特許 6996991 ガス化システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-20

(45)【発行日】2022-01-17

(54)【発明の名称】ガス化システム

(51)【国際特許分類】

   C10J 3/10 20060101AFI20220107BHJP

【ＦＩ】

C10J3/10

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018010588

(22)【出願日】2018-01-25

(65)【公開番号】P2019127539

(43)【公開日】2019-08-01

【審査請求日】2020-12-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000005119

【氏名又は名称】日立造船株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110847

【弁理士】

【氏名又は名称】松阪 正弘

(74)【代理人】

【識別番号】100136526

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 勉

(74)【代理人】

【識別番号】100136755

【弁理士】

【氏名又は名称】井田 正道

(72)【発明者】

【氏名】澤田 圭祐

(72)【発明者】

【氏名】杉村 枝里子

【審査官】岡田 三恵

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１７４６５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１２８６２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２９８６９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１７７１０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１２６５９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ１０Ｊ ３／１０

Ｃ１０Ｋ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理物をガス化するガス化システムであって、
内筒および外筒を有するロータリーキルンであり、前記内筒と前記外筒との間の熱源流路を流れる熱源流体により、前記内筒内に供給される被処理物を間接加熱して熱分解ガスを生成するガス化炉と、
前記ガス化炉から前記熱分解ガスが直接に供給され、前記熱分解ガスの部分燃焼を伴って前記熱分解ガスを改質することにより、改質ガスを生成する改質炉と、
前記改質炉における前記改質ガスの流出口と、前記ガス化炉における前記熱源流路の流入口とを接続することにより、前記改質ガスを前記熱源流体として前記熱源流路に供給する接続流路と、
を備え、
前記ガス化炉が、
前記内筒の一端に設けられ、被処理物が投入される投入口と、
前記内筒の他端に設けられ、前記熱分解ガスが排出される排出口と、
前記内筒の前記一端側の部位を加熱する第１加熱部と、
前記熱源流路を含み、前記第１加熱部よりも高い温度で前記内筒の前記他端側の部位を加熱する第２加熱部と、
を備え、
前記熱源流路を通過した前記改質ガスをガスエンジンで燃焼させて得られる排ガスが、前記第１加熱部における熱源として利用されることを特徴とするガス化システム。

【請求項2】

請求項１に記載のガス化システムであって、
前記ガス化炉において、被処理物から発生するチャーが回収チャーとして回収され、
前記改質炉において、前記回収チャーが充填されたチャー充填層が設けられ、前記熱分解ガスが部分燃焼しつつ前記チャー充填層を通過することを特徴とするガス化システム。

【請求項3】

請求項１または２に記載のガス化システムであって、
前記改質炉の前記流出口から排出される前記改質ガスの温度が、８００℃よりも高いことを特徴とするガス化システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガス化システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、炭素を含む廃棄物をガス化することが行われている。例えば、特許文献１の廃棄物ガス化システムでは、キルン炉で廃棄物を間接加熱することにより、ガス化ガスと固体状の熱分解残渣とが生成される。ガス化ガスおよび熱分解残渣は、流動床ガス化炉に導入され、熱分解残渣が砂層内で燃焼されてガス化ガスが生成される。キルン炉ガス化ガスは、流動床ガス化炉を介して（間接的に）、触媒を含む改質炉に送られて改質され、得られた改質ガスが発電装置での発電に利用される。

【0003】

なお、特許文献２では、内筒および外筒を有する熱処理設備が開示されている。熱処理設備では、外筒と内筒との間の空間が、外筒から延出して内筒に及ぶ仕切り壁によって、２つの加熱室に分割され、当該２つの加熱室には熱媒体が流通される。熱処理設備では、２つの加熱室全体の両端部の内圧が、加熱室外の外圧と同一とされ、熱媒体の流出や、外気の流入が防止される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００４－７５７７９号公報

【文献】特開２０１２－８７９４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１のシステムでは、流動床ガス化炉が設けられるため、システム構成が複雑となる。したがって、簡素な構成にて改質ガスを効率よく生成することが可能なガス化システムが求められている。

