酸性气体洗涤装置及其方法 【技术领域】
本发明涉及酸性气体的洗涤装置及其方法，特别是涉及使含有二氧化碳的被洗涤气体与含有碱剂的洗涤液接触，在冷却被洗涤气体的同时，将被洗涤气体中的酸性气体除去的酸性气体洗涤装置及其方法。背景技术
在燃烧可燃性废弃物进行气化时，该燃烧气体及生成气体(以下称为被洗涤气体)中含有氯化氢、硫氧化物、氮氧化物、硫化氢等酸性气体。多数时候，这些酸性气体只以ppm级微量地含在被洗涤气体中，虽然只有极微量，但是不仅对人体具有毒性，而且还对气体处理设备具有腐蚀性，使各种各样的催化剂中毒，因此必须将其除去。
作为去除性酸性气体的手段，通常采用与固体或液体碱剂接触进行中和吸收处理的方法。在使被洗涤气体与碱溶液接触进行湿式洗涤方法中，碱性溶液的pH维持得越高，则酸性气体的吸收去除性越高，但在燃烧可燃性废弃物使之气化所得到的燃烧气体和生成气体中，多数情况下含有二氧化碳，其浓度从百分之几到百分之十几，与上述酸性气体只有几ppm的浓度相比，二氧化碳的浓度显得格外地高。因此，在用碱剂对酸性气体进行中和处理时，该二氧化碳与碱剂反应，消耗碱剂，为维持去除酸性气体所需足够的pH，则需要大量的碱剂，因而到目前为止，由于经济上的原因只能牺牲酸性气体地吸收除去性能。
在湿式洗涤方式中，由于被洗涤气体与洗涤液之间进行热交换，因此在洗涤高温的被洗涤气体时，需进行洗涤液冷却。但在用大气压下运转的湿式洗涤器洗涤高温被洗涤气体时，洗涤液从被洗涤气体中回收的热为100℃以下的低温热，多数情况在冷却塔等设备中被散失到大气中，因此无法有效地利用。
近年来，由焚烧炉产生的二噁英已成为了社会问题，作为二噁英产生的最主要的原因据说是在250～500℃的温度范围内焚烧飞灰在催化剂作用下发生二噁英的再合成反应。因此，预计今后将普及从二噁英的再合成温度以上的温度对气体进行急冷的系统，该急冷系统采用湿式洗涤方法的可能性高，此时由于有更多的低温排热发生，因此希望有能够有效利用低温排热的手段。
另一方面，由于二噁英问题及添埋土地的不足，作为可燃性废弃物的处理方法，将废弃物热分解、气化，将产生的气体和飞灰供给高温熔融炉进行渣化处理的气化熔融系统不断普及，但在气化熔融系统中，作为部分燃烧用氧气的稀释剂，需要蒸汽、二氧化碳等气体。
特别地，当用流化床作为气化炉时，为维持流态化，需要供给一定量以上的流化气体。由于流化气体同时也为氧化剂，在用空气作为流化气体，以高发热量可燃性废弃物作为原料时，为了维持流态化，即使空气供给量为最低限，有时氧气也会过剩，因此有时需要作为流化气体的氧气浓度调整剂的气体。
此外，近年来，不使可燃性废弃物完全燃烧而气化，作为燃料气体利用的尝试一直在进行，用于气化的气化剂，即作为氢原子、氧原子的供给源的水蒸汽、二氧化碳的需求不断提高。此外，近年来，将上述获得的燃料气体进一步精制，制造氢气，供给燃料电池从而发电的尝试也在不断地进行。一旦燃料气体中二氧化碳和氮气的混入量增多，则精制时消耗的动力也增大，因此如何减少生成气体中二氧化碳和氮气的混入量成为重要的课题。
由于湿式洗涤的低温排热大量产生，因此当有地区热供给等负荷时，可以有效地利用。但通常废弃物焚烧设施多位于距住宅区较远的地区，无有效的热利用地区，因此现实情况是，专门在与焚烧设施相邻的地方，建造温水池或温室对低温废热进行利用。
另一方面，在气化处理中，处理一年比一年要求得高，因此现实情况是，为了使用优质的蒸汽作为上述氧气稀释用气体，能量的消耗量在不断地增加。发明的公开
鉴于上述现状，本发明的目的在于提供一种酸性气体的洗涤装置及其方法，其通过有效地利用湿式洗涤的低温排热，产生水蒸汽和二氧化碳，不仅提高了能量效率，而且能够将湿式洗涤酸性气体的除去性能显著提高。
此外，本发明的目的还在于提供一种将上述酸性气体洗涤装置与气化装置组合的可燃物的气化系统和将上述酸性气体洗涤装置与焚烧装置组合的可燃物的焚烧系统，以及将上述可燃物的气化系统与燃料电池发电系统组合的可燃物的气化燃料电池发电系统。
为了实现上述目的，本发明中的酸性气体洗涤装置由使被洗涤气体与碱溶液接触的气体洗涤器、以及具有碱溶液冷却功能和碱再生功能的再生器构成。
本发明所涉及的酸性气体的洗涤方法，是通过使含有二氧化碳的被洗涤气体与含有碱剂的气体洗涤液接触而将该被洗涤气体中的酸性气体除去，其特征在于，上述气体洗涤液通过与成分不同于上述被洗涤气体成分的再生用气体接触而再生，将再生的气体洗涤液用作上述含有二氧化碳的被洗涤气体的洗涤液。
供给气体洗涤器的被洗涤气体与作为洗涤液的碱溶液以对向流动接触，二氧化碳与被洗涤气体中的酸性气体一同被吸收到洗涤液中。被洗涤气体中粉尘成分也被洗涤液吸入，因此被洗涤气体便成为了以在碱溶液中溶解度小的氧气、一氧化碳、氢气、饱和状态的水蒸汽、以及未能溶于碱溶液的二氧化碳为主要成分的洁净气体。
吸收了酸性气体和二氧化碳的碱洗涤液被输送到再生器，在再生器中，通过和与被洗涤气体成分不同的再生用气体例如空气接触，产生蒸汽，直到其压力达到再生器内的温度下的饱和水蒸汽压。 饱和水蒸汽压如表1所示。
表1
运转温度与饱和水蒸汽压单位 温度 ℃ 60 80 90 95 150 200 250 饱和水蒸 汽压 bar 0.20 0.47 0.70 0.85 4.80 15.50 40.00
例如，再生器在大气压(约0.1MPa(1bar))、80℃下运转时，从再生器排出的再生器排放气体中伴有47％的水蒸汽。在该蒸发时，洗涤液失去了蒸发潜热而被冷却。当然，当再生用气体伴有大于再生器内饱和蒸汽压以上的水蒸汽时，在再生器中无水分蒸发，则在再生器中洗涤液冷却无法进行。
此外，如果使用不含二氧化碳的气体作为再生用气体，使再生器的运转压力比气体洗涤器压力低，则由于再生器内气相的二氧化碳的分压差，二氧化碳从碱性洗涤液中被脱出。由于二氧化碳释放出来，碱性洗涤液的pH上升，碱性洗涤液的酸性气体吸收能力得以再次恢复。
伴随有水蒸气及脱离出来的二氧化碳的再生器排放气体，可作为上述可燃性气化用的气化剂和氧化剂稀释用气体。另外，在使用空气和氧气作为再生用气体时，可原样利用再生器排放气体作为氧化剂·气化剂的混合气体。
通过再生器而恢复了酸性气体吸收功能的碱洗涤液再次输送到气体洗涤器。当使用空气作为再生用气体时，在再生器中从洗涤液中有水分蒸发产生时，或洗涤液的一部分常时间被吹拂时，则需补给气体洗涤液。理想地，由于该补给液是使用比循环的洗涤液更洁净的液体，因此与补给用的碱剂一起被供给气体洗涤器的最上部，即被洗涤气体流的最下游，从而提高了气体洗涤效果。
由于在进行气体洗涤的同时，在气体洗涤液中因酸性气体的吸收反应而产生的盐类逐渐地浓缩，因此为了防止浓缩需进行适当的吹拂。此外，当被洗涤气体中水蒸汽的伴随比例高，洗涤液量不断增加时，则需对洗涤液进行吹拂，但由于这样吹拂后碱剂也伴随着被排出，因此需注意浓缩产生的废弃。
为了尽可能将洗涤液的碱再生度提高，将气体洗涤效果提高，将再生器设计为例如串联的多段更有效。原因在于，化学反应连续进行时，如果是相同的反应时间，采用多段反应器进行系列反应比在一个完全混合反应器中进行反应的反应率高。被洗涤气体与洗涤液以对向流动接触时，采用多段的再生器具有同样的效果，但由于无法避免因洗涤液的流动方向而产生的混合，因此与采用多段的再生器相比，碱再生度低。
当能够利用气体组成不同的多种气体作为再生用气体时，通过设计对应于各自再生用气体的独立再生器，各个再生器作为不同目的的再生器发挥其功能。此外，通过将各个再生器串联使用，并在顺序上下一番工夫，可以获得更高的再生。
此外，本发明所涉及的酸性气体的洗涤装置，是将气体洗涤器和洗涤液再生器分别分为2段。即，其由使被洗涤气体与含有第1碱剂的第1气体洗涤液以对向流动接触的第1气体洗涤部、使从第1气体洗涤部出来的被洗涤气体与含有第2碱剂的第2气体洗涤液以对向流动接触的第2气体洗涤部、使与被洗涤气体成分不同的第1再生用气体和第1气体洗涤液接触的第1洗涤液再生器、使与被洗涤气体成分不同的第2再生用气体和第2气体洗涤液接触的第2洗涤液再生器、在上述第1气体洗涤部和第1洗涤液再生器之间设置的使第1洗涤液循环的循环装置以及在上述第2气体洗涤部和第2洗涤液再生器之间设置的使第2洗涤液循环的循环装置构成。附图的简要说明
图1所示的为本发明基本的实施例。
图2所示的为将本发明的设备构成简化后的改良型实施例。
图3所示的为在本发明基本的实施例中将再生器设计为2段的实施例。
图4所示的为将本发明的再生器设计为2段的改良型实施例。
图5所示的为利用本发明的可燃物气化系统的第1实施例。
图6所示的为在利用本发明的可燃物气化系统中再生器被设计为2段的实施例。
图7所示的为利用本发明的可燃物气化燃料电池发电系统的第1实施例。
图8所示的为利用本发明的可燃物气化燃料电池发电系统的第2实施例。
图9所示的为在利用本发明的可燃物气化燃料电池发电系统的第2实施例中，本发明的第1具体实施形态。
图10所示的为在利用本发明的可燃物气化燃料电池发电系统的第2实施例中，本发明的第2具体实施形态。
图11所示的为利用本发明的可燃物气化燃料电池发电系统的第3实施例。
图12所示的为在利用本发明的可燃物气化燃料电池发电系统的第3实施例中本发明的具体实施形态。
图13所示的为在利用本发明的可燃物气化燃料电池发电系统的第2实施例中本发明的第3具体实施形态。
图14所示的为在本发明的基本实施例中洗涤器和再生器被分别设计为2段时的实施例。
图15所示的为在本发明的第3实施例中洗涤器和再生器被分别设计为2段时的具体的实施形态。
图16所示的为利用本发明的可燃物气化燃料电池发电系统的第4实施例。
图17所示的为在利用本发明的可燃物气化燃料电池发电系统的第4实施例中气化单元典型的实施形态。
图18所示的为在利用本发明的可燃物气化燃料电池发电系统的第4实施例中原料加料器的构成图。
图19所示的为在利用本发明的可燃物气化燃料电池发电系统的第4实施例中原料加料器另一个例子的构成图。
图20所示的为利用本发明的可燃物气化燃料电池发电系统的第5实施例中，气化单元及氢气精制单元典型的实施形态。本发明实施的最佳形态
用表示本发明第1实施形态的图1对本发明的具体实施例进行说明。在以下图1～图20所示的实施例中，同一或对应的部件或要素用同一符号表示，以后不再说明。从气体洗涤器A的下部导入的被洗涤气体30与从气体洗涤器A内部上方供给的含有碱液的洗涤液40接触，在冷却的同时，硫化氢、氯化氢、硫化羰、硫氧化物、氮氧化物、二氧化碳等酸性气体和粉尘被除去。
