JP2023005542A - Gasification furnace facility - Google Patents

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賢 梅本
Ken Umemoto
史朗 梶谷
Shiro Kajitani
裕壮 沖
Hirotake Oki
和浩 木戸口
Kazuhiro Kidoguchi
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Abstract

To provide a gasification furnace facility capable of obtaining synthesis gas in which a ratio of H2 and CO (H2/CO ratio) is adjusted to a desired state.SOLUTION: A resulting stable composition of a synthesis gas comprises: charging O2, H2O and CO2 as gasifying agents into a furnace body 2; adjusting a supply status of O2, H2O and CO2 by a control means 11; controlling a ratio of H2 and CO in the synthesis gas (H2/CO ratio) to a desired state; and adjusting a supply condition (input rate, amount) of O2, H2O and CO2 as the gasifying agents even if a composition, an amount and a mixing ratio of raw materials such as coal, carbon-based waste, and biomass change.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、石炭、廃棄物、バイオマスを原料とするガス化炉設備に関する。 The present invention relates to gasifier equipment using coal, waste, and biomass as raw materials.

石炭は世界の広い地域に存在し、可採埋蔵量が多く、価格が安定しているため、供給安定性が高く発熱量あたりの価格が低廉である。石炭は、例えば、ガス化炉でガス化されて燃料として使用されている（例えば、特許文献１）。温室効果ガスの排出の削減が求められている状況で、脱炭素が重要視されてきている。このような状況においても、現代社会で経済を維持していくためには、炭素資源の利用が必要不可欠となっている。 Coal exists in a wide area of the world, has many recoverable reserves, and has a stable price. Coal, for example, is gasified in a gasification furnace and used as a fuel (for example, Patent Document 1). Decarbonization has been emphasized in the situation where the reduction of greenhouse gas emissions is required. Even in such a situation, the utilization of carbon resources is indispensable for maintaining the economy in modern society.

このため、炭素資源の利用においては、化石燃料に依存するだけではなく、対象とする炭素資源は多様化しておくことが望ましい。炭素資源を多様化するためには、有機系の廃棄物やバイオマス（草木系等）を利用することが考えられる。 Therefore, in the use of carbon resources, it is desirable not only to rely on fossil fuels but also to diversify target carbon resources. In order to diversify carbon resources, it is conceivable to use organic wastes and biomass (vegetables, etc.).

廃棄物は、資源化に加え、滞りなく処理する必要があり、また、処理量も日々変動するのが実情である。バイオマスは、種類に応じて季節や年により調達量が変動するのが実情である。廃棄物やバイオマス（草木系等）をうまく利用する場合、化石燃料と一緒に利用することが有効であると考えられる。 In addition to recycling, it is necessary to treat waste without delay, and the actual situation is that the amount of waste to be treated fluctuates on a daily basis. The actual situation is that the amount of biomass procured fluctuates depending on the type and the season and year. When using waste and biomass (vegetables, etc.) effectively, it is considered effective to use them together with fossil fuels.

特開２００５―１７１１４８号公報JP-A-2005-171148

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、石炭、廃棄物、バイオマスを原料として有効に用いることができるガス化炉設備を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a gasifier facility that can effectively use coal, waste and biomass as raw materials.

具体的には、生成される合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）を所望の状態に調整して合成ガスを得ることができるガス化炉設備を提供することを目的とする。 Specifically, the object is to provide a gasification furnace facility capable of obtaining synthesis gas by adjusting the ratio of H 2 and CO (H 2 /CO ratio) in the produced synthesis gas to a desired state. do.

上記目的を達成するための請求項１に係る本発明のガス化炉設備は、原料として、石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの少なくとも２つが投入され、ガス化剤としてＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2が供給され、ガス化反応によりＨ2とＣＯを主体とする合成ガスを生成する炉本体と、前記ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況を、前記原料の石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの少なくとも２つの状況に対して相対的に調整し、生成される前記合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）を所望の状態に制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。 In the gasifier equipment of the present invention according to claim 1 for achieving the above object, at least two of coal, carbonaceous waste, and biomass are charged as raw materials, and O 2 , H 2 O, and O 2 O as gasifying agents. A furnace main body to which CO 2 is supplied to generate a synthesis gas mainly composed of H 2 and CO by a gasification reaction, and a supply state of the gasifying agents O 2 , H 2 O, and CO 2 are connected to the raw material coal. , carbonaceous waste, and biomass, and control the ratio of H2 and CO ( H2 /CO ratio) of said synthesis gas produced to a desired state. and

請求項１に係る本発明では、石炭、炭素系廃棄物、バイオマスのうち、石炭を含む少なくとも２つが原料として用いられ、制御手段により、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況が、原料の石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの少なくとも２つの状況に対して相対的に調整され、Ｈ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が所望の状態に制御された合成ガスが得られる。合成ガスは、発電や化学合成に使用することができる。ガス化剤の調整によって、処理量が変動する廃棄物や、調達量が変動するバイオマスを石炭と一緒に有効に利用して合成ガスを得ることができる。 In the present invention according to claim 1, at least two of coal, carbonaceous waste, and biomass, including coal, are used as raw materials, and the control means supplies O 2 , H 2 O, and CO 2 as gasifying agents. synthesis gas in which the conditions are adjusted relative to at least two conditions of feedstock coal, carbonaceous waste, and biomass, and the proportion of H2 and CO ( H2/CO ratio) is controlled to a desired state; is obtained. Syngas can be used for power generation and chemical synthesis. By adjusting the gasifying agent, it is possible to effectively use waste whose processing amount is variable and biomass whose procurement amount is variable together with coal to obtain synthesis gas.

このため、原料である、石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの組成や量、混合比が変動した場合であっても、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況（投入割合、量）を調整することで、安定した組成の合成ガスを得ることができ、原料である、石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの組成を調整して、合成ガスの組成の調整代を広くすることができる。 For this reason, even if the composition, amount, and mixing ratio of coal, carbon - based waste, and biomass, which are raw materials, change, the supply status ( input ratio , amount), it is possible to obtain synthesis gas with a stable composition, and by adjusting the composition of the raw materials, coal, carbon-based waste, and biomass, the adjustment margin for the composition of synthesis gas is widened. be able to.

この結果、石炭、廃棄物、バイオマスを原料として有効に用い、Ｈ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が調整代を広く確保した状態で、所望の状態に調整された合成ガスを得ることができるガス化炉設備とすることが可能になる。 As a result, coal, waste, and biomass are effectively used as raw materials, and synthesis gas adjusted to a desired state is obtained while ensuring a wide adjustment allowance for the ratio of H 2 and CO (H 2 /CO ratio). It becomes possible to make a gasification furnace facility that can be used.

そして、請求項２に係る本発明のガス化炉設備は、請求項１に記載のガス化炉設備において、前記制御手段では、前記ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況を、前記原料の石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの少なくとも２つの状況に対して相対的に調整するに際し、前記ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給を調整することを特徴とする。 According to claim 2 of the present invention, there is provided the gasification furnace equipment of claim 1, wherein the control means controls the supply status of the gasifying agents O 2 , H 2 O, and CO 2 . is adjusted relative to at least two conditions of the raw material coal, carbonaceous waste, and biomass, the supply of O 2 , H 2 O, and CO 2 of the gasifying agent is adjusted. and

請求項２に係る本発明では、制御手段により、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況が調整され、Ｈ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が所望の状態に制御された合成ガスが得られる。合成ガスは、発電や化学合成に使用することができる。ガス化剤の調整によって、処理量が変動する廃棄物や、調達量が変動するバイオマスを石炭と一緒に有効に利用して合成ガスを得ることができる。 In the present invention according to claim 2, the control means adjusts the supply status of O 2 , H 2 O, and CO 2 of the gasification agent, and the ratio of H 2 and CO (H 2 /CO ratio) is in a desired state. A controlled synthesis gas is obtained. Syngas can be used for power generation and chemical synthesis. By adjusting the gasifying agent, it is possible to effectively use waste whose processing amount is variable and biomass whose procurement amount is variable together with coal to obtain synthesis gas.

このため、原料である、石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの組成や量、混合比が変動した場合であっても、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況（投入割合、量）を調整することで、安定した組成の合成ガスを得ることができる。 For this reason, even if the composition, amount, and mixing ratio of coal, carbon - based waste, and biomass, which are raw materials, change, the supply status ( input ratio , amount), synthesis gas with a stable composition can be obtained.

