JP5595089B2 - Gasifier and boiler equipment - Google Patents
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Description
本発明は、バイオマスを燃焼・ガス化してガス燃料を生成するガス化炉、バイオマスを用いて生成したガス燃料と石炭や油などの化石燃料とを燃料として併用して燃焼させ、この燃焼により発生した熱を回収することが可能なボイラ設備に関するものである。 The present invention is a gasification furnace that burns and gasifies biomass to generate gas fuel, and uses gas fuel generated using biomass and fossil fuels such as coal and oil as fuels for combustion, and is generated by this combustion. The present invention relates to a boiler facility capable of recovering the generated heat.
バイオマスを燃料として燃焼ガス化させることで一酸化炭素や水素などを発生させ、これをガス燃料として生成するガス化炉が各種提案されている。また、石炭や油などの化石燃料を燃料として燃焼させることで熱を発生させ、この発生した熱を回収するボイラが各種提案されている。そして、ガス化炉で生成したガス燃料をボイラに供給し、このガス燃料と化石燃料とを燃料として併用して燃焼させ、熱を回収するようにした設備が、例えば、下記特許文献1に記載されている。 Various gasification furnaces have been proposed in which carbon monoxide, hydrogen, and the like are generated by burning biomass gas into fuel and generating it as gas fuel. In addition, various boilers have been proposed in which heat is generated by burning fossil fuels such as coal and oil as fuel, and the generated heat is recovered. And the equipment which supplies the gas fuel produced | generated with the gasification furnace to a boiler, uses this gas fuel and a fossil fuel together as a fuel, burns, and collect | recovers heat is described in the following patent document 1, for example Has been.
このようなガス化炉とボイラとを組み合わせた設備において、ガス化炉は、バイオマスと共に高温空気を供給することで、このバイオマスを燃焼・ガス化させ、発生した可燃性のガスを燃料ガスとして取り出している。この場合、バイオマスは、一つの燃料供給系からガス化炉内に投入されている。ところが、バイオマスは、色々な状態(例えば、種類、大きさ、形状、水分率など)のものがあり、最適な空気比が相違することからガス化炉内での反応速度が異なる。そのため、異なる状態のバイオマスをガス化炉内に一度に投入すると、ガス化炉内での反応速度が変動し、バイオマスのガス化率が低下してしまうという問題がある。 In facilities that combine such a gasification furnace and boiler, the gasification furnace supplies high-temperature air together with the biomass to combust and gasify the biomass, and the generated combustible gas is taken out as fuel gas. ing. In this case, the biomass is fed into the gasifier from one fuel supply system. However, there are biomass in various states (for example, type, size, shape, moisture content, etc.), and the optimum air ratio is different, so that the reaction rates in the gasification furnace are different. For this reason, when biomass in different states is introduced into the gasification furnace at once, there is a problem that the reaction rate in the gasification furnace fluctuates and the biomass gasification rate decreases.
本発明は上述した課題を解決するものであり、ガス化率を向上することで燃料ガスの生成効率の向上を可能とすると共に、熱回収効率の向上を可能とするボイラ設備を提供することを目的とする。 This invention solves the subject mentioned above, and while providing the gasification rate, while improving the production | generation efficiency of fuel gas, it provides the boiler equipment which enables the improvement of heat recovery efficiency. Objective.
上記の目的を達成するための本発明のガス化炉は、バイオマスを燃料として燃焼・ガス化させることでガス燃料を生成するガス化炉であって、中空形状をなすガス化炉本体と、該ガス化炉本体内にバイオマスを供給可能な複数の燃料供給系と、前記ガス化炉本体内に燃焼・ガス化用空気を供給可能な空気供給系と、を備えることを特徴とするものである。 The gasification furnace of the present invention for achieving the above object is a gasification furnace that generates gas fuel by burning and gasifying biomass as fuel, the gasification furnace main body having a hollow shape, A plurality of fuel supply systems capable of supplying biomass into the gasification furnace main body, and an air supply system capable of supplying combustion / gasification air into the gasification furnace main body. .
従って、ガス化炉本体内にバイオマスを供給可能な複数の燃料供給系が設けられることで、異なる状態のバイオマスを別々の燃料供給系からガス化炉本体内における最適な空気比の位置に供給することができ、ガス化炉内での反応速度を上げてガス化率を向上することができ、その結果、燃料ガスの生成効率を向上することができる。 Therefore, by providing a plurality of fuel supply systems capable of supplying biomass in the gasifier main body, biomass in different states is supplied from different fuel supply systems to the position of the optimum air ratio in the gasifier main body. It is possible to improve the gasification rate by increasing the reaction rate in the gasification furnace, and as a result, the generation efficiency of the fuel gas can be improved.
本発明のガス化炉では、前記複数の燃料供給系は、前記ガス化炉本体の下部にバイオマスを供給可能な第1燃料供給系と、前記ガス化炉本体における前記第1燃料供給系より上方にバイオマスを供給可能な第2燃料供給系とを有することを特徴としている。 In the gasification furnace of the present invention, the plurality of fuel supply systems include a first fuel supply system capable of supplying biomass to a lower portion of the gasification furnace main body, and an upper side of the first fuel supply system in the gasification furnace main body. And a second fuel supply system capable of supplying biomass.
