JP5374829B2 - Gasification method for carbonaceous raw materials - Google Patents
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Abstract
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、ガス化ガスの熱を用いてタールを含むガスを改質するプロセスにおける、炭素質原料中の灰分を溶融スラグとして安定して排出する方法に関する。 The present invention stably discharges ash in a carbonaceous raw material as molten slag in a process of gasifying a carbonaceous raw material using an oxygen-containing gas and reforming a gas containing tar using the heat of the gasification gas. On how to do.
タール等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。 As a method of obtaining a fuel gas by reforming a gas containing tar or the like, there is a method of gasifying a carbonaceous raw material with air or oxygen and using the heat of the generated gasification gas.
炭化炉を用いて木材やプラスチック等の炭素質原料を炭化し、炭化炉から発生した炭化物は金属類を除いた後にガス化炉でガス化し、ガス化炉から発生したガス化ガスを用いて炭化炉から発生したガスを改質することで、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。 Carbonization of carbonaceous raw materials such as wood and plastics using a carbonization furnace, and carbides generated from the carbonization furnace are gasified in a gasification furnace after removing metals and carbonized using gasification gas generated from the gasification furnace Patent Document 1 discloses a method of obtaining a fuel gas from a carbonaceous raw material by reforming a gas generated from a furnace.
特許文献1に示されたプロセスでは、ガス化炉において炭素質原料に含有される灰分を溶融スラグとして排出することで、灰分の減容および無害化を可能としている。 In the process shown in Patent Document 1, the ash content contained in the carbonaceous raw material is discharged as molten slag in the gasification furnace, thereby enabling the volume reduction and detoxification of the ash content.
ガス化炉から溶融スラグを安定して排出する方法に関して、特許文献2ではガス化炉からガスの一部を常時スラグ排出孔(スラグタップ)から抜き出してスラグタップを加熱し安定排出を行う方法が示されている。また、特許文献3では、スラグタップ下空間の温度を測定し、温度の低下時にスラグタップ下空間のガスを抜き出すことでスラグの安定排出を行う方法が示されている。
Regarding a method for stably discharging molten slag from a gasification furnace,
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。 The process proposed in Patent Document 1 is a process for efficiently converting various carbon-containing wastes into fuel gas.
特許文献1では、ガス化炉において炭素質原料に含まれる灰分を溶融スラグとして排出する必要があるが、ガス化炉の底部に設けられたスラグタップからの溶融スラグを排出する際に溶融スラグがスラグタップ周辺に付着、固化し排出されないトラブルが起きることがあった。 In Patent Document 1, it is necessary to discharge the ash contained in the carbonaceous raw material as molten slag in the gasification furnace, but when the molten slag is discharged from the slag tap provided at the bottom of the gasification furnace, There was a case where troubles occurred that did not adhere to the slag tap and solidified.
また、特許文献2においては、スラグタップからの溶融スラグ排出を安定して行うためにスラグタップからガスの一部を抜き出しているが、この方法ではガス化炉上部のガス化ガス出口から排出されるガス量が減少し、特許文献1におけるようなガス化ガスの熱を用いてガスの改質を行うプロセスでは発熱量が変化するという問題がある。
In
特許文献3においては、スラグタップ下部空間の温度を検知して温度低下時にガスを抜き出すことを行っているが、通常スラグタップ下部では燃料燃焼バーナー(スラグタップバーナー)でスラグタップを加熱するため、温度変化が検知しにくく溶融スラグ状況を把握しにくいという問題があり、さらにこの方法を特許文献1におけるプロセスに適用した場合に、ガス化炉上部のガス化ガス出口から排出されるガス量が変化し、後段のガス改質の反応条件が変化し、その結果として生成ガスの発熱量が変化するという問題がある。
In
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ガス改質等を行うプロセスにおいて、ガス化炉からのスラグ排出を安定させ、安定した性状の生成ガスを得ることにある。 It is an object of the present invention to stabilize slag discharge from a gasification furnace and obtain a stable product gas in a process of gasifying a carbonaceous raw material and performing gas reforming using the heat of the gasification gas. It is in.
