JPH11131078A - 熱分解生成物からの燃料ガス及び合成ガスの産出のための方法 - Google Patents

熱分解生成物からの燃料ガス及び合成ガスの産出のための方法

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JPH11131078A
JPH11131078A JP10202122A JP20212298A JPH11131078A JP H11131078 A JPH11131078 A JP H11131078A JP 10202122 A JP10202122 A JP 10202122A JP 20212298 A JP20212298 A JP 20212298A JP H11131078 A JPH11131078 A JP H11131078A
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pyrolysis
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Juergen Goerz
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】燃料ガスとともに灰を取り出すことなく、熱分
解コークスの炭素反応度９９％以上を達成し、ガス発生
設備での熱分解固体の循環なしに鉱物成分を溶かし、噴
流法溶解室燃焼段階及び気化段階を維持する、燃料及び
残廃棄物熱分解からの任意生成物量分布での燃料ガス／
合成ガス産出方法を提案する。 【解決手段】燃焼段階と気化段階をもつ気化ユニットの
燃焼段階が内側の冷却遮熱部を有し、熱分解コークス、
空気または酸素及び水蒸気（気化手段）供給部を有する
溶解室炉とり、酸化条件下に固体熱分解生成物の鉱物成
分の融解温度以上で運転し、燃焼段階の上方に配置した
気化ステージで熱分解ガスと液体状生成物とが燃焼段階
の煙道ガスによりまた必要な気化手段を付加して熱分解
生成物の鉱物成分の融点以下、還元条件下に気化し、ま
た発熱量及び各熱分解生成物質量分布、気化段階の吸熱
に比べた燃焼段階の発熱量に依存して、両段階の必要温
度を保つため液状生成物を燃焼段階に供給して気化手段
の新たな付加で燃焼させる方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱分解生成物から
の燃料ガス及び合成ガスの産出のための方法に関する。
熱分解生成物は、燃料熱分解及び残廃棄物熱分解の生成
物と解釈されるべきである。その際、燃料及び残廃棄物
は、熱分解で − 熱分解コークス − 熱分解ガス − 液体状生成物 などに分解される。本発明に係る方法の最終生成物は、
水素リッチ及び一酸化炭素リッチな気化ガス(wassersto
ff- und kohlenmonoxidreiches Vergasungsgas)であ
る。これは、熱分解装入原料(Pyrolyseeinsatzstoffe)
と対照的にダイオキシン(Dioxin)、フラン(Furan)、ク
ロロオーガニックな並びに環状の炭化水素(chlororgani
sche sowie zyklische Kohlenwasserstoffe)のような無
機の及び有機の有毒の化合物を含まない。産出される燃
料ガスは、ガス発動機あるいはガスタービンを用いた電
気エネルギー産出のために並びにボイラーにおける燃焼
による蒸気発生のために直接にエネルゲティック(energ
etisch)に利用され得る。物質的に、合成ガスとしての
使用は、例えばメタノール合成の際に可能である。
【０００２】
【従来の技術】燃料並びに残廃物からの燃料ガス及び合
成ガスの産出は、多様な方法で試されており、あるいは
少なくとも知られている。例えば流動性(Fliessfaehigk
eit)あるいは破砕可能性(Zerkleinerbarkeit)が欠如し
ているためのように、従来の設備ではしばしば処理し得
ない残廃物のために、乾燥、熱分解、燃焼、及び気化か
らなる組み合わされた方法が開発された。これらの方法
は、たいてい、ふさわしい特別の利用の場合にだけ適し
ており、あるいは多数の不十分さをもってまたは技術的
なあるいは経済的な妥協をもって案出された。
【０００３】ヨーロッパ特許第０５６３７７７号明細書
には、金属的な及び有機的な成分を含有する残留物(Res
tstoffe)の熱的な処理による合成ガスの生産のための方
法が記載されている。その際、当該残留物が熱分解ステ
ージにおいて処理され、熱分解の固相が液体状スラグ除
去(Fluessigschlackeabfuehrung)を伴って高温気化を受
け、及び熱分解のガス相が分解反応(Zersetzungsreakti
on)を高温気化の熱い反応ガスによって及び蒸気によっ
