WO2025126323A1 - Waste treatment device - Google Patents
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- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/08—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors
Definitions
- the present invention relates to a waste treatment device.
- a waste treatment device is a waste treatment device comprising a gasification and reforming furnace that thermally decomposes and gasifies waste and reforms the generated gas to produce a reformed gas, a cooling and cleaning water circulating device that cools and cleans the reformed gas produced in the gasification and reforming furnace, a gas refining device that purifies the reformed gas cooled and cleaned by the cooling and cleaning water circulating device, and a chemical product manufacturing device that produces liquid chemical products using the purified gas refined by the gas refining device as a raw material, wherein the cooling and cleaning water circulating device has a heat recovery device that recovers a portion of the sensible heat of the reformed gas, and is configured to supply the sensible heat recovered by the heat recovery device to the chemical product manufacturing device.
- the waste treatment device is the invention of (2) above, characterized in that the heat recovery device is a boiler having a structure composed of a plurality of water tubes arranged in a cylindrical shape, a plurality of connecting fins connecting adjacent water tubes in the circumferential direction, an annular upper header connected to the upper ends of the plurality of water tubes and the plurality of connecting fins, and an annular lower header connected to the lower ends of the plurality of water tubes and the plurality of connecting fins.
- the waste treatment device according to the present invention is the invention (3) above, characterized in that an upper flange is provided on the upper part of the boiler for connecting to a gas duct through which the reformed gas sent from the gasification reforming furnace passes, and an upper compensator is provided between the upper flange and the upper header, capable of absorbing the thermal expansion difference between the upper flange and the upper header.
- the waste treatment device is the invention of (4) above, characterized in that a gas supply port for supplying the reformed gas from the gas duct into the boiler is provided in the radial center of the upper flange, a water channel for flowing cooling water is provided inside the upper flange near the gas supply port, the part of the upper flange exposed to the reformed gas sent from the gas supply port into the boiler is made of a material having heat resistance and corrosion resistance, and the part of the upper flange that is inside the exposed part and comes into contact with the cooling water flowing through the water channel is made of a material having high thermal conductivity.
- the waste treatment device according to the present invention is the above-mentioned (3) in which the boiler is provided with a solid matter removal device that removes solid matter adhering to the inner circumferential surface of the structure.
- the waste treatment device according to the present invention is the above-mentioned (6) and is characterized in that the solid matter removal device is provided with a water injection device that injects water toward the inner surface of the structure.
- the waste treatment device according to the present invention is characterized in that, in the invention (6) above, the solid matter removal device is provided with a hammer device that strikes the outer peripheral surface of the structure.
- the waste treatment device according to the present invention is any one of the above (3) to (8) and is characterized in that a thermal spray coating made of a material having heat resistance and corrosion resistance is formed on the outer circumferential surface of the water pipe.
- the waste treatment device according to the present invention is any one of the above (3) to (8) and is characterized in that the surface of the water pipe that comes into contact with the reformed gas is a polished surface.
- the waste treatment device is any one of the inventions (4) to (11) above, characterized in that the boiler includes an upper flange side suspension fin provided on the underside of the upper flange, an upper water tube side suspension fin provided on the outer peripheral surface of the upper part of the water tube, and a fastening member fastening the upper flange side suspension fin and the upper water tube side suspension fin, and the water tube is suspended from the upper flange.
- the waste treatment device according to the present invention is any one of the inventions (3) to (12) above, characterized in that a flow guide plate is provided at the bottom of the boiler to guide the molten slag that has flowed down the inner surface of the structure toward the center in the radial direction of the structure and collect it.
- the waste treatment device has the effect of recovering and reusing a portion of the sensible heat of the reformed gas discharged from the gas reformer.
- FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a waste treatment device according to an embodiment.
- FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of a boiler according to the embodiment.
- FIG. 3 is a partially enlarged view of an upper portion of the boiler according to the embodiment.
- FIG. 4 is a cross-sectional view of a lower part of a boiler according to an embodiment.
- FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the upper part of a boiler when a water injection device is provided as a solid matter removal device.
- FIG. 6 is a partial cross-sectional view of the upper part of a boiler when a hammer device is provided as a solid matter removal device.
- FIG. 1 is a block diagram showing the general configuration of a waste treatment device 1 according to an embodiment.
- the waste treatment device 1 includes a waste input device 10, a gasification reformer 50, a cooling and cleaning water circulation device 70, a gas purification device 80, a cleaning water treatment device 90, and a chemical product manufacturing device 100.
- the waste input device 10 inputs waste into the gasification and reforming furnace 50.
- the gasification and reforming furnace 50 thermally decomposes and gasifies the waste, and reforms the gas generated to produce reformed gas.
- the gasification and reforming furnace 50 is a vertical furnace, and approximately its lower half is formed as a thermal decomposition section 52 and a melting section 54 located below the thermal decomposition section 52, and approximately its upper half is formed as a gas reforming section 53.
- waste is accumulated to form a waste accumulation layer Q.
- the waste forming the waste accumulation layer Q is gasified by pyrolysis and non-combustibles are melted.
- a plurality of gas supply members 20 for supplying oxygen (O 2 ) into the waste accumulation layer Q are provided at the lower part of the side wall of the gasification and reforming furnace 50.
- the gas supply members 20 also function as gas burners for burning liquefied natural gas (LNG) to keep the pyrolysis section 52 at a high temperature.
- FIG. 1 illustrates one of the plurality of gas supply members 20 provided at the lower part of the side wall of the gasification and reforming furnace 50.
- an oxygen-containing gas is blown in to burn a part of the gas, and the gas is reformed at a high temperature of about 1200°C to generate a reformed gas mainly composed of carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO 2 ), and hydrogen (H 2 ). That is, oxygen (O 2 ) supplied from the gas supply member 20 into the furnace reacts with carbon (C) in the waste to generate carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO 2 ).
- a reaction occurs between carbon (C) and steam (H 2 O) to generate hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO).
- hydrocarbons generated by the thermal decomposition and partial oxidation of the waste react with steam (H 2 O) to generate hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO).
- the process of generating gas rich in hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO) from the gas generated from these waste materials is called reforming.
- a plurality of gas supply members 20 that supply oxygen (O 2 ) into the gas reforming section 53 are provided on the upper part of the side wall of the gasification reforming furnace 50.
- the gas supply members 20 also function as gas burners that burn liquefied natural gas (LNG) to keep the gas reforming section 53 at a high temperature.
- LNG liquefied natural gas
- FIG. 1 illustrates one of the plurality of gas supply members 20 provided on the upper part of the side wall of the gasification reforming furnace 50.
- the molten material produced in the pyrolysis section 52 is further heated, and carbon and other substances contained in the molten material are gasified and removed.
- a molten material outlet 58 for discharging the molten material to the outside is provided at the bottom of the gasification and reforming furnace 50.
- a gas duct 60 is provided at the top of the gasification reforming furnace 50, extending from a reformed gas outlet 59 formed at the top, for discharging the reformed gas generated in the gas reforming section 53 outside the furnace.
- a cooling and cleaning water circulating device 70 is provided downstream of the gas duct 60 for cooling and cleaning the reformed gas.
- the cooling and cleaning water circulating device 70 has a boiler 71 as a first heat exchanger that is a heat recovery device, a cooling and cleaning device 72, a settling tank 73, and a second heat exchanger 74.
- the boiler 71 is connected to the gas duct 60 and recovers a portion of the sensible heat from the reformed gas.
