JP4966239B2 - Organic waste treatment method, gasification furnace, reforming furnace, organic waste treatment equipment - Google Patents
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Description
本発明は、木質バイオマス、下水汚泥、都市ごみ等の有機性廃棄物をガス化炉でガス化し、このガスを有効利用するとともに、炭素分を含む熱分解残渣(炭化物)を回収して、この炭化物も有効利用することが可能な有機性廃棄物処理方法及びこれに用いられるガス化炉、改質炉に関するものである。 The present invention gasifies organic waste such as woody biomass, sewage sludge, municipal waste, etc. in a gasification furnace, makes effective use of this gas, and collects pyrolysis residues (carbides) containing carbon, The present invention relates to an organic waste treatment method capable of effectively utilizing carbides, and a gasification furnace and a reforming furnace used in the method.
従来から、ごみ等の廃棄物を処理するにあたり、最終処分場(埋立地)の延命化を図るために、焼却やガス化溶融等により廃棄物の減容化が図られている。一方、最近では二酸化炭素に代表される温室効果ガスの削減の要請から、ごみ等の廃棄物を単純に焼却・溶融処理するのではなく、図2に示されるような有機性廃棄物処理装置が提案されている。この装置は、木質廃棄物等の高発熱量廃棄物を、流動床式ガス化炉51で、500℃〜900℃でガス化し、発生した熱分解ガス、タール、熱分解残渣(炭化物)の全量を改質炉52で約900℃〜1200℃の雰囲気で酸素と反応させて改質ガスを生成する技術である。改質ガスは、燃料として使用することができる。
Conventionally, when processing waste such as waste, in order to extend the life of the final disposal site (landfill), the volume of waste has been reduced by incineration, gasification and melting. On the other hand, recently, due to the demand for reduction of greenhouse gases typified by carbon dioxide, instead of simply incinerating and melting waste such as waste, organic waste treatment equipment as shown in FIG. Proposed. This device gasifies high calorific value waste such as woody waste in a fluidized
しかしながら、この有機性廃棄物処理装置は、廃棄物を流動床式ガス化炉51で発生した熱分解ガス、タール、熱分解残渣(炭化物)の全量を改質炉52に供給していたため、この熱分解残渣(炭化物)に含まれる灰分が溶融し、改質炉52内部にクリンカが生成する問題があった。
However, this organic waste treatment apparatus supplies the reforming
そこで特許文献1に示されるような有機性廃棄物の処理方法が提案されている。この装置は、流動床式のガス化炉と改質炉の間にサイクロン装置を設け、ガス化炉の温度と酸素比を制御し、前記サイクロン装置で炭素分を含む熱分解残渣(炭化物)を回収するとともに、改質炉で改質ガスを生成する装置である。このようにサイクロン装置で熱分解残渣(炭化物)を回収することにしたので、クリンカの発生を抑制することが可能となるだけでなく、サイクロン装置で回収した熱分解残渣(炭化物)を、有効なエネルギー源として助燃剤や金属の電気炉における溶湯表面の保温材等に使用することが可能となる。なお熱分解残渣(炭化物)の性状に応じて、土壌改良剤等に使用することも可能となる。 Therefore, a method for treating organic waste as disclosed in Patent Document 1 has been proposed. In this apparatus, a cyclone apparatus is provided between a fluidized bed gasifier and a reformer, the temperature and oxygen ratio of the gasifier are controlled, and the pyrolysis residue (carbide) containing carbon is removed by the cyclone apparatus. It is an apparatus that collects and generates reformed gas in a reforming furnace. Thus, since it decided to collect | recover pyrolysis residue (carbide) with a cyclone apparatus, it becomes possible not only to suppress generation | occurrence | production of a clinker, but also to effectively decompose the pyrolysis residue (carbide) collect | recovered with the cyclone apparatus. As an energy source, it can be used as an auxiliary material for a combustion aid or a molten metal surface in a metal electric furnace. In addition, according to the property of a thermal decomposition residue (carbide), it becomes possible to use it for a soil improvement agent etc.
熱分解残渣(炭化物)を、有効なエネルギー源として継続して使用するためには、使用先の要望に合わせて含有炭素量等の性状を調整する必要がある。また、生成した改質ガスをエンジン等の燃料として使用するにも、性状を調整する必要があった。しかし、この特許文献1に示される廃棄物処理装置のように、ガス化炉の温度と酸素比を制御するだけでは、熱分解残渣(炭化物)及び改質ガスの利用先用途に合わせてそれらの性状を細かく調整することが困難であった。また、熱分解残渣(炭化物)は改質炉の後段の集塵機でも回収されるため、その熱分解残渣(炭化物)とガス化炉の後段のサイクロンで回収される熱分解残渣(炭化物)とを混合した熱分解残渣(炭化物)の性状を利用用途に合わせることは困難であった。
本発明は上記のような問題点を解決して、有機性廃棄物を処理して生成される熱分解残渣(炭化物)と改質ガスの性状を利用先の用途に合わせて調整することを目的としてなされたものである。 The object of the present invention is to solve the above problems and to adjust the properties of pyrolysis residue (carbide) and reformed gas generated by treating organic waste according to the intended use. It was made as.
上記課題を解決するためになされた請求項1に記載の発明は、有機性廃棄物を、酸素比1以下の還元雰囲気下に保たれたガス化炉内に投入して、熱分解ガス、タール、熱分解残渣に熱分解し、熱分解残渣をサイクロンで回収したうえ、熱分解ガスとタールとを後段の改質炉に送り改質ガスを得る有機性廃棄物処理方法において、前記ガス化炉内の水炭素比(H2O/C比)を制御して、熱分解残渣に含まれる炭素量と改質ガスに含まれる炭素量の配合比率を調整することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is characterized in that organic waste is put into a gasification furnace maintained in a reducing atmosphere having an oxygen ratio of 1 or less, and pyrolysis gas, tar In the organic waste treatment method, the pyrolysis residue is thermally decomposed into a pyrolysis residue, the pyrolysis residue is recovered by a cyclone, and the pyrolysis gas and tar are sent to a reforming furnace at a subsequent stage to obtain the reformed gas. The ratio of carbon contained in the pyrolysis residue and the amount of carbon contained in the reformed gas is adjusted by controlling the water carbon ratio (H 2 O / C ratio) inside.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、ガス化炉内に水蒸気を供給し、ガス化炉内に供給する水蒸気の供給量を調整することにより、ガス化炉内の水炭素比(H2O/C比)を制御することを特徴とする。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、有機性廃棄物を、酸素比1以下の還元雰囲気下に保たれたガス化炉内に投入して、熱分解ガス、タール、熱分解残渣(炭化物)に熱分解し、ガス化炉の後段に設けたサイクロン装置で、遠心力の作用により熱分解残渣(炭化物)を回収するとともに、このサイクロン装置から排出されるタール及び熱分解ガスを、サイクロン装置の後段に設けた改質炉に導入して、この改質炉内で、タール及び熱分解ガスを、酸素及び水蒸気と反応させて改質ガスを生成する有機性廃棄物処理方法において、
ガス化炉及び改質炉の少なくとも一方の炉内の水炭素比(H2O/C比)を制御して、熱分解残渣(炭化物)に含まれる炭素量と改質ガスに含まれる炭素量の配合比率を調整することを特徴とする。
In the invention according to claim 3, the organic waste is put into a gasification furnace maintained in a reducing atmosphere having an oxygen ratio of 1 or less, and the pyrolysis gas, tar, and pyrolysis residue (carbide) are heated. In the cyclone device installed after the gasification furnace, pyrolysis residue (carbide) is collected by the action of centrifugal force, and tar and pyrolysis gas discharged from the cyclone device are collected in the latter stage of the cyclone device. In an organic waste treatment method in which a reformed gas is produced by introducing tar and a pyrolysis gas with oxygen and water vapor in the reformer after being introduced into the reformer provided.
By controlling the water carbon ratio (H 2 O / C ratio) in at least one of the gasification furnace and the reforming furnace, the amount of carbon contained in the pyrolysis residue (carbide) and the amount of carbon contained in the reformed gas It is characterized by adjusting the blending ratio.
