JP2013139528A - ガス化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料のガス化を行なう通常運転に比し、タールが多量に発生する状況を監視して、そのタールを多く含むガスがエンジンに供給されるのを防止する。
【解決手段】燃料をガス化するガス化炉２０と、ガス化炉２０に燃料を供給する燃料供給装置１０とを備え、ガス化炉２０は、該ガス化炉２０内に燃料および空気を導入する内筒２３を備える。ガス化炉２０内で発生したガスを、ガス経路を介してエンジン発電機１００に供給する。前記内筒２３の下端部が燃料で塞がれているか否かを検出するための検出手段２５と、燃料検出手段２５の信号に基づいて内筒２３の下端部が燃料で塞がれていないと判断した場合に、エンジン発電機１００へのガスの供給を停止する制御装置２８を設けている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガス化装置に係り、具体的には、ガス化装置におけるタール回避制御装置に関する。

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と、スクラバー、フィルター、誘引ブロワ、エンジン発電機等を備える構造のものが公知である（例えば、特許文献１参照）。

また、高カロリーガスと低カロリーガスとを安定して切り替えるガスエンジンの燃料切替装置も公知である（例えば、特許文献２参照）。高カロリーガスの代わりに液体燃料を用いて、液体燃料と低カロリーガスとを安定して切り替えるガスエンジンの燃料切替装置も公知である（例えば、特許文献３参照）。

特開２０１０−２１５８１０号公報 特開２００９−３６１１１号公報 特許第４１４９２１０号

前記特許文献１に記載のガス化装置は、内筒の下端開口よりも所定高さまで燃料を堆積して燃焼部分を構成し、ガス化炉内で発生したガスを、誘引ブロワで吸引して、ガス経路を介してエンジンに供給する構成である。

燃料が内筒の下端開口よりも上方位置にある場合は、下端開口が燃料で閉塞されているため、ガス化炉内は一定の負圧の状態で生成されたガスが吸引され、炉内雰囲気は負圧の状態が維持された通常運転状態となっている。

しかし、ガス化炉内では、燃料の内部がガス化することにより、空洞化によるブリッジ状態が発生する場合がある。このブリッジ状態が発生すると、空洞上部の燃料が崩れて一気に崩壊することとなる。

このブリッジ崩壊時には、大量の燃料（加熱不十分の生原料）が、ガス化炉下部の高温部に供給されることになる。このため、温度バランスが崩れ、ガス化炉内の温度が急激に低下し、温度低下によりタールが発生する。

このガス化装置は、ガス化炉の下流側にスクラバーやフィルター等の機器が設置されているものの、いずれも十分な除去能力を確保しているとはいえない。タールを多く含んだガスは、ガス化炉下流の各機器において凝縮し、膠着等の動作不良を引き起こす。特に、エンジンにおいては、過給機や吸気バルブ等が膠着し、動作不良の原因となる。

起動時（低温時）にエンジンを運転せず、高温になってからエンジンを起動することはよく行なわれているが、運転途中にタールの発生を検知し、回避する方法は知られていない。

前記特許文献２および３に記載の装置は、高カロリーガスまたは液体燃料と低カロリーガスとを安定して切り替えるものであって、タールの発生量により、エンジンにガスの供給を停止する構成のものではない。

そこで、本発明は、燃料のガス化を行なう通常運転に比し、タールが多量に発生する状況を監視して、そのタールを多く含むガスがエンジンに供給されるの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、前記ガス化炉内で発生したガスを、ガス経路を介してエンジンに供給するように構成したガス化装置において、前記内筒の下端部が燃料で塞がれているか否かを検出するための検出手段と、前記燃料検出手段の信号に基づいて前記内筒の下端部が燃料で塞がれていないと判断した場合に、前記エンジンへのガスの供給を停止する制御装置を設けたことにある。

