(57)【要約】【課題】  改質器本体内において堆積物によってガス流路が塞がれることのないガス改質器を提供する。【解決手段】  ガス改質器１０は熱分解ガスと改質用酸化剤とが反応する改質器本体１０ａと、入口１２と、出口１３とを備えている。改質器本体１０ａの底部であって、出口１３の上方に堆積物貯留部１５が設けられている。改質器本体１０ａ内で生じる堆積物は堆積物貯留部１５に貯留されるため、出口１３に通じるガス流路を塞ぐことはない。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物から生成された熱分解ガスと、改質用酸化剤とが高温下で混合されて熱分解ガスから改質ガスを生成する改質器本体と、
改質器本体に設けられ、熱分解ガスと改質用酸化剤とが流入する入口と、
改質器本体に設けられ、改質ガスが流出する出口とを備え、
改質ガス本体の底部に、堆積物により改質器本体が閉塞することを防止する閉塞防止装置を設けたことを特徴とするガス改質器。
【請求項２】
閉塞防止装置は、改質器本体の底部に設けられた堆積物貯留部からなることを特徴とする請求項１記載のガス改質器。
【請求項３】
改質器本体は、入口側の下降流部分と、出口側の上昇流部分と、下降流部分の下部と上昇流部分の下部との間に設けられた水平流部分とを有し、
堆積物の貯留部はこの水平流部分に設けられていることを特徴とする請求項２記載のガス改質器。
【請求項４】
堆積貯留部に、堆積物を改質器本体の外方へ排出する堆積物排出機構を設けたことを特徴とする請求項３記載のガス改質器。
【請求項５】
堆積物排出機構は、改質器本体内に延びるスクリューからなることを特徴とする請求項４記載のガス改質器。
【請求項６】
堆積物排出機構のスクリューのうち改質器本体内の部分は耐熱金属製となっていることを特徴とする請求項５記載のガス改質器。
【請求項７】
堆積物排出機構のスクリューのうち改質器本体内の部分は耐熱の遠心鋳造管からなっていることを特徴とする請求項５記載のガス改質器。
【請求項８】
堆積物排出機構のスクリューのうち改質器本体内の部分は、耐熱金属製の軸材に耐熱金属製の羽根を溶接してなることを特徴とする請求項５記載のガス改質器。
【請求項９】
堆積物排出機構のスクリューのうち改質器本体内の部分は、耐熱金属製の材料を削り出してなることを特徴とする請求項５記載のガス改質器。
【請求項１０】
堆積物排出機構のスクリューのうち改質器本体内の部分に、スクリューの外径より大きな外径を有する接触用タイヤを設置したことを特徴とする請求項５記載のガス改質器。
【請求項１１】
堆積物貯留部はＶ字状断面を有することを特徴とする請求項５記載のガス改質器。
【請求項１２】
廃棄物から生成された熱分解ガスと、改質用酸化剤とが高温下で混合されて熱分解ガスから改質ガスを生成する改質器本体と、
改質器本体に設けられ、熱分解ガスと改質用酸化剤とが流入する入口と、
改質器本体に設けられ、改質ガスが流出する出口とを備え、
改質器本体は断熱壁からなることを特徴とするガス改質器。
【請求項１３】
改質器本体の上流部に、主バーナーを設けたことを特徴とする請求項１２記載のガス改質器。
【請求項１４】
改質器本体の主バーナーの下流側に、補償用バーナーを設けたことを特徴とする請求項１３記載のガス改質器。
【請求項１５】
主バーナーから都市ガス、プロパンガス、ＬＮＧガス、灯油または軽油を噴射することを特徴とする請求項１３記載のガス改質器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は廃棄物をガス化して得られる熱分解ガスから改質ガスを生成するために用いられるガス改質器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、廃棄物を資源化するためには、廃棄物をガス化しこのガスを化学変化させて工業的に有用なガスに変換あるいは改質する方法がある。
【０００３】
