(57)【要約】  ガス化ガス冷却およびタール除去装置本体は、高温のガス化ガスを中温に冷却する冷却装置と、中温に冷却されたガス化ガスに水蒸気または噴霧水を吹き付けて中温に冷却されたガス化ガスに水蒸気を含ませる水吹付け装置と、水蒸気を含まされたガス化ガスを低温に冷却しタールおよび水蒸気を凝縮させて貯留部に貯留された混濁液中に落下させる冷却凝縮装置と、貯留部に貯留された混濁液の液面を所定位置に保持する液面保持装置と、冷却水を冷却凝縮装置の凝縮コイルの入口に供給し、出口から流出する水蒸気を冷却装置の冷却コイルの入口に供給し、出口から流出する過熱蒸気を過熱蒸気利用装置に供給するガス冷却・冷却熱回収回路と、を備える。
2020054089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス化ガスを冷却するとともに、前記ガス化ガスに含まれるタールを除去するガス化ガス冷却およびタール除去装置であって、
ガス化炉から高温の前記ガス化ガスが流入する流入口と、低温に冷却され、かつタールを除去された前記ガス化ガスが流出する流出口と、前記流入口から前記流出口に向かって流動する前記ガス化ガスを案内する水平な筒状の通路と、凝縮した水とタールの混濁液を貯留するために前記通路の流出口側の底面に凹状に形成され、下部に前記混濁液を排出するためのドレーン穴が形成された貯留部とが設けられた装置本体と、
前記流入口から流入した前記高温の前記ガス化ガスが通過するように前記装置本体の通路内に前記流入口側に設けられ、前記高温の前記ガス化ガスを中温に冷却する冷却装置と、
前記冷却装置によって前記中温に冷却された前記ガス化ガスが通過するように前記装置本体の前記通路内に前記冷却装置と並んで前記流出口側に設けられ、前記中温に冷却された前記ガス化ガスに水蒸気または噴霧水を吹き付けて前記中温に冷却された前記ガス化ガスに水蒸気を含ませる水吹付け装置と、
前記水吹付け装置を通過した前記ガス化ガスが通過するように、前記装置本体の前記通路内に前記水吹付け装置と並んで前記流出口側に設けられるとともに、下端面が前記貯留部に貯留された前記混濁液の液面より下方に位置され、前記水吹付け装置によって水蒸気を含まされたガス化ガスを低温に冷却し、前記ガス化ガスに含まれる前記タールおよび水蒸気を凝縮させて前記貯留部に貯留された前記混濁液中に落下させて除去する冷却凝縮装置と、
前記貯留部に貯留された前記混濁液の液面を所定位置に保持する液面保持装置と、
給水装置から供給される冷却水を前記冷却凝縮装置の冷却凝縮コイルの入口に供給し、前記冷却凝縮コイルの出口から流出する水蒸気を前記冷却装置の冷却コイルの入口に供給し、前記冷却コイルの出口から流出する過熱蒸気を過熱蒸気利用装置に供給するガス冷却・冷却熱回収回路と、
を備えるガス化ガス冷却およびタール除去装置。
【請求項２】
前記冷却凝縮装置を通過した前記ガス化ガスが通過するように、前記装置本体の前記通路内に前記冷却凝縮装置と並んで前記流出口側に設けられるとともに、下端面が前記貯留部に貯留された前記混濁液の液面より下方に位置され、前記冷却凝縮装置によって前記タールおよび水蒸気を除去された前記ガス化ガスにキャリーオーバーされて残存するタールおよび水を捕集して前記貯留部に貯留された前記混濁液中に落下させるエリミネータを備える請求項１に記載のガス化ガス冷却およびタール除去装置。
【請求項３】
ガス化ガスを冷却するとともに、前記ガス化ガスに含まれるタールを除去するガス化ガス冷却およびタール除去装置であって、
ガス化炉から高温の前記ガス化ガスが流入する流入口と、低温に冷却され、かつタールを除去された前記ガス化ガスが流出する流出口と、前記流入口から前記流出口に向かって流動する前記ガス化ガスを案内する垂直な筒状の通路と、凝縮した水とタールの混濁液を貯留するために前記通路の流出口側の底面に凹状に形成され、下部に前記混濁液を排出するためのドレーン穴が形成された貯留部とが設けられた装置本体と、
前記流入口から流入した前記高温の前記ガス化ガスが通過するように前記装置本体の通路内に前記流入口側に設けられ、前記高温の前記ガス化ガスを中温に冷却する冷却装置と、
前記冷却装置によって前記中温に冷却された前記ガス化ガスが通過するように前記装置本体の前記通路内に前記冷却装置と並んで前記流出口側に設けられ、前記中温に冷却された前記ガス化ガスに水蒸気または噴霧水を吹き付けて前記中温に冷却された前記ガス化ガスに水蒸気を含ませる水吹付け装置と、
前記水吹付け装置を通過した前記ガス化ガスが通過するように、前記装置本体の前記通路内に前記水吹付け装置と並んで前記流出口側に設けられ、前記水吹付け装置によって水蒸気を含まされたガス化ガスを低温に冷却し、前記ガス化ガスに含まれる前記タールおよび水蒸気を凝縮させて前記貯留部に落下させて除去する冷却凝縮装置と、
前記貯留部に貯留された前記混濁液の液面を所定位置に保持する液面保持装置と、
