JP6176023B2 - Equipment for reforming tar in gasification gas - Google Patents

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Description

本発明は、ガス化ガス中に含まれるタールの改質処理を行うガス化ガス中のタールの改質装置に関するものである。   The present invention relates to an apparatus for reforming tar in gasified gas that performs a reforming process of tar contained in the gasified gas.

石炭やバイオマス等の原料をガス化して得られるガス化ガスは、水素（Ｈ２）、炭化水素（ＣｍＨｎ）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）等を含んでおり、高燃焼性を有していることから燃料として用いたり、精製して目的のガス成分を得たり、液化して液体燃料化することが行われるようになってきている。 Gasification gas obtained by gasifying raw materials such as coal and biomass contains hydrogen (H 2 ), hydrocarbon (C m H n ), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO 2 ), etc. Since it has high combustibility, it is used as a fuel, refined to obtain a target gas component, or liquefied to be a liquid fuel.

ところで、上記ガス化ガスは、タールを含んでいるため、そのまま配管に流通させたり、上記精製や液化を行うための装置や機器に供給したりすると、上記タールが上記ガス化ガスの流通経路に付着し堆積する虞がある。   By the way, since the gasified gas contains tar, if the gas is circulated as it is, or supplied to an apparatus or equipment for performing the purification or liquefaction, the tar enters the gasification gas flow path. There is a risk of adhesion and deposition.

又、上記ガス化ガスを原動機で燃料として使用する場合は、通常、原動機では燃料に許容されるタール濃度の上限値が決まっているため、ガス化ガス中に含まれているタールが上記許容濃度の上限値を超えていると、該原動機に故障や、所定の性能を発揮できない可能性が生じてしまう。   In addition, when the gasified gas is used as a fuel in a prime mover, the upper limit value of the tar concentration allowed for the fuel is usually determined in the prime mover. Therefore, the tar contained in the gasified gas has the above allowable concentration. If the upper limit value is exceeded, the prime mover may break down or possibly fail to exhibit predetermined performance.

そこで、上記ガス化ガス中のタールについては、該ガス化ガスを部分燃焼させて得られる熱と、該ガス化ガスに含まれている水蒸気とを利用して上記タールの改質を行い、該タールを、水素、炭化水素、一酸化炭素の富化に有効利用すると共に、固形分は固体炭素（チャー）として回収することが従来提案されている。   Therefore, the tar in the gasified gas is reformed using the heat obtained by partially burning the gasified gas and the water vapor contained in the gasified gas, Conventionally, it has been proposed to use tar effectively for enriching hydrogen, hydrocarbons, and carbon monoxide, and to recover the solid content as solid carbon (char).

この種のガス化ガス中のタールの改質を行うための装置の１つとしては、たとえば、円筒形状としてある改質炉の一端部の周壁に、ガス化ガスの供給ノズルを接線方向に接続して、上記改質炉内に、軸心方向の一端側から他端側に向けて上記ガス化ガス供給ノズルより供給されるガス化ガスの旋回流を形成させるようにし、更に、上記改質炉の一端側中央部分の位置に、酸化剤供給ノズルを接続して、改質炉内に形成される上記ガス化ガスの旋回流の内側に向けて酸化剤を吹き込むようにした形式の改質装置が従来提案されている（たとえば、特許文献１参照）。   As one of the apparatuses for reforming tar in this kind of gasification gas, for example, a gasification gas supply nozzle is connected in a tangential direction to a peripheral wall of one end portion of a reforming furnace having a cylindrical shape. Then, a swirling flow of the gasification gas supplied from the gasification gas supply nozzle is formed in the reforming furnace from one end side to the other end side in the axial direction. Reformation of a type in which an oxidant supply nozzle is connected to the position of the central part on one end side of the furnace, and the oxidant is blown toward the inside of the swirling flow of the gasification gas formed in the reforming furnace. An apparatus has been conventionally proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開２００９−２９８９７４号公報JP 2009-298974 A

ところが、上記ガス化ガス中に含まれるタールの改質処理を行う場合は、１０００℃以上の温度条件が必要とされると共に、該温度条件の領域に、上記タールを含んだガス化ガスを数秒程度に亘り滞留させる必要がある。   However, when reforming the tar contained in the gasified gas, a temperature condition of 1000 ° C. or higher is required, and the gasified gas containing the tar is placed in the region of the temperature condition for several seconds. It is necessary to retain for a certain degree.

そのために、上記ガス化ガス中のタールの改質処理を行う改質炉では、炉内に供給する酸化剤によりガス化ガスの一部を部分燃焼させて、発生する燃焼熱により、処理対象として順次供給されるガス化ガスを上記所定の温度条件まで昇温させると共に、上記タールの改質処理に必要とされる反応熱を賄うようにしてある。しかし、実際には、上記改質炉では、炉壁からの放射によって外部（大気中）へ熱が逃げるため、この外部に逃げる分の熱量も、上記ガス化ガスの部分燃焼の燃焼熱によって補償するようにしている。   For this purpose, in a reforming furnace for reforming tar in the gasified gas, a part of the gasified gas is partially burned by an oxidant supplied into the furnace, and the generated heat of combustion is used as a treatment target. The sequentially supplied gasification gas is heated to the predetermined temperature condition, and the reaction heat required for the tar reforming process is covered. However, in reality, in the reforming furnace, heat escapes to the outside (in the atmosphere) by radiation from the furnace wall, so the amount of heat that escapes to the outside is also compensated by the combustion heat of the partial combustion of the gasification gas. Like to do.

