JP2010275369A - ガス化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】触媒粒子の消費量を格段に低減可能なガス化装置を提供する。
【解決手段】本発明のガス化装置１は、流動媒体粒子Ｐ２、流動媒体粒子Ｐ２から供給される熱により有機ガスＧ２とチャーＰ３とに熱分解する有機物原料Ｐ１及び有機物原料Ｐ１の熱分解を促進する触媒粒子が貯留されるガス化炉１０と、ガス化炉１０内に貯留される粒子を流動化して、これら粒子のうちの触媒粒子をガス化炉１０内に滞留させるとともにチャーＰ３及び流動媒体粒子Ｐ２の一部をガス化炉１０に設けられた排出口から排出する流動化装置１１と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガス化装置に関する。

従来から、バイオマスや石炭等の有機物原料をガス化してメタン等の有機ガスを取り出すガス化装置が提案されている。ガス化装置の一例として、特許文献１に開示されているものが挙げられる。特許文献１のガス化装置は、ガス化炉、及び燃焼炉を備えている。ガス化炉内には、例えば粉末状の有機物原料や、加熱された砂等の流動媒体粒子、ガス化を促進させる触媒粒子等が供給される。ガス化炉には、粒子を流動化させる流動化ガスが供給される。ガス化炉にはオーバーフロー管が取付けられており、オーバーフロー管は燃焼炉に通じている。燃焼炉には排ガス管が取付けられており、排ガス管は分離器を経てガス化炉に通じている。

このようなガス化装置において、ガス化炉内に供給された有機物原料は、流動媒体粒子の熱により有機ガスとチャーとに分解される。チャー及び流動媒体粒子は、流動化ガスにより流動化され、オーバーフロー管を経て燃焼炉に運ばれる。燃焼炉に運ばれたチャーが燃焼させられ、燃焼熱により流動媒体粒子が加熱される。加熱された流動媒体粒子は排ガス管、分離器を経てガス化炉に運ばれる。

特開２００７−１４６０３６号公報

特許文献１のガス化装置にあっては、有機物原料が触媒効果により効率よく分解され、またガス化に伴って生成されるタールが触媒効果により分解される。したがって、特許文献１の技術によれば、有機ガスが高効率で得られるとともに、タールによる作動不良が防止される。一方で、このようなガス化装置には、次に説明するように触媒粒子を有効利用する観点で改善の余地がある。

触媒粒子を用いるガス化装置において触媒効果を十分に発現させるには、ガス化炉内で触媒粒子を十分に流動させて、有機物原料に触媒粒子が接触する確率を高めるとよい。触媒粒子を十分に流動させると、触媒粒子の一部が流動媒体粒子等とともにガス化炉から溢れ出して燃焼炉に運ばれる。燃焼炉内に運ばれた触媒粒子は、酸素雰囲気で加熱されることにより劣化してしまう。触媒粒子は、燃焼炉内から流動媒体粒子とともに排ガス管、分離器を経てガス化炉に帰還する。触媒粒子は、サイクロン等の分離器で粉砕されて微細化される。微細化された触媒粒子は、微細化前よりもガス化炉内での流動性が高くなり、燃焼炉に運ばれやすくなる。触媒粒子が循環を繰り返すと、触媒粒子の触媒能が劣化により低下することや微細化された触媒粒子が排ガスとともに排出されること等により、触媒粒子の実質的な量が減少してしまう。

このように従来のガス化装置にあっては、本来ならば反応により消費されないはずの触媒粒子が、無視できないほど消費されてしまう課題がある。本発明は、前記事情に鑑み成されたものであって、触媒粒子の消費量を格段に低減可能なガス化装置を提供することを目的の１つとする。

本発明のガス化装置は、流動媒体粒子、該流動媒体粒子から供給される熱により有機ガスとチャーとに熱分解する有機物原料及び該有機物原料の熱分解を促進する触媒粒子が貯留されるガス化炉と、前記ガス化炉内に貯留される粒子を流動化して、該粒子のうちの前記触媒粒子を前記ガス化炉内に滞留させるとともに前記チャー及び前記流動媒体粒子の一部を前記ガス化炉に設けられた排出口から排出する流動化装置と、を備えていることを特徴とする。

また、前記流動化装置は、前記粒子を流動化させる流動化ガスを前記ガス化炉内に供給するガス供給装置を含み、前記触媒粒子の前記流動化ガスに対する追従性が、前記流動媒体粒子の前記流動化ガスに対する追従性よりも小さく設定されるとともに、前記ガス化炉内の前記排出口の近傍に供給される前記流動化ガスの線速度が、前記ガス炉内に供給される前記流動化ガスの線速度の平均値未満に設定されるとよい。

