JP2021088694A - 浮遊床反応装置の充填レベルを調整する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】炭素質材料用ガス化装置、特に浮遊床反応装置の懸濁状態（浮遊状態）に保持された床の充填レベルまたは充填高さを調整または規定する方法を提供する。【解決手段】バイオマス及び／又はコークスＫを生成ガス４０３に変換する浮遊床反応装置３００型の炭素質物質用ガス化装置において、下部流入開口３０１を備えた下向きテーパ状の浮遊床反応装置を用意し、原料を下向きに、気体ガス化剤Ｖを上向きに導入する。ガス化剤の流量は、浮遊床反応装置内に懸濁状態に保持された安定な固定床が生ずるようにバイオマス及び／又はコークスの材料特性を考慮して円錐形反応装置の流れ断面の形状に適合させる。反応装置内の固定床の上部境界層の高さは、反応室中に下向きに突き出して反応装置天井部３０２に設けた抜取りパイプ３０３からガスを粒子と一緒に抜き出すことにより調節され、抜取りパイプの位置が浮遊床の上部境界層の垂直位置を決定する。【選択図】図２

Description

本発明は、炭素質材料用ガス化装置、特に浮遊床（フローティングベッド）ガス化装置または浮遊床反応装置における充填レベルまたは充填高さを調整するための装置および方法に関する。特に、本発明は、懸濁状態（浮遊状態）に保持された床の充填レベルまたは充填高さを調整または規定することができる浮遊床ガス化装置から粒子を排出する方法に関する。

本出願の文脈において、浮遊床又は浮遊固定床とは、重力に抗して作用し、流入ガス流によって浮遊する固定床、すなわち、ガス入口から浮揚させた固定床である。これは、流動床とは対照的に、剪断応力を伝達することが可能なバルク材料を含んでおり、したがって、＞＞０°、好ましくは３５°から５０°の内部摩擦角を有する。さらに、浮遊固定床は、そのバルク−メカニカル流動限界未満で操作され、したがって、懸濁状態に保持された安定な固定床であると考えられる。浮遊固定床をその流動限界以上で操作すると不安定となり、そのため浮遊固定床から流動床へと変化する。

独国特許出願公開第１０２００７０１２４５２Ａ１号公報は、浮遊床中の有機物質のガス化装置を開示している。この浮遊床ガス化は、好ましくは炭素質材料をある種のコークスに熱分解または炭化したのちに、生成したコークスを熱分解ガスと一緒に浮遊床反応装置中においてできるだけ完全にガス化して、いわゆる生成ガスにする段階的ガス化プロセスであると記載されている。生成ガスは、リーンガスまたは合成ガスとも呼ばれる。このような浮遊床反応装置は入口に隣接する実質的に円錐台形状の拡幅領域を備え、この領域は端部に出口を備えた円筒部分に合流する。この本体部は、ガス化剤の流入によって懸濁状態に保持され、前段階の熱分解プロセスから供給されるコークスによって形成される固定床を収容している。このコークスは、空気などのガス化剤の適切な導入と流量調整によって、高められ、持ち上げられ、または浮揚した位置で懸濁状態に保持され、連続的に生成ガスに変換またはガス化される。

固定浮遊床ガス化装置における浮遊床の充填レベル、すなわち高さ、または浮遊床の上部境界層の位置を調節するために、浮遊床反応装置の上部領域におけるオーバーフローの形態の排出ユニットが知られている。この排出ユニットは、例えば、国際公開第２００８／１１０３８３号パンフレットの図５に示され、本出願の図１に関してより詳細に後述する。

この公知の排出ユニットまたはオーバーフローは特に、灰のような望ましくない物質の除去に使用されるが、それらの物質は限られた程度でしか、もしくは十分には低減されないか、または十分な短時間では低減されず、そのため、それらの気体の形態に変換されてしまう。さらに、欧州特許出願公開第２８８６１９０号明細書も参照される。この公報は、石または金属部品のようなコークスよりも高密度の不純物を、浮遊床反応装置の下の材料流からどのように除去するかを開示している。

国際公開第２００８／１１０３８３号パンフレットのオーバーフローは本質的に重量的に作用し、すなわち、重い粒子が下方に落下し、その結果、懸濁状態に保持されているより軽い材料は、まだ排出されず、したがって、それらが一緒に凝集してより大きな粒子または凝集体になるときに始めて排出される。

