JP6668283B2 - Gasifier - Google Patents
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Description
本発明は、原料を熱分解してガスを発生させるガス化炉を備えるガス化装置に関する。 The present invention relates to a gasification apparatus provided with a gasification furnace that generates a gas by thermally decomposing a raw material.
従来から、原料(典型的には、バイオマス)をガス化するガス化装置が知られている。このようなガス化装置としては、例えば、炉構造が簡単で、一般的にタールの発生が少ないと言われている固定床ダウンドラフト式ガス化装置がある。 Conventionally, a gasifier for gasifying a raw material (typically, biomass) has been known. As such a gasifier, for example, there is a fixed-bed downdraft gasifier which has a simple furnace structure and is generally said to generate less tar.
一般的な固定床ダウンドラフト式ガス化装置において、ガス化炉に投入された原料としてのバイオマスは、熱分解、酸化、還元の順に反応し、その過程でガスが発生する。これらの反応の過程で生成される炭化物(チャー)はガス化炉の下部に堆積するが、ある程度の時間が経過すると、堆積しているチャーは排出装置によってガス化炉の外部に排出される。 In a general fixed-bed down-draft gasifier, biomass as a raw material charged into a gasifier reacts in the order of pyrolysis, oxidation, and reduction, and generates gas in the process. The carbide (char) generated in the course of these reactions accumulates in the lower part of the gasification furnace, but after a certain period of time, the accumulated char is discharged to the outside of the gasification furnace by the discharge device.
上記のようなガス化装置において、近年、チャーがガス化炉に滞留する時間が長過ぎると不要な物質が生成されてしまうおそれがあることが問題視されている。その反面、ガスの発生にチャーも寄与していることから、チャーがガス化炉のチャー堆積領域に滞留する時間が短過ぎると、ガス化効率が低下してしまうことが懸念される。従って、チャーがガス化炉のチャー堆積領域に滞留する時間は適正な長さに調整されることが望ましく、そのためには、ガス化炉内のチャー堆積領域の上面(即ち、チャーの堆積層の上面)の位置を目標の高さ付近に保つことが必要と考えられる。 In the gasifier as described above, in recent years, it has been considered that unnecessary substances may be generated if the time that the char stays in the gasifier is too long. On the other hand, since the char also contributes to the generation of gas, there is a concern that if the time that the char stays in the char deposition region of the gasification furnace is too short, the gasification efficiency is reduced. Therefore, it is desirable that the time that the char stays in the char deposition region of the gasifier be adjusted to an appropriate length, and for that purpose, the upper surface of the char deposition region in the gasifier (that is, the char deposition layer) is formed. It is considered necessary to keep the position of (upper surface) near the target height.
しかしながら、ガス化炉内のチャーの堆積層の上面を目標の高さ付近に保つための制御は、従来は容易ではなかった。 However, control for keeping the upper surface of the char deposition layer in the gasifier near the target height has not been easy in the past.
ガス化炉内のチャーの堆積層の上面を目標の高さ付近に保つための手段として、例えば、特許文献1に記載のように、ガス化炉への原料の投入量を調整することが考えられる。しかしながら、原料の投入量を適宜に調整しても、ガス化炉内での原料の熱分解及び部分燃焼の進み具合によって、チャー堆積領域に堆積するチャーの量は大きく変動するので、これだけではチャーの堆積層の上面の高さを充分にコントロールすることは困難であった。
As a means for keeping the upper surface of the deposited layer of the char in the gasifier near the target height, for example, as described in
ガス化炉内のチャーの堆積層の上面を目標の高さ付近に保つための別の手段として、例えば、特許文献2に記載のように、排出装置(回転式抜き出し機)の駆動状態(モータの回転数)を制御することが考えられる。しかしながら、特許文献2は、主として移動床式のガス化炉でガス化効率を向上するために監視することが必要となる燃焼帯の温度(ピーク温度)を継続的に取得することを目的として、燃焼帯の位置を温度センサ群が設けられた炉高方向の範囲で敢えて絶えず上下に変動させるために、チャーの抜き出しを適宜に停止・開始する制御を開示しているに過ぎない。即ち、特許文献2に開示される制御を参考にしても、ガス化炉内のチャーの堆積層の上面を目標の高さ付近に保つことはできない。
As another means for keeping the upper surface of the deposited layer of the char in the gasification furnace near the target height, for example, as described in
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、ガス化炉内の炭化物の堆積層の上面を目標の高さ付近に良好に保つ制御を実現することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to realize control for keeping the upper surface of a deposited layer of carbide in a gasification furnace in the vicinity of a target height.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem and its effects will be described.
本発明の観点によれば、以下の構成のガス化装置が提供される。即ち、このガス化装置は、ガス化炉と、排出装置と、検出部と、制御装置と、を備える。前記ガス化炉は、原料を熱分解してガスを発生させ、その過程で生成される炭化物が堆積する。前記排出装置は、堆積した前記炭化物を前記ガス化炉の外部に排出する。前記検出部は、前記炭化物の堆積層の上面の高さを検出する。前記制御装置は、前記検出部の検出結果により得られた現在の炭化物の堆積層の上面の高さと、予め定められた炭化物の堆積層の上面の目標高さである目標堆積高さと、の差に基づいて前記排出装置の排出速度を現在の排出速度から変更する制御を反復して行う。前記検出部は、第1温度センサと、第2温度センサと、を有する。前記第2温度センサは、前記ガス化炉の炉高方向において前記第1温度センサよりも下方に配置される。前記第1温度センサの検出値と前記第2温度センサの検出値との差が閾値以上である場合に、前記炭化物の堆積層の上面が、前記ガス化炉の炉高方向において前記第1温度センサと前記第2温度センサとの間に位置すると判定する。 According to an aspect of the present invention, a gasifier having the following configuration is provided. That is, this gasification device includes a gasification furnace, a discharge device, a detection unit, and a control device. The gasification furnace thermally decomposes a raw material to generate a gas, and deposits carbide generated in the process. The discharge device discharges the deposited carbide outside the gasification furnace. The detector detects a height of an upper surface of the carbide deposition layer. The control device is configured to determine a difference between a current height of the upper surface of the carbide deposition layer obtained from the detection result of the detection unit and a target deposition height that is a predetermined target height of the upper surface of the carbide deposition layer. The control for changing the discharge speed of the discharge device from the current discharge speed based on the above is repeatedly performed. The detection unit has a first temperature sensor and a second temperature sensor. The second temperature sensor is disposed below the first temperature sensor in a furnace height direction of the gasification furnace. When the difference between the detection value of the first temperature sensor and the detection value of the second temperature sensor is equal to or greater than a threshold value, the upper surface of the deposited layer of the carbide has the first temperature in the furnace height direction of the gasification furnace. It is determined that it is located between the sensor and the second temperature sensor.
