JP3776692B2

JP3776692B2 - Waste gasification treatment facility and gasification power generation facility using the same

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Publication number: JP3776692B2
Application number: JP2000244344A
Authority: JP
Inventors: 岳洋橘田; 要之介星; 和樹西澤; 裕二貝原
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-08-11
Filing date: 2000-08-11
Publication date: 2006-05-17
Anticipated expiration: 2020-08-11
Also published as: JP2002059143A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は廃棄物のガス化処理設備及びこれを利用したガス化発電設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみ、下水汚泥、産業用廃棄物などの有機系廃棄物からエネルギー回収を図るために、廃棄物を熱分解によりガス化して燃料用ガス（ガス化ガス）を得るガス変換技術が、環境保全及び省資源の観点から注目されている。
【０００３】
このガス変換技術のシステムとしては、廃棄物に水蒸気を添加して４００〜８００℃でガス化し、さらに１３００〜１５００℃でクラッキングして、煤を含まないクリーンなＣＯ、Ｈ₂リッチガスを得るシステムが開発されている。このようにして得られたガス化ガス（燃料用ガス）により発電装置による発電などが行われる。
【０００４】
ここで、ガス化変換技術の一例のシステムとして、ガス化炉（流動床ガス化炉）と灰溶融炉（旋回溶融炉）にて二段ガス化を行い、発生したガス化ガスを発電装置に供給して発電を行う従来のガス化発電設備について、図１２を参照しつつ説明する。
【０００５】
図１２に示すように、内部に砂層２１１ａを有する流動床ガス化炉２１１の上部の送出口は、旋回溶融炉２１２の受入口に連絡している。旋回溶融炉２１２のガス送出口は、ボイラ２１３のガス受入口に連絡している。ボイラ２１３のガス送出口は、バグフィルタ２１７の受入口に連絡している。バグフィルタ２１７の送出口は、凝縮器２１８のガス受入口に連絡している。凝縮器２１８のガス送出口は、発電装置３００のガス受入側に連絡している。
【０００６】
前記ボイラ２１３の蒸気送出口は、スチームタービン２１４の蒸気受入口に連絡している。スチームタービン２１４の出力軸は、発電機２１５の入力軸に連結されている。スチームタービン２１４の蒸気送出口は、復水器２１６の蒸気受入口に連絡している。復水器２１６の送水口は、ボイラ２１３の受水口に連絡している。
【０００７】
このようなガス化発電設備において、酸素（または空気）と水蒸気との混合ガスであるガス化剤１を流動床ガス化炉２１１の内部に上記砂層２１１ａの下方から供給すると共に、流動床ガス化炉２１１の内部の砂層２１１ａ上に廃棄物２を投入すると、廃棄物２は、加熱（４００〜８００℃）されながら浮遊流動する上記砂層２１１ａにより、熱分解されてガス状物質になり、ガス化剤１の酸素および水蒸気と接触すると共に、その一部がフリーボード部２１１ｂで燃焼し（６５０〜８００℃）、下記式（１）で示す燃焼反応および下記式（２）で示す水性ガス化反応（改質反応）を起こし、一酸化炭素、水素、メタン、エタン、二酸化炭素等を含むガス化ガス３と、タールや煤などの未燃固形物４ａと、飛灰４ｂと、不燃物４ｃとを生じる。
【０００８】
Ｃ＋Ｏ₂→ＣＯ₂＋熱・・・・・（１）
Ｃ＋Ｈ₂Ｏ→ＣＯ＋Ｈ₂・・・・（２）
【０００９】
前記不燃物４ｃは、流動床ガス化炉２１１の下部から系外へ排出される。一方、ガス化ガス３と未燃炭素質物質４ａと飛灰４ｂとは、流動床ガス化炉２１１の上部から送出されて旋回溶融炉２１２内に送給される。
【００１０】
酸素（または空気）と水蒸気との混合ガスであるガス化剤１を旋回溶融炉２１２の内部に供給すると、ガス化ガス３および未燃炭素質物質４ａの一部は、燃焼して旋回溶融炉２１２内を加熱（１３００〜１５００℃程度）する。ガス化ガス３と未燃炭素質物質４ａと飛灰４ｂとは、旋回溶融炉２１２の内部で旋回しながら加熱される。このため、飛灰（無機物）４ｂは、溶融してスラグミスト化し、旋回流の遠心力で炉壁に捕捉され、スラグ４ｄとなって炉壁を流下して系外へ排出される。一方、ガス化ガス３および未燃炭素質物質４ａは、ガス化剤１の水蒸気により、上述した水性ガス化反応（改質反応）がさらに進行する。
【００１１】
上記ガス化ガス３は、旋回溶融炉２１２から送出されてボイラ２１３で熱回収される。ボイラ２１３は、ガス化ガス３から回収した熱で水を加熱して蒸気を発生させる。この蒸気は、スチームタービン２１４を回転させて、発電機２１５を駆動させることにより、発電を行う。スチームタービン２１４から排出された蒸気は、復水器１６で水に戻されてボイラ２１３に再び供給される。
【００１２】
ボイラ２１３から送出されたガス化ガス３は、バグフィルタ２１７でダストや塩酸分が除去された後、凝縮器２１８の冷却水５ａで冷却され、凝縮水５ｂが系外へ取り除かれて精製ガス６となる。
【００１３】
精製ガス６は、発電装置３００に送られ、発電作動に使用された後、排ガス７として系外へ排出される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
前述したような従来のガス化発電設備では、未燃炭素質物質４ａの発生量が多いため、ガス化ガス３の発熱量が低くなってしまっていた。すなわち、タールや煤などの炭素を主成分とする未燃炭素質物質４ａは、改質をすれば可燃ガスである一酸化炭素や水素にすることができるが（改質することができるが）、従来のガス化発電設備では、この改質を十分に行うことができなかったため、ガス化ガス３の発熱量が低くなってしまっていたのである。
【００１５】
そこで、流動床炉ガス化炉２１１や旋回溶融炉２１２に供給する水蒸気の量を増加させることにより、上述した改質反応をさらに促進させることも考えられるが、水蒸気の量を増加させると、設備全体としての発電効率が下がるという問題を生じてしまう。
【００１６】
このようなことから、本発明は、供給する水蒸気量を増加させることなくガス化ガスの発熱量を高めることができる廃棄物のガス化処理設備及びこれを利用したガス化発電設備を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するための、第一番目の発明による廃棄物のガス化処理設備は、酸素を含む気体と水蒸気とを供給されて廃棄物を部分酸化および熱分解してガス化ガスを発生させる流動床ガス化炉と、前記流動床ガス化炉で発生した前記ガス化ガスが送給され、当該ガス化ガスに含まれている灰分を加熱溶融して除去する溶融炉とを備えた廃棄物のガス化処理設備において、前記流動床ガス化炉の内部の砂層に、前記ガス化ガスの発生を促進させる触媒が混合されていることを特徴とする。
【００１８】
第二番目の発明による廃棄物のガス化処理設備は、酸素を含む気体と水蒸気とを供給されて廃棄物を部分酸化および熱分解してガス化ガスを発生させる流動床ガス化炉と、前記流動床ガス化炉で発生した前記ガス化ガスが送給され、当該ガス化ガスに含まれている灰分を加熱溶融して除去する溶融炉とを備えた廃棄物のガス化処理設備において、前記流動床ガス化炉と前記溶融炉との間に、前記ガス化ガスの発生を促進させる触媒を内部に有する触媒装置が配設されていることを特徴とする。
【００１９】
第三番目の発明による廃棄物のガス化処理設備は、酸素を含む気体と水蒸気とを供給されて廃棄物を部分酸化および熱分解してガス化ガスを発生させる流動床ガス化炉と、前記流動床ガス化炉で発生した前記ガス化ガスが送給され、当該ガス化ガスに含まれている灰分を加熱溶融して除去する溶融炉とを備えた廃棄物のガス化処理設備において、前記流動床ガス化炉で発生した前記ガス化ガスから灰分を分離して前記溶融炉へ送給する灰分除去手段と、前記灰分除去手段で前記灰分を分離された前記ガス化ガスが送給されて前記ガス化ガスの発生を促進させる触媒を内部に有する触媒塔とを備えていることを特徴とする。
【００２０】
第四番目の発明による廃棄物のガス化処理設備は、第一番目から第三番目の発明のいずれかにおいて、前記触媒が、Ｓｉ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｒｅのうちの少なくとも一種の元素を有する金属または当該金属の酸化物または当該金属と当該金属の酸化物との混合物からなることを特徴とする。
【００２１】
第五番目の発明による廃棄物のガス化処理設備は、第一番目から第四番目の発明のいずれかにおいて、前記溶融炉が旋回溶融炉であることを特徴とする。
【００２２】
また、第六番目の発明による廃棄物のガス化発電設備は、第一番目から第五番目のいずれかの廃棄物のガス化処理設備からの前記ガス化ガスを使用して発電する発電手段を備えた廃棄物のガス化発電設備であって、前記発電手段が、前記ガス化ガスを使用して作動するガスエンジンと、前記ガスエンジンの作動により発電する発電機とを備えていることを特徴とする。
【００２３】
第七番目の発明による廃棄物のガス化発電設備は、第一番目から第五番目のいずれかの廃棄物のガス化処理設備からの前記ガス化ガスを使用して発電する発電手段を備えた廃棄物のガス化発電設備であって、前記発電手段が、前記ガス化ガスを使用して作動するガスタービンと、前記ガスタービンの作動により発電する発電機とを備えていることを特徴とする。
【００２４】
第八番目の発明による廃棄物のガス化発電設備は、第一番目から第五番目の発明のいずれかの廃棄物のガス化処理設備からの前記ガス化ガスを使用して発電する発電手段を備えた廃棄物のガス化発電設備であって、前記発電手段が、前記ガス化ガスを使用して作動する燃料電池と、前記燃料電池の作動により発電する発電機とを備えていることを特徴とする。
【００２５】
第九番目の発明による廃棄物のガス化発電設備は、第八番目の発明において、前記発電手段が、前記燃料電池で使用された前記ガス化ガスを使用して作動するガスエンジンと、前記ガスエンジンの作動により発電する発電機とを備えていることを特徴とする。
