JP5339937B2

JP5339937B2 - タール分解設備およびその立ち上げ方法

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Publication number: JP5339937B2
Application number: JP2009014403A
Authority: JP
Inventors: 圭司巽; 亮宏齋賀; 和宏佐藤
Original assignee: Takuma KK; Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Takuma KK; Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 2009-01-26
Filing date: 2009-01-26
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2029-01-26
Also published as: JP2010168514A

Description

本発明は、ガス化炉から発生する生成ガス中に含まれるタール成分を分解する触媒層を備えた反応器を有するタール分解設備およびその立ち上げ方法に関する。なお「生成ガス」には、ガス化炉に廃棄物等が投入されて発生したタール成分を含みタール分解設備に供給されるガスと、未投入状態でガス化炉からタール分解設備に供給されるガスのいずれをも含む場合がある。

木屑や下水汚泥のような有機物を含む廃棄物（有機系廃棄物）やバイオマス燃料から高効率にエネルギー転換する技術として、ガス化技術が注目されている。ガス化することによって発生したガスを、ガスエンジンやガスタービンなどの内燃機関にて燃焼させることにより発電することが可能であり、その発電効率は燃料を直接燃焼して蒸気を発生させ、蒸気タービンにより発電するボイラ発電システムによるより高効率という特長を有する（例えば特許文献１参照）。

しかし、ガス化設備から発生した生成ガスはダスト、タール、その他の有害な腐食性物質・汚染物質が含まれており、そのままガスエンジン等の発電設備に投入すると、燃焼設備、配管類、ノズル、その他に詰まりや腐食などの問題が生じる。

そこで、ガス化設備から発生した生成ガスは、無害化処理される必要があり、例えば図４に示すようなタール分解方法が提案されている。具体的には、ガス化炉１０２において廃棄物のガス化時に生成した可燃性ガスを廃熱ボイラ１０４において熱回収し、次いで、熱交換器１０５で熱交換して所定温度にし、この工程中に可燃性ガスに消石灰を添加してガス中に含有されている塩化物および硫黄化合物を固定した後、集塵器１０６においてこれをダストと共に集塵し、次いで、このガスを熱交換器１０５で所定温度まで昇温させた上、タール改質塔１０７において触媒と接触させ、ガス中のタールを炭化水素等に分解し、タールが分解された改質ガスを空気予熱器１０８（本願における「予熱器」に相当）において熱回収した上、ガスホルダー１０９に貯蔵し、空気予熱器（予熱器）１０８において予熱された空気は、ガス化用空気としてガス化炉１０２に吹き込まれる。ここで、１０３はサイクロンを示す（例えば特許文献１参照）。

また、ガス化発電プラントにおいては、プラントを構成する各設備の迅速かつ円滑な起動が求められる一方、実際の各設備の起動時には、十分機能の立ち上げができていないことが多く、それに伴うトラブルも少なくない。

そこで、例えば、起動昇温時のガス精製装置に用いられる吸収剤の劣化を防止することを目的として、図５に示すようなガス化発電プラントが提案されている。具体的には、起動昇温時には、石炭ガス化炉２０１には、軽油燃料タンク２１３から軽油燃料供給管Ａ２２４を通り供給された軽油を、空気分離装置２１２で発生し酸素供給管Ｂ２２３を通り供給される酸素を用いて燃焼させる。燃焼した燃焼ガスは石炭ガス化炉２０１からガス化炉熱回収ボイラ２０２，脱じん装置２０３を通り、水洗浄装置２０４に流れる。水洗浄装置２０４を出た燃焼ガスは、ガス精製バイパス配管２４０を流れ、ガス精製バイパス配管２４０に設置された部分燃焼器２４６に供給される。部分燃焼器２４６では、酸化剤供給配管２４１から酸化剤である空気等が供給され、さらに燃料供給配管Ａ２４２から軽油等の燃料が供給され、燃焼部２４４にて燃焼が行われる。この燃焼は、燃焼部２４４後流に配置された触媒燃焼部２４５における燃焼を安定化させる昇温のために行われる。触媒燃焼部２４５に入る前に、燃料供給配管Ｂ２４３よりさらに燃料を供給され、触媒燃焼部２４５内では触媒燃焼が行われる。部分燃焼器を出た燃焼ガスは、ＣＯＳ変成器２０６に入りＣＯＳ変成器２０６を昇温する。ＣＯＳ変成器２０６を出た燃焼ガスは吸収塔２０９を通りガス放出配管Ｂ２３５よりガス放出装置Ｂ２１９を通って排出される。起動昇温時のガス精製吸収剤の劣化を簡易な装置で抑制して、効率良いプラントの昇温ができる。ここで、２０８はＣＯＳ変換触媒、２１０は再生塔、２１１吸収液ポンプは、２１４はガスタービン、２１５は発電機、２１６は排熱回収ボイラ、２１７は蒸気タービン設備、２１８はガスタービン燃焼器、２１９はガス放出装置、２２１は石炭供給配管、２２２は酸素供給配管、２２６は水洗浄塔給水管、２３１はガスタービン吸気空気配管、２３４は排気ガスダクトを示す（例えば特許文献２参照）。

