JP2002518546A - ガス化反応装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ガス化反応装置（１０）は、ガス化容器（１２）と、ガスを燃料とする燃焼室（７０）と、容器（１２）の上側部分（１２’）に設けられた、２つの機能を有する組合せファンとサイクロンとのユニット（２０）とを有している。組合せファンとサイクロンとのユニット（２０）の第１の機能によれば、ファン（６２，６４）が、入ってくる供給材料（１４，１４’）を、ガス化を急速に開始させるために、容器の熱い内面に接触するように遠心力的に押しやる。第２の機能によれば、ユニット（２０）が、生成ガスに、生成ガスから微粒子物質を外側へ分離させるためのサイクロン動作をもたらし、生成ガスは、容器（１２）の中央を通る経路を経て出口へ排出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明はガス化反応装置に関する。

【０００２】 より詳細には、主題の装置は、有機物、すなわち有機成分を含む物質を、高熱
量のガスに変換するためのものである。これは、廃棄物の処理に対して特に適用
可能である。

【０００３】 商業上のおよび都市の（家庭の）廃棄物のような廃棄物を処理することが絶え
ず要求されている。埋め立ては、昔から行われている処理の手段であるが、周知
の多くの欠点がある。焼却は、考えられるより良い処理の方法であるが、限界が
ある。特に、エネルギーの変換率が比較的低く、そして、例えば地域暖房用に余
剰熱を利用することは、効率の問題および熱の配給に高い資本コストを要すると
いう問題がある。焼却炉は、低熱量の煙道ガスを大量に発生する。このガスは、
大気中に排出される前に、費用のかかる浄化が行われなければならない。焼却炉
はまた、廃棄が必要な灰を大量に生じる。

【０００４】 したがって、焼却は、埋め立ての理想的な代替手段では決してない。

【０００５】 ガス化は、焼却の潜在的に魅力的な代替手段である。ガス化においては、有機
物は直接分解され、すなわち、熱分解により空気が無い状態で可燃性のガスおよ
び灰に変換される。残念ながら、現存のガス化器では、生成されるガスは炭素お
よび灰粒子にひどく汚染されている。ガスは、ガスが熱源としてまたは電力に変
換されるために効率的に用いられる前に、かなりのそしてコストをかけた浄化を
必要とする。現存するガス化プラントにより生成されたガスは、しばしば、非常
に有毒なダイオキシンに汚染されている。

【０００６】 本発明は、灰を最小にして、きれいで、高熱量のガスを生成可能な、非常に効
率的な変換器、すなわちガス化器の開発を目的とする。他の目的は、ホテル、工
場および商店街におけるような小さな処理場における実施のみならず、大規模な
都市廃棄物処理場における実施にも適した、順応性のある変換器、すなわちガス
化器の構造を考案することにある。後者の実施においては、ガス化反応装置が、
その処理場で必要な全てのエネルギーを供給し、処理場を実質的に自立させるこ
とができるようにすることが望ましい。

【０００７】 本発明のガス化反応装置を有している、都市廃棄物処理プラントは、以下に概
説するように構成できる。

【０００８】 入ってくる固体廃棄物は、区分けステーションに送られる。ここで、鉄を含む
金属および鉄を含まない金属の物体が取り除かれる。また、セラミックおよびガ
ラスの物体が取り除かれる。残っている固体廃棄物は主として有機物であり、セ
ルロース化合物、プラスチックおよびゴムの物質を含んでいる。廃棄物はそれか
ら、比較的一様な大きさの小さな粒子に砕くために、細断ステーションに送られ
る。この段階では、廃棄物は、通常、多量の水分を含んでおり、したがって、乾
燥器に送られる。乾燥器のエネルギーは、ボイラー／エンジンの排気から取り出
され、このエネルギーはさらに、ガスを利用可能なエネルギー、すなわち電力ま
たは熱へ変換するために用いられる。水蒸気として放出された水分は、下水管に
排出するために凝縮されることもある。

【０００９】 乾燥した廃棄物は、かたまりになっていれば粉砕され、それから、可燃性ガス
および灰への分解のためにガス化器に送られる。生成されたガスは、種々の目的
に用いることができるが、主に、電力を発生するガスタービン発電機の運転に用
いられ、電力のいくらかまたは全てが利益を得るために全国の送電系統網に供給
されてもよい。ガスのいくらかは、ガス化反応装置を加熱するために用いられる
。ガス化反応装置からの排気は、乾燥器を間接的に加熱するために用いられる。
ガスタービン発電機からの排気は、蒸気タービン発電機に動力を供給する、過熱
蒸気を生成する熱交換器に供給できる。蒸気のいくらかは、乾燥器を加熱するの
に用いてもよい。蒸気タービン発電機により発生された電力は、プラントの装置
の需要に利用してもよいし、利益を得るために送電系統網に供給してもよい。

【００１０】 ガス化プラントが経済的に非常に望ましいということが、以下の概説から理解
されるであろう。プラントの経営者は、燃料（廃棄物）の取得には、全く費用を
かけなくて済む。それどころか、経営者は、廃棄物を出した者に、廃棄物の処分
費用を請求できるであろう。一旦建設して運転し出せば、プラントは、人員配置
と定期保守と修繕以外に大きな操業コストを必要としない。プラントを運転する
ための入力エネルギーは、廃棄物自身から有効に得ることができる。廃棄物から
得られる余剰エネルギーは、例えば、電気エネルギーまたは熱エネルギーとして
、利益のために売却することができる。

