(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマスを燃料として燃焼・ガス化させることでガス燃料を生成するガス化炉であって、
中空形状をなすガス化炉本体と、
該ガス化炉本体内にバイオマスを供給可能な複数の燃料供給系と、
前記ガス化炉本体内に燃焼・ガス化空気を供給可能な空気供給系と、
を備え、
前記複数の燃料供給系は、前記ガス化炉本体の下部にバイオマスを供給可能な第１燃料供給系と、前記ガス化炉本体における前記第１燃料供給系より上方にバイオマスを供給可能な第２燃料供給系とを有し、
前記第１燃料供給系が前記第２燃料供給系から供給されるバイオマスより反応速度の低いバイオマス供給用として用いられる、
ことを特徴とするガス化炉。
【請求項２】
前記第２燃料供給系は、前記ガス化炉本体における鉛直方向の中間位置にバイオマスを供給することを特徴とする請求項１に記載のガス化炉。
【請求項３】
前記空気供給系は、前記ガス化炉本体にて、前記第１燃料供給系によりバイオマスが供給される供給位置の近傍に燃焼・ガス化空気を供給することを特徴とする請求項１または２に記載のガス化炉。
【請求項４】
バイオマスを燃料として燃焼・ガス化させることでガス燃料を生成するガス化炉と、
該ガス化炉で生成されたガス燃料と化石燃料を燃焼させて発生した熱を回収するボイラと、
を備え、
前記ガス化炉は、
中空形状をなすガス化炉本体と、
該ガス化炉本体内にバイオマスを供給可能な複数の燃料供給系と、
前記ガス化炉本体内に燃焼空気を供給可能な空気供給系と、
を有し、
前記複数の燃料供給系は、前記ガス化炉本体の下部にバイオマスを供給可能な第１燃料供給系と、前記ガス化炉本体における前記第１燃料供給系より上方にバイオマスを供給可能な第２燃料供給系とを有し、
前記第１燃料供給系が前記第２燃料供給系から供給されるバイオマスより反応速度の低いバイオマス供給用として用いられる、
ことを特徴とするボイラ設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマスを燃焼・ガス化してガス燃料を生成するガス化炉、バイオマスを用いて生成したガス燃料と石炭や油などの化石燃料とを燃料として併用して燃焼させ、この燃焼により発生した熱を回収することが可能なボイラ設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バイオマスを燃料として燃焼ガス化させることで一酸化炭素や水素などを発生させ、これをガス燃料として生成するガス化炉が各種提案されている。また、石炭や油などの化石燃料を燃料として燃焼させることで熱を発生させ、この発生した熱を回収するボイラが各種提案されている。そして、ガス化炉で生成したガス燃料をボイラに供給し、このガス燃料と化石燃料とを燃料として併用して燃焼させ、熱を回収するようにした設備が、例えば、下記特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第４６７６１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなガス化炉とボイラとを組み合わせた設備において、ガス化炉は、バイオマスと共に高温空気を供給することで、このバイオマスを燃焼・ガス化させ、発生した可燃性のガスを燃料ガスとして取り出している。この場合、バイオマスは、一つの燃料供給系からガス化炉内に投入されている。ところが、バイオマスは、色々な状態（例えば、種類、大きさ、形状、水分率など）のものがあり、最適な空気比が相違することからガス化炉内での反応速度が異なる。