内筒内部の燃料が無くなった場合に、内筒内部を介してガス化炉内に空気が吸引されて、炉内雰囲気が変化するため、温度が低下してタールの発生が多くなる。本発明は、制御装置が、燃料検出手段の信号に基づいて前記内筒の下端部が燃料で塞がれていないと判断した場合に、前記エンジンへのガスの供給を停止するため、タールを多量に含むガスをエンジン側に供給するのを防止でき、エンジン等の構成機器のタールに起因する故障やトラブルを解消することが可能である。

本発明は、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、前記ガス化炉内で発生したガスを、ガス経路を介してエンジンに供給するように構成したガス化装置において、前記ガス化炉内におけるタールの発生に起因する炉内雰囲気状態を監視するための検出手段と、前記検出手段による検出信号値と、予め設定された基準値とを比較し、炉内雰囲気状態がタール回避必要と判断した場合に、エンジンへのガスの供給を停止する制御装置を設けたことにある。

本発明は、制御装置が炉内雰囲気状態がタール回避必要と判断した場合に、エンジンへのガスの供給を停止するため、タールを多量に含むガスをエンジン側に供給するのを防止でき、エンジン等の構成機器のタールに起因する故障やトラブルを解消することが可能である。

前記ガス化装置において、復帰後所定時間経過した後にエンジンに燃料を供給することにある。

前記本発明は、都市ガス等の高カロリーのガスとガス化装置で生成されたガスとを使用する二元燃料混燃運転から、高カロリーのガス単独燃料運転に切り替えることにより、エンジントラブルを回避できるだけでなく、常時安定した発電が可能となる。

本発明は、通常運転に比しタールが多量に発生する状況を監視して、そのタールを多く含むガスがエンジンに供給されるのを防止することができる。この結果、エンジンの過給機や吸気バルブ等が膠着し動作不良を起こすの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正面断面図である。 同ガス化装置の制御を示すブロック図である。 同ガス化装置の制御を示すフローである。 同ガス化装置の制御を示すフローである。 （ａ）はタール濃度とＣＨ_４濃度との関係を示す図、（ｂ）はＮ_２濃度変動とＣＨ_４濃度変動の関係を示す図である。 本発明の他実施形態に係るガス化炉を示す側面断面図である。

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（システム）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。

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。ガス化炉２０とサイクロン３０との間には、ガス経路１０１が接続されている。

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。サイクロン３０と熱交換器４０との間には、ガス経路１０２が接続されている。

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。熱交換器４０とスクラバー５０との間には、ガス経路１０３が接続されている。

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。スクラバー５０とフィルタ８０との間には、ガス経路１０４が接続されている。

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。

フィルタ８０は、ガス経路１０６を介してエンジン発電機１００および余剰ガス燃焼装置２００に接続されている。このガス経路１０６の途中には、前記誘引ブロワ９０が接続されている。また、ガス経路１０６における誘引ブロワ９０よりも下流側は、エンジン発電機１００に接続されるエンジン用ガス経路１０７と、余剰ガス燃焼装置２００に接続される余剰ガス用ガス経路１０８とに分岐されている。なお、エンジン用ガス経路１０７には、開閉バルブ１１２が接続されている。

また、前記ガス経路１０４からバイパスガス経路１０５が分岐され、このバイパスガス経路１０５は、前記フィルタ８０下流側のガス経路１０６に接続されている。このバイパスガス経路１０５には、開閉バルブ１１１が接続されている。

また、ガス経路１０４におけるバイパスガス経路１０５の分岐位置よりも下流部には、開閉バルブ１１０が接続されている。

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、図２に示すように、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。ガス化炉本体２１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がガス化炉本体２１の中程に位置している。内筒２３の上部は、ガス化炉本体２１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、複数個の圧力センサ２６ａ、２６ｂが取り付けられている。圧力センサ２６ａ、２６ｂ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。一方の圧力センサ２６ａの取付位置は、ガス化炉本体２１内の上部（好ましくは上端部）である。つまり、圧力センサ２６ａ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、他方の圧力センサ２６ｂは、スロート部２１２よりも下部側（ガス化炉本体２１の底部またはその近傍）に取り付けられている。

