JP4622828B2

JP4622828B2 - ガス化装置

Info

Publication number: JP4622828B2
Application number: JP2005343794A
Authority: JP
Inventors: 克明松澤; 俊之須田; 高広村上; 光文許; 宏明大原
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2005-11-29
Filing date: 2005-11-29
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2025-11-29
Also published as: JP2007146036A

Description

本発明はガス化装置に関する。

ガス化炉の流動層又は固定層に原料として石炭やバイオマスを投入し、熱分解してガス化ガスを得るガス化装置においては、ガス化に伴ってタールが発生する。このタールは、炭化水素を抽出するため、或は後工程で機器の内面に付着して当該機器に作動不良や閉塞（いわゆるタールトラブル）を生じさせるのを防止するため、分解する必要がある。

触媒を用いてタールを分解するようにしたガス化装置の従来の一例は図７に示されている。図７はガス化炉内で流動層を形成する砂に触媒を混入させたものである。図中、ａは内部に流動層ｂが形成されるようにしたガス化炉であり、ガス化炉ａには、上面に接続した原料供給ラインｃからバイオマス、石炭等の原料Ｍを投入し得るようになっている。又、ガス化炉ａの底面に設けたガス化剤供給ラインｄからは、複数のガス化剤供給ノズルｅを介して水蒸気、空気、酸素、二酸化炭素等のガス化剤Ｍｇをガス化炉ａ内に導入し得るようになっており、ガス化炉ａ内では、ガス化剤Ｍｇにより砂や触媒が流動化されて流動層ｂが形成されるようになっている。この流動層ｂは触媒流動層である。

ガス化炉１の上面にはガス化ガス排出管ｆが接続されており、ガス化炉ａで生成されたガス化ガスＧｇは、ガス化ガス排出管ｆからサイクロン等の分離器ｇに導入され、粉化した触媒や砂等を含む粉粒体Ｐｅを除去されて清浄化され、清浄化されたガス化ガスＧｇは分離器ｇの頂部に接続された管路から、例えば、ガスタービン等に送給されるようになっている。

又、図示してないが、ガス化炉ａからはオーバフロー管ｉを介し、ガス化炉ａでガス化する段階で生じたチャーＣや砂、触媒等の流動媒体Ｓを図示してない燃焼炉へ送給し得るようになっており、燃焼炉からは未燃のチャーＣと流動媒体Ｓとが、図示してない分離器で分離されて降下管ｊを介しガス化炉ａへ戻り得るようになっている。

上記ガス化装置においては、ガス化剤供給ラインｄから供給されたガス化剤Ｍｇはガス化剤吹出しノズルｅからガス化炉ａ内に導入される。又、バイオマスや石炭といった原料Ｍは原料供給ラインｃからガス化炉ａ内に投入される。このため、ガス化炉ａ内の触媒や砂を含む流動媒体Ｓは流動化すると共に、原料Ｍが熱分解してチャーＣが生成され、しかも熱分解により生成したチャーは水蒸気により水性ガス化され、更に水性ガス化して生成したＣＯのシフト反応が行なわれてガス化ガスＧｇが生成される。

ガス化ガスＧｇはガス化炉ａからガス化ガス排出管ｆを経て分離器ｇへ導入され、分離器ｇにおいて粉化した触媒や砂等を含む粉粒体Ｐｅを除去されて清浄化され、清浄化されたガス化ガスＧｇは分離器ｇの頂部に接続された管路ｈから、例えば、ガスタービン等に送給される。

又、原料Ｍが熱分解されてガス化ガスＧｇが生成される際にはタールが生じるが、タールはガス化炉１内において触媒に接触し熱分解され、炭化水素となってガス化し、ガス化ガスＧｇとなる。