【００２６】
第十番目の発明による廃棄物のガス化発電設備は、第八番目の発明において、前記発電手段が、前記燃料電池で使用された前記ガス化ガスを使用して作動するガスタービンと、前記ガスタービンの作動により発電する発電機とを備えていることを特徴とする。
【００２７】
第十一番目の発明による廃棄物のガス化発電設備は、第六番目から第十番目の発明のいずれかにおいて、前記発電手段が、前記ガス化ガスの使用済みの排ガスにより加熱された蒸気を利用して作動するスチームタービンと、前記スチームタービンの作動により発電する発電機とを備えていることを特徴とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明による廃棄物のガス化処理設備及びこれを利用するガス化発電設備の実施の形態を以下に説明するが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【００２９】
［第一番目の実施の形態］
本発明による廃棄物のガス化処理設備及びこれを利用するガス化発電設備の第一番目の実施の形態を図１に基づいて説明する。図１は、ガス化発電設備の概略構成図である。
【００３０】
図１に示すように、流動床ガス化炉１１の内部には、砂層１１ａが設けられている。この流動床ガス化炉１１の砂層１１ａには、改質反応を促進させる（ガス化ガス３の発生を促進させる）粉状またはペレット状の触媒１９が混合されている。
【００３１】
このような触媒１９としては、Ｓｉ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｒｅのうちの少なくとも一種の元素を有する金属または当該金属の酸化物または当該金属と当該金属の酸化物との混合物等が挙げられ、特に、ＳｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃との複合酸化物にＮｉやＲｕ等の金属を分散担持させたものであると、ガス化ガス３への転化反応速度を非常に大きくすることができるので好ましい。
【００３２】
前記流動床ガス化炉１１の上部の送出口は、旋回溶融炉１２の受入口に連絡している。旋回溶融炉１２のガス送出口は、ボイラ１３のガス受入口に連絡している。ボイラ１３のガス送出口は、バグフィルタ１７の受入口に連絡している。バグフィルタ１７の送出口は、凝縮器１８のガス受入口に連絡している。凝縮器１８のガス送出口は、発電手段である発電装置１００のガス受入側に連絡している。
【００３３】
前記ボイラ１３の蒸気送出口は、スチームタービン１４の蒸気受入口に連絡している。スチームタービン１４の出力軸は、発電機１５の入力軸に連結されている。スチームタービン１４の蒸気送出口は、復水器１６の蒸気受入口に連絡している。復水器１６の送水口は、ボイラ１３の受水口に連絡している。
【００３４】
このようなガス化発電設備においては、酸素（または空気）と水蒸気との混合ガスであるガス化剤１を流動床ガス化炉１１の内部に上記砂層１１ａの下方から供給すると共に、流動床ガス化炉１１の内部の砂層１１ａ上に廃棄物２を投入すると、廃棄物２は、加熱（４００〜８００℃）されながら浮遊流動する上記砂層１１ａにより、熱分解されてガス状物質になり、ガス化剤１の酸素１ｂおよび水蒸気１ａと接触すると共に、その一部がフリーボード部１１ｂで燃焼し（６５０〜８００℃）、下記式（１）で示す燃焼反応および下記式（２）で示す水性ガス化反応（改質反応）を起こし、一酸化炭素、水素、メタン、エタン、二酸化炭素等を含むガス化ガス３と、タールや煤などの未燃炭素質物質４ａと、飛灰４ｂと、不燃物４ｃとを生じる。
【００３５】
Ｃ＋Ｏ₂→ＣＯ₂＋熱・・・・・（１）
Ｃ＋Ｈ₂Ｏ→ＣＯ＋Ｈ₂・・・・（２）
【００３６】
このとき、流動床ガス化炉１１の砂層１１ａ中の触媒１９が上記改質反応を促進し、タールや煤等の高分子量炭化水素などを含む未燃炭素質物質４ａを改質して燃料として使用可能な低分子量炭化水素や水素などのガス化ガス３に転化する。このため、ガス化ガス３の生成量が大幅に増大し、未燃炭素質物質４ａの発生量が極く少量となる。
【００３７】
前記不燃物４ｃは、流動床ガス化炉１１の下部から系外へ排出される。一方、ガス化ガス３と未燃炭素質物質４ａ（極く少量）と飛灰４ｂとは、流動床ガス化炉１１の上部から送出されて旋回溶融炉１２内に送給される。
【００３８】
酸素（または空気）と水蒸気との混合ガスであるガス化剤１を旋回溶融炉１２の内部に供給すると、ガス化ガス３のおよび未燃炭素質物質４ａの一部は、燃焼して旋回溶融炉１２内を加熱（１３００〜１５００℃程度）する。ガス化ガス３と未燃炭素質物質４ａと飛灰４ｂとは、旋回溶融炉１２の内部で旋回しながら加熱される。このため、飛灰（無機物）４ｂは、溶融してスラグミスト化し、旋回流の遠心力で炉壁に捕捉され、スラグ４ｄとなって炉壁を流下して系外へ排出される。一方、ガス化ガス３および未燃炭素質物質４ａは、ガス化剤１の水蒸気により、上述した水性ガス化反応（改質反応）がさらに進行する。
【００３９】
上記ガス化ガス３は、旋回溶融炉１２から送出されてボイラ１３で熱回収される。ボイラ１３は、ガス化ガス３から回収した熱で水を加熱して蒸気を発生させる。この蒸気は、スチームタービン１４を回転させて、発電機１５を駆動させることにより、発電を行う。スチームタービン１４から排出された蒸気は、復水器１６で水に戻されてボイラ１３に再び供給される。
【００４０】
ボイラ１３から送出されたガス化ガス３は、バグフィルタ１７でダストや塩酸分が除去された後、凝縮器１８の冷却水５ａで冷却され、凝縮水５ｂが系外へ取り除かれて精製ガス６となる。
【００４１】
精製ガス６は、発電装置１０に送られ、発電作動に使用された後、排ガス７として前記乾燥機１９に送給され、廃棄物２の乾燥用の熱エネルギ源に利用される。
【００４２】
つまり、本実施の形態では、流動床ガス化炉１１の砂層１１ａ内に触媒１９を混合することにより、前記改質反応を促進させるようにしたのである。
【００４３】
このため、供給する水蒸気量を増加させないばかりか減少させても、炭素を主成分とする未燃炭素質物質４ａの改質化（可燃ガス化）を促進して、ガス化ガス３の割合を多くすることができる。
【００４４】
したがって、供給する水蒸気量を減少させながらもガス化ガス３の発熱量を高くすることができ、設備全体の発電効率を向上させることができる。
【００４５】
また、流動床ガス化炉１１の内部で未燃炭素質物質４ａのほとんどをガス化ガス３に改質するようにしたので、流動床ガス化炉１１と旋回溶融炉１２との間の配管の内壁に付着する未燃炭素質物質４ａの量が少なくなり、メンテナンスの容易化を図ることができる。
【００４６】
また、未燃固形分４ａをガス化ガス３に改質して旋回溶融炉１２へ供給するようにしたので、固形分燃焼による局部的な温度上昇や、固形分の低燃焼速度による吹き抜けなどが旋回溶融炉１２で起こらなくなり、旋回溶融炉１２内での燃焼を安定化させることができ、飛灰４ｂを安定した状態で溶融させることができる。
【００４７】
［第二番目の実施の形態］
本発明による廃棄物のガス化処理設備及びこれを利用するガス化発電設備の第二番目の実施の形態を図２に基づいて説明する。図２は、ガス化発電設備の概略構成図である。ただし、前述した第一番目の実施の形態の部分と同一の部分については、前述した第一番目の実施の形態の説明で用いた符号と同一の符号を用いることにより、その説明を省略する。
【００４８】
図２に示すように、流動床ガス化炉１１の上部の送出口は、前記改質反応を促進させる（ガス化ガス３の発生を促進させる）ペレット状の前記触媒１９を内部に充填若しくはハニカム状または板状の前記触媒１９を内装した触媒装置２９の受入口に連絡している。触媒装置２９の送出口は、旋回溶融炉１２の受入口に連絡している。
【００４９】
つまり、前述した第一番目の実施の形態では、流動床ガス化炉１１の砂層１１ａ中に粉状またはペレット状の触媒１９を混合するようにしたが、本実施の形態では、流動床ガス化炉１１と旋回溶融炉１２との間に、ペレット状の前記触媒１９を内部に充填若しくはハニカム状または板状の触媒１９を内装した触媒装置２９を配設したのである。
【００５０】
このため、流動床ガス化炉１１から送出されてきた未燃炭素質物質４ａの改質化（可燃ガス化）を促進し、タールや煤等の高分子量炭化水素などを含む未燃炭素質物質４ａを改質して燃料として使用可能な低分子量炭化水素や水素などのガス化ガス３に転化して（反応温度：４００〜１５００℃）、ガス化ガス３の割合を多くした後に旋回溶融炉１２内に送給することができる。
【００５１】
したがって、前述した第一番目の実施の形態の場合と同様に、供給する水蒸気量を減少させながらもガス化ガス３の発熱量を高くすることができ、設備全体の発電効率を向上させることができると共に、未燃固形分４ａをガス化ガス３に改質して旋回溶融炉１２へ供給するようにしたので、固形分燃焼による局部的な温度上昇や、固形分の低燃焼速度による吹き抜けなどが旋回溶融炉１２で起こらなくなり、旋回溶融炉１２内での燃焼を安定化させることができ、飛灰４ｂを安定した状態で溶融させることができる。
【００５２】
［第三番目の実施の形態］
本発明による廃棄物のガス化処理設備及びこれを利用するガス化発電設備の第三番目の実施の形態を図３に基づいて説明する。図３は、ガス化発電設備の概略構成図である。ただし、前述した第一，二番目の実施の形態の部分と同一の部分については、前述した第一，二番目の実施の形態の説明で用いた符号と同一の符号を用いることにより、その説明を省略する。
【００５３】
図３に示すように、流動床ガス化炉１１の上部の送出口は、灰分除去手段であるサイクロン３９ａの受入口に連絡している。サイクロン３９ａの上部の送出口は、前記改質反応を促進させる（ガス化ガス３の発生を促進させる）粉状またはペレット状の前記触媒１９を内部に充填した触媒塔３９ｂの受入口に連絡している。触媒塔３９ｂの送出口は、前記ボイラ１３の受入口に連絡している。
【００５４】
一方、上記サイクロン３９ａの下部の送出口は、前記旋回溶融炉１２の受入口に連絡している。この旋回溶融炉１２のガス送出口は、ボイラ３３のガス受入口に連絡している。ボイラ３３の蒸気送出口は、スチームタービン３４の蒸気受入口に連絡している。スチームタービン３４の出力軸は、発電機３５の入力軸に連結されている。スチームタービン３４の蒸気送出口は、復水器３６の蒸気受入口に連絡している。復水器３６の送水口は、ボイラ３３の受水口に連絡している。
【００５５】