給水装置から供給される冷却水を前記冷却凝縮装置の冷却凝縮コイルの入口に供給し、前記冷却凝縮コイルの出口から流出する水蒸気を前記冷却装置の冷却コイルの入口に供給し、前記冷却コイルの出口から流出する過熱蒸気を過熱蒸気利用装置に供給するガス冷却・冷却熱回収回路と、
を備えるガス化ガス冷却およびタール除去装置。
【請求項４】
前記垂直な筒状の通路の前記流出口側下端部を屈曲させて水平な筒状の流出口側通路を前記装置本体に形成し、前記流出口を前記装置本体に、前記流出口側通路の端部に形成し、
前記冷却凝縮装置を通過した前記ガス化ガスが通過するように、前記流出口側通路内に前記流出口の上流側に設けられるとともに、下端面が前記貯留部に貯留された前記混濁液の液面より下方に位置され、前記冷却凝縮装置によって前記タールおよび水蒸気を除去された前記ガス化ガスにキャリーオーバーされて残存するタールおよび水を捕集して前記貯留部に貯留された前記混濁液中に落下させるエリミネータを備える請求項３に記載のガス化ガス冷却およびタール除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス化ガスを冷却するとともに、ガス化ガス中に含まれるタールを除去する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ガス化ガス中に含まれるタールを高温触媒で改質して除去するタール除去装置が開示されている。これによれば、バイオマスガス化炉で生成されたガス化ガス中に含まれるタールは、タール分解装置において高温触媒に接触することにより、一酸化炭素と水素ガスに改質される。タール分解装置から排出された６００〜８００℃程度の高温のガス化ガスはボイラで２００℃程度に冷却され、このとき析出する塩類等の低温析出ダストはバグフィルタで除塵される。そして、バグフィルタによって１５０℃以下に冷却されたガス化ガスから析出したタールは、洗浄塔を通過する際に壁面に付着して除去される。【０００３】
特許文献２には、タールの付着により熱交換器が熱交換性能を低下することを防止するタール除去装置が開示されている。これによれば、水噴霧装置３５により適正量の水が熱交換器３の容器３１内の生成ガス収容空間に噴霧される。熱交換器３の冷却管３４は滴下する噴霧水と凝縮水とにより伝熱面が洗浄され、凝縮したタールが伝熱面に付着することを防止し、冷却管３４の熱交換性能を維持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１８５１５４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２２９２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、高温のガス化ガスに含まれるタールを触媒などで分解、改質して除去するとともに、ボイラで冷却する装置は知られている。しかし、このような装置は、熱効率、タール除去の達成度合、簡便性の観点から問題が残されている。すなわち、特許文献１に記載のタール除去装置においては、タール分解装置での高温触媒によるタール除去だけでは、ガス化ガス中にかなり多くのタールが残存するので、６００〜８００℃の高温のガス化ガスをボイラで２００℃程度に冷却するとき、ボイラの壁面にタールが付着し効率が悪くなる懸念がある。また、ガス化ガスは、冷却されたとき析出するダストを除塵するためにバグフィルタを通過される。バグフィルタを通過して１５０℃以下になったガス化ガスに残存するタールは洗浄塔によって除去されるが、洗浄塔の壁面に付着するタールは、超音波印加した水を壁面に対し接線方向から噴射して除去する必要がある。さらに、特許文献２に記載のタール除去装置では、生成ガスの冷却で得られた排熱を利用することは考慮されていない。【０００６】
本発明は、ガス化炉で生成された高温のガス化ガスを熱効率よく冷却するとともに、ガス化ガスの冷却時に得られる過熱蒸気を効率よく利用することができるガス化ガス冷却およびタール除去装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、装置本体と、高温のガス化ガスを中温に冷却する冷却装置と、前記中温に冷却されたガス化ガスに水蒸気を含ませる水吹付け装置と、前記水蒸気を含まされたガス化ガスを低温に冷却しタールおよび水蒸気を凝縮させて貯留部に貯留された水とタールとの混濁液中に落下させる冷却凝縮装置と、前記貯留部に貯留された前記混濁液の液面を所定位置に保持する液面保持装置と、前記ガス化ガスの冷却時に得られる過熱蒸気を利用するガス冷却・冷却熱回収回路と、で構成されるガス化ガス冷却およびタール除去装置である。【０００８】
