專利名稱：酸性氣體洗滌裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及酸性氣體的洗滌裝置及其方法，特別是涉及使含有二氧化碳的被洗滌氣體與含有堿劑的洗滌液接觸，在冷卻被洗滌氣體的同時，將被洗滌氣體中的酸性氣體除去的酸性氣體洗滌裝置及其方法。
背景技術：
在燃燒可燃性廢棄物進行氣化時，該燃燒氣體及生成氣體(以下稱為被洗滌氣體)中含有氯化氫、硫氧化物、氮氧化物、硫化氫等酸性氣體。多數時候，這些酸性氣體只以ppm級微量地含在被洗滌氣體中，雖然只有極微量，但是不僅對人體具有毒性，而且還對氣體處理設備具有腐蝕性，使各種各樣的催化劑中毒，因此必須將其除去。
作為去除性酸性氣體的手段，通常采用與固體或液體堿劑接觸進行中和吸收處理的方法。在使被洗滌氣體與堿溶液接觸進行濕式洗滌方法中，堿性溶液的pH維持得越高，則酸性氣體的吸收去除性越高，但在燃燒可燃性廢棄物使之氣化所得到的燃燒氣體和生成氣體中，多數情況下含有二氧化碳，其濃度從百分之幾到百分之十幾，與上述酸性氣體只有幾ppm的濃度相比，二氧化碳的濃度顯得格外地高。因此，在用堿劑對酸性氣體進行中和處理時，該二氧化碳與堿劑反應，消耗堿劑，為維持去除酸性氣體所需足夠的pH，則需要大量的堿劑，因而到目前為止，由于經濟上的原因只能犧牲酸性氣體的吸收除去性能。
在濕式洗滌方式中，由于被洗滌氣體與洗滌液之間進行熱交換，因此在洗滌高溫的被洗滌氣體時，需進行洗滌液冷卻。但在用大氣壓下運轉的濕式洗滌器洗滌高溫被洗滌氣體時，洗滌液從被洗滌氣體中回收的熱為100℃以下的低溫熱，多數情況在冷卻塔等設備中被散失到大氣中，因此無法有效地利用。
近年來，由焚燒爐產生的二噁英已成為了社會問題，作為二噁英產生的最主要的原因據說是在250～500℃的溫度范圍內焚燒飛灰在催化劑作用下發生二噁英的再合成反應。因此，預計今后將普及從二噁英的再合成溫度以上的溫度對氣體進行急冷的系統，該急冷系統采用濕式洗滌方法的可能性高，此時由于有更多的低溫排熱發生，因此希望有能夠有效利用低溫排熱的手段。
另一方面，由于二噁英問題及添埋土地的不足，作為可燃性廢棄物的處理方法，將廢棄物熱分解、氣化，將產生的氣體和飛灰供給高溫熔融爐進行渣化處理的氣化熔融系統不斷普及，但在氣化熔融系統中，作為部分燃燒用氧氣的稀釋劑，需要蒸汽、二氧化碳等氣體。
特別地，當用流化床作為氣化爐時，為維持流態化，需要供給一定量以上的流化氣體。由于流化氣體同時也為氧化劑，在用空氣作為流化氣體，以高發熱量可燃性廢棄物作為原料時，為了維持流態化，即使空氣供給量為最低限，有時氧氣也會過剩，因此有時需要作為流化氣體的氧氣濃度調整劑的氣體。
此外，近年來，不使可燃性廢棄物完全燃燒而氣化，作為燃料氣體利用的嘗試一直在進行，用于氣化的氣化劑，即作為氫原子、氧原子的供給源的水蒸汽、二氧化碳的需求不斷提高。此外，近年來，將上述獲得的燃料氣體進一步精制，制造氫氣，供給燃料電池從而發電的嘗試也在不斷地進行。一旦燃料氣體中二氧化碳和氮氣的混入量增多，則精制時消耗的動力也增大，因此如何減少生成氣體中二氧化碳和氮氣的混入量成為重要的課題。
由于濕式洗滌的低溫排熱大量產生，因此當有地區熱供給等負荷時，可以有效地利用。但通常廢棄物焚燒設施多位于距住宅區較遠的地區，無有效的熱利用地區，因此現實情況是，專門在與焚燒設施相鄰的地方，建造溫水池或溫室對低溫廢熱進行利用。
另一方面，在氣化處理中，處理一年比一年要求得高，因此現實情況是，為了使用優質的蒸汽作為上述氧氣稀釋用氣體，能量的消耗量在不斷地增加。
發明的公開鑒于上述現狀，本發明的目的在于提供一種酸性氣體的洗滌裝置及其方法，其通過有效地利用濕式洗滌的低溫排熱，產生水蒸汽和二氧化碳，不僅提高了能量效率，而且能夠將濕式洗滌酸性氣體的除去性能顯著提高。
此外，本發明的目的還在于提供一種將上述酸性氣體洗滌裝置與氣化裝置組合的可燃物的氣化系統和將上述酸性氣體洗滌裝置與焚燒裝置組合的可燃物的焚燒系統，以及將上述可燃物的氣化系統與燃料電池發電系統組合的可燃物的氣化燃料電池發電系統。
為了實現上述目的，本發明中的酸性氣體洗滌裝置由使被洗滌氣體與堿溶液接觸的氣體洗滌器、以及具有堿溶液冷卻功能和堿再生功能的再生器構成。
本發明所涉及的酸性氣體的洗滌方法，是通過使含有二氧化碳的被洗滌氣體與含有堿劑的氣體洗滌液接觸而將該被洗滌氣體中的酸性氣體除去，其特征在于，上述氣體洗滌液通過與成分不同于上述被洗滌氣體成分的再生用氣體接觸而再生，將再生的氣體洗滌液用作上述含有二氧化碳的被洗滌氣體的洗滌液。
供給氣體洗滌器的被洗滌氣體與作為洗滌液的堿溶液以對向流動接觸，二氧化碳與被洗滌氣體中的酸性氣體一同被吸收到洗滌液中。被洗滌氣體中粉塵成分也被洗滌液吸入，因此被洗滌氣體便成為了以在堿溶液中溶解度小的氧氣、一氧化碳、氫氣、飽和狀態的水蒸汽、以及未能溶于堿溶液的二氧化碳為主要成分的潔凈氣體。
吸收了酸性氣體和二氧化碳的堿洗滌液被輸送到再生器，在再生器中，通過和與被洗滌氣體成分不同的再生用氣體例如空氣接觸，產生蒸汽，直到其壓力達到再生器內的溫度下的飽和水蒸汽壓。飽和水蒸汽壓如表1所示。
表1運轉溫度與飽和水蒸汽壓

例如，再生器在大氣壓(約0.1MPa(1bar))、80℃下運轉時，從再生器排出的再生器排放氣體中伴有47％的水蒸汽。在該蒸發時，洗滌液失去了蒸發潛熱而被冷卻。當然，當再生用氣體伴有大于再生器內飽和蒸汽壓以上的水蒸汽時，在再生器中無水分蒸發，則在再生器中洗滌液冷卻無法進行。
此外，如果使用不含二氧化碳的氣體作為再生用氣體，使再生器的運轉壓力比氣體洗滌器壓力低，則由于再生器內氣相的二氧化碳的分壓差，二氧化碳從堿性洗滌液中被脫出。由于二氧化碳釋放出來，堿性洗滌液的pH上升，堿性洗滌液的酸性氣體吸收能力得以再次恢復。
伴隨有水蒸氣及脫離出來的二氧化碳的再生器排放氣體，可作為上述可燃性氣化用的氣化劑和氧化劑稀釋用氣體。另外，在使用空氣和氧氣作為再生用氣體時，可原樣利用再生器排放氣體作為氧化劑·氣化劑的混合氣體。
通過再生器而恢復了酸性氣體吸收功能的堿洗滌液再次輸送到氣體洗滌器。當使用空氣作為再生用氣體時，在再生器中從洗滌液中有水分蒸發產生時，或洗滌液的一部分常時間被吹拂時，則需補給氣體洗滌液。理想地，由于該補給液是使用比循環的洗滌液更潔凈的液體，因此與補給用的堿劑一起被供給氣體洗滌器的最上部，即被洗滌氣體流的最下游，從而提高了氣體洗滌效果。
由于在進行氣體洗滌的同時，在氣體洗滌液中因酸性氣體的吸收反應而產生的鹽類逐漸地濃縮，因此為了防止濃縮需進行適當的吹拂。此外，當被洗滌氣體中水蒸汽的伴隨比例高，洗滌液量不斷增加時，則需對洗滌液進行吹拂，但由于這樣吹拂后堿劑也伴隨著被排出，因此需注意濃縮產生的廢棄。
為了盡可能將洗滌液的堿再生度提高，將氣體洗滌效果提高，將再生器設計為例如串聯的多段更有效。原因在于，化學反應連續進行時，如果是相同的反應時間，采用多段反應器進行系列反應比在一個完全混合反應器中進行反應的反應率高。被洗滌氣體與洗滌液以對向流動接觸時，采用多段的再生器具有同樣的效果，但由于無法避免因洗滌液的流動方向而產生的混合，因此與采用多段的再生器相比，堿再生度低。
當能夠利用氣體組成不同的多種氣體作為再生用氣體時，通過設計對應于各自再生用氣體的獨立再生器，各個再生器作為不同目的的再生器發揮其功能。此外，通過將各個再生器串聯使用，并在順序上下一番工夫，可以獲得更高的再生。
此外，本發明所涉及的酸性氣體的洗滌裝置，是將氣體洗滌器和洗滌液再生器分別分為2段。即，其由使被洗滌氣體與含有第1堿劑的第1氣體洗滌液以對向流動接觸的第1氣體洗滌部、使從第1氣體洗滌部出來的被洗滌氣體與含有第2堿劑的第2氣體洗滌液以對向流動接觸的第2氣體洗滌部、使與被洗滌氣體成分不同的第1再生用氣體和第1氣體洗滌液接觸的第1洗滌液再生器、使與被洗滌氣體成分不同的第2再生用氣體和第2氣體洗滌液接觸的第2洗滌液再生器、在上述第1氣體洗滌部和第1洗滌液再生器之間設置的使第1洗滌液循環的循環裝置以及在上述第2氣體洗滌部和第2洗滌液再生器之間設置的使第2洗滌液循環的循環裝置構成。
附圖的簡要說明

圖1所示的為本發明基本的實施例。
圖2所示的為將本發明的設備構成簡化后的改良型實施例。
圖3所示的為在本發明基本的實施例中將再生器設計為2段的實施例。
圖4所示的為將本發明的再生器設計為2段的改良型實施例。
圖5所示的為利用本發明的可燃物氣化系統的第1實施例。
圖6所示的為在利用本發明的可燃物氣化系統中再生器被設計為2段的實施例。
圖7所示的為利用本發明的可燃物氣化燃料電池發電系統的第1實施例。
圖8所示的為利用本發明的可燃物氣化燃料電池發電系統的第2實施例。
圖9所示的為在利用本發明的可燃物氣化燃料電池發電系統的第2實施例中，本發明的第1具體實施形態。
圖10所示的為在利用本發明的可燃物氣化燃料電池發電系統的第2實施例中，本發明的第2具體實施形態。
圖11所示的為利用本發明的可燃物氣化燃料電池發電系統的第3實施例。
圖12所示的為在利用本發明的可燃物氣化燃料電池發電系統的第3實施例中本發明的具體實施形態。
圖13所示的為在利用本發明的可燃物氣化燃料電池發電系統的第2實施例中本發明的第3具體實施形態。
圖14所示的為在本發明的基本實施例中洗滌器和再生器被分別設計為2段時的實施例。
圖15所示的為在本發明的第3實施例中洗滌器和再生器被分別設計為2段時的具體的實施形態。
圖16所示的為利用本發明的可燃物氣化燃料電池發電系統的第4實施例。
圖17所示的為在利用本發明的可燃物氣化燃料電池發電系統的第4實施例中氣化單元典型的實施形態。
圖18所示的為在利用本發明的可燃物氣化燃料電池發電系統的第4實施例中原料加料器的構成圖。
圖19所示的為在利用本發明的可燃物氣化燃料電池發電系統的第4實施例中原料加料器另一個例子的構成圖。
圖20所示的為利用本發明的可燃物氣化燃料電池發電系統的第5實施例中，氣化單元及氫氣精制單元典型的實施形態。
本發明實施的最佳形態用表示本發明第1實施形態的圖1對本發明的具體實施例進行說明。在以下圖1～圖20所示的實施例中，同一或對應的部件或要素用同一符號表示，以后不再說明。從氣體洗滌器A的下部導入的被洗滌氣體30與從氣體洗滌器A內部上方供給的含有堿液的洗滌液40接觸，在冷卻的同時，硫化氫、氯化氫、硫化羰、硫氧化物、氮氧化物、二氧化碳等酸性氣體和粉塵被除去。
被洗滌氣體為焚燒城市垃圾等含氯廢棄物排放的氣體時，被洗滌氣體進入被洗滌氣體的氣體洗滌器A的供給溫度通常在200℃左右，該溫度在經過300℃左右～470℃左右的二噁英再合成溫度范圍后，被洗滌氣體中含有二噁英的可能性增大，二噁英在洗滌液中移動濃縮的可能性增大。因此，在洗滌焚燒都市垃圾等含氯廢棄物排放的氣體時，為避免經過二噁英的再合成溫度范圍，被洗滌氣體30進入氣體洗滌器A的供給溫度應在480℃以上，最好在500℃以上。
被洗滌氣體為對都市垃圾等含氯廢棄物進行熱分解氣化而得到的氣體時，由于有還原氣氛，因此二噁英的再合成可能性明顯減小，所以被洗滌氣體可以以200℃的溫度供給氣體洗滌器A，優選300℃以上，更優選為350℃以上，進一步優選為500℃以上。
供給洗滌液的堿液可以為任何有機堿和無機堿，從熱穩定性方面考慮，優選使用無機堿化合物。特別希望使用堿金屬的氫氧化物—氫氧化鈉和氫氧化鉀。此外，也可以使用堿金屬的碳酸鹽—碳酸鈉和碳酸鉀。作為一具體實例，在使用K2CO3作為堿劑時，氣體洗滌器中的吸收反應式如下所示。
(1)(2)(3)(4)(5)(6)由于上述吸收反應為放熱反應，所使用的洗滌液的溫度越低越有利。例如，氣壓為常壓(1個大氣壓)時，進入氣體洗滌器A的洗滌液入口溫度TLAI可以為100℃以下，但為了使被洗滌氣體中所含有的水蒸汽盡可能凝結，使氣相中二氧化碳維持高的分壓，使盡可能多的二氧化碳被洗滌液吸收，因此優選使入口溫度在80℃以下，進一步優選在60～75℃的溫度范圍內。