また、前記排出口の近傍に供給される前記流動化ガスの線速度が、前記触媒粒子の粒径及び密度により定まる触媒粒子の流動化下限速度未満に設定されるとよい。

また、前記排出口の近傍を除いた前記ガス化炉内の少なくとも一部に供給される前記流動化ガスの線速度が、前記触媒粒子の粒径及び密度により定まる触媒粒子の流動化下限速度以上に設定されることが好ましい。

また、前記ガス化炉内の底面における少なくとも前記排出口の近傍の面が、前記排出口に向うにつれて鉛直方向上方に向かう傾斜面になっている構成にしてもよい。

また、前記排出口の近傍における前記ガス化炉の底部に設けられた回収口と、前記回収口に流入した前記触媒粒子を前記ガス化炉内に循環させる循環装置と、を有する構成にしてもよい。

また、前記ガス化炉内に供給される前記流動化ガスの線速度の平均値が、前記流動媒体粒子の粒径及び密度により定まる流動媒体粒子の流動化下限速度の３倍以上１２倍以下に設定されることが好ましい。

また、前記排出口から排出された前記チャーを燃焼させて前記流動媒体粒子を加熱する燃焼炉と、前記燃焼炉内で加熱された前記流動媒体粒子を前記ガス化炉内に移送する移送装置と、を有する構成にすることが好ましい。

前記の本発明のガス化装置において、ガス化炉に貯留された有機物原料は、触媒粒子とともに流動化されて触媒粒子と混合される。有機物原料が流動媒体粒子から供給される熱により熱分解して、有機ガスとチャーとが生成される。触媒粒子により有機物原料の熱分解が促進されるので、有機ガスが効率よく生成される。流動媒体粒子、生成されたチャー、触媒粒子の一部は排出口から排出されて取り出される。流動化装置が、ガス化炉内に貯留される粒子のうちの触媒粒子を選択的にガス化炉内に滞留させるので、触媒粒子の消費量を格段に低減することができる。

本発明に係る実施形態のガス化装置の概略構成を示す模式図である。 ガス化炉の（ａ）は斜視図、（ｂ）はＡ−Ａ’線矢視図である。 流動化下限速度の説明図である。 変形例１におけるガス化炉の（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。 変形例２におけるガス化炉の（ａ）は斜視図、（ｂ）はＢ−Ｂ’線矢視図である。 変形例３におけるガス化炉の（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。 変形例４におけるガス化炉の断面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明するが、本発明の技術範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない範囲内で多様な変形が可能である。説明に用いる図面において、特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造の寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせている場合がある。また、実施形態において同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を省略する場合がある。

図１は、本発明に係る一実施形態のガス化装置１の概略構成を示す模式図である。図１に示すようにガス化装置１は、ガス化炉１０、流動化装置１１、燃焼炉１２を備えている。ガス化炉１０には、流動化装置１１、原料供給管１３、流動媒体供給管１４、ガス回収装置１５、オーバーフロー管１６が接続されている。燃焼炉１２は、オーバーフロー管１６、移送管１７と接続されている。移送管１７は、分離器１８と接続されており、分離器１８は、流動媒体供給管１４と接続されている。

ガス化装置１は、概略すると以下のように動作する。原料供給管１３を通してガス化炉１０内に、有機物原料Ｐ１が供給される。流動媒体供給管１４を通してガス化炉１０内に、加熱された流動媒体粒子Ｐ２が供給される。ガス化炉１０内には、有機物原料Ｐ１の熱分解を促進する触媒粒子が貯留されている。流動化装置１１は、ガス化炉１０内に流動化ガスＧ１を供給する。ガス化炉１０内の有機物原料Ｐ１や流動媒体粒子Ｐ２、触媒粒子は、流動化ガスＧ１により流動化されて流動層Ｆを形成する。

有機物原料Ｐ１は、流動媒体粒子Ｐ２から受ける熱により、有機ガスを含んだ生成ガスＧ２とチャーＰ３とに熱分離する。生成ガスＧ２は、流動化ガスＧ１とともにガス回収装置１５により回収され、外部に取り出される。チャーＰ３及び流動媒体粒子Ｐ２は、オーバーフロー管１６を通して燃焼炉１２に運ばれる。触媒粒子は、ガス化炉１０内に滞留するようになっている。