- the method of recovering the sensible heat of the reformed gas by the boiler 71 is to generate steam by heating the water flowing through the multiple water pipes 7107 provided in the boiler 71 with the sensible heat of the reformed gas.
- the steam generated by the boiler 71 is supplied to the chemical product manufacturing equipment 100 through the piping 75, etc.
- the condensate after using the steam in the chemical product manufacturing equipment 100 is returned to the boiler 71 again through the piping 76, etc.
- the method of recovering the sensible heat of the reformed gas by the first heat exchanger is not limited to using the boiler 71, and heat transfer to hot water/brine may be adopted.
- the piping system for the steam/condensate may be equipped with a steam drum, a deaerator, a condensate tank, a chemical injection device, a safety valve, etc.
- a cooling and cleaning device 72 is disposed downstream of the boiler 71.
- the cooling and cleaning device 72 is connected to the boiler 71, and uses cooling and cleaning water to rapidly cool the reformed gas from which part of the sensible heat has been recovered by the boiler 71, and removes water-soluble components, dust, carbon particles, and the like from the reformed gas.
- the settling tank 73 stores the cooling and cleaning water used to cool and clean the reformed gas in the cooling and cleaning device 72, and separates the solids contained in the cooling and cleaning water by settling.
- the second heat exchanger 74 cools the cooling and cleaning water from which the solids have been separated. The cooling and cleaning water cooled in the second heat exchanger 74 is returned to the cooling and cleaning device 72.
- a gas purification device 80 is provided downstream of the cooling and cleaning device 72, which purifies the reformed gas cooled and cleaned by the cooling and cleaning device 72 to produce purified gas that can be used as fuel gas.
- the chemical product manufacturing apparatus 100 receives the purified gas from the gas purification apparatus 80, and synthesizes and produces ethanol as a liquid chemical product by, for example, a catalytic reaction using hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO) in the purified gas as raw materials.
- the chemical product manufacturing apparatus 100 also uses steam supplied from the boiler 71 through a pipe 75 or the like in, for example, a distillation process for producing ethanol.
- the chemical product manufacturing apparatus 100 may also produce liquid chemical products such as dimethyl ether and methanol using hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO) in the purified gas as raw materials.
- FIG. 2 is a perspective view showing the schematic configuration of a boiler 71 according to an embodiment.
- FIG. 3 is a partially enlarged view of the upper part of the boiler 71 according to an embodiment.
- FIG. 4 is a cross-sectional view of the lower part of the boiler 71 according to an embodiment.
- the boiler 71 according to the embodiment includes an upper flange 7101, an upper header 7102, steam exhaust pipes 7103A, 7103B, a lower flange 7104, a lower header 7105, water supply pipes 7106A, 7106B, a plurality of water pipes 7107, and a plurality of connecting fins 7108. Furthermore, the boiler 71 according to the embodiment includes upper flange side suspension fins 7109A, 7109B, upper water pipe side suspension fins 7110A, 7110B, lower flange side suspension fins 7112A, 7112B, lower water pipe side suspension fins 7113A, 7113B, and bolts 7111A, 7111B, 7114A, 7114B.
- the upper flange 7101 is fastened to the flange of the gas duct 60 by bolts 7141 and nuts 7142 (see FIG. 3) or the like.
- a gas supply port 7101a is provided in the radial center of the upper flange 7101 for supplying the reformed gas sent from the gasification reformer 50 through the gas duct 60 into the boiler 71.
- the lower flange 7104 is fastened to the flange of the cooling and cleaning device 72 by bolts and nuts or the like.
- a gas exhaust port 7104a is provided in the radial center of the lower flange 7104 for exhausting the reformed gas from inside the boiler to the cooling and cleaning device 72.
- the water pipes 7107 are arranged in a cylindrical shape, and adjacent water pipes 7107 in the circumferential direction are connected to each other by a plurality of connecting fins 7108.
- the upper header 7102 is annular and is connected to the upper ends of the water pipes 7107 and the connecting fins 7108.
- One end of a pair of steam exhaust pipes 7103A, 7103B is connected to the outer circumferential surface of the upper header 7102.
- the other end of the steam exhaust pipes 7103A, 7103B is connected to a pipe 75 for sending steam to the chemical product manufacturing apparatus 100.
- the steam generated by heating the water flowing through each of the water pipes 7107 with the sensible heat of the reformed gas is discharged from the steam exhaust pipes 7103A, 7103B to the pipe 75 via the upper header 7102.
- the lower header 7105 is annular and is connected to the lower ends of the multiple water pipes 7107 and the multiple connecting fins 7108.
- One end of a pair of water supply pipes 7106A, 7106B is connected to the outer circumferential surface of the lower header 7105.
- the other ends of the water supply pipes 7106A, 7106B are connected to a pipe 76 for sending condensate from the chemical manufacturing equipment 100 to the boiler 71.
- the condensate generated by using the sensible heat of steam in the chemical manufacturing equipment 100 is supplied from the pipe 76 through the water supply pipes 7106A, 7106B to the lower header 7105, and is used again for heat recovery (heat exchange) in the multiple water pipes 7107.
- the structure composed of the water pipes 7107, the connection fins 7108, the upper header 7102, the lower header 7105, the steam exhaust pipes 7103A, 7103B, and the water supply pipes 7106A, 7106B is also referred to as the boiler body.
- the inner surface of the side wall formed by the water pipes 7107 and the connection fins 7108 in the circumferential direction of the boiler body forms a heat transfer surface for transferring heat from the reformed gas passing through the internal space 710 of the boiler body to the water (steam) passing through the water pipes 7107 to perform heat exchange (heat recovery).
- the side wall is formed by the water pipes 7107 and the connection fins 7108 in the circumferential direction of the boiler body, so that the reformed gas can be prevented from leaking to the outside from between the adjacent water pipes 7107 even when the internal space 710 of the boiler body is in a positive pressure state.
- upper flange side suspension fins 7109A, 7109B are provided on the radially outer side of the lower surface of the upper flange 7101. Also, in the boiler 71 according to the embodiment, upper water tube side suspension fins 7110A, 7110B are provided on the outer peripheral surface of the upper part of any water tube 7107 among the multiple water tubes 7107, corresponding to the upper flange side suspension fins 7109A, 7109B.
- the upper flange side suspension fins 7109A, 7109B and the upper water tube side suspension fins 7110A, 7110B are fastened by bolts 7111A, 7111B and nuts, which are fastening members.
- the upper flange side suspension fins 7109A and the upper water tube side suspension fins 7110A are fastened to each other, thereby suspending the water tubes 7107 (boiler body) from the upper flange 7101.
- two sets of upper flange side suspension fins 7109A, 7109B and upper water pipe side suspension fins 7110A, 7110B are provided, but this is not limited to this.
- the bolt hole 7115A provided in the upper flange side suspension fin 7109A and the bolt hole (not shown) provided in the upper water tube side suspension fin 7110A are elongated holes that are long in the radial direction of the upper flange 7101 (boiler body) in order to insert the bolt 7111A.
- the upper flange side suspension fin 7109B and the upper water tube side suspension fin 7110B also have bolt holes formed as elongated holes that are long in the radial direction of the upper flange 7101 (boiler body) in order to insert the bolt 7111B.
- lower flange side suspension fins 7112A, 7112B are provided radially outward on the upper surface of lower flange 7104 at the lower part of boiler 71.
