JP2024017728A - Fuel gas generation device and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料ガス生成装置及び方法、特に廃棄物を利用した燃料ガス生成装置及び方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fuel gas generation device and method, and particularly to a fuel gas generation device and method using waste.
よく見られる廃棄物処理方法には、焼却法、熱分解法、溶融法及び溶錬法が含まれる。これらは全て熱化学処理を運用することで廃棄物の組成並びに物理的、化学的及び生物的性質を変化させている。 Common waste disposal methods include incineration, pyrolysis, melting, and smelting. All of these change the composition and physical, chemical and biological properties of the waste by operating thermochemical treatments.
上記焼却法、溶融法及び溶錬法の処理温度はすべて1000℃に達していなければならず、その中で、焼却法は、有機物を分解して安定したガス、例えば、無害の二酸化炭素と水蒸気、及び物質にする。溶融法は、有害有機物を酸化させ、又は重金属を揮発させ、その残った有害物質をスラグ中に滞留させる。また溶錬法は、廃棄物を金属高温製錬プロセスに取り込む。焼却法、溶融法及び溶錬法は全て、大量の燃料又はエネルギー源の投入が必要であるため、処理コストが高い。 The processing temperature of the above incineration method, melting method and smelting method must all reach 1000℃, and among them, the incineration method decomposes organic matter and produces stable gases such as harmless carbon dioxide and water vapor. , and make it into a substance. The melting method oxidizes harmful organic substances or volatilizes heavy metals, and causes the remaining harmful substances to remain in the slag. Smelting methods also incorporate waste into a high temperature metal smelting process. Incineration, melting, and smelting methods all require the input of large amounts of fuel or energy sources, resulting in high processing costs.
熱分解法の処理温度は相対的に低く、一般的には1000℃より低く、かつ得られる産物に燃料又は化学原料を含むことができ、例えば中国の特許公開番号CN109628682Bでは、廃プラスチック顆粒を熱分解してガスにし、製鋼での使用に供している。しかし、廃棄物の燃料又は化学原料への転換効率をいかに効果的に向上させるかは、研究し続けなければならない問題である。 The processing temperature of pyrolysis methods is relatively low, generally below 1000°C, and the resulting products can contain fuel or chemical raw materials, for example in Chinese Patent Publication No. CN109628682B, waste plastic granules are heated It is decomposed into gas and used in steel manufacturing. However, how to effectively improve the efficiency of converting waste into fuel or chemical raw materials is a problem that requires continued research.
上記問題を解決するため、本発明は燃料ガス生成装置を提供し、これは、
分層塔式炉を含み、それは、
収容空間、
間隔をおいて設置された複数の穿孔を有する第一ガス誘導ユニット、及び
複数の貫通孔と複数のサイクロン式噴気ユニットを有する少なくとも一つの第二ガス誘導ユニットを含み、
その中で上記複数の貫通孔は互いに間隔をおいて設置され、各上記サイクロン式噴気ユニットは連通路を有し、かつ各上記サイクロン式噴気ユニットの連通路はそれぞれ各上記貫通孔と位置が互いに対応するとともに相互に連通しており、また上記分層塔式炉の底部から頂部の方向へ、上記第一ガス誘導ユニットと上記少なくとも一つの第二ガス誘導ユニットが順に設置されており、これにより上記収容空間が互いに連通している複数の層の混合室に区画分けされ、その中で、上記複数の層の混合室は、上記分層塔式炉の底部と上記第一ガス誘導ユニットの間に位置する下層混合室、上記第一ガス誘導ユニットと上記少なくとも一つの第二ガス誘導ユニットの間に位置する中層混合室、及び上記分層塔式炉の頂部と上記少なくとも一つの第二ガス誘導ユニットの間に位置する上層混合室を含み、
反応ガスの提供に用いられる給気口、
熱伝導材料の提供に用いられる第一材料供給口、
目的有機物の提供に用いられる第二材料供給口、
処理後の目的有機物の排出に用いられ、かつ上記処理後の目的有機物は上記燃料ガスを含む第一排出口、及び、
上記熱伝導材料の排出に用いられる第二排出口を含み、
その中で、上記収容空間、上記給気口、上記第一材料供給口、上記第二材料供給口、上記第一排出口及び上記第二排出口は互いに連通しており、かつ上記給気口は上記下層混合室に設置され、並びに、
上記分層塔式炉と連結され、又はそれを囲繞する加熱設備を含む。
In order to solve the above problems, the present invention provides a fuel gas generation device, which includes:
including a separating column furnace, which
accommodation space,
a first gas guiding unit having a plurality of spaced apart perforations; and at least one second gas guiding unit having a plurality of through holes and a plurality of cyclonic blow units;
Therein, the plurality of through holes are installed at intervals from each other, each of the cyclone type blower units has a communication passage, and the communication passage of each of the cyclone type blower units is located at a position relative to each of the through holes. The first gas induction unit and the at least one second gas induction unit are installed in sequence from the bottom to the top of the separating column furnace, and are arranged in correspondence and in communication with each other. The housing space is divided into a plurality of layered mixing chambers communicating with each other, wherein the plurality of layered mixing chambers are located between the bottom of the layered column furnace and the first gas induction unit. a lower mixing chamber located between the first gas induction unit and the at least one second gas induction unit; and an intermediate mixing chamber located between the first gas induction unit and the at least one second gas induction unit; includes an upper mixing chamber located between the units;
an air supply port used to provide reaction gas;
a first material supply port used to provide thermally conductive material;
a second material supply port used to provide the target organic substance;
A first discharge port used for discharging the target organic matter after the treatment, and the target organic matter after the treatment contains the fuel gas, and
including a second outlet used for discharging the thermally conductive material;
Therein, the accommodation space, the air supply port, the first material supply port, the second material supply port, the first discharge port, and the second discharge port communicate with each other, and the air supply port is installed in the lower mixing chamber, and
It includes heating equipment connected to or surrounding the above-mentioned separating column type furnace.
本発明で設置する給気口と第一ガス誘導ユニットは、熱伝導材料、目的有機物及び反応ガスに上記収容空間中において流動床(fluidized bed)を形成させることで、熱伝導と物質移動の効率を向上させるとともに、上記少なくとも一つの第二ガス誘導ユニットの複数のサイクロン式噴気ユニットによって熱伝導材料、目的有機物及び反応ガスの混合効果を大幅に向上させる。これにより熱分解の効果を高めるとともに、ダイオキシンの生成を低減又は防止し、並びに分層塔式炉の内部におけるスケールの形成を低減又は防止する。このほか、従来の単一炉管と比較して、本発明は第一ガス誘導ユニットと少なくとも一つの第二ガス誘導ユニットによって複数の層の混合室に区画分けし、一つの層の混合室ごとの熱分解法の反応環境を精密かつ正確に制御可能であるため、さらに熱分解の効果を向上させるとともに、上層混合室の燃料ガス含有量を引き上げることができる。 The air supply port and the first gas induction unit installed in the present invention improve the efficiency of heat conduction and mass transfer by forming a fluidized bed in the accommodation space of the heat conductive material, the target organic substance, and the reaction gas. and the mixing effect of the heat conductive material, target organic matter and reaction gas is greatly improved by the plurality of cyclonic blowing units of the at least one second gas induction unit. This enhances the effect of thermal decomposition, reduces or prevents the production of dioxins, and reduces or prevents the formation of scale inside the separating column furnace. In addition, compared with the conventional single furnace tube, the present invention is divided into multiple layers of mixing chambers by a first gas induction unit and at least one second gas induction unit, and each layer of mixing chamber is divided into multiple layers of mixing chambers. Since the reaction environment of the pyrolysis method can be precisely and precisely controlled, the pyrolysis effect can be further improved and the fuel gas content in the upper mixing chamber can be increased.
