JP2012017376A - Organic waste gasification system and organic waste gasification method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the efficiency of gasification of an organic waste containing household garbage, and achieve downsizing and cost reduction.SOLUTION: An organic waste gasification system includes a pretreatment apparatus 1 to execute a hydrolysis treatment to decompose an organic waste 501 to an organic material 502 while the organic waste 501 is being dried by sending steam 101 to a treatment tank 11 accommodating the organic waste 501, a thermal decomposition apparatus 2 to generate a thermally decomposed gas 201 by executing a thermal decomposition gasification treatment on the organic material 502 while a normal pressure overheated steam 102 is sent to a thermal decomposition tank 21 accommodating the organic material 502 and the interior of the thermal decomposition tank 21 is being maintained in a low-oxygen state or oxygen-free, and a gas reforming apparatus 3 to execute a hydrogen-oxygen reforming treatment to reform the thermally decomposed gas 201 to a hydrogen-rich gas 202 through a hydrogen-oxygen reforming reaction by sending a hydrogen-oxygen gas 103 and the thermally decomposed gas 201 to a gas reforming tank 31.

Description

本発明は、家庭ごみを主体とする有機系廃棄物をガス化する有機系廃棄物ガス化システムおよび有機系廃棄物ガス化方法に関するものである。   The present invention relates to an organic waste gasification system and an organic waste gasification method for gasifying organic waste mainly composed of household waste.

この種の有機系廃棄物ガス化システムとして、特許第4363960号公報に開示された有機系廃棄物のガス化装置が知られている。このガス化装置は、一つの容器内に有機系廃棄物を熱分解する熱分解領域と、有機系廃棄物の熱分解によって発生した熱分解ガスを改質する改質領域とを有するガス化炉を備えて、有機系廃棄物のガス化を実行する。このガス化装置を用いて有機系廃棄物をガス化する際には、有機系廃棄物としての木材等を粗粉砕処理によって1mm以上15cm以下に粉砕した後に、自然乾燥によって含水率が50重量%以下に調整する。次いで、ガス化炉の熱分解領域に有機系廃棄物を投入する。続いて、窒素、ヘリウム等の不活性ガスを送り込むことによって熱分解領域を非酸化性雰囲気とした状態で、ガス化炉外に設けた加熱手段で加熱したアルミナボール等の固体状熱媒体を熱分解領域に投入することによって熱分解領域の温度が500℃〜600℃となるように加熱する。この際に、この加熱によって有機系廃棄物が熱分解し、熱分解ガスが発生する。この場合、熱分解領域の圧力を0.1MPa〜0.9MPaの範囲内に維持する。   As this type of organic waste gasification system, an organic waste gasification device disclosed in Japanese Patent No. 4363960 is known. This gasifier has a pyrolysis region for pyrolyzing organic waste in one container and a reforming region for reforming pyrolysis gas generated by pyrolysis of organic waste. The organic waste is gasified. When gasifying organic waste using this gasifier, the moisture content is 50% by weight by natural drying after pulverizing wood or the like as organic waste to 1 mm to 15 cm by coarse pulverization. Adjust to: Next, organic waste is introduced into the pyrolysis region of the gasifier. Subsequently, a solid heat medium such as alumina balls heated by a heating means provided outside the gasification furnace is heated in a state where the pyrolysis region is brought into a non-oxidizing atmosphere by sending an inert gas such as nitrogen or helium. It heats so that the temperature of a thermal decomposition area | region may become 500 to 600 degreeC by throwing into a decomposition | disassembly area | region. At this time, the organic waste is thermally decomposed by this heating, and pyrolysis gas is generated. In this case, the pressure in the thermal decomposition region is maintained within the range of 0.1 MPa to 0.9 MPa.

次いで、熱分解によって発生した熱分解ガスを改質領域に導入すると共に、温度が180℃で圧力が0.9MPaのスチームを改質領域に供給する。この際に熱分解ガスとスチームとが反応して熱分解ガスを水素に富むガス(水素リッチガス)に改質する。また、電気加熱器を用いて、改質領域の温度を900℃〜1000℃の範囲内に維持すると共に、熱分解領域の圧力を0.1MPa〜0.9MPaの範囲内に維持する。   Next, a pyrolysis gas generated by pyrolysis is introduced into the reforming region, and steam having a temperature of 180 ° C. and a pressure of 0.9 MPa is supplied to the reforming region. At this time, the pyrolysis gas and steam react to reform the pyrolysis gas into a gas rich in hydrogen (hydrogen-rich gas). Further, using the electric heater, the temperature of the reforming region is maintained within a range of 900 ° C. to 1000 ° C., and the pressure of the thermal decomposition region is maintained within a range of 0.1 MPa to 0.9 MPa.

特許第4363960号公報(第4−5頁、第1図)Japanese Patent No. 4363960 (page 4-5, Fig. 1)

ところが、上記した従来のガス化装置には、解決すべき以下の課題がある。すなわち、このガス化装置では、有機系廃棄物としての木材を熱分解してガス化する際に、熱分解の前処理として、木材等を粉砕した後に自然乾燥によって含水率が50重量%以下に調整する必要がある。一方、家庭ごみを主体とする有機系廃棄物は、木材を主体とする有機系廃棄物と比較して多くの(例えば60重量%程度の)水分を含んでいることが、行政機関等が行っている分析結果から明らかとなっている。このため、家庭ごみを主体とする有機系廃棄物を上記のガス化装置でガス化するときには、前処理としての自然乾燥だけで目標とする50重量%以下の含水率に調整するのが困難なことがあり、熱分解が効率的に行われなかったり、熱分解において多量の残渣が発生したりして、その後の処理に支障を来すおそれがある。また、上記のガス化装置では、熱分解によって発生した熱分解ガスを改質する際に、改質領域の温度を900℃〜1000℃の高温状態に維持して熱分解ガスとスチームとを反応させるため、十分な耐久性を有するガス化炉が必要であることに加えて、大きな能力を有する加熱装置を設ける必要がある。このため、ガス化装置が大掛かりとなり、イニシャルコストおよびランニングコストが高騰するという課題が存在する。   However, the conventional gasifier described above has the following problems to be solved. That is, in this gasification apparatus, when wood as organic waste is pyrolyzed and gasified, the moisture content is reduced to 50% by weight or less by natural drying after pulverizing wood etc. as a pretreatment for pyrolysis. It needs to be adjusted. On the other hand, organic waste mainly made from household waste contains more water (for example, about 60% by weight) than organic waste made mainly from wood. It is clear from the analysis results. For this reason, when organic waste mainly composed of household waste is gasified by the above gasifier, it is difficult to adjust the moisture content to a target of 50% by weight or less only by natural drying as pretreatment. In some cases, thermal decomposition is not performed efficiently, or a large amount of residue is generated in the thermal decomposition, which may hinder subsequent processing. In the above gasifier, when reforming the pyrolysis gas generated by pyrolysis, the temperature of the reforming region is maintained at a high temperature of 900 ° C. to 1000 ° C. to react the pyrolysis gas and steam. Therefore, in addition to the necessity of a gasification furnace having sufficient durability, it is necessary to provide a heating device having a large capacity. For this reason, the gasifier becomes large-scale and there is a problem that initial cost and running cost increase.

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、家庭ごみを主体とする有機系廃棄物のガス化の効率を向上させつつ、小形化および低コスト化を実現し得る有機系廃棄物ガス化システムおよび有機系廃棄物ガス化方法を提供することを主目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and is an organic waste gas that can be reduced in size and cost while improving the efficiency of gasification of organic waste mainly composed of household waste. The main object is to provide a gasification system and an organic waste gasification method.

上記目的を達成すべく請求項1記載の有機系廃棄物ガス化システムは、有機系廃棄物に対して前処理を実行する前処理装置と、前記前処理後の有機系廃棄物に対して熱分解ガス化処理を実行して熱分解ガスを発生させる熱分解装置と、前記熱分解ガスに対してガス改質処理を実行するガス改質装置とを備え、前記有機系廃棄物をガス化する有機系廃棄物ガス化システムであって、前記前処理装置は、処理槽と水蒸気生成機とを備え、前記有機系廃棄物を収容した前記処理槽内に前記水蒸気生成機によって生成された水蒸気を送り込んで当該有機系廃棄物を乾燥させつつ有機材料に分解する加水分解処理を前記前処理として実行し、前記熱分解装置は、熱分解槽と過熱水蒸気生成機とを備え、前記前処理後の有機系廃棄物としての前記有機材料を収容した前記熱分解槽に対して前記過熱水蒸気生成機によって生成された過熱水蒸気を送り込んで当該熱分解槽内を低酸素状態または無酸素状態に維持して前記熱分解ガス化処理を実行し、前記ガス改質装置は、水酸素改質反応用の触媒が内部に収容されたガス改質槽と水酸素ガス生成機とを備え、前記水酸素ガス生成機によって生成された水酸素ガスおよび前記熱分解ガスを前記ガス改質槽内に送り込んで水酸素改質反応によって当該熱分解ガスを水素リッチガスに改質する水酸素ガス改質処理を前記ガス改質処理として実行する。   In order to achieve the above object, an organic waste gasification system according to claim 1 is provided with a pretreatment device that performs pretreatment on organic waste, and heat on the organic waste after the pretreatment. A pyrolysis device that generates a pyrolysis gas by performing a cracking gasification process, and a gas reforming device that performs a gas reforming process on the pyrolysis gas, and gasifies the organic waste In the organic waste gasification system, the pretreatment device includes a treatment tank and a steam generator, and the steam generated by the steam generator is contained in the treatment tank containing the organic waste. A hydrolyzing process is carried out as the pretreatment, and the organic waste is decomposed into an organic material while drying the organic waste, and the thermal decomposition apparatus includes a thermal decomposition tank and a superheated steam generator, Organic materials as organic waste The superheated steam generated by the superheated steam generator is sent to the housed pyrolysis tank, and the inside of the pyrolysis tank is maintained in a low oxygen state or an oxygen-free state to execute the pyrolysis gasification process, The gas reformer includes a gas reforming tank in which a catalyst for water oxygen reforming reaction is housed and a water oxygen gas generator, the water oxygen gas generated by the water oxygen gas generator and the water oxygen gas generator A hydro-oxygen gas reforming process is performed as the gas reforming process, in which a pyrolysis gas is sent into the gas reforming tank and the pyrolysis gas is reformed into a hydrogen-rich gas by a water-oxygen reforming reaction.

