JP2005336233A

JP2005336233A - 複数段炭化炉を用いた有機性物質ガス化システム

Info

Publication number: JP2005336233A
Application number: JP2004153359A
Authority: JP
Inventors: Motohiro Omori; 元裕大森; Hiroshi Okumura; 洋奥村; Tomoyuki Fukuda; 友幸福田; Kunio Yoshikawa; 邦夫吉川
Original assignee: Tokyo Institute of Technology NUC; TYK Corp
Current assignee: Tokyo Institute of Technology NUC; TYK Corp
Priority date: 2004-05-24
Filing date: 2004-05-24
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】有機性物質を主要成分とする原料を炭化させると共に、炭化処理の際に発生する乾留ガスを改質させて発電等の他の用途に使用できる複数段炭化炉を用いた有機性物質ガス化システムを提供する。
【解決手段】原料供給口９０から炭化物吐出口９１にかけて並設され原料Ａを加熱処理する複数の乾留室２とを有する炭化炉１が設けられている。炭化炉１から吐出された乾留ガスを改質して改質ガスとする改質炉１００が設けられている。炭化炉１の乾留室２から延設され乾留室２からそれぞれ吐出された乾留ガスを改質炉１００に供給する複数のガス通路７０からなるガス通路群を有するガス供給系７が設けられている。複数のガス通路７０のうちの１個または２個以上は、当該ガス通路７０を流れる乾留ガスの単位時間当たりの流量を調整可能とする流量調整要素７０を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は動物糞等の有機性物質を主要成分とする原料を炭化させる複数段炭化炉を用いた有機性物質ガス化システムに関する。

有機性廃棄物を例にとって従来技術を説明する。従来、動物糞、紙屑、繊維屑、プラスチック屑等の有機性廃棄物の処分が要請されている。しかし近年、法規制にて、焼却炉の使用が制限されていることから、上記した有機性廃棄物は専門の外部処理業者に委託して処分することが余儀なくされているが、コスト高となる。そこで近年本発明者は、酸素の供給が制限された乾留室において有機性廃棄物等の原料を蒸し焼きして乾留することにより、有機性廃棄物等の原料を炭化物とすることを着想し、この着想のもとに炭化炉を開発した（特許文献１，２）。この炭化炉は、有機性原料等原料が供給されると共に酸素の供給が制限された乾留加熱処理を行う乾留室を有する。
特開２００２−１８００６２号特開２００２−１８００６１号

上記した利点をもつガスの炭化炉を用いたシステムの開発が要請されている。本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、有機性物質を主要成分とする原料を炭化させると共に、炭化処理の際に発生する乾留ガスを改質させて発電等の他の用途に使用できる複数段炭化炉を用いた有機性物質ガス化システムを提供することを課題とする。

（１）第１発明に係る複数段炭化炉を用いた有機性物質ガス化システムは、
有機性物質を主要成分とする原料が供給される原料供給口と、炭化された原料が吐出する炭化物吐出口と、原料供給口から炭化物吐出口にかけて並設され原料を加熱処理する複数の乾留室とを有する炭化炉と、
炭化炉から吐出された乾留ガスを改質して改質ガスとする改質炉とを具備しており、炭化炉の乾留室から延設された複数のガス通路と複数のガス通路を流れる乾留ガスを合流させて改質炉に供給する共通ガス通路とを有するガス供給系が設けられていることを特徴とするものである。

原料供給口から炭化物吐出口にかけて複数の乾留室が並設されている。原料供給口側の乾留室から吐出される乾留ガスの組成と、炭化物吐出口側の乾留室から吐出される乾留ガスの組成とは必ずしも同一ではない。組成は水蒸気または可燃成分等の量を含む意味である。乾留室からガス通路にそれぞれ個別に吐出された乾留ガスは、共通ガス通路において合流し、改質炉に供給される。これにより改質炉において改質反応のバラツキが低減される。

（２）第２発明に係る複数段炭化炉を用いた有機性物質ガス化システムは、
有機性物質を主要成分とする原料が供給される原料供給口と、炭化された原料が吐出する炭化物吐出口と、原料供給口から炭化物吐出口にかけて並設され原料を加熱処理する複数の乾留室とを有する炭化炉と、
炭化炉から吐出された乾留ガスを改質して改質ガスとする改質炉とを具備しており、
炭化炉の乾留室から延設され乾留室からそれぞれ吐出された乾留ガスを改質炉に供給する複数のガス通路を有するガス供給系が設けられており、複数のガス通路のうちの１個または２個以上は、当該ガス通路を流れる乾留ガスの単位時間当たりの流量を調整可能とする流量調整要素を有することを特徴とするものである。