- lower water tube side suspension fins 7113A, 7113B are provided corresponding to lower flange side suspension fins 7112A, 7112B on the outer peripheral surface of the lower part of any water tube 7107 among the multiple water tubes 7107 in boiler 71.
- the lower flange side suspension fins 7112A, 7112B and the lower water tube side suspension fins 7113A, 7113B are fastened to each other by fastening members, bolts 7114A, 7114B and nuts.
- the boiler 71 is structured so that the lower flange 7104 is suspended from the water tube 7107 (boiler body) by fastening the lower flange side suspension fins 7112A, 7112B and the lower water tube side suspension fins 7113A, 7113B.
- the lower flange side suspension fins 7112A, 7112B and the lower water tube side suspension fins 7113A, 7113B are provided in two sets, but this is not limiting.
- the lower flange 7104 is suspended from the water tube 7107 (boiler body) by fastening the lower flange side suspension fins 7112A, 7112B to the lower water tube side suspension fins 7113A, 7113B independently of the lower compensator 7180.
- This makes it possible to suppress the action of stresses other than thermal stresses (such as stresses due to the load of the boiler body) on the lower compensator 7180, realizing a structure in which the lower compensator 7180 is less likely to break.
- the boiler 71 must have an airtight structure so that the reformed gas supplied from the gasification reformer 50 through the gas duct 60 to the internal space 710 of the boiler 71 does not leak to the outside.
- the upper flange 7101 and the upper header 7102, and the lower flange 7104 and the lower header 7105 have significantly different temperatures during operation of the boiler 71, so if they are joined by welding or the like as they are, there is a concern that the welds may be damaged due to the difference in thermal expansion in the radial direction.
- a plurality of water channels 7170 for flowing cooling water are provided inside the lower flange 7104 near the gas exhaust port 7104a in the radial direction of the lower flange 7104.
- the part exposed to the reformed gas discharged from the internal space 710 of the boiler body to the outside through the gas exhaust port 7104a is made of a heat-resistant and corrosion-resistant material such as Hastelloy.
- the exposed part of the lower flange 7104 is also on the internal side, and the part in contact with the cooling water flowing through the water channel 7170 is made of a copper member as a material with high thermal conductivity.
- the lower flange 7104 can suppress corrosion due to trace components derived from waste in the reformed gas and damage due to heat damage over a long period of time.
- the molten slag that has flowed down the inner circumferential surface of the boiler body is guided by the flow guide plate 7190 to the gas exhaust port 7104a of the lower flange 7104, and can be dropped into the cooling and cleaning device 72 without accumulating at the bottom of the boiler 71.
- This enables the boiler 71 to operate stably for a long period of time.
- the boiler 71 may be provided with a solids removal device that removes solids such as molten slag adhering to the multiple water tubes 7107.
- the water injection device 7150 for example, injects water from a nozzle 7150a toward the molten slag, which is a solid material adhering to the water tube 7107.
- the injected water then collides with the high-temperature molten slag and evaporates, and the energy and heat shock generated by the evaporation causes the molten slag to peel off and be removed from the water tube 7107.
- the boiler 71 according to the embodiment can maintain a stable heat transfer capacity in the water tube 7107 for a long period of time.
- Figure 6 is a partial cross-sectional view of the upper part of the boiler 71 when a hammer device 7160 is installed as a solid removal device.
- Waste treatment device 10 Waste input device 20
- Gas supply member 50 Gasification reforming furnace 52 Pyrolysis section 53
- Gas reforming section 54 Melting section 58 Melt discharge port 59 Reformed gas discharge port 60
- Gas duct 70 Cooling and cleaning water circulation device 71
- Boiler 72 Cooling and cleaning device 73
- Second heat exchanger 80 Gas purification device 90 Cleaning water treatment device 100
- Chemical product manufacturing device 710 Internal space 7101 Upper flange 7101a Gas supply port 7102 Upper header 7103A, 7103B Steam discharge pipe 7104 Lower flange 7104a Gas discharge port 7105 Lower header 7106A, 7106B
- Water supply pipe 7107 Water pipe 7108 Connection fins 7109A, 7109B
- Upper flange side suspension fins 7110A, 7110B Upper water pipe side suspension fin 7111A
- Bolt 7115A Bolt hole 7120
- Water passage 7121 Exposed portion 7122 Copper member 7130
- Upper compensator 7141 Bolt 7142 Nut 7150 Water injection device 7
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Abstract
Description
本発明は、廃棄物処理装置に関する。 The present invention relates to a waste treatment device.
特許文献1に記載の高温酸化雰囲気下で廃棄物等の有害物質を分解するガス化改質炉では、高温反応炉内で、支燃性ガスである酸素含有ガスを、炉内下部に吹き込んで高温状態として廃棄物をガス化溶融している。また、炉内上部では、発生したガスの温度を維持するために酸素含有ガスを吹き込んで一部ガスを燃焼させて、約1200[℃]程度の高温状態としてガスを改質し、主成分が一酸化炭素(CO)、二酸化炭素(CO2)、水素(H2)を主体とした改質ガスに合成し、その後、改質ガスを冷却及び精製して燃料ガスなどとして利用している。
In the gasification and reforming furnace described in
従来、ガス化改質炉から排出された改質ガスは、ダイオキシン類の再合成を回避するために大量の冷却水で急冷している。そのため、ガス化改質炉の出側で約1100[℃]以上に達する改質ガスの顕熱は、回収及び再利用されることなく廃棄されており、エネルギーの有効利用の観点から改善の余地があった。 Conventionally, the reformed gas discharged from the gasification reforming furnace is rapidly cooled with a large amount of cooling water to prevent the resynthesis of dioxins. As a result, the sensible heat of the reformed gas, which reaches over 1100°C at the outlet of the gasification reforming furnace, is discarded without being recovered or reused, leaving room for improvement from the perspective of effective energy utilization.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ガス改質炉にて製造された改質ガスの顕熱の一部を回収して再利用することができる廃棄物処理装置を提供することである。 The present invention was made in consideration of the above problems, and its purpose is to provide a waste treatment device that can recover and reuse a portion of the sensible heat of the reformed gas produced in the gas reforming furnace.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、
(1)本発明に係る廃棄物処理装置は、廃棄物を熱分解しガス化して発生したガスを改質して改質ガスを生成するガス化改質炉と、前記ガス化改質炉で生成された前記改質ガスを冷却及び洗浄する冷却洗浄水循環装置と、前記冷却洗浄水循環装置で冷却及び洗浄された前記改質ガスを精製するガス精製装置と、前記ガス精製装置で精製された精製ガスを原料として液体状の化学製品を製造する化学製品製造装置と、を備える廃棄物処理装置であって、前記冷却洗浄水循環装置は、前記改質ガスの顕熱の一部を回収する熱回収装置を有しており、前記熱回収装置が回収した前記顕熱を前記化学製品製造装置に供給するように構成したことを特徴とするものである。
In order to solve the above problems and achieve the objectives,
(1) A waste treatment device according to the present invention is a waste treatment device comprising a gasification and reforming furnace that thermally decomposes and gasifies waste and reforms the generated gas to produce a reformed gas, a cooling and cleaning water circulating device that cools and cleans the reformed gas produced in the gasification and reforming furnace, a gas refining device that purifies the reformed gas cooled and cleaned by the cooling and cleaning water circulating device, and a chemical product manufacturing device that produces liquid chemical products using the purified gas refined by the gas refining device as a raw material, wherein the cooling and cleaning water circulating device has a heat recovery device that recovers a portion of the sensible heat of the reformed gas, and is configured to supply the sensible heat recovered by the heat recovery device to the chemical product manufacturing device.