図２に示すように、ガス化炉本体２１内には、複数個の温度センサ２７ａ、２７ｂが取り付けられている。一方の温度センサ２７ａ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２７ａは、ガス化炉本体２１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。他方の温度センサ２７ｂは、スロート部２１２よりも下部側（ガス化炉本体２１の底部またはその近傍）に取り付けられている。

図２に示すように、ガス出口２２には、ガス成分濃度を検出するためのガス濃度センサ２９が設けられている。

前記レベルセンサ２５、圧力センサ２６ａ、２６ｂ、温度センサ２７ａ、２７ｂおよびガス濃度センサ２９は、図１及び図３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２６ａ、２６ｂ、温度センサ２７ａ、２７ｂおよびガス濃度センサ２９のそれぞれの検出信号に基いて、前記開閉バルブ１１０、１１１、１１２の開閉を制御するものである。

なお、レベルセンサ２５、圧力センサ２６ａ、２６ｂ、温度センサ２７ａ、２７ｂおよびガス濃度センサ２９は、タールの発生に起因する炉内雰囲気状態を監視するための検出手段に相当するものである。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をガス化させる通常運転を行なう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、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２３５から上方に所定高さ（炉内レベル目標値）Ｈ１まで堆積される。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、ガス出口２２から吸引されガス経路１０１を介してサイクロン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、ガス経路１０２を介して熱交換器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、ガス経路１０３を介してスクラバー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。

スクラバー５０で洗浄、冷却されたガスは、ガス経路１０４を介してフィルタ８０に供給される。このとき、開閉バルブ１１０が開放されているが、開閉バルブ１０５は閉じているため、ガスがバイパスガス経路１０５を流れることはない。

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。誘引ブロワ９０を通過したガスは、開閉バルブ１１２が開放されているエンジン用ガス経路１０７を介してエンジン発電機１００に供給される。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。余ったガスは、余剰ガス用ガス経路１０８を介して余剰ガス燃焼装置２００に供給される。余剰ガス燃焼装置２００は、余ったガスを燃焼処理する。

次に、タール回避制御について説明する。

タールは、内筒内部の炉内レベルが適正範囲内にない場合やスロート部２１２でブリッジが発生し、そのブリッジが崩壊した場合に発生する。このため、炉内の内筒レベルが適正でない場合やスロート部２１２でのブリッジ崩壊を検知し、このときに発生するタールによる機器への影響を防止するのが回避制御である。

ガス化炉２０内部の雰囲気状態を監視するための検出手段が、レベルセンサ２５である場合について、図４に示すフローを参照しながら説明する。

先ず、レベルセンサ２５により、燃料５の内筒２３内レベル計測を行ない（Ｓ１）、燃料５の炉内レベルＨを検出する（Ｓ２）。

炉内レベルＨと予め設定された基準レベル（基準値）Ｈ０とを比較する。ここで、基準レベルＨ０とは、内筒２３の下端開口２３５位置をいう。この場合、Ｈ０＝０と設定される。Ｈ＜Ｈ０（炉内レベルＨが基準レベルＨ０よりも小さい）と判断した場合には、ガス化炉２０内雰囲気状態が変化したと判断する。例えば、内筒２３に燃料が堆積する通常運転時には、Ｈ＞Ｈ０の状態である。すなわち、前記のように、炉内レベルＨは炉内レベル目標値Ｈ１に相当する。

Ｈ＜Ｈ０となった場合（Ｓ３）には、燃料のブリッジ崩壊が発生し、これによりタールが発生したと判断できる。また、内筒２３内部への燃料供給不足とも判断できる。

そこで、制御装置２８は、回避運転を開始する（Ｓ４）。具体的には、制御装置２８は、開閉バルブ１１０および開閉バルブ１１２を閉じるとともに、開閉バルブ１１１を開く。これにより、タールを多く含むガスは、バイパスガス経路１０５を流れて、余剰ガス燃焼装置２００に供給される。この結果、フィルタ８０をバイパスすることにより、タールによるろ布の被害を最小限に抑えることができ、耐久性が向上する。また、タールでエンジンの過給機や吸気バルブ等が膠着し、動作不良を起こすことも防止できる。

