JP2009102594A - Gasification furnace system - Google Patents

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Yasuo Hirose
靖夫 廣瀬
Takashi Suzuki
崇 鈴木
Ichiro Minami
一郎 南
Hidekazu Komatsu
秀和 小松
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gasification furnace system equipped with a rotary kiln type gasification furnace, a reforming furnace and a char gasification/combustion furnace, with high thermal efficiency. <P>SOLUTION: The gasification furnace system includes a combustion furnace provided with a fuel inlet pipe to introduce a fuel from the outside to combust in the furnace, wherein a gasification furnace, a reforming furnace having a catalyst layer, and a char gasification/combustion furnace are placed in the combustion furnace. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、家畜排せつ物等のバイオマス処理および資源化のための小型のガス化炉システムに関するものである。   The present invention relates to a small gasifier system for processing and recycling biomass such as livestock excreta.

家畜糞便を加熱によって処理する方法として、大きく分けて炭化処理とガス化処理が知られている。狭い領域に小規模畜産農家が多数分散している形態を取ることが多い日本では、糞便処理装置が小型で運転が容易であることが要求される。しかし、一般的に小型の炭化装置やガス化装置は熱効率が悪く、運転初期に炉を加熱させるために用いられる、外部燃焼のための灯油やガス代を考えると採算が合わないなどの問題点がある。   As methods for treating livestock feces by heating, carbonization treatment and gasification treatment are broadly known. In Japan, where many small-scale livestock farmers are often dispersed in a narrow area, it is required that the stool processing apparatus be small and easy to operate. However, in general, small carbonizers and gasifiers have poor thermal efficiency, and are used to heat the furnace in the initial stage of operation, and are not profitable considering kerosene and gas costs for external combustion. There is.

特に、家畜糞便には水分が多量に含まれ、さらに炭素成分比率が低いため、ガス収率が低いことや高温でのガス化であること、さらに小型装置であることなどから熱効率の向上が大きな課題となっていた。   In particular, livestock feces contain a large amount of water, and the carbon component ratio is low, so the improvement in thermal efficiency is significant due to the low gas yield, high temperature gasification, and the small size of the device. It was an issue.

このような課題を解決する方法として、処理対象を木質材バイオマスとした小型ガス化装置として特許文献1に記載の装置が提案されている。   As a method for solving such a problem, an apparatus described in Patent Document 1 has been proposed as a small gasifier using a woody biomass as a processing target.

この装置はロータリーキルン型のガス化構造を備えており、一次ガス化炉で発生したチャーを外置きのチャー燃焼炉に搬送する構造を有し、そしてチャー燃焼炉からの熱風を一次ガス化炉へ導入し熱効率の改善を図っている。また、一次ガス化炉で発生した生成ガスを改質炉に導き、高温処理(900 ℃から1000 ℃以上)することで生成ガスに含まれるタール分や有害ガス等の熱分解処理を行っている。   This device has a rotary kiln type gasification structure, has a structure for transporting char generated in the primary gasification furnace to an external char combustion furnace, and hot air from the char combustion furnace to the primary gasification furnace Introduced to improve thermal efficiency. In addition, the product gas generated in the primary gasification furnace is guided to the reforming furnace and subjected to high-temperature treatment (900 ° C to 1000 ° C or more) to perform thermal decomposition treatment of tar content and harmful gas contained in the product gas. .

この装置は原料の形状や水分量に依存しないため、大変扱いやすい装置であること、および構造が簡易であることなどの利点がある。
特開2004−352960号公報
Since this device does not depend on the shape of the raw material or the amount of moisture, there are advantages such as being very easy to handle and having a simple structure.
JP 2004-352960 A

しかしながら、チャー燃焼炉や改質炉が外置きであることや、改質炉が高温処理であることから、熱効率をさらに改善することが望まれていた。   However, since the char combustion furnace and the reforming furnace are installed outside, and the reforming furnace is a high-temperature treatment, it has been desired to further improve the thermal efficiency.

本発明は以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、ロータリーキルン型のガス化炉、改質炉、およびチャーガス化/燃焼炉を備えたガス化炉システムにおいて、熱効率が高いガス化炉システムを提供することを課題としている。   The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and a gasification furnace system having high thermal efficiency in a gasification furnace system including a rotary kiln type gasification furnace, a reforming furnace, and a char gasification / combustion furnace. It is an issue to provide.

本発明は、上記の課題を解決するために、以下のことを特徴としている。   The present invention is characterized by the following in order to solve the above problems.