欧州特許第２８６２９１４号明細書には、浮遊床反応器の上部にセンサと組み合わせたランスを備えるシステムが記載されている。これらのランスを用いて、追加のガス化剤を浮遊床の上部非耐荷重層に導入することができる。非耐荷重層という用語は、床内の横方向の力が安定した浮遊固定床を維持するのにもはや関係しない層であることを意味する。さらに、欧州特許出願公開第２８６２９１４号明細書は、充填レベルの読み取りがセンサによってその上端に設けられていれば、浮遊床反応装置のオーバーフローを防止できると記載している。充填レベルセンサの例として、たとえばレーダセンサが挙げられている。

独国特許出願公開第１０２００７０１２４５２Ａ１号公報 欧州特許出願公開第２８８６１９０号明細書 国際公開第２００８／１１０３８３号パンフレット 欧州特許出願公開第２８６２９１４号明細書

本発明の目的は、実質的により単純な制御または調整を可能にする浮遊床反応装置の信頼性があり安全な長期間操作のための方法および対応する装置を提供することである。
この目的は、独立請求項の特徴によって達成される。本発明のさらに好ましい実施形態は、従属請求項に記載されている。

本発明の発明者らは、浮遊床の上部から材料を除去することが、安定性および効率に関して利点を有することを見出した。本発明によれば、好ましくはセンサおよびそれらに関連する回路を、大幅に省略することが可能である。例えば、灰のような、それ以上に還元することができない物質を、抜取りによって浮遊床の上部から容易に除去して、浮遊床反応装置中の上部充填レベルを調節または制御することが可能になる。

好ましくは、本発明に係る方法は、欧州特許出願公開第２８８６１９０号明細書に記載されているような不純物排出方法と併用される。言い換えれば、石、小石、砂粒、スラグ、釘、ネジおよび／または他の金属粒子のような、コークス材料よりも高密度の粒子を、早い段階で材料流から除去することが好ましく、こうして、これらの不純物は好ましくはそもそも浮遊床中に蓄積させないようにする。

まず第１に、本発明は特に、浮遊床反応装置型の炭素質物質用ガス化装置中における充填レベルを調節または制御することができる方法に関する。浮遊床反応装置において、バイオマスおよび／またはコークスが、生成ガス（リーンガスまたは合成ガス）に変換される。まず、本質的に円錐形で下向きに先細りの浮遊床反応器が用意され、これは、上部反応器天井または上部反応器カバーと下端の入口開口部とを有する。本発明によれば、ガス流の形態のバイオマスおよび／またはコークスＫ、この入口開口部を通って、底部から頂部へと浮遊床反応装置中に搬送される。さらに、この浮遊床反応装置中には、底部から頂部へ、すなわち重力に逆らって、気体ガス化剤Ｖも導入される。コークスＫは、例えば、完全流動の形態で、水平に、垂直に、またはその間の任意の角度の向きをとることができ、次いで、底部から頂部に向けられるガス化剤Ｖと一緒に、浮遊床反応装置中に輸送され得る。これは、例えば、石又は金属粒子のような重い固体の分離に関して有利である。本発明による方法は本質的に浮遊床反応装置の上端でのリーンガスの排出に関するので、本発明による方法はコークスＫおよびガス化剤Ｖを導入する特定の実施形態に限定されない。決定的な点は、反応装置内、好ましくは少なくとも反応装置の円錐部分内に、懸濁状態に保持された固定床が形成されることである。好ましくは、この床は、入口開口部の場所から高い位置にあるか、または離間している。

浮遊床は反応装置内の下部境界層と上部境界層との間に広がっている。これらの境界層間の間隔は、浮遊床の厚さまたは深さと、上部境界層の鉛直方向の場所／位置とを規定し、この場所／位置を以下では充填レベルと呼ぶ。

浮遊床の平衡運転において、ガス化剤は、流動床反応装置中のコークス量を一定に保つのにぴったりの量で導入される。こうして、コークスの生成ガスへの連続的な転化による分解と、新たなバイオコークス断片の投入とのバランスがとられる。供給されたバイオマスの組成が一般的に不均一であることに加えて、バイオマスの充填量およびガス化剤の投入量に測定公差があるために、この平衡運転は経時的に変動することがあり、その結果、狭い限度内で、浮遊床は断続的に蓄積モードと分解モードとで運転される。

