JP4434531B2

JP4434531B2 - Pyrolysis gasification reforming system

Info

Publication number: JP4434531B2
Application number: JP2001282906A
Authority: JP
Inventors: 井宏松; 間毅野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2021-09-18
Also published as: JP2003095604A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理物を熱分解して生成される熱分解ガスを加熱して、化学的に安定でかつ低位発熱量を有する改質ガスに改質する熱分解処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、一般廃棄物やカーシュレッダーダスト等の有機系廃棄物等の廃棄物は、熱分解残渣と熱分解ガスとに熱分解される。このように、廃棄物を熱分解して生成される熱分解ガスは、環境に対して有害である高分子の炭化水素を多量に含んでいる。このため、熱分解ガスは、高温環境下のガス改質炉で加熱され、熱分解ガス中の高分子の炭化水素は、水素、一酸化炭素、メタン等の低分子量、低位発熱量の化学的に安定した物質へ化学変化する。このようにして、熱分解ガスは性状が比較的安定した改質ガスに改質される。
【０００３】
改質ガスは、さらに、脱塩処理、脱硫処理、ダスト回収処理等の浄化処理が施されて精製ガスに精製される。この精製ガスは、他の処理施設に送られて熱源として活用されたり、大気中に放出されるのが一般的である。しかしながら、ガス改質炉から排出される改質ガスは、熱分解ガスを高温環境下で加熱して得られるので、非常に高温となっており、精製ガスへの浄化処理を効率良く行うことができない。従って、精製ガスを効率良く生成するためには、改質ガスを浄化処理に適した温度に冷却する必要がある。
【０００４】
この時、改質ガスは直接冷却されて、冷却により失われた改質ガスの顕熱に相当する熱エネルギーは、回収されないか、あるいはガス改質炉の下流に配置されたボイラのおいて蒸気に吸収されて給湯や冷暖房等に利用されるのが一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来の熱分解処理システムでは、ガス改質炉から排出された改質ガスの顕熱のうち冷却により失われた顕熱に相当する熱エネルギーは、回収されずに全く利用されないか、あるいは蒸気を介して給湯や冷暖房等に利用される程度であった。
【０００６】
従って、廃棄物の熱分解処理において生じるエネルギーを利用して発電等を行う場合に、実際に利用可能なエネルギーは、廃棄物の有するエネルギーからガス改質炉より排出された改質ガスの有する顕熱に相当する熱エネルギーを差し引いたエネルギーとなる。
【０００７】
ところで、冷却により失われる改質ガスの顕熱に相当する熱エネルギーは、熱分解処理された廃棄物の有するエネルギーの約１０％程度に相当する。従って、廃棄物の熱分解処理において生じるエネルギーを利用して発電等を行う場合には、廃棄物の有するエネルギーのうち約１０％程度に相当するエネルギーが有効に利用されておらず、大きなエネルギー損失を生じている。
【０００８】
また、ガス改質炉の下流側に空気を媒体とする熱交換器を設置して、この熱交換器において、ガス改質炉からの改質ガスを概ね２００℃以下に冷却して、改質ガスの冷却により失われる顕熱に相当する熱エネルギーを回収することも考えられる。
【０００９】
しかしながら、空気等のガス類を媒体とするガス／ガス間の熱交換器は、ボイラーのように液体を媒体とするガス／液間の熱交換器に比べて、伝熱係数が小さい。従って、ガス／ガス間の熱交換器により改質ガスを冷却する場合には、熱交換器の機器サイズを大きくし熱交換器内部での改質ガスの滞留時間を長くして、長時間かけて改質ガスの冷却を行う必要がある。このように改質ガスを長い時間をかけて冷却する場合には、改質ガスは、ダイオキシン類の再合成反応が活発な概ね５００℃〜３００℃という温度域の温度を長時間滞留することになる。従って、改質ガスをガス／ガス間の熱交換器により冷却する場合には、改質ガスからダイオキシン類が再合成する危険性が非常に高くなる。
【００１０】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、ガス改質炉から排出される改質ガスの有する熱エネルギーを効率的に利用するとともに、改質ガスの冷却の際にダイオキシン類が再合成するのを防ぐことができる熱分解処理システムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被処理物を熱分解して熱分解ガスを生成する熱分解炉と、熱分解炉から送られてくる熱分解ガスを加熱して改質ガスに改質するガス改質炉と、ガス改質炉から送られてくる改質ガスの有する熱エネルギーを利用して酸素含有ガスを加熱する空気熱交換器と、空気熱交換器とガス改質炉とを接続し、空気熱交換器で加熱された酸素含有ガスをガス改質炉へ送る空気搬送管と、を備えたことを特徴とする熱分解ガス化改質システムである。
【００１２】
本発明によれば、ガス改質炉で熱分解ガスを加熱する際には、空気搬送管を介して送られてくる加熱された酸素含有ガスが利用されるので、効率的にガス改質炉で熱分解ガスを加熱することができる。
【００１３】
好ましくは、空気熱交換器より後段には、空気熱交換器から送られてくる改質ガスを急速に冷却する急速冷却器が接続されている。
