JP6503930B2 - 灰分除去装置 - Google Patents

Description

本発明は、灰分を除去する灰分除去装置に関する。

灰分が含まれる灰含有ガスから灰分を除去する装置として溶融炉が知られている。溶融炉は、灰含有ガスを１０００℃以上に加熱して灰分を溶融（液状化）させることで、灰含有ガスから灰分を取り除く装置である。溶融炉は、灰分を効率よく取り除くことができる装置ではあるものの、灰分の除去率には限界がある。このため、溶融炉で処理された灰含有ガスには、少量の灰分が残存しており、溶融炉の後段に配される装置や配管に灰分が蓄積し、閉塞されてしまうおそれがあった。

そこで、灰含有ガスの流れを鉛直上方とするとともに、灰含有ガスの流れと逆行するように冷却ガスを供給することで、灰含有ガスの流れを弱めて、灰含有ガス中の灰分を落下させる技術（例えば、特許文献１）や、溶融炉のガス排出口に接続された煙道の壁面に粒状物質を衝突させることで、煙道の壁面に付着した灰分（スラグ）を払い飛ばす技術（例えば、特許文献２）が開示されている。

特開平７−１１２６３号公報 特開２００４−２３３００６号公報

しかし、特許文献１の技術では、高温の溶融炉に冷却ガスを供給しなければならないため、供給機構が複雑になり、供給機構自体のコストが高くなってしまう。また、特許文献２の技術では、粒状物質を衝突させるための衝突機構を設ける必要があるため、衝突機構自体のコストが高くなってしまう。

本発明は、このような課題に鑑み、簡易な構成で、灰含有ガスから灰分を適切に除去することが可能な灰分除去装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の灰分除去装置は、灰分が含まれる灰含有ガスが導入される炉に設けられ、灰含有ガスから灰分を除去する灰分除去装置であって、炉に設けられたガス排出口の少なくとも一部を覆うとともに、灰含有ガスと衝突させて、灰含有ガス中の灰分を捕捉する捕捉部材と、炉の下方に設けられた水槽に貯留された水に少なくとも一部が浸漬され、捕捉部材に捕捉された灰分を掻き出すブラシ部と、捕捉部材とブラシ部とが接触した状態で、捕捉部材およびブラシ部の少なくとも一方を他方に対して相対的に回転させる移動機構と、を備えたことを特徴とする。

また、捕捉部材の少なくとも一部は、水槽に貯留された水に浸漬されるとしてもよい。

また、捕捉部材は、移動機構によって回転されるシャフトと、灰含有ガスの排出方向に互いに離隔してシャフトに固定され、灰含有ガスが衝突する複数の捕捉板と、を含んで構成されるとしてもよい。

また、捕捉板の端部には、端部からガス排出口に近接する方向、または、端部からガス排出口と離隔する方向に立設したリブが設けられているとしてもよい。

また、捕捉部材は、灰含有ガスが衝突するとともに、灰含有ガスの排出方向に貫通した貫通孔が複数形成された少なくとも１の捕捉板と、捕捉板に設けられ、移動機構によって回転されるシャフトと、を含んで構成されるとしてもよい。

本発明によれば、簡易な構成で、灰含有ガスから灰分を適切に除去することが可能となる。

ガス化ガス生成システムを説明する図である。 溶融炉システムを説明する図である。 実施形態にかかる灰分除去装置を説明する図である。 捕捉部材の具体的な構成例を説明する図である。 第１の変形例の捕捉部材を説明する図である。 第２の変形例の捕捉板を説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

近年、石炭、石油コークス（ペトロコークス）、バイオマス、タイヤチップ等のガス化原料からガス化ガスを生成するガス化技術が開発されている。このようにして生成されたガス化ガスは、発電システムや、水素の製造、合成燃料（合成石油）の製造、化学肥料（尿素）等の化学製品の製造等に利用されている。

ガス化技術として、加熱した流動媒体が有する熱を利用し、ガス化原料をガス化するガス化ガス生成装置が開発されている。このようなガス化ガス生成装置によって生成されたガス化ガスには、ガス化原料由来のタールおよび灰、流動媒体（以下、灰および流動媒体を併せて「灰分」と称する）が含まれている。このため、ガス化ガス中のタールを分解し、また、ガス化ガスから灰分を除去するために溶融炉システムが利用されている。