この結果、石炭、廃棄物、バイオマスを原料として有効に用い、Ｈ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が所望の状態に調整された合成ガスを得ることができるガス化炉設備とすることが可能になる。 As a result, the gasifier facility can effectively use coal, waste, and biomass as raw materials and obtain synthesis gas in which the ratio of H 2 and CO (H 2 /CO ratio) is adjusted to a desired state. becomes possible.

また、請求項３に係る本発明のガス化炉設備は、請求項１もしくは請求項２に記載のガス化炉設備において、前記制御手段は、前記ガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合（Ｈ2Ｏ／ＣＯ2比）と、前記合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）の割合関係が記憶され、前記割合関係に基づいて、前記合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が所望の値になるように、前記ガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合を調整する調整機能を有していることを特徴とする。 Further, the gasifier equipment of the present invention according to claim 3 is the gasifier equipment according to claim 1 or claim 2, wherein the control means controls the ratio of H 2 O and CO 2 in the gasifying agent (H 2 O/CO 2 ratio) and the ratio of H 2 and CO in the synthesis gas (H 2 /CO ratio) are stored, and based on the ratio relationship, the H 2 and CO in the synthesis gas are stored. ( H 2 / CO ratio) to a desired value.

請求項３に係る本発明では、ガス化剤のＨ2Ｏ／ＣＯ2比と、合成ガスのＨ2／ＣＯ比との関係が割合関係として記憶され、割合関係に基づいてガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合（Ｈ2Ｏ／ＣＯ2比）を調整することができる。 In the present invention according to claim 3, the relationship between the H 2 O/CO 2 ratio of the gasifying agent and the H 2 /CO ratio of the synthesis gas is stored as a ratio relationship, and the H of the gasifying agent is stored based on the ratio relationship. The ratio of 2 O and CO 2 (H 2 O/CO 2 ratio) can be adjusted.

また、請求項４に係る本発明のガス化炉設備は、請求項３に記載のガス化炉設備において、前記制御手段の調整機能は、前記割合関係として、前記合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が０.２から４.０の値の範囲で、前記ガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合（Ｈ2Ｏ／ＣＯ2比）の範囲が記憶されていることを特徴とする。 Further, the gasification furnace equipment of the present invention according to claim 4 is the gasification furnace equipment according to claim 3, wherein the adjustment function of the control means is such that the ratio relationship between H 2 and CO in the synthesis gas is A range of H 2 O to CO 2 ratios (H 2 O/CO 2 ratios) of the gasifying agent is stored, with ratios (H 2 /CO ratios) ranging from 0.2 to 4.0. It is characterized by

請求項４に係る本発明では、合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が０.２から４.０の値の範囲で、ガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合（Ｈ2Ｏ／ＣＯ2比）の範囲が記憶されているので、合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）を０.２から４.０の値の範囲で調整することができる。 In the present invention according to claim 4, the ratio of H 2 and CO (H 2 /CO ratio) in the synthesis gas is in the range of 0.2 to 4.0, and the ratio of H 2 O and CO 2 in the gasifying agent is A range of ratios (H 2 O/CO 2 ratio) is memorized so that the ratio of H 2 and CO (H 2 /CO ratio) of the syngas can be adjusted within a value range of 0.2 to 4.0. be able to.

また、請求項５に係る本発明のガス化炉設備は、請求項４に記載のガス化炉設備において、前記制御手段の調整機能は、前記割合関係として、前記合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が０.２から１.６の値の範囲で、前記ガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合（Ｈ2Ｏ／ＣＯ2比）の範囲が記憶されていることを特徴とする。 Further, the gasification furnace equipment of the present invention according to claim 5 is the gasification furnace equipment according to claim 4, wherein the adjustment function of the control means is such that the proportion relationship between H 2 and CO in the synthesis gas is A range of H 2 O to CO 2 ratios (H 2 O/CO 2 ratios) of the gasifying agent is stored, with ratios (H 2 /CO ratios) ranging from 0.2 to 1.6. It is characterized by

請求項５に係る本発明では、ＣＯ2の比を高い状態に調整して、合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）を０.２から１.６の値の範囲で調整することができる。 In the present invention according to claim 5, the ratio of CO 2 is adjusted to a high state, and the ratio of H 2 and CO (H 2 /CO ratio) in the synthesis gas is in the range of 0.2 to 1.6. can be adjusted.

合成ガスを化学合成に用いる場合、合成される化学製品に適したＨ2／ＣＯ比を有する合成ガスを得るようにする。また、合成ガスを発電に用いる場合、燃焼手段の燃焼や燃料電池のアノードガスに適したＨ2／ＣＯ比を有する合成ガスを得るようにする。 When syngas is used in chemical synthesis, one seeks to obtain syngas having a H 2 /CO ratio suitable for the chemicals being synthesized. Also, when syngas is used for power generation, syngas having an H 2 /CO ratio suitable for combustion in combustion means and anode gas in fuel cells is obtained.

例えば、化学製品として、メタン、メタノール、オレフィン類（ＦＴ合成）、酢酸、ＤＭＥ等の合成に適用することができる。化学製品とそれに適したＨ2／ＣＯ比は、例えば、メタン：３、メタノール：２、オレフィン類（ＦＴ合成）：１～２、酢酸：１、ＤＭＥ：０.５～１が好ましい。また、発電用の燃料ガスや、燃料電池のアノードガスの合成に適用することができる。 For example, it can be applied to the synthesis of chemical products such as methane, methanol, olefins (FT synthesis), acetic acid, and DME. Chemical products and suitable H 2 /CO ratios are, for example, methane:3, methanol:2, olefins (FT synthesis):1-2, acetic acid:1, DME:0.5-1. It can also be applied to synthesis of fuel gas for power generation and anode gas for fuel cells.

化学製品や燃料として要求される合成ガスのＨ2／ＣＯ比が低い場合（例えば、ＤＭＥに用いられる合成ガス）、ガス化剤のＣＯ2の割合を増加させて、Ｈ2／ＣＯ比を低下させることが好ましい。また、化学製品や燃料として要求される合成ガスのＨ2／ＣＯ比が高い場合（例えば、メタノールや燃料電池のアノードに用いられる合成ガス）、ガス化剤のＨ2Ｏの割合を調整し、Ｃの析出等が生じない状態で、Ｈ2／ＣＯ比を設定することが好ましい。 If the H2/CO ratio of the synthesis gas required as a chemical product or fuel is low (e.g., the synthesis gas used for DME), the CO2 ratio of the gasifying agent is increased to lower the H2 /CO ratio. It is preferable to let In addition, when the H 2 /CO ratio of the synthesis gas required as a chemical product or fuel is high (for example, methanol or synthesis gas used for the anode of a fuel cell), the ratio of H 2 O in the gasifying agent is adjusted, It is preferable to set the H 2 /CO ratio in a state where precipitation of C does not occur.

また、請求項６に係る本発明のガス化炉設備は、請求項３から請求項５のいずれか一項に記載のガス化炉設備において、前記炉本体で得られた前記合成ガスに含まれるチャーを分離して前記炉本体に循環させる循環経路を備えたことを特徴とする。 Further, in the gasification furnace equipment of the present invention according to claim 6, in the gasification furnace equipment according to any one of claims 3 to 5, the synthesis gas obtained in the furnace main body contains It is characterized by comprising a circulation path for separating char and circulating it to the furnace body.

請求項６に係る本発明では、循環経路により、炉本体で得られた合成ガスに含まれるチャーを分離して炉本体に循環させることができる。 In the sixth aspect of the present invention, the char contained in the synthesis gas obtained in the furnace body can be separated and circulated to the furnace body by the circulation path.

また、請求項７に係る本発明のガス化炉設備は、請求項６に記載のガス化炉設備において、前記循環経路から所望の量のチャーを分離して振り分けるチャー振分け手段と、前記チャー振分け手段で振り分けられたチャーを処理するチャー処理手段とを備えたことを特徴とする。 Further, the gasifier equipment of the present invention according to claim 7 is the gasifier equipment according to claim 6, wherein a char distribution means for separating and distributing a desired amount of char from the circulation path; and a char processing means for processing the char sorted by the means.