特開平１１−２１５６６号公報特開平１１−１１６９７５号公報

しかしながら、こうしたタールその他有害物質を分解／除去するために用いるタール分解触媒（例えばＮｉ系触媒）は、立ち上げ時の昇温途中で１００℃近辺の水分を含む生成ガスに曝されると、生成ガス中の水分の凝縮により触媒が粉化および固化し性能劣化につながる。つまり、上記図４や図５に例示した装置やシステムにおいては、立ち上げ時はガス化炉あるいはタール分解触媒の上流にて補助燃料（例えば都市ガス）を燃焼し昇温する。このとき、タール分解設備には、燃焼により生じた飽和水分を含むガスが１００℃を超えない状態で導入されることがある。

また、図４のようなシステムにおいては、立ち上げ用燃焼空気およびガス化用空気としてタール分解設備の後段に設けられた空気予熱器（予熱器）にて予熱された空気が使用されている。立上げ時、炉内で完全燃焼した水分を含む排ガスは温度が低いままタール分解設備へ投入され、タール分解設備内温度が１００℃を超えない場合排ガス中水分の凝縮が起こり、触媒を粉化しその後の昇温により固化され、タール分解性能の劣化を引き起こすことがあった。

そこで、本発明は、上記従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、ガス化炉から発生する生成ガス中に含まれるタールを分解するタール分解設備の立ち上げ時に、タール分解触媒が水分を含むガスに被毒されることなく、ガス化炉を含むガス化システム全体を迅速かつエネルギーのロスなく円滑に機能させることができる、タール分解設備およびその立ち上げ方法を提供することにある。

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、以下に示す熱分解処理物の処理装置と処理方法によって上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに到った。

本発明は、ガス化炉から発生する生成ガス中に含まれるタール成分が分解され、分解ガスとしてガス利用設備に供給されるタール分解設備であって、
前記生成ガスが導入されその中に含まれるタール成分を分解する触媒層を有する反応器と、その下流に配された立ち上げ用予熱バーナと、さらにその下流に配設され前記生成ガスまたは分解ガスと被予熱ガスが導入され熱交換を行う予熱器と、を備え、
通常運転時において、前記反応器にガス化炉からの生成ガスが供給され、反応によって作製された分解ガスが、前記予熱器を介してガス利用設備に供給されるとともに、該予熱器に供給され該分解ガスと熱交換された被予熱ガスが、加熱ガスとして前記ガス化炉に供給され、
当該設備の立ち上げ時において、前記反応器をバイパスされたガス化炉からのガスが、前記立ち上げ用予熱バーナによって予熱されて前記予熱器に導入され、該予熱器において熱交換された被予熱ガスが、蒸気圧の低い予熱ガスとして前記反応器に供給されるとともに、加熱ガスとしてガス化炉に供給されることを特徴とする。

