JP5512922B2 - ガス精製システムおよびそのシステムにおける洗浄排水処理方法 - Google Patents

Description

本発明はガス精製システムおよびそのシステムにおける洗浄排水処理方法に関し、詳しくは、ガス化設備から発生するガス化ガスを除塵する低温集塵設備と、この低温集塵設備により除塵されたガス化ガスを洗浄するガス洗浄設備と、前記ガス洗浄設備から排出される洗浄排水を処理する排水処理設備とを有するガス精製システムおよびそのシステムにおける洗浄排水処理方法に関する。

木屑や下水汚泥のような有機物を含む廃棄物（有機系廃棄物）やバイオマス燃料から高効率にエネルギー転換する技術として、ガス化技術が注目されている。ガス化することによって発生したガスを、ガスエンジンやガスタービンなどの内燃機関にて燃焼させることにより発電することが可能であり、その発電効率は燃料を直接燃焼して蒸気を発生させ、蒸気タービンにより発電するボイラ発電システムによるより高効率という特長を有する（特許文献１）。

しかし、ガス化炉から発生した生成ガスはダスト、タール、アンモニア、ダイオキシン類、重金属、塩化水素などの有害な腐食性物質・汚染物質が含まれており、そのままガスエンジン等の発電設備に投入すると、詰まりや腐食、発電設備以降のガス処理設備の増大などの問題が生じる。

そこで、ガス化炉から発生したガス化ガスを除塵する低温集塵設備と、この低温集塵設備により除塵されたガス化ガスを洗浄するガス洗浄設備と、このガス洗浄設備から排出される洗浄排水を処理する排水処理設備とを有するガス精製システムが本出願人によって既に発明されている（特許文献２）。

特開２００３−６５０８４号公報 特開２００７−６３５３９号公報

上記特許文献２の技術の場合、低温集塵設備にて吸着できなかったタール分は、ガス洗浄設備にて水相に混合され、そのまま放流された場合にＣＯＤ（化学的酸素要求量）など有機分の増加により、水の水質を悪化させる要因となり問題である。

また、ガス洗浄設備の洗浄排水処理に凝縮器を備える蒸留塔或いは放散塔を用いた場合、タール分が蒸留塔或いは放散塔上部で濃縮し、凝縮器へ付着すると運転トラブルの要因となり、それを回避するためには、清掃等のメンテナンスが短い期間で必要となる。

また、低温集塵設備にて集塵されなかった固形分は、ガス洗浄設備にて水相に混合され、そのまま放流された場合に、水の水質を悪化させる要因となり問題である。特に、水中ＤＸＮ（ダイオキシン類）は、大半がＳＳ分に付着しているため、ＳＳ分を除去しないと水中ＤＸＮ濃度が高くなり問題である。

そこで、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、本発明の目的は、ガス化設備から発生するガス化ガスを除塵する低温集塵設備と、低温集塵設備により除塵されたガス化ガスを洗浄するガス洗浄設備と、ガス洗浄設備から排出される洗浄排水を処理する排水処理設備とを有するガス精製システムであって、洗浄排水中の浮遊物質ＳＳ分を除去し、また、排水処理設備から出るガスからタール分を除去することのできるガス精製システムを提供することにある。また、そのシステムにおける洗浄排水処理方法を提供することにある。

上記課題は、各請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係るガス精製システムは、ガス化設備から発生するガス化ガスを除塵する低温集塵設備と、前記低温集塵設備により除塵されたガス化ガスを洗浄するガス洗浄設備と、前記ガス洗浄設備から排出される洗浄排水を処理する排水処理設備とを有するガス精製システムであって、
前記排水処理設備から出されたアンモニア含有ガスから液体成分を分離する凝縮器と、
前記凝縮器から出された液体成分からタール成分を分離する分離器と、を有することを特徴とする。

この構成によれば、排水処理設備から出されたアンモニア含有ガスから液体成分を分離して、この液体成分からタール成分を分離することができるため、タール成分が系外に排出されることがなく放流水の水質を悪化させることがない。また、タール分が蒸留塔或いは放散塔上部で濃縮し、凝縮器へ付着して運転トラブル等が生じることがなく、清掃等のメンテナンスも大幅に軽減される。

また、本発明において、分離器で分離されたタール成分を前記ガス化設備に供給する供給手段を、さらに有することが好ましい。

この構成によれば、分離されたタール成分をガス化設備に供給することができるため、タール成分の処理を別途必要とせず、システム全体が簡略化される。供給方法としては、例えば、吹き込みノズルによる供給方法、燃料に混合して供給する方法が例示されるが、吹き込みノズルで空気供給口付近に噴霧する方法が特に好ましい。

