JP5020779B2 - Carbonaceous raw material gasification apparatus and gasification method - Google Patents
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Description
本発明は、炭素質原料を、酸素含有ガスを用いてガス化し、そのガス化ガスの熱を用いてタールおよびダストを含むガスを改質するプロセスにおける、ダスト由来の灰分付着を防止し、安定して前記タールおよびダストを含むガスの改質を行う装置および方法に関する。 The present invention prevents the dust-derived ash from adhering in the process of gasifying a carbonaceous raw material using an oxygen-containing gas and reforming the gas containing tar and dust using the heat of the gasified gas, The present invention also relates to an apparatus and method for reforming a gas containing tar and dust.
タールおよびダストを含むガスを改質して燃料ガスを得る方法として、炭素質原料を空気や酸素でガス化し、発生したガス化ガスの熱を用いる方法がある。
例えば、木材やプラスチック等の炭素質原料を、炭化炉を用いて炭化して、炭化物にすると共にタールおよびダストを含むガスを生成し、炭化物は金属類を除いた後にガス化炉でガス化し、タールおよびダストを含むガスは、ガス化炉から発生したガス化ガスを用いて改質炉において加熱され、タール分をガスに改質することで、炭素質原料から燃料ガスを得る方法が特許文献1に示されている。この際、改質炉の下部は、下方から導入されるガス化ガスを改質炉内のガスと混合し、ガス化ガスを急冷、改質炉内のガスを昇温するためにテーパー部を有している。
As a method for obtaining a fuel gas by reforming a gas containing tar and dust, there is a method of gasifying a carbonaceous raw material with air or oxygen and using the heat of the generated gasification gas.
For example, carbonaceous raw materials such as wood and plastic are carbonized using a carbonization furnace to form carbides and gas containing tar and dust. The carbides are gasified in a gasification furnace after removing metals,
特許文献1に示されたプロセスは、ガス化炉で炭素質原料をガス化した顕熱を利用してタールおよびダストを含むガスを改質炉内で加熱し、ガスの改質を行う効率的なプロセスであるが、ガス化の際に副生するスラグ分がガス化炉の出口に付着するという問題があった。一方、ガス化の際に発生するスラグの付着防止に関しては、特許文献2に示されたプロセスでは、石炭のガス化炉のガス出口の絞り部分に、常温のリサイクルガスをタンデンシャルに吹き込み、ガス化炉から飛散するスラグの付着を防ぐ方法が示されている。
The process shown in
特許文献1において提案されているプロセスは種々多様な炭素含有の廃棄物を効率よく燃料ガスに変換するプロセスである。
特許文献1では、炭化炉から改質炉に導入されるタールおよびダストを含むガスの改質炉への入口の位置について特に規定はされていない。ガス化炉から改質炉に導入されるガスには少量の溶融した灰分が含まれ、炭化炉から改質炉に導入されるタールおよびダストを含むガスには少量のダストが含まれる。改質炉では、ガス化ガスの熱で炭化炉からのタールおよびダストを含むガスを昇温し、タールおよびダストを含むガスを改質するが、改質温度が足りない場合が多く、改質炉に酸素含有ガスを投入してタールおよびダストを含むガスの一部を燃焼して改質炉内の温度を上昇させる。ガス化炉と改質炉の間はガス化炉の温度をスラグの溶融温度以上に保つため、流路が細くなっており(絞り部と呼ぶ)、改質炉では改質炉内のガス滞留時間を長くするために流路が広がった形状になる。
The process proposed in
発明者らの調査の結果、タールおよびダストを含むガスの改質炉の入口位置が絞り部より上部に設置された場合、長時間操業を行うと炭化炉から改質炉に送られるタールおよびダストを含むガスに含まれるダストの一部が改質炉下方のテーパー部に堆積し、長時間滞留することでダストに含まれる炭素がガス化ガス中の水蒸気と反応してガスに転換されて残ったダスト中の灰分が改質炉内の熱を受けて固着するという問題点があることが判った。更に、タールおよびダストを含むガスを改質炉の下部に投入し、改質炉の温度維持のために酸素含有ガスを同箇所より投入すると、投入箇所近傍の温度が局部的に高くなりガス化ガスに含まれる灰分が溶融付着する問題があることも判った。 As a result of the inventors' investigation, if the inlet position of the reforming furnace for gas containing tar and dust is installed above the throttle part, the tar and dust sent from the carbonization furnace to the reforming furnace when operated for a long time. Part of the dust contained in the gas containing gas accumulates on the taper part below the reforming furnace and stays for a long time, so that the carbon contained in the dust reacts with the water vapor in the gasification gas and is converted to gas and remains. It was found that there was a problem that the ash in the dust was fixed by receiving heat in the reforming furnace. Furthermore, if a gas containing tar and dust is introduced into the lower part of the reforming furnace, and an oxygen-containing gas is introduced from the same location in order to maintain the temperature of the reforming furnace, the temperature in the vicinity of the charging location increases locally and gasifies. It was also found that there is a problem that the ash contained in the gas melts and adheres.
