JP6008082B2

JP6008082B2 - ガス化装置及びガス化方法

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Publication number: JP6008082B2
Application number: JP2012046157A
Authority: JP
Inventors: 卓哉岡田
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2012-03-02
Filing date: 2012-03-02
Publication date: 2016-10-19
Anticipated expiration: 2032-03-02
Also published as: JP2013181113A

Description

本発明は、タールを含まないガス化ガスを製造するガス化装置及びガス化方法に関する。

近年、石炭及びバイオマス等の有機固体燃料をガス化し、生成したガス化ガスを発電用の燃料ガス等として供給するガス化装置の開発が進められている。

有機固体燃料をガス化するガス化装置としては流動層ガス化炉が知られており、この流動層ガス化炉には、加熱された流動粒子とガス化剤を導入して燃料のガス化を行うガス化炉と、該ガス化炉内のチャーと流動粒子を取り入れてチャーを燃焼することにより流動粒子の加熱を行い、加熱した流動粒子を前記ガス化炉に循環供給する燃焼炉とを備えた外部循環ガス化炉（特許文献１参照）、及び、容器内に、流動粒子が流動化により移動できるよう仕切壁で仕切られたガス化室と燃焼室を形成して燃料のガス化と流動粒子の加熱とを行うようにした内部循環ガス化炉（特許文献２参照）が知られている。

一方、前記ガス化装置により有機固体燃料をガス化して生成するガス化ガス中にはタールが含まれており、このガス化ガス中のタールは下流の配管及び機器に付着して閉塞させる等の問題を生じる可能性がある。

この問題のため、従来は、前記ガス化ガスを水と接触させることでタールを凝縮させて除去することが実施されてきた。しかし、この場合、除去されたタールは単に廃棄されることになるためエネルギ的な面で損失になる問題があると共に、タールを除去した後の排水は排水処理装置で処理する必要があり、処理費用が多大になるという問題があった。

上記ガス化ガスを水と接触させてタールを除去する場合の問題を防止するために、ガス化装置の下流においてガス化ガス中のタールを分解等の操作によって有効に回収するようにしたものがある（特許文献３、４、５参照）。

特許文献３では、ガス化装置下流に廃熱ボイラを介してタール改質塔を設けており、ガス化ガスを昇温してタール改質塔に導くことによりタールを触媒と接触させて炭化水素等に分解している。特許文献４では、ガス化装置の下流に触媒層を有する複数の反応容器を備えてガス化ガス中のタールを触媒層により分解している。特許文献５では、バイオマス燃料を加熱して炭化物を生成する炭化装置と、炭化物をガス化する高温ガス化部及び炭化物生成時に揮発したタールを含む可燃性揮発性ガスの改質を行うガス改質部からなる２段式のガス化炉を備え、少なくとも高温ガス化部に空気または酸素によるガス化剤を供給している。特許文献６では、ガス化ガスとガス化剤を選択的に流通させるよう区画したセラミック層を設け、ガス化装置からのガス化ガスをセラミック層に流通させてタールを捕捉するタール除去運転と、タールを捕捉したセラミック層にガス化剤を流通させてガス化装置に戻す再生運転とに交互に切り換える運転を行っている。

特開２００３−１７６４８６号公報特開２００９−１３８１０７号公報特許第３５４９７１１号公報特開２０１０−１１１７７９号公報特開２００６−００２０４２号公報特開２０１０−０４７７１９号公報

特許文献３では、ガス化装置とは別にタール改質塔が必要であり、プラントの運転操作が複雑になる問題がある。更に、タール改質塔に導入するガス化ガスは所定の温度まで昇温しなければならないため、プラント全体の効率が低下する問題がある。

特許文献４では、複数の反応容器を備えており、プラントの運転操作が繁雑になる問題がある。又、触媒層をガス化ガスが通るため、触媒層がタールによって短時間で閉塞する可能性がある。

特許文献５では、炭化物のガス化を効果的に行うためにはガス化剤による流動層を形成することが好ましいが、酸素を用いて炭化物を流動化するには大量の酸素が必要になる問題があり、又、空気を用いて炭化物を流動化した場合にはガス改質部から導出される生成ガスに大量の窒素が含まれてしまう問題がある。

特許文献６では、運転中にガス化ガスとガス化剤の流路を切り換える必要があるためプラントの運転操作が複雑になる問題がある。又、ガス化ガスの流路を切り換えるために、切換箇所がタールによって閉塞する可能性がある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、タールを含まないガス化ガスを製造できるようにしたガス化装置及びガス化方法を提供しようとするものである。