【００１４】
より好ましくは、急速冷却器は、ボイラ給水により冷却されているボイラを有し、急速冷却器に搬送された改質ガスは、ボイラへ送られてボイラ給水により冷却される。
【００１５】
より好ましくは、急速冷却器は、冷却水を噴射して改質ガスと直接接触して冷却する直接冷却器を有する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
図１は本発明の第１の実施の形態を示す図である。ここで図１は熱分解処理システムを示す構成図である。
【００１８】
図１において、熱分解処理システムは、一般廃棄物等の被処理物１１を熱分解残渣２０と熱分解ガス２１とに熱分解する熱分解炉１と、熱分解炉１に接続され、熱分解炉１から送られてくる熱分解ガス２１を加熱して改質ガス２２に改質するガス改質炉２と、を備えている。
【００１９】
ガス改質炉２には空気熱交換器３が接続され、空気熱交換器３は、ガス改質炉２から送られてくる改質ガス２２を酸素を含む改質反応用空気１２（酸素含有ガス）により冷却するようになっている。従って、この改質反応用空気１２は、改質ガス２２によって加熱されることとなる。
【００２０】
ガス改質炉２と空気熱交換器３とは空気搬送管１０により接続されており、改質ガス２２の有する熱エネルギーを吸収して加熱された改質反応用空気１２は、空気搬送管１０を通ってガス改質炉２に送られる。
【００２１】
空気熱交換器３にはボイラ４が接続されており、このボイラ４は、空気熱交換器３から送られてくる改質ガス２２をボイラ給水１３により急速に冷却するようになっている。また、ボイラ４にはガス浄化装置５が接続されており、ガス浄化装置５は、ボイラ４から送られてくる改質ガス２２に浄化処理を施して性状が非常に安定した精製ガス２３を生成するものである。このようにして生成された精製ガス２３は、ガス発電機６へ送られて燃料として活用されている。
【００２２】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００２３】
熱分解処理が必要とされる一般廃棄物等の被処理物１１は、熱分解炉１に投入される。このとき、被処理物１１は、特別な処理が加えられないで熱分解炉１に直接投入される場合もあるが、通常は、破砕機（図示せず）により被処理物１１を破砕して、磁選機（図示せず）により鉄類等の磁選物の選別処理を行い、乾燥機（図示せず）により被処理物１１を乾燥した後に、被処理物１１は熱分解炉１に投入される。
【００２４】
熱分解炉１は、無酸素状態あるいは酸素不足の雰囲気の下で約４００℃〜６００℃まで直接あるいは間接に加熱されている。このような熱分解炉１に投入された被処理物１１は、熱分解残渣２０と熱分解ガス２１とに熱分解される。
【００２５】
熱分解残渣２０は、炭素分を多量に含むので、電炉の還元剤やセメントキルンの燃料等として系外にマテリアルリサイクルされたり、溶解炉で熱分解残渣２０中の灰成分を溶融して可燃性の溶融ガスを生成したりして、適切な無害化処理が施される。他方、熱分解ガス２１は、ガス改質炉２に送られる。
【００２６】
ガス改質炉２に送られた熱分解ガス２１は、約１０００℃〜１２００℃で加熱されており、熱分解ガス２１の主要成分である高分子量の炭化水素は、水素、一酸化炭素、メタン等の低分子量、低位発熱量の化学的に安定した物質へ改質される。なお、ガス改質炉２では、熱分解炉１から送られてきた熱分解ガス２１の一部を燃焼することにより、熱分解ガス２１を加熱している。
【００２７】
改質ガス２２は、ガス改質炉２から空気熱交換器３へ送られる。ガス改質炉２から排出される改質ガス２２は、ガス改質炉２で加熱されて約１０００℃という高温となっているが、空気熱交換器３に送られた改質ガス２２は、改質反応用空気１２により改質ガス２２の有する熱エネルギーが吸収されて約５００℃まで冷却される。
【００２８】
このとき、改質ガス２２の熱エネルギーを吸収して加熱された改質反応用空気１２は、空気搬送管１０を通ってガス改質炉２へ送られて、ガス改質炉２で熱分解ガス２１を燃焼する際の空気として利用される。
【００２９】
ところで、ガス改質炉２では、熱分解ガス２１を改質ガス２２に改質するために、ガス改質炉２内の酸素を用いて熱分解ガス２１を燃焼して、熱分解ガス２１を約１０００℃〜１２００℃に加熱する必要がある。このとき、燃焼には関与しないガス改質炉２内の空気中の窒素等の不活性ガスも、熱分解ガス２１の燃焼によって、約１０００℃〜１２００℃に加熱する必要がある。このように、改質ガス２２および不活性ガスを約１０００℃〜１２００℃に加熱する場合には、熱分解ガス２１の燃焼の際に供給される空気の温度が約１０００℃〜１２００℃に近いほど、熱分解ガス２１の燃焼によって発生させる熱量は少なくてよい。
【００３０】
このため、空気熱交換器３で加熱された改質反応用空気１２を利用して熱分解ガス２１を燃焼させることにより、熱分解ガス２１の燃焼量は減少して、熱分解ガス２１の燃焼の際に生じる二酸化炭素や水蒸気のような不活性成分の発生量は減少する。これにより、ガス改質炉２において生成される改質ガス２２は、不活性成分が減少して可燃性成分が増加するので、改質ガス２２の低位発熱量は増加する。
【００３１】
また、エネルギー保存の法則から以下の（１）式が成立する。すなわち、エネルギー保存の法則によれば、ガス改質炉２に送られる熱分解ガス２１の顕熱量Ｑｐおよび低位発熱量Ｌｐと、熱分解ガス２１の燃焼のためにガス改質炉２に供給される空気の顕熱量Ｑａと、の和から、ガス改質炉２における熱損失量Ｑｌを差し引いたものは、改質ガス２２の顕熱量Ｑｃおよび低位発熱量Ｌｃの和に等しくなる。
【００３２】
