CN110446774B - 气化装置 - Google Patents

Abstract

气化装置具备：气化炉(2)、第一温度传感器(T1)、第二温度传感器(T2)以及控制装置(9)。气化炉(2)对原料进行加热分解而产生气体，在该过程中生成的碳化物堆积于该气化炉中。第二温度传感器(T2)在气化炉(2)的炉高方向上配置于比第一温度传感器(T1)更靠下方的位置。在第一温度传感器(T1)与第二温度传感器(T2)的检测值之差为阈值以上的情况下，控制装置(9)判定为碳化物的堆积层的上表面在气化炉(2)的炉高方向上位于第一温度传感器(T1)与第二温度传感器(T2)之间。

Description

气化装置

技术领域

本发明涉及气化装置，该气化装置具备对原料进行加热分解而产生气体的气化炉。

背景技术

以往，已知对原料(典型的为生物质)进行气化的气化装置。作为上述气化装置，例如，有炉的构造简单、且通常认为产生的焦油较少的固定床下吸式气化装置。

在通常的固定床下吸式气化装置中，投放至气化炉的作为原料的生物质按照加热分解、氧化、还原的顺序发生反应，并在该过程中产生气体。这些反应的过程中生成的碳化物(炭)堆积于气化炉的下部，不过，在经过一定时间后，堆积的炭由排出装置向气化炉的外部排出。

对于如上所述的气化装置，近年来发现了如下问题，即，如果炭在气化炉中滞留的时间过长，则有可能生成不需要的物质。反之，由于炭也有助于气体的产生，所以，如果炭在气化炉的炭堆积区域滞留的时间过短，则气化效率有可能降低。因此，希望将炭在气化炉的炭堆积区域滞留的时间调整为适当的长度，因此，一般认为需要将气化炉内的炭堆积区域的上表面(即炭的堆积层的上表面)的位置保持在规定的范围。

然而，以往，取得气化炉内的炭的堆积层的上表面的高度并不容易。

作为用于查明气化炉内的炭堆积层的上表面是否处于规定的高度的方法，例如，考虑像专利文献1及专利文献2中记载的那样在气化炉的炉高方向上设置多个温度传感器。然而，炭的堆积层的上表面的绝对温度根据气化装置的运转状态(例如，处于稳态运转状态或者处于启动运转状态)等而大幅变化，因此，如果仅像专利文献1及专利文献2中记载的那样在气化炉中设置多个温度传感器，则很难查明气化炉内的炭堆积层的上表面的位置。

作为用于查明气化炉内的炭堆积层的上表面是否处于规定的高度的另一方法，还可以考虑设置水平传感器。然而，在考虑应用例如专利文献3中记载那样的水平传感器的情况下，该水平传感器通过将砝码下降到检测对象物的上表面来检测水平高度(炉高方向上的位置)，因此，在气化炉内的温度非常高(例如，1000℃以上)的情况下，砝码有可能熔解，尚有改善的余地。

专利文献

专利文献1：日本特开2005－188877号公报

专利文献2：日本特开2007－254604号公报

专利文献3：日本特开2012－241031号公报

发明内容

本发明是鉴于以上情形而完成的，其目的在于，能够通过简单的结构取得碳化物的堆积层的上表面的位置。

本发明所要解决的课题如上，接下来，对用于解决该课题的方法及其效果进行说明。

根据本发明的第一观点，提供以下结构的气化装置。即，该气化装置具备：气化炉、第一温度传感器、第二温度传感器以及控制装置。上述气化炉对原料进行加热分解而产生气体，在该过程中生成的碳化物堆积于该气化炉中。上述第二温度传感器在上述气化炉的炉高方向上配置于比上述第一温度传感器更靠下方的位置。在上述第一温度传感器的检测值与上述第二温度传感器的检测值之差为阈值以上的情况下，上述控制装置判定为上述碳化物的堆积层的上表面在上述气化炉的上述炉高方向上位于上述第一温度传感器与上述第二温度传感器之间。

通过该结构，在向气化炉投放原料并通过加热分解、氧化、还原而产生气体时，在气化炉的炉高方向上的与温度传感器相对应的位置被所堆积的碳化物填埋的情况下，应当检测到比没有被碳化物填埋的情形低很多的温度。因此，在第一温度传感器的检测值与第二温度传感器的检测值之差为阈值以上的情况下，推定碳化物的堆积层的上表面在炉高方向上位于第一温度传感器与第二温度传感器之间的位置。由此，能够通过使用温度传感器的简单结构来获取碳化物的堆积层的上表面是否处于规定的范围。

对于上述气化装置，优选采用以下结构。即，该气化装置还具备：在上述气化炉的上述炉高方向上配置于比上述第一温度传感器更靠上方、或比上述第二温度传感器更靠下方的至少任一位置的1个以上的温度传感器。在上述气化炉的上述炉高方向上相邻的2个温度传感器的检测值之差均低于阈值的情况下，上述控制装置如下进行判定。即，如果上述炉高方向上从最上方数的2个温度传感器在紧之前取得的检测值之差为阈值以上，则上述控制装置判定为上述碳化物的堆积层的上表面位于上述气化炉的上述炉高方向上的比最上方的温度传感器更靠上方的位置。另一方面，如果上述炉高方向上从最下方数的2个温度传感器在紧之前取得的检测值之差为阈值以上，则所述控制装置判定为上述碳化物的堆积层的上表面位于上述气化炉的上述炉高方向上的比最下方的温度传感器更靠下方的位置。

