集塵装置一体型ガス化炉
【課題】 設備コストを低減でき、またタールトラブルが起こりにくく、装置の起動時間を短縮できる集塵装置一体型ガス化炉を提供する。
【解決手段】 フリーボード部２ｄの側周壁上端部に、小型のサイクロン５が半径方向に延設された導入管５ａで接続され、サイクロン５の下端中央部からチャーや灰分の排出管５ｂが耐火断熱材壁３を貫通してガス化炉１の外方へ延設されている。サイクロン５の上端中央部より上方に排ガス筒５ｃが延設されている。炉本体２上部の半径方向に間隔をあけて複数の筒状フィルタ８を放射状に配設する。外側炉ケーシング４内の空間部４ａにおいて耐火断熱材壁３の上面３ａを一端から他端に下向きにかけて傾斜させ、その最下位置にチャーや灰分の排出管６を外側炉ケーシング４を貫通して配設している。外側炉ケーシング４の頂面には、清浄ガスの排ガス筒７を貫通して上方へ延設している。
【解決手段】 フリーボード部２ｄの側周壁上端部に、小型のサイクロン５が半径方向に延設された導入管５ａで接続され、サイクロン５の下端中央部からチャーや灰分の排出管５ｂが耐火断熱材壁３を貫通してガス化炉１の外方へ延設されている。サイクロン５の上端中央部より上方に排ガス筒５ｃが延設されている。炉本体２上部の半径方向に間隔をあけて複数の筒状フィルタ８を放射状に配設する。外側炉ケーシング４内の空間部４ａにおいて耐火断熱材壁３の上面３ａを一端から他端に下向きにかけて傾斜させ、その最下位置にチャーや灰分の排出管６を外側炉ケーシング４を貫通して配設している。外側炉ケーシング４の頂面には、清浄ガスの排ガス筒７を貫通して上方へ延設している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマス（農業生産物、木材、植物などの生物資源）のうち主に、製材所木屑、建設発生木材、間伐材などの木質系バイオマスを燃料として流動層でガス化し、この発生ガスを例えば、ガスタービン、ガスエンジン等の発電装置に送って発電に利用できる集塵装置一体型ガス化炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のガス化炉は、従来、バイオマスを炉内に投入してガス化し、一酸化炭素や水素等の可燃性ガスを含む生成ガスを発生させ、ガス化炉に接続されるサイクロンやフィルタなどの除塵装置で生成ガス中に含まれるチャーや灰分等のダスト分を除塵して清浄なガスとし、ガスタービン、ガスエンジンなどの発電装置に供給する構造が一般的である。つまりサイクロンやフィルタなどの除塵装置がガス化炉とは別個に設置され、配管ダクトにより接続する構造からなっている。
【０００３】
その他の先行技術に、加圧循環流動床反応器において、反応器室、遠心分離器、およびフィルタを組み合わせた構造体を圧力容器内に設けた構造のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置は、遠心分離器およびフィルタを共通の圧力容器内に設けることにより、圧力容器の小型化を図り、製造コストを削減することを意図している。
【０００４】
また、粒子の同伴されたガスの流れが内部に形成される第１の室と、この第１の室に隣接して一体に形成された第２の室と、前記第１の室の内部に設置された、前記ガスに同伴された粒子と前記ガスとを分離する粒子・ガス分離装置とを備え、分離された粒子を前記第２の室に導入するように構成されたガス反応装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この装置は、粒子・ガス分離装置を流動床ガス化炉内に設置したことで、サイクロンを炉外に設置した場合に発生するサイクロンからの外気への放熱がなく、サイクロンへ可燃ガスを導く外部配管およびサイクロンからガス化炉（室）に分離した粒子を導く外部配管がそれぞれ不要になるので、放熱損失および温度低下をそれぞれ減少させられる。したがって、温度が低下することにより析出するタール分等の液状物質がガス中に含まれている場合に、温度低下によるトラブル要因を排除できる。
【特許文献１】特表平９−５００３２３号公報（明細書１１頁〜１５頁および図４・図１４）
【特許文献２】特開２００３−１７２５０１（段落番号０００５・０００６および図１・図５ ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の特許文献１あるいは特許文献２に記載の装置では、下記のような点で改良すべき余地がある。
【０００６】
１）特許文献１記載の装置は、圧力容器本体からの放熱損失が大きく、またサイクロンと一体型のフィルタが円周方向の一箇所にしか備えられておらず、サイクロン・フィルタに接していない反応器部分からの放熱熱量を有効に回収できない。また、炉全体を圧力容器で構成しているので、設備コストが高く、装置の起動時間が長い。
【０００７】
２）特許文献２記載の装置は、ガス化炉内にサイクロンしか設けられていないために、集塵装置が炉外に別途必要で、熱損失が大きく、設備コストが高くなる。また、流動床式のガス化炉であるため、構造上から装置の起動時間が長い。
【０００８】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、ガス化炉のフリーボード部とサイクロンや高温フィルタなどの集塵装置を一体化することにより構造を簡略化して設備コストを低減でき、またタールトラブルがなく、装置の起動時間を短縮できる集塵装置一体型ガス化炉を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために本発明にかかる集塵装置一体型ガス化炉は、バイオマスを燃料として炉本体内でガス化し、この生成ガスを除塵して供給するガス化炉において、
前記炉本体上部のフリーボード部の周囲を耐火断熱構造を有する外側炉ケーシングにより覆って密閉するとともに、前記炉本体上部のフリーボード部と前記外側炉ケーシング間にサイクロンまたは高温フィルタの少なくとも一方を組み込んで前記炉本体と一体化構造にしたことを特徴とするものである。
【００１０】
上記の構成を有する集塵装置一体型ガス化炉によれば、炉本体内に供給されるバイオマスが流動層等で部分燃焼され、ガス化されたガスがサイクロンまたは高温フィルタの少なくとも一方により除塵され、ガスタービンやガスエンジンなどへ供給される。除塵装置が炉本体と一体化構造になっているため、炉の外部に除塵装置を備えた装置に比べて除塵装置と接続するための配管ダクトが不要で構造が簡単になり、また圧力容器の容積を最小限に抑えることができるので、設備コストが低減される。しかも配管ダクトからの放熱による熱損失がないので、起動時間が短縮され、ＤＳＳ(Daily Start and Stop)運転に好適である。
【００１１】
請求項２に記載のように、前記炉本体上部の生成ガス出口にサイクロンを接続し、このサイクロンで除塵した出口ガスを前記外側炉ケーシング内周壁に沿わせて旋回させ除塵するように構成することができる。
【００１２】
請求項２記載の集塵装置一体型ガス化炉によれば、炉本体内でガス化された生成ガスに含まれるチャーや灰分のうち粒径の大きなものが、出口のサイクロンで除塵された後、サイクロンから排出される生成ガスが外側炉ケーシング内周壁に沿って強い旋回流となり、粒径の小さなチャーや灰分が除塵され、除塵効率が向上し、清浄化されたガスがガスタービンやガスエンジンなどに供給される。
【００１３】
請求項３に記載のように、前記高温フィルタに筒状メッシュフィルタを使用するとともに、前記外側炉ケーシング内の前記炉本体上部周囲の円周方向に間隔をあけて複数の筒状メッシュフィルタを放射状に配設することが好ましい。
【００１４】