原料供給口から炭化物吐出口にかけて複数の乾留室が並設されている。原料供給口側の乾留室から改質炉に向けて吐出される乾留ガスの組成と、炭化物吐出口側の乾留室から改質炉に向けて吐出される乾留ガスの組成とは必ずしも同一ではない。例えば、原料供給口側の乾留室から吐出される乾留ガスは、炭化物吐出口側の乾留室から吐出される乾留ガスに比較して水蒸気を相対的に多く含む。また、炭化物吐出口側の乾留室から吐出される乾留ガスは、原料供給口側の乾留室から吐出される乾留ガスに比較して水蒸気を相対的に少なく含む。このため改質炉における改質反応や炭化炉の状況によっては、流量調整要素により、ガス通路を流れる乾留ガスの単位時間当たりの流量を調整し、改質炉に供給する水蒸気の割合、可燃成分の割合等を調整できる。このように炭化炉から改質炉に供給されるガス（改質ガスの原料ガス）の組成等を、炭化炉や改質炉の運転状況等に応じて、流量調整要素の機能により調整できる。故に改質炉における改質反応を調整できる。

第１発明、第２発明によれば、ガス供給系は、乾留室から個別に延設された複数のガス通路と、複数のガス通路の開口量を調整する開口量調整要素と、複数のガス通路と改質炉とをつなぐ共通ガス通路とを有する態様にできる。複数の乾留室は高さ方向に沿って配置されている態様にできる。改質炉で生成された改質ガスを燃料とする駆動源が設けられている態様にできる。炭化炉は、乾留室を外側から覆う加熱室と、乾留室の１個または２個以上と加熱室とを連通し当該乾留室からの乾留ガスを燃焼させて加熱室を加熱する火口と、加熱室の温度が低下しているとき燃焼作用を発揮するバーナとをもつ態様にできる。

有機性廃棄物等の有機性物質を炭化させると共に、炭化処理の際に発生する乾留ガスを改質させて発電等の他の用途に使用できる複数段炭化炉を用いた有機性物質ガス化システムを提供できる。更に、炭化炉で生成された乾留ガスを改質炉で改質するようにしており、炭化炉の運転により乾留ガス（改質ガスの原料ガス）が生成されるため、改質ガスを連続的に生成させるのに有利である。更に、乾留室は原料の蒸し焼きに適するように閉鎖性が高いため、乾留室で生成された乾留ガスに含まれている非可燃成分である窒素ガスが少ない。このため改質ガスに含まれる可燃成分の濃度を高めるのに有利となり、改質ガスの安定化に貢献できる。殊に炭化炉と改質炉とがガス供給系を介して接続されているため、乾留ガスへの外気の混入が抑制され、改質ガスに含まれる窒素ガスの量を少なくでき、改質ガスに含まれる可燃成分の濃度を確保するのに有利となる。

（１）炭化炉１
図１は内燃式の複数段式の炭化炉１の構造を模式的に示す。この炭化炉１は、上下方向に複数段（例えば６段）に固定状態に設けられた複数個（例えば６個）の乾留室２を有する炭化炉本体６と、複数段の乾留室２を同軸的またはほぼ同軸的に隣設され乾留室２をこれの外側からほぼ同軸的に包囲するように横断面でリング形状をなす加熱室３を形成する包囲壁４と、乾留室２に連通し乾留室２内で発生した乾留ガスを加熱室３に案内して燃焼させる乾留ガス燃焼手段として機能するガスパイプ５と、加熱室３のガスを加熱室３外に排気する排気口８とを備える。加熱室３から乾留室２への伝熱を考慮して、乾留室２は耐熱性及び高温耐食性をもつ金属（例えばステンレス鋼等の合金鋼）の壁２ｐで形成されている。上下方向（Ｙ方向）の最上側の乾留室２には、原料が供給される原料供給口９０が設けられている。上下方向（Ｙ方向）の最下側の乾留室２には、原料が炭化された後の炭化物が吐出される炭化物吐出口９１が設けられている。炭化物吐出口９１から吐出された炭化物は、スクリュー式等の搬送装置９４により吐出される。更に、上下に隣設する乾留室２同士を連通する原料落下口９２が乾留室２の金属（例えばステンレス鋼等の合金鋼）製の横方向に沿った床面２ｘに設けられている。なお、一つの床面２ｘに形成されている原料落下口９２の数としては１個でも,複数個でも良い。