由此，在碳化物的堆积层的上表面的炉高方向上的位置偏离出排列配置在该炉高方向上的最上方的温度传感器至最下方的温度传感器的范围的情况下，也至少能够推定出碳化物的堆积层的上表面高于通常的高度或低于通常的高度。由此，能够进行用于调整碳化物的堆积层的上表面的位置的适当的应对。

对于上述气化装置，优选采用以下结构。即，上述第一温度传感器及上述第二温度传感器为在上述气化炉的上述炉高方向上排列配置的3个以上的温度传感器的一部分。上述控制装置通过将在上述气化炉的上述炉高方向上相邻的2个上述温度传感器的检测值之差分别进行比较，来判定上述碳化物的堆积层的上表面的位置。

由此，能够以多个阶段精度良好地判定碳化物的堆积层的上表面的位置。

对于上述气化装置，优选为，在上述第一温度传感器的检测值与上述第二温度传感器的检测值之差低于上述阈值、且紧之前取得的上述第一温度传感器的检测值与上述第二温度传感器的检测值之差为上述阈值以上的情况下，上述控制装置基于上述第一温度传感器及上述第二温度传感器中的至少任意一个在紧之前检测到的检测值，来判定上述碳化物的堆积层的上表面位于比上述第一温度传感器更靠上方的位置、还是位于比上述第二温度传感器更靠下方的位置。

由此，在碳化物的堆积层的上表面的炉高方向上的位置偏离出该炉高方向上排列配置的第一温度传感器至第二温度传感器的范围的情况下，能够判别出碳化物的堆积层的上表面处于比第一温度传感器更靠上方的位置、还是比第二温度传感器更靠下方的位置。

对于上述气化装置，优选为，上述控制装置基于过去取得的上述第一温度传感器的检测值、过去取得的上述第二温度传感器的检测值、以及这些检测值之差中的至少任一个，来取得上述碳化物的堆积层的上表面的上下方向上的变化。

由此，不仅考虑碳化物的堆积层的上表面的当前的位置，还考虑碳化物的堆积层的上表面在上下方向上的变化，能够进行用于调整碳化物的堆积层的上表面的位置的极其精密的应对。

根据本发明的第二观点，提供以下结构的气化装置。即，该气化装置具备：气化炉、氧化剂供给口、第一温度传感器、第二温度传感器。上述气化炉对原料进行加热分解而产生气体，在该过程中生成的碳化物堆积于该气化炉中。上述氧化剂供给口在上述气化炉的炉高方向上设置于与进行上述原料的部分燃烧的区域相对应的位置，以便向该区域内供给氧化剂。上述第一温度传感器在上述气化炉的上述炉高方向上配置于上述氧化剂供给口的附近。上述第二温度传感器在上述气化炉的炉高方向上配置于比上述第一温度传感器更靠下方的位置。

通过该结构，在向气化炉投放原料并通过加热分解、氧化、还原而产生气体时，气化炉的炉高方向上的与第一温度传感器相对应的位置和从附近的氧化剂供给口取入氧化剂而直接进行部分燃烧的区域相对应，因此，该第一温度传感器应当检测到较高的温度(进行部分燃烧的附近的较高的温度)。与此相对，假设气化炉的炉高方向上的与第二温度传感器对应的位置被所堆积的碳化物填埋，则第二温度传感器应当检测到与第一温度传感器的检测值相比低很多的温度。这是因为：在被碳化物填埋的区域中，主要进行利用碳化物的还原反应，该还原反应在比上述的部分燃烧的温度低的温度下进行。由此，在第一温度传感器的检测值与第二温度传感器的检测值之间具有规定以上的差值的情况下，可以推定出：碳化物的堆积层的上表面在炉高方向上位于第一温度传感器与第二温度传感器之间的位置。据此，能够通过使用温度传感器的简单结构获取碳化物的堆积层的上表面是否处于规定的范围。

附图说明

图1是示出本发明的一实施方式所涉及的气化装置的整体结构的示意图。

图2是对气化装置所具备的气化炉以及与其相关的结构进行说明的示意图。

图3是表示为了查明炭堆积层的上表面是否处于规定的高度范围而由控制装置进行的处理的流程图。

图4是表示为了推定炭堆积层的上表面高于通常的高度、还是低于通常的高度而由控制装置进行的处理的流程图。

具体实施方式

接下来，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。图1是示出本发明的一实施方式所涉及的气化装置1的整体结构的示意图。图2是对气化装置1所具备的气化炉2以及与其相关的结构进行说明的示意图。

首先，参照图1，对本实施方式所涉及的气化装置1的整体结构进行说明。

本实施方式的气化装置1是所谓的生物质发电厂的一部分，该生物质发电厂：将例如稻壳、木质系废料等源自生物的有机性资源(严格来讲是除了化石资源以外的有机性资源，以下有时称为“生物质”。)作为燃料(原料、气化对象物)而产生气体，并利用该气体进行发电。如图1所示，本实施方式的气化装置1具备气化炉2、燃料供给装置3、炭排出装置4、袋式过滤器5、气体冷却装置6、清洗装置7、引导鼓风机8、控制装置9、热电联供系统10以及剩余气体燃烧装置11等。