位于氣體洗滌器A下部的洗滌液溫度TLAE，由于受到被洗滌氣體的加熱，因此其理所當然要比上述位于上部的洗滌液溫度高，可以使TLAE與TLAI的溫度差在20℃以下，優選使其在10℃以下。對該溫度差進行制約，其原因在于，如果TLAE的溫度過高，則好不容易吸收的二氧化碳在洗滌器A的下部再次被脫出，氣體洗滌器A的二氧化碳氣體的吸收性能降低。該溫度差通過調整洗滌液的循環量來進行控制。在氣體洗滌器A的下部，被洗滌氣體30中所含有的水蒸汽通過與洗滌液進行接觸，在快速冷卻下凝結，由于往上部溫度下降，因此進一步凝結，在吸收塔中雖然CO2的吸收也在進行，但CO2的分壓下降得小，CO2維持高的分壓。因此，洗滌液對CO2的吸收驅動力仍維持較高的水平，提高了吸收效果。
這樣，通過在氣體洗滌器A中使氣體中的水蒸汽凝結，不僅使水蒸汽的潛熱得以回收，而且能夠提高氣體洗滌器A中CO2的吸收效果，因此進入氣體洗滌器A的洗滌液入口溫度TLAI和下部洗滌液溫度TLAE、以及TLAE與TLAI的溫度差保持在適當的范圍內是很重要的。另外，從上述敘述中可以知道，作為被洗滌氣體30的組成，當二氧化碳的含有率一定時，水蒸汽的含有率越高，即干氣體中二氧化碳的比例越高，根據本發明，氣體洗滌器中CO2的吸收條件變得有利。
洗滌后的被洗滌氣體30被進一步用補給洗滌液41a進行凈化，其中補給洗滌液41a為通過向供給于洗滌液的補給用而且比較澄清的補給液45a中供給補充用的堿劑46而獲得，用濕氣分離器將霧去除后，便成為潔凈的洗滌后氣體31。被洗滌氣體30為焚燒排放氣體時，洗滌后氣體31可以在實施冷卻、去除凝結水等防止白煙的對策后原樣排放到大氣中。被洗滌氣體30為含有可燃氣體成分的有用氣體時，可以將洗滌后氣體31用于燃料氣體等各種各樣的用途。
為了提高被洗滌氣體與洗滌液的接觸效率，達到提高洗滌液一方與氣體接觸的表面積，而且洗滌液遍及氣體洗滌器A的內部氣體全部流路的效果，供給洗滌液理想的方式是采用噴霧的方式，在洗滌液的供給方面不采用特別的手段，可以通過在氣體洗滌器A內部填充接觸促進用填充材料5a來提高氣液的接觸效率。當然，最好既采用噴霧的方式供給洗滌液，又使用接觸促進用填充材料。
從氣體洗滌器A的下部抽出的洗滌液40a，通過循環泵4a供給再生器B。被洗滌氣體中含有粉塵時，在從氣體洗滌器中抽出洗滌液時，須努力想辦法使其不伴有粉塵，例如，將洗滌液從氣體洗滌器A的下部側面抽出，在氣體洗滌器A的垂直下方設置使粉塵等固體成分沉淀分離的沉淀槽8。但是，當被洗滌氣體30的含塵濃度高，流入氣體洗滌器A的粉塵負荷過大時，最好在氣體洗滌器A的上游設置諸如旋風除塵器、袋濾器和瓷濾器的干式集塵器7，以減輕進入氣體洗滌器的粉塵負荷。
通過再生器的下部，再生用氣體35b被供給再生器B，與氣體洗滌器A同樣進行與洗滌液的氣液接觸。在再生用氣體35b與洗滌液進行熱交換的同時，放出溶解在洗滌液中的被洗滌氣體中的各種氣體成分和水蒸汽，以保持再生器B出口氣體溫度下的氣液平衡狀態，即飽和狀態，伴隨著那些氣體，作為再生器排放氣體36b被排出。再生用氣體35b與洗滌液接觸后，用補給洗滌液41b進一步凈化。另外，再生器排放氣體36b中的霧用濕氣分離器6b去除。由于再生器排放氣體36b伴有大量的水蒸汽，例如在存在著再生器蒸發量多，洗滌液減少的傾向時，必要時設置冷卻器，對水蒸汽進行凝結，該凝結水作為洗滌液可以再次被利用。當然，該凝結水與洗滌液相比要澄清得多，因此可以作為補給液45a使用。
在再生器B內，水蒸汽、二氧化碳從洗滌水(洗滌液)中脫出。如果再生氣體在再生器B內的滯留時間充分，水蒸汽在達到再生器B的運轉溫度下的飽和濃度前被蒸發，作為干氣體成分，在溶解于堿性洗滌水(洗滌液)中的被洗滌氣體成分與再生器B中流動的再生用氣體達到脫離—吸收平衡前，其被脫出。再生器B內脫出的干氣體的主要成分為二氧化碳，由于二氧化碳的脫出而使洗滌液的pH迅速回復，因此幾乎不存在洗滌液中吸收的酸性氣體脫出。
再生器B中的堿再生反應式如式(7)所示。此外，為了防止吸收的酸性氣體脫離，可以向洗滌液中注入氧化劑，將硫氧化物等還原性物質氧化。作為氧化劑，可以使用次氯酸鈉和二氧化氯等氯系氧化劑，次溴酸鈉等溴系氧化劑，過氧化氫和臭氧等活潑的氧系氧化劑等。將次氯酸鈉(NaClO)用作氧化劑時的反應式如式(8)～(10)所示。
(7)(8)(9)(10)在再生器B中，水分從洗滌液中蒸發，洗滌液由此喪失了蒸發潛熱，并被冷卻。
另外，在再生器B中，通過二氧化碳從洗滌水(洗滌液)中脫出，與二氧化碳相結合的洗滌液中的堿劑再次被釋放出來，洗滌液中的堿度回復，因此能夠抑制溶解在洗滌液中諸如硫化氫、硫化羰、氯化氫、硫氧化物、氮氧化物等的酸性氣體成分在再生器B內脫出。將堿度回復的洗滌液再次循環進入洗滌器A，從而實現了堿劑的循環利用。
作為導入再生器B的再生用氣體35b，如果為氣態物質，可以使用任何成分的氣體，根據目的的不同，主要選取使用空氣、氧氣、氮氣、氬氣、水蒸汽、氫氣、一氧化碳、二氧化碳及它們的混合氣。在選取再生用氣體時，其原則為選取再生器中將要脫出的氣體成分的分壓盡可能低的氣體。例如，以脫出二氧化碳為目的時，選取二氧化碳含有比例盡可能低的氣體，以洗滌液的冷卻或提高蒸汽回收量為目的時，選取水蒸汽含有比例盡可能低的氣體。此外，將再生器排放氣體供給氣化單元時，最好使用氧氣濃度盡可能高的氣體。
滯留在再生器B下部的洗滌液的溫度TLBE，根據目的的不同可以任意設定。該TLBE的溫度控制根據再生用氣體35b的流量、溫度、濕度以及洗滌液的循環流量來確定，通常在再生用氣體35b的流量、溫度、濕度一定時，通過控制洗滌液流量對TLBE進行溫度控制。想要提高飽和水蒸汽的發生量和二氧化碳的脫出量時，可以盡可能使TLBE保持高的溫度，但由于伴隨著水蒸汽的產生潛熱被失去，因此TLBE比TLBI(進入再生器B的洗滌液入口溫度)還要低。為了使TLBE與理想的TLAI相吻合，必要時可以在再生器的下部設計熱交換器，進行加熱或冷卻。
如前所述，由于再生用氣體35b而產生的洗滌液冷卻，通過顯熱的直接熱交換以及伴隨再生器排放氣體36b的蒸汽的蒸發潛熱從洗滌液被奪去而實現，當該冷卻能力超過從氣體洗滌器A中的被洗滌氣體30回收的熱量時，可以通過調整洗滌液的循環流量對TLBE進行溫度控制。但如果上述冷卻能力比從洗滌器A中的被洗滌氣體30回收的熱量小時，則須再生器B以外的其他冷卻洗滌液的手段。
從氣體洗滌器A向再生器B供給洗滌液時，最好設計氣液分離器3a，這樣可以盡量事先去除未溶解于洗滌液中而混入的被洗滌氣體成分。特別是當被洗滌氣體為可燃性氣體，再生用氣體為含有氧氣的氣體時，為了防止爆炸事故的發生，氣液分離器的作用特別重要。
在氣液分離器3a中分離的氣體成分為含有與被洗滌氣體成分大致相同成分的氣體，但從氣體洗滌器A流入氣液分離器3a的洗滌水(洗滌液)，在洗滌水(洗滌液)的循環通路中，由于二氧化碳的溶解，pH最小，洗滌液中吸收的酸性氣體容易脫出，因此返回到氣體洗滌器A內的被洗滌氣體流的最上層，可以進行再次洗滌。
在再生器B中，脫出二氧化碳并蒸發水分而被冷卻的洗滌水(洗滌液)再次被導入洗滌器A，但當被洗滌氣體中含有粉塵時，由于有時在洗滌液中會伴有大量的粉塵成分，因此從再生器B將洗滌液抽出時，與氣體洗滌器A的情況相同，須努力想辦法使其不伴有粉塵。
另外，將洗滌液從再生器B返回洗滌器A時，最好設置氣液分離器3b，這樣可以盡量將不溶解于洗滌液而混入的再生用氣體成分事先除去。特別地，當被洗滌氣體為可燃性氣體，再生用氣體為含有氧氣的氣體時，為了防止氧氣與可燃性氣體的混合，該氣液分離器的作用就變得相當重要了。
由該氣液分離器3b分離的氣體成分，在再生用氣體成分中混入了水蒸汽以及視情況不同非常少量的二氧化碳，因此可以與再生器B產生的再生用氣體直接混合。
當然，本發明中氣體洗滌器A和再生器B的運轉壓力可以根據適當的工藝任意選定，圖1所示的實施例為再生器B的氣相部分的運轉壓力Pb可以不依賴于氣體洗滌器A氣相部分的運轉壓力Pa任意設定的設備構成。如果再生器一方的壓力高，有利于實現再生器排放氣體36b的有效利用。
相反，如果將再生器B的氣相部分的運轉壓力設定得比氣體洗滌器A的氣相部分的壓力低，則再生用氣體的用途受到限制，但由于氣體洗滌器A與再生器B各自氣相部分二氧化碳的分壓差增大，因此如果再生器B的出口氣體溫度相同，則有二氧化碳的放出量增多、堿劑的再生性能提高的優點。
進入氣體洗滌器A并由堿劑構成的補給液45a，對其供給量進行控制以使測定的洗滌液的pH達到規定值，但為了恰當控制，如圖1所示，在氣體洗滌器A中，可以使新補給的堿劑46與流入的洗滌液混合后，測定該混合后洗滌液的pH。原因在于，這樣做可以直接確認補給堿劑的效果，因此可以將控制滯后限制在最低限以內。
通過調節可以使洗滌液的pH值為7～14，優選9～12，更優選為10～11。
在圖1中，符號10a表示補給液調節閥，15a表示堿劑補充量調節閥，16a和16b表示氣液分離器水平調節閥，18a和18b表示水平調節閥。此外，70a、70b、71a、71b為水平調節閥，73為流量調節計，75a為pH調節計。
圖1所示的實施例僅為本發明的一種實施形態，當本發明裝置的設置場所在豎直方向十分充足時，可以如圖2所示分別使氣體洗滌器A與氣液分離器3a，再生器B與氣液分離器3b一體化，減少洗滌液循環泵等的設備臺數，盡量使其簡化。通過使其具有這樣的構成，只需要控制酸性氣體洗滌裝置內洗滌液的量，并通過測定再生器B內滯留的洗滌液面水平和洗滌液循環量控制進入氣體洗滌器A的補給液的供給量就可以了，因此非常簡單。
在圖2中，流入氣體洗滌器A的被洗滌氣體30與前面說明的圖1的情況完全相同，與在循環的洗滌液40或補給液45a中添加了堿劑46a的補給洗滌液41a接觸而被洗滌。與被洗滌氣體30接觸洗滌后，洗滌液及補給液被匯集在集液板11a處，自然流到下部的氣固液分離部A1中。連接于集液板11a下部的流下管12a的下端接近在氣固液分離部A1滯留的滯留水的底部，流下的洗滌液被供給到滯留水的底部附近。
在氣固液分離部A1設置堰13a，洗滌液流入滯留液底部附近后，上升并流過堰13a，從氣體洗滌器A中抽出。洗滌液中含有的SS(固體)成分，與上升流逆向而沉淀，從而實現了固液分離。從氣體洗滌器A的底部可以回收高濃度的廢液泥漿9a。此外，由于堰13a內側的滯留液面常常保持穩定，因此在洗滌液液面處，氣體被迅速地進行氣液分離。
氣固液分離部A1中洗滌液的上升速度慢，則固液分離性能提高，但由于有必要增大裝置的橫截面積，因此其上升速度須在適當的范圍內進行設計，通常為50mm/s以下，優選10mm/s以下，更優選在5mm/s以下。但由于膠態的SS成分無法采用沉淀處理進行分離，因此當這種SS成分多的時候，須用分離膜對洗滌液的一部分進行過濾處理等與沉淀分離手段不同的手段，將固體成分從洗滌水(洗滌液)中去除。
為了提高固液分離效果，以使SS成分凝聚為目的，可以使用無機或有機高分子系凝聚劑等。此外，當SS負荷過高，無法通過沉淀方法容易地進行固液分離時，可以在氣體洗滌器A的上游設計旋風除塵器或濾器等干式集塵裝置7，事先將被洗滌氣體中的粉塵成分去除。
從氣體洗滌器A中抽出的洗滌液以自然向下流動的方式供給再生器B。此時，當具有足夠的高低差時，可以采用噴霧方式將洗滌液供給再生器B，但當不具有足夠的高低差，不允許有循環水的壓力損失時，不采用特別的手段，可以向在再生器B內設置的接觸促進用填充材料的上部進行供給。
再生器B的氣層部壓力Pb[Pa]用氣體洗滌器A內的氣層部壓力Pa[Pa]、堰13a越流后的滯留洗滌液面水平Ha[m]、洗滌液再生器B的入口水平Hbi[m]、洗滌液比重ρ[kg/m3]、以及重力加速度g[m/s2]、洗滌液從氣體洗滌器A到再生器B的壓力損失ΔPab[Pa]，通過下式表示。
