JP2004210942A

JP2004210942A - 固体燃料ガス化システム

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Publication number: JP2004210942A
Application number: JP2002381919A
Authority: JP
Inventors: Kunio Yoshikawa; 邦夫吉川
Original assignee: ECOMEET SOLUTIONS CO Ltd; Japan Science and Technology Agency
Current assignee: ECOMEET SOLUTIONS CO Ltd; Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2022-12-27
Also published as: JP4255279B2

Abstract

【課題】チャーリサイクル手段の省略を可能にするとともに、水素及び一酸化炭素を主成分とした高発熱量の合成ガスを製造する。
【解決手段】固体燃料ガス化システムは、空気供給を絶たれた熱分解域と、熱分解域のチャーを燃焼させて高温燃焼ガスを生成するチャー燃焼域と、燃焼ガスを浄化する除塵装置と、除塵後の燃焼ガスの温度上昇をもたらす燃焼ガス再熱用燃焼手段と、燃焼ガスと水蒸気との熱交換により水蒸気を高温に加熱する水蒸気加熱装置とを備える。ガス化システムは、高温水蒸気により固体燃料を熱分解し、水素及び一酸化炭素を主成分とする合成ガスを製造する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体燃料ガス化システムに関するものであり、より詳細には、水素及び一酸化炭素を主成分とした合成ガスを固体燃料の熱分解により製造する固体燃料ガス化システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
廃プラスチック、汚泥、シュレッダダスト又は都市ゴミ等の有機廃棄物、或いは、石炭等の低質固形燃料をガス化し、比較的高カロリーの合成ガスを発電設備等に供給する燃料ガス化システムが知られている。本発明者は、この種のガス化システムにおいて、約１０００℃の高温空気で固体燃料をガス化溶融する燃料ガス化システムを開発し、特開２００２−１５８８８５号等において提案している。
【０００３】
この方式のガス化システムは、図１０及び図１１に示す如く、固体燃料をガス化溶融するガス化炉を備える。空気加熱装置が、１０００℃以上の高温空気をガス化炉に供給し、熱回収・ガス精製装置が、ガス化炉の粗ガスを冷却し且つ精製する。ガス化炉に供給された固体燃料は、高温空気によりガス化溶融して約１０００℃の高温粗ガスを生成し、高温粗ガスは、熱回収・ガス精製装置に供給される。熱回収・ガス精製装置は、高温粗ガスを冷却し且つ精製し、精製ガスを発電設備等に供給する。熱回収・ガス精製装置で回収したチャー（熱分解後の炭化物）は、チャーリサイクル手段により固体燃料供給路に導入され、固体燃料と共にガス化炉に供給される。精製ガスの一部は、空気加熱用燃料として空気加熱装置に供給され、空気加熱装置は、精製ガスの燃焼熱により空気を加熱し、高温空気をガス化炉に供給する。このような方式のガス化システムによれば、粗ガス温度が非常に高温（約１０００℃）であるため、タール含有量が少なく、しかも、比較的多量の水素を含む粗ガスが得られる。
【０００４】
本発明者は又、固体燃料の熱分解により生成した熱分解ガスを高温水蒸気で改質し、改質ガスを発電設備等に供給する燃料ガス化システムを開発し、特開２００２−２１０４４４号等において提案している。
【０００５】
この方式のガス化システムは、図１２及び図１３に示す如く、固体燃料を熱分解する熱分解炉を備えるとともに、熱分解ガスを高温水蒸気で改質する改質炉を備える。熱分解炉に供給された固体燃料は、熱分解炉内で熱分解し、熱分解炉に発生した温度約３００℃程度の熱分解ガスが、改質炉に供給される。熱分解ガスは、改質炉において温度約１０００℃の高温水蒸気と混合し、改質される。熱分解ガス中の炭化水素の水蒸気改質反応（吸熱反応）により改質炉の炉内温度が降下するのを防止すべく、約１０００℃の高温空気が改質炉に供給され、約８００℃程度の改質ガスが改質炉から熱回収・ガス精製装置に供給される。熱回収・ガス精製装置は、改質ガスを冷却し且つ精製し、精製ガスを発電設備等に供給する。精製ガスの一部は空気・水蒸気加熱装置に供給され、空気・水蒸気加熱装置は、精製ガスの燃焼熱により空気及び水蒸気を加熱し、温度約１０００℃程度の高温空気及び高温水蒸気を改質炉に供給する。
【０００６】
このような方式のガス化システムによれば、固体燃料は、熱分解炉内に比較的長時間滞留するので、比較的大きなサイズの廃棄物等を熱分解処理することが可能となり、しかも、炭素転換率が高く、煤分の発生が抑制されるので、チャーリサイクル手段を省略することが可能となる。また、この方式のガス化システムによれば、灰溶融燃焼炉を更に組込むことにより、チャー分が混入しない溶融灰の抽出が可能となる等の利点が得られる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１５８８８５号公報
【０００８】
【特許文献２】特開２００２−２１０４４４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述のガス化溶融型のガス化炉（図１０及び図１１）を備えたガス化システムにおいては、比較的多量の煤分が燃料ガスに含まれる傾向があり、煤分の発生は、特にプラスチック廃棄物等の固形燃料をガス化する場合に顕著に観られる。このため、図１０に示す如く、ガス化システムは、チャー分を回収するチャーリサイクル手段を備える必要がある。また、ガス化炉における固体燃料の炉内滞留時間が比較的短時間であることから、サイズが大きい廃棄物等をガス化処理し難く、このため、固形燃料の微粉砕処理等の前処理工程及び前処理設備が必要となる。加えて、この方式のガス化システムでは、精製ガスの発熱量は、１０００ｋｃａｌ／Ｎｍ^３程度であり、発熱量が低い合成ガスが得られるにすぎない。