前記装置本体は、ガス化炉から高温の前記ガス化ガスが流入する流入口と、低温に冷却され、かつタールを除去された前記ガス化ガスが流出する流出口と、前記流入口から前記流出口に向かって流動する前記ガス化ガスを案内する筒状の通路と、凝縮した水とタールの混濁液を貯留するために前記通路の底面に前記流出口側に凹状に形成され、下部に前記混濁液を排出するためのドレーン穴が形成された貯留部とが設けられている。
前記冷却装置は、前記流入口から流入した前記高温の前記ガス化ガスが通過するように、前記装置本体の前記通路内に前記流入口側に設けられ、前記高温の前記ガス化ガスを中温に冷却する。前記水吹付け装置は、前記冷却装置によって前記中温に冷却された前記ガス化ガスが通過するように、前記装置本体の前記通路内に前記冷却装置と並んで前記流出口側に設けられ、前記中温に冷却された前記ガス化ガスに水蒸気または噴霧水を吹き付けて前記中温に冷却された前記ガス化ガスに水蒸気を多く含ませて水蒸気リッチな状態にする。前記冷却凝縮装置は、前記水吹付け装置を通過した前記ガス化ガスが通過するように、前記装置本体の前記通路内に前記吹付け装置と並んで前記流出口側に設けられ、前記水吹付け装置によって水蒸気を含まされたガス化ガスを低温に冷却し、前記ガス化ガスに含まれる前記タールおよび水蒸気を凝縮させて前記貯留部に貯留された前記混濁液中に落下させて除去する。前記液面保持装置は、前記貯留部に貯留された前記混濁液の液面を所定位置に保持する。前記ガス冷却・冷却熱回収回路は、給水装置から供給される冷却水を前記冷却凝縮装置の冷却凝縮コイルの入口に供給し、前記冷却凝縮コイルの出口から流出する水蒸気を前記冷却コイルの入口に供給し、前記冷却コイルの出口から流出する過熱蒸気を過熱蒸気利用装置に供給する。【０００９】
前記筒状の通路は前記装置本体に水平に設けてもよく、或は垂直に設けてもよい。水平に設ける場合は、前記冷却凝縮装置は、下端面が前記貯留部に貯留された前記混濁液の液面より下方に位置される。
【発明の効果】
【００１０】
このような構成によると、高温のガス化ガスを冷却装置によって中温に冷却し、中温に冷却され水吹付け装置によって水蒸気リッチな状態にされたガス化ガスを冷却凝縮装置によって低温に冷却するために、ガス冷却・冷却熱回収回路は、給水装置から供給される冷却水を前記冷却凝縮装置の冷却凝縮コイルの入口に供給し、前記冷却凝縮コイルの出口から流出する水蒸気を前記冷却装置の冷却コイルの入口に供給し、前記冷却コイルの出口から流出する過熱蒸気を過熱蒸気利用装置に供給する。これにより、高温のガス化ガスを低温に冷却するときに得られる過熱蒸気を効率よく利用することができる。【００１１】
さらに、前記冷却装置によって中温に冷却されたガス化ガスに水吹付け装置によって水蒸気または噴霧水を吹付けて水蒸気リッチな状態にするので、中温のガス化ガスを簡素な構成で水蒸気リッチな状態にすることができる。そして、この水蒸気リッチなガス化ガスが前記冷却凝縮装置によって冷却されて凝縮したタールは、水蒸気や水に覆われて壁面に付着しにくい状態で下方に落下して除去されるので、タールが冷却凝縮コイルの外面に付着して冷却凝縮装置の冷却機能を低下させることを防止することができる。これにより、高温のガス化ガスを熱効率よく冷却するとともに、高温のガス化ガス中に含まれるタールを簡素な構成で効率的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ガス化ガスの冷却およびタール除去装置の第１の実施形態の全体構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態における液面保持装置に他の実施例を用いたガス化ガスの冷却およびタール除去装置の全体構成を示すブロック図である。
【図３】ガス化ガスの冷却およびタール除去装置の第２の実施形態の全体構成を示すブロック図である。
【図４】ガス化ガスの冷却およびタール除去装置の第３の実施形態の全体構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
１．第１の実施形態の構成
第１の実施形態に係るガス化ガス冷却およびタール除去装置１は、図１に示すように、装置本体１０と、高温のガス化ガスを中温に冷却する冷却装置２０、中温に冷却されたガス化ガスに水蒸気を含ませる水吹付け装置３０、水蒸気を含んだガス化ガスを低温に冷却しタールおよび水蒸気を凝縮させて貯留部１４に貯留されたタールと水との混濁液１６中に落下させる冷却凝縮装置４０、冷却凝縮装置４０を通過したガス化ガスにキャリーオーバーされて残存するタールおよび水を捕集するエリミネータ５０、貯留部１４に貯留された混濁液１６の液面１７を所定位置に保持する液面保持装置６０、ガス化ガスを冷却するとともに、冷却熱を回収するガス冷却・冷却熱回収回路７０により構成される。
【００１４】