Pb＝Pa+ρ·g(Ha-Hbi)-ΔPab (11)處理基本上在常壓附近運轉的城市垃圾焚燒爐的燃燒排放氣體時，Pa保持在比大氣壓低2～7kPa，優選3～6kPa，更優選為4～5kPa。另外，Pb隨再生器排放氣體用途的不同而發生變化，當再生器排放氣體被用作流化床爐的流化氣體時，優選將其設定為比大氣壓高20～50kPa，如果用絕對壓力表示，Pa被設定為94～99kPa，Pb被設定為121～151kPa。當然，不將流化床爐用于氣化單元時，不需流化壓力，因此即使將再生器排放氣體用作氣化單元的氣化劑，Pb也可以為將供給管道中的抵抗分壓加于氣化單元的運轉壓力的壓力。
與圖1中說明的再生器完全相同，根據目的的不同而不同的再生用氣體35b被供給于再生器B，與洗滌液接觸并被排出。再生器B的下部設置與氣體洗滌器A相同的氣固液分離部B1，與再生用氣體35b接觸后的洗滌液被匯集在集液板11b處，自然流到下部的氣固液分離器B1中。連接于集液板11b下部的流下管12b的下端接近在氣固液分離部B1滯留的滯留水的底部，流下的洗滌液被供給于滯留水的底部附近。
在氣固液分離部B1設置堰13b，洗滌液流入滯留液底部附近后，上升并流過堰13b，從氣體洗滌器B中抽出。洗滌液中含有的SS(固體)成分，與上升流逆向流動而沉淀，從而實現了固液分離。從再生器B的底部可以回收高濃度的廢液泥漿9b。此外由于堰13b內側的滯留液面常常保持穩定，因此洗滌液中混入的氣態氣體在洗滌液液面處被迅速地進行氣液分離，能夠防止其伴隨在抽出的洗滌液中。
與氣體洗滌器A相同，再生器B中氣固液分離部B1中洗滌液的上升速度慢，則固液分離性能提高，但由于有必要增大裝置的橫截面積，因此其上升速度須在適當的范圍內進行設計，通常為50mm/s以下，優選10mm/s以下，更優選在5mm/s以下。
與氣體洗滌器A相同，為了提高固液分離效果，以使SS成分凝聚為目的，可以使用無機或有機高分子系凝聚劑。此外，當SS負荷過高，無法通過沉淀方法容易地進行固液分離時，可以在再生器B的上游設計旋風除塵器或濾器等干式集塵裝置，事先將再生用氣體中的粉塵成分去除。
再生用氣體35b不含有粉塵時，則不需在再生器B中進行固液分離，不需從最下部將泥漿抽出，從而將再生器B的內部構造簡化，但須具備氣液分離功能，從保持液面處于穩定狀態的角度出發，理想的構造如圖2所示。
從再生器B中抽出的洗滌液通過洗滌液循環泵4b返回氣體洗滌器A。在這里控制洗滌液量的方法為，首先測定流過再生器B的堰13b后的洗滌液面水平，將其轉化為電信號。將該水平信號輸入水平調節計70b。為使液面達到所定的值，當需要對洗滌液進行補給時，水平調節計70b輸出信號，打開補給液調節閥10a，關閉廢液調節閥17a，當洗滌液量增加，需要從循環系內排出時，水平調節閥70b輸出信號，關閉補給液調節閥10a，打開廢液調節閥17a。
當然，可以向再生器B供給補給液，或排出廢液。特別地，在再生器內生成反應沉淀物時，須將廢液/泥漿從再生器B中抽出。此外，與氣體洗滌器A相同，在再生器B中，通過向再生器內的再生用氣體流的最下流側供給新的補給液，提高從再生器B中排出的再生用氣體的洗滌效果，從而使該氣體的利用價值進一步提高。
向再生器B供給補給液，或從再生器B排出廢液時，與閥10a和17a相同，通過將水平計70b發出的控制信號作用于補給液調節閥10b和廢液調節閥17b，可以進行循環洗滌液量的控制。在圖2中，符號5a和5b為接觸促進用填充材料。此外，符號19為洗滌液循環流量調節閥，符號41b為補給洗滌液。
如圖2所示的實施例那樣，通過采用自然流下的方式，工藝得以簡化，控制系的數量減少，系統的穩定度提高。
圖3所示為本發明第2個實施形態的實施例，其中采用再生器B和第2再生器C共2段對進行堿劑再生，從而使堿劑的再生功能進一步提高。有關第1再生器B的功能與圖1的說明相同。從第1再生器B抽出的洗滌液供給第2再生器C。與上述再生器B完全相同，根據目的不同而成分不同的再生用氣體35c被供給第2再生器C，與洗滌液接觸，伴有飽和蒸汽及脫出二氧化碳，以再生器排放氣體36c被排出到系統外。第2再生器C的構造與再生器B基本相同，從第2再生器C抽出的洗滌液再次被返回到氣體洗滌器A中。
在圖3中，符號10a為補給液調節閥，15a為堿劑補充量調節閥，16a、16b、16c為氣液分離器水平調節閥，18a、18b、18c為水平調節閥。此外，符號70a、70b、70c、71a、71b、71c為水平調節閥，73為流量調節計，75a為pH調節計。
圖3所示的實施例僅為本發明的一種實施形態，當本發明裝置的設置場所在豎直方向十分充足時，可以如圖4所示分別使氣體洗滌器A與氣液分離器3a，再生器B與氣液分離器3b，再生器C與氣液分離器3c一體化，減少洗滌液循環泵等設備的臺數，盡量使其簡化。
在圖4中，從再生器B中抽出的洗滌液以自然向下流動的方式供給第2再生器C。此時，當第1再生器B內洗滌液液面水平與第2再生器的洗滌液供給液面具有足夠的高低差時，可以采用噴霧的方式將洗滌液供給第2再生器C，但當不具有足夠的高低差，不允許有循環水的壓力損失時，不采用特別的手段，可以向在第2再生器C內設置的接觸促進用填充材料5c的上部進行供給。
第2再生器C的氣層部壓力Pc[Pa]用第1再生器B內的氣層部壓力Pb[Pa]、堰13a越流后的滯留洗滌液面水平Hb[m]、洗滌液第2再生器C的入口水平Hci[m]、洗滌液比重ρ[kg/m3]、以及重力加速度g[m/s2]、洗滌液從再生器B到第2再生器C的壓力損失ΔPbc[Pa]，通過下式表示。
Pc＝Pb+ρ·g(Hb-Hci)-ΔPbc (12)
與上述再生器B完全相同，根據目的的不同而成分不同的再生用氣體35c被供給于第2再生器C，與洗滌液接觸而被排出。第2再生器C的構造與再生器B基本相同，在下部設置氣固液分離部C1，與再生用氣體35c接觸后的洗滌液被匯集在集液板11c處，自然流到下部的氣固液分離器C1中。連接集液板11c下部的流下管12c的下端接近在氣固液分離部C1滯留的滯留水的底部，流下的洗滌液被供給于滯留水的底部附近。
在氣固液分離部C1設置堰13c，洗滌液流入滯留液底部附近后，上升并流過堰13c，從第2再生器C中抽出。洗滌液中含有的SS(固體)成分，與上升流逆向流動而沉淀，從而實現了固液分離，從第2再生器C的底部可以回收高濃度的廢液泥漿9c。此外由于堰13c內側的滯留液面能夠常常保持穩定，因此氣態氣體在洗滌液液面處被迅速地進行氣液分離，能夠防止其伴隨在抽出的洗滌液中。
與第1再生器B相同，第2再生器C中氣固液分離部C1中洗滌液的上升速度慢，則固液分離性能提高，但由于有必要增大裝置的斷面積，因此其上升速度須在適當的范圍內進行設計，通常為50mm/s以下，優選10mm/s以下，更優選在5mm/s以下。為了提高固液分離效果，以使SS成分凝聚為目的，可以使用無機或有機高分子系凝聚劑。但由于膠態的SS成分無法采用沉淀處理進行分離，因此當這種SS成分多的時候，與第1再生器B相同，須采用分離膜對洗滌液的一部分進行過濾處理等與沉淀分離手段不同的手段，將固體成分從洗滌水(洗滌液)中去除。
再生用氣體35c是不含有粉塵的氣體時，則不需在第2再生器C中進行固液分離，不需從最下部將泥漿抽出，從而將第2再生器C的內部構造簡化，但須具備氣液分離功能，從保持液面處于穩定狀態的角度出發，理想的構造是使其具有與氣體洗滌器A和第1再生器B相同的構造。
從第2再生器C中抽出的洗滌液通過洗滌液循環泵再次供給氣體洗滌器A。在這里控制洗滌液量的方法為，首先測定流過第2再生器C的堰13c后的洗滌液面水平，將其轉化為電信號。將該水平信號輸入水平調節計70c。為使液面達到所定的值，當需要對洗滌液進行補給時，水平調節計70c輸出信號，打開補給液調節閥10a、10b、10c，關閉廢液調節閥17a、17b、17c。當洗滌液量增加，需要從循環系內排出時，水平調節閥70c輸出信號，關閉補給液調節閥10a、10b、10c，打開廢液調節閥17a、17b、17c。在圖4中，符號為6c為濕氣分離器，符號36b、36c分別為再生器排放氣體。此外，符號41c為補給洗滌液。
與上述第1、第2再生器相同，再生器當然也可以采用3段以上的系列。
采用本發明酸性氣體去除裝置的可燃物氣化系統的實施例如圖5所示。在本實施例中，加熱產生酸性氣體的可燃物1在氣化單元110中氣化后，導入熱回收單元120，進行熱回收后，以氣體洗滌器A作為進行洗滌的系統，使用進入氣化單元的氧化劑氣體作為堿再生器B的再生氣體。氣化單元110由采用低溫氣化爐112和高溫氣化爐114的2段氣化單元構成。熱回收單元120由高溫熱交換器121和熱回收鍋爐122構成。氣化單元用的氧化劑50作為再生氣體供給再生器B，在再生器排放氣體36b中含有再生氣體成分和飽和水蒸汽、以及脫出的二氧化碳，這些在氣化單元中作為氣化劑發揮作用。氧化劑通常可以使用空氣、富含氧氣的空氣、高濃度氧氣、純氧氣等，當然，如果是含有氧氣的氣體，任何氣體都可以。
再生器排放氣體36b可以與氣化單元后的高溫生成氣體進行熱交換而加熱，在本實施例中，被加熱側的介質被導入加熱到500℃以上溫度的高溫熱交換器121中，被加熱到500℃以上，優選600℃以上，更優選700℃以上，作為加熱排放氣體37供給氣化爐。此外，象本實施例那樣，氣化單元由多個氣化爐構成，當供給各個氣化爐的氧化劑的適宜氧氣濃度不同時，可以向加熱排放氣體供給氧化劑對氧氣濃度進行調整。在本實施例中，氧化劑50供給加熱排放氣體37，加熱排放氣體供給高溫氣化爐114。
采用本發明酸性氣體去除裝置的可燃物氣化系統的第2個實施例如圖6所示。在本實施例中，再生器利用了2段的酸性氣體除去裝置(第1再生器B和第2再生器C)。與圖5相同，加熱產生酸性氣體的可燃物1在氣化單元110中氣化后，導入熱回收單元120，進行熱回收后，在氣體洗滌器A中洗滌。使氣化單元用氧化劑50作為第1再生器B的再生氣體，將再生器排放氣體36b導入高溫熱交換器121，加熱到500℃以上，優選600℃以上，更優選700℃以上，成為加熱排放氣體37后，作為氧化劑和氣化劑的混合氣體供給氣化單元。氧化劑50通常可以使用空氣、富含氧氣的空氣、高濃度氧氣、純氧氣等，當然，如果是含有氧氣的氣體，任何氣體都可以。
在圖5和圖6的實施例中，將氣化單元用的氧化劑用作再生用氣體，在冷卻氣體洗滌液的同時，再生器排放氣體36b的氧氣被從洗滌液中放出的水蒸汽和二氧化碳稀釋，盡管這樣導入高溫熱交換器121中，但能夠減輕由于氧化而產生的材料腐蝕的程度，另外，通過在高溫熱交換器121中被加熱，再生器排放氣體中的飽和水蒸汽成為過熱蒸汽，不僅能夠防止由于蒸汽的冷凝而導致的ドレンアタツク，而且通過回收寶貴的高溫顯熱供給氣化單元110，能夠提高冷氣體效率。
特別地，在圖6的實施例中，第2再生器C用的再生氣體35c可以為任何氣體，根據不同的目的，可以為最價廉的容易利用的氣體，因此適用范圍廣泛。
圖7為將本發明適用于可燃物氣化燃料電池發電過程時的實施例。可燃性廢棄物等原料(可燃物)1供給到氣化單元110，在這里產生的高溫生成氣體被送到熱回收單元120以回收顯熱，溫度被降低到200℃，優選350℃，更優選為500℃。回收的顯熱被用于生產蒸汽或氣化劑的加熱。被降溫到500℃的生成氣體被導入生成氣體前處理單元130中本發明所涉及的氣體洗滌器A中，在去除酸性氣體的同時被冷卻至60℃～90℃。當生成氣體中含有的粉塵量及成分對氣體洗滌器的性能產生特別惡劣影響時，可以在氣體洗滌器的上游設計采用旋風除塵或過濾方法的干式集塵器，脫塵后再將其導入氣體洗滌器A。
