JP2003253273A - 固形燃料や有機物のガス化方法及びその装置 - Google Patents
固形燃料や有機物のガス化方法及びその装置Info
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Landscapes
- Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 発生するガス中に窒素ガスが少なくて燃焼エ
ネルギーが高く、しかも、原料の有する炭素分の殆どを
ガス化することが可能で、かつ発生する灰の処理も容易
な固形燃料や有機物のガス化方法及びその装置を提供す
る。 【解決手段】 耐熱材料で構成され下り勾配で回転駆動
可能に配置された円筒状のキルン本体１５と、原料投入
手段１３を備えた入口側フード２０と、処理後の灰の排
出口３３及び発生するガスを排出する排気口３０を備え
た出口側フード２１とを有するロータリーキルン１２
に、低圧高温過熱蒸気を蒸気配管３５によって供給し、
キルン本体１５内に投入された固形燃料及び／又は有機
物を主体とする原料に水性ガス化反応を起こさせて燃料
ガスを得る方法及びその装置。
ネルギーが高く、しかも、原料の有する炭素分の殆どを
ガス化することが可能で、かつ発生する灰の処理も容易
な固形燃料や有機物のガス化方法及びその装置を提供す
る。 【解決手段】 耐熱材料で構成され下り勾配で回転駆動
可能に配置された円筒状のキルン本体１５と、原料投入
手段１３を備えた入口側フード２０と、処理後の灰の排
出口３３及び発生するガスを排出する排気口３０を備え
た出口側フード２１とを有するロータリーキルン１２
に、低圧高温過熱蒸気を蒸気配管３５によって供給し、
キルン本体１５内に投入された固形燃料及び／又は有機
物を主体とする原料に水性ガス化反応を起こさせて燃料
ガスを得る方法及びその装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭等の固形燃料や
有機物からなる原料をロータリーキルン中で高温の過熱
水蒸気に曝して、ガス化する固形燃料や有機物のガス化
方法及びその装置に関する。
有機物からなる原料をロータリーキルン中で高温の過熱
水蒸気に曝して、ガス化する固形燃料や有機物のガス化
方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の固形燃料等のガス化装置は、燃焼
炉の中に原料を入れると共に空気を入れ、その一部を自
燃させて原料を高温度にし、更に水蒸気を入れて炭素と
水蒸気との水性ガス化反応を起こさせてガス化してい
た。
炉の中に原料を入れると共に空気を入れ、その一部を自
燃させて原料を高温度にし、更に水蒸気を入れて炭素と
水蒸気との水性ガス化反応を起こさせてガス化してい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、原料の
一部を燃焼させる場合に空気を使用するので、発生した
ガス中に多量に窒素が残り、ガスの全体的なカロリーが
下がると共に、残った窒素が起因して燃焼時にＮＯｘが
発生する原因となっていた。更には、炉の構造も単純で
あるので、原料に対して水性ガス化反応が、完全に行わ
れ難いので、灰の中に未ガス化の炭等が混ざり、このた
め、灰の排出構造も複雑となっていた。本発明はかかる
事情に鑑みてなされたもので、発生するガス中に窒素ガ
スが少なくて燃焼エネルギーが高く、しかも、原料の有
する炭素分の殆どをガス化することが可能で、かつ発生
する灰の処理も容易な固形燃料や有機物のガス化方法及
びその装置を提供することを目的とする。
一部を燃焼させる場合に空気を使用するので、発生した
ガス中に多量に窒素が残り、ガスの全体的なカロリーが
下がると共に、残った窒素が起因して燃焼時にＮＯｘが
発生する原因となっていた。更には、炉の構造も単純で
あるので、原料に対して水性ガス化反応が、完全に行わ
れ難いので、灰の中に未ガス化の炭等が混ざり、このた
め、灰の排出構造も複雑となっていた。本発明はかかる
事情に鑑みてなされたもので、発生するガス中に窒素ガ
スが少なくて燃焼エネルギーが高く、しかも、原料の有
する炭素分の殆どをガス化することが可能で、かつ発生
する灰の処理も容易な固形燃料や有機物のガス化方法及
びその装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う第１の発
明に係る固形燃料や有機物のガス化方法は、固形燃料及
び／又は有機物を主体とする原料を、６００℃以上（な
お、より好ましくは８００℃以上）の低圧高温過熱蒸気
が供給されているロータリーキルンに入れて、水性ガス
化反応を起こさせて燃料ガスを得ている。原料の一部を
空気を用いて燃焼させないので、発生するガスに窒素を
積極的に含まない。なお、有機物に窒素を含む場合に
は、これが分解して窒素ガスとなる。そして、原料をロ
ータリーキルンに入れて処理するので、原料が攪拌され
ながら下流側に移行し、ロータリーキルンのキルン本体
の傾斜角度を調整することによってより完全に水性ガス
化反応を起こすように、原料のキルン本体への滞留時間
を調整できる。なお、水性ガス化反応とは以下の式で表
される反応をいう（以下の文章においても同じ）。 Ｃ＋Ｈ2 Ｏ → ＣＯ ＋ Ｈ2
明に係る固形燃料や有機物のガス化方法は、固形燃料及
び／又は有機物を主体とする原料を、６００℃以上（な
お、より好ましくは８００℃以上）の低圧高温過熱蒸気
が供給されているロータリーキルンに入れて、水性ガス
化反応を起こさせて燃料ガスを得ている。原料の一部を
空気を用いて燃焼させないので、発生するガスに窒素を
積極的に含まない。なお、有機物に窒素を含む場合に
