JP2021084055A - Gas filtration system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガス濾過システムに関する。 The present invention relates to a gas filtration system.
従来、固体廃棄物やバイオマス等を熱分解して有用なガス成分に変換するガス化炉に関する研究が、廃棄物の有効利用の観点から広く行われている。ガス化炉によれば、炉内で発生する可燃性ガス(熱分解ガス)を、発電等をはじめとする種々の用途において利用することができる一方、可燃性ガスの他にチャー(未燃分)、ダスト及びタール等の副生成物も発生する。このため、可燃性ガスの利用に当たっては、これらの副生成物を可燃性ガスから除去することが必要になる。 Conventionally, research on a gasifier that thermally decomposes solid waste, biomass, etc. into useful gas components has been widely conducted from the viewpoint of effective use of waste. According to the gasification furnace, the flammable gas (pyrolysis gas) generated in the furnace can be used for various purposes such as power generation, while char (unburned content) in addition to the flammable gas. ), Dust and tar and other by-products are also generated. Therefore, when using flammable gas, it is necessary to remove these by-products from the flammable gas.
この種の技術が、例えば特許文献1に記載されている。特許文献1には、廃棄物を可燃性ガスに熱分解する流動床式のガス化炉と、可燃性ガスに含まれる副生成物を付着させるための濾過媒体が充填された濾過塔と、副生成物が付着した濾過媒体を当該濾過塔からガス化炉に流動媒体として送るための第1搬送経路と、ガス化炉において副生成物が除去された流動媒体を当該ガス化炉から濾過塔に濾過媒体として送るための第2搬送経路と、第1搬送経路及び第2搬送経路を通じてガス化炉と濾過塔との間で濾過媒体及び流動媒体を循環させる循環機構と、濾過塔の前後における差圧を検知する差圧検知部と、を備えた廃棄物処理設備が記載されている。この廃棄物処理設備は、濾過塔の前後における差圧が所定の範囲内に収まるように濾過媒体及び流動媒体の循環量を変動させるものである。
This type of technique is described, for example, in
特許文献1に記載された廃棄物処理設備は、上述の通り、濾過塔の前後における差圧を所定の範囲内に制御するものであるが、濾過塔内における濾過媒体の実際の充填高さを正確に把握することは困難である。したがって、従来では、ガスの濾過機能を確実に確保するために、濾過媒体の充填高さを正確に制御するのが困難という課題があった。
As described above, the waste treatment facility described in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、濾過媒体の充填高さをより正確に制御することが可能なガス濾過システムを提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a gas filtration system capable of more accurately controlling the filling height of a filtration medium.
本発明の一局面に係るガス濾過システムは、廃棄物を可燃性ガスに熱分解するガス化炉と、前記可燃性ガスから副生成物を除去するための濾過媒体が充填される濾過装置と、前記ガス化炉から排出された前記可燃性ガスを前記濾過装置へ導くガス導入経路と、前記濾過装置に前記濾過媒体を供給する濾過媒体供給部と、を備えている。前記濾過装置は、前記濾過媒体が充填される濾過空間が内部に形成された第1中空部材と、前記第1中空部材内に挿入された第2中空部材であって、前記濾過媒体供給部から供給される前記濾過媒体を前記濾過空間へ落下させる前記第2中空部材と、前記ガス導入経路から導入された前記可燃性ガスを前記濾過空間へ導く前記第3中空部材と、前記濾過装置内における前記濾過媒体の充填高さを検知する充填高さ検知部と、前記充填高さ検知部による検知結果に基づいて、前記第2中空部材の高さ範囲内に前記濾過媒体の充填高さが維持されるように前記濾過媒体供給部を制御する制御部と、を含む。 The gas filtration system according to one aspect of the present invention includes a gasifier that thermally decomposes waste into flammable gas, a filtration device filled with a filtration medium for removing by-products from the flammable gas, and the like. It includes a gas introduction path for guiding the flammable gas discharged from the gasifier to the filtration device, and a filtration medium supply unit for supplying the filtration medium to the filtration device. The filtration device includes a first hollow member in which a filtration space filled with the filtration medium is formed, and a second hollow member inserted into the first hollow member, from the filtration medium supply unit. The second hollow member for dropping the supplied filtration medium into the filtration space, the third hollow member for guiding the flammable gas introduced from the gas introduction path to the filtration space, and the inside of the filtration device. The filling height of the filtration medium is maintained within the height range of the second hollow member based on the detection result of the filling height detecting unit that detects the filling height of the filtration medium and the filling height detecting unit. A control unit that controls the filtration medium supply unit is included.
このガス濾過システムによれば、充填高さ検知部によって、濾過装置内における濾過媒体の充填高さを正確に把握することができる。そして、当該充填高さ検知部による検知結果に基づいて濾過装置への濾過媒体の供給を制御することにより、従来のように濾過装置の前後における差圧に基づいて濾過媒体の供給制御を行う場合に比べて、濾過媒体の充填高さをより正確に制御することが可能になる。 According to this gas filtration system, the filling height detection unit can accurately grasp the filling height of the filtration medium in the filtration device. Then, by controlling the supply of the filtration medium to the filtration device based on the detection result by the filling height detection unit, the supply control of the filtration medium is performed based on the differential pressure before and after the filtration device as in the conventional case. It becomes possible to control the filling height of the filtration medium more accurately.
しかも、このガス濾過システムでは、第2中空部材の高さ範囲内に濾過媒体の充填高さが維持されるように、濾過装置への濾過媒体の供給を制御する。これにより、第2中空部材内の圧力損失が濾過媒体の存在により増大するため、濾過装置内が負圧に維持される場合であっても第2中空部材を通じて濾過空間へ外気が流入するのを抑制することができる。 Moreover, in this gas filtration system, the supply of the filtration medium to the filtration device is controlled so that the filling height of the filtration medium is maintained within the height range of the second hollow member. As a result, the pressure loss in the second hollow member increases due to the presence of the filtration medium, so that the outside air does not flow into the filtration space through the second hollow member even when the inside of the filtration device is maintained at a negative pressure. It can be suppressed.
