(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス化剤の導入により流動媒体の流動層を形成して原料をガス化するガス化炉と、該ガス化炉内の流動媒体を未反応のチャーと一緒に導いて一次空気により吹き上げながら前記チャーを燃焼させて流動媒体を加熱する燃焼炉と、該燃焼炉で加熱された流動媒体を燃焼排ガスから分離して前記ガス化炉に戻すサイクロンと、前記ガス化炉で生成したガス化ガス中からアンモニアを分離回収するアンモニア回収装置とを備えたガス化設備のアンモニア処理方法であって、
前記アンモニア回収装置で回収したアンモニアを前記サイクロンの入口に脱硝用還元剤として注入し、高温の燃焼排ガスに対しアンモニアを接触させて無触媒分解法によりＮＯｘを還元浄化すると共に、アンモニアの過剰分を前記燃焼炉の一次空気に振り分けて供給することにより燃焼処理するガス化設備のアンモニア処理方法。
【請求項２】
サイクロンの下流側でアンモニア濃度を計測し、その計測値が所定値となるようにアンモニアの過剰分を燃焼炉の一次空気に振り分ける請求項１に記載のガス化設備のアンモニア処理方法。
【請求項３】
ガス化剤の導入により流動媒体の流動層を形成して原料をガス化するガス化炉と、該ガス化炉内の流動媒体を未反応のチャーと一緒に導いて一次空気により吹き上げながら前記チャーを燃焼させて流動媒体を加熱する燃焼炉と、該燃焼炉で加熱された流動媒体を燃焼排ガスから分離して前記ガス化炉に戻すサイクロンと、前記ガス化炉で生成したガス化ガス中からアンモニアを分離回収するアンモニア回収装置とを備えたガス化設備のアンモニア処理装置であって、
前記アンモニア回収装置で回収したアンモニアを前記サイクロンの入口に脱硝用還元剤として注入する第一ラインと、該第一ラインの途中から分岐してアンモニアを前記燃焼炉の一次空気に注入する第二ラインと、第一及び第二ラインの分岐箇所に配置されてアンモニアの分配比を調整する分配器とを備えたガス化設備のアンモニア処理装置。
【請求項４】
サイクロンの下流側でアンモニア濃度を計測する計測器と、該計測器の検出信号を入力してアンモニア濃度の計測値が所定値となるように分配器の分配比を制御する制御器とを備えたことを特徴とする請求項３に記載のガス化設備のアンモニア処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガス化設備のアンモニア処理方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油の枯渇の問題から、石油精製時の残渣である石油コークスや現在有効利用されていない資源であるオイルサンド、ビチューメン、褐炭等の低質炭やその他の化石燃料、バイオマス、タイヤチップ等を原料としてガス化を行い、水素及び炭化水素等を主体とするガス化ガスを得て有効利用することが提案されている。【０００３】
図１はガス化ガスを生成するガス化設備の一例の概略を示すものであって、ここに図示するガス化設備は、ガス化炉１と燃焼炉２とを備えている２塔式ガス化設備であり、前記ガス化炉１の下部には水蒸気３を供給して流動媒体４（硅砂、石灰石等）の流動層を形成し、該流動層へ投入される原料５（石炭、バイオマス、廃プラスチック等）のガス化を行い、ここで生成したガス化ガス６を下流の図示しないガス精製設備へ供給するようにしている。【０００４】
一方、前記ガス化炉１内の流動媒体４は、ガス化炉１内で生成した未反応のチャー７と一緒にガス化炉１に設置されているダクト１ａでオーバーフローにより燃焼炉２へ導入され、該燃焼炉２の下部に導入される一次空気８により吹き上げられて前記チャー７が燃焼することにより流動媒体４を加熱するようになっている。【０００５】
更に、前記燃焼炉２内を流動媒体４と一緒に吹き上げられた燃焼排ガス９は、燃焼炉２の上部からサイクロン１０に導入されて流動媒体４が分離され、サイクロン１０で分離された流動媒体４はダウンカマー１１を介し前記ガス化炉１に戻されると共に、前記サイクロン１０上部から排出された燃焼排ガス９は下流の図示しない排ガス処理設備に送られて処理するようになっている。【０００６】
