JP2011220543A - Boiler facility - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a boiler facility in which the facility volume is made compact and system efficiency of the boiler is improved when recovering CO.SOLUTION: The boiler facility includes: a gasifying furnace 10 generating gaseous fuel by gasifying biomass as fuel; and a boiler 30 recovering heat generated by burning the gaseous fuel generated in the gasifying furnace and fossil fuel. Since a CO shift reactor 63 and a COseparator 64 are provided to recover COprior to combustion in the boiler body 31 of the boiler 30, the facility volume can be made compact compared to the provision after the combustion in the boiler.

Description

本発明は、バイオマスを用いて生成したガス燃料と石炭や油などの化石燃料とを燃料として併用して燃焼させ、この燃焼により発生した熱を回収することが可能なボイラ設備に関するものである。   The present invention relates to a boiler facility that can burn gas fuel generated using biomass and fossil fuel such as coal or oil in combination and recover heat generated by the combustion.

バイオマスを燃料としてガス化させることで一酸化炭素や水素などを発生させ、これをガス燃料として生成するガス化炉が各種提案されている。また、石炭や油などの化石燃料を燃料として燃焼させることで熱を発生させ、この発生した熱を回収するボイラが各種提案されている。そして、ガス化炉で生成したガス燃料をボイラに供給し、このガス燃料と化石燃料とを燃料として併用して燃焼させ、熱を回収するようにした設備が、例えば、下記特許文献１に記載されている。   Various gasification furnaces have been proposed in which carbon monoxide, hydrogen, and the like are generated by gasifying biomass as fuel, and this is generated as gas fuel. In addition, various boilers have been proposed in which heat is generated by burning fossil fuels such as coal and oil as fuel, and the generated heat is recovered. And the equipment which supplies the gas fuel produced | generated with the gasification furnace to a boiler, uses this gas fuel and a fossil fuel together as a fuel, burns, and collect | recovers heat is described in the following patent document 1, for example Has been.

米国特許第４６７６１７７号公報US Pat. No. 4,676,177

このようなガス化炉とボイラとを組み合わせた設備にあっては、ボイラ火炉での燃焼の後に、ガス中のＣＯ2を回収する場合、燃焼後の回収では、その処理ガス量が多く、プラント効率が低下したり、より大きな設備容量が必要となるという、問題がある。 In such a combination of gasification furnace and boiler, when CO 2 in the gas is recovered after combustion in the boiler furnace, the amount of processing gas is large in the recovery after combustion, and the plant There is a problem that efficiency is lowered and a larger installation capacity is required.

本発明は上述した課題を解決するものであり、ＣＯ2を回収する際において、設備容量のコンパクト化を図ると共にボイラのシステム効率の向上を図ることができるボイラ設備を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the problems described above, in the case of recovering CO 2, and an object thereof is to provide a boiler facility capable of improving the system efficiency of the boiler with downsized equipment capacity .

上記の目的を達成するための本発明のボイラ設備は、バイオマスを燃料としてガス化させることでガス燃料を生成するガス化炉と、前記ガス燃料中に含まれる硫黄化合物を除去する脱硫装置と、脱硫後のガス燃料中のＣＯをＣＯ2とＨ2に変換するＣＯシフト反応装置と、変換したＣＯ2を分離するＣＯ2分離装置と、ＣＯ2が分離されたＨ2主体のガス燃料を燃焼させて発生した熱を回収するボイラと、を備えることを特徴とするボイラ設備にある。 The boiler equipment of the present invention for achieving the above object includes a gasification furnace that generates gas fuel by gasifying biomass as fuel, a desulfurization apparatus that removes sulfur compounds contained in the gas fuel, A CO shift reactor that converts CO in the desulfurized gas fuel into CO 2 and H 2 , a CO 2 separator that separates the converted CO 2 , and a H 2 -based gas fuel from which CO 2 has been separated is burned And a boiler that recovers the generated heat.

第２の発明は、第１の発明において、前記ボイラにおいて、バイオマスを燃料としてガス化させることで生成したガス燃料と化石燃料とを燃焼させて発生した熱を回収することを特徴とするボイラ設備にある。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the boiler equipment is characterized in that in the boiler, heat generated by burning gas fuel and fossil fuel generated by gasifying biomass as fuel is recovered. It is in.

第３の発明は、第１又は２の発明において、前記ＣＯ2分離装置で分離されたＣＯ2を前記ガス化炉に供給する供給ラインを有することを特徴とするボイラ設備にある。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, there is provided a boiler facility having a supply line for supplying the gasification furnace with the CO 2 separated by the CO 2 separation device.

第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記ガス化炉に水蒸気を供給する水蒸気供給ラインを有することを特徴とするボイラ設備にある。   A fourth invention is a boiler facility according to any one of the first to third inventions, further comprising a steam supply line for supplying steam to the gasification furnace.

