JP2014205582A - Reformer - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently preheat a catalyst by a simple configuration, and to suppress reduction of combustible gas while removing tar by the catalyst.SOLUTION: A reformer 130 includes: a first passage A which is formed to include the inside of an inner pipe 210 and through which a gasified gas X1 produced by gasifying a gasification raw material in a gasification furnace; a second passage B which is formed to include between the inner pipe 210 and an outer pipe 220 surrounding the outside of the inner pipe 210 and provided downstream of the first passage A; and a catalyst 230 which is arranged in the second passage B and promotes reforming of tar in the gasified gas X1. The gasified gas X1 flowing through the first passage A heats the catalyst 230 through a side wall of the inner pipe 210.

Description

本発明は、ガス化原料をガス化させることで生成されたガス化ガスに含まれるタールを改質する改質装置に関する。   The present invention relates to a reformer that reforms tar contained in a gasification gas generated by gasifying a gasification raw material.

近年、石油に代えて、石炭やバイオマス、タイヤチップ等のガス化原料をガス化してガス化ガスを生成する技術が開発されている。このようにして生成されたガス化ガスは、発電システムや、水素の製造、合成燃料（合成石油）の製造、化学肥料（尿素）等の化学製品の製造等に利用されている。ガス化ガスの原料となるガス化原料のうち、特に石炭は、可採年数が１５０年程度と、石油の可採年数の３倍以上であり、また、石油と比較して埋蔵地が偏在していないため、長期に亘り安定供給が可能な天然資源として期待されている。   In recent years, a technology for generating gasification gas by gasifying gasification raw materials such as coal, biomass, and tire chips instead of petroleum has been developed. The gasified gas thus generated is used for power generation systems, hydrogen production, synthetic fuel (synthetic petroleum) production, chemical fertilizer (urea) and other chemical products. Among gasification raw materials used as raw materials for gasification gas, coal, in particular, has a recoverable period of about 150 years, which is more than three times the extractable period of oil, and reserves are unevenly distributed compared to oil. Therefore, it is expected as a natural resource that can be supplied stably over a long period of time.

従来、石炭のガス化プロセスは、酸素や空気を用いて部分酸化することにより行われていたが、２０００℃といった高温で部分酸化する必要があるため、ガス化炉のコストが高くなるといった欠点を有していた。   Conventionally, the gasification process of coal has been performed by partial oxidation using oxygen or air. However, since it is necessary to perform partial oxidation at a high temperature of 2000 ° C., there is a disadvantage that the cost of the gasification furnace increases. Had.

この問題を解決するために、水蒸気を利用し、７００℃〜９００℃程度で石炭をガス化する技術（水蒸気ガス化）が開発されている。この技術では、温度を低く設定することでコストを低減することが可能となるが、生成されたガス化ガスには、２０００℃の高温で部分酸化して生成したガス化ガスと比較して、タールが多く含まれることが多い。水蒸気ガス化によって生成されたガス化ガスを利用するプロセスにおいてガス化ガスの温度が低下すると、ガス化ガスに含まれるタールが凝縮し、配管の閉塞、プロセスで使用する機器の故障、触媒の被毒等の問題が生じてしまう。   In order to solve this problem, a technique (steam gasification) that uses steam to gasify coal at about 700 ° C. to 900 ° C. has been developed. In this technique, it is possible to reduce the cost by setting the temperature low, but the generated gasification gas is compared with a gasification gas generated by partial oxidation at a high temperature of 2000 ° C. Often contains a lot of tar. When the temperature of the gasification gas decreases in the process using the gasification gas generated by steam gasification, the tar contained in the gasification gas condenses, clogging the piping, failure of equipment used in the process, catalyst coverage. Problems such as poisoning will occur.

そこで、生成されたガス化ガスに酸素や空気を添加して燃焼させ、１１００℃〜１５００℃にし、酸化改質することで、ガス化ガスに含まれるタールを除去する改質炉が利用されている。   Therefore, a reforming furnace that removes tar contained in the gasification gas by adding oxygen and air to the generated gasification gas and burning it to 1100 ° C. to 1500 ° C. and oxidative reforming is used. Yes.

このような改質炉において、改質炉とは別体のセラミック熱交換器を設けておき、ガス化炉から送出され改質炉に導入される前のガス化ガスと、改質炉から送出された改質ガスとで熱交換を行うことで、改質炉に導入されるガス化ガスを昇温する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。   In such a reforming furnace, a ceramic heat exchanger separate from the reforming furnace is provided, and the gasification gas sent from the gasification furnace and introduced into the reforming furnace is sent from the reforming furnace. There has been disclosed a technique for raising the temperature of a gasification gas introduced into a reforming furnace by performing heat exchange with the reformed gas (for example, Patent Document 1).

また、ガス化ガス中のタールを改質するための触媒を利用することで、改質炉の温度（タールを酸化改質するために必要な温度）を１０００℃以下に低減する技術が開示されている（例えば、特許文献２）。特許文献２の技術では、当該触媒層の温度を活性温度に維持するために、触媒層を多段に配し、触媒の近傍から触媒に向けて酸素や空気を直接導入している。   Also disclosed is a technique for reducing the temperature of the reforming furnace (temperature necessary for oxidizing and reforming tar) to 1000 ° C. or lower by using a catalyst for reforming tar in gasification gas. (For example, Patent Document 2). In the technique of Patent Document 2, in order to maintain the temperature of the catalyst layer at the activation temperature, the catalyst layers are arranged in multiple stages, and oxygen and air are directly introduced from the vicinity of the catalyst toward the catalyst.