(2)本発明に係る廃棄物処理装置は、上記(1)の発明において、前記冷却洗浄水循環装置は、前記熱回収装置で前記顕熱の一部が回収された前記改質ガスを、急冷洗浄水で急冷及び洗浄する急冷洗浄装置を備えており、前記熱回収装置は、前記ガス化改質炉の出側での前記改質ガスの温度から300[℃]を下回らない温度まで前記改質ガスから顕熱を回収することを特徴とするものである。 (2) The waste treatment device according to the present invention is the above-mentioned (1) invention, in which the cooling and cleaning water circulation device is equipped with a quenching and cleaning device that quenches and cleans the reformed gas from which a portion of the sensible heat has been recovered by the heat recovery device with quenching and cleaning water, and the heat recovery device is characterized in that it recovers sensible heat from the reformed gas to a temperature not lower than 300°C from the temperature of the reformed gas at the outlet side of the gasification and reforming furnace.
(3)本発明に係る廃棄物処理装置は、上記(2)の発明において、前記熱回収装置は、円筒状に配置された複数の水管と、周方向で隣り合う前記水管同士を接続する複数の接続フィンと、前記複数の水管及び前記複数の接続フィンのそれぞれの上端と接続された環状の上部ヘッダと、前記複数の水管及び前記複数の接続フィンのそれぞれの下端と接続された環状の下部ヘッダと、で構成された構造体を備えるボイラであることを特徴とするものである。 (3) The waste treatment device according to the present invention is the invention of (2) above, characterized in that the heat recovery device is a boiler having a structure composed of a plurality of water tubes arranged in a cylindrical shape, a plurality of connecting fins connecting adjacent water tubes in the circumferential direction, an annular upper header connected to the upper ends of the plurality of water tubes and the plurality of connecting fins, and an annular lower header connected to the lower ends of the plurality of water tubes and the plurality of connecting fins.
(4)本発明に係る廃棄物処理装置は、上記(3)の発明において、前記ボイラの上部には、前記ガス化改質炉から送られる前記改質ガスが通るガスダクトと連結するための上部フランジが設けられており、前記上部フランジと前記上部ヘッダとの間に、前記上部フランジと前記上部ヘッダとの熱伸び差を吸収し得る上部コンペンセータを設けたことを特徴とするものである。 (4) The waste treatment device according to the present invention is the invention (3) above, characterized in that an upper flange is provided on the upper part of the boiler for connecting to a gas duct through which the reformed gas sent from the gasification reforming furnace passes, and an upper compensator is provided between the upper flange and the upper header, capable of absorbing the thermal expansion difference between the upper flange and the upper header.
(5)本発明に係る廃棄物処理装置は、上記(4)の発明において、前記上部フランジの径方向で中央部には、前記ガスダクトから前記ボイラ内に前記改質ガスを供給するためのガス供給口が設けられており、前記ガス供給口の近傍における前記上部フランジの内部には、冷却水を流すための水路が設けられており、前記上部フランジでは、前記ガス供給口から前記ボイラ内に送られる前記改質ガスとの暴露部が、耐熱性及び耐食性を有する材料で構成されており、前記上部フランジにおける前記暴露部よりも内部側であって、前記水路を流れる前記冷却水と接する部分が、高熱伝導性を有する材料で構成されていることを特徴とするものである。 (5) The waste treatment device according to the present invention is the invention of (4) above, characterized in that a gas supply port for supplying the reformed gas from the gas duct into the boiler is provided in the radial center of the upper flange, a water channel for flowing cooling water is provided inside the upper flange near the gas supply port, the part of the upper flange exposed to the reformed gas sent from the gas supply port into the boiler is made of a material having heat resistance and corrosion resistance, and the part of the upper flange that is inside the exposed part and comes into contact with the cooling water flowing through the water channel is made of a material having high thermal conductivity.
(6)本発明に係る廃棄物処理装置は、上記(3)の発明において、前記ボイラは、前記構造体の内周面に付着した固形物を除去する固形物除去装置を備えることを特徴とするものである。 (6) The waste treatment device according to the present invention is the above-mentioned (3) in which the boiler is provided with a solid matter removal device that removes solid matter adhering to the inner circumferential surface of the structure.
(7)本発明に係る廃棄物処理装置は、上記(6)の発明において、前記固形物除去装置として、前記構造体の内周面に向けて水を噴射する水噴射装置を備えることを特徴とするものである。 (7) The waste treatment device according to the present invention is the above-mentioned (6) and is characterized in that the solid matter removal device is provided with a water injection device that injects water toward the inner surface of the structure.
(8)本発明に係る廃棄物処理装置は、上記(6)の発明において、前記固形物除去装置として、前記構造体の外周面を打ちたたく打槌装置を備えることを特徴とするものである。 (8) The waste treatment device according to the present invention is characterized in that, in the invention (6) above, the solid matter removal device is provided with a hammer device that strikes the outer peripheral surface of the structure.
(9)本発明に係る廃棄物処理装置は、上記(3)乃至(8)のいずれか1つの発明において、前記水管を低合金鋼で構成したことを特徴とするものである。 (9) The waste treatment device according to the present invention is any one of the above (3) to (8) and is characterized in that the water pipe is made of low alloy steel.
(10)本発明に係る廃棄物処理装置は、上記(3)乃至(8)のいずれか1つの発明において、耐熱性及び耐腐食性を有する材料からなる溶射皮膜を前記水管の外周面に形成したことを特徴とするものである。 (10) The waste treatment device according to the present invention is any one of the above (3) to (8) and is characterized in that a thermal spray coating made of a material having heat resistance and corrosion resistance is formed on the outer circumferential surface of the water pipe.
(11)本発明に係る廃棄物処理装置は、上記(3)乃至(8)のいずれか1つの発明において、前記水管の前記改質ガスと接する面が研磨面であることを特徴とするものである。 (11) The waste treatment device according to the present invention is any one of the above (3) to (8) and is characterized in that the surface of the water pipe that comes into contact with the reformed gas is a polished surface.
(12)本発明に係る廃棄物処理装置は、上記(4)乃至(11)のいずれか1つの発明において、前記ボイラは、前記上部フランジの下面に設けられた上部フランジ側懸架フィンと、前記水管における上部の外周面に設けられた上部水管側懸架フィンと、前記上部フランジ側懸架フィンと前記上部水管側懸架フィンとを締結する締結部材と、を備えており、前記上部フランジから前記水管を懸架したことを特徴とするものである。 (12) The waste treatment device according to the present invention is any one of the inventions (4) to (11) above, characterized in that the boiler includes an upper flange side suspension fin provided on the underside of the upper flange, an upper water tube side suspension fin provided on the outer peripheral surface of the upper part of the water tube, and a fastening member fastening the upper flange side suspension fin and the upper water tube side suspension fin, and the water tube is suspended from the upper flange.
(13)本発明に係る廃棄物処理装置は、上記(3)乃至(12)のいずれか1つの発明において、前記ボイラの下部には、前記構造体の内周面を流下した溶融スラグを、前記構造体の径方向で中心側に導流させて集める導流板が設けられていることを特徴とするものである。 (13) The waste treatment device according to the present invention is any one of the inventions (3) to (12) above, characterized in that a flow guide plate is provided at the bottom of the boiler to guide the molten slag that has flowed down the inner surface of the structure toward the center in the radial direction of the structure and collect it.