本発明は、燃料を熱分解してタール含有の揮発性ガスとチャーを生成する熱分解部と、
該熱分解部で生成したチャーを導入してガス化を行うためのガス化部と、
酸素を製造する酸素製造装置と、
前記熱分解部で生成したタール含有の揮発性ガスと前記酸素製造装置からの酸素を導入して前記揮発性ガスのタールを前記酸素により完全燃焼させる燃焼部と、
該燃焼部で生成した燃焼ガスを前記ガス化部に供給する燃焼ガス供給流路と、
を有することを特徴とするガス化装置、に係るものである。

上記ガス化装置において、前記燃焼部で生成した燃焼ガスの一部を前記熱分解部に供給する燃焼ガス供給流路を有することは好ましい。

又、上記ガス化装置において、前記燃焼部に助燃燃料を供給する助燃燃料供給装置を備えたことは好ましい。

又、上記ガス化装置において、前記熱分解部で生成したタール含有の揮発性ガスを前記燃焼部に供給する導入流路に、前記燃焼ガスを導いて揮発性ガスを加熱することによりタールの凝縮を防止するタール凝縮防止手段を備えたことは好ましい。

又、上記ガス化装置において、前記燃焼ガスと水を熱交換して蒸気を生成し、生成した蒸気をガス化剤として前記ガス化部に供給する熱交換器を備えたことは好ましい。

又、上記ガス化装置において、前記ガス化部が流動層を形成する気泡流動ガス化炉であり、前記熱分解部が、円筒体内に撹拌送給手段を有し該撹拌送給手段による燃料の撹拌と前記燃焼ガスによる加熱により生成したチャーを前記気泡流動ガス化炉の流動層内へ押込んで供給する押込み熱分解炉であってもよい。

又、上記ガス化装置において、前記ガス化部が流動層を形成する気泡流動ガス化炉であり、前記熱分解部が、撹拌送給手段を有し該撹拌送給手段による燃料の撹拌と前記燃焼ガスによる加熱により生成したチャーを、シール手段を有する落下供給流路により前記気泡流動ガス化炉の流動層上部に供給する落下供給熱分解炉であってもよい。

又、上記ガス化装置において、前記熱分解部が気泡流動熱分解炉であり、前記ガス化部が気泡流動ガス化炉であり、気泡流動熱分解炉と気泡流動ガス化炉との間が、流動粒子を循環移動させるシール手段を有する循環流路で接続されていてもよい。

又、上記ガス化装置において、前記熱分解部と前記ガス化部が、気泡流動熱分解室と気泡流動ガス化室との間に隔壁構造を備えた一体構造の内部循環ガス化炉であり、前記隔壁構造は、流動層内部に連通部を有して前記気泡流動熱分解室と前記気泡流動ガス化室とを区画する区画壁と、前記気泡流動ガス化室内の流動層内部を区画して上端を流動粒子が移動する溢流壁とを有し、流動層下部から前記燃焼ガスを調節して吹き込むことにより流動粒子が、前記溢流壁の上端を介して前記気泡流動熱分解室と前記気泡流動ガス化室の間を循環移動するようになっていてもよい。

本発明は、燃料を熱分解してタール含有の揮発性ガスとチャーを生成する熱分解工程と、
該熱分解工程で生成したタール含有の揮発性ガスを取り出し酸素により燃焼して二酸化炭素主体の燃焼ガスを生成する燃焼工程と、
前記熱分解工程で生成したチャーを取り出し、該チャーに前記燃焼工程で生成した燃焼ガスを接触させてガス化することによりタールを含有しないガス化ガスを製造するガス化工程と
を有することを特徴とするガス化方法、に係るものである。

上記ガス化方法において、前記燃焼工程において助燃燃料を供給することにより燃焼ガスの生成量を調節することは好ましい。

又、上記ガス化方法において、前記燃焼工程で生成した燃焼ガスの一部を前記熱分解工程に導くことにより、燃料の熱分解と揮発性ガスの搬送を行うことは好ましい。

本発明によれば、熱分解部で生成したタール含有の揮発性ガスを燃焼部に供給して酸素によりタールを完全燃焼させ、これによって生成した燃焼ガスをガス化剤としてガス化部に供給してチャーのガス化を行うので、ガス化部からはタールを含有しないガス化ガスを製品として取り出すことができるという優れた効果を奏し得る。

本発明のガス化装置の第１の実施例の概略を示すブロック図である。本発明のガス化装置の第２の実施例の概略を示すブロック図である。本発明のガス化装置の第３の実施例を示す具体的な構成図である。図３に類似する本発明のガス化装置の第４の実施例を示す具体的な構成図である。本発明のガス化装置の第５の実施例を示す具体的な構成図である。本発明のガス化装置の第６の実施例を示す具体的な構成図である。（ａ）は図６の第１循環ゾーンをＸ方向から見た断面図、（ｂ）は図６の第２循環ゾーンをＹ方向から見た断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。