被洗涤气体为焚烧城市垃圾等含氯废弃物排放的气体时，被洗涤气体进入被洗涤气体的气体洗涤器A的供给温度通常在200℃左右，该温度在经过300℃左右～470℃左右的二噁英再合成温度范围后，被洗涤气体中含有二噁英的可能性增大，二噁英在洗涤液中移动浓缩的可能性增大。因此，在洗涤焚烧都市垃圾等含氯废弃物排放的气体时，为避免经过二噁英的再合成温度范围，被洗涤气体30进入气体洗涤器A的供给温度应在480℃以上，最好在500℃以上。
被洗涤气体为对都市垃圾等含氯废弃物进行热分解气化而得到的气体时，由于有还原气氛，因此二噁英的再合成可能性明显减小，所以被洗涤气体可以以200℃的温度供给气体洗涤器A，优选300℃以上，更优选为350℃以上，进一步优选为500℃以上。
供给洗涤液的碱液可以为任何有机碱和无机碱，从热稳定性方面考虑，优选使用无机碱化合物。特别希望使用碱金属的氢氧化物—氢氧化钠和氢氧化钾。此外，也可以使用碱金属的碳酸盐—碳酸钠和碳酸钾。作为一具体实例，在使用K2CO3作为碱剂时，气体洗涤器中的吸收反应式如下所示。
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
由于上述吸收反应为放热反应，所使用的洗涤液的温度越低越有利。例如，气压为常压(1个大气压)时，进入气体洗涤器A的洗涤液入口温度TLAI可以为100℃以下，但为了使被洗涤气体中所含有的水蒸汽尽可能凝结，使气相中二氧化碳维持高的分压，使尽可能多的二氧化碳被洗涤液吸收，因此优选使入口温度在80℃以下，进一步优选在60～75℃的温度范围内。
位于气体洗涤器A下部的洗涤液温度TLAE，由于受到被洗涤气体的加热，因此其理所当然要比上述位于上部的洗涤液温度高，可以使TLAE与TLAI的温度差在20℃以下，优选使其在10℃以下。对该温度差进行制约，其原因在于，如果TLAE的温度过高，则好不容易吸收的二氧化碳在洗涤器A的下部再次被脱出，气体洗涤器A的二氧化碳气体的吸收性能降低。该温度差通过调整洗涤液的循环量来进行控制。在气体洗涤器A的下部，被洗涤气体30中所含有的水蒸汽通过与洗涤液进行接触，在快速冷却下凝结，由于往上部温度下降，因此进一步凝结，在吸收塔中虽然CO2的吸收也在进行，但CO2的分压下降得小，CO2维持高的分压。因此，洗涤液对CO2的吸收驱动力仍维持较高的水平，提高了吸收效果。
这样，通过在气体洗涤器A中使气体中的水蒸汽凝结，不仅使水蒸汽的潜热得以回收，而且能够提高气体洗涤器A中CO2的吸收效果，因此进入气体洗涤器A的洗涤液入口温度TLAI和下部洗涤液温度TLAE、以及TLAE与TLAI的温度差保持在适当的范围内是很重要的。另外，从上述叙述中可以知道，作为被洗涤气体30的组成，当二氧化碳的含有率一定时，水蒸汽的含有率越高，即干气体中二氧化碳的比例越高，根据本发明，气体洗涤器中CO2的吸收条件变得有利。
洗涤后的被洗涤气体30被进一步用补给洗涤液41a进行净化，其中补给洗涤液41a为通过向供给于洗涤液的补给用而且比较澄清的补给液45a中供给补充用的碱剂46而获得，用湿气分离器将雾去除后，便成为洁净的洗涤后气体31。被洗涤气体30为焚烧排放气体时，洗涤后气体31可以在实施冷却、去除凝结水等防止白烟的对策后原样排放到大气中。被洗涤气体30为含有可燃气体成分的有用气体时，可以将洗涤后气体31用于燃料气体等各种各样的用途。
为了提高被洗涤气体与洗涤液的接触效率，达到提高洗涤液一方与气体接触的表面积，而且洗涤液遍及气体洗涤器A的内部气体全部流路的效果，供给洗涤液理想的方式是采用喷雾的方式，在洗涤液的供给方面不采用特别的手段，可以通过在气体洗涤器A内部填充接触促进用填充材料5a来提高气液的接触效率。当然，最好既采用喷雾的方式供给洗涤液，又使用接触促进用填充材料。
从气体洗涤器A的下部抽出的洗涤液40a，通过循环泵4a供给再生器B。被洗涤气体中含有粉尘时，在从气体洗涤器中抽出洗涤液时，须努力想办法使其不伴有粉尘，例如，将洗涤液从气体洗涤器A的下部侧面抽出，在气体洗涤器A的垂直下方设置使粉尘等固体成分沉淀分离的沉淀槽8。但是，当被洗涤气体30的含尘浓度高，流入气体洗涤器A的粉尘负荷过大时，最好在气体洗涤器A的上游设置诸如旋风除尘器、袋滤器和瓷滤器的干式集尘器7，以减轻进入气体洗涤器的粉尘负荷。
通过再生器的下部，再生用气体35b被供给再生器B，与气体洗涤器A同样进行与洗涤液的气液接触。在再生用气体35b与洗涤液进行热交换的同时，放出溶解在洗涤液中的被洗涤气体中的各种气体成分和水蒸汽，以保持再生器B出口气体温度下的气液平衡状态，即饱和状态，伴随着那些气体，作为再生器排放气体36b被排出。再生用气体35b与洗涤液接触后，用补给洗涤液41b进一步净化。另外，再生器排放气体36b中的雾用湿气分离器6b去除。由于再生器排放气体36b伴有大量的水蒸汽，例如在存在着再生器蒸发量多，洗涤液减少的倾向时，必要时设置冷却器，对水蒸汽进行凝结，该凝结水作为洗涤液可以再次被利用。当然，该凝结水与洗涤液相比要澄清得多，因此可以作为补给液45a使用。
在再生器B内，水蒸汽、二氧化碳从洗涤水(洗涤液)中脱出。如果再生气体在再生器B内的滞留时间充分，水蒸汽在达到再生器B的运转温度下的饱和浓度前被蒸发，作为干气体成分，在溶解于碱性洗涤水(洗涤液)中的被洗涤气体成分与再生器B中流动的再生用气体达到脱离—吸收平衡前，其被脱出。再生器B内脱出的干气体的主要成分为二氧化碳，由于二氧化碳的脱出而使洗涤液的pH迅速回复，因此几乎不存在洗涤液中吸收的酸性气体脱出。
再生器B中的碱再生反应式如式(7)所示。此外，为了防止吸收的酸性气体脱离，可以向洗涤液中注入氧化剂，将硫氧化物等还原性物质氧化。作为氧化剂，可以使用次氯酸钠和二氧化氯等氯系氧化剂，次溴酸钠等溴系氧化剂，过氧化氢和臭氧等活泼的氧系氧化剂等。将次氯酸钠(NaClO)用作氧化剂时的反应式如式(8)～(10)所示。
(7)
(8)
(9)
(10)
在再生器B中，水分从洗涤液中蒸发，洗涤液由此丧失了蒸发潜热，并被冷却。
另外，在再生器B中，通过二氧化碳从洗涤水(洗涤液)中脱出，与二氧化碳相结合的洗涤液中的碱剂再次被释放出来，洗涤液中的碱度回复，因此能够抑制溶解在洗涤液中诸如硫化氢、硫化羰、氯化氢、硫氧化物、氮氧化物等的酸性气体成分在再生器B内脱出。将碱度回复的洗涤液再次循环进入洗涤器A，从而实现了碱剂的循环利用。
作为导入再生器B的再生用气体35b，如果为气态物质，可以使用任何成分的气体，根据目的的不同，主要选取使用空气、氧气、氮气、氩气、水蒸汽、氢气、一氧化碳、二氧化碳及它们的混合气。在选取再生用气体时，其原则为选取再生器中将要脱出的气体成分的分压尽可能低的气体。例如，以脱出二氧化碳为目的时，选取二氧化碳含有比例尽可能低的气体，以洗涤液的冷却或提高蒸汽回收量为目的时，选取水蒸汽含有比例尽可能低的气体。此外，将再生器排放气体供给气化单元时，最好使用氧气浓度尽可能高的气体。
滞留在再生器B下部的洗涤液的温度TLBE，根据目的的不同可以任意设定。该TLBE的温度控制根据再生用气体35b的流量、温度、湿度以及洗涤液的循环流量来确定，通常在再生用气体35b的流量、温度、湿度一定时，通过控制洗涤液流量对TLBE进行温度控制。想要提高饱和水蒸汽的发生量和二氧化碳的脱出量时，可以尽可能使TLBE保持高的温度，但由于伴随着水蒸汽的产生潜热被失去，因此TLBE比TLBI(进入再生器B的洗涤液入口温度)还要低。为了使TLBE与理想的TLAI相吻合，必要时可以在再生器的下部设计热交换器，进行加热或冷却。
如前所述，由于再生用气体35b而产生的洗涤液冷却，通过显热的直接热交换以及伴随再生器排放气体36b的蒸汽的蒸发潜热从洗涤液被夺去而实现，当该冷却能力超过从气体洗涤器A中的被洗涤气体30回收的热量时，可以通过调整洗涤液的循环流量对TLBE进行温度控制。但如果上述冷却能力比从洗涤器A中的被洗涤气体30回收的热量小时，则须再生器B以外的其他冷却洗涤液的手段。
从气体洗涤器A向再生器B供给洗涤液时，最好设计气液分离器3a，这样可以尽量事先去除未溶解于洗涤液中而混入的被洗涤气体成分。特别是当被洗涤气体为可燃性气体，再生用气体为含有氧气的气体时，为了防止爆炸事故的发生，气液分离器的作用特别重要。
在气液分离器3a中分离的气体成分为含有与被洗涤气体成分大致相同成分的气体，但从气体洗涤器A流入气液分离器3a的洗涤水(洗涤液)，在洗涤水(洗涤液)的循环通路中，由于二氧化碳的溶解，pH最小，洗涤液中吸收的酸性气体容易脱出，因此返回到气体洗涤器A内的被洗涤气体流的最上层，可以进行再次洗涤。
在再生器B中，脱出二氧化碳并蒸发水分而被冷却的洗涤水(洗涤液)再次被导入洗涤器A，但当被洗涤气体中含有粉尘时，由于有时在洗涤液中会伴有大量的粉尘成分，因此从再生器B将洗涤液抽出时，与气体洗涤器A的情况相同，须努力想办法使其不伴有粉尘。
另外，将洗涤液从再生器B返回洗涤器A时，最好设置气液分离器3b，这样可以尽量将不溶解于洗涤液而混入的再生用气体成分事先除去。特别地，当被洗涤气体为可燃性气体，再生用气体为含有氧气的气体时，为了防止氧气与可燃性气体的混合，该气液分离器的作用就变得相当重要了。
由该气液分离器3b分离的气体成分，在再生用气体成分中混入了水蒸汽以及视情况不同非常少量的二氧化碳，因此可以与再生器B产生的再生用气体直接混合。
当然，本发明中气体洗涤器A和再生器B的运转压力可以根据适当的工艺任意选定，图1所示的实施例为再生器B的气相部分的运转压力Pb可以不依赖于气体洗涤器A气相部分的运转压力Pa任意设定的设备构成。如果再生器一方的压力高，有利于实现再生器排放气体36b的有效利用。
相反，如果将再生器B的气相部分的运转压力设定得比气体洗涤器A的气相部分的压力低，则再生用气体的用途受到限制，但由于气体洗涤器A与再生器B各自气相部分二氧化碳的分压差增大，因此如果再生器B的出口气体温度相同，则有二氧化碳的放出量增多、碱剂的再生性能提高的优点。
进入气体洗涤器A并由碱剂构成的补给液45a，对其供给量进行控制以使测定的洗涤液的pH达到规定值，但为了恰当控制，如图1所示，在气体洗涤器A中，可以使新补给的碱剂46与流入的洗涤液混合后，测定该混合后洗涤液的pH。原因在于，这样做可以直接确认补给碱剂的效果，因此可以将控制滞后限制在最低限以内。
通过调节可以使洗涤液的pH值为7～14，优选9～12，更优选为10～11。
在图1中，符号10a表示补给液调节阀，15a表示碱剂补充量调节阀，16a和16b表示气液分离器水平调节阀，18a和18b表示水平调节阀。此外，70a、70b、71a、71b为水平调节阀，73为流量调节计，75a为pH调节计。