図８は触媒を用いてタールを分解するようにした従来のガス化装置の他の例であり、本例では、触媒は流動媒体Ｓに混入されず、ガス化ガス排出管ｆの中途部に、内部に触媒層が形成された触媒充填塔ｋを設けた例である。この場合にも、ガス化ガスＧｇは図７の装置と同様にして生成されるが、ガス化ガスＧｇに同伴されたタールは触媒充填塔ｋにおいて触媒に接触し熱分解され、炭化水素となってガス化し、ガス化炉ａからのガス化ガスＧｇと共に、ガス化ガスＧｇの一部として分離器ｇへ送給される。

なお、タールの分解手段として触媒を用いた技術文献としては特許文献１がある。又、石炭やバイオマスのガス化においては、タールの分解手段として炉内触媒、及び触媒流動層又は触媒充填塔を用いた方法が１９８０年くらいから種々検討されている。最近では研究報告書である非特許文献１に炉内触媒と触媒流動層の比較検討がなされている。
特開平９−５３０８２号公報Ｅｎｅｒｇｙ＆Ｆｕｅｌｓ，１３，１１２２−１１２７（ＢｉｏｍａｓｓＧａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｎＦｌｕｉｄｉｚｅｄＢｅｄ：ＷｈｅｒｅＴｏＬｏｃａｔｅｔｈｅＤｏｌｏｍｉｔｅＴｏＩｍｐｒｏｖｅＧａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）

しかしながら、図７のように、ガス化炉ａ内の流動層ｂに触媒を混入した装置では、触媒を交換する必要はなく、適宜追加すれば良い反面、バイオマスや石炭から発生したタールと流動層ｂ中の触媒とが十分に接触せず、タールの分解を十分に効率良く行なうのが困難である。

又、図８のように、ガス化ガス排出管ｆの中途部に触媒充填塔ｋを設けてタールを含むガスを触媒充填塔ｋに流通させるようにした装置では、十分な充填塔容量を確保することでタールの十分な分解は可能である反面、触媒が劣化するため触媒を適宜抜出し交換する必要があり、従って触媒交換のための装置が必要となり、又、十分な容量とする必要があるため、規模が大きくなり、以上のことから設備費、運転維持費が高価となるという問題がある。

本発明は上述の実情に鑑み、触媒を交換しなくても、又、それほど大型化しなくても、タールの触媒に対する接触時間を長く取ることができるようにして、タールを高性能で分解し得るようにしたガス化装置を提供することを目的としてなしたものである。

本発明の請求項１のガス化装置は、内部に触媒が混在する層を有し、石炭やバイオマスといった原料を層内で熱分解してガス化ガスを生成させると共に、前記原料の熱分解により生成したタールを前記触媒に接触させて分解させるようにしたガス化炉と、内部に触媒充填層が形成されると共に、前記ガス化炉で生成されたガス化ガスとタールが前記触媒充填層を通り送給され、且つ、タールが触媒充填層を形成する触媒に接触して分解され、しかも、先端開口から触媒がガス化炉内に投入され得るようにした管路とを備えたものである。

本発明の請求項２のガス化装置においては、管路のガス化炉側の部分はガス化炉の上部空間内に位置すると共に、ガス化炉側部側から中心側へ向かって上り勾配に形成されている。

本発明の請求項３のガス化装置においては、管路のガス化炉側の部分は、先端開口がガス化炉内上部空間に向けて開口した状態でガス化炉内の層内に位置すると共に、ガス化炉側部側から中心側へ向かって上り勾配に形成されている。

本発明の請求項４のガス化装置においては、管路はガス化炉内の上部空間に連通するようガス化炉壁面に接続されると共に、ガス化炉から離反した側からガス化炉側に向かって上り勾配に形成され、且つ管路の外周には該管路を包囲するよう外管が配置されて、管路と外管との間に管路内の触媒充填層を加熱するためのガスが流通する空隙が形成されている。

本発明の請求項５のガス化装置においては、ガス化炉内の層は流動層であり、請求項６のガス化装置においては、ガス化炉内の層は固定層である。

本発明の請求項７のガス化装置は、管路内に供給するための触媒が貯留された触媒貯留手段と、該触媒貯留手段から切出された触媒を前記管路からガス化炉側へ送給する手段を設けたものである。

