JP2009214014A - 水蒸気ガス化炉の廃水処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水蒸気ガス化炉からガス化ガスを導出するガス導出系路から取り出される廃水を、伝熱面にスケールを生じさせることなく効果的に加熱・濃縮することができ、更に、廃水の加熱・濃縮時に発生する水蒸気を水蒸気ガス化炉の反応用水蒸気として有効に利用する。
【解決手段】原料２と水蒸気４を導入してガス化を行う水蒸気ガス化炉１で生成したガス化ガス５を導出するガス導出系路６から取り出される廃水１０を廃水蒸発器２２に供給し、水蒸気ガス化炉１出口のガス化ガス５に清浄水２５を熱交換して生成した加熱用水蒸気２７を廃水蒸発器２２に導き廃水１０を加熱することにより反応用水蒸気３０を生成させて廃水１０を濃縮し、反応用水蒸気３０を水蒸気ガス化炉１に供給して原料２のガス化に供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水蒸気ガス化炉の廃水処理方法及び装置に関する。

従来より石炭或いはバイオマス等を原料としてガス化を行い、得られた一酸化炭素ＣＯ、炭化水素ＣＨ、水素Ｈ_２等を含むガス化ガスを内燃機関やガスタービン等の燃料或いはその他に利用することが考えられ、原料のガス化効率を高めるために水蒸気を供給した雰囲気でガス化を行う水蒸気ガス化炉が提案されている。

上記水蒸気ガス化炉で生成されたガス化ガスを燃料等として利用するためには、ガス化ガス中のタールを除去する必要があり、このために従来よりガス化ガスを冷却し、タールを水との混合物の形で分離している。しかし、タールと水が混合した廃水は多環芳香族炭化水素類やフェノール類を含む等の問題から、環境保全上そのまま外界に流出させることができないため、廃水は浄化して無害化する必要がある。従来より廃水を酸化により浄化する方法や吸着剤を用いて浄化する方法等が提案されているが、浄化には多大の費用がかかる問題や高い浄化効果を達成することができないといった問題がある。

このため、廃水を減容化することは、廃水を浄化するための費用を低減できることから有効な手段といえる。廃水を減容化するには、従来から直接加熱・濃縮方法が用いられて来たが、直接加熱・濃縮方法の場合、前記水蒸気ガス化炉からの廃水を加熱する際に伝熱面にタール、マグネシウム、カルシウム等のスケ−ルが付着堆積し、スケ−ルが付着すると熱効率が低下する問題があると共に、成長したスケ−ルによって伝熱管や配管が閉塞して運転を継続できなくなるという問題が生じる。このため、定期的に濃縮作業を停止して、脱スケ−ル薬剤（塩酸等）を用いてスケールを除去洗浄する必要があるという問題がある。

このため、特許文献１ではボイラを用いて廃水の油分を低沸点部分と高沸点部分とに分離し、これらを蒸気形態とすることによってガスエンジンやガスタービン等で利用できる軽質の可燃性ガスを得るようにし、又、廃水の水は蒸気した後冷却することにより清浄な水として回収するようにしている。

又、特許文献２では、湿式排煙脱硫廃水を蒸発濃縮する蒸発缶、及び、蒸発缶内液を循環加熱する加熱器を有する蒸発濃縮装置において、蒸発缶から排出する発生蒸気の熱エネルギーを吸収ヒートポンプで回収してその熱エネルギーを加熱器に供給するようにしている。
特表２００４−５３２１２４号公報 特許第３４４８２０１号公報

しかし、前記特許文献１では廃水の油分をボイラで回収することにより燃焼し、その燃焼熱を利用して前記油分を分解して得た軽質の可燃性部分をガスエンジン等の燃料として用いるというものであり、この方法ではボイラの構成が非常に複雑になってしまうと共に、ボイラの運転制御が繁雑になるという問題がある。又、特許文献２では、湿式排煙脱硫廃水を収容した蒸発缶を加熱器で加熱して蒸発濃縮を行い、蒸発缶から排出される発生蒸気の熱エネルギーを吸収ヒートポンプで回収して、この回収した熱エネルギーを加熱器に供給して蒸発缶内液を循環加熱するというものであり、この方法においても蒸発缶を加熱するための構成が複雑になると共に、吸収ヒートポンプを作動するためのプラント蒸気が必要になるといった問題がある。

