JP2006077195A

JP2006077195A - Gasifying apparatus

Info

Publication number: JP2006077195A
Application number: JP2004265135A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Tanaka; 正昭田中; Hitoshi Ozaki; 仁尾崎; Masatoshi Inatani; 正敏稲谷; Hiroshi Moritomi; 寛守富
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-09-13
Filing date: 2004-09-13
Publication date: 2006-03-23

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gasifying apparatus effectively giving a large amount of externally accessible fuel gas from a water containing organic compounds. <P>SOLUTION: This gasifying apparatus is constructed of a first heating vessel 103 to successively heat and circulate organic raw materials and a second heating vessel 104 on both sides of a feeding port in which the second heating vessel 104 is equipped with an exhaust 108 and the first heating vessel 103 is equipped with an air inlet duct on the upper stream of a volatile matter generating source capable of combusting the residual carbon in raw materials to modify and gasify as a heat source to effectively give a large amount of the externally accessible gas. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、バイオマス等の有機物を効率的にガス化するためのガス化装置に関するものである。 The present invention relates to a gasification apparatus for efficiently gasifying organic substances such as biomass.

石炭やバイオマス等の有機物を利用価値の高いガス、液体および固体に転換できる新利用技術として急速熱分解法が開発されており、石炭を例に説明すると、６００〜１０００℃の無酸化雰囲気で前記石炭を熱分解した場合、炭化水素、一酸化炭素、水素等からなる可燃性ガス、化学原料となるタールおよびチャーを生成することが知られている。これら熱分解生成物のうちのチャーをサイクロン等で高温可燃ガスから分離した後に、リサイクルしてガス化炉内で酸素およびスチームによりガス化し、その高温ガス中に石炭を吹き込み熱分解する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Rapid pyrolysis has been developed as a new utilization technology that can convert organic matter such as coal and biomass into gases, liquids and solids with high utility value, and coal will be described as an example in a non-oxidizing atmosphere at 600 to 1000 ° C. When coal is pyrolyzed, it is known to generate a combustible gas composed of hydrocarbon, carbon monoxide, hydrogen, and the like, and tar and char as chemical raw materials. A method is known in which char of these pyrolysis products is separated from high-temperature combustible gas with a cyclone or the like, then recycled and gasified with oxygen and steam in a gasification furnace, and coal is blown into the high-temperature gas for pyrolysis. (For example, refer to Patent Document 1).

一方、サイクロン通過後の高温可燃性ガス中には、タール蒸気、残チャーやフライアッシュ等の固形粉が存在するが、ベンチュリースクラバーのようなオリフィスおよび水スプレー徐塵により、固形粉と一部凝縮されたタールの混合物が回収される。さらに、残ったタール蒸気は、水スプレーによる直接冷却または水冷管や水冷壁による間接冷却により凝縮され、沸点が数十℃から３００℃超の液体混合物として回収されることも知られている（例えば、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。 On the other hand, in high-temperature flammable gas after passing through the cyclone, there are solid powders such as tar vapor, residual char and fly ash. A tar mixture is recovered. Furthermore, it is also known that the remaining tar vapor is condensed by direct cooling by water spray or by indirect cooling by a water cooling pipe or a water cooling wall, and recovered as a liquid mixture having a boiling point of several tens of degrees Celsius to over 300 degrees Celsius (for example, Patent Document 2, Patent Document 3, and Patent Document 4).

このように、急速熱分解における生成物のうち、固体成分のチャーをサイクロン等で分離し、ガス化炉へリサイクルしてガス化し、石炭熱分解反応の熱源とする方法は、熱分解生成物を効率的に活用することにより、高い熱効率が得られる。しかし、通常、熱分解石炭の４０〜６０％はチャーとなるが、ガス化に必要なチャーの量は生成チャーの一部に過ぎず、残りは別の用途、例えば固体燃料等に活用される。 Thus, among the products in rapid pyrolysis, the solid component char is separated with a cyclone or the like, recycled to a gasification furnace, gasified, and used as a heat source for coal pyrolysis reaction. By making efficient use, high thermal efficiency can be obtained. However, usually 40-60% of pyrolysis coal is char, but the amount of char required for gasification is only a part of the produced char, and the rest is used for other purposes such as solid fuel. .

一方、前記チャーを分離した後のガス中には、タール蒸気およびサイクロンで未回収の微細なチャー、フライアッシュ等の固形粉が含まれており、ベンチュリースクラバー等により固形粉と一部凝縮されたタールとの混合物、即ちタールスラッジが回収される。この混合物は、可燃成分が高いために燃料として利用可能であるが、アッシュ成分が高いために、アッシュの処理が必要になること、および重質タールとの混合物であるために固化しやすく保存やハンドリングが難しいこと等の課題があり、これらは従来、産廃処理用燃料等の付加価値の低い利用先に限定されていた。また、ベンチュリースクラバー後に回収されたタールは、酸素含有量が多い若い石炭を急速熱分解する場合においては、石炭中の高分子物質の解離が十分に進まないために複雑な高沸点成分の割合が多く、しかも微細な固形分も混入するものである。そのために、従来、タール混合物から有効成分を蒸留により分離した残りは、化学原料とはなりえず、前述と同様な利用先に限定されていた。 On the other hand, the gas after separating the char contains fine powders such as tar char and cyclone that have not been recovered, and solid powders such as fly ash, which are partially condensed with the solid powder by a venturi scrubber or the like. A mixture with tar, ie tar sludge, is recovered. This mixture can be used as a fuel because of its high flammable component, but because of its high ash component, it must be treated with ash, and since it is a mixture with heavy tar, it can be easily solidified and stored. There are problems such as difficulty in handling, and these have been limited to users with low added value such as fuel for industrial waste treatment. In addition, tar recovered after the venturi scrubber has a high proportion of complex high-boiling components because the dissociation of macromolecular substances in the coal does not proceed sufficiently in the case of rapid pyrolysis of young coal with a high oxygen content. In addition, fine solids are also mixed. Therefore, conventionally, the remainder obtained by separating the active ingredient from the tar mixture by distillation cannot be a chemical raw material, and is limited to the use destination similar to the above.

このように、従来の方法は、熱分解生成物を必ずしも有効に活用されていないところがあり、この点から最近では、石炭の急速熱分解において生成したチャー、スラッジおよびタールの蒸留残さを効率的に利用するための方法が知られている（例えば、特許文献５参照）。しかし、廃棄物系のバイオマスを原料とし、原料となるバイオマスの発生元でガスを発電用燃料として利用する分散型のガス化発電用のガス化方法としては、精製されたタールやチャーではなく、外部利用可能なガスとして排出することが求められ、このような場合、生成ガスを凝縮して得られるタールや固形粉のように、一度エネルギーが与えられ、低分子化された炭化水素を含んでいる物質は、外部利用可能なガスとしてガス化するのには一度エネルギーが与えられていることから、さらにガスまで低分子化するには低エネルギーでよく、利用可能な排出ガスを得る場合には必ずしも効率的ではない。 As described above, the conventional method does not always effectively utilize the pyrolysis products, and from this point, recently, the distillation residue of char, sludge and tar produced in the rapid pyrolysis of coal has been efficiently used. A method for using it is known (for example, see Patent Document 5). However, as a gasification method for distributed gasification power generation that uses waste biomass as a raw material and uses gas as a fuel for power generation at the source of biomass as a raw material, it is not purified tar or char, It is required to be discharged as a gas that can be used externally. In such a case, once the energy is given and low molecular weight hydrocarbons are included, such as tar and solid powder obtained by condensing the product gas. Since the energy is once given to gasify as a gas that can be used externally, low energy is required to further reduce the molecular weight of the gas. Not necessarily efficient.

つまり、ガス化に適した物質をガス化し、熱源として燃焼用に適した物質を燃焼することで高効率に利用可能な排出ガスを得ることが求められており、その方法として、石炭のガス化による水素製造を目的として「新エネルギー産業技術総合開発機構」（略称ＮＥＤＯ）で開発しつつある微粉炭気流搬送一室二段旋回流方式のＨＹＣＯＬプロセスがある。しかし、このプロセスは、１５００〜１８００℃という高温で、１０〜３０気圧という高圧下で操作されるため、長期間にわたる連続運転での安全性を考えると解決すべき多くの問題点があり、実用化は極めて困難であることが予測される。 In other words, it is required to obtain a highly efficient exhaust gas by gasifying a material suitable for gasification and combusting a material suitable for combustion as a heat source. There is a HYCOL process of a two-stage swirl flow system with a pulverized coal airflow that is being developed by the New Energy Industrial Technology Development Organization (abbreviated as NEDO) for the purpose of hydrogen production by the company. However, since this process is operated at a high temperature of 1500-1800 ° C. and a high pressure of 10-30 atm, there are many problems to be solved in view of safety in continuous operation over a long period of time. It is predicted that the conversion will be extremely difficult.