ここで、排出装置の排出速度に関し、炭化物の堆積層の上面の高さが適正となるような最適値は、ガス化炉の大きさや、原料の種類・状態等に応じて異なる。そのため、仮に最適な排出速度を予め定めて排出装置を制御しようとすると、想定される様々な条件に応じて最適な排出速度を決定するために個別に検討を行う必要があり、現実的でない。この点、本構成では、現在の炭化物の堆積層の上面の高さと、目標堆積高さと、の差に基づいて排出装置の現在の排出速度を変更する処理を反復することにより、炭化物の堆積層の上面の高さが適正な状態に近づくように制御することができる。この結果、炭化物の堆積層の上面の高さを適正な状態に近づけるための制御を柔軟に実現することができる。 Here, with respect to the discharge speed of the discharge device, the optimum value that makes the height of the upper surface of the carbide deposition layer appropriate is different depending on the size of the gasification furnace, the type and state of the raw material, and the like. Therefore, if the optimal discharge speed is determined in advance and the discharge device is to be controlled, it is necessary to individually examine the optimal discharge speed in accordance with various assumed conditions, which is not practical. In this regard, in the present configuration, in the present configuration, the process of changing the current discharge speed of the discharge device based on the difference between the current height of the upper surface of the carbide deposition layer and the target deposition height is repeated, thereby obtaining the carbide deposition layer. Can be controlled so that the height of the upper surface of the substrate approaches an appropriate state. As a result, it is possible to flexibly realize control for bringing the height of the upper surface of the carbide deposition layer closer to an appropriate state.
前記のガス化装置においては、前記制御装置は、前記検出部の検出結果により得られた現在の炭化物の堆積層の上面の高さと、前記目標堆積高さと、の差に応じて設定した上げ幅又は下げ幅で、前記排出速度を変更することが好ましい。 In the gasification device, the control device may include an increase width set according to a difference between the current height of the upper surface of the deposited layer of the carbide obtained by the detection result of the detection unit and the target deposition height, or It is preferable to change the discharge speed with the width of decrease.
これにより、現在の炭化物の堆積層の上面の高さと、目標堆積高さと、の差に応じて、排出装置の排出速度を変更するときの上げ幅又は下げ幅を異ならせることができる。よって、炭化物の堆積層の上面の高さをきめ細かく制御することができる。 This makes it possible to vary the raising or lowering width when changing the discharge speed of the discharge device according to the difference between the current height of the upper surface of the carbide deposition layer and the target deposition height. Therefore, the height of the upper surface of the carbide deposition layer can be finely controlled.
前記のガス化装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、このガス化装置は、前記排出装置の排出速度を変更するための補正値を記憶する記憶部を備える。前記記憶部は、前記検出部の検出結果により得られた現在の炭化物の堆積層の上面の高さと、前記目標堆積高さと、の乖離の程度に応じて選択される複数の異なる補正値を記憶する。 In the gasifier, the following configuration is preferable. That is, the gasifier includes a storage unit that stores a correction value for changing a discharge speed of the discharge device. The storage unit stores a plurality of different correction values selected according to the degree of deviation between the current height of the upper surface of the carbide deposition layer obtained from the detection result of the detection unit and the target deposition height. I do.
これにより、現在の炭化物の堆積層の上面の高さと、目標堆積高さと、の乖離の程度に応じた補正値を適用して、排出装置の排出速度を変更することができる。この結果、炭化物の堆積層の上面の高さを適正な状態に近づけるための制御を容易に実現することができる。 This makes it possible to change the discharge speed of the discharge device by applying a correction value according to the degree of deviation between the current height of the upper surface of the carbide deposition layer and the target deposition height. As a result, control for bringing the height of the upper surface of the carbide deposited layer closer to an appropriate state can be easily realized.
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るガス化装置1の全体的な構成を示す模式図である。図2は、ガス化装置1に備えられるガス化炉2及びそれに関連する構成を説明する模式図である。図3(a)は、ガス化炉2における温度センサとチャーの目標堆積高さとの位置関係を説明する概念図である。図3(b)は、チャー排出装置4のモータ周波数制御に関し、記憶部に記憶される複数の補正値の例を示す図である。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a
初めに、本実施形態に係るガス化装置1の全体的な構成について、図1を参照して説明する。
First, the overall configuration of the
本実施形態のガス化装置1は、例えば籾殻や木質系廃材等の生物由来の有機性資源(厳密には、化石資源を除いた有機性資源であり、「バイオマス」と称される場合もある。)を燃料(原料、ガス化対象物)としてガスを発生させて、当該ガスを用いて発電する、いわゆるバイオマス発電プラントの一部である。図1に示すように、本実施形態のガス化装置1は、ガス化炉2、燃料供給装置3、チャー排出装置4、バグフィルタ5、ガス冷却装置6、洗浄装置7、誘引ブロワ8、制御装置9、コージェネレーションシステム10、及び余剰ガス燃焼装置11等を備える。
The
図2に示すガス化炉2は、原料のガス化の主要な反応が行われる炉である。本実施形態のガス化炉2は、いわゆる固定床式炉である。図2に示すように、ガス化炉2の上下方向中途部には、ガス化炉2の内部に酸化剤としての空気又は酸素を供給するための酸化剤供給口13が設けられる。
The
図2に模式的に示すように、ガス化炉2の内部には、原料の熱分解及び酸化(部分燃焼)が行われる領域が形成されている。また、ガス化炉2の内部の、部分燃焼が行われる領域よりも下方には、熱分解及び部分燃焼の後に残ったチャーが堆積するチャー堆積領域が形成される。酸化剤供給口13は、ガス化炉2の炉高方向の上記部分燃焼が行われる領域に対応する位置に、当該ガス化炉2の内部と外部を連通するように孔状に設けられる。
