バイオマス燃料のガス化装置
【課題】 ガス化炉内での生成灰の固まりを防ぐと共に、種々のバイオマス資源に対して、生成ガスを安定して取出すことが可能なバイオマス燃料のガス化装置を提供する。
【解決手段】 ガス発生炉本体１ａと、バイオマス燃料の導入手段と、燃焼部に空気を導入する空気導入手段と、ガス発生炉本体で発生した生成ガスを排出するガス排出パイプ２１ｂとを有する下向通風式のバイオマス燃料のガス化装置において、バイオマス燃料の燃焼に伴って発生し下方に落下する生成灰６５を受容する筒状の灰受ボックス７１と、この灰受ボックス７１の底部から生成灰を導出する水平スクリュー式コンベア１３１を有する生成灰排出手段と、灰受ボックス部において生成ガスと生成灰とを分離し、分離した生成ガスを、ガス排出パイプ２１ｂに導入する構成を有する灰・ガス分離手段としての円錐屋根状キャップ付ガス採取装置７３とを備える。
【解決手段】 ガス発生炉本体１ａと、バイオマス燃料の導入手段と、燃焼部に空気を導入する空気導入手段と、ガス発生炉本体で発生した生成ガスを排出するガス排出パイプ２１ｂとを有する下向通風式のバイオマス燃料のガス化装置において、バイオマス燃料の燃焼に伴って発生し下方に落下する生成灰６５を受容する筒状の灰受ボックス７１と、この灰受ボックス７１の底部から生成灰を導出する水平スクリュー式コンベア１３１を有する生成灰排出手段と、灰受ボックス部において生成ガスと生成灰とを分離し、分離した生成ガスを、ガス排出パイプ２１ｂに導入する構成を有する灰・ガス分離手段としての円錐屋根状キャップ付ガス採取装置７３とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、バイオマス（生物体資源）を燃料として発電するバイオマス発電装置等に用いられるバイオマス燃料のガス化装置、特に、下向通風式のバイオマス燃料のガス化装置において好適な灰・ガス処理構造を備えるガス化装置の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオマスは再生可能な資源であることと、バイオマスエネルギーはカーボンニュートラルであること等の特徴を有するので、ＣＯ2抑制に係る地球温暖化防止や循環社会の構築に寄与するものとして注目されている。そのため、近年、バイオマスの有効利用に関する研究開発、特にバイオマス発電装置の開発が積極的に進められており、例えば、バイオマスニッポン総合戦略（平成14年12月）などに見られるように、国をあげての取組みがなされている。
【０００３】
従来のバイオマスを燃料とした発電の方式としては、（１）バイオマス燃料を直接ボイラーで燃焼させ、例えば、蒸気タービンにより発電する方式、（２）微生物を利用してバイオマス燃料を発酵させてメタンガスを取りだし、例えばガスエンジン、デュアルフュエルディーゼルエンジン、または燃料電池に供給して発電する方式、（３）バイオマス資源を、ガス発生炉においてガス化して可燃ガスを発生し、このガスを、例えばガスエンジンやデュアルフュエルディーセルエンジンに供給して発電する方式等がある。
【０００４】
上記（１）のボイラー用燃料として利用する場合、薪やおが屑，もみがらなどをそのまま燃料として利用できるが、効率の観点から、中型（５００ｋＷ）以上の発電用ボイラーが適当であり、特に、３００ｋＷ以下の分散型電源に使用されることは殆んどない。また、ボイラーの性格上、熱慣性が大きく起動停止に長時間を要するため、長時間連続運転が望ましく、短時間起動停止が行なわれる分散型電源には不向きである。
【０００５】
また、上記（２）のメタンガスを発生させる方式は、メタンガス発生装置等の設備が大掛かりとなって設備費が高く、また、メタンガス発生後の残渣の処理コストも必要となり、全体としてコスト高となる欠点を有する。
【０００６】
上記（３）のバイオマス燃料をガス化する方式の場合、おが屑を固形チップ化し、この固形バイオマス燃料をガス化し、このガスを使用して発電を行なうことが考えられる。上記固形化したバイオマス燃料を利用することにより、燃料の取り扱いが容易となる。
【０００７】
上記のような事情から、上記（３）、特に、バイオマスのガス化によるガスエンジン発電方式であって、比較的小規模でかつ効率の高いシステムの開発が望まれている。
【０００８】
ところで、前記のようなバイオマス発電装置に使用される固形バイオマスのガス化方法及びガス化装置の構成については、本願出願人等は、種々の発明に関して出願している（特許文献１〜３等参照）。これらの発明に関わるガス化方法及びガス化装置の構成については後述する。
【０００９】
また、バイオマス資源の利用としては、前記薪やおが屑，もみがら以外に、乾燥鶏糞の利用が期待されている。バイオマス資源のなかの畜産廃棄物で、養鶏場から発生する鶏糞は、１００万羽の養鶏場で約４０トン／日（水分２０％換算）と言われている。ちなみに、平成１５年農林水産庁統計によれば、全国の鶏の飼育数は採卵鶏が約１３７００万羽である。
【００１０】
鶏糞は発酵肥料としても利用されているが、肥料としての優位性が低いため（牛、馬、豚、鳥の順）、従来は簡易焼却炉で焼却することも多く、その灰を肥料や土壌改良材に使用していた。ところが、近年、環境問題が厳しくなり鶏糞の簡易焼却が難しくなったことで、肥料に回される量が増えているが需要が少なく、発酵に伴なう臭気等の問題を抱えている。
【００１１】
バイオマス資源としての乾燥鶏糞は比較的に発熱量が高く（例：１０．３４ＭＪ／ｋｇ 水分１１．３％）、これをガス化して発電できれば、エネルギーの回収と同時に鶏糞に係る環境問題も解決され、更に地球温暖化防止にも寄与できるので、その活用が養鶏業者からも大いに期待されている。ちなみに、前記固形バイオマスのガス化装置において、発生するガスは発熱量が低く、４〜５ＭＪ／ｍ3程度である。
【００１２】
次に、バイオマスのガス化によるガスエンジン発電方式に関し、従来の方式について述べる。図６は、従来のバイオマス発電装置のシステム系統図の一例を示す。図６によれば、バイオマス発電装置１は、ガス発生装置２とガスエンジン発電機３とから構成され、ガスエンジン発電機３の出力は、基本的には電力会社の電力系統４と、同期装置３５を介して連系されて運転される。
【００１３】
ガス発生装置２は、燃料供給装置２１ａを有するガス化炉２１、発生ガス浄化用の遠心フィルタとしてのサイクロン２２、ガス冷却器２３、ブロア２４、および発生ガス清浄化用のフィルタ２５等を備える。一方、ガスエンジン発電機３は、ガスエンジン３１、同期発電機３２（誘導発電機の場合もある）、および発電機盤３３等を備える。
【００１４】
