JP5444847B2 - Gasifier - Google Patents

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Description

本発明は、ガス化装置に関する。   The present invention relates to a gasifier.

従来から、バイオマスや石炭等の有機物原料をガス化してメタン等の有機ガスを取り出すガス化装置が提案されている。ガス化装置の一例として、特許文献1に開示されているものが挙げられる。特許文献1のガス化装置は、ガス化炉、及び燃焼炉を備えている。ガス化炉内には、例えば粉末状の有機物原料や、加熱された砂等の流動媒体粒子、ガス化を促進させる触媒粒子等が供給される。ガス化炉には、粒子を流動化させる流動化ガスが供給される。ガス化炉にはオーバーフロー管が取付けられており、オーバーフロー管は燃焼炉に通じている。燃焼炉には排ガス管が取付けられており、排ガス管は分離器を経てガス化炉に通じている。   2. Description of the Related Art Conventionally, gasification apparatuses that gasify organic raw materials such as biomass and coal and extract organic gases such as methane have been proposed. An example of the gasifier is disclosed in Patent Document 1. The gasification apparatus of Patent Document 1 includes a gasification furnace and a combustion furnace. In the gasification furnace, for example, powdered organic raw materials, fluid medium particles such as heated sand, catalyst particles for promoting gasification, and the like are supplied. A fluidizing gas for fluidizing the particles is supplied to the gasification furnace. An overflow pipe is attached to the gasification furnace, and the overflow pipe leads to the combustion furnace. An exhaust gas pipe is attached to the combustion furnace, and the exhaust gas pipe passes through a separator to the gasification furnace.

このようなガス化装置において、ガス化炉内に供給された有機物原料は、流動媒体粒子の熱により有機ガスとチャーとに分解される。チャー及び流動媒体粒子は、流動化ガスにより流動化され、オーバーフロー管を経て燃焼炉に運ばれる。燃焼炉に運ばれたチャーが燃焼させられ、燃焼熱により流動媒体粒子が加熱される。加熱された流動媒体粒子は排ガス管、分離器を経てガス化炉に運ばれる。   In such a gasification apparatus, the organic material supplied into the gasification furnace is decomposed into organic gas and char by the heat of the fluidized medium particles. The char and the fluidized medium particles are fluidized by the fluidized gas and conveyed to the combustion furnace via the overflow pipe. The char carried to the combustion furnace is burned, and the fluidized medium particles are heated by the combustion heat. The heated fluid medium particles are conveyed to a gasification furnace through an exhaust gas pipe and a separator.

特開2007−146036号公報JP 2007-146036 A

特許文献1のガス化装置にあっては、有機物原料が触媒効果により効率よく分解され、またガス化に伴って生成されるタールが触媒効果により分解される。したがって、特許文献1の技術によれば、有機ガスが高効率で得られるとともに、タールによる作動不良が防止される。一方で、このようなガス化装置には、次に説明するように触媒粒子を有効利用する観点で改善の余地がある。   In the gasifier of Patent Document 1, the organic raw material is efficiently decomposed by the catalytic effect, and the tar generated with the gasification is decomposed by the catalytic effect. Therefore, according to the technique of Patent Document 1, organic gas is obtained with high efficiency, and malfunction due to tar is prevented. On the other hand, such a gasifier has room for improvement from the viewpoint of effectively using catalyst particles as described below.

触媒粒子を用いるガス化装置において触媒効果を十分に発現させるには、ガス化炉内で触媒粒子を十分に流動させて、有機物原料に触媒粒子が接触する確率を高めるとよい。触媒粒子を十分に流動させると、触媒粒子の一部が流動媒体粒子等とともにガス化炉から溢れ出して燃焼炉に運ばれる。燃焼炉内に運ばれた触媒粒子は、酸素雰囲気で加熱されることにより劣化してしまう。触媒粒子は、燃焼炉内から流動媒体粒子とともに排ガス管、分離器を経てガス化炉に帰還する。触媒粒子は、サイクロン等の分離器で粉砕されて微細化される。微細化された触媒粒子は、微細化前よりもガス化炉内での流動性が高くなり、燃焼炉に運ばれやすくなる。触媒粒子が循環を繰り返すと、触媒粒子の触媒能が劣化により低下することや微細化された触媒粒子が排ガスとともに排出されること等により、触媒粒子の実質的な量が減少してしまう。   In order to sufficiently exhibit the catalytic effect in the gasifier using the catalyst particles, the catalyst particles should be sufficiently flowed in the gasification furnace to increase the probability that the catalyst particles are in contact with the organic material. When the catalyst particles are sufficiently flowed, a part of the catalyst particles overflows from the gasification furnace together with the fluidized medium particles and is carried to the combustion furnace. The catalyst particles carried into the combustion furnace are deteriorated by being heated in an oxygen atmosphere. The catalyst particles return to the gasification furnace from the combustion furnace through the exhaust gas pipe and the separator together with the fluidized medium particles. The catalyst particles are pulverized and refined by a separator such as a cyclone. The refined catalyst particles have higher fluidity in the gasification furnace than before the refinement, and are easily transported to the combustion furnace. When the catalyst particles are repeatedly circulated, a substantial amount of the catalyst particles is reduced due to a decrease in the catalytic ability of the catalyst particles due to deterioration, discharge of the refined catalyst particles together with the exhaust gas, and the like.

このように従来のガス化装置にあっては、本来ならば反応により消費されないはずの触媒粒子が、無視できないほど消費されてしまう課題がある。本発明は、前記事情に鑑み成されたものであって、触媒粒子の消費量を格段に低減可能なガス化装置を提供することを目的の1つとする。   As described above, in the conventional gasifier, there is a problem that the catalyst particles that should not be consumed by the reaction are consumed so much that they cannot be ignored. This invention is made | formed in view of the said situation, Comprising: It aims at providing the gasifier which can reduce the consumption of a catalyst particle markedly.

本発明のガス化装置は、流動媒体粒子、該流動媒体粒子から供給される熱により有機ガスとチャーとに熱分解する有機物原料及び該有機物原料の熱分解を促進する触媒粒子が貯留されるガス化炉と、前記ガス化炉内に貯留される粒子を流動化して、該粒子のうちの前記触媒粒子を前記ガス化炉内に滞留させるとともに前記チャー及び前記流動媒体粒子の一部を前記ガス化炉に設けられた排出口から排出する流動化装置と、を備えていることを特徴とする。   The gasifier according to the present invention includes a fluid medium particle, an organic material that is thermally decomposed into an organic gas and char by heat supplied from the fluid medium particle, and a gas that stores catalyst particles that promote the thermal decomposition of the organic material And fluidizing particles stored in the gasification furnace, causing the catalyst particles of the particles to stay in the gasification furnace, and part of the char and the fluidized medium particles to the gas And a fluidizing device that discharges from a discharge port provided in the conversion furnace.

また、前記流動化装置は、前記粒子を流動化させる流動化ガスを前記ガス化炉内に供給するガス供給装置を含み、前記触媒粒子の前記流動化ガスに対する追従性が、前記流動媒体粒子の前記流動化ガスに対する追従性よりも小さく設定されるとともに、前記ガス化炉内の前記排出口の近傍に供給される前記流動化ガスの線速度が、前記ガス炉内に供給される前記流動化ガスの線速度の平均値未満に設定されるとよい。   Further, the fluidizing device includes a gas supply device that supplies a fluidizing gas for fluidizing the particles into the gasification furnace, and the followability of the catalyst particles to the fluidizing gas is such that the fluidizing medium particles The fluidization gas that is set smaller than the followability with respect to the fluidizing gas, and the linear velocity of the fluidizing gas supplied to the vicinity of the discharge port in the gasification furnace is supplied to the gas furnace. It is good to set below the average value of the linear velocity of gas.

また、前記排出口の近傍に供給される前記流動化ガスの線速度が、前記触媒粒子の粒径及び密度により定まる触媒粒子の流動化下限速度未満に設定されるとよい。   The linear velocity of the fluidizing gas supplied in the vicinity of the discharge port may be set to be lower than the fluidization lower limit velocity of the catalyst particles determined by the particle size and density of the catalyst particles.

また、前記排出口の近傍を除いた前記ガス化炉内の少なくとも一部に供給される前記流動化ガスの線速度が、前記触媒粒子の粒径及び密度により定まる触媒粒子の流動化下限速度以上に設定されることが好ましい。   Further, the linear velocity of the fluidized gas supplied to at least a part of the gasification furnace excluding the vicinity of the discharge port is equal to or higher than the fluidization lower limit velocity of the catalyst particles determined by the particle size and density of the catalyst particles. It is preferable to set to.

