JP5762109B2 - Tar decomposition method and tar decomposition equipment - Google Patents

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Description

本発明は、可燃性ガスのガス化ガス中に含まれるタール分を金属系触媒によって分解するタール分解方法およびタール分解設備に関する。   The present invention relates to a tar decomposing method and a tar decomposing facility for decomposing a tar component contained in a gasified gas of a combustible gas with a metal catalyst.

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)やバイオマス等をガス化する設備では、タールを分解するための触媒充填層式タール分解設備が設置される。この触媒は適正な温度(例えば700〜950℃)があり、運転中に適性温度以下になった場合、酸化剤(空気、酸素、酸素富化空気など)を供給し、ガス化ガスを燃焼させ昇温し、その温度を適正範囲に制御するようにしている。ガス分解設備に酸化剤を供給して、ガス化ガスを燃焼させるタール分解設備がある(特許文献1)。   In facilities that gasify waste (organic waste) containing organic matter such as wood chips and sewage sludge, biomass, and the like, a catalyst packed bed type tar decomposition facility for decomposing tar is installed. This catalyst has an appropriate temperature (for example, 700 to 950 ° C.). When the temperature falls below the appropriate temperature during operation, an oxidant (air, oxygen, oxygen-enriched air, etc.) is supplied to burn the gasified gas. The temperature is raised and the temperature is controlled within an appropriate range. There is a tar decomposition facility in which an oxidizing agent is supplied to a gas decomposition facility to burn gasified gas (Patent Document 1).

しかし、ガス化ガスは還元性気体であり、ガス化ガス中に酸化剤を供給する場合、酸化剤とガス化ガスとの混合が十分でない場合は、すすが発生する。特にガス化ガス中はすすの前駆体といわれている芳香族系炭化水素類(ベンゼン、トルエン、ナフタレン、アントラセンなど)がタールとして存在し、すすが発生しやすい雰囲気になっている。このように、酸化剤の供給方法によっては、すすの発生を招き、触媒自体に付着して、タール分解性能の低下を引き起こしたり、さらに触媒層にすすが堆積すれば、触媒層の閉塞を引き起こす。   However, the gasification gas is a reducing gas. When an oxidizing agent is supplied into the gasifying gas, soot is generated if the mixing of the oxidizing agent and the gasifying gas is not sufficient. In particular, in the gasification gas, aromatic hydrocarbons (benzene, toluene, naphthalene, anthracene, etc.), which are said to be soot precursors, exist as tars, and soot is easily generated. As described above, depending on the method of supplying the oxidant, soot may be generated and adhere to the catalyst itself, causing degradation of tar decomposition performance. Further, if soot accumulates on the catalyst layer, the catalyst layer may be blocked. .

ガス燃焼は、予混合燃焼と拡散燃焼があり、予混合燃焼とはあらかじめ燃料と空気を混合させた予混合ガスを燃焼させる方式で、ガスコンロが代表例である。予め燃料と空気が混合されているため、燃焼性が良好であるが、逆火が起こしやすい問題もある。一方、拡散燃焼は、燃焼と空気(の噴出口)が別々の場所にあり、燃料と空気の境界面でのガス拡散により燃焼が促進(火炎が伝播)する燃焼方式であり、ライターの燃焼が代表例である。   Gas combustion includes premixed combustion and diffusion combustion. Premixed combustion is a method of burning a premixed gas in which fuel and air are mixed in advance, and a gas stove is a typical example. Since fuel and air are mixed in advance, the combustibility is good, but there is a problem that backfire is likely to occur. On the other hand, diffusion combustion is a combustion system in which combustion and air (jet outlet) are in different locations, and combustion is promoted (flame is propagated) by gas diffusion at the interface between fuel and air. This is a representative example.

高温のガス化ガス雰囲気に酸化剤を単独で供給すれば、拡散燃焼によりガス化ガスが燃焼するが、ノズルから単に酸化剤を供給しても、ガス化ガスのガス組成やガス量が変動している状態では、絶えず燃焼状態が変化するため、安定かつ良好な燃焼状態を維持することができず、すすの発生を招くことが懸念される。   If the oxidant is supplied alone to the high-temperature gasified gas atmosphere, the gasified gas is burned by diffusion combustion. However, even if the oxidant is simply supplied from the nozzle, the gas composition and gas amount of the gasified gas will fluctuate. In such a state, the combustion state constantly changes, so that a stable and good combustion state cannot be maintained, and there is a concern that soot may be generated.

特開2010−111779号公報JP 2010-1111779 A

そこで、本発明は、上記従来技術の有する問題点・状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、酸化剤と可燃性ガスとの混合ガスをガス化ガス中に供給することで、安定かつ良好な燃焼を可能としたタール分解方法およびタール分解設備を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the problems and situations of the above-described prior art, and its purpose is to supply a gas mixture of an oxidant and a combustible gas into the gasification gas, An object of the present invention is to provide a tar decomposition method and a tar decomposition apparatus that enable stable and good combustion.

本発明に係るタール分解方法は、可燃性であるガス化ガス中に含まれるタール分を金属系触媒によって分解するタール分解方法であって、前記金属系触媒が配置された反応容器内に、酸化剤と可燃性ガスとの混合ガスを供給することで、前記金属系触媒および/または前記ガス化ガスの温度を昇温する構成であり、前記混合ガス中の前記可燃性ガスに、タール分解処理されたガス化ガス、または、タール分解処理かつガス精製処理されたガス化ガスを用いる場合において、当該混合ガス中の可燃性ガスの量が、当該用いられるガス化ガス中の可燃成分を測定し、当該測定結果に基づいて理論酸素量を演算し、理論酸素比の1以下になるように当該ガス化ガスの送り込みを行うことを特徴とする。
The tar decomposition method according to the present invention is a tar decomposition method for decomposing a tar content contained in a flammable gasification gas with a metal catalyst, and the oxidation is carried out in a reaction vessel in which the metal catalyst is arranged. The temperature of the metal catalyst and / or the gasification gas is raised by supplying a mixed gas of the agent and the combustible gas, and tar decomposition is performed on the combustible gas in the mixed gas. In the case of using a gasified gas or a gasified gas that has been subjected to tar decomposition treatment and gas purification treatment, the amount of combustible gas in the mixed gas measures the combustible component in the gasification gas used. The theoretical oxygen amount is calculated based on the measurement result, and the gasification gas is fed so that the theoretical oxygen ratio is 1 or less .

この構成によって、混合ガス(酸化剤および可燃性ガス)をガス化ガス中に供給し、安定かつ良好な燃焼(予混合燃焼)を行えるので、すすの発生を抑制できる。さらに、安定かつ良好な燃焼を維持できるため、金属系触媒の触媒効果が有効に発揮される反応温度域を安定に維持することができ、タール分解効率を飛躍的に向上できる。「理論酸素比の1以下」を別の表現でいえば、「理論酸素量に対し1倍以上」である。この構成では、ガス化ガス中の可燃成分が一定でなく変動している場合でも、ガス化ガス中の可燃成分を測定することで、混合ガスの可燃成分量を所定範囲に設定できるため好ましい。
With this configuration, the mixed gas (oxidant and combustible gas) is supplied into the gasified gas, and stable and good combustion (premixed combustion) can be performed, so that the generation of soot can be suppressed. Furthermore, since stable and good combustion can be maintained, the reaction temperature range in which the catalytic effect of the metal catalyst is effectively exhibited can be stably maintained, and tar decomposition efficiency can be dramatically improved. In other words, “1 or less of the theoretical oxygen ratio” is “1 or more times the theoretical oxygen amount”. This configuration is preferable because even if the combustible component in the gasification gas is not constant and varies, the amount of the combustible component of the mixed gas can be set within a predetermined range by measuring the combustible component in the gasification gas.