チャーＰ３は燃焼炉１２内で燃焼し、流動媒体粒子Ｐ２は燃焼により生じた熱により加熱される。燃焼により生じた排ガスＧ３や未燃焼のチャーＰ３、加熱された流動媒体粒子Ｐ２は、移送管１７を通して分離器１８に運ばれる。未燃焼のチャーＰ３及び流動媒体粒子Ｐ２は、分離器１８により排ガスＧ３等から分離され、流動媒体供給管１４を通してガス化炉１０内に運ばれる。このように、ガス化装置１は、流動媒体粒子Ｐ２を循環させて有機物原料Ｐ１を熱分解して生成ガスＧ２を取り出すとともに、生成されたチャーＰ３を利用して流動媒体粒子Ｐ２を再加熱するようになっている。以下、ガス化装置１の構成要素について説明する。

原料供給管１３は、例えばスクリューフィーダ等を含んで構成され、ガス化装置１の外部から供給される有機物原料Ｐ１をガス化炉１０内に運搬する。
流動媒体供給管１４は、ガス化炉１０の概略鉛直上方に向かって延びている。流動媒体供給管１４の一端はガス化炉１０内に通じており、流動媒体供給管１４の他端はガス化炉１０の鉛直上方に設置された分離器１８に通じている。分離器１８にて分離された流動媒体粒子Ｐ２等は、流動媒体供給管１４内を重力により降下してガス化炉１０内に運ばれる。

ガス回収装置１５は、排気管１５１、回収分離器１５２、及びガス取出管１５３を含んでいる。排気管１５１の一端はガス化炉１０内に通じており、排気管１５１の他端は回収分離器１５２に通じている。回収分離器１５２は、排気管１５１を通して回収された生成ガスＧ２等に同伴する粉塵等の不要物Ｐ４を遠心分離等により分離する。生成ガスＧ２に含まれる有機ガス等は、ガス取出管１５３を通してガス化装置１の外部に取り出され、例えばガスタービン等に供給される。

オーバーフロー管１６は、ガス化炉１０の概略鉛直下方に向かって延びている。オーバーフロー管１６の一端は、ガス化炉１０内に通じており、オーバーフロー管１６の他端は燃焼炉１２内に通じている。ガス化炉１０内において流動層Ｆの上層を構成する流動媒体粒子Ｐ２及びチャーＰ３は、オーバーフロー管１６内に溢れ出し、オーバーフロー管１６内を重力により降下して燃焼炉１２内に運ばれる。

燃焼炉１２は、チャーＰ３を燃焼させ、燃焼により生じた熱を利用して流動媒体粒子Ｐ２を例えば８００℃程度に加熱する。燃焼炉１２には、風箱１２１、補助燃料供給管１２２、熱交換器１２３、及び移送管１７が接続されている。風箱１２１には、空気供給管１２４が接続されている。空気供給管１２４を通して空気Ｇ４が供給され、空気Ｇ４は風箱１２１を介して燃焼炉１２内に供給される。チャーＰ３の燃焼により生じる熱量が、流動媒体粒子Ｐ２を所定の温度まで加熱するのに必要な熱量に対して不足する場合等に、燃焼炉１２に補助燃料供給管１２２を通して補助燃料Ｌ１が供給される。燃焼炉１２内の余分な熱は、熱交換器１２３により取り出され、例えば流動化ガスＧ１の生成や加熱に用いられる。移送管１７の一端は、燃焼炉１２内に通じており、移送管１７の他端は分離器１８に通じている。燃焼炉１２内で加熱された流動媒体粒子Ｐ２や未燃焼のチャーＰ３は、空気供給管１２４から供給された空気Ｇ４や燃焼による排ガスＧ３等によって移送管１７内を移送されて分離器１８まで運ばれる。

分離器１８は、例えばサイクロン等の固形分離器により構成され、流動媒体粒子Ｐ２や未燃焼のチャーＰ３等の固形分を、排ガスＧ３や空気Ｇ４等から分離する。分離器１８は、外筒１８１、内筒１８２を含んでおり、排ガスＧ３や空気Ｇ４は内筒１８２を通してガス化装置１の外部に排気される。外筒１８１は、流動媒体供給管１４と通じている。流動媒体粒子Ｐ２や未燃焼のチャーＰ３は、外筒１８１から流動媒体供給管１４へ運ばれる。

図２（ａ）は、ガス化炉１０の構成を模式的に示す斜視図であり、図２（ｂ）は、ガス化炉１０のＡ−Ａ’線矢視断面図である。図２（ｂ）には、ガス化炉１０の動作状態を模式的に図示している。

図２（ａ）に示すように、ガス化炉１０は、概略箱状のものである。ガス化炉１０の壁面のうち、図示Ｙ方向において対向する面の一方の面に原料供給口１０１と流動媒体供給口１０２とが設けられており、他方の面に排出口１０４が設けられている。原料供給口１０１に原料供給管１３が接続されており、流動媒体供給口１０２に流動媒体供給管１４が接続されている。排出口１０４にオーバーフロー管１６が接続されている。ガス化炉１０の天井面にガス取出口１０３が設けられている。ガス取出口１０３に排気管１５１が接続されている。