更に、上記特許文献１、２はいずれも廃水を直接加熱・濃縮する方法と比較すると、複雑で大型の設備が必要である割には、廃水の濃縮効果が低いという問題がある。また、特許文献１、２では、廃水を濃縮する際に発生させた水蒸気を、水蒸気ガス化時の水蒸気源として有効に利用することについては全く開示していない。

本発明は、上記実情に鑑みてなしたもので、水蒸気ガス化炉からガス化ガスを導出するガス導出系路から取り出される廃水を、伝熱面にスケールを生じさせることなく効果的に加熱・濃縮することができ、更に、廃水の加熱・濃縮時に発生する水蒸気を水蒸気ガス化炉の反応用水蒸気として有効に利用するようにした水蒸気ガス化炉の廃水処理方法及び装置を提供しようとするものである。

本発明は、原料と水蒸気を導入してガス化を行う水蒸気ガス化炉で生成したガス化ガスを導出するガス導出系路から取り出される廃水を廃水蒸発器に供給し、前記水蒸気ガス化炉出口のガス化ガスに清浄水を熱交換させて生成した加熱用水蒸気を前記廃水蒸発器に導き、前記廃水を加熱することにより反応用水蒸気を生成させて廃水を濃縮し、前記反応用水蒸気を水蒸気ガス化炉に供給して原料のガス化に供することを特徴とする水蒸気ガス化炉の廃水処理方法、に係るものである。

上記水蒸気ガス化炉の廃水処理方法において、前記廃水蒸発器で生成される反応用水蒸気を、前記水蒸気ガス化炉出口のガス化ガスと熱交換して温度を高めて水蒸気ガス化炉に供給することは好ましい。

又、上記水蒸気ガス化炉の廃水処理方法において、前記廃水蒸発器に導く加熱用水蒸気の温度は廃水蒸発器の廃水の飽和蒸気温度１９０℃を維持できる温度であることは好ましい。

又、上記水蒸気ガス化炉の廃水処理方法において、前記ガス導出系路から取り出される廃水の油分を分離し分離した油分を前記水蒸気ガス化炉に導くことは好ましい。

本発明は、燃料を燃焼して循環粒子を加熱する流動層燃焼炉と、流動層燃焼炉からの燃焼流体を燃焼排ガスと循環粒子とに分離する分離器と、分離器で分離した循環粒子と原料と水蒸気を導入し原料をガス化してガス化ガスを生成する水蒸気ガス化炉とを有し、水蒸気ガス化炉の循環粒子及びガス化途中のチャーを燃料として前記流動燃焼炉に戻すようにしている循環流動層ガス化設備において、前記水蒸気ガス化炉で生成したガス化ガスを導出するガス導出系路から取り出される廃水を廃水蒸発器に供給し、前記分離器からの燃焼排ガスと水蒸気ガス化炉から導出されるガス化ガスの少なくとも一方に清浄水を熱交換させて生成した加熱用水蒸気を前記廃水蒸発器に導き、前記廃水を加熱することにより反応用水蒸気を生成させて廃水を濃縮し、前記反応用水蒸気を水蒸気ガス化炉に供給して原料のガス化に供することを特徴とする水蒸気ガス化炉の廃水処理方法、に係るものである。

上記水蒸気ガス化炉の廃水処理方法において、前記廃水蒸発器で生成した反応用水蒸気を、前記分離器からの燃焼排ガスと水蒸気ガス化炉出口のガス化ガスの少なくとも一方と熱交換して温度を高めて水蒸気ガス化炉に供給することは好ましい。

又、上記水蒸気ガス化炉の廃水処理方法において、前記廃水蒸発器で生成した反応用水蒸気を、前記水蒸気ガス化炉出口のガス化ガスと熱交換した後、分離器からの燃焼排ガスと熱交換して温度を高めて水蒸気ガス化炉に供給することは好ましい。

又、上記水蒸気ガス化炉の廃水処理方法において、前記廃水蒸発器に導く加熱用水蒸気の温度は廃水蒸発器の廃水の飽和蒸気温度１９０℃を維持できる温度であることは好ましい。

又、上記水蒸気ガス化炉の廃水処理方法において、前記ガス導出系路から取り出される廃水の油分を分離し分離した油分を前記水蒸気ガス化炉に導くことは好ましい。

本発明は、原料と水蒸気を導入して原料のガス化を行う水蒸気ガス化炉と、該水蒸気ガス化炉で生成したガス化ガスを導出するガス導出系路から取り出される廃水を導入する廃水蒸発器と、前記水蒸気ガス化炉出口のガス化ガスに清浄水を熱交換させて加熱用水蒸気を生成する排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラで生成した加熱用水蒸気を前記廃水蒸発器に導いて廃水を加熱することにより反応用水蒸気を生成させる加熱流体供給系路と、前記廃水蒸発器での廃水の加熱により生成した反応用水蒸気を前記水蒸気ガス化炉に供給する反応用水蒸気供給系路と、を有することを特徴とする水蒸気ガス化炉の廃水処理装置、に係るものである。