上記方法の実施態様として、前記混合ガス中の前記可燃性ガスが、都市ガス、LPガス、およびバイオガスから選択されるいずれか1種または2種以上の組み合わせをさらに含む
As an embodiment of the above method, the combustible gas in the mixed gas further includes any one type or a combination of two or more types selected from city gas, LP gas, and biogas.

都市ガス、LPガスは市場で流通しているため供給確保が容易である。バイオガスとしては、例えば、メタン発酵や下水汚泥の消化ガスが挙げられる。タール分解設備でタール分解処理された後のガス化ガスを、還流経路(配管)を通じて混合ガス成分である可燃性ガスに用いることができる。また、タール分解設備の下流に配置されるガス精製設備で精製されたガス化ガスを、還流経路(配管)を通じて混合ガス成分である可燃性ガスに用いることができ、かかる場合、ガス化ガスの温度がタール分解処理後のガス化ガスよりも低温になるため、制御装置などの設置を容易にできるので好ましい。   Since city gas and LP gas are distributed in the market, it is easy to secure supply. Examples of the biogas include methane fermentation and sewage sludge digestion gas. The gasification gas after the tar decomposition treatment by the tar decomposition facility can be used as a combustible gas that is a mixed gas component through a reflux path (pipe). Moreover, the gasification gas refined | purified with the gas purification equipment arrange | positioned downstream of a tar cracking equipment can be used for the combustible gas which is a mixed gas component through a recirculation | reflux path | route (piping). Since the temperature is lower than that of the gasified gas after the tar decomposition treatment, it is preferable because the installation of the control device can be facilitated.

上記方法の実施態様として、前記混合ガス中の前記可燃性ガスの混合量が、理論酸素比の1以下である。理論酸素比は、一定量の可燃性ガスを完全燃焼(酸化反応)させるのに必要な酸素量比である(可燃性ガスを1とする)。別の表現でいえば、前記混合ガス中の前記可燃性ガスの混合量が、当該可燃性ガスが完全燃焼するのに必要な理論酸素量に対して1倍以上である。その理由は、運転状態、燃料、装置形状などの要因により、混合する可燃性ガス(例えば外部燃料、処理対象のガス化ガス)の混合量を理論酸素比(あるいは理論空気比)の1以下で調整することが好ましいからである。   As an embodiment of the above method, the amount of the combustible gas mixed in the mixed gas is 1 or less of the theoretical oxygen ratio. The theoretical oxygen ratio is an oxygen amount ratio necessary for complete combustion (oxidation reaction) of a certain amount of combustible gas (combustible gas is set to 1). In other words, the amount of the combustible gas mixed in the mixed gas is one or more times the theoretical oxygen amount necessary for the combustible gas to completely burn. The reason is that the mixing amount of combustible gas (for example, external fuel, gasification gas to be processed) to be mixed is 1 or less of the theoretical oxygen ratio (or the theoretical air ratio) depending on factors such as the operating state, fuel, and device shape. It is because it is preferable to adjust.

本発明において、可燃性ガスの混合量が、理論酸素比の1より大きいと、酸素が余ることになり、拡散燃焼が引き起こされる可能性があり好ましくない。一方、可燃性ガスの混合量が、理論酸素比の1より小さいと、酸素が足りないこととなるが、昇温できる温度はさほど変わらない。すなわち、例えば、ガス組成が以下の場合に、このガスを100℃(700℃→800℃)昇温させるのに必要な空気量は、120m /h(5.4kmol/h)である。 In the present invention, when the mixing amount of the combustible gas is larger than 1 in the theoretical oxygen ratio, oxygen is left, which may cause diffusion combustion, which is not preferable. On the other hand, when the mixing amount of the combustible gas is smaller than the theoretical oxygen ratio of 1, oxygen is insufficient, but the temperature at which the temperature can be raised does not change much. That is, for example, when the gas composition is as follows, the amount of air necessary to raise the temperature of this gas by 100 ° C. (700 ° C. → 800 ° C.) is 120 m 3 N / h (5.4 kmol / h).

(ガス組成)
温度:700℃、
:40[kmol/h]、
CO:15[kmol/h]、
O:25[kmol/h]、
:11[kmol/h]、
CH:2[kmol/h]、
CO:6[kmol/h]、
合計100[kmol/h](2240m /h)。
(Gas composition)
Temperature: 700 ° C
N 2 : 40 [kmol / h],
CO 2 : 15 [kmol / h],
H 2 O: 25 [kmol / h],
H 2 : 11 [kmol / h],
CH 4 : 2 [kmol / h],
CO: 6 [kmol / h],
Total 100 [kmol / h] (2240 m 3 N / h).

この必要な空気量に対し、理論空気比=1となるCHガスは、0.57kmol/h(12.7m /h)である(0.57=5.4×0.21×0.5;CH+2O→CO+2HO)。従って、ガス化ガス100kmol/hに0.57kmol/hのCHガスを混ぜても、ガス量や温度にはほとんど影響しない。よって、昇温するために決められた空気量に対し、可燃性ガス量が理論酸素比の1以下であれば、大きな問題はないが、小さ過ぎると(例えば、理論酸素比の0.5以下)、可燃性ガス供給設備が過大になり、さらに、都市ガス購入のためのコスト面の問題も生じてくる。一方、可燃性ガスとしてガス化ガスを循環させて用いる場合には、ガス組成などが変動するため、理論酸素比の1を維持するためには、上記構成のような工夫が必要である。以上のことから、可燃性ガスの量を理論酸素比の1以下を維持しつつ、かつ1に近い状態(例えば、0.8以上1以下の範囲で、好ましくは0.9以上1以下、より好ましくは0.95以上1以下である。)を保つ(持っていく)ことが特に好ましい。 The CH 4 gas at which the theoretical air ratio = 1 is 0.57 kmol / h (12.7 m 3 N / h) with respect to this required air amount (0.57 = 5.4 × 0.21 × 0). .5; CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O). Therefore, even if 0.57 kmol / h CH 4 gas is mixed with the gasified gas 100 kmol / h, the gas amount and temperature are hardly affected. Therefore, if the amount of combustible gas is 1 or less of the theoretical oxygen ratio with respect to the air amount determined to raise the temperature, there is no big problem, but if it is too small (for example, 0.5 or less of the theoretical oxygen ratio). ), Flammable gas supply facilities become excessive, and there are also cost problems for the purchase of city gas. On the other hand, when the gasified gas is circulated and used as the combustible gas, the gas composition and the like fluctuate. Therefore, in order to maintain the theoretical oxygen ratio of 1, a device as described above is required. From the above, while maintaining the amount of combustible gas at 1 or less of the theoretical oxygen ratio and close to 1 (for example, in the range of 0.8 to 1 and preferably 0.9 to 1 and more It is particularly preferably 0.95 or more and 1 or less).

また、他の本発明のタール分解設備は、可燃性であるガス化ガス中に含まれるタール分を金属系触媒によって分解するタール分解設備であって、前記金属系触媒を内部に配置する反応容器と、酸化剤と可燃性ガスとを混合して混合ガスを生成する混合ガス生成手段と、前記金属系触媒および/または前記ガス化ガスの温度を昇温するために、前記反応容器内に、前記混合ガス生成手段で生成された前記混合ガスを供給する混合ガス供給手段と、前記反応容器でタール分解処理されたガス化ガスを前記混合ガス生成手段へ送るガス送り手段と、前記タール分解処理後のガス化ガス中の可燃成分を測定する可燃成分測定部と、前記可燃成分測定部で測定された測定結果に基づいて理論酸素量を演算する演算部と、前記演算部で得られた前記理論酸素量に基づく理論酸素比の1以下になるように、前記ガス送り手段を制御する制御装置をさらに備える
Another tar decomposition facility of the present invention is a tar decomposition facility that decomposes a tar content contained in a combustible gasification gas with a metal catalyst, and the reaction vessel in which the metal catalyst is disposed. A mixed gas generating means for generating a mixed gas by mixing an oxidant and a combustible gas, and in order to raise the temperature of the metal catalyst and / or the gasified gas, A mixed gas supplying means for supplying the mixed gas generated by the mixed gas generating means; a gas feeding means for sending the gasification gas subjected to tar decomposition treatment in the reaction vessel to the mixed gas generating means; and the tar decomposition treatment. A combustible component measuring unit for measuring a combustible component in the later gasification gas, a calculating unit for calculating a theoretical oxygen amount based on a measurement result measured by the combustible component measuring unit, and the obtained by the calculating unit Theoretical acid At 1 following theory oxygen ratio based on the amount, further comprising a control device for controlling the gas feeding means.

この構成によって、混合ガス(酸化剤および可燃性ガス)をガス化ガス中に供給し、安定かつ良好な燃焼(予混合燃焼)を行えるので、すすの発生を抑制できる。さらに、安定かつ良好な燃焼を維持できるため、金属系触媒の触媒効果が有効に発揮される反応温度域を安定に維持することができ、タール分解効率を飛躍的に向上できる。この構成では、タール分解処理後のガス化ガス中の可燃成分が一定でなく変動している場合でも、ガス化ガス中の可燃成分を測定することで、混合ガスの可燃成分量を所定範囲に設定できるため好ましい。
With this configuration, the mixed gas (oxidant and combustible gas) is supplied into the gasified gas, and stable and good combustion (premixed combustion) can be performed, so that the generation of soot can be suppressed. Furthermore, since stable and good combustion can be maintained, the reaction temperature range in which the catalytic effect of the metal catalyst is effectively exhibited can be stably maintained, and tar decomposition efficiency can be dramatically improved. In this configuration, even when the combustible components in the gasified gas after tar decomposition are not constant and fluctuate, the amount of combustible components in the mixed gas is kept within a predetermined range by measuring the combustible components in the gasified gas. This is preferable because it can be set.

また、他の本発明のタール分解設備は、可燃性であるガス化ガス中に含まれるタール分を金属系触媒によって分解するタール分解設備であって、前記金属系触媒を内部に配置する反応容器と、酸化剤と可燃性ガスとを混合して混合ガスを生成する混合ガス生成手段と、前記金属系触媒および/または前記ガス化ガスの温度を昇温するために、前記反応容器内に、前記混合ガス生成手段で生成された前記混合ガスを供給する混合ガス供給手段と、前記反応容器でタール分解処理され、かつガス精製設備で精製処理されたガス化ガスを前記混合ガス生成手段へ送るガス送り手段と、前記ガス精製設備で精製処理されたガス化ガス中の可燃成分を測定する可燃成分測定部と、前記可燃成分測定部で測定された測定結果に基づいて理論酸素量を演算する演算部と、前記演算部で得られた前記理論酸素量に基づく理論酸素比の1以下になるように、前記ガス送り手段を制御する制御装置をさらに備える。 Another tar decomposition facility of the present invention is a tar decomposition facility that decomposes a tar content contained in a combustible gasification gas with a metal catalyst, and the reaction vessel in which the metal catalyst is disposed. A mixed gas generating means for generating a mixed gas by mixing an oxidant and a combustible gas, and in order to raise the temperature of the metal catalyst and / or the gasified gas, A mixed gas supply unit that supplies the mixed gas generated by the mixed gas generation unit , and a gasification gas that has been tar-decomposed in the reaction vessel and purified by a gas purification facility is sent to the mixed gas generation unit. A theoretical oxygen amount is calculated based on the measurement result measured by the gas feeding means, the combustible component measuring unit for measuring the combustible component in the gasified gas purified by the gas purification facility, and the combustible component measuring unit. A calculation unit, such that 1 or less of the theoretical oxygen ratio based on the theoretical amount of oxygen obtained by the arithmetic unit, further comprising a control device for controlling the gas feeding means.

この構成では、ガス精製処理後のガス化ガス中の可燃成分が一定でなく変動している場合でも、ガス化ガス中の可燃成分を測定することで、混合ガスの可燃成分量を所定範囲に設定できるため好ましい。また、ガス精製処理後のガス化ガスの温度がタール分解処理後のガス化ガスよりも低温になるため、制御装置などの設置を容易にできるので好ましい。   In this configuration, even if the combustible components in the gasification gas after gas purification treatment are not constant and fluctuate, the amount of combustible components in the mixed gas is kept within a predetermined range by measuring the combustible components in the gasification gas. This is preferable because it can be set. In addition, since the temperature of the gasification gas after the gas purification treatment is lower than that of the gasification gas after the tar decomposition treatment, it is preferable because it is easy to install a control device and the like.

ガス化ガスは、例えば、バイオマス燃料、石炭、コークス、廃油、下水汚泥、その他の有機性化合物をガス化したものである。ガス化の方法は、例えば、熱分解、部分酸化、水蒸気改質等の方法が挙げられる。本発明において、ガス化ガスの温度は、500℃以上900℃以下のガス温度であることが好ましい。500℃未満では金属系触媒のタール分解性能を維持しにくいためである。   The gasification gas is, for example, gasification of biomass fuel, coal, coke, waste oil, sewage sludge, and other organic compounds. Examples of the gasification method include methods such as thermal decomposition, partial oxidation, and steam reforming. In this invention, it is preferable that the temperature of gasification gas is 500 degreeC or more and 900 degrees C or less gas temperature. This is because if it is less than 500 ° C., it is difficult to maintain the tar decomposition performance of the metal catalyst.

本発明の一実施形態に係るタール分解設備を説明するための図The figure for demonstrating the tar decomposition | disassembly equipment which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るタール分解設備を説明するための図The figure for demonstrating the tar decomposition | disassembly equipment which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るタール分解設備を説明するための図The figure for demonstrating the tar decomposition | disassembly equipment which concerns on one Embodiment of this invention.

本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明に係る一実施形態に係るタール分解設備10の概略を示す。以下に各構成要素について説明する。   Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of a tar decomposition facility 10 according to an embodiment of the present invention. Each component will be described below.

先ず、ガス化設備1は、例えば、流動層ガス化炉、循環流動層ガス化炉等で構成される。ガス化設備1は、例えば、バイオマス燃料、石炭、コークス、廃油、その他の有機性化合物を、熱分解等の方法でガス化し、ガス化ガスGを生成する。この生成されたガス化ガスGは後段の高温集塵設備2に送給される。   First, the gasification equipment 1 is composed of, for example, a fluidized bed gasification furnace, a circulating fluidized bed gasification furnace, or the like. The gasification facility 1 generates gasified gas G by gasifying biomass fuel, coal, coke, waste oil, and other organic compounds by a method such as thermal decomposition, for example. The generated gasification gas G is fed to the subsequent high-temperature dust collection facility 2.

高温集塵設備2は、ガス化設備1とタール分解設備10の間に設置され、セラミックフィルターなどから構成され、ガス化ガスG中のダスト等を集塵・除去することができる。なお、この高温集塵設備2は必須ではなく省略される構成もある。   The high-temperature dust collection equipment 2 is installed between the gasification equipment 1 and the tar decomposition equipment 10, and is composed of a ceramic filter or the like, and can collect and remove dust and the like in the gasification gas G. The high temperature dust collection equipment 2 is not essential and may be omitted.

タール分解設備10は、ガス化設備1によって生成されたガス化ガスG(約800〜900℃程度)中のタール成分を金属系触媒によって処理する機能を有している。タール分解設備10は、触媒層12を反応容器10a内に配置している。反応容器10aは、例えば、断熱型固定床反応容器で構成されている。なお、触媒層12は、単層構造でもよく、2層以上の構造でもよい。また、複数のタール分解設備10を直列に配置してタール分解処理を多段階に行うように構成してもよく、あるいは、複数のタール分解設備10を並列に配置して、それぞれ交互にタール分解処理を行うように構成してもよい。   The tar decomposition facility 10 has a function of treating a tar component in the gasification gas G (about 800 to 900 ° C.) generated by the gasification facility 1 with a metal catalyst. In the tar decomposition facility 10, the catalyst layer 12 is disposed in the reaction vessel 10a. The reaction vessel 10a is composed of, for example, an adiabatic fixed bed reaction vessel. The catalyst layer 12 may have a single layer structure or a structure having two or more layers. Alternatively, a plurality of tar decomposition facilities 10 may be arranged in series so that the tar decomposition treatment is performed in multiple stages. Alternatively, a plurality of tar decomposition facilities 10 may be arranged in parallel, and tar decomposition is alternately performed. You may comprise so that a process may be performed.

触媒層12の金属系触媒は、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、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950℃未満の範囲であり、好ましくは800℃以上900℃未満の範囲である。本発明においては金属系触媒の反応温度域を維持できるように各種の制御が実行される。 Examples of the metal-based catalyst of the catalyst layer 12 include a single structure selected from nickel-based catalysts, cobalt-based catalysts, iron-based catalysts, chromium-based catalysts, and copper-based catalysts, or a plurality of combined structures. Examples of the nickel-based catalyst include Ni / Al 2 O 3 , Ni / MgO, Ni / MgO · CaO, and the like, and a composite oxide reforming catalyst containing nickel, magnesia and calcia is more preferable. The reaction temperature of these metal-based catalysts is lower than the deterioration temperature of the metal-based catalyst, for example, in the range of 700 ° C. or higher and lower than 950 ° C., and preferably in the range of 800 ° C. or higher and lower than 900 ° C. In the present invention, various controls are executed so that the reaction temperature range of the metal catalyst can be maintained.

タール分解設備10に導入(供給)されたガス化ガスGは、触媒層12の金属系触媒によってガス化ガス中のタールが分解される。その後、ガス化ガスGは、ガス精製設備3に送給されガス化ガスが精製され、ガス利用設備4に送給され燃焼等に提供される。ガス精製設備3は、例えば、ガス冷却装置、バグフィルター等の低温集塵装置、湿式ガス精製設備等を単独であるいはそれらの組合せで構成できる。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。   In the gasification gas G introduced (supplied) to the tar decomposition facility 10, the tar in the gasification gas is decomposed by the metal catalyst of the catalyst layer 12. Thereafter, the gasification gas G is supplied to the gas purification facility 3 to purify the gasification gas, and is supplied to the gas utilization facility 4 to be provided for combustion or the like. The gas purification equipment 3 can comprise, for example, a gas cooling device, a low-temperature dust collector such as a bag filter, a wet gas purification equipment, or the like alone or in combination thereof. The gas utilization facility 4 includes, for example, a combustion facility such as a boiler, a power generation facility such as a gas turbine and a gas engine, or a combination thereof.

(実施形態1)
本実施形態1のタール分解設備10の特徴構成について以下に説明する。金属系触媒層12を有する反応容器10aには、その金属系触媒の温度を測定する温度測定手段14が設置される。温度測定手段14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、例えば反応容器10aの外壁、反応容器10aの内壁部、反応容器10aの内部、または触媒層12に近接する位置、触媒層12壁面、触媒層12内部、触媒に直接接触する位置等が例示される。また、温度測定手段14は、1個に限定されず、複数個設置してもよい。また、温度測定手段14は、ガス化ガスGの入口側の触媒層12の入口に設置してもよく、中間部あるいは出口側に設置してもよく、触媒層12の出口側に設置するのがより好ましい。または、触媒層12の入口側、中間部、出口側のそれぞれに複数個設置し、触媒層12の温度勾配を確認できるようにすることが特に好ましい。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(温度勾配)を的確に得ることができる。温度測定手段14は、接触式温度計でもよく非接触式温度計でもよく、例えば熱電対形式の測定器でもよい。また、温度測定手段14は、触媒層12の出口のガス化ガスの温度を測定するように構成できる。
(Embodiment 1)
A characteristic configuration of the tar decomposition facility 10 according to the first embodiment will be described below. The reaction vessel 10 a having the metal catalyst layer 12 is provided with temperature measuring means 14 for measuring the temperature of the metal catalyst. The temperature detection part of the temperature measuring means 14 is not particularly limited as long as it is a position where the temperature of the catalyst is detected. For example, the outer wall of the reaction vessel 10a, the inner wall of the reaction vessel 10a, the inside of the reaction vessel 10a, or the catalyst layer 12 is used. Examples thereof include a position close to each other, a wall surface of the catalyst layer 12, the inside of the catalyst layer 12, and a position in direct contact with the catalyst. Further, the temperature measuring means 14 is not limited to one, and a plurality of temperature measuring means 14 may be installed. Further, the temperature measuring means 14 may be installed at the inlet of the catalyst layer 12 on the inlet side of the gasification gas G, may be installed at an intermediate portion or at the outlet side, and is installed at the outlet side of the catalyst layer 12. Is more preferable. Alternatively, it is particularly preferable to install a plurality of catalyst layers 12 on the inlet side, the intermediate portion, and the outlet side of the catalyst layer 12 so that the temperature gradient of the catalyst layer 12 can be confirmed. The temperature state and temperature distribution (temperature gradient) of the catalyst can be accurately obtained from a plurality of measured temperature data. The temperature measuring means 14 may be a contact type thermometer or a non-contact type thermometer, and may be a thermocouple type measuring instrument, for example. The temperature measuring means 14 can be configured to measure the temperature of the gasification gas at the outlet of the catalyst layer 12.

混合ガス供給手段13は、1個あるいは複数個の供給ノズルを備え、混合ガスを反応容器10内に供給する。供給ノズルは、触媒層あるいはガス化ガスに向かって、混合ガスを均一に分散して燃焼させるような構造を有し、また、そのように配置される。   The mixed gas supply means 13 includes one or a plurality of supply nozzles and supplies the mixed gas into the reaction vessel 10. The supply nozzle has a structure in which the mixed gas is uniformly dispersed and burned toward the catalyst layer or the gasification gas, and is arranged in such a manner.

混合ガス生成手段23は、酸化剤と外部燃料(可燃性ガス)とを混合して混合ガスを生成する。混合ガス生成手段23は、酸化剤を流通させている主配管に支配管を連通させて外部燃料を導入して混合させる手段である。均一混合をさせるために、酸化剤の流速V1を外部燃料の流速V2より大きくなるように、それぞれの配管径を調整してもよく、パンチングメタルや邪魔板を配置してもよい。また、ガス同士を機械的に混合させる機構を用いてもよい。   The mixed gas generation means 23 mixes an oxidant and an external fuel (combustible gas) to generate a mixed gas. The mixed gas generating means 23 is a means for introducing and mixing external fuel by connecting the control pipe to the main pipe through which the oxidant is circulated. In order to achieve uniform mixing, each pipe diameter may be adjusted so that the flow rate V1 of the oxidant is larger than the flow rate V2 of the external fuel, or a punching metal or baffle plate may be arranged. Further, a mechanism for mechanically mixing gases may be used.

混合ガス生成手段23に供給される酸化剤は、酸化剤調節装置21によって、単位時間当たりの供給量、流速が調整される。酸化剤は、酸化剤の貯留容器(不図示)からコンプレッサー等で供給される。酸化剤調節装置21は、流量計、流量調節弁、流速計、流速調整のための流速調節機能を備える。酸化剤調節装置21は後述する制御装置20からの指令に応じて酸化剤の供給制御を行う。   The supply amount and flow rate per unit time of the oxidant supplied to the mixed gas generating unit 23 are adjusted by the oxidant adjusting device 21. The oxidant is supplied from an oxidant storage container (not shown) by a compressor or the like. The oxidant adjusting device 21 includes a flow meter, a flow control valve, a flow meter, and a flow rate adjusting function for adjusting the flow rate. The oxidant adjusting device 21 performs supply control of the oxidant according to a command from the control device 20 described later.

酸化剤は、例えば、酸素、空気、酸素富化空気である。酸化剤の温度は、常温以上400℃以下であることが好ましい。   The oxidizing agent is, for example, oxygen, air, oxygen-enriched air. The temperature of the oxidant is preferably normal temperature or higher and 400 ° C. or lower.

混合ガス生成手段23に供給される外部燃料(可燃性ガス)は、外部燃料調節装置22によって、単位時間当たりの供給量、流速が調整される。外部燃料は、外部燃料の貯留容器(不図示)からコンプレッサー等で供給される。外部燃料調節装置22は、流量計、流量調節弁、流速計、流速調整のための流速調節機能を備える。外部燃料調節装置22は後述する制御装置20からの指令に応じて外部燃料の供給制御を行う。   The external fuel (combustible gas) supplied to the mixed gas generating means 23 is adjusted in supply amount and flow rate per unit time by the external fuel adjusting device 22. External fuel is supplied from an external fuel storage container (not shown) by a compressor or the like. The external fuel adjustment device 22 includes a flow meter, a flow rate adjustment valve, a flow velocity meter, and a flow velocity adjustment function for flow velocity adjustment. The external fuel adjusting device 22 performs external fuel supply control in accordance with a command from the control device 20 described later.

外部燃料は、例えば、都市ガス、LPガス、バイオガス等が挙げられる。また、他の燃料としては、タール分解設備10で処理されたガス化ガス、ガス精製設備4で精製されたガス化ガス等の燃料を貯留容器に蓄えて用いることもできる。   Examples of the external fuel include city gas, LP gas, and biogas. Further, as other fuels, fuels such as gasified gas processed by the tar decomposition facility 10 and gasified gas purified by the gas purification facility 4 can be stored in a storage container and used.

例えば、酸化剤に純酸素(O)を、外部燃料にメタン(CH)を用い、酸化剤供給量が、1kmol/h=22.4m /hと仮定する。メタンと酸素との燃焼反応は、CH+2O→CO+2HOである。従って、0.5kmol/h=11.2m /hのメタンを供給すると完全燃焼する(この場合、理論酸素比=1である)。運転状態、燃料、装置形状などの要因により混合する外部燃料と酸素の配合比は、理論酸素比(あるいは理論空気比)=1以下で調整することが好ましい。本実施形態では、理論酸素比(あるいは理論空気比)の1以下になるように、外部燃料と酸化剤の配合比を調整する。このように調整された、酸化剤と外部燃料との混合ガスによりガス化ガスを効果的に部分燃焼させガス化ガスの温度を上昇させることができる。 For example, it is assumed that pure oxygen (O 2 ) is used as the oxidant, methane (CH 4 ) is used as the external fuel, and the oxidant supply amount is 1 kmol / h = 22.4 m 3 N / h. The combustion reaction of methane and oxygen is CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O. Accordingly, when 0.5 kmol / h = 11.2 m 3 N / h of methane is supplied, complete combustion occurs (in this case, the theoretical oxygen ratio = 1). It is preferable to adjust the blending ratio of the external fuel and oxygen to be mixed according to factors such as the operating state, fuel, and device shape, so that the theoretical oxygen ratio (or theoretical air ratio) = 1 or less. In the present embodiment, the blending ratio of the external fuel and the oxidant is adjusted so that the theoretical oxygen ratio (or theoretical air ratio) is 1 or less. The gasified gas can be effectively partially burned by the mixed gas of the oxidant and the external fuel adjusted as described above, and the temperature of the gasified gas can be raised.

蒸気供給手段13は、1個あるいは複数個のノズルを備える。このノズルは、触媒層12あるいはガス化ガスGに対し蒸気を均一に分散して供給する。また、蒸気供給手段13は、蒸気の貯留容器(不図示)から蒸気を所定の供給量、流速でノズルに供給するためのコンプレッサーを備えてもよく、蒸気圧が不十分であればコンプレッサーにより圧縮ガスを生成させる。蒸気供給手段13は、流量計、流量調節弁、流速計、流速調整のための流速調節機能を備える。蒸気供給手段13は後述する制御装置20からの指令に応じて蒸気の供給制御を行う。蒸気によりガス化ガスの温度を低下させることができる。   The steam supply means 13 includes one or a plurality of nozzles. This nozzle supplies vapor to the catalyst layer 12 or the gasification gas G in a uniform manner. Further, the steam supply means 13 may include a compressor for supplying steam from a steam storage container (not shown) to the nozzle at a predetermined supply amount and flow rate. If the steam pressure is insufficient, the steam supply means 13 is compressed by the compressor. Generate gas. The steam supply means 13 includes a flow meter, a flow rate adjustment valve, a flow rate meter, and a flow rate adjustment function for adjusting the flow rate. The steam supply means 13 performs steam supply control in accordance with a command from the control device 20 described later. The temperature of the gasification gas can be lowered by the steam.

また、反応容器10aには、触媒層12の後段あるいは出口側に、ガス化ガス中の炭化水素成分およびその濃度を測定するガス組成測定器16が設置される。炭化水素成分としては、例えばC成分(例えばエタン等)、エチレン等が挙げられる。制御装置20は、ガス組成測定器16で測定された濃度の上昇傾向を算出し、当該上昇傾向に基づいて触媒の劣化を判断し、触媒を入れ換えるあるいは触媒を補充するように触媒排出手段(不図示)および触媒供給手段(不図示)を制御することができる。 The reaction vessel 10a is provided with a gas composition measuring device 16 for measuring the hydrocarbon component in the gasification gas and its concentration at the rear stage or the outlet side of the catalyst layer 12. Examples of the hydrocarbon components, for example C n H m components (such as ethane, etc.), ethylene, and the like. The control device 20 calculates the increasing tendency of the concentration measured by the gas composition measuring device 16, determines the deterioration of the catalyst based on the rising tendency, and replaces the catalyst or replenishes the catalyst so as to replace the catalyst. The catalyst supply means (not shown) can be controlled.

制御装置20(制御手段に相当する)は、温度測定手段14で測定された触媒層12の温度を当該触媒の反応温度範囲(例えば700℃以上950℃未満)になるように、酸化剤調節装置21および外部燃料調節装置22を制御する。また、制御装置20は、混合ガス中の外部燃料と酸化剤の配合比が、理論酸素比(あるいは理論空気比)の1以下になるように酸化剤調節装置21および外部燃料調節装置22を制御する。また、制御装置20は、ガス組成測定器16で測定されたガス化ガスの組成およびその濃度に基づいて、酸化剤調節装置21および外部燃料調節装置22を制御する。   The control device 20 (corresponding to the control means) is an oxidant adjusting device so that the temperature of the catalyst layer 12 measured by the temperature measuring means 14 falls within the reaction temperature range of the catalyst (for example, 700 ° C. or more and less than 950 ° C.). 21 and the external fuel adjusting device 22 are controlled. Further, the control device 20 controls the oxidant adjusting device 21 and the external fuel adjusting device 22 so that the blending ratio of the external fuel and the oxidant in the mixed gas is 1 or less of the theoretical oxygen ratio (or the theoretical air ratio). To do. Further, the control device 20 controls the oxidant adjusting device 21 and the external fuel adjusting device 22 based on the composition and concentration of the gasification gas measured by the gas composition measuring device 16.

例えば、制御装置20は、温度測定手段14で測定された触媒層12の温度が、当該触媒の反応温度範囲よりも低い場合に、酸化剤調節装置21および外部燃料調節装置22を制御して、所定量の混合ガスを供給し、目的の温度範囲になるようにフィードバック制御する。また、制御装置20は、混合ガスの供給時間を設定できる。また、供給方法として、連続供給、間欠供給を設定できる。   For example, when the temperature of the catalyst layer 12 measured by the temperature measuring unit 14 is lower than the reaction temperature range of the catalyst, the control device 20 controls the oxidant adjusting device 21 and the external fuel adjusting device 22, A predetermined amount of mixed gas is supplied, and feedback control is performed so that the target temperature range is obtained. Moreover, the control apparatus 20 can set the supply time of mixed gas. Moreover, continuous supply and intermittent supply can be set as a supply method.

また、制御装置20は、温度測定手段14で測定された触媒層12の温度が、当該触媒の反応温度範囲よりも高い場合に、蒸気供給手段13を制御して、所定量の蒸気を供給し、目的の温度範囲になるようにフィードバック制御する。   Further, the control device 20 controls the steam supply means 13 to supply a predetermined amount of steam when the temperature of the catalyst layer 12 measured by the temperature measuring means 14 is higher than the reaction temperature range of the catalyst. , Feedback control to achieve the target temperature range.

また、制御方法としては、触媒の温度データに基づくフィードバック制御の他に、PID制御、比例制御が挙げられる。制御装置20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され、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。また、制御装置20は、ガス化設備1、高温集塵設備2、タール分解設備10の他の制御装置、ガス精製設備3およびガス利用設備等と連動していてもよく、単独に機能していてもよい。   In addition to feedback control based on catalyst temperature data, the control method includes PID control and proportional control. The control device 20 is configured by an information processing device, firmware, a dedicated circuit, or the like. In the case of the information processing device, a program that describes a control procedure, a memory that stores the program, a CPU that is a calculation unit, and hardware such as a main memory Realized by cooperation with resources. The control device 20 may be linked to the gasification facility 1, the high-temperature dust collection facility 2, the other control device of the tar decomposition facility 10, the gas purification facility 3, the gas utilization facility, etc., and functions independently. May be.

また、混合ガスの配管内流速およびノズルからの噴出し流速は、逆火防止の観点から、5m/s以上が好ましく、10m/s以上がより好ましい。また、逆火防止装置を設置することが好ましい。逆火防止装置としては、例えば、逆火検知器、遮断弁、フレームアレスタ、配管内で火炎伝播速度より速い流速を必ず維持するようにしたオリフィス設置などが挙げられる。   In addition, the flow rate of the mixed gas in the pipe and the flow rate of jetting from the nozzle are preferably 5 m / s or more and more preferably 10 m / s or more from the viewpoint of preventing backfire. Moreover, it is preferable to install a backfire prevention device. Examples of the backfire prevention device include a backfire detector, a shutoff valve, a flame arrester, and an orifice installed so as to always maintain a flow rate faster than the flame propagation speed in the pipe.

また、混合ガスが流通する区間(配管)は、短い方が安全となるので、酸化剤に可燃性ガスを混合する合流部(混合ガス生成手段23)は、極力下流側(タール分解設備近傍)に配置することが好ましい。   In addition, since the section (pipe) through which the mixed gas flows is shorter, the merging section (mixed gas generating means 23) that mixes the flammable gas with the oxidant is as downstream as possible (near the tar decomposition facility). It is preferable to arrange in.

また、反応容器10a内に供給ノズルを内挿する場合に、高温腐食などによるノズル破損を防止するため、ノズルを水や蒸気などで冷却するように、ノズル冷却手段を設けることが好ましい。   Further, when the supply nozzle is inserted into the reaction vessel 10a, it is preferable to provide a nozzle cooling means so as to cool the nozzle with water or steam in order to prevent nozzle breakage due to high temperature corrosion or the like.

(実施形態2)
図2に示す実施形態2は、外部燃料に代えて、タール分解設備10の下流に配置されるガス精製設備3で精製された還流ガス化ガスG1を一部引き抜いて混合ガス生成手段23に送り出す形態である。実施形態1と同じ符号の構成要素は、同じ機能を有しているため、説明を簡単にあるいは省略する。
(Embodiment 2)
In Embodiment 2 shown in FIG. 2, instead of external fuel, a part of the reflux gasification gas G1 purified by the gas purification facility 3 arranged downstream of the tar decomposition facility 10 is extracted and sent to the mixed gas generation means 23. It is a form. Components having the same reference numerals as those in the first embodiment have the same functions, and thus the description thereof is simplified or omitted.

ガス精製設備3で精製処理された後の還流ガス化ガスG1を用いることで、外部燃料を使用することがなく、自己完結型システムを構築できる。還流ガス化ガスG1は、ガス精製設備3の出口配管と接続された循環配管311(ガス送り手段の一部に相当する)を通じて混合ガス生成手段23に至る。その過程において、出口配管から還流ガス化ガスG1を一部引き抜くための引抜手段31(たとえば開閉バンパー等で構成される)と、還流ガス化ガスG1中の炭化水素成分およびその濃度を測定するガス組成測定器32(可燃成分測定部に相当する)と、還流ガス化ガスG1を送り込むための循環装置33(ガス送り手段の一部に相当する)と、混合ガス生成手段23に送り込むガス供給量を調節するための還流ガス調節装置34(ガス送り手段の一部に相当する)とを備える。ガス組成測定器32は、上記ガス組成測器16と同様の機能を有する。循環装置33は、還流ガス化ガスG1を送り込むためのファン等で構成できる。還流ガス調節装置34は、上記の外部燃料調節装置22と同様の機能を有する。制御装置20は、引抜手段31、ガス組成測定器32、循環装置33、還流ガス調節装置34を制御する。混合ガス生成手段23に供給される還流ガス化ガスG1は、還流ガス調節装置34によって、単位時間当たり供給量、流速が調整される。   By using the reflux gasification gas G1 that has been purified by the gas purification facility 3, a self-contained system can be constructed without using external fuel. The reflux gasification gas G1 reaches the mixed gas generation means 23 through a circulation pipe 311 (corresponding to a part of the gas feed means) connected to the outlet pipe of the gas purification facility 3. In the process, a drawing means 31 (for example, constituted by an open / close bumper) for drawing a part of the reflux gasification gas G1 from the outlet pipe, a hydrocarbon component in the reflux gasification gas G1 and a gas for measuring its concentration A composition measuring device 32 (corresponding to a combustible component measuring unit), a circulation device 33 (corresponding to a part of the gas feeding means) for feeding the reflux gasification gas G1, and a gas supply amount sent to the mixed gas generating means 23 A recirculation gas adjusting device 34 (corresponding to a part of the gas feeding means). The gas composition measuring device 32 has the same function as the gas composition measuring device 16. The circulation device 33 can be constituted by a fan or the like for feeding the reflux gasification gas G1. The reflux gas adjustment device 34 has the same function as the external fuel adjustment device 22 described above. The control device 20 controls the drawing means 31, the gas composition measuring device 32, the circulation device 33, and the reflux gas adjusting device 34. The reflux gasification gas G1 supplied to the mixed gas generating means 23 is adjusted in supply amount and flow rate per unit time by the reflux gas adjusting device 34.