本実施形態では、ガス化炉１０の底面１０５が鉛直方向に対して傾斜している。底面１０５は、原料供給口１０１から排出口１０４に向うにつれて鉛直上方（図示Ｚ方向）に向かう傾斜面になっている。底面１０５を含んだガス化炉１０の底部は、焼結金網や多孔質板等により構成されている。底面１０５は、流動化ガスＧ１を通すとともに、ガス化炉１０内の粒子をほとんど通さないようになっている。

ガス化炉１０の底部には、流動化装置１１が設けられている。本実施形態の流動化装置１１は、ガス供給装置１１０、ガス室１１１ａ〜１１１ｄ、ガス管１１２ａ〜１１２ｄを含んでいる。ガス供給装置１１０は、流動化ガスＧ１として例えば水蒸気を供給するものである。ガス室１１１ａ〜１１１ｄは互いに独立している。原料供給口１０１から排出口１０４に向かって、ガス室１１１ａ、ガス室１１１ｂ、ガス室１１１ｃ、ガス室１１１ｄがこの順に並んでいる。すなわち、ガス室１１１ａが最も原料供給口１０１側に配置されており、ガス室１１１ｄが最も排出口１０４側に配置されている。

ガス室１１１ａ〜１１１ｄの天井面は、ガス化炉１０の底部と共通になっている。ガス室１１１ａ〜１１１ｄには、それぞれガス管１１２ａ〜１１２ｄが接続されている。ここでは、ガス管１１２ａ〜１１２ｄがいずれもガス供給装置１１０に接続されている。ガス管１１２ａ〜１１２ｄには、図示略の電磁バルブ等が設けられており、ガス管１１２ａ〜１１２ｄ内のガス圧を、互いに独立して調整可能になっている。なお、ガス供給装置１１０は、ガス室１１１ａ〜１１１ｄで共通に設けられていてもよいしで、ガス室１１１ａ〜１１１ｄごとに設けられていてもよい。

ガス管１１２ａ〜１１２ｄ内のガス圧を調整することにより、ガス管１１２ａ〜１１２ｄ内を通る流動化ガスＧ１の線速度をガス管１１２ａ〜１１２ｄごとに調整することが可能になっている。ガス管１１２ａ〜１１２ｄ内を通る流動化ガスＧ１の線速度は、それぞれＶａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄに設定されている。線速度Ｖａ〜Ｖｄのうち、最も原料供給口１０１側に配置されたガス室１１１ａに供給される流動化ガスＧ１の線速度Ｖａが最も大きく設定されており、以下、Ｖｂ、Ｖｃの順に小さくなり、最も排出口１０４に近いガス室１１１ｄに供給される流動化ガスＧ１の線速度Ｖｄが最も小さく設定されている。流動化ガスＧ１の線速度の設定方法については後述する。

図２（ｂ）に示すように、ガス化炉１０内には触媒粒子Ｐ５が貯留されている。触媒粒子Ｐ５は、有機物原料Ｐ１の材質に応じて適宜選択される材質のものであり、例えばドロマイトや石灰等のカルシウム系触媒の粒子、酸化鉄系触媒の粒子、ニッケル系触媒の粒子である。触媒粒子Ｐ５の流動化ガスＧ１に対する追従性は、流動媒体粒子Ｐ２の流動化ガスＧ１に対する追従性よりも低く設定されている。

各種粒子の流動化ガスに対する追従性は、流動化ガスと粒子との速度差（ドリフト速度）により評価可能である。所定のガス、粒子に対するドリフト速度は、実験や数値シミュレーション等により求めることができる。鉛直下方から上方に向けて噴出された流動化ガスについては、流動化ガスから粒子が受ける力が粒子に働く重力に対して大きくなるほど、粒子が鉛直上方に向かう速度が大きくなりドリフト速度が小さくなるので、粒子の流動化ガスに対する追従性が高くなる。一般に追従性は、流動化ガスと粒子との密度差が大きくなるほど、また粒子の粒径が大きくなるほど低下する。したがって、例えば流動媒体粒子の材質と粒径を決定し、触媒粒子の材質を決定すれば、触媒粒子の追従性が流動媒体粒子よりも低くなるように触媒粒子の粒径を決定することができる。

次に、流動化ガスの線速度の設定方法について説明する。図３は、流動化ガスの流速変化に対する粉状層の状態変化を示す説明図である。図３に示すグラフにおいて縦軸は、容器内に粒子からなる粉状層を形成した状態で、容器底部から流動化ガスを噴出した場合の粉状層における圧損を示し、横軸は流動化ガスの線速度を示している。