As schematically shown in FIG. 2, a region in which the raw material is thermally decomposed and oxidized (partial combustion) is formed inside the
燃料供給装置3は、ガス化炉2の上端部から内部に原料を供給するものである。本実施形態の燃料供給装置3は、ホッパ31、スクリュー32、及びモータ等を備えている。ホッパ31は、原料を投入する容器である。スクリュー32は、このホッパ31の底部に回転可能に取り付けられる。モータは、例えば交流モータとして構成されており、スクリュー32を回転駆動する。本実施形態では、このモータに一定の周波数の交流電流が流れることにより、スクリュー32が一定の速度で回転駆動される。この結果、原料がスクリュー32の回転数に応じた量でガス化炉2内に投入されるようになっている。ただし、前記モータは交流モータに特に限定されるものではない。
The
チャー排出装置4は、ガス化炉2内のチャー堆積領域の底部から、ガス化(還元)後に残ったチャーを排出する(抜き出す)ものである。具体的には、チャー排出装置4は、例えばロータリバルブ41及びスクリューコンベア42等により構成される。ロータリバルブ41は、回転駆動されることにより、ガス化炉2の底部に設けられた抜出孔から抜き出されたチャーを下方のスクリューコンベア42へと供給する。スクリューコンベア42は、回転駆動されることにより、抜き出されたチャーをガス化炉2の外部の所定の場所へと搬送する。
The
本実施形態において、ロータリバルブ41及びスクリューコンベア42には、それぞれモータの出力軸が連結されている。このモータは、直流モータであってもよいし、交流モータであってもよい。交流モータである場合、当該モータは、供給される交流電流の周波数に応じた速度で回転し、これに伴って、ロータリバルブ41及びスクリューコンベア42が排出動作(具体的には、回転)を行う。従って、交流モータに供給される交流電流の周波数がインバータによって適宜に変更されることにより、単位時間あたりのチャーの実質的な抜出し量(排出速度)を増減することができる。これにより、ガス化炉2内におけるチャーが堆積されるレベル(堆積量)を、概ね一定となるように調整することができる。
In the present embodiment, an output shaft of a motor is connected to the
ガス化炉2内のチャー堆積領域よりも上方の領域では、燃料供給装置3から供給された原料が乾燥される。乾燥された原料は、その後、酸素欠乏状態で燃焼することで熱分解される。これにより、原料の約50〜90%がガス(CO、H2、CH4、CO2、H2O)及びタール等のガス状物質に、残りの約10〜50%がチャーと呼ばれる固定炭素に転換される。なお、転換の割合は、炉内での加熱速度、原料の種類・粒径等の影響を受けて変動する。熱分解で生成した熱分解生成物質は、酸化剤供給口13から供給された空気又は酸素によって、酸化(部分燃焼)される。この部分燃焼により発生する熱は、上記の熱分解での熱源として利用される。部分燃焼の後に残ったチャーは、部分燃焼が行われる領域よりも下方のチャー堆積領域に堆積される。
In a region above the char deposition region in the
ガス化炉2内のチャー堆積領域では、部分燃焼のときよりも概ね低い温度においてチャーによる還元反応が行われ、これによりチャーが蒸し焼き状態とされてガス化が行われる。このチャー堆積領域でのチャーによるガス化(還元)では、COとH2が生成する。
In the char deposition region in the
ガス化炉2で生成されたガスは、図1に示すように、配管等により構成されるガス経路を通ってコージェネレーションシステム10及び余剰ガス燃焼装置11に供給される。このガス経路のガス化炉2とコージェネレーションシステム10(余剰ガス燃焼装置11)との間の中途部には、上流側から下流側に向かって、バグフィルタ5、ガス冷却装置6、洗浄装置7、及び誘引ブロワ8がこの順に配置されている。
The gas generated in the
バグフィルタ5は、ガス化炉2から流れて来たガスに含まれる煤等の炭素の微粒子や、塵等を除去するものである。バグフィルタ5は、例えば捕捉・吸着等の手法を用いて、ガスをバグフィルタ5のフィルタに通し、煤や塵等をこのフィルタで取り除く。
The
ガス冷却装置6は、バグフィルタ5を通過した後に流れてきたガスを冷却し、当該ガスの密度を高めるものである。ガス冷却装置6は、例えば熱交換等の手法を用いて、ガスを冷却する。具体的には、ガス冷却装置6は、例えば冷却水が供給される熱交換器と、当該熱交換器の間に配管されるガス経路と、を備えている。熱交換器には冷却水として貯水槽からの水が供給され、冷却水とガスとの間で熱交換が行われる。
The
洗浄装置7は、ガス冷却装置6で冷却された後に流れてきたガスを洗浄してタール等を除去するものである。洗浄装置7は、例えば、ガス状のタールを凝縮する工程と、ガス・液体混合物を分離する工程と、液滴濾過を行う工程と、を含む物理的プロセスを行うことにより、タールを除去する。
The cleaning device 7 is for cleaning gas flowing after cooling by the
誘引ブロワ8は、負圧を発生させることにより、ガス化炉2からのガスをコージェネレーションシステム10側に誘引するものである。誘引ブロワ8は、例えば誘引通風式の送風機により構成される。誘引ブロワ8の作用により、誘引ブロワ8よりも上流側のガス経路及びガス化炉2内では、負圧が生じている。
The
コージェネレーションシステム10は、ガスエンジン及び発電機等により構成されるものである。ガス化炉2で生成されたガスが、煤やタール等が除去されて密度が高められた後にガスエンジンに供給されて、当該ガスの熱エネルギーがガスエンジンにより回転運動に変換される。この回転運動が発電機に伝達されて、電気が発生する。またガスの熱エネルギーのうちの一部は、給湯等に用いられる。
The
誘引ブロワ8を通過した後のガスのうち、コージェネレーションシステム10に供給されなかった余剰のガスは、余剰ガス燃焼装置11に供給される。余剰ガス燃焼装置11は、余剰のガスを焼却処理し、一酸化炭素を二酸化炭素に変換して無害化する。
Of the gas that has passed through the
制御装置9は、ガス化炉2、燃料供給装置3、チャー排出装置4、バグフィルタ5、ガス冷却装置6、洗浄装置7、誘引ブロワ8、コージェネレーションシステム10、及び余剰ガス燃焼装置11等を制御するコントローラである。制御装置9は、CPU、ROM、RAM等を備えたコンピュータとして構成されており、CPUは各種プログラム等をROMから読み出して実行することができる。また、前記ROMには、ガス化装置1に適切に原料のガス化を行わせるための適宜のプログラムが記憶されている。そして、上記したソフトウェアとハードウェアの協働により、ガス化装置1に適宜に原料のガス化を行わせ、ガス中の煤やタールの除去、ガスの濃縮、コージェネレーションシステム10及び余剰ガス燃焼装置11へのガスの供給等を行わせることができる。
The
記憶部12は、制御装置9が行う様々な制御に用いられる数値や、パラメータ等を記憶するメモリである。具体的には、記憶部12は、後述する目標堆積高さの値や、補正値等を記憶する。
The
上記のような構成のガス化装置1では、典型的にはバイオマスである原料を燃料としてガス化炉2でガスが生成され、このガスに含まれる煤やタールがガス経路の途中で取り除かれて、濃縮された後に、当該ガスがコージェネレーションシステム10に供給される。このガスの熱エネルギーにより電力を得ることができる。即ち、典型的にはバイオマスである原料を資源としたエネルギーが電力に変換されて取り出される。これにより、再生可能なエネルギー源としての原料を有効に利用することができる。
In the
ところで、チャーがチャー堆積領域に滞留する時間が長過ぎると不要な物質が生成されてしまうことが、近年問題視されている。その反面、チャーがチャー堆積領域に滞留する時間が短過ぎると、チャーの充分なガス化(酸化)が行われず、ガス化効率が低下してしまうことも懸念される。従って、チャーがチャー堆積領域に適切な時間だけ滞留してから排出されることが望まれており、そのためには、ガス化炉2内のチャーの堆積領域の上面の位置(即ち、チャーの堆積レベル)を目標の高さ付近に保つことが必要と考えられる。 In recent years, it has been considered a problem that an unnecessary substance is generated when the time that the char stays in the char deposition region is too long. On the other hand, if the time that the char stays in the char deposition region is too short, sufficient gasification (oxidation) of the char may not be performed, and the gasification efficiency may be reduced. Therefore, it is desired that the char stays in the char deposition area for an appropriate time and then be discharged. To do so, the position of the upper surface of the char deposition area in the gasification furnace 2 (that is, the char deposition Level) should be kept close to the target height.