また、特許文献2においては、ガス化炉の上部に改質炉ではなく熱回収のためのボイラーが設置されているが、ガス化ガス出口の絞り部分でガス化ガスに含まれる灰分が付着し、閉塞トラブルとなるため生成ガスを絞り部に投入して灰分の付着を防止する方法が示されている。この方法では、絞り部に投入するガスは、ガス化炉から上昇して絞り部に付着したスラグを冷却するためと、壁面にスラグ分を除去したリサイクルガスを導入して壁面への溶融スラグの付着を防止するために用いられているもので、ガスを絞り部に投入するためのブロワ等の設備のエネルギーが必要になる上、絞り部に投入するリサイクルガスはガス化反応に何ら関与しない。また、特許文献2における装置では、絞り部分に直管部は存在せず、直管部の存在しない場合にはガス化炉から発生するガス化ガスに含まれるスラグ量が多くなり多量のガスを絞り部近傍に投入する必要がある。
そこで本発明の目的は、炭素質原料をガス化し、そのガス化ガスの熱を用いて、タール及びダストを含むガス中のタールをガスに改質するプロセスにおいて、改質部下方のテーパー部に灰分が堆積付着することを防ぎつつ、タールおよびダストを含むガスの改質を効率よく行う装置および方法を提供することにある。
In
In view of this, an object of the present invention is to gasify a carbonaceous raw material and use the heat of the gasification gas to reform the tar in the gas containing tar and dust into a gas. An object of the present invention is to provide an apparatus and method for efficiently modifying gas containing tar and dust while preventing ash from depositing and adhering.
かかる問題を解決するため、本発明の要旨とするところは、以下の通りである。
(1)投入される炭素質原料をガス化してガス化ガスを生成するガス化炉と、その上方に配置され、下部にテーパー部を有し、且つ、投入されるタール及びダストを含むガスを、下方から導入される前記ガス化ガスと混合し、前記ガス化ガスの顕熱を利用して、前記タール及びダストを含むガス中のタールをガスに改質する改質炉と、前記ガス化炉と前記改質炉とを接続すると共に、直管部分を有する絞り部とを備えた、炭素質原料のガス化装置であって、前記改質炉への前記タール及びダストを含むガスの投入口が、前記テーパー部と前記テーパー部よりも上方の両方に設置され、更に、前記テーパー部よりも上方に設置された投入口又は投入口近傍には、酸素含有ガスが投入できることを特徴とする炭素質原料のガス化装置。
In order to solve this problem, the gist of the present invention is as follows.
(1) A gasification furnace that gasifies a carbonaceous raw material to be input to generate a gasification gas, and a gas that is disposed above and has a tapered portion at the bottom, and that includes tar and dust to be input. A reforming furnace that mixes with the gasified gas introduced from below and reforms the tar in the gas containing the tar and dust into a gas by using sensible heat of the gasified gas; and the gasification A gasification apparatus for a carbonaceous raw material, which is connected to a furnace and the reforming furnace, and includes a throttle section having a straight pipe portion, and charging the gas containing the tar and dust into the reforming furnace The mouth is installed both above the tapered portion and the tapered portion, and further, an oxygen-containing gas can be introduced into the inlet or the vicinity of the inlet installed above the tapered portion. Gasification equipment for carbonaceous raw materials.