は、これが分解して窒素ガスとなる。そして、原料をロ
ータリーキルンに入れて処理するので、原料が攪拌され
ながら下流側に移行し、ロータリーキルンのキルン本体
の傾斜角度を調整することによってより完全に水性ガス
化反応を起こすように、原料のキルン本体への滞留時間
を調整できる。なお、水性ガス化反応とは以下の式で表
される反応をいう（以下の文章においても同じ）。 Ｃ＋Ｈ2 Ｏ → ＣＯ ＋ Ｈ2
【０００５】また、第２の発明に係る固形燃料や有機物
のガス化方法は、第１の発明に係る固形燃料や有機物の
ガス化方法において、前記原料はその主体が粒径１〜２
０ｍｍの範囲にある。原料の粒径が小さいので、積極的
に過熱水蒸気によって加熱され、水性ガス化反応が促進
される。第３の発明に係る固形燃料や有機物のガス化方
法は、第１、第２の発明に係る固形燃料や有機物のガス
化方法において、前記原料は水分が無いか又は少ない有
機物であって、前記ロータリーキルンの上流側で前記有
機物の熱分解を行い、その下流側で水性ガス化反応を起
こさせる。ロータリーキルンであるから、原料は順次上
流側から下流側に流れて行き、有機物の場合には最初に
熱分解が行われ、次に水性ガス化反応を起こさせること
ができる。
のガス化方法は、第１の発明に係る固形燃料や有機物の
ガス化方法において、前記原料はその主体が粒径１〜２
０ｍｍの範囲にある。原料の粒径が小さいので、積極的
に過熱水蒸気によって加熱され、水性ガス化反応が促進
される。第３の発明に係る固形燃料や有機物のガス化方
法は、第１、第２の発明に係る固形燃料や有機物のガス
化方法において、前記原料は水分が無いか又は少ない有
機物であって、前記ロータリーキルンの上流側で前記有
機物の熱分解を行い、その下流側で水性ガス化反応を起
こさせる。ロータリーキルンであるから、原料は順次上
流側から下流側に流れて行き、有機物の場合には最初に
熱分解が行われ、次に水性ガス化反応を起こさせること
ができる。
【０００６】第４の発明に係る固形燃料や有機物のガス
化方法は、第３の発明に係る固形燃料や有機物のガス化
方法において、前記有機物は予め脱水及び／又は乾燥処
理が行われている。これによって、ロータリーキルンへ
の投入が容易になると共に、ロータリーキルンでの熱消
費が減少する。第５の発明に係る固形燃料や有機物のガ
ス化方法は、第１〜第４の発明に係る固形燃料や有機物
のガス化方法において、前記ロータリーキルンのキルン
本体は耐熱材料が使用され、前記キルン本体の両側を除
く部分は、外部加熱されている。これによって、過熱水
蒸気の供給量を抑制することができる。なお、この場
合、キルン本体は高温になるので、これに耐える材料
（例えば、特殊ステンレス鋼、インコネル、ハステロ
イ、セラミックス、及びこれらの複合物）を使用する。
化方法は、第３の発明に係る固形燃料や有機物のガス化
方法において、前記有機物は予め脱水及び／又は乾燥処
理が行われている。これによって、ロータリーキルンへ
の投入が容易になると共に、ロータリーキルンでの熱消
費が減少する。第５の発明に係る固形燃料や有機物のガ
ス化方法は、第１〜第４の発明に係る固形燃料や有機物
のガス化方法において、前記ロータリーキルンのキルン
本体は耐熱材料が使用され、前記キルン本体の両側を除
く部分は、外部加熱されている。これによって、過熱水
蒸気の供給量を抑制することができる。なお、この場
合、キルン本体は高温になるので、これに耐える材料
（例えば、特殊ステンレス鋼、インコネル、ハステロ
イ、セラミックス、及びこれらの複合物）を使用する。
【０００７】第６の発明に係る固形燃料や有機物のガス
化装置は、第１の発明に係る固形燃料や有機物のガス化
方法に使用する装置であって、耐熱材料で構成され上流
側から下流側に下り勾配で回転可能に配置された円筒状
のキルン本体と、該キルン本体を駆動する回転駆動源
と、原料投入手段を備えた入口側フードと、処理後の灰
の排出口及び発生するガスを排出する排気口を備えた出
口側フードと、前記入口側フード又は前記出口側フード
を貫通して設けられ前記キルン本体に６００℃以上（な
お、より好ましくは８００℃以上）の低圧高温過熱蒸気
を供給する蒸気配管とを有する。また、第７の発明に係
る固形燃料や有機物のガス化装置は、第６の発明に係る
固形燃料や有機物のガス化装置において、前記キルン本
体には、その両側部を除く部分を外側から加熱する外部
加熱帯が設けられている。これによって、内部に供給す
る過熱水蒸気の量を下げることができ、より短時間で水
性ガス化反応を成しえる。
化装置は、第１の発明に係る固形燃料や有機物のガス化
方法に使用する装置であって、耐熱材料で構成され上流
側から下流側に下り勾配で回転可能に配置された円筒状
のキルン本体と、該キルン本体を駆動する回転駆動源
と、原料投入手段を備えた入口側フードと、処理後の灰
の排出口及び発生するガスを排出する排気口を備えた出
口側フードと、前記入口側フード又は前記出口側フード
を貫通して設けられ前記キルン本体に６００℃以上（な
お、より好ましくは８００℃以上）の低圧高温過熱蒸気
を供給する蒸気配管とを有する。また、第７の発明に係
る固形燃料や有機物のガス化装置は、第６の発明に係る
固形燃料や有機物のガス化装置において、前記キルン本
体には、その両側部を除く部分を外側から加熱する外部
加熱帯が設けられている。これによって、内部に供給す
る過熱水蒸気の量を下げることができ、より短時間で水
性ガス化反応を成しえる。
【０００８】
【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに、図１は本発明の第１の実施
の形態に係る固形燃料や有機物のガス化装置の側面図、
図２は本発明の第２の実施の形態に係る固形燃料や有機