本発明の請求項８のガス化装置は、管路から取出されたガス化ガスを送給するためのガス化ガス送給ラインを備えており、請求項９のガス化装置は、ガス化炉から少なくともチャーと触媒を有する媒体を送給されてチャーを燃焼させる燃焼炉と、該燃焼炉からの燃焼排ガスから媒体を分離する第一分離手段と、該第一分離手段で分離された媒体をガス化炉へ戻す戻しラインを備えている。

本発明の請求項１０のガス化装置は、ガス化ガス送給ラインから送給されたガス化ガスから粉粒体を分離する第二分離手段を設けたものであり、請求項１１のガス化装置は、第一分離手段に接続された排ガス管を、内部に触媒充填層が形成された管路の外周に該管路を包囲するよう配置された外管に接続し、第一分離手段で媒体若しくは粉粒対を除去されて清浄化されたガスを、前記排ガス管を介し、前記管路と外管との間に形成された空隙に送給して、管路内の触媒充填層を加熱し得るようにしたものである。

本発明のガス化装置によれば、以下のごとき種々の優れた効果を奏し得る。
Ｉ）ガス化ガスに同伴されたタールはガス化炉内の触媒に接触して粗分解されると共に、残った微量のタールは管路内の触媒充填層において触媒に接触して分解されるため、二段階に亘りタールを触媒と接触させることにより、タールの触媒に対する接触時間を十分長く取ることができてタールの分解を高効率且つ確実に行なうことができる。
ＩＩ）タールの量が少なくて高い分解性能が求められない場合は、管路の触媒を充填する部分をコンパクトにすることができ、又、触媒は管路からガス化炉内に送給して炉内触媒として利用するようにしているため、炉内触媒として利用することなく管路から触媒を排出するための機構が不要となり、その結果、コストダウンや機器トラブルの減少を図ることができる。
ＩＩＩ）タールの分解には例えば、約８００℃以上の温度が必要であるが、管路内で触媒充填層を形成する触媒はガス化炉内の伝熱を利用しているため、特別な加熱手段が不要で、斯かる加熱手段から熱を取り回す煩雑さを防止することができ、この点からもコストダウンを図ることができる。
ＩＶ）請求項３のように、管路のガス化炉側の部分を、先端開口がガス化炉内上部空間に向けて開口した状態でガス化炉内の層内に位置させたり、或は、請求項４のように管路と外管との間に管路内の触媒充填層を加熱するためのガスが流通する空隙を設けた場合には、管路内の触媒充填層の加熱をより一層確実に行なうことができ、その結果、タールの分解をより一層効率良く行なうことができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１は請求項１、請求項２、請求項５、請求項７〜請求項１０に関する本発明のガス化装置の第一実施形態例で、ガス化炉内には流動層が形成された例である。図中、１は内部に流動層２が形成されるようにしたガス化炉であり、ガス化炉１には、上面に接続した原料供給ライン３からバイオマス、石炭等の原料Ｍを投入し得るようになっている。又、ガス化炉１の底面に設けたガス化剤供給ライン４からは、複数のガス化剤供給ノズル５を介して水蒸気、空気、酸素、二酸化炭素等のガス化剤Ｍｇをガス化炉１内に導入し得るようになっており、ガス化炉１内では、ガス化剤Ｍｇにより砂や触媒が流動化されて流動層２が形成されるようになっている。触媒としては、例えば、ドロマイト、石灰等のカルシューム系触媒、又は酸化鉄やニッケル系の触媒が使用される。

ガス化炉１に近接して燃焼炉６が設置されており、ガス化炉１と燃焼炉６とは、オーバフロー管７により接続され、原料Ｍをガス化炉１でガス化する段階で生じたチャーＣや、砂及び触媒等の流動媒体Ｓはガス化炉１の側部から燃焼炉６の底部側へ送給し得るようになっている。

