WO2013103049A1 - ガス化装置 - Google Patents

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WO2013103049A1
WO2013103049A1 PCT/JP2012/078961 JP2012078961W WO2013103049A1 WO 2013103049 A1 WO2013103049 A1 WO 2013103049A1 JP 2012078961 W JP2012078961 W JP 2012078961W WO 2013103049 A1 WO2013103049 A1 WO 2013103049A1
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gas
gasification furnace
furnace
inner cylinder
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裕昭 脇坂
太司 赤坂
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ヤンマー株式会社
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    • Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]

Definitions

  • the present invention relates to a gasifier, and more specifically to a tar avoidance control device in a gasifier.
  • a gasification apparatus that gasifies biomass fuel is a gasification furnace that gasifies fuel, a supply conveyor that supplies fuel to the gasification furnace, and fuel is introduced into the gasification furnace
  • a structure including an inner cylinder, a scrubber, a filter, an induction blower, an engine generator, and the like is known (for example, see Patent Document 1).
  • a fuel switching device for a gas engine that stably switches between high-calorie gas and low-calorie gas is known (for example, see Patent Document 2).
  • a fuel switching device for a gas engine that uses liquid fuel instead of high-calorie gas and stably switches between liquid fuel and low-calorie gas is also known (see, for example, Patent Document 3).
  • the gasification device described in Patent Document 1 is configured such that fuel is deposited to a predetermined height from the lower end opening of the inner cylinder to constitute a combustion portion, and the gas generated in the gasification furnace is sucked with an induction blower, It is the structure which supplies to an engine via a gas path.
  • the inside of the fuel is gasified, and a bridge state due to hollowing may occur.
  • this bridge state occurs, the fuel in the upper part of the cavity collapses and collapses all at once.
  • this gasifier has equipment such as a scrubber and a filter installed on the downstream side of the gasifier, none of them can be said to ensure sufficient removal capability.
  • Patent Documents 2 and 3 are configured to stably switch between high-calorie gas or liquid fuel and low-calorie gas, and stop supplying gas to the engine depending on the amount of tar generated. is not.
  • the present invention has an object to monitor a situation where a large amount of tar is generated and to prevent a gas containing a large amount of tar from being supplied to the engine, as compared with a normal operation in which gasification of fuel is performed. To do.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and includes a gasification furnace that gasifies fuel, and a fuel supply device that supplies fuel to the gasification furnace, and the gasification furnace includes the gasification furnace.
  • a gasification apparatus comprising an inner cylinder for introducing fuel and air into a gasification furnace and configured to supply gas generated in the gasification furnace to an engine via a gas path, the lower end portion of the inner cylinder Detecting means for detecting whether or not the fuel is clogged with fuel, and when determining that the lower end portion of the inner cylinder is not clogged with fuel based on a signal from the fuel detecting means
  • a control device for stopping the supply of gas to is provided.
  • the control device determines that the lower end portion of the inner cylinder is not blocked with fuel based on a signal from the fuel detection means, the tar is reduced in order to stop the gas supply to the engine. It is possible to prevent a gas containing a large amount from being supplied to the engine side, and it is possible to eliminate failures and troubles caused by tar of components such as engines.
  • the present invention includes a gasification furnace that gasifies fuel and a fuel supply device that supplies fuel to the gasification furnace, and supplies gas generated in the gasification furnace to the engine via a gas path.
  • a detection means for monitoring the atmosphere state in the furnace resulting from the generation of tar in the gasification furnace, a detection signal value by the detection means, and a preset reference value When the atmosphere state in the furnace determines that tar avoidance is necessary, a control device is provided to stop the gas supply to the engine.
  • the present invention stops the supply of gas to the engine when the control apparatus determines that the atmosphere state in the furnace needs to avoid tar, so that supply of gas containing a large amount of tar to the engine side can be prevented. It is possible to eliminate troubles and troubles caused by tar of component equipment.
  • the gasifier may be configured to supply fuel to the engine after a predetermined time has elapsed after returning.
