、スチームエジェクターで吸引して水蒸気を回収し、この水蒸気をガス化改質炉に装入することによって、効率よくガス化改質することができると共に、温水の冷却のための水の補給量及び蒸気の使用量を低減することができるとの知見を得て本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明は次に記載する通りのものである。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors sucked hot water obtained by cooling the gas generated from the gasification reforming furnace with a steam ejector to recover water vapor, Knowledge that gasification reforming can be efficiently performed by charging steam into the gasification reforming furnace, and the amount of water replenished and the amount of steam used for cooling hot water can be reduced. To complete the present invention.
That is, the present invention is as described below.
（１）廃棄物をガス化する工程及び得られたガスを改質する工程を含むガス化改質方法であって、該ガス化改質方法を実施する施設内で発生する温水を、水蒸気を駆動源とするスチームエジェクターで吸引し、該スチームエジェクターで発生した水蒸気をガス改質媒体として用いることを特徴とする廃棄物のガス化改質方法。
（２）前記温水が、前記該質ガスを冷却する際に生成する温水または前記改質ガスを冷却する際の熱を熱交換して得られる温水であることを特徴とする上記（１）に記載の廃棄物のガス化改質方法。
（３）前記水蒸気を廃棄物をガス化する工程及び／又はガスを改質する工程にガス改質媒体として供給することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の廃棄物のガス化改質方法。
（４）前記水蒸気を、改質ガスを冷却する際に発生する排水から塩を製造する際の塩製造の駆動蒸気として用いることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の廃棄物のガス化改質方法。
（５）前記廃棄物が廃プラスチックを５質量％以上含む廃棄物であることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の記載の廃棄物のガス化改質方法。
（６）改質ガスの露点が８０℃以下になるように水蒸気または水を、ガス化する工程及び／又はガスを改質する工程に装入し、改質ガスを飽和型ガス冷却装置で冷却することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の廃棄物のガス化改質方法。
(1) A gasification and reforming method including a step of gasifying waste and a step of reforming the obtained gas, wherein hot water generated in a facility for performing the gasification and reforming method is converted into steam. A waste gasification and reforming method, wherein the steam is sucked by a steam ejector as a drive source, and water vapor generated by the steam ejector is used as a gas reforming medium.
(2) In the above (1), the warm water is warm water generated when the quality gas is cooled or warm water obtained by heat exchange of heat when the reformed gas is cooled. The waste gasification reforming method as described.
(3) The waste gas as described in (1) or (2) above, wherein the water vapor is supplied as a gas reforming medium to the step of gasifying waste and / or the step of reforming gas. Reforming method.
(4) The steam according to any one of (1) to (3), wherein the steam is used as driving steam for salt production when salt is produced from waste water generated when the reformed gas is cooled. Gasification reforming method of waste.
(5) The waste gasification and reforming method according to any one of (1) to (4), wherein the waste is a waste containing 5% by mass or more of waste plastic.
(6) Steam or water is introduced into the gasification step and / or the gas reforming step so that the dew point of the reformed gas is 80 ° C. or less, and the reformed gas is cooled by a saturated gas cooling device. The waste gasification reforming method according to
本発明によれば、都市ごみや産業廃棄物を溶融ガス化処理する溶融ガス化炉において、水蒸気及び熱を有効に利用して廃棄物をガス化改質し燃料ガスを回収することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in a melt gasification furnace which melts and gasifies municipal waste and industrial waste, waste can be gasified and reformed by effectively using steam and heat, and fuel gas can be recovered.
本発明の方法はガス化改質方式（サーモセレクト方式）によるガス化改質プロセスにおいて適用されるが、まず、ガス化改質プロセスの例を図１に基づいて説明する。
図１に示されたガス化改質方式は次のプロセスから構成されている。
１．プレス・脱ガスチャンネル
（１）廃棄物の圧縮、（２）乾燥・熱分解
２．高温反応炉・均質化炉
（３）ガス化、溶融、（４）スラグ均質化、（５）ガスの改質
３．ガス精製
（６）ガスの急冷（急冷・酸洗浄、酸洗浄）、（７）ガス精製（アルカリ洗浄、脱硫、除湿）
４．水処理
（８）水処理（沈殿、脱塩等）
The method of the present invention is applied in a gasification reforming process by a gasification reforming method (thermoselect method). First, an example of a gasification reforming process will be described with reference to FIG.