そこで、本発明者らは、比較的低温（７５０〜８００℃）でしかも常圧下で長期間安定に操業でき、炭素変換率１００％（すなわち、出口ガスは主に水素と一酸化炭素とからなりこれに少量の水、二酸化炭素が含まれている反応生成ガスのみである）を達成することを目的とし、さらには出口ガスとして水素と一酸化炭素からなる反応生成ガスのみを得ることを目的として研究を推進した結果、石炭を熱分解してタール等と分離されたチャーをガス化原料とし、かつ熱供給媒体として蓄熱性のセラミック粒子を使用したドラフトチューブ付噴流層型ガス化装置を開発し、先に特許文献６として特許出願を行った。 Therefore, the present inventors can operate stably at a relatively low temperature (750 to 800 ° C.) and under normal pressure for a long period of time, and have a carbon conversion rate of 100% (that is, the outlet gas mainly consists of hydrogen and carbon monoxide). (This is only a reaction product gas containing a small amount of water and carbon dioxide), and for the purpose of obtaining only a reaction product gas consisting of hydrogen and carbon monoxide as an outlet gas. As a result of research, we have developed a spouted bed gasifier with a draft tube that uses char separated from tar and the like as a gasification raw material, and uses thermal storage ceramic particles as a heat supply medium. First, a patent application was filed as Patent Document 6.

しかしながら、かかるガス化装置においては、石炭からチャーを分離するためのチャー化室を必要とするため、装置が大型化し、コストが高くなるという問題があり、かつチャー化のために多くの熱量を必要とする上に、生成したタールの処理や利用に問題を残していた。 However, such a gasification apparatus requires a charring chamber for separating char from coal, so that there is a problem that the apparatus becomes large and the cost is high, and a large amount of heat is required for charization. In addition to the need, it left problems in the processing and use of the tar produced.

この問題を解決するための最近の発明として、安全に長期間連続運転でき、炭素転化率１００％を維持することを目的とした実用的価値の高いガス化装置として石炭に特化した発明が開示されている（例えば、特許文献７参照）。 As a recent invention for solving this problem, an invention specialized in coal is disclosed as a gasification device having a high practical value for the purpose of maintaining a carbon conversion rate of 100%, which can be safely and continuously operated for a long time. (For example, see Patent Document 7).

図２は、石炭に特化した従来のガス化装置の一実施例における概略断面を示す模式図である。 FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic cross section in an embodiment of a conventional gasification apparatus specialized for coal.

図２において、１は円筒状のガス化炉であり、その中心部にはドラフトチューブ２が収容されている。ガス化炉１の上部には石炭供給口３が設けられている。この石炭供給口３は、上部に位置するホッパー４の出口部に設けられたロータリーバルブの回転数を電動モーター５で制御して、所定量の石炭粒子６がガス化炉１内に供給されるようにしている。前記ガス化炉１の底部には燃料ガス供給口７が設けられ、ＬＰＧと空気の混合ガスが供給される。なお、ＬＰＧに代えてＬＮＧまたは生成ガスの一部を、また空気に代えて酸素を使用してもよい。前記ガス化炉１の下部周面には、保温を目的としてジャケットヒータ８が付設されている。さらに、ガス化炉１の底部にはスチーム供給口９が、また前記ガス化炉１の側部には、生成ガスを排出するための生成ガス排出口１０がそれぞれ設けられている。 In FIG. 2, 1 is a cylindrical gasification furnace, and the draft tube 2 is accommodated in the center thereof. A coal supply port 3 is provided in the upper part of the gasification furnace 1. The coal supply port 3 controls the rotational speed of a rotary valve provided at the outlet portion of the hopper 4 located at the upper portion with an electric motor 5 so that a predetermined amount of coal particles 6 is supplied into the gasifier 1. I am doing so. A fuel gas supply port 7 is provided at the bottom of the gasification furnace 1 to supply a mixed gas of LPG and air. Note that LNG or a part of the product gas may be used instead of LPG, and oxygen may be used instead of air. A jacket heater 8 is attached to the lower peripheral surface of the gasification furnace 1 for heat insulation. Further, a steam supply port 9 is provided at the bottom of the gasification furnace 1, and a product gas discharge port 10 for discharging a product gas is provided at the side of the gasification furnace 1.

前記ガス化炉１の内底部には、石炭粒子６が燃料ガス供給口７に向かって落下・堆積するように傾斜面１１が設けられ、この傾斜面１１上に堆積層１２が形成される。かかる傾斜面１１には、多数のスチーム通過孔が同心円状に複数列にわたって並設されており、ガス化炉１の底部のスチーム供給口９から供給されたスチームが均一に堆積層１２内の石炭粒子６と反応できるように構成されている。また、前記傾斜面１１は、メッシュ状の部材で構成してもよいものである。前記傾斜面１１は、円筒形のガス化炉１の内底部に逆円錐形で上面が曲面となった傾斜板を設置することによって構成される。ただし、ガス化炉１が四角形断面の角筒形である場合には、上面が平坦な傾斜板を使用することになる。 An inclined surface 11 is provided on the inner bottom of the gasification furnace 1 so that the coal particles 6 fall and deposit toward the fuel gas supply port 7, and a deposition layer 12 is formed on the inclined surface 11. A large number of steam passage holes are concentrically arranged in parallel on the inclined surface 11 so that the steam supplied from the steam supply port 9 at the bottom of the gasification furnace 1 is uniformly distributed in the coal in the deposition layer 12. It is configured to be able to react with the particles 6. The inclined surface 11 may be formed of a mesh member. The inclined surface 11 is configured by installing an inclined plate having an inverted conical shape and a curved upper surface at the inner bottom of the cylindrical gasification furnace 1. However, when the gasification furnace 1 is a square tube having a square cross section, an inclined plate having a flat upper surface is used.

前記ガス化炉１内には、熱供給媒体としての蓄熱性固体粒子１３が収容され、この蓄熱性固体粒子１３は、炉内底部の堆積層１２で石炭粒子６と混合状態にある。かかる蓄熱性固体粒子１３は、燃料ガスと共にドラフトチューブ２内を吹き上げられ、その過程で燃料ガス１３から熱を受けて蓄熱し、ガス化炉１内に返送されて、ドラフトチューブ２と共に石炭粒子６を加熱し、ガス化反応させるように循環使用される。かかる蓄熱性固体粒子１３としては、例えば鉄などの金属粒子や、ジルコニアなどのセラミック粒子があげられ、平均粒径は約１００〜２０００μｍ（好ましくは５００μｍ程度）で、密度は１〜１０ｇ／ｃｍ３（好ましくは４．９ｇ／ｃｍ３程度）である。なお、セラミック粒子等を使用する場合、ガス化の触媒作用も期待できる。このセラミック粒子の使用に際しては、セラミック粒子をそのまま使用することもできるが、セラミック粒子による被毒のためにガス化反応が阻害されるおそれがあるため、炭酸リチウムなどの触媒種でセラミック粒子の表面を被覆しておくのが好ましい。 The gasification furnace 1 contains heat storage solid particles 13 as a heat supply medium, and the heat storage solid particles 13 are mixed with the coal particles 6 in the deposition layer 12 at the bottom of the furnace. The heat storage solid particles 13 are blown up in the draft tube 2 together with the fuel gas, and in the process, receive heat from the fuel gas 13 to store heat, are returned to the gasification furnace 1, and are coal particles 6 together with the draft tube 2. Is used in a circulating manner to heat and gasify the reaction. Examples of the heat storage solid particles 13 include metal particles such as iron and ceramic particles such as zirconia. The average particle diameter is about 100 to 2000 μm (preferably about 500 μm), and the density is 1 to 10 g / cm 3 ( Preferably, it is about 4.9 g / cm 3. When ceramic particles or the like are used, gasification catalytic action can be expected. When using these ceramic particles, the ceramic particles can be used as they are, but since the gasification reaction may be hindered due to poisoning by the ceramic particles, the surface of the ceramic particles with a catalyst species such as lithium carbonate. Is preferably coated.

前記ガス化炉１内のドラフトチューブ２は、その下端開口部２ａが燃料ガス供給口７の上方に位置するようにガス化炉１内に延設されている。前記ドラフトチューブ２の上端は、ガス化炉１の上部を通って第１のサイクロン１４に接続される。この第１のサイクロン１４では、廃ガスと蓄熱性固体粒子１３とが分離される。分離された蓄熱性固体粒子１３は、返送パイプ１５を経てガス化炉１内に返送され、循環使用される。 The draft tube 2 in the gasification furnace 1 is extended into the gasification furnace 1 so that the lower end opening 2 a is located above the fuel gas supply port 7. The upper end of the draft tube 2 is connected to the first cyclone 14 through the upper part of the gasification furnace 1. In the first cyclone 14, the waste gas and the heat storage solid particles 13 are separated. The separated heat storage solid particles 13 are returned to the gasification furnace 1 through the return pipe 15 and are circulated.

一方、廃ガスは、第１のサイクロン１４から第２のサイクロン１６に送られ、ここで灰分（石炭灰）を回収する。廃ガスは廃ガス排出口１７から排出される。なお、前記ドラフトチューブ２は、内部を高温の高速気固混相流が上昇するため、ニッケル合金などのアルカリ金属耐性材料で製作するのが長時間連続運転するうえで好ましい。また、この実施例では、ドラフトチューブ２の下端部と燃料ガス供給口７との間隙を調整可能とすることにより、蓄熱性固体粒子１３の循環速度を制御している。 On the other hand, the waste gas is sent from the first cyclone 14 to the second cyclone 16, where ash (coal ash) is recovered. Waste gas is discharged from the waste gas discharge port 17. The draft tube 2 is preferably made of an alkali metal resistant material such as a nickel alloy for continuous operation for a long time because a high-temperature high-speed gas-solid mixed phase flow rises inside. Further, in this embodiment, the circulation speed of the heat storage solid particles 13 is controlled by adjusting the gap between the lower end portion of the draft tube 2 and the fuel gas supply port 7.

