JP4257950B2 - 廃棄物等のガス化装置 - Google Patents
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Description
本発明は、間伐材のようなバイオマスや、有機性廃棄物等をエネルギー源として利用するためのガス化装置に関するものである。
従来、有機性廃棄物を乾留ガス化する装置として、有機性廃棄物等の固体のガス化原料とガス化剤である空気とが逆方向に移動する対向流型のものや、ガス化原料と空気を完全に混合し流動床とするものが、運転が容易で、効率が良いことから、良く用いられていた。このタイプのガス化装置では、発生したガス中にタール分や煤等の微粒子炭素分が多く含まれるという問題があった。この問題を解決すべく、ガス化原料と空気を並行流供給するものも使用されている。
また、廃棄物を乾留ガス化炉で熱分解し、発生したガス中のタール分および水分を水冷サイクロンで凝縮除去するものが提案されている（特許文献１参照）。
特開平５−２６４０２１号公報
特開平５−２６４０２１号公報
しかし、並行流型のガス化装置でも、得られたガスはガスタービンや内燃機関等の燃料として使用するには、まだタール分や煤等の微粒子炭素分の含有量が多すぎ、これらがタービン翼や内燃機関の吸気弁等に付着してガスタービンや内燃機関の寿命を縮める恐れがあった。
また、特許文献１記載の装置は水冷サイクロンを備える必要があり、設備費が高く付く難点があった。
本発明の目的は、上記のような実状に鑑み、タール分や煤等の微粒子炭素分の含有量を可及的に減少させ、かつ、コスト的に有利に設けることができる廃棄物等のガス化装置を提供することである。
本発明による廃棄物等のガス化装置は、
熱分解炉(1)の上寄り側部に設けられたガス化原料搬入用の上部搬送装置(2)と、
熱分解炉(1)内の高さ中間部に設けられた火格子(3)と、
熱分解炉(1)の底部に設けられた不燃物取出し用の底部搬送装置(4)と、
熱分解炉(1)の頂部に設けられた頂部空気取入れ口(5)と、
熱分解炉(1)の側部かつ火格子(3)より下に設けられた側部空気取入れ口(6)および水蒸気取入れ口(7)と、
熱分解炉(1)の側内面に水平仕切壁(8)を介して設けられ、かつ側部空気取入れ口(6)および水蒸気取入れ口(7)より下に位置する内筒(9)と、
熱分解炉(1)の下寄り側部に設けられ、かつ水平仕切壁(8)の下に位置するガス抜出し口(10)とを備え、
上部搬送装置(2)で炉(1)内に供給されたガス化原料が火格子(3)上に積もって上部堆積物(21)を形成し、部分燃焼によりガス化され、生じたガス化残留物が火格子棒(3a)の回転により落下し、底部搬送装置(4)上および内筒(9)内に積もって下部堆積物(22)を形成し、火格子(3)上の上部堆積物(21)と内筒(9)内の下部堆積物(22)の間に空間(23)が生じている、
廃棄物等のガス化装置である。
熱分解炉(1)の上寄り側部に設けられたガス化原料搬入用の上部搬送装置(2)と、
熱分解炉(1)内の高さ中間部に設けられた火格子(3)と、
熱分解炉(1)の底部に設けられた不燃物取出し用の底部搬送装置(4)と、
熱分解炉(1)の頂部に設けられた頂部空気取入れ口(5)と、
熱分解炉(1)の側部かつ火格子(3)より下に設けられた側部空気取入れ口(6)および水蒸気取入れ口(7)と、
熱分解炉(1)の側内面に水平仕切壁(8)を介して設けられ、かつ側部空気取入れ口(6)および水蒸気取入れ口(7)より下に位置する内筒(9)と、
熱分解炉(1)の下寄り側部に設けられ、かつ水平仕切壁(8)の下に位置するガス抜出し口(10)とを備え、