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)炉内にスラグタップを挟んで上方のガス化室及び下方のスラグタップ下部空間を有し、炭素質原料をガス化してガス化ガスを発生するガス化炉と、前記ガス化炉の後段に設置され、前記ガス化ガス及びタールを含むガスと、酸素含有ガスとを取り込んでタールをガスに改質して改質ガスとする改質炉とを用いた炭素質原料のガス化方法であって、前記ガス化炉において、前記炭素質原料を、酸素含有ガスにより部分酸化してガス化ガスを生成すると共に、前記炭素質原料に含まれる灰分を溶融して溶融スラグとして前記スラグタップから前記スラグタップ下部空間へ排出し、且つ、前記スラグタップ下部空間にはスラグタップ保熱用バーナーが設置されて前記スラグタップを燃焼ガスで加熱し、更に、前記ガス化室と前記スラグタップ下部空間との差圧を測定し、前記スラグタップに前記溶融スラグが付着して前記差圧の測定値が上昇した際に、前記スラグタップ下部空間から当該空間内のガスを抜き出すと共に、前記空間内のガスの抜き出しの前後で、前記改質炉内の温度及び前記改質ガスの発熱量を一定に保つように、前記改質炉へ取り込まれる前記酸素含有ガスの量及び前記改質炉へ取り込まれる前記タールを含むガスの量を調整することを特徴とする。
(2)炉内にスラグタップを挟んで上方のガス化室及び下方のスラグタップ下部空間を有し、1の炭素質原料及び炭化物をガス化してガス化ガスを発生するガス化炉と、前記ガス化炉の後段に設置され、前記ガス化ガス及びタールを含むガスと、酸素含有ガスとを取り込んでタールをガスに改質して改質ガスとする改質炉と、2の炭素質原料を炭化して、前記炭化物及び前記タールを含むガスを生成する炭化炉とを用いた炭素質原料のガス化方法であって、前記炭化炉において、加熱ガスにより前記2の炭素質原料を炭化して前記炭化物及び前記タールを含むガスを生成し、前記ガス化炉において、前記1の炭素質原料及び前記炭化物を、酸素含有ガスにより部分酸化してタールを含むガス化ガスを生成すると共に、前記1の炭素質原料及び前記炭化物に含まれる灰分を溶融して溶融スラグとして前記スラグタップから前記スラグタップ下部空間へ排出し、且つ、前記スラグタップ下部空間にはスラグタップ保熱用バーナーが設置されて前記スラグタップを燃焼ガスで加熱し、更に、前記ガス化室と前記スラグタップ下部空間との差圧を測定し、前記スラグタップに前記溶融スラグが付着して前記差圧の測定値が上昇した際に、前記スラグタップ下部空間から当該空間内のガスを抜き出すと共に、前記空間内のガスの抜き出しの前後で、前記改質炉内の温度及び前記改質ガスの発熱量を一定に保つように、前記改質炉へ取り込まれる前記酸素含有ガスの量及び前記炭化炉へ送られる前記2の炭素質原料の量を調整することを特徴とする炭素質原料のガス化方法。
(3)前記1の炭素質原料が下水汚泥、硬質プラスチック原料、木質バイオマス原料の少なくともいずれかで、前記2の炭素質原料が一般ゴミ、軟質プラスチック原料の少なくともいずれかであることを特徴とする(2)記載の炭素質原料のガス化方法。
In order to solve this problem, the gist of the present invention is as follows.
(1) A gasification furnace having an upper gasification chamber and a lower slag tap lower space sandwiching a slag tap in the furnace, gasifying a carbonaceous raw material to generate gasified gas, and the gasification furnace is installed in the rear stage, a gas containing the gasification gas and tar, reformer and method gasification of carbonaceous feedstock with which to modify the tar gas capture and oxygen-containing gas and reformed gas In the gasification furnace, the carbonaceous raw material is partially oxidized with an oxygen-containing gas to generate a gasified gas, and the slag tap is melted as slag by melting the ash contained in the carbonaceous raw material. and discharged to the slag tap lower space from, and, wherein the slag tap lower space is installed slag tap heat retaining burner heating the slag tap by the combustion gases, further, the slag tap and the gasification chamber The differential pressure between the parts space is measured, when the measured value of the differential pressure the molten slag adheres to the slag tap is increased, the extracted gas of the space from the slag tap lower space, said space Before and after the extraction of the gas inside, the amount of the oxygen-containing gas taken into the reforming furnace and the reforming furnace so as to keep the temperature inside the reforming furnace and the calorific value of the reforming gas constant . The amount of the gas containing the tar to be taken in is adjusted.
(2) a gasification furnace having an upper gasification chamber and a lower slag tap lower space with a slag tap in the furnace, and gasifying one carbonaceous raw material and carbide to generate gasified gas; disposed downstream of the gasifier, a gas containing the gasification gas and tar, a reforming furnace for a reformed gas by reforming a tar gas capture and oxygen-containing gas, the second carbonaceous feedstock And carbonizing a carbonaceous raw material using a carbonization furnace that generates a gas containing the carbide and the tar, wherein the second carbonaceous raw material is carbonized with a heating gas in the carbonization furnace. A gas containing the carbide and the tar, and in the gasification furnace, the one carbonaceous raw material and the carbide are partially oxidized with an oxygen-containing gas to generate a gasified gas containing the tar, and 1 carbonaceous raw material and To melt the ash included in the serial carbides discharged from the slag tap as molten slag into the slag tap lower space, and, combusting the slag tap above the slag tap lower space is installed slag tap heat keeping burner Heating with gas, and further measuring the differential pressure between the gasification chamber and the lower space of the slag tap, and when the molten slag adheres to the slag tap and the measured value of the differential pressure rises, The reforming furnace is configured to extract the gas in the space from the tap lower space and to keep the temperature in the reforming furnace and the heat generation amount of the reformed gas constant before and after the extraction of the gas in the space. the amount and the gasification method of the carbonaceous feedstock, which comprises adjusting the amount of carbonaceous material in the two sent to carbonizing furnace of the oxygen-containing gas to be incorporated into.