图2所示的气化炉2是进行原料气化的主要反应的炉。本实施方式的气化炉2是所谓的固定床式炉。如图2所示，在气化炉2的上下方向中途部设置有用于向气化炉2的内部供给作为氧化剂的空气或氧的氧化剂供给口13。

如图2示意性所示，在气化炉2的内部形成有进行原料的加热分解及氧化(部分燃烧)的区域。另外，在气化炉2的内部的、比进行部分燃烧的区域更靠下方的位置形成有供加热分解及部分燃烧后剩余的炭堆积的炭堆积区域。氧化剂供给口13以将该气化炉2的内部和外部连通的方式呈孔状地设置于气化炉2的炉高方向上的与进行上述部分燃烧的区域对应的位置。

燃料供给装置3是从气化炉2的上端部向内部供给原料的装置。本实施方式的燃料供给装置3具备料斗31、螺杆32以及马达等。料斗31是投放原料的容器。螺杆32以能够旋转的方式安装于该料斗31的底部。马达对螺杆32进行驱动而使其旋转。本实施方式中，螺杆32被驱动而以一定的速度进行旋转，从而将原料以与螺杆32的转速相对应的量投放至气化炉2内。

炭排出装置4将气化(还原)后剩余的炭从气化炉2内的炭堆积区域的底部排出(排放)。具体而言，炭排出装置4由例如旋转阀41及螺旋输送机42等构成。旋转阀41通过旋转而将从设置于气化炉2的底部的排放孔排放出的炭向下方的螺旋输送机42供给。螺旋输送机42将排放出的炭向气化炉2的外部的规定场所输送。通过调整旋转阀41及螺旋输送机42的驱动速度，能够增减炭的排放量。

在气化炉2内的比炭堆积区域更靠上方的区域，对从燃料供给装置3供给的原料进行干燥。然后，干燥后的原料在缺氧状态下被加热分解。由此，约50％～90％的原料转化为气体(CO、H₂、CH₄、CO₂、H₂O)以及焦油等气体状物质，剩余的约10％～50％转化为被称之为炭的固定碳。应予说明，转化的比例受到炉内的加热速度、原料的种类、粒径等的影响而变动。加热分解而生成的加热分解生成物质通过从氧化剂供给口13供给的空气或氧而被氧化(部分燃烧)。通过该部分燃烧产生的热作为上述的加热分解中的热源而被加以利用。部分燃烧后剩余的炭堆积在比进行部分燃烧的区域更靠下方的炭堆积区域。

在气化炉2内的炭堆积区域，在通常低于部分燃烧时的温度的温度下进行利用炭的还原反应，由此使得炭处于干烧状态而进行气化。在该炭堆积区域中的基于炭的气化(还原)中，主要生成CO和H₂。

如图1所示，气化炉2中生成的气体通过由配管等构成的气体路径而向热电联供系统10及剩余气体燃烧装置11供给。在该气体路径的气化炉2与热电联供系统10(剩余气体燃烧装置11)之间的中途部，从上游侧朝向下游侧，按以下顺序配置有袋式过滤器5、气体冷却装置6、清洗装置7以及引导鼓风机8。

袋式过滤器5是用于将从气化炉2流动来的气体中含有的煤烟灰等碳的微粒、灰尘等除去的装置。袋式过滤器5利用例如捕捉、吸附等方法，使气体从袋式过滤器5的过滤器通过，并利用该过滤器除去煤烟灰及灰尘等。

气体冷却装置6是对通过袋式过滤器5之后流动来的气体进行冷却而提高该气体的密度的装置。气体冷却装置6利用例如热交换等方法对气体进行冷却。具体而言，气体冷却装置6例如具备：热交换器，其被供给冷却水；以及气体路径，其配置于上述热交换器之间。将来自储水槽的水作为冷却水而向热交换器供给，并在冷却水与气体之间进行热交换。

清洗装置7是对由气体冷却装置6冷却后流动来的气体进行清洗而除去焦油等的装置。清洗装置7通过执行例如以下物理工艺而除去焦油，该物理工艺包括：使得气体状的焦油凝结的工序；对气液混合物进行分离的工序；以及进行液滴过滤的工序。

引导鼓风机8是通过产生负压而将来自气化炉2的气体向热电联供系统10侧引导的装置。引导鼓风机8由例如引导通风式的送风机构成。通过引导鼓风机8的作用而在比引导鼓风机8更靠上游侧的气体路径以及气化炉2内产生负压。

热电联供系统10由燃气发动机及发电机等构成。对于气化炉2中生成的气体，在被除去煤烟灰、焦油等且提高了密度之后向燃气发动机供给，从而利用燃气发动机将该气体的热能转化为旋转运动。将该旋转运动向发电机传递而进行发电。另外，气体的热能中的一部分用于供给热水等。

通过引导鼓风机8之后的气体中的、未被供给到热电联供系统10的剩余气体向剩余气体燃烧装置11供给。剩余气体燃烧装置11对剩余的气体进行焚烧处理，将一氧化碳转化为二氧化碳而实现无害化。