上部搬送装置(2)で炉(1)内に供給されたガス化原料が火格子(3)上に積もって上部堆積物(21)を形成し、部分燃焼によりガス化され、生じたガス化残留物が火格子棒(3a)の回転により落下し、底部搬送装置(4)上および内筒(9)内に積もって下部堆積物(22)を形成し、火格子(3)上の上部堆積物(21)と内筒(9)内の下部堆積物(22)の間に空間(23)が生じている、
廃棄物等のガス化装置である。
本発明のガス化装置において、ガス化原料搬入用の上流搬送装置および不燃物取出し用の下流搬送装置としては、スクリューコンベヤ、スクレーパコンベヤ、チェーンコンベヤ等が単独でまたは２以上の組み合わせで用いられる。これらにロータリーバルブを取付けることも好ましい。熱分解炉の中間部に火格子を設け、その上に上流堆積物を積もらせることもできる。火格子としては複数の回転火格子棒で構成されたものが好ましい。上記空間に水蒸気を導入し、水性ガス化反応（Ｃ＋Ｈ２ Ｏ→ＣＯ＋Ｈ２ ）などのガス改質反応を効率的に進めることも好ましい。これにより、高発熱化や高効率化が得られるガス改質が達成でき、煤等の微粒子炭素分の原因物質であるＣも減少して微粒子炭素分の含有量を可及的に減少させることができる。水蒸気導入の代わりに、ガス化原料の水分含有量を予め大きくしておいてもよい。ガス化装置としては、有機性廃棄物等の固体のガス化原料とガス化剤である空気を逆方向に移動させる対向流型のものが好ましく、ガス化原料と空気を完全に混合し流動床とするもの、ガス化により生じたガスの顕熱をガス化原料の予加熱に使用するタイプのものも適用できる。
本発明のガス化装置では、上流堆積物(21)と下流堆積物(22)の間におよび／または上流堆積物の上に空間(23)(24)が設けられ、該空間(23)(24)に低空気比で空気が導入されるので、空間を通過するガス化残留物中のタール分を優先的に熱分解させ、チャーとすることができる。この高温ガスを下部堆積物(22)に通過させ、下部堆積物(22)で水性ガス化反応（Ｃ＋Ｈ２ Ｏ→ＣＯ＋Ｈ２ ）などのガス改質反応を効率的に進めることにより、高発熱化や高効率化が得られるガス改質が達成でき、煤等の微粒子炭素分の原因物質であるＣを減少して微粒子炭素分の含有量を可及的に減少させることができる。
つぎに、本発明を図示の実施例により具体的に説明する。
実施例１
図１において、本発明による廃棄物等のガス化装置は、
熱分解炉(1) の上寄り側部に設けられたガス化原料搬入用の上部搬送装置(2) と、
熱分解炉(1) 内の高さ中間部に設けられた火格子(3) と、
熱分解炉(1) の底部に設けられた不燃物取出し用の底部搬送装置(4) と、
熱分解炉(1) の頂部に設けられた頂部空気取入れ口(5) と、
熱分解炉(1) の側部かつ火格子(3) より下に設けられた側部空気取入れ口(6) および水蒸気取入れ口(7) と、
熱分解炉(1) の側内面に水平仕切壁(8) を介して設けられ、かつ側部空気取入れ口(6) および水蒸気取入れ口(7) より下に位置する内筒(9) と、
熱分解炉(1) の下寄り側部に設けられ、かつ水平仕切壁(8) の下に位置するガス抜出し口(10)とを備えたものである。
図１において、本発明による廃棄物等のガス化装置は、
熱分解炉(1) の上寄り側部に設けられたガス化原料搬入用の上部搬送装置(2) と、
熱分解炉(1) 内の高さ中間部に設けられた火格子(3) と、
熱分解炉(1) の底部に設けられた不燃物取出し用の底部搬送装置(4) と、
熱分解炉(1) の頂部に設けられた頂部空気取入れ口(5) と、
熱分解炉(1) の側部かつ火格子(3) より下に設けられた側部空気取入れ口(6) および水蒸気取入れ口(7) と、
熱分解炉(1) の側内面に水平仕切壁(8) を介して設けられ、かつ側部空気取入れ口(6) および水蒸気取入れ口(7) より下に位置する内筒(9) と、