次に、図２に示すガス化装置の動作について説明する。使用する原料石炭としては、例えば亜歴青炭が好適に使用されるが、これに限定されるものではなく、低揮発分炭から高揮発分炭までの種々の品質のものが使用可能である。また、石炭粒子６は平均粒径が約１００μｍ〜１０ｍｍ、好ましくは約１〜２ｍｍであればよく、またこれに微粉炭が混入していても構わない。また、石炭粒子６は、あらかじめ触媒を担持させておくのが好ましい。前記触媒としては、アルカリ金属の水酸化物、炭酸塩もしくは塩化物、アルカリ土類金属の炭酸塩もしくは塩化物、並びに遷移金属の塩化物など、公知のものがいずれも使用可能であり、とくに炭酸カリウムを使用するのが好ましい。触媒の担持は、触媒水溶液を石炭粒子に含浸させ、乾燥させる方法や石炭粒子と触媒粉末とを混合する方法などで行う。また、触媒担持量（混合比率）は、石炭粒子１ｋｇ当たり０．１〜２．０モルであるのが好ましい。 Next, the operation of the gasifier shown in FIG. 2 will be described. As the raw coal used, for example, subbituminous coal is preferably used, but is not limited thereto, and various types of coal from low volatile coal to high volatile coal can be used. . The coal particles 6 may have an average particle diameter of about 100 μm to 10 mm, preferably about 1 to 2 mm, and pulverized coal may be mixed therein. Moreover, it is preferable that the coal particles 6 carry a catalyst beforehand. As the catalyst, any of known catalysts such as alkali metal hydroxides, carbonates or chlorides, alkaline earth metal carbonates or chlorides, and transition metal chlorides can be used. Preference is given to using potassium. The catalyst is supported by a method in which coal particles are impregnated with an aqueous catalyst solution and dried, or a method in which coal particles and catalyst powder are mixed. The catalyst loading (mixing ratio) is preferably 0.1 to 2.0 mol per kg of coal particles.

まず、石炭粒子６をガス化炉１内に供給し、燃料ガス供給口７およびスチーム供給口９からそれぞれ燃料ガスおよびスチームをガス化炉１内に供給する。燃料ガスおよびスチームは、通常７００〜１０００℃、特に８００〜９００℃の温度で供給される。また、燃料ガスの供給速度はドラフトチューブ２内を通って蓄熱性固体粒子１３を第１のサイクロン１４にまで吹き上げることができるように調整される。スチームの供給速度は、ガス化反応が充分に行われるように調整される。 First, coal particles 6 are supplied into the gasification furnace 1, and fuel gas and steam are supplied into the gasification furnace 1 from the fuel gas supply port 7 and the steam supply port 9, respectively. The fuel gas and steam are usually supplied at a temperature of 700 to 1000 ° C, particularly 800 to 900 ° C. The supply speed of the fuel gas is adjusted so that the heat storage solid particles 13 can be blown up to the first cyclone 14 through the draft tube 2. The supply rate of the steam is adjusted so that the gasification reaction is sufficiently performed.

ガス化炉１内に供給された石炭粒子６は蓄熱性固体粒子１３と共に、ガス化炉１内の底部に堆積し、スチームと接触し、ガス化が行われ、水素、一酸化炭素を主体とする生成ガスを発生する。発生したガスは生成ガス排出口１０から排出される。反応中、ガス化炉１内は７００〜８５０℃の範囲に保持される。 The coal particles 6 supplied into the gasification furnace 1 are deposited on the bottom of the gasification furnace 1 together with the heat storage solid particles 13, contact with steam, gasification is performed, and mainly hydrogen and carbon monoxide. The generated gas is generated. The generated gas is discharged from the product gas discharge port 10. During the reaction, the inside of the gasification furnace 1 is maintained in the range of 700 to 850 ° C.

一方、残渣は、燃料ガスおよび蓄熱性固体粒子１３と共にドラフトチューブ２内を上昇し、この間に燃焼が行われ、蓄熱性固体粒子１３に蓄熱される。蓄熱された蓄熱性固体粒子１３は、第１のサイクロン１４で廃ガスと分離され、返送パイプ１５を経てガス化炉１内に返送される。第１のサイクロン１４で分離された灰分は、第２のサイクロン１６にて廃ガスから分離され、回収される。この灰分（石炭灰）はカリ肥料として使用可能である。
特開平４−１２２８９７号公報特開平７−８２５６４号公報特開平７−８２５６５号公報特開平７−２６８３５５号公報特開２０００−２３９６７１号公報特開平２−２８６７８８号公報特開平７−２０７２８４号公報 On the other hand, the residue rises in the draft tube 2 together with the fuel gas and the heat storage solid particles 13 and is burned during this time, and is stored in the heat storage solid particles 13. The heat-storable solid particles 13 that have been stored are separated from the waste gas by the first cyclone 14, and are returned to the gasification furnace 1 through the return pipe 15. The ash separated by the first cyclone 14 is separated from the waste gas by the second cyclone 16 and recovered. This ash (coal ash) can be used as a potash fertilizer.
Japanese Patent Laid-Open No. 4-122897 JP 7-82564 A JP-A-7-82565 JP 7-268355 A JP 2000-239671 A JP-A-2-286788 Japanese Patent Laid-Open No. 7-207284

しかしながら、上記従来の装置では、生成ガスはそのまま生成ガス排出口１０から外部へ排出されるため、廃棄物系のバイオマスを原料とした場合等のようにタールが多量に発生する場合では、水素や一酸化炭素と共にタールが排出される可能性がある。 However, in the above-described conventional apparatus, the generated gas is directly discharged from the generated gas discharge port 10 to the outside. Therefore, when a large amount of tar is generated as in the case of using waste biomass as a raw material, hydrogen or Tar may be emitted along with carbon monoxide.

また、熱源としてはドラフトチューブ２を上昇する蓄熱性固体粒子１３により行われるが、熱を与えられた蓄熱性固体粒子１３はサイクロン１４、返送パイプ１５を経てガス化炉１に戻り、石炭粒子６に熱を与える。したがって、蓄熱性固体粒子１３は蓄熱してから石炭粒子６に熱を与えるまでのサイクロン１４及び返送パイプ１５において断熱を強固に行ったとしても外部設置されている関係上、少なからずとも一部が放熱してしまい、効率が低下する。 The heat storage is performed by the heat storage solid particles 13 rising up the draft tube 2. The heat storage solid particles 13 to which heat is applied return to the gasification furnace 1 through the cyclone 14 and the return pipe 15, and the coal particles 6 Give heat to. Therefore, even if heat insulation solid particles 13 are heat-insulated in cyclone 14 and return pipe 15 from when heat is accumulated until coal particles 6 are heated, a part of them is at least partly installed due to external installation. The heat is dissipated and the efficiency decreases.

さらに、石炭等に比べて含水率の高いバイオマスなどを原料としてガス化する場合に、原料の乾燥に伴う水分蒸発にエネルギーを要するが、この水蒸気は生成ガスと共に外部に排出されてしまう。 Furthermore, when gasifying a biomass having a higher moisture content than coal or the like as a raw material, energy is required for water evaporation accompanying drying of the raw material, but this water vapor is discharged to the outside together with the generated gas.

このようなことから、タール発生の多いバイオマスなどから、水素等の外部利用可能なガスを多量に得るため、先にエネルギーを加えられて低分子化しているタールをガスに転換することで効率よく多量の利用可能なガスを得ることが望まれている。 For this reason, in order to obtain a large amount of gas that can be used externally, such as hydrogen, from biomass that generates a large amount of tar, it is possible to efficiently convert the tar that has been reduced in molecular weight by adding energy first to gas. It is desired to obtain a large amount of available gas.

また、熱源の生成は、熱を必要とする部分に近い所で生成し利用すると共に放熱、熱を搬送する場合に生じる放熱によるロスを低減し、効率を向上することが必要となる。 In addition, the generation of the heat source needs to be generated and used near a portion that requires heat, reduce heat loss caused by heat dissipation and heat transfer, and improve efficiency.

さらに、バイオマスなどのようにガス化するサンプル自身に水分を有している場合に、ガス化温度に至るまでの乾燥時に発生する水蒸気を有効的に利用することで、高含水有機物でも効率良くガス化して利用可能なガスを得ることが求められている。 Furthermore, when the sample to be gasified, such as biomass, has moisture, it is possible to efficiently use even water with high water content by effectively using water vapor generated during drying up to the gasification temperature. There is a demand to obtain a usable gas.

上記従来の課題を解決するべく、本発明のガス化装置は、供給された原料を加熱する第一の加熱容器と、前記第一の加熱容器での原料の加熱により発生した加熱物をさらに加熱する第二の加熱容器と、前記第一の加熱容器内部と第二の加熱容器内部を連通する連通手段と、前記第一の加熱容器内部と第二の加熱容器内部を連通する残留物移送手段の一端を、前記第一の加熱容器内部にある原料の少なくとも一部に埋没させ、また前記残留物移送手段の他端を、前記第二の加熱容器内部に開口し、さらに、前記第一の加熱容器の内部にある原料の少なくとも一部に埋没した空気導入手段を備えたものである。 In order to solve the above-described conventional problems, the gasification apparatus of the present invention further includes a first heating container for heating the supplied raw material, and a heating object generated by heating the raw material in the first heating container. A second heating container, a communication means for communicating the first heating container and the second heating container, and a residue transfer means for communicating the first heating container and the second heating container Is embedded in at least a part of the raw material inside the first heating container, and the other end of the residue transfer means is opened inside the second heating container, and further, the first heating container An air introducing means embedded in at least a part of the raw material inside the heating container is provided.

