JP4523563B2 - Waste gasification method - Google Patents

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Description

本発明は、廃棄物ガス化方法及び廃棄物ガス化装置に関する。   The present invention relates to a waste gasification method and a waste gasification apparatus.

従来、例えば、木屑や一般ごみなど(以下、廃棄物という)を処理する方法として、これらの廃棄物を不燃性ペレット(例えば、軽石など)とともにガス化炉に投入して充填層を形成し、炉底部から酸化剤ガスを供給して部分燃焼させ、炉高方向に燃焼帯、還元帯、熱分解帯、乾燥帯を形成させることにより廃棄物をガス化する移動床式ガス化炉が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   Conventionally, for example, as a method of treating wood chips and general waste (hereinafter referred to as waste), these wastes are put into a gasification furnace together with incombustible pellets (for example, pumice) to form a packed bed, A moving bed gasification furnace is proposed that gasifies waste by supplying an oxidant gas from the bottom of the furnace and burning it partially to form a combustion zone, reduction zone, pyrolysis zone, and drying zone in the furnace height direction. (For example, refer to Patent Document 1).

このような移動床式ガス化炉において、廃棄物は、例えば、約300℃以上に達すると熱分解されるため、この温度領域の熱分解帯では、廃棄物が熱分解されて可燃性の熱分解ガス及び炭化水素分(チャー)が生成される。そして、熱分解帯で生成されたチャーは還元帯においてガス化され、また残ったチャーは燃焼帯に流下して燃焼されると約1000℃以上の高温状態となる。還元帯において、チャーの一部は炉底部から供給された水蒸気と反応(水蒸気改質)してCOとHに転換される(式1)。なお、式1で得られたCOの一部は、さらにCOに転換される(式2)。 In such a moving bed type gasification furnace, for example, the waste is thermally decomposed when it reaches about 300 ° C. or higher. Therefore, in the thermal decomposition zone in this temperature region, the waste is thermally decomposed and combustible heat is generated. Cracked gas and hydrocarbon content (char) are produced. Then, the char generated in the pyrolysis zone is gasified in the reduction zone, and the remaining char flows into the combustion zone and burns to become a high temperature state of about 1000 ° C. or higher. In the reduction zone, a part of the char reacts with steam supplied from the bottom of the furnace (steam reforming) and is converted into CO and H 2 (Equation 1). In addition, a part of CO obtained by Formula 1 is further converted to CO 2 (Formula 2).

+nHO ⇒ nCO+(n+m/2)H・・・(式1)

CO+HO ⇔ CO+H
C(S)+HO ⇒ CO+H
C(S)+CO ⇒ 2CO・・・(式2)
C n H m + nH 2 O ⇒ nCO + (n + m / 2) H 2 ··· ( Equation 1)

CO + H 2 O⇔CO 2 + H 2
C (S) + H 2 O ⇒ CO + H 2
C (S) + CO 2 ⇒ 2CO (Formula 2)

このようにして、熱分解帯及び還元帯から生成された生成ガスは、充填層の乾燥帯を上昇する過程で、飛灰などがフィルタリングされて除去されるため、比較的清浄な生成ガスを得ることができる。   In this way, the product gas generated from the pyrolysis zone and the reduction zone is filtered to remove fly ash and the like in the process of rising the dry zone of the packed bed, so that a relatively clean product gas is obtained. be able to.

一方、燃焼帯を通過した燃焼残渣と不燃性ペレットは、炉底部から供給される酸化剤ガスや水蒸気によって冷却されて冷却帯を形成する。冷却帯の充填物の隙間を流れて上昇する酸化剤ガスは、不燃性ペレットにより空隙が十分に形成されるため偏流が抑制され、炉の水平断面方向で均一に流れて燃焼帯に供給される。これにより、燃焼帯の水平断面の温度が均一化され、ガス化効率が安定化する。   On the other hand, the combustion residue and incombustible pellets that have passed through the combustion zone are cooled by an oxidant gas or water vapor supplied from the bottom of the furnace to form a cooling zone. The oxidant gas that flows up through the gap in the cooling zone filling is sufficiently formed with non-combustible pellets to prevent drift, and flows uniformly in the horizontal cross-sectional direction of the furnace and is supplied to the combustion zone. . Thereby, the temperature of the horizontal cross section of a combustion zone is equalized, and gasification efficiency is stabilized.