Ｑｐ＋Ｌｐ＋Ｑａ − Ｑｌ＝Ｑｃ＋Ｌｃ・・・（１）
このとき、熱分解ガス２１の燃焼に常温の空気を使用する場合と高温の空気を使用する場合とを比較すると、常温の空気の顕熱量Ｑａ_１と高温の空気の顕熱量Ｑａ_２との間には以下の（２）式が成立する。
【００３３】
Ｑａ_１＜Ｑａ_２・・・（２）
また、ガス改質炉２の操業温度等の運転条件を一定とした場合には、ガス改質炉２における熱損失量Ｑｌは略一定となり、また、改質ガス２２の顕熱量Ｑｃも略一定となる。
【００３４】
従って、ガス改質炉２の運転条件を一定にするとともに、ガス改質炉２に送られる熱分解ガス２１の顕熱量Ｑｐおよび低位発熱量Ｌｐを一定として熱分解ガス２１の有する総エネルギーＱｐ＋Ｌｐを一定とした場合には、ガス改質炉２に供給する改質反応用空気１２の顕熱量Ｑａを増加させると、改質ガス２２の有する低位発熱量Ｌｃも増加することが、上述の（１）式および（２）式から分かる。
【００３５】
このように、（１）式に示すエネルギー保存の法則からも、ガス改質炉２で熱分解ガス２１を燃焼させる際に高温の改質反応用空気１２を使用した場合のほうが、常温の改質反応用空気１２を使用した場合よりも、ガス改質炉２で生成される改質ガス２２の有する低位発熱量Ｌｃは増加することが分かる。
【００３６】
空気熱交換器３において約５００℃まで冷却された改質ガス２２は、ボイラ４に送られる。ボイラ４に送られた改質ガス２２は、ボイラ給水１３により急速に冷却されて短時間で約２００℃以下の温度とされる。また、改質ガス２２を冷却するために使用されたボイラ給水１３は蒸気１５となり、この蒸気１５は、熱分解炉１に投入する前の被処理物１１を乾燥させる乾燥機の熱源として利用されたり、給湯や冷暖房等に余熱利用されたりする。
【００３７】
ボイラ４で急速に冷却された改質ガス２２は、ガス浄化装置５に送られる。ガス浄化装置５では、バグフィルターにより改質ガス２２の脱塵処理を行ったり、改質ガス２２中の塩化水素等の酸性ガス成分やアンモニア等の微量有害成分を湿式洗浄によって除去したり、改質ガス２２中の硫化水素等の硫化物を脱硫機によって除去したりして、改質ガス２２の浄化処理が行われる。このように、改質ガス２２を浄化処理することによって、改質ガス２２から性状の安定した精製ガス２３が生成される。
【００３８】
ガス浄化装置５で浄化処理された精製ガス２３は、ガス発電機６へ送られて、発電用の燃料として活用されている。なお、精製ガス２３は、ガス発電機６だけではなく、ボイラ４や工業用炉等の熱機器において使用される燃料や化学プロセスの原料として利用することができる。
【００３９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、改質ガス２２の熱エネルギーを吸収した改質反応用空気１２は、空気搬送管１０を通ってガス改質炉２に供給され、ガス改質炉２における熱分解ガス２１の燃焼に使用される。これにより、ガス改質炉２で改質される改質ガス２２は、可燃性成分が増加して低位発熱量が増加するので、改質ガス２２を精製して得られる精製ガス２３の有する低位発熱量も増加する。このため、発電機等の精製ガス利用機器に利用することができる精製ガス２３の熱エネルギーは増加するので、精製ガス利用機器に利用することができるエネルギーのエネルギー効率は向上して、例えば、ガス発電機６の発電量は増加する。なお、酸素を含む改質反応用空気１２の代わりに改質反応用酸素を用いた場合にも、本発明による作用効果を期待することができる。
【００４０】
また、改質ガス２２は、空気熱交換器３により比較的緩やかに時間をかけて約５００℃まで冷却されて、その後、ボイラ４において急速に冷却されて短時間で約２００℃以下の温度とされる。これにより、改質ガス２２は、ダイオキシン類の再合成反応が活発な概ね５００℃〜３００℃という温度域を、長時間滞留することなく短時間で通過するので、ダイオキシン類の再合成を最小限度に抑制することができる。
【００４１】
第２の実施の形態
図２は本発明の第２の実施の形態を示す図である。ここで図２は熱分解処理システムを示す構成図である。
【００４２】
図２に示す第２の実施の形態は、ボイラ４の代わりに、噴霧冷却水１４を水噴射して改質ガス２２と直接接触させて改質ガスを急速に冷却する直接冷却器７を、空気熱交換器３とガス浄化装置５との間に設置したものである。直接冷却器７は、空気熱交換器３から送られてくる改質ガス２２を短時間で約２００℃以下の温度に冷却した後に、この改質ガス２２をガス浄化装置５へ送ることができる。
【００４３】
他の構成は図１に示す第１の実施の形態と略同一である。
【００４４】
図２において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４５】
図２に示される熱分解処理システムにおいて、熱分解炉１で被処理物１１を熱分解して発生した熱分解ガス２１は、ガス改質炉２において改質ガス２２に改質されて、この改質ガス２２は、空気熱交換器３において約５００℃まで冷却されて、その後、直接冷却器７へ送られる。
【００４６】
直接冷却器７に送られた改質ガス２２は、噴霧冷却水１４の水噴射によって急速に冷却され、短時間で約２００℃以下の温度とされる。
【００４７】
このように直接冷却器７で急速に冷却された改質ガス２２は、ガス浄化装置５に送られて精製ガス２３に精製され、この精製ガス２３は、ガス発電機６等の精製ガス利用機器へ送られて熱源等として利用される。
