JP2005036108A - 加熱方法及び加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高含水有機物を高効率に熱分解やガス化をし、炭化水素や水素といった燃料となるガスを生成する。
【解決手段】 加熱容器１０１に、原料となる含水有機物１０２と、原料を乾燥させた乾燥物１０９と、原料が熱分解した炭化物１１０とを積層させて加熱体１０８で加熱することで、含水有機物１０２が加熱乾燥するときに発生する水蒸気は熱分解中の乾燥物１０９と炭化物１１０に順次流通し、熱分解で発生するガスやタールの改質を行う。これにより、加熱容器１０１内で原料の乾燥、熱分解、ガス化を同時に行うことができるため、装置の小型化ができ原料が保有する大部分の水分をガス化剤として利用でき高効率となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は水分を含んだ有機物を主成分とする燃料や廃棄物を加熱してガスを発生させる加熱方法及び加熱装置に関するものである。

従来、この種の技術は廃プラスチック、汚泥、シュレッダダスト又は都市ゴミ等の廃棄物、或いは、石炭等の固体又は半固体燃料を熱分解炉に導入し、無酸素又は低酸素状態の高温還元性雰囲気において燃料を熱分解して熱分解ガスを生成する有形燃料のガス化システムが知られている。

熱分解炉として、廃棄物ガス化溶融炉、石炭ガス化炉、ロータリーキルン式熱分解炉（外部加熱式熱分解炉）又はー括投入型熱分解炉（自燃式熱分解炉）などの様々な形式の燃焼炉又は焼成炉が、一般に使用される。

近年において、８００℃を超える高温の空気を連続的に供給可能な高温空気発生装置と、多数の球形セラミックスを内蔵した廃棄物ガス化溶融炉とを含む廃棄物ガス化溶融システムが開発されている。

高温空気発生装置の高温空気は、廃棄物ガス化炉に導入され、球形セラミックス（ペブル）上の廃棄物は、溶融スラグ化する。廃棄物の熱分解により生成した熱分解ガスは、炉外に導出され、洗浄・浄化装置に導入される。洗浄・浄化装置は、熱分解ガスの塩素分、硫黄分、重金属又は微量残留物等の環境汚染物質を除去するとともに、熱分解ガスを急冷し、ダイオキシンの再合成等を防止する。洗浄・浄化され且つ冷却した熱分解ガスは、比較的良質の燃料ガスとしてボイラ又は工業炉等の加熱炉、ガスエンジン、ガスタービン又はディーゼルエンジン等の内燃機関、或いは、各種の熱サイクル機関等の如く、任意の燃焼設備又は熱機関に供給される。

また、近年の熱分解ガス化システムとして、例えば、熱分解ガスを生成する熱分解炉と、クラッキング装置等の高温分解処理装置と、熱分解ガスを洗浄・冷却するガス洗浄装置とを備えた構成のものが知られている。熱分解炉は、廃棄物又は石炭等の有形燃料を低酸素又は無酸素状態の炉内焼成雰囲気において熱分解する。高温分解処理装置は、熱分解ガスのタール分及びオイル分等を高温分解し、ガス洗浄装置は、熱分解ガスの硫黄分、ダスト、塩素分等を除去するとともに、熱分解ガスを急冷する。高温分解処理及び洗浄・冷却処理を受けた熱分解ガスは、精製燃料ガスとして各種の燃焼設備又は熱機関に供給される。

しかしながら、一般生ゴミ等の生活廃棄物、食品工場等の湿潤な廃棄物、或いは、下水汚泥等の比較的湿潤な廃棄物を燃料として、この種のガス化システムを運転する場合、廃棄物中の水分の気化熱による熱損失が比較的大きく、これに伴う熱効率の低下は、システム全体のランニングコストを増大する要因となる。

そこで、このような湿潤廃棄物を高効率に乾燥してシステム全体のランニングコストを低減する装置が近年提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図８は、特許文献１に記載された従来の加熱方法を用いたガス化システム及びガス化方法のシステム・フロー図である。

図８に示すように、湿潤燃料ガス化システムは、湿潤廃棄物等の湿潤燃料を乾燥する乾燥装置１と、湿潤燃料を熱分解するガス化装置２と、冷却した粗燃料ガスを精製するガス洗浄・浄化装置３と、高温水蒸気及び高温空気をガス化装置２に供給する水蒸気・空気加熱装置４とを備える。

比較的多量の水分を含有する湿潤燃料が、燃料供給手段５によって乾燥装置１に供給される。乾燥装置１には、ガス化装置２の高温粗ガスが高温ガス給送路６から供給され、高温粗ガスは、乾燥装置１内の湿潤燃料を間接加熱する。

湿潤燃料中の水分は、高温粗ガスより受熱し、臭気成分を多量に含む比較的低温の臭気性水蒸気として気化する。乾燥装置１内に生成した臭気性水蒸気は、水蒸気送出路７に送出され、所望により低温水蒸気供給路８の低温水蒸気と混合した後、水蒸気・空気加熱装置４に供給される。同時に、外気温相当温度の低温空気が、低温空気供給路９を介して水蒸気・空気加熱装置４に供給される。水蒸気・空気加熱装置４は、低温水蒸気及び低温空気を７００℃以上、好適には、８００℃以上の温度に加熱した後、これを高温水蒸気及び高温空気としてガス供給路１０からガス化装置２に導入する。

乾燥装置１の加熱・乾燥工程により乾燥した燃料は、燃料移送路１１を介してガス化装置２に供給される。７００℃〜８００℃以上の高温空気は、主として、乾燥燃料を熱分解し且つガス化するガス化材として働き、乾燥燃料は、ガス化装置２において熱分解ガス及び残渣に熱分解する。また、７００℃〜８００℃以上の高温水蒸気は、主として、熱分解ガスの改質材として熱分解ガスに作用する。熱分解ガス中の炭化水素は、高温水蒸気及び高温空気と反応し、熱分解ガスは、炭化水素、一酸化炭素及び水素を含む粗燃料ガスに改質される。

なお、炭化水素及び高温水蒸気の反応は、一般に下式（１）で示される吸熱反応であり、炭化水素及び高温空気の反応は、一般に下式（２）で示される発熱反応である。
ＣxＨx＋Ｈ₂ Ｏ→ＣＯ＋Ｈ₂ ＋Ｈ₂ Ｏ‥‥（１）
ＣxＨx＋Ｏ₂ ＋Ｎ₂ →ＣＯ＋ＣＯ₂ ＋Ｈ₂ ＋Ｈ₂ Ｏ＋Ｎ₂ ‥‥（２）
高温水蒸気は、乾燥燃料の熱分解により生成した熱分解ガスと改質反応し、熱分解ガスは、比較的多量の一酸化炭素及び水素を含有する高温の改質ガス（高温粗ガス）に改質される。炭化水素及び高温空気の発熱反応によって発生した熱は、炭化水素及び高温水蒸気の吸熱改質反応に要する熱として消費される。また、反応後のガス化装置２の残渣は残渣排出経路１８よりシステム外へ排出される。

