JP7286486B2

JP7286486B2 - ガス化装置

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Publication number: JP7286486B2
Application number: JP2019163619A
Authority: JP
Inventors: 卓也筱岡; 枝里子 ▲高▼野
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2019-09-09
Filing date: 2019-09-09
Publication date: 2023-06-05
Anticipated expiration: 2039-09-09
Also published as: JP2021042284A

Description

本発明は、ガス化装置に関する。

従来、中心軸を中心として回転する回転筒状部（ロータリーキルン）の内部において、バイオマス等の被処理物を加熱することにより、熱分解ガスおよびチャーを生成するガス化装置が用いられている。また、当該回転筒状部の内部において、さらに水蒸気改質を行う手法も知られている（例えば、特許文献１および２参照）。このような装置では、改質用の装置を個別に製造する場合に比べて、装置の製造コストの削減、および、エネルギー効率の向上を図ることが可能である。

特許第４５４７２４４号公報特開２０１３－２０９５２７号公報

ところで、回転筒状部の内部において、熱分解ガスおよびチャーを生成し、さらに水蒸気改質を行って改質ガスを生成するガス化装置では、改質ガスの生成量を増大することが求められる。改質ガスの生成量を増大するには、熱分解ガスおよびチャーを効率よく水蒸気改質する必要がある。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、熱分解ガスおよびチャーを効率よく水蒸気改質することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、被処理物をガス化するガス化装置であって、中心軸を中心とする筒状であり、前記中心軸に平行な方向における一方側の端部に供給口が設けられ、他方側の端部に排出口が設けられ、前記中心軸を中心として回転する回転筒状部と、前記回転筒状部の内部において前記供給口側に設けられ、前記供給口から供給される被処理物の加熱により、熱分解ガスおよびチャーを生成する熱分解部と、前記回転筒状部の内部において前記熱分解部と前記排出口との間に設けられ、前記熱分解ガスの部分燃焼を伴って前記熱分解ガスおよび前記チャーを水蒸気改質することにより、改質ガスを生成する改質部と、前記回転筒状部の内部において前記熱分解部を貫通するとともに、前記熱分解部と前記改質部との間において開口する導入管を有し、前記導入管を用いて酸素含有ガスを前記回転筒状部の内部に導入する酸素導入部と、前記改質部の温度を測定する温度測定部と、前記改質部の温度に基づいて、前記酸素導入部による前記酸素含有ガスの導入量を調整する制御部とを備え、前記熱分解部および前記改質部の双方、または、前記熱分解部において外熱式による間接加熱が行われる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のガス化装置であって、前記回転筒状部の周囲を囲み、前記回転筒状部の外周面との間に筒状空間を形成する外筒部をさらに備え、前記筒状空間を流れる熱源流体により、前記熱分解部および前記改質部の双方、または、前記熱分解部において外熱式による間接加熱が行われる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のガス化装置であって、前記酸素含有ガスおよび水蒸気の双方が前記導入管を流れる。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１つに記載のガス化装置であって、前記導入管が、前記熱分解部と前記改質部との間において前記チャーに向かって開口する。

本発明によれば、熱分解ガスおよびチャーを効率よく水蒸気改質することができる。

ガス化装置の構成を示す図である。比較例のガス化装置を示す図である。導入管の他の例を示す図である。ガス化装置の他の例を示す図である。ガス導入部の他の例を示す図である。

図１は、本発明の一の実施の形態に係るガス化装置１の構成を示す図である。図１では、後述の中心軸Ｊ１を含む面におけるガス化装置１の断面を示している。ガス化装置１は、外熱式ロータリーキルン（間接加熱式ロータリーキルン）であり、バイオマス等の被処理物をガス化して、燃料ガスである改質ガスを生成する装置である。改質ガスは、例えば、ガスエンジン等での発電に利用される。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。

ガス化装置１は、回転筒状部２１と、外筒部２６と、被処理物供給部３１と、ガス導入部３２と、熱分解部４と、改質部５と、制御部（図示省略）とを備える。制御部は、例えば、ＣＰＵ等を備えるコンピュータであり、ガス化装置１の全体制御を担う。回転筒状部２１は、中心軸Ｊ１を中心とする筒状であり、例えば金属または合金等により形成される（回転筒状部２１内に設けられる他の構成において同様）。典型的には、中心軸Ｊ１に垂直な回転筒状部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。図１の例では、回転筒状部２１の中心軸Ｊ１は水平または略水平である。ガス化装置１の設計によっては、中心軸Ｊ１が水平方向に対して傾斜してもよい。

