JP2013129797A - ガス化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内筒に堆積する燃料の高さが炉内レベル目標値となるように、内筒に供給する燃料の量を制御することにより、安定したガス化を図り、タールの発生と灰の溶融に起因するクリンカの発生を防止することを課題とする。
【解決手段】燃料をガス化するガス化炉２０と、前記ガス化炉２０に燃料５を供給する燃料供給装置１０とを備え、前記ガス化炉２０は、該ガス化炉内に燃料５および空気を導入する内筒２３を備えている。前記内筒内部の下端開口２３５から予め定められた高さ位置までを炉内レベル目標値Ｈ１と設定し、前記内筒内部に堆積する燃料５の堆積高さを炉内レベルＨとして検出するための検知手段２５と、前記炉内レベル目標値Ｈ１と前記炉内レベルＨとの偏差を求め、炉内レベルが炉内目標値と合致するように、前記偏差に応じて燃料供給装置１０を制御する制御装置２８を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガス化装置に関し、詳しくは、ガス化炉内に投入する燃料を制御する技術に関する。

従来、バイオマス燃料（以下、燃料という）をガス化させるガス化装置として、ガス化剤である空気を炉の下部から供給し、空気が上方に流れるアップドラフトタイプの装置と、空気を炉の上部から供給し、空気が下方に流れるダウンドラフトタイプの装置とが公知である。

アップドラフトタイプのガス化装置は、燃料が燃える酸化層が最も高温となるが、酸化層よりも上層の乾留層および乾燥層では低温となる。乾留層で発生したタールは高温の酸化層や還元層を通らず、低温部のみを通過するため分解されない。このため、タールが発生し易くなる問題がある。これに対して、ダウンドラフトタイプのガス化装置は、タールの発生する乾留層が酸化層の上方に位置するため、タールが高温の酸化層および下方に位置する還元層を通過するので、タールを低減できる技術として有効である。

また、ダウンドラフトタイプのガス化装置は、炉の側方から炉内中心に向けて、ノズルを設け、このノズルから空気を炉内に供給するものがある。かかるガス化装置は、空気を炉の横から入れるため、燃料には１２００℃以上の高温となる部分（ホットスポット）が形成される。燃料の灰は、１２００℃〜１５００℃の温度領域になると溶融するため、このホットスポットにおいて灰が溶融し、クリンカが発生する問題があった。また、また、反対に温度が行き届かない低温部分（クールスポット）もできるが、このクールスポットからタールが発生する問題もある。

そこで、燃料および空気を、炉の上方から導入するようにして、前記ホットスポットおよびクールスポットの問題を解消しようとしたガス化装置が公知である（例えば、特許文献１参照）。このガス化装置は、燃料をガス化するガス化炉と、ガス化炉に燃料を供給する供給コンベアと、前記ガス化炉内に燃料を導入する内筒を備え、内筒の内部で燃料の燃焼を起こさせる構造のものである。

特開２０１０−２１５８１０号公報

前記特許文献１に記載のガス化装置は、炉の底部から少なくとも内筒の下端開口まで、燃料が達している場合（内筒の下端開口が燃料で蓋されている場合）に、この燃料をガス化することが可能となる。仮に、燃料が内筒内部から無くなった場合には、空気が内筒から下方に吸引されて内筒から出た空気が、ガス化炉内面に沿って下方に流れる壁面流になってしまうため、燃料の中央部分は、十分に空気が行かなくなり、空気が不足する。このように、空気の量が足りないということは、燃料が高温になりきれずに、タールが発生してしまう原因となる。

また、内筒内部への燃料の堆積量が所定量よりも多すぎると、燃料が安息角等により、内筒内部でブリッジを形成する。この燃料のブリッジ現象は、燃料の燃焼効率が低下し、燃料のガス化の促進が阻害される問題がある
そこで、本発明は、内筒に堆積する燃料の高さが炉内レベル目標値となるように、内筒に供給する燃料の量を制御することにより、安定したガス化を図り、タールの発生と灰の溶融に起因するクリンカの発生を防止することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、燃料をガス化するガス化炉と、前記ガス化炉に燃料を供給する燃料供給装置とを備え、前記ガス化炉は、該ガス化炉内に燃料および空気を導入する内筒を備えたガス化装置において、前記内筒内部の下端開口から予め定められた高さ位置までを炉内レベル目標値と設定し、前記内筒内部に堆積する燃料の堆積高さを炉内レベルとして検出するための燃料検出手段と、前記炉内レベル目標値と前記炉内レベルとの偏差を求め、炉内レベルが炉内目標値となるように、前記偏差に応じて燃料供給装置を制御する制御装置を備えたことにある。