(3) The first carbonaceous material is at least one of sewage sludge, hard plastic raw material, and woody biomass raw material, and the second carbonaceous raw material is at least one of general garbage and soft plastic raw material. (2) The gasification method of the carbonaceous raw material as described .
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), aquaculture 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、炭素質原料に含まれる灰分を溶融スラグとして排出するガス化炉からの溶融スラグを安定して排出させ、生成ガスの性状を安定させることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to stably discharge molten slag from a gasification furnace that discharges ash contained in a carbonaceous raw material as molten slag, and to stabilize the properties of the product gas.
図1に、本発明の第1の実施形態として、気流層で炭素質原料をガス化し、炭素質原料に含まれる灰分を溶融スラグとして排出・回収するプロセスであって、ガス化ガスを熱源としてタール等を含むガスを改質するプロセスのプロセスフローを示す。 FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention in which a carbonaceous raw material is gasified in an airflow layer, and ash contained in the carbonaceous raw material is discharged and recovered as molten slag, using the gasified gas as a heat source. The process flow of the process which modifies | reforms the gas containing tar etc. is shown.
設備は、ガス化炉1とガス化炉1の上部に設けられた改質炉2により構成される。炭素質原料15はガス化炉1に供給され、空気、酸素富化空気、又は酸素等の酸素含有ガス29により部分燃焼されガス化される。ガス化とは炭素質原料に含まれる炭素や水素をCOや水素ガスとするものである。ガス化には通常1000℃以上の高温が必要であり、炭素質原料15に含まれる灰分はガス化炉1で溶融スラグ31となる。溶融スラグ31はスラグタップ12を通ってガス化炉1からスラグタップ下部空間8に排出され、水槽9で急冷され、水砕される。
The facility includes a gasification furnace 1 and a reforming
ガス化ガス30はガス化炉1の上部から改質炉2に送られ、改質炉2でタールを含む改質炉送付ガス26と混合され、改質が行われる。ここで、改質炉送付ガス26はミスト状あるいは蒸気状のタールを含むガスで、コークス炉等の石炭やシャフト炉やロータリーキルンによるバイオマス等の熱分解によって発生するガスを指す。本発明における改質とは、改質炉送付ガス26に含まれるタールや炭化水素成分を分解し、軽質な炭化水素ガスやCO、水素に転換する事を言う。改質反応は900から1100℃程度で行われるが、ガス化ガス30の持ち込み熱量だけで反応温度まで改質炉2内の温度が上がらない場合には、酸素含有ガス28を改質炉2に投入し、改質炉送付ガス26の一部を燃焼させることで改質炉2の温度を維持する。
The
改質炉から出たガスはガス精製装置7を出た後に燃料ガス34として使用可能である。ガス化炉1から排出される溶融スラグ31によってスラグタップ12が閉塞され、操業上のトラブルとなることがある。その場合には、閉塞を差圧計10によって検知し、スラグタップ下部空間8のガスを排出することでスラグタップ下部空間8の圧力を低下しガス化炉1からガスをスラグタップ下部空間に送ることでスラグ排出を円滑に行うことが可能となる。
The gas exiting the reforming furnace can be used as the
しかしながら、ガス化炉1内のガスをスラグタップ12から抜き出すと改質炉2に送られるガス量が減少し、発熱量やガス組成等の改質ガス33の性状が変化するため、改質炉2に送られるガス量を流量調節弁36により減少させることで改質ガス33の性状を一定に保つ。
However, if the gas in the gasification furnace 1 is extracted from the
図2に、本発明の第2の実施形態として、炭素質原料を炭化炉で熱分解し、熱分解ガスを改質して燃料ガスを製造する場合のプロセスフローを示す。プロセスは主に、ガス化炉1、改質炉2、炭化炉3で構成される。
FIG. 2 shows a process flow in the case of producing a fuel gas by pyrolyzing a carbonaceous raw material in a carbonization furnace and reforming the pyrolysis gas as a second embodiment of the present invention. The process mainly includes a gasification furnace 1, a reforming
炭素質原料21は原料投入装置4により炭化炉3に、また、炭素質原料15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。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には、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ない。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等の燃料ガスにより、またはプロセスで発生したガスを燃焼することで得られる。