本発明が熱化学処理によって目的有機物を燃料ガスに転換することに基づき、上記目的有機物は廃棄物に属するため、本発明は廃棄物の減容化と減量化の目的を達成できるほか、再利用可能な燃料ガスを生成し、廃棄物を資源化することが可能であるため、新規のグリーンケミストリーの範疇に属する。 Since the present invention converts target organic matter into fuel gas through thermochemical treatment, and the target organic matter belongs to waste, the present invention can not only achieve the purpose of reducing the volume and weight of waste, but also reuse it. It belongs to the category of new green chemistry because it is possible to generate fuel gas and turn waste into resources.
実施例において、上記分層塔式炉は管状を呈する。 In an embodiment, the separating column furnace has a tubular shape.
実施例において、上記分層塔式炉は内壁を有し、かつ上記内壁は上記収容空間を囲繞している。 In an embodiment, the separating column furnace has an inner wall, and the inner wall surrounds the accommodation space.
実施例において、上記第一材料供給口は上記上層混合室に設置されているが、これに限定されない。好ましくは、上記第一材料供給口は上記分層塔式炉の頂部に設置され、また同時に観察孔(sight hole)とすることができる。 In the embodiment, the first material supply port is installed in the upper mixing chamber, but is not limited thereto. Preferably, the first material supply port is installed at the top of the separating column furnace, and can also be a sight hole.
実施例において、上記第二材料供給口は中層混合室に設置されているが、これに限定されない。 In the embodiment, the second material supply port is installed in the intermediate mixing chamber, but the invention is not limited thereto.
実施例において、上記第一排出口は上記上層混合室に設置されているが、これに限定されない。好ましくは、上記第一排出口は上記分層塔式炉の頂部に近接している。 In the embodiment, the first outlet is installed in the upper mixing chamber, but the invention is not limited thereto. Preferably, the first outlet is close to the top of the split column furnace.
実施例において、上記第二排出口は上記下層混合室に設置されているが、これに限定されない。好ましくは、上記第二排出口は熱伝導材料又はガス化していない目的有機物を収集しやすいように、上記分層塔式炉の底部に設置されている。 In the embodiment, the second outlet is installed in the lower mixing chamber, but the invention is not limited thereto. Preferably, the second outlet is installed at the bottom of the stratifying column furnace to facilitate collection of the heat-conducting material or the target organic matter that has not been gasified.
実施例において、上記上層混合室の幅は上記少なくとも一つの第二ガス誘導ユニットから上記分層塔式炉の頂部の方向に沿って徐々に広くなっている。言い換えると、上記分層塔式炉の頂部に近接する部分の幅は、上記少なくとも一つの第二ガス誘導ユニットに近接する部分の幅より大きい。本発明は、上層混合室の幅を徐々に広げる設計によって、目的有機物の上昇速度を効果的に低減し、また熱伝導材料が第一材料供給口から溢れ出るのを防止し、又はまだ完全にガス化していない目的有機物の固体顆粒が第一排出口に入るのを防止することができる。 In an embodiment, the width of the upper mixing chamber gradually increases in the direction from the at least one second gas induction unit to the top of the separating column furnace. In other words, the width of the portion adjacent to the top of the layered column furnace is greater than the width of the portion adjacent to the at least one second gas induction unit. Through the design of gradually increasing the width of the upper mixing chamber, the present invention can effectively reduce the rising rate of target organic matter, and also prevent the thermal conductive material from overflowing from the first material supply port, or still completely It is possible to prevent solid particles of the target organic substance that have not been gasified from entering the first outlet.
実施例において、上記上層混合室の幅は上記中層混合室の幅より大きい。 In an embodiment, the width of the upper mixing chamber is greater than the width of the middle mixing chamber.
実施例において、上記上層混合室にはフィルターが設置されている。好ましくは、上記フィルターは、上記第一排出口と上記少なくとも一つの第二ガス誘導ユニットの間に設置されている。さらに好ましくは、上記フィルターは、上記上層混合室の幅が徐々に拡大を開始する場所に設置され、これにより、まだ完全にガス化していない目的有機物の固体顆粒が第一排出口に入ることの防止を強化する。 In the embodiment, a filter is installed in the upper mixing chamber. Preferably, the filter is installed between the first outlet and the at least one second gas guiding unit. More preferably, the filter is installed at a location where the width of the upper mixing chamber starts to gradually expand, thereby preventing solid granules of the target organic material that have not yet been completely gasified from entering the first outlet. Strengthen prevention.
実施例において、上記少なくとも一つの第二ガス誘導ユニットは、1つの第二ガス誘導ユニットを含む。 In an embodiment, the at least one second gas guiding unit includes one second gas guiding unit.
実施例において、上記少なくとも一つの第二ガス誘導ユニットは複数の第二ガス誘導ユニットを含み、かつ互いに隣接する任意の二つの上記第二ガス誘導ユニットの間に位置する任意の一つの混合室は中上層混合室である。好ましくは、上記複数の第二ガス誘導ユニットは互いに平行である。さらに好ましくは、上記複数の第二ガス誘導ユニットは2つから8つである。 In an embodiment, the at least one second gas guiding unit includes a plurality of second gas guiding units, and any one mixing chamber located between any two adjacent second gas guiding units is This is the middle and upper layer mixing chamber. Preferably, the plurality of second gas guiding units are parallel to each other. More preferably, the plurality of second gas induction units is from two to eight.
実施例において、上記複数の第二ガス誘導ユニットは互いに並列接続されている。好ましくは、上記複数の第二ガス誘導ユニットは上記分層塔式炉の底部から頂部の方向に沿って順に並列接続されており、例えば、上記複数の第二ガス誘導ユニットは2つの第二ガス誘導ユニットであり、また上記分層塔式炉の底部から頂部の方向に沿って順に設置され、並びにそれぞれが少なくとも一つのガス誘導設備と連結していることで、上記少なくとも一つのガス誘導設備が同時に各上記第二ガス誘導ユニットへガス供給するのに有利である。言い換えると、上記反応ガスが上記分層塔式炉の底部に近接する第二ガス誘導ユニットに先に送られた後で、余った反応ガスが上記分層塔式炉の頂部に近接する第二ガス誘導ユニットに送られるのではなく、上記反応ガスは上記少なくとも一つのガス誘導設備を離れた後、直ちに各上記第二ガス誘導ユニットへ分流される。 In an embodiment, the plurality of second gas induction units are connected in parallel with each other. Preferably, the plurality of second gas induction units are connected in parallel in order from the bottom to the top of the separating column furnace, for example, the plurality of second gas induction units are connected to two second gas induction units. induction units, which are installed in order from the bottom to the top of the separating column furnace, and each of which is connected to at least one gas induction equipment, so that the at least one gas induction equipment It is advantageous to simultaneously supply gas to each said second gas induction unit. In other words, after the reaction gas is first sent to the second gas induction unit close to the bottom of the layering column furnace, the remaining reaction gas is transferred to the second gas induction unit adjacent to the top of the layering column furnace. Rather than being sent to a gas induction unit, the reaction gas is immediately diverted to each of the second gas induction units after leaving the at least one gas induction installation.