熱分解炉(1) の下寄り側部に設けられ、かつ水平仕切壁(8) の下に位置するガス抜出し口(10)とを備えたものである。
上部搬送装置(2) はスクリューコンベヤであり、その始端上部にはホッパ(12)が設けられ、ホッパ(12)は下端にロータリバルブ(11)を内装している。上部搬送装置(2) の中間部には供給部空気取入れ口(13)が設けられている。
火格子(3) は並列する複数の火格子棒(3a)で構成され、各火格子棒(3a)は断面楕円形のものであって、回転により火格子(3) の堆積物を適宜落下させるようになっている。
底部搬送装置(4) はスクレーパコンベヤであり、その終端部はスクリューコンベヤ(14)に接続している
上記構成のガス化装置において、間伐材のようなバイオマスや、有機性廃棄物等のガス化原料がホッパ(12)に投入され、ロータリバルブ(11)を経て上部搬送装置(2) に送られ、同装置(2) によって炉(1) 内に供給され、火格子(3) 上に投下され、上部堆積物(21)を形成する。熱分解炉(1) の頂部内には上部堆積物(21)の上に上部空間(24)が生じる。上部堆積物(21)は供給部空気取入れ口(13)および頂部空気取入れ口(5) から導入される空気により部分燃焼され、その結果昇温され、熱分解によりガスを生じる。この空気は予熱されていた方がよい。空気比は好ましくは０．２程度以下であり、熱分解温度は好ましくは５００〜８００℃である。上部空間(24)の形成によりガス化原料の熱分解を均質に行うことができる。
上記構成のガス化装置において、間伐材のようなバイオマスや、有機性廃棄物等のガス化原料がホッパ(12)に投入され、ロータリバルブ(11)を経て上部搬送装置(2) に送られ、同装置(2) によって炉(1) 内に供給され、火格子(3) 上に投下され、上部堆積物(21)を形成する。熱分解炉(1) の頂部内には上部堆積物(21)の上に上部空間(24)が生じる。上部堆積物(21)は供給部空気取入れ口(13)および頂部空気取入れ口(5) から導入される空気により部分燃焼され、その結果昇温され、熱分解によりガスを生じる。この空気は予熱されていた方がよい。空気比は好ましくは０．２程度以下であり、熱分解温度は好ましくは５００〜８００℃である。上部空間(24)の形成によりガス化原料の熱分解を均質に行うことができる。
ガス化原料は部分燃焼によりガス化され、生じたガス化残留物（灰、チャー、カーボン等）は火格子棒(3a)の微調整回転により落下される。ガス化残留物は着火温度の低いタール分を含んでいる。火格子棒(3a)の微調整回転は上部堆積物(21)の高さがほぼ一定になるように行うのが好ましい。熱分解ガスは火格子(3) を下方へ通過する。
火格子(3) を通過したガス化残留物は底部搬送装置(4) 上および内筒(9) 内に積もって下部堆積物(22)を形成し、火格子(3) 上の上部堆積物(21)と内筒(9) 内の下部堆積物(22)の間に空間(23)が生じる。この空間(23)に側部空気取入れ口(6) から空気を空気比が０．２〜０．５になるように導入し、空間(23)を通過するガス化残留物中のタール分（着火温度が低い）を優先的に熱分解させ、チャーとする。空間(23)の温度は１０００〜１３００℃まで昇温する。この高温ガスを下部堆積物(22)に通過させ、下部堆積物(22)で水性ガス化反応（Ｃ＋Ｈ２ Ｏ→ＣＯ＋Ｈ２ ）などのガス改質反応を効率的に進めることにより、高発熱化や高効率化が得られるガス改質が達成でき、煤等の微粒子炭素分の原因物質であるＣも減少して微粒子炭素分の含有量を可及的に減少させることができる。
下部堆積物(22)を通過したガスは炉底部から炉壁と内筒(9) の間のガス流路(25)を通って上行し、ガス抜出し口(10)から炉外で抜き出される。炉底部に残った灰分やチャーは底部搬送装置(4) で炉外へ抜出され、さらにスクリューコンベヤ(14)で処分地へ送られる。