また、請求項2記載の有機系廃棄物ガス化システムは、請求項1記載の有機系廃棄物ガス化システムにおいて、前記水酸素改質反応用の触媒として酸化カルシウム系の触媒を用いる。   The organic waste gasification system according to claim 2 uses a calcium oxide catalyst as the catalyst for the water oxygen reforming reaction in the organic waste gasification system according to claim 1.

また、請求項3記載の有機系廃棄物ガス化システムは、請求項1または2記載の有機系廃棄物ガス化システムにおいて、前記水素リッチガスを使用して発電するガス発電機を備え、前記過熱水蒸気生成機は前記ガス発電機による発電に伴って発生する排温水を用いて前記過熱水蒸気を生成する。   Further, an organic waste gasification system according to claim 3 is the organic waste gasification system according to claim 1 or 2, further comprising a gas generator that generates electric power using the hydrogen-rich gas, and the superheated steam A generator produces | generates the said superheated steam using the waste water generated with the electric power generation by the said gas generator.

さらに、請求項4記載の有機系廃棄物ガス化システムは、請求項1から3のいずれかに記載の有機系廃棄物ガス化システムにおいて、前記水蒸気発生機は、前記熱分解ガス化処理の際に発生する前記有機材料の残渣を前記水蒸気を生成する際の燃料として用いる。   Furthermore, the organic waste gasification system according to claim 4 is the organic waste gasification system according to any one of claims 1 to 3, wherein the steam generator is configured to perform the pyrolysis gasification process. The residue of the organic material generated in the step is used as a fuel for generating the water vapor.

また、請求項5記載の有機系廃棄物ガス化方法は、有機系廃棄物に対して前処理を実行し、前記前処理後の有機系廃棄物に対して熱分解ガス化処理を実行して熱分解ガスを発生させ、前記熱分解ガスに対してガス改質処理を実行して、前記有機系廃棄物をガス化する有機系廃棄物ガス化方法であって、前記有機系廃棄物を収容した処理槽内に水蒸気を送り込んで当該有機系廃棄物を乾燥させつつ有機材料に分解する加水分解処理を前記前処理として実行し、前記前処理後の有機系廃棄物としての前記有機材料を収容した熱分解槽に対して過熱水蒸気を送り込んで当該熱分解槽内を低酸素状態または無酸素状態に維持して前記熱分解ガス化処理を実行し、水酸素改質反応用の触媒が内部に収容されたガス改質槽内に水酸素ガスおよび前記熱分解ガスを送り込んで水酸素改質反応によって当該熱分解ガスを水素リッチガスに改質する水酸素ガス改質処理を前記ガス改質処理として実行する。   Moreover, the organic waste gasification method according to claim 5 performs pretreatment on the organic waste, and performs pyrolysis gasification treatment on the organic waste after the pretreatment. An organic waste gasification method for generating pyrolysis gas and gasifying the organic waste by performing a gas reforming process on the pyrolysis gas, containing the organic waste A hydrolyzing process for decomposing the organic waste into an organic material by sending water vapor into the treated tank is performed as the pretreatment, and the organic material as the organic waste after the pretreatment is accommodated. Superheated steam is sent into the pyrolysis tank, and the pyrolysis gasification process is performed while maintaining the inside of the pyrolysis tank in a low oxygen state or an oxygen-free state. Hydro-oxygen gas and the thermal decomposition in the gas reforming tank accommodated By feeding the scan performing water oxygen reforming reaction water oxygen gas reforming process for reforming the thermal decomposed gas into hydrogen-rich gas by as the gas reforming process.

また、請求項6記載の有機系廃棄物ガス化方法は、請求項5記載の有機系廃棄物ガス化方法において、前記水酸素改質反応用の触媒として酸化カルシウム系の触媒を用いる。   The organic waste gasification method according to claim 6 is the organic waste gasification method according to claim 5, wherein a calcium oxide catalyst is used as the catalyst for the water oxygen reforming reaction.

また、請求項7記載の有機系廃棄物ガス化方法は、請求項5または6記載の有機系廃棄物ガス化方法において、前記水素リッチガスを使用した発電に伴って発生する排温水を用いて生成した前記過熱水蒸気を前記熱分解ガス化処理に用いる。   Further, the organic waste gasification method according to claim 7 is the organic waste gasification method according to claim 5 or 6, wherein the organic waste gasification method is generated by using waste water generated by power generation using the hydrogen-rich gas. The superheated steam is used for the pyrolysis gasification treatment.

また、請求項8記載の有機系廃棄物ガス化方法は、請求項5から7のいずれかに記載の有機系廃棄物ガス化方法において、前記熱分解ガス化処理の際に発生する前記有機材料の残渣を前記水蒸気を生成する際の燃料として用いる。   The organic waste gasification method according to claim 8 is the organic waste gasification method according to any one of claims 5 to 7, wherein the organic material generated during the pyrolysis gasification treatment is used. The residue is used as a fuel for generating the water vapor.

請求項1記載の有機系廃棄物ガス化システム、および請求項5記載の有機系廃棄物ガス化方法によれば、有機系廃棄物を収容した処理槽内に水蒸気を送り込んで有機系廃棄物を乾燥させつつ有機材料に分解する加水分解処理を熱分解ガス化処理の前処理として実行することにより、含水率が高い(例えば、含水率が60重量%程度の)家庭ごみを主体とする有機系廃棄物を含水率が十分に少ない(例えば、含水率が20重量%程度の)有機材料に分解することができるため、自然乾燥だけを前処理として行う構成および方法と比較して、家庭ごみを主体とする有機系廃棄物を効率的にガス化することができる。   According to the organic waste gasification system according to claim 1 and the organic waste gasification method according to claim 5, water vapor is fed into a treatment tank containing the organic waste, and the organic waste is removed. An organic system mainly composed of household waste with a high water content (for example, a water content of about 60% by weight) by performing a hydrolysis treatment that decomposes into an organic material while drying as a pretreatment for pyrolysis gasification treatment Since waste can be decomposed into organic materials with a sufficiently low moisture content (for example, a moisture content of about 20% by weight), compared with a configuration and method in which only natural drying is performed as a pretreatment, household waste is reduced. It is possible to efficiently gasify the main organic waste.

また、この有機系廃棄物ガス化システムおよび有機系廃棄物ガス化方法によれば、有機材料を収容した熱分解槽に対して過熱水蒸気を送り込んで熱分解槽内を低酸素状態または無酸素状態に維持して熱分解ガス化処理を実行することにより、高い耐熱性や高い耐圧性を有する熱分解槽を用いることなく、比較的簡易な構成の熱分解槽を用いて有機材料を熱分解することができると共に、熱分解槽内を加熱する加熱装置を不要とすることができるため、熱分解装置の小形化および低コスト化を図ることができる。また、低酸素状態(または無酸素状態)の熱分解槽内において熱分解ガス化処理を実行することができるため、ダイオキシン等の環境影響物質の発生を確実に抑制することができる。   In addition, according to the organic waste gasification system and the organic waste gasification method, superheated steam is fed into the pyrolysis tank containing the organic material so that the inside of the pyrolysis tank is in a low oxygen state or an oxygen-free state. By carrying out the pyrolysis gasification process while maintaining the temperature, the organic material is pyrolyzed using a pyrolysis tank having a relatively simple configuration without using a pyrolysis tank having high heat resistance and high pressure resistance. In addition, since a heating device for heating the inside of the pyrolysis tank can be eliminated, the downsizing and cost reduction of the pyrolysis device can be achieved. In addition, since pyrolysis gasification treatment can be performed in a pyrolysis tank in a low oxygen state (or an oxygen-free state), generation of environmental impact substances such as dioxins can be reliably suppressed.