そこで、本実施形態のガス化装置1では、チャーの堆積層(堆積している物質のうち、大部分がチャーで占められている層。以下、単に「チャー堆積層」と称する場合がある。)の上面の高さが、チャー堆積層の上面の目標の高さ(言い換えれば、理想的な高さ。)である目標堆積高さの近傍に保持されるように制御するようにしている。
Therefore, in the
なお、上記目標堆積高さは、チャー堆積層でのチャーの滞留時間が長過ぎることもなく短過ぎることもない適宜の時間となるような理想的なチャーの堆積層の高さとして、予め種々の検討が行われることにより定められる。この目標堆積高さは、記憶部12に記憶される。
Note that the target deposition height is variously set in advance as an ideal char deposition layer height such that the residence time of the char in the char deposition layer is an appropriate time that is neither too long nor too short. Is determined by the examination of This target deposition height is stored in the
また、本実施形態のガス化装置1は、チャー堆積層の上面の高さを検出するための検出部を備えている。検出部は、例えば、ガス化炉2の炉高方向に並ぶ複数の温度センサである。具体的には、本施形態のガス化装置1は、検出部として、第1温度センサT1、第2温度センサT2、第3温度センサT3、第4温度センサT4、第5温度センサT5、及び第6温度センサT6を備える。これらの温度センサT1,T2・・・は、炉高方向に等しい間隔で配置されていてもよいし、不等の間隔で配置されていてもよい。これらの温度センサT1,T2・・・は何れも、制御装置9に電気的に接続されている。
Further, the
図3(a)に示すように、第1温度センサT1は、目標堆積高さに対してガス化炉2の炉高方向で第1距離L1だけ上方の位置に設けられる。本実施形態の第1温度センサT1は、ガス化炉2の炉高方向において酸化剤供給口13の近傍に配置される。
As shown in FIG. 3A, the first temperature sensor T1 is provided at a position above the target deposition height by a first distance L1 in the furnace height direction of the
第2温度センサT2は、目標堆積高さに対してガス化炉2の炉高方向で、第1距離L1より短い第2距離L2だけ上方の位置に設けられる。
The second temperature sensor T2 is provided at a position above the target deposition height in the furnace height direction of the
第3温度センサT3は、目標堆積高さに相当する位置に設けられる。即ち、本実施形態では、ガス化炉2の炉高方向における第3温度センサT3と目標堆積高さとの間の第3距離L3(図示略)は0である。ただし、第3距離L3は、0よりも大きく第2距離L2よりも小さい距離であってもよい。
The third temperature sensor T3 is provided at a position corresponding to the target deposition height. That is, in the present embodiment, the third distance L3 (not shown) between the third temperature sensor T3 and the target deposition height in the furnace height direction of the
第4温度センサT4は、目標堆積高さに対してガス化炉2の炉高方向で第4距離L4だけ下方の位置に設けられる。第4距離L4は、例えば、前記の第2距離L2と等しい距離とすることができるが、これに限定されない。
The fourth temperature sensor T4 is provided at a position below the target deposition height by a fourth distance L4 in the furnace height direction of the
第5温度センサT5は、目標堆積高さに対してガス化炉2の炉高方向で第5距離L5だけ下方の位置に設けられる。第5距離L5は、例えば、前記の第1距離L1と等しい距離とすることができるが、これに限定されない。
The fifth temperature sensor T5 is provided at a position below the target deposition height by a fifth distance L5 in the furnace height direction of the
第6温度センサT6は、目標堆積高さに対してガス化炉2の炉高方向で、前記の第5距離L5より長い第6距離L6だけ下方の位置に設けられる。第6温度センサT6は、例えば、これよりもチャー堆積層の上面の高さが低くなるとチャーによる還元が充分に行われなくなると判断されるような、限界の高さに相当する位置に設けられる。
The sixth temperature sensor T6 is provided at a position lower by a sixth distance L6 longer than the fifth distance L5 in the furnace height direction of the
6つの距離L1,L2,・・・の具体的な値は、ガス化炉2の大きさにもよるが、例えば数十センチメートルとすることが考えられる。第1から第6までの温度センサT1,T2,・・・は、それぞれ、当該温度センサが設けられた高さにおけるガス化炉2内の温度を検出可能である。
The specific values of the six distances L1, L2, ... depend on the size of the
図示はしていないが、第1から第6までの温度センサT1,T2,・・・は、例えば複数ずつ設けられている。複数ずつの温度センサT1,T2,・・・は、何れも、ガス化炉2の周方向に沿って配置される。これらの周方向に配置される複数の温度センサの検出値の平均値が、第1から第6までの温度センサT1,T2,・・・のそれぞれの検出値として採用され、以降で説明するチャー堆積層の上面の高さを取得するための判断に用いられる。ただし、温度センサT1,T2,・・・の各検出値として採用する値は平均値に限定されるものではなく、例えば、温度センサT1,T2,・・・の各中央値等を検出値として採用することもできる。
Although not shown, a plurality of first to sixth temperature sensors T1, T2,... Are provided, for example. Each of the plurality of temperature sensors T1, T2,... Is arranged along the circumferential direction of the
ここで、本実施形態の検出部がチャー堆積層の上面の高さを取得する原理について、簡単に説明する。 Here, the principle by which the detection unit of the present embodiment obtains the height of the upper surface of the char deposition layer will be briefly described.
ガス化炉2の炉高方向の温度センサに対応する位置が堆積したチャーで埋もれている場合は、チャーで埋もれていない場合(とりわけ、部分燃焼が行われる領域に対応している場合)よりも、相当に低い温度が検出されるはずである。これは、ガス化炉2のチャー堆積層よりも上方では、熱分解生成物の部分燃焼が行われて、例えば1000℃以上に達するところ、チャー堆積層ではそれよりも低い温度(例えば、700〜1000℃)でチャーによる還元反応が行われるためである。本実施形態の検出部は、このガス化炉2内の炉高方向の温度分布の特徴に着目して、チャーの堆積層の上面のおよその高さを取得している。
When the position corresponding to the temperature sensor in the furnace height direction of the
具体的には、ガス化炉2の炉高方向に隣り合う温度センサで取得された検出値(絶対温度)の差を、それぞれ算出し、この差が閾値以上となっている温度センサを特定する。これにより、チャー堆積層の上面が、閾値以上の温度差が検出された炉高方向に隣り合う温度センサの間の位置にあると把握することができる。例えば、第2温度センサT2の検出値と第3温度センサT3の検出値との差が閾値以上であった場合、チャー堆積層の上面が第2温度センサT2と第3温度センサT3との間の位置にあると判断することができる。
Specifically, the differences between the detected values (absolute temperatures) obtained by the temperature sensors adjacent to each other in the furnace height direction of the
ガス化炉2の炉高方向に隣り合う温度センサのうち、その検出値の差が閾値以上である温度センサが複数対存在する場合は、検出値の差が最大である温度センサの対を特定すればよい。即ち、ガス化炉2の炉高方向に隣り合う温度センサのうち、検出値の差が閾値以上かつ最大の温度センサの間に、チャー堆積層の上面が位置すると判断する。
When there are a plurality of temperature sensors adjacent to each other in the furnace height direction of the
チャー堆積層の上面の高さを取得する際に使用する前記の閾値は、チャー堆積層の予想温度と、チャー堆積層の上方にあるガス層の予想温度との差を考慮して決定することができる。各予想温度は、例えば、ガス化炉2の試験運転又は解析等で予め取得してもよい。閾値は、例えば、100〜600℃、より好ましくは200〜300℃の範囲から選択して設定することができる。
The threshold used in obtaining the height of the upper surface of the char deposition layer is determined in consideration of a difference between the expected temperature of the char deposition layer and the expected temperature of the gas layer above the char deposition layer. Can be. Each expected temperature may be acquired in advance by, for example, a test operation or analysis of the
なお、チャー堆積層の上面の位置をコントロールするためには、チャー堆積層の上面の炉高方向の位置が第1温度センサT1から第6温度センサT6までが配置される範囲から外れた場合にも、少なくとも、チャー堆積層の上面が第1温度センサT1よりも上方の位置にあるのか、それとも第6温度センサT6よりも低い位置にあるのかを知る必要がある。 In order to control the position of the upper surface of the char deposition layer, the position of the upper surface of the char deposition layer in the furnace height direction deviates from the range where the first temperature sensor T1 to the sixth temperature sensor T6 are arranged. In addition, it is necessary to know at least whether the upper surface of the char deposition layer is located at a position higher than the first temperature sensor T1 or lower than the sixth temperature sensor T6.
