JP7788231B2 - Gasification furnace equipment - Google Patents
Gasification furnace equipmentInfo
- Publication number
- JP7788231B2 JP7788231B2 JP2021107535A JP2021107535A JP7788231B2 JP 7788231 B2 JP7788231 B2 JP 7788231B2 JP 2021107535 A JP2021107535 A JP 2021107535A JP 2021107535 A JP2021107535 A JP 2021107535A JP 7788231 B2 JP7788231 B2 JP 7788231B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ratio
- synthesis gas
- synthesis
- gasification furnace
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Industrial Gases (AREA)
Description
本発明は、石炭、廃棄物、バイオマスを原料とするガス化炉設備に関する。 The present invention relates to gasification furnace equipment that uses coal, waste, and biomass as raw materials.
石炭は世界の広い地域に存在し、可採埋蔵量が多く、価格が安定しているため、供給安定性が高く発熱量あたりの価格が低廉である。石炭は、例えば、ガス化炉でガス化されて燃料として使用されている（例えば、特許文献１）。温室効果ガスの排出の削減が求められている状況で、脱炭素が重要視されてきている。このような状況においても、現代社会で経済を維持していくためには、炭素資源の利用が必要不可欠となっている。 Coal is found in a wide range of regions around the world, has large recoverable reserves, and its price is stable, resulting in a stable supply and a low price per calorific value. Coal is, for example, gasified in a gasifier and used as fuel (see, for example, Patent Document 1). In a world where there is a demand to reduce greenhouse gas emissions, decarbonization is gaining importance. Even in such a situation, the use of carbon resources is essential to maintaining the economy in modern society.
このため、炭素資源の利用においては、化石燃料に依存するだけではなく、対象とする炭素資源は多様化しておくことが望ましい。炭素資源を多様化するためには、有機系の廃棄物やバイオマス（草木系等）を利用することが考えられる。 For this reason, when using carbon resources, it is desirable to diversify the carbon resources we use, rather than simply relying on fossil fuels. One way to diversify carbon resources is to use organic waste and biomass (plants, etc.).
廃棄物は、資源化に加え、滞りなく処理する必要があり、また、処理量も日々変動するのが実情である。バイオマスは、種類に応じて季節や年により調達量が変動するのが実情である。廃棄物やバイオマス（草木系等）をうまく利用する場合、化石燃料と一緒に利用することが有効であると考えられる。 In addition to recycling waste, it is necessary to process it smoothly, and the amount processed fluctuates daily. The amount of biomass procured varies depending on the type, season, and year. To effectively utilize waste and biomass (plants, etc.), it is thought to be effective to use them together with fossil fuels.
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、石炭、廃棄物、バイオマスを原料として有効に用いることができるガス化炉設備を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above situation, and aims to provide a gasification furnace facility that can effectively use coal, waste, and biomass as raw materials.
具体的には、生成される合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）を所望の状態に調整して合成ガスを得ることができるガス化炉設備を提供することを目的とする。 Specifically, the object is to provide a gasification furnace facility that can obtain synthesis gas by adjusting the ratio of H 2 to CO (H 2 /CO ratio) in the synthesis gas to a desired state.
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明のガス化炉設備は、
原料として、石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの少なくとも２つが投入され、ガス化剤としてＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2が供給され、ガス化反応によりＨ2とＣＯを主体とする合成ガスを生成する炉本体と、
前記ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況を、前記原料の石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの少なくとも２つの状況に対して相対的に調整し、生成される前記合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）を所望の状態に制御する制御手段とを備え、
前記制御手段では、
前記ガス化剤のＯ
2
、Ｈ
2
Ｏ、ＣＯ
2
の供給状況を、前記原料の石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの少なくとも２つの状況に対して相対的に調整するに際し、前記ガス化剤のＯ
2
、Ｈ
2
Ｏ、ＣＯ
2
の供給を調整し、
前記制御手段は、
前記ガス化剤のＨ
2
ＯとＣＯ
2
の割合（Ｈ
2
Ｏ／ＣＯ
2
比）と、前記合成ガスのＨ
2
とＣＯの割合（Ｈ
2
／ＣＯ比）の割合関係が記憶され、前記割合関係に基づいて、前記合成ガスのＨ
2
とＣＯの割合（Ｈ
2
／ＣＯ比）が所望の値になるように、前記ガス化剤のＨ
2
ＯとＣＯ
2
の割合を調整する調整機能を有しており、
前記合成ガスを用いて化学品が合成される化学合成手段と、
前記化学合成手段で合成された化学品から未反応の合成ガスを除去して分離する分離精製手段と、
前記分離精製手段で分離された未反応の合成ガスを前記化学合成手段に循環させる合成ガス循環経路と、
前記合成ガス循環経路の前記未反応の合成ガスを振り分ける合成ガス振分け手段と、
前記合成ガス振分け手段で振り分けられた前記未反応の合成ガスを、燃焼手段の燃料として発電を行う発電手段と、
前記燃焼手段の排ガス中のＣＯ
2
を回収し、ＣＯ
2
をキャリアガスとして用いて前記ガス化剤として循環させる循環手段とを備え、
前記制御手段は、
前記発電手段の負荷に応じて前記合成ガス振分け手段を動作させて化学合成手段に合成ガスを振り分けると共に、ガス化炉の負荷を調整する
ことを特徴とする。
そして、請求項２に係る本発明のガス化炉設備は、
原料として、石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの少なくとも２つが投入され、ガス化剤としてＯ
2
、Ｈ
2
Ｏ、ＣＯ
2
が供給され、ガス化反応によりＨ
2
とＣＯを主体とする合成ガスを生成する炉本体と、
前記ガス化剤のＯ
2
、Ｈ
2
Ｏ、ＣＯ
2
の供給状況を、前記原料の石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの少なくとも２つの状況に対して相対的に調整し、生成される前記合成ガスのＨ
2
とＣＯの割合（Ｈ
2
／ＣＯ比）を所望の状態に制御する制御手段とを備え、
前記制御手段では、
前記ガス化剤のＯ
2
、Ｈ
2
Ｏ、ＣＯ
2
の供給状況を、前記原料の石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの少なくとも２つの状況に対して相対的に調整するに際し、前記ガス化剤のＯ
2
、Ｈ
2
Ｏ、ＣＯ
2
の供給を調整し、
前記制御手段は、
前記ガス化剤のＨ
2
ＯとＣＯ
2
の割合（Ｈ
2
Ｏ／ＣＯ
2
比）と、前記合成ガスのＨ
2
とＣＯの割合（Ｈ
2
／ＣＯ比）の割合関係が記憶され、前記割合関係に基づいて、前記合成ガスのＨ
2
とＣＯの割合（Ｈ
2
／ＣＯ比）が所望の値になるように、前記ガス化剤のＨ
2
ＯとＣＯ
2
の割合を調整する調整機能を有しており、
前記合成ガスを２つの経路に振り分ける振分け手段と、
前記振分け手段で振り分けられた一方の経路の合成ガスが用いられて化学品が合成される化学合成手段と、
前記振分け手段で振り分けられた他方の経路の合成ガスが燃料とされる燃焼手段とを備え、
前記制御手段は、
前記調整機能の状況に基づいて前記振分け手段を動作させ、
前記燃焼手段は発電手段の動力源を得るものであり、
前記制御手段は、
前記発電手段の負荷に応じて前記振分け手段を動作させて化学合成手段に合成ガスを振り分けると共に、ガス化炉の負荷を調整する
ことを特徴とする。
また、請求項３に係る本発明のガス化炉設備は、
請求項２に記載のガス化炉設備おいて、
前記燃焼手段の排ガス中のＣＯ
2
を回収し、回収したＣＯ
2
をキャリアガスとして用いて前記ガス化剤として循環させる循環手段とを備えた
ことを特徴とする。
また、請求項４に係る本発明のガス化炉設備は、
原料として、石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの少なくとも２つが投入され、ガス化剤としてＯ
2
、Ｈ
2
Ｏ、ＣＯ
2
が供給され、ガス化反応によりＨ
2
とＣＯを主体とする合成ガスを生成する炉本体と、
前記ガス化剤のＯ
2
、Ｈ
2
Ｏ、ＣＯ
2
の供給状況を、前記原料の石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの少なくとも２つの状況に対して相対的に調整し、生成される前記合成ガスのＨ
2
とＣＯの割合（Ｈ
2
／ＣＯ比）を所望の状態に制御する制御手段とを備え、
前記制御手段では、
前記ガス化剤のＯ
2
、Ｈ
2
Ｏ、ＣＯ
2
の供給状況を、前記原料の石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの少なくとも２つの状況に対して相対的に調整するに際し、前記ガス化剤のＯ
2
、Ｈ
2
Ｏ、ＣＯ
2
の供給を調整し、
前記制御手段は、
前記ガス化剤のＨ
2
ＯとＣＯ
2
の割合（Ｈ
2
Ｏ／ＣＯ
2
比）と、前記合成ガスのＨ
2
とＣＯの割合（Ｈ
2
／ＣＯ比）の割合関係が記憶され、前記割合関係に基づいて、前記合成ガスのＨ
2
とＣＯの割合（Ｈ
2
／ＣＯ比）が所望の値になるように、前記ガス化剤のＨ
2
ＯとＣＯ
2
の割合を調整する調整機能を有しており、
前記合成ガスが燃料とされる燃料電池と、
前記燃料電池の排ガス中のＣＯ
2
を回収し、ＣＯ
2
をキャリアガスとして用いて前記ガス化剤として循環させる循環手段と、
前記合成ガスを２つの経路に振り分ける振分け手段と、
前記振分け手段で振り分けられた一方の経路の合成ガスが用いられて化学品が合成される化学合成手段と、
前記振分け手段で振り分けられた他方の経路の合成ガスが燃料とされる燃料電池とを備え、
前記制御手段は、
前記調整機能の状況に基づいて前記振分け手段を動作させ、
前記制御手段は、
前記燃料電池の負荷に応じて前記振分け手段を動作させて化学合成手段に合成ガスを振り分けると共に、ガス化炉の負荷を調整する
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the gasification furnace facility of the present invention according to claim 1 comprises:
a furnace body into which at least two of coal, carbonaceous waste, and biomass are input as raw materials, and O2 , H2O , and CO2 are supplied as gasification agents, and which generates synthesis gas mainly composed of H2 and CO through a gasification reaction;
a control means for adjusting the supply conditions of the gasifying agents O2 , H2O , and CO2 relatively to the conditions of at least two of the raw materials, namely, coal, carbonaceous waste, and biomass, and for controlling the ratio of H2 to CO ( H2 /CO ratio) in the synthesis gas to a desired state;
In the control means,
When adjusting the supply conditions of the gasifying agents O 2 , H 2 O and CO 2 relatively to at least two conditions of the raw materials coal, carbonaceous waste and biomass, the supply of the gasifying agents O 2 , H 2 O and CO 2 is adjusted;
The control means
a ratio relationship between the ratio of H2O to CO2 in the gasifying agent (H2O / CO2 ratio ) and the ratio of H2 to CO in the synthesis gas ( H2 / CO ratio) is stored, and an adjustment function is provided for adjusting the ratio of H2O to CO2 in the gasifying agent based on the ratio relationship so that the ratio of H2 to CO in the synthesis gas (H2 / CO ratio) becomes a desired value ;
a chemical synthesis means for synthesizing a chemical product using the synthesis gas ;
a separation and purification means for removing and separating unreacted synthesis gas from the chemicals synthesized by the chemical synthesis means;
a synthesis gas circulation path for circulating the unreacted synthesis gas separated by the separation and purification means to the chemical synthesis means;
a synthesis gas distribution means for distributing the unreacted synthesis gas in the synthesis gas circulation path;
a power generation means for generating power by using the unreacted synthesis gas allocated by the synthesis gas allocation means as fuel for a combustion means;
a circulation means for recovering CO2 in the exhaust gas from the combustion means and circulating the CO2 as the gasifying agent using the CO2 as a carrier gas;
The control means
The synthesis gas distribution means is operated in accordance with the load of the power generation means to distribute synthesis gas to the chemical synthesis means and adjust the load of the gasification furnace.