上記ガス濾過システムにおいて、前記制御部は、前記充填高さが前記第2中空部材の高さ範囲内に維持されるように、前記濾過媒体供給部を、前記第2中空部材内へ前記濾過媒体を供給する供給状態と、前記第2中空部材内への前記濾過媒体の供給を停止する停止状態との間で切り替えてもよい。 In the gas filtration system, the control unit brings the filtration medium supply unit into the second hollow member so that the filling height is maintained within the height range of the second hollow member. May be switched between a supply state in which the filtration medium is supplied and a stop state in which the supply of the filtration medium into the second hollow member is stopped.
この構成によれば、第2中空部材内へ濾過媒体を常時供給する場合と異なり、濾過媒体の供給経路における配管の摩耗等を抑制することができる。 According to this configuration, unlike the case where the filtration medium is constantly supplied into the second hollow member, it is possible to suppress wear of the piping in the supply path of the filtration medium.
上記ガス濾過システムにおいて、前記充填高さ検知部は、前記濾過媒体に光を投射する投射部と、前記濾過媒体で反射した前記光を受光する受光部と、前記受光部における前記光の受光位置のデータを前記濾過媒体の充填高さのデータに変換するデータ変換部と、を含んでいてもよい。 In the gas filtration system, the filling height detection unit includes a projection unit that projects light onto the filtration medium, a light receiving unit that receives the light reflected by the filtration medium, and a light receiving position of the light in the light receiving unit. A data conversion unit that converts the data of the above into data of the filling height of the filtration medium may be included.
この構成によれば、非接触方式によって濾過媒体の充填高さを検知することができる。したがって、接触方式の検知部を用いる場合と異なり、検知部を取り付けるための取付孔等を第2中空部材に形成する必要がないため、外気の流入をより確実に抑制することが可能になる。 According to this configuration, the filling height of the filtration medium can be detected by the non-contact method. Therefore, unlike the case of using the contact type detection unit, it is not necessary to form a mounting hole or the like for mounting the detection unit in the second hollow member, so that the inflow of outside air can be suppressed more reliably.
上記ガス濾過システムにおいて、前記制御部は、前記充填高さの下限値と、前記充填高さの上限値と、を記憶する記憶部を含んでいてもよい。前記制御部は、前記充填高さが前記上限値に達した後前記下限値まで下がる間は前記濾過媒体供給部を前記停止状態に維持すると共に、前記充填高さが前記下限値に達した時に前記濾過媒体供給部を前記停止状態から前記供給状態に切り替え、前記充填高さが前記下限値に達した後前記上限値まで上がる間は前記濾過媒体供給部を前記供給状態に維持すると共に、前記充填高さが前記上限値に達した時に前記濾過媒体供給部を前記供給状態から前記停止状態に切り替えてもよい。 In the gas filtration system, the control unit may include a storage unit that stores a lower limit value of the filling height and an upper limit value of the filling height. The control unit maintains the filtration medium supply unit in the stopped state while the filling height reaches the upper limit value and then drops to the lower limit value, and when the filling height reaches the lower limit value. The filtration medium supply unit is switched from the stopped state to the supply state, and the filtration medium supply unit is maintained in the supply state while the filling height reaches the lower limit value and then rises to the upper limit value, and the filtration medium supply unit is maintained in the supply state. When the filling height reaches the upper limit value, the filtration medium supply unit may be switched from the supply state to the stop state.
この構成によれば、濾過媒体の充填高さを制御するに際して、濾過媒体の供給及びその停止を切り替える頻度を少なくすることができるため、設備への負担を減らすことができる。 According to this configuration, when controlling the filling height of the filtration medium, the frequency of switching between the supply and the stop of the filtration medium can be reduced, so that the burden on the equipment can be reduced.
上記ガス濾過システムにおいて、前記充填高さ検知部は、前記第2中空部材に取り付けられ、取付位置の高さまで前記第2中空部材内に前記濾過媒体が充填されているか否かを前記濾過媒体との接触の有無により検知する下側レベルセンサと、前記第2中空部材のうち前記下側レベルセンサよりも上側に取り付けられ、取付位置の高さまで前記第2中空部材内に前記濾過媒体が充填されているか否かを前記濾過媒体との接触の有無により検知する上側レベルセンサと、を含んでいてもよい。前記制御部は、前記上側レベルセンサによる検知後前記下側レベルセンサによる検知が解除されるまでの間は前記濾過媒体供給部を前記停止状態に維持すると共に、前記下側レベルセンサによる検知解除時に前記濾過媒体供給部を前記停止状態から前記供給状態へ切り替え、前記下側レベルセンサによる検知解除後前記上側レベルセンサによる検知までの間は前記濾過媒体供給部を前記供給状態に維持すると共に、前記上側レベルセンサによる検知時に前記濾過媒体供給部を前記供給状態から前記停止状態へ切り替えてもよい。 In the gas filtration system, the filling height detection unit is attached to the second hollow member, and whether or not the filtration medium is filled in the second hollow member up to the height of the mounting position is determined by the filtration medium. The lower level sensor that detects the presence or absence of contact and the second hollow member are mounted above the lower level sensor, and the second hollow member is filled with the filtration medium up to the height of the mounting position. It may include an upper level sensor that detects whether or not the gas is in contact with the filtration medium. The control unit maintains the filtration medium supply unit in the stopped state after the detection by the upper level sensor until the detection by the lower level sensor is released, and at the time of the detection release by the lower level sensor. The filtration medium supply unit is switched from the stopped state to the supply state, and the filtration medium supply unit is maintained in the supply state until the detection by the upper level sensor is released after the detection is released by the lower level sensor, and the filtration medium supply unit is maintained in the supply state. The filtration medium supply unit may be switched from the supply state to the stopped state at the time of detection by the upper level sensor.
