JP4551165B2 - Dust remover, organic fuel gasification system and liquid fuel production system - Google Patents
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Description
本発明は、各種ガス化装置、燃焼装置から排出される生成ガスから該ガス中のタールやチャーを含む煤塵を安価かつ高効率に除去することのできる除塵装置、該除塵装置を用いた有機系燃料のガス化システムおよび液体燃料製造システムに関するものである。 The present invention relates to various gasifiers, dust removers capable of removing dust containing tar and char in the gas from the produced gas discharged from the combustion apparatus at low cost and high efficiency, and organic systems using the dust removers. The present invention relates to a fuel gasification system and a liquid fuel production system.
石油、石炭などの化石燃料、廃棄物、バイオマス等の可燃性物質を用いた燃焼装置やガス化装置が種々開発されているが、いずれの装置によって生成もしくは排出されるガスには、量の多少はあるものの、微細ダスト状の煤塵成分が含まれている。これらガスを燃料ガス、液体燃料合成用原料ガスとして使用する場合でも、排気ガスとして処理する場合でも、ガス中の煤塵の除去処理を高精度に行う必要がある。 Various combustors and gasifiers have been developed using fossil fuels such as oil and coal, waste, and combustible substances such as biomass. However, it contains a fine dust-like dust component. Whether these gases are used as a fuel gas or a raw material gas for synthesizing liquid fuel, or when they are treated as exhaust gas, it is necessary to carry out a process for removing dust in the gas with high accuracy.
前述のようなガスの除塵装置として、従来、除去媒体として水ジェット水滴噴流を利用した装置が知られており(特許文献1)、その処理対象により一部改良したものが種々提案されている。それらの内、代表的一例を図9に示す。 As the above-described gas dust removing device, a device using a water jet water droplet jet as a removal medium has been known (Patent Document 1), and various improvements have been proposed depending on the processing target. Among them, a representative example is shown in FIG.
この水ジェット水滴噴流を利用した除塵装置は、除塵処理を要するガス101を吸引して水ジェット水滴噴流102を鉛直軸方向に形成する駆動ノズル103と、前記駆動ノズル103に連通し、該駆動ノズル103から放出された水ジェット水滴噴流102を覆うように受けることによって前記水ジェット水滴噴流102とガス101とを気液混合し、ガス中のダスト粒子を水滴に付着させることにより、ガス101の除塵を行う筒状のスクラバ部104と、前記水ジェット水滴噴流水を循環水として貯留するとともに、前記スクラバ部104において微粒子成分および水溶性成分が分離されたガス101を次の処理工程に送り出す排出口105aを有する循環水タンク105と、前記循環水タンク105内の貯留水を撹拌する撹拌手段106と、循環水タンク105の側部下端に配設され、該循環水タンク105内の循環水を循環ポンプ107により強制排出する排出管108と、前記排出管108に介装されたストレーナ109とを具備する装置である。
The dust removing device using the water jet water droplet jet sucks the
前記スクラバ部104は、一体構造の筒状部材であり、比較的径の大きなチャンバー部104aと、それに順次続く、漏斗状の吸引部104b、縮径直管状のスロート部104c、徐々に拡径するディフューザ部104d、および拡幅直管状の出口管部104eとから構成されている。前記チャンバー部104aの中央には前記駆動ノズル103が配置されており、この駆動ノズル103の噴出口は該スクラバ部104の中心線に位置している。このチャンバー部104aの側部には、前記ガス101の導入口104fが形成されており、ガス101を水ジェット水滴噴流102に巻き込むように設定されている。この水ジェット水滴噴流102とガス101とは、吸引部104bで合流し、縮径直管状のスロート部104cにて高流速で気液混合がなされ、水滴へのダスト粒子の付着合体を促進する。その後、水滴噴流は徐々に拡径するディフューザ部104dに導かれて、流速が低下し、高流速エネルギーを圧力エネルギーに変えてスクラバの圧力損失を減少させる。ガス101から微粒子成分および水溶性成分を吸収した水滴流は、拡幅直管状の出口管部104eから前記循環水タンク105内に低速で流下し、水によって洗浄されたガス101は、循環水タンク105の上部空間を経由してガス排出口105aから次の処理工程に導出される。
The
前記水ジェット水滴噴流102によってガス101から分離され水滴に付着したダストおよびタール成分およびチャーからなる微粒成分は、循環水タンク105内に水滴とともに落下することによって、一時的に水中に沈下させられる。前記微粒子成分のうち高比重チャーなど比重の高い不溶成分はそのまま沈下し、タール成分や低比重な疎水性チャーは疎水性かつ軽量であるため、直ぐに水面に浮上する。常に水滴噴流水が強く流下し続ける状態にあっても、前記浮上分離成分を循環液に均一に分布させることができない。したがって、循環水タンク15の下部の配設されている排出管から循環液を吸引しても、前記浮上分離成分はほとんど回収することができない。そこで、この装置では、循環水タンク105内の水を撹拌する撹拌手段106を設けている。この撹拌手段106を駆動させることにより、前述のように勢いよく流下する水によって水中に潜った浮上分離成分の水中滞在時間を長引かせ、それら浮上分離成分を循環水とともに排出管108を介して循環ポンプ107により吸引し、ストレーナー109により分離して回収する。浮上分離成分をストレーナー109により分離された水は循環モータ107から循環ライン110により前記駆動ノズル103に回送される。
The fine particles composed of dust, tar components, and char separated from the
前記循環ライン110には、熱交換型冷却器111が介装されるとともに、開閉弁112および流量計113が設けられている。また、循環ライン110の前記冷却器111の下流側にはバイパス管114が連結されており、循環水の一部を直接に循環水タンク105内に送るように設定されている。このバイパス管114にも開閉弁115および流量計116が取り付けられている。
The
前記除塵装置は、水ジェット水滴噴流による接触によりガス中の水溶性物質およびタールなどの凝縮可能な塵を除くことができるが、凝縮によって生じたタール凝縮成分および低比重な疎水性チャーが循環水タンク105内の循環水の水面に浮上するために、循環水タンク105からストレーナー109に効率的に取り込むことが難しくなる。そのために前記除塵装置では、撹拌手段106を設けているが、疎水性かつ低比重な微粒成分(浮上分離成分)を効率的に排出管108に導くことができない。浮上分離成分は、水面に偏在して常に残留し、浮上層を構成した状態になり、除去効率化のネックとなっている。また、前記ガス中の高比重チャーは水洗浄を受けても循環水中に溶けずに沈積して循環水タンクの底部に堆積する(堆積成分)。これらが循環水中の混入して循環することにより、長期的に循環ポンプの損傷、冷却器の汚れが生じ、除塵装置の効率的稼働を低減させるばかりでなく、除塵装置の低寿命化を引き起こしてしまうことになる。
The dust removing device can remove water-soluble substances in the gas and condensable dust such as tar by contact with a water jet water droplet jet. However, the tar condensation component and the low specific gravity hydrophobic char generated by the condensation are circulated in the water. Since it floats on the surface of the circulating water in the
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、水ジェット水滴噴流によりガスから分離した浮上分離成分(タール凝縮成分および低比重な疎水性チャー)と堆積成分(高比重チャー)の各効率的な分離手段を有し、それによって除塵効率および装置の長寿命化を実現した除塵装置と、この除塵装置を用いた有機系燃料のガス化システムおよび液体燃料製造システムを提供することを課題とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and each of the floating separation component (tar condensation component and low specific gravity hydrophobic char) separated from the gas by the water jet water droplet jet and the efficient of the deposition component (high specific gravity char). It is an object of the present invention to provide a dust removing device that has a simple separation means, thereby realizing dust removal efficiency and extending the life of the device, and an organic fuel gasification system and a liquid fuel production system using the dust removing device. Is.
前述した課題を解決する[請求項1]の発明の除塵装置は、未処理ガスを吸引して水ジェット水滴噴流を鉛直軸方向に形成する駆動ノズルと、前記駆動ノズルに連通し、該駆動ノズルから放出されたジェット水滴噴流を覆うように受けることによって前記水ジェット水滴噴流と生成ガスとを気液混合し、生成ガスの除塵を行うスクラバ部と、前記気液混合後の水ジェット水滴噴流水と生成ガスとを受けて、前記噴流水を循環水として一時的に貯留するとともに、前記ガスを系外に排出する一次貯留タンクと、前記一次貯留タンクに隣接され、該一次貯留タンクの内底部に開口する吸引管を有する二次貯留タンクと、前記二次貯留タンク内に配設され、該二次貯留タンク内の循環水の浮上分離成分を排出する浮上分離成分排出手段と、前記二次貯留タンクの下部に形成され、該二次貯留タンク内の循環水を循環ポンプにより強制排出する循環水排出管とを具備していることを特徴とする。 The dust removing device of the invention of [Claim 1] that solves the above-described problem is a drive nozzle that sucks untreated gas to form a water jet water droplet jet in the vertical axis direction, and communicates with the drive nozzle, and the drive nozzle The water jet water droplet jet and the generated gas that are received so as to cover the jet water droplet jet discharged from the gas-liquid mixture, and a scrubber portion that performs dust removal of the generated gas, and the water jet water droplet jet water after the gas-liquid mixing Receiving the generated gas and temporarily storing the jet water as circulating water, and discharging the gas out of the system, and adjacent to the primary storage tank, the inner bottom of the primary storage tank A secondary storage tank having a suction pipe opening in the secondary storage tank; a floating separation component discharge means disposed in the secondary storage tank for discharging the floating separation component of circulating water in the secondary storage tank; and the secondary Formed under the distillate tank, characterized in that it comprises a feed water discharge pipe for forcibly ejected by a circulation pump circulating water of the secondary storage tank.
[請求項2]の発明は、請求項1に記載の除塵装置において、前記一次貯留タンクの容量が前記二次貯留タンクの容量より少なく設定されていることを特徴とする。
The invention of [Claim 2] is characterized in that in the dust removing apparatus according to
[請求項3]の発明は、請求項1または2に記載の除塵装置において、前記二次貯留タンクの底部に堆積成分排出管が設けられ、該堆積成分排出管に向かって前記二次貯留タンクの底部が下方傾斜していることを特徴とする。
The invention of [Claim 3] is the dust removal apparatus according to
[請求項4]の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の除塵装置において、前記二次貯留タンクの上部に給水口が設けられていることを特徴とする。
The invention of [Claim 4] is characterized in that in the dust removing apparatus according to any one of
[請求項5]の発明は、請求項1〜4のいずれか1項に記載の除塵装置において、前記浮上分離成分排出手段が、少なくとも、前記浮上分離成分からなる浮上層中に開口する排出管と、該排出管に介装されたスラリーポンプとから構成されていることを特徴とする。
The invention of [Claim 5] is the dust removal apparatus according to any one of
[請求項6]の発明は、請求項1〜4のいずれか1項に記載の除塵装置において、前記浮上分離成分排出手段が、少なくとも、前記二次貯留タンクの上部が上端に向かって狭隘化されて形成されたテーパー状の浮上分離成分収集部と、該浮上分離成分収集部の上端狭隘部に設けられた排出手段とから構成されていることを特徴とする。
The invention of [Claim 6] is the dust removing apparatus according to any one of
[請求項7]の発明は、請求項6に記載の除塵装置において、前記上端狭隘部に前記浮上分離成分を前記排出手段に向けて送り出すフィーダ手段が設けられていることを特徴とする。 The invention of [Seventh aspect] is characterized in that in the dust removing apparatus according to the sixth aspect, a feeder means for sending the floating separation component toward the discharge means is provided in the narrowed upper end portion.
[請求項8]の発明は、請求項1〜7のいずれか1項に記載の除塵装置において、前記二次貯留タンクの液面が前記一次貯留タンクの液面より低く維持されるように設定されていることを特徴とする。
The invention of [8] is the dust removing apparatus according to any one of
[請求項9]の発明は、請求項1〜4のいずれか1項に記載の除塵装置において、前記浮上分離成分排出手段が、少なくとも、前記二次貯留タンクの上側部に形成されたオーバーフロー排液口と、排出管が取り付けられた排液溜めとから構成されていることを特徴とする。 [9] The dust removal apparatus according to any one of [1] to [4], wherein the floating separation component discharge means is at least an overflow discharge formed at an upper portion of the secondary storage tank. It is characterized by comprising a liquid port and a drainage reservoir to which a discharge pipe is attached.
[請求項10]の発明は、請求項9に記載の除塵装置において、前記二次貯留タンク内の上部に前記浮上分離成分を前記オーバーフロー排液口に向けて掻き出すレーキが設けられていることを特徴とする。 [Claim 10] The dust removing apparatus according to claim 9, wherein a rake for scraping the floating separation component toward the overflow drainage port is provided at an upper portion in the secondary storage tank. Features.
[請求項11]の発明は、請求項10に記載の除塵装置において、前記一次貯留タンク内の上部空間と前記二次貯留タンクの上部空間とが連通されていることを特徴とする。 [11] The dust removing device according to [10], wherein the upper space in the primary storage tank and the upper space of the secondary storage tank are communicated with each other.
[請求項12]の発明は、請求項11に記載の除塵装置において、前記二次貯留タンクの下部に気泡を含んだ加圧水を注入するための加圧水注入口が設けられていることを特徴とする。
[Claim 12] The dust removing apparatus according to
[請求項13]の発明は、請求項12に記載の除塵装置において、前記加圧水として前記一次貯留タンク内の貯留水が用いられることを特徴とする。
The invention of [Claim 13] is characterized in that, in the dust removing apparatus according to
[請求項14]の発明は、請求項1〜13のいずれか1項に記載の除塵装置において、前記循環水排出管の循環ポンプの下流にストレーナーが介装されていることを特徴とする。 [14] The dust removing apparatus according to any one of [1] to [13], wherein a strainer is interposed downstream of the circulating pump of the circulating water discharge pipe.
[請求項15]の発明は、請求項1〜14のいずれか1項に記載の除塵装置において、前記二次貯留タンクに薬剤注入口が設けられていることを特徴とする。 [15] The dust removing apparatus according to any one of [1] to [14], wherein a chemical injection port is provided in the secondary storage tank.
[請求項16]の発明は、請求項1〜15のいずれか1項に記載の除塵装置において、前記未処理ガスが有機系燃料のガス化炉により生成されたガスであることを特徴とする。
[Claim 16] The dust removal apparatus according to any one of
[請求項17]の発明は、有機系燃料のガス化システムであって、炉本体と、該炉本体内にバイオマスを供給するバイオマス供給手段と、前記炉本体内に酸素または酸素と水蒸気の混合物からなる燃焼用の酸化剤を供給する酸化剤供給手段とを備えてなるバイオマスガス化炉と、前記バイオマスガス化炉でガス化した生成ガス中の粉塵を除去する分離手段と、前記分離手段で3μm以上の比較的大きな粒径の粉塵を除去されたガスをさらに高精度に除塵処理する請求項1〜16のいずれか1項に記載の除塵装置と、前記高精度に除塵したガスを精製するガス精製装置と、を有することを特徴とする。
The invention of [17] is an organic fuel gasification system comprising a furnace body, biomass supply means for supplying biomass into the furnace body, and oxygen or a mixture of oxygen and water vapor in the furnace body. An oxidant supply means for supplying an oxidant for combustion comprising: a separation means for removing dust in the product gas gasified in the biomass gasification furnace; and the separation means The dust removing apparatus according to any one of
[請求項18]の発明は、有機系燃料を用いた液体燃料製造システムであって、炉本体と、該炉本体内にバイオマスを供給するバイオマス供給手段と、前記炉本体内に酸素または酸素と水蒸気の混合物からなる燃焼用の酸化剤を供給する酸化剤供給手段とを備えてなるバイオマスガス化炉と、前記バイオマスガス化炉でガス化した生成ガス中の粉塵を除去する分離手段と、前記分離手段で3μm以上の比較的大きな粒径の粉塵を除去されたガスをさらに高精度に除塵処理する請求項1〜16のいずれか1項に記載の除塵装置と、前記高精度に除塵したガスを精製するガス精製装置と、前記精製後のガスを用いてメタノールを合成し、排ガスとメタノールとに分離する蒸留装置を備えた液体燃料合成装置と、を有することを特徴とする。
The invention of [18] is a liquid fuel production system using an organic fuel, a furnace main body, a biomass supply means for supplying biomass into the furnace main body, and oxygen or oxygen in the furnace main body. A biomass gasification furnace comprising an oxidant supply means for supplying a combustion oxidant comprising a mixture of water vapor, a separation means for removing dust in the product gas gasified in the biomass gasification furnace, and The dust removing apparatus according to any one of
本発明によれば、各種ガス化装置、燃焼装置から排出される生成ガスの除塵を水ジェット水滴噴流を用いて行う除塵装置において、ガス中のタールやチャーを含む煤塵を安価かつ高効率に除去することのでき、それによって効率的な有機系燃料のガス化システムおよび液体燃料製造システムを提供することができる。 According to the present invention, in a dust removing device that removes dust of generated gas discharged from various gasifiers and combustion devices using a water jet water droplet jet, dust containing tar and char in the gas is removed at low cost and with high efficiency. Thereby providing an efficient organic fuel gasification system and liquid fuel production system.
本発明の実施の形態を以下に説明するが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these embodiments.
(第1の実施の形態)
図1は、本発明に係る除塵装置の一例を示す全体構成図であり、図9と共通する要素には同一符号を付している。
(First embodiment)
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an example of a dust removing device according to the present invention. Elements common to those in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals.
この水ジェット水滴噴流を利用した除塵装置の特徴は、従来の循環水タンク105の替わりに一次貯留タンク1と二次貯留タンク2の二つのタンクを用いていることにある。
The feature of the dust removing device using the water jet water droplet jet is that two tanks of the
一次貯留タンク1は、前記スクラバ部104から気液混合後の水ジェット水滴噴流水と生成ガスとを受けて、前記噴流水を循環水として一時的に貯留する小容量なタンクであり、その上部にはガス出口1aが形成されている。
The
前記二次貯留タンク2は、前記一次貯留タンク1に隣接され、該一次貯留タンク1の内底部に開口する吸引管2aを有する大容量の貯留タンクであり、その下部には該二次貯留タンク2内の循環水を強制排出する循環水排出管108が連結されている。この循環水排出管108には循環ポンプ107が介装されており、前記二次貯留タンク2内の水を循環ライン110に送り込むようになっている。前記循環ポンプ107による二次貯留タンク2内の循環水の強制排出量とスクラバ部104からの流下水量とを調節することにより、前記一次貯留タンク1内の水位が二次貯留タンク2内の水位より上位に位置し、その落差が一定に保たれる。
The
前記一次貯留タンク1の容量は前記二次貯留タンク2の容量より大幅に少なく設定されており、二次貯留タンク2内の大容量な水は下部に設けた循環水排出管108から強制的に循環ライン110に送り出される。スクラバ部104から勢いよく流下した水を受ける一次貯留タンク1内では、タンク容量がきわめて少ないので、流下した水の中に含まれている「タール凝縮成分および低比重な疎水性チャー」からなる浮上しやすい微粒成分は、浮上分離せずに全体に分散したままとなる。また、「高比重なチャー」からなる沈積しやすい高比重な微粒成分も撹拌されて流動状態にある。一次貯留タンク1内の水は、低比重な微粒成分および高比重な微粒成分が分散および流動状態にあるままで、オーバーフローすることなく、吸引管2aを介して二次貯留タンク2内に移送される。
The capacity of the
前記二次貯留タンク2は大容量であり、しかもスクラバ部104からの流下水によって撹拌されることもないので、前記一次貯留タンク1から二次貯留タンク2に移動した水は、その中に分散していた「タール凝縮成分および低比重な疎水性チャー」からなる浮上しやすい微粒成分は容易に浮上分離する。この浮上分離成分3は、集合して浮上層4を構成する。一方、タンク2中の水に含まれる高比重チャーは沈降して、タンク2の底面上に堆積成分5となって堆積する。
Since the
前記二次貯留タンク2には、前記浮上分離成分3をタンク外に排出するために、浮上分離成分排出手段6が設けられている。この浮上分離成分排出手段6は、本実施の形態では、前記浮上分離成分3からなる浮上層4中に開口する排出管7と、該排出管7に介装されたスラリーポンプ8とから構成されている。
The
前記二次貯留タンク2の底面は一端に向かって下方傾斜しており、最も低い部分には、定積成分排出管2bが取り付けられている。タンク2の底面上の堆積成分5は傾斜面に沿って前記堆積成分排出管2bに集められるので、排出管2bを開くことにより堆積成分5をタンク2内の水から分離し、回収することができる。
The bottom surface of the
前記二次貯留タンク2では、浮上分離成分3と堆積成分5が系外に除去され、また、ガス出口1aからの蒸発損失分もあり、そのままでは、スクラバ部104→一次貯留タンク1→二次貯留タンク2→循環ライン110→(スクラバ部104)からなる全循環ライン中の循環水の量が徐々に少なくなってしまう。その損失水分量を補うために、二次貯留タンク2の上部には、給水口9が設けられており、系外から水量の補給を行うようになっている。
In the
なお、前記構成では、浮上分離成分排出手段6を排出管7とスラリーポンプ8との組み合わせから構成したが、浮上分離成分の粘度が流動容易な程度であれば、排出管7のみから構成しても良い。浮上分離成分の粘度が流動が困難な程に大きかったり、冬期などの低温環境下に置かれて粘度上昇を伴う場合などには、スラリーポンプ8が必須になる。 In the above configuration, the floating separation component discharge means 6 is composed of the combination of the discharge pipe 7 and the slurry pump 8. However, if the viscosity of the floating separation component is easy to flow, the floating separation component discharge means 6 is composed only of the discharge pipe 7. Also good. The slurry pump 8 is indispensable when the viscosity of the floating separation component is so large that it is difficult to flow, or when it is placed in a low-temperature environment such as winter and accompanied by an increase in viscosity.
(第2の実施の形態)
図2は、本発明に係る除塵装置の第2の実施形態を示す全体構成図であり、図1と共通する要素には同一符号を付している。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is an overall configuration diagram showing a second embodiment of the dust removing apparatus according to the present invention. Elements common to those in FIG.
この実施形態の除塵装置の特徴は、前記第1の実施形態の除塵装置において、浮上分離成分排出手段6の具体的構成が異なり、それに伴って、一次貯留タンク1内の水位と二次貯留タンク2の内の水位とを同一水位に設定する点が異なり、他の構成は、前記第1の実施形態と同様である。
The feature of the dust removal device of this embodiment is that the specific configuration of the floating separation component discharge means 6 in the dust removal device of the first embodiment is different, and accordingly, the water level in the
本実施形態における浮上分離成分排出手段6は、二次貯留タンク2の側部に形成されたオーバーフロー排液口10と、その外側に付設されている排液溜め11と、前記排液溜め11の底部に連結されている排液管12とから構成されている。前記排液管12にはスラリーポンプ13を介装することが好ましく、前記第1の実施の形態で説明したように、浮上分離成分が比較的粘度の高い場合にも、スラリーポンプ13があれば、前記浮上分離成分3を容易に強制排出できる。
The floating separation component discharge means 6 in the present embodiment includes an
(第3の実施の形態)
図3は、本発明に係る除塵装置の第3の実施形態を示す全体構成図であり、図2と共通する要素には同一符号を付している。
(Third embodiment)
FIG. 3 is an overall configuration diagram showing a third embodiment of the dust removing apparatus according to the present invention. Elements common to those in FIG.
この実施形態の除塵装置の特徴は、前記第1の実施形態の除塵装置において、浮上分離成分排出手段6の構成要素として、二次貯留タンク2内の上部に前記浮上分離成分3を前記オーバーフロー排液口10に向けて掻き出すレーキ14がさらに設けられている点にある。また、この実施形態では、一次貯留タンク1と二次貯留タンク2との上部を連通することにより均圧ライン15を形成しており、この均圧ライン15によって一次貯留タンク1と二次貯留タンク2との水位を同一かつ安定化させている。二次貯留タンク2の水位を安定化し、レーキ14を設けることによって、浮上分離成分3の排出をより効率的かつ安定的に実施することが可能になる。
The feature of the dust removing device of this embodiment is that, in the dust removing device of the first embodiment, the floating
(第4の実施の形態)
図4は、本発明に係る除塵装置の第4の実施形態を示す全体構成図であり、図1〜3と共通する要素には同一符号を付している。
(Fourth embodiment)
FIG. 4 is an overall configuration diagram showing a fourth embodiment of the dust removing apparatus according to the present invention, and elements common to those in FIGS.
この実施形態の除塵装置の特徴は、前記第1〜3の実施形態の除塵装置において、浮上分離成分排出手段6を、前記二次貯留タンク2の上部が上端に向かって狭隘化されて形成されたテーパー状の浮上分離成分収集部16と、該浮上分離成分収集部16の上端狭隘部16aに設けられた排出管17とから構成したこと以外、前記第1〜3の各実施形態と同様に形成されていることにある。
The feature of the dust removing device of this embodiment is that in the dust removing device of the first to third embodiments, the floating separation
この実施形態では、一次貯留タンク1内の水位より二次貯留タンク2内の水位が低くなるように設定されている。二次貯留タンク2内の上部は、前述のように、上に行くに従って狭隘化されており、その先端には排出管17が連結された構造となっているので、浮上分離成分3の分量が多くなってくると、浮上分離成分3の積極的排出をしない限り浮上層4が厚くなる。この状態では、浮上層4は常に上向きの水圧を受けていることになる。従って、排出管17を開けば、浮上分離成分3は排出管17を介してタンク外へ押し出されることになる。さらに、前記排出管17には、先に述べたように、浮上分離成分3の濃度が高いなどの場合に排出を促進するためにスラリーポンプ18を介装しておくことが好ましい。
In this embodiment, the water level in the
(第5の実施の形態)
図5は、本発明に係る除塵装置の第5の実施形態を示す要部構成図であり、図4と共通する要素には同一符号を付している。
(Fifth embodiment)
FIG. 5 is a main part configuration diagram showing a fifth embodiment of the dust removing apparatus according to the present invention. Elements common to those in FIG.
この実施形態の除塵装置の特徴は、前記第4の実施形態の除塵装置において、浮上分離成分排出手段6の構成要素として、浮上分離成分収集部16の下部から上端狭隘部16aにかけて位置するヘリカルスクリュー(フィーダ手段)19がさらに設けられている点にある。このヘリカルスクリュー19はモータ20により回転されることにより粘度の高い浮上分離成分3を排出管17に向けて強制的に掻き上げるので、浮上分離成分3の排出をより効率的に実施することが可能になる。
The feature of the dust removing device of this embodiment is that in the dust removing device of the fourth embodiment, as a component of the floating separation
(第6の実施の形態)
図6は、本発明に係る除塵装置の第6の実施形態を示すもので、前記図4に示した構成と同一構成要素には同一符号を付して説明を簡略化する。
本実施形態の特徴は、二次貯留タンク2の下部に気泡を含んだ加圧水を注入するための加圧水注入口21が設けられていることにある。この加圧水は系外から供給しても良いし、この実施形態例でのように、循環ポンプ107の直後の循環ライン110に分岐配管22を接続し、この分岐配管22を前記加圧水注入口21に連結することによって、加圧水を供給するようにしても良い。この分岐配管22に加圧水を発生させるために、一次貯留タンク1の側部中央に吸引管23を接続し、その先端を循環ポンプ107の上流に連結するとともに、循環ポンプ107にて気泡を噛み込ませるように設定する。
(Sixth embodiment)
FIG. 6 shows a sixth embodiment of the dust removing apparatus according to the present invention, and the same components as those shown in FIG.
The feature of this embodiment is that a
二次貯留タンク2の底面から気泡を発生させることにより、循環水中に分散している低比重な疎水性微粒成分の凝縮を促進することができ、前記浮上分離成分3の生成速度を高めることができる。なお、この加圧水注入構成は、前記第4の実施形態の二次貯留タンクに形成したが、他の実施例の二次タンクにも同様に形成することができ、同様の効果を得ることができる。
By generating bubbles from the bottom surface of the
その他の形態として、前記第2の実施形態の除塵装置の場合に図示するが、図7に示すように、本発明の除塵装置において、二次貯留タンク2の上部に薬剤注入口24を設けてもよい。この薬剤注入口24から種々の薬剤を投入して循環水のより一層の浄化や混入物の制御を行うことができる。例えば、凝集剤を注入することによってタール成分や低比重疎水性のチャーの浮上速度を速めたり、酸性化剤を注入してシアンの溶解を防止したりすることができる。
As another form, although illustrated in the case of the dust removing device of the second embodiment, as shown in FIG. 7, in the dust removing device of the present invention, a
(第7の実施の形態)
図8は、前述の本発明の除塵装置を有機系燃料の代表例であるバイオマスを用いた液体燃料合成システムに用いた実施例を示している。
(Seventh embodiment)
FIG. 8 shows an embodiment in which the above-described dust removing apparatus of the present invention is used in a liquid fuel synthesizing system using biomass, which is a typical example of organic fuel.
一般にバイオマスとは、エネルギー源または工業原料として利用することのできる生物体(例えば、農業生産物または副産物、木材、植物等)をいい、太陽エネルギー、空気、水、土壌等の作用により生成されるので、無限に再生可能である。 Biomass generally refers to organisms that can be used as energy sources or industrial raw materials (for example, agricultural products or by-products, wood, plants, etc.), and are produced by the action of solar energy, air, water, soil, etc. So it can be played indefinitely.
上記バイオマスを利用することで燃料用のガスおよびメタノール等のクリーンなエネルギー源の製造が可能となる。また、廃棄物としてのバイオマスを処理できるので、環境の浄化にも役立つとともに、新規に生産されるバイオマスも光合成によりCO2の固定により生育されるので、大気のCO2を増加させないので、CO2の抑制につながるので好ましい技術である。 By using the biomass, it is possible to produce a clean energy source such as fuel gas and methanol. Further, since biomass as waste can be treated, it is useful for purification of the environment, and newly produced biomass is also grown by fixing CO 2 by photosynthesis, so that CO 2 in the atmosphere is not increased, so CO 2 This is a preferable technique because it leads to suppression of the problem.
バイオマス30を炉本体31内に供給するバイオマス供給手段32と、酸素または酸素と水蒸気の混合物からなる燃焼用の酸化剤33を炉本体31内に供給する酸化剤供給手段34とを備えてなるバイオマスガス化炉35と、該バイオマスガス化炉35でガス化した生成ガス36中の粉塵を除去するサイクロンなどの分離手段37と、この分離手段37で3μm以上の比較的大きな粒径の粉塵を除去されたガスをさらに高精度に除塵処理する前記本発明の除塵装置11と、高精度に除塵したガスを精製するガス精製装置38と、該精製後のガスを用いてメタノール(液体燃料)を合成し、排ガス39とメタノール40とに分離する蒸留装置41を備えた液体燃料合成装置42とから液体燃料製造システム43を構成している。
Biomass comprising biomass supply means 32 for supplying biomass 30 into the
供給するバイオマス30としては、生産または廃棄されたバイオマスを粉砕・乾燥したものを供給するのが好ましい。本発明で言うバイオマスとは、エネルギー源または工業原料として利用することのできる生物資源(例えば、農業生産物または副産物、木材、植物等)をいい、例えば、スイートソルガム,ネピアグラス,スピルリナ等が用いられている。 As the biomass 30 to be supplied, it is preferable to supply pulverized and dried biomass produced or discarded. Biomass referred to in the present invention refers to biological resources that can be used as an energy source or industrial raw material (for example, agricultural products or by-products, wood, plants, etc.), for example, sweet sorghum, napiergrass, spirulina, etc. It has been.
前記バイオマスを原料として生成したガスには、チャーなどの微粒子成分、タール成分、硫化水素、塩素などが含まれるため、そのままでは、合成触媒を利用した液体燃料や、燃料電池へのエネルギー源を合成するためのガスには適さない。そのため、本発明では、前述の各実施の形態に示した水ジェット水滴噴流を利用した除塵装置Aを用いて、前記微粒子、タール成分、硫化水素、塩素などの微量成分を効率的に除去している。その除去の仕組みは、前記各実施形態に説明した通りである。液体燃料や燃料電池へのエネルギー源を得るための原料ガスとしては、実際の運用に当たっては、前記微量成分は、その許容含有量を検出限界量程度までに低減する必要があるが、本発明の除塵装置Aを用い、さらに必要に応じて高精度吸着精製装置を組み合わせて用いれば、従来困難であった前記微量成分の充分なる低減が可能になる。なお、バイオマスから主にクリーンな生成ガスを得る場合のシステムは、図8のガス精製装置38までの構成要素にて実現することができる。
The gas produced using biomass as a raw material contains particulate components such as char, tar components, hydrogen sulfide, chlorine, etc., so as it is, it synthesizes liquid fuels using synthetic catalysts and energy sources for fuel cells. It is not suitable for gas. Therefore, in the present invention, by using the dust removing apparatus A using the water jet water droplet jet shown in each of the above-described embodiments, trace components such as fine particles, tar components, hydrogen sulfide, and chlorine are efficiently removed. Yes. The mechanism of the removal is as described in the above embodiments. As a raw material gas for obtaining an energy source for a liquid fuel or a fuel cell, in actual operation, it is necessary to reduce the allowable content of the trace component to a detection limit amount. If the dust removal apparatus A is used and a high-precision adsorption purification apparatus is used in combination as necessary, it is possible to sufficiently reduce the trace components that have been difficult in the past. In addition, the system in the case of obtaining mainly clean production | generation gas from biomass is realizable with the component to the
以上説明したように、本発明に係る除塵装置は、未処理ガスを吸引して水ジェット水滴噴流を鉛直軸方向に形成する駆動ノズルと、前記駆動ノズルに連通し、該駆動ノズルから放出されたジェット水滴噴流を覆うように受けることによって前記水ジェット水滴噴流と生成ガスとを気液混合し、生成ガスの除塵を行うスクラバ部と、前記気液混合後の水ジェット水滴噴流水と生成ガスとを受けて、前記噴流水を循環水として一時的に貯留するとともに、前記ガスを系外に排出する一次貯留タンクと、前記一次貯留タンクに隣接され、該一次貯留タンクの内底部に開口する吸引管を有する二次貯留タンクと、前記二次貯留タンク内に配設され、該二次貯留タンク内の循環水の浮上分離成分を排出する浮上分離成分排出手段と、前記二次貯留タンクの下部に形成され、該二次貯留タンク内の循環水を循環ポンプにより強制排出する循環水排出管とを具備していることを特徴とするものである。 As described above, the dust removing apparatus according to the present invention is configured to suck the untreated gas and form a water jet water droplet jet in the vertical axis direction, communicated with the drive nozzle, and discharged from the drive nozzle. A scrubber unit that performs gas-liquid mixing of the water jet water droplet jet and the generated gas by receiving the jet water droplet jet so as to cover the dust, and dust removal of the generated gas, and water jet water droplet jet water and the generated gas after the gas-liquid mixing, In response, the jet water is temporarily stored as circulating water, and the primary storage tank that discharges the gas to the outside of the system, and the suction that is adjacent to the primary storage tank and opens to the inner bottom of the primary storage tank A secondary storage tank having a pipe, a floating separation component discharging means disposed in the secondary storage tank and discharging a floating separation component of circulating water in the secondary storage tank, and the secondary storage tank It is formed in a lower portion, and is characterized in that it comprises a feed water discharge pipe for forcibly ejected circulating water of the secondary storage tank by a circulation pump.
また、本発明に係る有機系燃料のガス化システムおよび有機系燃料を用いた液体燃料製造システムは、前記除塵装置を用いたことを特徴としたものである。 The organic fuel gasification system and the liquid fuel production system using the organic fuel according to the present invention are characterized by using the dust removing device.
本発明の除塵装置においては、前記一次貯留タンクの容量は前記二次貯留タンクの容量より大幅に少なく設定されており、二次貯留タンク内の大容量な水は下部に設けた循環水排出管から強制的に循環ラインに送り出される。スクラバ部から勢いよく流下した水を受ける一次貯留タンク内では、タンク容量がきわめて少ないので、流下した水の中に含まれている「タール凝縮成分および低比重な疎水性チャー」からなる浮上しやすい微粒成分は、浮上分離せずに全体に分散したままとなる。一次貯留タンク内の水は、微粒成分が分散状態にあるままで、オーバーフローすることなく、吸引管を介して二次貯留タンク内に移送される。前記二次貯留タンクは大容量であり、しかもスクラバ部からの流下水によって撹拌されることもないので、前記一次貯留タンクから二次貯留タンクに移動した水は、その中に分散していた「タール凝縮成分および低比重な疎水性チャー」からなる浮上しやすい微粒成分は容易に浮上分離する。この浮上分離成分は、浮上分離成分排出手段によって、容易かつ効率的に系外へ排出される。また、ガス中の高比重チャー由来の堆積成分は、その高比重性ゆえに自然と沈降分離される現象を利用して堆積成分排出管からタンクの外に効率的に排出される。したがって、本除塵装置では、循環水排出管および循環ライン内に循環される循環水の浮上分離成分および堆積成分の混入率は大幅に低減される。そのため、循環ポンプやストレーナなどの部品を傷めることがなく、装置の寿命を大幅に延ばすことが可能になる。 In the dust removal apparatus of the present invention, the capacity of the primary storage tank is set to be significantly smaller than the capacity of the secondary storage tank, and the large-capacity water in the secondary storage tank is a circulating water discharge pipe provided at the bottom. Is forcibly sent to the circulation line. In the primary storage tank that receives water that has flowed down vigorously from the scrubber, the tank capacity is extremely small, so it tends to float up consisting of "tar condensation components and low specific gravity hydrophobic char" contained in the flowing water. The fine particle component remains dispersed throughout without floating and separating. The water in the primary storage tank is transferred into the secondary storage tank via the suction pipe without overflowing while the fine particle component remains in a dispersed state. Since the secondary storage tank has a large capacity and is not agitated by the flowing water from the scrubber portion, the water moved from the primary storage tank to the secondary storage tank was dispersed therein. The finely divided fine particles composed of the tar condensation component and the low specific gravity hydrophobic char easily float and separate. This floating separation component is easily and efficiently discharged out of the system by the floating separation component discharge means. Further, the sediment component derived from the high specific gravity char in the gas is efficiently discharged out of the tank from the sediment component discharge pipe by utilizing the phenomenon of natural sedimentation due to its high specific gravity. Therefore, in this dust removal apparatus, the mixing rate of the floating separation component and the sediment component of the circulating water circulated in the circulating water discharge pipe and the circulation line is greatly reduced. Therefore, it is possible to significantly extend the life of the apparatus without damaging parts such as the circulation pump and the strainer.
本発明の除塵装置によれば、前述のように、装置に負担を掛けることなく、高精度の除塵が可能になり、ガス化装置や燃焼装置から排出されたガスをクリーンなガスに精製することができる。特にバイオマスを始めとした有機系燃料のガス化システムおよび有機系燃料を用いた液体燃料製造システムに適用した場合には、ガスの精製度が高いため、有用な燃料ガス、および液体燃料を高い収率で製造することが可能となる。 According to the dust removing device of the present invention, as described above, high-precision dust removal is possible without imposing a burden on the device, and the gas discharged from the gasifier or the combustion device is purified to a clean gas. Can do. Particularly when applied to gasification systems for organic fuels such as biomass and liquid fuel production systems using organic fuels, the yield of useful fuel gas and liquid fuel is high because the purity of the gas is high. It becomes possible to manufacture at a rate.
1 一次貯留タンク
1a ガス出口
2 二次貯留タンク
2a 吸引管
2b 堆積成分排出管
3 浮上分離成分
4 浮上層
5 堆積成分
6 浮上分離成分排出手段
7 排出管
8 スラリーポンプ
9 給水口
10 オーバーフロー排液口
11 排液溜め
12 排出管
13 スラリーポンプ
14 レーキ
15 均圧ライン
16 浮上分離成分収集部
16a 上端狭隘部
17 排出管
18 スラリーポンプ
19 ヘリカルスクリュー(フィーダ手段)
20 モータ
21 加圧水注入口
22 分岐配管
23 吸引管
24 薬注口
30 バイオマス
35 バイオマスガス化炉
101 未処理ガス
102 水ジェット水滴噴流
103 駆動ノズル
104 スクラバ部
104a スクラバ部の出口の開口部
105 循環水タンク
105a 排出口
105b 循環水タンク内の液面
107 循環ポンプ
108 排出管
109 ストレーナ
A 本発明の除塵装置
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記駆動ノズルに連通し、該駆動ノズルから放出されたジェット水滴噴流を覆うように受けることによって前記水ジェット水滴噴流と生成ガスとを気液混合し、生成ガスの除塵を行うスクラバ部と、
前記気液混合後の水ジェット水滴噴流水と生成ガスとを受けて、前記噴流水を循環水として一時的に貯留するとともに、前記ガスを系外に排出する一次貯留タンクと、
前記一次貯留タンクに隣接され、該一次貯留タンクの内底部に開口する吸引管を有する二次貯留タンクと、
前記二次貯留タンク内に配設され、該二次貯留タンク内の循環水の浮上分離成分を排出する浮上分離成分排出手段と、
前記二次貯留タンクの下部に形成され、該二次貯留タンク内の循環水を循環ポンプにより強制排出する循環水排出管とを具備していることを特徴とする除塵装置。 A drive nozzle for sucking untreated gas and forming a water jet water droplet jet in the vertical axis direction;
A scrubber unit that communicates with the driving nozzle and gas-liquid mixes the water jet water droplet jet and the generated gas by receiving the jet water droplet jet discharged from the driving nozzle so as to remove dust from the generated gas;
A primary storage tank that receives the water jet water droplet jet water and the generated gas after the gas-liquid mixing, temporarily stores the jet water as circulating water, and discharges the gas outside the system;
A secondary storage tank adjacent to the primary storage tank and having a suction pipe that opens to the inner bottom of the primary storage tank;
A floating separation component discharging means disposed in the secondary storage tank and discharging the floating separation component of circulating water in the secondary storage tank;
A dust removing device, comprising: a circulating water discharge pipe formed under the secondary storage tank and forcibly discharging the circulating water in the secondary storage tank by a circulation pump.
前記バイオマスガス化炉でガス化した生成ガス中の粉塵を除去する分離手段と、
前記分離手段で3μm以上の比較的大きな粒径の粉塵が除去されたガスをさらに高精度に除塵処理する請求項1〜16のいずれか1項に記載の除塵装置と、
前記高精度に除塵したガスを精製するガス精製装置と、
を有してなる、有機系燃料のガス化システム。 Biomass comprising a furnace body, biomass supply means for supplying biomass into the furnace body, and oxidant supply means for supplying an oxidizing agent for combustion made of oxygen or a mixture of oxygen and water vapor into the furnace body A gasifier,
Separation means for removing dust in the product gas gasified in the biomass gasification furnace;
The dust removing apparatus according to any one of claims 1 to 16 , wherein the gas from which dust having a relatively large particle diameter of 3 µm or more has been removed by the separating means is further precisely removed .
A gas refining device for refining the highly dust-removed gas;
An organic fuel gasification system comprising:
前記バイオマスガス化炉でガス化した生成ガス中の粉塵を除去する分離手段と、
前記分離手段で3μm以上の比較的大きな粒径の粉塵が除去されたガスをさらに高精度に除塵処理する請求項1〜16のいずれか1項に記載の除塵装置と、
前記高精度に除塵したガスを精製するガス精製装置と、
前記精製後のガスを用いてメタノールを合成し、排ガスとメタノールとに分離する蒸留装置を備えた液体燃料合成装置と、
を有してなる、有機系燃料を用いた液体燃料製造システム。 Biomass comprising a furnace body, biomass supply means for supplying biomass into the furnace body, and oxidant supply means for supplying an oxidizing agent for combustion made of oxygen or a mixture of oxygen and water vapor into the furnace body A gasifier,
Separation means for removing dust in the product gas gasified in the biomass gasification furnace;
The dust removing apparatus according to any one of claims 1 to 16 , wherein the gas from which dust having a relatively large particle diameter of 3 µm or more has been removed by the separating means is further precisely removed .
A gas refining device for refining the highly dust-removed gas;
A liquid fuel synthesizer equipped with a distillation device for synthesizing methanol using the purified gas and separating it into exhaust gas and methanol;
Comprising a liquid fuel production system using an organic fuel.
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