特開2004−2552号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-2552

ところで、チャーなどの炭化水素分の水蒸気改質は、一般に、1000℃以上の高温域において高い活性を示す。しかしながら、燃焼帯を例えば1000℃で制御した場合でも炉内温度分布が生じるおそれがある(例えば、±150℃)。そのため、廃棄物に由来するチャーや灰分などが熱によって溶融するおそれがあり、燃焼帯は1000℃未満の温度域(例えば、800〜900℃)に制御することが炉の安定運転に必要となる。しかし、1000℃未満の温度では改質反応性が高くならず、ガス化効率の点で十分な温度条件とはいえない。   By the way, steam reforming of hydrocarbons such as char generally exhibits high activity in a high temperature range of 1000 ° C. or higher. However, even when the combustion zone is controlled at, for example, 1000 ° C., there is a possibility that a temperature distribution in the furnace may occur (for example, ± 150 ° C.). Therefore, char or ash derived from waste may be melted by heat, and it is necessary for stable operation of the furnace to control the combustion zone to a temperature range below 1000 ° C. (for example, 800 to 900 ° C.). . However, reforming reactivity does not increase at temperatures below 1000 ° C., which is not a sufficient temperature condition in terms of gasification efficiency.

一方、熱分解帯(例えば、300℃〜500℃)においては、廃棄物が熱分解して熱分解ガスを発生するが、同時にタール分も発生する。特に、この温度域では熱分解が十分に進行しないため、重質タール分が多く発生する。この重質タール分は粘性が高く、炉外へ流出して後段側の配管や機器類に影響を及ぼすおそれがある。また、これらタール分は熱分解ガスまで分解されないことからガス化効率が向上されないものと考えられる。   On the other hand, in the pyrolysis zone (for example, 300 ° C. to 500 ° C.), the waste is pyrolyzed to generate pyrolysis gas, but at the same time, tar is also generated. In particular, since thermal decomposition does not proceed sufficiently in this temperature range, a large amount of heavy tar is generated. This heavy tar has a high viscosity and may flow out of the furnace and affect the piping and equipment on the rear side. Further, since these tar components are not decomposed to the pyrolysis gas, it is considered that the gasification efficiency is not improved.

本発明は、移動床式ガス化炉において重質タール分の排出を低減するとともにガス化効率を向上させることを課題とする。   This invention makes it a subject to improve the gasification efficiency while reducing discharge | emission of a heavy tar part in a moving bed type gasification furnace.

本発明は、移動床式ガス化炉において、酸化剤ガスなどを均一分散させて安定供給するために必須となる不燃性ペレットに種々の触媒機能を持たせるとともに、これを炉内に投入して廃棄物の充填層を形成するものである。これによれば、不燃性ペレットは充填層を下方へ移動しながら所望の触媒作用を発揮するため、炉外への重質タール分の流出を低減するとともに、低温でもガス化効率の向上を実現することができる。   In the moving bed type gasification furnace, the present invention provides various non-combustible pellets, which are indispensable for uniformly supplying an oxidant gas and the like in a uniform manner, with various catalytic functions. It forms a packed bed of waste. According to this, non-combustible pellets exert the desired catalytic action while moving down the packed bed, reducing the outflow of heavy tar to the outside of the furnace and improving gasification efficiency even at low temperatures can do.

具体的に、本発明は、縦型のガス化炉内に廃棄物とともに不燃性ペレットを投入して充填層を形成し、その充填層の下方から酸化剤ガスと水蒸気とを供給して部分燃焼により燃焼帯と還元帯と熱分解帯とを炉高方向に順次形成し、炉底部から燃焼残渣と不燃性ペレットとを排出する廃棄物ガス化方法において、燃焼帯及び前記還元帯は600℃〜800℃の温度範囲に制御され、不燃性ペレット該温度範囲で改質ガス化反応を促進させるニッケル系触媒が担持されていることを特徴とする。 Specifically, the present invention is a vertical gasification furnace together introducing incombustible pellet and waste to form a packed bed, it supplies an oxidant gas and water vapor from below the packed bed In the waste gasification method in which a combustion zone , a reduction zone, and a pyrolysis zone are sequentially formed in the furnace height direction by partial combustion, and combustion residues and non-combustible pellets are discharged from the bottom of the furnace, the combustion zone and the reduction zone are 600 ° C. is controlled to a temperature range of to 800 ° C., a nickel-based catalyst is non-flammable pellets to promote reforming gasification reaction at this temperature range is characterized in that it is carried.

この構成によれば、まず、熱分解帯において、不燃性ペレットの表面に担持された触媒が作用して廃棄物の熱分解により生じたタールの分解を促進させる。特に、ガス化炉から排出される重質タールの濃度を低下させることができ、後段側でのタールの影響を低減できる。また、タールが分解すると、低分子の炭化水素ガスが生じることから、ガス化効率を向上させることができる。   According to this configuration, first, in the thermal decomposition zone, the catalyst supported on the surface of the incombustible pellets acts to promote the decomposition of tar generated by the thermal decomposition of the waste. In particular, the concentration of heavy tar discharged from the gasification furnace can be reduced, and the influence of tar on the rear stage side can be reduced. Further, when tar is decomposed, low-molecular hydrocarbon gas is generated, so that gasification efficiency can be improved.