この構成によれば、接触式の検知部を用いることにより、濾過媒体の充填高さを簡便に且つ確実に検知することが可能になる。 According to this configuration, by using the contact type detection unit, it is possible to easily and surely detect the filling height of the filtration medium.
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、濾過媒体の充填高さをより正確に制御することが可能なガス濾過システムを提供することができる。 As is clear from the above description, according to the present invention, it is possible to provide a gas filtration system capable of more accurately controlling the filling height of the filtration medium.
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係るガス濾過システムを詳細に説明する。 Hereinafter, the gas filtration system according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施形態1)
<ガス濾過システム>
まず、本発明の実施形態1に係るガス濾過システム1の全体構成を、図1に基づいて説明する。本実施形態に係るガス濾過システム1は、例えば都市ごみ、下水汚泥、木質バイオマス又は廃プラスチック等の種々の廃棄物をガス化炉10で可燃性ガスG1(合成ガス、主として一酸化炭素や水素を含む)に熱分解し、当該可燃性ガスG1を濾過装置30で濾過した後に、種々のガス利用先に供給するシステムである。ガス利用先としては、発電ユニットのガスエンジン等を例示することができるが、これに限定されない。図1に示すように、ガス濾過システム1は、ガス化炉10と、濾過装置30と、ガス導入経路20と、ガス導出経路40と、濾過媒体供給部50と、濾過媒体抜出部60と、を主に備えている。
(Embodiment 1)
<Gas filtration system>
First, the overall configuration of the
ガス化炉10は、上記廃棄物を可燃性ガスG1に熱分解する流動床式ガス化炉である。具体的には、炉床から送り込まれる空気により流動媒体S1が流動しており、炉内に投入された廃棄物が流動媒体S1により分散される。そして、廃棄物が部分燃焼する時の熱により、可燃物が可燃性ガスG1に熱分解される。この時、可燃性ガスG1の他に、未燃分、ダスト及びタール等の副生成物も発生し、可燃性ガスG1はこれらの副生成物を同伴して炉外へ排出される。
The
濾過装置30は、可燃性ガスG1から上記副生成物を除去するための濾過媒体S2が充填されるものである。図1に示すように、濾過装置30には、可燃性ガスG1の流入口31が上部に設けられていると共に、濾過後の可燃性ガスG1の流出口34が側部に設けられている。また濾過装置30には、濾過媒体S2の供給口32が上部に設けられていると共に、濾過媒体S2の抜出部(抜出管)33が下部に設けられている。
The
濾過装置30内の空間は、当該濾過装置30の外の空間に対して負圧に維持される。濾過媒体S2としては、例えば珪砂、オリビン砂、酸化カルシウム、ドロマイト及びスラグからなる群より選択される少なくとも1つを用いることができるが、これらに限定されない。なお、濾過装置30の構成については、後に詳述する。
The space inside the
ガス導入経路20は、ガス化炉10から排出された可燃性ガスG1を濾過装置30へ導く経路である。ガス導入経路20は、上流端がガス化炉10の上部に設けられたガス排出口11に接続されていると共に、下流端が濾過装置30の流入口31に接続されている。
The
ガス導出経路40は、濾過装置30から導出される濾過後の可燃性ガスG1が流通する経路である。ガス導出経路40の上流端が濾過装置30の流出口34に接続されており、当該ガス導出経路40を通じて濾過後の可燃性ガスG1が所定のガス利用先に供給される。
The gas lead-
なお、図示は省略するが、ガス導出経路40には、スクラバー等のガス洗浄装置が配置されている。つまり、濾過装置30は、スクラバーによって可燃性ガスG1を燃料として利用可能な程度まで洗浄可能なように、当該可燃性ガスG1をその上流側で予備洗浄するものである。
Although not shown, a gas cleaning device such as a scrubber is arranged in the gas lead-
濾過媒体供給部50は、濾過装置30に濾過媒体S2を供給するものである。図1に示すように、本実施形態における濾過媒体供給部50は、ガス化炉下部抜出スクリュ51と、分級装置52と、媒体供給経路53と、循環エレベータ54と、を有している。
The filtration
ガス化炉下部抜出スクリュ51は、回転によりガス化炉10の底から流動媒体S1を不燃物と共に抜き出して濾過装置30へ送るためのものであり、抜出管14の下端部に設けられている。分級装置52は、ガス化炉下部抜出スクリュ51の下流端に設けられており、篩により流動媒体S1と不燃物とを分離する。
The
媒体供給経路53は、分級装置52により不燃物から分離された流動媒体S1を、濾過媒体S2として濾過装置30に送るための経路である。図1に示すように、媒体供給経路53は、上流端が分級装置52の媒体出口52A(流動媒体S1の出口)に接続されていると共に、下流端が濾過装置30の供給口32に接続されている。循環エレベータ54は、流動媒体S1を濾過装置30へ供給可能な所定の高さまで搬送するものであり、媒体供給経路53に配置されている。
The