ガスパイプ５は各乾留室２と加熱室３とを連通させており、乾留室２で発生した可燃性の乾留ガスを加熱室３に導くように加熱室３内に導出されている。乾留室２は、原料供給口９０、炭化物吐出口９１、ガスパイプ５以外は、基本的には密閉構造とされており、乾留室２への空気の供給は制限されており、原料の蒸し焼きに適する。炭化炉１には、原料を攪拌させる攪拌要素である旋回式の攪拌手段１０が設けられている。攪拌手段１０は、各乾留室２の中央域において縦方向に沿って配置された回転可能な駆動軸１１と、駆動軸１１に接続されて各乾留室２内を旋回して各乾留室２内の原料を攪拌する羽根状の攪拌部１２とを有する。駆動軸１１は図略の駆動源１１ｃ（モータ機構等）により回転される。攪拌部１２の旋回速度は一定でも可変でも良い。

有機性物質である有機性廃棄物を主要成分とする原料Ａは、投入装置９６により、炭化炉１の上側の原料供給口９０から最上側の乾留室２に供給される。ここで攪拌部１２が各乾留室２で回転するため、各乾留室２の原料は攪拌部１２によって攪拌され、原料Ａは攪拌の際に原料落下口９２を通り、下側の乾留室２に次第に落下する。このようにして原料は炭化されつつ順次下方に搬送される。加熱室３の底部付近には補助加熱部としてのバーナ１７が装備されている。バーナ１７は、主として、複数段式の炭化炉１の立ち上げ時期に複数段式の炭化炉１の加熱室３を予熱したり、乾留ガスの発生量が著しく少ないときに乾留室２の温度を確保したり、ガスパイプ５の火口５５から吹き出される可燃性をもつ乾留ガスを着火させたりするために使用される。ガス流路であるガスパイプ５は図１に示すように、複数本配設されており、耐熱性及び高温耐食性をもつ材料（例えばステンレス鋼等）で形成されている。ガスパイプ５の先端である下端には火口５５が設けられている。火口５５は、乾留室２で生成された乾留ガスを加熱室３内で燃焼させるノズルである。

炭化炉１で乾留加熱処理を行う場合には、複数段式の炭化炉１の加熱室３内をバーナ１７で予熱しておく。そして原料Ａを投入装置９６により原料供給口９０から最上側の乾留室２に供給する。原料Ａは、有機性廃棄物（鶏糞、牛糞、豚糞等の動物糞である家畜糞、プラスチックの屑、食品残滓、繊維屑、紙屑、木材片、植物等）を主要成分とする。乾留室２内において攪拌部１２が回転するため、各乾留室２の原料Ａは攪拌部１２によって攪拌され、攪拌途中において各乾留室２の床面２ｘの原料落下口９２を介して、下部の乾留室２に落下して順次下方に搬送される。乾留室２は前述したように基本的には密閉構造であり、空気の供給が制限されて酸素が低濃度とされているため、乾留室２における原料Ａの燃焼は抑えられ、蒸し焼き状態またはほぼ蒸し焼き状態となる。よって、乾留室２内で搬送されている原料Ａは、炭化が次第に進行すると共に、可燃性の乾留ガスが原料Ａから熱分解により原料Ａから乾留室２内で発生する。そして、排気口８に連通する負圧生成用の図略の負圧発生機が作動するため、排気口８に吸引作用が生じる。このため、乾留室２で発生した熱分解ガスである乾留ガスはガスパイプ５を経て、ガスパイプ５の先端の火口５５から加熱室３に導かれる。火口５５から吹き出される乾留ガスは加熱室３の熱で燃焼火炎ＷＡを火口５５で生成する。このようにガスパイプ５により加熱室３に導かれた可燃性の乾留ガスは、加熱室３の熱で燃焼火炎ＷＡとして燃焼し、その燃焼熱が乾留室２で原料を蒸し焼きする熱源となる。このように加熱室３は、原料Ａの乾留により発生した可燃性の乾留ガスの燃焼により加熱される。従ってバーナ１７は、つまり乾留ガス以外の燃料は、複数段式の炭化炉１の立ち上げ時期以外は、ほとんど必要とされず、省エネルギを図り得る。上記のように乾留加熱処理が進行すると、原料Ａは炭化物となり、運転中または運転停止後に炭化物吐出口９１を経て搬送装置９４により取り出される。加熱室３の温度は原料Ａの種類に応じて異なるものの、一般的には４００〜１０００℃、殊に６００〜８００℃程度となる。乾留室２の温度は３００〜８００℃、殊に４００〜６００℃程度となる。但し加熱室３の温度及び乾留室２の温度はこれに限定されるものではなく、原料Ａ等に応じて適宜変更できる。なお、原料Ａが鶏糞等の動物糞を主要成分とする場合には、原料Ａを乾留加熱処理した後の残滓である炭化物は、炭素、カルシウム、カリウム、リン、窒素等を主要成分とするため、肥料、土壌改良材等として利用できる。