回転筒状部２１において、中心軸Ｊ１に平行な方向（以下、「軸方向」という。）における一方側の端部開口は供給口２１１であり、他方側の端部開口は排出口２１２である。後述するように、回転筒状部２１の内部では、供給口２１１から排出口２１２に向かって熱分解部４および改質部５が順に設けられる。回転筒状部２１の内部において供給口２１１の近傍には、供給側環状部２３が設けられる。供給側環状部２３は、中心軸Ｊ１を中心とする周方向の全周に亘って回転筒状部２１の内周面から突出する環状部材である。回転筒状部２１の内周面からの供給側環状部２３の高さ（回転筒状部２１の内周面に垂直な方向における供給側環状部２３の内周面の高さ）は、全周に亘ってほぼ一定である。

回転筒状部２１の内部において排出口２１２の近傍には、排出側環状部２４が設けられる。排出側環状部２４は、周方向の全周に亘って回転筒状部２１の内周面から突出する環状部材である。回転筒状部２１の内周面からの排出側環状部２４の高さ（回転筒状部２１の内周面に垂直な方向における排出側環状部２４の内周面の高さ）は、排出口２１２に近づくに従って漸次小さくなる。すなわち、排出側環状部２４の内周面は、排出口２１２に近づくに従って直径が大きくなる円錐台面である。後述するチャーは、排出側環状部２４の内周面により排出口２１２へと案内される。軸方向の各位置では、排出側環状部２４の高さは全周に亘ってほぼ一定である。

回転筒状部２１の供給口２１１側の端部には、フランジ部２１３が設けられる。フランジ部２１３は、中心軸Ｊ１を中心とする円環状の板部材である。フランジ部２１３の下方には、一対のローラ２２１が設けられる。一対のローラ２２１は、図１の紙面に垂直な方向に離間する。フランジ部２１３は、一対のローラ２２１により回転可能に支持される。

また、回転筒状部２１の外周面において、排出口２１２側の端部近傍には、フランジ部２１４が設けられる。フランジ部２１３と同様に、フランジ部２１４も、中心軸Ｊ１を中心とする円環状の板部材であり、一対のローラ２２２により回転可能に支持される。ガス化装置１では、モータおよび減速機を有する回転機構２２がローラ２２１に接続されており、回転機構２２がローラ２２１を回転することにより、回転筒状部２１が中心軸Ｊ１を中心として連続的に回転する。回転筒状部２１の回転速度は、例えば一定である。回転筒状部２１を回転する構造は適宜変更されてよい。

外筒部２６は、中心軸Ｊ１を中心とする筒状であり、例えば金属または合金等により形成される。外筒部２６は、２個のフランジ部２１３，２１４の間において回転筒状部２１の周囲を囲み、回転筒状部２１の外周面との間に筒状空間２６０を形成する。中心軸Ｊ１を中心とする径方向における、回転筒状部２１と外筒部２６との間の幅、すなわち筒状空間２６０の幅は、全長に亘ってほぼ一定である。軸方向における外筒部２６の両端部には、環状壁２６１，２６２が設けられる。各環状壁２６１，２６２は、中心軸Ｊ１を中心とする円環状の部材であり、外筒部２６から回転筒状部２１に向かって突出する。環状壁２６１，２６２における回転筒状部２１側の端面は、例えば摺動部材を介して回転筒状部２１の外周面と接する。これにより、環状壁２６１，２６２と回転筒状部２１との間に、シール構造が形成される。外筒部２６は、回転しない固定体である。

