(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルプ蒸解廃液を黒液ガス化炉でガス化して得られたガス化ガスを、ガス精製装置に導入してガス化ガス中に含まれるナトリウム分及びイオウ分を除去した後、精製されたガス化ガスを燃焼させ、ガスタービンを駆動させて発電し、一方、黒液ガス化炉からの廃液を生石灰とともに苛性化装置に供給し苛性化し、苛性化液に硫化水素及び苛性ソーダを添加・調整してパルプ蒸解薬液として使用する黒液ガス化発電方法であって、
ガス精製装置として移動床式ガス精製装置を用い、ガス化ガス中のナトリウム分及びイオウ分を吸着除去する吸着剤として苛性化装置に供給される生石灰の一部を使用し、使用済み吸着剤を苛性化装置に付設された石灰石分解用のキルンに導入して生石灰に再生するか、又は／及び石膏として回収することを特徴とする黒液ガス化発電システムのガス精製方法。
【請求項２】
パルプ蒸解廃液を黒液ガス化炉でガス化して得られたガス化ガスを、ガス精製装置に導入してガス化ガス中に含まれるナトリウム分及びイオウ分を除去した後、精製されたガス化ガスを燃焼させ、ガスタービンを駆動させて発電し、一方、黒液ガス化炉からの廃液を生石灰とともに苛性化装置に供給し苛性化し、苛性化液に硫化水素及び苛性ソーダを添加・調整してパルプ蒸解薬液として使用する黒液ガス化発電方法であって、
ガス精製装置として生石灰を塗布するバグフィルタ、又は生石灰を噴霧する雰囲気下で使用されるバグフィルタもしくはセラミックフィルタを用い、ガス化ガス中のナトリウム分及びイオウ分の吸着剤である生石灰として苛性化装置に供給される生石灰の一部を使用し、使用済み吸着剤を苛性化装置に付設された石灰石分解用のキルンに導入して生石灰に再生するか、又は／及び石膏として回収することを特徴とする黒液ガス化発電システムのガス精製方法。
【請求項３】
木材チップをパルプ蒸解薬液とともに蒸煮して蒸解させるための蒸解釜と、
蒸解釜からのパルプ蒸解廃液をガス化するための黒液ガス化炉と、
黒液ガス化炉からのガス化ガスを精製してガス化ガス中のナトリウム分及びイオウ分を除去するためのガス精製装置と、
ガス精製装置からの精製ガスを燃焼させるための燃焼器と、
燃焼器からの燃焼ガスを導入するガスタービンと、
ガスタービンに同軸に連結された発電機と、
黒液ガス化炉にガス化炉廃液ラインを介して接続された苛性化装置と、
苛性化装置に生石灰を供給するための石灰石分解用のキルンと、
苛性化装置からの苛性化液を貯留し硫化水素及び苛性ソーダを補給してパルプ蒸解薬液を調整するための白液調整装置とを備えた黒液ガス化発電装置であって、
ガス精製装置が生石灰粒子の移動床を備えたガス精製装置であり、前記キルンの出口とこのガス精製装置の上部とが生石灰供給ラインを介して接続され、このガス精製装置の吸着剤抜出部とキルンとが使用済み吸着剤ラインを介して接続されていることを特徴とする黒液ガス化発電システムのガス精製装置。
【請求項４】
木材チップをパルプ蒸解薬液とともに蒸煮して蒸解させるための蒸解釜と、
蒸解釜からのパルプ蒸解廃液をガス化するための黒液ガス化炉と、
黒液ガス化炉からのガス化ガスを精製してガス化ガス中のナトリウム分及びイオウ分を除去するためのガス精製装置と、
ガス精製装置からの精製ガスを燃焼させるための燃焼器と、
燃焼器からの燃焼ガスを導入するガスタービンと、
ガスタービンに同軸に連結された発電機と、
黒液ガス化炉にガス化炉廃液ラインを介して接続された苛性化装置と、
苛性化装置に生石灰を供給するための石灰石分解用のキルンと、
苛性化装置からの苛性化液を貯留し硫化水素及び苛性ソーダを補給してパルプ蒸解薬液を調整するための白液調整装置とを備えた黒液ガス化発電装置であって、
ガス精製装置が生石灰を塗布したバグフィルタ、又は生石灰を噴霧した雰囲気下で使用されるバグフィルタもしくはセラミックフィルタであり、前記キルンの出口とこのガス精製装置又はこのガス精製装置の直前のガス化ガスラインとが生石灰供給ラインを介して接続され、このガス精製装置の吸着剤抜出部とキルンとが使用済み吸着剤ラインを介して接続されていることを特徴とする黒液ガス化発電システムのガス精製装置。
【請求項５】