本発明に係る廃棄物処理装置は、ガス改質炉から排出された改質ガスの顕熱の一部を回収して再利用することができるという効果を奏する。 The waste treatment device according to the present invention has the effect of recovering and reusing a portion of the sensible heat of the reformed gas discharged from the gas reformer.
以下に、本発明に係る廃棄物処理装置の実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。 Below, an embodiment of the waste treatment device according to the present invention will be described. Note that the present invention is not limited to this embodiment.
図1は、実施形態に係る廃棄物処理装置1の概略構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the general configuration of a
図1に示すように、実施形態に係る廃棄物処理装置1は、廃棄物投入装置10、ガス化改質炉50、冷却洗浄水循環装置70、ガス精製装置80、洗浄水処理装置90、及び、化学製品製造装置100などを備えている。
As shown in FIG. 1, the
廃棄物投入装置10は、ガス化改質炉50内へ廃棄物を投入する。ガス化改質炉50は、廃棄物を熱分解しガス化して発生したガスを改質して改質ガスを生成する。ガス化改質炉50は、縦型炉であり、その略下半部が熱分解部52及び熱分解部52よりも下方に位置する溶融部54として形成されており、略上半部がガス改質部53として形成されている。
The
熱分解部52では、廃棄物が堆積して廃棄物堆積層Qが形成される。廃棄物堆積層Qを形成する廃棄物は、熱分解によりガス化されるともに不燃分が溶融される。ガス化改質炉50の側壁の下部には、廃棄物堆積層Q内に酸素(O2)を供給するガス供給部材20が複数設けられている。ガス供給部材20は、液化天然ガス(LNG:Liquefied Natural Gas)を燃焼させて熱分解部52を高温状態に保つためのガスバーナーとしても機能する。なお、図1では、ガス化改質炉50の側壁の下部に設けられる複数のガス供給部材20のうちの1つを図示している。熱分解部52で廃棄物が熱分解されると、水素(H2)及び一酸化炭素(CO)などが発生する。
In the
ガス改質部53では、熱分解部52で廃棄物堆積層Qから発生したガスの温度を維持するために酸素含有ガスを吹き込んで一部のガスを燃焼させて、約1200[℃]程度の高温状態としてガスを改質して、一酸化炭素(CO)、二酸化炭素(CO2)、水素(H2)を主成分とした改質ガスが生成される。すなわち、ガス供給部材20から炉内に供給された酸素(O2)が廃棄物中の炭素(C)と反応し、一酸化炭素(CO)と二酸化炭素(CO2)とが生成される。また、廃棄物から発生したまたは外部から水として供給された高温水蒸気が存在するため、炭素(C)と水蒸気(H2O)とによる反応が生じて、水素(H2)と一酸化炭素(CO)が生成される。さらに、廃棄物の熱分解及び部分酸化により発生した炭化水素が水蒸気(H2O)と反応して、水素(H2)と一酸化炭素(CO)とが生成する。これらの廃棄物から発生したガスから水素(H2)と一酸化炭素(CO)とに富むガスを生成することを改質と言う。ガス化改質炉50の側壁の上部には、ガス改質部53内に酸素(O2)を供給するガス供給部材20が複数設けられている。ガス供給部材20は、液化天然ガス(LNG)を燃焼させてガス改質部53を高温状態に保つためのガスバーナーとしても機能する。なお、図1では、ガス化改質炉50の側壁の上部に設けられる複数のガス供給部材20のうちの1つを図示している。
In the
溶融部54では、熱分解部52で生成された溶融物がさらに加熱されて溶融物に含まれる炭素等がガス化されて除去される。溶融部54には、溶融物を外部へ排出するための溶融物排出口58がガス化改質炉50の底部に設けられている。
In the
ガス化改質炉50の頂部には、頂部に形成された改質ガス排出口59から延び、ガス改質部53で生成された改質ガスを炉外へ排出するためのガスダクト60が設けられている。ガスダクト60の下流側には、改質ガスを冷却及び洗浄するための冷却洗浄水循環装置70が設けられている。冷却洗浄水循環装置70は、熱回収装置である第一熱交換器としてのボイラ71と冷却洗浄装置72と沈殿槽73と第二熱交換器74とを有している。
A
ボイラ71は、ガスダクト60と連結されており、改質ガスから顕熱の一部を回収する。ボイラ71による改質ガスの顕熱の回収方法としては、ボイラ71に設けられた複数の水管7107をそれぞれ流れる水を、改質ガスの顕熱で加熱することによって蒸気を発生させることにより行う。ボイラ71で発生した蒸気は、配管75などを通って化学製品製造装置100に供給される。また、化学製品製造装置100で蒸気を使用した後の復水は、配管76などを通って再びボイラ71に戻される。なお、第一熱交換器による改質ガスの顕熱の回収方法としては、ボイラ71を用いることに限定されるものではなく、温水・ブラインへの熱移送などを採用してもよい。また、蒸気・復水の配管システムには蒸気ドラム、脱気器、復水タンク、薬注装置、安全弁などを具備していてもよい。
The
ボイラ71の下流側には、冷却洗浄装置72が配置されている。冷却洗浄装置72は、ボイラ71と連結されており、ボイラ71によって顕熱の一部が回収された改質ガスを冷却洗浄水によって急冷するとともに、改質ガスから水溶性成分やダストや炭素微粒子等を除去する。沈殿槽73は、冷却洗浄装置72で改質ガスの冷却洗浄に使用された冷却洗浄水を貯留して、冷却洗浄水に含まれる固形物を沈殿分離する。第二熱交換器74は、固形物が分離された冷却洗浄水を冷却する。第二熱交換器74で冷却された冷却洗浄水は、再び冷却洗浄装置72に戻される。
A cooling and
実施形態に係る廃棄物処理装置1では、化学原料として廃棄物からガス化改質炉50で合成された高温合成ガスである改質ガスの顕熱の一部を、ボイラ71で回収する。この際、実施形態に係る廃棄物処理装置1においては、ガス化改質炉50の出側での改質ガスの温度1100[℃]以上から300[℃]を下回らない温度まで、ボイラ71によって改質ガスから顕熱を回収する。これにより、ボイラ71の下流側に設けられた冷却洗浄装置72では、ダイオキシン類の再合成温度よりも十分に高い温度から改質ガスを急冷するため、ダイオキシン類の再合成を回避することが可能となる。つまり、実施形態に係る廃棄物処理装置1においては、今まで廃棄していた改質ガスの顕熱を回収可能としつつ、廃棄物由来の改質ガスの取り扱い上、不可欠なダイオキシン類の再合成も回避することが可能である。また、ボイラ71にて改質ガスの顕熱を回収して改質ガスの温度を下げている分、冷却洗浄装置72での改質ガスの冷却負荷が減少するため、冷却洗浄装置72で用いられる水及び電力の使用量を大幅に削減することができる。
In the
冷却洗浄装置72の下流側には、冷却洗浄装置72で冷却及び洗浄された改質ガスを精製して、燃料ガスとして利用可能な精製ガスを生成するガス精製装置80が設けられている。
A
化学製品製造装置100は、ガス精製装置80から精製ガスを受けて、精製ガス中の水素(H2)及び一酸化炭素(CO)を原料として、例えば、触媒反応などにより液体状の化学製品としてエタノールを合成して製造する。また、化学製品製造装置100では、ボイラ71から配管75などを通って供給された蒸気を、例えば、エタノールを製造する際の蒸留工程などで使用する。なお、化学製品製造装置100では、エタノールの他に、精製ガス中の水素(H2)及び一酸化炭素(CO)を原料として、ジメチルエーテルやメタノールなどの液体状の化学製品を製造するようにしてもよい。
The chemical
図2は、実施形態に係るボイラ71の概略構成を示す斜視図である。図3は、実施形態に係るボイラ71の上部の部分拡大図である。図4は、実施形態に係るボイラ71の下部の断面図である。
FIG. 2 is a perspective view showing the schematic configuration of a