図３に示すように、流動化ガスの線速度が０から増加するにつれて圧損が増加する。この状態で、粒子はほとんど流動せずに、粉状層は静止層として振舞う。流動化ガスの線速度が閾値を超えると圧損が低下する。これは、粒子が流動化され、粒子間を流動化ガスが通りやすくなるためである。すなわち、圧損が上昇から下降に転じる線速度が流動化下限速度であり、線速度が流動化下限速度以上であれば粉状層が流動層として振舞う。流動化下限速度を超えて線速度を増加させると、圧損は低下した後にほぼ一定になる。この状態は、粉状層は流動化ガスの気泡を含んで流体と同様に振舞っており、この状態はバブリングと呼ばれる。さらに線速度を増加させると、粒子が固まりとなって容器内を浮き上がり崩れる挙動が繰り返される（スラッギング）。バブリング状態に管理することにより、スラッギング状態よりも圧損が少なくなり、かつ状態安定するので、流動層を良好に制御することができる。

前記の流動化下限速度は、流動化ガスの線速度と、粒子径、流動化ガスと粒子との密度差等により定まり、実験や数値シミュレーション等により求められる。以下、具体的な数値例を用いて説明する。流動媒体粒子として珪砂（粒径３００μｍ、密度２７００ｋｇ／ｍ^３）を採用し、流動化ガスとして水蒸気を採用した場合に、流動媒体粒子の流動化下限速度は０．０２９ｍ／ｓになる。前記のように流動層を安定に構成する観点でバブリングにするには、線速度を流動化下限速度の例えば３倍以上１２倍以下にするとよい。一方、触媒粒子としてγアルミナ（粒径５００μｍ、密度３５００ｋｇ／ｍ^３）を採用すると、触媒粒子の流動化下限速度は、０．１０６ｍ／ｓになる。

本実施形態では、排出口１０４近傍における流動化ガスＧ１の線速度が、流動媒体粒子Ｐ２の流動化下限速度以上、触媒粒子の流動化下限未満の範囲内に設定されている。また、排出口１０４近傍を除いた部分の流動化ガスＧ１の線速度は、触媒粒子の流動化下限以上に設定されている。例えば、前記の数値例を用いると、排出口１０４近傍における流動化ガスＧ１の線速度は、０．０２９ｍ／ｓ以上０．１０６ｍ／ｓ未満の範囲内に設定され、特に流動層を良好に制御する観点では０．０８７ｍ／ｓ以上０．１０６ｍ／ｓ未満の範囲内に設定される。また、排出口１０４近傍を除いた部分の線速度は触媒粒子Ｐ５を良好に流動化する観点で、触媒粒子Ｐ５の流動化下限速度の３倍以上（０．３１８ｍ／ｓ以上）に設定される。なお、γアルミナの粒径を４５０μｍに変更すると、触媒粒子の流動化下限速度が０．０８７ｍ／ｓになり、流動媒体粒子の流動化速度の３倍とほぼ一致してしまう。このような場合には、流動媒体粒子として粒径がより小さいものを選択すること、流動媒体粒子として密度がより小さいものを選択すること、触媒粒子として粒径がより大きいものを選択すること、触媒粒子として密度がより大きいものを選択すること等により、好適な流動化下限速度の範囲を広げることができる。

以上のようなガス化炉１０において、貯留された触媒粒子Ｐ５は、流動化ガスＧ１により流動化されて有機物原料Ｐ１、流動媒体粒子Ｐ２と混合される。したがって、有機物原料Ｐ１が触媒粒子Ｐ５と接触する確率が高められ、有機物原料Ｐ１が効率よく熱分解する。流動媒体粒子Ｐ２、熱分解により生成されたチャーＰ３、及び触媒粒子Ｐ５は、原料供給口１０１から排出口１０４に向かって流動する。排出口１０４近傍における流動化ガスＧ１の線速度が、流動媒体粒子Ｐ２の流動化下限速度以上になっているので、流動媒体粒子Ｐ２及びチャーＰ３は流動性を保持したまま排出口１０４に至りオーバーフロー管１６に流入する。一方、排出口１０４近傍における流動化ガスＧ１の線速度が、触媒粒子Ｐ５の流動化下限速度未満になっているので、排出口１０４近傍で触媒粒子Ｐ５は、流動性が低下して沈降する。沈降した触媒粒子Ｐ５は、ガス化炉１０の底面が傾斜面になっているので、傾斜面に沿って排出口１０４側から原料供給口１０１に向かって重力により移動する。原料供給口１０１側に移動した触媒粒子Ｐ５は、流動化ガスＧ１により再度流動化されて、有機物原料Ｐ１等と混合される。
このように本実施形態のガス化装置１にあっては、触媒粒子Ｐ５の流れＰ５ｆが循環流となり、触媒粒子Ｐ５がガス化炉１０内に滞留するので、触媒粒子Ｐ５の消費量が格段に低減される。