前記燃焼炉２でチャー７を燃焼した燃焼排ガス９には、数１００ｐｐｍ（数ｇ／ｋｇ−燃料）前後の窒素酸化物（ＮＯｘ）が含まれているため、燃焼排ガス９を脱硝する必要がある。このため、従来より、前記サイクロン１０上部から排出された燃焼排ガス９は、熱回収した後に図示しない脱硝触媒を備えた触媒脱硝装置に導いて、アンモニアや尿素等を還元剤として、燃焼排ガス９中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を無害な窒素（Ｎ2）と水蒸気（Ｈ2Ｏ）に還元浄化することが行われていた。【０００７】
一方、前記ガス化炉１で生成されるガス化ガス６には、高い濃度のアンモニアが含まれているため、前記ガス化炉１から送り出されるガス化ガス６は、タール改質炉１２等を経てからアンモニア回収装置１３へと送られ、ガス化ガス６中のアンモニアが分離回収されるようになっている。【０００８】
即ち、ガス化炉１に原料５として供給される石炭には、数ｗｔ％以上の窒素が含まれており、また、バイオマスの場合には、更にそれ以上の窒素が含まれていることが知られている。このため、図１に示す２塔式のガス化設備のように水蒸気３をガス化剤したガス化炉１においても、前記したように窒素を含有した原料５をガス化した場合には、ガス化ガス６中には高い濃度のアンモニアが含まれることになる。【０００９】
ここで、前記アンモニア回収装置１３は、前記ガス化ガス６と水等の吸収液とを接触させてアンモニアを吸収除去するアンモニア吸収装置１４と、そのアンモニアを吸収した吸収液に蒸気１５を供給することにより加熱してアンモニアをアンモニアオフガス１７として放散させるアンモニア放散装置１６とにより構成されている。ここで、前記アンモニアオフガス１７は、アンモニア濃度が高くてアンモニア臭の問題があるため、図示しない処理装置に導いて触媒分解により無害な窒素（Ｎ2）と水蒸気（Ｈ2Ｏ）に還元浄化してから大気に排出するようにしていた。【００１０】
尚、本発明と関連性があるガス化設備の先行技術文献情報としては、特許文献１、２等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−０４１９５９号公報
【特許文献２】特開２０００−２９０６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、前記したようにガス化炉と燃焼炉とからなる２塔式のガス化設備においては、アンモニア放散装置からのアンモニアオフガスを大掛かりな処理装置に導いて触媒分解により無害な窒素（Ｎ2）と水蒸気（Ｈ2Ｏ）に還元浄化する必要があり、前記処理装置に要する設備コストが高くつくという問題があった。【００１３】
一方、特許文献２では、洗浄液中から回収したアンモニアを、再生ガス（オフガス）の燃焼炉のガス入口側とガス出口側とに分配して注入し、燃焼炉のガス出口側において前記アンモニアが注入された排ガスを、高温状態のままでアンモニア接触還元式脱硝装置に導入して脱硝処理することが記載されている。特許文献２によれば、洗浄液中から回収したアンモニアを脱硝に有効利用することができる。しかし、特許文献２では、再生ガスにアンモニアを混合したものをアンモニア接触還元式脱硝装置に導入して脱硝を行うために、大型のアンモニア接触還元式脱硝装置を設置する必要があり、このために設備が大型且つ高価になる問題がある。又、再生塔で加熱される再生ガスは高温であるのに対し、洗浄液中から回収するアンモニアは低温であるため、このように温度が異なる再生ガスとアンモニアを混合しようとしても、互いに層状を呈して均一に混合し難いという問題があり、このために、アンモニア接触還元式脱硝装置による脱硫性能が有効に高められないという問題がある。【００１４】
本発明は、斯かる実情に鑑みてなしたもので、ガス化炉のガス化ガス中から回収したアンモニアを用いて燃焼排ガスのＮＯｘを簡単な構成で効果的に還元浄化することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、ガス化剤の導入により流動媒体の流動層を形成して原料をガス化するガス化炉と、該ガス化炉内の流動媒体を未反応のチャーと一緒に導いて一次空気により吹き上げながら前記チャーを燃焼させて流動媒体を加熱する燃焼炉と、該燃焼炉で加熱された流動媒体を燃焼排ガスから分離して前記ガス化炉に戻すサイクロンと、前記ガス化炉で生成したガス化ガス中からアンモニアを分離回収するアンモニア回収装置とを備えたガス化設備のアンモニア処理方法であって、