そのため、異なる状態のバイオマスをガス化炉内に一度に投入すると、ガス化炉内での反応速度が変動し、バイオマスのガス化率が低下してしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は上述した課題を解決するものであり、ガス化率を向上することで燃料ガスの生成効率の向上を可能とすると共に、熱回収効率の向上を可能とするボイラ設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための本発明のガス化炉は、バイオマスを燃料として燃焼・ガス化させることでガス燃料を生成するガス化炉であって、中空形状をなすガス化炉本体と、該ガス化炉本体内にバイオマスを供給可能な複数の燃料供給系と、前記ガス化炉本体内に燃焼・ガス化用空気を供給可能な空気供給系と、を備えることを特徴とするものである。
【０００７】
従って、ガス化炉本体内にバイオマスを供給可能な複数の燃料供給系が設けられることで、異なる状態のバイオマスを別々の燃料供給系からガス化炉本体内における最適な空気比の位置に供給することができ、ガス化炉内での反応速度を上げてガス化率を向上することができ、その結果、燃料ガスの生成効率を向上することができる。
【０００８】
本発明のガス化炉では、前記複数の燃料供給系は、前記ガス化炉本体の下部にバイオマスを供給可能な第１燃料供給系と、前記ガス化炉本体における前記第１燃料供給系より上方にバイオマスを供給可能な第２燃料供給系とを有することを特徴としている。
【０００９】
従って、第１燃料供給系と第２燃料供給系とでガス化炉本体に対するバイオマスの供給位置を上下に相違させることで、バイオマスの状態に応じてガス化炉本体に対するバイオマスの供給位置を変更することができ、バイオマスをその状態に適応した最適な空気比の位置で燃焼してガス化炉内での反応速度を上げることができ、容易にガス化率を向上することができる。
【００１０】
本発明のガス化炉では、前記第１燃料供給系は、前記第２燃料供給系から供給されるバイオマスより反応速度が低いバイオマスを供給することを特徴としている。
【００１１】
従って、第１燃料供給系からは、反応速度が低いバイオマスをガス化炉本体の下部に供給することで、反応速度が低いバイオマスは、空気比の高い領域で適正に燃焼・ガス化することとなり、ガス化炉内での反応速度を上げてガス化率を向上することができる。
【００１２】
本発明のガス化炉では、前記第２燃料供給系は、前記ガス化炉本体における鉛直方向の中間位置にバイオマスを供給することを特徴としている。
【００１３】
従って、第２燃料供給系からは、反応速度が低くないバイオマスをガス化炉本体の中間位置に供給することで、反応速度が高いバイオマスは、空気比の低い領域でも適正に燃焼・ガス化することができ、ガス化炉内での反応速度を上げてガス化率を向上することができる。
【００１４】
本発明のガス化炉では、前記空気供給系は、前記ガス化炉本体にて、前記第１燃料供給系によりバイオマスが供給される供給位置の近傍にガス化空気を供給することを特徴としている。
【００１５】
従って、ガス化炉本体における第１燃料供給系からバイオマスが供給される供給位置の近傍を高空気比領域とすることができ、反応速度が低いバイオマスをこの高空気比領域で適正に燃焼・ガス化することができる。
【００１６】
また、本発明のボイラ設備は、バイオマスを燃料として燃焼・ガス化させることでガス燃料を生成するガス化炉と、該ガス化炉で生成されたガス燃料と化石燃料を燃焼させて発生した熱を回収するボイラと、を備え、前記ガス化炉は、中空形状をなすガス化炉本体と、該ガス化炉本体内にバイオマスを供給可能な複数の燃料供給系と、前記ガス化炉本体内に燃焼・ガス化空気を供給可能な空気供給系と、を有する、ことを特徴とするものである。
【００１７】
従って、ガス化炉にて、異なる状態のバイオマスを別々の燃料供給系からガス化炉本体内における最適な空気比の位置に供給することができ、ガス化炉内での反応速度を上げてガス化率を向上することができ、燃料ガスの生成効率を向上することができ、その結果、ボイラにて、熱回収効率を向上することができる。