濾過媒体抜出部60は、濾過装置下部抜出スクリュ61と、媒体抜出経路62と、を有している。濾過装置下部抜出スクリュ61は、濾過媒体S2を濾過装置30の外へ抜き出すものであり、抜出部33に配置されている。媒体抜出経路62は、上流端が濾過装置下部抜出スクリュ61の下流端に接続されていると共に、下流端がガス化炉10に接続されている。濾過媒体抜出部60によれば、濾過装置下部抜出スクリュ61の回転により濾過装置30の外へ抜き出された濾過媒体S2を、流動媒体S1としてガス化炉10に送ることができる。
The filtration
<濾過装置>
次に、濾過装置30の構成を、図2に基づいて詳細に説明する。図2に示すように、本実施形態における濾過装置30は、三重管構造からなり、第1中空部材70(外管)と、第1中空部材70内に挿入された第2中空部材80(中管)と、第2中空部材80内に挿入された第3中空部材90(内管)と、を有している。
<Filtration device>
Next, the configuration of the
第1中空部材70には、濾過媒体S2が充填される濾過空間R0が形成されている。図2に示すように、第1中空部材70は軸方向が上下方向に沿うように配置されており、濾過空間R0は第1中空部材70内の下側に形成されている。第1中空部材70は、管軸方向に略一定の径で延びる第1胴部71と、第1胴部71の下端部から下側に向かって縮径しつつ延びるテーパ部72と、を有している。第1胴部71のうち濾過空間R0よりも上側に流出口34が設けられており、テーパ部72の下部に抜出部33が設けられている。
The first
第1中空部材70は上端部73側が開口しており、フランジ部74により当該開口が塞がれている。なお、流出口34及び抜出部33の各位置は、図2に示す位置に限定されない。また第1中空部材70は、テーパ部72を有するものに限定されず、軸方向の全体に亘って略一定の径で延びるものでもよい。
The
第2中空部材80は、第1中空部材70よりも小径で且つ第3中空部材90よりも大径の管であり、濾過媒体供給部50(図1)から供給される濾過媒体S2を濾過空間R0へ落下させる。図2に示すように、第2中空部材80は、第1中空部材70(第1胴部71)及び第3中空部材90との間に径方向の隙間を空けて配置されている。そして、濾過媒体供給部50から供給された濾過媒体S2は、第2中空部材80と第3中空部材90との間の環状の隙間を通じて濾過空間R0へ落下する。
The second
第2中空部材80は、軸方向が上下方向に沿うように、且つ第1中空部材70及び第3中空部材90と同軸になるように、第1中空部材70内に挿入されている。より具体的には、第2中空部材80は、軸方向に略一定の径で延びると共に第1胴部71内に配置された第2胴部81と、第2胴部81の上端部に接続されていると共に第1中空部材70の上端部73よりも上側に延びる延設部82と、を有している。
The second
図2に示すように、第2中空部材80の下端部83は第3中空部材90の下端部91よりも上側で且つ流出口34よりも下側に位置している。また延設部82は、第2胴部81の上端部から上側に向かって拡径しつつ延びている。第2胴部81は第1中空部材70により取り囲まれているのに対し、延設部82は第1中空部材70により取り囲まれておらず、露出した状態となっている。
As shown in FIG. 2, the
第3中空部材90は、第1中空部材70及び第2中空部材80よりも小径の管であり、ガス導入経路20(図1)から導入された可燃性ガスG1を濾過空間R0へ導く。図2に示すように、第3中空部材90は、軸方向が上下方向に沿うように、且つ第1中空部材70及び第2中空部材80と同軸になるように、第2中空部材80内に挿入されている。
The third
第3中空部材90は、上端部92と下端部91とを有し、上端部92から下端部91まで略一定の径で延びている。また第3中空部材90は、上端部92が第1中空部材70の上端部73よりも上側に位置すると共に、下端部91が流出口34よりも下側で且つ第1胴部71とテーパ部72との境界よりも上側に位置している。
The third
本実施形態における濾過装置30内の可燃性ガスG1の流れは、以下の通りである。図2中、可燃性ガスG1の流れが破線矢印で示されている。
The flow of the flammable gas G1 in the
まず、ガス導入経路20(図1)内の可燃性ガスG1が、上端部92側の開口から第3中空部材90内に導入される。つまり、第3中空部材90の上端部92側の開口が、可燃性ガスG1の流入口31(図1)となっている。そして、可燃性ガスG1が上端部92から下端部91に向かって第3中空部材90内を流れ、下端部91側の開口から濾過空間R0へ流入する。
First, the flammable gas G1 in the gas introduction path 20 (FIG. 1) is introduced into the third
可燃性ガスG1が濾過空間R0を通過する過程で、上記副生成物が濾過媒体S2に付着し、上記副生成物が可燃性ガスG1から除去される。そして、可燃性ガスG1は、濾過媒体S2の充填層内を上側に向かって流れ、第1中空部材70(第1胴部71)と第2中空部材80(第2胴部81)との間の環状の隙間を通過した後、流出口34から濾過装置30の外へ流出する。
In the process of the flammable gas G1 passing through the filtration space R0, the by-product adheres to the filtration medium S2, and the by-product is removed from the flammable gas G1. Then, the flammable gas G1 flows upward in the packed bed of the filtration medium S2, and is between the first hollow member 70 (first body portion 71) and the second hollow member 80 (second body portion 81). After passing through the annular gap of the above, the gas flows out of the