そこで、本発明は、改質炉内におけるガス化ガスの昇温の効率を向上させると共に、改質炉の外部への熱の放射を抑制できて、ガス化ガスの部分燃焼させる量と、酸化剤の使用量の削減化を図ることができるガス化ガス中のタールの改質装置を提供しようとするものである。   Therefore, the present invention improves the efficiency of raising the temperature of the gasification gas in the reforming furnace, and can suppress the radiation of heat to the outside of the reforming furnace, and the amount of partial combustion of the gasification gas and the oxidation It is an object of the present invention to provide an apparatus for reforming tar in gasified gas that can reduce the amount of the agent used.

本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、筒状の周壁と、軸心方向の一端壁及び他端壁を有する改質炉内に、上記一端壁の内面より他端壁の内面付近まで延びて開口させた筒状の仕切板を設けて、改質炉内の外周部と中央部に、該仕切板で仕切られた軸心方向に延びる外側流路と内側流路を形成し、上記外側流路と内側流路とを上記仕切板の開口側に形成される連通口により連通させ、且つ上記改質炉の周壁の軸心方向一端部に、上記外側流路の軸心方向一端部にガス化ガスを吹き込むためのガス化ガス供給ノズルを設けると共に、上記改質炉の一端壁に、上記内側流路に連通するガス出口を設け、更に、上記ガス化ガスを部分燃焼させるための酸化剤のガスを上記内側流路内に供給する酸化剤供給ノズルを備えた構成を有するガス化ガス中のタールの改質装置とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the present invention, corresponding to claim 1, is provided in a reforming furnace having a cylindrical peripheral wall and one end wall and the other end wall in the axial direction from the inner surface of the one end wall. A cylindrical partition plate extending to the vicinity of the inner surface of the other end wall is provided, and an outer channel and an inner side extending in the axial direction partitioned by the partition plate are provided at the outer peripheral portion and the central portion in the reforming furnace. A flow path is formed, the outer flow path and the inner flow path are communicated with each other through a communication port formed on the opening side of the partition plate, and the outer flow path is formed at one axial end of the peripheral wall of the reforming furnace. A gasification gas supply nozzle for injecting gasification gas at one end in the axial direction of the passage is provided, and a gas outlet communicating with the inner flow path is provided at one end wall of the reforming furnace. A configuration including an oxidant supply nozzle for supplying an oxidant gas for partial combustion of gas into the inner flow path. The reformer of the tar of the gasification in the gas.

又、請求項２に対応して、上記請求項１に対応する構成において、ガス化ガス供給ノズルは、改質炉の周壁の軸心方向一端部に接線方向に接続した構成とする。   Corresponding to claim 2, in the configuration corresponding to claim 1, the gasification gas supply nozzle is connected in a tangential direction to one axial end portion of the peripheral wall of the reforming furnace.

更に、請求項３に対応して、上記請求項１又は２に対応する構成において、酸化剤供給ノズルは、内側流路における軸心方向他端部に酸化剤のガスを供給するように設けるようにした構成とする。   Further, corresponding to claim 3, in the configuration corresponding to claim 1 or 2, the oxidant supply nozzle is provided so as to supply the oxidant gas to the other axial end of the inner flow path. The configuration is as follows.

更に、請求項４に対応して、上記請求項１から請求項３のいずれか一項に対応する構成において、仕切板をセラミックス製とした構成とする。   Further, corresponding to claim 4, in the configuration corresponding to any one of claims 1 to 3, the partition plate is made of ceramics.

更に又、請求項５に対応して、上記請求項１から請求項４のいずれか一項に対応する構成において、仕切板の外周面に、放熱フィンを設けた構成とする。   Furthermore, corresponding to claim 5, in the configuration corresponding to any one of claims 1 to 4, a heat dissipating fin is provided on the outer peripheral surface of the partition plate.

本発明によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
（１）請求項１に示した構成を有するガス化ガス中のタールの改質装置では、内側流路内でのガス化ガスの部分燃焼により発生させる熱を、仕切板の外にて、外側流路を流通するガス化ガスの予熱に利用することができる。したがって、改質炉内におけるガス化ガスの昇温の効率を向上させることができる。
（２）又、上記のように外側流路を流通するガス化ガスの予熱に熱が利用されることに伴い、改質炉の周壁まで達する熱が減るため、該改質炉の外部への熱の逃げを抑制することができる。
（３）したがって、部分燃焼させるべきガス化ガスの量を低減できて、該ガス化ガスの部分燃焼に用いる酸化剤の使用量の削減化を図ることができる。 According to the present invention, the following excellent effects are exhibited.
(1) In the reformer for tar in the gasification gas having the configuration described in claim 1, the heat generated by partial combustion of the gasification gas in the inner flow path is outside the partition plate. It can be used for preheating gasified gas flowing through the flow path. Therefore, the efficiency of raising the gasification gas in the reforming furnace can be improved.
(2) Since heat is used to preheat the gasification gas flowing through the outer flow path as described above, the heat reaching the peripheral wall of the reforming furnace is reduced. Heat escape can be suppressed.
(3) Therefore, the amount of gasified gas to be partially burned can be reduced, and the amount of oxidant used for partial burning of the gasified gas can be reduced.

本発明のガス化ガス中のタールの改質装置の実施の一形態を示すもので、（ａ）は概略切断側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ方向矢視端面図、（ｃ）は改質炉に対する仕切板の取付部分を拡大して示す図である。1 shows an embodiment of a reforming apparatus for tar in gasified gas according to the present invention, in which (a) is a schematic cut side view, (b) is an end view in the direction of arrows AA in (a), ( c) is an enlarged view of a part where the partition plate is attached to the reforming furnace. 本発明の実施の他の形態を示すもので、仕切板の外周面の一部を拡大して示す図である。The other form of implementation of this invention is shown and it is a figure which expands and shows a part of outer peripheral surface of a partition plate.