燃焼炉６は縦型筒状の炉体８を備えた循環流動層燃焼炉で、炉体８の底部には複数の空気供給ノズル９が設置されている。而して、オーバフロー管７から炉体８内の空気供給ノズル９の上方側へ投入されたチャーＣや、砂及び触媒等の流動媒体Ｓは、燃焼炉６の底面に設けられた空気供給ライン１０から空気供給ノズル９を介して炉体８内に導入された空気Ａにより高速で流動化されつつ炉体８内を上昇してチャーＣが燃焼され、流動媒体Ｓを加熱し得るようになっている。

燃焼炉６の炉体８頂部には排ガス管１１を介してサイクロン等の分離器１２が接続され、分離器１２で未燃のチャーＣと流動媒体Ｓを分離されて清浄化された燃焼排ガスＧｅは分離器１２の頂部に設けた排ガス管１３から下流に送給されるようになっており、分離器１２で分離された未燃のチャーＣと、砂及び触媒を含む流動媒体Ｓは、分離器１２の下端に設けた降下管１４からガス化炉１へ戻され得るようになっている。

ガス化炉１の燃焼炉６側とは反対側の外方からガス化炉１内の上部空間内までは、ガス化炉１外側方までは略水平に配置され、且つ、ガス化炉１外側からガス化炉１の上部空間内までは、ガス化炉１外側からガス化炉１の中心側に向かって上り勾配に形成された管路１５が配置されている。

而して、管路１５のガス化炉１外方中途水平部には、縦方向へ延びる管路１６が接続されており、管路１５の管路１６接続部よりもガス化炉１側及び管路１６は、ガス化炉１で生成されたガス化ガスＧｇを送給するためのガス化ガス送給ラインとして機能し得るようになっており、又、管路１５は触媒充填層形成部としても機能し得るようになっている。

管路１５のガス化炉１内に位置する部分を、ガス化炉１外側からガス化炉１中心側に向かって上り勾配にするのは、ガス化炉１側において触媒Ｃｙがガス化炉１内に自由落下するのを防止して触媒充填層Ｌｇｙを確実に形成させるためである。

管路１５の管路１６接続部よりもガス化炉１側から離反した位置には、中途部に回転可能なロータリバルブ１７を備えた短管１８を介して触媒ホッパ１９が接続されており、ロータリバルブ１７を回転駆動させることにより、触媒ホッパ１９に貯留された触媒Ｃｙを管路１５へ切出し得るようになっている。

又、管路１５のガス化炉１側から離反した端部には、流体圧シリンダ２０により管路１５内を軸心方向へ往復動して、管路１５内に切出された触媒Ｃｙをガス化炉１側へ押圧させ得るようにしたプッシャ２１が嵌入されている。

管路１６は上部側が水平に曲折しており、管路１６の水平部はサイクロン等の分離器２２に接続されている。又、分離器２２の頂部には、ガス化ガス送給管２３が接続されており、分離器２２に導入されて粉化した触媒や砂等を含む粉粒体Ｐｅを除去されて清浄化されたガス化ガスＧｇはガス化ガス送給管２３から、例えば、ガスタービン等に送給されるようになっている。又、分離器２２で分離除去された粉化した触媒や砂等を含む粉粒体Ｐｅは、排出管２４から外部へ廃棄し得るようになっている。

次に本発明の作動について説明する。
上記ガス化装置においては、ガス化剤供給ライン４から供給されたガス化剤Ｍｇはガス化剤供給ノズル５からガス化炉１内に導入される。又、バイオマスや石炭等の原料Ｍは原料供給ライン３からガス化炉１内に投入される。このため、ガス化炉１内の触媒や砂は流動化して高温の流動層２が形成されると共に、流動層２内において原料Ｍが熱分解（Ｉ）してチャーＣが生成されると共に、熱分解で生成したチャーＣを水蒸気により水性ガス化（ＩＩ）し、更に水性ガス化して生成したＣＯのシフト反応（ＩＩＩ）が行なわれてガス化ガスＧｇが生成される。
（Ｉ）熱分解
原料 → 揮発分（ＣＯ、Ｈ_２、炭化水素）＋Ｃ（チャー）
（ＩＩ）水性ガス化
Ｃ（チャーの一部）＋Ｈ_２Ｏ（水蒸気）→ＣＯ＋Ｈ_２
（ＩＩＩ）シフト反応
ＣＯ＋Ｈ_２Ｏ（水蒸気）→ＣＯ＋Ｈ_２

