(57)【要約】【課題】流動層ガス化炉が大型化しても、原料が炉の隅々まで満遍なく行き渡るようにすると共に、流動層ガス化炉の放熱面積が大きくなっても、省エネルギを図ることができるようにした流動層ガス化装置を提供する。【解決手段】流動層ガス化炉１は筒状に形成されると共に、流動層ガス化炉１の中心部に、下部が流動層ガス化炉１内に収納されて上部が流動層ガス化炉１上方へ突出するよう、燃焼炉２を設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料を流動層を形成する高温の流動媒体と共に攪拌することで原料のガス化を行う流動層ガス化炉と、該流動層ガス化炉から供給された流動媒体をチャーの燃焼により加熱させつつ上昇させる燃焼炉と、該燃焼炉から燃焼ガスに同伴されて供給された流動媒体及びチャーを前記燃焼ガスから分離する分離器と、該分離器で分離された流動媒体及びチャーを前記流動層ガス化炉へ供給する降下管を備えた流動層ガス化装置であって、前記流動層ガス化炉は筒状に形成されると共に、前記流動層ガス化炉の径方向中心部には、下部が前記流動層ガス化炉内に収納されて上部が流動層ガス化炉上方へ突出するよう、燃焼炉が設けられていることを特徴とする流動層ガス化装置。
【請求項２】
流動層ガス化炉に原料を供給する位置と流動媒体及びチャーを流動層ガス化炉から燃焼炉に供給する位置とは、流動媒体流動方向下流側に向かい３００〜３６０度程度位相が異なっている請求項１に記載の流動層ガス化装置。
【請求項３】
原料を流動層を形成する高温の流動媒体と共に攪拌することで原料のガス化を行う流動層ガス化炉と、該流動層ガス化炉から供給された流動媒体をチャーの燃焼により加熱させつつ上昇させる燃焼炉と、該燃焼炉から燃焼ガスに同伴されて供給された流動媒体及びチャーを前記燃焼ガスから分離する分離器と、該分離器で分離された流動媒体及びチャーを前記流動層ガス化炉へ供給する降下管を備えた流動層ガス化装置であって、前記燃焼炉の径方向中心部には、燃焼炉よりも高さが低い筒状の流動層ガス化炉が設けられていることを特徴とする流動層ガス化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流動層ガス化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ガス化装置においては、石炭或いはバイオマス等の原料に水蒸気等のガス化剤を反応させ、一酸化炭素、炭化水素、水素、メタン等を主成分とするガス化ガスを製造することが提案されており、斯かるガス化ガスの製造装置としては、例えば特許文献１に示すような２塔式の流動層ガス化装置がある。特許文献１の流動層ガス化装置では、流動層ガス化炉と、該流動層ガス化炉に供給流路を介し接続された燃焼炉と、該燃焼炉の上側部に移送管を介し接続されて分離器と、該分離機器と流動層ガス化炉を接続する降下管とを備えている。
【０００３】
流動層ガス化炉は、水蒸気により砂等の高温の流動媒体を流動化して流動層を形成し、流動層に投入された石炭、バイオマス等の原料を流動媒体と共に攪拌し加熱して、還元反応によりガス化ガスを生成させ、生成されたガス化ガスを後工程へ供給し、流動媒体及び原料のガス化により生成された未燃のチャーの一部を、供給流路から前記燃焼炉に供給し得るよう形成されている。燃焼炉は、前記流動層ガス化炉から供給された流動媒体及びチャーを風箱からの空気により高速で流動化すると共に、チャーを燃焼させて流動媒体を加熱しつつ上昇させ、燃焼ガスに同伴された流動媒体及び未燃のチャーを移送管から前記分離器に供給するよう形成されている。分離器は、燃焼炉からの燃焼ガスと流動媒体及びチャーを分離し、流動媒体及びチャーを降下管から前記流動層ガス化炉に循環、供給するよう形成されている。