実施例において、上記上層混合室の幅は各上記中上層混合室の幅より大きい。 In an embodiment, the width of the upper mixing chamber is greater than the width of each of the middle and upper mixing chambers.
実施例において、上記下層混合室、中層混合室及び各上記中上層混合室の幅は、すべて同じである。 In an embodiment, the widths of the lower mixing chamber, the middle mixing chamber, and each of the middle and upper mixing chambers are all the same.
実施例において、上記第一ガス誘導ユニットは相対する第一平面と第二平面を有し、かつ各上記穿孔は上記第一平面から上記第二平面まで延在し、また上記第一平面の総面積を基準として、上記第一平面に位置する各上記穿孔の断面積の総計は0.1~1.5%である。 In an embodiment, the first gas guiding unit has opposing first and second planes, and each of the perforations extends from the first plane to the second plane, and Based on the area, the total cross-sectional area of each of the perforations located in the first plane is 0.1-1.5%.
本発明に基づいて、上記第一ガス誘導ユニットの第一平面は上記分層塔式炉の頂部を向いており、並びに上記第一平面の総面積からは各上記穿孔の断面積を差し引いていない。 According to the invention, the first plane of the first gas guiding unit faces the top of the separating column furnace, and the cross-sectional area of each of the perforations is not subtracted from the total area of the first plane. .
実施例において、上記第一ガス誘導ユニットは反応ガス分散板である。好ましくは、上記反応ガス分散板の材質はステンレスであるが、これに限定されない。 In an embodiment, the first gas guiding unit is a reactive gas distribution plate. Preferably, the material of the reaction gas distribution plate is stainless steel, but is not limited thereto.
実施例において、上記第一ガス誘導ユニットは水平に設置され、即ち上記分層塔式炉の底部から頂部への方向に対しておよそ垂直である。 In an embodiment, the first gas guiding unit is installed horizontally, ie approximately perpendicular to the bottom-to-top direction of the layered column furnace.
実施例において、上記第一ガス誘導ユニットは上記分層塔式炉の内壁と連結されており、これにより複数の混合室に区画分けしている。好ましくは、上記第一ガス誘導ユニットは上記分層塔式炉の内壁と直接接触している。 In an embodiment, the first gas guiding unit is connected to the inner wall of the separating column furnace, thereby dividing the first gas induction unit into a plurality of mixing chambers. Preferably, the first gas induction unit is in direct contact with the inner wall of the layered column furnace.
実施例において、各上記第二ガス誘導ユニットは水平に設置され、即ち上記分層塔式炉の底部から頂部への方向に対しておよそ垂直である。好ましくは、上記第一ガス誘導ユニットと各上記第二ガス誘導ユニットは平行である。 In an embodiment, each said second gas induction unit is installed horizontally, ie approximately perpendicular to the bottom-to-top direction of said layered column furnace. Preferably, said first gas guiding unit and each said second gas guiding unit are parallel.
実施例において、各上記第二ガス誘導ユニットは上記分層塔式炉の内壁と連結されており、これにより複数の混合室に区画分けしている。好ましくは、各上記第二ガス誘導ユニットは上記分層塔式炉の内壁と直接接触している。 In an embodiment, each of the second gas induction units is connected to the inner wall of the separating column furnace, thereby dividing it into a plurality of mixing chambers. Preferably, each said second gas induction unit is in direct contact with the inner wall of said split column furnace.
実施例において、各上記サイクロン式噴気ユニットの連通路は管状を呈する。好ましくは、上記連通路の直径又は最長内径は、上記連通路の高さより大きい。さらに好ましくは、上記連通路の半径又は最長内径の半分は、上記連通路の高さより大きい。 In an embodiment, the communication passage of each of the cyclonic blower units has a tubular shape. Preferably, the diameter or longest inner diameter of the communicating path is larger than the height of the communicating path. More preferably, the radius or half of the longest inner diameter of the communicating path is larger than the height of the communicating path.
実施例において、各上記サイクロン式噴気ユニットの連通路と各上記貫通孔は一対一で互いに正確にきっちりと合っている。好ましくは、各上記サイクロン式噴気ユニットの連通路の直径又は最長内径と各上記貫通孔の直径又は最長内径とは等しい。 In the embodiment, the communication passages of each of the cyclonic blower units and each of the through-holes are precisely aligned with each other on a one-to-one basis. Preferably, the diameter or longest inner diameter of the communication passage of each of the cyclonic blower units is equal to the diameter or longest inner diameter of each of the through holes.
実施例において、各上記サイクロン式噴気ユニットは複数の噴気管を有し、その中で各上記噴気管は互いに連通している噴気口と吸気口を有し、かつ各上記噴気管の噴気口はそれぞれ所属するサイクロン式噴気ユニットの連通路のほうを向いている。好ましくは、各上記噴気管の噴気口は全て時計回り又は反時計回りの方向を向いており、これによりサイクロン式気流を提供する。 In an embodiment, each of the cyclone type fumarole units has a plurality of fumarole pipes, in which each of the fumarole pipes has a fumarole port and an inlet that communicate with each other, and the fumarole port of each of the fumarole pipes has a They each face the communication path of the cyclone type blower units to which they belong. Preferably, the fumaroles of each said fumarole tube are all oriented in a clockwise or counterclockwise direction, thereby providing a cyclonic airflow.
実施例において、各上記噴気管の噴気口はそれぞれ所属するサイクロン式噴気ユニットの連通路に間隔をおいて設置され、これにより、所属するサイクロン式噴気ユニットの連通路においてサイクロン式気流を形成するのに有利となる。 In the embodiment, the fumarole ports of each of the fumarole pipes are installed at intervals in the communication passage of the cyclone type blower unit to which it belongs, so that a cyclonic airflow is formed in the communication passage of the cyclone type blower unit to which it belongs. be advantageous to
実施例において、各上記噴気管は、直線形を呈するか、孤形を呈する。好ましくは、各上記噴気管は孤形を呈し、これによりサイクロン式気流の旋回の程度をさらに向上させる。 In embodiments, each of the blow tubes has a straight shape or an arc shape. Preferably, each said blow tube has an arc shape, which further improves the degree of swirling of the cyclonic airflow.
実施例において、各上記噴気管は、所属するサイクロン式噴気ユニットの連通路の外縁のほぼ接線方向に沿って設置され、これによりサイクロン式気流の旋回の程度をさらに向上させる。 In an embodiment, each of the above-mentioned blow tubes is installed along a substantially tangential direction of the outer edge of the communication passage of the cyclone blow unit to which it belongs, thereby further improving the swirling degree of the cyclone air flow.
実施例において、各上記噴気管の噴気口の噴気方向は、所属するサイクロン式噴気ユニットの連通路の外縁の接線方向にほぼ平行であり、これによりサイクロン式気流の旋回の程度をさらに向上させる。 In the embodiment, the blow direction of the blowhole of each blower pipe is substantially parallel to the tangential direction of the outer edge of the communication passage of the associated cyclonic blower unit, thereby further improving the swirling degree of the cyclonic airflow.