また、本発明は、ガス化炉から発生する生成ガスが、含有するタール成分が反応器によって分解され予熱器によって熱交換されて、分解ガスとしてガス利用設備に供給されるとともに、該予熱器に導入され該分解ガスと熱交換された被予熱ガスが、加熱ガスとして前記ガス化炉に供給されるタール分解設備の立ち上げ方法であって、
当該設備の立ち上げ時において、前記反応器をバイパスされたガス化炉からのガスが、立ち上げ用予熱バーナによって予熱され予熱器によって熱交換されるとともに、熱交換された被予熱ガスが、一方で蒸気圧の低い予熱ガスとして前記反応器に供給され内部に充填された触媒層を予熱し、他方で加熱ガスとして前記ガス化炉に供給されることを特徴とする。

この構成によれば、触媒層を蒸気圧の低い被予熱ガス雰囲気の状態で予熱し、水分を含むガスに被毒されることなく、迅速に立ち上げることができる。つまり、設備の立ち上げ時において、従来は、ガス化炉内あるいはガス化炉から反応器への流路など反応器の上流に設けられた予熱バーナの燃焼によって得られた予熱ガスが直接反応器に導入され、触媒層が発生する水分を含むガスに被毒されることがあった。本発明に係るタール分解設備においては、反応器の下流側に設けられた予熱バーナにより予熱されたガスと熱交換した被予熱ガスを用いて予熱することによって、触媒の被毒のない円滑な立ち上げを行うことができる。また、種々の不純物を含むガス化炉からのガスを排除し、空気などの被予熱ガス雰囲気状態での立ち上げによって、触媒層を好適に酸化雰囲気にすることができ、触媒の劣化を防止して立ち上げを行うことができる。さらに、通常運転時においては、タール分解に要する触媒層に供給された熱量を、予熱器を介してガス化炉に還元することによって、ガス化炉を含むガス化システム全体を迅速かつエネルギーのロスなく円滑に機能させることができる。このように、本発明は、ガス化炉を含めたガスの流れによって、熱量についての循環系を形成することを特徴とする。

本発明は、上記タール分解設備において、前記触媒層内およびガス化炉からの流路に温度測定手段を配設し、設備の立ち上げ時において、前記触媒層の温度が所定値以上となり、かつ前記ガス化炉からの生成ガスの温度が所定値以上となった場合に、前記ガス化炉からの生成ガスが反応器に供給され、前記立ち上げ用予熱バーナによる予熱が停止されることを特徴とする。

また、本発明は、上記タール分解設備の立ち上げ方法において、前記触媒層の温度が１００℃以上となり、かつ前記ガス化炉からの生成ガスの温度が１００℃以上となった場合に、ガス化炉からの生成ガスを前記反応器に供給するとともに、立ち上げ用予熱バーナによる予熱を停止することを特徴とする。

この構成によれば、乾燥ガスの導入などの特別な手段を用いずに、設備の立ち上げ時における反応器の触媒層を、水分が凝縮することがなく相対的に水分の少ない雰囲気に維持することができ、触媒の劣化を防止することが可能となった。

本発明は、上記タール分解設備の立ち上げ方法において、前記被予熱ガスの水分濃度を５％以下にすることを特徴とする。

この構成によれば、触媒層の温度条件と合せて、設備の立ち上げに導入される被予熱ガスの水分濃度を５％以下にすることによって、水分による触媒の水和によるシンタリング劣化（凝集による劣化）を抑えることができるので好ましい。被予熱ガスを予め冷却手段などで冷却し、除湿することで、被予熱ガスの水分濃度を５％以下にできる。

本発明に係る一実施形態に係るタール分解設備を示す概略フロー図本発明に係るタール分解設備の立ち上げから通常運転への移行プロセスを示す概略フロー図本発明に係るタール分解設備の立ち上げプロセスの他の実施態様を示す概略フロー図従来技術に係るタール分解方法の概略を例示する全体構成図。従来技術に係るガス化発電プラントの概略を例示する全体構成図。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。本発明に係るタール分解設備（以下「本設備」という）は、ガス化炉から発生する生成ガスが導入されその中に含まれるタール成分を分解する触媒層を有する反応器と、その下流に配された立ち上げ用予熱バーナと、さらにその下流に配設され生成ガスまたは分解ガスと被予熱ガスが導入され熱交換を行う予熱器と、を備える。