The carbonaceous raw material 21 is charged into the
炉頂ガス25は固気分離器6によりダスト27が分離され、改質炉送付ガス26は改質炉に導入される。ダスト27は破砕・分離器5からの炭化物24と混合されてガス化炉1に送られる。ガス化炉1では炭素質原料15およびダスト27、炭化物24が酸素含有ガス29によってガス化されガス化ガス30は改質炉2に導入されて改質炉内での改質炉送付ガス26の改質反応熱源となる。
The
改質炉2ではガス26を高温のガス化ガス30と混合して改質炉送付ガス26に含まれるタール分を改質させる。改質反応は900から1100℃程度で行われるが、ガス化ガス30の持ち込み熱量だけで反応温度まで改質炉2内の温度が上がらない場合には、酸素含有ガス28を改質炉2に投入し、ガス26の一部を燃焼させることで改質炉2の温度を維持する。
In the reforming
改質炉2を出た改質ガス33はガス精製装置7によりダスト等が除去され燃料ガス34となる。
The reformed
一方、ガス化炉1に投入される炭素質原料15、ダスト27,炭化物24に含まれる灰分はガス化炉1で溶融スラグ31としてスラグタップ12からスラグタップ下部空間8を通って水槽9に落下し、水砕スラグ32として排出される。
On the other hand, the ash contained in the carbonaceous
溶融スラグ31のスラグタップ12からの排出が順調に行われるようにスラグタップ保熱用バーナー13により燃料および酸素または空気14を投入してスラグタップ12を加熱するが、スラグタップ12に溶融スラグ31が付着した場合には、スラグタップ下部空間8からガスを抜き出しガス化炉1からスラグタップ12を通じてスラグタップ下部空間8へのガス流れを作ることでスラグタップ31の加熱を行うことでスラグタップ保熱用バーナー13から投入する燃料を最小限にすることが可能となる。
The
スラグタップ12のスラグ付着はガス化炉1とスラグタップ下部空間8との差圧を差圧計10で測定し、差圧発生時には流量調節弁11によりスラグタップ下部空間8からガス35を抜き出す。差圧は、スラグタップに付着の無い通常の運転では、ガス化炉1に比べてスラグタップ下部空間8の圧力が若干高くなる。スラグタップ下部空間8の圧力はスラグタップ保熱用バーナー13での燃焼量にもよるが、通常ガス化炉1での圧力より0.1kPa程度高い程度である。通常ガス化室の圧力は、大気圧から数MPa程度である。
In the slag adhesion of the
スラグタップに付着が発生すると、スラグタップでの圧力損失が増加するため、スラグタップ下空間8に投入しているスラグタップ保熱用バーナー13の燃焼ガスが抜けにくくなり、スラグタップ下部空間8の圧力が増加する。
When adhesion occurs on the slag tap, the pressure loss at the slag tap increases, so that the combustion gas of the slag tap
スラグタップ下部空間8とガス化室37との差圧(=スラグタップ下部空間圧力−ガス化室圧力)が連続的に上昇した時点で閉塞発生と考えられ、流調弁11を開き、スラグタップ下部空間8からガス35を抜き出す。
When the differential pressure between the slag tap
図3に差圧変化の例を示す。図3中、横軸時間Aまでは正常な操業を行っていたが、A以降は差圧が上昇し始め閉塞発生が分かり、差圧が0.5kPaとなった時間Bでスラグタップ下部空間8からガスを抜き出すことでガス化室37のガスをスラグタップ下部空間8に抜き出し、スラグタップ12の閉塞を解消した。抜き出すガス35の量が増加すると、ガス化炉1から改質炉2に導入されるガス化ガス30の量が減少し、改質炉2内の熱量が減少し、酸素含有ガス28の量を増加させる必要が生じる。酸素含有ガス28の量が変化すると改質炉2内の燃焼量が変化し、改質ガス33、燃料ガス34の発熱量が変動する。尚、図3におけるスラグタップ閉塞開始前後の差圧変化は、実施形態1においても同様なパターンを観察することができる。
FIG. 3 shows an example of the differential pressure change. In FIG. 3, normal operation was performed until the time A on the horizontal axis, but after A, the differential pressure began to increase and the occurrence of blockage was found, and at time B when the differential pressure reached 0.5 kPa, the slag tap
それを防ぐためにスラグタップ下部空間8からの抜き出しガス35の量に応じて炭化炉3に送られる炭素質原料21の投入量を減少させることで、改質ガス33および燃料ガス34の発熱量を一定に保つことが可能となる。つまり、ガス化炉1でのガス発生量に対するスラグタップ下部空間8からの抜き出しガス35の量の比率と、同じ比率になるように炭化炉3に送られる炭素質原料21の投入量を減らせば良い。スラグタップ下部空間8より抜き出すガス量は、ガス化炉1での生成ガス量の約30%程度で十分である。
In order to prevent this, the calorific values of the reformed
その後、水砕スラグ32の排出量を確認し、ガス化炉1に送られる炭化物23および炭素質原料15中の灰分含有量に見合う水砕スラグ32の排出量とほぼ同等になった時点でスラグタップ下部空間8からのガス抜き出しを停止し、同時に炭化炉3に送られる炭素質原料21の供給量を元に戻す。
Thereafter, the discharge amount of the
本発明におけるガス化炉1は気流層方式であればよく、ガス化炉1に投入される炭化物等に含まれる灰分を溶融スラグとして連続排出するものであればどのようなものでも良い。また、炭化炉3についてはシャフト炉、ロータリーキルンなどの原料を連続投入するタイプの炉が炭化炉から発生するガス量を増減させることが可能な点で好ましい。改質炉2については、ガス化炉1および炭化炉3からのガスを混合し、一部を燃焼させることが可能な構造であればよい。