上記水蒸気ガス化炉の廃水処理装置において、前記廃水蒸発器で生成した反応用水蒸気を前記水蒸気ガス化炉に供給する反応用水蒸気供給系路に、前記水蒸気ガス化炉出口のガス化ガスと反応用水蒸気を熱交換させて反応用水蒸気の温度を高める昇温器を有することは好ましい。

又、上記水蒸気ガス化炉の廃水処理装置において、前記ガス導出系路から取り出した廃水から油分を分離する油分分離手段と、該油分分離手段で分離した油分を前記水蒸気ガス化炉に導く油分供給系路を有することは好ましい。

本発明は、燃料を燃焼して循環粒子を加熱する流動燃焼炉と、流動燃焼炉からの燃焼流体を燃焼排ガスと循環流体とに分離する分離器と、分離器で分離した循環粒子と原料と水蒸気を導入し原料をガス化してガス化ガスを生成する水蒸気ガス化炉とを有し、水蒸気ガス化炉の循環粒子及びガス化途中のチャーを燃料として前記流動燃焼炉に戻すようにしている循環流動層ガス化設備における前記水蒸気ガス化炉と、該水蒸気ガス化炉で生成したガス化ガスを導出するガス導出系路から取り出される廃水を導入する廃水蒸発器と、前記分離器からの燃焼排ガスと前記水蒸気ガス化炉出口のガス化ガスとの少なくとも一方に清浄水を熱交換させて加熱用水蒸気を生成する排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラで生成した加熱用水蒸気を前記廃水蒸発器に導いて廃水を加熱することにより反応用水蒸気を生成させる加熱流体供給系路と、前記廃水蒸発器での廃水の加熱により生成した反応用水蒸気を前記水蒸気ガス化炉に供給する反応用水蒸気供給系路と、を有することを特徴とする水蒸気ガス化炉の廃水処理装置、に係るものである。

又、上記水蒸気ガス化炉の廃水処理装置において、前記廃水蒸発器で生成した反応用水蒸気を水蒸気ガス化炉に供給する反応用水蒸気供給系路に、前記水蒸気ガス化炉出口のガス化ガスと反応用水蒸気を熱交換して反応用水蒸気の温度を高める第１昇温器と、第１昇温器出口の反応用水蒸気を分離器からの燃焼排ガスと熱交換して温度を高める第２昇温器とを有することは好ましい。

又、上記水蒸気ガス化炉の廃水処理装置において、前記ガス導出系路から取り出した廃水から油分を分離する油分分離手段と、該油分分離手段で分離した油分を前記水蒸気ガス化炉に導く油分供給系路を有することは好ましい。

本発明の水蒸気ガス化炉の廃水処理方法及び装置によれば、水蒸気ガス化炉のガス化ガスを導出するガス導出系路から取り出される廃水を廃水蒸発器に導入し、水蒸気ガス化炉出口のガス化ガスに清浄水を熱交換させて生成した加熱用水蒸気を前記廃水蒸発器に導いて廃水蒸発器内の廃水を加熱することにより反応用水蒸気を生成させて廃水を濃縮しており、水蒸気ガス化炉の廃熱を利用して生成した清浄な加熱用水蒸気を用いて廃水蒸発器内の廃水を加熱・濃縮するようにしているので、伝熱面の汚れを軽減して長期に亘り装置を連続して運転できる効果がある。

更に、廃水蒸発器で生成した反応用水蒸気を水蒸気ガス化炉に供給して原料のガス化に供するようにしたので、廃水の水分を反応用水蒸気として有効に活用することができ、よって水蒸気用水の製造設備及び製造費用を低減できる効果がある。

又、廃水蒸発器により廃水を効果的に減容化することができ、よって減容化した濃縮廃水の処理負荷を軽減できる効果がある。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、１は水蒸気ガス化炉であり、水蒸気ガス化炉１の上部からは石炭、バイオマス等の原料２が供給され、又、水蒸気ガス化炉１の下部からは散気装置３等を介して水蒸気４（反応用水蒸気３０）が供給されている。この水蒸気ガス化炉１では、原料２が部分燃焼することにより例えば８００〜１０００℃の温度を保持して、吸熱反応である原料２と水蒸気４（反応用水蒸気３０）による水蒸気ガス化反応を促進させて一酸化炭素ＣＯ、炭化水素ＣＨ、水素Ｈ_２等を含むガス化ガス５を生成するようになっている。