【００１８】
本発明のボイラ設備では、前記複数の燃料供給系は、前記ガス化炉本体の下部にバイオマスを供給可能な第１燃料供給系と、前記ガス化炉本体における前記第１燃料供給系より上方にバイオマスを供給可能な第２燃料供給系とを有し、前記第１燃料供給系は、前記第２燃料供給系から供給されるバイオマスより反応速度が低いバイオマスを供給することを特徴としている。
【００１９】
従って、第１燃料供給系からは、反応速度が低いバイオマスをガス化炉本体の下部に供給することで、この反応速度が低いバイオマスは、空気比の高い領域で適正に燃焼・ガス化することとなり、ガス化炉内での反応速度を上げることができ、容易にガス化率を向上することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のガス化炉及びボイラ設備によれば、ガス化炉本体内にバイオマスを供給可能な複数の燃料供給系を設けるので、異なる状態のバイオマスを別々の燃料供給系からガス化炉本体内における最適な空気比の位置に供給することができ、ガス化炉内での反応速度を上げてガス化率を向上することができ、その結果、燃料ガスの生成効率の向上を可能とすると共に、熱回収効率の向上を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係るボイラ設備を表す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照して、本発明に係るガス化炉及びボイラ設備の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００２３】
図１は、本発明の一実施例に係るボイラ設備を表す概略構成図である。
【００２４】
本実施例のボイラ設備は、バイオマスを用いて生成したガス燃料と石炭や油などの化石燃料とを燃料として併用して燃焼させ、この燃焼により発生した熱を回収することが可能なボイラ設備である。
【００２５】
この本実施例のボイラ設備は、図１に示すように、バイオマスを燃焼・ガス化させることでガス燃料を生成するガス化炉１０と、このガス化炉１０で生成したガス燃料と化石燃料とを燃焼することで発生した熱を回収するボイラ３０を有している。
【００２６】
ここで、バイオマスとは、再生可能な生物由来の有機性資源であって、化石資源を除いたものと定義する。例えば、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ及びこれらを減量としたリサイクル燃料（ペレットやチップ）などであり、ここに提示したものに限定されることはない。
【００２７】
ガス化炉１０は、循環流動層形式のガス化炉であって、ガス化炉本体１１を有している。この場合、循環流動層形式に限らず気泡型循環流動層形式であってもよい。このガス化炉本体１１は、中空形状をなして鉛直方向に沿って設置され、上下及び周囲の各壁部が全面耐火材料により構成され、外部への放熱が防止可能な構造であり、例えば、５００〜１０００℃で運転可能となっている。このガス化炉本体１１は、流動材としての流動砂と燃料としてのバイオマスを供給可能となっており、内部でバイオマスを燃焼・ガス化することで流動砂を高温化すると共に、二酸化炭素を主成分とする可燃性ガスが発生し、この可燃性ガスをガス化剤としてガス化反応が起こる。ここで、流動砂としては、例えば、珪砂（主成分として、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３など）であり、また、ガス化炉本体１１内で発生したガスから硫黄を除去（脱硫）するために、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）を投入してもよい。
【００２８】