請求項３記載の集塵装置一体型ガス化炉によれば、炉本体上部のフリーボード部からの放熱を周囲の筒状メッシュフィルタが吸収し、フィルタ温度の上昇熱量として有効に利用できるので、各フィルタの温度上昇が速く、タール付着によるトラブルが生じず、装置の起動時間が短縮される。また、前記外側炉ケーシングをフリーボード部より拡径したので、生成ガスの速度が低下し、生成ガスに含まれるチャーや灰分のうち粒径の大きなものが分離され、粒径の小さなものがフィルタで除塵される。
【００１５】
請求項４に記載のように、前記外側炉ケーシングの側周壁を空間部を設けた二重壁構造にし、前記空間部内に空気を充填するかまたは断熱材（例えばグラスウール）を充填するか、あるいは前記空間部内を真空にするかすることができる。
【００１６】
請求項４記載の集塵装置一体型ガス化炉によれば、従来の一般的なキャスタブル耐火断熱材を外側炉ケーシングに用いる場合に比べて、断熱性能が向上し、蓄熱容量も小さくな
るため、装置起動時の各フィルタの温度が速やかに高温に達するとともに、各フィルタ周囲の外側炉ケーシング内壁の温度がすぐに上昇するので、各フィルタの温度が均一になり、タールトラブルが発生しない。
【００１７】
請求項５に記載のように、前記外側炉ケーシングの空間部を加圧するか、加圧して断熱材を充填することができる。
【００１８】
請求項５記載の集塵装置一体型ガス化炉によれば、外側炉ケーシングの空間部を同ケーシング内の圧力と等しくすることにより、前記ケーシング内壁を耐熱部とし、同外壁を耐圧部とすることによって内壁に使用する耐熱金属を薄くできるので、コストダウンが図れる。
【００１９】
請求項６に記載のように、前記炉本体を下部に流動層を備えた流動層炉とし、炉本体の下部周囲を耐火断熱構造を有する下部外側炉ケーシングにより覆って密閉するとともに、前記下部外側炉ケーシングの側周壁を空間部を設けた二重壁構造にし、前記空間部内に空気を充填するかまたは断熱材を充填するか、あるいは前記空間部内を真空にするかすることができる。
【００２０】
請求項６記載の集塵装置一体型ガス化炉によれば、起動時間の短い流動層ガス化炉とすることができる。
【００２１】
請求項７に記載のように、前記下部外側炉ケーシングの空間部を加圧するか、加圧して断熱材を充填することができる。
【００２２】
請求項７記載の集塵装置一体型ガス化炉によれば、炉本体下部の流動層周囲の下部外側炉ケーシングの空間部を同ケーシング内の圧力と等しくすることにより、前記ケーシング内壁を耐熱部とし、同外壁を耐圧部とすることによって内壁に使用する耐熱金属を薄くできるので、コストダウンが図れる。
【００２３】
請求項８に記載のように、前記炉ケーシングの外周壁に通気孔を設けることができる。
【００２４】
請求項８記載の集塵装置一体型ガス化炉の構成とすることにより、前記空間部内の温度が上昇しても内圧が上がらないので、外周壁の厚みを薄くすることができる。
【００２５】
請求項９に記載のように、前記炉ケーシングの外周壁の一部を蛇腹構造の熱伸縮部にすることができる。
【００２６】
請求項９記載の集塵装置一体型ガス化炉の構成にすることにより、内外周壁の温度差が生じて両方の周壁に伸長長さまたは収縮長さに差ができても外周壁の熱伸縮部でその差を吸収することができる。
【００２７】
請求項１０に記載のように、前記外周壁の通気孔に加圧空気の供給管を圧力調整バルブを介して接続することができる。
【００２８】
請求項１０記載の集塵装置一体型ガス化炉の構成にすることにより、前記空間部の内圧を前記外側炉ケーシングの内圧と等しくなるように加圧できるので、内周壁を耐熱構造にし外周壁を耐圧構造にすることで内周壁を薄くすることができる。
【００２９】
請求項１１に記載のように、前記外側炉ケーシングの内側に一定の隙間をあけて円筒状内周壁体を設置し、前記隙間に前記炉本体で生成したガスを充填するか、あるいは断熱材
を充填するかすることができる。
【００３０】
請求項１１に記載の集塵装置一体型ガス化炉によれば、外側炉ケーシングの空間部を同ケーシング内の圧力と等しくすることにより、前記円筒状内周壁体を耐熱部とし、外側炉ケーシングを耐圧部とすることによって円筒状内周壁体に使用する耐熱金属を薄くできるので、コストダウンが図れる。
【００３１】
請求項１２に記載のように、前記炉本体を下部に流動層を備えた流動層炉とし、炉本体の下部周囲を耐火断熱構造を有する下部外側炉ケーシングにより覆って密閉するとともに、前記下部外側炉ケーシングの内側に一定の隙間をあけて円筒状内周壁体を設置し、前記隙間に前記炉本体で生成したガスを充填するか、あるいは断熱材を充填するかすることができる。
【００３２】
請求項１２に記載の集塵装置一体型ガス化炉によれば、炉本体下部の流動層周囲の下部外側炉ケーシングと円筒状内周壁体との隙間を同円筒状内壁体内の圧力と等しくすることにより、前記内周壁体を耐熱部とし、前記ケーシングを耐圧部とすることによって内周壁体に使用する耐熱金属を薄くできるので、コストダウンが図れる。
【発明の効果】
【００３３】
上記したとおり本発明の集塵装置一体型ガス化炉には、次のような優れた効果がある。
【００３４】
すなわち、ガス化炉本体とサイクロンや高温フィルタなどの集塵装置を一体化構造としたことにより、配管ダクトを省いて構造を簡略化でき、設備コストを低減でき、熱損失が低減され、またタールトラブルが起こらず、装置の起動時間が短縮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明にかかる集塵装置一体型ガス化炉の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３６】
図１（ａ）は集塵装置一体型ガス化炉の実施例１を示す中央縦断面図で、一部を省略して表し、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線矢視図である。
【００３７】
図１に示すように、本例の集塵装置一体型ガス化炉１は加圧流動層ガス化炉で、このガス化炉１内に炉本体２を備えている。炉本体２の下部は、流動層部２ａ（図６参照）に構成されて砂などの流動媒体ｍが収容され、底部から分散板２ｇを通して流入する空気により流動媒体ｍが流動化される。流動層部２ａにはバイオマスの投入口２ｅを備えた燃料供給部２ｂが設けられ、投入口２ｅから投入されるバイオマスが流動媒体ｍとともに流動化され部分燃焼されることにより、ガス化されて生成ガスが発生する。流動層部２ａと炉本体上部のフリーボード部２ｄとは、上方に向け口径を漸次拡径したテーパー状拡径部２ｃで接続されている。本例の場合、流動層部２ａからフリーボード部２ｄの下部にかけて炉本体２外周面が耐火断熱材壁３で周囲が一体に被覆されており、フリーボード部２ｄの上下方向の中間部から上部は鋼鉄製の炉壁が露呈し、その周囲を頂部も含み円筒状の外側炉ケーシング４で囲繞している。この外側炉ケーシング４は、本例では耐火断熱材壁で形成されている。
【００３８】
フリーボード部２ｄの側周壁上端部に、小型のサイクロン５が半径方向に延設された導入管５ａで接続され、サイクロン５の下端中央部からチャーや灰分の排出管５ｂが耐火断熱材壁３を貫通してガス化炉１の外方へ延設されている。一方、サイクロン５の上端中央部より上方に排ガス筒５ｃが延設され、この排ガス筒５ｃのガス出口は、図１（ｂ）のように外側炉ケーシング４の内周壁に沿ってガスＧが旋回流を作るように向きを定めている
。
【００３９】
また、外側炉ケーシング４内の空間部４ａにおいて耐火断熱材壁３の上面３ａを一端から他端に下向きにかけて傾斜させ、その最下位置にチャーや灰分の排出管６を外側炉ケーシング４を貫通して配設している。外側炉ケーシング４の頂面には、清浄ガスの排ガス筒７を貫通して上方へ延設している。これにより、外側炉ケーシング４内の空間部４ａ全体が一種のサイクロンに構成される。