このような本実施の形態においては、流動床ガス化炉１１から送出されてきたガス化ガス３と未燃炭素質物質４ａと飛灰４ｂとがサイクロン３９ａの内部に送給され、内部での旋回流により、ガス化ガス３および未燃炭素質物質４ａから飛灰４ｂやミスト状の低融点化合物等が分離される。
【００５６】
前記飛灰４ｂやミスト状の低融点化合物等は、サイクロン３９ａの下部の送出口から旋回溶融炉１２の内部に送給され、前述した第一，二番目の実施の形態の場合と同様にスラグ４ｄとなって系外へ排出される。この旋回溶融炉１２で生じた排ガス９は、ボイラ３３に送給されて熱回収された後、系外へ排出される。ボイラ３３は、排ガス９から回収した熱で水を加熱して蒸気を発生させる。この蒸気は、スチームタービン３４を回転させて、発電機３５を駆動させることにより、発電を行う。スチームタービン３４から排出された蒸気は、復水器３６で水に戻されてボイラ３３に再び供給される。
【００５７】
一方、前記ガス化ガス３および未燃炭素質物質４ａは、サイクロン３９ａの上部の送出口から触媒塔３９ｂの内部に送給され、触媒１９により前記改質反応が促進され、タールや煤等の高分子量炭化水素などを含む未燃炭素質物質４ａを改質して燃料として使用可能な低分子量炭化水素や水素などのガス化ガス３に転化した後（反応温度：４００〜１５００℃）、ボイラ１３に送給される。このため、ガス化ガス３の生成量が大幅に増大し、未燃炭素質物質４ａが極く少量となる。
【００５８】
つまり、前述した第一，二番目の実施の形態では、ガス化ガス３と未燃炭素質物質４ａと飛灰４ｂとの混在した状態で前記触媒１９による改質化反応の促進を行うようにしたが、本実施の形態では、ガス化ガス３と未燃炭素質物質４ａとから飛灰４ｂやミスト状の低融点化合物等を分離除去した後に触媒１９による改質化反応の促進を行うようにしたのである。
【００５９】
このため、触媒１９による改質化反応を飛灰４ｂのない環境下で行うことができるので、飛灰４ｂやミスト状の低融点化合物等による触媒１９の目詰まりや表面付着に伴う触媒１９の劣化を大幅に抑制することができる。
【００６０】
したがって、前述した第一，二番目の実施の形態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、触媒１９の上述した劣化を大幅に抑制することができるので、触媒１９の長寿命化を図ることができ、保守点検等の容易化を図ることができる。
【００６１】
なお、前述した各実施の形態では、酸素（または空気）と水蒸気とを混合したガス化剤１を流動床ガス化炉１１や旋回溶融炉１２に供給するようにしたが、酸素（または空気）と水蒸気とをそれぞれ個別に供給するようにしたり、水蒸気１ａは流動床ガス化炉１１のみに供給するようにしてもよい。
【００６２】
また、例えば、精製ガス６の一部を抜き取って燃焼させて、この燃焼熱により酸素（または空気）や水蒸気１ａを加熱して流動床ガス化炉１１や旋回溶融炉１２内に供給するようにしてもよい。
【００６３】
［発電装置の実施の形態］
ここで、前述した発電装置１００の実施の形態を図４〜１１を用いて説明する。図４は、発電装置の第一番目の実施の形態の概略構成図、図５は、発電装置の第二番目の実施の形態の概略構成図、図６は、発電装置の第三番目の実施の形態の概略構成図、図７は、発電装置の第四番目の実施の形態の概略構成図、図８は、発電装置の第五番目の実施の形態の概略構成図、図９は、発電装置の第六番目の実施の形態の概略構成図、図１０は、発電装置の第七番目の実施の形態の概略構成図、図１１は、発電装置の第八番目の実施の形態の概略構成図である。
【００６４】
［第一番目の実施の形態］
図４に示すように、前記凝縮器１８からの精製ガス６（ガス化ガス３を精製したもの）は、発電手段であるガスエンジン発電装置１１０のコンプレッサ１１１のガス受入口に供給される。コンプレッサ１１１のガス送出口は、ガスホルダ１１２のガス受入口に連結している。ガスホルダ１１２のガス送出口は、ガスエンジン１１３の精製ガス受入口に連結している。ガスエンジン１１３には、空気８が供給されるようになっている。このガスエンジン１１３の出力部は、発電機１１５に連結している。
【００６５】
このようなガスエンジン発電装置１１０においては、コンプレッサ１１１が精製ガス６を高圧に圧縮してガスホルダ１１２に送給し、ガスホルダ１１２がガスエンジン１１３内に精製ガス６を規定の圧力で供給すると共に、ガスエンジン１１３内に空気８が供給され、ガスエンジン１１３内での精製ガス６と空気８との燃焼爆発力による出力軸の駆動により発電機１１５が駆動され、発電することができる。
【００６６】
このようなガスエンジン発電装置１１０のガスエンジン１１３から排出される排ガス７は、非常に高温であるため、熱エネルギを回収利用する場合に適用すると有効である。
【００６７】
［第二番目の実施の形態］
図５に示すように、前記凝縮器１８からの精製ガス６（ガス化ガス３を精製したもの）は、発電手段であるガスタービン発電装置１２０のコンプレッサ１１１のガス受入口に供給される。コンプレッサ１１１のガス送出口は、ガスホルダ１１２の精製ガス受入口に連結している。ガスホルダ１１２には、空気が供給されるようになっている。ガスホルダ１１２のガス送出口は、ガスタービン１２３のガス受入口に連結している。このガスタービン１２３の出力部は、発電機１１５に連結している。
【００６８】
このようなガスタービン発電装置１２０においては、コンプレッサ１１１が精製ガス６を高圧に圧縮してガスホルダ１１２に送給し、ガスホルダ１１２が空気８と共に精製ガス６をガスタービン１２３内に規定の圧力で供給し、ガスタービン１２３内での精製ガス６と空気８との燃焼爆発力による出力軸の駆動により発電機１１５が駆動され、発電することができる。
【００６９】
このようなガスタービン発電装置１２０のガスタービン１２３から排出される排ガス７は、非常に高温であるため、熱エネルギを回収利用する場合に適用すると有効である。
【００７０】
［第三番目の実施の形態］
図６に示すように、前記凝縮器１８からの精製ガス６（ガス化ガス３を精製したもの）は、燃料電池発電装置１３０の燃料電池１３３の燃料ガス受入口に供給される。燃料電池１３３には、空気８が供給されるようになっている。燃料電池１３３には、インバータ１３４を介して発電機１３５が接続されている。
【００７１】
このような燃料電池発電装置１３０においては、燃料電池１３３に精製ガス６および空気８が供給されると、燃料電池１３３内で電気化学反応を生じて発電され、インバータ１３４を介して発電機１３５を作動させるようになっている。
【００７２】
このような燃料電池発電装置１３０の燃料電池１３３から排出される精製ガス６の排ガス７は、非常に高温であるため、熱エネルギを回収利用する場合に適用すると有効である。
【００７３】
［第四番目の実施の形態］
図７に示すように、上述の第一番目の実施の形態と同様な構成をなすガスエンジン発電装置１１０のガスエンジン１１３のガス送出口は、スチームタービン発電装置１４０のボイラ１４１のガス受入口に連絡している。ボイラ１４１の蒸気送出口は、スチームタービン１４３の蒸気受入口に連絡している。スチームタービン１４３の出力部は、発電機１４５の入力部に連結されている。スチームタービン１４３の蒸気送出口は、復水器１４２の蒸気受入口に連絡している。復水器１４２の送水口は、ボイラ１４１の受水口に連絡している。
【００７４】
このような発電手段であるガスエンジン−スチームタービン発電装置１５０においては、上述の第一番目の実施の形態のガスエンジン発電装置１１０と同様にして発電に使用された排ガス７がスチームタービン発電装置１４０のボイラ１４１に送給され、ボイラ１４１で熱回収され、ボイラ１４１が排ガス７から回収した熱で水を加熱して蒸気を発生させ、当該蒸気がスチームタービン１４３を回転させて、発電機１４５を駆動させることにより発電され、スチームタービン１４３から排出されて復水器１６で冷却されて水に戻され、当該水がボイラ１４１に再び供給される。
【００７５】
［第五番目の実施の形態］
図８に示すように、上述の第二番目の実施の形態と同様な構成をなすガスタービン発電装置１２０のガスタービン１２３のガス送出口は、上述の第四番目の実施の形態と同様な構成をなすスチームタービン発電装置１４０のボイラ１４１のガス受入口に連絡している。
【００７６】
このような発電手段であるガスタービン−スチームタービン発電装置１６０においては、上述の第二番目の実施の形態のガスタービン発電装置１２０と同様にして発電に使用された排ガス７がスチームタービン発電装置１４０のボイラ１４１に送給され、上述の第四番目の実施の形態のスチームタービン発電装置１４０と同様にして発電に使用される。
【００７７】
［第六番目の実施の形態］
図９に示すように、上述の第三番目の実施の形態と同様な構成をなす燃料電池発電装置１３０の燃料電池１３３のガス送出口は、上述の第四番目の実施の形態と同様な構成をなすスチームタービン発電装置１４０のボイラ１４１のガス受入口に連絡している。なお、燃料電池発電装置１３０の燃料電池１３３に供給する空気８は、スチームタービン発電装置１４０のボイラ１４１で加熱されるようになっている。
【００７８】
このような発電手段である燃料電池−スチームタービン発電装置１７０においては、上述の第三番目の実施の形態の燃料電池発電装置１３０と同様にして発電に使用された精製ガス６の排ガス７と空気８の排ガス７とがスチームタービン発電装置１４０のボイラ１４１にそれぞれ送給され、上述の第四番目の実施の形態のスチームタービン発電装置１４０と同様にして発電に使用される。
【００７９】
［第七番目の実施の形態］
図１０（ａ）に示すように、上述の第三番目の実施の形態と同様な構成をなす燃料電池発電装置１３０の燃料電池１３３の空気受入口は、ガスホルダ１３７を介してコンプレッサ１３６に連結している。燃料電池１３３のガス送出口は、上述の第二番目の実施の形態と同様な構成をなすガスタービン発電装置１２０のガスタービン１２３のガス受入口に連絡している。
【００８０】
このような発電手段である燃料電池−ガスタービン発電装置１８０においては、燃料電池発電装置１３０のコンプレッサ１３６で圧縮された空気８がガスホルダ１３７を介して燃料電池１３３に供給されると共に、前記凝縮器１８からの精製ガス６が燃料電池１３３に供給され、上述の第三番目の実施の形態の燃料電池発電装置１３０と同様にして発電し、発電に使用された精製ガス６の排ガス７と空気８の排ガス７とがガスタービン発電装置１２０のガスタービン１２３にそれぞれ送給され、上述の第二番目の実施の形態のガスタービン発電装置１２０と同様にして発電に使用される。