したがって、前記原料を加熱した場合に発生するタールや水蒸気を含むガスは、原料を加熱した場合に残留する加熱物を通過させて加熱することにより、残留物に捕捉されたタールが改質され、また、残留物に残留している炭化水素が低分子化されてガス化し、さらに、炭素分と水性ガス化反応により水素等を生成するため、タール発生が多い原料においても利用可能な発生ガスを効率的に多量に得ることができる。また、熱源は、加熱する原料や加熱物の上流側に位置するため、効率的な熱利用が行える。 Therefore, when the raw material is heated and the gas containing tar and water vapor is heated by passing the heated material remaining when the raw material is heated, the tar trapped in the residue is modified, In addition, hydrocarbons remaining in the residue are gasified by reducing the molecular weight, and furthermore, hydrogen and the like are generated by carbon and water gasification reaction. A large amount can be obtained efficiently. Moreover, since the heat source is located upstream of the raw material to be heated or the heated product, efficient heat utilization can be performed.

また、本発明は、少なくとも前記第一の加熱容器内部と前記第二の加熱容器内部に、前記原料の加熱により発生する物質の一部を捕捉し、かつ前記第一の加熱容器と前記第二の加熱容器を循環する捕捉材を設けたもので、タールなどの物質は、前記捕捉材にて捕捉するため、より外部への排出量が低減され、外部排出ガスを燃料等として利用する場合に、取扱いが容易なガスが得られる。また、前記捕捉材が蓄熱媒体の作用を果たし、前記第一の加熱容器と前記第二の加熱容器の熱を循環利用できるので、効率が向上する。さらに、前記第一の加熱容器と前記第二の加熱容器との加熱物の移動において、該加熱物の形状および寸法が個々に異なっていた場合でも前記捕捉材の循環移動に運ばれて移動できるので、移動が容易となり、その移動のための構成も簡素化できる。 Further, the present invention captures a part of the substance generated by heating the raw material at least inside the first heating container and the second heating container, and the first heating container and the second heating container. When a trapping material that circulates in the heating container is provided, and substances such as tar are trapped by the trapping material, the amount of emissions to the outside is further reduced, and external exhaust gas is used as fuel etc. A gas that is easy to handle can be obtained. Moreover, since the said capture | acquisition material acts as a thermal storage medium and can circulate and utilize the heat of said 1st heating container and said 2nd heating container, efficiency improves. Further, in the movement of the heated object between the first heating container and the second heating container, even when the shape and dimensions of the heated object are different from each other, the trapping material can be moved and circulated. Therefore, the movement becomes easy and the configuration for the movement can be simplified.

本発明によれば、上記特許文献７に開示される構成と比較した場合、発生ガスは原料を加熱した場合に残留する残留物を通過するため、発生ガスに含まれるタールは残留物に捕捉され、そして、捕捉されたタールは加熱によりガス化されるため、タールの外部排出を抑制し、発生ガス量を増加させることができる。 According to the present invention, when compared with the configuration disclosed in Patent Document 7, the generated gas passes through the residue remaining when the raw material is heated, so that the tar contained in the generated gas is captured by the residue. And since the trapped tar is gasified by heating, external discharge of tar can be suppressed and the amount of generated gas can be increased.

また、熱源は、原料を加熱する部分の上流側や内部で行うため、熱の移動に逆らうことなく熱利用を行うので放熱を極力抑制することができる。 Moreover, since the heat source is used upstream or inside the portion where the raw material is heated, heat is used without going against heat transfer, so heat radiation can be suppressed as much as possible.

さらに、前記原料から蒸発した水蒸気は、前記原料を加熱した場合に残留する残留物に流通することから、残留物の炭素分や捕捉されたタールの改質や水性ガス化のガス化剤として利用でき、その結果、原料乾燥時のエネルギーの無駄が軽減されると共に外部からの水分供給量が低減でき、効率的、かつ経済的である。 Further, since the water vapor evaporated from the raw material flows to the residue remaining when the raw material is heated, it is used as a gasifying agent for the carbon content of the residue and the trapped tar and water gasification. As a result, energy waste during drying of the raw material is reduced and the amount of moisture supplied from the outside can be reduced, which is efficient and economical.

以上のように、本発明によれば、効率良く多量の利用可能なガスを得ることができる。 As described above, according to the present invention, a large amount of usable gas can be obtained efficiently.

請求項１に記載の発明は、原料を加熱する第一の加熱容器と、前記第一の加熱容器内に原料を供給する原料供給手段と、前記第一の加熱容器内で前記原料を加熱することにより発生する加熱物をさらに加熱する第二の加熱容器と、前記第一の加熱容器と第二の加熱容器を連通する連通手段と、前記第二の加熱容器側に設けられ、かつ前記連通手段の端部開口と所定距離を介して前記第二の加熱容器内で開口した排気手段と、前記第一の加熱容器と第二の加熱容器を連通する連通経路であって、一端が前記第二の加熱容器内において前記連通手段の端部開口と所定距離を介して開口し、他端が前記前記第一の加熱容器内において前記原料の少なくとも一部に埋没する位置に開口した残留物移送経路と、前記第一の加熱容器内において前記第一の加熱容器の内部にある原料の少なくとも一部に埋没し、かつ前記残留物移送経路の開口より離れた位置に開口する空気導入手段を備えたガス化装置である。 The invention according to claim 1 is a first heating container for heating a raw material, a raw material supply means for supplying the raw material into the first heating container, and heating the raw material in the first heating container. A second heating container that further heats the heated product generated by the above, communication means for communicating the first heating container and the second heating container, provided on the second heating container side, and the communication An exhaust means opened in the second heating container through a predetermined distance from an end opening of the means, and a communication path for communicating the first heating container and the second heating container, one end of the first heating container Residue transfer that opens at a predetermined distance from the end opening of the communication means in the second heating container, and the other end opens to a position where it is buried in at least a part of the raw material in the first heating container. Path and the first heating container in the first heating container. Embedded in at least part of the raw material in the interior of the heat container and a gasifier having an air introduction means for opening at a position apart from the opening of the residue transport path.

かかる構成により、原料を加熱した場合に発生するタールや水蒸気を含むガスは、前記原料を加熱した場合に残留する加熱物を通過させて加熱することで、残留物に捕捉されたタールが改質され、また、前記残留物に残留している炭化水素が低分子化されてガス化し、さらに、炭素分との水性ガス化反応により水素等を生成するので、タール発生が多い原料においても利用可能な発生ガスを効率的に、かつ多量に得ることができ、さらに、熱源は加熱する原料や加熱物の上流側となり、効率的な熱利用が行える。 With this configuration, the gas containing tar and water vapor generated when the raw material is heated passes through the heated material remaining when the raw material is heated, and the tar captured in the residual material is reformed. In addition, since hydrocarbons remaining in the residue are reduced in molecular weight and gasified, and further, hydrogen and the like are generated by an aqueous gasification reaction with carbon, it can be used in raw materials with a large amount of tar generation. Thus, a large amount of generated gas can be obtained efficiently and in large quantities. Further, the heat source is located upstream of the raw material or heated material to be heated, so that efficient heat utilization can be performed.

また、請求項２に記載の発明は、前記第一の加熱容器内部と前記第二の加熱容器内部を連通する連通手段を、一端開口が前記第一の加熱容器内において前記原料供給手段と前記残留物移送経路開口部の間にある前記原料の少なくとも一部に埋没し、他端開口が前記第二の加熱容器内において前記第二の加熱容器の内部にある加熱物の少なくとも一部に埋没するドラフトチューブを備えたガス化装置である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided communication means for communicating the inside of the first heating container and the inside of the second heating container, wherein one end opening is located in the first heating container and the raw material supply means. The material is buried in at least a part of the raw material between the residue transfer path openings, and the other end is buried in at least a part of the heated material inside the second heating container in the second heating container. A gasifier equipped with a draft tube.

かかる構成とすることにより、効率的な多量のガス発生が得られることに加えて、熱源にて生成した熱の一部が、前記第二の加熱容器にドラフトチューブを通って伝わるが、このとき、ドラフトチューブから外部へ放熱する熱は、一部が前記第一の加熱容器で利用され、一部は前記第二の加熱容器へ流通する発生ガスに伝熱して、この発生ガスを通じて第二の加熱容器にある加熱物に伝わる。したがって、これらの伝熱作用により、放熱によるロスが低減できる。 With this configuration, in addition to obtaining a large amount of efficient gas generation, a part of the heat generated by the heat source is transmitted to the second heating container through the draft tube. The heat radiated from the draft tube to the outside is partly used in the first heating container, and part of the heat is transferred to the generated gas flowing to the second heating container, and the second heat is passed through the generated gas. It is transmitted to the heated object in the heating container. Therefore, loss due to heat dissipation can be reduced by these heat transfer actions.

さらに、請求項３に記載の発明は、前記原料供給手段の開口を、前記第一の加熱容器の上方に位置させたものである。 Furthermore, the invention described in claim 3 is such that the opening of the raw material supply means is positioned above the first heating container.