【００４８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、改質ガス２２は、空気熱交換器３により比較的緩やかに時間をかけて約５００℃まで冷却されて、その後、直接冷却器７で噴霧冷却水１４が水噴射されて急速に冷却され短時間で約２００℃以下の温度とされる。これにより、改質ガス２２は、ダイオキシン類の再合成反応が活発な概ね５００℃〜３００℃という温度域を長時間滞留することなく短時間で通過するので、ダイオキシン類の再合成を最小限度に抑制することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ガス改質炉で熱分解ガスを加熱する際には、空気搬送管を介して送られてくる加熱された酸素含有ガスが利用されるので、ガス改質炉から排出される改質ガスの有する熱エネルギーを効率的に利用することができる。また、改質ガスは、急速冷却器により急速に冷却されるため、ダイオキシン類の再合成が活発な温度域を長時間滞留することはなく、改質ガスからダイオキシン類が再合成するのを効果的に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による熱分解処理システムの第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】本発明による熱分解処理システムの第２の実施の形態を示す構成図である。
【符号の説明】
１熱分解炉
２ガス改質炉
３空気熱交換器
４ボイラ
５ガス浄化装置
６ガス発電機
７直接冷却器
１０空気搬送管
１１被処理物
１２改質反応用空気
１３ボイラ給水
１４噴霧冷却水
１５蒸気
２０熱分解残渣
２１熱分解ガス
２２改質ガス
２３精製ガス[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thermal decomposition treatment system that heats a pyrolysis gas generated by pyrolyzing an object to be processed and reforms it into a reformed gas that is chemically stable and has a lower calorific value.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, waste such as general waste and organic waste such as car shredder dust is thermally decomposed into a pyrolysis residue and a pyrolysis gas. As described above, the pyrolysis gas generated by pyrolyzing waste contains a large amount of high molecular hydrocarbons that are harmful to the environment. For this reason, the pyrolysis gas is heated in a gas reforming furnace in a high temperature environment, and the high molecular weight hydrocarbons in the pyrolysis gas are chemicals with low molecular weight and low calorific value such as hydrogen, carbon monoxide and methane. Chemical change to a stable substance. In this way, the pyrolysis gas is reformed into a reformed gas having a relatively stable property.
[0003]
The reformed gas is further purified by a purification process such as a desalting process, a desulfurization process, and a dust recovery process to be purified into a purified gas. This purified gas is generally sent to another processing facility and used as a heat source or released into the atmosphere. However, since the reformed gas discharged from the gas reforming furnace is obtained by heating the pyrolysis gas in a high temperature environment, the reformed gas is very hot, and the purification process to the purified gas can be performed efficiently. Can not. Therefore, in order to generate purified gas efficiently, it is necessary to cool the reformed gas to a temperature suitable for purification treatment.