高温粗ガスは、高温ガス給送路６を介して乾燥装置１に供給される。高温粗ガスは、８００℃乃至９００℃以上の温度を有し、乾燥装置１の熱交換器１２を流通する間に湿潤燃料と熱交換して湿潤燃料を間接加熱し、かくして温度降下した粗ガスは、低温粗ガスとして、低温ガス給送路１３に送出される。

低温ガス給送路１３には、水蒸気発生器１４が介装され、水蒸気発生器１４は、低温粗ガスの顕熱により低温水蒸気を生成する。水蒸気発生器１４の熱交換器１２を流通した低温粗ガスは、ガス洗浄・浄化装置３に導入される。ガス洗浄・浄化装置３は、低温粗ガス中の煤塵、硫黄、塩素及び重金属等の環境汚染物質を除去する除塵装置、脱硫装置、脱塩装置及び重金属除去装置等の各種洗浄・浄化装置３を含み、低温粗ガスを比較的良質の燃料ガスに精製する。ガス浄化装置３の精製ガス（燃料ガス）は、燃料ガス給送路１５を介してエネルギー利用設備１６に供給される。

エネルギー利用設備１６として、ガスタービン装置、ガスエンジン装置、ボイラー、工業炉又はディーゼルエンジン等の各種内燃機関又は燃焼設備を例示し得る。例えば、燃料
ガス給送路１５は、ガスタービン発電装置の内燃機関に接続され、ガスタービン装置の発電機は、内燃機関の燃焼作動により発電し、系外の設備又は機器に給電する。

燃料ガスの少なくとも一部は、燃料ガス給送路１７を介して水蒸気・空気加熱装置４に供給され、燃焼する。後述する如く、水蒸気・空気加熱装置４は、蓄熱型熱交換装置（図示せず）を介して燃料ガスの燃焼熱を上記低温水蒸気及び低温空気に伝熱し、該水蒸気及び空気を上記の如く高温に加熱する。

以上より、ガス化設備の熱分解ガスが保有する顕熱を有効利用することにより、湿潤燃料を効果的に加熱・乾燥し得るとともに、加熱・乾燥時に生成した臭気性水蒸気を系内に循環することにより、システム全体の熱バランスを維持しつつ、臭気性水蒸気を確実に脱臭処理することが可能となる。
特開２００２−３８１６５号公報

しかしながら、上記従来の構成では、乾燥装置１とガス化装置２が分離されているため、乾燥装置１及びガス化装置２の放熱ロスに加えて高温ガス給送路６や水蒸気送出路７等における放熱ロスが発生することで、実際上は効率が低下し、特に水蒸気送出路７ではこの放熱により流通する一部の水蒸気が凝縮して水蒸気・空気加熱装置４に流入し、この凝縮水を再度蒸発させるだけのエネルギーが必要となり、高温粗ガスの顕熱を十分に利用できずに所望の効率に対して低下してしまう。また、この放熱ロスを極力抑制して上記の効率低下を低減しようとすると各部を強固に断熱せねばならず大型化する。

さらに、ガス化装置２から発生する高温粗ガスの顕熱を用いて湿潤燃料の蒸発を行っているが、ガス顕熱に比べて湿潤燃料の水潜熱が大きいことに加えて上記のように放熱ロスが多くなるので湿潤燃料の全ての水分を蒸発するのは困難となり、湿潤燃料の水分の一部しか利用できていない可能性が高く効率が低下する。

つまり、乾燥時に原料の水分を蒸発するエネルギーに加えて、ガス改質用のガス化剤用の水蒸気をつくるのにエネルギーが必要となり効率が低下する。乾燥時に発生する水蒸気をガス化剤として利用できればガス化剤用の水蒸気をつくる分のエネルギーを削減でき、このエネルギーは水の蒸発潜熱を含むことから大きなエネルギー削減につながる。

これは、乾燥時に発生する水蒸気量、つまり、原料が保有している水分量をガス化剤用の水蒸気として利用する量が低下すればするほど効率が悪化することを意味する。このことから、従来では効率向上が思うほど見込まれず、効率向上のためには更なる乾燥時の水蒸気をガス化剤として利用する方策が求められる。

本発明は、高含水有機物を高効率に熱分解やガス化をし、炭化水素や水素といった燃料となるガスを生成する加熱方法及び加熱装置を提供することを目的とする。。

上記目的を達成するため本発明は、連続的または一定時間毎に断続的に加熱容器へ原料を供給すると共に、加熱容器に投入された原料を加熱し、常に後から投入する原料から加熱により発生する発生物質や流通物質と反応して生成する生成物質が先に投入した原料に流通するようにするのである。

これにより、原料から蒸発した水蒸気を熱分解ガスの改質や炭化物のガス化剤として利
用することができ、さらに、原料の乾燥、熱分解または改質とガス化等を同じ容器で行うことから、小型で高効率な有機原料からのガス生成ができる。

また、上記加熱方法を行う加熱装置の加熱容器を、加熱体の一端近傍に位置する部分に原料を入れる供給口と、前記加熱体の他端近傍に位置する部分に原料を加熱する際に発生する物質を排出する発生ガス排出口と原料を所定の加熱を終了した後に残留する残渣を排出する残渣排出口とが設置された加熱容器にするば、連続的に原料供給も可能となり、処理時間が短くなる。更に、単位時間当たりの発生ガス量の変動を低減でき、発生ガスをガスエンジンやガスタービンや燃料電池などの分散型電源に利用する場合に電源出力の不安定化を低減できる。

本発明の加熱方法によれば、小型で高効率な有機原料からのガス生成ができ、臭気成分も高温で分解して低減できる。

また、本発明の加熱装置によれば、連続的に原料供給も可能となり、処理時間が短くなる。更に、単位時間当たりの発生ガス量の変動を低減でき、発生ガスをガスエンジンやガスタービンや燃料電池などの分散型電源に利用する場合に電源出力の不安定化を低減できる。

請求項１に記載の加熱方法の発明は、加熱容器に投入された原料を加熱する加熱方法であって、前記加熱容器への原料の供給は連続的または一定時間毎に断続的に行い、常に後から投入する原料から発生する発生物質や流通物質と反応して生成する生成物質が先に投入した原料に流通するようにするものである。

これによって、投入した原料から蒸発した水蒸気の一部は、先に投入された熱分解中の原料及びそこから発生する熱分解ガスに流通し、残りの一部の水蒸気は熱分解後の原料である炭化物に流通するので、原料から蒸発した水蒸気を熱分解ガスの改質や炭化物のガス化剤として利用することができ、さらに、原料の乾燥、熱分解または改質とガス化等を同じ容器内で同時に行うことから、熱分解ガス改質や炭化物のガス化（原料有機物と水蒸気の反応により水素と二酸化炭素や一酸化炭素などを生成）のガス化剤として有効に利用でき、小型で乾燥時の水蒸気発生時のエネルギーを無駄にせず高効率となり、臭気成分も高温で分解して低減できる。