また、この有機系廃棄物ガス化システムおよび有機系廃棄物ガス化方法によれば、水酸素改質反応用の触媒が内部に収容されたガス改質槽内に水酸素ガスおよび熱分解ガスを送り込んで水酸素改質反応によって熱分解ガスを水素リッチガスに改質する水酸素ガス改質処理を実行することにより、高い耐熱性を有するガス改質槽を用いることなく、比較的簡易な構成のガス改質槽を用いて熱分解ガスの改質を行うことができると共に、ガス改質槽内を加熱する加熱装置を不要とすることができるため、ガス改質装置の小形化および低コスト化を図ることができる。したがって、この有機系廃棄物ガス化システムおよび有機系廃棄物ガス化方法によれば、熱分解装置の小形化および低コスト化と相俟って、有機系廃棄物ガス化システムの全体としての十分な小形化および十分な低コスト化を実現することができる。   Further, according to this organic waste gasification system and organic waste gasification method, water oxygen gas and pyrolysis gas are introduced into a gas reforming tank in which a catalyst for water oxygen reforming reaction is housed. By carrying out a water oxygen gas reforming process that reforms the pyrolysis gas into a hydrogen rich gas by a water oxygen reforming reaction, a relatively simple configuration is achieved without using a gas reforming tank having high heat resistance. Pyrolysis gas can be reformed using a gas reforming tank, and a heating device for heating the inside of the gas reforming tank can be dispensed with, so the gas reforming apparatus can be reduced in size and cost. Can be achieved. Therefore, according to the organic waste gasification system and the organic waste gasification method, combined with downsizing and cost reduction of the thermal decomposition apparatus, the organic waste gasification system as a whole Downsizing and sufficient cost reduction can be realized.

また、請求項2記載の有機系廃棄物ガス化システム、および請求項6記載の有機系廃棄物ガス化方法によれば、水酸素改質反応用の触媒として酸化カルシウム系の触媒を用いることにより、比較的低い温度で行われる水酸素改質反応を促進することができるため、水酸素ガス改質処理の効率を十分に高めることができる。   Further, according to the organic waste gasification system according to claim 2 and the organic waste gasification method according to claim 6, by using a calcium oxide catalyst as a catalyst for the water oxygen reforming reaction, Since the water-oxygen reforming reaction performed at a relatively low temperature can be promoted, the efficiency of the water-oxygen gas reforming process can be sufficiently increased.

また、請求項3記載の有機系廃棄物ガス化システム、および請求項7記載の有機系廃棄物ガス化方法によれば、水素リッチガスを使用した発電に伴って発生する排温水を用いて生成した過熱水蒸気を熱分解ガス化処理に用いることにより、有機系廃棄物ガス化システムおよび有機系廃棄物ガス化方法の各処理で用いる電力を水素リッチガスを使用した発電で賄い、さらにその発電に伴って発生する排温水の熱エネルギーもガス化の際のエネルギー源として利用することができるため、エネルギーの有効利用を推進することができる。   Moreover, according to the organic waste gasification system according to claim 3 and the organic waste gasification method according to claim 7, the organic waste gasification method is generated using the waste water generated by the power generation using the hydrogen rich gas. By using superheated steam for pyrolysis gasification treatment, the power used in each treatment of organic waste gasification system and organic waste gasification method is covered by power generation using hydrogen-rich gas. Since the generated thermal energy of the waste water can also be used as an energy source for gasification, effective use of energy can be promoted.

さらに、請求項4記載の有機系廃棄物ガス化システム、および請求項8記載の有機系廃棄物ガス化方法によれば、熱分解ガス化処理の際に発生する有機材料の残渣を水蒸気を生成する際の燃料として用いることにより、残渣を廃棄物として排出することなく、ガス化システム内および有機系廃棄物ガス化方法の各処理において消費することができるため、資源の有効利用をさらに推進することができる。また、残渣を廃棄物として埋め立てなどの方法によって処分する必要がないため、環境保護に資することができる。   Furthermore, according to the organic waste gasification system according to claim 4 and the organic waste gasification method according to claim 8, water vapor is generated from the residue of the organic material generated during the pyrolysis gasification treatment. By using it as a fuel, it is possible to consume the residue in the gasification system and in each process of the organic waste gasification method without discharging the residue as waste, thus further promoting the effective use of resources. be able to. Moreover, since it is not necessary to dispose the residue as a waste by landfilling or the like, it can contribute to environmental protection.

有機系廃棄物ガス化システム100の構成を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing a configuration of an organic waste gasification system 100. FIG. 有機系廃棄物ガス化システム100によって実行される各処理の流れを説明する工程図である。FIG. 3 is a process diagram illustrating the flow of each process executed by the organic waste gasification system 100. ガス改質槽31の構成を示す構成図である。2 is a configuration diagram showing a configuration of a gas reforming tank 31. FIG.

以下、有機系廃棄物ガス化システムおよび有機系廃棄物ガス化方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of an organic waste gasification system and an organic waste gasification method will be described with reference to the accompanying drawings.

最初に、図1,2に示す有機系廃棄物ガス化システム100(以下「ガス化システム100」ともいう)の構成について説明する。ガス化システム100は、有機系廃棄物(特に家庭ごみを主体とした有機系廃棄物)501からガスを生成する(つまり、有機系廃棄物をガス化する)システムであって、同図に示すように、前処理装置1、熱分解装置2、ガス改質装置3、ガス精製装置4、ガス貯留槽5およびガス発電機6を備えて構成されている。また、ガス化システム100は、搬入された有機系廃棄物501を受け入れる搬入ピット7、搬入ピット7と前処理装置1との間に配設されたコンベヤ8、各装置や設備に電力を供給する図外の電力供給装置、並びに各装置や設備の間に配設された配管9a〜9fおよび搬送機構10などの付帯設備を備えている。   First, the configuration of the organic waste gasification system 100 (hereinafter also referred to as “gasification system 100”) shown in FIGS. The gasification system 100 is a system that generates gas from organic waste (especially organic waste mainly composed of household waste) 501 (that is, gasifies organic waste), and is shown in FIG. As described above, the pretreatment device 1, the thermal decomposition device 2, the gas reforming device 3, the gas purification device 4, the gas storage tank 5, and the gas generator 6 are provided. Further, the gasification system 100 supplies power to the carry-in pit 7 that receives the carried-in organic waste 501, the conveyor 8 disposed between the carry-in pit 7 and the pretreatment device 1, each device and equipment. A power supply device (not shown), and auxiliary facilities such as pipes 9a to 9f and a transport mechanism 10 disposed between the devices and facilities are provided.

前処理装置1は、熱分解装置2によって実行される後述する熱分解ガス化処理の前処理として、有機系廃棄物501を分解して効率的な熱分解ガス化処理が可能な状態の有機材料502とする加水分解処理(水熱処理)を実行する(図2参照)。具体的には、前処理装置1は、図1,2に示すように、処理槽11および水蒸気生成機(ボイラー)12を備えて構成されている。   The pretreatment device 1 is an organic material in a state in which an organic waste 501 can be decomposed and an efficient pyrolysis gasification treatment can be performed as a pretreatment of a later-described pyrolysis gasification treatment executed by the pyrolysis device 2. A hydrolysis process (hydrothermal treatment) of 502 is performed (see FIG. 2). Specifically, the pretreatment apparatus 1 includes a treatment tank 11 and a steam generator (boiler) 12 as shown in FIGS.

処理槽11は、図1に示すように、一例として略円筒状に形成されて、有機系廃棄物501を収容可能に構成されている。また、処理槽11の上部には、搬入ピット7に搬入されてコンベヤ8によって搬送される有機系廃棄物501を処理槽11内に収容させるための開口部11aが設けられている。また、処理槽11の一方の側部には、水蒸気生成機12によって生成される水蒸気101を処理槽11内に送り込むための開口部11bが設けられている。さらに、処理槽11の他方の側部には、有機材料502を(前処理後の有機系廃棄物501)を送り出すための開口部11cが設けられている。   As shown in FIG. 1, the treatment tank 11 is formed in a substantially cylindrical shape as an example, and is configured to be able to accommodate the organic waste 501. In addition, an opening 11 a for accommodating the organic waste 501 that is carried into the carry-in pit 7 and conveyed by the conveyor 8 is provided in the upper part of the treatment tank 11. In addition, an opening 11 b for feeding the water vapor 101 generated by the water vapor generator 12 into the processing tank 11 is provided on one side of the processing tank 11. Furthermore, an opening 11c for sending out the organic material 502 (the organic waste 501 after the pretreatment) is provided on the other side of the treatment tank 11.

水蒸気生成機12は、100℃〜200℃の水蒸気101を生成する。水蒸気生成機12によって生成された水蒸気101は、処理槽11と水蒸気生成機12との間に配設された配管9a(図1参照)を通って開口部11bから処理槽11内に送り込まれて、加水分解処理に用いられる。また、この水蒸気生成機12は、重油を主燃料として用いると共に、熱分解装置2によって実行される熱分解ガス化処理の際に発生する有機系廃棄物501の残渣503を補助燃料として用いることが可能に構成されている。   The steam generator 12 generates steam 101 at 100 ° C. to 200 ° C. The steam 101 generated by the steam generator 12 is sent into the processing tank 11 from the opening portion 11b through a pipe 9a (see FIG. 1) disposed between the processing tank 11 and the steam generator 12. Used for hydrolysis treatment. In addition, the steam generator 12 uses heavy oil as a main fuel, and also uses a residue 503 of the organic waste 501 generated during the pyrolysis gasification process performed by the pyrolysis apparatus 2 as an auxiliary fuel. It is configured to be possible.

熱分解装置2は、有機材料502(前処理後の有機系廃棄物501)に対して熱分解ガス化処理を実行して熱分解ガス201を発生させる(図2参照)。具体的には、熱分解装置2は、図1,2に示すように、熱分解槽21および常圧過熱水蒸気生成機22を備えて構成されている。   The thermal decomposition apparatus 2 generates a thermal decomposition gas 201 by performing a thermal decomposition gasification process on the organic material 502 (the organic waste 501 after the pretreatment) (see FIG. 2). Specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, the thermal decomposition apparatus 2 includes a thermal decomposition tank 21 and an atmospheric pressure superheated steam generator 22.