そこで、本実施形態では、炉高方向に隣り合う温度センサの何れにおいても閾値以上の温度差が見られなかった場合には、直前に閾値以上の温度差が検出されたのが第1温度センサT1と第2温度センサT2の間であったか、それとも第5温度センサT5と第6温度センサT6との間であったかを、過去に取得された温度差を参照することにより調べる。 Therefore, in the present embodiment, when no temperature difference equal to or larger than the threshold is found in any of the temperature sensors adjacent in the furnace height direction, the temperature difference equal to or larger than the threshold is detected immediately before the first temperature sensor. It is checked by referring to the temperature difference acquired in the past whether it was between T1 and the second temperature sensor T2 or between the fifth temperature sensor T5 and the sixth temperature sensor T6.
直前に閾値以上の温度差が検出されたのが第1温度センサT1と第2温度センサT2の間であった場合、チャー堆積層の上面の炉高方向における位置が第1温度センサT1から第6温度センサT6までが配置される範囲から外れる直前には、チャー堆積層の上面が第1温度センサT1と第2温度センサT2の間の高さにあったと推定される。従って、現在のチャー堆積層の上面の炉高方向における位置は、第1温度センサT1よりも上方にあると把握することができる。 If the temperature difference equal to or larger than the threshold was detected immediately before the first temperature sensor T1 and the second temperature sensor T2, the position of the upper surface of the char deposition layer in the furnace height direction is shifted from the first temperature sensor T1 to the first temperature sensor T1. It is presumed that the upper surface of the char deposition layer was at a height between the first temperature sensor T1 and the second temperature sensor T2 immediately before the temperature deviated from the range in which the six temperature sensors T6 were disposed. Therefore, it can be understood that the current position of the upper surface of the char deposition layer in the furnace height direction is above the first temperature sensor T1.
一方、直前に閾値以上の温度差が検出されたのが第5温度センサT5と第6温度センサT6の間であった場合、チャー堆積層の上面の炉高方向における位置が第1温度センサT1から第6温度センサT6までが配置される範囲から外れる直前には、チャー堆積層の上面が第5温度センサT5と第6温度センサT6の間の高さにあったと推定される。従って、現在のチャー堆積層の上面の炉高方向における位置は、第6温度センサT6よりも下方にあると把握することができる。 On the other hand, when the temperature difference equal to or larger than the threshold was detected immediately before the fifth temperature sensor T5 and the sixth temperature sensor T6, the position of the upper surface of the char deposition layer in the furnace height direction is changed to the first temperature sensor T1. It is presumed that the upper surface of the char deposition layer was at a height between the fifth temperature sensor T5 and the sixth temperature sensor T6 immediately before the position deviated from the range from the first temperature sensor to the sixth temperature sensor T6. Therefore, it can be understood that the current position of the upper surface of the char deposition layer in the furnace height direction is below the sixth temperature sensor T6.
以上のような判断を行うことにより、本実施形態の制御装置9は、温度センサT1,T2,・・・の検出値に基づいて、ガス化炉2内における現在のチャー堆積層の上面のおよその高さを取得している。
By performing the above-described determination, the
次に、チャー堆積層の上面の高さを目標堆積高さの近傍に維持するために、ガス化装置1で行われている制御フローについて、主として図4を参照して詳細に説明する。図4は、チャー堆積層の上面の高さをより適正な状態に近づけるために、制御装置9により行われる処理を示すフローチャートである。
Next, a control flow performed in the
初めに、制御装置9は、第1から第6までの温度センサT1,T2,・・・から温度の検出値をそれぞれ取得する(ステップS101)。
First, the
続いて、制御装置9は、ステップS101で取得された温度の検出値を用いて、上述した原理によって、ガス化炉2内における現在のチャー堆積層の上面のおよその高さを取得する。制御装置9は、現在のチャー堆積層の上面の高さと、目標堆積高さと、の差ΔHの程度を取得する(ステップS102)。この説明では、差ΔHが正の値であるときは、チャー堆積層の上面の高さが目標堆積高さと比較して上方にあることを意味し、負の値であるときは、下方であることを意味する。
Subsequently, the
具体的に説明すると、現在のチャー堆積層の上面の炉高方向における位置が第1温度センサT1よりも上方にあると判断された場合、制御装置9は、現在のチャー堆積層の上面の高さは、目標堆積高さに対して第1距離L1を上回る距離だけ上方に乖離していると判断する(ΔH>L1)。
More specifically, when it is determined that the current upper position of the upper surface of the char deposition layer in the furnace height direction is above the first temperature sensor T1, the
現在のチャー堆積層の上面の炉高方向における位置が第1温度センサT1と第2温度センサT2との間にあると判断された場合、制御装置9は、現在のチャー堆積層の上面の高さは、目標堆積高さに対して第2距離L2を上回りかつ第1距離L1以下の距離だけ上方に乖離していると判断する(L1≧ΔH>L2)。
When it is determined that the position of the upper surface of the current char deposition layer in the furnace height direction is between the first temperature sensor T1 and the second temperature sensor T2, the
現在のチャー堆積層の上面の炉高方向における位置が第2温度センサT2と第3温度センサT3との間にあると判断された場合、制御装置9は、現在のチャー堆積層の上面の高さは、目標堆積高さに対して第2距離L2以下の距離だけ上方に乖離していると判断する(L2≧ΔH>0)。
When it is determined that the position of the current upper surface of the char deposition layer in the furnace height direction is between the second temperature sensor T2 and the third temperature sensor T3, the
本実施形態では、炉高方向における第3温度センサT3の位置が目標堆積高さと一致しているため(第3距離L3=0)、制御装置9は、現在のチャー堆積層の上面が第2温度センサT2と第3温度センサT3との間に位置する場合、L2≧ΔH>0であると判断する。第3温度センサT3が目標堆積高さよりも上方又は下方に配置されている場合(第3距離L3≠0)、制御装置9は、現在のチャー堆積層の上面が第2温度センサT2と第3温度センサT3との間に位置するとき、L2≧ΔH>L3、又はL2≧ΔH>−L3であると判断する。
In the present embodiment, since the position of the third temperature sensor T3 in the furnace height direction matches the target deposition height (third distance L3 = 0), the
現在のチャー堆積層の上面の炉高方向における位置が第3温度センサT3と第4温度センサT4との間にあると判断された場合、制御装置9は、現在のチャー堆積層の上面の高さは、目標堆積高さに対して第4距離L4以下の距離だけ下方に乖離していると判断する(0≧ΔH>−L4)。