【0006】

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、簡素なシステム構成にて改質ガスを効率よく生成することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１に記載の発明は、被処理物をガス化するガス化システムであって、内筒および外筒を有するロータリーキルンであり、前記内筒と前記外筒との間の熱源流路を流れる熱源流体により、前記内筒内に供給される被処理物を間接加熱して熱分解ガスを生成するガス化炉と、前記ガス化炉から前記熱分解ガスが直接に供給され、前記熱分解ガスの部分燃焼を伴って前記熱分解ガスを改質することにより、改質ガスを生成する改質炉と、前記改質炉における前記改質ガスの流出口と、前記ガス化炉における前記熱源流路の流入口とを接続することにより、前記改質ガスを前記熱源流体として前記熱源流路に供給する接続流路とを備え、前記ガス化炉が、前記内筒の一端に設けられ、被処理物が投入される投入口と、前記内筒の他端に設けられ、前記熱分解ガスが排出される排出口と、前記内筒の前記一端側の部位を加熱する第１加熱部と、前記熱源流路を含み、前記第１加熱部よりも高い温度で前記内筒の前記他端側の部位を加熱する第２加熱部とを備え、前記熱源流路を通過した前記改質ガスをガスエンジンで燃焼させて得られる排ガスが、前記第１加熱部における熱源として利用される。

【0008】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のガス化システムであって、前記ガス化炉において、被処理物から発生するチャーが回収チャーとして回収され、前記改質炉において、前記回収チャーが充填されたチャー充填層が設けられ、前記熱分解ガスが部分燃焼しつつ前記チャー充填層を通過する。

【0009】

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のガス化システムであって、前記改質炉の前記流出口から排出される前記改質ガスの温度が、８００℃よりも高い。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、熱分解ガスの部分燃焼により高温となった改質ガスを被処理物の間接加熱に利用することにより、簡素なシステム構成にて改質ガスを効率よく生成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】ガス化システムの構成を示す図である。

【図2】ガス化システムの他の例を示す図である。

【図3】ガス化システムの他の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１は、本発明の一の実施の形態に係るガス化システム１の構成を示す図である。ガス化システム１は、ガス化炉２と、ガス改質炉３と、空気予熱器４１と、ボイラ４２と、ガス精製部４３と、誘引ファン４４と、ガスエンジン４５と、煙突４６とを備える。ガス化システム１の各構成は、図示省略の制御部により制御される。ガス化システム１では、ガス化炉２およびガス改質炉３により生成された改質ガスが、ガス化炉２の後述の第２加熱部２４、空気予熱器４１、ボイラ４２、ガス精製部４３、誘引ファン４４、ガスエンジン４５、ガス化炉２の後述の第１加熱部２３を順に経由して、煙突４６に至る流路が形成されている。誘引ファン４４の駆動により、上記改質ガスが当該流路を煙突４６に向かって流れる。

【0015】

ガス化炉２は、ロータリーキルンであり、内筒２１と、外筒２２とを備える。内筒２１は、中心軸Ｊ１を中心とする筒状であり、例えば金属材料（合金を含む。以下同様。）により形成される。典型的には、中心軸Ｊ１に垂直な内筒２１の断面形状は、円形である。当該断面形状は、ほぼ円形と捉えられる場合には、多角形等であってもよい。内筒２１は、回転機構（図示省略）により中心軸Ｊ１を中心として回転する。

【0016】

内筒２１において、中心軸Ｊ１に平行な軸方向における一端には、投入口２１１が設けられる。内筒２１には、バイオマス（例えば、廃棄物）（以下、単に「被処理物」という。）が投入口２１１から投入される。被処理物は、例えば、一般廃棄物、産業廃棄物、下水汚泥、木質バイオマス等である。図１のガス化システム１では、被処理物は、受入設備１１により受け入れられ、スクリューフィーダ１２により内筒２１内に投入される。

【0017】

内筒２１の内部では、被処理物が後述の熱源流体を用いて、例えば３５０～５００℃で間接加熱されることにより、熱分解してガス化する。これにより、熱分解ガスが生成される。熱分解ガスは、ガスのみならず、タールの蒸気および粉体のチャー等も含む。内筒２１の内部では、熱分解ガスに含まれないチャー（上記粉体のチャーよりも大きいチャー）も発生する。ガス化炉２では、例えば、図示省略の攪拌羽根が内筒２１の内周面に設けられ、被処理物が攪拌されつつ、投入口２１１とは反対側（後述の排出口２１２側）に送られる。中心軸Ｊ１は、水平方向に平行であってもよく、水平方向に対して傾斜してもよい。