ビルドアップ（蓄積）運転中には、その時点で分解されるよりも多い量のコークスが反応装置に導入される。これにより反応装置内のガス化コークス量が増加する。これによって、浮遊床反応装置内の１領域が新しい材料によって連続的に置き換えられ、この領域からの余剰の材料は浮遊床内に頂部に向かって取り込まれる。したがって、反応装置内の充填レベルは上昇し続ける。反応装置がオーバーフローするのを防止するために、本発明は少なくとも１つの抜取りパイプをその上端に備え、それによって、浮遊床の材料または粒子を抜き出すことが可能となり、これによって、充填レベルを調整することができる。好ましくは、これによって、充填レベルを浮遊床反応装置内中の充填高さとして上から測定でき、このレベルを実質的に一定に保つことができる。

本反応装置の円錐部の上には、実質的に一定直径の略円筒部を設けることもできる。ここで、円錐部の上で懸濁状態で保持された床が円筒部内にも生じていてもよい。浮遊床の形成に不可欠なことは、反応装置の先細形状（下向き）または広がり形状（上向き）と、バイオマスおよび／またはコークスの材料特性に応じたガス化剤の流量である。ここで、流量は、懸濁状態に保持される床が形成されるように、バイオマスおよび／またはコークスの材料特性を考慮して、円錐形反応装置の流動断面の形状に適合させる。所望の浮遊床を達成するために、流量を円錐形状と材料特性に容易に実験的に適合させることができることが判明した。一方、これまでのところ、浮遊床を説明するための理論的記述または経験的パラメータ化は不可能であるか、または十分に正確には可能ではないことも見出された。しかしながら、当業者なら、単に流量を変化させることによって、懸濁状態で保持された対応する固定床を容易に形成することができよう。

懸濁状態に保持された固定床は、通常格子上に置かれる公知の固定床とも、また流動床（流動床では粒子速度が高い）とも基本的に異なる。従来の固定床と同様に、本発明に係る浮遊固定床は「固体床」を有し、すなわち床の粒子は事実上は動かない。しかしながら、懸濁状態に保持された床は、何か、特に格子又は他の機械的構造体上には載っておらず、ガス流によって懸濁状態に保持されている。したがって、反応装置の円錐形状は、床のための載置部ではなく、単に横方向の支持部である。従って、懸濁状態に保持された床は、例えば、固体の粒子速度によって記述することができる。

好ましくは、固定床の領域における粒子速度が０ｍ／ｓに近い。しかしながら、固定床は長期間にわたり見られるように、時間の経過と共に縮小されるので、床内での粒子の（非常に）ゆっくりとした移動（好ましくは上方への）があるが、この移動の粒子速度は好ましくは１ｍ／ｓ未満、好ましくは０．５ｍ／ｓ未満、好ましくは０．２ｍ／ｓ未満、好ましくは０．０５ｍ／ｓ未満である。好ましくは、この粒子速度は床の全粒子の平均値を指す。

一方で、固定床を懸濁状態に保持するとともに、当該固定床を通って流れるガス粒子またはガスの速度は、好ましくは著しく速く、この速度は、好ましくは２ｍ／ｓより高く、好ましくは５ｍ／ｓより高く、好ましくは１０ｍ／ｓより高い。床の粒子とガスの各速度の絶対値の代わりに、これら２つの速度の相対比を用いて浮遊床を特徴付けることもできる。例えば、ガス速度／粒子速度の比は、好ましくは＞１０、好ましくは＞５０、好ましくは＞１００である。比較すると、流動床ガス化装置の場合、この比の値は１のオーダー（一桁）であろう。

懸濁状態に保持された床は、また、例えば、固体の軸方向混合が大きくは起こらない、すなわち、固定床の内部において、底部から頂部へ、または、頂部から底部へ混合が事実上は起こらないということによって特徴付けられてもよい。むしろ、ガス化の過程において、固定床中の粒子は、それら粒子が導入されて最初に支持層を形成する底部から、頂部に向かって、それら粒子が本発明に従って抜き出されるまで、非常にゆっくりと移動する。ガス流れの逆方向、すなわち下方への固体粒子の動きは、ほとんど存在しない。