外筒部２６には、流出口２６３および流入口２６４が形成される。流出口２６３は、供給口２１１側の環状壁２６１の近傍に設けられ、筒状空間２６０に接続する。流入口２６４は、排出口２１２側の環状壁２６２の近傍に設けられ、筒状空間２６０に接続する。流入口２６４には、所定の熱源流体が供給される。流入口２６４における熱源流体の温度は、例えば９００～１１００℃である。熱源流体は、筒状空間２６０を流れて、流出口２６３から排出される。筒状空間２６０を流れる熱源流体により回転筒状部２１の外周面が加熱される。なお、ガス化装置１の設計によっては、環状壁２６１，２６２の間に、もう１つの環状壁が設けられ、軸方向において筒状空間２６０が２つの空間に分割されてもよい。この場合、各空間に流入口および流出口が設けられ、熱源流体が当該空間を流れる。例えば、一方の空間は、熱分解部４に対向し、他方の空間は、改質部５に対向する。これにより、熱分解部４および改質部５を個別に加熱することが可能となる。筒状空間２６０は、３以上の空間に分割されてもよい。

被処理物供給部３１は、ホッパ３１１と、スクリューフィーダ３１２とを備える。ホッパ３１１には、被処理物が貯留される。スクリューフィーダ３１２は、回転機構３１３と、スクリュー３１４とを備える。スクリュー３１４は、ホッパ３１１の内部から回転筒状部２１の供給口２１１まで中心軸Ｊ１に沿って延びる。回転機構３１３は、モータおよび減速機を有し、スクリュー３１４を回転する。これにより、ホッパ３１１内の被処理物が供給口２１１から回転筒状部２１の内部に供給される。被処理物供給部３１による回転筒状部２１内への被処理物の供給は、連続的であっても、断続的であってもよい。スクリュー３１４のスクリュー軸３１５は中空である。スクリュー軸３１５の中空部には、後述の導入管３２１が設けられる。導入管３２１は、中心軸Ｊ１に沿って延びる。

熱分解部４は、回転筒状部２１の内部において供給口２１１側に設けられる。熱分解部４は、仕切板４１と、ガイド部４２とを備える。仕切板４１は、中心軸Ｊ１に平行な板部材であり、中心軸Ｊ１上に配置される。中心軸Ｊ１に垂直な方向における仕切板４１の両端部は、回転筒状部２１の内周面に固定される。中心軸Ｊ１に沿って見た場合における回転筒状部２１の内部空間は、仕切板４１により二等分される。仕切板４１の板厚（主面間の厚さ）は、比較的大きく、中心軸Ｊ１上に貫通孔４１１が設けられる。貫通孔４１１内には、既述の導入管３２１が挿入される。

ガイド部４２は、複数の線状突起４２１を備える。一部の線状突起４２１は、仕切板４１の一方の主面から突出し、残りの線状突起４２１は、仕切板４１の他方の主面から突出する。仕切板４１の各主面に設けられる線状突起４２１は、互いに平行である。図１の例では、全ての線状突起４２１が、軸方向に対して傾斜した同一方向に延びる。図１では、実線で示す仕切板４１を中心軸Ｊ１を中心として１８０度回転させた場合に、手前側に配置される線状突起４２１を二点鎖線で示している。二点鎖線の線状突起４２１の傾斜方向は、実線の線状突起４２１の傾斜方向と逆向き（中心軸Ｊ１に対して反転した方向）となる。

仕切板４１は、回転筒状部２１の回転に伴って、中心軸Ｊ１を中心として回転する。仕切板４１の回転において、仕切板４１の一方の主面の向きが上方から下方に切り替わる際に、当該主面上の被処理物（後述のチャーを含む。）が線状突起４２１により供給口２１１側へと送られる。当該被処理物は、回転筒状部２１の下端部において供給側環状部２３と衝突し、仕切板４１の近傍に留まる。また、仕切板４１の他方の主面の向きが上方から下方に切り替わる際に、当該主面上の被処理物が線状突起４２１により供給口２１１とは反対側へと送られる。後述するように、仕切板４１と改質部５との間の空間にはチャーが滞留しており、当該被処理物は、仕切板４１の近傍に留まりやすくなる。以上のように、ガイド部４２では、回転筒状部２１の一の回転角度範囲において被処理物が供給口２１１側に向かって送られ、回転筒状部２１の他の回転角度範囲において被処理物が供給口２１１とは反対側に向かって送られる。その結果、軸方向における仕切板４１の両端部近傍の間で被処理物が往復（循環）しつつ、熱分解部４において被処理物が滞留する。