実施例において、各上記サイクロン式噴気ユニットの断面の外輪郭は、ほぼ多辺形、例えば、五辺形、六辺形、七辺形、八辺形又は九辺形を呈し、かつ各上記サイクロン式噴気ユニットの断面方向は、上記分層塔式炉の底部から頂部への方向とほぼ垂直である。好ましくは、上記多辺形の一辺ごとに全て噴気管が設けられている。さらに好ましくは、各上記噴気管は所属するサイクロン式噴気ユニットの連通路から遠ざかる方向へ突出している。言い換えると、各上記噴気管の吸気口は上記多辺形の外に位置し、これにより上記少なくとも一つのガス誘導設備との連結に有利となる。 In an embodiment, the cross-sectional outer contour of each said cyclonic blower unit is substantially polygonal, for example pentagonal, hexagonal, heptagonal, octagonal or nonagonal; The cross-sectional direction of the blower unit is substantially perpendicular to the direction from the bottom to the top of the above-mentioned separating column furnace. Preferably, a blow pipe is provided on each side of the polygon. More preferably, each of the fumarole pipes protrudes in a direction away from the communication path of the cyclone type fumarole unit to which it belongs. In other words, the inlet of each said fumarole pipe is located outside said polygon, which is advantageous for connection with said at least one gas induction facility.
実施例において、各上記サイクロン式噴気ユニットの断面の外輪郭は、ほぼ円形を呈し、かつ各上記サイクロン式噴気ユニットの断面方向は、上記分層塔式炉の底部から頂部への方向とほぼ垂直である。好ましくは、各上記噴気管は所属するサイクロン式噴気ユニットの連通路から遠ざかる方向へ突出している。言い換えると、各上記噴気管の吸気口は上記円形の外に位置し、これにより上記少なくとも一つのガス誘導設備との連結に有利となる。 In an embodiment, the outer contour of the cross-section of each of the cyclone type fumarole units is approximately circular, and the cross-sectional direction of each of the cyclone type fumarole units is approximately perpendicular to the direction from the bottom to the top of the separating column type furnace. It is. Preferably, each of the fumarole pipes projects away from the communication path of the cyclonic blow unit to which it belongs. In other words, the inlet of each said fumarole pipe is located outside said circle, which is advantageous for connection with said at least one gas induction facility.
実施例において、上記第一ガス誘導ユニットの各上記穿孔と上記少なくとも一つの第二ガス誘導ユニットの各上記貫通孔の気流の方向はすべて上記分層塔式炉の底部から頂部の方向へ流動し、これにより上昇気相を形成する。比較すると、各上記サイクロン式噴気ユニットは上記分層塔式炉の底部から頂部への方向に垂直な方向へ向けて噴気する。言い換えると、各上記サイクロン式噴気ユニットは水平方向に向けて噴気する。 In an embodiment, the air flow direction of each of the perforations of the first gas guiding unit and each of the through holes of the at least one second gas guiding unit is from the bottom to the top of the stratifying column furnace. , thereby forming an ascending gas phase. By comparison, each of the cyclonic fume units emit fume in a direction perpendicular to the bottom-to-top direction of the separating column furnace. In other words, each of the above-mentioned cyclone type blowing units blows air in the horizontal direction.
実施例において、上記加熱設備は、上記下層混合室、上記中層混合室、上記中上層混合室及び上記上層混合室のうち任意の一つ若しくはその組み合わせと連結し、又はそれらを囲繞している。好ましくは、上記加熱設備は、上記中上層混合室及び/若しくは上記上層混合室と連結し、又はそれらを囲繞している。さらに好ましくは、上記加熱設備は、上記上層混合室の上記少なくとも一つの第二ガス誘導ユニットに近接する箇所と連結し、又はそれを囲繞している。 In an embodiment, the heating equipment is connected to or surrounds any one or a combination of the lower mixing chamber, the middle mixing chamber, the upper middle mixing chamber, and the upper mixing chamber. Preferably, the heating equipment is connected to or surrounds the middle and upper mixing chambers and/or the upper mixing chamber. More preferably, the heating equipment is connected to or surrounds a portion of the upper mixing chamber adjacent to the at least one second gas induction unit.
実施例において、本発明の燃料ガス生成装置は、さらに輸送設備を含み、上記第二材料供給口と連結している。好ましくは、上記輸送設備は、スクリューコンベア又はエアコンベアを含む。 In an embodiment, the fuel gas generation device of the present invention further includes transportation equipment, and is connected to the second material supply port. Preferably, the transportation equipment includes a screw conveyor or an air conveyor.
実施例において、さらに本発明の燃料ガス生成装置は、上記給気口に連結された少なくとも一つのガス誘導設備を含み、好ましくは、上記少なくとも一つのガス誘導設備は、ルーツ送風機、遠心送風機、リング型送風機又は軸流送風機を含む。 In an embodiment, the fuel gas generation device of the present invention further includes at least one gas induction equipment connected to the air supply port, and preferably, the at least one gas induction equipment is a Roots blower, a centrifugal blower, a ring blower, etc. Including type blower or axial blower.
実施例において、上記少なくとも一つのガス誘導設備は、上記給気口及び各上記噴気管の吸気口に連結されている。好ましくは、上記少なくとも一つのガス誘導設備は、少なくとも一つの長管によって各上記噴気管の吸気口に連結されている。 In an embodiment, said at least one gas induction facility is connected to said air supply port and to an inlet port of each said fumarole pipe. Preferably, the at least one gas induction facility is connected to the inlet of each fumarole pipe by at least one long pipe.
実施例において、上記少なくとも一つのガス誘導設備は、1つのガス誘導設備であり、かつ上記ガス誘導設備は、上記給気口及び各上記噴気管の吸気口にそれぞれ連結されている。 In an embodiment, the at least one gas induction equipment is one gas induction equipment, and the gas induction equipment is connected to the air supply port and the inlet of each of the fumarole pipes, respectively.
実施例において、上記少なくとも一つのガス誘導設備は、複数のガス誘導設備であり、かつ上記複数のガス誘導設備は、上記給気口と連結されている第一ガス誘導設備、及び各上記噴気管の吸気口と連結されている第二ガス誘導設備を含む。 In an embodiment, the at least one gas induction facility is a plurality of gas induction facilities, and the plurality of gas induction facilities include a first gas induction facility connected to the air supply port, and each of the fumarole pipes. including a second gas induction facility connected to the air inlet of the gas inlet.
実施例において、上記少なくとも一つのガス誘導設備には、オリフィス流量計(orifice flow meter)及び/又は加温器が設置されている。 In an embodiment, the at least one gas induction equipment is equipped with an orifice flow meter and/or a warmer.
実施例において、本発明の燃料ガス生成装置は、さらに熱交換設備を含み、上記第一排出口と連結している。本発明で設置する熱交換設備は、燃料ガス中の熱エネルギーを回収し、また上記燃料ガス生成装置の加熱設備及び/又は上記少なくとも一つのガス誘導設備の加温器に輸送することが可能であり、これによりエネルギー消費及び廃熱全体を低減する。 In an embodiment, the fuel gas generation device of the present invention further includes a heat exchange facility, which is connected to the first outlet. The heat exchange equipment installed in the present invention is capable of recovering thermal energy in the fuel gas and transporting it to the heating equipment of the fuel gas generation device and/or the warmer of the at least one gas induction equipment. Yes, this reduces overall energy consumption and waste heat.
実施例において、本発明の加熱設備は、電熱式加熱器、ボイラー式加熱器又は高周波加熱器を含む。好ましくは、上記加熱設備の加熱温度は、400℃以上950℃以下であり、例えば、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃若しくは950℃であるが、これらに限定されない。 In embodiments, the heating equipment of the present invention includes an electric heater, a boiler heater, or a high frequency heater. Preferably, the heating temperature of the heating equipment is 400°C or more and 950°C or less, such as, but not limited to, 400°C, 500°C, 600°C, 700°C, 800°C, 900°C, or 950°C. .