以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図１（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明のガス化ガス中のタールの改質装置の実施の一形態を示すものである。   1 (a), (b) and (c) show an embodiment of a reforming apparatus for tar in gasified gas of the present invention.

本発明のガス化ガス中のタールの改質装置（以下、単に改質装置と記す）は、円筒形状の周壁２と、軸心方向の一端壁３と他端壁４とを有する改質炉１を備える。なお、本実施の形態では、上記改質炉１は、上記一端壁３側を下側にし、他端壁４側を上側にして、軸心方向が上下方向に延びる姿勢で配置してあるものとする。   A reformer for tar in gasified gas according to the present invention (hereinafter simply referred to as a reformer) includes a cylindrical peripheral wall 2, an axial end wall 3 and another end wall 4. 1 is provided. In the present embodiment, the reforming furnace 1 is arranged such that the one end wall 3 side is on the lower side and the other end wall 4 side is on the upper side, and the axial direction extends in the vertical direction. And

上記改質炉１の内部には、底面となる上記一端壁３の内面から、天井面となる上記他端壁４の内面付近まで、該改質炉１の軸心方向に沿って延びる筒状の仕切板５が設けてある。上記仕切板５によって仕切られた上記改質炉１の内部の外周部と中央部には、軸心方向に延びる環状の外側流路６と、内側流路７がそれぞれ形成されている。上記外側流路６と内側流路７とは、上記改質炉１の他端壁４と、該他端壁４に臨む仕切板５の端部との間に形成された連通口８を介して連通接続されている。   Inside the reforming furnace 1, a cylindrical shape extends along the axial direction of the reforming furnace 1 from the inner surface of the one end wall 3 serving as a bottom surface to the vicinity of the inner surface of the other end wall 4 serving as a ceiling surface. The partition plate 5 is provided. An annular outer flow path 6 and an inner flow path 7 extending in the axial direction are formed in the outer peripheral portion and the central portion of the reforming furnace 1 partitioned by the partition plate 5, respectively. The outer flow path 6 and the inner flow path 7 are connected via a communication port 8 formed between the other end wall 4 of the reforming furnace 1 and the end of the partition plate 5 facing the other end wall 4. Are connected.

上記改質炉１の一端壁３側の周壁２の端部には、ガス化ガス供給ノズル９が、上記外側流路６に連通するように接続されている。一方、上記一端壁３の中央部には、上記内側流路７に連通するガス出口１１が設けられている。これにより、上記ガス化ガス供給ノズル９より上記外側流路６に供給されるガス化ガス１０は、上記外側流路６を軸心方向の一端部側から他端部側へ流れた後、上記連通口８を通して内側流路７へ導かれ、その後、該内側流路７を軸心方向に沿いガス出口１１の方向へ流れて、該ガス出口１１に到達するようにしてある。   A gasification gas supply nozzle 9 is connected to the end of the peripheral wall 2 on the one end wall 3 side of the reforming furnace 1 so as to communicate with the outer flow path 6. On the other hand, a gas outlet 11 communicating with the inner flow path 7 is provided at the center of the one end wall 3. Thus, the gasified gas 10 supplied from the gasified gas supply nozzle 9 to the outer flow path 6 flows through the outer flow path 6 from one end side to the other end side in the axial direction, The gas is guided to the inner flow path 7 through the communication port 8, and then flows along the axial direction in the direction of the gas outlet 11 to reach the gas outlet 11.

更に、上記ガス化ガス供給ノズル９は、図１（ｂ）に示すように、上記周壁２に対する取り付け姿勢が、該周壁２の接線方向になるようにすることが望ましい。これにより、上記改質炉１内では、上記ガス化ガス供給ノズル９より上記外側流路６へ接線方向にガス化ガス１０が吹き込まれると、該ガス化ガス１０は、該外側流路６内を、改質炉１の他端壁４の方向へ旋回しながら流れて、上記周壁２の内面に沿って螺旋状（つる巻き線状）に流れる旋回流１０ｖを形成するようにしてある。したがって、上記ガス化ガス１０は、上記外側流路６を旋回流１０ｖとして流れることにより、上記外側流路６を軸心方向に直線的に流れる場合に比して、上記仕切板５の外周面との相対流速が増加し、レイノルズ数が増加するとともに、該仕切板５の外周面に対する接触距離が長くなるようにしてある。これにより、上記旋回流１０ｖとして流れるガス化ガス１０は、上記仕切板５からの熱伝達を良好に受けることができるようにしてある。   Further, it is desirable that the gasification gas supply nozzle 9 is attached to the peripheral wall 2 in a tangential direction of the peripheral wall 2 as shown in FIG. Thereby, in the reforming furnace 1, when the gasification gas 10 is blown in the tangential direction from the gasification gas supply nozzle 9 to the outer flow path 6, the gasification gas 10 is moved into the outer flow path 6. Is swirled in the direction of the other end wall 4 of the reforming furnace 1 to form a swirl flow 10v that flows spirally (spirally wound) along the inner surface of the peripheral wall 2. Therefore, the gasified gas 10 flows as the swirl flow 10v in the outer flow path 6 so that the outer peripheral surface of the partition plate 5 is compared with the case where the gas flow gas 10 flows linearly in the axial direction. The relative flow velocity of the partition plate 5 increases, the Reynolds number increases, and the contact distance to the outer peripheral surface of the partition plate 5 increases. Thereby, the gasified gas 10 flowing as the swirl flow 10v can receive heat transfer from the partition plate 5 satisfactorily.

