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固体又は液体燃料のガス化装置及びガス化方法 実績あり

国内特許コード P03A001907
整理番号 A072P69
掲載日 2003年10月1日
出願番号 特願2000-284372
公開番号 特開2001-158885
登録番号 特許第4037599号
出願日 平成12年9月19日(2000.9.19)
公開日 平成13年6月12日(2001.6.12)
登録日 平成19年11月9日(2007.11.9)
優先権データ
  • 特願1999-266168 (1999.9.20) JP
発明者
  • 吉川 邦夫
  • 保田 力
  • 坂井 勝
  • 石井 徹
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • 株式会社IHI
  • 日本ファーネス株式会社
発明の名称 固体又は液体燃料のガス化装置及びガス化方法 実績あり
発明の概要 【課題】 ガス化炉又は熱分解炉の熱分解ガスを比較的良質の燃料ガスに改質することができる有形燃料のガス化装置及びガス化方法を提供する。
【解決手段】 ガス化装置1は、有形燃料の熱分解により熱分解ガスを生成可能な熱分解ガス化炉2を備えるとともに、加熱装置10及び供給装置MGを備える。加熱装置は、水又は低温水蒸気と低温空気とを700℃以上の高温水蒸気及び高温空気に加熱し、供給装置は、高温水蒸気及び高温空気を有形燃料の熱分解域及び熱分解ガスの改質域に導入する。高温空気は、熱分解ガスと発熱反応し、高温水蒸気は、熱分解ガス中の炭素化合物と吸熱反応する。適当な比率の高温空気及び高温水蒸気を熱分解域及び改質域に導入することにより、熱分解ガスと高温空気及び高温水蒸気との反応が円滑に進行し、高温空気及び高温水蒸気の相乗効果により比較的良質の高温燃料ガスを生成することができる。
従来技術、競合技術の概要


廃プラスチック、汚泥、シュレッダダスト又は都市ゴミ等の廃棄物、或いは、石炭等の固体燃料を熱分解炉に導入し、無酸素又は低酸素状態の高温還元性雰囲気において固体燃料を熱分解して熱分解ガスを生成する固体燃料のガス化システムが知られている。熱分解炉として、廃棄物ガス化溶融炉、石炭ガス化炉、ロータリーキルン式熱分解炉(外部加熱式熱分解炉)又はー括投入型熱分解炉(自燃式熱分解炉) などの様々な形式の燃焼炉又は焼成炉が、一般に使用される。



本発明者等は、800℃を超える高温の空気を連続的に供給可能な高温空気発生装置と、多数の球形セラミックスを内蔵した廃棄物ガス化溶融炉とを含む廃棄物ガス化溶融システムを近年において開発している。高温空気発生装置の高温空気は、廃棄物ガス化炉に導入され、球形セラミックス(ペブル)上の廃棄物は、溶融スラグ化する。廃棄物の熱分解により生成した熱分解ガスは、炉外に導出され、洗浄装置及び浄化装置に導入される。洗浄・浄化装置は、熱分解ガスの塩素分、硫黄分、重金属又は微量残留物等の環境汚染物質を除去するとともに、熱分解ガスを急冷し、ダイオキシンの再合成等を防止する。洗浄・浄化され且つ冷却した熱分解ガスは、比較的良質の燃料ガスとしてボイラ又は工業炉等の加熱炉、ガスエンジン、ガスタービン又はディーゼルエンジン等の内燃機関、或いは、各種の熱サイクル機関等の如く、任意の燃焼設備又は熱機関に供給される。



また、近年の熱分解ガス化システムとして、例えば、熱分解ガスを生成する熱分解炉と、クラッキング装置等の高温分解処理装置と、熱分解ガスを洗浄・冷却するガス洗浄装置とを備えた構成のものが知られている。熱分解炉は、廃棄物又は石炭等の固体又は液体燃料を低酸素又は無酸素状態の炉内焼成雰囲気において熱分解する。高温分解処理装置は、熱分解ガスのタール分及びオイル分等を高温分解し、ガス洗浄装置は、熱分解ガスの硫黄分、ダスト、塩素分等を除去するとともに、熱分解ガスを急冷する。高温分解処理及び洗浄・冷却処理を受けた熱分解ガスは、精製燃料ガスとして各種の燃焼設備又は熱機関に供給される。

産業上の利用分野


本発明は、固体又は液体燃料のガス化装置及びガス化方法に関するものであり、より詳細には、廃棄物、石炭、バイオマス燃料又は重質油等の固体又は液体燃料を熱分解反応によりガス化し、比較的良質の燃料ガスを生成する固体又は液体燃料のガス化装置及びガス化方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
低酸素又は無酸素状態のガス化炉又熱分解炉の熱分解域における固体又は液体燃料の蒸し焼きにより熱分解ガスを生成するガス化炉又は熱分解炉を備えた固体又は液体燃料のガス化装置において、
水又は低温水蒸気と低温空気とを700℃以上の高温水蒸気及び高温空気に加熱する水蒸気及び空気の加熱装置と、
前記ガス化炉又は熱分解炉の熱分解域の熱分解ガスを導入可能な中空の改質域を備えた改質装置と、
前記改質域に導入された前記熱分解ガスが、該熱分解ガス中の炭素化合物と前記高温水蒸気及び高温空気との吸熱改質反応及び酸化発熱反応によって改質されるように、所定の重量比の前記高温水蒸気及び高温空気を前記改質域に導入する高温水蒸気及び高温空気の供給装置とを有することを特徴とする固体又は液体燃料のガス化装置。