物のガス化装置の側面図である。
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに、図１は本発明の第１の実施
の形態に係る固形燃料や有機物のガス化装置の側面図、
図２は本発明の第２の実施の形態に係る固形燃料や有機
物のガス化装置の側面図である。
【０００９】図１に示すように、本発明の第１の実施の
形態に係る固形燃料や有機物のガス化装置１０は、架台
１１上に設けられたロータリーキルン１２と、ロータリ
ーキルン１２に原料を徐々に供給する原料投入手段１３
と、ロータリーキルン１２内に約９００℃の過熱水蒸気
を供給する蒸気供給手段１４とを有している。以下、こ
れらについて詳しく説明する。ロータリーキルン１２
は、耐熱材料で構成され上流側から下流側に下り勾配で
回転可能に配置された円筒状のキルン本体１５を有して
いる。キルン本体１５は前後にタイヤ１５ａ、１５ｂを
備え、タイヤ１５ａ、１５ｂに当接し、それぞれ左右配
置されたローラ１７、１８を介して、傾斜架台１６上に
配置されている。傾斜架台１６は補助架台１９上に傾斜
可能に配置され、これによって、キルン本体１５が下り
勾配に０．１〜３度の範囲で調整可能となっている。キ
ルン本体１５の上流側に設けられ、キルン本体１５を下
り傾斜に傾ける図示しないジャッキ等からなる傾斜手段
１９ａは手動であってもよいし、モータ等を用いた自動
であってもよい。なお、１９ｂはキルン本体１５の下流
側の両側に設けられて、傾斜架台１６を補助架台１９に
回動可能に取付ける軸受を示す。
形態に係る固形燃料や有機物のガス化装置１０は、架台
１１上に設けられたロータリーキルン１２と、ロータリ
ーキルン１２に原料を徐々に供給する原料投入手段１３
と、ロータリーキルン１２内に約９００℃の過熱水蒸気
を供給する蒸気供給手段１４とを有している。以下、こ
れらについて詳しく説明する。ロータリーキルン１２
は、耐熱材料で構成され上流側から下流側に下り勾配で
回転可能に配置された円筒状のキルン本体１５を有して
いる。キルン本体１５は前後にタイヤ１５ａ、１５ｂを
備え、タイヤ１５ａ、１５ｂに当接し、それぞれ左右配
置されたローラ１７、１８を介して、傾斜架台１６上に
配置されている。傾斜架台１６は補助架台１９上に傾斜
可能に配置され、これによって、キルン本体１５が下り
勾配に０．１〜３度の範囲で調整可能となっている。キ
ルン本体１５の上流側に設けられ、キルン本体１５を下
り傾斜に傾ける図示しないジャッキ等からなる傾斜手段
１９ａは手動であってもよいし、モータ等を用いた自動
であってもよい。なお、１９ｂはキルン本体１５の下流
側の両側に設けられて、傾斜架台１６を補助架台１９に
回動可能に取付ける軸受を示す。
【００１０】キルン本体１５の全長は直径（この実施の
形態では１〜２ｍ）の４〜１０倍程度となって比較的長
く、外側は十分に強度を有する耐熱材料（例えば、耐熱
鋼、ステンレス、インコネル等）からなって、両側部分
を除く内側は耐火物や耐熱セラミックでコーティングさ
れている。なお、耐火物や耐火セラミックを省略し、全
体を耐熱金属で構成することもできる。対となるローラ
１７、１８の何れか一方又は双方にはモータによって回
転駆動する図示しない回転駆動源が設けられ、合計４の
ローラ１７、１８の上に搭載されているキルン本体１５
を例えば０．１〜２０ｒｐｍで回転できる構造となって
いる。なお、キルン本体１５の周囲に外歯車を取付け、
この外歯車に噛合するピニオンを出力軸に取付けた減速
電動機によってキルン本体１５を回転駆動することもで
き、キルン本体１５の外側にスプロケットを取付け、こ
れに噛合するチェーンを介して減速電動機の出力軸に取
付けたスプロケットによって駆動することもできる。キ
ルン本体１５は筒状となって、その上流側には入口側フ
ード２０が、下流側には出口側フード２１がそれぞれ設
けられている。この入口側フード２０及び出口側フード
２１は耐熱金属（例えば、ステンレス）からなってお
り、外部が耐火物で保温されているか、又は内側に耐火
材が充填又は内張りされている。そして、キルン本体１
５は回転するが、入口側フード２０及び出口側フード２
１は架台１１に支持部材２２、２３をそれぞれ介して固
定状態となっているので、その摺動部分にはグランドパ
ッキン等のシール材が設けられて、出来る限り蒸気やガ
スがキルン本体１５から外部に漏れないように工夫され
ている。また、キルン本体１５のタイヤ１５ａ、１５ｂ
を除く外側部分は断熱材によって覆われているのが好ま
しい。
形態では１〜２ｍ）の４〜１０倍程度となって比較的長
く、外側は十分に強度を有する耐熱材料（例えば、耐熱
鋼、ステンレス、インコネル等）からなって、両側部分
を除く内側は耐火物や耐熱セラミックでコーティングさ
れている。なお、耐火物や耐火セラミックを省略し、全
体を耐熱金属で構成することもできる。対となるローラ
１７、１８の何れか一方又は双方にはモータによって回
転駆動する図示しない回転駆動源が設けられ、合計４の
ローラ１７、１８の上に搭載されているキルン本体１５
を例えば０．１〜２０ｒｐｍで回転できる構造となって
いる。なお、キルン本体１５の周囲に外歯車を取付け、
この外歯車に噛合するピニオンを出力軸に取付けた減速
電動機によってキルン本体１５を回転駆動することもで
き、キルン本体１５の外側にスプロケットを取付け、こ
れに噛合するチェーンを介して減速電動機の出力軸に取
付けたスプロケットによって駆動することもできる。キ
ルン本体１５は筒状となって、その上流側には入口側フ
ード２０が、下流側には出口側フード２１がそれぞれ設
けられている。この入口側フード２０及び出口側フード
２１は耐熱金属（例えば、ステンレス）からなってお