また、前記ガス化炉内の底面における少なくとも前記排出口の近傍の面が、前記排出口に向うにつれて鉛直方向上方に向かう傾斜面になっている構成にしてもよい。   Moreover, you may make it the structure which the surface near the said discharge port in the bottom face in the said gasification furnace becomes the inclined surface which goes to the perpendicular direction upwards as it goes to the said discharge port.

また、前記排出口の近傍における前記ガス化炉の底部に設けられた回収口と、前記回収口に流入した前記触媒粒子を前記ガス化炉内に循環させる循環装置と、を有する構成にしてもよい。   In addition, a configuration may be provided that includes a recovery port provided at the bottom of the gasification furnace in the vicinity of the discharge port, and a circulation device that circulates the catalyst particles flowing into the recovery port into the gasification furnace. Good.

また、前記ガス化炉内に供給される前記流動化ガスの線速度の平均値が、前記流動媒体粒子の粒径及び密度により定まる流動媒体粒子の流動化下限速度の3倍以上12倍以下に設定されることが好ましい。   Further, the average value of the linear velocity of the fluidizing gas supplied into the gasification furnace is not less than 3 times and not more than 12 times the fluidization lower limit velocity of the fluid medium particles determined by the particle size and density of the fluid medium particles. It is preferably set.

また、前記排出口から排出された前記チャーを燃焼させて前記流動媒体粒子を加熱する燃焼炉と、前記燃焼炉内で加熱された前記流動媒体粒子を前記ガス化炉内に移送する移送装置と、を有する構成にすることが好ましい。   A combustion furnace configured to burn the char discharged from the discharge port to heat the fluidized medium particles; and a transfer device configured to transfer the fluidized medium particles heated in the combustion furnace into the gasification furnace; It is preferable to adopt a configuration having.

前記の本発明のガス化装置において、ガス化炉に貯留された有機物原料は、触媒粒子とともに流動化されて触媒粒子と混合される。有機物原料が流動媒体粒子から供給される熱により熱分解して、有機ガスとチャーとが生成される。触媒粒子により有機物原料の熱分解が促進されるので、有機ガスが効率よく生成される。流動媒体粒子、生成されたチャー、触媒粒子の一部は排出口から排出されて取り出される。流動化装置が、ガス化炉内に貯留される粒子のうちの触媒粒子を選択的にガス化炉内に滞留させるので、触媒粒子の消費量を格段に低減することができる。   In the gasification apparatus of the present invention, the organic material stored in the gasification furnace is fluidized together with the catalyst particles and mixed with the catalyst particles. The organic material is thermally decomposed by the heat supplied from the fluid medium particles, and organic gas and char are generated. Since the thermal decomposition of the organic material is promoted by the catalyst particles, the organic gas is efficiently generated. Part of the fluid medium particles, the generated char, and the catalyst particles are discharged from the discharge port and taken out. Since the fluidizing device selectively retains the catalyst particles among the particles stored in the gasification furnace in the gasification furnace, the consumption of the catalyst particles can be remarkably reduced.

本発明に係る実施形態のガス化装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the gasification apparatus of embodiment which concerns on this invention. ガス化炉の(a)は斜視図、(b)はA−A’線矢視図である。(A) of a gasification furnace is a perspective view, (b) is an A-A 'line arrow directional view. 流動化下限速度の説明図である。It is explanatory drawing of a fluidization minimum speed. 変形例1におけるガス化炉の(a)は斜視図、(b)は平面図である。(A) of the gasification furnace in the modification 1 is a perspective view, (b) is a top view. 変形例2におけるガス化炉の(a)は斜視図、(b)はB−B’線矢視図である。(A) of the gasification furnace in the modification 2 is a perspective view, (b) is a B-B 'arrow directional view. 変形例3におけるガス化炉の(a)は斜視図、(b)は平面図である。(A) of the gasification furnace in the modification 3 is a perspective view, (b) is a top view. 変形例4におけるガス化炉の断面図である。It is sectional drawing of the gasification furnace in the modification 4.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明するが、本発明の技術範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない範囲内で多様な変形が可能である。説明に用いる図面において、特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造の寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせている場合がある。また、実施形態において同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the technical scope of the present invention is not limited to the following embodiments. Various modifications are possible without departing from the gist of the present invention. In the drawings used for explanation, in order to show characteristic parts in an easy-to-understand manner, dimensions and scales of structures in the drawings may be different from actual structures. In addition, in the embodiment, the same components are illustrated with the same reference numerals, and detailed description thereof may be omitted.

図1は、本発明に係る一実施形態のガス化装置1の概略構成を示す模式図である。図1に示すようにガス化装置1は、ガス化炉10、流動化装置11、燃焼炉12を備えている。ガス化炉10には、流動化装置11、原料供給管13、流動媒体供給管14、ガス回収装置15、オーバーフロー管16が接続されている。燃焼炉12は、オーバーフロー管16、移送管17と接続されている。移送管17は、分離器18と接続されており、分離器18は、流動媒体供給管14と接続されている。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a gasifier 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the gasifier 1 includes a gasifier 10, a fluidizer 11, and a combustion furnace 12. A fluidizer 11, a raw material supply pipe 13, a fluid medium supply pipe 14, a gas recovery apparatus 15, and an overflow pipe 16 are connected to the gasification furnace 10. The combustion furnace 12 is connected to an overflow pipe 16 and a transfer pipe 17. The transfer pipe 17 is connected to a separator 18, and the separator 18 is connected to the fluid medium supply pipe 14.

ガス化装置1は、概略すると以下のように動作する。原料供給管13を通してガス化炉10内に、有機物原料P1が供給される。流動媒体供給管14を通してガス化炉10内に、加熱された流動媒体粒子P2が供給される。ガス化炉10内には、有機物原料P1の熱分解を促進する触媒粒子が貯留されている。流動化装置11は、ガス化炉10内に流動化ガスG1を供給する。ガス化炉10内の有機物原料P1や流動媒体粒子P2、触媒粒子は、流動化ガスG1により流動化されて流動層Fを形成する。   The gasifier 1 generally operates as follows. The organic material P1 is supplied into the gasification furnace 10 through the material supply pipe 13. Heated fluid medium particles P <b> 2 are supplied into the gasification furnace 10 through the fluid medium supply pipe 14. In the gasification furnace 10, catalyst particles that promote thermal decomposition of the organic material P1 are stored. The fluidizing device 11 supplies the fluidizing gas G <b> 1 into the gasification furnace 10. The organic material P1, the fluid medium particles P2, and the catalyst particles in the gasification furnace 10 are fluidized by the fluidizing gas G1 to form a fluidized bed F.

有機物原料P1は、流動媒体粒子P2から受ける熱により、有機ガスを含んだ生成ガスG2とチャーP3とに熱分離する。生成ガスG2は、流動化ガスG1とともにガス回収装置15により回収され、外部に取り出される。チャーP3及び流動媒体粒子P2は、オーバーフロー管16を通して燃焼炉12に運ばれる。触媒粒子は、ガス化炉10内に滞留するようになっている。   The organic material P1 is thermally separated into a product gas G2 containing an organic gas and a char P3 by heat received from the fluid medium particles P2. The product gas G2 is recovered by the gas recovery device 15 together with the fluidized gas G1 and taken out to the outside. The char P3 and the fluid medium particles P2 are conveyed to the combustion furnace 12 through the overflow pipe 16. The catalyst particles stay in the gasification furnace 10.

チャーP3は燃焼炉12内で燃焼し、流動媒体粒子P2は燃焼により生じた熱により加熱される。燃焼により生じた排ガスG3や未燃焼のチャーP3、加熱された流動媒体粒子P2は、移送管17を通して分離器18に運ばれる。未燃焼のチャーP3及び流動媒体粒子P2は、分離器18により排ガスG3等から分離され、流動媒体供給管14を通してガス化炉10内に運ばれる。このように、ガス化装置1は、流動媒体粒子P2を循環させて有機物原料P1を熱分解して生成ガスG2を取り出すとともに、生成されたチャーP3を利用して流動媒体粒子P2を再加熱するようになっている。以下、ガス化装置1の構成要素について説明する。   The char P3 burns in the combustion furnace 12, and the fluidized medium particles P2 are heated by the heat generated by the combustion. The exhaust gas G3, the unburned char P3, and the heated fluid medium particles P2 generated by the combustion are conveyed to the separator 18 through the transfer pipe 17. The unburned char P3 and the fluidized medium particles P2 are separated from the exhaust gas G3 and the like by the separator 18 and are carried into the gasification furnace 10 through the fluidized medium supply pipe 14. As described above, the gasifier 1 circulates the fluid medium particles P2 to thermally decompose the organic material P1 to take out the product gas G2, and reheats the fluid medium particles P2 using the generated char P3. It is like that. Hereinafter, the components of the gasifier 1 will be described.