熱分解槽21は、図1に示すように、一例として略円筒状に形成されて、有機材料502を収容可能に構成されている。また、熱分解槽21の一方の側部には、処理槽11の開口部11cから搬送機構10によって搬送される有機材料502を処理槽11内に収容させるための開口部21aが設けられている。また、熱分解槽21の上部には、熱分解ガス化処理によって発生した熱分解ガス201を送り出すための開口部21bが設けられている。さらに、熱分解槽21の他方の側部には、常圧過熱水蒸気生成機22によって生成される常圧過熱水蒸気102を熱分解槽21内に送り込むための開口部21cが設けられている。   As shown in FIG. 1, the pyrolysis tank 21 is formed in a substantially cylindrical shape as an example, and is configured to accommodate the organic material 502. In addition, an opening 21 a for accommodating the organic material 502 conveyed by the conveyance mechanism 10 from the opening 11 c of the processing tank 11 in the processing tank 11 is provided on one side of the pyrolysis tank 21. . In addition, an opening 21 b for sending out the pyrolysis gas 201 generated by the pyrolysis gasification process is provided in the upper part of the pyrolysis tank 21. Furthermore, an opening 21 c for sending the normal pressure superheated steam 102 generated by the normal pressure superheated steam generator 22 into the pyrolysis tank 21 is provided on the other side of the pyrolysis tank 21.

常圧過熱水蒸気生成機22は、過熱水蒸気生成機の一例であって、水蒸気生成機12によって生成された水蒸気101を加熱することにより、400℃〜600℃の常圧過熱水蒸気102(過熱水蒸気の一例)を生成する。常圧過熱水蒸気生成機22によって生成された常圧過熱水蒸気102は、熱分解槽21と常圧過熱水蒸気生成機22との間に配設された配管9b(図1参照)を通って開口部21cから熱分解槽21内に送り込まれて熱分解ガス化処理に用いられる。また、この常圧過熱水蒸気生成機22は、水蒸気101を加熱して常圧過熱水蒸気102を生成する際の熱源として、後述するガス発電機6から排出される排温水203を用いる。   The normal pressure superheated steam generator 22 is an example of a superheated steam generator. By heating the steam 101 generated by the steam generator 12, the normal pressure superheated steam 102 (superheated steam of 400 ° C to 600 ° C) is heated. Example). The normal pressure superheated steam 102 generated by the normal pressure superheated steam generator 22 is opened through a pipe 9b (see FIG. 1) disposed between the pyrolysis tank 21 and the normal pressure superheated steam generator 22. It is sent into the pyrolysis tank 21 from 21c and used for pyrolysis gasification treatment. In addition, the normal pressure superheated steam generator 22 uses exhaust hot water 203 discharged from a gas generator 6 described later as a heat source when the steam 101 is heated to generate the normal pressure superheated steam 102.

ガス改質装置3は、ガス改質装置3が実行する熱分解ガス化処理によって発生した熱分解ガス201に対してガス改質処理としての水酸素ガス改質処理を実行し、熱分解ガス201を、水素を高い比率で含む(例えば、水素分子の組成比が40モル%以上の)水素リッチガス202に改質する(図2参照)。具体的には、ガス改質装置3は、図1,2に示すように、ガス改質槽31および水酸素ガス生成機32を備えて構成されている。   The gas reforming apparatus 3 performs a hydro-oxygen gas reforming process as a gas reforming process on the pyrolysis gas 201 generated by the pyrolysis gasification process performed by the gas reforming apparatus 3. Is reformed into a hydrogen rich gas 202 containing hydrogen in a high ratio (for example, the composition ratio of hydrogen molecules is 40 mol% or more) (see FIG. 2). Specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, the gas reforming apparatus 3 includes a gas reforming tank 31 and a water oxygen gas generator 32.

ガス改質槽31は、図1,3に示すように、一例として略円筒状に形成されて、熱分解ガス201を収容可能に構成されている。また、図3に示すように、ガス改質槽31の上部には、熱分解槽21の開口部21bから配管9cを通って送り出される熱分解ガス201をガス改質槽31内に送り込むための開口部31aが設けられている。また、同図に示すように、熱分解槽21の側部には、水酸素ガス生成機32によって生成される水酸素ガス103をガス改質槽31内の反応領域31dに送り込むための開口部31b,31b,31bが設けられている。さらに、ガス改質槽31の下部には、水酸素ガス改質処理によって改質された水素リッチガス202を送り出すための開口部31cが設けられている。   As shown in FIGS. 1 and 3, the gas reforming tank 31 is formed in a substantially cylindrical shape as an example, and is configured to accommodate the pyrolysis gas 201. Further, as shown in FIG. 3, in the upper part of the gas reforming tank 31, the pyrolysis gas 201 sent out from the opening 21 b of the pyrolysis tank 21 through the pipe 9 c is sent into the gas reforming tank 31. An opening 31a is provided. Further, as shown in the figure, an opening for feeding the water oxygen gas 103 generated by the water oxygen gas generator 32 into the reaction region 31 d in the gas reforming tank 31 is provided at the side of the pyrolysis tank 21. 31b, 31b, 31b are provided. Further, an opening 31 c for sending out the hydrogen rich gas 202 reformed by the water oxygen gas reforming process is provided in the lower part of the gas reforming tank 31.

また、図3に示すように、ガス改質槽31内の反応領域31dには、水酸素改質反応用の触媒41が収容されている。このガス改質槽31では、酸化カルシウム系の触媒が水酸素改質反応用の触媒41として用いられている。この場合、触媒41は、同図に示すように、一例として、多数の孔が形成された板体や、網状の部材にコーティングした状態でガス改質槽31内の反応領域31dに収容されている。また、ガス改質槽31の内部における上部側には、開口部31a側から送り込まれた熱分解ガス201を浄化(除塵)しつつ整流するためのフィルタ42aが配設されている。また、ガス改質槽31の内部における下部側には、改質された水素リッチガス202を浄化(除塵)しつつ整流するためのフィルタ42bが配設されている。この場合、フィルタ42a,42bは、一例として、多数の孔を有してハニカム状をなすセラミックス多孔体であるセラミックスハニカムで構成されている。   Further, as shown in FIG. 3, a catalyst 41 for water-oxygen reforming reaction is accommodated in the reaction region 31 d in the gas reforming tank 31. In the gas reforming tank 31, a calcium oxide catalyst is used as the catalyst 41 for the water oxygen reforming reaction. In this case, as shown in the figure, for example, the catalyst 41 is accommodated in a reaction region 31d in the gas reforming tank 31 in a state where it is coated on a plate having a large number of holes or a net-like member. Yes. In addition, a filter 42a for rectifying the pyrolysis gas 201 sent from the opening 31a side while purifying (dust removal) is disposed on the upper side in the gas reforming tank 31. Further, a filter 42b for rectifying while purifying (dust removing) the reformed hydrogen rich gas 202 is disposed on the lower side inside the gas reforming tank 31. In this case, as an example, the filters 42a and 42b are formed of a ceramic honeycomb which is a ceramic porous body having a large number of holes and forming a honeycomb shape.

水酸素ガス生成機32は、水酸素ガス103(別名として、ブラウンガス、原子水素ガス、HHOガス、ZETガス、CPガス、E&Eガス、アクアガス等)を生成する。水酸素ガス生成機32によって生成された水酸素ガス103は、ガス改質槽31と水酸素ガス生成機32との間に配設された配管9d(図1,3参照)を通って開口部31bからガス改質槽31内の反応領域31dに送り込まれて水酸素ガス改質処理に用いられる。なお、この水酸素ガス103は、原子状態(非分子状態)の水素と原子状の酸素とを2:1の比率で混合した気体であって、水の電気分解によって生成される。   The water oxygen gas generator 32 generates water oxygen gas 103 (also known as brown gas, atomic hydrogen gas, HHO gas, ZET gas, CP gas, E & E gas, aqua gas, etc.). The water oxygen gas 103 generated by the water oxygen gas generator 32 is opened through a pipe 9d (see FIGS. 1 and 3) disposed between the gas reforming tank 31 and the water oxygen gas generator 32. It is sent from 31b to the reaction region 31d in the gas reforming tank 31 and used for the water oxygen gas reforming process. The water oxygen gas 103 is a gas in which atomic state (non-molecular state) hydrogen and atomic oxygen are mixed at a ratio of 2: 1, and is generated by electrolysis of water.

ガス精製装置4は、一例として、ガス洗浄機およびフィルタを備えて構成されている。また、ガス精製装置4は、図1に示すように、配管9eを介してガス改質装置3のガス改質槽31と接続され、ガス改質槽31の開口部31cから送り出されて配管9eを通って送り込まれる水素リッチガス202から硫化水素やアンモニア等の腐食性ガスを除去して、水素リッチガス202を精製するガス精製処理を実行する(図2参照)。ガス貯留槽5は、図1に示すように、配管9fを介してガス精製装置4と接続されて、ガス精製装置4によって精製された水素リッチガス202を貯留する。   As an example, the gas purification device 4 includes a gas washer and a filter. Further, as shown in FIG. 1, the gas purification device 4 is connected to a gas reforming tank 31 of the gas reforming device 3 through a pipe 9e, and is sent out from an opening 31c of the gas reforming tank 31 to be piped 9e. A gas purification process for purifying the hydrogen rich gas 202 is performed by removing corrosive gases such as hydrogen sulfide and ammonia from the hydrogen rich gas 202 fed through the gas (see FIG. 2). As shown in FIG. 1, the gas storage tank 5 is connected to the gas purification device 4 through a pipe 9 f and stores the hydrogen rich gas 202 purified by the gas purification device 4.