前記ガス化装置は、炉内の燃焼状態に応じて、燃料の炉内レベルは変動するが、ガス化に適した燃料レベルに維持するように燃料の投入量を制御するため、タールの少ない安定したガスを発生させることができる。

また、ガス化炉内に燃料および空気を導入する内筒を備えているため、内筒とガス化炉との二重構造内の空間に高温ガスの一部が滞留することによる断熱層（内筒２３外周を覆う断熱層）を形成することができる。従って、内筒の外周を断熱層で覆うことができ、断熱層のガスが、内筒内部を、タールを低減するのに十分な温度（例えば、約１０００℃）にまで高温化できる。このため、従来と異なり空気を送るノズルを設置する必要がなく、局所的な高温によるクリンカ生成を防止できる。

前記ガス化装置において、前記燃料検出手段が、燃料に接触するように、前記内筒内部に上方から挿入され、前記炉内レベルを計測するレベルセンサからなることにある。

前記ガス化装置において、前記燃料検出手段が、前記ガス化炉内空間部分の圧力を計測する圧力センサからなることにある。

前記ガス化装置において、前記燃料検出手段が、前記ガス化炉空間部分の温度を計測する温度センサからなることにある。

前記ガス化装置において、前記ガス化炉における前記内筒の下端よりも下方位置に、開口面積が小さく設定されたくびれ部が設けられたことにある。

内筒下端開口部よりも燃料が低下する内筒レベル低下等による異常事態が発生する場合がある。この場合、内筒を通過した空気は、燃料に沿って広がってガス化炉内周面を通過しようとする壁流が発生する。本発明は、ガス化炉内周面にくびれ部を設けているので、空気はこのくびれ部に沿ってガス化炉の中央部に寄せられることとなる。このため、このくびれ部部分の燃料が高温となり、酸化層が形成され、ガス化が促進される。また、壁流が生じて発生したタールは必ずくびれ部の高温部を通るため、タールによるトラブルを低減することもできる。

本発明は、内筒内部に堆積する燃料の堆積高さを炉内レベルとして検出するための燃料検出手段と、炉内レベル目標値と炉内レベルとの偏差を求め、炉内レベルが炉内目標値となるように、偏差に応じて燃料供給装置を制御する制御装置とを備えているので、炉内の燃焼状態に応じて、燃料の炉内レベルは変動するが、ガス化に適した燃料レベルに維持するように燃料の投入量を制御することができる。この結果、タールの少ない安定したガスを発生させることができるとともに、灰の溶融に起因するクリンカの発生を防止することができる。

本発明の一実施形態に係るガス化装置を示す図である。 同ガス化装置を構成するガス化炉を示す側面断面図である。 同ガス化装置の燃料供給装置を制御する周波数と燃料の投入量との関係を示す図である。 同ガス化装置の燃料供給装置の制御を示すブロック線図である。 同ガス化装置の燃料供給装置のブロック図である。 同ガス化装置の燃料供給装置の制御を示すフローである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１〜図６は、本発明の一実施形態を示す。

先ず、ガス化装置１の概略について説明する。このガス化装置１は、図１および図２に示すように、例えば、木質系材料を燃料とする木質バイオマス発電プラントである。ガス化装置１は、燃料供給装置１０、ガス化炉２０、サイクロン３０、ガス冷却装置（熱交換器）４０、スクラバー５０、貯水槽６０、冷却塔７０、フィルタ８０、誘引ブロワ９０、エンジン発電機１００、および余剰ガス燃焼装置２００等で構成されている。