ガス化炉２１は、いわゆるダウンドラフト（下向通風）式のガス化炉であり、燃料供給装置２１ａからバイオマス燃料が投入され、ブロア２４により吸引される給気は炉上部より供給され、炉下部からガス化された燃料ガスが取出される。バイオマス燃料は、ガス化炉２１における燃焼層で燃焼するが、未燃の炭化物は燃焼層の下に炭化層を形成し、これが以下の還元層として作用する。還元層（炭化層）では、燃焼層で発生したＣＯ2が高温の炭素分Ｃと反応し、還元してＣＯを生ずる。又燃料や、燃焼空気に含まれているＨ2Ｏが高温の炭素分Ｃと反応し、還元してＨ2とＣＯを生ずる。これらの反応は一定では無く、酸化、還元が複雑に絡み合って、進行していると考えられる。即ち、以下のような反応が行われている。
【００１５】
Ｃ＋Ｏ2→ＣＯ2 Ｃ＋ＣＯ2→２ＣＯ ２Ｃ＋Ｏ2→２ＣＯ
Ｃ＋２Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋２Ｈ2 Ｃ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ＋Ｈ2
その他、燃料層の燃料は燃焼層の高温で乾留され、これによりＣＨ4，Ｃ2Ｈ6等も発生している。これら、ＣＯ，Ｈ2，ＣＨ4，Ｃ2Ｈ6等の発生ガスが、ガスエンジンに導入される燃料ガスとなり、主に、以下のような燃焼反応によりガスエンジン３１が駆動される。
【００１６】
ＣＯ＋１／２Ｏ2＝ＣＯ2＋２８３．０kJ/mol
Ｈ2＋１／２Ｏ2＝Ｈ2Ｏ＋２４１．８kJ/mol
ＣＨ4＋２Ｏ2＝ＣＯ2＋２Ｈ2Ｏ＋８０２．３kJ/mol
ガス化炉２１における発生ガスは、サイクロン２２で除塵され、ガス冷却器２３で冷却され、更にフィルタ２５で除塵され、これがガスエンジン３１の燃料ガスとして供給される。この燃料ガスは、混合器３３において空気と混合され、ガバナー３４を介してガスエンジン３１に供給され、同期発電機３２を駆動して発電する。なお、図６において３３ａは燃料ガス調整用のアクチュエータ、３１ａはガスエンジン始動用のセルモータである。
【００１７】
次に、ガス化装置（またはガス化炉）の従来構造に関し、本発明に関わり、主に生成灰を火格子の下方へ落下させ外部に排出する構造を中心に、図３〜図５に基づき、特許文献３に開示された内容を引用して以下に述べる。図３は、特許文献３に開示された発明の、主に灰の排出手段の一例を示すガス化装置の模式的構成図、図４は前記図３におけるＡ−Ａ矢視拡大平面図、図５は灰落し手段の要部拡大断面図を示す。
【００１８】
図３において、ガス発生炉本体１ａに導入され燃焼により発生する燃料４ａ中の無機質残渣（生成灰）は、後述する自動灰落し手段によって、火格子１４の下部の灰溜め容器１３９内に堆積する。連続運転を実施する場合、この堆積した生成灰を、ガス発生炉本体１ａから排出する必要がある。この作業は通常灰出しと呼ばれる。灰落しと同様に、自動的に灰出しを実施するための課題は、灰の高温度に耐えることができることと、外部空気の吸入が抑制できることである。
【００１９】
図３に示す灰の排出手段は、上記の課題を解決したもので、前記灰溜め容器１３９に一端の灰導出部を接続した水平スクリュー式コンベヤー１３１と、この水平スクリュー式コンベヤー１３１の他端と接続した灰溜めボックス１３３と、この灰溜めボックスから灰を外部に搬出する傾斜スクリュー式コンベヤー１３４とを備える。
【００２０】
水平スクリュー式コンベヤー１３１は、外部とは密封構造となっているが、灰溜めボックス１３３とは灰の移動のため通気性を有する。火格子１４の下部に堆積する灰は、水平スクリュー式コンベヤー駆動装置１３２によって、灰溜めボックス１３３に移送される。灰溜めボックス１３３は、常時灰で充填されている。このため、灰のシールによって、空気が火格子１４の下部に侵入することはない。
【００２１】
灰溜めボックス１３３には、灰溜めボックス１３３から外部に灰を排出するための、傾斜スクリュー式コンベヤー１３４が設置され、灰溜めボックス１３３から傾斜スクリュー式コンベヤー１３４上部の排出口１３５から、傾斜スクリュー式コンベヤー駆動装置１３６により、余剰の灰を搬出することができる。傾斜スクリュー式コンベヤー１３４の底部から排出口１３５までは、常時灰で充填されている。従って、排出口１３５から灰溜めボックス１３３に空気が侵入することはない。
【００２２】
灰出しは、約１時間毎に定期的に一定期間実施することもできるが、灰落しの程度によって堆積する灰の量が変化するため、火格子１４の下部の灰溜め容器１３９内に堆積灰レベル計１３７を設置し、規定レベル以上になった時に、灰出し制御装置１４０から指示をだし、水平スクリュー式コンベヤー駆動装置１３２を駆動して灰溜めボックス１３３に移送する。
【００２３】
また、灰溜めボックス１３３内には、同様に、堆積灰レベル計１３８を設置し、規定レベル以上になった時に、灰出し制御装置１４０から指示をだし、傾斜スクリュー式コンベヤー駆動装置１３６を駆動して灰排出口１３５から排出する。
【００２４】
次に、図４および５に基づき、灰落し手段について述べる。灰落し手段は、主要部材として以下を備える（細部構成は、図４および５参照）。
１）円形状火格子１４の円周部に設けた火格子旋回力点１２０
２）前記力点に火格子下方から、火格子円周方向の回転力を印加する回転ロッド１２１
３）前記ロッドを回転させる駆動装置１２２
４）ロッドの支持部からの空気の侵入を防止するための水封手段１２３
図４に示すように、火格子旋回力点１２０は、火格子１４の外周部にあり、回転ロッド１２１の回転軸を偏心させた２軸クランク状に屈曲した上部に接続している。回転ロッド１２１がロッド旋回駆動装置１２２により回転を開始すると、火格子は円周方向に回転力を受け、回転ロッド１２１の前記偏心に応じて旋回し、３６０°回転により、図４のＲで示すように正逆方向に旋回し、これにより、火格子はその隙間から下方に灰を落すことができる。
【００２５】
次に、回転ロッドの支持部からの空気の侵入を防止するための水封手段１２３の詳細について、図５に基づいて述べる。ガス発生炉本体１ａの下部には、後述する灰溜め容器１３９があり、その底部は、灰の受け板１２７として構成されている。ガス排出パイプ（１）２１ｂは、前記灰溜め容器１３９の上部に接続され、ガス排出パイプ内に灰が混入しないように構成される。
【００２６】
回転ロッド１２１は、前記灰の受け板１２７の下方に設けた空気侵入防止用の水封手段１２３を介して、回転ロッドの駆動手段１２２と接続される。この水封手段１２３は、前記灰の受け板１２７の下方に設けた水封水受け用の気密性容器１３０と、この容器の底部に設けた回転ロッドの貫通シール手段１２１ａと、気密性容器１３０の下方に貯留した水封水１２４と、回転ロッド１２１の軸と隙間をもって同心状に設けた外筒１２９とを有し、この外筒１２９を水封水から突出させ、かつ前記回転ロッド１２１と外筒１２９との間の隙間に水を充填して水封する構成としている。なお、前記灰溜め容器１３９における回転ロッドの外筒は、回転ロッドの機械的ガイドである。