以下、まず、ガス化原料からガス化ガスを生成し、生成したガス化ガスを精製するガス化ガス生成システムについて説明する。

（ガス化ガス生成システム１００）
図１は、ガス化ガス生成システム１００を説明する図である。図１に示すように、ガス化ガス生成システム１００は、ガス化ガス生成装置１１０と、溶融炉システム１２０と、精製装置１３０とを含んで構成される。なお、図１中、ガス化原料、ガス（ガス化ガス、灰含有ガスを含む）、水蒸気、空気の流れを実線の矢印で示し、流動媒体の流れを一点鎖線の矢印で示す。

（ガス化ガス生成装置１１０）
ガス化ガス生成装置１１０は、燃焼炉１１２と、媒体分離装置（サイクロン）１１４と、ガス化炉１１６とを含んで構成される。ガス化ガス生成装置１１０は、循環流動層式ガス化システムであり、全体として、粒径が３００μｍ程度の硅砂（珪砂）等の砂で構成される流動媒体を熱媒体として循環させている。具体的に説明すると、まず、流動媒体は、燃焼炉１１２で９００℃〜１０００℃程度に加熱され、燃焼排ガスとともに媒体分離装置１１４に導入される。媒体分離装置１１４においては、高温の流動媒体と燃焼排ガスとが分離され、当該分離された燃焼排ガスは、不図示の熱交換器（例えば、ボイラー）等で熱回収された後、外部へ排出される。

一方、媒体分離装置１１４で分離された高温の流動媒体は、ガス化炉１１６に導入される。そして、ガス化炉１１６に導入された流動媒体は、ガス化炉１１６の底面から導入される流動化ガス（例えば、水蒸気）によって流動層化された後、最終的に、燃焼炉１１２に戻される。

ガス化炉１１６は、例えば、気泡流動層（バブリング流動層）ガス化炉であり、褐炭等の石炭、石油コークス、バイオマス、タイヤチップ等の固体原料や、黒液等の液体原料といったガス化原料を７００℃〜９００℃でガス化させてガス化ガスを生成する。本実施形態では、ガス化炉１１６に水蒸気を供給することにより、ガス化原料をガス化させてガス化ガスを生成する（水蒸気ガス化）。

なお、ここでは、ガス化炉１１６として、循環流動層方式を例に挙げて説明したが、ガス化原料をガス化することができれば、ガス化炉１１６は、単なる流動層方式や、砂が自重で鉛直下方向に流下することで移動層を形成する移動層方式であってもよい。

ガス化炉１１６から排出されるガスＧ１には、ガス化ガスに加えてタール、灰分、水蒸気等が含まれている。このため、ガスＧ１は、後段の溶融炉システム１２０、精製装置１３０に送出されて精製されることとなる。

溶融炉システム１２０は、ガスＧ１中の可燃性ガス（例えば、水素）の一部を燃焼させてタールを改質するとともに、灰分を溶融させて取り除く。精製装置１３０は、溶融炉システム１２０から排出されたガスＰに含まれる水蒸気、硫黄や硫黄化合物、アンモニア等の窒素化合物、塩素や塩素化合物を除去して精製ガス化ガスを生成する。以下、溶融炉システム１２０について詳述する。

（溶融炉システム１２０）
図２は、溶融炉システム１２０を説明する図である。なお、本実施形態の図２をはじめ以下の図では、垂直に交わるＸ軸（水平方向）、Ｙ軸（水平方向）、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。図２に示すように、溶融炉システム１２０は、溶融炉１５０と、酸化剤導入部１８０と、水槽１８２と、灰分除去装置２００とを含んで構成される。なお、図２中、ガスの流れを実線の矢印で示す。

溶融炉１５０は、主に溶融スラグＭＳ（図２中、黒い塗りつぶしで示す）を生成する本体上部１６０と、本体上部１６０の鉛直下方（図２中、Ｚ軸方向）に接続される本体下部１７０とを含んで構成される。