It is characterized by:
The gasification furnace facility of the present invention according to claim 2 comprises:
a furnace body into which at least two of coal, carbonaceous waste, and biomass are input as raw materials, and O2, H2O, and CO2 are supplied as gasification agents , and which generates synthesis gas mainly composed of H2 and CO through a gasification reaction;
a control means for adjusting the supply conditions of the gasifying agents O2 , H2O , and CO2 relatively to the conditions of at least two of the raw materials, namely, coal, carbonaceous waste, and biomass, and for controlling the ratio of H2 to CO (H2 / CO ratio) in the synthesis gas to a desired state;
In the control means,
When adjusting the supply conditions of the gasifying agents O 2 , H 2 O and CO 2 relatively to at least two conditions of the raw materials coal, carbonaceous waste and biomass, the supply of the gasifying agents O 2 , H 2 O and CO 2 is adjusted;
The control means
a ratio relationship between the ratio of H2O to CO2 in the gasifying agent (H2O / CO2 ratio ) and the ratio of H2 to CO in the synthesis gas ( H2 / CO ratio) is stored, and an adjustment function is provided for adjusting the ratio of H2O to CO2 in the gasifying agent based on the ratio relationship so that the ratio of H2 to CO in the synthesis gas (H2 / CO ratio) becomes a desired value ;
a distribution means for distributing the synthesis gas into two paths;
a chemical synthesis means for synthesizing a chemical product using the synthesis gas in one of the routes allocated by the allocation means;
a combustion means for using the synthesis gas in the other route allocated by the allocation means as fuel,
The control means
activating the allocating means based on the status of the adjustment function;
the combustion means provides a power source for the power generation means,
The control means
The distribution means is operated in accordance with the load of the power generation means to distribute the synthesis gas to the chemical synthesis means and adjust the load of the gasification furnace.
It is characterized by:
The gasification furnace facility of the present invention according to claim 3 comprises:
The gasification furnace facility according to claim 2,
and a circulation means for recovering CO2 in the exhaust gas from the combustion means and circulating the recovered CO2 as the gasifying agent using the recovered CO2 as a carrier gas.
It is characterized by:
Furthermore, the gasification furnace facility of the present invention according to claim 4 comprises:
a furnace body into which at least two of coal, carbonaceous waste, and biomass are input as raw materials, and O2, H2O, and CO2 are supplied as gasification agents , and which generates synthesis gas mainly composed of H2 and CO through a gasification reaction;
a control means for adjusting the supply conditions of the gasifying agents O2 , H2O , and CO2 relatively to the conditions of at least two of the raw materials, namely, coal, carbonaceous waste, and biomass, and for controlling the ratio of H2 to CO (H2 / CO ratio) in the synthesis gas to a desired state;
In the control means,
When adjusting the supply conditions of the gasifying agents O 2 , H 2 O and CO 2 relatively to at least two conditions of the raw materials coal, carbonaceous waste and biomass, the supply of the gasifying agents O 2 , H 2 O and CO 2 is adjusted;
The control means
a ratio relationship between the ratio of H2O to CO2 in the gasifying agent (H2O / CO2 ratio ) and the ratio of H2 to CO in the synthesis gas ( H2 / CO ratio) is stored, and an adjustment function is provided for adjusting the ratio of H2O to CO2 in the gasifying agent based on the ratio relationship so that the ratio of H2 to CO in the synthesis gas (H2 / CO ratio) becomes a desired value ;
a fuel cell fueled by the synthesis gas;
a circulation means for recovering CO2 in the exhaust gas of the fuel cell and circulating the CO2 as the gasifying agent using the CO2 as a carrier gas;
a distribution means for distributing the synthesis gas into two paths;
a chemical synthesis means for synthesizing a chemical product using the synthesis gas in one of the routes allocated by the allocation means;
a fuel cell that uses the synthesis gas in the other path allocated by the allocation means as fuel,
The control means
activating the allocating means based on the status of the adjustment function;
The control means
The distribution means is operated in accordance with the load of the fuel cell to distribute the synthesis gas to the chemical synthesis means and adjust the load of the gasification furnace.
It is characterized by:
上述した本発明では、石炭、炭素系廃棄物、バイオマスのうち、石炭を含む少なくとも２つが原料として用いられ、制御手段により、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況が、原料の石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの少なくとも２つの状況に対して相対的に調整され、Ｈ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が所望の状態に制御された合成ガスが得られる。合成ガスは、発電や化学合成に使用することができる。ガス化剤の調整によって、処理量が変動する廃棄物や、調達量が変動するバイオマスを石炭と一緒に有効に利用して合成ガスを得ることができる。 In the present invention described above , at least two of coal, carbonaceous waste, and biomass, including coal, are used as raw materials, and the supply conditions of the gasifying agents O2 , H2O , and CO2 are adjusted by the control means relative to the conditions of at least two of the raw materials, coal, carbonaceous waste, and biomass, to obtain synthesis gas in which the ratio of H2 to CO ( H2 /CO ratio) is controlled to a desired state. The synthesis gas can be used for power generation and chemical synthesis. By adjusting the gasifying agent, waste, whose processing volume varies, and biomass, whose procurement volume varies, can be effectively used together with coal to obtain synthesis gas.
このため、原料である、石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの組成や量、混合比が変動した場合であっても、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況（投入割合、量）を調整することで、安定した組成の合成ガスを得ることができ、原料である、石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの組成を調整して、合成ガスの組成の調整代を広くすることができる。 Therefore, even if the composition, amount, or mixing ratio of the raw materials, namely coal, carbonaceous waste, and biomass, fluctuates, a synthesis gas with a stable composition can be obtained by adjusting the supply conditions (input ratio, amount) of the gasifying agents O2 , H2O , and CO2 , and by adjusting the composition of the raw materials, namely coal, carbonaceous waste, and biomass, the adjustment range for the synthesis gas composition can be widened.
この結果、石炭、廃棄物、バイオマスを原料として有効に用い、Ｈ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が調整代を広く確保した状態で、所望の状態に調整された合成ガスを得ることができるガス化炉設備とすることが可能になる。 As a result, it is possible to create a gasification furnace facility that can effectively use coal, waste, and biomass as raw materials and obtain synthesis gas adjusted to the desired state while ensuring a wide range of adjustment for the ratio of H2 to CO (H2/CO ratio).
そして、前記制御手段では、前記ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況を、前記原料の石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの少なくとも２つの状況に対して相対的に調整するに際し、前記ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給を調整することを特徴としている。 The control means is characterized in that when adjusting the supply conditions of the gasifying agents O2 , H2O , and CO2 relatively to at least two conditions of the raw materials coal, carbonaceous waste, and biomass, it adjusts the supply of the gasifying agents O2 , H2O , and CO2 .
このため、制御手段により、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況が調整され、Ｈ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が所望の状態に制御された合成ガスが得られる。合成ガスは、発電や化学合成に使用することができる。ガス化剤の調整によって、処理量が変動する廃棄物や、調達量が変動するバイオマスを石炭と一緒に有効に利用して合成ガスを得ることができる。 As a result, the control means adjusts the supply of gasifying agents O2 , H2O , and CO2 , and synthesis gas is obtained with the ratio of H2 to CO ( H2 /CO ratio) controlled to a desired state. The synthesis gas can be used for power generation and chemical synthesis. By adjusting the gasifying agent, synthesis gas can be obtained by effectively using waste, whose processing volume varies, and biomass, whose procurement volume varies, together with coal.
このため、原料である、石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの組成や量、混合比が変動した場合であっても、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況（投入割合、量）を調整することで、安定した組成の合成ガスを得ることができる。 Therefore, even if the composition, amount, or mixing ratio of the raw materials, such as coal, carbonaceous waste, or biomass, fluctuates, synthesis gas with a stable composition can be obtained by adjusting the supply conditions (input ratio and amount) of the gasifying agents O2 , H2O , and CO2 .
この結果、石炭、廃棄物、バイオマスを原料として有効に用い、Ｈ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が所望の状態に調整された合成ガスを得ることができるガス化炉設備とすることが可能になる。 As a result, it is possible to create a gasification furnace facility that can effectively use coal, waste, and biomass as raw materials and produce synthesis gas with the ratio of H2 to CO ( H2 /CO ratio) adjusted to the desired state.
また、上述した本発明のガス化炉設備は、前記制御手段は、前記ガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合（Ｈ2Ｏ／ＣＯ2比）と、前記合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）の割合関係が記憶され、前記割合関係に基づいて、前記合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が所望の値になるように、前記ガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合を調整する調整機能を有していることを特徴としている。 Furthermore, the gasification furnace equipment of the present invention described above is characterized in that the control means stores the ratio relationship between the ratio of H2O to CO2 in the gasifying agent ( H2O / CO2 ratio) and the ratio of H2 to CO in the synthesis gas ( H2 /CO ratio), and has an adjustment function that adjusts the ratio of H2O to CO2 in the gasifying agent based on the ratio relationship so that the ratio of H2 to CO in the synthesis gas ( H2 /CO ratio) becomes the desired value.
これにより、ガス化剤のＨ2Ｏ／ＣＯ2比と、合成ガスのＨ2／ＣＯ比との関係が割合関係として記憶され、割合関係に基づいてガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合（Ｈ2Ｏ／ＣＯ2比）を調整することができる。 This allows the relationship between the H2O / CO2 ratio of the gasifying agent and the H2 /CO2 ratio of the synthesis gas to be stored as a ratio relationship, and the ratio of H2O to CO2 ( H2O / CO2 ratio) of the gasifying agent can be adjusted based on the ratio relationship.