控制装置9是对气化炉2、燃料供给装置3、炭排出装置4、袋式过滤器5、气体冷却装置6、清洗装置7、引导鼓风机8、热电联供系统10以及剩余气体燃烧装置11等进行控制的控制器。控制装置9构成为具备CPU、ROM、RAM等的计算机，CPU能够从ROM读取各种程序等并执行。另外，在上述ROM中存储有用于使气化装置1适当地进行原料的气化的适当的程序。并且，通过上述软件和硬件的协作，能够使气化装置1适当地进行原料的气化，并能够进行气体中的煤烟灰、焦油的除去、气体的浓缩、以及朝向热电联供系统10及剩余气体燃烧装置11的气体供给等。

在如上所述的结构的气化装置1中，典型地，将生物质亦即原料作为燃料而在气化炉2内生成气体，在气体路径的中途去除该气体中含有的煤烟灰、焦油，实现浓缩，然后将该气体向热电联供系统10供给。能够利用该气体的热能而获得电力。即，典型地，以生物质亦即原料为资源的能量转化为电力而被取出。由此，能够有效地利用作为可再生能源的原料。

不过，近年来发现如下问题：如果炭在炭堆积区域滞留的时间过长，则会生成不需要的物质。反之，如果炭在炭堆积区域滞留的时间过短，则炭未被充分地气化(氧化)而有可能导致气化效率降低。因此，希望使得炭在炭堆积区域滞留适当的时间之后将其排出，因此，认为需要将气化炉2内的炭的堆积区域的上表面的位置(即，炭的堆积水平)保持在规定的范围。

因此，本实施方式的气化装置1具备：用于确认炭的堆积层的上表面在炉高方向上是否处于规定的高度范围的结构。炭堆积层是堆积在气化炉2内的层，且是炭占据构成该层的物质的大部分的层。以下，有时将该层简称为“炭堆积层”。具体而言，本实施方式的气化装置1具备：第一温度传感器T1、第二温度传感器T2、第三温度传感器T3、第四温度传感器T4以及第五温度传感器T5。这些温度传感器均与控制装置9电连接。

第一温度传感器T1是在气化炉2的炉高方向上配置于氧化剂供给口13附近的温度传感器。本实施方式中，第一温度传感器T1配置于氧化剂供给口13的下方。第一温度传感器T1能够检测设置有该第一温度传感器T1的高度处的气化炉2内的温度。

在比第一温度传感器T1更靠下方的位置，在气化炉2的炉高方向上从上方开始以如下顺序配置有第二温度传感器T2、第三温度传感器T3、第四温度传感器T4以及第五温度传感器T5。因此，第一温度传感器T1为最上方的传感器，第五温度传感器T5为最下方的传感器。5个温度传感器T1～T5在炉高方向上可以以等间隔排列配置，也可以以不等间隔配置。各温度传感器T2、T3、T4、T5能够检测设置有该温度传感器的高度处的气化炉2内的温度。

应予说明，虽然没有图示，不过，第一～第五温度传感器T1、T2、…例如各自设置有多个。各自设置有多个的温度传感器T1、T2、…均沿着气化炉2的周向配置。将这些沿着周向配置的多个温度传感器的检测值的平均值用作第一～第五温度传感器T1、T2、…各自的检测值，并用于以下说明的控制。不过，后述的控制中作为检测值而使用的值并不限定于平均值，例如还可以将第一至第五温度传感器T1、T2、…的各中位数等用作检测值。

此处，在气化炉2的炉高方向上的与温度传感器相对应的位置被所堆积的炭填埋的情况下，应当检测到与没有被炭填埋的情形(特别是，与进行部分燃烧的区域对应的情形)相比低很多的温度。这是因为：在气化炉2的比炭堆积层更靠上方的位置，进行加热分解生成物的部分燃烧，达到例如1000℃以上，而在炭堆积层中，在低于该温度的温度(例如，700～1000℃)下利用炭进行还原反应。本实施方式中，着眼于该气化炉2内的炉高方向上的温度分布的特征，通过图3所示的控制流程，来监视炭堆积层的上表面是否处于规定的范围。

以下，对图3所示的控制流程具体地进行说明。图3是表示为了查明炭堆积层的上表面是否处于规定的高度范围而由控制装置9进行的处理的流程图。在气化炉2的工作中，反复执行图3的流程图所示的处理。即，在气化炉2工作期间，始终或定期执行该处理。

首先，控制装置9取得由第一温度传感器T1得到的温度的检测值(步骤S101)。另外，控制装置9取得由第二温度传感器T2得到的温度的检测值(步骤S102)。应予说明，步骤S101、S102的处理顺序并没有特别限定。

接着，控制装置9判断：步骤S101中取得的第一温度传感器T1的检测值与步骤S102中取得的第二温度传感器T2的检测值之差是否在阈值以上(步骤S103)。

在步骤S103中的判断结果为第一温度传感器T1的检测值与第二温度传感器T2的检测值之差在阈值以上的情况下(步骤S103：“是”)，控制装置9判断为：炭堆积层的上表面在气化炉2的炉高方向上位于第一温度传感器T1与第二温度传感器T2之间(步骤S104)。由此，查明：炭堆积层的上表面处于规定的范围(本实施方式中为第一温度传感器T1与第二温度传感器T2之间的高度)。