【００１１】 本発明によれば、高熱量の生成ガスを発生するための、固体または液体の有機
物をガス化する方法は、ガス化容器から空気を排除する間、ガス化容器を高温に
加熱する工程と、供給材料を、空気を伴うこと無くガス化容器の頂部に収容し、
供給材料を、ガスと灰とに分解するためにガス化容器の加熱された内面に瞬間的
に接触するようにファンにより遠心的に拡散させる工程と、供給材料を分解し、
供給材料から灰のような微粒子からなる物質を実質的に取り除くために、ガス化
容器内の生成ガスにサイクロン運動を及ぼし、ガスがガス化容器を通る中心軸経
路に沿って出口に導かれる工程とを含んでいる。

【００１２】 本発明は、改善されたガス化反応装置を提供する。したがって、本発明によれ
ば、ガス化される供給材料の入口と生成ガスを放出する出口とを有するガス化容
器が設置された燃焼室を含み、入口は供給材料を備えたガス化容器に空気が進入
することを防止するための、空気を隔離し封止する手段を含んでおり、（ａ）入
ってくる供給材料をガス化容器の加熱された内壁に接触するように拡散すること
と、（ｂ）出口から放出する前にガスから微粒子からなる物質を取り除くために
、生成ガス中にサイクロンを生じさせることとにそれぞれ用いられる、組合せ回
転ファンとサイクロンとのユニットがガス化容器の上方部分に設けられているガ
ス化反応装置が提供される。

【００１３】 ここで、本発明を、添付図面を参照して、例示によってのみ、より詳細に説明
する。

【００１４】 図１のガス化反応装置１０は、例えばステンレス鋼からなるガス化容器１２を
有している。この容器内では、供給材料１４，１４’は、容器１２の内側の非酸
化雰囲気内で、高熱量のガスと灰とに、熱分解により変換される。容器１２は、
直円筒状の上方部分１２’と、灰の収集器１６に向かって先細になりかつ灰の収
集器１６内に終端がきている円錐台状の下側部分１２’’とを有している。後者
には、エアロックを構成する、空間的に離れている２つのゲート弁１８が設けら
れており、これにより、ガス化容器１２内に空気が進入すること無く灰を定期的
に排出できる。

【００１５】 ガス化容器１２は、その上側部分１２’内にサイクロンファンユニット２０を
有しており、サイクロンファン２０は容器から上方に延びている中空のシャフト
２２に取り付けられている。このシャフトは、容器の頂部カバー２６に溶接され
ている直立ダクト２４内に収容されている。そして、シャフト２２は、駆動シャ
フト２８に連結されている。駆動シャフト２８は、ダクト２４の頂部を塞ぎ、好
ましくは流体により冷却されている、密封された、空気およびガス不浸透性のベ
アリング組立体３０内に自由に動くように取り付けられている。２つのシャフト
２２，２８を、したがってサイクロンファン２０を回転させる電気モーター駆動
装置３２が設けられている。

【００１６】 ２つのシャフト２２，２８は、本質的に、ベアリング組立体３０のみによって
支持されている。シャフト２２はサイクロンファン２０を通って下方へ延びてい
る。その下部端には、スパイダ３６に取り付けられている中心合わせピンを内部
に収容している、グラファイトブッシュ３４が取り付けられている。ブッシュ３
４の内面と中心合わせピンとの間には、１ｍｍ程度の隙間がある。ブッシュとピ
ンとは共にシャフト２８のベアリングとしては機能せず、ベアリング組立体３０
のみがシャフトを回転するように支持している。ピンおよびブッシュ３４は主と
して、シャフト２２およびサイクロンファン２０の半径方向の運動を安全な限界
内に抑制または制限する安全策を構成している。

【００１７】 今まで記述したように、空気は、ガス化反応装置１０内、特に容器１２内に入
り込むことはできず、また、ガスは、ガスダクト３８を通る場合を除いて容器か
ら漏れ出すことはできない。ダクト３８は直立ダクト２４から分岐しており、不
図示の安全な圧力シールへの接続部４０を含んでいる。

【００１８】 ガスに変換される供給材料１４，１４’は、頂部カバー２６に溶接されている
空気を通さない伸縮式の伸長導管４２を備えた入口４１を通して、空気を伴うこ
と無く、容器１２内に導入される。供給材料１４は主として、本質的に大部分が
繊維状である乾いた、小さな微粒子の状態の、都市の固体廃棄物である。しかし
ながら、供給材料は、都市の固体廃棄物に決して限られるものではない。もちろ
ん、他の有機物の供給材料を用いることができ、それは固体である必要はない。
例えば、使用済みのオイルを、供給材料１４’として管４４によりガス化のため
に容器２２内に供給することができる。このようなオイルは、特に高熱量のガス
に変換することができる。供給材料の混合物を用いると、化学的な組成および生
成ガスの熱量を制御できるので、固体の供給材料と液体の供給材料との両方を同
時に容器１２に導入することが望ましい場合もある。