て被る。この解決策では、限定的な状態条件を有する二
つの気化ステージが実現された。原理的に気化ステージ
に熱分解固体が供給され、分解ステージにガス状の熱分
解生成物が供給され、且つつねに、限定的な領域におい
て運転されるので、合成ガス品質は、つねに、装入され
る残留物に依存する。
【０００４】ドイツ特許出願公開第４４０４６７３号明
細書には、水を含有している及びバラストを含有してい
る有機物質からの燃料ガスの産出のための方法が説明さ
れている。これらの物質は、乾燥(Trocknung)と乾留(Sc
hwelung)を被る。ガス状の乾留生成物は、溶解室におい
て燃焼させられる。そして、乾留コークスが溶解室炉
（湿式炉、Schmelzkammerfeuerung）の煙道ガス（当該
煙道ガスが気化手段として利用される）によって還元室
(Reduktionskammer)で気化される。その際、溶解室炉が
気化または還元室内に配置されている。それは、鉱物成
分及び部分気化された乾留コークスの残余炭素が非常に
大きいガス塵埃除去装置(Gasentstaubung)において燃料
ガスから分離され、溶かす目的で溶解室オーブンへ運ば
れねばならない、ということを意味する。この開示され
た方法には、下記の不都合がある： − 高い乾留ガス収量及び低いコークス収量をともなう
有機物質の装入の際に、溶解室における発熱性の熱が還
元室における吸熱性の熱を、還元室にて鉱物成分を溶か
すのを防止するために必要な温度がはるかに超過される
程度に大きく上まわる。 − 当該方法は、限定された装入物質性質(Einsatzstof
fqualitaet)にだけ適している。 − ガス塵埃除去及びフィルターにかけられた塵埃の移
送が技術的に及び経済的に当該方法に大きな負担をかけ
る。
【０００５】下記のパラメータを有する通例の残留物の
装入の場合、以下の稼働結果が生じる。当該稼働結果
は、当該選択された残留物の装入を還元室における鉱物
成分のはりつきのゆえに禁止する： 装入物質： 家庭からでるゴミ １０４８７kg/h 湿度 １０％ 発熱量 １３０８７kJ/kg 熱分解生成物： ・液体状生成物 ２８１３kg/h 発熱量 １２１２３kJ/kg ・熱分解ガス ２３６３m3 N/h 発熱量 ２５６５２kJ/m3 ・熱分解コークス ４２３３kg/h 発熱量 ９００５kJ/kg 溶解室における酸化する転換（酸化反応） ・１６００℃での液体状生成物、熱分解ガス、フィルター灰炭素の完全な転換 ・酸素需要（９８％）： ５４００m3 N/h ・蒸気需要： １２０００m3 N/h ・煙道ガス量： ２２３７２m3 N/h ・煙道ガスにおけるＯ２含有量： ０.８Vol.-％ 還元室における還元する転換（還元反応） ・溶解室の煙道ガスの及び熱分解コークスの転換 ・反応温度： １２７５℃ ・反応ガス量(f)（湿った状態）： ２４５６５m3 N/h ・ (tr)（乾燥状態） ： ８４８７m3 N/h ・発熱量： ５１０２kJ/m3 N
【０００６】還元室における１２７５℃の反応温度は、
必要な８００〜９００℃をはるかに越えている。温度低
下は、部分クエンチを用いてだけ可能であるだろうが、
反応ガイド(Reaktionsfuehrung)における変化を用いて
は可能でないだろう。燃料ガスの塵埃除去は、さらに負
担をかけられるだろう。また、発熱量が下がるだろう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
の従来技術の不都合を克服し且つ下記の要求、すなわ
ち、任意の熱分解生成物量分布(Pyrolyseproduktmengen
verteilung)での燃料ガス及び合成ガスの産出、燃料ガ
スとともに灰を取り出すこと(Austrag)の放棄、従って
フィルター灰返送(Filterascherueckfuehrung)の放棄、
９９％をこえる熱分解コークスの炭素反応度(Kohlensto
ffumsetzungsgrad)を達成すること及びガス発生設備に
おける熱分解の固体の循環操作(Kreislauffahrweise)な
しに鉱物成分を溶かすこと、噴流原理(Flugstromprinzi
p)の利用のもとでの溶解室燃焼ステージ及び気化ステー
ジの維持、を満たす、燃料及び残廃棄物熱分解の生成物
からの燃料ガス及び合成ガス産出のための方法を提案す
ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題は、請求項１の
構成に従う方法で解決される。別の請求項は、本発明の
態様及び変形である。
【０００９】本発明に係る解決策は、本質的に、気化ユ
ニットが燃焼ステージと気化ステージとからなり、且つ
気化ステージが燃焼ステージの上方に配置されることに
ある。燃焼ステージは、溶解室オーブンとして形成され
る。本発明により、熱分解コークスが燃焼ステージに供
