JP3962308B2 - Treatment method of biomass in coke dry fire extinguishing equipment - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コークス乾式消火設備にて木材、下水汚泥ケーキ等のバイオマスを処理して有効利用するバイオマスの処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
コークス乾式消火設備におけるバイオマスの処理方法として、コークス乾式消火設備の冷却塔のプレチャンバにバイオマス(下水汚泥ケーキ)を装入して熱分解処理する方法が例えば特許文献1に開示されている。
【0003】
特許文献1に開示されている熱分解処理方法は、赤熱コークスの顕熱を利用しプレチャンバ内で下水汚泥ケーキの有機成分を熱分解するとともに、下水汚泥ケーキ中の水分と赤熱コークスとを水性ガス化反応させ、CO、H等の可燃ガスとして煙道に導き、煙道にて燃焼用空気を導入し燃焼させるものである。
【0004】
コークス乾式消火設備の煙道には、ダストキャッチャーと呼ばれる重力沈降式の固気分離機構が、ボイラー保護のために設けられている。重力沈降式の固気分離機構は、固体の慣性力を利用し沈降させるものであり、ガス流れを乱流にすると固体の慣性力が阻害され、固気分離効率が著しく低下するため、コークス乾式消火設備の煙道ではガス流速を極力低下させ、ガスを層流状態に保っている。そのため、固気分離性能を維持したまま煙道にて可燃ガスと燃焼用空気を混合し燃焼させるのは非常に困難であり、また滞留時間も短いため、その燃焼量には限界があった。また、可燃ガスが完全燃焼せずに可燃ガスが残留すると、HS等の腐食成分が生成し、ボイラー及び冷却塔下部等にて金属が腐食し、大きな設備トラブルを引き起こす。
【0005】
木材、下水汚泥ケーキ等のバイオマス中には、固定炭素と呼ばれる炭素分が存在する。固定炭素とは、無酸素雰囲気下で原料を熱分解した際に、ガス化せずに固体の炭素として残渣となる炭素分である。通常のバイオマスには20重量%程度の固定炭素が含まれている。コークス乾式消火設備のプレチャンバにてバイオマス原料を熱分解させると、バイオマス中の固定炭素分は、ダストとして可燃ガスとともに煙道に導かれる。前述のように、煙道では燃焼効率が悪いため、飛散したダスト(固定炭素)は燃焼せずにダストキャッチャーにて捕集され、固定炭素分の燃焼による発熱量は有効利用されていなかった。固定炭素分の発熱量は、全てが炭素であるため非常に高く、バイオマスの発熱量のうち40%程度を占めている。
【0006】
【特許文献1】
特許第2789988号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、可燃ガスの残留による設備の腐食トラブルを生じることなくバイオマスを大量に有効利用することができ、且つ、装入したバイオマスの固定炭素をダストとして回収することなしに熱として回収し有効利用することができるコークス乾式消火設備におけるバイオマスの処理方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明のコークス乾式消火設備におけるバイオマスの処理方法は、冷却塔上部のコークス装入口より赤熱コークスをプレチャンバに装入し、冷却塔下部より不活性ガスを導入して赤熱コークスを冷却するコークス乾式消火設備にて木材、下水汚泥ケーキ等のバイオマスを処理するにあたり、前記コークス乾式消火設備の上部で前記プレチャンバに設けた1又は2以上のバイオマス装入口から前記プレチャンバ内にバイオマスを装入し、このバイオマスをプレチャンバ内で可燃ガスとバイオマス粉化固定炭素とに熱分解し、装入したバイオマスの完全燃焼に必要な空気量の燃焼用空気をプレチャンバ内に吹き込むことを特徴とする。
【0009】
本発明では、熱分解後のバイオマス粉化固定炭素と可燃ガスとを燃焼させた後の排ガスを再度燃焼させるための燃焼用空気を環状ダクト及び/又は煙道内に吹き込み、未燃ガスの発生を防止するようにしても良く、前記プレチャンバ内に熱分解後のバイオマス粉化固定炭素と可燃ガスの燃焼によって上昇するプレチャンバ内の温度を制御するための水及び/又は蒸気を吹き込むようにしても良い。
【0011】
さらに本発明では、バイオマスを2箇所以上のバイオマス装入口よりプレチャンバ内に装入することができ、また、バイオマスをバイオマス装入口の近傍に設けた、回転式羽根を備えた切出し分散装置、或いは、傾斜角及び/又は方向が変更可能なシュートによりプレチャンバ内に分散装入することもできる。
【0012】
また本発明では、プレチャンバへの赤熱コークス装入等によるコークス装入口の蓋開放期間中に、コークス装入口からのガス漏洩を防止するため、前記バイオマスのプレチャンバへの装入を停止若しくは装入量を低減するようにすることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に示す実施例に基づき説明する。
【0014】
実施例1