従って、第1燃料供給系と第2燃料供給系とでガス化炉本体に対するバイオマスの供給位置を上下に相違させることで、バイオマスの状態に応じてガス化炉本体に対するバイオマスの供給位置を変更することができ、バイオマスをその状態に適応した最適な空気比の位置で燃焼してガス化炉内での反応速度を上げることができ、容易にガス化率を向上することができる。 Therefore, the biomass supply position with respect to the gasifier main body is changed according to the state of the biomass by changing the biomass supply position with respect to the gasifier main body vertically in the first fuel supply system and the second fuel supply system. It is possible to increase the reaction rate in the gasification furnace by burning the biomass at the position of the optimum air ratio adapted to the state, and to easily improve the gasification rate.
本発明のガス化炉では、前記第1燃料供給系は、前記第2燃料供給系から供給されるバイオマスより反応速度が低いバイオマスを供給することを特徴としている。 In the gasification furnace of the present invention, the first fuel supply system supplies biomass having a lower reaction rate than biomass supplied from the second fuel supply system.
従って、第1燃料供給系からは、反応速度が低いバイオマスをガス化炉本体の下部に供給することで、反応速度が低いバイオマスは、空気比の高い領域で適正に燃焼・ガス化することとなり、ガス化炉内での反応速度を上げてガス化率を向上することができる。 Accordingly, by supplying biomass with a low reaction rate to the lower part of the gasifier main body from the first fuel supply system, biomass with a low reaction rate is properly combusted and gasified in a region with a high air ratio. The gasification rate can be improved by increasing the reaction rate in the gasification furnace.
本発明のガス化炉では、前記第2燃料供給系は、前記ガス化炉本体における鉛直方向の中間位置にバイオマスを供給することを特徴としている。 In the gasifier according to the present invention, the second fuel supply system supplies biomass to an intermediate position in a vertical direction in the gasifier main body.
従って、第2燃料供給系からは、反応速度が低くないバイオマスをガス化炉本体の中間位置に供給することで、反応速度が高いバイオマスは、空気比の低い領域でも適正に燃焼・ガス化することができ、ガス化炉内での反応速度を上げてガス化率を向上することができる。 Therefore, by supplying biomass with a low reaction rate to the intermediate position of the gasification furnace main body from the second fuel supply system, biomass with a high reaction rate is properly combusted and gasified even in a region with a low air ratio. It is possible to improve the gasification rate by increasing the reaction rate in the gasification furnace.
本発明のガス化炉では、前記空気供給系は、前記ガス化炉本体にて、前記第1燃料供給系によりバイオマスが供給される供給位置の近傍にガス化空気を供給することを特徴としている。 In the gasification furnace of the present invention, the air supply system supplies gasified air in the vicinity of a supply position where biomass is supplied by the first fuel supply system in the gasification furnace main body. .
従って、ガス化炉本体における第1燃料供給系からバイオマスが供給される供給位置の近傍を高空気比領域とすることができ、反応速度が低いバイオマスをこの高空気比領域で適正に燃焼・ガス化することができる。 Therefore, the vicinity of the supply position where the biomass is supplied from the first fuel supply system in the gasifier main body can be set as the high air ratio region, and the biomass having a low reaction rate is appropriately combusted and gasified in the high air ratio region. Can be
また、本発明のボイラ設備は、バイオマスを燃料として燃焼・ガス化させることでガス燃料を生成するガス化炉と、該ガス化炉で生成されたガス燃料と化石燃料を燃焼させて発生した熱を回収するボイラと、を備え、前記ガス化炉は、中空形状をなすガス化炉本体と、該ガス化炉本体内にバイオマスを供給可能な複数の燃料供給系と、前記ガス化炉本体内に燃焼・ガス化空気を供給可能な空気供給系と、を有する、ことを特徴とするものである。 In addition, the boiler equipment of the present invention includes a gasification furnace that generates gas fuel by burning and gasifying biomass as fuel, and heat generated by burning the gas fuel and fossil fuel generated in the gasification furnace. A gasification furnace body having a hollow shape, a plurality of fuel supply systems capable of supplying biomass into the gasification furnace body, and an interior of the gasification furnace body And an air supply system capable of supplying combustion / gasification air.
従って、ガス化炉にて、異なる状態のバイオマスを別々の燃料供給系からガス化炉本体内における最適な空気比の位置に供給することができ、ガス化炉内での反応速度を上げてガス化率を向上することができ、燃料ガスの生成効率を向上することができ、その結果、ボイラにて、熱回収効率を向上することができる。 Therefore, in the gasifier, biomass in different states can be supplied from different fuel supply systems to the position of the optimal air ratio in the gasifier main body, and the reaction rate in the gasifier can be increased to increase the gas. The conversion rate can be improved, the fuel gas production efficiency can be improved, and as a result, the heat recovery efficiency can be improved in the boiler.