（２）改質炉１００
図２（Ａ）は改質炉１００の概念を示す。図２（Ａ）はあくまでも概念図であり、細部まで限定されるものではない。改質炉１００は、中空状の改質域１５１を有する改質容器部分１５０と、改質ガスを改質ガス導出路ＨＧに導出する中空室状の改質ガス流動部分１７０とを有する。改質容器部分１５０の壁１５３又は壁体１５２には、高温空気が吹き込まれる高温空気供給口１５４が形成されている。供給路ＭＧの端部が高温空気供給口１５４に接続されている。改質炉１００の改質域１５１の内壁面を形成する壁体１５２には、ネット又はバー材等の支持体１６１が架設されている。球形のセラミックス１６２の積層体からなる通気性遮熱壁１６０が支持体１６１上に形成されている。改質炉１００の改質ガス流動部分１７０の流路１７１、１７２は、改質ガスの慣性力集塵又は重力集塵を行うばかりでなく、好ましくは、６４０℃以上、更に好ましくは、７４０℃以上の高温且つ低酸素濃度の雰囲気下にされており、ダイオキシン前駆物質又はダイオキシン類を分解するように働く。流路１７１、１７２は、このような高温滞留により改質ガスを浄化する空間として機能する。

遮熱壁１６０に形成されている間隙１６５は、遮熱壁１６０の全域に分散しており、図２（Ｂ）に示すように、不規則に連続する多数の狭小流路を形成する。故に、改質炉１００の改質域１５１に流入した乾留ガス及び高温空気は、遮熱壁１６０の間隙１６５に分散し、高温雰囲気の各間隙１６５において効果的に混合される。このため、乾留ガスに含有されているタール状成分を形成する炭化水素系物質と水蒸気とによる水蒸気改質反応は、高温ガスが遮熱壁１６０の間隙１６５を通過する際に効果的に進行し、水蒸気改質反応の反応時間は短縮される。同時に、遮熱壁１６０は、乾留ガス中の煤や、タール状成分の凝縮液等を捕獲し、改質ガスを浄化する浄化手段として働くことができる。即ち、改質域１５１及び間隙１６５における乾留ガスと高温空気との混合により、乾留ガスに含まれている炭化水素物質と水蒸気及び空気とが高温雰囲気の下で反応し、乾留ガスに含まれている炭化水素物質の水蒸気改質反応が進行する。ここで、球形のセラミックス１６２は高温ガスに伝熱接触して蓄熱し、間隙１６５の高温状態は持続する。セラミックス１６２の断面形状は、必ずしも真円形でなくとも良く、楕円形又は偏平した球形等の形態に設計しても良い。高温空気の温度を低め（例えば１００〜５００℃）に設定し得る場合、ステンレス製金属球を上記球形耐熱材料として使用することも可能である。前記したように乾留ガスに含まれている炭化水素物質は水蒸気改質により水蒸気及び空気と反応する。炭化水素及び水蒸気の反応は、一般的に、下式（１）で示される吸熱反応であると考えられる。炭化水素及び空気の反応は、下式（２）で示される発熱反応であると考えられる。