ところで、上記ガス化ガス１０は強い還元性を有しているため、上記仕切板５は、セラミックス製とすることが望ましい。更に、上記セラミックスとしては、上記外側流路６内を流れるガス化ガス１０に対する熱伝達に良い影響を与えるようにするという点から考えると、できるだけ熱伝導率が高い材料を選択することが望ましい。   By the way, since the gasified gas 10 has a strong reducing property, the partition plate 5 is preferably made of ceramics. Further, as the ceramic, it is desirable to select a material having as high a thermal conductivity as possible in view of giving a good influence on heat transfer to the gasified gas 10 flowing in the outer flow path 6.

なお、上記仕切板５をセラミックス製とする場合には、一般に鋼製とされる改質炉１の周壁２や各端壁３，４に対して、熱膨張率に差が生じる。そのため、上記セラミックス製の仕切板５の軸心方向一端部を、上記改質炉１の一端壁３の内面に取り付ける場合は、たとえば、図１（ｃ）に示すような取り付け構成とすればよい。   In the case where the partition plate 5 is made of ceramic, there is a difference in thermal expansion coefficient with respect to the peripheral wall 2 and the end walls 3 and 4 of the reforming furnace 1 that is generally made of steel. Therefore, when attaching the axial direction one end part of the ceramic partition plate 5 to the inner surface of the one end wall 3 of the reforming furnace 1, for example, an attachment configuration as shown in FIG. .

すなわち、上記仕切板５には、軸心方向一端部の外周に、外側に張り出すフランジ部５ａを形成して、該フランジ部５ａを、改質炉１の一端壁３の内側に、シール部材１２を介在させた状態で接するように配置する。上記フランジ部５ａのシール部材１２設置側とは反対側の面には、改質炉１の一端壁３の内側に周方向に或る間隔で配設する複数の係止部材１３を、シール部材１４を介装させて係止させるようにする。上記各係止部材１３は、上記一端壁３に、ボルト（スタッドボルト）１５とナット１６により取外し可能に設置される構成としてある。これにより、上記一端壁３の内面と、上記各係止部材１３との間に、上記仕切板５のフランジ部５ａが、上記シール部材１２と１４を介して径方向に変位可能に挟まれて保持された構成として、上記一端壁３と、仕切板５との径方向の熱膨張量の差を吸収しつつ、該仕切板５の保持を行うことができるようにしてある。   That is, the partition plate 5 is formed with a flange portion 5 a that protrudes outward on the outer periphery of one end portion in the axial center direction, and the flange portion 5 a is placed inside the one end wall 3 of the reforming furnace 1 with a sealing member. 12 are arranged so as to contact with each other interposed. On the surface of the flange portion 5a opposite to the side on which the seal member 12 is installed, a plurality of locking members 13 disposed at certain intervals in the circumferential direction inside the one end wall 3 of the reforming furnace 1 are provided as seal members. 14 is inserted and locked. Each locking member 13 is configured to be detachably installed on the one end wall 3 by a bolt (stud bolt) 15 and a nut 16. Thus, the flange portion 5a of the partition plate 5 is sandwiched between the inner surface of the one end wall 3 and the locking members 13 so as to be radially displaceable via the seal members 12 and 14. As the held configuration, the partition plate 5 can be held while absorbing the difference in the amount of thermal expansion between the one end wall 3 and the partition plate 5 in the radial direction.

上記改質炉１の他端壁４の中央部には、ガス化ガス１０の部分燃焼に用いるための空気あるいは高濃度の酸素からなる酸化剤のガス（以下、単に酸化剤と記す）１７を上記内側流路７の内側に吹き込むように供給するための酸化剤供給ノズル１８が設けられている。   At the center of the other end wall 4 of the reforming furnace 1, an oxidant gas (hereinafter simply referred to as an oxidizer) 17 made of air or high-concentration oxygen for use in partial combustion of the gasification gas 10 is provided. An oxidant supply nozzle 18 is provided for supplying air so as to blow inside the inner flow path 7.

なお、上記内側流路７にて、上記酸化剤供給ノズル１８より吹き込まれる酸化剤１７によりガス化ガス１０を部分燃焼させて発生させる燃焼熱により昇温される領域に対し、前述したように該内側流路７を軸心方向の他端側から一端側へ流れるガス化ガス１０の滞留時間を多く取るため、及び、上記燃焼熱による上記仕切板５への伝熱時間を多く取るためには、上記酸化剤供給ノズル１８は、上記内側流路７内における軸心方向の他端部に、上記酸化剤１７を吹き込むようにした構成とすることが望ましい。   In the inner flow path 7, the region heated by the combustion heat generated by partially burning the gasified gas 10 by the oxidant 17 blown from the oxidant supply nozzle 18 is In order to increase the residence time of the gasified gas 10 flowing in the inner flow path 7 from the other end side to the one end side in the axial direction, and to increase the heat transfer time to the partition plate 5 due to the combustion heat. The oxidant supply nozzle 18 is preferably configured such that the oxidant 17 is blown into the other end of the inner flow path 7 in the axial direction.

上記のようにして内側流路７にて酸化剤１７が吹き込まれて混合されたガス化ガス１０は、後述するように昇温された炉内の熱を受けることによる点火、あるいは、図示しないパイロットバーナ等の点火装置による点火により、部分燃焼が開始されて、図１（ａ）に二点鎖線で示す如き火炎１９を生じるようにしてある。   The gasified gas 10 in which the oxidant 17 is blown and mixed in the inner flow path 7 as described above is ignited by receiving heat in the furnace that has been heated as described later, or a pilot (not shown). Partial ignition is started by ignition by an ignition device such as a burner, and a flame 19 as shown by a two-dot chain line in FIG. 1A is generated.