原料供給管13は、例えばスクリューフィーダ等を含んで構成され、ガス化装置1の外部から供給される有機物原料P1をガス化炉10内に運搬する。
流動媒体供給管14は、ガス化炉10の概略鉛直上方に向かって延びている。流動媒体供給管14の一端はガス化炉10内に通じており、流動媒体供給管14の他端はガス化炉10の鉛直上方に設置された分離器18に通じている。分離器18にて分離された流動媒体粒子P2等は、流動媒体供給管14内を重力により降下してガス化炉10内に運ばれる。
The raw material supply pipe 13 is configured to include, for example, a screw feeder and the like, and conveys the organic raw material P1 supplied from the outside of the gasifier 1 into the gasifier 10.
The fluid medium supply pipe 14 extends substantially vertically upward of the gasification furnace 10. One end of the fluid medium supply pipe 14 communicates with the gasification furnace 10, and the other end of the fluid medium supply pipe 14 communicates with a separator 18 installed vertically above the gasification furnace 10. The fluid medium particles P <b> 2 and the like separated by the separator 18 are moved down in the fluid medium supply pipe 14 by gravity and carried into the gasification furnace 10.

ガス回収装置15は、排気管151、回収分離器152、及びガス取出管153を含んでいる。排気管151の一端はガス化炉10内に通じており、排気管151の他端は回収分離器152に通じている。回収分離器152は、排気管151を通して回収された生成ガスG2等に同伴する粉塵等の不要物P4を遠心分離等により分離する。生成ガスG2に含まれる有機ガス等は、ガス取出管153を通してガス化装置1の外部に取り出され、例えばガスタービン等に供給される。   The gas recovery device 15 includes an exhaust pipe 151, a recovery separator 152, and a gas extraction pipe 153. One end of the exhaust pipe 151 communicates with the gasification furnace 10, and the other end of the exhaust pipe 151 communicates with the recovery separator 152. The recovery separator 152 separates unnecessary matter P4 such as dust accompanying the generated gas G2 recovered through the exhaust pipe 151 by centrifugation or the like. The organic gas or the like contained in the product gas G2 is taken out of the gasifier 1 through the gas extraction pipe 153 and supplied to, for example, a gas turbine or the like.

オーバーフロー管16は、ガス化炉10の概略鉛直下方に向かって延びている。オーバーフロー管16の一端は、ガス化炉10内に通じており、オーバーフロー管16の他端は燃焼炉12内に通じている。ガス化炉10内において流動層Fの上層を構成する流動媒体粒子P2及びチャーP3は、オーバーフロー管16内に溢れ出し、オーバーフロー管16内を重力により降下して燃焼炉12内に運ばれる。   The overflow pipe 16 extends substantially vertically downward of the gasification furnace 10. One end of the overflow pipe 16 communicates with the gasification furnace 10, and the other end of the overflow pipe 16 communicates with the combustion furnace 12. The fluidized medium particles P2 and char P3 constituting the upper layer of the fluidized bed F in the gasification furnace 10 overflow into the overflow pipe 16 and are lowered into the overflow pipe 16 by gravity and carried into the combustion furnace 12.

燃焼炉12は、チャーP3を燃焼させ、燃焼により生じた熱を利用して流動媒体粒子P2を例えば800℃程度に加熱する。燃焼炉12には、風箱121、補助燃料供給管122、熱交換器123、及び移送管17が接続されている。風箱121には、空気供給管124が接続されている。空気供給管124を通して空気G4が供給され、空気G4は風箱121を介して燃焼炉12内に供給される。チャーP3の燃焼により生じる熱量が、流動媒体粒子P2を所定の温度まで加熱するのに必要な熱量に対して不足する場合等に、燃焼炉12に補助燃料供給管122を通して補助燃料L1が供給される。燃焼炉12内の余分な熱は、熱交換器123により取り出され、例えば流動化ガスG1の生成や加熱に用いられる。移送管17の一端は、燃焼炉12内に通じており、移送管17の他端は分離器18に通じている。燃焼炉12内で加熱された流動媒体粒子P2や未燃焼のチャーP3は、空気供給管124から供給された空気G4や燃焼による排ガスG3等によって移送管17内を移送されて分離器18まで運ばれる。   The combustion furnace 12 burns the char P3 and heats the fluidized medium particles P2 to, for example, about 800 ° C. using heat generated by the combustion. A wind box 121, an auxiliary fuel supply pipe 122, a heat exchanger 123, and a transfer pipe 17 are connected to the combustion furnace 12. An air supply pipe 124 is connected to the wind box 121. Air G4 is supplied through the air supply pipe 124, and the air G4 is supplied into the combustion furnace 12 through the wind box 121. When the amount of heat generated by the combustion of the char P3 is insufficient with respect to the amount of heat necessary for heating the fluidized medium particles P2 to a predetermined temperature, the auxiliary fuel L1 is supplied to the combustion furnace 12 through the auxiliary fuel supply pipe 122. The Excess heat in the combustion furnace 12 is taken out by the heat exchanger 123 and used, for example, for generating or heating the fluidized gas G1. One end of the transfer pipe 17 communicates with the combustion furnace 12, and the other end of the transfer pipe 17 communicates with the separator 18. The fluidized medium particles P2 and the unburned char P3 heated in the combustion furnace 12 are transferred through the transfer pipe 17 by the air G4 supplied from the air supply pipe 124, the exhaust gas G3 by combustion, etc., and are carried to the separator 18. It is.

分離器18は、例えばサイクロン等の固形分離器により構成され、流動媒体粒子P2や未燃焼のチャーP3等の固形分を、排ガスG3や空気G4等から分離する。分離器18は、外筒181、内筒182を含んでおり、排ガスG3や空気G4は内筒182を通してガス化装置1の外部に排気される。外筒181は、流動媒体供給管14と通じている。流動媒体粒子P2や未燃焼のチャーP3は、外筒181から流動媒体供給管14へ運ばれる。   The separator 18 is constituted by a solid separator such as a cyclone, for example, and separates solids such as fluid medium particles P2 and unburned char P3 from the exhaust gas G3 and air G4. The separator 18 includes an outer cylinder 181 and an inner cylinder 182, and the exhaust gas G3 and air G4 are exhausted to the outside of the gasifier 1 through the inner cylinder 182. The outer cylinder 181 communicates with the fluid medium supply pipe 14. The fluid medium particles P <b> 2 and the unburned char P <b> 3 are conveyed from the outer cylinder 181 to the fluid medium supply pipe 14.

図2(a)は、ガス化炉10の構成を模式的に示す斜視図であり、図2(b)は、ガス化炉10のA−A’線矢視断面図である。図2(b)には、ガス化炉10の動作状態を模式的に図示している。   FIG. 2A is a perspective view schematically showing the configuration of the gasification furnace 10, and FIG. 2B is a cross-sectional view of the gasification furnace 10 taken along the line A-A ′. FIG. 2B schematically shows the operating state of the gasification furnace 10.

図2(a)に示すように、ガス化炉10は、概略箱状のものである。ガス化炉10の壁面のうち、図示Y方向において対向する面の一方の面に原料供給口101と流動媒体供給口102とが設けられており、他方の面に排出口104が設けられている。原料供給口101に原料供給管13が接続されており、流動媒体供給口102に流動媒体供給管14が接続されている。排出口104にオーバーフロー管16が接続されている。ガス化炉10の天井面にガス取出口103が設けられている。ガス取出口103に排気管151が接続されている。   As shown in FIG. 2A, the gasification furnace 10 has a substantially box shape. The raw material supply port 101 and the fluid medium supply port 102 are provided on one surface of the wall surfaces of the gasification furnace 10 facing each other in the Y direction in the figure, and the discharge port 104 is provided on the other surface. . A raw material supply pipe 13 is connected to the raw material supply port 101, and a fluid medium supply pipe 14 is connected to the fluid medium supply port 102. An overflow pipe 16 is connected to the discharge port 104. A gas outlet 103 is provided on the ceiling surface of the gasification furnace 10. An exhaust pipe 151 is connected to the gas outlet 103.