【特許文献１】特開２００５−４１９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の流動層ガス化装置では、原料をガス化するために流動層ガス化炉において流動媒体を流動させて流動層を形成する必要があるが、原料の処理量が多くなるに従い、流動層を形成する流動媒体の量も多くなる。従って、特許文献１の装置では、流動層ガス化炉自体が大型化し、このため、原料を流動層ガス化炉の隅々まで満遍なく行き渡らせることが困難となってガス化ガスは計画通りには生成されず、しかも未反応のチャーが燃焼炉に排出されてしまう。又、流動層ガス化炉が大型化することにより、当該ガス化炉の表面積も大きくなり、放熱面積が増大するため、省エネルギ上不利である。
【０００５】
本発明は、上述の実情に鑑み、流動層ガス化炉が大型化しても、原料が炉の隅々まで満遍なく行き渡るようにすると共に、流動層ガス化炉の放熱面積が大きくなっても、省エネルギを図ることができるようにした流動層ガス化装置を提供することを目的としてなしたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１の流動層ガス化装置は、原料を流動層を形成する高温の流動媒体と共に攪拌することで原料のガス化を行う流動層ガス化炉と、該流動層ガス化炉から供給された流動媒体をチャーの燃焼により加熱させつつ上昇させる燃焼炉と、該燃焼炉から燃焼ガスに同伴されて供給された流動媒体及びチャーを燃焼ガスから分離する分離器と、該分離器で分離された流動媒体及びチャーを前記流動層ガス化炉へ供給する降下管を備えた流動層ガス化装置であって、前記流動層ガス化炉は筒状に形成されると共に、前記流動層ガス化炉の径方向中心部には、下部が前記流動層ガス化炉内に収納されて上部が流動層ガス化炉上方へ突出するよう、燃焼炉が設けられているものである。
【０００７】
本発明の請求項２の流動層ガス化装置においては、流動層ガス化炉に原料を供給する位置と流動媒体及びチャーを流動層ガス化炉から燃焼炉に供給する位置とは、流動媒体流動方向下流側に向かい３００〜３６０度程度位相が異なっている。
【０００８】
本発明の請求項３の流動層ガス化装置は、原料を流動層を形成する高温の流動媒体と共に攪拌することで原料のガス化を行う流動層ガス化炉と、該流動層ガス化炉から供給された流動媒体をチャーの燃焼により加熱させつつ上昇させる燃焼炉と、該燃焼炉から燃焼ガスに同伴されて供給された流動媒体及びチャーを燃焼ガスから分離する分離器と、該分離器で分離された流動媒体及びチャーを前記流動層ガス化炉へ供給する降下管を備えた流動層ガス化装置であって、前記燃焼炉の径方向中心部には、燃焼炉よりも高さの低い筒状の流動層ガス化炉が設けられているものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の請求項１〜３に記載の流動層ガス化装置によれば、燃焼炉内の温度は流動層ガス化炉内の温度よりも高いため、燃焼炉内で生成された熱の一部は、流動層ガス化炉と燃焼炉とを仕切る壁部から流動層ガス化炉内の流動媒体に伝達される。従って、流動層ガス化炉が大型化しても、燃焼炉で得られた熱エネルギを流動層ガス化炉において有効に活用することができて省エネルギを図ることができ、又、流動層ガス化炉は筒状であるため、原料は流動層ガス化炉内を隅々まで万遍なく行き渡り、所望の量のガス化ガスを生成させることができる。
【００１０】
又、請求項２の流動層ガス化装置は、原料が流動層ガス化炉内を周回する間に十分反応が促進されるため、流動層ガス化炉から燃焼炉へ排出される未反応のチャーの量が減少し、その結果、ガス化ガスの生成をより効率的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