使用済み吸着剤ラインに石膏回収ラインが接続された請求項３又は４記載の黒液ガス化発電システムのガス精製装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、黒液（パルプ蒸解廃液）ガス化発電システムにおけるガス精製方法及び装置、詳しくは、ガス化ガス中のナトリウム分及びイオウ分の吸着剤としての生石灰として、系内に設けられた石灰石分解用のキルンから生成する生石灰の一部を使用するようにした黒液ガス化発電システムのガス精製方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パルプ製造の廃液である黒液のガス化発電プロセスにおいて、黒液ガス化炉から排出されるガス化ガスの精製装置は不可欠のユニットである。このガス精製装置では、プロセス下流のガスタービンの腐食、劣化を防ぐために、ガス化ガスに含まれるＮａ分、Ｓ分が除去される。
【０００３】
従来、黒液ガス化炉から排出されるガス化ガスの精製装置としては、ベンチュリ、スプレー塔等の湿式スクラバーが用いられている（例えば、特開平７−２６４８８号公報、特開平８−８１８９０号公報、特表平１０−５０４６０７号公報参照）。
しかし、これらの従来方式では、動力コストが大きく、また同伴用水を搬送するために、高価な液体ポンプが必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、ガス精製装置として移動床、生石灰コートのバグフィルタ、生石灰の噴霧雰囲気下でのバグフィルタ又はセラミックフィルタを用い、吸着剤（反応剤又は回収剤）として緑液（黒液ガス化炉廃液）回収用の苛性化装置に用いられる生石灰（ＣａＯ）の一部を使用し、使用済み吸着剤は苛性化装置に付設された石灰石分解用のキルンで再生するか、又は／及び石膏として回収することにより、すなわち、吸着剤（反応剤）は既存設備である緑液調整装置で使用される生石灰の一部を利用することができ、また、使用済み吸着剤の再生も緑液調整装置を利用することにより、機器コストを削減することができ、さらに、高価な液体ポンプが不要であり、かつ、動力コストの低減を図ることができる黒液ガス化発電システムのガス精製方法及び装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の黒液ガス化発電システムのガス精製方法は、パルプ蒸解廃液（黒液）を黒液ガス化炉でガス化して得られたガス化ガスを、ガス精製装置に導入してガス化ガス中に含まれるナトリウム分及びイオウ分を除去した後、精製されたガス化ガスを燃焼させ、ガスタービンを駆動させて発電し、一方、黒液ガス化炉からの廃液（緑液）を生石灰とともに苛性化装置に供給し苛性化し、苛性化液に硫化水素及び苛性ソーダを添加・調整してパルプ蒸解薬液（白液）として使用する黒液ガス化発電方法であって、
ガス精製装置として移動床式ガス精製装置を用い、ガス化ガス中のナトリウム分及びイオウ分を吸着除去する吸着剤として苛性化装置に供給される生石灰の一部を使用し、使用済み吸着剤を苛性化装置に付設された石灰石分解用のキルンに導入して生石灰に再生するか、又は／及び石膏として回収するように構成されている（図１参照）。
【０００６】
また、本発明の方法は、パルプ蒸解廃液（黒液）を黒液ガス化炉でガス化して得られたガス化ガスを、ガス精製装置に導入してガス化ガス中に含まれるナトリウム分及びイオウ分を除去した後、精製されたガス化ガスを燃焼させ、ガスタービンを駆動させて発電し、一方、黒液ガス化炉からの廃液（緑液）を生石灰とともに苛性化装置に供給し苛性化し、苛性化液に硫化水素及び苛性ソーダを添加・調整してパルプ蒸解薬液（白液）として使用する黒液ガス化発電方法であって、ガス精製装置として生石灰を塗布するバグフィルタ、又は生石灰を噴霧する雰囲気下で使用されるバグフィルタもしくはセラミックフィルタを用い、ガス化ガス中のナトリウム分及びイオウ分の吸着剤である生石灰として苛性化装置に供給される生石灰の一部を使用し、使用済み吸着剤を苛性化装置に付設された石灰石分解用のキルンに導入して生石灰に再生するか、又は／及び石膏として回収することを特徴としている（図２参照）。
【０００７】
本発明の黒液ガス化発電システムのガス精製装置は、木材チップをパルプ蒸解薬液（白液）とともに蒸煮して蒸解させるための蒸解釜と、蒸解釜からのパルプ蒸解廃液（黒液）をガス化するための黒液ガス化炉と、黒液ガス化炉からのガス化ガスを精製してガス化ガス中のナトリウム分及びイオウ分を除去するためのガス精製装置と、ガス精製装置からの精製ガスを燃焼させるための燃焼器と、燃焼器からの燃焼ガスを導入するガスタービンと、ガスタービンに同軸に連結された発電機と、黒液ガス化炉にガス化炉廃液（緑液）ラインを介して接続された苛性化装置と、苛性化装置に生石灰を供給するための石灰石分解用のキルンと、苛性化装置からの苛性化液を貯留し硫化水素及び苛性ソーダを補給してパルプ蒸解薬液（白液）を調整するための白液調整装置とを備えた黒液ガス化発電装置であって、