なお、上記改質炉１には、上記ガス化ガス１０の改質反応を進行させるために必要とされる温度条件まで該改質炉１内の温度を予め昇温させるための外部燃料を用いた昇温バーナ等の図示しない昇温手段が備えられている。   The reforming furnace 1 uses an external fuel for preheating the temperature in the reforming furnace 1 up to a temperature condition required to advance the reforming reaction of the gasification gas 10. A temperature raising means (not shown) such as a temperature raising burner is provided.

以上の構成としてある本発明の改質装置を使用してガス化ガス中のタールを改質する場合は、上記図示しない昇温手段を用いて、上記改質炉１内、特に、内側流路７内を、ガス化ガス１０中に含まれるタールの改質反応を進行させるために必要とされる温度条件、たとえば、１０００℃以上の或る温度まで予め昇温させる。この際、上記内側流路７内における上記所定の温度条件の領域は、改質炉１の軸心方向における範囲が、ガス化ガス供給ノズル９より供給されるガス化ガス１０が外側流路６と連通口８を経て内側流路７の軸心方向他端部に流入して該領域を通過する際に、上記ガス化ガス１０中に含まれるタールを或る基準濃度を下回るまで改質処理するために必要な滞留時間以上の時間が掛かるように設定してあるものとする。   When the tar in the gasification gas is reformed using the reforming apparatus of the present invention having the above-described configuration, the inside of the reforming furnace 1, in particular, the inner flow path is used by using the temperature raising means (not shown). 7 is preliminarily heated to a temperature condition required for advancing the reforming reaction of tar contained in the gasification gas 10, for example, a certain temperature of 1000 ° C. or higher. At this time, the region of the predetermined temperature condition in the inner flow path 7 is the range in the axial direction of the reforming furnace 1, and the gasification gas 10 supplied from the gasification gas supply nozzle 9 is the outer flow path 6. When the gas flows into the other axial end of the inner flow path 7 through the communication port 8 and passes through the region, the reforming treatment is performed until the tar contained in the gasified gas 10 falls below a certain reference concentration. It is assumed that it takes time longer than the residence time necessary to do this.

なお、本発明の改質装置では、後述するように、外側流路６を流通する間にガス化ガス１０が内側流路７内での燃焼による熱により仕切板５を介して予熱されるため、この外側流路６での予熱によりガス化ガス１０が上記タールの改質反応を進行させるために必要とされる温度条件まで昇温される場合は、該外側流路６を流れるガス化ガス１０が上記所定の温度条件まで昇温された時点から上記連通口８に達するまでの経過時間も考慮して、上記滞留時間を設定するようにすればよい。   In the reformer of the present invention, as will be described later, the gasified gas 10 is preheated via the partition plate 5 by heat generated by combustion in the inner flow path 7 while flowing through the outer flow path 6. When the gasified gas 10 is heated to a temperature condition required for the tar reforming reaction to proceed by preheating in the outer channel 6, the gasified gas flowing in the outer channel 6 is used. The dwell time may be set in consideration of the elapsed time from when the temperature of 10 is raised to the predetermined temperature condition until the communication port 8 is reached.

上記改質炉１内にて、内側流路７内がガス化ガス１０中のタールを改質するのに必要とされる前記した温度条件まで昇温すると、本発明の改質装置では、上記ガス化ガス供給ノズル９からガス化ガス１０の供給を開始させると共に、内側流路７内への酸化剤供給ノズル１８からの酸化剤１７の供給を開始させる。この際、上記酸化剤１７の供給量は、ガス化ガス１０の一部を燃焼させて目標温度が得られるように調整してあるものとする。すなわち、上記改質炉１内に連続的に供給されるガス化ガス１０を昇温させることに伴って炉内温度が上記所定の温度条件から低下する分の熱量と、タールの改質反応の反応熱を、ガス化ガス１０の部分燃焼で発生させる燃焼熱により補償することができるように、ガス化ガス１０の必要とされる燃焼量を求め、該燃焼量に応じた酸素量が該酸化剤１７から供給されるように調整してあるものとする。   In the reforming furnace 1, when the temperature in the inner flow path 7 is raised to the above-described temperature condition required for reforming the tar in the gasification gas 10, the reforming apparatus of the present invention The supply of the gasification gas 10 from the gasification gas supply nozzle 9 is started, and the supply of the oxidant 17 from the oxidant supply nozzle 18 into the inner flow path 7 is started. At this time, the supply amount of the oxidant 17 is adjusted so that a part of the gasified gas 10 is burned to obtain a target temperature. That is, as the gasification gas 10 continuously supplied into the reforming furnace 1 is heated, the amount of heat that the furnace temperature decreases from the predetermined temperature condition, and the tar reforming reaction The required amount of combustion of the gasified gas 10 is determined so that the reaction heat can be compensated by the combustion heat generated by the partial combustion of the gasified gas 10, and the amount of oxygen corresponding to the amount of combustion is determined by the oxidation amount. It is adjusted so that it may be supplied from the agent 17.

上記ガス化ガス供給ノズル９より外側流路６に吹き込まれたガス化ガス１０は、旋回流１０ｖとなって、該外側流路６を軸心方向一端側から他端側に向けて流れた後、連通口８を経て内側流路７の軸心方向他端部に流入し、その時点で上記酸化剤供給ノズル１８より吹き込まれる酸化剤１７が均一に混合されて、該ガス化ガス１０の一部が部分燃焼させられる。   The gasified gas 10 blown into the outer flow path 6 from the gasified gas supply nozzle 9 becomes a swirl flow 10v, and flows through the outer flow path 6 from one end side toward the other end side in the axial direction. The oxidant 17 that flows into the other axial end of the inner channel 7 through the communication port 8 and is blown from the oxidant supply nozzle 18 at that time is uniformly mixed. The part is partially burned.