請求項７に係る本発明では、チャー振分け手段で循環されるチャーの一部が振り分けられ、チャー処理手段でチャーを処理することで、合成ガス中のＣＯを減らしてＨ2／ＣＯ比を更に高めることができる。例えば、振り分けられたチャーを貯留することができ、チャーを貯留することで、排出ＣＯ2を削減することができると共に、合成ガス中のＣＯを減らしてＨ2／ＣＯ比を更に高めることができる。 In the present invention according to claim 7, part of the circulated char is distributed by the char distribution means, and the char is treated by the char treatment means, thereby reducing CO in the synthesis gas and further increasing the H 2 /CO ratio. can be enhanced. For example, the sorted char can be stored, and by storing the char, it is possible to reduce CO 2 emissions and reduce CO in the synthesis gas to further increase the H 2 /CO ratio. .

また、請求項８に係る本発明のガス化炉設備は、請求項３から請求項７のいずれか一項に記載のガス化炉設備において、前記合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）を調整するシフト反応手段を備えたことを特徴とする。 Further, the gasification furnace equipment of the present invention according to claim 8 is the gasification furnace equipment according to any one of claims 3 to 7, wherein the ratio of H 2 and CO in the synthesis gas (H 2 /CO ratio).

請求項８に係る本発明では、要求される合成ガスのＨ2／ＣＯ比が高い場合、シフト反応手段によりＨ2／ＣＯ比を高めることができる。既存のガス化炉において、十分な比率のＨ2成分を得るためにシフト反応手段が併設されている場合、ガス化剤のＨ2Ｏの割合を増加させて、Ｈ2／ＣＯ比を高めることで、既存のシフト反応手段の負荷を小さくすることができる。 In the present invention according to claim 8 , when the required synthesis gas has a high H2/CO ratio, the shift reaction means can increase the H2/CO ratio. In existing gasifiers, if a shift reaction means is installed to obtain a sufficient proportion of H2 component, increasing the proportion of H2O in the gasifying agent to increase the H2 /CO ratio. Therefore, the load on the existing shift reaction means can be reduced.

また、請求項９に係る本発明のガス化炉設備は、請求項３から請求項８のいずれか一項に記載のガス化炉設備において、前記合成ガスを用いて化学品が合成される化学合成手段を備えたことを特徴とする。 Further, the gasification furnace equipment of the present invention according to claim 9 is the gasification furnace equipment according to any one of claims 3 to 8, in which chemical products are synthesized using the synthesis gas. A synthesizing means is provided.

請求項９に係る本発明では、化学合成手段により合成ガスを化学合成に用いて有価な化学品を作ることができる。 In the ninth aspect of the present invention, the synthesis gas can be used for chemical synthesis by the chemical synthesis means to produce valuable chemical products.

また、請求項１０に係る本発明のガス化炉設備は、請求項９に記載のガス化炉設備において、前記化学合成手段で合成された化学品から未反応の合成ガスを除去して分離する分離精製手段と、前記分離精製手段で分離された未反応の合成ガスを前記化学合成手段に循環させる合成ガス循環経路と、前記合成ガス循環経路の前記未反応の合成ガスを振り分ける合成ガス振分け手段と、前記合成ガス振分け手段で振り分けられた前記未反応の合成ガスを燃料として発電を行う発電手段とを備えたことを特徴とする。 Further, the gasification furnace equipment of the present invention according to claim 10 is the gasification furnace equipment according to claim 9, wherein unreacted synthesis gas is removed and separated from the chemical products synthesized by the chemical synthesis means. Separation and purification means, a synthesis gas circulation path for circulating the unreacted synthesis gas separated by the separation and purification means to the chemical synthesis means, and a synthesis gas distribution means for distributing the unreacted synthesis gas in the synthesis gas circulation path and power generation means for generating power using the unreacted synthesis gas distributed by the synthesis gas distribution means as fuel.

請求項１０に係る本発明では、分離精製手段により、合成された化学品から未反応の合成ガスを分離して循環させ、合成ガス振分け手段で振り分けられた未反応の合成ガスの一部を発電手段の燃料として使用することができる。 In the present invention according to claim 10, the separation and purification means separates and circulates the unreacted synthesis gas from the synthesized chemicals, and a part of the unreacted synthesis gas distributed by the synthesis gas distribution means is used for power generation. Can be used as vehicle fuel.

また、請求項１１に係る本発明のガス化炉設備は、請求項３から請求項８のいずれか一項に記載のガス化炉設備において、前記合成ガスが燃料とされる燃焼手段を備え、前記燃焼手段の排ガス中のＣＯ2を回収して前記ガス化剤として循環させる循環手段を備えたことを特徴とする。 Further, the gasification furnace equipment of the present invention according to claim 11 is the gasification furnace equipment according to any one of claims 3 to 8, further comprising a combustion means using the synthesis gas as a fuel, It is characterized by comprising a circulation means for recovering CO 2 in the exhaust gas of the combustion means and circulating it as the gasifying agent.

請求項１１に係る本発明では、合成ガスを燃焼手段（発電設備の燃焼手段）の燃料として用いることができ、燃焼手段の排ガス中（発電のための仕事を終えた燃焼ガスの排ガス中）のＣＯ2を分離・回収して、循環手段によりＣＯ2をガス化剤として投入することができる。また、キャリアガスとしてＣＯ2を用いることで、キャリアガスとして使用される不活性ガス（Ｎ2ガス）の製造動力を削減することができる。 In the present invention according to claim 11, synthesis gas can be used as a fuel for combustion means (combustion means for power generation equipment). CO 2 can be separated and recovered, and CO 2 can be fed as a gasification agent by a circulation means. Also, by using CO 2 as the carrier gas, it is possible to reduce the production power of the inert gas (N 2 gas) used as the carrier gas.

また、請求項１２に係る本発明のガス化炉設備は、請求項３から請求項８のいずれか一項に記載のガス化炉設備において、前記合成ガスを２つの経路に振り分ける振分け手段と、前記振分け手段で振り分けられた一方の経路の合成ガスが用いられて化学品が合成される化学合成手段と、前記振分け手段で振り分けられた他方の経路の合成ガスが燃料とされる燃焼手段とを備え、前記制御手段は、前記調整機能の状況に基づいて前記振分け手段を動作させることを特徴とする。 Further, the gasifier equipment of the present invention according to claim 12 is the gasifier equipment according to any one of claims 3 to 8, wherein a distribution means for distributing the synthesis gas to two routes; A chemical synthesis means for synthesizing a chemical product using the synthesis gas of one route distributed by the distribution means, and a combustion means using the synthesis gas of the other route distributed by the distribution means as fuel. In addition, the control means operates the distribution means based on the status of the adjustment function.

請求項１２に係る本発明では、調整機能の状況に基づいて振分け手段を動作させ、振分け手段で振り分けられた一方の合成ガスが化学合成手段に送られて化学品が合成され、振分け手段で振り分けられた他方の合成ガスが燃料とされる燃焼手段に送られ、合成ガスを燃焼手段（発電設備の燃焼手段）の燃料として用いることができる。振分け手段の動作は、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況に連動させることができる。 In the present invention according to claim 12, the sorting means is operated based on the status of the adjustment function, one synthesis gas sorted by the sorting means is sent to the chemical synthesizing means to synthesize the chemicals, and the sorting means sorts them out. The other synthesis gas is sent to the combustion means for fuel, and the synthesis gas can be used as fuel for the combustion means (the combustion means of the power plant). The operation of the distributing means can be interlocked with the supply status of O 2 , H 2 O, and CO 2 of the gasification agent.

また、請求項１３に係る本発明のガス化炉設備は、請求項１２に記載のガス化炉設備において、前記燃焼手段は発電手段の動力源を得るものであり、前記制御手段は、前記発電手段の負荷に応じて前記振分け手段を動作させて化学合成手段に合成ガスを振り分けると共に、ガス化炉の負荷を調整することを特徴とする。 According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided the gasifier equipment of the twelfth aspect, wherein the combustion means obtains a power source for power generation means, and the control means obtains power for the power generation means. The distribution means is operated according to the load of the means to distribute the synthesis gas to the chemical synthesis means, and the load of the gasification furnace is adjusted.

請求項１３に係る本発明では、発電手段の負荷に応じて振分け手段を動作させると共に、ガス化炉の負荷を調整し、化学合成手段に合成ガスを振り分ける。 In the thirteenth aspect of the present invention, the distribution means is operated according to the load of the power generation means, the load of the gasification furnace is adjusted, and the synthesis gas is distributed to the chemical synthesis means.