装置本体１０は、内部に横長の通路１１が形成され、外周を断熱材で覆われた筐体である。通路１１の上流側端面には、ガス化炉２から高温のガス化ガスが流入する流入口１２が形成され、下流側には、低温に冷却され、かつタールを除去されたガス化ガスが流出する流出口１３が形成されている。通路１１は水平な筒状であり、流入口１２から流出口１３に向かってガス流動方向１８に流動するガス化ガスを案内する。装置本体１０の下板である通路１１の底面には、凝縮した水とタールが混じった混濁液１６を貯留するための凹状の貯留部１４が、流出口１３側の所定範囲に亘って形成されている。貯留部１４の下部には、混濁液１６を排出するためのドレーン穴１５が形成されている。貯留部１４の底面は、ドレーン穴１５が低位となるように傾斜している。ガス化炉２は、間伐材、排木材、稲わら、麦わら、もみがら、コーン等のバイオマス、好ましくは、木質バイオマスからガス化ガスを生成する公知の装置である。
【００１５】
冷却装置２０は、流入口１２から流入した高温（例えば８００℃）のガス化ガスが通過するように、装置本体１０の通路１１内に流入口１２側に設けられている。冷却装置２０のガス流動方向１８の外周面と通路１１の内周面との間には隙間が無く、流入口１２から流入したガス化ガスは全て冷却装置２０を通過する。冷却装置２０は、内部に冷却コイル２１が設けられ、冷却コイル２１の入口２２から流入する水蒸気が冷却コイル２１を流れて出口２３から流出する間に高温のガス化ガスを中温に冷却する。中温は大部分の種類のタールの凝縮温度より高い、例えば４００〜５００℃である。
【００１６】
水吹付け装置３０は、給水装置７１と、冷却凝縮装置４０の冷却凝縮コイル４１と、水蒸気吹付け部３１と、給水装置７１を冷却凝縮コイル４１の入口４２に接続するパイプ７２と、冷却凝縮コイル４１の出口４３を水蒸気吹付け部３１の入口３２に接続するパイプ７３とによって構成されている。水蒸気吹付け部３１は、冷却装置２０によって中温に冷却されたガス化ガスが通過するように、装置本体１０の通路１１内に冷却装置２０と並んで流出口１３側に設けられている。水蒸気吹付け部３１のガス流動方向１８の外周面と通路１１の内周面との間には隙間が無く、冷却装置２０を通過したガス化ガスは全て水蒸気吹付け部３１を通過する。水蒸気吹付け部３１は、中温に冷却されたガス化ガスに中温より低い吹付け温度（例えば２５０〜３００℃）の水蒸気を入口３２から供給され、この吹付け温度の水蒸気を中温のガス化ガスに吹き付けてガス化ガスに水蒸気を含ませて水蒸気リッチな状態にする。水吹付け装置３０は、冷却装置２０を通過して通路１１を下流方向に流れる中温のガス化ガスに向かって吹付け温度の水蒸気を下流側からほぼ水平方向に均等に水蒸気吹付け部３１から吹付ける。なお、水吹付け装置３０は、通路１１を下流方向に流れる中温のガス化ガスに吹付け温度の水蒸気を上流側からほぼ水平方向に均等に水蒸気吹付け部３１から吹付けるようにしてもよい。
【００１７】
冷却凝縮装置４０は、水吹付け装置３０を通過したガス化ガスが通過するように、装置本体１０の通路１１内に水吹付け装置３０と並んで流出口１３側に設けられている。冷却凝縮装置４０は、貯留部１４の上方に配置され、冷却凝縮装置４０の下端面は貯留部１４に貯留された混濁液１６の液面１７より下方に位置されている。これによって、通路１１の下面を除く内周面と液面１７とで区画される区域の内周面と冷却凝縮装置４０のガス流動方向１８の外周面との間には隙間が無く、水吹付け装置３０を通過したガス化ガスは全て冷却凝縮装置４０を通過する。冷却凝縮装置４０は、内部に冷却凝縮コイル４１が設けられ、冷却凝縮コイル４１の入口４２から流入する水が冷却凝縮コイル４１を流れるうちに水蒸気となって出口４３から流出するまでの間に、水蒸気を吹付けられて中温より僅かに冷却されて下流方向に流れるガス化ガスを例えば５０℃の低温に冷却する。ガス化ガスは冷却凝縮装置４０を通過する間に、タールおよび水の凝縮温度より低くなるので、ガス化ガスに含まれるタールおよび水蒸気は凝縮し、冷却凝縮コイル４１の外面を伝って下方に流れ、貯留部１４に貯留された混濁液１６中に落下してガス化ガスから除去される。
【００１８】
エリミネータ５０は、冷却凝縮装置４０を通過したガス化ガスが通過するように、装置本体１０の通路１１内に冷却凝縮装置４０と並んで流出口１３側に設けられている。エリミネータ５０は、貯留部１４の上方に配置され、エリミネータ５０の下端面は貯留部１４に貯留された混濁液１６の液面１７より下方に位置されている。これによって、通路１１の下面を除く内周面と液面１７とで区画される区域の内周面とエリミネータ５０のガス流動方向１８の外周面との間には隙間が無く、冷却凝縮装置４０を通過したガス化ガスは全てエリミネータ５０を通過する。エリミネータ５０は、多数の波板５１が、隣接する波板５１の上下方向の側縁がガス流動方向１８に隙間を持った状態で重なるように並んで立設され、冷却凝縮装置４０によってタールおよび水蒸気を除去されたガス化ガスが通過する間に、キャリーオーバーされてガス化ガス中に残存するタールおよび水を捕集し、波板５１の外面を伝って貯留部１４に貯留された混濁液１６中に落下させる。エリミネータ５０を通過したガス化ガスは、流出口１３を介してガス化ガス冷却およびタール除去装置１から集塵装置３に送出され、最終的に塵芥を除去される。このようにして得られたタールフリーガス化ガスは、ガス使用装置４で使用される。ガス使用装置４は、液体燃料化、発電タービン駆動などにガス化ガスを使用する。