水蒸気ガス化炉１で生成した８００〜１０００℃のガス化ガス５は、ガス導出系路６により導出されてスプレー塔７に供給され、ノズル７ａからスプレー噴射される洗浄水８によって冷却・洗浄される。この時、ガス化ガス５は例えば７０℃前後に冷却され、ガス化ガス５中のタール及び灰等が除去される。更に、スプレー塔７を出たガス化ガス５は冷却器９に導かれて例えば４０℃に冷却される。これにより、ガス中の灰を含む水は凝縮分離されて除去される。そして、冷却器９から出たタール、灰、水が除去されたガス化ガス５は、図示しないガスエンジンやガスタービン、或いはガス精製装置等に供給される。

前記スプレー塔７からの廃水１０ａ及び冷却器９からの廃水１０ｂは廃水処理する必要があり、図１においては、廃水１０ａ，１０ｂを油分分離手段１１に導いて油分を分離するようにしている。即ち、前記スプレー塔７でガス化ガス５を洗浄した後の廃水１０ａは、沈殿槽１２に導いて廃水１０ａ（上層）と重質タールを含む沈殿物１３（下層）とに分離され、沈殿槽１２で分離された廃水１０ａの一部はポンプ１４により前記スプレー塔７のノズル７ａに洗浄水８として循環使用され、廃水１０ａの残りは前記冷却器９からの廃水１０ｂが導入されている分離槽１５に供給される。分離槽１５は加圧分離を行うようになっており、廃水１０ａ，１０ｂ中の軽質タールが浮上分離され、分離された軽質タール１６は油分供給系路１７により前記水蒸気ガス化炉１に供給されてガス化されるようになっている。又、前記沈殿槽１２で分離された沈殿物１３は、遠心分離器１８に導かれて廃水１０ａと固形分を含む重質タール１９とに分離され、分離された重質タール１９は油分供給系路２０により前記水蒸気ガス化炉１に供給されてガス化されるようになっている。前記遠心分離器１８で分離された廃水１０ａは前記分離槽１５に導かれるようになっている。

前記分離槽１５で軽質タール１６が分離された廃水１０は、ポンプ２１により廃水蒸発器２２に導くようにしている。

一方、前記水蒸気ガス化炉１出口のガス導出系路６には熱交換部２３が設けてあり、該熱交換部２３には、蒸発器２４の清浄水２５（純水）を伝熱管２６により循環供給してガス化ガス５と熱交換することにより、加熱用水蒸気２７を生成するようにした排熱回収ボイラ２８を設けている。

前記排熱回収ボイラ２８で生成した加熱用水蒸気２７は、加熱流体供給系路２９により前記廃水蒸発器２２内に備えた伝熱管２９ａに導いて廃水蒸発器２２内の廃水１０を加熱するようにしており、廃水蒸発器２２では廃水１０の蒸発が行われて反応用水蒸気３０が生成され、廃水１０は濃縮されて濃縮廃水３１となって廃水蒸発器２２から外部に取り出されるようになっている。廃水蒸発器２２で廃水１０を加熱して冷却し液化した清浄水２５はポンプ３２により前記蒸発器２４に戻されるようになっている。

前記廃水蒸発器２２において廃水１０が加熱されて生成した反応用水蒸気３０は、反応用水蒸気供給系路３３により前記熱交換部２３の伝熱管２６より下流の昇温器３４に導かれ、ガス化ガス５と熱交換することにより温度が高められた反応用水蒸気３０（過熱水蒸気）となって水蒸気ガス化炉１に供給するようにしている。尚、前記反応用水蒸気３０は、前記昇温器３４に導いて加熱することなしに、直接水蒸気ガス化炉１に供給するようにしてもよい。

次に、上記図示例の作動を説明する。

水蒸気ガス化炉１では、石炭、バイオマス等の原料２が上部から供給されると共に下部から水蒸気（反応用水蒸気３０）が供給され、原料２の部分燃焼により例えば８００〜１０００℃の温度を保持されて水蒸気ガス化が行われ、一酸化炭素ＣＯ、炭化水素ＣＨ、水素Ｈ_２等を含むガス化ガス５が生成される。