【0018】

内筒２１において、軸方向における他端（投入口２１１とは反対側の端部）には、排出口２１２が設けられる。熱分解ガスおよびチャーは、排出口２１２から内筒２１外に排出される。排出口２１２は、分離部２５に接続される。分離部２５は、鉛直方向に延びる管である。分離部２５では、熱分解ガスは上方に向かって流れ、第１接続流路１４に流入する。熱分解ガスに含まれないチャーは、下方に向かって落下して、回収チャーとして回収される。分離部２５の下部は、チャー回収部２５１である。なお、回収チャーは、ガス化炉２によるガス化後に得られる残渣であり、厳密には、チャー以外の物質も含む。

【0019】

外筒２２は、中心軸Ｊ１を中心とする筒状であり、内筒２１の周囲を囲む。外筒２２も、内筒２１と同様に、例えば金属材料により形成される。外筒２２は、内筒２１の外周面との間に筒状空間を形成する。中心軸Ｊ１を中心とする径方向において、内筒２１と外筒２２との間の幅、すなわち上記筒状空間の幅は、外筒２２の全長に亘ってほぼ一定である。軸方向における外筒２２の両端部には、環状壁２２１，２２２が設けられる。環状壁２２１，２２２は、中心軸Ｊ１を中心とする円環状の部材であり、外筒２２から内筒２１に向かって突出する。また、軸方向における外筒２２の中央近傍には、仕切壁２２３が設けられる。仕切壁２２３は、中心軸Ｊ１を中心とする円環状の部材であり、外筒２２の内周面から内筒２１に向かって突出する。環状壁２２１，２２２における内筒２１側の端面、および、仕切壁２２３における内筒２１側の端面は、例えば摺動部材を介して内筒２１の外周面と接する。これにより、環状壁２２１，２２２および仕切壁２２３と内筒２１との間には、シール構造が形成される。

【0020】

外筒２２と内筒２１との間の上記筒状空間は、仕切壁２２３により軸方向に２つに分割される。分割された２つの空間には、後述するように、熱源流体が供給されるため、以下、当該２つの空間を「第１加熱部２３」および「第２加熱部２４」という。第１加熱部２３は、内筒２１の投入口２１１側の部位に対向し、当該部位を加熱する。第２加熱部２４は、内筒２１の排出口２１２側の部位に対向し、当該部位を加熱する。

【0021】

外筒２２には、第１流入口２３１、第１流出口２３２、第２流入口２４１および第２流出口２４２が形成される。第１流入口２３１は、仕切壁２２３の近傍に設けられ、第１加熱部２３に接続する。第１流出口２３２は、投入口２１１側の環状壁２２１の近傍に設けられ、第１加熱部２３に接続する。第１流入口２３１に供給される熱源流体は、熱源流路である第１加熱部２３を流れて、第１流出口２３２から排出される。第２流入口２４１は、排出口２１２側の環状壁２２２の近傍に設けられ、第２加熱部２４に接続する。第２流出口２４２は、仕切壁２２３の近傍に設けられ、第２加熱部２４に接続する。第２流入口２４１に供給される熱源流体は、熱源流路である第２加熱部２４を流れて、第２流出口２４２から排出される。

【0022】

第１加熱部２３および第２加熱部２４では、内筒２１内における被処理物の送り方向とは反対の方向に熱源流体が流れ、向流式の熱交換が行われる。第１加熱部２３における温度分布は、第１流入口２３１から第１流出口２３２に向かって漸次低くなり、内筒２１内の被処理物は、例えば３５０℃まで第１加熱部２３により加熱される。第２加熱部２４における温度分布は、第２流入口２４１から第２流出口２４２に向かって漸次低くなり、内筒２１内の被処理物は、例えば５００℃まで第２加熱部２４により加熱される。なお、内筒２１の外周面に螺旋状の案内羽根が設けられ、第１流入口２３１から第１加熱部２３に供給される熱源流体が、第１流出口２３２に向かって内筒２１の周囲を螺旋状に流されてもよい（第２加熱部２４において同様）。

