JP2006242535A - 移動床ガス化炉への被処理物の供給方法および移動床ガス化炉 - Google Patents

Abstract

【課題】容易に移動床ガス化炉内での被処理物のブリッヂ、吹き抜けの発生および成長を予防して適切なガス化を可能とする移動床ガス化炉への被処理物の供給方法および移動床ガス化炉を提供する。
【解決手段】ガス化炉１０の上部に配置した投入路１６の両開閉ゲート１ａ、１の間に保持した所定量の廃棄物Ｔを一度にガス化炉１０内に投入するとともに、この投入した廃棄物Ｔの重量を利用してガス化炉１０内の廃棄物Ｔに衝撃力を付与することによって、疎密のばらつきが大きい廃棄物Ｔや炉内壁に固着し易い成分を含んでいる廃棄物Ｔであっても降下を促進させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、移動床ガス化炉への被処理物の供給方法および移動床ガス化炉に関し、さらに詳しくは容易に移動床ガス化炉内での被処理物のブリッヂ、吹き抜けの発生および成長を予防して適切なガス化を可能とする移動床ガス化炉への被処理物の供給方法および移動床ガス化炉に関するものである。

近年、木くずや一般ごみ等の廃棄物を熱分解させてガス化するガス化炉が提案されている。このガス化炉は、炉内に被処理物となる廃棄物を供給充填し、底部から主に空気を供給して点火することによって廃棄物の一部を燃焼させてガス化するようにしている。

廃棄物には、不燃性ペレットが混合されて、供給される空気等の流通が確保され、安定した位置に燃焼帯が形成される。その上方には還元雰囲気の熱分解帯が形成され、さらにその上方に乾燥帯が形成される。燃焼残渣は燃焼帯の下方に流下して底部から供給される空気等によって冷却されて冷却帯を形成し、順次、炉外に排出される。

排出される燃焼残渣分を補充するように、炉内には連続的に少量ずつ廃棄物が供給され、上述した乾燥帯、熱分解帯、燃焼帯、冷却帯の順に自重によって降下する。廃棄物が一般ごみ等の場合は疎密のばらつきが大きく、自重による降下では疎密のばらつきが解消されず、ブリッヂが形成され易くなる。廃棄物の一部が熱分解帯で炉内壁に固着することによってもブリッヂが形成される。ブリッヂが形成されるとその部分の廃棄物の円滑な降下が妨げられ、ブリッヂを放置しておくと益々、降下不良範囲が拡大することになる。

これによって供給された空気等が特定の経路に偏って上方へ流通するという吹き抜けが生じる。このようなブリッヂや吹き抜けが生じると、各帯域が安定して形成されず適正なガス化が実現できないという問題があった。

ブリッヂや吹き抜けを防止する方法として、燃焼溶融する前の廃棄物に炉内方向へ外力を加えてブリッヂを防止または破壊する溶融炉が提案されている（特許文献１参照）。

しかしながら、この提案では耐熱構造を有する外力付与手段を特別に設置しなければならず、コストアップや構造の複雑化という問題があった。
特開平１０―１９２２１号公報

本発明の目的は、容易に移動床ガス化炉内での被処理物のブリッヂ、吹き抜けの発生および成長を予防して適切なガス化を可能とする移動床ガス化炉への被処理物の供給方法および移動床ガス化炉を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の移動床ガス化炉への被処理物の供給方法は、被処理物を部分燃焼および熱分解させてガス化する縦型の移動床ガス化炉への被処理物の供給方法において、前記ガス化炉の上部に配置した投入路から所定量の被処理物を一度に炉内に投入するとともに、該投入した被処理物によって、炉内の被処理物に衝撃力を付与することを特徴とするものである。

また、本発明の移動床ガス化炉は、被処理物を部分燃焼および熱分解させてガス化する縦型の移動床ガス化炉において、前記ガス化炉の上部に配置した炉内へ被処理物を投入する投入路に交互に開閉する開閉ゲートを離間して設けて炉内の気密性を保つとともに、該両開閉ゲート間に所定量の被処理物を保持可能とし、該保持した所定量の被処理物を前記炉内に付勢して投入する付勢装置を設けたことを特徴とするものである。