図1は、本発明のバイオマスの処理方法を実施するコークス乾式消火設備の構成図である。コークス乾式消火設備では、赤熱コークス1を冷却塔2上部のコークス装入口3から、蓋3aを開放した後プレチャンバ4に装入して下降させ、冷却塔2下部の冷却ガス管14から供給する冷却ガスとしての不活性ガスを赤熱コークス1と熱交換させ、赤熱コークス1の熱を回収した高温の不活性ガスを環状ダクト5から煙道10を経由してボイラー13に導入して熱交換した後、循環ブロワ15で冷却塔2下部へ圧送して循環させるようになっている。冷却されたコークスは冷却塔2最下部のコークス排出口6から排出される。
【0015】
プレチャンバ4には、木材、下水汚泥ケーキ等のバイオマス装入口7と、燃焼用空気導入口8が設けられている。バイオマスのうち、木材は10〜50mm程度にハンマークラッシャー等(図示せず)により粗粉砕してバイオマス装入口7より連続的に装入される。煙道10には、燃焼用空気導入口9と、衝突壁11と、衝突壁11によって分離されたダストを回収するためのダストキャッチャ12が設けられている。また、ボイラー13と循環ブロワ15との間の配管にはダスト分離のためのサイクロン16が設けられている。
【0016】
このコークス乾式消火設備においてバイオマスは以下のように処理される。
【0017】
バイオマス装入口7よりプレチャンバ4に装入されたバイオマスは、赤熱コークス1の顕熱により可燃ガスとバイオマス固定炭素とに熱分解される。熱分解にて生じた可燃ガスは燃焼用空気導入口8より連続的に導入される燃焼用空気によりプレチャンバ4内にて燃焼する。燃焼用空気は、装入したバイオマスの完全燃焼に必要な空気量(以下「必要空気量」という。)を導入する。熱分解により生じたバイオマス固定炭素も同様に燃焼用空気にて燃焼する。バイオマス固定炭素は強度がコークスに比べ著しく低いため、赤熱コークス1の充填層内にて粉化する。粉化したバイオマス固定炭素は、比表面積が赤熱コークス1に比べ著しく大きく、且つ、熱分解により多孔質になっているため、燃焼性が非常に良い。その結果、赤熱コークス1が燃焼するより先に優先的に燃焼される。また、プレチャンバ4内での滞留時間は、煙道10内の滞留時間に比べ非常に長く、赤熱コークス1の充填層によりガスは乱流状態となっているため、確実に混合され、燃焼が効率的に行われる。
【0018】
燃焼を終えた排ガスは、その水分による平衡反応により少量の可燃分を含有し、環状ダクト5を経由して煙道10に導かれる。煙道10では、燃焼用空気導入口9より再度燃焼用空気が連続的に導入される。可燃分は少量であるため、短い滞留時間中でも完全燃焼し、煙道10内に設置されている衝突壁11に排ガスが到達するまでの間で完全に燃焼され、未燃のバイオマス固定炭素が衝突壁11に衝突することはない。このように、バイオマス原料中の固定炭素は全て燃焼して排ガス顕熱に変換されており、有効にボイラー13にて熱交換され熱回収される。これにより、大量のバイオマスをコークス乾式消火設備にて処理し、バイオマスが所持している熱量を全量、熱として回収し有効利用することが可能となる。
【0019】
ここで、熱分解後のバイオマス固定炭素と可燃ガスとを燃焼させた後の排ガスを再度燃焼させるための燃焼用空気は、上記実施例のように煙道10内に導入するほか、環状ダクト5内に導入しても良く、その両方に導入しても良い。
【0020】
一方、赤熱コークスの装入時などに蓋3aを開放すると、冷却塔2頂部のコークス装入口3から大量の空気が流入する。そのため、プレチャンバ4内に可燃ガスが充満していると爆発の危険性がある。また、バイオマスは8割以上が揮発分であるため、大量のガスを放出する。その放出ガス量とコークス装入口3から流入した空気量との総量が循環ブロワ15の許容量を超えると、冷却塔2頂部は正圧となりコークス装入口3よりガスが漏れ出す。そこで、バイオマスを処理するにあたり、コークス装入口3の蓋3aを開放している間は、バイオマスのプレチャンバ4への装入を停止若しくは装入量を低減するようにする。これによって、循環ブロワ15の能力を増強することなしに、ガスの漏洩等を回避できる。
【0021】
実施例2
図2は、本発明の他の実施例を実施するコークス乾式消火設備の構成図である。図2のコークス乾式消火設備のプレチャンバ4には、バイオマス装入口7及び燃焼用空気導入口8に加え、水及び/又は蒸気の導入口17が設けられている。
【0022】
前述のように、バイオマスをプレチャンバ4にて大量に燃焼処理し、有効利用する場合、プレチャンバ4で温度上昇が生じる。この温度上昇は機器に対する影響もさることながら、灰の溶融という深刻な問題を生じる。一般的にバイオマスに含まれる灰分の融点は石炭灰の融点に比べて低い。そのため、高温燃焼すると灰が半溶融状態にて飛散し、壁、伝熱管などに付着し弊害を起こす。そのため、燃焼温度管理を行う必要がある。そこで、大量のバイオマスをプレチャンバ4にて燃焼させた場合の温度制御用として、導入口17より水/蒸気を必要に応じて吹き込みその温度制御を行う。吹き込まれた水/蒸気は、プレチャンバ4内にて炭素分と水性ガス化反応(吸熱反応)を生じ、プレチャンバ4を冷却する。この温度制御により、灰の溶融を生じることなく、未燃ガスを発生することもなく、さらに回収可能な熱量をダストとして系外に排出することなく、バイオマスを最大限有効利用することが可能となる。
【0023】
参考例1