【００１９】 固体の供給材料は、封止された供給装置５０により、空気を伴うこと無く、容
器入口４１に供給される。

【００２０】 簡潔に言えば、固体の供給材料を空気を伴うこと無く導管４２に供給する供給
装置５０は、供給材料入口５４と、導管に開口している供給材料出口とを備えた
チャンバ５２を有している。入口と出口との間の位置にある封止手段５６は、チ
ャンバ５２の幅にわたっている。封止手段は、互いに接触し、凹むことが可能な
ニップを形成している、反対方向に回転する一対のローラー５８を含んでいる。
このニップは、充分な垂直方向の大きさがあり、供給材料を、ローラー５８の間
を出口に向かう経路において通過させることができ、ガスまたは空気がローラー
の間を通過することを実質的に防止する封止部を構成している。

【００２１】 封止された供給装置５０は、コンベアから微粒子からなる供給材料１４を受け
取るるために、供給コンベア（不図示）の下に位置している。封止手段５６はチ
ャンバ５２を２つの部分に事実上仕切っており、一方の部分は大気に開口してい
る入口５４を含んでおり、他方の部分は封止手段の下にあって封止手段によって
大気から分離されている。モータ６０により駆動される、凹むことが可能なロー
ラー５８のおかげで、重力によりコンベアから落下する供給材料１４は、空気を
伴わずに、チャンバ５２の下側部分内を通過する。ここから、供給材料は、公知
の種類の振動するバーコンベア６１により、出口、導管４２、および入口４１に
送られる。チャンバの下側部分に、少なくとも１つのガス設備（不図示）を備え
ることもできる。この手段により、装置１０の始動時に、チャンバの下側部分で
は、内容物を排除し、または不活性ガスによって内容物を押し流すことが可能で
ある。実際のガス化動作の間、チャンバは容器１２内で生成されたガスで満たさ
れるであろう。

【００２２】 述べたように、封止手段は、凹むことが可能な封止ニップを構成する、接触し
、反対方向に回転する一対のローラー５８を有しており、これらのローラーは、
重合体のタイヤによって構成された、凹むことが可能で、弾力があり、圧縮でき
る外縁を有している。凹むことが可能な封止ニップに入り込む供給材料の粒子は
、下方に搬送され、ニップ内において、弾力のある、圧縮できる外縁は凹み、す
なわち供給材料の粒子を包囲して捕らえると同時に、かなりの量の空気がチャン
バ５２の下側部分内を通過することを防止する。

【００２３】 サイクロンファン２０は、中空シャフト２２に強固に固定されている、最上部
の金属製のディスク６２を有している。ディスク６２の上面の上には、ファンブ
レード６４が取り付けられている。ディスク６２およびブレード６４は容器１２
の頂部カバー２６のすぐ下に配置されており、その結果、ブレードは入口４１の
すぐ下で回転する。３つ、４つまたはそれ５つ以上のファンブレード６４を設け
ることができる。

【００２４】 また、複数の例えば４つの金属製パドル６６が、シャフト２２およびディスク
の下面に強固に固定されている。各パドル６６は、シャフトから放射状に突き出
ていてもよく、その最外部は、前方にすなわちサイクロンファンの回転の方向に
曲げられ、湾曲し、または角度を付けられていてもよい。複数のパドル６６は、
シャフト２２の周りに同じ間隔を置いて配置されている。パドルは、シャフト２
２から放射状に突き出させる代わりに、サイクロンファンの回転の方向の前方に
突き出すようにシャフト２２に対して接線方向に配置することができ、そして好
ましい。同様に、この配置において、各パドル６６は、前方に曲げられ、湾曲し
、または角度を付けられた最外部を有している。使用時には、サイクロンファン
が回転すると、後述するように、パドル６６によって、容器１２内のガスに渦巻
き運動が引き起こされる。

【００２５】 各々のパドル６６は、正方形または長方形の上側部分６６’と、先細の、三角
形の下側部分６６’’とを有している。

【００２６】 金属製のディスク６２、ファンブレード６４、およびパドル６６は、ステンレ
ス鋼からできていてもよく、互いにおよびシャフト２２に溶接されていてもよい
。

【００２７】 容器１２は、燃焼室７０の内部に設置されている。燃焼室は、例えば、耐火煉
瓦、耐火粘土またはセラミックの繊維からなる、厚い断熱性の裏張りのある鋼で
作られている、頂部７２、底部７４および側壁７６を有している。複数のガスバ
ーナー７８が、燃焼室７０の側壁７６の周りに間隔をおいて取り付けられている
。ガスバーナー７８は、可燃性のガスと空気との混合ガスを燃焼させ、動作中に
、容器を約９００℃またはそれより高い温度に加熱する。使用時には、可燃性の
ガスとして、供給材料のガス化によって生成されたガスの一部を用いてもよい。
ガス化のプロセスを始める時には、どんな任意の手頃な可燃性のガス、例えばプ
ロパンを代用してもよい。

【００２８】 ガスバーナー７８は、本出願人の英国特許出願第ＧＢ９８１２９７５．２号明
細書に記載されているようなものが好ましいが、任意の適したバーナーを用いて
もよい。