第５の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、前記ガス化炉と、前記脱硫装置との間に、ガス燃料中のタール分を除去するタール除去装置と、タール分除去後のガス燃料を冷却する第１の熱交換器と、ＣＯ2分離装置の後段側にＣＯ2が分離されたＨ2主体のガス燃料を加温する第２の熱交換器とを備えることを特徴とするボイラ設備にある。 According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, a tar removing device that removes a tar content in the gas fuel between the gasification furnace and the desulfurization device; A first heat exchanger that cools the gas fuel, and a second heat exchanger that heats the H 2 -based gas fuel from which CO 2 has been separated, on the rear stage side of the CO 2 separation device. It is in the boiler equipment.

本発明のボイラ設備によれば、バイオマスを燃料としてガス化させることでガス燃料を生成するガス化炉と、ガス化炉で生成されたガス燃料と化石燃料を燃焼させて発生した熱を回収するボイラとを設けると共に、ボイラの火炉での燃焼前において、ＣＯシフト反応器及びＣＯ2分離装置とを設け、ＣＯ2を回収するようにしているので、ボイラ燃焼後に較べ、設備容量のコンパクト化を図ることができる。 According to the boiler equipment of the present invention, a gasification furnace that generates gas fuel by gasifying biomass as fuel, and recovers heat generated by burning the gas fuel and fossil fuel generated in the gasification furnace. A boiler and a CO shift reactor and a CO 2 separation device are installed before combustion in the furnace of the boiler so that CO 2 can be recovered. Can be planned.

図１は、本発明の実施例１に係るボイラ設備を表す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a boiler facility according to a first embodiment of the present invention. 図２は、本発明の実施例２に係るボイラ設備を表す概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating boiler equipment according to the second embodiment of the present invention.

以下に添付図面を参照して、本発明に係るボイラ設備の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。   Exemplary embodiments of boiler equipment according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this Example.

図１は、本発明の実施例１に係るボイラ設備を表す概略構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a boiler facility according to a first embodiment of the present invention.

実施例１のボイラ設備は、バイオマスを用いて生成したガス燃料と石炭や油などの化石燃料とを燃料として併用して燃焼させ、この燃焼により発生した熱を回収することが可能なボイラ設備である。   The boiler equipment of Example 1 is a boiler equipment capable of recovering heat generated by combustion using gas fuel generated using biomass and fossil fuel such as coal and oil as fuel. is there.

この実施例１のボイラ設備は、図１に示すように、バイオマスを燃焼してガス化することでガス燃料を生成するガス化炉１０と、このガス化炉１０で生成したガス燃料と化石燃料とを燃焼することで発生した熱を回収するボイラ３０を有している。   As shown in FIG. 1, the boiler facility of the first embodiment includes a gasification furnace 10 that generates gas fuel by burning and gasifying biomass, and a gas fuel and a fossil fuel generated in the gasification furnace 10. And a boiler 30 that recovers the heat generated by burning.

ここで、バイオマスとは、再生可能な生物由来の有機性資源であって、化石資源を除いたものと定義する。例えば、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ、及びこれらを原料としたリサイクル系燃料(ペレットやチップ)などであり、ここに提示したものに限定されることはない。   Here, biomass is defined as organic resources derived from renewable organisms, excluding fossil resources. For example, thinned wood, waste wood, driftwood, grass, waste, sludge, tires, and recycled fuels (pellets and chips) made from these raw materials, but not limited to those presented here .

ガス化炉１０は、循環流動層形式や気泡型流動層形式のガス化炉であって、ガス化炉本体１１を有している。このガス化炉本体１１は、中空形状をなして鉛直方向に沿って設置され、上下及び周囲の各壁部が全面耐火材料により構成され、外部への放熱が防止可能な構造であり、例えば、５００〜１０００℃で運転可能となっている。このガス化炉本体１１は、流動材としての流動砂と燃料としてのバイオマスを供給可能となっており、内部でバイオマスを燃焼することで流動砂を高温化すると共に、二酸化炭素を主成分とする燃焼ガスが発生し、これをガス化剤としてガス化反応が起こる。ここで、流動砂としては、例えば、珪砂（主成分として、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３など）であり、また、ガス化炉本体１１内で発生したガスから硫黄を除去（脱硫）するために、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）を投入してもよい。 The gasification furnace 10 is a gasification furnace of a circulating fluidized bed type or a bubble type fluidized bed type, and has a gasification furnace body 11. This gasification furnace main body 11 has a hollow shape and is installed along the vertical direction, and each of the upper and lower walls and the surrounding walls are entirely made of a refractory material, and is capable of preventing heat dissipation to the outside. Operation is possible at 500 to 1000 ° C. The gasification furnace main body 11 can supply fluid sand as a fluidizing material and biomass as fuel, and heat the fluid sand by burning the biomass inside, and has carbon dioxide as a main component. Combustion gas is generated and gasification reaction takes place using this as a gasifying agent. Here, as the fluidized sand, for example, silica sand (as a main component, SiO 2 , Al 2 O 3, etc.) is used to remove (desulfurize) sulfur from the gas generated in the gasification furnace main body 11. , Calcium carbonate (CaCO 3 ) may be added.