ガス発電機6は、一例として、ガスエンジン、ガスタービンおよび燃料電池の1つ以上を備えて構成され、ガス貯留槽5から供給される水素リッチガス202を使用して発電を行う。この場合、ガス発電機6によって発電された電力は、ガス化システム100の各装置および設備に供給されて各装置および設備によって消費される。また、発電に伴って生じる排温水203は、常圧過熱水蒸気生成機22に送られて、常圧過熱水蒸気生成機22による常圧過熱水蒸気102の生成に用いられる(図2参照)。   For example, the gas generator 6 includes one or more of a gas engine, a gas turbine, and a fuel cell, and generates power using the hydrogen rich gas 202 supplied from the gas storage tank 5. In this case, the electric power generated by the gas generator 6 is supplied to each device and facility of the gasification system 100 and consumed by each device and facility. Moreover, the exhausted hot water 203 generated with power generation is sent to the normal pressure superheated steam generator 22 and used to generate the normal pressure superheated steam 102 by the normal pressure superheated steam generator 22 (see FIG. 2).

次に、ガス化システム100を用いた有機系廃棄物ガス化方法について、ガス化システム100の各構成要素によって実行される処理の内容を中心に図面を参照して説明する。   Next, an organic waste gasification method using the gasification system 100 will be described with reference to the drawings with a focus on the contents of processing executed by each component of the gasification system 100.

図1,2に示すように、家庭ごみを主体とする有機系廃棄物501は、トラック等の輸送手段によってガス化システム100が設置されている施設に輸送されて、搬入ピット7に投入され、搬入ピット7内に一時的に貯留される。この場合、家庭ごみを主体とする有機系廃棄物501は、未処理の状態(処理槽11内に収容された状態)において60重量%程度の水分を含んでいる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the organic waste 501 mainly composed of household waste is transported to a facility where the gasification system 100 is installed by a transportation means such as a truck, and is thrown into the carry-in pit 7. It is temporarily stored in the carry-in pit 7. In this case, the organic waste 501 mainly composed of household waste contains about 60% by weight of moisture in an untreated state (a state accommodated in the treatment tank 11).

搬入ピット7に貯留された有機系廃棄物501は、図1,2に示すように、コンベヤ8によって前処理装置1の処理槽11の上部に設けられている開口部11aに搬送され、開口部11aから処理槽11内に収容される。ガス化システム100の運転中において、コンベヤ8は、処理槽11に対する単位時間当たりの搬送量が予め決められた一定の重量となるように、有機系廃棄物501を連続的または断続的に搬送する。これにより、処理槽11には、単位時間当たりに一定重量の有機系廃棄物501が収容される。   As shown in FIGS. 1 and 2, the organic waste 501 stored in the carry-in pit 7 is conveyed by the conveyor 8 to the opening 11 a provided in the upper part of the processing tank 11 of the pretreatment device 1, and the opening It is accommodated in the processing tank 11 from 11a. During the operation of the gasification system 100, the conveyor 8 conveys the organic waste 501 continuously or intermittently so that the conveyance amount per unit time to the treatment tank 11 becomes a predetermined constant weight. . Thereby, the organic waste 501 of a fixed weight is accommodated in the processing tank 11 per unit time.

一方、運転中のガス化システム100では、前処理装置1の水蒸気生成機12が、100℃〜200℃の水蒸気101を生成する。また、熱分解装置2の常圧過熱水蒸気生成機22が、水蒸気生成機12によって生成された水蒸気101を加熱することにより、400℃〜600℃の常圧過熱水蒸気102を生成する。また、ガス改質装置3の水酸素ガス生成機32が、水酸素ガス103を生成する。   On the other hand, in the gasification system 100 in operation, the steam generator 12 of the pretreatment device 1 generates the steam 101 at 100 ° C. to 200 ° C. Moreover, the normal pressure superheated steam generator 22 of the thermal decomposition apparatus 2 heats the steam 101 generated by the steam generator 12, thereby generating the normal pressure superheated steam 102 of 400 ° C. to 600 ° C. Further, the water oxygen gas generator 32 of the gas reformer 3 generates the water oxygen gas 103.

水蒸気生成機12によって生成された水蒸気101は、配管9aを通って開口部11bから処理槽11内に送り込まれ、処理槽11内の温度を上昇させる。この場合、処理槽11内の温度が150℃以上200℃以下の範囲内(好ましくは190℃程度)に維持されるように水蒸気101の温度および送り込み量を調整する。   The water vapor 101 generated by the water vapor generator 12 is sent into the treatment tank 11 from the opening 11b through the pipe 9a and raises the temperature in the treatment tank 11. In this case, the temperature and the feed amount of the water vapor 101 are adjusted so that the temperature in the treatment tank 11 is maintained within a range of 150 ° C. or higher and 200 ° C. or lower (preferably about 190 ° C.).

水蒸気101が送り込まれた処理槽11内では、水蒸気101と有機系廃棄物501との水熱反応によって有機系廃棄物501を乾燥させつつ分解する加水分解処理(水熱処理)が開始される。この加水分解処理が継続されることにより、有機系廃棄物501の分解に伴って含水率が徐々に低下する。この場合、有機系廃棄物501を処理槽11内に30分程度滞留させて、加水分解処理を30分程度継続させることで、60重量%程度の含水率を有していた有機系廃棄物501が、含水率が20重量%程度まで低下した有機材料502に分解される。   In the treatment tank 11 into which the water vapor 101 has been sent, a hydrolysis treatment (hydrothermal treatment) is started in which the organic waste 501 is decomposed while being dried by a hydrothermal reaction between the water vapor 101 and the organic waste 501. By continuing this hydrolysis treatment, the water content gradually decreases as the organic waste 501 is decomposed. In this case, the organic waste 501 was retained in the treatment tank 11 for about 30 minutes, and the hydrolysis treatment was continued for about 30 minutes. However, it is decomposed into the organic material 502 whose water content is reduced to about 20% by weight.

このように、このガス化システム100では、熱分解ガス化処理の前処理として加水分解処理を実行することで、含水率が60重量%程度の有機系廃棄物501を含水率が20重量%程度の有機材料502に分解することが可能となっている。このため、自然乾燥だけを前処理として行う構成および方法と比較して、その後の熱分解ガス化処理を効率的に行うことが可能となっている。   As described above, in the gasification system 100, by performing the hydrolysis treatment as the pretreatment of the pyrolysis gasification treatment, the organic waste 501 having a water content of about 60% by weight has a water content of about 20% by weight. The organic material 502 can be decomposed. For this reason, compared with the structure and method which perform only natural drying as a pre-processing, it is possible to perform the subsequent pyrolysis gasification process efficiently.

上記のようにして前処理装置1による加水分解処理で分解された有機材料502は、搬送機構10によって熱分解装置2の熱分解槽21に搬送され、開口部21aから熱分解槽21内に収容される。また、常圧過熱水蒸気生成機22によって生成された常圧過熱水蒸気102が、配管9bを通って開口部21cから熱分解槽21内に送り込まれ、熱分解槽21内の温度を上昇させる。この場合、熱分解槽21内の圧力が1気圧以上3気圧以下の範囲内で、かつ熱分解槽21内の温度が400℃以上600℃以下の範囲内に維持されるように常圧過熱水蒸気102の温度および送り込み量を調整する。   The organic material 502 decomposed by the hydrolysis treatment by the pretreatment apparatus 1 as described above is conveyed to the thermal decomposition tank 21 of the thermal decomposition apparatus 2 by the conveyance mechanism 10 and accommodated in the thermal decomposition tank 21 from the opening 21a. Is done. Moreover, the normal pressure superheated steam 102 produced | generated by the normal pressure superheated steam generator 22 is sent into the thermal decomposition tank 21 from the opening part 21c through the piping 9b, and the temperature in the thermal decomposition tank 21 is raised. In this case, the atmospheric pressure superheated steam is maintained so that the pressure in the pyrolysis tank 21 is maintained in the range of 1 to 3 atmospheres and the temperature in the pyrolysis tank 21 is maintained in the range of 400 to 600 ° C. The temperature of 102 and the feeding amount are adjusted.