前記アンモニア回収装置で回収したアンモニアを前記サイクロンの入口に脱硝用還元剤として注入し、高温の燃焼排ガスに対しアンモニアを接触させて無触媒分解法によりＮＯｘを還元浄化すると共に、アンモニアの過剰分を前記燃焼炉の一次空気に振り分けて供給することにより燃焼処理する。【００１６】
更に、前記ガス化設備のアンモニア処理方法においては、サイクロンの下流側でアンモニア濃度を計測し、その計測値が所定値となるようにアンモニアの過剰分を燃焼炉の一次空気に振り分けることが好ましい。【００１７】
また、本発明は、ガス化剤の導入により流動媒体の流動層を形成して原料をガス化するガス化炉と、該ガス化炉内の流動媒体を未反応のチャーと一緒に導いて一次空気により吹き上げながら前記チャーを燃焼させて流動媒体を加熱する燃焼炉と、該燃焼炉で加熱された流動媒体を燃焼排ガスから分離して前記ガス化炉に戻すサイクロンと、前記ガス化炉で生成したガス化ガス中からアンモニアを分離回収するアンモニア回収装置とを備えたガス化設備のアンモニア処理装置であって、
前記アンモニア回収装置で回収したアンモニアを前記サイクロンの入口に脱硝用還元剤として注入する第一ラインと、該第一ラインの途中から分岐してアンモニアを前記燃焼炉の一次空気に注入する第二ラインと、第一及び第二ラインの分岐箇所に配置されてアンモニアの分配比を調整する分配器とを備える。【００１８】
更に、前記ガス化設備のアンモニア処理装置においては、サイクロンの下流側でアンモニア濃度を計測する計測器と、該計測器の検出信号を入力してアンモニア濃度の計測値が所定値となるように分配器の分配比を制御する制御器とを備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のガス化設備のアンモニア処理方法及び装置によれば、ガス化ガス中から分離回収したアンモニアを燃焼排ガスの脱硝用還元剤として活用することができるので、大掛かりなアンモニアの処理装置を用いなくてもガス化設備内でアンモニアを経済的に処理することができ、しかも、そのアンモニアの処理と同時に燃焼排ガス中のＮＯｘの大幅な低減化を図ることができてＮＯｘの還元浄化に要するコストを著しく削減できる。更には、アンモニアの過剰分が生じても該過剰分を燃焼炉の一次空気に振り分けて燃焼処理することができるので、燃焼排ガス中に多くのアンモニアが残留してしまう虞れを未然に回避することができる。【００２０】
更に、前記ガス化炉のガス化ガス中から回収したアンモニアを、サイクロンの入口において燃焼ガスに脱硝用還元剤として注入するようにしたので、燃焼排ガスとアンモニアがサイクロンの高速旋回によって均一に混合されるために、簡略な構成の無触媒分解法によって燃焼排ガス中のＮＯｘを効果的に還元浄化できるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来の２塔式ガス化設備の一例の概略を示すブロック図である。
【図２】図１の２塔式ガス化設備に適用した本発明の一実施例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施例を図と共に説明する。
【００２３】
図２は本発明の一実施例を示すブロック図であり、図１と同一の符合を付した部分は同一物を表わしており基本的な構成は図２のブロック図で説明した通りであるが、本発明の実施例では、図２に示すように、前記アンモニア放散装置１６で吸収液（水）から放散されたアンモニアオフガス１７（アンモニア回収装置１３で回収したアンモニア）を、前記サイクロン１０の入口に脱硝用還元剤として注入する第一ライン１９と、該第一ライン１９の途中から分岐してアンモニアオフガス１７を前記燃焼炉２の一次空気８に注入する第二ライン２０と、第一及び第二ライン２０の分岐箇所に配置してアンモニアオフガス１７の分配比を調整する分配器２１とを設けた構成としている。