燃料供給系として、ホッパ１２、スクリューフィーダ１３、コンベア１４、供給配管１５を有している。ホッパ１２は、所定量のバイオマスを貯留可能であり、スクリューフィーダ１３は、このホッパ１２に貯留されたバイオマスを所定量ずつ供給することができる。コンベア１４は、スクリューフィーダ１３から供給されたバイオマスを搬送可能であり、ここで、図示しない磁選機により釘や蝶番など、混入している金属製の異物を除去する。そして、バイオマスは、供給配管１５を通して側部からガス化炉本体１１内に投入される。   As a fuel supply system, a hopper 12, a screw feeder 13, a conveyor 14, and a supply pipe 15 are provided. The hopper 12 can store a predetermined amount of biomass, and the screw feeder 13 can supply the biomass stored in the hopper 12 by a predetermined amount. The conveyor 14 can convey the biomass supplied from the screw feeder 13, and removes mixed metal foreign matters such as nails and hinges by a magnetic separator (not shown). Then, the biomass is introduced into the gasifier main body 11 from the side through the supply pipe 15.

なお、燃料供給系にて、ホッパ１２の上流には乾燥装置１６を設けても良い。この乾燥装置１６は、バイオマスに含まれる水分を除去する。   In the fuel supply system, a drying device 16 may be provided upstream of the hopper 12. The drying device 16 removes moisture contained in the biomass.

また、ガス化炉本体１１は、燃焼ガスと流動砂を分離するサイクロン１７が接続されている。即ち、ガス化炉本体１１は、上側部が排出配管１８を介してサイクロン１７の上側部に連結されており、このサイクロン１７は、下部が循環配管１９を介してガス化炉本体１１の下側部に連結されている。   The gasifier main body 11 is connected to a cyclone 17 that separates combustion gas and fluidized sand. That is, the upper part of the gasifier main body 11 is connected to the upper part of the cyclone 17 via the discharge pipe 18, and the lower part of the cyclone 17 is below the gasifier main body 11 via the circulation pipe 19. It is connected to the part.

ガス化炉本体１１は、下部にバイオマスに混入していた異物を除去する図示しない異物排出配管が連結されている。   The gasification furnace main body 11 is connected to a lower portion of a foreign matter discharge pipe (not shown) for removing foreign matters mixed in the biomass.

また、サイクロン１７は、上部に生成した可燃性ガス、つまり、ガス燃料を送給するガス燃料配管２４が連結されている。   The cyclone 17 is connected to a combustible gas generated in the upper portion, that is, a gas fuel pipe 24 for supplying gaseous fuel.

なお、ガス化炉１０で生成されるガス燃料は、主成分が一酸化炭素（ＣＯ）、水素（Ｈ２）、二酸化炭素（ＣＯ２）、窒素（Ｎ）などから構成され、３００〜１１００ｋｃａｌ／Ｎｍ３程度の低カロリーガスであり、６５０〜８５０℃の範囲に燃焼される。 The gas fuel generated in the gasification furnace 10 is composed mainly of carbon monoxide (CO), hydrogen (H 2 ), carbon dioxide (CO 2 ), nitrogen (N), etc., and has a viscosity of 300 to 1100 kcal / It is a low calorie gas of about Nm 3 and burns in the range of 650-850 ° C.

従って、ガス化炉１０にて、ガス化炉本体１１は、図示しない供給経路から流動砂が供給されており、バイオマスは、乾燥装置１６で乾燥された後にホッパ１２に貯留され、このホッパ１２からスクリューフィーダ１３及びコンベア１４により供給配管１５を通して流動床火炉１１に投入される。また、流動床火炉１１は、空気供給配管２１により下部から燃焼用の高温空気が供給される。すると、ガス化炉本体１１内にて、流動砂とバイオマスとが流動混合すると共に、バイオマスが燃焼して可燃性ガスが発生する。   Therefore, in the gasification furnace 10, the gasification furnace main body 11 is supplied with fluid sand from a supply path (not shown), and the biomass is stored in the hopper 12 after being dried by the drying device 16. The fluid is supplied to the fluidized bed furnace 11 through the supply pipe 15 by the screw feeder 13 and the conveyor 14. In addition, the fluidized bed furnace 11 is supplied with high-temperature air for combustion from below by an air supply pipe 21. Then, in the gasification furnace main body 11, while fluid sand and biomass are fluidly mixed, the biomass burns and combustible gas is generated.