さらに、浮遊床は、剪断力が床内の固体粒子間で伝達されるということ、および、発生する内部摩擦角が明らかに＞０°、好ましくは＞１０°、好ましくは＞２０°、好ましくは＞３０°、好ましくは＞３５°、好ましくは＜６０°、例えば３５°から５０°であることによっても説明することができる。

浮遊固定床反応装置中に懸濁状態で保持された固定床は、さらなる特性として、好ましくはバルク−メカニカル水平荷重比ラムダ（λ）の値が本発明によれば１と０との間、すなわち、１（液体）でも０（固体）でもない。λ値は特に好ましくは０．３から０．６の間である。例えば、２００８年１２月１２日にＳｐｒｉｎｇｅｒｖｅｒｌａｇによって発行されたＤｉｅｔｍａｒ Ｓｃｈｕｌｚｅ著「Ｐｕｌｖｅｒ ｕｎｄ Ｓｃｈｕｅｔｔｇｕｅｔｅｒ： Ｆｌｉｅｓｓｅｉｇｅｎｓｃｈａｆｔｅｎ ｕｎｄ Ｈａｎｄｈａｂｕｎｇ」（「Ｐｏｗｄｅｒ ａｎｄ Ｂｕｌｋ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ： Ｆｌｏｗ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ Ｈａｎｄｌｉｎｇ」）と題する書籍では、λ値は次のように定義されている。

バルク材料が充填された容器内のバルク材料要素には、正の垂直応力σ_ｖ＞０（圧縮応力）が垂直方向、即ち、上と下の両方から作用する。バルク材料が静止しているニュートン液体のように挙動した仮定とすれば、水平方向における応力作用は、垂直方向（および他のすべての方向）に作用するものと同じになるはずでる。しかしながら、バルク材料は、多くの点で液体とは完全に異なる挙動を示すので、バルク材料と液体との間の類似性を考慮するのは、しばしば誤った結論につながる。水平方向における垂直負荷のため、バルク材料には、垂直応力σ_ｖより小さい応力σ_ｈがかかる。応力σ_ｈとσ_ｖとの比は、水平荷重比λ（「水平応力比」とも、国際的にはＫとも呼ばれる）として次のように定義される：λ＝σ_ｈ／σ_ｖ。

本発明に係る方法は、反応装置内の固定床の上部境界層もしくは縁部または固定床の上部領域の高さまたは位置を調節するのに特に有利である。特に、気体は粒子と一緒に、反応装置天井（または反応装置カバー）を突き抜け、反応装置の室内または反応装置容積内に下向きに突出する少なくとも１つの抜取りパイプによって反応装置から抜き出される。好ましくは、抜取りパイプの長さが反応装置内の浮遊床の上縁または上部境界層の位置を決定する。

本発明によれば、この少なくとも１つのパイプは、前記カバーの実質的に中央に配置されてもよい。換言すれば、パイプと反応装置とは、好ましくは同心に配置される。本発明によれば、パイプはまた、反応装置の中心から横方向にずらして、即ち、反応装置の中心軸から横方向にずらして、カバーに配置されていてもよい。加えて、抜取りのために反応装置カバーに複数のパイプを配置することも有利となることがある。全部または一部のパイプは、反応装置の内部に同じ深さ又は異なる深さに延びていてもよい。

反応装置内に異なる深さで延びる複数のパイプは、例えば、反応装置内部の充填レベルを異ならせるように調整する場合に有利である場合がある。例えば、複数のパイプの１本だけを吸引に使用してもよく、それによって充填レベルが使用されるそれぞれのパイプの長さに順応する。

本発明の別の実施形態によれば、少なくとも１つのパイプは、反応装置内に延びるパイプの長さを調節することができるように、調節可能またはスライド可能であってもよい。これは、例えば、反応装置が経時的に非常に異なるバイオマスで運転され、浮遊床の高さを変更させることになる場合に有利となりうる。