本実施形態では、ガス化炉10の底面105が鉛直方向に対して傾斜している。底面105は、原料供給口101から排出口104に向うにつれて鉛直上方(図示Z方向)に向かう傾斜面になっている。底面105を含んだガス化炉10の底部は、焼結金網や多孔質板等により構成されている。底面105は、流動化ガスG1を通すとともに、ガス化炉10内の粒子をほとんど通さないようになっている。   In the present embodiment, the bottom surface 105 of the gasification furnace 10 is inclined with respect to the vertical direction. The bottom surface 105 is an inclined surface that extends vertically upward (Z direction in the drawing) from the material supply port 101 toward the discharge port 104. The bottom portion of the gasification furnace 10 including the bottom surface 105 is composed of a sintered wire mesh, a porous plate, or the like. The bottom surface 105 allows the fluidized gas G1 to pass therethrough and hardly allows particles in the gasification furnace 10 to pass through.

ガス化炉10の底部には、流動化装置11が設けられている。本実施形態の流動化装置11は、ガス供給装置110、ガス室111a〜111d、ガス管112a〜112dを含んでいる。ガス供給装置110は、流動化ガスG1として例えば水蒸気を供給するものである。ガス室111a〜111dは互いに独立している。原料供給口101から排出口104に向かって、ガス室111a、ガス室111b、ガス室111c、ガス室111dがこの順に並んでいる。すなわち、ガス室111aが最も原料供給口101側に配置されており、ガス室111dが最も排出口104側に配置されている。   A fluidizing device 11 is provided at the bottom of the gasification furnace 10. The fluidizing device 11 of this embodiment includes a gas supply device 110, gas chambers 111a to 111d, and gas pipes 112a to 112d. The gas supply device 110 supplies, for example, water vapor as the fluidizing gas G1. The gas chambers 111a to 111d are independent of each other. From the raw material supply port 101 toward the discharge port 104, a gas chamber 111a, a gas chamber 111b, a gas chamber 111c, and a gas chamber 111d are arranged in this order. That is, the gas chamber 111a is disposed closest to the raw material supply port 101, and the gas chamber 111d is disposed closest to the discharge port 104.

ガス室111a〜111dの天井面は、ガス化炉10の底部と共通になっている。ガス室111a〜111dには、それぞれガス管112a〜112dが接続されている。ここでは、ガス管112a〜112dがいずれもガス供給装置110に接続されている。ガス管112a〜112dには、図示略の電磁バルブ等が設けられており、ガス管112a〜112d内のガス圧を、互いに独立して調整可能になっている。なお、ガス供給装置110は、ガス室111a〜111dで共通に設けられていてもよいしで、ガス室111a〜111dごとに設けられていてもよい。   The ceiling surfaces of the gas chambers 111 a to 111 d are common with the bottom of the gasification furnace 10. Gas pipes 112a to 112d are connected to the gas chambers 111a to 111d, respectively. Here, all of the gas pipes 112 a to 112 d are connected to the gas supply device 110. The gas pipes 112a to 112d are provided with electromagnetic valves and the like (not shown), and the gas pressures in the gas pipes 112a to 112d can be adjusted independently of each other. In addition, the gas supply apparatus 110 may be provided in common by gas chamber 111a-111d, and may be provided for every gas chamber 111a-111d.

ガス管112a〜112d内のガス圧を調整することにより、ガス管112a〜112d内を通る流動化ガスG1の線速度をガス管112a〜112dごとに調整することが可能になっている。ガス管112a〜112d内を通る流動化ガスG1の線速度は、それぞれVa、Vb、Vc、Vdに設定されている。線速度Va〜Vdのうち、最も原料供給口101側に配置されたガス室111aに供給される流動化ガスG1の線速度Vaが最も大きく設定されており、以下、Vb、Vcの順に小さくなり、最も排出口104に近いガス室111dに供給される流動化ガスG1の線速度Vdが最も小さく設定されている。流動化ガスG1の線速度の設定方法については後述する。   By adjusting the gas pressure in the gas pipes 112a to 112d, the linear velocity of the fluidizing gas G1 passing through the gas pipes 112a to 112d can be adjusted for each of the gas pipes 112a to 112d. The linear velocities of the fluidizing gas G1 passing through the gas pipes 112a to 112d are set to Va, Vb, Vc, and Vd, respectively. Among the linear velocities Va to Vd, the linear velocity Va of the fluidizing gas G1 supplied to the gas chamber 111a arranged closest to the raw material supply port 101 is set to be the largest, and thereafter decreases in the order of Vb and Vc. The linear velocity Vd of the fluidizing gas G1 supplied to the gas chamber 111d closest to the discharge port 104 is set to be the smallest. A method for setting the linear velocity of the fluidizing gas G1 will be described later.

図2(b)に示すように、ガス化炉10内には触媒粒子P5が貯留されている。触媒粒子P5は、有機物原料P1の材質に応じて適宜選択される材質のものであり、例えばドロマイトや石灰等のカルシウム系触媒の粒子、酸化鉄系触媒の粒子、ニッケル系触媒の粒子である。触媒粒子P5の流動化ガスG1に対する追従性は、流動媒体粒子P2の流動化ガスG1に対する追従性よりも低く設定されている。   As shown in FIG. 2B, catalyst particles P5 are stored in the gasifier 10. The catalyst particles P5 are of a material appropriately selected according to the material of the organic material P1, and are, for example, calcium catalyst particles such as dolomite and lime, iron oxide catalyst particles, and nickel catalyst particles. The followability of the catalyst particles P5 to the fluidizing gas G1 is set lower than the followability of the fluidizing medium particles P2 to the fluidizing gas G1.

各種粒子の流動化ガスに対する追従性は、流動化ガスと粒子との速度差(ドリフト速度)により評価可能である。所定のガス、粒子に対するドリフト速度は、実験や数値シミュレーション等により求めることができる。鉛直下方から上方に向けて噴出された流動化ガスについては、流動化ガスから粒子が受ける力が粒子に働く重力に対して大きくなるほど、粒子が鉛直上方に向かう速度が大きくなりドリフト速度が小さくなるので、粒子の流動化ガスに対する追従性が高くなる。一般に追従性は、流動化ガスと粒子との密度差が大きくなるほど、また粒子の粒径が大きくなるほど低下する。したがって、例えば流動媒体粒子の材質と粒径を決定し、触媒粒子の材質を決定すれば、触媒粒子の追従性が流動媒体粒子よりも低くなるように触媒粒子の粒径を決定することができる。   The followability of various particles to the fluidizing gas can be evaluated by the speed difference (drift velocity) between the fluidizing gas and the particles. The drift velocity for a predetermined gas or particle can be obtained by experiment, numerical simulation, or the like. For fluidized gas ejected from vertically downward to upward, as the force applied to the particle from the fluidized gas increases with respect to the gravity acting on the particle, the velocity of the particle vertically upward increases and the drift velocity decreases. Therefore, the followability of the particles to the fluidized gas is increased. In general, the followability decreases as the density difference between the fluidized gas and the particles increases and as the particle size of the particles increases. Therefore, for example, if the material and particle size of the fluid medium particles are determined and the material of the catalyst particles is determined, the particle size of the catalyst particles can be determined so that the followability of the catalyst particles is lower than that of the fluid medium particles. .

次に、流動化ガスの線速度の設定方法について説明する。図3は、流動化ガスの流速変化に対する粉状層の状態変化を示す説明図である。図3に示すグラフにおいて縦軸は、容器内に粒子からなる粉状層を形成した状態で、容器底部から流動化ガスを噴出した場合の粉状層における圧損を示し、横軸は流動化ガスの線速度を示している。   Next, a method for setting the linear velocity of the fluidizing gas will be described. FIG. 3 is an explanatory diagram showing changes in the state of the powdery layer with respect to changes in the flow rate of the fluidized gas. In the graph shown in FIG. 3, the vertical axis indicates the pressure loss in the powdery layer when the fluidized gas is ejected from the bottom of the container in a state where the powdery layer made of particles is formed in the container, and the horizontal axis indicates the fluidized gas. The linear velocity is shown.