給され、且つ、空気とともにあるいは酸素及び水蒸気と
ともに固体（固形）の熱分解生成物の鉱物成分の融解温
度より高い温度で燃焼させられ、それによって、鉱物成
分が溶け、冷却遮熱板の壁部で流れ落ち、その下に配置
された水浴中に滴下し、且つガラス状に、溶離しないよ
うに粒状化する。
【００１０】燃焼ガスは、気化ステージにおける気化手
段（気化媒体）として利用される。気化ステージでは原
理的に熱分解ガスが燃焼ガスによって気化される。温度
は、鉱物成分の融解温度より低く保たれる。熱分解の液
体状生成物は、有利には気化ステージに供給される。燃
焼ステージへの完全な付加かあるいは一部の付加かは、
発熱量に及び熱分解生成物の質量分布に依存する。これ
らの物質パラメータに従って、燃焼ステージにおける発
熱性の熱の大きさ並びに気化ステージにおける吸熱性の
熱の大きさも変化する。これらの大きさが両方のステー
ジにおける温度を決める。当該物質パラメータに依存し
て、液体状生成物の分配がコントロールされる。この配
分に並行して、空気、または酸素及び水蒸気が燃焼手段
（燃焼媒体）及び気化手段として付加される。
【００１１】気化ユニットの両方のプロセスステージへ
の熱分解生成物のこの分配によって、本発明により、熱
分解コークスの鉱物性の且つ可燃性の固体の成分が燃焼
ステージへ入ったすぐ後に溶かされ、または完全に転換
され、及び分離（析出）もされる。それらは燃料ガスへ
運び去られる可能性がない。本発明に係る方法は、燃料
及び残廃棄物を熱分解生成物量分布に依存せずに燃料ガ
ス及び合成ガスに処理できる。
【００１２】有利には、その理由で、本発明に係る気化
方法によって付加的に廃油、タール、スラッジが供給さ
れ且つ処理され得る。当該方法を任意の圧力水準で運転
してもよい。気化ガスは、発電に消費するためのエネル
ゲティックなガスとして、あるいは化学工業における合
成ガスとして利用され得る。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を一つの実施の形
態及び八つの図において詳細に説明する。図は、燃焼ス
テージ１５への熱分解コークス１１の統一的な付加（添
加）、気化ステージ１７への熱分解ガス１２の統一的な
付加、燃焼ステージ１５から気化ステージ１７への気化
媒体１６の統一的な付加による、及び以下の変形例にお
いて気化ユニット１５及び１７への液体状生成物６、及
び気化並びに燃焼媒体、空気１０、酸素２４、蒸気２５
の下記の異なる付加による、熱分解生成物からの燃料ガ
ス及び合成ガスの産出のための方法を図式的に示す： 図１：液体状生成物付加６が燃焼ステージ１５へ行われ
る；燃焼媒体及び気化媒体は空気１０．１、１０．２、
１０．３である。 図２：液体状生成物付加６が一部は燃焼ステージ１５
へ、一部は気化ステージ１７へ行われる；燃焼媒体及び
気化媒体は空気１０．１、１０．２、１０．３、１０．
４である。 図３：液体状生成物付加６が気化ステージ１７へ行われ
る；燃焼媒体及び気化媒体は空気１０．１、１０．２、
１０．４である。 図４：液体状生成物付加６が燃焼ステージ１５へ行われ
る；燃焼媒体及び気化媒体は酸素２４．１、２４．２、
２４．３及び水蒸気２５．１、２５．２、２５．３であ
る。 図５：液体状生成物付加６が一部は燃焼ステージ１５
へ、一部は気化ステージ１７へ行われる；燃焼媒体及び
気化媒体は酸素２４．１、２４．２、２４．３、２４．
４及び水蒸気２５．１、２５．２、２５．３、２５．４
である。 図６：気化ステージ１７への液体状生成物付加６；燃焼
媒体及び気化媒体は酸素２４．１、２４．２、２４．４
及び水蒸気２５．１、２５．２、２５．４である。 図７：熱分解コークス１１への液体状生成物６の混合及
び燃焼ステージ１５へのスラリー２６の付加；燃焼媒体
及び気化媒体は空気１０．１、１０．２である。その
際、空気は酸素２４及び水蒸気２５によって代用されて
もよい。 図８：熱分解ガス及び熱分解蒸気１２が、冷却されず、
従って凝縮されずに、一部は燃焼ステージ１５に、一部
は気化ステージ１７に付加される；燃焼媒体及び気化媒
体は空気である。その際、空気は酸素２４及び水蒸気２
５によって代用されてもよい。
【００１４】図６の例では、当該方法が全部描かれてい
る：ガス発生のための設備に、家庭からでるゴミの形で
の残廃棄物１が送り込まれる： 量： １０４８７kg/h 湿度： １０％ 発熱量： １３０８７kJ/kg
【００１５】選別ステージ（コンディショニングステー
ジ、Aufbereitungsstufe）２において、ゴミが細かく刻
まれ、大まかな鉱物部分及び金属部分が選別される。熱
分解ステージ(Pyrolysestufe)では、約５００℃で固体
へ及びガス・蒸気混合物への分解(Aufschluss)が行われ
る。固体から熱分解コークス選別ステージ(Pyrolysekok