り、外部が耐火物で保温されているか、又は内側に耐火
材が充填又は内張りされている。そして、キルン本体１
５は回転するが、入口側フード２０及び出口側フード２
１は架台１１に支持部材２２、２３をそれぞれ介して固
定状態となっているので、その摺動部分にはグランドパ
ッキン等のシール材が設けられて、出来る限り蒸気やガ
スがキルン本体１５から外部に漏れないように工夫され
ている。また、キルン本体１５のタイヤ１５ａ、１５ｂ
を除く外側部分は断熱材によって覆われているのが好ま
しい。
【００１１】入口側フード２０には、原料投入手段１３
が設けられている。この原料投入手段１３は、原料を溜
めるホッパー２４と、ホッパー２４内の原料を徐々に排
出する水平配置された第１、第２のスクリューコンベア
２５、２６とを有している。ホッパー２４内には竪型の
スクリューコンベア２７が設けられ、第１のスクリュー
コンベア２５の原料投入口２８に原料を落とし込み、第
１のスクリューコンベア２５は第２のスクリューコンベ
ア２６の原料投入口２９に原料を徐々に投入している。
なお、第１のスクリューコンベア２５を省略し、ホッパ
ー２４から直接第２のスクリューコンベア２６に原料を
投入し、第２のスクリューコンベア２６にてキルン本体
１５内に原料を投入することもできる（図２参照）。一
方、出口側フード２１には、上部に製造された水性ガス
を外部に排出するガス出口（排気口）３０が設けられ、
フランジ結合３１によって接続されるガス管３２に水性
ガスを送っている。また、出口側フード２１の底部には
残滓の排出口３３が設けられて、ロータリーバルブ３４
（又はダンパー）を介して外部に残滓（主として、灰）
を排出できるようになっている。３４ａは残滓を入れる
容器である。
が設けられている。この原料投入手段１３は、原料を溜
めるホッパー２４と、ホッパー２４内の原料を徐々に排
出する水平配置された第１、第２のスクリューコンベア
２５、２６とを有している。ホッパー２４内には竪型の
スクリューコンベア２７が設けられ、第１のスクリュー
コンベア２５の原料投入口２８に原料を落とし込み、第
１のスクリューコンベア２５は第２のスクリューコンベ
ア２６の原料投入口２９に原料を徐々に投入している。
なお、第１のスクリューコンベア２５を省略し、ホッパ
ー２４から直接第２のスクリューコンベア２６に原料を
投入し、第２のスクリューコンベア２６にてキルン本体
１５内に原料を投入することもできる（図２参照）。一
方、出口側フード２１には、上部に製造された水性ガス
を外部に排出するガス出口（排気口）３０が設けられ、
フランジ結合３１によって接続されるガス管３２に水性
ガスを送っている。また、出口側フード２１の底部には
残滓の排出口３３が設けられて、ロータリーバルブ３４
（又はダンパー）を介して外部に残滓（主として、灰）
を排出できるようになっている。３４ａは残滓を入れる
容器である。
【００１２】更に、出口側フード２１にはキルン本体１
５内に低圧高温の過熱蒸気を供給する蒸気配管３５が貫
通配置されている。蒸気配管３５がキルン本体１５内に
入ったところで、周囲に図示しない多数の蒸気噴出口が
設けられた蒸気噴出部３６となって、キルン本体１５内
に低圧高温の過熱蒸気を噴出している。蒸気噴出部３６
の長さは、実質的にキルン本体１５の長さの０．８〜１
倍程度となっている。この実施の形態においては、１本
の蒸気配管３５のみしかキルン本体１５に入っていない
が、複数本の蒸気配管を挿通させることもできる。ま
た、温度の異なる低圧高温過熱蒸気を流す複数の蒸気配
管をキルン本体１５内に案内し、キルン本体１５の上流
側と下流側の噴出温度を変えることもできる。この場
合、上流側は比較的低温度の低圧高温過熱蒸気（例え
ば、３００〜７００℃）とし、下流側は比較的高温度の
低圧高温過熱蒸気（例えば６００〜１０００℃、なお、
より好ましくは８００〜１０００℃）として、キルン本
体１５の上流側を原料の熱分解領域とし、下流側を原料
炭化領域とすることもできる。また、蒸気配管は入口側
フードを貫通して設けてもよい。これらの低圧高温過熱
蒸気は、ボイラーと過熱機（スーパーヒータ）を備える
蒸気供給手段１４によって作られ、ボイラーによって発
生した蒸気を更に過熱機によって高温に加熱している。
５内に低圧高温の過熱蒸気を供給する蒸気配管３５が貫
通配置されている。蒸気配管３５がキルン本体１５内に
入ったところで、周囲に図示しない多数の蒸気噴出口が
設けられた蒸気噴出部３６となって、キルン本体１５内
に低圧高温の過熱蒸気を噴出している。蒸気噴出部３６
の長さは、実質的にキルン本体１５の長さの０．８〜１
倍程度となっている。この実施の形態においては、１本
の蒸気配管３５のみしかキルン本体１５に入っていない
が、複数本の蒸気配管を挿通させることもできる。ま
た、温度の異なる低圧高温過熱蒸気を流す複数の蒸気配
管をキルン本体１５内に案内し、キルン本体１５の上流
側と下流側の噴出温度を変えることもできる。この場
合、上流側は比較的低温度の低圧高温過熱蒸気（例え
ば、３００〜７００℃）とし、下流側は比較的高温度の
低圧高温過熱蒸気（例えば６００〜１０００℃、なお、
より好ましくは８００〜１０００℃）として、キルン本
体１５の上流側を原料の熱分解領域とし、下流側を原料
炭化領域とすることもできる。また、蒸気配管は入口側
フードを貫通して設けてもよい。これらの低圧高温過熱
蒸気は、ボイラーと過熱機（スーパーヒータ）を備える
蒸気供給手段１４によって作られ、ボイラーによって発
生した蒸気を更に過熱機によって高温に加熱している。
【００１３】従って、この固形燃料や有機物のガス化装
置１０を作動させる場合には、キルン本体１５内に蒸気
配管３５によって低圧高温（例えば、６００〜９００