  • the present invention avoids engine trouble by switching from dual fuel mixed fuel operation using high calorie gas such as city gas and gas generated by gasifier to high calorie gas single fuel operation. In addition to this, stable power generation is always possible.
  • the present invention can monitor the situation where a large amount of tar is generated compared to the normal operation, and can prevent the gas containing much tar from being supplied to the engine. As a result, it is possible to prevent the turbocharger of the engine, the intake valve and the like from being stuck and causing malfunction.
  • FIG. 1 is a diagram showing a gasifier according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a front sectional view showing a gasification furnace constituting the gasification apparatus.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the control of the gasifier.
  • FIG. 4 is a flow showing control of the gasifier.
  • FIG. 5 is a flow showing control of the gasifier.
  • FIG. 6A is a diagram showing the relationship between the tar concentration and the CH 4 concentration
  • FIG. 6B is a diagram showing the relationship between the N 2 concentration variation and the CH 4 concentration variation.
  • FIG. 7 is a side sectional view showing a gasification furnace according to another embodiment of the present invention.
  • the gasifier 1 is, for example, a woody biomass power plant (system) that uses woody material as fuel.
  • the gasifier 1 includes a fuel supply device 10, a gasifier 20, a cyclone 30, a gas cooling device (heat exchanger) 40, a scrubber 50, a water tank 60, a cooling tower 70, a filter 80, an induction blower 90, an engine generator. 100, surplus gas combustion apparatus 200, and the like.
  • the fuel supply device 10 supplies fuel to the gasification furnace 20, and includes a hopper 11, a motor 12, and a screw 13 for fuel discharge. That is, the horizontal cylinder part 15 is connected to the bottom part of the hopper 11, and the screw 13 is rotatably mounted in the cylinder part 15.
  • the gasification furnace 20 gasifies the fuel from the fuel supply device 10.
  • a gasifying agent (air) is supplied into the gasification furnace 20 in order to promote gasification of fuel.
  • the dotted line arrow shown in FIG. 1 shows the path
  • the cyclone 30 removes large dust contained in the gas from the gasifier 20 by centrifugation.
  • the solid line arrow shown in FIG. 1 shows the path
  • a gas path 101 is connected between the gasification furnace 20 and the cyclone 30.
  • the heat exchanger 40 is a gas cooling device that cools the gas from the cyclone 30.
  • a watering nozzle 41 for cleaning gas is provided in the heat exchanger 40.
  • a gas path 102 is connected between the cyclone 30 and the heat exchanger 40.
  • the scrubber 50 cleans and cools the gas from the heat exchanger 40 with water.
  • the water storage tank 60 stores water supplied to the scrubber 50 and the heat exchanger 40.
  • the water storage tank 60 is provided with a heat exchanger 61.
  • a gas path 103 is connected between the heat exchanger 40 and the scrubber 50.
  • Water in the water storage tank 60 is pumped to the watering nozzle 41 and the scrubber 50 by the pump 62.
  • the water in the water storage tank 60 returns from the heat exchanger 40 and the scrubber 50 to the water storage tank 60. That is, the water in the water storage tank 60 includes soot, tar, and the like contained in the gas.
  • the water in the water storage tank 60 is referred to as “circulated water”.
  • the dashed-two dotted line arrow shown in FIG. 1 shows the path
  • the cooling tower 70 stores water supplied to the heat exchanger 40 and the heat exchanger 61. Water in the cooling tower 70 is pumped to the heat exchanger 40 and the heat exchanger 61 by a pump 71.
  • Water in the cooling tower 70 returns from the heat exchanger 40 and the heat exchanger 61 to the cooling tower 70.
  • the water in the cooling tower 70 cools the circulating water in the water storage tank 60 indirectly by the heat exchanger 61 (so that the circulating water in the water storage tank 60 and the water in the cooling tower 70 are not mixed) and heat exchange.
  • the gas is cooled indirectly by the vessel 40 (so that the gas and the water in the cooling tower 70 are not mixed). That is, the water in the cooling tower 70 does not contain soot, tar, and the like contained in the gas.
  • the water in the cooling tower 70 is referred to as “cooling water”.