図１は本発明のガス化装置１００の第１の実施例の概略を示すブロック図であり、図１中、１は燃料供給装置２から供給される石炭及びバイオマス等の有機固体燃料３（燃料）を導入して熱分解を行う熱分解炉（熱分解部）であり、該熱分解炉１では、燃料３を加熱することによりタールを含有する揮発性ガス４と、チャー５が生成される。６は前記熱分解炉１で生成したチャー５を導入してガス化を行うガス化炉（ガス化部）である。

７は前記熱分解炉１で生成した揮発性ガス４を導入流路４ａを介して導入する燃焼炉（燃焼部）であり、該燃焼炉７には酸素製造装置８が接続してあり、該酸素製造装置８で製造した酸素９を燃焼炉７に供給するようにしている。前記燃焼炉７では、前記熱分解炉１から供給されるタール含有の揮発性ガス４を酸素製造装置８からの酸素９によって燃焼させることでタールを完全燃焼させ、タールを含まない高温の燃焼ガス１０が生成される。

燃焼炉７においてタール含有の揮発性ガス４を酸素９で燃焼して生成する燃焼ガス１０は、殆どが水蒸気［Ｈ_２Ｏ］と二酸化炭素［ＣＯ_２］であり、その他は余剰の酸素［Ｏ_２］と燃料由来の僅かなガスである。このような水蒸気［Ｈ_２Ｏ］及び二酸化炭素［ＣＯ_２］からなる燃焼ガス１０は、ガス化炉６でのチャー５のガス化剤として有効に利用できる。前記燃焼炉７において揮発性ガス４中のタールを完全燃焼するためには、酸素［Ｏ_２］が若干余剰になるように供給する。酸素９の供給量を調節するには、燃焼ガス１０中の酸素濃度を計測する酸素濃度計１１を設け、該酸素濃度計１１によって計測される酸素濃度１１ａが所定値に維持されるように前記酸素製造装置８による酸素９の供給を調節する。尚、前記燃焼ガス１０中に余剰の酸素［Ｏ_２］が残留しても、酸素はガス化炉６でのチャー５のガス化剤として有効に利用される。

従って、前記燃焼ガス１０は、燃焼ガス供給流路１０ａを介して前記チャー５のガス化剤及び加熱用ガスとして前記ガス化炉６に供給され、ガス化炉６に供給されたチャー５を前記燃焼ガス１０によりガス化してガス化ガス１２を生成する。

又、前記燃焼ガス供給流路１０ａには分配装置１３を介して分岐流路１０ａ'が接続してあり、前記燃焼炉７からの燃焼ガス１０の一部を分岐流路１０ａ'を介して前記熱分解炉１に供給している。

更に、前記燃焼炉７には、助燃燃料１４を供給するための助燃燃料供給装置１５が接続されている。助燃燃料供給装置１５によって燃焼炉７に供給する助燃燃料１４としては、成分が判明して安定しており、且つ、燃焼によって生じるガス成分が、製品としてのガス化ガス１２に要求される成分から逸脱しない範囲のものであれば種々のものを用いることができる。助燃燃料１４としては、例えば天然ガス、ＬＰＧガス、軽油、灯油等を用いることができる。更に、前記燃焼ガス１０の温度を計測する温度計１６と流量を計測する流量計１７が設けてあり、温度計１６による温度１６ａと流量計１７による流量１７ａが所定値に維持されるように、前記助燃燃料供給装置１５による助燃燃料１４の供給量を制御している。

尚、揮発性ガス４を燃焼する前記燃焼炉７の燃焼温度が高くなりすぎる場合には、燃焼炉７出口の燃焼ガス１０の一部を前記燃焼炉７に再循環する燃焼ガス再循環手段Ｒを備えることができる。燃焼ガス１０は水分を含む二酸化炭素［ＣＯ_２］主体のガスであるため、この燃焼ガス１０を前記燃焼ガス再循環手段Ｒによって燃焼炉７に再循環すると、揮発性ガス４が希釈されて燃焼温度は低下するので、燃焼炉７の燃焼温度を計測し、計測した燃焼温度が所定の温度になるように前記燃焼ガス１０の再循環量を調節すると、燃焼炉７は保護される。