【００４０】
上記のように構成される本実施例の集塵装置一体型ガス化炉１について動作を説明する。
【００４１】
炉本体２内で生成されたガスＧはフリーボード部２ｄ内に移動し、導入管５ａよりサイクロン５内に流入する。ここで、旋回流となってチャーや灰分のうち粒径の大きなものが排出管５ｂから排出され、除塵されたガスが排ガス筒５ｃから外側炉ケーシング４内に排気される。このガスはケーシング４の内周壁に沿って旋回し、サイクロン５では除塵されなかった主に粒径の小さなチャーや灰分が耐火断熱材壁３の上面上で除塵される。こうして除塵された清浄ガスは排ガス筒７から、図示を省略したガスタービン、ガスエンジンなどへ供給される。
【００４２】
図２（ａ）は集塵装置一体型ガス化炉の実施例２を示す中央縦断面図で、一部を省略して表し、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線矢視図である。
【００４３】
図２に示すように、本例の集塵装置一体型ガス化炉１−２は、上記実施例１の集塵装置一体型ガス化炉１と下記の点が相違する。サイクロン５を備えておらず、代わりに多数の円筒状メッシュフィルタ８を備えている。すなわち、図２のようにフリーボード部２ｄの側周壁上端部にガス出口２ｆが半径方向外向きに突設されている。外側炉ケーシング４内の上端部は鋼鉄製の仕切板９により炉本体２と仕切られており、仕切板９の外周部寄りに多数の通気口９ａが円周方向に等間隔に穿設されている。各通気口９ａに円筒状メッシュフィルタ８の上端が装着され、フリーボード部２ｄの周囲を取り巻くように多数の円筒状メッシュフィルタ８が配置されている。メッシュフィルタ８は焼結金属あるいはセラミックなどから形成されている。
【００４４】
以上のようにして実施例２の集塵装置一体型ガス化炉１−２が構成されるが、このガス化炉１−２の動作について説明する。
【００４５】
炉本体２内でバイオマスを部分燃焼することによりガス化されたガスＧは、ガス出口２ｆから外側炉ケーシング４の内周壁に向けて送り出され、図２（ｂ）のようにケーシング４の内周壁に当たって両方向に二分され、それぞれ内周壁に沿って弱い旋回流となって円周方向に流れる。これにより、生成ガスに含まれるチャーや灰分のうち粒径の大きなものが分離され、傾斜上面３ａ上に落下して排出管６から排出される。一方、フリーボード部２ｄの周囲を旋回するガス中のチャーや灰分のうち粒径の小さなものが複数のメッシュフィルタ８によって除塵され、これらのメッシュフィルタ８を通過した清浄ガスが通気口９ａより外側炉ケーシング４内の上端部側へ流入し、排ガス筒７から図示を省略したガスタービンやガスエンジンなどへ供給される。
【００４６】
図３（ａ）は集塵装置一体型ガス化炉の実施例３を示す中央縦断面図で、一部を省略して表し、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線矢視図である。
【００４７】
図３に示すように、本例の集塵装置一体型ガス化炉１−３は、上記実施例１のガス化炉１と下記の点が相違する。すなわち、図３のように、サイクロン５とともに、多数の円筒
状メッシュフィルタ８を備えている。外側炉ケーシング４内の上端部は鋼鉄製の仕切板９により炉本体２と仕切られており、仕切板９の外周部寄りに多数の通気口９ａが円周方向に等間隔に穿設されている。各通気口９ａに円筒状メッシュフィルタ８の上端が装着され、フリーボード部２ｄの周囲を取り巻くように多数の円筒状メッシュフィルタ８が配置されている。本例の場合、サイクロン５の排ガス筒５ｃのガス出口は真上を向いている。
【００４８】
以上のようにして実施例３の集塵装置一体型ガス化炉１−３が構成されるが、このガス化炉１−３の動作について説明する。
【００４９】
炉本体２内でバイオマスを部分燃焼することによりガス化されたガスＧは、サイクロン５でチャーや灰分のうち粒径の大きなものが除塵され、排ガス筒５ｃから外側炉ケーシング４内へ排出される。生成ガスは外側炉ケーシング４内を流れ、粒径の小さなチャーや灰分がが複数のメッシュフィルタ８によって除塵され、これらのメッシュフィルタ８を通過した清浄ガスが通気口９ａより外側炉ケーシング４内の上端部側１０へ流入し、排ガス筒７から図示を省略したガスタービン、ガスエンジンなどへ供給される。
【００５０】
図４（ａ）〜（ｅ）は集塵装置一体型ガス化炉の実施例４〜８を示すフリーボード部２ｄ周辺の中央縦断面図で、一部省略して右半分を表している。
【００５１】
実施例４〜８の各集塵装置一体型ガス化炉１−４〜８は、図４に示すように、外側炉ケーシング４の側周壁を二重壁構造にし内周壁１１と外周壁１２の間に空間部１３を設けている。そして、実施例４のガス化炉１−４では、図４（ａ）のように空間部１３を空気層とし、外周壁１２の一部に通気孔１２ａを穿設して空間部１３内の温度が上昇しても内圧が上がらないようにしている。これにより、空間部１３内の圧力が低下するので、外周壁１２の厚みを薄くできる。また、内周壁１１を耐熱・耐圧壁構造にし、外周壁１２の周囲を保温材１４により被覆している。さらに、外周壁１２の一部を、例えばエキスパンションベローズのような蛇腹構造の熱伸縮部１５にして、内外周壁１１・１２の熱伸縮差を吸収できるようにしている。
【００５２】
実施例５の集塵装置一体型ガス化炉１−５では、図４（ｂ）のように空間部１３内にグラスウールなどの断熱材１６を充填しているが、その他の構成については上記実施例４のガス化炉１−４と共通する。
【００５３】
実施例６の集塵装置一体型ガス化炉１−６では、内周壁１１を耐熱・耐圧壁構造にし、外周壁１２を耐圧構造にして通気孔１２ａを省いた上で、空間部１３内を真空にしている（図４（ｃ）参照）。
【００５４】
実施例７の集塵装置一体型ガス化炉１−７では、図４（ｄ）のように通気孔１２ａまたは新たに孔をあけてその孔（図示せず）に加圧空気の供給管（一端に加圧空気源を接続）１７を圧力調整バルブ１８を介して接続し、空間部１３内圧を外側炉ケーシング４内圧と等しくなるように加圧し、内周壁１１を耐熱構造、外周壁１２を耐圧構造にして内周壁１１を薄くする。また実施例８の集塵装置一体型ガス化炉１−８では、図４（ｅ）のように実施例７の集塵装置一体型ガス化炉１−７において空間部１３に断熱材１６を充填しているが、その他の構成については実施例７のガス化炉１−７と共通する。
【００５５】
なお、上記実施例４〜８の各集塵装置一体型ガス化炉１−４〜８では外側炉ケーシング４の側周壁だけを二重壁構造にし、天井部分は耐火断熱材壁にしているが、天井部分も同様に二重壁構造にすることができることは云うまでもない。
【００５６】
図５（ａ）・（ｂ）は集塵装置一体型ガス化炉の実施例９・１０を示すフリーボード部
２ｄ周辺の中央縦断面図で、一部省略して右半分を表している。
【００５７】
実施例９・１０の各集塵装置一体型ガス化炉１−９・１０は、図５に示すように、外側炉ケーシング４の内側に一定の隙間２０をあけて円筒状内周壁体１９を着脱可能に設置している。実施例９の集塵装置一体型ガス化炉１−９では、隙間２０に円筒状内周壁体１９と仕切板９の間および円筒状内周壁体１９と耐火断熱材壁３の傾斜上面３ａ間のわずかな隙間をとおってきた、ガス化炉本体２で生成したガスを充填している。この充填したガスの隙間２０内での移動を抑えるため、図５（ａ）のように横桟状の邪魔板１９ａを間隔をあけて配設している。また、実施例１０の集塵装置一体型ガス化炉１−１０では、図５（ｂ）のように隙間２０にグラスウール等の断熱材２１を充填している。
【００５８】
図６（ａ）・（ｂ）は集塵装置一体型ガス化炉の実施例１１・１２を示す、炉の上部を省略して表した中央縦断面図である。