The gasification reforming method shown in FIG. 1 includes the following processes.
1. 1. Press and degas channel (1) Waste compression, (2) Drying and pyrolysis 2. High temperature reactor / homogenization furnace (3) Gasification, melting, (4) Slag homogenization, (5) Gas reforming Gas purification (6) Gas quenching (quenching, acid cleaning, acid cleaning), (7) Gas purification (alkali cleaning, desulfurization, dehumidification)
4). Water treatment (8) Water treatment (precipitation, desalination, etc.)
この方式の基本的な構成をフローに沿って説明すると次の通りである。
ピットに集積された都市ごみ、産業廃棄物等の廃棄物はプレス機で圧縮された後、乾燥熱分解工程で間接加熱により加熱乾留されて高温反応炉に送られる。高温反応炉の下部には、ランスが配置され、このランスによって炉内に高濃度酸素が導入され、この酸素ガスが乾留物中の炭素をガス化し、一酸化炭素と二酸化炭素が生成する。また、高温水蒸気が存在するため、炭素と水蒸気とによる水性ガス反応が生じて、水素と一酸化炭素が生成される。更に、有機化合物（炭化水素など）も水蒸気と反応して、水素と一酸化炭素が生成する。上記反応の結果、高温反応炉の塔頂部より粗合成ガスが回収される。
The basic configuration of this method will be described along the flow as follows.
Wastes such as municipal waste and industrial waste accumulated in the pits are compressed by a press machine, heated and distilled by indirect heating in a dry pyrolysis process, and sent to a high temperature reactor. A lance is arranged at the lower part of the high temperature reactor, and high concentration oxygen is introduced into the furnace by this lance, and this oxygen gas gasifies carbon in the dry distillation product to produce carbon monoxide and carbon dioxide. Further, since high-temperature steam is present, a water gas reaction occurs between carbon and steam, and hydrogen and carbon monoxide are generated. Further, organic compounds (such as hydrocarbons) also react with water vapor to produce hydrogen and carbon monoxide. As a result of the above reaction, crude synthesis gas is recovered from the top of the high temperature reactor.
一方、高温反応炉下部で生成した溶融物は高温反応炉から均質化炉へ流れ出る。この溶融物には炭素や微量の重金属等が含まれており、均質化炉においてはバーナから酸素ガスが供給され、炭素は十分な酸素あるいは水蒸気によってガス化されて水素、一酸化炭素、二酸化炭素を生成する。均質化炉において金属溶融物は比重が大きいため、スラグの下部に溜まる。溶融物は水砕システムに流れ落ちて、冷却固化され、メタル・スラグの混合物は、磁選によりメタルとスラグに分離される。 On the other hand, the melt produced in the lower part of the high temperature reactor flows out from the high temperature reactor to the homogenization furnace. This melt contains carbon, trace amounts of heavy metals, etc., and oxygen gas is supplied from a burner in the homogenization furnace, and the carbon is gasified with sufficient oxygen or water vapor to produce hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide. Is generated. In the homogenization furnace, the metal melt has a large specific gravity and therefore accumulates in the lower part of the slag. The melt flows down to the granulation system and is cooled and solidified, and the metal / slag mixture is separated into metal and slag by magnetic separation.
高温反応炉から発生する粗合成ガスに対して、急冷装置で酸性水を噴射することによってガスの温度を約１２００℃から約７０℃にまで急速冷却し、ダイオキシン類の再合成を阻止する。この時、酸性水によってガスが洗浄され、粗合成ガス中に含まれるＰｂなどの重金属成分と塩素分は洗浄中に溶け込む。 The crude syngas generated from the high temperature reactor is rapidly cooled from about 1200 ° C. to about 70 ° C. by injecting acidic water with a quenching device to prevent resynthesis of dioxins. At this time, the gas is washed with acidic water, and heavy metal components such as Pb and chlorine contained in the crude synthesis gas are dissolved during the washing.