图1所示的实施例仅为本发明的一种实施形态，当本发明装置的设置场所在竖直方向十分充足时，可以如图2所示分别使气体洗涤器A与气液分离器3a，再生器B与气液分离器3b一体化，减少洗涤液循环泵等的设备台数，尽量使其简化。通过使其具有这样的构成，只需要控制酸性气体洗涤装置内洗涤液的量，并通过测定再生器B内滞留的洗涤液面水平和洗涤液循环量控制进入气体洗涤器A的补给液的供给量就可以了，因此非常简单。
在图2中，流入气体洗涤器A的被洗涤气体30与前面说明的图1的情况完全相同，与在循环的洗涤液40或补给液45a中添加了碱剂46a的补给洗涤液41a接触而被洗涤。与被洗涤气体30接触洗涤后，洗涤液及补给液被汇集在集液板11a处，自然流到下部的气固液分离部A1中。连接于集液板11a下部的流下管12a的下端接近在气固液分离部A1滞留的滞留水的底部，流下的洗涤液被供给到滞留水的底部附近。
在气固液分离部A1设置堰13a，洗涤液流入滞留液底部附近后，上升并流过堰13a，从气体洗涤器A中抽出。洗涤液中含有的SS(固体)成分，与上升流逆向而沉淀，从而实现了固液分离。从气体洗涤器A的底部可以回收高浓度的废液泥浆9a。此外，由于堰13a内侧的滞留液面常常保持稳定，因此在洗涤液液面处，气体被迅速地进行气液分离。
气固液分离部A1中洗涤液的上升速度慢，则固液分离性能提高，但由于有必要增大装置的横截面积，因此其上升速度须在适当的范围内进行设计，通常为50mm/s以下，优选10mm/s以下，更优选在5mm/s以下。但由于胶态的SS成分无法采用沉淀处理进行分离，因此当这种SS成分多的时候，须用分离膜对洗涤液的一部分进行过滤处理等与沉淀分离手段不同的手段，将固体成分从洗涤水(洗涤液)中去除。
为了提高固液分离效果，以使SS成分凝聚为目的，可以使用无机或有机高分子系凝聚剂等。此外，当SS负荷过高，无法通过沉淀方法容易地进行固液分离时，可以在气体洗涤器A的上游设计旋风除尘器或滤器等干式集尘装置7，事先将被洗涤气体中的粉尘成分去除。
从气体洗涤器A中抽出的洗涤液以自然向下流动的方式供给再生器B。此时，当具有足够的高低差时，可以采用喷雾方式将洗涤液供给再生器B，但当不具有足够的高低差，不允许有循环水的压力损失时，不采用特别的手段，可以向在再生器B内设置的接触促进用填充材料的上部进行供给。
再生器B的气层部压力Pb[Pa]用气体洗涤器A内的气层部压力Pa[Pa]、堰13a越流后的滞留洗涤液面水平Ha[m]、洗涤液再生器B的入口水平Hbi[m]、洗涤液比重ρ[kg/m3]、以及重力加速度g[m/s2]、洗涤液从气体洗涤器A到再生器B的压力损失ΔPab[Pa]，通过下式表示。
Pb＝Pa+ρ·g(Ha-Hbi)-ΔPab (11)
处理基本上在常压附近运转的城市垃圾焚烧炉的燃烧排放气体时，Pa保持在比大气压低2～7kPa，优选3～6kPa，更优选为4～5kPa。另外，Pb随再生器排放气体用途的不同而发生变化，当再生器排放气体被用作流化床炉的流化气体时，优选将其设定为比大气压高20～50kPa，如果用绝对压力表示，Pa被设定为94～99kPa，Pb被设定为121～151kPa。当然，不将流化床炉用于气化单元时，不需流化压力，因此即使将再生器排放气体用作气化单元的气化剂，Pb也可以为将供给管道中的抵抗分压加于气化单元的运转压力的压力。
与图1中说明的再生器完全相同，根据目的的不同而不同的再生用气体35b被供给于再生器B，与洗涤液接触并被排出。再生器B的下部设置与气体洗涤器A相同的气固液分离部B1，与再生用气体35b接触后的洗涤液被汇集在集液板11b处，自然流到下部的气固液分离器B1中。连接于集液板11b下部的流下管12b的下端接近在气固液分离部B1滞留的滞留水的底部，流下的洗涤液被供给于滞留水的底部附近。
在气固液分离部B1设置堰13b，洗涤液流入滞留液底部附近后，上升并流过堰13b，从气体洗涤器B中抽出。洗涤液中含有的SS(固体)成分，与上升流逆向流动而沉淀，从而实现了固液分离。从再生器B的底部可以回收高浓度的废液泥浆9b。此外由于堰13b内侧的滞留液面常常保持稳定，因此洗涤液中混入的气态气体在洗涤液液面处被迅速地进行气液分离，能够防止其伴随在抽出的洗涤液中。
与气体洗涤器A相同，再生器B中气固液分离部B1中洗涤液的上升速度慢，则固液分离性能提高，但由于有必要增大装置的横截面积，因此其上升速度须在适当的范围内进行设计，通常为50mm/s以下，优选10mm/s以下，更优选在5mm/s以下。
与气体洗涤器A相同，为了提高固液分离效果，以使SS成分凝聚为目的，可以使用无机或有机高分子系凝聚剂。此外，当SS负荷过高，无法通过沉淀方法容易地进行固液分离时，可以在再生器B的上游设计旋风除尘器或滤器等干式集尘装置，事先将再生用气体中的粉尘成分去除。
再生用气体35b不含有粉尘时，则不需在再生器B中进行固液分离，不需从最下部将泥浆抽出，从而将再生器B的内部构造简化，但须具备气液分离功能，从保持液面处于稳定状态的角度出发，理想的构造如图2所示。
从再生器B中抽出的洗涤液通过洗涤液循环泵4b返回气体洗涤器A。在这里控制洗涤液量的方法为，首先测定流过再生器B的堰13b后的洗涤液面水平，将其转化为电信号。将该水平信号输入水平调节计70b。为使液面达到所定的值，当需要对洗涤液进行补给时，水平调节计70b输出信号，打开补给液调节阀10a，关闭废液调节阀17a，当洗涤液量增加，需要从循环系内排出时，水平调节阀70b输出信号，关闭补给液调节阀10a，打开废液调节阀17a。
当然，可以向再生器B供给补给液，或排出废液。特别地，在再生器内生成反应沉淀物时，须将废液/泥浆从再生器B中抽出。此外，与气体洗涤器A相同，在再生器B中，通过向再生器内的再生用气体流的最下流侧供给新的补给液，提高从再生器B中排出的再生用气体的洗涤效果，从而使该气体的利用价值进一步提高。
向再生器B供给补给液，或从再生器B排出废液时，与阀10a和17a相同，通过将水平计70b发出的控制信号作用于补给液调节阀10b和废液调节阀17b，可以进行循环洗涤液量的控制。在图2中，符号5a和5b为接触促进用填充材料。此外，符号19为洗涤液循环流量调节阀，符号41b为补给洗涤液。
如图2所示的实施例那样，通过采用自然流下的方式，工艺得以简化，控制系的数量减少，系统的稳定度提高。
图3所示为本发明第2个实施形态的实施例，其中采用再生器B和第2再生器C共2段对进行碱剂再生，从而使碱剂的再生功能进一步提高。有关第1再生器B的功能与图1的说明相同。从第1再生器B抽出的洗涤液供给第2再生器C。与上述再生器B完全相同，根据目的不同而成分不同的再生用气体35c被供给第2再生器C，与洗涤液接触，伴有饱和蒸汽及脱出二氧化碳，以再生器排放气体36c被排出到系统外。第2再生器C的构造与再生器B基本相同，从第2再生器C抽出的洗涤液再次被返回到气体洗涤器A中。
在图3中，符号10a为补给液调节阀，15a为碱剂补充量调节阀，16a、16b、16c为气液分离器水平调节阀，18a、18b、18c为水平调节阀。此外，符号70a、70b、70c、71a、71b、71c为水平调节阀，73为流量调节计，75a为pH调节计。
图3所示的实施例仅为本发明的一种实施形态，当本发明装置的设置场所在竖直方向十分充足时，可以如图4所示分别使气体洗涤器A与气液分离器3a，再生器B与气液分离器3b，再生器C与气液分离器3c一体化，减少洗涤液循环泵等设备的台数，尽量使其简化。
在图4中，从再生器B中抽出的洗涤液以自然向下流动的方式供给第2再生器C。此时，当第1再生器B内洗涤液液面水平与第2再生器的洗涤液供给液面具有足够的高低差时，可以采用喷雾的方式将洗涤液供给第2再生器C，但当不具有足够的高低差，不允许有循环水的压力损失时，不采用特别的手段，可以向在第2再生器C内设置的接触促进用填充材料5c的上部进行供给。
第2再生器C的气层部压力Pc[Pa]用第1再生器B内的气层部压力Pb[Pa]、堰13a越流后的滞留洗涤液面水平Hb[m]、洗涤液第2再生器C的入口水平Hci[m]、洗涤液比重ρ[kg/m3]、以及重力加速度g[m/s2]、洗涤液从再生器B到第2再生器C的压力损失ΔPbc[Pa]，通过下式表示。
Pc＝Pb+ρ·g(Hb-Hci)-ΔPbc (12)
与上述再生器B完全相同，根据目的的不同而成分不同的再生用气体35c被供给于第2再生器C，与洗涤液接触而被排出。第2再生器C的构造与再生器B基本相同，在下部设置气固液分离部C1，与再生用气体35c接触后的洗涤液被汇集在集液板11c处，自然流到下部的气固液分离器C1中。连接集液板11c下部的流下管12c的下端接近在气固液分离部C1滞留的滞留水的底部，流下的洗涤液被供给于滞留水的底部附近。
在气固液分离部C1设置堰13c，洗涤液流入滞留液底部附近后，上升并流过堰13c，从第2再生器C中抽出。洗涤液中含有的SS(固体)成分，与上升流逆向流动而沉淀，从而实现了固液分离，从第2再生器C的底部可以回收高浓度的废液泥浆9c。此外由于堰13c内侧的滞留液面能够常常保持稳定，因此气态气体在洗涤液液面处被迅速地进行气液分离，能够防止其伴随在抽出的洗涤液中。
与第1再生器B相同，第2再生器C中气固液分离部C1中洗涤液的上升速度慢，则固液分离性能提高，但由于有必要增大装置的断面积，因此其上升速度须在适当的范围内进行设计，通常为50mm/s以下，优选10mm/s以下，更优选在5mm/s以下。为了提高固液分离效果，以使SS成分凝聚为目的，可以使用无机或有机高分子系凝聚剂。但由于胶态的SS成分无法采用沉淀处理进行分离，因此当这种SS成分多的时候，与第1再生器B相同，须采用分离膜对洗涤液的一部分进行过滤处理等与沉淀分离手段不同的手段，将固体成分从洗涤水(洗涤液)中去除。
再生用气体35c是不含有粉尘的气体时，则不需在第2再生器C中进行固液分离，不需从最下部将泥浆抽出，从而将第2再生器C的内部构造简化，但须具备气液分离功能，从保持液面处于稳定状态的角度出发，理想的构造是使其具有与气体洗涤器A和第1再生器B相同的构造。
从第2再生器C中抽出的洗涤液通过洗涤液循环泵再次供给气体洗涤器A。在这里控制洗涤液量的方法为，首先测定流过第2再生器C的堰13c后的洗涤液面水平，将其转化为电信号。将该水平信号输入水平调节计70c。为使液面达到所定的值，当需要对洗涤液进行补给时，水平调节计70c输出信号，打开补给液调节阀10a、10b、10c，关闭废液调节阀17a、17b、17c。当洗涤液量增加，需要从循环系内排出时，水平调节阀70c输出信号，关闭补给液调节阀10a、10b、10c，打开废液调节阀17a、17b、17c。在图4中，符号为6c为湿气分离器，符号36b、36c分别为再生器排放气体。此外，符号41c为补给洗涤液。