次に、濾過装置30への濾過媒体S2の供給及び濾過装置30からの濾過媒体S2の抜き出しについて説明する。
Next, the supply of the filtration medium S2 to the
まず、媒体供給経路53(図1)によりガス化炉10から送られた流動媒体S1が、濾過媒体S2として、上側から第2中空部材80(延設部82)内に供給される。供給された濾過媒体S2は、第2中空部材80と第3中空部材90との間の環状の空間を落下し、濾過空間R0に充填される。そして、濾過空間R0に濾過媒体S2が充填された後もさらに濾過媒体S2を供給し続けることにより、図2に示すように、第2中空部材80内にも濾過媒体S2が一定の高さまで充填される。一方、抜出時には、濾過装置下部抜出スクリュ61(図1)を回転させることにより、濾過空間R0に充填された濾過媒体S2が、抜出部33から濾過装置30の外へ落下する。
First, the flow medium S1 sent from the
濾過装置30は、濾過装置30内における濾過媒体S2の充填高さを検知する充填高さ検知部100をさらに有している。本実施形態における充填高さ検知部100は、反射型のレーザ式変位センサにより構成されている。
The
具体的には、充填高さ検知部100は、濾過媒体S2の充填層の上面にレーザ光104を投射する投射部101と、当該上面で反射したレーザ光104(反射光105)を受光する受光部102と、を有している。濾過媒体S2の充填高さが変化すると、それに応じて、受光部102における反射光105の受光位置も変化する。充填高さ検知部100は、受光部102における反射光105の受光位置のデータを濾過媒体S2の充填高さのデータに変換するデータ変換部103を有しており、これにより濾過媒体S2の充填高さ(濾過媒体S2の充填層の上面の高さ位置)を検知することができる。
Specifically, the filling
濾過装置30は、充填高さ検知部100による検知結果に基づいて、第2中空部材80の高さ範囲内に濾過媒体S2の充填高さが維持されるように濾過媒体供給部50を制御する制御部110をさらに有している。制御部110は、濾過媒体S2の充填高さが第2中空部材80の高さ範囲内に維持されるように、濾過媒体供給部50を、第2中空部材80内へ濾過媒体S2を供給する供給状態と、第2中空部材80内への濾過媒体S2の供給を停止する停止状態との間で切り替える。より具体的には、制御部110は、充填高さ検知部100により検知される濾過媒体S2の充填高さが、第2中空部材80の管延設部82の高さ範囲H1内に収まるように濾過媒体供給部50を制御する。
The
図2に示すように、制御部110は、充填高さ検知部100から濾過媒体S2の充填高さのデータを受け付けるデータ受付部111と、当該充填高さの下限値L1及び上限値L2を記憶する記憶部112と、ガス化炉下部抜出スクリュ51及び濾過装置下部抜出スクリュ61(図1)の回転及びその停止を切り替えるスクリュ制御部113と、を有している。図2に示すように、下限値L1及び上限値L2は、いずれも延設部82の高さ範囲H1内に位置している。以下、制御部110による濾過媒体S2の充填高さの制御を、図3のフローチャート及び図4のタイミングチャートに基づいて説明する。
As shown in FIG. 2, the
<濾過媒体の充填高さの制御>
まず、ガス濾過システム1の定常運転を開始する前、すなわちガス化炉10から濾過装置30への可燃性ガスG1の導入を開始する前に、濾過装置30への濾過媒体S2の充填を行う(ステップS10)。具体的には、濾過装置30内に濾過媒体S2が未充填の状態で、制御部110によりガス化炉下部抜出スクリュ51を回転させる。
<Control of filling height of filtration medium>
First, the filtration medium S2 is filled into the
これにより、媒体供給経路53(図1)を通じて第2中空部材80の上端部側の開口から当該第2中空部材80内に濾過媒体S2が供給され、供給された濾過媒体S2が第2中空部材80と第3中空部材90との間の環状の隙間を通じて濾過空間R0へ落下することにより、濾過空間R0に濾過媒体S2が充填される。そして、濾過空間R0に濾過媒体S2が充填された後も濾過媒体S2の供給を継続することにより、第2中空部材80内における濾過媒体S2の充填高さが上がる。
As a result, the filtration medium S2 is supplied into the second
制御部110は、充填高さ検知部100による検知データと上限値L2とを比較し、濾過媒体S2の充填高さが上限値L2に達するまでは、ガス化炉下部抜出スクリュ51の回転を継続する(ステップS20のNO)。そして、充填高さが上限値L2に達すると(ステップS20のYES)、制御部110がガス化炉下部抜出スクリュ51の回転を停止させ、濾過装置30への濾過媒体S2の供給を停止する(ステップS30)。この時、制御部110は、上限フラグをオンにする。以下、ガス濾過システム1の定常運転中における濾過媒体S2の充填高さの制御を説明する。
The
ガス化炉下部抜出スクリュ51の回転を停止すると、濾過装置下部抜出スクリュ61の回転を開始し、当該濾過装置下部抜出スクリュ61によって濾過装置30から濾過媒体S2が抜き出されることにより、充填高さが下がる。制御部110は、充填高さが上限値L2に達した後、下限値L1まで下がる間は、濾過媒体供給部50(ガス化炉下部抜出スクリュ51)を停止状態に維持する(ステップS40のNO)。そして、制御部110は、充填高さが下限値L1に達した時に(ステップS40のYES)、濾過媒体供給部50(ガス化炉下部抜出スクリュ51)を停止状態から供給状態に切り替える(ステップS50)。この時、制御部110は、上限フラグをオフにすると共に下限フラグをオンにする。このように、制御部110は、充填高さが下限値L1と上限値L2との間にあり且つ上限フラグがオンの場合には、ガス化炉下部抜出スクリュ51を停止状態とする。