燃料供給装置１０は、図２に示すように、ガス化炉２０に燃料を供給するもので、ホッパ１１、モータ１２および燃料吐出用のスクリュー１３を備えている。すなわち、ホッパ１１底部に水平筒部１５を連結し、この筒部１５内にスクリュー１３を回転自在に取付けたものである。

そして、モータ１２の周波数（投入周波数）をインバータ制御することによって、スクリュー１３の回転速度を制御し、ガス化炉２０への燃料投入量を調整することができる。なお、投入周波数と燃料投入量の関係は、図３に示すように、線形関係が成立する。このため、ガス化炉２０中の燃焼状況に応じて、投入周波数を制御することにより、燃料の単位時間あたりの燃料投入量を制御することが可能となる。例えば、モータ１２の投入周波数を大きくすることにより、スクリュー１３の回転速度を増速させ、投入周波数の増加に応じて燃料投入量を増加させることができる。

ガス化炉２０は、燃料供給装置１０からの燃料をガス化するものである。ガス化炉２０内には、燃料のガス化を促進させるためガス化剤（空気）が供給される。なお、図１に示す点線矢印は「空気」の流れる経路を示す。

サイクロン３０は、ガス化炉２０からのガスに含まれる大きな塵等を遠心分離によって除去する。なお、図１に示す実線矢印は「ガス」の流れる経路を示す。

熱交換器４０は、サイクロン３０からのガスを冷却するガス冷却装置である。熱交換器４０内には、ガスを洗浄する散水ノズル４１が設けられる。

スクラバー５０は、熱交換器４０からのガスを水によって洗浄、冷却する。貯水槽６０は、スクラバー５０および熱交換器４０に供給する水を貯溜する。貯水槽６０には、熱交換器６１が設けられる。

貯水槽６０内の水は、ポンプ６２によって散水ノズル４１およびスクラバー５０に圧送される。貯水槽６０内の水は、熱交換器４０およびスクラバー５０から貯水槽６０に戻る。つまり、貯水槽６０内の水は、ガスに含まれるススやタール等を含む。以下、貯水槽６０内の水を「循環水」という。なお、図１に示す二点鎖線矢印は「循環水」の流れる経路を示す。

冷却塔７０は、熱交換器４０および熱交換器６１に供給する水を貯溜する。冷却塔７０内の水は、ポンプ７１によって熱交換器４０および熱交換器６１に圧送される。

冷却塔７０内の水は、熱交換器４０および熱交換器６１から冷却塔７０に戻る。冷却塔７０の水は、熱交換器６１によって貯水槽６０内の循環水を間接的に（貯水槽６０内の循環水と冷却塔７０の水とが混ざらないように）冷却するとともに、熱交換器４０によってガスを間接的に（ガスと冷却塔７０の水とが混ざらないように）冷却する。つまり、冷却塔７０内の水は、ガスに含まれるススやタール等を含まない。以下、冷却塔７０内の水を「冷却水」という。なお、図１に示す一点鎖線矢印は「冷却水」の流れる経路を示す。

フィルタ８０は、ガスに含まれる小さな塵等を濾過する。誘引ブロワ９０は、負圧作用によってガス化炉２０からのガスをエンジン発電機１００側に誘引する。エンジン発電機１００は、ガスエンジンによって発電機を駆動する。余剰ガス燃焼装置２００は、余ったガスを燃焼処理する。

次に、前記ガス化炉２０の詳細について説明する。このガス化炉２０は、外筒からなるガス化炉本体２１と、内筒２３とを備えている。ガス化炉本体２１の下側には、ガス出口２２が設けられる。ガス化炉２０内の残留物（ガス化後の灰等）は、排出コンベア（図示省略）によってガス化炉２０外部に排出される。ガス化炉２０の上端部からは、内筒２３が上方に突出する。

内筒２３は、その内部に燃料を導入する円筒状の部材である。内筒２３は、ガス化炉本体２１と互いの軸中心が一致するように上下方向に立設されている。内筒２３の上下両端部はそれぞれ開口されている。なお、内筒２３の上端開口部は、蓋２４によって閉塞することも可能である。

