炉設備
【課題】石炭、バイオマス、廃プラスチック材、下水汚泥等の各種含水有機物である原料を用いても、発生した水蒸気やタールが原料供給管内壁に凝縮しないようにし、且つ発生した一酸化炭素等が原料供給管を逆流して気密性の弱い場所から外部へ漏洩しないようにした炉設備を提供する。
【解決手段】ガス化炉本体１へ石炭、バイオマス、廃プラスチック材、下水汚泥等の各種含水有機物を原料Ｍとして供給するための原料供給管４に抽気管１１を接続する。
【解決手段】ガス化炉本体１へ石炭、バイオマス、廃プラスチック材、下水汚泥等の各種含水有機物を原料Ｍとして供給するための原料供給管４に抽気管１１を接続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は炉設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料として、石炭、バイオマス、廃プラスチック材、下水汚泥等の各種含水有機物を使用する反応炉が炉設備として使用されており、一例としては、図８に示すものがある。図８の炉設備は流動層ガス化炉の例で、図中１はガス化炉本体である。ガス化炉本体１の下部には、下面からガス化剤として水蒸気Ｖ及び空気Ａが導入されるボックス部１ａが形成されており、ガス化炉本体１内では、ボックス部１ａから吹込まれる水蒸気Ｖ及び空気Ａにより流動層２が形成されるようになっている。
【０００３】
３は石炭、バイオマス、廃プラスチック材、下水汚泥等の各種含水有機物である原料Ｍが収納される原料ホッパ、４は原料ホッパ３の下部に配置されたロータリバルブ５から切出された原料Ｍをガス化炉本体１の流動層２の上方側へ供給する原料供給管、６はガス化炉本体１内で生成されたガス化ガスＧが導出されるよう、ガス化炉本体１上面に接続されたガス化ガス管、７はガス化ガス管６の中途部に設けられたガス精製装置、８はガス化ガス管６の先端部に接続されたガス化ガス取出しファン、９はガス精製装置７のガス流れ方向下流側において、ガス化ガス取出しファン８の入側に位置するようガス化ガス管６に設けられた制御弁である。
【０００４】
１０はガス化炉本体１の内圧を検出して制御弁９を制御するための圧力計であり、圧力計１０により検出された圧力を基として制御弁９の開度の制御を行い得るようになっている。
【０００５】
上記ガス化炉においては、下面からボックス部１ａ内に導入された、水蒸気Ｖ及び空気Ａといったガス化剤は、ガス化炉本体１内に供給されるため、ガス化炉本体１内においては砂等の流動媒体が流動して流動層２が形成されている。而して、原料ホッパ３からロータリバルブ５により切出された原料Ｍは、原料供給管４を通ってガス化炉本体１内の流動層２の上部に供給され、水蒸気Ｖ及び空気Ａにより流動化されている流動層２に混入する。
【０００６】
又、流動層２内の流動媒体は高温度（約８００℃）であるため、流動層２内に混入した原料Ｍは流動媒体の熱により、水蒸気Ｖの存在の下で還元反応により水素（Ｈ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、メタン（ＣＨ４）等が混在したガス化ガスとなる。
【０００７】
一方、ガス化ガス取出しファン８が駆動されているため、ガス化炉本体１内で生成されたガス化ガスＧは、ガス化ガス管６に取出され上昇して後水平方向へ送給され、ガス精製装置７で精製されたうえ、制御弁９で圧力を所定圧力に制御され、ガス化ガス取出しファン８により更に下流へ送給される。
【０００８】
すなわち、ガス化炉本体１においては、圧力計１０により検出された圧力と圧力計１０の制御部に設定された圧力との偏差に基き制御弁９を制御して、ガス化ガス取出しファン８下流へ送給されるガス化ガスＧの圧力が所定の圧力になるよう制御が行なわれる。
【０００９】
バイオマスとガス化剤をガス化炉内で反応させてバイオマスから生成ガスを得るガス化装置としては、例えば特許文献１がある。この特許文献１では、バイオマスは傾斜した供給管からバイオマスをガス化炉内へ供給するようにしている。
【特許文献１】特開２００４−９１５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図８のガス化炉に適用する原料Ｍは、石炭、バイオマス、廃プラスチック材、下水汚泥等の含水有機物のように、高温下で発生して常温で凝縮するような水蒸気やタールのような物質を含んでいる。このため、ガス化炉本体１内で原料Ｍが燃焼することにより発生した水蒸気やタールは、原料供給管４のガス化炉本体１に対する入口部近傍で凝縮され、原料供給管４の内壁に付着して凝縮物Ｍｃが生成される。その結果、原料Ｍが原料供給管４を通して高温のガス化炉本体１に供給される際に、原料供給管４を通過する原料Ｍが凝縮物Ｍｃにへばり付いて原料供給管４を閉塞に至らしめる虞がある。
【００１１】
又、ガス化炉本体１内で一酸化炭素のような非凝縮性の気体が発生した場合には、当該気体は原料供給管４内を原料ホッパ３側へ逆流して気密性の弱い場所、例えばロータリバルブ５の軸シール部等から外部へ漏洩する虞がある。
【００１２】
かかる現象はガス化炉に限らず、原料Ｍとして、燃焼やガス化により水蒸気やタールのような常温で凝縮するような物質を含んでいるものを使用する炉、例えば、固定層炉、燃焼炉、キルン炉、ストーカ炉等に対しても言えることである。
【００１３】
又、特許文献１においても、スクリューフィーダからガス化炉へバイオマスを供給する管路の内壁に、図８に示すガス化炉と同様にして、凝縮物が付着し、この付着物にバイオマスがへばり付いて、当該管路を閉塞させる虞があると共に、ガス化炉内で発生した一酸化炭素は原料供給管を逆流してスクリュフィーダの軸シール部等から外部へ漏洩する虞がある。
【００１４】
本発明は、斯かる実情に鑑み、石炭、バイオマス、廃プラスチック材、下水汚泥等の各種含水有機物である原料を用いても、発生した水蒸気やタールが原料供給管内壁に凝縮しないようにし、且つ発生した一酸化炭素等が原料供給管を逆流して気密性の弱い場所から外部へ漏洩しないようにした炉設備を提供することを目的としてなしたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の請求項１の炉設備は、炉本体に石炭、バイオマス、廃プラスチック材、下水汚泥といった各種含水有機物を含む原料を供給するための原料供給管と、該原料供給管の原料出口部近傍に接続されて、前記炉本体で生じたガスを抽気する抽気管とを備えたものである。
【００１６】
請求項２の炉設備は、抽気管に接続された抽気ファンを備えたものであり、請求項３の炉設備は、原料供給管内の圧力を検出するための圧力検出手段と、前記抽気管に接続されると共に前記圧力検出手段で検出された原料供給管内の圧力が所定の圧力に保持されるよう制御する制御弁を備えたものであり、請求項４の炉設備においては、炉本体は、内部に流動層が形成されるガス化炉本体であり、請求項５の炉設備においては、炉本体は、内部に固定層が形成されるガス化炉本体である。
【００１７】
請求項６の炉設備においては、炉本体は、前記原料供給管が直接連接される第一室と、該第一室に連通する第二室とを備えており、請求項７の炉設備は、前記炉本体の第二室から導入された流動媒体に含まれる未燃のチャーを燃焼させる流動層燃焼炉と、該流動層燃焼炉で得られた燃焼ガス中の流動媒体及び未燃のチャーを分離して降下管を介し炉本体の第二室に戻す分離器を備えている。
【００１８】
請求項８の炉設備においては、抽気管の先端は炉本体の第二室に連通するものであり、請求項９の炉設備においては、抽気管の先端は流動層燃焼炉に連通するものである。
【００１９】