かかる構成とすることにより、効率的な多量のガス発生が得られることに加えて、前記第一の加熱容器に供給された原料は、その重力により第一の加熱容器内へ円滑に投入され、前記原料供給口付近及び前記第一の加熱容器内部における原料の流動不良が低減でき、円滑な原料供給による円滑なガス発生が行えるものである。 With such a configuration, in addition to obtaining a large amount of efficient gas generation, the raw material supplied to the first heating vessel is smoothly put into the first heating vessel by its gravity, The poor flow of the raw material in the vicinity of the raw material supply port and in the first heating container can be reduced, and smooth gas generation can be performed by smooth raw material supply.

また、請求項４に記載の発明は、前記第一の加熱容器を、前記第二の加熱容器の下方に位置させたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, the first heating container is positioned below the second heating container.

かかる構成とすることにより、前記第一の加熱容器内において加熱により発生した高温のガスなどの揮発物質は、円滑に前記第二の加熱容器内へ上昇し通過する。このため、発生ガスを円滑に第二の加熱容器に流通できると共に、前記第一の加熱容器の熱を、前記第二の発生ガスに利用できるので効率の向上がはかれるものである。 By adopting such a configuration, volatile substances such as high-temperature gas generated by heating in the first heating container smoothly rise and pass into the second heating container. For this reason, the generated gas can be smoothly distributed to the second heating container, and the heat of the first heating container can be used for the second generated gas, so that the efficiency can be improved.

さらに、請求項５に記載の発明は、前記第一の加熱容器と前記第二の加熱容器を、前記連通手段を介して隣接させたものである。 Furthermore, in the invention described in claim 5, the first heating container and the second heating container are adjacent to each other through the communication means.

かかる構成とすることにより、前記第一の加熱容器の熱を第二の加熱容器へ一層効率良く伝えることができ、さらに、前記ガス連通手段や第一の加熱容器、第二の加熱容器内部の熱を外部へ放熱する放熱面積も低減でき、外部への放熱によるロスが低減できるものである。 With this configuration, the heat of the first heating container can be more efficiently transferred to the second heating container, and further, the gas communication means, the first heating container, and the second heating container A heat radiation area for radiating heat to the outside can also be reduced, and loss due to heat radiation to the outside can be reduced.

また、請求項６に記載の発明は、前記第二の加熱容器の内部において前記排気手段側にある加熱物の温度を、常温から６００℃の範囲に設定したものである。 According to a sixth aspect of the present invention, the temperature of the heated object on the exhaust means side in the second heating container is set in a range from room temperature to 600 ° C.

かかることにより、ガス発電機等の内燃機関用燃料として利用困難なタール等の物質を、沸点以下にして凝縮により捕捉できる。これにより、前記タール等の物質の外部への排出量を低減し、外部利用する場合に容易に扱えるガスを外部へ排気できると共に、捕捉したタール等からガスを得る機能を備えた第二の加熱容器は、排出するガス量が増加するものである。 Thus, a substance such as tar that is difficult to use as a fuel for an internal combustion engine such as a gas generator can be trapped by condensation below the boiling point. As a result, the amount of discharge of substances such as tar is reduced to the outside, gas that can be easily handled when used externally can be exhausted to the outside, and second heating is provided with a function of obtaining gas from trapped tar and the like The container increases the amount of gas discharged.

さらに、請求項７に記載の発明は、少なくとも前記第一の加熱容器内部と前記第二の加熱容器内部に、前記原料の加熱により発生する物質の一部を捕捉し、かつ前記第一の加熱容器と前記第二の加熱容器を循環する捕捉材を設けたものである。 Furthermore, the invention according to claim 7 captures a part of the substance generated by heating the raw material at least inside the first heating container and inside the second heating container, and the first heating A capturing material for circulating the container and the second heating container is provided.

かかる構成とすることにより、前記原料の加熱により発生する物質の一部を捕捉可能な捕捉材が、前記第一の加熱容器と前記第二の加熱容器を循環することから、よりタール等の物質の捕捉が効果的に行え、より一層外部への排出量が低減できる。その結果、燃料として外部利用する場合に、容易に扱えるガスを外部へ排気できる。また、前記捕捉材が蓄熱媒体となり、前記第一の加熱容器と第二の加熱容器の熱を循環利用できるので、効率が向上する。さらに、前記第一の加熱容器と第二の加熱容器間における加熱物の移動においても、該加熱物の形状および寸法が個々に異なっていた場合でも捕捉材の循環移動に運ばれて移動できるので、移動が容易かつ円滑となる。 By adopting such a configuration, since the capturing material capable of capturing a part of the substance generated by heating the raw material circulates between the first heating container and the second heating container, a substance such as tar is further obtained. Can be effectively captured, and the amount of discharge to the outside can be further reduced. As a result, gas that can be easily handled can be exhausted to the outside when used externally as fuel. Moreover, since the said capture | acquisition material becomes a thermal storage medium and can heat-cycle the said 1st heating container and a 2nd heating container, efficiency improves. Furthermore, even in the movement of the heated object between the first heating container and the second heating container, even if the shape and dimensions of the heated object are individually different, they can be moved and moved by the circulating movement of the trapping material. Easy to move and smooth.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来と同一構成及び差異がない部分については、詳細な説明を省略する。また、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that detailed descriptions of parts that are the same as those in the conventional configuration and that have no difference are omitted. Further, the present invention is not limited to the embodiments.

（実施の形態１）
図１は本実施の形態１におけるガス化装置の概略断面を示す模式図である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic cross section of the gasifier in the first embodiment.

図１において、供給装置１０１は、原料を一時的にストックするホッパー、およびその下方に位置し、定期的に供給・停止動作する供給機構（図示せず）が備えられている。そして、前記供給装置１０１は、原料供給口１０２を通じて第一の加熱容器１０３に原料を定期的に供給する。前記原料供給口１０２は、前記第一の加熱容器１０３における上方の側部にその開口部が位置するように設置されており、さらに、前記第一の加熱容器１０３内の気体が、供給装置１０１を通じてホッパーへ流通しないような手段が講じられている。前記手段としては、一般的な電磁開閉機構で実現できる。 In FIG. 1, a supply device 101 is provided with a hopper that temporarily stocks raw materials, and a supply mechanism (not shown) that is located below and periodically supplies and stops. The supply device 101 periodically supplies the raw material to the first heating container 103 through the raw material supply port 102. The raw material supply port 102 is installed so that the opening is located on the upper side portion of the first heating container 103, and the gas in the first heating container 103 is further supplied to the supply device 101. Measures are taken to prevent distribution through the hopper. The means can be realized by a general electromagnetic switching mechanism.

また、前記第一の加熱容器１０３の上方には第二の加熱容器１０４が隣接しており、また前記第一の加熱容器１０３と第二の加熱容器１０４は、本体がそれぞれ円柱状に形成され、特に前記第一の加熱容器１０３と前記第二の加熱容器１０４の連結部は、それぞれ直径を小さくして円錐台形状に形成されている。この円錐台形状によって前記第一の加熱容器１０３内における気体の第二の加熱容器１０４への流入をガイドする構成が得られ、第二の加熱器１０４の加熱作用が効果的に行えるものとなる。 In addition, a second heating container 104 is adjacent to the first heating container 103, and the first heating container 103 and the second heating container 104 are each formed in a cylindrical shape. In particular, the connecting portion between the first heating container 103 and the second heating container 104 is formed in a truncated cone shape with a reduced diameter. With this truncated cone shape, a configuration for guiding the flow of gas into the second heating container 104 in the first heating container 103 is obtained, and the heating action of the second heater 104 can be effectively performed. .

そして、前記第一の加熱容器１０３と第二の加熱容器１０４の接合部には、多孔質板１０５が介在して設置されている。すなわち、前記第一の加熱容器１０３の上面と前記第二の加熱容器１０４の下面は、前記多孔質板１０５により連通し、気体の流通を可能にしている。この多孔質板１０５に代えて後述する捕捉材１１４が通過しない程度のものであれば、金属製不織布等を使用することも可能である。 A porous plate 105 is interposed at the joint between the first heating container 103 and the second heating container 104. That is, the upper surface of the first heating container 103 and the lower surface of the second heating container 104 are communicated with each other through the porous plate 105 to allow gas to flow. A metal nonwoven fabric or the like can be used as long as it does not pass through the trapping material 114 described later in place of the porous plate 105.

また、前記第一の加熱容器１０３の底部には、配管構造からなる残留物移送経路１０６の一端が連結されており、前記第一の加熱容器１０３内の下端面で開口している。さらに、前記残留物移送経路１０６は、前記第一の加熱容器１０３の底部から一旦さらに傾斜状態で下方へ延び、そこから１８０度反転して前記第一の加熱容器１０３、第二の加熱容器１０４の脇を上方へ延出し、他端は、前記第二の加熱容器１０４内の上部において開口している。また、前記残留物移送経路１０６における傾斜経路１０６ａには、上方に向かって延出する直前に残留物移送用空気導入管１０７が設置されている。前記残留物移送用空気導入管１０７は、残留物移送経路１０６内に存在する残留物（後述する捕捉材１１４等）を前記第二の加熱容器１０４へ圧送するのに適度な圧力の空気を導入制御するもので、開閉制御弁１０７ａの開閉により、供給・停止が制御される。必要に応じて、前記開閉制御弁１０７ａの開度を段階的あるいは無段階に制御するようにしてもよい。 Further, one end of a residue transfer path 106 having a piping structure is connected to the bottom of the first heating container 103 and opens at the lower end surface in the first heating container 103. Further, the residue transfer path 106 extends further downward from the bottom of the first heating container 103 in an inclined state, and then reverses 180 degrees from there to reverse the first heating container 103 and the second heating container 104. The other end of the second heating container 104 is open at the upper end. In addition, a residue transfer air introduction pipe 107 is installed on the inclined path 106a in the residue transfer path 106 immediately before extending upward. The residue transfer air introduction pipe 107 introduces air at an appropriate pressure to pressure-feed residue (such as a capture material 114 described later) present in the residue transfer path 106 to the second heating container 104. The supply / stop is controlled by opening / closing the opening / closing control valve 107a. If necessary, the opening degree of the opening / closing control valve 107a may be controlled stepwise or steplessly.