步骤S103中使用的阈值可以考虑炭堆积层的预期温度与位于炭堆积层的上方的气体层或进行部分燃烧的区域的预期温度之差来确定。各预期温度例如可以通过气化炉2的试验运转或解析等来取得。阈值可以从例如100℃～600℃、更优选为200℃～300℃的范围中进行选择设定。

另一方面，在步骤S103中的判断结果为第一温度传感器T1的检测值与第二温度传感器T2的检测值之差低于阈值的情况下(步骤S103：“否”)，控制装置9判断为：炭堆积层的上表面在气化炉2的炉高方向上没有位于第一温度传感器T1与第二温度传感器T2之间(步骤S105)。由此，查明炭堆积层的上表面偏离出规定的范围(本控制流程中，是指第一温度传感器T1与第二温度传感器T2之间的高度)。

然后，本实施方式中，基于第一温度传感器T1的检测值相对于过去的变化、第二温度传感器T2的检测值相对于过去的变化、以及2个检测值之差相对于过去的变化中的至少任一个，来判断炭堆积面的上表面的高度上升/下降的趋势(步骤S106)。例如，预先通过分析等而取得比炭堆积层的上表面更靠上侧的温度分布、以及比炭堆积层的上表面更靠下侧(炭堆积层内)的温度分布，根据温度传感器的检测值或检测值之差的变化，能够判断炭堆积层的上表面的高度正在上升还是正在下降，并且，推定其上升/下降的速度。不过，也可以省略该步骤。

关于炉高方向上相邻的其他温度传感器，也基于其检测结果而进行与图3同样的控制处理。即，通过控制装置9来查明：炭堆积层的上表面在炉高方向上是否位于第二温度传感器T2与第三温度传感器T3之间、是否位于第三温度传感器T3与第四温度传感器T4之间、或者是否位于第四温度传感器T4与第五温度传感器T5之间。由此，能够通过使用温度传感器T1、T2、…的简单结构来监视炭堆积层的上表面是否处于规定的范围。

此外，在本实施方式的控制装置9中进行图4所示的处理，以使得：在炭堆积层的上表面的炉高方向上的位置偏离出第一温度传感器T1至第五温度传感器T5的配置范围的情况下，也至少能够推定出炭堆积层的上表面高于通常的高度(配置有第一至第五温度传感器T1、T2、…的假设区域)、还是低于通常的高度。

以下，对图4所示的控制流程具体地进行说明。图4是表示为了推定炭堆积层的上表面高于通常的高度、还是低于通常的高度而由控制装置9进行的处理的流程图。

首先，控制装置9取得由第一至第五温度传感器T1、T2、…得到的温度的检测值，分别计算出炉高方向上相邻的温度传感器的检测值之差。然后，控制装置9判断：炉高方向上相邻的温度传感器的检测值之差是否均低于阈值(步骤S201)。

在步骤S201中的判断结果为炉高方向上相邻的温度传感器的检测值之差中存在阈值以上的差值的情况下(步骤S201：“否”)，控制装置9出于与图3的处理相同的考虑方法，判断为：炭堆积层的上表面位于其检测值之差为阈值以上的2个温度传感器之间(步骤S202)。

另一方面，在炉高方向上相邻的温度传感器的检测值之差均低于阈值的情况下(步骤S201：“是”)，接着，控制装置9判断：紧之前取得的第一温度传感器T1的检测值与第二温度传感器T2的检测值之差是否在阈值以上(步骤S203)。

在步骤S203中的判断结果为紧之前取得的第一温度传感器T1的检测值与第二温度传感器T2的检测值之差在阈值以上的情况下(步骤S203：“是”)，由于在炭堆积层的上表面即将偏离出第一温度传感器T1至第五温度传感器T5的高度范围之前，炭堆积层的上表面处于第一温度传感器T1与第二温度传感器T2之间的可能性高，所以，控制装置9推定为：当前的炭堆积层的上表面在气化炉2的炉高方向上达到比第一温度传感器T1更靠上方的位置(步骤S204)。这种情况下，控制装置9通过点亮通知灯等方法向使用者通知炭堆积层的上表面高于正常高度(异常升高)的意思。由此，使用者可以进行如下适当的应对，即，例如，增加炭的排放量，或者减少从氧化剂供给口13朝向气化炉2内的氧化剂的供给量。

另一方面，在步骤S203中的判断结果为紧之前取得的第一温度传感器T1的检测值与第二温度传感器T2的检测值之差低于阈值的情况下(步骤S203：“否”)，接着，控制装置9判断：在紧接得到步骤S201的判断结果之前取得的第四温度传感器T4的检测值与第五温度传感器T5的检测值之差是否在阈值以上(步骤S205)。

在步骤S205中的判断结果为紧之前取得的第四温度传感器T4的检测值与第五温度传感器T5的检测值之差在阈值以上的情况下(步骤S205：“是”)，由于在炭堆积层的上表面即将偏离出第一温度传感器T1至第五温度传感器T5的高度范围之前，炭堆积层的上表面处于第四温度传感器T4与第五温度传感器T5之间的可能性高，所以，控制装置9推定为：当前的炭堆积层的上表面在气化炉2的炉高方向上达到比第五温度传感器T5更靠下方的位置(步骤S206)。这种情况下，控制装置9通过点亮通知灯等方法向使用者通知炭堆积层的上表面低于正常高度(异常降低)的意思。由此，使用者可以进行如下适当的应对，即，例如，减少炭的排放量，或者增加从氧化剂供给口13朝向气化炉2内的氧化剂的供给量。