When the rotation of the
これにより、濾過装置30への濾過媒体S2の供給が再開され、第2中空部材80内の濾過媒体S2の充填高さが上がる。制御部110は、充填高さが下限値L1に達した後、上限値L2まで上がる間は、濾過媒体供給部50(ガス化炉下部抜出スクリュ51)を供給状態に維持する(ステップS60のNO)。そして、制御部110は、充填高さが上限値L2に達した時に(ステップS60のYES)、濾過媒体供給部50(ガス化炉下部抜出スクリュ51)を供給状態から停止状態に切り替える(ステップS70)。この時、制御部110は、下限フラグをオフにすると共に上限フラグをオンにする。このように、制御部110は、充填高さが下限値L1と上限値L2との間にあり且つ下限フラグがオンの場合には、ガス化炉下部抜出スクリュ51の回転状態を維持する。
As a result, the supply of the filtration medium S2 to the
そして、充填高さの制御の終了条件が未成立の場合(ステップS80のNO)、例えばガス濾過システム1の定常運転中の場合には、ステップS40に戻り、ガス化炉下部抜出スクリュ51の回転及びその停止を繰り返す。一方、当該終了条件が成立した場合には(ステップS80のYES)、濾過媒体S2の充填高さの制御を終了する。
Then, when the end condition of the control of the filling height is not satisfied (NO in step S80), for example, when the
以上の通り、本実施形態に係るガス濾過システム1によれば、充填高さ検知部100によって、濾過装置30内における濾過媒体S2の充填高さを正確に把握することができる。そして、充填高さ検知部100による検知結果に基づいて濾過装置30への濾過媒体S2の供給を制御することにより、濾過装置30の前後における差圧に基づいて濾過媒体S2の供給制御を行う場合に比べて、濾過媒体S2の充填高さをより正確に制御することが可能になる。
As described above, according to the
しかも、当該ガス濾過システム1では、三重管構造を有する濾過装置30を採用すると共に、第2中空部材80内に濾過媒体S2の充填高さが維持されるように、濾過装置30への濾過媒体S2の供給を制御する。これにより、第2中空部材80内の圧力損失が濾過媒体S2によって増大するため、濾過装置30内が負圧に維持される場合であっても第2中空部材80を通じて濾過空間R0へ外気が流入するのを抑制することができる。
Moreover, the
(実施形態2)
次に、本発明の実施形態2に係るガス濾過システムを、図5に基づいて説明する。実施形態2に係るガス濾過システムは、基本的に実施形態1に係るガス濾過システム1と同様の構成を備え且つ同様の効果を奏するものであるが、充填高さ検知部として接触式のセンサが用いられている点で異なっている。以下、実施形態1と異なる点についてのみ説明する。
(Embodiment 2)
Next, the gas filtration system according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The gas filtration system according to the second embodiment basically has the same configuration as the
本実施形態における充填高さ検知部100Aは、第2中空部材80の延設部82に取り付けられた下側レベルセンサ101Aと、延設部82のうち下側レベルセンサ101Aよりも上側に取り付けられた上側レベルセンサ101Bと、を有している。下側レベルセンサ101A及び上側レベルセンサ101Bは、いずれも、取付位置の高さまで第2中空部材80内に濾過媒体S2が充填されているか否かを、濾過媒体S2との接触の有無により検知するセンサである。具体的には、下側レベルセンサ101A及び上側レベルセンサ101Bは、濾過媒体S2の静電気を感知する静電容量センサであり、濾過媒体S2と接触可能なように延設部82を径方向に貫通している。また下側レベルセンサ101Aは実施形態1で説明した下限値L1の高さ位置に配置されており、上側レベルセンサ101Bは実施形態1で説明した上限値L2の高さ位置に配置されている。
The filling
本実施形態における濾過装置30Aによれば、実施形態1で説明した図3及び図4と同様の制御によって、濾過媒体S2の充填高さを第2中空部材80内(延設部82の高さ範囲H1内)に制御することができる。すなわち、制御部110は、上側レベルセンサ101Bによる検知後下側レベルセンサ101Aによる検知が解除されるまでの間は濾過媒体供給部50(ガス化炉下部抜出スクリュ51)を停止状態に維持すると共に、下側レベルセンサ101Aによる検知解除時に濾過媒体供給部50(ガス化炉下部抜出スクリュ51)を停止状態から供給状態へ切り替える。また制御部110は、下側レベルセンサ101Aによる検知解除後上側レベルセンサ101Bによる検知までの間は濾過媒体供給部50(ガス化炉下部抜出スクリュ51)を供給状態に維持すると共に、上側レベルセンサ101Bによる検知時に濾過媒体供給部50(ガス化炉下部抜出スクリュ51)を供給状態から停止状態へ切り替える。
According to the
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。従って、本発明の範囲には、以下のような変形例も含まれる。 It should be understood that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and are not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims. Therefore, the scope of the present invention also includes the following modifications.