水蒸気ガス化炉１で生成したガス化ガス５は、例えば８００〜１０００℃の温度を有してガス導出系路６により導出され、スプレー塔７に供給されてタール及び灰等が除去され、更に、冷却器９に導かれて冷却されることによりガス中に含有する水分が灰と共に除去された後、図示しないガスエンジンやガスタービン、或いはガスの精製分離を行うガス精製装置等に供給される。

前記スプレー塔７からの廃水１０ａと冷却器９からの廃水１０ｂは油分分離手段１１に導かれて油分が分離される。即ち、前記スプレー塔７でガス化ガス５を洗浄した後の廃水１０ａは、沈殿槽１２に導かれて廃水１０ａ（上層）と重質タールを含む沈殿物１３（下層）とに分離され、沈殿槽１２で分離された廃水１０ａは前記冷却器９からの廃水１０ｂが導入されている分離槽１５に供給され、分離槽１５では加圧分離が行われて廃水１０ａ，１０ｂ中の軽質タールが浮上分離され、分離された軽質タール１６は油分供給系路１７により前記水蒸気ガス化炉１に供給されてガス化の原料に供される。又、前記沈殿槽１２で分離された沈殿物１３は遠心分離器１８に導かれて廃水１０ａと固形分を含む重質タール１９とに分離され、分離された重質タール１９は油分供給系路２０により前記水蒸気ガス化炉１に供給されてガス化の原料に供される。又、前記遠心分離器１８で分離された廃水１０ａは前記分離槽１５に導かれる。

前記分離槽１５で軽質タール１６が分離された廃水１０は、ポンプ２１によって廃水蒸発器２２に供給される。

水蒸気ガス化炉１から導出される８００〜１０００℃のガス化ガス５は、熱交換部２３において、排熱回収ボイラ２８の蒸発器２４の清浄水２５と伝熱管２６を介して熱交換され、排熱回収ボイラ２８により例えば２３０℃に調整された加熱用水蒸気２７が生成される。

排熱回収ボイラ２８で生成した２３０℃の加熱用水蒸気２７は、加熱流体供給系路２９により前記廃水蒸発器２２内の伝熱管２９ａに導かれて廃水蒸発器２２内の廃水１０を加熱する。廃水蒸発器２２では廃水１０の加熱により蒸発が行われて清浄な反応用水蒸気３０が生成され、一方、廃水１０は加熱により濃縮されて濃縮廃水３１となって廃水蒸発器２２から取り出される。上記加熱・濃縮によって廃水蒸発器２２から取り出される濃縮廃水３１は、廃水処理設備により処理されて河川等に放流されるか、或いは有価物回収源として利用される。廃水１０は廃水蒸発器２２によって加熱・濃縮された濃縮廃水３１は効果的に減容化されているため、廃水処理設備による処理負荷を軽減することができる。

前記廃水１０を加熱・濃縮する廃水蒸発器２２では、廃水１０を加熱する伝熱管２９ａの外表面に廃水１０中のタール、カルシウム、マグネシウム等のスケールが付着・堆積することが知られており、このようなスケールは伝熱管２９ａの表面温度が約４５０〜５００℃より高くなると付着量が急激に増加することが知られている。従って、廃水蒸発器２２を安定して連続運転するためには、廃水蒸発器２２の伝熱管２９ａの表面温度を例えば４５０℃以下に保持することが有効である。

ここで、廃水蒸発器２２の伝熱管２９ａは表面温度が低い程伝熱管２９ａが汚れる問題を低減できるため、前記加熱用水蒸気２７の温度は低い方が好ましい。しかし、廃水蒸発器２２で生成した反応用水蒸気を搬送するためには、廃水蒸発器２２内を少なくとも飽和蒸気圧０．９ヘクトパスカルに維持する必要があり、この時の飽和蒸気温度が１９０℃であることから、廃水蒸発器２２内を飽和蒸気温度１９０℃に維持するために必要な加熱用水蒸気の温度を略２３０℃としている。

前記廃水蒸発器２２において廃水１０が加熱されて生成した反応用水蒸気３０は、反応用水蒸気供給系路３３により前記熱交換部２３の昇温器３４に供給されガス化ガス５と熱交換することにより例えば５００℃程度まで加熱され、高温となった反応用水蒸気３０（過熱水蒸気）は水蒸気ガス化炉１に供給されて原料２のガス化に供せられる。前記したように、例えば５００℃程度まで温度を高めた反応用水蒸気３０を水蒸気ガス化炉１に供給することにより、水蒸気ガス化炉１での水蒸気ガス化反応を高めることができる。

