JP2008195810A - 移動床式ガス化炉 - Google Patents

Abstract

【課題】横断面の全体に層厚が均一なペレット層を形成する、ガス化対象物をガス化する移動床式ガス化炉を提供する。
【解決手段】ガス化炉１内にガス化対象物とペレットを投入しガス化対象物を部分燃焼させて熱分解等によりガス化するにあたり、炉頂部に回転可能に円筒状のペレット投入管１７を同軸に設け、その下端に筒状の末広がりのシューター１９をペレット投入管の軸に対して傾けて下方に延在させて設け、シューターの下端開口をガス化炉の径方向に長軸を有する長円形に形成し、シューターの筒内に複数の分散板５１を設けるとともに、シューターの下端に炉径方向に延在する掻き均し棒５４を設け、ガス化対象物を充填する際にペレット投入管を回転してシューターを旋回させることにより、ガス化対象物の充填層を平坦にならし、ペレットを投入する際にもシューターを旋回させて横断面の全体に均一な層厚のペレット層を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガス化対象物をガス化する移動床式ガス化炉に関する。

固定床式ガス化炉としては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。これによれば、竪型円筒状の炉の上部からガス化対象物（例えば、木屑、木炭、バイオマス、可燃性廃棄物、等々）と不燃性のペレットを混合して炉内に充填し、炉底部側でガス化対象物を部分燃焼させて、その熱によってガス化対象物を熱分解によりガス化するとともに、水性ガス反応により水性ガスを発生させて、生成ガスを炉の上部から排出し、炉の底部から燃焼残渣と前記ペレットを抜き出すように形成されている。

特開２００４−２５５２

しかしながら、特許文献１に記載の移動床式ガス化炉は、ガス化対象物とペレットを混合して炉内に充填しているが、ガス化対象物の充填に偏りがあると、炉内のガス流に偏りが生じ、ガス化効率が低下するおそれがある。

このような炉内のガス流の偏りを低減するため、ガス化対象物とペレットを交互に炉内に投入してペレット層を形成し、ペレット層の整流作用により炉内のガス流の偏りを低減することが考えられる。

しかし、ガス化対象物の炉内への投入位置によっては、充填層の表面に山又は斜面ができる。山又は斜面ができた充填層の表面にペレットを投入すると炉の水平断面にペレットが偏在して、層厚が不均一に形成されることになる。このような、ペレット層の場合は、整流作用が十分に得られないから、炉内のガス流に偏りが生じ、ガス化効率が低下するおそれがある。

本発明が解決しようとする課題は、炉の横断面全体に層厚が均一なペレット層を形成することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の移動床式ガス化炉は、竪型円筒状の炉の上部から炉内にガス化対象物とペレットを交互に投入して層状に充填し、炉底部側で前記ガス化対象物を部分燃焼させて、その熱によって前記ガス化対象物を熱分解等によりガス化して生成ガスを炉の上部から排出し、炉の底部から燃焼残渣と前記ペレットを抜き出すように形成された移動床式ガス化炉において、前記ガス化炉の頂部に挿入され前記ガス化炉と同軸に回転可能に設けられた円筒状のペレット投入管と、該ペレット投入管の下端に連結された筒状のシューターとを設け、該シューターは、筒軸を前記ペレット投入管の軸に対して傾けて下方に延在させて末広がりに形成され、下端開口は前記ガス化炉の水平な径方向に長軸を有する長円形に形成され、下端開口の長軸の一端は前記ガス化炉の炉心又は近傍に位置され、他端は前記ガス化炉の内壁近傍に位置され、上端開口から下端開口まで筒内を仕切って複数の分散板を設け、前記下端開口部に該開口の長軸に平行に延在する掻き均し部材が取り付けられてなることを特徴とする。

このように構成することにより、ペレット投入管を回転させながらガス化対象物を炉内に投入すると、ガス化対象物の充填層の表面が掻き均し部材により掻き均されて、平坦化される。その後、ペレット投入管を回転させながらペレットを平坦化したガス化対象物の充填層の表面に投入すると、シューターの旋回によって、炉内断面の全域にペレットを均一に分散させて投入することができる。

本発明によれば、炉の横断面全体に層厚が均一なペレット層を形成することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の移動床式ガス化炉の特徴部であるペレット投入装置の一実施形態の要部を示す模式図である。図２は、本発明の一実施形態の移動床式ガス化装置の全体構成図である。図３は、図１実施形態のペレット投入装置の上部構造の詳細を示す断面図である。

