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固形燃料ガス化装置 実績あり

国内特許コード P03A001996
整理番号 A072P90
掲載日 2003年10月1日
出願番号 特願2001-010831
公開番号 特開2002-210444
登録番号 特許第3973840号
出願日 平成13年1月18日(2001.1.18)
公開日 平成14年7月30日(2002.7.30)
登録日 平成19年6月22日(2007.6.22)
発明者
  • 吉川 邦夫
  • 鈴木 就実
出願人
  • 独立行政法人科学技術振興機構
  • 株式会社大東
発明の名称 固形燃料ガス化装置 実績あり
発明の概要 固形燃料の熱分解反応により熱分解炉において生成した熱分解ガスを粗燃料ガスに改質することができる比較的小規模の固形燃料ガス化装置を提供する。熱分解炉1は、炉底部に配設され且つ燃焼用空気を炉内に吹込む空気導入口18と、その上側に配置された炉床30と、炉体上部の熱分解ガス導出口15とを備える。炉床は、燃焼用空気を通気可能な多数の狭小間隙を炉床全域に形成する多数の球形耐熱材料32の積層体からなる。水蒸気改質炉5は、熱分解ガスの水蒸気改質反応により粗燃料ガスを生成する改質域51と、熱分解ガス導入口55と、水蒸気及び空気の混合気を改質域に導入する混合気導入口54と、改質ガス導出路70と、改質域及び改質ガス導出路の間に配置された通気性遮熱壁60とを備える。遮熱壁は、熱分解ガス及び混合気が通過可能な多数の狭小間隙を形成する多数の球形耐熱材料62の積層体からなる。
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形燃料を熱分解して熱分解ガスを生成する固形燃料のガス化装置が知られている。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。
【0003】
この種の固形燃料ガス化装置は、連続稼働する比較的大型の設備として開発されてきた歴史があり、固形燃料の処理量や、設備の維持管理費等を考慮すると、中規模施設又は小規模施設における固形燃料ガス化設備としては、容易に適用し難い構造を有する。
【0004】
近年、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(ペブル)を内蔵した廃棄物ガス化溶融炉(ペブル炉)とを備えた廃棄物ガス化溶融システムが、本発明者等により開発されている。高温空気は、廃棄物ガス化溶融炉の頂部から下向きに炉内に導入され、球形セラミックス(ペブル)上の廃棄物を溶融スラグ化し、溶融スラグは、ペブルの間隙を流下して炉床部から炉外に排出される。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。この形式の廃棄物ガス化溶融システムは、比較的小規模の設備としても設計し得ることから、中小規模の施設における廃棄物ガス化設備として適用可能な構造を備える。
産業上の利用分野
本発明は、固形燃料ガス化装置に関するものであり、より詳細には、固形燃料の熱分解反応により熱分解ガスを生成するとともに、熱分解ガスを粗燃料ガスに改質する固形燃料ガス化装置に関するものである。
特許請求の範囲 【請求項1】低酸素濃度の燃焼反応により固形燃料を熱分解し、熱分解ガスを生成する固形燃料ガス化装置において、
固形燃料を熱分解する固形燃料熱分解炉と、熱分解炉の熱分解ガスを粗燃料ガスに改質する水蒸気改質炉とを備え、前記熱分解炉は、熱分解ガス給送路によって前記改質炉に接続され、
前記熱分解炉は、炉底部に配設された空気導入口と、該空気導入口の上側に配置された炉床と、炉体上部に配設され且つ熱分解ガスを炉外に導出する熱分解ガス導出口とを備え、前記炉床は、燃焼用空気を通気可能な多数の狭小間隙を炉床全域に形成する多数の球形耐熱材料の積層体からなり、前記熱分解炉に投入された固形燃料を下側から支えて該固形燃料の自由落下を阻止するとともに、燃焼用空気を上向きに炉内に吹込み、前記球形耐熱材料は、中実のセラミックス成形体又は金属成形体からなり、20mm~100mmの範囲内の直径を有し、
前記水蒸気改質炉は、前記熱分解ガスを水蒸気改質して粗燃料ガスを生成するための改質域と、前記熱分解ガス給送路によって前記熱分解ガス導出口と連通し且つ熱分解ガスを前記改質域に導入する熱分解ガス導入口と、水蒸気及び空気の混合気を前記改質域に導入する混合気導入口と、改質域の改質ガスを炉外に導出する改質ガス導出路と、前記改質域及び改質ガス導出路の間に配置され、該改質域及び改質ガス導出路を通気可能に分離して前記改質域を区画する通気性遮熱壁とを備え、該遮熱壁は、前記熱分解ガス及び混合気が通過可能な多数の狭小間隙を形成する多数の前記球形耐熱材料の積層体からなり、