本体上部１６０は、炉本体１６２と、傾斜部１６４とを含んで構成される。炉本体１６２は、中心軸が鉛直方向（図２中、Ｚ軸方向）にある筒形状（例えば、円筒形状）の部材であり、上部側壁にガス導入口１６２ａが形成されるとともに、下部（底部）に下部開口１６２ｂが形成されている。傾斜部１６４は、炉本体１６２の下部開口１６２ｂを形成する縁部から中空断面積が鉛直下方向に向かって漸減するように傾斜した筒形状の部材である。また、傾斜部１６４の下部（底部）には、通過口１６４ａが形成されている。

本体下部１７０は、上部に傾斜部１６４の通過口１６４ａと連通する上部開口１７０ａと、上部開口１７０ａより下方に配され鉛直下方に延在した延在部１７０ｂと、延在部１７０ｂの側壁に形成されたガス排出口１７０ｃと、延在部１７０ｂの下端に形成された下端開口１７０ｄとを含んで構成される。また、延在部１７０ｂの下端開口１７０ｄは、後述する水槽１８２によって水封される。

本体上部１６０（炉本体１６２、傾斜部１６４）は、耐火材、あるいは、耐火材および冷却管（内部を飽和蒸気が流通する冷却管）を有する金属壁で構成され、本体下部１７０は、金属で構成される。また、本体下部１７０には高温化を抑制するため、飽和蒸気、あるいは、水を流通させることで壁面を冷却する冷却管が配される。なお、当該壁面は、耐熱性を有すれば、金属壁で構成されてもよい。

ここで、溶融炉１５０におけるガスＧ１の処理について説明すると、炉本体１６２の上部側壁に設けられたガス導入口１６２ａを通じて、ガス化炉１１６から炉本体１６２（本体上部１６０）にガスＧ１が導入される。また、炉本体１６２の上部には、酸化剤導入部１８０が設けられており、酸化剤導入部１８０は、本体上部１６０に酸化剤（例えば、酸素）を導入する。

このように、ガス導入口１６２ａを通じてガスＧ１が導入されるとともに、酸化剤導入部１８０によって酸化剤が導入されると、酸化剤によってガスＧ１中の可燃性ガス（例えば、水素）の一部が燃焼する（酸化される）。そうすると、ガスＧ１が９００℃〜１５００℃程度に昇温されて、ガスＧ１に含まれるタールが改質（酸化改質）されることとなる。また、タールとともにガスＧ１に含まれる灰分は、可燃性ガスの燃焼熱によってスラグ化し、溶融スラグＭＳとなって、ガスＧ１から分離される。

こうして、タール、灰分が除去されたガスＧ２は、延在部１７０ｂ内の空間（後述する水槽１８２上部の空間）を通過することで抜熱され、抜熱されたガスＧ２は、延在部１７０ｂの側壁に設けられたガス排出口１７０ｃを通じて、後段の精製装置１３０に送出される。一方、ガスＧ１の燃焼熱によってスラグ化した溶融スラグＭＳは、傾斜部１６４において集められ、傾斜部１６４を伝って流下し、水槽１８２に落下することとなる。

水槽１８２は、水を貯留し、貯留された水で、溶融炉１５０の本体下部１７０の下端開口１７０ｄを水封部として下端開口１７０ｄから外部へのガスＧ２の漏洩を防止する。また、水槽１８２は、通過口１６４ａを通じて落下した溶融スラグＭＳを急冷して固化し、固化スラグＳＳ（図２中、ハッチングで示す）とする。固化スラグＳＳは、コンベア等で構成されるスラグ排出機構１８４によって外部に排出される。このようにして、送出された固化スラグＳＳは、粒度調整などの工程を経て、セメント原料、土木建材用資材、ガラス原料等として再利用されることとなる。

上記したように、溶融炉１５０では、灰分が溶融されてガスＧ１から取り除かれることとなるが、溶融炉１５０による灰分の除去率には限界がある。このため、ガスＧ２（灰含有ガス）には、少量の灰分が残存しており、溶融炉１５０の後段に配される精製装置１３０や配管に灰分が蓄積し、閉塞されてしまうおそれがある。

そこで、本実施形態では、溶融炉１５０に灰分除去装置２００を設けておき、ガスＧ２から灰分を除去する。以下、灰分除去装置２００の具体的な構成について説明する。

（灰分除去装置２００）
図３は、本実施形態にかかる灰分除去装置２００を説明する図である。図３に示すように、灰分除去装置２００は、捕捉部材２１０と、除去機構２３０と、制御部２５０とを含んで構成される。なお、図３中、ガスの流れを実線の矢印で、信号の流れを破線の矢印で、回転方向を一点鎖線の矢印で示す。