また、請求項１４に係る本発明のガス化炉設備は、請求項３から請求項８のいずれか一項に記載のガス化炉設備において、前記合成ガスが燃料とされる燃料電池を備え、前記燃料電池の排ガス中のＣＯ2を回収して前記ガス化剤として循環させる循環手段を備えたことを特徴とする。 Further, according to claim 14, the gasification furnace equipment of the present invention is the gasification furnace equipment according to any one of claims 3 to 8, comprising a fuel cell in which the synthesis gas is used as fuel, It is characterized by comprising a circulation means for recovering CO 2 in the exhaust gas of the fuel cell and circulating it as the gasifying agent.

請求項１４に係る本発明では、合成ガスを燃料電池のアノードガスとして用いることができ、燃料電池の排ガス中のＣＯ2を分離・回収して、循環手段によりＣＯ2をガス化剤として投入することができる。また、キャリアガスとしてＣＯ2を用いることで、キャリアガスとして使用される不活性ガス（Ｎ2ガス）の製造動力を削減することができる。 In the present invention according to claim 14, synthesis gas can be used as the anode gas of the fuel cell, CO 2 in the exhaust gas of the fuel cell is separated and recovered, and the CO 2 is introduced as a gasification agent by the circulation means. be able to. Also, by using CO 2 as the carrier gas, it is possible to reduce the production power of the inert gas (N 2 gas) used as the carrier gas.

また、請求項１５に係る本発明のガス化炉設備は、請求項３から請求項８のいずれか一項に記載のガス化炉設備において、前記合成ガスを２つの経路に振り分ける振分け手段と、前記振分け手段で振り分けられた一方の経路の合成ガスが用いられて化学品が合成される化学合成手段と、前記振分け手段で振り分けられた他方の経路の合成ガスが燃料とされる燃料電池とを備え、前記制御手段は、前記調整機能の状況に基づいて前記振分け手段を動作させることを特徴とする。 Further, according to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided a gasifying furnace facility according to any one of claims 3 to 8, wherein a sorting means for sorting the synthesis gas into two routes; A chemical synthesis means for synthesizing a chemical product using the synthesis gas of one route distributed by the distribution means, and a fuel cell using the synthesis gas of the other route distributed by the distribution means as fuel. In addition, the control means operates the distribution means based on the status of the adjustment function.

請求項１５に係る本発明では、調整機能の状況に基づいて振分け手段を動作させ、振分け手段で振り分けられた一方の合成ガスが化学合成手段に送られて化学品が合成され、振分け手段で振り分けられた他方の合成ガスがアノードガスとされる燃料電池に送られ、合成ガスを燃料電池の燃料として用いることができる。振分け手段の動作は、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況に連動させることができる。 In the fifteenth aspect of the present invention, the sorting means is operated based on the status of the adjustment function, and one of the synthesis gases sorted by the sorting means is sent to the chemical synthesis means to synthesize the chemicals, which are then sorted by the sorting means. The other synthesis gas is sent to the fuel cell as anode gas, and the synthesis gas can be used as fuel for the fuel cell. The operation of the distributing means can be interlocked with the supply status of O 2 , H 2 O, and CO 2 of the gasification agents.

また、請求項１６に係る本発明のガス化炉設備は、請求項１５に記載のガス化炉設備において、前記制御手段は、前記燃料電池の負荷に応じて前記振分け手段を動作させて化学合成手段に合成ガスを振り分けると共に、ガス化炉の負荷を調整することを特徴とする。 Further, the gasification furnace equipment of the present invention according to claim 16 is the gasification furnace equipment according to claim 15, wherein the control means operates the distribution means according to the load of the fuel cell to perform chemical synthesis. It is characterized by distributing synthesis gas to the means and adjusting the load of the gasification furnace.

請求項１６に係る本発明では、燃料電池の負荷に応じて振分け手段を動作させると共に、ガス化炉の負荷を調整し、化学合成手段に合成ガスを振り分ける。 In the present invention according to claim 16, the distribution means is operated according to the load of the fuel cell, the load of the gasification furnace is adjusted, and the synthesis gas is distributed to the chemical synthesis means.

本発明のガス化炉設備は、石炭、廃棄物、バイオマスを原料として有効に用い、Ｈ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が所望の状態に調整された合成ガスを得ることができるガス化炉設備とすることが可能になる。 The gasifier equipment of the present invention can effectively use coal, waste, and biomass as raw materials to obtain synthesis gas in which the ratio of H 2 and CO (H 2 /CO ratio) is adjusted to a desired state. It becomes possible to use it as a gasification furnace facility.

本発明の第１実施例に係るガス化炉設備の全体構成を表す概念図である。1 is a conceptual diagram showing the overall configuration of a gasification furnace facility according to a first embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第２実施例に係るガス化炉設備の全体構成を表す概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing the overall configuration of gasification furnace equipment according to a second embodiment of the present invention; 本発明の第３実施例に係るガス化炉設備の全体構成を表す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing the overall configuration of gasification furnace equipment according to a third embodiment of the present invention; 制御手段に記憶された割合関係のグラフである。4 is a graph of percentage relationships stored in the control means;

図１には本発明の第１実施例に係るガス化炉設備の全体構成を概念的に示してある。また、図２には本発明の第２実施例に係るガス化炉設備の全体構成を概念的に示してある。また、図３には本発明の第３実施例に係るガス化炉設備の全体構成を概念的に示してある。そして、図４にはガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合（Ｈ2Ｏ／ＣＯ2比）と、合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）との関係のグラフ（制御手段に記憶された割合関係のグラフ）を示してある。 FIG. 1 conceptually shows the overall configuration of the gasification furnace equipment according to the first embodiment of the present invention. Also, FIG. 2 conceptually shows the overall configuration of the gasification furnace equipment according to the second embodiment of the present invention. Further, FIG. 3 conceptually shows the overall construction of the gasification furnace equipment according to the third embodiment of the present invention. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the ratio of H 2 O and CO 2 in the gasifying agent (H 2 O/CO 2 ratio) and the ratio of H 2 and CO in the synthesis gas (H 2 /CO ratio). (a graph of percentage relationships stored in the control means) is shown.

図１に基づいて本発明の第１実施例を説明する。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図１に示すように、第１実施例のガス化炉設備は、原料（石炭、炭素系廃棄物、バイオマス：石炭を含む少なくとも２つ）をガス化剤と共にガス化反応させて、Ｈ2とＣＯを主体とするガス化ガス（合成ガス）を生成するガス化炉（炉本体）２を備えている。 As shown in FIG. 1, the gasifier equipment of the first embodiment gasifies raw materials (coal, carbonaceous waste, biomass: at least two including coal) together with a gasifying agent to produce H 2 and It has a gasification furnace (furnace main body) 2 for generating gasification gas (synthesis gas) mainly composed of CO.

炉本体２で得られた合成ガスは、分離手段（サイクロン、フィルター等）１５でチャー（灰を含む未燃の炭素成分）が分離され、分離されたチャーは、循環経路１６により炉本体２に循環される（チャー分離手段）。循環経路１６により、炉本体２で得られた合成ガスに含まれるチャーを分離して炉本体２に循環させることができる。 The synthesis gas obtained in the furnace body 2 is separated from char (unburned carbon components containing ash) by a separation means (cyclone, filter, etc.) 15, and the separated char is sent to the furnace body 2 through a circulation path 16. Circulated (char separating means). Char contained in the synthesis gas obtained in the furnace body 2 can be separated and circulated to the furnace body 2 by the circulation path 16 .

循環経路１６には、循環経路１６から所望の量のチャーを分離して振り分けるチャー振分け手段１７が備えられ、チャー振分け手段１７で振り分けられたチャーを処理する（貯留する）チャー処理手段としての貯留手段１８が備えられ、チャー振分け手段１７で振り分けられたチャーを貯留手段１８に貯留することで、排出ＣＯ2を削減することができると共に、合成ガス中のＣＯを減らしてＨ2／ＣＯ比を更に高めることができる。 The circulation path 16 is provided with a char sorting means 17 for separating and sorting a desired amount of char from the circulation path 16, and storing as a char processing means for processing (storing) the char sorted by the char sorting means 17. A means 18 is provided, and by storing the char sorted by the char sorting means 17 in the storage means 18, it is possible to reduce the emitted CO 2 and reduce the CO in the synthesis gas to increase the H 2 /CO ratio. can be further increased.

尚、チャー処理手段としては、チャーを燃焼の熱源とする燃焼手段を適用し、発電等に利用することができる。 As the char processing means, combustion means using char as a heat source for combustion can be applied and used for power generation or the like.