【００１９】
液面保持装置６０は、混濁液１６の液面１７を検出する液面計６１、ドレーン穴１５をタール回収装置５に接続するパイプ６２、パイプ６２に設けられ、貯留部１４とタール回収装置５との間を連通、遮断する電磁弁６３、液面計６１の検出信号に応じて電磁弁６３を開閉制御して、貯留部１４に貯留された混濁液１６の液面１７を所定位置に保持する制御装置６４とから構成されている。冷却およびタール除去装置１からパイプ６２を介してタール回収装置５に送出されたタールと水の混濁液１６は、タール回収装置５によってタールと水に分離される。分離されたタールは、ボイラの燃焼炉６などで補助燃料として使用される。分離された水は排水として排水処理装置７で処理される。
【００２０】
ガス冷却・冷却熱回収回路７０は、給水装置７１と、給水装置７１を冷却凝縮装置４０の冷却凝縮コイル４１の入口４２に接続するパイプ７２と、冷却凝縮コイル４１と、冷却凝縮コイル４１の出口４３を冷却装置２０の冷却コイル２１の入口２２に接続するパイプ７４と、冷却コイル２１と、冷却コイル２１の出口２３を過熱蒸気利用装置７５に接続するパイプ７６とから構成されている。給水装置７１は、ガス化炉２から供給される高温のガス化ガスの単位時間当たりの熱量などに応じて供給する水の流量を制御し、ガス化ガス冷却およびタール除去装置１の熱バランスを図っている。給水装置７１では、蒸気タービンの復水、軟質処理水を使用するとよい。
【００２１】
第1の実施形態では、冷却凝縮装置４０の後段にエリミネータ５０を設けているが、冷却凝縮装置４０を通過したガス化ガスに残存するタールの量が許容値以下であるような場合、或いは冷却凝縮装置４０を通過したガス化ガスにキャリーオーバーされて残存するタールをガス化ガス冷却およびタール除去装置１より後段で別途除去する場合は、エリミネータ５０を設ける必要はない。
【００２２】
２．第１の実施形態の作動
ガス化炉２で生成された高温のガス化ガスは装置本体１０の流入口１２から通路１１に流入し、冷却装置２０を通過する。冷却装置２０の冷却コイル２１には、冷却凝縮装置４０の冷却凝縮コイル４１内で吹付け温度に加熱された水蒸気の一部分がパイプ７４を介して入口２２から供給され出口２３から流出するまで流れているので、高温のガス化ガスは、冷却コイル２１と接触する間に水蒸気と熱交換して中温に冷却される。出口２３から流出した過熱蒸気は、過熱蒸気利用装置７５に送られる。過熱蒸気は、蒸気タービンの駆動やガス化炉でガス化剤として利用できる。
【００２３】
冷却凝縮装置４０の冷却凝縮コイル４１には、給水装置７１から前述の低温より低い（例えば最高４０℃）の給水が入口４２から供給される。給水装置７１は、高温のガス化ガスの単位時間当たりの熱量などを考慮し、ガス化ガス冷却およびタール除去装置１の熱バランスをとれる流量の給水を行う。給水装置７１から供給された水は、冷却凝縮装置４０で中温より僅かに冷却したガス化ガスと熱交換して吹付け温度の水蒸気になって出口４３から流出する。冷却凝縮コイル４１の出口４３から流出した吹付け温度の水蒸気の一部分はパイプ７４を介して冷却装置２０の冷却コイル２１の入口２２に送られる。
【００２４】
水吹付け装置３０では、給水装置７１から供給された水が冷却凝縮装置４０の冷却凝縮コイル４１を流れる間に吹付け温度の水蒸気になって出口４３から流出し、出口４３から流出した吹付け温度の水蒸気の他部分がパイプ７３を介して水蒸気吹付け部３１の入口３２に送られる。水吹付け装置３０は、冷却装置２０を通過して中温に冷却されたガス化ガスに吹付け温度の水蒸気を水蒸気吹付け部３１に設けられたノズルから吹付ける。これにより、中温のガス化ガスは僅かに冷やされるとともに水蒸気を多く含んだ水蒸気リッチなガス化ガスになり、冷却凝縮装置４０に流動する。
【００２５】
水蒸気リッチなガス化ガスは、冷却凝縮コイル４１と接触する間に水蒸気および水と熱交換して低温（例えば５０℃程度）に冷却される。この間に水蒸気リッチなガス化ガスに含まれるタールおよび水蒸気が夫々の凝縮温度より低くなり凝縮する。凝縮したタールおよび水は冷却凝縮コイル４１の外面を伝わって貯留部１４に貯留された水とタールの混濁液１６中に落下する。このとき、凝縮したタールは水蒸気リッチな環境にあるので、水蒸気或いは水に覆われて冷却凝縮コイル４１の外面に付着することが防止され、冷却凝縮装置４０の冷却機能を低下させることがない。
【００２６】