saufbereitungsstufe)４において熱分解コークス１１が
分離されて、粉塵に細かく刻まれる一方で、冷却ステー
ジ(Kuehlstufe)５において熱分解ガスの冷却及び蒸気相
の凝縮及びそれによって熱分解ガス１２と液体状生成物
６とへの分離が行われる。
【００１６】その際、下記の熱分解生成物分布が生じ
る： ・液体状生成物６ ２８１３kg/h 発熱量 １２１２３kJ/kg ・熱分解ガス１２ ２３６３m3 N/h 発熱量 ２５６５２kJ/m3 ・熱分解コークス１１ ４２３３kg/h 発熱量 ９００５kJ/kg
【００１７】熱分解コークス１１は、下記の条件のもと
で燃焼ステージ(Verbrennungsstufe)１５において酸素
２４．１によって燃焼させられ、且つ水蒸気２５．１に
よって温度において抑制され、その際、燃焼ガスまたは
気化媒体１６が発生させられる： ・反応温度 １６００℃ ・酸素消費量（９８％Ｏ２）２４．１ ２１５０m3 N/h ・蒸気消費量２５．１ ４０００m3 N/h ・燃焼ガス１６ ６５３９m3 N/h 燃焼ガス１６中のO2含有量 １.０Vol.-%
【００１８】燃焼ガス１６は、気化媒体として気化ステ
ージ(Vergasungsstufe)１７へ流れる。当該気化ステー
ジへは、熱分解ガス１２及びすべての液体状生成物６並
びに付加的に気化媒体として酸素２４．２、２４．４が
流入させられる。熱分解ガス１２及び液体状生成物６の
分解のための大きな熱需要（吸熱性の熱）のゆえに、水
蒸気２５．２、２５．４の付加が必要ない。鉱物成分の
融点より低い反応温度が達成される。下記の気化条件が
生じる：
【００１９】ドイツ特許出願公開第４４０４６７３号明
細書に記載の方法に比べて、化学的に合成される熱量の
増大が、乾燥した燃料ガス１８においてファクター１.
９７で生じる。
【００２０】燃焼ステージにおける熱分解コークスの燃
焼中に、鉱物成分が１６００℃で溶け、スラグ流出口２
０を経て水浴２１内へ流れる。そこでスラグがガラス状
の溶離につよい(eluationsfest)粒状化物に凝固する。
粒状化物取出装置(Granulataustragsvorrichtung)２２
を用いて、当該粒状化物が水浴２１から粒状化物収集容
器(Granulatsammelbehaelter)２３内へ運ばれる。点火
兼パイロットバーナー１４は、特に鉱物成分の高い融解
温度の場合に、スラグ流出口２０をさえぎらない（開放
しておく）。
【００２１】燃焼ステージ１５が冷却遮熱板１９をもっ
ているのに対し、気化ステージは耐火性材料で内張りさ
れている。気化ガスまたは未処理ガス１８が気化ステー
ジを離れた後に７において冷却され且つ浄化される。脱
硫ステージ(Entschwefelungsstufe)８における脱硫によ
り、純粋ガス９が別の利用のために、例えばガス発動機
を用いて発電に消費するために準備ができた状態にあ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱分解生成物からの燃料ガス及び合成ガスの産
出のための方法の一つの実施例を図式的に示した図であ
る。
【図２】熱分解生成物からの燃料ガス及び合成ガスの産
出のための方法の別の実施例を図式的に示した図であ
る。
【図３】熱分解生成物からの燃料ガス及び合成ガスの産
出のための方法の別の実施例を図式的に示した図であ
る。
【図４】熱分解生成物からの燃料ガス及び合成ガスの産
出のための方法の別の実施例を図式的に示した図であ
る。
【図５】熱分解生成物からの燃料ガス及び合成ガスの産
出のための方法の別の実施例を図式的に示した図であ
る。
【図６】熱分解生成物からの燃料ガス及び合成ガスの産
出のための方法の別の実施例を図式的に示した図であ
る。
【図７】熱分解生成物からの燃料ガス及び合成ガスの産
出のための方法の別の実施例を図式的に示した図であ
る。
【図８】熱分解生成物からの燃料ガス及び合成ガスの産
出のための方法の別の実施例を図式的に示した図であ
る。
【符号の説明】
１ 残廃棄物 ２ 残廃棄
物の選別ステージ ３ 熱分解ステージ ４ 熱分解
コークス選別 ５ ガス状及び蒸気状の熱分解生成物のための冷却ステ
ージ ６ （固体なしの）液体状生成物 ７ 未処理ガス冷却及び浄化ステージ ８ 未処理
ガス脱硫ステージ ９ 純粋ガス １０ 空気 １１ 熱分解コークス １２ 熱分
解ガス １３ 液体状生成物 １４ 点火
兼パイロットバーナー １５ 燃焼ステージ １６ 燃焼
ガス兼気化媒体 １７ 気化ステージ １８ 未処
理ガス １９ 冷却遮熱板 ２０ スラ
グ流出口 ２１ スラグ粒状化のための水浴 ２２ 粒状
化物取出装置 ２３ 粒状化物収集容器 ２４ 酸素