内筒２３の下部は、ガス化炉本体２１内に上方から差し込まれ、上下方向においてガス化炉本体２１内に臨み、下端開口２３５がガス化炉２０の中程に位置している。内筒２３の上部は、ガス化炉２０の上端部から上方に突出し、内筒２３の上端部（一箇所）からは、ガス化剤（空気）が導入されるようになっている。内筒２３上部の外周一側には、燃料供給装置１０からの燃料が投入される投入口２３１が開口されている。

投入口２３１には、投入管２３２の一端部が連通される。投入管２３２は、他端部が斜め上方に延びるように設けられ、投入管２３２の他端部からは燃料供給装置１０からの燃料５が投入される。

ガス化炉本体２１には、内筒２３の下端開口２３５よりも下方位置にくびれ部２１０が設けられている。このくびれ部２１０は、ガス化炉本体２１の中心方向に向けて突出する環状凸部からなる。くびれ部２１０は、ガス化炉本体２１の内周面２１ａの開口面積が下方に向けて次第に小さくなる傾斜面２１１ａを有する縮小開口部２１１と、この縮小開口部２１１下端から下方に延設される開口２１２ａを有するスロート部２１２と、このスロート部２１２から開口面積が次第に大きくなる傾斜面２１３ａを有する拡大開口部２１３とから構成されている。

具体的には、縮小開口部２１１の上端の開口面積は、ガス化炉本体２１の内周面２１ａが形成する開口面積と同等に設定されている。縮小開口部２１１の下端の開口面積は、スロート部２１２の開口面積と同等で、しかも、内筒２３の開口面積と同等に設定されている。拡大開口部２１３の上開口面積は、スロート部２１２の開口面積と同等で、しかも、拡大開口部２１３の下開口面積は、ガス化炉本体２１の内周面２１ａが形成する開口面積と同等に設定されている。

図２に示すように、内筒２３上部には、内筒２３内に堆積する燃料５の高さ位置（燃料の堆積高さ）を検出するための燃料検出手段としてのレベルセンサ２５が設けられている。このレベルセンサ２５は、内筒２３内軸方向（上下方向）に垂れ下がり且つ下端に錘２５１を有するチェーン２５２と、錘２５１を昇降すべく、チェーン２５２を巻き上げたり、巻き戻したりする駆動部有する計測部２５３とを備えている。このレベルセンサ２５で内筒２３内に堆積する燃料５の上面位置を計測する際には、チェーン２５２の伸長により錘２５１が下降し、その錘２５１が燃料５に接したときに、計測部２５３が錘２５１の重量変化（錘の重量バランスの変化）を検知して燃料５の高さを求めることができる。このような燃料５のレベル検出は、定期的且つ連続的（例えば、１分間隔）に行なうようになっている。

図２に示すように、ガス化炉本体２１内には、前記燃料検出手段としての圧力センサ２６が取り付けられている。この圧力センサ２６は、ガス化炉本体２１内の圧力（以下「内圧」という。）を検出するものである。圧力センサ２６の取付位置は、ガス化炉２０内の上部（好ましくは上端部）である。つまり、圧力センサ２６は、ガス化炉２０内に堆積する燃料５から離間した位置に取り付けられている。

また、図２に示すように、ガス化炉本体２１内には、前記燃料検出手段としての温度センサ２７が取り付けられている。温度センサ２７の取付位置は、ガス化炉本体２１の内周面２１ａの上部である。つまり、温度センサ２７は、ガス化炉２０内に堆積する燃料５から離間した位置に取り付けられている。

前記レベルセンサ２５、圧力センサ２６および温度センサ２７は、図５に示すように制御装置２８に接続されている。制御装置２８は、レベルセンサ２５、圧力センサ２６および温度センサ２７のそれぞれの検出信号に基いて燃料供給装置１０のモータ１２を制御するものである。制御装置２８には、燃料供給装置１０のモータ１２が接続されている。制御装置２８は、処理部２８１と、記憶部２８２とを有する。

処理部２８１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等で構成される。記憶部２８２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される。