ＣｎＨｍ＋Ｈ₂Ｏ→ＣＯ＋Ｈ₂＋Ｈ₂Ｏ…（１）
ＣｎＨｍ＋Ｏ₂＋Ｎ₂→ＣＯ＋ＣＯ₂＋Ｈ₂＋Ｈ₂Ｏ＋Ｎ₂…（２）
水蒸気は、原料の熱分解により生成した乾留ガスと反応する。故に乾留ガスは、比較的多量の一酸化炭素及び水素を含有する改質ガスとして改質される。炭化水素物質及び空気の発熱反応によって発生した熱は、炭化水素物質及び水蒸気の吸熱改質反応に要する熱として消費されると考えられる。このように乾留ガスの水蒸気改質反応が進行し、乾留ガスは水素を含む改質ガスとして改質される。

（実施形態１のガス化システム）
図３は実施形態１のガス化システムを示す。図３に示すように、このシステムは、炭化炉１と、炭化炉１から吐出された乾留ガスを水蒸気を利用して改質して改質ガスとする改質炉１００とをもつ。このシステムは、改質炉１００の出口１００ｃから吐出された改質ガスに含まれている塵埃を除去するダストフィルタ１０１と、高温の改質ガスを冷却するガス冷却装置１０２と、改質ガスに含まれている硫黄成分等の物質を除去して浄化させるガス精製装置１０３と、炭化炉１で生成した乾留ガスを吸引する吸引源として機能できる吸引ブロア１０４と、改質ガスを燃料ガスとして駆動する駆動源１０４とを備える。駆動源１０４は、発電用のエンジン１０５と、エンジン１０５で駆動される発電機１０６とを有する。改質炉１００で生成された改質ガスを燃料としてエンジン１０５が駆動すると、発電機１０６が駆動するため、発電され、電気エネルギが取り出される。更に、エンジン１０５を冷却させる冷却水が加熱されるため、加熱された冷却水との熱交換により熱回収も行われ、温水を生成するのに有利となる。更に図３に示すように、炭化炉１の加熱室３の排気口８は流路１１０を経て排ガス処理部１１１に接続されている。排気ブロア１１２が作動すると、炭化炉１の加熱室３のガスは流路１１０を経て排ガス処理部１１１に供給されて排ガス処理され、除塵機１１３を経て外気に排気される。改質炉１００に、改質反応に適する高温空気を供給する空気供給系２００が設けられている。空気供給系２００は、空気を圧縮するコンプレッサ２０１と、空気を加熱する加熱部２０２とを有する。

図３に示すように、炭化炉１の乾留室２から吐出された乾留ガスを原料ガスとして改質炉１００に供給するガス供給系７が設けられている。ガス供給系７は、複数の乾留室２のガス吐出口２ｘからそれぞれ個別に延設された複数のガス通路７０と、複数のガス通路７０の開口量をそれぞれ独立して調整できる開口量調整要素として機能する複数の弁部７１と、複数のガス通路７０と改質炉１００とをつなぐと共に各乾留室２からの乾留ガスを合流させる合流通路７２ｘをもつ縦方向に延設された共通ガス通路７２とを有する。ガス通路７０は耐熱性を有するパイプで形成されている。図３に示すようにガス通路７０の一部は加熱室３内に配置され、加熱室３の雰囲気に露出している。ガス通路７０の他端側は改質炉１００に向けて炭化炉１の外方に導出されている。図３に示すように、最も下流側の乾留室２にはガス通路７０が設けられていないが、これに限らず設けても良い。

弁部７１は複数のガス通路７０にそれぞれ個別に設けられており、開口量を連続的にまたは段階的に変化させることができる。弁部７１は、当該ガス通路７０を流れる乾留ガスの単位時間当たりの流量を調整可能とする流量調整要素として機能することができる。弁部７１は制御装置で制御される電磁バルブでも良いし、手動式バルブでも良い。弁部７１及び共通ガス通路７２はこれらの熱劣化を抑制すべく、炭化炉１の加熱室３の外方に配置されている。このため弁部７１及び共通ガス通路７２のメンテナンスおよび清掃に有利である。共通ガス通路７２はメンテナンス及び清掃用のドア７２ｄをもつ。