この燃焼により発生した可燃性ガスは、流動砂と共に排出配管１８を通してサイクロン１７に排出され、このサイクロン１７により可燃性ガスと流動砂とに分離される。そして、分離された可燃性ガスは、ガス燃料としてガス燃料配管２４を通してボイラ３０に供給される。   The combustible gas generated by this combustion is discharged to the cyclone 17 through the discharge pipe 18 together with the fluid sand, and is separated into the combustible gas and the fluid sand by the cyclone 17. The separated combustible gas is supplied as gas fuel to the boiler 30 through the gas fuel pipe 24.

本実施例のボイラ設備においては、前記ガス火炉１０からのガス燃料中のタール分を除去するタール除去装置６０と、タール分除去後のガス燃料を冷却する第１の熱交換器６１Ａと、前記ガス燃料中に含まれる硫黄酸化物を除去する脱硫装置６２と、脱硫後のガス燃料中のＣＯをＣＯ2とＨ2に変換するＣＯシフト反応装置６３と、変換したＣＯ2を分離するＣＯ2分離装置６４と、ＣＯ2分離装置の後段側にＣＯ2が分離されたＨ2主体のガス燃料を加温する第２の熱交換器６１Ｂとを設け、ボイラ３０のボイラ本体３１にＨ2主体のガス燃料を供給するようにしている。 In the boiler equipment of the present embodiment, the tar removal device 60 that removes the tar content in the gas fuel from the gas furnace 10, the first heat exchanger 61A that cools the gas fuel after the tar content removal, A desulfurization device 62 that removes sulfur oxides contained in the gas fuel, a CO shift reaction device 63 that converts CO in the desulfurized gas fuel into CO 2 and H 2 , and CO 2 that separates the converted CO 2. A separator 64 and a second heat exchanger 61B for heating the gas fuel mainly composed of H 2 from which CO 2 is separated are provided on the rear side of the CO 2 separator, and the boiler body 31 of the boiler 30 is mainly composed of H 2. The gas fuel is supplied.

すなわち、ガス化炉１０からのガス燃料は、例えばＮｉ系触媒等によるタール除去装置６０でタール分が除去された後、第１の熱交換器６１Ａで、８５０〜６５０℃のガス温度を２００〜３５０℃程度までガスガス熱交換している。   That is, the gas fuel from the gasification furnace 10 is removed from the tar by the tar removal device 60 using, for example, a Ni-based catalyst, and then the gas temperature of 850 to 650 ° C. is set to 200 to 200 in the first heat exchanger 61A. Gas gas heat exchange is performed up to about 350 ° C.

その後、脱硫装置６２でガス燃料中の硫黄成分（Ｈ2Ｓ）を除去し、ＣＯシフト反応器６３において、ガス燃料中に含まれるＣＯをＣＯ2に変換し、下記（１）のＣＯシフト反応により有用成分であるＣＯ2とＨ2とを得るようにしている。
ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2…（１）
なお、このＣＯシフト反応を促進する触媒として種々のＣＯシフト触媒によりＣＯをＣＯ2に変換している。 Thereafter, the sulfur component (H 2 S) in the gas fuel is removed by the desulfurization device 62, and CO contained in the gas fuel is converted into CO 2 in the CO shift reactor 63, and the CO shift reaction of the following (1). Thus, CO 2 and H 2 which are useful components are obtained.
CO + H 2 O → CO 2 + H 2 (1)
Note that CO is converted to CO 2 by various CO shift catalysts as a catalyst for promoting the CO shift reaction.

ＣＯシフト反応器６３でＣＯシフト反応がなされたガス燃料は、変換したＣＯ2を分離するＣＯ2分離装置６４でＣＯ2を分離し、Ｈ2主体のガス燃料を第２の熱交換器６１Ｂで、１２０℃程度のガス温度を４００〜７００℃程度までガスガス熱交換している。
常圧でのＣＯ2の回収としては、吸収法が適しており、この吸収法では、低温（約５０℃）の吸収塔で吸着、高温（約１２０℃）の再生塔で脱着するので、第２の熱交換器６１Ｂでの交換熱量を有効に活用することができる。
このガスガス交換は、第１の熱交換器６１Ａの吸熱量との熱交換により、可能な限り昇温して、プラント効率を向上させるようにしている。 Gas fuel CO shift reaction in the CO shift reactor 63 is made, the CO 2 is separated by the CO 2 separation device 64 for separating the converted CO 2, the gas fuel of H 2 mainly in the second heat exchanger 61B The gas temperature of about 120 ° C. is exchanged to about 400 to 700 ° C.
For the recovery of CO2 at normal pressure, an absorption method is suitable. In this absorption method, adsorption is performed at a low temperature (about 50 ° C) absorption tower and desorption is performed at a high temperature (about 120 ° C) regeneration tower. The amount of heat exchanged in the heat exchanger 61B can be effectively utilized.
In this gas gas exchange, the temperature is raised as much as possible by heat exchange with the endothermic amount of the first heat exchanger 61A so as to improve the plant efficiency.