一方、不燃性ペレットの触媒は、少なくとも、還元帯において、チャーなどのガス化改質反応の触媒として機能するため、還元帯において、その触媒作用により、水蒸気によるチャーの改質反応をより活性化させることができる。これにより、ガス化効率を低下させることなく、ガス化改質反応の反応温度を低下させることができる。すなわち、燃焼帯の制御温度を低下することができる。また、燃焼残渣とともに炉外へ排出された不燃性ペレットは、燃焼残渣と分別された後、必要に応じて触媒を再生処理し、再び炉内へ投入できるため、従来設備をそのまま使用することができ、経済的である。   On the other hand, since the catalyst of nonflammable pellets functions as a catalyst for gasification reforming reaction of char or the like at least in the reduction zone, the char reforming reaction by steam is more activated by the catalytic action in the reduction zone. Can be made. Thereby, the reaction temperature of the gasification reforming reaction can be reduced without reducing the gasification efficiency. That is, the control temperature of the combustion zone can be lowered. Incombustible pellets discharged with the combustion residue outside the furnace are separated from the combustion residue, and then the catalyst can be regenerated as needed and put back into the furnace. Can be economical.

この場合において、不燃性ペレットに担持されるニッケル系触媒は、タールの分解を促進させる機能を備えるとともに、ガス化改質反応の触媒となる。また、不燃性ペレットは、廃棄物の投入量に対して、例えば、10〜20vol%を含むようにする。これによれば、タールの分解や水蒸気改質の機能を効果的に発揮することができ、加えて、炉底部からの酸化剤ガスや水蒸気の供給を均一分散させることができる。 In this case, the nickel-based catalyst supported on the nonflammable pellets has a function of promoting tar decomposition and serves as a catalyst for the gasification reforming reaction. Moreover, a nonflammable pellet is made to contain 10-20 vol% with respect to the input amount of a waste, for example. According to this, the functions of tar decomposition and steam reforming can be effectively exhibited, and in addition, the supply of oxidant gas and steam from the furnace bottom can be uniformly dispersed.

本発明によれば、移動床式ガス化炉において重質タール分の排出を低減するとともに、燃焼帯温度を低温(例えば、700〜900℃)で制御しても、ガス化効率を向上させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while reducing discharge | emission of a heavy tar part in a moving bed type gasification furnace, even if it controls combustion zone temperature by low temperature (for example, 700-900 degreeC), gasification efficiency is improved. Can do.

以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。図1は、本発明を適用してなる廃棄物ガス化装置の主要部を示す構成図である。ここで、本実施形態の廃棄物ガス化装置は、一般ごみや産業廃棄物、バイオマスなどのガス化に好適に使用されるが、これに限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing a main part of a waste gasifier to which the present invention is applied. Here, although the waste gasification apparatus of this embodiment is used suitably for gasification of a general waste, an industrial waste, biomass, etc., it is not limited to this.

図に示すように、本実施形態のアップドラフト型の廃棄物ガス化装置1(以下、単に、ガス化装置1という。)は、例えば、円筒の縦型の容器3の頂部に、廃棄物を適宜乾燥させた状態で貯蔵するホッパ5と、後述する不燃性ペレットを貯蔵するホッパ6を備える。ホッパ5及びホッパ6の投入口は、それぞれ二重ダンパ8,10が設けられる。廃棄物は、例えば、スクリューコンベア7により搬送されて投入口9から容器3内に供給される一方、不燃性ペレットは、ロータリフィーダ12により投入口9から容器3内に供給される。   As shown in the figure, the updraft type waste gasifier 1 of the present embodiment (hereinafter simply referred to as the gasifier 1), for example, puts waste on the top of a cylindrical vertical container 3. A hopper 5 for storing in an appropriately dried state and a hopper 6 for storing incombustible pellets described later are provided. Double dampers 8 and 10 are provided at the inlets of the hopper 5 and the hopper 6, respectively. For example, the waste is conveyed by the screw conveyor 7 and supplied into the container 3 from the input port 9, while the non-combustible pellet is supplied from the input port 9 into the container 3 by the rotary feeder 12.