上記実施例では次のように作動する。

図１に示すガス化装置１００では、前記燃料供給装置２から熱分解炉１に供給される石炭及びバイオマス等の燃料３は、熱分解炉１に供給される搬送ガスとしての燃焼ガス１０により加熱されて、タール含有の揮発性ガス４と、チャー５が生成される（熱分解工程）。

前記熱分解炉１で生成したタール含有の揮発性ガス４は、前記搬送ガスとしての燃焼ガス１０により前記燃焼炉７に搬送され、前記酸素製造装置８から供給される酸素９によって揮発性ガス４及び含有するタールの完全燃焼が行われ、主に水蒸気［Ｈ_２Ｏ］と二酸化炭素［ＣＯ_２］からなる高温の燃焼ガス１０が生成される（燃焼工程）。

前記熱分解炉１で生成したチャー５はガス化炉６に供給されると共に、前記燃焼炉７で生成した燃焼ガス１０が燃焼ガス供給流路１０ａによりガス化剤及び加熱用ガスとして前記ガス化炉６に供給されるので、ガス化炉６では、チャー５が前記燃焼ガス１０による加熱とガス化剤としての作用を受けてガス化し、タールを含有しないガス化ガス１２が製造される（ガス化工程）。

又、前記高温の燃焼ガス１０の一部は分配装置１３により分岐され分岐流路１０ａ'を介して前記熱分解炉１に搬送ガスとして供給されるので、燃料３は燃焼ガス１０により加熱されて熱分解される。このとき、前記分配装置１３は、前記ガス化炉６に供給する燃焼ガス１０によりチャー５を加熱してガス化するのに必要な熱量と、前記熱分解炉１に供給する燃焼ガス１０により燃料３を熱分解するのに必要な熱量が満たされるように、前記燃焼ガス１０の配分を調節する。

更に、熱分解炉１で生成する揮発性ガス４とチャー５の割合が所定の割合になるように熱分解炉１に供給する燃料３を調整する。即ち、燃焼炉７において揮発性ガス４を燃焼することによって得られる燃焼ガス１０の熱量に対して、前記ガス化炉６に供給する燃焼ガス１０によってチャー５を加熱してガス化するのに必要な熱量と、前記熱分解炉１に供給する燃焼ガス１０によって燃料３を熱分解するのに必要な熱量を加算したものがバランスするように、燃料３の供給を調整する。これにより、熱的にバランスしたガス化装置１００を達成することができる。

例えば、石炭は揮発性ガスの生成が少なくチャーの生成が多いのに対して、バイオマスは揮発性ガスの生成が多くチャーの生成は少ないので、揮発性ガス４とチャー５の生成割合が所定の割合になるように、燃料３の種類を選定する、又は、複数の種類の燃料を混合して調節することにより、燃焼炉７の揮発性ガス４の熱量を調節してガス化装置１００の安定した運転を可能にする。

尚、上記ガス化装置１００の近くに備えられる他の設備のボイラなどから蒸気１８（水蒸気）を供給できる場合には、図１に破線で示すように、ガス化炉６又は熱分解炉１或いはその両方に蒸気１８を供給して、チャー５のガス化や燃料３の熱分解に供するようにしてもよく、このような蒸気１８の供給を行うと、前記燃料３の調節を軽減することができる。

一方、図１のガス化装置１００には、前記燃焼炉７に助燃燃料供給装置１５が接続してあり、該助燃燃料供給装置１５により天然ガス等の助燃燃料１４を前記燃焼炉７に供給している。従って、前記燃焼炉７に供給する助燃燃料１４の供給量を調節すると、燃焼炉７で生成する燃焼ガス１０の熱量及び燃焼ガス１０の生成量を調節することができる。

前記したように、助燃燃料供給装置１５を備えないガス化装置１００で安定したガス化を行うためには、熱分解炉１に供給する燃料３を精度良く調節する必要があるが、前記助燃燃料供給装置１５を備えたガス化装置１００によれば、助燃燃料１４の供給量を調節することで燃焼ガス１０の熱量及び燃焼ガス１０の生成量を任意に制御できるため、燃料３の種類及び燃料３の供給量に対応して、熱分解炉１とガス化炉６に供給する燃焼ガス１０の供給割合を任意に調整することができ、よって、広い範囲での安定したガス化が可能になる。

上記したように、熱分解炉１で生成したタール含有の揮発性ガス４を燃焼炉７に供給して酸素９によりタールを完全燃焼させ、これによって生成した燃焼ガス１０をガス化剤としてガス化炉６に供給してチャー５のガス化を行うようにしたので、ガス化炉６からはタールを含有しないガス化ガス１２が製品として取り出されるようになる。