本発明によれば、「浮遊床」と「浮遊固定床」という用語は、同義に使用される。従って、「浮遊床ガス化装置」、「浮遊床反応装置」、「浮遊固定床ガス化装置」又は「浮遊固定床反応装置」という用語、並びに「内部に形成された浮遊床／固定床を備えた還元ユニット」又は「懸濁状態に保持された床／固定床を備えた還元ユニット」という用語は、同義に用いられる。言い換えれば、浮遊床は、ガス化反応装置内において固定床として形成された層／床であると説明することができ、それは、下部入口領域から高い位置にある、すなわち、ＤＥ１０２００７０１２４５２Ａ１またはＷＯ２００８／１１０３８３の開示に係る浮遊床ガス化と同様に、その用語の本当の意味で、ガス流の上に実際に「浮遊」している。特に、本発明では、前記公報に開示の浮遊床ガス化装置の基本原理について全体的に参照される。

従って、本発明による方法は、例えば、ガス化剤の流入において、固定床である炭化バイオマスが浮遊床反応装置内で懸濁状態に保持されるとともに、この浮遊床よりも上に存在する物質は反応装置の頂部から実質的に抜き出されるということによって特徴付けられる。

しかしながら、本発明による浮遊床ガス化装置は、上述の刊行物に記載されたバイオマスからのガス製造方法に限定されるものではない。そうではなく、本発明による浮遊床ガス化方法は、任意の適切に処理された炭素質固体材料供給源に適用することができる。例えば、その組成が炭素質材料を主成分とするために、乾燥した下水汚泥を、上流熱分解ユニットなしで変換することもできる。原則として、同じことが、外部で製造された石炭またはコークスの本発明に従った使用にもあてはまる。従って、浮遊床反応装置の運転にとって、供給されたバイオマスがすでに大いに炭化されていることは絶対に必要なことではない。ただし、以下ではコークスの供給についてのみ言及する。

本発明によれば、ガスに変換されなかった固体の残渣は、ガスの生成量、その品質、またはプラントの全体的な効率に悪影響を及ぼすことなく、実質的に連続して除去することができる。

本発明によれば、製造されたリーンガスは粒子と一緒に浮遊床反応装置から抜き出されるが、後でリーンガスを使用するために、抜き出された粒子を濾過装置によって濾去しておくことが好ましい。

本発明によれば、懸濁状態に保持された床の上部にランスを用いて追加のガスを供給することによって、流出するガス流の特性に対してより一層細かく影響を及ぼし、または制御することができる。特に、追加のガスを導入し、粒子を抜き出すことによって、反応装置から出るガス流の量および特性の両方に影響を及ぼすことが可能である。

国際公開第２００８／１１０３８３号パンフレットによる公知の還元ユニットの概略図。 抜取りパイプ型の本発明に係る吐出装置を備えた還元ユニットの模式図。

以下に、本発明の実施形態のさらなる特徴および効果を、図面を用いて、公知の装置と比較しながら実施例に関してより詳細に説明する。

図１は、国際公開第２００８／１１０３８３号パンフレットおよび対応する欧州特許第２ １２９ ７４９ Ｂ１号公報から公知の浮遊床ガス化装置３を示す。図示の熱分解ユニット１、酸化ユニット２、上昇スクリュー４、出口５、ガスノズル６、並びにノズルユニット７及び８に関しては、本発明による装置は本質的にこの浮遊床ガス化装置３に関するので、国際公開第２００８／１１０３８３号パンフレットの開示を参照されたい。公知の浮遊床ガス化装置３では、排出ユニット又はオーバーフロー３２（図１「生成物灰排出」参照）が示されており、この排出ユニット３２は、ガス出口３１の手前又は下方で浮遊床ガス化装置３から材料を除去できるように公知の浮遊床ガス化装置に取り付けられている。この排出ユニット３２は、少なくとも所々で、浮遊床ガス化炉の周囲に環状に配置することができる。排出ユニット又はオーバーフロー３２は特に、浮遊床ガス化装置３から灰又は異物のような望ましくない物質を除去するために使用される。このような物質は、還元される程度が限定されるか、十分でなく、または十分に短い時間で還元されず、したがって、それらの物質はガス形態に変換され得る。これらの望ましくない物質は、例えば、浮遊床の所定または調節可能な充填レベルから、および／または機械的システム（オーバーフロー）を介して、重量的に排出ユニットに排出される。