図3に示すように、流動化ガスの線速度が0から増加するにつれて圧損が増加する。この状態で、粒子はほとんど流動せずに、粉状層は静止層として振舞う。流動化ガスの線速度が閾値を超えると圧損が低下する。これは、粒子が流動化され、粒子間を流動化ガスが通りやすくなるためである。すなわち、圧損が上昇から下降に転じる線速度が流動化下限速度であり、線速度が流動化下限速度以上であれば粉状層が流動層として振舞う。流動化下限速度を超えて線速度を増加させると、圧損は低下した後にほぼ一定になる。この状態は、粉状層は流動化ガスの気泡を含んで流体と同様に振舞っており、この状態はバブリングと呼ばれる。さらに線速度を増加させると、粒子が固まりとなって容器内を浮き上がり崩れる挙動が繰り返される(スラッギング)。バブリング状態に管理することにより、スラッギング状態よりも圧損が少なくなり、かつ状態安定するので、流動層を良好に制御することができる。   As shown in FIG. 3, the pressure loss increases as the fluidized gas linear velocity increases from zero. In this state, the particles hardly flow and the powdery layer behaves as a stationary layer. When the fluidized gas linear velocity exceeds the threshold, the pressure loss decreases. This is because the particles are fluidized and the fluidized gas easily passes between the particles. That is, the linear velocity at which the pressure loss changes from rising to lowering is the fluidization lower limit velocity, and if the linear velocity is equal to or higher than the fluidization lower limit velocity, the powdery layer behaves as a fluidized bed. When the linear velocity is increased beyond the fluidization lower limit velocity, the pressure loss becomes substantially constant after decreasing. In this state, the powdery layer behaves like a fluid containing bubbles of fluidized gas, and this state is called bubbling. When the linear velocity is further increased, the behavior of the particles becoming solid and floating inside the container is repeated (slagging). By managing the bubbling state, the pressure loss is less than that in the slagging state and the state is stabilized, so that the fluidized bed can be controlled well.

前記の流動化下限速度は、流動化ガスの線速度と、粒子径、流動化ガスと粒子との密度差等により定まり、実験や数値シミュレーション等により求められる。以下、具体的な数値例を用いて説明する。流動媒体粒子として珪砂(粒径300μm、密度2700kg/m)を採用し、流動化ガスとして水蒸気を採用した場合に、流動媒体粒子の流動化下限速度は0.029m/sになる。前記のように流動層を安定に構成する観点でバブリングにするには、線速度を流動化下限速度の例えば3倍以上12倍以下にするとよい。一方、触媒粒子としてγアルミナ(粒径500μm、密度3500kg/m)を採用すると、触媒粒子の流動化下限速度は、0.106m/sになる。 The fluidization lower limit speed is determined by the linear velocity of the fluidization gas, the particle diameter, the density difference between the fluidization gas and the particles, and the like, and can be obtained by experiment, numerical simulation, or the like. Hereinafter, description will be made using specific numerical examples. When silica sand (particle size 300 μm, density 2700 kg / m 3 ) is employed as the fluid medium particles and water vapor is employed as the fluidizing gas, the fluidization lower limit speed of the fluid medium particles is 0.029 m / s. In order to make bubbling from the viewpoint of stably configuring the fluidized bed as described above, the linear velocity is preferably set to, for example, 3 times to 12 times the fluidization lower limit velocity. On the other hand, when γ-alumina (particle size: 500 μm, density: 3500 kg / m 3 ) is employed as the catalyst particles, the fluidization lower limit speed of the catalyst particles becomes 0.106 m / s.

本実施形態では、排出口104近傍における流動化ガスG1の線速度が、流動媒体粒子P2の流動化下限速度以上、触媒粒子の流動化下限未満の範囲内に設定されている。また、排出口104近傍を除いた部分の流動化ガスG1の線速度は、触媒粒子の流動化下限以上に設定されている。例えば、前記の数値例を用いると、排出口104近傍における流動化ガスG1の線速度は、0.029m/s以上0.106m/s未満の範囲内に設定され、特に流動層を良好に制御する観点では0.087m/s以上0.106m/s未満の範囲内に設定される。また、排出口104近傍を除いた部分の線速度は触媒粒子P5を良好に流動化する観点で、触媒粒子P5の流動化下限速度の3倍以上(0.318m/s以上)に設定される。なお、γアルミナの粒径を450μmに変更すると、触媒粒子の流動化下限速度が0.087m/sになり、流動媒体粒子の流動化速度の3倍とほぼ一致してしまう。このような場合には、流動媒体粒子として粒径がより小さいものを選択すること、流動媒体粒子として密度がより小さいものを選択すること、触媒粒子として粒径がより大きいものを選択すること、触媒粒子として密度がより大きいものを選択すること等により、好適な流動化下限速度の範囲を広げることができる。   In the present embodiment, the linear velocity of the fluidizing gas G1 in the vicinity of the discharge port 104 is set within the range of the fluidization lower limit velocity of the fluidized medium particles P2 and less than the fluidization lower limit of the catalyst particles. Further, the linear velocity of the fluidized gas G1 in the portion excluding the vicinity of the discharge port 104 is set to be equal to or higher than the fluidization lower limit of the catalyst particles. For example, using the above numerical example, the linear velocity of the fluidizing gas G1 in the vicinity of the discharge port 104 is set within a range of 0.029 m / s or more and less than 0.106 m / s, and particularly the fluidized bed is well controlled. In view of this, it is set within the range of 0.087 m / s or more and less than 0.106 m / s. Further, the linear velocity of the portion excluding the vicinity of the discharge port 104 is set to 3 times or more (0.318 m / s or more) of the fluidization lower limit velocity of the catalyst particles P5 from the viewpoint of fluidizing the catalyst particles P5 satisfactorily. . When the particle diameter of γ-alumina is changed to 450 μm, the fluidization lower limit speed of the catalyst particles becomes 0.087 m / s, which is almost equal to three times the fluidization speed of the fluid medium particles. In such a case, select a fluidized medium particle having a smaller particle size, select a fluidized medium particle having a smaller density, select a catalyst particle having a larger particle size, The range of a suitable fluidization lower limit speed can be expanded by selecting a catalyst particle having a higher density.

以上のようなガス化炉10において、貯留された触媒粒子P5は、流動化ガスG1により流動化されて有機物原料P1、流動媒体粒子P2と混合される。したがって、有機物原料P1が触媒粒子P5と接触する確率が高められ、有機物原料P1が効率よく熱分解する。流動媒体粒子P2、熱分解により生成されたチャーP3、及び触媒粒子P5は、原料供給口101から排出口104に向かって流動する。排出口104近傍における流動化ガスG1の線速度が、流動媒体粒子P2の流動化下限速度以上になっているので、流動媒体粒子P2及びチャーP3は流動性を保持したまま排出口104に至りオーバーフロー管16に流入する。一方、排出口104近傍における流動化ガスG1の線速度が、触媒粒子P5の流動化下限速度未満になっているので、排出口104近傍で触媒粒子P5は、流動性が低下して沈降する。沈降した触媒粒子P5は、ガス化炉10の底面が傾斜面になっているので、傾斜面に沿って排出口104側から原料供給口101に向かって重力により移動する。原料供給口101側に移動した触媒粒子P5は、流動化ガスG1により再度流動化されて、有機物原料P1等と混合される。
このように本実施形態のガス化装置1にあっては、触媒粒子P5の流れP5fが循環流となり、触媒粒子P5がガス化炉10内に滞留するので、触媒粒子P5の消費量が格段に低減される。
In the gasification furnace 10 as described above, the stored catalyst particles P5 are fluidized by the fluidizing gas G1 and mixed with the organic material P1 and the fluidized medium particles P2. Therefore, the probability that the organic material P1 comes into contact with the catalyst particles P5 is increased, and the organic material P1 is efficiently thermally decomposed. The fluid medium particles P2, the char P3 generated by thermal decomposition, and the catalyst particles P5 flow from the raw material supply port 101 toward the discharge port 104. Since the linear velocity of the fluidizing gas G1 in the vicinity of the discharge port 104 is equal to or higher than the fluidization lower limit velocity of the fluid medium particles P2, the fluid medium particles P2 and the char P3 reach the discharge port 104 while maintaining fluidity and overflow. It flows into the pipe 16. On the other hand, since the linear velocity of the fluidizing gas G1 in the vicinity of the discharge port 104 is lower than the fluidization lower limit speed of the catalyst particles P5, the fluidity of the catalyst particles P5 decreases in the vicinity of the discharge port 104 and settles. The settled catalyst particles P5 are moved by gravity from the discharge port 104 side toward the raw material supply port 101 along the inclined surface because the bottom surface of the gasification furnace 10 is inclined. The catalyst particles P5 moved to the raw material supply port 101 side are fluidized again by the fluidizing gas G1 and mixed with the organic material raw material P1 and the like.
Thus, in the gasification apparatus 1 of the present embodiment, the flow P5f of the catalyst particles P5 becomes a circulation flow, and the catalyst particles P5 stay in the gasification furnace 10, so that the consumption amount of the catalyst particles P5 is remarkably increased. Reduced.