与上述第1、第2再生器相同，再生器当然也可以采用3段以上的系列。
采用本发明酸性气体去除装置的可燃物气化系统的实施例如图5所示。在本实施例中，加热产生酸性气体的可燃物1在气化单元110中气化后，导入热回收单元120，进行热回收后，以气体洗涤器A作为进行洗涤的系统，使用进入气化单元的氧化剂气体作为碱再生器B的再生气体。气化单元110由采用低温气化炉112和高温气化炉114的2段气化单元构成。热回收单元120由高温热交换器121和热回收锅炉122构成。气化单元用的氧化剂50作为再生气体供给再生器B，在再生器排放气体36b中含有再生气体成分和饱和水蒸汽、以及脱出的二氧化碳，这些在气化单元中作为气化剂发挥作用。氧化剂通常可以使用空气、富含氧气的空气、高浓度氧气、纯氧气等，当然，如果是含有氧气的气体，任何气体都可以。
再生器排放气体36b可以与气化单元后的高温生成气体进行热交换而加热，在本实施例中，被加热侧的介质被导入加热到500℃以上温度的高温热交换器121中，被加热到500℃以上，优选600℃以上，更优选700℃以上，作为加热排放气体37供给气化炉。此外，象本实施例那样，气化单元由多个气化炉构成，当供给各个气化炉的氧化剂的适宜氧气浓度不同时，可以向加热排放气体供给氧化剂对氧气浓度进行调整。在本实施例中，氧化剂50供给加热排放气体37，加热排放气体供给高温气化炉114。
采用本发明酸性气体去除装置的可燃物气化系统的第2个实施例如图6所示。在本实施例中，再生器利用了2段的酸性气体除去装置(第1再生器B和第2再生器C)。与图5相同，加热产生酸性气体的可燃物1在气化单元110中气化后，导入热回收单元120，进行热回收后，在气体洗涤器A中洗涤。使气化单元用氧化剂50作为第1再生器B的再生气体，将再生器排放气体36b导入高温热交换器121，加热到500℃以上，优选600℃以上，更优选700℃以上，成为加热排放气体37后，作为氧化剂和气化剂的混合气体供给气化单元。氧化剂50通常可以使用空气、富含氧气的空气、高浓度氧气、纯氧气等，当然，如果是含有氧气的气体，任何气体都可以。
在图5和图6的实施例中，将气化单元用的氧化剂用作再生用气体，在冷却气体洗涤液的同时，再生器排放气体36b的氧气被从洗涤液中放出的水蒸汽和二氧化碳稀释，尽管这样导入高温热交换器121中，但能够减轻由于氧化而产生的材料腐蚀的程度，另外，通过在高温热交换器121中被加热，再生器排放气体中的饱和水蒸汽成为过热蒸汽，不仅能够防止由于蒸汽的冷凝而导致的ドレンアタツク，而且通过回收宝贵的高温显热供给气化单元110，能够提高冷气体效率。
特别地，在图6的实施例中，第2再生器C用的再生气体35c可以为任何气体，根据不同的目的，可以为最价廉的容易利用的气体，因此适用范围广泛。
图7为将本发明适用于可燃物气化燃料电池发电过程时的实施例。可燃性废弃物等原料(可燃物)1供给到气化单元110，在这里产生的高温生成气体被送到热回收单元120以回收显热，温度被降低到200℃，优选350℃，更优选为500℃。回收的显热被用于生产蒸汽或气化剂的加热。被降温到500℃的生成气体被导入生成气体前处理单元130中本发明所涉及的气体洗涤器A中，在去除酸性气体的同时被冷却至60℃～90℃。当生成气体中含有的粉尘量及成分对气体洗涤器的性能产生特别恶劣影响时，可以在气体洗涤器的上游设计采用旋风除尘或过滤方法的干式集尘器，脱尘后再将其导入气体洗涤器A。
图7中气化单元110由低温气化炉112和高温气化炉114构成的2段气化炉组成，低温气化炉112在450℃～850℃，根据情况的不同，在450℃～950℃的温度下，进行原料的热分解和气化，因此理想的低温气化炉为流化床炉。高温气化炉114在1200℃～1500℃的温度下，在将有机成分完全气化的同时，将灰分渣化。当然，气化单元110如果具有将可燃成分气化的功能，可以为任何单元，不必象本实施例那样进行2段气化。
在图7的实施例中，气体洗涤器A的气相部运转压力Pa，为气化单元的运转压力减去在各单元中由于气体流动而产生的压力损失部分，当气化单元的运转压力为大气压时，其在大气压～大气压-10kPa的范围内，当然，由于气化单元的运转压力可以设定为任意压力值，因此气体洗涤器的运转压力也可以任意设定。但是，当运转压力设定为高压力值时，洗涤液的饱和温度也升高，因此生成气体的气体洗涤器出口温度可以设定为以洗涤液的饱和温度为上限的任意值。在下游的氢气制造单元140设置CO转化单元时，由于转化单元最适宜的温度为200℃，因此可以将气体洗涤器的运转压力提高到1550kPa以上，气体洗涤器出口生成气体温度能够提高到200℃。
在图7的实施例中，气体洗涤器的气相部运转压力Pa在95～99kPa间运转，生成气体被冷却到80℃以下，用气体压缩机(1)135使其升压至200～800kPa，供给氢气制造单元140。为了降低气体压缩机(1)135的消耗动力，可以在气体洗涤器的下游设计气体冷却器，以使气体中含有的水蒸汽凝结而被除去。氢气制造单元140由用于去除生成气体中硫成分的脱硫反应装置141、使生成气体中的一氧化碳与水反应而生成氢气和二氧化碳的转化反应装置142、用于压缩转化后气体的气体压缩机(2)145、用于吸收去除生成气体中的二氧化碳的二氧化碳吸收装置147、使少量残存于二氧化碳吸收后气体中的一氧化碳、二氧化碳与氢气发生反应而生成甲烷的甲烷化反应装置148、用储氢合金只吸收气体中的氢气以提高氢气的纯度并升压的氢气精制—升压装置149构成。为了除去生成气体中的一氧化碳，也可以代替甲烷化反应装置，而在二氧化碳吸收装置147的上游设置能选择性地燃烧一氧化碳的选择氧化装置。这时，甲烷化反应装置148就不需要了。
二氧化碳吸收装置147中可以采用胺吸收法，在胺吸收法中，流入气体的压力越高，则吸收时和再生时获得的二氧化碳的分压差越大，因此是有利的。在本发明中，为了能够升压到800kPa以上供给，设置二氧化碳压缩机(2)145。当然，当气体压缩机(1)升压十分充分时，不必设计二氧化碳压缩机(2)145。当设置气体压缩机(2)145时，为了降低其消耗动力，可以在转化反应装置142的下游设计气体冷却器80，以使气体中含有的水蒸汽凝结而被除去。
在氢气精制—升压装置149的排放气体中，含有甲烷、氮气、氩气和少量的氢气，甲烷吸收装置170只将甲烷吸收，残余的气体被排出。被回收的甲烷气体供给气化单元110，经过再次改性、精制，成为氢气的原料。
在氢气精制—升压装置149中，被精制为纯氢气后，供给燃料电池发电单元160。燃料电池通过使氢气和氧气发生反应而产生电、水和热，已开发的4种燃料电池按工作温度低的顺序排列依次为固体高分子型、磷酸型、熔融碳酸盐型、固体电解质型。图7中所示的为采用固体高分子型的燃料电池的实施例，当然，如果是以氢气、一氧化碳为燃料的燃料电池，可以使用任何燃料电池。
作为向燃料电池供给氧气的氧化剂，通常使用空气或纯氧气，但如果为主要含有氧气的气体，且不含有使燃料电池中毒的成分，可以使用任何气体。在本实施例中，作为氧化剂，使用由PSA法精制的80％以上、优选90％以上、更加优选93％以上的高浓度氧气。可以为纯氧气。附带说一下，当采用PSA法制造氧气时，氧气以外的气体成分为氮气和氩气。图7为使用高浓度氧气的实施例，作为供给燃料电池的氧化剂，其氧气在燃料电池内部被消耗大约50％，从氧极作为排放气体55被排出。排放气体55中含有对应其温度和压力的饱和水蒸汽，通过排放气体冷却器(气体冷却器)80，其被冷却到45～60℃，作为凝结水被回收。该凝结水基本上为纯水，具有非常高的利用价值，当无其他用途时可以作作气体洗涤器的补给水。
45～60℃的饱和水蒸汽压为10～20kPa，如果冷却的氧极排放气体为大气压，则其含有10～20％的水蒸汽，可作为再生用气体供给再生器。
由于燃料电池的氧极排放气体55完全不含有二氧化碳，因此适宜用作再生器B中的碱再生用气体。在本发明中，再生器B的气相部压力Pb维持在120～140kPa下运转，再生器排放气体36b可以伴有占气体总量5％以上的二氧化碳。
流入再生器的洗涤液的温度为70～99℃，氧极排放气体55与洗涤液相向流动接触，通过直接热交换被加热，加热到70～99℃。70～99℃的饱和水蒸汽压为31～99kPa。在这里，如果再生器的气相部压力为130kPa，则再生器排放气体中水蒸汽的比例为24％(＝31/130)～76％(＝99/130)。因此，作为再生用气体供给的燃料电池氧极排放气体在从洗涤水(洗涤液)中将再生器入口和出口的水蒸汽比例相差的部分带走的同时，将洗涤水(洗涤液)冷却。
从以上叙述可以看到，再生器排放气体成分由于再生器的运转温度的不同多少会有些差异，其由约5～10％的二氧化碳、大致相同含量的氮气和氩气、15～45％的氧气和24～76％的水蒸汽构成。该成分的气体作为供给气化单元的氧化剂和气化剂的混合气体，其组成无可挑剔，可以直接供给气化单元，必要时可以进一步增加水蒸汽和氧气，将其调整到含有最适合气化单元的成分。图7所示的实施例中，再生器B如同起到了气化剂发生装置的作用。在本发明中，之所以不使用空气作为燃料电池的氧化剂，是因为大量含有的氮气使气体压缩机(1)135和氢气制造单元140的动力消耗增大。在本实施例中，氧化剂中含有的氮气、氩气作为甲烷吸收装置170的排放气体被排出到系统外。
将本发明应用于气化燃料电池发电过程，可以产生以下列举的显著效果。
1.由于再生器的碱再生功能，不需大量消耗碱剂，并能够使供给气体洗涤器的气体洗涤液保持高pH，因此能大大提高气体洗涤单元的酸性气体吸收功能，使构成下游氢气制造单元的设备的耐久性得以提高。
2.由于洗涤水(洗涤液)在再生器中能够被冷却，因此供给冷却塔的废热减少，冷却水补给水的消耗量减少，并且所谓的白烟-降雨(附近的粉尘降落)问题减少。
3.由于在气化单元作为气化剂使用的蒸汽能够从洗涤液中回收，因此不需消耗优质的蒸汽，并且能够减少水的消耗量以及水处理所必需的能量。
4.由于以往在冷却塔作为废热被丢弃的低压蒸汽的潜热被还原到气化单元，因此能效提高。
5.二氧化碳从洗涤液中被脱离回收，作为气化剂供给气化单元，由于二氧化碳与蒸汽相比比热小，因此气化单元的升温热少量即可，冷气效率提高。
6.当将二氧化碳用作气化剂时，由于生成的气体富含比氢气利用价值更高的一氧化碳，因此生成气体的用途广泛。