ガス化装置1は、頂部の側壁に生成ガス(熱分解ガス)を排出するガス排出口11が形成され、底部に燃焼用の酸化剤ガス(空気又は酸素等)及び水蒸気を供給するガス化剤供給口13が設けられる。ガス化剤供給口13は、例えば、ガス化装置1の底部を形成する回転式の抜き出し機15の回転軸17の先端に形成される。回転軸17内を通流してガス化剤供給口13から炉内に供給される酸化剤ガスと水蒸気は、ガス化装置1内に放射状に供給されるようになっている。抜き出し機15の回転軸17はモータ21に連結され、回転軸17が回転することにより、羽根16が廃棄物の燃焼残渣等を半径方向に切り出して排出口19から排出させるようになっている。なお、ガス化剤供給口13は、例えば、ガス化装置1の水平断面方向に酸化剤と水蒸気とを均一に分散供給する構成であれば、本実施形態に限定されるものではない。   The gasifier 1 has a gas outlet 11 for discharging a generated gas (pyrolysis gas) on the side wall at the top, and a gasifying agent for supplying an oxidizing gas (such as air or oxygen) and water vapor for combustion to the bottom. A supply port 13 is provided. The gasifying agent supply port 13 is formed at the tip of the rotary shaft 17 of the rotary extractor 15 that forms the bottom of the gasifier 1, for example. The oxidant gas and water vapor that flow through the rotary shaft 17 and are supplied into the furnace from the gasifying agent supply port 13 are supplied radially into the gasifier 1. The rotating shaft 17 of the extractor 15 is connected to the motor 21, and the rotating shaft 17 rotates so that the blades 16 cut out the combustion residue of the waste in the radial direction and discharge it from the discharge port 19. The gasifying agent supply port 13 is not limited to the present embodiment as long as the oxidizing agent and the water vapor are uniformly distributed and supplied in the horizontal cross-sectional direction of the gasifier 1, for example.

ガス化装置1には、炉壁の炉高方向に所定の間隔で複数の温度センサ23が取り付けられ、最上段に配置される温度センサ23の上方の炉壁には、充填層の高さを検知するレベルセンサ25が炉高方向に複数取り付けられる。なお、図示しないが、レベルセンサ25の上方の炉壁には、充填層の上部空間27の圧力を検知する圧力センサが取り付けられる。   A plurality of temperature sensors 23 are attached to the gasifier 1 at predetermined intervals in the furnace height direction of the furnace wall, and the height of the packed bed is set on the furnace wall above the temperature sensor 23 arranged at the uppermost stage. A plurality of level sensors 25 to be detected are attached in the furnace height direction. Although not shown, a pressure sensor for detecting the pressure in the upper space 27 of the packed bed is attached to the furnace wall above the level sensor 25.

次に、本実施形態で用いる不燃性ペレットについて説明する。廃棄物とともに充填層を形成する不燃性ペレットは、例えば、アルミナセメントなどの耐熱性耐火物からなる担体の表面に触媒を担持させて形成される。本実施形態では、ラッシリング型(直径×長さmm:φ20×20)の担体に、例えば、ニッケル系触媒としてNiOを10〜40wt%担持させたものを用いる。触媒中には、MgOやCaOなどが添加されていることが好ましい。これによれば、例えば、充填層において廃棄物の燃焼を促進させることができる。不燃性ペレットは、廃棄物の投入量に対して、例えば、10〜20vol%含まれていることが好ましい。   Next, the nonflammable pellets used in this embodiment will be described. The nonflammable pellets that form a packed layer together with the waste are formed, for example, by supporting a catalyst on the surface of a carrier made of a heat-resistant refractory such as alumina cement. In the present embodiment, a lashing type (diameter × length mm: φ20 × 20) carrier having, for example, 10 to 40 wt% of NiO supported as a nickel catalyst is used. It is preferable that MgO or CaO is added to the catalyst. According to this, for example, combustion of waste can be promoted in the packed bed. It is preferable that 10-20 vol% of nonflammable pellets are contained with respect to the input amount of waste.

次に、このように構成されるガス化装置1の動作について説明する。   Next, operation | movement of the gasifier 1 comprised in this way is demonstrated.

まず、立ち上げ時において、不燃性ペレットが投入口9からガス化装置1内に供給される。不燃性ペレットが所定量供給されると、適宜乾燥及び粉砕された廃棄物61が不燃性ペレットとともに投入口9からガス化装置1内に投入される。炉内に投入された廃棄物は、不燃性ペレットとともに均一に混合された状態などで炉内に充填されて充填層を形成する。   First, at the time of start-up, nonflammable pellets are supplied into the gasifier 1 from the inlet 9. When a predetermined amount of incombustible pellets is supplied, the waste 61 appropriately dried and pulverized is introduced into the gasifier 1 from the inlet 9 together with the incombustible pellets. The waste thrown into the furnace is filled into the furnace, for example, in a state of being uniformly mixed together with non-combustible pellets to form a packed bed.