図3は、本発明のバイオマス処理方法の一部を実施するコークス乾式消火設備の構成図である。図3のコークス乾式消火設備では、熱分解後のバイオマス固定炭素と可燃ガスとを燃焼させる燃焼用空気を導入するための燃焼用空気導入口18をプレチャンバ4には設けずに、環状ダクト5と煙道10に設けている。
【0024】
バイオマスの熱分解により発生したバイオマス固定炭素を燃焼させるにあたり、煙道10に燃焼用空気を導入するだけでは滞留時間が短すぎることから、完全燃焼させることが困難であることは前述のとおりである。そこで、本実施例では、環状ダクト5に燃焼用空気を導入し、燃焼用空気によりバイオマス固定炭素を燃焼させるための時間を長くするようにしている。その意味からすれば、必要空気量の全量を環状ダクト5から導入することが好ましいが、大量の燃焼用空気を環状ダクト5に導入すると、その燃焼熱により環状ダクト5の温度が著しく上昇し、環状ダクト5での温度上昇により、前述のとおり、バイオマス灰分の溶融・付着が生じる。また、一般的に環状ダクト5の内壁は煉瓦単体構造であるため高温での強度がないため局部高温を避ける必要があり、環状ダクト5の内壁の温度は許容温度以下に維持する必要がある。そこで、本実施例では、環状ダクト5内のガス温度を温度センサ(図示せず)にて計測し、そのガス温度が許容温度(例えば1000℃)を超えないように、環状ダクト5からの燃焼用空気の吹き込み量を制御し、必要空気量の残量は煙道10内に吹き込むようにしている。
【0025】
この燃焼用空気の吹き込み方法により、プレチャンバ4に空気を導入した時に少量生じているコークス燃焼を防止することが可能となり、製品となるコークスのロスを生じることなく、灰の溶融を生じることなく、未燃ガスを発生することなく、さらに回収可能な熱量をダストとして系外に排出することなく、バイオマスを最大限有効利用することが可能となる。
【0026】
参考例2
図4は、本発明のバイオマス処理方法の一部を実施するコークス乾式消火設備の構成図である。
【0027】
バイオマスの処理量を高めていくと、伝熱効率が低下しバイオマスの温度が上昇しないため確実に熱分解・燃焼が行われず、熱効率が低下する部分が発生する。そして、その部分は低温となり、その部分が冷却塔2の内壁付近に存在すれば、内壁を構成する煉瓦にも悪影響を与える。伝熱効率を低下させる要因の一つは、バイオマスの充填厚みである。すなわち、充填厚みに局部的に厚い部分が存在すると、バイオマスの断熱効果により温度が低下し、その部分の熱効率が低下する。
【0028】
したがって、熱効率を低下させずにバイオマスの処理量を高めるためには、バイオマスをプレチャンバ4内に均等に装入する必要がある。そのため、図4のコークス乾式消火設備には、バイオマス装入口7を2箇所以上設け、これによって、バイオマスをプレチャンバ4内に分散させ、極力均等に装入できるようにしている。
【0029】
また、図5に示すように、バイオマス装入口7の近傍に回転式羽根を備えた切出し分散装置19を設ければ、プレチャンバ4内にバイオマスをより一層均等に装入することができる。
【0030】
また、図6に示すように、バイオマス装入口7の近傍に傾斜角及び/又は方向が変更可能なバイオマス装入用のシュート20を設けることによっても、プレチャンバ4内にバイオマスをより一層均等に装入することができる
【0031】
【発明の効果】
本発明のコークス乾式消火設備におけるバイオマスの処理方法では、熱分解後のバイオマス固定炭素と可燃ガスとを燃焼させるための燃焼用空気をプレチャンバ内に吹き込むので、未燃ガスの大部分はプレチャンバ内で燃焼される。したがって、可燃ガスの残留による設備の腐食トラブルを生じることなくバイオマスを大量に有効利用することができる。また、バイオマス固定炭素も燃焼用空気によりプレチャンバ内で優先燃焼するので、装入したバイオマスの固定炭素をダストとして回収することなしに熱として回収し有効利用することができる。
【0032】
また、環状ダクト及び/又は煙道内に燃焼用空気を吹き込むことにより、バイオマス固定炭素を完全に燃焼することが可能となり、バイオマスが所持している熱量を全量、熱として回収し有効利用することが可能となる。さらに、プレチャンバに温度制御用の水及び/又は蒸気を吹き込むことにより、プレチャンバでの温度上昇を抑制することができ、融点の低いバイオマス中の灰の溶融による付着等の弊害を生じることなく、大量のバイオマスの処理が可能となり、バイオマスが所持している熱量を全量、熱として回収し有効利用することが可能となる。
【0034】
また、ブレチャンバへのバイオマスの装入を2箇所以上の装入口より行うことや、バイオマス装入口近傍に回転式羽根を備えた切出し分散装置を設けることや、バイオマス装入口近傍に傾斜角及び/又は方向が変更可能なバイオマス装入用のシュートを設けることにより、バイオマスをプレチャンバ内に分散させ、均等に装入することができ、バイオマスの断熱効果による温度低下を防止し、温度変動による耐火物への悪影響を生じさせることなく、バイオマスの熱分解・燃焼不足による熱効率の低下を招くことなく、大量のバイオマスの処理が可能となり、バイオマスが所持している熱量を全量、熱として回収し有効利用することが可能となる。
【0035】
