JP2006231301A - Gasification apparatus of waste - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移動床式ガス化炉を用いて廃棄物を処理する廃棄物ガス化装置に関する。 The present invention relates to a waste gasifier that processes waste using a moving bed gasifier.
従来、都市ごみ、産業廃棄物、下水汚泥等(以下、単に廃棄物という)を処理する方法として、廃棄物をガス化炉に投入して充填層を形成し、炉下部から酸化剤を供給して部分燃焼させ、炉高方向に燃焼帯、熱分解帯、乾燥帯を形成させることにより、廃棄物をガス化させる移動床式ガス化炉が提案されている(特許文献1参照。)。これによれば、熱分解帯で生成された熱分解ガスの熱により乾燥帯の廃棄物を加熱して乾燥させることができる。また、熱分解ガスが乾燥帯を上昇する過程で、熱分解ガスに含まれる飛灰等が除去されるため、比較的清浄な熱分解ガスを得ることができる。 Conventionally, as a method of treating municipal waste, industrial waste, sewage sludge, etc. (hereinafter simply referred to as waste), waste is introduced into a gasification furnace to form a packed bed, and an oxidant is supplied from the bottom of the furnace. A moving bed type gasification furnace has been proposed in which waste is gasified by partially burning and forming a combustion zone, a pyrolysis zone, and a drying zone in the furnace height direction (see Patent Document 1). According to this, the waste in the drying zone can be heated and dried by the heat of the pyrolysis gas generated in the pyrolysis zone. Further, since fly ash and the like contained in the pyrolysis gas are removed in the process in which the pyrolysis gas rises in the drying zone, a relatively clean pyrolysis gas can be obtained.
ところで、特許文献1のガス化炉で生成されるガス中には、通常、水素、一酸化炭素、炭酸ガス、水蒸気、炭化水素などが含まれている。しかし、例えば、廃棄物中の炭素化合物が十分に熱分解されないと、生成ガスにタール分が含まれる場合がある。 By the way, in the gas produced | generated by the gasification furnace of patent document 1, hydrogen, carbon monoxide, a carbon dioxide gas, water vapor | steam, a hydrocarbon, etc. are contained normally. However, for example, if the carbon compound in the waste is not sufficiently pyrolyzed, the product gas may contain a tar content.
このように、生成ガスにタール分が混入し、例えば、ガス化炉の後流側に設けられた湿式のガス冷却塔等においてタール分が凝縮すると、冷却水が汚染され、又は機器類などに付着してトラブルの原因となるおそれがある。 Thus, when the tar content is mixed into the product gas, for example, when the tar content is condensed in a wet gas cooling tower or the like provided on the downstream side of the gasification furnace, the cooling water is contaminated, or the equipment is It may adhere and cause trouble.
本発明は、タール分による後流側への影響を低減することを課題とする。 An object of the present invention is to reduce the influence of the tar component on the wake side.
本発明は、上記課題を達成するため、容器内に供給された廃棄物の充填層の下方から酸化剤を供給して部分燃焼による燃焼帯を形成するとともに、容器の上方から生成ガスを排出する廃棄物ガス化炉を備えた廃棄物ガス化装置において、廃棄物ガス化炉から排出される生成ガスを加熱してタール分をガス化させる改質炉を設けたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention supplies an oxidizing agent from below the packed bed of waste supplied into the container to form a combustion zone by partial combustion, and discharges the generated gas from above the container. In a waste gasification apparatus provided with a waste gasification furnace, a reforming furnace is provided that heats the product gas discharged from the waste gasification furnace to gasify the tar content.