特開２００９−２１５３８７号公報JP 2009-215387 A 特開２０１０−１１１７７９号公報JP 2010-1111779 A

しかし、上述した特許文献１の技術のように、改質炉の温度を１１００℃以上にするために、ガス化ガス中の可燃性ガス（水素やメタン）を酸素や空気で燃焼させると、ガス化ガス中の可燃性ガスを消費（燃焼）し、改質炉で処理したガス化ガスの単位体積あたりの可燃性ガスの割合が低下してしまう。   However, when the combustible gas (hydrogen or methane) in the gasification gas is burned with oxygen or air in order to make the temperature of the reforming furnace 1100 ° C. or higher as in the technique of Patent Document 1 described above, The combustible gas in the combustible gas is consumed (combusted), and the ratio of the combustible gas per unit volume of the gasified gas processed in the reforming furnace is lowered.

一方、特許文献２の技術では、触媒を用いるため、改質炉の温度を１０００℃以下に低減できる。したがって、特許文献１の触媒を用いない改質炉で処理する場合と比較して、改質炉で消費される可燃性ガスの量を低減することができる。   On the other hand, in the technique of Patent Document 2, since the catalyst is used, the temperature of the reforming furnace can be reduced to 1000 ° C. or less. Therefore, compared with the case where it processes with the reforming furnace which does not use the catalyst of patent document 1, the quantity of the combustible gas consumed by a reforming furnace can be reduced.

しかし、特許文献２の技術は、触媒の近傍から触媒に向けて酸素や空気を直接導入しているため、酸素や空気が導入されることで生じる火炎が触媒まで広がり、触媒の温度が上昇しすぎて、触媒が溶融してしまうおそれがある。また、触媒層の温度低下を防止するために触媒層を多段に配しているが、多段であるため、制御や構造が複雑になってしまうという課題がある。   However, since the technique of Patent Document 2 directly introduces oxygen and air from the vicinity of the catalyst toward the catalyst, the flame generated by the introduction of oxygen and air spreads to the catalyst, and the temperature of the catalyst rises. Too much may cause the catalyst to melt. Further, although the catalyst layers are arranged in multiple stages in order to prevent the temperature of the catalyst layer from lowering, there is a problem that the control and structure become complicated because of the multiple stages.

本発明は、このような課題に鑑み、簡易な構成で、触媒を効率よく予熱することができ、当該触媒によってタールを除去しつつ、可燃性ガスの低減を抑制することが可能な改質装置を提供することを目的としている。   In view of such problems, the present invention is a reformer capable of efficiently preheating a catalyst with a simple configuration and capable of suppressing the reduction of combustible gas while removing tar by the catalyst. The purpose is to provide.

上記課題を解決するために、本発明の改質装置は、内管の内側を含んで形成され、ガス化炉でガス化原料をガス化させて生成されたガス化ガスが流通する第１の流路と、内管と、内管の外側を囲繞する外管との間を含んで形成され、第１の流路の下流に設けられた第２の流路と、第２の流路内に配され、ガス化ガス中のタールの改質を促進する触媒と、を備え、第１の流路を流通するガス化ガスは、内管の側壁を通じて触媒を加熱することを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the reformer of the present invention is formed including the inner side of the inner pipe, and the first gasification gas generated by gasifying the gasification raw material in the gasification furnace circulates. A second channel provided downstream of the first channel and formed between the channel, the inner tube, and the outer tube surrounding the outer side of the inner tube; And the catalyst that promotes reforming of the tar in the gasification gas, wherein the gasification gas flowing through the first flow path heats the catalyst through the side wall of the inner tube.

また、第１の流路内に酸化剤を供給する酸化剤供給部を備え、酸化剤供給部は、酸化剤によって生じる火炎が触媒に到達しない供給量または位置関係で、酸化剤を供給するとしてもよい。   Further, an oxidant supply unit that supplies an oxidant into the first flow path is provided, and the oxidant supply unit supplies the oxidant in a supply amount or a positional relationship in which a flame generated by the oxidant does not reach the catalyst. Also good.

また、内管および外管の軸心が鉛直方向となるように配され、外管の下端から延在するとともに、内管の下端の下方に配され、ガス化ガスに含まれる固形物を貯留する貯留部と、貯留部に貯留された固形物を外部に排出する排出機構と、をさらに備え、ガス化ガスは、内管の下端から貯留部に送出され、外管の下端を通じて第２の流路に導入されるとしてもよい。   In addition, the inner tube and the outer tube are arranged so that their axial centers are in the vertical direction, extend from the lower end of the outer tube, and are arranged below the lower end of the inner tube to store solids contained in the gasification gas. And a discharge mechanism that discharges the solid matter stored in the storage part to the outside, and the gasification gas is sent from the lower end of the inner pipe to the storage part, and the second gas passes through the lower end of the outer pipe. It may be introduced into the flow path.

また、触媒に、気体を吹き付けることで、触媒に付着した煤を触媒から脱離させるスートブローをさらに備えるとしてもよい。   Moreover, it is good also as providing the soot blow which desorbs the soot adhering to a catalyst from a catalyst by spraying gas on a catalyst.

本発明によれば、簡易な構成で、触媒を効率よく予熱することができ、当該触媒によってタールを除去しつつ、可燃性ガスの低減を抑制することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to efficiently preheat the catalyst with a simple configuration, and it is possible to suppress the reduction of combustible gas while removing tar with the catalyst.

ガス化ガス生成システムを説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating a gasification gas production | generation system. 改質装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a reforming apparatus. 精製装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a refinement | purification apparatus.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating the understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.

