JP3848949B2 - Dust remover, organic fuel gasification system, and liquid fuel synthesis system - Google Patents
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Description
本発明は、各種ガス化装置、燃焼装置から排出される含塵ガスから該ガス中に含まれている煤塵を安価かつ高効率に除去することのできる除塵装置、該除塵装置を備えた有機系燃料のガス化システムおよび液体燃料合成システムに関するものである。 The present invention provides a dust removing device capable of removing dust contained in the gas from various gasifiers and dust-containing gas discharged from a combustion device at low cost and high efficiency, and an organic system equipped with the dust removing device. The present invention relates to a fuel gasification system and a liquid fuel synthesis system.
石油、石炭などの化石燃料、廃棄物、バイオマス等の可燃性物質を用いた燃焼装置やガス化装置が種々開発されているが、これらの装置によって生成もしくは排出されるガスには、量の多少はあるものの、微細ダスト状の煤塵成分が含まれている。これらガスを燃料ガス、アルコール合成用原料ガスとして使用する場合でも、排気ガスとして処理する場合でも、ガス中の煤塵の除去処理を高精度に行う必要がある。 Various combustors and gasifiers using flammable materials such as petroleum and coal, waste, biomass, etc. have been developed. However, it contains a fine dust-like dust component. Whether these gases are used as a fuel gas or a raw material gas for alcohol synthesis or when they are treated as exhaust gas, it is necessary to carry out the removal process of the dust in the gas with high accuracy.
前述のようなガスの除塵装置として、従来、除去媒体として水ジェット水滴噴流を利用した装置が知られており(特許文献1)、その処理対象により一部改良したものが種々提案されている。それらの内、代表的一例を図9に示す。 As the above-described gas dust removing device, a device using a water jet water droplet jet as a removal medium has been known (Patent Document 1), and various improvements have been proposed depending on the processing target. Among them, a representative example is shown in FIG.
この水ジェット水滴噴流を利用した除塵装置は、除塵処理を要するガス101を吸引して水ジェット水滴噴流102を鉛直軸方向に形成する駆動ノズル103と、前記駆動ノズル103に連通し、該駆動ノズル103から放出された水ジェット水滴噴流102を覆うように受けることによって前記水ジェット水滴噴流102とガス101とを気液混合し、ガス中のダスト粒子を水滴に付着させることにより、ガス101の除塵を行う筒状のスクラバ部104と、前記水ジェット水滴噴流水を循環水として貯留するとともに、前記スクラバ部104において微粒子成分および水溶性成分を分離されたガス101を次の処理工程に送り出す排出口105aを有する循環水タンク105と、前記循環水タンク105内の貯留水を撹拌する撹拌手段106と、循環水タンク105の側部下端に配設され、該循環水タンク105内の循環水を循環ポンプ107により強制排出する排出管108と、前記排出管108に介装されたストレーナ109とを具備する装置である。
The dust removing device using the water jet water droplet jet sucks the
前記スクラバ部104は、一体構造の筒状部材であり、比較的径の大きなチャンバー部104aと、それに順次続く、漏斗状の吸引部104b、縮径直管状のスロート部104c、徐々に拡径するディフューザ部104d、および拡幅直管状の出口管部104eとから構成されている。前記チャンバー部104aの中央には前記駆動ノズル103が配置されており、この駆動ノズル103の噴出口は該スクラバ部104の中心線に位置している。このチャンバー部104aの側部には、前記ガス101の導入口104fが形成されており、ガス101を水ジェット水滴噴流102に巻き込むように設定されている。この水ジェット水滴噴流102とガス101とは、吸引部104bで合流し、縮径直管状のスロート部104cにて高流速で気液混合がなされ、水滴へのダスト粒子の付着合体を促進する。その後、水滴噴流は徐々に拡径するディフューザ部104dに導かれて、流速が低下し、高流速エネルギーを圧力エネルギーに変えてスクラバの圧力損失を減少させる。ガス101から微粒子成分および水溶性成分を吸収した水滴流は、拡幅直管状の出口管部104eから前記循環水タンク105内に低速で流下し、水によって洗浄されたガス101は、循環水タンク105の上部空間を経由してガス排出口105aから次の処理工程に導出される。
The
前記水ジェット水滴噴流102によってガス101から分離され水滴に付着したダストおよびタール成分は、循環水タンク105内に水滴とともに落下することによって、一時的に水中に沈下させられるが、疎水性かつ軽量であるため、直ぐに水面に浮上する。常に水滴噴流水が強く流下し続ける状態にあっても、前記微粒成分を循環液に均一に分布させることができない。したがって、循環水タンク15の下部の配設されている排出管から循環液を吸引しても、前記浮上微粒成分はほとんど回収することができない。そこで、この装置では、循環水タンク105内の水を撹拌する撹拌手段106を設けている。この撹拌手段106を駆動させることにより、前述のように勢いよく流下する水によって水中に潜った微粒成分の水中滞在時間を長引かせ、それら微粒成分を循環水とともに排出管108を介して循環ポンプ107により吸引し、ストレーナー109により分離して回収する。微粒成分をストレーナー109により分離された水は循環ポンプ107から循環ライン110により前記駆動ノズル103に回送される。
Dust and tar components separated from the
前記循環ライン110には、熱交換型冷却器111が介装されるとともに、開閉弁112および流量計113が設けられている。また、循環ライン110の前記冷却器111の下流側にはバイパス管114が連結されており、循環水の一部を直接に循環水タンク105内に送るように設定されている。このバイパス管114にも開閉弁115および流量計116が取り付けられている。
The
前記従来の除塵装置は、水ジェット水滴噴流による接触によりガス中の水溶性物質およびタールなどの凝縮化可能な塵を除くことができるが、凝縮によって生じた疎水性の低比重微粒成分が捕捉水の水面に浮上するために、循環水タンク105からストレーナ109に効率的に導入することが難しくなる。そのために前記除塵装置では、撹拌手段106を設けているが、疎水性かつ低比重な微粒成分を効率的に排出管108に導くことができない。循環タンク105内の浮上微粒成分は、水面に偏在して常に残留した状態になり、除去効率化のネックとなっている。さらに、経時的には、浮上微粒成分の一部が堆積物となり、循環タンク105の底部に堆積する。これら微粒成分由来の浮上成分および堆積物の蓄積によって、除塵装置の循環系に閉塞が生じることがあり,定期的な開放清掃を行う必要がある。
The conventional dust removing device can remove water-soluble substances in gas and condensable dust such as tar by contact with a water jet water droplet jet, but the hydrophobic low-density gravity fine particles generated by the condensation are trapped water. Therefore, it becomes difficult to efficiently introduce the water from the circulating