【００５９】
実施例１１の集塵装置一体型ガス化炉１−１１では、図６（ａ）に示すように炉本体２の流動層部２ａ、燃料供給部２ｂおよび拡径部２ｃにおいて周囲に耐火断熱材壁３を一体に設ける代わりに、それらの周囲に円筒状の炉ケーシング２２を設けている。そして、この炉ケーシング２２の周囲を保温材２４で被覆している。炉本体２と炉ケーシング２２間の空間部２３は空気層とし、炉ケーシング２２には通気孔２２ａを穿設し、一部を熱伸縮部２５で構成している。なお、風箱２ｈを設けた炉底部の周囲を炉ケーシング２２で覆い、空間部には耐火断熱材２６を充填している。炉底部には風箱２ｈに連通する空気流入口２ｊが設けられ、ここから流入する空気が分散板２ｇを通して流動層部２ａへ送られ、流動媒体ｍを流動化する。
【００６０】
また、実施例１２の集塵装置一体型ガス化炉１−１２では、図６（ｂ）のように通気孔２２ａに加圧空気の供給管２７を圧力調整バルブ２８を介して接続し、空間部２３内圧を炉本体２の内圧と等しくなるように加圧している。
【００６１】
図７は集塵装置一体型ガス化炉の実施例１３を示す、炉の上部を省略して表した中央縦断面図である。図７に示すように、炉本体２の流動層部２ａ、燃料供給部２ｂおよび拡径部２ｃにおいて周囲に一定の隙間２９をあけて円筒状外周壁体３０を着脱可能に設置している。そして、隙間２９にガス化炉本体２で生成したガスを充填している。
【００６２】
なお、上記実施例１１〜１３の集塵装置一体型ガス化炉１−１１〜１３において上記二重壁構造を流動層部２ａだけに適用し、燃料供給部２ｂおよび拡径部２ｃは耐火断熱構造にすることができる。
【００６３】
また、図示は省略するが、上記実施例１１・１２の集塵装置一体型ガス化炉１−１１・１２において、流動層部２ａ、燃料供給部２ｂおよび拡径部２ｃを構成する炉本体２と炉ケーシング２２間の空間部２３にグラスウール等の断熱材を充填したり、その空間部２３を真空にしたりできることは云うまでもない。さらに、炉本体２の下部周囲を耐火断熱構造を有する下部外側炉ケーシングにより覆って密閉するとともに、下部外側炉ケーシング２２の内側に一定の隙間をあけて円筒状内周壁体を設置し、前記隙間に前記炉本体２で生成したガスを充填したり、あるいは断熱材を充填したりすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１（ａ）は集塵装置一体型ガス化炉の実施例１を示す中央縦断面図で、一部を省略して表し、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線矢視図である。
【図２】図２（ａ）は集塵装置一体型ガス化炉の実施例２を示す中央縦断面図で、一部を省略して表し、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線矢視図である。
【図３】図３（ａ）は集塵装置一体型ガス化炉の実施例３を示す中央縦断面図で、一部を省略して表し、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線矢視図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｅ）は集塵装置一体型ガス化炉の実施例４〜８を示すフリーボード部２ｄ周辺の中央縦断面図で、一部省略して右半分を表している。
【図５】図５（ａ）・（ｂ）は集塵装置一体型ガス化炉の実施例９・１０を示すフリーボード部２ｄ周辺の中央縦断面図で、一部省略して右半分を表している。
【図６】図６（ａ）・（ｂ）は集塵装置一体型ガス化炉の実施例１１・１２を示す、炉の上部を省略して表した中央縦断面図である。
【図７】本発明の集塵装置一体型ガス化炉の実施例１３を示す、炉の上部を省略して表した中央縦断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１・１−２〜１３ 集塵装置一体型ガス化炉
２ 炉本体
２ａ流動層部
２ｂ燃料供給部
２ｃ拡径部
２ｄフリーボード部
２ｅバイオマス投入口
２ｈ風箱
２ｊ空気流入口
２ｇ分散板
３ 耐火断熱材壁
４ 外側炉ケーシング
５ サイクロン
５ａ導入管
５ｂチャーや灰分の排出管
５ｃ排ガス筒
７ 排ガス筒
８ メッシュフィルタ（高温フィルタ）
９ 仕切板
９ａ通気口
１０ 炉上端部
１１ 内周壁
１２ 外周壁
１３ 空間部
１４ 保温材
１５ 熱伸縮部
１６ 断熱材
１９ 円筒状内周壁体
１９ａ邪魔板
２０・２９ 隙間
２１ 断熱材
２２ 円筒状炉ケーシング
２３ 空間部
２４ 保温材
２５ 熱伸縮部
２６ 耐火断熱材
２７ 加圧空気供給管
２８ 圧力調整バルブ
３０ 円筒状外周壁体
ｍ 流動媒体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマス（農業生産物、木材、植物などの生物資源）のうち主に、製材所木屑、建設発生木材、間伐材などの木質系バイオマスを燃料として流動層でガス化し、この発生ガスを例えば、ガスタービン、ガスエンジン等の発電装置に送って発電に利用できる集塵装置一体型ガス化炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のガス化炉は、従来、バイオマスを炉内に投入してガス化し、一酸化炭素や水素等の可燃性ガスを含む生成ガスを発生させ、ガス化炉に接続されるサイクロンやフィルタなどの除塵装置で生成ガス中に含まれるチャーや灰分等のダスト分を除塵して清浄なガスとし、ガスタービン、ガスエンジンなどの発電装置に供給する構造が一般的である。つまりサイクロンやフィルタなどの除塵装置がガス化炉とは別個に設置され、配管ダクトにより接続する構造からなっている。
【０００３】
その他の先行技術に、加圧循環流動床反応器において、反応器室、遠心分離器、およびフィルタを組み合わせた構造体を圧力容器内に設けた構造のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置は、遠心分離器およびフィルタを共通の圧力容器内に設けることにより、圧力容器の小型化を図り、製造コストを削減することを意図している。
【０００４】
また、粒子の同伴されたガスの流れが内部に形成される第１の室と、この第１の室に隣接して一体に形成された第２の室と、前記第１の室の内部に設置された、前記ガスに同伴された粒子と前記ガスとを分離する粒子・ガス分離装置とを備え、分離された粒子を前記第２の室に導入するように構成されたガス反応装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この装置は、粒子・ガス分離装置を流動床ガス化炉内に設置したことで、サイクロンを炉外に設置した場合に発生するサイクロンからの外気への放熱がなく、サイクロンへ可燃ガスを導く外部配管およびサイクロンからガス化炉（室）に分離した粒子を導く外部配管がそれぞれ不要になるので、放熱損失および温度低下をそれぞれ減少させられる。したがって、温度が低下することにより析出するタール分等の液状物質がガス中に含まれている場合に、温度低下によるトラブル要因を排除できる。
【特許文献１】特表平９−５００３２３号公報（明細書１１頁〜１５頁および図４・図１４）
【特許文献２】特開２００３−１７２５０１（段落番号０００５・０００６および図１・図５ ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の特許文献１あるいは特許文献２に記載の装置では、下記のような点で改良すべき余地がある。
【０００６】
１）特許文献１記載の装置は、圧力容器本体からの放熱損失が大きく、またサイクロンと一体型のフィルタが円周方向の一箇所にしか備えられておらず、サイクロン・フィルタに接していない反応器部分からの放熱熱量を有効に回収できない。また、炉全体を圧力容器で構成しているので、設備コストが高く、装置の起動時間が長い。