【００２７】
ところで、前述のように、火格子の隙間から下方に生成灰を落す構造を備えたガス化炉の場合、下記のような問題があった。図２は、従来の下向通風式のバイオマス燃料のガス化装置の構成を、説明の便宜上、概念的に簡略化して示す図であり、図３〜図５に示された部材と同一機能部材には同一番号を付して示す。
【００２８】
図２に示すようなガス化炉において、燃料４ａは上部の燃料投入口６１から投入される。給気６２は上部より供給される。燃料の燃焼に伴って発生する生成ガスは、下部のガス排出パイプ２１ｂから排出される。燃料４ａは、ガス発生炉本体１ａ内の燃焼層で燃焼し、その下部の還元層でガス化する。ガス化に伴って発生する生成灰６５は、火格子１４から炉下部へ落ち、水平スクリュー式コンベア１３１により、炉外へ排出される。なお、図２において、Ａは空気の流れ、Ｇは生成ガスの流れを示す。燃焼用空気は、特許文献２や３に開示されたように、図示しない空気導入パイプが炉の下方から燃焼部に挿入される場合もある。
【００２９】
上記のようなガス化炉に、バイオマス資源として、特に乾燥鶏糞等を使用した場合、灰が粘性を持っているために灰が固まり、火格子がある場合には、図２に示すように、火格子１４の上に灰の固まり６８が残り、この灰の固まりが次第に増長して行くために、燃焼・還元を阻害する問題があった。即ち、灰の固まりが増長した場合、炉が有効に機能せず、燃焼・還元が不安定になり、ガス化装置の運転が継続出来なくなる問題があった。
【特許文献１】特開２００２−２８５１７２号公報
【特許文献２】特開２００４−５１６４７号公報
【特許文献３】特開２００４−１４３２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、この発明の課題は、ガス化炉内での生成灰の固まりを防ぐと共に、種々のバイオマス資源に対して、生成ガスを安定して取出すことが可能なバイオマス燃料のガス化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
前述の課題を解決するため、この発明は、バイオマス燃料の燃焼部を有するガス発生炉本体と、この本体上部に設けたバイオマス燃料の導入手段と、前記燃焼部に空気を導入する空気導入手段と、前記本体下部に設けられ、ガス発生炉本体で発生した生成ガスを排出するガス排出パイプとを有する下向通風式のバイオマス燃料のガス化装置において、前記バイオマス燃料の燃焼に伴って発生し下方に落下する生成灰を受容する灰受ボックスと、この灰受ボックスの底部から生成灰を導出する生成灰排出手段と、前記灰受ボックス部において前記生成ガスと生成灰とを分離し、分離した生成ガスを前記ガス排出パイプに導入する構成を有する灰・ガス分離手段とを備えることを特徴とする（請求項１の発明）。
【００３２】
上記構成によれば、生成灰は、生成ガスの流通を阻害することなく灰受けボックスに落ちて溜まり、生成灰排出手段により炉外に排出されるので、燃焼・還元が有効に機能し、ガス化装置の安定した運転が継続できる。
【００３３】
上記請求項１の発明の実施態様としては、下記請求項２ないし５の発明が好ましい。即ち、前記請求項１に記載のバイオマス発電装置において、前記生成灰排出手段は、灰受ボックス底部から生成灰を外部に導出する水平スクリュー式コンベアを備えることを特徴とする（請求項２の発明）。
【００３４】
また、生成灰を灰受けボックスに、できる限り均等に分散落下させることにより、運転の効率化および安定化を図る観点から、下記請求項３の発明が好ましい。即ち、前記請求項１または２に記載のガス化装置において、前記灰受ボックスは、前記生成灰排出手段の上方に、前記落下する生成灰に分散落下力を与えるスタッド付回転ドラムを備えることを特徴とする（請求項３の発明）。
【００３５】
また、灰・ガス分離手段の実施態様としては、下記請求項４または５の発明が好ましい。即ち、前記請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス化装置において、前記灰・ガス分離手段は、筒状の灰受ボックス上部に設けた円錐屋根状キャップ付ガス採取装置としてなり、前記円錐屋根状キャップ付ガス採取装置は、前記筒状灰受ボックスの軸方向中央部に筒状灰受ボックスと同心状に設け、一端が前記ガス発生炉本体上方に向けて開口してなる中心軸パイプと、この中心軸パイプと前記筒状灰受ボックスとを径方向に連結してなる複数個の径方向連結パイプと、前記筒状灰受ボックスの軸方向外周部に筒状灰受ボックスと同心状に設け、前記ガス排出パイプに連通してなるガス連絡室と、前記中心軸パイプの開口部上方に設けた円錐屋根状キャップとを備え、前記径方向連結パイプの端部をそれぞれ前記中心軸パイプおよびガス連絡室に開口してなるものとすることにより、前記生成ガスを、前記中心軸パイプの開口部から導入し、前記径方向連結パイプおよびガス連絡室を経由して前記ガス排出パイプに導く構成を備えるものとする（請求項４の発明）。
【００３６】
さらに、前記請求項４に記載のガス化装置において、前記灰・ガス分離手段は、筒状の灰受ボックス上部に設けた前記円錐屋根状キャップ付ガス採取装置に加えて、筒状の灰受ボックス上部に設け、前記灰受ボックスとガス連絡室とを連通する灰切り連通口を設けてなり、前記灰切り連通口は、灰受ボックス円筒内側下方から外側上方に傾斜して設けた前記生成ガスの流路を備えるものとする（請求項５の発明）。
【００３７】
請求項４および５の発明の詳細については後述する。
【発明の効果】
【００３８】
この発明によれば、ガス化炉内での生成灰の固まりを防ぐと共に、種々のバイオマス資源に対して、生成ガスを安定して取出すことが可能であって、ガス化装置の効率的かつ安定した運転が継続できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
図１に基づき、本発明の実施の形態について以下に述べる。
【００４０】
図１は、本発明の実施の形態を示すバイオマス燃料のガス化装置の構成図であり、図１（ａ）は構成断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）における円錐屋根状キャップ付ガス採取装置７３の部分斜視図である。なお、図１において、図２に示した構成要素と同一機能を有する構成要素には同一番号を付して重複する説明を省略する。また、Ａは空気の流れ、Ｇは生成ガスの流れを、図２と同様に示す。
【００４１】