℃、なお、より好ましくは８００〜９００℃）の過熱蒸
気を供給した状態で、ホッパー２４内に溜まった原料
を、第１、第２のスクリューコンベア２５、２６を介し
て徐々にキルン本体１５内に供給する。この場合、原料
の主体としては、その粒度が１〜２０ｍｍの範囲にある
固形燃料である炭やコークス、あるいは有機物がある
が、何れも予め乾燥機等で水分の量を、例えば２０％以
下（より好ましくは、１０％以下）に脱水及び乾燥処理
しておく。なお、原料の粒度が１ｍｍ未満の場合は、粉
に近づいて取り扱いが不便となり、粒度が２０ｍｍを超
えると反応に時間がかかる。原料が固形燃料（炭、コー
クス等）の場合には、キルン本体１５の回転に伴って徐
々に下流側に移動するが、移動の過程において、内部に
充填されている低圧高温過熱蒸気に触れることによっ
て、水性ガス化反応を起こす。これによって、水素と一
酸化炭素を含む水性ガス（燃料ガス）が発生する。この
場合、従来の水性ガスに比較して窒素を含まないので、
極めて保有するカロリーが高い燃料が得られる。
置１０を作動させる場合には、キルン本体１５内に蒸気
配管３５によって低圧高温（例えば、６００〜９００
℃、なお、より好ましくは８００〜９００℃）の過熱蒸
気を供給した状態で、ホッパー２４内に溜まった原料
を、第１、第２のスクリューコンベア２５、２６を介し
て徐々にキルン本体１５内に供給する。この場合、原料
の主体としては、その粒度が１〜２０ｍｍの範囲にある
固形燃料である炭やコークス、あるいは有機物がある
が、何れも予め乾燥機等で水分の量を、例えば２０％以
下（より好ましくは、１０％以下）に脱水及び乾燥処理
しておく。なお、原料の粒度が１ｍｍ未満の場合は、粉
に近づいて取り扱いが不便となり、粒度が２０ｍｍを超
えると反応に時間がかかる。原料が固形燃料（炭、コー
クス等）の場合には、キルン本体１５の回転に伴って徐
々に下流側に移動するが、移動の過程において、内部に
充填されている低圧高温過熱蒸気に触れることによっ
て、水性ガス化反応を起こす。これによって、水素と一
酸化炭素を含む水性ガス（燃料ガス）が発生する。この
場合、従来の水性ガスに比較して窒素を含まないので、
極めて保有するカロリーが高い燃料が得られる。
【００１４】一方、原料が有機物（木材チップ等）の場
合には、キルン本体１５の上流側で熱分解が起こり、中
流域から下流側にかけて熱分解されたガス及び炭化物が
低圧高温過熱蒸気に徐々に触れて水性ガス化反応が起こ
り、水性ガス（燃料ガス）が発生する。なお、有機物の
場合には、最初に有機物を熱分解させ次に水性ガス化反
応を起こさせるので、全体の処理時間が長くなるが、キ
ルン本体１５の傾斜角度を変えることによって、原料の
キルン本体１５内の滞留時間を制御できるので、あらゆ
る種類の炭化物や有機物に対応できる。発生した水性ガ
スは、ガス出口３０からガス管３２を介して図示しない
ガスタンクに貯留される。また、灰が主体となる残滓
は、キルン本体１５から出口側フード２１の底部に落下
して、ロータリーバルブ３４を介して容器３４ａ内に排
出される。発生した水性ガス中には、多量の高温の水蒸
気が含まれるので、図示しない熱交換機を介して熱を吸
収すると水蒸気は水になり、残ったものは水性ガスのみ
となり、有効な燃料源として利用できる。
合には、キルン本体１５の上流側で熱分解が起こり、中
流域から下流側にかけて熱分解されたガス及び炭化物が
低圧高温過熱蒸気に徐々に触れて水性ガス化反応が起こ
り、水性ガス（燃料ガス）が発生する。なお、有機物の
場合には、最初に有機物を熱分解させ次に水性ガス化反
応を起こさせるので、全体の処理時間が長くなるが、キ
ルン本体１５の傾斜角度を変えることによって、原料の
キルン本体１５内の滞留時間を制御できるので、あらゆ
る種類の炭化物や有機物に対応できる。発生した水性ガ
スは、ガス出口３０からガス管３２を介して図示しない
ガスタンクに貯留される。また、灰が主体となる残滓
は、キルン本体１５から出口側フード２１の底部に落下
して、ロータリーバルブ３４を介して容器３４ａ内に排
出される。発生した水性ガス中には、多量の高温の水蒸
気が含まれるので、図示しない熱交換機を介して熱を吸
収すると水蒸気は水になり、残ったものは水性ガスのみ
となり、有効な燃料源として利用できる。
【００１５】続いて、図２に示す本発明の第２の実施の
形態に係る固形燃料や有機物のガス化装置４０について
説明するが、第１の実施の形態に係る固形燃料や有機物
のガス化装置１０と同一の構成要素について同一の番号
を付してその詳しい説明を省略する。図２に示すよう
に、本発明の第２の実施の形態に係る固形燃料や有機物
のガス化装置４０は、架台１１の上に搭載されたロータ
リーキルン４１を有している。ロータリーキルン４１
は、上流側から下流側に下り勾配で回転可能に配置され
た円筒状のキルン本体４２を有している。キルン本体４
２は前後（即ち、上流側と下流側）にタイヤ４３、４４
を備えている。タイヤ４３、４４に当接し、それぞれ左
右配置されたローラ１７、１８を介して、傾斜架台１６
上に配置されている。傾斜架台１６は、第１の実施の形
態に係る固形燃料や有機物のガス化装置１０と同様、補
助架台１９上に傾斜可能に配置され、これによって、キ
ルン本体４２が下り勾配に０．１〜３度の範囲で調整可
能となっている。キルン本体４２の上流側には、キルン
本体４２を下り傾斜に傾ける図示しないジャッキ等から
なる傾斜手段１９ａが設けられている。対となるローラ
１７、１８の何れか一方又は双方にはモータによって回
転駆動する図示しない回転駆動源が設けられ、合計４の
ローラ１７、１８の上に搭載されているキルン本体４２
を例えば０．１〜２０ｒｐｍで回転できる構造となって
いる。なお、キルン本体４２を歯車噛合手段やスプロケ