そのほか、本発明は燃料ガス生成方法を提供し、それは、
熱伝導材料、目的有機物及び反応ガスを上記燃料ガス生成装置に提供するとともに、上記熱伝導材料、上記目的有機物及び上記反応ガスに上記収容空間中で流動床(fluidized bed)を形成させる流動化ステップ、及び、
上記流動床を加熱し、上記目的有機物をガス化することで、上記燃料ガスを得るガス化ステップを含む。
In addition, the present invention provides a method for generating fuel gas, which includes:
a fluidizing step of providing a thermally conductive material, a target organic substance, and a reactive gas to the fuel gas generation device, and forming a fluidized bed in the containing space with the thermally conductive material, the target organic substance, and the reactive gas; ,as well as,
The method includes a gasification step of heating the fluidized bed and gasifying the target organic substance to obtain the fuel gas.
本発明に基づき、「上記目的有機物をガス化させる」とは、熱分解法によって目的有機物を燃料ガスに転化することを指す。 Based on the present invention, "gasifying the target organic substance" refers to converting the target organic substance into fuel gas by a pyrolysis method.
実施例において、上記流動化ステップには、
上記第一材料供給口から上記熱伝導材料を上記収容空間に充填する充填ステップ、
上記加熱設備によって上記収容空間の温度を上昇させる予熱ステップ、
上記第二材料供給口から上記目的有機物を投入する材料投入ステップ、及び、
上記給気口から上記反応ガスを入れるとともに、上記反応ガスが上記第一ガス誘導ユニットの各上記穿孔、上記少なくとも一つの第二ガス誘導ユニットの各上記貫通孔及び各上記サイクロン式噴気ユニットの連通路を順に通過するようにし、上記反応ガスを上記下層混合室から上記中層混合室を経由した後、上記上層混合室に到達させることで、上昇気相を形成するガス誘導ステップを含み、
並びに上記少なくとも一つの第二ガス誘導ユニットの各上記サイクロン式噴気ユニットから上記反応ガスを入れることにより、サイクロン式気流を提供する。
In embodiments, the fluidizing step includes:
a filling step of filling the accommodation space with the thermally conductive material from the first material supply port;
a preheating step of increasing the temperature of the accommodation space by the heating equipment;
a material input step of inputting the target organic substance from the second material supply port;
The reaction gas is introduced from the air supply port, and the reaction gas is connected to each of the perforations of the first gas induction unit, each of the through holes of the at least one second gas induction unit, and the communication of each of the cyclonic blower units. a gas guiding step of forming an ascending gas phase by passing through the passages in order and causing the reaction gas to pass from the lower mixing chamber to the middle mixing chamber and then to the upper mixing chamber;
and providing a cyclonic airflow by introducing the reactant gas from each of the cyclonic blowing units of the at least one second gas induction unit.
実施例において、上記ガス化ステップ中の加熱温度は、400℃以上950℃以下であり、例えば、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃若しくは950℃であるが、これらに限定されない。 In the embodiment, the heating temperature during the gasification step is 400°C or more and 950°C or less, for example, 400°C, 500°C, 600°C, 700°C, 800°C, 900°C or 950°C. but not limited to.
実施例において、上記予熱ステップと上記ガス化ステップは同じ温度を採用する。 In an embodiment, the preheating step and the gasification step employ the same temperature.
実施例において、本発明の燃料ガス生成方法は、さらに燃料ガス熱回収ステップを含み、熱交換設備を上記分層塔式炉の第一排出口に連結し、これにより上記燃料ガスの熱エネルギーを回収するとともに、上記熱エネルギーを上記燃料ガス生成装置の加熱設備まで輸送する。 In an embodiment, the fuel gas generation method of the present invention further includes a step of recovering fuel gas heat, connecting a heat exchange equipment to the first outlet of the stratifying column furnace, thereby converting the thermal energy of the fuel gas into At the same time, the thermal energy is transported to the heating equipment of the fuel gas generation device.
実施例において、本発明の燃料ガス生成装置は、さらに上記給気口と連結されている少なくとも一つのガス誘導設備を含み、かつ上記少なくとも一つのガス誘導設備には加温器が設置され、並びに上記熱交換設備は上記熱エネルギーを上記燃料ガス生成装置の加熱設備及び/又は上記少なくとも一つのガス誘導設備の加温器に輸送する。 In an embodiment, the fuel gas generation device of the present invention further includes at least one gas induction equipment connected to the air supply port, and the at least one gas induction equipment is installed with a heater, and The heat exchange equipment transports the thermal energy to the heating equipment of the fuel gas generation device and/or the warmer of the at least one gas induction equipment.
実施例において、上記熱伝導材料は触媒を含む。 In embodiments, the thermally conductive material includes a catalyst.
実施例において、上記熱伝導材料は珪砂、鉄系触媒、銅系触媒及びカルシウム含有化合物のうち任意の一つ又はその組み合わせを含む。 In embodiments, the thermally conductive material includes any one or a combination of silica sand, an iron-based catalyst, a copper-based catalyst, and a calcium-containing compound.
実施例において、上記熱伝導材料の直径は、0.1mm以上0.6mm以下である。本発明に基づくと、上記熱伝導材料の直径は、熱伝導又は触媒反応の効率を高めることができる。 In an embodiment, the diameter of the thermally conductive material is 0.1 mm or more and 0.6 mm or less. According to the invention, the diameter of the thermally conductive material can increase the efficiency of heat conduction or catalytic reaction.
実施例において、上記珪砂は石英砂を含み、上記鉄系触媒は四酸化三鉄(Fe3O4)、二炭化五鉄(Fe5C2)、ニッケル鉄合金(Ni-Fe)又は鉄窒素ドープ炭素材料(Fe-N-C)を含み、上記銅系触媒は銅/酸化亜鉛(Cu/ZnO)、銅/酸化亜鉛/酸化アルミニウム(Cu/ZnO/Al2O3)又は銅/酸化亜鉛/酸化ジルコニウム(Cu/ZnO/ZrO2)を含み、並びに/又は上記カルシウム含有化合物は酸化カルシウム、水酸化カルシウム又は炭酸カルシウムを含む。 In an embodiment, the silica sand includes quartz sand, and the iron-based catalyst includes triiron tetroxide (Fe 3 O 4 ), pentaron dicarbide (Fe 5 C 2 ), nickel iron alloy (Ni-Fe), or iron nitrogen. Doped carbon material (Fe-N-C) is included, and the copper-based catalyst is copper/zinc oxide (Cu/ZnO), copper/zinc oxide/aluminum oxide (Cu/ZnO/Al 2 O 3 ), or copper/zinc oxide. / zirconium oxide (Cu/ZnO/ZrO 2 ), and/or the calcium-containing compound includes calcium oxide, calcium hydroxide, or calcium carbonate.
実施例において、上記目的有機物は、アルキル、アルコール、エステル、ケトン、汚泥、プラスチック材料、偏光子(polarizer)、塗料残渣(paint residues)、プリント基板(printed circuit board,PCB)膜濾過残渣、自動車破砕残渣(auto shredder residue,ASR)、農業副資材のうち任意の一つ又はその組み合わせを含む。 In examples, the target organic substances include alkyls, alcohols, esters, ketones, sludge, plastic materials, polarizers, paint residues, printed circuit board (PCB) membrane filtration residues, and automobile debris. It includes any one or a combination of auto shredder residue (ASR) and agricultural auxiliary materials.