【００８１】
このような燃料電池−ガスタービン発電装置１８０のガスタービン１２３から排出される排ガス７は、非常に高温であるため、熱エネルギを回収利用する場合に適用すると有効である。
【００８２】
なお、図１０（ｂ）に示すように、燃料電池発電装置１３０の燃料電池１３３の精製ガス受入口にもガスホルダ１３２を介してコンプレッサ１３１を連結するようにしてもよい。
【００８３】
また、ガスタービン発電装置１２０に代えて、上述の第一番目の実施の形態のガスエンジン発電装置１１０を適用した発電手段である燃料電池−ガスエンジン発電装置とすることも可能である。
【００８４】
［第八番目の実施の形態］
図１１（ａ）に示すように、上述の第三番目の実施の形態と同様な構成をなす燃料電池発電装置１３０の燃料電池１３３の空気受入口は、ガスホルダ１３７を介してコンプレッサ１３６に連結している。燃料電池１３３のガス送出口は、上述の第二番目の実施の形態と同様な構成をなすガスタービン発電装置１２０のガスタービン１２３のガス受入口に連絡している。ガスタービン１２３のガス送出口は、上述の第四番目の実施の形態と同様な構成をなすスチームタービン発電装置１４０のボイラ１４１のガス受入口に連絡している。
【００８５】
このような燃料電池−ガスタービン−スチームタービン発電装置１９０においては、精製ガス６および空気８が上述の第七番目の実施の形態の燃料電池−ガスタービン発電装置１８０の場合の燃料電池発電装置１３０と同様にして発電に使用され、精製ガス６の排ガス７と空気８の排ガス７とがガスタービン発電装置１２０のガスタービン１２３にそれぞれ送給され、上述の第七番目の実施の形態の燃料電池−ガスタービン発電装置１８０の場合のガスタービン発電装置１２０と同様にして発電に使用された後、上述の第四番目の実施の形態のスチームタービン発電装置１４０の場合と同様にして発電に使用される。
【００８６】
なお、図１１（ｂ）に示すように、燃料電池発電装置１３０の燃料電池１３３の精製ガス受入口にもガスホルダ１３２を介してコンプレッサ１３１を連結するようにしてもよい。
【００８７】
また、ガスタービン発電装置１２０に代えて、上述の第一番目の実施の形態のガスエンジン発電装置１１０を適用した発電手段である燃料電池−ガスエンジン−スチームタービン発電装置とすることも可能である。
【００８８】
【発明の効果】
第一番目の発明による廃棄物のガス化処理設備は、酸素を含む気体と水蒸気とを供給されて廃棄物を部分酸化および熱分解してガス化ガスを発生させる流動床ガス化炉と、前記流動床ガス化炉で発生した前記ガス化ガスが送給され、当該ガス化ガスに含まれている灰分を加熱溶融して除去する溶融炉とを備えた廃棄物のガス化処理設備において、前記流動床ガス化炉の内部の砂層に、前記ガス化ガスの発生を促進させる触媒が混合されていることから、供給する水蒸気量を増加させることなく減少させながらも炭素を主成分とする未燃炭素質物質の改質化（可燃ガス化）を促進して、ガス化ガスの割合を多くすることができるので、ガス化ガスの発熱量を高くすることができ、設備全体の発電効率を向上させることができる。
【００８９】
第二番目の発明による廃棄物のガス化処理設備は、酸素を含む気体と水蒸気とを供給されて廃棄物を部分酸化および熱分解してガス化ガスを発生させる流動床ガス化炉と、前記流動床ガス化炉で発生した前記ガス化ガスが送給され、当該ガス化ガスに含まれている灰分を加熱溶融して除去する溶融炉とを備えた廃棄物のガス化処理設備において、前記流動床ガス化炉と前記溶融炉との間に、前記ガス化ガスの発生を促進させる触媒を内部に有する触媒装置が配設されているので、前述した第一番目の発明の効果を確実に得ることができる。
【００９０】
第三番目の発明による廃棄物のガス化処理設備は、酸素を含む気体と水蒸気とを供給されて廃棄物を部分酸化および熱分解してガス化ガスを発生させる流動床ガス化炉と、前記流動床ガス化炉で発生した前記ガス化ガスが送給され、当該ガス化ガスに含まれている灰分を加熱溶融して除去する溶融炉とを備えた廃棄物のガス化処理設備において、前記流動床ガス化炉で発生した前記ガス化ガスから灰分を分離して前記溶融炉へ送給する灰分除去手段と、前記灰分除去手段で前記灰分を分離された前記ガス化ガスが送給されて前記ガス化ガスの発生を促進させる触媒を内部に有する触媒塔とを備えているので、灰分やミスト状の低融点化合物等による触媒の目詰まりや表面付着に伴う触媒の劣化を大幅に抑制して、触媒の長寿命化を図ることができ、保守点検等の容易化を図ることができる。
【００９１】
第四番目の発明による廃棄物のガス化処理設備は、第一番目から第三番目の発明のいずれかにおいて、前記触媒が、Ｓｉ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｒｅのうちの少なくとも一種の元素を有する金属または当該金属の酸化物または当該金属と当該金属の酸化物との混合物からなるので、前述した第一番目から第三番目の発明の効果を確実に得ることができる。
【００９２】
第五番目の発明による廃棄物のガス化処理設備は、第一番目から第四番目の発明のいずれかにおいて、前記溶融炉が旋回溶融炉であるので、ガス化や飛灰の回収が効率的にできると共に、廃棄物の部分燃焼率が低下し、ガス化ガスの発熱量を向上させることができる。また、改質反応における水蒸気量を低減することができる。
【００９３】
また、第六番目の発明による廃棄物のガス化発電設備は、第一番目から第五番目のいずれかの廃棄物のガス化処理設備からの前記ガス化ガスを使用して発電する発電手段を備えた廃棄物のガス化発電設備であって、前記発電手段が、前記ガス化ガスを使用して作動するガスエンジンと、前記ガスエンジンの作動により発電する発電機とを備えているので、ガス化ガスを有効に使用して発電を行うことができる。
【００９４】
第七番目の発明による廃棄物のガス化発電設備は、第一番目から第五番目のいずれかの廃棄物のガス化処理設備からの前記ガス化ガスを使用して発電する発電手段を備えた廃棄物のガス化発電設備であって、前記発電手段が、前記ガス化ガスを使用して作動するガスタービンと、前記ガスタービンの作動により発電する発電機とを備えているので、ガス化ガスを有効に使用して発電を行うことができる。
【００９５】
第八番目の発明による廃棄物のガス化発電設備は、第一番目から第五番目の発明のいずれかの廃棄物のガス化処理設備からの前記ガス化ガスを使用して発電する発電手段を備えた廃棄物のガス化発電設備であって、前記発電手段が、前記ガス化ガスを使用して作動する燃料電池と、前記燃料電池の作動により発電する発電機とを備えているので、ガス化ガスを有効に使用して発電を行うことができる。
【００９６】
第九番目の発明による廃棄物のガス化発電設備は、第八番目の発明において、前記発電手段が、前記燃料電池で使用された前記ガス化ガスを使用して作動するガスエンジンと、前記ガスエンジンの作動により発電する発電機とを備えているので、ガス化ガスをより有効に使用して発電を行うことができる。
【００９７】
第十番目の発明による廃棄物のガス化発電設備は、第八番目の発明において、前記発電手段が、前記燃料電池で使用された前記ガス化ガスを使用して作動するガスタービンと、前記ガスタービンの作動により発電する発電機とを備えているので、ガス化ガスをより有効に使用して発電を行うことができる。
【００９８】
第十一番目の発明による廃棄物のガス化発電設備は、第六番目から第十番目の発明のいずれかにおいて、前記発電手段が、前記ガス化ガスの使用済みの排ガスにより加熱された蒸気を利用して作動するスチームタービンと、前記スチームタービンの作動により発電する発電機とを備えているので、ガス化ガスをさらに有効に使用して発電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による廃棄物のガス化発電設備の第一番目の実施の形態の概略構成図である。
【図２】本発明による廃棄物のガス化発電設備の第二番目の実施の形態の概略構成図である。
【図３】本発明による廃棄物のガス化発電設備の第三番目の実施の形態の概略構成図である。
【図４】本発明による廃棄物のガス化発電設備の発電装置の第一番目の実施の形態の概略構成図である。
【図５】本発明による廃棄物のガス化発電設備の発電装置の第二番目の実施の形態の概略構成図である。
【図６】本発明による廃棄物のガス化発電設備の発電装置の第三番目の実施の形態の概略構成図である。
【図７】本発明による廃棄物のガス化発電設備の発電装置の第四番目の実施の形態の概略構成図である。
【図８】本発明による廃棄物のガス化発電設備の発電装置の第五番目の実施の形態の概略構成図である。
【図９】本発明による廃棄物のガス化発電設備の発電装置の第六番目の実施の形態の概略構成図である。
【図１０】本発明による廃棄物のガス化発電設備の発電装置の第七番目の実施の形態の概略構成図である。
【図１１】本発明による廃棄物のガス化発電設備の発電装置の第八番目の実施の形態の概略構成図である。
【図１２】廃棄物の従来のガス化発電設備の一例の概略構成図である。
【符号の説明】
１ガス化剤
２廃棄物
３ガス化ガス
４ａ未燃炭素質物質
４ｂ飛灰
４ｃ不燃物
４ｄスラグ
５ａ冷却水
５ｂ凝縮水
６精製ガス
７排ガス
８空気
９排ガス
１１流動床ガス化炉
１１ａ砂層
１１ｂフリーボード部
１２旋回溶融炉
１３，３３ボイラ
１４，３４スチームタービン
１５，２５発電機
１６，３６復水器
１７バグフィルタ
１８凝縮器
１９触媒
２９触媒装置
３９ａサイクロン
３９ｂ触媒塔
１００発電装置
１１０ガスエンジン発電装置
１１１コンプレッサ
１１２ガスホルダ
１１３ガスエンジン
１１５発電機
１２０ガスタービン発電装置
１２３ガスタービン
１３０燃料電池発電装置
１３３燃料電池
１３４インバータ
１３５発電機
１３６コンプレッサ
１３７ガスホルダ
１４０スチームタービン発電装置
１４１ボイラ
１４２復水器
１４３スチームタービン
１４５発電機
１５０ガスエンジン−スチームタービン発電装置
１６０ガスタービン−スチームタービン発電装置
１７０燃料電池−スチームタービン発電装置
１８０燃料電池−ガスタービン発電装置
１９０燃料電池−ガスタービン−スチームタービン発電装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a waste gasification treatment facility and a gasification power generation facility using the same.