酸洗浄された合成ガスは、必要に応じて更に酸洗浄を施されたのちアルカリ洗浄され、残存する塩化水素ガス等の酸性ガスが中和除去される。次いで、脱硫洗浄装置でガス中の硫化水素が硫黄に転換されて硫黄ケーキとして回収される。次いで合成ガスは低温除湿工程で水分を除去された後、精製された燃料ガスとして利用される。 The acid-cleaned synthesis gas is further acid-washed if necessary, and then alkali-washed, and the remaining acidic gas such as hydrogen chloride gas is neutralized and removed. Next, hydrogen sulfide in the gas is converted to sulfur by a desulfurization washing apparatus and recovered as a sulfur cake. Next, the synthesis gas is used as a refined fuel gas after moisture is removed in a low temperature dehumidification process.
図２は本発明の廃棄物のガス化改質方法の概要を詳細に示したものである。
図２には、急冷工程３で改質ガスを冷却する際に生成する温水を熱交換器によって冷水によって熱交換し、この熱交換によって得られた温水をスチームエジェクターで吸引する例を示す。
FIG. 2 shows the outline of the waste gasification reforming method of the present invention in detail.
FIG. 2 shows an example in which hot water generated when the reformed gas is cooled in the rapid cooling step 3 is heat-exchanged with cold water by a heat exchanger, and the hot water obtained by this heat exchange is sucked by a steam ejector.
ガス化工程１で発生したガスはガス改質工程２で改質され、高温の改質ガスは急冷工程３において洗浄液（酸性水）によって洗浄・急冷されてガス精製工程４で精製されて燃料ガスとして回収される。一方、洗浄液は高温の改質ガスと熱交換することによって加温された後、一部は水処理工程に送られ、残部は熱交換器６において、冷却塔５から供給される冷水と熱交換して冷却された後、再び洗浄液として急冷工程３に送られる。熱交換器６で洗浄液と熱交換した冷水は温水となり、スチームエジェクター７によって吸引されて熱交換器６から排出され再び冷却塔５で冷却される。
The gas generated in the
スチームエジェクター７は蒸気の噴流による排気作用を利用したもので流体の吸引及び搬送手段の一つとして広く用いられており、蒸気エジェクタの作動流体としては主に水蒸気が用いられている。
本発明の特徴は、熱交換後の温水を駆動蒸気として水蒸気を用いるスチームエジェクター７によって熱交換器６から抜き出し、スチームエジェクター７を駆動した後の水蒸気とスチームエジェクターで温水から発生した水蒸気とを廃棄物のガス化工程１及び／又はガス改質工程２に供給してガス改質媒体として用いる点にある。
The
The feature of the present invention is that the hot water after heat exchange is extracted from the
図２では水蒸気をガス改質工程２に装入する例を示したが、水蒸気をガス化工程１に装入してもよく、両方に装入しても良い。
例えば、プラスチックを多く含む廃棄物をガス化する場合に、改質するため水蒸気を添加すると次の反応が生じるので、Ｈ２／ＣＯ比を調整することができる。
ＣＨ４ ＋ Ｈ２Ｏ → ＣＯ ＋ ３Ｈ２
ＣＯ ＋ Ｈ２Ｏ → Ｈ２ ＋ ＣＯ２
Although FIG. 2 shows an example in which steam is charged into the gas reforming step 2, steam may be charged into the
For example, when gasifying waste containing a large amount of plastic, the following reaction occurs when steam is added for reforming, so that the H 2 / CO ratio can be adjusted.
CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2
CO + H 2 O → H 2 + CO 2
図２のように、熱交換した冷却水が温水となり、これをスチームエジェクタで回収する場合には循環水が蒸発することによって冷却されるため、冷却塔の補給水を削減することができる。また、図２では、スチームエジェクターで吸引する温水としては洗浄液との熱交換によって加温された温水を用いたが、直接この洗浄液温水を吸引しても良いし、この温水と熱交換させて得られる温水を用いても良いし、施設内の他の箇所で発生する温水を用いてもよい。 As shown in FIG. 2, when the heat-exchanged cooling water becomes hot water and is recovered by a steam ejector, the circulating water is cooled by evaporation, so that the makeup water for the cooling tower can be reduced. In FIG. 2, hot water heated by heat exchange with the cleaning liquid is used as the hot water sucked by the steam ejector. However, the cleaning liquid hot water may be directly sucked or obtained by heat exchange with the hot water. Hot water generated in other places in the facility may be used.
このような温水としては、(1)ガスエンジン発電で発生するエンジン冷却の温水,(2)ガスエンジン発電の排ガスの廃熱ボイラの蒸気をプラント系内で使用した後の排温水、(3)廃熱ボイラで回収した蒸気を他設備に余熱利用として供給した後、戻ってきた温水等を挙げることができる。 As such hot water, (1) hot water for engine cooling generated by gas engine power generation, (2) waste water after using waste heat boiler steam from gas engine power generation in the plant system, (3) After supplying the steam recovered by the waste heat boiler to other facilities for use of residual heat, hot water that has returned can be used.
上記のようにしてスチームエジェクターを用いることにより、(1)少ない駆動用の外部蒸気の使用によって多量の水蒸気をガス化工程及び／又はガス改質工程に添加することができる、(2)吸引される水をプロセス排熱を利用した温水とすることで、プロセスの低温排熱も利用可能であり、プロセス全体として省エネルギーが図られる、という効果が奏せられる。 By using a steam ejector as described above, (1) a large amount of water vapor can be added to the gasification process and / or gas reforming process by using a small amount of external steam for driving. By making the water to be warm water using process exhaust heat, the low temperature exhaust heat of the process can be used, and energy saving can be achieved as a whole process.
また、一方、ガス改質技術において改質媒体として水蒸気を用いると、廃プラスチックを熱分解したときに生成する炭化水素（ＣｎＨｍ）ガスの改質には特に有効であり、Ｃ−Ｈ、Ｃ−Ｃ結合を切って、ＣＯ、Ｈ２などに改質することができるという利点がある。
本発明は、水蒸気を駆動蒸気とするスチームエジェクターを用いると共に、改質媒体としても使用することにより、上記したような利点をそのまま発明の効果として奏することができるのである。
On the other hand, when steam is used as a reforming medium in the gas reforming technique, it is particularly effective for reforming hydrocarbon (C n H m ) gas generated when waste plastic is pyrolyzed. , There is an advantage that the C—C bond can be cut and reformed to CO, H 2 or the like.
The present invention uses the steam ejector that uses steam as the driving steam and also uses it as a reforming medium, so that the advantages as described above can be obtained as the effects of the invention as they are.
従来、スチームエジェクターを廃棄物のガス化改質系に利用した例はなく、廃棄物のガス化改質系では高温の発生ガスを冷却する際にて低温排熱が発生し、それをスチームエジェクターの被吸引温水として利用することで、系全体としての省エネルギーが図られる。 Conventionally, there is no example of using a steam ejector for a waste gasification reforming system. In a waste gasification reforming system, low temperature exhaust heat is generated when cooling a high-temperature generated gas. By using as hot water to be sucked, energy saving as the whole system can be achieved.
以下では本発明の構成及び効果を更に詳細に説明する。
水蒸気を系外からガス化改質炉に装入すると余熱利用に供給するためのエネルギー源を別途確保することが必要となるが、廃棄物を溶融ガス化する設備系内には、５０〜６０℃程度の温水が余剰に存在しているので、この温水から、スチームエジェクターで熱を回収して水蒸気量を増大させ、これをガス化改質炉に装入することにより蒸発熱を損失することなく、ガス改質を行うことができる。また、このようにすることによって、クーリングタワーでの水の補給量が低減されると共に、クーリングタワーの設備規模も小さくすることが可能となる。
Hereinafter, the configuration and effects of the present invention will be described in more detail.