請求項１０の炉設備においては、抽気管は、原料供給管に接続された垂直部と、該垂直部に接続される水平部とを備え、垂直部の断面積は水平部の断面積よりも大きく形成されており、請求項１１の炉設備においては、抽気管は、原料供給管の頂部に形成されて原料供給管側から離反するにつれ縮径されるフードに接続されており、請求項１２の炉設備においては、抽気管は、炉本体の上面に沿い延びてその先端は炉本体の第二室に連通しているものであり、請求項１３の炉設備は、前記抽気管を保温するか、加温することにより、当該抽気管内において水蒸気、タール、一酸化炭素といったガスが凝縮しないよう構成されている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の請求項１〜１３に記載の炉設備によれば、石炭、バイオマス、廃プラスチック材、下水汚泥等の各種含水有機物を原料として用いても、発生した水蒸気やタール、一酸化炭素といったガスは抽気管に抽気されるため、水蒸気やタールが原料供給管内壁に凝縮することがなく、従って、原料供給管が原料により閉塞することを防止することができ、しかも発生した一酸化炭素等が原料供給管を逆流して気密性の弱い場所から外部へ漏洩することもないため、システムの信頼性が向上する、という優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、図１〜図５の例では、図示してないが、原料供給管に接続される抽気管や制御弁、抽気ファン等は全て断熱材で被覆して保温するか、或はヒータで加温するものとし、図６及び図７の例では、抽気管はガス化炉本体の上面に当接させており、加熱されているため、断熱材で被覆せず、且つヒータも不用である。このように、抽気管等を保温或は加温するのは、抽気管内等において水蒸気、タール、一酸化炭素といったガスが凝縮しないようにするためである。
【００２２】
図１は本発明を実施する形態の第一例であって、炉設備が一塔式ガス化炉の例である。図中、図８と同一の符号を付した部分は同一のものを表わし、基本的な構成は図８に示す従来のものと同様である。又、図１は流動層式のガス化炉の例であるが、固定層式のガス化炉、燃焼炉、キルン炉、ストーカ炉等の炉に対しても適用することができる。
【００２３】
図中、１１は原料供給管４のガス化炉本体１接続部近傍、すなわち、原料供給管４の原料出口部近傍の頂部に接続されて上方に延在し中途部で水平方向へ延在するようにした抽気管、１２は抽気管１１先端に接続された抽気ファン、１３は抽気ファン１２の入側において、抽気管１１に接続された制御弁である。又、１４は原料供給管４の抽気管１１接続部近傍に接続した圧力計であって、該圧力計１４により検出したガス圧力を基に制御弁１３の開度を制御するようになっている。
【００２４】
次に、上記した実施の形態の作動を説明する。
本図示例においては、抽気以外の運転の仕方は図８の場合と同様であるので、説明は省略する。而して、ガス化ガスを生成させる運転を行なう際、原料ホッパ３からはロータリバルブ５により切出された原料Ｍが、連続的に原料供給管４を通ってガス化炉本体１へ供給されている。この際、原料供給管４内の圧力はゼロ又は微負圧に設定されており、この圧力を維持している場合は、制御弁１３は閉止している。
【００２５】
而して、流動層２での原料Ｍの燃焼やガス化により発生した水蒸気やタール或は一酸化炭素といったガスＧｒが、ガス化炉本体１から原料供給管４内へ流入して、圧力計１４で検出した圧力が上昇し設定圧に対し変化すると、検出した圧力と設定圧との偏差に対応して圧力計１４から制御弁１３に指令が与えられて制御弁１３は所定の開度に制御される。
【００２６】
このため、駆動されている抽気ファン１２により、原料供給管４内へ流入した水蒸気、タール、一酸化炭素といったガスＧｒは抽気管１１内へ抽気され、制御弁１３を経て抽気ファン１２から後工程へ送給される。原料供給管４内の圧力がゼロ或は微負圧となるよう設定されるのは、原料供給管４内に滞留するガスが多くならないようにするためである。
【００２７】
上記図示例によれば、石炭、バイオマス、廃プラスチック材、下水汚泥等の各種含有有機物を原料Ｍとして用いても、発生した水蒸気やタール、一酸化炭素といったガスＧｒは抽気管１１から排出されるため、水蒸気やタールが原料供給管４内壁に凝縮することがなく、従って、原料供給管４が原料Ｍにより閉塞することを防止することができ、しかも発生した一酸化炭素等が原料供給管４を逆流して気密性の弱い場所、例えばロータリバルブ５の軸シール部から外部へ漏洩することもないため、システムの信頼性が向上する。
【００２８】
図２は図１に示すガス化炉本体１と原料供給管４の接続部及び抽気管１１の変形例で、ある。而して、本図示例では、原料供給管４のガス化炉本体１近傍位置、すなわち、原料供給管４の原料出口近傍位置の頂部に上方に向けて縮径されたフード４ａを形成し、フード４ａに、図１の抽気管１１よりも大径の抽気管垂直部１１ａを接続し、抽気管垂直部１１ａの上端に抽気管垂直部１１ａよりも小径の抽気管水平部１１ｂを接続している。抽気ファン１２は抽気管１１の先端に接続され、制御弁１３は抽気管水平部１１ｂの抽気ファン１２入側に接続されている。
【００２９】
斯かる構成とすると、上述と同様の作用効果を奏することができる他、原料供給管４に流入した水素やタール、一酸化炭素といったガスＧｒは、フード４ａに案内されてスムーズに抽気管１１に抽気されると共に、抽気管水平部１１ｂに比べて抽気管垂直部１１ａのガス流速を低速にすることができるため、原料供給管４を通る原料ＭがガスＧｒと共に抽気管１１に同伴される虞がなく、システムの信頼性がより一層向上する。
【００３０】
図３は本発明を実施する形態の第二例であって、炉設備が二塔式ガス化炉の例である。図中、２１はガス化炉本体であって、ガス化炉本体２１は下部に下面からガス化剤として水蒸気Ｖが導入されるボックス部２１ａが形成されており、ガス化炉本体２１内には、ボックス部２１ａから吹込まれる水蒸気Ｖにより流動層２２が形成されるようになっている。又、ガス化炉本体２１内部には、上端から流動層２２内部に亘って下方へ延びる分離壁２３が設けられて第一室２４と第二室２５が形成されており、分離壁２３の下部空隙は第一室２４及び第二室２５の連通部２６となっている。
【００３１】
２７は石炭、バイオマス、廃プラスチック材、下水汚泥等の各種含水有機物等を原料Ｍとして収納する原料ホッパ、２８は原料ホッパ２７の下部に配置されたロータリバルブ２９から切出された原料Ｍをガス化炉本体２１の流動層２２の上方側へ供給する原料供給管である。
【００３２】
３０はガス化炉本体１内で生成されたガス化ガスＧが導出されるよう、ガス化炉本体２１上面に接続されたガス化ガス管、３１はガス化ガス管３０の中途部に設けられたガス精製装置、３２はガス化ガス管３０の先端部に接続されたガス化ガス取出しファン、３３はガス精製装置３１のガス流れ方向下流側において、ガス化ガス取出しファン３２の入側に位置するようガス化ガス管３０に設けられた制御弁である。
【００３３】
３４はガス化炉本体１の内圧を検出するための圧力計であり、圧力計３４により検出された圧力を基として制御弁３３の開度の調整を行い得るようになっている。
【００３４】
３５はガス化炉本体２１に隣接された流動層燃焼炉であって、ガス化炉本体２１の第二室２５側下部と流動層燃焼炉３５の下部はオーバフロー管３６により接続されている。而して、ガス化炉本体２１における第二室２５からは、流動媒体及びチャーＳがオーバフロー管３６を経て流動層燃焼炉３５下部に供給され、流動層燃焼炉３５下部のボックス部３５ａから導入された空気Ａにより流動化されて上昇すると共に燃焼されるようになっている。
【００３５】
３７は、流動層燃焼炉３５に近接すると共に、ガス化炉本体２１上方に位置するよう配置されたサイクロンからなる分離器であり、流動層燃焼炉３５の上端部から流出した燃焼ガスＧｂは、水平配置された図示してない管路を経て分離器３７に対し接線方向から流入し得るようになっている。又、３８は分離器３７の下端に接続した降下管であり、分離器３７で燃焼ガスから遠心分離された流動媒体と未燃のチャーＳは、降下管３８からガス化炉本体２１の第二室２５側へ供給されるようになっている。