捕捉部材２１０は、溶融炉１５０内に配される複数の捕捉板２１２と、シャフト２１４とを含んで構成される。捕捉板２１２は、金属製の円板で構成され、中心にシャフト２１４が固定されている。シャフト２１４は、金属製であり、水槽１８２を貫通するとともに、水槽１８２内に配された部分が水槽１８２に貯留された水に浸漬される（以下、「水面下に配される」と称する）。また、シャフト２１４は、複数の捕捉板２１２の少なくとも一部がガス排出口１７０ｃを覆うように水槽１８２に配されている。

本実施形態においてシャフト２１４は、後述する移動機構２３４によって水平方向（図３中Ｘ軸方向）を回転軸として、捕捉板２１２を回転させる（図３（ｂ）中一点鎖線の矢印で示す）。本実施形態において、シャフト２１４は、ガス排出口１７０ｃに向かって流れるガスＧ２の流れと平行な方向を回転軸として、捕捉板２１２を回転させる。

このように、複数の捕捉板２１２は、シャフト２１４に固定されているため、シャフト２１４とともに一体回転する。また、シャフト２１４は、水面下に配されているため、捕捉板２１２のうち、シャフト２１４より下方に位置する部分は、水面下に配されることとなる。したがって、捕捉板２１２は、異なる部分が連続的に常時水に浸漬される（水面下に位置する）こととなる。

図４は、捕捉部材２１０の具体的な構成例を説明する図であり、図４（ａ）は捕捉板２１２を表面から見た図を示し、図４（ｂ）は捕捉部材２１０の側面図であり、図４（ｃ）は除去部２３２を説明する図である。なお、図４（ａ）中、シャフト２１４を黒い塗りつぶしで示し、捕捉板２１２の表面をハッチングで示し、回転方向を一点鎖線の矢印で示す。

図４に示すように、本実施形態において、捕捉部材２１０は、３つの捕捉板２１２（以下、捕捉板２１２ａ〜２１２ｃと呼ぶ場合がある）と、シャフト２１４と、固定部材２１６とを含んで構成され、捕捉板２１２が固定部材２１６によってシャフト２１４に固定されている。固定部材２１６は、金属棒で構成され、シャフト２１４から放射状に延在して設けられるとともに、捕捉板２１２を保持する。また、固定部材２１６は、３つの捕捉板２１２ａ〜２１２ｃが、シャフト２１４の回転軸方向（ガスＧ２の排出方向）に互いに離隔するように、捕捉板２１２それぞれをシャフト２１４に固定する。

本実施形態において、固定部材２１６は、捕捉板２１２ｃが捕捉板２１２ｂよりガス排出口１７０ｃ側に配されるように、また、捕捉板２１２ｂが捕捉板２１２ａよりガス排出口１７０ｃ側に配されるように、捕捉板２１２ａ〜２１２ｃをシャフト２１４に固定する。つまり、複数の捕捉板２１２は、隣り合う２つの捕捉板２１２のうち、一方の捕捉板２１２よりガス排出口１７０ｃ側に配される捕捉板２１２の表面（ガスＧ２が衝突する衝突面）が、一方の捕捉板２１２の裏面（ガスＧ２が衝突する衝突面の背面）と対向するように配されることとなる。換言すれば、ガスＧ２の流れ方向上流側から、捕捉板２１２ａ、捕捉板２１２ｂ、捕捉板２１２ｃの順に配される。