[0002]
[Prior art]
In order to recover energy from organic waste such as municipal waste, sewage sludge, industrial waste, etc., gas conversion technology that gasifies waste by pyrolysis to obtain fuel gas (gasification gas) is environmental conservation And it is attracting attention from the viewpoint of resource saving.
[0003]
As a system of this gas conversion technology, steam is added to waste, gasified at 400 to 800 ° C., cracked at 1300 to 1500 ° C., and clean CO, H containing no soot ₂ A system for obtaining rich gas has been developed. Power generation by a power generator is performed with the gasified gas (fuel gas) thus obtained.
[0004]
Here, as an example of a gasification conversion technology system, two-stage gasification is performed in a gasification furnace (fluidized bed gasification furnace) and an ash melting furnace (swivel melting furnace), and the generated gasification gas is used as a power generation device. A conventional gasification power generation facility that supplies power to generate electricity will be described with reference to FIG.
[0005]
As shown in FIG. 12, the outlet of the upper part of the fluidized bed gasification furnace 211 having the sand layer 211a inside is a swirl melting furnace 212. of Contacting the entrance. A gas delivery port of the swirl melting furnace 212 communicates with a gas reception port of the boiler 213. The gas delivery port of the boiler 213 communicates with the reception port of the bag filter 217. The outlet of the bag filter 217 communicates with the gas inlet of the condenser 218. The gas delivery port of the condenser 218 communicates with the gas receiving side of the power generation apparatus 300.
[0006]
The steam outlet of the boiler 213 communicates with the steam inlet of the steam turbine 214. The output shaft of the steam turbine 214 is connected to the input shaft of the generator 215. The steam outlet of the steam turbine 214 communicates with the steam inlet of the condenser 216. The water supply port of the condenser 216 communicates with the water reception port of the boiler 213.
[0007]
In such a gasification power generation facility, the gasifying agent 1 which is a mixed gas of oxygen (or air) and water vapor is supplied into the fluidized bed gasification furnace 211 from below the sand layer 211a and fluidized bed gasification. When the waste 2 is put on the sand layer 211a inside the furnace 211, the waste 2 is thermally decomposed into a gaseous substance by the sand layer 211a that floats and flows while being heated (400 to 800 ° C.), and is gasified. While contacting with oxygen and water vapor of the agent 1, a part of it burns in the free board portion 211b (650 to 800 ° C.), a combustion reaction represented by the following formula (1) and a water gasification reaction represented by the following formula (2) (Reforming reaction), gasification gas 3 containing carbon monoxide, hydrogen, methane, ethane, carbon dioxide, unburned solid matter 4a such as tar and soot, fly ash 4b, and incombustible matter 4c Produce
[0008]
C + O ₂ → CO ₂ + Heat (1)
C + H ₂ O → CO + H ₂ (2)
[0009]
The incombustible 4c is discharged from the lower part of the fluidized bed gasification furnace 211 to the outside of the system. On the other hand, the gasified gas 3, the unburned carbonaceous material 4 a, and the fly ash 4 b are sent from the upper part of the fluidized bed gasification furnace 211 and fed into the swirling melting furnace 212.
[0010]
When the gasifying agent 1, which is a mixed gas of oxygen (or air) and water vapor, is supplied to the inside of the swirl melting furnace 212, the gasified gas 3 and a part of the unburned carbonaceous material 4 a are combusted and swirl melting furnace 212. The inside is heated (about 1300 to 1500 ° C.). The gasified gas 3, the unburned carbonaceous material 4 a, and the fly ash 4 b are heated while swirling inside the swirling melting furnace 212. For this reason, the fly ash (inorganic substance) 4b is melted to form slag mist, captured by the furnace wall by the centrifugal force of the swirling flow, becomes slag 4d, flows down the furnace wall, and is discharged out of the system. On the other hand, the above-described water gasification reaction (reforming reaction) further proceeds in the gasified gas 3 and the unburned carbonaceous material 4a by the water vapor of the gasifying agent 1.
[0011]
The gasified gas 3 is sent from the swirl melting furnace 212 and is recovered by the boiler 213. The boiler 213 generates water by heating water with the heat recovered from the gasified gas 3. The steam generates power by rotating the steam turbine 214 and driving the generator 215. The steam discharged from the steam turbine 214 is returned to water by the condenser 16 and supplied to the boiler 213 again.
[0012]
The gasified gas 3 sent out from the boiler 213 is removed with dust and hydrochloric acid by the bag filter 217, then cooled with the cooling water 5a of the condenser 218, and the condensed water 5b is removed out of the system and the purified gas 6 is removed. It becomes.
[0013]
The purified gas 6 is sent to the power generation apparatus 300, used for power generation operation, and then discharged out of the system as exhaust gas 7.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional gasification power generation facility as described above, since the amount of the unburned carbonaceous material 4a is large, the calorific value of the gasification gas 3 is low. That is, the unburned carbonaceous material 4a containing carbon such as tar and soot as a main component can be converted into carbon monoxide or hydrogen as a combustible gas if it is reformed (although it can be reformed) In the conventional gasification power generation equipment, since this reforming could not be performed sufficiently, the calorific value of the gasification gas 3 has become low.
[0015]
Therefore, it may be possible to further promote the above-described reforming reaction by increasing the amount of steam supplied to the fluidized bed furnace gasification furnace 211 or the swirl melting furnace 212. However, if the amount of steam is increased, As a whole Power generation The problem is that efficiency is reduced.
[0016]
For this reason, the present invention provides a waste gasification treatment facility capable of increasing the calorific value of gasification gas without increasing the amount of water vapor to be supplied, and a gasification power generation facility using the waste gasification treatment facility. With the goal.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The waste gasification treatment facility according to the first aspect of the invention for solving the above-mentioned problems is a gas containing oxygen and water vapor supplied to partially oxidize and thermally decompose the waste to generate gasification gas. Make Fluidized bed A gasifier and said Fluidized bed The gasification gas generated in the gasification furnace The gasified gas In a waste gasification processing facility comprising a melting furnace for removing by heating and melting ash contained in Fluidized bed Gasifier On the sand layer inside , Catalyst for promoting generation of gasification gas Are mixed It is characterized by that.
[0018]
The waste gasification facility according to the second invention is A fluidized bed gasification furnace that is supplied with a gas containing oxygen and water vapor to partially oxidize and thermally decompose waste to generate gasified gas, and the gasified gas generated in the fluidized bed gasification furnace is supplied And a gasification treatment facility for waste comprising a melting furnace for heating and melting and removing ash contained in the gasification gas In Between the fluidized bed gasification furnace and the melting furnace, a catalyst device having a catalyst for promoting the generation of the gasification gas is disposed. It is characterized by that.
[0019]
The waste gasification facility according to the third invention is A fluidized bed gasification furnace that is supplied with a gas containing oxygen and water vapor to partially oxidize and thermally decompose waste to generate gasified gas, and the gasified gas generated in the fluidized bed gasification furnace is supplied And a gasification treatment facility for waste comprising a melting furnace for heating and melting and removing ash contained in the gasification gas In the above Fluidized bed Ash removal means for separating ash from the gasification gas generated in the gasification furnace and feeding it to the melting furnace When, The gasified gas from which the ash has been separated by the ash removal means But Sent A catalyst for promoting the generation of the gasified gas Catalyst tower And has It is characterized by that.
[0020]
A waste gasification treatment facility according to a fourth aspect of the present invention is the waste gasification apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the catalyst is Si, Al, Ni, Fe, Cr, Mo, W, Mn, Co. , Cu, Pd, Pt, Rh, Ir, Ru, Re, or a metal oxide or a mixture of the metal and the metal oxide.
[0021]
The waste gasification treatment facility according to the fifth aspect of the invention is any one of the first to fourth aspects of the invention. , The melting furnace is a swirl melting furnace.
[0022]
Further, a waste gasification power generation facility according to a sixth aspect of the present invention includes a power generation means for generating power using the gasification gas from any of the first to fifth waste gasification processing facilities. A waste gasification power generation facility, wherein the power generation means includes a gas engine that operates using the gasification gas, and a generator that generates power by the operation of the gas engine. And
[0023]
A waste gasification power generation facility according to a seventh invention includes power generation means for generating power using the gasification gas from any of the first to fifth waste gasification processing facilities. A waste gasification power generation facility, wherein the power generation means includes a gas turbine that operates using the gasification gas, and a generator that generates power by the operation of the gas turbine. .
[0024]
A waste gasification power generation facility according to an eighth invention comprises power generation means for generating power using the gasification gas from the waste gasification treatment facility according to any of the first to fifth inventions. A waste gasification power generation facility provided, wherein the power generation means includes a fuel cell that operates using the gasification gas, and a generator that generates power by the operation of the fuel cell. And
[0025]
A waste gasification power generation facility according to a ninth aspect of the present invention is the waste gasification power generation facility according to the eighth aspect, wherein the power generation means operates using the gasification gas used in the fuel cell, and the gas And a generator for generating electricity by operating the engine.
[0026]
A waste gasification power generation facility according to a tenth aspect of the invention is the waste gasification power generation facility according to the eighth aspect, wherein the power generation means operates using the gasification gas used in the fuel cell, and the gas And a generator for generating electricity by the operation of the turbine.
[0027]
A waste gasification power generation facility according to a tenth aspect of the invention is the waste gasification power generation facility according to any one of the sixth to tenth aspects, wherein the power generation means generates steam heated by the spent exhaust gas of the gasification gas. It is characterized by comprising a steam turbine that operates using the steam turbine and a generator that generates electric power by the operation of the steam turbine.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a waste gasification treatment facility and a gasification power generation facility using the same according to the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these embodiments.
[0029]
[First embodiment]
A first embodiment of a waste gasification processing facility and a gasification power generation facility using the same will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a gasification power generation facility.
[0030]
As shown in FIG. 1, a sand layer 11 a is provided inside the fluidized bed gasification furnace 11. The sand layer 11a of the fluidized bed gasification furnace 11 is mixed with a powdered or pelletized catalyst 19 that promotes the reforming reaction (accelerating the generation of the gasified gas 3).
[0031]
As such a catalyst 19, a metal having at least one element of Si, Al, Ni, Fe, Cr, Mo, W, Mn, Co, Cu, Pd, Pt, Rh, Ir, Ru, and Re, or Examples include the oxide of the metal or a mixture of the metal and the oxide of the metal, and in particular, SiO. ₂ And Al ₂ O _Three It is preferable that a metal such as Ni or Ru is dispersed and supported on the composite oxide because the conversion reaction rate into the gasification gas 3 can be greatly increased.