ガス化炉１０は、ガス化炉本体１１内にバイオマスを供給可能な複数（本実施例では、２個）の燃料供給系を有している。即ち、ガス化炉本体１１の下部にバイオマスを供給可能な第１燃料供給系６１と、ガス化炉本体１１における第１燃料供給系６１のバイオマス供給位置より上方にバイオマスを供給可能な第２燃料供給系６２が設けられている。この場合、第２燃料供給系６２は、反応速度が高いバイオマスを供給するものであり、第１燃料供給系６１は、この第２燃料供給系６２から供給されるバイオマスより反応速度が低いバイオマスを供給するものである。なお、第２燃料供給系６２は、ガス化炉本体１１における鉛直方向の中間位置にバイオマスを供給するように配置されている。
【００２９】
ここで、反応速度が高いバイオマスとは、水分量の少ないものであり、例えば、廃材木、流木、草類、廃棄物、ペレット、廃紙、廃プラスチック（樹脂）、石炭などであり、反応速度が低いバイオマスとは、水分量の多いものであり、例えば、間伐材、汚泥、タイヤなどであり、ここに提示したものに限定されることはない。なお、木材などのバイオマスに含まれるリグニン（木質素）は、もともと反応性が低く、炭素質は低温、低空気比の雰囲気で粒子中に残存することが懸念されるため、このリグニンのような反応性が低い物質を含むバイオマスも反応速度が低い部類に判別することが望ましい。更に、反応速度が高いバイオマスには、ガス化炉本体１１内から飛散して排出されたチャーを含んでおり、このチャーを、後述する除塵装置２５、サイクロン２６、電気集塵機５５で捕集してガス化炉本体１１に再供給してもよい。
【００３０】
第１燃料供給系６１として、ホッパ１２ａ、スクリューフィーダ１３ａ、コンベア１４ａ、供給配管１５ａを有している。ホッパ１２ａは、所定量のバイオマスを貯留可能であり、スクリューフィーダ１３ａは、このホッパ１２ａに貯留されたバイオマスを所定量ずつ供給することができる。コンベア１４ａは、スクリューフィーダ１３ａから供給されたバイオマスを搬送可能であり、ここで、図示しない磁選機により釘や蝶番など、混入している金属製の異物を除去する。そして、バイオマスは、供給配管１５ａを通して側部からガス化炉本体１１内に投入される。また、ホッパ１２ａの上方には、バイオマスに含まれる水分を除去する乾燥装置１６ａが設けられている。
【００３１】
第２燃料供給系６２として、ホッパ１２ｂ、スクリューフィーダ１３ｂ、コンベア１４ｂ、供給配管１５ｂを有している。ホッパ１２ｂは、所定量のバイオマスを貯留可能であり、スクリューフィーダ１３ｂは、このホッパ１２ｂに貯留されたバイオマスを所定量ずつ供給することができる。コンベア１４ｂは、スクリューフィーダ１３ｂから供給されたバイオマスを搬送可能であり、ここで、図示しない磁選機により釘や蝶番など、混入している金属製の異物を除去する。そして、バイオマスは、供給配管１５ｂを通して側部からガス化炉本体１１内に投入される。また、ホッパ１２ｂの上方には、バイオマスに含まれる水分を除去する乾燥装置１６ｂが設けられている。
【００３２】
また、ガス化炉本体１１は、可燃性ガスと流動砂を分離するサイクロン１７が接続されている。即ち、ガス化炉本体１１は、上側部が排出配管１８を介してサイクロン１７の上側部に連結されており、このサイクロン１７は、下部が循環配管１９を介してガス化炉本体１１の下側部に連結されており、この循環配管１９にシールポッド２０が装着されている。
【００３３】
そして、ガス化炉本体１１に対して、燃焼・ガス化用の空気を供給する空気供給系が設けられている。この空気供給系は、ガス化炉本体１１にて、第１燃料供給系６１によりバイオマスが供給される供給位置の近傍、つまり、ガス化炉本体１１の下部に燃焼・ガス化用の空気を供給可能となっている。即ち、空気供給系を構成する空気供給配管２１は、端部がガス化炉本体１１の下部に連結されると共に、この空気供給配管２１から分岐した空気供給分岐配管２２がシールポッド２０に連結されている。この空気供給配管２１は、後述するが、２００〜３５０℃に加熱された高温空気をガス化炉本体１１の下部から内部に供給することができると共に、空気供給分岐配管２２によりシールポッド２０に供給することができる。