すなわち、廃棄物ガス化炉から排出された生成ガスを後流側の改質炉に導いて、設定温度(例えば、800℃以上)に加熱することで、タール分を熱分解して低分子化させることができる。このように、タール分を熱分解させることで、タール分の凝縮を抑えることができ、後流側の機器に及ぼす影響を低減できる。ここで、改質炉にて生成ガスを加熱させる場合、例えば、外部から燃料を供給して燃焼させてもよいが、生成ガスの一部を燃焼させるようにしてもよい。なお、生成ガス中に水蒸気が含まれる場合、改質炉において水性ガス反応が行われ、タール分を効率的に除去できる。タール分を熱分解又は水性ガス化させて得られた成分は、燃料ガスとして利用できる。 That is, the product gas discharged from the waste gasification furnace is guided to the reforming furnace on the downstream side and heated to a set temperature (for example, 800 ° C. or higher), whereby the tar content is pyrolyzed to lower the molecular weight. Can be made. In this way, by thermally decomposing the tar component, condensation of the tar component can be suppressed, and the influence on the downstream device can be reduced. Here, when the generated gas is heated in the reforming furnace, for example, fuel may be supplied from outside and burned, but a part of the generated gas may be burned. In addition, when water vapor | steam is contained in product gas, a water gas reaction is performed in a reforming furnace and a tar content can be removed efficiently. A component obtained by thermal decomposition or water gasification of the tar content can be used as a fuel gas.
この場合において、改質炉は、生成ガスが流れる流路内に生成ガスの流れを妨げる邪魔板を備えることが好ましい。これにより、タール分のショートパスを効果的に抑制することができる。また、邪魔板を設けることにより、炉内の輻射効果を高めて熱ロスを低減し、タール分の分解効率を向上できる。 In this case, the reforming furnace preferably includes a baffle plate that blocks the flow of the product gas in the flow path through which the product gas flows. Thereby, the short path | pass for tar can be suppressed effectively. Moreover, by providing a baffle plate, the radiation effect in the furnace can be enhanced, heat loss can be reduced, and the decomposition efficiency of tar can be improved.
本発明によれば、タール分による後流側への影響を低減することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the influence of the tar component on the downstream side.
以下、本発明に係る実施の形態について図面に基づいて説明する。図1は、本発明を適用してなる廃棄物ガス化装置を備えた廃棄物ガス化システムの構成を示す図である。本実施形態で処理する可燃性廃棄物としては、例えば、家庭やオフィスなどの一般ごみ、産業廃棄物などがあり、木屑や廃プラスチックなどの比較的発熱量の大きい廃棄物が好適に処理される。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a waste gasification system including a waste gasification apparatus to which the present invention is applied. Examples of the combustible waste to be treated in this embodiment include general waste such as home and office, industrial waste, etc., and waste having a relatively large calorific value such as wood waste and waste plastic is suitably treated. .
本実施形態の廃棄物ガス化システムは、図1に示すように、ガス化炉1、改質炉3、ガス冷却塔5、凝縮塔7、吸着塔9、ガスホルダ11を備えて構成される。ガス化炉1は、筒状縦型の容器2の頂部に、廃棄物を投入する投入口4が設けられ、この投入口4には廃棄物を搬送するスクリュフィーダ13の一端が連結されている。スクリュフィーダ13の他端には廃棄物を貯蔵するホッパ15が連結されている。また、投入口4には、図示しないが廃棄物とともに不燃ペレットを炉内に供給する供給手段が接続されている。
As shown in FIG. 1, the waste gasification system of this embodiment includes a gasification furnace 1, a reforming furnace 3, a gas cooling tower 5, a condensation tower 7, an adsorption tower 9, and a gas holder 11. The gasification furnace 1 is provided with an
容器2の上方には、生成ガス(熱分解ガス)を排出するガス排出口が設けられ、底部には、燃焼用の酸化剤ガス(例えば空気等)及び水蒸気を供給するガス化剤供給口が設けられている。ガス化剤供給口は、例えば、ガス化炉1の底部に設けられた回転式抜き出し機17の回転軸の先端に形成されている。回転式抜き出し機17の回転軸はモータ19に連結され、回転軸が回転することにより回転羽根が廃棄物の燃焼残渣及び不燃ペレット等を半径方向に切り出して底部の排出口から排出させるようになっている。