【００３６】
３９は分離器３７で流動媒体と未燃のチャーＳが分離された燃焼ガスである排ガスＧｅｘを排出するために分離器３７の頂面上面に接続された排ガス管、４０は排ガス管３９の中途部に設けられたガス精製装置、４１は排ガス管３９の先端部に接続された排ガス排出ファン、４２はガス精製装置４０のガス流れ方向下流側において、排ガス排出ファン４１の入側に位置するよう排ガス管３９に設けられた制御弁である。
【００３７】
４３は流動層燃焼炉３５上部の内圧を検出するための圧力計であり、圧力計４３により検出された圧力を基として制御弁４２の開度の調整を行い得るようになっている。
【００３８】
又、４４は原料供給管２８のガス化炉本体２１接続部近傍頂部、すなわち、原料供給管２８の原料出口近傍頂部に接続されて上方に延在すると共に曲折して水平方向へ延在する抽気管、４５は抽気管４４先端に接続された抽気ファン、４６は抽気ファン４５の入側において、抽気管４４に接続された制御弁である。又、４６は原料供給管２８の抽気管４４接続部近傍に接続した圧力計であって、該圧力計４６により検出した圧力を基に制御弁４７の開度を調整し得るようになっている。
【００３９】
次に、上記図示例の作用について説明する。
上記ガス化炉においては、下面からボックス部２１ａ内に導入された、水蒸気Ｖ及び空気Ａといったガス化剤は、ガス化炉本体２１内に供給されるため、ガス化炉本体１内においては砂等の流動媒体が流動して流動層２２が形成されている。而して、原料ホッパ２７からロータリバルブ２９により切出された原料Ｍは、原料供給管２８を通ってガス化炉本体２１の第一室２４側の流動層２２の上部に供給され、水蒸気Ｖ及び空気Ａにより流動化されている流動層２２に混入する。
【００４０】
ガス化炉本体２１の第一室２４側の流動層２２に供給された原料Ｍは、流動層２２の流動媒体により加熱されて水分が除去され、水分が除去された原料Ｍは第一室２４の圧力により分離壁２３下部の連通部２６を潜るように通って流動層２２内に混合され、第二室２５に導かれる。
【００４１】
又、流動層２２の第二室２５に導かれた原料Ｍは、更に流動層２２内に混合されて約８００℃の高温の流動媒体の熱により、水蒸気Ｖの存在の下で還元反応により水素（Ｈ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、メタン（ＣＨ４）等が混在したガス化ガスとなる。
【００４２】
一方、ガス化ガス取出しファン３２が駆動されているため、ガス化炉本体２１内で生成されたガス化ガスＧは、ガス化ガス管３０に取出され、ガス精製装置３１で精製されたうえ、制御弁３３において所定圧力に制御され、ガス化ガス取出しファン３２により更に下流へ送給される。
【００４３】
ガス化炉本体２１の第二室２５内の圧力は圧力計３４により検出されて制御弁３３を制御することによりガス化ガス取出しファン３２下流へ送給されるガス化ガスＧの圧力が所定の圧力になるよう制御が行なわれる。
【００４４】
又、ガス化炉本体２１の流動層２２を形成する第二室２５内の流動媒体及び未燃のチャーＳは、オーバフロー管３６を通って流動層燃焼炉３５の下部に送給され、流動層燃焼炉３５下部のボックス部３５ａから供給される空気Ａにより同伴されて流動層燃焼炉３５内を上昇し、流動媒体内の未燃のチャーが燃焼して高温の燃焼ガスＧｂが得られる。而して、流動層燃焼炉３５の上端に到達した燃焼ガスＧｂは図示してない管路を通って分離器３７の上端に対し接線方向から当該分離器３７内に導入され、流動媒体及び未燃のチャーＳが燃焼ガスＧｂから分離され、分離された流動媒体及びチャーＳは降下管３８を降下してガス化炉本体２１における第二室２５の流動層２２へ戻される。
【００４５】
分離器３７で流動媒体及びチャーを分離された燃焼ガスは、排ガスＧｅｘとして排ガス管３９へ送給され、ガス精製装置４０で精製されたうえ、制御弁４２で所定の圧力に制御され、排ガス排出ファン４１により更に後工程へ送給される。
【００４６】
流動層燃焼炉３５内の圧力は圧力計４３により検出されて制御弁４２を制御することにより排ガス排出ファン４１下流へ送給される排ガスＧｅｘの圧力が所定の圧力になるよう制御が行なわれる。
【００４７】
而して、上述したようにガス化ガスＧを生成させる運転が行なわれる際には、原料ホッパ２７からはロータリバルブ２９により切出された原料Ｍが、連続的に原料供給管２８を通ってガス化炉本体２１へ供給されている。この際、原料供給管２８内の圧力はゼロ又は微負圧に設定されており、この圧力を維持している場合は、制御弁４６は閉止している。
【００４８】
而して、流動層２２での原料Ｍの燃焼やガス化により発生した水蒸気やタール或は一酸化炭素といったガスＧｒが、ガス化炉本体２１の第一室２４から原料供給管２８内へ流入し、圧力計４６で検出した圧力が上昇して設定圧に対し変化すると、検出した圧力と設定圧との偏差に対応して圧力計４６から制御弁４７に指令が与えられて制御弁４７は所定の開度に制御される。
【００４９】
このため、駆動されている抽気ファン４５により、原料供給管２８内へ流入した水蒸気、タール、一酸化炭素といったガスＧｒは抽気管４４内へ抽気され、制御弁４７を経て抽気ファン４５から後工程へ送給される。原料供給管２８内の圧力がゼロ或は微負圧となるよう制御を行なうのは、原料供給管２８内に滞留するガスが多くならないようにするためである。
【００５０】
本図示例においても、石炭、バイオマス、廃プラスチック材、下水汚泥等の各種含水有機物を原料Ｍとして用いても、発生した水蒸気やタール、一酸化炭素は抽気管４４から排出されるため、水蒸気やタールが原料供給管２８内壁において凝縮することがなく、従って、原料供給管２８が原料Ｍにより閉塞することを防止することができ、しかも発生した一酸化炭素等が原料供給管２８を逆流して気密性の弱い場所、例えばロータリバルブ２９の軸シール部から外部へ漏洩することもないため、システムの信頼性が向上する。
【００５１】
図４は本発明を実施する形態の第三例であり、炉設備である二塔式ガス化炉の構成は図３に示すものと同一であり、図中、図３と同一の符号のものは同一のものを示す。又、二塔式ガス化炉自体の運転は図３のものと同様に行なわれるため、詳しい説明は省略する。
【００５２】
而して、本発明の特徴とするところは、原料供給管２８のガス化炉本体２１側基端部に接続した抽気管４４をガス化炉本体２１の第二室２５に連通させて、図３に示す抽気ファン４５を省略した点である。ガス化炉本体２１の第二室２５内はガス化ガス取出しファン３２により吸引されて負圧に保持されているため、流動層２２での原料Ｍの燃焼やガス化によりガス化炉本体２１の第一室２４内で発生した水蒸気やタール或は一酸化炭素といったガスＧｒが、ガス化炉本体２１の第一室２４から原料供給管２８内へ流入し、圧力計４６で検出した圧力が上昇して設定圧に対して変化すると、検出した圧力と設定圧との偏差に対応して圧力計４６から制御弁４７に指令が与えられて制御弁４７は所定の開度に制御される。
【００５３】
このため、原料供給管２８内へ流入した水蒸気、タール、一酸化炭素といったガスＧｒは、ガス化炉本体２１の第二室２５内の負圧により吸引されて抽気管４４内へ抽気され、制御弁４７を通り抽気管４４を経て第二室２５内に導入され、更に流動層２２の流動媒体により分解されてガス化ガスとなり、ガス化ガス管３０へ送給される。この際、ガス化ガス管３０に取出されるガス化ガスＧの圧力制御は図３の例と同様にして行なわれる。
【００５４】
本図示例においても、前記図示例と同様の作用効果を生じるが、加えて、抽気管４４内に流入した水蒸気、タール、一酸化炭素といったガスＧｂを有効活用できる。