圖7中氣化單元110由低溫氣化爐112和高溫氣化爐114構成的2段氣化爐組成，低溫氣化爐112在450℃～850℃，根據情況的不同，在450℃～950℃的溫度下，進行原料的熱分解和氣化，因此理想的低溫氣化爐為流化床爐。高溫氣化爐114在1200℃～1500℃的溫度下，在將有機成分完全氣化的同時，將灰分渣化。當然，氣化單元110如果具有將可燃成分氣化的功能，可以為任何單元，不必象本實施例那樣進行2段氣化。
在圖7的實施例中，氣體洗滌器A的氣相部運轉壓力Pa，為氣化單元的運轉壓力減去在各單元中由于氣體流動而產生的壓力損失部分，當氣化單元的運轉壓力為大氣壓時，其在大氣壓～大氣壓-10kPa的范圍內，當然，由于氣化單元的運轉壓力可以設定為任意壓力值，因此氣體洗滌器的運轉壓力也可以任意設定。但是，當運轉壓力設定為高壓力值時，洗滌液的飽和溫度也升高，因此生成氣體的氣體洗滌器出口溫度可以設定為以洗滌液的飽和溫度為上限的任意值。在下游的氫氣制造單元140設置CO轉化單元時，由于轉化單元最適宜的溫度為200℃，因此可以將氣體洗滌器的運轉壓力提高到1550kPa以上，氣體洗滌器出口生成氣體溫度能夠提高到200℃。
在圖7的實施例中，氣體洗滌器的氣相部運轉壓力Pa在95～99kPa間運轉，生成氣體被冷卻到80℃以下，用氣體壓縮機(1)135使其升壓至200～800kPa，供給氫氣制造單元140。為了降低氣體壓縮機(1)135的消耗動力，可以在氣體洗滌器的下游設計氣體冷卻器，以使氣體中含有的水蒸汽凝結而被除去。氫氣制造單元140由用于去除生成氣體中硫成分的脫硫反應裝置141、使生成氣體中的一氧化碳與水反應而生成氫氣和二氧化碳的轉化反應裝置142、用于壓縮轉化后氣體的氣體壓縮機(2)145、用于吸收去除生成氣體中的二氧化碳的二氧化碳吸收裝置147、使少量殘存于二氧化碳吸收后氣體中的一氧化碳、二氧化碳與氫氣發生反應而生成甲烷的甲烷化反應裝置148、用儲氫合金只吸收氣體中的氫氣以提高氫氣的純度并升壓的氫氣精制—升壓裝置149構成。為了除去生成氣體中的一氧化碳，也可以代替甲烷化反應裝置，而在二氧化碳吸收裝置147的上游設置能選擇性地燃燒一氧化碳的選擇氧化裝置。這時，甲烷化反應裝置148就不需要了。
二氧化碳吸收裝置147中可以采用胺吸收法，在胺吸收法中，流入氣體的壓力越高，則吸收時和再生時獲得的二氧化碳的分壓差越大，因此是有利的。在本發明中，為了能夠升壓到800kPa以上供給，設置二氧化碳壓縮機(2)145。當然，當氣體壓縮機(1)升壓十分充分時，不必設計二氧化碳壓縮機(2)145。當設置氣體壓縮機(2)145時，為了降低其消耗動力，可以在轉化反應裝置142的下游設計氣體冷卻器80，以使氣體中含有的水蒸汽凝結而被除去。
在氫氣精制—升壓裝置149的排放氣體中，含有甲烷、氮氣、氬氣和少量的氫氣，甲烷吸收裝置170只將甲烷吸收，殘余的氣體被排出。被回收的甲烷氣體供給氣化單元110，經過再次改性、精制，成為氫氣的原料。
在氫氣精制—升壓裝置149中，被精制為純氫氣后，供給燃料電池發電單元160。燃料電池通過使氫氣和氧氣發生反應而產生電、水和熱，已開發的4種燃料電池按工作溫度低的順序排列依次為固體高分子型、磷酸型、熔融碳酸鹽型、固體電解質型。圖7中所示的為采用固體高分子型的燃料電池的實施例，當然，如果是以氫氣、一氧化碳為燃料的燃料電池，可以使用任何燃料電池。
作為向燃料電池供給氧氣的氧化劑，通常使用空氣或純氧氣，但如果為主要含有氧氣的氣體，且不含有使燃料電池中毒的成分，可以使用任何氣體。在本實施例中，作為氧化劑，使用由PSA法精制的80％以上、優選90％以上、更加優選93％以上的高濃度氧氣。可以為純氧氣。附帶說一下，當采用PSA法制造氧氣時，氧氣以外的氣體成分為氮氣和氬氣。圖7為使用高濃度氧氣的實施例，作為供給燃料電池的氧化劑，其氧氣在燃料電池內部被消耗大約50％，從氧極作為排放氣體55被排出。排放氣體55中含有對應其溫度和壓力的飽和水蒸汽，通過排放氣體冷卻器(氣體冷卻器)80，其被冷卻到45～60℃，作為凝結水被回收。該凝結水基本上為純水，具有非常高的利用價值，當無其他用途時可以作作氣體洗滌器的補給水。
45～60℃的飽和水蒸汽壓為10～20kPa，如果冷卻的氧極排放氣體為大氣壓，則其含有10～20％的水蒸汽，可作為再生用氣體供給再生器。
由于燃料電池的氧極排放氣體55完全不含有二氧化碳，因此適宜用作再生器B中的堿再生用氣體。在本發明中，再生器B的氣相部壓力Pb維持在120～140kPa下運轉，再生器排放氣體36b可以伴有占氣體總量5％以上的二氧化碳。
流入再生器的洗滌液的溫度為70～99℃，氧極排放氣體55與洗滌液相向流動接觸，通過直接熱交換被加熱，加熱到70～99℃。70～99℃的飽和水蒸汽壓為31～99kPa。在這里，如果再生器的氣相部壓力為130kPa，則再生器排放氣體中水蒸汽的比例為24％(＝31/130)～76％(＝99/130)。因此，作為再生用氣體供給的燃料電池氧極排放氣體在從洗滌水(洗滌液)中將再生器入口和出口的水蒸汽比例相差的部分帶走的同時，將洗滌水(洗滌液)冷卻。
從以上敘述可以看到，再生器排放氣體成分由于再生器的運轉溫度的不同多少會有些差異，其由約5～10％的二氧化碳、大致相同含量的氮氣和氬氣、15～45％的氧氣和24～76％的水蒸汽構成。該成分的氣體作為供給氣化單元的氧化劑和氣化劑的混合氣體，其組成無可挑剔，可以直接供給氣化單元，必要時可以進一步增加水蒸汽和氧氣，將其調整到含有最適合氣化單元的成分。圖7所示的實施例中，再生器B如同起到了氣化劑發生裝置的作用。在本發明中，之所以不使用空氣作為燃料電池的氧化劑，是因為大量含有的氮氣使氣體壓縮機(1)135和氫氣制造單元140的動力消耗增大。在本實施例中，氧化劑中含有的氮氣、氬氣作為甲烷吸收裝置170的排放氣體被排出到系統外。
將本發明應用于氣化燃料電池發電過程，可以產生以下列舉的顯著效果。
1.由于再生器的堿再生功能，不需大量消耗堿劑，并能夠使供給氣體洗滌器的氣體洗滌液保持高pH，因此能大大提高氣體洗滌單元的酸性氣體吸收功能，使構成下游氫氣制造單元的設備的耐久性得以提高。
2.由于洗滌水(洗滌液)在再生器中能夠被冷卻，因此供給冷卻塔的廢熱減少，冷卻水補給水的消耗量減少，并且所謂的白煙-降雨(附近的粉塵降落)問題減少。
3.由于在氣化單元作為氣化劑使用的蒸汽能夠從洗滌液中回收，因此不需消耗優質的蒸汽，并且能夠減少水的消耗量以及水處理所必需的能量。
4.由于以往在冷卻塔作為廢熱被丟棄的低壓蒸汽的潛熱被還原到氣化單元，因此能效提高。
5.二氧化碳從洗滌液中被脫離回收，作為氣化劑供給氣化單元，由于二氧化碳與蒸汽相比比熱小，因此氣化單元的升溫熱少量即可，冷氣效率提高。
6.當將二氧化碳用作氣化劑時，由于生成的氣體富含比氫氣利用價值更高的一氧化碳，因此生成氣體的用途廣泛。
雖然本實施例將精制的氫氣用作燃料電池的燃料，但精制氫氣的用途不僅僅限于燃料電池的燃料，從本實施例中將燃料電池發電單元去掉的系統作為氫氣制造系統供其他應用也當然是可能的。
圖8為將空氣用作燃料電池的氧化劑時的實施例的流程圖。燃料電池的氧化劑為空氣時，在燃料電池的氧極排放氣體中含有大量的氮氣。該氮氣在氣化單元不僅無法發揮作為氣化劑的功能，而且使其后的氫氣制造單元的動力消耗增大，因此將這時的氧極排放氣體供給氣化單元是不可取的。
因此，即使燃料電池的氧化劑為空氣，作為氣化工程的氧化劑，其與圖7所示的實施例相同，為含有80％以上、優選90％以上、更加優選93％以上氧氣的高濃度氧氣或純氧氣。此時，作為再生器的再生用氣體可以利用的氣體有氣化單元用氧化劑和燃料電池氧極排放氣體兩種。因此，可以將再生器設計為2段，將各自的氣體分別用作第1再生器B和第2再生器C的再生用氣體。下面就圖8的實施例中沒有說明部分，先說明與圖7的實施例相同的部分。
在圖8所示的實施例中，將氣化單元用氧化劑用作第1再生器B的再生用氣體，將燃料電池氧極排放氣體用作第2再生器C的再生用氣體。第1再生器排放氣體36b作為氧化劑和氣化劑的混合氣體供給氣化單元110。第2再生器C的排放氣體36c含有5～10％的二氧化碳，被排出系統。在這里值得注意的是排出該系統外的二氧化碳。如圖7所示的實施例那樣，當再生器為單段時，如果將再生器排放氣體供給氣化單元，則可能使在再生器排放氣體中含有的二氧化碳再次在系統內循環，使生成氣體前處理單元130和氫氣制造單元140的動力消耗增大。其原因在于，二氧化碳作為氣化單元的氣化劑具有與水蒸氣同樣的功能，但與水蒸汽不同，其不能通過冷卻、凝結去除，因此一旦生成氣體中的二氧化碳的比例逐漸增加，則不可避免地使壓縮機的動力增加。
因此，在圖7所示的實施例中，作為上述問題的對策，在氫氣制造單元內設置二氧化碳吸收裝置，使用胺吸收法對二氧化碳進行濃縮，濃縮的二氧化碳被排出到系統外。該胺吸收法需要大量的蒸汽。附帶說一下，圖7、圖8所示的實施例中，利用燃料電池發電單元產生的70～90℃的溫熱驅動吸收式冷凍機，將產生的冷熱供給二氧化碳吸收單元，使與作為加熱源的蒸汽57的溫度差增大，從而能夠盡可能抑制二氧化碳吸收裝置中的蒸汽消耗量。不管怎樣，如果降低在二氧化碳的吸收裝置中應該吸收的二氧化碳的量，則能抑制蒸汽消耗量。如圖8所示那樣，由于含有二氧化碳的第2再生器C的排放氣體被排出系統外，而且二氧化碳吸收裝置中的蒸汽消費量能夠被抑制，因此能夠降低能量的消費率。
因此，在本實施例中，將盡可能多的二氧化碳與第2再生器排放氣體36c一同排出系統外變得很重要。將該效果最大化的方法為，通過努力降低氣體洗滌器A的運轉溫度，提高氣體洗滌器中洗滌液對二氧化碳的吸收能力，并且產生飽和水蒸汽，盡量抑制第1再生器B中二氧化碳的脫出。此外，在第2再生器C中，可以在盡可能高的溫度下運轉的同時，使與再生用氣體的氣液混合接觸加劇，從而促進二氧化碳的脫出。抑制第1再生器中的二氧化碳放出量的目的在于，在盡可能提高吸入洗滌液中二氧化碳量的同時，經過第2再生器使之一氣脫出，使到系統外的二氧化碳排出量盡可能高。因此，必要時可以設置熱交換器，對洗滌液進行加熱，理想地，將熱回收單元產生的蒸汽或熱回收單元產生并經過二氧化碳吸收單元被二氧化碳吸收液的加熱所利用后的蒸汽用于該加熱。
由于作為第1再生器再生用氣體的純氧氣、高濃度氧氣不含有水蒸汽，因此，為產生作為氣化劑的水蒸汽，其很適合作為再生用氣體。此外，作為第2再生器再生用氣體的燃料電池氧極排放氣體，由于其溫度為75～90℃，而且在燃料電池出口含有飽和水蒸汽，因此直接作為再生用氣體使用時，第2再生器中幾乎沒有新的水蒸汽產生，所以幾乎無冷卻效果。這對于盡可能使第2再生器保持高的運轉溫度是十分有利的。當然，當也想提高第2再生器中的洗滌水(洗滌液)的冷卻效果時，可以冷卻氧極排放氣體，使含有的水蒸汽冷凝。由于該冷凝水幾乎全部為水，因此利用價值很高，能夠用于各種用途。此外，當燃料電池氧極排放氣體具有必需的壓力時，也可以設計吸氣器將空氣吸收，從而增加再生用氣體的量，提高再生效果。
圖9為圖8所示實施例的2段再生式酸性氣體去除裝置的具體實施例。可以采用圖3或圖4所示的2段再生式酸性氣體去除裝置，圖9所示的第1再生器B中的氣液接觸不為對向流動式，而為完全混合型。其原因在于，采用對向流動式，再生器排放氣體36b伴有處于與第1再生器入口的洗滌液平衡狀態的水蒸汽和二氧化碳，由于第1再生器入口的洗滌液在洗滌器A中被加熱并且吸收二氧化碳，因此容易放出二氧化碳，如果在這里二氧化碳大量地被放出，則第2再生中二氧化碳系統外的排出量降低，這與將盡可能多的二氧化碳排出系統外的目的是相違背的。
如果第1再生器B采用如圖9所示的完全混合式，則由于排放氣體36b伴有處于與第1再生器入口的洗滌液氣液平衡狀態的蒸汽、二氧化碳，與排放氣體36b相伴的二氧化碳量比采用對向流動式時少，在第2再生器中的系統外排出量增加。