【００３４】
ガス化炉本体１１は、下部にバイオマスに混入していた異物を除去する異物排出配管２３が連結されている。
【００３５】
また、サイクロン１７は、上部に生成した可燃性ガス、つまり、ガス燃料を送給するガス燃料配管２４が連結されている。このガス燃料配管２４は、ガス燃料をボイラ３０まで搬送するためのものであり、中途部に除塵装置２５とサイクロン２６が設けられている。この除塵装置２５は、流速を低減することで、比重が重く、ガス燃料の気流に乗りにくい燃料とならない成分、具体的には、珪砂を主成分とする粉体を集塵除去する。そのため、除塵装置２５は、下部に粉体排出配管２７が設けられている。また、サイクロン２６は、セラミックフィルタを有し、サイクロン１７で除去できなかった微細なチャーを除去する。そのため、サイクロン２６は、下部にチャー排出配管２８が設けられている。
【００３６】
なお、ガス化炉１０で生成されるガス燃料は、主成分が一酸化炭素（ＣＯ）、水素（Ｈ２）、二酸化炭素（ＣＯ２）、窒素（Ｎ）などから構成され、３００〜１１００ｋｃａｌ／Ｎｍ３程度の低カロリーガスであり、６５０〜８５０℃の範囲でガス化炉１０により生成される。
【００３７】
従って、ガス化炉１０にて、ガス化炉本体１１は、図示しない供給経路から流動砂が供給されており、バイオマスは、各燃料供給系６１，６２にて、各乾燥装置１６ａ，１６ｂで乾燥された後にホッパ１２ａ，１２ｂに貯留され、このホッパ１２ａ，１２ｂからスクリューフィーダ１３ａ，１３ｂ及びコンベア１４ａ，１４ｂにより供給配管１５ａ，１５ｂを通してガス化炉本体１１に投入される。また、ガス化炉本体１１は、空気供給配管２１により下部から燃焼・ガス化用の高温空気が供給される。すると、ガス化炉本体１１内にて、流動砂とバイオマスとが流動混合すると共に、バイオマスが燃焼・ガス化して可燃性ガスが発生する。
【００３８】
この燃焼・ガス化により発生した可燃性ガスは、流動砂と共に排出配管１８を通してサイクロン１７に排出され、このサイクロン１７により可燃性ガスと流動砂とに分離される。そして、分離された可燃性ガスは、ガス燃料としてガス燃料配管２４を通してボイラ３０に供給される。このとき、ガス燃料配管２４を流動するガス燃料は、除塵装置２５により珪砂を主成分とする粉体が集塵除去され、サイクロン２６により微細なチャーが除去される。また、サイクロン１７で分離された高温の流動砂は、シールポッド２０を介して循環配管１９によりガス化炉本体１１に戻される。
【００３９】
一方、ボイラ３０は、コンベンショナルボイラであって、ガス燃料と化石燃料とを燃焼可能なボイラ本体３１を有している。このボイラ本体３１は、中空形状をなして鉛直方向に設置され、このボイラ本体３１を構成するボイラ本体壁の下部に燃焼装置３２が設けられている。この燃焼装置３２は、ボイラ本体壁に装着された複数の化石燃料用の燃焼バーナ３３と、複数のガス燃料用の燃焼バーナ３４とを有している。本実施例にて、化石燃料用の燃焼バーナ３３は、周方向に沿って４個配設されたものが上下方向に４段配置されている。一方、ガス燃料用の燃焼バーナ３４は、複数の化石燃料用の燃焼バーナ３３の下方であって、周方向に沿って４個配設されたものが上下方向に１段配置されている。なお、化石燃料用の燃焼バーナ３３とガス燃料用の燃焼バーナ３４の配置関係は上下逆であってもよい。また、各燃焼バーナ３３,３４にて、周方向の数は４個に限るものではなく、段数も４段や１段に限るものではない。更に、各燃焼バーナ３３，３４対向するように配置してもよい。
【００４０】