次に、廃棄物が充填されたガス化装置1内に、ガス化剤供給口13から酸化剤を供給し、着火用熱風発生器14から高温空気(例えば、400℃以上)を吹き込むことで着火させる。そして、酸化剤の供給量を調整し、廃棄物61を部分燃焼させて、充填層に燃焼帯を形成する。この燃焼帯の燃焼熱により、廃棄物が熱分解されると、熱分解ガスが発生する。この熱分解ガスは廃棄物の隙間を通ってガス化装置1内を上昇し、ガス排出口11から炉外へ排出される。   Next, the gasifier 1 filled with waste is ignited by supplying an oxidizing agent from the gasifying agent supply port 13 and blowing hot air (for example, 400 ° C. or more) from the hot air generator 14 for ignition. Let And the supply amount of an oxidizing agent is adjusted, the waste 61 is partially burned, and a combustion zone is formed in a packed bed. When the waste is pyrolyzed by the combustion heat in the combustion zone, pyrolysis gas is generated. This pyrolysis gas rises in the gasifier 1 through the gap between the wastes and is discharged from the gas outlet 11 to the outside of the furnace.

廃棄物の部分燃焼及び熱分解が安定する定常状態になると、炉底部近傍に安定した燃焼帯51が形成され、また、熱分解により発生したチャーは燃焼帯51に移行するまでの間、還元帯52を生成し、改質されガス化する。還元帯52の上部には熱分解帯53が形成され、さらに上部に廃棄物の乾燥帯55が形成される。   When the partial combustion and thermal decomposition of the waste become stable, a stable combustion zone 51 is formed in the vicinity of the bottom of the furnace, and the char generated by the thermal decomposition is reduced until the transition to the combustion zone 51. 52 is produced, reformed and gasified. A pyrolysis zone 53 is formed above the reduction zone 52, and a waste drying zone 55 is further formed above the reduction zone 52.

熱分解帯53では、廃棄物が熱分解されて可燃性の熱分解ガス及びチャーが生成される。また、熱分解帯53で生成されたチャーは、還元帯52にて水蒸気と反応し、CO、Hなどの改質ガスに転換される。残された一部のチャーは、燃焼帯51に流下して燃焼される。炉内に供給される酸化剤と水蒸気は、生成されたチャーの殆どが燃焼ガスと改質ガスになるように流量調整される。 In the pyrolysis zone 53, the waste is pyrolyzed to generate combustible pyrolysis gas and char. Further, the char generated in the thermal decomposition zone 53 reacts with water vapor in the reduction zone 52 and is converted into a reformed gas such as CO or H 2 . The remaining part of the char flows down to the combustion zone 51 and is burned. The flow rate of the oxidant and water vapor supplied into the furnace is adjusted so that most of the generated char becomes combustion gas and reformed gas.

炉底部から供給された酸化剤ガスと水蒸気は、冷却帯57の充填物の隙間を流れて上昇する際に、不燃性ペレットが形成する空隙が十分あるため偏流が抑制され、これにより燃焼帯51の水平断面の温度が均一化されてガス化効率が安定する。   When the oxidant gas and water vapor supplied from the bottom of the furnace flow and rise through the gaps in the filling of the cooling zone 57, there are sufficient gaps formed by the non-combustible pellets, so that the drift is suppressed. The temperature of the horizontal section of the gas is made uniform, and gasification efficiency is stabilized.

このようにして生成された熱分解ガスと改質ガスが混合された生成ガスは、上層の廃棄物の隙間を通流する過程で、熱交換しながら乾燥帯55を通過して廃棄物61を乾燥させる。生成ガスは、廃棄物61を乾燥させることにより減温(例えば、約100℃)され、ガス化装置1の頂部に形成される上部空間27を介してガス排出口11から排出される。また、燃焼帯51で発生する飛灰が生成ガスに同伴しても、乾燥帯55に充填された廃棄物の層がフィルタの役目をして捕集するため、ガス排出口11から流出する飛灰の量を低減できる。   The generated gas, which is a mixture of the pyrolysis gas and the reformed gas generated in this way, passes through the drying zone 55 while exchanging heat in the process of flowing through the gaps between the upper-layer wastes, and removes the wastes 61. dry. The product gas is reduced in temperature (for example, about 100 ° C.) by drying the waste 61, and is discharged from the gas outlet 11 through the upper space 27 formed at the top of the gasifier 1. Even if fly ash generated in the combustion zone 51 accompanies the product gas, the waste layer filled in the dry zone 55 collects as a filter, so that the fly ash flowing out from the gas outlet 11 is collected. The amount of ash can be reduced.