ガス精製装置が生石灰粒子の移動床を備えたガス精製装置であり、前記キルンの出口とこのガス精製装置の上部とが生石灰供給ラインを介して接続され、このガス精製装置の吸着剤抜出部とキルンとが使用済み吸着剤ラインを介して接続されていることを特徴としている（図１参照）。
【０００８】
また、本発明の装置は、木材チップをパルプ蒸解薬液（白液）とともに蒸煮して蒸解させるための蒸解釜と、蒸解釜からのパルプ蒸解廃液（黒液）をガス化するための黒液ガス化炉と、黒液ガス化炉からのガス化ガスを精製してガス化ガス中のナトリウム分及びイオウ分を除去するためのガス精製装置と、ガス精製装置からの精製ガスを燃焼させるための燃焼器と、燃焼器からの燃焼ガスを導入するガスタービンと、ガスタービンに同軸に連結された発電機と、黒液ガス化炉にガス化炉廃液（緑液）ラインを介して接続された苛性化装置と、苛性化装置に生石灰を供給するための石灰石分解用のキルンと、苛性化装置からの苛性化液を貯留し硫化水素及び苛性ソーダを補給してパルプ蒸解薬液（白液）を調整するための白液調整装置とを備えた黒液ガス化発電装置であって、
ガス精製装置が生石灰を塗布したバグフィルタ、又は生石灰を噴霧した雰囲気下で使用されるバグフィルタもしくはセラミックフィルタであり、前記キルンの出口とこのガス精製装置又はこのガス精製装置の直前のガス化ガスラインとが生石灰供給ラインを介して接続され、このガス精製装置の吸着剤抜出部とキルンとが使用済み吸着剤ラインを介して接続されていることを特徴としている（図２参照）。
これらの装置において、使用済み吸着剤ラインに石膏回収ラインを接続して、使用済み吸着剤の一部又は全部を系外に抜き出して石膏として回収するように構成する場合がある（図１、図２参照）。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することができるものである。
図１は、本発明の実施の第１形態による黒液ガス化発電システムのガス精製装置を示している。図１において、木材チップを蒸解釜１０に入れ、パルプ蒸解薬液（白液）を加えて蒸煮して蒸解させパルプ原料を得る。蒸解釜１０からは、可燃分、Ｎａ2 ＳＯ4 、Ｎａ2 ＣＯ3 等を含むパルプ蒸解廃液（黒液）が留出し、この黒液は黒液ガス化炉１２でガス化燃焼（還元雰囲気での不完全燃焼）して、ＣＯ、Ｈ2 、Ｈ2 Ｓ、Ｎａ化合物等を含むガス化ガスが発生する。このガス化ガスは７００〜１５００℃の高温であるので、冷却器１４で蒸気（スチーム）により間接的に冷却された後、移動床式のガス精製装置１６に導入される。
【００１０】
ガス精製装置１６は、ルーバ、パンチングメタル、金網等の通気性支持体間に、生石灰（ＣａＯ）粒子が移動可能に充填された移動床（移動層）を有している。ガス化ガスは移動床に導入されて生石灰粒子と接触し、ガス中のナトリウム分及びイオウ分は吸着除去される。
移動床自体は４００℃程度での使用も可能であるが、プロセス上流の冷却器１４で熱エネルギーが回収されるので、実際は４００℃以下である。圧力については、移動床は高圧、常圧ともに使用可能であるが、ガス化のためには加圧が必要である。また、これらの条件下の黒液ガス化ガス中で、Ｈ2 Ｓの回収（脱硫反応）は化学平衡上、無理なく進行する。したがって、移動床の運転条件は、常温〜４００℃、常圧〜３０気圧である。
【００１１】
ガス精製装置１６からの精製ガスは燃焼器１８に導入されて燃焼し、燃焼ガスはガスタービン２０に導入され、ガスタービン２０を回転させる。ガスタービン２０には同軸に空気圧縮機２２及び発電機２４が連結されている。空気圧縮機２２からの圧縮空気の一部は燃焼器１８へ送られ、圧縮空気の残部は昇圧コンプレッサ２６で昇圧されて黒液燃焼用空気として使用される。ガスタービン２０からの排ガスは排熱ボイラ２８に導入されて蒸気（スチーム）を発生させ、発生した蒸気は蒸気タービン３０に導入され、蒸気タービン３０を回転させる。蒸気タービン３０には発電機３２が連結されている。３４は復水器である。
【００１２】
黒液ガス化炉から排出されるＮａ2 Ｓ、Ｎａ2 ＣＯ3 等を含むガス化炉廃液（緑液）は、ガス化炉廃液ライン３６を通って苛性化装置３８へ導入されるとともに、石灰石（ＣａＣＯ3 ）分解用のキルン４０からの生石灰（ＣａＯ）が供給されて苛性化処理される。苛性化装置３８からの苛性化液は白液調整装置４２に送られるとともに、Ｈ2 Ｓ、ＮａＯＨ等の薬品が供給されてパルプ蒸解薬液（白液）が調整される。なお、苛性化装置３８とキルン４０とで緑液調整装置が構成される。
