JP4445261B2 - 流動床リアクターにおける燃料のガス化のための方法および装置 - Google Patents
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Description
家庭のごみから調製した切り刻んだリサイクル燃料をガス化するために、パイロット設備を使用した。この燃料は、26%の湿度および以下の乾燥物質の元素組成を有する。C:50.2%、H:6.8%、N:1.1%、S:0.2%、Cl:0.70%、O:26.2%および灰14.8%。燃料を20mm以下の粒子サイズに分解した。ガス化炉における床材料は、砂と石灰石との混合物からなっていた。フィルターの前に、塩素除去吸着剤を生成物ガスダクトに注入しなかった。塩素保持は、燃料プロパー(proper)のアルカリ金属および床カルシウムに基づく。砂の粒子サイズは、下方の床および部分に残存する砂の一部が床の上方で循環流に捕捉されるように、選択した。石灰石が砂と共に床に供給され、焼成され、粉砕され、循環流に取り込まれ、そして最終的に、微細に粉末化された状態で生成物ガスと共にガスダクトに到達した。
家庭のごみから調製したリサイクル燃料の平均湿度が23%であり、乾燥物質の元素組成が以下であったこと以外は、実施例1と同様にして実施例2を行った。C:49.0%、H:6.6%、N:1.1%、S:0.2%、Cl:0.61%、O:26.6%および灰15.9%。ガス化炉における床材料は、実施例1と同じ混合物からなっていた。塩素保持を促進するために、フィルターの前に、塩素除去吸着剤を生成物ガスダクトに注入した。このガス化も、良好な結果で行え、これは以下の表から明らかである。炭素変換は98%を超え、塩素保持度は96.9%であり、重金属の分離の効率は99%を超えていた。熱交換器とガスダクトとの間の圧力の差は、一定のままであった。
実施例3では、ガス化炉を全期間で約80時間にわたって運転した。この実施例では、燃料は、乾燥木材と家庭のごみから調製したリサイクル燃料との混合物からなっており、ここで、木材の割合は約30重量%であり、リサイクル燃料の割合は約70重量%であり、混合物の平均湿度は19%であり、乾燥物質の元素組成は以下の通りであった。C:49.4%、H:6.5%、N:0.8%、S:0.1%、Cl:0.57%、O:31.9%および灰10.7%。ガス化炉における床材料は、砂と石灰との混合物からなっていた。生成物ガスダクトには塩素除去吸着剤を注入しなかった。塩素のいかなる測定も重金属のいかなる測定もせず、その代わりに、試験は、木材とリサイクル燃料との混合物を用いたガス化炉の性能の決定に焦点を合わせた。装置の操作は、同様にこの燃料混合物を用いて良好であり、リサイクル燃料と比較して木材のいくぶん低い反応性にもかかわらず、炭素変換は依然として97.5%であった。熱交換器またはガスダクトに堆積物は形成されず、圧力損失は一定のままであった。条件および結果を以下の表に示す。
Claims (19)
- 固体流動材料粒子を含んでいる流動床リアクター(1)内で上昇するガス流中の燃料をガス化するための方法であって、
当該方法は、燃料(8)をリアクター底部に供給し、形成した生成物ガス(10)をリアクター上部からセパレーター(11)に送ることを含み、これによって、固体粒子をガスから分離しかつリアクター(1)に戻し、
前記セパレーター(11)はサイクロンであり、該サイクロンにおける固体粒子の分離限界は50〜70μmの範囲となっており、
より粗い流動材料粒子を含む気泡流動床(7)をリアクター(1)内に維持するように、かつ、その上方により微細に分割された流動材料粒子を含む循環床を維持するように、ガス流を用い、かつ、
循環のために生成物ガスから分離された粒子を、リアクターの気泡流動床の最上部に戻すか、またはその上方に戻すことを含む、
前記方法。 - 気泡流動床(7)が、0.2mmを超えるサイズを有する流動材料粒子を含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 気泡流動床(7)が、0.3〜1.5mmの範囲のサイズを有する流動材料粒子を含むことを特徴とする、請求項2に記載の方法。
- 循環床が、50〜300μmの範囲のサイズを有する循環流動材料粒子を含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- セパレーター(11)から取り出された生成物ガス(17)が、10〜70μmの範囲のサイズを有する固体粒子を含むことを特徴とする、前記請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 循環床におけるガス流量が、気泡床のガス流量と等しいか、またはこれよりも低いことを特徴とする、前記請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 循環床におけるガス流量が1〜1.5m/sの範囲であることを特徴とする、請求項6に記載の方法。
- リアクターには、より粗い流動材料粒子(13)と、より微細に分割された流動材料粒子(14)とが供給され、より粗い流動材料粒子が気泡流動床になり、より微細に分割された流動材料粒子が循環流動床になることを特徴とする、前記請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- リアクター(1)には、0.3〜1.5mmの範囲のサイズを有する流動材料粒子と、砕けやすい材料とが供給され、その結果、粒子の分解によって、気泡流動床から循環流動床へと通過する粒子が生じることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 流動材料粒子が石灰粒子であることを特徴とする、請求項9に記載の方法。
- 燃料(8)が気泡流動床(7)に供給されることを特徴とする、前記請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- セパレーター(11)から取り出された生成物ガス(17)が熱交換器(19)に送られ、ここで該ガスは600〜720℃の温度範囲に冷却され、続いて別の熱交換器(20)に送られ、ここで該ガスは450℃以下の温度にさらに冷却され、該生成物ガスのろ過(23)が続くことを特徴とする、前記請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 灰粒子を結合するための吸着剤(21)が、第1の熱交換器(19)において、生成物ガスに添加されることを特徴とする、請求項12に記載の方法。
- ガス化される燃料(8)が、木材パルプのような微細に分割されたバイオマスであることを特徴とする、前記請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法。
- ガス化される燃料(8)がプラスチックを含むことを特徴とする、請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法。
- ガス化される燃料(8)が塩素を含むことを特徴とする、請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法。
- 前記請求項1〜16のいずれか1項に記載の方法を行うためのガス化装置であって、
当該装置は、流動床リアクター(1)と、固体粒子からなる流動材料と、リアクターにおいて上昇するガス流を生成するための供給インレット(6)と、燃料供給インレット(8)と、流動材料をリアクターに添加するための供給インレット(13、14)と、リアアクター上部から始まるガス排気ダクト(10)と、リアクターから取り出された生成物ガスから固体粒子を分離するためのセパレーター(11)と、分離した粒子をリアクターに戻すための戻りライン(12)とを有し、
前記セパレーター(11)はサイクロンであり、該サイクロンにおける固体粒子の分離限界は50〜70μmの範囲となっており、
より粗い流動材料粒子を含む気泡流動床(7)がリアクター(1)内に生じ得、かつ、この上方に、より微細に分割された流動材料粒子を含む循環床が生じ得、セパレーターからリアクターに戻る粒子のための戻りライン(12)が、気泡流動床の上部のレベルにおいて、あるいはこの気泡流動床の上方において終止していることを特徴とする、
前記装置。 - リアクターが、気泡流動床(7)のための下方部分(2)と、循環流動床のための断面がより大きな上方部分(4)とを有することを特徴とする、請求項17に記載の装置。
- セパレーター(11)から送られた生成物ガスを徐々に冷却するために、該生成物ガスが送られて行く方向に連続して設けられた2つの熱交換器(19、20)と、
冷却した生成物ガスをろ過するためのフィルター(23)とを有することを特徴とする、請求項17または18に記載の装置。
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