燃料供給装置１０からガス化炉２０に、燃料が供給され、Ｈ＞Ｈ１となった場合（Ｓ５）、タイマーをカウントする（Ｓ６）。ここで、Ｈ１とは前記燃焼を最良に行なう炉内レベル目標値であるが、Ｈ１＝Ｈ０と設定することも可能である。また、所定時間としては、燃料５の内筒２３内レベルが復帰してから例えば１５分に設定される。

所定時間が経過すると（Ｓ７）、制御装置２８は、通常の運転を行なう（Ｓ８）。すなわち、制御装置２８は、開閉バルブ１１１を閉じるとともに、開閉バルブ１１０および開閉バルブ１１２を開く。これにより、スクラバー５０を出たガスは、ガス経路１０４、フィルタ８０、ガス経路１０６およびエンジン用ガス経路１０７を流れてエンジン発電機１００に供給される。

なお、エンジンに都市ガスまたは液体燃料とガス化装置１で生成された燃料ガスとを、供給する場合には、燃料ガスの供給を停止している間には、都市ガスまたは液体燃料でエンジンを作動させることができる。また、燃料ガスの供給を停止している間、エンジンを停止することも可能である。

また、燃料５の内筒２３内レベル検出は、単位時間当たりの炉内レベルの偏差ΔＨと、基準レベルの偏差ΔＨ０を比較することも可能である（Ｓ９）。本方法は、炉内の内筒レベルが適正でない場合と、スロート部２１２でのブリッジ崩壊のどちらの場合においても適用できる。

次に、ガス化炉２０内部の雰囲気状態を監視するための検出手段が、圧力センサ２６ａ、２６ｂである場合について、図５に示すフローを参照しながら説明する。圧力センサ２６ａは炉内の内筒レベル制御が適正でない場合の検知に、圧力センサ２６ｂはスロート部２１２でのブリッジ崩壊の検知に用いる。

先ず、圧力センサ２６ａにより、燃料５の内筒２３内圧力計測を行ない（Ｓ１）、炉圧力（内圧）Ｐを検出する（Ｓ２）。

内圧Ｐと予め設定された基準圧力（基準値）Ｐ０とを比較する。ここで、基準圧力Ｐとは、炉内で燃料のガス化が通常に行なえる圧力をいう。

Ｐ＞Ｐ０と判断した場合には、炉内雰囲気状態が変化したと判断する。例えば、内筒２３内部に燃料が堆積している場合には、内筒２３が燃料で閉塞されているため、内筒２３からの空気の吸引はほとんどなく、内圧Ｐが負圧となっている。Ｐ＞Ｐ０となった場合には、内筒２３からガス化炉本体２１内に空気が吸引されるため、内圧が大気圧かあるいは大気圧に近くなり、燃料のブリッジ崩壊により、内筒２３内部の燃料が落下したと判断できる。

従って、内筒に燃料が堆積する通常運転時には、Ｐ＜Ｐ０の状態であるが、Ｐ＞Ｐ０となった場合（Ｓ３）には、燃料のブリッジ崩壊により、タールが発生すると判断できる。

そこで、制御装置２８は、回避運転を開始する（Ｓ４）。燃料供給装置１０からガス化炉２０に、燃料が供給され、Ｐ＜Ｐ０となった場合（Ｓ５）、タイマーをカウントする（Ｓ６）。所定時間が経過すると（Ｓ７）、制御装置２８は、通常の運転を行なう（Ｓ８）。

また、くびれ部２１０部分は、開口面積が小さいため、このくびれ部２１０部分でブリッジを起こしやすい。このブリッジが崩壊した場合も圧力変化が生じるため、圧力センサ２６ｂがかかる圧力変化を検知する。なお、圧力センサ２６ｂの場合も前記圧力センサ２６ａの場合と同様であるため、説明は省略する。