従って、図２の構成では、従来から備えていたアンモニア放散装置１６で回収してアンモニアオフガス１７を導入して触媒分解により無害な窒素（Ｎ2）と水蒸気（Ｈ2Ｏ）に還元浄化するための処理装置の設置を廃止し、又、従来から備えられていた前記サイクロン１０上部からの燃焼排ガス９を導入して触媒分解により窒素酸化物を無害な窒素（Ｎ2）と水蒸気（Ｈ2Ｏ）に還元浄化するための触媒脱硝装置の設置を廃止している。
【００２４】
即ち、図２の実施例では、アンモニア放散装置１６からのアンモニアオフガス１７を第一ライン１９により前記サイクロン１０の入口に脱硝用還元剤として注入し、９００〜１０００℃の高温の燃焼排ガス９にアンモニアオフガス１７を接触させることにより無触媒分解法によるＮＯｘの還元浄化を行うと共に、アンモニアオフガス１７の過剰分は分配器２１により第二ライン２０を介して前記燃焼炉２の一次空気８に振り分けて供給することにより燃焼処理するようにしている。
【００２５】
このため、上記実施例では、サイクロン１０より下流側で燃焼排ガス９のアンモニア濃度を計測する計測器２２と、該計測器２２の検出信号２２ａを入力してアンモニア濃度の計測値が所定値となるように分配器２１の分配比を制御信号２１ａにより制御する制御器２３とを備えており、分配器２１によってサイクロン１０の入口に供給されるアンモニアオフガス１７の過剰分が燃焼炉２の一次空気８に振り分けられるようになっている。
【００２６】
而して、燃焼炉２からの燃焼排ガス９に対して前記サイクロン１０の入口において、前記アンモニア放散装置１６からのアンモニアオフガス１７を第一ライン１９により注入しているので、アンモニアオフガス１７と燃焼排ガス９は前記サイクロン１０を通過する際の高速旋回によって良好に均一に混合され、これにより、燃焼排ガス９中のＮＯｘの還元浄化が無触媒分解法によって効果的に行われる。従って、従来の燃焼排ガス９の窒素酸化物を脱硝するために備えていた触媒脱硝装置の設置を省略することができ、更に、アンモニアオフガス１７が脱硝用還元剤として消費されることにより、従来のアンモニア放散装置１６からのアンモニアオフガス１７を還元浄化するために備えていた処理装置の設置を省略することができる。
【００２７】
上記において、燃焼炉２からの高温の燃焼排ガス９と、アンモニア回収装置１３からの低温のアンモニアオフガス１７を配管等によって混合しようとした場合には、温度が異なる燃焼排ガス９とアンモニアオフガス１７は層状となって良好に混合させることはできず、そのために、無触媒分解法によって燃焼排ガス９中の窒素酸化物を良好に還元浄化することは期待できない。しかし、図２の実施例では、２塔式のガス化設備に備えられるサイクロン１０の入口において燃焼排ガス９にアンモニアオフガス１７を注入して混合するようにしたので、サイクロン１０の高速撹拌作用によって燃焼排ガス９とアンモニアオフガス１７の良好な混合が図れ、これにより無触媒分解法による効果的なＮＯｘの還元浄化が達成される。
【００２８】
この際、計測器２２で所定値以上のアンモニア濃度が計測されると、サイクロン１０の入口に対してアンモニアオフガス１７が過剰に注入されているものとして、制御器２３からの制御信号２１ａによりサイクロン１０の入口に対するアンモニアオフガス１７の注入を減少するように分配器２１の分配比が変更される。この時、アンモニアオフガス１７の過剰分は分配器２１により第二ライン２０を介し前記燃焼炉２の一次空気８に振り分けられ、該燃焼炉２にて燃焼処理される。
【００２９】
ただし、アンモニアオフガス１７を燃焼炉２に供給することによる燃焼処理は、その炉底燃焼部が酸素過多の状態にあることから一部がＮＯｘとなってしまい、アンモニア由来のＮＯｘが新たに増えることになるので、燃焼炉２からのＮＯｘが増えると、第一ライン１９によってサイクロン１０の入口に注入するアンモニアオフガス１７の消費量が増え、これにより計測器２２で計測されるアンモニア濃度は所定値よりも下がるように調整される。又、計測器２２で計測されるアンモニア濃度が所定値よりも下がり過ぎた場合には、制御器２３により適宜に第一ライン１９に振り分けるアンモニアオフガス１７を増やす措置がとられ、これによって、計測器２２の計測値が常に所定値に保たれるように制御器２３により分配器２１の分配比が適切に制御される。