(2)投入される1の炭素質原料及び炭化物をガス化してガス化ガスを生成するガス化炉と、その上方に配置され、下部にテーパー部を有し、且つ、投入されるタール及びダストを含むガスを、下方から導入される前記ガス化ガスと混合し、前記ガス化ガスの顕熱を利用して、前記タール及びダストを含むガス中のタールをガスに改質する改質炉と、前記ガス化炉と前記改質炉とを接続すると共に、直管部分を有する絞り部と、投入される2の炭素質原料を炭化して、前記炭化物並びに前記タール及びダストを含むガスを生成する炭化炉とを備えた、炭素質原料のガス化装置であって、前記改質炉への前記タール及びダストを含むガスの投入口が、前記テーパー部と前記テーパー部よりも上方の両方に設置され、更に、前記テーパー部よりも上方に設置された投入口又は投入口近傍には、酸素含有ガスが投入できることを特徴とする炭素質原料のガス化装置。 (2) A gasification furnace that gasifies one carbonaceous raw material and carbide to be generated to generate gasified gas, and a tar and dust that are disposed above and have a tapered portion at the bottom, and are charged A reforming furnace that mixes a gas containing gas with the gasified gas introduced from below and reforms the tar in the gas containing the tar and dust into a gas using sensible heat of the gasified gas; In addition to connecting the gasification furnace and the reforming furnace, carbonizing the throttle part having a straight pipe part and the two carbonaceous raw materials to be input, the gas containing the carbide and the tar and dust is generated. A carbonization raw material gasification apparatus comprising a carbonizing furnace, wherein a gas inlet containing the tar and dust into the reforming furnace is located above both the tapered portion and the tapered portion. More than the tapered part In the vicinity inlet or inlet disposed towards gasifier carbonaceous raw material oxygen-containing gas, characterized in that it is turned on.
(3)前記テーパー部に設置される前記タール及びダストを含むガスの投入口が、前記改質炉の周囲に複数設けられていることを特徴とする(1)又は(2)に記載の炭素質原料のガス化装置。
(4)前記テーパー部に設置される前記タール及びダストを含むガスの投入口が、前記テーパー部の上下方向に複数設けられていることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の炭素質原料のガス化装置。
(5)前記テーパー部に設置される前記タール及びダストを含むガスの投入口が、前記テーパー部の内面周方向を向くように設けられていることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の炭素質原料のガス化装置。
(3) The carbon according to (1) or (2), wherein a plurality of gas inlets including the tar and dust installed in the tapered portion are provided around the reforming furnace. Gasification equipment for quality raw materials.
(4) In any one of (1) to (3), a plurality of gas inlets including the tar and dust installed in the tapered portion are provided in a vertical direction of the tapered portion. The carbonaceous raw material gasifier described.
(5) According to (1) to (4), the gas inlet including the tar and dust installed in the tapered portion is provided so as to face the inner circumferential direction of the tapered portion. The carbonization material gasification apparatus in any one.
(6)(1)〜(5)のいずれかに記載の炭素質原料のガス化装置を使用した炭素質原料のガス化方法であって、前記テーパー部に設置される前記タール及びダストを含むガスの投入口から、前記タール及びダストを含むガスを投入することで、前記ダストの前記テーパー部への堆積を防ぎ、且つ、前記テーパー部よりも上方に設置された投入口からタール及びダストを含むガスを投入すると共に、当該投入口又は当該投入口近傍から酸素含有ガスを投入することで、前記改質ガスの一部を燃焼させて、前記改質炉内の温度を所定温度に保持することを特徴とする炭素質原料のガス化方法。 (6) A carbonaceous material gasification method using the carbonaceous material gasification device according to any one of (1) to (5), including the tar and dust installed in the tapered portion. By introducing a gas containing the tar and dust from the gas inlet, the dust is prevented from accumulating on the tapered portion, and the tar and dust are removed from the inlet provided above the tapered portion. A part of the reformed gas is combusted by maintaining the temperature in the reforming furnace at a predetermined temperature by introducing a gas containing oxygen and introducing an oxygen-containing gas from the inlet or the vicinity of the inlet. A gasification method of a carbonaceous raw material characterized by the above.