【００１０】
他方、熱分解炉及び改質炉を備えた上記ガス化システム（図１２及び図１３）によれば、このようなチャーリサイクル手段を省略し得るとともに、比較的大形の廃棄物等を微粉砕することなく熱分解処理することができる。しかしながら、熱分解ガス中のタール分を完全に改質するためには、改質炉の炉内温度をかなり高温（約１０００℃程度）に維持すべく、比較的多量の高温空気を改質炉に導入する必要が生じ、この結果、改質・精製後の精製ガスの発熱量が約１０００ｋｃａｌ／Ｎｍ^３程度に低下してしまうという問題が生じた。また、この方式では、精製ガスは、比較的多量のメタンを含有する反面、水素を多量に含有した合成ガスを製造し難く、更に改善すべき余地が残されていた。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、チャーリサイクル手段の省略を可能にするとともに、水素及び一酸化炭素を主成分とした高発熱量の合成ガスを製造することができる固体燃料ガス化システムを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、従来のガス化システムでは、上記粗ガス又は改質ガスが比較的多量を窒素を含有する点に着目し、窒素含有量が少ない合成ガスを製造可能なガス化システムを研究した結果、熱分解炉に対する空気の供給を絶ち、６００℃以上の高温水蒸気のみを熱分解ガス化炉に供給して固形燃料を熱分解することにより、比較的多量の水素を含む熱分解ガスが発生することを見い出し、かかる知見に基づき、本願発明を達成したものである。
【００１３】
即ち、本発明は、固体燃料を熱分解し、水素及び一酸化炭素を主成分とする合成ガスを製造する固体燃料ガス化システムにおいて、
空気供給を絶たれた熱分解域と、該熱分解域のチャーを燃焼用空気の存在下に燃焼して燃焼ガスを生成するチャー燃焼域と、前記燃焼ガスと水蒸気との熱交換により前記水蒸気を加熱する水蒸気加熱装置と、前記チャー燃焼域及び水蒸気加熱装置の間で前記チャー燃焼域の燃焼ガスを浄化する除塵装置と、該除塵装置から水蒸気加熱装置に送出される除塵後の燃焼ガスを燃焼させ、該燃焼ガスの温度上昇をもたらす燃焼ガス再熱用燃焼手段とを備え、
前記水蒸気加熱装置は、前記燃焼ガスと前記水蒸気との熱交換により該水蒸気を６００℃以上の高温水蒸気に加熱する熱交換器を備え、該高温水蒸気は、前記熱分解域に供給され、熱分解域の固体燃料を熱分解し、該熱分解域に熱分解ガスを発生させることを特徴とする固体燃料ガス化システムを提供する。
【００１４】
本発明の上記構成によれば、固体燃料ガス化システムは、チャーの燃焼熱を熱エネルギー源として水蒸気を６００℃以上に加熱し、６００℃以上の高温水蒸気で固体燃料を熱分解する。空気供給を絶たれた熱分解域には、窒素を含まない熱分解ガスが発生し、煤分の発生も抑制される。熱分解域に残留するチャーは、チャー燃焼域で焼却され、チャーの燃焼熱は、チャー燃焼により生成した燃焼ガスを熱媒体として水蒸気加熱用の熱交換器に供給され、水蒸気加熱のための熱源として有効利用される。チャー燃焼域の燃焼ガスは、除塵装置を通して熱交換器に供給されるので、燃焼ガス温度を８００℃以下の温度（浄化装置の高温限界）に抑制されるが、浄化工程を経た燃焼ガスは、燃焼ガス再熱用燃焼手段により二次燃焼又は再燃焼し、温度上昇する。温度上昇した燃焼ガスは、水蒸気加熱手段において水蒸気を高温に加熱し、高温水蒸気は、上記の如く、熱分解域に供給される。熱分解域に発生した熱分解ガスは、上記高温水蒸気により改質され、水素及び一酸化炭素を主成分とした比較的高発熱量の合成ガスが製造される。
【００１５】
本発明は又、熱分解後にチャーが残留し難い固体燃料を熱分解し、水素及び一酸化炭素を主成分とする合成ガスを製造する固体燃料ガス化システムにおいて、空気供給を絶たれた熱分解域と、該熱分解域における前記固体燃料の熱分解により生成した熱分解ガス、又は該熱分解ガスを改質した精製ガスを燃焼させて１０００℃を超える燃焼ガスを発生させる燃焼手段と、前記燃焼ガスと水蒸気との熱交換により前記水蒸気を加熱する水蒸気加熱装置とを備え、
前記水蒸気加熱装置は、前記燃焼ガスと前記水蒸気との熱交換により該水蒸気を６００℃以上の高温水蒸気に加熱する熱交換器を備え、該高温水蒸気は、前記熱分解域に供給され、熱分解域の固体燃料を熱分解し、該熱分解域に熱分解ガスを発生させることを特徴とする固体燃料ガス化システムを提供する。
【００１６】
本発明の上記構成によれば、熱分解域の熱分解ガス又は熱分解ガス精製後の精製ガスは、燃焼手段により燃焼し、高温の燃焼ガスを発生させる。熱分解ガス又は精製ガスの燃焼により発生した燃焼ガスは、浄化工程を介さず直に水蒸気加熱装置の熱交換器に導入し得るので、燃焼ガスの温度は、１０００℃を超える高温に設定することができる。６００℃以上の高温水蒸気のみが、空気供給を絶たれた熱分解域に供給される結果、熱分解域には、窒素を含まず、比較的多量の水素を含む熱分解ガスが発生し、煤分の発生も抑制される。熱分解域に発生した熱分解ガスは、高温水蒸気により改質され、水素及び一酸化炭素を主成分とした比較的高発熱量の合成ガスが製造される。このような構成は、燃焼後にチャーが残留し難い固体燃料、例えば、バイオマス燃料を用いたガス化システムにおいて採用される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施形態によれば、上記チャー燃焼域は、熱分解域に残留するチャーが導入されるチャー燃焼炉内に形成され、チャー焼却用の燃焼用空気が、チャー燃焼炉内に供給される。