（ガス化ガス生成システム１００）
図１は、ガス化ガス生成システム１００を説明するための図である。図１に示すように、ガス化ガス生成システム１００は、ガス化ガス生成装置１１０と、改質装置１３０と、精製装置１４０とを含んで構成される。なお、図１中、ガス化原料、ガス、水蒸気、空気の流れを実線の矢印で、流動媒体（砂）の流れを一点鎖線の矢印で示す。 (Gasified gas generation system 100)
FIG. 1 is a diagram for explaining a gasification gas generation system 100. As shown in FIG. 1, the gasification gas generation system 100 includes a gasification gas generation device 110, a reforming device 130, and a purification device 140. In addition, in FIG. 1, the flow of gasification raw material, gas, water vapor | steam, and air is shown by the solid line arrow, and the flow of a fluid medium (sand) is shown by the dashed-dotted arrow.

（ガス化ガス生成装置１１０）
ガス化ガス生成装置１１０は、燃焼炉１１２と、媒体分離装置（サイクロン）１１４と、ガス化炉１１６とを含んで構成される。ガス化ガス生成装置１１０は、循環流動層式ガス化システムであり、全体として、粒径が３００μｍ程度の硅砂（珪砂）等の砂で構成される流動媒体を熱媒体として循環させている。具体的に説明すると、まず、流動媒体は、燃焼炉１１２で９００℃〜１０００℃程度に加熱され、燃焼排ガスＥＸとともに媒体分離装置１１４に導入される。媒体分離装置１１４においては、高温の流動媒体と燃焼排ガスＥＸとが分離され、当該分離された燃焼排ガスＥＸは、不図示の熱交換器（例えば、ボイラー）等で熱回収された後、外部へ排出される。 (Gasified gas generator 110)
The gasified gas generator 110 includes a combustion furnace 112, a medium separator (cyclone) 114, and a gasifier 116. The gasified gas generator 110 is a circulating fluidized bed gasification system, and as a whole, a fluid medium composed of sand such as dredged sand (silica sand) having a particle size of about 300 μm is circulated as a heat medium. More specifically, the fluid medium is first heated to about 900 ° C. to 1000 ° C. in the combustion furnace 112 and introduced into the medium separator 114 together with the combustion exhaust gas EX. In the medium separation device 114, the high-temperature fluid medium and the combustion exhaust gas EX are separated, and the separated combustion exhaust gas EX is heat-recovered by a heat exchanger (for example, a boiler) or the like (not shown), and then sent to the outside. Discharged.

一方、媒体分離装置１１４で分離された高温の流動媒体は、ガス化炉１１６に導入される。そして、ガス化炉１１６に導入された流動媒体は、ガス化炉１１６の底面から導入されるガス化剤（水蒸気）によって流動層化された後、最終的に、燃焼炉１１２に戻される。   On the other hand, the high-temperature fluid medium separated by the medium separator 114 is introduced into the gasification furnace 116. Then, the fluidized medium introduced into the gasification furnace 116 is fluidized by a gasifying agent (water vapor) introduced from the bottom surface of the gasification furnace 116, and finally returned to the combustion furnace 112.

ガス化炉１１６は、例えば、気泡流動層（バブリング流動層）ガス化炉であり、褐炭等の石炭、石油コークス、バイオマス、タイヤチップ等の固体原料や、黒液等の液体原料といったガス化原料を７００℃〜９００℃でガス化させてガス化ガスを生成する。本実施形態では、ガス化炉１１６に水蒸気を供給することにより、ガス化原料をガス化させてガス化ガスを生成する（水蒸気ガス化）。   The gasification furnace 116 is, for example, a bubble fluidized bed (bubbling fluidized bed) gasification furnace, and a gasification raw material such as a solid raw material such as coal such as lignite, petroleum coke, biomass, tire chips, or a liquid raw material such as black liquor. Is gasified at 700 ° C. to 900 ° C. to generate a gasified gas. In the present embodiment, by supplying water vapor to the gasification furnace 116, the gasification raw material is gasified to generate gasified gas (water vapor gasification).

なお、ここでは、ガス化炉１１６として、循環流動層方式を例に挙げて説明したが、ガス化原料をガス化することができれば、ガス化炉１１６は、単なる流動層方式や、砂が自重で鉛直下方向に流下することで移動層を形成する移動層方式であってもよい。   Here, the gasification furnace 116 has been described by taking a circulating fluidized bed system as an example. However, if the gasification raw material can be gasified, the gasification furnace 116 may be a simple fluidized bed system or a sand having its own weight. The moving bed method may be used in which the moving bed is formed by flowing downward in the vertical direction.

ガス化炉１１６で生成されたガス化ガスＸ１には、タール、水蒸気等が含まれているため、下流の改質装置１３０、精製装置１４０に送出され、精製される。以下、ガス化ガスＸ１中に含まれる燃焼灰および流動媒体を「灰」と称する。   Since the gasification gas X1 generated in the gasification furnace 116 contains tar, water vapor, and the like, the gasification gas X1 is sent to the downstream reformer 130 and the refiner 140 and purified. Hereinafter, the combustion ash and fluid medium contained in the gasification gas X1 are referred to as “ash”.

（改質装置１３０）
図２は、改質装置１３０を説明するための図であり、図２（ａ）は、改質装置１３０の概念図を、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＩＩ（ｂ）−ＩＩ（ｂ）線断面を説明するための図である。本実施形態の図２では、垂直に交わるＸ軸（水平方向）、Ｙ軸（水平方向）、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。 (Reformer 130)
FIG. 2 is a diagram for explaining the reformer 130. FIG. 2A is a conceptual diagram of the reformer 130, and FIG. 2B is II (b) in FIG. 2A. It is a figure for demonstrating -II (b) line | wire cross section. In FIG. 2 of the present embodiment, an X axis (horizontal direction), a Y axis (horizontal direction), and a Z axis (vertical direction) that intersect perpendicularly are defined as illustrated.