上記内側流路７内では、上記ガス化ガス１０の上記酸化剤１７による部分燃焼が継続して行われることで、該内側流路７内の環境は、改質に必要な温度条件に保持される。このため、上記のようにしてガス化ガス供給ノズル９より供給されて外側流路６から連通口８を経て内側流路７内に流入するガス化ガス１０は、該ガス化ガス１０中に含まれるタールの改質処理が連続的に行われるようになる。このようにして上記内側流路７内でガス出口１１に達するまでの間にタールの改質処理が実施されたガス化ガス１０ａは、その後、該内側流路７よりガス出口１１を経て送り出されるようになる。   In the inner channel 7, the partial combustion of the gasified gas 10 by the oxidant 17 is continuously performed, so that the environment in the inner channel 7 is maintained at a temperature condition necessary for reforming. The Therefore, the gasification gas 10 supplied from the gasification gas supply nozzle 9 and flowing into the inner flow path 7 from the outer flow path 6 through the communication port 8 as described above is included in the gasification gas 10. The tar reforming process is continuously performed. The gasified gas 10a that has been subjected to the tar reforming process before reaching the gas outlet 11 in the inner flow path 7 is then sent out from the inner flow path 7 through the gas outlet 11. It becomes like this.

この際、上記仕切板５は、内側流路７でのガス化ガス１０の部分燃焼により発生する燃焼熱を受けて内周面側より加熱される。このため、該仕切板５の外周面に沿って形成されている上記外側流路６では、ガス化ガス１０が、軸心方向一端側から他端側の連通口８まで流通する間に、上記仕切板５からの熱伝達により予熱されるようになる。   At this time, the partition plate 5 receives the heat of combustion generated by the partial combustion of the gasified gas 10 in the inner flow path 7 and is heated from the inner peripheral surface side. For this reason, in the outer channel 6 formed along the outer peripheral surface of the partition plate 5, the gasification gas 10 flows while flowing from one axial end to the other communication port 8 in the axial direction. It is preheated by heat transfer from the partition plate 5.

しかも、上記外側流路６では、ガス化ガス１０が旋回流１０ｖとなっているため、前述したように、ガス化ガス１０の乱流が発生させられるようになり、且つ、上記外側流路６を軸心方向に直線的に流れる場合に比して、上記仕切板５の外周面との相対流速が増加し、レイノルズ数が増加すると共に、該仕切板５の外周面に対する接触距離が長くなっている。このため、上記外側流路６を流通する間に、上記ガス化ガス１０は、上記仕切板５からの熱伝達を良好に受けて効率よく予熱されるようになる。   Moreover, since the gasified gas 10 is a swirl flow 10v in the outer channel 6, as described above, a turbulent flow of the gasified gas 10 can be generated, and the outer channel 6. Compared with the case where the gas flows linearly in the axial direction, the relative flow velocity with the outer peripheral surface of the partition plate 5 increases, the Reynolds number increases, and the contact distance with respect to the outer peripheral surface of the partition plate 5 increases. ing. For this reason, while flowing through the outer flow path 6, the gasified gas 10 is well preheated with good heat transfer from the partition plate 5.

よって、上記内側流路７には、上記外側流路６で効率よく予熱されたガス化ガス１０が流入するようになることから、タールの改質処理を行うためのガス化ガス１０の加熱の効率を向上させることができる。なお、上記外側流路６で予熱されるガス化ガス１０は、該外側流路６を流通している間に、上記改質に必要な温度条件まで加熱されて、タールの改質処理が開始されるようになっても、何ら問題は生じない。   Therefore, since the gasified gas 10 efficiently preheated in the outer channel 6 flows into the inner channel 7, the heating of the gasified gas 10 for the tar reforming process is performed. Efficiency can be improved. The gasified gas 10 preheated in the outer flow path 6 is heated to the temperature condition necessary for the reforming while flowing through the outer flow path 6, and the tar reforming process is started. Even if it comes to be, no problem occurs.

このように、本発明の改質装置では、内側流路７内でのガス化ガス１０の部分燃焼により発生させる燃焼熱を、仕切板５の外周面に沿って外側流路６を流通するガス化ガス１０の予熱に利用することができる。   As described above, in the reformer of the present invention, the combustion heat generated by the partial combustion of the gasified gas 10 in the inner flow path 7 is passed through the outer flow path 6 along the outer peripheral surface of the partition plate 5. It can be used for preheating the gasification gas 10.

したがって、改質炉１内にて、ガス化ガス供給ノズル９より供給されるガス化ガス１０を、タールの改質反応を進行させるために必要とされる温度条件まで昇温させるときの加熱の効率を向上させることができる。   Therefore, in the reforming furnace 1, heating is performed when the gasified gas 10 supplied from the gasified gas supply nozzle 9 is heated to a temperature condition required for advancing the tar reforming reaction. Efficiency can be improved.

一方、上記内側流路７内で発生させる上記燃焼熱の一部が、上記仕切板５の加熱に使用されても、その熱は、外側流路６を流通するガス化ガス１０で回収して、該ガス化ガス１０の予熱に有効利用することができる。このため、本発明の改質装置では、改質炉１の周壁２まで達する熱を減少させることができ、よって、該改質炉１の外部への熱の逃げを抑制することができる。   On the other hand, even if a part of the combustion heat generated in the inner flow path 7 is used for heating the partition plate 5, the heat is recovered by the gasification gas 10 flowing through the outer flow path 6. The gasification gas 10 can be effectively used for preheating. For this reason, in the reforming apparatus of the present invention, the heat reaching the peripheral wall 2 of the reforming furnace 1 can be reduced, so that the escape of heat to the outside of the reforming furnace 1 can be suppressed.