前述したように、原料供給口９０から炭化物吐出口９１にかけて複数の乾留室２が上下方向にそって並設されている。原料供給口９０側の乾留室２から吐出される乾留ガスの組成と、炭化物吐出口９１側の乾留室２から吐出される乾留ガスの組成とは必ずしも同一ではない。具体的には、原料Ａに含まれている水分の影響で、原料供給口９０側の乾留室２から吐出される乾留ガスは、炭化物吐出口９１側の乾留室２から吐出される乾留ガスに比較して水蒸気の濃度が相対的に高い。また、炭化物吐出口９１側の乾留室２から吐出される乾留ガスは、原料供給口９０側の乾留室２から吐出される乾留ガスに比較して水蒸気の濃度が相対的に少ない。このため改質炉１００における改質反応の状況によっては、複数の弁部７１の開口量調整により、各ガス通路７０を流れる乾留ガスの単位時間当たりの流量を調整することができ、炭化炉１から改質炉１００に供給する乾留ガス（改質ガスの原料ガス）に含まれている水蒸気の濃度を調整できる。

また原料供給口９０側の乾留室２から吐出される乾留ガスは、炭化物吐出口９１側の乾留室２から吐出される乾留ガスに比較して可燃成分の濃度が相対的に高い傾向がある。また、炭化物吐出口９１側の乾留室２から吐出される乾留ガスは、原料供給口９０側の乾留室２から吐出される乾留ガスに比較して可燃成分の濃度が相対的に少ない傾向がある。このため本実施形態によれば、改質炉１００における改質反応や炭化炉１の状況によっては、複数の弁部７１の開口量調整により、各ガス通路７０を流れる乾留ガスの単位時間当たりの流量、各ガス通路７０を流れる乾留ガスの可燃成分の濃度を調整できる。この結果、改質炉１００に供給される水蒸気量を調整することができ、ひいては改質炉１００における改質反応を調整できる。また、改質炉１００に供給される可燃成分の濃度を調整するのに有利となる。

具体的には、改質炉１００における改質反応に消費される水蒸気の量の要求度が相対的に高いときには、原料供給口９０側の乾留室２に繋がるガス通路７０の弁部７１の開口量を相対的に増加させれば良い。逆に、改質炉１００における改質反応に消費される水蒸気の量の要求度が相対的に低いときには、原料供給口９０側の乾留室２に繋がるガス通路７０の弁部７１の開口量を相対的に減少させれば良い。炭化炉１で処理する前の原料Ａは水分を含む。炭化炉１で処理する前の原料Ａが鶏糞等の家畜糞であるときには、種類及び乾燥状況等にもよるが、一般的には、２〜６０重量％程度、５〜４０重量％程度、１０〜３０重量％の水分を含むと言われている。なお炭化炉１で生成されたタール成分も乾留ガスと共に改質炉１００に供給され、改質ガスの原料となり得る。

以上説明したように本実施形態によれば、有機性物質を主要成分とする原料Ａをほぼ蒸し焼きさせて炭化させると共に、炭化処理の際に発生する可燃成分を含む乾留ガスを改質させて発電等の他の用途に使用できる複数段炭化炉１を用いた有機性物質ガス化システムを提供することができる。更に、炭化炉１で生成された乾留ガスを直ちに改質炉１００で改質するため、炭化炉１が運転されていると、乾留ガスが炭化炉１で連続的に生成されるため、改質炉１００で連続的に改質ガスを生成させるのに有利である。更に、乾留室２は原料Ａの蒸し焼きに適するように閉鎖性が高く、空気が多量に供給される開放型ではないため、乾留室２で生成された乾留ガスに含まれている非可燃成分である窒素ガスが少なくなり、これにより改質ガスに含まれる可燃成分の濃度を相対的に高めることができ、改質ガスの可燃成分の濃度の安定化に貢献できる。殊に、炭化炉１と改質炉１００とがガス供給系７を介して直接的に繋がれているため、改質炉１００に供給される乾留ガスに外気が混入することが抑制され、改質ガスに含まれる窒素ガスの濃度を少なくするのに有利となり、改質ガスの可燃成分の濃度を確保するのに有利となる。なお弁部７１の開口量が減少したときには、ガスパイプ５の火口５５に送られる乾留ガスの単位時間あたりの流量が増加し、加熱室３の加熱に消費される。図４に示す形態では、複数のガス通路７０のうち、原料供給口９０側のガス通路７０に弁部７１が設けられているが、原料吐出口９１側のガス通路７０には弁部７１が設けられていない。この場合においても弁部７１の開口量を調整すれば、改質炉１００における改質反応に使用される水蒸気等の量を調整できる。原料供給口９０側の乾留室２で生成される乾留ガスは水蒸気量が多いため、原料供給口９０側のガス通路７０のみに弁部７１を設ける構成であっても、水蒸気の量の調整に有効である。しかも弁部７１の数を減少させ得るため、コスト低減に有利である。図５に示す形態では、複数のガス通路７０のうち、原料供給口９０側のガス通路７０に弁部７１が設けられていないが、原料吐出口９１側のガス通路７０に弁部７１が設けられている。この場合においても弁部７１の開口量を調整すれば、改質炉１００における改質反応に使用される可燃成分、水蒸気等の量を調整できる。