本発明のボイラ設備では、前記複数の燃料供給系は、前記ガス化炉本体の下部にバイオマスを供給可能な第1燃料供給系と、前記ガス化炉本体における前記第1燃料供給系より上方にバイオマスを供給可能な第2燃料供給系とを有し、前記第1燃料供給系は、前記第2燃料供給系から供給されるバイオマスより反応速度が低いバイオマスを供給することを特徴としている。 In the boiler facility according to the present invention, the plurality of fuel supply systems may include a first fuel supply system capable of supplying biomass to a lower portion of the gasification furnace main body, and an upper side of the first fuel supply system in the gasification furnace main body. A second fuel supply system capable of supplying biomass, wherein the first fuel supply system supplies biomass having a lower reaction rate than biomass supplied from the second fuel supply system.
従って、第1燃料供給系からは、反応速度が低いバイオマスをガス化炉本体の下部に供給することで、この反応速度が低いバイオマスは、空気比の高い領域で適正に燃焼・ガス化することとなり、ガス化炉内での反応速度を上げることができ、容易にガス化率を向上することができる。 Therefore, by supplying biomass with a low reaction rate to the lower part of the gasifier main body from the first fuel supply system, the biomass with a low reaction rate can be properly combusted and gasified in a region with a high air ratio. Thus, the reaction rate in the gasification furnace can be increased, and the gasification rate can be easily improved.
本発明のガス化炉及びボイラ設備によれば、ガス化炉本体内にバイオマスを供給可能な複数の燃料供給系を設けるので、異なる状態のバイオマスを別々の燃料供給系からガス化炉本体内における最適な空気比の位置に供給することができ、ガス化炉内での反応速度を上げてガス化率を向上することができ、その結果、燃料ガスの生成効率の向上を可能とすると共に、熱回収効率の向上を可能とすることができる。 According to the gasifier and boiler equipment of the present invention, since a plurality of fuel supply systems capable of supplying biomass are provided in the gasifier main body, different states of biomass are supplied from separate fuel supply systems in the gasifier main body. It can be supplied to the position of the optimal air ratio, the reaction rate in the gasification furnace can be increased and the gasification rate can be improved. As a result, the generation efficiency of fuel gas can be improved, It is possible to improve the heat recovery efficiency.
以下に添付図面を参照して、本発明に係るガス化炉及びボイラ設備の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。 Exemplary embodiments of a gasification furnace and boiler equipment according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this Example.
図1は、本発明の一実施例に係るボイラ設備を表す概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating boiler equipment according to an embodiment of the present invention.
本実施例のボイラ設備は、バイオマスを用いて生成したガス燃料と石炭や油などの化石燃料とを燃料として併用して燃焼させ、この燃焼により発生した熱を回収することが可能なボイラ設備である。 The boiler equipment of this embodiment is a boiler equipment that can burn gas fuel generated using biomass and fossil fuel such as coal and oil together as fuel and recover the heat generated by this combustion. is there.
この本実施例のボイラ設備は、図1に示すように、バイオマスを燃焼・ガス化させることでガス燃料を生成するガス化炉10と、このガス化炉10で生成したガス燃料と化石燃料とを燃焼することで発生した熱を回収するボイラ30を有している。
As shown in FIG. 1, the boiler facility of the present embodiment includes a gasification furnace 10 that generates gas fuel by burning and gasifying biomass, and gas fuel and fossil fuel generated in the gasification furnace 10. The
ここで、バイオマスとは、再生可能な生物由来の有機性資源であって、化石資源を除いたものと定義する。例えば、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ及びこれらを減量としたリサイクル燃料(ペレットやチップ)などであり、ここに提示したものに限定されることはない。 Here, biomass is defined as organic resources derived from renewable organisms, excluding fossil resources. For example, thinned wood, waste wood, driftwood, grass, waste, sludge, tires, and recycled fuel (pellets and chips) with reduced amounts thereof are not limited to those presented here.