このような廃棄物の資源化方法および資源化装置としては、廃棄物を低温ガス化および高温ガス化する装置が知られている。この場合、初段の低温ガス化で生成する熱分解ガスなどを後段高温ガス化炉で１３００℃以上で加熱することにより、初段低温ガス化炉で生成した熱分解ガスをＨ２などの有用なガスに化学変化させ回収するものがある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−２３６８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した廃棄物の資源化装置では、後段高温ガス化炉で熱分解ガスを化学変化させるために１３００℃以上の高温を用いているため、ガス中の粉塵等は溶融し、液状のスラグとなる。このため、高温ガス化炉は、炉頂部から熱分解ガスを流入し、炉底よりスラグを排出する立型流通管式反応器構造となっている。しかしながら、このような１３００℃を超える高温ガス化装置では、生成する溶融スラグによる炉壁材料の損傷が極めて著しいため、炉壁を強力に冷却する必要がある。このため熱の損失が膨大で、廃棄物の資源化効率が低くなる問題がある。
【０００５】
このような問題を解決するため後段の高温ガス化炉の温度を粉塵の溶融がほとんど生じない１２００℃以下とし、炉壁の冷却を最小限に止めることにより、炉内粉塵の溶融を極力防止しガスの化学変化を主体とするガス変換器ないしはガス化改質器を用いることが考えられる。
【０００６】
なお、図８において、ガス改質器本体１０ａ内に流入する熱分解ガスと改質用酸化剤は、ガス改質器昇温用バーナー１１によって加熱され、改質ガスとなってガス改質器本体１０ａから流出する。
【０００７】
上述のような縦型流通管反応器構造を有するガス改質器１０では、スラグの溶融が減少ないしはなくなる一方、図８に示すように炉底に粉塵が沈降堆積し、改質ガスの出口が閉塞する恐れが生じる。また、炉壁の冷却を最小限にする結果、断熱性の高い炉壁材料を用いる必要上、ガス改質器本体１０ａの熱容量が増すことが避けられない。従って、操業開始に先立ち、ガス改質器１０を所定反応温度まで予熱する際に長時間を必要とする問題が生じる。
【０００８】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、廃棄物から生じる熱分解ガスを改質する装置において、炉床に堆積する粉塵や凝固スラグからなる堆積物によるガス流路の閉塞を防止し、また操業開始時の所定温度への予熱が短時間で終了させることができるガス改質器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】
【０００９】
本発明は、廃棄物から生成された熱分解ガスと、改質用酸化剤とが高温下で混合されて熱分解ガスから改質ガスを生成する改質器本体と、改質器本体に設けられ、熱分解ガスと改質用酸化剤とが流入する入口と、改質器本体に設けられ、改質ガスが流出する出口とを備え、改質ガス本体の底部に、堆積物により改質器本体が閉塞することを防止する閉塞防止装置を設けたことを特徴とするガス改質器である。
【００１０】
本発明は、閉塞防止装置は、改質器本体の底部に設けられた堆積物貯留部からなることを特徴とするガス改質器である。
【００１１】
本発明は、改質器本体は、入口側の下降流部分と、出口側の上昇流部分と、下降流部分の下部と上昇流部分の下部との間に設けられた水平流部分とを有し、堆積物の貯留部はこの水平流部分に設けられていることを特徴とするガス改質器である。
【００１２】
本発明は、堆積貯留部に、堆積物を改質器本体の外方へ排出する堆積物排出機構を設けたことを特徴とするガス改質器である。
【００１３】
本発明は、堆積物排出機構は、改質器本体内に延びるスクリューからなることを特徴とするガス改質器である。
【００１４】
本発明は、堆積物排出機構のスクリューのうち改質器本体内の部分は耐熱金属製となっていることを特徴とするガス改質器である。
【００１５】
本発明は、堆積物排出機構のスクリューのうち改質器本体内の部分は耐熱の遠心鋳造管からなっていることを特徴とするガス改質器である。
【００１６】
本発明は、堆積物排出機構のスクリューのうち改質器本体内の部分は、耐熱金属製の軸材に耐熱金属製の羽根を溶接してなることを特徴とするガス改質器である。
【００１７】
本発明は、堆積物排出機構のスクリューのうち改質器本体内の部分は、耐熱金属製の材料を削り出してなることを特徴とするガス改質器である。