【００２９】 燃焼室７０内の燃焼生成物は、排気ダクト８０によって大気中に排気される。
ガス状の燃焼生成物は、まず、蒸気または温水の生成器（不図示）内での熱交換
によって冷却されることが好ましい。取り出された熱は、プラント内で、例えば
供給材料から水分を取り除くために用いられる乾燥器で用いられることが望まし
い。熱交換の後に、燃焼生成物は大気中に排気される。

【００３０】 ここで、ガス化反応装置１０の動作を述べる。

【００３１】 冷えた状態から始動すると、窒素のような不活性ガスが容器１２内に入口（不
図示）を通して導入され、ダクト３８を経て排気される。密閉された供給装置５
０にも、不活性ガスが勢いよく流される。

【００３２】 不活性ガスの気圧が容器１２内で保持されている間、バーナー７８が点火して
、容器の温度が上昇させられる。容器１２の温度は、高温計（不図示）のような
公知の手段によって推定できる。その間、サイクロンファン２０は、電気モータ
ー駆動装置３２によって、５００〜１０００ｒｐｍの速度で回転させられる。

【００３３】 容器１２が一旦所望の温度に達すると、供給材料の供給が開始される。入口４
１を通った供給材料１４，１４’は、高速で回転するファンブレード６４に出会
い、容器１２の熱い内面に向かって外側にほうり出される。高熱量のガスへのガ
ス化が急速に開始され、これは、１００分の１秒以内であると信じられている。
ガス化がこのように急速に開始することは、ダイオキシンが生成されることを回
避することにおいて重要な要素であると考えられている。供給材料の供給とガス
化とが継続しているとき、生成されたガスがサイクロンファン２０に推進効果を
もたらし、その回転を維持することがわかる。その結果、モーター駆動装置３２
への電力の供給を止めることができる。さらに、今度はそれを、プラントで利用
可能な発電機として使用することができる。ガス化が進むにつれて、不活性ガス
の供給を止めることができ、高熱量ガスを以後の処理、収集、および使用のため
に、ダクト３８を介して容器１２から放出させることができる。

【００３４】 ガス化の間、生成されたガスは粒子によって汚染されることがある。しかしな
がら、上述したように、パドル６６は、ガスに、渦巻き動作、すなわちサイクロ
ン効果を引き起こす。その結果、微粒子からなる物質は、ガス化容器１２の内面
に向かって外側に投げ出される。もし、この物質が完全にガス化されていなけれ
ば、その分解およびガス化は、ガス化容器１２の内面の周辺で継続し、それはつ
いには灰になる。サイクロン効果により、ガスから、微粒子からなる不純物が首
尾よく取り除かれる。

【００３５】 生成されたガスは、やがて、中空シャフト２２の下側の開口２２’を通って、
中空シャフト２２に入り込む。生成されたガスは、シャフト２２を上り、シャフ
トの穴２２’’を経て、ダクト２４の上側領域内に流れ出る。

【００３６】 ガスの大部分はダクト３８を経てダクト２４から出ていくが、ガスの一部は、
ダクト２４を下って容器１２内に戻り、その中に、ガスはファンブレード６４の
遠心力的な動作によって容器１２内に引き寄せられ、ガスは入ってくる供給材料
の容器１２の熱い内面への流れを助けるように引き寄せられる。

【００３７】 ダクト３８に入ったガスは、送風冷却器またはスクラバーに送られ、そこで、
冷却水または冷却オイルのしぶきを通過することにより、非常に急速に冷却され
る。このような冷却器またはスクラバーでの冷却により、ガスは著しくきれいな
状態になり、その組成がダイオキシンのような汚染物質へ変換することを確実に
首尾よく回避することができる。このガスは、非常に清浄に燃焼し、その燃焼生
成物を大気中に放出した際に引き起こされる環境問題を最小にできる。

【００３８】 生成されたガスの少量を、バーナー７８に供給することに使用することができ
る。生成ガスの大半は、熱エネルギーまたは電気エネルギーに変換される。

【００３９】 非限定的な例として、ガス化反応装置１０は直径が３．６ｍのサイクロンファ
ン２０を有することができ、容器１２は毎時約１．５トンの乾燥した都市の固体
廃棄物を処理できる。このようなガス化反応装置は、冷えた状態から始動した後
、約１時間でガスの生成を開始できる。緊急時には、供給材料の供給を終了させ
ることにより、約２５秒でガスの生成を停止させることができる。

【００４０】 供給材料１４，１４’のガスへの変換効率は、９０〜９５％のオーダーである
。

【００４１】 １時間当たりに生成されるガスは、供給材料１４，１４’の性質次第で、約２
．５〜１４ＭＷを生じることができる。このガスがタービン発電機で電力を生成
するために消費される場合には、最高の変換効率は４２％かそこらである。実際
には、供給材料の品質次第で、１．０トンの乾燥した供給材料から０．７から４
．５ＭＷの電力を発電することができる。

【００４２】 ガス化反応装置１０から得られたガスを、一部は暖房（例えば空間暖房）に使
用し、一部は発電に使用する場合には、３０％の電気エネルギーと５０％の熱エ
ネルギーとを得ることが可能である。予想されるエネルギー損失は、２０％であ
る。