また、請求項５に係る本発明のガス化炉設備は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のガス化炉設備において、前記制御手段の調整機能は、前記割合関係として、前記合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が０.２から４.０の値の範囲で、前記ガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合（Ｈ2Ｏ／ＣＯ2比）の範囲が記憶されていることを特徴とする。 Furthermore, the gasification furnace equipment of the present invention according to claim 5 is a gasification furnace equipment described in any one of claims 1 to 4 , characterized in that the adjustment function of the control means stores, as the ratio relationship, a range of values for the ratio of H2 to CO in the synthesis gas ( H2 /CO ratio) ranging from 0.2 to 4.0, and a range of values for the ratio of H2O to CO2 in the gasifying agent ( H2O / CO2 ratio).
請求項５に係る本発明では、合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が０.２から４.０の値の範囲で、ガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合（Ｈ2Ｏ／ＣＯ2比）の範囲が記憶されているので、合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）を０.２から４.０の値の範囲で調整することができる。 In the present invention of claim 5 , the ratio of H2 to CO in the synthesis gas ( H2 /CO ratio) is stored within a range of values from 0.2 to 4.0, and the range of the ratio of H2O to CO2 in the gasifying agent ( H2O / CO2 ratio) is stored, so that the ratio of H2 to CO in the synthesis gas ( H2 /CO ratio) can be adjusted within a range of values from 0.2 to 4.0.
また、請求項６に係る本発明のガス化炉設備は、請求項５に記載のガス化炉設備において、前記制御手段の調整機能は、前記割合関係として、前記合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が０.２から１.６の値の範囲で、前記ガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合（Ｈ2Ｏ／ＣＯ2比）の範囲が記憶されていることを特徴とする。 Furthermore, the gasification furnace equipment of the present invention according to claim 6 is characterized in that, in the gasification furnace equipment described in claim 5 , the adjustment function of the control means stores, as the ratio relationship, a range of values for the ratio of H2 to CO in the synthesis gas ( H2 /CO ratio) ranging from 0.2 to 1.6, and a range of values for the ratio of H2O to CO2 in the gasifying agent ( H2O / CO2 ratio).
請求項６に係る本発明では、ＣＯ2の比を高い状態に調整して、合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）を０.２から１.６の値の範囲で調整することができる。 In the present invention according to claim 6 , the ratio of CO2 can be adjusted to a high level, and the ratio of H2 to CO ( H2 /CO ratio) of the synthesis gas can be adjusted within a range of 0.2 to 1.6.
合成ガスを化学合成に用いる場合、合成される化学製品に適したＨ2／ＣＯ比を有する合成ガスを得るようにする。また、合成ガスを発電に用いる場合、燃焼手段の燃焼や燃料電池のアノードガスに適したＨ2／ＣＯ比を有する合成ガスを得るようにする。 When the synthesis gas is used for chemical synthesis, the synthesis gas should have an H2 /CO ratio suitable for the chemical products to be synthesized, and when the synthesis gas is used for power generation, the synthesis gas should have an H2 /CO ratio suitable for combustion in a combustion means or as an anode gas for a fuel cell.
例えば、化学製品として、メタン、メタノール、オレフィン類（ＦＴ合成）、酢酸、ＤＭＥ等の合成に適用することができる。化学製品とそれに適したＨ2／ＣＯ比は、例えば、メタン：３、メタノール：２、オレフィン類（ＦＴ合成）：１～２、酢酸：１、ＤＭＥ：０.５～１が好ましい。また、発電用の燃料ガスや、燃料電池のアノードガスの合成に適用することができる。 For example, the method can be applied to the synthesis of chemical products such as methane, methanol, olefins (FT synthesis), acetic acid, and DME. The H 2 /CO ratio suitable for the chemical products is preferably, for example, methane: 3, methanol: 2, olefins (FT synthesis): 1 to 2, acetic acid: 1, and DME: 0.5 to 1. The method can also be applied to the synthesis of fuel gas for power generation and anode gas for fuel cells.
化学製品や燃料として要求される合成ガスのＨ2／ＣＯ比が低い場合（例えば、ＤＭＥに用いられる合成ガス）、ガス化剤のＣＯ2の割合を増加させて、Ｈ2／ＣＯ比を低下させることが好ましい。また、化学製品や燃料として要求される合成ガスのＨ2／ＣＯ比が高い場合（例えば、メタノールや燃料電池のアノードに用いられる合成ガス）、ガス化剤のＨ2Ｏの割合を調整し、Ｃの析出等が生じない状態で、Ｈ2／ＣＯ比を設定することが好ましい。 When the H2 /CO ratio of the synthesis gas required for chemical products or fuel is low (for example, synthesis gas used in DME), it is preferable to increase the proportion of CO2 in the gasifying agent to lower the H2 /CO ratio. Also, when the H2 /CO ratio of the synthesis gas required for chemical products or fuel is high (for example, synthesis gas used in methanol or the anode of a fuel cell), it is preferable to adjust the proportion of H2O in the gasifying agent and set the H2 /CO ratio in a state where carbon precipitation or the like does not occur.
また、請求項７に係る本発明のガス化炉設備は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のガス化炉設備において、前記炉本体で得られた前記合成ガスに含まれるチャーを分離して前記炉本体に循環させる循環経路を備えたことを特徴とする。 Furthermore, the gasification furnace equipment of the present invention according to claim 7 is characterized in that, in the gasification furnace equipment described in any one of claims 1 to 6 , it is provided with a circulation path that separates char contained in the synthesis gas obtained in the furnace body and circulates it to the furnace body.
請求項７に係る本発明では、循環経路により、炉本体で得られた合成ガスに含まれるチャーを分離して炉本体に循環させることができる。 In the present invention according to claim 7 , the circulation path allows char contained in the synthesis gas obtained in the furnace body to be separated and circulated to the furnace body.
また、請求項８に係る本発明のガス化炉設備は、請求項７に記載のガス化炉設備において、前記循環経路から所望の量のチャーを分離して振り分けるチャー振分け手段と、前記チャー振分け手段で振り分けられたチャーを処理するチャー処理手段とを備えたことを特徴とする。 The gasification furnace facility of the present invention according to claim 8 is characterized in that, in the gasification furnace facility according to claim 7 , it further comprises a char distribution means for separating and distributing a desired amount of char from the circulation path, and a char processing means for processing the char distributed by the char distribution means.
請求項８に係る本発明では、チャー振分け手段で循環されるチャーの一部が振り分けられ、チャー処理手段でチャーを処理することで、合成ガス中のＣＯを減らしてＨ2／ＣＯ比を更に高めることができる。例えば、振り分けられたチャーを貯留することができ、チャーを貯留することで、排出ＣＯ2を削減することができると共に、合成ガス中のＣＯを減らしてＨ2／ＣＯ比を更に高めることができる。 In the present invention according to claim 8 , a portion of the circulated char is allocated by the char allocation means and processed by the char processing means, thereby reducing CO in the synthesis gas and further increasing the H2 /CO ratio. For example, the allocated char can be stored, and by storing the char, CO emissions can be reduced and CO in the synthesis gas can be reduced, thereby further increasing the H2 /CO ratio.
また、請求項９に係る本発明のガス化炉設備は、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のガス化炉設備において、前記合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）を調整するシフト反応手段を備えたことを特徴とする。 Furthermore, the gasification furnace equipment of the present invention according to claim 9 is characterized in that, in the gasification furnace equipment according to any one of claims 1 to 8 , it is provided with a shift reaction means for adjusting the ratio of H2 to CO ( H2 /CO ratio) of the synthesis gas.
請求項９に係る本発明では、要求される合成ガスのＨ2／ＣＯ比が高い場合、シフト反応手段によりＨ2／ＣＯ比を高めることができる。既存のガス化炉において、十分な比率のＨ2成分を得るためにシフト反応手段が併設されている場合、ガス化剤のＨ2Ｏの割合を増加させて、Ｈ2／ＣＯ比を高めることで、既存のシフト反応手段の負荷を小さくすることができる。 In the present invention according to claim 9 , when the required H2 /CO ratio of the synthesis gas is high, the H2 /CO ratio can be increased by a shift reaction means. In an existing gasification furnace, when a shift reaction means is installed in order to obtain a sufficient ratio of H2 components, the load on the existing shift reaction means can be reduced by increasing the proportion of H2O in the gasifying agent and increasing the H2 /CO ratio.
また、上述した本発明のガス化炉設備は、前記合成ガスを用いて化学品が合成される化学合成手段を備えたことを特徴としている。 The gasification furnace facility of the present invention is characterized by including a chemical synthesis means for synthesizing chemical products using the synthesis gas .
これにより、化学合成手段により合成ガスを化学合成に用いて有価な化学品を作ることができる。 This allows the synthesis gas to be used in chemical synthesis by chemical synthesis means to produce valuable chemicals.
また、上述した本発明のガス化炉設備は、前記化学合成手段で合成された化学品から未反応の合成ガスを除去して分離する分離精製手段と、前記分離精製手段で分離された未反応の合成ガスを前記化学合成手段に循環させる合成ガス循環経路と、前記合成ガス循環経路の前記未反応の合成ガスを振り分ける合成ガス振分け手段と、前記合成ガス振分け手段で振り分けられた前記未反応の合成ガスを燃料として発電を行う発電手段とを備えたことを特徴としている。 The gasification furnace facility of the present invention described above is characterized by comprising: a separation and purification means that removes and separates unreacted synthesis gas from chemical products synthesized by the chemical synthesis means; a synthesis gas circulation path that circulates the unreacted synthesis gas separated by the separation and purification means to the chemical synthesis means; synthesis gas distribution means that distributes the unreacted synthesis gas in the synthesis gas circulation path; and power generation means that generates power using the unreacted synthesis gas distributed by the synthesis gas distribution means as fuel .
これにより、分離精製手段により、合成された化学品から未反応の合成ガスを分離して循環させ、合成ガス振分け手段で振り分けられた未反応の合成ガスの一部を発電手段の燃料として使用することができる。 As a result, the separation and purification means separates and circulates unreacted synthesis gas from the synthesized chemicals, and a portion of the unreacted synthesis gas allocated by the synthesis gas allocation means can be used as fuel for the power generation means.
また、上述した本発明のガス化炉設備は、前記合成ガスが燃料とされる燃焼手段を備え、前記燃焼手段の排ガス中のＣＯ2を回収して前記ガス化剤として循環させる循環手段を備えたことを特徴としている。 The gasification furnace facility of the present invention described above is characterized by including combustion means that uses the synthesis gas as fuel, and circulation means that recovers CO2 in the exhaust gas from the combustion means and circulates it as the gasifying agent .
これにより、合成ガスを燃焼手段（発電設備の燃焼手段）の燃料として用いることができ、燃焼手段の排ガス中（発電のための仕事を終えた燃焼ガスの排ガス中）のＣＯ2を分離・回収して、循環手段によりＣＯ2をガス化剤として投入することができる。また、キャリアガスとしてＣＯ2を用いることで、キャリアガスとして使用される不活性ガス（Ｎ2ガス）の製造動力を削減することができる。 This allows the synthesis gas to be used as fuel for the combustion means (combustion means of the power generation facility), and CO2 in the exhaust gas from the combustion means (in the exhaust gas of the combustion gas that has completed its work for power generation) can be separated and recovered and introduced as a gasifying agent by the circulation means. Also, by using CO2 as a carrier gas, it is possible to reduce the power required to produce the inert gas ( N2 gas) used as the carrier gas.