虽然本实施例将精制的氢气用作燃料电池的燃料，但精制氢气的用途不仅仅限于燃料电池的燃料，从本实施例中将燃料电池发电单元去掉的系统作为氢气制造系统供其他应用也当然是可能的。
图8为将空气用作燃料电池的氧化剂时的实施例的流程图。燃料电池的氧化剂为空气时，在燃料电池的氧极排放气体中含有大量的氮气。该氮气在气化单元不仅无法发挥作为气化剂的功能，而且使其后的氢气制造单元的动力消耗增大，因此将这时的氧极排放气体供给气化单元是不可取的。
因此，即使燃料电池的氧化剂为空气，作为气化工程的氧化剂，其与图7所示的实施例相同，为含有80％以上、优选90％以上、更加优选93％以上氧气的高浓度氧气或纯氧气。此时，作为再生器的再生用气体可以利用的气体有气化单元用氧化剂和燃料电池氧极排放气体两种。因此，可以将再生器设计为2段，将各自的气体分别用作第1再生器B和第2再生器C的再生用气体。下面就图8的实施例中没有说明部分，先说明与图7的实施例相同的部分。
在图8所示的实施例中，将气化单元用氧化剂用作第1再生器B的再生用气体，将燃料电池氧极排放气体用作第2再生器C的再生用气体。第1再生器排放气体36b作为氧化剂和气化剂的混合气体供给气化单元110。第2再生器C的排放气体36c含有5～10％的二氧化碳，被排出系统。在这里值得注意的是排出该系统外的二氧化碳。如图7所示的实施例那样，当再生器为单段时，如果将再生器排放气体供给气化单元，则可能使在再生器排放气体中含有的二氧化碳再次在系统内循环，使生成气体前处理单元130和氢气制造单元140的动力消耗增大。其原因在于，二氧化碳作为气化单元的气化剂具有与水蒸气同样的功能，但与水蒸汽不同，其不能通过冷却、凝结去除，因此一旦生成气体中的二氧化碳的比例逐渐增加，则不可避免地使压缩机的动力增加。
因此，在图7所示的实施例中，作为上述问题的对策，在氢气制造单元内设置二氧化碳吸收装置，使用胺吸收法对二氧化碳进行浓缩，浓缩的二氧化碳被排出到系统外。该胺吸收法需要大量的蒸汽。附带说一下，图7、图8所示的实施例中，利用燃料电池发电单元产生的70～90℃的温热驱动吸收式冷冻机，将产生的冷热供给二氧化碳吸收单元，使与作为加热源的蒸汽57的温度差增大，从而能够尽可能抑制二氧化碳吸收装置中的蒸汽消耗量。不管怎样，如果降低在二氧化碳的吸收装置中应该吸收的二氧化碳的量，则能抑制蒸汽消耗量。如图8所示那样，由于含有二氧化碳的第2再生器C的排放气体被排出系统外，而且二氧化碳吸收装置中的蒸汽消费量能够被抑制，因此能够降低能量的消费率。
因此，在本实施例中，将尽可能多的二氧化碳与第2再生器排放气体36c一同排出系统外变得很重要。将该效果最大化的方法为，通过努力降低气体洗涤器A的运转温度，提高气体洗涤器中洗涤液对二氧化碳的吸收能力，并且产生饱和水蒸汽，尽量抑制第1再生器B中二氧化碳的脱出。此外，在第2再生器C中，可以在尽可能高的温度下运转的同时，使与再生用气体的气液混合接触加剧，从而促进二氧化碳的脱出。抑制第1再生器中的二氧化碳放出量的目的在于，在尽可能提高吸入洗涤液中二氧化碳量的同时，经过第2再生器使之一气脱出，使到系统外的二氧化碳排出量尽可能高。因此，必要时可以设置热交换器，对洗涤液进行加热，理想地，将热回收单元产生的蒸汽或热回收单元产生并经过二氧化碳吸收单元被二氧化碳吸收液的加热所利用后的蒸汽用于该加热。
由于作为第1再生器再生用气体的纯氧气、高浓度氧气不含有水蒸汽，因此，为产生作为气化剂的水蒸汽，其很适合作为再生用气体。此外，作为第2再生器再生用气体的燃料电池氧极排放气体，由于其温度为75～90℃，而且在燃料电池出口含有饱和水蒸汽，因此直接作为再生用气体使用时，第2再生器中几乎没有新的水蒸汽产生，所以几乎无冷却效果。这对于尽可能使第2再生器保持高的运转温度是十分有利的。当然，当也想提高第2再生器中的洗涤水(洗涤液)的冷却效果时，可以冷却氧极排放气体，使含有的水蒸汽冷凝。由于该冷凝水几乎全部为水，因此利用价值很高，能够用于各种用途。此外，当燃料电池氧极排放气体具有必需的压力时，也可以设计吸气器将空气吸收，从而增加再生用气体的量，提高再生效果。
图9为图8所示实施例的2段再生式酸性气体去除装置的具体实施例。可以采用图3或图4所示的2段再生式酸性气体去除装置，图9所示的第1再生器B中的气液接触不为对向流动式，而为完全混合型。其原因在于，采用对向流动式，再生器排放气体36b伴有处于与第1再生器入口的洗涤液平衡状态的水蒸汽和二氧化碳，由于第1再生器入口的洗涤液在洗涤器A中被加热并且吸收二氧化碳，因此容易放出二氧化碳，如果在这里二氧化碳大量地被放出，则第2再生中二氧化碳系统外的排出量降低，这与将尽可能多的二氧化碳排出系统外的目的是相违背的。
如果第1再生器B采用如图9所示的完全混合式，则由于排放气体36b伴有处于与第1再生器入口的洗涤液气液平衡状态的蒸汽、二氧化碳，与排放气体36b相伴的二氧化碳量比采用对向流动式时少，在第2再生器中的系统外排出量增加。
图10为以确保第1再生器B中的蒸汽发生量、抑制二氧化碳放出量为目的的2段再生式二氧化碳去除装置的实施例。将洗涤液40的一部分供给第1再生器B，剩余部分直接供给第2再生器C。在第1再生器中设置加热洗涤液的装置，通过提高洗涤液的温度，促进水蒸汽的产生。同时，二氧化碳也被放出，根据本发明发明者们的推算，在图8所示的气化燃料电池发电系统中，当使用具有大约13MJ/kg发热量的可燃物作为原料时，洗涤液循环量约为150t/h，其中约1％、或10％以下被导入第1再生器，而且能够作为气化单元的气化剂必需的水蒸汽量。由于90～99％的二氧化碳在高温状态下供给第2再生器，因此二氧化碳向系统外排出变得容易。
图13为本发明的一个实施例，其为积极地从洗涤液中回收水蒸汽和二氧化碳并将其用作气化剂的实施例。在本实施例中，第1再生器的排放气体36b被用作气化单元的气化剂。用作气化剂，排放气体需要具有压力，因此测定第1再生器B的气相部的压力Pb。测定的压力信号被传入压力调节计74，为了维持所定的压力，由压力调节计74输出调节再生气体流量调节阀38及加热用蒸汽流量调节阀39的操作信号。压力Pb比所定的压力低时，进行同时打开再生气体流量调节阀38和加热用蒸汽流量调节阀39的操作，相反，则进行关闭操作。
第1再生器B相对于气体洗涤器A的垂直方向的相对位置由气化剂必需的压力决定。作为气化剂，其必需的压力越高，则相对于气体洗涤器A，第1再生器B越往下方设置。流入第1再生器B的洗涤液被输送到第2再生器C中，当第2再生器设置的位置比气体洗涤器A低时，即使不在第1再生器B出口的洗涤液循环通路上设计循环用泵，也可以使其自然流入第2再生器。但是，如果Pb的压力在所定压力以下，由于担心洗涤液逆流，必要时，需要在洗涤液循环通路上设计单向阀。当然，可以设计洗涤液循环用的泵。另外，通过设计含有控制流入第1再生器B的洗涤液量的洗涤液旁路阀19ac的旁路，不仅能容易地对Pb进行控制，而且能降低加热用蒸汽的消耗量。此外，与图9、10的实施例相同，如果第1再生器的形式采用完全混合式，则能够抑制在第1再生器中的二氧化碳的放出。
通过采用图9、图10、图13所示的2段再生式酸性气体除去装置，图8所示的气化燃料电池发电系统的高效率化成为可能。
图8所示的实施例如同串联的含有二氧化碳吸收装置的2个系统。在该应用场合，第2再生器的再生用气体最好为极力使排放气体36c中的二氧化碳分压降低的气体，优选尽量为低温下二氧化碳含有率低，并且量多的。
在本发明的发明者们所发现的本发明最佳条件中，气化单元的运转压力为常压，流入气体洗涤器A的流入气体温度为500℃，原料的发热量约为13MJ/kg时效率最高的运转条件为：
气体洗涤器A气相部压力Pa：95～99kPa，洗涤液温度TLAE：70～80℃(根据情况的不同，80～95℃)
第1再生器B气相部压力Pb：70～140kPa，洗涤液温度TLBE：70～99℃
第2再生器C气相部压力Pc：90～110kPa，洗涤液温度TLCE：60～80℃。
图11与图8相同，为采用本发明的2段再生式酸性气体除去装置的气化燃料电池发电系统的第2实施例。以下以与图8所示的实施例相同为前提，对未说明部分进行特别说明。本实施例为要求将二氧化碳浓度低、蒸汽尽可能充足的气体作为供给气化单元的气化剂的实施例。与图8的实施例不同之处在于，将燃料电池氧极排放气体用作第1再生器B的再生用气体，将气化单元用氧化剂用作第2再生器C的再生用气体。由于燃料电池氧极排放气体含有75～90℃的饱和水蒸汽，用作第1再生器的再生用气体仍不丧失蒸发潜热，所以冷却洗涤液的能力小，但由于不含二氧化碳，因此作为二氧化碳脱离用的气体，其性能高。
因此，由于将燃料电池氧极排放气体用作第1再生器B的再生用气体，第1再生器排放气体向系统外排出，二氧化碳脱离后的洗涤液被供给第2再生器，因此供给纯氧或高浓度氧气作为再生用气体而得到的第2再生器排放气体，即、供给气化单元的气化剂和氧化剂的混合气体中含有的二氧化碳，与图8的实施例相比，其浓度显著降低。而且由于第1再生器中，洗涤水(洗涤液)温度下降得非常小，因此在第2再生器中，蒸汽发生能力没有下降，特别适于不太想供给二氧化碳作为气化单元的气化剂的场合。当然，在蒸汽发生量不足时，可以用蒸汽等对第2再生器中的洗涤液进行加热。
在本实施例中，本发明的第1再生器和第2再生器的具体实施形态可以为图3、图4所示的对向流动式再生器，但当用蒸汽等对第2再生器中的洗涤液进行加热时，可以如图12所示的那样，设计通过旁路从第1再生器B进入第2再生器C、流入气体洗涤器A的管路40b，调节进入第2再生器的洗涤液流入量，能够用尽可能少的加热热量使第2再生器内的洗涤液温度提高。第2再生器的洗涤液加热用传热管48尽可能设置在滞留洗涤液内的上方。至少要设置在洗涤液流下管12c的下端部的上方。这样设置，由于能够抑制滞留洗涤水(洗涤液)的对流，因此不会阻碍固体成分的沉淀。
在本发明的发明者们所发现的本发明最佳条件中，气化单元的运转压力为常压，流入气体洗涤器A的流入气体温度为500℃，原料发热量约为13MJ/kg时，效率最高的运转条件为：
气体洗涤器A气相部压力Pa：95～99kPa，洗涤液温度TLAE：70～80℃(根据情况的不同，80～95℃)
第1再生器B气相部压力Pb：90～110kPa，洗涤液温度TLBE：60～80℃
第2再生器C气相部压力Pc：70～140kPa，洗涤液温度TLCE：70～99℃。