分離手段１５でチャーが分離された合成ガスは、シフト反応手段３でＨ2の割合が調整され、ガス精製手段４で不純物が除去される。不純物が除去された合成ガスは、化学合成手段７に送られて化学合成に用いられる。 The synthesis gas from which the char is separated by the separation means 15 is adjusted in the ratio of H 2 by the shift reaction means 3 and impurities are removed by the gas purification means 4 . The synthesis gas from which impurities have been removed is sent to the chemical synthesis means 7 and used for chemical synthesis.

化学合成手段７で合成された化学品から未反応の合成ガスを除去して分離する分離精製手段２０が備えられ、分離精製手段２０で未反応の合成ガスが除去された化学品が製品として用いられる。分離精製手段２０で除去された未反応の合成ガスは、合成ガス循環経路２１により化学合成手段７に循環される。 A separation and purification means 20 is provided for removing and separating unreacted synthesis gas from the chemical synthesized by the chemical synthesis means 7, and the chemical from which the unreacted synthesis gas has been removed by the separation and purification means 20 is used as a product. be done. The unreacted synthesis gas removed by the separation and purification means 20 is circulated to the chemical synthesis means 7 through the synthesis gas circulation path 21 .

一方、合成ガス循環経路２１の未反応の合成ガスを振り分ける合成ガス振分け手段２２が備えられ、合成ガス振分け手段２２で振り分けられた未反応の合成ガスは発電手段６の燃料として利用される。 On the other hand, a synthesis gas distribution means 22 for distributing unreacted synthesis gas in the synthesis gas circulation path 21 is provided, and the unreacted synthesis gas distributed by the synthesis gas distribution means 22 is used as fuel for the power generation means 6 .

分離精製手段２０により、合成された化学品から未反応の合成ガスを分離して循環させ、合成ガス振分け手段で振り分けられた未反応の合成ガスの一部が発電手段６の燃焼手段（例えば、膨張タービンを駆動する燃焼ガスを得る燃焼器）の燃料として用いられる。 The separation and purification means 20 separates and circulates the unreacted synthesis gas from the synthesized chemicals, and a part of the unreacted synthesis gas distributed by the synthesis gas distribution means is supplied to the combustion means of the power generation means 6 (for example, It is used as fuel for the combustor that obtains the combustion gas that drives the expansion turbine.

発電手段６の排気ガス、例えば、膨張タービンで仕事を終えた排気ガスは、ＣＯ2が分離され、分離回収されたＣＯ2の一部は、循環手段１２によりガス化剤のＣＯ2として用いられて炉本体２に投入される。また、キャリアガスとしてＣＯ2を用いることで、キャリアガスとして使用される不活性ガス（Ｎ2ガス）の製造動力を削減することができる。 CO 2 is separated from the exhaust gas of the power generation means 6, for example, the exhaust gas that has finished work in the expansion turbine, and a part of the separated and recovered CO 2 is used as CO 2 of the gasifying agent by the circulation means 12. is put into the furnace main body 2. Also, by using CO 2 as the carrier gas, it is possible to reduce the production power of the inert gas (N 2 gas) used as the carrier gas.

発電手段としては、合成ガスがアノードガスとして用いられる燃料電池を適用することも可能である。 As the power generation means, it is also possible to apply a fuel cell in which synthesis gas is used as the anode gas.

ガス化炉設備のガス化剤として、Ｏ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2が用いられ、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況（供給の比率）は制御手段１１で調整される。即ち、制御手段１１により、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況が調整され、生成される合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が所望の状態に制御される（調整機能）。 O 2 , H 2 O, and CO 2 are used as gasifying agents for the gasifier equipment, and the supply status (supply ratio) of O 2 , H 2 O, and CO 2 as gasifying agents is adjusted by the control means 11. be done. That is, the control means 11 adjusts the supply conditions of gasifying agents O 2 , H 2 O, and CO 2 so that the ratio of H 2 and CO (H 2 /CO ratio) in the generated synthesis gas is in a desired state. (Adjustment function).

つまり、要求されるＨ2／ＣＯ比が制御手段１１に入力され、用途に適したＨ2／ＣＯ比になるように、Ｏ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況が制御手段１１で制御され、Ｈ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が所望の状態に制御された合成ガスが得られる。これにより、化学合成に適した合成ガスを得ることができ、ガス化剤の調整によって、処理量が変動する廃棄物や、調達量が変動するバイオマスを石炭と一緒に有効に利用して合成ガスを得ることが可能になる。 That is, the required H 2 /CO ratio is input to the control means 11, and the supply conditions of O 2 , H 2 O, and CO 2 are controlled by the control means 11 so that the H 2 /CO ratio is suitable for the application. and a synthesis gas in which the ratio of H 2 and CO (H 2 /CO ratio) is controlled to a desired state is obtained. As a result, syngas suitable for chemical synthesis can be obtained, and by adjusting the gasification agent, it is possible to effectively utilize waste, whose amount to be treated varies, and biomass, whose procurement amount varies, together with coal to produce syngas. can be obtained.

これにより、発電や化学合成に適した合成ガスを得ることができ、ガス化剤の調整によって、処理量が変動する廃棄物や、調達量が変動するバイオマスを石炭と一緒に有効に利用して合成ガスを得ることが可能になる。 This makes it possible to obtain synthesis gas suitable for power generation and chemical synthesis, and by adjusting the gasifying agent, it is possible to effectively use waste, whose processing amount fluctuates, and biomass, whose procurement amount fluctuates, together with coal. It becomes possible to obtain synthesis gas.

従って、原料である、石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの組成や量、混合比が変動した場合であっても、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況（投入割合、量）を調整することで、安定した組成の合成ガスを得ることができる。 Therefore, even if the composition, amount, and mixing ratio of coal, carbon-based waste, and biomass, which are raw materials, change, the supply status of gasifying agents O 2 , H 2 O, and CO 2 (input ratio, amount), a synthesis gas with a stable composition can be obtained.

尚、ガス精製手段４と化学合成手段７の間に、合成ガスを振り分ける手段を設け、振り分けられた一部（もしくは全部）の合成ガスを発電手段６に供給することも可能である。 It is also possible to provide means for allocating synthesis gas between the gas refining means 4 and the chemical synthesis means 7 and to supply a part (or all) of the allocated synthesis gas to the power generation means 6 .

図２に基づいて本発明の第２実施例を説明する。図１に示した第１実施例の構成と同一部材には同一符号を付してある。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same reference numerals are assigned to the same members as those of the first embodiment shown in FIG.

図２に示すように、第２実施例のガス化炉設備は、第１実施例と同様に、原料（石炭、炭素系廃棄物、バイオマス：石炭を含む少なくとも２つ）をガス化剤と共にガス化反応させて、Ｈ2とＣＯを主体とするガス化ガス（合成ガス）を生成するガス化炉（炉本体）２を備えている。 As shown in FIG. 2, the gasification furnace equipment of the second embodiment, like the first embodiment, uses raw materials (coal, carbonaceous waste, biomass: at least two including coal) together with a gasification agent. A gasification furnace (furnace main body) 2 is provided for generating a gasification gas (synthesis gas) mainly composed of H 2 and CO by causing a gasification reaction.

炉本体２で得られた合成ガスは、分離手段（サイクロン、フィルター等）１５でチャー（灰を含む未燃の炭素成分）が分離され、分離されたチャーは、循環経路１６により炉本体２に循環される（チャー分離手段）。 The synthesis gas obtained in the furnace body 2 is separated from char (unburned carbon components containing ash) by a separation means (cyclone, filter, etc.) 15, and the separated char is sent to the furnace body 2 through a circulation path 16. Circulated (char separating means).

循環経路１６には、循環経路１６から所望の量のチャーを分離して振り分けるチャー振分け手段１７が備えられ、チャー振分け手段１７で振り分けられたチャーを処理するチャー処理手段としての貯留手段１８が備えられている。 The circulation path 16 is provided with a char sorting means 17 for separating and sorting a desired amount of char from the circulation path 16, and a storage means 18 as a char processing means for processing the char sorted by the char sorting means 17. It is

分離手段１５でチャーが分離された合成ガスは、シフト反応手段３でＨ2の割合が調整され、ガス精製手段４で不純物が除去される。ガス精製手段４で不純物が除去された合成ガスは、振分け手段５に送られる。振分け手段５の一方側の経路には化学合成手段７が接続され、振分け手段５の他方側の経路には発電手段６が接続されている。 The synthesis gas from which the char is separated by the separation means 15 is adjusted in the ratio of H 2 by the shift reaction means 3 and impurities are removed by the gas purification means 4 . The synthesis gas from which impurities have been removed by the gas refining means 4 is sent to the sorting means 5 . A chemical synthesis means 7 is connected to one side of the distribution means 5 , and a power generation means 6 is connected to the other side of the distribution means 5 .