既述のように、筒状空間２６０を流れる熱源流体により回転筒状部２１は加熱されている。熱分解部４では、被処理物を、例えば４００℃以上の温度（好ましくは、７００℃以下）で加熱することにより、熱分解が発生し、熱分解ガスおよびチャーが生成される。図示省略の誘引ファン等により排出口２１２は減圧されており、熱分解ガスは、排出口２１２に向かって流れる。熱分解ガスは、タールの蒸気（常温で液体となる。）および粉体のチャー等を含んでもよい。熱分解ガスに含まれないチャー（例えば、上記粉体のチャーよりも大きいチャー）は、熱分解部４にて滞留する。被処理物供給部３１から被処理物が供給されることにより、熱分解部４にて滞留するチャーの一部は、改質部５側（排出口２１２側）へと押し出される。以下の説明では、単に「チャー」という場合は、熱分解ガスに含まれないチャーを意味するものとする。なお、被処理物に不燃物が含まれる場合には、当該不燃物もチャーと共に移動する。

既述のように、改質部５は、回転筒状部２１の内部において熱分解部４と排出口２１２との間に設けられる。改質部５は、例えば熱分解部４と同様の構造を有し、仕切板５１と、ガイド部５２とを備える。ガイド部５２は、複数の線状突起５２１を備える。一部の線状突起５２１は、仕切板５１の一方の主面から突出し、残りの線状突起５２１は、仕切板５１の他方の主面から突出する。仕切板５１の回転において、仕切板５１の一方の主面の向きが上方から下方に切り替わる際に、当該主面上のチャーが線状突起５２１により熱分解部４側へと送られる。仕切板５１の他方の主面の向きが上方から下方に切り替わる際に、当該主面上のチャーが線状突起５２１により熱分解部４とは反対側へと送られる。このとき、回転筒状部２１の下端部において排出側環状部２４が堰となることにより、排出側環状部２４と改質部５との間の空間においてある程度の量のチャーが滞留する（貯留される）。

以上のように、ガイド部５２では、回転筒状部２１の一の回転角度範囲においてチャーが熱分解部４側に向かって送られ、回転筒状部２１の他の回転角度範囲においてチャーが熱分解部４とは反対側に向かって送られる。その結果、軸方向における仕切板５１の両端部近傍の間でチャーが往復（循環）しつつ、改質部５においてチャーが滞留する。実際には、熱分解部４で生成されたチャーが改質部５に順次供給されるため、余剰のチャーは、排出側環状部２４を超えて排出口２１２から排出される。なお、仕切板５１の排出口２１２側の端部において、回転筒状部２１の回転に伴って、チャーを仕切板５１の主面上に取り入れる構造が設けられてもよい（仕切板５１の熱分解部４側の端部、並びに、仕切板４１において同様）。

ガス導入部３２は、導入管３２１と、混合ガス供給部３２６とを備える。既述のように、導入管３２１は、スクリュー軸３１５の中空部、および、仕切板４１の貫通孔４１１を貫通する。混合ガス供給部３２６は、回転筒状部２１の外部において導入管３２１の一端に接続される。回転筒状部２１の内部において改質部５の近傍に配置される導入管３２１の他端には、下方に向かって屈曲する屈曲部が設けられる。屈曲部の先端には、噴出口３２２が設けられる。例えば、噴出口３２２は、熱分解部４と改質部５との間に滞留するチャー内に位置する。すなわち、導入管３２１が、熱分解部４と改質部５との間においてチャーに向かって開口する。導入管３２１では、屈曲部が省略され、噴出口が改質部５に向かって開口してもよい。

ガス導入部３２では、混合ガス供給部３２６が、酸素含有ガスおよび水蒸気を含む混合ガスを導入管３２１に供給することにより、導入管３２１の噴出口３２２から混合ガスが噴出される。ガス導入部３２は、導入管３２１を用いて酸素含有ガスを回転筒状部２１の内部に導入する酸素導入部であり、水蒸気を回転筒状部２１の内部に導入する水蒸気導入部でもある。酸素含有ガスは、例えば空気または酸素富化空気であり、本実施の形態では、予熱された高温の空気である。混合ガスの温度は、例えば２００～３００℃である。混合ガスは、噴出口３２２からチャー内に噴出される。改質部５では、排出口２１２に向かって流れる熱分解ガスと、混合ガスおよびチャーとが混合（攪拌）される。これにより、熱分解ガスに含まれる可燃性のガスや、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。）。また、チャーも部分燃焼する。なお、酸素含有ガスの加熱および水蒸気の生成には、ガス化装置１で生成される改質ガスや、改質ガスを利用するガスエンジンの排ガス等の熱が用いられてよい。