また、赤熱コークスの装入時等の蓋開放時にバイオマスのプレチャンバへの装入を停止若しくは装入量を低減することにより、ガスの漏洩を回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のバイオマスの処理方法を実施するコークス乾式消火設備の構成図である。
【図2】本発明の他の実施例を実施するコークス乾式消火設備の構成図である。
【図3】本発明のバイオマス処理方法の一部を実施するコークス乾式消火設備の構成図である。
【図4】本発明のバイオマス処理方法の一部を実施するコークス乾式消火設備の構成図である。
【図5】バイオマス装入口の近傍に設けた切出し分散装置を示す図である。
【図6】バイオマス装入口の近傍に設けたバイオマス装入用のシュートを示す図である。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a biomass processing method in which biomass such as wood and sewage sludge cake is processed and effectively used in a coke dry fire extinguishing facility.
[0002]
[Prior art]
As a method for treating biomass in a coke dry fire extinguishing facility, for example, Patent Literature 1 discloses a method in which biomass (sewage sludge cake) is charged into a pre-chamber of a cooling tower of a coke dry fire extinguishing facility and pyrolyzed.
[0003]
The thermal decomposition method disclosed in Patent Document 1 uses the sensible heat of red hot coke to thermally decompose the organic components of the sewage sludge cake in the pre-chamber, and the water in the sewage sludge cake and red hot coke are aqueous. A gasification reaction is performed and the gas is introduced into a flue as a combustible gas such as CO or H 2 , and combustion air is introduced into the flue and burned.
[0004]
In the flue of the coke dry fire extinguishing equipment, a gravity settling solid-gas separation mechanism called a dust catcher is provided to protect the boiler. The gravity-settling solid-gas separation mechanism uses the inertial force of solids to settle, and if the gas flow is turbulent, the inertial force of the solids is hindered and the solid-gas separation efficiency is significantly reduced. In the fire extinguisher flue, the gas flow rate is reduced as much as possible to keep the gas in a laminar state. Therefore, it is very difficult to mix and burn the combustible gas and the combustion air in the flue while maintaining the solid-gas separation performance, and the residence time is short, so the amount of combustion is limited. Further, if the combustible gas remains without being combusted completely, a corrosive component such as H 2 S is generated, and the metal is corroded at the bottom of the boiler and the cooling tower to cause a large facility trouble.