捕捉板２１２ａは、中央に貫通孔２１８ａが形成された円板である。捕捉板２１２ａの外周端部２２０ａには、外周端部２２０ａからガス排出口１７０ｃに離隔する方向に立設したリブ２２２ａと、外周端部２２０ａからガス排出口１７０ｃに近接する方向に立設したリブ２２２ｂが設けられている。捕捉板２１２ｂは、捕捉板２１２ａより小径、かつ、貫通孔２１８ａより大径の円板である。捕捉板２１２ｂの外周端部２２０ｂには、外周端部２２０ｂからガス排出口１７０ｃと離隔する方向に立設したリブ２２２ｃが設けられている。捕捉板２１２ｃは、捕捉板２１２ａより大径の円板であり、中央に捕捉板２１２ｂより小径の貫通孔２１８ｃが形成されている。また、捕捉板２１２ｃの外周端部２２０ｃには、外周端部２２０ｃからガス排出口１７０ｃに離隔する方向に立設したリブ２２２ｄが設けられている。なお、本実施形態において、リブ２２２ａ〜２２２ｄは、基端部から先端部に向かうに従って捕捉板２１２の外方へ向かって傾斜している。

図４（ｂ）を参照して、ガスＧ２の流れについて説明すると、ガスＧ２は、一部が捕捉板２１２ａの表面またはリブ２２２ａの表面に衝突し、一部が貫通孔２１８ａを通過する。ガスＧ２が捕捉板２１２ａの表面に衝突すると、ガスＧ２中に含まれる灰分（溶融した灰分）が捕捉板２１２ａの表面およびリブ２２２ａの表面に付着することとなる。つまり、捕捉板２１２は、表面において灰分を捕捉する。一方、捕捉板２１２ａの貫通孔２１８ａを通過したガスＧ２は、一部が捕捉板２１２ｂの表面に衝突し、一部がリブ２２２ｃを迂回して捕捉板２１２ｃ側（ガス排出口１７０ｃ側）に導かれる。ここで、ガスＧ２は、捕捉板２１２ｂの表面に衝突し、流れ方向が変更される。この捕捉板２１２ｂの表面に衝突した流れは、壁面付着流のように振舞うことが予想されるため、ガスＧ２に含まれる灰分は、リブ２２２ｃを迂回する際に、その一部がリブ２２２ｃの内側に衝突することになる。したがって、リブ２２２ｃの内側において灰分が効率的に捕捉されることとなる。

こうして、リブ２２２ｃを迂回したガスＧ２は、捕捉板２１２ｃの表面に衝突した後、貫通孔２１８ｃを通過して、ガス排出口１７０ｃに導かれる。

このように、ガスＧ２は、ガス排出口１７０ｃに到達するまでに、捕捉板２１２ａ〜２１２ｃの少なくともいずれかの表面に衝突することとなり、ガスＧ２から灰分を取り除くことができる。そして、捕捉部材２１０によって灰分が取り除かれたガスＰは、ガス排出口１７０ｃを通じて、精製装置１３０に送出されることとなる。

なお、捕捉部材２１０を構成する捕捉板２１２のうち、最もガス排出口１７０ｃ側に配される捕捉板２１２ｃと、ガス排出口１７０ｃとの距離は、可能な限り（捕捉部材２１０の回転に支障を来さない程度に）、近いとよい。かかる構成により、捕捉部材２１０と衝突せずに、ガス排出口１７０ｃに到達してしまうガスＧ２の量を低減することができ、ガスＧ２からの灰分の除去効率を向上させることが可能となる。

除去機構２３０は、除去部２３２と、移動機構２３４とを含んで構成される（図３参照）。また、図４（ｃ）に示すように、除去部２３２は、捕捉板２１２それぞれに対応する位置に１つずつ配され、本体２３２ａと、ブラシ部２３２ｂとを含んで構成される。

本体２３２ａは、金属製であり、シャフト２１４に係止されている。本実施形態において、本体２３２ａは停止しており、シャフト２１４が回転することから、シャフト２１４は、本体２３２ａに対して相対的に回転することになる。つまり、シャフト２１４が回転しても、本体２３２ａは回転せずにシャフト２１４近傍の一部を除き、水面下に維持されることとなる。ブラシ部２３２ｂは、可撓性を有する金属棒（金属繊維）で構成され、水面下において捕捉板２１２の表面と接触するように本体２３２ａに支持される。

図３に戻って説明すると、移動機構２３４は、例えば、モータで構成され、溶融炉１５０外に配されるとともに、シャフト２１４を回転させる。移動機構２３４がシャフト２１４を回転させることにより、捕捉板２１２とブラシ部２３２ｂとが接触した状態で、ブラシ部２３２ｂに対して捕捉板２１２が回転することになる。