なお、請求項3に記載の発明の望ましい実施形態の一例として、改質ガスにて必要分の電力を発電し、残りのエネルギーを、炭素分を含む熱分解残渣(炭化物)として回収することが好ましい。 Note that, as an example of a desirable embodiment of the invention described in claim 3, the necessary amount of electric power is generated by the reformed gas, and the remaining energy is recovered as a pyrolysis residue (carbide) containing carbon. preferable.
また、請求項3に記載の発明の望ましい実施形態の一例として、利用先の用途に合わせて熱分解残渣(炭化物)の性状を調整し、残りのエネルギーで改質ガスを生成することが好ましい。 As an example of a desirable embodiment of the invention described in claim 3, it is preferable to adjust the properties of the pyrolysis residue (carbide) according to the intended use and generate the reformed gas with the remaining energy.
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、ガス化炉内に水蒸気を供給し、ガス化炉及び改質炉の少なくとも一方の炉内に供給する水蒸気の供給量を調整することにより、ガス化炉内及び改質炉内の少なくとも一方の水炭素比(H2O/C比)を制御することを特徴とする。 Invention of Claim 4 supplies the water vapor | steam in the gasification furnace in invention of Claim 3, and adjusts the supply amount of the water vapor | steam supplied in at least one furnace of a gasification furnace and a reforming furnace By doing so, the water-carbon ratio (H 2 O / C ratio) of at least one of the gasification furnace and the reforming furnace is controlled.
請求項5に記載の発明は、酸素含有気体を供給する気体供給口が形成され、前記気体供給口から供給する酸素含有気体の供給量を調整し、炉内を酸素比1以下の還元雰囲気にして、炉内に投入された有機性廃棄物を、ガス、タール、熱分解残渣(炭化物)に熱分解するガス化炉において、
前記ガス化炉に、炉内に水蒸気を供給する水蒸気供給口を形成し、
前記水蒸気供給口に供給する水蒸気の供給量を調整することにより、炉内の水炭素比(H2O/C比)を制御する水炭素比制御手段を設けたことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, a gas supply port for supplying an oxygen-containing gas is formed, the supply amount of the oxygen-containing gas supplied from the gas supply port is adjusted, and the inside of the furnace is reduced to an oxygen ratio of 1 or less. In a gasification furnace that thermally decomposes organic waste charged into the furnace into gas, tar, and pyrolysis residue (carbide)
Forming a water vapor supply port for supplying water vapor into the furnace in the gasifier;
A water-carbon ratio control means for controlling the water-carbon ratio (H 2 O / C ratio) in the furnace by adjusting the supply amount of water vapor supplied to the water-vapor supply port is provided.
請求項6に記載の発明は、酸素含有気体を供給する気体供給口及び水蒸気を供給する水蒸気供給口が形成され、前記気体供給口から供給する酸素含有気体の供給量を調整し、炉内を酸素比1以下の還元雰囲気にし、タール及び熱分解ガスを、酸素及び水蒸気と反応させ、改質ガスを生成する改質炉であって、
前記水蒸気供給口に供給する水蒸気の供給量を調整することにより、炉内の水炭素比(H2O/C比)を制御する水炭素比制御手段を設けたことを特徴とする。
The invention according to claim 6 is provided with a gas supply port for supplying an oxygen-containing gas and a water vapor supply port for supplying water vapor, adjusting the supply amount of the oxygen-containing gas supplied from the gas supply port, A reforming furnace that generates a reformed gas by reacting tar and pyrolysis gas with oxygen and water vapor in a reducing atmosphere having an oxygen ratio of 1 or less,
A water-carbon ratio control means for controlling the water-carbon ratio (H 2 O / C ratio) in the furnace by adjusting the supply amount of water vapor supplied to the water-vapor supply port is provided.
請求項7に記載の発明は、酸素含有気体を供給する気体供給口が形成され、前記気体供給口から供給する酸素含有気体の供給量を調整し、炉内を酸素比1以下の還元雰囲気にして、炉内に投入された有機性廃棄物を、ガス、タール、熱分解残渣(炭化物)に熱分解するガス化炉と、
前記ガス化炉から排出される熱分解ガス、タール、炭素分から、遠心力の作用で、熱分解残渣(炭化物)を回収するサイクロン装置と、
酸素含有気体を供給する気体供給口及び水蒸気を供給する水蒸気供給口が形成され、前記気体供給口から供給する酸素含有気体の供給量を調整し、炉内を酸素比1以下の還元雰囲気にし、前記サイクロン装置から排出されるタール及び熱分解ガスを、酸素及び水蒸気と反応させ、改質ガスを生成する改質炉を有する有機性廃棄物処理装置において、
前記ガス化炉に、炉内に水蒸気を供給する水蒸気供給口を形成し、
前記ガス化炉及び改質炉の少なくとも一方の水蒸気供給口に供給する水蒸気の供給量を調整することにより、ガス化炉内及び改質炉内の少なくとも一方の水炭素比(H2O/C比)を制御する水炭素比制御手段を設けたことを特徴とする。
According to the seventh aspect of the present invention, a gas supply port for supplying an oxygen-containing gas is formed, the supply amount of the oxygen-containing gas supplied from the gas supply port is adjusted, and the inside of the furnace is reduced to an oxygen ratio of 1 or less. A gasification furnace that thermally decomposes organic waste charged into the furnace into gas, tar, and thermal decomposition residue (carbide);
A cyclone device for recovering pyrolysis residues (carbides) from the pyrolysis gas, tar, and carbon content discharged from the gasification furnace by the action of centrifugal force;
A gas supply port for supplying an oxygen-containing gas and a water vapor supply port for supplying water vapor are formed, the supply amount of the oxygen-containing gas supplied from the gas supply port is adjusted, and the inside of the furnace is reduced to an oxygen ratio of 1 or less, In the organic waste treatment apparatus having a reforming furnace for generating reformed gas by reacting tar and pyrolysis gas discharged from the cyclone apparatus with oxygen and steam,
Forming a water vapor supply port for supplying water vapor into the furnace in the gasifier;
By adjusting the amount of steam supplied to at least one steam supply port of the gasification furnace and the reforming furnace, the water-carbon ratio (H 2 O / C) in at least one of the gasification furnace and the reforming furnace is adjusted. The water / carbon ratio control means for controlling the ratio) is provided.
請求項1に記載の発明は、有機性廃棄物を、酸素比1以下の還元雰囲気下に保たれたガス化炉内に投入して、熱分解ガス、タール、熱分解残渣(炭化物)に熱分解する有機性廃棄物処理方法において、前記ガス化炉内の水炭素比(H2O/C比)を制御して、熱分解残渣(炭化物)に含まれる炭素量と改質ガスに含まれる炭素量の配合比率を調整することを特徴とする。このため、熱分解残渣(炭化物)、改質ガス共に利用先の用途に合わせ、性状を調整して回収することが可能となる。それにより、回収される熱分解残渣(炭化物)の有効利用の促進を実現し、有機性廃棄物のエネルギーを最大限再利用することが可能となる。また、有機性廃棄物(下水汚泥、木質バイオマス等)の性状、混合割合、発生量の季節変動等が生じた場合にも、用途に合わせた熱分解残渣(炭化物)と改質ガスを得ることが可能となる。 In the first aspect of the invention, the organic waste is put into a gasification furnace maintained in a reducing atmosphere having an oxygen ratio of 1 or less, and the pyrolysis gas, tar, and pyrolysis residue (carbide) are heated. In the organic waste treatment method for decomposing, the water carbon ratio (H 2 O / C ratio) in the gasification furnace is controlled, and the amount of carbon contained in the pyrolysis residue (carbide) and the reformed gas are contained. It is characterized by adjusting the blending ratio of the carbon amount. For this reason, it becomes possible to collect the pyrolysis residue (carbide) and the reformed gas by adjusting the properties according to the intended use. As a result, it is possible to promote effective use of the recovered pyrolysis residue (carbide) and to recycle the energy of the organic waste as much as possible. In addition, when there are seasonal variations in the properties, mixing ratio, and amount of organic waste (sewage sludge, woody biomass, etc.), obtain pyrolysis residues (carbides) and reformed gas tailored to the application. Is possible.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、ガス化炉内に水蒸気を供給し、ガス化炉内に供給する水蒸気の供給量を調整することにより、ガス化炉内の水炭素比(H2O/C比)を制御することを特徴とする。
このため、ガス化炉内の水炭素比を確実に制御することが可能となる。
The invention according to
For this reason, it becomes possible to reliably control the water-carbon ratio in the gasification furnace.