上記したように８００〜１０００℃のガス化ガス５を用いて排熱回収ボイラ２８により例えば２３０℃の加熱用水蒸気２７を生成し、この加熱用水蒸気２７を用いて廃水蒸発器２２において廃水１０を加熱することから反応用水蒸気３０を生成させ、この反応用水蒸気３０を水蒸気ガス化炉１に供給するようにしたので、廃水１０の水分を反応用水蒸気３０として有効に活用することができ、よって水蒸気用水の製造設備及び製造費用を低減することができる。

本発明者らは、前記水蒸気ガス化炉１の実証炉において、排熱回収ボイラ２８において生成した２３０℃の加熱用水蒸気２７を用いて廃水蒸発器２２により前記廃水１０を加熱蒸発させた時の伝熱管２９ａの伝熱係数を計測する試験を行い、又、同様にして廃水蒸発器２２に純水を収容して加熱蒸発させた時の伝熱管２９ａの伝熱係数を計測する試験を行い、その結果を図２に示した。図２の結果から、純水を蒸発させたときの伝熱係数と、廃水１０を蒸発させたときの伝熱係数は処理時間が経過しても殆ど変化することがなく、よって２３０℃の加熱用水蒸気２７を用いて廃水１０を加熱しても伝熱管２９ａの汚れ（スケールの付着）は生じないことが判明した。ここで、伝熱管２９ａにスケールが付着した場合には、図２中一点鎖線で示すように、処理時間に応じて伝熱係数が低下する現象を生じることになるが、このような現象は全く見られなかった。

従って、前記廃水蒸発器２２に導く加熱用水蒸気２７の温度を廃水蒸発器２２の廃水１０の飽和蒸気温度１９０℃が維持される温度である略２３０℃に維持すると、廃水蒸発器２２の伝熱管２９ａにスケールが付着する問題を防止でき、よって廃水蒸発器２２が長期間に亘り安定して連続運転可能となることが判明した。

図３は、前記図１の廃水処理装置の構成を循環流動層ガス化設備３５に適用した場合の一例を示すものである。

図３の循環流動層ガス化設備３５は、下部から供給される空気３６により燃料を流動燃焼させて循環粒子を加熱する流動燃焼炉３７と、流動燃焼炉３７からの燃焼流体３８を燃焼排ガス３９と循環粒子４０とに分離する分離器４１と、分離器４１で分離した高温の循環粒子４０と原料２を上部から導入し、水蒸気４を下部から導入し、原料２をガス化してガス化ガス５を生成する水蒸気ガス化炉１とを有しており、水蒸気ガス化炉１内の循環粒子４０と共にガス化途中のチャー４２を燃料として前記流動燃焼炉３７に戻し、流動燃焼炉３７でチャー４２を燃焼することにより循環粒子４０を加熱するようにしている。

前記水蒸気ガス化炉１で生成したガス化ガス５は、ガス導出系路６により図１と同様にスプレー塔７及び冷却器９に導いてタール及び水分等を除去しており、スプレー塔７及び冷却器９からの廃水１０ａ，１０ｂは油分分離手段１１により軽質タール１６及び重質タール１９の油分を除去した後、廃水蒸発器２２に導くようにしている。

一方、排熱回収ボイラ２８は、前記分離器４１からの燃焼排ガス３９を導出する燃焼排ガス導出系路４３に配置した熱交換部４４に備えて燃焼排ガス３９と熱交換する伝熱管４５と、前記水蒸気ガス化炉１出口に配置した熱交換部２３に備えてガス化ガス５と熱交換する伝熱管２６とを備えて清浄水２５を加熱し、２３０℃の加熱用水蒸気２７を生成するようになっており、排熱回収ボイラ２８で生成した加熱用水蒸気２７は、加熱流体供給系路２９により前記廃水蒸発器２２に導いて廃水１０を加熱することにより、廃水１０から反応用水蒸気３０を生成すると共に廃水１０の濃縮を行うようになっている。尚、排熱回収ボイラ２８は、２３０℃の加熱用水蒸気２７を生成することができれば、前記燃焼排ガス３９とガス化ガス５の一方と熱交換するようになっていてもよい。

前記廃水蒸発器２２において廃水１０の加熱によって生成した反応用水蒸気３０は、反応用水蒸気供給系路３３により前記水蒸気ガス化炉１出口に設けた熱交換部２３の昇温器（第１昇温器）に導かれてガス化ガス５と熱交換することにより温度が高められた後、前記分離器４１出口に設けた熱交換部４４の第２昇温器４６に導かれて燃焼排ガス３９と熱交換することにより更に温度が高められ、例えば５００℃の過熱水蒸気による反応用水蒸気３０となって水蒸気ガス化炉１に供給するようにしている。