另一方面，在步骤S205中的判断结果为紧之前取得的第四温度传感器T4的检测值与第五温度传感器T5的检测值之差低于阈值的情况下(步骤S205：“否”)，即便参照过去计算出的相邻的温度传感器的检测值之差，也无法推定出当前的炭堆积层的上表面的位置。因此，控制装置9判断为：无法检测出炭堆积层的上表面的位置(步骤S207)，通过点亮通知灯等适当的方法向使用者通知该情况。由此，使用者可以进行例如紧急停止气化炉2的运转等适当的应对。

通过进行如上处理，在炭堆积层的上表面的位置偏离出配置有第一温度传感器T1至第五温度传感器T5的高度范围的情况下，也至少能够推定出炭堆积层的上表面相对于该范围向上侧偏离了、或者向下侧偏离了。

如上所述，本实施方式的气化装置1具备：气化炉2、第一温度传感器T1、第二温度传感器T2以及控制装置9。气化炉2对原料进行加热分解而产生气体，在该过程中生成的碳化物堆积于该气化炉2中。第二温度传感器T2在气化炉2的炉高方向上配置于比第一温度传感器T1更靠下方的位置。在第一温度传感器T1的检测值与第二温度传感器T2的检测值之差为阈值以上的情况下，控制装置9判定为碳堆积层的上表面在气化炉2的炉高方向上位于第一温度传感器T1与第二温度传感器T2之间。(参照图3的步骤S104)。

通过该结构，当在气化炉2内通过原料的加热分解、氧化以及还原而产生气体时，在气化炉2的炉高方向上的与温度传感器相对应的位置被所堆积的炭填埋的情况下，应当检测到与没有被炭填埋的情形相比低很多的温度。因此，在第一温度传感器T1的检测值与第二温度传感器T2的检测值之差为阈值以上的情况下，推定出炭堆积层的上表面在炉高方向上位于第一温度传感器T1与第二温度传感器T2之间的位置。由此，能够通过使用温度传感器T1、T2的简单结构获取炭堆积层的上表面是否处于规定的范围。像这样，本实施方式中，使用温度传感器T1、T2取得炭堆积层的上表面的位置，而不是采用利用了砝码(秤锤)等的水平传感器，因此，能够实现在高温环境下的计量。

另外，本实施方式的气化装置1还具备：在气化炉2的炉高方向上配置于比第二温度传感器T2更靠下方的第三温度传感器T3、第四温度传感器T4以及第五温度传感器T5。第三温度传感器T3、第四温度传感器T4以及第五温度传感器T5在气化炉2的炉高方向上从上方开始依次按上述顺序配置。在气化炉2的炉高方向上相邻的温度传感器彼此之间的检测值之差均低于阈值的情况下，如果紧之前取得的第一温度传感器T1的检测值与第二温度传感器T2的检测值之差在阈值以上时，则控制装置9判定为：炭堆积层的上表面在气化炉2的炉高方向上位于比第一温度传感器T1更靠上方的位置(参照图4的步骤S204)。另一方面，在气化炉2的炉高方向上相邻的温度传感器彼此之间的检测值之差均低于阈值的情况下，如果紧之前取得的第四温度传感器T4的检测值与第五温度传感器T5的检测值之差在阈值以上时，则控制装置9判定为：炭堆积层的上表面在气化炉2的炉高方向上位于比第五温度传感器T5更靠下方的位置(参照图4的步骤S206)。

由此，在炭堆积层的上表面的炉高方向上的位置偏离出第一温度传感器T1至第五温度传感器T5的配置范围(假设区域)的情况下，也至少能够推定出炭堆积层的上表面高于通常的高度、还是低于通常的高度。由此，能够进行如下用于调整炭堆积层的上表面的位置的适当的应对，即，例如，增减将所堆积的炭向气化炉2的外部排出的量(排放量)，或者增减氧化剂的投放量。

另外，本实施方式的气化装置中，通过考虑过去取得的第一温度传感器T1的检测值、过去取得的第二温度传感器T2的检测值以及这些过去的检测值之差等，来取得炭堆积层的上表面的上下方向上的变化(参照图3的步骤S106)。

由此，不仅考虑炭堆积层的上表面的当前的位置，还考虑炭堆积层的上表面在上下方向上的变化，能够进行用于调整炭堆积层的上表面的位置的极其精密的应对。

另外，本实施方式的气化装置1具备：气化炉2、氧化剂供给口13、第一温度传感器T1、第二温度传感器T2。气化炉2对原料进行加热分解而产生气体，在该过程中生成的碳化物堆积于该气化炉2中。氧化剂供给口13在气化炉2的炉高方向上设置于与进行原料的部分燃烧的区域相对应的位置，以便向该区域内供给氧化剂。第一温度传感器T1在气化炉2的炉高方向上配置于氧化剂供给口13的附近。第二温度传感器T2在气化炉2的炉高方向上配置于比第一温度传感器T1更靠下方的位置。