＜本装置の実施態様＞
図１は、本設備２０に係る一実施形態の概略フローを示す。通常運転時において、反応器２にガス化炉１からの生成ガスが供給され、反応によって作製された分解ガスが、予熱器３を介してガス利用設備４に供給されるとともに、予熱器３に供給され分解ガスと熱交換された被予熱ガスが、加熱ガスとしてガス化炉１に供給される。タール分解に要する触媒層に供給された熱量を、予熱器３を介してガス化炉１に還元することによって、ガス化炉１を含むガス化システム全体を迅速かつエネルギーのロスなく円滑に機能させることができる。また、本設備２０の立ち上げ時において、反応器２をバイパスされたガス化炉からのガスが、立ち上げ用予熱バーナ（以下「予熱バーナ」という）５によって予熱されて予熱器３に導入され、予熱器３において熱交換された被予熱ガスが、蒸気圧の低い予熱ガスとして反応器２に供給されるとともに、加熱ガスとしてガス化炉１に供給される。反応器２の下流側に設けられた予熱バーナ５により予熱されたガスと熱交換した被予熱ガスを用いて、反応器２内の触媒層を予熱することによって、触媒の被毒のない円滑な立ち上げを行うことができる。このとき、本設備２０においては、立ち上げ時の予熱バーナ５による熱量追加を除き、ガス化炉１から供給された熱量をガス化炉１に戻す循環系を形成することを特徴とする。

ガス化炉１は、木屑や下水汚泥のような有機物を含む廃棄物（有機系廃棄物）やバイオマス燃料資材など（以下「廃棄物等」ということがある）を高温処理してガス化するもので、ガス化溶融炉や炭化・乾留設備、あるいは流動層ガス化炉、循環流動層ガス化炉などを挙げることができる。ガス化炉１によって生成された生成ガス（約８００〜９００℃程度）には、ダスト、タール、その他の有害な腐食性物質・汚染物質が含まれる。本設備は、こうした生成ガス中に含まれるタール成分を分解することを主目的とする。また、予熱器３からの加熱ガスがガス化炉１に供給される流路には、その温度をモニタする温度測定器Ｔ３、およびその流量を制御する制御弁Ｖａが配けられている。温度測定器Ｔ３は、接触式温度計でもよく非接触式温度計でもよい（後述する温度測定器Ｔ１およびＴ２も同様である）。

反応器２に導入された生成ガスは、反応器２内部に充填されたタール分解触媒によって生成ガス中のタール成分が分解される。タール分解触媒としては、金属系触媒、特にニッケル系の金属触媒が好ましい。詳細は後述する。また、反応器２は、生成ガスとの十分な接触面積・接触時間を確保できる触媒充填層（図示せず）を形成することが好ましく、その前段に、例えばハニカム形状体や球状体などからなる分散層（図示せず）が配設されることが好ましい。触媒充填層のショートパスを防止し、均一なタール分解反応によって触媒の長寿命化を図ることができる。

また、反応器２には、その触媒充填層の温度を測定する触媒温度測定器Ｔ２（温度測定手段に相当）が設置される。触媒温度測定器Ｔ２の温度検出部位は、触媒の温度を検知する位置であれば特に制限されないが、例えば反応器２の外壁、内壁部、内部、または触媒層に近接する位置、触媒層壁面、触媒層内部、触媒に直接接触する位置等が挙げられ、特に触媒層内部が好ましい。触媒温度測定器Ｔ２は、１個に限定されず、複数個設置してもよい。また、触媒温度測定器Ｔ２は、ガス化ガスの入り口側の触媒層の上部に設置してもよく、中部あるいは下部に設置してもよいが、上部、中部、下部のそれぞれに複数個づつ設置することがより好ましい。複数の測定された温度データによって、触媒の温度状態、温度分布を的確に得ることができる。

金属系触媒は、例えば、ニッケル系触媒、コバルト系触媒、鉄系触媒、クロム系触媒および銅系触媒から選択される単体構成あるいは複数の組合せ構成が挙げられる。ニッケル系触媒としては、例えば、Ｎｉ／Ａｌ_２Ｏ_３、Ｎｉ／ＭｇＯ、Ｎｉ／ＭｇＯ・ＣａＯ等が例示され、ニッケル、マグネシアおよびカルシアを含む複合酸化物の改質触媒がより好ましい。これらの金属系触媒の反応温度は、金属系触媒の劣化温度未満であり、例えば、７００℃以上８５０℃未満の範囲であり、より好ましくは７５０℃以上８００℃未満の範囲である。