一方、乾燥帯55で乾燥された廃棄物は、次第に熱分解帯53に移動して熱分解反応する。続いて燃焼帯51と還元帯52に移動してガス化改質反応及び燃焼されて灰(燃焼残渣)になる。これらは燃焼帯51の下層に形成される冷却帯57を流下する過程で、炉底部から供給される酸化剤ガスと熱交換して冷却され、抜き出し機15の回転によって不燃性ペレットとともに排出口19に切り出されて炉外に排出される。炉外へ排出された不燃性ペレットはホッパ6へ戻されて繰り返し利用される。   On the other hand, the waste dried in the drying zone 55 gradually moves to the thermal decomposition zone 53 and undergoes a thermal decomposition reaction. Then, it moves to the combustion zone 51 and the reduction zone 52 and is gasified and reformed and burned to become ash (combustion residue). These are cooled by exchanging heat with the oxidant gas supplied from the bottom of the furnace in the process of flowing down the cooling zone 57 formed in the lower layer of the combustion zone 51, and the discharge port 19 together with the incombustible pellets by the rotation of the extractor 15. Is cut out and discharged out of the furnace. The non-combustible pellets discharged to the outside of the furnace are returned to the hopper 6 and repeatedly used.

このように、抜き出し機15が廃棄物61を底部から抜き出すことにより充填層の廃棄物は下方に移動する。これに対し、燃焼帯51,還元帯52,熱分解帯53が形成される炉高位置は、例えば、廃棄物の抜き出し速度、酸化剤の供給速度などによって設定された高さ範囲に制御することができる。   In this way, the waste in the packed bed moves downward when the extractor 15 extracts the waste 61 from the bottom. On the other hand, the furnace height position at which the combustion zone 51, the reduction zone 52, and the thermal decomposition zone 53 are formed is controlled to a height range set by, for example, the waste extraction speed and the oxidant supply speed. Can do.

ところで、還元帯52においてチャーなどの炭化水素分の水蒸気改質は、例えば、1000℃以上の高温域において高い活性を示すが、燃焼帯51を1000℃で制御した場合でも、炉内温度分布(例えば、±150℃)が生じ、チャーや灰分などが熱によって溶融するおそれがあるため、燃焼帯51は、低温(例えば、800〜900℃)の温度範囲で制御する必要がある。また、熱分解帯53においては、例えば、300℃〜500℃と比較的低温のため、タール分が多く発生する。特に重質タールが分解されずに炉外へ排出されると、ガス化効率が低下するとともに、後段側の配管や機器類に影響を及ぼすおそれがある。   By the way, although steam reforming of hydrocarbons such as char in the reduction zone 52 shows high activity in a high temperature region of 1000 ° C. or higher, for example, even when the combustion zone 51 is controlled at 1000 ° C., the temperature distribution in the furnace ( For example, ± 150 ° C.) occurs, and char or ash may be melted by heat. Therefore, the combustion zone 51 needs to be controlled in a low temperature range (for example, 800 to 900 ° C.). Further, in the pyrolysis zone 53, for example, a large amount of tar is generated due to the relatively low temperature of 300 ° C to 500 ° C. In particular, if heavy tar is discharged outside the furnace without being decomposed, gasification efficiency is lowered, and there is a risk of affecting downstream piping and equipment.

図2は、ガス化装置1内に廃棄物と不燃性ペレットを投入してから排出されるまでの動作を説明する図である。ここで用いる不燃性ペレットには触媒が担持されている。   FIG. 2 is a diagram for explaining the operation from the introduction of waste and incombustible pellets into the gasifier 1 until the discharge. The nonflammable pellets used here carry a catalyst.

炉内に投入された廃棄物61は不燃性ペレット63とともに充填層を形成する。この充填層の熱分解帯53では、不燃性ペレット63の表面に担持された触媒が作用して廃棄物61の熱分解の際に生じたタールの分解が促進される。これにより、ガス化装置1から排出されるタール、特に重質タールの濃度を低下させ、後段側へのタールの影響を低減することができる。また、タールが分解することにより、低分子の炭化水素ガスが生じることから、ガス化効率を向上させることができる。   The waste 61 thrown into the furnace forms a packed bed together with the incombustible pellets 63. In the thermal decomposition zone 53 of the packed bed, the catalyst supported on the surface of the noncombustible pellet 63 acts to promote the decomposition of tar generated when the waste 61 is thermally decomposed. Thereby, the density | concentration of the tar discharged | emitted from the gasification apparatus 1, especially a heavy tar can be reduced, and the influence of the tar to a back | latter stage side can be reduced. Further, since tar is decomposed, a low-molecular hydrocarbon gas is generated, so that the gasification efficiency can be improved.