[0004]
At this time, the reformed gas is directly cooled, and the thermal energy corresponding to the sensible heat of the reformed gas lost by the cooling is not recovered or is steamed in a boiler arranged downstream of the gas reforming furnace. In general, it is absorbed in water and used for hot water supply and air conditioning.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional thermal decomposition treatment system, the thermal energy corresponding to the sensible heat lost by cooling out of the sensible heat of the reformed gas discharged from the gas reforming furnace is not recovered and used at all. Or it was only used to supply hot water or air conditioning via steam.
[0006]
Therefore, when power generation is performed using the energy generated in the thermal decomposition treatment of waste, the energy that can be actually used is the manifestation of the reformed gas discharged from the gas reforming furnace from the energy of the waste. The energy is obtained by subtracting the heat energy corresponding to heat.
[0007]
By the way, the thermal energy corresponding to the sensible heat of the reformed gas lost by cooling corresponds to about 10% of the energy of the pyrolyzed waste. Therefore, when power generation is performed using the energy generated in the thermal decomposition treatment of waste, energy equivalent to about 10% of the energy of waste is not effectively used, resulting in a large energy loss. Has produced.
[0008]
In addition, a heat exchanger using air as a medium is installed on the downstream side of the gas reforming furnace, and in this heat exchanger, the reformed gas from the gas reforming furnace is cooled to approximately 200 ° C. or less to perform reforming. It is also conceivable to recover thermal energy corresponding to sensible heat lost due to gas cooling.
[0009]
However, a gas / gas heat exchanger using a gas such as air as a medium has a smaller heat transfer coefficient than a gas / liquid heat exchanger using a liquid as a medium like a boiler. Therefore, when the reformed gas is cooled by a gas / gas heat exchanger, the equipment size of the heat exchanger is increased and the residence time of the reformed gas in the heat exchanger is increased, so that it takes a long time. Therefore, it is necessary to cool the reformed gas. In this way, when the reformed gas is cooled over a long period of time, the reformed gas stays at a temperature in the temperature range of approximately 500 ° C. to 300 ° C. where the resynthesis reaction of dioxins is active for a long time. Become. Therefore, when the reformed gas is cooled by a gas / gas heat exchanger, the risk that dioxins are re-synthesized from the reformed gas becomes very high.
[0010]
The present invention has been made in consideration of the above points, and efficiently utilizes the thermal energy of the reformed gas discharged from the gas reforming furnace and dioxins when cooling the reformed gas. An object of the present invention is to provide a thermal decomposition treatment system that can prevent recombination.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a pyrolysis furnace that pyrolyzes an object to be processed to generate pyrolysis gas, a gas reforming furnace that heats the pyrolysis gas sent from the pyrolysis furnace, and reforms the reformed gas into a reformed gas. The air heat exchanger that heats the oxygen-containing gas using the thermal energy of the reformed gas sent from the gas reforming furnace, the air heat exchanger and the gas reforming furnace are connected, and the air heat exchange It is a thermal decomposition gasification reforming system characterized by including an air conveyance pipe which sends oxygen content gas heated with a vessel to a gas reforming furnace.
[0012]
According to the present invention, when the pyrolysis gas is heated in the gas reforming furnace, the heated oxygen-containing gas sent through the air carrier pipe is used, so that the gas reforming furnace can be efficiently performed. The pyrolysis gas can be heated.
[0013]
Preferably, a rapid cooler that rapidly cools the reformed gas sent from the air heat exchanger is connected to a stage subsequent to the air heat exchanger.
[0014]
More preferably, the quick cooler has a boiler cooled by boiler feed water, and the reformed gas conveyed to the quick cooler is sent to the boiler and cooled by boiler feed water.
[0015]
More preferably, the rapid cooler has a direct cooler that injects cooling water and cools in direct contact with the reformed gas.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention. Here, FIG. 1 is a block diagram showing a thermal decomposition treatment system.
[0018]
In FIG. 1, the thermal decomposition treatment system is connected to the thermal decomposition furnace 1 that thermally decomposes an object 11 such as general waste into a thermal decomposition residue 20 and a thermal decomposition gas 21, and the thermal decomposition furnace 1. And a gas reforming furnace 2 for heating the pyrolysis gas 21 sent from the furnace 1 to reform the reformed gas 22.
[0019]
An air heat exchanger 3 is connected to the gas reforming furnace 2, and the air heat exchanger 3 converts the reformed gas 22 sent from the gas reforming furnace 2 into reforming reaction air 12 containing oxygen (containing oxygen). Gas). Therefore, the reforming reaction air 12 is heated by the reformed gas 22.