なお、図１には図示していないが、ガス化炉１と反応器２の間に、セラミックフィルターなどからなる高温集塵設備を介し、この高温集塵設備で生成ガス中のダスト等を集塵・除去するように構成することが好ましい。ダスト等が除去された後の生成ガスを処理することによって、タール分解触媒を被毒する成分を事前に排除することができ、高いタール分解機能を維持することが可能となる。

ガス化炉１と反応器２の間の流路には、分岐部Ｓ１および開閉弁Ｖ１が設けられ、ガス化炉１からのガスを反応器２に導入せずにバイパスすることができるようになっている。設備の立ち上げ時に反応器２に低温のガスが導入され水分等によって触媒が劣化することを防止するためである。また、当該流路には、ガス化炉１からのガスの温度を測定する温度測定器Ｔ１（温度測定手段に相当）が設置される。温度測定器Ｔ１は、設備の立ち上げ状態から通常運転状態への切り換えを円滑に行うために分岐部Ｓ１に近接する位置が好ましい。

反応器２の下流側の予熱バーナ５までの流路には、バイパス時に反応器２へのガスの逆流を防止するための開閉弁Ｖ２、およびバイパス流路Ｌｂとの合流部Ｓ２が設けられている。バイパス流路Ｌｂには、バイパス制御用の開閉弁Ｖｂが設けられている。さらに、予熱器３から反応器２に導入される被予熱ガスの流路には、その流量を制御する制御弁Ｖｃが設けられ、反応器２からの被予熱ガスの排出流路には、開閉弁Ｖ３が設けられている。

予熱バーナ５は、外部から燃料および助燃剤が供給され（図示せず）、迅速に高温のガスを作製することによって、予熱器３での熱交換効率を上げることができる。燃料としては、軽油の他、天然ガス，ＬＰＧその他、助燃剤としては、酸素の他、空気あるいは、酸素と空気の混合ガス，酸素と不活性ガスの混合ガス等があるが、いずれの組み合わせでも本発明の効果を得ることができる。

空気予熱器３においては、反応器２から供出された高温の分解ガスまたは予熱バーナ５で予熱されたガス化炉１からのガスが、不活性ガスと熱交換されて冷却される。ここで、空気予熱器３に供給され熱交換されるガスは、いずれも清浄化されたガスであり、流路の汚染は殆どないことから、高い熱交換効率を長期間維持することができる。また、配管類や接続機器などに高価な耐蝕性材料を用いる必要がなく、安価な一般炭素鋼を使用できることから、設備コスト全体を低減できるとともに、熱交換機能の高いフィン付き管を配置することができ、さらに熱交換率を高めることもできるため、空気予熱器３全体を小型化することができる。

通常運転時は、予熱器３を通過し冷却された分解ガスが、ガス利用設備４に供給され燃焼等に提供される。ガス利用設備４は、例えば、ボイラ等の燃焼設備、ガスタービン、ガスエンジン等の発電設備等を単独であるいはそれらの組合せで構成される。

予熱器３に供給される被予熱ガスとしては、例えば、空気、窒素（Ｎ_２）、二酸化炭素（ＣＯ_２）ガス等が挙げられる。図１は、ファンＦによって空気が予熱器３に供給される構成を例示している。飽和水分量を含む可能性のある空気などを被予熱ガスとして使用した場合には、予め冷却手段などで冷却し除湿することで、その水分濃度を５％以下にできる。

予熱器３において予熱された被予熱ガスは、通常運転時には、温度測定器Ｔ３によって温度管理され制御弁Ｖａによって流量調整されて、加熱ガスとしてガス化炉１に供給され、廃棄物やバイオマス燃料等のガス化のためのエネルギー源として利用される。設備の立ち上げ時には、温度測定器Ｔ３によって水分飽和温度以上で設定される所定温度（例えば１００℃）を超えたことが確認された後、その一部が制御弁Ｖｃによって流量調整されて加熱ガスとして反応器２に導入され、内部に充填された触媒層が予熱・昇温されるとともに、残りの加熱ガスは、上記同様ガス化炉１に供給され、ガス化炉１の立ち上げのためのエネルギー源として利用される。ただし、乾燥空気等水分を含まない被予熱ガスを用いる場合には、上記所定温度に達するまでに加熱ガスとして反応器２に導入することが可能である。