When steam is charged into the gasification reforming furnace from outside the system, it is necessary to separately secure an energy source for supplying residual heat. However, in the equipment system for melting and gasifying waste, 50-60 Since there is surplus hot water of about ℃, heat is recovered from this hot water with a steam ejector to increase the amount of water vapor, and the heat of evaporation is lost by charging it into a gasification reforming furnace. In addition, gas reforming can be performed. Moreover, by doing in this way, the replenishment amount of the water in a cooling tower can be reduced, and the facility scale of a cooling tower can also be made small.
また、塩水を放流することができない区域では、発生した塩水を晶析することによって、工業塩を回収する必要があり、工業塩を製造するためには、水分を蒸発させるための加熱用蒸気などの熱源が必要である。しかしながら、設備系内には、温水が余剰に存在しているので、これをスチームエジェクターにて、蒸気に転換することにより、塩製造の際の熱源として有効に使用することができる。また、これによりクーリングタワーでの冷却量を減少することが可能となる。 In areas where salt water cannot be discharged, it is necessary to recover the industrial salt by crystallization of the generated salt water. In order to produce industrial salt, heating steam for evaporating water, etc. The heat source is necessary. However, since excessive hot water is present in the equipment system, it can be effectively used as a heat source during salt production by converting it into steam with a steam ejector. This also makes it possible to reduce the amount of cooling in the cooling tower.
ガス精製工程においては、ガスを冷却して除湿するための冷却水が必要であり、冷却水を製造するチラーにおいては、水蒸気を必要とするが、この水蒸気としてスチームエジェクターで得られる水蒸気を用いることにより、別途水蒸気を準備する必要がなくなる。 In the gas refining process, cooling water for cooling and dehumidifying the gas is required. In the chiller for producing cooling water, water vapor is required, but water vapor obtained with a steam ejector is used as this water vapor. This eliminates the need for preparing water vapor separately.
木屑などの廃プラスチックが含まれない廃棄物においては、水蒸気を入れなくても、木屑などに含まれている水分などで、ガス改質が十分に行われ、炭素微粒子の発生が少なく、また、廃プラスチックが含まれている場合でも、その含有割合が５質量％未満である場合には、炭化水素（ＣｎＨｍ）の発生量が少ないので、炭素微粒子のガス精製におけるハンドリング上の問題は発生しない。 In waste that does not contain waste plastic such as wood waste, gas reforming is sufficiently performed with moisture contained in wood waste etc. without adding steam, and there is little generation of carbon particles, Even when waste plastic is included, if the content ratio is less than 5% by mass, the amount of hydrocarbon (C n H m ) generated is small, so there are problems in handling in the gas purification of carbon fine particles. Does not occur.
しかしながら、廃プラスチックが５質量％以上含まれる廃棄物においては、廃プラスチックがガス化される際に、炭化水素（ＣｎＨｍ）を発生量が多くなるので、タール（常温でガスにならない炭化水素）、炭素微粒子の発生量も多くなってくる。
また、廃プラスチックの割合が３０質量％を超える場合には、水蒸気を吹き込まないと、炭素微粒子のガス精製におけるハンドリングの問題だけでなく、水処理におけるハンドリング上の問題が発生する。
However, in waste containing 5% by mass or more of waste plastic, when waste plastic is gasified, the amount of generated hydrocarbon (C n H m ) increases, so tar (carbonization that does not turn into gas at normal temperature) Hydrogen), the amount of carbon fine particles generated increases.
In addition, when the proportion of waste plastic exceeds 30% by mass, if water vapor is not blown, not only a handling problem in gas purification of carbon fine particles but also a handling problem in water treatment occurs.
このようなタール、炭素微粒子の発生はガスの改質工程に水蒸気を装入することによって抑えることができる。本発明の方法は廃プラスチックが５質量％以上含まれる廃棄物が処理されるガス化溶融炉において特にその効果を発揮することができる。
ガス改質の温度は１０００度以上であることが好ましく、１２００℃以上であることがより好ましい。これは、１０００℃未満であると、タール（常温でガスにならない炭化水素）の生成に起因する問題が顕著になるからである。
Generation | occurrence | production of such a tar and carbon microparticles | fine-particles can be suppressed by charging water vapor | steam in the gas modification process. The method of the present invention is particularly effective in a gasification melting furnace in which waste containing 5% by mass or more of waste plastic is processed.