ット及びチェーンで駆動することもできる。
形態に係る固形燃料や有機物のガス化装置４０について
説明するが、第１の実施の形態に係る固形燃料や有機物
のガス化装置１０と同一の構成要素について同一の番号
を付してその詳しい説明を省略する。図２に示すよう
に、本発明の第２の実施の形態に係る固形燃料や有機物
のガス化装置４０は、架台１１の上に搭載されたロータ
リーキルン４１を有している。ロータリーキルン４１
は、上流側から下流側に下り勾配で回転可能に配置され
た円筒状のキルン本体４２を有している。キルン本体４
２は前後（即ち、上流側と下流側）にタイヤ４３、４４
を備えている。タイヤ４３、４４に当接し、それぞれ左
右配置されたローラ１７、１８を介して、傾斜架台１６
上に配置されている。傾斜架台１６は、第１の実施の形
態に係る固形燃料や有機物のガス化装置１０と同様、補
助架台１９上に傾斜可能に配置され、これによって、キ
ルン本体４２が下り勾配に０．１〜３度の範囲で調整可
能となっている。キルン本体４２の上流側には、キルン
本体４２を下り傾斜に傾ける図示しないジャッキ等から
なる傾斜手段１９ａが設けられている。対となるローラ
１７、１８の何れか一方又は双方にはモータによって回
転駆動する図示しない回転駆動源が設けられ、合計４の
ローラ１７、１８の上に搭載されているキルン本体４２
を例えば０．１〜２０ｒｐｍで回転できる構造となって
いる。なお、キルン本体４２を歯車噛合手段やスプロケ
ット及びチェーンで駆動することもできる。
【００１６】円筒状のキルン本体４２の全長は直径（こ
の実施の形態では０．５〜２ｍ）の５〜１０倍程度のと
なって比較的長く、８００〜９００℃に耐える耐熱材料
（例えば、インコネル、ハステロイ）で構成されてい
る。そして、キルン本体４２には、その両側部を除く部
分を外側から加熱する外部加熱帯４５が設けられてい
る。外部加熱帯４５は、架台１１に固定される耐熱性金
属からなる外側ケース４６と、外側ケース４６の一方側
の底部に設けられた加熱バーナー４７と、外側ケース４
６の他方側上部に設けられた排気管４８とを有して、空
気及びＬＰＧを加熱バーナー４７に供給することによっ
て、キルン本体４２を６００〜９００℃（なお、より好
ましくは８００〜９００℃）に外側から加熱している。
なお、外側ケース４６の内側には断熱材４９が設けられ
て、外側ケース４６の過熱を防止すると共に外側ケース
４６から熱損失が発生するのを防止している。入口側フ
ード２０には、キルン本体４２の上流側に原料を投入す
るスクリューコンベア５０が設けられているが、ホッパ
ー２４からの原料はこのスクリューコンベア５０の原料
投入口５１に直接投入されている。なお、５２はスクリ
ューコンベア２７の駆動モータを、５３はスクリューコ
ンベア５０の駆動モータをそれぞれ示す。
の実施の形態では０．５〜２ｍ）の５〜１０倍程度のと
なって比較的長く、８００〜９００℃に耐える耐熱材料
（例えば、インコネル、ハステロイ）で構成されてい
る。そして、キルン本体４２には、その両側部を除く部
分を外側から加熱する外部加熱帯４５が設けられてい
る。外部加熱帯４５は、架台１１に固定される耐熱性金
属からなる外側ケース４６と、外側ケース４６の一方側
の底部に設けられた加熱バーナー４７と、外側ケース４
６の他方側上部に設けられた排気管４８とを有して、空
気及びＬＰＧを加熱バーナー４７に供給することによっ
て、キルン本体４２を６００〜９００℃（なお、より好
ましくは８００〜９００℃）に外側から加熱している。
なお、外側ケース４６の内側には断熱材４９が設けられ
て、外側ケース４６の過熱を防止すると共に外側ケース
４６から熱損失が発生するのを防止している。入口側フ
ード２０には、キルン本体４２の上流側に原料を投入す
るスクリューコンベア５０が設けられているが、ホッパ
ー２４からの原料はこのスクリューコンベア５０の原料
投入口５１に直接投入されている。なお、５２はスクリ
ューコンベア２７の駆動モータを、５３はスクリューコ
ンベア５０の駆動モータをそれぞれ示す。
【００１７】この固形燃料や有機物のガス化装置４０の
動作及びこの装置４０を用いた固形燃料や有機物のガス
化方法について説明するが、第１の実施の形態に係る固
形燃料や有機物のガス化装置１０と異なる点は、キルン
本体４２に外部加熱帯４５を設けた点である。即ち、外
部加熱帯４５を設けることによって、キルン本体４２内
部を低圧高温過熱蒸気だけでなく、加熱バーナー４７に
よっても加熱できる。これによって、蒸気供給手段１４
の熱負荷が軽減し、より小型の蒸気供給手段で済むとい
う利点がある。更には、この固形燃料や有機物のガス化
装置４０を最初に運転する場合には、外部加熱帯４５に
よって早期にロータリーキルン４１の運転を可能とする
ことができる。なお、低圧高温過熱蒸気の圧力は大気圧
よりも、２０〜２００ｔｏｒｒ程度高くするのが好まし
いが、本発明はこの数字に限定されるものではない。
動作及びこの装置４０を用いた固形燃料や有機物のガス
化方法について説明するが、第１の実施の形態に係る固
形燃料や有機物のガス化装置１０と異なる点は、キルン
本体４２に外部加熱帯４５を設けた点である。即ち、外
部加熱帯４５を設けることによって、キルン本体４２内
部を低圧高温過熱蒸気だけでなく、加熱バーナー４７に
よっても加熱できる。これによって、蒸気供給手段１４
の熱負荷が軽減し、より小型の蒸気供給手段で済むとい
う利点がある。更には、この固形燃料や有機物のガス化
装置４０を最初に運転する場合には、外部加熱帯４５に
よって早期にロータリーキルン４１の運転を可能とする
ことができる。なお、低圧高温過熱蒸気の圧力は大気圧
よりも、２０〜２００ｔｏｒｒ程度高くするのが好まし