また、上述した本発明のガス化炉設備は、前記合成ガスを２つの経路に振り分ける振分け手段と、前記振分け手段で振り分けられた一方の経路の合成ガスが用いられて化学品が合成される化学合成手段と、前記振分け手段で振り分けられた他方の経路の合成ガスが燃料とされる燃焼手段とを備え、前記制御手段は、前記調整機能の状況に基づいて前記振分け手段を動作させることを特徴としている。 The gasification furnace facility of the present invention described above also includes a distribution means for distributing the synthesis gas to two paths, a chemical synthesis means for synthesizing chemicals using the synthesis gas in one of the paths distributed by the distribution means, and a combustion means for using the synthesis gas in the other path distributed by the distribution means as fuel, and is characterized in that the control means operates the distribution means based on the status of the adjustment function.
これにより、調整機能の状況に基づいて振分け手段を動作させ、振分け手段で振り分けられた一方の合成ガスが化学合成手段に送られて化学品が合成され、振分け手段で振り分けられた他方の合成ガスが燃料とされる燃焼手段に送られ、合成ガスを燃焼手段（発電設備の燃焼手段）の燃料として用いることができる。振分け手段の動作は、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況に連動させることができる。 As a result, the distribution means is operated based on the status of the adjustment function, and one of the synthesis gases distributed by the distribution means is sent to the chemical synthesis means to synthesize chemicals, and the other synthesis gas distributed by the distribution means is sent to the combustion means to be used as fuel, so that the synthesis gas can be used as fuel for the combustion means (combustion means of the power generation facility). The operation of the distribution means can be linked to the supply status of the gasifying agents O2 , H2O , and CO2 .
また、上述した本発明のガス化炉設備は、前記燃焼手段は発電手段の動力源を得るものであり、前記制御手段は、前記発電手段の負荷に応じて前記振分け手段を動作させて化学合成手段に合成ガスを振り分けると共に、ガス化炉の負荷を調整することを特徴としている。 Furthermore, the gasification furnace facility of the present invention described above is characterized in that the combustion means obtains power as a power source for the power generation means, and the control means operates the distribution means in accordance with the load on the power generation means to distribute synthesis gas to the chemical synthesis means and adjust the load on the gasification furnace .
これにより、発電手段の負荷に応じて振分け手段を動作させると共に、ガス化炉の負荷を調整し、化学合成手段に合成ガスを振り分けることができる。 This allows the allocating means to operate in accordance with the load on the power generating means, and also adjusts the load on the gasifier, thereby allocating synthesis gas to the chemical synthesis means.
また、上述した本発明のガス化炉設備は、前記合成ガスが燃料とされる燃料電池を備え、前記燃料電池の排ガス中のＣＯ2を回収して前記ガス化剤として循環させる循環手段を備えたことを特徴としている。 The gasification furnace facility of the present invention described above is characterized by including a fuel cell that uses the synthesis gas as fuel, and a circulation means that recovers CO2 in the exhaust gas of the fuel cell and circulates it as the gasifying agent .
これにより、合成ガスを燃料電池のアノードガスとして用いることができ、燃料電池の排ガス中のＣＯ2を分離・回収して、循環手段によりＣＯ2をガス化剤として投入することができる。また、キャリアガスとしてＣＯ2を用いることで、キャリアガスとして使用される不活性ガス（Ｎ2ガス）の製造動力を削減することができる。 This allows the synthesis gas to be used as the anode gas for the fuel cell, and CO2 in the exhaust gas from the fuel cell can be separated and recovered and used as a gasifying agent by a circulation means. Also, by using CO2 as a carrier gas, the power required to produce the inert gas ( N2 gas) used as the carrier gas can be reduced.
また、上述した本発明のガス化炉設備は、前記合成ガスを２つの経路に振り分ける振分け手段と、前記振分け手段で振り分けられた一方の経路の合成ガスが用いられて化学品が合成される化学合成手段と、前記振分け手段で振り分けられた他方の経路の合成ガスが燃料とされる燃料電池とを備え、前記制御手段は、前記調整機能の状況に基づいて前記振分け手段を動作させることを特徴としている。 Furthermore, the gasification furnace facility of the present invention described above comprises a distribution means for distributing the synthesis gas to two paths, a chemical synthesis means for synthesizing chemicals using the synthesis gas from one of the paths distributed by the distribution means, and a fuel cell that uses the synthesis gas from the other path distributed by the distribution means as fuel, and is characterized in that the control means operates the distribution means based on the status of the adjustment function.
これにより、調整機能の状況に基づいて振分け手段を動作させ、振分け手段で振り分けられた一方の合成ガスが化学合成手段に送られて化学品が合成され、振分け手段で振り分けられた他方の合成ガスがアノードガスとされる燃料電池に送られ、合成ガスを燃料電池の燃料として用いることができる。振分け手段の動作は、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況に連動させることができる。 As a result, the distribution means is operated based on the status of the adjustment function, one of the synthesis gases distributed by the distribution means is sent to the chemical synthesis means to synthesize chemicals, and the other synthesis gas distributed by the distribution means is sent to the fuel cell as an anode gas, and the synthesis gas can be used as fuel for the fuel cell. The operation of the distribution means can be linked to the supply status of the gasifying agents O2 , H2O , and CO2 .
また、上述した本発明のガス化炉設備は、前記制御手段は、前記燃料電池の負荷に応じて前記振分け手段を動作させて化学合成手段に合成ガスを振り分けると共に、ガス化炉の負荷を調整することを特徴としている。 Furthermore, the gasification furnace equipment of the present invention described above is characterized in that the control means operates the distribution means in accordance with the load of the fuel cell to distribute synthesis gas to the chemical synthesis means and adjusts the load of the gasification furnace .
これにより、燃料電池の負荷に応じて振分け手段を動作させると共に、ガス化炉の負荷を調整し、化学合成手段に合成ガスを振り分けることができる。 This allows the distribution means to operate in accordance with the load on the fuel cell, and also adjusts the load on the gasification furnace, thereby distributing the synthesis gas to the chemical synthesis means.
本発明のガス化炉設備は、石炭、廃棄物、バイオマスを原料として有効に用い、Ｈ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が所望の状態に調整された合成ガスを得ることができるガス化炉設備とすることが可能になる。 The gasification furnace equipment of the present invention can effectively use coal, waste, and biomass as raw materials and can produce synthesis gas with the ratio of H2 to CO ( H2 /CO ratio) adjusted to the desired state.
図１には本発明の第１実施例に係るガス化炉設備の全体構成を概念的に示してある。また、図２には本発明の第２実施例に係るガス化炉設備の全体構成を概念的に示してある。また、図３には本発明の第３実施例に係るガス化炉設備の全体構成を概念的に示してある。そして、図４にはガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合（Ｈ2Ｏ／ＣＯ2比）と、合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）との関係のグラフ（制御手段に記憶された割合関係のグラフ）を示してある。 Fig. 1 conceptually shows the overall configuration of a gasification furnace facility according to a first embodiment of the present invention. Fig. 2 conceptually shows the overall configuration of a gasification furnace facility according to a second embodiment of the present invention. Fig. 3 conceptually shows the overall configuration of a gasification furnace facility according to a third embodiment of the present invention. Fig. 4 shows a graph (a graph of the ratio relationship stored in the control means) of the relationship between the ratio of H2O to CO2 in the gasifying agent ( H2O / CO2 ratio) and the ratio of H2 to CO in the synthesis gas ( H2 /CO ratio).
図１に基づいて本発明の第１実施例を説明する。 The first embodiment of the present invention will be described with reference to Figure 1.
図１に示すように、第１実施例のガス化炉設備は、原料（石炭、炭素系廃棄物、バイオマス：石炭を含む少なくとも２つ）をガス化剤と共にガス化反応させて、Ｈ2とＣＯを主体とするガス化ガス（合成ガス）を生成するガス化炉（炉本体）２を備えている。 As shown in FIG. 1, the gasification furnace facility of the first embodiment includes a gasification furnace (furnace body) 2 that generates gasification gas (synthesis gas) mainly composed of H2 and CO by gasification reaction of raw materials (coal, carbonaceous waste, biomass: at least two of which include coal) together with a gasifying agent.
炉本体２で得られた合成ガスは、分離手段（サイクロン、フィルター等）１５でチャー（灰を含む未燃の炭素成分）が分離され、分離されたチャーは、循環経路１６により炉本体２に循環される（チャー分離手段）。循環経路１６により、炉本体２で得られた合成ガスに含まれるチャーを分離して炉本体２に循環させることができる。 The synthesis gas obtained in the furnace body 2 is separated into char (unburned carbon components including ash) by separation means (cyclone, filter, etc.) 15, and the separated char is circulated to the furnace body 2 via circulation path 16 (char separation means). Circulation path 16 allows the char contained in the synthesis gas obtained in the furnace body 2 to be separated and circulated to the furnace body 2.
循環経路１６には、循環経路１６から所望の量のチャーを分離して振り分けるチャー振分け手段１７が備えられ、チャー振分け手段１７で振り分けられたチャーを処理する（貯留する）チャー処理手段としての貯留手段１８が備えられ、チャー振分け手段１７で振り分けられたチャーを貯留手段１８に貯留することで、排出ＣＯ2を削減することができると共に、合成ガス中のＣＯを減らしてＨ2／ＣＯ比を更に高めることができる。 The circulation path 16 is equipped with a char distribution means 17 that separates and distributes a desired amount of char from the circulation path 16, and is equipped with a storage means 18 as a char processing means that processes (stores) the char distributed by the char distribution means 17.By storing the char distributed by the char distribution means 17 in the storage means 18, it is possible to reduce CO2 emissions and further increase the H2 /CO ratio by reducing the CO in the synthesis gas.
尚、チャー処理手段としては、チャーを燃焼の熱源とする燃焼手段を適用し、発電等に利用することができる。 In addition, as a char processing method, a combustion method that uses char as a heat source for combustion can be applied, and it can be used for power generation, etc.
分離手段１５でチャーが分離された合成ガスは、シフト反応手段３でＨ2の割合が調整され、ガス精製手段４で不純物が除去される。不純物が除去された合成ガスは、化学合成手段７に送られて化学合成に用いられる。 The synthesis gas from which char has been separated in the separation means 15 has the H2 ratio adjusted in the shift reaction means 3, and impurities removed in the gas purification means 4. The synthesis gas from which impurities have been removed is sent to the chemical synthesis means 7 and used for chemical synthesis.