図１に示すガス化装置は、バイオマス燃料の燃焼に伴って発生し下方に落下する生成灰６５を受容する筒状の灰受ボックス７１と、この灰受ボックス７１の底部から生成灰を導出する水平スクリュー式コンベア１３１を有する生成灰排出手段と、前記灰受ボックス部において生成ガスと生成灰とを分離し、分離した生成ガスを、ガス排出パイプ２１ｂに導入する構成を有する灰・ガス分離手段としての円錐屋根状キャップ付ガス採取装置７３を備える。
【００４２】
前記円錐屋根状キャップ付ガス採取装置７３は、図１（ｂ）の斜視図にも示すように、筒状灰受ボックス７１の軸方向中央部に筒状灰受ボックスと同心状に設け、一端がガス発生炉本体１ａ上方に向けて開口してなる中心軸パイプ７３ｂと、この中心軸パイプ７３ｂと筒状灰受ボックス７１とを径方向に連結してなる、例えば４個の径方向連結パイプ７３ｃと、灰受ボックス７１の軸方向外周部に灰受ボックスと同心状に設け、ガス排出パイプ２１ｂに連通してなるガス連絡室７４と、前記中心軸パイプ７３ｂの開口部上方に設けた円錐屋根状キャップ７３ａとを備え、前記径方向連結パイプ７３ｃの端部をそれぞれ前記中心軸パイプ７３ｂおよびガス連絡室７４に開口してなる。
【００４３】
上記構成により、生成灰が分離された生成ガスは、図１の矢示線（Ｇ）で示すように、前記中心軸パイプ７３ｂの開口部から導入され、４個の径方向連結パイプ７３ｃおよびガス連絡室７４を経由してガス排出パイプ２１ｂから炉外に排出される。従来の火格子付ガス化炉の場合には、前述のように、灰の固まりができる問題や、また還元ガスと灰とを同一の火格子から取出していたために、炉内に偏った給気や還元ガスのルート（穴）が出来て、燃焼・還元不安定にする問題等があったが、図１の構成によれば、これらの問題を解消することができる。さらに、生成ガス採取時のガス化炉内の圧力損失を少なくすることができ、火格子付ガス化炉に較べ、効率的でかつより安定したガス化を行うことができる。
【００４４】
また、図１において、灰受ボックス７１は、その内部上方に、落下する生成灰に分散落下力を与えるスタッド付回転ドラム７２を、例えば２個備える。この構成によれば、生成灰が灰受ボックス７１へ落ちる途中で固まった場合には、上記スタッド付回転ドラム７２により、固まった灰を壊し、均等に分散落下するようにして、水平スクリュー式コンベア１３１に送り込むことができる。これにより、生成灰に粘性のある固まりやすいバイオマス資源を燃料とした場合でも、効率良く均等に灰出しを行うことができ、燃焼・還元ガス化をより安定して行うことができる。
【００４５】
さらに、図１において、灰受ボックス７１の上部には、灰受ボックス７１とガス連絡室７４とを連通する灰切り連通口７５を設ける。この灰切り連通口７５は、図示のように、灰受ボックス円筒内側下方から外側上方に傾斜して設けた生成ガスの流路を備え、当該部においても、矢示線（Ｇ）で示すように、生成灰と分離された生成ガスが、灰切り連通口７５を通過し、ガス連絡室７４を経て、ガス排出パイプ２１ｂから排出される。これにより、ガス排出の効率がさらに向上し、全体として、ガス化の効率をさらに向上することができる。
【００４６】
上記実施態様により、バイオマス資源のガス化、特に、乾燥鶏糞のように生成灰に粘性があり固まる傾向のあるバイオマス資源についても、安定して燃焼・還元してガス化することができる。なお、前記スタッド付回転ドラム７２や径方向連結パイプ７３ｃの個数等は、前述の個数に限定されず、また、灰・ガス分離手段の実施態様としては、この発明の技術思想の範囲内において種々の態様をとり得る。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態を示すバイオマス燃料のガス化装置の構成図。
【図２】従来のバイオマス燃料のガス化装置の構成を、概念的に簡略化して示す図。
【図３】特許文献３に開示されたバイオマス燃料のガス化装置の模式的構成図。
【図４】図３におけるＡ−Ａ矢視拡大平面図。
【図５】図３におけるガス化装置の灰落し手段の要部拡大断面図。
【図６】従来のバイオマス発電装置の一例のシステム系統図。
【符号の説明】
【００４８】
１ａ ガス発生炉本体
４ａ 燃料
２１ｂ ガス排出パイプ
６１ 燃料投入口
６２ 給気
６５ 生成灰
７１ 灰受ボックス
７２ スタッド付回転ドラム
７３ 円錐屋根状キャップ付ガス採取装置
７３ａ 円錐屋根状キャップ
７３ｂ 中心軸パイプ
７３ｃ 径方向連結パイプ
７４ ガス連絡室
７５ 灰切り連通口
１３１ 水平スクリュー式コンベア
【技術分野】
【０００１】
この発明は、バイオマス（生物体資源）を燃料として発電するバイオマス発電装置等に用いられるバイオマス燃料のガス化装置、特に、下向通風式のバイオマス燃料のガス化装置において好適な灰・ガス処理構造を備えるガス化装置の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオマスは再生可能な資源であることと、バイオマスエネルギーはカーボンニュートラルであること等の特徴を有するので、ＣＯ2抑制に係る地球温暖化防止や循環社会の構築に寄与するものとして注目されている。そのため、近年、バイオマスの有効利用に関する研究開発、特にバイオマス発電装置の開発が積極的に進められており、例えば、バイオマスニッポン総合戦略（平成14年12月）などに見られるように、国をあげての取組みがなされている。
【０００３】
従来のバイオマスを燃料とした発電の方式としては、（１）バイオマス燃料を直接ボイラーで燃焼させ、例えば、蒸気タービンにより発電する方式、（２）微生物を利用してバイオマス燃料を発酵させてメタンガスを取りだし、例えばガスエンジン、デュアルフュエルディーゼルエンジン、または燃料電池に供給して発電する方式、（３）バイオマス資源を、ガス発生炉においてガス化して可燃ガスを発生し、このガスを、例えばガスエンジンやデュアルフュエルディーセルエンジンに供給して発電する方式等がある。
【０００４】
上記（１）のボイラー用燃料として利用する場合、薪やおが屑，もみがらなどをそのまま燃料として利用できるが、効率の観点から、中型（５００ｋＷ）以上の発電用ボイラーが適当であり、特に、３００ｋＷ以下の分散型電源に使用されることは殆んどない。また、ボイラーの性格上、熱慣性が大きく起動停止に長時間を要するため、長時間連続運転が望ましく、短時間起動停止が行なわれる分散型電源には不向きである。
【０００５】
また、上記（２）のメタンガスを発生させる方式は、メタンガス発生装置等の設備が大掛かりとなって設備費が高く、また、メタンガス発生後の残渣の処理コストも必要となり、全体としてコスト高となる欠点を有する。
【０００６】
上記（３）のバイオマス燃料をガス化する方式の場合、おが屑を固形チップ化し、この固形バイオマス燃料をガス化し、このガスを使用して発電を行なうことが考えられる。上記固形化したバイオマス燃料を利用することにより、燃料の取り扱いが容易となる。
【０００７】