图14为本发明的第3实施形态，由于气体洗涤器为第1气体洗涤部A’及第2气体洗涤部A2共2段，洗涤液再生器为第1再生器B及第2再生器C共2段，其所示的为使洗涤液的碱再生功能和被洗涤气体的酸性气体除去功能进一步提高的实施例。在这里，供给第1气体洗涤部A’的被洗涤气体30与第1洗涤液82b以对向流动接触，被洗涤气体30被第1洗涤液82b冷却的同时，被洗涤气体30中的氯化氢等强酸性气体被吸收到第1洗涤液82b中，被洗涤气体中的粉尘成分也被第1洗涤液82b吸入。其次，从第1气体洗涤部A’导入第2气体洗涤部A2的被洗涤气体与第2洗涤液82c以对向流动接触，被洗涤气体被第2洗涤液82c进一步冷却，在过饱和状态的水蒸汽凝结的同时，被洗涤气体中的二氧化碳和硫化氢等弱酸性气体被第2洗涤液82c吸收。由此可知，从第2气体洗涤部A2中得到的洗涤后气体31以在碱溶液中溶解度小的一氧化碳、氢气、饱和状态的水蒸汽以及没能溶解于碱溶液的二氧化碳为主要成分。
另一方面，吸收了氯化氢等强酸性气体，温度上升的第1洗涤液82b经气液分离器3a被送入第1再生器B，在第1再生器B内，和与被洗涤气体成分不同且含有氧气的第1再生用气体35b例如富氧气体接触，产生蒸汽直到其具有第1再生器B内温度下的饱和水蒸汽压。
例如，当第1再生器B在大气压(约0.1MPa(1bar))、80℃下运转时，从第1再生器排出的第1再生器排放气体36b中伴有47％的水蒸汽。同时，第1洗涤液82b失去蒸发潜热而被冷却。当然，当第1再生用气体35b伴有第1再生器B内的饱和水蒸汽压以上的水蒸汽时，在再生器中无水分蒸发，在第1再生器中第1洗涤液无法进行冷却。因此，理想地，作为第1再生用气体35b，其含有水蒸汽少，即、露点低。
此外，由于第1洗涤液82b在第1气体洗涤部A’中吸收了强酸性气体，因此pH降低。由于在第1洗涤液再生器B中水分蒸发，因此须补给第1碱剂和水。当被洗涤气体含有粉尘，该粉尘被第1洗涤液82b吸入时，须将粉尘从第1洗涤液82b中进行固液分离。本发明中，在第1洗涤液的循环网络中分别设置药剂添加装置和过滤装置，通过添加第1碱剂和作为该碱剂稀释水的水对第1洗涤液82b进行pH调节，通过常时间对第1洗涤液82b的全部或一部分进行过滤从而将固体成分除去。作为使用的碱剂，可以为任何碱性物质，优选氢氧化钠或氢氧化钾。调整的第1洗涤液82b的pH，即第1气体洗涤部A’入口的第1洗涤液82b的pH，如果为4以上，则具有吸收氯化氢气体的能力，如果pH为11以上，除吸收强酸性气体外，还吸收二氧化碳，但因第1碱剂消费量增大，是不可取的。因此，第1气体洗涤部A’入口处的第1洗涤液82b的pH优选在4～11的范围内，进一步优选为5～10。第1碱剂与上述强酸性气体发生中和反应而生成的盐类慢慢地蓄积在第1洗涤液82b中，为了防止由于盐类的过度浓缩而产生的弊害，需常时间对第1洗涤液的一部进行吹拂。
另一方面，伴有饱和状态水蒸汽的第1再生器排放气体36b，能够被用作上述可燃物气化的气化剂稀释用气体。此外，当将富氧气体或PSA氧气(由变压法制备的富氧气)用作第1再生用气体35b时，可以直接将第1再生器排放气体36b作为气化剂使用。
对于第1洗涤液82b的温度，第1气体洗涤部的洗涤液出口处的第1洗涤液温度T1out可以为沸点以下20℃以内，优选沸点以下10℃以内，更加优选为沸点以下5℃以内。此外，第1气体洗涤部A’的洗涤液入口处的第1洗涤液温度T1in可以为上述第1气体洗涤部A’的洗涤液出口处的第1洗涤液温度T1out以下20℃以内，优选被洗涤气体中的水蒸汽的饱和蒸温度以下5℃以内。
第1洗涤液82b的循流量在满足上述第1气体洗涤部A’之洗涤液出口及入口处的第1洗涤液温度的条件下，根据被洗涤气体的流量、温度和比热决定。
从第1再生器B抽出的第1洗涤液82b经气液分离器3b返回第1气体洗涤部A’。
此外，通过吸收硫化氢等弱酸性气体及二氧化碳，水蒸汽冷凝、温度上升的第2洗涤液82c经气液分离器3c被返回第2再生器，在第2再生器C内，与成分不同于被洗涤气体成分的第2再生用气体35c例如空气或燃料电池排放气体接触，产生压力达到第2再生器C内温度下的饱和水蒸汽压的蒸汽，脱二氧化碳后再生碱剂。
在本发明中，在第2洗涤液82c的循环通路上设置药剂添加装置，可以针对硫化氢等还原性酸性气体的吸收量适量地向第2洗涤液82c中添加氧化剂。此外，第2洗涤液82c的pH优选7～12。关于所使用的第2碱剂及氧化剂，与第1实施形态中所述的碱剂及氧化剂相同。
另一方面，伴有脱离的二氧化碳及饱和状态的水蒸汽的第2再生器排放气体36c，经冷凝器80c和冷凝水分离器81c被排出。在冷凝水分离器81c回收的冷凝水可以作为第1碱剂的稀释水或第1洗涤液82b的稀释水返回到系统内。
对于第2洗涤液82c的温度，第2气体洗涤部A2之洗涤液出口处的第2洗涤液温度T2out为上述第1气体洗涤部A’之洗涤液入口处的第1洗涤液温度T1in以下20℃以内，优选第1气体洗涤部A’之洗涤液入口处的第1洗涤液温度T1in以下10℃以内。此外，第2气体洗涤部A2之洗涤液入口处的第2洗涤液温度T2in比上述第2气体洗涤部A2之洗涤液出口处的第2洗涤液温度T2out低5℃以上，优选10℃以上，更优选20℃以上。
第2洗涤液82c的循流量在满足上述第2气体洗涤部A2之洗涤液出口及入口处的第2洗涤液温度的条件下，根据被洗涤气体的流量、温度和比热决定。
从第2再生器C抽出的第2洗涤液82 c经气液分离器3d返回第2气体洗涤部A2。当第2再生器C出口的第2洗涤液温度比所定的在第2气体洗涤部入口处的第2洗涤液温度高时，通过在循环通路上设置冷却装置进行温度调节。
在本实施例中，如上所述，通过设定各部的温度，经过第1气体洗涤部A’将被洗涤气体30所具有的热量中的显热部分冷却、回收，经第1再生器B将该回收热用于蒸汽的产生，另一方面，经第2气体洗涤部A2将其潜热部分，即被洗涤气体30中所含有的水蒸汽的冷凝热冷却、回收，经第2再生器C将该回收热用于第2洗涤液82c的脱二氧化碳、即第2碱剂的再生。这样，提高了本发明所涉及系统整体的热效率及除去对象气体的吸收效率。
根据脱硫单元、一氧化碳转化单元、一氧化碳选择氧化单元、二氧化碳吸收单元、甲烷化单元、采用储氢合金进行的氢气精制单元以及氢气精制PSA单元内的一个单元，或这些单元的任意组合，对根据本实施形态得到的洗涤后气体31进行处理制造氢气，制造的氢气可以供给燃料电池发电单元进行发电。
图15所示的为图14所示的本发明的第3实施形态的其他具体实施例。气体洗涤器A内被集液板85所分割，集液板的下侧为第1气体洗涤部A’，上侧为第2气体洗涤部A2。集液板85具有能够使来自第1气体洗涤部A’的被洗涤气体流通，但同时能够防止洗涤液从第2气体洗涤部2向下流向第1气体洗涤部A’的构造。因此，第1洗涤液82b与第2洗涤液82c分别在第1气体洗涤部A’和第1再生器B之间以及第2气体洗涤部A2与第2再生器C之间相互独立地循环。其他的说明与图13相同。
图16为将本发明的酸性气体除去装置用于可燃物气化发电系统时实施例的设备构成图，其中将可燃物，即可燃性废弃物(城市垃圾、固体燃料、浆化燃料、旧纸、废塑料、废FRP、生物废弃物、汽车废弃物、废木材等工业废弃物、低品位煤、废油等)和煤等气化，处理所产生的气体，供给燃料电池。将可燃物原料1从原料加料器115供给到低温气化炉112，在400～1000℃的温度范围内进行热分解、气化，得到的生成气体直接被送入高温气化炉114，原料中的不燃物从低温气化炉112中通过其它途径被取出。生成的气体在高温气化炉中于1000～1500℃的温度范围内进一步被气化、低分子化。高温气化炉114的温度，被维持在生成气体中含有的灰分熔融的温度以上，生成气体中80～90％的灰分被渣化，作为熔融残渣127排出系统外。生成气体中的有机物、烃在高温气化炉中被完全分解成为氢气、一氧化碳、水蒸汽、二氧化碳。在高温气化炉114中得到的生成气体，其后在高温热交换器121和废热锅炉(热回收锅炉)122中回收显热，降温至200℃，优选350℃，更优选500℃。回收的显热被用于蒸汽产生和气化剂的加热。
在这里，当以城市垃圾等不定形可燃物作为原料时，为防止从原料加料器漏入空气，可以采用图18或图19所示的原料加料器，该加料器在后面还会被详细介绍。此时，在该原料加料器中，压榨原料时产生的压榨水供给废热锅炉122，通过混入到高温生成气体中而被蒸发、分解。另一方面，同样在原料压榨时产生的脱气气体，可以与压榨水一样被供给到废热锅炉122，进行分解，没有在图中表示，但作为氧化剂和气化剂可以供给到高温气化炉。或者可以导入排放气体燃烧器163中进行处理。
在废热锅炉中，被回收了显热的生成气体，即被洗涤气体30，被导入本发明的气体洗涤器A，在去除酸性气体的同时被冷却到60～90℃。当生成气体中的粉尘量和成分对洗涤器的性能产生特别恶劣影响时，可以在气体洗涤器的上游设计采用旋风除尘或滤器除尘方式的干式集尘机，脱尘后将其导入气体洗涤器A。
在本实施例中，碱剂的再生通过2段进行。在第1再生器B中含有氧浓度为80％以上、优选90％以上、更加优选93％以上的含氧高浓度氧气或纯氧被用作再生用气体50，从第1再生器B中排出的再生器排放气体36b经高温热交换器121而升温，作为气化剂和用于部分氧化的氧化剂被供给气化炉。作为被供给第1再生器B的高浓度氧气和纯氧的再生用气体不含有水蒸汽，通过与碱剂接触而吸收了大量的水蒸汽，由于蒸发潜热使再生用气体进一步温度上升受到抑制，使二氧化碳的吸收量被抑制在较低的水平。此外，使燃料电池发电单元160的燃料电池氢极排放气体161与氧极排放气体162在排放气体燃烧炉163中燃烧、在涡轮164中压力能量和热能被回收的燃烧排气166作为再生用气体被供给第2再生器C中，从而得到含有大量二氧化碳的湿润气体36c。气体洗涤器A、第1再生器B及第2再生器C不限于图16所示的形态，也可以为图9、10或图12、13等所示的形态。
经洗涤、冷却的洗涤后气体31，用气体压缩机135将压力升高到200～800kPa，供给到氢气制造单元140。气体压缩机135由使用废热锅炉122产生的高压蒸汽123的蒸汽涡轮机125驱动。此外，将从蒸汽涡轮机125流出的低压蒸汽124供给氢气制造单元的二氧化碳吸收装置147或转化反应装置142，可以有效地利用热能。
氢气制造单元140由用于除去生成气体中硫成分的脱硫反应装置141、使生成气体中的一氧化碳与水反应转化为氢气和二氧化碳的转化反应装置142、用于吸收除去转化后气体中的二氧化碳的二氧化碳吸收装置147、用于除去二氧化碳吸收后气体188中残留的一氧化碳的CO除去装置150构成，生成气体在各装置中依次进行处理，得到高浓度氢气69。将选择性地使气体中的一氧化碳选择性燃烧的选择氧化装置、或使气体中的一氧化碳、二氧化碳与氢气反应而生成甲烷的甲烷化反应装置、或将一氧化碳、二氧化碳、氮气等氢气以外的气体成分吸附分离到活性炭或沸石等吸附材料表面的氢气精制用PSA(变压气体吸附装置)用于CO除去装置150。