A gas discharge port for discharging generated gas (pyrolysis gas) is provided above the container 2, and a gasifying agent supply port for supplying an oxidizing gas (for example, air) for combustion and water vapor is provided at the bottom. Is provided. The gasifying agent supply port is formed, for example, at the tip of the rotating shaft of the
ガス化炉1のガス排出口は、排ガス流路21を介して改質炉3のガス供給口に接続されている。排ガス流路21にはガス流路に沿ってラインヒータ23が設けられ、ガス化炉1から排出された生成ガス中の水蒸気を凝縮しないようにガスラインを加熱するようになっている。改質炉3のガス供給口は、縦型容器の頂部に設けられ、ガス供給口の近傍には燃料ガス(例えばプロパンガス等)及び酸素が供給されるようになっている。改質炉3の炉底部には炉内を通過したガスを排出するガス排出口が設けられている。
A gas discharge port of the gasification furnace 1 is connected to a gas supply port of the reforming furnace 3 through an exhaust
改質炉3のガス排出口は、排ガス流路25を介してガス冷却塔5の頂部のガス供給口に接続されている。ガス冷却塔5は、ガス冷却用ポンプ27によって送られた冷却水を塔内の上部に設置されたスプレーノズルから噴出させ、炉内を流れる生成ガス中に散布するようになっている。塔内の底部に溜まった水は、水タンク29に送られて排水処理されるが、例えば、底部の水を循環させて使用してもよい。
A gas discharge port of the reforming furnace 3 is connected to a gas supply port at the top of the gas cooling tower 5 through an exhaust
ガス冷却塔5の底部にはガス排出口が設けられ、このガス排出口は、排ガス流路31を介して凝縮塔7の底部のガス供給口に接続されている。凝縮塔7は、塔内のガス流路に充填層31が設けられ、この充填層31には、例えば、アルカリ液供給ポンプ33により苛性ソーダ等が供給されるようになっている。
A gas discharge port is provided at the bottom of the gas cooling tower 5, and this gas discharge port is connected to a gas supply port at the bottom of the condensing tower 7 via an exhaust gas flow path 31. The condensing tower 7 is provided with a packed bed 31 in the gas flow path in the tower. The packed bed 31 is supplied with, for example, caustic soda by an alkaline
凝縮塔7の頂部にはガス排出口が設けられ、このガス排出口は、排ガス流路35を介して吸着塔9のガス供給口に接続されている。吸着塔9は、塔内のガス流路に脱硫触媒等を含む充填層36が設けられている。吸着塔9から排出されるガスは、弁37、コンプレッサ39を経由してガスホルダ11に接続されている。
A gas discharge port is provided at the top of the condensing tower 7, and this gas discharge port is connected to the gas supply port of the adsorption tower 9 through the exhaust
次に、本実施形態の動作について説明する。先ず、破砕された廃棄物が投入口4からガス化炉1内に投入される。ガス化炉1内に投入された廃棄物は、底部から炉内に充填されて充填層を形成する。廃棄物の投入量は少なくとも、ガス化炉1の頂部に空間が形成されるように調整される。
Next, the operation of this embodiment will be described. First, the crushed waste is introduced into the gasifier 1 from the
このようにして、廃棄物が充填されたガス化炉1にガス化剤供給口から酸化剤を供給するとともに、図示していない着火用熱風発生器から高温空気(例えば、400℃以上)を吹き込むことで着火させる。そして、酸化剤ガスの供給量を調整し、主として炉底部の廃棄物のみを部分燃焼させて燃焼帯を形成する。この燃焼帯の燃焼熱により、上層の廃棄物が熱分解され、発生した熱分解ガスは充填された廃棄物の隙間を通って炉内を上昇し、排出口から排出される。 In this manner, the oxidizing agent is supplied from the gasifying agent supply port to the gasification furnace 1 filled with waste, and high-temperature air (for example, 400 ° C. or more) is blown from an ignition hot air generator (not shown). To ignite. Then, the supply amount of the oxidant gas is adjusted, and a combustion zone is formed mainly by partially burning only the waste at the bottom of the furnace. The upper layer waste is pyrolyzed by the combustion heat in the combustion zone, and the generated pyrolysis gas rises in the furnace through the gap between the filled waste and is discharged from the discharge port.