If it is determined that the position of the upper surface of the current char deposition layer in the furnace height direction is between the third temperature sensor T3 and the fourth temperature sensor T4, the
現在のチャー堆積層の上面の炉高方向における位置が第4温度センサT4と第5温度センサT5との間にあると判断された場合、制御装置9は、現在のチャー堆積層の上面の高さは、目標堆積高さに対して第4距離L4を上回りかつ第5距離L5以下の距離だけ下方に乖離していると判断する(−L4>ΔH≧−L5)。
When it is determined that the position of the upper surface of the current char deposition layer in the furnace height direction is between the fourth temperature sensor T4 and the fifth temperature sensor T5, the
現在のチャー堆積層の上面の炉高方向における位置が第5温度センサT5と第6温度センサT6との間にあると判断された場合、制御装置9は、現在のチャー堆積層の上面の高さは、目標堆積高さに対して第5距離L5を上回りかつ第6距離L6以下の距離だけ下方に乖離していると判断する(−L5>ΔH≧−L6)。
When it is determined that the position of the upper surface of the current char deposition layer in the furnace height direction is between the fifth temperature sensor T5 and the sixth temperature sensor T6, the
現在のチャー堆積層の上面の炉高方向における位置が第6温度センサT6よりも下方にあると判断された場合、制御装置9は、現在のチャー堆積層の上面の高さは、目標堆積高さに対して第6距離L6を上回る距離だけ下方に乖離していると判断する(−L6>ΔH)。
When it is determined that the position of the upper surface of the current char deposition layer in the furnace height direction is below the sixth temperature sensor T6, the
以上のようにして、本実施形態の制御装置9は、ステップS102において、現在のチャー堆積層の上面の高さの目標堆積高さからの乖離の程度を、複数の段階の何れに当てはまるかを判断することにより取得する。
As described above, in step S102, the
記憶部12は、チャー排出装置4が備える前述の交流モータに供給する交流電流の周波数の複数の補正値を、ステップS102で取得される、現在のチャー堆積層の上面の高さの目標堆積高さからの乖離の程度に対応付けて記憶している。本実施形態では、複数のΔHの範囲(ΔH>L1、L1≧ΔH>L2、L2≧ΔH>0、0≧ΔH>−L4、−L4>ΔH≧−L5、−L5>ΔH≧−L6、−L6>ΔH)に対応して、複数の補正値(+15、+10、+5、0、−5、−10、及び−15[Hz])が予め記憶部12に記憶されている。
The
ステップS102の後、制御装置9は、交流電流の周波数に関して記憶部12に予め記憶されている複数の補正値の中から、ステップS102で取得した現在の堆積高さの目標堆積高さからの乖離の程度に応じた補正値を選択する(ステップS103)。なお、これらの補正値は、例えば、チャーの堆積レベルの目標レベルからの乖離の程度と、モータの周波数を変更すべき程度と、の相対関係を例えば実験や解析を行うこと等により検討し、求めることができる。
After step S102, the
本実施形態では、図3(b)に示すように、現在のチャーの堆積レベルの目標レベルからの乖離の程度に応じて、補正値が択一的に選択されるようになっている。例えば、目標堆積高さと現在のチャー堆積層の上面の位置との差ΔHがL1よりも大きい(ΔH>L1)場合には、+15[Hz]が補正値として選択される。また、チャー堆積層の上面の位置が目標堆積高さと同じかそれよりも低く、その差ΔHがL4よりも小さい(0≧ΔH>−L4)場合には、チャー堆積層の上面の高さが現時点で適正であると考えられるので、0[Hz]が補正値として選択される。 In the present embodiment, as shown in FIG. 3B, the correction value is selectively selected according to the degree of deviation of the current char deposition level from the target level. For example, when the difference ΔH between the target deposition height and the current position of the upper surface of the char deposition layer is larger than L1 (ΔH> L1), +15 [Hz] is selected as the correction value. If the position of the upper surface of the char deposition layer is equal to or lower than the target deposition height and the difference ΔH is smaller than L4 (0 ≧ ΔH> −L4), the height of the upper surface of the char deposition layer becomes higher. Since it is considered appropriate at this time, 0 [Hz] is selected as the correction value.
続いて、制御装置9は、チャー排出装置4の交流モータに現在与えている交流電流の周波数に対して、ステップS103で選択した補正値を加算することにより、新しい周波数を算出する(ステップS104)。
Subsequently, the
周波数が補正により増加した場合、ロータリバルブ41及びスクリューコンベア42が現在と比較して高速で回転するため、ガス化炉2からのチャーの抜出し量が増加し、チャー堆積層の上面の高さが下降し易くなる。周波数が補正により減少した場合、前記とは逆に、ロータリバルブ41及びスクリューコンベア42が現在と比較して低速で回転するため、ガス化炉2からのチャーの抜出し量が減少し、チャー堆積層の上面の高さが上昇し易くなる。
When the frequency is increased by the correction, the
続いて、制御装置9は、ステップS104で算出した補正後の周波数の交流電流がチャー排出装置4の交流モータに供給されるように、図示しないインバータに対して適宜の制御信号を出力する(ステップS105)。これにより、チャー堆積層の上面の位置が目標堆積高さに近づくようにロータリバルブ41及びスクリューコンベア42の回転速度が制御される。この結果、チャーの堆積層の上面の高さを適正な状態に近づけることができる。
Subsequently, the
その後、ステップS101に戻り、制御装置9はステップS101〜ステップS105の処理を反復する。
Thereafter, the process returns to step S101, and the
以上の制御により、例えば、ΔHがゼロより大きい状況が長時間継続する場合は、現在よりも交流電流の周波数を増加する補正(変更)が繰り返して行われるので、チャー排出装置4の排出動作の速度は増加し続けることになり、やがてΔHがゼロに近づく。このようにして、チャー排出装置4の排出動作の速度が適切に調整される。
According to the above control, for example, when the situation where ΔH is greater than zero continues for a long time, the correction (change) for increasing the frequency of the alternating current is performed repeatedly, so that the discharging operation of the
また、図3(b)に示すように、本実施形態の周波数の補正値は、チャーの堆積層の上面の高さが目標堆積高さから大きく乖離する程、その絶対値が大きくなるように定められる。従って、チャー堆積層の上面の高さと目標堆積高さとのズレ量が大きい場合に、チャー排出装置4の排出動作の速度を鋭敏に変更することができるので、良好な応答性を実現することができる。
Further, as shown in FIG. 3 (b), the absolute value of the frequency correction value of the present embodiment is increased as the height of the upper surface of the char deposition layer deviates greatly from the target deposition height. Determined. Therefore, when the amount of deviation between the height of the upper surface of the char deposition layer and the target deposition height is large, the speed of the discharge operation of the
以上に説明したように、本実施形態のガス化装置1は、ガス化炉2と、チャー排出装置(排出装置)4と、第1から第6までの温度センサ(検出部)T1,T2,・・・と、制御装置9と、を備える。ガス化炉2は、原料を熱分解してガスを発生させ、その過程で生成されるチャーが堆積する。チャー排出装置4は、堆積したチャーをガス化炉2の外部に排出する。第1から第6までの温度センサT1,T2,・・・は、チャー堆積層の上面の高さを検出する。制御装置9は、第1から第6までの温度センサT1,T2,・・・の検出結果により得られた現在のチャー堆積層の上面の高さと、予め定められたチャー堆積層の上面の目標高さである目標堆積高さと、の差に基づいて、チャー排出装置4の排出動作の速度を現在の速度から変更する制御を反復して行う。
As described above, the