【0023】

ガス改質炉３は、改質炉本体３１と、充填層保持部３２と、チャー供給部３３と、酸化ガス噴出部３４と、水蒸気噴出部３５とを備える。改質炉本体３１は、例えば略円筒状である。改質炉本体３１の一方の端部には、第１接続流路１４に接続する流入口３１１が設けられる。他方の端部には、第２接続流路１６に接続する流出口３１２が設けられる。ガス化炉２からの熱分解ガスは、第１接続流路１４および流入口３１１を介して改質炉本体３１の内部に流入する。第１接続流路１４では、熱分解ガスに対して後述の酸化ガスや水蒸気等が供給されることはなく、改質反応や燃焼反応は生じないため、ガス化炉２からの熱分解ガスがそのままの状態でガス改質炉３に供給される。当該熱分解ガスは、流出口３１２に向かって改質炉本体３１の内部を流れ、流出口３１２を介して第２接続流路１６へと排出される。このように、改質炉本体３１では、熱分解ガスが流れる流路３９が形成される。改質炉本体３１の形状は、適宜変更されてよく、例えば、Ｕ字状等であってもよい。

【0024】

充填層保持部３２は、流路３９に設けられる板状の部材である。充填層保持部３２は、流入口３１１から流出口３１２に向かう熱分解ガスの流れ方向に対しておよそ垂直に広がり、改質炉本体３１の側壁の全周に接続する。本実施の形態では、当該流れ方向は、鉛直方向に平行である。充填層保持部３２には、複数（多数）の孔が均一に分散して形成されており、熱分解ガスは、当該複数の孔を通過する。充填層保持部３２は、例えばセラミックス、磁器、耐火材、コンクリート、金属等により形成される。充填層保持部３２上には、チャーが堆積される。換言すると、充填層保持部３２上には、チャーが充填されたチャー充填層３２１が設けられる。チャー充填層３２１は、充填層保持部３２の上面の全体に広がる。チャー充填層３２１は、下方から充填層保持部３２により保持される。

【0025】

チャー供給部３３は、スクリューフィーダであり、一端が、ガス化炉２のチャー回収部２５１に接続される。チャー供給部３３の他端は、ガス改質炉３の改質炉本体３１に接続される。改質炉本体３１では、充填層保持部３２と流入口３１１との間に、チャー供給口３１３が設けられる。チャー供給部３３の駆動により、チャー回収部２５１からチャー供給口３１３へと回収チャーが搬送され、充填層保持部３２へと供給される。チャー供給部３３では、テーブルフィーダ等の粉体供給機が設けられ、シュートを介して回収チャーが充填層保持部３２に供給されてもよい。ガス改質炉３では、チャー充填層３２１の厚さを検出するセンサが設けられ、充填層保持部３２への回収チャーの供給量が制御されてもよい。また、ガス化炉２およびガス改質炉３の構造によっては、チャー回収部２５１が改質炉本体３１の上部に接続され、ガス化炉２の内筒２１から回収チャーを単に落下させることにより、回収チャーが充填層保持部３２に供給されてもよい。

【0026】

酸化ガス噴出部３４は、改質炉本体３１の側壁に設けられるノズルであり、酸素を含むガス（以下、「酸化ガス」という。）を改質炉本体３１内に噴出する。酸化ガスは、例えば空気であり、図１の例では、空気予熱器４１から供給される高温の空気である。好ましくは、酸化ガス噴出部３４は、流路３９におけるチャー充填層３２１よりも上流側の空間（チャー充填層３２１よりも流入口３１１側の空間）に配置される。酸化ガス噴出部３４は、改質炉本体３１の上面部等に設けられてもよく、酸化ガス噴出部３４が、複数のノズルを含んでもよい。水蒸気噴出部３５は、例えば、複数の噴出口が設けられた管であり、改質炉本体３１の内部に配置される。水蒸気噴出部３５には、ボイラ４２から供給される水蒸気が流れ、複数の噴出口から水蒸気を改質炉本体３１内に噴出する。図１の例では、水蒸気噴出部３５は、チャー充填層３２１の内部または近傍に設けられ、チャー充填層３２１に対して水蒸気を噴出する。