本設備２０の制御は、情報処理装置、ファームウエアあるいは専用回路等で構成することが可能であるとともに（図示せず）、ガス化炉１あるいはガス利用設備４における制御手段４と接合し、協働操作を行うことが好ましい。後述する本設備の立ち上げから通常運転への移行プロセスあるいは各プロセスを円滑に処理することが可能となる。また、情報処理装置の場合、制御手順を記述したプログラムとそれを格納するメモリと演算部であるＣＰＵ、メインメモリ等のハードウエア資源との協働作用によって実現される。

＜本設備の立ち上げから通常運転への移行プロセス＞
本設備２０の停止状態からの立ち上りおよび通常運転状態への移行プロセスについて、図２に基づき説明する。ここでは、被予熱ガスとして空気を利用する場合について説明するが、これに限定されるものではない。なお、ガス化炉１からガスの流れを太い実線で表し、被予熱ガスの流れを太い破線で表す。

（１）本設備の立ち上げの第１ステップ
図２（Ａ）に基づき本設備の立ち上げの第１ステップを説明する。
（１−１）まず、ガス化炉１について、立ち上げ操作が行われ、燃焼ガスの供給や構成される流動層等あるいはこれらに供給される空気等の加熱処理が行われる（図示せず）。と同時に、本設備２０に、ガス化炉１からガス（加熱空気）が供給される。本設備２０における立ち上げ操作として、開閉弁Ｖ１〜Ｖ３および制御弁Ｖｃを閉とし、開閉弁Ｖｂを開とするとともに、予め予熱バーナ５に燃料および助燃剤を供給し燃焼可能な条件を確保し、ファンＦを稼動させて被予熱ガスとして空気を予熱器３に導入する。

（１−２）ガス化炉１から加熱空気が供給されると、加熱空気は、温度測定器Ｔ１によってその温度をモニタされながら、分岐部Ｓ１を介してバイパス流路Ｌｂに導入される。このときの加熱空気の温度は、設備周囲温度から約５０℃程度である。加熱空気は、さらに合流部Ｓ２を介して予熱バーナ５で約４００℃以上に予熱され、予熱器３に導入される。予熱器３から供出されたガスは、設備周囲温度から約５０℃程度まで冷却され、排出あるいはガス利用設備４に導入される。

（１−３）予熱器３に導入された被予熱ガスは、加熱空気と熱交換されて加熱ガスを形成する。本ステップにおいては、制御弁Ｖａによって流量調整され、ガス化炉１のみに供給される。本設備２０においては、温度測定器Ｔ１によってその温度をモニタするとともに、温度測定器Ｔ３によって予熱器３から供出される加熱ガスの温度をモニタする。

（２）本設備の立ち上げの第２ステップ
図２（Ｂ）に基づき本設備の立ち上げの第２ステップを説明する。
（２−１）上記第１ステップの状態が所定時間継続し、ガス化炉１における立ち上げ操作が進行すると、ガス化炉１から本設備２０には、高温のガスが供給されるとともに、予熱バーナ５によって予熱されて予熱器３に供給されるガスの温度が上昇する。

（２−２）予熱器３に供給されるガス温度の上昇とともに、加熱ガスの温度が上昇し、その温度が１００℃以上を維持された場合、制御弁Ｖｃおよび開閉弁Ｖ３を開とし、加熱ガスの一部を反応器２に導入する。導入流量は、制御弁Ｖｃの開度を制御して調整される。

（２−３）このとき、反応器２の内部に設けられた温度測定器Ｔ２によって、触媒層の温度を把握する。触媒層の温度が１００℃以上を維持された場合、予熱バーナ５に供給していた燃料および助燃剤の供給を停止する。