此处，气化炉2的炉高方向上的与第一温度传感器T1相对应的位置和从附近的氧化剂供给口13取入氧化剂而直接进行部分燃烧的区域相对应，因此，第一温度传感器T1应当检测到较高的温度(进行部分燃烧的附近的较高的温度)。与此相对，假设气化炉2的炉高方向上的与第二温度传感器T2对应的位置被所堆积的炭填埋，则第二温度传感器T2应当检测到与第一温度传感器T1的检测值相比低很多的温度。这是因为：在被炭填埋的区域中，主要进行利用炭的还原反应，该还原反应在比上述的部分燃烧的温度低的温度下进行。由此，在第一温度传感器T1的检测值与第二温度传感器T2的检测值之间具有规定以上的差值的情况下，可以推定出：炭堆积层的上表面在炉高方向上位于第一温度传感器T1与第二温度传感器T2之间的位置。据此，能够通过使用温度传感器T1、T2的简单结构获取炭堆积层的上表面是否处于规定的范围。

＜第一变形例＞

接下来，对上述的实施方式的变形例进行说明。应予说明，在本变形例的说明中，对与前述的实施方式相同或类似的部件标记相同的符号，有时省略说明。

在上述的实施方式中，对气化炉2的炉高方向上相邻的温度传感器分别判断检测值之差是否在阈值以上(参照图3的步骤S103)，由此，推定出炭堆积层的上表面的位置。取而代之，在本变形例中，对气化炉2的炉高方向上相邻的温度传感器分别计算出检测值之差，通过将这些差值进行比较，来推定炭堆积层的上表面的位置。

具体而言，控制装置9将第一温度传感器T1的检测值与第二温度传感器T2的检测值之差、第二温度传感器T2的检测值与第三温度传感器T3的检测值之差、第三温度传感器T3的检测值与第四温度传感器T4的检测值之差、以及第四温度传感器T4的检测值与第五温度传感器T5的检测值之差进行比较，来确定被检测出最大差值的2个温度传感器。然后，在差值的最大值为规定的阈值以上的情况下，控制装置9判断为：炭堆积层的上表面位于被检测出该最大差值的相邻的2个温度传感器之间。

如上所述，在本变形例所涉及的气化装置1中，第一温度传感器T1及第二温度传感器T2为在气化炉2的炉高方向上排列配置的5个温度传感器的一部分。控制装置9通过将气化炉2的炉高方向上相邻的2个温度传感器的差值分别进行比较，来判定炭堆积层的上表面的位置。

由此，能够以多个阶段精度良好地判定炭堆积层的上表面的位置。

＜第二变形例＞

接下来，对另一变形例进行说明。本变形例省略了第三温度传感器T3、第四温度传感器T4以及第五温度传感器T5，使用第一温度传感器T1及第二温度传感器T2的检测值，以3个阶段求出炭堆积层的上表面的位置。

具体而言，本变形例中，在第一温度传感器T1的检测值与第二温度传感器T2的检测值之差为阈值以上的情况下，与上述同样地判断为：炭堆积层的上表面在气化炉2的炉高方向上位于第一温度传感器T1与第二温度传感器T2之间。

另一方面，在第一温度传感器T1的检测值与第二温度传感器T2的检测值之差为阈值以下时，认为是炭堆积层的上表面位于比第一温度传感器T1更靠上方的位置的情形、以及位于比第二温度传感器T2更靠下方的位置的情形中的任意情形。为了对此作出判别，控制装置9根据在紧之前检测值之差为阈值以上的状态调查各温度传感器T1、T2的检测值的变化。然后，在第一温度传感器T1的检测值相对于紧之前有所降低的情况下，判定为炭堆积层的上表面位于比第一温度传感器T1更靠上方的位置，在第二温度传感器T2的检测值相对于紧之前有所上升的情况下，判定为炭堆积层的上表面位于比第二温度传感器T2更靠下方的位置。由此，在温度传感器的数量较少的情况下，也能够适当地取得炭堆积层的上表面的位置。

不过，根据第一温度传感器T1及第二温度传感器T2中的仅一方的检测值的变化，也能够得到炭堆积层的上表面的位置。作为代表性的例子，对使用第一温度传感器T1的情形进行说明，例如，可以构成为：在第一温度传感器T1的检测值相对于紧之前有所降低的情况下，判定为炭堆积层的上表面位于比第一温度传感器T1更靠上方的位置，否则，判定为炭堆积层的上表面位于比第二温度传感器T2更靠下方的位置。

如上所述，在本变形例所涉及的气化装置1中，在第一温度传感器T1的检测值与第二温度传感器T2的检测值之差低于阈值、且紧之前取得的第一温度传感器T1的检测值与第二温度传感器T2的检测值之差在阈值以上的情况下，控制装置9基于第一温度传感器T1及第二温度传感器T2在紧之前检测到的检测值，来判定炭堆积层的上表面位于比第一温度传感器T1更靠上方的位置、还是位于比第二温度传感器T2更靠下方的位置。

由此，在炭堆积层的上表面的炉高方向上的位置偏离出该炉高方向上排列配置的第一温度传感器T1至第二温度传感器T2的范围的情况下，能够判别出炭堆积层的上表面处于比第一温度传感器T1更靠上方的位置、还是比第二温度传感器T2更靠下方的位置。

以上，对本发明的优选实施方式及变形例进行了说明，不过，例如可以对上述结构进行如下变更。

在上述的实施方式中，在气化炉2的炉高方向上排列配置有5个温度传感器T1、T2、…，不过，并不局限于此，炉高方向上配置的温度传感器的数量可以多于5个，也可以少于5个。