［変形例］
次に、前記実施形態のガス化装置に対して、ガス化炉、流動化装置を変形した変形例１〜４について説明する。変形例１〜４においてガス化炉と流動化装置とを除いた部分の構成については、前記実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

図４（ａ）は、変形例１のガス化炉２０、流動化装置２１を模式的に示す斜視図であり、図４（ｂ）は、変形例１のガス化炉２０、流動化装置２１をＺ方向からみた平面図である。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ガス化炉２０は、底面の一部のみが傾斜面になっている点で前記実施形態と異なる。

ガス化炉２０の内壁面には、原料供給口２０１、流動媒体供給口２０２、ガス回収口２０３、排出口２０４が設けられている。排出口２０４は、原料供給口２０１及び流動媒体供給口２０２と対向する内壁面に設けられている。この内壁面において排出口２０４は、Ｘ負方向に偏った位置に配置されている。原料供給口２０１及び流動媒体供給口２０２は、排出口２０４と概略対角方向、すなわちＸ正方向に偏った位置に配置されている

排出口２０４直下の底面は、Ｙ方向に向うにつれて鉛直下方（Ｚ負方向）に向かう傾斜面になっている。排出口２０４が配置されている内壁面のＸ正方向の部分直下における底面は、水平面になっている。ここでは、傾斜面の排出口２０４側（Ｙ負方向側）の端における鉛直方向の高さは、水平面の鉛直方向の高さと略一致している。傾斜面の鉛直下方には、ガス室２１１ａ〜２１１ｄが設けられている。ガス室２１１ａ〜２１１ｄのうち、ガス室２１１ａは原料供給口２０１に近い位置に配置されており、原料供給口２０１から離れるＹ負方向にガス室２１１ｂ、ガス室２１１ｃ、ガス室２１１ｄがこの順に並んでいる。水平面の鉛直下方には、ガス室２１１ｅが配置されている。

ガス室２１１ａ〜２１１ｅは、互いに独立している。ガス室２１１ａ〜２１１ｅ内には、前記実施形態と同様のガス供給装置から流動化ガスが供給される。排出口２０４近傍に配置されたガス室２１１ｄを通してガス化炉２０に供給される流動化ガスの線速度は、流動媒体粒子の流動化下限速度以上、触媒粒子の流動化下限未満の範囲内に設定されている。ここでは、ガス化炉２０に供給される流動化ガスのうち、ガス室２１１ｄを通して供給される流動化ガスの線速度が最も小さく、次いでガス室２１１ｃ、ガス室２１１ｂ、ガス室２１１ａの順に線速度が大きくなっている。

図４（ｂ）に示すように、原料供給口２０１から供給された有機物原料Ｐ１は、触媒粒子Ｐ５、及び流動媒体供給口２０２から供給された流動媒体粒子Ｐ２と混合され、Ｙ負方向に流動しつつ熱分解する。流動媒体粒子Ｐ２と熱分解により生成されたチャーＰ３は、排出口２０４からオーバーフロー管１６に流入する。排出口２０４近傍に到達した触媒粒子Ｐ５は、流動性が低下して沈降し、傾斜面を伝って原料供給口２０１側に移動する。このように変形例１においても触媒粒子Ｐ５がガス化炉２０内に滞留するので、触媒粒子Ｐ５の消費量が格段に低減される。

図５（ａ）は、変形例２のガス化炉３０、流動化装置３１を模式的に示す斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ｂ）のＢ−Ｂ’線矢視断面図である。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ガス化炉３０は、底面の一部のみが傾斜面になっており、傾斜面がＸ方向の全幅にわたって延在している点で変形例１と異なる。

ガス化炉３０の内壁面には、前記実施形態と同様の配置で、原料供給口３０１、流動媒体供給口３０２、ガス回収口３０３、排出口３０４が設けられている。排出口３０４直下の底面は、Ｙ方向に向うにつれて鉛直下方（Ｚ負方向）に向かう傾斜面３０６になっている。この傾斜面３０６は、Ｙ方向における排出口３０４側に配置されており、傾斜面３０６のＹ方向は水平面３０５になっている。