The gas reforming temperature is preferably 1000 ° C. or higher, and more preferably 1200 ° C. or higher. This is because when the temperature is lower than 1000 ° C., a problem due to the generation of tar (hydrocarbon which does not become a gas at normal temperature) becomes remarkable.
図２には、急冷工程３で改質ガスを冷却する際に生成する温水を熱交換器によって冷水によって熱交換し、この熱交換によって得られた温水をスチームエジェクターで吸引する例を示したが、別の態様としては、前記のような熱交換器を用いることなく、急冷工程３で改質ガスを冷却する際に改質ガスに含まれている水蒸気が露点以下の温度になって凝縮することにより生成する温水をスチームエジェクターで吸引し、この温水から減圧によって発生する蒸気を炉に装入してもよい。
このように、ガス改質炉から発生した水蒸気を含むガスを冷却することにより、水分が凝縮し、発生した温水から、スチームエジェクタで蒸気として回収し、蒸気をガス改質炉へ装入し、水蒸気を含むガスを発生するなど、水蒸気が循環利用されることにより、効率的に、ガス化改質処理され、燃料ガスが回収される。
FIG. 2 shows an example in which hot water generated when the reformed gas is cooled in the rapid cooling step 3 is heat-exchanged with cold water by a heat exchanger, and the hot water obtained by this heat exchange is sucked by a steam ejector. As another aspect, water vapor contained in the reformed gas is condensed at a temperature lower than the dew point when the reformed gas is cooled in the rapid cooling step 3 without using the heat exchanger as described above. The hot water generated by this may be sucked with a steam ejector, and steam generated by decompression from the hot water may be charged into the furnace.
In this way, by cooling the gas containing water vapor generated from the gas reforming furnace, moisture is condensed and recovered from the generated hot water as steam with a steam ejector, and the steam is charged into the gas reforming furnace. By recirculating and utilizing the water vapor, such as generating a gas containing water vapor, the gasification reforming process is efficiently performed and the fuel gas is recovered.
本発明においては、改質ガスの冷却を飽和型冷却装置で行うことが好ましい。
通常、焼却炉で用いられる冷却装置である減温塔は、水を噴霧して、水が蒸発する際の蒸発潜熱でガスを冷却する方式である。一方、飽和型冷却装置は、ガスに多量の水をかけて、水の顕熱、すなわち、かけた水の水温を上昇させることで、ガスを冷却させるものであり、露点より低い温度で冷却するため、ガス中の水分が凝縮する。水を多量にかけることにより、冷却塔の壁面の温度を１００℃より低くすることができ、表面を湿潤状態に保つことができ、材質の選択が容易になる。好ましくは、７０℃以下までガス冷却するのがよい。
In the present invention, it is preferable to cool the reformed gas with a saturated cooling device.
Usually, a temperature reducing tower, which is a cooling device used in an incinerator, is a system in which water is sprayed and gas is cooled by latent heat of vaporization when water evaporates. On the other hand, the saturation type cooling device cools the gas by applying a large amount of water to the gas and raising the sensible heat of the water, that is, the water temperature of the applied water, and cools it at a temperature lower than the dew point. Therefore, moisture in the gas is condensed. By applying a large amount of water, the temperature of the wall surface of the cooling tower can be made lower than 100 ° C., the surface can be kept moist, and the selection of the material becomes easy. Preferably, the gas is cooled to 70 ° C. or lower.
また、飽和型冷却装置では水を蒸発する必要がないので、冷却容積が小さくてすみ、従って、急冷することが可能となる。これに対し、蒸発型冷却装置の場合は、ガス温度の低下とともに、温度低下速度がきわめて小さくなる。さらに、飽和型冷却装置ではかけた水を蒸発させる必要がないので、小さな水粒子にする必要がなく、ノズルの径を小さくする必要がないため、ノズルでの閉塞などの問題がない。
析出物などがある場合には、飽和型冷却装置の場合、冷却塔の内部で析出物を溶かしてしまうので、長期に安定的に使用が可能であるが、水処理が必要となる。
Further, since it is not necessary to evaporate water in the saturation type cooling device, the cooling volume can be small, and therefore it is possible to rapidly cool. On the other hand, in the case of the evaporative cooling device, the temperature decrease rate becomes extremely small as the gas temperature decreases. Furthermore, since it is not necessary to evaporate the applied water in the saturation type cooling device, it is not necessary to make small water particles and it is not necessary to reduce the diameter of the nozzle.