[0005]
Carbon such as fixed carbon is present in biomass such as wood and sewage sludge cake. Fixed carbon is the carbon content that remains as solid carbon without being gasified when the raw material is pyrolyzed in an oxygen-free atmosphere. Ordinary biomass contains about 20% by weight of fixed carbon. When the biomass raw material is pyrolyzed in the pre-chamber of the coke dry fire extinguishing equipment, the fixed carbon content in the biomass is guided to the flue along with the combustible gas as dust. As described above, since the combustion efficiency is poor in the flue, the scattered dust (fixed carbon) is collected by the dust catcher without burning, and the calorific value due to the combustion of the fixed carbon has not been effectively utilized. The calorific value of the fixed carbon is very high because it is all carbon, accounting for about 40% of the calorific value of biomass.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2789988 [0007]
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved by the present invention is that a large amount of biomass can be effectively used without causing trouble of corrosion of equipment due to residual flammable gas, and the fixed carbon of the charged biomass can be recovered as dust. Another object of the present invention is to provide a method for treating biomass in a coke dry fire extinguishing facility that can be recovered and used effectively as heat.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The method for treating biomass in the coke dry fire extinguishing system of the present invention is a coke dry type in which red hot coke is charged into the pre-chamber from the coke charging inlet at the upper part of the cooling tower, and inert gas is introduced from the lower part of the cooling tower to cool the red hot coke. When processing biomass such as wood and sewage sludge cake in the fire extinguishing equipment, the biomass is charged into the pre-chamber from one or more biomass inlets provided in the pre-chamber above the coke dry fire extinguishing equipment. The biomass is thermally decomposed into combustible gas and biomass pulverized fixed carbon in the pre-chamber, and combustion air in an amount of air necessary for complete combustion of the charged biomass is blown into the pre-chamber.
[0009]
In the present invention, the combustion air for burning the exhaust gas after burning the biomass powdered fixed carbon and combustible gas after pyrolysis again seen write blown into the annular duct and / or flue, unburned gas may be prevented from occurring, so that blowing of water and / or steam to control the temperature of the pre-chamber increases due to the combustion of the biomass powdering fixed carbon and combustible gas after the pyrolysis in said pre-chamber Anyway.
[0011]
Further, in the present invention, the biomass can be charged into the pre-chamber from two or more biomass inlets, and the cutting and dispersing device provided with rotating blades provided with the biomass in the vicinity of the biomass inlets, or Alternatively, the pre-chamber can be distributed and loaded by a chute having a changeable inclination angle and / or direction.
[0012]
In the present invention, the charging of the biomass into the pre-chamber is stopped or charged in order to prevent gas leakage from the coke charging inlet during the period when the lid of the coke charging inlet is opened due to red hot coke charging into the pre-chamber. The amount of input can be reduced.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples shown in the drawings.
[0014]
Example 1
FIG. 1 is a configuration diagram of a coke dry fire extinguishing facility for carrying out the biomass processing method of the present invention. In the coke dry fire extinguishing equipment, the red hot coke 1 is supplied from the coke charging inlet 3 at the upper part of the cooling tower 2, and then is introduced into the pre-chamber 4 after the lid 3 a is opened and lowered and supplied from the cooling gas pipe 14 at the lower part of the cooling tower 2. The inert gas as the cooling gas is heat exchanged with the red hot coke 1, and the high temperature inert gas recovered from the heat of the red hot coke 1 is introduced into the boiler 13 from the annular duct 5 through the flue 10 and heat exchanged. After that, the circulation blower 15 is circulated by being pumped to the lower part of the cooling tower 2. The cooled coke is discharged from the coke discharge port 6 at the bottom of the cooling tower 2.
[0015]
The pre-chamber 4 is provided with a biomass inlet 7 such as wood and sewage sludge cake and a combustion air inlet 8. Of the biomass, wood is roughly crushed to about 10 to 50 mm with a hammer crusher or the like (not shown) and is continuously charged from the biomass charging port 7. The flue 10 is provided with a combustion air inlet 9, a collision wall 11, and a dust catcher 12 for collecting dust separated by the collision wall 11. Further, a cyclone 16 for separating dust is provided in a pipe between the boiler 13 and the circulation blower 15.
[0016]
In this coke dry fire extinguishing equipment, biomass is processed as follows.