【０００７】
２）特許文献２記載の装置は、ガス化炉内にサイクロンしか設けられていないために、集塵装置が炉外に別途必要で、熱損失が大きく、設備コストが高くなる。また、流動床式のガス化炉であるため、構造上から装置の起動時間が長い。
【０００８】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、ガス化炉のフリーボード部とサイクロンや高温フィルタなどの集塵装置を一体化することにより構造を簡略化して設備コストを低減でき、またタールトラブルがなく、装置の起動時間を短縮できる集塵装置一体型ガス化炉を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために本発明にかかる集塵装置一体型ガス化炉は、バイオマスを燃料として炉本体内でガス化し、この生成ガスを除塵して供給するガス化炉において、
前記炉本体上部のフリーボード部の周囲を耐火断熱構造を有する外側炉ケーシングにより覆って密閉するとともに、前記炉本体上部のフリーボード部と前記外側炉ケーシング間にサイクロンまたは高温フィルタの少なくとも一方を組み込んで前記炉本体と一体化構造にしたことを特徴とするものである。
【００１０】
上記の構成を有する集塵装置一体型ガス化炉によれば、炉本体内に供給されるバイオマスが流動層等で部分燃焼され、ガス化されたガスがサイクロンまたは高温フィルタの少なくとも一方により除塵され、ガスタービンやガスエンジンなどへ供給される。除塵装置が炉本体と一体化構造になっているため、炉の外部に除塵装置を備えた装置に比べて除塵装置と接続するための配管ダクトが不要で構造が簡単になり、また圧力容器の容積を最小限に抑えることができるので、設備コストが低減される。しかも配管ダクトからの放熱による熱損失がないので、起動時間が短縮され、ＤＳＳ(Daily Start and Stop)運転に好適である。
【００１１】
請求項２に記載のように、前記炉本体上部の生成ガス出口にサイクロンを接続し、このサイクロンで除塵した出口ガスを前記外側炉ケーシング内周壁に沿わせて旋回させ除塵するように構成することができる。
【００１２】
請求項２記載の集塵装置一体型ガス化炉によれば、炉本体内でガス化された生成ガスに含まれるチャーや灰分のうち粒径の大きなものが、出口のサイクロンで除塵された後、サイクロンから排出される生成ガスが外側炉ケーシング内周壁に沿って強い旋回流となり、粒径の小さなチャーや灰分が除塵され、除塵効率が向上し、清浄化されたガスがガスタービンやガスエンジンなどに供給される。
【００１３】
請求項３に記載のように、前記高温フィルタに筒状メッシュフィルタを使用するとともに、前記外側炉ケーシング内の前記炉本体上部周囲の円周方向に間隔をあけて複数の筒状メッシュフィルタを放射状に配設することが好ましい。
【００１４】
請求項３記載の集塵装置一体型ガス化炉によれば、炉本体上部のフリーボード部からの放熱を周囲の筒状メッシュフィルタが吸収し、フィルタ温度の上昇熱量として有効に利用できるので、各フィルタの温度上昇が速く、タール付着によるトラブルが生じず、装置の起動時間が短縮される。また、前記外側炉ケーシングをフリーボード部より拡径したので、生成ガスの速度が低下し、生成ガスに含まれるチャーや灰分のうち粒径の大きなものが分離され、粒径の小さなものがフィルタで除塵される。
【００１５】
請求項４に記載のように、前記外側炉ケーシングの側周壁を空間部を設けた二重壁構造にし、前記空間部内に空気を充填するかまたは断熱材（例えばグラスウール）を充填するか、あるいは前記空間部内を真空にするかすることができる。
【００１６】
請求項４記載の集塵装置一体型ガス化炉によれば、従来の一般的なキャスタブル耐火断熱材を外側炉ケーシングに用いる場合に比べて、断熱性能が向上し、蓄熱容量も小さくな
るため、装置起動時の各フィルタの温度が速やかに高温に達するとともに、各フィルタ周囲の外側炉ケーシング内壁の温度がすぐに上昇するので、各フィルタの温度が均一になり、タールトラブルが発生しない。
【００１７】
請求項５に記載のように、前記外側炉ケーシングの空間部を加圧するか、加圧して断熱材を充填することができる。
【００１８】
請求項５記載の集塵装置一体型ガス化炉によれば、外側炉ケーシングの空間部を同ケーシング内の圧力と等しくすることにより、前記ケーシング内壁を耐熱部とし、同外壁を耐圧部とすることによって内壁に使用する耐熱金属を薄くできるので、コストダウンが図れる。
【００１９】
請求項６に記載のように、前記炉本体を下部に流動層を備えた流動層炉とし、炉本体の下部周囲を耐火断熱構造を有する下部外側炉ケーシングにより覆って密閉するとともに、前記下部外側炉ケーシングの側周壁を空間部を設けた二重壁構造にし、前記空間部内に空気を充填するかまたは断熱材を充填するか、あるいは前記空間部内を真空にするかすることができる。
【００２０】
請求項６記載の集塵装置一体型ガス化炉によれば、起動時間の短い流動層ガス化炉とすることができる。
【００２１】
請求項７に記載のように、前記下部外側炉ケーシングの空間部を加圧するか、加圧して断熱材を充填することができる。
【００２２】
請求項７記載の集塵装置一体型ガス化炉によれば、炉本体下部の流動層周囲の下部外側炉ケーシングの空間部を同ケーシング内の圧力と等しくすることにより、前記ケーシング内壁を耐熱部とし、同外壁を耐圧部とすることによって内壁に使用する耐熱金属を薄くできるので、コストダウンが図れる。
【００２３】
請求項８に記載のように、前記炉ケーシングの外周壁に通気孔を設けることができる。
【００２４】
請求項８記載の集塵装置一体型ガス化炉の構成とすることにより、前記空間部内の温度が上昇しても内圧が上がらないので、外周壁の厚みを薄くすることができる。
【００２５】
請求項９に記載のように、前記炉ケーシングの外周壁の一部を蛇腹構造の熱伸縮部にすることができる。
【００２６】
請求項９記載の集塵装置一体型ガス化炉の構成にすることにより、内外周壁の温度差が生じて両方の周壁に伸長長さまたは収縮長さに差ができても外周壁の熱伸縮部でその差を吸収することができる。
【００２７】
請求項１０に記載のように、前記外周壁の通気孔に加圧空気の供給管を圧力調整バルブを介して接続することができる。
【００２８】
請求項１０記載の集塵装置一体型ガス化炉の構成にすることにより、前記空間部の内圧を前記外側炉ケーシングの内圧と等しくなるように加圧できるので、内周壁を耐熱構造にし外周壁を耐圧構造にすることで内周壁を薄くすることができる。
【００２９】
請求項１１に記載のように、前記外側炉ケーシングの内側に一定の隙間をあけて円筒状内周壁体を設置し、前記隙間に前記炉本体で生成したガスを充填するか、あるいは断熱材
を充填するかすることができる。
【００３０】
請求項１１に記載の集塵装置一体型ガス化炉によれば、外側炉ケーシングの空間部を同ケーシング内の圧力と等しくすることにより、前記円筒状内周壁体を耐熱部とし、外側炉ケーシングを耐圧部とすることによって円筒状内周壁体に使用する耐熱金属を薄くできるので、コストダウンが図れる。
【００３１】
請求項１２に記載のように、前記炉本体を下部に流動層を備えた流動層炉とし、炉本体の下部周囲を耐火断熱構造を有する下部外側炉ケーシングにより覆って密閉するとともに、前記下部外側炉ケーシングの内側に一定の隙間をあけて円筒状内周壁体を設置し、前記隙間に前記炉本体で生成したガスを充填するか、あるいは断熱材を充填するかすることができる。
【００３２】