また、常圧過熱水蒸気102の送り込みに伴って空気が排出されて、熱分解槽21内が低酸素状態(または無酸素状態)に維持される。この雰囲気下において、熱分解槽21内では、有機材料502が熱分解されて熱分解ガス201が発生する熱分解ガス化処理が行われる。このガス化システム100では、熱分解槽21内の圧力を1気圧以上3気圧以下の比較的低い範囲内に維持し、かつ熱分解槽21内の温度を400℃以上600℃以下の比較的低い温度範囲内に維持した状態で熱分解ガス化処理が行われるため、高い耐熱性や高い耐圧性を有する熱分解槽を用いることなく、比較的簡易な構成の熱分解槽21を用いて有機材料502を熱分解することが可能となっている。また、このガス化システム100では、低酸素状態(または無酸素状態)の熱分解槽21内において熱分解ガス化処理が行われるため、ダイオキシン等の環境影響物質の発生が抑制される。   Moreover, air is discharged | emitted with the feeding of the normal pressure superheated steam 102, and the inside of the thermal decomposition tank 21 is maintained in a low oxygen state (or an oxygen-free state). Under this atmosphere, the pyrolysis gasification process in which the organic material 502 is pyrolyzed to generate the pyrolysis gas 201 is performed in the pyrolysis tank 21. In this gasification system 100, the pressure in the pyrolysis tank 21 is maintained within a relatively low range of 1 to 3 atmospheres, and the temperature in the pyrolysis tank 21 is relatively low between 400 ° C. and 600 ° C. Since the pyrolysis gasification process is performed in a state maintained within the temperature range, an organic material is used using the pyrolysis tank 21 having a relatively simple configuration without using a pyrolysis tank having high heat resistance and high pressure resistance. 502 can be thermally decomposed. Moreover, in this gasification system 100, since pyrolysis gasification processing is performed in the pyrolysis tank 21 in a low oxygen state (or an oxygen-free state), generation of environmental impact substances such as dioxins is suppressed.

この熱分解ガス化処理により、有機材料502のうちの70重量%程度がガス化され、30重量%程度が残渣503として残留する。この場合、残渣503は主として有機物で構成されているため、エネルギー源として利用することができる。このガス化システム100では、この残渣503をエネルギー源として利用するため、熱分解槽21から定期的に取り出して水蒸気生成機12に搬送し、水蒸気生成機12は、残渣503を補助燃料として用いて水蒸気101を生成する。このように、このガス化システム100では、残渣503を廃棄物として排出することなく、ガス化システム100内において消費することで、資源の有効利用が図られている。また、残渣503を廃棄物として埋め立てなどの方法によって処分する必要がないため、環境保護に資することが可能となっている。   By this pyrolysis gasification treatment, about 70% by weight of the organic material 502 is gasified, and about 30% by weight remains as a residue 503. In this case, since the residue 503 is mainly composed of an organic substance, it can be used as an energy source. In this gasification system 100, in order to use the residue 503 as an energy source, the residue 503 is periodically taken out from the thermal decomposition tank 21 and transported to the steam generator 12. The steam generator 12 uses the residue 503 as an auxiliary fuel. Steam 101 is generated. As described above, in the gasification system 100, the residue 503 is not discharged as waste, but is consumed in the gasification system 100, thereby effectively using resources. In addition, since it is not necessary to dispose the residue 503 as waste by landfilling or the like, it is possible to contribute to environmental protection.

一方、熱分解ガス化処理によって発生した熱分解ガス201は、開口部21bから送り出され、配管9cを通ってガス改質装置3のガス改質槽31に設けられている開口部31aからガス改質槽31内に送り込まれる(図3参照)。この場合、ガス改質槽31内に送り込まれた熱分解ガス201は、開口部31a付近において、400℃の温度となっている。   On the other hand, the pyrolysis gas 201 generated by the pyrolysis gasification process is sent out from the opening 21b, and passes through the pipe 9c to change the gas from the opening 31a provided in the gas reforming tank 31 of the gas reforming apparatus 3. It is sent into the mass tank 31 (see FIG. 3). In this case, the pyrolysis gas 201 sent into the gas reforming tank 31 has a temperature of 400 ° C. in the vicinity of the opening 31a.

また、ガス改質槽31内に送り込まれた熱分解ガス201は、ガス改質槽31の内部における上部側に配設されているフィルタ42aを通過する間に、浄化(除塵)されつつ整流される。また、熱分解ガス201は、フィルタ42aを通過する間に冷却される。   The pyrolysis gas 201 sent into the gas reforming tank 31 is rectified while being purified (dust-removed) while passing through the filter 42 a disposed on the upper side inside the gas reforming tank 31. The Further, the pyrolysis gas 201 is cooled while passing through the filter 42a.

また、図3に示すように、水酸素ガス生成機32によって生成された水酸素ガス103が、配管9dを通って開口部31bからガス改質槽31内の反応領域31dに送り込まれる。この状態において、フィルタ42aを通過した熱分解ガス201が反応領域31d内に送り込まれたときには、水酸素ガス103と熱分解ガス201とが反応(水酸素改質反応)して、これによって熱分解ガス201が水素を高い比率で含む水素リッチガス202に改質される水酸素ガス改質処理が開始される。この場合、反応領域31dに収容されている触媒41に水酸素ガス103および熱分解ガス201が接触して、触媒41の作用によって水酸素改質反応が促進される。   Moreover, as shown in FIG. 3, the water oxygen gas 103 produced | generated by the water oxygen gas generator 32 is sent into the reaction area | region 31d in the gas reforming tank 31 from the opening part 31b through the piping 9d. In this state, when the pyrolysis gas 201 that has passed through the filter 42a is sent into the reaction region 31d, the water oxygen gas 103 and the pyrolysis gas 201 react (water oxygen reforming reaction), thereby causing pyrolysis. A water oxygen gas reforming process in which the gas 201 is reformed into a hydrogen rich gas 202 containing hydrogen at a high ratio is started. In this case, the hydro-oxygen gas 103 and the pyrolysis gas 201 come into contact with the catalyst 41 accommodated in the reaction region 31d, and the hydro-oxygen reforming reaction is promoted by the action of the catalyst 41.

水酸素ガス改質処理によって改質された水素リッチガス202は、ガス改質槽31の内部における下部側に配設されているフィルタ42bを通過する間に、浄化(除塵)されつつ整流される。また、熱分解ガス201は、フィルタ42bを通過する間に、100℃程度の温度まで冷却される。この場合、水酸素ガス改質処理は、200℃以上300℃以下の温度範囲内で行うのが好ましい。このため、反応領域31d内の温度がこの範囲内に維持されるように、ガス改質槽31に送り込む熱分解ガス201の流量を調整する。なお、水酸素ガス改質処理を実行する際のガス改質槽31内の圧力は、特に限定されないが、1気圧以上2気圧以下の範囲内であるのが好ましい。   The hydrogen-rich gas 202 reformed by the hydro-oxygen gas reforming process is rectified while being purified (dust-removed) while passing through the filter 42b disposed on the lower side inside the gas reforming tank 31. The pyrolysis gas 201 is cooled to a temperature of about 100 ° C. while passing through the filter 42b. In this case, the water oxygen gas reforming treatment is preferably performed within a temperature range of 200 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. For this reason, the flow rate of the pyrolysis gas 201 fed into the gas reforming tank 31 is adjusted so that the temperature in the reaction region 31d is maintained within this range. In addition, the pressure in the gas reforming tank 31 when performing the water-oxygen gas reforming process is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 atm or more and 2 atm or less.

このガス化システム100では、ガス改質槽31内の温度を200℃以上300℃以下の比較的低い温度範囲内に維持した状態で水酸素ガス改質処理が行われるため、高い耐熱性を有するガス改質槽を用いることなく、比較的簡易な構成のガス改質槽31を用いて熱分解ガス201の改質を行うことが可能となっている。また、ガス改質槽31内を加熱する必要がないため、加熱装置も不要となっている。   This gasification system 100 has high heat resistance because the water oxygen gas reforming process is performed in a state where the temperature in the gas reforming tank 31 is maintained within a relatively low temperature range of 200 ° C. or more and 300 ° C. or less. It is possible to reform the pyrolysis gas 201 using the gas reforming tank 31 having a relatively simple configuration without using the gas reforming tank. Moreover, since it is not necessary to heat the inside of the gas reforming tank 31, a heating device is also unnecessary.

ガス改質槽31のフィルタ42bを通過した水素リッチガス202は、ガス改質槽31の開口部31cから送り出され、配管9e(図3参照)を通ってガス精製装置4に送り込まれる。ガス精製装置4に送り込まれた水素リッチガス202は、ガス精製装置4のガス洗浄機およびフィルタによって硫化水素やアンモニア等の腐食性ガスが除去され精製される。   The hydrogen-rich gas 202 that has passed through the filter 42b of the gas reforming tank 31 is sent out from the opening 31c of the gas reforming tank 31, and is sent into the gas purifier 4 through the pipe 9e (see FIG. 3). The hydrogen-rich gas 202 sent to the gas purification device 4 is purified by removing corrosive gases such as hydrogen sulfide and ammonia by the gas washer and filter of the gas purification device 4.

ガス精製装置4によって精製された水素リッチガス202は、配管9f(図1参照)を通ってガス貯留槽5に送り込まれて貯留される。ガス貯留槽5に貯留されている水素リッチガス202は、ガス化システム100の外部に供給されて、例えば、家庭用の燃料電池の燃料などに利用される。また、ガス貯留槽5に貯留されている水素リッチガス202の一部は、ガス発電機6に送られる。ガス発電機6は、ガス貯留槽5から送られる水素リッチガス202を用いて発電を行い、発電された電力は、ガス化システム100の各装置に供給される。また、ガス発電機6による発電に伴って排温水203が生じる。このガス化システム100では、この排温水203が常圧過熱水蒸気生成機22に送られて、水蒸気生成機12は、その排温水203を常圧過熱水蒸気102を生成する際の熱源として用いる。   The hydrogen rich gas 202 purified by the gas purification device 4 is sent to the gas storage tank 5 through the pipe 9f (see FIG. 1) and stored. The hydrogen rich gas 202 stored in the gas storage tank 5 is supplied to the outside of the gasification system 100 and is used, for example, as fuel for a household fuel cell. A part of the hydrogen rich gas 202 stored in the gas storage tank 5 is sent to the gas generator 6. The gas generator 6 generates power using the hydrogen rich gas 202 sent from the gas storage tank 5, and the generated power is supplied to each device of the gasification system 100. Further, the hot water 203 is generated along with the power generation by the gas generator 6. In the gasification system 100, the exhaust warm water 203 is sent to the atmospheric superheated steam generator 22, and the steam generator 12 uses the exhaust warm water 203 as a heat source when generating the atmospheric superheated steam 102.