還元ユニットまたは浮遊床ガス化装置３は、好ましくは、生成された可燃性ガス（合成ガス）を排出するための少なくとも１つの出口３１を有し、これはガス出口３１（「生成物還元装置」）とも呼ばれる。浮遊床ガス化装置３のガス出口３１では、生成された合成ガスのガス流が上向きに、すなわち重力に逆らって出る。例えば熱交換器内での冷却、および／または精製のような任意工程の後、このガスは、ガス貯蔵槽または燃焼エンジンに供給され、および／または他の目的のために使用され得る。従来技術によるこの態様では、浮遊床ガス化装置の上部は、円錐状にテーパが施されているので、生成した軽いガスはあたかも漏斗から出るようにガス出口に導かれる。

図２は、内部に浮遊床４０２が形成された本発明の浮遊床ガス化装置３００を示す。浮遊床４０２を形成するために、浮遊床ガス化装置３００の下部は、従来技術と同様または同一に、上に向かって実質的に円錐状に拡がっている。本実施形態では、バイオマスおよび／またはコークスＫは、搬送装置によって、反応装置の入口開口部３０１の下側で左から実質的に水平に搬送される。これは、例えば、需要ベースの計量のためのスパイラル又はスクリューコンベヤによって行うことができる。この図において、気体ガス化剤Ｖは右側から導入されるので、ガス化剤Ｖの流入気流中のバイオマス／コークスは、実質的に垂直上向きに、すなわち重力に実質的に逆らって、反応装置の入口領域３０１を通って反応装置３００中に運ばれる。ただし、本発明は、この特別な導入形態に限定されるものではなく、浮遊床を形成するにあたり考えられ得る全ての実施形態が適用可能である。例えば、望ましくない不純物を初期段階で分離するには、ガス化剤Ｖが下側から（垂直方向）流れるとともに、バイオマスが、垂直に上昇するガス化剤Ｖのガス流に対して、横方向、すなわち水平に、または垂直に対して０から１８０°の間の任意の角度で、好ましくは４５°から１３５°の間の角度で、さらに好ましくは７０°から１１０°の間の角度で、好ましくは本質的に垂直（９０°）の角度で合流すると、有利である。

本発明による浮遊床ガス化装置３００の上部は、カバー（天井部）３０２が上向きテーパ状の円錐形状ではなく、実質的に水平方向に向いているという点で、図１に示す浮遊床ガス化装置３とは異なる。生成した合成ガスは、カバー３０２を貫通してガス化装置３０２の内部に上から下に延びるパイプ３０３を通って抜き出されるので、円錐形のテーパ付きカバーは不要である。換言すれば、ガスはガス化装置３００の内部から抜き出されることから、上向きのガス漏斗を必要としない。

本発明によれば、合成ガスは、上向きに流れる熱によって上向きに流れるだけでなく、パイプ３０３を通して能動的に抜き出されるので、パイプ３０３の下端より上でカバー３０２よりは下にたまるガスの一部も効果的に抜き出される（図２の矢印を参照）。さらに、形成された浮遊床の上部から、物質も能動的に抜き出すことができる。これは、ガス化装置内に突き出るパイプ３０３の長さに依存して、上部充填レベルを効果的かつある程度まで自動的に制御可能又は調節可能であるという決定的な利点を有する。懸濁状態で保持される床の上縁部（上部境界層）は、パイプ３０３の下端部と反応装置内でほぼ同じ高さであることが好ましい。ここで、これは図２に正確には示されておらず、パイプ３０３の下端は高すぎる位置に描かれていることに留意されたい。

つまり、浮遊床ガス化装置３００内の充填レベル並びに石炭製造をより一層正確に制御するのを可能にするために、本発明によれば、浮遊床ガス化装置３００の頂部に抜き出し装置が設けられる（図示せず）。好ましくは、パイプ３０３は、形成された浮遊床４０２の表面または境界面４１０から粒子を抜き出すことができるように、浮遊床ガス化装置３００の上部に設けられる。

この単純な抜き出しには、例えば、複雑な充填レベルセンサと付随の制御手段なしに行うことができるという利点がある。この微粒子の制御された放出は、例えば、浮遊固定床の安定性をさらに高めることができる。上部領域のランスも省略することができ、浮遊床の単純ではあるが安定した制御／調整という結果をもたらす。

本発明によれば、生成したガスは固体粒子とともに抜き出されるので、固体粒子を濾過システム（図示せず）で濾別することが好ましい。その後、適宜の冷却と、場合によりエネルギ回収および精製工程を経て、生成ガスは、サ−マル・パワ−エンジンなどの装置の運転のために使用できる。あるいは、またはさらに、生成ガスはさらなる精製プロセス（例えば、バイオ燃料製造のため）に使用することもでき、または例えば、燃料電池において利用することもできる。