図２に示すように、改質装置１３０は、内管２１０と、外管２２０と、第１の流路Ａと、第２の流路Ｂと、触媒２３０と、酸化剤供給部２４０と、貯留部２５０と、排出機構２６０と、スートブロー２７０とを含んで構成される。なお、図２（ｂ）中、理解を容易にするために触媒２３０を省略する。また、スートブロー２７０は、内管２１０の周方向に複数（例えば９０°間隔で４つ）設けられているとよい。ここでは、理解を容易にするために、複数のスートブロー２７０のうち１のスートブロー２７０について例示する。   As shown in FIG. 2, the reformer 130 includes an inner pipe 210, an outer pipe 220, a first flow path A, a second flow path B, a catalyst 230, an oxidant supply unit 240, The storage unit 250, the discharge mechanism 260, and the soot blow 270 are configured. In FIG. 2B, the catalyst 230 is omitted for easy understanding. A plurality of soot blows 270 may be provided in the circumferential direction of the inner tube 210 (for example, four at 90 ° intervals). Here, in order to facilitate understanding, one soot blow 270 of the plurality of soot blows 270 is illustrated.

内管２１０は、アルミナ、シリカ等で構成され、その内側が、ガス化炉１１６において生成されたガス化ガスＸ１が流通する第１の流路Ａの一部を形成する。換言すれば、第１の流路Ａは、内管２１０の内側を含んで形成され、ガス化ガスＸ１が流通する流路であるといえる。   The inner pipe 210 is made of alumina, silica, or the like, and the inside thereof forms a part of the first flow path A through which the gasified gas X1 generated in the gasification furnace 116 flows. In other words, the first flow path A is formed including the inner side of the inner pipe 210 and can be said to be a flow path through which the gasified gas X1 flows.

外管２２０は、アルミナ、シリカ等で構成され、内管２１０と、内管２１０の外側を囲繞する当該外管２２０との間の空間が、第１の流路Ａと連通し当該第１の流路Ａの下流に設けられた第２の流路Ｂの一部を形成する。換言すれば、第２の流路Ｂは、内管２１０と、内管２１０の外側を囲繞する外管２２０との間を含んで形成され、第１の流路Ａの下流に設けられた流路であるといえる。つまり、内管２１０と外管２２０とは、内側に内管２１０が配されるとともに、外側に外管２２０が配される二重管である。   The outer tube 220 is made of alumina, silica, or the like, and a space between the inner tube 210 and the outer tube 220 surrounding the outer side of the inner tube 210 communicates with the first flow path A and the first tube. A part of the second flow path B provided downstream of the flow path A is formed. In other words, the second flow path B is formed including the space between the inner pipe 210 and the outer pipe 220 surrounding the outer side of the inner pipe 210, and is a flow provided downstream of the first flow path A. It can be said that it is a road. That is, the inner tube 210 and the outer tube 220 are double tubes in which the inner tube 210 is disposed on the inner side and the outer tube 220 is disposed on the outer side.

具体的に説明すると、本実施形態において、内管２１０および外管２２０の軸心は、鉛直方向（図２中、Ｚ軸方向）となるように配され、ガス化ガスＸ１は、内管２１０の下端２１２を介して、後述する貯留部２５０に送出され、流通方向を折り返して（例えば、１８０度折り返して）、外管２２０の下端２２２を通じて第２の流路Ｂへ導入される。   More specifically, in this embodiment, the axial centers of the inner tube 210 and the outer tube 220 are arranged so as to be in the vertical direction (Z-axis direction in FIG. 2), and the gasified gas X1 is contained in the inner tube 210. Is sent to the storage unit 250 to be described later, and the flow direction is folded back (for example, folded back 180 degrees) and introduced into the second flow path B through the lower end 222 of the outer tube 220.

触媒２３０は、外管２２０の内側から内管２１０の外側に亘って設けられた網等で構成される触媒保持部２２４によって第２の流路Ｂ内に配され、ガス化ガスＸ１中のタールの改質を促進する。   The catalyst 230 is arranged in the second flow path B by a catalyst holding unit 224 configured by a net or the like provided from the inner side of the outer pipe 220 to the outer side of the inner pipe 210, and tar in the gasification gas X1. Promote reforming.

触媒２３０（図２（ａ）中、白丸で示す）は、タールの改質を促進することができればよく、例えば、Ｎｉ（ニッケル）系触媒、Ｆｅ（鉄）系触媒、Ｒｕ（ルテニウム）系触媒、Ｒｈ（ロジウム）系触媒、Ｃｏ（コバルト）系触媒、鉱石系触媒を採用することができる。   The catalyst 230 (indicated by white circles in FIG. 2 (a)) is only required to promote tar reforming. For example, a Ni (nickel) catalyst, a Fe (iron) catalyst, a Ru (ruthenium) catalyst, and the like. Rh (rhodium) catalyst, Co (cobalt) catalyst, ore catalyst can be employed.

Ｎｉ系触媒は、活性種として、少なくともＮｉが含まれていればよく、Ｆｅ系触媒は、活性種として、少なくともＦｅが含まれていればよく、Ｒｕ系触媒は、活性種として、少なくともＲｕが含まれていればよく、Ｒｈ系触媒は、活性種として、少なくともＲｈが含まれていればよく、Ｃｏ系触媒は、活性種として、少なくともＣｏが含まれていればよい。   The Ni-based catalyst only needs to contain at least Ni as the active species, the Fe-based catalyst only needs to contain at least Fe as the active species, and the Ru-based catalyst has at least Ru as the active species. The Rh-based catalyst only needs to contain at least Rh as the active species, and the Co-based catalyst only needs to contain at least Co as the active species.