次に、充填層の燃焼帯51及び還元帯52では、炉底部から供給される酸化剤ガスや水蒸気により廃棄物が燃焼、改質され、600〜800℃の温度域に制御されているが、この低温下でも不燃性ペレット63の触媒が作用することにより、チャーなどの炭化水素の水蒸気による改質反応がより活性化されるためガス化効率を向上させることができる。   Next, in the combustion zone 51 and the reduction zone 52 of the packed bed, the waste is combusted and reformed by the oxidant gas and water vapor supplied from the bottom of the furnace, and is controlled in a temperature range of 600 to 800 ° C. Even at this low temperature, the catalyst of the non-combustible pellet 63 acts, so that the reforming reaction of hydrocarbons such as char by steam is more activated, so that the gasification efficiency can be improved.

図3は、ガス化装置の充填層における不燃性ペレットの充填態様の一例を示す模式図である。   Drawing 3 is a mimetic diagram showing an example of a filling mode of incombustible pellets in a packed bed of a gasifier.

図の(1)は、充填層において不燃性ペレット63が3次元的に均一に分散している状態を示す。この充填態様は、廃棄物61と不燃性ペレット63を同時に炉内へ投入することにより実現できるが、廃棄物61と不燃性ペレット63を予め均一に混合させてから投入するようにしてもよい。一方、図の(2)は、充填層において不燃性ペレット63が層状に形成されている状態を示す。この充填態様は、廃棄物61と不燃性ペレット63を交互に炉内へ投入することにより実現できる。   (1) of a figure shows the state which the nonflammable pellet 63 is uniformly disperse | distributed three-dimensionally in the packed bed. This filling mode can be realized by simultaneously putting the waste 61 and the incombustible pellets 63 into the furnace. However, the waste 61 and the incombustible pellets 63 may be introduced after being uniformly mixed in advance. On the other hand, (2) in the figure shows a state in which the incombustible pellets 63 are formed in layers in the packed bed. This filling mode can be realized by alternately putting the waste 61 and the incombustible pellets 63 into the furnace.

図4は、ガス化装置から排出された生成ガスを処理する後段の構成を示す構成図である。   FIG. 4 is a configuration diagram showing a subsequent configuration for processing the generated gas discharged from the gasifier.

図に示すように、ガス化装置1から炉外へ排出された生成ガスは、ガス冷却塔71を経由して所定温度まで冷却された後、ガス洗浄塔73へ導かれる。ガス洗浄塔73に導入された生成ガスは、冷却水のミストと接触して所定温度まで冷却されることにより、ガス中の水蒸気が凝縮水として底部から排水除去されるとともに、ガス中のタール分が分離回収される。続いて、水蒸気やタール分が分離された生成ガスは、必要に応じてさらに所定の清浄化処理が施された後、改質ガスとして図示しないガスホルダに貯蔵される。ここで得られた改質ガスは、例えば、ガスエンジンなどの燃料として用いることができる。   As shown in the figure, the product gas discharged from the gasifier 1 to the outside of the furnace is cooled to a predetermined temperature via the gas cooling tower 71 and then guided to the gas cleaning tower 73. The generated gas introduced into the gas cleaning tower 73 is cooled to a predetermined temperature by contacting with the mist of the cooling water, whereby the water vapor in the gas is drained and removed from the bottom as condensed water, and the tar content in the gas is also reduced. Is separated and recovered. Subsequently, the product gas from which the water vapor and tar content has been separated is further subjected to a predetermined cleaning process as necessary, and then stored as a reformed gas in a gas holder (not shown). The reformed gas obtained here can be used as a fuel for a gas engine, for example.

上述したように、本実施形態によれば、不燃性ペレット63に種々の機能を有する触媒を担持させることにより、まず、熱分解帯53においてタール分を分解し、次いで、還元帯52においてチャーの水蒸気改質をより活性化させることができる。これにより、低温下(約700℃前後)でもガス化効率を向上させるとともに、重質タールの排出濃度を低減することができる。すなわち、改質反応の触媒による活性化に伴い、燃焼帯51の温度が1000℃以下でも高いガス化効率を得ることができるため、例えば灰分などの溶融を確実に回避できるとともに、ガス化装置1の耐火材寿命を向上させることができる。また、重質タールの排出濃度を低減できるため、後段側においてタール凝縮による配管の閉塞を抑制することができ、加えて、ガス洗浄水のCOD上昇を抑えて洗浄工程の負荷を低減させることができる。   As described above, according to the present embodiment, by supporting the catalyst having various functions on the nonflammable pellet 63, first, the tar content is decomposed in the thermal decomposition zone 53, and then the char content is reduced in the reduction zone 52. Steam reforming can be more activated. Thereby, the gasification efficiency can be improved even at low temperatures (about 700 ° C.), and the concentration of heavy tar can be reduced. That is, with the activation of the reforming reaction by the catalyst, high gasification efficiency can be obtained even when the temperature of the combustion zone 51 is 1000 ° C. or lower, so that melting of, for example, ash can be reliably avoided and the gasifier 1 The life of the refractory material can be improved. Moreover, since the discharge concentration of heavy tar can be reduced, the clogging of the piping due to tar condensation can be suppressed on the rear stage side, and in addition, the increase in gas cleaning water COD can be suppressed and the load of the cleaning process can be reduced. it can.