さらに、前記第一の加熱容器１０３の底部から延出する残留物移送経路１０６からは、斜め下方に分岐する排出配管１０８が設けられている。この排出配管１０８は、前記残留物を排出するもので、周知の機構からなる開閉手段１０８ａの開閉動作によって前記残留物の排出が制御される。 Further, a discharge pipe 108 that branches obliquely downward is provided from the residue transfer path 106 extending from the bottom of the first heating container 103. The discharge pipe 108 discharges the residue, and the discharge of the residue is controlled by an opening / closing operation of an opening / closing means 108a having a known mechanism.

また、前記第一の加熱容器１０３の内部には、円筒状のドラフトチューブ１０９が設けられている。前記ドラフトチューブ１０９は、第一の加熱容器１０３の内部中心に位置し、下端開口１０９ａは開口端に向かうにつれて徐々に広がりをもつ漏斗状に形成され、上端は前記多孔質板１０４を貫いて前記第二の加熱容器１０５内の下方で開口している。 A cylindrical draft tube 109 is provided inside the first heating container 103. The draft tube 109 is located at the inner center of the first heating vessel 103, the lower end opening 109 a is formed in a funnel shape gradually expanding toward the opening end, and the upper end penetrates the porous plate 104 and passes through the porous plate 104. The second heating container 105 is opened below.

前記第二の加熱容器１０４の上部には、該第二の加熱容器１０４内のガスを排出する排気口１１０が設けられている。この排気口１１０は、前記第二の加熱容器１０４内のガスを発電機等の燃料として排出するもので、その開口位置は、前記第二の加熱容器１０４内における前記残留物移送経路１０６の開口部より上方に位置している。 An exhaust port 110 for discharging the gas in the second heating container 104 is provided at the upper part of the second heating container 104. The exhaust port 110 discharges the gas in the second heating container 104 as a fuel for a generator or the like, and the opening position of the exhaust port 110 is the opening of the residue transfer path 106 in the second heating container 104. It is located above the part.

また、前記第一の加熱容器１０３には、第一の空気導入管１１１が設けられている。前記第一の空気導入管１１１は、その先端開口部が前記ドラフトチューブ１０９の下端開口１０９ａの真下近辺に延出しており、前記ドラフトチューブ１０９内からの捕捉材１１４に捕捉されているタールなどの炭化水素の燃焼を促進するように空気を供給する。したがって、この第一の空気導入管１１１には、導入空気量を調整する流量調整機能付の弁装置１１１ａが設けられている。 The first heating container 103 is provided with a first air introduction pipe 111. The first air introduction pipe 111 has a leading end opening extending just below the lower end opening 109 a of the draft tube 109, such as tar trapped by the trapping material 114 from the draft tube 109. Supply air to promote hydrocarbon combustion. Therefore, the first air introduction pipe 111 is provided with a valve device 111a with a flow rate adjusting function for adjusting the amount of introduced air.

同様に、前記第一の加熱容器１０３内には、第二の空気導入管１１２が設けられている。前記第二の空気導入管１１２は、その先端開口部が、前記第一の加熱容器１０３内部の下方で前記ドラフトチューブ１０９の下端開口１０９ａより上方に設けられ、前記第一の加熱容器１０３内にある残留物の燃焼を促進するように空気を供給する。したがって、この第二の空気導入管１１２についても、導入空気量を調整する流量調整機能付の弁装置１１２ａが設けられている。 Similarly, a second air introduction pipe 112 is provided in the first heating container 103. The second air introduction pipe 112 has a tip opening provided below the inside of the first heating container 103 and above the lower end opening 109 a of the draft tube 109, and inside the first heating container 103. Supply air to promote combustion of certain residues. Therefore, the second air introduction pipe 112 is also provided with a valve device 112a having a flow rate adjusting function for adjusting the amount of introduced air.

さらに、前記第一の加熱容器１０３の底面部には、補助熱源供給管１１３が設けられており、この補助熱源供給管１１３の先端開口部は、前記第一の加熱容器１０３内の底部近辺であって、前記残留物移送経路１０６の開口位置より上方で、かつ前記第一の空気導入管１１１の先端開口部より下方に位置している。前記補助熱源供給管１１３は、前記第一の加熱容器１０３の内部へ高温ガスを供給するもので、弁装置１１３ａの開閉動作によって前記高温ガスの供給が制御される。 Further, an auxiliary heat source supply pipe 113 is provided on the bottom surface of the first heating container 103, and the tip opening of the auxiliary heat source supply pipe 113 is near the bottom in the first heating container 103. Thus, it is located above the opening position of the residue transfer path 106 and below the tip opening of the first air introduction pipe 111. The auxiliary heat source supply pipe 113 supplies a high-temperature gas into the first heating container 103, and the supply of the high-temperature gas is controlled by an opening / closing operation of the valve device 113a.

捕捉材１１４は、前記第一の加熱容器１０３から前記残留物移送経路１０６を通じて前記第二の加熱容器１０４に移動し、この第二の加熱容器１０４から前記ドラフトチューブ１０９を通って第一の加熱容器１０３に戻るように循環するものである。この捕捉材１１４は、例えば、多孔質アルミナを主成分とする粒状物質であり、比較的粒径を同一にし、残留物の成分である原料ガス化残留物、燃焼残留物、灰分より体積の大きいものを使用している。また、この捕捉材１１４は、予め前記第一の加熱容器１０３および第二の加熱容器１０４の内部に所定量充填されており、前記補助熱源供給管１１３の先端開口端はこの捕捉材１１４に埋没し、また前述の如く捕捉材１１４の循環により前記第一の空気導入管１１１の先端開口部、および前記ドラフトチューブ１０９の下端開口１０９ａも前記捕捉材１１４に埋没する量が好ましい。 The capturing material 114 moves from the first heating container 103 to the second heating container 104 through the residue transfer path 106, and the first heating container 104 passes through the draft tube 109 from the first heating container 104. It circulates back to the container 103. The trapping material 114 is, for example, a granular material mainly composed of porous alumina, has a relatively uniform particle size, and has a larger volume than the raw material gasification residue, combustion residue, and ash which are components of the residue. I am using something. The capturing material 114 is filled in advance in the first heating container 103 and the second heating container 104 in a predetermined amount, and the opening end of the auxiliary heat source supply pipe 113 is buried in the capturing material 114. In addition, it is preferable that the trapping material 114 is buried in the trapping material 114 by the circulation of the trapping material 114 as described above, so that the tip opening portion of the first air introduction pipe 111 and the lower end opening 109a of the draft tube 109 are buried.

以上のように構成されたガス化装置について、以下その動作、作用を説明する。 The operation and action of the gasifier configured as described above will be described below.

供給装置１０１に原料が投入されると、供給装置１０１が作動して原料供給口１０２から原料が第一の加熱装置１０３に移送される。これと同時に、弁装置１１３ａが開動作を行い、補助熱源供給管１１３から、都市ガス等を酸化燃焼させた後の８００℃の高温ガスが、前記第一の加熱容器１０３に導入される。 When the raw material is charged into the supply device 101, the supply device 101 is operated to transfer the raw material from the raw material supply port 102 to the first heating device 103. At the same time, the valve device 113 a performs an opening operation, and high-temperature gas at 800 ° C. after oxidizing and burning city gas or the like is introduced from the auxiliary heat source supply pipe 113 into the first heating container 103.

そして、補助熱源供給管１１３から供給された高温ガスの一部は、原料を通過する際に原料を加熱して、原料の加熱に伴い発生する揮発物質と共に、第一の加熱容器１０３の上方へ流通し、多孔質板１０５を通じて第二の加熱容器１０４へ流入する。そして、前記第二の加熱容器１０４内部に供給されている捕捉材１１４を通過するとき、タール等の高分子成分が捕捉材１１４によって捕捉され、その他のガスは排気口１１０を通じて排気され、分散型電源やボイラ等の燃料として利用される。 Then, a part of the high-temperature gas supplied from the auxiliary heat source supply pipe 113 heats the raw material when passing through the raw material, and together with the volatile substances generated along with the heating of the raw material, moves upward of the first heating container 103. It flows and flows into the second heating container 104 through the porous plate 105. When passing through the trapping material 114 supplied to the inside of the second heating container 104, a polymer component such as tar is trapped by the trapping material 114, and other gases are exhausted through the exhaust port 110 to be distributed. It is used as fuel for power supplies and boilers.