これらの触媒における活性種の担体としては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、マグネシウム（Ｍｇ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、天然鉱石を利用することができる。 Examples of the active species carrier in these catalysts include aluminum oxide (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), cerium oxide (CeO 2 ), silicon oxide (SiO 2 ), magnesium (Mg), magnesium oxide ( MgO), natural ore can be used.

また、鉱石系触媒は、Ｃａ（カルシウム）、Ｍｇ、Ｆｅ、および、Ｓｉ（シリコン）の群から選択される１または複数の元素の酸化物または炭酸塩であり、例えば、ドロマイト、カンラン石、褐鉄鉱、石灰石といった天然鉱石である。   The ore-based catalyst is an oxide or carbonate of one or more elements selected from the group of Ca (calcium), Mg, Fe, and Si (silicon). For example, dolomite, olivine, limonite It is a natural ore such as limestone.

上述したように、内管２１０と外管２２０とは、内側に内管２１０が配されるとともに、外側に外管２２０が配される二重管である。このため、図２（ｂ）の白抜き矢印で示すように、第１の流路Ａを流通するガス化ガスＸ１の熱は、内管２１０の側壁を通じて第２の流路Ｂに伝達される。つまり、第１の流路Ａを流通するガス化ガスＸ１は、内管２１０の側壁を通じて、第２の流路Ｂ内に配された触媒２３０を加熱する。このため、内管２１０の側壁は、熱伝導率が相対的に高い材質で構成される。   As described above, the inner tube 210 and the outer tube 220 are double tubes in which the inner tube 210 is disposed on the inner side and the outer tube 220 is disposed on the outer side. Therefore, the heat of the gasification gas X1 flowing through the first flow path A is transmitted to the second flow path B through the side wall of the inner pipe 210, as indicated by the white arrow in FIG. . That is, the gasification gas X1 flowing through the first flow path A heats the catalyst 230 disposed in the second flow path B through the side wall of the inner pipe 210. For this reason, the side wall of the inner tube 210 is made of a material having a relatively high thermal conductivity.

このように、内管２１０と外管２２０とで二重管を構成するとともに、内管２１０に改質前のガス化ガスＸ１を流通させ、外管２２０に触媒２３０を配する構成により、ガス化ガスＸ１と触媒２３０とで、相対的に短距離かつ熱伝導率の高い内管２１０を介して、熱交換を行わせ、ガス化ガスＸ１が有する熱で触媒２３０を加熱（予熱）することができる。したがって、ガス化ガスＸ１の熱を触媒２３０に効率よく伝達することが可能となる。   In this way, the inner tube 210 and the outer tube 220 constitute a double tube, the gasification gas X1 before reforming is circulated through the inner tube 210, and the catalyst 230 is disposed in the outer tube 220, thereby providing a gas. Heat exchange is performed between the gasification gas X1 and the catalyst 230 via the inner pipe 210 having a relatively short distance and high thermal conductivity, and the catalyst 230 is heated (preheated) with the heat of the gasification gas X1. Can do. Therefore, the heat of the gasification gas X1 can be efficiently transmitted to the catalyst 230.

酸化剤供給部２４０は、酸化剤導入部２４２とノズル２４４とを含んで構成され、第１の流路Ａ内に酸化剤を供給する。ここで酸化剤は、少なくとも酸素を含む気体（例えば、酸素、空気）である。酸化剤導入部２４２は、ノズル２４４に酸化剤を導入する。ノズル２４４は、酸化剤の噴出孔２４４ａが、触媒２３０が配される領域における鉛直方向の上端と実質的に等しい位置、または、上端よりも鉛直上方の位置に配される。   The oxidant supply unit 240 includes an oxidant introduction unit 242 and a nozzle 244, and supplies the oxidant into the first flow path A. Here, the oxidizing agent is a gas (for example, oxygen, air) containing at least oxygen. The oxidant introduction unit 242 introduces an oxidant into the nozzle 244. The nozzle 244 is disposed at a position where the oxidant injection hole 244a is substantially equal to the upper end in the vertical direction in the region where the catalyst 230 is disposed, or at a position vertically above the upper end.

また、酸化剤導入部２４２は、噴出孔２４４ａから噴出された酸化剤によって生じる火炎が、第１の流路Ａにおける、触媒２３０と相対する位置に、可能な限り行き届くように、かつ、火炎が触媒２３０に到達しない供給量で、酸化剤をノズル２４４に導入する。なお、火炎は、内管２１０の下端２１２から第２の流路Ｂへ回り込むため、酸化剤導入部２４２は、当該回り込みを勘案して、噴出孔２４４ａから噴出された酸化剤によって生じる火炎が、触媒２３０に到達しない供給量で、酸化剤をノズル２４４に導入するとよい。   Further, the oxidant introduction part 242 allows the flame generated by the oxidant ejected from the ejection hole 244a to reach the position facing the catalyst 230 in the first flow path A as much as possible, and the flame is The oxidant is introduced into the nozzle 244 at a supply amount that does not reach the catalyst 230. In addition, since the flame wraps around from the lower end 212 of the inner pipe 210 to the second flow path B, the oxidant introduction portion 242 takes into account the wraparound and the flame generated by the oxidant ejected from the ejection hole 244a is The oxidant may be introduced into the nozzle 244 at a supply amount that does not reach the catalyst 230.

酸化剤供給部２４０において、火炎が、第１の流路Ａにおける触媒２３０と相対する位置に可能な限り配されるように酸化剤を供給する構成により、噴出孔２４４ａから噴出された酸化剤によって生じる火炎の熱を、内管２１０を介して、触媒２３０に満遍なく伝達することができる。   In the oxidant supply unit 240, the oxidant is supplied so that the flame is arranged as much as possible at a position facing the catalyst 230 in the first flow path A, so that the oxidant is ejected from the ejection hole 244a. The generated heat of the flame can be evenly transferred to the catalyst 230 via the inner tube 210.