上記実施形態1,2における濾過装置30,30Aでは、第1胴部71が円管形状を有し、テーパ部72が略円錐形状を有し、抜出部33が第1胴部71よりも小径の円管形状を有しているが、これに限定されない。例えば、第1胴部が四角管形状を有し、テーパ部が略四角錐形状を有し、抜出部が第1胴部よりも小径の四角管形状を有していてもよい。またテーパ部72は、略円錐形状及び略四角錐形状のいずれの場合であっても、下側に向かって縮径するように少なくとも一部の側面が軸方向に対して傾斜しているため、濾過媒体S2の詰まりを抑制することができる。
In the
上記実施形態1,2では、第3中空部材90が第2中空部材80内に挿入される場合を一例として説明したが、これに限定されない。図6に示すように、第3中空部材90が第1中空部材70の底部側から上側に延びるように第1中空部材70内に挿入され、その上端面93が第2中空部材80の下端部83の下側に位置していてもよい。この場合、図7に示すように、第3中空部材90の上端部を略直角に屈曲させ、濾過媒体S2が第3中空部材90内に入らないように構成してもよい。
In the first and second embodiments, the case where the third
また図8に示すように、第3中空部材90が、第2中空部材80の下端部83よりも下側において第1中空部材70(第1胴部71)の側部を貫通して当該第1中空部材70内に挿入されていてもよい(第2中空部材80と第3中空部材90とが略直角)。この場合、図9に示すように、第3中空部材90の側部にL字形状の分岐部94が設けられ、当該分岐部94の先端面94Aから可燃性ガスが濾過空間へ供給されるように構成してもよい。また図10に示すように、第3中空部材90が、第2中空部材80内に挿入されずに第2中空部材80と平行に第1中空部材70内に挿入されており、その下端面95が第2中空部材80の下端部83よりも下側に位置していてもよい。なお、図6〜図10の各変形例において、第3中空部材90が1本のみ設けられていてもよいがこれに限定されず、複数本設けられていてもよい。
Further, as shown in FIG. 8, the third
第1〜第3中空部材70,80,90は、全て円管形状又は角管形状であってもよいが、これに限定されない。すなわち、第1〜第3中空部材70,80,90は、各々異なる形状を有していてもよい。
The first to third
上記実施形態1,2では、第2中空部材80が延設部82を有する場合を説明したが、当該延設部82が省略されてもよい。この場合でも、第2中空部材80の長さを十分に確保することにより、第2中空部材を通じて濾過空間へ外気が流入するのを抑制可能である。この場合、第2中空部材80は全体が一定の径を有していてもよいし、一定の径を有する部分と当該部分の上端から上側に向かって拡径する拡径部とを有し、当該拡径部の上端がフランジ部74の下面に接続されていてもよい。
In the first and second embodiments, the case where the second
上記実施形態1,2における濾過装置30,30Aは、第1中空部材70内の下部や抜出部33における濾過媒体S2の詰まりを検出する詰まり検出手段と、その詰まりを解消させる詰まり解消手段と、をさらに備えていてもよい。
The
上記詰まり検出手段の一例としては、濾過装置30,30Aへの濾過媒体S2の供給停止の間(図3中のS30〜S50)に濾過媒体S2の充填高さや濾過装置30,30Aの圧力損失が低下しないこと(又は低下速度が小さいこと)に基づいて濾過媒体S2の詰まり発生と判定する判定部が、制御部110の一機能として設けられていてもよい。なお、濾過装置30,30Aの圧力損失を詰まり検知の指標とする場合には、濾過装置30,30Aの前後(ガス導入経路20及びガス導出経路40の各々)に圧力計が設けられる。
As an example of the clogging detecting means, the filling height of the filtration medium S2 and the pressure loss of the
その他の詰まり検出手段としては、上記供給停止の間に濾過装置30,30Aの重量が低下しないこと(又は低下速度が小さいこと)に基づいて濾過媒体S2の詰まり発生と判定する判定部が、制御部110の一機能として設けられていてもよい。この場合、濾過装置30,30Aの重量を計測する重量計(ロードセル)が設けられる。またさらに別の詰まり検出手段として、上記供給停止の間に濾過装置30,30Aの振動や音が一定以上小さくなることに基づいて濾過媒体S2の詰まり発生と判定する判定部が、制御部110の一機能として設けられていてもよい。この場合、濾過装置30,30Aの振動や音を検知するセンサが設けられる。また上記詰まり解消手段としては、ノッカー(ハンマリング)や振動装置を用いることができる。
As another clogging detecting means, a determination unit that determines that clogging of the filtration medium S2 has occurred is controlled based on the fact that the weight of the
上記実施形態1,2における濾過装置30,30Aは、濾過装置30,30Aへ供給される前の濾過媒体S2を貯留する濾過媒体貯留部をさらに備えていてもよい。この濾過媒体貯留部は、媒体供給経路53(図1)において濾過媒体S2のバッファ部として設けられる。これにより、ガス化炉10から流動媒体S1の抜き出しを行わない場合であっても、当該濾過媒体貯留部から濾過装置30,30Aへ濾過媒体S2を供給することが可能になる。
The
上記実施形態1,2における濾過装置30,30Aは、第1胴部71、テーパ部72、抜出部33及び延設部82の外周に巻回されたヒータ(加熱部)をさらに備えていてもよい。このヒータによって濾過装置30,30Aを加熱することにより、可燃性ガスG1に同伴されて濾過装置30,30A内に導入されたタール等の副生成物が、濾過装置30,30A内において凝縮するのを抑制することができる。
The
上記実施形態1では、ガス化炉の一例として流動床式ガス化炉を説明したがこれに限定されず、固定床ダウンドラフト式ガス化炉や固定床アップドラフト式ガス化炉等も適用可能である。 In the first embodiment, the fluidized bed gasification furnace has been described as an example of the gasification furnace, but the present invention is not limited to this, and a fixed bed downdraft gasification furnace, a fixed bed updraft gasification furnace, and the like can also be applied. is there.