図２に示すように、本実施形態の移動床式ガス化装置のガス化炉１は、竪型円筒状に形成され、ガス化炉１の頂部に木屑投入装置３とペレット投入装置２が設けられ、ガス化炉１の底部にペレット及び燃焼残渣の抜き出し装置４が設けられ、ガス化炉１の頂部近傍の炉壁に生成ガスを排出する排出管１２を設けて形成されている。

木屑投入装置３は、木屑ホッパ６と、木屑ホッパ６の下端に連結された切り出し装置５と、切り出し装置５により切り出された木屑をガス化炉１に投入する木屑投入管７を含んで構成されている。木屑ホッパ６には、図示していない木屑供給装置から木屑が供給されるようになっている。切り出し装置５は、円筒状の容器５ａと、容器５ａの底部に回転可能に支持させて放射状に設けられた複数の羽根８と、羽根８を回転するモーター９を備えて形成されている。木屑投入管７は、切り出し装置５の容器５ａの底部の周縁部に連結して設けられている。木屑投入管７には、ダンパ１０が設けられており、木屑の投入を停止できるようになっている。

ペレット投入装置２は、図示していないペレット供給装置からペレットが供給されるペレットホッパ１１を備えて構成されている。ペレットは、例えばセラミックスなどの不燃性材料により形成され、例えば、１５ｍｍ−２５ｍｍ径の大きさに形成されている。ペレットホッパ１１の底部には、ロータリフィーダ１３を介して搬送管１５が連通されている。搬送管１５の他端は、図３に示すように、本実施形態の特徴部であるガス化炉１の頂壁に回転可能に支持されたペレット投入管１７の上端内に挿入して設けられている。ペレット投入管１７の下端には、シューター１９が接続されている。

抜き出し装置４は、ガス化炉１の底部に連結された切り出し装置１８と、切り出し装置１８により切り出された燃焼残渣及びペレットを抜き出し路２０に抜き出す２つの抜き出し管２１を有して構成されている。切り出し装置１８は、円筒状の容器２２の底面に複数の羽根２３を放射状に回転可能に設けて形成されている。羽根２３は、モーター２４により回転されるようになっている。各抜き出し管２１は、切り出し装置１８の容器２２の底部の周縁部に連通させて設けられている。また、抜き出し管２１には、ダンパ２５が設けられており、燃焼残渣及びペレットの抜き出しを停止できるようになっている。

ここで、本発明の特徴部であるペレット投入装置２の構成を図１と図３を参照して説明する。ロータリフィーダ１３を介してペレットホッパ１１に連結された搬送管１５の下端部は、図示していない固定部に支持して設けられた支持プレート３１の貫通穴に挿通して固定されている。搬送管１５の下端は、ペレット投入管１７の上端開口に挿入して設けられている。

ペレット投入管１７は、ガス化炉１の頂壁を貫通してガス化炉１と同軸に設けられている。また、ペレット投入管１７は、ガス化炉１の頂壁に固定された支持架台３２に、軸受け３３を介して軸周りに回転可能に支持されている。軸受け３３は、ペレット投入管１７に径方向及び軸方向の移動を拘束して回転自由に支持するようになっている。ペレット投入管１７には、軸受け３３の上方に歯車３４が取り付けられ、ペレット投入管１７は歯車３４を介して、図１に示すモーター３０により回転されるようになっている。

ペレット投入管１７と搬送管１５との連結部及びペレット投入管１７のガス化炉１の貫通部には、シール部３５、３６がそれぞれ設けられている。シール部３５、３６は、それぞれ同様に形成され、ペレット投入管１７より内径の大きいリング状のシール材保持金具３７をボルト３８で支持プレート３１又は炉頂壁に固定し、シール材保持金具３７とペレット投入管１７との隙間にシール材３９を充填し、シール材３９に当接させた押え金物４０をボルト４１によって押込むように形成されている。

シューター１９は、ペレット投入管１７の下端に接続して設けられている。シューター１９は、末広がり状の筒体の筒軸を、ペレット投入管１７の軸に対して傾けて下方に延在させて形成されている。シューター１９の下端開口は、ガス化炉１の径方向に長軸を有する長円形に形成され、下端開口の長軸の一端はガス化炉１の炉心又は近傍に位置され、他端はガス化炉１の内壁近傍に位置されている。

また、シューター１９の筒内には、複数（図示例では、３枚）の分散板５１が設けられている。分散板５１は、シューター１９の上端開口から下端開口まで筒内を仕切って設けられている。複数の分散板５１は、ペレット投入管１７からシューター１９内に落下するペレットを分散させて、ガス化炉１の横断面の全体に均等に充填することが狙いである。したがって、複数の分散板５１の相互の間隔は、シューター１９のペレット入口部の断面におけるペレットの偏りを考慮して、シューター壁面と各分散板５１とで囲まれる断面積の比率を調節して設定する。