【００５５】
図５は本発明を実施する形態の第四例であり、炉設備である二塔式ガス化炉の構成は図３、４に示すものと同一であり、図中、図３、図４と同一の符号のものは同一のものを示す。又、二塔式ガス化炉自体の運転は図３、図４のものと同様に行なわれるため、詳しい説明は省略する。
【００５６】
而して、本発明の特徴とするところは、基端を原料供給管２８のガス化炉本体２１側基端部に接続した抽気管４４の先端を流動層燃焼炉３５の中間部に連通させて、図３に示す抽気ファン４５を省略した点である。又、流動層燃焼炉３５内は排ガス排出ファン４１により吸引されて負圧に保持されている。而して、流動層２２での原料Ｍの燃焼やガス化によりガス化炉本体２１の第一室２４内で発生した水蒸気やタール或は一酸化炭素といったガスＧｒが、ガス化炉本体２１の第一室２４から原料供給管２８内へ流入し、圧力計４６で検出した圧力が上昇して設定圧に対し変化すると、検出した圧力と設定圧との偏差に対応して圧力計４６から制御弁４７に指令が与えられて制御弁４７は所定の開度に制御される。
【００５７】
このため、原料供給管２８内へ流入した水蒸気やタール或は一酸化炭素といったガスＧｒは抽気管４４へ抽気され、抽気管４４を通って流動層燃焼炉３５内へ流入し、燃焼ガスＧｂの熱により燃焼して燃焼ガス及び流動媒体と共に流動層燃焼炉３５頂部から分離器３７へ導入され、分離器３７で未燃のチャーや流動媒体Ｓが分離されたガスは、前述の通り、排ガスＧｅｘとして排ガス管３９を通り後工程へ送給される。
【００５８】
流動層燃焼炉３５内の抽気管４４接続部近傍は、原料供給管２８内に流入した水蒸気やタール或は一酸化炭素といったガスＧｒを抽気管４４を介して流動層燃焼炉３５内に導入するために所定の負圧に制御する必要があるが、これは圧力計４３で検出した流動層燃焼炉３５内の圧力が所定の負圧となるよう、制御弁４２の開度を制御することにより行なわれる。
【００５９】
本図示例においても図３、図４の例と同様の作用効果を奏し得る他、ガスＧｒを流動層燃焼炉３５での燃料としても活用できる。
【００６０】
図６、図７は本発明を実施する形態の第五例であり、炉設備である二塔式ガス化炉の構成は図３〜図５に示すものと同一であり、図中、図３〜図５と同一の符号のものは同一のものを示す。又、二塔式ガス化炉自体の運転は図３〜図５のものと同様に行なわれるため、説明は省略する。
【００６１】
而して、本図示例の特徴とするところは、ガス化炉本体２１の第一室２４近傍において、原料供給管２８の頂部に基端を接続された抽気管４４は、ガス化炉本体２１の上面に当接された状態で、ガス化炉本体２１に沿い敷設され、先端を第二室２５内に連通されている。この場合、抽気管４４はガス化炉本体２１内の熱により加熱されるため、保温や加熱のための手段を別個に設ける必要がない。
【００６２】
而して、流動層２２での原料Ｍの燃焼やガス化によりガス化炉本体２１の第一室２４で発生した水蒸気やタール或は一酸化炭素といったガスＧｒは、ガス化炉本体２１の第二室２５の負圧によりガス化炉本体２１の第一室２４から原料供給管２８内へ流入し、原料供給管２８から抽気管４４に抽気され、抽気管４４を経てガス化炉本体２１の第二室２５へ送給される。第二室２５へ送給されたガスＧｒは、図４の例の場合と同様にして第二室２５でガス化ガスＧとなり、ガス化ガス管３０へ取出される。
【００６３】
本図示例においても前述した図示例と同様な作用効果を奏することができるうえ、装置がシンプルとなる。
【００６４】
なお、本発明の炉設備においてはガス化ガスを製造する一塔式或は二塔式の流動層炉について説明したが、固定層炉、キルン炉、ストーカ炉に対しても適用できること、圧力計はガス圧力を検出する機能以外に、制御弁の開度を制御する機能も備えていること、その他、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。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態の第一例を説明するための図である。
【図２】図１の原料供給管及び抽気管の変形例である。
【図３】本発明の実施の形態の第二例を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態の第三例を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態の第四例を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態の第五例を説明するための概略平面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ方向矢視図である。
【図８】従来の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ ガス化炉本体（炉本体）
２ 流動層
４ 原料供給管
４ａ フード
６ ガス化ガス管
１１ 抽気管
１１ａ 抽気管垂直部（垂直部）
１１ｂ 抽気管水平部（水平部）
１２ 抽気ファン
１３ 制御弁
１４ 圧力計（圧力検出手段）
２１ ガス化炉本体（炉本体）
２２ 流動層
２３ 分離壁
２４ 第一室
２５ 第二室
２８ 原料供給管
３５ 流動層燃焼炉
３６ 降下管
３７ 分離器
３８ 降下管
４４ 抽気管
４５ 抽気ファン
４６ 圧力計（圧力検出手段）
４７ 制御弁
Ｍ 原料
Ｇｂ 燃焼ガス
Ｇｒ 水素、タール、一酸化炭素といったガス
【技術分野】
【０００１】
本発明は炉設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料として、石炭、バイオマス、廃プラスチック材、下水汚泥等の各種含水有機物を使用する反応炉が炉設備として使用されており、一例としては、図８に示すものがある。図８の炉設備は流動層ガス化炉の例で、図中１はガス化炉本体である。ガス化炉本体１の下部には、下面からガス化剤として水蒸気Ｖ及び空気Ａが導入されるボックス部１ａが形成されており、ガス化炉本体１内では、ボックス部１ａから吹込まれる水蒸気Ｖ及び空気Ａにより流動層２が形成されるようになっている。
【０００３】
３は石炭、バイオマス、廃プラスチック材、下水汚泥等の各種含水有機物である原料Ｍが収納される原料ホッパ、４は原料ホッパ３の下部に配置されたロータリバルブ５から切出された原料Ｍをガス化炉本体１の流動層２の上方側へ供給する原料供給管、６はガス化炉本体１内で生成されたガス化ガスＧが導出されるよう、ガス化炉本体１上面に接続されたガス化ガス管、７はガス化ガス管６の中途部に設けられたガス精製装置、８はガス化ガス管６の先端部に接続されたガス化ガス取出しファン、９はガス精製装置７のガス流れ方向下流側において、ガス化ガス取出しファン８の入側に位置するようガス化ガス管６に設けられた制御弁である。
【０００４】
１０はガス化炉本体１の内圧を検出して制御弁９を制御するための圧力計であり、圧力計１０により検出された圧力を基として制御弁９の開度の制御を行い得るようになっている。
【０００５】
上記ガス化炉においては、下面からボックス部１ａ内に導入された、水蒸気Ｖ及び空気Ａといったガス化剤は、ガス化炉本体１内に供給されるため、ガス化炉本体１内においては砂等の流動媒体が流動して流動層２が形成されている。而して、原料ホッパ３からロータリバルブ５により切出された原料Ｍは、原料供給管４を通ってガス化炉本体１内の流動層２の上部に供給され、水蒸気Ｖ及び空気Ａにより流動化されている流動層２に混入する。
【０００６】
又、流動層２内の流動媒体は高温度（約８００℃）であるため、流動層２内に混入した原料Ｍは流動媒体の熱により、水蒸気Ｖの存在の下で還元反応により水素（Ｈ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、メタン（ＣＨ４）等が混在したガス化ガスとなる。