この実施形態2では、循環配管311におけるタールトラブルを回避でき、タール分解処理後のガス化ガスのため、還流ガス化ガスG1には、すすの前駆体となるタール分は含まれず、良好な燃焼が可能となる。さらにガス精製設備3で精製処理されたガス化ガスであるため、よりクリーンなガス化ガスを使用できるための好ましい。   In the second embodiment, tar trouble in the circulation pipe 311 can be avoided, and the gasification gas after the tar decomposition treatment does not include the tar content as the soot precursor in the recirculation gasification gas G1, and good combustion is achieved. Is possible. Further, since it is a gasification gas purified by the gas purification facility 3, it is preferable because a cleaner gasification gas can be used.

混合ガスに供給される還流ガス化ガスG1の量は、あらかじめ想定された還流ガス化ガスの組成から計算される理論酸素量(空気量)から混合割合(量)を決定することができる。例えば、酸化剤に酸素を使用し、1kmol/h(=22.4m /h)を使用するときの必要ガス化ガス量を仮定する。還流ガス化ガスの組成は、CO=10%、H=15%、CH=3%(残りはN、COなどの不活性ガス)とした場合、酸化反応式は、CO+(1/2)O→CO、H+(1/2)O→HO、CH+2O→CO+2HOであるので、この還流ガス化ガスを完全燃焼させるために必要な必要酸素量は0.1×1.0+0.15×0.5+0.03×2=0.185kmolである。従って、酸素1kmol/hで完全燃焼させられる還流ガス化ガス量は、1÷0.185≒5.4kmol/h(≒121m /h)となる。 The amount of the reflux gasification gas G1 supplied to the mixed gas can be determined from the theoretical oxygen amount (air amount) calculated from the composition of the reflux gasification gas assumed in advance. For example, the amount of gasification gas required when oxygen is used as the oxidizing agent and 1 kmol / h (= 22.4 m 3 N / h) is used is assumed. When the composition of the reflux gasification gas is CO = 10%, H 2 = 15%, CH 4 = 3% (the rest is an inert gas such as N 2 or CO 2 ), the oxidation reaction formula is CO + (1 / 2) Since O 2 → CO 2 , H 2 + (1/2) O 2 → H 2 O, CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O, it is necessary to completely burn this reflux gasification gas. The necessary amount of oxygen is 0.1 × 1.0 + 0.15 × 0.5 + 0.03 × 2 = 0.185 kmol. Therefore, the amount of the recirculated gasification gas that can be completely burned with 1 kmol / h of oxygen is 1 ÷ 0.185≈5.4 kmol / h (≈121 m 3 N / h).

予め還流ガス化ガスG1組成を設定し、計算された理論酸素量(あるいは理論空気量)で運転する場合、ガス組成測定器32での測定を省略できる。しかし、ガス組成が変動する場合には、ガス組成測定器32で還流ガス化ガスG1中の可燃成分であるCO、H、CH等のすべてあるいはいずれか1つ以上を測定し、制御装置30の演算部(不図示)で理論酸素量(空気量)演算して、供給する酸化剤量に見合った還流ガス化ガスG1を供給する。そのため、制御装置20は、引抜手段31の供給開始・停止制御、循環装置33の供給量・流速制御、還流ガス調節装置34の供給量・流速制御を行う。 When the composition of the reflux gasification gas G1 is set in advance and the operation is performed with the calculated theoretical oxygen amount (or theoretical air amount), the measurement with the gas composition measuring device 32 can be omitted. However, when the gas composition fluctuates, the gas composition measuring device 32 measures all or any one or more of CO, H 2 , CH 4, etc., which are combustible components in the reflux gasification gas G1, and controls the control device. A theoretical oxygen amount (air amount) is calculated by 30 arithmetic units (not shown), and the reflux gasification gas G1 corresponding to the supplied oxidant amount is supplied. Therefore, the control device 20 performs supply start / stop control of the extraction means 31, supply amount / flow velocity control of the circulation device 33, and supply amount / flow velocity control of the reflux gas adjusting device 34.

(実施形態2の別実施形態)
実施形態2では、タール分解設備10の下流に配置されるガス精製設備3で精製されたガス化ガスを可燃性ガスとして用いる形態であったが、これに制限されず、タール分解設備10でタール分解処理されたガス化ガスを外部燃料の替わりに用いてもよい。かかる場合に、タール分解処理後のガス化ガスは、タール分解設備10の出口配管と接続された循環配管を通じて混合ガス生成手段23に至る。その過程において、出口配管からガス化ガスを一部引き抜くための引抜手段(たとえば開閉バンパー等で構成される)と、ガス化ガス中の炭化水素成分およびその濃度を測定するガス組成測定器(ガス組成測定器16を用いてもよい)と、ガス化ガスを送り込むための循環装置(ガス送り手段に相当する)と、混合ガス生成手段23に送り込むガス供給量を調節するための還流ガス調節装置とを備える。制御装置20は、引抜手段の供給開始・停止制御、循環装置の供給量・流速制御、還流ガス調節装置の供給量・流速制御を行う。
(Another embodiment of Embodiment 2)
In the second embodiment, the gasification gas purified by the gas purification facility 3 disposed downstream of the tar decomposition facility 10 is used as a combustible gas. The decomposed gasification gas may be used in place of the external fuel. In such a case, the gasification gas after the tar decomposition treatment reaches the mixed gas generation means 23 through a circulation pipe connected to the outlet pipe of the tar decomposition facility 10. In the process, a drawing means (partially constituted by an open / close bumper or the like) for drawing a part of the gasified gas from the outlet pipe, and a gas composition measuring device (gas) for measuring the hydrocarbon component and its concentration in the gasified gas A composition measuring device 16 may be used), a circulation device for feeding gasified gas (corresponding to a gas feeding means), and a reflux gas adjusting device for adjusting the amount of gas supplied to the mixed gas generating means 23 With. The control device 20 performs supply start / stop control of the drawing means, supply / flow rate control of the circulation device, and supply / flow rate control of the reflux gas adjusting device.

(実施形態3)
図3に示す、実施形態3の混合ガス供給手段111は、着火装置(不図示)を備えるバーナとして構成される。酸化剤と可燃性ガスが予め混合された混合ガスが供給される雰囲気が、例えば700℃以下の低温雰囲気の場合では、供給した混合ガス中の燃料の酸化反応が促進されないため、供給ノズル単体よりも着火装置を備えたバーナから供給することが好ましい。着火装置で混合ガスを燃焼(火炎)させてガス化ガスを昇温する。図3に示すように、混合ガス生成手段23から送られた混合ガスは、バーナ室112で着火装置によって着火され、燃焼した状態で反応容器10a内に送られる。
(Embodiment 3)
The mixed gas supply means 111 of Embodiment 3 shown in FIG. 3 is comprised as a burner provided with an ignition device (not shown). In the case where the atmosphere to which the mixed gas in which the oxidant and the flammable gas are mixed in advance is supplied is a low temperature atmosphere of, for example, 700 ° C. or less, the oxidation reaction of the fuel in the supplied mixed gas is not promoted. It is also preferable to supply from a burner equipped with an ignition device. The gasified gas is heated by burning (flaming) the mixed gas with an ignition device. As shown in FIG. 3, the mixed gas sent from the mixed gas generating means 23 is ignited by the ignition device in the burner chamber 112, and is sent into the reaction vessel 10a in a burned state.

図3では、混合ガス供給手段111は、反応容器10aの外壁部に付属設置したバーナ室112に設置されているが、これに制限されず、反応容器10a内に設置されていてもよい。可燃性ガスとしては、外部燃料に限らず、実施形態2の還流ガス化ガスを用いてもよい。   In FIG. 3, the mixed gas supply means 111 is installed in the burner chamber 112 attached to the outer wall of the reaction vessel 10a, but is not limited thereto, and may be installed in the reaction vessel 10a. The combustible gas is not limited to external fuel, and the reflux gasification gas of Embodiment 2 may be used.