【００４３】 次の表は、図１のガス化反応装置により生成されるガスの分析結果であり、塩
素化合物の汚染物質が無いことを示している。

【００４４】

【表１】 これに対して、埋め立てガスは、次の表で示すように、もっとずっと汚染され
ている。この分析結果は、ディスティントン、コンバーランド、イングランドの
埋め立て地からの、３つの異なるガスのサンプルについてのものである。

【００４５】

【表２】 前の４つの分析結果において、濃度の単位はｍｇ／ｍ³であり、“ＮＤ”は検
出されなかったことを意味している。

【００４６】 本発明のガス化反応装置１０により生成されたガスは、主要な成分として、種
々の炭化水素、水素、一酸化炭素および二酸化炭素を有している。次の表は、本
発明のガス化反応装置を使用して得られた２つのガスのサンプルについての、主
要な成分および熱量を示している。

【００４７】

【表３】 サンプル１は、都市の固体廃棄物をガス化することによって生成されたガスで
ある。サンプル２は、その５０％がエンジンの潤滑油に使用されたオイルの混合
物をガス化することにより生成されたガスである。供給材料が、処分問題をます
ます増加させている“無償の”廃棄物からなっていることを考えると、高熱量の
きれいなガス生成物は非常に有益である。熱量はガスの組成から算出され、そし
てそれは、約３８ＭＪ／ｍ³である天然ガスの熱量によく比肩する。

【００４８】 ここで図２〜７を参照すると、本発明の第２の実施形態は、例えばステンレス
鋼からなるガス化容器１１２を有するガス化反応装置１００である。第１の実施
形態と同様に、供給材料１４，１４’は、容器１１２内の酸化しない雰囲気内で
、高熱量のガスと灰とに熱分解により変換される。

【００４９】 容器１１２は、円筒状の側壁１１２’、上方に向かってドーム状になっている
頂部壁１１２’’、および上方に向かってドーム状になっている底部壁１１２’
’’を有しており、側壁１１２および底部壁１１２’’’の下側端部は環状の樋
１１６につながっている。樋１１６は、供給材料１４，１４’のガス化によって
生成された灰を集め、この灰は、回転弁１１８の作動によって容器１１２から導
管１１７を経て取り除かれる。

【００５０】 “炭素灰’’は、完全に圧力封止されたオーガー（不図示）によって、回転弁
１１８の下方の位置から除去された後に、２つの方法のうちの１つにより処理さ
れる。

【００５１】 一方のケースでは、灰は浄化室内で除去され、そして浄化された後に、今度は
、ガスの解放および空気の進入が生じないように、他のオーガーおよび２つのエ
アロック弁を経て取り除かれる。

【００５２】 他方のケースでは、灰は、ずっと高い温度に引き上げられ、充分に炭素と反応
し水素および二酸化炭素のさらなる流れを生成する高温の蒸気と反応させられる
。そして、残っている不活性な灰は、浄化された炭素の灰と同様の方法で排出さ
れる。

【００５３】 上側の中空ダクト１１９および下側の中空ダクト１２１は、容器の頂部壁１１
２’’および底部壁１１２に、互いにおよびガス化容器１１２と同軸に溶接され
ている。供給材料１４，１４’は、容器１１２の頂部壁１１２’’に、容器１１
２の垂直軸からずれて、しかしその垂直軸の近くに設けられたダクト１４２を介
して、容器１１２内に供給される。

【００５４】 ガス化容器１１２は、ダクト１１９，１２１内で自身の軸の周りを回転するよ
うに支持された中空シャフト１２２に取り付けられたサイクロンファンユニット
１２０を有している。特に図３，４、および７を参照すると、シャフト１２２の
上端部が、フランジ２０３を備えた上側取り付けシャフト２０２がボルト２０４
で止められている外側の環状の継ぎ環２００に溶接されている。セラミック製の
断熱体からなるディスク２０６が、断熱をなすために継ぎ環２００とシャフト２
０２のフランジ２０３との間に挟まれている。

【００５５】 ここで、図３，５、および６を参照すると、同様に断熱をなすために、シャフ
ト１２２の下端部が、フランジ２１１を備えた下側取り付けシャフト２１０がボ
ルト２１２で止められている外側の環状の継ぎ環２０８に、セラミック製の断熱
体からなるディスク２１４を継ぎ環２０８とシャフト２１０のフランジ２１１と
の間に挟んだ状態で、溶接されている。

【００５６】 上側のダクト１１９および下側のダクト１２１は、断熱を成すためにセラミッ
ク製の断熱環帯２１９，２１９’の各々を間に挟んだ状態で、蓋２１６および２
１８で覆われている。ローラーベアリング封止組立体２２０および２２２が、上
側および下側のダクトに取り付けられている。前者は、サイクロンファンユニッ
ト１２０を支持するスラストベアリング支持体２２３上に配置されている。これ
らはまた、取り付けシャフト２０２および２１０を回転するように支持しており
、一方で、組立部品２２０は図７の破線２２３で示すようにガス化装置１００の
熱サイクルの間に長軸方向に伸長および短縮することを可能にしている。