また、請求項２に記載の加熱方法の発明は、請求項１記載の発明における原料を、水分を含む含水有機物を主成分とするものとし、最初に投入した原料が炭化物になるまで加熱するのである。

これによって、請求項１の発明の作用、効果に加えて、原料の熱分解後の炭化物が水蒸気賦活により比較的に多孔質となり、この多孔質の炭化物が水蒸気や熱分解ガスの流動に対して熱分解中の原料より下流側に位置していることから、熱分解中に発生するタール、煤塵、硫黄、塩素、重金属等の環境汚染物質の全成分の全部あるいは一部、または、いずれかの成分の全部または一部を捕捉でき、ガス洗浄浄化装置の低能力小型化あるいは長寿命化することができる。

また、請求項３に記載の加熱方法の発明は、請求項１記載の発明における原料を、水分を含む含水有機物を主成分とするものとし、最初に投入した原料は灰分が主成分となるまで加熱するのである。

これによって、請求項１の発明の作用、効果に加えて、原料に含まれるアルカリ土類等の成分が灰分として生成され、これによる触媒効果により、タール、煤塵、硫黄、塩素、重金属等の環境汚染物質成分の一部をより捕捉でき、更なるガス洗浄浄化装置の低能力小型化あるいは長寿命化ができる。さらに、タール等は灰分の触媒効果と乾燥時の一部の水蒸気流通による分解により水素や炭化水素ガスに分解され発生ガスのエネルギー量が増加できる。

また、請求項４に記載の加熱方法の発明は、請求項３記載の発明に加えて、無酸素状態または低酸素状態で加熱するものである。

これによって、原料の熱分解後の炭化物が酸化による高温燃焼する場合に比べて、アルカリ土類が排ガスと一緒に排出されずに灰分へ残留する量が多くなり、タール、煤塵、硫黄、塩素、重金属等の環境汚染物質成分の一部をより捕捉でき、請求項３の発明に対して、更なる各成分の捕捉効果が大きくなり、更なるガス洗浄浄化装置の低能力小型化あるいは長寿命化ができる。さらに、タール等は灰分の触媒効果と乾燥時の一部の水蒸気流通による分解により水素や炭化水素ガスにより分解され、タールの分解効果も大きくなり、水素や炭化水素ガスの量が増加してエネルギー量が更に増加できる。

また、請求項５に記載の加熱方法の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、乾燥するまでの原料を加熱量を可変しながら加熱するものである。

これによって、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明の作用、効果に加えて、水分を含んだ原料の加熱量を可変できるので、原料から発生する水蒸気量を制御でき、原料の成分比率が変動した場合の時系列における熱分解ガス発生量や成分変化、炭化物の量や構造変化に対応して、常に改質やガス化に適した水蒸気量を発生させることができるので、原料成分変動時も排蒸気量が減少し高効率である。

また、請求項６に記載の加熱装置の発明は、加熱対象物である原料を加熱する加熱体と、前記原料を投入する加熱容器とを備え、前記加熱容器は、前記加熱体の一端近傍に位置する部分に前記原料を入れる供給口と、前記加熱体の他端近傍に位置する部分に原料を加熱する際に発生する物質を排出する発生ガス排出口と原料を所定の加熱を終了した後に残留する残渣を排出する残渣排出口とが設置され、請求項１から５のいずれか一項に記載の加熱方法により原料を加熱するものである。

これによって、投入した原料から蒸発した水蒸気の一部は、先に投入された熱分解中の原料及びそこから発生する熱分解ガスに流通し、残りの一部の水蒸気は熱分解後の原料である炭化物に流通するので、原料から蒸発した水蒸気を熱分解ガスの改質や炭化物のガス化剤として利用することができ、さらに、原料の乾燥、熱分解または熱分解とガス化等を同じ容器で行うことから、小型で高効率な有機原料からガス生成ができる。更に、残渣排出口を開放して供給口から原料を供給しながら加熱運転できるので、連続的に原料供給も可能となり、処理時間が短くなる。更に、単位時間当たりの発生ガス量の変動を低減でき、発生ガスをガスエンジンやガスタービンや燃料電池などの分散型電源に利用する場合に電源出力の不安定化を低減できる。

また、請求項７に記載の加熱装置の発明は、請求項６記載の発明において、加熱容器の供給口は残渣排出口より下方に設置され、前記残渣排出口は発生ガス排出口より下方に設置されたものである。

これによって、請求項６記載の発明の作用、効果に加えて、加熱時間が長く１個当たりの質量が低下した残渣排出口近傍の一部煤塵化した原料が、発生したガスや一部の水蒸気
と共に発生ガス排出口から流出するのを抑制でき、発生ガス排出口の下流に設けられるガス洗浄浄化装置の低能力小型化あるいは長寿命化ができる。

また、請求項８に記載の加熱装置の発明は、請求項６または７に記載の発明において、加熱容器の内部は残渣排出口と発生ガス排出口の間で水素分離材料により区切られており、高濃度の水素を発生ガス排出口に流通するように発生した混合ガスから水素を分離するものである。

これによって、請求項６または７記載の発明の作用、効果に加えて、加熱容器内で生成された混合ガス中の水素の多くが水素分離材を透過して発生ガス排出口から排出され、その他のガスは残渣排出口から排出されるので、発生ガス排出口にエネルギー設備を接続する場合に水素という一成分に対応するエネルギー設備を設計すればよい。

水素分離材がない場合は原料が変化した場合に発生する全てのガス成分を予測して、多くの成分に対応する耐環境性等を有する材料やシステムとなるエネルギー設備にしなければならず、また、原料の変化だけでなく、１回の運転中においても時々刻々と混合ガスの成分比率が変化する場合には混合ガスの保有発熱量が変化するのでエネルギー設備での変換後のエネルギーも変動して利用しにくくなる。

しかし、本発明では水素という単一成分だけをエネルギー設備に供給できるので、エネルギー設備の使用材質は耐水素性を中心に選定できることや、ガス成分比率の変動時においても水素流量は変動するが、その他のガスの変動要素の影響はほとんど受けず、エネルギー設備での変換後のエネルギーも比較的安定する。特に燃料電池を接続する場合、つまり、水素を燃料電池の水素燃料として利用する場合は燃料電池の寿命を延命できるか、ガス洗浄浄化装置を設置しているものに対してはガス洗浄浄化装置の低能力小型化あるいは長寿命化ができる。

加えて、原料を炭化物あるいは灰分まで加熱することで環境汚染物質がガスに混入するのを低減できるので水素分離材の環境汚染物質による劣化を低減でき水素分離材の寿命を延命できる。

また、請求項９に記載の加熱装置の発明は、請求項６から８のいずれか一項に記載の発明に、さらに、原料から発生した発生ガスや発生物質の熱を加熱容器内の原料に伝熱するための熱交換器を備えたものである。