図１〜図３は本発明を実施の形態の第一例である。図中、１は外周部の一部を円周方向へ所定の間隔に亘り切除し、この切除部に、平面視で周方向へ所定の角度でＶ字状に開くと共に径方向へ延在する仕切り部１ａ、１ｂを設けた略円筒形状に近い流動層ガス化炉、２は下部を流動層ガス化炉１の中心部に同心状に収納されて、流動層ガス化炉１の上方へ突出する円筒状の燃焼炉、３は燃焼炉２の上端部に移送管４を介して接続されたサイクロン等の分離器、５は分離器３の下端と流動層ガス化炉１上面とに接続された降下管である。
【００１２】
流動層ガス化炉１においては、ボックス部６から水蒸気等のガス化剤を供給して砂等の流動媒体を流動化し高温の流動層７を形成し得るよう形成されており、仕切り部１ａの外部から供給された石炭やバイオマス等の原料を高温の流動媒体と攪拌することで原料のガス化を行い、生成されたガス化ガスは外部へ取り出し得るよう形成されている。
【００１３】
燃焼炉２における、流動層ガス化炉１の仕切り部１ｂ近傍壁部には、仕切り部１ａ外部から流動層ガス化炉１に供給された原料及び仕切り部１ａ近傍で降下管５から流動層ガス化炉１に供給された流動媒体及びチャーが、流動層ガス化炉１内を平面視で約３００〜３６０度周回して、燃焼炉２内に導入されるよう、供給孔８が設けられている。而して、燃焼炉２においては、流動層ガス化炉１から供給孔８を通り供給された流動媒体及びチャーは風箱９から吹き出される空気により流動化されて燃焼炉２内を上昇するよう形成されており、上昇する間にチャーが燃焼して流動媒体が加熱されるよう形成されている。
【００１４】
分離器３では、燃焼炉２から移送管４を介して供給された燃焼ガスから、流動媒体及びチャーを分離して降下管５から流動層ガス化炉１の仕切り部１ａ近傍内部へ循環させ供給し得るようになっており、排ガスは分離器３頂部から外部へ排出し得るようになっている。
【００１５】
次に、上記図示例の作動を説明する。
流動層ガス化炉１内には、ボックス部６から水蒸気等のガス化剤が供給され、流動層ガス化炉１内では、高温の流動媒体が流動化されて流動層７が形成されている。又、ガス化炉１には原料が供給されると共に、降下管５から流動媒体及びチャーが供給され、原料は高温の流動媒体と共に攪拌することで原料のガス化が行われ、ガス化ガスは外部へ取り出される。この際、原料の一部は未燃のチャーとなる。
【００１６】
流動媒体及びチャーは、流動層ガス化炉１内を約３００〜３６０度周回して供給孔８から、流動層ガス化炉１中心側に設けられている燃焼炉２内に供給される。すなわち、流動媒体及びチャーは、流動層ガス化炉１の径方向外周側から中心側へ供給される。燃焼炉２には、風箱９から空気が吹き込まれているため、燃焼炉２においては、流動層ガス化炉１から供給孔８を通り供給された流動媒体及びチャーは空気により流動化されて燃焼炉２内を上昇し、上昇する間にチャーが燃焼して流動媒体が高温に加熱される。
【００１７】
燃焼炉２内を上昇した、流動媒体及びチャーを同伴した燃焼ガスは移送管４から分離器３へ供給され、分離器３では、燃焼ガスから流動媒体及びチャーが分離されて降下管５から流動層ガス化炉１内へ循環、供給され、流動媒体及びチャーが分離された燃焼ガスは排ガスとして排出される。
【００１８】
燃焼炉２の下部は流動層ガス化炉１内に収納されているうえ、燃焼炉２内の燃焼ガスの温度は約１，０００℃であり、流動層ガス化炉１内で生成されるガス化ガスの温度は約８００℃である。このため、流動層ガス化炉１内に位置する部分における燃焼炉２の熱は、輻射や伝導により外周壁部を経て流動層ガス化炉１に伝達され、原料のガス化に有効に利用される。
【００１９】
本図示例によれば、燃焼炉２内で生成された熱の一部は、燃焼炉２の外周壁部から流動層ガス化炉１内の流動媒体に伝達されるため、燃焼炉２で得られた熱エネルギを流動層ガス化炉１において、従来装置よりも有効に活用することができ、省エネルギを図ることができる。
【００２０】