上記のような事情から、上記（３）、特に、バイオマスのガス化によるガスエンジン発電方式であって、比較的小規模でかつ効率の高いシステムの開発が望まれている。
【０００８】
ところで、前記のようなバイオマス発電装置に使用される固形バイオマスのガス化方法及びガス化装置の構成については、本願出願人等は、種々の発明に関して出願している（特許文献１〜３等参照）。これらの発明に関わるガス化方法及びガス化装置の構成については後述する。
【０００９】
また、バイオマス資源の利用としては、前記薪やおが屑，もみがら以外に、乾燥鶏糞の利用が期待されている。バイオマス資源のなかの畜産廃棄物で、養鶏場から発生する鶏糞は、１００万羽の養鶏場で約４０トン／日（水分２０％換算）と言われている。ちなみに、平成１５年農林水産庁統計によれば、全国の鶏の飼育数は採卵鶏が約１３７００万羽である。
【００１０】
鶏糞は発酵肥料としても利用されているが、肥料としての優位性が低いため（牛、馬、豚、鳥の順）、従来は簡易焼却炉で焼却することも多く、その灰を肥料や土壌改良材に使用していた。ところが、近年、環境問題が厳しくなり鶏糞の簡易焼却が難しくなったことで、肥料に回される量が増えているが需要が少なく、発酵に伴なう臭気等の問題を抱えている。
【００１１】
バイオマス資源としての乾燥鶏糞は比較的に発熱量が高く（例：１０．３４ＭＪ／ｋｇ 水分１１．３％）、これをガス化して発電できれば、エネルギーの回収と同時に鶏糞に係る環境問題も解決され、更に地球温暖化防止にも寄与できるので、その活用が養鶏業者からも大いに期待されている。ちなみに、前記固形バイオマスのガス化装置において、発生するガスは発熱量が低く、４〜５ＭＪ／ｍ3程度である。
【００１２】
次に、バイオマスのガス化によるガスエンジン発電方式に関し、従来の方式について述べる。図６は、従来のバイオマス発電装置のシステム系統図の一例を示す。図６によれば、バイオマス発電装置１は、ガス発生装置２とガスエンジン発電機３とから構成され、ガスエンジン発電機３の出力は、基本的には電力会社の電力系統４と、同期装置３５を介して連系されて運転される。
【００１３】
ガス発生装置２は、燃料供給装置２１ａを有するガス化炉２１、発生ガス浄化用の遠心フィルタとしてのサイクロン２２、ガス冷却器２３、ブロア２４、および発生ガス清浄化用のフィルタ２５等を備える。一方、ガスエンジン発電機３は、ガスエンジン３１、同期発電機３２（誘導発電機の場合もある）、および発電機盤３３等を備える。
【００１４】
ガス化炉２１は、いわゆるダウンドラフト（下向通風）式のガス化炉であり、燃料供給装置２１ａからバイオマス燃料が投入され、ブロア２４により吸引される給気は炉上部より供給され、炉下部からガス化された燃料ガスが取出される。バイオマス燃料は、ガス化炉２１における燃焼層で燃焼するが、未燃の炭化物は燃焼層の下に炭化層を形成し、これが以下の還元層として作用する。還元層（炭化層）では、燃焼層で発生したＣＯ2が高温の炭素分Ｃと反応し、還元してＣＯを生ずる。又燃料や、燃焼空気に含まれているＨ2Ｏが高温の炭素分Ｃと反応し、還元してＨ2とＣＯを生ずる。これらの反応は一定では無く、酸化、還元が複雑に絡み合って、進行していると考えられる。即ち、以下のような反応が行われている。
【００１５】
Ｃ＋Ｏ2→ＣＯ2 Ｃ＋ＣＯ2→２ＣＯ ２Ｃ＋Ｏ2→２ＣＯ
Ｃ＋２Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋２Ｈ2 Ｃ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ＋Ｈ2
その他、燃料層の燃料は燃焼層の高温で乾留され、これによりＣＨ4，Ｃ2Ｈ6等も発生している。これら、ＣＯ，Ｈ2，ＣＨ4，Ｃ2Ｈ6等の発生ガスが、ガスエンジンに導入される燃料ガスとなり、主に、以下のような燃焼反応によりガスエンジン３１が駆動される。
【００１６】
ＣＯ＋１／２Ｏ2＝ＣＯ2＋２８３．０kJ/mol
Ｈ2＋１／２Ｏ2＝Ｈ2Ｏ＋２４１．８kJ/mol
ＣＨ4＋２Ｏ2＝ＣＯ2＋２Ｈ2Ｏ＋８０２．３kJ/mol
ガス化炉２１における発生ガスは、サイクロン２２で除塵され、ガス冷却器２３で冷却され、更にフィルタ２５で除塵され、これがガスエンジン３１の燃料ガスとして供給される。この燃料ガスは、混合器３３において空気と混合され、ガバナー３４を介してガスエンジン３１に供給され、同期発電機３２を駆動して発電する。なお、図６において３３ａは燃料ガス調整用のアクチュエータ、３１ａはガスエンジン始動用のセルモータである。
【００１７】
次に、ガス化装置（またはガス化炉）の従来構造に関し、本発明に関わり、主に生成灰を火格子の下方へ落下させ外部に排出する構造を中心に、図３〜図５に基づき、特許文献３に開示された内容を引用して以下に述べる。図３は、特許文献３に開示された発明の、主に灰の排出手段の一例を示すガス化装置の模式的構成図、図４は前記図３におけるＡ−Ａ矢視拡大平面図、図５は灰落し手段の要部拡大断面図を示す。
【００１８】
図３において、ガス発生炉本体１ａに導入され燃焼により発生する燃料４ａ中の無機質残渣（生成灰）は、後述する自動灰落し手段によって、火格子１４の下部の灰溜め容器１３９内に堆積する。連続運転を実施する場合、この堆積した生成灰を、ガス発生炉本体１ａから排出する必要がある。この作業は通常灰出しと呼ばれる。灰落しと同様に、自動的に灰出しを実施するための課題は、灰の高温度に耐えることができることと、外部空気の吸入が抑制できることである。
【００１９】
図３に示す灰の排出手段は、上記の課題を解決したもので、前記灰溜め容器１３９に一端の灰導出部を接続した水平スクリュー式コンベヤー１３１と、この水平スクリュー式コンベヤー１３１の他端と接続した灰溜めボックス１３３と、この灰溜めボックスから灰を外部に搬出する傾斜スクリュー式コンベヤー１３４とを備える。
【００２０】
水平スクリュー式コンベヤー１３１は、外部とは密封構造となっているが、灰溜めボックス１３３とは灰の移動のため通気性を有する。火格子１４の下部に堆積する灰は、水平スクリュー式コンベヤー駆動装置１３２によって、灰溜めボックス１３３に移送される。灰溜めボックス１３３は、常時灰で充填されている。このため、灰のシールによって、空気が火格子１４の下部に侵入することはない。
【００２１】
灰溜めボックス１３３には、灰溜めボックス１３３から外部に灰を排出するための、傾斜スクリュー式コンベヤー１３４が設置され、灰溜めボックス１３３から傾斜スクリュー式コンベヤー１３４上部の排出口１３５から、傾斜スクリュー式コンベヤー駆動装置１３６により、余剰の灰を搬出することができる。傾斜スクリュー式コンベヤー１３４の底部から排出口１３５までは、常時灰で充填されている。従って、排出口１３５から灰溜めボックス１３３に空気が侵入することはない。