【００１８】
本発明は、堆積物排出機構のスクリューのうち改質器本体内の部分に、スクリューの外径より大きな外径を有する接触用タイヤを設置したことを特徴とするガス改質器である。
【００１９】
本発明は、堆積物貯留部はＶ字状断面を有することを特徴とするガス改質器である。
【００２０】
本発明は、廃棄物から生成された熱分解ガスと、改質用酸化剤とが高温下で混合されて熱分解ガスから改質ガスを生成する改質器本体と、改質器本体に設けられ、熱分解ガスと改質用酸化剤とが流入する入口と、改質器本体に設けられ、改質ガスが流出する出口とを備え、改質器本体は断熱壁からなることを特徴とするガス改質器である。
【００２１】
本発明は、改質器本体の上流部に、主バーナーを設けたことを特徴とするガス改質器である。
【００２２】
本発明は、改質器本体の主バーナーの下流側に、補償用バーナーを設けたことを特徴とするガス改質器である。
【００２３】
本発明は、主バーナーから都市ガス、プロパンガス、ＬＮＧガス、灯油または軽油を噴射することを特徴とするガス改質器である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、改質器本体内において、粉塵や凝固スラグからなる堆積物によってガス流路が塞がれることを未然に防止することができる。このため安定したガス改質器の運転を行うことができる。また、改質器本体内を迅速に加熱して、ガス改質器の起動を迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
第１の実施の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２６】
図１は本発明によるガス改質器の第１の実施の形態を示す図である。
【００２７】
図１に示すように、ガス改質器１０は廃棄物から生成された熱分解ガスと、改質用酸化剤とが高温下で混合して熱分解ガスから改質ガスを生成する改質器本体１０ａと、改質器本体１０ａに設けられ熱分解ガスと改質用酸化剤とが流入する入口１２と、改質器本体１０ａに設けられ改質ガスが流出する出口１３とを備えている。
【００２８】
このうち改質器本体１０ａは、垂直方向に延びる円筒状をなしている。また改質器本体１０ａの出口１３より下方の底部には、堆積物貯留部１５が設けられている。
【００２９】
さらに改質器本体１０ａの上流部には、改質器昇温用バーナー１１が設けられている。
【００３０】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００３１】
廃棄物を例えば５００〜６００℃で熱分解して生成された熱分解ガスと、改質用酸化剤とが入口１２から改質器本体１０ａ内に流入する。熱分解ガスと改質用酸化剤は、その後改質器昇温用バーナー１１により送られる加熱ガスによって１０００〜１２００℃程度まで加熱され、改質器本体１０ａ内で改質される。
【００３２】
この場合、熱分解ガスはメタンなどの有機化合物を主成分とし、改質用酸化剤は酸素を主成分とする。このため改質器本体１０ａ内では次に示すような反応により改質ガスが生成される。
【００３３】
３ＣＨ４＋２Ｏ２→３ＣＯ＋５Ｈ２＋Ｈ２Ｏ
この間、改質器本体１０ａ内では、粉塵や凝固スラグが生じることが考えられるが、これら粉塵や凝固スラグは出口１３下方の堆積物貯留部１５内に堆積物Ｗとして貯留される。このため、これらの堆積物Ｗが改質器本体１０ａ内のうち出口１３に通じるガス流路を塞ぐことはない。
【００３４】
このように、ガス改質器１０を長時間運転しても改質器本体１０ａが閉塞することはないので、ガス改質器１０の運転に支障が生じることはない。
【００３５】
第２の実施の形態
次に図２により、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００３６】
図２に示す第２の実施の形態は、改質器本体１０ａの形状が異なるのみであり、他は図１に示す第１の実施の形態と略同一である。
【００３７】
図２に示す第２の実施の形態において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３８】