そして、原料の加熱による揮発物質の発生が低下すると、すなわち、前述の加熱作用が所定時間経過すると、前記弁装置１１３ａを閉動作し、前記補助熱源供給管１１３からの熱源供給を停止すると同時に、開閉制御弁１０７ａを開動作して残留物移送用空気導入管１０７より残留物移送経路１０６内へ空気を導入し、導入した空気を残留物移送経路１０６から第二の加熱容器１０４を通じて排気口１１０へ排出する。このとき、予め第一の加熱容器１０３に投入されていた捕捉材１１４と、第一の加熱容器１０３に残留する加熱終了後の原料の一部が、前記残留物移送経路１０６において導入された空気によって運ばれ、前記第二の加熱容器１０４へ移送される。これは、運転前に前記第二の加熱容器１０４からドラフトチューブ１０９に充填されるよう前記捕捉材１１４を投入するので、前記第一の加熱容器１０３においては、ドラフトチューブ１０９の下に位置する部分だけに捕捉材１１４が存在し、それ以外には投入された原料が存在するため、残留物移送用空気導入管１０７から空気を導入した場合、捕捉材１１４と加熱終了後の原料とが混合状態で移送されることとなる。 And when generation | occurrence | production of the volatile substance by the heating of a raw material falls, ie, when the above-mentioned heating operation passes for a predetermined time, the valve device 113a is closed and the heat source supply from the auxiliary heat source supply pipe 113 is stopped simultaneously. The opening / closing control valve 107 a is opened to introduce air into the residue transfer path 106 from the residue transfer air introduction pipe 107, and the introduced air is discharged from the residue transfer path 106 through the second heating container 104 to the exhaust port 110. To discharge. At this time, the trapping material 114 previously charged in the first heating container 103 and a part of the heated raw material remaining in the first heating container 103 are introduced into the residue transfer path 106. And is transferred to the second heating container 104. This is because the trapping material 114 is charged so that the draft tube 109 is filled from the second heating container 104 before operation. Therefore, in the first heating container 103, a portion located below the draft tube 109. Since only the trapping material 114 exists and the other raw materials are present, when the air is introduced from the residue transfer air introduction pipe 107, the trapping material 114 and the raw material after the heating are mixed. It will be transported by.

そして、前記第一の加熱容器１０３から排出した量に相当する捕捉材１１４が、前記ドラフトチューブ１０９から流入すると共に、ドラフトチューブ１０９には第二の加熱容器１０４からタールを捕捉した捕捉材１１４が移送される。この時点で、前記第一の加熱容器１０３および前記第二の加熱容器１０４には、前記捕捉材１１４と第一の加熱容器１０３で加熱を終了した原料の残留物とが存在している。 Then, the capturing material 114 corresponding to the amount discharged from the first heating container 103 flows in from the draft tube 109, and the capturing material 114 capturing the tar from the second heating container 104 is in the draft tube 109. Be transported. At this time, in the first heating container 103 and the second heating container 104, the capturing material 114 and the residue of the raw material that has been heated in the first heating container 103 exist.

そして、前記補助熱源供給管１１３から熱源（ガス）を供給した後、高温となった時点で弁装置１１１ａ、１１２ａをそれぞれ開動作し、第一の空気導入管１１１および第二の空気導入管１１２より空気を流入させ、弁装置１１３ａを閉動作して前記補助熱源供給管１１３からの熱源供給を停止する。その結果、前記第二の空気導入管１１２より流入した空気によって前記残留物は燃焼し、また、第一の空気導入管１１１より流入した空気によってドラフトチューブ１０９内の捕捉材１１４に捕捉されているタールなどの炭化水素が燃焼する。この燃焼途中に、前記供給装置１０１を作動し、再び原料を原料供給口１０２から第一の加熱容器１０３に供給する。 Then, after supplying the heat source (gas) from the auxiliary heat source supply pipe 113, the valve devices 111 a and 112 a are opened when the temperature becomes high, and the first air introduction pipe 111 and the second air introduction pipe 112 are opened. Air is further introduced, the valve device 113a is closed, and the heat source supply from the auxiliary heat source supply pipe 113 is stopped. As a result, the residue is combusted by the air flowing in from the second air introducing pipe 112 and is captured by the capturing material 114 in the draft tube 109 by the air flowing in from the first air introducing pipe 111. Hydrocarbons such as tar burn. During the combustion, the supply device 101 is operated, and the raw material is supplied again from the raw material supply port 102 to the first heating container 103.

そして、供給された原料は、先に投入された原料の残留物の燃焼熱により、加熱されて水蒸気やタール、水素、炭化水素などの揮発物質を含むガスを発生し、燃焼時に発生するガスと共に、多孔質板１０５、第二の加熱容器１０４に存在する捕捉材１１４および残留物を通過して、排気口１１０から排気され前述と同様に利用される。 The supplied raw material is heated by the combustion heat of the residue of the raw material previously input to generate a gas containing volatile substances such as water vapor, tar, hydrogen, hydrocarbons, and the gas generated at the time of combustion The porous plate 105 passes through the trapping material 114 and the residue present in the second heating container 104 and is exhausted from the exhaust port 110 and used in the same manner as described above.

また、前記ドラフトチューブ１０９内で燃焼した高温の燃焼ガスは、前記第二の加熱容器１０４に流入し、ここで、内部に存在する捕捉材１１４や残留物を加熱し、自らは低温化する。その結果、前記ドラフトチューブ１０９に近い部分にある捕捉材１１４や残留物は８００℃に加熱され、排気口１１０付近では２００℃程度になり、排気口１１０から排気される。 Further, the high-temperature combustion gas combusted in the draft tube 109 flows into the second heating container 104, where the trapping material 114 and the residue existing inside are heated and the temperature is lowered. As a result, the trapping material 114 and the residue near the draft tube 109 are heated to 800 ° C., reach about 200 ° C. near the exhaust port 110, and are exhausted from the exhaust port 110.

このとき、前記第二の加熱容器１０４内では、ドラフトチューブ１０９の付近に存在する捕捉材１１４および残留物は、８００℃の温度で前記第一の加熱容器１０３から多孔質板１０５を通じて流入してきた水蒸気により、水性ガス化反応が起こり、残留炭素をガス化すると共に水素を生成する。また、前記排気口１１０付近では、前記第一の加熱容器１０３から多孔質板１０５を通じて流入してきた揮発物質の一部が凝縮を伴い、前記捕捉材１１４および残留物に捕捉され、ある程度浄化されて排気口１１０から排気され、前述と同様に有効利用される。 At this time, in the second heating container 104, the trapping material 114 and the residue present in the vicinity of the draft tube 109 have flowed from the first heating container 103 through the porous plate 105 at a temperature of 800 ° C. Water vapor causes a water gasification reaction to gasify residual carbon and generate hydrogen. Further, in the vicinity of the exhaust port 110, a part of the volatile material that has flowed in from the first heating vessel 103 through the porous plate 105 is condensed, and is trapped by the trapping material 114 and the residue and purified to some extent. The air is exhausted from the exhaust port 110 and is effectively used as described above.

そして、前記第一の加熱容器１０３に投入された原料の揮発物質の発生が低下すると、前記弁装置１１１ａ、１１２ａをそれぞれ閉動作して前記第一の空気導入管１１１および第二の空気導入管１１２からの空気導入をそれぞれ停止し、再び弁装置１１３ａを開動作して残留物移送用空気導入管１１３から空気を流入させる。 And when generation | occurrence | production of the volatile material of the raw material thrown into the said 1st heating container 103 falls, the said valve apparatus 111a, 112a will each be closed, and said 1st air introduction pipe | tube 111 and 2nd air introduction pipe | tube will be carried out. The air introduction from 112 is stopped, the valve device 113a is opened again, and air is introduced from the residue-introducing air introduction pipe 113.

したがって、前記残留物移送用空気導入管１１３からの空気圧により、前記第一の加熱容器１０３の捕捉材１１４と加熱後の原料の残留物が、前記残留物移送経路１０６を通じて第二の加熱容器１０４に移送される。略同時に、前記ドラフトチューブ１０９内の捕捉材１１４は、第一の加熱容器１０３に移動し、第二の加熱容器１０４内にある捕捉材１１４および残留物はドラフトチューブ１０９に移動する。 Therefore, the trapping material 114 of the first heating container 103 and the heated raw material residue are transferred to the second heating container 104 through the residue transfer path 106 by the air pressure from the residue transfer air introduction pipe 113. It is transferred to. At substantially the same time, the capturing material 114 in the draft tube 109 moves to the first heating container 103, and the capturing material 114 and the residue in the second heating container 104 move to the draft tube 109.

そして、再び前記補助熱源供給管１１３から熱源を供給して高温化した段階で、前記第一の空気導入管１１１および前記第二の空気導入管１１２の各弁装置１１１ａ、１１２ａを制御し、前記第一の加熱容器１０３内へ空気を供給する。 Then, when the heat source is again supplied from the auxiliary heat source supply pipe 113 and the temperature is raised, the valve devices 111a and 112a of the first air introduction pipe 111 and the second air introduction pipe 112 are controlled, Air is supplied into the first heating container 103.