また、循環タンク105内に貯留されたガス洗浄後の水には、捕集された煤塵がストレーナ109で捕集できない程度の微粒子状態で含まれており、その量としては排水規制値を上回る場合がある。
In addition, the water after the gas cleaning stored in the
また、循環タンク105内の水位レベルは、バイパス管114によって調整されるが、その調整が十分でなく、水位レベルが不安定になりやすく、場合によっては、水位が下がりすぎて、循環ポンプ107が空気を噛み込み、不具合を生じることがある。
Further, the water level in the
また、ガス洗浄後の水には、ガス101中から回収したシアンが含まれている場合があり、その量としては、やはり排水規制値をわずかながら上回ることがある。
The water after gas cleaning may contain cyan recovered from the
また、循環タンク105の容量が浮上微粒成分の処理量に対して大きく、(容量)対(微粒成分処理量)のパーフォーマンスが低いという問題点もある。
Further, there is a problem that the capacity of the
さらにまた、処理するガスによっては重金属が含まれる場合があり、その重金属の効率的な回収も課題となっている。 Furthermore, depending on the gas to be processed, heavy metals may be contained, and efficient recovery of the heavy metals is also a problem.
本発明は、前記従来の事情に鑑みてなされたもので、前記従来の問題点を解消して、含塵ガス中の微粒成分を始めとし、シアン、さらには重金属を効率的に分離することができ、しかも省スペース化を図った除塵装置と、この除塵装置を用いた有機系燃料のガス化システムおよび有機系燃料バイオマスを用いた液体燃料合成システムを提供することを課題とするものである。 The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and can solve the above-described conventional problems and efficiently separate cyanide and even heavy metals including fine particles in dust-containing gas. Another object of the present invention is to provide a dust removing device that can save space, an organic fuel gasification system using the dust removing device, and a liquid fuel synthesizing system using organic fuel biomass.
前述した課題を解決する[請求項1]の発明の除塵装置は、含塵ガスを吸引して水ジェット水滴噴流を鉛直軸方向に形成する駆動ノズルと、前記駆動ノズルに連通し、該駆動ノズルから放出されたジェット水滴噴流を覆うように受けることによって前記水ジェット水滴噴流と含塵ガスとを気液混合し、含塵ガスの除塵を行うスクラバ部と、前記スクラバ部から流下した水ジェット水滴噴流水を上面開口部で受けて循環水として一時的に貯留すると共に、その管径が前記上面開口部の開口径よりも小さい吸引管と、前記吸引管に連通するとともに内部に一定レベルの水を貯留するレベルタンクと、該レベルタンク内の水位を検知して注入口を開閉し、前記吸引管の水位を同一レベルに調整するレベル検知制御手段と、前記吸引管に配設され、該吸引管内の循環水を循環ポンプにより強制排出する排出管と、前記吸引管から強制排出された水を前記駆動ノズルに循環させる循環ラインとを具備していることを特徴とする。
また、[請求項2]の発明は、請求項1において、前記レベル検知制御手段が、前記スクラバ部から前記吸引管内に流下する水量に対して前記循環ラインに排出される水量が同等以上であることを特徴とする。
The dust removing device of the invention of [Claim 1] that solves the above-described problem is a drive nozzle that sucks dust-containing gas to form a water jet water droplet jet in the vertical axis direction, and communicates with the drive nozzle. The water jet water droplet jet and dust-containing gas are mixed so as to cover the jet water droplet jet discharged from the scrubber portion for removing dust-containing gas, and the water jet water droplet flowing down from the scrubber portion The jet water is received at the upper surface opening and temporarily stored as circulating water , and the pipe diameter is smaller than the opening diameter of the upper surface opening, and the suction pipe communicates with the suction pipe and has a certain level of water inside. a level tank for storing, detecting the water level of the level in the tank the inlet to open and close, and a level detection control means for adjusting the level of the suction tube at the same level, is disposed in the suction pipe, the A discharge pipe for forcibly ejected by a circulation pump circulating water in 引管, characterized in that the forced discharge water from the suction pipe is provided with a circulation line for circulating the driving nozzle.
Further, the invention of [Claim 2] is that in Claim 1, the level detection control means has an amount of water discharged to the circulation line equal to or greater than the amount of water flowing from the scrubber portion into the suction pipe. It is characterized by that.
[請求項3]の発明は、請求項1又は2において、吸引管の上部開口部内縁に該内縁に沿う環状のシャワー手段が設けられていることを特徴とする。
[Claim 3 ] The invention of [Claim 3 ] is characterized in that, in
[請求項4]の発明は、請求項3において、環状のシャワー手段には、前記循環ラインに設けられたバイパス管が接続されて循環水がシャワー水として再利用されていることを特徴とする。
[Claim 4 ] The invention of [Claim 4 ] is characterized in that, in
[請求項5]の発明は、請求項1から4のいずれか1項において、吸引管の外周には該吸引管をその内部に収納するように液溜タンクが設けられ、この液溜タンクに補給された水が前記レベルタンクに供給されることを特徴とする。 [Claim 5 ] The invention according to [Claim 5 ] is that in any one of claims 1 to 4, a liquid reservoir tank is provided on the outer periphery of the suction pipe so as to accommodate the suction pipe therein. The replenished water is supplied to the level tank.