（実施形態２のガス化システム）
図６は実施形態２のガス化システムを示す。実施形態２のシステムは実施形態１のシステムと基本的には同様な構成、作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図６に示すように、炭化炉１の乾留室２から吐出された乾留ガスを改質炉１００に供給するガス供給系７が設けられている。ガス供給系７は、複数の乾留室２からそれぞれ個別に延設された複数のガス通路７０と、複数のガス通路７０と改質炉１００とをつなぐと共に各乾留室２からの乾留ガスを合流させる共通ガス通路７２とを有する。複数のガス通路７０に弁部７１は設けられていない。上記したように原料供給口９０から炭化物吐出口９１にかけて複数の乾留室２が並設されている。原料供給口９０側の乾留室２から吐出される乾留ガスの組成と、炭化物吐出口９１側の乾留室２から吐出される乾留ガスの組成とは必ずしも同一ではない。各乾留室２から吐出される乾留ガスの温度も必ずしも同一ではない。例えば、前述したように原料供給口９０側の乾留室２から吐出される乾留ガスは、炭化物吐出口９１側の乾留室２から吐出される乾留ガスに比較して水蒸気の濃度が相対的に高い。また、炭化物吐出口９１側の乾留室２から吐出される乾留ガスは、原料供給口９０側の乾留室２から吐出される乾留ガスに比較して水蒸気の濃度が相対的に少ない。この点本実施形態によれば、乾留室２からそれぞれ個別に吐出された乾留ガスは、ガス供給系７の共通ガス通路７２で合流して改質炉１００に供給される。これにより複数の乾留室２から吐出される乾留ガスの組成、温度等が必ずしも同一でないときであっても、乾留ガスの組成の均一化を図り得、改質炉１００における改質反応のバラツキが低減され、良好な改質ガスを安定的に生成できる。

（実施形態３のガス化システム）
図７は実施形態３のガス化システムを示す。実施形態３のシステムは実施形態１のシステムと基本的には同様な構成、作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図７に示すように、炭化炉１の乾留室２から吐出された乾留ガスを改質炉１００に供給するガス供給系７が設けられている。ガス供給系７は、複数の乾留室２からそれぞれ個別に延設された複数のガス通路７０と、複数のガス通路７０の開口量を調整する開口量調整要素としての複数の弁部７１と、複数のガス通路７０と改質炉とをつなぐと共に各乾留室２からの乾留ガスを合流させる共通ガス通路７２とを有する。弁部７１は３個のポートを有する三方弁であり、複数のガス通路７０にそれぞれ個別に設けられている。弁部７１は、改質炉１００に連通すると共に、中間路７５及び流路１１０を介して排ガス処理部１１にも繋がれている。これによりガス供給系７のガス通路７０は、余剰の乾留ガスを排ガス処理部１１に流すべく、排ガス処理部１１（乾留ガス使用部）に繋がれている。弁部７１は、開口量を連続的にまたは段階的に変化させることができ、乾留室２と改質炉１００との連通度の調整を行うことができる。更に、弁部７１により、乾留室２と排ガス処理部１１１との連通度の調整を行うことができる。ここで、運転状況によっては、乾留室２と改質炉１００とを連通させる弁部７１の開口量が低下し、乾留室２から改質炉１００へ供給される乾留ガスの単位時間当たりの流量が低下することがある。この場合、ガス通路７０において余剰の乾留ガスが存在するおそれがある。そこで、ガス通路７０の乾留ガスを改質炉１００に供給しつつも、ガス通路７０内の余剰の乾留ガスを弁部７１の作用により、中間路７５，流路１１０を経て排ガス処理部１１１に供給し、排ガス処理部１１で処理した後、外気に放出する。