  • the dashed-dotted arrow shown in FIG. 1 shows the path
  • the filter 80 filters small dust contained in the gas.
  • a gas path 104 is connected between the scrubber 50 and the filter 80.
  • the attracting blower 90 attracts the gas from the gasification furnace 20 to the engine generator 100 side by a negative pressure action.
  • the filter 80 is connected to the engine generator 100 and the surplus gas combustion device 200 via the gas path 106.
  • the attracting blower 90 is connected in the middle of the gas path 106.
  • an engine gas path (gas path) 107 connected to the engine generator 100 and a surplus gas gas path 108 connected to the surplus gas combustion apparatus 200. It is branched to.
  • An open / close valve 112 is connected to the engine gas path 107.
  • bypass gas path 105 is branched from the gas path 104, and the bypass gas path 105 is connected to a gas path 106 on the downstream side of the filter 80.
  • An open / close valve 111 is connected to the bypass gas path 105.
  • an opening / closing valve 110 is connected to a downstream portion of the gas path 104 from the branch position of the bypass gas path 105.
  • Engine generator 100 drives a generator with a gas engine.
  • the surplus gas combustion apparatus 200 performs a combustion process on surplus gas.
  • the gasification furnace 20 includes a gasification furnace main body 21 composed of an outer cylinder and an inner cylinder 23.
  • a gas outlet 22 is provided below the gasifier main body 21. Residues (such as ash after gasification) in the gasification furnace 20 are discharged out of the gasification furnace 20 by a discharge conveyor (not shown). From the upper end of the gasification furnace main body 21, the inner cylinder 23 protrudes upward.
  • the inner cylinder 23 is a cylindrical member that introduces fuel into the inner cylinder 23.
  • the inner cylinder 23 is erected in the vertical direction so that the axial centers of the gasifier main body 21 coincide with each other.
  • the upper and lower ends of the inner cylinder 23 are opened. Note that the upper end opening of the inner cylinder 23 can be closed by the lid 24.
  • the lower part of the inner cylinder 23 is inserted into the gasifier main body 21 from above and faces the gasifier main body 21 in the vertical direction, and the lower end opening 235 is located in the middle of the gasifier main body 21.
  • the upper part of the inner cylinder 23 protrudes upward from the upper end part of the gasification furnace main body 21, and a gasifying agent (air) is introduced from the upper end part (one place) of the inner cylinder 23.
  • An inlet 231 into which fuel from the fuel supply device 10 is introduced is opened on the outer peripheral side of the upper part of the inner cylinder 23.
  • One end of the input pipe 232 communicates with the input port 231.
  • the input pipe 232 is provided so that the other end extends obliquely upward, and the fuel 5 from the fuel supply device 10 is supplied from the other end of the input pipe 232.
  • the gasification furnace main body 21 is provided with a constricted portion 210 at a position below the lower end opening 235 of the inner cylinder 23.
  • the constricted portion 210 is composed of an annular convex portion projecting toward the center direction of the gasification furnace main body 21.
  • the constricted portion 210 extends downward from a reduced opening 211 having an inclined surface 211a in which the opening area of the inner peripheral surface 21a of the gasification furnace main body 21 gradually decreases downward, and the lower end of the reduced opening 211.
  • the throat portion 212 has an opening 212a, and an enlarged opening 213 having an inclined surface 213a in which the opening area gradually increases from the throat portion 212.
  • the opening area of the upper end of the reduced opening 211 is set to be equal to the opening area formed by the inner peripheral surface 21a of the gasification furnace main body 21.
  • the opening area at the lower end of the reduced opening 211 is set to be equal to the opening area of the throat 212 and to the opening area of the inner cylinder 23.
  • the upper opening area of the enlarged opening 213 is equivalent to the opening area of the throat portion 212, and the lower opening area of the enlarged opening 213 is equivalent to the opening area formed by the inner peripheral surface 21a of the gasifier main body 21. Is set.
  • a level sensor 25 for detecting the height position of the fuel 5 accumulated in the inner cylinder 23 (fuel accumulation height) is provided on the upper part of the inner cylinder 23.