次に、以上の構成からなるガス化装置１を使用して燃料５をガス化させる場合について説明する。

先ず、燃料５を燃料供給装置１０のホッパ１１に投入する。燃料供給装置１０は、制御装置２８に制御されており、モータ１２がスクリュー１３を所定回転速度で回転させる。スクリュー１３を介して燃料５をガス化炉２０の内筒２３に供給する。内筒２３内部に投入された燃料５は、ガス化炉本体２１内に供給され、内筒２３の下端開口から上方に所定高さ堆積される。そして、かかる燃料５が燃焼を開始しガス化する。なお、図２に示すように、内筒２３内に堆積される燃料５は、上部から乾燥層・乾留層Ａ、酸化層Ｂおよび還元層Ｃが形成される。

ガス化炉２０内で発生したガスは、サイクロン３０に供給される。サイクロン３０が、ガス化炉２０からのガスに含まれる大きな塵等を遠心分離によって除去する。

サイクロン３０により、大きな塵等が除去されたガスは、熱交換器４０に供給され、熱交換器４０により冷却される。熱交換器４０で冷却されたガスは、さらにスクラバー５０に供給され、スクラバー５０において水によって洗浄、冷却される。

さらに、フィルタ８０は、ガスに含まれる小さな塵等を濾過する。誘引ブロワ９０は、負圧作用によってガス化炉２０からのガスをエンジン発電機１００側に誘引する。エンジン発電機１００は、ガスエンジンによって発電機を駆動する。余剰ガス燃焼装置２００は、余ったガスを燃焼処理する。

次に、制御装置２８により、燃料供給装置１０を制御する詳細について説明する。なお、図４は燃料供給装置の制御を示すブロック線図、図５は燃料供給装置のブロック図である。

先ず、燃料供給装置１０のモータ１２を制御する基本投入周波数ｆ１を設定する（Ｓ１）。なお、基本投入周波数ｆ１は、燃料５の種類や各ガス化装置１の特性等により、適宜決定される。

モータ１２を作動させて燃料供給装置１０により、燃料５の投入を開始し（Ｓ２）、モータ１２の周波数ｆを基本投入周波数ｆ１と一致させる（Ｓ３）。

また、燃料５の炉内レベル目標値Ｈ１を設定する（Ｓ４）。この炉内目標レベル目標値Ｈ１とは、内筒２３の下端開口２３５から堆積される燃料５の高さ位置をいう。かかる燃料５の炉内目標レベル目標値Ｈ１が、ガスの発生効率が最良となる。このとき、内筒２３内に堆積する燃料は、上部から乾燥層・乾留層Ａ、酸化層Ｂおよび還元層Ｃが形成される。なお、筒の内部（特に、酸化層Ｂ）側で略１１００℃という温度域を作っている。

このように、燃料を前記炉内レベル目標値Ｈ１に維持して高効率にガス化するのが望ましい。燃料の充填量が多すぎる（燃料の堆積位置が炉内目標レベル目標値Ｈ１よりも高すぎる）と、内筒２３内部で燃料５がブリッジを形成し、ガス化を効率良く行なうことができなくなる。このため、内筒２３内の燃料５がブリッジを形成する高さ（炉内レベル上限設定値）Ｈｈを、予め実際の試験を行なうことにより計測する（Ｓ５）。

次に、燃料検出手段により、燃料５の内筒２３内レベル計測を行ない（Ｓ６）、燃料５の炉内レベルＨを検出する（Ｓ７）。

さらに、計測された炉内レベルＨと予め設定されている炉内レベル上限設定値Ｈｈと比較し、炉内レベルＨが炉内レベル上限設定値Ｈｈよりも小さいと判断した場合（Ｓ８Ｙ）、制御装置２８は、炉内レベル目標値Ｈ１と炉内レベルＨとの偏差ΔＨを求める（Ｓ９）。

このように求められた偏差ΔＨに応じて補正周波数Δｆを演算する（Ｓ１０）。さらに、基本周波数ｆ１に補正周波数Δｆを加算した新たな周波数ｆを演算する（Ｓ１１）。そして、このように求められた新たな周波数ｆでモ−タ１２を制御する。