第1に、本発明のガス化炉システムは、内部に攪拌羽根を備えた円筒状の炉内に原料を供給して原料をガス化するガス化炉と、ガス化炉で生成したガスの改質炉と、ガス化炉から取り出されたチャーをガス化し、あるいは燃焼してそれによる熱をシステムの熱源として供給するチャーガス化/燃焼炉とを備えたガス化炉システムであって、ガス化炉システムは、炉内で燃焼させるための燃料を外部から導入する燃料導入管が設けられた燃焼炉を備え、当該燃焼炉内に、ガス化炉、触媒層を備えた改質炉、およびチャーガス化/燃焼炉が配置されていることを特徴とする。   First, a gasification furnace system according to the present invention includes a gasification furnace for gasifying a raw material by supplying the raw material into a cylindrical furnace provided with a stirring blade inside, and a modification of the gas generated in the gasification furnace. A gasification furnace system comprising a gasification furnace and a char gasification / combustion furnace that gasifies or combusts char extracted from the gasification furnace and supplies the resulting heat as a heat source of the system. The system includes a combustion furnace provided with a fuel introduction pipe for introducing fuel to be burned in the furnace from the outside, and in the combustion furnace, a gasification furnace, a reforming furnace having a catalyst layer, and char gasification / A combustion furnace is arranged.

第2に、上記第1のガス化炉システムにおいて、改質炉に、触媒層にスチームを導入するスチーム導入口が設けられていることを特徴とする。   Second, the first gasification furnace system is characterized in that the reforming furnace is provided with a steam inlet for introducing steam into the catalyst layer.

第3に、上記第1または第2のガス化炉システムにおいて、ガス化炉のチャー取り出し口とチャーガス化/燃焼炉のチャー導入口との間に、ガス化炉で生成したチャーを連続的にチャーガス化/燃焼炉に導入するチャー搬送通路が設けられていることを特徴とする。   Thirdly, in the first or second gasification furnace system, the char generated in the gasification furnace is continuously provided between the char take-out port of the gasification furnace and the char introduction port of the char gasification / combustion furnace. A char transport passage for introduction into the char gasification / combustion furnace is provided.

第4に、上記第1から第3のいずれかのガス化炉システムにおいて、燃料導入管からの燃料によって燃焼炉内を加熱するための、熱回収手段および蓄熱手段を備えたバーナーが燃焼炉に設けられていることを特徴する。   Fourth, in any one of the first to third gasification furnace systems, a burner including a heat recovery means and a heat storage means for heating the inside of the combustion furnace with fuel from the fuel introduction pipe is provided in the combustion furnace. It is provided.

第5に、上記第1から第4のいずれかのガス化炉システムにおいて、改質炉の触媒層に、ニッケル系、鉄系、またはアルカリ金属系の触媒が充填されていることを特徴する。   Fifth, the gasification furnace system according to any one of the first to fourth aspects is characterized in that a catalyst layer of the reforming furnace is filled with a nickel-based, iron-based, or alkali metal-based catalyst.

第6に、上記第1から第5のいずれかのガス化炉システムにおいて、燃焼炉および/またはチャーガス化/燃焼炉内に、炉内の温度を制御するための温度検知手段が設けられていることを特徴とする。   Sixth, in any of the first to fifth gasification furnace systems, a temperature detection means for controlling the temperature in the furnace is provided in the combustion furnace and / or the char gasification / combustion furnace. It is characterized by that.

第7に、上記第6のガス化炉システムにおいて、温度検知手段からの信号に基づいて燃焼炉内への導入空気量を制御する手段を備えることを特徴とする。   Seventh, the sixth gasification furnace system is characterized by comprising means for controlling the amount of air introduced into the combustion furnace based on a signal from the temperature detection means.

第8に、上記第6または第7のガス化炉システムにおいて、温度検知手段からの信号に基づいてチャーガス化/燃焼炉内への導入空気量を制御する手段を備えることを特徴とする。   Eighth, the sixth or seventh gasification furnace system is characterized by comprising means for controlling the amount of air introduced into the char gasification / combustion furnace based on a signal from the temperature detection means.

上記第1の発明によれば、ガス化炉とチャーガス化/燃焼炉を燃焼炉内に配置し、一次ガス化反応と二次チャーガス化・燃焼を1つの炉内で行うようにしたので、燃焼熱エネルギーを有効に利用することができ、熱効率を大幅に高めることができる。   According to the first invention, the gasification furnace and the char gasification / combustion furnace are disposed in the combustion furnace, and the primary gasification reaction and the secondary char gasification / combustion are performed in one furnace. Thermal energy can be used effectively, and thermal efficiency can be greatly increased.

さらに、ガス化炉およびチャーガス化/燃焼炉と共に、改質炉を燃焼炉内に配置し、炉内の熱を利用して改質反応を行うようにしたので、さらにエネルギー損失を低減し熱効率を高めることができる。   In addition to the gasification furnace and the char gasification / combustion furnace, the reforming furnace is placed in the combustion furnace and the reforming reaction is performed using the heat in the furnace, further reducing energy loss and improving thermal efficiency. Can be increased.

上記第2の発明によれば、改質炉にスチーム導入口を設けて触媒層にスチームを導入するようにしたので、ガス化炉でガス化したタール分等を改質して水素リッチのガスを生成することができる。さらに、改質炉内の付着タールの洗浄作業を低減することができる。   According to the second aspect of the present invention, since the steam introduction port is provided in the reforming furnace and steam is introduced into the catalyst layer, the hydrogen-rich gas is reformed by reforming the tar content gasified in the gasification furnace. Can be generated. Furthermore, it is possible to reduce the work of cleaning the adhered tar in the reforming furnace.