冷却凝縮装置４０を通過した低温のガス化ガスは、エリミネータ５０を通過する間に、ガス中にキャリーオーバーされて残存するタールおよび水を捕集される。捕集されたタールおよび水は、波板５１の外面を伝って貯留部１４に貯留された混濁液１６中に落下する。タールは水に覆われて壁に付着しにくい状態でエリミネータ内で下方に落下して除去されるので、タールが波板５１の外面に付着してエリミネータの機能を低下させることを防止することができる。エリミネータ５０を通過したガス化ガスは、流出口１３から集塵装置３に送出され、タールフリーガス化ガスとなり、液体燃料化、発電タービン駆動などに使用される。
【００２７】
貯留部１４に貯留された混濁液１６の液面１７は液面計６１によって計測され、電磁弁６３を開閉することによって底面から混濁液１６を排出することによって液面１７は所定位置に保持される。これによって、冷却凝縮装置４０およびエリミネータ５０の下端面は混濁液１６の液面１７より下方に位置される。液面１７が所定位置より高くなると電磁弁６３が開いて、混濁液１６がドレーン穴１５に向かって傾斜している底面を流動してドレーン穴１５から排出される。液面１７が所定位置になると、電磁弁６３は閉鎖する。タールは水より比重が大きいので、貯留部１４に貯留された混濁液１６おいては、貯留部の底面に向かうほど水に対するタールの割合が大きくなる。貯留部１４からタール回収装置５に送出された混濁液１６は、タール回収装置５によってタールと水に分離される。分離されたタールは、ボイラの燃焼炉６などにおいて補助燃料として使用され、分離された水は排水処理装置７で処理される。
【００２８】
エリミネータ５０を設けない場合は、冷却凝縮装置４０によってタールおよび水蒸気が凝縮して除去されたガス化ガスは、装置本体１０の流出口１３から外部に流出し、残存するタールの量が許容値以下であるガス化ガスを使用するガス使用装置で使用される。または必要に応じて別途設けた、キャリーオーバーしたタールおよび水を除去するエリミネータおよび集塵装置を介してガス使用装置４に送出され、液体燃料化、発電タービン駆動などに使用される。
【００２９】
上記第１の実施形態では、液面保持装置６０は、液面計６１の検出信号に応じて電磁弁６３を開閉制御して、貯留部１４に貯留された混濁液１６の液面１７を所定位置に保持しているが、これに限定されるものでない。例えば、図２に示すように、貯留部１４に大気室６５をドレーン穴１５を囲んで区画し、貯留部１４と大気室６５とを仕切る壁６６の下端を貯留部１４の底面から少し離すことによって、貯留部１４と大気室６５とを貯留部１４の底面近傍で連通させる。そして、液面１７より差Ｈだけ低い高さの筒体６７を大気室６５内でドレーン穴１５を包囲して貯留部１４の底面に立設しても良い。差Ｈは、混濁液１６の液面を所定位置に維持するために、通路１１の流出口１３近傍の負圧および混濁液の比重に基づいて設定される。
【００３０】
３．第１の実施形態の効果
高温のガス化ガスを冷却装置２０によって中温に冷却し、中温に冷却されたガス化ガスに水吹付け装置３０によって水蒸気を吹付けて水蒸気リッチな状態にされたガス化ガスを冷却凝縮装置４０によって低温に冷却するために、ガス冷却・冷却熱回収回路７０は、給水装置７１から供給される冷却水を冷却凝縮装置４０の冷却凝縮コイル４１の入口４２に供給し、冷却凝縮コイル４１の出口４３から流出する水蒸気を冷却装置２０の冷却コイル２１の入口２２に供給し、冷却コイル２１の出口２３から流出する過熱蒸気を過熱蒸気利用装置７５に供給する。これにより、高温のガス化ガスを低温に冷却するときに得られる過熱蒸気を効率よく利用することができる。
【００３１】
さらに、冷却装置２０によって中温に冷却されたガス化ガスに水吹付け装置３０によって水蒸気を吹付けて水蒸気を多く含む水蒸気リッチな状態にするので、中温のガス化ガスを簡素な構成で水蒸気リッチな状態にすることができる。そして、この水蒸気リッチなガス化ガスが冷却凝縮装置４０によって冷却されることによってタールおよび水蒸気が凝縮して下方の混濁液１６中に落下する。凝縮したタールは、水蒸気や水に覆われて壁面に付着しにくい状態で下方に落下して除去されるので、タールが冷却凝縮コイル４１の外面に付着して冷却凝縮装置４０の冷却機能を低下させることを防止することができ、高温のガス化ガスを熱効率よく冷却するとともに、高温のガス化ガス中に含まれるタールを簡素な構成で効率的に除去することができる。
【００３２】
第１の実施形態では、装置本体１０の通路１１内に冷却凝縮装置４０と並んで流出口１３側にエリミネータ５０が設けられているので、冷却凝縮装置４０によってタールおよび水分を除去されたガス化ガスにキャリーオーバーされて残存するタールおよび水分をエリミネータ５０で捕集して下方の混濁液１６中に落下させて除去することができる。このとき、キャリーオーバーされたタールは、水蒸気や水に覆われてエリミネータの波板５１の外面を伝って下方に落下して除去するので、波板５１の外面に付着してエリミネータの機能を低下させることを防止することができる。