  • the level sensor 25 has a chain 252 that hangs down in the inner axial direction (vertical direction) of the inner cylinder 23 and has a weight 251 at the lower end, and a drive unit that winds up or rewinds the chain 252 to raise and lower the weight 251.
  • the weight 251 When the upper surface position of the fuel 5 accumulated in the inner cylinder 23 is measured by the level sensor 25, the weight 251 is lowered by the extension of the chain 252, and when the weight 251 contacts the fuel 5, the measuring unit 253
  • the height of the fuel 5 can be determined by detecting the weight change of the weight 251 (change in the weight balance of the weight). Such level detection of the fuel 5 is performed regularly and continuously (for example, at intervals of 1 minute).
  • a plurality of pressure sensors 26 a and 26 b are attached in the gasifier main body 21.
  • the pressure sensors 26a and 26b detect pressure in the gasification furnace main body 21 (hereinafter referred to as “internal pressure”).
  • the mounting position of one pressure sensor 26a is the upper part (preferably the upper end part) in the gasification furnace main body 21. That is, the pressure sensor 26 a is attached at a position separated from the fuel 5 deposited in the gasification furnace 20.
  • the other pressure sensor 26b is attached to the lower side (the bottom of the gasification furnace main body 21 or the vicinity thereof) than the throat portion 212.
  • a plurality of temperature sensors 27 a and 27 b are attached in the gasifier main body 21.
  • One temperature sensor 27a is attached to the upper portion of the inner peripheral surface 21a of the gasification furnace main body 21. That is, the temperature sensor 27 a is attached at a position away from the fuel 5 deposited in the gasification furnace main body 21.
  • the other temperature sensor 27b is attached to the lower side (the bottom of the gasification furnace main body 21 or the vicinity thereof) than the throat portion 212.
  • the gas outlet 22 is provided with a gas concentration sensor 29 for detecting the gas component concentration.
  • the level sensor 25, the pressure sensors 26a and 26b, the temperature sensors 27a and 27b, and the gas concentration sensor 29 are connected to the control device 28 as shown in FIGS.
  • the control device 28 controls the opening / closing of the on-off valves 110, 111, 112 based on the respective signals (detection signal values) of the level sensor 25, pressure sensors 26a, 26b, temperature sensors 27a, 27b, and gas concentration sensor 29. To do.
  • the level sensor 25, the pressure sensors 26a and 26b, the temperature sensors 27a and 27b, and the gas concentration sensor 29 correspond to detection means for monitoring the furnace atmosphere state resulting from the generation of tar.
  • a motor 12 of the fuel supply device 10 is connected to the control device 28.
  • the control device 28 includes a processing unit 281 and a storage unit 282.
  • the processing unit 281 includes a CPU (Central Processing Unit) and the like.
  • the storage unit 282 includes a ROM (Read (Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like.
  • the gasification apparatus 1 having the above configuration includes a gasification furnace 20 and a fuel supply apparatus 10, and gas generated in the gasification furnace 20 is gas paths 101, 102, 103, 104, 106, 107. Is supplied to the engine. And the gasifier 1 detects the detection means 25, 26a, 26b, 27a, 27b, 29 for monitoring the atmosphere state in a furnace resulting from generation
  • a control device 28 is provided that compares the signal value with a preset reference value and stops the supply of gas to the engine when it is determined that the atmosphere in the furnace needs to avoid tar.
  • the fuel 5 is put into the hopper 11 of the fuel supply device 10.
  • the motor 12 rotates the screw 13 at a predetermined rotational speed.
  • the fuel 5 is supplied to the inner cylinder 23 of the gasification furnace 20 through the screw 13.
  • the fuel 5 introduced into the inner cylinder 23 is supplied into the gasification furnace main body 21, and is accumulated from the lower end opening 235 of the inner cylinder 23 to a predetermined height (in-furnace level target value) H1. And this fuel 5 starts combustion and gasifies.
  • the fuel 5 deposited in the inner cylinder 23 is formed with a dry layer / distillation layer A, an oxidation layer B, and a reduction layer C from above.