【0027】

図１のガス改質炉３では、流入口３１１から改質炉本体３１の内部（流路３９）に供給される熱分解ガスは、チャー充填層３２１に向かって流れる。このとき、酸化ガス噴出部３４により、酸化ガスが熱分解ガスに供給され、熱分解ガスに含まれるガスや、タールの蒸気が部分燃焼する（すなわち、一部の熱分解ガスが燃焼する。）。熱分解ガスの部分燃焼により、好ましくは、熱分解ガスの温度が８００℃よりも高くなる。好ましいガス改質炉３では、熱分解ガスがチャー充填層３２１に到達するよりも前に、熱分解ガスに含まれるタールが燃焼し、タールの濃度が低減される。

【0028】

チャー充填層３２１に到達した熱分解ガスは、チャー充填層３２１における回収チャー間の隙間、および、充填層保持部３２の孔を経由して、流路３９におけるチャー充填層３２１よりも下流側の空間（チャー充填層３２１よりも流出口３１２側の空間）へと流れる。熱分解ガスがチャー充填層３２１を通過する際に、熱分解ガスに残存するタール、および、粉体のチャーがチャー充填層３２１の回収チャーの細孔等に捕集（トラップ）される。また、熱分解ガスの部分燃焼により、チャー充填層３２１、および、チャー充填層３２１を流れる熱分解ガスが高温となっている。さらに、水蒸気噴出部３５の複数の噴出口から、チャー充填層３２１の回収チャーに向かって勢いよく、水蒸気が噴出される。その結果、回収チャーに捕集されたタールおよび粉体のチャー、並びに、回収チャー自体が、水蒸気改質反応により、水素や一酸化炭素等の燃料ガスに転換される（改質される）。もちろん、熱分解ガスに含まれ、かつ、回収チャーに捕集されないタールおよび粉体のチャーも改質されてよい。なお、チャー充填層３２１において改質反応が生じない残存物は適宜回収される。

【0029】

ガス改質炉３における改質により得られたガス、すなわち改質ガスは、流出口３１２に到達し、第２接続流路１６へと排出される。熱分解ガスの部分燃焼により、流出口３１２から排出される改質ガスの温度は、好ましくは８００℃よりも高くなり（より好ましくは９００℃以上）、例えば１１００℃以下である。なお、改質炉本体３１において、酸化ガス噴出部３４が、チャー充填層３２１の内部、または、チャー充填層３２１よりも下流側の空間に設けられてもよい。また、水蒸気噴出部３５がチャー充填層３２１から離れた位置に設けられてもよい。さらに、共通の噴出部から、酸化ガスおよび水蒸気の混合ガスが噴出されてもよい。

【0030】

第２接続流路１６は、ガス化炉２における第２加熱部２４の第２流入口２４１に接続される。すなわち、第２接続流路１６は、ガス改質炉３における改質ガスの流出口３１２と、ガス化炉２における第２加熱部２４の第２流入口２４１とを接続する。第２接続流路１６により、ガス改質炉３において生成された改質ガスが、熱源流体として第２加熱部２４に供給される。これにより、内筒２１の排出口２１２側の部位の第２加熱部２４による加熱が実現され、内筒２１内の被処理物が間接加熱される。第２加熱部２４を通過した改質ガスは、第２流出口２４２から排出され、空気予熱器４１内に流入する。空気予熱器４１では、内部を流通する空気と改質ガスとの熱交換により、高温の空気が得られるとともに、改質ガスの温度が低下する。高温の空気は、既述のように、酸化ガス噴出部３４から噴出される酸化ガスとして利用される。

【0031】

空気予熱器４１を通過した改質ガスは、ボイラ４２内に流入する。ボイラ４２では、内部を流通する循環水と改質ガスとの熱交換により、水蒸気が得られるとともに、改質ガスの温度がさらに低下する。水蒸気は、既述のように、水蒸気噴出部３５に供給される。水蒸気の一部は、蒸気タービンの駆動等に利用されてもよい。改質ガスは、ボイラ４２からガス精製部４３に流入する。ガス精製部４３では、改質ガスに対して冷却、ダストおよびミストの除去、脱塩、脱硫等の精製処理が行われる。精製処理後の改質ガスは、例えば５０℃程度であり、誘引ファン４４を介してガスエンジン４５に供給される。