一方、ボイラ３０は、コンベンショナルボイラであって、ガス燃料と化石燃料とを燃焼可能なボイラ本体３１を有している。このボイラ本体３１は、中空形状をなして鉛直方向に設置され、このボイラ本体３１を構成する火炉壁の下部に燃焼装置３２が設けられている。この燃焼装置３２は、火炉壁に装着された複数の化石燃料用の燃焼バーナ３３と、複数のガス燃料用の燃焼バーナ３４とを有している。本実施例にて、化石燃料用の燃焼バーナ３３は、周方向に沿って４個配設されたものが上下方向に４段配置されている。一方、ガス燃料用の燃焼バーナ３４は、複数の化石燃料用の燃焼バーナ３３の下方であって、周方向に沿って４個配設されたものが上下方向に１段配置されている。なお、化石燃料用の燃焼バーナ３３とガス燃料用の燃焼バーナ３４の配置関係は上下逆であってもよい。また、各燃焼バーナ３３,３４にて、周方向の数は４個に限るものではなく、段数も４段や１段に限るものではない。更に、各燃焼バーナ３３，３４対向するように配置してもよい。   On the other hand, the boiler 30 is a conventional boiler and has a boiler body 31 capable of burning gas fuel and fossil fuel. The boiler main body 31 has a hollow shape and is installed in the vertical direction, and a combustion device 32 is provided at the lower part of the furnace wall constituting the boiler main body 31. The combustion device 32 has a plurality of fossil fuel combustion burners 33 mounted on the furnace wall and a plurality of gas fuel combustion burners 34. In the present embodiment, four combustion burners 33 for fossil fuels are arranged in four stages along the circumferential direction. On the other hand, four combustion burners 34 for gas fuel are disposed below the plurality of combustion burners 33 for fossil fuels, and four are disposed along the circumferential direction in the vertical direction. The arrangement relationship between the combustion burner 33 for fossil fuel and the combustion burner 34 for gas fuel may be upside down. In each combustion burner 33, 34, the number in the circumferential direction is not limited to four, and the number of stages is not limited to four or one stage. Furthermore, you may arrange | position so that each combustion burner 33 and 34 may be opposed.

そして、化石燃料用の燃焼バーナ３３は、微粉炭供給部３５が供給配管３６を介して連結されると共に、燃料油（または、燃料ガス）供給部３７が供給配管３８を介して連結されており、この場合、化石燃料として、微粉炭または燃料油が切替可能となっている。一方、ガス燃料用の燃焼バーナ３４は、ガス化炉１０からのガス燃料配管２４が連結されている。この場合、ガス燃料配管２４からガス燃料用の燃焼バーナ３４に供給されるガス燃料は、４００℃以上に維持することが望ましい。   The combustion burner 33 for fossil fuel is connected to a pulverized coal supply unit 35 via a supply pipe 36 and to a fuel oil (or fuel gas) supply part 37 via a supply pipe 38. In this case, pulverized coal or fuel oil can be switched as the fossil fuel. On the other hand, the gas fuel combustion burner 34 is connected to the gas fuel pipe 24 from the gasification furnace 10. In this case, the gas fuel supplied from the gas fuel pipe 24 to the combustion burner 34 for gas fuel is preferably maintained at 400 ° C. or higher.

また、燃焼装置３２は、各燃焼バーナ３３，３４に燃焼用空気を供給可能な空気供給配管３９を有しており、この空気供給配管３９は、基端部に送風機４０が装着され、先端部がボイラ本体３１の外周側に設けられた風箱４１に連結されている。そのため、この風箱４１に供給された空気を各燃焼バーナ３３，３４に供給することができる。   Further, the combustion device 32 has an air supply pipe 39 capable of supplying combustion air to the combustion burners 33 and 34. The air supply pipe 39 has a blower 40 attached to a base end portion thereof, and a distal end portion. Is connected to a wind box 41 provided on the outer peripheral side of the boiler body 31. Therefore, the air supplied to the wind box 41 can be supplied to the combustion burners 33 and 34.

ボイラ本体３１は、上部に煙道４２が連結されており、この煙道４２に、対流伝熱部として排ガスの熱を回収するための、過熱器４３，４４、再熱器４５，４６、節炭器４７，４８，４９が設けられており、ボイラ本体３１での燃焼で発生した排ガスと水との間で熱交換が行われる。   The boiler body 31 has a flue 42 connected to the upper portion thereof, and the superheaters 43 and 44, the reheaters 45 and 46, and the nodes for recovering the heat of the exhaust gas as a convection heat transfer section are connected to the flue 42. Charcoal units 47, 48, and 49 are provided, and heat exchange is performed between the exhaust gas generated by the combustion in the boiler body 31 and water.