【００５７】 ローラーベアリング封止組立体は、空気を封止しかつガスが漏れないように、
サイクロンファンユニット１２０を支持している。これらは、流体で冷却されて
いることが好ましい。

【００５８】 下側方の取り付けシャフト２１０は、サイクロンファン１２０を回転させる、
本実施形態においては定格５．５ｋＷの電気モーター駆動装置２１２に連結され
ている。

【００５９】 中空シャフト１２２の壁には、垂直方向に並べられている５つの貫通穴１２４
の列があけられており、穴１２４の列は、容器１１２内のシャフト１２２の下部
に向かうように配置されている。シャフト１２２には、垂直方向に並べられてい
る５つの貫通穴１２６の列もあけられており、穴１２６の列は、ダクト１１９の
上部の内部に配置されている。

【００６０】 上側のダクト１１９の側方に設けられたダクト１２８は、穴１２４を経てシャ
フト１２２の内部を通り、穴１２８を通ってシャフト１２２の内部からダクト１
１９内に出るガスを、容器１１２から取り出すために用いられる。ダクト１１９
の上部は、環状のガス規制体１２９により、容器１１２に対して実質的に密封さ
れている。

【００６１】 供給材料１４，１４’は、図１の実施形態を参照して述べたような供給装置（
不図示）により、ガス化容器１１２内に、空気を伴うことなく供給される。

【００６２】 ここで、図２および３を参照すると、サイクロンファン１２０は、シャフト１
２２上に固定されている、容器１１２の頂部の方に向かって閉じた円錐状のつば
１６２を有しており、このつば１６２の傾斜している上面の上には、シャフト１
２２の近くから円錐状のつば１６２の底辺まで半径方向に延びている、等距離の
間隔を置いて配置されている（この場合）４つの直立板１６３（２つが示されて
いる）が取り付けられている。

【００６３】 本実施形態においては、半径方向外側から見てサイクロンファン１２０の運動
方向に向くように半径方向の並びから僅かに角度をつけられて設けられている２
４個の平らなファンブレード１６４が、円錐状のつば１６２の縁から垂直方向下
向きにぶら下がっている。

【００６４】 ファンブレード１６４はまた、水平方向の幅にわたって半径方向に僅かに湾曲
していてもよい。

【００６５】 ファンブレード１６４は、シャフト１２２と各ファンブレード１６４との間に
各々が水平方向に固定された、垂直方向に間隔をおいて配置されている一対のス
パイダ１３６によって、円錐状のつば１６２から垂直方向の向きに支持されてい
る。

【００６６】 円錐台状の耐久性の管１６５が、プレート１６３の最外部の近傍の、容器１１
２のドーム状の頂部壁１１２’’と側壁１１２’との接合部で、容器１１２の隅
に溶接されている。

【００６７】 容器１１２は、図１の実施形態の燃焼室１７０と同じ物質で作られているが容
器１１２を囲むように構成されている、ガスバーナー（不図示）付きの燃焼室１
７０の内部に取り付けられている。

【００６８】 燃焼室１７０内の燃焼生成物は、排気ダクト（不図示）により、大気中に排出
される。ガス状の燃焼生成物は、まず、蒸気または温水の生成器（不図示）内で
の熱交換により冷却されることが好ましい。取り出された熱は、プラント内で、
例えば供給材料から水分を取り除くために用いられる乾燥器で使用されるのが望
ましい。熱交換の後、燃焼生成物は大気中に排出される。

【００６９】 ガス化反応装置１００の動作は、図１のガス化反応装置を参照して述べたもの
と同様である。

【００７０】 冷めた状態から始動されると、窒素のような不活性ガスが、入口（不図示）を
通して容器１１２内に導入される。

【００７１】 不活性ガスのガス体が容器１１２内に保持されている間、容器１１２の温度が
上昇させられる。そして、サイクロンファン２０が、電気モーター駆動装置２１
２によって５００〜１０００ｒｐｍの速度で回転させられる。

【００７２】 容器１１２が一旦所望の温度に達すると、供給材料の供給が開始される。入口
ダクト１４２を通り抜けた供給材料１４，１４’は、高速で回転するプレート１
６３に当たり、容器１１２の熱い内面に向かって外側にほうり出され、耐久性の
プレート１６５は、容器１１２との最初の衝突点で容器１１２を保護する。高熱
量のガスへのガス化は、前述と同様に急速に開始する。供給材料の供給とガス化
とが続いているとき、生成されたガスがサイクロンファン１２０に推進効果をも
たらし、その回転を維持し、同様に、モーター駆動装置２１２への電力の供給を
止めることができ、そして、今度はそれを、プラントで利用可能な発電機として
使用してもよい。ガス化が進むにつれて、不活性ガスの供給を止めることができ
、高熱量ガスを、以後の処理、収集、および使用のために、ダクト１２８を介し
て容器１１２から放出させることができる。