[請求項6]の発明は、請求項1から4のいずれか1項において、レベルタンクがその内部に前記吸引管を収納するように前記吸引管の外周に設けられ、吸引管の側部に開口部が形成されることによって前記レベルタンクと前記吸引管とが連通していることを特徴とする。 [Claim 6 ] The invention according to [Claim 6 ] is that, in any one of claims 1 to 4 , a level tank is provided on an outer periphery of the suction pipe so as to accommodate the suction pipe therein, and is provided at a side portion of the suction pipe. The level tank and the suction pipe communicate with each other by forming an opening.
[請求項7]の発明は、請求項1から6のいずれか1項において、循環ポンプによって前記吸引管から排出された循環水の一部を系外の廃水処理工程に流すための分岐排水管が前記循環ラインに設けられていることを特徴とする。 [Claim 7 ] The branch drainage pipe according to any one of claims 1 to 6 , wherein a part of the circulating water discharged from the suction pipe by the circulation pump flows to a wastewater treatment step outside the system. Is provided in the circulation line.
[請求項8]の発明は、請求項1から7のいずれか1項において、レベルタンクおよび/または吸引管に薬注手段が設けられていることを特徴とする。 The invention of [ 8 ] is characterized in that, in any one of claims 1 to 7 , a drug injection means is provided in the level tank and / or the suction pipe.
[請求項9]の発明は、請求項1から8のいずれか1項において、循環ポンプの下流の前記循環ラインにオートストレーナが介装されていることを特徴とする。 The invention of [ 9 ] is characterized in that, in any one of claims 1 to 8 , an auto strainer is interposed in the circulation line downstream of the circulation pump.
[請求項10]の発明は、請求項1から9のいずれか1項において、含塵ガスが有機系燃料のガス化炉により生成されたガスであることを特徴とする。 The invention of [ 10 ] is characterized in that, in any one of claims 1 to 9 , the dust-containing gas is a gas generated by a gasification furnace of an organic fuel.
[請求項11]の発明は、請求項1から10のいずれか1項において、含塵ガスがシアンを含有していることを特徴とする。 The invention of [Claim 1 1 ] is characterized in that in any one of Claims 1 to 10 , the dust-containing gas contains cyan.
[請求項12]の発明は、請求項1から11のいずれか1項において、含塵ガスが重金属を含有していることを特徴とする。 Invention [Claim 1 2], in any one of claims 1 to 1 1, characterized in that the dust-containing gas contains heavy metals.
[請求項13]の発明は、請求項1から12のいずれか1項に記載の除塵装置を備えたことを特徴とする有機系燃料のガス化システムである。 Invention [Claim 1 3] is a gasification system of organic fuel comprising the dust removing system according to any one of claims 1 1 2.
[請求項14]の発明は、請求項1から12のいずれか1項に記載の除塵装置を備えたことを特徴とする有機系燃料を用いた液体燃料合成システムである。 Invention [Claim 1 4] is a liquid fuel synthesizing system using an organic fuel comprising the dust removing system according to any one of claims 1 1 2.
前述のように、本発明では、水ジェット水滴噴流とガスとを効率的に気液混合してガス中の水溶性成分を水相に溶解除去するとともに、タールなどの疎水性成分を水冷して凝縮させて微粒成分として水相に浮上分離させるとともに、重金属やシアンなど環境に排気できない物質をジェットスクラバ機構によって凝集沈殿などの簡易な処理により分離可能な状態に変化させることができる。浮上分離した微粒成分は、小容積で水位の維持を確実に行うことのできる吸引管中で効率的に水とともに回収し、ストレーナにて分離するか、系外の排水処理装置によって分離する。重金属とシアンは、錯体を形成させて、凝集沈殿させて、分離する。従って、本発明の除塵装置によれば、高精度の除塵が可能になり、ガス化装置や燃焼装置から排出されたガスをクリーンなガスに精製することができる。特にバイオマスを始めとした有機系燃料のガス化システムおよび有機系燃料を用いたメタノール合成システムに適用した場合には、ガスの精製度が高いため、有用な燃料ガス、およびメタノールを高い収率で製造することが可能となる。 As described above, in the present invention, the water jet water droplet jet and the gas are efficiently gas-liquid mixed to dissolve and remove the water-soluble components in the gas in the water phase, and the hydrophobic components such as tar are cooled with water. It can be condensed and floated and separated into the aqueous phase as a fine particle component, and substances such as heavy metals and cyan that cannot be discharged to the environment can be changed to a separable state by a simple process such as coagulation sedimentation by a jet scrubber mechanism. The finely separated particulate components are efficiently collected together with water in a suction tube that can reliably maintain the water level with a small volume, and separated by a strainer or separated by a wastewater treatment device outside the system. The heavy metal and cyan form a complex, aggregate and precipitate, and are separated. Therefore, according to the dust removing device of the present invention, dust can be removed with high accuracy, and the gas discharged from the gasifier or the combustion device can be purified into a clean gas. Particularly when applied to gasification systems for organic fuels such as biomass and methanol synthesis systems using organic fuels, the purity of the gas is high, so useful fuel gases and methanol can be produced in high yields. It can be manufactured.
本発明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。 Embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these embodiments.