【０００７】
一方、ガス化ガス取出しファン８が駆動されているため、ガス化炉本体１内で生成されたガス化ガスＧは、ガス化ガス管６に取出され上昇して後水平方向へ送給され、ガス精製装置７で精製されたうえ、制御弁９で圧力を所定圧力に制御され、ガス化ガス取出しファン８により更に下流へ送給される。
【０００８】
すなわち、ガス化炉本体１においては、圧力計１０により検出された圧力と圧力計１０の制御部に設定された圧力との偏差に基き制御弁９を制御して、ガス化ガス取出しファン８下流へ送給されるガス化ガスＧの圧力が所定の圧力になるよう制御が行なわれる。
【０００９】
バイオマスとガス化剤をガス化炉内で反応させてバイオマスから生成ガスを得るガス化装置としては、例えば特許文献１がある。この特許文献１では、バイオマスは傾斜した供給管からバイオマスをガス化炉内へ供給するようにしている。
【特許文献１】特開２００４−９１５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図８のガス化炉に適用する原料Ｍは、石炭、バイオマス、廃プラスチック材、下水汚泥等の含水有機物のように、高温下で発生して常温で凝縮するような水蒸気やタールのような物質を含んでいる。このため、ガス化炉本体１内で原料Ｍが燃焼することにより発生した水蒸気やタールは、原料供給管４のガス化炉本体１に対する入口部近傍で凝縮され、原料供給管４の内壁に付着して凝縮物Ｍｃが生成される。その結果、原料Ｍが原料供給管４を通して高温のガス化炉本体１に供給される際に、原料供給管４を通過する原料Ｍが凝縮物Ｍｃにへばり付いて原料供給管４を閉塞に至らしめる虞がある。
【００１１】
又、ガス化炉本体１内で一酸化炭素のような非凝縮性の気体が発生した場合には、当該気体は原料供給管４内を原料ホッパ３側へ逆流して気密性の弱い場所、例えばロータリバルブ５の軸シール部等から外部へ漏洩する虞がある。
【００１２】
かかる現象はガス化炉に限らず、原料Ｍとして、燃焼やガス化により水蒸気やタールのような常温で凝縮するような物質を含んでいるものを使用する炉、例えば、固定層炉、燃焼炉、キルン炉、ストーカ炉等に対しても言えることである。
【００１３】
又、特許文献１においても、スクリューフィーダからガス化炉へバイオマスを供給する管路の内壁に、図８に示すガス化炉と同様にして、凝縮物が付着し、この付着物にバイオマスがへばり付いて、当該管路を閉塞させる虞があると共に、ガス化炉内で発生した一酸化炭素は原料供給管を逆流してスクリュフィーダの軸シール部等から外部へ漏洩する虞がある。
【００１４】
本発明は、斯かる実情に鑑み、石炭、バイオマス、廃プラスチック材、下水汚泥等の各種含水有機物である原料を用いても、発生した水蒸気やタールが原料供給管内壁に凝縮しないようにし、且つ発生した一酸化炭素等が原料供給管を逆流して気密性の弱い場所から外部へ漏洩しないようにした炉設備を提供することを目的としてなしたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の請求項１の炉設備は、炉本体に石炭、バイオマス、廃プラスチック材、下水汚泥といった各種含水有機物を含む原料を供給するための原料供給管と、該原料供給管の原料出口部近傍に接続されて、前記炉本体で生じたガスを抽気する抽気管とを備えたものである。
【００１６】
請求項２の炉設備は、抽気管に接続された抽気ファンを備えたものであり、請求項３の炉設備は、原料供給管内の圧力を検出するための圧力検出手段と、前記抽気管に接続されると共に前記圧力検出手段で検出された原料供給管内の圧力が所定の圧力に保持されるよう制御する制御弁を備えたものであり、請求項４の炉設備においては、炉本体は、内部に流動層が形成されるガス化炉本体であり、請求項５の炉設備においては、炉本体は、内部に固定層が形成されるガス化炉本体である。
【００１７】
請求項６の炉設備においては、炉本体は、前記原料供給管が直接連接される第一室と、該第一室に連通する第二室とを備えており、請求項７の炉設備は、前記炉本体の第二室から導入された流動媒体に含まれる未燃のチャーを燃焼させる流動層燃焼炉と、該流動層燃焼炉で得られた燃焼ガス中の流動媒体及び未燃のチャーを分離して降下管を介し炉本体の第二室に戻す分離器を備えている。
【００１８】
請求項８の炉設備においては、抽気管の先端は炉本体の第二室に連通するものであり、請求項９の炉設備においては、抽気管の先端は流動層燃焼炉に連通するものである。
【００１９】
請求項１０の炉設備においては、抽気管は、原料供給管に接続された垂直部と、該垂直部に接続される水平部とを備え、垂直部の断面積は水平部の断面積よりも大きく形成されており、請求項１１の炉設備においては、抽気管は、原料供給管の頂部に形成されて原料供給管側から離反するにつれ縮径されるフードに接続されており、請求項１２の炉設備においては、抽気管は、炉本体の上面に沿い延びてその先端は炉本体の第二室に連通しているものであり、請求項１３の炉設備は、前記抽気管を保温するか、加温することにより、当該抽気管内において水蒸気、タール、一酸化炭素といったガスが凝縮しないよう構成されている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の請求項１〜１３に記載の炉設備によれば、石炭、バイオマス、廃プラスチック材、下水汚泥等の各種含水有機物を原料として用いても、発生した水蒸気やタール、一酸化炭素といったガスは抽気管に抽気されるため、水蒸気やタールが原料供給管内壁に凝縮することがなく、従って、原料供給管が原料により閉塞することを防止することができ、しかも発生した一酸化炭素等が原料供給管を逆流して気密性の弱い場所から外部へ漏洩することもないため、システムの信頼性が向上する、という優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、図１〜図５の例では、図示してないが、原料供給管に接続される抽気管や制御弁、抽気ファン等は全て断熱材で被覆して保温するか、或はヒータで加温するものとし、図６及び図７の例では、抽気管はガス化炉本体の上面に当接させており、加熱されているため、断熱材で被覆せず、且つヒータも不用である。このように、抽気管等を保温或は加温するのは、抽気管内等において水蒸気、タール、一酸化炭素といったガスが凝縮しないようにするためである。
【００２２】
図１は本発明を実施する形態の第一例であって、炉設備が一塔式ガス化炉の例である。図中、図８と同一の符号を付した部分は同一のものを表わし、基本的な構成は図８に示す従来のものと同様である。又、図１は流動層式のガス化炉の例であるが、固定層式のガス化炉、燃焼炉、キルン炉、ストーカ炉等の炉に対しても適用することができる。
【００２３】
図中、１１は原料供給管４のガス化炉本体１接続部近傍、すなわち、原料供給管４の原料出口部近傍の頂部に接続されて上方に延在し中途部で水平方向へ延在するようにした抽気管、１２は抽気管１１先端に接続された抽気ファン、１３は抽気ファン１２の入側において、抽気管１１に接続された制御弁である。又、１４は原料供給管４の抽気管１１接続部近傍に接続した圧力計であって、該圧力計１４により検出したガス圧力を基に制御弁１３の開度を制御するようになっている。
【００２４】
次に、上記した実施の形態の作動を説明する。
本図示例においては、抽気以外の運転の仕方は図８の場合と同様であるので、説明は省略する。而して、ガス化ガスを生成させる運転を行なう際、原料ホッパ３からはロータリバルブ５により切出された原料Ｍが、連続的に原料供給管４を通ってガス化炉本体１へ供給されている。この際、原料供給管４内の圧力はゼロ又は微負圧に設定されており、この圧力を維持している場合は、制御弁１３は閉止している。