これによって、請求項６から８のいずれか一項に記載の発明の作用、効果に加えて、供給口に近い原料ほど加熱時間が短いので低温であり、発生ガス排出口から排出されるガスは長時間に加熱容器で加熱された結果排出されるので、発生ガスや物資は原料より比較的高温であるため低温となる供給口に近い原料へ熱交換することで熱を効率よく利用できる。さらに、熱交換の熱源側と受熱側が同じ加熱容器であり比較的近傍に位置するので、熱交換器まで熱搬送する手段を短くでき、設備コスト低減、小型化、放熱ロス低減による効率化ができる。発生ガスの顕熱を原料の熱源の補助として利用することで、更なる効率化ができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。また、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本実施の形態１における加熱方法を用いた加熱装置の断面図、図２は加熱方法の
通常運転時の動作説明図である。

図１において、加熱容器１０１は、耐熱性と耐食性を有する材料、例えば、ステンレス３１６、インコネル、ハステロイ、煉瓦、石英等の材料からなるＵ字型構造である容器であり、Ｕ字の一端部に生ゴミや汚泥等の水分を５０％以上含んだ有機物である含水有機物１０２を供給し供給口開閉手段１０３を有する供給口１０４と、供給口１０４より低部に位置するような構造となっているＵ字の他端部に発生ガス排出口１０５と、Ｕ字管構造の曲部より上方に位置し且つ発生ガス排出口１０５より低部に位置する発生ガス排出口１０５側のＵ字管他端側に残渣排出口開閉手段１０６を有する残渣排出口１０７とが設けられ、カンタルヒータ等である加熱体１０８が周囲に設けられている。

また、図中の矢印は各物質の流れ方向を示している。

供給口３から投入された含水有機物１０２は加熱されて乾燥して乾燥物１０９に変化し、更に加熱されると熱分解により炭化物１１０に変化する。

ここでは、乾燥過程では加熱する時間に応じて含水率が減少し、全て同じ状態であることはないが、含水率の変化がある程度なくなった時点のものを乾燥物１０９と称し、それまでのものは総じて含水有機物１０２と称する。

また、炭化物１１０については、水蒸気を除く発生ガス量がある値以下となるまでは乾燥物１０９の熱分解過程と見なして乾燥物１０９と称し、ある値以下となれば炭化物１１０とここでは定義する。

この場合のある値とは、投入する含水有機物の量と成分により決定されるものであり、炭化物とは、全体が炭のように黒色を帯びた状態になった時点を差す。

また、加熱体１０８及び加熱容器１０１の外周は図示しないが高温断熱材で放熱を抑制していることは言うまでもない。

以上のように構成された加熱装置を用いた方法について、以下その動作、作用を説明する。

初期運転、つまり、加熱容器１０１にほとんど何も入っていない状態から運転する場合について説明する。

供給口開閉手段１０３が開放することで、供給口１０４から含水有機物１０２を投入し、残渣排出口１０７まで充填されると、供給口開閉手段１０３及び残渣排出口開閉手段１０６が閉じられると同時に加熱体１０８が発熱を開始する。

含水有機物１０２は、加熱体１０８から熱を受けて水の蒸発温度に加熱され、含有する水分が蒸発して発生ガス排出口１０５から排出され、任意の時間後に含水有機物１０２は乾燥を終了すると同時に体積が含水有機物１０２の２０％相当まで減少した乾燥物１０９となる。図示しない水分検知手段により発生ガス排出口１０５から排出されるガスの水分量がある値以下となると乾燥終了と判断する。

乾燥の終了を判断すると、加熱体１０８は発熱を停止し、供給口開閉手段１０３が開放されて体積減少した空間分を埋めるだけの量の含水有機物１０２が供給口１０４から供給され、空間のガスは供給される含水有機物１０２により押されて発生ガス排出口１０５から排出される。このとき、供給するスピードは空間のガスが押しのけられて発生ガス排出
口１０５から排出されるときに乾燥物１０９が運ばれないだけの流速となるように制御する。

そして、含水有機物１０２の加熱容器１０１への供給が終了すると、供給口開閉手段１０３と残渣排出口開閉手段１０６が閉じられ、再び加熱体１０８の発熱が開始され、乾燥物１０９を約６００℃に加熱し、含水有機物１０２を水の蒸発温度に加熱する。加熱された含水有機物１０２は水が蒸発し、蒸発した水蒸気は加熱容器１０１で外部に開放されている発生ガス排出口１０５へ向けて流通する。

このとき、含水有機物１０２と発生ガス排出口１０５の間にある８００℃に加熱された熱分解中の乾燥物１０９を流通するとき、水蒸気も加熱体１０８より加熱されて８００℃の水蒸気となり、含水有機物が腐敗している場合に蒸気と共に発生する臭気成分をも分解して流通し、この高温水蒸気は熱分解途中の乾燥物１０９から発生する炭化水素系のガスと反応して分解し水素や二酸化炭素等となって発生ガス排出口から排出される。

このときの反応は、従来例と同様の反応に加えて、水性ガス化反応やシフト反応が起こっている。そして、この発生ガスの一部を燃料として利用する。

このようにして、含水有機物１０２が乾燥して乾燥物１０９となり、乾燥物１０９は熱分解により炭化物１１０に変化し、含水有機物１０２からの水蒸気ガスが熱分解中の乾燥物１０９や熱分解を終了した炭化物１１を流通する場合に、有機成分の炭素と反応し、細孔を有する。

これは従来の水蒸気雰囲気ではない熱分解から得られた炭化物とのＢＥＴ法による比表面積測定結果で３倍以上有するとの実験結果を得ており、これからも説明できる。含水有機物１０２の乾燥と乾燥物１０９の熱分解が終了し、新たに乾燥物１０９と炭化物１１０が生成され、含水有機物１０２が乾燥物１０９になることで体積減少し、乾燥物１０９が炭化物１１０になることで体積減少する。

そして、発生ガス排出口１０５から排出される水蒸気量及び発生ガス量がある値以下になった場合に、各々が終了したと判断して、供給口開閉手段１０３を開放すると共に加熱体１０８の発熱を停止して体積減少分だけ供給口１０４から含水有機物１０２を供給する。

このとき、体積減少分の空間にあった多くのガスは発生ガス排出口１０５または残渣排出口１０７から排出され、炭化物１１０の少量がこのガス流通と共に残渣排出口１０７から排出される。

含水有機物１０２の供給が終了すると、この時点で加熱容器１０１の内部の供給口１０４から残渣排出口１０７までの間で含水有機物１０２、乾燥物１０９、炭化物１１０と多層になって存在することになり、初期運転を終了する。

次に、初期運転終了後の通常運転について説明する。

図２のＳＴＥＰ１として供給口開閉手段１０３及び残渣排出口開閉手段１０６が閉じられた状態で、加熱体１０８が発熱を開始する。つまり、含水有機物１０２、乾燥物１０９、炭化物１１０と多層化された状態で、炭化物１１０側に位置する部分である発生ガス排出口１０５だけが開放した状態で加熱体１０８の発熱が開始される。