従って、図１のガス化装置１００では、ボイラ等による蒸気の供給を行うことなしにタールを含有しないガス化ガス１２の製造が可能になる。

図２は本発明のガス化装置の第２の実施例の概略を示すブロック図であり、この実施例では、前記分配装置１３よりも上流の燃焼ガス供給流路１０ａに、前記燃焼ガス１０と水１９を熱交換して蒸気２０（水蒸気）を生成する熱交換器２１（ボイラ）を設け、該熱交換器２１で生成した蒸気２０を蒸気配管２０ａを介し前記ガス化炉６にガス化剤として供給している。又、前記熱交換器２１で生成した蒸気２０の一部を蒸気配管２０ｂを介して前記熱分解炉１に供給し燃料３の熱分解に供するようにしている。前記熱交換器２１の蒸気２０は、図２に示すようにガス化炉６と熱分解炉１の両方に供給することができるが、ガス化炉６と熱分解炉１の一方のみに供給してもよい。

図２に示す実施例では、燃焼ガス１０と熱交換する熱交換器２１によって生成した蒸気２０をガス化炉６及び熱分解炉１に供給するようにしたので、前記したように水蒸気と二酸化炭素からなる燃焼ガス１０のみを供給する場合に比して、ガス化炉６及び熱分解炉１に供給する水蒸気の割合を高めることができる。

図３は本発明のガス化装置１００の第３の実施例を示す具体的な構成図であり、図３に示すガス化装置１００のガス化炉６は、炉内に装入した砂等の流動粒子２２が散気室２４ａに供給される前記燃焼ガス１０により気泡流動して流動層２３を形成するようにした気泡流動ガス化炉２４の場合を示している。更に、ホッパ２５とロータリ弁等の切出装置２６を備えた燃料供給装置２からの燃料３を導入する熱分解炉１は、円筒体２７の内部に駆動装置２８で駆動されるスクリュー羽根からなる撹拌送給手段２９を備えており、該撹拌送給手段２９によって前記燃料３を撹拌しつつ前記燃焼ガス１０による加熱を行って、揮発性ガス４とチャー５を生成する押込み熱分解炉３０の場合を示している。この押込み熱分解炉３０で生成した揮発性ガス４は導入流路４ａにより前記燃焼炉７に供給される。一方、前記押込み熱分解炉３０は、燃料３の熱分解により生成したチャー５を前記撹拌送給手段２９によって気泡流動ガス化炉２４の流動層２３の内部へ直接押し込んで供給するよう、前記気泡流動ガス化炉２４に対して一体に接続している。

更に、前記燃焼炉７に接続される燃焼ガス供給流路１０ａには、絞り３１（または弁）を介して前記燃焼ガス１０の一部を加熱流路３２により取り出し、前記熱分解炉１から導入流路４ａを通して燃焼炉７に供給される揮発性ガス４を加熱することにより、揮発性ガス４の温度を熱分解炉１内の温度或いはそれよりも高い温度に維持するようにしたタール付着防止手段３３を備えている。タール付着防止手段３３としては、前記加熱流路３２を前記導入流路４ａに沿って配置することで揮発性ガス４を加熱する構造、或いは、二重管を備えて内管を前記揮発性ガス４の流動流路とし、外管を前記燃焼ガス１０の流動流路として揮発性ガス４を加熱する構造としてもよい。３４は前記気泡流動ガス化炉２４の流動層２３で生成した灰分を取り出す灰分取出口である。

図３に示す実施例では、前記燃料供給装置２から前記押込み熱分解炉３０に供給されて燃焼ガス１０の作用により熱分解が行われ、生成した揮発性ガス４は導入流路４ａにより燃焼炉７に供給される一方、生成したチャー５は撹拌送給手段２９により送られて気泡流動ガス化炉２４の流動層２３の内部へ直接押込み供給される。ここで、押込み熱分解炉３０には燃料３が熱分解して生成したチャー５が充満しており、このチャー５が撹拌送給手段２９によって気泡流動ガス化炉２４の流動層２３へ押し込まれて供給されるため、押込み熱分解炉３０から気泡流動ガス化炉２４への揮発性ガス４の流入、及び、気泡流動ガス化炉２４から押込み熱分解炉３０へのガス化ガス１２の流入が防止されてシール機能が維持される。

又、気泡流動ガス化炉２４でのチャー５のガス化には時間が掛るため気泡流動ガス化炉２４は比較的大きな容量を備えてチャー５の滞留時間を確保することが行われるが、熱分解炉１での燃料３の熱分解は２〜３秒のような短時間で完了するため、前記押込み熱分解炉３０は前記気泡流動ガス化炉２４に比して著しく小型の構造とすることができる。