[0020]
The gas reforming furnace 2 and the air heat exchanger 3 are connected by an air carrier tube 10, and the reforming reaction air 12 heated by absorbing the thermal energy of the reformed gas 22 is supplied to the air carrier tube 10. And then sent to the gas reforming furnace 2.
[0021]
A boiler 4 is connected to the air heat exchanger 3, and the boiler 4 rapidly cools the reformed gas 22 sent from the air heat exchanger 3 with the boiler feed water 13. A gas purification device 5 is connected to the boiler 4, and the gas purification device 5 performs purification treatment on the reformed gas 22 sent from the boiler 4 to generate a purified gas 23 having a very stable property. To do. The purified gas 23 thus generated is sent to the gas generator 6 and utilized as fuel.
[0022]
Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described.
[0023]
An object 11 to be processed such as general waste that requires thermal decomposition is put into the thermal decomposition furnace 1. At this time, the object to be treated 11 may be directly put into the pyrolysis furnace 1 without being subjected to special treatment. Usually, the object to be treated 11 is crushed by a crusher (not shown). A magnetic separator (not shown) performs a magnetic separator selection process such as iron, and after drying the workpiece 11 with a dryer (not shown), the workpiece 11 is put into the pyrolysis furnace 1. The
[0024]
The pyrolysis furnace 1 is heated directly or indirectly to about 400 ° C. to 600 ° C. in an oxygen-free or oxygen-deficient atmosphere. The object to be processed 11 put into the pyrolysis furnace 1 is pyrolyzed into a pyrolysis residue 20 and a pyrolysis gas 21.
[0025]
Since the pyrolysis residue 20 contains a large amount of carbon, the material is recycled outside the system as an electric furnace reducing agent, cement kiln fuel, etc., or the ash component in the pyrolysis residue 20 is melted in a melting furnace and is combustible. An appropriate detoxification process is performed by generating a molten gas. On the other hand, the pyrolysis gas 21 is sent to the gas reforming furnace 2.
[0026]
The pyrolysis gas 21 sent to the gas reforming furnace 2 is heated at about 1000 ° C. to 1200 ° C., and high molecular weight hydrocarbons which are main components of the pyrolysis gas 21 are hydrogen, carbon monoxide, methane. It is modified to a chemically stable substance having a low molecular weight and a low calorific value. In the gas reforming furnace 2, the pyrolysis gas 21 is heated by burning a part of the pyrolysis gas 21 sent from the pyrolysis furnace 1.
[0027]
The reformed gas 22 is sent from the gas reforming furnace 2 to the air heat exchanger 3. The reformed gas 22 discharged from the gas reforming furnace 2 is heated in the gas reforming furnace 2 and has a high temperature of about 1000 ° C., but the reformed gas 22 sent to the air heat exchanger 3 is The heat energy of the reformed gas 22 is absorbed by the reforming reaction air 12 and cooled to about 500 ° C.
[0028]
At this time, the reforming reaction air 12 that has been heated by absorbing the thermal energy of the reformed gas 22 is sent to the gas reforming furnace 2 through the air transfer pipe 10 and is thermally decomposed in the gas reforming furnace 2. It is used as air when burning the gas 21.
[0029]
By the way, in the gas reforming furnace 2, in order to reform the pyrolysis gas 21 to the reformed gas 22, the pyrolysis gas 21 is burned using oxygen in the gas reforming furnace 2, and the pyrolysis gas 21 is changed. It is necessary to heat to about 1000 ° C to 1200 ° C. At this time, an inert gas such as nitrogen in the air in the gas reforming furnace 2 that is not involved in the combustion needs to be heated to about 1000 ° C. to 1200 ° C. by the combustion of the pyrolysis gas 21. Thus, when the reformed gas 22 and the inert gas are heated to about 1000 ° C. to 1200 ° C., the temperature of the air supplied when the pyrolysis gas 21 is burned is close to about 1000 ° C. to 1200 ° C. The amount of heat generated by the combustion of the pyrolysis gas 21 may be small.
[0030]
For this reason, by burning the pyrolysis gas 21 using the reforming reaction air 12 heated by the air heat exchanger 3, the combustion amount of the pyrolysis gas 21 is reduced, and the pyrolysis gas 21 is combusted. The amount of inactive components such as carbon dioxide and water vapor generated during the process decreases. Thereby, in the reformed gas 22 generated in the gas reforming furnace 2, the inactive component decreases and the combustible component increases, so that the lower heating value of the reformed gas 22 increases.
[0031]
Further, the following equation (1) is established from the law of conservation of energy. That is, according to the law of conservation of energy, the sensible heat quantity Qp and the lower heating value Lp of the pyrolysis gas 21 sent to the gas reforming furnace 2 and the pyrolysis gas 21 are supplied to the gas reforming furnace 2 for combustion. The sum of the sensible heat amount Qa of the air and the heat loss amount Ql in the gas reforming furnace 2 is equal to the sum of the sensible heat amount Qc of the reformed gas 22 and the lower heating value Lc.