在上述的实施方式中，利用燃料供给装置3每次以恒定量向气化炉2投放原料，不过，并不局限于此，可以使原料的投放量变化。这种情况下，可以根据通过进行上述控制流程而得知的炭堆积层的上表面的位置来增减原料的投放量。

在上述的实施方式中，使用者根据通过进行上述的控制流程而得知的炭堆积层的上表面的位置，以手动方式进行例如增减炭的排放量等任意应对，不过，并不局限于此，例如也可以通过控制装置9对炭排出装置4进行控制，从而自动进行用于将炭堆积层的上表面的位置保持在适当的状态的任意处理。

在上述的实施方式中，将气化炉2中产生的气体向热电联供系统10供给，不过，并不局限于此，例如，可以取而代之地向燃气轮机等能量转换装置供给气体。

在上述的实施方式中，在气化炉2内对原料进行干燥，不过，并不一定局限于此，例如，可以取而代之地在向燃料供给装置3供给之前预先对原料进行干燥。

本发明可以广泛应用于具备如下气化炉2的气化装置1，在该气化炉2中：在比进行部分燃烧的区域更靠下方的位置供炭堆积，在该炭堆积的区域以低于部分燃烧时的温度进行利用该炭的还原。即，气化炉2的形式并不一定特别局限于固定床式。

符号说明

1…气化装置；2…气化炉；9…控制装置；T1…第一温度传感器；T2…第二温度传感器；T3…第三温度传感器。

Claims (5)

1.一种气化装置，其特征在于，具备：

气化炉，该气化炉对原料进行加热分解而产生气体，在该过程中生成的碳化物堆积于该气化炉中；

第一温度传感器；

第二温度传感器，该第二温度传感器在所述气化炉的炉高方向上配置于比所述第一温度传感器更靠下方的位置；以及

控制装置，在所述第一温度传感器的检测值与所述第二温度传感器的检测值之差为阈值以上的情况下，该控制装置判定为所述碳化物的堆积层的上表面在所述气化炉的所述炉高方向上位于所述第一温度传感器与所述第二温度传感器之间，

所述第一温度传感器以及所述第二温度传感器设置于比氧化剂供给口更靠下方的位置，

所述气化装置还具备：在所述气化炉的所述炉高方向上配置于比所述第一温度传感器更靠上方、或比所述第二温度传感器更靠下方的至少任一位置的1个以上的温度传感器，

在所述气化炉的所述炉高方向上相邻的2个温度传感器的检测值之差均低于阈值的情况下，

如果所述炉高方向上从最上方数的2个温度传感器在紧之前取得的检测值之差为阈值以上，则所述控制装置判定为所述碳化物的堆积层的上表面位于所述气化炉的所述炉高方向上的比最上方的温度传感器更靠上方的位置，

另一方面，如果所述炉高方向上从最下方数的2个温度传感器在紧之前取得的检测值之差为阈值以上，则所述控制装置判定为所述碳化物的堆积层的上表面位于所述气化炉的所述炉高方向上的比最下方的温度传感器更靠下方的位置。

2.根据权利要求1所述的气化装置，其特征在于，

所述第一温度传感器及所述第二温度传感器为在所述气化炉的所述炉高方向上排列配置的3个以上的温度传感器的一部分，

所述控制装置通过将在所述气化炉的所述炉高方向上相邻的2个所述温度传感器的检测值之差分别进行比较，来判定所述碳化物的堆积层的上表面的位置。

3.根据权利要求1或2所述的气化装置，其特征在于，

所述控制装置基于过去取得的所述第一温度传感器的检测值、过去取得的所述第二温度传感器的检测值、以及这些检测值之差中的至少任一个，来取得所述碳化物的堆积层的上表面的上下方向上的变化。

4.一种气化装置，其特征在于，具备：

气化炉，该气化炉对原料进行加热分解而产生气体，在该过程中生成的碳化物堆积于该气化炉中；

第一温度传感器；

第二温度传感器，该第二温度传感器在所述气化炉的炉高方向上配置于比所述第一温度传感器更靠下方的位置；以及

控制装置，在所述第一温度传感器的检测值与所述第二温度传感器的检测值之差为阈值以上的情况下，该控制装置判定为所述碳化物的堆积层的上表面在所述气化炉的所述炉高方向上位于所述第一温度传感器与所述第二温度传感器之间，

所述第一温度传感器以及所述第二温度传感器设置于比氧化剂供给口更靠下方的位置，

在所述第一温度传感器的检测值与所述第二温度传感器的检测值之差低于所述阈值、且紧之前取得的所述第一温度传感器的检测值与所述第二温度传感器的检测值之差为所述阈值以上的情况下，所述控制装置基于所述第一温度传感器及所述第二温度传感器中的至少任意一个在紧之前检测到的检测值，来判定所述碳化物的堆积层的上表面是位于比所述第一温度传感器更靠上方的位置、还是位于比所述第二温度传感器更靠下方的位置。

5.根据权利要求4所述的气化装置，其特征在于，

所述控制装置基于过去取得的所述第一温度传感器的检测值、过去取得的所述第二温度传感器的检测值、以及这些检测值之差中的至少任一个，来取得所述碳化物的堆积层的上表面的上下方向上的变化。

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