請求項１２に記載の集塵装置一体型ガス化炉によれば、炉本体下部の流動層周囲の下部外側炉ケーシングと円筒状内周壁体との隙間を同円筒状内壁体内の圧力と等しくすることにより、前記内周壁体を耐熱部とし、前記ケーシングを耐圧部とすることによって内周壁体に使用する耐熱金属を薄くできるので、コストダウンが図れる。
【発明の効果】
【００３３】
上記したとおり本発明の集塵装置一体型ガス化炉には、次のような優れた効果がある。
【００３４】
すなわち、ガス化炉本体とサイクロンや高温フィルタなどの集塵装置を一体化構造としたことにより、配管ダクトを省いて構造を簡略化でき、設備コストを低減でき、熱損失が低減され、またタールトラブルが起こらず、装置の起動時間が短縮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明にかかる集塵装置一体型ガス化炉の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３６】
図１（ａ）は集塵装置一体型ガス化炉の実施例１を示す中央縦断面図で、一部を省略して表し、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線矢視図である。
【００３７】
図１に示すように、本例の集塵装置一体型ガス化炉１は加圧流動層ガス化炉で、このガス化炉１内に炉本体２を備えている。炉本体２の下部は、流動層部２ａ（図６参照）に構成されて砂などの流動媒体ｍが収容され、底部から分散板２ｇを通して流入する空気により流動媒体ｍが流動化される。流動層部２ａにはバイオマスの投入口２ｅを備えた燃料供給部２ｂが設けられ、投入口２ｅから投入されるバイオマスが流動媒体ｍとともに流動化され部分燃焼されることにより、ガス化されて生成ガスが発生する。流動層部２ａと炉本体上部のフリーボード部２ｄとは、上方に向け口径を漸次拡径したテーパー状拡径部２ｃで接続されている。本例の場合、流動層部２ａからフリーボード部２ｄの下部にかけて炉本体２外周面が耐火断熱材壁３で周囲が一体に被覆されており、フリーボード部２ｄの上下方向の中間部から上部は鋼鉄製の炉壁が露呈し、その周囲を頂部も含み円筒状の外側炉ケーシング４で囲繞している。この外側炉ケーシング４は、本例では耐火断熱材壁で形成されている。
【００３８】
フリーボード部２ｄの側周壁上端部に、小型のサイクロン５が半径方向に延設された導入管５ａで接続され、サイクロン５の下端中央部からチャーや灰分の排出管５ｂが耐火断熱材壁３を貫通してガス化炉１の外方へ延設されている。一方、サイクロン５の上端中央部より上方に排ガス筒５ｃが延設され、この排ガス筒５ｃのガス出口は、図１（ｂ）のように外側炉ケーシング４の内周壁に沿ってガスＧが旋回流を作るように向きを定めている
。
【００３９】
また、外側炉ケーシング４内の空間部４ａにおいて耐火断熱材壁３の上面３ａを一端から他端に下向きにかけて傾斜させ、その最下位置にチャーや灰分の排出管６を外側炉ケーシング４を貫通して配設している。外側炉ケーシング４の頂面には、清浄ガスの排ガス筒７を貫通して上方へ延設している。これにより、外側炉ケーシング４内の空間部４ａ全体が一種のサイクロンに構成される。
【００４０】
上記のように構成される本実施例の集塵装置一体型ガス化炉１について動作を説明する。
【００４１】
炉本体２内で生成されたガスＧはフリーボード部２ｄ内に移動し、導入管５ａよりサイクロン５内に流入する。ここで、旋回流となってチャーや灰分のうち粒径の大きなものが排出管５ｂから排出され、除塵されたガスが排ガス筒５ｃから外側炉ケーシング４内に排気される。このガスはケーシング４の内周壁に沿って旋回し、サイクロン５では除塵されなかった主に粒径の小さなチャーや灰分が耐火断熱材壁３の上面上で除塵される。こうして除塵された清浄ガスは排ガス筒７から、図示を省略したガスタービン、ガスエンジンなどへ供給される。
【００４２】
図２（ａ）は集塵装置一体型ガス化炉の実施例２を示す中央縦断面図で、一部を省略して表し、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線矢視図である。
【００４３】
図２に示すように、本例の集塵装置一体型ガス化炉１−２は、上記実施例１の集塵装置一体型ガス化炉１と下記の点が相違する。サイクロン５を備えておらず、代わりに多数の円筒状メッシュフィルタ８を備えている。すなわち、図２のようにフリーボード部２ｄの側周壁上端部にガス出口２ｆが半径方向外向きに突設されている。外側炉ケーシング４内の上端部は鋼鉄製の仕切板９により炉本体２と仕切られており、仕切板９の外周部寄りに多数の通気口９ａが円周方向に等間隔に穿設されている。各通気口９ａに円筒状メッシュフィルタ８の上端が装着され、フリーボード部２ｄの周囲を取り巻くように多数の円筒状メッシュフィルタ８が配置されている。メッシュフィルタ８は焼結金属あるいはセラミックなどから形成されている。
【００４４】
以上のようにして実施例２の集塵装置一体型ガス化炉１−２が構成されるが、このガス化炉１−２の動作について説明する。
【００４５】
炉本体２内でバイオマスを部分燃焼することによりガス化されたガスＧは、ガス出口２ｆから外側炉ケーシング４の内周壁に向けて送り出され、図２（ｂ）のようにケーシング４の内周壁に当たって両方向に二分され、それぞれ内周壁に沿って弱い旋回流となって円周方向に流れる。これにより、生成ガスに含まれるチャーや灰分のうち粒径の大きなものが分離され、傾斜上面３ａ上に落下して排出管６から排出される。一方、フリーボード部２ｄの周囲を旋回するガス中のチャーや灰分のうち粒径の小さなものが複数のメッシュフィルタ８によって除塵され、これらのメッシュフィルタ８を通過した清浄ガスが通気口９ａより外側炉ケーシング４内の上端部側へ流入し、排ガス筒７から図示を省略したガスタービンやガスエンジンなどへ供給される。
【００４６】
図３（ａ）は集塵装置一体型ガス化炉の実施例３を示す中央縦断面図で、一部を省略して表し、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線矢視図である。
【００４７】
図３に示すように、本例の集塵装置一体型ガス化炉１−３は、上記実施例１のガス化炉１と下記の点が相違する。すなわち、図３のように、サイクロン５とともに、多数の円筒
状メッシュフィルタ８を備えている。外側炉ケーシング４内の上端部は鋼鉄製の仕切板９により炉本体２と仕切られており、仕切板９の外周部寄りに多数の通気口９ａが円周方向に等間隔に穿設されている。各通気口９ａに円筒状メッシュフィルタ８の上端が装着され、フリーボード部２ｄの周囲を取り巻くように多数の円筒状メッシュフィルタ８が配置されている。本例の場合、サイクロン５の排ガス筒５ｃのガス出口は真上を向いている。
【００４８】
以上のようにして実施例３の集塵装置一体型ガス化炉１−３が構成されるが、このガス化炉１−３の動作について説明する。
【００４９】
炉本体２内でバイオマスを部分燃焼することによりガス化されたガスＧは、サイクロン５でチャーや灰分のうち粒径の大きなものが除塵され、排ガス筒５ｃから外側炉ケーシング４内へ排出される。生成ガスは外側炉ケーシング４内を流れ、粒径の小さなチャーや灰分がが複数のメッシュフィルタ８によって除塵され、これらのメッシュフィルタ８を通過した清浄ガスが通気口９ａより外側炉ケーシング４内の上端部側１０へ流入し、排ガス筒７から図示を省略したガスタービン、ガスエンジンなどへ供給される。
【００５０】
図４（ａ）〜（ｅ）は集塵装置一体型ガス化炉の実施例４〜８を示すフリーボード部２ｄ周辺の中央縦断面図で、一部省略して右半分を表している。
【００５１】