実施形態に係るボイラ71は、図2に示すように、上部フランジ7101、上部ヘッダ7102、蒸気排出管7103A,7103B、下部フランジ7104、下部ヘッダ7105、給水管7106A,7106B、複数の水管7107、及び、複数の接続フィン7108などを備えている。さらに、実施形態に係るボイラ71は、図2に示すように、上部フランジ側懸架フィン7109A,7109B、上部水管側懸架フィン7110A,7110B、下部フランジ側懸架フィン7112A,7112B、下部水管側懸架フィン7113A,7113B、及び、ボルト7111A,7111B,7114A,7114Bなどを備えている。
2, the
上部フランジ7101は、ボルト7141及びナット7142(図3参照)などによってガスダクト60のフランジと締結される。上部フランジ7101の径方向で中央部には、ガス化改質炉50からガスダクト60を通って送られてきた改質ガスを、ボイラ71内に供給するためのガス供給口7101aが設けられている。下部フランジ7104は、ボルト及びナットなどによって冷却洗浄装置72のフランジと締結される。下部フランジ7104の径方向で中央部には、ボイラ内から冷却洗浄装置72に改質ガスを排出するためのガス排出口7104aが設けられている。
The
複数の水管7107は円筒状に配置されており、周方向で隣り合う水管7107同士を複数の接続フィン7108がそれぞれ接続している。上部ヘッダ7102は、環状であって、複数の水管7107及び複数の接続フィン7108のそれぞれの上端と接続されている。上部ヘッダ7102の外周面には、一対の蒸気排出管7103A,7103Bの一端部が接続されている。蒸気排出管7103A,7103Bの他端部は、化学製品製造装置100に蒸気を送るための配管75に接続されている。これにより、複数の水管7107のそれぞれを流れる水が改質ガスの顕熱で加熱されることで発生した蒸気は、上部ヘッダ7102を介して蒸気排出管7103A,7103Bから配管75に排出される。
The
下部ヘッダ7105は、環状であって、複数の水管7107及び複数の接続フィン7108のそれぞれの下端と接続されている。下部ヘッダ7105の外周面には、一対の給水管7106A,7106Bの一端部が接続されている。給水管7106A,7106Bの他端部は、化学製品製造装置100からの復水をボイラ71に送るための配管76に接続されている。これにより、化学製品製造装置100で蒸気の顕熱を用いることで生成された復水は、配管76から給水管7106A,7106Bを通って下部ヘッダ7105に供給され、再度、複数の水管7107での熱回収(熱交換)に使用される。
The
なお、実施形態に係るボイラ71においては、複数の水管7107と複数の接続フィン7108と上部ヘッダ7102と下部ヘッダ7105と蒸気排出管7103A,7103Bと給水管7106A,7106Bとで構成された構造体をボイラ本体とも記す。ボイラ本体の周方向にわたって複数の水管7107と複数の接続フィン7108とで形成された側壁の内周面は、ボイラ本体の内部空間710を通過する改質ガスから複数の水管7107内を通過する水(蒸気)に熱が伝わって熱交換(熱回収)を行うための伝熱面を形成している。実施形態に係るボイラ71においては、複数の水管7107と複数の接続フィン7108とによってボイラ本体の周方向にわたって側壁が形成されるため、ボイラ本体の内部空間710が正圧状態でも、隣り合う水管7107の間から外部に改質ガスが漏洩するのを防止することができる。
In the
また、ボイラ71の上部においては、上部フランジ7101の下面における径方向外側に上部フランジ側懸架フィン7109A,7109Bが設けられている。また、実施形態に係るボイラ71においては、複数の水管7107のうちの任意の水管7107における上部の外周面に、上部フランジ側懸架フィン7109A,7109Bに対応させて上部水管側懸架フィン7110A,7110Bが設けられている。上部フランジ側懸架フィン7109A,7109Bと上部水管側懸架フィン7110A,7110Bとは、締結部材であるボルト7111A,7111B及びナットによって締結されている。このように、ボイラ71では、上部フランジ側懸架フィン7109Aと上部水管側懸架フィン7110Aとを締結することにより、上部フランジ7101から水管7107(ボイラ本体)を懸架する構造としている。なお、図2では、上部フランジ側懸架フィン7109A,7109Bと上部水管側懸架フィン7110A,7110Bとを2組で設けているが、これに限定されるものではない。
Also, in the upper part of the
また、例えば、図3に示すように、ボルト7111Aを挿通するために、上部フランジ側懸架フィン7109Aに設けられたボルト孔7115Aと、上部水管側懸架フィン7110Aに設けられた不図示のボルト孔とは、上部フランジ7101(ボイラ本体)の径方向に長尺な長孔としている。なお、図示していないが、上部フランジ側懸架フィン7109Bと上部水管側懸架フィン7110Bとにも、ボルト7111Bを挿通するために、上部フランジ7101(ボイラ本体)の径方向に長尺な長孔で形成されたボルト孔がそれぞれ設けられている。これにより、ボイラ71の運転時における径方向の熱伸びを、長孔で形成された各ボルト孔で吸収することができ、熱伸びに起因する構造的破壊を回避しつつ、上部フランジ7101から水管7107(ボイラ本体)を懸架することができる。
3, for example, the
また、ボイラ71の下部においては、下部フランジ7104の上面における径方向外側に下部フランジ側懸架フィン7112A,7112Bが設けられている。また、ボイラ71においては、複数の水管7107のうちの任意の水管7107における下部の外周面に、下部フランジ側懸架フィン7112A,7112Bに対応させて下部水管側懸架フィン7113A,7113Bが設けられている。下部フランジ側懸架フィン7112A,7112Bと下部水管側懸架フィン7113A,7113Bとは、締結部材であるボルト7114A,7114B及びナットによって締結されている。このように、ボイラ71では、下部フランジ側懸架フィン7112A,7112Bと下部水管側懸架フィン7113A,7113Bとを締結することにより、水管7107(ボイラ本体)から下部フランジ7104を懸架する構造としている。なお、図2では、下部フランジ側懸架フィン7112A,7112Bと下部水管側懸架フィン7113A,7113Bとを2組で設けているが、これに限定されるものではない。
Furthermore, lower flange
また、図示していないが、下部フランジ側懸架フィン7112A,7112Bと下部水管側懸架フィン7113A,7113Bとには、ボルト7114A,7114Bを挿通するために、下部フランジ7104(ボイラ本体)の径方向に長尺な長孔で形成されたボルト孔がそれぞれ設けられている。これにより、ボイラ71の運転時における径方向の熱伸びを、長孔で形成された各ボルト孔で吸収することができ、熱伸びに起因する構造的破壊を回避しつつ、水管7107(ボイラ本体)から下部フランジ7104を懸架することができる。
Although not shown, the lower flange
また、ボイラ71の上部では、図3に示すように、上部コンペンセータ7130によって上部フランジ7101に上部ヘッダ7102を気密状態にて接続している。これにより、ボイラ71の内部空間710が正圧状態でも、上部ヘッダ7102と上部フランジ7101との間から外部に改質ガスが漏洩するのを上部コンペンセータ7130によって防止することができる。
Also, at the top of the
また、ボイラ71の上部では、上部コンペンセータ7130とは独立して、上部フランジ側懸架フィン7109A,7109Bと上部水管側懸架フィン7110A,7110Bとを締結することにより、上部フランジ7101から水管7107を懸架する構造としている。そのため、上部コンペンセータ7130に熱応力以外の応力(ボイラ本体の荷重による応力など)が作用するのを抑制して、上部コンペンセータ7130が破損しにくい構造を実現することができる。
In addition, at the top of the
また、ボイラ71の下部では、図4に示すように、下部コンペンセータ7180によって下部ヘッダ7105に下部フランジ7104が気密状態にて接続されている。これにより、ボイラ71の内部空間710が正圧状態でも、下部ヘッダ7105と下部フランジ7104との間から外部に改質ガスが漏洩するのを下部コンペンセータ7180によって防止することができる。