これにより、含水有機物１０２の水分が蒸発し、乾燥物１０９と炭化物１１０が加熱さ
れる。このとき、含水有機物１０２から蒸発した水分は加熱体１０８で加熱され乾燥物１０９に流通し、乾燥物の熱分解中に発生する熱分解ガスやタールの多くを分解つまり改質して熱分解改質ガスするとともに一部の炭素質と反応して反応ガスを生成して乾燥物１０９を細孔化する。また、そのときに原料つまり含水有機物１０２に含有する硫黄成分等の環境汚染物質も一部の水蒸気や熱分解ガス、熱分解改質ガス、反応ガスに運ばれて共に炭化物１１０へ流通する。

このように、加熱初期の早い段階で乾燥物１０９、炭化物１１０の雰囲気に存在していたガスは水蒸気の流通により発生ガス排出口１０５から排出されるため、加熱中の大部分は水蒸気雰囲気の無酸素または低酸素状態で加熱されることになる。

そして、炭化物１１０に流通した各種物質で比較的分子量の大きい物となるタール分や環境汚染物質は炭化物１１０の細孔部分に多く捕捉され、タールは流通する水蒸気により一部が分解され、水素や分子量の小さい炭化水素であるメタン、エチレン、プロパン等や二酸化炭素や一酸化炭素が主成分となって発生ガス排出口１０５から排出され、含水有機物１０２の乾燥、乾燥物１０９の熱分解が終了すると加熱体１０８の発熱を終了してＳＴＥＰ１が終了し、ＳＴＥＰ２に入る。

ＳＴＥＰ２は、残渣排出口開閉手段１０６を開放することで炭化物１１０の一部を残渣排出口１０７から排出する。これにより、体積減少分の空間に加えて含水有機物１０２が供給さきる空間をつくり、熱分解中の乾燥物１０９や炭化物１１０を流通して、ガス化剤としての働きであるタールを含む熱分解ガスの改質等や炭化物１１０に捕捉されたタール分の分解に必要とされる水蒸気量分を蒸発できるだけの水分量を有する含水有機物１０２の量を供給できるだけの空間をつくる。そして、一部の量の炭化物１１０を排出終了するとＳＴＥＰ２が終了して残渣排出口開閉手段１０６は閉じられ、ＳＴＥＰ３に入る。

ＳＴＥＰ３は、ＳＴＥＰ２で空けられて空間の大部分に含水有機物１０２を供給するために供給口開閉手段１０３を開放し供給口１０４から含水有機物１０２を供給する。そして、空間の大部分が含水有機物１０２で満たされると供給を終了し、供給口開閉手段１０３は閉じられてＳＴＥＰ３が終了する。

このように、ＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ３を順次繰り返すことで含水有機物１０２の水分を熱分解ガスの改質、タールの分解に利用する。また、炭化物を細孔化してそれ以前で高温水蒸気と共存して流通する時に分解しきれなかったタール分を捕捉して加熱容器１０１の外へ排出する量を低減しすると共に、捕捉した一部は水蒸気で分解され水素や炭化水素となり発生ガスの燃料ガス量を増加できる。

以上のことから、乾燥、熱分解を加熱容器１０１で行うため小型化できると共に、ガス生成の原料となる含水有機物１０２の保有する水分をガス改質等に利用することができるので効率が向上する。また、環境汚染物質等を捕捉できることから加熱容器１０１外へ排出される量を低減でき、環境汚染の低減と、下流に発生ガス燃料を利用するガスエンジンやガスタービンや燃料電池等を接続した場合は機器の長寿命化ができる。

なお、ＳＴＥＰ２にて発生ガス排出口１０５から水蒸気が排出されるように多量の水蒸気を流通させた場合は、水溶性の環境汚染物質は水蒸気と共に排出され、水蒸気を凝縮させた場合の水に固定化されて排出されるため、燃料ガスと混合して排出される量が低減できる。

（実施の形態２）
図３は本実施の形態２における加熱方法を用いた加熱装置の断面図である。

なお、実施の形態１と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

本実施の形態２が実施の形態１と異なる点は、実施の形態１では含水有機物１０２を炭化物１１０に変化するまでしか加熱しないが、本実施の形態２では灰分を主成分とする灰分残渣１１１になるまで加熱する点で異なる。つまり、実施の形態１のＳＴＥＰ１において、本実施の形態２では含水有機物１０２、乾燥物１０９、炭化物１１０、灰分残渣１１１が多層化して存在した状態から加熱が開始される。これにより、初期運転時においても含水有機物１０２は灰分を主成分とする灰分残渣１１１になるまで加熱する。

図３において、含水有機物１０２はアルカリ土類に属する少なくとも一成分を含有したものである。また、灰分残渣１１１が残渣排出口１０７近傍に存在している。

以上のように構成された加熱装置を用いた方法について、以下その動作、作用を説明する。

含水有機物１０２、乾燥物１０９、炭化物１１０、灰分残渣１１１が多層化して存在した状態から加熱体１０８の発熱が開始されると、含水有機物１０２の水分が蒸発して水蒸気となり、熱分解中の乾燥物１０９から炭化物１１０通って灰分残渣１１１に流通して発生ガス排出口１０５から排出される。

このとき、熱分解中の乾燥物１０９を通過する際に乾燥物１０９から発生した熱分解ガスの炭化水素や一部のタール分を分解し、熱分解改質ガス、タール、環境汚染物質等と共に水蒸気は炭化物１１０へ流通する。ここでは、水蒸気は炭化物１１０の炭素と反応して水素と二酸化炭素や一酸化炭素等の反応ガスを生成し、環境汚染物質やタール等の高分子量成分は炭化物に捕捉される。

また、炭化物１１０と灰分残渣１１１とが接触している部分に存在する炭化物１１０の炭素と水蒸気との反応は、灰分残渣１１１の触媒作用により灰分残渣１１１が無い場合に比べて低温で反応が進行する。そして、環境汚染物質やタールの少量と、水蒸気、熱分解改質ガス、反応ガスは灰分残渣１１１に流通する。

ここでは、炭化物１１０から流通してきた少量の環境汚染物質やタールが接触することで触媒作用により分解が促進され、発生ガス排出口１０５から排出されるガス成分はより浄化されたガスとして排出される。

以上のことから、含水有機物１０２の水分を熱分解ガスの改質やタール分解のガス化剤として利用することで高効率となると共に、乾燥と熱分解、ガス化を加熱容器１０１内で行うため乾燥装置が必要なく小型できる。