水平面３０５の鉛直下方にはガス室３１１ａが設けられており、傾斜面３０６の鉛直下方には、ガス室３１１ｂが設けられている。ガス室３１１ａ、３１１ｂは、互いに独立している。ガス室３１１ａには、前記実施形態と同様のガス供給装置３１０からガス管３１２ａを介して流動化ガスＧ１が供給される。ガス室３１１ｂには、ガス管３１２ｂを介して流動化ガスＧ１が供給される。排出口３０４近傍に配置されたガス室３１１ｂを通してガス化炉３０に供給される流動化ガスＧ１の線速度は、流動媒体粒子の流動化下限速度以上、触媒粒子の流動化下限未満の範囲内に設定されている。ガス室３１１ａを通してガス化炉３０に供給される流動化ガスＧ１の線速度は、ガス室３１１ｂよりも大きくなっている。

図５（ｂ）に示すように、原料供給口３０１から供給された有機物原料Ｐ１は、流動媒体供給口３０２から供給された流動媒体粒子Ｐ２、及び触媒粒子Ｐ５と混合され、Ｙ負方向に流動しつつ熱分解する。流動媒体粒子Ｐ２と熱分解により生成されたチャーＰ３は、排出口３０４からオーバーフロー管１６に流入する。排出口３０４近傍に到達した触媒粒子Ｐ５は、流動性が低下して沈降し、傾斜面３０６を伝って原料供給口３０１側に移動する。このように変形例２においても触媒粒子Ｐ５がガス化炉３０内に滞留するので、触媒粒子Ｐ５の消費量が格段に低減される。

図６（ａ）は、変形例３のガス化炉４０、流動化装置４１を模式的に示す斜視図であり、図６（ｂ）は、変形例３のガス化炉４０、流動化装置４１をＺ方向からみた平面図である。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ガス化炉４０は、底面の一部のみが傾斜面になっており、傾斜面がＸ方向及びＹ方向において傾斜している点で変形例１、２と異なる。

ガス化炉４０の内壁面には、変形例２と同様の配置で、原料供給口４０１、流動媒体供給口４０２、排出口４０４が設けられている。また、変形例２と同様に、ガス化炉４０のガス取出口４０３は、ガス化炉４０の天井面の略中央に配置されている。排出口３０４直下の底面は、Ｘ方向、Ｙ方向の各々に向うにつれて鉛直下方（Ｚ負方向）に向かう傾斜面４０６になっている。ここでは、傾斜面４０６が箱状のガス化炉４０の角部のみに配置されており、傾斜面４０６を除いたガス化炉４０の底面は、水平面４０５になっている。

水平面４０５の鉛直下方にはガス室４１１ａが設けられており、傾斜面４０６の鉛直下方には、ガス室４１１ｂが設けられている。ガス室４１１ａ、４１１ｂは、互いに独立している。ガス室４１１ａ、４１１ｂには、前記実施形態と同様のガス供給装置から流動化ガスＧ１が供給される。排出口４０４近傍に配置されたガス室４１１ｂを通してガス化炉４０に供給される流動化ガスＧ１の線速度は、流動媒体粒子の流動化下限速度以上、触媒粒子の流動化下限未満の範囲内に設定されている。ガス室４１１ａを通してガス化炉４０に供給される流動化ガスＧ１の線速度は、ガス室４１１ｂよりも大きくなっている。

図６（ｂ）に示すように、流動媒体粒子Ｐ２と熱分解により生成されたチャーＰ３は、排出口４０４からオーバーフロー管１６に流入する。排出口４０４近傍に到達した触媒粒子Ｐ５は、流動性が低下することにより沈降し、傾斜面４０６を伝って原料供給口４０１側に移動する。このように変形例３においても触媒粒子Ｐ５がガス化炉４０内に滞留するので、触媒粒子Ｐ５の消費量が格段に低減される。

図７は、変形例４のガス化炉５０、流動化装置５１を模式的に示す断面図である。図７に示すようにガス化炉５０は、底面が水平面になっている点、底部に触媒粒子の回収口が設けられている点で、前記実施形態、変形例１〜３と異なる。

ガス化炉５０の内壁面には、前記実施形態と同様の配置で、原料供給口５０１、流動媒体供給口５０２、ガス回収口５０３、排出口５０４が設けられている。ガス化炉５０の底面は、排出口５０４近傍を除いて水平面５０５になっている。水平面５０５の鉛直下方には、ガス室５１１ａが設けられている。ガス室５１１ａには、前記実施形態と同様のガス供給装置５１０からガス管５１２ａを介して流動化ガスＧ１が供給される。排出口５０４近傍におけるガス化炉５０の底部には、回収口５０６が設けられている。回収口５０６の鉛直下方には、ガス室５１１ｂが設けられている。ガス室５１１ｂには、ガス供給装置５１０からガス管５１２ｂを介して、ガス室５１１ａと独立して流動化ガスＧ１が供給される。ガス室５１１ａから回収口５０６を通してガス化炉５０に供給される流動化ガスＧ１の線速度は、流動媒体粒子の流動化下限速度以上、触媒粒子の流動化下限未満の範囲内に設定されている。回収口５０６は、触媒回収管５１３と通じている。触媒回収管５１３内には、ガス室５１１ｂから流動化ガスＧ１が供給される。ここでは、触媒回収管５１３が、流動媒体供給管１４と接続されている。