実施例において、上記プラスチック材料はポリウレタン(polyurethane,PU)又はエポキシ樹脂(epoxy)を含み、上記プラスチック材料は重合体であり、上記農業副資材は籾殻、稲わら、街路樹残渣のうち任意の一つ又はその組み合わせを含み、並びに/又は上記汚泥は有機汚泥若しくは無機汚泥を含む。 In an embodiment, the plastic material includes polyurethane (PU) or epoxy resin, the plastic material is a polymer, and the agricultural auxiliary material is any one of rice husk, rice straw, and roadside tree residue. or a combination thereof, and/or the sludge comprises an organic sludge or an inorganic sludge.
実施例において、上記反応ガスは、空気、窒素ガス、水蒸気及び二酸化炭素のうち任意の一つ又はその組み合わせを含む。本発明は、特定の反応ガスを選択することによりダイオキシン等の空気汚染物の発生を防止できる。 In embodiments, the reactive gas includes any one or a combination of air, nitrogen gas, water vapor, and carbon dioxide. The present invention can prevent the generation of air pollutants such as dioxins by selecting a specific reactive gas.
好ましくは、上記酸素ガスの濃度は0%以上20%以下である。焼却法の酸素消費量の多さに加え、二酸化炭素を最終生成物とすることによって、カーボンフットプリントが多くなる、といった欠点と比較して、本発明の燃料ガス生成方法は低酸素又は無酸素環境下で実施するとともに、再利用可能な燃料ガスを生成し、廃棄物を資源化させることができ、循環型経済の理念を実現可能である。 Preferably, the concentration of the oxygen gas is 0% or more and 20% or less. Compared to the disadvantages of the incineration method, such as high oxygen consumption and a large carbon footprint due to the use of carbon dioxide as the final product, the fuel gas production method of the present invention is low oxygen or oxygen-free. In addition to being environmentally friendly, it can generate reusable fuel gas and turn waste into resources, making it possible to realize the idea of a circular economy.
実施例において、上記燃料ガスは、水素ガス、一酸化炭素及び短鎖炭化水素化合物のうち任意の一つ又はその組み合わせを含む。好ましくは、上記短鎖炭化水素化合物はメタン、エタン及びエチレンのうち任意の一つ又はその組み合わせを含む。 In embodiments, the fuel gas includes any one or a combination of hydrogen gas, carbon monoxide, and short chain hydrocarbon compounds. Preferably, the short chain hydrocarbon compound comprises any one or a combination of methane, ethane and ethylene.
上記内容をまとめると、本発明の燃料ガス生成装置は、熱伝導材料、目的有機物及び反応ガスに流動床を形成させるとともに、少なくとも一つの第二ガス誘導ユニットの複数のサイクロン式噴気ユニットによって混合効果を大幅に向上させ、並びに第一ガス誘導ユニットと少なくとも一つの第二ガス誘導ユニットによって複数の層の混合室に区画分けすることで、一つの層の混合室ごとの熱分解法の反応環境を精密かつ正確に制御可能であり、廃棄物の燃料又は化学原料への転換効率を大幅に向上させるとともにエネルギー消費全体を低減可能であり、環境的便益を有する。 To summarize the above contents, the fuel gas generation device of the present invention forms a fluidized bed in the thermally conductive material, the target organic substance, and the reaction gas, and has a mixing effect by the plurality of cyclone blower units of at least one second gas induction unit. The reaction environment of the pyrolysis method for each layer mixing chamber can be improved significantly by dividing the mixing chamber into multiple layers by the first gas induction unit and at least one second gas induction unit. It can be precisely and accurately controlled, greatly increases the efficiency of converting waste into fuel or chemical feedstock, and reduces overall energy consumption, which has environmental benefits.
本発明の実施例を説明しやすくするため、以下、数種類の操作方法を提供する。この技術を熟知している者は、本明細書の内容を通じて、本発明が達成可能な特長と効果、また本発明の趣旨から逸脱することなく、各種の修飾および変更を行うことで、本発明の内容を実施または応用していることを容易に理解することができる。 In order to facilitate the explanation of embodiments of the present invention, several operating methods are provided below. Through the contents of this specification, those who are familiar with this technology will be able to understand the features and effects that the present invention can achieve, as well as how various modifications and changes can be made without departing from the spirit of the present invention. Students can easily understand that they are implementing or applying the content.
〔燃料ガス生成装置〕
図1に示す通り、本発明の燃料ガス生成装置1は、分層塔式炉10を含み、それは
収容空間100、
間隔をおいて設置された複数の穿孔1010を有する第一ガス誘導ユニット101、及び、
複数の貫通孔1020と複数のサイクロン式噴気ユニット1021を有する少なくとも一つの第二ガス誘導ユニット102Aを含み、
その中で上記複数の貫通孔1020は互いに間隔をおいて設置され、上記複数の貫通孔1020と上記複数のサイクロン式噴気ユニット1021の数量は同じであり、両方ともそれぞれ8つであり、かつ各上記サイクロン式噴気ユニット1021は連通路10210を有し、かつ各上記サイクロン式噴気ユニット1021の連通路10210はそれぞれ各上記貫通孔1020と位置が互いに対応するとともに相互に連通しており、また上記分層塔式炉10の底部103から頂部104の方向へ、上記第一ガス誘導ユニット101と上記少なくとも一つの第二ガス誘導ユニット102Aが順に設置されており、これにより上記収容空間100を互いに連通している複数の層の混合室に区画分けし、
その中で、上記複数の層の混合室は、上記分層塔式炉10の底部103と上記第一ガス誘導ユニット101の間に位置する下層混合室1000A、上記第一ガス誘導ユニット101と上記少なくとも一つの第二ガス誘導ユニット102Aの間に位置する中層混合室1000B、及び上記分層塔式炉10の頂部104と上記少なくとも一つの第二ガス誘導ユニット102Aの間に位置する上層混合室1000Cを含み、
反応ガスの提供に用いられる給気口105、
熱伝導材料の提供に用いられる第一材料供給口106、
目的有機物の提供に用いられる第二材料供給口107、
処理後の目的有機物の排出に用いられ、かつ上記処理後の目的有機物は上記燃料ガスを含む第一排出口108、及び、
上記熱伝導材料の排出に用いられる第二排出口109を含み、
その中で、上記収容空間100、上記給気口105、上記第一材料供給口106、上記第二材料供給口107、上記第一排出口108及び上記第二排出口109は互いに連通しており、かつ上記給気口105は上記下層混合室1000Aに設置され、