【００１８】
本発明の他の好適な実施形態によれば、熱分解域兼チャー燃焼域として働く炉内領域を備えた熱分解・チャー燃焼兼用の第１炉及び第２炉が用いられる。第１炉及び第２炉の運転を切換える切換手段が設けられ、切換手段は、高温水蒸気を第１炉に供給し且つ燃焼用空気を第２炉に供給する第１位置と、燃焼用空気を第１炉に供給し且つ高温水蒸気を第２炉に供給する第２位置とに交互に切換えられる。切換手段の第１位置では、第１炉の炉内領域は熱分解域として機能し、第２炉の炉内領域はチャー燃焼域として機能する。切換手段の第２位置では、第１炉の炉内領域はチャー燃焼域として機能し、第２炉の炉内領域は熱分解域として機能する。このような構成によれば、固体燃料の熱分解後に炉床部分に残留したチャーは、引き続く燃焼用空気の炉内導入により燃焼し、高温燃焼ガスを生成する。従って、チャー燃焼専用にチャー燃焼炉を設ける必要がなく、チャーを第１及び第２炉から取出してチャー燃焼炉に移送するチャー供給路の配設も、省略することができる。なお、第１炉又は第２炉は、高温水蒸気を炉内に供給する前に固体燃料を予め炉内に投入するバッチ式のものであっても、第１炉又は第２炉への高温水蒸気の供給と同時に固体燃料を炉内に供給する連続供給式のものであっても良い。
【００１９】
好ましくは、燃焼ガス再熱用燃焼手段は、合成ガスの一部及び／又は燃焼用空気を浄化後の燃焼ガスに添加する注入部を有し、注入部は、例えば、燃焼ガス配管又はダクトと、合成ガス又は燃焼用空気の配管又はダクトとのＴ形接続部、あるいは、燃焼ガスと合成ガス又は燃焼用空気とを混合可能な燃焼器からなる。合成ガス又は燃焼用空気の注入により、燃焼ガスは再燃焼又は二次燃焼し、燃焼ガスは温度上昇する。合成ガスの注入は、チャー燃焼域に十分な燃焼用空気を供給する場合（即ち、チャーがチャー燃焼域で実質的に完全燃焼し、燃焼ガスが比較的多量の酸素を含む場合）に好ましく採用され、燃焼ガスは、合成ガスの添加により再燃焼する。チャー燃焼域に対する燃焼用空気の供給量を制限する場合（即ち、チャーがチャー燃焼域で不完全燃焼し、燃焼ガスが比較的多量の一酸化炭素等を含む場合）には、燃焼用空気が注入部に供給され、燃焼ガスに添加される。燃焼用空気の注入により、燃焼ガスは二次燃焼し、燃焼ガスは温度上昇し、燃焼ガス中の未燃分の完全燃焼が促される。所望により、合成ガス及び燃焼用空気の双方を燃焼ガスに添加しても良い。
【００２０】
本発明の好適な実施形態において、ガス化システムは、上記熱分解域の熱分解ガス及び高温水蒸気が導入される改質炉を有し、６００℃以上、好ましくは、９００℃以上の高温空気又は酸素が熱分解ガス給送路又は改質炉に注入される。酸素を熱分解ガス給送路又は改質炉に注入する場合には、常温（大気相当温度）の酸素を熱分解ガス給送路又は改質炉に注入しても良い。熱分解ガス、高温水蒸気及び高温空気（又は酸素）は、改質炉内で混合し、熱分解ガス中の炭化水素（主にタール分）は、水蒸気改質反応により、水素及び一酸化炭素を主成分とした改質ガス（合成ガス）に改質される。好適には、改質ガスは、後続の精製工程で精製され、精製ガスとして発電設備、水素製造装置等に供給される。好ましくは、改質ガスを精製前に冷却する熱回収装置が設けられ、熱回収装置に供給された給水は、改質ガスの顕熱により水蒸気に気化する。この水蒸気は、上記水蒸気加熱装置に供給され、上述の如く高温水蒸気に加熱される。更に好ましくは、精製ガスの一部が、空気加熱装置に供給され、常温空気が精製ガスの燃焼熱により上記高温空気に加熱される。
【００２１】
本発明の他の実施形態によれば、上記高温水蒸気は、９００℃以上の温度を有し、熱分解域におけるタール分の発生は、最小限に抑制され、上記改質工程は、省略される。
【００２２】
好適には、精製ガス又は熱分解ガスの一部が、補助燃料としてチャー燃焼域に供給され、チャー燃焼熱の不足は、精製ガス又は熱分解ガスの燃焼熱で補われる。これにより、チャー燃焼域の燃焼ガスの温度及び／又は流量が調節され、熱分解域に供給される高温水蒸気の温度及び／又は流量が制御される。変形例として、チャー燃焼域を高温化し、チャー焼却灰を灰溶融しても良い。
【００２３】
【実施例】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施例に係る固体燃料ガス化システムを示すブロックフロー図である。
【００２４】
固体燃料ガス化システムは、産業廃棄物等の固体燃料を熱分解する熱分解ガス化炉と、温度約１０００℃の高温水蒸気を熱分解ガス化炉に供給する水蒸気加熱装置と、熱分解ガス化炉から排出されたチャーを燃焼させるチャー燃焼炉とを備える。水蒸気加熱装置は、高温水蒸気供給路ＨＳによって熱分解ガス化炉に接続される。熱分解ガス化炉には、固体燃料を熱分解ガス化炉に供給する固体燃料供給路Ｌ１が接続されるとともに、熱分解ガス化炉のチャーをチャー燃焼炉に供給するチャー供給路Ｌ２が接続される。空気供給路Ｌ３が、チャー燃焼炉に接続され、燃焼ガス送出路Ｌ４が、水蒸気加熱装置に接続される。燃焼ガス送出路Ｌ４には、燃焼ガスを浄化可能な高温セラミックフィルター等の高温除塵装置が介装される。空気供給路Ｌ３の分岐路Ｌ３０が、高温除塵装置及び水蒸気加熱装置の間で燃焼ガス送出路Ｌ４に接続される。
【００２５】