【００３３】
さらに、給水装置７１から供給される冷却水が冷却凝縮装置４０の冷却凝縮コイル４１の入口４２に供給され、冷却凝縮コイル４１の出口４３から流出する水蒸気の一部分が冷却装置２０の冷却コイル２１の入口２２に供給され、他部分が水吹付け装置３０の水蒸気吹付け部３１の入口３２に供給され、冷却コイル２１の出口２３から流出する過熱蒸気が過熱蒸気利用装置７５に供給されるので、水吹付け装置３０によって中温のガス化ガスに吹付ける水蒸気を簡素な構成で熱効率よく生成することができるとともに、ガス化ガスの冷却時に得られる過熱蒸気を過熱蒸気利用装置７５で効率よく利用することができる。
【００３４】
第１の実施形態では、水吹付け装置３０は、冷却凝縮コイル４１から流出する水蒸気の一部である他部分を利用しているが、水蒸気を安価に他から利用できる場合は、この安価な水蒸気を水吹付け装置３０の水蒸気吹付け部３１の入口３２に供給するようにしてもよい。
【００３５】
４．第２の実施形態の構成
第２の実施形態は、図３に示すように、水吹付け装置３５が水蒸気ではなく、噴霧水を冷却装置２０によって中温に冷却されたガス化ガスに吹き付ける点のみが第１の実施形態と異なるので、第１の実施形態と同じ構成要素には同一の参照番号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００３６】
水吹付け装置３５は、高圧水供給装置３６と、噴霧水吹付け部３７と、高圧水供給装置３６を噴霧水吹付け部３７の入口３８に接続するパイプ３９とで構成されている。噴霧水吹付け部３７は、冷却装置２０によって中温に冷却されたガス化ガスが通過するように、装置本体１０の通路１１内に冷却装置２０と並んで流出口１３側に設けられている。噴霧水吹付け部３７のガス流動方向１８の外周面と通路１１の内周面との間には隙間が無く、冷却装置２０を通過したガス化ガスは全て噴霧水吹付け部３７を通過する。噴霧水吹付け部３７は、高圧水供給装置３６に接続されて高圧水が入口３８から供給され、この高圧水をスプレーノズルで噴霧水にして中温のガス化ガスに吹き付け、ガス化ガスに水蒸気を含ませて水蒸気リッチな状態にする。水吹付け装置３５は、冷却装置２０を通過して通路１１を下流方向に流れる中温のガス化ガスに向かって噴霧水を下流側からほぼ水平方向に均等に噴霧水吹付け部３７から吹付ける。なお、水吹付け装置３５は、通路１１を下流方向に流れる中温のガス化ガスに噴霧水を上流側からほぼ水平方向に均等に噴霧水吹付け部３７から吹付けるようにしてもよい。
【００３７】
冷却装置２０を通過した中温のガス化ガスは、水吹付け装置３５によって噴霧水を吹付けられ、僅かに冷やされるとともに水蒸気を多く含んで水蒸気リッチなガス化ガスになり、冷却凝縮装置４０に流動する。第２の実施形態は、水吹付け装置３０を水吹付け装置３５に置き換えた以外の構成は第１の実施形態と同じである。
【００３８】
５．第２の実施形態の効果
第２の実施形態によれば、水吹付け装置３５によって中温のガス化ガスに吹付ける噴霧水として、軟質処理水ではなく、例えば通常の水道水を用いることができるので、経済的に有利である。
【００３９】
６．第３の実施形態の構成
第３の実施形態は、図４に示すように、水平ではなく垂直な筒状の通路８１が装置本体８０に形成されている点が第１の実施形態と異なるので、相異点を中心に説明し、第１の実施形態と同じ構成要素には同一の参照番号を付して詳細な説明を省略する。
【００４０】
第３の実施形態に係るガス化ガス冷却およびタール除去装置８は、図４に示すように、装置本体８０と、高温のガス化ガスを中温に冷却する冷却装置２０、中温に冷却されたガス化ガスに水蒸気を含ませる水吹付け装置３０、水蒸気を含んだガス化ガスを低温に冷却しタールおよび水蒸気を凝縮させて貯留部１４に貯留されたタールと水との混濁液１６中に落下させる冷却凝縮装置４５、冷却凝縮装置４５を通過したガス化ガスにキャリーオーバーされて残存するタールおよび水を捕集するエリミネータ５０、貯留部１４に貯留された混濁液１６の液面１７を所定位置に保持する液面保持装置６０、ガス化ガスを冷却するとともに、冷却熱を回収するガス冷却・冷却熱回収回路７０により構成される。
【００４１】
装置本体８０は、内部に縦長の通路８１が形成され、外周を断熱材で覆われた筐体である。通路８１の上端面には、ガス化炉２から高温のガス化ガスが流入する流入口８２が形成されている。装置本体８０には、垂直な筒状の通路８１の下端部を屈曲させて水平な筒状の流出口側通路８４が形成されている。装置本体８０の流出口側通路８４の端面には流出口８３が形成されている。通路８１は流入口８２から流入するガス化ガスが流出口８３に向かってガス流動方向８８に流動するように案内する。装置本体８０の下板である通路８１の下端面と流出口側通路８４の底面との両面には、凝縮した水とタールが混じった混濁液１６を貯留するための凹状の貯留部１４が形成されている。貯留部１４の下部には、混濁液１６を排出するためのドレーン穴１５が形成されている。貯留部１４の底面は、ドレーン穴１５が低位となるように傾斜している。
