JP2006265454A - 循環流動式ガス化炉 - Google Patents

Abstract

【課題】 流動砂の固着を防止して効率よくガス化処理を行うことができる循環流動式ガス化炉を提供すること。
【解決手段】 バイオマスを熱分解する循環流動式の炉本体１と、この炉本体１から生じた熱分解ガス分離用のサイクロン２を有する循環流動式ガス化炉において、前記サイクロン２のダウンカマー部５に熱分解で生じたタールやカーボンを発熱反応させてガス化するための空気または酸素の供給源７を設けたものとした。更に、サイクロン２のダウンカマー部５に、カーボンのガス化反応を促進するための蒸気供給源８を設けることや、炉本体１のライザー部６あるいはサイクロン２のダウンカマー部５に、カーボンのガス化を促進するための高温部９を形成することもできる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、流動砂の固着を防止して効率よくガス化処理を行うことができる循環流動式ガス化炉に関するものである。

従来から、バイオマスと称される下水汚泥、パルプスラッジなどの産業廃棄物や家庭ゴミ、し尿などの生活廃棄物、農産物の廃材、家畜類の糞尿、あるいは間伐材、材木端材などの有機質固体物質から、可燃ガスを取り出して有効利用を図るシステムが種々提案されており、実用に供されている。例えば本件出願人は、特許文献１に示されるように、循環流動式ガス化炉と改質炉を組み合わせたガス化システムを開発し先に出願している。

しかしながら、従来の循環流動式ガス化炉の場合は、付設されているサイクロンの下方部にある流動媒体の返送路（以下、ダウンカマー部という）において、温度低下によるタールの発生により流動媒体である砂が固着するという現象が生じ、これによってガス化炉の安定運転に支障が生じるという問題点があった。
更には、粒子径の大きなカーボン分が流動媒体とともにサイクロンで捕集されて再びガス化炉内へ送られるため、炉本体の最下部（以下、ライザー部という）での処理負荷が大きくなるという問題点があった。一方、これを避けるにはライザー部において再度ガス化してやる必要があり、大規模なカーボンのガス化装置を取り付ける必要があるという問題点があった。
特開２０００−２１０９０４号公報

本発明は上記のような問題点を解決して、タールの発生に起因する流動砂の固着を防止して効率よくガス化処理を行うことができ、また粒子径の大きなカーボン分のガス化を促進してライザー部における負荷も低減することができる循環流動式ガス化炉を提供することを目的として完成されたものである。

上記課題を解決するためになされた本発明の循環流動式ガス化炉は、バイオマスを熱分解する循環流動式の炉本体と、この炉本体から生じた熱分解ガス分離用のサイクロンを有する循環流動式ガス化炉において、前記サイクロンのダウンカマー部に熱分解で生じたタールやカーボンを発熱反応させてガス化するための空気または酸素の供給源を設けたことを特徴とするものである。

また、サイクロンのダウンカマー部に、カーボンのガス化反応を促進するための蒸気供給源を設けたものを請求項２に係る発明とし、更には、炉本体のライザー部あるいはサイクロンのダウンカマー部に、カーボンのガス化を促進するための高温部を形成したものを請求項３に係る発明とする。

本発明の循環流動式ガス化炉は、炉本体に付設したサイクロンのダウンカマー部に、熱分解で生じたタールやカーボンを発熱反応させてガス化するための空気または酸素の供給源を設けた構造としたので、ダウンカマー部におけるタールの発生がなくなり、流動砂の固着を防止できることとなる。
また、サイクロンのダウンカマー部に、カーボンのガス化反応を促進するための蒸気供給源を設けた場合や、炉本体のライザー部あるいはサイクロンのダウンカマー部に、カーボンのガス化を促進するための高温部を形成した場合は、カーボンのガス化反応をより一層促進して効率よく燃料ガスを回収できることとなる。

以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい形態を示す。
図面は、本発明をバイオマスの一つである下水汚泥のガス化処理に適用した場合を示すものであり、図１はその正面図、図２は側面図である。
図において、１は加熱用のバーナ１ａが装着された炉本体、２はサイクロン、３は下水汚泥の定量供給機、４は汚泥投入機であり、汚泥投入機４より供給された下水汚泥が流動媒体である砂中に投入されると、炉本体１内で熱分解され有用な燃料ガスとして回収され、その後、改質処理などの後工程へ導かれる。またサイクロン２では、流動媒体が分離された後、流動媒体は返送路であるダウンカマー部を通じて炉本体１へフィードバックされて再使用される点は、従来の循環流動式ガス化炉と同じである。