請求項3に記載の発明は、有機性廃棄物を、酸素比1以下の還元雰囲気下に保たれたガス化炉内に投入して、熱分解ガス、タール、熱分解残渣(炭化物)に熱分解し、ガス化炉の後段に設けたサイクロン装置で、遠心力の作用により熱分解残渣(炭化物)を回収するとともに、このサイクロン装置から排出されるタール及び熱分解ガスを、サイクロン装置の後段に設けた改質炉に導入して、この改質炉内で、タール及び熱分解ガスを、酸素及び水蒸気と反応させて改質ガスを生成する有機性廃棄物処理方法において、
ガス化炉及び改質炉の少なくとも一方の炉内の水炭素比(H2O/C比)を制御して、熱分解残渣(炭化物)に含まれる炭素量と改質ガスに含まれる炭素量の配合比率を調整することを特徴とする。
このため、前記ガス化炉内や改質炉内の水炭素比(H2O/C比)を制御して、熱分解残渣(炭化物)に含まれる炭素量と改質ガスに含まれる炭素量の配合比率を調整することを特徴とする。このため、熱分解残渣(炭化物)、改質ガス共に利用先の用途に合わせ、性状を調整して回収することが可能となる。それにより、回収される熱分解残渣(炭化物)の有効利用の促進を実現し、有機性廃棄物のエネルギーを最大限再利用することが可能となる。また、有機性廃棄物(下水汚泥、木質バイオマス等)の性状、混合割合、発生量の季節変動等が生じた場合にも、用途に合わせた熱分解残渣(炭化物)と改質ガスを得ることが可能となる。
また、サイクロン装置で灰分を含む熱分解残渣(炭化物)の70%〜95%(サイクロン装置の回収効率により、任意に設計可能)を回収することとしたので、改質炉でクリンカの生成を防ぐことが可能となり、改質炉でのクリンカトラブルを解消することが可能となる。
In the invention according to claim 3, the organic waste is put into a gasification furnace maintained in a reducing atmosphere having an oxygen ratio of 1 or less, and the pyrolysis gas, tar, and pyrolysis residue (carbide) are heated. In the cyclone device installed after the gasification furnace, pyrolysis residue (carbide) is collected by the action of centrifugal force, and tar and pyrolysis gas discharged from the cyclone device are collected in the latter stage of the cyclone device. In an organic waste treatment method in which a reformed gas is produced by introducing tar and a pyrolysis gas with oxygen and water vapor in the reformer after being introduced into the reformer provided.
By controlling the water carbon ratio (H 2 O / C ratio) in at least one of the gasification furnace and the reforming furnace, the amount of carbon contained in the pyrolysis residue (carbide) and the amount of carbon contained in the reformed gas It is characterized by adjusting the blending ratio.
For this reason, the amount of carbon contained in the pyrolysis residue (carbide) and the amount of carbon contained in the reformed gas are controlled by controlling the water carbon ratio (H 2 O / C ratio) in the gasification furnace or reforming furnace. It is characterized by adjusting the blending ratio. For this reason, it becomes possible to collect the pyrolysis residue (carbide) and the reformed gas by adjusting the properties according to the intended use. As a result, it is possible to promote effective use of the recovered pyrolysis residue (carbide) and to recycle the energy of the organic waste as much as possible. In addition, when there are seasonal variations in the properties, mixing ratio, and amount of organic waste (sewage sludge, woody biomass, etc.), obtain pyrolysis residues (carbides) and reformed gas tailored to the application. Is possible.
In addition, since 70% to 95% of pyrolysis residue (carbide) containing ash is collected by the cyclone device (can be designed arbitrarily depending on the recovery efficiency of the cyclone device), the generation of clinker is prevented in the reforming furnace. It becomes possible to eliminate the clinker trouble in the reforming furnace.
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、ガス化炉内に水蒸気を供給し、ガス化炉及び改質炉の少なくとも一方の炉内に供給する水蒸気の供給量を調整することにより、ガス化炉内及び改質炉内の少なくとも一方の水炭素比(H2O/C比)を制御することを特徴とする。
このため、ガス化炉内や改質炉内の水炭素比を確実に制御することが可能となる。
Invention of Claim 4 supplies the water vapor | steam in the gasification furnace in invention of Claim 3, and adjusts the supply amount of the water vapor | steam supplied in at least one furnace of a gasification furnace and a reforming furnace By doing so, the water-carbon ratio (H 2 O / C ratio) of at least one of the gasification furnace and the reforming furnace is controlled.
For this reason, it becomes possible to reliably control the water-carbon ratio in the gasification furnace and the reforming furnace.
請求項5に記載の発明は、酸素含有気体を供給する気体供給口が形成され、前記気体供給口から供給する酸素含有気体の供給量を調整し、炉内を酸素比1以下の還元雰囲気にして、炉内に投入された有機性廃棄物を、ガス、タール、熱分解残渣(炭化物)に熱分解するガス化炉において、
前記ガス化炉に、炉内に水蒸気を供給する水蒸気供給口を形成し、
前記水蒸気供給口に供給する水蒸気の供給量を調整することにより、炉内の水炭素比(H2O/C比)を制御する水炭素比制御手段を設けたことを特徴とする。
このため、前記ガス化炉内の水炭素比(H2O/C比)を制御して、熱分解残渣(炭化物)に含まれる炭素量と改質ガスに含まれる炭素量の配合比率を調整することを特徴とする。このため、熱分解残渣(炭化物)、改質ガス共に利用先の用途に合わせ、性状を調整して回収することが可能となる。それにより、回収される熱分解残渣(炭化物)の有効利用の促進を実現し、有機性廃棄物のエネルギーを最大限再利用することが可能となる。また、有機性廃棄物(下水汚泥、木質バイオマス等)の性状、混合割合、発生量の季節変動等が生じた場合にも、用途に合わせた熱分解残渣(炭化物)と改質ガスを得ることが可能となる。
According to a fifth aspect of the present invention, a gas supply port for supplying an oxygen-containing gas is formed, the supply amount of the oxygen-containing gas supplied from the gas supply port is adjusted, and the inside of the furnace is reduced to an oxygen ratio of 1 or less. In a gasification furnace that thermally decomposes organic waste charged into the furnace into gas, tar, and pyrolysis residue (carbide)
Forming a water vapor supply port for supplying water vapor into the furnace in the gasifier;
A water-carbon ratio control means for controlling the water-carbon ratio (H 2 O / C ratio) in the furnace by adjusting the supply amount of water vapor supplied to the water-vapor supply port is provided.
For this reason, by controlling the water carbon ratio (H 2 O / C ratio) in the gasifier, the mixing ratio of the carbon amount contained in the pyrolysis residue (carbide) and the carbon amount contained in the reformed gas is adjusted. It is characterized by doing. For this reason, it becomes possible to collect the pyrolysis residue (carbide) and the reformed gas by adjusting the properties according to the intended use. As a result, it is possible to promote effective use of the recovered pyrolysis residue (carbide) and to recycle the energy of the organic waste as much as possible. In addition, when there are seasonal variations in the properties, mixing ratio, and amount of organic waste (sewage sludge, woody biomass, etc.), obtain pyrolysis residues (carbides) and reformed gas tailored to the application. Is possible.