【0032】

ガスエンジン４５では、改質ガスを燃料として発電が行われる。ガスエンジン４５において改質ガスを燃焼させて得られる排ガスは、ガス化炉２における第１加熱部２３の第１流入口２３１に供給される。すなわち、ガスエンジン４５の排ガスが、熱源流体として第１加熱部２３に供給される。当該排ガスの温度は、例えば４００℃である。第１加熱部２３により、内筒２１の投入口２１１側の部位が加熱され、内筒２１内の被処理物が間接加熱される。排ガスは、第１流出口２３２から排出され、煙突４６を介して大気へ排出される。

【0033】

以上に説明したように、ガス化システム１のガス化炉２では、内筒２１内に供給される被処理物が、内筒２１と外筒２２との間の熱源流路を流れる熱源流体により間接加熱され、熱分解ガスが生成される。熱分解ガスは、ガス化炉２から直接にガス改質炉３に供給され、ガス改質炉３において、熱分解ガスの部分燃焼を伴って熱分解ガスを改質することにより、改質ガスが生成される。ガス改質炉３の流出口３１２は、第２接続流路１６によりガス化炉２における上記熱源流路の流入口２４１と接続されており、高温の改質ガスが上記熱源流体として熱源流路に供給される。このように、熱分解ガスの部分燃焼により高温となった改質ガスを被処理物の間接加熱に利用することにより、流動床ガス化炉等を設けない簡素なシステム構成で、燃料ガスである改質ガスを効率よく生成することができる。

【0034】

ガス化炉２では、第１加熱部２３により内筒２１の投入口２１１側の部位が加熱される。また、改質ガスが熱源流体として流れる熱源流路が第２加熱部２４として設けられ、第２加熱部２４により、第１加熱部２３よりも高い温度で内筒２１の排出口２１２側の部位が加熱される。このように、二段加熱式のキルン炉を採用することにより被処理物を適切に加熱して、熱分解ガスを効率よく生成することができる。さらに、改質ガスをガスエンジン４５で燃焼させて得られる排ガスが、第１加熱部２３における熱源として利用されることにより、改質ガスをより効率よく生成することができる。

【0035】

ところで、高い発電効率が実現されるガスエンジン４５による発電では、例えば１０００ｋｃａｌ／Ｎｍ^３－ｄｒｙ以上の高カロリーの燃料ガスを用いることが好ましい。一方、図１のガス化炉２に代えて、仮に流動床ガス化炉を用いる場合、流動床ガス化炉では、内部に空気が酸化剤として供給されるため、空気由来の窒素や、燃焼により生成された二酸化炭素を多く含む燃料ガス、すなわち低カロリーの燃料ガスが生成されてしまう。酸化剤として酸素富化空気を用いて、燃料ガスに含まれる窒素成分を少なくすることも考えられるが、酸素富化装置では大きな電力が必要となる。

【0036】

これに対し、ガス化システム１におけるガス化炉２では、空気等の酸化剤を用いることなく、ほぼ無酸素状態で被処理物が熱分解される。これにより、大きな電力が必要な酸素富化装置を用いることなく（省電力にて）、高カロリー（例えば１０００ｋｃａｌ／Ｎｍ^３－ｄｒｙ以上）の改質ガスを、燃料ガスとして容易に得ることが可能となる。

【0037】

図１のガス化システム１では、ガス化炉２において、被処理物から発生するチャーが回収チャーとして回収される。また、ガス改質炉３において、回収チャーが充填されたチャー充填層３２１が設けられ、熱分解ガスが部分燃焼しつつチャー充填層３２１を通過する。これにより、回収チャーからも改質ガスを発生させ、燃料ガスである改質ガスをより効率よく生成することができる。

【0038】

ガス化システム１では、図２に示すように、回収チャーをガス改質炉３に供給しない構成を採用することも可能である。図２のガス化システム１では、図１のガス改質炉３におけるチャー供給部３３、充填層保持部３２およびチャー充填層３２１が省略される。他の構成は、図１のガス化システム１と同様であり、同じ構成に同じ符号を付す。

【0039】

図２のガス化システム１では、チャー回収部２５１により回収されたチャー（回収チャー）が、図示省略の焼却炉に供給される。当該焼却炉では、多くの炭素を含む回収チャーを燃焼することにより、高温のガスが得られる。当該高温のガスは、例えば、空気予熱器４１、ボイラ４２等における熱源として利用される。当該高温のガスが、ガス化炉２の第１加熱部２３における熱源として利用されてもよく、他の用途に用いられてもよい。

