JP2007131719A - 低温ガス化装置および廃棄物発電システムおよびガス化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】廃棄物のガス化で生じたチャーをガス化炉の熱源として利用することによりガス化効率を向上した低温ガス化装置を提供する。
【解決手段】可燃性廃棄物を加熱して乾留ガスを発生する低温ガス化炉１と、前記低温ガス化炉１に生じたチャーを燃焼して熱風を発生する熱風発生炉４と、この熱風発生炉４からの熱風を空気と間接熱交換して熱風を発生し、前記低温ガス化炉の熱源とする間接熱交換器５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、可燃性廃棄物を比較的低温下でガス化するための低温ガス化装置、および低温ガス化装置による生成ガスを発電用の燃料として用いた発電システムに関するものである。

近年、可燃性廃棄物を熱分解ガス化すると共に、この生成ガス（乾留ガス）を有用ガスに転換して資源化する廃棄物ガス化処理は、クリーンなエネルギー再生技術として注目されており、その代表的な例として、図２に示すような廃棄物発電システムが知られている。

図２の発電システムは、処理物（例えば、バイオマス廃棄物）を炉内温度８００℃以下の低温ガス化炉で炭化物（チャー）とタール成分を含むガス分（乾留ガス）に熱分解すると共に、この乾留ガスを改質設備において改質して得られた改質ガスを発電機の燃料にして発電を行うものである。

ところで、上記のように炉内温度８００℃以下の比較的低温雰囲気下で処理物のガス化を行うと、処理物に含まれる塩素分の大半がチャー側に分配されるため、チャーには一定量の塩素分が含有している。ガス化処理で生じたこの高温度のチャーを熱源として再利用できればコージェネ化の面で極めて好ましいが、元来、塩素分は炉材等を腐食させる要因となることから、塩素分を含有するチャーを熱源として再利用することは困難であり、従来は全て廃棄処分していた。
他方、従来は改質ガスの一部を熱風発生炉で燃焼することによりクリーンな熱風を発生し、この熱風を低温ガス化炉の熱源として利用する方法が多く採られていたが、低温ガス化炉の熱源として発電機に供給する改質ガスの一部を使用することは、その分、発電機の発電量を減少させることになり、このことが本システムのエネルギー変換効率を低下させていた。

尚、バイオマス廃棄物を用いた発電システムの先行技術として、例えば、特許文献１に開示されている。
特開２００４−２３９１６２号公報

本発明は上記問題に鑑み成されたもので、その目的一つは、廃棄物のガス化で生じたチャーをガス化炉の熱源として利用することによりガス化効率を向上させた低温ガス化装置およびガス化方法を提供することであり、別の目的は、この低温ガス化装置を用いた高効率の廃棄物発電システムを提供することである。

すなわち、請求項１に記載の本発明は、可燃性廃棄物を加熱して乾留ガスを発生する低温ガス化炉と、前記低温ガス化炉で生じたチャーを燃焼して熱風を発生する熱風発生炉と、この熱風発生炉からの熱風を空気と熱交換して熱風を発生し、前記低温ガス化炉へ供給する間接熱交換器とを備えることを特徴としている。

また、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の低温ガス化装置と、当該低温ガス化装置からの乾留ガスを改質する改質設備と、当該改質設備からの改質ガスを燃料とする発電機を備えて成ることを特徴としている。

また、請求項３に記載の本発明は、可燃性廃棄物を８００℃以下の温度下で加熱して乾留ガスを発生させると共に、この際に生じたチャーを燃焼し、その燃焼熱により空気を間接的に加熱して熱風を発生させ、この熱風を前記可燃性廃棄物を加熱する熱源とすることを特徴としている。

また、請求項４に記載の本発明は、請求項３に記載の可燃性廃棄物のガス化方法において、前記熱風は８５０℃以上であることを特徴としている。

本発明によれば、低温ガス化炉に生じたチャーを燃焼して熱風を発生する熱風発生炉と、この熱風発生炉からの熱風を空気と間接的に熱交換して熱風を発生し、低温ガス化炉へ供給する間接熱交換器とを備えるため、従来廃棄していたチャーを低温ガス化炉の熱源として有効利用することができ、低温ガス化装置のガス化効率を向上することができる。

また、この低温ガス化装置を用いることにより、発電効率の良い発電システムを構築することができる。

以下、図１に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１は本実施形態による廃棄物発電システムの概略構成を示している。