熱分解ガスおよびチャーの部分燃焼により、改質部５を流れる熱分解ガス、および、仕切板５１の周囲のチャーが高温となっている。また、混合ガスには、水蒸気が含まれる。その結果、熱分解ガスに含まれる炭化水素ガス等が、水蒸気改質反応により、水素（Ｈ_２）や一酸化炭素（ＣＯ）等のガスに転換される（すなわち、水蒸気改質される）。熱分解ガスに含まれるタールおよび粉体のチャー、並びに、仕切板５１の周囲のチャーも、水蒸気改質される。なお、仕切板５１の周囲に、十分な量のチャーが存在している場合には、改質部５を流れる熱分解ガスの一部のタール、および、粉体のチャーが、仕切板５１の周囲のチャーの細孔等に捕集（トラップ）される。

以上のように、熱分解部４から熱分解ガスおよびチャーが送られる改質部５では、熱分解ガスの部分燃焼を伴って熱分解ガスおよびチャーを水蒸気改質することにより、改質ガスが生成される。改質部５におけるチャーおよび熱分解ガスの温度は、例えば７００℃以上であり、好ましくは８００℃以上であり、より好ましくは９００℃以上である。当該温度は、例えば１１００℃以下である。改質ガスは、排出口２１２を介して回転筒状部２１から排出される。

排出口２１２には、分離部３３が接続される。分離部３３は、鉛直方向に延びる管である。分離部３３では、改質ガスは上方に向かって流れ、例えば、ボイラ等を通過した後、ガスエンジン等に供給される。また、排出口２１２から排出された余剰のチャーは、分離部３３において下方に向かって落下し、回収される。分離部３３の下部は、チャー回収部である。なお、チャー回収部では、不燃物等、チャー以外の物質も回収される。

図２は、比較例のガス化装置８を示す図である。比較例のガス化装置８では、熱分解部４を貫通する導入管３２１に代えて、排出口２１２および改質部５を貫通する導入管８１が設けられる。導入管８１は、中心軸Ｊ１上に配置され、導入管８１の先端（噴出口８１１）は、熱分解部４と改質部５との間に配置される。混合ガス供給部３２６が、混合ガスを導入管８１に供給することにより、噴出口８１１から混合ガスが噴出される。

比較例のガス化装置８では、改質部５側から熱分解部４に向かって混合ガスが噴出されるため、熱分解ガスの部分燃焼が主として熱分解部４において生じやすくなる。この場合、熱分解ガスの部分燃焼により生じた熱が熱分解部４の不必要な（過度な）昇温に用いられてしまう。換言すると、改質部５において熱分解ガスおよびチャーを効率よく水蒸気改質することができなくなる。また、混合ガスおよび熱分解ガスが供給口２１１からホッパ３１１に向かって逆流する可能性もある。さらに、混合ガスの温度は、改質部５における熱分解ガスおよびチャーの温度に比べて低いため、導入管８１を流れる混合ガスにより改質部５の温度が低下してしまう。これによっても、改質部５における熱分解ガスおよびチャーの水蒸気改質の効率が低下する。

また、図１の導入管３２１の噴出口３２２を、回転筒状部２１の供給口２１１と熱分解部４との間に配置した他の比較例のガス化装置を想定した場合、当該他の比較例のガス化装置では、導入管を流れる混合ガスによる改質部５の温度低下は抑制可能である。しかしながら、この場合、熱分解ガスの部分燃焼が熱分解部４において生じるため、部分燃焼により生じた熱が熱分解部４の不必要な昇温に用いられてしまう。その結果、改質部５において熱分解ガスおよびチャーを効率よく水蒸気改質することができなくなる。