更に、炭化物１１０と灰分残渣１１１のガスのフィルターや分解浄化により発生ガスを利用する場合に付設する浄化機等の低能力化による小型低コスト化ができる。

（実施の形態３）
図４は本実施の形態３における加熱方法を用いた加熱装置の断面図である。

なお、実施の形態１と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

本実施の形態３が実施の形態１と異なる点は、含水有機物１０２の乾燥用に乾燥用加熱体１１２を別に設けた点で異なる。

図４にて、供給口１０４近傍に位置する加熱容器１０１周辺に乾燥用加熱体１１２が設けられている。

以上のように構成された加熱装置を用いた方法について、以下その動作、作用を説明する。含水有機物１０２の性状、例えば、含水率、炭素や水素等の含有率といった成分比率の違いや各元素の結合状態の違い等により、熱分解中に発生するガス量やタール量は単位時間当たりの量でもトータルの積算量でも異なるため、それらの改質に必要となる水蒸気の単位時間当たりの量やトータル積算量も異なる。また、生成される炭化物も炭素の結合状態が異なることから炭素と水蒸気の反応における反応速度も異なる。これらより、含水有機物１０２から発生する水蒸気の量も可変が必要となる。

そこで、図示しない水蒸気量測定手段を発生ガス排出口１０５の出口に設置し、発生ガス排出口１０５から排出される水蒸気の排出量を測定して、所定値より多い場合は希望の水蒸気排出量になるまで乾燥用加熱体１１２の発熱量を低下させる。また、水蒸気排出量が極端に少ない場合は発熱量を増加させることで、熱分解ガスの改質やタール分解の不足を低減する。

ここで、水蒸気量測定手段とは、例えば、冷却水により水蒸気を冷却することで水にし、その単位時間当たりの重量を測定する方法などがある。このときの熱交換後の冷却水は温水となるため給湯用として利用してもよい。

このようにして、乾燥用加熱体１１２を設けて、その発熱量を可変することで、加熱容器１０１に供給する含水有機物の性状が変化した場合においても、含水有機物１０２からの蒸発する水蒸気量を最適に可変して発生ガス排出口１０５から排蒸気量を低減して高効率化できると共に、熱分解ガスの改質やタール分解の不足を抑制して常に必要な水蒸気量を流通することで効率低下を低減できる。

（実施の形態４）
図５は本実施の形態４における加熱装置の断面図である。

なお、実施の形態１及び２と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図５において、加熱容器１１３は円筒状であり周囲を耐熱性の断熱材で覆われており、最低部に供給口１１４と最上部に発生ガス排出口１１５と、供給口１１４と発生ガス排出口１１５との間に残渣排出口１１６と、供給口１１４から残渣排出口１１６の間の加熱容器１１３の外壁周囲に密接して加熱体１１７とが設けられている。

ホッパー１１８は一時的に含水有機物１０２を貯留するものであり、最低部に排出口１１９が設けられており、供給機１２０の吸入側と接続されている。供給機１２０の吐出側は供給口１１４と供給配管１２１で接続配管されている。残渣排出口１１６は開閉弁１２２が設置された残渣排出配管１２３と接続されており、残渣排出配管１２３は残渣排出口１１６との接続部より他端側が低い位置にくるように傾斜がついている。

また、供給機１２０はモノポンプやピストン式の固体や液体を移送するための装置であり、ホッパー１１８から定量の含水有機物１０２を吸入して吐出して移送することができ、単位時間当たりの移送量も可変可能なものであり、停止中は逆流がないような構造となっているかまたは部品が付設されている。

また、残渣排出口１１６のやや下の加熱容器１１３の中心に温度センサ１２４が設けられている。発生ガス排出口１１５の出口には、発生ガス排出口１１５に近い部分から水蒸気流量計１２５と体積式ガス流量計などの常温常圧で気体で存在するガスの流量を測定可能なガス流量計１２６が順次設けられており、残渣排出配管１２３の残渣排出口１１６と接続されている一端とは逆の他端開放部に残渣量計１２７が設けられている。残渣量計１２７は具体的には残渣の体積を定まられた寸法の容器に残渣を入れて変位センサ等で高さを測定して断面積と高さから体積を計測するような装置等である。

以上のように構成された加熱装置について、以下その動作、作用を説明する。

初期運転時は、加熱体１１７を低電圧を入力して低発熱量で作動させて加熱容器１１３を外気温より５０℃程度高い温度になるまで加熱し温度センサ１２４により検知して所定温度になると供給機１２０を最大能力で作動させる。

すると、ホッパー１１８の含水有機物１０２が加熱容器１１３に高速で供給され、供給された含水有機物の中心周辺は加熱体１１７による加熱で昇温する前に温度センサ１２４まで到達し、温度センサ１２４と含水有機物１０２が接触すると、温度が加熱体１１７を作動する前の温度、つまり、外気温近傍の温度に低下する。

これを検知すると供給機１２０を停止する。停止すると同時に開閉弁１２２は閉じ、加熱体１１７は最大能力で発熱して加熱容器１１３内の含水有機物１０２を８００℃まで加熱する。これにより、含水有機物１０２は時間が経つにつれて、水分の蒸発が起こり乾燥して乾燥物１０９に変化し、更に時間が経過すると、熱分解が起こって炭化物１１０に変化する。

このとき、発生ガス排出口１１５のガス流量計１２６で単位時間当たりのガス量を測定し、それが所定値以下になると熱分解終了し炭化物１１０に変化終了したものと見なして加熱体１１７を停止すると同時に開閉弁１２２を開放した後、供給機１２０を作動させる。

このとき加熱容器１１３内は含水有機物１０２が炭化物１１０に変化することで体積減少しているので空間ができている。そして、供給機１２０の作動により、含水有機物１０２が加熱容器１１３にできた空間に供給され、空間がある程度埋まると、炭化物１１０が押し上げられ、残渣排出口１１６から残渣排出配管１２３を通って残渣量計１２７に到達する。そして、残渣量計１２７が所定値以上となると、供給機１２０を停止して開閉弁１２２を閉じた後、加熱体１１７を作動して加熱を開始する。

加熱が始まると、含水有機物１０２の蒸発が始まり水蒸気が発生して、発生した水蒸気は開放している発生ガス排出口１１５に向けて上方へ流通する。このとき、含水有機物１０２の上方にある炭化物１１０の炭素分と反応して水素や炭化水素、二酸化炭素や一酸化炭素を生成することで、炭化物の炭素分はガスとなる。

時間が経つにつれて炭化物１１０は含有する炭素が減少して灰分を主成分とする灰分残渣１１１になると同時に、含水有機物１０２は乾燥して乾燥物１０９になる。そして、ガス流量計１２６の値が所定値以下、つまり、単位時間当たりの発生ガス量が所定量以下になるか、あるいは、水蒸気流量計１２５の値が所定値以下、つまり、排出される水蒸気量が所定量以下となれば、炭化物１１０が灰分残渣１１１に変化したか、炭化物１１０の炭素と反応する水蒸気が無くなった、つまり、含水有機物１０２の乾燥が終了したと判断して加熱体１１７を停止する。