Furthermore, at the bottom of the
また、ボイラ71の下部では、下部コンペンセータ7180とは独立して、下部フランジ側懸架フィン7112A,7112Bと下部水管側懸架フィン7113A,7113Bとを締結することにより、水管7107(ボイラ本体)から下部フランジ7104を懸架する構造としている。そのため、下部コンペンセータ7180に熱応力以外の応力(ボイラ本体の荷重による応力など)が作用するのを抑制して、下部コンペンセータ7180が破損しにくい構造を実現することができる。
In addition, at the bottom of the
実施形態に係るボイラ71は、ガス化改質炉50からガスダクト60を通ってボイラ71の内部空間710に供給された改質ガスが外部に漏洩しないように気密構造とする必要がある。一方、上部フランジ7101と上部ヘッダ7102、及び、下部フランジ7104と下部ヘッダ7105は、ボイラ71の運転時における温度が大きく異なるため、そのまま溶接などで接合すると径方向の熱伸び差によって溶接部などの破損が懸念される。これに対して、実施形態に係るボイラ71では、上部フランジ7101と上部ヘッダ7102との間に設けた上部コンペンセータ7130、及び、下部フランジ7104と下部ヘッダ7105との間に設けた下部コンペンセータ7180によって、ボイラ71の運転時における熱伸び差を吸収することができる。そのため、実施形態に係るボイラ71では、運転中の熱伸び差に起因する構造的破壊を回避しつつ、気密性を確保することができる。
The
また、図3に示すように、実施形態に係るボイラ71の上部においては、上部フランジ7101の径方向でガス供給口7101aの近傍であって上部フランジ7101の内部に、冷却水を流すための複数の水路7120が設けられている。上部フランジ7101においては、ガス供給口7101aからボイラ本体の内部空間710に送られる改質ガスとの暴露部7121を、ハステロイなどの耐熱性及び耐食性を有する材料で構成している。また、上部フランジ7101における暴露部7121よりも内部側であって、水路7120を流れる冷却水と接する部分は、高熱伝導性を有する材料として銅部材7122で構成している。これにより、上部フランジ7101では、長期間にわたって改質ガス中の廃棄物由来の微量成分による腐食や熱害による破損などを抑制できる。
Also, as shown in FIG. 3, in the upper part of the
また、図4に示すように、下部フランジ7104の径方向でガス排出口7104aの近傍であって下部フランジ7104の内部に、冷却水を流すための複数の水路7170が設けられている。下部フランジ7104においては、ボイラ本体の内部空間710からガス排出口7104aを通って外部に排出される改質ガスとの暴露部を、ハステロイなどの耐熱性及び耐食性を有する材料で構成している。また、下部フランジ7104における前記暴露部も内部側であって、水路7170を流れる冷却水と接する部分は、高熱伝導性を有する材料として銅部材で構成している。これにより、下部フランジ7104では、長期間にわたって改質ガス中の廃棄物由来の微量成分による腐食や熱害による破損などを抑制できる。
Also, as shown in FIG. 4, a plurality of
また、実施形態に係るボイラ71においては、水管7107を低合金鋼で構成してもよい。これにより、ボイラ本体の内部空間710に改質ガスとともに飛来して水管7107に付着した溶融スラグが、自重によって剥離し易くなり、長期間にわたって水管7107での安定した熱伝達能力を維持することが可能である。
Furthermore, in the
また、実施形態に係るボイラ71においては、耐熱性及び耐腐食性を有する材料として例えばハステロイを水管7107の外周面に溶射して、溶射皮膜を水管7107の外周面に形成してもよい。これにより、水管7107の溶射皮膜に付着した溶融スラグが、自重によって剥離し易くなり、長期間にわたって水管7107での安定した熱伝達能力を維持することが可能である。
Furthermore, in the
また、実施形態に係るボイラ71においては、水管7107の改質ガスと接する面が研磨された研磨面としてもよい。これにより、水管7107の研磨面に付着した溶融スラグが、自重によって剥離し易くなり、長期間にわたって水管7107での安定した熱伝達能力を維持することが可能である。
Furthermore, in the
そして、実施形態に係るボイラ71の下部には、図4に示すように、水管7107から剥離してボイラ本体の内周面を流下した溶融スラグを、ボイラ本体の径方向で中心側に導流させて集める導流板7190が設けられている。導流板7190は、下部フランジ7104の上端におけるガス排出口7104aの縁と下端部が接触し、ボイラ本体の内周面と上端部が接触するように、ボイラ本体の径方向に対して傾斜して配置されている。これにより、ボイラ本体の内周面を流下した溶融スラグが、導流板7190によって下部フランジ7104のガス排出口7104aに導かれて、ボイラ71の下部に堆積することなく、冷却洗浄装置72へ落下させることができる。そのため、ボイラ71の長期間の安定運転が可能になる。
Then, as shown in FIG. 4, a
また、実施形態に係るボイラ71においては、複数の水管7107に付着した溶融スラグなどの固形物を除去する固形物除去装置を備えるようにしてもよい。
In addition, the
図5は、固形物除去装置として水噴射装置7150を設けた場合における、ボイラ71の上部の部分断面図である。
Figure 5 is a partial cross-sectional view of the upper part of the
実施形態に係るボイラ71においては、前記固形物除去装置として、図5に示すように、ボイラ本体の内部空間710からボイラ本体の内周面に向けて、水供給配管7151を介して供給された水をノズル7150aから噴射する水噴射装置7150を備えてもよい。水噴射装置7150は、例えば、上部フランジ7101のガス供給口7101aからボイラ本体の内部空間710に挿入された水供給配管7151の先端部に設けられている。そして、水噴射装置7150は、ボイラ本体の内部空間710で水供給配管7151を上下させたり回転させたりすることによって、ボイラ本体の内周面に対する水噴射装置7150のノズル7150aの位置や向きを変えることができる。
In the
水噴射装置7150は、例えば、水管7107に付着した固形物である溶融スラグに向けてノズル7150aから水を噴射する。そして、噴射した水が高温の溶融スラグに衝突して蒸発し、その蒸発時のエネルギー及びヒートショックによって溶融スラグを水管7107から剥離させて除去する。これにより、実施形態に係るボイラ71では、長期間にわたって水管7107での安定した熱伝達能力を維持することが可能である。
The
図6は、固形物除去装置として打槌装置7160を設けた場合における、ボイラ71の上部の部分断面図である。
Figure 6 is a partial cross-sectional view of the upper part of the
また、実施形態に係るボイラ71においては、前記固形物除去装置として、図6に示すように、ボイラ71の外部から圧縮空気によって作動する打槌装置7160を備えてもよい。打槌装置7160は、圧縮空気供給管7161から供給された圧縮空気によってボイラ本体の外周面を定期的に打ちたたき、水管7107に付着した固形物である溶融スラグに衝撃を与えて、溶融スラグを水管7107から剥離させて除去する。これにより、実施形態に係るボイラ71では、長期間にわたって水管7107での安定した熱伝達能力を維持することが可能である。
Furthermore, in the
本発明は、ガス改質炉から排出された改質ガスの顕熱の一部を回収して再利用することができる廃棄物処理装置を提供することができる。 The present invention provides a waste treatment device that can recover and reuse a portion of the sensible heat of the reformed gas discharged from the gas reformer.
