(57)【要約】【課題】高分子ガス中に含まれるダストが付着しにくく、ガスの混合性が良好であり、水蒸気の供給に伴うクールスポットが形成されにくいガス改質炉と、その付着物除去方法を提供する。【解決手段】サイクロン状の酸素混合室１１の上部に、絞り部１３を介してガス変換室１２を設ける。酸素混合室１１には高分子ガスと酸素とが吹き込まれ、絞り部１３には水蒸気が吹き込まれる。高分子ガス中に含まれるダストは酸素混合室１１で分離され、溶融スラグとなる。ガス変換室１２の内壁へのダスト付着量が増加した際には、ガス変換室１２に設けた昇温用の酸素供給手段または酸素バーナ２０によりガス変換室１２を１５００℃以上まで昇温して、付着物を溶融・除去する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子ガスと酸素とが吹き込まれるサイクロン状の酸素混合室の上部に、水蒸気が吹き込まれる絞り部を介してガス変換室を設けたことを特徴とするガス変換炉。
【請求項２】
サイクロン状の酸素混合室が、高分子ガス中のダスト溶融室を兼ねるものとした請求項１記載のガス改質炉。
【請求項３】
サイクロン状の酸素混合室の下部出口を水封コンベヤに接続した請求項２記載のガス改質炉。
【請求項４】
請求項１記載のガス変換炉のガス変換室に、昇温用の酸素供給手段または酸素バーナを設けておき、ガス変換室の内壁へのダスト付着量が増加した際に、ガス変換室を１５００℃以上まで昇温して付着物を溶融することを特徴とするガス改質炉の付着物除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみや下水汚泥などの廃棄物や、バイオマスから得られた高分子ガスを、水素ガスや一酸化炭素ガスなどの低分子ガスに改質するために用いられるガス改質炉及びその付着物除去方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平１０−１４４３３６号公報
【０００３】上記のような廃棄物やバイオマスから得られた高分子ガスを酸素及び水蒸気と１２００℃程度の高温条件下で接触させ、水素ガスや一酸化炭素ガスなどの低分子ガスに改質することは、特許文献１に示すように従来から知られている。このためのガス改質炉として最近では、図２に示すような円筒状の炉が一般的に用いられている。
【０００４】図２に示す従来のガス変換炉は、炉体１の下部に高分子ガス供給口２と酸素供給口３と水蒸気供給口４とを設けたもので、炉内に吹き込まれた高分子ガスと酸素及び水蒸気を、１２００℃程度の高温条件下で混合撹拌する。そして混合されたガスを１．５〜２．０ｍ／ｓの速度で上方に移動させながら４秒程度の滞留時間を確保し、この間に改質反応を完了させて上部出口５から改質ガスを取り出す構造となっている。
【０００５】ところがこのような構造のガス改質炉では、廃棄物由来の高分子ガス中に含まれるダストが炉体１の内壁面に付着するために、長期間の連続運転が行えないという問題があった。また炉体１が大型化すると、高分子ガスと酸素及び水蒸気との混合が十分に行われにくくなり、改質効率が低下するという問題があった。さらに水蒸気の供給に伴って炉内に局部的低温部であるクールスポットが形成され、改質効率が低下するという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来の問題点を解決し、高分子ガス中に含まれるダストが付着しにくく、ガスの混合性が良好であり、水蒸気の供給に伴うクールスポットが形成されにくいガス改質炉を提供するためになされたものである。また本発明の他の目的は、炉体内壁に高分子ガス中に含まれるダストが付着した場合にも、炉の運転を停止することなく付着物を除去することができるガス改質炉の付着物除去方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するためになされた本発明のガス改質炉は、高分子ガスと酸素とが吹き込まれるサイクロン状の酸素混合室の上部に、水蒸気が吹き込まれる絞り部を介してガス変換室を設けたことを特徴とするものである。なおサイクロン状の酸素混合室が、高分子ガス中のダスト溶融室を兼ねるものとすることが好ましく、サイクロン状の酸素混合室の下部出口を水封コンベヤに接続することが好ましい。
【０００８】また本発明のガス改質炉の付着物除去方法は、上記のガス変換炉のガス変換室に昇温用の酸素供給手段または酸素バーナを設けておき、ガス変換室の内壁へのダスト付着量が増加した際に、ガス変換室を１５００℃以上まで昇温して付着物を溶融することを特徴とするものである。
【０００９】本発明のガス改質炉によれば、高分子ガスと酸素とがサイクロン状の酸素混合室内において均一に混合されるため、酸素混合室内は１５００℃程度の高温となり、高分子ガス中に含まれるダストは溶融スラグとなる。そして、混合ガスが絞り部を通過する際に水蒸気を混合され、１２００℃程度の温度となってその上方のガス変換室に移行し、必要な滞留時間を確保しつつガス改質がなされる。このためダストが粘着性の高い状態となる１３００℃前後の温度域を回避することができ、ガス変換室の内壁に付着物を生じにくい。