In the case of a precipitate or the like, in the case of a saturation type cooling device, the precipitate is dissolved inside the cooling tower, so that it can be used stably for a long time, but water treatment is required.
［比較例１］
木屑、廃プラの混合物を原料として、ガス化改質炉から水素、一酸化炭素を主体とするガスを回収した。ガス改質の温度は１２００℃とした。回収された燃料ガスを一部燃焼して得られた蒸気をガス化改質炉に、蒸気を０．２２ｔ−蒸気／ｔ−原料 添加した。ガス化改質炉から発生したガスを冷却して得られた温水からは熱回収せずに、冷却塔環水で冷却し、冷却熱を放散した。
[Comparative Example 1]
A gas mainly composed of hydrogen and carbon monoxide was recovered from a gasification reforming furnace using a mixture of wood waste and waste plastic as a raw material. The temperature of gas reforming was 1200 ° C. Steam obtained by partially burning the recovered fuel gas was added to a gasification reforming furnace, and steam was added at 0.22 t-steam / t-raw material. Heat was not recovered from the hot water obtained by cooling the gas generated from the gasification reforming furnace, but was cooled with cooling tower ring water to dissipate the cooling heat.
［実施例１］
木屑、廃プラの混合物を原料として、ガス化改質炉から水素、一酸化炭素を主体とするガスを回収した。ガス改質温度は１２００℃とした。ガス化改質炉から発生したガスを冷却して得られた温水をスチームエジェクターで吸引して、回収された低圧蒸気を、０．２２ｔ−蒸気／ｔ−原料 添加した。冷却塔の補給水は、比較例１において必要とした補給水と比べると、０．２ｔ−補給水／ｔ−原料 程度を低減することができた。
これにより、本発明の方法によれば、補給水の設備を小さくすることができ、また、０．２ｔ−補給水／ｔ−原料 の余熱が回収できる。従って回収燃料ガスベースでは計算上約８０ｋＷｈ／ｔの燃料ガスを増加回収できる。
[Example 1]
A gas mainly composed of hydrogen and carbon monoxide was recovered from a gasification reforming furnace using a mixture of wood waste and waste plastic as a raw material. The gas reforming temperature was 1200 ° C. Hot water obtained by cooling the gas generated from the gasification reforming furnace was sucked with a steam ejector, and the recovered low-pressure steam was added to 0.22 t-steam / t-raw material. Compared with the replenishment water required in Comparative Example 1, the replenishment water for the cooling tower could be reduced by about 0.2 t-replenishment water / t-raw material.
Thereby, according to the method of the present invention, the equipment for make-up water can be reduced, and the residual heat of 0.2 t-make-up water / t-raw material can be recovered. Therefore, on the basis of the recovered fuel gas, about 80 kWh / t of fuel gas can be increased and recovered in calculation.
本発明の廃棄物のガス化改質方法は、都市ごみや産業廃棄物を溶融ガス化処理する溶融ガス化炉に適用することができ、水蒸気及び熱を有効利用してガス化改質を行い、燃料ガスを回収することができる。 The waste gasification reforming method of the present invention can be applied to a melter gasification furnace that melts and gasifies municipal waste and industrial waste, and performs gasification reforming by effectively using steam and heat. The fuel gas can be recovered.
１ ガス化工程
２ ガス改質工程
３ 急冷工程
４ ガス精製工程
５ 冷却塔
６ 熱交換器
７ スチームエジェクター
1 Gasification process 2 Gas reforming process 3
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- 2004-10-06 JP JP2004293304A patent/JP2006104339A/en active Pending
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