実施例２
図２は、ガス化原料と空気を完全に混合し流動床とするタイプのガス化装置を示す。図中、熱分解炉(1) は上流流動層(31)と下流流動層(32)からなり、これらは連通路(33)で結ばれている。下流流動層(32)の頂部にはサイクロン(34)が設けられている。上流流動層(31)の頂部一側には密封容器(35)が設けられている。同容器(35)内部は空間(23)に相当し、同容器(35)に空気を導入する空気取入れ口(6)が設けられ、同容器(35)から下流流動層(32)の多孔板(37)下へ空気を送る空気輸送管(36)が設けられている。図２中の符号のうち図１と同じ符号は図１と同じものを示す。
図２は、ガス化原料と空気を完全に混合し流動床とするタイプのガス化装置を示す。図中、熱分解炉(1) は上流流動層(31)と下流流動層(32)からなり、これらは連通路(33)で結ばれている。下流流動層(32)の頂部にはサイクロン(34)が設けられている。上流流動層(31)の頂部一側には密封容器(35)が設けられている。同容器(35)内部は空間(23)に相当し、同容器(35)に空気を導入する空気取入れ口(6)が設けられ、同容器(35)から下流流動層(32)の多孔板(37)下へ空気を送る空気輸送管(36)が設けられている。図２中の符号のうち図１と同じ符号は図１と同じものを示す。
このガス化装置も、
熱分解炉(1) の上流域に設けられたガス化原料搬入用の上流搬送装置(2) と、
熱分解炉(1) の下流域に設けられた不燃物取出し用の下流搬送装置(4) と、
熱分解炉(1) の下流域に設けられたガス抜出し口(10)とを備え、
上流搬送装置(2) で上流域に供給されたガス化原料から上流堆積物(21)が形成され、部分燃焼によりガス化され、生じたガス化残留物が下流域に積もって下流堆積物(22)が形成され、上流堆積物(21)と下流堆積物(22)の間におよび／または上流堆積物の上に空間(23)(24)が設けられ、該空間(23)(24)に空気を導入する空気取入れ口(6) が設けられている。
熱分解炉(1) の上流域に設けられたガス化原料搬入用の上流搬送装置(2) と、
熱分解炉(1) の下流域に設けられた不燃物取出し用の下流搬送装置(4) と、
熱分解炉(1) の下流域に設けられたガス抜出し口(10)とを備え、
上流搬送装置(2) で上流域に供給されたガス化原料から上流堆積物(21)が形成され、部分燃焼によりガス化され、生じたガス化残留物が下流域に積もって下流堆積物(22)が形成され、上流堆積物(21)と下流堆積物(22)の間におよび／または上流堆積物の上に空間(23)(24)が設けられ、該空間(23)(24)に空気を導入する空気取入れ口(6) が設けられている。
実施例３
図３は、ガス化により生じたガスの顕熱をガス化原料の予加熱に使用するタイプのガス化装置を示す。
図３は、ガス化により生じたガスの顕熱をガス化原料の予加熱に使用するタイプのガス化装置を示す。
この実施例では、熱分解炉(1) の炉壁と内筒(9) の間のガス流路(25)が上側方に延長されて、垂直の上流搬送装置(2) を覆う上部ガス流路(26)が形成され、ガス化により生じたガスの顕熱が間接熱交換によりガス化原料の予加熱に使用される。図３中の符号のうち図１と同じ符号は図１と同じものを示す。
このガス化装置も、
熱分解炉(1) の上流域に設けられたガス化原料搬入用の上流搬送装置(2) と、
熱分解炉(1) の下流域に設けられた不燃物取出し用の下流搬送装置(4) と、
熱分解炉(1) の下流域に設けられたガス抜出し口(10)とを備え、