このように、捕捉材１１４を循環させると共に、原料を前記第一の加熱容器１０３で加熱し、加熱後の残留物の一部を燃焼させて熱源とし、残りを第二の加熱容器１０４で原料から発生する水蒸気を用いてガス化することができる。さらに、原料の加熱に伴い発生するタール等の揮発物質の一部は、前記捕捉材１１４や水性ガス化後の残留物を通過する時に捕捉し、原料から蒸発する水蒸気を利用して水性ガス化や炭化水素の改質を行うことができる。また、ガス化により残留した炭素は、前記捕捉材１１４と共に循環することで、酸素導入に伴う燃焼により、ガスに転換され、その燃焼熱を第一の加熱容器１０３および第二の加熱容器１０４の熱源として利用することになる。 In this way, the trapping material 114 is circulated, the raw material is heated in the first heating container 103, a part of the heated residue is burned and used as a heat source, and the remaining is the second heating container 104. The gas can be gasified using water vapor generated from the water. Further, a part of volatile substances such as tar generated by heating the raw material is trapped when passing through the trapping material 114 and the residue after water gasification, and water gasification is performed using water vapor evaporated from the raw material. And reforming of hydrocarbons. Further, the carbon remaining by gasification is circulated together with the trapping material 114 to be converted into gas by combustion accompanying the introduction of oxygen, and the combustion heat of the first heating container 103 and the second heating container 104 is converted. It will be used as a heat source.

以上のことから、原料の可燃性ガス等の揮発物質を揮発した後の炭素あるいは揮発物質中のタール等をガス化した後の炭素等を、外部から空気（酸素）を導入して第一の加熱容器１０３および第二の加熱容器１０４の下方で燃焼させることで、原料から発生する可燃ガスをほとんど燃焼させることなく第一の加熱容器１０３および第二の加熱容器１０４の加熱熱源として利用することができ、しかも、その利用は、放熱ロスが少なく効率的に熱利用できるものである。また、原料から発生する水蒸気を、炭化水素の水蒸気改質用の水蒸気や原料中の残留炭素との水性ガス化反応用の水蒸気として利用することができるので、バイオマス等の有機物質から燃料電池やガスエンジン発電機等の分散型電源の燃料として利用しやすい水素や炭化水素を高効率で、かつ多量に得ることができる。 From the above, the first after introducing air (oxygen) from the outside, such as carbon after volatilizing volatile substances such as combustible gas of raw materials or carbon after gasifying tars in volatile substances, etc. By combusting below the heating container 103 and the second heating container 104, the combustible gas generated from the raw material is used as a heating heat source for the first heating container 103 and the second heating container 104 with almost no combustion. In addition, its use can be efficiently utilized with little heat loss. In addition, since the steam generated from the raw material can be used as steam for steam reforming of hydrocarbons or water vapor for the water gasification reaction with residual carbon in the raw material, fuel cells or Hydrogen and hydrocarbons that can be easily used as fuel for distributed power sources such as gas engine generators can be obtained with high efficiency and in large quantities.

なお、本発明の実施の形態では、残留物移送経路１０６を、前記第一の加熱容器１０３の外に設けた構成としたが、ドラフトチューブ１０９と同様に、第一の加熱容器１０３内部に設けても良い。 In the embodiment of the present invention, the residue transfer path 106 is provided outside the first heating container 103. However, like the draft tube 109, the residue transfer path 106 is provided inside the first heating container 103. May be.

また、原料を連続的に投入して、捕捉材１１４や原料の加熱残渣やガス化残渣を連続的に循環させても良い。この場合は、原料が第一の加熱容器１０３に投入されてから残留物移送経路１０６に流入するまでの第一の加熱容器１０３内での移動中に、揮発物質がほぼ揮発を終了する移動速度か、または、第二の加熱容器１０４内において、前記第一の加熱容器１０３で加熱終了した残留物が第二の加熱容器１０４に投入されてから、ドラフトチューブ１０９に流入するまでに、ガス化が終了するような移動速度のどちらかの移動速度に合わせることが望ましい。 In addition, the raw material may be continuously added to continuously circulate the trapping material 114 and the heating residue or gasification residue of the raw material. In this case, during the movement in the first heating container 103 from when the raw material is introduced into the first heating container 103 until it flows into the residue transfer path 106, the moving speed at which the volatile substances almost complete volatilization. Alternatively, in the second heating container 104, gasification occurs after the residue heated in the first heating container 103 is introduced into the second heating container 104 and flows into the draft tube 109. It is desirable to adjust to one of the moving speeds at which the process ends.

以上のように、本発明にかかるガス化装置は、バイオマスなどの水分を含有している有機物、特に、生ゴミ等の高含水率の有機物から、ガス発電機やボイラ等の燃料となるガスを多量に効率的に得るための方法として利用できる。 As described above, the gasification apparatus according to the present invention uses gas that serves as fuel for gas generators, boilers, and the like from organic substances containing moisture such as biomass, particularly organic substances with a high water content such as garbage. It can be used as a method for efficiently obtaining a large amount.

本実施の形態１におけるガス化装置の概略断面を示す模式図The schematic diagram which shows the schematic cross section of the gasification apparatus in this Embodiment 1. FIG. 従来例を示すガス化装置の概略断面を示す模式図Schematic diagram showing a schematic cross section of a conventional gasifier

符号の説明Explanation of symbols

１０１供給装置
１０２原料供給口
１０３第一の加熱容器
１０４第二の加熱容器
１０６残留物移送経路
１０８排気口
１０９ドラフトチューブ
１１０排気口
１１１第一の空気導入路
１１２第二の空気導入路
１１３補助熱源供給管
１１４捕捉材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Supply apparatus 102 Raw material supply port 103 1st heating container 104 2nd heating container 106 Residue transfer path 108 Exhaust port 109 Draft tube 110 Exhaust port 111 1st air introduction path 112 2nd air introduction path 113 Auxiliary heat source Supply pipe 114 Capture material

Claims

原料を加熱する第一の加熱容器と、前記第一の加熱容器内に原料を供給する原料供給手段と、前記第一の加熱容器内で前記原料を加熱することにより発生する加熱物をさらに加熱する第二の加熱容器と、前記第一の加熱容器と第二の加熱容器を連通する連通手段と、前記第二の加熱容器側に設けられ、かつ前記連通手段の端部開口と所定距離を介して前記第二の加熱容器内で開口した排気手段と、前記第一の加熱容器と第二の加熱容器を連通する連通経路であって、一端が前記第二の加熱容器内において前記連通手段の端部開口と所定距離を介して開口し、他端が前記第一の加熱容器内において前記原料の少なくとも一部に埋没する位置に開口した残留物移送経路と、前記第一の加熱容器内において前記第一の加熱容器の内部にある原料の少なくとも一部に埋没し、かつ前記残留物移送経路の開口より離れた位置に開口する空気導入手段を備えたガス化装置。 A first heating container for heating the raw material, a raw material supply means for supplying the raw material into the first heating container, and a heating product generated by heating the raw material in the first heating container is further heated. A second heating container, communication means for communicating the first heating container and the second heating container, provided on the second heating container side, and a predetermined distance from an end opening of the communication means. An exhaust means that opens in the second heating container, and a communication path that connects the first heating container and the second heating container, one end of the communication means in the second heating container A residue transfer path that opens to a position where the other end is buried in at least a part of the raw material in the first heating container, and the inside of the first heating container. In the first heating vessel Ku and also buried in a part, and the residue gasifier having an air introduction means for opening at a position apart from the opening of the transport path.

前記第一の加熱容器内部と前記第二の加熱容器内部を連通する連通手段を、一端開口が前記第一の加熱容器内において前記原料供給手段と前記残留物移送経路開口部の間にある前記原料の少なくとも一部に埋没し、他端開口が前記第二の加熱容器内において前記第二の加熱容器の内部にある加熱物の少なくとも一部に埋没するドラフトチューブを備えた請求項１に記載のガス化装置。 The communication means for communicating the inside of the first heating container and the inside of the second heating container, the one end opening is between the raw material supply means and the residue transfer path opening in the first heating container 2. The draft tube according to claim 1, wherein the draft tube is embedded in at least a part of the raw material and the other end opening is embedded in at least a part of the heated object in the second heating container in the second heating container. Gasifier.

前記原料供給手段の開口を、前記第一の加熱容器の上方に位置した請求項１または２に記載のガス化装置。 The gasifier according to claim 1 or 2, wherein an opening of the raw material supply means is located above the first heating container.

前記第一の加熱容器を、前記第二の加熱容器の下方に位置させた請求項１から３のいずれか一項に記載のガス化装置。 The gasifier according to any one of claims 1 to 3, wherein the first heating container is positioned below the second heating container.

前記第一の加熱容器と前記第二の加熱容器を、前記連通手段を介して隣接させた請求項１から４のいずれか一項に記載のガス化装置。 The gasifier according to any one of claims 1 to 4, wherein the first heating container and the second heating container are adjacent to each other through the communication means.

前記第二の加熱容器の内部において前記排気手段側にある加熱物の温度を常温から６００℃の範囲に設定した請求項１から５のいずれか一項に記載のガス化装置。 The gasifier according to any one of claims 1 to 5, wherein a temperature of a heated object on the exhaust means side in the second heating container is set in a range from room temperature to 600 ° C.

少なくとも前記第一の加熱容器内部と前記第二の加熱容器内部に、前記原料の加熱により発生する物質の一部を捕捉し、かつ前記第一の加熱容器と前記第二の加熱容器を循環する捕捉材を設けた請求項１から６のいずれか一項に記載のガス化装置。 At least a part of the substance generated by heating the raw material is captured in the first heating container and the second heating container, and is circulated through the first heating container and the second heating container. The gasifier according to any one of claims 1 to 6, wherein a trapping material is provided.