これにより、捕捉板２１２に付着した灰分が、ブラシ部２３２ｂによって掻き出され、捕捉板２１２から灰分を取り除くことができる。また、移動機構２３４がシャフト２１４を回転させるだけで、ブラシ部２３２ｂに対して捕捉部材２１０を相対的に移動させることができるため、捕捉部材２１０から灰分を除去するため複雑な機構を備えずとも、捕捉部材２１０から灰分を掻き出すことが可能となる。したがって、捕捉板２１２に灰分が堆積してしまう事態を回避することができ、捕捉板２１２のメンテナンス頻度を低減することが可能となる。

また、上記したように、本実施形態のリブ２２２ａ〜２２２ｄは、基端部から先端部に向かうに従って捕捉板２１２の外方へ向かって傾斜している。つまり、リブ２２２ａ〜２２２ｄは、水面下において、すなわち、ブラシ部２３２ｂによって掻き出される位置に配されるときに、基端部から先端部に向かうに従って鉛直下方に傾斜している。したがって、ブラシ部２３２ｂによって掻き出された灰分を効率よく落下させることができる。

制御部２５０は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成され、ＲＯＭからＣＰＵ自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出し、ワークエリアとしてのＲＡＭや他の電子回路と協働して灰分除去装置２００全体を管理および制御する。本実施形態において、制御部２５０は、移動機構２３４を制御する。

具体的に説明すると、制御部２５０は、捕捉板２１２における水面上に位置する部分の温度が所定温度範囲（例えば、４００℃〜６００℃）内に維持されるように、移動機構２３４（シャフト２１４の回転速度）を制御する。詳細に説明すると、制御部２５０は、シャフト２１４の回転速度を制御して、捕捉板２１２が水面上に位置する時間（ガスＧ２によって加熱される時間）と、捕捉板２１２が水面下に位置する時間（水槽１８２に貯留された水によって冷却される時間）とを調整し、捕捉板２１２における水面上に位置する部分の温度が所定温度範囲となるようにする。捕捉板２１２の温度が４００℃〜６００℃であると、灰分が付着しやすいと想定することができるため、制御部２５０によって、捕捉板２１２の温度を４００℃〜６００℃に維持することにより、捕捉部材２１０による灰分の捕捉効率を向上させることができる。なお、捕捉板２１２の温度の測定については、既存の様々な技術を利用できるため、ここでは詳細な説明を省略する。

以上説明したように、本実施形態にかかる灰分除去装置２００によれば、捕捉部材２１０を備えるといった簡易な構成で、ガス排出口１７０ｃに到達する手前で、ガスＧ２を複数の捕捉板２１２に衝突させることができ、効率よく灰分を除去することが可能となる。したがって、溶融炉１５０の後段の熱回収部や精製装置１３０、配管への灰分の蓄積を抑制することができる。また、熱回収部に設けられたスートブロワを小型化したり、省略したりすることもできる。

また、上記したように溶融炉１５０内は、１１００℃〜１５００℃程度の高温であるため、捕捉部材２１０および除去部２３２を溶融炉１５０内に常時設置しておくと、熱変形して部材が破損してしまうおそれがある。しかし、灰分除去装置２００では、シャフト２１４、捕捉板２１２の一部、本体２３２ａの一部、ブラシ部２３２ｂを、水面下に配している。したがって、捕捉部材２１０および除去部２３２の熱変形を低減することができ、破損を回避することが可能となる。

また、上記したように、捕捉板２１２ａ、２１２ｃには貫通孔２１８ａ、２１８ｃが設けられているため、ガス排出口１７０ｃの圧力損失を低減しつつ、灰分を除去することが可能となる。

（第１の変形例）
図５は、第１の変形例の捕捉部材３１０を説明する図であり、図５（ａ）は捕捉板３１２を表面から見た図を示し、図５（ｂ）は捕捉部材３１０の側面図である。なお、図５（ａ）中、シャフト２１４を黒い塗りつぶしで示し、捕捉板３１２の表面をハッチングで示し、回転方向を一点鎖線の矢印で示す。