(第1の実施形態)
図1は、本発明に係る除塵装置の第1の実施形態を示す全体構成図である。
この水ジェット水滴噴流を利用した除塵装置は、例えば、バイオマスガス化炉で生成したガスなどの含塵ガス1を吸引して水ジェット水滴噴流2を鉛直軸方向に形成する駆動ノズル3と、前記駆動ノズル3に連通し、該駆動ノズル3から放出された水ジェット水滴噴流2を覆うように受けることによって前記水ジェット水滴噴流2と含塵ガス1とを気液混合し、含塵ガス1の除塵を行う筒状のスクラバ部4と、前記スクラバ部4から流下した水ジェット水滴噴流水を受けて循環水として一時的に貯留する吸引管5と、前記吸引管5に連通するとともに内部に一定レベルの水を貯留するレベルタンク6と、前記吸引管5に配設され、該吸引管5内の循環水を循環ポンプ7により強制排出する排出管8と、前記吸引管5から強制排出された水を前記駆動ノズル3に循環させる循環ライン9とを具備する装置である。
(First embodiment)
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a first embodiment of a dust removing apparatus according to the present invention.
The dust removing device using this water jet water droplet jet includes, for example, a
前記スクラバ部4は、一体構造の筒状部材であり、比較的径の大きなチャンバー部4aと、それに順次続く、漏斗状の吸引部4b、および徐々に拡径するディフューザ部4cとから構成されている。前記チャンバー部4aの中央には前記駆動ノズル3が配置されており、この駆動ノズル3の噴出口は該スクラバ部4の中心線に位置している。前記チャンバー部4aの側部には、前記含塵ガス1の導入口4dが形成されており、含塵ガスを水ジェット水滴噴流2に巻き込むように設定されている。この水ジェット水滴噴流2と含塵ガス1とは、吸引部4bで合流し、続くディフューザ部4cで高流速にて気液混合されて水滴へのダスト粒子の付着合体が促進され、その後、管径の拡幅により流速が低下し、高流速エネルギーを圧力エネルギーに変えてスクラバの圧力損失を減少させる。微粒子成分および水溶性成分を吸収した水滴流は、前記吸引管5に向かって流下し、水によって洗浄されたガスは、吸引管5の上部空間を経由してガス排出口5aから次の工程に向かって排出される。
The scrubber portion 4 is a cylindrical member having an integral structure, and includes a
前記吸引管5の上部開口部10は、該吸引管5の下部本体部分に対して拡径されており、この拡径された開口部10の内径寸法は、その上方に位置する前記筒状スクラバ部4のディフューザ部4cの下端開口部の内径寸法よりも幾分大きく設定されている。そして、吸引管5の上部開口部10とスクラバ部4のディフューザ部4cの下端開口部とは、流下し、飛散した噴流水が外部に漏出しないように、一体的に連結されている。
The
また、前記吸引管5の上部開口部10の内縁には、該内縁に沿う環状の洗浄ノズル(シャワー手段)11が設けられている。この環状の洗浄ノズル11は、図2に示すように、配管が環状に成形され、その下部に複数のノズル孔11aが穿設されてなるもので、吸引管5の上部内壁面の全周面に均等にシャワー水を噴射できるようになっている。この環状の洗浄ノズル11には、前記循環ライン9に設けられたバイパス管12が接続されており、循環水が洗浄シャワー水として吸引管5の上部開口部10の内壁面に噴射される。前記スクラバ部4から流下した噴流水には水より軽い疎水性の微粒成分が多量に発生しており、吸引管5内に入ってから水面に浮上し、吸引管5の上部内壁面に付着しやすく、流下水によって水中に叩き落とすことが難しい。このように吸引管5の上部内壁面に浮上微粒成分が付着しても、前記環状の洗浄ノズル11によって効率的に流し落とされるので、容易に下部に設けた排出管8から循環ポンプ7により循環ラインへ吸引することができる。
An annular cleaning nozzle (shower means) 11 is provided along the inner edge of the
前記吸引管5の下部には、前記レベルタンク6に連結した連通管13が接続されており、レベルタンク6の内部中位には外部からの補給水注入口14が設けられ、この注入口14には、レベルタンク6内の水位を検知して注入口14を開閉するレベル検知手段14aが取り付けられている。このレベル検知手段14は、公知のボールタップ方式によって制御しても良いし、電磁弁によって制御しても良い。かかる構成のレベルタンク6によって、吸引管5内の水位は、常に一定のレベルに容易に維持可能となっている。レベルタンク6の上端は、蓋15を介して大気圧に開放されるとともに、タンク6の上部と吸引管5の上部とは均圧ライン16によって通気状態におかれているので、レベルタンク6内の水位と吸引管5内の水位とは容易に同一レベルに調整される。このレベルタンク6による吸引管5内のレベル調整が順調に実行されるためには、スクラバ部4から吸引管5内に流下する水量に対して循環ポンプ7によって循環ライン9に排出される水量が同等以上である必要がある。
A
このように吸引管5内の水位をレベルタンク6によって所定のレベルに維持するためには、前記水ジェット水滴噴流2の流量と、前記循環ポンプ7による排出量とを適宜コントロールする必要がある。
前記吸引管5内の水位は、前記排出管8の開口面から空気を吸い込むことないように該開口面より上位にあればよく、前記吸引管5の洗浄ノズル11より下位にあればよい。
As described above, in order to maintain the water level in the
The water level in the
スクラバ部4からの流下噴流水と、洗浄ノズル11からの洗浄シャワー水とにより吸引管5の水面下深くに沈まされた浮上ダストが再浮上する前に吸引管5内の水を前記循環ポンプ7で吸引しなければ、浮上ダストはいつまでも吸引管5内に残留し続けることになるので、前記循環ポンプ7による吸引量は、ダスト浮上速度より循環水の排出速度が上回る値に調節する必要がある。この値は、循環流量と吸引管5の本体内径寸法とにより調節することができる。本発明では、吸引管5を従来の循環タンクと異なり、管状にして小容量化しているので、循環ポンプ7の排出量に対して吸引管5内の貯水量が少なくなっており、吸引管5内の水の滞留時間は10秒程度にすることができ、より効率的な浮上微粒成分の排出が可能になっている。
Before the floating dust submerged deep below the surface of the
本実施形態では、循環ポンプ7の下流には、オートストレーナ17を設置しており、循環ポンプ7により吸引管5から排出させた循環水は、オートストレーナ17に吸引され、ここで循環水中の浮上ダストが除去、回収され、循環水は熱交換器18により冷却され、前記駆動ノズル3に送られる。前記ストレーナ17の下流には、分岐排水管18が接続され、循環水の一部が系外の排水処理工程に送られるようになっている。
In the present embodiment, an
前記水ジェット水滴噴流を利用した除塵装置は、含塵ガスと多量の水滴とを充分に気液混合することができるので、3μm以下の微粒子成分を容易に捕捉し、ダストまたはタール粒子を水滴に付着合体させることができる。同様の理由により、タール、NH3,HCN、Na、K、Clなどの水溶性不純物を水相に分離することが可能になる。 Since the dust removing device using the water jet water droplet jet can sufficiently gas-liquid mix the dust-containing gas and a large amount of water droplets, it easily captures particulate components of 3 μm or less, and turns dust or tar particles into water droplets. It can be attached and united. For the same reason, it becomes possible to separate water-soluble impurities such as tar, NH 3 , HCN, Na, K, Cl into an aqueous phase.