熱分解ガス化炉は、熱分解ガス給送路Ｌ５によって改質炉に接続され、改質炉は、改質ガス給送路Ｌ６によって熱回収・ガス精製装置に接続される。熱分解ガス化炉の炉内領域は、初期的に炉内に存在する空気及び酸素や、固体燃料供給時に固体燃料と一緒に炉内に流入し得る少量の空気の他は、空気及び酸素の供給を実質的に絶たれており、熱分解ガス化炉の炉内領域には、実質的に高温水蒸気のみが供給されるようになっている。熱分解ガス化炉の熱分解ガスは、熱分解ガス給送路Ｌ５を介して改質炉に供給され、改質炉の改質ガスは、改質ガス給送路Ｌ６を介して熱回収・ガス精製装置に供給される。所望により、熱分解ガスの一部が、分岐路Ｌ９を介してチャー燃焼炉に供給される。
【００２６】
熱回収・ガス精製装置には、給水管路ＳＷ及び水蒸気供給路Ｌ７が接続される。水蒸気供給路Ｌ７の下流端は、水蒸気加熱装置に連結され、熱分解ガスの回収熱により生成した水蒸気が、水蒸気供給路Ｌ７を介して水蒸気加熱装置に供給される。熱回収・ガス精製装置は、精製ガス送出路Ｌ８によって発電設備又は水素製造設備に接続され、熱回収・ガス精製装置の精製ガスは、発電設備又は水素製造設備に燃料ガス又は原料ガスとして供給される。精製ガス供給路Ｌ８の第１分岐路Ｌ１１が、空気加熱装置に接続され、精製ガスの一部が、空気加熱装置に空気加熱用燃料として供給される。空気加熱装置の高温空気供給路Ｌ１０が、熱分解ガス給送路Ｌ５に接続され、約１０００℃の高温空気が熱分解ガス給送路Ｌ５に注入される。精製ガス供給路Ｌ８の第２分岐路Ｌ１２が、チャー燃焼炉に接続され、所望により、精製ガスの一部が、補助燃料としてチャー燃焼炉に供給される。第３分岐路Ｌ１３が精製ガス供給路Ｌ８から更に分岐し、第３分岐路Ｌ１３の下流端は、高温除塵装置及び水蒸気加熱装置の間で燃焼ガス送出路Ｌ４に接続される。
【００２７】
産業廃棄物等の固体燃料が熱分解ガス化炉に供給され、熱分解ガス化炉の炉内領域に投入される。系外の補助燃料供給設備（図示せず）が初期燃焼用燃料をチャー燃焼炉のバーナ設備に供給し、空気供給路Ｌ３に介装した給気ファンが燃焼用空気をチャー燃焼炉に供給する。燃焼用空気を予熱する空気予熱装置（図示せず）が、所望により、空気供給路Ｌ３に介装される。チャー燃焼炉の燃焼作動により、温度約８００℃程度の燃焼ガスがチャー燃焼炉から燃焼ガス送出路Ｌ４に送出され、燃焼ガスは、高温除塵装置及び燃焼ガス再熱用燃焼手段を介して水蒸気加熱装置に供給される。燃焼ガス再熱用燃焼手段には、系外の補助燃料供給設備（図示せず）から初期燃焼用燃料が供給される。
【００２８】
比較的低温の水蒸気（温度約１５０〜３００℃程度）が、系外のプロセス蒸気発生器（図示せず）等から水蒸気加熱装置に初期的に供給され、チャー燃焼炉の燃焼ガスと熱交換し、約１０００℃程度の高温に加熱される。高温水蒸気は、高温水蒸気供給路ＨＳを介して熱分解ガス化炉に供給される。
【００２９】
熱分解ガス化炉の炉内領域（熱分解域）は、空気の供給を絶たれており、水蒸気加熱装置の高温水蒸気のみが熱分解ガス化炉に供給される。高温水蒸気供給路ＨＳから熱分解ガス化炉への高温水蒸気の供給温度（供給路ＨＳの出口温度）は、例えば、１０００℃に設定され、熱分解ガス化炉の炉内圧力は、大気圧（常圧）、或いは、１〜２気圧に設定される。熱分解域の固体燃料は、熱分解ガス化炉の炉内に導入された高温水蒸気の熱で熱分解し、温度約６００℃程度の熱分解ガスが固体燃料の熱分解により発生する。実質的に高温水蒸気のみに依存した固体燃料の熱分解によって熱分解域に発生した熱分解ガスは、窒素を含まず、水素及び一酸化炭素を主成分としており、しかも、約６００℃程度の温度を有する熱分解ガスは、比較的少量のタール分を含むにすぎない。熱分解ガスは、熱分解ガス化炉内の高温水蒸気と一緒に熱分解ガス給送路Ｌ５に送出される。
【００３０】
系外の補助燃料供給設備（図示せず）が初期燃焼用燃料を空気加熱装置に供給し、空気加熱装置は、燃料の燃焼熱により大気相当温度の空気を約１０００℃の高温に加熱し、高温空気を高温空気供給路Ｌ１０から熱分解ガス給送路Ｌ５に注入する。高温空気の添加は、次工程（改質工程）の改質反応に要する熱を補うためのものであり、高温空気の添加量は、熱補給に要する最小限の空気量に制限することが望ましい。
【００３１】
改質炉は、中空且つ無触媒の反応容器からなる。熱分解ガス給送路Ｌ５の熱分解ガス、高温水蒸気及び高温空気は、改質炉の炉内領域に流入し、改質炉の改質域で混合し、熱分解ガス中の炭化水素（主にタール分）の水蒸気改質反応（吸熱反応）が、この混合過程で生じる。熱分解ガスは、このような改質工程により、比較的多量の水素及び一酸化炭素を含む高カロリーガスに改質される。改質域では、高温空気及び熱分解ガスの発熱反応が同時進行するので、温度約８００℃の改質ガス（合成ガス）が改質ガス給送路Ｌ６に送出される。
【００３２】
改質ガスは、少量の水蒸気の他、高温空気の添加により系内に供給された少量の窒素を含む。本実施例の変形例として、このような窒素の混入をも防止すべく、上述の空気加熱装置に換えて酸素加熱装置を使用しても良く、この場合、酸素加熱装置により予熱した酸素が、供給路Ｌ１０から熱分解ガスに添加される。大気相当温度の酸素（常温酸素）を供給路Ｌ１４から熱分解ガスに直に添加しても良い。
【００３３】
改質ガス給送路Ｌ６の改質ガス（合成ガス）は、熱回収・ガス精製装置に導入される。熱回収・ガス精製装置は、改質ガスと給水との熱交換により水蒸気を生成する熱回収部を備えるとともに、熱回収後の改質ガスを浄化するスクラバー等の浄化部を備える。約８００℃程度の温度を保有する高温の改質ガスは、給水と熱交換して冷却し、給水は、水蒸気に気化し、水蒸気供給路Ｌ７に送出される。改質ガスは更に、浄化部を通過し、浄化部は、改質ガス中の水蒸気及び固形分等を除去する。熱回収・ガス精製装置の精製ガスは、精製ガス供給路Ｌ８を介して発電設備のガスタービンエンジン等に燃料ガスとして供給され、あるいは、水素製造設備に原料ガスとして供給される。
【００３４】