【００２５】
而して、流動層２での原料Ｍの燃焼やガス化により発生した水蒸気やタール或は一酸化炭素といったガスＧｒが、ガス化炉本体１から原料供給管４内へ流入して、圧力計１４で検出した圧力が上昇し設定圧に対し変化すると、検出した圧力と設定圧との偏差に対応して圧力計１４から制御弁１３に指令が与えられて制御弁１３は所定の開度に制御される。
【００２６】
このため、駆動されている抽気ファン１２により、原料供給管４内へ流入した水蒸気、タール、一酸化炭素といったガスＧｒは抽気管１１内へ抽気され、制御弁１３を経て抽気ファン１２から後工程へ送給される。原料供給管４内の圧力がゼロ或は微負圧となるよう設定されるのは、原料供給管４内に滞留するガスが多くならないようにするためである。
【００２７】
上記図示例によれば、石炭、バイオマス、廃プラスチック材、下水汚泥等の各種含有有機物を原料Ｍとして用いても、発生した水蒸気やタール、一酸化炭素といったガスＧｒは抽気管１１から排出されるため、水蒸気やタールが原料供給管４内壁に凝縮することがなく、従って、原料供給管４が原料Ｍにより閉塞することを防止することができ、しかも発生した一酸化炭素等が原料供給管４を逆流して気密性の弱い場所、例えばロータリバルブ５の軸シール部から外部へ漏洩することもないため、システムの信頼性が向上する。
【００２８】
図２は図１に示すガス化炉本体１と原料供給管４の接続部及び抽気管１１の変形例で、ある。而して、本図示例では、原料供給管４のガス化炉本体１近傍位置、すなわち、原料供給管４の原料出口近傍位置の頂部に上方に向けて縮径されたフード４ａを形成し、フード４ａに、図１の抽気管１１よりも大径の抽気管垂直部１１ａを接続し、抽気管垂直部１１ａの上端に抽気管垂直部１１ａよりも小径の抽気管水平部１１ｂを接続している。抽気ファン１２は抽気管１１の先端に接続され、制御弁１３は抽気管水平部１１ｂの抽気ファン１２入側に接続されている。
【００２９】
斯かる構成とすると、上述と同様の作用効果を奏することができる他、原料供給管４に流入した水素やタール、一酸化炭素といったガスＧｒは、フード４ａに案内されてスムーズに抽気管１１に抽気されると共に、抽気管水平部１１ｂに比べて抽気管垂直部１１ａのガス流速を低速にすることができるため、原料供給管４を通る原料ＭがガスＧｒと共に抽気管１１に同伴される虞がなく、システムの信頼性がより一層向上する。
【００３０】
図３は本発明を実施する形態の第二例であって、炉設備が二塔式ガス化炉の例である。図中、２１はガス化炉本体であって、ガス化炉本体２１は下部に下面からガス化剤として水蒸気Ｖが導入されるボックス部２１ａが形成されており、ガス化炉本体２１内には、ボックス部２１ａから吹込まれる水蒸気Ｖにより流動層２２が形成されるようになっている。又、ガス化炉本体２１内部には、上端から流動層２２内部に亘って下方へ延びる分離壁２３が設けられて第一室２４と第二室２５が形成されており、分離壁２３の下部空隙は第一室２４及び第二室２５の連通部２６となっている。
【００３１】
２７は石炭、バイオマス、廃プラスチック材、下水汚泥等の各種含水有機物等を原料Ｍとして収納する原料ホッパ、２８は原料ホッパ２７の下部に配置されたロータリバルブ２９から切出された原料Ｍをガス化炉本体２１の流動層２２の上方側へ供給する原料供給管である。
【００３２】
３０はガス化炉本体１内で生成されたガス化ガスＧが導出されるよう、ガス化炉本体２１上面に接続されたガス化ガス管、３１はガス化ガス管３０の中途部に設けられたガス精製装置、３２はガス化ガス管３０の先端部に接続されたガス化ガス取出しファン、３３はガス精製装置３１のガス流れ方向下流側において、ガス化ガス取出しファン３２の入側に位置するようガス化ガス管３０に設けられた制御弁である。
【００３３】
３４はガス化炉本体１の内圧を検出するための圧力計であり、圧力計３４により検出された圧力を基として制御弁３３の開度の調整を行い得るようになっている。
【００３４】
３５はガス化炉本体２１に隣接された流動層燃焼炉であって、ガス化炉本体２１の第二室２５側下部と流動層燃焼炉３５の下部はオーバフロー管３６により接続されている。而して、ガス化炉本体２１における第二室２５からは、流動媒体及びチャーＳがオーバフロー管３６を経て流動層燃焼炉３５下部に供給され、流動層燃焼炉３５下部のボックス部３５ａから導入された空気Ａにより流動化されて上昇すると共に燃焼されるようになっている。
【００３５】
３７は、流動層燃焼炉３５に近接すると共に、ガス化炉本体２１上方に位置するよう配置されたサイクロンからなる分離器であり、流動層燃焼炉３５の上端部から流出した燃焼ガスＧｂは、水平配置された図示してない管路を経て分離器３７に対し接線方向から流入し得るようになっている。又、３８は分離器３７の下端に接続した降下管であり、分離器３７で燃焼ガスから遠心分離された流動媒体と未燃のチャーＳは、降下管３８からガス化炉本体２１の第二室２５側へ供給されるようになっている。
【００３６】
３９は分離器３７で流動媒体と未燃のチャーＳが分離された燃焼ガスである排ガスＧｅｘを排出するために分離器３７の頂面上面に接続された排ガス管、４０は排ガス管３９の中途部に設けられたガス精製装置、４１は排ガス管３９の先端部に接続された排ガス排出ファン、４２はガス精製装置４０のガス流れ方向下流側において、排ガス排出ファン４１の入側に位置するよう排ガス管３９に設けられた制御弁である。
【００３７】
４３は流動層燃焼炉３５上部の内圧を検出するための圧力計であり、圧力計４３により検出された圧力を基として制御弁４２の開度の調整を行い得るようになっている。
【００３８】
又、４４は原料供給管２８のガス化炉本体２１接続部近傍頂部、すなわち、原料供給管２８の原料出口近傍頂部に接続されて上方に延在すると共に曲折して水平方向へ延在する抽気管、４５は抽気管４４先端に接続された抽気ファン、４６は抽気ファン４５の入側において、抽気管４４に接続された制御弁である。又、４６は原料供給管２８の抽気管４４接続部近傍に接続した圧力計であって、該圧力計４６により検出した圧力を基に制御弁４７の開度を調整し得るようになっている。
【００３９】
次に、上記図示例の作用について説明する。
上記ガス化炉においては、下面からボックス部２１ａ内に導入された、水蒸気Ｖ及び空気Ａといったガス化剤は、ガス化炉本体２１内に供給されるため、ガス化炉本体１内においては砂等の流動媒体が流動して流動層２２が形成されている。而して、原料ホッパ２７からロータリバルブ２９により切出された原料Ｍは、原料供給管２８を通ってガス化炉本体２１の第一室２４側の流動層２２の上部に供給され、水蒸気Ｖ及び空気Ａにより流動化されている流動層２２に混入する。
【００４０】
ガス化炉本体２１の第一室２４側の流動層２２に供給された原料Ｍは、流動層２２の流動媒体により加熱されて水分が除去され、水分が除去された原料Ｍは第一室２４の圧力により分離壁２３下部の連通部２６を潜るように通って流動層２２内に混合され、第二室２５に導かれる。
【００４１】
又、流動層２２の第二室２５に導かれた原料Ｍは、更に流動層２２内に混合されて約８００℃の高温の流動媒体の熱により、水蒸気Ｖの存在の下で還元反応により水素（Ｈ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、メタン（ＣＨ４）等が混在したガス化ガスとなる。
【００４２】
一方、ガス化ガス取出しファン３２が駆動されているため、ガス化炉本体２１内で生成されたガス化ガスＧは、ガス化ガス管３０に取出され、ガス精製装置３１で精製されたうえ、制御弁３３において所定圧力に制御され、ガス化ガス取出しファン３２により更に下流へ送給される。
【００４３】