化学合成手段７で合成された化学品から未反応の合成ガスを除去して分離する分離精製手段２０が備えられ、分離精製手段２０で未反応の合成ガスが除去された化学品が製品として用いられる。分離精製手段２０で除去された未反応の合成ガスは、合成ガス循環経路２１により化学合成手段７に循環される。 A separation and purification means 20 is provided to remove and separate unreacted synthesis gas from the chemical products synthesized by the chemical synthesis means 7, and the chemical products from which unreacted synthesis gas has been removed by the separation and purification means 20 are used as products. The unreacted synthesis gas removed by the separation and purification means 20 is circulated to the chemical synthesis means 7 via the synthesis gas circulation path 21.
一方、合成ガス循環経路２１の未反応の合成ガスを振り分ける合成ガス振分け手段２２が備えられ、合成ガス振分け手段２２で振り分けられた未反応の合成ガスは発電手段６の燃料として利用される。 Meanwhile, a synthesis gas distribution means 22 is provided to distribute unreacted synthesis gas in the synthesis gas circulation path 21, and the unreacted synthesis gas distributed by the synthesis gas distribution means 22 is used as fuel for the power generation means 6.
分離精製手段２０により、合成された化学品から未反応の合成ガスを分離して循環させ、合成ガス振分け手段で振り分けられた未反応の合成ガスの一部が発電手段６の燃焼手段（例えば、膨張タービンを駆動する燃焼ガスを得る燃焼器）の燃料として用いられる。 The separation and purification means 20 separates and circulates unreacted synthesis gas from the synthesized chemicals, and a portion of the unreacted synthesis gas allocated by the synthesis gas allocation means is used as fuel for the combustion means of the power generation means 6 (for example, a combustor that obtains combustion gas to drive an expansion turbine).
発電手段６の排気ガス、例えば、膨張タービンで仕事を終えた排気ガスは、ＣＯ2が分離され、分離回収されたＣＯ2の一部は、循環手段１２によりガス化剤のＣＯ2として用いられて炉本体２に投入される。また、キャリアガスとしてＣＯ2を用いることで、キャリアガスとして使用される不活性ガス（Ｎ2ガス）の製造動力を削減することができる。 CO2 is separated from the exhaust gas of the power generation means 6, for example, exhaust gas that has completed its work in an expansion turbine, and a portion of the separated and recovered CO2 is used as CO2 as a gasifying agent by the circulation means 12 and fed into the furnace body 2. In addition, by using CO2 as a carrier gas, it is possible to reduce the power required to produce the inert gas ( N2 gas) used as the carrier gas.
発電手段としては、合成ガスがアノードガスとして用いられる燃料電池を適用することも可能である。 As a means of generating electricity, a fuel cell using synthesis gas as the anode gas can also be used.
ガス化炉設備のガス化剤として、Ｏ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2が用いられ、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況（供給の比率）は制御手段１１で調整される。即ち、制御手段１１により、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況が調整され、生成される合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が所望の状態に制御される（調整機能）。 O2 , H2O , and CO2 are used as gasifying agents in the gasification furnace facility, and the supply conditions (supply ratios) of the gasifying agents O2 , H2O , and CO2 are adjusted by the control means 11. That is, the control means 11 adjusts the supply conditions of the gasifying agents O2 , H2O , and CO2 , and controls the ratio of H2 to CO ( H2 /CO ratio) in the synthesis gas to a desired state (adjustment function).
つまり、要求されるＨ2／ＣＯ比が制御手段１１に入力され、用途に適したＨ2／ＣＯ比になるように、Ｏ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況が制御手段１１で制御され、Ｈ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が所望の状態に制御された合成ガスが得られる。これにより、化学合成に適した合成ガスを得ることができ、ガス化剤の調整によって、処理量が変動する廃棄物や、調達量が変動するバイオマスを石炭と一緒に有効に利用して合成ガスを得ることが可能になる。 That is, the required H2 /CO ratio is input to the control means 11, and the supply conditions of O2 , H2O , and CO2 are controlled by the control means 11 so that the H2 /CO ratio is suitable for the application, thereby obtaining synthesis gas with the ratio of H2 to CO ( H2 /CO ratio) controlled to the desired state. This makes it possible to obtain synthesis gas suitable for chemical synthesis, and by adjusting the gasifying agent, it becomes possible to obtain synthesis gas by effectively utilizing waste, the processing volume of which varies, and biomass, the procurement volume of which varies, together with coal.
これにより、発電や化学合成に適した合成ガスを得ることができ、ガス化剤の調整によって、処理量が変動する廃棄物や、調達量が変動するバイオマスを石炭と一緒に有効に利用して合成ガスを得ることが可能になる。 This makes it possible to obtain synthesis gas suitable for power generation and chemical synthesis, and by adjusting the gasification agent, it is possible to effectively use waste, whose processing volume varies, and biomass, whose procurement volume varies, together with coal to obtain synthesis gas.
従って、原料である、石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの組成や量、混合比が変動した場合であっても、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況（投入割合、量）を調整することで、安定した組成の合成ガスを得ることができる。 Therefore, even if the composition, amount, or mixing ratio of the raw materials, such as coal, carbonaceous waste, or biomass, fluctuates, synthesis gas with a stable composition can be obtained by adjusting the supply conditions (input ratio and amount) of the gasifying agents O2 , H2O , and CO2 .
尚、ガス精製手段４と化学合成手段７の間に、合成ガスを振り分ける手段を設け、振り分けられた一部（もしくは全部）の合成ガスを発電手段６に供給することも可能である。 It is also possible to provide a means for distributing the synthesis gas between the gas purification means 4 and the chemical synthesis means 7, and supply some (or all) of the distributed synthesis gas to the power generation means 6.
図２に基づいて本発明の第２実施例を説明する。図１に示した第１実施例の構成と同一部材には同一符号を付してある。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to Figure 2. Components identical to those in the first embodiment shown in Figure 1 are designated by the same reference numerals.
図２に示すように、第２実施例のガス化炉設備は、第１実施例と同様に、原料（石炭、炭素系廃棄物、バイオマス：石炭を含む少なくとも２つ）をガス化剤と共にガス化反応させて、Ｈ2とＣＯを主体とするガス化ガス（合成ガス）を生成するガス化炉（炉本体）２を備えている。 As shown in FIG. 2, the gasification furnace facility of the second embodiment, like the first embodiment, includes a gasification furnace (furnace body) 2 that gasifies raw materials (coal, carbonaceous waste, biomass: at least two of which include coal) together with a gasifying agent to generate gasification gas (synthesis gas) mainly composed of H2 and CO.
炉本体２で得られた合成ガスは、分離手段（サイクロン、フィルター等）１５でチャー（灰を含む未燃の炭素成分）が分離され、分離されたチャーは、循環経路１６により炉本体２に循環される（チャー分離手段）。 The synthesis gas obtained in the furnace body 2 is separated into char (unburned carbon components including ash) by separation means (cyclone, filter, etc.) 15, and the separated char is circulated to the furnace body 2 via circulation path 16 (char separation means).
循環経路１６には、循環経路１６から所望の量のチャーを分離して振り分けるチャー振分け手段１７が備えられ、チャー振分け手段１７で振り分けられたチャーを処理するチャー処理手段としての貯留手段１８が備えられている。 The circulation path 16 is equipped with a char distribution means 17 that separates and distributes the desired amount of char from the circulation path 16, and is equipped with a storage means 18 as a char processing means that processes the char distributed by the char distribution means 17.
分離手段１５でチャーが分離された合成ガスは、シフト反応手段３でＨ2の割合が調整され、ガス精製手段４で不純物が除去される。ガス精製手段４で不純物が除去された合成ガスは、振分け手段５に送られる。振分け手段５の一方側の経路には化学合成手段７が接続され、振分け手段５の他方側の経路には発電手段６が接続されている。 The synthesis gas from which char has been separated in separation means 15 has its H2 ratio adjusted in shift reaction means 3 and impurities removed in gas purification means 4. The synthesis gas from which impurities have been removed in gas purification means 4 is sent to distribution means 5. One side of the path of distribution means 5 is connected to chemical synthesis means 7, and the other side of the path of distribution means 5 is connected to power generation means 6.
合成ガスの経路が一方側の経路に振り分けられた場合、合成ガスが化学合成手段７に送られて化学合成に用いられる。合成ガスの経路が他方側の経路に振り分けられた場合、合成ガスが、発電手段６の燃焼手段（例えば、膨張タービンを駆動する燃焼ガスを得る燃焼器）の燃料として用いられる。 When the synthesis gas route is diverted to one route, the synthesis gas is sent to the chemical synthesis means 7 and used for chemical synthesis. When the synthesis gas route is diverted to the other route, the synthesis gas is used as fuel for the combustion means of the power generation means 6 (for example, a combustor that obtains combustion gas to drive an expansion turbine).
発電手段６の排気ガス、例えば、膨張タービンで仕事を終えた排気ガスは、ＣＯ2が分離され、分離回収されたＣＯ2の一部は、循環手段１２によりガス化剤のＣＯ2として用いられて炉本体２に投入される。 The exhaust gas from the power generation means 6, for example, exhaust gas that has completed its work in an expansion turbine, has CO2 separated from it, and a portion of the separated and recovered CO2 is used as CO2 as a gasifying agent by the circulation means 12 and is fed into the furnace body 2.
前述したように、発電手段としては、合成ガスがアノードガスとして用いられる燃料電池を適用することも可能である。 As mentioned above, a fuel cell using synthesis gas as the anode gas can also be used as a power generation means.
ガス化炉設備のガス化剤として、Ｏ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2が用いられ、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況（供給の比率）は制御手段１１で調整される。即ち、制御手段１１により、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況が調整され、生成される合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が所望の状態に制御される（調整機能）。 O2 , H2O , and CO2 are used as gasifying agents in the gasification furnace facility, and the supply conditions (supply ratios) of the gasifying agents O2 , H2O , and CO2 are adjusted by the control means 11. That is, the control means 11 adjusts the supply conditions of the gasifying agents O2 , H2O , and CO2 , and controls the ratio of H2 to CO ( H2 /CO ratio) in the synthesis gas to a desired state (adjustment function).
つまり、要求されるＨ2／ＣＯ比が制御手段１１に入力され、用途に適したＨ2／ＣＯ比になるように、Ｏ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況が制御手段１１で制御され、Ｈ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が所望の状態に制御された合成ガスが得られる。 In other words, the required H2 /CO ratio is input to the control means 11, and the supply conditions of O2 , H2O , and CO2 are controlled by the control means 11 so that the H2 /CO ratio is suitable for the application, thereby obtaining synthesis gas with the ratio of H2 to CO ( H2 /CO ratio) controlled to the desired state.
また、制御手段１１は、調整機能の状況（Ｈ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が所望の状態に制御された合成ガス）に基づいて振分け手段５を動作させ、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況に連動させる。また、制御手段１１は、発電手段６の負荷に応じて振分け手段５を動作させて化学合成手段に合成ガスを振り分けると共に、ガス化炉（炉本体）２の負荷を調整する。 The control means 11 also operates the distribution means 5 based on the status of the adjustment function (synthesis gas in which the ratio of H2 to CO ( H2 /CO ratio) is controlled to a desired state), and links this to the supply status of the gasifying agents O2 , H2O , and CO2 . The control means 11 also operates the distribution means 5 in accordance with the load on the power generation means 6 to distribute synthesis gas to the chemical synthesis means, and adjusts the load on the gasification furnace (furnace body) 2.