  • the gas generated in the gasification furnace 20 is sucked from the gas outlet 22 and supplied to the cyclone 30 via the gas path 101.
  • the cyclone 30 removes large dust and the like contained in the gas from the gasification furnace 20 by centrifugation.
  • the gas from which large dust or the like has been removed by the cyclone 30 is supplied to the heat exchanger 40 via the gas path 102 and is cooled by the heat exchanger 40.
  • the gas cooled by the heat exchanger 40 is supplied to the scrubber 50 through the gas path 103, and is cleaned and cooled by water in the scrubber 50.
  • the gas cleaned and cooled by the scrubber 50 is supplied to the filter 80 via the gas path 104.
  • the on-off valve 110 is open, but the on-off valve 112 is closed, so that no gas flows through the bypass gas path 105.
  • the filter 80 filters small dust contained in the gas.
  • the attraction blower 90 attracts the gas from the gasification furnace 20 to the engine generator 100 side by a negative pressure action.
  • the gas that has passed through the induction blower 90 is supplied to the engine generator 100 via the engine gas path 107 in which the opening / closing valve 112 is opened.
  • the engine generator 100 drives a generator by a gas engine.
  • the surplus gas is supplied to the surplus gas combustion apparatus 200 via the surplus gas gas path 108.
  • the surplus gas combustion apparatus 200 performs a combustion process on surplus gas.
  • Tar occurs when the furnace level inside the inner cylinder is not within the proper range, or when a bridge occurs at the throat 212 and the bridge collapses. For this reason, the avoidance control is to detect the case where the inner cylinder level in the furnace is not appropriate or the bridge collapse at the throat portion 212 and prevent the tar generated at this time from affecting the equipment.
  • the level sensor 25 measures the level in the inner cylinder 23 of the fuel 5 (S1), and detects the in-furnace level H of the fuel 5 (S2).
  • the furnace level (detection signal value) H is compared with a preset reference level (reference value) H0.
  • the reference level H0 refers to the position of the lower end opening 235 of the inner cylinder 23.
  • H0 0 is set.
  • H ⁇ H0 (S3) it can be determined that the bridge collapse of the fuel has occurred, and that tar has been generated. It can also be determined that the fuel supply to the inner cylinder 23 is insufficient.
  • the control device 28 starts an avoidance operation (S4). Specifically, the control device 28 closes the opening / closing valve 110 and the opening / closing valve 112 and opens the opening / closing valve 111. As a result, the gas containing a large amount of tar flows through the bypass gas path 105 and is supplied to the surplus gas combustion device 200. As a result, by bypassing the filter 80, damage to the filter cloth due to tar can be minimized, and durability is improved. In addition, tar can prevent the turbocharger and intake valve of the engine from sticking and cause malfunction.
  • the predetermined time is set to, for example, 15 minutes after the level in the inner cylinder 23 of the fuel 5 is restored.
  • the control device 28 When the predetermined time has elapsed (S7), the control device 28 performs normal operation (S8). That is, the control device 28 closes the opening / closing valve 111 and opens the opening / closing valve 110 and the opening / closing valve 112. As a result, the gas exiting the scrubber 50 flows through the gas path 104, the filter 80, the gas path 106 and the engine gas path 107 and is supplied to the engine generator 100.
  • the level sensor 25 corresponds to detection means for detecting whether or not the lower end portion of the inner cylinder 23 is closed with fuel.
  • the control device 28 determines that the lower end portion of the inner cylinder 23 is not blocked with fuel based on the signal from the level sensor 25 (when it is determined that the furnace atmosphere state needs to avoid tar), Control to stop the gas supply to the engine.
  • the detection of the level in the inner cylinder 23 of the fuel 5 can also compare the deviation ⁇ H in the furnace level per unit time with the deviation ⁇ H0 in the reference level (S9). This method can be applied both when the inner cylinder level in the furnace is not appropriate and when the bridge collapses at the throat portion 212.
  • the pressure sensor 26a is used for detection when the inner cylinder level control in the furnace is not appropriate, and the pressure sensor 26b is used for detection of bridge collapse at the throat portion 212.