これに対し、図１のガス化装置１では、熱分解部４を貫通するとともに、熱分解部４と改質部５との間において開口する導入管３２１が設けられる。これにより、熱分解ガスの部分燃焼をより確実に改質部５近傍（改質部５を含む。）において生じさせることができる。また、導入管３２１は熱分解部４を貫通し、改質部５を貫通しないため、改質部５の温度低下を防止することができる。その結果、改質部５において、触媒を用いることなく、熱分解ガスおよびチャーを効率よく水蒸気改質することができる。また、混合ガスおよび熱分解ガスが供給口２１１からホッパ３１１に向かって逆流することも防止または抑制することができる。なお、熱分解部４における熱分解ガスおよびチャーの生成では、改質部５ほどの高い温度は必要ではないため、導入管３２１を流れる混合ガスによる熱分解部４の温度低下は問題とはならない。

また、ガス化装置１の改質部５では、軸方向における仕切板５１の両端部近傍の間でチャーを往復させつつ、チャーの水蒸気改質が行われる。これにより、ガス化装置１における被処理物のガス化率を向上することが可能となる。

図３は、導入管の他の例を示す図であり、中心軸Ｊ１を含む面における導入管３２１ａの断面を示している。導入管３２１ａの先端には、周方向に配列される複数の噴出口３２３が設けられる。図１の導入管３２１と同様に、導入管３２１ａは熱分解部４を貫通し、その先端は、熱分解部４と改質部５との間に配置される。導入管３２１ａは、熱分解部４と改質部５との間において回転筒状部２１の内周面に向かって開口する。これにより、混合ガスを適切に拡散させることができ、回転筒状部２１の内周面上に存在するチャーを効率よく燃焼させることができる。また、混合ガスと熱分解ガスおよびチャーとを適切に混合して、熱分解ガスおよびチャーを効率よく水蒸気改質することができる。導入管３２１ａの先端が、複数の分岐路に分岐することにより、導入管３２１ａ（複数の分岐路）が回転筒状部２１の内周面に向かって開口してもよい。また、導入管３２１ａにおいて下方に向かって開口する噴出口３２３のみが設けられ、熱分解部４と改質部５との間に存在するチャーに向かって混合ガスが噴出されてもよい。

図４は、ガス化装置１の他の例を示す図である。図４のガス化装置１では、図１のガス化装置１に対して、温度測定部６１が追加される。また、制御部１０をブロックにて示している。他の構成は、図１のガス化装置１と同様であり、同じ構成に同じ符号を付す。

温度測定部６１は、熱電対６１１と、温度算出部６１２とを備える。図４に示すように、熱電対６１１は、排出口２１２を介して回転筒状部２１の内部に挿入され、熱電対６１１の測温接点は、改質部５の排出口２１２側の端部近傍に配置される。熱電対６１１は、温度算出部６１２に電気的に接続される。温度算出部６１２では、改質部５の温度の測定値が取得され、制御部１０に出力される。

制御部１０では、改質部５の温度に基づいて混合ガス供給部３２６による混合ガスの導入量が調整される。混合ガスの導入量の調整は、酸素含有ガスの導入量の調整でもある。例えば、改質部５の温度が所定値よりも低い場合には、混合ガスの導入量が大きくされ、熱分解ガスの燃焼量が増加する。また、改質部５の温度が所定値よりも高い場合には、混合ガスの導入量が小さくされ、熱分解ガスの燃焼量が減少する。その結果、改質部５の温度を安定させることができ、ガス化装置１における改質ガスの生成量も安定させることができる。

温度測定部６１では、改質部５の温度が測定可能であるならば、他の構成が採用されてもよい。例えば、熱電対６１１が回転筒状部２１の側壁部に埋め込まれてもよい。また、図４中に破線で示すように、赤外線サーモグラフィカメラ６１１ａが設けられ、排出口２１２を介して改質部５を撮像することにより、改質部５の温度が取得されてもよい。後述するように、酸素導入部と水蒸気導入部とが個別に設けられてよく、この場合、制御部１０では、改質部５の温度に基づいて、少なくとも酸素導入部による酸素含有ガスの導入量が調整される。

上記ガス化装置１では様々な変形が可能である。

熱分解部４および改質部５の構造は、適宜変更されてよい。例えば、回転筒状部２１の内周面上に複数の攪拌羽根を設ける等、仕切板４１，５１を用いない構造が採用されてもよい。