また、酸化剤供給部２４０において、火炎が触媒２３０に到達しない供給量で酸化剤を供給する構成により、火炎が触媒２３０に直接接触してしまう事態を回避することができ、火炎による触媒２３０の溶融を防止することができる。   Further, in the oxidant supply unit 240, the configuration in which the oxidant is supplied in such a supply amount that the flame does not reach the catalyst 230 can avoid a situation in which the flame directly contacts the catalyst 230. Melting can be prevented.

なお、本実施形態において、酸化剤供給部２４０は、酸化剤導入部２４２が酸化剤の供給量を調整することで、ノズル２４４の噴出孔２４４ａから噴出された酸化剤によって生じる火炎が触媒２３０に到達しない構成としている。しかし、酸化剤供給部２４０は、噴出孔２４４ａの位置を、噴出孔２４４ａから噴出された酸化剤によって生じる火炎が触媒２３０に到達しない位置として、火炎の触媒２３０への到達を回避してもよい。   In the present embodiment, the oxidant supply unit 240 adjusts the supply amount of the oxidant by the oxidant introduction unit 242 so that a flame generated by the oxidant ejected from the ejection hole 244a of the nozzle 244 is generated in the catalyst 230. The structure is not reached. However, the oxidant supply unit 240 may avoid the flame reaching the catalyst 230 by setting the position of the ejection hole 244a as a position where the flame generated by the oxidant ejected from the ejection hole 244a does not reach the catalyst 230. .

貯留部２５０は、アルミナ、シリカ等で構成され、外管２２０の下端２２２から延在するとともに、内管２１０の下端２１２の下方に配され、ガス化ガスＸ１に含まれる固形物を貯留する。ガス化ガスＸ１は、流動媒体の熱でガス化されて生成されるため、流動媒体や、燃焼炉１１２において流動媒体を加熱するために用いられた燃料の灰が含まれる。貯留部２５０を備える構成により、流動媒体や灰といった固形物をガス化ガスＸ１から除去することができ、また、固形物が触媒２３０に接触し、触媒２３０が被毒されてしまう事態を回避することが可能となる。   The storage unit 250 is made of alumina, silica, or the like, extends from the lower end 222 of the outer tube 220, is disposed below the lower end 212 of the inner tube 210, and stores solids contained in the gasification gas X1. Since the gasification gas X1 is generated by gasification with the heat of the fluidized medium, the gasified gas X1 includes fluidized medium and fuel ash used to heat the fluidized medium in the combustion furnace 112. With the configuration including the storage unit 250, solids such as fluid medium and ash can be removed from the gasification gas X1, and a situation where the solids come into contact with the catalyst 230 and the catalyst 230 is poisoned is avoided. It becomes possible.

排出機構２６０は、シール性を維持するスクリューフィーダ等で構成され、貯留部２５０におけるガス化ガスＸ１の漏出を防止しつつ、貯留部２５０に貯留された固形物を外部に排出する。排出機構２６０を備える構成により、改質装置１３０の運転を維持したまま、貯留部２５０から固形物を排出することができる。   The discharge mechanism 260 is configured by a screw feeder or the like that maintains sealing performance, and discharges the solid matter stored in the storage unit 250 to the outside while preventing leakage of the gasified gas X1 in the storage unit 250. With the configuration including the discharge mechanism 260, the solid matter can be discharged from the storage unit 250 while the operation of the reformer 130 is maintained.

スートブロー２７０は、気体供給部２７２とノズル２７４とを含んで構成され、触媒２３０に、気体（例えば、窒素、空気）を吹き付けることで、触媒２３０に付着した煤を触媒２３０から脱離させる。スートブロー２７０を備える構成により、改質装置１３０の運転を維持したまま、触媒２３０から煤を脱離させることができる。   The soot blow 270 includes a gas supply unit 272 and a nozzle 274, and blows gas (for example, nitrogen or air) to the catalyst 230, so that the soot attached to the catalyst 230 is desorbed from the catalyst 230. With the configuration including the soot blow 270, soot can be desorbed from the catalyst 230 while the operation of the reformer 130 is maintained.

（精製装置１４０）
図３は、精製装置１４０を説明するための図である。図３に示すように、精製装置１４０は、熱交換器３１０と、第１冷却器３２０と、第２冷却器３３０と、昇圧器３４０と、排水処理器３５０と、脱硫器３６０と、脱アンモニア器３７０と、脱塩器３８０とを含んで構成される。なお、脱硫器３６０、脱アンモニア器３７０、脱塩器３８０はガス化ガスＸ２の用途およびガス化原料の種類に応じて、設置順序および設置有無を変更することができる。図３中、ガスの流れを実線の矢印で、水の流れを一点鎖線の矢印で示す。 (Purification device 140)
FIG. 3 is a diagram for explaining the purification apparatus 140. As shown in FIG. 3, the purification apparatus 140 includes a heat exchanger 310, a first cooler 320, a second cooler 330, a booster 340, a wastewater treatment device 350, a desulfurizer 360, and a deammonia. It comprises a device 370 and a desalter 380. In addition, the desulfurizer 360, the deammonizer 370, and the demineralizer 380 can change the installation order and the presence or absence of installation according to the use of the gasification gas X2 and the kind of gasification raw material. In FIG. 3, the flow of gas is indicated by solid arrows, and the flow of water is indicated by dashed-dotted arrows.

熱交換器３１０は、改質装置１３０から導入されたガス化ガスＸ２と水蒸気との熱交換を行い、すなわち、ガス化ガスＸ２の顕熱を水蒸気で回収し、ガス化ガスＸ２の出口温度を３００℃〜６００℃にする。   The heat exchanger 310 performs heat exchange between the gasified gas X2 introduced from the reformer 130 and water vapor, that is, recovers the sensible heat of the gasified gas X2 with water vapor, and sets the outlet temperature of the gasified gas X2 to Set to 300 ° C to 600 ° C.