上記第3の発明によれば、ガス化炉のチャー取り出し口とチャーガス化/燃焼炉のチャー導入口との間にチャー搬送通路を設けたので、チャーを連続的にチャーガス化/燃焼炉へ搬入することができる。そのため、チャーガス化/燃焼炉の燃焼発熱量を安定的に得ることができ、燃焼炉内の温度ばらつきも低減でき、さらに熱効率も向上する。   According to the third aspect of the present invention, since the char transport passage is provided between the char take-out port of the gasification furnace and the char introduction port of the char gasification / combustion furnace, the char is continuously carried into the char gasification / combustion furnace. can do. As a result, the amount of combustion heat generated in the char gasification / combustion furnace can be stably obtained, temperature variations in the combustion furnace can be reduced, and thermal efficiency is further improved.

上記第4の発明によれば、熱回収手段および蓄熱手段を備えたバーナーを用いることで、燃焼炉からの排気ガスの熱を回収でき、ガス化炉システムの熱効率をさらに高めることができる。   According to the fourth aspect, by using the burner provided with the heat recovery means and the heat storage means, the heat of the exhaust gas from the combustion furnace can be recovered, and the thermal efficiency of the gasification furnace system can be further increased.

上記第5の発明によれば、改質炉の触媒として特定の触媒を用いたので、ガス化炉からの生成ガスを効率良く改質することができる。   According to the fifth aspect, since the specific catalyst is used as the catalyst for the reforming furnace, the product gas from the gasification furnace can be efficiently reformed.

上記第6の発明によれば、燃焼炉内やチャーガス化/燃焼炉内に、炉内の温度を制御するための温度検知手段を設けたので、温度検知手段からの信号に基づいて燃焼炉やチャーガス化/燃焼炉への空気導入量を制御することにより、炉内の発熱量を制御することができる。   According to the sixth aspect of the invention, since the temperature detection means for controlling the temperature in the furnace is provided in the combustion furnace or the char gasification / combustion furnace, the combustion furnace and the char gasification / combustion furnace are controlled based on the signal from the temperature detection means. By controlling the amount of air introduced into the char gasification / combustion furnace, the amount of heat generated in the furnace can be controlled.

上記第7の発明によれば、温度検知手段からの信号に基づいて燃焼炉への空気導入量を制御することにより、燃焼炉内の発熱量を制御することができる。   According to the seventh aspect, the amount of heat generated in the combustion furnace can be controlled by controlling the amount of air introduced into the combustion furnace based on the signal from the temperature detection means.

上記第8の発明によれば、温度検知手段からの信号に基づいてチャーガス化/燃焼炉への空気導入量を制御することにより、チャーガス化/燃焼炉内の発熱量を制御することができる。   According to the eighth aspect, the amount of heat generated in the char gasification / combustion furnace can be controlled by controlling the amount of air introduced into the char gasification / combustion furnace based on the signal from the temperature detection means.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1の実施形態におけるガス化炉システムを示す断面図である。このガス化炉システム1は、燃焼炉10を備えており、燃焼炉10内には、原料をガス化するガス化炉20と、ガス化炉で生成したガスの改質炉30と、ガス化炉20から取り出されたチャーをガス化し、あるいは燃焼するチャーガス化/燃焼炉40が配置されている。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a gasification furnace system in a first embodiment of the present invention. The gasification furnace system 1 includes a combustion furnace 10, and in the combustion furnace 10, a gasification furnace 20 that gasifies a raw material, a reforming furnace 30 for gas generated in the gasification furnace, and a gasification A char gasification / combustion furnace 40 for gasifying or burning the char taken out from the furnace 20 is disposed.

燃焼炉10の壁部には、バーナー11が設けられており、燃料導入管12を通じて外部から燃料を導入し、空気導入管13を通じて、外部から酸化剤としての空気を導入することでバーナー11により燃焼炉10内で燃料を燃焼させ炉内で発熱させるようになっている。図中の符号14は排気管である。   A burner 11 is provided on the wall of the combustion furnace 10. Fuel is introduced from the outside through the fuel introduction pipe 12, and air as an oxidant is introduced from the outside through the air introduction pipe 13. Fuel is burned in the combustion furnace 10 to generate heat in the furnace. Reference numeral 14 in the figure denotes an exhaust pipe.

ガス化炉20は、キルン型のガス化炉であり、横型円筒状の炉内に攪拌羽根21を備えている。家畜糞便等の原料は原料導入口22からガス化炉20内に導入され、燃焼炉10内の発熱を利用してガス化されたタール分等を含む生成ガスは、生成ガス排出口23から排出され改質炉30に導入されるようになっている。そして、ガス化炉20内で生成したチャーは、チャー取り出し口24から取り出されるようになっている。   The gasification furnace 20 is a kiln type gasification furnace, and includes a stirring blade 21 in a horizontal cylindrical furnace. Raw materials such as livestock feces are introduced into the gasification furnace 20 from the raw material introduction port 22, and the produced gas containing tar gasified using the heat generated in the combustion furnace 10 is discharged from the produced gas discharge port 23. Then, it is introduced into the reforming furnace 30. The char generated in the gasification furnace 20 is taken out from the char take-out port 24.