【請求項2】
前記供給装置は、前記高温水蒸気及び高温空気が保有する顕熱と、前記高温空気及び前記燃料の酸化発熱反応により発生する熱とによって前記固体又は液体燃料が熱分解して、熱分解ガスを生成するように、前記高温水蒸気及び高温空気を前記熱分解域に導入する供給路を更に有することを特徴とする請求項1に記載のガス化装置。

【請求項3】
前記加熱装置は、低温水蒸気を700℃以上の高温に加熱する水蒸気加熱装置と、低温空気を700℃以上の高温に加熱する空気加熱装置とを有し、前記供給装置は、前記高温水蒸気及び高温空気を前記改質域に夫々導入する高温水蒸気供給路及び高温空気供給路を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載のガス化装置。

【請求項4】
前記加熱装置は、低温水蒸気及び低温空気を混合する混合手段と、前記水蒸気及び空気の混合気を700℃以上の高温に加熱する水蒸気・空気加熱装置とを有し、前記供給装置は、高温の水蒸気及び空気の混合気を前記改質域に導入する高温混合気供給路を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載のガス化装置。

【請求項5】
前記加熱装置は、低温水蒸気を700℃以上の高温に加熱する水蒸気加熱装置と、低温空気を700℃以上の高温に加熱する空気加熱装置と、前記高温水蒸気及び高温空気を混合する混合手段とを有し、前記供給装置は、前記高温水蒸気及び高温空気の混合気を前記改質域に導入する高温混合気供給路を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載のガス化装置。

【請求項6】
改質後のガスを精製するガス精製装置を更に有し、該精製装置は、精製後の燃料ガスの少なくとも一部を前記加熱装置に供給する燃料ガス給送路を備え、前記加熱装置は、精製後のガスの燃焼熱によって前記水又は低温水蒸気と前記低温空気とを高温に加熱する熱交換装置を備えることを特徴とする請求項に記載のガス化装置。

【請求項7】
前記混合手段は、前記水蒸気及び空気の混合比を任意の混合比に可変設定可能な混合制御装置を備えることを特徴とする請求項4又は5に記載のガス化装置。

【請求項8】
低酸素又は無酸素状態のガス化炉又熱分解炉の熱分解域における固体又は液体燃料の蒸し焼きにより熱分解ガスを生成する固体又は液体燃料のガス化方法において、
ガス化炉又は熱分解炉の熱分解ガスを中空の改質域に導入する工程と、
水又は低温水蒸気と低温空気とを700℃以上の高温水蒸気及び高温空気に加熱して該高温水蒸気及び高温空気を前記改質域に導入し、前記高温水蒸気及び高温空気を前記熱分解ガス混合して該熱分解ガスを改質する工程とを有し、
前記高温水蒸気及び高温空気と前記熱分解ガスとを混合する前記工程において、前記高温空気と前記熱分解ガス中の炭素化合物との発熱反応により発生した熱により、前記高温水蒸気及び前記炭素化合物の吸熱改質反応に要する熱を補うように、前記高温水蒸気及び高温空気の重量比を所定の範囲内に設定したことを特徴とする固体又は液体燃料のガス化方法。

【請求項9】
前記高温水蒸気及び高温空気は、前記熱分解域に更に導入され、前記固体又は液体燃料は、前記高温水蒸気及び高温空気が保有する顕熱と、前記高温空気及び前記燃料の酸化発熱反応により発生する熱とによって熱分解し、熱分解ガスを前記熱分解域に生成することを特徴とする請求項に記載のガス化方法。

【請求項10】
前記高温水蒸気及び高温空気の混合比可変制御されることを特徴とする請求項に記載のガス化方法。

【請求項11】
前記低温空気として、比較的低温の空気、純酸素、或いは、空気及び酸素の混合気が使用されることを特徴とする請求項8、9又は10に記載のガス化方法。

【請求項12】
前記改質域において改質反応を受けた熱分解ガスは、洗浄・浄化処理を受けた後、ガス化装置外の燃焼設備又は熱機関に対して精製燃料ガスとして供給されるとともに、水又は低温水蒸気と低温空気とを700℃以上の高温水蒸気及び高温空気に加熱する加熱装置に対して精製燃料ガスとして供給され、該加熱装置は、前記精製燃料ガスの燃焼熱によって前記水又は低温水蒸気と前記低温空気とを加熱することを特徴とする請求項8乃至11のいずれか1項に記載のガス化方法。

【請求項13】
前記改質反応を受けた熱分解ガスは、洗浄・浄化処理を受ける前に冷却装置に導入され、該冷却装置は、前記熱分解ガスが保有する顕熱によって水を低温水蒸気に気化し、或いは、低温水蒸気及び/又は空気を加熱するとともに、改質後の前記熱分解ガスを冷却することを特徴とする請求項12に記載のガス化方法。

【請求項14】
前記固体又は液体燃料として、廃棄物、石炭、バイオマス燃料又は重質油が使用されることを特徴とする請求項8乃至13のいずれか1項に記載のガス化方法。

【請求項15】
請求項1乃至のいずれか1項に記載のガス化装置を備えた廃棄物ガス化装置

【請求項16】
請求項1乃至のいずれか1項に記載のガス化装置を備えた石炭ガス化装置

【請求項17】
請求項1乃至のいずれか1項に記載のガス化装置と、該ガス化装置が生成した燃料ガスを燃料として作動する発電装置とを備えたガス化発電装置
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2000284372thum.jpg
出願権利状態 登録
ライセンス状況 通常実施権[C03-05]
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 環境低負荷型の社会システム 領域
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