並びに上記分層塔式炉10と連結され、又はそれを囲繞している加熱設備11を含む。
[Fuel gas generator]
As shown in FIG. 1, the fuel
a first
including at least one second
Among them, the plurality of through
Among them, the mixing chamber of the plurality of layers includes a
an
a first
a second
A
including a
Therein, the
It also includes a
このほか、上記第一材料供給口106は上記上層混合室1000Cに設置され、上記第二材料供給口107は上記中層混合室1000Bに設置され、上記第一排出口108は上記上層混合室1000Cに設置され、並びに上記第二排出口109は上記下層混合室1000Aに設置されている。
In addition, the first
図2に示す通り、上記第一ガス誘導ユニット101は相対する第一平面1011と第二平面1012を有し、かつ各上記穿孔1010は上記第一平面1011から上記第二平面1012まで延在し、また上記第一平面1011の総面積を基準として、上記第一平面1011に位置する各上記穿孔1010の断面積の総計は0.1~1.5%である。
As shown in FIG. 2, the first
図3は、上記サイクロン式噴気ユニット1021の上面図であり、第一に、各上記サイクロン式噴気ユニット1021の外輪郭はほぼ八辺形を呈し、かつ一辺10211ごとに全て噴気管10212が設けられており、合計で8つの噴気管10212が設けられている。
FIG. 3 is a top view of the cyclone
第二に、各上記噴気管10212は互いに連通している噴気口102120と吸気口102121を有し、その中で各上記噴気管10212の噴気口102120はそれぞれ所属するサイクロン式噴気ユニット1021の連通路10210のほうを向き、かつ全て反時計回りの方向を向いている。
Second, each of the
第三に、各上記噴気管10212の噴気口102120はそれぞれ所属するサイクロン式噴気ユニット1021の連通路10210に間隔をおいて設置され、かつ各上記噴気管10212は所属するサイクロン式噴気ユニット1021の連通路10210の外縁のほぼ接線方向に沿って設置されている。
Thirdly, the
最後に、各上記噴気管10212は所属するサイクロン式噴気ユニット1021の連通路10210から遠ざかる方向へ突出している。言い換えると、各上記噴気管10212の吸気口102121は上記八辺形の外に位置する。
Finally, each of the
図4からわかるように、各上記サイクロン式噴気ユニット1021は複数の噴気管10212を含むため、内部に複数の気体流路102122を有する。
As can be seen from FIG. 4, each of the cyclone
〔燃料ガス生成装置〕
図5に示す通り、本発明の燃料ガス生成装置1は、2つの第二ガス誘導ユニット102A、102Bを含み、かつ上記2つの第二ガス誘導ユニット102A、102Bの間に位置する混合室は中上層混合室1000Dである。
[Fuel gas generator]
As shown in FIG. 5, the fuel
このほか、上記上層混合室1000Cの幅は上記少なくとも一つの第二ガス誘導ユニット102Bから上記分層塔式炉10の頂部104の方向に沿って徐々に広がっており、即ち上記分層塔式炉10の頂部104に近接する部分の幅は、上記少なくとも一つの第二ガス誘導ユニット102Bに近接する部分の幅より大きく、これにより、目的有機物の上昇速度を効果的に低減し、また熱伝導材料が第一材料供給口106から溢れ出るのを防止し、又はまだ完全にガス化していない目的有機物の固体顆粒が第一排出口108に入るのを防止することができる。
In addition, the width of the
最後に、上記上層混合室1000Cの幅は、上記中上層混合室1000Dの幅より大きい。
Finally, the width of the
〔燃料ガス生成方法〕
図6に示す通り、本発明の燃料ガス生成方法には、流動化ステップS1及びガス化ステップS2を含む。
[Fuel gas generation method]
As shown in FIG. 6, the fuel gas generation method of the present invention includes a fluidization step S1 and a gasification step S2.
図1と図6に示す通り、流動化ステップS1は、熱伝導材料、目的有機物及び反応ガスを図1に示す燃料ガス生成装置1に提供するとともに、上記熱伝導材料、上記目的有機物及び上記反応ガスが上記収容空間100中で流動床を形成するようにし、具体的には、石英砂、廃棄物及び窒素ガスを混合することにより流動床を形成し、かつ上記石英砂の直径は0.1mm以上0.6mm以下である。またガス化ステップS2は、上記流動床を加熱し、上記目的有機物をガス化させることで、上記燃料ガスを得て、具体的には、加熱温度は400℃以上950℃以下であり、これにより目的有機物を熱分解して燃料ガスにする。
As shown in FIGS. 1 and 6, the fluidization step S1 provides the heat conductive material, the target organic substance, and the reaction gas to the fuel
〔燃料ガス生成方法〕
図6と図7に示す通り、本発明の燃料ガス生成方法の流動化ステップS1には、充填ステップS1-1、予熱ステップS1-2、材料投入ステップS1-3及びガス誘導ステップS1-4を含む。
[Fuel gas generation method]
As shown in FIGS. 6 and 7, the fluidization step S1 of the fuel gas generation method of the present invention includes a filling step S1-1, a preheating step S1-2, a material charging step S1-3, and a gas guiding step S1-4. include.
図1と図7に示す通り、充填ステップS1-1は、上記第一材料供給口106から上記熱伝導材料を上記収容空間100に充填する。予熱ステップS1-2は、上記加熱設備11によって上記収容空間100の温度を上昇させる。材料投入ステップS1-3は、上記第二材料供給口107から上記目的有機物を投入する。またガス誘導ステップS1-4は、上記給気口105から上記反応ガスを入れるとともに、上記反応ガスが上記第一ガス誘導ユニット101の各上記穿孔1010、上記少なくとも一つの第二ガス誘導ユニット102Aの各上記貫通孔1020及び各上記サイクロン式噴気ユニット1021の連通路10210を順に通過するようにし、上記反応ガスを上記下層混合室1000Aから上記中層混合室1000Bを経由した後、上記上層混合室1000Cに到達させることで、上昇気相を形成し、
並びに上記少なくとも一つの第二ガス誘導ユニット102Aの各上記サイクロン式噴気ユニット1021から上記反応ガスを入れることにより、サイクロン式気流を提供する。
As shown in FIGS. 1 and 7, in the filling step S1-1, the
and providing a cyclonic airflow by introducing the reaction gas from each of the
上記内容をまとめると、本発明の燃料ガス生成装置及び方法は、優れた熱伝導及び物質移動効果を有しており、また酸素ガスの使用を低減又は回避して熱分解を行うことで、再利用可能な燃料ガスを生成し、エネルギー資源の全体の使用コストを低減可能であるほか、循環型経済の理念を実現可能である。 To summarize the above contents, the fuel gas generation device and method of the present invention have excellent heat conduction and mass transfer effects, and can be recycled by reducing or avoiding the use of oxygen gas and performing thermal decomposition. It can produce usable fuel gas, reduce the overall cost of using energy resources, and realize the idea of a circular economy.
実施例において、上記反応ガスは、空気、酸素ガス、窒素ガス、水蒸気及び二酸化炭素のうち任意の一つ又はその組み合わせを含む。本発明は、特定の反応ガスを選択することによりダイオキシン等の空気汚染物の発生を防止できる。
In embodiments, the reactive gas includes any one or a combination of air, oxygen gas, nitrogen gas, water vapor, and carbon dioxide. The present invention can prevent the generation of air pollutants such as dioxins by selecting a specific reactive gas.