上流搬送装置(2) で上流域に供給されたガス化原料から上流堆積物(21)が形成され、部分燃焼によりガス化され、生じたガス化残留物が下流域に積もって下流堆積物(22)が形成され、上流堆積物(21)と下流堆積物(22)の間におよび／または上流堆積物の上に空間(23)(24)が設けられ、該空間(23)(24)に空気を導入する空気取入れ口(6) が設けられている。
熱分解炉(1) の上流域に設けられたガス化原料搬入用の上流搬送装置(2) と、
熱分解炉(1) の下流域に設けられた不燃物取出し用の下流搬送装置(4) と、
熱分解炉(1) の下流域に設けられたガス抜出し口(10)とを備え、
上流搬送装置(2) で上流域に供給されたガス化原料から上流堆積物(21)が形成され、部分燃焼によりガス化され、生じたガス化残留物が下流域に積もって下流堆積物(22)が形成され、上流堆積物(21)と下流堆積物(22)の間におよび／または上流堆積物の上に空間(23)(24)が設けられ、該空間(23)(24)に空気を導入する空気取入れ口(6) が設けられている。
(1) ：熱分解炉
(2) ：上部搬送装置、上流搬送装置
(3) ：火格子
(4) ：底部搬送装置、下流搬送装置
(5) ：頂部空気取入れ口
(6) ：側部空気取入れ口
(7) ：水蒸気取入れ口
(8) ：水平仕切壁
(9) ：内筒
(10)：ガス抜出し口
(21)：上部堆積物
(22)：下部堆積物
(23)：空間
(2) ：上部搬送装置、上流搬送装置
(3) ：火格子
(4) ：底部搬送装置、下流搬送装置
(5) ：頂部空気取入れ口
(6) ：側部空気取入れ口
(7) ：水蒸気取入れ口
(8) ：水平仕切壁
(9) ：内筒
(10)：ガス抜出し口
(21)：上部堆積物
(22)：下部堆積物
(23)：空間
Claims (1)
- 熱分解炉(1)の上寄り側部に設けられ、バイオマスや有機性廃棄物を搬入する上部搬送装置(2)と、
熱分解炉(1)内の高さ中間部に設けられた火格子(3)と、
熱分解炉(1)の底部に設けられた不燃物取出し用の底部搬送装置(4)と、
熱分解炉(1)の頂部に設けられた頂部空気取入れ口(5)と、
熱分解炉(1)の側部かつ火格子(3)より下に設けられた側部空気取入れ口(6)および水蒸気取入れ口(7)と、
熱分解炉(1)の側内面に水平仕切壁(8)を介して設けられ、かつ側部空気取入れ口(6)および水蒸気取入れ口(7)より下に位置する内筒(9)と、
熱分解炉(1)の下寄り側部に設けられ、かつ水平仕切壁(8)の下に位置するガス抜出し口(10)とを備え、
上部搬送装置(2)で炉(1)内に供給されたバイオマスや有機性廃棄物が火格子(3)上に積もって上部堆積物(21)を形成し、部分燃焼によりガス化され、生じたガス化残留物が火格子棒(3a)の回転により落下し、底部搬送装置(4)上および内筒(9)内に積もって下部堆積物(22)を形成し、火格子(3)上の上部堆積物(21)と内筒(9)内の下部堆積物(22)の間に空間(23)が生じている、
廃棄物等のガス化装置。
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| Publication Number | Publication Date |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CA2845883A1 (fr) * | 2011-09-05 | 2013-03-14 | Xylowatt S.A. | Gazeifieur de combustible solide carbone |
| SG11201406590PA (en) * | 2012-05-18 | 2014-11-27 | Japan Blue Energy Co Ltd | Biomass gasifier device |
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