The gasification furnace 1 in the present invention may be of an airflow layer type, and may be anything as long as the ash contained in the carbide or the like charged into the gasification furnace 1 is continuously discharged as molten slag. As for the
また、差圧によるスラグタップ閉塞の検知又は閉塞開始の判断は、上述のように、閉塞していないときの差圧レベルから差圧が連続して上昇していくときの変化から判断することや、閉塞していないときの差圧変動の最大値を超えたとき若しくは最大値より大きい所定値を超えたときに閉塞開始と判断することや、事前実験により閉塞が開始した際の差圧値を確認しておき、当該差圧値により閉塞開始を判断する等で、検知または判断すれば良い。 In addition, as described above, the detection of the slag tap blockage or the start of the blockage due to the differential pressure can be determined from the change when the differential pressure continuously increases from the differential pressure level when the blockage is not closed. When it exceeds the maximum value of the differential pressure fluctuation when not closed or exceeds a predetermined value greater than the maximum value, it is determined that the blocking starts, or the differential pressure value when the blocking is started by a prior experiment It may be detected or determined by confirming and determining the start of occlusion based on the differential pressure value.
また、ガス化炉1に投入される炭素質原料15としては、気流層ガス化のために気流搬送が可能な数mm以下に比較的破砕が容易な下水汚泥、硬質プラスチック原料、木質バイオマス原料のうち一種類以上で、炭化炉3に投入される炭素質原料21は数mm以下への破砕が困難な一般ゴミ、軟質プラスチック原料とすることでプロセスの安定操業が可能となる。
Moreover, as the carbonaceous
(実施例1)
図1と同様の設備構成で、木質チップをガス化炉で酸素を用いてガス化し、改質炉で石炭を部分燃焼させて発生させたタールおよび炭化水素ガスを含むガスを改質した実施例を以下に示す。
Example 1
An embodiment in which wood chips are gasified using oxygen in a gasification furnace and the gas containing tar and hydrocarbon gas generated by partial combustion of coal in the reforming furnace is reformed with the same equipment configuration as in FIG. Is shown below.
ガス化炉に粒径1mm以下の木質チップを300kg/h、酸素を230Nm3/h投入し、1300℃でガス化ガス670Nm3/hを発生させ、改質炉ではタールおよび炭化水素ガスを含むガス(タール含有量34g/Nm3の石炭熱分解ガスを使用)1400Nm3/hを導入し、ガス化ガスと混合し、さらに酸素120Nm3/hによりガスの一部を燃焼させて温度を1100℃にしてガスの改質を行った。改質炉の温度は改質炉に投入する酸素量を温度が一定になるように自動調整した。ガス化炉下部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を用いて燃焼させた。その結果、改質炉に投入されたガス中に含まれていた34g/Nm3のタール分は1g/Nm3まで減少し、改質ガス量は2200Nm3/h、発熱量は1740kcal/Nm3であった。スラグタップの差圧(ガス化炉とスラグタップ下部空間の差圧)は、約0.1kPaで操業を行っていたが、スラグタップに付着物が発生しスラグタップ下部空間の圧力が上昇、同差圧が0.5kPaまで上昇したところでスラグタップ下部空間からガスを200Nm3/h抜きだした。同ガスを抜き出すと同時に改質炉に導入していたタールおよび炭化水素ガスを含むガスを980Nm3/hに減少させたところ、改質炉に投入される酸素は85Nm3/hに減少し、改質ガスの熱量は1730kcal/Nm3とほとんど変化無かった。
The gasification furnace is charged with 300kg / h of wood chips with a particle size of 1mm or less and 230Nm 3 / h of oxygen to generate gas of 670Nm 3 / h at 1300 ° C. The reforming furnace contains tar and hydrocarbon gas. 1400 Nm 3 / h of gas (using coal pyrolysis gas with tar content of 34 g / Nm 3 ) is introduced, mixed with gasification gas, and part of the gas is burned with 120 Nm 3 / h of oxygen, resulting in a temperature of 1100 The gas was reformed at a temperature of 0 ° C. The temperature of the reforming furnace was automatically adjusted so that the amount of oxygen charged into the reforming furnace was constant. The gasification furnace bottom is burned with oxygen 20 Nm 3 / h of