ガス化炉本体２１の第二室２５内の圧力は圧力計３４により検出されて制御弁３３を制御することによりガス化ガス取出しファン３２下流へ送給されるガス化ガスＧの圧力が所定の圧力になるよう制御が行なわれる。
【００４４】
又、ガス化炉本体２１の流動層２２を形成する第二室２５内の流動媒体及び未燃のチャーＳは、オーバフロー管３６を通って流動層燃焼炉３５の下部に送給され、流動層燃焼炉３５下部のボックス部３５ａから供給される空気Ａにより同伴されて流動層燃焼炉３５内を上昇し、流動媒体内の未燃のチャーが燃焼して高温の燃焼ガスＧｂが得られる。而して、流動層燃焼炉３５の上端に到達した燃焼ガスＧｂは図示してない管路を通って分離器３７の上端に対し接線方向から当該分離器３７内に導入され、流動媒体及び未燃のチャーＳが燃焼ガスＧｂから分離され、分離された流動媒体及びチャーＳは降下管３８を降下してガス化炉本体２１における第二室２５の流動層２２へ戻される。
【００４５】
分離器３７で流動媒体及びチャーを分離された燃焼ガスは、排ガスＧｅｘとして排ガス管３９へ送給され、ガス精製装置４０で精製されたうえ、制御弁４２で所定の圧力に制御され、排ガス排出ファン４１により更に後工程へ送給される。
【００４６】
流動層燃焼炉３５内の圧力は圧力計４３により検出されて制御弁４２を制御することにより排ガス排出ファン４１下流へ送給される排ガスＧｅｘの圧力が所定の圧力になるよう制御が行なわれる。
【００４７】
而して、上述したようにガス化ガスＧを生成させる運転が行なわれる際には、原料ホッパ２７からはロータリバルブ２９により切出された原料Ｍが、連続的に原料供給管２８を通ってガス化炉本体２１へ供給されている。この際、原料供給管２８内の圧力はゼロ又は微負圧に設定されており、この圧力を維持している場合は、制御弁４６は閉止している。
【００４８】
而して、流動層２２での原料Ｍの燃焼やガス化により発生した水蒸気やタール或は一酸化炭素といったガスＧｒが、ガス化炉本体２１の第一室２４から原料供給管２８内へ流入し、圧力計４６で検出した圧力が上昇して設定圧に対し変化すると、検出した圧力と設定圧との偏差に対応して圧力計４６から制御弁４７に指令が与えられて制御弁４７は所定の開度に制御される。
【００４９】
このため、駆動されている抽気ファン４５により、原料供給管２８内へ流入した水蒸気、タール、一酸化炭素といったガスＧｒは抽気管４４内へ抽気され、制御弁４７を経て抽気ファン４５から後工程へ送給される。原料供給管２８内の圧力がゼロ或は微負圧となるよう制御を行なうのは、原料供給管２８内に滞留するガスが多くならないようにするためである。
【００５０】
本図示例においても、石炭、バイオマス、廃プラスチック材、下水汚泥等の各種含水有機物を原料Ｍとして用いても、発生した水蒸気やタール、一酸化炭素は抽気管４４から排出されるため、水蒸気やタールが原料供給管２８内壁において凝縮することがなく、従って、原料供給管２８が原料Ｍにより閉塞することを防止することができ、しかも発生した一酸化炭素等が原料供給管２８を逆流して気密性の弱い場所、例えばロータリバルブ２９の軸シール部から外部へ漏洩することもないため、システムの信頼性が向上する。
【００５１】
図４は本発明を実施する形態の第三例であり、炉設備である二塔式ガス化炉の構成は図３に示すものと同一であり、図中、図３と同一の符号のものは同一のものを示す。又、二塔式ガス化炉自体の運転は図３のものと同様に行なわれるため、詳しい説明は省略する。
【００５２】
而して、本発明の特徴とするところは、原料供給管２８のガス化炉本体２１側基端部に接続した抽気管４４をガス化炉本体２１の第二室２５に連通させて、図３に示す抽気ファン４５を省略した点である。ガス化炉本体２１の第二室２５内はガス化ガス取出しファン３２により吸引されて負圧に保持されているため、流動層２２での原料Ｍの燃焼やガス化によりガス化炉本体２１の第一室２４内で発生した水蒸気やタール或は一酸化炭素といったガスＧｒが、ガス化炉本体２１の第一室２４から原料供給管２８内へ流入し、圧力計４６で検出した圧力が上昇して設定圧に対して変化すると、検出した圧力と設定圧との偏差に対応して圧力計４６から制御弁４７に指令が与えられて制御弁４７は所定の開度に制御される。
【００５３】
このため、原料供給管２８内へ流入した水蒸気、タール、一酸化炭素といったガスＧｒは、ガス化炉本体２１の第二室２５内の負圧により吸引されて抽気管４４内へ抽気され、制御弁４７を通り抽気管４４を経て第二室２５内に導入され、更に流動層２２の流動媒体により分解されてガス化ガスとなり、ガス化ガス管３０へ送給される。この際、ガス化ガス管３０に取出されるガス化ガスＧの圧力制御は図３の例と同様にして行なわれる。
【００５４】
本図示例においても、前記図示例と同様の作用効果を生じるが、加えて、抽気管４４内に流入した水蒸気、タール、一酸化炭素といったガスＧｂを有効活用できる。
【００５５】
図５は本発明を実施する形態の第四例であり、炉設備である二塔式ガス化炉の構成は図３、４に示すものと同一であり、図中、図３、図４と同一の符号のものは同一のものを示す。又、二塔式ガス化炉自体の運転は図３、図４のものと同様に行なわれるため、詳しい説明は省略する。
【００５６】
而して、本発明の特徴とするところは、基端を原料供給管２８のガス化炉本体２１側基端部に接続した抽気管４４の先端を流動層燃焼炉３５の中間部に連通させて、図３に示す抽気ファン４５を省略した点である。又、流動層燃焼炉３５内は排ガス排出ファン４１により吸引されて負圧に保持されている。而して、流動層２２での原料Ｍの燃焼やガス化によりガス化炉本体２１の第一室２４内で発生した水蒸気やタール或は一酸化炭素といったガスＧｒが、ガス化炉本体２１の第一室２４から原料供給管２８内へ流入し、圧力計４６で検出した圧力が上昇して設定圧に対し変化すると、検出した圧力と設定圧との偏差に対応して圧力計４６から制御弁４７に指令が与えられて制御弁４７は所定の開度に制御される。
【００５７】
このため、原料供給管２８内へ流入した水蒸気やタール或は一酸化炭素といったガスＧｒは抽気管４４へ抽気され、抽気管４４を通って流動層燃焼炉３５内へ流入し、燃焼ガスＧｂの熱により燃焼して燃焼ガス及び流動媒体と共に流動層燃焼炉３５頂部から分離器３７へ導入され、分離器３７で未燃のチャーや流動媒体Ｓが分離されたガスは、前述の通り、排ガスＧｅｘとして排ガス管３９を通り後工程へ送給される。
【００５８】
流動層燃焼炉３５内の抽気管４４接続部近傍は、原料供給管２８内に流入した水蒸気やタール或は一酸化炭素といったガスＧｒを抽気管４４を介して流動層燃焼炉３５内に導入するために所定の負圧に制御する必要があるが、これは圧力計４３で検出した流動層燃焼炉３５内の圧力が所定の負圧となるよう、制御弁４２の開度を制御することにより行なわれる。
【００５９】
本図示例においても図３、図４の例と同様の作用効果を奏し得る他、ガスＧｒを流動層燃焼炉３５での燃料としても活用できる。
【００６０】
図６、図７は本発明を実施する形態の第五例であり、炉設備である二塔式ガス化炉の構成は図３〜図５に示すものと同一であり、図中、図３〜図５と同一の符号のものは同一のものを示す。又、二塔式ガス化炉自体の運転は図３〜図５のものと同様に行なわれるため、説明は省略する。
【００６１】
而して、本図示例の特徴とするところは、ガス化炉本体２１の第一室２４近傍において、原料供給管２８の頂部に基端を接続された抽気管４４は、ガス化炉本体２１の上面に当接された状態で、ガス化炉本体２１に沿い敷設され、先端を第二室２５内に連通されている。この場合、抽気管４４はガス化炉本体２１内の熱により加熱されるため、保温や加熱のための手段を別個に設ける必要がない。
【００６２】