廃棄物の部分燃焼及び熱分解が安定する定常状態になると、炉底部近傍に安定した燃焼帯が形成され、その上部には熱分解帯が形成され、さらに上部に廃棄物の乾燥帯が形成される。廃棄物は、例えば約300℃以上に達すると熱分解されるため、この温度域を越えた廃棄物の充填層の領域が熱分解帯となる。熱分解帯では、廃棄物が熱分解されて可燃性の熱分解ガス及び炭素(チャー)が生成される。ここで生成されたチャーは、燃焼帯に流下して燃焼され、燃焼帯の温度は約1000℃以上になる。また、熱分解帯で生成されたチャーの一部は、ガス化剤供給口から供給される水蒸気と反応して、CO、H2が生成される。 When the partial combustion and thermal decomposition of the waste become stable, a stable combustion zone is formed near the bottom of the furnace, a thermal decomposition zone is formed above it, and a waste drying zone is formed above it. The For example, when the waste reaches about 300 ° C. or more, it is thermally decomposed. Therefore, the region of the packed bed of waste exceeding this temperature region becomes a thermal decomposition zone. In the pyrolysis zone, the waste is pyrolyzed to produce combustible pyrolysis gas and carbon (char). The char generated here flows down to the combustion zone and burns, and the temperature of the combustion zone becomes about 1000 ° C. or higher. In addition, a part of the char generated in the thermal decomposition zone reacts with water vapor supplied from the gasifying agent supply port to generate CO and H 2 .
このようにして生成された生成ガスは、上層の廃棄物の隙間を通流する過程で、乾燥帯を通過して廃棄物を乾燥させる。この生成ガスは、廃棄物を乾燥させることにより減温(例えば、約200℃)され、ガス化炉1の頂部に形成される空間を介して排出口から排出される。また、燃焼帯で発生する飛灰が生成ガスに同伴しても、乾燥帯に充填された廃棄物の層がフィルタの役目をして捕集するため、排出口から流出する飛灰の量を低減できる。 The generated gas thus generated passes through the drying zone and dries the waste in the process of flowing through the gap between the wastes in the upper layer. The generated gas is reduced in temperature (for example, about 200 ° C.) by drying the waste, and is discharged from the discharge port through a space formed at the top of the gasification furnace 1. In addition, even if fly ash generated in the combustion zone is accompanied by the product gas, the waste layer filled in the dry zone collects as a filter, so the amount of fly ash flowing out from the outlet is reduced. Can be reduced.
一方、乾燥帯で乾燥された廃棄物は、次第に熱分解帯に移動して熱分解処理され、続いて燃焼帯に移動して熱分解及び燃焼されて灰になる。これらは燃焼帯の下層に形成される冷却帯を流下し、回転式抜き出し機17の回転により排出口に切り出されて炉外に排出される。なお、炉外に排出された燃焼残渣、不燃ペレット等は、分別処理される。
On the other hand, the waste dried in the drying zone gradually moves to the pyrolysis zone and undergoes pyrolysis treatment, and then moves to the combustion zone where it is pyrolyzed and burned to become ash. These flow down the cooling zone formed in the lower layer of the combustion zone, and are cut out to the discharge port by the rotation of the
ところで、ガス化炉1から生成される生成ガスには、通常、水素、一酸化炭素、炭酸ガス、水蒸気、炭化水素などが含まれている。しかし、例えば、廃棄物中の炭素化合物が十分に熱分解されないと生成ガスにタール分が混入する場合がある。 By the way, the generated gas generated from the gasification furnace 1 usually contains hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide gas, water vapor, hydrocarbons and the like. However, for example, if the carbon compound in the waste is not sufficiently thermally decomposed, a tar content may be mixed in the product gas.