いが、本発明はこの数字に限定されるものではない。
【００１８】本発明は前記実施の形態に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更もあ
り得る。また、第１及び第２の実施の形態に係る固形燃
料や有機物のガス化装置１０、４０を組み合わせて固形
燃料や有機物のガス化装置を構成することもできる。ま
た、前記実施の形態では原料の投入は、スクリューコン
ベアを用いているが、ホッパーから例えばロータリーバ
ルブ等で徐々に切り出してシュートでキルン本体内に入
れることもできる。そして、以上の実施の形態において
は、キルン本体内は単純な円筒状であったが、内側に複
数のリブを設けることも可能であり、これによって、原
料の攪拌効果が向上する他、キルン本体の曲げ強度も向
上する。
ではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更もあ
り得る。また、第１及び第２の実施の形態に係る固形燃
料や有機物のガス化装置１０、４０を組み合わせて固形
燃料や有機物のガス化装置を構成することもできる。ま
た、前記実施の形態では原料の投入は、スクリューコン
ベアを用いているが、ホッパーから例えばロータリーバ
ルブ等で徐々に切り出してシュートでキルン本体内に入
れることもできる。そして、以上の実施の形態において
は、キルン本体内は単純な円筒状であったが、内側に複
数のリブを設けることも可能であり、これによって、原
料の攪拌効果が向上する他、キルン本体の曲げ強度も向
上する。
【００１９】
【発明の効果】請求項１〜５記載の固形燃料や有機物の
ガス化方法及び請求項６及び７記載の固形燃料や有機物
のガス化装置においては、固形燃料及び／又は有機物を
主体とする原料を、６００℃以上の低圧高温過熱蒸気が
供給されているロータリーキルンに入れて、水性ガス化
反応を起こさせて燃料ガスを得るので、発生するガス中
に窒素ガスが少なくて、発熱量の大きい燃料ガスを容易
に得ることができる。また、発生する残滓はその殆どが
灰であるので、その量も少なく処理も容易である。特
に、請求項２記載の固形燃料や有機物のガス化方法にお
いては、原料はその主体が粒径１〜２０ｍｍの範囲にあ
るので、ロータリーキルン内の処理がし易く、更には、
搬送や原料供給も容易となる。
ガス化方法及び請求項６及び７記載の固形燃料や有機物
のガス化装置においては、固形燃料及び／又は有機物を
主体とする原料を、６００℃以上の低圧高温過熱蒸気が
供給されているロータリーキルンに入れて、水性ガス化
反応を起こさせて燃料ガスを得るので、発生するガス中
に窒素ガスが少なくて、発熱量の大きい燃料ガスを容易
に得ることができる。また、発生する残滓はその殆どが
灰であるので、その量も少なく処理も容易である。特
に、請求項２記載の固形燃料や有機物のガス化方法にお
いては、原料はその主体が粒径１〜２０ｍｍの範囲にあ
るので、ロータリーキルン内の処理がし易く、更には、
搬送や原料供給も容易となる。
【００２０】請求項３記載の固形燃料や有機物のガス化
方法においては、原料は水分が無いか又は少ない有機物
であって、ロータリーキルンの上流側で有機物の熱分解
を行い、その下流側で水性ガス化反応を起こさせている
ので、一つのロータリーキルンで有機物の処理を行うこ
とができ、経済的である。請求項４記載の固形燃料や有
機物のガス化方法においては、有機物は予め脱水及び／
又は乾燥処理が行われているので、ロータリーキルンの
熱負荷が減少する。請求項５記載の固形燃料や有機物の
ガス化方法においては、ロータリーキルンのキルン本体
は耐熱材料が使用され、キルン本体の両側を除く部分
は、外部加熱されているので、低圧高温過熱蒸気を節約
でき、これらの蒸気発生源が小型で済み、更には、初期
運転時の応答時間が短い。なお、内部に供給する低圧高
温過熱蒸気の温度が低い場合（例えば、６００〜８００
℃）であっても、更に内部の温度を高める（例えば、９
００〜１０００℃）ことができる。
方法においては、原料は水分が無いか又は少ない有機物
であって、ロータリーキルンの上流側で有機物の熱分解
を行い、その下流側で水性ガス化反応を起こさせている
ので、一つのロータリーキルンで有機物の処理を行うこ
とができ、経済的である。請求項４記載の固形燃料や有
機物のガス化方法においては、有機物は予め脱水及び／
又は乾燥処理が行われているので、ロータリーキルンの
熱負荷が減少する。請求項５記載の固形燃料や有機物の
ガス化方法においては、ロータリーキルンのキルン本体
は耐熱材料が使用され、キルン本体の両側を除く部分
は、外部加熱されているので、低圧高温過熱蒸気を節約
でき、これらの蒸気発生源が小型で済み、更には、初期
運転時の応答時間が短い。なお、内部に供給する低圧高
温過熱蒸気の温度が低い場合（例えば、６００〜８００
℃）であっても、更に内部の温度を高める（例えば、９
００〜１０００℃）ことができる。
【００２１】請求項６及び７記載の固形燃料や有機物の
ガス化装置は、耐熱材料で構成され上流側から下流側に
下り勾配で回転可能に配置された円筒状のキルン本体
と、キルン本体を駆動する回転駆動源と、原料投入手段
を備えた入口側フードと、処理後の灰の排出口及び発生
するガスを排出する排気口を備えた出口側フードと、入
口側フード又は出口側フードを貫通して設けられキルン
本体に６００℃以上の低圧高温過熱蒸気を供給する蒸気
配管とを有するので、ロータリーキルンが一つしかな
く、全体がコンパクトに構成できる。特に、請求項７記
載の固形燃料や有機物のガス化装置は、キルン本体に
は、その両側部を除く部分を外側から加熱する外部加熱
帯が設けられているので、低圧高温過熱蒸気を節約で
き、これらの蒸気発生源が小型で済み、更には、初期運