[変形例]
次に、前記実施形態のガス化装置に対して、ガス化炉、流動化装置を変形した変形例1〜4について説明する。変形例1〜4においてガス化炉と流動化装置とを除いた部分の構成については、前記実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
[Modification]
Next, modifications 1 to 4 in which the gasification furnace and the fluidization device are modified with respect to the gasification device of the above embodiment will be described. Since the configurations of the modified examples 1 to 4 excluding the gasification furnace and the fluidizing device are the same as those in the above embodiment, the description thereof is omitted.

図4(a)は、変形例1のガス化炉20、流動化装置21を模式的に示す斜視図であり、図4(b)は、変形例1のガス化炉20、流動化装置21をZ方向からみた平面図である。図4(a)、(b)に示すように、ガス化炉20は、底面の一部のみが傾斜面になっている点で前記実施形態と異なる。   FIG. 4A is a perspective view schematically showing the gasification furnace 20 and the fluidizing device 21 of the first modification, and FIG. 4B is the gasification furnace 20 and the fluidizing device 21 of the first modification. It is the top view which looked at from the Z direction. As shown in FIGS. 4A and 4B, the gasification furnace 20 is different from the above-described embodiment in that only a part of the bottom surface is an inclined surface.

ガス化炉20の内壁面には、原料供給口201、流動媒体供給口202、ガス回収口203、排出口204が設けられている。排出口204は、原料供給口201及び流動媒体供給口202と対向する内壁面に設けられている。この内壁面において排出口204は、X負方向に偏った位置に配置されている。原料供給口201及び流動媒体供給口202は、排出口204と概略対角方向、すなわちX正方向に偏った位置に配置されている   A raw material supply port 201, a fluid medium supply port 202, a gas recovery port 203, and a discharge port 204 are provided on the inner wall surface of the gasification furnace 20. The discharge port 204 is provided on the inner wall surface facing the raw material supply port 201 and the fluid medium supply port 202. On the inner wall surface, the discharge port 204 is disposed at a position biased in the X negative direction. The raw material supply port 201 and the fluid medium supply port 202 are disposed at positions that are substantially diagonal to the discharge port 204, that is, in the X positive direction.

排出口204直下の底面は、Y方向に向うにつれて鉛直下方(Z負方向)に向かう傾斜面になっている。排出口204が配置されている内壁面のX正方向の部分直下における底面は、水平面になっている。ここでは、傾斜面の排出口204側(Y負方向側)の端における鉛直方向の高さは、水平面の鉛直方向の高さと略一致している。傾斜面の鉛直下方には、ガス室211a〜211dが設けられている。ガス室211a〜211dのうち、ガス室211aは原料供給口201に近い位置に配置されており、原料供給口201から離れるY負方向にガス室211b、ガス室211c、ガス室211dがこの順に並んでいる。水平面の鉛直下方には、ガス室211eが配置されている。   The bottom surface directly below the discharge port 204 is an inclined surface that goes vertically downward (Z negative direction) as it goes in the Y direction. A bottom surface immediately below a portion in the X positive direction of the inner wall surface on which the discharge port 204 is disposed is a horizontal plane. Here, the height in the vertical direction at the end of the inclined surface on the discharge port 204 side (Y negative direction side) is substantially the same as the height in the vertical direction of the horizontal plane. Gas chambers 211a to 211d are provided vertically below the inclined surface. Among the gas chambers 211a to 211d, the gas chamber 211a is disposed at a position close to the raw material supply port 201, and the gas chamber 211b, the gas chamber 211c, and the gas chamber 211d are arranged in this order in the negative Y direction away from the raw material supply port 201. It is out. A gas chamber 211e is disposed vertically below the horizontal plane.

ガス室211a〜211eは、互いに独立している。ガス室211a〜211e内には、前記実施形態と同様のガス供給装置から流動化ガスが供給される。排出口204近傍に配置されたガス室211dを通してガス化炉20に供給される流動化ガスの線速度は、流動媒体粒子の流動化下限速度以上、触媒粒子の流動化下限未満の範囲内に設定されている。ここでは、ガス化炉20に供給される流動化ガスのうち、ガス室211dを通して供給される流動化ガスの線速度が最も小さく、次いでガス室211c、ガス室211b、ガス室211aの順に線速度が大きくなっている。   The gas chambers 211a to 211e are independent of each other. Fluidized gas is supplied into the gas chambers 211a to 211e from the same gas supply apparatus as in the above embodiment. The linear velocity of the fluidizing gas supplied to the gasification furnace 20 through the gas chamber 211d disposed in the vicinity of the discharge port 204 is set within a range of not less than the fluidization lower limit velocity of the fluidized medium particles and less than the fluidization lower limit of the catalyst particles. Has been. Here, among the fluidized gases supplied to the gasification furnace 20, the fluidized gas supplied through the gas chamber 211d has the lowest linear velocity, and then the gas chamber 211c, the gas chamber 211b, and the gas chamber 211a in that order. Is getting bigger.

図4(b)に示すように、原料供給口201から供給された有機物原料P1は、触媒粒子P5、及び流動媒体供給口202から供給された流動媒体粒子P2と混合され、Y負方向に流動しつつ熱分解する。流動媒体粒子P2と熱分解により生成されたチャーP3は、排出口204からオーバーフロー管16に流入する。排出口204近傍に到達した触媒粒子P5は、流動性が低下して沈降し、傾斜面を伝って原料供給口201側に移動する。このように変形例1においても触媒粒子P5がガス化炉20内に滞留するので、触媒粒子P5の消費量が格段に低減される。   As shown in FIG. 4B, the organic raw material P1 supplied from the raw material supply port 201 is mixed with the catalyst particles P5 and the fluidized medium particles P2 supplied from the fluidized medium supply port 202, and flows in the Y negative direction. While pyrolyzing. The fluid medium particles P <b> 2 and the char P <b> 3 generated by thermal decomposition flow into the overflow pipe 16 from the discharge port 204. The catalyst particles P5 that have reached the vicinity of the discharge port 204 are settled due to a decrease in fluidity, and move to the raw material supply port 201 side along the inclined surface. Thus, also in the modification 1, since the catalyst particle P5 stays in the gasification furnace 20, the consumption of the catalyst particle P5 is significantly reduced.

図5(a)は、変形例2のガス化炉30、流動化装置31を模式的に示す斜視図であり、図5(b)は、図5(b)のB−B’線矢視断面図である。図5(a)、(b)に示すように、ガス化炉30は、底面の一部のみが傾斜面になっており、傾斜面がX方向の全幅にわたって延在している点で変形例1と異なる。   FIG. 5A is a perspective view schematically showing the gasification furnace 30 and the fluidizing device 31 of Modification 2. FIG. 5B is a view taken along the line BB ′ in FIG. It is sectional drawing. As shown in FIGS. 5A and 5B, the gasification furnace 30 is modified in that only a part of the bottom surface is an inclined surface and the inclined surface extends over the entire width in the X direction. Different from 1.

ガス化炉30の内壁面には、前記実施形態と同様の配置で、原料供給口301、流動媒体供給口302、ガス回収口303、排出口304が設けられている。排出口304直下の底面は、Y方向に向うにつれて鉛直下方(Z負方向)に向かう傾斜面306になっている。この傾斜面306は、Y方向における排出口304側に配置されており、傾斜面306のY方向は水平面305になっている。   A raw material supply port 301, a fluid medium supply port 302, a gas recovery port 303, and a discharge port 304 are provided on the inner wall surface of the gasification furnace 30 in the same arrangement as in the above embodiment. The bottom surface directly below the discharge port 304 is an inclined surface 306 that goes vertically downward (Z negative direction) as it goes in the Y direction. The inclined surface 306 is disposed on the discharge port 304 side in the Y direction, and the Y direction of the inclined surface 306 is a horizontal plane 305.

水平面305の鉛直下方にはガス室311aが設けられており、傾斜面306の鉛直下方には、ガス室311bが設けられている。ガス室311a、311bは、互いに独立している。ガス室311aには、前記実施形態と同様のガス供給装置310からガス管312aを介して流動化ガスG1が供給される。ガス室311bには、ガス管312bを介して流動化ガスG1が供給される。排出口304近傍に配置されたガス室311bを通してガス化炉30に供給される流動化ガスG1の線速度は、流動媒体粒子の流動化下限速度以上、触媒粒子の流動化下限未満の範囲内に設定されている。ガス室311aを通してガス化炉30に供給される流動化ガスG1の線速度は、ガス室311bよりも大きくなっている。   A gas chamber 311 a is provided vertically below the horizontal plane 305, and a gas chamber 311 b is provided vertically below the inclined surface 306. The gas chambers 311a and 311b are independent of each other. The fluidizing gas G1 is supplied to the gas chamber 311a through the gas pipe 312a from the same gas supply device 310 as in the above embodiment. The fluidizing gas G1 is supplied to the gas chamber 311b via the gas pipe 312b. The linear velocity of the fluidizing gas G1 supplied to the gasification furnace 30 through the gas chamber 311b disposed in the vicinity of the discharge port 304 is within a range of not less than the fluidization lower limit velocity of the fluidized medium particles and less than the fluidization lower limit of the catalyst particles. Is set. The linear velocity of the fluidizing gas G1 supplied to the gasification furnace 30 through the gas chamber 311a is larger than that of the gas chamber 311b.