[0032]
The upper outlet of the fluidized bed gasifier 11 is a swirl melting furnace 12. of Contacting the entrance. The gas outlet of the swirl melting furnace 12 communicates with the gas inlet of the boiler 13. The gas delivery port of the boiler 13 communicates with the reception port of the bag filter 17. The outlet of the bag filter 17 communicates with the gas inlet of the condenser 18. The gas outlet of the condenser 18 communicates with the gas receiving side of the power generation apparatus 100 that is a power generation means.
[0033]
The steam outlet of the boiler 13 communicates with the steam inlet of the steam turbine 14. The output shaft of the steam turbine 14 is connected to the input shaft of the generator 15. The steam outlet of the steam turbine 14 communicates with the steam inlet of the condenser 16. The water supply port of the condenser 16 communicates with the water reception port of the boiler 13.
[0034]
In such a gasification power generation facility, the gasifying agent 1 which is a mixed gas of oxygen (or air) and water vapor is supplied into the fluidized bed gasification furnace 11 from below the sand layer 11a, and the fluidized bed gas. When the waste 2 is thrown onto the sand layer 11a inside the conversion furnace 11, the waste 2 is thermally decomposed into a gaseous substance by the sand layer 11a that floats and flows while being heated (400 to 800 ° C.). While contacting with oxygen 1b and water vapor 1a of the agent 1, a part thereof burns in the free board portion 11b (650 to 800 ° C.), a combustion reaction represented by the following formula (1) and an aqueous solution represented by the following formula (2) Gasification reaction (reforming reaction) occurs, gasification gas 3 containing carbon monoxide, hydrogen, methane, ethane, carbon dioxide, unburned carbonaceous material 4a such as tar and soot, fly ash 4b, non-combustible To produce the object 4c .
[0035]
C + O ₂ → CO ₂ + Heat (1)
C + H ₂ O → CO + H ₂ (2)
[0036]
At this time, the catalyst 19 in the sand layer 11a of the fluidized bed gasification furnace 11 promotes the above reforming reaction, and reforms the unburned carbonaceous material 4a containing high molecular weight hydrocarbons such as tar and soot to be used as fuel. Convert to possible gasification gas 3 such as low molecular weight hydrocarbons or hydrogen. For this reason, the generation amount of the gasification gas 3 is greatly increased, and the generation amount of the unburned carbonaceous material 4a is extremely small.
[0037]
The incombustible 4c is discharged from the lower part of the fluidized bed gasification furnace 11 to the outside of the system. On the other hand, the gasified gas 3, the unburned carbonaceous material 4 a (very small amount) and the fly ash 4 b are sent from the upper part of the fluidized bed gasification furnace 11 and fed into the swirling melting furnace 12.
[0038]
When the gasifying agent 1 which is a mixed gas of oxygen (or air) and water vapor is supplied to the inside of the swirling melting furnace 12, the gasified gas 3 and a part of the unburned carbonaceous material 4a are combusted and swirling melting furnace. 12 is heated (about 1300-1500 degreeC). The gasified gas 3, the unburned carbonaceous material 4 a and the fly ash 4 b are heated while swirling inside the swirling melting furnace 12. For this reason, the fly ash (inorganic substance) 4b is melted to form slag mist, captured by the furnace wall by the centrifugal force of the swirling flow, becomes slag 4d, flows down the furnace wall, and is discharged out of the system. On the other hand, the above-described water gasification reaction (reforming reaction) further proceeds in the gasified gas 3 and the unburned carbonaceous material 4a by the water vapor of the gasifying agent 1.
[0039]
The gasified gas 3 is delivered from the swirl melting furnace 12 and is recovered by the boiler 13. The boiler 13 generates steam by heating water with heat recovered from the gasification gas 3. The steam generates power by rotating the steam turbine 14 and driving the generator 15. The steam discharged from the steam turbine 14 is returned to water by the condenser 16 and supplied to the boiler 13 again.
[0040]
The gasified gas 3 delivered from the boiler 13 is cooled with the cooling water 5a of the condenser 18 after dust and hydrochloric acid are removed by the bag filter 17, and the condensed water 5b is removed out of the system and the purified gas 6 is removed. It becomes.
[0041]
The purified gas 6 is sent to the power generation device 10 and used for power generation operation, and then is sent to the dryer 19 as exhaust gas 7 to be used as a heat energy source for drying the waste 2.
[0042]
That is, in this embodiment, the reforming reaction is promoted by mixing the catalyst 19 in the sand layer 11a of the fluidized bed gasification furnace 11.
[0043]
For this reason, even if the amount of water vapor to be supplied is not increased or decreased, reforming (combustible gasification) of the unburned carbonaceous material 4a mainly composed of carbon is promoted, and the ratio of the gasified gas 3 is increased. can do.
[0044]
Therefore, the calorific value of the gasification gas 3 can be increased while reducing the amount of water vapor to be supplied, and the power generation efficiency of the entire facility can be improved.
[0045]
Further, since most of the unburned carbonaceous material 4a is reformed into the gasified gas 3 inside the fluidized bed gasification furnace 11, the inner wall of the pipe between the fluidized bed gasification furnace 11 and the swirling melting furnace 12 is used. Unburned carbonaceous material adhering to 4a Therefore, the maintenance can be facilitated.
[0046]
Further, since the unburned solid content 4a is reformed into the gasification gas 3 and supplied to the swirling melting furnace 12, a local temperature rise due to the solid content combustion, a blow-by due to the low combustion speed of the solid content, etc. It does not occur in the swirl melting furnace 12, combustion in the swirl melting furnace 12 can be stabilized, and the fly ash 4b can be melted in a stable state.
[0047]
[Second embodiment]
A second embodiment of the waste gasification processing facility and the gasification power generation facility using the same according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the gasification power generation facility. However, the same parts as those of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals as those used in the description of the first embodiment, and the description thereof is omitted.
[0048]
As shown in FIG. 2, the outlet at the top of the fluidized bed gasification furnace 11 is filled with the catalyst 19 in the form of pellets for promoting the reforming reaction (promoting the generation of the gasified gas 3) or a honeycomb. It communicates with a receiving port of a catalyst device 29 in which the catalyst 19 in the shape of a plate or plate is housed. The outlet of the catalyst device 29 communicates with the inlet of the swirl melting furnace 12.
[0049]
That is, in the first embodiment described above, the powdered or pelletized catalyst 19 is mixed in the sand layer 11a of the fluidized bed gasification furnace 11, but in this embodiment, fluidized bed gasification is performed. Between the furnace 11 and the swirl melting furnace 12, a catalyst device 29 filled with the pellet-shaped catalyst 19 or having a honeycomb-shaped or plate-shaped catalyst 19 built therein is disposed.
[0050]
For this reason, reforming (combustible gasification) of the unburned carbonaceous material 4a sent from the fluidized bed gasification furnace 11 is promoted, and the unburned carbonaceous material 4a containing high molecular weight hydrocarbons such as tar and soot is obtained. It is reformed and converted into gasified gas 3 such as low molecular weight hydrocarbons or hydrogen that can be used as fuel (reaction temperature: 400-1500 ° C.), and after increasing the ratio of gasified gas 3, the inside of swirl melting furnace 12 Can be sent to.
[0051]
Therefore, as in the case of the first embodiment described above, the calorific value of the gasification gas 3 can be increased while reducing the amount of water vapor to be supplied, and the power generation efficiency of the entire equipment can be improved. In addition, since the unburned solid content 4a is reformed into the gasification gas 3 and supplied to the swirling melting furnace 12, a local temperature rise due to solid content combustion, blow-by due to a low solid content combustion speed, etc. Does not occur in the swirl melting furnace 12, the combustion in the swirl melting furnace 12 can be stabilized, and the fly ash 4b can be melted in a stable state.
[0052]
[Third embodiment]
A third embodiment of the waste gasification processing facility and the gasification power generation facility using the same according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the gasification power generation facility. However, the same parts as those of the first and second embodiments described above are described by using the same reference numerals as those used in the description of the first and second embodiments. Is omitted.
[0053]
As shown in FIG. 3, the upper outlet of the fluidized bed gasifier 11 communicates with an inlet of a cyclone 39a that is an ash removal means. The outlet of the upper part of the cyclone 39a communicates with the inlet of the catalyst tower 39b filled with the catalyst 19 in the powder or pellet form for promoting the reforming reaction (promoting the generation of the gasification gas 3). ing. The outlet of the catalyst tower 39b communicates with the inlet of the boiler 13.
[0054]
On the other hand, the lower outlet of the cyclone 39 a communicates with the inlet of the swirl melting furnace 12. The gas outlet of the swirl melting furnace 12 communicates with the gas inlet of the boiler 33. The steam outlet of the boiler 33 communicates with the steam inlet of the steam turbine 34. The output shaft of the steam turbine 34 is connected to the input shaft of the generator 35. The steam outlet of the steam turbine 34 communicates with the steam inlet of the condenser 36. The water supply port of the condenser 36 communicates with the water reception port of the boiler 33.
[0055]
In this embodiment, Fluidized bed gasifier 11 The gasified gas 3, the unburned carbonaceous material 4a and the fly ash 4b sent from the inside are fed into the cyclone 39a, and the fly ash is obtained from the gasified gas 3 and the unburned carbonaceous material 4a by the swirling flow inside. 4b, a mist-like low melting point compound, and the like are separated.
[0056]
The fly ash 4b, the mist-like low melting point compound, and the like are fed into the swirl melting furnace 12 from the lower outlet of the cyclone 39a, and the slag is the same as in the first and second embodiments described above. 4d is discharged out of the system. The exhaust gas 9 generated in the swirling melting furnace 12 is fed to the boiler 33 and recovered, and then discharged outside the system. The boiler 33 generates water by heating water with the heat recovered from the exhaust gas 9. The steam generates electricity by rotating the steam turbine 34 and driving the generator 35. The steam discharged from the steam turbine 34 is returned to water by the condenser 36 and supplied to the boiler 33 again.
[0057]
On the other hand, the gasified gas 3 and the unburned carbonaceous material 4a are fed into the interior of the catalyst tower 39b from the outlet at the top of the cyclone 39a, and the reforming reaction is promoted by the catalyst 19 to increase the amount of tar, soot and the like. After reforming the unburned carbonaceous material 4a containing molecular weight hydrocarbons or the like and converting it into a gasified gas 3 such as low molecular weight hydrocarbons or hydrogen that can be used as fuel (reaction temperature: 400-1500 ° C.), the boiler 13 Be sent. For this reason, the production amount of the gasification gas 3 is greatly increased, and the amount of the unburned carbonaceous material 4a is extremely small.