Claims (10)
分層塔式炉を含み、それは、
収容空間、
間隔をあけて設置された複数の穿孔を有する第一ガス誘導ユニット、及び
複数の貫通孔と複数のサイクロン式噴気ユニットを有する少なくとも一つの第二ガス誘導ユニットを含み、その中で、
前記複数の貫通孔は互いに間隔をおいて設置され、各前記サイクロン式噴気ユニットは連通路を有し、かつ各前記サイクロン式噴気ユニットの連通路はそれぞれ各前記貫通孔と位置が互いに対応するとともに相互に連通しており、また前記分層塔式炉の底部から頂部の方向へ、前記第一ガス誘導ユニットと前記少なくとも一つの第二ガス誘導ユニットが順に設置されており、これにより前記収容空間を互いに連通している複数の層の混合室に区画分けし、その中で、
前記複数の層の混合室は、前記分層塔式炉の底部と前記第一ガス誘導ユニットの間に位置する下層混合室、前記第一ガス誘導ユニットと前記少なくとも一つの第二ガス誘導ユニットの間に位置する中層混合室、及び前記分層塔式炉の頂部と前記少なくとも一つの第二ガス誘導ユニットの間に位置する上層混合室を含み、
反応ガスの提供に用いられる給気口、
熱伝導材料の提供に用いられる第一材料供給口、
目的有機物の提供に用いられる第二材料供給口、
処理後の目的有機物の排出に用いられ、かつ前記処理後の目的有機物は前記燃料ガスを含む第一排出口、及び
前記熱伝導材料の排出に用いられる第二排出口を含み、その中で、
前記収容空間、前記給気口、前記第一材料供給口、前記第二材料供給口、前記第一排出口及び前記第二排出口は互いに連通しており、かつ前記給気口は前記下層混合室に設けられており、並びに
前記分層塔式炉と連結され、又はそれを囲繞する加熱設備を含む、燃料ガス生成装置。 A fuel gas generator, which includes:
including a separating column furnace, which
accommodation space,
a first gas guiding unit having a plurality of spaced apart perforations; and at least one second gas guiding unit having a plurality of through holes and a plurality of cyclonic blow units;
The plurality of through holes are installed at intervals from each other, each of the cyclone type blower units has a communication passage, and the communication passage of each of the cyclone type blower units corresponds in position to each of the through holes, and The first gas guiding unit and the at least one second gas guiding unit are in communication with each other, and the first gas guiding unit and the at least one second gas guiding unit are installed in sequence from the bottom to the top of the separating column furnace, so that the accommodation space is is divided into multiple layers of mixing chambers communicating with each other, in which
The multi-layer mixing chamber includes a lower mixing chamber located between the bottom of the separating column furnace and the first gas induction unit, and a lower mixing chamber located between the first gas induction unit and the at least one second gas induction unit. an intermediate mixing chamber located in between, and an upper mixing chamber located between the top of the separating column furnace and the at least one second gas induction unit;
an air supply port used to provide reaction gas;
a first material supply port used to provide thermally conductive material;
a second material supply port used to provide the target organic substance;
a first outlet used for discharging the target organic substance after treatment, and containing the fuel gas; and a second outlet used for discharging the thermally conductive material;
The accommodation space, the air supply port, the first material supply port, the second material supply port, the first discharge port, and the second discharge port are in communication with each other, and the air supply port is connected to the lower layer mixing port. A fuel gas generation device, which is provided in a chamber and includes a heating facility connected to or surrounding the separating column furnace.
熱伝導材料、目的有機物及び反応ガスを、請求項1から7のいずれか一項に記載の燃料ガス生成装置に提供し、また前記熱伝導材料、前記目的有機物及び前記反応ガスに前記収容空間中で流動床(fluidized bed)を形成させる流動化ステップ、及び
前記流動床を加熱し、前記目的有機物をガス化することで、前記燃料ガスを得るガス化ステップを含む、燃料ガス生成方法。 A fuel gas generation method, the method comprising:
A thermally conductive material, a target organic substance, and a reaction gas are provided to the fuel gas generation device according to any one of claims 1 to 7, and the thermally conductive material, the target organic substance, and the reaction gas are provided in the accommodation space. A method for producing a fuel gas, comprising: a fluidizing step of forming a fluidized bed; and a gasifying step of heating the fluidized bed and gasifying the target organic substance to obtain the fuel gas.
前記第一材料供給口から前記熱伝導材料を前記収容空間に充填する充填ステップ、
前記加熱設備によって前記収容空間の温度を上昇させる予熱ステップ、
前記第二材料供給口から前記目的有機物を投入する材料投入ステップ、及び
前記給気口から前記反応ガスを入れるとともに、前記反応ガスが前記第一ガス誘導ユニットの各前記穿孔、前記少なくとも一つの第二ガス誘導ユニットの各前記貫通孔及び各前記サイクロン式噴気ユニットの連通路を順に通過するようにし、前記反応ガスを前記下層混合室から前記中層混合室を経由した後、前記上層混合室に到達させることで、上昇気相を形成するガス誘導ステップを含み、
並びに前記少なくとも一つの第二ガス誘導ユニットの各前記サイクロン式噴気ユニットから前記反応ガスを入れることにより、サイクロン式気流を提供する、請求項8に記載の燃料ガス生成方法。 The fluidization step includes:
a filling step of filling the accommodation space with the thermally conductive material from the first material supply port;
a preheating step of increasing the temperature of the accommodation space by the heating equipment;
a material input step of inputting the target organic substance from the second material supply port; The reaction gas passes through each of the through holes of the two gas induction units and the communication passages of each of the cyclone type blower units in order, and reaches the upper mixing chamber after passing through the middle mixing chamber from the lower mixing chamber. including a gas induction step to form an ascending gas phase by causing
and providing a cyclonic airflow by admitting the reactant gas from each cyclonic blower unit of the at least one second gas induction unit.
前記目的有機物にはアルキル、アルコール、エステル、ケトン、汚泥、プラスチック材料、偏光子(polarizer)、塗料残渣(paint residues)、プリント基板(printed circuit board,PCB)膜濾過残渣、自動車破砕残渣(auto shredder residue,ASR)及び農業副資材のうち任意の一つ又はその組み合わせを含み、
かつ前記プラスチック材料はポリウレタン(polyurethane,PU)又はエポキシ樹脂(epoxy)を含み、
前記農業副資材は籾殻、稲わら、街路樹残渣のうち任意の一つ又はその組み合わせを含み、
前記反応ガスは空気、窒素ガス、水蒸気及び二酸化炭素のうち任意の一つ又はその組み合わせを含み、
かつ前記酸素ガスの濃度は0%以上20%以下であり、並びに、
前記燃料ガスは水素ガス、一酸化炭素及び短鎖炭化水素化合物のうち任意の一つ又はその組み合わせを含み、かつ前記短鎖炭化水素化合物はメタン、エタン及びエチレンのうち任意の一つ又はその組み合わせを含む、請求項8に記載の燃料ガス生成方法。 The thermally conductive material includes any one or a combination of silica sand, an iron-based catalyst, a copper-based catalyst, and a calcium-containing compound, and the thermally conductive material has a diameter of 0.1 mm or more and 0.6 mm or less,
The target organic substances include alkyls, alcohols, esters, ketones, sludge, plastic materials, polarizers, paint residues, printed circuit board (PCB) membrane filtration residues, and auto shredder residues. residue, ASR) and agricultural auxiliary materials or a combination thereof,
and the plastic material includes polyurethane (PU) or epoxy resin (epoxy),
The agricultural auxiliary materials include any one or a combination of rice husk, rice straw, and roadside tree residue;
The reaction gas includes any one or a combination of air, nitrogen gas, water vapor, and carbon dioxide,
and the concentration of the oxygen gas is 0% or more and 20% or less, and
The fuel gas includes any one or a combination of hydrogen gas, carbon monoxide, and a short-chain hydrocarbon compound, and the short-chain hydrocarbon compound includes any one of methane, ethane, and ethylene, or a combination thereof. The fuel gas generation method according to claim 8, comprising:
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