また、他の本発明に係るガス精製システムは、ガス化設備から発生するガス化ガスを除塵する低温集塵設備と、前記低温集塵設備により除塵されたガス化ガスを洗浄するガス洗浄設備と、前記ガス洗浄設備から排出される洗浄排水を処理する排水処理設備とを有するガス精製システムであって、
排水処理設備から出された処理水を系外に放出する場合に、当該処理水から浮遊物質ＳＳを分離する固液分離器を有することを特徴とする。

この構成によれば、系外に放出される処理水から浮遊物質ＳＳを分離することができるため、浮遊物質ＳＳが系外に排出されることがなく、放流水の水質を悪化させることがない。

また、本発明において、固液分離器で分離された浮遊物質ＳＳを前記ガス化設備に供給する供給手段を、さらに有することが好ましい。

この構成によれば、固液分離器で分離された浮遊物質ＳＳをガス化設備に供給することができるため、ＳＳ分の別途処理が不要であり、また、ＳＳ分に付着しているＤＸＮをガス化設備の温度環境によって分解できるので好ましい。

また、他の本発明に係るガス精製システムは、ガス化設備から発生するガス化ガスを除塵する低温集塵設備と、前記低温集塵設備により除塵されたガス化ガスを洗浄するガス洗浄設備と、前記ガス洗浄設備から排出される洗浄排水を処理する排水処理設備とを有するガス精製システムであって、
前記排水処理設備から出されたアンモニア含有ガスから液体成分を分離する凝縮器と、
前記凝縮器から出された液体成分からタール成分を分離する分離器と、
前記排水処理設備から出された処理水を系外に放出する場合に、当該処理水から浮遊物質ＳＳを分離する固液分離器と、を有することを特徴とする。

また、本発明において、分離器で分離されたタール成分を前記ガス化設備に供給する供給手段と、固液分離器で分離された浮遊物質ＳＳを前記ガス化設備に供給する供給手段を、さらに有することを特徴とする。

上記ガス精製システムの作用効果は、上記に記載された作用効果と同様である。

また、他の本発明に係る洗浄排水処理方法は、ガス化設備から発生するガス化ガスを除塵する低温集塵設備と、前記低温集塵設備により除塵されたガス化ガスを洗浄するガス洗浄設備と、前記ガス洗浄設備から排出される洗浄排水を処理する排水処理設備とを有するガス精製システムにおける洗浄排水処理方法であって、
前記排水処理設備から出されたアンモニア含有ガスから液体成分を分離し、
前記凝縮された液体成分からタール成分を分離し、
前記分離されたタール成分を前記ガス化設備に供給することを特徴とする。

また、他の本発明に係る洗浄排水処理方法は、ガス化設備から発生するガス化ガスを除塵する低温集塵設備と、前記低温集塵設備により除塵されたガス化ガスを洗浄するガス洗浄設備と、前記ガス洗浄設備から排出される洗浄排水を処理する排水処理設備とを有するガス精製システムにおける洗浄排水処理方法であって、
前記排水処理設備から出された処理水を系外に放出する場合に、当該処理水から浮遊物質ＳＳを分離し、
前記分離された浮遊物質ＳＳを前記ガス化設備に供給することを特徴とする。

上記洗浄排水処理方法の作用効果は、上記に記載されたガス精製システムの作用効果と同様である。

（実施形態１）
本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明に係る一実施形態に係るガス精製システムの概略フローを示す。

図１に示すガス精製システムは、流動層ガス化炉、循環流動層ガス化炉などのガス化設備１８から発生したガス化ガスを、バグフィルターなどの低温集塵装置で処理すべく、ガス冷却設備１９に送給され、ここで水噴霧や熱交換されて２００℃以下程度に冷却される。

ガス冷却設備１９により冷却されたガス化ガスは、配管２５を通して低温集塵設備２０に送給される。その途中では、低温集塵設備２０の入口付近において、消石灰や活性炭粉末のような吸着剤が、送給装置（図示略）などにより吹き込まれる。そのため、ガス化ガス中に含まれている可能性のあるダイオキシン類やタールや重金属類などの有害物質は、吹き込まれた吸着剤によって吸着され、低温集塵設備２０によって捕集され集塵される。低温集塵設備２０により集塵されたダストは、灰処理設備に送給されるか、場外に搬出されて無害化処理される。本発明は、吸着剤に吸着されなかった物質、タール分を除去する方法について特徴があり、詳細は、後述する。

低温集塵設備２０から排出されたガス化ガスは、ガス洗浄設備Ａに送給され清浄化される。ガス洗浄設備Ａは、減温塔２１、吸収塔３４などからなり、これら設備によって、ガス化ガス中の腐食性物質、汚染物質などが吸収・除去される。その後、ガス化ガスが後段のガスエンジンやガスタービンなどのガス利用設備にて利用される。