圖10為以確保第1再生器B中的蒸汽發生量、抑制二氧化碳放出量為目的的2段再生式二氧化碳去除裝置的實施例。將洗滌液40的一部分供給第1再生器B，剩余部分直接供給第2再生器C。在第1再生器中設置加熱洗滌液的裝置，通過提高洗滌液的溫度，促進水蒸汽的產生。同時，二氧化碳也被放出，根據本發明發明者們的推算，在圖8所示的氣化燃料電池發電系統中，當使用具有大約13MJ/kg發熱量的可燃物作為原料時，洗滌液循環量約為150t/h，其中約1％、或10％以下被導入第1再生器，而且能夠作為氣化單元的氣化劑必需的水蒸汽量。由于90～99％的二氧化碳在高溫狀態下供給第2再生器，因此二氧化碳向系統外排出變得容易。
圖13為本發明的一個實施例，其為積極地從洗滌液中回收水蒸汽和二氧化碳并將其用作氣化劑的實施例。在本實施例中，第1再生器的排放氣體36b被用作氣化單元的氣化劑。用作氣化劑，排放氣體需要具有壓力，因此測定第1再生器B的氣相部的壓力Pb。測定的壓力信號被傳入壓力調節計74，為了維持所定的壓力，由壓力調節計74輸出調節再生氣體流量調節閥38及加熱用蒸汽流量調節閥39的操作信號。壓力Pb比所定的壓力低時，進行同時打開再生氣體流量調節閥38和加熱用蒸汽流量調節閥39的操作，相反，則進行關閉操作。
第1再生器B相對于氣體洗滌器A的垂直方向的相對位置由氣化劑必需的壓力決定。作為氣化劑，其必需的壓力越高，則相對于氣體洗滌器A，第1再生器B越往下方設置。流入第1再生器B的洗滌液被輸送到第2再生器C中，當第2再生器設置的位置比氣體洗滌器A低時，即使不在第1再生器B出口的洗滌液循環通路上設計循環用泵，也可以使其自然流入第2再生器。但是，如果Pb的壓力在所定壓力以下，由于擔心洗滌液逆流，必要時，需要在洗滌液循環通路上設計單向閥。當然，可以設計洗滌液循環用的泵。另外，通過設計含有控制流入第1再生器B的洗滌液量的洗滌液旁路閥19ac的旁路，不僅能容易地對Pb進行控制，而且能降低加熱用蒸汽的消耗量。此外，與圖9、10的實施例相同，如果第1再生器的形式采用完全混合式，則能夠抑制在第1再生器中的二氧化碳的放出。
通過采用圖9、圖10、圖13所示的2段再生式酸性氣體除去裝置，圖8所示的氣化燃料電池發電系統的高效率化成為可能。
圖8所示的實施例如同串聯的含有二氧化碳吸收裝置的2個系統。在該應用場合，第2再生器的再生用氣體最好為極力使排放氣體36c中的二氧化碳分壓降低的氣體，優選盡量為低溫下二氧化碳含有率低，并且量多的。
在本發明的發明者們所發現的本發明最佳條件中，氣化單元的運轉壓力為常壓，流入氣體洗滌器A的流入氣體溫度為500℃，原料的發熱量約為13MJ/kg時效率最高的運轉條件為氣體洗滌器A氣相部壓力Pa95～99kPa，洗滌液溫度TLAE70～80℃(根據情況的不同，80～95℃)第1再生器B氣相部壓力Pb70～140kPa，洗滌液溫度TLBE70～99℃第2再生器C氣相部壓力Pc90～110kPa，洗滌液溫度TLCE60～80℃。
圖11與圖8相同，為采用本發明的2段再生式酸性氣體除去裝置的氣化燃料電池發電系統的第2實施例。以下以與圖8所示的實施例相同為前提，對未說明部分進行特別說明。本實施例為要求將二氧化碳濃度低、蒸汽盡可能充足的氣體作為供給氣化單元的氣化劑的實施例。與圖8的實施例不同之處在于，將燃料電池氧極排放氣體用作第1再生器B的再生用氣體，將氣化單元用氧化劑用作第2再生器C的再生用氣體。由于燃料電池氧極排放氣體含有75～90℃的飽和水蒸汽，用作第1再生器的再生用氣體仍不喪失蒸發潛熱，所以冷卻洗滌液的能力小，但由于不含二氧化碳，因此作為二氧化碳脫離用的氣體，其性能高。
因此，由于將燃料電池氧極排放氣體用作第1再生器B的再生用氣體，第1再生器排放氣體向系統外排出，二氧化碳脫離后的洗滌液被供給第2再生器，因此供給純氧或高濃度氧氣作為再生用氣體而得到的第2再生器排放氣體，即、供給氣化單元的氣化劑和氧化劑的混合氣體中含有的二氧化碳，與圖8的實施例相比，其濃度顯著降低。而且由于第1再生器中，洗滌水(洗滌液)溫度下降得非常小，因此在第2再生器中，蒸汽發生能力沒有下降，特別適于不太想供給二氧化碳作為氣化單元的氣化劑的場合。當然，在蒸汽發生量不足時，可以用蒸汽等對第2再生器中的洗滌液進行加熱。
在本實施例中，本發明的第1再生器和第2再生器的具體實施形態可以為圖3、圖4所示的對向流動式再生器，但當用蒸汽等對第2再生器中的洗滌液進行加熱時，可以如圖12所示的那樣，設計通過旁路從第1再生器B進入第2再生器C、流入氣體洗滌器A的管路40b，調節進入第2再生器的洗滌液流入量，能夠用盡可能少的加熱熱量使第2再生器內的洗滌液溫度提高。第2再生器的洗滌液加熱用傳熱管48盡可能設置在滯留洗滌液內的上方。至少要設置在洗滌液流下管12c的下端部的上方。這樣設置，由于能夠抑制滯留洗滌水(洗滌液)的對流，因此不會阻礙固體成分的沉淀。
在本發明的發明者們所發現的本發明最佳條件中，氣化單元的運轉壓力為常壓，流入氣體洗滌器A的流入氣體溫度為500℃，原料發熱量約為13MJ/kg時，效率最高的運轉條件為氣體洗滌器A氣相部壓力Pa95～99kPa，洗滌液溫度TLAE70～80℃(根據情況的不同，80～95℃)第1再生器B氣相部壓力Pb90～110kPa，洗滌液溫度TLBE60～80℃
第2再生器C氣相部壓力Pc70～140kPa，洗滌液溫度TLCE70～99℃。
圖14為本發明的第3實施形態，由于氣體洗滌器為第1氣體洗滌部A’及第2氣體洗滌部A2共2段，洗滌液再生器為第1再生器B及第2再生器C共2段，其所示的為使洗滌液的堿再生功能和被洗滌氣體的酸性氣體除去功能進一步提高的實施例。在這里，供給第1氣體洗滌部A’的被洗滌氣體30與第1洗滌液82b以對向流動接觸，被洗滌氣體30被第1洗滌液82b冷卻的同時，被洗滌氣體30中的氯化氫等強酸性氣體被吸收到第1洗滌液82b中，被洗滌氣體中的粉塵成分也被第1洗滌液82b吸入。其次，從第1氣體洗滌部A’導入第2氣體洗滌部A2的被洗滌氣體與第2洗滌液82c以對向流動接觸，被洗滌氣體被第2洗滌液82c進一步冷卻，在過飽和狀態的水蒸汽凝結的同時，被洗滌氣體中的二氧化碳和硫化氫等弱酸性氣體被第2洗滌液82c吸收。由此可知，從第2氣體洗滌部A2中得到的洗滌后氣體31以在堿溶液中溶解度小的一氧化碳、氫氣、飽和狀態的水蒸汽以及沒能溶解于堿溶液的二氧化碳為主要成分。
另一方面，吸收了氯化氫等強酸性氣體，溫度上升的第1洗滌液82b經氣液分離器3a被送入第1再生器B，在第1再生器B內，和與被洗滌氣體成分不同且含有氧氣的第1再生用氣體35b例如富氧氣體接觸，產生蒸汽直到其具有第1再生器B內溫度下的飽和水蒸汽壓。
例如，當第1再生器B在大氣壓(約0.1MPa(1bar))、80℃下運轉時，從第1再生器排出的第1再生器排放氣體36b中伴有47％的水蒸汽。同時，第1洗滌液82b失去蒸發潛熱而被冷卻。當然，當第1再生用氣體35b伴有第1再生器B內的飽和水蒸汽壓以上的水蒸汽時，在再生器中無水分蒸發，在第1再生器中第1洗滌液無法進行冷卻。因此，理想地，作為第1再生用氣體35b，其含有水蒸汽少，即、露點低。
此外，由于第1洗滌液82b在第1氣體洗滌部A’中吸收了強酸性氣體，因此pH降低。由于在第1洗滌液再生器B中水分蒸發，因此須補給第1堿劑和水。當被洗滌氣體含有粉塵，該粉塵被第1洗滌液82b吸入時，須將粉塵從第1洗滌液82b中進行固液分離。本發明中，在第1洗滌液的循環網絡中分別設置藥劑添加裝置和過濾裝置，通過添加第1堿劑和作為該堿劑稀釋水的水對第1洗滌液82b進行pH調節，通過常時間對第1洗滌液82b的全部或一部分進行過濾從而將固體成分除去。作為使用的堿劑，可以為任何堿性物質，優選氫氧化鈉或氫氧化鉀。調整的第1洗滌液82b的pH，即第1氣體洗滌部A’入口的第1洗滌液82b的pH，如果為4以上，則具有吸收氯化氫氣體的能力，如果pH為11以上，除吸收強酸性氣體外，還吸收二氧化碳，但因第1堿劑消費量增大，是不可取的。因此，第1氣體洗滌部A’入口處的第1洗滌液82b的pH優選在4～11的范圍內，進一步優選為5～10。第1堿劑與上述強酸性氣體發生中和反應而生成的鹽類慢慢地蓄積在第1洗滌液82b中，為了防止由于鹽類的過度濃縮而產生的弊害，需常時間對第1洗滌液的一部進行吹拂。
另一方面，伴有飽和狀態水蒸汽的第1再生器排放氣體36b，能夠被用作上述可燃物氣化的氣化劑稀釋用氣體。此外，當將富氧氣體或PSA氧氣(由變壓法制備的富氧氣)用作第1再生用氣體35b時，可以直接將第1再生器排放氣體36b作為氣化劑使用。
對于第1洗滌液82b的溫度，第1氣體洗滌部的洗滌液出口處的第1洗滌液溫度T1out可以為沸點以下20℃以內，優選沸點以下10℃以內，更加優選為沸點以下5℃以內。此外，第1氣體洗滌部A’的洗滌液入口處的第1洗滌液溫度T1in可以為上述第1氣體洗滌部A’的洗滌液出口處的第1洗滌液溫度T1out以下20℃以內，優選被洗滌氣體中的水蒸汽的飽和蒸溫度以下5℃以內。
第1洗滌液82b的循流量在滿足上述第1氣體洗滌部A’之洗滌液出口及入口處的第1洗滌液溫度的條件下，根據被洗滌氣體的流量、溫度和比熱決定。
從第1再生器B抽出的第1洗滌液82b經氣液分離器3b返回第1氣體洗滌部A’。
此外，通過吸收硫化氫等弱酸性氣體及二氧化碳，水蒸汽冷凝、溫度上升的第2洗滌液82c經氣液分離器3c被返回第2再生器，在第2再生器C內，與成分不同于被洗滌氣體成分的第2再生用氣體35c例如空氣或燃料電池排放氣體接觸，產生壓力達到第2再生器C內溫度下的飽和水蒸汽壓的蒸汽，脫二氧化碳后再生堿劑。
在本發明中，在第2洗滌液82c的循環通路上設置藥劑添加裝置，可以針對硫化氫等還原性酸性氣體的吸收量適量地向第2洗滌液82c中添加氧化劑。此外，第2洗滌液82c的pH優選7～12。關于所使用的第2堿劑及氧化劑，與第1實施形態中所述的堿劑及氧化劑相同。
另一方面，伴有脫離的二氧化碳及飽和狀態的水蒸汽的第2再生器排放氣體36c，經冷凝器80c和冷凝水分離器81c被排出。在冷凝水分離器81c回收的冷凝水可以作為第1堿劑的稀釋水或第1洗滌液82b的稀釋水返回到系統內。
對于第2洗滌液82c的溫度，第2氣體洗滌部A2之洗滌液出口處的第2洗滌液溫度T2out為上述第1氣體洗滌部A’之洗滌液入口處的第1洗滌液溫度T1in以下20℃以內，優選第1氣體洗滌部A’之洗滌液入口處的第1洗滌液溫度T1in以下10℃以內。此外，第2氣體洗滌部A2之洗滌液入口處的第2洗滌液溫度T2in比上述第2氣體洗滌部A2之洗滌液出口處的第2洗滌液溫度T2out低5℃以上，優選10℃以上，更優選20℃以上。
第2洗滌液82c的循流量在滿足上述第2氣體洗滌部A2之洗滌液出口及入口處的第2洗滌液溫度的條件下，根據被洗滌氣體的流量、溫度和比熱決定。
從第2再生器C抽出的第2洗滌液82 c經氣液分離器3d返回第2氣體洗滌部A2。當第2再生器C出口的第2洗滌液溫度比所定的在第2氣體洗滌部入口處的第2洗滌液溫度高時，通過在循環通路上設置冷卻裝置進行溫度調節。
在本實施例中，如上所述，通過設定各部的溫度，經過第1氣體洗滌部A’將被洗滌氣體30所具有的熱量中的顯熱部分冷卻、回收，經第1再生器B將該回收熱用于蒸汽的產生，另一方面，經第2氣體洗滌部A2將其潛熱部分，即被洗滌氣體30中所含有的水蒸汽的冷凝熱冷卻、回收，經第2再生器C將該回收熱用于第2洗滌液82c的脫二氧化碳、即第2堿劑的再生。這樣，提高了本發明所涉及系統整體的熱效率及除去對象氣體的吸收效率。
根據脫硫單元、一氧化碳轉化單元、一氧化碳選擇氧化單元、二氧化碳吸收單元、甲烷化單元、采用儲氫合金進行的氫氣精制單元以及氫氣精制PSA單元內的一個單元，或這些單元的任意組合，對根據本實施形態得到的洗滌后氣體31進行處理制造氫氣，制造的氫氣可以供給燃料電池發電單元進行發電。