[0032]
Qp + Lp + Qa-Ql = Qc + Lc (1)
At this time, comparing the case where normal temperature air is used for combustion of the pyrolysis gas 21 and the case where high temperature air is used, the sensible heat amount Qa ₁ of normal temperature air and the sensible heat amount Qa ₂ of high temperature air are between The following equation (2) holds.
[0033]
Qa ₁ <Qa ₂ (2)
Further, when the operating conditions such as the operating temperature of the gas reforming furnace 2 are made constant, the heat loss amount Ql in the gas reforming furnace 2 is substantially constant, and the sensible heat amount Qc of the reformed gas 22 is also substantially constant. It becomes.
[0034]
Accordingly, the operating conditions of the gas reforming furnace 2 are made constant, and the total energy Qp + Lp of the pyrolysis gas 21 is made constant with the sensible heat quantity Qp and the lower heating value Lp of the pyrolysis gas 21 sent to the gas reforming furnace 2 kept constant. In the case where it is constant, when the sensible heat amount Qa of the reforming reaction air 12 supplied to the gas reforming furnace 2 is increased, the lower heating value Lc of the reformed gas 22 also increases. ) And (2).
[0035]
Thus, also from the law of conservation of energy shown in the equation (1), when the high-temperature reforming reaction air 12 is used when the pyrolysis gas 21 is burned in the gas reforming furnace 2, the normal temperature is improved. It can be seen that the lower calorific value Lc of the reformed gas 22 produced in the gas reforming furnace 2 is larger than when the quality reaction air 12 is used.
[0036]
The reformed gas 22 cooled to about 500 ° C. in the air heat exchanger 3 is sent to the boiler 4. The reformed gas 22 sent to the boiler 4 is rapidly cooled by the boiler feed water 13 to a temperature of about 200 ° C. or less in a short time. Further, the boiler feed water 13 used for cooling the reformed gas 22 becomes steam 15, and this steam 15 is used as a heat source of a dryer for drying the object 11 before being put into the pyrolysis furnace 1. Or used as residual heat for hot water supply or air conditioning.
[0037]
The reformed gas 22 rapidly cooled by the boiler 4 is sent to the gas purification device 5. In the gas purification device 5, the reformed gas 22 is dedusted by a bag filter, acidic gas components such as hydrogen chloride and minor harmful components such as ammonia in the reformed gas 22 are removed by wet cleaning, or modified. A purification treatment of the reformed gas 22 is performed by removing sulfides such as hydrogen sulfide in the gas 22 with a desulfurizer. In this way, by purifying the reformed gas 22, a purified gas 23 having a stable property is generated from the reformed gas 22.
[0038]
The purified gas 23 purified by the gas purification device 5 is sent to the gas generator 6 and used as a fuel for power generation. The purified gas 23 can be used not only as a gas generator 6 but also as a fuel and a raw material for a chemical process used in thermal equipment such as a boiler 4 and an industrial furnace.
[0039]
As described above, according to the present embodiment, the reforming reaction air 12 that has absorbed the thermal energy of the reformed gas 22 is supplied to the gas reforming furnace 2 through the air transfer pipe 10, and gas reforming is performed. It is used for combustion of the pyrolysis gas 21 in the quality furnace 2. As a result, the reformed gas 22 reformed in the gas reforming furnace 2 increases the combustible components and increases the lower heating value, so that the lower level of the purified gas 23 obtained by purifying the reformed gas 22 is lower. The calorific value also increases. For this reason, since the thermal energy of the refined gas 23 that can be used for a refined gas utilizing device such as a generator increases, the energy efficiency of the energy that can be utilized for the refined gas utilizing device is improved. The amount of power generated by the generator 6 increases. Even when the reforming reaction oxygen 12 is used instead of the reforming reaction air 12 containing oxygen, the effects of the present invention can be expected.
[0040]
The reformed gas 22 is cooled to about 500 ° C. over a relatively slow time by the air heat exchanger 3, and then rapidly cooled in the boiler 4 to a temperature of about 200 ° C. or less in a short time. Is done. As a result, the reformed gas 22 passes through a temperature range of approximately 500 ° C. to 300 ° C. where resynthesis reaction of dioxins is active for a short time without staying for a long time, so that the resynthesis of dioxins is minimized. Can be suppressed.
[0041]
Second embodiment Fig. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. Here, FIG. 2 is a block diagram showing a thermal decomposition treatment system.