又、流動媒体及びチャー並びに原料は、流動層ガス化炉１内を略３００〜３６０度の範囲に亘り周回できる。このため、原料及び流動媒体並びにチャーは、流動層ガス化炉１内を隅々まで万遍なく行き渡り、所望の量のガス化ガスを生成させることができるため、流動層ガス化炉１の大型化が可能である。更に、原料が流動層ガス化炉１内を周回する間に十分反応が促進されるため、流動層ガス化炉１から燃焼炉２へ排出される未反応のチャーの量が減少する。
【００２１】
図４〜図８は本発明の実施の形態の第二例である。而して、本図示例の特徴とするところは、流動層ガス化炉１と燃焼炉２の配置が前記実施の形態とは逆のことである。すなわち、本図示例では、燃焼炉２のガス流通路２ａを環状に形成してガス流通路２ａよりも内側に中空部１０を形成し、中空部１０の中心下部に、燃焼炉２よりも高さの低い流動層ガス化炉１を配置しており、供給孔８を流動層ガス化炉１と燃焼炉２とを仕切る壁部に円周方向へ一定の間隔で複数個（図示例では４個）設けている。図中、図１〜図３に示す符号と同一のものには同一の符号が付してある。
【００２２】
本図示例の装置の作動は前記図示例と同様であるが、流動媒体及びチャーの流動層ガス化炉１から燃焼炉２への流動方向は、前記図示例とは逆で、平面視で流動層ガス化炉１の径方向中心側から外周側へ流動する。すなわち、流動媒体及び未燃のチャーは、流動層ガス化炉１から各供給孔８を通り、流動層ガス化炉１を包囲するよう、流動層ガス化炉１の外周側に設けられている燃焼炉２のガス流通路２ａへ供給される。燃焼炉２へ供給された流動媒体とチャーは、燃焼ガスと共に上昇して高温となり、燃焼炉２の上端において、移送管４から燃焼炉２の中心側に設けらている分離器３へ供給されて燃焼ガスから分離され、燃焼炉２及び流動層ガス化炉１の軸心部に設けられている降下管５から流動層ガス化炉１内へ循環、供給される。
【００２３】
而して、本図示例においては、燃焼炉２内で生成された熱の一部は、燃焼炉２の内壁部と流動層ガス化炉１の外壁部とを兼ねた周壁部から流動層ガス化炉１内の流動媒体に伝達されるため、燃焼炉２で得られた熱エネルギを流動層ガス化炉１において、従来装置よりも有効に活用することができ、省エネルギを図ることができる。又、原料及び流動媒体並びにチャーは、流動層ガス化炉１内を隅々まで万遍なく行き渡り、所望の量のガス化ガスを生成させることができるため、流動層ガス化炉１の大型化が可能である。
【００２４】
なお、本発明の流動層ガス化装置の実施の形態の第一例においては、流動層ガス化炉を略円筒形状とする場合について説明したが、完全な円筒形状に形成して内部に仕切り板を設ける構造とすることもできること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の流動層ガス化装置の実施の形態の第一例の斜視図である。
【図２】図１の縦断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向矢視図である。
【図４】本発明の流動層ガス化装置の実施の形態の第二例の斜視図である。
【図５】図４の縦断面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ方向矢視図である。
【図７】図５のＶＩＩ−ＶＩＩ方向矢視図である。
【図８】図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ方向矢視図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  流動層ガス化炉
２  燃焼炉
３  分離器
５  降下管
７  流動層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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