圖15所示的為圖14所示的本發明的第3實施形態的其他具體實施例。氣體洗滌器A內被集液板85所分割，集液板的下側為第1氣體洗滌部A’，上側為第2氣體洗滌部A2。集液板85具有能夠使來自第1氣體洗滌部A’的被洗滌氣體流通，但同時能夠防止洗滌液從第2氣體洗滌部2向下流向第1氣體洗滌部A’的構造。因此，第1洗滌液82b與第2洗滌液82c分別在第1氣體洗滌部A’和第1再生器B之間以及第2氣體洗滌部A2與第2再生器C之間相互獨立地循環。其他的說明與圖13相同。
圖16為將本發明的酸性氣體除去裝置用于可燃物氣化發電系統時實施例的設備構成圖，其中將可燃物，即可燃性廢棄物(城市垃圾、固體燃料、漿化燃料、舊紙、廢塑料、廢FRP、生物廢棄物、汽車廢棄物、廢木材等工業廢棄物、低品位煤、廢油等)和煤等氣化，處理所產生的氣體，供給燃料電池。將可燃物原料1從原料加料器115供給到低溫氣化爐112，在400～1000℃的溫度范圍內進行熱分解、氣化，得到的生成氣體直接被送入高溫氣化爐114，原料中的不燃物從低溫氣化爐112中通過其它途徑被取出。生成的氣體在高溫氣化爐中于1000～1500℃的溫度范圍內進一步被氣化、低分子化。高溫氣化爐114的溫度，被維持在生成氣體中含有的灰分熔融的溫度以上，生成氣體中80～90％的灰分被渣化，作為熔融殘渣127排出系統外。生成氣體中的有機物、烴在高溫氣化爐中被完全分解成為氫氣、一氧化碳、水蒸汽、二氧化碳。在高溫氣化爐114中得到的生成氣體，其后在高溫熱交換器121和廢熱鍋爐(熱回收鍋爐)122中回收顯熱，降溫至200℃，優選350℃，更優選500℃。回收的顯熱被用于蒸汽產生和氣化劑的加熱。
在這里，當以城市垃圾等不定形可燃物作為原料時，為防止從原料加料器漏入空氣，可以采用圖18或圖19所示的原料加料器，該加料器在后面還會被詳細介紹。此時，在該原料加料器中，壓榨原料時產生的壓榨水供給廢熱鍋爐122，通過混入到高溫生成氣體中而被蒸發、分解。另一方面，同樣在原料壓榨時產生的脫氣氣體，可以與壓榨水一樣被供給到廢熱鍋爐122，進行分解，沒有在圖中表示，但作為氧化劑和氣化劑可以供給到高溫氣化爐。或者可以導入排放氣體燃燒器163中進行處理。
在廢熱鍋爐中，被回收了顯熱的生成氣體，即被洗滌氣體30，被導入本發明的氣體洗滌器A，在去除酸性氣體的同時被冷卻到60～90℃。當生成氣體中的粉塵量和成分對洗滌器的性能產生特別惡劣影響時，可以在氣體洗滌器的上游設計采用旋風除塵或濾器除塵方式的干式集塵機，脫塵后將其導入氣體洗滌器A。
在本實施例中，堿劑的再生通過2段進行。在第1再生器B中含有氧濃度為80％以上、優選90％以上、更加優選93％以上的含氧高濃度氧氣或純氧被用作再生用氣體50，從第1再生器B中排出的再生器排放氣體36b經高溫熱交換器121而升溫，作為氣化劑和用于部分氧化的氧化劑被供給氣化爐。作為被供給第1再生器B的高濃度氧氣和純氧的再生用氣體不含有水蒸汽，通過與堿劑接觸而吸收了大量的水蒸汽，由于蒸發潛熱使再生用氣體進一步溫度上升受到抑制，使二氧化碳的吸收量被抑制在較低的水平。此外，使燃料電池發電單元160的燃料電池氫極排放氣體161與氧極排放氣體162在排放氣體燃燒爐163中燃燒、在渦輪164中壓力能量和熱能被回收的燃燒排氣166作為再生用氣體被供給第2再生器C中，從而得到含有大量二氧化碳的濕潤氣體36c。氣體洗滌器A、第1再生器B及第2再生器C不限于圖16所示的形態，也可以為圖9、10或圖12、13等所示的形態。
經洗滌、冷卻的洗滌后氣體31，用氣體壓縮機135將壓力升高到200～800kPa，供給到氫氣制造單元140。氣體壓縮機135由使用廢熱鍋爐122產生的高壓蒸汽123的蒸汽渦輪機125驅動。此外，將從蒸汽渦輪機125流出的低壓蒸汽124供給氫氣制造單元的二氧化碳吸收裝置147或轉化反應裝置142，可以有效地利用熱能。
氫氣制造單元140由用于除去生成氣體中硫成分的脫硫反應裝置141、使生成氣體中的一氧化碳與水反應轉化為氫氣和二氧化碳的轉化反應裝置142、用于吸收除去轉化后氣體中的二氧化碳的二氧化碳吸收裝置147、用于除去二氧化碳吸收后氣體188中殘留的一氧化碳的CO除去裝置150構成，生成氣體在各裝置中依次進行處理，得到高濃度氫氣69。將選擇性地使氣體中的一氧化碳選擇性燃燒的選擇氧化裝置、或使氣體中的一氧化碳、二氧化碳與氫氣反應而生成甲烷的甲烷化反應裝置、或將一氧化碳、二氧化碳、氮氣等氫氣以外的氣體成分吸附分離到活性炭或沸石等吸附材料表面的氫氣精制用PSA(變壓氣體吸附裝置)用于CO除去裝置150。
在燃料電池發電單元160中，將高濃度氫氣69供給燃料電池的氫極，空氣53用渦輪164升壓后供給燃料電池的氧極，由此進行發電。所使用的燃料電池，可以為以氫氣為燃料的燃料電池，也可以為固體高分子型、磷酸型、熔融碳酸鹽型、固體電解質型中的任何一種。
氫極排放氣體161、氧極排放氣體162都被導入排放氣體燃燒爐中燃燒。排放氣體燃燒爐163的燃燒排氣165供給渦輪164，將供給燃料電池氧極的空氣53升壓，其后，被用作第2再生器C的再生氣體，成為含有大量二氧化碳的濕潤氣體36c。
圖17所示的為圖16實施例的氣化單元主要構成機器的典型形狀。低溫氣化爐202為具有內部旋轉流的圓筒形流化床爐，其提高了原料在爐內的擴散性，使氣化穩定進行。將不含氧氣的氣體供給爐內中央的流化介質沉降部分，將氧氣供給爐內周邊部分，從而使在低溫氣化爐內產生焦炭的選擇燃燒成為可能，碳轉化率、冷氣體效率提高。此外，高溫氣化爐215為旋轉型熔融爐。
在圓筒形流化床爐的爐床上設置有圓錐狀分散板206。通過分散板206供給的流化氣體由作為從爐底中央部304附近向爐內的向上流動供給的中央流化氣體307及作為從爐底周邊部分303向爐內的向上流動供給的周邊流化氣體308構成。
中央流化氣體307由不含氧氣的氣體構成，周邊流化氣體308由含有氧氣的氣體構成。流化氣體全部的氧氣量為可燃物燃燒所必需的理論燃燒氧量的10％～30％，爐內含有還原氣氛。
中央流化氣體307的質量速度，與周邊流化氣體308的質量速度相比，要小。爐內周邊部上方的流化氣體的向上流動通過導流板轉向，向著爐的中央部流動。由此，在爐的中央部形成流化介質(使用硅砂)沉淀擴散的移動層309的同時，在爐內周邊部形成流化介質積極流動化的流化層310。流化介質的循環過程包括如箭頭218表示，上升經過爐周邊的流化層310，接著通過導流板306轉向，流入移動層309的上方，下降經過移動層309，隨后如箭頭212表示，沿分散板206移動，流入流化層310下方，在流化層310和移動層309中用箭頭218和212表示。
通過原料加料器201供給到移動層309上部的可燃物1，同流化介質一同在移動層309中下降的過程中，由于流化介質所具有的熱而被加熱，其主要的揮發分被氣化。在移動層309中，由于沒有氧氣或氧氣少，由被氣化的揮發成分構成的熱分解氣體(生成氣體)無法燃燒，如箭頭216所示，從移動層309中抽出。因此，移動層309形成了氣化區G。向自由空間207移動的生成氣體，如箭頭220所示，上升并經自由空間207從氣體出口208作為生成氣體g被排出。
在移動層309沒有被氣化，主要為焦炭(固定炭成分)或焦油，其從移動層309的下部，如箭頭212所示，與流化介質一同向爐內周邊部的流化層310的下部移動，由于氧氣含量比較多的周邊流化氣體308而使其燃燒，部分被氧化。流化層310形成了可燃物的氧化區S。在流化層310中，流化介質由于流化層內的燃燒熱而被加熱，溫度升高。溫度升高的流化介質，如箭頭218所示，通過傾斜壁306而被反轉，向移動層309移動，再次成為氣化的熱源。流化層的溫度被維持在400～1000℃，優選400～600℃，以使被抑制的燃燒反應繼續。在流化層氣化爐的底部外周側部分，形成有用于將不燃物排出的環狀不燃物排出口305。
根據如圖17所示的流化層氣化爐，在流化層爐內形成了氣化區G和氧化區S，由于流化介質在兩區內成為傳熱介質，因此在氣化區G，生成發熱量高的優質可燃氣體，在氧化區S，使氣化困難的焦炭和焦油有效燃燒。因此，能夠提高廢棄物等可燃物的氣化效率，能夠生成優質的生成氣體。在低溫氣化爐中，不一定限于圓筒形流化床爐，與前面的實施例相同，可以采用窯或加煤機等方式的爐。
下面對旋轉型熔融爐進行說明。作為高溫氣化爐215的旋轉型熔融爐，其由具有垂直軸線的圓筒形的1次氣化室215a、由水平逐漸向下傾斜的2次氣化室215b、設置于其下游的具有基本垂直軸線的3次氣化室215c構成。2次氣化室215b和3次氣化室215c之間有殘渣排出口242，在這里大部分灰分被渣化并排出。為使供給旋轉型熔融爐的生成氣體在1次氣化室215a內生成旋轉流，其被供給接線方向。流入的生成氣體形成旋轉流，氣體中的固體成分由于離心力的作用被周邊的壁面所捕捉，因此具有殘渣化率、殘渣捕集率高，殘渣粉塵飛散少的優點。
為使旋轉型熔融爐內保持適當的溫度，氧氣從多個進氣孔234補給。對溫度分布進行調整以使到1次氣化室215a、2次氣化室215b為止，烴類的分解與灰分的渣化全部完成。單獨供給氧氣可能會引起進氣孔的燒損，因此必要時用蒸汽等稀釋后再供給。另外，必須供給蒸汽，以使在由于蒸汽的改性而造成烴類低分子化的原因存在下，蒸汽充足。原因在于，如果爐內溫度高，水蒸汽不足，則由于縮合聚合反應，生成了反應性顯著劣化的石墨，造成未燃損失。
殘渣流到2次氣化室215b的下面，作為熔融殘渣226從排出口242被排出。由于從在3次氣化室215c的下游設計的排熱鍋爐產生的輻射冷卻，為了使殘渣排出口242不被冷卻，3次氣化室215c起到了干涉區的作用，同時設計3次氣化室215c的目的還在于將未分解氣體的低分子化徹底完成。在3次氣化室215c的上端設置對生成氣體進行排氣的排氣口244，下部設置輻射板248。輻射板248具有減少由于輻射而從排氣口244損失的熱量的功能。符號232為始動燃燒器，符號236為助燃燃燒器。生成氣體中的有機物、烴類在高溫氣化爐內完全被分解為氫氣、一氧化碳、水蒸汽和二氧化碳。在高溫氣化爐215得到的生成氣體從排氣口244排出，其后，在由輻射鍋爐構成的排熱鍋爐(未在圖中表示)中，被冷卻到650℃以下，使熔融堿金屬鹽類凝固，在集塵裝置(未在圖中表示)中將該熔融堿金屬鹽類捕集。高溫氣化爐不限于此旋轉熔融爐，也可以為其它型式的氣化爐。
圖18為圖16中原料加料器的構成圖。下面對原料加料器進行詳細說明。原料加料器115的外殼由原料料斗部401、直徑向前端逐漸減小的錐狀外殼402、在其下游設計的具有多個開口430的錐狀露天開口外殼403、含有出口450的前端外殼404構成。在外殼內部設置與外殼相配合的，直徑向前端逐漸減小的螺桿軸410。作為原料的可燃物1被供給原料漏斗401，由于螺桿軸410的旋轉被輸送到螺桿軸的前端，同時由于螺桿軸410和外殼402的形狀為錐狀而被壓縮。在從被壓縮的可燃物中壓榨水分的同時，原料中混入的氣體進行脫氣，從外殼403處設計的多個開口430被排出到機器外。開口的大小為使可燃物不從此排出，最大直徑為10mm。經壓榨而水含量下降的可燃物由出口450供給低溫氣化爐112。
在原料加料器115的外殼401、402、403的內部，可燃物被壓縮，機內壓力上升，因此空氣不可能從外部漏進來。此外，通過壓縮，可燃物的含水率降低，因此由于低溫氣化爐內的蒸發潛熱而產生的熱損失減少，而且氧氣比降低，冷氣效率提高。另外，被壓縮的可燃物，其密度變得比較均一，供給量的變動也減少，成為作為在以都市垃圾等不定形可燃物為原料時的原料加料器的理想裝置。
在圖中沒有表示，在外殼402的周圍設置與外殼402之間具有間隙的其他外殼，加熱流體在該間隙流動，將原料1加熱，能更有效地進行壓榨脫水。此時的加熱流體可以使用來自圖16中廢熱鍋爐122的蒸汽或來自排放氣體燃燒器163的燃燒氣體等的一部分。