図３の形態によれば、循環流動層ガス化設備３５においても、水蒸気ガス化炉１のガス導出系路６から取り出される廃水１０を廃水蒸発器２２により安定して加熱・濃縮することができ、廃水蒸発器２２おいて生成された反応用水蒸気３０を容易に高い温度に過熱して水蒸気ガス化炉１に供給することができる。

なお、本発明の水蒸気ガス化炉の廃水処理方法及び装置は上記形態にのみ限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明を実施する形態の一例を示す全体概要構成図である。 実証炉で排熱回収ボイラからの加熱用蒸気を用いて廃水蒸発器の廃水を加熱蒸発させた時と、廃水蒸発器に収容した純水を加熱蒸発させた時の伝熱管の伝熱係数を計測した試験結果を示すグラフである。 図１の廃水処理装置の構成を循環流動層ガス化設備に適用した場合の一例を示す全体概要構成図である。

符号の説明

１ 水蒸気ガス化炉
２ 原料
４ 水蒸気（反応用水蒸気）
５ ガス化ガス
６ ガス導出系路
１０ 廃水
１０ａ，１０ｂ 廃水
１１ 油分分離手段
１６ 軽質タール（油分）
１７ 油分供給系路
１９ 重質タール（油分）
２０ 油分供給系路
２２ 廃水蒸発器
２５ 清浄水
２７ 加熱用水蒸気
２８ 排熱回収ボイラ
２９ 加熱流体供給系路
３０ 反応用水蒸気
３３ 反応用水蒸気供給系路
３４ 昇温器（第１昇温器）
３５ 循環流動層ガス化設備
３７ 流動燃焼炉
３８ 燃焼流体
３９ 燃焼排ガス
４０ 循環粒子
４１ 分離器
４２ チャー
４６ 第２昇温器

Claims (15)