【００２２】
灰出しは、約１時間毎に定期的に一定期間実施することもできるが、灰落しの程度によって堆積する灰の量が変化するため、火格子１４の下部の灰溜め容器１３９内に堆積灰レベル計１３７を設置し、規定レベル以上になった時に、灰出し制御装置１４０から指示をだし、水平スクリュー式コンベヤー駆動装置１３２を駆動して灰溜めボックス１３３に移送する。
【００２３】
また、灰溜めボックス１３３内には、同様に、堆積灰レベル計１３８を設置し、規定レベル以上になった時に、灰出し制御装置１４０から指示をだし、傾斜スクリュー式コンベヤー駆動装置１３６を駆動して灰排出口１３５から排出する。
【００２４】
次に、図４および５に基づき、灰落し手段について述べる。灰落し手段は、主要部材として以下を備える（細部構成は、図４および５参照）。
１）円形状火格子１４の円周部に設けた火格子旋回力点１２０
２）前記力点に火格子下方から、火格子円周方向の回転力を印加する回転ロッド１２１
３）前記ロッドを回転させる駆動装置１２２
４）ロッドの支持部からの空気の侵入を防止するための水封手段１２３
図４に示すように、火格子旋回力点１２０は、火格子１４の外周部にあり、回転ロッド１２１の回転軸を偏心させた２軸クランク状に屈曲した上部に接続している。回転ロッド１２１がロッド旋回駆動装置１２２により回転を開始すると、火格子は円周方向に回転力を受け、回転ロッド１２１の前記偏心に応じて旋回し、３６０°回転により、図４のＲで示すように正逆方向に旋回し、これにより、火格子はその隙間から下方に灰を落すことができる。
【００２５】
次に、回転ロッドの支持部からの空気の侵入を防止するための水封手段１２３の詳細について、図５に基づいて述べる。ガス発生炉本体１ａの下部には、後述する灰溜め容器１３９があり、その底部は、灰の受け板１２７として構成されている。ガス排出パイプ（１）２１ｂは、前記灰溜め容器１３９の上部に接続され、ガス排出パイプ内に灰が混入しないように構成される。
【００２６】
回転ロッド１２１は、前記灰の受け板１２７の下方に設けた空気侵入防止用の水封手段１２３を介して、回転ロッドの駆動手段１２２と接続される。この水封手段１２３は、前記灰の受け板１２７の下方に設けた水封水受け用の気密性容器１３０と、この容器の底部に設けた回転ロッドの貫通シール手段１２１ａと、気密性容器１３０の下方に貯留した水封水１２４と、回転ロッド１２１の軸と隙間をもって同心状に設けた外筒１２９とを有し、この外筒１２９を水封水から突出させ、かつ前記回転ロッド１２１と外筒１２９との間の隙間に水を充填して水封する構成としている。なお、前記灰溜め容器１３９における回転ロッドの外筒は、回転ロッドの機械的ガイドである。
【００２７】
ところで、前述のように、火格子の隙間から下方に生成灰を落す構造を備えたガス化炉の場合、下記のような問題があった。図２は、従来の下向通風式のバイオマス燃料のガス化装置の構成を、説明の便宜上、概念的に簡略化して示す図であり、図３〜図５に示された部材と同一機能部材には同一番号を付して示す。
【００２８】
図２に示すようなガス化炉において、燃料４ａは上部の燃料投入口６１から投入される。給気６２は上部より供給される。燃料の燃焼に伴って発生する生成ガスは、下部のガス排出パイプ２１ｂから排出される。燃料４ａは、ガス発生炉本体１ａ内の燃焼層で燃焼し、その下部の還元層でガス化する。ガス化に伴って発生する生成灰６５は、火格子１４から炉下部へ落ち、水平スクリュー式コンベア１３１により、炉外へ排出される。なお、図２において、Ａは空気の流れ、Ｇは生成ガスの流れを示す。燃焼用空気は、特許文献２や３に開示されたように、図示しない空気導入パイプが炉の下方から燃焼部に挿入される場合もある。
【００２９】
上記のようなガス化炉に、バイオマス資源として、特に乾燥鶏糞等を使用した場合、灰が粘性を持っているために灰が固まり、火格子がある場合には、図２に示すように、火格子１４の上に灰の固まり６８が残り、この灰の固まりが次第に増長して行くために、燃焼・還元を阻害する問題があった。即ち、灰の固まりが増長した場合、炉が有効に機能せず、燃焼・還元が不安定になり、ガス化装置の運転が継続出来なくなる問題があった。
【特許文献１】特開２００２−２８５１７２号公報
【特許文献２】特開２００４−５１６４７号公報
【特許文献３】特開２００４−１４３２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、この発明の課題は、ガス化炉内での生成灰の固まりを防ぐと共に、種々のバイオマス資源に対して、生成ガスを安定して取出すことが可能なバイオマス燃料のガス化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
前述の課題を解決するため、この発明は、バイオマス燃料の燃焼部を有するガス発生炉本体と、この本体上部に設けたバイオマス燃料の導入手段と、前記燃焼部に空気を導入する空気導入手段と、前記本体下部に設けられ、ガス発生炉本体で発生した生成ガスを排出するガス排出パイプとを有する下向通風式のバイオマス燃料のガス化装置において、前記バイオマス燃料の燃焼に伴って発生し下方に落下する生成灰を受容する灰受ボックスと、この灰受ボックスの底部から生成灰を導出する生成灰排出手段と、前記灰受ボックス部において前記生成ガスと生成灰とを分離し、分離した生成ガスを前記ガス排出パイプに導入する構成を有する灰・ガス分離手段とを備えることを特徴とする（請求項１の発明）。
【００３２】
上記構成によれば、生成灰は、生成ガスの流通を阻害することなく灰受けボックスに落ちて溜まり、生成灰排出手段により炉外に排出されるので、燃焼・還元が有効に機能し、ガス化装置の安定した運転が継続できる。
【００３３】
上記請求項１の発明の実施態様としては、下記請求項２ないし５の発明が好ましい。即ち、前記請求項１に記載のバイオマス発電装置において、前記生成灰排出手段は、灰受ボックス底部から生成灰を外部に導出する水平スクリュー式コンベアを備えることを特徴とする（請求項２の発明）。
【００３４】
また、生成灰を灰受けボックスに、できる限り均等に分散落下させることにより、運転の効率化および安定化を図る観点から、下記請求項３の発明が好ましい。即ち、前記請求項１または２に記載のガス化装置において、前記灰受ボックスは、前記生成灰排出手段の上方に、前記落下する生成灰に分散落下力を与えるスタッド付回転ドラムを備えることを特徴とする（請求項３の発明）。
【００３５】