水ジェット水滴噴流水によって未処理ガスを冷却するために、ガス中の気体状タールなどの揮発成分を凝縮し分離することが可能になる。ジェット水滴噴流水は、循環使用することで、水相に捕捉した不純物を濃縮することができ、分離が容易になる。このタール成分は、循環水を得るための前記ストレーナ17によって回収することができ、このタール成分は、燃料や殺虫剤等の化学原料として再利用することができる。
Since the raw gas is cooled by the water jet water droplet jet water, it is possible to condense and separate volatile components such as gaseous tar in the gas. By using the jet water droplet jet water in a circulating manner, impurities trapped in the water phase can be concentrated and separation becomes easy. This tar component can be recovered by the
本発明の水ジェット水滴噴流を利用した除塵装置では、筒状空間であるスクラバ部4内に噴射する水ジェット水滴噴流に未処理ガスを巻き込むように作用するので、圧力損失が生じないばかりでなく、逆に、以降のガス流に圧力を幾分ながら付与することになり、ガス精製ライン全体の効率化に寄与することができる。 In the dust removing apparatus using the water jet water droplet jet according to the present invention, since it acts so that the untreated gas is entrained in the water jet water droplet jet injected into the scrubber portion 4 which is a cylindrical space, not only pressure loss does not occur. On the contrary, pressure is applied to the subsequent gas flow with some pressure, which can contribute to the efficiency of the entire gas purification line.
なお、前記均圧ライン16には、開閉弁16aが設けられており、この開閉弁16aを閉めるとともに、蓋15を開けることにより、レベルタンク6内の汚れを運転中に除去することが可能である。
The
(第2の実施形態)
図3は、本発明の第2の実施形態を示すもので、図1に示した構成要素と同一構成要素には、同一符号を付して説明を簡略化する。
(Second Embodiment)
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. The same components as those shown in FIG.
本実施形態の特徴は、吸引管5の外周に該吸引管5をその内部に収納するように液溜タンク20が設けられ、この液溜タンク20に補給された水が前記レベルタンク6に供給されるようになっている構成にある。この構成に伴って、液溜タンク20の上部とスクラバ部4の下端とが一体に連結され、吸引管5の上部開口部10は、スクラバ部4のディフューザ部4cの下方に断絶して位置しており、液溜タンク20内に開口している。また、ガス排出口20aは液溜タンク20の上部に設けられている。さらに、レベルタンク6の補給水注入口14は液溜タンク20に連結され、レベルタンク6の均圧ライン16も液溜タンク20の上部に接続されている。液溜タンク20への補給水の注入量のコントロールは、ボールタップ方式によって行っても良いし、電磁弁によって行っても良いし、他の公知の方式によっても良い。液溜タンク20の水位は、前記制御手段により吸引管5およびレベルタンク6の制御水位より高いレベルに維持される。
A feature of the present embodiment is that a
本実施形態の除塵装置は、基本的に前記第1の実施形態の除塵装置と同様の作用効果を有するが、本実施形態に特有の作用効果もあり、それらは、以下のようである。
(i) 吸引管5を内タンクとして扱い、液溜タンク20を外タンクとして機能させることにより、吸引管5の水位が急激に下がった場合にも、外タンクである液溜タンク20を一時的にオーバーフロー状態にして、吸引管5への給水を即座に行うことができる。
(ii) 吸引管5の外周に多量の水を満たすことになり、循環水温度の急激な変化を防ぐことができる。
The dust removal apparatus of the present embodiment basically has the same functions and effects as the dust removal apparatus of the first embodiment, but there are also the functions and effects unique to the present embodiment, and they are as follows.
(I) By treating the
(Ii) A large amount of water is filled in the outer periphery of the
(第3の実施形態)
図4は、本発明の第3の実施形態を示すもので、図1および図3に示した構成要素と同一構成要素には、同一符号を付して説明を簡略化する。
(Third embodiment)
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention, and the same components as those shown in FIG. 1 and FIG.