【0040】

一方、ガス改質炉３では、熱分解ガスの部分燃焼を伴って熱分解ガスのみ（熱分解ガスに含まれるタールおよび粉体のチャー）を改質することにより、改質ガスが生成される。当該改質ガスは、第２接続流路１６を介してガス改質炉３の第２加熱部２４に供給される。改質ガスは、被処理物の間接加熱の熱源として利用された後、ガスエンジン４５による発電に用いられる。図２のガス化システム１において、チャー回収部２５１にて回収される回収チャーから固形燃料が生成されてもよい。この場合、当該回収チャーに含まれる不純物を除去して、炭素の含有率を高くし、適宜、調製および成形が行われ、固形燃料が得られる。

【0041】

上記ガス化システム１では様々な変形が可能である。

【0042】

ガス化炉２の第１加熱部２３では、空気予熱器４１により得られる高温の空気等が熱源として利用されてもよい。第１加熱部２３において、ガス化システム１にて得られる熱エネルギーを利用することにより、送電端効率を高くすることが可能である。ガス化システム１の設計によっては、第１加熱部２３において、電気（好ましくは、ガスエンジン４５により発電される電気）を利用して内筒２１の加熱が行われてもよい。

【0043】

ガス化炉２の第２加熱部２４では、典型的には、内筒２１と外筒２２との間の空間が熱源流体の熱源流路となるが、例えば、内筒２１と外筒２２との間において、改質ガスが流れるガス管が、熱源流路として設けられてもよい。この場合に、当該ガス管から内筒２１に熱を伝達する流体が当該空間に充填されてもよい。以上のように、第２加熱部２４は、熱源流路を含む構造であればよい（第１加熱部２３において同様）。

【0044】

ガス化炉２において第１加熱部２３が省略され、第２加熱部２４のみにより、内筒２１内の被処理物が間接加熱されてもよい。図３のガス化炉２では、第２流入口２４１が、排出口２１２側の環状壁２２２の近傍に設けられ、第２流出口２４２が、投入口２１１側の環状壁２２１の近傍に設けられる。図３のガス化システム１では、第２流出口２４２から流出する改質ガスが、例えば、空気予熱器４１、ガス精製部４３、誘引ファン４４、ガスエンジン４５およびボイラ４２を順に経由して煙突４６に至る。

【0045】

一方、発電効率を向上するには、図１のように、第１加熱部２３および第２加熱部２４を含むガス化炉２を採用することが好ましい。所定の条件における数値シミュレーションでは、図３のガス化システム１における発電効率が３７．１％であるのに対し、図１のガス化システム１における発電効率は３８．４％となる。

【0046】

ガス化システム１の設計によっては、第１加熱部２３を含むキルン炉と第２加熱部２４を含むキルン炉とを直列に接続したものが、ガス化炉２として用いられてもよい。また、ガス化炉２において、他の加熱部が追加されてもよい。さらに、ガス化炉２と受入設備１１との間に加熱乾燥機等が設けられてもよい。

【0047】

回収チャーが供給されるガス改質炉３において、充填層保持部３２が流出口３１２の近傍に設けられてもよい。また、改質炉本体３１の底部においてチャー充填層３２１が保持されてもよい。この場合、当該底部が、充填層保持部３２としての役割を果たし、チャー充填層３２１を通過した熱分解ガスは、当該底部に設けられる流出口３１２を介して改質炉本体３１から排出される。さらに、ガス改質炉３において触媒充填層が設けられてもよい。この場合、例えば、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈから選ばれる少なくとも１つの元素を含む触媒（例えば、酸化物）を用いることが可能である。

【0048】

ガス化システム１により得られる改質ガスは、ガスタービン式、または、燃料電池（固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）等）式の発電装置において用いられてもよい。また、改質ガスは、燃料ガスとして様々な用途に用いられてよく、さらに、液体に変換することにより液体燃料として用いられてもよい。

【0049】

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

【符号の説明】

【0050】

１ ガス化システム
２ ガス化炉
３ ガス改質炉
１６ 第２接続流路
２１ 内筒
２２ 外筒
２３ 第１加熱部
２４ 第２加熱部
４５ ガスエンジン
２１１ 投入口
２１２ 排出口
２４１ 第２流入口
３１２ （ガス改質炉の）流出口
３２１ チャー充填層

【図1】

【図2】

【図3】