1. 原料と水蒸気を導入してガス化を行う水蒸気ガス化炉で生成したガス化ガスを導出するガス導出系路から取り出される廃水を廃水蒸発器に供給し、前記水蒸気ガス化炉出口のガス化ガスに清浄水を熱交換させて生成した加熱用水蒸気を前記廃水蒸発器に導き、前記廃水を加熱することにより反応用水蒸気を生成させて廃水を濃縮し、前記反応用水蒸気を水蒸気ガス化炉に供給して原料のガス化に供することを特徴とする水蒸気ガス化炉の廃水処理方法。
2. 前記廃水蒸発器で生成される反応用水蒸気を、前記水蒸気ガス化炉出口のガス化ガスと熱交換して温度を高めて水蒸気ガス化炉に供給する請求項１に記載の水蒸気ガス化炉の廃水処理方法。
3. 前記廃水蒸発器に導く加熱用水蒸気の温度は廃水蒸発器の廃水の飽和蒸気温度１９０℃を維持できる温度である請求項１又は２に記載の水蒸気ガス化炉の廃水処理方法。
4. 前記ガス導出系路から取り出される廃水の油分を分離し分離した油分を前記水蒸気ガス化炉に導く請求項１〜３のいずれか１つに記載の水蒸気ガス化炉の廃水処理方法。
5. 燃料を燃焼して循環粒子を加熱する流動層燃焼炉と、流動層燃焼炉からの燃焼流体を燃焼排ガスと循環粒子とに分離する分離器と、分離器で分離した循環粒子と原料と水蒸気を導入し原料をガス化してガス化ガスを生成する水蒸気ガス化炉とを有し、水蒸気ガス化炉の循環粒子及びガス化途中のチャーを燃料として前記流動燃焼炉に戻すようにしている循環流動層ガス化設備において、前記水蒸気ガス化炉で生成したガス化ガスを導出するガス導出系路から取り出される廃水を廃水蒸発器に供給し、前記分離器からの燃焼排ガスと水蒸気ガス化炉から導出されるガス化ガスの少なくとも一方に清浄水を熱交換させて生成した加熱用水蒸気を前記廃水蒸発器に導き、前記廃水を加熱することにより反応用水蒸気を生成させて廃水を濃縮し、前記反応用水蒸気を水蒸気ガス化炉に供給して原料のガス化に供することを特徴とする水蒸気ガス化炉の廃水処理方法。
6. 前記廃水蒸発器で生成した反応用水蒸気を、前記分離器からの燃焼排ガスと水蒸気ガス化炉出口のガス化ガスの少なくとも一方と熱交換して温度を高めて水蒸気ガス化炉に供給する請求項５に記載の水蒸気ガス化炉の廃水処理方法。
7. 前記廃水蒸発器で生成した反応用水蒸気を、前記水蒸気ガス化炉出口のガス化ガスと熱交換した後、分離器からの燃焼排ガスと熱交換して温度を高めて水蒸気ガス化炉に供給する請求項６に記載の水蒸気ガス化炉の廃水処理方法。
8. 前記廃水蒸発器に導く加熱用水蒸気の温度は廃水蒸発器の廃水の飽和蒸気温度１９０℃を維持できる温度である請求項５〜７のいずれか１つに記載の水蒸気ガス化炉の廃水処理方法。
9. 前記ガス導出系路から取り出される廃水の油分を分離し分離した油分を前記水蒸気ガス化炉に導く請求項５〜８のいずれか１つに記載の水蒸気ガス化炉の廃水処理方法。
10. 原料と水蒸気を導入して原料のガス化を行う水蒸気ガス化炉と、該水蒸気ガス化炉で生成したガス化ガスを導出するガス導出系路から取り出される廃水を導入する廃水蒸発器と、前記水蒸気ガス化炉出口のガス化ガスに清浄水を熱交換させて加熱用水蒸気を生成する排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラで生成した加熱用水蒸気を前記廃水蒸発器に導いて廃水を加熱することにより反応用水蒸気を生成させる加熱流体供給系路と、前記廃水蒸発器での廃水の加熱により生成した反応用水蒸気を前記水蒸気ガス化炉に供給する反応用水蒸気供給系路と、を有することを特徴とする水蒸気ガス化炉の廃水処理装置。
11. 前記廃水蒸発器で生成した反応用水蒸気を前記水蒸気ガス化炉に供給する反応用水蒸気供給系路に、前記水蒸気ガス化炉出口のガス化ガスと反応用水蒸気を熱交換させて反応用水蒸気の温度を高める昇温器を有する請求項１０に記載の水蒸気ガス化炉の廃水処理装置。
12. 前記ガス導出系路から取り出した廃水から油分を分離する油分分離手段と、該油分分離手段で分離した油分を前記水蒸気ガス化炉に導く油分供給系路を有する請求項１０又は１１に記載の水蒸気ガス化炉の廃水処理装置。
13. 燃料を燃焼して循環粒子を加熱する流動燃焼炉と、流動燃焼炉からの燃焼流体を燃焼排ガスと循環流体とに分離する分離器と、分離器で分離した循環粒子と原料と水蒸気を導入し原料をガス化してガス化ガスを生成する水蒸気ガス化炉とを有し、水蒸気ガス化炉の循環粒子及びガス化途中のチャーを燃料として前記流動燃焼炉に戻すようにしている循環流動層ガス化設備における前記水蒸気ガス化炉と、該水蒸気ガス化炉で生成したガス化ガスを導出するガス導出系路から取り出される廃水を導入する廃水蒸発器と、前記分離器からの燃焼排ガスと前記水蒸気ガス化炉出口のガス化ガスとの少なくとも一方に清浄水を熱交換させて加熱用水蒸気を生成する排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラで生成した加熱用水蒸気を前記廃水蒸発器に導いて廃水を加熱することにより反応用水蒸気を生成させる加熱流体供給系路と、前記廃水蒸発器での廃水の加熱により生成した反応用水蒸気を前記水蒸気ガス化炉に供給する反応用水蒸気供給系路と、を有することを特徴とする水蒸気ガス化炉の廃水処理装置。
14. 前記廃水蒸発器で生成した反応用水蒸気を水蒸気ガス化炉に供給する反応用水蒸気供給系路に、前記水蒸気ガス化炉出口のガス化ガスと反応用水蒸気を熱交換して反応用水蒸気の温度を高める第１昇温器と、第１昇温器出口の反応用水蒸気を分離器からの燃焼排ガスと熱交換して温度を高める第２昇温器とを有する請求項１３に記載の水蒸気ガス化炉の廃水処理装置。
15. 前記ガス導出系路から取り出した廃水から油分を分離する油分分離手段と、該油分分離手段で分離した油分を前記水蒸気ガス化炉に導く油分供給系路を有する請求項１３又は１４に記載の水蒸気ガス化炉の廃水処理装置。

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