(比較例1)
実施例1と同様の操業を行い、スラグタップ下部空間のガスを抜き出した際に改質炉に投入されていたタールおよび炭化水素ガスを含むガスの量を変化させなかった場合の例を以下に示す。
ガス化炉に粒径1mm以下の木質チップを300kg/h、酸素を230Nm3/h投入し、1300℃でガス化ガス670Nm3/hを発生させ、改質炉ではタールおよび炭化水素ガスを含むガス1400Nm3/hを導入し、ガス化ガスと混合し、さらに酸素120Nm3/hによりガスの一部を燃焼させて温度を1100℃にしてガスの改質を行った。改質炉の温度は改質炉に投入する酸素量を温度が一定になるように自動調整した。ガス化炉下部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を用いて燃焼させた。その結果、改質炉に投入されたガス中に含まれていた34g/Nm3のタール分は1g/Nm3まで減少し、改質ガス量は2200Nm3/h、発熱量は1740kcal/Nm3であった。スラグタップの差圧(ガス化炉とスラグタップ下部空間の差圧)は、約0.1kPaで操業を行っていたが、スラグタップに付着物が発生しスラグタップ下部空間の圧力が上昇、同差圧が0.5kPaまで上昇したところでスラグタップ下部空間からガスを200Nm3/h抜きだした。同ガスを抜き出すと、改質炉に導入されていたガス化ガスの量が減少し、改質炉の温度が低下するために改質炉の酸素量が160Nm3/hに増加して改質炉温度を1100℃に維持した。その結果、改質ガスの発熱量は1520kcal/Nm3に低下した。
(Comparative Example 1)
An example in which the same operation as in Example 1 was performed and the amount of gas containing tar and hydrocarbon gas that had been put into the reforming furnace when the gas in the lower space of the slag tap was extracted was not changed. Show.
The gasification furnace is charged with 300kg / h of wood chips with a particle size of 1mm or less and 230Nm 3 / h of oxygen to generate gas of 670Nm 3 / h at 1300 ° C. The reforming furnace contains tar and hydrocarbon gas. Gas 1400 Nm 3 / h was introduced, mixed with the gasified gas, and a part of the gas was burned with oxygen 120 Nm 3 / h to raise the temperature to 1100 ° C. to reform the gas. The temperature of the reforming furnace was automatically adjusted so that the amount of oxygen charged into the reforming furnace was constant. The gasification furnace bottom is burned with oxygen 20 Nm 3 / h of
(実施例2)
図2と同様の設備構成で、炭化炉に一般ゴミおよび廃木材を、ガス化炉に炭化炉から発生する炭化物および粒径1mm以下の木質チップを投入した場合の実施例を以下に示す。
炭化炉には一般ゴミ400kg/h、廃木材400kg/hを投入し、炭化炉下部からはLPG60Nm3/hを空気500Nm3/hで燃焼させた1200℃のガス800Nm3/hを投入した。炭化炉の上部からは、400℃、47kg/hのタールを含むガスが約1400Nm3/h発生し、改質炉に導入された。ガス化炉では炭化炉から発生した炭化物150kg/hおよび1mm以下に粉砕した木質チップを100kg/hを酸素80Nm3/hでガス化した。ガス化炉から改質炉へ導入されたガス化ガス量は420Nm3/h改質炉では、炭化炉からのガスとガス化ガスが導入され、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160Nm3/hとなり、改質ガスは2100Nm3/h発生し、発熱量は1540kcal/Nm3となった。スラグタップ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。スラグタップ差圧は、約0.1kPaで操業を行っていたが、スラグタップに付着物が発生しスラグタップ下部空間の圧力が上昇、同差圧が0.5kPaまで上昇したところでスラグタップ下部空間からガスを120Nm3/h抜き出し、炭化炉へ投入される一般ゴミおよび廃木材の量を各400kg/hから280kg/hに減少させた。炭化炉から改質炉に送られるガス量は950Nm3/hに減少し、改質炉から出る改質ガスの発熱量は1530kcal/Nm3とほとんど変化なかった。
(Example 2)
An example in which general garbage and waste wood are introduced into the carbonization furnace and carbide generated from the carbonization furnace and wood chips having a particle diameter of 1 mm or less are introduced into the gasification furnace with the same equipment configuration as FIG.