ガス化炉10は、循環流動層形式のガス化炉であって、ガス化炉本体11を有している。この場合、循環流動層形式に限らず気泡型循環流動層形式であってもよい。このガス化炉本体11は、中空形状をなして鉛直方向に沿って設置され、上下及び周囲の各壁部が全面耐火材料により構成され、外部への放熱が防止可能な構造であり、例えば、500〜1000℃で運転可能となっている。このガス化炉本体11は、流動材としての流動砂と燃料としてのバイオマスを供給可能となっており、内部でバイオマスを燃焼・ガス化することで流動砂を高温化すると共に、二酸化炭素を主成分とする可燃性ガスが発生し、この可燃性ガスをガス化剤としてガス化反応が起こる。ここで、流動砂としては、例えば、珪砂(主成分として、SiO2、Al2O3など)であり、また、ガス化炉本体11内で発生したガスから硫黄を除去(脱硫)するために、炭酸カルシウム(CaCO3)を投入してもよい。
The gasification furnace 10 is a circulating fluidized bed type gasification furnace, and has a
ガス化炉10は、ガス化炉本体11内にバイオマスを供給可能な複数(本実施例では、2個)の燃料供給系を有している。即ち、ガス化炉本体11の下部にバイオマスを供給可能な第1燃料供給系61と、ガス化炉本体11における第1燃料供給系61のバイオマス供給位置より上方にバイオマスを供給可能な第2燃料供給系62が設けられている。この場合、第2燃料供給系62は、反応速度が高いバイオマスを供給するものであり、第1燃料供給系61は、この第2燃料供給系62から供給されるバイオマスより反応速度が低いバイオマスを供給するものである。なお、第2燃料供給系62は、ガス化炉本体11における鉛直方向の中間位置にバイオマスを供給するように配置されている。
The gasifier 10 has a plurality (two in this embodiment) of fuel supply systems capable of supplying biomass into the gasifier
ここで、反応速度が高いバイオマスとは、水分量の少ないものであり、例えば、廃材木、流木、草類、廃棄物、ペレット、廃紙、廃プラスチック(樹脂)、石炭などであり、反応速度が低いバイオマスとは、水分量の多いものであり、例えば、間伐材、汚泥、タイヤなどであり、ここに提示したものに限定されることはない。なお、木材などのバイオマスに含まれるリグニン(木質素)は、もともと反応性が低く、炭素質は低温、低空気比の雰囲気で粒子中に残存することが懸念されるため、このリグニンのような反応性が低い物質を含むバイオマスも反応速度が低い部類に判別することが望ましい。更に、反応速度が高いバイオマスには、ガス化炉本体11内から飛散して排出されたチャーを含んでおり、このチャーを、後述する除塵装置25、サイクロン26、電気集塵機55で捕集してガス化炉本体11に再供給してもよい。
Here, the biomass having a high reaction rate is one having a low water content, such as waste wood, driftwood, grass, waste, pellets, waste paper, waste plastic (resin), coal, etc. Biomass with a low water content is a material with a large amount of water, such as thinned wood, sludge, tires, etc., and is not limited to those presented here. In addition, lignin (woody element) contained in biomass such as wood is originally low in reactivity, and there is a concern that carbonaceous matter may remain in particles at low temperature and low air ratio. It is desirable to discriminate biomass containing a low-reactivity substance into a class with a low reaction rate. Furthermore, the biomass having a high reaction rate includes char scattered and discharged from the gasification furnace
第1燃料供給系61として、ホッパ12a、スクリューフィーダ13a、コンベア14a、供給配管15aを有している。ホッパ12aは、所定量のバイオマスを貯留可能であり、スクリューフィーダ13aは、このホッパ12aに貯留されたバイオマスを所定量ずつ供給することができる。コンベア14aは、スクリューフィーダ13aから供給されたバイオマスを搬送可能であり、ここで、図示しない磁選機により釘や蝶番など、混入している金属製の異物を除去する。そして、バイオマスは、供給配管15aを通して側部からガス化炉本体11内に投入される。また、ホッパ12aの上方には、バイオマスに含まれる水分を除去する乾燥装置16aが設けられている。
The first
第2燃料供給系62として、ホッパ12b、スクリューフィーダ13b、コンベア14b、供給配管15bを有している。ホッパ12bは、所定量のバイオマスを貯留可能であり、スクリューフィーダ13bは、このホッパ12bに貯留されたバイオマスを所定量ずつ供給することができる。コンベア14bは、スクリューフィーダ13bから供給されたバイオマスを搬送可能であり、ここで、図示しない磁選機により釘や蝶番など、混入している金属製の異物を除去する。そして、バイオマスは、供給配管15bを通して側部からガス化炉本体11内に投入される。また、ホッパ12bの上方には、バイオマスに含まれる水分を除去する乾燥装置16bが設けられている。
The second fuel supply system 62 includes a
また、ガス化炉本体11は、可燃性ガスと流動砂を分離するサイクロン17が接続されている。即ち、ガス化炉本体11は、上側部が排出配管18を介してサイクロン17の上側部に連結されており、このサイクロン17は、下部が循環配管19を介してガス化炉本体11の下側部に連結されており、この循環配管19にシールポッド20が装着されている。
The gasifier
そして、ガス化炉本体11に対して、燃焼・ガス化用の空気を供給する空気供給系が設けられている。この空気供給系は、ガス化炉本体11にて、第1燃料供給系61によりバイオマスが供給される供給位置の近傍、つまり、ガス化炉本体11の下部に燃焼・ガス化用の空気を供給可能となっている。即ち、空気供給系を構成する空気供給配管21は、端部がガス化炉本体11の下部に連結されると共に、この空気供給配管21から分岐した空気供給分岐配管22がシールポッド20に連結されている。この空気供給配管21は、後述するが、200〜350℃に加熱された高温空気をガス化炉本体11の下部から内部に供給することができると共に、空気供給分岐配管22によりシールポッド20に供給することができる。
An air supply system for supplying combustion / gasification air to the gasification furnace
ガス化炉本体11は、下部にバイオマスに混入していた異物を除去する異物排出配管23が連結されている。
The gasification furnace
また、サイクロン17は、上部に生成した可燃性ガス、つまり、ガス燃料を送給するガス燃料配管24が連結されている。このガス燃料配管24は、ガス燃料をボイラ30まで搬送するためのものであり、中途部に除塵装置25とサイクロン26が設けられている。この除塵装置25は、流速を低減することで、比重が重く、ガス燃料の気流に乗りにくい燃料とならない成分、具体的には、珪砂を主成分とする粉体を集塵除去する。そのため、除塵装置25は、下部に粉体排出配管27が設けられている。また、サイクロン26は、セラミックフィルタを有し、サイクロン17で除去できなかった微細なチャーを除去する。そのため、サイクロン26は、下部にチャー排出配管28が設けられている。
The
なお、ガス化炉10で生成されるガス燃料は、主成分が一酸化炭素(CO)、水素(H2)、二酸化炭素(CO2)、窒素(N)などから構成され、300〜1100kcal/Nm3程度の低カロリーガスであり、650〜850℃の範囲でガス化炉10により生成される。 The gas fuel generated in the gasification furnace 10 is composed mainly of carbon monoxide (CO), hydrogen (H 2 ), carbon dioxide (CO 2 ), nitrogen (N), etc., and has a viscosity of 300 to 1100 kcal / It is a low calorie gas of about Nm 3 and is produced by the gasifier 10 in the range of 650 to 850 ° C.