精製ガスの一部が、第１分岐路Ｌ１１から空気加熱装置に供給される。空気加熱装置は、例えば、特開２００２−１５８８８５号公報に記載された構成の空気加熱装置からなり、約大気温の空気を精製ガスの燃焼熱により約１０００℃に加熱し、高温空気供給路Ｌ１０に送出する。所望により、精製ガスの一部が、チャー燃焼炉の補助燃料として第２分岐路Ｌ１２に送出され、チャー燃焼炉に供給される。
【００３５】
チャー燃焼炉の精製ガスの一部、あるいは、空気供給路Ｌ３の燃焼用空気の一部が、高温除塵装置及び水蒸気加熱装置の間で分岐路Ｌ１３又は分岐路Ｌ３０から燃焼ガス送出路Ｌ４に注入される。精製ガス又は燃焼用空気の双方を燃焼ガス送出路Ｌ４に注入しても良い。精製ガス又は燃焼用空気の注入部は、配管又はダクトのＴ形接続部、あるいは、燃焼ガス送出路Ｌ４に介装した燃焼器を有する。
【００３６】
高温除塵装置に供給すべき燃焼ガス温度は、チャー燃焼炉の燃焼制御により概ね６００〜８００℃程度の温度に規制されるが、燃焼ガスは、精製ガス（Ｌ１３）及び／又は燃焼用空気（Ｌ３０）の添加により再燃焼又は二次燃焼するので、燃焼ガス温度は上昇し、従って、水蒸気加熱装置に導入される燃焼ガスは、１０００℃を超える温度、例えば、１２００℃の温度を保有する。
【００３７】
図２及び図３は、本実施例に係るガス化システムの熱源構成を示すブロックフロー図及び概略構造図である。
熱分解ガス化炉の熱分解ガス化反応が安定した段階で、系外の設備からの補助燃料供給及び水蒸気供給は停止され、ガス化システムは、図２に示す如く、熱分解ガス化炉のチャーを水蒸気加熱用の熱エネルギー源とした定常運転に切換えられる。図１に示す如く、定常運転時には、熱分解ガスの改質に用いられる空気（又は酸素）は、精製ガスの燃焼熱により加熱され、水蒸気加熱装置に供給すべき水蒸気は、改質ガスとの熱交換により生成する。従って、定常運転時には、水蒸気の加熱、空気（又は酸素）の加熱および水蒸気生成のための熱エネルギーは、熱分解ガス化炉１で発生するチャー及び熱分解ガスをエネルギー源としたものである。
【００３８】
図３に示す如く、熱分解ガス化炉１は、熱分解域１１を形成する炉体１０を備える。炉体１０の下部には、多数の通気孔を備えた炉床１２が形成される。炉床１２として、多数の通気孔を穿孔したセラミック製固定床を好適に使用し得る。高温水蒸気供給路ＨＳ及びチャー供給路Ｌ２が、炉底部に接続される。固体燃料が固体燃料供給路Ｌ１から熱分解域１１に投入され、炉床１２上に堆積する。
【００３９】
水蒸気加熱装置３の高温水蒸気は、炉底部から上向きに炉内に吹込み、炉床１２の通気孔を通過して固体燃料１３に接触し、固体燃料１３を加熱する。固体燃料１３の熱分解により、熱分解ガスが熱分解域１１に発生する。熱分解域１１の熱分解ガス及び高温水蒸気は、炉体上部に接続した熱分解ガス給送路Ｌ５に流出し、改質炉５に供給される。熱分解ガス給送路Ｌ５の熱分解ガス及び高温水蒸気には、高温空気供給路Ｌ１０の高温空気（又は酸素）が添加される。常温酸素を供給路Ｌ１４から熱分解ガス給送路Ｌ５に添加しても良い。
【００４０】
熱分解ガス、水蒸気及び空気（又は酸素）は、改質炉５に導入され、改質炉５内で混合し、熱分解ガス中の炭化水素（主にタール分）の水蒸気改質反応により、比較的多量の水素及び一酸化炭素を含む改質ガス（合成ガス）として改質ガス給送路Ｌ６に送出され、熱回収・ガス精製装置（図１）に供給される。改質炉５として、例えば、特開２００２−２１０４４４号に開示された構造の改質炉を好適に使用し得る。
【００４１】
固体燃料１３の熱分解により生成したチャーは、炉床１２の通気孔を流下し、炉底領域に設けられたチャー排出口及びチャー供給路Ｌ２を介してチャー燃焼炉２に供給される。チャー燃焼炉２は、熱分解ガス化炉１と同様の構造を備えており、チャー燃焼域２１を形成する炉体２０と、多数の通気孔を備えた炉床２２とを有する。炉床２２として、多数の通気孔を穿孔したセラミック製固定床を好適に使用し得る。空気供給路Ｌ３は、チャー燃焼炉２の炉底部に接続され、燃焼ガス送出路Ｌ４は、チャー燃焼炉２の炉体上部に接続される。
【００４２】
チャー燃焼炉２に供給されたチャーは、炉床２２上に堆積し、空気供給路Ｌ３の燃焼用空気が炉床２２の通気孔を介してチャー燃焼域２１内に上向きに吹込む。チャー燃焼炉２の炉温は、チャーの燃焼により８００℃を超える温度に達し、温度約６００〜８００℃程度の燃焼ガスが、燃焼ガス送出路Ｌ４の流路Ｌ４１に送出される。所望により、第２分岐路Ｌ１２の精製ガス又は分岐路Ｌ９の熱分解ガスを補助的にチャー燃焼域１１に供給しても良い。
【００４３】
燃焼ガスは、高温除塵装置４を通過し、燃焼ガス中のダスト等を除去され、流路Ｌ４２に送出される。精製ガス及び／又は燃焼用空気の注入部４０が、流路Ｌ４２に接続される。注入部４０は、流路Ｌ４２に対する分岐路Ｌ１３、Ｌ３０のＴ形接続部、あるいは、分岐路Ｌ１３、Ｌ３０を接続した燃焼器からなり、燃焼ガスは、注入部４０において精製ガス及び／又は燃焼用空気と混合し、再燃焼又は二次燃焼する。
【００４４】
分岐路Ｌ１３、Ｌ３０には、注入部４０に対する精製ガス及び燃焼用空気の供給を制御する制御弁（図示せず）が設けられる。制御弁は、燃焼ガスの再燃焼又は二次燃焼が注入部４０において適切に進行するように精製ガス及び燃焼用空気の流量を制御する。例えば、チャー燃焼域２１のチャーが完全燃焼する場合、燃焼ガスは比較的多量の酸素を含むので、制御弁は、主として分岐路Ｌ１３の精製ガスを注入部４０に供給する。他方、チャー燃焼域２１のチャーが不完全燃焼する場合には、燃焼ガスは比較的多量の一酸化炭素を含むので、制御弁は、主として分岐路Ｌ３０の燃焼用空気を注入部４０に供給する。
【００４５】
燃焼ガスは、注入部４０における再燃焼又は二次燃焼により１０００℃を超える高温に温度上昇し、流路Ｌ４３から水蒸気加熱装置３に供給され、前述の如く、水蒸気と熱交換して水蒸気を高温に加熱し、自らは冷却した後、排気路を介して大気に放出される。