又、ガス化炉１の流動層２において原料Ｍが熱分解してガス化ガスＧｇが生成される際にはタールが生じるが、タールの一部は流動層２をガス化ガスＧｇと共に上昇する際に、流動層２内の触媒（炉内触媒）と接触して熱により粗分解され、一部はガス化してガス化ガスＧｇの一部となり、未分解のタールとガス化ガスＧｇはガス化炉１の上部中空部に充満して先端開口１５ａから管路１５内に導入される。

一方、ロータリバルブ１７の回転により触媒ホッパ１９から切出されて管路１５内に投入された触媒Ｃｙは、流体圧シリンダ２０の作動により往復動するプッシャ２１により押圧されて管路１５内をガス化炉１の中心側（矢印方向Ｄ２）へ移送されるため、管路１５内の短管１８接続部よりもガス化炉１側には触媒Ｃｙが充填されて触媒充填層Ｌｃｙが形成されており、管路１５内の触媒Ｃｙはガス化炉１の伝熱により約８００℃の高温に加熱されている。

このため、管路１５内にガス化ガスＧｇと共に導入されて管路１５内を管路１６側（矢印方向Ｄ１）へガス化ガスＧｇと共に送給されるタールは、管路１５内の触媒充填層Ｌｃｙにおいて触媒Ｃｙにより熱分解されて炭化水素化となり、ガス化ガスＧｇの一部となる。

ガス化ガスＧｇは管路１５から管路１６を経て分離器２２へ導入され、分離器２２で粉化した触媒や砂等を含む粉粒体Ｐｅを除去されて清浄化され、清浄化されたガス化ガスＧｇは分離器２２の頂部に接続されたガス化ガス送給管２３から、例えば、ガスタービン等に送給される。分離器２２でガス化ガスＧｇから分離された粉粒体Ｐｅは排出管２４から廃棄される。

流体圧シリンダ２０の作動によりプッシャ２１を連続的に往復動させ、又、ロータリバルブ１７も連続的に回転作動させると、管路１５内の触媒充填層Ｌｃｙを形成する触媒Ｃｙは、順次、連続的にガス化炉１側へ送給され、管路１５の先端開口１５ａからガス化炉１内へ連続的に投入される。

流体圧シリンダ２０の作動によりプッシャ２１を間歇的に往復動させ、又、ロータリバルブ１７も間歇的に回転作動させると、管路１５内の触媒充填層Ｌｃｙを形成する触媒Ｃｙは、順次、間歇的に送給されて管路１５の先端開口１５ａからガス化炉１内へ投入される。而して、ガス化炉１内に供給された触媒Ｃｙは流動層２に混入し、炉内触媒として機能する。

一方、ガス化炉１内で流動層２を形成するチャーＣや、砂及び触媒等の流動媒体Ｓはオーバフロー管７を通って燃焼炉６の炉体８底面近傍に供給され、燃焼炉６の底面に設けられた空気供給ライン１０から空気供給ノズル９を介して炉体８内に導入された空気Ａにより高速で流動化されて炉体８内を上昇しつつチャーＣが燃焼され、流動媒体Ｓが加熱される。而して、未燃のチャーＣや、砂及び触媒等の流動媒体Ｓは、燃焼炉６の炉体８頂部の排ガス管１１から分離器１２へ導入され、分離器１２で未燃のチャーＣと流動媒体Ｓを分離されて清浄化された燃焼排ガスＧｅは、排ガス管１３から下流に送給され、分離器１２で分離された未燃のチャーＣと、砂及び触媒を含む流動媒体Ｓは、高温状態で分離器１２の下端に設けた降下管１４からガス化炉１へ戻され、流動層２として利用される。