図５に示すように、第１の変形例の捕捉部材３１０は、２つの捕捉板３１２（以下、捕捉板３１２ａ、３１２ｂと呼ぶ場合がある）がシャフト２１４に固定されて構成される。したがって、２つの捕捉板３１２は、シャフト２１４とともに一体回転することとなる。また、シャフト２１４は、２つの捕捉板３１２ａ、３１２ｂが互いに離隔するとともに、捕捉板３１２ｂが捕捉板３１２ａよりガス排出口１７０ｃ側に配されるように捕捉板３１２を固定する。

捕捉板３１２ａは、中心角が所定の角度（ここでは、６０°）の扇形の金属板３１６ａが、周方向に等間隔に３つ配されたものである。捕捉板３１２ｂは、金属板３１６ａより半径が大きく、かつ、中心角が金属板３１６ａより大きい角度（ここでは、７０°）の扇形の金属板３１６ｂが、周方向に等間隔に３つ配されたものである。また、金属板３１６ｂにおける端部３１８ｂには、端部３１８ｂからガス排出口１７０ｃと離隔する方向に立設したリブ３２０が設けられている。なお、本実施形態において、リブ３２０は、基端部から先端部に向かうに従って回転方向前方へ向かって傾斜している。

シャフト２１４は、ガス排出口１７０ｃ側、もしくは、捕捉板３１２ａの表面側から見たときに、捕捉板３１２ａにおける隣り合う金属板３１６ａの間に金属板３１６ｂが配されるように、捕捉板３１２ａ、３１２ｂを固定する。

図５（ｂ）を参照して、ガスＧ２の流れについて説明すると、ガスＧ２は、一部が捕捉板３１２ａの金属板３１６ａの表面に衝突し、一部が金属板３１６ａ間の間隙を通過する。上記したように、金属板３１６ａ間の間隙の後方（ガスＧ２の流れ方向後方、ガス排出口１７０ｃ側）には、捕捉板３１２ｂの金属板３１６ｂが配されているため、ガスＧ２が、金属板３１６ａ間の間隙を通過したとしても、捕捉板３１２ｂの金属板３１６ｂに衝突させることができる。

このように、変形例の捕捉部材３１０においても、捕捉板３１２ａ、３１２ｂの少なくともいずれかの表面にガスＧ２を衝突させることができ、圧力損失を低減しつつ、ガスＧ２から灰分を取り除くことが可能となる。

また、上記したように、除去部２３２のブラシ部２３２ｂは可撓性を有する金属棒で構成されているため、捕捉板３１２の表面のみならず、リブ３２０の表面から効率よく灰分を除去することができる。

（第２の変形例）
上記実施形態および第１の変形例では、複数の捕捉板を含んで構成される捕捉部材を例に挙げて説明した。しかし、捕捉板の数に限定はなく、１つであってもよい。

図６は、第２の変形例の捕捉板４１２を説明する図であり、捕捉板４１２を表面から見た図を示す。なお、図６中、シャフト２１４を黒い塗りつぶしで示し、回転方向を一点鎖線の矢印で示す。

図６に示すように、捕捉板４１２は、ガスＧ２の排出方向に貫通した（表面から裏面に貫通した）貫通孔４１６（例えば、孔径が１ｍｍ〜４ｍｍ（１６メッシュ〜５メッシュ）ｃｍ程度）が複数形成された金属板で構成される。そして、シャフト２１４は、裏面がガス排出口１７０ｃ側に配されるように、捕捉板４１２を固定する。このように、第２の変形例においても、捕捉板４１２の表面にガスＧ２を衝突させることができ、圧力損失を低減しつつ、ガスＧ２から灰分を取り除くことが可能となる。

なお、捕捉板４１２の開口率は、許容される圧力損失に基づいて決定すればよく、例えば、５０％程度である。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上述した実施形態において、溶融炉システム１２０が、ガス化ガス中に含まれる灰分を溶融する構成を例に挙げて説明した。しかし、溶融炉システム１２０は、ガス化ガス中に含まれるタール分解炉を含め、その他の例えば、工業原料、廃棄物、下水汚泥等を焼却することによって生じた灰を溶融してもよい。

また、上記実施形態において、灰分除去装置２００が溶融炉１５０内に配される構成を例に挙げて説明したが、灰分が含まれる灰含有ガスが導入される炉であれば、溶融炉以外の他の炉に灰分除去装置２００を設けてもよい。