そこで、本実施形態では、まず、ガス化炉1から排出された生成ガスを改質炉3に導入する。改質炉3には、生成ガスと共に燃料ガスと空気又は酸素が供給され、主として燃料ガスの燃焼により炉内に供給された生成ガスは加熱され、ガス中のタール分が熱分解されて低分子の分解ガスが生成される。ここで、改質炉3の炉内温度は、例えば800〜1000℃に加熱されているため、生成ガス中に水蒸気が含まれる場合、炉内において水性ガス反応が行われ、タール分を効率的に除去できる。なお、本実施形態では、燃料ガスを燃焼させることで炉内を加熱しているが、これに代えて、生成ガスを部分燃焼させて加熱するようにしてもよい。 Therefore, in the present embodiment, first, the generated gas discharged from the gasification furnace 1 is introduced into the reforming furnace 3. Fuel gas and air or oxygen are supplied to the reforming furnace 3 together with the product gas, and the product gas supplied into the furnace mainly by combustion of the fuel gas is heated, and the tar content in the gas is thermally decomposed to lower the molecular weight. The cracked gas is produced. Here, since the in-furnace temperature of the reforming furnace 3 is heated to, for example, 800 to 1000 ° C., when the generated gas contains water vapor, a water gas reaction is performed in the furnace, and the tar content is efficiently obtained. Can be removed. In the present embodiment, the inside of the furnace is heated by burning the fuel gas. Alternatively, the product gas may be partially burned and heated.
タール分が除去された生成ガスは、改質炉3から排出された後、まず、ガス冷却塔5において、冷却水のミストと接触して所定温度(例えば、約150℃)まで冷却される。ガス冷却塔5で冷却された生成ガスは、凝縮塔7に送られて充填層31を通過する過程で、ガス中の塩化水素等がアルカリ液と接触することで除去される。凝縮塔7を通過した生成ガスは、例えば、50℃まで冷却される。続いて、この生成ガスは、吸着塔9に送られて、触媒層36と接触することにより主として硫化水素が吸収除去される。このようにして不純物が除去された生成ガスは、コンプレッサ37を経由してガスホルダ11に貯蔵される。
After the tar gas is removed from the reforming furnace 3, the product gas is first cooled in the gas cooling tower 5 to a predetermined temperature (for example, about 150 ° C.) by contacting with a mist of cooling water. The product gas cooled in the gas cooling tower 5 is removed by contacting hydrogen chloride or the like in the gas with the alkali liquid in the process of being sent to the condensation tower 7 and passing through the packed bed 31. The product gas that has passed through the condensation tower 7 is cooled to 50 ° C., for example. Subsequently, this generated gas is sent to the adsorption tower 9 and comes into contact with the
本実施形態によれば、ガス化炉1から排出された生成ガスを改質炉3に導いて、設定温度(例えば、800℃以上)に加熱しているため、生成ガス中に含まれるタール分を熱分解して低分子化させることができる。このように、タール分を熱分解することで、後流側において生成ガスを冷却しても、タール分の凝縮を抑えることができ、例えば、冷却水の汚染、機器類への付着等を抑制することができる。また、生成ガス中に水蒸気が含まれる場合、改質炉3において水性ガス反応が行われるため、タール分を効率的に除去できる。そして、タール分を熱分解又は水性ガス化させて得られた成分は、燃料ガスとして利用できるため、エネルギの回収効率を向上できる。 According to the present embodiment, since the product gas discharged from the gasification furnace 1 is guided to the reforming furnace 3 and heated to a set temperature (for example, 800 ° C. or higher), the tar content contained in the product gas is reduced. Can be pyrolyzed to lower the molecular weight. In this way, by thermal decomposition of the tar content, even if the product gas is cooled on the downstream side, condensation of the tar content can be suppressed, and for example, contamination of cooling water, adhesion to equipment, etc. are suppressed. can do. Moreover, when water vapor is contained in the product gas, a water gas reaction is performed in the reforming furnace 3, so that the tar content can be efficiently removed. And since the component obtained by carrying out thermal decomposition or water gasification of a tar part can be utilized as fuel gas, the recovery efficiency of energy can be improved.
次に、改質炉3の構成について詳細に説明する。図2は、本発明を適用してなる廃棄物ガス化装置の改質炉3の一例を示し、(a)は上断面図、(b)は横断面図を表している。 Next, the configuration of the reforming furnace 3 will be described in detail. FIG. 2 shows an example of the reforming furnace 3 of the waste gasifier to which the present invention is applied, in which (a) shows an upper cross-sectional view and (b) shows a cross-sectional view.