【００３０】
尚、ガス化炉１への原料５の投入開始時にあっては、未だアンモニア放散装置１６からアンモニアオフガス１７を第一ライン１９に導くことができないため、必要な量のアンモニアオフガス１７を導けるようになるまでの間は、サイクロン１０の入口に流量調整弁２４を介して補助アンモニア２５を注入することによりＮＯｘの還元浄化を補助するようにしている。前記補助アンモニア２５の注入量の制御は、前記制御器２３からの制御信号２４ａにより流量調整弁２４を介して行うようにすれば良く、この時の分配器２１は第一ライン１９側が１００％となるような分配比に固定しておくと良い。
【００３１】
即ち、ガス化炉１への原料５の投入開始時には、計測器２２で所定値のアンモニア濃度が検出されるように制御器２３により流量調整弁２４を開けて補助アンモニア２５の注入を行うが、時間の経過と共にアンモニア放散装置１６から導入されるアンモニアオフガス１７の量が増えてくると、計測器２２で計測されるアンモニア濃度が所定値を超えるようになるので、アンモニア濃度が所定値に戻るように流量調整弁２４を絞っていき、計測器２２で計測されるアンモニア濃度が所定値に維持されるように補助アンモニア２５の注入量を減少するよう制御する。
【００３２】
然る後、アンモニア放散装置１６からのアンモニアオフガス１７だけで計測器２２により計測されるアンモニア濃度が所定値になった時点で流量調整弁２４を閉じて補助アンモニア２５の注入を停止し、これ以降は前述した通りの分配器２１による制御に切り換えて、計測器２２でのアンモニア濃度が所定値に維持されるように分配比を制御すれば良い。
【００３３】
従って、上記実施例によれば、ガス化ガス６中から分離回収したアンモニアオフガス１７（アンモニア）を燃焼排ガス９の脱硝用還元剤として活用することができるので、従来のような大掛かりのアンモニアの処理装置を設置することなくガス化設備内でアンモニアオフガス１７を経済的に処理することができ、しかも、これと同時にアンモニアオフガス１７による無触媒分解法により燃焼排ガス９中のＮＯｘを還元浄化することにより従来のような触媒脱硝装置を設置することなく燃焼排ガス９中のＮＯｘを無触媒分解法により還元浄化することができるので、簡略な装置により経済的にＮＯｘとアンモニアオフガス１７を処理することができる。
【００３４】
更に、前記ガス化炉１のガス化ガス６中から回収したアンモニアオフガス１７を、サイクロン１０の入口において燃焼ガス９に脱硝用還元剤として注入するようにしたので、燃焼排ガス９とアンモニアオフガス１７がサイクロン１０の高速旋回によって均一に混合されるようになり、よって簡略な構成の無触媒分解法により燃焼排ガス中のＮＯｘを効果的に還元浄化することができるようになる。
【００３５】
尚、本発明のガス化設備のアンモニア処理方法及び装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、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。
【符号の説明】
【００３６】
１  ガス化炉
２  燃焼炉
３  水蒸気（ガス化剤）
４  流動媒体
５  原料
６  ガス化ガス
７  チャー
８  一次空気
９  燃焼排ガス
１０  サイクロン
１３  アンモニア回収装置
１７  アンモニアオフガス（アンモニア）
１９  第一ライン
２０  第二ライン
２１  分配器
２１ａ  制御信号
２２  計測器
２２ａ  検出信号
２３  制御器
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明のガス化設備のアンモニア処理方法及び装置は、ガス化炉のガス化ガス中から回収したアンモニアを用いて燃焼排ガスのＮＯｘを簡単な構成で効果的に還元浄化することができる。
【図１】
0005387688.tif 000002
【図２】
0005387688.tif 000003