また、上記実施形態において、シャフト２１４および捕捉板２１２を含んで構成される捕捉部材２１０を例に挙げて説明した。しかし、捕捉部材は、炉に設けられたガス排出口の少なくとも一部を覆うとともに、灰含有ガスと衝突させて、灰含有ガス中の灰分を捕捉することができれば、構成や形状に限定はない。例えば、捕捉部材として、内部に流体（例えば、過熱蒸気）が通過するボイラチューブ等の配管を採用することもできる。この場合、ボイラチューブを水面下に配する必要はないため、移動機構は、一部が水面下に配されるブラシ部を回転させて、ボイラチューブから灰分を掻き出すとよい。

また、上記実施形態において、捕捉板２１２が金属板で構成される場合を例に挙げて説明した。しかし、捕捉板２１２に表面から裏面まで貫通する貫通孔が設けられていてもよい。

また、上記実施形態において、除去部２３２（ブラシ部２３２ｂ）と、移動機構２３４とを含んで構成される除去機構２３０を例に挙げて説明した。しかし、除去機構は、捕捉部材に捕捉された灰分を捕捉部材から取り除くことができれば構成に限定はない。例えば、捕捉部材を振動させることで灰分を取り除く振動発生機構や、捕捉部材に流体を吹き付けて灰分を取り除くスートブロワを除去機構として採用してもよい。

また、上記実施形態において、移動機構２３４は、捕捉部材２１０を回転させる構成を例に挙げて説明した。しかし、移動機構は、捕捉部材およびブラシ部の少なくとも一方を他方に対して相対的に回転させることができれば、ブラシ部を回転させてもよいし、捕捉部材およびブラシ部を回転させてもよい。また、移動機構は、回転に限らず、捕捉部材とブラシ部とが接触した状態で、捕捉部材とブラシ部との相対的な位置関係を移動させることができれば、他の移動態様で、捕捉部材およびブラシ部のいずれか一方または両方を移動させてもよい。

本発明は、灰分を除去する灰分除去装置に利用することができる。

１７０ｃ ガス排出口
１８２ 水槽
２００ 灰分除去装置
２１０ 捕捉部材
２１２ 捕捉板
２１４ シャフト
２２０ 外周端部（端部）
２２２ リブ
２３０ 除去機構
２３２ｂ ブラシ部
２３４ 移動機構
３１０ 捕捉部材
３１２ 捕捉板
３１８ｂ 端部
３２０ リブ
４１２ 捕捉板
４１６ 貫通孔

Claims (5)

1. 灰分が含まれる灰含有ガスが導入される炉に設けられ、該灰含有ガスから灰分を除去する灰分除去装置であって、
   前記炉に設けられたガス排出口の少なくとも一部を覆うとともに、前記灰含有ガスと衝突させて、該灰含有ガス中の灰分を捕捉する捕捉部材と、
   前記炉の下方に設けられた水槽に貯留された水に少なくとも一部が浸漬され、前記捕捉部材に捕捉された灰分を掻き出すブラシ部と、
   前記捕捉部材と前記ブラシ部とが接触した状態で、該捕捉部材および該ブラシ部の少なくとも一方を他方に対して相対的に回転させる移動機構と、
   を備えたことを特徴とする灰分除去装置。
2. 前記捕捉部材の少なくとも一部は、前記水槽に貯留された水に浸漬されることを特徴とする請求項１に記載の灰分除去装置。
3. 前記捕捉部材は、
   前記移動機構によって回転されるシャフトと、
   前記灰含有ガスの排出方向に互いに離隔して前記シャフトに固定され、該灰含有ガスが衝突する複数の捕捉板と、
   を含んで構成されることを特徴とする請求項２に記載の灰分除去装置。
4. 前記捕捉板の端部には、該端部から前記ガス排出口に近接する方向、または、該端部から該ガス排出口と離隔する方向に立設したリブが設けられていることを特徴とする請求項３に記載の灰分除去装置。
5. 前記捕捉部材は、
   前記灰含有ガスが衝突するとともに、前記灰含有ガスの排出方向に貫通した貫通孔が複数形成された少なくとも１の捕捉板と、
   前記捕捉板に設けられ、前記移動機構によって回転されるシャフトと、
   を含んで構成されることを特徴とする請求項２に記載の灰分除去装置。

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