本発明の移動床ガス化炉への被処理物の供給方法によれば、被処理物を部分燃焼および熱分解させてガス化する縦型の移動床ガス化炉への被処理物の供給方法において、ガス化炉の上部に配置した投入路から所定量の被処理物を一度に炉内に投入するとともに、この投入した被処理物の重量を利用して炉内の被処理物に衝撃力を付与するので、疎密のばらつきが大きい被処理物であっても、炉内壁に固着しやすい成分を含んでいる被処理物であっても降下を促進させてブリッヂや吹き抜けを予防することができる。

これによって、炉内の被処理物が燃焼することで形成される燃焼帯や熱分解帯等の各帯域を安定して形成させることができ、適正なガス化が可能となる。

本発明の移動床ガス化炉によれば、被処理物を部分燃焼および熱分解させてガス化する縦型の移動床ガス化炉において、ガス化炉の上部に配置した炉内へ被処理物を投入する投入路に交互に開閉する開閉ゲートを離間して設けて炉内の気密性を保つとともに、両開閉ゲート間に所定量の被処理物を保持可能とし、この保持した所定量の被処理物を前記炉内に付勢して投入する付勢装置を設けたので、被処理物の重量に付勢力を加えてさらに大きな衝撃力を炉内の被処理物に付与することができる。

即ち、一般ごみ等の疎密のばらつきが大きい被処理物であっても、炉内壁に固着し易い成分を含有する被処理物であっても降下を促進させてブリッヂや吹き抜けを予防し、燃焼帯や熱分解帯等の各帯域を安定して形成させることができ、適正なガス化が可能となる。

以下、本発明の移動床ガス化炉への被処理物の供給方法および移動床ガス化炉を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１に本発明の移動床ガス化炉１０を縦断面図で示す。このガス化炉１０は上部に投入路１６を立設し、上方側面に生成ガス排出路１１を有する円筒形の縦型のガス化炉１０である。投入路１６には交互に開閉する開閉ゲート１ａ、１ｂが離間して設けられ、両開閉ゲート１ａ、１ｂの上方に被処理物となる廃棄物Ｔを貯蔵する廃棄物ホッパ１３とその下部に接続されたスクリューフィーダ１５が設置されている。ガス化炉１０内の通気性を確保するための移動床を形成する軽石、セラミックス等の粒状の不燃性ペレットＰを貯蔵するペレットホッパ１２は、廃棄物ホッパ１３とペレット導入路８で接続されている。廃棄物ＴとペレットＰは、廃棄物ホッパ１３で混合される。

ガス化炉１０の底部には回転駆動モータ１８で回転する回転軸２１に固定されたテーブルフィーダ１９が備わり、離間して配置された開閉ゲート１ａ、１ｂを備えた残渣排出室１７がテーブルフィーダ１９に隣接して設けられている。回転軸２１にはガス供給孔２０が備わり、ガス化炉１０内に空気等と水蒸気が放射状に噴射可能となっている。

ガス化炉１０の側面には複数の温度センサ２２、複数の炉内圧力センサ２４および充填された廃棄物Ｔのレベルを検知するレベルセンサ２３が適所に配置されている。

このガス化炉１０内は微負圧または微正圧に設定されるため、各所に配置された離間して設けられた開閉ゲート１ａ、１ｂは、交互に開閉することで、ガス化炉１０内の気密性を保っている。これによって、ガス化炉１０内が微負圧の場合は、外気がガス化炉１０内に流入して生成ガスＧの質が低下することを防止し、ガス化炉１０が微正圧の場合は、生成ガスＧが大気中に流出することを防止する。

ガス化炉１０内に廃棄物Ｔおよび不燃性ペレットＰが投入、充填されて底部の廃棄物Ｔが点火されると、ガス化炉１０底部のガス供給孔２０から供給される空気等によって廃棄物Ｔの一部が燃焼して例えば１０００℃程度の燃焼帯Ａ３が形成される。ここで空気等の流通性は不燃性ペレットＰによって確保される。定常状態ではこの燃焼帯Ａ３が安定した位置に形成され、その上方に還元雰囲気の熱分解帯Ａ２が形成され、さらにその上方に乾燥帯Ａ１が形成される。燃焼帯Ａ３の下方には燃焼して流下した燃焼残渣Ｄからなる層がガス供給孔２０から供給される空気等によって、冷却されて冷却帯Ａ４となる。