そして、化石燃料用の燃焼バーナ３３は、微粉炭供給部３５が供給配管３６を介して連結されると共に、燃料油（または、燃料ガス）供給部３７が供給配管３８を介して連結されており、この場合、化石燃料として、微粉炭または燃料油を供給可能となっている。一方、ガス燃料用の燃焼バーナ３４は、ガス化炉１０からのガス燃料配管２４が連結されている。この場合、ガス燃料配管２４からガス燃料用の燃焼バーナ３４に供給されるガス燃料は、４００℃以上に維持することが望ましい。
【００４１】
また、燃焼装置３２は、各燃焼バーナ３３，３４に燃焼用空気を供給可能な空気供給配管３９を有しており、この空気供給配管３９は、基端部に送風機４０が装着され、先端部がボイラ本体３１の外周側に設けられた風箱４１に連結されている。そのため、この風箱４１に供給された空気を各燃焼バーナ３３，３４に供給することができる。
【００４２】
ボイラ本体３１は、上部に煙道４２が連結されており、この煙道４２に、対流伝熱部として排ガスの熱を回収するための、過熱器４３，４４、再熱器４５，４６、節炭器４７，４８，４９が設けられており、ボイラ本体３１での燃焼で発生した排ガスと水との間で熱交換が行われる。
【００４３】
煙道４２は、その下流側に熱交換を行った排ガスが排出される排ガス配管５０が連結されている。この排ガス配管５０は、空気供給配管３９との間にエアヒータ５１が設けられ、空気供給配管３９を流れる空気と、排ガス配管５０を流れる排ガスとの間で熱交換を行い、燃焼バーナ３３，３４に供給する燃焼用空気を２００〜３００℃の範囲に昇温することが望ましい。
【００４４】
また、空気供給配管３９は、エアヒータ５１より下流側の位置から分岐して、空気供給配管２１が設けられている。この空気供給配管２１は、塵や埃などの粒子状物質を除去可能な除塵装置５２と、高温空気を昇圧可能なブロア５３が装着されており、エアヒータ５１で２００〜３００℃に加熱した空気をガス化炉１０のガス化炉本体１１内に供給することができる。なお、この場合、エアヒータ５１で２００〜３００℃に加熱した空気を用いずに、外部から空気を吸引してから必要に応じて昇温した後、空気供給配管２１を通してガス化炉１０のガス化炉本体１１内に供給してもよい。空気を昇温する熱源としては、ガス化炉１０で生成したガス燃料、サイクロン１７で分離した流動砂などを用いると効率的である。
【００４５】
なお、排ガス配管５０は、エアヒータ５１より上流側に位置して、選択還元型触媒５４が設けられ、エアヒータ５１より下流側に位置して、電気集塵機５５、誘引送風機５６、脱硫装置５７が設けられ、下流端部に煙突５８が設けられている。
【００４６】
従って、ボイラ３０にて、送風機４０を駆動して空気を吸引すると、この空気は、空気供給配管３９を通してエアヒータ５１で加熱された後に風箱４１を介して各燃焼バーナ３３，３４に供給される。また、化石燃料としての微粉炭または燃料油は、供給配管３６，３８を通して化石燃料用の燃焼バーナ３３に供給されると共に、ガス化炉１０からのガス燃料は、ガス燃料配管２４を通してガス燃料用の燃焼バーナ３４に供給される。
【００４７】
すると、化石燃料用の燃焼バーナ３３は、燃焼用空気と化石燃料をボイラ本体３１に噴射すると同時に着火し、また、ガス燃料用の燃焼バーナ３４は、燃焼用空気とガス燃料をボイラ本体３１に噴射すると同時に着火する。このボイラ本体３１では、燃焼用空気、化石燃料、ガス燃料が燃焼して火炎が生じる。ボイラ本体３１内の下部で火炎が生じると、燃焼ガスがこのボイラ本体３１内を上昇し、煙道４２に排出される。
【００４８】