減温塔２１を循環する循環水Ｗ４は、熱交換器３５にて熱を放出しながら、吸収塔３４との間を循環される。この減温塔循環水Ｗ４は、吸収塔３４からの排出水Ｗ５として、その一部を引き抜かれ、熱効率を高めるための熱交換器２９を経て放散塔３３に供給されて、空気などのキャリアガスＧａ１を供給されながら、蒸気Ｓを熱源として放散処理される。

放散塔３３の出口から出るアンモニア含有ガスは、熱交換器１０１（凝縮器に相当する）によって、クーリングタワーＣから送給された冷却水により液体成分が凝縮され、アンモニア含有ガスＧａ２が気体として分離される。凝縮されて分離された液体成分は、さらに、分離器１０２に送られ、水分Ｗｒとタール成分Ｔｒとに分離される。分離器１０２としては、比重差による沈降分離器が例示できるがこれに制限されない。分離器１０２において、水分Ｗｒはオーバーフローにて放散塔３３に循環する。タール成分Ｔｒは、ガス化設備１８に送られ、供給手段１０３によって、ガス化設備１８に供給される。供給手段１０３は、例えば、吹き込みノズルが例示できるが、これに限定されず、燃料と混合して供給する手段でもよい。

アンモニア含有ガスＧａ２は、ガス化設備１８やガス利用設備の後段に配置される脱硝設備（図示略）に供給されて利用されたり、その他の用途に供されたりすることができる。放散塔３３の底部の水Ｗ６は、ポンプＰによって吸収塔３４に再度供給されると共に、一部は引き抜かれて系外に放流される。その量は、低温集塵設備２０から排出された排ガス中の水分が凝縮したものに相当する。

この実施形態によれば、タール成分Ｔｒが系外に排出されることがなく放流水の水質を悪化させることがない。また、タール成分Ｔｒが蒸留塔或いは放散塔上部で濃縮し、凝縮器へ付着して運転トラブル等が生じることがなく、清掃等のメンテナンスも大幅に軽減される。また、分離されたタール成分Ｔｒをガス化設備１８に供給することができるため、タール成分Ｔｒの処理を別途必要とせず、システム全体が簡略化される。

（実施形態２）
本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図２は、本発明に係る一実施形態に係るガス精製システムの概略フローを示す。本実施形態のガス精製システムは、上記ガス精製システムにおいて、分離器１０２、供給手段１０３を備えていない構成である。そして、放散塔３３の出口からは、熱交換器にて、クーリングタワーＣから送給された冷却水により水分が凝縮し、アンモニアを含むガスＧａ２が気体として分離され、分離された水分は、そのまま放散塔３３に送られる。

本実施形態においては、ポンプＰによって吸収塔３４に再度供給される放散塔３３の底部の水Ｗ６の一部を系外に放流する際に、以下の処理を行なうことを特徴とする。すなわち、排水処理設備である放散塔３３から出された処理水（放散塔３３の底部の水Ｗ６）を系外に放出する場合に、当該処理水（放散塔３３の底部の水Ｗ６）から浮遊物質ＳＳを分離し、分離された浮遊物質ＳＳをガス化設備１８に供給することを特徴とする。

ポンプＰによって吸収塔３４に再度供給される水Ｗ６の一部を系外に放流する際に、固液分離器１１１に送り、ここで浮遊物質ＳＳを分離する。そして、分離された、浮遊物質ＳＳは、ガス化設備１８に送られ、供給手段１１２によって、ガス化設備１８に供給される。固液分離器１１１は、例えば、ろ過式分離器が例示されるが、これに制限されない。また、供給手段１１２は、例えば、ベルトコンベア、回転式コンベア等が例示され、また、燃料と混合して供給する手段でもよい。

（実施形態３）
本実施形態３は、上記の実施形態１と２の特徴の両方を備えるガス精製システムである。すなわち、実施形態１の熱交換器１０１、分離器１０２、供給手段１０３を備え、かつ、実施形態２の固液分離器１１１、供給手段１１２を備える構成である。

（別実施形態）
（１）ガス洗浄設備Ａは上記の構成に限定されず、減温塔、酸洗浄塔、アルカリ洗浄塔などから構成されていてもよい、また、減温塔のみによって構成されていてもよい。

（２）排水処理設備は、放散塔ではなく、蒸留塔でもよい。

（３）上記実施形態において、吸着剤として消石灰、活性炭を用いた例を挙げたが、吸着剤としてはこれらに限定されるものではなく、重曹その他のナトリウム系の吸着剤を使用することができ、更に、これらを単独あるいは複合して用いてもよい。