而して、流動層２２での原料Ｍの燃焼やガス化によりガス化炉本体２１の第一室２４で発生した水蒸気やタール或は一酸化炭素といったガスＧｒは、ガス化炉本体２１の第二室２５の負圧によりガス化炉本体２１の第一室２４から原料供給管２８内へ流入し、原料供給管２８から抽気管４４に抽気され、抽気管４４を経てガス化炉本体２１の第二室２５へ送給される。第二室２５へ送給されたガスＧｒは、図４の例の場合と同様にして第二室２５でガス化ガスＧとなり、ガス化ガス管３０へ取出される。
【００６３】
本図示例においても前述した図示例と同様な作用効果を奏することができるうえ、装置がシンプルとなる。
【００６４】
なお、本発明の炉設備においてはガス化ガスを製造する一塔式或は二塔式の流動層炉について説明したが、固定層炉、キルン炉、ストーカ炉に対しても適用できること、圧力計はガス圧力を検出する機能以外に、制御弁の開度を制御する機能も備えていること、その他、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。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態の第一例を説明するための図である。
【図２】図１の原料供給管及び抽気管の変形例である。
【図３】本発明の実施の形態の第二例を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態の第三例を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態の第四例を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態の第五例を説明するための概略平面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ方向矢視図である。
【図８】従来の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ ガス化炉本体（炉本体）
２ 流動層
４ 原料供給管
４ａ フード
６ ガス化ガス管
１１ 抽気管
１１ａ 抽気管垂直部（垂直部）
１１ｂ 抽気管水平部（水平部）
１２ 抽気ファン
１３ 制御弁
１４ 圧力計（圧力検出手段）
２１ ガス化炉本体（炉本体）
２２ 流動層
２３ 分離壁
２４ 第一室
２５ 第二室
２８ 原料供給管
３５ 流動層燃焼炉
３６ 降下管
３７ 分離器
３８ 降下管
４４ 抽気管
４５ 抽気ファン
４６ 圧力計（圧力検出手段）
４７ 制御弁
Ｍ 原料
Ｇｂ 燃焼ガス
Ｇｒ 水素、タール、一酸化炭素といったガス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉本体に石炭、バイオマス、廃プラスチック材、下水汚泥といった含水有機物を含む原料を供給するための原料供給管と、該原料供給管の原料出口部近傍に接続されて、前記炉本体で生じたガスを抽気する抽気管とを備えたことを特徴とする炉設備。
【請求項２】
抽気管に接続された抽気ファンを備えた請求項１に記載の炉設備。
【請求項３】
原料供給管内の圧力を検出するための圧力検出手段と、前記抽気管に接続されると共に前記圧力検出手段で検出された原料供給管内の圧力が所定の圧力に保持されるよう制御する制御弁を備えた請求項１又は２に記載の炉設備。
【請求項４】
炉本体は、内部に流動層が形成されるガス化炉本体である請求項１乃至３の何れかに記載の炉設備。
【請求項５】
炉本体は、内部に固定層が形成されるガス化炉本体である請求項１乃至３の何れかに記載の炉設備。
【請求項６】
炉本体は、前記原料供給管が直接連接される第一室と、該第一室に連通する第二室とを備えた請求項１乃至５の何れかに記載の炉設備。
【請求項７】
前記炉本体の第二室から導入された流動媒体に含まれる未燃のチャーを燃焼させる流動層燃焼炉と、該流動層燃焼炉で得られた燃焼ガス中の流動媒体及び未燃のチャーを分離して降下管を介し炉本体の第二室に戻す分離器を備えた請求項４又は６に記載の炉設備。
【請求項８】
抽気管の先端は炉本体の第二室に連通する請求項６又は７に記載の炉設備。
【請求項９】
抽気管の先端は流動層燃焼炉に連通する請求項６又は７に記載の炉設備。
【請求項１０】
抽気管は、原料供給管に接続された垂直部と、該垂直部に接続される水平部とを備え、垂直部の断面積は水平部の断面積よりも大きく形成されている請求項１乃至９記載の炉設備。
【請求項１１】
抽気管は、原料供給管の頂部に形成されて原料供給管側から離反するにつれ縮径されるフードに接続されている請求項１０に記載の炉設備。
【請求項１２】
抽気管は、炉本体の上面に沿い延びてその先端は炉本体の第二室に連通している請求項１に記載の炉設備。
【請求項１３】
前記抽気管を保温するか、加温することにより、当該抽気管内において水蒸気、タール、一酸化炭素といったガスが凝縮しないよう構成した請求項１乃至１２の何れかに記載の炉設備。
【請求項１】
炉本体に石炭、バイオマス、廃プラスチック材、下水汚泥といった含水有機物を含む原料を供給するための原料供給管と、該原料供給管の原料出口部近傍に接続されて、前記炉本体で生じたガスを抽気する抽気管とを備えたことを特徴とする炉設備。
【請求項２】
抽気管に接続された抽気ファンを備えた請求項１に記載の炉設備。
【請求項３】
原料供給管内の圧力を検出するための圧力検出手段と、前記抽気管に接続されると共に前記圧力検出手段で検出された原料供給管内の圧力が所定の圧力に保持されるよう制御する制御弁を備えた請求項１又は２に記載の炉設備。
【請求項４】
炉本体は、内部に流動層が形成されるガス化炉本体である請求項１乃至３の何れかに記載の炉設備。
【請求項５】
炉本体は、内部に固定層が形成されるガス化炉本体である請求項１乃至３の何れかに記載の炉設備。
【請求項６】
炉本体は、前記原料供給管が直接連接される第一室と、該第一室に連通する第二室とを備えた請求項１乃至５の何れかに記載の炉設備。
【請求項７】
前記炉本体の第二室から導入された流動媒体に含まれる未燃のチャーを燃焼させる流動層燃焼炉と、該流動層燃焼炉で得られた燃焼ガス中の流動媒体及び未燃のチャーを分離して降下管を介し炉本体の第二室に戻す分離器を備えた請求項４又は６に記載の炉設備。
【請求項８】
抽気管の先端は炉本体の第二室に連通する請求項６又は７に記載の炉設備。
【請求項９】
抽気管の先端は流動層燃焼炉に連通する請求項６又は７に記載の炉設備。
【請求項１０】
抽気管は、原料供給管に接続された垂直部と、該垂直部に接続される水平部とを備え、垂直部の断面積は水平部の断面積よりも大きく形成されている請求項１乃至９記載の炉設備。
【請求項１１】
抽気管は、原料供給管の頂部に形成されて原料供給管側から離反するにつれ縮径されるフードに接続されている請求項１０に記載の炉設備。
【請求項１２】
抽気管は、炉本体の上面に沿い延びてその先端は炉本体の第二室に連通している請求項１に記載の炉設備。
【請求項１３】
前記抽気管を保温するか、加温することにより、当該抽気管内において水蒸気、タール、一酸化炭素といったガスが凝縮しないよう構成した請求項１乃至１２の何れかに記載の炉設備。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１２６８８２（Ｐ２００９−１２６８８２Ａ）
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３００４１３（Ｐ２００７−３００４１３）
【出願日】平成１９年１１月２０日（２００７．１１．２０）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２０日（２００７．１１．２０）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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