ガス導入部３２では、酸素含有ガスと水蒸気とが個別の導入管を介して回転筒状部２１の内部に導入されてもよい。図５の例では、導入管３２１に酸素含有ガス供給部３２７が接続され、熱分解部４と改質部５との間（改質部５の熱分解部４側の端部近傍）に酸素含有ガスが噴出される。酸素含有ガス供給部３２７および導入管３２１は、酸素含有ガスを回転筒状部２１の内部に導入する酸素導入部である。また、中空のスクリュー軸３１５の内周面と導入管３２１の外周面との間に、中心軸Ｊ１に沿って延びる水蒸気供給路３２９が設けられる。水蒸気供給路３２９には、水蒸気供給部３２８が接続される。スクリュー軸３１５の先端は、回転筒状部２１の内部における供給口２１１の近傍にて開口する。これにより、水蒸気供給部３２８から水蒸気供給路３２９に供給される水蒸気が、回転筒状部２１の内部において熱分解部４に向けて噴出される。水蒸気供給部３２８および水蒸気供給路３２９は、水蒸気を回転筒状部２１の内部に導入する水蒸気導入部である。

図５の例では、水蒸気は、熱分解部４で生成された熱分解ガスと共に改質部５へと送られ、改質部５において、熱分解ガスの部分燃焼を伴って熱分解ガスおよびチャーが水蒸気改質される。水蒸気供給路３２９の噴出口は、改質部５の内部、または、改質部５と供給口２１１との間における任意の位置に配置されてよい。一方、ガス化装置１の構造を簡素化するという観点では、上記ガス導入部３２のように、酸素含有ガスおよび水蒸気の双方が導入管３２１を流れることが好ましい。

上記実施の形態では、熱分解部４および改質部５の双方において、筒状空間２６０を流れる熱源流体による間接加熱が行われるが、熱分解ガスの部分燃焼の熱を利用する改質部５では、熱源流体による間接加熱が省略されてもよい。また、ガス化装置１を含むシステムでは、例えば、分離部３３において回収されたチャーを燃焼することにより得られる熱を、熱分解部４における被処理物の間接加熱に利用することにより、エネルギー効率を高くすることが可能であるが、システムの設計によっては、被処理物の加熱が、電気等により行われてもよい。

ガス化装置１により得られる改質ガスは、ガスエンジン以外に、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。

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。

１ガス化装置
４熱分解部
５改質部
１０制御部
２１回転筒状部
３２ガス導入部
６１温度測定部
２１１供給口
２１２排出口
３２１，３２１ａ導入管
３２７酸素含有ガス供給部
Ｊ１中心軸

Claims

被処理物をガス化するガス化装置であって、
中心軸を中心とする筒状であり、前記中心軸に平行な方向における一方側の端部に供給口が設けられ、他方側の端部に排出口が設けられ、前記中心軸を中心として回転する回転筒状部と、
前記回転筒状部の内部において前記供給口側に設けられ、前記供給口から供給される被処理物の加熱により、熱分解ガスおよびチャーを生成する熱分解部と、
前記回転筒状部の内部において前記熱分解部と前記排出口との間に設けられ、前記熱分解ガスの部分燃焼を伴って前記熱分解ガスおよび前記チャーを水蒸気改質することにより、改質ガスを生成する改質部と、
前記回転筒状部の内部において前記熱分解部を貫通するとともに、前記熱分解部と前記改質部との間において開口する導入管を有し、前記導入管を用いて酸素含有ガスを前記回転筒状部の内部に導入する酸素導入部と、
前記改質部の温度を測定する温度測定部と、
前記改質部の温度に基づいて、前記酸素導入部による前記酸素含有ガスの導入量を調整する制御部と、
を備え、
前記熱分解部および前記改質部の双方、または、前記熱分解部において外熱式による間接加熱が行われることを特徴とするガス化装置。
請求項１に記載のガス化装置であって、
前記回転筒状部の周囲を囲み、前記回転筒状部の外周面との間に筒状空間を形成する外筒部をさらに備え、
前記筒状空間を流れる熱源流体により、前記熱分解部および前記改質部の双方、または、前記熱分解部において外熱式による間接加熱が行われることを特徴とするガス化装置。
請求項１または２に記載のガス化装置であって、
前記酸素含有ガスおよび水蒸気の双方が前記導入管を流れることを特徴とするガス化装置。
請求項１ないし３のいずれか１つに記載のガス化装置であって、
前記導入管が、前記熱分解部と前記改質部との間において前記チャーに向かって開口することを特徴とするガス化装置。