在燃料电池发电单元160中，将高浓度氢气69供给燃料电池的氢极，空气53用涡轮164升压后供给燃料电池的氧极，由此进行发电。所使用的燃料电池，可以为以氢气为燃料的燃料电池，也可以为固体高分子型、磷酸型、熔融碳酸盐型、固体电解质型中的任何一种。
氢极排放气体161、氧极排放气体162都被导入排放气体燃烧炉中燃烧。排放气体燃烧炉163的燃烧排气165供给涡轮164，将供给燃料电池氧极的空气53升压，其后，被用作第2再生器C的再生气体，成为含有大量二氧化碳的湿润气体36c。
图17所示的为图16实施例的气化单元主要构成机器的典型形状。低温气化炉202为具有内部旋转流的圆筒形流化床炉，其提高了原料在炉内的扩散性，使气化稳定进行。将不含氧气的气体供给炉内中央的流化介质沉降部分，将氧气供给炉内周边部分，从而使在低温气化炉内产生焦炭的选择燃烧成为可能，碳转化率、冷气体效率提高。此外，高温气化炉215为旋转型熔融炉。
在圆筒形流化床炉的炉床上设置有圆锥状分散板206。通过分散板206供给的流化气体由作为从炉底中央部304附近向炉内的向上流动供给的中央流化气体307及作为从炉底周边部分303向炉内的向上流动供给的周边流化气体308构成。
中央流化气体307由不含氧气的气体构成，周边流化气体308由含有氧气的气体构成。流化气体全部的氧气量为可燃物燃烧所必需的理论燃烧氧量的10％～30％，炉内含有还原气氛。
中央流化气体307的质量速度，与周边流化气体308的质量速度相比，要小。炉内周边部上方的流化气体的向上流动通过导流板转向，向着炉的中央部流动。由此，在炉的中央部形成流化介质(使用硅砂)沉淀扩散的移动层309的同时，在炉内周边部形成流化介质积极流动化的流化层310。流化介质的循环过程包括：如箭头218表示，上升经过炉周边的流化层310，接着通过导流板306转向，流入移动层309的上方，下降经过移动层309，随后如箭头212表示，沿分散板206移动，流入流化层310下方，在流化层310和移动层309中用箭头218和212表示。
通过原料加料器201供给到移动层309上部的可燃物1，同流化介质一同在移动层309中下降的过程中，由于流化介质所具有的热而被加热，其主要的挥发分被气化。在移动层309中，由于没有氧气或氧气少，由被气化的挥发成分构成的热分解气体(生成气体)无法燃烧，如箭头216所示，从移动层309中抽出。因此，移动层309形成了气化区G。向自由空间207移动的生成气体，如箭头220所示，上升并经自由空间207从气体出口208作为生成气体g被排出。
在移动层309没有被气化，主要为焦炭(固定炭成分)或焦油，其从移动层309的下部，如箭头212所示，与流化介质一同向炉内周边部的流化层310的下部移动，由于氧气含量比较多的周边流化气体308而使其燃烧，部分被氧化。流化层310形成了可燃物的氧化区S。在流化层310中，流化介质由于流化层内的燃烧热而被加热，温度升高。温度升高的流化介质，如箭头218所示，通过倾斜壁306而被反转，向移动层309移动，再次成为气化的热源。流化层的温度被维持在400～1000℃，优选400～600℃，以使被抑制的燃烧反应继续。在流化层气化炉的底部外周侧部分，形成有用于将不燃物排出的环状不燃物排出口305。
根据如图17所示的流化层气化炉，在流化层炉内形成了气化区G和氧化区S，由于流化介质在两区内成为传热介质，因此在气化区G，生成发热量高的优质可燃气体，在氧化区S，使气化困难的焦炭和焦油有效燃烧。因此，能够提高废弃物等可燃物的气化效率，能够生成优质的生成气体。在低温气化炉中，不一定限于圆筒形流化床炉，与前面的实施例相同，可以采用窑或加煤机等方式的炉。
下面对旋转型熔融炉进行说明。作为高温气化炉215的旋转型熔融炉，其由具有垂直轴线的圆筒形的1次气化室215a、由水平逐渐向下倾斜的2次气化室215b、设置于其下游的具有基本垂直轴线的3次气化室215c构成。2次气化室215b和3次气化室215c之间有残渣排出口242，在这里大部分灰分被渣化并排出。为使供给旋转型熔融炉的生成气体在1次气化室215a内生成旋转流，其被供给接线方向。流入的生成气体形成旋转流，气体中的固体成分由于离心力的作用被周边的壁面所捕捉，因此具有残渣化率、残渣捕集率高，残渣粉尘飞散少的优点。
为使旋转型熔融炉内保持适当的温度，氧气从多个进气孔234补给。对温度分布进行调整以使到1次气化室215a、2次气化室215b为止，烃类的分解与灰分的渣化全部完成。单独供给氧气可能会引起进气孔的烧损，因此必要时用蒸汽等稀释后再供给。另外，必须供给蒸汽，以使在由于蒸汽的改性而造成烃类低分子化的原因存在下，蒸汽充足。原因在于，如果炉内温度高，水蒸汽不足，则由于缩合聚合反应，生成了反应性显著劣化的石墨，造成未燃损失。
残渣流到2次气化室215b的下面，作为熔融残渣226从排出口242被排出。由于从在3次气化室215c的下游设计的排热锅炉产生的辐射冷却，为了使残渣排出口242不被冷却，3次气化室215c起到了干涉区的作用，同时设计3次气化室215c的目的还在于将未分解气体的低分子化彻底完成。在3次气化室215c的上端设置对生成气体进行排气的排气口244，下部设置辐射板248。辐射板248具有减少由于辐射而从排气口244损失的热量的功能。符号232为始动燃烧器，符号236为助燃燃烧器。生成气体中的有机物、烃类在高温气化炉内完全被分解为氢气、一氧化碳、水蒸汽和二氧化碳。在高温气化炉215得到的生成气体从排气口244排出，其后，在由辐射锅炉构成的排热锅炉(未在图中表示)中，被冷却到650℃以下，使熔融碱金属盐类凝固，在集尘装置(未在图中表示)中将该熔融碱金属盐类捕集。高温气化炉不限于此旋转熔融炉，也可以为其它型式的气化炉。
图18为图16中原料加料器的构成图。下面对原料加料器进行详细说明。原料加料器115的外壳由原料料斗部401、直径向前端逐渐减小的锥状外壳402、在其下游设计的具有多个开口430的锥状露天开口外壳403、含有出口450的前端外壳404构成。在外壳内部设置与外壳相配合的，直径向前端逐渐减小的螺杆轴410。作为原料的可燃物1被供给原料漏斗401，由于螺杆轴410的旋转被输送到螺杆轴的前端，同时由于螺杆轴410和外壳402的形状为锥状而被压缩。在从被压缩的可燃物中压榨水分的同时，原料中混入的气体进行脱气，从外壳403处设计的多个开口430被排出到机器外。开口的大小为使可燃物不从此排出，最大直径为10mm。经压榨而水含量下降的可燃物由出口450供给低温气化炉112。
在原料加料器115的外壳401、402、403的内部，可燃物被压缩，机内压力上升，因此空气不可能从外部漏进来。此外，通过压缩，可燃物的含水率降低，因此由于低温气化炉内的蒸发潜热而产生的热损失减少，而且氧气比降低，冷气效率提高。另外，被压缩的可燃物，其密度变得比较均一，供给量的变动也减少，成为作为在以都市垃圾等不定形可燃物为原料时的原料加料器的理想装置。
在图中没有表示，在外壳402的周围设置与外壳402之间具有间隙的其他外壳，加热流体在该间隙流动，将原料1加热，能更有效地进行压榨脱水。此时的加热流体可以使用来自图16中废热锅炉122的蒸汽或来自排放气体燃烧器163的燃烧气体等的一部分。
此外，如图19所示，在外壳402的周围设置与外壳402之间具有间隙423的加热用覆盖外壳421，将加热流体425导入该间隙，通过对原料1的加热，在进行干燥脱水的同时，进行压榨脱水和脱气，能更有效地进行原料的脱水。即，使用由废热锅炉得到的热，通过燃烧从燃料电池氢极(阳极)排出的氢气而得到的热，由燃料电池排气管产生的放热而得到的热，或燃料电池的氢极或氧极的排放气体所具有的热，对原料进行加热干燥。作为此时具体的加热流体，可以使用来自图16中废热锅炉122的蒸汽，或来自燃烧从燃料电池氢极排出的氢气的排放气体燃烧器163的燃烧气体，将该蒸汽或该燃烧气体用蒸汽涡轮机或涡轮增压器进行动力回收后，作为原料的加热流体使用，因此能够进一步提高热效率。可以将燃料电池氧极(阴极)的排放气体或空气用于从燃料电池氢极排出的氢气的燃烧。
当然，由于燃料的加热而进行的干燥脱水不仅仅限于将由废热锅炉得到的热、由于燃烧从燃料电池氢极排出的氢气而得到的热、由于燃料电池排气管的放热而得到的热、或燃料电池的氢极或氧极的排放气体所含有的热作为加热流体导入原料加料器的外壳部，也可以将这些热作为已有的原料干燥装置的加热源使用。即，不管是否使用图18、图19所示的压榨式原料漏斗，用由废热锅炉得到的热、由于燃烧从燃料电池氢极排出的氢气而得到的热、由于燃料电池排气管的放热而得到的热、或燃料电池的氢极或氧极的排放气体所含有的热对含有大量水分的城市垃圾等原料干燥后，供给原料加料器也可以达成将上述原料脱水的目的。
图20为将本发明酸性气体除去装置用于可燃物气化发电系统时另一实施例的机器构成图，其中将可燃物，即可燃性废弃物(城市垃圾、固体燃料、浆化燃料、旧纸、废塑料、废FRP、生物废弃物、汽车废弃物、废木材等工业废弃物、低品位煤、废油等)或煤等气化，处理所产生的气体，供给燃料电池。在本实施例中，酸性气体洗涤装置基本上是采用图14所示的2段洗涤、2段再生的实施形态，但其特征在于，在第2再生器C中被再生的第2洗涤液82c作为氢气制造单元140的二氧化碳吸收装置147的二氧化碳吸收液被导入二氧化碳吸收塔181，通过转化反应后气体143对二氧化碳吸收分离后，被送到酸性气体吸收装置的第2气体洗涤部A2。在本实施例中，不仅能够不需要氢气制造单元140的二氧化碳吸收装置147中本来必需的吸收液再生装置，而且由于再生热大幅度减少，热交换得以改善。
即，将从原料加料器115出来的可燃物原料1供给低温气化炉112，在400～1000℃的温度范围内进行热分解、气化，所得到的生成气体直接被送往高温气化炉114，原料中的不燃物通过别的途径从低温气化炉112中被取出。生成气体在高温气化炉114中于1000～1500℃的温度范围内进一步被气化，低分子化。高温气化炉114的温度，被维持在生成气体中含有的灰分熔融的温度以上，生成气体中80～90％的灰分被渣化，作为熔融残渣127排出系统外。生成气体中的有机物、烃在高温气化炉中被完全分解成为氢气、一氧化碳、水蒸汽、二氧化碳。在高温气化炉114中得到的生成气体，其后在高温热交换器121和废热锅炉122中回收显热，降温至200℃，优选350℃，更优选500℃。回收的显热被用于蒸汽产生和气化剂的加热。