ガス化炉20の上方に配置された改質炉30は、炉内に触媒層(図示せず)を備えており、生成ガス導入口32から導入した生成ガス中のタール分を燃焼炉10内の発熱を利用して分解し、タール分を含まない改質ガスを改質ガス取り出し管50から取り出すようになっている。触媒層に充填する触媒としては、たとえばニッケル系、鉄系、アルカリ金属系の触媒などを用いることができる。   The reforming furnace 30 disposed above the gasification furnace 20 includes a catalyst layer (not shown) in the furnace, and tar content in the product gas introduced from the product gas introduction port 32 is converted into the combustion furnace 10. The reformed gas that does not contain tar is decomposed by using the heat generated from the reformed gas and is taken out from the reformed gas take-out pipe 50. As a catalyst filled in the catalyst layer, for example, a nickel-based, iron-based, or alkali metal-based catalyst can be used.

ガス化炉20の下方に配置されたチャーガス化/燃焼炉40は、ガス化炉20と同様にキルン型の構造を有しており、横型円筒状の炉内に攪拌羽根41を備えている。ガス化炉20から取り出されたチャーは、チャー導入口42からチャーガス化/燃焼炉40内に導入され、空気導入口43から空気を導入することにより、チャーを燃焼し、燃焼炉10内を発熱させるようになっている。   The char gasification / combustion furnace 40 disposed below the gasification furnace 20 has a kiln type structure like the gasification furnace 20, and includes a stirring blade 41 in a horizontal cylindrical furnace. The char taken out from the gasification furnace 20 is introduced into the char gasification / combustion furnace 40 from the char introduction port 42, and the char is combusted by introducing air from the air introduction port 43, thereby generating heat in the combustion furnace 10. It is supposed to let you.

チャーを燃焼させて得られた熱は、ガス化炉20のガス化と改質炉30の触媒改質反応の熱源として利用される。また、チャーの燃焼により生成したCOガスは、ガス供給口51を通じて燃焼炉10内に導入されて燃焼され、その燃焼による熱は、ガス化炉20のガス化と改質炉30の触媒改質反応の熱源として利用される。チャーガス化/燃焼炉40内で生成した灰は残渣取り出し口44から外部に排出される。   The heat obtained by burning the char is used as a heat source for the gasification of the gasification furnace 20 and the catalytic reforming reaction of the reforming furnace 30. The CO gas generated by the combustion of the char is introduced into the combustion furnace 10 through the gas supply port 51 and burned, and the heat generated by the combustion is converted into gasification in the gasification furnace 20 and catalytic reforming in the reforming furnace 30. Used as a heat source for the reaction. The ash produced in the char gasification / combustion furnace 40 is discharged to the outside from the residue outlet 44.

以上の構成を備えたガス化炉システム1では、バーナー11による燃焼発熱により燃焼炉10内を所定の温度に加熱維持した後、原料導入口22より家畜糞便等の原料をガス化炉20に送り込み、キルンを回転させながら熱分解反応を行い原料をガス化する。   In the gasification furnace system 1 having the above-described configuration, the combustion furnace 10 is heated and maintained at a predetermined temperature by combustion heat generated by the burner 11, and then raw materials such as livestock feces are fed into the gasification furnace 20 from the raw material introduction port 22. The raw material is gasified by performing a pyrolysis reaction while rotating the kiln.

そして、熱分解反応により発生したガス化タール分を含む生成ガスを改質炉30の触媒層に送り込む。これにより、ガス化タール分が分解し、タール分を含まない改質ガスが改質ガス取り出し管50から排出される。   Then, the product gas containing the gasified tar generated by the thermal decomposition reaction is sent to the catalyst layer of the reforming furnace 30. As a result, the gasified tar content is decomposed, and the reformed gas not containing the tar content is discharged from the reformed gas take-out pipe 50.

一方で、ガス化炉20のチャー取り出し口24よりチャーを回収し、チャー導入口42からチャーガス化/燃焼炉40内にチャーを供給し、チャーガス化/燃焼炉40内でチャーをガス化または燃焼させる。   On the other hand, char is recovered from the char take-out port 24 of the gasification furnace 20, char is supplied from the char introduction port 42 into the char gasification / combustion furnace 40, and char is gasified or burned in the char gasification / combustion furnace 40. Let

このようなガス化炉システム1によれば、ガス化炉20での吸熱反応による熱量不足分や改質炉30の触媒層に必要な熱量をチャーの燃焼等による発熱によって賄うことができる。また、チャーの燃焼熱のみでは熱量が不十分であれば、ガス化炉20での生成ガスの一部を利用し、あるいは外部燃料をバーナー11で燃焼して、熱量の不足分を賄うことができる。その結果、従来と比較してガス化炉システム1の熱効率を高めることができる。   According to such a gasification furnace system 1, a heat quantity deficiency due to an endothermic reaction in the gasification furnace 20 or a heat quantity necessary for the catalyst layer of the reforming furnace 30 can be covered by heat generation due to char combustion or the like. In addition, if the amount of heat is insufficient with only the combustion heat of char, a part of the generated gas in the gasification furnace 20 may be used, or external fuel may be burned with the burner 11 to cover the shortage of heat. it can. As a result, the thermal efficiency of the gasifier system 1 can be increased as compared with the conventional case.

図2は、本発明の第2の実施形態におけるガス化炉システムを示す断面図である。なお、第1の実施形態と同一の構成要素は同一の符号で表しその説明を省略する。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing a gasification furnace system according to a second embodiment of the present invention. In addition, the same component as 1st Embodiment is represented with the same code | symbol, and the description is abbreviate | omitted.

本実施形態では、基本的な構成は上記第1の実施形態と同様であるが、改質炉30にスチーム導入口33を設けて改質炉30内の触媒層にスチームを供給するようにしている。   In this embodiment, the basic configuration is the same as that of the first embodiment, but steam is supplied to the catalyst layer in the reforming furnace 30 by providing the reforming furnace 30 with the steam inlet 33. Yes.

すなわち、ガス化炉20でガス化されたタール分を含む生成ガスを生成ガス導入口32から触媒層に流すと共に、スチーム導入口33から触媒層にスチームを流すことで、500〜600 ℃の低温状態でタール分を分解することができ、かつ、水素リッチな改質ガスを生成することができる。さらに、付着タールの洗浄等の作業が低減でき、熱効率をさらに向上させることができる。スチーム改質を受けて水素等に改質された改質ガスは、改質ガス取り出し管50から外部に取り出され発電等に用いられる。   That is, the product gas containing the tar component gasified in the gasification furnace 20 is caused to flow from the product gas introduction port 32 to the catalyst layer, and the steam is caused to flow from the steam introduction port 33 to the catalyst layer. The tar content can be decomposed in the state, and a hydrogen-rich reformed gas can be generated. Furthermore, operations such as cleaning of adhered tar can be reduced, and thermal efficiency can be further improved. The reformed gas that has undergone steam reforming and reformed to hydrogen or the like is taken out from the reformed gas take-out pipe 50 and used for power generation or the like.

図3は、本発明の第3の実施形態におけるガス化炉システムを示す断面図である。なお、第1および第2の実施形態と同一の構成要素は同一の符号で表しその説明を省略する。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a gasification furnace system in a third embodiment of the present invention. In addition, the same component as 1st and 2nd embodiment is represented with the same code | symbol, and the description is abbreviate | omitted.

本実施形態では、基本的な構成は上記第1および第2の実施形態と同様であるが、ガス化炉20のチャー取り出し口24と、チャーガス化/燃焼炉40のチャー導入口42とを連結するチャー搬送通路52を設けている。   In this embodiment, the basic configuration is the same as in the first and second embodiments, but the char take-out port 24 of the gasification furnace 20 and the char introduction port 42 of the char gasification / combustion furnace 40 are connected. A char transport passage 52 is provided.

このようにチャー搬送通路52を設けることで、ガス化炉20で生成したチャーを連続的にチャーガス化/燃焼炉40へ搬入できる。これにより、チャーガス化/燃焼炉40の燃焼等による発熱量を安定的に得ることができ、燃焼炉10内の温度ばらつきも低減でき、かつ、熱効率が向上する。   By providing the char transport passage 52 in this manner, the char generated in the gasification furnace 20 can be continuously carried into the char gasification / combustion furnace 40. As a result, the amount of heat generated by char gasification / combustion in the combustion furnace 40 can be stably obtained, temperature variations in the combustion furnace 10 can be reduced, and thermal efficiency is improved.

図4は、本発明の第4の実施形態におけるガス化炉システムを示す断面図である。なお、第1から第3の実施形態と同一の構成要素は同一の符号で表しその説明を省略する。   FIG. 4 is a cross-sectional view showing a gasifier system in a fourth embodiment of the present invention. Note that the same components as those in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

本実施形態では、基本的な構成は上記第1から第3の実施形態と同様であるが、燃焼炉10の壁部に設けたバーナーとして、熱回収手段および蓄熱手段を備えた蓄熱式熱回収バーナー15を用いている。   In the present embodiment, the basic configuration is the same as in the first to third embodiments, but as a burner provided on the wall portion of the combustion furnace 10, a heat storage type heat recovery unit provided with a heat recovery unit and a heat storage unit. A burner 15 is used.

蓄熱式熱回収バーナー15としては、従来公知のものを用いることができ、その熱回収手段および蓄熱手段によって、燃焼炉10からの排気ガスを熱として回収、蓄熱して外部燃料の燃焼に利用するようにしている。   As the heat storage type heat recovery burner 15, a conventionally known one can be used, and the exhaust gas from the combustion furnace 10 is recovered and stored as heat by the heat recovery means and the heat storage means and used for combustion of external fuel. I am doing so.

このように蓄熱式熱回収バーナー15を用いることで、燃焼炉10からの排気ガスの熱を回収できるため、ガス化炉システム1の熱効率をさらに高めることができる。   Since the heat of the exhaust gas from the combustion furnace 10 can be recovered by using the regenerative heat recovery burner 15 in this manner, the thermal efficiency of the gasification furnace system 1 can be further increased.

図5は、本発明の第5の実施形態におけるガス化炉システムを示す断面図である。なお、第1から第4の実施形態と同一の構成要素は同一の符号で表しその説明を省略する。   FIG. 5 is a cross-sectional view showing a gasifier system according to a fifth embodiment of the present invention. Note that the same components as those in the first to fourth embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

本実施形態では、基本的な構成は上記第1から第4の実施形態と同様であるが、燃焼炉10内に第一温度検知器53aを、チャーガス化/燃焼炉40に第二温度検知器53bを設けている。   In this embodiment, the basic configuration is the same as in the first to fourth embodiments, but the first temperature detector 53a is provided in the combustion furnace 10, and the second temperature detector is provided in the char gasification / combustion furnace 40. 53b is provided.

第一温度検知器53aおよび第二温度検知器53bは、燃焼炉10外に設置された温度制御装置54に電気的に接続されている。温度制御装置54は、第一温度検知器53aからの信号に基づいて、燃焼炉10の空気導入管13の入口に設けられた空気送風機(図示せず)の運転を制御し、第二温度検知器53bからの信号に基づいて、チャーガス化/燃焼炉40の空気導入口43の入口に設けられた空気送風機(図示せず)の運転を制御する。   The first temperature detector 53 a and the second temperature detector 53 b are electrically connected to a temperature control device 54 installed outside the combustion furnace 10. The temperature control device 54 controls the operation of an air blower (not shown) provided at the inlet of the air introduction pipe 13 of the combustion furnace 10 based on a signal from the first temperature detector 53a to detect the second temperature. The operation of an air blower (not shown) provided at the inlet of the air inlet 43 of the char gasification / combustion furnace 40 is controlled based on the signal from the vessel 53b.

本実施形態における温度制御装置54の制御フローを図6を参照しながら説明する。   A control flow of the temperature control device 54 in the present embodiment will be described with reference to FIG.

最初に、燃焼炉10内に燃料導入管12から燃量を導入し、空気導入管13から空気を導入し(S1)、バーナー11を点火することにより(S2)、燃焼炉10内を所定の温度に上昇させてガス化炉システム1の運転を開始する。   First, the amount of fuel is introduced into the combustion furnace 10 from the fuel introduction pipe 12, air is introduced from the air introduction pipe 13 (S1), and the burner 11 is ignited (S2). The operation of the gasifier system 1 is started by raising the temperature.

次に、第一温度検知器53aにより燃焼炉10内の温度を検知する(S3)。このとき、検知温度があらかじめ設定された温度よりも低い場合には、続いて第二温度検知器53bによりチャーガス化/燃焼炉40内の温度を検知する(S4)。   Next, the temperature in the combustion furnace 10 is detected by the first temperature detector 53a (S3). At this time, if the detected temperature is lower than the preset temperature, the temperature in the char gasification / combustion furnace 40 is subsequently detected by the second temperature detector 53b (S4).

一方、第一温度検知器53aによる検知温度があらかじめ設定された温度よりも高い場合は、温度制御装置54は燃焼炉10の空気導入管13の入口に設けられた空気送風機の運転を制御し燃焼炉10内への導入空気量を低減する(S6)。これにより燃焼炉10内の温度を設定温度以下まで下げてから、その後S4のステップを行う。   On the other hand, when the temperature detected by the first temperature detector 53a is higher than the preset temperature, the temperature control device 54 controls the operation of the air blower provided at the inlet of the air introduction pipe 13 of the combustion furnace 10 and performs combustion. The amount of air introduced into the furnace 10 is reduced (S6). As a result, the temperature in the combustion furnace 10 is lowered to a set temperature or lower, and then step S4 is performed.

S4において、検知温度があらかじめ設定された温度よりも低い場合には、ルーチンを終了し(S5)、続いてS3に戻り同様のステップを繰り返しながらガス化炉システム1の運転を行う。   In S4, when the detected temperature is lower than the preset temperature, the routine is ended (S5), and then the process returns to S3 to operate the gasifier system 1 while repeating the same steps.

一方、第二温度検知器53bによる検知温度があらかじめ設定された温度よりも高い場合は、温度制御装置54はチャーガス化/燃焼炉40の空気導入口43の入口に設けられた空気送風機の運転を制御しチャーガス化/燃焼炉40内への導入空気量を低減する(S5)。これによりチャーガス化/燃焼炉40内の温度を設定温度以下まで下げてから、ルーチンを終了し(S5)、続いてS3に戻り同様のステップを繰り返しながらガス化炉システム1の運転を行う。   On the other hand, when the temperature detected by the second temperature detector 53b is higher than the preset temperature, the temperature control device 54 operates the air blower provided at the inlet of the air inlet 43 of the char gasification / combustion furnace 40. Control and reduce the amount of air introduced into the char gasification / combustion furnace 40 (S5). As a result, the temperature in the char gasification / combustion furnace 40 is lowered to the set temperature or lower, and then the routine is terminated (S5), and then the process returns to S3 to operate the gasification furnace system 1 while repeating similar steps.

以上の制御によって、チャーガス化/燃焼炉40内の発熱量がコントロールでき、炉外壁の温度が異常に高くなることを防止できる。さらに、チャーガス化/燃焼炉40への導入空気量を下げた場合、炭素の不完全燃焼によって一酸化炭素が発生するが、その一酸化炭素をガス供給口51を通じて燃焼炉10内に導くことで燃焼エネルギーとして利用できるため、燃焼炉10内の温度を安全に、かつ比較均一な温度に制御することができる。   With the above control, the amount of heat generated in the char gasification / combustion furnace 40 can be controlled, and the temperature of the furnace outer wall can be prevented from becoming abnormally high. Further, when the amount of air introduced into the char gasification / combustion furnace 40 is reduced, carbon monoxide is generated due to incomplete combustion of carbon. By introducing the carbon monoxide into the combustion furnace 10 through the gas supply port 51, Since it can be used as combustion energy, the temperature in the combustion furnace 10 can be controlled to a safe and comparatively uniform temperature.

なお、第一温度検知器53aは、燃焼炉10内の空気温度を検知するために、ガス化炉20と改質炉30との間、あるいは改質炉30外壁のいずれかに設置することが好ましい。第二温度検知器53bは、チャーガス化/燃焼炉40外壁か、あるいはその内部に設置される。   The first temperature detector 53a may be installed either between the gasification furnace 20 and the reforming furnace 30 or on the outer wall of the reforming furnace 30 in order to detect the air temperature in the combustion furnace 10. preferable. The second temperature detector 53b is installed on the outer wall of the char gasification / combustion furnace 40 or inside thereof.

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
<実施例1>
図7に示すガス化炉システム1を用いて、水分25%豚ぷんのガス化を行った。ガス化炉システム1は、基本的な構成は第4の実施形態と同様であり、図中、第4の実施形態と同一の構成要素は同一の符号で表している。その他、符号60は豚ぷん供給用のホッパー、61は空気ファン、62は排気ファン、63は水蒸発器、64は冷却器、65はガスホルダ、66はクーリングタワー、67はイオン交換水である。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples at all.
<Example 1>
Gasification of 25% moisture pork was performed using the gasifier system 1 shown in FIG. The basic structure of the gasifier system 1 is the same as that of the fourth embodiment. In the figure, the same components as those of the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals. In addition, reference numeral 60 is a hopper for supplying pork, 61 is an air fan, 62 is an exhaust fan, 63 is a water evaporator, 64 is a cooler, 65 is a gas holder, 66 is a cooling tower, and 67 is ion-exchanged water.

1 kg/hでホッパー60よりガス化炉20に豚ぷんを導入しながら運転を行った。図中、菱形内の番号で示した位置における運転時の各成分の流量、温度および圧力を表1に示す。   The operation was performed at 1 kg / h while introducing pork from the hopper 60 into the gasifier 20. Table 1 shows the flow rate, temperature, and pressure of each component during operation at the positions indicated by the numbers in the diamonds.

Figure 2009102594
Figure 2009102594

ガス化炉20内で生成し、改質炉30内の触媒層で改質されたガスの組成を測定した。その結果を表2に示す。   The composition of the gas produced in the gasification furnace 20 and reformed by the catalyst layer in the reforming furnace 30 was measured. The results are shown in Table 2.

Figure 2009102594
Figure 2009102594

なお、LHVは2,256 kcal/Nm3、有効生成ガス量は0.59 Nm3/hであった。また、ガス化効率は50 %であった。 The LHV was 2,256 kcal / Nm 3 and the effective amount of generated gas was 0.59 Nm 3 / h. The gasification efficiency was 50%.

本発明の第1の実施形態におけるガス化炉システムを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the gasification furnace system in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態におけるガス化炉システムを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the gasification furnace system in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態におけるガス化炉システムを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the gasification furnace system in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態におけるガス化炉システムを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the gasification furnace system in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態におけるガス化炉システムを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the gasification furnace system in the 5th Embodiment of this invention. 温度制御装置の制御フローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control flow of a temperature control apparatus. 実施例のガス化炉システムを示した図である。It is the figure which showed the gasification furnace system of the Example.