ここで、チャー排出装置4の排出動作の速度に関し、チャー堆積層の上面の高さが適正となるような最適値は、ガス化炉2の大きさや、原料の種類・状態等に応じて異なる。そのため、仮に最適な動作速度を予め定めてチャー排出装置4を制御しようとすると、想定される様々な条件に応じて最適な動作速度を決定するために個別に検討を行う必要があり、現実的でない。この点、本実施形態では、現在のチャー堆積層の上面の高さと、目標堆積高さと、の差に基づいて、チャー排出装置4の現在の動作速度を変更する処理を反復することにより、チャー堆積層の上面の高さが適正な状態に近づくように制御することができる。即ち、チャー排出装置4の動作速度を固定的に決めることなく、チャー堆積層の上面の高さを適正な状態に近づけるための制御を柔軟に実現することが可能となる。
Here, regarding the speed of the discharging operation of the
また、本実施形態のガス化装置1においては、制御装置9は、第1から第6までの温度センサT1,T2,・・・の検出結果により得られた現在のチャー堆積層の上面の高さと、目標堆積高さと、の差(乖離の程度)に応じて、排出動作の速度を各々の差に応じて設定した上げ幅又は下げ幅で変更する。
Further, in the
これにより、現在のチャー堆積層の上面の高さと、目標堆積高さと、の差に応じて、排出動作の速度を変更するときの上げ幅又は下げ幅を異ならせることができる。よって、チャーの堆積層の上面の高さをきめ細かく制御することができる。 This makes it possible to vary the raising width or the lowering width when changing the discharge operation speed according to the difference between the current upper surface height of the char deposition layer and the target deposition height. Therefore, the height of the upper surface of the char deposition layer can be finely controlled.
また、本実施形態のガス化装置1は、チャー排出装置4の排出動作の速度を変更するための補正値を記憶する記憶部12を備える。記憶部12は、第1から第6までの温度センサT1,T2,・・・の検出結果により得られた現在のチャー堆積層の上面の高さと、目標堆積高さと、の乖離の程度に応じて選択して選択される複数の異なる補正値(本実施形態では、図3(b)に示した7つの補正値)を記憶する。
In addition, the
これにより、現在のチャー堆積層の上面の高さと、目標堆積高さと、の乖離の程度に応じた補正値(本実施形態では、+15、+10、+5、0、−5、−10、又は−15)を適用して、チャー排出装置4の動作速度を変更することができる。この結果、チャー堆積層の上面の高さを適正な状態に近づけるための制御を容易に実現することができる。
Thereby, a correction value (+15, +10, +5, 0, −5, −10, or −10 in the present embodiment) corresponding to the degree of deviation between the current upper surface height of the char deposition layer and the target deposition height. By applying 15), the operation speed of the
また、本実施形態のガス化装置1において、前記検出部は、ガス化炉2の炉高方向に並べて設けられる複数の温度センサT1,T2,・・・を有して構成される。制御装置9は、炉高方向で隣り合う2つの温度センサ(例えば、第2温度センサT2と第3温度センサT3)の検出値の差(温度差)が閾値以上である場合に、炉高方向においてこの2つの温度センサ(第2温度センサT2と第3温度センサT3)の間の位置に、チャー堆積層の上面が配置されると判断する。
Further, in the
これにより、温度センサT1,T2,・・・を用いた簡素な構成で、ガス化炉2の炉高方向におけるチャー堆積層の上面の位置を推定することができる。よって、現在のチャー堆積層の高さを容易に把握して、チャー堆積層の上面の高さを適正な状態に近づけるための制御に用いることができる。
Thus, the position of the upper surface of the char deposition layer in the furnace height direction of the
以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。 The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the above configuration can be modified as follows, for example.
上記の実施形態では、検出部は、ガス化炉2の炉高方向に並べて配置された6つの温度センサを有するものとしたが、温度センサの数は上記より多くても少なくてもよい。また、温度センサに代えて、超音波センサ等のその他のセンサによって、チャー堆積層の上面の高さを検出するように構成してもよい。
In the above embodiment, the detection unit has the six temperature sensors arranged side by side in the furnace height direction of the
上記の実施形態では、ガス化炉2内における現在のチャー堆積層の高さの、目標堆積高さからの乖離の程度に応じて、7つの異なる補正値の中から1つの補正値が選択されて、補正後の動作周波数を算出するのに用いられるものとした。しかしながら、補正値の数はこれに限るものではなく、これよりも多くても少なくてもよい。
In the above embodiment, one correction value is selected from seven different correction values according to the degree of deviation of the current height of the char deposition layer in the
上記の実施形態で示した各補正値の大きさ(絶対値)は、動作周波数を補正するときの上げ幅又は下げ幅を表しているものと把握することができるが、上げ幅及び下げ幅は上記の実施形態に示したものに限るものではなく、自由に定めることができる。即ち、ガス化炉2内における現在のチャー堆積層の高さの、目標堆積高さからの乖離の程度に応じて、上げ幅又は下げ幅が一定の幅又は変則的な幅で段階的に増減するものとしてもよいし、或いは指数関数的に上げ幅又は下げ幅が増減するものとしてもよい。
The magnitude (absolute value) of each correction value shown in the above-described embodiment can be understood to represent the increase width or the decrease width when correcting the operating frequency. The present invention is not limited to those shown in the embodiments, and can be freely determined. That is, depending on the degree of deviation of the current height of the char deposition layer from the target deposition height in the
また、現在のチャー堆積層の高さの、目標堆積高さからの乖離が大きい場合に、乖離が小さい場合よりも、動作周波数を補正する上げ幅又は下げ幅が小さくなってもよい。例えば、以下のように制御することが考えられる。即ち、現在のチャー堆積層の高さが目標高さよりも大きく低下しているときであっても、排出動作の速度の低下は少しずつとして、チャー堆積層の高さをゆっくり上昇させる。そして、現在のチャー堆積層の高さが上昇して目標高さに近づいてくると、排出動作の速度の低下をやや鋭くして、チャー堆積層の高さの上昇速度を速める。そして、現在のチャー堆積層の高さが目標高さを少しでも上回ると、排出動作を急速に増大させて、チャーを積極的に排出し、チャー堆積層の高さを急激に低下させる。 Further, when the deviation of the current char deposition layer height from the target deposition height is large, the raising or lowering width for correcting the operating frequency may be smaller than when the deviation is small. For example, it is conceivable to control as follows. In other words, even when the current height of the char deposition layer is significantly lower than the target height, the height of the char deposition layer is slowly increased while the speed of the discharging operation is gradually reduced. Then, when the current height of the char deposition layer rises and approaches the target height, the speed of the discharging operation is slightly reduced, and the rising speed of the height of the char deposition layer is increased. When the current height of the char deposition layer slightly exceeds the target height, the discharging operation is rapidly increased to positively discharge the char, thereby rapidly lowering the height of the char deposition layer.