General waste 400 kg / h in the carbonization furnace, the waste timber 400 kg / h was charged, from carbonization furnace bottom was charged gas 800 Nm 3 / h of 1200 ° C. which a LPG60Nm 3 / h burned in air 500 Nm 3 / h. From the upper part of the carbonization furnace, about 1400 Nm 3 / h of gas containing 400 ° C. and 47 kg / h of tar was generated and introduced into the reforming furnace. In the gasification furnace, 150 kg / h of carbides generated from the carbonization furnace and 100 kg / h of wood chips ground to 1 mm or less were gasified with oxygen of 80 Nm 3 / h. The amount of gasification gas introduced from the gasification furnace to the reforming furnace is 420 Nm 3 / h In the reforming furnace, the gas from the carbonization furnace and the gasification gas are introduced so that the temperature in the reforming furnace becomes 1100 ° C. oxygen was automatically charged oxygen 160 Nm 3 / h, and the reformed gas is 2100 nm 3 / h occurs, the heating value became 1540kcal / Nm 3. The slag tap lower space to burn the
(比較例2)
実施例2と同様の操業を行い、スラグタップ下部空間のガスを抜き出した際に改質炉に投入されていたタールおよび炭化水素ガスを含むガスの量を変化させなかった場合の例を以下に示す。
(Comparative Example 2)
An example in which the same operation as in Example 2 was performed and the amount of gas containing tar and hydrocarbon gas that had been put into the reforming furnace when the gas in the lower space of the slag tap was extracted was not changed. Show.
炭化炉には一般ゴミ400kg/h、廃木材400kg/hを投入し、炭化炉下部からはLPG60Nm3/hを空気500Nm3/hで燃焼させた1200℃のガス800Nm3/hを投入した。炭化炉の上部からは、400℃、47kg/hのタールを含むガスが約1400Nm3/h発生し、改質炉に導入された。ガス化炉では炭化炉から発生した炭化物150kg/hおよび1mm以下に破砕した木質チップ100kg/hを酸素80Nm3/hでガス化した。ガス化炉から改質炉へ導入されたガス化ガス量は420Nm3/h改質炉では、炭化炉からのガスとガス化ガスが導入され、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160Nm3/hとなり、改質ガスは2100Nm3/h発生し、発熱量は1540kcal/Nm3となった。スラグタップ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。スラグタップ差圧は、約0.1kPaで操業を行っていたが、スラグタップに付着物が発生しスラグタップ下部空間の圧力が上昇、同差圧が0.5kPaまで上昇したところでスラグタップ下部空間からガスを120Nm3/h抜き出した。ガス化炉から改質炉へ導入されるガス量が420Nm3/hから300Nm3/hに減少し、改質炉の温度を維持するために酸素が160Nm3/hから220Nm3/hに増加、改質ガスの発熱量は1540kcal/Nm3から1250kcal/Nm3に減少した。
General waste 400 kg / h in the carbonization furnace, the waste timber 400 kg / h was charged, from carbonization furnace bottom was charged gas 800 Nm 3 / h of 1200 ° C. which a LPG60Nm 3 / h burned in air 500 Nm 3 / h. From the upper part of the carbonization furnace, about 1400 Nm 3 / h of gas containing 400 ° C. and 47 kg / h of tar was generated and introduced into the reforming furnace. In the gasification furnace, 150 kg / h of carbide generated from the carbonization furnace and 100 kg / h of wood chips crushed to 1 mm or less were gasified with oxygen of 80 Nm 3 / h. The amount of gasification gas introduced from the gasification furnace to the reforming furnace is 420 Nm 3 / h In the reforming furnace, the gas from the carbonization furnace and the gasification gas are introduced so that the temperature in the reforming furnace becomes 1100 ° C. oxygen was automatically charged oxygen 160 Nm 3 / h, and the reformed gas is 2100 nm 3 / h occurs, the heating value became 1540kcal / Nm 3. The slag tap lower space to burn the
1 ガス化炉
2 改質炉
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 スラグタップ下部空間
9 水槽
10 差圧計
11 流量調節弁
12 スラグタップ
13 スラグタップ保熱用バーナー
14 燃料および酸素または空気
15 炭素質原料
16 加熱ガス
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
26 改質炉送付ガス
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 抜き出しガス
36 流量調節弁
37 ガス化室
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記ガス化炉において、前記炭素質原料を、酸素含有ガスにより部分酸化してガス化ガスを生成すると共に、前記炭素質原料に含まれる灰分を溶融して溶融スラグとして前記スラグタップから前記スラグタップ下部空間へ排出し、且つ、前記スラグタップ下部空間にはスラグタップ保熱用バーナーが設置されて前記スラグタップを燃焼ガスで加熱し、更に、前記ガス化室と前記スラグタップ下部空間との差圧を測定し、前記スラグタップに前記溶融スラグが付着して前記差圧の測定値が上昇した際に、前記スラグタップ下部空間から当該空間内のガスを抜き出すと共に、