（その他）上記した実施形態１では、複数のガス通路７０のそれぞれに弁部７１が設けられているが、これに限らず、複数のガス通路７０のうち、弁部７１が設けられたガス通路７０、弁部７０が設けられていないガス通路７０が存在していても良い。複数のガス通路７０のうち過半数に弁部７１が設けられていることが好ましい。その他、本発明は上記した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。実施の形態に記載の語句は一部であっても請求項に記載できるものである。上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
［付記項１］有機性物質を主要成分とする原料が供給される原料供給口と炭化された原料が吐出する炭化物吐出口と原料を加熱処理する乾留室とを有する炭化炉と、炭化炉から吐出された乾留ガスを改質して改質ガスとする改質炉とを具備しており、乾留室は、原料を蒸し焼きするように壁で覆われて閉鎖性が高いことを特徴とする炭化炉を用いた有機性物質ガス化システム。乾留室は原料の蒸し焼きに適するように閉鎖性が高いため、乾留室で生成された乾留ガスに含まれている非可燃成分である窒素ガスが少ない。このため改質ガスに含まれる可燃成分の濃度を確保するのに有利となり、改質ガスの燃焼の安定化に貢献できる。殊に炭化炉と改質炉とが接続されているため、改質ガスに含まれる窒素ガスの量を少なくでき、改質ガスに含まれる可燃成分の濃度を確保するのに有利となる。

本発明は廃棄物等の有機性物質を原料とする有機性物質ガス化システムに利用される。

炭化炉の概念を模式的に示す断面図である。（Ａ）は改質炉の概念を模式的に示す断面図であり、（Ｂ）は改質炉の内部の特徴部分を模式的に示す構成図である。実施形態１に係るシステム図である。実施形態１の他の形態に係るシステム図である。実施形態１の別の他の形態に係るシステム図である。実施形態２に係るシステム図である。実施形態３に係るシステム図である。

符号の説明

１は炭化炉、２は乾留室、３は加熱室、７はガス供給系、７０はガス通路、７１は弁部、７２は共通ガス通路、１００は改質炉、１０４は駆動源、１０５はエンジン、１０６は発電機を示す。

Claims

有機性物質を主要成分とする原料が供給される原料供給口と、炭化された原料が吐出する炭化物吐出口と、原料供給口から炭化物吐出口にかけて並設され原料を加熱処理する複数の乾留室とを有する炭化炉と、
炭化炉から吐出された乾留ガスを改質して改質ガスとする改質炉とを具備しており、
炭化炉の乾留室から延設された複数のガス通路と複数のガス通路を流れる乾留ガスを合流させて改質炉に供給する共通ガス通路とを有するガス供給系が設けられていることを特徴とする複数段炭化炉を用いた有機性物質ガス化システム。
有機性物質を主要成分とする原料が供給される原料供給口と、炭化された原料が吐出する炭化物吐出口と、原料供給口から炭化物吐出口にかけて並設され原料を加熱処理する複数の乾留室とを有する炭化炉と、
炭化炉から吐出された乾留ガスを改質して改質ガスとする改質炉とを具備しており、
炭化炉の乾留室から延設され乾留室からそれぞれ吐出された乾留ガスを改質炉に供給する複数のガス通路を有するガス供給系が設けられており、
複数のガス通路のうちの１個または２個以上は、当該ガス通路を流れる乾留ガスの単位時間当たりの流量を調整可能とする流量調整要素を有することを特徴とする複数段炭化炉を用いた有機性物質ガス化システム。
請求項１または請求項２において、ガス供給系は、乾留室から個別に延設された複数のガス通路と、複数のガス通路の開口量を調整する開口量調整要素と、複数のガス通路と改質炉とをつなぐ共通ガス通路とを有することを特徴とする複数段炭化炉を用いた有機性物質ガス化システム。
請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項において、複数の乾留室は高さ方向に沿って配置されていることを特徴とする複数段炭化炉を用いた有機性物質ガス化システム。
請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項において、改質炉で生成された改質ガスを燃料とする駆動源が設けられていることを特徴とする複数段炭化炉を用いた有機性物質ガス化システム。
請求項１〜請求項５のうちのいずれか一項において、炭化炉は、乾留室を外側から覆う加熱室と、乾留室の１個または２個以上と加熱室とを連通し当該乾留室からの乾留ガスを燃焼させて加熱室を加熱する火口と、加熱室の温度が低下しているとき燃焼作用を発揮するバーナとをもつことを特徴とする複数段炭化炉を用いた有機性物質ガス化システム。