また、灰・ガス分離手段の実施態様としては、下記請求項４または５の発明が好ましい。即ち、前記請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス化装置において、前記灰・ガス分離手段は、筒状の灰受ボックス上部に設けた円錐屋根状キャップ付ガス採取装置としてなり、前記円錐屋根状キャップ付ガス採取装置は、前記筒状灰受ボックスの軸方向中央部に筒状灰受ボックスと同心状に設け、一端が前記ガス発生炉本体上方に向けて開口してなる中心軸パイプと、この中心軸パイプと前記筒状灰受ボックスとを径方向に連結してなる複数個の径方向連結パイプと、前記筒状灰受ボックスの軸方向外周部に筒状灰受ボックスと同心状に設け、前記ガス排出パイプに連通してなるガス連絡室と、前記中心軸パイプの開口部上方に設けた円錐屋根状キャップとを備え、前記径方向連結パイプの端部をそれぞれ前記中心軸パイプおよびガス連絡室に開口してなるものとすることにより、前記生成ガスを、前記中心軸パイプの開口部から導入し、前記径方向連結パイプおよびガス連絡室を経由して前記ガス排出パイプに導く構成を備えるものとする（請求項４の発明）。
【００３６】
さらに、前記請求項４に記載のガス化装置において、前記灰・ガス分離手段は、筒状の灰受ボックス上部に設けた前記円錐屋根状キャップ付ガス採取装置に加えて、筒状の灰受ボックス上部に設け、前記灰受ボックスとガス連絡室とを連通する灰切り連通口を設けてなり、前記灰切り連通口は、灰受ボックス円筒内側下方から外側上方に傾斜して設けた前記生成ガスの流路を備えるものとする（請求項５の発明）。
【００３７】
請求項４および５の発明の詳細については後述する。
【発明の効果】
【００３８】
この発明によれば、ガス化炉内での生成灰の固まりを防ぐと共に、種々のバイオマス資源に対して、生成ガスを安定して取出すことが可能であって、ガス化装置の効率的かつ安定した運転が継続できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
図１に基づき、本発明の実施の形態について以下に述べる。
【００４０】
図１は、本発明の実施の形態を示すバイオマス燃料のガス化装置の構成図であり、図１（ａ）は構成断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）における円錐屋根状キャップ付ガス採取装置７３の部分斜視図である。なお、図１において、図２に示した構成要素と同一機能を有する構成要素には同一番号を付して重複する説明を省略する。また、Ａは空気の流れ、Ｇは生成ガスの流れを、図２と同様に示す。
【００４１】
図１に示すガス化装置は、バイオマス燃料の燃焼に伴って発生し下方に落下する生成灰６５を受容する筒状の灰受ボックス７１と、この灰受ボックス７１の底部から生成灰を導出する水平スクリュー式コンベア１３１を有する生成灰排出手段と、前記灰受ボックス部において生成ガスと生成灰とを分離し、分離した生成ガスを、ガス排出パイプ２１ｂに導入する構成を有する灰・ガス分離手段としての円錐屋根状キャップ付ガス採取装置７３を備える。
【００４２】
前記円錐屋根状キャップ付ガス採取装置７３は、図１（ｂ）の斜視図にも示すように、筒状灰受ボックス７１の軸方向中央部に筒状灰受ボックスと同心状に設け、一端がガス発生炉本体１ａ上方に向けて開口してなる中心軸パイプ７３ｂと、この中心軸パイプ７３ｂと筒状灰受ボックス７１とを径方向に連結してなる、例えば４個の径方向連結パイプ７３ｃと、灰受ボックス７１の軸方向外周部に灰受ボックスと同心状に設け、ガス排出パイプ２１ｂに連通してなるガス連絡室７４と、前記中心軸パイプ７３ｂの開口部上方に設けた円錐屋根状キャップ７３ａとを備え、前記径方向連結パイプ７３ｃの端部をそれぞれ前記中心軸パイプ７３ｂおよびガス連絡室７４に開口してなる。
【００４３】
上記構成により、生成灰が分離された生成ガスは、図１の矢示線（Ｇ）で示すように、前記中心軸パイプ７３ｂの開口部から導入され、４個の径方向連結パイプ７３ｃおよびガス連絡室７４を経由してガス排出パイプ２１ｂから炉外に排出される。従来の火格子付ガス化炉の場合には、前述のように、灰の固まりができる問題や、また還元ガスと灰とを同一の火格子から取出していたために、炉内に偏った給気や還元ガスのルート（穴）が出来て、燃焼・還元不安定にする問題等があったが、図１の構成によれば、これらの問題を解消することができる。さらに、生成ガス採取時のガス化炉内の圧力損失を少なくすることができ、火格子付ガス化炉に較べ、効率的でかつより安定したガス化を行うことができる。
【００４４】
また、図１において、灰受ボックス７１は、その内部上方に、落下する生成灰に分散落下力を与えるスタッド付回転ドラム７２を、例えば２個備える。この構成によれば、生成灰が灰受ボックス７１へ落ちる途中で固まった場合には、上記スタッド付回転ドラム７２により、固まった灰を壊し、均等に分散落下するようにして、水平スクリュー式コンベア１３１に送り込むことができる。これにより、生成灰に粘性のある固まりやすいバイオマス資源を燃料とした場合でも、効率良く均等に灰出しを行うことができ、燃焼・還元ガス化をより安定して行うことができる。
【００４５】
さらに、図１において、灰受ボックス７１の上部には、灰受ボックス７１とガス連絡室７４とを連通する灰切り連通口７５を設ける。この灰切り連通口７５は、図示のように、灰受ボックス円筒内側下方から外側上方に傾斜して設けた生成ガスの流路を備え、当該部においても、矢示線（Ｇ）で示すように、生成灰と分離された生成ガスが、灰切り連通口７５を通過し、ガス連絡室７４を経て、ガス排出パイプ２１ｂから排出される。これにより、ガス排出の効率がさらに向上し、全体として、ガス化の効率をさらに向上することができる。
【００４６】
上記実施態様により、バイオマス資源のガス化、特に、乾燥鶏糞のように生成灰に粘性があり固まる傾向のあるバイオマス資源についても、安定して燃焼・還元してガス化することができる。なお、前記スタッド付回転ドラム７２や径方向連結パイプ７３ｃの個数等は、前述の個数に限定されず、また、灰・ガス分離手段の実施態様としては、この発明の技術思想の範囲内において種々の態様をとり得る。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態を示すバイオマス燃料のガス化装置の構成図。
【図２】従来のバイオマス燃料のガス化装置の構成を、概念的に簡略化して示す図。
【図３】特許文献３に開示されたバイオマス燃料のガス化装置の模式的構成図。
【図４】図３におけるＡ−Ａ矢視拡大平面図。
【図５】図３におけるガス化装置の灰落し手段の要部拡大断面図。
【図６】従来のバイオマス発電装置の一例のシステム系統図。
【符号の説明】
【００４８】
１ａ ガス発生炉本体
４ａ 燃料
２１ｂ ガス排出パイプ
６１ 燃料投入口
６２ 給気
６５ 生成灰
７１ 灰受ボックス
７２ スタッド付回転ドラム
７３ 円錐屋根状キャップ付ガス採取装置