[0042]
In the second embodiment shown in FIG. 2, instead of the boiler 4, a direct cooler 7 that cools the reformed gas rapidly by spraying the spray cooling water 14 and bringing it into direct contact with the reformed gas 22 is provided. It is installed between the air heat exchanger 3 and the gas purification device 5. The direct cooler 7 can send the reformed gas 22 to the gas purification device 5 after cooling the reformed gas 22 sent from the air heat exchanger 3 to a temperature of about 200 ° C. or less in a short time. .
[0043]
Other configurations are substantially the same as those of the first embodiment shown in FIG.
[0044]
In FIG. 2, the same parts as those of the first embodiment shown in FIG.
[0045]
In the pyrolysis processing system shown in FIG. 2, the pyrolysis gas 21 generated by pyrolyzing the workpiece 11 in the pyrolysis furnace 1 is reformed into the reformed gas 22 in the gas reforming furnace 2, and this The reformed gas 22 is cooled to about 500 ° C. in the air heat exchanger 3 and then sent directly to the cooler 7.
[0046]
The reformed gas 22 sent directly to the cooler 7 is rapidly cooled by the water jet of the spray cooling water 14 and is brought to a temperature of about 200 ° C. or less in a short time.
[0047]
The reformed gas 22 rapidly cooled by the direct cooler 7 in this way is sent to the gas purification device 5 and purified to a purified gas 23, and the purified gas 23 is a purified gas using device such as the gas generator 6. To be used as a heat source.
[0048]
As described above, according to the present embodiment, the reformed gas 22 is cooled to about 500 ° C. by the air heat exchanger 3 over a relatively slow time, and then directly sprayed by the cooler 7. The cooling water 14 is jetted with water and rapidly cooled to reach a temperature of about 200 ° C. or less in a short time. As a result, the reformed gas 22 passes through the temperature range of approximately 500 ° C. to 300 ° C. where the resynthesis reaction of dioxins is active for a short time without staying for a long time, so that the resynthesis of dioxins is minimized. Can be suppressed.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the pyrolysis gas is heated in the gas reforming furnace, the heated oxygen-containing gas sent through the air carrier pipe is used. The thermal energy of the reformed gas discharged from the reforming furnace can be used efficiently. In addition, since the reformed gas is cooled rapidly by the rapid cooler, it does not stay in the temperature range where the resynthesis of dioxins is active for a long time, and it is effective that the dioxins are re-synthesized from the reformed gas. Can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a thermal decomposition processing system according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a second embodiment of a thermal decomposition processing system according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thermal decomposition furnace 2 Gas reforming furnace 3 Air heat exchanger 4 Boiler 5 Gas purification device 6 Gas generator 7 Direct cooler 10 Air conveyance pipe 11 To-be-processed object 12 Reformation reaction air 13 Boiler feed water 14 Spray cooling water 15 Steam 20 Pyrolysis residue 21 Pyrolysis gas 22 Reformed gas 23 Purified gas

Claims

A pyrolysis furnace that pyrolyzes the workpiece to generate pyrolysis gas;
A gas reforming furnace that heats the pyrolysis gas sent from the pyrolysis furnace to reform it into a reformed gas;
An air heat exchanger that heats the oxygen-containing gas using the thermal energy of the reformed gas sent from the gas reforming furnace;
An air carrier pipe connecting the air heat exchanger and the gas reforming furnace, and sending the oxygen-containing gas heated by the air heat exchanger to the gas reforming furnace,
The temperature of the oxygen-containing gas sent to the gas reforming furnace becomes a temperature in the vicinity of the heating temperature in the gas reforming furnace, reducing the inert component in the reformed gas and increasing the combustible component,
A quick cooler that rapidly cools the reformed gas sent from the air heat exchanger is connected to the subsequent stage of the air heat exchanger,
The quick cooler has a boiler that is cooled by boiler feed water,
The reformed gas conveyed to the rapid cooler is sent to the boiler, cooled by boiler feed water, and brought to a temperature of 200 ° C. or less that suppresses resynthesis of dioxins. .

A pyrolysis furnace that pyrolyzes the workpiece to generate pyrolysis gas;
A gas reforming furnace that heats the pyrolysis gas sent from the pyrolysis furnace to reform the reformed gas;
An air heat exchanger that heats the oxygen-containing gas using the thermal energy of the reformed gas sent from the gas reforming furnace;
An air transfer pipe that connects the air heat exchanger and the gas reforming furnace and sends the oxygen-containing gas heated by the air heat exchanger to the gas reforming furnace,
The temperature of the oxygen-containing gas sent to the gas reforming furnace becomes a temperature in the vicinity of the heating temperature in the gas reforming furnace, reducing the inert component in the reformed gas and increasing the combustible component,
A quick cooler that rapidly cools the reformed gas sent from the air heat exchanger is connected to the subsequent stage of the air heat exchanger,
The rapid cooler has a direct cooler having a temperature of 200 ° C. or lower that directly cools the reformed gas and cools the reformed gas to suppress resynthesis of dioxins. Decomposition gasification reforming system.