また、内筒２３内の内圧は、単位時間当たりの内圧の偏差ΔＰと、基準圧力の偏差ΔＰ０を比較することも可能である（Ｓ９）。

次に、ガス化炉２０内部の雰囲気状態を監視するための検出手段が、温度センサ２７ａ、２７ｂである場合について説明する。温度センサ２７ａは炉内の内筒レベル制御が適正でない場合の検知に、温度センサ２７ｂはスロート部２１２でのブリッジ崩壊の検知に用いる。なお、図５において、符号Ｐは符号Ｔと変更して説明する。

温度センサ２７ａにより、内筒２３の外周部分の空間温度計測を行ない（Ｓ１）、炉内温度Ｔを検出する（Ｓ２）。

炉内温度Ｔと予め設定された基準温度（基準値）Ｔ０とを比較する。ここで、基準温度Ｔ０とは、ガス化炉２０内で燃料のガス化が通常に行なえる最低温度をいう。従って、内筒２３に燃料が堆積する通常運転時には、Ｔ＜Ｔ０の状態である。

Ｔ＞Ｔ０となった場合（Ｓ３）には、炉内雰囲気状態が変化したと判断する。炉内の内筒レベルが適性範囲でなく、内筒内部で偏流が発生した場合には、過剰に供給された空気により空間部分の温度センサ２７ａの温度が上昇する。一方で空気が通りにくくなったところでは、低温となりタールの発生が増える。

そこで、制御装置２８は、回避運転を開始する（Ｓ４）。そして、燃料供給装置１０からガス化炉２０に、燃料が供給され、Ｔ＜Ｔ０となった場合（Ｓ５）、タイマーをカウントする（Ｓ６）。所定時間が経過すると（Ｓ７）、制御装置２８は、通常の運転を行なう（Ｓ８）。

また、くびれ部２１０部分は、開口面積が小さいため、このくびれ部２１０部分でブリッジを起こしやすい。このブリッジが崩壊した場合、高温部分に大量の燃料が急速に供給され、燃焼に必要な空気量が低下するなどして、炉内の温度が低下する。このとき、大量の揮発分中にはタールも含まれており、炉内の温度も低下しているため、タールが分解されないまま炉外に排出される。かかる場合は、スロート部２１２より下方の温度センサ２７ｂが温度変化をより確実に検知する。

温度センサ２７ａでは、ブリッジ崩壊時に偏流があった場合には、温度変化に規則性がない。一方で温度センサ２７ｂは、スロート部２１２での影響がなくなるため、温度変化に規則性がある。なお、図４において、符号Ｈは符号Ｔと変更して説明する。

温度センサ２７ｂにより、スロート部２１２より下方の温度計測を行ない（Ｓ１）、炉内温度Ｔを検出する（Ｓ２）。

炉内温度Ｔと予め設定された基準温度（基準値Ｔ０）とを比較する。ここで、基準温度Ｔ０とはガス化炉２０内で燃料のガス化が行なえる最低温度をいう。従って、ブリッジ崩壊がおこっていない通常運転時には、Ｔ＞Ｔ０の状態である。

Ｔ＜Ｔ０となった場合（Ｓ３）には、炉内雰囲気状態が変化したと判断する。例えば、スロート部２１２下方では温度が７００度であるが、ブリッジが崩壊して燃料が大量に高温部に落下すると、燃焼用の空気が不足して温度が低下してタールの発生が増える。

そこで、制御装置２８は、回避運転を開始する（Ｓ４）。そして、燃料供給装置１０からガス化炉２０に、燃料が供給され、Ｔ＞Ｔ０となった場合（Ｓ５）、タイマーをカウントする（Ｓ６）。所定時間が経過すると（Ｓ７）、制御装置２８は、通常の運転を行なう（Ｓ８）。