このとき、図示しない給水ポンプから供給された水は、節炭器４７，４８，４９によって予熱された後、図示しない蒸気ドラムに供給されボイラ本体壁の各水管（図示せず）に供給される間に加熱されて飽和蒸気となり、図示しない蒸気ドラムに送り込まれる。更に、図示しない蒸気ドラムの飽和蒸気は過熱器４３，４４に導入され、燃焼ガスによって過熱される。過熱器４３，４４で生成された過熱蒸気は、図示しない発電プラント（例えば、タービン等）に供給される。また、タービンでの膨張過程の中途で取り出した蒸気は、再熱器４５，４６に導入され、再度過熱されてタービンに戻される。なお、ボイラ本体３１をドラム型（蒸気ドラム）として説明したが、この構造に限定されるものではない。
【００４９】
その後、煙道４２の節炭器４７，４８，４９を通過した排ガスは、排ガス配管５０にて、選択還元型触媒５４でＮＯｘなどの有害物質が除去され、電気集塵機５５で粒子状物質が除去され、脱硫装置５７により硫黄分が除去された後、煙突５８から大気中に排出される。
【００５０】
このように構成された本実施例のボイラ設備のガス化炉１０において、上述したように、ガス化炉本体１１にバイオマスを供給可能な第１、第２燃料供給系６１，６２が設けられ、第１燃料供給系６１は、ガス化炉本体１１の下部に反応速度が低いバイオマスを供給可能であり、第２燃料供給系６２は、ガス化炉本体１１の上下方向の中間部に反応速度が高いバイオマスを供給可能である。また、ガス化炉本体１１に燃焼・ガス化用の空気を供給する空気供給系として空気供給配管２１が設けられ、この空気供給配管２１は、ガス化炉本体１１の下部に燃焼・ガス化用の空気を供給可能である。
【００５１】
即ち、ガス化炉本体１１は、内部に流動砂と共にバイオマス及び燃焼・ガス化用の空気が供給されることで、バイオマスが燃焼・ガス化し、発生した一酸化炭素などの可燃性ガスが上昇し、上部に設けられたガス燃料配管２４から排出される。この場合、生成ガスが上昇すること、また、空気供給配管２１によりガス化炉本体１１の下部に燃焼用の空気が供給されることが起因し、ガス化炉本体１１は、下部で高い空気比となり、上部で低い空気比となっている。ガス化炉本体１１では、バイオマスを燃焼して効率良くガス化するために、空気比を０．３〜０．７の範囲に設定することで最適であると考えられているものの、ガス化炉本体１１の上方と下方では、この空気比がばらついている。
【００５２】
そこで、本実施例では、第１燃料供給系６１により、空気比が高い領域であるガス化炉本体１１の下部に反応速度が低いバイオマスを供給することで、ガス化しにくいバイオマスであっても、高空気比の領域で適正に燃焼・ガス化して反応速度を上げるようにしている。一方、第２燃料供給系６２により、空気比が低い領域であるガス化炉本体１１の中間部（上部）に反応速度が高いバイオマスを供給することで、低空気比の領域であっても、反応速度が高くてガス化しやすいバイオマスを適正に燃焼・ガス化させて反応速度を上げるようにしている。
【００５３】
従って、ガス化炉１０のガス化炉本体１１にて、第１燃料供給系６１からガス化炉本体１１の下部に反応速度が低いバイオマスが供給され、第２燃料供給系６２からガス化炉本体１１の中間部に反応速度が高いバイオマスが供給される一方、空気供給配管２１から下部に燃焼・ガス化用の高温空気が供給される。
【００５４】
すると、このガス化炉本体１１は、下部にて、高空気比の領域で反応速度が低いバイオマスが燃焼・ガス化し、二酸化炭素を含む可燃性ガスが発生して上昇し、上部にて、低空気比の領域で反応速度が高いバイオマスが燃焼・ガス化し、可燃性ガスが発生する。この場合、ガス化炉本体１１は、下部で高空気比によりバイオマスの燃焼・ガス化反応が促進し、上部でガス促進剤となる二酸化炭素が発生する。一方、ガス化炉本体１１は、上部で、下部で発生した二酸化炭素により低空気比となる酸欠状態となり、バイオマスのガス化が促進する。そして、この燃焼・ガス化により発生した可燃性ガスは、サイクロン１７で流動砂が分離され、ガス燃料としてガス燃料配管２４を通してボイラ３０に供給される。
【００５５】