また、炉内レベルＨが炉内レベル上限設定値Ｈｈ以上であると判断した場合（Ｓ８Ｎ）、燃料供給装置１０を停止させる（Ｓ１２）。

前記燃料検出手段がレベルセンサ２５である場合には、レベルセンサ２５で炉内レベルを計測し、炉内レベル目標値Ｈ１と炉内レベルＨから偏差ΔＨｌを求める。そして、かかる偏差ΔＨｌに基づいて補正周波数ｆを求めることができる。なお、レベルセンサ２５での計測は、定期的且つ連続的（１分間隔）にレベル検出を行う。

前記燃料検出手段が圧力センサ２６である場合には、圧力センサ２６により、炉内レベル目標値Ｈ１と炉内レベルＨから偏差ΔＨｐを求める。すなわち燃料５が前記炉内レベル目標値Ｈ１にあるとき、燃料５の充填量および燃焼状態が適正な場合である。このとき、圧力センサ２６の検出圧力は、負圧のある範囲内（所定圧力値）に設定される。圧力センサ２６により検出した内圧が、所定圧力値よりも上昇する場合（大気圧に近づく場合）には、ガス化炉本体２１（内筒２３内部）に空気の偏流が発生していると考えられる。かかる偏流は、内筒２３内部に堆積する燃料５に空気の流れ難い部分と、不用意に流れる部分とが形成される。空気の流れ難い部分は、温度が低下してタールが発生し易く、空気が不用意に流れ易くなると、空気が二重構造内の空間（ガス化炉本体２１内周面と、内筒２３外週面との間で形成される空間）内部にまで供給されやすくなり、発生したガスが燃焼したりする原因となる。かかる場合には、燃料５の投入量を増加させて、燃料レベルを高くすることにより、空気の偏流を防止する必要がある。

そこで、圧力センサ２６により検出された検出圧力に基づいて炉内レベルＨを演算し、偏差ΔＨｐを演算する。なお、炉内レベルＨの値と内圧とは、一定の関係を有するように設定されている。

前記燃料検出手段が温度センサ２７である場合には、温度センサ２７により、炉内レベル目標値Ｈ１と炉内レベルＨから偏差ΔＨｔを求める。すなわち、燃料５の充填量および燃焼状態が適正な場合（燃料５が前記炉内レベル目標値Ｈ１にあるとき）には、温度サンサ２７はある値の範囲内に維持される。温度が高温になり過ぎると、内筒２３内部に空気の偏流が発生しており、空気が二重構造内の空間内部にまで供給されやすくなり、発生したガスが燃焼したりする原因となる。かかる場合には、燃料５の投入量を増加させて、燃料レベルを高くすることにより、偏流を防止する必要がある。

かかる温度変化の場合にも、前記のような問題が発生するため、燃料５の投入量を増加し、燃料レベルを更に高くして、空気流の均一化の改善を図る必要がある。

そこで、温度センサ２７により検出された検出温度に基づいて、炉内レベルＨを演算し、偏差ΔＨｔを演算する。なお、炉内レベルＨの値と温度とは、一定の関係を有するように設定されている。

また、燃料検出手段としてレベルセンサ２５、圧力センサ２６および温度センサ２７を同時に使用する場合には、それぞれについての偏差ΔＨｌ、偏差ΔＨｐ、偏差ΔＨｔを演算し、それぞれの偏差を考慮して全体での偏差ΔＨを演算する。具体的には、所定の割合に換算した、ｋ１ΔＨｌ、ｋ２ΔＨｐ、ｋ３ΔＨｔを求める。例えば、ｋ１＝０．８、ｋ１＝０．１、ｋ１＝０．１と設定した場合、ΔＨ＝０．８ΔＨｌ＋０．１ΔＨｐ＋０．１ΔＨｔと設定する。このように、レベルセンサ２５から得られた偏差ΔＨｌを主とし、圧力センサ２６から得られた偏差ΔＨｐおよび温度センサ２７から得られた偏差ΔＨｔを補助的に採用する。

以上のように、燃料検出手段がレベルセンサ２５、圧力センサ２６および温度サンサ２７の何れか一つの燃料検出手段により、内筒２３内部の燃料高さを、炉内レベル目標値となるように制御することが可能となる。また、内筒２３とガス化炉本体２１との二重構造内の空間に高温ガスの一部が滞留することによる断熱層（内筒２３外周を覆う断熱層）を形成することができる。