煙道４２は、その下流側に熱交換を行った排ガスが排出される排ガス配管５０が連結されている。この排ガス配管５０は、空気供給配管３９との間にエアヒータ５１が設けられ、空気供給配管３９を流れる空気と、排ガス配管５０を流れる排ガスとの間で熱交換を行い、燃焼バーナ３３，３４に供給する燃焼用空気を２００〜３００℃の範囲に昇温することが望ましい。   The flue 42 is connected to an exhaust gas pipe 50 through which the exhaust gas subjected to heat exchange is discharged downstream. The exhaust gas pipe 50 is provided with an air heater 51 between the air supply pipe 39 and performs heat exchange between the air flowing through the air supply pipe 39 and the exhaust gas flowing through the exhaust gas pipe 50, and It is desirable to raise the temperature of combustion air to be supplied to a range of 200 to 300 ° C.

なお、排ガス配管５０は、エアヒータ５１より上流側に位置して、選択還元型触媒５４が設けられ、エアヒータ５１より下流側に位置して、電気集塵機５５、誘引送風機５６、脱硫装置５７が設けられ、下流端部に煙突５８が設けられている。   The exhaust gas pipe 50 is located upstream of the air heater 51 and is provided with a selective reduction catalyst 54, and is located downstream of the air heater 51 and is provided with an electric dust collector 55, an induction blower 56, and a desulfurization device 57. A chimney 58 is provided at the downstream end.

従って、ボイラ３０にて、送風機４０を駆動して空気を吸引すると、この空気は、空気供給配管３９を通してエアヒータ５１で加熱された後に風箱４１を介して各燃焼バーナ３３，３４に供給される。また、化石燃料としての微粉炭または燃料油は、供給配管３６，３８を通して化石燃料用の燃焼バーナ３３に供給されると共に、ガス化炉１０からのガス燃料は、ガス燃料配管２４を通してガス燃料用の燃焼バーナ３４に供給される。   Accordingly, when the blower 40 is driven in the boiler 30 to suck air, the air is heated by the air heater 51 through the air supply pipe 39 and then supplied to the combustion burners 33 and 34 through the wind box 41. . Further, pulverized coal or fuel oil as fossil fuel is supplied to the combustion burner 33 for fossil fuel through the supply pipes 36 and 38, and gas fuel from the gasifier 10 is supplied to the gas fuel through the gas fuel pipe 24. The combustion burner 34 is supplied.

すると、化石燃料用の燃焼バーナ３３は、燃焼用空気と化石燃料をボイラ本体３１に噴射すると同時に着火し、また、ガス燃料用の燃焼バーナ３４は、燃焼用空気とガス燃料をボイラ本体３１に噴射すると同時に着火する。このボイラ本体３１では、燃焼用空気、化石燃料、ガス燃料が燃焼して火炎が生じる。ボイラ本体３１内の下部で火炎が生じると、燃焼ガスがこのボイラ本体３１内を上昇し、煙道４２に排出される。   Then, the combustion burner 33 for fossil fuel injects combustion air and fossil fuel into the boiler body 31 and ignites at the same time, and the combustion burner 34 for gas fuel ignites combustion air and gas fuel to the boiler body 31. Ignites simultaneously with injection. In the boiler body 31, combustion air, fossil fuel, and gas fuel are burned to generate a flame. When a flame is generated in the lower part of the boiler body 31, the combustion gas rises in the boiler body 31 and is discharged to the flue 42.

このとき、図示しない給水ポンプから供給された水は、節炭器４７，４８，４９によって予熱された後、図示しない蒸気ドラムに供給され火炉壁の各水管（図示せず）に供給される間に加熱されて飽和蒸気となり、図示しない蒸気ドラムに送り込まれる。更に、図示しない蒸気ドラムの飽和蒸気は過熱器４３，４４に導入され、燃焼ガスによって過熱される。過熱器４３，４４で生成された過熱蒸気は、図示しない発電プラント（例えば、タービン等）に供給される。また、タービンでの膨張過程の中途で取り出した蒸気は、再熱器４５，４６に導入され、再度過熱されてタービンに戻される。なお、ボイラ本体３１をドラム型（蒸気ドラム）として説明したが、この構造に限定されるものではない。   At this time, while water supplied from a water supply pump (not shown) is preheated by the economizers 47, 48, and 49, it is supplied to a steam drum (not shown) and supplied to each water pipe (not shown) on the furnace wall. Is heated to become saturated steam and fed into a steam drum (not shown). Further, saturated steam of a steam drum (not shown) is introduced into the superheaters 43 and 44 and is heated by the combustion gas. The superheated steam generated by the superheaters 43 and 44 is supplied to a power plant (not shown) such as a turbine. Further, the steam taken out in the middle of the expansion process in the turbine is introduced into the reheaters 45 and 46, overheated again, and returned to the turbine. In addition, although the boiler main body 31 was demonstrated as a drum type | mold (steam drum), it is not limited to this structure.