以上により、有機系廃棄物501の搬入から有機系廃棄物501のガス化に至る1サイクル分の各処理および各工程が終了する。以後、各装置が各処理および各工程をそれぞれ連続して実行することにより、有機系廃棄物501のガス化が連続して行われる。   By the above, each process and each process for 1 cycle from carrying in organic waste 501 to gasification of organic waste 501 are completed. Thereafter, gasification of the organic waste 501 is continuously performed by each device performing each process and each process continuously.

このように、このガス化システム100および有機系廃棄物ガス化方法によれば、有機系廃棄物501を収容した処理槽11内に水蒸気101を送り込んで行う加水分解処理を熱分解ガス化処理の前処理として実行することにより、含水率が60重量%程度の有機系廃棄物501を含水率が20重量%程度の有機材料502に分解することができるため、自然乾燥だけを前処理として行う構成および方法と比較して、家庭ごみを主体とする有機系廃棄物501を効率的にガス化することができる。   As described above, according to the gasification system 100 and the organic waste gasification method, the hydrolysis treatment performed by sending the water vapor 101 into the treatment tank 11 containing the organic waste 501 is performed by the pyrolysis gasification treatment. By performing the pretreatment, the organic waste 501 having a water content of about 60% by weight can be decomposed into the organic material 502 having a water content of about 20% by weight. Therefore, only natural drying is performed as the pretreatment. Compared with the method, the organic waste 501 mainly composed of household waste can be efficiently gasified.

また、このガス化システム100および有機系廃棄物ガス化方法によれば、有機材料502を収容した熱分解槽21に対して常圧過熱水蒸気102を送り込んで熱分解槽21内の圧力を1気圧以上3気圧以下の範囲内に維持すると共に熱分解槽21内の温度を400℃以上600℃以下の範囲内に維持しかつ熱分解槽21内を低酸素状態または無酸素状態に維持して熱分解ガス化処理を実行することにより、高い耐熱性や高い耐圧性を有する熱分解槽を用いることなく、比較的簡易な構成の熱分解槽21を用いて有機材料502を熱分解することができると共に、熱分解槽21内を加熱する加熱装置を不要とすることができるため、熱分解装置2の小形化および低コスト化を図ることができる。また、低酸素状態(または無酸素状態)の熱分解槽21内において熱分解ガス化処理を実行することができるため、ダイオキシン等の環境影響物質の発生を確実に抑制することができる。   Further, according to the gasification system 100 and the organic waste gasification method, the atmospheric pressure superheated steam 102 is fed into the thermal decomposition tank 21 containing the organic material 502, and the pressure in the thermal decomposition tank 21 is set to 1 atm. The temperature within the range of 3 atm or less is maintained, the temperature in the pyrolysis tank 21 is maintained within the range of 400 ° C. or more and 600 ° C. or less, and the interior of the pyrolysis tank 21 is maintained in a low oxygen state or an oxygen-free state. By performing the cracking gasification treatment, the organic material 502 can be pyrolyzed using the pyrolysis tank 21 having a relatively simple configuration without using a pyrolysis tank having high heat resistance and high pressure resistance. At the same time, since a heating device for heating the inside of the thermal decomposition tank 21 can be eliminated, the size and cost of the thermal decomposition device 2 can be reduced. Moreover, since the pyrolysis gasification process can be performed in the pyrolysis tank 21 in a low oxygen state (or an oxygen-free state), generation of environmental impact substances such as dioxins can be reliably suppressed.

また、このガス化システム100および有機系廃棄物ガス化方法によれば、水酸素改質反応用の触媒41が内部に収容されたガス改質槽31内に水酸素ガス103および熱分解ガス201を送り込んでガス改質槽31内の温度を200℃以上300℃以下の範囲内に維持して水酸素改質反応によって熱分解ガス201を水素リッチガス202に改質する水酸素ガス改質処理を実行することにより、高い耐熱性を有するガス改質槽を用いることなく、比較的簡易な構成のガス改質槽31を用いて熱分解ガス201の改質を行うことができると共に、ガス改質槽31内を加熱する加熱装置を不要とすることができるため、ガス改質装置3の小形化および低コスト化を図ることができる。したがって、このガス化システム100および有機系廃棄物ガス化方法によれば、上記したように熱分解装置2の小形化および低コスト化と相俟って、ガス化システム100の全体としての十分な小形化および十分な低コスト化を実現することができる。   Further, according to the gasification system 100 and the organic waste gasification method, the water oxygen reforming gas 201 and the pyrolysis gas 201 are contained in the gas reforming tank 31 in which the catalyst 41 for the water oxygen reforming reaction is accommodated. Water oxygen gas reforming treatment for maintaining the temperature in the gas reforming tank 31 in the range of 200 ° C. or higher and 300 ° C. or lower and reforming the pyrolysis gas 201 to the hydrogen rich gas 202 by the water oxygen reforming reaction. By performing the reforming, the pyrolysis gas 201 can be reformed using the gas reforming tank 31 having a relatively simple configuration without using a gas reforming tank having high heat resistance. Since a heating device for heating the inside of the tank 31 can be dispensed with, the gas reforming device 3 can be reduced in size and cost. Therefore, according to the gasification system 100 and the organic waste gasification method, the gasification system 100 as a whole is sufficiently combined with the downsizing and cost reduction of the thermal decomposition apparatus 2 as described above. Miniaturization and sufficient cost reduction can be realized.

また、このガス化システム100および有機系廃棄物ガス化方法によれば、水酸素改質反応用の触媒として酸化カルシウム系の触媒41を用いることにより、比較的低い温度で行われる水酸素改質反応を促進することができるため、水酸素ガス改質処理の効率を十分に高めることができる。   Further, according to the gasification system 100 and the organic waste gasification method, the water oxygen reforming performed at a relatively low temperature by using the calcium oxide catalyst 41 as the catalyst for the water oxygen reforming reaction. Since the reaction can be promoted, the efficiency of the water oxygen gas reforming treatment can be sufficiently increased.

また、このガス化システム100および有機系廃棄物ガス化方法によれば、水素リッチガス202を使用した発電に伴って発生する排温水203を用いて生成した常圧過熱水蒸気102を熱分解ガス化処理に用いることにより、ガス化システム100で用いる電力を水素リッチガス202を使用した発電で賄い、さらにその発電に伴って発生する排温水203の熱エネルギーもガス化の際のエネルギー源として利用することができるため、エネルギーの有効利用を推進することができる。   Further, according to the gasification system 100 and the organic waste gasification method, the pyrolysis gasification treatment is performed on the atmospheric superheated steam 102 generated by using the waste water 203 generated by the power generation using the hydrogen rich gas 202. By using this, the power used in the gasification system 100 is covered by power generation using the hydrogen-rich gas 202, and the thermal energy of the waste water 203 generated by the power generation can also be used as an energy source for gasification. Therefore, effective use of energy can be promoted.

また、このガス化システム100および有機系廃棄物ガス化方法によれば、熱分解ガス化処理の際に発生する残渣503を水蒸気101の生成の際の燃料として用いることにより、残渣503を廃棄物として排出することなく、ガス化システム100内において消費することができるため、資源の有効利用をさらに推進することができる。また、残渣503を廃棄物として埋め立てなどの方法によって処分する必要がないため、環境保護に資することができる。   In addition, according to the gasification system 100 and the organic waste gasification method, the residue 503 is generated as waste by using the residue 503 generated during the pyrolysis gasification process as a fuel when the water vapor 101 is generated. Since it can be consumed in the gasification system 100 without being discharged, effective utilization of resources can be further promoted. Further, since it is not necessary to dispose the residue 503 as waste by landfilling or the like, it can contribute to environmental protection.

なお、有機系廃棄物ガス化システムの構成、および有機系廃棄物ガス化方法は上記した構成および方法に限定されず、適宜変更することができる。例えば、家庭ごみを主体とする有機系廃棄物501をガス化する例について説明したが、有機系である限り、家庭ごみ以外の事業所系のごみなどの廃棄物をガス化することができる。また、酸化カルシウム系の触媒41を用いる構成および方法について上記したが、ニッケル系等の他の触媒を用いることもできる。   The configuration of the organic waste gasification system and the organic waste gasification method are not limited to the above configuration and method, and can be changed as appropriate. For example, although the example which gasifies the organic waste 501 which mainly consists of household waste was demonstrated, as long as it is organic, wastes, such as establishment-type waste other than household waste, can be gasified. Moreover, although the structure and method using the calcium oxide catalyst 41 have been described above, other catalysts such as nickel catalyst can also be used.