また、燃焼残渣とともに炉外へ排出された不燃性ペレット63は、燃焼残渣と分別された後、必要に応じて触媒を再生処理してから再利用できるため、従来の設備をそのまま使用することができるという利点がある。本発明のように移動床式の縦型炉は、例えば、流動床式と比べて触媒との接触効率は劣るが、炉内での触媒の劣化(摩耗など)はほとんど生じないため、経済的である。   In addition, since the non-combustible pellets 63 discharged together with the combustion residue are separated from the combustion residue and can be reused after regenerating the catalyst as necessary, the conventional equipment can be used as it is. There is an advantage that you can. A moving bed type vertical furnace as in the present invention is inferior in contact efficiency with a catalyst as compared with, for example, a fluidized bed type, but is not economically deteriorated (wear, etc.) in the furnace. It is.

また、本実施形態では、不燃性ペレット63に担持させる触媒として、ニッケル系の改質触媒を用いたが、同様の機能を有するものであれば、これに限定されるものではない。   In this embodiment, a nickel-based reforming catalyst is used as the catalyst supported on the nonflammable pellet 63, but the catalyst is not limited to this as long as it has the same function.

本発明を適用してなる廃棄物ガス化装置の主要部を示す構成図である。It is a block diagram which shows the principal part of the waste gasification apparatus formed by applying this invention. ガス化装置内に廃棄物と不燃性ペレットを投入してから排出されるまでの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement until it discharges | emits after throwing a waste and a nonflammable pellet in a gasifier. ガス化装置の充填層における不燃性ペレットの充填態様の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the filling aspect of the nonflammable pellet in the packed bed of a gasifier. ガス化装置から排出された生成ガスを処理する後段の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the back | latter stage which processes the product gas discharged | emitted from the gasifier.

符号の説明Explanation of symbols

1 ガス化装置
11 ガス排出口
13 ガス化剤供給口
19 排出口
51 燃焼帯
52 還元帯
53 熱分解帯
55 乾燥帯
57 冷却帯
61 廃棄物
63 不燃性ペレット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gasifier 11 Gas discharge port 13 Gasifying agent supply port 19 Discharge port 51 Combustion zone 52 Reduction zone 53 Pyrolysis zone 55 Drying zone 57 Cooling zone 61 Waste 63 Nonflammable pellet

Claims (2)

縦型のガス化炉内に廃棄物とともに不燃性ペレットを投入して充填層を形成し、該充填層の下方から酸化剤ガスと水蒸気とを供給して部分燃焼によりガス化反応に必要となる燃焼熱を発生させる燃焼帯とチャーなどをガス化する還元帯と熱分解帯とを炉高方向に順次形成し、炉底部から燃焼残渣と前記不燃性ペレットとを排出する廃棄物ガス化方法において、
前記燃焼帯及び前記還元帯は600℃〜800℃の温度範囲に制御され、前記不燃性ペレットは、該温度範囲で改質ガス化反応を促進するニッケル系触媒が担持されていることを特徴とする廃棄物ガス化方法。
A vertical gasification furnace together introducing incombustible pellet and waste to form a packed bed, required for the gasification reaction by partial combustion by supplying the oxidant gas and water vapor from the bottom of the packed bed Waste gasification that sequentially forms a combustion zone that generates combustion heat, a reduction zone that gasifies char, etc., and a pyrolysis zone in the furnace height direction, and discharges combustion residues and non-combustible pellets from the bottom of the furnace In the method
It said combustion zone and said reducing zone is controlled to a temperature range of 600 ° C. to 800 ° C., wherein the non-combustible pellets, nickel-based catalyst that promotes reforming gasification reaction at this temperature range is carried Waste gasification method.
前記不燃性ペレットは、前記廃棄物の投入量に対して10〜20vol%含まれていることを特徴とする請求項1に記載の廃棄物ガス化方法。 2. The waste gasification method according to claim 1, wherein the incombustible pellets are contained in an amount of 10 to 20 vol% with respect to the input amount of the waste.
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