本実施形態による廃棄物発電システム１０は、図１に示すように、処理物を加熱して乾留ガスを発生する低温ガス化炉１と、低温ガス化炉１で生じたチャーを燃焼して熱風を発生する熱風発生炉４と、この熱風発生炉からの熱風を空気と間接熱交換してクリーンな熱風を発生する間接熱交換器５とで構成される低温ガス化装置と、この低温ガス化装置からの乾留ガスを改質する改質設備２と、この改質設備２からの改質ガスを燃料として発電する発電機３を備えている。
尚、処理物としては、食品廃棄物、木くず、家畜排泄物等のバイオマス廃棄物や都市ゴミ、廃プラスチック、建築廃材等の有機性廃棄物等、様々な可燃性廃棄物が含まれるが、本実施形態では、上述のバイオマス廃棄物を利用している。

処理物は、先ず、低温ガス化炉１で熱分解されてチャーとタール成分を含む乾留ガスに分離される。乾留ガスには、タール成分の他、水素、一酸化炭素、メタン等が含まれている。
低温ガス化炉１では、処理物を炉内温度８００℃以下（好ましくは６００℃〜８００℃）の比較的低温雰囲気下で熱分解ガス化するため、炉内雰囲気を高温にするための熱発生に費やされる可燃分消費や補助燃料消費を少なくでき、これによりガス化炉のガス化効率を高めることができる。

次ぎに、低温ガス化炉１内の熱分解で発生した乾留ガスは改質設備２に供給され、改質設備２において乾留ガス中のタール成分を除去され、メタン、プロパン、ブタン等の高カロリーガスに転換（改質）されると共に、この改質ガスが発電機３に供給されて発電が行われる。尚、発電機３としてガスタービン、ガスエンジン等を例示できる。

ところで、本実施形態では、乾留ガスと共に発生したチャーをそのまま廃棄処理するのではなく、低温ガス化炉１の熱源として再利用するようにしている。
すなわち、低温ガス化炉１において発生したチャーは燃焼用空気と共に熱風発生炉４に供給され、燃焼室において燃焼されて少なくとも９００℃以上の熱風を発生する。熱風発生炉４の熱風が熱的に不足する場合は必要に応じて燃焼室に助燃材を補給し、チャーの燃焼性を向上することにより、常に温度９００℃以上の熱風が得られるようにしている。尚、熱風発生炉４にて生じたチャーの焼却灰（未燃分を含む）は、この時点で廃棄処分される。

既述したように、熱風発生炉４からの熱風は塩素分を含んでいるため、この熱風を直接低温ガス化炉１に供給すると炉材を腐食させる要因となることから、塩素分を含んだ熱風は間接熱交換器５により外部空気と間接的に熱交換されて８００℃以下の塩素分を含まないクリーンな熱風に変換され、低温ガス化炉１に熱源として供給される。また、熱交換後の有害ガスは、排ガス処理され無害化ガスとして大気中に放出される。
このように、塩素分を含む熱風を間接的に熱交換して塩素分を含まないクリーンな熱風に変換して再利用することにより、高価な設備である低温ガス化炉１の腐食を防止して耐久性を向上することができる。尚、塩素分を含む熱風が導入される間接熱交換器５の耐久性は低下するが、間接熱交換器５は低温ガス化炉１に比べて安価な設備であることから、当システムの総合的コストに大きく影響するものではない。

以上のように、本発明では、塩素成分を含むため従来廃棄処分せざるを得なかったチャーを低温ガス化炉の熱源として有効利用することができるため、従来、低温ガス化炉の熱源として一部流用していたために生じる改質ガスの消費を無くすことができ、低温ガス化装置のガス化効率を向上することができると共に、この低温ガス化装置を用いることにより、発電効率の良い廃棄物発電システム１０を実現することができる。

本発明に係る廃棄物発電システムの概略構成を示すブロック図。 従来の廃棄物発電システムの概略構成を示すブロック図。

符号の説明

１ 低温ガス化炉
２ 改質設備
３ 発電機
４ 熱風発生炉
５ 間接熱交換器
１０ 廃棄物発電システム

Claims (4)

1. 可燃性廃棄物を加熱して乾留ガスを発生する低温ガス化炉と、前記低温ガス化炉で生じたチャーを燃焼して熱風を発生する熱風発生炉と、この熱風発生炉からの熱風を空気と熱交換して熱風を発生し、前記低温ガス化炉へ供給する間接熱交換器とを備えることを特徴とする低温ガス化装置。
2. 請求項１に記載の低温ガス化装置と、当該低温ガス化装置からの乾留ガスを改質する改質設備と、当該改質設備からの改質ガスを燃料とする発電機を備えて成ることを特徴とする廃棄物発電システム。
3. 可燃性廃棄物を８００℃以下の温度下で加熱して乾留ガスを発生させると共に、この際に生じたチャーを燃焼し、その燃焼熱により空気を間接的に熱加熱して熱風を発生させ、この熱風を前記可燃性廃棄物を加熱する熱源とすることを特徴とする可燃性廃棄物のガス化方法。
4. 前記熱風は８５０℃以上であることを特徴とする請求項３に記載の可燃性廃棄物のガス化方法。

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