原料供給口５０１から供給された有機物原料Ｐ１は、流動媒体供給口５０２から供給された流動媒体粒子Ｐ２、及び触媒粒子Ｐ５と混合され、Ｙ負方向に流動しつつ熱分解する。流動媒体粒子Ｐ２と熱分解により生成されたチャーＰ３は、排出口５０４からオーバーフロー管１６に流入する。排出口５０４近傍に到達した触媒粒子Ｐ５は、流動性が低下することにより、回収口５０６内に沈降する。回収口５０６内に沈降した触媒粒子Ｐ５は、ガス室５１１ｂから供給される流動化ガスにより流動化され、触媒回収管５１３内を通して流動媒体供給管１４まで運ばれる。触媒粒子Ｐ５は、流動媒体供給管１４を通してガス化炉１０内に戻される。このように変形例４において、流動媒体供給管１４の一部と、回収口５０６、触媒回収管５１３が循環経路を構成しており、循環経路と循環経路内に流動化ガスＧ１を供給するガス室５１１ｂ、ガス供給装置５１０により循環装置が構成されている。これにより、触媒粒子Ｐ５の流れＰ５ｆが循環流となり、触媒粒子Ｐ５がガス化炉５０内に滞留するので、触媒粒子Ｐ５の消費量が格段に低減される。

１・・・ガス化装置、１０・・・ガス化炉、１１・・・流動化装置、１２・・・燃焼炉、１３・・・原料供給管、１４・・・流動媒体供給管、１５・・・ガス回収装置、１６・・・オーバーフロー管、１７・・・移送管、１８・・・分離器、Ｐ１・・・有機物原料、Ｐ２・・・流動媒体粒子、Ｐ５・・・触媒粒子

Claims (8)

1. 流動媒体粒子、該流動媒体粒子から供給される熱により有機ガスとチャーとに熱分解する有機物原料及び該有機物原料の熱分解を促進する触媒粒子が貯留されるガス化炉と、
   前記ガス化炉内に貯留される粒子を流動化して、該粒子のうちの前記触媒粒子を前記ガス化炉内に滞留させるとともに前記チャー及び前記流動媒体粒子の一部を前記ガス化炉に設けられた排出口から排出する流動化装置と、を備えていることを特徴とするガス化装置。
2. 前記流動化装置は、前記粒子を流動化させる流動化ガスを前記ガス化炉内に供給するガス供給装置を含み、
   前記触媒粒子の前記流動化ガスに対する追従性が、前記流動媒体粒子の前記流動化ガスに対する追従性よりも小さく設定されるとともに、前記ガス化炉内の前記排出口の近傍に供給される前記流動化ガスの線速度が、前記ガス炉内に供給される前記流動化ガスの線速度の平均値未満に設定されることを特徴とする請求項１に記載のガス化装置。
3. 前記排出口の近傍に供給される前記流動化ガスの線速度が、前記触媒粒子の粒径及び密度により定まる触媒粒子の流動化下限速度未満に設定されることを特徴とする請求項２に記載のガス化装置。
4. 前記排出口の近傍を除いた前記ガス化炉内の少なくとも一部に供給される前記流動化ガスの線速度が、前記触媒粒子の粒径及び密度により定まる触媒粒子の流動化下限速度以上に設定されることを特徴とする請求項２又は３に記載のガス化装置。
5. 前記ガス化炉内の底面における少なくとも前記排出口の近傍の面が、前記排出口に向うにつれて鉛直方向上方に向かう傾斜面になっていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載のガス化装置。
6. 前記排出口の近傍における前記ガス化炉の底部に設けられた回収口と、
   前記回収口に流入した前記触媒粒子を前記ガス化炉内に循環させる循環装置と、を有することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載のガス化装置。
7. 前記ガス化炉内に供給される前記流動化ガスの線速度の平均値が、前記流動媒体粒子の粒径及び密度により定まる流動媒体粒子の流動化下限速度の３倍以上１２倍以下に設定されることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載のガス化装置。
8. 前記排出口にから排出された前記チャーを燃焼させて前記流動媒体粒子を加熱する燃焼炉と、
   前記燃焼炉内で加熱された前記流動媒体粒子を前記ガス化炉内に移送する移送装置と、を有することを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載のガス化装置。

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