図5(b)に示すように、原料供給口301から供給された有機物原料P1は、流動媒体供給口302から供給された流動媒体粒子P2、及び触媒粒子P5と混合され、Y負方向に流動しつつ熱分解する。流動媒体粒子P2と熱分解により生成されたチャーP3は、排出口304からオーバーフロー管16に流入する。排出口304近傍に到達した触媒粒子P5は、流動性が低下して沈降し、傾斜面306を伝って原料供給口301側に移動する。このように変形例2においても触媒粒子P5がガス化炉30内に滞留するので、触媒粒子P5の消費量が格段に低減される。   As shown in FIG. 5B, the organic material P1 supplied from the raw material supply port 301 is mixed with the fluid medium particles P2 and catalyst particles P5 supplied from the fluid medium supply port 302, and flows in the negative Y direction. While pyrolyzing. The fluid medium particles P2 and the char P3 generated by the thermal decomposition flow into the overflow pipe 16 from the discharge port 304. The catalyst particles P <b> 5 that have reached the vicinity of the discharge port 304 are sedimented due to a decrease in fluidity, and move to the raw material supply port 301 side through the inclined surface 306. Thus, also in the modified example 2, since the catalyst particles P5 stay in the gasification furnace 30, the consumption of the catalyst particles P5 is significantly reduced.

図6(a)は、変形例3のガス化炉40、流動化装置41を模式的に示す斜視図であり、図6(b)は、変形例3のガス化炉40、流動化装置41をZ方向からみた平面図である。図6(a)、(b)に示すように、ガス化炉40は、底面の一部のみが傾斜面になっており、傾斜面がX方向及びY方向において傾斜している点で変形例1、2と異なる。   FIG. 6A is a perspective view schematically showing the gasification furnace 40 and the fluidization device 41 of the third modification, and FIG. 6B is the gasification furnace 40 and the fluidization device 41 of the third modification. It is the top view which looked at from the Z direction. As shown in FIGS. 6A and 6B, the gasification furnace 40 is modified in that only a part of the bottom surface is an inclined surface, and the inclined surface is inclined in the X direction and the Y direction. Different from 1 and 2.

ガス化炉40の内壁面には、変形例2と同様の配置で、原料供給口401、流動媒体供給口402、排出口404が設けられている。また、変形例2と同様に、ガス化炉40のガス取出口403は、ガス化炉40の天井面の略中央に配置されている。排出口304直下の底面は、X方向、Y方向の各々に向うにつれて鉛直下方(Z負方向)に向かう傾斜面406になっている。ここでは、傾斜面406が箱状のガス化炉40の角部のみに配置されており、傾斜面406を除いたガス化炉40の底面は、水平面405になっている。   On the inner wall surface of the gasification furnace 40, a raw material supply port 401, a fluid medium supply port 402, and a discharge port 404 are provided in the same arrangement as in the second modification. Further, as in the second modification, the gas outlet 403 of the gasification furnace 40 is disposed at substantially the center of the ceiling surface of the gasification furnace 40. The bottom surface directly below the discharge port 304 is an inclined surface 406 that extends vertically downward (Z negative direction) toward each of the X direction and the Y direction. Here, the inclined surfaces 406 are arranged only at the corners of the box-shaped gasifier 40, and the bottom surface of the gasifier 40 excluding the inclined surfaces 406 is a horizontal surface 405.

水平面405の鉛直下方にはガス室411aが設けられており、傾斜面406の鉛直下方には、ガス室411bが設けられている。ガス室411a、411bは、互いに独立している。ガス室411a、411bには、前記実施形態と同様のガス供給装置から流動化ガスG1が供給される。排出口404近傍に配置されたガス室411bを通してガス化炉40に供給される流動化ガスG1の線速度は、流動媒体粒子の流動化下限速度以上、触媒粒子の流動化下限未満の範囲内に設定されている。ガス室411aを通してガス化炉40に供給される流動化ガスG1の線速度は、ガス室411bよりも大きくなっている。   A gas chamber 411 a is provided vertically below the horizontal plane 405, and a gas chamber 411 b is provided vertically below the inclined surface 406. The gas chambers 411a and 411b are independent of each other. The fluidizing gas G1 is supplied to the gas chambers 411a and 411b from the same gas supply apparatus as in the above embodiment. The linear velocity of the fluidizing gas G1 supplied to the gasification furnace 40 through the gas chamber 411b disposed in the vicinity of the discharge port 404 is within the range of not less than the fluidization lower limit velocity of the fluidized medium particles and less than the fluidization lower limit of the catalyst particles. Is set. The linear velocity of the fluidizing gas G1 supplied to the gasification furnace 40 through the gas chamber 411a is larger than that of the gas chamber 411b.

図6(b)に示すように、流動媒体粒子P2と熱分解により生成されたチャーP3は、排出口404からオーバーフロー管16に流入する。排出口404近傍に到達した触媒粒子P5は、流動性が低下することにより沈降し、傾斜面406を伝って原料供給口401側に移動する。このように変形例3においても触媒粒子P5がガス化炉40内に滞留するので、触媒粒子P5の消費量が格段に低減される。   As shown in FIG. 6B, the fluid medium particles P <b> 2 and the char P <b> 3 generated by thermal decomposition flow into the overflow pipe 16 from the discharge port 404. The catalyst particles P5 that have reached the vicinity of the discharge port 404 settle due to a decrease in fluidity, and move to the raw material supply port 401 side along the inclined surface 406. Thus, also in the modification 3, since the catalyst particle P5 stays in the gasification furnace 40, the consumption of the catalyst particle P5 is remarkably reduced.

図7は、変形例4のガス化炉50、流動化装置51を模式的に示す断面図である。図7に示すようにガス化炉50は、底面が水平面になっている点、底部に触媒粒子の回収口が設けられている点で、前記実施形態、変形例1〜3と異なる。   FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a gasification furnace 50 and a fluidizing device 51 of Modification 4. As shown in FIG. 7, the gasification furnace 50 is different from the above-described embodiment and Modifications 1 to 3 in that the bottom surface is a horizontal surface and a recovery port for catalyst particles is provided at the bottom.

ガス化炉50の内壁面には、前記実施形態と同様の配置で、原料供給口501、流動媒体供給口502、ガス回収口503、排出口504が設けられている。ガス化炉50の底面は、排出口504近傍を除いて水平面505になっている。水平面505の鉛直下方には、ガス室511aが設けられている。ガス室511aには、前記実施形態と同様のガス供給装置510からガス管512aを介して流動化ガスG1が供給される。排出口504近傍におけるガス化炉50の底部には、回収口506が設けられている。回収口506の鉛直下方には、ガス室511bが設けられている。ガス室511bには、ガス供給装置510からガス管512bを介して、ガス室511aと独立して流動化ガスG1が供給される。ガス室511aから回収口506を通してガス化炉50に供給される流動化ガスG1の線速度は、流動媒体粒子の流動化下限速度以上、触媒粒子の流動化下限未満の範囲内に設定されている。回収口506は、触媒回収管513と通じている。触媒回収管513内には、ガス室511bから流動化ガスG1が供給される。ここでは、触媒回収管513が、流動媒体供給管14と接続されている。   A raw material supply port 501, a fluid medium supply port 502, a gas recovery port 503, and a discharge port 504 are provided on the inner wall surface of the gasification furnace 50 in the same arrangement as in the above embodiment. The bottom surface of the gasification furnace 50 is a horizontal surface 505 except for the vicinity of the discharge port 504. A gas chamber 511 a is provided vertically below the horizontal plane 505. The fluidizing gas G1 is supplied to the gas chamber 511a through the gas pipe 512a from the same gas supply apparatus 510 as in the above embodiment. A recovery port 506 is provided at the bottom of the gasification furnace 50 in the vicinity of the discharge port 504. A gas chamber 511 b is provided vertically below the recovery port 506. The fluidizing gas G1 is supplied to the gas chamber 511b from the gas supply device 510 through the gas pipe 512b independently of the gas chamber 511a. The linear velocity of the fluidizing gas G1 supplied from the gas chamber 511a to the gasification furnace 50 through the recovery port 506 is set in the range of not less than the fluidization lower limit velocity of the fluidized medium particles and less than the fluidization lower limit of the catalyst particles. . The recovery port 506 communicates with the catalyst recovery pipe 513. The fluidizing gas G1 is supplied into the catalyst recovery pipe 513 from the gas chamber 511b. Here, the catalyst recovery pipe 513 is connected to the fluid medium supply pipe 14.