合成ガスの経路が一方側の経路に振り分けられた場合、合成ガスが化学合成手段７に送られて化学合成に用いられる。合成ガスの経路が他方側の経路に振り分けられた場合、合成ガスが、発電手段６の燃焼手段（例えば、膨張タービンを駆動する燃焼ガスを得る燃焼器）の燃料として用いられる。 When the synthesis gas route is diverted to one side, the synthesis gas is sent to the chemical synthesis means 7 and used for chemical synthesis. When the synthesis gas path is diverted to the other path, the synthesis gas is used as fuel for the combustion means of the power generation means 6 (for example, the combustor that obtains the combustion gas that drives the expansion turbine).

発電手段６の排気ガス、例えば、膨張タービンで仕事を終えた排気ガスは、ＣＯ2が分離され、分離回収されたＣＯ2の一部は、循環手段１２によりガス化剤のＣＯ2として用いられて炉本体２に投入される。 CO 2 is separated from the exhaust gas of the power generation means 6, for example, the exhaust gas that has finished work in the expansion turbine, and a part of the separated and recovered CO 2 is used as CO 2 of the gasifying agent by the circulation means 12. is put into the furnace main body 2.

前述したように、発電手段としては、合成ガスがアノードガスとして用いられる燃料電池を適用することも可能である。 As described above, it is also possible to apply a fuel cell in which synthesis gas is used as the anode gas as the power generation means.

ガス化炉設備のガス化剤として、Ｏ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2が用いられ、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況（供給の比率）は制御手段１１で調整される。即ち、制御手段１１により、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況が調整され、生成される合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が所望の状態に制御される（調整機能）。 O 2 , H 2 O, and CO 2 are used as gasifying agents for the gasifier equipment, and the supply status (supply ratio) of O 2 , H 2 O, and CO 2 as gasifying agents is adjusted by the control means 11. be done. That is, the control means 11 adjusts the supply conditions of gasifying agents O 2 , H 2 O, and CO 2 so that the ratio of H 2 and CO (H 2 /CO ratio) in the generated synthesis gas is in a desired state. (Adjustment function).

つまり、要求されるＨ2／ＣＯ比が制御手段１１に入力され、用途に適したＨ2／ＣＯ比になるように、Ｏ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況が制御手段１１で制御され、Ｈ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が所望の状態に制御された合成ガスが得られる。 That is, the required H 2 /CO ratio is input to the control means 11, and the supply conditions of O 2 , H 2 O, and CO 2 are controlled by the control means 11 so that the H 2 /CO ratio is suitable for the application. and a synthesis gas in which the ratio of H 2 and CO (H 2 /CO ratio) is controlled to a desired state is obtained.

また、制御手段１１は、調整機能の状況（Ｈ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が所望の状態に制御された合成ガス）に基づいて振分け手段５を動作させ、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況に連動させる。また、制御手段１１は、発電手段６の負荷に応じて振分け手段５を動作させて化学合成手段に合成ガスを振り分けると共に、ガス化炉（炉本体）２の負荷を調整する。 In addition, the control means 11 operates the distribution means 5 based on the state of the adjustment function (synthesis gas in which the ratio of H 2 and CO (H 2 /CO ratio) is controlled to a desired state), It is interlocked with the supply status of O 2 , H 2 O and CO 2 . Further, the control means 11 operates the distribution means 5 according to the load of the power generation means 6 to distribute the synthesis gas to the chemical synthesis means, and adjusts the load of the gasification furnace (furnace main body) 2 .

これにより、発電や化学合成に適した合成ガスを得ることができ、ガス化剤の調整によって、処理量が変動する廃棄物や、調達量が変動するバイオマスを石炭と一緒に有効に利用して合成ガスを得ることが可能になる。 This makes it possible to obtain synthesis gas suitable for power generation and chemical synthesis, and by adjusting the gasifying agent, it is possible to effectively use waste, whose processing amount fluctuates, and biomass, whose procurement amount fluctuates, together with coal. It becomes possible to obtain synthesis gas.

従って、原料である、石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの組成や量、混合比が変動した場合であっても、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況（投入割合、量）を調整することで、安定した組成の合成ガスを得ることができる。 Therefore, even if the composition, amount, and mixing ratio of coal, carbon-based waste, and biomass, which are raw materials, change, the supply status of gasifying agents O 2 , H 2 O, and CO 2 (input ratio, amount), a synthesis gas with a stable composition can be obtained.

図３に基づいて本発明の第３実施例を説明する。図１に示した第１実施例の構成、図２に示した第２実施例の構成と同一部材には同一符号を付してある。 A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same members as those of the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1 and the configuration of the second embodiment shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.

図３に示した第３実施例は、第１実施例の構成に対して、第２実施例の構成を追加したものとなっている。即ち、ガス精製手段４で不純物が除去された合成ガスが振分け手段５で化学合成手段７と発電手段６に振り分けられる。そして、分離精製手段２０により、合成された化学品から未反応の合成ガスを分離して循環させ、合成ガス振分け手段で振り分けられた未反応の合成ガスの一部が発電手段６の燃焼手段（例えば、膨張タービンを駆動する燃焼ガスを得る燃焼器）の燃料として用いられる。 The third embodiment shown in FIG. 3 has the configuration of the second embodiment added to the configuration of the first embodiment. That is, the synthesis gas from which impurities have been removed by the gas purification means 4 is distributed to the chemical synthesis means 7 and the power generation means 6 by the distribution means 5 . Then, the separation and purification means 20 separates and circulates the unreacted synthesis gas from the synthesized chemical products, and a part of the unreacted synthesis gas distributed by the synthesis gas distribution means is converted to the combustion means of the power generation means 6 ( For example, it is used as a fuel for a combustor that obtains combustion gas for driving an expansion turbine.

第１実施例、第２実施例、及び、第３実施例において、ガス化炉設備の制御手段１１には、ガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合（Ｈ2Ｏ／ＣＯ2比）と、合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）の関係（割合関係）が記憶されている。 In the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment, the control means 11 of the gasification furnace equipment controls the ratio of H 2 O and CO 2 of the gasifying agent (H 2 O/CO 2 ratio). , and the relationship (proportion relationship) between the ratio of H 2 and CO (H 2 /CO ratio) in the synthesis gas is stored.

即ち、図４に示すように、ガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合（Ｈ2Ｏ／ＣＯ2比）に対する合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）の関係（割合関係）が記憶されている。割合関係に基づいて、合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が所望の値になるように、ガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合（Ｈ2Ｏ／ＣＯ2比）（例えば、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５）が調整される（調整機能）。 That is, as shown in FIG . 4 , the relationship ( ratio relationship) is stored. Based on the ratio relationship, the ratio of H2O and CO2 in the gasifying agent ( H2O / CO2 ratio) (eg Y1, Y2, Y3, Y4, Y5) are adjusted (adjustment function).

例えば、化学製品として、メタン、メタノール、オレフィン類（ＦＴ合成）、酢酸、ＤＭＥ等の合成に適用することができる。製品とそれに適した合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）は、例えば、メタン：３、メタノール２、オレフィン類（ＦＴ合成）：１～２、酢酸：１、ＤＭＥ：０.５～１が好ましい（合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が０.２から４.０（好ましくは、０.２から１.６）の値の範囲で記憶される）。 For example, it can be applied to the synthesis of chemical products such as methane, methanol, olefins (FT synthesis), acetic acid, and DME. The ratio of H 2 and CO (H 2 /CO ratio) of the product and the synthesis gas suitable for it is, for example, methane: 3, methanol 2, olefins (FT synthesis): 1 to 2, acetic acid: 1, DME: 0 .5 to 1 is preferred (the ratio of H 2 and CO in the synthesis gas (H 2 /CO ratio) is stored in the range of values from 0.2 to 4.0 (preferably 0.2 to 1.6). ).