[0058]
That is, in the first and second embodiments described above, the reforming reaction by the catalyst 19 is promoted in a state where the gasified gas 3, the unburned carbonaceous material 4a, and the fly ash 4b are mixed. In the present embodiment, however, the reforming reaction by the catalyst 19 is promoted after separating and removing the fly ash 4b, the mist-like low melting point compound, etc. from the gasified gas 3 and the unburned carbonaceous material 4a. It is.
[0059]
For this reason, since the reforming reaction by the catalyst 19 can be performed in an environment without the fly ash 4b, the clogging of the catalyst 19 due to the fly ash 4b, a mist-like low melting point compound, etc. Degradation can be greatly suppressed.
[0060]
Therefore, the above-described deterioration of the catalyst 19 can be significantly suppressed, as well as the same effects as those of the first and second embodiments described above. The service life can be improved, and maintenance and inspection can be facilitated.
[0061]
In each of the embodiments described above, the gasifying agent 1 in which oxygen (or air) and water vapor are mixed is supplied to the fluidized bed gasification furnace 11 and the swirl melting furnace 12, but oxygen (or air) is used. And steam may be supplied separately, or the steam 1a may be supplied only to the fluidized bed gasifier 11.
[0062]
Further, for example, a part of the purified gas 6 is extracted and burned, and oxygen (or air) or water vapor 1a is heated by the combustion heat and supplied into the fluidized bed gasification furnace 11 or the swirl melting furnace 12. May be.
[0063]
[Embodiment of power generator]
Here, an embodiment of the power generation apparatus 100 described above will be described with reference to FIGS. 4 is a schematic configuration diagram of the first embodiment of the power generation device, FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the second embodiment of the power generation device, and FIG. 6 is a third configuration of the power generation device. FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the fourth embodiment of the power generation device, FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the fifth embodiment of the power generation device, and FIG. FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a seventh embodiment of the power generation device, and FIG. 11 is a schematic configuration of the eighth embodiment of the power generation device. FIG.
[0064]
[First embodiment]
As shown in FIG. 4, the refined gas 6 (purified gasification gas 3) from the condenser 18 is supplied to the gas inlet of the compressor 111 of the gas engine power generator 110, which is a power generation means. The gas outlet of the compressor 111 is connected to the gas inlet of the gas holder 112. A gas outlet of the gas holder 112 is connected to a purified gas inlet of the gas engine 113. Air 8 is supplied to the gas engine 113. The output part of the gas engine 113 is connected to the generator 115.
[0065]
In such a gas engine power generator 110, the compressor 111 compresses the purified gas 6 to a high pressure and feeds it to the gas holder 112. The gas holder 112 supplies the purified gas 6 into the gas engine 113 at a specified pressure, Air 8 is supplied into the gas engine 113, and the generator 115 is driven by the output shaft driven by the combustion explosive force of the purified gas 6 and the air 8 in the gas engine 113, thereby generating electric power.
[0066]
Since the exhaust gas 7 discharged from the gas engine 113 of the gas engine power generation device 110 is extremely high in temperature, it is effective when applied to recovering and using thermal energy.
[0067]
[Second embodiment]
As shown in FIG. 5, the refined gas 6 (purified gasification gas 3) from the condenser 18 is supplied to the gas inlet of the compressor 111 of the gas turbine power generator 120, which is a power generation means. The gas outlet of the compressor 111 is connected to the purified gas inlet of the gas holder 112. Air is supplied to the gas holder 112. The gas outlet of the gas holder 112 is connected to the gas inlet of the gas turbine 123. The output portion of the gas turbine 123 is connected to the generator 115.
[0068]
In such a gas turbine power generator 120, the compressor 111 compresses the purified gas 6 to a high pressure and feeds it to the gas holder 112. The gas holder 112 supplies the purified gas 6 together with the air 8 into the gas turbine 123 at a specified pressure. Then, the generator 115 is driven by the output shaft driven by the combustion explosive force of the purified gas 6 and the air 8 in the gas turbine 123, and power can be generated.
[0069]
Since the exhaust gas 7 discharged from the gas turbine 123 of such a gas turbine power generator 120 is very high temperature, it is effective when applied to recovering and using thermal energy.
[0070]
[Third embodiment]
As shown in FIG. 6, the purified gas 6 (purified gasification gas 3) from the condenser 18 is supplied to the fuel gas inlet of the fuel cell 133 of the fuel cell power generator 130. Air 8 is supplied to the fuel cell 133. A generator 135 is connected to the fuel cell 133 via an inverter 134.
[0071]
In such a fuel cell power generator 130, when purified gas 6 and air 8 are supplied to the fuel cell 133, an electrochemical reaction occurs in the fuel cell 133 to generate power, and the generator 135 is connected via the inverter 134. It is designed to operate.
[0072]
Since the exhaust gas 7 of the purified gas 6 discharged from the fuel cell 133 of the fuel cell power generator 130 is very high in temperature, it is effective when applied when recovering and using thermal energy.
[0073]
[Fourth embodiment]
As shown in FIG. 7, the gas delivery port of the gas engine 113 of the gas engine power generation device 110 having the same configuration as that of the first embodiment described above is connected to the gas reception port of the boiler 141 of the steam turbine power generation device 140. I'm in touch. The steam outlet of the boiler 141 communicates with the steam inlet of the steam turbine 143. The output portion of the steam turbine 143 is connected to the input portion of the generator 145. The steam outlet of the steam turbine 143 communicates with the steam inlet of the condenser 142. The water supply port of the condenser 142 communicates with the water reception port of the boiler 141.
[0074]
In the gas engine-steam turbine power generator 150 as such a power generation means, the exhaust gas 7 used for power generation is converted into the steam turbine power generator 140 in the same manner as the gas engine power generator 110 of the first embodiment described above. The boiler 141 is heated and recovered by the boiler 141. The boiler 141 heats water with the heat recovered from the exhaust gas 7 to generate steam. The steam rotates the steam turbine 143, and the generator 145 is Electricity is generated by driving, discharged from the steam turbine 143, cooled by the condenser 16, returned to water, and the water is supplied again to the boiler 141.
[0075]
[Fifth embodiment]
As shown in FIG. 8, the gas delivery port of the gas turbine 123 of the gas turbine power generator 120 having the same configuration as that of the second embodiment is the same as that of the fourth embodiment. The gas turbine inlet of the boiler 141 of the steam turbine power generator 140 is connected.
[0076]
In the gas turbine-steam turbine power generation device 160 as such a power generation means, the exhaust gas 7 used for power generation is converted into the steam turbine power generation device 140 in the same manner as the gas turbine power generation device 120 of the second embodiment described above. Is used for power generation in the same manner as the steam turbine power generator 140 of the fourth embodiment described above.
[0077]
[Sixth embodiment]
As shown in FIG. 9, the gas outlet of the fuel cell 133 of the fuel cell power generator 130 having the same configuration as that of the third embodiment is the same as that of the fourth embodiment. The gas turbine inlet of the boiler 141 of the steam turbine power generator 140 is connected. Note that the air 8 supplied to the fuel cell 133 of the fuel cell power generator 130 is heated by the boiler 141 of the steam turbine power generator 140.
[0078]
In the fuel cell-steam turbine power generator 170 as such power generation means, the exhaust gas 7 and the air of the purified gas 6 used for power generation in the same manner as the fuel cell power generator 130 of the third embodiment described above. Eight exhaust gases 7 are respectively sent to the boiler 141 of the steam turbine power generation device 140 and used for power generation in the same manner as the steam turbine power generation device 140 of the fourth embodiment described above.
[0079]
[Seventh embodiment]
As shown in FIG. 10A, the air receiving port of the fuel cell 133 of the fuel cell power generator 130 having the same configuration as that of the third embodiment is connected to the compressor 136 via the gas holder 137. ing. The gas outlet of the fuel cell 133 communicates with the gas inlet of the gas turbine 123 of the gas turbine power generator 120 having the same configuration as that of the second embodiment described above.
[0080]
In the fuel cell-gas turbine power generation device 180 which is such a power generation means, the air 8 compressed by the compressor 136 of the fuel cell power generation device 130 is supplied to the fuel cell 133 via the gas holder 137, and the condenser The refined gas 6 from 18 is supplied to the fuel cell 133, and is generated in the same manner as the fuel cell power generator 130 of the third embodiment described above, and the exhaust gas 7 and the air 8 of the purified gas 6 used for power generation The exhaust gas 7 is supplied to the gas turbine 123 of the gas turbine power generator 120, and is used for power generation in the same manner as the gas turbine power generator 120 of the second embodiment described above.
[0081]
Since the exhaust gas 7 discharged from the gas turbine 123 of such a fuel cell-gas turbine power generator 180 is very high temperature, it is effective when applied to recovering and using thermal energy.
[0082]
As shown in FIG. 10B, the compressor 131 may be connected to the purified gas inlet of the fuel cell 133 of the fuel cell power generator 130 via the gas holder 132.
[0083]
Further, instead of the gas turbine power generation device 120, a fuel cell-gas engine power generation device, which is a power generation means to which the gas engine power generation device 110 of the first embodiment described above is applied, can be used.
[0084]
[Eighth embodiment]
As shown in FIG. 11A, the air inlet of the fuel cell 133 of the fuel cell power generator 130 having the same configuration as that of the third embodiment described above is connected to the compressor 136 via a gas holder 137. ing. The gas outlet of the fuel cell 133 communicates with the gas inlet of the gas turbine 123 of the gas turbine power generator 120 having the same configuration as that of the second embodiment described above. The gas outlet of the gas turbine 123 communicates with the gas inlet of the boiler 141 of the steam turbine power generator 140 having the same configuration as that of the fourth embodiment described above.
[0085]
In such a fuel cell-gas turbine-steam turbine power generator 190, the refined gas 6 and the air 8 are the fuel cell power generator 130 in the case of the fuel cell-gas turbine power generator 180 of the seventh embodiment described above. The exhaust gas 7 of the refined gas 6 and the exhaust gas 7 of the air 8 are respectively supplied to the gas turbine 123 of the gas turbine power generation device 120 in the same manner as in the above, and the fuel cell according to the seventh embodiment described above. -After being used for power generation in the same manner as the gas turbine power generation device 120 in the case of the gas turbine power generation device 180, it is used for power generation in the same manner as in the case of the steam turbine power generation device 140 of the fourth embodiment described above. The
[0086]
As shown in FIG. 11 (b), a compressor 131 may be connected to a purified gas inlet of the fuel cell 133 of the fuel cell power generator 130 via a gas holder 132.
[0087]
Further, in place of the gas turbine power generation device 120, a fuel cell-gas engine-steam turbine power generation device that is a power generation means to which the gas engine power generation device 110 of the first embodiment described above is applied can be used. .