これにより、発電や化学合成に適した合成ガスを得ることができ、ガス化剤の調整によって、処理量が変動する廃棄物や、調達量が変動するバイオマスを石炭と一緒に有効に利用して合成ガスを得ることが可能になる。 This makes it possible to obtain synthesis gas suitable for power generation and chemical synthesis, and by adjusting the gasification agent, it is possible to effectively use waste, whose processing volume varies, and biomass, whose procurement volume varies, together with coal to obtain synthesis gas.
従って、原料である、石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの組成や量、混合比が変動した場合であっても、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況（投入割合、量）を調整することで、安定した組成の合成ガスを得ることができる。 Therefore, even if the composition, amount, or mixing ratio of the raw materials, such as coal, carbonaceous waste, or biomass, fluctuates, synthesis gas with a stable composition can be obtained by adjusting the supply conditions (input ratio and amount) of the gasifying agents O2 , H2O , and CO2 .
図３に基づいて本発明の第３実施例を説明する。図１に示した第１実施例の構成、図２に示した第２実施例の構成と同一部材には同一符号を付してある。 A third embodiment of the present invention will be described with reference to Figure 3. Components identical to those in the first embodiment shown in Figure 1 and the second embodiment shown in Figure 2 are designated by the same reference numerals.
図３に示した第３実施例は、第１実施例の構成に対して、第２実施例の構成を追加したものとなっている。即ち、ガス精製手段４で不純物が除去された合成ガスが振分け手段５で化学合成手段７と発電手段６に振り分けられる。そして、分離精製手段２０により、合成された化学品から未反応の合成ガスを分離して循環させ、合成ガス振分け手段で振り分けられた未反応の合成ガスの一部が発電手段６の燃焼手段（例えば、膨張タービンを駆動する燃焼ガスを得る燃焼器）の燃料として用いられる。 The third embodiment shown in Figure 3 adds the configuration of the second embodiment to the configuration of the first embodiment. That is, synthesis gas, from which impurities have been removed by gas purification means 4, is distributed by distribution means 5 to chemical synthesis means 7 and power generation means 6. Then, unreacted synthesis gas is separated from the synthesized chemicals by separation and purification means 20 and circulated, and a portion of the unreacted synthesis gas distributed by the synthesis gas distribution means is used as fuel for the combustion means of power generation means 6 (for example, a combustor that obtains combustion gas to drive an expansion turbine).
第１実施例、第２実施例、及び、第３実施例において、ガス化炉設備の制御手段１１には、ガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合（Ｈ2Ｏ／ＣＯ2比）と、合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）の関係（割合関係）が記憶されている。 In the first, second, and third embodiments, the control means 11 of the gasification furnace equipment stores the relationship (ratio relationship) between the ratio of H2O to CO2 in the gasifying agent ( H2O / CO2 ratio) and the ratio of H2 to CO in the synthesis gas ( H2 /CO ratio).
即ち、図４に示すように、ガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合（Ｈ2Ｏ／ＣＯ2比）に対する合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）の関係（割合関係）が記憶されている。割合関係に基づいて、合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が所望の値になるように、ガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合（Ｈ2Ｏ／ＣＯ2比）（例えば、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５）が調整される（調整機能）。 That is, as shown in Fig. 4, the relationship (ratio relationship) between the ratio of H2O to CO2 in the gasifying agent ( H2O / CO2 ratio) and the ratio of H2 to CO in the synthesis gas ( H2 /CO ratio) is stored. Based on the ratio relationship, the ratio of H2O to CO2 in the gasifying agent ( H2O /CO2 ratio) (e.g., Y1, Y2, Y3, Y4, Y5) is adjusted (adjustment function) so that the ratio of H2 to CO in the synthesis gas ( H2 /CO ratio) becomes a desired value.
例えば、化学製品として、メタン、メタノール、オレフィン類（ＦＴ合成）、酢酸、ＤＭＥ等の合成に適用することができる。製品とそれに適した合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）は、例えば、メタン：３、メタノール２、オレフィン類（ＦＴ合成）：１～２、酢酸：１、ＤＭＥ：０.５～１が好ましい（合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が０.２から４.０（好ましくは、０.２から１.６）の値の範囲で記憶される）。 For example, it can be applied to the synthesis of chemical products such as methane, methanol, olefins (FT synthesis), acetic acid, and DME. The product and the ratio of H2 to CO ( H2 /CO ratio) of the synthesis gas suitable for it are preferably, for example, methane: 3, methanol: 2, olefins (FT synthesis): 1-2, acetic acid: 1, and DME: 0.5-1 (the ratio of H2 to CO ( H2 /CO ratio) of the synthesis gas is stored in the range of 0.2 to 4.0 (preferably, 0.2 to 1.6)).
化学製品として、メタン、メタノール、オレフィン類（ＦＴ合成）、酢酸、ＤＭＥ等の合成に適用する際に、ガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合（Ｈ2Ｏ／ＣＯ2比）が、例えば、Ｙ５、Ｙ４、Ｙ３、Ｙ２、Ｙ１に調整され、合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が所望の割合（０.２から４.０）に調整される。 When applied to the synthesis of chemical products such as methane, methanol, olefins (FT synthesis), acetic acid, and DME, the ratio of H2O to CO2 in the gasifying agent ( H2O / CO2 ratio) is adjusted to, for example, Y5, Y4, Y3, Y2, or Y1, and the ratio of H2 to CO in the synthesis gas ( H2 /CO ratio) is adjusted to the desired ratio (0.2 to 4.0).
化学製品として要求される合成ガスのＨ2／ＣＯ比が低い場合（例えば、ＤＭＥに用いられる合成ガス）、ガス化剤のＣＯ2の割合を増加させて（例えば、ガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合がＹ１になるようにＣＯ2の割合を増加させて）、Ｈ2Ｏ／ＣＯ2比を低下させることが好ましい。 When the H2 /CO ratio of the synthesis gas required as a chemical product is low (e.g., synthesis gas used for DME), it is preferable to increase the proportion of CO2 in the gasifying agent (e.g., by increasing the proportion of CO2 so that the ratio of H2O to CO2 in the gasifying agent becomes Y1) to lower the H2O / CO2 ratio.
また、化学製品として要求される合成ガスのＨ2／ＣＯ比が高い場合（例えば、メタノールに用いられる合成ガス）、ガス化剤のＨ2Ｏの割合を増加させて（例えば、ガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合がＹ５になるようにＨ2Ｏの割合を増加させて）、Ｈ2Ｏ／ＣＯ2比を高めることが好ましい。 Furthermore, when the H2 /CO ratio of the synthesis gas required as a chemical product is high (for example, synthesis gas used for methanol), it is preferable to increase the proportion of H2O in the gasifying agent (for example, by increasing the proportion of H2O so that the ratio of H2O to CO2 in the gasifying agent becomes Y5) to increase the H2O / CO2 ratio.
合成ガスのＨ2／ＣＯ比の要求が高い場合、シフト反応手段３によりＨ2／ＣＯ比を高めることができる。既存のガス化炉の設備において、十分な比率のＨ2成分を得るためにシフト反応手段が併設されている場合、ガス化剤のＨ2Ｏの割合を増加させて、Ｈ2／ＣＯ比を高めることで、既存のシフト反応手段の負荷を小さくすることができる。 When the required H 2 /CO ratio of the synthesis gas is high, the H 2 /CO ratio can be increased by the shift reaction means 3. In an existing gasification furnace facility, when a shift reaction means is installed in order to obtain a sufficient ratio of H 2 components, the load on the existing shift reaction means can be reduced by increasing the proportion of H 2 O in the gasifying agent and increasing the H 2 /CO ratio.
また、発電手段として用いられる燃料電池のアノードガスとしては、要求される合成ガスのＨ2／ＣＯ比は、Ｈ2ＯとＣＯ2に応じてＣが析出しない状態で設定されることが好ましい。このため、燃料電池のアノードガスとして用いる場合、シフト反応手段３によるＨ2／ＣＯ比を調整すると共に、ガス化剤のＨ2Ｏを調整し、Ｃが析出しない状態にＨ2／ＣＯ比が設定される。 Furthermore, for the anode gas of a fuel cell used as a power generation means, the required H2 /CO ratio of the synthesis gas is preferably set in a state in which C does not precipitate in response to H2O and CO2 . Therefore, when used as the anode gas of a fuel cell, the H2 /CO ratio is adjusted by the shift reaction means 3, and the H2O of the gasifying agent is also adjusted, so that the H2 /CO ratio is set in a state in which C does not precipitate.
上述したガス化炉設備は、ガス化剤としてＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2が炉本体２に投入され、制御手段１１によりＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況を調整するので、合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）を所望の状態に制御することができる。このため、原料である、石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの組成や量、混合比が変動した場合であっても、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況（投入割合、量）を調整することで、安定した組成の合成ガスを得ることができる。 In the above-described gasification furnace facility, O2 , H2O , and CO2 are fed into the furnace body 2 as gasifying agents, and the supply conditions of O2 , H2O , and CO2 are adjusted by the control means 11, so that the ratio of H2 to CO in the synthesis gas ( H2 /CO ratio) can be controlled to a desired state. Therefore, even if the composition, amount, or mixing ratio of the raw materials, such as coal, carbonaceous waste, or biomass, fluctuates, synthesis gas with a stable composition can be obtained by adjusting the supply conditions (feed ratio and amount) of the gasifying agents O2 , H2O , and CO2 .
この結果、石炭、廃棄物、バイオマスを原料として有効に用い、Ｈ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が所望の状態に調整された合成ガスを得ることができるガス化炉設備とすることが可能になる。 As a result, it is possible to create a gasification furnace facility that can effectively use coal, waste, and biomass as raw materials and produce synthesis gas with the ratio of H2 to CO ( H2 /CO ratio) adjusted to the desired state.
尚、上述した実施例では、ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況が原料の石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの少なくとも２つの状況に対して調整されているが、原料の石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの少なくとも２つの状況に対して相対的に調整するようにしても良い。即ち、石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの量を調整することも可能である。例えば、バイオマスを増加させることで、合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）を高くすることができ、合成ガスのＨ2／ＣＯ比の調整代を広くすることができる。 In the above-described embodiment, the supply conditions of the gasifying agents O2 , H2O , and CO2 are adjusted based on at least two of the raw material conditions of coal, carbonaceous waste, and biomass. However, the supply conditions may also be adjusted relatively based on at least two of the raw material conditions of coal, carbonaceous waste, and biomass. In other words, it is also possible to adjust the amounts of coal, carbonaceous waste, and biomass. For example, by increasing the biomass, the ratio of H2 to CO in the synthesis gas ( H2 /CO ratio) can be increased, and the adjustment range for the H2 /CO ratio of the synthesis gas can be widened.