第１冷却器３２０は、水をスプレー噴霧することにより、３００℃〜６００℃となったガス化ガスＸ２をさらに冷却する。これにより、ガス化ガスＸ２に残存するタールや粉塵（灰）が凝縮し、ガス化ガスＸ２から除去される。   The 1st cooler 320 further cools the gasification gas X2 which became 300 to 600 degreeC by spraying water. Thereby, tar and dust (ash) remaining in the gasification gas X2 are condensed and removed from the gasification gas X2.

第２冷却器３３０は、海水、ブライン等を用いて、ガス化ガスＸ２を３０℃以下にさらに冷却し、さらに残存するタールや粉塵を凝縮して除去する。なお、第２冷却器３３０の後段に電機集塵機等で構成されるミスト・粉塵除去器を設け、タールや粉塵をさらに除去することもできる。   The second cooler 330 further cools the gasification gas X2 to 30 ° C. or lower using seawater, brine, or the like, and further condenses and removes remaining tar and dust. A mist / dust remover constituted by an electric dust collector or the like may be provided at the subsequent stage of the second cooler 330 to further remove tar and dust.

昇圧器３４０は、ブロワや圧縮機、ターボ型のポンプ、容積型のポンプ等で構成され、第２冷却器３３０を通過したガス化ガスＸ２を０．１ＭＰａ〜５ＭＰａに昇圧する。なお、昇圧器３４０の後段にガス化ガスＸ２を３０℃以下に冷却する冷却器を設け、タールや粉塵をさらに除去することもできる。   The booster 340 includes a blower, a compressor, a turbo pump, a positive displacement pump, and the like, and boosts the gasified gas X2 that has passed through the second cooler 330 to 0.1 MPa to 5 MPa. A cooler that cools the gasification gas X2 to 30 ° C. or lower can be provided after the booster 340 to further remove tar and dust.

排水処理器３５０は、第１冷却器３２０、第２冷却器３３０、昇圧器３４０で発生するタールや粉塵を含有する排水からタールや粉塵を除去する処理を行う。排水処理器３５０で処理した後の水（処理後水）は、熱交換器３１０や第１冷却器３２０等で再利用される。   The waste water treatment device 350 performs a process of removing tar and dust from waste water containing tar and dust generated by the first cooler 320, the second cooler 330, and the booster 340. Water (treated water) after being treated by the waste water treatment device 350 is reused by the heat exchanger 310, the first cooler 320, and the like.

脱硫器３６０は、ガス化ガスＸ２に残存する硫黄や硫黄化合物を除去する。脱アンモニア器３７０は、ガス化ガスＸ２中のアンモニア等の窒素化合物を除去する。脱塩器３８０は、ガス化ガスＸ２中の塩素や塩素化合物を除去する。   The desulfurizer 360 removes sulfur and sulfur compounds remaining in the gasification gas X2. The deammonizer 370 removes nitrogen compounds such as ammonia in the gasification gas X2. The desalinator 380 removes chlorine and chlorine compounds in the gasification gas X2.

このように、ガス化ガス生成装置１１０で生成され、改質装置１３０でタール、灰、流動媒体が除去されたガス化ガスＸ２は、熱交換器３１０、第１冷却器３２０、第２冷却器３３０、昇圧器３４０においてタール、燃焼灰、流動媒体が除去され、脱硫器３６０で硫黄や硫黄化合物が、脱アンモニア器３７０でアンモニアやアンモニア化合物が、脱塩器３８０で塩素や塩素化合物がそれぞれ除去されることにより精製され、精製ガス化ガスとなる。   As described above, the gasification gas X2 that is generated by the gasification gas generation device 110 and from which tar, ash, and the fluidized medium are removed by the reformer 130 is the heat exchanger 310, the first cooler 320, and the second cooler. 330, booster 340 removes tar, combustion ash, and fluid medium, desulfurizer 360 removes sulfur and sulfur compounds, deammonizer 370 removes ammonia and ammonia compounds, and demineralizer 380 removes chlorine and chlorine compounds. As a result, the gas is purified to become a purified gasification gas.

以上説明したように、本実施形態にかかる改質装置１３０によれば、簡易な構成で、触媒２３０を効率よく予熱することができ、当該触媒２３０によってタールを除去しつつ、可燃性ガスの低減を抑制する。   As described above, according to the reformer 130 according to the present embodiment, the catalyst 230 can be efficiently preheated with a simple configuration, and the combustible gas can be reduced while tar is removed by the catalyst 230. Suppress.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Is done.

例えば、上述した実施形態において、内管２１０および外管２２０の軸心が、鉛直方向に沿って配される構成を例に挙げて説明したが、内管２１０および外管２２０の軸心の位置に限定はなく、例えば、水平方向であってもよい。いずれにせよ、内管２１０と外管２２０とで二重管を構成するとともに、内管２１０に改質前のガス化ガスＸ１を流通させ、外管２２０に触媒２３０を配することで、ガス化ガスＸ１が有する熱で触媒２３０を加熱（予熱）することができればよい。   For example, in the above-described embodiment, the configuration in which the axes of the inner tube 210 and the outer tube 220 are arranged along the vertical direction has been described as an example, but the positions of the shaft centers of the inner tube 210 and the outer tube 220 are described. There is no limitation, for example, a horizontal direction may be sufficient. In any case, the inner pipe 210 and the outer pipe 220 constitute a double pipe, the gasification gas X1 before reforming is circulated in the inner pipe 210, and the catalyst 230 is arranged in the outer pipe 220, whereby the gas It is only necessary that the catalyst 230 can be heated (preheated) by the heat of the chemical gas X1.