【００７３】 パドル１６４が、容器１１２の容積内のガスに、微粒子からなる物質が容器１
１２の内壁に向かって外側に投げ出されるように、渦巻き動作−すなわちサイク
ロン効果−をもたらしかつ持続させる。もし、この物質が完全にガス化されてい
なければ、その分解およびガス化は、容器１１２の内側の周辺で続き、それはつ
いには灰になる。生成されたガスはシャフトの下側の開口１２４を通って容器の
側壁１１２’に放り出される微粒子から分離し、容器の中央の中空シャフト２２
にやがて入るので、サイクロン効果により、ガスから微粒子からなる不純物が首
尾よく取り除かれる。生成されたガスは、シャフト１２２を上り、シャフトの開
口１２６を経て、ダクト１１９の上側領域に流れ出す。

【００７４】 大部分のガスはダクト１２８を経てダクト１１９から出ていくが、ガスの一部
は、ダクト１１９を下って容器１１２内に戻り、その中に、ガスはプレート１６
３の遠心力的な動作によって内部に引き寄せられ、ガスは入ってくる供給材料の
容器１１２の熱い内面への流れを助けるように引き寄せられる。

【００７５】 ダクト１２８に入ってくるガスは、前述と同様に、送風冷却器またはスクラバ
ーに送られ、そこで、冷却水または冷却オイルのしぶきを通過することにより、
非常に急速に冷却される。このような冷却器またはスクラバーでの冷却により、
ガスは著しくきれいな状態になり、その組成がダイオキシンのような汚染物質へ
変換することを確実に首尾よく回避することができる。このガスは、非常に清浄
に燃焼し、その燃焼生成物を大気中に放出した際に引き起こされる環境問題を最
小にできる。

【００７６】 生成されたガスの少量を、バーナー（不図示）に供給することに使用すること
ができる。主要な生成ガスは熱エネルギーまたは電気エネルギーに変換される。

【００７７】 通常の都市の処理場においては、並行に稼働する９台もの装置１０または１１
０を設けられるであろうことが予想される。出力電力は、３０ＭＷ程度の電気エ
ネルギーおよび５０〜６０ＭＷ程度の熱エネルギーであると予想される。

【００７８】 都市の固体廃棄物から生成されるガスは、有害なハロゲン化合物が少ないこと
が望ましい。通常のクロマトグラフ解析により、このような化合物の量は微々た
るものであることがわかっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による第１のガス化反応装置の部分的な断面図である。

【図２】 本発明による第２のガス化反応プラントの部分的な断面図である。

【図３】 図２のガス化反応プラントのロータ組立体の断面図である。

【図４】 図２のガス化反応プラントのロータ組立体を支持する、上側のシャフト組立体
の断面図である。

【図５】 図２のガス化反応プラントのロータ組立体を支持する、上側のシャフト組立体
の断面図である。

【図６】 図２の環状の部分ＶＩの詳細図である。

【図７】 図２の環状の部分ＶＩＩの詳細図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ (72)発明者 メイトン、 マウリース、 エドワード、 ジョルジ イギリス国 エスオー40 ７エーイー ハ ンツ アシュースト バスケッツ ウェイ バスケッツ ハウス （番地なし) Ｆターム(参考） 4H012 HA03