更に、前記熱分解炉１である押込み熱分解炉３０から燃焼炉７に揮発性ガス４を導く導入流路４ａには、前記燃焼ガス供給流路１０ａから絞り３１により加熱流路３２に取り出した燃焼ガス１０によって、前記揮発性ガス４の温度を熱分解炉１内の温度或いはそれよりも高い温度に加熱するタール付着防止手段３３を備えたので、導入流路４ａの内部にタールが付着して導入流路４ａが閉塞するといった問題の発生を防止することができる。

図４は図３に類似する本発明のガス化装置１００の第４の実施例を示す具体的な構成図であり、図３の実施例と異なる点は、前記熱分解炉１と気泡流動ガス化炉２４からなるガス化炉６が離反しており、熱分解炉１は気泡流動ガス化炉２４に対して高い位置に設置されている。そして、前記熱分解炉１は円筒体２７の内部に駆動装置２８で駆動されるスクリュー羽根からなる撹拌送給手段２９を備え、円筒体２７内から撹拌送給手段２９によって押し出されるチャー５を、シール手段３５を有する落下供給流路３６によって前記気泡流動ガス化炉２４の流動層２３の上部に供給するようにした落下供給熱分解炉３７の場合を示しており、その他の構成は図３の実施例と同様である。前記シール手段３５には、傾斜した落下供給流路３６の途中に下方へ湾曲した貯留部３５ａを形成し、該貯留部３５ａに貯留したチャー５を前記燃焼ガス１０の一部を吹き込むことによって下方へ流下させるようにしたループシールと称される構造を用いることができる。

図４に示す実施例では、落下供給熱分解炉３７において燃焼ガス１０により燃料３を熱分解して生成したチャー５は、シール手段３５を有する落下供給流路３６によって前記気泡流動ガス化炉２４の流動層２３の上部に供給され、気泡流動ガス化炉２４によりガス化が行われる。尚、熱分解炉１で生成したチャー５を、シール手段３５を有する落下供給流路３６によって前記気泡流動ガス化炉２４に供給する構成の場合には、前記熱分解炉１に、従来公知のロータリキルンと同様に傾斜して回転する円筒体を備えて該円筒体の内部で燃料を熱分解しつつ下方へ移動させる構成を採用することもできる。

図５は本発明のガス化装置１００の第５の実施例を示す具体的な構成図であり、図５に示すガス化装置１００のガス化炉６は前記気泡流動ガス化炉２４と同一の構成を有し、又、前記熱分解炉１は前記燃焼ガス１０を散気室３８ａに吹き込んで流動粒子２２による流動層２３を形成して燃料３の熱分解を行う気泡流動熱分解炉３８であり、該気泡流動熱分解炉３８と前記気泡流動ガス化炉２４との間は、シール手段３５を備えて流動粒子２２を循環移動させる循環流路３９により接続されている。

図５では、前記気泡流動ガス化炉２４は該気泡流動熱分解炉３８に対して高い位置に設置してあり、前記気泡流動ガス化炉２４内を流動し区画壁４０の下端連通部４１を潜り抜けてオーバーフロー室４２に移動した流動粒子２２は、前記シール手段３５を備えた落下供給流路４３を介して前記気泡流動熱分解炉３８の流動層２３の上部に落下供給される。

又、前記気泡流動熱分解炉３８の一側には、前記流動層２３に連通する下端連通部４４を有する吹上管４５が設けてあり、該吹上管４５の下部散気室３８ｂには前記燃焼ガス１０を昇圧して供給するポンプ４６が設けてあり、ポンプ４６によって流速が高められた燃焼ガス１０によって吹上管４５内を流動粒子２２とチャー５が噴き上げられ、吹上管４５の上端から、前記シール手段３５を備えた落下供給流路４７を介して前記気泡流動ガス化炉２４の流動層２３の上部に落下供給される。その他の構成は、前記図３、図４と同様である。尚、図５とは逆に、前記気泡流動ガス化炉２４に対して前記気泡流動熱分解炉３８を高い位置に設置することもできる。

図５に示す実施例では、前記気泡流動熱分解炉３８において燃焼ガス１０の作用により燃料３を熱分解して生成したチャー５は流動粒子２２と共に吹上管４５内を吹上げられ、落下供給流路４７により気泡流動ガス化炉２４に供給され、燃焼ガス１０の作用によりチャー５のガス化が行われる。又、気泡流動ガス化炉２４内の流動粒子２２は落下供給流路４３により前記気泡流動熱分解炉３８に供給され、これによって、流動粒子２２は前記気泡流動ガス化炉２４と前記気泡流動熱分解炉３８の間を循環する。