上記実施形態1では、ガス化炉10内の流動媒体S1を濾過装置30へ濾過媒体S2として送る場合を説明したがこれに限定されず、濾過媒体S2の供給源が他に設けられていてもよい。
In the first embodiment, the case where the flow medium S1 in the
上記実施形態1では、充填層の高さに基づく濾過媒体S2の供給制御のみを説明したが、濾過装置30の前後における差圧に基づく濾過媒体S2の供給制御を同時に行ってもよい。
In the first embodiment, only the supply control of the filtration medium S2 based on the height of the packed bed has been described, but the supply control of the filtration medium S2 based on the differential pressure before and after the
10 ガス化炉
20 ガス導入経路
30,30A 濾過装置
50 濾過媒体供給部
70 第1中空部材
73 上端部
80 第2中空部材
82 延設部
90 第3中空部材
100,100A 充填高さ検知部
101 投射部
101A 下側レベルセンサ
101B 上側レベルセンサ
102 受光部
103 データ変換部
110 制御部
112 記憶部
G1 可燃性ガス
R0 濾過空間
S2 濾過媒体
10
Claims (5)
前記可燃性ガスから副生成物を除去するための濾過媒体が充填される濾過装置と、
前記ガス化炉から排出された前記可燃性ガスを前記濾過装置へ導くガス導入経路と、
前記濾過装置に前記濾過媒体を供給する濾過媒体供給部と、を備え、
前記濾過装置は、
前記濾過媒体が充填される濾過空間が内部に形成された第1中空部材と、
前記第1中空部材内に挿入された第2中空部材であって、前記濾過媒体供給部から供給される前記濾過媒体を前記濾過空間へ落下させる前記第2中空部材と、
前記ガス導入経路から導入された前記可燃性ガスを前記濾過空間へ導く第3中空部材と、
前記濾過装置内における前記濾過媒体の充填高さを検知する充填高さ検知部と、
前記充填高さ検知部による検知結果に基づいて、前記第2中空部材の高さ範囲内に前記濾過媒体の充填高さが維持されるように前記濾過媒体供給部を制御する制御部と、を含む、ガス濾過システム。 A gasifier that thermally decomposes waste into flammable gas,
A filtration device filled with a filtration medium for removing by-products from the flammable gas,
A gas introduction path for guiding the combustible gas discharged from the gasifier to the filtration device, and
The filtration device is provided with a filtration medium supply unit for supplying the filtration medium.
The filtration device
A first hollow member in which a filtration space filled with the filtration medium is formed,
A second hollow member inserted into the first hollow member, the second hollow member for dropping the filtration medium supplied from the filtration medium supply unit into the filtration space.
A third hollow member that guides the flammable gas introduced from the gas introduction path to the filtration space, and
A filling height detection unit that detects the filling height of the filtration medium in the filtration device, and
Based on the detection result by the filling height detecting unit, a control unit that controls the filtration medium supply unit so that the filling height of the filtration medium is maintained within the height range of the second hollow member. Including gas filtration system.
前記濾過媒体に光を投射する投射部と、
前記濾過媒体で反射した前記光を受光する受光部と、
前記受光部における前記光の受光位置のデータを前記濾過媒体の充填高さのデータに変換するデータ変換部と、を含む、請求項2に記載のガス濾過システム。 The filling height detection unit is
A projection unit that projects light onto the filtration medium,
A light receiving unit that receives the light reflected by the filtration medium and
The gas filtration system according to claim 2, further comprising a data conversion unit that converts data on the light receiving position of the light receiving unit into data on the filling height of the filtration medium.
前記制御部は、
前記充填高さが前記上限値に達した後前記下限値まで下がる間は前記濾過媒体供給部を前記停止状態に維持すると共に、前記充填高さが前記下限値に達した時に前記濾過媒体供給部を前記停止状態から前記供給状態に切り替え、
前記充填高さが前記下限値に達した後前記上限値まで上がる間は前記濾過媒体供給部を前記供給状態に維持すると共に、前記充填高さが前記上限値に達した時に前記濾過媒体供給部を前記供給状態から前記停止状態に切り替える、請求項3に記載のガス濾過システム。 The control unit includes a storage unit that stores a lower limit value of the filling height and an upper limit value of the filling height.
The control unit
While the filling height reaches the upper limit value and then decreases to the lower limit value, the filtration medium supply unit is maintained in the stopped state, and when the filling height reaches the lower limit value, the filtration medium supply unit is maintained. Is switched from the stopped state to the supply state,
While the filling height reaches the lower limit value and then rises to the upper limit value, the filtration medium supply unit is maintained in the supply state, and when the filling height reaches the upper limit value, the filtration medium supply unit is maintained. The gas filtration system according to claim 3, wherein the gas filtration system is switched from the supply state to the stop state.
前記第2中空部材に取り付けられ、取付位置の高さまで前記第2中空部材内に前記濾過媒体が充填されているか否かを前記濾過媒体との接触の有無により検知する下側レベルセンサと、
前記第2中空部材のうち前記下側レベルセンサよりも上側に取り付けられ、取付位置の高さまで前記第2中空部材内に前記濾過媒体が充填されているか否かを前記濾過媒体との接触の有無により検知する上側レベルセンサと、を含み、
前記制御部は、
前記上側レベルセンサによる検知後前記下側レベルセンサによる検知が解除されるまでの間は前記濾過媒体供給部を前記停止状態に維持すると共に、前記下側レベルセンサによる検知解除時に前記濾過媒体供給部を前記停止状態から前記供給状態へ切り替え、
前記下側レベルセンサによる検知解除後前記上側レベルセンサによる検知までの間は前記濾過媒体供給部を前記供給状態に維持すると共に、前記上側レベルセンサによる検知時に前記濾過媒体供給部を前記供給状態から前記停止状態へ切り替える、請求項2に記載のガス濾過システム。 The filling height detection unit is
A lower level sensor that is attached to the second hollow member and detects whether or not the second hollow member is filled with the filtration medium up to the height of the mounting position based on the presence or absence of contact with the filtration medium.
Whether or not the second hollow member is attached to the upper side of the lower level sensor and the second hollow member is filled with the filtration medium up to the height of the attachment position is whether or not there is contact with the filtration medium. Including the upper level sensor, which is detected by
The control unit
After the detection by the upper level sensor, the filtration medium supply unit is maintained in the stopped state until the detection by the lower level sensor is released, and when the detection by the lower level sensor is released, the filtration medium supply unit is released. From the stopped state to the supply state,
The filtration medium supply unit is maintained in the supply state from the release of the detection by the lower level sensor to the detection by the upper level sensor, and the filtration medium supply unit is released from the supply state at the time of detection by the upper level sensor. The gas filtration system according to claim 2, which switches to the stopped state.
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