本発明はガス化炉設備の産業分野で利用することができる。 This invention can be used in the industrial field of gasification furnace equipment.
２ ガス化炉（炉本体）
３ シフト反応手段
４ ガス精製手段
５ 振分け手段
６ 発電手段
７ 化学合成手段
１１ 制御手段
１２ 循環手段
１５ 分離手段
１６ 循環経路
１７ チャー振分け手段
１８ 貯留手段
２０ 分離精製手段
２１ 合成ガス循環経路
２２ 合成ガス振分け手段
2. Gasification furnace (furnace body)
3 Shift reaction means 4 Gas purification means 5 Distribution means 6 Power generation means 7 Chemical synthesis means 11 Control means 12 Circulation means 15 Separation means 16 Circulation path 17 Char distribution means 18 Storage means 20 Separation and purification means 21 Synthesis gas circulation path 22 Synthesis gas distribution means
Claims (9)
前記ガス化剤のＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の供給状況を、前記原料の石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの少なくとも２つの状況に対して相対的に調整し、生成される前記合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）を所望の状態に制御する制御手段とを備え、
前記制御手段では、
前記ガス化剤のＯ 2 、Ｈ 2 Ｏ、ＣＯ 2 の供給状況を、前記原料の石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの少なくとも２つの状況に対して相対的に調整するに際し、前記ガス化剤のＯ 2 、Ｈ 2 Ｏ、ＣＯ 2 の供給を調整し、
前記制御手段は、
前記ガス化剤のＨ 2 ＯとＣＯ 2 の割合（Ｈ 2 Ｏ／ＣＯ 2 比）と、前記合成ガスのＨ 2 とＣＯの割合（Ｈ 2 ／ＣＯ比）の割合関係が記憶され、前記割合関係に基づいて、前記合成ガスのＨ 2 とＣＯの割合（Ｈ 2 ／ＣＯ比）が所望の値になるように、前記ガス化剤のＨ 2 ＯとＣＯ 2 の割合を調整する調整機能を有しており、
前記合成ガスを用いて化学品が合成される化学合成手段と、
前記化学合成手段で合成された化学品から未反応の合成ガスを除去して分離する分離精製手段と、
前記分離精製手段で分離された未反応の合成ガスを前記化学合成手段に循環させる合成ガス循環経路と、
前記合成ガス循環経路の前記未反応の合成ガスを振り分ける合成ガス振分け手段と、
前記合成ガス振分け手段で振り分けられた前記未反応の合成ガスを、燃焼手段の燃料として発電を行う発電手段と、
前記燃焼手段の排ガス中のＣＯ 2 を回収し、ＣＯ 2 をキャリアガスとして用いて前記ガス化剤として循環させる循環手段とを備え、
前記制御手段は、
前記発電手段の負荷に応じて前記合成ガス振分け手段を動作させて化学合成手段に合成ガスを振り分けると共に、ガス化炉の負荷を調整する
ことを特徴とするガス化炉設備。 a furnace body into which at least two of coal, carbonaceous waste, and biomass are input as raw materials, and O2 , H2O , and CO2 are supplied as gasification agents, and which generates synthesis gas mainly composed of H2 and CO through a gasification reaction;
a control means for adjusting the supply conditions of the gasifying agents O2 , H2O , and CO2 relatively to the conditions of at least two of the raw materials, namely, coal, carbonaceous waste, and biomass, and for controlling the ratio of H2 to CO ( H2 /CO ratio) in the synthesis gas to a desired state;
In the control means,
When adjusting the supply conditions of the gasifying agents O 2 , H 2 O and CO 2 relatively to at least two conditions of the raw materials coal, carbonaceous waste and biomass, the supply of the gasifying agents O 2 , H 2 O and CO 2 is adjusted;
The control means
a ratio relationship between the ratio of H2O to CO2 in the gasifying agent (H2O / CO2 ratio ) and the ratio of H2 to CO in the synthesis gas ( H2 / CO ratio) is stored, and an adjustment function is provided for adjusting the ratio of H2O to CO2 in the gasifying agent based on the ratio relationship so that the ratio of H2 to CO in the synthesis gas (H2 / CO ratio) becomes a desired value ;
a chemical synthesis means for synthesizing a chemical product using the synthesis gas ;
a separation and purification means for removing and separating unreacted synthesis gas from the chemicals synthesized by the chemical synthesis means;
a synthesis gas circulation path for circulating the unreacted synthesis gas separated by the separation and purification means to the chemical synthesis means;
a synthesis gas distribution means for distributing the unreacted synthesis gas in the synthesis gas circulation path;
a power generation means for generating power by using the unreacted synthesis gas allocated by the synthesis gas allocation means as fuel for a combustion means;
a circulation means for recovering CO2 in the exhaust gas from the combustion means and circulating the CO2 as the gasifying agent using the CO2 as a carrier gas;
The control means
The synthesis gas distribution means is operated in accordance with the load of the power generation means to distribute synthesis gas to the chemical synthesis means and adjust the load of the gasification furnace.
A gasification furnace facility characterized by:
前記ガス化剤のＯ 2 、Ｈ 2 Ｏ、ＣＯ 2 の供給状況を、前記原料の石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの少なくとも２つの状況に対して相対的に調整し、生成される前記合成ガスのＨ 2 とＣＯの割合（Ｈ 2 ／ＣＯ比）を所望の状態に制御する制御手段とを備え、
前記制御手段では、
前記ガス化剤のＯ 2 、Ｈ 2 Ｏ、ＣＯ 2 の供給状況を、前記原料の石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの少なくとも２つの状況に対して相対的に調整するに際し、前記ガス化剤のＯ 2 、Ｈ 2 Ｏ、ＣＯ 2 の供給を調整し、
前記制御手段は、
前記ガス化剤のＨ 2 ＯとＣＯ 2 の割合（Ｈ 2 Ｏ／ＣＯ 2 比）と、前記合成ガスのＨ 2 とＣＯの割合（Ｈ 2 ／ＣＯ比）の割合関係が記憶され、前記割合関係に基づいて、前記合成ガスのＨ 2 とＣＯの割合（Ｈ 2 ／ＣＯ比）が所望の値になるように、前記ガス化剤のＨ 2 ＯとＣＯ 2 の割合を調整する調整機能を有しており、
前記合成ガスを２つの経路に振り分ける振分け手段と、
前記振分け手段で振り分けられた一方の経路の合成ガスが用いられて化学品が合成される化学合成手段と、
前記振分け手段で振り分けられた他方の経路の合成ガスが燃料とされる燃焼手段とを備え、
前記制御手段は、
前記調整機能の状況に基づいて前記振分け手段を動作させ、
前記燃焼手段は発電手段の動力源を得るものであり、
前記制御手段は、
前記発電手段の負荷に応じて前記振分け手段を動作させて化学合成手段に合成ガスを振り分けると共に、ガス化炉の負荷を調整する
ことを特徴とするガス化炉設備。 a furnace body into which at least two of coal, carbonaceous waste, and biomass are input as raw materials, and O2, H2O, and CO2 are supplied as gasification agents , and which generates synthesis gas mainly composed of H2 and CO through a gasification reaction;
a control means for adjusting the supply conditions of the gasifying agents O2 , H2O , and CO2 relatively to the conditions of at least two of the raw materials, namely, coal, carbonaceous waste, and biomass, and for controlling the ratio of H2 to CO (H2 / CO ratio) in the synthesis gas to a desired state;
In the control means,
When adjusting the supply conditions of the gasifying agents O 2 , H 2 O and CO 2 relatively to at least two conditions of the raw materials coal, carbonaceous waste and biomass, the supply of the gasifying agents O 2 , H 2 O and CO 2 is adjusted;
The control means
a ratio relationship between the ratio of H2O to CO2 in the gasifying agent (H2O / CO2 ratio ) and the ratio of H2 to CO in the synthesis gas ( H2 / CO ratio) is stored, and an adjustment function is provided for adjusting the ratio of H2O to CO2 in the gasifying agent based on the ratio relationship so that the ratio of H2 to CO in the synthesis gas (H2 / CO ratio) becomes a desired value ;
a distribution means for distributing the synthesis gas into two paths;
a chemical synthesis means for synthesizing a chemical product using the synthesis gas in one of the routes allocated by the allocation means;
a combustion means for using the synthesis gas in the other route allocated by the allocation means as fuel,
The control means
activating the allocating means based on the status of the adjustment function;
the combustion means provides a power source for the power generation means,
The control means
The distribution means is operated in accordance with the load of the power generation means to distribute the synthesis gas to the chemical synthesis means and adjust the load of the gasification furnace.
A gasification furnace facility characterized by:
前記燃焼手段の排ガス中のＣＯ 2 を回収し、回収したＣＯ 2 をキャリアガスとして用いて前記ガス化剤として循環させる循環手段とを備えた
ことを特徴とするガス化炉設備。 The gasification furnace facility according to claim 2,
and a circulation means for recovering CO2 in the exhaust gas from the combustion means and circulating the recovered CO2 as the gasifying agent using the recovered CO2 as a carrier gas.