改質炉3は、図に示すように、円筒状の容器41の一方の端面にガス供給口43が形成されている。ガス供給口43の周囲には、図示しないが、酸素や燃料ガスを供給する供給口が設けられている。また、ガス供給口43の近傍には補助バーナ45が設けられている。容器41の他端側の側面には、ガス排出口47が形成されている。なお、本実施形態では、ガス排出口47は、ガス供給口43に対してL字状に配置されているが、これに限らず、端面に形成されていてもよい。
As shown in the figure, the reforming furnace 3 has a
容器41の内部には、生成ガスが流れるガス流路が形成され、このガス流路には、生成ガスの流れを妨げる邪魔板48が、内壁の周方向全体からガス流路の断面中心に向かって突出して形成されている。このため、容器41内を流れる生成ガスは、邪魔板48によって流れ方向が乱されるため、例えば、生成ガス中のタール分のショートパスを抑制することができる。また、邪魔板48を形成することにより、輻射効果を大きくできるため、熱ロスが低減され、タール分の分解効率を向上させることができる。このように、タール分を効率的に熱分解させることで、改質炉3の後流側の機器に及ぼす影響を一層低減できる。なお、邪魔板48を設けることで、炉内を流れる生成ガスの流速は低下(例えば、20m/sec)し、炉内を通過する時間は、見かけ上長くなる(例えば、約2sec)。
A gas flow path through which the generated gas flows is formed inside the
次に、図2の改質炉3と異なる他の改質炉3の構成について説明する。図3,図4は、本発明を適用してなる廃棄物ガス化装置の改質炉3の一例を示し、いずれも、(a)は上断面図、(b)は横断面図を表している。なお、図2と同一構成部分については同一符号を付して説明を省略する。 Next, the configuration of another reforming furnace 3 different from the reforming furnace 3 of FIG. 2 will be described. 3 and 4 show an example of a reforming furnace 3 of a waste gasifier to which the present invention is applied, both of which show (a) an upper sectional view and (b) a transverse sectional view. Yes. Note that the same components as those in FIG.
改質炉3は、図3に示すように、内壁からガス流路の断面中心に向かって突出する1組のブロック状の邪魔板49を、設定間隔を隔てて対向させて配置している。また、他の改質炉3は、図4に示すように、ガス供給口43とガス排出口53を容器41の両端面に配置し、ガス流路の断面の略中央位置に邪魔板51を取り付けている。この邪魔板51は、例えば、ガス排出口53の面積よりも大きく、ガス流路の断面積よりも小さい面積を有している。なお、邪魔板51は、図示しない支持手段によって炉内壁面と連結支持されている。
As shown in FIG. 3, the reforming furnace 3 has a pair of block-
これによれば、図2の改質炉3と同様に、炉内を流れる生成ガスは、邪魔板49,51によって流れ方向が乱されるため、例えば、生成ガス中のタール分のショートパスを抑制することができる。また、輻射効果を大きくできるため、熱ロスが低減され、タール分の分解効率を向上させることができる。
According to this, similarly to the reforming furnace 3 of FIG. 2, the flow direction of the produced gas flowing in the furnace is disturbed by the
なお、本実施形態では、改質炉について図2〜4の構成を示したが、これらの構成に限定されるものではない。 In addition, in this embodiment, although the structure of FIGS. 2-4 was shown about the reforming furnace, it is not limited to these structures.
1 ガス化炉
3 改質炉
5 ガス冷却塔
7 凝縮塔
9 吸着塔
11 ガスホルダ
13 スクリュフィーダ
17 回転式抜き出し機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gasification furnace 3 Reforming furnace 5 Gas cooling tower 7 Condensing tower 9 Adsorption tower 11
Claims (5)
前記廃棄物ガス化炉から排出される前記生成ガスを加熱してタール分をガス化させる改質炉を設けたことを特徴とする廃棄物ガス化装置。 Waste comprising a waste gasifier for supplying an oxidizing agent from below the packed bed of waste supplied into the container to form a combustion zone by partial combustion and discharging the generated gas from above the container In the gasifier,
A waste gasification apparatus comprising a reforming furnace for heating the product gas discharged from the waste gasification furnace to gasify tar.
The waste gasifier according to claim 2, wherein the baffle plate is a plate-like member having an area smaller than a cross-sectional area of the flow path.
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