そして、開閉弁１２２を開放した後、供給機１２０を作動し、炭化物１１０が灰分残渣１１１に変化することで体積減少してできた空間に含水有機物１０２を充填し、更に、一部の灰分残渣１１１を残渣排出口１１６から残渣量計１２７へ排出する。このとき、水蒸気流量計１２５の値が所定値以下となり終了した場合は、前回に灰分残渣１１１を排出した量より多く排出させる。また、ガス流量計１２６の値が所定値以下となり終了した場合は、少なく排出させる。

このように、所定量だけ灰分残渣１１１を排出した後、供給機１２０を停止し、開閉弁１２２を閉じる。この時点で、供給口１１４のある加熱容器１１３の下から含水有機物１０２、乾燥物１０９、炭化物１１０、灰分残渣１１１と多層化して存在し、これにより初期運転を終了して通常運転に入る。

そして、通常運転では加熱体１１７を作動させて加熱が開始される。これにより、下部にある含水有機物１０２の水分が蒸発して８００℃の過熱水蒸気となり、含水有機物１０２が腐敗している場合に水蒸気共に発生する臭気成分も分解しながら発生ガス排出口１１５のある上方へ流通し、乾燥物１０９、炭化物１１０、灰分残渣１１１を流通する。

このとき、熱分解中の乾燥物１０９を通過する際に乾燥物１０９から発生した熱分解ガスの炭化水素や一部のタール分を分解し、熱分解改質ガス、タール、環境汚染物質等と共に水蒸気は炭化物１１０へ流通する。

ここでは、水蒸気は炭化物１１０の炭素と反応して水素と二酸化炭素や一酸化炭素等の反応ガスを生成し、環境汚染物質やタール等の高分子量成分は炭化物に捕捉される。また、炭化物１１０と灰分残渣１１１とが接触している部分に存在する炭化物１１０の炭素と水蒸気との反応は灰分残渣１１１の触媒作用により灰分残渣１１１が無い場合に比べて低温で反応が進行する。

そして、環境汚染物質やタールの少量と、水蒸気、熱分解改質ガス、反応ガスは灰分残渣１１１に流通する。ここでは、炭化物１１０から流通してきた少量の環境汚染物質やタールが接触することで触媒作用により分解が促進され、発生ガス排出口１０５から排出されるガス成分はより浄化されたガスとして排出される。

このとき、最上部に位置する残渣の高さは残渣排出口１１６より高く存在することはなく、発生ガス排出口１１５は残渣排出口１１６より上方にあり、発生ガス排出口１１５から最も近い距離にある残渣までには空間があるため、残渣が発生ガス排出口１１５からガスと共に排出されるのを低減できる。

そして、水蒸気流量計１２５またはガス流量計１２６が所定値以下となれば、加熱体１１７を停止して開閉弁１２２を開放し、供給機１２０を作動させて含水有機物１０２を供給することで、一部の灰分残渣１１１を残渣排出口１１６から残渣量計１２７へ排出して残渣量を自動測定する。

このとき、加熱体１１７を停止した条件が水蒸気流量計１２５の値が所定値以下の場合は残渣量が前回排出時より多くなるようにし、ガス流量計１２６の値が所定値以下の場合は残渣排出量を前回より少なくなるように含水有機物１０２を加熱容器１１３内に供給する。このことで、各反応に必要な最適な水蒸気量を得るようにする。

この通常運転の動作を繰り返し行うことで連続的に含水有機物１０２を処理し、比較的クリーンな燃料ガスを得る。

以上のことから、含水有機物１０２の水分を熱分解ガスの改質やタール分解のガス化剤として利用することで高効率となると共に、乾燥と熱分解、ガス化を加熱容器１１３内で行うため乾燥装置が必要なく小型でき、炭化物１１０と灰分残渣１１１のガスのフィルターや分解浄化により発生ガスを利用する場合に付設する浄化機等の低能力化による小型低コスト化ができるのに加えて、残渣が発生ガスに混じって発生ガス排出口１１５から排出される量を低減できるので、発生ガスを浄化して利用する場合に付設されるフィルターや分解浄化機能を有した浄化装置などの低能力化による小型低コスト化ができる。

また、含水有機物１０２を乾燥するための加熱体を、乾燥物１０９の熱分解や炭化物１１０のガス化を行うための加熱体とは別にする目的で、加熱容器１１３の下部に乾燥用加熱体を設けた場合は、この乾燥用加熱体の発熱量を制御することで、最適な水蒸気量を発生させることで効率化できることに加えて、例えば、含水有機物１０２の性状が分解しやすいものであれば残渣が細かいものとなり、流通するガスや水蒸気と共に発生ガス排出口から排出される残渣量が増加するような場合には、乾燥用加熱体の発熱量を低下させて発生する水蒸気量を低下させることで流通する水蒸気流速を低下させるだけでなく、反応する量も減るため反応により生成されるガスも低下し流速が低下する。これにより残渣がガスと共に排出されるのを低減できる。

なお、本実施の形態ではホッパー１１８からの含水有機物１０２の加熱容器１１３への供給は一定時間毎に行っているが、残渣排出口１１６を開放して各反応速度にあわせて少量を連続的に供給しながら加熱運転をしても良く、この場合は、連続的に含水有機物１０２を供給して残渣を排出するので処理時間が短くなる。更に、単位時間当たりの発生ガス量の変動が低減でき、発生ガスの一部をガスエンジンやガスタービンや燃料電池のコージェネレーション機器の燃料として用いる場合は発電出力や熱出力の変動が低減できて利用しやすくなる。

（実施の形態５）
図６は本実施の形態５における加熱装置の断面図である。

なお、実施の形態４と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

本実施の形態５が実施の形態４と異なる点は、残渣排出口１５の上部に排ガス口１２８を設けた点と、排ガス口１２８と発生ガス排出口１１５の間に水素分離材１２９を設けて加熱容器１１３を区切った点が異なる。

図６において、残渣排出口１５の上部に排ガス口１２８を設けた。更に、排ガス口１２８と発生ガス排出口１１５の間に水素分離材１２９を設けて加熱容器１１３を区切った。ここで、水素分離材１２９はパラジウム合金の間にタンタル合金を積層したものである。

以上のように構成された加熱装置について、以下その動作、作用を説明する。

加熱及び水蒸気との反応で発生した水素、炭化水素、二酸化炭素、一酸化炭素などのガスと余剰の水蒸気は、水素分離材１２９にて水素は水素分離材１２９を透過し、炭化水素はパラジウムの触媒作用により水蒸気と反応しやすくなり反応して分解されて水素と二酸化炭素や一酸化炭素となると同時に生成された水素は水素分離材１２９を透過する。これにより、高濃度の水素が発生ガス排出口１１５より排出され、水素以外のガスが排ガス口１２８から排出される。