熱分解帯Ａ２においては、廃棄物Ｔが低酸素雰囲気で熱分解されて可燃性の熱分解ガス、炭素（チャー）、不燃性の残渣Ｄとなる。生成したチャーの一部はガス供給孔２０から供給される水蒸気と反応して水性ガス（ＣＯ、Ｈ_２）が生成される。

残渣Ｄはテーブルフィーダ１９によって、残渣排出室１７を経て、外部へ排出される。熱分解ガスと水性ガスとからなる生成ガスＧは、熱分解帯Ａ２の上方にある廃棄物Ｔのすき間を通って上昇する際に廃棄物Ｔを乾燥させて乾燥帯Ａ１を形成し、これによって生成ガスＧは、例えば２００℃程度に冷却されて生成ガス排出路１１から排出されて燃料ガス等として有効利用される。

燃焼によって減少した分を補給するために廃棄物Ｔが、廃棄物ホッパ１３からスクューフィーダ１５によって投入路１６に供給される。この際に上方の開閉ゲート１ａを開弁し、下方の開閉ゲート１ｂを閉弁しておき、投入路１６上部に設置した充填レベルセンサ９によって充填レベルを確認し、所定量の廃棄物Ｔを下方の開閉ゲート１ｂ上に供給した後、上方の開閉ゲート１ａを閉弁する。

その後、下方の開閉ゲート１ｂを開弁して両開閉ゲート１ａ、１ｂ間に保持した廃棄物Ｔを一度にガス化炉１０内に投入する。この投入される廃棄物Ｔの重量を有効に利用して特別な装置なしでガス化炉１０内の廃棄物Ｔには衝撃力が付与される。

ここで所定量の廃棄物Ｔとは、ガス化炉１０内の廃棄物Ｔに衝撃力を与えてブリッヂや吹き抜けを防止できる程度の重量であり、例えば、ガス化炉１０の単位横断面積当たりの廃棄物Ｔの重量でいうと５０〜２００ｋｇ／ｍ^２程度である。

ガス化炉１０内の廃棄物Ｔにまんべんなく衝撃力を付与するために、投入路１６の横断面積をできるだけ大きくして、ガス化炉１０の横断面積に近づけるとより効果的である。また、保持時のブリッヂを防止するため投入路１６は末広がりの形状とする。

ガス化炉１０内の廃棄物Ｔが一般ごみ等の雑多なごみである場合は、特に疎密のばらつきが大きく、炉内壁に固着する成分を含んでいることがあるので、主に５００〜８００℃となる熱分解帯Ａ２でブリッヂが形成され易く、ブリッヂによっていわゆる吹き抜けが発生するが、このような雑多なごみであっても、付与される衝撃力によって廃棄物Ｔの降下が促進されブリッヂや吹き抜けを予防することができ、乾燥帯Ａ１、熱分解帯Ａ２、燃焼帯Ａ３、冷却帯Ａ４の各帯域が安定して形成されて、適切なガス化が実現できる。

ペレット投入機１４によってペレット導入路８を経て、廃棄物ホッパ１３へ供給される不燃性ペレットＰは、ガス供給孔２０からの空気等の流通を確保するために用いられるものなので、廃棄物Ｔに所定割合でなるべく均一に混合されることが好ましい。

例えば、粒径２０〜５０ｍｍ程度のペレットＰを廃棄物Ｔに対して体積割合で１０〜３０％程度混合する。

廃棄物Ｔを下方の開閉ゲート１ｂ上に供給する際に、所定割合で略均一に混合するようにペレットＰを供給して、予め所定割合のペレットＰを混合した廃棄物Ｔをガス化炉１０内に投入すると、炉内に投入した後で廃棄物Ｔに空気等を良好に流通させることができる。

図２〜３に本発明のガス化炉１０および廃棄物Ｔの供給方法の別の実施形態を例示する。このガス化炉１０は、図１に示したガス化炉１０と廃棄物Ｔを供給する装置のみが異なるので、この相違点のみを説明する。

図２に示すように、ガス化炉１０の上方の投入路１６には、離間して開閉ゲート１ａ、１ｂが設けられ、上方の開閉ゲート１ａの上方には、廃棄物ホッパ１３と供給コンベア６が配置されている。また、投入路１６から分岐する分岐管７には付勢装置となるプッシャ２が設置されている。プッシャ２の進退可能なロッド３先端には、廃棄物Ｔを押し込んで付勢するヘッド部４が取付けられている。