実施例４〜８の各集塵装置一体型ガス化炉１−４〜８は、図４に示すように、外側炉ケーシング４の側周壁を二重壁構造にし内周壁１１と外周壁１２の間に空間部１３を設けている。そして、実施例４のガス化炉１−４では、図４（ａ）のように空間部１３を空気層とし、外周壁１２の一部に通気孔１２ａを穿設して空間部１３内の温度が上昇しても内圧が上がらないようにしている。これにより、空間部１３内の圧力が低下するので、外周壁１２の厚みを薄くできる。また、内周壁１１を耐熱・耐圧壁構造にし、外周壁１２の周囲を保温材１４により被覆している。さらに、外周壁１２の一部を、例えばエキスパンションベローズのような蛇腹構造の熱伸縮部１５にして、内外周壁１１・１２の熱伸縮差を吸収できるようにしている。
【００５２】
実施例５の集塵装置一体型ガス化炉１−５では、図４（ｂ）のように空間部１３内にグラスウールなどの断熱材１６を充填しているが、その他の構成については上記実施例４のガス化炉１−４と共通する。
【００５３】
実施例６の集塵装置一体型ガス化炉１−６では、内周壁１１を耐熱・耐圧壁構造にし、外周壁１２を耐圧構造にして通気孔１２ａを省いた上で、空間部１３内を真空にしている（図４（ｃ）参照）。
【００５４】
実施例７の集塵装置一体型ガス化炉１−７では、図４（ｄ）のように通気孔１２ａまたは新たに孔をあけてその孔（図示せず）に加圧空気の供給管（一端に加圧空気源を接続）１７を圧力調整バルブ１８を介して接続し、空間部１３内圧を外側炉ケーシング４内圧と等しくなるように加圧し、内周壁１１を耐熱構造、外周壁１２を耐圧構造にして内周壁１１を薄くする。また実施例８の集塵装置一体型ガス化炉１−８では、図４（ｅ）のように実施例７の集塵装置一体型ガス化炉１−７において空間部１３に断熱材１６を充填しているが、その他の構成については実施例７のガス化炉１−７と共通する。
【００５５】
なお、上記実施例４〜８の各集塵装置一体型ガス化炉１−４〜８では外側炉ケーシング４の側周壁だけを二重壁構造にし、天井部分は耐火断熱材壁にしているが、天井部分も同様に二重壁構造にすることができることは云うまでもない。
【００５６】
図５（ａ）・（ｂ）は集塵装置一体型ガス化炉の実施例９・１０を示すフリーボード部
２ｄ周辺の中央縦断面図で、一部省略して右半分を表している。
【００５７】
実施例９・１０の各集塵装置一体型ガス化炉１−９・１０は、図５に示すように、外側炉ケーシング４の内側に一定の隙間２０をあけて円筒状内周壁体１９を着脱可能に設置している。実施例９の集塵装置一体型ガス化炉１−９では、隙間２０に円筒状内周壁体１９と仕切板９の間および円筒状内周壁体１９と耐火断熱材壁３の傾斜上面３ａ間のわずかな隙間をとおってきた、ガス化炉本体２で生成したガスを充填している。この充填したガスの隙間２０内での移動を抑えるため、図５（ａ）のように横桟状の邪魔板１９ａを間隔をあけて配設している。また、実施例１０の集塵装置一体型ガス化炉１−１０では、図５（ｂ）のように隙間２０にグラスウール等の断熱材２１を充填している。
【００５８】
図６（ａ）・（ｂ）は集塵装置一体型ガス化炉の実施例１１・１２を示す、炉の上部を省略して表した中央縦断面図である。
【００５９】
実施例１１の集塵装置一体型ガス化炉１−１１では、図６（ａ）に示すように炉本体２の流動層部２ａ、燃料供給部２ｂおよび拡径部２ｃにおいて周囲に耐火断熱材壁３を一体に設ける代わりに、それらの周囲に円筒状の炉ケーシング２２を設けている。そして、この炉ケーシング２２の周囲を保温材２４で被覆している。炉本体２と炉ケーシング２２間の空間部２３は空気層とし、炉ケーシング２２には通気孔２２ａを穿設し、一部を熱伸縮部２５で構成している。なお、風箱２ｈを設けた炉底部の周囲を炉ケーシング２２で覆い、空間部には耐火断熱材２６を充填している。炉底部には風箱２ｈに連通する空気流入口２ｊが設けられ、ここから流入する空気が分散板２ｇを通して流動層部２ａへ送られ、流動媒体ｍを流動化する。
【００６０】
また、実施例１２の集塵装置一体型ガス化炉１−１２では、図６（ｂ）のように通気孔２２ａに加圧空気の供給管２７を圧力調整バルブ２８を介して接続し、空間部２３内圧を炉本体２の内圧と等しくなるように加圧している。
【００６１】
図７は集塵装置一体型ガス化炉の実施例１３を示す、炉の上部を省略して表した中央縦断面図である。図７に示すように、炉本体２の流動層部２ａ、燃料供給部２ｂおよび拡径部２ｃにおいて周囲に一定の隙間２９をあけて円筒状外周壁体３０を着脱可能に設置している。そして、隙間２９にガス化炉本体２で生成したガスを充填している。
【００６２】
なお、上記実施例１１〜１３の集塵装置一体型ガス化炉１−１１〜１３において上記二重壁構造を流動層部２ａだけに適用し、燃料供給部２ｂおよび拡径部２ｃは耐火断熱構造にすることができる。
【００６３】
また、図示は省略するが、上記実施例１１・１２の集塵装置一体型ガス化炉１−１１・１２において、流動層部２ａ、燃料供給部２ｂおよび拡径部２ｃを構成する炉本体２と炉ケーシング２２間の空間部２３にグラスウール等の断熱材を充填したり、その空間部２３を真空にしたりできることは云うまでもない。さらに、炉本体２の下部周囲を耐火断熱構造を有する下部外側炉ケーシングにより覆って密閉するとともに、下部外側炉ケーシング２２の内側に一定の隙間をあけて円筒状内周壁体を設置し、前記隙間に前記炉本体２で生成したガスを充填したり、あるいは断熱材を充填したりすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１（ａ）は集塵装置一体型ガス化炉の実施例１を示す中央縦断面図で、一部を省略して表し、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線矢視図である。
【図２】図２（ａ）は集塵装置一体型ガス化炉の実施例２を示す中央縦断面図で、一部を省略して表し、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線矢視図である。
【図３】図３（ａ）は集塵装置一体型ガス化炉の実施例３を示す中央縦断面図で、一部を省略して表し、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線矢視図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｅ）は集塵装置一体型ガス化炉の実施例４〜８を示すフリーボード部２ｄ周辺の中央縦断面図で、一部省略して右半分を表している。
【図５】図５（ａ）・（ｂ）は集塵装置一体型ガス化炉の実施例９・１０を示すフリーボード部２ｄ周辺の中央縦断面図で、一部省略して右半分を表している。
【図６】図６（ａ）・（ｂ）は集塵装置一体型ガス化炉の実施例１１・１２を示す、炉の上部を省略して表した中央縦断面図である。
【図７】本発明の集塵装置一体型ガス化炉の実施例１３を示す、炉の上部を省略して表した中央縦断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１・１−２〜１３ 集塵装置一体型ガス化炉
２ 炉本体
２ａ流動層部
２ｂ燃料供給部
２ｃ拡径部
２ｄフリーボード部
２ｅバイオマス投入口
２ｈ風箱
２ｊ空気流入口
２ｇ分散板
３ 耐火断熱材壁
４ 外側炉ケーシング
５ サイクロン
５ａ導入管
５ｂチャーや灰分の排出管
５ｃ排ガス筒
７ 排ガス筒
８ メッシュフィルタ（高温フィルタ）
９ 仕切板
９ａ通気口
１０ 炉上端部
１１ 内周壁
１２ 外周壁
１３ 空間部
１４ 保温材
１５ 熱伸縮部
１６ 断熱材
１９ 円筒状内周壁体
１９ａ邪魔板
２０・２９ 隙間
２１ 断熱材
２２ 円筒状炉ケーシング
２３ 空間部
２４ 保温材
２５ 熱伸縮部
２６ 耐火断熱材
２７ 加圧空気供給管
２８ 圧力調整バルブ
３０ 円筒状外周壁体