掻き均し部材５２は、シューター１９の下端に連結して、シューター１９の下端開口の長軸に渡して設けられている。掻き均し部材５２は、複数の支持棒５３の下端に掻き均し棒５４を溶接して形成されている。支持棒５３は、図示していない固定部材を介して、シューター１９の下端開口のシューター壁に固定されている。なお、掻き均し棒５４は、棒状に限らず板状としてもよい。

このように構成される本実施形態の移動床式ガス化装置の動作について説明する。木屑ホッパ６に供給された木屑は、切り出し装置５の羽根８を回転することにより切り出され、木屑投入管７からガス化炉１内に投入される。これと同時に、モーター３０を運転すると、ペレット投入管１７の回転によりシューター１９がガス化炉１内で旋回される。これにより、炉内に投入された木屑の充填層の表面が掻き均し部材５２により平坦に掻き均される。木屑の充填層が所定の厚みに達したとき、切り出し装置５を停止するとともにダンパ１０を閉じる。

次いで、ロータリフィーダ１３を回転させると、ペレットホッパ１１内のペレットが搬送管１５に切り出され、ペレット投入管１７を介してシューター１９に投入される。シューター１９に投入されたペレットは、複数の分散板５１によって分散されて炉内に落下する。このとき、シューター１９の旋回によってペレットは炉内の横断面に均等に投入されるから、均一な層厚のペレット層が形成される。また、掻き均し部材５２によりペレット層の表面が掻き均される。

このような操作を繰り返して、ガス化炉内に木屑層とペレット層を交互に形成した後、ガス化炉１の底部側から酸化剤である空気を供給しながら、最下段の木屑層に着火する。これにより、木屑の一部が燃焼し、その燃焼熱によって他の木屑が熱分解されてガス化する。さらに、ガス化炉１の底部側から水蒸気を供給することにより、熱分解残渣のカーボンが水性ガス反応によりガス化されて水性ガスが発生する。熱分解ガス及び水性ガスは、炉内上部に形成された木屑の充填層とペレットの充填層を通って排出管２１から排出される。この排出過程で、上部充填層の木屑を熱分解等するとともに、木屑層に含まれる水分を蒸発させて乾燥する。一方、ガス化炉内の底部の燃焼残渣及びペレットは、適宜、切り出し装置１８のモーター２４を運転して羽根２３を回転させることにより、抜き出し管２１から抜き出し路２０へ抜き出される。

以上説明したように、本実施形態によれば、炉内断面の全域にペレットを均一に分散させて投入することができるから、ペレット層の整流作用を確実に確保できる。そのため、木屑層の充填密度の分布に偏りが生じても、燃焼ガス流や生成ガス流の偏流がペレット層で整流されることから、ガス化効率を向上させることができる。

なお、上記実施形態では、ガス化対象物として木屑を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば木炭、バイオマス、可燃性廃棄物等、熱分解等によりガス化できるものであれば本発明を適用することができる。

本発明の一実施形態の移動床式ガス化炉の特徴部であるペレット投入装置の模式図である。 本発明の一実施形態の移動床式ガス化装置の全体構成図である。 図１のペレット投入装置の上部構造の断面図である。

符号の説明

１ ガス化炉
２ ペレット投入装置
３ 木屑投入装置
４ 抜き出し装置
１７ ペレット投入管
１９ シューター
３０ モーター
３３ 軸受け
３４ 歯車
５１ 分散板
５２ 掻き均し部材

Claims (1)

1. 竪型円筒状の炉の上部から炉内にガス化対象物とペレットを交互に投入して層状に充填し、炉底部側で前記ガス化対象物を部分燃焼させて、その熱によって前記ガス化対象物を熱分解等によりガス化して生成ガスを炉の上部から排出し、炉の底部から燃焼残渣と前記ペレットを抜き出すように形成された移動床式ガス化炉において、
   前記ガス化炉の頂部に挿入され前記ガス化炉と同軸に回転可能に設けられた円筒状のペレット投入管と、該ペレット投入管の下端に連結された筒状のシューターとを設け、
   該シューターは、筒軸を前記ペレット投入管の軸に対して傾けて下方に延在させて末広がりに形成され、下端開口は前記ガス化炉の水平な径方向に長軸を有する長円形に形成され、下端開口の長軸の一端は前記ガス化炉の炉心又は近傍に位置され、他端は前記ガス化炉の内壁近傍に位置され、上端開口から下端開口まで筒内を仕切って複数の分散板が設けられ、前記下端開口部に該開口の長軸に平行に延在する掻き均し部材が取り付けられてなることを特徴とする移動床式ガス化炉。

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