【００１３】
キルン４０の出口とガス精製装置１６の移動床の上部とが生石灰供給ライン４４を介して接続されており、キルンで焼成された生石灰の一部は移動床に送られる。この場合、キルンで焼成された生石灰をそのまま移動床に供給することもでき、また、キルンで焼成された生石灰を破砕機で粒状に破砕して移動床に供給することもある。移動床には、焼成された直後の生石灰が供給されるので、系内でＣａＯを焼成できる上に、反応率が向上するという利点がある。
移動床から抜き出された使用済み吸着剤は、使用済み吸着剤ライン４６を通ってキルン４０へ戻され、熱分解されて生石灰が再生される。また、使用済み吸着剤ライン４６には石膏回収ライン４８が接続されており、使用済み吸着剤の一部又は全部を系外に抜き出して石膏として回収する場合もある。
【００１４】
図２は、本発明の実施の第２形態による黒液ガス化発電システムのガス精製装置を示している。本実施形態は、ガス精製装置５０が生石灰を塗布したバグフィルタ、又は生石灰を噴霧した雰囲気下で使用されるバグフィルタもしくはセラミックフィルタであり、キルン４０の出口の生石灰ラインと、この石灰コート型のガス精製装置５０又はこのガス精製装置５０の直前のガス化ガスラインとが生石灰供給ライン４４を介して接続され、このガス精製装置５０の使用済み吸着剤抜出部とキルン４０とが使用済み吸着剤ライン４６を介して接続されるように構成されている。
【００１５】
キルン４０で分解・焼成された生石灰（ＣａＯ）は、必要に応じて粉砕機（図示略）で微粉に粉砕された後、ガス精製装置５０、例えばバグフィルタ又はバグフィルタの上流側のガス化ガスラインに供給される。供給された生石灰粉末はバグフィルタ内のろ布面に付着してコーティング層を形成し、このコーティング層をガス化ガスが流通することにより、生石灰粉末とガス化ガスとが接触して、ガス化ガス中のナトリウム化合物及びイオウ化合物が吸着除去される。
生石灰粉末は運転中に噴霧供給してもよく、又は予めコーティング層を形成した後、通ガスを行うようにしてもよい。後者の場合は、一旦運転を停止してコーティング層を形成させたり、又は複数基のガス精製装置を設置して、切替運転をするように構成する。また、生石灰粉末を噴霧した雰囲気下で使用するバグフィルタの代りにセラミックフィルタ等を使用することもできる。バグフィルタの耐熱温度典型値は１５０℃程度であるので、石灰コート型のガス精製装置の運転条件は、常温〜２００℃である。他の構成及び作用は、実施の第１形態の場合と同様である。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、つぎのような効果を奏する。
（１）  ガス精製装置で用いられる吸着剤（反応剤）は、既存設備である苛性化装置、キルン等からなる緑液調整装置で使用される生石灰の一部を利用することができ、また、使用済み吸着剤の再生も緑液調整装置を利用することができるので、機器コストを削減することができ、さらに、従来の湿式スクラバー方式におけるような高価な液体ポンプが不要であり、動力コスト、機器コストの低減を図ることができる。
（２）  ガス精製装置で使用される生石灰（ＣａＯ）は、石灰石（ＣａＣＯ3 ）をキルンで分解・焼成した直後の高温で新鮮な生石灰を使用するので、活性が優れており、ナトリウム化合物及びイオウ化合物の吸着率（反応率）を向上させることができるとともに、熱経済性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態による黒液ガス化発電システムのガス精製装置を示す系統的構成図である。
【図２】本発明の実施の第２形態による黒液ガス化発電システムのガス精製装置を示す系統的構成図である。
【符号の説明】
１０  蒸解釜
１２  黒液ガス化炉
１４  冷却器
１６、５０  ガス精製装置
１８  燃焼器
２０  ガスタービン
２２  空気圧縮機
２４、３２  発電機
２６  昇圧コンプレッサ
２８  排熱ボイラ
３０  蒸気タービン
３４  復水器
３６  ガス化炉廃液ライン
３８  苛性化装置
４０  キルン
４２  白液調整装置
４４  生石灰供給ライン
４６  使用済み吸着剤ライン
４８  石膏回収ライン
【図１】
0004098425.tif 000002
【図２】
0004098425.tif 000003