また、いずれの場合の温度検出時においても、単位時間当たりの炉内温度の偏差ΔＴと、基準温度の偏差ΔＴ０を比較することも可能である（Ｓ９）。

ガス化炉２０内部の雰囲気状態を監視するための検出手段が、ガス濃度センサ２９である場合について説明する。

生成ガス成分には、メタン（ＣＨ_４）と窒素（Ｎ_２）も含有されている。そこで、ＣＨ_４とＮ_２により、制御することも可能である。
図６（ａ）にタール濃度とＣＨ_４濃度との関係を示す。すなわち、タール濃度とＣＨ_４濃度とは相関があるため、ＣＨ_４濃度をガス濃度センサで検出し分析計で分析することにより、タール濃度を検出することができる。

そして、検出されたＣＨ_４濃度が、基準濃度（基準値）Ｃａを超えるた場合に、図５に示すフローに基づいて回避運転をすることが可能となる。

また、図６（ｂ）に、Ｎ_２濃度変動とＣＨ_４濃度変動の関係を示す。すなわち、Ｎ_２濃度変動とＣＨ_４濃度変動には相関がある。従って、Ｎ_２濃度変動ΔＮ_２が、基準値ΔＣｂを超えた場合に、図５に示すフローに基づいて回避運転をすることが可能となる。

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。図７に、くびれ部２１０を有していないガス化炉２０を示す。

そして、くびれ部２１０を有さないガス化炉であってもブリッジが発生する場合があるが、圧力センサ２６ｂ、温度センサ２７ｂを図７のようにガス化炉２０の底部に設けることで高さ方向いずれの位置でブリッジが発生してもブリッジ下方の炉内雰囲気状態を検知できる。なお、同図において、図２と同一部材には同一符号を付して、それぞれの説明は省略する。

また、内筒２３やくびれ部２１０を有さない単なる一重の筒状のガス化炉であってもよい。すなわち、かかるガス化炉においても、図７に示したガス化炉２０と同様に、圧力センサ２６ｂおよび温度センサ２７ｂを、ガス化炉の底部に設けることで、圧力センサ２６ｂにより内圧の上昇または、温度センサ２７ｂにより炉内温度の低下の何れかを検知して、ブリッジ崩壊による炉内雰囲気状態を監視することができ、タールの回避が可能となる。

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
２０ ガス化炉
２１ ガス化炉本体
２３ 内筒
２５ レベルセンサ（検出手段）
２６ａ 圧力センサ（検出手段）
２６ｂ 圧力センサ（検出手段）
２７ａ 温度センサ（検出手段）
２７ｂ 温度センサ（検出手段）
２８ 制御装置
２９ ガス濃度センサ（検出手段）
１０１ ガス経路
１０２ ガス経路
１０３ ガス経路
１０４ ガス経路
１０５ バイパスガス経路
１０６ ガス経路
１０７ エンジン用ガス経路
１０８ 余剰ガス用ガス経路
１１０ 開閉バルブ
１１１ 開閉バルブ
１１２ 開閉バルブ
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
Ｈ 炉内レベル

Claims (3)

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、前記ガス化炉内で発生したガスを、ガス経路を介してエンジンに供給するように構成したガス化装置において、
   前記内筒の下端部が燃料で塞がれているか否かを検出するための検出手段と、
   前記燃料検出手段の信号に基づいて前記内筒の下端部が燃料で塞がれていないと判断した場合に、前記エンジンへのガスの供給を停止する制御装置を設けたことを特徴とするガス化装置。
2. 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、前記ガス化炉内で発生したガスを、ガス経路を介してエンジンに供給するように構成したガス化装置において、
   前記ガス化炉内におけるタールの発生に起因する炉内雰囲気状態を監視するための検出手段と、
   前記検出手段による検出信号値と、予め設定された基準値とを比較し、炉内雰囲気状態がタール回避必要と判断した場合に、エンジンへのガスの供給を停止する制御装置を設けたことを特徴とするガス化装置。
3. 前記請求項１または２に記載のガス化装置において、復帰後所定時間経過した後にエンジンに燃料を供給することを特徴とするガス化装置。

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