化学製品として、メタン、メタノール、オレフィン類（ＦＴ合成）、酢酸、ＤＭＥ等の合成に適用する際に、ガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合（Ｈ2Ｏ／ＣＯ2比）が、例えば、Ｙ５、Ｙ４、Ｙ３、Ｙ２、Ｙ１に調整され、合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が所望の割合（０.２から４.０）に調整される。 As chemical products, when applied to the synthesis of methane, methanol, olefins (FT synthesis), acetic acid, DME, etc., the ratio of H 2 O and CO 2 (H 2 O/CO 2 ratio) of the gasifying agent is For example, they are adjusted to Y5, Y4, Y3, Y2, and Y1, and the ratio of H 2 and CO (H 2 /CO ratio) in the synthesis gas is adjusted to the desired ratio (0.2 to 4.0).

化学製品として要求される合成ガスのＨ2／ＣＯ比が低い場合（例えば、ＤＭＥに用いられる合成ガス）、ガス化剤のＣＯ2の割合を増加させて（例えば、ガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合がＹ１になるようにＣＯ2の割合を増加させて）、Ｈ2Ｏ／ＣＯ2比を低下させることが好ましい。 If the H2/CO ratio of the syngas required as a chemical product is low (e.g. syngas used for DME), the proportion of CO2 in the gasification agent should be increased ( e.g. H2O in the gasification agent and the CO 2 ratio is increased to Y1) to reduce the H 2 O/CO 2 ratio.

また、化学製品として要求される合成ガスのＨ2／ＣＯ比が高い場合（例えば、メタノールに用いられる合成ガス）、ガス化剤のＨ2Ｏの割合を増加させて（例えば、ガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合がＹ５になるようにＨ2Ｏの割合を増加させて）、Ｈ2Ｏ／ＣＯ2比を高めることが好ましい。 In addition, when the H 2 /CO ratio of the synthesis gas required as a chemical product is high (for example, synthesis gas used for methanol), the proportion of H 2 O in the gasification agent is increased (for example, It is preferred to increase the H 2 O/CO 2 ratio by increasing the H 2 O ratio so that the H 2 O to CO 2 ratio is Y5).

合成ガスのＨ2／ＣＯ比の要求が高い場合、シフト反応手段３によりＨ2／ＣＯ比を高めることができる。既存のガス化炉の設備において、十分な比率のＨ2成分を得るためにシフト反応手段が併設されている場合、ガス化剤のＨ2Ｏの割合を増加させて、Ｈ2／ＣＯ比を高めることで、既存のシフト反応手段の負荷を小さくすることができる。 If the syngas H 2 /CO ratio requirement is high, the shift reaction means 3 can increase the H 2 /CO ratio. In existing gasifier installations, if a shift reaction means is provided to obtain a sufficient proportion of H2 component, the proportion of H2O in the gasifying agent can be increased to increase the H2 /CO ratio. By increasing it, the load on the existing shift reaction means can be reduced.

また、発電手段として用いられる燃料電池のアノードガスとしては、要求される合成ガスのＨ2／ＣＯ比は、Ｈ2ＯとＣＯ2に応じてＣが析出しない状態で設定されることが好ましい。このため、燃料電池のアノードガスとして用いる場合、シフト反応手段３によるＨ2／ＣＯ比を調整すると共に、ガス化剤のＨ2Ｏを調整し、Ｃが析出しない状態にＨ2／ＣＯ比が設定される。 Moreover, as the anode gas of a fuel cell used as a means of power generation, the H 2 /CO ratio of the syngas required is preferably set in a state in which C does not precipitate according to H 2 O and CO 2 . Therefore, when it is used as the anode gas of the fuel cell, the H 2 /CO ratio is adjusted by the shift reaction means 3 and the H 2 O of the gasification agent is adjusted so that the H 2 /CO ratio is adjusted to the state where C does not precipitate. set.

上述したガス化炉設備は、ガス化剤としてＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2が炉本体２に投入され、制御手段１１によりＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況を調整するので、合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）を所望の状態に制御することができる。このため、原料である、石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの組成や量、混合比が変動した場合であっても、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況（投入割合、量）を調整することで、安定した組成の合成ガスを得ることができる。 In the above-described gasification furnace facility, O 2 , H 2 O, and CO 2 are introduced into the furnace main body 2 as gasifying agents, and the control means 11 adjusts the supply status of O 2 , H 2 O, and CO 2 . The ratio of H 2 and CO (H 2 /CO ratio) in the synthesis gas can be controlled to a desired state. For this reason, even if the composition, amount, and mixing ratio of coal, carbon - based waste, and biomass, which are raw materials, change, the supply status ( input ratio , amount), synthesis gas with a stable composition can be obtained.

この結果、石炭、廃棄物、バイオマスを原料として有効に用い、Ｈ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が所望の状態に調整された合成ガスを得ることができるガス化炉設備とすることが可能になる。 As a result, the gasifier facility can effectively use coal, waste, and biomass as raw materials and obtain synthesis gas in which the ratio of H 2 and CO (H 2 /CO ratio) is adjusted to a desired state. becomes possible.

尚、上述した実施例では、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況が原料の石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの少なくとも２つの状況に対して調整されているが、原料の石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの少なくとも２つの状況に対して相対的に調整するようにしても良い。即ち、石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの量を調整することも可能である。例えば、バイオマスを増加させることで、合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）を高くすることができ、合成ガスのＨ2／ＣＯ比の調整代を広くすることができる。 In the above-described embodiment, the gasification agents O 2 , H 2 O, and CO 2 are supplied in accordance with at least two of the raw material coal, carbonaceous waste, and biomass. may be relatively adjusted for at least two situations of coal, carbonaceous waste, and biomass. That is, it is also possible to adjust the amounts of coal, carbonaceous waste, and biomass. For example, by increasing the biomass, the ratio of H 2 and CO (H 2 /CO ratio) in the synthesis gas can be increased, and the adjustment margin for the H 2 /CO ratio in the synthesis gas can be widened.

本発明はガス化炉設備の産業分野で利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in the industrial field of gasification furnace equipment.

２ ガス化炉（炉本体）
３ シフト反応手段
４ ガス精製手段
５ 振分け手段
６ 発電手段
７ 化学合成手段
１１ 制御手段
１２ 循環手段
１５ 分離手段
１６ 循環経路
１７ チャー振分け手段
１８ 貯留手段
２０ 分離精製手段
２１ 合成ガス循環経路
２２ 合成ガス振分け手段 2 Gasification furnace (furnace body)
3 shift reaction means 4 gas purification means 5 distribution means 6 power generation means 7 chemical synthesis means 11 control means 12 circulation means 15 separation means 16 circulation path 17 char distribution means 18 storage means 20 separation and purification means 21 synthesis gas circulation path 22 synthesis gas distribution means

Claims (16)