７３ａ 円錐屋根状キャップ
７３ｂ 中心軸パイプ
７３ｃ 径方向連結パイプ
７４ ガス連絡室
７５ 灰切り連通口
１３１ 水平スクリュー式コンベア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマス燃料の燃焼部を有するガス発生炉本体と、この本体上部に設けたバイオマス燃料の導入手段と、前記燃焼部に空気を導入する空気導入手段と、前記本体下部に設けられ、ガス発生炉本体で発生した生成ガスを排出するガス排出パイプとを有する下向通風式のバイオマス燃料のガス化装置において、
前記バイオマス燃料の燃焼に伴って発生し下方に落下する生成灰を受容する灰受ボックスと、この灰受ボックスの底部から生成灰を導出する生成灰排出手段と、前記灰受ボックス部において前記生成ガスと生成灰とを分離し、分離した生成ガスを前記ガス排出パイプに導入する構成を有する灰・ガス分離手段とを備えることを特徴とするバイオマス燃料のガス化装置。
【請求項２】
請求項１に記載のガス化装置において、前記生成灰排出手段は、灰受ボックス底部から生成灰を外部に導出する水平スクリュー式コンベアを備えることを特徴とするバイオマス燃料のガス化装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のガス化装置において、前記灰受ボックスは、前記生成灰排出手段の上方に、前記落下する生成灰に分散落下力を与えるスタッド付回転ドラムを備えることを特徴とするバイオマス燃料のガス化装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス化装置において、前記灰・ガス分離手段は、筒状の灰受ボックス上部に設けた円錐屋根状キャップ付ガス採取装置としてなり、前記円錐屋根状キャップ付ガス採取装置は、前記筒状灰受ボックスの軸方向中央部に筒状灰受ボックスと同心状に設け、一端が前記ガス発生炉本体上方に向けて開口してなる中心軸パイプと、この中心軸パイプと前記筒状灰受ボックスとを径方向に連結してなる複数個の径方向連結パイプと、前記筒状灰受ボックスの軸方向外周部に筒状灰受ボックスと同心状に設け、前記ガス排出パイプに連通してなるガス連絡室と、前記中心軸パイプの開口部上方に設けた円錐屋根状キャップとを備え、前記径方向連結パイプの端部をそれぞれ前記中心軸パイプおよびガス連絡室に開口してなるものとすることにより、前記生成ガスを、前記中心軸パイプの開口部から導入し、前記径方向連結パイプおよびガス連絡室を経由して前記ガス排出パイプに導く構成を備えるものとすることを特徴とするバイオマス燃料のガス化装置。
【請求項５】
請求項４に記載のガス化装置において、前記灰・ガス分離手段は、筒状の灰受ボックス上部に設けた前記円錐屋根状キャップ付ガス採取装置に加えて、筒状の灰受ボックス上部に設け、前記灰受ボックスとガス連絡室とを連通する灰切り連通口を設けてなり、前記灰切り連通口は、灰受ボックス円筒内側下方から外側上方に傾斜して設けた前記生成ガスの流路を備えるものとすることを特徴とするバイオマス燃料のガス化装置。
【請求項１】
バイオマス燃料の燃焼部を有するガス発生炉本体と、この本体上部に設けたバイオマス燃料の導入手段と、前記燃焼部に空気を導入する空気導入手段と、前記本体下部に設けられ、ガス発生炉本体で発生した生成ガスを排出するガス排出パイプとを有する下向通風式のバイオマス燃料のガス化装置において、
前記バイオマス燃料の燃焼に伴って発生し下方に落下する生成灰を受容する灰受ボックスと、この灰受ボックスの底部から生成灰を導出する生成灰排出手段と、前記灰受ボックス部において前記生成ガスと生成灰とを分離し、分離した生成ガスを前記ガス排出パイプに導入する構成を有する灰・ガス分離手段とを備えることを特徴とするバイオマス燃料のガス化装置。
【請求項２】
請求項１に記載のガス化装置において、前記生成灰排出手段は、灰受ボックス底部から生成灰を外部に導出する水平スクリュー式コンベアを備えることを特徴とするバイオマス燃料のガス化装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のガス化装置において、前記灰受ボックスは、前記生成灰排出手段の上方に、前記落下する生成灰に分散落下力を与えるスタッド付回転ドラムを備えることを特徴とするバイオマス燃料のガス化装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス化装置において、前記灰・ガス分離手段は、筒状の灰受ボックス上部に設けた円錐屋根状キャップ付ガス採取装置としてなり、前記円錐屋根状キャップ付ガス採取装置は、前記筒状灰受ボックスの軸方向中央部に筒状灰受ボックスと同心状に設け、一端が前記ガス発生炉本体上方に向けて開口してなる中心軸パイプと、この中心軸パイプと前記筒状灰受ボックスとを径方向に連結してなる複数個の径方向連結パイプと、前記筒状灰受ボックスの軸方向外周部に筒状灰受ボックスと同心状に設け、前記ガス排出パイプに連通してなるガス連絡室と、前記中心軸パイプの開口部上方に設けた円錐屋根状キャップとを備え、前記径方向連結パイプの端部をそれぞれ前記中心軸パイプおよびガス連絡室に開口してなるものとすることにより、前記生成ガスを、前記中心軸パイプの開口部から導入し、前記径方向連結パイプおよびガス連絡室を経由して前記ガス排出パイプに導く構成を備えるものとすることを特徴とするバイオマス燃料のガス化装置。
【請求項５】
請求項４に記載のガス化装置において、前記灰・ガス分離手段は、筒状の灰受ボックス上部に設けた前記円錐屋根状キャップ付ガス採取装置に加えて、筒状の灰受ボックス上部に設け、前記灰受ボックスとガス連絡室とを連通する灰切り連通口を設けてなり、前記灰切り連通口は、灰受ボックス円筒内側下方から外側上方に傾斜して設けた前記生成ガスの流路を備えるものとすることを特徴とするバイオマス燃料のガス化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−８３２９３（Ｐ２００６−８３２９３Ａ）
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２６９９０５（Ｐ２００４−２６９９０５）
【出願日】平成１６年９月１６日（２００４．９．１６）
【出願人】（５９１０８３２４４）富士電機システムズ株式会社 (1,717)
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月１６日（２００４．９．１６）
【出願人】（５９１０８３２４４）富士電機システムズ株式会社 (1,717)
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