A gasification furnace facility characterized by:
前記ガス化剤のＯ 2 、Ｈ 2 Ｏ、ＣＯ 2 の供給状況を、前記原料の石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの少なくとも２つの状況に対して相対的に調整し、生成される前記合成ガスのＨ 2 とＣＯの割合（Ｈ 2 ／ＣＯ比）を所望の状態に制御する制御手段とを備え、
前記制御手段では、
前記ガス化剤のＯ 2 、Ｈ 2 Ｏ、ＣＯ 2 の供給状況を、前記原料の石炭、炭素系廃棄物、バイオマスの少なくとも２つの状況に対して相対的に調整するに際し、前記ガス化剤のＯ 2 、Ｈ 2 Ｏ、ＣＯ 2 の供給を調整し、
前記制御手段は、
前記ガス化剤のＨ 2 ＯとＣＯ 2 の割合（Ｈ 2 Ｏ／ＣＯ 2 比）と、前記合成ガスのＨ 2 とＣＯの割合（Ｈ 2 ／ＣＯ比）の割合関係が記憶され、前記割合関係に基づいて、前記合成ガスのＨ 2 とＣＯの割合（Ｈ 2 ／ＣＯ比）が所望の値になるように、前記ガス化剤のＨ 2 ＯとＣＯ 2 の割合を調整する調整機能を有しており、
前記合成ガスが燃料とされる燃料電池と、
前記燃料電池の排ガス中のＣＯ 2 を回収し、ＣＯ 2 をキャリアガスとして用いて前記ガス化剤として循環させる循環手段と、
前記合成ガスを２つの経路に振り分ける振分け手段と、
前記振分け手段で振り分けられた一方の経路の合成ガスが用いられて化学品が合成される化学合成手段と、
前記振分け手段で振り分けられた他方の経路の合成ガスが燃料とされる燃料電池とを備え、
前記制御手段は、
前記調整機能の状況に基づいて前記振分け手段を動作させ、
前記制御手段は、
前記燃料電池の負荷に応じて前記振分け手段を動作させて化学合成手段に合成ガスを振り分けると共に、ガス化炉の負荷を調整する
ことを特徴とするガス化炉設備。 a furnace body into which at least two of coal, carbonaceous waste, and biomass are input as raw materials, and O2, H2O, and CO2 are supplied as gasification agents , and which generates synthesis gas mainly composed of H2 and CO through a gasification reaction;
a control means for adjusting the supply conditions of the gasifying agents O2 , H2O , and CO2 relatively to the conditions of at least two of the raw materials, namely, coal, carbonaceous waste, and biomass, and for controlling the ratio of H2 to CO (H2 / CO ratio) in the synthesis gas to a desired state;
In the control means,
When adjusting the supply conditions of the gasifying agents O 2 , H 2 O and CO 2 relatively to at least two conditions of the raw materials coal, carbonaceous waste and biomass, the supply of the gasifying agents O 2 , H 2 O and CO 2 is adjusted;
The control means
a ratio relationship between the ratio of H2O to CO2 in the gasifying agent (H2O / CO2 ratio ) and the ratio of H2 to CO in the synthesis gas ( H2 / CO ratio) is stored, and an adjustment function is provided for adjusting the ratio of H2O to CO2 in the gasifying agent based on the ratio relationship so that the ratio of H2 to CO in the synthesis gas (H2 / CO ratio) becomes a desired value ;
a fuel cell fueled by the synthesis gas;
a circulation means for recovering CO2 in the exhaust gas of the fuel cell and circulating the CO2 as the gasifying agent using the CO2 as a carrier gas;
a distribution means for distributing the synthesis gas into two paths;
a chemical synthesis means for synthesizing a chemical product using the synthesis gas in one of the routes allocated by the allocation means;
a fuel cell that uses the synthesis gas in the other path allocated by the allocation means as fuel,
The control means
activating the allocating means based on the status of the adjustment function;
The control means
The distribution means is operated in accordance with the load of the fuel cell to distribute the synthesis gas to the chemical synthesis means and adjust the load of the gasification furnace.
A gasification furnace facility characterized by:
前記制御手段の調整機能は、
前記割合関係として、前記合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が０.２から４.０の値の範囲で、前記ガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合（Ｈ2Ｏ／ＣＯ2比）の範囲が記憶されている
ことを特徴とするガス化炉設備。 The gasification furnace facility according to any one of claims 1 to 4 ,
The adjustment function of the control means is
a range of the ratio of H2 to CO ( H2 /CO ratio) in the synthesis gas from 0.2 to 4.0, and a range of the ratio of H2O to CO2 ( H2O / CO2 ratio) in the gasifying agent, are stored as the ratio relationship.
前記制御手段の調整機能は、
前記割合関係として、前記合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）が０.２から１.６の値の範囲で、前記ガス化剤のＨ2ＯとＣＯ2の割合（Ｈ2Ｏ／ＣＯ2比）の範囲が記憶されている
ことを特徴とするガス化炉設備。 The gasification furnace facility according to claim 5 ,
The adjustment function of the control means is
a range of the ratio of H2 to CO ( H2 /CO ratio) in the synthesis gas from 0.2 to 1.6, and a range of the ratio of H2O to CO2 ( H2O / CO2 ratio) in the gasifying agent, are stored as the ratio relationship.
前記炉本体で得られた前記合成ガスに含まれるチャーを分離して前記炉本体に循環させる循環経路を備えた
ことを特徴とするガス化炉設備。 The gasification furnace facility according to any one of claims 1 to 6 ,
a circulation path for separating char contained in the synthesis gas obtained in the furnace body and circulating the char to the furnace body.
前記循環経路から所望の量のチャーを分離して振り分けるチャー振分け手段と、
前記チャー振分け手段で振り分けられたチャーを処理するチャー処理手段とを備えた
ことを特徴とするガス化炉設備。 The gasification furnace facility according to claim 7 ,
a char distribution means for separating and distributing a desired amount of char from the circulation path;
and a char processing means for processing the char allocated by the char allocation means.
前記合成ガスのＨ2とＣＯの割合（Ｈ2／ＣＯ比）を調整するシフト反応手段を備えた
ことを特徴とするガス化炉設備。 The gasification furnace facility according to any one of claims 1 to 8 ,
a gasification furnace facility comprising a shift reaction means for adjusting the ratio of H 2 to CO (H 2 /CO ratio) of the synthesis gas.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021107535A JP7788231B2 (en) | 2021-06-29 | 2021-06-29 | Gasification furnace equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021107535A JP7788231B2 (en) | 2021-06-29 | 2021-06-29 | Gasification furnace equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023005542A JP2023005542A (en) | 2023-01-18 |
| JP7788231B2 true JP7788231B2 (en) | 2025-12-18 |
Family
ID=85107932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021107535A Active JP7788231B2 (en) | 2021-06-29 | 2021-06-29 | Gasification furnace equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7788231B2 (en) |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001027951A1 (en) | 1999-10-08 | 2001-04-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for averaging out overall burn up in an electromagnetic switching device and a corresponding electromagnetic switching device |
| JP2006008872A (en) | 2004-06-25 | 2006-01-12 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Biomass gasification with carbon dioxide |
| JP2009085210A (en) | 2007-09-28 | 2009-04-23 | General Electric Co <Ge> | Polygeneration system |
| JP2009543933A (en) | 2006-07-18 | 2009-12-10 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | Control of synthesis gas composition in steam methane reformer |
| JP2010501685A (en) | 2006-08-31 | 2010-01-21 | テルモゼレクト アクチエンゲゼルシャフト | Production method of fuel from waste |
| JP2010229208A (en) | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Jfe Engineering Corp | Biomass gasification apparatus and gasification method |
| JP2011026479A (en) | 2009-07-27 | 2011-02-10 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | Fuel gas purifier and method for operating the same |
| JP2011526323A (en) | 2008-06-26 | 2011-10-06 | キャセラ ウェイスト システムズ インク | Artificial fuel feedstock for coal replacement in coal-fired power plants |
| JP2017048312A (en) | 2015-09-02 | 2017-03-09 | Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 | Apparatus and method for gasifying waste, and apparatus and method for gasifying waste and producing liquid fuel |
| JP2017133749A (en) | 2016-01-27 | 2017-08-03 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Fuel supply device and gasification furnace facility with the same |
| JP2018177955A (en) | 2017-04-12 | 2018-11-15 | 一般財団法人電力中央研究所 | Gasification furnace equipment and combined power plant |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0678529B2 (en) * | 1985-03-27 | 1994-10-05 | 株式会社日立製作所 | Method and apparatus for coal gasification |
| JP3079051B2 (en) * | 1995-11-28 | 2000-08-21 | 株式会社荏原製作所 | Gasification of waste |
| JPH10130662A (en) * | 1996-09-04 | 1998-05-19 | Ebara Corp | Recycling of waste |
-
2021
- 2021-06-29 JP JP2021107535A patent/JP7788231B2/en active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001027951A1 (en) | 1999-10-08 | 2001-04-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for averaging out overall burn up in an electromagnetic switching device and a corresponding electromagnetic switching device |
| JP2006008872A (en) | 2004-06-25 | 2006-01-12 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Biomass gasification with carbon dioxide |
| JP2009543933A (en) | 2006-07-18 | 2009-12-10 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | Control of synthesis gas composition in steam methane reformer |
| JP2010501685A (en) | 2006-08-31 | 2010-01-21 | テルモゼレクト アクチエンゲゼルシャフト | Production method of fuel from waste |
| JP2009085210A (en) | 2007-09-28 | 2009-04-23 | General Electric Co <Ge> | Polygeneration system |
| JP2011526323A (en) | 2008-06-26 | 2011-10-06 | キャセラ ウェイスト システムズ インク | Artificial fuel feedstock for coal replacement in coal-fired power plants |
| JP2010229208A (en) | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Jfe Engineering Corp | Biomass gasification apparatus and gasification method |
| JP2011026479A (en) | 2009-07-27 | 2011-02-10 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | Fuel gas purifier and method for operating the same |
| JP2017048312A (en) | 2015-09-02 | 2017-03-09 | Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 | Apparatus and method for gasifying waste, and apparatus and method for gasifying waste and producing liquid fuel |
| JP2017133749A (en) | 2016-01-27 | 2017-08-03 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Fuel supply device and gasification furnace facility with the same |
| JP2018177955A (en) | 2017-04-12 | 2018-11-15 | 一般財団法人電力中央研究所 | Gasification furnace equipment and combined power plant |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2023005542A (en) | 2023-01-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Analysis of a feasible polygeneration system for power and methanol production taking natural gas and biomass as materials | |
| US8764856B2 (en) | Decoupled fluidized bed gasifying method and gasifying apparatus of solid fuel | |
| US20090012332A1 (en) | Methanol production process | |
| US20100076097A1 (en) | Chemical Product Providing System and Method for Providing a Chemical Product | |
| US20240150169A1 (en) | Electrolysis and pyrolytic natural gas conversion systems for hydrogen and liquid fuel production | |
| Minutillo et al. | Renewable energy storage system via coal hydrogasification with co-production of electricity and synthetic natural gas | |
| EP1154008A2 (en) | Method for the gasification of coal | |
| WO2018148490A1 (en) | Methods and systems for syngas production and for efficient, flexible energy generation | |
| Kuo et al. | Process simulation development of a clean waste-to-energy conversion power plant: Thermodynamic and environmental assessment | |
| JP2002527539A (en) | Method for converting hydrogen to alternative natural gas | |
| WO1999055618A1 (en) | Method and apparatus for the production of synthesis gas | |
| JPH0967582A (en) | Method and apparatus for producing hydrogen / carbon monoxide mixed gas | |
| Steinberg | Conversion of fossil and biomass fuels to electric power and transportation fuels by high efficiency integrated plasma fuel cell (IPFC) energy cycle | |
| CN108865284A (en) | A kind of high-effective gasization and energy utilization system and coal gasification and energy utilizing method | |
| US20250313520A1 (en) | Process and plant for producing renewable fuels | |
| JP7788231B2 (en) | Gasification furnace equipment | |
| EP4328287A1 (en) | Synthetic fuel production method | |
| US20250129001A1 (en) | Methanol production from biomass and green hydrogen | |
| JP4233175B2 (en) | Power generation method using coal pyrolysis reaction products | |
| JP6751048B2 (en) | Gasifier facility and combined cycle power plant | |
| US20250179010A1 (en) | Urea production method and urea production apparatus | |
| CN115651714A (en) | Device and method for gasification conversion of low-calorific-value fuel | |
| JP2007138900A (en) | Electric power generation system combined with hydrogen production facility, electric power generating method | |
| EP4245719A1 (en) | Method of regulating the h2/co ratio in synthetic gases by simultaneous gasification of solid and liquid biomass and/or waste | |
| WO2025026817A1 (en) | A process for the production of low carbon intensity carbon monoxide |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240628 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20250630 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20250730 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20250903 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20251203 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20251208 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7788231 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |