JP5577145B2 - ガス化発電システム - Google Patents

Description

本発明は、固体炭素質材料を加熱して可燃性ガスを生成するガス化炉と、前記可燃性ガスを供給して発電を行うエンジン発電装置とを備えるガス化発電システムに関し、特に、該ガス化発電システム中を流れる可燃性ガス中のススやタール、塵等の不純物に起因する駆動トラブルを起こすことなく、可燃性ガスの漏洩を防止可能な送風機に関する。

近年、森林や木材加工から発生する間伐材や端材等のように、現在、生存・生息している生物である現生生物に由来する資源、いわゆるバイオマスの有効利用が検討されている。そして、このようなバイオマスを含めた有機物（以下、「固体炭素質材料」とする）の利用技術の一つに、ガス化炉によってバイオガス等の可燃性ガス（一酸化炭素、水素、メタン等）を生成し、該可燃性ガスを用いてエンジン発電装置で発電を行うガス化発電システムがある。

該ガス化発電システムにおいて、前記可燃性ガスを生成するには、前記固体炭素質材料以外に、空気、酸素、水蒸気等の気体材料をガス化炉内に送り込む必要があるが、そのために、ガス化炉への入口に送風機を設置する技術が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。該技術では、前記送風機にルーツ式ブロワのような容積型送風機を使用し、ガス化炉に供給する気体材料の流量を精度良く制御できるようにしている。

特開２００８−６３３６３号公報

しかしながら、前記技術では、前記容積型送風機は、ガス化炉入口に配置されていることから、圧力を上げてから気体材料をガス化炉内に導入する、いわゆる押込通風式の送風機として機能しており、ガス化炉内、及び該ガス化炉からエンジン発電装置までのガス流路内は、大気圧よりも高い正圧となっている。このため、ガス化発電システム内の各構成部材が、長期運転による熱サイクルや高温腐食等によって劣化してくると、構成部材の連結部の隙間等から可燃性ガスが漏出する、という問題があった。

そこで、前記容積型送風機を、いわゆる誘引通風式の送風機として、前記エンジン発電装置直前のガス流路内に配置し、ガス化炉内、及び該ガス化炉から送風機までのガス流路内を、大気圧よりも低い負圧に設定することにより、可燃性ガスの漏出を防止する対応が考えられる。しかし、この場合、可燃性ガス中の不純物が、ガス流路途中の構成装置、特に、前記送風機の駆動部に付着、膠着すると、送風機が動作不良を起こし、導入される気体材料が減って可燃性ガスの生成量も減少し、ガス化発電システムの発電効率が大きく低下する、という問題があった。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
請求項１においては、固体炭素質材料を加熱して可燃性ガスを生成するガス化炉と、前記可燃性ガスを供給して発電を行うエンジン発電装置とを備えるガス化発電システムにおいて、前記ガス化炉からエンジン発電装置までの可燃性ガスのガス流路上で前記エンジン発電装置の直前に、誘引通風式の送風機を設けると共に、該送風機には、前記可燃性ガスから送風機内に付着した不純物を洗浄液によって除去する洗浄装置を併設し、前記送風機の上下部に前記可燃性ガスの吸込口と吐出口をそれぞれ設けて下向きのガス流を形成すると共に、前記吸引口の近傍には、前記洗浄装置から送風機に洗浄液を供給する注入口を開口し、前記吐出口の下流側には、洗浄後の汚液が流入する液溜まりを設け、前記洗浄装置は、前記液溜まりから戻り液路を介して汚液を流入し貯留する貯留槽と、該貯留槽から前記注入口までの送り液路の途中部に設ける洗浄ポンプとを備え、該洗浄ポンプにより、前記貯留槽で汚液から不純物と水を除去して再生した洗浄液を、前記送り液路を介して前記注入口に圧送することにより、送風機と貯留槽との間で洗浄液を循環させて送風機内の不純物を除去するものである。
請求項２においては、前記貯留槽において、前記送り液路の吸引部には、ストレーナを設け、該ストレーナは、貯留槽の底面よりも離間して上方に配置するものである。
請求項３においては、前記洗浄装置は、汚液中の水を、貯留槽から上方に延出する排水管を伝って、該排水管のドレン出口からオーバーフローさせるドレン機構を有し、前記排水管に水を取り込むドレン入口は、貯留槽の底面よりも離間して上方に配置するものである。
請求項４においては、前記洗浄液には水よりも比重の小さいものを使用して、前記貯留槽内の上下に洗浄液層と水層を形成すると共に、前記ドレン機構では、前記洗浄液層のみが前記ドレン入口の上縁部に与える第一圧力水頭と、該上縁部からドレン出口の下縁部までの排水管内の水が前記上縁部に与える第二圧力水頭とが略等しくなるように、前記下縁部の高さ位置を設定するものである。
請求項５においては、前記ガス化発電システムには、前記ガス化炉の動作を制御するコントローラを備え、前記ガス化炉の運転終了直後に、前記洗浄装置を作動させると共に、自動的に前記送風機をガス化炉運転中よりも低速で運転させる制御構成とするものである。
請求項６においては、前記ガス化発電システムには、前記ガス化炉の動作を制御するコントローラを備え、前記ガス化炉の運転開始前に前記ドレン機構を作動させる際は、前記ドレン出口に設けたオーバーフロー弁を開弁すると共に、前記貯留槽内の空気圧を大気中に逃がす大気開放弁を開弁する制御構成とするものである。

本発明は、以上のように構成したので、以下に示す効果を奏する。
請求項１により、可燃性ガス中の不純物による動作不良が送風機に発生することなく、該送風機により、ガス化炉と、該ガス化炉から送風機までのガス流路内を負圧に保持した状態で、ガス化炉内への気体材料の導入を行うことができ、構成部材の連結部の隙間等からの可燃性ガスの漏出を防止しつつ、該可燃性ガスの安定生成が可能となり、ガス化発電システムの発電効率が大きく向上する。
また、洗浄液を送風機の吸込口から吐出口に向かって流下させることにより、洗浄液が送風機内に溜まりにくくすると共に、流下してきた洗浄液をそのまま液溜まりに流入させることにより、洗浄液が液溜まりよりも下流側のガス流路に流出するのを防止することができ、洗浄液の回収効率を高めて洗浄コストの低減を図ることができる。
また、洗浄液を循環再利用することができ、洗浄コストの更なる低減を図ることができる。
請求項２により、不純物を吸い込むことにより、ストレーナが目詰まりを起こしたり、再生した洗浄液の純度が低下しないようにすることができ、洗浄装置の洗浄能力の低下を確実に防止できる。
請求項３により、不純物によりドレン入口が目詰まりしないようにすることができ、ドレン機構の排水能力の低下を確実に防止できる。
請求項４により、上層にある洗浄液層の下面がドレン入口の上縁部に下降するまでの間だけ、下層にある水層内の水を排水管を通ってドレン出口からオーバーフローさせて排水することができ、排水を自動的に停止するためのセンサや制御装置等が不要となって、装置コストの低減を図ることができる。
請求項５により、駆動部に付着、膠着した不純物を、ガス化炉の運転終了直後の余熱により、熱的に分離しやすくすると共に、送風機の低速運転により、洗浄液の飛散を防ぎつつ遠心力や機械的衝撃で不純物が分離しやすくし、洗浄装置の洗浄能力の向上が図れる。 請求項６により、オーバーフロー弁と大気開放弁の開弁だけの簡単操作で前記ドレン機構を作動させることができ、複雑なスイッチ装置が不要となって、更なる装置コストの低減を図ることができる。

本発明に関わるガス化発電システムの全体構成を示す模式図である。 洗浄装置の側面図である。 誘引ブロワにおけるブロワ部の側面断面図である。 貯留槽の側面断面図である。 ドレン機構の説明図であって、図５（ａ）はドレン抜き途中のドレン機構の側面断面図、図５（ｂ）はドレン抜き終了時のドレン機構の側面断面図である。 洗浄装置の制御プロセスの説明図である。

以下に、本発明の実施の形態について詳細に説明する。まず、本発明に関わるガス化発電システム１の全体構成について、図１により説明する。

該ガス化発電システム１は、投入ホッパ２、投入コンベア３、ガス化炉４、サイクロン５、熱交換器６、冷却塔７、貯水槽８、スクラバー９、フィルター１０、誘引ブロワ１１、前処理ユニット１２、エンジン発電装置１３、余剰ガス燃焼装置１５等で構成される。そして、前記ガス化炉４で生成された可燃性ガスとしてのバイオガスは、サイクロン５、熱交換器６、スクラバー９、フィルター１０、誘引ブロワ１１の順に流れ、該誘引ブロワ１１の下流側では、エンジン発電装置１３側と余剰ガス燃焼装置１５側とに分岐して流れる。

前記投入ホッパ２には、固体炭素質材料としてのバイオマスが貯溜されており、投入ホッパ２内のバイオマスが投入コンベア３でガス化炉４内に投入される。ここで、前記固体炭素質材料には、家畜排泄物、食品廃棄物、紙、黒液、下水汚泥、木質系廃材・未利用材、農作物非食用部、資源作物等のバイオマス以外に、石炭等の化石燃料も用いられる。

前記ガス化炉４では、バイオマスが不完全燃焼されてバイオガスが生成される。そして、生成されたバイオガスは、ガス管１６でサイクロン５に導入される。このバイオガスは、一酸化炭素を主成分とする可燃性ガスであり、前述したススやタール、塵等の不純物が含まれる。

前記サイクロン５では、バイオガスに含まれる比較的大きな塵等が、遠心分離によって除去される。サイクロン５で大きな塵等が除去されたバイオガスは、ガス管１７で前記熱交換器６に導入される。

該熱交換器６内には、バイオガスが流れる図示せぬガス管が設けられており、該ガス管内のバイオガスが、洗浄水で洗浄、冷却されると共に、該ガス管の周囲を流れる冷却水でも冷却される。熱交換器６で洗浄、冷却されたバイオガスは、ガス管１８で前記スクラバー９に導入される。

該スクラバー９内には、洗浄水が貯溜されており、バイオガスがスクラバー９内の洗浄水中を潜ることにより、洗浄、冷却される。スクラバー９で洗浄、冷却されたバイオガスは、ガス管２５で前記フィルター１０に導入される。

ここで、前記熱交換器６に供給される冷却水は、冷却塔７に貯溜されており、該冷却塔７内の冷却水が、配水管１９で熱交換器６に導入される。そして、この配水管１９内の冷却水は、ポンプ２０によって熱交換器６側に圧送され、熱交換器６でバイオガスを冷却した後の冷却水は、配水管２１で冷却塔７に回収されるようにしている。

更に、熱交換器６及びスクラバー９に供給される洗浄水は、前記貯水槽８に貯溜されており、該貯水槽８内の洗浄水は、配水管２２で熱交換器６に導入されると共に、配水管２２の途中部から分岐する配水管２６でスクラバー９に導入される。そして、この配水管２２内の洗浄水は、ポンプ２３で熱交換器６側及びスクラバー９側に圧送され、熱交換器６でバイオガスを洗浄、冷却した洗浄水は、配水管２４で貯水槽８に回収される一方、スクラバー９でバイオガスを洗浄、冷却した洗浄水は、配水管２７で貯水槽８に回収される。

前記フィルター１０では、バイオガスに含まれる比較的小さな塵等が、濾過によって除去される。フィルター１０で小さな塵等が除去されたバイオガスは、ガス管４９により、送風機としての前記誘引ブロワ１１に導入される。

該誘引ブロワ１１では、後述する構成によって、誘引ブロワ１１より上流側のバイオガスが、ガス管６３から前処理ユニット１２を介してエンジン発電装置１３に導入される。一方、余剰分のバイオガスは、前記ガス管６３の途中部から分岐するガス管３０で、余剰ガス燃焼装置１５に導入される。そして、この誘引ブロワ１１には、後述する洗浄装置６０が併設されている。

前記エンジン発電装置１３は、バイオガスを燃料とするガスエンジン、該ガスエンジンで駆動される発電装置等で構成される。本実施例のエンジン発電装置１３は、前記発電装置で発電すると共に、前記ガスエンジンの排熱を給湯や空調等に利用するコージェネレーションシステムとしている。なお、エンジン発電装置１３には、前処理ユニット１２により不純物が除去されたバイオガスが供給される。

前記余剰ガス燃焼装置１５では、前記ガス管３０から送られてきた余剰分のバイオガスが燃焼される。

次に、前記誘引ブロワ１１について、図２、図３により説明する。該誘引ブロワ１１は、前記ガス化炉４で生成されたバイオガスを吸引・吐出するブロワ部４１と、該ブロワ部４１を駆動するモータ部４２とにより構成され、該モータ部４２と前記ブロワ部４１とは、基台５５に載置固定したブロワ台５６上に固定されている。

このうちのブロア部４１においては、ケーシング４３内に側面視楕円状のブロワ室４４が形成され、該ブロワ室４４内には、２個のロータ４５・４６が一部噛合された状態で内設されると共に、第一ロータ４５のロータ軸４５ａと第二ロータ４６のロータ軸４６ａとは、前記ケーシング４３によって互いに平行に支持されている。

前記ケーシング４３の上部には、吸込口４７が開口され、該吸引口４７は、前記フィルター１０の出側からの前記ガス管４９に接続される一方、ケーシング４３の下部で前記吸込口４７の直下方には、吐出口４８が開口され、該吐出口４８は、側面視Ｌ字状に屈曲されたガス管５０に接続されている。

前記モータ部４２においては、前記ロータ軸４５ａ・４６ａに平行に、モータ５７から出力軸５４が突出され、該出力軸５４と前記ロータ軸４５ａには、それぞれ出力プーリ５１と入力プーリ５２が固設されると共に、該入力プーリ５２と前記出力プーリ５１との間には、ベルト５３が巻回されている。

このような構成において、前記モータ５７を駆動すると、回転動力が、出力軸５４、出力プーリ５１、ベルト５３、入力プーリ５２を介してロータ軸４５ａに伝達され、該ロータ軸４５ａ上の第一ロータ４５が矢印５８の方向に回転し、それに伴い、第二ロータ４６が矢印５９の方向に回転する。すると、前記ブロワ室４４内で、ケーシング４３の内壁とロータ４５・４６との間に閉じ込められたバイオガスは、吸込口４７側から吐出口４８側に移送され、吐出口４８を通ってガス管５０の垂直管部５０ａ内に押し出される。

これにより、誘引ブロワ１１上流側のバイオガスが吸入されて下流側に吐出される結果、ガス化発電システム１では、誘引ブロワ１１よりも上流側は負圧となる一方、誘引ブロワ１１よりも下流側は正圧となるため、誘引ブロワ１１より上流側のバイオガスを誘引ブロワ１１を介して下流側に誘引することができる。

次に、以上のような誘引ブロワ１１に併設する前記洗浄装置６０について、図２、図３により説明する。該洗浄装置６０は、前記誘引ブロワ１１内を洗浄した後の洗浄液と不純物等の混合液（以下、「汚液」とする）を、戻り液路６６を介して流入させて貯留する貯留槽６１と、該貯留槽６１内で汚液から再生して得た洗浄液を、送り液路６７を介して前記誘引ブロワ１１に圧送する洗浄ポンプ６２とを備えている。

前記戻り液路６６の一端は、貯留槽６１内に延出される一方、他端は、誘引ブロワ１１からガス管５０内を流れてきた汚液が流れ込む液溜まり６４に接続されている。ここで、前記ガス管５０の水平管部５０ｂの終端には、フランジ５０ｃ・６３ａを介して、前記前処理ユニット１２に連通する前記ガス管６３が連結され、該ガス管６３の途中部からは、支管部６３ｂが分岐して下方に垂設されており、該支管部６３ｂへの分岐入口の下方空間に前記液溜まり６４が形成されている。そして、該液溜まり６４から前記戻り液路６６の前記他端との間に、貯留槽６１内へのバイオガスの流入を遮断可能な汚液遮断弁６８が介設されている。

更に、前記送り液路６７の一端は、貯留槽６１内に延出されて洗浄液中に浸漬される一方、他端は、誘引ブロワ１１への吸込口４７近傍のガス管４９内に開口した注入口６５に接続されている。そして、前記送り液路６７の一端と前記洗浄ポンプ６２との間には、再生した洗浄液の流れを遮断可能な洗浄液遮断弁６９が介設されている。

このような構成において、前記遮断弁６８・６９を開弁した状態で洗浄ポンプ６２が駆動すると、貯留槽６１内で静置分離して再生された洗浄液が、送り液路６７を通って注入口６５から誘引ブロワ１１内に供給される。

すると、洗浄液が、吸込口４７から吐出口４８に向かって、バイオガスよりケーシング４３の内壁やロータ４５・４６に付着、膠着した不純物を洗い流しながら流下していき、汚液となって、ガス管５０からガス管６３の液溜まり６４に流れ込む。該液溜まり６４からの汚液は、前記戻り液路６６を通って貯留槽６１内に回収され、これを繰り返すようにして洗浄処理が行われる。そして、回収した汚液からは、貯留槽６１内での静置分離によって洗浄液が再生される。

すなわち、固体炭素質材料を加熱して可燃性ガスであるバイオガスを生成するガス化炉４と、前記バイオガスを供給して発電を行うエンジン発電装置１３とを備えるガス化発電システム１において、前記ガス化炉４からエンジン発電装置１３までのバイオガスのガス流路上で前記エンジン発電装置１３の直前に、誘引通風式の送風機である誘引ブロワ１１を設けると共に、該誘引ブロワ１１には、前記バイオガスから誘引ブロワ１１内に付着した不純物を洗浄液によって除去する洗浄装置６０を併設したので、バイオガス中の不純物による動作不良が誘引ブロワ１１に発生することなく、該誘引ブロワ１１により、ガス化炉４と、該ガス化炉４から誘引ブロワ１１までのガス流路としての前記ガス管１６・１７・１８・２５・４９内を負圧に保持した状態で、ガス化炉４内への気体材料の導入を行うことができ、構成部材の連結部の隙間等からのバイオガスの漏出を防止しつつ、該バイオガスの安定生成が可能となり、ガス化発電システム１の発電効率が大きく向上する。

更に、前記誘引ブロワ１１の上下部に前記バイオガスの吸込口４７と吐出口４８をそれぞれ設けて下向きのガス流を形成すると共に、前記吸引口４７の近傍には、前記洗浄装置６０から誘引ブロワ１１に洗浄液を供給する注入口６５を開口し、前記吐出口４８の下流側には、洗浄後の汚液が流入する液溜まり６４を設けるので、洗浄液を誘引ブロワ１１の吸込口４７から吐出口４８に向かって流下させることにより、洗浄液が誘引ブロワ１１内に溜まりにくくすると共に、流下してきた洗浄液をそのまま液溜まり６４に流入させることにより、洗浄液が液溜まり６４よりも下流側のガス流路に流出するのを防止することができ、洗浄液の回収効率を高めて洗浄コストの低減を図ることができる。

加えて、前記洗浄装置６０は、前記液溜まり６４から戻り液路６６を介して汚液を流入し貯留する貯留槽６１と、該貯留槽６１から前記注入口６５までの送り液路６７の途中部に設ける洗浄ポンプ６２とを備え、該洗浄ポンプ６２により、前記貯留槽６１で汚液から不純物と水を除去して再生した洗浄液を、前記送り液路６７を介して前記注入口６５に圧送することにより、誘引ブロワ１１と貯留槽６１との間で洗浄液を循環させて誘引ブロワ１１内の不純物を除去するので、洗浄液を循環再利用することができ、洗浄コストの更なる低減を図ることができる。

次に、前記貯留槽６１、およびそのドレン機構７０について、図２、図４、図５により詳しく説明する。前記貯留槽６１は、有底角筒状の槽本体７１と、該槽本体７１の上部開口を閉塞する板状の蓋体７２とから構成され、該蓋体７２には、前記戻り液路６６の一端を構成する液管６６ａが気密に挿嵌され、該液管６６ａの下端開口部が、前記槽本体７１内に開放されている。同様に、前記送り液路６７の一端を構成する液管６７ａも、前記蓋体７２上面の立設部７２ａに気密に挿嵌されると共に、該液管６７ａの先端の吸引部６７ｂには、汚液中の異物やゴミ等を分離・除去するストレーナ７７が設けられている。更に、蓋体７２には、貯留槽６１内の汚液の上方空間を外部に開閉可能な大気開放弁８０が設けられている。

ここで、本実施例では、洗浄液として前記不純物に対して優れた溶解性を示す油性の洗浄液を用いており、前記液管６６ａから貯留槽６１内に流入した汚液は、長時間静置しておくと、油と水との比重差から、軽い洗浄液分が浮上して集まった洗浄液層７４と、バイオガスに含まれる水分が前記洗浄液層７４の下に下降して集まった水層７５とに分離される。そして、汚液中で固体を多量に含んで最も比重の大きい不純物は、下層の水層７５内を沈降して槽本体７１の底面７１ａ上に堆積し、不純物塊７６を形成する。

前記ストレーナ７７は、このうちの洗浄液層７４内に配置されており、洗浄液のみを吸引部６７ｂから吸い込めるようにしている。更に、前記ストレーナ７７は、貯留槽６１の底面７１ａとは離れた位置に配置されており、底面７１ａ上の不純物塊７６中の不純物が、前記洗浄ポンプ６２作動時に発生するストレーナ７７周囲の吸引流により誤って巻き込まれて、該吸引流と一緒にストレーナ７７内に吸い込まれるのを、回避できるようにしている。

すなわち、前記貯留槽６１において、前記送り液路６７の吸引部６７ｂには、ストレーナ７７を設け、該ストレーナ７７は、貯留槽６１の底面７１ａよりも離間して上方に配置するので、不純物を吸い込むことにより、ストレーナ７７が目詰まりを起こしたり、再生した洗浄液の純度が低下しないようにすることができ、洗浄装置６０の洗浄能力の低下を確実に防止できる。

なお、本実施例では、ストレーナ７７は、その下端の高さ位置を、前記洗浄液層７４と水層７５との間の二層界面７８の近くに設定しているが、不純物吸い込み防止の観点からは、洗浄液層７４の洗浄液表面７４ａ近傍の高さ位置に設定するのが好ましい。

また、前記槽本体７１の側壁には、側面視Ｓ字状の排水管７３が連通されている。該排水管７３は、槽本体７１から水平に延出される下水平管部７３ａと、該下水平管部７３ａの先端から上方に延出される立設管部７３ｂと、該立設管部７３ｂの上端から再び水平に延出される上水平管部７３ｃとから構成され、該上水平管部７３ｃは、オーバーフロー弁７９を介して外部に開閉できるようにしている。

このような構成において、前記下水平管部７３ａの基部が槽本体７１内に開口して成るドレン入口７３ｄの上縁部７３ｆでは、次のような圧力バランスが成立している。

図２、図４に示すように、前記誘引ブロワ１１の洗浄処理を行った後に、前記汚液遮断弁６８・洗浄液遮断弁６９・オーバーフロー弁７９・大気開放弁８０を全て閉弁した状態で汚液を静置すると、前述の如く、洗浄液層７４と水層７５の上下二層に分離すると共に、洗浄液層７４上方には密閉空間が形成される。そして、該密閉空間内の内圧Ｐ１と、前記二層界面７８から洗浄液表面７４ａまでの圧力水頭Ｈ１と、前記上縁部７３ｆから二層界面７８までの圧力水頭Ｈ３との合計が、前記上縁部７３ｆから、前記上水平管部７３ｃ内のドレン出口７３ｅの水表面７５ａまでの圧力水頭Ｈ２と略等しくなっている。

続いて、前記汚液遮断弁６８・洗浄液遮断弁６９は閉弁したままで、前記オーバーフロー弁７９・大気開放弁８０のみを開弁することにより、ドレン抜きを行う。すると、図５（ａ）に示すように、水層７５内の水が、排水管７３を通ってオーバーフロー弁７９からオーバーフローして排水され、それに伴い、洗浄液表面７４ａは高さ位置８４から下降し、排水管７３内の水表面７５ａも高さ位置８６から下降していく。

この際、貯留槽６１内の洗浄液表面７４ａと、ドレン出口７３ｅの水表面７５ａとには、同じ大気圧Ｐ０がかかることから、前記圧力水頭Ｈ１と圧力水頭Ｈ３との合計（Ｈ１＋Ｈ３）が前記圧力水頭Ｈ２よりも大きい間は、排水が継続する。この際、二層界面７８がドレン入口７３ｄの上縁部７３ｆまで下降する間は、水層７５による圧力水頭Ｈ３は排水により徐々に減少していく一方、洗浄液層７４による圧力水頭Ｈ１は、洗浄液の循環使用により洗浄液量が大きく変化しないことから、略一定に保たれている。

このようなドレン抜きにおいて、洗浄液層７４内の洗浄液がドレン入口７３ｄから排水管７３内に取り込まれないようにしつつ、水層７５内の水をできるだけ多く排水するには、図５（ｂ）に示す如く、排水管７３内の水表面７５ａがドレン出口７３ｅの下縁部７３ｇまで下降してドレン抜きが終了すると、二層界面７８の下降も、ドレン入口７３ｄの上縁部７３ｆで停止するようにすればよい。つまり、上縁部７３ｆからドレン出口７３ｅの下縁部７３ｇまでの圧力水頭Ｈ２（以下、「圧力水頭Ｈ２ａ」とする）が、前記圧力水頭Ｈ１と略等しくなるように、ドレン出口７３ｅの下縁部７３ｇの高さ位置ｈを設定すればよい。

この高さ位置ｈよりも下縁部７３ｇが低いと、排水管７３内の圧力水頭Ｈ２が小さすぎて、ドレン入口７３ｄでは、洗浄液層７４内の洗浄液までが排水管７３内に浸入し、浸入した洗浄液はドレン出口７３ｅから水と一緒にオーバーフローする。逆に、下縁部７３ｇが高さ位置ｈよりも高いと、排水管７３内の圧力水頭Ｈ２が大きすぎて、ドレン入口７３ｄでは、水層７５内の水が排水管７３内に浸入できず、水を十分に排水できない。

このようにして、洗浄液表面７４ａが高さ位置８４から高さ位置８５まで下降して、ドレン入口７３ｄの上縁部７３ｆよりも上方の水を全て排水すると同時に、排水管７３内の水表面７５ａが高さ位置８６から高さ位置８７まで下降して、ドレン出口７３ｅからの水のオーバーフローを自動的に停止することができる。

更に、このような構成から成るドレン機構７０において、その排水管７３へのドレン入口７３ｄは、貯留槽６１の底面７１ａとは離れた位置に配置されており、底面７１ａ上の前記不純物塊７６中の不純物が、ドレン抜きの際に発生するドレン入口７３ｄ周囲の吸引流に巻き込まれ、ドレン入口７３ｄ内に吸い込まれるのを、回避できるようにしている。

すなわち、前記洗浄装置６０は、汚液中の水を、貯留槽６１から上方に延出する排水管７３を伝って、該排水管７３のドレン出口７３ｅからオーバーフローさせるドレン機構７０を有し、前記排水管７３に水を取り込むドレン入口７３ｄは、貯留槽６１の底面７１ａよりも離間して上方に配置するので、不純物によりドレン入口７３ｄが目詰まりしないようにすることができ、ドレン機構７０の排水能力の低下を確実に防止できる。

更に、前記洗浄液には水よりも比重の小さいものを使用して、前記貯留槽６１内の上下に洗浄液層７４と水層７５を形成すると共に、前記ドレン機構７０では、前記洗浄液層７４のみが前記ドレン入口７３ｄの上縁部７３ｆに与える第一圧力水頭である圧力水頭Ｈ１と、該上縁部７３ｆからドレン出口７３ｅの下縁部７３ｇまでの排水管７３内の水が前記上縁部７３ｆに与える第二圧力水頭である圧力水頭Ｈ２ａとが略等しくなるように、前記下縁部７３ｇの高さ位置ｈを設定するので、上層にある洗浄液層７４の下面である二層界面７８がドレン入口７３ｄの上縁部７３ｆに下降するまでの間だけ、下層にある水層７５内の水を排水管７３を通ってドレン出口７３ｅからオーバーフローさせて排水することができ、排水を自動的に停止するためのセンサや制御装置等が不要となって、装置コストの低減を図ることができる。

次に、以上のような構成を有する洗浄装置６０の制御プロセスについて、図１、図２、図６により説明する。図１、図２に示すように、ガス化発電システム１には、前記ガス化炉４にガス化炉起動信号を送信してガス化炉４を起動・停止するコントローラ８１が備えられており、該コントローラ８１には、ガス化炉４の起動・停止を指示する動作信号を前記コントローラ８１に送信する操作スイッチ８３、前記誘引ブロワ１１のモータ５７に電力を供給するインバータ８２、前記送り液路６７を介して洗浄液を誘引ブロワ１１に圧送する洗浄ポンプ６２、及び前記汚液遮断弁６８・洗浄液遮断弁６９・オーバーフロー弁７９・大気開放弁８０の図示せぬ各ソレノイドが、接続されている。

このような構成において、図６に示すように、Ｔ１時点で、前記操作スイッチ８３を「入」にすると、該操作スイッチ８３から前記コントローラ８１にガス化炉起動信号が送信されるが、タイマーによって、ガス化炉４への送信がＴ３時点まで遅延される。同時に、コントローラ８１から前記オーバーフロー弁７９・大気開放弁８０の各ソレノイドに開弁信号が送信され、オーバーフロー弁７９・大気開放弁８０のみが開弁される。すると、前述したドレン機構７０が作動して、排水管７３から開状態のオーバーフロー弁７９を介しての排水が可能となり、ドレン抜きが開始される。そして、Ｔ２時点に達するまでに、この排水は自動的に停止するようにしている。

Ｔ２時点になると、前記コントローラ８１からオーバーフロー弁７９・大気開放弁８０の各ソレノイドに閉弁信号が送信され、オーバーフロー弁７９・大気開放弁８０が閉弁されてドレン抜きが終了する。

更に、時間が経過してＴ３時点になると、コントローラ８１からガス化炉４にガス化炉起動信号が送信されてガス化炉４が起動し、ガス化運転が開始される。同時に、コントローラ８１からインバータ８２に通常運転信号が送信され、該インバータ８２から前記誘引ブロワ１１に電力が供給される。すると、誘引ブロワ１１が通常運転され、該誘引ブロワ１１より上流側のバイオガスが誘引されてエンジン発電装置１３に導入される。

Ｔ４時点で、前記操作スイッチ８３を「切」にすると、前記コントローラ８１へのガス化炉起動信号は停止するが、タイマーによって、ガス化炉４への送信はＴ５時点まで継続される。

Ｔ５時点になると、コントローラ８１からガス化炉４へのガス化炉起動信号の送信が停止し、ガス化運転が終了する。同時に、コントローラ８１からインバータ８２への通常運転信号の送信が停止し、該インバータ８２から前記誘引ブロワ１１への電力供給も止まり、エンジン発電装置１３へのバイオガスの導入が停止する。

ガス化運転の終了直後、タイマーによって所定時間が経過してＴ６時点になると、コントローラ８１からインバータ８２に低速運転信号が自動的に送信され、該インバータ８２から前記モータ５７に通常運転時よりも小さい電力が供給され、誘引ブロワ１１が、通常運転時よりも低速で運転される。この際、ガス化炉４が運転終了して間もないため、余熱が残留した状態にある。同時に、コントローラ８１から前記汚液遮断弁６８・洗浄液遮断弁６９の各ソレノイドに開弁信号が送信されて、汚液遮断弁６８・洗浄液遮断弁６９のみが開弁される。これにより、洗浄装置６０が作動して洗浄処理が開始される。

この状態でＴ７時点になると、コントローラ８１から洗浄ポンプ６２に運転信号が送信される。すると、該洗浄ポンプ６２が起動し、前記貯留槽６１内で静置分離により再生した洗浄液が送り液路６７を介して誘引ブロワ１１に圧送される。

Ｔ８時点になると、コントローラ８１から洗浄ポンプ６２への起動信号の送信が停止し、洗浄ポンプ６２が停止する。

更に、時間が経過してＴ９時点になると、コントローラ８１からインバータ８２への低速運転信号の送信が停止し、該インバータ８２から前記誘引ブロワ１１への電力供給も止まり、該誘引ブロワ１１が停止する。同時に、汚液遮断弁６８・洗浄液遮断弁６９が閉弁されて、全ての洗浄処理が終了する。

すなわち、前記ガス化発電システム１には、前記ガス化炉４の動作を制御するコントローラ８１を備え、前記ガス化炉４の運転終了直後に、前記洗浄装置６０を作動させると共に、自動的に送風機である誘引ブロワ１１をガス化炉４運転中よりも低速で運転させる制御構成とするので、駆動部に付着、膠着した不純物を、ガス化炉４の運転終了直後の余熱により、熱的に分離しやすくすると共に、誘引ブロワ１１の低速運転により、洗浄液の飛散を防ぎつつ遠心力や機械的衝撃で不純物が分離しやすくし、洗浄装置６０の洗浄能力の向上が図れる。

更に、前記ガス化発電システム１には、前記ガス化炉４の動作を制御するコントローラ８１を備え、前記ガス化炉４の運転開始前に前記ドレン機構７０を作動させる際は、前記ドレン出口７３ｅに設けたオーバーフロー弁７９を開弁すると共に、前記貯留槽６１内の空気圧を大気中に逃がす大気開放弁８０を開弁する制御構成とするので、オーバーフロー弁７９と大気開放弁８０の開弁だけの簡単操作で前記ドレン機構７０を作動させることができ、複雑なスイッチ装置が不要となって、更なる装置コストの低減を図ることができる。

本発明は、固体炭素質材料を加熱して可燃性ガスを生成するガス化炉と、前記可燃性ガスを供給して発電を行うエンジン発電装置とを備える、全てのガス化発電システムに適用することができる。

１ ガス化発電システム
４ ガス化炉
１１ 誘引ブロワ（誘引通風式の送風機）
１３ エンジン発電装置
４７ 吸込口
４８ 吐出口
６０ 洗浄装置
６１ 貯留槽
６２ 洗浄ポンプ
６４ 液溜まり
６５ 注入口
６６ 戻り液路
６７ 送り液路
６７ｂ 吸引部
７０ ドレン機構
７１ａ 底面
７３ 排水管
７３ｄ ドレン入口
７３ｅ ドレン出口
７３ｆ 上縁部
７３ｇ 下縁部
７４ 洗浄液層
７５ 水層
７７ ストレーナ
７９ オーバーフロー弁
８０ 大気開放弁
８１ コントローラ
ｈ 高さ位置
Ｈ１ 圧力水頭（第一圧力水頭）
Ｈ２ 圧力水頭（第二圧力水頭）

Claims (6)

1. 固体炭素質材料を加熱して可燃性ガスを生成するガス化炉と、前記可燃性ガスを供給して発電を行うエンジン発電装置とを備えるガス化発電システムにおいて、前記ガス化炉からエンジン発電装置までの可燃性ガスのガス流路上で前記エンジン発電装置の直前に、誘引通風式の送風機を設けると共に、該送風機には、前記可燃性ガスから送風機内に付着した不純物を洗浄液によって除去する洗浄装置を併設し、前記送風機の上下部に前記可燃性ガスの吸込口と吐出口をそれぞれ設けて下向きのガス流を形成すると共に、前記吸込口の近傍には、前記洗浄装置から送風機に洗浄液を供給する注入口を開口し、前記吐出口の下流側には、洗浄後の汚液が流入する液溜まりを設け、前記洗浄装置は、前記液溜まりから戻り液路を介して汚液を流入し貯留する貯留槽と、該貯留槽から前記注入口までの送り液路の途中部に設ける洗浄ポンプとを備え、該洗浄ポンプにより、前記貯留槽で汚液から不純物と水を除去して再生した洗浄液を、前記送り液路を介して前記注入口に圧送することにより、送風機と貯留槽との間で洗浄液を循環させて送風機内の不純物を除去する
   ことを特徴とするガス化発電システム。
2. 前記貯留槽において、前記送り液路の吸引部には、ストレーナを設け、該ストレーナは、貯留槽の底面よりも離間して上方に配置することを特徴とする請求項１に記載のガス化発電システム。
3. 前記洗浄装置は、汚液中の水を、貯留槽から上方に延出する排水管を伝って、該排水管のドレン出口からオーバーフローさせるドレン機構を有し、前記排水管に水を取り込むドレン入口は、貯留槽の底面よりも離間して上方に配置することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス化発電システム。
4. 前記洗浄液には水よりも比重の小さいものを使用して、前記貯留槽内の上下に洗浄液層と水層を形成すると共に、前記ドレン機構では、前記洗浄液層のみが前記ドレン入口の上縁部に与える第一圧力水頭と、該上縁部からドレン出口の下縁部までの排水管内の水が前記上縁部に与える第二圧力水頭とが略等しくなるように、前記下縁部の高さ位置を設定することを特徴とする請求項３に記載のガス化発電システム。
5. 前記ガス化発電システムには、前記ガス化炉の動作を制御するコントローラを備え、前記ガス化炉の運転終了直後に、前記洗浄装置を作動させると共に、自動的に前記送風機をガス化炉運転中よりも低速で運転させる制御構成とすることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか一項に記載のガス化発電システム。
6. 前記ガス化発電システムには、前記ガス化炉の動作を制御するコントローラを備え、前記ガス化炉の運転開始前に前記ドレン機構を作動させる際は、前記ドレン出口に設けたオーバーフロー弁を開弁すると共に、前記貯留槽内の空気圧を大気中に逃がす大気開放弁を開弁する制御構成とすることを特徴とする請求項３から請求項５のうちのいずれか一項に記載のガス化発電システム。

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