（２−４）なお、既述のように加熱ガスとして水分含有量の低い被予熱ガスを用いた場合には、加熱ガスの温度が１００℃以下の場合であっても、その一部を反応器２に導入することができる。さらに、ドライな空気等を被予熱ガスとして用いた場合、あるいは予熱バーナ５による予熱温度を高くし（例えば６００〜７００℃以上）、加熱ガスの温度をさらに高温（例えば４００℃以上）とした場合には、上記（１−３）を省略し、実質的に「本設備の立ち上げの第１ステップ」を省略して、本ステップとすることが可能である。

（３）通常運転
図２（Ｃ）に基づき本設備の通常運転時を説明する。
（３−１）上記第２ステップの状態を所定時間継続した後、ガス化炉１からのガスの温度が１００℃以上となり、かつ触媒層の温度が１００℃以上を維持された場合、制御弁Ｖｃおよび開閉弁Ｖ３，Ｖｂを閉とし、開閉弁Ｖ１およびＶ２を開とする。ガス化炉１からのガスが開閉弁Ｖ１を介して反応器２に導入され、分解ガスとして開閉弁Ｖ２を介して予熱器３に導入された後、ガス利用設備４に供出される。ただし、この時点においては、ガス化炉１からのガス中には殆どタール成分が含まれていないことから、分解ガスは加熱空気と殆ど同じである。

（３−２）ガス化炉１からのガスを反応器２に導入し所定時間継続した後、触媒層の温度が７００℃以上を維持され、かつガス化炉１における立ち上げ操作が完了すると、廃棄物等がガス化炉１に投入される。このとき、ガス化炉１から本設備２０には、７００℃以上の高温の生成ガスが供給されることから、タール分解触媒の触媒機能を維持・確保することができる。本設備２０においては、生成ガスの温度を温度測定器Ｔ１によってモニタし、予熱器３から供出される加熱ガスの温度を温度測定器Ｔ３によってモニタするとともに、反応器２の内部の触媒層の温度を温度測定器Ｔ２によってモニタする。

（３−３）廃棄物等のガス化炉１への投入により、ガス化炉１からの生成ガス中にタール成分が含まれるようになる。このとき、反応器２に導入された生成ガス中のタール成分は、タール分解触媒によって分解され、炭化水素や水素等を含む分解ガスを形成する。分解ガスは、予熱器３によって冷却された後、ガス利用設備４に供給され、その燃焼ガス等として利用される。一方、予熱器３から供出される加熱ガスは、ガス化炉１に供出され、ガス化炉１から供給された熱量をガス化炉１に戻す熱量の循環系が形成される。

〔本設備の他の実施態様〕
本設備２０の他の実施態様について、図３に基づき説明する。基本的な構成は、図１と同様であるが、開閉弁Ｖ３は機能しないことから省略されている。また、ガス化炉１からガスの流れを太い実線で表し、被予熱ガスの流れを太い破線で表す。図３のように、予熱器３からの加熱ガスを反応器２に導入して触媒層を予熱するとともに、反応器２から排出される加熱ガスを、合流部Ｓ２を介してガス化炉１からの加熱空気と合流させて予熱バーナ５により予熱されることによって、本設備２０の立ち上げの第２ステップを形成することを特徴とする。ここでは、反応器２の予熱操作において、タール分解設備２０内での熱量の循環系が形成され、上記ガス化炉１を含むガス化システム全体の熱量の循環系の形成と合せて、エネルギーロスを非常に少なくすることができる。

具体的には、上記「（２）本設備の立ち上げの第２ステップ」の図２（Ｂ）に代え、図３のような加熱ガスの流通を形成する。開閉弁Ｖ１を閉とし開閉弁Ｖｂを開とすることによって、ガス化炉１からの加熱空気は、既述と同様に反応器２をバイパスして、合流部Ｓ２を介して予熱バーナ５により予熱される。一方、予熱器３からの加熱ガスの一部は、制御弁Ｖｃおよび開閉弁Ｖ２を開とすることによって、反応器２に導入されて触媒層を予熱した後、開閉弁Ｖ３（図３では省略）を介して排出されるのではなく、開閉弁Ｖ２および合流部Ｓ２を介して加熱空気と合流させて、予熱バーナ５により予熱される。このとき、反応器２での予熱に使用された熱量の減少分だけ予熱バーナ５により予熱されるガスの温度が低下する可能性があるが、加熱空気の流量に比較して反応器２からの流量が少なくすることによって、予熱バーナ５に対する負担は大きくならない。また、ガス化システム全体の立ち上げ時には、加熱空気の温度が反応器２からのガスの温度よりも低いことから、むしろ予熱バーナ５により予熱されるガスの予熱効果を得ることが可能となる。