本実施形態の特徴は、レベルタンク30がその内部に前記吸引管5を収納するように前記吸引管5の外周に設けられ、吸引管5の側部に連通管31が接続されることによって前記レベルタンク30と前記吸引管5とが連通している構成にある。前記連通管31は急激な逆流が生じないようにある程度の長さを持たせている。この構成に伴って、レベルタンク30の上部とスクラバ部4の下端とが一体に連結され、吸引管5の上部開口部10は、スクラバ部4のディフューザ部4cの下方に断絶して位置しており、レベルタンク30内に開口している。また、ガス排出口30aはレベルタンク30の上部に設けられている。レベルタンク30の側壁には補給水注入口32が設けられており、この注入口には前記レベル検知手段14aと同様の機構のレベル検知手段32aが取り付けられている。
The feature of this embodiment is that the
本実施形態の除塵装置は、基本的に前記第1の実施形態の除塵装置と同様の作用効果を有するが、本実施例特有の作用効果もあり、それらは、以下のようである。
(i) 吸引管5を内タンクとして扱い、レベルタンク30を外タンクとして配置することにより、隣接配置に比べて装置全体の省スペース化を図ることができる。
(ii) 吸引管5の外周に水壁を形成することになり、循環水温度の急激な変化を防ぐことができる。
The dust removal apparatus of the present embodiment basically has the same functions and effects as the dust removal apparatus of the first embodiment, but also has the functions and effects unique to the present embodiment, and they are as follows.
(I) By handling the
(Ii) A water wall is formed on the outer periphery of the
(第4の実施形態)
図5は、本発明の第4の実施形態を示すもので、図1に示した構成要素と同一構成要素には、同一符号を付して説明を簡略化する。
(Fourth embodiment)
FIG. 5 shows a fourth embodiment of the present invention, and the same components as those shown in FIG.
本実施形態の特徴は、図1に示した構成において、オートストレーナ17が省略されている点にある。この実施例は、循環ライン9に設けた分岐排水管18の先に設ける排水処理装置が十分な処理容量および処理品質を維持することができる装置であることに依存した実施形態であり、そのような排水処理装置と組み合わせて使用する場合に許容される実施形態である。本実施形態では、オートストレーナ17を省略することができ、それによって、ポンプ動力、オートストレーナ動力を節約することができ、装置のランニングコストを大幅に低減することが可能になる。
The feature of this embodiment is that the
(第5の実施形態)
図6は、本発明の第5の実施形態を示すもので、図1に示した構成要素と同一構成要素には、同一符号を付して説明を簡略化する。
(Fifth embodiment)
FIG. 6 shows the fifth embodiment of the present invention, and the same components as those shown in FIG.
本実施形態の特徴は、図1に示した構成において、含塵ガスとしてシアン含有生成ガス41を処理ガスとして導入する点と、レベルタンク6の上部に酸供給手段(薬注手段)42を配設した点とにある。酸供給手段42からは、硫酸などの強酸をタンク内の補給水に添加する。酸性に傾けた補給水を吸引管5内に導入することにより吸引管5内の循環水を酸性もしくは中性にする。循環水には、そのままでは、含塵ガス由来のアンモニアが含まれており、循環水はアルカリ性を呈する。したがって、含塵ガス中にシアンが含まれている場合、少なくともその一部は、循環水中に溶解して、排水中に含まれたまま、排水処理装置に送られることになる。排水中のシアンの除去は、簡単でなく、排水基準を満たすまでに除去するには、コストがかかる。このように、吸引管5内では、アルカリ性を呈する循環水に含塵ガス41からのシアン成分が溶解する段階にあるが、本実施形態では、酸供給手段42から強酸を添加することによって循環水を中性ないし酸性にpHを傾けることができ、それによって、循環水中へのシアンの溶解を抑制することができる。その結果、分岐排水管18から系外の排水処理装置へ送られる排水中へのシアン溶解量を低減し、排水処理コストを低減することができる。循環水への溶解を阻止されたシアンは、排気ガス中に混入し、排気ガスとともにガス排出口5aを介して系外のガス処理装置に送られる。ガス中のシアンは、ガスを燃焼させることにより容易に分解することができ、排水中に存在する場合よりも遥かに安価に処理することができる。この処理に際しては、図示しない温度制御手段によりスクラバ部4内の温度を60℃を超えない範囲で高温に制御することが望ましい。スクラバ部4内の温度が60℃を超えると、循環水中のアンモニアが気相に移行して排ガスとともに排気されてしまうので、好ましくない。ガス中のアンモニアの処理は簡易に行えないからである。このような温度範囲に制御することにより、他の物質の循環水中への溶解を抑制せずに、シアンの循環水への溶解のみを抑制することができる。
なお、本実施例では、薬注手段として酸供給手段をレベルタンクに取り付けたが、吸引管に直接取り付けることも、レベルタンクと吸引管の両方に同時に取り付けることも可能である。また、薬注手段として酸を供給するばかりでなく、必要に応じて、凝集剤を供給する場合もある。
The feature of this embodiment is that, in the configuration shown in FIG. 1, the cyan-containing
In this embodiment, the acid supply means is attached to the level tank as the medicine injection means. However, it can be directly attached to the suction pipe or can be attached to both the level tank and the suction pipe at the same time. Moreover, not only an acid is supplied as a chemical injection means, but an aggregating agent may be supplied as needed.
(第6の実施形態)
図7は、本発明の第6の実施形態を示すもので、図1に示した構成要素と同一構成要素には、同一符号を付して説明を簡略化する。
(Sixth embodiment)
FIG. 7 shows a sixth embodiment of the present invention. The same components as those shown in FIG.