従って、ガス化炉10にて、ガス化炉本体11は、図示しない供給経路から流動砂が供給されており、バイオマスは、各燃料供給系61,62にて、各乾燥装置16a,16bで乾燥された後にホッパ12a,12bに貯留され、このホッパ12a,12bからスクリューフィーダ13a,13b及びコンベア14a,14bにより供給配管15a,15bを通してガス化炉本体11に投入される。また、ガス化炉本体11は、空気供給配管21により下部から燃焼・ガス化用の高温空気が供給される。すると、ガス化炉本体11内にて、流動砂とバイオマスとが流動混合すると共に、バイオマスが燃焼・ガス化して可燃性ガスが発生する。
Therefore, in the gasification furnace 10, the gasification furnace
この燃焼・ガス化により発生した可燃性ガスは、流動砂と共に排出配管18を通してサイクロン17に排出され、このサイクロン17により可燃性ガスと流動砂とに分離される。そして、分離された可燃性ガスは、ガス燃料としてガス燃料配管24を通してボイラ30に供給される。このとき、ガス燃料配管24を流動するガス燃料は、除塵装置25により珪砂を主成分とする粉体が集塵除去され、サイクロン26により微細なチャーが除去される。また、サイクロン17で分離された高温の流動砂は、シールポッド20を介して循環配管19によりガス化炉本体11に戻される。
The combustible gas generated by the combustion and gasification is discharged to the
一方、ボイラ30は、コンベンショナルボイラであって、ガス燃料と化石燃料とを燃焼可能なボイラ本体31を有している。このボイラ本体31は、中空形状をなして鉛直方向に設置され、このボイラ本体31を構成するボイラ本体壁の下部に燃焼装置32が設けられている。この燃焼装置32は、ボイラ本体壁に装着された複数の化石燃料用の燃焼バーナ33と、複数のガス燃料用の燃焼バーナ34とを有している。本実施例にて、化石燃料用の燃焼バーナ33は、周方向に沿って4個配設されたものが上下方向に4段配置されている。一方、ガス燃料用の燃焼バーナ34は、複数の化石燃料用の燃焼バーナ33の下方であって、周方向に沿って4個配設されたものが上下方向に1段配置されている。なお、化石燃料用の燃焼バーナ33とガス燃料用の燃焼バーナ34の配置関係は上下逆であってもよい。また、各燃焼バーナ33,34にて、周方向の数は4個に限るものではなく、段数も4段や1段に限るものではない。更に、各燃焼バーナ33,34対向するように配置してもよい。
On the other hand, the
そして、化石燃料用の燃焼バーナ33は、微粉炭供給部35が供給配管36を介して連結されると共に、燃料油(または、燃料ガス)供給部37が供給配管38を介して連結されており、この場合、化石燃料として、微粉炭または燃料油を供給可能となっている。一方、ガス燃料用の燃焼バーナ34は、ガス化炉10からのガス燃料配管24が連結されている。この場合、ガス燃料配管24からガス燃料用の燃焼バーナ34に供給されるガス燃料は、400℃以上に維持することが望ましい。
The
また、燃焼装置32は、各燃焼バーナ33,34に燃焼用空気を供給可能な空気供給配管39を有しており、この空気供給配管39は、基端部に送風機40が装着され、先端部がボイラ本体31の外周側に設けられた風箱41に連結されている。そのため、この風箱41に供給された空気を各燃焼バーナ33,34に供給することができる。
Further, the
ボイラ本体31は、上部に煙道42が連結されており、この煙道42に、対流伝熱部として排ガスの熱を回収するための、過熱器43,44、再熱器45,46、節炭器47,48,49が設けられており、ボイラ本体31での燃焼で発生した排ガスと水との間で熱交換が行われる。
The
煙道42は、その下流側に熱交換を行った排ガスが排出される排ガス配管50が連結されている。この排ガス配管50は、空気供給配管39との間にエアヒータ51が設けられ、空気供給配管39を流れる空気と、排ガス配管50を流れる排ガスとの間で熱交換を行い、燃焼バーナ33,34に供給する燃焼用空気を200〜300℃の範囲に昇温することが望ましい。
The
また、空気供給配管39は、エアヒータ51より下流側の位置から分岐して、空気供給配管21が設けられている。この空気供給配管21は、塵や埃などの粒子状物質を除去可能な除塵装置52と、高温空気を昇圧可能なブロア53が装着されており、エアヒータ51で200〜300℃に加熱した空気をガス化炉10のガス化炉本体11内に供給することができる。なお、この場合、エアヒータ51で200〜300℃に加熱した空気を用いずに、外部から空気を吸引してから必要に応じて昇温した後、空気供給配管21を通してガス化炉10のガス化炉本体11内に供給してもよい。空気を昇温する熱源としては、ガス化炉10で生成したガス燃料、サイクロン17で分離した流動砂などを用いると効率的である。
The
なお、排ガス配管50は、エアヒータ51より上流側に位置して、選択還元型触媒54が設けられ、エアヒータ51より下流側に位置して、電気集塵機55、誘引送風機56、脱硫装置57が設けられ、下流端部に煙突58が設けられている。
The
従って、ボイラ30にて、送風機40を駆動して空気を吸引すると、この空気は、空気供給配管39を通してエアヒータ51で加熱された後に風箱41を介して各燃焼バーナ33,34に供給される。また、化石燃料としての微粉炭または燃料油は、供給配管36,38を通して化石燃料用の燃焼バーナ33に供給されると共に、ガス化炉10からのガス燃料は、ガス燃料配管24を通してガス燃料用の燃焼バーナ34に供給される。
Accordingly, when the
すると、化石燃料用の燃焼バーナ33は、燃焼用空気と化石燃料をボイラ本体31に噴射すると同時に着火し、また、ガス燃料用の燃焼バーナ34は、燃焼用空気とガス燃料をボイラ本体31に噴射すると同時に着火する。このボイラ本体31では、燃焼用空気、化石燃料、ガス燃料が燃焼して火炎が生じる。ボイラ本体31内の下部で火炎が生じると、燃焼ガスがこのボイラ本体31内を上昇し、煙道42に排出される。