図２において改質器本体１０ａは入口１２側に設けられガスが下降する下降流部分１６と、出口１３側に設けられガスが上昇する上昇流部分１８と、下降流部分１６の下部と上昇流部分１７の下部との間に設けられた水平流部分１７とからなっている。
【００３９】
そして水平流部分１７の底部が堆積物貯留部１５を形成している。
【００４０】
本実施の形態によれば、入口１２から流入するガスは、下降流部分１６において下降した後、水平流部分１７を経て上昇流部分１８において上昇する。このため水平流部分１７から上昇流部分１８へガスが移行する際、水平流部分１８の堆積物貯留部１５内に堆積物Ｗを効果的に貯えることができる。
【００４１】
第３の実施の形態
次に図３により、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００４２】
図３に示す第３の実施の形態は、改質器本体１０ａの堆積物貯留部１５に堆積物排出機構（スクリュー）２０を設けたものであり、他は図２に示す第２の実施の形態と略同一である。
【００４３】
図３に示す第３の実施の形態において、図２に示す第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４４】
図３に示すように、改質器本体１０ａの底部に設けられた堆積物貯留部１５に、改質器本体１０ａ全体に延びるスクリュー２０が設けられている。
【００４５】
スクリュー２０は軸材２０ａと、軸材２０ａに取り付けられた複数の羽根２１とを有するとともに、軸受２３，２３により回転自在に支持されている。スクリュー２０の軸材２０ａは改質器本体１０ａの下降流部分１６および上昇流部分１７より外方へ突出して延び、モータ２２により駆動される。
【００４６】
このようなスクリュー２０は堆積物貯留部１５内の堆積物を移送するものである。また改質器本体１０ａの堆積物貯留部１５の端部には、スクリュー２０により移送される堆積物Ｗを外方へ排出する排出口２５が形成されている。
【００４７】
このようなスクリュー２０は、少なくとも改質器本体１０ａ内の部分が耐熱金属製となっているが、このスクリュー２０の改質器本体１０ａ内の部分を遠心鋳造管により形成してもよい。またスクリュー２０の改質器本体１０ａ内の部分を耐熱金属製の軸材２０ａと、この軸材２０ａに溶接で固着された耐熱金属製の羽根２１とから構成してもよい。
【００４８】
さらに軸材２０ａと羽根２１を有するスクリュー２０の改質器本体１０ａ内の部分を、耐熱金属製の材料を削り出すことにより形成してもよい。
【００４９】
図３において、改質器本体１０ａ内の堆積物貯留部１５内に堆積物Ｗが堆積した場合、モータ２２によりスクリュー２０を回転駆動することにより、スクリュー２０の羽根２１により堆積物Ｗを移送することができる。その後、スクリュー２０により移送された堆積物Ｗは、排出口２５から排出される。
【００５０】
次に図４により本実施の形態の変形例について説明する。
【００５１】
図４に示すようにスクリュー２０の軸材２０ａに、羽根２１の外径より大きな外径を有する接触用タイヤ２６が取り付けられている。
【００５２】
図４において、スクリュー２０の軸材２０ａに羽根２１の外径より大きな外径を有する接触用タイヤ２６が取り付けられているため、スクリュー２０の回転中に羽根２１が改質器本体１０ａの底面を擦ることはない。このため、通常耐火物からなる改質器本体１０ａが削り取られることを防止することができる。
【００５３】
第４の実施の形態
次に図５（ａ）（ｂ）により本発明の第４の実施の形態について説明する。
【００５４】
図５（ａ）（ｂ）に示す第４の実施の形態は、改質器本体１０ａの底部に設けられた堆積物貯留部１５がＶ字状断面を有するものであり、他は図３および図４に示す第３の実施の形態と略同一である。
【００５５】
図５（ａ）（ｂ）に示す第４の実施の形態において、図３および図４に示す第３の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５６】
ここで図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００５７】