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス化される供給材料（１４，１４’）の入口（４１）と、
   生成ガスを放出する出口（２４，３８）とを有するガス化容器（１２）が据え付
   けられており、前記入口（４１）は空気が供給材料を備えた前記ガス化容器（１
   ２）内に進入することを防止する、空気を分離し封止する手段（５０）を含んで
   おり、使用時にそれぞれ、（ａ）入ってくる供給材料（１４，１４’）を前記容
   器（１２）の加熱された内壁に接触するように拡散させ、（ｂ）前記出口（２４
   ，３８）から排出する前に前記ガスから微粒子からなる物質を取り除くサイクロ
   ンを前記生成ガスに生じさせる、組合せ回転ファンとサイクロンとのユニット（
   ２０）が前記容器（１２）の上部（１２’）に設けられている燃焼室（７０）を
   有するガス化反応装置（１０）。
2. 【請求項２】 前記燃焼室（７０）はガスを燃料とする炉である、請求項１
   に記載の装置。
3. 【請求項３】 前記入口（４１）が前記容器（１２）の頂部カバー（２６）
   に設けられており、前記ファンとサイクロンとのユニット（２０）が前記頂部カ
   バー（２６）のすぐ下に配置されている、請求項１または２に記載の装置。
4. 【請求項４】 前記ファンとサイクロンとのユニット（２０）が、前記頂部
   カバー（２６）から間隔を置いて配置されており、入ってくる供給材料（１４，
   １４’）を前記容器の頂部の加熱された内壁に向かって拡散させるためのファン
   ブレード（６４）を上面の上に有しているディスク要素（６２）を有しており、
   該ディスク要素が中央の軸まわりにあるシャフト（２２）にしっかりと固定され
   ている、請求項３に記載の装置。
5. 【請求項５】 前記ファンとサイクロンとのユニット（２０）が、前記ディ
   スク要素（６２）の下面および前記シャフトにしっかりと固定されている複数の
   サイクロンパドル（６６）をさらに含んでいる、請求項４に記載の装置。
6. 【請求項６】 前記ファンとサイクロンとのユニット（１２０）が回転可能
   なシャフト（１２２）に固定された円錐状のつばを有しており、該円錐状のつば
   には前記円錐状のつば（１６２）の上面から直立している、概ね半径方向に延び
   ている複数の、プレート（１６３）と、前記容器（１１２）の側壁（１１２’）
   に近接するように前記円錐状のつば（１６２）からぶら下がっている複数のパド
   ル（１６４）とが備えられている、請求項１から３のいずれか１項に記載のガス
   化反応装置。
7. 【請求項７】 前記パドル（１６４）を前記シャフト（１２２）に接続して
   いる１つまたは２つ以上のスパイダ（１３６）を含んでいる、請求項６に記載の
   ガス化反応装置。
8. 【請求項８】 プレート（１６３）の外側の範囲に面している前記容器に取
   り付けられた環状の耐久板（１６５）を含んでいる、請求項６または７に記載の
   ガス化反応装置。
9. 【請求項９】 前記容器（１１２）が、環状の樋（１１６）を形成するため
   に、前記容器（１１２）の前記側壁（１１２’）に結合する、内側に向かってド
   ーム状になっている底部壁（１１２’’’）を有している、請求項１から８のい
   ずれか１項に記載のガス化反応装置。
10. 【請求項１０】 各パドル（６６）が、前記ユニット（２０）の回転方向の
    前方に曲げられた、湾曲した、または角度を付けられた半径方向最外部を有して
    いる、請求項５または６に記載の装置。
11. 【請求項１１】 各パドル（６６）が、前記ユニット（２０）の回転方向の
    前方に突出するように前記シャフトに接線方向に配置されている、請求項５，６
    または１０に記載の装置。
12. 【請求項１２】 前記容器が、ガスを通さないベアリング（３０）によって
    上端が閉じられた中央の直立ダクト（２４）を有しており、前記ファンとサイク
    ロンとのユニット（２０）が、前記ダクト（２４）に沿って上方に延びているシ
    ャフト（２２，１２２）に取り付けられている、請求項１から１１のいずれか１
    項に記載の装置。
13. 【請求項１３】 前記シャフト（２２）が、前記容器（１２）内に軸方向に
    取り付けられた中心合わせピンの周りに緩く取り付けられているブッシュ（３４
    ）を下端に有している、請求項１２に記載の装置。
14. 【請求項１４】 前記シャフト（３２）が中空であり、かつ上端および下端
    の近くに開口（２２’，２２’’）を有しており、前記中空シャフト（３２）が
    粒子を含まない生成ガスを前記出口（２４，３８）に搬送する導管である、請求
    項１２または１３に記載の装置。
15. 【請求項１５】 前記出口（２４，３８）が、排出が進行している間、前記
    容器（１２）に前記生成ガスの一部を再循環させるように構成されかつ配置され
    ている、請求項１から１４のいずれか１項に記載の装置。
16. 【請求項１６】 前記容器（１２）が、前記容器に空気を進入させることな
    く灰の排出を可能にするエアロックダクト（１６）を底部に有している、請求項
    １から１５のいずれか１項に記載の装置。
17. 【請求項１７】 前記空気を分離し封止する手段が、供給材料を空気を伴う
    ことなく前記入口（４１）に供給する封止された供給装置（５０）である、請求
    項１から１６のいずれか１項に記載の装置。
18. 【請求項１８】 前記供給装置が、入口（５４）を有するチャンバ（５２）
    と、使用時に空気を通過させないが固体の供給材料の粒子を通過させる、凹むこ
    とが可能な封止ニップを形成している凹むことが可能な外縁を備えたローラ（５
    ８）を有している封止手段（５６）と、前記供給材料（１４）を前記入口（４１
    ）に送るコンベア（６０）とを有している、請求項１７に記載の装置。
19. 【請求項１９】 前記供給装置（５０）が、液体の供給材料（１４’）を前
    記入口（４１）に供給する管（４４）をさらに含んでいる、請求項１６または１
    ７に記載の装置。
20. 【請求項２０】 前記出口（３８）が、オイル幕または水幕のスクラバー／
    冷却器に接続されている、請求項１から１９のいずれか１項に記載の装置。
21. 【請求項２１】 容器から空気を排気する間ガス化容器（１２）を高温に加
    熱する工程と、供給材料（１４，１４’）を空気を伴うことなく前記容器（１２
    ）の頂部に収容し、前記供給材料を、ガスと灰とに分解するために、容器の頂部
    において、前記容器の加熱された内部に即座に接触するように拡散させる工程と
    、前記容器（１２）内の前記生成ガスにサイクロン運動を及ぼす工程と、実質的
    に粒子を含まないガスを、前記容器を通る中央の軸方向経路に沿って出口（２４
    ，３８）に導く工程とを有する、高熱量の生成ガスを生成するために固体および
    ／または液体の有機物をガス化する方法。
22. 【請求項２２】 供給材料（１４，１４’）のガス化の開始が、前記容器（
    １２）への前記供給材料の投入後約１／１００秒内にもたらされる、請求項２１
    に記載の方法。
23. 【請求項２３】 前記容器（１２）が、９００℃またはそれより高い温度ま
    で加熱される、請求項２１または２２に記載の方法。
24. 【請求項２４】 少なくとも２３．１ＭＪ／ｍ³、例えば２３．１〜３４．
    ８ＭＪ／ｍ³の総熱量を有する、請求項２１から２３のいずれか１項の方法によ
    り生成された生成ガス。