Then, the
このとき、図示しない給水ポンプから供給された水は、節炭器47,48,49によって予熱された後、図示しない蒸気ドラムに供給されボイラ本体壁の各水管(図示せず)に供給される間に加熱されて飽和蒸気となり、図示しない蒸気ドラムに送り込まれる。更に、図示しない蒸気ドラムの飽和蒸気は過熱器43,44に導入され、燃焼ガスによって過熱される。過熱器43,44で生成された過熱蒸気は、図示しない発電プラント(例えば、タービン等)に供給される。また、タービンでの膨張過程の中途で取り出した蒸気は、再熱器45,46に導入され、再度過熱されてタービンに戻される。なお、ボイラ本体31をドラム型(蒸気ドラム)として説明したが、この構造に限定されるものではない。
At this time, water supplied from a water supply pump (not shown) is preheated by the
その後、煙道42の節炭器47,48,49を通過した排ガスは、排ガス配管50にて、選択還元型触媒54でNOxなどの有害物質が除去され、電気集塵機55で粒子状物質が除去され、脱硫装置57により硫黄分が除去された後、煙突58から大気中に排出される。
Thereafter, the exhaust gas that has passed through the
このように構成された本実施例のボイラ設備のガス化炉10において、上述したように、ガス化炉本体11にバイオマスを供給可能な第1、第2燃料供給系61,62が設けられ、第1燃料供給系61は、ガス化炉本体11の下部に反応速度が低いバイオマスを供給可能であり、第2燃料供給系62は、ガス化炉本体11の上下方向の中間部に反応速度が高いバイオマスを供給可能である。また、ガス化炉本体11に燃焼・ガス化用の空気を供給する空気供給系として空気供給配管21が設けられ、この空気供給配管21は、ガス化炉本体11の下部に燃焼・ガス化用の空気を供給可能である。
In the gasifier 10 of the boiler equipment of the present embodiment configured as described above, as described above, the first and second
即ち、ガス化炉本体11は、内部に流動砂と共にバイオマス及び燃焼・ガス化用の空気が供給されることで、バイオマスが燃焼・ガス化し、発生した一酸化炭素などの可燃性ガスが上昇し、上部に設けられたガス燃料配管24から排出される。この場合、生成ガスが上昇すること、また、空気供給配管21によりガス化炉本体11の下部に燃焼用の空気が供給されることが起因し、ガス化炉本体11は、下部で高い空気比となり、上部で低い空気比となっている。ガス化炉本体11では、バイオマスを燃焼して効率良くガス化するために、空気比を0.3〜0.7の範囲に設定することで最適であると考えられているものの、ガス化炉本体11の上方と下方では、この空気比がばらついている。
That is, the gasification furnace
そこで、本実施例では、第1燃料供給系61により、空気比が高い領域であるガス化炉本体11の下部に反応速度が低いバイオマスを供給することで、ガス化しにくいバイオマスであっても、高空気比の領域で適正に燃焼・ガス化して反応速度を上げるようにしている。一方、第2燃料供給系62により、空気比が低い領域であるガス化炉本体11の中間部(上部)に反応速度が高いバイオマスを供給することで、低空気比の領域であっても、反応速度が高くてガス化しやすいバイオマスを適正に燃焼・ガス化させて反応速度を上げるようにしている。
Therefore, in the present embodiment, the first
従って、ガス化炉10のガス化炉本体11にて、第1燃料供給系61からガス化炉本体11の下部に反応速度が低いバイオマスが供給され、第2燃料供給系62からガス化炉本体11の中間部に反応速度が高いバイオマスが供給される一方、空気供給配管21から下部に燃焼・ガス化用の高温空気が供給される。
Therefore, in the gasifier
すると、このガス化炉本体11は、下部にて、高空気比の領域で反応速度が低いバイオマスが燃焼・ガス化し、二酸化炭素を含む可燃性ガスが発生して上昇し、上部にて、低空気比の領域で反応速度が高いバイオマスが燃焼・ガス化し、可燃性ガスが発生する。この場合、ガス化炉本体11は、下部で高空気比によりバイオマスの燃焼・ガス化反応が促進し、上部でガス促進剤となる二酸化炭素が発生する。一方、ガス化炉本体11は、上部で、下部で発生した二酸化炭素により低空気比となる酸欠状態となり、バイオマスのガス化が促進する。そして、この燃焼・ガス化により発生した可燃性ガスは、サイクロン17で流動砂が分離され、ガス燃料としてガス燃料配管24を通してボイラ30に供給される。
Then, in the gasification furnace
このように本実施例のガス化炉にあっては、中空形状をなすガス化炉本体11に対して、バイオマスを供給可能な第1、第2燃料供給系61,62と、燃焼・ガス化空気を供給可能な空気供給系として空気供給配管21を設けている。
Thus, in the gasification furnace of the present embodiment, the first and second
従って、ガス化炉本体11内にバイオマスを供給可能な第1、第2燃料供給系61,62を設けることで、異なる状態のバイオマスを別々の燃料供給系61,62からガス化炉本体11内における最適な空気比の位置に供給することができ、ガス化炉10内での反応速度を上げてガス化率を向上することができ、その結果、ガス燃料の生成効率を向上することができる。
Therefore, by providing the first and second