ｍ 流動媒体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマスを燃料として炉本体内でガス化し、この生成ガスを除塵して供給するガス化炉において、
前記炉本体上部のフリーボード部の周囲を耐火断熱構造を有する外側炉ケーシングにより覆って密閉するとともに、前記炉本体上部のフリーボード部と前記外側炉ケーシング間にサイクロンまたは高温フィルタの少なくとも一方を組み込んで前記炉本体と一体化構造にしたことを特徴とする集塵装置一体型ガス化炉。
【請求項２】
前記炉本体上部の生成ガス出口にサイクロンを接続し、このサイクロンで除塵した出口ガスを前記外側炉ケーシング内周壁に沿わせて旋回させ除塵するようにした請求項１記載の集塵装置一体型ガス化炉。
【請求項３】
前記高温フィルタに筒状メッシュフィルタを使用するとともに、前記外側炉ケーシング内の前記炉本体上部周囲の円周方向に間隔をあけて複数の筒状メッシュフィルタを放射状に配設する請求項１記載の集塵装置一体型ガス化炉。
【請求項４】
前記外側炉ケーシングの側周壁を空間部を設けた二重壁構造にし、前記空間部内に空気を充填するかまたは断熱材を充填するか、あるいは前記空間部内を真空にするかした請求項１〜３のいずれかに記載の集塵装置一体型ガス化炉。
【請求項５】
前記外側炉ケーシングの空間部を加圧するか、加圧して断熱材を充填する請求項４記載の集塵装置一体型ガス化炉。
【請求項６】
前記炉本体を下部に流動層を備えた流動層炉とし、炉本体の下部周囲を耐火断熱構造を有する下部外側炉ケーシングにより覆って密閉するとともに、前記下部外側炉ケーシングの側周壁を空間部を設けた二重壁構造にし、前記空間部内に空気を充填するかまたは断熱材を充填するか、あるいは前記空間部内を真空にするかした請求項４記載の集塵装置一体型ガス化炉。
【請求項７】
前記下部外側炉ケーシングの空間部を加圧するか、加圧して断熱材を充填するかした請求項６記載の集塵装置一体型ガス化炉。
【請求項８】
前記炉ケーシングの外周壁に通気孔を設けた請求項４または６記載の集塵装置一体型ガス化炉。
【請求項９】
前記炉ケーシングの外周壁の一部を蛇腹構造の熱伸縮部にした請求項４，６または７記載の集塵装置一体型ガス化炉。
【請求項１０】
前記外周壁に加圧空気の供給管を圧力調整バルブを介して接続した請求項７記載の集塵装置一体型ガス化炉。
【請求項１１】
前記外側炉ケーシングの内側に一定の隙間をあけて円筒状内周壁体を設置し、前記隙間に前記炉本体で生成したガスを充填するか、あるいは断熱材を充填するかした請求項１〜３のいずれか記載の集塵装置一体型ガス化炉。
【請求項１２】
前記炉本体を下部に流動層を備えた流動層炉とし、炉本体の下部周囲を耐火断熱構造を有する下部外側炉ケーシングにより覆って密閉するとともに、前記下部外側炉ケーシングの内側に一定の隙間をあけて円筒状内周壁体を設置し、前記隙間に前記炉本体で生成したガスを充填するか、あるいは断熱材を充填するかした請求項１１記載の集塵装置一体型ガ
ス化炉。
【請求項１】
バイオマスを燃料として炉本体内でガス化し、この生成ガスを除塵して供給するガス化炉において、
前記炉本体上部のフリーボード部の周囲を耐火断熱構造を有する外側炉ケーシングにより覆って密閉するとともに、前記炉本体上部のフリーボード部と前記外側炉ケーシング間にサイクロンまたは高温フィルタの少なくとも一方を組み込んで前記炉本体と一体化構造にしたことを特徴とする集塵装置一体型ガス化炉。
【請求項２】
前記炉本体上部の生成ガス出口にサイクロンを接続し、このサイクロンで除塵した出口ガスを前記外側炉ケーシング内周壁に沿わせて旋回させ除塵するようにした請求項１記載の集塵装置一体型ガス化炉。
【請求項３】
前記高温フィルタに筒状メッシュフィルタを使用するとともに、前記外側炉ケーシング内の前記炉本体上部周囲の円周方向に間隔をあけて複数の筒状メッシュフィルタを放射状に配設する請求項１記載の集塵装置一体型ガス化炉。
【請求項４】
前記外側炉ケーシングの側周壁を空間部を設けた二重壁構造にし、前記空間部内に空気を充填するかまたは断熱材を充填するか、あるいは前記空間部内を真空にするかした請求項１〜３のいずれかに記載の集塵装置一体型ガス化炉。
【請求項５】
前記外側炉ケーシングの空間部を加圧するか、加圧して断熱材を充填する請求項４記載の集塵装置一体型ガス化炉。
【請求項６】
前記炉本体を下部に流動層を備えた流動層炉とし、炉本体の下部周囲を耐火断熱構造を有する下部外側炉ケーシングにより覆って密閉するとともに、前記下部外側炉ケーシングの側周壁を空間部を設けた二重壁構造にし、前記空間部内に空気を充填するかまたは断熱材を充填するか、あるいは前記空間部内を真空にするかした請求項４記載の集塵装置一体型ガス化炉。
【請求項７】
前記下部外側炉ケーシングの空間部を加圧するか、加圧して断熱材を充填するかした請求項６記載の集塵装置一体型ガス化炉。
【請求項８】
前記炉ケーシングの外周壁に通気孔を設けた請求項４または６記載の集塵装置一体型ガス化炉。
【請求項９】
前記炉ケーシングの外周壁の一部を蛇腹構造の熱伸縮部にした請求項４，６または７記載の集塵装置一体型ガス化炉。
【請求項１０】
前記外周壁に加圧空気の供給管を圧力調整バルブを介して接続した請求項７記載の集塵装置一体型ガス化炉。
【請求項１１】
前記外側炉ケーシングの内側に一定の隙間をあけて円筒状内周壁体を設置し、前記隙間に前記炉本体で生成したガスを充填するか、あるいは断熱材を充填するかした請求項１〜３のいずれか記載の集塵装置一体型ガス化炉。
【請求項１２】
前記炉本体を下部に流動層を備えた流動層炉とし、炉本体の下部周囲を耐火断熱構造を有する下部外側炉ケーシングにより覆って密閉するとともに、前記下部外側炉ケーシングの内側に一定の隙間をあけて円筒状内周壁体を設置し、前記隙間に前記炉本体で生成したガスを充填するか、あるいは断熱材を充填するかした請求項１１記載の集塵装置一体型ガ
ス化炉。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−８０８（Ｐ２００６−８０８Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８２３３１（Ｐ２００４−１８２３３１）
【出願日】平成１６年６月２１日（２００４．６．２１）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）「国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成１３年度新エネルギー・産業技術総合開発機構「バイオマスエネルギー高効率転換技術開発」委託研究、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受けるもの）」
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月２１日（２００４．６．２１）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）「国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成１３年度新エネルギー・産業技術総合開発機構「バイオマスエネルギー高効率転換技術開発」委託研究、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受けるもの）」
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
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