その後、煙道４２の節炭器４７，４８，４９を通過した排ガスは、排ガス配管５０にて、選択還元型触媒５４でＮＯｘなどの有害物質が除去され、電気集塵機５５で粒子状物質が除去され、脱硫装置５７により硫黄分が除去された後、煙突５８から大気中に排出される。   Thereafter, the exhaust gas that has passed through the economizers 47, 48, and 49 of the flue 42 is removed of harmful substances such as NOx by the selective reduction catalyst 54 in the exhaust gas pipe 50, and the particulate matter is removed by the electric dust collector 55. After the sulfur content is removed by the desulfurization device 57, it is discharged from the chimney 58 to the atmosphere.

このように構成された実施例１のボイラ設備のボイラ３０において、ボイラ３０のボイラ本体３１での燃焼前において、ＣＯ2を回収するようにしているので、ボイラ燃焼後に較べ、設備容量のコンパクト化を図ることができる。
さらに、ボイラ後流側に設置する脱硫装置５７のコンパクト化を図ることができる。 In the boiler 30 of the boiler equipment of the first embodiment configured in this way, CO 2 is recovered before combustion in the boiler body 31 of the boiler 30, so that the equipment capacity is made compact compared to after boiler combustion. Can be achieved.
Furthermore, the desulfurization device 57 installed on the downstream side of the boiler can be made compact.

また、ＣＯ2分離装置６４で分離されたＣＯ2を前記ガス火炉１０に供給する供給ラインを７１有している。この際、酸素供給ライン７２からの酸素を混合して供給するようにしている。酸素の供給割合としては、例えば２０〜２５％程度とするのが好ましい。
この結果、ガス化剤分圧の増加に寄与すると共に、反応性が低いバイオマス燃料に対しても炉底部において高酸素雰囲気で反応させることで、反応効率を向上させることができる。 Further, a supply line 71 for supplying the CO 2 separated by the CO 2 separator 64 to the gas furnace 10 is provided. At this time, oxygen from the oxygen supply line 72 is mixed and supplied. The oxygen supply ratio is preferably about 20 to 25%, for example.
As a result, the reaction efficiency can be improved by contributing to an increase in the partial pressure of the gasifying agent and reacting with low-reactivity biomass fuel in a high oxygen atmosphere at the bottom of the furnace.

また、コンベンショナルボイラにて生成または排出される水蒸気や排ガス中のＣＯ2をガス化剤として水蒸気ライン７３により再循環させて使用することも可能となる。
特に、酸素濃度が２１〜２５％以上とする場合には、クエンチ及びガス化材として水蒸気の投入が好ましいものとなる。 It is also possible to recycle and use steam generated or discharged by a conventional boiler or CO 2 in exhaust gas through a steam line 73 as a gasifying agent.
In particular, when the oxygen concentration is 21 to 25% or more, it is preferable to input water vapor as a quenching and gasifying material.

図２は、本発明の実施例２に係るボイラ設備を表す概略構成図である。なお、実施例１のボイラ設備と同一部材については、同一符号を付してその説明は省略する。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating boiler equipment according to the second embodiment of the present invention. In addition, about the same member as the boiler installation of Example 1, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

実施例２のボイラ設備は、バイオマスを用いて生成したガス燃料を単独で用いて燃焼させ、この燃焼により発生した熱を回収することが可能なボイラ設備である。   The boiler equipment of Example 2 is a boiler equipment that can be burned by using a gas fuel generated by using biomass alone and recovering heat generated by this combustion.

この実施例２のボイラ設備は、図１に示すボイラ設備において、ガス化炉１０でバイオマス原料を燃焼させてガス燃料を生成させ、ボイラ本体３１での燃焼前において、ＣＯ2を回収するようにし、従来の化石燃料を供給せずに、ガス燃料のみを燃焼バーナ３４介して供給して、ボイラ本体３１内で燃焼させ、発生した熱を回収するボイラ３０を有している。
これにより、従来の混燃用の図１におけるボイラ３０で設けられた集塵装置５５及び脱硫装置５７を省略することができる。 In the boiler facility of the second embodiment, in the boiler facility shown in FIG. 1, the biomass material is burned in the gasification furnace 10 to generate gas fuel, and CO 2 is recovered before combustion in the boiler body 31. Instead of supplying conventional fossil fuel, only the gas fuel is supplied through the combustion burner 34 and burned in the boiler body 31 to recover the generated heat.
Thereby, the dust collector 55 and the desulfurization device 57 provided in the boiler 30 in FIG. 1 for conventional mixed fuel can be omitted.

また、クリーンなガス燃料となるので、脱硝装置５４のコンパクト化又は廃止を図ることもできる。   Moreover, since it becomes a clean gas fuel, the denitration apparatus 54 can be made compact or abolished.