（４）本発明に適用できるガス利用設備としては、ガスエンジンやガスタービンのような発電設備の他、メタノール製造設備などの液体燃料製造設備などを挙げることができる。

（５）本発明に適用できる燃料としては、各種有機系廃棄物の他、各種固形燃料、産業廃棄物などが挙げられる。

本発明に係る一実施形態に係るガス精製システムを示す概略フロー図 本発明に係る別実施形態に係るガス精製システムを示す概略フロー図

符号の説明

１８ ガス化ガス設備
２０ 低温集塵設備
２１ 減温塔
３３ 放散塔
３４ 吸収塔
１０１ 熱交換器
１０２ 分離器
１０３ 供給手段
１１１ 固液分離器
１１２ 供給手段
Ａ ガス洗浄設備
Ｇａ１ キャリアガス
Ｇａ２ アンモニア含有ガス

Claims (8)

1. ガス化設備から発生するガス化ガスを除塵する低温集塵設備と、前記低温集塵設備により除塵されたガス化ガスを、水相に接触させることによって、当該ガス化ガス中の有害物質を除去するようにして洗浄するガス洗浄設備と、前記ガス洗浄設備から排出される前記有害物質を含む前記洗浄排水から前記有害物質を除去する処理をする排水処理設備とを有するガス精製システムであって、
   前記排水処理設備から出されたアンモニア含有ガスから液体成分を分離する凝縮器と、
   前記凝縮器から出された液体成分からタール成分を分離する分離器と、を有するガス精製システム。
2. 前記分離器で分離されたタール成分を前記ガス化設備に供給する供給手段を、さらに有する請求項１に記載のガス精製システム。
3. ガス化設備から発生するガス化ガスを除塵する低温集塵設備と、前記低温集塵設備により除塵されたガス化ガスを、水相に接触させることによって、当該ガス化ガス中の有害物質を除去するようにして洗浄するガス洗浄設備と、前記ガス洗浄設備から排出される前記有害物質を含む前記洗浄排水から前記有害物質を除去する処理をする排水処理設備とを有するガス精製システムであって、
   前記排水処理設備から出された処理水を系外に放出する前に当該処理水から浮遊物質ＳＳを分離する固液分離器を有するガス精製システム。
4. 前記固液分離器で分離された浮遊物質ＳＳを前記ガス化設備に供給する供給手段を、さらに有する請求項３に記載のガス精製システム。
5. ガス化設備から発生するガス化ガスを除塵する低温集塵設備と、前記低温集塵設備により除塵されたガス化ガスを、水相に接触させることによって、当該ガス化ガス中の有害物質を除去するようにして洗浄するガス洗浄設備と、前記ガス洗浄設備から排出される前記有害物質を含む前記洗浄排水から前記有害物質を除去する処理をする排水処理設備とを有するガス精製システムであって、
   前記排水処理設備から出されたアンモニア含有ガスから液体成分を分離する凝縮器と、
   前記凝縮器から出された液体成分からタール成分を分離する分離器と、
   前記排水処理設備から出された処理水を系外に放出する前に当該処理水から浮遊物質ＳＳを分離する固液分離器と、を有するガス精製システム。
6. 前記分離器で分離されたタール成分を前記ガス化設備に供給する供給手段と、
   前記固液分離器で分離された浮遊物質ＳＳを前記ガス化設備に供給する供給手段を、さらに有する請求項５に記載のガス精製システム。
7. ガス化設備から発生するガス化ガスを除塵する低温集塵設備と、前記低温集塵設備により除塵されたガス化ガスを、水相に接触させることによって、当該ガス化ガス中の有害物質を除去するようにして洗浄するガス洗浄設備と、前記ガス洗浄設備から排出される前記有害物質を含む前記洗浄排水から前記有害物質を除去する処理をする排水処理設備とを有するガス精製システムにおける洗浄排水処理方法であって、
   前記排水処理設備から出されたアンモニア含有ガスから液体成分を分離し、
   前記凝縮された液体成分からタール成分を分離し、
   前記分離されたタール成分を前記ガス化設備に供給することを特徴とする洗浄排水処理方法。
8. ガス化設備から発生するガス化ガスを除塵する低温集塵設備と、前記低温集塵設備により除塵されたガス化ガスを、水相に接触させることによって、当該ガス化ガス中の有害物質を除去するようにして洗浄するガス洗浄設備と、前記ガス洗浄設備から排出される前記有害物質を含む前記洗浄排水から前記有害物質を除去する処理をする排水処理設備とを有するガス精製システムにおける洗浄排水処理方法であって、
   前記排水処理設備から出された処理水を系外に放出する前に当該処理水から浮遊物質ＳＳを分離し、
   前記分離された浮遊物質ＳＳを前記ガス化設備に供給することを特徴とする洗浄排水処理方法。

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