此外，如圖19所示，在外殼402的周圍設置與外殼402之間具有間隙423的加熱用覆蓋外殼421，將加熱流體425導入該間隙，通過對原料1的加熱，在進行干燥脫水的同時，進行壓榨脫水和脫氣，能更有效地進行原料的脫水。即，使用由廢熱鍋爐得到的熱，通過燃燒從燃料電池氫極(陽極)排出的氫氣而得到的熱，由燃料電池排氣管產生的放熱而得到的熱，或燃料電池的氫極或氧極的排放氣體所具有的熱，對原料進行加熱干燥。作為此時具體的加熱流體，可以使用來自圖16中廢熱鍋爐122的蒸汽，或來自燃燒從燃料電池氫極排出的氫氣的排放氣體燃燒器163的燃燒氣體，將該蒸汽或該燃燒氣體用蒸汽渦輪機或渦輪增壓器進行動力回收后，作為原料的加熱流體使用，因此能夠進一步提高熱效率。可以將燃料電池氧極(陰極)的排放氣體或空氣用于從燃料電池氫極排出的氫氣的燃燒。
當然，由于燃料的加熱而進行的干燥脫水不僅僅限于將由廢熱鍋爐得到的熱、由于燃燒從燃料電池氫極排出的氫氣而得到的熱、由于燃料電池排氣管的放熱而得到的熱、或燃料電池的氫極或氧極的排放氣體所含有的熱作為加熱流體導入原料加料器的外殼部，也可以將這些熱作為已有的原料干燥裝置的加熱源使用。即，不管是否使用圖18、圖19所示的壓榨式原料漏斗，用由廢熱鍋爐得到的熱、由于燃燒從燃料電池氫極排出的氫氣而得到的熱、由于燃料電池排氣管的放熱而得到的熱、或燃料電池的氫極或氧極的排放氣體所含有的熱對含有大量水分的城市垃圾等原料干燥后，供給原料加料器也可以達成將上述原料脫水的目的。
圖20為將本發明酸性氣體除去裝置用于可燃物氣化發電系統時另一實施例的機器構成圖，其中將可燃物，即可燃性廢棄物(城市垃圾、固體燃料、漿化燃料、舊紙、廢塑料、廢FRP、生物廢棄物、汽車廢棄物、廢木材等工業廢棄物、低品位煤、廢油等)或煤等氣化，處理所產生的氣體，供給燃料電池。在本實施例中，酸性氣體洗滌裝置基本上是采用圖14所示的2段洗滌、2段再生的實施形態，但其特征在于，在第2再生器C中被再生的第2洗滌液82c作為氫氣制造單元140的二氧化碳吸收裝置147的二氧化碳吸收液被導入二氧化碳吸收塔181，通過轉化反應后氣體143對二氧化碳吸收分離后，被送到酸性氣體吸收裝置的第2氣體洗滌部A2。在本實施例中，不僅能夠不需要氫氣制造單元140的二氧化碳吸收裝置147中本來必需的吸收液再生裝置，而且由于再生熱大幅度減少，熱交換得以改善。
即，將從原料加料器115出來的可燃物原料1供給低溫氣化爐112，在400～1000℃的溫度范圍內進行熱分解、氣化，所得到的生成氣體直接被送往高溫氣化爐114，原料中的不燃物通過別的途徑從低溫氣化爐112中被取出。生成氣體在高溫氣化爐114中于1000～1500℃的溫度范圍內進一步被氣化，低分子化。高溫氣化爐114的溫度，被維持在生成氣體中含有的灰分熔融的溫度以上，生成氣體中80～90％的灰分被渣化，作為熔融殘渣127排出系統外。生成氣體中的有機物、烴在高溫氣化爐中被完全分解成為氫氣、一氧化碳、水蒸汽、二氧化碳。在高溫氣化爐114中得到的生成氣體，其后在高溫熱交換器121和廢熱鍋爐122中回收顯熱，降溫至200℃，優選350℃，更優選500℃。回收的顯熱被用于蒸汽產生和氣化劑的加熱。
在這里，當以城市垃圾等不定形可燃物作為原料時，為防止從原料加料器漏入空氣，可以采用圖18所示的原料加料器。此時，在該原料加料器中，壓榨原料時產生的壓榨水被供給廢熱鍋爐122，通過混入到高溫生成氣體中而被蒸發、分解。
在廢熱鍋爐中，被回收了顯熱的生成氣體，即被洗滌氣體30，被導入本發明的第1氣體洗滌器A’與第1洗滌液82b以對向流動接觸，被洗滌氣體30被第1洗滌液82b冷卻的同時，被洗滌氣體30中的氯化氫等強酸性氣體被吸收到第1洗滌液82b中，被洗滌氣體中的粉塵成分也被第1洗滌液82b吸入。其次，從第1氣體洗滌部A’導入第2氣體洗滌部A2的被洗滌氣體與第2洗滌液82c以對向流動接觸，被洗滌氣體被第2洗滌液82c進一步冷卻，在過飽和狀態的水蒸汽凝結的同時，被洗滌氣體中的二氧化碳和硫化氫等弱酸性氣體被第2洗滌液82c吸收。由此可知，從第2氣體洗滌部A2中得到的洗滌后氣體31是以在堿溶液中溶解度小的一氧化碳、氫氣、飽和狀態的水蒸汽以及沒能溶解于堿溶液的二氧化碳為主要成分。
另一方面，吸收了氯化氫等強酸性氣體、溫度上升的第1洗滌液82b經氣液分離器3a被送入第1再生器B，在第1再生器B內，與成分不同于被洗滌氣體成分且含有氧氣的第1再生用氣體，即氣化劑50，例如氧氣濃度為80％以上、優選90％以上、更加優選93％以上的高濃度氧氣或純氧接觸，產生蒸汽直到其具有第1再生器B內溫度下的飽和水蒸汽壓。
例如，當第1再生器B在大氣壓(約0.1MPa(1bar))、80℃下運轉時，從第1再生器排出的第1再生器排放氣體36b中伴有47％的水蒸汽。同時，第1洗滌液82b失去蒸發潛熱而被冷卻。當然，當第1再生用氣體35b伴有第1再生器B內的飽和水蒸汽壓以上的水蒸汽時，在再生器中無水分蒸發，在第1再生器中第1洗滌液無法進行冷卻。因此，理想地，作為第1再生用氣體35b，其含有水蒸汽少，即露點低。
此外，由于第1洗滌液82b在第1氣體洗滌部A’吸收了強酸性氣體，因此pH降低，由于在第1洗滌液再生器B中水分蒸發，因此須補給第1堿劑和水。當被洗滌氣體含有粉塵，該粉塵被第1洗滌液82b吸入時，須將粉塵從第1洗滌液82b中進行固液分離。本發明中，在第1洗滌液的循環通路中分別設置藥劑添加裝置和過濾裝置，通過添加第1堿劑和作為該堿劑稀釋水的水對第1洗滌液82b進行pH調節，通過常時間對第1洗滌液82b的全部或一部分進行過濾從而將固體成分除去。作為使用的堿劑，可以為任何堿性物質，優選氫氧化鈉或氫氧化鉀。經調整的第1洗滌液82b的pH，即第1氣體洗滌部A’入口處的第1洗滌液82b的pH，如果為4以上，則具有吸收氯化氫氣體的能力，如果pH為11以上，除吸收強酸性氣體外，還吸收二氧化碳，但因第1堿劑消費量增大，是不可取的。因此，第1氣體洗滌部A’入口處的第1洗滌液82b的pH優選在4～11的范圍內，進一步優選為5～10。第1堿劑與上述強酸性氣體發生中和反應，所生成的鹽類慢慢地蓄積在第1洗滌液82b中，為了防止由于鹽類的過度濃縮而產生的弊害，需經常對第1洗滌液的一部分進行吹拂。
另一方面，伴有飽和狀態水蒸汽的第1再生器排放氣體36b，經高溫熱交換器121使其溫度升高。作為氣化劑和用于部分氧化的氧化劑被供給氣化爐。
對于第1洗滌液82b的溫度，第1氣體洗滌部的洗滌液出口處的第1洗滌液溫度T1out可以為沸點以下20℃以內，優選沸點以下10℃以內，更加優選為沸點以下5℃以內。此外，第1氣體洗滌部A’的洗滌液入口處的第1洗滌液溫度T1in可以為上述第1氣體洗滌部A’的洗滌液出口處的第1洗滌液溫度T1out以下20℃以內，優選被洗滌氣體中的水蒸汽的飽和蒸溫度以下5℃以內。
第1洗滌液82b的循流量在滿足上述第1氣體洗滌部A’的洗滌液出口及入口處的第1洗滌液溫度的條件下，根據被洗滌氣體的流量、溫度和比熱決定。
從第1再生器B抽出的第1洗滌液82b經氣液分離器3b返回第1氣體洗滌部A’。
此外，通過吸收硫化氫等弱酸性氣體及二氧化碳，水蒸汽冷凝、溫度上升的第2洗滌液82c經氣液分離器3c被返回第2再生器，在第2再生器C內，與成分不同于被洗滌氣體成分的第2再生用氣體35c，例如從渦輪增壓器164出來的燃料電池發電工程的燃燒排氣166接觸，產生壓力達到第2再生器C內溫度下的飽和水蒸汽壓的蒸汽，脫二氧化碳后再生。
此外，在本實施例中，最好將氫氣制造單元140的二氧化碳吸收裝置147中的二氧化碳的吸收分離進行完全，例如，為了將二氧化碳吸收后氣體188的殘留二氧化碳濃度控制在1％以下，優選0.5％以下，需將第2再生器中第2洗滌液的再生進行完全。在本實施例中，設置重沸器84，用從蒸汽渦輪125出來的低壓蒸汽124對第2洗滌液82c進行進一步的加熱，能夠促進再生。當然，不使用上述燃燒排氣166，只用低壓蒸汽124，也能夠對第2洗滌液82c進行再生。從重沸器84出來的復水被送回到廢熱鍋爐122中。
本發明中所使用的第2堿劑可以為任何無機堿劑或有機堿劑，優選對二氧化碳吸收能力強的脂族醇胺吸收液，具體實例有乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、甲基二乙醇胺(MDEA)等。通過脂族醇胺而進行的吸收反應如下式所示。該吸收液的再生反應為下述反應的逆反應。
(13)另一方面，伴有脫離的二氧化碳及飽和狀態的水蒸汽的第2再生器排放氣體36c，經冷凝器80c和冷凝水分離器81c被排出。在冷凝水分離器81c回收的冷凝水可以作為第2洗滌液82c的稀釋水或第1堿劑的稀釋水或第1洗滌液82b的稀釋水返回到系統內。
對于第2洗滌液82c的溫度，第2氣體洗滌部A2的洗滌液出口處的第2洗滌液溫度T2out為上述第1氣體洗滌部A’的洗滌液入口處的第1洗滌液溫度T1in以下20℃以內，優選第1氣體洗滌部A’的洗滌液入口處的第1洗滌液溫度T1in以下10℃以內。此外，第2氣體洗滌部A2的洗滌液入口處的第2洗滌液溫度T2in比上述第2氣體洗滌部A2的洗滌液出口處的第2洗滌液溫度T2out低5℃以上，優選10℃以上，更優選20℃以上。
第2洗滌液82c的循流量在滿足上述第2氣體洗滌部A2的洗滌液出口及入口處的第2洗滌液溫度的條件下，根據被洗滌氣體的流量、溫度和比熱決定。
從第2再生器C抽出的第2洗滌液82c被送到氫氣制造單元140的二氧化碳吸收裝置147。
經洗滌、冷卻的洗滌后氣體31，用氣體壓縮機135將其壓力升高到200～800kPa，供給氫氣制造單元140。氣體壓縮機135由使用廢熱鍋爐122產生的高壓蒸汽123的蒸汽渦輪機125驅動。此外，從蒸汽渦輪機125流出的低壓蒸汽124，如上所述，被送入重沸器84，能夠作為第2洗滌液82c的再生熱源使用。
氫氣制造單元140由用于除去生成氣體中硫成分的脫硫反應裝置141、使生成氣體中的一氧化碳與水反應轉化為氫氣和二氧化碳的轉化反應裝置142、用于吸收除去轉化后的氣體中的二氧化碳的二氧化碳吸收裝置147、用于除去二氧化碳吸收后氣體188中殘留的一氧化碳的CO除去裝置150構成，生成氣體在各裝置中依次進行處理，得到高濃度氫氣69。將選擇性地使氣體中的一氧化碳選擇性燃燒的選擇氧化裝置、或使氣體中的一氧化碳、二氧化碳與氫氣反應而生成甲烷的甲烷化反應裝置、或將一氧化碳、二氧化碳、氮氣等氫氣以外的氣體成分吸附分離到活性炭或沸石等吸附材料表面的氫氣精制用PSA(變壓氣體吸附裝置)用于CO除去裝置150。
在本實施例的二氧化碳吸收裝置147中，設置二氧化碳吸收塔181、送液泵182、熱交換器183和冷卻器184，在上述酸性氣體洗滌裝置的第2再生器C中再生的第2洗滌液82c經熱交換器183和冷卻器184被導入二氧化碳吸收塔181的上部，與通過該吸收塔下部導入的轉化后氣體143以對向流動方式接觸，吸收二氧化碳后，從底部通過送液泵182經熱交換器183被送回到上述第2氣體洗滌部A2。將上述第2洗滌液82c通過冷卻器184冷卻到適宜二氧化碳吸收的溫度，優選40～70℃，然后導入吸收塔181。所采用的冷卻器184的冷卻方式可以為水冷和空冷的任何方式。此外，能夠將從二氧化碳吸收裝置147出來的第2洗滌液82c在調節到上述第2氣體洗滌部A2的入口溫度T2in后，導入該洗滌部。
此外，當二氧化碳吸收裝置147中的二氧化碳吸收負荷比較小，也就是說，當應該供給二氧化碳吸收塔181的第2吸收液的流量與供給第2氣體洗滌部A2的第2洗滌液的流量明顯少時，可以將從上述第2再生器C中出來的第2洗滌液82c分流，一部分送入上述二氧化碳吸收裝置147，殘余部分直接或經過用于溫度調節的冷卻塔，返送到上述第2氣體洗滌部A2中。此時，可以將從二氧化碳吸收裝置147出來的第2吸收液82c送入第2氣體洗滌部A2，或者返送到第2再生器C。