したがって、本発明の改質装置では、上記燃焼熱を得るために部分燃焼させるガス化ガス１０の量を低減させることができるため、該ガス化ガス１０の部分燃焼に用いる酸化剤の使用量の削減化を図ることができるようになる。   Therefore, in the reformer of the present invention, the amount of the gasified gas 10 that is partially burned in order to obtain the combustion heat can be reduced. Therefore, the amount of oxidant used for the partial combustion of the gasified gas 10 can be reduced. Reduction can be achieved.

上記実施の形態では、改質炉１における仕切板５が取り付けてある軸心方向の一端壁３側を下側にし、他端壁４側を上側にして、軸心方向が上下方向に延びる姿勢で配置してあるものを示したが、上下を反転させた構成としてもよい。この場合、浮力の関係から、上記内側流路７では、ガス化ガス１０の部分燃焼により発生する火炎１９が上下方向に延びる傾向になる。よって、この場合は、改質炉１の軸心方向の寸法を、上記火炎１９が生じる範囲に応じて適宜調整すればよい。   In the above embodiment, the one end wall 3 side in the axial direction to which the partition plate 5 in the reforming furnace 1 is attached is on the lower side, the other end wall 4 side is on the upper side, and the axial direction extends in the vertical direction. However, a configuration in which the top and bottom are reversed is also possible. In this case, due to the buoyancy, the flame 19 generated by partial combustion of the gasified gas 10 tends to extend in the vertical direction in the inner flow path 7. Therefore, in this case, the dimensions in the axial center direction of the reforming furnace 1 may be appropriately adjusted according to the range in which the flame 19 is generated.

次に、図２は本発明の実施の他の形態として、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）の実施の形態の応用例を示すものである。   Next, FIG. 2 shows an application example of the embodiment shown in FIGS. 1A, 1B, and 1C as another embodiment of the present invention.

本実施の形態の改質装置は、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示したと同様の構成において、仕切板５の外周面に、周方向及び軸心方向にそれぞれ或る間隔で放熱フィン２０を設けた構成としてある。   The reformer of this embodiment has a configuration similar to that shown in FIGS. 1A, 1B, and 1C, and dissipates heat on the outer peripheral surface of the partition plate 5 at a certain interval in the circumferential direction and the axial direction. The fin 20 is provided.

上記放熱フィン２０は、外側流路６に形成させるガス化ガス１０の旋回流１０ｖを阻害しないように、該旋回流１０ｖの流れ方向に沿う板状のものとすることが望ましい。   The radiating fins 20 are preferably plate-shaped along the flow direction of the swirl flow 10v so as not to hinder the swirl flow 10v of the gasified gas 10 formed in the outer flow path 6.

その他の構成は図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。   Other configurations are the same as those shown in FIGS. 1A, 1B, and 1C, and the same components are denoted by the same reference numerals.

本実施の形態の改質装置によれば、ガス化ガス１０（図１（ａ）（ｂ）参照）が外側流路６を旋回流１０ｖとなって流通するときに、上記仕切板５の外周面に設けてある放熱フィン２０により該仕切板５の放熱面積を増加させることができるため、該仕切板５より外側流路６を流通するガス化ガス１０への熱伝達の効率を更に高めることができる。   According to the reformer of the present embodiment, when the gasified gas 10 (see FIGS. 1A and 1B) flows through the outer flow path 6 as a swirling flow 10v, the outer periphery of the partition plate 5 is increased. Since the heat radiating area of the partition plate 5 can be increased by the heat radiating fins 20 provided on the surface, the efficiency of heat transfer to the gasified gas 10 flowing through the outer flow path 6 from the partition plate 5 is further enhanced. Can do.

これにより、本実施の形態の改質装置は、上記外側流路６でのガス化ガス１０の予熱をより効率よく実施できることから、タールの改質処理を行うためのガス化ガス１０の加熱の効率を更に向上させることができる。又、改質炉１の外部への熱の逃げを更に抑制することができて、ガス化ガス１０の部分燃焼に用いる酸化剤の使用量の更なる削減化を図ることができる。   Thereby, since the reforming apparatus of the present embodiment can preheat the gasified gas 10 in the outer flow path 6 more efficiently, the reforming apparatus of the present embodiment can heat the gasified gas 10 for the tar reforming process. Efficiency can be further improved. Further, the escape of heat to the outside of the reforming furnace 1 can be further suppressed, and the amount of oxidant used for partial combustion of the gasified gas 10 can be further reduced.

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、本発明の改質装置は、改質炉１の軸心方向を斜めに傾けた姿勢等、改質炉１の軸心方向を上下方向とする以外のいかなる姿勢で使用してもよい。   Note that the present invention is not limited only to the above-described embodiment, and the reforming apparatus of the present invention has an axial center of the reforming furnace 1 such as a posture in which the axial direction of the reforming furnace 1 is inclined obliquely. It may be used in any posture other than the direction being the vertical direction.

改質炉１の周壁２及び仕切板５は、外側流路６内にガス化ガス１０の旋回流１０ｖを円滑に形成させるためには、共に円筒形状とすることが望ましいが、上記旋回流１０ｖを形成させることができれば、楕円形や多角形断面の筒状としてもよい。   Both the peripheral wall 2 and the partition plate 5 of the reforming furnace 1 are preferably cylindrical in order to smoothly form the swirl flow 10v of the gasified gas 10 in the outer flow path 6, but the swirl flow 10v If it can form, it is good also as an elliptical shape or the cylinder shape of a polygonal cross section.