既存のボイラ設備において、化石燃料の供給を停止して、バイオマス原料由来のクリーンな燃料ガスのみで燃焼するようにしてもよい。また、新規に設置するボイラ設備として、バイオマス原料由来の燃料ガスのみで燃焼させて、システムのコンパクト化を図ると共にシステム効率の向上を図るようにしてもよい。   In the existing boiler equipment, the supply of fossil fuel may be stopped and the fuel may be burned only with clean fuel gas derived from the biomass material. In addition, as a newly installed boiler facility, combustion may be performed using only fuel gas derived from biomass raw material, so that the system can be made compact and the system efficiency can be improved.

本発明に係るボイラ設備は、ボイラの火炉での燃焼前において、ＣＯ2を回収するようにしているので、ボイラ燃焼後に較べ、設備容量のコンパクト化を図ることができ、いずれのボイラ設備にも適用することができる。 Since the boiler equipment according to the present invention recovers CO 2 before combustion in the furnace of the boiler, the equipment capacity can be reduced compared to after boiler combustion. Can be applied.

１０ ガス化炉
１１ ガス化炉本体
１２ ホッパ
１５ 供給配管
１６ 乾燥装置
１７ サイクロン
２１ 空気供給配管
２４ ガス燃料配管
２５ 除塵装置
２６ サイクロン
３０ ボイラ
３１ ボイラ本体
３２ 燃焼装置
３３ 化石燃料用の燃焼バーナ
３４ ガス燃料用の燃焼バーナ
３９ 空気供給配管
４２ 煙道
５１ エアヒータ
５２ 除塵装置
５３ ブロア
６０ タール除去装置
６１Ａ 第１の熱交換器
６１Ｂ 第２の熱交換器
６２ 脱硫装置
６３ ＣＯシフト反応装置
６４ ＣＯ2分離装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Gasification furnace 11 Gasification furnace main body 12 Hopper 15 Supply piping 16 Drying device 17 Cyclone 21 Air supply piping 24 Gas fuel piping 25 Dust removal device 26 Cyclone 30 Boiler 31 Boiler main body 32 Combustion device 33 Combustion burner 34 for fossil fuel 34 Gas fuel Combustion burner 39 Air supply pipe 42 Flue 51 Air heater 52 Dust removal device 53 Blower 60 Tar removal device 61A First heat exchanger 61B Second heat exchanger 62 Desulfurization device 63 CO shift reaction device 64 CO 2 separation device

Claims (5)

バイオマスを燃料としてガス化させることでガス燃料を生成するガス化炉と、
前記ガス燃料中に含まれる硫黄化合物を除去する脱硫装置と、
脱硫後のガス燃料中のＣＯをＣＯ2とＨ2に変換するＣＯシフト反応装置と、
変換したＣＯ2を分離するＣＯ2分離装置と、
ＣＯ2が分離されたＨ2主体のガス燃料を燃焼させて発生した熱を回収するボイラと、を備えることを特徴とするボイラ設備。 A gasification furnace that generates gas fuel by gasifying biomass as fuel;
A desulfurization apparatus for removing sulfur compounds contained in the gas fuel;
A CO shift reactor that converts CO in the gas fuel after desulfurization into CO 2 and H 2 ;
A CO 2 separation device for separating the converted CO 2 ;
And a boiler for recovering heat generated by burning a gas fuel mainly composed of H 2 from which CO 2 has been separated. 請求項１において、
前記ボイラにおいて、バイオマスを燃料としてガス化させることで生成したガス燃料と化石燃料とを燃焼させて発生した熱を回収することを特徴とするボイラ設備。 In claim 1,
The boiler equipment characterized by recovering the heat generated by burning gas fuel and fossil fuel generated by gasifying biomass as fuel. 請求項１又は２において、
前記ＣＯ2分離装置で分離されたＣＯ2を前記ガス化炉に供給する供給ラインを有することを特徴とするボイラ設備。 In claim 1 or 2,
Boiler equipment characterized by having a supply line for supplying the CO 2 that the separated by the CO 2 separation device to the gasification furnace. 請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記ガス化炉に水蒸気を供給する水蒸気供給ラインを有することを特徴とするボイラ設備。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
A boiler facility comprising a steam supply line for supplying steam to the gasifier. 請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
前記ガス火炉と、前記脱硫装置との間に、ガス燃料中のタール分を除去するタール除去装置と、
タール分除去後のガス燃料を冷却する第１の熱交換器と、
ＣＯ2分離装置の後段側にＣＯ2が分離されたＨ2主体のガス燃料を加温する第２の熱交換器とを備えることを特徴とするボイラ設備。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
A tar removing device for removing a tar content in the gas fuel between the gas furnace and the desulfurization device;
A first heat exchanger for cooling the gaseous fuel after tar removal;
A boiler facility comprising a second heat exchanger for heating a gas fuel mainly composed of H 2 from which CO 2 has been separated, on a rear stage side of the CO 2 separation device.
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