あるいは酸素濃縮空気 ２５ 水蒸気 ２６ スラリー（コークス・液体状生成物混合物）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ１０Ｊ 3/48 Ｃ１０Ｊ 3/48 3/52 3/52 (72)発明者 ユルゲン ゲルツ ドイツ連邦共和国 デー・09599 フライ ベルク ヴァイスバッハシュトラーセ 19 アー

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 気化ユニットが燃焼ステージと気化ステ
    ージとを有しており、燃料及び残廃棄物の鉱物成分が、
    当該燃焼ステージにおいて溶かされて、冷却遮熱壁部に
    て流れ落ちて、最後に水浴内への滴下によりガラス状
    に、溶離しないように粒状化される、噴流における気化
    による、熱分解生成物からの燃料ガス及び合成ガスの産
    出のための方法において、 前記気化ユニットのところで、前記燃焼ステージが、内
    側の冷却遮熱部を有し、熱分解コークス、空気、または
    酸素及び水蒸気のための供給部を有する溶解室炉として
    成っており、且つ酸化する条件のもとで固体の熱分解生
    成物の鉱物成分の融解温度より高いところで運転され、
    且つ燃焼ステージの上方に気化ステージが配置されてお
    り、当該気化ステージにおいて熱分解ガスと液体状生成
    物とが燃焼ステージの煙道ガスにより並びに空気、また
    は酸素及び蒸気のような気化手段の必要による新たな付
    加のもとで前記熱分解生成物の鉱物成分の融点よりも低
    い温度で、還元する条件のもとで気化されること、及
    び、 発熱量に及び各熱分解生成物の質量分布に依存して、従
    って前記気化ステージにおける吸熱性の熱に比較しての
    燃焼ステージにおける発熱性の熱の量に依存して、両方
    のステージにおける必要な温度の遵守の目的で、液体状
    生成物の一部があるいは全部が前記燃焼ステージに供給
    され、そこで空気、または酸素及び蒸気の新たな付加で
    燃焼させられて気化手段になることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 液体状生成物と熱分解コークスとが混合
    され、一緒に前記燃焼ステージに供給されることを特徴
    とする、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 全てのガス状及び蒸気状の成分を含有す
    る、熱分解の冷却されないガスが、完全にあるいは部分
    的に前記気化ステージに供給され、且つその残りの部分
    が前記燃焼ステージに供給されることを特徴とする、請
    求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 サポートバーナーとしての前記燃焼ステ
    ージの点火兼パイロットバーナーが、スラグ流出口の開
    放をもたらし、スラグ流出口の近傍に冷却遮熱壁部に対
    して接線上に且つ水平に対して傾斜して配置されること
    を特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方
    法。
  5. 【請求項５】 前記気化ユニットが標準圧力、あるいは
    大気に比べて任意の過圧のもとで運転され得ることを特
    徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 【請求項６】 発生した気化ガスがエネルゲティックな
    ガスとして発電に消費するためにあるいは合成ガスとし
    て化学工業において利用され得ることを特徴とする、請
    求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記気化ユニットに熱分解の液体状生成
    物に加えて廃油、タール、スラッジ等が供給されること
    を特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方
    法。
  8. 【請求項８】 前記燃焼ステージが、空気・燃料比ある
    いは酸素／蒸気・燃料比によって、燃焼手段流出温度な
    いし気化手段流出温度がスラグの融解温度より高いよう
    に運転されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれ
    か一項に記載の方法。
JP10202122A 1997-07-16 1998-07-16 熱分解生成物からの燃料ガス及び合成ガスの産出のための方法 Pending JPH11131078A (ja)

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