本発明における炭素質原料とは、バイオマスやプラスチック、一般廃棄物ゴミ等を指し、具体的には、農業系バイオマス(麦わら、サトウキビ、米糠、草木等)、林業系バイオマス(製紙廃棄物、製材廃材、除間伐材等)、畜産系バイオマス(家畜廃棄物)、水産系バイオマス(水産加工残滓)、廃棄物系バイオマス(生ゴミ、RDF:ゴミ固形化燃料:Refuse Derived Fuel、庭木、建設廃材、下水汚泥)、硬質プラスチック、軟質プラスチック、シュレッダーダスト等を指す。特に木材に関しては、製材廃材、建設廃材、木製電柱、木製枕木等、一度乾燥工程を経た、比較的水分が少ない(3〜20質量%)ものを指し、草木、除間伐材に代表される生木類と区別される。また、一般ゴミとは産廃指定19種類以外のゴミのことで、自治体単位で収集する家庭ゴミや事業者から出る紙類を多く含む事業系ゴミのことである。ただし、本発明は炭素質のエネルギー転換に関するものであるため、炭素質をほとんど含まないもの、すなわち分別された金属、ガラス類等は対象とはしない。また、広義の炭素質原料としては石炭等の炭素含有の燃料を含み、本特許方法におけるガス化炉の補助燃料として使用することもあり得る。 The carbonaceous raw material in the present invention refers to biomass, plastic, general waste garbage, etc., specifically, agricultural biomass (straw, sugarcane, rice bran, vegetation, etc.), forestry biomass (paper waste, lumber waste) , Thinned wood, etc.), livestock biomass (livestock waste), fishery biomass (fishery processing residue), waste biomass (raw garbage, RDF: solid waste fuel: Refuse Derived Fuel, garden trees, construction waste, sewage Sludge), hard plastic, soft plastic, shredder dust, etc. For wood in particular, sawn lumber, construction waste, wooden utility poles, wooden sleepers, etc., which have undergone a drying process once (3-20% by mass) and are represented by plants and thinned wood Differentiated from trees. General garbage is garbage other than the 19 types designated as industrial waste, and is business garbage that contains a lot of household waste collected by local governments and papers from businesses. However, since the present invention relates to carbonaceous energy conversion, those that contain almost no carbonaceous matter, that is, fractionated metals, glasses, etc. are not covered. Further, the carbonaceous raw material in a broad sense includes a carbon-containing fuel such as coal, and may be used as an auxiliary fuel for a gasification furnace in the present patent method.
本発明により、ガス化炉で炭素質原料をガス化したガス化ガスの顕熱を用いて、改質炉でタール及びダストを含むガス中のタールをガスに改質する際に、改質炉下方のテーパー部へのダストの堆積およびダストの堆積に由来する灰分付着を防ぎ、効率よく改質反応を行わせることが可能となる。 According to the present invention, when reforming tar in a gas containing tar and dust into gas using a sensible heat of gasified gas obtained by gasifying a carbonaceous raw material in the gasifying furnace, the reforming furnace It is possible to prevent the accumulation of dust on the lower tapered portion and the adhesion of ash derived from the accumulation of dust, and to efficiently perform the reforming reaction.
図1に、本発明の第一の実施形態に係る炭素質原料のガス化装置の一例を示す。
装置は主に、ガス化炉1および改質炉2、ガス化炉1と改質炉2を接続する直管部分を有する絞り部17より成る。ガス化炉1には炭素質原料15を酸素含有ガス(酸素又は酸素富化空気)29と共に投入して、炭素質原料15を部分酸化させてガス化するガス化バーナー18が設置され、炭素質原料15に含まれる灰分を溶融スラグ31として排出するスラグタップ12があり、ガス化炉上部に接続された絞り部17を通して、ガス化炉1で生成したガス化ガス30が改質炉2に投入される。改質炉2は、下部(テーパー部2a)が絞り部17と接続され、上方に改質ガス出口8、下方の改質炉2のテーパー部2a壁面に下部ガス投入口13、そしてテーパー部2aより上方の改質炉2壁面に上部ガス投入口14および酸素投入口35が設置されている。酸素投入口35は上部ガス投入口14と同じ投入口としても良いし、上部ガス投入口14の近傍に別に投入口を設けても良い。
In FIG. 1, an example of the gasification apparatus of the carbonaceous raw material which concerns on 1st embodiment of this invention is shown.
The apparatus mainly includes a
ガス化炉1より生成したガス化ガスは、絞り部17を通して改質炉2に導入され、下部ガス投入口13より投入されたタール及びダスト含有ガス(タール及びダストを含むガス)11と混合され、ガス化ガス30の顕熱により当該タール及びダスト含有ガス11が改質される。そして、さらに上部ガス投入口14より投入されるタール含有ガス10と混合され改質反応が起こるが、改質炉2内部の温度が低下する場合には所定の温度になるように酸素含有ガス投入口35より酸素含有ガス28を投入し、当該タール及びダスト含有ガスの一部を燃焼させる。改質後のガスは改質ガス出口8より排出される。
改質されるタール及びダスト含有ガスは、タール分とダスト分を含むもので有れば良く、バイオマス等の熱分解により生成するガスの他、石炭を乾留して発生するガスでも改質は可能である。
The gasification gas generated from the
The reformed tar and dust containing gas only needs to contain tar and dust, and in addition to gas generated by pyrolysis of biomass, etc., reforming is possible with gas generated by dry distillation of coal It is.
タールおよびダストを含むガスの改質は、まず下部ガス投入口13より投入されたタールおよびダストを含むガスがガス化炉1により発生したガス化ガスと混合されることでガス化ガスの顕熱より行われる。さらに、上部ガス投入口14より投入されるタールおよびダストを含むガスと混合され、改質温度が不足の場合には酸素含有ガスを酸素含有ガス投入口35より投入して改質炉内のガスの一部を燃焼させることにより改質温度を確保する。下部ガス投入口13から投入するガス量が多いと下部ガス投入口13近傍の温度が下がりすぎてガス化炉1からのガス化ガスとの混合後の温度が下がりすぎ、タールおよびダストを含むガスの改質が十分に行われず、当該部分の温度は改質反応が起き、かつガス化ガス中の灰分の付着を抑制する1000〜1200℃程度となるように調整することが好ましい。
The reforming of the gas containing tar and dust is performed by firstly mixing the gas containing tar and dust introduced from the
ガス化ガス30に含まれるスラグ分は微粒子となって同伴されており、絞り部17に直管部を設けることで、スラグを絞り部17の直管部に付着させ、ガス化ガス30の温度をスラグの溶流点以上とすることで付着したスラグをガス化炉1に流下させることが可能となり、結果として改質炉2に入るガス化ガス30に含まれるスラグ量を減少させることが可能となる。絞り部17の直管部分は、付着したスラグを流下できれば良いものであるため、完全に鉛直な管に限定されるものではなく、多少の傾きやテーパーを有するものであっても許容される。
The slag contained in the
一方、改質炉2に投入されるタールおよびダストを含むガスに含まれるダストは改質炉2に投入されると大部分は改質炉2を流れるガス流れに同伴して下流側へ排出されるが、改質炉壁面近傍の流速の遅い部分ではダストはガス流れに乗り切らずに落下し、改質炉2下部のテーパ部2aに堆積する。このままでは、堆積したダスト中の炭素はガス化ガス30と反応し、その結果として灰分のみが同箇所に残ってしまい付着物生成の原因となる。
同箇所にタールおよびダストを含むガスを投入することにより改質部2下部のテーパ近傍のガス流れを乱し、堆積したダストを飛散させることが可能となる。
On the other hand, most of the dust contained in the gas containing tar and dust that is input into the reforming
By introducing a gas containing tar and dust into the same location, the gas flow in the vicinity of the taper at the bottom of the reforming
下部ガス投入口13の位置は、主にダストの堆積する部分がテーパ部2aであるために、このテーパー部2aに設けることで、堆積したダストを吹き飛ばすことができる。また、テーパー部2aの下部ガス投入口13を改質炉2の周囲に複数個設けることが、効果的に堆積したダストを飛散させることから好ましい。更にまた、投入口13が、前記テーパー部における上下方向に複数設けられていると、テーパー部上側の投入口13でダストの落下を抑制すると共に、テーパー部下側の投入口13でダストの堆積を抑制してダスト起因のスラグの融着を抑制することができるため、より好ましい。更に、投入口13が、テーパー部の内面周方向を向くように設けられていると、ダストの飛散効果がよりいっそう向上することから好ましい。
Since the portion where dust is accumulated mainly is the tapered
図2に、本発明の第二の実施形態における炭素質原料のガス化装置の一例を示す。本実施形態は、炭化炉3で炭素質原料21を炭化して炭化物22とタール及びダストを含むガス25を生成して、気流層のガス化炉1で別の炭素質原料15と炭化物24をガス化してガス化ガス30を生成し、改質炉2においてガス化ガス30を熱源として、タール及びダストを含むガス25中のタールをガスに改質する形態である。
In FIG. 2, an example of the gasification apparatus of the carbonaceous raw material in 2nd embodiment of this invention is shown. In the present embodiment, the carbonaceous raw material 21 is carbonized in the
設備は、主にガス化炉1とガス化炉1の上部に設けられた改質炉2および炭化炉3により構成される。炭素質原料21(2の炭素質原料とも記す)は原料投入装置4により炭化炉3に、また、炭素質原料15(1の炭素質原料とも記す)はガス化炉1に投入される。炭化炉3には微粉砕が困難な一般ゴミ等の原料を、ガス化炉1には搬送可能な程度に微粉砕が容易な下水汚泥や硬質プラスチック等の原料を投入する。炭化炉3の形態として、シャフト炉やキルン、流動層などが使用可能である。炭素質原料21は炭化炉3で加熱ガス16により加熱され金属等の異物を含む炭化物22となり、異物を含む炭化物22は破砕・分離器5により異物23と炭化物24に分けられる。
The equipment is mainly composed of a
炭化炉3の炉頂からは炉頂ガス25が排出される。炉頂ガス25は炭素質原料21を熱分解したガスが含まれるため多量のダストおよびタール分が含まれており、そのままでは燃料ガスとして使用することはできず、改質炉2で加熱することによりタールを熱分解および水蒸気等と反応させて分解することにより改質することで得られる熱量を増加し、タールの付着トラブルが後段の設備で起きないようにする。
The
加熱ガス16は炭化炉3内での加熱源となる高温ガスで、LNG等の燃料ガスの燃焼により、または改質ガス33をガス精製装置7により精製して得られた燃料ガス34の燃焼により得られる。
The
炉頂ガス25は炭化炉3を出た後に固気分離器6によりダスト27が分離される。固気分離器6の方式としては、サイクロンやセラミックフィルター、金属フィルターが挙げられるが、セラミックフィルターは破損しやすく、金属フィルターを含めてフィルター面が閉塞することが多いため、サイクロンが一般的に用いられる。
After the furnace
ダスト27は炭化物24とともにガス化炉1に導入され、酸素含有ガス29で炭素質原料15とともにガス化される。炭化物24およびダスト27および炭素質原料15に含まれる灰分は溶融スラグ31としてスラグタップ12から排出され、水槽9で水砕されて水砕スラグ32として排出される。
The
固気分離後ガス26は二分割されて、改質炉上部投入ガス10と改質炉下部投入ガス11として改質炉に導入される。改質炉上部投入ガス10は酸素含有ガス28とともに改質炉2に送られ改質炉2内で燃焼を行うことで改質炉2内温度を所定温度に維持する。
固気分離後ガス26は固気分離装置で回収しきれなかったダストを少量含んでいるため、改質炉内にガスのよどみがあると改質炉2内にダストが堆積する可能性があるが、改質炉下部投入ガス11の改質炉2下部への投入口13をガス化ガス30入口近傍のテーパー部2aに設置することで改質炉2下部でのガスのよどみを無くして、テーパー部2aでのダストの堆積を防ぐことが可能になる。投入口13の形態は、第一の実施形態と同様である。
After the solid-gas separation, the gas 26 is divided into two and introduced into the reforming furnace as the reforming furnace
Since the gas 26 after solid-gas separation contains a small amount of dust that could not be recovered by the solid-gas separation device, dust may accumulate in the reforming
このように、改質炉2へのタールおよびダストを含むガス(炭化炉3より発生するガス)を上下二段のガス投入口より投入することにより、全量を上部の投入口から入れるより、下部から入るガスの滞留時間が増加することおよび下部から入るガスは高温のガス化ガスにガス化炉1出口直後に触れることから改質炉2壁面からの放散熱の影響が小さくなりより高温の改質が可能となる。
In this way, by introducing the gas containing tar and dust (gas generated from the carbonization furnace 3) into the reforming
(実施例)
図1と同様のガス化炉、改質炉構造を持ち、図2と同様の設備構成で、シャフト炉方式の炭化炉3に一般ゴミおよび廃木材を、気流層のガス化炉2に炭化炉3から発生する炭化物24および粒径1mm以下の炭素質原料15である木質チップを投入した場合の実施例を以下に示す。
気流層の改質炉2の全長は2.7m、改質炉下部のテーパー部2aの高さ0.6m、ガス投入口13は、改質炉2の下端(絞り部17との接続部分)から0.3m(テーパ部分中央高さ位置)のテーパー部2aに、対向して2カ所、上部ガス投入口14は改質炉下端から1.0mの高さに1カ所設置した。
(Example)
1 has the same gasification furnace and reforming furnace structure as in FIG. 1, with the same equipment configuration as in FIG. 2, the shaft furnace
The total length of the reforming
炭化炉3には一般ゴミ400kg/h、廃木材400kg/hを投入し、炭化炉3下部からはLPG60Nm3/hを空気500Nm3/hで燃焼させた1200℃のガス800Nm3/hを投入した。炭化炉3の上部からは、400℃、47kg/hのタールおよびダストを含むガスが約1400Nm3/h発生し、改質炉2に導入された。改質炉2へのガスはまずサイクロンでダストが回収され、ダストはガス化炉1に送られる。ダスト除去後のガスは二分割されて約1000Nm3/hを改質炉2下部のテーパ部2aに設けたガス投入口13より投入し、残りをより上部のガス投入口14より改質炉2に投入し、上部の投入口14では更に酸素を120Nm3/h投入することで、ガスを一部燃焼して改質炉2内温度を1100℃に保持した。
General waste 400 kg / h in the
ガス化炉1では炭化炉3から発生した炭化物100kg/hおよび1mm以下に粉砕した木質チップ50kg/hを酸素180Nm3/hでガス化した。ガス化炉1から改質炉2へ導入されたガス化ガス30量は670Nm3/hとなった。スラグタップ12の下部空間ではスラグタップ保熱用バーナーでメタンガス10Nm3/hを酸素20Nm3/hで燃焼させた。
In the
改質炉2出口での改質ガス33発生量は2430Nm3/h、発熱量は1780kcal/Nm3となった。改質ガス33中に含まれるタール分は0.5g/Nm3となり、連続200時間操業後に開放点検を行った結果、改質部2下部のテーパ部分2aでのスラグ付着、堆積は、ガス投入口13の周囲および近傍には認められなかったが、2本のガス投入口13の中間部付近には僅かに(5mm程度)ダストの堆積が認められた。
The reformed
そこで、別の実施例として、改質炉2におけるガス投入口13の位置を変え、他の条件は上記実施例と同様の試験を行った。ガス投入口13の位置は、改質炉2の下端から0.5mのテーパー部2aに、対向して2カ所(上方の投入口)と、下端から0.1mのテーパー部2aに、対向して2カ所(下方の投入口)の計4箇所とすると共に、上方の投入口と下方の投入口の周方向位置を90度ずらして設置した。連続200時間操業後に開放点検を行った結果、改質部2下部のテーパー部分2aでのスラグ付着、堆積は、認められなかった。
Therefore, as another example, the position of the
また、更に別の実施例として、改質炉2におけるガス投入口13の向きを内周面方向とする以外は、上記最初の実施例と同様の試験を行ったところ、連続200時間操業後に開放点検を行った結果、改質炉2下部のテーパ部分2aでのスラグ付着、堆積は、認められなかった。
As another example, a test similar to that of the first example was performed except that the direction of the
(比較例)
実施例と同様の操業を行い、炭化炉から発生したガスを二分割せず上部ガス投入口のみより投入した場合の例を以下に示す。
炭化炉3には一般ゴミ400kg/h、廃木材400kg/hを投入し、炭化炉3下部からはLPG60Nm3/hを空気500Nm3/hで燃焼させた1200℃のガス800Nm3/hを投入した。炭化炉3の上部からは、400℃、47kg/hのタールおよびダストを含むガスが約1400Nm3/h発生し、改質炉2に導入された。ガス化炉1では炭化炉3から発生した炭化物100kg/hおよび1mm以下に破砕した木質チップ50kg/hを酸素180Nm3/hでガス化した。また、スラグタップ12の下部空間ではスラグタップ保熱用バーナーでメタンガス10Nm3/hを酸素20Nm3/hで燃焼させた。ガス化炉1から改質炉2へ導入されたガス化ガス量は670Nm3/h、改質炉2では炭化炉3からのガスとガス化ガスが混合され、改質炉内温度が1100℃になるように酸素を自動投入したところ酸素量は120Nm3/hとなり、改質ガスは2400Nm3/h発生し、発熱量は1740kcal/Nm3となった。
(Comparative example)
An example in which the same operation as in the example is performed, and the gas generated from the carbonization furnace is not divided into two and is input only from the upper gas input port will be described below.
General waste 400 kg / h in the
改質炉3出口での改質ガスは2400Nm3/h発生し、発熱量は1740kcal/Nm3となった。上部ガス投入口だけからのガス投入ではタールおよびダストを含むガスの改質炉内での滞留時間が短くなることから、改質反応が実施例に比べて進行せず、改質ガス中に含まれるタール分は1.2g/Nm3となった。また、連続200時間操業後に開放点検を行った結果、改質炉2下部のテーパ部分2aでダストの堆積(約20mm)および改質部下端部周辺でのダストの一部灰化、固着が確認された(固着量約10kg)。このままの状態で操業を継続した場合には、閉塞トラブルにより操業困難となる。
Reformed gas in the reforming
1 ガス化炉
2 改質炉
2a テーパ部
3 炭化炉
4 原料投入装置
5 破砕・分離機
6 固気分離器
7 ガス精製装置
8 改質ガス出口
9 水槽
10 タール及びダストを含むガス
11 タール及びダストを含むガス
12 スラグタップ
13 下部ガス投入口
14 上部ガス投入口
15 炭素質原料
16 加熱ガス
17 絞り部
18 ガス化バーナー
21 炭素質原料
22 異物を含む炭化物
23 異物
24 炭化物
25 炉頂ガス(タール及びダストを含むガス)
26 固気分離後ガス(タール及びダストを含むガス)
27 ダスト
28 酸素含有ガス
29 酸素含有ガス
30 ガス化ガス
31 溶融スラグ
32 水砕スラグ
33 改質ガス
34 燃料ガス
35 酸素含有ガス投入口
DESCRIPTION OF
26 Gas after solid-gas separation (gas containing tar and dust)
27
Claims (6)
その上方に配置され、下部にテーパー部を有し、且つ、投入されるタール及びダストを含むガスを、下方から導入される前記ガス化ガスと混合し、前記ガス化ガスの顕熱を利用して、前記タール及びダストを含むガス中のタールをガスに改質する改質炉と、前記ガス化炉と前記改質炉とを接続すると共に、直管部分を有する絞り部と、投入される2の炭素質原料を炭化して、前記炭化物並びに前記タール及びダストを含むガスを生成する炭化炉とを備えた、炭素質原料のガス化装置であって、前記改質炉への前記タール及びダストを含むガスの投入口が、前記テーパー部と前記テーパー部よりも上方の両方に設置され、更に、前記テーパー部よりも上方に設置された投入口又は投入口近傍には、酸素含有ガスが投入できることを特徴とする炭素質原料のガス化装置。 A gasification furnace that gasifies one carbonaceous raw material and carbide to be input to generate gasification gas;
A gas having a taper portion at the bottom and a gas containing tar and dust is mixed with the gasification gas introduced from below, and the sensible heat of the gasification gas is used. And a reforming furnace for reforming tar in the gas containing tar and dust into gas, and connecting the gasification furnace and the reforming furnace, and a throttle section having a straight pipe portion. A carbonization raw material gasification apparatus comprising: a carbonization furnace that carbonizes the carbonaceous raw material 2 and generates a gas containing the carbide and the tar and dust, wherein the tar and An inlet for gas containing dust is installed both above the tapered portion and the tapered portion, and further, an oxygen-containing gas is present at or near the inlet installed above the tapered portion. Charcoal characterized by being able to input Gasifier of quality raw materials.
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