また、本実施例のガス化炉では、第1燃料供給系61によりガス化炉本体11の下部にバイオマスを供給可能とし、第2燃料供給系62によりガス化炉本体11における第1燃料供給系61より上方にバイオマスを供給可能としている。従って、第1燃料供給系61と第2燃料供給系62とでガス化炉本体11に対するバイオマスの供給位置を上下に相違させることで、バイオマスの状態に応じてガス化炉本体11に対するバイオマスの供給位置を変更することができ、バイオマスをその状態に適応した最適な空気比の位置で燃焼・ガス化してガス化炉10内での反応速度を上げることができ、容易にガス化率を向上することができる。
Further, in the gasification furnace of the present embodiment, biomass can be supplied to the lower part of the gasification furnace
また、本実施例のガス化炉では、第2燃料供給系62は、反応速度が高いバイオマスを供給するものであり、第1燃料供給系61は、この第2燃料供給系62から供給されるバイオマスより反応速度が低いバイオマスを供給している。従って、第1燃料供給系61からは、反応速度が低いバイオマスをガス化炉本体11の下部に供給することで、反応速度が低いバイオマスは、空気比の高い領域で適正に燃焼・ガス化することとなり、ガス化炉10内での反応速度を上げてガス化率を向上することができる。
In the gasification furnace of the present embodiment, the second fuel supply system 62 supplies biomass having a high reaction rate, and the first
また、本実施例のガス化炉では、第2燃料供給系62は、ガス化炉本体11における鉛直方向の中間位置にバイオマスを供給している。従って、第2燃料供給系62からは、反応速度が低くないバイオマスをガス化炉本体11の中間位置に供給することで、反応速度が高いバイオマスは、空気比の低い領域でも適正に燃焼・ガス化することができ、ガス化炉10内での反応速度を上げてガス化率を向上することができる。
Moreover, in the gasification furnace of the present embodiment, the second fuel supply system 62 supplies biomass to an intermediate position in the vertical direction in the gasification furnace
また、本実施例のガス化炉では、空気供給配管21は、第1燃料供給系61によりバイオマスが供給される供給位置の近傍に燃焼・ガス化空気を供給している。従って、ガス化炉本体11の下方を高空気比領域とすることができ、反応速度が低いバイオマスをこの高空気比領域で適正に燃焼・ガス化することができる。
In the gasification furnace of the present embodiment, the
また、本実施例のボイラ設備にあっては、バイオマスを燃料として燃焼・ガス化させることでガス燃料を生成するガス化炉10と、ガス化炉10で生成されたガス燃料と化石燃料を燃焼・ガス化させて発生した熱を回収するボイラ30とを設け、ガス化炉10として、中空形状をなすガス化炉本体11に対して、バイオマスを供給可能な第1、第2燃料供給系61,62と、燃焼・ガス化空気を供給可能な空気供給系として空気供給配管21を設けている。
Moreover, in the boiler facility of the present embodiment, the gasification furnace 10 that generates gas fuel by burning and gasifying biomass as fuel, and the gas fuel and fossil fuel generated in the gasification furnace 10 are combusted. A first and second
従って、ガス化炉10にて、異なる状態のバイオマスを別々の燃料供給系61,62からガス化炉本体11内における最適な空気比の位置に供給することができ、ガス化炉10内での反応速度を上げてガス化率を向上することができ、燃料ガスの生成効率を向上することができ、その結果、ボイラ30にて、熱回収効率を向上することができる。
Therefore, in the gasification furnace 10, biomass in different states can be supplied from the separate
なお、上述した実施例では、ガス化炉本体としてのガス化炉本体11内にバイオマスを供給可能な複数の燃料供給系として、第1、第2燃料供給系61,62を設けたが、燃料供給系を3つ以上設けてもよい。
In the embodiment described above, the first and second
本発明に係るガス化炉及びボイラ設備は、ガス化炉本体内にバイオマスを供給可能な複数の燃料供給系を設けることで、ガス化率を向上することで燃料ガスの生成効率の向上を可能とすると共に、熱回収効率の向上を可能とするものであり、いずれのガス化炉やボイラ設備にも適用することができる。 The gasification furnace and boiler equipment according to the present invention can improve the generation efficiency of fuel gas by improving the gasification rate by providing a plurality of fuel supply systems capable of supplying biomass in the gasification furnace main body. In addition, the heat recovery efficiency can be improved, and can be applied to any gasification furnace and boiler equipment.