図６は本発明のガス化装置１００の第６の実施例を示す具体的な構成図であり、図６に示すガス化装置１００は、前記熱分解炉１と前記ガス化炉６を、前記燃焼ガス１０の供給によって流動層２３を形成する気泡流動熱分解室４８と気泡流動ガス化室４９との間に隔壁構造５０を備えた一体構造の内部循環ガス化炉５１とした場合を示している。前記隔壁構造５０は、流動層２３内部に連通部５０ａ'を有して前記気泡流動熱分解室４８と前記気泡流動ガス化室４９とを区画する区画壁５０ａと、前記気泡流動ガス化室４９内の流動層２３内部を区画して上端が流動層２３と同等の高さを有して上部を流動粒子２２が移動できる溢流壁５０ｂとを有しており、流動層２３下部の散気室に供給する前記燃焼ガス１０を調節することにより、流動粒子２２が、前記溢流壁５０ｂの上端を介して前記気泡流動熱分解室４８と前記気泡流動ガス化室４９の間を循環移動できるようにしている。

即ち、前記気泡流動熱分解室４８の散気室５２に対して区画壁５０ａと溢流壁５０ｂとの間を区画する散気室５３を設けることにより第１循環ゾーン５４を形成し、気泡流動ガス化室４９の散気室５５に対して、溢流壁５０ｂにおける第１循環ゾーン５４と反対側の位置に散気室５６を区画することにより第２循環ゾーン５７を形成している。更に、前記第１循環ゾーン５４の散気室５３は、図７（ａ）に示すように、幅方向中央室５３ａと両側の側室５３ｂに区画してあり、前記中央室５３ａにはポンプ５８を介して前記気泡流動熱分解室４８に供給する通常の噴出速度Ａよりも大きい速度Ｂの燃焼ガス１０を供給し、又、前記側室５３ｂには絞り５９を介して前記気泡流動熱分解室４８に供給する通常の噴出速度Ａよりも小さい速度Ｃの燃焼ガス１０を供給している。又、前記第２循環ゾーン５７の散気室５６は、図７（ｂ）に示すように、幅方向中央室５６ａと両側の側室５６ｂに区画してあり、前記中央室５６ａには前記絞り５９を介して前記気泡流動ガス化室４９に供給する通常の噴出速度Ａよりも小さい速度Ｃの燃焼ガス１０を供給し、又、前記側室５６ｂには前記ポンプ５８を介して前記気泡流動ガス化室４９に供給する通常の噴出速度Ａよりも大きい速度Ｂの燃焼ガス１０を供給している。

従って、図６に示す実施例では、前記燃料供給装置２から前記気泡流動熱分解室４８に供給された燃料３は、散気室５２から供給される燃焼ガス１０により流動粒子２２と共に流動して熱分解され、生成したチャー５は流動粒子２２と共に区画壁５０ａの連通部５０ａ'を潜り抜けて第１循環ゾーン５４へ移動し、第１循環ゾーン５４へ移動した流動粒子２２とチャー５は、図７（ａ）に示す中央室５３ａからの大きい速度Ｂの燃焼ガス１０によって吹上げられ、第２循環ゾーン５７へと供給される。このとき、第２循環ゾーン５７の中央室５６ａは図７（ｂ）に示すように小さい速度Ｃの吹上げとなっているため、第１循環ゾーン５４の流動粒子２２とチャー５は良好に第２循環ゾーン５７へ供給されてチャー５のガス化が行われる。

又、第２循環ゾーン５７の流動粒子２２は、図７（ｂ）に示す側室５６ｂからの大きい速度Ｂの燃焼ガス１０によって吹上げられ、第１循環ゾーン５４へと供給される。このとき、第１循環ゾーン５４の側室５３ｂは図７（ａ）に示すように小さい速度Ｃの吹上げとなっているため、第２循環ゾーン５７の流動粒子２２は良好に第１循環ゾーン５４へ供給される。従って、流動粒子２２は前記気泡流動熱分解室４８と前記気泡流動ガス化室４９の間を循環して燃料３の熱分解とチャー５のガス化を行う。

図３〜図６の実施例においては省略したが、図１、図２に図示して説明したように、前記燃焼炉７出口の燃焼排ガス１０の一部を前記燃焼炉７に再循環させるようにした燃焼ガス再循環手段Ｒは、図３〜図６の実施例においても備えることができる。