【００４６】
水蒸気加熱装置３は、例えば、高温度効率を有するユングストローム式の熱交換器からなり、水蒸気供給路Ｌ７の水蒸気を約１０００℃程度の高温に加熱して高温水蒸気供給路ＨＳに送出する。水蒸気加熱装置３として、セラミックハニカム構造等の蓄熱体を備えたリジェネレータ型熱交換器、あるいは、伝熱コイルを備えたレキュペレータ型熱交換器を採用しても良く、この場合、水蒸気供給路Ｌ７の水蒸気は、蓄熱体を介してなされる燃焼ガスと水蒸気との熱交換、あるいは、伝熱コイルを流通する水蒸気と燃焼ガスとの熱交換により加熱される。
【００４７】
なお、チャーによる燃焼炉２の燃焼量が不足する場合、熱分解ガス又は精製ガスの一部が分岐炉Ｌ９、Ｌ１２からチャー燃焼炉２のバーナ設備に補助的にされる。
【００４８】
図４〜図７は、本発明の第２実施例に係るガス化システムの構成を示すブロックフロー図及び概略構造図である。
上記第１実施例では、ガス化システムは、熱分解ガス化炉と直列に連結したチャー燃焼炉を備えるが、本実施例のガス化システムは、図４及び図５に示す如く並列に配置された第１炉及び第２炉を備え、第１及び第２炉は夫々、熱分解ガス化炉及びチャー燃焼炉を兼ねる。
【００４９】
図５には、交互に実行されるガス化システムの第１工程及び第２工程が示されている。図５（Ａ）に示す第１工程では、第１炉はガス化運転し、第２炉はチャー燃焼運転し、図５（Ｂ）に示す第２工程では、第１炉はチャー燃焼運転し、第２炉はガス化運転する。第１工程及び第２工程は、数時間又は十数時間の時間単位で交互に実行される。
【００５０】
図５（Ａ）に示す第１工程では、高温水蒸気が、第１炉に供給される。第１炉のガス化運転により発生した熱分解ガスが、改質炉に供給される。固体燃料は、第１炉に予め投入され、あるいは、高温水蒸気の供給と同時に第１炉に連続投入される。
【００５１】
第１炉がガス化運転（図５（Ａ））を終了すると、図５（Ｂ）に示す第２工程が実行され、燃焼用空気が第１炉に供給される。第２工程では、第１炉のガス化運転中（図５（Ａ））に第１炉の炉床部分に残留したチャーが燃焼用空気の供給により燃焼し、第１炉は、チャー燃焼炉として作動し、燃焼ガスを除塵装置に送出する。除塵装置で除塵した燃焼ガスは、上述の第１実施例と同じく、燃焼用空気及び／又は精製ガスの添加により二次燃焼又は再燃焼し、昇温した後、水蒸気加熱装置に供給される。高温燃焼ガスとの熱交換により約１０００℃に加熱された水蒸気は、第２炉に供給される。第２炉は、高温水蒸気の供給により固体燃料を熱分解し、熱分解ガスを改質炉に供給する。なお、固体燃料は、第２炉に予め投入され、あるいは、高温水蒸気の供給と同時に第２炉に連続投入される。
【００５２】
第２炉がガス化運転を終了すると、図５（Ａ）に示す第１工程が実行される。第１工程では、第２炉のガス化運転中（図５（Ｂ））に第２炉の炉床部分に残留したチャーが燃焼用空気の供給により燃焼し、第２炉は、チャー燃焼炉として作動し、高温の燃焼ガスを除塵装置に送出する。除塵装置で除塵した燃焼ガスは、燃焼用空気及び／又は精製ガスの添加により二次燃焼又は再燃焼し、昇温した後、水蒸気加熱装置に供給される。高温燃焼ガスとの熱交換により約１０００℃に加熱された水蒸気は、第１炉に供給される。第１炉は、高温水蒸気の供給により固体燃料を熱分解し、熱分解ガスを改質炉に供給する。
【００５３】
第１工程（図５（Ａ））及び第２工程（図５（Ｂ））は数時間又は十数時間の時間間隔で交互に切換えられ、各炉は、熱分解ガスを発生する熱分解ガス化炉としての作用と、炉床部分に残留したチャーの燃焼により高温燃焼ガスを生成するチャー燃焼炉としての作用とを交互に発揮する。
【００５４】
図６及び図７は、ガス化システムの熱源構成を示す概略構造図である。図６には、ガス化システムの第１工程が示され、図７には、ガス化システムの第２工程が示されている。
【００５５】
第１及び第２炉１ａ、１ｂは、上記第１実施例の熱分解ガス化炉と実質的に同一の構造を有し、炉体１０の下部には、多数の通気孔を穿設した炉床１２が配設される。固体燃料供給路Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、熱分解ガス給送路Ｌ５ａ、Ｌ５ｂ及び燃焼ガス送出路Ｌ４ａ、Ｌ４ｂが、炉体上部に接続される。固体燃料供給路Ｌ１ａ、Ｌ１ｂは、切換制御弁Ｖ１を介して固体燃料供給路Ｌ１に接続され、熱分解ガス給送路Ｌ５ａ、Ｌ５ｂは、切換制御弁Ｖ２を介して熱分解ガス給送路Ｌ５に接続され、燃焼ガス送出路Ｌ４ａ、Ｌ４ｂは、切換制御弁Ｖ３を介して燃焼ガス送出路Ｌ４に接続される。
【００５６】
空気供給路Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ及び高温水蒸気供給路ＨＳａ、ＨＳｂが各炉１ａ、１ｂの炉底部に接続される。空気供給路Ｌ３ａ、Ｌ３ｂは、切換制御弁Ｖ４を介して空気供給路Ｌ３に接続され、高温水蒸気供給路ＨＳａ、ＨＳｂは、切換制御弁Ｖ５を介して高温水蒸気供給路ＨＳに接続される。
【００５７】
切換制御弁Ｖ１〜Ｖ５は、図６に示す第１工程において、第１位置に位置し、固体燃料供給路Ｌ１、熱分解ガス給送路Ｌ５及び高温水蒸気供給路ＨＳを第１炉１ａに接続し、空気供給路Ｌ３及びガス送出路Ｌ４を第２炉１ｂに接続する。第１炉１ａは、熱分解ガス化炉として機能し、固体燃料１３の熱分解により発生した熱分解ガスを改質炉５に供給する。第２炉１ｂは、チャー燃焼炉として機能し、炉床部分のチャー１４の燃焼により生成した燃焼ガスを水蒸気加熱装置３に供給する。
【００５８】