本実施例の特徴は、図1に示した構成において、含塵ガスとしてシアンおよび重金属を同時に含有する生成ガス51を処理ガスとして導入する点とにある。このような含塵ガスとしては、バイオマスを原料とした燃料ガス、特に防蟻剤が用いられた廃材などを含むバイオマスを原料とした燃料ガスが挙げられる。このような含塵ガス51がジェット噴流水2とスクラバ部4において接触混合され、ディフューザ部4cにおいて冷却されると、含塵ガス51中の重金属は、凝縮し、気相側から分離され、液相中に移動する。このようにして循環水中に移動した重金属は、主に吸引管5内において、循環水中に溶解したシアンと結合して沈殿物となり、循環ポンプ7によってオートストレーナ17に送られ、ここで沈殿物が循環水から除去される。このように処理ガスとしてシアンと重金属とを含有する含塵ガスを導入することによって、単独では処理が難しい重金属とシアンとを簡易な凝集沈殿処理により除去することが可能になる。したがって、本発明の除塵装置により処理するガスとして、重金属とシアンを同時に含有する含塵ガスを導入するか、重金属を豊富に含む含塵ガスとシアンを豊富に含む含塵ガスとを混合して導入すれば、ガス中から水相に重金属とシアンとを同時に除去することができ、その後、両者を沈殿物として排水中から簡易な除去手段により分離することができ、さらに排水中に残存しているシアン化重金属も系外の沈殿槽に導入することで高度に除去することができ、その後、クリーンな排水を得ることができる。
The feature of this embodiment resides in that, in the configuration shown in FIG. 1, a generated
(第7の実施形態)
図8は、前述の本発明の除塵装置を有機系燃料の代表例であるバイオマスを用いたメタノール合成システムに用いた実施例を示している。
(Seventh embodiment)
FIG. 8 shows an embodiment in which the above-described dust removing apparatus of the present invention is used in a methanol synthesis system using biomass, which is a typical example of organic fuel.
一般にバイオマスとは、エネルギー源または工業原料として利用することのできる生物体(例えば、農業生産物または副産物、木材、植物等)をいい、太陽エネルギー、空気、水、土壌等の作用により生成されるので、無限に再生可能である。 Biomass generally refers to organisms that can be used as energy sources or industrial raw materials (for example, agricultural products or by-products, wood, plants, etc.), and are produced by the action of solar energy, air, water, soil, etc. So it can be played indefinitely.
上記バイオマスを利用することで燃料用のガスおよびメタノール等のクリーンなエネルギー源の製造が可能となる。また、廃棄物としてのバイオマスを処理できるので、環境の浄化にも役立つとともに、新規に生産されるバイオマスも光合成によりCO2の固定により生育されるので、大気のCO2を増加させないので、CO2の抑制につながるので好ましい技術である。 By using the biomass, it is possible to produce a clean energy source such as fuel gas and methanol. Further, since biomass as waste can be treated, it is useful for environmental purification, and newly produced biomass is also grown by fixing CO 2 by photosynthesis, so it does not increase CO 2 in the atmosphere, so CO 2 This is a preferable technique because it leads to suppression of the above.
バイオマス60を炉本体61内に供給するバイオマス供給手段62と、酸素または酸素と水蒸気の混合物からなる燃焼用の酸化剤63を炉本体61内に供給する酸化剤供給手段64とを備えてなるバイオマスガス化炉65と、該バイオマスガス化炉65でガス化した含塵ガス66中の粉塵を除去するサイクロンなどの分離手段67と、この分離手段67で3μm以上の比較的大きな粒径の粉塵を除去されたガスをさらに高精度に除塵処理する前記本発明の除塵装置201と、高精度に除塵したガスを精製するガス精製装置68と、該精製後のガスを用いてメタノールを合成し、排ガス69とメタノール70とに分離する蒸留装置71を備えたメタノール合成装置72とからメタノール合成システム73を構成している。
Biomass comprising biomass supply means 62 for supplying
供給するバイオマス60としては、生産または廃棄されたバイオマスを粉砕・乾燥したものを供給するのが好ましい。本発明で言うバイオマスとは、エネルギー源または工業原料として利用することのできる生物資源(例えば、農業生産物または副産物、木材、植物等)をいい、例えば、スイートソルガム,ネピアグラス,スピルリナ等が用いられている。
As the
前記バイオマスを原料として生成したガスには、微粒子、タール成分、硫化水素、塩素、シアン、重金属化合物などが含まれるため、そのままでは、合成触媒を利用した液体燃料や、燃料電池へのエネルギー源を合成するためのガスには適さない。そのため、本発明では、前述の第1から第6の実施形態に示した水ジェット水滴噴流を利用した除塵装置201を用いて、前記微粒子、タール成分、硫化水素、塩素などの微量成分を効率的に除去している。その除去の仕組みは、前記第1から第6の各実施形態に説明した通りである。液体燃料や燃料電池へのエネルギー源を得るための原料ガスとしては、実際の運用に当たっては、前記微量成分は、その許容含有量を検出限界量程度までに低減する必要があるが、本発明の除塵装置201を用い、さらに必要に応じて高精度吸着精製装置を組み合わせて用いれば、従来困難であった前記微量成分の充分なる低減が可能になる。なお、バイオマスから主にクリーンな生成ガスを得る場合のシステムは、図8のガス精製装置68までの構成要素にて実現することができる。
Since the gas generated from the biomass contains fine particles, tar components, hydrogen sulfide, chlorine, cyan, heavy metal compounds, etc., as it is, it can be used as a liquid fuel using a synthetic catalyst or as an energy source for fuel cells. Not suitable for gas for synthesis. Therefore, in the present invention, by using the
以上説明したように、本発明に係る除塵装置は、含塵ガスを吸引して水ジェット水滴噴流を鉛直軸方向に形成する駆動ノズルと、前記駆動ノズルに連通し、該駆動ノズルから放出されたジェット水滴噴流を覆うように受けることによって前記水ジェット水滴噴流と含塵ガスとを気液混合し、含塵ガスの除塵を行うスクラバ部と、前記スクラバ部から流下した水ジェット水滴噴流水を受けて循環水として一時的に貯留する吸引管と、前記吸引管に連通するとともに内部に一定レベルの水を貯留するレベルタンクと、前記吸引管に配設され、該吸引管内の循環水を循環ポンプにより強制排出する排出管と、前記吸引管から強制排出された水を前記駆動ノズルに循環させる循環ラインとを具備していることを特徴とするものである。 As described above, the dust removing apparatus according to the present invention is connected to the drive nozzle that sucks dust-containing gas and forms a water jet water droplet jet in the vertical axis direction, and is discharged from the drive nozzle. By receiving the jet water droplet jet so as to cover it, the water jet water droplet jet and the dust-containing gas are gas-liquid mixed, and the scrubber portion for removing the dust-containing gas is received, and the water jet water droplet jet water flowing down from the scrubber portion is received. A suction pipe that temporarily stores as circulating water, a level tank that communicates with the suction pipe and stores a constant level of water therein, and is disposed in the suction pipe, and circulates the circulating water in the suction pipe. And a circulation line that circulates water forcedly discharged from the suction pipe to the driving nozzle.