前記空間内のガスの抜き出しの前後で、前記改質炉内の温度及び前記改質ガスの発熱量を一定に保つように、前記改質炉へ取り込まれる前記酸素含有ガスの量及び前記改質炉へ取り込まれる前記タールを含むガスの量を調整することを特徴とする炭素質原料のガス化方法。 A gasification furnace having an upper gasification chamber and a lower slag tap lower space with a slag tap sandwiched in the furnace, gasifying the carbonaceous raw material to generate gasified gas, and installed after the gasification furnace is, a gas containing the gasification gas and tar, a reformer and gasification methods carbonaceous feedstock with which to modify the tar gas capture and oxygen-containing gas and reformed gas ,
In the gasification furnace, the carbonaceous raw material is partially oxidized with an oxygen-containing gas to generate a gasified gas, and the ash contained in the carbonaceous raw material is melted to form molten slag from the slag tap to the slag tap. A slag tap heat retention burner is installed in the lower space of the slag tap to heat the slag tap with combustion gas, and further, the difference between the gasification chamber and the lower space of the slag tap When measuring the pressure, when the molten slag adheres to the slag tap and the measured value of the differential pressure rises, withdrawing the gas in the space from the lower space of the slag tap,
The amount of the oxygen-containing gas taken into the reforming furnace and the reforming so as to keep the temperature in the reforming furnace and the calorific value of the reforming gas constant before and after extracting the gas in the space. A method for gasifying a carbonaceous raw material, comprising adjusting an amount of the gas containing the tar taken into a furnace.
前記炭化炉において、加熱ガスにより前記2の炭素質原料を炭化して前記炭化物及び前記タールを含むガスを生成し、前記ガス化炉において、前記1の炭素質原料及び前記炭化物を、酸素含有ガスにより部分酸化してタールを含むガス化ガスを生成すると共に、前記1の炭素質原料及び前記炭化物に含まれる灰分を溶融して溶融スラグとして前記スラグタップから前記スラグタップ下部空間へ排出し、且つ、前記スラグタップ下部空間にはスラグタップ保熱用バーナーが設置されて前記スラグタップを燃焼ガスで加熱し、更に、前記ガス化室と前記スラグタップ下部空間との差圧を測定し、前記スラグタップに前記溶融スラグが付着して前記差圧の測定値が上昇した際に、前記スラグタップ下部空間から当該空間内のガスを抜き出すと共に、
前記空間内のガスの抜き出しの前後で、前記改質炉内の温度及び前記改質ガスの発熱量を一定に保つように、前記改質炉へ取り込まれる前記酸素含有ガスの量及び前記炭化炉へ送られる前記2の炭素質原料の量を調整することを特徴とする炭素質原料のガス化方法。 A gasification furnace having an upper gasification chamber and a lower slag tap lower space with a slag tap in the furnace and generating gasification gas by gasifying one carbonaceous raw material and carbide, and the gasification furnace is installed in the subsequent stage, a gas containing the gasification gas and tar, a reforming furnace for a reformed gas by reforming a tar gas capture and oxygen-containing gas, the second carbonaceous feedstock is carbonized A carbonaceous raw material gasification method using a carbonization furnace that generates a gas containing the carbide and the tar,
In the carbonization furnace, the second carbonaceous raw material is carbonized with a heating gas to generate a gas containing the carbide and the tar. In the gasification furnace, the first carbonaceous raw material and the carbide are converted into an oxygen-containing gas. A gasified gas containing tar by partial oxidation by the above, and ash contained in the carbonaceous raw material 1 and the carbide is melted and discharged as molten slag from the slag tap to the slag tap lower space, and A slag tap heat-retaining burner is installed in the lower space of the slag tap to heat the slag tap with combustion gas, and further measure the differential pressure between the gasification chamber and the lower space of the slag tap, When the molten slag adheres to the tap and the measured value of the differential pressure rises, the gas in the space is extracted from the lower space of the slag tap,
The amount of the oxygen-containing gas introduced into the reforming furnace and the carbonization furnace so that the temperature in the reforming furnace and the heat generation amount of the reforming gas are kept constant before and after the gas is extracted from the space. gasification method of the carbonaceous material, characterized in that adjusting the amount of carbonaceous material of the two to be sent to.
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