以上のことから、含水有機物１０２の水分を熱分解ガスの改質やタール分解のガス化剤として利用することで高効率となると共に、乾燥と熱分解、ガス化を加熱容器１１３内で
行うため乾燥装置が必要なく小型でき、炭化物１１０と灰分残渣１１１のガスのフィルターや分解浄化により発生ガスを利用する場合に付設する浄化機等の低能力化による小型低コスト化ができ、残渣が発生ガスに混じって発生ガス排出口１１５から排出される量を低減できるので、発生ガスを浄化して利用する場合に付設されるフィルターや分解浄化機能を有した浄化装置などの低能力化による小型低コスト化ができることに加えて、発生ガスの一部を図示しない燃料電池の燃料として利用しようとする場合に高濃度の水素のみを燃料電池へ供給できることから、ガス浄化装置等を削減できる。

また、環境汚染物質やタールは灰分残渣１１１や炭化物１１０において捕捉あるいは分解させるためクリーンなガス成分として水素分離材１２９と接触することになる。そのため、水素分離材１２９の劣化を抑制できる。

なお、本実施の形態では排ガス口１２８は開放状態であるが、開閉手段を設けて加熱中は開閉手段を閉じて加熱容器１１３の下部空間をやや高圧で維持することで、乾燥により発生した水蒸気と乾燥物１０９の熱分解により発生する熱分解ガスやタールとの反応や炭化物１１０と水蒸気との反応において、各反応が起こる時間を十分にとれると共に、水素のみが水素分離材１２９を透過するため平衡状態となり反応が止まるのも低減できる。これにより、未反応となる排水蒸気の量を低減でき、分解が促進されるので燃料ガスの生成量が増加し、高効率となる。

（実施の形態６）
図７は本実施の形態６における加熱装置の断面図である。

なお、実施の形態４と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

本実施の形態６が実施の形態４と異なる点は、発生ガス排出口１１５に排ガス配管１３０を設けると共に、加熱容器１１３の下部外壁周囲で加熱体１１７のない部分にに排ガス配管１３０と接続された熱交換器１３１を設けた点が異なる。

図７において、図示しない断熱材で覆われた排ガス配管１３０は一端が発生ガス排出口１１５と接続され、他端が熱交換器１３１と接続されている。熱交換器１３１は加熱容器１１３の下部外壁周囲で加熱体１１７のない部分に密接に設けられている。

以上のように構成された加熱装置について、以下その動作、作用を説明する。

加熱運転中において、発生ガス排出口１１５から排出されたガスは加熱容器１１３内が８００℃であるためそれに近い温度の高温で排出される。この高温ガスは排ガス配管１３０を流通することで、やや温度を下げて、熱交換器１３１に流入する。熱交換器１３１に流入した高温ガスは加熱容器１１３の壁面を介して内部の含水有機物１０２に伝熱することで、自らは温度を低下させ、含水有機物１０２は温度が上昇して一部の水分は蒸発する。

以上のことから、含水有機物１０２の水分を熱分解ガスの改質やタール分解のガス化剤として利用することで高効率となると共に、乾燥と熱分解、ガス化を加熱容器１１３内で行うため乾燥装置が必要なく小型でき、炭化物１１０と灰分残渣１１１のガスのフィルターや分解浄化により発生ガスを利用する場合に付設する浄化機等の低能力化による小型低コスト化ができ、残渣が発生ガスに混じって発生ガス排出口１１５から排出される量を低減できるので、発生ガスを浄化して利用する場合に付設されるフィルターや分解浄化機能を有した浄化装置などの低能力化による小型低コスト化ができることに加えて、熱交換器１３１は内部に流通させる発生ガスが排出する発生ガス排出口１１５と同じ加熱容器１１
３に設置するので、熱交換器１３１まで高温ガスを導く排ガス配管１３０は短くてすむので、コンパクトであると共に、この配管からの放熱は低減できて効率低下が少なくなる。更に、加熱体１１７の外部入力を低減できるので効率が上がる。

以上のように、本発明にかかる加熱方法及び加熱装置は、原料の乾燥、熱分解、ガス化、改質を同じ容器内で行うため、原料の保有している水分の多くが熱分解ガスの改質等の高温水蒸気を利用して発生するガスや原料との分解反応を起こすためのガス化剤としての水蒸気として利用されるため、小型高効率で有機物からのガス生成のための加熱ができるので、バイオマス、プラスチック、石炭などの有機物固体、有機汚泥などの水分の多いもの、石油や廃油などの有機液体等の燃料ガス生成に適用できる。

本発明の実施の形態１における加熱方法を用いた加熱装置の断面図 本発明の実施の形態１における加熱方法の通常運転時の動作説明図 本発明の実施の形態２における加熱方法を用いた加熱装置の断面図 本発明の実施の形態３における加熱方法を用いた加熱装置の断面図 本発明の本実施の形態４における加熱装置の断面図 本発明の本実施の形態５における加熱装置の断面図 本発明の本実施の形態６における加熱装置の断面図 従来の加熱方法を用いたシステムのシステムフロー図

符号の説明

１０１ 加熱容器
１０２ 含水有機物
１０８ 加熱体
１１０ 炭化物
１１３ 加熱容器
１１７ 加熱体
１１４ 供給口
１１５ 発生ガス排出口
１１６ 残渣排出口
１２９ 水素分離材
１３１ 熱交換器

Claims (9)

1. 加熱容器に投入された原料を加熱する加熱方法であって、前記加熱容器への原料の供給は連続的または一定時間毎に断続的に行い、常に後から投入する原料から発生する発生物質や流通物質と反応して生成する生成物質が先に投入した原料に流通するようにする加熱方法。
2. 原料は水分を含む含水有機物を主成分とするものであり、最初に投入した原料が炭化物になるまで加熱する請求項１に記載の加熱方法。
3. 原料は水分を含む含水有機物を主成分とするものであり、最初に投入した原料は灰分が主成分となるまで加熱する請求項１に記載の加熱方法。
4. 無酸素状態または低酸素状態で加熱する請求項３記載の加熱方法。
5. 乾燥するまでの原料を加熱量を可変しながら加熱する請求項１から４のいずれか一項に記載の加熱方法。
6. 加熱対象物である原料を加熱する加熱体と、前記原料を投入する加熱容器とを備え、前記加熱容器は、前記加熱体の一端近傍に位置する部分に前記原料を入れる供給口と、前記加熱体の他端近傍に位置する部分に原料を加熱する際に発生する物質を排出する発生ガス排出口と原料を所定の加熱を終了した後に残留する残渣を排出する残渣排出口とが設置され、請求項１から５のいずれか一項に記載の加熱方法により原料を加熱する加熱装置。
7. 加熱容器の供給口は残渣排出口より下方に設置され、前記残渣排出口は発生ガス排出口より下方に設置された請求項６記載の加熱装置。
8. 加熱容器の内部は残渣排出口と発生ガス排出口の間で水素分離材料により区切られており、高濃度の水素を発生ガス排出口に流通するように発生した混合ガスから水素を分離する請求項６または７に記載の加熱装置。
9. 原料から発生した発生ガスや発生物質の熱を加熱容器内の原料に伝熱するための熱交換器を備えた請求項６から８のいずれか一項に記載の加熱装置。

Images