また、上述した実施形態では、ガス化剤として水蒸気を利用したガス化炉１１６で生成されたガス化ガスＸ１中のタールを改質する場合を例に挙げて説明したが、ガス化剤に限定はなく、例えば、窒素等であってもよい。   In the above-described embodiment, the case of reforming tar in the gasification gas X1 generated in the gasification furnace 116 using steam as the gasification agent has been described as an example. However, the embodiment is limited to the gasification agent. For example, nitrogen may be used.

また、上述した実施形態において、酸化剤供給部２４０を備えた改質装置１３０について説明したが、ガス化ガスＸ１が有する熱で触媒２３０を加熱することで、触媒２３０の活性温度を維持できれば、酸化剤供給部２４０を設けずともよい。   In the above-described embodiment, the reformer 130 including the oxidant supply unit 240 has been described. If the catalyst 230 is heated with the heat of the gasification gas X1, the activation temperature of the catalyst 230 can be maintained. The oxidant supply unit 240 may not be provided.

また、上述した実施形態において、貯留部２５０と、排出機構２６０とを備えた改質装置１３０について説明したが、ガス化ガスＸ１に流動媒体や灰が含まれない、または、流動媒体や灰が含まれていたとしても触媒２３０にとって影響がない程度の少量である場合、貯留部２５０、排出機構２６０を設けずともよい。   Further, in the above-described embodiment, the reforming device 130 including the storage unit 250 and the discharge mechanism 260 has been described. However, the gasification gas X1 does not contain a fluid medium or ash, or a fluid medium or ash is not contained. If the amount is small enough not to affect the catalyst 230, the reservoir 250 and the discharge mechanism 260 may not be provided.

また、上述した実施形態において、スートブロー２７０を備えた改質装置１３０について説明したが、煤が生じない、または、煤が生じたとしても触媒２３０にとって影響がない程度の少量である場合、スートブロー２７０を設けずともよい。   Further, in the above-described embodiment, the reformer 130 provided with the soot blow 270 has been described. However, when the soot blow does not occur, or the soot blow 270 has a small amount that does not affect the catalyst 230 even if the soot blow occurs. May not be provided.

本発明は、ガス化原料をガス化させることで生成されたガス化ガスに含まれるタールを改質する改質装置に利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in a reformer that reforms tar contained in a gasification gas generated by gasifying a gasification raw material.

１１６ ガス化炉
１３０ 改質装置
Ａ 第１の流路
Ｂ 第２の流路
２１０ 内管
２１２ 下端
２２０ 外管
２３０ 触媒
２４０ 酸化剤供給部
２５０ 貯留部
２６０ 排出機構
２７０ スートブロー 116 Gasifier 130 Reformer A First channel B Second channel 210 Inner tube 212 Lower end 220 Outer tube 230 Catalyst 240 Oxidant supply unit 250 Storage unit 260 Discharge mechanism 270 Soot blow

Claims (4)

内管の内側を含んで形成され、ガス化炉でガス化原料をガス化させて生成されたガス化ガスが流通する第１の流路と、
前記内管と、該内管の外側を囲繞する外管との間を含んで形成され、前記第１の流路の下流に設けられた第２の流路と、
前記第２の流路内に配され、前記ガス化ガス中のタールの改質を促進する触媒と、
を備え、
前記第１の流路を流通するガス化ガスは、前記内管の側壁を通じて前記触媒を加熱することを特徴とする改質装置。 A first flow path formed including the inside of the inner pipe and through which gasified gas generated by gasifying a gasification raw material in a gasification furnace flows;
A second flow path formed between the inner pipe and an outer pipe that surrounds the outer side of the inner pipe, and provided downstream of the first flow path;
A catalyst arranged in the second flow path and promoting reforming of tar in the gasification gas;
With
The reforming apparatus, wherein the gasified gas flowing through the first flow path heats the catalyst through a side wall of the inner pipe. 前記第１の流路内に酸化剤を供給する酸化剤供給部を備え、
前記酸化剤供給部は、前記酸化剤によって生じる火炎が前記触媒に到達しない供給量または位置関係で、該酸化剤を供給することを特徴とする請求項１に記載の改質装置。 An oxidant supply unit for supplying an oxidant into the first flow path;
The reforming apparatus according to claim 1, wherein the oxidant supply unit supplies the oxidant in a supply amount or a positional relationship in which a flame generated by the oxidant does not reach the catalyst. 前記内管および前記外管の軸心が鉛直方向となるように配され、
前記外管の下端から延在するとともに、前記内管の下端の下方に配され、前記ガス化ガスに含まれる固形物を貯留する貯留部と、
前記貯留部に貯留された固形物を外部に排出する排出機構と、
をさらに備え、
前記ガス化ガスは、前記内管の下端から前記貯留部に送出され、前記外管の下端を通じて前記第２の流路に導入されることを特徴とする請求項１または２に記載の改質装置。 Arranged so that the axis of the inner tube and the outer tube is in the vertical direction,
A reservoir that extends from the lower end of the outer tube and is disposed below the lower end of the inner tube, and stores a solid contained in the gasification gas;
A discharge mechanism for discharging solid matter stored in the storage unit to the outside;
Further comprising
3. The reforming according to claim 1, wherein the gasified gas is sent from the lower end of the inner pipe to the storage unit and is introduced into the second flow path through the lower end of the outer pipe. apparatus. 前記触媒に、気体を吹き付けることで、前記触媒に付着した煤を該触媒から脱離させるスートブローをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の改質装置。   The reformer according to any one of claims 1 to 3, further comprising a soot blower that desorbs soot attached to the catalyst from the catalyst by blowing gas onto the catalyst.
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