図５（ａ）（ｂ）において、堆積物貯留部１５がＶ字状断面を有し、このＶ字状断面の堆積物貯留部１５内にスクリュー２０が配置されているので、堆積物貯留部１５内の堆積物Ｗを効果的に下方へ導くことができ、これにより堆積物Ｗをスクリュー２０によって排出口２５まで確実に移送することができる。
【００５８】
第５の実施の形態
次に図６により、本発明の第５の実施の形態について説明する。
【００５９】
図６に示す第５の実施の形態は、改質器１０の改質器本体１０ａが断熱壁２６からなる断熱性を有するものであり、他は図２に示す第２の実施の形態と同一である。
【００６０】
図６に示す第５の実施の形態において、図２に示す第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６１】
図６において、改質器１０の改質器本体１０ａが断熱壁２６からなるため、改質器本体１０ａ内の断熱性を保つことができる。
【００６２】
これにより、改質器本体１０ａ内を高温に維持して、改質器本体１０ａ内での改質反応を高めて改質ガスの回収効率を高めることができる。
【００６３】
第６の実施の形態
次に図７により、本発明の第６の実施の形態について説明する。
【００６４】
図７に示す第６の実施の形態は、改質器本体１０ａの上流部、すなわち下降流部分１６の上部に改質器昇温用バーナー（主バーナー）１１を設け、主バーナー１１の下流側に補償用バーナー１１ａ，１１ｂを設けたものである。他の構成は図６に示す第５の実施の形態と略同一である。
【００６５】
図７に示す第６の実施の形態において、図６に示す第５の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６６】
図７に示すように、補償用バーナー１１ａ，１１ｂのうち、補償用バーナー１１ａは下降流部分１６の下部に設けられ、補償用バーナー１１ｂは上昇流部分１７の下部に設けられている。
【００６７】
図７において、入口１２から熱分解ガスと改質用酸化剤とが改質器本体１０ａ内に流入し、これら熱分解ガスと改質用酸化剤とが改質器本体１０ａ内において反応して改質ガスが生成される。
【００６８】
この場合、改質器昇温用バーナー（主バーナー）１１から予め都市ガス、プロパンガス、ＬＮＧガス、灯油、または軽油等の加熱ガスが改質器本体１０ａ内に噴出され、これら加熱ガスにより改質器本体１０ａ内が予熱される。
【００６９】
改質器本体１０ａ内において、反応に伴って加熱ガスの温度が低下することも考えられるが、この場合は補償用バーナー１１ａ，１１ｂから追加の加熱ガスが改質器本体１０ａ内に送られる。このように追加の加熱ガスを改質器本体１０ａ内に送ることにより、改質器本体１０ａ内の温度の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明によるガス改質器の第１の実施の形態を示す図。
【図２】本発明によるガス改質器の第２の実施の形態を示す図。
【図３】本発明によるガス改質器の第３の実施の形態を示す図。
【図４】本発明によるガス改質器の第３の実施の形態の変形例を示す図。
【図５】本発明によるガス改質器の第４の実施の形態を示す図。
【図６】本発明によるガス改質器の第５の実施の形態を示す図。
【図７】本発明によるガス改質器の第６の実施の形態を示す図。
【図８】ガス改質器の変形例を示す図。
【符号の説明】
【００７１】
１０  ガス改質器
１０ａ  改質器本体
１１  改質器昇温用バーナー
１２  入口
１３  出口
１５  堆積物貯留部
１６  下降流部分
１７  上昇流部分
１８  水平流部分
２０  スクリュー
２０ａ  軸材
２１  羽根
２２  モータ
２５  排出口
【図１】
2005154160.tif 000003
【図２】
2005154160.tif 000004
【図３】
2005154160.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005154160.tif 000007
【図６】
2005154160.tif 000008
【図７】
2005154160.tif 000009
【図８】
2005154160.tif 000010