本発明の循環流動式ガス化炉では、前記サイクロン２の下方部であるダウンカマー部５に、熱分解で生じたタールやカーボンが発熱反応してガス化するように空気または酸素を供給するための供給源７が設けられている。
本発明者の研究によれば、サイクロン２では６００〜８００℃の温度域にありカーボンが発生しやすく、これがダウンカマー部５において温度が低下しタールを発生させる原因になっていることを見出した。そこで、この未燃カーボンを例えば８００〜１０００℃に高温化してガス化すればタールの発生を防止でき、この結果、流動砂の固着を防止して効率よくガス化炉の運転を行えるとの知見に基き本発明を完成するに至った。

本発明では、ダウンカマー部５に空気または酸素の供給源７を設けて、熱分解で生じたタールやカーボンが発熱反応してガス化する構造とした。即ち、空気または酸素を供給することにより、下記の化１、化２に示す反応式に従いタールやカーボンが発熱反応してガス化するとともに、ダウンカマー部５の温度も昇温することとなる。これにより、従来のようなダウンカマー部５でのタールの発生を防止することができる。

また、サイクロンの下方部であるダウンカマー部５に、カーボンのガス化反応を促進するように蒸気を供給する蒸気供給源８を設けることもできる。
この場合は、未燃カーボンが下記の化３に示す反応式に従い吸熱反応してガス化することとなり、未燃カーボンから有用な燃料ガスであるＣＯを更に効率よく回収することができることとなる。

更には、炉本体１のライザー部６あるいはサイクロンのダウンカマー部５に、カーボンのガス化を更に促進するための高温部９を形成することもできる。
これは、ダウンカマー部５やライザー部６を８００〜１０００℃に高温状態としてカーボンがガス化反応しやすいような環境とするためである。具体的には熱風炉バーナ１０等により加熱して高温部９を形成する。また、高温部９の位置は設置スペース等に対応させてダウンカマー部５あるいはライザー部６のいずれに設けてもよい。

このように構成された本発明の循環流動式ガス化炉においては、汚泥投入機４より下水汚泥が炉本体１内に供給されると、流動媒体である砂中で熱分解されて熱分解ガスは有用ガスとして回収され、改質処理などの後工程へ導入される。また、サイクロン２では流動媒体が分離されて、返送路を通じて炉本体１へフィードバックされ再使用に供される。この時、前記サイクロン２の下方部であるダウンカマー部５にはタールやカーボンが発熱反応してガス化するための空気または酸素の供給源７が設けてあるので、未燃カーボンがガス化されタールの発生が確実に防止されることとなり、効率よくガス化処理が行われることとなる。
また、サイクロン２のダウンカマー部５に、カーボンのガス化反応を促進するための蒸気供給源８を設けた場合や、炉本体１のライザー部６あるいはサイクロン２のダウンカマー部５に、カーボンのガス化を促進するための高温部９を形成した場合は、未燃カーボンから有用な燃料ガスであるＣＯを更に効率よく回収することができることとなる。

以上の説明からも明らかなように、本発明はサイクロン２を付設してなる循環流動式ガス化炉において、前記サイクロン２のダウンカマー部５に熱分解で生じたタールやカーボンを発熱反応させてガス化するための空気または酸素の供給源７を設けたものとすることにより、未燃カーボンをガス化してタールの発生を防止し、この結果、流動砂の固着を防止して効率よくガス化炉の運転を行えることとなる。また、未燃カーボンをなくすことにより、ライザー部においてカーボンを吹き上げる負荷が少なくなって効率よくガス化処理できるという利点も有する。

本発明の実施の形態を示す正面図である。 本発明の実施の形態を示す側面図である。

符号の説明

１ 炉本体
２ サイクロン
３ 下水汚泥の定量供給機
４ 汚泥投入機
５ ダウンカマー部
６ ライザー部
７ 空気または酸素の供給源
８ 蒸気供給源
９ 高温部

Claims (3)

1. バイオマスを熱分解する循環流動式の炉本体と、この炉本体から生じた熱分解ガス分離用のサイクロンを有する循環流動式ガス化炉において、前記サイクロンのダウンカマー部に熱分解で生じたタールやカーボンを発熱反応させてガス化するための空気または酸素の供給源を設けたことを特徴とする循環流動式ガス化炉。
2. サイクロンのダウンカマー部に、カーボンのガス化反応を促進するための蒸気供給源を設けた請求項１に記載の循環流動式ガス化炉。
3. 炉本体のライザー部あるいはサイクロンのダウンカマー部に、カーボンのガス化を促進するための高温部を形成した請求項１または２に記載の循環流動式ガス化炉。
   

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