【００１０】しかも、何らかの理由によりガス変換室の内壁へのダスト付着量が増加した際には、ガス変換炉のガス変換室に設けた昇温用の酸素供給手段または酸素バーナを利用してガス変換室を１５００℃以上まで昇温することにより、付着物を溶融させて流下させることができる。このため容易かつ迅速な復旧が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を示す。
図１に示すように、本発明のガス改質炉は酸素混合室１１とその上方に設けられたガス変換室１２とからなり、それらの間は絞り部１３を介して接続されている。酸素混合室１１はサイクロンのように下部が円錐形状となっており、上部側壁に高分子ガス供給口１４と酸素供給口１５とが設けられている。廃棄物やバイオマス由来の高分子ガスは高分子ガス供給口１４から酸素混合室１１の内部に接線方向に吹き込まれ、同様に酸素が酸素供給口１５から酸素混合室１１の内部に接線方向に吹き込まれる。このため高分子ガスと酸素とは比較的小型の酸素混合室１１の内部で激しく撹拌されながら均一に混合され、一部が燃焼して１５００℃前後の高温となる。
【００１２】酸素混合室１１内に吹き込まれた高分子ガス中に含まれるダストは、サイクロンの原理により室内で旋回しながらガス中から分離され下部に落下するが、その間に１５００℃前後の高温により溶融されてスラグ化し、下部出口１６から流下する。この下部出口１６は水封コンベヤ１７により水封しておき、スラグは水砕スラグとして取り出せるが、外気が吸引されることのないようにしておくことが好ましい。このようにして、高分子ガス中に含まれるダストの大部分は酸素混合室１１内でスラグ化される。
【００１３】次に高分子ガスと酸素との混合ガスは、酸素混合室１１の上部中央に形成された絞り部１３を通過してガス変換室１２に入る。絞り部１３の内径は、酸素混合室１１の上部径の１／２程度が適当である。この絞り部１３には水蒸気供給口１８が設けられており、高温に加熱された水蒸気が供給される。このため混合ガスと水蒸気との混合性も良好となる。しかも水蒸気の温度を４００℃以下としておけば、１５００℃前後の高温の混合ガスが絞り部１３を通過する際に１２００℃前後まで急速に冷却される。このため、ダストが粘着性の高い状態となる１３００℃前後の温度域を回避することができる。またこのように予め高温にした混合ガス中に絞り部１３において水蒸気を混合するため、従来のようなクールスポットが生ずることもない。
【００１４】その後、混合ガスは従来と同様の１．５〜２．０ｍ／ｓの上昇速度でガス変換室１２の内部を移動し、４秒間程度の必要な滞留時間を確保する。この間に水素ガスや一酸化炭素ガスなどの低分子ガスへのガス改質反応が完了し、上端の取り出し口１９から改質ガスが取り出される。前記したように、高分子ガス中に含まれるダストの大部分は酸素混合室１１内で分離されているうえ、ガス変換室１２の内部は１１００℃前後に保たれているので、従来構造のガス改質炉に比較すれば、ガス変換室１２の内壁にダストの付着は生じにくい。
【００１５】しかしそれでもなお長期間にわたり運転を継続すると、ガス変換室１２の内壁にダストが次第に付着して成長する可能性がある。そこで本発明の付着物除去方法によれば、このガス変換室１２に昇温用の酸素供給手段または酸素バーナ２０を設けておき、ガス変換室１２の内壁へのダスト付着量が増加した際に、酸素供給手段または酸素バーナ２０を利用してガス変換室を１５００℃以上まで昇温する。
【００１６】このようにして１５００℃以上の高温に加熱すれば、ガス変換室１２の内壁の付着物は溶融スラグとなって下方に流下し、酸素混合室１１の下部出口１６から排出することができる。このようにして本発明によれば、長期間運転を停止することなく付着物を除去することができるから、ガス改質炉の復旧を簡単かつ迅速に行うことができる。
【００１７】
【発明の効果】以上に説明した本発明の効果を要約すると下記の通りである。
▲１▼  高分子ガス、酸素、水蒸気の混合が均一に行われる。このため優れたガス改質効率を達成することができる。
▲２▼  水蒸気の添加によるクールスポットの発生がない。
▲３▼  低分子ガス中に含まれるダストは高温の酸素混合室で分離されてスラグ化するため、ガス変換室に持ち込まれにくい。
▲４▼  仮にダストがガス変換室に持ち込まれても、ガス変換室はダストが粘着性を示す温度以下であるため、内壁にダストが付着しにくい。
▲５▼  またガス変換室の内壁にダストが付着して成長した場合には、ガス変換室を１５００℃以上まで昇温することにより、容易に付着物を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す断面図である。
【図２】従来のガス改質炉を示す断面図である。
【符号の説明】
１  従来のガス変換炉の炉体、２  高分子ガス供給口、３  酸素供給口、４  水蒸気供給口、５  上部出口、１１  本発明のガス改質炉の酸素混合室、１２  ガス変換室、１３  絞り部、１４  高分子ガス供給口、１５  酸素供給口、１６下部出口、１７  水封コンベヤ、１８  水蒸気供給口、１９  取り出し口、２０  酸素供給手段または酸素バーナ
【図１】
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【図２】
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