  • the pressure in the inner cylinder 23 of the fuel 5 is measured by the pressure sensor 26a (S1), and the furnace pressure (internal pressure) P is detected (S2).
  • the internal pressure (detection signal value) P is compared with a preset reference pressure (reference value) P0.
  • the reference pressure P refers to a pressure at which fuel can be normally gasified in the furnace.
  • P> P0 it is determined that the furnace atmosphere state has changed. For example, when fuel is accumulated inside the inner cylinder 23, the inner cylinder 23 is closed with fuel, so that there is almost no air suction from the inner cylinder 23, and the internal pressure P is negative. .
  • P> P0 the air is sucked into the gasifier main body 21 from the inner cylinder 23, so that the internal pressure becomes atmospheric pressure or close to atmospheric pressure, and the inner cylinder 23 interior is caused by the collapse of the fuel bridge. It can be determined that the fuel has fallen.
  • the control device 28 starts an avoidance operation (S4).
  • fuel is supplied from the fuel supply device 10 to the gasification furnace 20 and P ⁇ P0 (S5)
  • a timer is counted (S6).
  • the control device 28 performs a normal operation (S8).
  • constricted portion 210 has a small opening area, the constricted portion 210 is likely to cause a bridge. Even when this bridge collapses, a pressure change occurs, so the pressure sensor 26b detects the pressure change. Since the pressure sensor 26b is the same as the pressure sensor 26a, the description thereof is omitted.
  • the internal pressure in the inner cylinder 23 can be compared with the internal pressure deviation ⁇ P per unit time and the reference pressure deviation ⁇ P0 (S9).
  • the temperature sensor 27 a is used for detection when the inner cylinder level control in the furnace is not appropriate, and the temperature sensor 27 b is used for detection of bridge collapse at the throat portion 212.
  • the description is made by changing the reference symbol P to the reference symbol T.
  • the space temperature of the outer peripheral portion of the inner cylinder 23 is measured by the temperature sensor 27a (S1), and the furnace temperature T is detected (S2).
  • the furnace temperature (detection signal value) T is compared with a preset reference temperature (reference value) T0.
  • the reference temperature T0 refers to the lowest temperature at which fuel can be normally gasified in the gasifier 20. Therefore, in the normal operation in which fuel accumulates in the inner cylinder 23, the state is T ⁇ T0.
  • the control device 28 starts an avoidance operation (S4). Then, when fuel is supplied from the fuel supply device 10 to the gasification furnace 20, and T ⁇ T0 (S5), a timer is counted (S6). When the predetermined time has elapsed (S7), the control device 28 performs a normal operation (S8).
  • the constricted portion 210 has a small opening area, the constricted portion 210 is likely to cause a bridge.
  • this bridge collapses a large amount of fuel is rapidly supplied to the high-temperature portion, and the amount of air necessary for combustion decreases, for example, and the temperature in the furnace decreases.
  • tar is contained in a large amount of volatile matter, and the temperature in the furnace is also lowered, so that tar is discharged outside the furnace without being decomposed.
  • the temperature sensor 27b below the throat part 212 more reliably detects the temperature change.
  • the temperature sensor 27a if there is a drift when the bridge collapses, the temperature change is not regular. On the other hand, the temperature sensor 27b is not affected by the throat portion 212, so that the temperature change has regularity. In FIG. 4, the description is made by changing the symbol H to the symbol T.
  • Temperature measurement below the throat portion 212 is performed by the temperature sensor 27b (S1), and the furnace temperature T is detected (S2).
  • the furnace temperature T is compared with a preset reference temperature (reference value T0).
  • the reference temperature T0 is the lowest temperature at which fuel can be gasified in the gasification furnace 20. Therefore, at the time of normal operation where no bridge collapse occurs, T> T0.
  • T ⁇ T0 (S3), it is determined that the furnace atmosphere state has changed. For example, although the temperature is 700 degrees below the throat portion 212, when the bridge collapses and a large amount of fuel falls to the high temperature portion, combustion air is insufficient, the temperature is lowered, and the generation of tar increases.