10 ガス化炉
11 ガス化炉本体(ガス化炉本体)
12a,12b ホッパ
15a,15b 供給配管
16a,16b 乾燥装置
17 サイクロン
21 空気供給配管(空気供給系)
24 ガス燃料配管
25 除塵装置
26 サイクロン
30 ボイラ
31 ボイラ本体
32 燃焼装置
33 化石燃料用の燃焼バーナ
34 ガス燃料用の燃焼バーナ
39 空気供給配管
42 煙道
51 エアヒータ
52 除塵装置
53 ブロア
61 第1燃料供給系
62 第2燃料供給系
10
12a,
24 Gas fuel piping 25
Claims (4)
中空形状をなすガス化炉本体と、
該ガス化炉本体内にバイオマスを供給可能な複数の燃料供給系と、
前記ガス化炉本体内に燃焼・ガス化空気を供給可能な空気供給系と、
を備え、
前記複数の燃料供給系は、前記ガス化炉本体の下部にバイオマスを供給可能な第1燃料供給系と、前記ガス化炉本体における前記第1燃料供給系より上方にバイオマスを供給可能な第2燃料供給系とを有し、
前記第1燃料供給系が前記第2燃料供給系から供給されるバイオマスより反応速度の低いバイオマス供給用として用いられる、
ことを特徴とするガス化炉。 A gasification furnace that generates gas fuel by burning and gasifying biomass as fuel,
A gasification furnace body having a hollow shape;
A plurality of fuel supply systems capable of supplying biomass into the gasifier body;
An air supply system capable of supplying combustion / gasification air into the gasification furnace body;
Bei to give a,
The plurality of fuel supply systems include a first fuel supply system capable of supplying biomass to a lower portion of the gasifier main body, and a second fuel capable of supplying biomass above the first fuel supply system in the gasifier main body. A fuel supply system,
The first fuel supply system is used for supplying biomass having a lower reaction rate than biomass supplied from the second fuel supply system.
A gasification furnace characterized by that.
該ガス化炉で生成されたガス燃料と化石燃料を燃焼させて発生した熱を回収するボイラと、
を備え、
前記ガス化炉は、
中空形状をなすガス化炉本体と、
該ガス化炉本体内にバイオマスを供給可能な複数の燃料供給系と、
前記ガス化炉本体内に燃焼空気を供給可能な空気供給系と、
を有し、
前記複数の燃料供給系は、前記ガス化炉本体の下部にバイオマスを供給可能な第1燃料供給系と、前記ガス化炉本体における前記第1燃料供給系より上方にバイオマスを供給可能な第2燃料供給系とを有し、
前記第1燃料供給系が前記第2燃料供給系から供給されるバイオマスより反応速度の低いバイオマス供給用として用いられる、
ことを特徴とするボイラ設備。
A gasification furnace that generates gas fuel by burning and gasifying biomass as fuel;
A boiler that recovers heat generated by burning the gas fuel and fossil fuel generated in the gasifier;
With
The gasifier is
A gasification furnace body having a hollow shape;
A plurality of fuel supply systems capable of supplying biomass into the gasifier body;
An air supply system capable of supplying combustion air into the gasification furnace body;
I have a,
The plurality of fuel supply systems include a first fuel supply system capable of supplying biomass to a lower portion of the gasifier main body, and a second fuel capable of supplying biomass above the first fuel supply system in the gasifier main body. A fuel supply system,
The first fuel supply system is used for supplying biomass having a lower reaction rate than biomass supplied from the second fuel supply system.
Boiler equipment characterized by that.
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