[0088]
【The invention's effect】
The waste gasification facility according to the first invention is , A gas containing oxygen and water vapor are supplied, and the waste is partially oxidized and pyrolyzed to generate gasified gas. Fluidized bed A gasifier and said Fluidized bed The gasification gas generated in the gasification furnace The gasified gas In a waste gasification processing facility comprising a melting furnace for removing by heating and melting ash contained in Fluidized bed Gasifier On the sand layer inside , Catalyst for promoting generation of gasification gas Are mixed Therefore, it is possible to increase the proportion of gasified gas by promoting reforming (combustible gasification) of unburned carbonaceous material mainly composed of carbon while reducing the amount of water vapor to be supplied without increasing it. Therefore, the calorific value of the gasification gas can be increased, and the power generation efficiency of the entire facility can be improved.
[0089]
The waste gasification facility according to the second invention is A fluidized bed gasification furnace that is supplied with a gas containing oxygen and water vapor to partially oxidize and thermally decompose waste to generate gasified gas, and the gasified gas generated in the fluidized bed gasification furnace is supplied And a gasification treatment facility for waste comprising a melting furnace for heating and melting and removing ash contained in the gasification gas In Between the fluidized bed gasification furnace and the melting furnace, a catalyst device having a catalyst for promoting the generation of the gasification gas is disposed. Therefore, the effect of the first invention described above can be obtained with certainty.
[0090]
The waste gasification facility according to the third invention is A fluidized bed gasification furnace that is supplied with a gas containing oxygen and water vapor to partially oxidize and thermally decompose waste to generate gasified gas, and the gasified gas generated in the fluidized bed gasification furnace is supplied And a gasification treatment facility for waste comprising a melting furnace for heating and melting and removing ash contained in the gasification gas In the above Fluidized bed Ash removal means for separating ash from the gasification gas generated in the gasification furnace and feeding it to the melting furnace When, The gasified gas from which the ash has been separated by the ash removal means But Sent A catalyst for promoting the generation of the gasified gas Catalyst tower And has Therefore, catalyst clogging due to ash, mist-like low melting point compounds, etc. and catalyst deterioration due to surface adhesion can be greatly suppressed, extending the life of the catalyst and facilitating maintenance and inspection. be able to.
[0091]
A waste gasification treatment facility according to a fourth aspect of the present invention is the waste gasification apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the catalyst is Si, Al, Ni, Fe, Cr, Mo, W, Mn, Co. , Cu, Pd, Pt, Rh, Ir, Ru, Re, or a metal oxide or a mixture of the metal and the metal oxide. The effects of the third to third inventions can be obtained with certainty.
[0092]
The waste gasification treatment facility according to the fifth aspect of the invention is any one of the first to fourth aspects of the invention. , Since the melting furnace is a swirl melting furnace, gasification and fly ash recovery can be efficiently performed, and the partial combustion rate of the waste can be reduced, and the calorific value of the gasification gas can be improved. In addition, the amount of water vapor in the reforming reaction can be reduced.
[0093]
Further, a waste gasification power generation facility according to a sixth aspect of the present invention includes a power generation means for generating power using the gasification gas from any of the first to fifth waste gasification processing facilities. A waste gasification power generation facility provided, wherein the power generation means includes a gas engine that operates using the gasification gas, and a generator that generates power by the operation of the gas engine. It is possible to generate electricity by using the activated gas effectively.
[0094]
A waste gasification power generation facility according to a seventh invention includes power generation means for generating power using the gasification gas from any of the first to fifth waste gasification processing facilities. It is a waste gasification power generation facility, and the power generation means includes a gas turbine that operates using the gasification gas, and a generator that generates power by the operation of the gas turbine. Can be used effectively to generate electricity.
[0095]
A waste gasification power generation facility according to an eighth invention comprises power generation means for generating power using the gasification gas from the waste gasification treatment facility according to any of the first to fifth inventions. A waste gasification power generation facility, wherein the power generation means includes a fuel cell that operates using the gasification gas, and a generator that generates power by the operation of the fuel cell. It is possible to generate electricity by using the activated gas effectively.
[0096]
A waste gasification power generation facility according to a ninth aspect of the present invention is the waste gasification power generation facility according to the eighth aspect, wherein the power generation means operates using the gasification gas used in the fuel cell, and the gas Since it has a generator that generates electric power by operating the engine, it is possible to generate power using gasification gas more effectively.
[0097]
A waste gasification power generation facility according to a tenth aspect of the invention is the waste gasification power generation facility according to the eighth aspect, wherein the power generation means operates using the gasification gas used in the fuel cell, and the gas And a generator that generates electric power by the operation of the turbine. Therefore, the gasified gas can be used more effectively to generate electric power.
[0098]
A waste gasification power generation facility according to a tenth invention is the waste gasification power generation facility according to any of the sixth to tenth inventions, wherein the power generation means generates steam heated by the exhaust gas used for the gasification gas. Since the steam turbine that operates using the steam turbine and the generator that generates power by the operation of the steam turbine are provided, power generation can be performed using gasification gas more effectively.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of a waste gasification power generation facility according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a second embodiment of the waste gasification power generation facility according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a third embodiment of the waste gasification power generation facility according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of a power generation apparatus of a waste gasification power generation facility according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a second embodiment of the power generation apparatus of the waste gasification power generation facility according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a third embodiment of the power generation apparatus of the waste gasification power generation facility according to the present invention.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a fourth embodiment of the power generation apparatus of the waste gasification power generation facility according to the present invention.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a fifth embodiment of the power generation apparatus for the waste gasification power generation facility according to the present invention.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a sixth embodiment of the power generation apparatus for the waste gasification power generation facility according to the present invention.
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a seventh embodiment of the power generation apparatus for the waste gasification power generation facility according to the present invention.
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of an eighth embodiment of a power generation apparatus for a waste gasification power generation facility according to the present invention.
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of an example of a conventional gasification power generation facility for waste.
[Explanation of symbols]
1 Gasifying agent
2 Waste
3 Gasification gas
4a Unburned carbonaceous material
4b Fly ash
4c Incombustible material
4d slug
5a Cooling water
5b condensed water
6 Purified gas
7 exhaust gas
8 Air
9 exhaust gas
11 Fluidized bed gasifier
11a Sand layer
11b Free board
12 Swivel melting furnace
13,33 boiler
14, 34 Steam turbine
15,25 Generator
16, 36 condenser
17 Bug filter
18 Condenser
19 Catalyst
29 Catalytic device
39a Cyclone
39b catalyst tower
100 power generator
110 Gas engine power generator
111 Compressor
112 Gas holder
113 gas engine
115 generator
120 Gas turbine power generator
123 gas turbine
130 Fuel Cell Power Generator
133 Fuel cell
134 Inverter
135 generator
136 Compressor
137 Gas Holder
140 Steam turbine generator
141 boiler
142 condenser
143 steam turbine
145 generator
150 Gas Engine-Steam Turbine Generator
160 Gas Turbine-Steam Turbine Generator
170 Fuel Cell-Steam Turbine Power Generator
180 Fuel Cell-Gas Turbine Power Generator
190 Fuel Cell-Gas Turbine-Steam Turbine Generator

Claims

A fluidized bed gasification furnace that is supplied with a gas containing oxygen and water vapor to generate a gasification gas by partially oxidizing and thermally decomposing the waste;
In a gasification treatment facility for waste, the gasification gas generated in the fluidized bed gasification furnace is fed, and a melting furnace for removing the ash contained in the gasification gas by heating and melting,
A waste gasification treatment facility, wherein a catalyst for promoting the generation of the gasification gas is mixed in a sand layer inside the fluidized bed gasification furnace.

A fluidized bed gasification furnace that is supplied with a gas containing oxygen and water vapor to generate a gasification gas by partially oxidizing and thermally decomposing the waste;
A melting furnace in which the gasification gas generated in the fluidized bed gasification furnace is fed and ash contained in the gasification gas is removed by heating and melting;
In the waste gasification facility equipped with
A waste gasification treatment facility , wherein a catalyst device having a catalyst for promoting the generation of the gasification gas is disposed between the fluidized bed gasification furnace and the melting furnace .

A fluidized bed gasification furnace that is supplied with a gas containing oxygen and water vapor to generate a gasification gas by partially oxidizing and thermally decomposing the waste;
A melting furnace in which the gasification gas generated in the fluidized bed gasification furnace is fed and ash contained in the gasification gas is removed by heating and melting;
In the waste gasification facility equipped with
Ash removal means for separating ash from the gasified gas generated in the fluidized bed gasifier and feeding it to the melting furnace ;
A catalyst tower having a catalyst to promote the generation of the gasification gas the gasification gas the ash separated by the ash removal means is fed to the internal
Gas treatment facilities of waste, characterized in that it comprises a.

In any one of Claim 1 to 3,
The catalyst is a metal having at least one element selected from Si, Al, Ni, Fe, Cr, Mo, W, Mn, Co, Cu, Pd, Pt, Rh, Ir, Ru, and Re, or oxidation of the metal A waste gasification facility comprising a product or a mixture of the metal and an oxide of the metal.

In any one of Claim 1-4,
The waste gasification processing facility, wherein the melting furnace is a swirling melting furnace.

A waste gasification power generation facility comprising power generation means for generating power using the gasification gas from the waste gasification processing facility according to any one of claims 1 to 5,
The power generation means is
A gas engine operating using the gasified gas;
A waste gasification power generation facility, comprising: a generator for generating electricity by operating the gas engine.

A waste gasification power generation facility comprising power generation means for generating power using the gasification gas from the waste gasification processing facility according to any one of claims 1 to 5,
The power generation means is
A gas turbine operating using the gasified gas;
A waste gasification power generation facility, comprising: a generator that generates electric power by operating the gas turbine.

A waste gasification power generation facility comprising power generation means for generating power using the gasification gas from the waste gasification processing facility according to any one of claims 1 to 5,
The power generation means is
A fuel cell operating using the gasified gas;
A waste gasification power generation facility, comprising: a generator that generates electric power by operating the fuel cell.

In claim 8,
The power generation means is
A gas engine that operates using the gasified gas used in the fuel cell;
A waste gasification power generation facility, comprising: a generator for generating electricity by operating the gas engine.

In claim 8,
The power generation means is
A gas turbine that operates using the gasified gas used in the fuel cell;
A waste gasification power generation facility, comprising: a generator that generates electric power by operating the gas turbine.

In any of claims 6 to 10,
The power generation means is
A steam turbine that operates using steam heated by the spent exhaust gas of the gasification gas;
A waste gasification power generation facility, comprising: a generator that generates electric power by operating the steam turbine.