また、有機系廃棄物501を前処理装置1に連続して投入し、有機系廃棄物501のガス化を連続して行う構成および方法について説明したが、ガス化を非連続で行う(ガス化をバッチ処理によって行う)構成および方法を採用することもできる。また、水素リッチガス202を用いた発電を行うガス発電機6を備えた構成、つまりガス化システム100によって生成した水素リッチガス202の一部をガス化システム100内において消費する構成および方法について説明したが、生成したガス化システム100の全てをガス化システム100の外部に供給する構成および方法を採用することもできる。   Moreover, although the structure and method which continuously introduce | transduce the organic waste 501 to the pre-processing apparatus 1 and continuously gasify the organic waste 501 were demonstrated, gasification is discontinuously performed (gasification). The configuration and method can also be employed. In addition, the configuration including the gas generator 6 that generates power using the hydrogen-rich gas 202, that is, the configuration and method for consuming part of the hydrogen-rich gas 202 generated by the gasification system 100 in the gasification system 100 has been described. The configuration and method of supplying all of the generated gasification system 100 to the outside of the gasification system 100 can also be adopted.

また、上記の構成および方法では、熱分解ガス化処理の際に発生する残渣503を補助燃料として用いて水蒸気101を生成しているが、残渣503を主燃料として用いて水蒸気101を生成する構成および方法や、残渣503だけで水蒸気101を生成する構成および方法を採用することもできる。また、残渣503を燃料として用いない構成も採用することができる。   Further, in the above-described configuration and method, the water vapor 101 is generated using the residue 503 generated during the pyrolysis gasification process as an auxiliary fuel. However, the water vapor 101 is generated using the residue 503 as the main fuel. It is also possible to adopt a configuration and a method for generating the water vapor 101 using only the residue 503. Moreover, the structure which does not use the residue 503 as a fuel is also employable.

1 前処理装置
2 熱分解装置
3 ガス改質装置
6 ガス発電装置
11 処理槽
12 水蒸気生成機
21 熱分解槽
22 常圧過熱水蒸気生成機
31 ガス改質槽
32 水酸素ガス生成機
41 触媒
100 有機系廃棄物ガス化システム
101 水蒸気
102 常圧過熱水蒸気
103 水酸素ガス
201 熱分解ガス
202 水素リッチガス
203 排温水
501 有機系廃棄物
502 有機材料
503 残渣
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pretreatment apparatus 2 Thermal decomposition apparatus 3 Gas reforming apparatus 6 Gas power generation apparatus 11 Treatment tank 12 Steam generator 21 Thermal decomposition tank 22 Atmospheric pressure superheated steam generator 31 Gas reformer 32 Hydroxygen generator 41 Catalyst 100 Organic Waste gasification system 101 Water vapor 102 Normal pressure superheated steam 103 Water oxygen gas 201 Pyrolysis gas 202 Hydrogen rich gas 203 Waste water 501 Organic waste 502 Organic material 503 Residue

Claims (8)

有機系廃棄物に対して前処理を実行する前処理装置と、前記前処理後の有機系廃棄物に対して熱分解ガス化処理を実行して熱分解ガスを発生させる熱分解装置と、前記熱分解ガスに対してガス改質処理を実行するガス改質装置とを備え、前記有機系廃棄物をガス化する有機系廃棄物ガス化システムであって、
前記前処理装置は、処理槽と水蒸気生成機とを備え、前記有機系廃棄物を収容した前記処理槽内に前記水蒸気生成機によって生成された水蒸気を送り込んで当該有機系廃棄物を乾燥させつつ有機材料に分解する加水分解処理を前記前処理として実行し、
前記熱分解装置は、熱分解槽と過熱水蒸気生成機とを備え、前記前処理後の有機系廃棄物としての前記有機材料を収容した前記熱分解槽に対して前記過熱水蒸気生成機によって生成された過熱水蒸気を送り込んで当該熱分解槽内を低酸素状態または無酸素状態に維持して前記熱分解ガス化処理を実行し、
前記ガス改質装置は、水酸素改質反応用の触媒が内部に収容されたガス改質槽と水酸素ガス生成機とを備え、前記水酸素ガス生成機によって生成された水酸素ガスおよび前記熱分解ガスを前記ガス改質槽内に送り込んで水酸素改質反応によって当該熱分解ガスを水素リッチガスに改質する水酸素ガス改質処理を前記ガス改質処理として実行する有機系廃棄物ガス化システム。
A pretreatment device that performs pretreatment on organic waste, a pyrolysis device that generates pyrolysis gas by performing pyrolysis gasification treatment on the organic waste after the pretreatment, and An organic waste gasification system comprising a gas reforming device for performing a gas reforming process on the pyrolysis gas, and gasifying the organic waste,
The pretreatment device includes a treatment tank and a steam generator, and feeds the steam generated by the steam generator into the treatment tank containing the organic waste, while drying the organic waste. A hydrolysis treatment that decomposes into an organic material is performed as the pretreatment,
The pyrolysis apparatus includes a pyrolysis tank and a superheated steam generator, and is generated by the superheated steam generator for the pyrolysis tank containing the organic material as the organic waste after the pretreatment. Carrying out the pyrolysis gasification treatment by feeding the superheated steam and maintaining the inside of the pyrolysis tank in a low oxygen state or an oxygen-free state,
The gas reformer includes a gas reforming tank in which a catalyst for water oxygen reforming reaction is housed and a water oxygen gas generator, the water oxygen gas generated by the water oxygen gas generator and the water oxygen gas generator An organic waste gas that performs a hydro-oxygen gas reforming process in which a pyrolysis gas is fed into the gas reforming tank and the pyrolysis gas is reformed into a hydrogen-rich gas by a hydro-oxygen reforming reaction. System.
前記水酸素改質反応用の触媒として酸化カルシウム系の触媒を用いる請求項1記載の有機系廃棄物ガス化システム。   The organic waste gasification system according to claim 1, wherein a calcium oxide catalyst is used as the catalyst for the water-oxygen reforming reaction. 前記水素リッチガスを使用して発電するガス発電機を備え、
前記過熱水蒸気生成機は前記ガス発電機による発電に伴って発生する排温水を用いて前記過熱水蒸気を生成する請求項1または2記載の有機系廃棄物ガス化システム。
Comprising a gas generator for generating electricity using the hydrogen-rich gas;
3. The organic waste gasification system according to claim 1, wherein the superheated steam generator generates the superheated steam using waste water generated by power generation by the gas generator.
前記水蒸気発生機は、前記熱分解ガス化処理の際に発生する前記有機材料の残渣を前記水蒸気を生成する際の燃料として用いる請求項1から3のいずれかに記載の有機系廃棄物ガス化システム。   The organic waste gasification according to any one of claims 1 to 3, wherein the steam generator uses a residue of the organic material generated during the pyrolysis gasification treatment as a fuel for generating the steam. system. 有機系廃棄物に対して前処理を実行し、前記前処理後の有機系廃棄物に対して熱分解ガス化処理を実行して熱分解ガスを発生させ、前記熱分解ガスに対してガス改質処理を実行して、前記有機系廃棄物をガス化する有機系廃棄物ガス化方法であって、
前記有機系廃棄物を収容した処理槽内に水蒸気を送り込んで当該有機系廃棄物を乾燥させつつ有機材料に分解する加水分解処理を前記前処理として実行し、
前記前処理後の有機系廃棄物としての前記有機材料を収容した熱分解槽に対して過熱水蒸気を送り込んで当該熱分解槽内を低酸素状態または無酸素状態に維持して前記熱分解ガス化処理を実行し、
水酸素改質反応用の触媒が内部に収容されたガス改質槽内に水酸素ガスおよび前記熱分解ガスを送り込んで水酸素改質反応によって当該熱分解ガスを水素リッチガスに改質する水酸素ガス改質処理を前記ガス改質処理として実行する有機系廃棄物ガス化方法。
Pretreatment is performed on the organic waste, pyrolysis gasification is performed on the organic waste after the pretreatment to generate pyrolysis gas, and gas reforming is performed on the pyrolysis gas. An organic waste gasification method for gasifying the organic waste by performing a quality treatment,
A hydrolyzing process for decomposing the organic waste into an organic material while drying the organic waste by sending water vapor into the treatment tank containing the organic waste is performed as the pretreatment,
The pyrolysis gasification is carried out by supplying superheated steam to the pyrolysis tank containing the organic material as the organic waste after the pretreatment to maintain the inside of the pyrolysis tank in a low oxygen state or an oxygen-free state. Execute the process,
Water oxygen that feeds water oxygen gas and the pyrolysis gas into a gas reforming tank in which a catalyst for water oxygen reforming reaction is housed, and reforms the pyrolysis gas into hydrogen-rich gas by the water oxygen reforming reaction An organic waste gasification method for executing a gas reforming process as the gas reforming process.
前記水酸素改質反応用の触媒として酸化カルシウム系の触媒を用いる請求項5記載の有機系廃棄物ガス化方法。   The organic waste gasification method according to claim 5, wherein a calcium oxide catalyst is used as the catalyst for the water-oxygen reforming reaction. 前記水素リッチガスを使用した発電に伴って発生する排温水を用いて生成した前記過熱水蒸気を前記熱分解ガス化処理に用いる請求項5または6記載の有機系廃棄物ガス化方法。   The organic waste gasification method according to claim 5 or 6, wherein the superheated steam generated by using waste water generated by power generation using the hydrogen-rich gas is used for the pyrolysis gasification treatment. 前記熱分解ガス化処理の際に発生する前記有機材料の残渣を前記水蒸気を生成する際の燃料として用いる請求項5から7のいずれかに記載の有機系廃棄物ガス化方法。   The organic waste gasification method according to any one of claims 5 to 7, wherein a residue of the organic material generated during the pyrolysis gasification treatment is used as a fuel for generating the water vapor.
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