上方の開閉ゲート１ａを開弁し、下方の開閉ゲート１ｂを閉弁して供給コンベア６で廃棄物ホッパ１３にペレットＰを混合した廃棄物Ｔが投入されて廃棄物Ｔが下方の開閉ゲート１ｂ上に保持される。ここで投入路６に設置されたレベルセンサ５が、所定量の廃棄物Ｔが保持されたことを検知すると、この検知信号に基づいて供給コンベア６が停止し、上方の開閉ゲート１ａが閉弁される。そして、プッシャ２のロッド３が前進してヘッド部４が廃棄物Ｔの近傍に配置される。

次に、図３に示すように、下方の開閉ゲート１ｂが開弁するとともに、ロッド３がさらに前進してヘッド部４が一度に所定量の廃棄物Ｔをガス化炉１０内に押し込む。このプッシャ２による押し込みによって、廃棄物Ｔが付勢されてガス化炉１０内の廃棄物Ｔに更なる衝撃力を付与することが可能となり、交互に開閉する両開閉ゲート１ａ、１ｂによって廃棄物Ｔを供給する際にもガス化炉１０内の気密性を保つことができる。

下方の開閉ゲート１ｂの高さ位置を低くする程、保持できる廃棄物Ｔの量が増えるため、大きな衝撃力を付与することができるが、設備の大型化やスペース上の制約等の問題がある場合は、このような付勢装置２を用いることによってコンパクトな設備でガス化炉１０内の廃棄物Ｔに大きな衝撃力を付与することができる。

廃棄物Ｔをガス化炉１０内に投入した後は、ロッド３が後退して再度、図２〜図３の工程を実施して所定量の廃棄物Ｔがガス化炉１０内に衝撃力を与えつつ供給される。

尚、この廃棄物Ｔを供給コンベア６からガス化炉１０に投入する一連の工程は、図示しない制御装置と、レベルセンサ５と、開閉ゲート１、プッシャ２、供給コンベア６等の駆動系等とを接続して自動制御運転することが好ましい。

本発明のガス化炉の一例を示す縦断面図である。 本発明によるガス化炉を用いた本発明の被処理物の供給方法の第１工程を例示する説明図である。 本発明によるガス化炉を用いた本発明の被処理物の供給方法の第２工程を例示する説明図である。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ 開閉ゲート
２ プッシャ（付勢手段） ３ ロッド ４ ヘッド部
５ レベルセンサ
６ 供給コンベア
７ 分岐管
８ ペレット導入路
９ 充填レベルセンサ
１０ ガス化炉
１１ 生成ガス排出路
１２ ペレットホッパ
１３ 廃棄物ホッパ
１４ ペレット投入機
１５ スクリューフィーダ
１６ 投入路
１７ 残渣排出室
１８ 回転駆動モータ
１９ テーブルフィーダ
２０ ガス供給孔
２１ 回転軸
２２ 温度センサ
２３ レベルセンサ
２４ 炉内圧力センサ

Claims (4)

1. 被処理物を部分燃焼および熱分解させてガス化する縦型の移動床ガス化炉への被処理物の供給方法において、前記ガス化炉の上部に配置した投入路から所定量の被処理物を一度に炉内に投入するとともに、該投入した被処理物によって、炉内の被処理物に衝撃力を付与する移動床ガス化炉への被処理物の供給方法。
2. 前記一度に炉内に投入する被処理物に所定割合で不燃性ペレットを混合する請求項１に記載の移動床ガス化炉への被処理物の供給方法。
3. 前記一度に炉内に投入する被処理物を付勢装置で付勢して炉内に投入する請求項１または２に記載の移動床ガス化炉への被処理物の供給方法。
4. 被処理物を部分燃焼および熱分解させてガス化する縦型の移動床ガス化炉において、前記ガス化炉の上部に配置した炉内へ被処理物を投入する投入路に交互に開閉する開閉ゲートを離間して設けて炉内の気密性を保つとともに、該両開閉ゲート間に所定量の被処理物を保持可能とし、該保持した所定量の被処理物を前記炉内に付勢して投入する付勢装置を設けたことを特徴とする移動床ガス化炉。

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