尚、本発明のガス化装置及びガス化方法は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１熱分解炉（熱分解部）
２燃料供給装置
３有機固体燃料（燃料）
４揮発性ガス
４ａ導入流路
５チャー
６ガス化炉（ガス化部）
７燃焼炉（燃焼部）
８酸素製造装置
９酸素
１０燃焼ガス
１０ａ燃焼ガス供給流路
１０ａ' 分岐流路（燃焼ガス供給流路）
１２ガス化ガス
１４助燃燃料
１５助燃燃料供給装置
２０蒸気
２１熱交換器
２２流動粒子
２３流動層
２４気泡流動ガス化炉
２７円筒体
２９撹拌送給手段
３０押込み熱分解炉
３３タール付着防止手段
３５シール手段
３６落下供給流路
３７落下供給熱分解炉
３８気泡流動熱分解炉
３９循環流路
４８気泡流動熱分解室
４９気泡流動ガス化室
５０隔壁構造
５０ａ区画壁
５０ｂ溢流壁
５１内部循環ガス化炉
１００ガス化装置

Claims

燃料を熱分解してタール含有の揮発性ガスとチャーを生成する熱分解部と、
該熱分解部で生成したチャーを導入してガス化を行うためのガス化部と、
酸素を製造する酸素製造装置と、
前記熱分解部で生成したタール含有の揮発性ガスと前記酸素製造装置からの酸素を導入して前記揮発性ガスのタールを前記酸素により完全燃焼させる燃焼部と、
該燃焼部で生成した燃焼ガスを前記ガス化部に供給する燃焼ガス供給流路と、
を有することを特徴とするガス化装置。
前記燃焼部で生成した燃焼ガスの一部を前記熱分解部に供給する燃焼ガス供給流路を有することを特徴とする請求項１に記載のガス化装置。
前記燃焼部に助燃燃料を供給する助燃燃料供給装置を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のガス化装置。
前記熱分解部で生成したタール含有の揮発性ガスを前記燃焼部に供給する導入流路に、前記燃焼ガスを導いて揮発性ガスを加熱することによりタールの凝縮を防止するタール凝縮防止手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のガス化装置。
前記燃焼ガスと水を熱交換して蒸気を生成し、生成した蒸気をガス化剤として前記ガス化部に供給する熱交換器を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のガス化装置。
前記ガス化部が流動層を形成する気泡流動ガス化炉であり、前記熱分解部が、円筒体内に撹拌送給手段を有し該撹拌送給手段による燃料の撹拌と前記燃焼ガスによる加熱により生成したチャーを前記気泡流動ガス化炉の流動層内へ押込んで供給する押込み熱分解炉であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のガス化装置。
前記ガス化部が流動層を形成する気泡流動ガス化炉であり、前記熱分解部が、撹拌送給手段を有し該撹拌送給手段による燃料の撹拌と前記燃焼ガスによる加熱により生成したチャーを、シール手段を有する落下供給流路により前記気泡流動ガス化炉の流動層上部に供給する落下供給熱分解炉であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のガス化装置。
前記熱分解部が気泡流動熱分解炉であり、前記ガス化部が気泡流動ガス化炉であり、気泡流動熱分解炉と気泡流動ガス化炉との間が、流動粒子を循環移動させるシール手段を有する循環流路で接続されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のガス化装置。
前記熱分解部と前記ガス化部が、気泡流動熱分解室と気泡流動ガス化室との間に隔壁構造を備えた一体構造の内部循環ガス化炉であり、前記隔壁構造は、流動層内部に連通部を有して前記気泡流動熱分解室と前記気泡流動ガス化室とを区画する区画壁と、前記気泡流動ガス化室内の流動層内部を区画して上端を流動粒子が移動する溢流壁とを有し、流動層下部から前記燃焼ガスを調節して吹き込むことにより流動粒子が、前記溢流壁の上端を介して前記気泡流動熱分解室と前記気泡流動ガス化室の間を循環移動するようにしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のガス化装置。
燃料を熱分解してタール含有の揮発性ガスとチャーを生成する熱分解工程と、
該熱分解工程で生成したタール含有の揮発性ガスを取り出し酸素により燃焼して二酸化炭素主体の燃焼ガスを生成する燃焼工程と、
前記熱分解工程で生成したチャーを取り出し、該チャーに前記燃焼工程で生成した燃焼ガスを接触させてガス化することによりタールを含有しないガス化ガスを製造するガス化工程と
を有することを特徴とするガス化方法。
前記燃焼工程において助燃燃料を供給することにより燃焼ガスの生成量を調節することを特徴とする請求項１０に記載のガス化方法。
前記燃焼工程で生成した燃焼ガスの一部を前記熱分解工程に導くことにより、燃料の熱分解と揮発性ガスの搬送を行うことを特徴とする請求項１０又は１１に記載のガス化方法。