熱分解炉内に生成した前記熱分解ガスは、前記改質域に導入され、空気及び水蒸気の混合気と改質域で混合するとともに、前記遮熱壁の各狭小流路に分散して各狭小流路を通過し、これにより、前記混合気で水蒸気改質されることを特徴とする固形燃料ガス化装置。
【請求項2】前記燃焼用空気の温度は、150℃以上に設定されることを特徴とする請求項1に記載の固形燃料ガス化装置。
【請求項3】前記混合気の温度は、300℃以上に設定されることを特徴とする請求項1又は2に記載の固形燃料ガス化装置。
【請求項4】前記改質ガス導出路は、燃焼用空気を加熱する熱交換器に接続され、前記改質ガスは、燃焼用空気と熱交換し、冷却することを特徴とする1乃至3のいずれか1 項に記載の固形燃料ガス化装置
【請求項5】低酸素濃度の燃焼反応により固形燃料を熱分解し、熱分解ガスを生成する固形燃料ガス化装置の熱分解炉において、
炉底部に配設された空気導入口と、該空気導入口の上側に配置された炉床と、炉体上部に配設され且つ熱分解ガスを炉外に導出する熱分解ガス導出口とを備え、前記炉床は、前記燃焼用空気を通気可能な多数の狭小間隙を炉床全域に形成する多数の球形耐熱材料の積層体からなり、前記熱分解炉に投入された固形燃料を下側から支えて該固形燃料の自由落下を阻止するとともに、燃焼用空気を炉内に上向きに吹込み、
前記空気導入口の燃焼用空気は、前記球形耐熱材料の積層体の間隙を通して炉内に上向きに吹込み、炉床上に堆積した固形燃料は、その最下層において、高空気比の燃焼反応により完全燃焼し、その中間層にてガス化し、上層部分において、低空気比の還元燃焼により乾留し、
前記球形耐熱材料は、中実のセラミックス成形体又は金属成形体からなり、20mm~100mmの範囲内の直径を有し、前記固形燃料の最下層は、前記球形耐熱材料の間隙から燃焼用空気の供給を受けるとともに、高温の球形耐熱材料の蓄熱効果により高温雰囲気を維持し、熱溶融した固形燃料中の成分は、前記間隙において再燃焼することを特徴とする固形燃料ガス化装置の熱分解炉。
【請求項6】固形燃料の上面から発生した熱分解ガスは、熱分解ガスを改質する改質炉の改質域に導入され、空気及び水蒸気と混合されることを特徴とする請求項5に記載の固形燃料ガス化装置の熱分解炉
【請求項7】固形燃料の熱分解反応により生成した熱分解ガスを改質する固形燃料ガス化装置の水蒸気改質炉において、
前記熱分解ガスの水蒸気改質反応により粗燃料ガスを生成するための改質域を形成する改質容器部分と、改質ガスを改質ガス導出路に導出する改質ガス流動部分とから構成され、
前記改質容器部分は、固形燃料熱分解炉の熱分解ガスを前記改質域に導入する熱分解ガス導入口と、水蒸気及び空気を前記改質域に導入する水蒸気及び空気の導入口とを備え、前記改質ガス流動部分は、改質域の改質ガスを炉外に導出する改質ガス流路を備え、
前記改質域を区画し、前記改質域及び改質ガス流路を通気可能に分離する通気性遮熱壁が設けられ、該遮熱壁は、前記熱分解ガス、水蒸気及び空気が通過可能な多数の狭小間隙を形成する多数の球形耐熱材料の積層体からなり、前記球形耐熱材料は、中実のセラミックス成形体又は金属成形体からなり、20mm~100mmの範囲内の直径を有し、前記固形燃料熱分解炉の熱分解ガスは、前記改質域に導入され、空気及び水蒸気と改質域で混合するとともに、前記遮熱壁の各狭小流路に分散して各狭小流路を通過し、これにより、水蒸気改質されることを特徴とする固形燃料ガス化装置の水蒸気改質炉。
【請求項8】前記遮熱壁は、前記改質域の熱が前記改質ガス流路(71)に放熱するのを防止して、前記改質域を断熱する断熱隔壁として機能するとともに、熱分解ガス中の煤及びタール状成分を捕獲し、改質ガスを浄化する浄化手段として働くことを特徴とする請求項7に記載の固形燃料ガス化装置の水蒸気改質炉。
【請求項9】前記改質容器部分の上部には、前記水蒸気及び空気を改質域に導入する混合気導入口(54)が形成され、混合気供給路の下流端が該混合気導入口に接続されることを特徴とする請求項7又は8に記載の固形燃料ガス化装置の水蒸気改質炉
【請求項10】前記改質容器部分の壁体(52)には、前記球形耐熱材料(62)を支持する支持体(61)が固定されることを特徴とする請求項7乃至9のいずれか1項に記載の固形燃料ガス化装置の水蒸気改質炉。
産業区分
  • 処理操作
  • その他無機化学
  • 廃棄物処理
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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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