【００４２】
冷却装置２０、水吹付け装置３０、冷却凝縮装置４５、エリミネータ５０、液面保持装置６０およびガス冷却・冷却熱回収回路７０は、第１の実施形態と同様の構成および機能を有するので、第１の実施形態との相異点を以下に述べる。冷却装置２０、水吹付け装置３０および冷却凝縮装置４５は、垂直な筒状の通路８１内に第１の実施形態と同様に設けられている。
【００４３】
水吹付け装置３０は、冷却装置２０を通過して通路８１を下流方向に流れる中温のガス化ガスに向かって吹付け温度の水蒸気を下流側からほぼ垂直上方向に均等に水蒸気吹付け部３１から吹付ける。なお、水吹付け装置３０は、通路１１を下流方向に流れる中温のガス化ガスに吹付け温度の水蒸気を上流側からほぼ垂直下方向に均等に水蒸気吹付け部３１から吹付けるようにしてもよい。冷却凝縮装置４５は、貯留部１６の上方に配置され、垂直な筒状の通路８１の内周面と冷却凝縮装置４５のガス流動方向８８の外周面との間には隙間が無く、水吹付け装置３０を通過したガス化ガスは全て冷却凝縮装置４５を通過する。従って、第１の実施形態のように、冷却凝縮装置４５の下端面が混濁液１６の液面１７より下方に位置することはない。冷却凝縮装置４５の冷却凝縮コイル４６の入口４７が給水装置７１にパイプ７２を介して接続され、出口４８が水吹付け装置３０の入口３２にパイプ７３を介して接続されるとともに冷却装置２０の入口２２にパイプ７４を介して接続されている。
【００４４】
エリミネータ５０は、冷却凝縮装置４５を通過したガス化ガスが通過するように、装置本体８０の流出口側通路８４内に貯留部１６の上方に流出口８３側に設けられている。エリミネータ５０の下端面は貯留部１４に貯留された混濁液１６の液面１７より下方に位置されている。これによって、流出口側通路８４の下面を除く内周面と液面１７とで区画される区域の内周面とエリミネータ５０のガス流動方向の外周面との間には隙間が無く、冷却凝縮装置４５を通過したガス化ガスは全てエリミネータ５０を通過する。
【００４５】
第３の実施形態では、冷却凝縮装置４５の後段にエリミネータ５０を設けているが、第１の実施形態の場合と同様に、エリミネータ５０が不要のときは、エリミネータ５０および流出口側通路８４を設ける必要はない。この場合は、垂直な筒状の通路８１の下端部側面に流出口８３を設け、貯留部１４を通路８１の底面に凹設する。
【００４６】
第３の実施形態では、水吹付け装置３０は、冷却凝縮コイル４６から流出する水蒸気の一部である他部分を利用しているが、第１の実施形態の場合と同様に、安価な水蒸気を利用できる場合は、この水蒸気を水吹付け装置３０で使用するようにしてもよい。
【００４７】
液面保持装置６０は、第１の実施形態の場合と同様に、図２に示すように、貯留部１４に大気室６５をドレーン穴１５を囲んで区画し、貯留部１４と大気室６５とを仕切る壁６６の下端を貯留部１４の底面から少し離間させ、液面１７より差Ｈだけ低い高さの筒体６７を大気室６５内でドレーン穴１５を包囲して貯留部１４の底面に立設する構成にしてもよい。
【００４８】
７．第３の実施形態の効果
第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、通路８０を垂直な筒状にしたので、ガス化ガス冷却およびタール除去装置８の設置面積を小さくすることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１，８：ガス化ガス冷却およびタール除去装置、  ２：ガス化炉、  １０，８０：装置本体、１１，８１：通路、  １２，８２：流入口、  １３，８３：流出口、  １４：貯留部、  １５：ドレーン穴、  １６：混濁液、  １７：液面、  １８，８８：ガス流動方向、  ２０：冷却装置、  ２１：冷却コイル、  ２２：入口、  ２３：出口、  ３０，３５：水吹付け装置、  ３１：水蒸気吹付け部、  ３２，３８：入口、  ３６：高圧水供給装置、  ３７：噴霧水吹付け部、  ４０，４５：冷却凝縮装置、  ４１，４６：冷却凝縮コイル、  ４２，４７：入口、  ４３，４８：出口、  ５０：エリミネータ、  ６０：液面保持装置、  ７０：ガス冷却・冷却熱回収回路、  ７１：給水装置、  ７５：過熱蒸気利用装置、  ８４：流出口側通路
【図１】
2020054089.tif 000003
【図２】
2020054089.tif 000004
【図３】
2020054089.tif 000005
【図４】
2020054089.tif 000006
【国際調査報告】
2020054089.tif 000007
2020054089.tif 000008
2020054089.tif 000009