符号の説明Explanation of symbols

1 ガス化炉システム
10 燃焼炉
11 バーナー
12 燃料導入管
13 空気導入管
14 排気管
15 蓄熱式熱回収バーナー
20 ガス化炉
21 攪拌羽根
22 原料導入口
23 生成ガス排出口
24 チャー取り出し口
30 改質炉
32 生成ガス導入口
33 スチーム導入口
34 生成ガス導入管
40 チャーガス化/燃焼炉
41 攪拌羽根
42 チャー導入口
43 空気導入口
44 残渣取り出し口
50 改質ガス取り出し管
51 ガス供給口
52 チャー搬送通路
53a 第一温度検知器
53b 第二温度検知器
54 温度制御装置
60 ホッパー
61 空気ファン
62 排気ファン
63 水蒸発器
64 冷却器
65 ガスホルダ
66 クーリングタワー
67 イオン交換水
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gasification furnace system 10 Combustion furnace 11 Burner 12 Fuel introduction pipe 13 Air introduction pipe 14 Exhaust pipe 15 Regenerative heat recovery burner 20 Gasification furnace 21 Stirrer blade 22 Raw material introduction port 23 Product gas discharge port 24 Char take-out port 30 Modification Furnace 32 Product gas introduction port 33 Steam introduction port 34 Product gas introduction tube 40 Char gasification / combustion furnace 41 Stir blade 42 Char introduction port 43 Air introduction port 44 Residue removal port 50 Reformed gas removal tube 51 Gas supply port 52 Char transport passage 53a First temperature detector 53b Second temperature detector 54 Temperature control device 60 Hopper 61 Air fan 62 Exhaust fan 63 Water evaporator 64 Cooler 65 Gas holder 66 Cooling tower 67 Ion exchange water

Claims (8)

内部に攪拌羽根を備えた円筒状の炉内に原料を供給して原料をガス化するガス化炉と、ガス化炉で生成したガスの改質炉と、ガス化炉から取り出されたチャーをガス化し、あるいは燃焼してそれによる熱をシステムの熱源として供給するチャーガス化/燃焼炉とを備えたガス化炉システムであって、ガス化炉システムは、炉内で燃焼させるための燃料を外部から導入する燃料導入管が設けられた燃焼炉を備え、当該燃焼炉内に、ガス化炉、触媒層を備えた改質炉、およびチャーガス化/燃焼炉が配置されていることを特徴とするガス化炉システム。   A gasification furnace that gasifies the raw material by supplying the raw material into a cylindrical furnace equipped with stirring blades inside, a reforming furnace for the gas generated in the gasification furnace, and a char taken out from the gasification furnace A gasification furnace system comprising a char gasification / combustion furnace that gasifies or burns and supplies the resulting heat as a heat source for the system, wherein the gasification furnace system externally supplies fuel for combustion in the furnace A combustion furnace provided with a fuel introduction pipe to be introduced, and a gasification furnace, a reforming furnace equipped with a catalyst layer, and a char gasification / combustion furnace are arranged in the combustion furnace. Gasifier system. 改質炉に、触媒層にスチームを導入するスチーム導入口が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のガス化炉システム。   The gasification furnace system according to claim 1, wherein a steam introduction port for introducing steam into the catalyst layer is provided in the reforming furnace. ガス化炉のチャー取り出し口とチャーガス化/燃焼炉のチャー導入口との間に、ガス化炉で生成したチャーを連続的にチャーガス化/燃焼炉に導入するチャー搬送通路が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載のガス化炉システム。   Between the char take-out port of the gasification furnace and the char introduction port of the char gasification / combustion furnace, a char transport passage for continuously introducing the char generated in the gasification furnace into the char gasification / combustion furnace is provided. The gasifier system according to claim 1 or 2, wherein 燃料導入管からの燃料によって燃焼炉内を加熱するための、熱回収手段および蓄熱手段を備えたバーナーが燃焼炉に設けられていることを特徴する請求項1から3のいずれかに記載のガス化炉システム。   The gas according to any one of claims 1 to 3, wherein a burner having a heat recovery means and a heat storage means for heating the inside of the combustion furnace with fuel from the fuel introduction pipe is provided in the combustion furnace. Furnace system. 改質炉の触媒層に、ニッケル系、鉄系、またはアルカリ金属系の触媒が充填されていることを特徴する請求項1から4のいずれかに記載のガス化炉システム。   The gasification furnace system according to any one of claims 1 to 4, wherein a catalyst layer of the reforming furnace is filled with a nickel-based, iron-based, or alkali metal-based catalyst. 燃焼炉および/またはチャーガス化/燃焼炉内に、炉内の温度を制御するための温度検知手段が設けられていることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のガス化炉システム。   The gasification furnace system according to any one of claims 1 to 5, wherein temperature detection means for controlling the temperature in the furnace is provided in the combustion furnace and / or the char gasification / combustion furnace. . 温度検知手段からの信号に基づいて燃焼炉内への導入空気量を制御する手段を備えることを特徴とする請求項6に記載のガス化炉システム。   The gasifier system according to claim 6, further comprising means for controlling the amount of air introduced into the combustion furnace based on a signal from the temperature detection means. 温度検知手段からの信号に基づいてチャーガス化/燃焼炉内への導入空気量を制御する手段を備えることを特徴とする請求項6または7に記載のガス化炉システム。   8. The gasifier system according to claim 6, further comprising means for controlling the amount of air introduced into the char gasification / combustion furnace based on a signal from the temperature detection means.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012087313A (en) * 2012-01-12 2012-05-10 Tamiaki Kanabe Hydrogen gas production apparatus
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