在燃料電池發電單元160中，將高濃度氫氣69供給燃料電池的氫極，空氣53用渦輪增壓器164升壓后供給燃料電池的氧極，由此進行發電。所使用的燃料電池，可以為用氫氣作為燃料的燃料電池，也可以為固體高分子型、磷酸型、熔融碳酸鹽型、固體電解質型中的任何一種。
氫極161、氧極排放氣體162都被導入排放氣體燃燒爐中燃燒。排放氣體燃燒爐163的燃燒排氣165供給渦輪增壓器164，將供給燃料電池氧極的空氣53升壓，然后用作第2再生器C的再生氣體。此外，當第2再生器C中的再生只在上述低壓蒸汽124中進行時，上述燃燒排氣166在進行完水蒸汽和熱回收后，被排出系統外。
根據以上說明，根據本發明的酸性氣體洗滌裝置及其方法，能夠有效地利用濕式洗滌的低溫排熱，產生水蒸汽，同時由于吸收分離二氧化碳，不僅能提高能量效率，而且使濕式洗滌的酸性氣體的除去性能顯著提高。此外，根據本發明，能夠構筑具有上述優點的、通過將上述酸性氣體洗滌裝置和氣化裝置組合而形成的可燃物的氣化系統，以及將上述酸性氣體洗滌裝置和焚燒裝置組合而形成的可燃物的焚燒系統。進而，能夠構筑通過將可燃物的氣化系統和燃料電池組合而形成的可燃物氣化燃料電池發電系統。
工業上的利用可能性本發明涉及一種酸性氣體洗滌裝置及其方法，其中通過使含有二氧化碳的被洗滌氣體與含有堿劑的氣體洗滌液接觸，在被洗滌氣體冷卻的同時，將該被洗滌氣體中的酸性氣體除去，在通過將酸性氣體洗滌裝置和氣化裝置組合而形成的可燃物的氣化系統，以及將酸性氣體洗滌裝置和焚燒裝置組合而形成的可燃物的焚燒系統，進而，通過將可燃物的氣化系統和燃料電池組合而形成的可燃物氣化燃料電池發電系統上具有適宜的應用。
權利要求
1.一種酸性氣體的洗滌方法，其中使含有二氧化碳的被洗滌氣體與含有堿劑的氣體洗滌液接觸，將該被洗滌氣體中的酸性氣體除去，其特征在于，所述氣體洗滌液通過與成分不同于所述被洗滌氣體成分的再生用氣體接觸而再生，再生的氣體洗滌液被用作所述含有二氧化碳的被洗滌氣體的洗滌液。
2.一種酸性氣體的洗滌方法，其中使含有二氧化碳的被洗滌氣體與含有堿劑的氣體洗滌液接觸，將該被洗滌氣體中的酸性氣體除去，其特征在于，所述氣體洗滌液通過與成分不同于所述被洗滌氣體成分的再生用氣體接觸而再生，然后通過和與該再生用氣體成分相同或不同的第2再生用氣體接觸而再生，再生的氣體洗滌液被用作所述含有二氧化碳的被洗滌氣體的洗滌液。
3.一種酸性氣體的洗滌方法，其中通過使含有氯化氫等強酸性氣體和硫化氫、二氧化碳等弱酸性氣體的被洗滌氣體與含有堿劑的氣體洗滌液接觸，將該被洗滌氣體中的酸性氣體除去，其特征在于，通過使所述被洗滌氣體與含有第1堿劑的第1氣體洗滌液接觸，將被洗滌氣體中的強酸性氣體除去，然后通過與含有第2堿劑的第2氣體洗滌液接觸，將被洗滌氣體中的二氧化碳和弱酸性氣體除去，而且第1氣體洗滌液和第2氣體洗滌液分別通過與成分不同于所述被洗滌氣體成分的第1再生用氣體和第2再生用氣體接觸而再生，再生的第1氣體洗滌液和第2氣體洗滌液被用作所述被洗滌氣體的洗滌液。
4.根據權利要求1～3中任何一項記載的酸性氣體洗滌方法，其特征在于，所述被洗滌氣體為在氣化單元將可燃物氣化而產生的氣體。
5.根據權利要求1～4中任何一項記載的酸性氣體洗滌方法，其特征在于，所述被洗滌氣體在被洗滌后供給氫氣制造單元。
6.根據權利要求1～5中任何一項記載的酸性氣體洗滌方法，其特征在于，所述被洗滌氣體在被洗滌后，經氫氣制造單元供給燃料電池作為燃料。
7.根據權利要求1～3中任何一項記載的酸性氣體洗滌方法，其特征在于，所述被洗滌氣體為焚燒可燃物而產生的氣體。
8.一種酸性氣體的洗滌裝置，其特征在于，包括通過使含有二氧化碳的被洗滌氣體與含有堿劑的氣體洗滌液接觸而將該被洗滌氣體中的酸性氣體除去的氣體洗滌器、通過與成分不同于氣體洗滌液及被洗滌氣體成分的再生用氣體接觸而使洗滌液再生和冷卻的洗滌液再生器、以及在所述氣體洗滌器和洗滌液再生器之間設置的使洗滌液循環的循環裝置。
9.一種酸性氣體的洗滌裝置，其特征在于，包括通過使含有二氧化碳的被洗滌氣體與含有堿劑的氣體洗滌液接觸而將被洗滌氣體中的酸性氣體除去的氣體洗滌器、通過與成分不同于氣體洗滌液及被洗滌氣體成分的第1再生用氣體接觸而使氣體洗滌液再生和冷卻的第1洗滌液再生器、通過使從第1洗滌液再生器排出的氣體洗滌液和與第1再生用氣體相同或成分不同的第2再生用氣體接觸而使氣體洗滌液再生和冷卻的第2洗滌液再生器、以及在所述氣體洗滌器和第2再生器之間設置的使洗滌液循環的循環裝置。
10.一種酸性氣體的洗滌裝置，其特征在于，包括通過使含有二氧化碳的被洗滌氣體與含有堿劑的氣體洗滌液接觸而將該被洗滌氣體中的酸性氣體除去的氣體洗滌器、通過與成分不同于氣體洗滌液及被洗滌氣體成分的多種再生用氣體接觸而使氣體洗滌液再生和冷卻的3段以上的洗滌液再生器、以及以將洗滌液從最終段的再生器送回到所述氣體洗滌器為目的并在最終段的再生器和氣體洗滌器之間設置的使洗滌液循環的循環裝置。
11.根據權利要求8或9或10記載的酸性氣體的洗滌裝置，其特征在于，為了分離氣體洗滌液伴有的被洗滌氣體成分，在氣體洗滌器與洗滌液再生器之間設置氣液分離器，從氣體洗滌器流入的氣體洗滌液在氣液分離后流入洗滌液再生器。
12.根據權利要求8～11中任何一項記載的酸性氣體的洗滌裝置，其特征在于，將空氣等含氧氣體或純氧用作洗滌液的再生用氣體。
13.根據權利要求12記載的酸性氣體的洗滌裝置，其特征在于，為了分離氣體洗滌液伴有的氣體成分，在洗滌液再生器的洗滌液流路的下游設置氣液分離器，對從洗滌液再生器流入的氣體洗滌液進行氣液分離，將伴有的氣體成分除去后，使其流入下游的再生器或氣體洗滌器。
14.根據權利要求8～13中任何一項記載的酸性氣體的洗滌裝置，其特征在于，其在氣體洗滌器內的氣相壓力為80～110kPa、洗滌液再生器的氣相壓力為110～200kPa下運轉。
15.根據權利要求8～14中任何一項記載的酸性氣體的洗滌裝置，其特征在于，循環洗滌液的溫度為50～300℃。
16.根據權利要求8～14中任何一項記載的酸性氣體的洗滌裝置，其特征在于，循環洗滌液的溫度為50～200℃。
17.根據權利要求8～14中任何一項記載的酸性氣體的洗滌裝置，其特征在于，循環洗滌液的溫度為50～100℃。
18.一種酸性氣體的洗滌裝置，其特征在于，包括通過使含有氯化氫等強酸性氣體和硫化氫、二氧化碳等弱酸性氣體的被洗滌氣體與含有第1堿劑的第1氣體洗滌液以對向流動接觸，在將被洗滌氣體冷卻的同時，將被洗滌氣體中的強酸性氣體除去的第1氣體洗滌部；通過使從第1氣體洗滌部流出的被洗滌氣體與含有第2堿劑的第2氣體洗滌液以對向流動接觸，在將被洗滌氣體進一步冷卻的同時，將被洗滌氣體中的二氧化碳及弱酸性氣體除去的第2氣體洗滌部；通過與成分不同于第1氣體洗滌液及被洗滌氣體成分的第1再生用氣體以對向流動接觸，使第1氣體洗滌液再生和冷卻的第1洗滌液再生器；通過與成分不同于第2氣體洗滌液及被洗滌氣體成分的第2再生用氣體以對向流動接觸，使第2氣體洗滌液再生和冷卻的第2洗滌液再生器；以及在所述第1氣體洗滌部和第1洗滌液再生器之間設置的使第1洗滌液循環的循環裝置及在所述第2氣體洗滌部和第2洗滌液再生器之間設置的使第2洗滌液循環的循環裝置。
19.根據權利要求18記載的酸性氣體的洗滌裝置，其特征在于，在所述第1氣體洗滌部和第1洗滌液再生器之間設置的使第1洗滌液循環的循環裝置中，包括添加第1堿劑水溶液的藥劑添加裝置和分離第1洗滌液中固體物的固液分離裝置。
20.根據權利要求18或19記載的酸性氣體的洗滌裝置，其特征在于，為了分離第1和第2氣體洗滌液中伴有的被洗滌氣體成分，在第1氣體洗滌部與第1洗滌液再生器之間以及第2氣體洗滌部與第2洗滌液再生器之間分別設置氣液分離器。
21.根據權利要求18～20中任何一項記載的酸性氣體的洗滌裝置，其特征在于，將空氣等含氧氣體或純氧用作第1再生用氣體。
22.根據權利要求18～21中任何一項記載的酸性氣體的洗滌裝置，其特征在于，為了分離第1和第2氣體洗滌液中伴有的再生氣體成分，在第1及第2洗滌液再生器的洗滌液流路的下游設置氣液分離器。
23.根據權利要求18～22中任何一項記載的酸性氣體的洗滌裝置，其特征在于，其在第1及第2氣體洗滌部內的氣相壓力為80～110kPa、第1及第2洗滌液再生器的氣相壓力為110～200kPa下運轉。
24.根據權利要求18～23中任何一項記載的酸性氣體的洗滌裝置，其特征在于，第1氣體洗滌部的洗滌液出口處的第1洗滌液的溫度為該洗滌液沸點以下20℃以內，第1氣體洗滌部的洗滌液入口處的第1洗滌液的溫度為所述第1氣體洗滌部的洗滌液出口處的第1洗滌液溫度以下20℃以內或為被洗滌氣體中所含水蒸汽的飽和溫度以下5℃以內。
25.根據權利要求18～24中任何一項記載的酸性氣體的洗滌裝置，其特征在于，第2氣體洗滌部的洗滌液出口處的第2洗滌液的溫度為所述第1氣體洗滌部的洗滌液入口處的第1洗滌液溫度以下20℃以內，第2氣體洗滌部的洗滌液入口處的第2洗滌液的溫度比所述第2氣體洗滌部的洗滌液出口處的第2洗滌液溫度低5℃以上。
26.根據權利要求18～25中任何一項記載的酸性氣體的洗滌裝置，其特征在于，第1氣體洗滌部中第1洗滌液的pH為4～11，第2氣體洗滌部中第2洗滌液的pH為7～12。
27.一種可燃物的氣化系統，其特征在于，設置從可燃性廢棄物、生物、煤等可燃物得到可燃性氣體的氣化裝置，將從該氣化裝置產生的生成氣體用權利要求1～2中任何一項記載的酸性氣體的洗滌方法或權利要求8～17中任何一項記載的酸性氣體的洗滌裝置進行洗滌，將該酸性氣體洗滌裝置的再生器排放氣體導入所述氣化裝置，作為氣化劑使用。
28.一種可燃物的氣化系統，其特征在于，設置從可燃性廢棄物、生物、煤等可燃物得到可燃性氣體的氣化裝置，將從該氣化裝置產生的生成氣體用權利要求3記載的酸性氣體的洗滌方法或權利要求18～26中任何一項記載的酸性氣體的洗滌裝置在進行冷卻的同時進行洗滌，將該酸性氣體洗滌裝置的第1洗滌液再生器排放氣體導入所述氣化裝置，作為氣化劑使用。
29.根據權利要求27或28記載的可燃物的氣化系統，其特征在于，作為所述氣化裝置，其采用在450～950℃的層溫下運轉的流化床氣化爐。
30.根據權利要求29記載的可燃物的氣化系統，其特征在于，在作為所述氣化裝置的流化床氣化爐下游，使用在1200～1500℃的溫度下運轉并將生成氣體中含有的粉塵渣化的熔融爐。
31.一種可燃物的氣化系統，其特征在于，設置焚燒可燃性廢棄物等可燃物的焚燒裝置，將從該焚燒裝置產生的焚燒排放氣體用權利要求8～17中任何一項記載的酸性氣體的洗滌裝置進行洗滌，將該酸性氣體洗滌裝置的再生用氣體導入所述焚燒裝置，作為焚燒用氧化氣體使用。
32.根據權利要求31記載的可燃物的焚燒系統，其特征在于，作為所述焚燒裝置，其采用在450～950℃的層溫下運轉的流化床焚燒爐。
33.根據權利要求32記載的可燃物的焚燒系統，其特征在于，在作為所述焚燒裝置的流化床焚燒爐下游，使用在1200～1500℃的溫度下運轉并將燃燒氣體中含有的粉塵渣化的熔融爐。
全文摘要
本發明涉及一種通過使含有二氧化碳的被洗滌氣體與含有堿劑的洗滌液接觸,在被洗滌氣體被冷卻的同時,將被洗滌氣體中的酸性氣體除去的酸性氣體的洗滌裝置及其方法,其中洗滌裝置包括通過使含有二氧化碳的被洗滌氣體與含有堿劑的洗滌液接觸而將被洗滌氣體中的酸性氣體除去的氣體洗滌器(A)、通過與成分不同于氣體洗滌液(40)及被洗滌氣體(30)成分的再生用氣體(35b)接觸而使氣體洗滌液再生和冷卻的洗滌液再生器(B)、以及在氣體洗滌器(A)和洗滌液再生器(B)之間設置的使洗滌液循環的循環裝置。
文檔編號C10J3/82GK1361711SQ00810647
公開日2002年7月31日 申請日期2000年7月19日 優先權日1999年7月19日
發明者蘇慶泉, 三好敬久, 成瀨克利, 大下孝裕, 木下和夫 申請人:株式會社荏原制作所