以上のように、本設備２０においては、ガス化炉１の立ち上げ操作および廃棄物等の投入時期と、本設備２０の立ち上げ操作および通常運転時への移行時期を、重複時間を有するようにリンクさせることによって、予熱バーナ５による予熱時間や反応器２の予熱時間の短縮、あるいは加熱ガスの供給によるガス化炉１の立ち上げの迅速化を図り、ガス化システム全体を迅速かつエネルギーのロスなく円滑に機能させることができるガス化システム全体を迅速かつエネルギーのロスなく円滑に機能させることが可能となった。

１ガス化炉
２反応器
３予熱器
４ガス利用設備
５予熱バーナ
２０タール分解設備
Ｆファン
Ｌｂバイパス流路
Ｓ１分岐部
Ｓ２合流部
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３温度測定器（温度測定手段）
Ｖ１〜Ｖ３，Ｖｂ開閉弁
Ｖａ，Ｖｃ制御弁

Claims

ガス化炉から発生する生成ガス中に含まれるタール成分が分解され、分解ガスとしてガス利用設備に供給されるタール分解設備であって、
前記生成ガスが導入されその中に含まれるタール成分を分解する触媒層を有する反応器と、その下流に配された立ち上げ用予熱バーナと、さらにその下流に配設され前記生成ガスまたは分解ガスと被予熱ガスが導入され熱交換を行う予熱器と、を備え、
通常運転時において、前記反応器にガス化炉からの生成ガスが供給され、反応によって作製された分解ガスが、前記予熱器を介してガス利用設備に供給されるとともに、該予熱器に供給され該分解ガスと熱交換された被予熱ガスが、加熱ガスとして前記ガス化炉に供給され、
当該設備の立ち上げ時において、前記反応器をバイパスされたガス化炉からのガスが、前記立ち上げ用予熱バーナによって予熱されて前記予熱器に導入され、該予熱器において熱交換された被予熱ガスが、蒸気圧の低い予熱ガスとして前記反応器に供給されるとともに、加熱ガスとしてガス化炉に供給されることを特徴とするタール分解設備。
前記触媒層内およびガス化炉からの流路に温度測定手段が配設され、設備の立ち上げ時において、前記触媒層の温度が所定値以上となり、かつ前記ガス化炉からの生成ガスの温度が所定値以上となった場合に、前記ガス化炉からの生成ガスが反応器に供給され、前記立ち上げ用予熱バーナによる予熱が停止されることを特徴とする請求項１に記載のタール分解設備。
ガス化炉から発生する生成ガスが、含有するタール成分が反応器によって分解され予熱器によって熱交換されて、分解ガスとしてガス利用設備に供給されるとともに、該予熱器に導入され該分解ガスと熱交換された被予熱ガスが、加熱ガスとして前記ガス化炉に供給されるタール分解設備の立ち上げ方法であって、
当該設備の立ち上げ時において、前記反応器をバイパスされたガス化炉からのガスが、立ち上げ用予熱バーナによって予熱され予熱器によって熱交換されるとともに、熱交換された被予熱ガスが、一方で蒸気圧の低い予熱ガスとして前記反応器に供給され内部に充填された触媒層を予熱し、他方で加熱ガスとして前記ガス化炉に供給されることを特徴とするタール分解設備の立ち上げ方法。
前記触媒層の温度が１００℃以上となり、かつ前記ガス化炉からの生成ガスの温度が１００℃以上となった場合に、ガス化炉からの生成ガスを前記反応器に供給するとともに、立ち上げ用予熱バーナによる予熱を停止することを特徴とする請求項３に記載のタール分解設備の立ち上げ方法。
前記被予熱ガスの水分濃度を５％以下にすることを特徴とする請求項３または４記載のタール分解設備の立ち上げ方法。