  • the control device 28 starts an avoidance operation (S4). Then, when fuel is supplied from the fuel supply device 10 to the gasification furnace 20 and T> T0 (S5), a timer is counted (S6). When the predetermined time has elapsed (S7), the control device 28 performs a normal operation (S8).
  • the product gas component also contains methane (CH 4 ) and nitrogen (N 2 ). Therefore, it is possible to control with CH 4 and N 2 .
  • FIG. 6A shows the relationship between the tar concentration and the CH 4 concentration. That is, since there is a correlation between the tar concentration and the CH 4 concentration, the tar concentration can be detected by detecting the CH 4 concentration with a gas concentration sensor and analyzing it with an analyzer.
  • the avoidance operation can be performed based on the flow shown in FIG.
  • FIG. 6B shows the relationship between the N 2 concentration variation and the CH 4 concentration variation. That is, there is a correlation between the N 2 concentration variation and the CH 4 concentration variation. Therefore, when the N 2 concentration fluctuation ⁇ N 2 exceeds the reference value ⁇ Cb, the avoidance operation can be performed based on the flow shown in FIG.
  • FIG. 7 shows the gasification furnace 20 that does not have the constricted portion 210.
  • bridging may generate
  • the same members as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • it may be a simple cylindrical gasification furnace that does not have the inner cylinder 23 or the constricted portion 210. That is, also in such a gasification furnace, similarly to the gasification furnace 20 shown in FIG. 7, by providing the pressure sensor 26b and the temperature sensor 27b at the bottom of the gasification furnace, the internal pressure is increased by the pressure sensor 26b, or Any temperature drop in the furnace temperature is detected by the temperature sensor 27b, the atmosphere state in the furnace due to the bridge collapse can be monitored, and tar can be avoided.
  • any shapes such as a circular shape and a rectangular shape can be adopted.
  • the present invention is useful for tar avoidance control in a gasifier.
  • the present invention can be applied to the use of monitoring a situation where a large amount of tar is generated and preventing a gas containing a large amount of tar from being supplied to the engine.

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Abstract

　本発明のガス化装置は、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。しかも、本発明のガス化装置は、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、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とを備えている。

Description

ガス化装置
　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、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構成としていてもよい。
　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。
図１は本発明の一実施形態に係るガス化装置を示す図である。 図２は前記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。 図３は前記ガス化装置の制御を示すブロック図である。 図４は前記ガス化装置の制御を示すフローである。 図５は前記ガス化装置の制御を示すフローである。 図６（ａ）はタール濃度とＣＨ4濃度との関係を示す図、図６（ｂ）はＮ2濃度変動とＣＨ4濃度変動の関係を示す図である。 図７は、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（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のそれぞれの信号（検出信号値）に基づいて、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。
　以上の構成からなるガス化装置１は、ガス化炉２０と、燃料供給装置１０とを備え、前記ガス化炉２０内で発生したガスを、ガス経路１０１、１０２、１０３、１０４、１０６、１０７を介してエンジンに供給する。そして、ガス化装置１は、前記ガス化炉２０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２５、２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂ、２９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２８を備えている。
　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１１２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（検出信号値）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。
　以上のように、Ｈ０＝０と設定した場合、レベルセンサ２５は、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に相当する。そして、制御装置２８は、レベルセンサ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（炉内雰囲気状態がタール回避必要と判断した場合）に、前記エンジンへのガスの供給を停止する制御を行う。
　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（検出信号値）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（検出信号値）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（ＣＨ4）と窒素（Ｎ2）も含有されている。そこで、ＣＨ4とＮ2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ＣＨ4濃度との関係を示す。すなわち、タール濃度とＣＨ4濃度とは相関があるため、ＣＨ4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ＣＨ4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、Ｎ2濃度変動とＣＨ4濃度変動の関係を示す。すなわち、Ｎ2濃度変動とＣＨ4濃度変動には相関がある。従って、Ｎ2濃度変動ΔＮ2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。
　本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
　本発明は、ガス化装置におけるタール回避制御に有用である。特に、タールが多量に発生する状況を監視して、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用途に適用できる。
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. 　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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