転時の応答時間が短い。
ガス化装置は、耐熱材料で構成され上流側から下流側に
下り勾配で回転可能に配置された円筒状のキルン本体
と、キルン本体を駆動する回転駆動源と、原料投入手段
を備えた入口側フードと、処理後の灰の排出口及び発生
するガスを排出する排気口を備えた出口側フードと、入
口側フード又は出口側フードを貫通して設けられキルン
本体に６００℃以上の低圧高温過熱蒸気を供給する蒸気
配管とを有するので、ロータリーキルンが一つしかな
く、全体がコンパクトに構成できる。特に、請求項７記
載の固形燃料や有機物のガス化装置は、キルン本体に
は、その両側部を除く部分を外側から加熱する外部加熱
帯が設けられているので、低圧高温過熱蒸気を節約で
き、これらの蒸気発生源が小型で済み、更には、初期運
転時の応答時間が短い。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る固形燃料や有
機物のガス化装置の側面図である。
機物のガス化装置の側面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る固形燃料や有
機物のガス化装置の側面図である。
機物のガス化装置の側面図である。
１０：固形燃料や有機物のガス化装置、１１：架台、１
２：ロータリーキルン、１３：原料投入手段、１４：蒸
気供給手段、１５：キルン本体、１５ａ、１５ｂ：タイ
ヤ、１６：傾斜架台、１７、１８：ローラ、１９：補助
架台、１９ａ：傾斜手段、１９ｂ：軸受、２０：入口側
フード、２１：出口側フード、２２、２３：支持部材、
２４：ホッパー、２５：第１のスクリューコンベア、２
６：第２のスクリューコンベア、２７：スクリューコン
ベア、２８、２９：原料投入口、３０：ガス出口、３
１：フランジ結合、３２：ガス管、３３：排出口、３
４：ロータリーバルブ、３４ａ：容器、３５：蒸気配
管、３６：蒸気噴出部、４０：固形燃料や有機物のガス
化装置、４１：ロータリーキルン、４２：キルン本体、
４３、４４：タイヤ、４５：外部加熱帯、４６：外側ケ
ース、４７：加熱バーナー、４８：排気管、４９：断熱
材、５０：スクリューコンベア、５１：原料投入口、５
２、５３：駆動モータ
２：ロータリーキルン、１３：原料投入手段、１４：蒸
気供給手段、１５：キルン本体、１５ａ、１５ｂ：タイ
ヤ、１６：傾斜架台、１７、１８：ローラ、１９：補助
架台、１９ａ：傾斜手段、１９ｂ：軸受、２０：入口側
フード、２１：出口側フード、２２、２３：支持部材、
２４：ホッパー、２５：第１のスクリューコンベア、２
６：第２のスクリューコンベア、２７：スクリューコン
ベア、２８、２９：原料投入口、３０：ガス出口、３
１：フランジ結合、３２：ガス管、３３：排出口、３
４：ロータリーバルブ、３４ａ：容器、３５：蒸気配
管、３６：蒸気噴出部、４０：固形燃料や有機物のガス
化装置、４１：ロータリーキルン、４２：キルン本体、
４３、４４：タイヤ、４５：外部加熱帯、４６：外側ケ
ース、４７：加熱バーナー、４８：排気管、４９：断熱
材、５０：スクリューコンベア、５１：原料投入口、５
２、５３：駆動モータ
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ１０Ｊ 3/46 Ｃ１０Ｊ 3/46 Ｍ
3/48 3/48
Claims (7)
- 【請求項１】 固形燃料及び／又は有機物を主体とする
原料を、６００℃以上の低圧高温過熱蒸気が供給されて
いるロータリーキルンに入れて、水性ガス化反応を起こ
させて燃料ガスを得ることを特徴とする固形燃料や有機
物のガス化方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の固形燃料や有機物のガス
化方法において、前記原料はその主体が粒径１〜２０ｍ
ｍの範囲にあることを特徴とする固形燃料や有機物のガ
ス化方法。 - 【請求項３】 請求項１及び２のいずれか１項に記載の
固形燃料や有機物のガス化方法において、前記原料は水
分が無いか又は少ない有機物であって、前記ロータリー
キルンの上流側で前記有機物の熱分解を行い、その下流
側で水性ガス化反応を起こさせることを特徴とする固形
燃料や有機物のガス化方法。 - 【請求項４】 請求項３記載の固形燃料や有機物のガス
化方法において、前記有機物は予め脱水及び／又は乾燥
処理が行われていることを特徴とする固形燃料や有機物
のガス化方法。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の固
形燃料や有機物のガス化方法において、前記ロータリー
キルンのキルン本体は耐熱材料が使用され、前記キルン
本体の両側を除く部分は、外部加熱されていることを特
徴とする固形燃料や有機物のガス化方法。 - 【請求項６】 請求項１記載の固形燃料や有機物のガス
化方法に使用する装置であって、耐熱材料で構成され上
流側から下流側に下り勾配で回転可能に配置された円筒
状のキルン本体と、該キルン本体を駆動する回転駆動源
と、原料投入手段を備えた入口側フードと、処理後の灰
の排出口及び発生するガスを排出する排気口を備えた出
口側フードと、前記入口側フード又は前記出口側フード
を貫通して設けられ前記キルン本体に６００℃以上の低
圧高温過熱蒸気を供給する蒸気配管とを有することを特
徴とする固形燃料や有機物のガス化装置。 - 【請求項７】 請求項６記載の固形燃料や有機物のガス
化装置において、前記キルン本体には、その両側部を除
く部分を外側から加熱する外部加熱帯が設けられている
ことを特徴とする固形燃料や有機物のガス化装置。
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