Claims (11)

1. 下記工程を含む、内部でバイオマスおよび／またはコークス（Ｋ）を生成ガス（４０３）に変換する浮遊床反応装置（３００）の形態の炭素質材料用ガス化装置の充填レベルを調整する方法：
   反応装置天井部（３０２）と、下方入口開口部（３０１）とを備える下向きに先細る実質的に円錐形の浮遊床反応装置（３００）を準備し、前記入口開口部からバイオマスおよび／またはコークス（Ｋ）を前記浮遊床反応装置（３００）内に下方から導入するとともに気体ガス化剤（Ｖ）を上向きに導入し、それにより前記入口開口部の位置より高い位置で懸濁状態で保持されている固定床（４０２）が前記円錐形反応装置（３００）の内部に生成し、
   ここで、前記バイオマスおよび／またはコークス（Ｋ）と一緒に導入される気体ガス化剤（Ｖ）の流量は、懸濁状態で保持された安定した床が前記浮遊床反応装置（３００）内に形成されるように、前記バイオマスおよび／またはコークスの材料特性を考慮して前記円錐形反応装置（３００）の流れ断面の形状に適合させ、
   ここで、前記浮遊床反応装置（３００）の内部で懸濁状態に保持されている前記固定床の充填レベルの調整が、
   前記反応装置天井部（３０２）内の抜取りパイプ（３０３）を介して、ガスを粒子と共に抜き出し、前記パイプは反応装置室内中に下向きに突出し、前記抜取りパイプ（３０３）の下端の位置が前記反応装置（３００）内の浮遊床の上方位置を決定することにより行われる。
2. 前記浮遊床（４０２）は下部境界層（４００）および上部境界層（４１０）を有していて、これらの境界層の間に生成し、または広がっており、前記上部境界層（４１０）の垂直位置は、前記反応装置（３００）内で前記パイプ（３０３）の下端と実質的に同じレベルにある、請求項１に記載の方法。
3. 前記浮遊床（４０２）の下部境界層（４００）が懸濁状態に保持されていて、格子上には載っていない、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記抜き出された粒子は、前記反応装置（３００）からの抜き出し出後、濾過装置によって濾別される、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 床を形成する粒子の速度は前記固定床（４０２）の領域において略０ｍ／ｓであるが、懸濁状態に保持された床を流れるガスの粒子速度は明らかに＞＞０ｍ／ｓである、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 浮遊床を備えた固定床反応装置内で固体物の軸方向混合が実質的にない、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記浮遊固定床における伝達剪断力は、生ずる内部摩擦角が、明らかに＞０°、好ましくは＞１０°、好ましくは＞２０°、好ましくは＞３０°、好ましくは＞３５°、好ましくは＜６０°、例えば３５°〜５０°となるように付与される、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記浮遊固定床反応装置中に懸濁状態に保持された固定床は、特性として、バルク−メカニカル水平荷重比λの値が、１と０との間、すなわち、１（液体）でも０（固体）でもなく、特に好ましくは０．３と０．６との間である、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記反応装置天井部（３０２）が実質的に平坦で水平である、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
10. 懸濁状態に保持された床の上部、好ましくは上部３分の１に追加のガスをランスによって供給し、前記追加のガスの導入と粒子の抜き出しによって、前記反応装置から流出するガス流の量および特性の両方に影響を及ぼすことができるようにする、請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法を実施するための設備であって、
    実質的に円錐形の浮遊床反応装置（３００）と、
    バイオマス及び／又はコークス（Ｋ）及びガス化剤（Ｖ）を底部から頂部へ前記浮遊床反応装置内に供給するための手段と、
    生成ガス及び粒子を前記浮遊床反応装置（３００）から抜き出すための抜き出し装置と
    を備え、
    前記抜き出し装置が前記浮遊床反応装置（３００）の天井部（３０２）に設けた少なくとも１つのパイプ（３０３）を有し、前記パイプが前記浮遊床反応装置（３００）の内部に突き出ていて、前記パイプを通して生成ガス及び粒子が前記浮遊床反応装置から抜き出されることを特徴とする設備。

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