(他の実施の形態)
(1)上記実施形態において、ガス化設備としては、ガス化溶融炉や炭化・乾留設備などであってもよく、特に限定されない。
(2)本発明に適用できるガス化ガスとしては、各種有機系廃棄物の他、各種固形燃料、産業廃棄物などを燃焼して生成されたガス化ガスなどが挙げられる。
(Other embodiments)
(1) In the above embodiment, the gasification facility may be a gasification melting furnace or a carbonization / dry distillation facility, and is not particularly limited.
(2) Gasification gas applicable to the present invention includes various organic wastes, gasification gas generated by burning various solid fuels, industrial wastes, and the like.

10 タール分解設備
10a 反応容器
11 混合ガス供給手段
12 触媒層
14 触媒温度測定手段
16、23 ガス組成測定器
20 制御装置
21 酸化剤調節装置
22 外部燃料調節装置
23 混合ガス生成手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Tar decomposition | disassembly equipment 10a Reaction container 11 Mixed gas supply means 12 Catalyst layer 14 Catalyst temperature measuring means 16, 23 Gas composition measuring device 20 Control device 21 Oxidant adjustment device 22 External fuel adjustment device 23 Mixed gas generation means

Claims (7)

可燃性であるガス化ガス中に含まれるタール分を金属系触媒によって分解するタール分解方法であって、
前記金属系触媒が配置された反応容器内に、酸化剤と可燃性ガスとの混合ガスを供給することで、前記金属系触媒および/または前記ガス化ガスの温度を昇温する構成であり、
前記混合ガス中の前記可燃性ガスに、タール分解処理されたガス化ガス、または、タール分解処理かつガス精製処理されたガス化ガスを用いる場合において、当該混合ガス中の可燃性ガスの量が、当該用いられるガス化ガス中の可燃成分を測定し、当該測定結果に基づいて理論酸素量を演算し、理論酸素比の1以下になるように当該ガス化ガスの送り込みを行う、タール分解方法。
A tar decomposition method in which a tar content contained in a combustible gasification gas is decomposed by a metal catalyst,
The temperature of the metal catalyst and / or the gasification gas is increased by supplying a mixed gas of an oxidant and a combustible gas into a reaction vessel in which the metal catalyst is disposed .
When using a gasification gas that has been subjected to tar decomposition or a gasification gas that has been subjected to tar decomposition and gas purification as the combustible gas in the mixed gas, the amount of the combustible gas in the mixed gas is A tar decomposition method for measuring a combustible component in the gasification gas used, calculating a theoretical oxygen amount based on the measurement result, and feeding the gasification gas so that the theoretical oxygen ratio is 1 or less. .
前記混合ガス中の前記可燃性ガスが、都市ガス、LPガスおよびバイオガスから選択されるいずれか1種または2種以上の組み合わせをさらに含む請求項1に記載のタール分解方法。 The tar decomposition method according to claim 1, wherein the combustible gas in the mixed gas further includes any one kind or a combination of two or more kinds selected from city gas, LP gas, and biogas. 前記混合ガス中の前記可燃性ガスの混合量が、理論酸素比の1以下である請求項1または2に記載のタール分解方法。   The tar decomposition method according to claim 1 or 2, wherein a mixing amount of the combustible gas in the mixed gas is 1 or less of a theoretical oxygen ratio. 可燃性であるガス化ガス中に含まれるタール分を金属系触媒によって分解するタール分解設備であって、
前記金属系触媒を内部に配置する反応容器と、
酸化剤と可燃性ガスとを混合して混合ガスを生成する混合ガス生成手段と、
前記金属系触媒および/または前記ガス化ガスの温度を昇温するために、前記反応容器内に、前記混合ガス生成手段で生成された前記混合ガスを供給する混合ガス供給手段と、
前記反応容器でタール分解処理されたガス化ガスを前記混合ガス生成手段へ送るガス送り手段と、
前記タール分解処理後のガス化ガス中の可燃成分を測定する可燃成分測定部と、
前記可燃成分測定部で測定された測定結果に基づいて理論酸素量を演算する演算部と、
前記演算部で得られた前記理論酸素量に基づく理論酸素比の1以下になるように、前記ガス送り手段を制御する制御装置をさらに備える、タール分解設備。
A tar decomposition facility that decomposes a tar content contained in a combustible gasification gas with a metal catalyst,
A reaction vessel in which the metal catalyst is disposed;
Mixed gas generating means for generating a mixed gas by mixing an oxidant and a combustible gas;
A mixed gas supply means for supplying the mixed gas generated by the mixed gas generating means into the reaction vessel in order to raise the temperature of the metal catalyst and / or the gasification gas;
A gas feeding means for sending the gasification gas subjected to tar decomposition treatment in the reaction vessel to the mixed gas generating means;
A combustible component measuring unit for measuring a combustible component in the gasified gas after the tar decomposition treatment;
A calculation unit for calculating a theoretical oxygen amount based on the measurement result measured by the combustible component measurement unit;
A tar decomposition facility further comprising a control device for controlling the gas feeding means so that the theoretical oxygen ratio based on the theoretical oxygen amount obtained by the arithmetic unit is 1 or less .
可燃性であるガス化ガス中に含まれるタール分を金属系触媒によって分解するタール分解設備であって、
前記金属系触媒を内部に配置する反応容器と、
酸化剤と可燃性ガスとを混合して混合ガスを生成する混合ガス生成手段と、
前記金属系触媒および/または前記ガス化ガスの温度を昇温するために、前記反応容器内に、前記混合ガス生成手段で生成された前記混合ガスを供給する混合ガス供給手段と、
前記反応容器でタール分解処理され、かつガス精製設備で精製処理されたガス化ガスを前記混合ガス生成手段へ送るガス送り手段と、
前記ガス精製設備で精製処理されたガス化ガス中の可燃成分を測定する可燃成分測定部と、
前記可燃成分測定部で測定された測定結果に基づいて理論酸素量を演算する演算部と、
前記演算部で得られた前記理論酸素量に基づく理論酸素比の1以下になるように、前記ガス送り手段を制御する制御装置をさらに備えるタール分解設備。
A tar decomposition facility that decomposes a tar content contained in a combustible gasification gas with a metal catalyst,
A reaction vessel in which the metal catalyst is disposed;
Mixed gas generating means for generating a mixed gas by mixing an oxidant and a combustible gas;
A mixed gas supply means for supplying the mixed gas generated by the mixed gas generating means into the reaction vessel in order to raise the temperature of the metal catalyst and / or the gasification gas;
A gas feed means for sending a gasification gas which has been tar-decomposed in the reaction vessel and refined in a gas purification facility to the mixed gas generation means;
A combustible component measuring unit for measuring a combustible component in the gasification gas purified by the gas purification facility;
A calculation unit for calculating a theoretical oxygen amount based on the measurement result measured by the combustible component measurement unit;
A tar decomposition facility further comprising a control device for controlling the gas feeding means so that the theoretical oxygen ratio based on the theoretical oxygen amount obtained by the arithmetic unit is 1 or less .
前記混合ガス中の前記可燃性ガスが、都市ガス、LPガスおよびバイオガスから選択されるいずれか1種または2種以上の組み合わせをさらに含む請求項4または5に記載のタール分解設備。 The tar decomposition facility according to claim 4 or 5, wherein the combustible gas in the mixed gas further includes any one kind or a combination of two or more kinds selected from city gas, LP gas and biogas. 前記混合ガス中の前記可燃性ガスの混合量が、理論酸素比の1以下である請求項4〜6のいずれか1項に記載のタール分解設備。
The tar decomposition facility according to any one of claims 4 to 6, wherein a mixing amount of the combustible gas in the mixed gas is 1 or less of a theoretical oxygen ratio.
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