原料供給口501から供給された有機物原料P1は、流動媒体供給口502から供給された流動媒体粒子P2、及び触媒粒子P5と混合され、Y負方向に流動しつつ熱分解する。流動媒体粒子P2と熱分解により生成されたチャーP3は、排出口504からオーバーフロー管16に流入する。排出口504近傍に到達した触媒粒子P5は、流動性が低下することにより、回収口506内に沈降する。回収口506内に沈降した触媒粒子P5は、ガス室511bから供給される流動化ガスにより流動化され、触媒回収管513内を通して流動媒体供給管14まで運ばれる。触媒粒子P5は、流動媒体供給管14を通してガス化炉10内に戻される。このように変形例4において、流動媒体供給管14の一部と、回収口506、触媒回収管513が循環経路を構成しており、循環経路と循環経路内に流動化ガスG1を供給するガス室511b、ガス供給装置510により循環装置が構成されている。これにより、触媒粒子P5の流れP5fが循環流となり、触媒粒子P5がガス化炉50内に滞留するので、触媒粒子P5の消費量が格段に低減される。   The organic material P1 supplied from the raw material supply port 501 is mixed with the fluid medium particles P2 and catalyst particles P5 supplied from the fluid medium supply port 502, and thermally decomposes while flowing in the Y negative direction. The flowing medium particles P2 and the char P3 generated by thermal decomposition flow into the overflow pipe 16 from the discharge port 504. The catalyst particles P5 that have reached the vicinity of the discharge port 504 settle in the recovery port 506 due to a decrease in fluidity. The catalyst particles P5 that have settled in the recovery port 506 are fluidized by the fluidizing gas supplied from the gas chamber 511b, and are carried to the fluid medium supply pipe 14 through the catalyst recovery pipe 513. The catalyst particles P <b> 5 are returned to the gasification furnace 10 through the fluid medium supply pipe 14. As described above, in Modification 4, a part of the fluid medium supply pipe 14, the recovery port 506, and the catalyst recovery pipe 513 form a circulation path, and the gas that supplies the fluidizing gas G1 to the circulation path and the circulation path. The chamber 511b and the gas supply device 510 constitute a circulation device. As a result, the flow P5f of the catalyst particles P5 becomes a circulation flow, and the catalyst particles P5 stay in the gasification furnace 50, so that the consumption of the catalyst particles P5 is significantly reduced.

1・・・ガス化装置、10・・・ガス化炉、11・・・流動化装置、12・・・燃焼炉、13・・・原料供給管、14・・・流動媒体供給管、15・・・ガス回収装置、16・・・オーバーフロー管、17・・・移送管、18・・・分離器、P1・・・有機物原料、P2・・・流動媒体粒子、P5・・・触媒粒子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gasifier, 10 ... Gasifier, 11 ... Fluidizer, 12 ... Combustion furnace, 13 ... Raw material supply pipe, 14 ... Fluid medium supply pipe, 15 ..Gas recovery device, 16 ... overflow pipe, 17 ... transfer pipe, 18 ... separator, P1 ... organic material raw material, P2 ... fluid medium particles, P5 ... catalyst particles

Claims (8)

流動媒体粒子、該流動媒体粒子から供給される熱により有機ガスとチャーとに熱分解する有機物原料及び該有機物原料の熱分解を促進する触媒粒子が貯留されるガス化炉と、
前記ガス化炉内に貯留される粒子を流動化して、該粒子のうちの前記触媒粒子を前記ガス化炉内に滞留させるとともに前記チャー及び前記流動媒体粒子の一部を前記ガス化炉に設けられた排出口から排出する流動化装置と、を備えていることを特徴とするガス化装置。
A gasification furnace in which fluidized medium particles, an organic material that is thermally decomposed into an organic gas and char by heat supplied from the fluidized medium particles, and catalyst particles that promote thermal decomposition of the organic material are stored;
The particles stored in the gasification furnace are fluidized, and the catalyst particles of the particles are retained in the gasification furnace, and the char and part of the fluidized medium particles are provided in the gasification furnace. And a fluidizing device for discharging from the discharged outlet.
前記流動化装置は、前記粒子を流動化させる流動化ガスを前記ガス化炉内に供給するガス供給装置を含み、
前記触媒粒子の前記流動化ガスに対する追従性が、前記流動媒体粒子の前記流動化ガスに対する追従性よりも小さく設定されるとともに、前記ガス化炉内の前記排出口の近傍に供給される前記流動化ガスの線速度が、前記ガス炉内に供給される前記流動化ガスの線速度の平均値未満に設定されることを特徴とする請求項1に記載のガス化装置。
The fluidizing device includes a gas supply device for supplying a fluidizing gas for fluidizing the particles into the gasification furnace,
The followability of the catalyst particles with respect to the fluidizing gas is set to be smaller than the followability of the fluidizing medium particles with respect to the fluidizing gas, and the fluid supplied to the vicinity of the discharge port in the gasification furnace. The gasification apparatus according to claim 1, wherein a linear velocity of the gasified gas is set to be less than an average value of the linear velocity of the fluidized gas supplied into the gas furnace.
前記排出口の近傍に供給される前記流動化ガスの線速度が、前記触媒粒子の粒径及び密度により定まる触媒粒子の流動化下限速度未満に設定されることを特徴とする請求項2に記載のガス化装置。   The linear velocity of the fluidizing gas supplied in the vicinity of the discharge port is set to be less than the fluidization lower limit velocity of the catalyst particles determined by the particle size and density of the catalyst particles. Gasifier. 前記排出口の近傍を除いた前記ガス化炉内の少なくとも一部に供給される前記流動化ガスの線速度が、前記触媒粒子の粒径及び密度により定まる触媒粒子の流動化下限速度以上に設定されることを特徴とする請求項2又は3に記載のガス化装置。   The linear velocity of the fluidized gas supplied to at least a part of the gasification furnace excluding the vicinity of the discharge port is set to be equal to or higher than the fluidization lower limit velocity of the catalyst particles determined by the particle size and density of the catalyst particles The gasifier according to claim 2, wherein the gasifier is provided. 前記ガス化炉内の底面における少なくとも前記排出口の近傍の面が、前記排出口に向うにつれて鉛直方向上方に向かう傾斜面になっていることを特徴とする請求項2〜4のいずれか一項に記載のガス化装置。   The surface in the vicinity of the discharge port at least on the bottom surface in the gasification furnace is an inclined surface that extends upward in the vertical direction toward the discharge port. The gasifier described in 1. 前記排出口の近傍における前記ガス化炉の底部に設けられた回収口と、
前記回収口に流入した前記触媒粒子を前記ガス化炉内に循環させる循環装置と、を有することを特徴とする請求項2〜4のいずれか一項に記載のガス化装置。
A recovery port provided at the bottom of the gasifier in the vicinity of the discharge port;
The gasifier according to any one of claims 2 to 4, further comprising a circulation device that circulates the catalyst particles flowing into the recovery port into the gasification furnace.
前記ガス化炉内に供給される前記流動化ガスの線速度の平均値が、前記流動媒体粒子の粒径及び密度により定まる流動媒体粒子の流動化下限速度の3倍以上12倍以下に設定されることを特徴とする請求項2〜5のいずれか一項に記載のガス化装置。   The average value of the linear velocity of the fluidizing gas supplied into the gasification furnace is set to be not less than 3 times and not more than 12 times the fluidization lower limit velocity of the fluidizing media particles determined by the particle size and density of the fluidizing media particles. The gasifier according to any one of claims 2 to 5, wherein: 前記排出口にから排出された前記チャーを燃焼させて前記流動媒体粒子を加熱する燃焼炉と、
前記燃焼炉内で加熱された前記流動媒体粒子を前記ガス化炉内に移送する移送装置と、を有することを特徴とする請求項2〜7のいずれか一項に記載のガス化装置。
A combustion furnace for heating the fluidized medium particles by burning the char discharged from the outlet;
The gasifier according to claim 2, further comprising: a transfer device that transfers the fluidized medium particles heated in the combustion furnace into the gasifier.
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