上記の実施形態では、ガス化炉2に堆積したチャーを、ロータリバルブ41及びスクリューコンベア42を有するチャー排出装置4によって当該ガス化炉2の外部に排出する構成とし、ロータリバルブ41及びスクリューコンベア42の回転速度(言い換えれば、排出動作の速度)を変更することにより、排出装置の排出速度が変更されている。しかしながら、排出装置の排出速度を変更する方法は、これに限るものではない。例えば、排出装置を、油圧シリンダ等のアクチュエータにより駆動される押出し部材が押出し動作(排出動作)を間欠的に繰り返すことによってチャーを排出するように構成してもよい。その場合、制御装置9は、当該押出し部材の押出し動作の単位時間あたりの頻度を変更するように制御することで、排出速度を変更することができる。或いは、ガス化炉2の底部に設けられた抜出孔(排出孔)の開口面積を変更可能に構成し、この開口面積を増減する制御を制御装置9が行うことで、排出装置の排出速度を変更するように構成することもできる。
In the above embodiment, the char accumulated in the
ガス化炉2に投入する原料の種類・状態(粒径・乾燥状態等)を予め制御装置9に入力できるようにし、入力内容に応じて異なる補正値が適用されることとしてもよい。
The type and state (particle size, dry state, etc.) of the raw material to be charged into the
上記の実施形態では、原料は、燃料供給装置3によって一定量ずつガス化炉2に投入されるものとしたが、これに限るものではなく、原料の投入量を可変としてもよい。
In the above embodiment, the raw material is supplied to the
上記の実施形態では、ガス化炉2で発生されたガスはコージェネレーションシステム10に供給されるものとしたが、これに限るものではなく、例えばこれに代えて、ガスタービン等のエネルギー変換装置に供給されるものとしてもよい。
In the above-described embodiment, the gas generated in the
上記の実施形態では、ガス化炉2内で原料が乾燥されるものとしたが、必ずしもこれに限るものではなく、例えばこれに代えて、燃料供給装置3に供給される前に予め原料が乾燥されるものとしてもよい。
In the above embodiment, the raw material is dried in the
上記の実施形態では、排出装置の動作周波数を補正してガス化炉2内におけるチャー堆積層の上面の高さを適正な状態に近づけるための制御は、ガス化装置1全体を制御する制御装置9により行われるものとした。しかしながら、これに限るものではなく、上記の制御がガス化炉2専用の制御装置によって行われるものとしてもよい。
In the above-described embodiment, the control for correcting the operating frequency of the discharge device to make the height of the upper surface of the char deposition layer in the
本発明は、部分燃焼が行われる領域よりも下方にチャーが堆積されて、このチャーが堆積される領域で、部分燃焼のときよりも低い温度で当該チャーによる還元が行われるガス化炉2を備えるガス化装置1に広く適用可能である。即ち、ガス化炉2の形式は特に固定床式に限るものではない。
The present invention relates to a
1 ガス化装置
2 ガス化炉
4 チャー排出装置(排出装置)
9 制御装置
12 記憶部
42 スクリューコンベア
T1〜T6 第1〜第6温度センサ(検出部)
DESCRIPTION OF
Claims (3)
堆積した前記炭化物を前記ガス化炉の外部に排出する排出装置と、
前記炭化物の堆積層の上面の高さを検出する検出部と、
前記検出部の検出結果により得られた現在の炭化物の堆積層の上面の高さと、予め定められた炭化物の堆積層の上面の目標高さである目標堆積高さと、の差に基づいて前記排出装置の排出速度を現在の排出速度から変更する制御を反復して行う制御装置と、
を備え、
前記検出部は、
第1温度センサと、
前記ガス化炉の炉高方向において前記第1温度センサよりも下方に配置される第2温度センサと、
を有し、
前記第1温度センサの検出値と前記第2温度センサの検出値との差が閾値以上である場合に、前記炭化物の堆積層の上面が、前記ガス化炉の炉高方向において前記第1温度センサと前記第2温度センサとの間に位置すると判定することを特徴とするガス化装置。 A gasification furnace in which the raw material is pyrolyzed to generate gas, and the carbides generated in the process are deposited;
A discharge device for discharging the deposited carbide to the outside of the gasification furnace,
A detection unit that detects the height of the upper surface of the carbide deposition layer,
The discharge based on a difference between the current height of the upper surface of the carbide deposition layer obtained from the detection result of the detection unit and a target deposition height that is a predetermined target height of the upper surface of the carbide deposition layer. A control device that repeatedly performs control for changing the discharge speed of the device from the current discharge speed,
With
The detection unit,
A first temperature sensor;
A second temperature sensor disposed below the first temperature sensor in a furnace height direction of the gasification furnace;
Has,
When the difference between the detection value of the first temperature sensor and the detection value of the second temperature sensor is equal to or greater than a threshold value, the upper surface of the deposited layer of the carbide has the first temperature in the furnace height direction of the gasification furnace. A gasifier which determines that it is located between a sensor and the second temperature sensor .
前記制御装置は、前記検出部の検出結果により得られた現在の炭化物の堆積層の上面の高さと、前記目標堆積高さと、の差に応じた上げ幅又は下げ幅で、前記排出速度を変更することを特徴とするガス化装置。 The gasifier according to claim 1, wherein
The control device changes the discharge speed by an increase width or a decrease width according to a difference between the current height of the upper surface of the deposited layer of the carbide obtained by the detection result of the detection unit and the target deposition height. A gasifier characterized by the above.
前記排出装置の排出速度を変更するための補正値を記憶する記憶部を備え、
前記記憶部は、前記検出部の検出結果により得られた現在の炭化物の堆積層の上面の高さと、前記目標堆積高さと、の乖離の程度に応じて選択される複数の異なる補正値を記憶することを特徴とするガス化装置。 The gasifier according to claim 2, wherein
A storage unit that stores a correction value for changing a discharge speed of the discharge device,
The storage unit stores a plurality of different correction values selected according to the degree of deviation between the current height of the upper surface of the carbide deposition layer obtained from the detection result of the detection unit and the target deposition height. A gasifier characterized in that:
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