在这里，当以城市垃圾等不定形可燃物作为原料时，为防止从原料加料器漏入空气，可以采用图18所示的原料加料器。此时，在该原料加料器中，压榨原料时产生的压榨水被供给废热锅炉122，通过混入到高温生成气体中而被蒸发、分解。
在废热锅炉中，被回收了显热的生成气体，即被洗涤气体30，被导入本发明的第1气体洗涤器A’与第1洗涤液82b以对向流动接触，被洗涤气体30被第1洗涤液82b冷却的同时，被洗涤气体30中的氯化氢等强酸性气体被吸收到第1洗涤液82b中，被洗涤气体中的粉尘成分也被第1洗涤液82b吸入。其次，从第1气体洗涤部A’导入第2气体洗涤部A2的被洗涤气体与第2洗涤液82c以对向流动接触，被洗涤气体被第2洗涤液82c进一步冷却，在过饱和状态的水蒸汽凝结的同时，被洗涤气体中的二氧化碳和硫化氢等弱酸性气体被第2洗涤液82c吸收。由此可知，从第2气体洗涤部A2中得到的洗涤后气体31是以在碱溶液中溶解度小的一氧化碳、氢气、饱和状态的水蒸汽以及没能溶解于碱溶液的二氧化碳为主要成分。
另一方面，吸收了氯化氢等强酸性气体、温度上升的第1洗涤液82b经气液分离器3a被送入第1再生器B，在第1再生器B内，与成分不同于被洗涤气体成分且含有氧气的第1再生用气体，即气化剂50，例如氧气浓度为80％以上、优选90％以上、更加优选93％以上的高浓度氧气或纯氧接触，产生蒸汽直到其具有第1再生器B内温度下的饱和水蒸汽压。
例如，当第1再生器B在大气压(约0.1MPa(1bar))、80℃下运转时，从第1再生器排出的第1再生器排放气体36b中伴有47％的水蒸汽。同时，第1洗涤液82b失去蒸发潜热而被冷却。当然，当第1再生用气体35b伴有第1再生器B内的饱和水蒸汽压以上的水蒸汽时，在再生器中无水分蒸发，在第1再生器中第1洗涤液无法进行冷却。因此，理想地，作为第1再生用气体35b，其含有水蒸汽少，即露点低。
此外，由于第1洗涤液82b在第1气体洗涤部A’吸收了强酸性气体，因此pH降低，由于在第1洗涤液再生器B中水分蒸发，因此须补给第1碱剂和水。当被洗涤气体含有粉尘，该粉尘被第1洗涤液82b吸入时，须将粉尘从第1洗涤液82b中进行固液分离。本发明中，在第1洗涤液的循环通路中分别设置药剂添加装置和过滤装置，通过添加第1碱剂和作为该碱剂稀释水的水对第1洗涤液82b进行pH调节，通过常时间对第1洗涤液82b的全部或一部分进行过滤从而将固体成分除去。作为使用的碱剂，可以为任何碱性物质，优选氢氧化钠或氢氧化钾。经调整的第1洗涤液82b的pH，即第1气体洗涤部A’入口处的第1洗涤液82b的pH，如果为4以上，则具有吸收氯化氢气体的能力，如果pH为11以上，除吸收强酸性气体外，还吸收二氧化碳，但因第1碱剂消费量增大，是不可取的。因此，第1气体洗涤部A’入口处的第1洗涤液82b的pH优选在4～11的范围内，进一步优选为5～10。第1碱剂与上述强酸性气体发生中和反应，所生成的盐类慢慢地蓄积在第1洗涤液82b中，为了防止由于盐类的过度浓缩而产生的弊害，需经常对第1洗涤液的一部分进行吹拂。
另一方面，伴有饱和状态水蒸汽的第1再生器排放气体36b，经高温热交换器121使其温度升高。作为气化剂和用于部分氧化的氧化剂被供给气化炉。
对于第1洗涤液82b的温度，第1气体洗涤部的洗涤液出口处的第1洗涤液温度T1out可以为沸点以下20℃以内，优选沸点以下10℃以内，更加优选为沸点以下5℃以内。此外，第1气体洗涤部A’的洗涤液入口处的第1洗涤液温度T1in可以为上述第1气体洗涤部A’的洗涤液出口处的第1洗涤液温度T1out以下20℃以内，优选被洗涤气体中的水蒸汽的饱和蒸温度以下5℃以内。
第1洗涤液82b的循流量在满足上述第1气体洗涤部A’的洗涤液出口及入口处的第1洗涤液温度的条件下，根据被洗涤气体的流量、温度和比热决定。
从第1再生器B抽出的第1洗涤液82b经气液分离器3b返回第1气体洗涤部A’。
此外，通过吸收硫化氢等弱酸性气体及二氧化碳，水蒸汽冷凝、温度上升的第2洗涤液82c经气液分离器3c被返回第2再生器，在第2再生器C内，与成分不同于被洗涤气体成分的第2再生用气体35c，例如从涡轮增压器164出来的燃料电池发电工程的燃烧排气166接触，产生压力达到第2再生器C内温度下的饱和水蒸汽压的蒸汽，脱二氧化碳后再生。
此外，在本实施例中，最好将氢气制造单元140的二氧化碳吸收装置147中的二氧化碳的吸收分离进行完全，例如，为了将二氧化碳吸收后气体188的残留二氧化碳浓度控制在1％以下，优选0.5％以下，需将第2再生器中第2洗涤液的再生进行完全。在本实施例中，设置重沸器84，用从蒸汽涡轮125出来的低压蒸汽124对第2洗涤液82c进行进一步的加热，能够促进再生。当然，不使用上述燃烧排气166，只用低压蒸汽124，也能够对第2洗涤液82c进行再生。从重沸器84出来的复水被送回到废热锅炉122中。
本发明中所使用的第2碱剂可以为任何无机碱剂或有机碱剂，优选对二氧化碳吸收能力强的脂族醇胺吸收液，具体实例有乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、甲基二乙醇胺(MDEA)等。通过脂族醇胺而进行的吸收反应如下式所示。该吸收液的再生反应为下述反应的逆反应。
(13)
另一方面，伴有脱离的二氧化碳及饱和状态的水蒸汽的第2再生器排放气体36c，经冷凝器80c和冷凝水分离器81c被排出。在冷凝水分离器81c回收的冷凝水可以作为第2洗涤液82c的稀释水或第1碱剂的稀释水或第1洗涤液82b的稀释水返回到系统内。
对于第2洗涤液82c的温度，第2气体洗涤部A2的洗涤液出口处的第2洗涤液温度T2out为上述第1气体洗涤部A’的洗涤液入口处的第1洗涤液温度T1in以下20℃以内，优选第1气体洗涤部A’的洗涤液入口处的第1洗涤液温度T1in以下10℃以内。此外，第2气体洗涤部A2的洗涤液入口处的第2洗涤液温度T2in比上述第2气体洗涤部A2的洗涤液出口处的第2洗涤液温度T2out低5℃以上，优选10℃以上，更优选20℃以上。
第2洗涤液82c的循流量在满足上述第2气体洗涤部A2的洗涤液出口及入口处的第2洗涤液温度的条件下，根据被洗涤气体的流量、温度和比热决定。
从第2再生器C抽出的第2洗涤液82c被送到氢气制造单元140的二氧化碳吸收装置147。
经洗涤、冷却的洗涤后气体31，用气体压缩机135将其压力升高到200～800kPa，供给氢气制造单元140。气体压缩机135由使用废热锅炉122产生的高压蒸汽123的蒸汽涡轮机125驱动。此外，从蒸汽涡轮机125流出的低压蒸汽124，如上所述，被送入重沸器84，能够作为第2洗涤液82c的再生热源使用。
氢气制造单元140由用于除去生成气体中硫成分的脱硫反应装置141、使生成气体中的一氧化碳与水反应转化为氢气和二氧化碳的转化反应装置142、用于吸收除去转化后的气体中的二氧化碳的二氧化碳吸收装置147、用于除去二氧化碳吸收后气体188中残留的一氧化碳的CO除去装置150构成，生成气体在各装置中依次进行处理，得到高浓度氢气69。将选择性地使气体中的一氧化碳选择性燃烧的选择氧化装置、或使气体中的一氧化碳、二氧化碳与氢气反应而生成甲烷的甲烷化反应装置、或将一氧化碳、二氧化碳、氮气等氢气以外的气体成分吸附分离到活性炭或沸石等吸附材料表面的氢气精制用PSA(变压气体吸附装置)用于CO除去装置150。
在本实施例的二氧化碳吸收装置147中，设置二氧化碳吸收塔181、送液泵182、热交换器183和冷却器184，在上述酸性气体洗涤装置的第2再生器C中再生的第2洗涤液82c经热交换器183和冷却器184被导入二氧化碳吸收塔181的上部，与通过该吸收塔下部导入的转化后气体143以对向流动方式接触，吸收二氧化碳后，从底部通过送液泵182经热交换器183被送回到上述第2气体洗涤部A2。将上述第2洗涤液82c通过冷却器184冷却到适宜二氧化碳吸收的温度，优选40～70℃，然后导入吸收塔181。所采用的冷却器184的冷却方式可以为水冷和空冷的任何方式。此外，能够将从二氧化碳吸收装置147出来的第2洗涤液82c在调节到上述第2气体洗涤部A2的入口温度T2in后，导入该洗涤部。
此外，当二氧化碳吸收装置147中的二氧化碳吸收负荷比较小，也就是说，当应该供给二氧化碳吸收塔181的第2吸收液的流量与供给第2气体洗涤部A2的第2洗涤液的流量明显少时，可以将从上述第2再生器C中出来的第2洗涤液82c分流，一部分送入上述二氧化碳吸收装置147，残余部分直接或经过用于温度调节的冷却塔，返送到上述第2气体洗涤部A2中。此时，可以将从二氧化碳吸收装置147出来的第2吸收液82c送入第2气体洗涤部A2，或者返送到第2再生器C。
在燃料电池发电单元160中，将高浓度氢气69供给燃料电池的氢极，空气53用涡轮增压器164升压后供给燃料电池的氧极，由此进行发电。所使用的燃料电池，可以为用氢气作为燃料的燃料电池，也可以为固体高分子型、磷酸型、熔融碳酸盐型、固体电解质型中的任何一种。
氢极161、氧极排放气体162都被导入排放气体燃烧炉中燃烧。排放气体燃烧炉163的燃烧排气165供给涡轮增压器164，将供给燃料电池氧极的空气53升压，然后用作第2再生器C的再生气体。此外，当第2再生器C中的再生只在上述低压蒸汽124中进行时，上述燃烧排气166在进行完水蒸汽和热回收后，被排出系统外。
根据以上说明，根据本发明的酸性气体洗涤装置及其方法，能够有效地利用湿式洗涤的低温排热，产生水蒸汽，同时由于吸收分离二氧化碳，不仅能提高能量效率，而且使湿式洗涤的酸性气体的除去性能显著提高。此外，根据本发明，能够构筑具有上述优点的、通过将上述酸性气体洗涤装置和气化装置组合而形成的可燃物的气化系统，以及将上述酸性气体洗涤装置和焚烧装置组合而形成的可燃物的焚烧系统。进而，能够构筑通过将可燃物的气化系统和燃料电池组合而形成的可燃物气化燃料电池发电系统。工业上的利用可能性
本发明涉及一种酸性气体洗涤装置及其方法，其中通过使含有二氧化碳的被洗涤气体与含有碱剂的气体洗涤液接触，在被洗涤气体冷却的同时，将该被洗涤气体中的酸性气体除去，在通过将酸性气体洗涤装置和气化装置组合而形成的可燃物的气化系统，以及将酸性气体洗涤装置和焚烧装置组合而形成的可燃物的焚烧系统，进而，通过将可燃物的气化系统和燃料电池组合而形成的可燃物气化燃料电池发电系统上具有适宜的应用。