従って、この断熱層のガスが、内筒２３内部を、タールを低減するのに十分な温度（例えば、約１０００℃）にまで高温化できる。このため、従来と異なり空気を送るノズルを設置する必要がなく、局所的な高温によるクリンカ生成を防止できる。

また、小径の内筒２３内部でのコンパクトな燃焼層を形成できるため、内筒２３内部での安息角による壁流の影響が小さくなり、内筒２３内部での外周方向への温度ムラを低減できる。

しかも、空気および燃料供給部を内筒２３とガス化炉本体２１との二重構造し、且つ開口面積の小さくなるくびれ部２１０を設けているので、ガス化炉本体２１内中心部のガス流れが維持でき、放熱損失を小さくできるため、熱効率が高くなる。

また、仮に、内筒２３下端開口部よりも燃料５が低下する内筒レベル低下等による異常事態が発生する場合、内筒２３を通過した空気は、燃料５に沿って広がってガス化炉本体２１の内周面２１ａを通過しようとする壁流が発生する。本実施形態は、ガス化炉本体２１の内周面２１ａにくびれ部２１０を設けているので、空気はこのくびれ部２１０に沿ってガス化炉本体２１の中央部に寄せられることとなる。このため、このくびれ部２１０部分の燃料５が高温となり、くびれ部２１０において酸化層が形成され、ガス化が促進される。また、壁流が生じて発生したタールは必ずくびれ部２１０の高温部を通るため、タールによるトラブルを低減することもできる。

炉内の燃焼状態（外乱）に応じて、炉内レベルは変動するが、ガス化に適した燃料レベルに維持するように投入量を制御することで、タールの少ない安定したガスを発生させることができる。

本発明は、前記実施形態に限定されるものではない。例えば、前記実施形態では、ガス化炉本体２１内面にくびれ部２１０を有する場合について例示したが、くびれ部２１０は、必ずしも設ける必要はない。また、ガス化炉本体２１および内筒２３の断面開口形状は、円形、矩形状等の任意の形状が採用可能である。

１ ガス化装置
５ 燃料
１０ 燃料供給装置
１２ モータ
１３ スクリュー
２０ ガス化炉
２１ ガス化炉本体
２３ 内筒
２５ レベルセンサ
２６ 圧力センサ
２７ 温度センサ
２８ 制御装置
２１０ くびれ部
２１１ 縮小開口部
２１１ａ 傾斜面
２１２ スロート部
２１３ 拡大開口部
２３５ 下端開口
Ｈ１ 炉内目標レベル目標値
Ｈ 炉内レベル
Ｈｈ 炉内レベル上限設定値
ΔＨ 偏差

Claims (5)

1. 燃料をガス化するガス化炉と、前記ガス化炉に燃料を供給する燃料供給装置とを備え、前記ガス化炉は、該ガス化炉内に燃料および空気を導入する内筒を備えたガス化装置において、
   前記内筒内部の下端開口から予め定められた高さ位置までを炉内レベル目標値と設定し、
   前記内筒内部に堆積する燃料の堆積高さを炉内レベルとして検出するための燃料検出手段と、
   前記炉内レベル目標値と前記炉内レベルとの偏差を求め、炉内レベルが炉内目標値となるように、前記偏差に応じて燃料供給装置を制御する制御装置を備えたことを特徴とするガス化装置。
2. 前記請求項１に記載のガス化装置において、前記燃料検出手段が、燃料に接触するように、前記内筒内部に上方から挿入され、前記炉内レベルを計測するレベルセンサからなることを特徴とするガス化装置。
3. 前記請求項１に記載のガス化装置において、前記燃料検出手段が、前記ガス化炉内空間部分の圧力を計測する圧力センサからなることを特徴とするガス化装置。
4. 前記請求項１に記載のガス化装置において、前記燃料検出手段が、前記ガス化炉空間部分の温度を計測する温度センサからなることを特徴とするガス化装置。
5. 前記請求項１〜４の何れか一つに記載のガス化装置において、前記ガス化炉における前記内筒の下端よりも下方位置に、開口面積が小さく設定されたくびれ部が設けられたことを特徴とするガス化装置。

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