また、本発明に係る有機系燃料のガス化システムおよび有機系燃料を用いた液体燃料合成システムは、前記除塵装置を用いたことを特徴としたものである。 The organic fuel gasification system and the liquid fuel synthesizing system using the organic fuel according to the present invention are characterized by using the dust removing device.
本発明では、水ジェット水滴噴流とガスとを効率的に気液混合してガス中の水溶性成分を水相に溶解除去するとともに、タールなどの疎水性成分を水冷して凝縮させて微粒成分として水相に浮上分離させる。浮上分離した微粒成分は、小容積で水位の維持を確実に行うことのできる吸引管中で効率的に水とともに回収し、ストレーナにて分離するか、系外の排水処理装置によって分離する。従って、本発明の除塵装置によれば、高精度の除塵が可能になり、ガス化装置や燃焼装置から排出されたガスをクリーンなガスに精製することができる。特にバイオマスを始めとした有機系燃料のガス化システムおよび有機系燃料を用いた液体燃料(メタノール)合成システムに適用した場合には、ガスの精製度が高いため、有用な燃料ガス、およびメタノールを高い収率で製造することが可能となる。 In the present invention, the water jet water droplet jet and the gas are efficiently gas-liquid mixed to dissolve and remove the water-soluble component in the gas in the water phase, and the hydrophobic component such as tar is cooled and condensed to form a fine particle component To float in the water phase. The finely separated particulate components are efficiently collected together with water in a suction tube that can reliably maintain the water level with a small volume, and separated by a strainer or separated by a wastewater treatment device outside the system. Therefore, according to the dust removing device of the present invention, dust can be removed with high accuracy, and the gas discharged from the gasifier or the combustion device can be purified into a clean gas. Especially when applied to gasification systems for organic fuels such as biomass and liquid fuel (methanol) synthesis systems using organic fuels, the purity of the gas is high. It becomes possible to manufacture with a high yield.
1 含塵ガス
2 水ジェット水滴噴流
3 駆動ノズル
4 スクラバ部
4a チャンバー部
4b 吸引部
4c ディフューザ部
4d ガス導入口
5 吸引管
5a ガス排出口
6 レベルタンク
7 循環ポンプ
8 排出管
9 循環ライン
10 吸引管の上部開口部
11 洗浄ノズル(シャワー手段)
11a ノズル孔
12 循環ラインに設けられたバイパス管
13 連通管
14 レベルタンクの補給水注入口
14a レベルタンクのレベル検知手段
15 レベルタンクの蓋
16 レベルタンクと吸引管との均圧ライン
16a 開閉弁
17 オートストレーナ
18 熱交換器
20 液溜タンク
20a ガス排出口
30 レベルタンク
30a ガス排出口
31 連通管
32 補給水注入口
32a レベル検知手段
41 シアン含有生成ガス(含塵ガス)
42 酸供給手段(薬注手段)
51 シアンおよび重金属を同時に含有する生成ガス(含塵ガス)
60 バイオマス
61 炉本体
62 バイオマス供給手段
63 燃焼用の酸化剤
64 酸化剤供給手段
65 バイオマスガス化炉
66 生成ガス
67 粉塵分離手段
68 ガス精製装置
69 排ガス
70 メタノール
71 蒸留装置
72 メタノール合成装置
73 メタノール合成システム
201 本発明の除塵装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dust-containing
42 Acid supply means (medicine injection means)
51 Product gas containing both cyanide and heavy metal (dusty gas)
60
Claims (14)
前記駆動ノズルに連通し、該駆動ノズルから放出されたジェット水滴噴流を覆うように受けることによって前記水ジェット水滴噴流と含塵ガスとを気液混合し、含塵ガスの除塵を行うスクラバ部と、
前記スクラバ部から流下した水ジェット水滴噴流水を上面開口部で受けて循環水として一時的に貯留すると共に、その管径が前記上面開口部の開口径よりも小さい吸引管と、
前記吸引管に連通するとともに内部に一定レベルの水を貯留するレベルタンクと、
該レベルタンク内の水位を検知して注入口を開閉し、前記吸引管の水位を同一レベルに調整するレベル検知制御手段と、
前記吸引管に配設され、該吸引管内の循環水を循環ポンプにより強制排出する排出管と、
前記吸引管から強制排出された水を前記駆動ノズルに循環させる循環ラインとを具備していることを特徴とする除塵装置。 A drive nozzle that sucks dust-containing gas and forms a water jet water droplet jet in the vertical axis direction;
A scrubber unit that communicates with the drive nozzle and gas-liquid mixes the water jet water droplet jet and the dust-containing gas by receiving the jet water droplet jet discharged from the drive nozzle so as to cover the dust; ,
The water jet water droplets flowing down from the scrubber part are received at the upper surface opening and temporarily stored as circulating water , and the pipe diameter is smaller than the opening diameter of the upper surface opening ,
A level tank that communicates with the suction pipe and stores a certain level of water therein;
Level detection control means for detecting the water level in the level tank, opening and closing the inlet, and adjusting the water level of the suction pipe to the same level;
A discharge pipe disposed in the suction pipe and forcibly discharging the circulating water in the suction pipe by a circulation pump;
And a circulation line for circulating water forcedly discharged from the suction pipe to the drive nozzle.
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