原料として、石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの少なくとも２つが投入され、ガス化剤としてＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2が供給され、ガス化反応によりＨ2とＣＯを主体とする合成ガスを生成する炉本体と、
前記ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況を、前記原料の石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの少なくとも２つの状況に対して相対的に調整し、生成される前記合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）を所望の状態に制御する制御手段とを備えた
ことを特徴とするガス化炉設備。 At least two of coal, carbonaceous waste, and biomass are input as raw materials, O 2 , H 2 O, and CO 2 are supplied as gasification agents, and synthesis gas mainly composed of H 2 and CO is produced by the gasification reaction. a furnace body to generate;
adjusting the supply conditions of O2 , H2O , and CO2 of the gasification agent relative to at least two conditions of the raw material coal, carbonaceous waste, and biomass, and producing the synthesis gas; and control means for controlling the ratio of H 2 and CO (H 2 /CO ratio) in the gasifier to a desired state. 請求項１に記載のガス化炉設備において、
前記制御手段では、
前記ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況を、前記原料の石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの少なくとも２つの状況に対して相対的に調整するに際し、前記ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給を調整する
ことを特徴とするガス化炉設備。 In the gasification furnace equipment according to claim 1,
In the control means,
When adjusting the supply status of O 2 , H 2 O, and CO 2 of the gasification agent relative to at least two situations of the raw material coal, carbonaceous waste, and biomass, A gasifier facility characterized by adjusting the supply of O2 , H2O and CO2 . 請求項１もしくは請求項２に記載のガス化炉設備において、
前記制御手段は、
前記ガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合（Ｈ2Ｏ／ＣＯ2比）と、前記合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）の割合関係が記憶され、前記割合関係に基づいて、前記合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が所望の値になるように、前記ガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合を調整する調整機能を有している
ことを特徴とするガス化炉設備。 In the gasification furnace equipment according to claim 1 or claim 2,
The control means is
A ratio relationship between the ratio of H 2 O and CO 2 in the gasifying agent (H 2 O/CO 2 ratio) and the ratio of H 2 and CO in the synthesis gas (H 2 /CO ratio) is stored, and the ratio is stored. an adjustment function that adjusts the ratio of H2O and CO2 in the gasification agent so that the ratio of H2 and CO ( H2/CO ratio) in the synthesis gas becomes a desired value based on the relationship A gasification furnace facility characterized by comprising: 請求項３に記載のガス化炉設備において、
前記制御手段の調整機能は、
前記割合関係として、前記合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が０.２から４.０の値の範囲で、前記ガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合（Ｈ2Ｏ／ＣＯ2比）の範囲が記憶されている
ことを特徴とするガス化炉設備。 In the gasification furnace equipment according to claim 3,
The adjustment function of said control means is
As the ratio relationship, the ratio of H 2 and CO (H 2 /CO ratio) in the synthesis gas is in the range of 0.2 to 4.0, and the ratio of H 2 O and CO 2 in the gasifying agent ( A gasification furnace facility characterized in that a range of H 2 O/CO 2 ratio) is stored. 請求項４に記載のガス化炉設備において、
前記制御手段の調整機能は、
前記割合関係として、前記合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が０.２から１.６の値の範囲で、前記ガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合（Ｈ2Ｏ／ＣＯ2比）の範囲が記憶されている
ことを特徴とするガス化炉設備。 In the gasification furnace equipment according to claim 4,
The adjustment function of said control means is
As the ratio relationship, the ratio of H 2 and CO (H 2 /CO ratio) in the synthesis gas is in the range of 0.2 to 1.6, and the ratio of H 2 O and CO 2 in the gasifying agent ( A gasification furnace facility characterized in that a range of H 2 O/CO 2 ratio) is stored. 請求項３から請求項５のいずれか一項に記載のガス化炉設備において、
前記炉本体で得られた前記合成ガスに含まれるチャーを分離して前記炉本体に循環させる循環経路を備えた
ことを特徴とするガス化炉設備。 In the gasification furnace equipment according to any one of claims 3 to 5,
A gasification furnace facility comprising a circulation path for separating char contained in the synthesis gas obtained in the furnace body and circulating it in the furnace body. 請求項６に記載のガス化炉設備において、
前記循環経路から所望の量のチャーを分離して振り分けるチャー振分け手段と、
前記チャー振分け手段で振り分けられたチャーを処理するチャー処理手段とを備えた
ことを特徴とするガス化炉設備。 In the gasification furnace equipment according to claim 6,
Char distribution means for separating and distributing a desired amount of char from the circulation path;
and a char processing means for processing the char sorted by the char sorting means. 請求項３から請求項７のいずれか一項に記載のガス化炉設備において、
前記合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）を調整するシフト反応手段を備えた
ことを特徴とするガス化炉設備。 In the gasification furnace equipment according to any one of claims 3 to 7,
A gasification furnace facility comprising shift reaction means for adjusting the ratio of H 2 and CO (H 2 /CO ratio) in the synthesis gas. 請求項３から請求項８のいずれか一項に記載のガス化炉設備において、
前記合成ガスを用いて化学品が合成される化学合成手段を備えた
ことを特徴とするガス化炉設備。 In the gasification furnace equipment according to any one of claims 3 to 8,
A gasification furnace facility comprising chemical synthesis means for synthesizing chemicals using the synthesis gas. 請求項９に記載のガス化炉設備において、
前記化学合成手段で合成された化学品から未反応の合成ガスを除去して分離する分離精製手段と、
前記分離精製手段で分離された未反応の合成ガスを前記化学合成手段に循環させる合成ガス循環経路と、
前記合成ガス循環経路の前記未反応の合成ガスを振り分ける合成ガス振分け手段と、
前記合成ガス振分け手段で振り分けられた前記未反応の合成ガスを燃料として発電を行う発電手段とを備えた
ことを特徴とするガス化炉設備。 In the gasification furnace equipment according to claim 9,
Separation and purification means for removing and separating unreacted synthesis gas from chemicals synthesized by the chemical synthesis means;
a synthesis gas circulation path for circulating the unreacted synthesis gas separated by the separation and purification means to the chemical synthesis means;
a synthesis gas distribution means for distributing the unreacted synthesis gas in the synthesis gas circulation path;
and a power generation means for generating power using the unreacted synthesis gas distributed by the synthesis gas distribution means as fuel. 請求項３から請求項８のいずれか一項に記載のガス化炉設備において、
前記合成ガスが燃料とされる燃焼手段を備え、
前記燃焼手段の排ガス中のＣＯ2を回収して前記ガス化剤として循環させる循環手段を備えた
ことを特徴とするガス化炉設備。 In the gasification furnace equipment according to any one of claims 3 to 8,
Combustion means fueled by said synthesis gas,
A gasification furnace facility comprising a circulation means for recovering CO 2 in the exhaust gas of the combustion means and circulating it as the gasifying agent. 請求項３から請求項８のいずれか一項に記載のガス化炉設備において、
前記合成ガスを２つの経路に振り分ける振分け手段と、
前記振分け手段で振り分けられた一方の経路の合成ガスが用いられて化学品が合成される化学合成手段と、
前記振分け手段で振り分けられた他方の経路の合成ガスが燃料とされる燃焼手段とを備え、
前記制御手段は、
前記調整機能の状況に基づいて前記振分け手段を動作させる
ことを特徴とするガス化炉設備。 In the gasification furnace equipment according to any one of claims 3 to 8,
a distribution means for distributing the synthesis gas into two routes;
a chemical synthesis means for synthesizing a chemical product using the synthesis gas of one route sorted by the sorting means;
Combustion means that uses the synthesis gas of the other route distributed by the distribution means as fuel,
The control means is
A gasification furnace facility, wherein the sorting means is operated based on the status of the adjustment function. 請求項１２に記載のガス化炉設備において、
前記燃焼手段は発電手段の動力源を得るものであり、
前記制御手段は、前記発電手段の負荷に応じて前記振分け手段を動作させて化学合成手段に合成ガスを振り分けると共に、ガス化炉の負荷を調整する
ことを特徴とするガス化炉設備。 In the gasification furnace equipment according to claim 12,
The combustion means obtains the power source of the power generation means,
The gasification furnace facility, wherein the control means operates the distribution means according to the load of the power generation means to distribute the synthesis gas to the chemical synthesis means, and adjusts the load of the gasification furnace. 請求項３から請求項８のいずれか一項に記載のガス化炉設備において、
前記合成ガスが燃料とされる燃料電池を備え、
前記燃料電池の排ガス中のＣＯ2を回収して前記ガス化剤として循環させる循環手段を備えた
ことを特徴とするガス化炉設備。 In the gasification furnace equipment according to any one of claims 3 to 8,
a fuel cell fueled by the syngas;
A gasification furnace facility comprising a circulation means for recovering CO 2 in the exhaust gas of the fuel cell and circulating it as the gasifying agent. 請求項３から請求項８のいずれか一項に記載のガス化炉設備において、
前記合成ガスを２つの経路に振り分ける振分け手段と、
前記振分け手段で振り分けられた一方の経路の合成ガスが用いられて化学品が合成される化学合成手段と、
前記振分け手段で振り分けられた他方の経路の合成ガスが燃料とされる燃料電池とを備え、
前記制御手段は、
前記調整機能の状況に基づいて前記振分け手段を動作させる
ことを特徴とするガス化炉設備。 In the gasification furnace equipment according to any one of claims 3 to 8,
a distribution means for distributing the synthesis gas into two routes;
a chemical synthesis means for synthesizing a chemical product using the synthesis gas of one route sorted by the sorting means;
a fuel cell in which the synthesis gas of the other route sorted by the sorting means is used as fuel,
The control means is
A gasification furnace facility, wherein the sorting means is operated based on the status of the adjustment function. 請求項１５に記載のガス化炉設備において、
前記制御手段は、前記燃料電池の負荷に応じて前記振分け手段を動作させて化学合成手段に合成ガスを振り分けると共に、ガス化炉の負荷を調整する
ことを特徴とするガス化炉設備。 In the gasification furnace equipment according to claim 15,
The gasification furnace facility, wherein the control means operates the distribution means according to the load of the fuel cell to distribute the synthesis gas to the chemical synthesis means and adjust the load of the gasification furnace.
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