連通口８は、外側流路６と内側流路７の軸心方向他端部同士を連通させることができるようにしてあれば、たとえば、仕切板５の軸心方向他端部の周壁に内外方向に貫通させて設けた開口部とする等、図示した以外の構成の連通口８を採用してもよい。   As long as the communication port 8 can communicate the other axial end portions of the outer flow path 6 and the inner flow path 7 with each other, for example, on the peripheral wall of the other axial end portion of the partition plate 5 You may employ | adopt the communicating port 8 of structures other than illustration, such as setting it as the opening part penetrated in the direction.

図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示した改質炉１、ガス化ガス供給ノズル９、酸化剤供給ノズル１８のサイズや互いの比率、旋回流１０ｖのピッチやサイズは、図示するための便宜上のものであり、実際の寸法を反映したものではない。   The sizes and ratios of the reforming furnace 1, the gasification gas supply nozzle 9, and the oxidant supply nozzle 18 shown in FIGS. 1A, 1B, and 1C and the pitch and size of the swirl flow 10v are shown for illustration. This is for convenience, and does not reflect actual dimensions.

酸化剤供給ノズル１８の数や配置は、改質炉１内に形成する内側流路７の径寸法に応じて適宜変更してもよい。   The number and arrangement of the oxidant supply nozzles 18 may be appropriately changed according to the diameter of the inner flow path 7 formed in the reforming furnace 1.

更に、図２に示した放熱フィン２０の仕切板５の外周面に対する周方向及び軸心方向の配置は適宜変更してもよい。又、上記放熱フィン２０は、外側流路６を流通するガス化ガス１０の旋回流１０ｖを阻害することなく仕切板５の放熱面積を増加させることができれば、図示した以外のいかなる形状のものを採用してもよい。   Furthermore, the arrangement in the circumferential direction and the axial direction with respect to the outer peripheral surface of the partition plate 5 of the radiating fin 20 shown in FIG. 2 may be appropriately changed. Further, the heat dissipating fin 20 may have any shape other than that shown in the figure as long as the heat dissipating area of the partition plate 5 can be increased without hindering the swirl flow 10v of the gasified gas 10 flowing through the outer flow path 6. It may be adopted.

その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。   Of course, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

１ 改質炉、２ 周壁、３ 一端壁、４ 他端壁、５ 仕切板、６ 外側流路、７ 内側流路、８ 連通口、９ ガス化ガス供給ノズル、１０ ガス化ガス、１１ ガス出口、１７ 酸化剤（酸化剤のガス）、１８ 酸化剤供給ノズル、２０ 放熱フィン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reforming furnace, 2 surrounding wall, 3 end wall, 4 other end wall, 5 partition plate, 6 outer flow path, 7 inner flow path, 8 communication port, 9 gasification gas supply nozzle, 10 gasification gas, 11 gas outlet , 17 Oxidant (oxidant gas), 18 Oxidant supply nozzle, 20 Radiation fin

Claims (5)

筒状の周壁と、軸心方向の一端壁及び他端壁を有する改質炉内に、上記一端壁の内面より他端壁の内面付近まで延びて開口させた筒状の仕切板を設けて、改質炉内の外周部と中央部に、該仕切板で仕切られた軸心方向に延びる外側流路と内側流路を形成し、
上記外側流路と内側流路とを上記仕切板の開口側に形成される連通口により連通させ、
且つ上記改質炉の周壁の軸心方向一端部に、上記外側流路の軸心方向一端部にガス化ガスを吹き込むためのガス化ガス供給ノズルを設けると共に、上記改質炉の一端壁に、上記内側流路に連通するガス出口を設け、
更に、上記ガス化ガスを部分燃焼させるための酸化剤のガスを上記内側流路内に供給する酸化剤供給ノズルを備えた構成
を有することを特徴とするガス化ガス中のタールの改質装置。 A cylindrical partition plate extending from the inner surface of the one end wall to the vicinity of the inner surface of the other end wall is provided in a reforming furnace having a cylindrical peripheral wall and one end wall and the other end wall in the axial direction. The outer and inner channels formed in the axial direction partitioned by the partition plate are formed in the outer peripheral portion and the central portion in the reforming furnace,
The outer channel and the inner channel are communicated by a communication port formed on the opening side of the partition plate,
In addition, a gasification gas supply nozzle for blowing gasification gas into one axial end of the outer flow path is provided at one axial end of the peripheral wall of the reforming furnace, and at one end wall of the reforming furnace Providing a gas outlet communicating with the inner flow path;
Furthermore, the apparatus for reforming tar in the gasification gas further comprises an oxidant supply nozzle for supplying an oxidant gas for partially burning the gasification gas into the inner flow path. . ガス化ガス供給ノズルは、改質炉の周壁の軸心方向一端部に接線方向に接続した請求項１記載のガス化ガス中のタールの改質装置。   The reformer for tar in gasified gas according to claim 1, wherein the gasified gas supply nozzle is connected in a tangential direction to one axial end portion of the peripheral wall of the reforming furnace. 酸化剤供給ノズルは、内側流路における軸心方向他端部に酸化剤のガスを供給するように設けるようにした請求項１又は２記載のガス化ガス中のタールの改質装置。   The reformer for tar in gasified gas according to claim 1 or 2, wherein the oxidant supply nozzle is provided so as to supply the oxidant gas to the other axial end of the inner flow path. 仕切板をセラミックス製とした請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のガス化ガス中のタールの改質装置。   The reforming apparatus for tar in gasified gas according to any one of claims 1 to 3, wherein the partition plate is made of ceramics. 仕切板の外周面に、放熱フィンを設けた請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のガス化ガス中のタールの改質装置。   The reforming apparatus for tar in gasification gas according to any one of claims 1 to 4, wherein heat dissipating fins are provided on an outer peripheral surface of the partition plate.
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