1 廃棄物処理装置
10 廃棄物投入装置
20 ガス供給部材
50 ガス化改質炉
52 熱分解部
53 ガス改質部
54 溶融部
58 溶融物排出口
59 改質ガス排出口
60 ガスダクト
70 冷却洗浄水循環装置
71 ボイラ
72 冷却洗浄装置
73 沈殿槽
74 第二熱交換器
80 ガス精製装置
90 洗浄水処理装置
100 化学製品製造装置
710 内部空間
7101 上部フランジ
7101a ガス供給口
7102 上部ヘッダ
7103A,7103B 蒸気排出管
7104 下部フランジ
7104a ガス排出口
7105 下部ヘッダ
7106A,7106B 給水管
7107 水管
7108 接続フィン
7109A,7109B 上部フランジ側懸架フィン
7110A,7110B 上部水管側懸架フィン
7111A ボルト
7115A ボルト孔
7120 水路
7121 暴露部
7122 銅部材
7130 上部コンペンセータ
7141 ボルト
7142 ナット
7150 水噴射装置
7150a ノズル
7151 水供給配管
7160 打槌装置
7161 圧縮空気供給管
7170 水路
7180 下部コンペンセータ
7190 導流板
1
Claims (13)
前記ガス化改質炉で生成された前記改質ガスを冷却及び洗浄する冷却洗浄水循環装置と、
前記冷却洗浄水循環装置で冷却及び洗浄された前記改質ガスを精製するガス精製装置と、
前記ガス精製装置で精製された精製ガスを原料として液体状の化学製品を製造する化学製品製造装置と、
を備える廃棄物処理装置であって、
前記冷却洗浄水循環装置は、前記改質ガスの顕熱の一部を回収する熱回収装置を有しており、
前記熱回収装置が回収した前記顕熱を前記化学製品製造装置に供給するように構成したことを特徴とする廃棄物処理装置。 a gasification and reforming furnace that generates reformed gas by pyrolyzing and gasifying the waste;
a cooling and cleaning water circulating device for cooling and cleaning the reformed gas generated in the gasification and reforming furnace;
a gas purification device that purifies the reformed gas that has been cooled and washed by the cooling and washing water circulating device;
a chemical product manufacturing apparatus for manufacturing a liquid chemical product using the purified gas obtained by the gas purification apparatus as a raw material;
A waste treatment device comprising:
the cooling and cleaning water circulating device has a heat recovery device that recovers a portion of the sensible heat of the reformed gas,
13. A waste treatment apparatus comprising: a heat recovery device that recovers sensible heat and supplies the recovered sensible heat to the chemical product manufacturing apparatus.
前記熱回収装置は、前記ガス化改質炉の出側での前記改質ガスの温度から300[℃]を下回らない温度まで前記改質ガスから顕熱を回収することを特徴とする請求項1に記載の廃棄物処理装置。 the cooling and cleaning water circulating device includes a quenching and cleaning device that quenches and cleans the reformed gas from which a portion of the sensible heat has been recovered by the heat recovery device, with quenching and cleaning water;
2. The waste treatment apparatus according to claim 1, wherein the heat recovery device recovers sensible heat from the reformed gas until the temperature of the reformed gas at the outlet of the gasification reforming furnace is not lower than 300°C.
円筒状に配置された複数の水管と、
周方向で隣り合う前記水管同士を接続する複数の接続フィンと、
前記複数の水管及び前記複数の接続フィンのそれぞれの上端と接続された環状の上部ヘッダと、
前記複数の水管及び前記複数の接続フィンのそれぞれの下端と接続された環状の下部ヘッダと、
で構成された構造体を備えるボイラであることを特徴とする請求項2に記載の廃棄物処理装置。 The heat recovery device includes:
A plurality of water tubes arranged in a cylindrical shape;
a plurality of connecting fins connecting adjacent water tubes in the circumferential direction;
an annular upper header connected to upper ends of the water pipes and the connecting fins;
an annular lower header connected to lower ends of the plurality of water pipes and the plurality of connecting fins;
3. The waste treatment device according to claim 2, wherein the waste treatment device is a boiler having a structure constituted by:
前記ガス化改質炉から送られる前記改質ガスが通るガスダクトと連結するための上部フランジが設けられており、
前記上部フランジと前記上部ヘッダとの間に、前記上部フランジと前記上部ヘッダとの熱伸び差を吸収し得る上部コンペンセータを設けたことを特徴とする請求項3に記載の廃棄物処理装置。 The upper part of the boiler is provided with:
An upper flange is provided for connection to a gas duct through which the reformed gas sent from the gasification and reforming furnace passes,
4. The waste treatment device according to claim 3, further comprising an upper compensator provided between said upper flange and said upper header, said upper compensator being capable of absorbing a thermal expansion difference between said upper flange and said upper header.
前記ガス供給口の近傍における前記上部フランジの内部には、冷却水を流すための水路が設けられており、
前記上部フランジでは、
前記ガス供給口から前記ボイラ内に送られる前記改質ガスとの暴露部が、耐熱性及び耐食性を有する材料で構成されており、
前記上部フランジにおける前記暴露部よりも内部側であって、前記水路を流れる前記冷却水と接する部分が、高熱伝導性を有する材料で構成されていることを特徴とする請求項4に記載の廃棄物処理装置。 a gas supply port for supplying the reformed gas from the gas duct into the boiler is provided at a radial center of the upper flange,
a water passage for flowing cooling water is provided inside the upper flange near the gas supply port,
In the upper flange,
a portion exposed to the reformed gas sent from the gas supply port into the boiler is made of a material having heat resistance and corrosion resistance,
The waste treatment device as described in claim 4, characterized in that the portion of the upper flange that is inside the exposed portion and in contact with the cooling water flowing through the water channel is made of a material having high thermal conductivity.
前記上部フランジの下面に設けられた上部フランジ側懸架フィンと、
前記水管における上部の外周面に設けられた上部水管側懸架フィンと、
前記上部フランジ側懸架フィンと前記上部水管側懸架フィンとを締結する締結部材と、
を備えており、
前記上部フランジから前記水管を懸架したことを特徴とする請求項4に記載の廃棄物処理装置。 The boiler comprises:
An upper flange side suspension fin provided on a lower surface of the upper flange;
an upper water tube side suspension fin provided on an outer peripheral surface of an upper portion of the water tube;
a fastening member for fastening the upper flange side suspension fin and the upper water pipe side suspension fin;
Equipped with
5. The waste treatment device of claim 4, wherein said water pipe is suspended from said upper flange.
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2023
- 2023-12-12 WO PCT/JP2023/044450 patent/WO2025126323A1/en active Pending
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