本図示例においては、ガス化ガスＧｇに同伴されたタールはガス化炉１内の触媒に接触して粗分解されると共に、残った微量のタールは管路１５内の触媒充填層Ｌｃｙにおいて触媒Ｃｙに接触して分解される。このように二段階に亘りタールを触媒Ｃｙと接触させることにより、タールの触媒に対する接触時間を十分長く取ることができてタールの分解を高効率で確実に行なうことができる。

又、タールの量が少なくて高い分解性能が求められない場合は、管路１５の触媒Ｃｙを充填する部分をコンパクトにすることができ、更に、触媒Ｃｙは管路１５からガス化炉１内に送給して炉内触媒として利用するようにしているため、炉内触媒として利用することなく管路１５から触媒Ｃｙを排出するための機構が不要となる。その結果、コストダウンや機器トラブルの減少を図ることができる。

更に又、タールの分解には例えば、約８００℃以上の温度が必要であるが、管路１５内で触媒充填層Ｌｃｙを形成する触媒Ｃｙはガス化炉１内の伝熱を利用しているため、特別な加熱手段が不要で、他の加熱手段から熱を取り回す煩雑さを防止することができ、この点からもコストダウンを図ることができる。

図２は請求項１、請求項３、請求項５、請求項７〜請求項１０に関する本発明のガス化装置の第二実施形態例で、ガス化炉内には流動層が形成された例である。図２中、図１に示すものと同一のものには同一の符号が付してある。而して、本図示例の特徴とするところは、管路１５のガス化炉１内に位置する部分を、先端開口１５ａが流動層２の上方のガス化炉１内空間に向け開口するよう、流動層２内に位置させた点である。このようにすることにより、管路１５内の触媒充填層Ｌｃｙを形成する触媒Ｃは、ガス化炉１の流動層２からの伝熱により、図１の場合よりも確実により高い温度に加熱することができるため、タールの分解効率はより一層向上する。

図３は請求項１、請求項４、請求項５、請求項７〜請求項１１に関する本発明のガス化装置の第三実施形態例で、ガス化炉内には流動層が形成された例である。図３中、図１、図２に示すものと同一のものには同一の符号が付してある。而して、本図示例の特徴とするところは、管路１５全体をガス化炉１の外部に位置させて、ガス化炉１へ向い昇り勾配に形成された部分のガス化炉１側先端をガス化炉１に接続すると共に、管路１５の管路１６よりもガス化炉１側において、管路１６からガス化炉１外側部まで管路１５を包囲するよう外管２５を設けて二重管構成とし、外管２５のガス化炉１近傍に、排ガス管１３からの燃焼排ガスＧｅを管路１５と外管２５との間の空隙２５ａに導入して、管路１５内を流通するガス化ガスＧｇと平行流となるように、導入管２６を接続し、外管２５の管路１６側端部近傍に、空隙２５ａを送給されてきた燃焼排ガスＧｅが導出される導出管２７を接続した例である。

本図示例においては、燃焼炉６から排ガス管１１を経て分離器１２へ送給された燃焼排ガスＧｅは、分離器１２でチャーＣや、砂及び触媒を含む流動媒体Ｓを分離され、排ガス管１３から導入管２６を経て外管２５と管路１５との間の空隙２５ａに導入され、ガス化炉１から管路１５内に導入されたガス化ガスＧｇや未分解のタールに対し平行流となるよう空隙２５ａ内を流通し、管路１５内を流れるガス化ガスＧｇと協働して管路１５内の触媒充填層Ｌｃｙを形成する触媒Ｃｙを加熱して導出管２７から外部へ導出される。

このように、管路１５内の触媒Ｃｙをガス化ガスＧｇの他に燃焼排ガスＧｅをも利用して加熱しているため、触媒Ｃｙを図１の場合よりも確実により高い温度に加熱することができ、管路１５内におけるタールの分解効率はより一層向上する。

図４は請求項１、請求項３、請求項６〜請求項１０に関する本発明のガス化装置の第四実施形態例で、ガス化炉内には固定層が形成された例である。図４中、図１〜図３に示すものと同一のものには同一の符号が付してある。而して、本図示例の特徴とするところは、ガス化炉１内には、灰や触媒により固定層２８が形成されており、管路１５のガス化炉１内の部分は、先端開口１５ａが固定層２８の上方のガス化炉１内空間に向け開口するよう、固定層２８内に位置している点である。

而して、本図示例のガス化装置は流動層が形成されず固定層２８が形成されること以外は、図２のガス化装置と略同一構成である。なお、固定層２８の場合、前記各例に示す流動層２を形成する際に用いられる砂は使用されず、又、ガス化剤供給ノズル５からガス化炉１内に供給されるガス化剤Ｍｇの流速は、前記各例の場合に比較して低速となっている。而して、本図示例のガス化装置は、図２のガス化装置と同様の作用効果を奏することができる。

図５は請求項１、請求項３、請求項６〜請求項８、請求項１０に関する本発明のガス化装置の第五実施形態例で、ガス化炉内には固定層が形成された例である。図５中、図１〜図４に示すものと同一のものには同一の符号が付してある。而して、本図示例の特徴とするところは、第一実施形態例〜第四実施形態例において設置されていた燃焼炉６は設けないようにした点である。管路１５のガス化炉１内の部分は図４の場合と同様、先端開口１５ａが固定層２８の上方のガス化炉１内空間に向け開口するよう、固定層２８内に位置している。

本図示例では、第一実施形態例〜第四実施形態例において設置されていた燃焼炉６が設けられていないため、ガス化炉１内の灰や触媒は燃焼炉６へは送給されず、ライン２９に示すように触媒ホッパ１９へ送給される。触媒ホッパ１９へは例えばコンベヤや空気輸送装置等の搬送手段により搬送される。

本図示例のガス化装置は、図２、図４のガス化装置と同様の効果を奏することができるうえ、図１〜図４に示す燃焼炉６を設ける必要がないため、設備費、運転維持費を安価にすることができる。

図６は請求項１、請求項４、請求項６〜請求項８、請求項１０、請求項１１に関する本発明のガス化装置の第六実施形態例で、ガス化炉内には固定層が形成された例である。図６中、図１〜図５に示すものと同一のものには同一の符号が付してある。而して、本図示例の特徴とするところは、第五実施形態例と同様、第一実施形態例〜第四実施形態例において設置されていた燃焼炉６は設けないようにした点以外に、ガス化剤Ｍｇはガス化炉１の外側部に接続したガス化剤供給ライン４’からガス化炉１内の上部空間に供給するようにし、ガス化炉１で石炭やバイオマス等の原料の熱分解により生成されたガス化ガスＧｇ及び未分解のタールはガス化炉１の底面から管路３０を介して、触媒充填層Ｌｃｙが形成されている管路１５内に導入するようにした点である。

又、管路１５の先端開口１５ａをガス化炉１の壁面に接続した点、管路１５の外周に外管２５を設置して二重管構成とし、管路１５と外管２５との間に形成された空隙２５ａには、他のラインからのガスを供給し、管路１５内の触媒充填層Ｌｃｙを加熱するようにしている点は、図３に示す第三形態例と略同一である。ここで、燃焼炉６は設けられていないため、触媒充填層Ｌｃｙを加熱するためのガスは、例えば、分離器２２からガス化ガス送給管２３へ導出されたガス化ガスＧｇを、図示してない管路から空隙２５ａに送給して用いるようにする。

本図示例のガス化装置においても、図１〜図５に示すガス化装置と同様の効果を奏することができるうえ、図１〜図４に示す燃焼炉６を設ける必要がないため、設備費、運転維持費を安価にすることができる。