請求項6に記載の発明は、酸素含有気体を供給する気体供給口及び水蒸気を供給する水蒸気供給口が形成され、前記気体供給口から供給する酸素含有気体の供給量を調整し、炉内を酸素比1以下の還元雰囲気にし、タール及び熱分解ガスを、酸素及び水蒸気と反応させ、改質ガスを生成する改質炉であって、
前記水蒸気供給口に供給する水蒸気の供給量を調整することにより、炉内の水炭素比(H2O/C比)を制御する水炭素比制御手段を設けたことを特徴とする。
このため、前記改質炉内の水炭素比(H2O/Cモル比)を制御して、熱分解残渣(炭化物)に含まれる炭素量と改質ガスに含まれる炭素量の配合比率を調整することを特徴とする。このため、熱分解残渣(炭化物)、改質ガス共に利用先の用途に合わせ、性状を調整して回収することが可能となる。それにより、回収される熱分解残渣(炭化物)の有効利用の促進を実現し、有機性廃棄物のエネルギーを最大限再利用することが可能となる。また、有機性廃棄物(下水汚泥、木質バイオマス等)の性状、混合割合、発生量の季節変動等が生じた場合にも、用途に合わせた熱分解残渣(炭化物)と改質ガスを得ることが可能となる。
The invention according to claim 6 is provided with a gas supply port for supplying an oxygen-containing gas and a water vapor supply port for supplying water vapor, adjusting the supply amount of the oxygen-containing gas supplied from the gas supply port, A reforming furnace that generates a reformed gas by reacting tar and pyrolysis gas with oxygen and water vapor in a reducing atmosphere having an oxygen ratio of 1 or less,
A water-carbon ratio control means for controlling the water-carbon ratio (H 2 O / C ratio) in the furnace by adjusting the supply amount of water vapor supplied to the water-vapor supply port is provided.
For this reason, by controlling the water carbon ratio (H 2 O / C molar ratio) in the reforming furnace, the blending ratio of the carbon amount contained in the pyrolysis residue (carbide) and the carbon amount contained in the reformed gas is determined. It is characterized by adjusting. For this reason, it becomes possible to collect the pyrolysis residue (carbide) and the reformed gas by adjusting the properties according to the intended use. As a result, it is possible to promote effective use of the recovered pyrolysis residue (carbide) and to recycle the energy of the organic waste as much as possible. In addition, when there are seasonal variations in the properties, mixing ratio, and amount of organic waste (sewage sludge, woody biomass, etc.), obtain pyrolysis residues (carbides) and reformed gas tailored to the application. Is possible.
請求項7に記載の発明は、酸素含有気体を供給する気体供給口が形成され、前記気体供給口から供給する酸素含有気体の供給量を調整し、炉内を酸素比1以下の還元雰囲気にして、炉内に投入された有機性廃棄物を、ガス、タール、熱分解残渣(炭化物)に熱分解するガス化炉と、
前記ガス化炉から排出される熱分解ガス、タール、熱分解残渣(炭化物)から、遠心力の作用で、熱分解残渣(炭化物)を回収するサイクロン装置と、
酸素含有気体を供給する気体供給口及び水蒸気を供給する水蒸気供給口が形成され、前記気体供給口から供給する酸素含有気体の供給量を調整し、炉内を酸素比1以下の還元雰囲気にし、前記サイクロン装置から排出されるタール及び熱分解ガスを、酸素及び水蒸気と反応させ、改質ガスを生成する改質炉を有する有機性廃棄物処理装置において、
前記ガス化炉に、炉内に水蒸気を供給する水蒸気供給口を形成し、
前記ガス化炉及び改質炉の少なくとも一方の水蒸気供給口に供給する水蒸気の供給量を調整することにより、ガス化炉内及び改質炉内の少なくとも一方の水炭素比(H2O/C比)を制御する水炭素比制御手段を設けたことを特徴とする。
このため、前記ガス化炉内や改質炉内の水炭素比(H2O/C比)を制御して、熱分解残渣(炭化物)に含まれる炭素量と改質ガスに含まれる炭素量の配合比率を調整することを特徴とする。このため、熱分解残渣(炭化物)、改質ガス共に利用先の用途に合わせ、性状を調整して回収することが可能となる。それにより、回収される熱分解残渣(炭化物)の有効利用の促進を実現し、有機性廃棄物のエネルギーを最大限再利用することが可能となる。また、有機性廃棄物(下水汚泥、木質バイオマス等)の性状、混合割合、発生量の季節変動等が生じた場合にも、用途に合わせた熱分解残渣(炭化物)と改質ガスを得ることが可能となる。
また、サイクロン装置で灰分を含む熱分解残渣(炭化物)の70%〜95%(サイクロン装置の回収効率により、任意に設計可能)を回収することとしたので、改質炉でクリンカの生成を防ぐことが可能となり、改質炉でのクリンカトラブルを解消することが可能となる。
According to the seventh aspect of the present invention, a gas supply port for supplying an oxygen-containing gas is formed, the supply amount of the oxygen-containing gas supplied from the gas supply port is adjusted, and the inside of the furnace is reduced to an oxygen ratio of 1 or less. A gasification furnace that thermally decomposes organic waste charged into the furnace into gas, tar, and thermal decomposition residue (carbide);
A cyclone device for recovering the pyrolysis residue (carbide) by the action of centrifugal force from the pyrolysis gas, tar, and pyrolysis residue (carbide) discharged from the gasification furnace;
A gas supply port for supplying an oxygen-containing gas and a water vapor supply port for supplying water vapor are formed, the supply amount of the oxygen-containing gas supplied from the gas supply port is adjusted, and the inside of the furnace is reduced to an oxygen ratio of 1 or less, In the organic waste treatment apparatus having a reforming furnace for generating reformed gas by reacting tar and pyrolysis gas discharged from the cyclone apparatus with oxygen and steam,
Forming a water vapor supply port for supplying water vapor into the furnace in the gasifier;
By adjusting the amount of steam supplied to at least one steam supply port of the gasification furnace and the reforming furnace, the water-carbon ratio (H 2 O / C) in at least one of the gasification furnace and the reforming furnace is adjusted. The water / carbon ratio control means for controlling the ratio) is provided.
For this reason, the amount of carbon contained in the pyrolysis residue (carbide) and the amount of carbon contained in the reformed gas are controlled by controlling the water carbon ratio (H 2 O / C ratio) in the gasification furnace or reforming furnace. It is characterized by adjusting the blending ratio. For this reason, it becomes possible to collect the pyrolysis residue (carbide) and the reformed gas by adjusting the properties according to the intended use. As a result, it is possible to promote effective use of the recovered pyrolysis residue (carbide) and to recycle the energy of the organic waste as much as possible. In addition, when there are seasonal variations in the properties, mixing ratio, and amount of organic waste (sewage sludge, woody biomass, etc.), obtain pyrolysis residues (carbides) and reformed gas tailored to the application. Is possible.
In addition, since 70% to 95% of pyrolysis residue (carbide) containing ash is collected by the cyclone device (can be designed arbitrarily depending on the recovery efficiency of the cyclone device), the generation of clinker is prevented in the reforming furnace. It becomes possible to eliminate the clinker trouble in the reforming furnace.
(本発明の構成)
以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。
図1は本発明の実施の形態を示す有機性廃棄物処理装置の説明図である。図1において、1はホッパー、2はフィーダ、3はガス化炉、4はブロア、5はサイクロン装置、6は改質炉、7は冷却塔、8は集塵機、9は精製設備、20は水炭素比制御手段である。水炭素比制御手段20については後で詳細に説明をする。
(Configuration of the present invention)
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory view of an organic waste treatment apparatus showing an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a hopper, 2 is a feeder, 3 is a gasification furnace, 4 is a blower, 5 is a cyclone device, 6 is a reforming furnace, 7 is a cooling tower, 8 is a dust collector, 9 is a purification facility, and 20 is water. It is a carbon ratio control means. The water / carbon ratio control means 20 will be described in detail later.
本発明の有機性廃棄物処理装置で処理される有機性廃棄物には、木質バイオマス、畜糞、下水汚泥、都市ごみ、生ごみ、石油由来のプラスチック、RPF等、一般廃棄物、産業廃棄物を問わず有機物を含む廃棄物が含まれる。ホッパー1およびフィーダ2は、受け入れた有機性廃棄物を順次定量的に、ガス化炉3の炉本体3aに供給するものであり、スクリューコンベア等で構成されている。なお、定量フィーダ、シュート及び多重ダンパ等を組み合わせて、炉本体3aに供給する装置を構成することも可能である。
The organic waste treated by the organic waste treatment apparatus of the present invention includes woody biomass, livestock dung, sewage sludge, municipal waste, food waste, petroleum-derived plastic, RPF, etc., general waste and industrial waste Regardless of waste including organic matter. The hopper 1 and the
ガス化炉3は、有機性廃棄物を、酸素比1以下の還元雰囲気で熱分解し、未燃焼炭素を含む熱分解残渣(炭化物)、タール、熱分解ガスを生成するものである。ガス化炉3は、例えば流動床式のガス化炉である。流動床式のガス化炉3には循環流動床炉、気泡流動床炉いずれも含まれる。図1に示される流動床式のガス化炉3は循環流動床炉である。流動床式のガス化炉3は、縦方向に長く耐火物で構築された炉本体3aと、この炉本体3aの上部と連通し、炉本体3aの側方に配設されたホットサイクロン3bとから構成されている。ガス化炉に流動床式を採用した場合は、有機性廃棄物が炉内で壊砕されて、熱分解残渣(炭化物)を微小で均一な粒体として回収することが可能なため、性状調整及び有効利用が容易となる。
The gasification furnace 3 thermally decomposes organic waste in a reducing atmosphere having an oxygen ratio of 1 or less to generate pyrolysis residue (carbide), tar, and pyrolysis gas containing unburned carbon. The gasification furnace 3 is, for example, a fluidized bed type gasification furnace. The fluidized bed type gasification furnace 3 includes both a circulating fluidized bed furnace and a bubble fluidized bed furnace. The fluidized bed type gasification furnace 3 shown in FIG. 1 is a circulating fluidized bed furnace. The fluidized bed gasification furnace 3 includes a
炉本体3aには、炉本体3a内に連通する投入口3cが形成され、フィーダ2で供給される有機性廃棄物が、投入口3cから炉本体3a内に投入されるようになっている。炉本体3aの底部には、流動媒体aが滞留している。流動媒体aは、例えば珪砂である。炉本体3aの底部には、気体供給部3dが配設されている。この気体供給部3dは、多孔を有する散気板や散気管等で構成されている。
The furnace
気体供給部3dは、炉本体3aの底部に形成された気体供給口3eに接続している。気体供給口3eには、ブロア4等で空気等の酸素含有気体が圧送されるようになっている。気体供給口3eに供給される酸素含有気体は、必要に応じて予熱されるようになっており、予熱には排気ガス等の廃熱を利用してもよい。気体供給口3eに、酸素含有気体を供給すると、気体供給部3dの多孔から、酸素を含む気体が噴出し、有機性廃棄物が、流動媒体aとともに撹拌され、この際に熱分解されるようになっている。なお、炉本体3a内部の、酸素比を制御するために、炉本体3aに、窒素等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給口を設けることにしても差し支えない。炉本体3aには、有機性廃棄物の熱分解を促進するために、必要に応じて、助燃バーナや、助燃用燃料供給部が設けられている。
The
ホットサイクロン3bは、炉本体1a上部から導入される、熱分解残渣(炭化物)、タール、熱分解ガス、流動媒体aのうち、流動媒体aを回収し、炉本体3aの底部に戻すものである。ホットサイクロン3bは、外筒3gと内筒3hとから構成されている。外筒3gは、天井が閉じられた円筒形状をしている。外筒3gの上部は、炉本体3aと上部と連通している。外筒3gの下部は、円錐形状をしていて、炉本体3aに連通している。内筒3hは、外筒3gの天井板から、外筒3g内に突出し、外筒3gと同心円状に配設されている。
The
サイクロン装置5は、ガス化炉3の後段に配設されている。サイクロン装置5は、ホットサイクロン3bの内筒3hから導入される、熱分解残渣(炭化物)、タール、熱分解ガスのうち、熱分解残渣(炭化物)を除去し、この熱分解残渣(炭化物)を回収するものである。サイクロン装置5は、外筒5aと内筒5bとから構成されている。外筒5aは、天井が閉じられた円筒形状をしている。外筒5aの上部には、導入口5cが形成され、ホットサイクロン3bの内筒3hは、導入口5cに接続している。外筒5aの下部は、円錐形状をしている。内筒5bは、外筒5aの天井板から、外筒5a内に突出し、外筒5aと同心円状に配設されている。
The
改質炉6は、サイクロン装置5の後段に配設されている。改質炉6は、サイクロン装置5の内筒5bから導入された、タール、熱分解ガスを、空気比1以下の還元雰囲気で、酸素と水蒸気により改質し、改質ガスを生成するものである。改質炉6は、縦長の耐火物で構成されている。改質炉6には、改質炉6内に連通する導入口6aが形成されている。サイクロン装置5の内筒5bは、導入口6aに接続している。改質炉6には、改質炉6内に連通する、水蒸気供給口6bが形成されている。水蒸気供給口6bには、後述する水炭素比制御手段20で生成された加熱水蒸気が供給されるようになっている。改質炉6には、改質炉6内に連通する、気体供給口6bが形成されている。気体供給口6bには、酸素等の気体が供給されるようになっている。なお、気体供給口6bに供給される気体は、酸素を含有した空気、酸素を富化した空気(酸素含有気体と総称する、なお、酸素含有気体には、酸素のみの気体も含まれる)でもよいが、酸素がもっとも好ましい。また、必要に応じて加熱して供給されてもよい。
The reforming furnace 6 is disposed in the subsequent stage of the
冷却塔7は、改質炉6の後段に配設されている。冷却塔7は、改質炉6で生成された改質ガスを冷却するものである。 The cooling tower 7 is disposed at the rear stage of the reforming furnace 6. The cooling tower 7 cools the reformed gas generated in the reforming furnace 6.
集塵機8は、冷却塔7の後段に配設されている。集塵機8は、バグフィルタやセラミックフィルタ等で構成され、サイクロン装置5で回収できず、改質炉6で改質されなかった熱分解残渣(炭化物)を回収するものである。
The dust collector 8 is disposed in the rear stage of the cooling tower 7. The dust collector 8 is composed of a bag filter, a ceramic filter, or the like, and collects thermal decomposition residues (carbides) that cannot be recovered by the
精製設備9は、集塵機8の後段に配設されている。精製設備9は、スクラバ等で構成され、改質ガスから、アンモニア、塩化水素、硫化水素、シアン化水素等の有害物質を除去し、燃料ガスに精製するものである。 The refining equipment 9 is arranged at the rear stage of the dust collector 8. The purification equipment 9 is composed of a scrubber or the like, and removes harmful substances such as ammonia, hydrogen chloride, hydrogen sulfide, and hydrogen cyanide from the reformed gas, and purifies the fuel gas.
水炭素比制御手段20は、ボイラー21、加熱装置22、流量計23、コントロール弁24、フローコントローラ25、遮断弁26とから構成されている。水炭素比制御手段20は、ガス化炉3の水蒸気供給口3fや、改質炉6の水蒸気供給口6bに、加熱水蒸気を供給し、ガス化炉3の炉体内や改質炉6内の、後述する水炭素比を調整する手段である。
The water-carbon ratio control means 20 includes a
ボイラー21は、水から水蒸気を生成するものである。加熱装置22は、ボイラー21で生成した水蒸気を加熱して、200〜500℃の加熱水蒸気を生成するものである。なお、ボイラー21や加熱装置22の熱源として、有機性廃棄物をガス化する際や改質ガスを生成する際の排熱を利用することが好ましく、ガス化炉3、サイクロン装置5、改質炉6や、これらを接続する配管、若しくは、改質炉6と冷却塔7間に、熱交換器30を設け、この熱交換器30で回収した排熱を、ボイラー21や加熱装置22に利用することが好ましい。また、ボイラー21の燃料として改質ガスを使用することもできる。
The
流量計23は、コントロール弁24に供給される加熱水蒸気の流量を計測するものである。流量計23には、オリフィス式、渦式等の流量計が含まれる。
The
コントロール弁24は、ガス化炉3の水蒸気供給口3fや改質炉6の水蒸気供給口6bに供給される、加熱水蒸気の流量(供給量)を調整するものである。コントロール弁24には、エア作動式、電動式等のコントロール弁が含まれる。
The
フローコントローラ25は、流量計23で計量した加熱水蒸気の流量に基づき、コントロール弁24を制御するものである。このように、流量計23で計測される加熱水蒸気の流量の情報に基づいて、フローコントローラ25がPDI制御を行い、コンロトロール弁24を制御して、ガス化炉3の水蒸気供給口3fや改質炉6の水蒸気供給口6bに供給される加熱水蒸気の流量(供給量)を調整することにしている。
The
遮断弁26は、コントロール弁24と、ガス化炉3の水蒸気供給口3fや改質炉6の水蒸気供給口6bとの流路を遮断するものである。必要に応じて遮断弁26を作動させて、ガス化炉3の水蒸気供給口3fや改質炉6の水蒸気供給口6bへの加熱水蒸気の供給を遮断するようにしている。
The
なお、水炭素比制御手段20の各流路には、温度計や圧力計を設け、各流路の温度や圧力を計測して、ガス化炉3の水蒸気供給口3fや改質炉6の水蒸気供給口6bへ供給される加熱水蒸気の、温度や圧力を制御することが好ましい。
Each flow path of the water-carbon ratio control means 20 is provided with a thermometer or pressure gauge, and the temperature or pressure of each flow path is measured, so that the
(有機性廃棄物の処理の説明)
有機性廃棄物はホッパー1から、フィーダ2により流動床式のガス化炉3の炉本体3a内に投入される。ブロア4で気体供給口3eに空気等の酸素含有気体を送給し、炉本体3a内の流動媒体aを撹拌する。気体供給口3aから供給される酸素含有気体の供給量を調整することにより、ガス化炉3の内部の酸素比が1以下の還元雰囲気に保たれるように制御している。なお、本発明において酸素比とは、有機性廃棄物の燃焼に必要な理論的な酸素量を1とした場合の、ガス化炉に供給される気体中に含有する酸素の割合を表した比率(モル比)である。有機性廃棄物は炉本体3a内で、流動媒体aとともに流動、撹拌されながら部分燃焼し、熱分解反応が行われ、可燃性の熱分解ガス、タール、炭素分を含む熱分解残渣(炭化物)に分解される。
(Explanation of organic waste treatment)
The organic waste is fed from the hopper 1 into the
熱分解反応を行う際に、ガス化炉3の内部の温度は500℃〜900℃で、ガス化炉3の内部の酸素比は0.2〜0.7であることが好ましい。ガス化炉3の内部の酸素比を制御するために、気体供給口3eに供給する酸素含有気体の供給量を制御している。また、窒素等の不活性ガスを炉本体1内に供給して、ガス化炉3内部の酸素比を制御することにしても差し支えない。本発明では、水炭素比を制御するために、水蒸気供給口3fに供給する水蒸気の供給量を制御している。なお、本発明において、水炭素比とは、水(H2O)のモル数(物質量ともいう、アボガドロ定数(6.0221367x1023)を単位とした物質の量である)を炭素のモル数で除した値(H2O/Cモル比)である。ガス化炉3の内部の水炭素比は、水蒸気供給口3fから供給される加熱水蒸気中の水分量及び有機性廃棄物に含まれる水分量と、投入口3cから投入される有機性廃棄物に含まれる炭素分量から算出される比である。水分量には、有機性廃棄物に含まれる水素が部分燃焼して生成される水分量も含まれる。
When performing the thermal decomposition reaction, the temperature inside the gasification furnace 3 is preferably 500 ° C to 900 ° C, and the oxygen ratio inside the gasification furnace 3 is preferably 0.2 to 0.7. In order to control the oxygen ratio inside the gasification furnace 3, the supply amount of the oxygen-containing gas supplied to the gas supply port 3e is controlled. In addition, an inert gas such as nitrogen may be supplied into the furnace body 1 to control the oxygen ratio in the gasification furnace 3. In the present invention, in order to control the water-carbon ratio, the amount of steam supplied to the
炉本体3aで生成された熱分解ガス、タール、熱分解残渣(炭化物)は、ホットサイクロン3bで、遠心力の作用により流動媒体aが除去されたうえ、ホットサイクロン3bの内筒3hから、サイクロン装置5の導入口5cに導入される。
The pyrolysis gas, tar, and pyrolysis residue (carbide) generated in the
導入口5cから、サイクロン装置5の外筒5a内に導入された熱分解ガス、タール、熱分解残渣(炭化物)は、遠心力の作用により熱分解残渣(炭化物)が分離され、炭素分を含む熱分解残渣(炭化物)を回収することができる。熱分解残渣(炭化物)の炭素量はガス化炉3の炉本体3aの温度、酸素比及び水炭素比を制御することによって調整することが可能である。サイクロン装置5の回収効率は任意に設定可能だが、70%〜95%であることが好ましい。このサイクロン装置5で得られた炭素分を含む熱分解残渣(炭化物)は、集塵機8で回収される熱分解残渣(炭化物)と混合して、またはそれぞれ別にして、製鉄のための還元剤や保温材、融雪剤として、またコークス代替燃料等の熱源として有効利用することができる。製鉄のための保温材として利用する場合は、炭素分を25%程度より小さく調整することが好ましく、コークス代替燃料や製鉄のための炭素源として利用する場合は炭素分を40%程度以上で最大限に調整することが好ましい。
The pyrolysis gas, tar, and pyrolysis residue (carbide) introduced into the
灰分を含む熱分解残渣(炭化物)をサイクロン装置5で回収することとしたので、改質炉6には熱分解残渣(炭化物)が70%〜95%程度除去された状態で、熱分解ガスとタールを供給することができるため、改質炉6内部で熱分解残渣(炭化物)に含有される無機分の溶融に起因するクリンカが生成することがなく、このクリンカ生成による改質炉6のトラブルを防止することができ、またクリンカを除去する手間を省くことが可能となる。
Since the pyrolysis residue (carbide) containing ash is recovered by the
サイクロン装置5の内筒5bから排出される熱分解ガス及びタールは、導入口6cから約900℃〜1200℃に保たれた改質炉6内に導入され、酸素と水蒸気により改質される。改質炉6の内部で進む反応は下記の通りである。なお、下式中のCxHyは熱分解ガスとタールである。
・CxHy+(x+y/4)O2=xCO2+y/2・H2O………(1)
・CxHy+xH2O=(x+y/2)H2+xCO………………(2)
The pyrolysis gas and tar discharged from the inner cylinder 5b of the
CxHy + (x + y / 4) O 2 = xCO 2 + y / 2 H 2 O (1)
· CxHy + xH 2 O = ( x + y / 2)
熱分解ガスと酸素との(1)の反応による燃焼熱は、改質炉6の熱源として利用される。タール及び熱分解ガス(CxHy)は、改質炉6中で熱により、水蒸気(H2O)と反応し、水素(H2)と一酸化炭素(CO)を主成分とする改質ガスになる。((2)の反応)タールと熱分解ガスが最適に改質されるために、改質炉6の温度と酸素比及び水炭素比を調整する。なお、改質炉6の内部の水炭素比は、水蒸気供給口6bから供給される加熱水蒸気中の水分量及び、導入口6aから導入される熱分解ガス、タールに含まれる炭素分量から算出される比である。水分量には、熱分解ガス及びタールに含まれる水素が酸素と反応して生成される水分量も含まれる。 The combustion heat generated by the reaction (1) between the pyrolysis gas and oxygen is used as a heat source for the reforming furnace 6. Tar and pyrolysis gas (CxHy) react with water vapor (H 2 O) by heat in the reforming furnace 6 to form reformed gas mainly composed of hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO). Become. (Reaction (2)) In order to optimally reform tar and pyrolysis gas, the temperature, oxygen ratio, and water-carbon ratio of the reforming furnace 6 are adjusted. The water-carbon ratio in the reforming furnace 6 is calculated from the amount of water in the heated steam supplied from the steam supply port 6b, the pyrolysis gas introduced from the introduction port 6a, and the amount of carbon contained in tar. It is a ratio. The amount of moisture includes the amount of moisture produced by the reaction of hydrogen contained in the pyrolysis gas and tar with oxygen.
改質炉6で生成された改質ガスは、集塵機8に導入されサイクロン装置5で回収されなかった熱分解残渣(炭化物)のうち、改質炉6で改質されなかった熱分解残渣(炭化物)が回収される。集塵機8で回収される熱分解残渣(炭化物)はガス化炉の温度、酸素比及びガス化炉と改質炉の水炭素比を制御することによって調整することが可能である。また、集塵機8で回収された熱分解残渣(炭化物)はサイクロン装置5で回収された熱分解残渣(炭化物)と混合して再利用されても良いし、別々の用途に再利用されても良い。
The reformed gas generated in the reforming furnace 6 is introduced into the dust collector 8 and is not recovered by the
熱分解残渣(炭化物)を回収された改質ガスは、精製設備8に導入され有害物質が除去される。その後、改質ガスは、例えば発電機を駆動するガスエンジンに供給され、発電機のエネルギー源として利用される。発電された電力は、本発明の有機性廃棄物処理方法に使用されることとしても良いし、他の設備に送電しても良い。本発明の廃棄物の処理方法に使用されることとした場合、この電力は、例えばフィーダ2、ガス化炉3、ブロア4、サイクロン装置5、改質炉6等に使用される。なお、発電機を駆動する動力源としては、ガスエンジンの代わりに、ガスタービンや、ボイラーと蒸気タービンの組み合わせ等により、発電機を駆動させることとしてもよく、改質ガスは、これらガスタービン、ボイラー等の燃料としても使われることとしてもよい。また、改質ガスはガス化炉3や改質炉6の燃料に使用することもでき、その他系外の熱操作設備に供給して燃料として使用することも可能である。
The reformed gas from which the pyrolysis residue (carbide) has been recovered is introduced into the refining facility 8 to remove harmful substances. Thereafter, the reformed gas is supplied to, for example, a gas engine that drives the generator, and is used as an energy source of the generator. The generated electric power may be used in the organic waste treatment method of the present invention, or may be transmitted to another facility. When used in the waste processing method of the present invention, this electric power is used for, for example, the
(本発明の作用)
ガス化炉3の運転条件(温度、酸素比)及びガス化炉3と改質炉6の水炭素比を制御すると、サイクロン装置5で回収される熱分解残渣(炭化物)に含まれる炭素量と集塵機8で回収される熱分解残渣(炭化物)の炭素量が変化する。そこで、ガス化炉3の温度、酸素比及びガス化炉と改質炉の水炭素比(H2O/Cモル比)を制御して、熱分解残渣(炭化物)に含まれる炭素量と改質ガスに含まれる炭素量の配合比率を調整することとした。表1に前記運転条件を変化させた結果の1例を示す。なお、熱分解残渣(炭化物)の炭素分はサイクロン装置5で回収された熱分解残渣(炭化物)と集塵機8で回収された熱分解残渣(炭化物)を混合した仕上がりの性状で記載している。また、水炭素比(H2O/Cモル比)は後段の改質炉6での値を記載している。
(Operation of the present invention)
When the operating conditions (temperature, oxygen ratio) of the gasification furnace 3 and the water-carbon ratio of the gasification furnace 3 and the reforming furnace 6 are controlled, the amount of carbon contained in the pyrolysis residue (carbide) recovered by the
表1から明らかなように、ガス化炉3の温度を500℃とすると(運転条件1)、サイクロン装置5及び集塵機8で回収される熱分解残渣(炭化物)に含まれる炭素分は50%であり、水炭素比(H2O/Cモル比)が同じ場合は運転条件4で回収される熱分解残渣(炭化物)より多くの炭素を回収することが可能となる。またガス化炉温度を700℃とすると(運転条件3)、ガス化炉の酸素比が同じでも水炭素比(H2O/Cモル比)を高く制御した場合は熱分解残渣(炭化物)に含まれる炭素分は少なくなり、水炭素比(H2O/Cモル比)を低く制御した場合は熱分解残渣(炭化物)に含まれる炭素分は多くなる。
As is apparent from Table 1, when the temperature of the gasifier 3 is 500 ° C. (operating condition 1), the carbon content contained in the pyrolysis residue (carbide) recovered by the
以上に説明したように、本発明によれば、有機性廃棄物を処理するに際して、ガス化炉3や改質炉6内の水炭素比を制御することにしたので、燃料ガス及び熱分解残渣(炭化物)の利用先の用途に合わせて運転条件を制御することにより、燃料ガス及び熱分解残渣(炭化物)の性状を調整することが可能となる。また、改質ガスにて系内で使用する必要分の所内電力のみを発電することとすれば、廃棄物処理場の電力や補助燃料等の使用を削減もしくは無くすことができ、自立型の廃棄物処理を実現するとともに、熱分解残渣(炭化物)として系外にエネルギーを供給することが可能となる。 As described above, according to the present invention, when the organic waste is processed, the water-carbon ratio in the gasification furnace 3 and the reforming furnace 6 is controlled. It is possible to adjust the properties of the fuel gas and the pyrolysis residue (carbide) by controlling the operating conditions in accordance with the intended use of the (carbide). In addition, if only the necessary in-house electric power generated by the reformed gas is generated, the use of electric power and auxiliary fuel in the waste treatment plant can be reduced or eliminated, and self-contained disposal. In addition to realizing material processing, it is possible to supply energy outside the system as a pyrolysis residue (carbide).
なお、以上説明した実施形態では、水蒸気供給口3eや水蒸気供給口6bに供給される水蒸気量を制御することにより、ガス化炉3や改質炉6内の水炭素比を制御することにしたが、本発明はこの実施形態に限定されず、例えば、ガス化炉3内に投入される有機性廃棄物の含水率を調整することにより、ガス化炉3や改質炉6内の水炭素比を制御することが可能なことは言うまでもない。例えば、処理される有機性廃棄物が下水汚泥である場合には、下水を脱水して脱水ケーキを生成する際の脱水量を調整して、脱水ケーキの含水率を調整する。その後段に乾燥機を設置する場合は、乾燥ケーキの含水率を調整する。ホッパー1の前段に、ベルトプレス脱水器、加圧脱水器、真空脱水器、絞り加圧脱水器、多段式加圧等の脱水手段及び水蒸気乾燥機、熱風乾燥機等の乾燥手段を設けて、これらを制御することにより、ガス化炉に供給する有機性廃棄物の含水率を調整することが可能となる。また、含水率の高い下水汚泥、含水率が中程度の木質バイオマス、含水率が低い廃プラ等の混合比率を制御することによって、ガス化炉に供給する有機性廃棄物の含水率を調整することも可能である。 In the embodiment described above, the water / carbon ratio in the gasification furnace 3 and the reforming furnace 6 is controlled by controlling the amount of steam supplied to the steam supply port 3e and the steam supply port 6b. However, the present invention is not limited to this embodiment. For example, by adjusting the water content of the organic waste charged into the gasification furnace 3, water carbon in the gasification furnace 3 and the reforming furnace 6 is adjusted. It goes without saying that the ratio can be controlled. For example, when the organic waste to be treated is sewage sludge, the water content of the dehydrated cake is adjusted by adjusting the amount of dehydration when dewatering the sewage to produce a dehydrated cake. When installing a dryer in the subsequent stage, adjust the moisture content of the dried cake. Before the hopper 1, a belt press dehydrator, a pressure dehydrator, a vacuum dehydrator, a squeeze pressure dehydrator, a dehydration means such as a multistage pressurization, and a drying means such as a steam dryer and a hot air dryer are provided. By controlling these, it becomes possible to adjust the moisture content of the organic waste supplied to the gasifier. In addition, the moisture content of the organic waste supplied to the gasifier is adjusted by controlling the mixing ratio of sewage sludge with a high moisture content, woody biomass with a moderate moisture content, waste plastic with a low moisture content, etc. It is also possible.
なお、水炭素比制御手段20の、コントロール弁24と遮断弁25は手動式のものであっても差し支えない。
The
なお、流動床式のガス化炉3を用いた実施形態について本発明を説明したが、本発明は、この実施形態に限定されず、キルン式(内熱式)やキルン式(外熱式)等のガス化炉3にも適用することが可能である。 In addition, although this invention was demonstrated about embodiment using the fluidized-bed type gasification furnace 3, this invention is not limited to this embodiment, A kiln type (internal heating type) and a kiln type (external heating type) It is also possible to apply to the gasification furnace 3 such as.
なお、本発明において、理論的に説明するために、酸素比をモル比で表しているが、実際には、当該モル比になるように、酸素含有気体の流量や酸素含有気体中に含まれる酸素量等を制御することにより、酸素比を制御している。当然のことながら、酸素比はモル比、質量比、体積比(標準状態)のいずれで定義しても同値となる。 In the present invention, in order to theoretically explain, the oxygen ratio is expressed as a molar ratio, but in actuality, it is included in the flow rate of the oxygen-containing gas and the oxygen-containing gas so as to be the molar ratio. The oxygen ratio is controlled by controlling the amount of oxygen and the like. As a matter of course, the oxygen ratio is the same regardless of the molar ratio, mass ratio, or volume ratio (standard state).
また同様に、本発明において、理論的に説明するために、水炭素比をモル比で表しているが、実際には、当該モル比になるように、有機性廃棄物の組成・質量・含水率、水蒸気の流量や水分量等を制御することにより、水炭素比を制御している。水炭素比においては、モル比、質量比、体積比のいずれかで定義するかによって数値が変わり、前述の通り表1に示す水炭素比はモル比で記載している。ただし、本発明において水炭素比をモル比以外の例えば質量比にて制御することも当然可能である。 Similarly, in the present invention, for the purpose of theoretical explanation, the water-carbon ratio is expressed as a molar ratio, but in actuality, the composition / mass / moisture content of the organic waste is adjusted so as to be the molar ratio. The water-carbon ratio is controlled by controlling the rate, the flow rate of water vapor, the amount of water, and the like. In the water-carbon ratio, the numerical value varies depending on whether it is defined by the molar ratio, the mass ratio, or the volume ratio, and the water-carbon ratio shown in Table 1 is described by the molar ratio as described above. However, in the present invention, it is naturally possible to control the water-carbon ratio by, for example, a mass ratio other than the molar ratio.
以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う有機性廃棄物処理方法、ガス化炉、改質炉、有機性廃棄物処理装置もまた技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。 Although the present invention has been described above in connection with the most practical and preferred embodiments at the present time, the present invention is not limited to the embodiments disclosed herein. The organic waste treatment method, gasification furnace, reforming furnace, organicity can be changed as appropriate without departing from the spirit or idea of the invention that can be read from the claims and the entire specification. Waste treatment equipment should also be understood as being included in the technical scope.
1 ホッパー
2 フィーダ
3 ガス化炉
3a 炉本体
3b ホットサイクロン
3c 投入口
3d 気体供給部
3e 気体供給口
3f 水蒸気供給口
3g 外筒
3h 内筒
4 ブロア
5 サイクロン装置
5a 外筒
5b 内筒
5c 導入口
6 改質炉
6a 導入口
6b 水蒸気供給口
6c 気体供給口
7 冷却塔
8 集塵機
9 精製設備
20 水炭素比制御手段
21 ボイラー
22 加熱装置
23 流量計
24 コントロール弁
25 フローコントローラ
26 遮断弁
30 熱交換器
51 流動床式ガス化炉
52 改質炉
a 流動媒体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
前記ガス化炉内の水炭素比(H2O/C比)を制御して、熱分解残渣に含まれる炭素量と改質ガスに含まれる炭素量の配合比率を調整することを特徴とする有機性廃棄物処理方法。 The organic waste is put into a gasification furnace maintained in a reducing atmosphere with an oxygen ratio of 1 or less, pyrolyzed into pyrolysis gas, tar, and pyrolysis residue, and the pyrolysis residue is recovered with a cyclone. In the organic waste processing method of obtaining the reformed gas by sending the pyrolysis gas and tar to the reformer at the subsequent stage ,
The water carbon ratio (H 2 O / C ratio) in the gasifier is controlled to adjust the blending ratio of the carbon amount contained in the pyrolysis residue and the carbon amount contained in the reformed gas. Organic waste disposal method.
ガス化炉及び改質炉の少なくとも一方の炉内の水炭素比(H2O/C比)を制御して、熱分解残渣に含まれる炭素量と改質ガスに含まれる炭素量の配合比率を調整することを特徴とする有機性廃棄物処理方法。 The organic waste is put into a gasification furnace maintained in a reducing atmosphere with an oxygen ratio of 1 or less, pyrolyzed into pyrolysis gas, tar, and pyrolysis residue, and a cyclone provided at the rear stage of the gasification furnace The apparatus collects the pyrolysis residue by the action of centrifugal force, and introduces tar and pyrolysis gas discharged from the cyclone apparatus into a reformer provided at the rear stage of the cyclone apparatus. In the organic waste processing method of reacting tar and pyrolysis gas with oxygen and water vapor to generate a reformed gas,
The mixing ratio of the amount of carbon contained in the pyrolysis residue and the amount of carbon contained in the reformed gas by controlling the water carbon ratio (H 2 O / C ratio) in at least one of the gasification furnace and the reforming furnace An organic waste processing method characterized by adjusting the amount of water.
前記ガス化炉に、炉内に水蒸気を供給する水蒸気供給口を形成し、
前記水蒸気供給口に供給する水蒸気の供給量を調整することにより、炉内の水炭素比(H2O/C比)を制御する水炭素比制御手段を設けたことを特徴とするガス化炉。 A gas supply port for supplying an oxygen-containing gas is formed, the supply amount of the oxygen-containing gas supplied from the gas supply port is adjusted, the inside of the furnace is made a reducing atmosphere with an oxygen ratio of 1 or less, and the organic charged in the furnace In a gasification furnace that pyrolyzes radioactive waste into gas, tar, and pyrolysis residue
Forming a water vapor supply port for supplying water vapor into the furnace in the gasifier;
A gasification furnace comprising water-carbon ratio control means for controlling a water-carbon ratio (H 2 O / C ratio) in the furnace by adjusting a supply amount of steam supplied to the steam supply port .
前記水蒸気供給口に供給する水蒸気の供給量を調整することにより、炉内の水炭素比(H2O/C比)を制御する水炭素比制御手段を設けたことを特徴とする改質炉。 A gas supply port for supplying an oxygen-containing gas and a water vapor supply port for supplying water vapor are formed, the supply amount of the oxygen-containing gas supplied from the gas supply port is adjusted, and the inside of the furnace is reduced to an oxygen ratio of 1 or less, A reforming furnace that reacts tar and pyrolysis gas with oxygen and steam to generate reformed gas,
A reforming furnace comprising a water-carbon ratio control means for controlling a water-carbon ratio (H 2 O / C ratio) in the furnace by adjusting a supply amount of steam supplied to the steam supply port .
前記ガス化炉から排出される熱分解ガス、タール、炭素分から、遠心力の作用で、熱分解残渣を回収するサイクロン装置と、
酸素含有気体を供給する気体供給口及び水蒸気を供給する水蒸気供給口が形成され、前記気体供給口から供給する酸素含有気体の供給量を調整し、炉内を酸素比1以下の還元雰囲気にし、前記サイクロン装置から排出されるタール及び熱分解ガスを、酸素及び水蒸気と反応させ、改質ガスを生成する改質炉を有する有機性廃棄物処理装置において、
前記ガス化炉に、炉内に水蒸気を供給する水蒸気供給口を形成し、
前記ガス化炉及び改質炉の少なくとも一方の水蒸気供給口に供給する水蒸気の供給量を調整することにより、ガス化炉内及び改質炉内の少なくとも一方の水炭素比(H2O/C比)を制御する水炭素比制御手段を設けたことを特徴とする有機性廃棄物処理装置。 A gas supply port for supplying an oxygen-containing gas is formed, the supply amount of the oxygen-containing gas supplied from the gas supply port is adjusted, the inside of the furnace is made a reducing atmosphere with an oxygen ratio of 1 or less, and the organic charged in the furnace A gasification furnace that thermally decomposes radioactive waste into gas, tar, and pyrolysis residue;
A cyclone device for recovering pyrolysis residue from the pyrolysis gas, tar, and carbon content discharged from the gasification furnace by the action of centrifugal force;
A gas supply port for supplying an oxygen-containing gas and a water vapor supply port for supplying water vapor are formed, the supply amount of the oxygen-containing gas supplied from the gas supply port is adjusted, and the inside of the furnace is reduced to an oxygen ratio of 1 or less, In the organic waste treatment apparatus having a reforming furnace for generating reformed gas by reacting tar and pyrolysis gas discharged from the cyclone apparatus with oxygen and steam,
Forming a water vapor supply port for supplying water vapor into the furnace in the gasifier;
By adjusting the amount of steam supplied to at least one steam supply port of the gasification furnace and the reforming furnace, the water-carbon ratio (H 2 O / C) in at least one of the gasification furnace and the reforming furnace is adjusted. An organic waste treatment apparatus provided with water-carbon ratio control means for controlling the ratio.
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