[0017]
Biomass charged into the pre-chamber 4 from the biomass inlet 7 is thermally decomposed into combustible gas and biomass fixed carbon by the sensible heat of the red hot coke 1. The combustible gas generated by the pyrolysis is combusted in the pre-chamber 4 by the combustion air continuously introduced from the combustion air inlet 8. As the combustion air, an air amount necessary for complete combustion of the charged biomass (hereinafter referred to as “necessary air amount”) is introduced. Similarly, biomass-fixed carbon produced by pyrolysis is combusted with combustion air. Biomass-fixed carbon is pulverized in a packed bed of red hot coke 1 because its strength is significantly lower than that of coke. The pulverized biomass-fixed carbon has a remarkably large specific surface area compared to the red hot coke 1 and is made porous by thermal decomposition, so that the combustibility is very good. As a result, the red hot coke 1 is preferentially burned before burning. In addition, the residence time in the pre-chamber 4 is much longer than the residence time in the flue 10, and the gas is in a turbulent state due to the packed bed of the red hot coke 1, so that it is reliably mixed and burned. Done efficiently.
[0018]
The exhaust gas that has finished burning contains a small amount of combustible components due to the equilibrium reaction due to its moisture, and is led to the flue 10 via the annular duct 5. In the flue 10, combustion air is continuously introduced again from the combustion air inlet 9. Since the combustible amount is small, it burns completely even in a short residence time, and is completely burned until the exhaust gas reaches the collision wall 11 installed in the flue 10, and unburned biomass fixed carbon collides. There is no collision with the wall 11. Thus, all the fixed carbon in the biomass raw material is burned and converted into exhaust gas sensible heat, and is effectively heat-exchanged and recovered by the boiler 13. As a result, a large amount of biomass is processed by the coke dry fire extinguishing equipment, and the total amount of heat possessed by the biomass can be recovered and used as heat.
[0019]
Here, the combustion air for recombusting the exhaust gas after burning the biomass-fixed carbon and the combustible gas after pyrolysis is introduced into the flue 10 as in the above embodiment, and the annular duct 5 It may be introduced inside or both.
[0020]
On the other hand, when the lid 3a is opened when red hot coke is charged, a large amount of air flows from the coke charging inlet 3 at the top of the cooling tower 2. Therefore, if the prechamber 4 is filled with combustible gas, there is a risk of explosion. Moreover, since 80% or more of biomass is volatile, a large amount of gas is released. When the total amount of the released gas amount and the air amount flowing in from the coke charging inlet 3 exceeds the allowable amount of the circulation blower 15, the top of the cooling tower 2 becomes a positive pressure and the gas leaks from the coke charging inlet 3. Therefore, when processing the biomass, while the cover 3a of the coke charging inlet 3 is opened, the charging of the biomass into the pre-chamber 4 is stopped or the charging amount is reduced. As a result, gas leakage and the like can be avoided without increasing the capacity of the circulation blower 15.
[0021]
Example 2
FIG. 2 is a block diagram of a coke dry fire extinguishing facility for implementing another embodiment of the present invention. In addition to the biomass charging inlet 7 and the combustion air inlet 8, the pre-chamber 4 of the coke dry fire extinguishing equipment of FIG. 2 is provided with an inlet 17 for water and / or steam.
[0022]
As described above, when a large amount of biomass is combusted in the pre-chamber 4 and effectively used, the temperature rises in the pre-chamber 4. This rise in temperature causes a serious problem of ash melting as well as the effect on the equipment. In general, the melting point of ash contained in biomass is lower than the melting point of coal ash. Therefore, when burning at high temperature, the ash is scattered in a semi-molten state and adheres to walls, heat transfer tubes, etc., causing harmful effects. Therefore, it is necessary to perform combustion temperature management. Therefore, for temperature control when a large amount of biomass is burned in the pre-chamber 4, water / steam is blown from the introduction port 17 as necessary to control the temperature. The blown water / steam generates a carbon gas and water gasification reaction (endothermic reaction) in the pre-chamber 4 to cool the pre-chamber 4. This temperature control makes it possible to make maximum use of biomass without melting ash, without generating unburned gas, and without exhausting the recoverable heat as dust to the outside of the system. Become.
[0023]
Reference example 1
FIG. 3 is a configuration diagram of a coke dry fire extinguishing facility that implements part of the biomass processing method of the present invention. In the coke dry fire extinguishing system of FIG. 3, the pre-chamber 4 is not provided with the combustion air inlet 18 for introducing the combustion air for burning the pyrolyzed biomass fixed carbon and the combustible gas, but the annular duct 5 And provided in the flue 10.