切換制御弁Ｖ１〜Ｖ５は、図７に示す第２工程において、第２位置に位置し、固体燃料供給路Ｌ１、熱分解ガス給送路Ｌ５及び高温水蒸気供給路ＨＳを第２炉１ｂに接続し、空気供給路Ｌ３及びガス送出路Ｌ４を第１炉１ａに接続する。第２炉１ｂは、熱分解ガス化炉として機能し、固体燃料１３の熱分解により発生した熱分解ガスを改質炉５に供給する。第１炉１ａは、チャー燃焼炉として機能し、炉床部分のチャー１４の燃焼により生成した燃焼ガスを水蒸気加熱装置３に供給する。
【００５９】
所望により、チャー燃焼中の第１又は第２炉に対して、精製ガス送出路Ｌ８の精製ガスの一部を第２分岐路Ｌ１２から補助的に供給しても良く、熱分解ガス給送路Ｌ５の熱分解ガスの一部を分岐路Ｌ９から補助的に供給しても良い。
【００６０】
このような実施例によれば、ガス化運転により各炉１の炉床部に残留したチャーを炉外のチャー燃焼炉に移送することなく、各炉１のチャー燃焼運転により燃焼させ、水蒸気加熱用の高温燃焼ガスを生成することができる。このため、チャー燃焼専用にチャー燃焼炉を設ける必要がなく、チャーを炉１から取出してチャー燃焼炉に移送するチャー供給路Ｌ２（図１）についても、その配設を省略することができる。
【００６１】
図８及び図９は、本発明の第３実施例に係るガス化システムの構成を示すブロックフロー図及び概略構造図である。
上記第１及び第２実施例では、ガス化システムは、チャー燃焼域、除塵装置及び燃焼ガス再熱用燃焼手段を備えるが、本実施例のガス化システムは、精製ガス及び空気の燃焼反応により高温の燃焼ガスを発生させる燃焼器４０を備える。燃焼器４０には、所望により空気予熱器で加熱した燃焼用空気と、分岐路Ｌ１３の精製ガスが導入される。１０００℃を超える燃焼器４０の燃焼ガスは、流路Ｌ４３を介して水蒸気加熱装置３に供給され、前述の如く、水蒸気と熱交換して水蒸気を高温に加熱し、自らは冷却した後、排気路を介して大気に放出される。高温燃焼ガスとの熱交換により約１０００℃に加熱された水蒸気は、熱分解ガス化炉１に供給され、ガス化炉１は、高温水蒸気の供給により固体燃料を熱分解し、熱分解ガスを改質炉５に供給する。なお、熱分解ガス給送路Ｌ５の熱分解ガスの一部を分岐路Ｌ９（図９）から燃焼器４０に供給しても良い。その他の構成は、前述の第１及び第２実施例と実質的に同一であるので、更なる詳細な説明は、省略する。
【００６２】
本実施例は、バイオマス燃料の如くチャーが残留し難い固体燃料を用いたガス化システムに好ましく適用される。精製ガスの燃焼により発生した燃焼ガスは、浄化装置により浄化することなく、水蒸気加熱装置３に供給し得るので、燃焼ガス温度を１０００℃を超える高温に設定し、高温燃焼ガスを直に水蒸気加熱装置３に導入することができる。なお、熱分解ガスの一部（Ｌ９）を燃焼器４０に導入し、熱分解ガスの燃焼により上記高温燃焼ガスを発生させることも可能である。
【００６３】
変形例として、上記第２実施例と同様に第１炉及び第２炉を設け、第１又は第２炉の熱分解ガス又はその精製ガスを燃焼器４０に選択的に供給するように構成しても良い。この場合、ガス化システムの熱源は、例えば、図４〜図８に示す構成のガス化システムにおいて、流路Ｌ４ａ、Ｌ４ｂ、Ｌ４１、Ｌ４２、切換弁Ｖ３及び高温除塵装置４を省略し、流路Ｌ５、Ｌ８を燃焼器４０に接続し、第１炉又は第２炉の熱分解ガス又はその精製ガスを交互に燃焼器４０に供給するようにした構成を有する。
【００６４】
以上、本発明の好適な実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変形又は変更が可能である。
【００６５】
例えば、温度１０００℃以上の高温水蒸気を熱分解ガス化炉に供給してタールの発生を最小限に抑制することにより、改質炉の改質工程を省略することも可能である。また、固体燃料は、微粉砕処理等の前処理工程により熱分解域投入前に微粉砕しても良い。更に、上記第１実施例では、チャー燃焼後の焼却灰は、チャー燃焼炉から排出されるが、チャー燃焼炉の炉温を高温化することにより、焼却灰を灰溶融することも可能である。また、上記第２実施例では、ガス化システムは、ガス化及びチャー燃焼の各機能を交互に発揮する第１炉及び第２炉を備えているが、切換運転可能な３体以上の炉をガス化システムに組み込んでも良い。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明した如く、請求項１に記載された本発明の固体燃料ガス化システムによれば、チャーはチャー燃焼域で焼却されるので、チャーリサイクル手段を省略することができる。チャーの燃焼熱を熱エネルギー源として加熱した高温水蒸気は、空気供給を絶った熱分解域に供給され、固体燃料は、高温水蒸気のみで熱分解するので、窒素を含まない熱分解ガスが熱分解域に発生する。熱分解ガスは更に、高温水蒸気により改質され、かくして、固体燃料ガス化システムは、水素及び一酸化炭素を主成分とした高発熱量の合成ガスを製造し、発電設備、水素製造設備等に供給することができる。
【００６７】
また、請求項２に記載された本発明の上記構成によれば、燃焼後にチャーが残留し難い固体燃料を高温水蒸気のみで熱分解し、熱分解ガス又は精製ガスの燃焼により１０００℃を超える高温の燃焼ガスを発生させ、燃焼ガスとの熱交換により、水蒸気を６００℃以上の高温に加熱する。固体燃料は、高温水蒸気のみで熱分解するので、窒素を含まない熱分解ガスが熱分解域に発生する。熱分解ガスは更に、高温水蒸気により改質され、かくして、固体燃料ガス化システムは、水素及び一酸化炭素を主成分とした高発熱量の合成ガスを製造し、発電設備、水素製造設備等に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る固体燃料ガス化システムの全体構成を示すブロックフロー図である。
【図２】図１に示すガス化システムの熱源構成を示すブロックフロー図である。
【図３】図１に示すガス化システムの熱源構成を示す概略構造図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る固体燃料ガス化システムの全体構成を示すブロックフロー図である。
【図５】図４に示すガス化システムの熱源構成を示すブロックフロー図である。
【図６】図４に示すガス化システムの熱源構成を概略的に示す概略構造図であり、第１及び第２炉の第１工程の作動形態が示されている。
【図７】図４に示すガス化システムの熱源構成を概略的に示す概略構造図であり、第１及び第２炉の第２工程の作動形態が示されている。
【図８】本発明の第３実施例に係るガス化システムの構成を示すブロックフロー図である。
【図９】図８に示すガス化システムの熱源構成を概略的に示す概略構造図である。
【図１０】従来の燃料ガス化システムの全体構成を示すブロックフロー図であり、固体燃料をガス化溶融炉によりガス化する方式のガス化システムが例示されている。
【図１１】図１０に示すガス化システムの熱源構成を示すブロックフロー図である。
【図１２】従来の燃料ガス化システムの全体構成を示すブロックフロー図であり、固体燃料を熱分解炉により熱分解し、熱分解ガスを改質炉により改質する方式のガス化システムが例示されている。
【図１３】図１２に示すガス化システムの熱源構成を示すブロックフロー図である。
【符号の説明】
１熱分解ガス化炉、熱分解・チャー燃焼兼用炉
１ａ第１炉
１ｂ第２炉
２チャー燃焼炉
３水蒸気加熱装置
４高温除塵装置
５改質炉
４０注入部
Ｌ１固体燃料供給路
Ｌ２チャー供給路
Ｌ３空気供給路
Ｌ５熱分解ガス給送路
Ｌ１０高温空気供給路
ＨＳ高温水蒸気供給路
Ｖ１〜Ｖ５切換制御弁

Claims

固体燃料を熱分解し、水素及び一酸化炭素を主成分とする合成ガスを製造する固体燃料ガス化システムにおいて、
空気供給を絶たれた熱分解域と、該熱分解域のチャーを燃焼用空気の存在下に燃焼して燃焼ガスを生成するチャー燃焼域と、前記燃焼ガスと水蒸気との熱交換により前記水蒸気を加熱する水蒸気加熱装置と、前記チャー燃焼域及び水蒸気加熱装置の間で前記チャー燃焼域の燃焼ガスを浄化する除塵装置と、該除塵装置から水蒸気加熱装置に送出される除塵後の燃焼ガスを燃焼させ、該燃焼ガスの温度上昇をもたらす燃焼ガス再熱用燃焼手段とを備え、
前記水蒸気加熱装置は、前記燃焼ガスと前記水蒸気との熱交換により該水蒸気を６００℃以上の高温水蒸気に加熱する熱交換器を備え、該高温水蒸気は、前記熱分解域に供給され、熱分解域の固体燃料を熱分解し、該熱分解域に熱分解ガスを発生させることを特徴とする固体燃料ガス化システム。
熱分解後にチャーが残留し難い固体燃料を熱分解し、水素及び一酸化炭素を主成分とする合成ガスを製造する固体燃料ガス化システムにおいて、
空気供給を絶たれた熱分解域と、該熱分解域における前記固体燃料の熱分解により生成した熱分解ガス、又は該熱分解ガスを改質した精製ガスを燃焼させて１０００℃を超える燃焼ガスを発生させる燃焼手段と、前記燃焼ガスと水蒸気との熱交換により前記水蒸気を加熱する水蒸気加熱装置とを備え、
前記水蒸気加熱装置は、前記燃焼ガスと前記水蒸気との熱交換により該水蒸気を６００℃以上の高温水蒸気に加熱する熱交換器を備え、該高温水蒸気は、前記熱分解域に供給され、熱分解域の固体燃料を熱分解し、該熱分解域に熱分解ガスを発生させることを特徴とする固体燃料ガス化システム。
前記燃焼ガス再熱用燃焼手段は、前記合成ガスの一部及び／又は燃焼用空気を浄化後の燃焼ガスに添加する注入部を有し、前記燃焼ガスは、前記注入部における合成ガス及び／又は燃焼用空気の注入により、再燃焼又は二次燃焼し、温度上昇することを特徴とする請求項１に記載の固体燃料ガス化システム。
前記チャー燃焼域は、前記熱分解域のチャーが導入されるチャー燃焼炉内に形成され、チャー焼却用の燃焼用空気が、チャー燃焼炉内に供給されることを特徴とする請求項１又は３に記載の固体燃料ガス化システム。
熱分解域兼チャー燃焼域として働く炉内領域を備えた熱分解・チャー燃焼兼用の第１炉及び第２炉と、該第１炉及び第２炉の運転を切換える切換手段とを有し、該切換手段は、前記高温水蒸気を第１炉に供給し且つ燃焼用空気を第２炉に供給する第１位置と、燃焼用空気を第１炉に供給し且つ前記高温水蒸気を第２炉に供給する第２位置とに交互に切換えられることを特徴とする請求項１又は３に記載の固体燃料ガス化システム。
前記熱分解ガスの一部又は熱分解ガスを精製した精製ガスの一部が、前記チャー燃焼域の燃焼熱を補うための補助燃料として前記チャー燃焼域に供給されることを特徴とする請求項１、３、４又は５のいずれか１項に記載の固体燃料ガス化システム。
前記チャー燃焼域の燃焼ガスの温度及び／又は流量が調節され、これにより、前記熱分解域に供給される高温水蒸気の温度及び／又は流量が制御されることを特徴とする請求項６に記載の固体燃料ガス化システム。
熱分解ガス給送路を介して前記熱分解域と連通する改質炉と、前記合成ガスの燃焼熱により空気を６００℃以上の高温空気に加熱する空気加熱装置とを更に有し、前記高温空気は、前記熱分解ガス給送路又は改質炉に注入されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の固体燃料ガス化システム。
熱分解ガス給送路を介して前記熱分解域と連通する改質炉を更に有し、酸素が、前記熱分解ガス給送路又は改質炉に注入されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の固体燃料ガス化システム。
前記熱分解域と連通する熱回収・ガス精製装置が設けられ、前記熱交換器は、前記水蒸気を９００℃以上の温度に加熱し、熱分解域の熱分解ガスは、前記熱分解域から直に前記熱回収・ガス精製装置に供給されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の固体燃料ガス化システム。