なお、本発明のガス化装置は、触媒ホッパ１９からの触媒切出し手段としてはロータリバルブに替えてスライドダンパを用いるようにすることも可能であり、又、流体圧シリンダにより作動するプッシャに替えてスクリューフィーダ等の供給手段を用いることも可能であること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明のガス化装置の第一実施形態例を示す概念的な立面図である。本発明のガス化装置の第二実施形態例を示す概念的な立面図である。本発明のガス化装置の第三実施形態例を示す概念的な立面図である。本発明のガス化装置の第四実施形態例を示す概念的な立面図である。本発明のガス化装置の第五実施形態例を示す概念的な立面図である。本発明のガス化装置の第六実施形態例を示す概念的な立面図である。従来のガス化装置の一例を示す概念的な立面図である。従来のガス化装置の他の例を示す概念的な立面図である。

符号の説明

１ガス化炉
２流動層（層）
６燃焼炉
１１排ガス管
１２分離器（第一分離手段）
１３排ガス管
１４降下管（戻しライン）
１５管路
１５ａ先端開口
１６管路（ガス化ガス送給ライン）
１９触媒ホッパ（触媒貯留手段）
２０流体圧シリンダ（送給する手段）
２１プッシャ（送給する手段）
２２分離器（第二分離手段）
２５外管
２５ａ空隙
２８固定層（層）
Ｃチャー
Ｃｙ触媒
Ｇｅ燃焼排ガス（ガス）
Ｇｇガス化ガス（ガス）
Ｌｃｙ触媒充填層
Ｍ原料
Ｐｅ粉粒体
Ｓ流動媒体(媒体)

Claims

内部に触媒が混在する層を有し、石炭やバイオマスといった原料を前記層内で熱分解してガス化ガスを生成させると共に、前記原料の熱分解により生成したタールを前記触媒に接触させて分解させるようにしたガス化炉と、内部に触媒充填層が形成されると共に、前記ガス化炉で生成されたガス化ガスとタールが前記触媒充填層を通り送給され、且つ、タールが触媒充填層を形成する触媒に接触して分解され、しかも、先端開口から触媒がガス化炉内に投入され得るようにした管路とを備えたことを特徴とするガス化装置。
管路のガス化炉側の部分はガス化炉の上部空間内に位置すると共に、ガス化炉側部側から中心側へ向かって上り勾配に形成されている請求項１記載のガス化装置。
管路のガス化炉側の部分は、先端開口がガス化炉内上部空間に向けて開口した状態でガス化炉内の層内に位置すると共に、ガス化炉側部側から中心側へ向かって上り勾配に形成されている請求項１記載のガス化装置。
管路はガス化炉内の上部空間に連通するようガス化炉壁面に接続されると共に、ガス化炉から離反した側からガス化炉側に向かって上り勾配に形成され、且つ管路の外周には該管路を包囲するよう外管が配置されて、管路と外管との間に管路内の触媒充填層を加熱するためのガスが流通する空隙が形成された請求項１に記載のガス化装置。
ガス化炉内の層は流動層である請求項１乃至４の何れかに記載のガス化装置。
ガス化炉内の層は固定層である請求項１乃至４の何れかに記載のガス化装置。
管路内に供給するための触媒が貯留された触媒貯留手段と、該触媒貯留手段から切出された触媒を前記管路からガス化炉側へ送給する手段を設けた請求項１乃至６の何れかに記載のガス化装置。
管路から取出されたガス化ガスを送給するためのガス化ガス送給ラインを備えた請求項１乃至７の何れかに記載のガス化装置。
ガス化炉から少なくともチャーと触媒を有する媒体を送給されてチャーを燃焼させる燃焼炉と、該燃焼炉からの燃焼排ガスから媒体を分離する第一分離手段と、該第一分離手段で分離された媒体をガス化炉へ戻す戻しラインを備えた請求項１乃至８の何れかに記載のガス化装置。
ガス化ガス送給ラインから送給されたガス化ガスから粉粒体を分離する第二分離手段を設けた請求項８に記載のガス化装置。
第一分離手段に接続された排ガス管を、内部に触媒充填層が形成された管路の外周に該管路を包囲するよう配置された外管に接続し、第一分離手段で媒体若しくは粉粒対を除去されて清浄化されたガスを、前記排ガス管を介し、前記管路と外管との間に形成された空隙に送給して、管路内の触媒充填層を加熱し得るようにした請求項９に記載のガス化装置。