[0024]
As described above, it is difficult to completely burn the biomass-fixed carbon generated by the pyrolysis of the biomass because the residence time is too short simply by introducing the combustion air into the flue 10. . Therefore, in this embodiment, combustion air is introduced into the annular duct 5 and the time for burning the biomass-fixed carbon with the combustion air is lengthened. In that sense, it is preferable to introduce the entire required amount of air from the annular duct 5, but when a large amount of combustion air is introduced into the annular duct 5, the temperature of the annular duct 5 significantly increases due to the combustion heat, As described above, the temperature rise in the annular duct 5 causes melting and adhesion of biomass ash. In general, since the inner wall of the annular duct 5 has a brick unit structure and does not have high-temperature strength, it is necessary to avoid a local high temperature, and the temperature of the inner wall of the annular duct 5 needs to be maintained below an allowable temperature. Therefore, in this embodiment, the gas temperature in the annular duct 5 is measured by a temperature sensor (not shown), and combustion from the annular duct 5 is performed so that the gas temperature does not exceed an allowable temperature (for example, 1000 ° C.). The amount of necessary air blown is controlled so that the remaining amount of the required air is blown into the flue 10.
[0025]
This combustion air blowing method makes it possible to prevent a small amount of coke combustion when air is introduced into the pre-chamber 4, without causing loss of coke as a product and without melting ash. Further, it is possible to make maximum use of biomass without generating unburned gas and without discharging the recoverable amount of heat as dust to the outside of the system.
[0026]
Reference example 2
FIG. 4 is a configuration diagram of a coke dry fire extinguishing facility that implements a part of the biomass processing method of the present invention.
[0027]
As the biomass throughput increases, the heat transfer efficiency decreases and the temperature of the biomass does not increase, so that pyrolysis and combustion are not reliably performed, and a portion where the thermal efficiency decreases occurs. And the part becomes low temperature, and if that part exists in the inner wall vicinity of the cooling tower 2, it will have a bad influence also on the brick which comprises an inner wall. One factor that reduces the heat transfer efficiency is the filling thickness of the biomass. That is, when a locally thick portion exists in the filling thickness, the temperature is lowered due to the heat insulating effect of the biomass, and the thermal efficiency of the portion is lowered.
[0028]
Therefore, in order to increase the throughput of biomass without reducing the thermal efficiency, it is necessary to charge the biomass evenly into the prechamber 4. For this reason, the coke dry fire extinguishing equipment of FIG. 4 is provided with two or more biomass inlets 7 to disperse the biomass in the pre-chamber 4 so that it can be charged as evenly as possible.
[0029]
Further, as shown in FIG. 5, if a cutting and dispersing device 19 having a rotary blade is provided in the vicinity of the biomass charging port 7, the biomass can be charged more evenly into the prechamber 4.
[0030]
In addition, as shown in FIG. 6, the biomass can be more evenly distributed in the prechamber 4 by providing a biomass charging chute 20 whose inclination angle and / or direction can be changed in the vicinity of the biomass charging inlet 7. Can be charged [0031]
【The invention's effect】
In the method for treating biomass in the coke dry fire extinguishing equipment of the present invention, combustion air for burning the biomass-fixed carbon and the combustible gas after pyrolysis is blown into the pre-chamber, so that most of the unburned gas is pre-chamber. Burned in. Therefore, a large amount of biomass can be effectively used without causing the corrosion trouble of the equipment due to the remaining of the combustible gas. Further, since the biomass fixed carbon is also preferentially burned in the pre-chamber by the combustion air, it can be recovered and used as heat without recovering the fixed carbon of the charged biomass as dust.
[0032]
In addition, by blowing combustion air into the annular duct and / or the flue, it becomes possible to completely burn the biomass-fixed carbon, and the total amount of heat possessed by the biomass can be recovered and used as heat. It becomes possible. Further, by blowing water and / or steam for temperature control into the pre-chamber, it is possible to suppress the temperature rise in the pre-chamber without causing adverse effects such as adhesion due to melting of ash in biomass having a low melting point. A large amount of biomass can be processed, and the amount of heat possessed by the biomass can be recovered and used as heat.
[0034]
In addition, the biomass can be charged into the bleed chamber from two or more inlets, a cutting and dispersing device provided with rotating blades in the vicinity of the biomass inlet, an inclination angle and / or in the vicinity of the biomass inlet By providing a chute for biomass charging, the direction of which can be changed, the biomass can be dispersed in the pre-chamber and charged evenly, preventing a decrease in temperature due to the heat insulation effect of the biomass, and a refractory due to temperature fluctuations It is possible to process a large amount of biomass without causing adverse effects on the environment and without lowering the thermal efficiency due to insufficient thermal decomposition and combustion of the biomass, and recovering and effectively using the entire amount of heat possessed by the biomass as heat. It becomes possible to do.
[0035]
Further, it is possible to avoid gas leakage by stopping the charging of biomass into the pre-chamber or reducing the charging amount when the lid is opened, such as when charging red hot coke.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram of a coke dry fire extinguishing facility for implementing a biomass processing method of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a coke dry-type fire extinguishing facility for implementing another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a coke dry fire extinguishing facility for carrying out part of the biomass processing method of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of a coke dry fire extinguishing facility for carrying out part of the biomass processing method of the present invention.
FIG. 5 is a view showing a cutting and dispersing device provided in the vicinity of a biomass charging port.
FIG. 6 is a view showing a biomass charging chute provided in the vicinity of a biomass charging inlet.

Claims (6)

冷却塔上部のコークス装入口より赤熱コークスをプレチャンバに装入し、冷却塔下部より不活性ガスを導入して赤熱コークスを冷却するコークス乾式消火設備にて木材、下水汚泥ケーキ等のバイオマスを処理するにあたり、前記コークス乾式消火設備の上部で前記プレチャンバに設けた1又は2以上のバイオマス装入口から前記プレチャンバ内にバイオマスを装入し、このバイオマスをプレチャンバ内で可燃ガスとバイオマス粉化固定炭素とに熱分解し、装入したバイオマスの完全燃焼に必要な空気量の燃焼用空気をプレチャンバ内に吹き込むことを特徴とするコークス乾式消火設備におけるバイオマスの処理方法。Biomass such as wood and sewage sludge cake is treated in a coke dry fire extinguishing system that charges red hot coke into the pre-chamber from the coke inlet at the top of the cooling tower and introduces inert gas from the bottom of the cooling tower to cool the red hot coke. In doing so, biomass is charged into the pre-chamber from one or more biomass inlets provided in the pre-chamber above the coke dry fire extinguishing equipment, and this biomass is combusted gas and biomass pulverized in the pre-chamber. A method for treating biomass in a coke dry fire extinguishing system, characterized in that combustion air is blown into a pre-chamber with an amount of air necessary for complete combustion of the biomass that has been pyrolyzed into fixed carbon. 熱分解後のバイオマス粉化固定炭素と可燃ガスとを燃焼させた後の排ガスを再度燃焼させるための燃焼用空気を環状ダクト及び/又は煙道内に吹き込み、未燃ガスの発生を防止することを特徴とする請求項1に記載のコークス乾式消火設備におけるバイオマスの処理方法。  To prevent the generation of unburned gas by blowing combustion air into the annular duct and / or flue for recombusting the exhaust gas after burning pyrolyzed biomass powdered fixed carbon and combustible gas The processing method of the biomass in the coke dry fire extinguishing equipment of Claim 1 characterized by the above-mentioned. 前記プレチャンバ内に熱分解後のバイオマス粉化固定炭素と可燃ガスの燃焼によって上昇するプレチャンバ内の温度を制御するための水及び/又は蒸気を吹き込むことを特徴とする請求項1又は2に記載のコークス乾式消火設備におけるバイオマスの処理方法。  The water and / or steam for controlling the temperature in the pre-chamber which rises by combustion of the biomass powdered fixed carbon and the combustible gas after pyrolysis is blown into the pre-chamber. A method for treating biomass in the described coke dry fire extinguishing equipment. 前記バイオマスをバイオマス装入口の近傍に設けた、回転式羽根を備えた切出し分散装置によりプレチャンバ内に分散装入することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載のコークス乾式消火設備におけるバイオマスの処理方法。  The coke dry type according to any one of claims 1 to 3, wherein the biomass is dispersed and charged into the pre-chamber by a cutting and dispersing device provided with a rotary blade provided in the vicinity of the biomass charging inlet. Biomass processing method in fire extinguishing equipment. 前記バイオマスをバイオマス装入口の近傍に設けた、傾斜角及び/又は方向が変更可能なシュートによりプレチャンバ内に分散装入することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載のコークス乾式消火設備におけるバイオマスの処理方法。  4. The biomass is distributedly charged into the pre-chamber by a chute provided in the vicinity of the biomass charging inlet and having a changeable inclination angle and / or direction. Biomass treatment method in coke dry fire extinguishing equipment. プレチャンバへの赤熱コークス装入等によるコークス装入口の蓋開放期間中に、コークス装入口からのガス漏洩を防止するため、前記バイオマスのプレチャンバへの装入を停止若しくは装入量を低減することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載のコークス乾式消火設備におけるバイオマスの処理方法。  In order to prevent gas leakage from the coke charging inlet during the open period of the coke charging inlet due to red hot coke charging into the pre-chamber, the charging of the biomass into the pre-chamber is stopped or the charging amount is reduced. The method for treating biomass in the coke dry fire extinguishing equipment according to any one of claims 1 to 3.
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