このように本実施例のガス化炉にあっては、中空形状をなすガス化炉本体１１に対して、バイオマスを供給可能な第１、第２燃料供給系６１，６２と、燃焼・ガス化空気を供給可能な空気供給系として空気供給配管２１を設けている。
【００５６】
従って、ガス化炉本体１１内にバイオマスを供給可能な第１、第２燃料供給系６１，６２を設けることで、異なる状態のバイオマスを別々の燃料供給系６１，６２からガス化炉本体１１内における最適な空気比の位置に供給することができ、ガス化炉１０内での反応速度を上げてガス化率を向上することができ、その結果、ガス燃料の生成効率を向上することができる。
【００５７】
また、本実施例のガス化炉では、第１燃料供給系６１によりガス化炉本体１１の下部にバイオマスを供給可能とし、第２燃料供給系６２によりガス化炉本体１１における第１燃料供給系６１より上方にバイオマスを供給可能としている。従って、第１燃料供給系６１と第２燃料供給系６２とでガス化炉本体１１に対するバイオマスの供給位置を上下に相違させることで、バイオマスの状態に応じてガス化炉本体１１に対するバイオマスの供給位置を変更することができ、バイオマスをその状態に適応した最適な空気比の位置で燃焼・ガス化してガス化炉１０内での反応速度を上げることができ、容易にガス化率を向上することができる。
【００５８】
また、本実施例のガス化炉では、第２燃料供給系６２は、反応速度が高いバイオマスを供給するものであり、第１燃料供給系６１は、この第２燃料供給系６２から供給されるバイオマスより反応速度が低いバイオマスを供給している。従って、第１燃料供給系６１からは、反応速度が低いバイオマスをガス化炉本体１１の下部に供給することで、反応速度が低いバイオマスは、空気比の高い領域で適正に燃焼・ガス化することとなり、ガス化炉１０内での反応速度を上げてガス化率を向上することができる。
【００５９】
また、本実施例のガス化炉では、第２燃料供給系６２は、ガス化炉本体１１における鉛直方向の中間位置にバイオマスを供給している。従って、第２燃料供給系６２からは、反応速度が低くないバイオマスをガス化炉本体１１の中間位置に供給することで、反応速度が高いバイオマスは、空気比の低い領域でも適正に燃焼・ガス化することができ、ガス化炉１０内での反応速度を上げてガス化率を向上することができる。
【００６０】
また、本実施例のガス化炉では、空気供給配管２１は、第１燃料供給系６１によりバイオマスが供給される供給位置の近傍に燃焼・ガス化空気を供給している。従って、ガス化炉本体１１の下方を高空気比領域とすることができ、反応速度が低いバイオマスをこの高空気比領域で適正に燃焼・ガス化することができる。
【００６１】
また、本実施例のボイラ設備にあっては、バイオマスを燃料として燃焼・ガス化させることでガス燃料を生成するガス化炉１０と、ガス化炉１０で生成されたガス燃料と化石燃料を燃焼・ガス化させて発生した熱を回収するボイラ３０とを設け、ガス化炉１０として、中空形状をなすガス化炉本体１１に対して、バイオマスを供給可能な第１、第２燃料供給系６１，６２と、燃焼・ガス化空気を供給可能な空気供給系として空気供給配管２１を設けている。
【００６２】
従って、ガス化炉１０にて、異なる状態のバイオマスを別々の燃料供給系６１，６２からガス化炉本体１１内における最適な空気比の位置に供給することができ、ガス化炉１０内での反応速度を上げてガス化率を向上することができ、燃料ガスの生成効率を向上することができ、その結果、ボイラ３０にて、熱回収効率を向上することができる。
【００６３】
なお、上述した実施例では、ガス化炉本体としてのガス化炉本体１１内にバイオマスを供給可能な複数の燃料供給系として、第１、第２燃料供給系６１，６２を設けたが、燃料供給系を３つ以上設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明に係るガス化炉及びボイラ設備は、ガス化炉本体内にバイオマスを供給可能な複数の燃料供給系を設けることで、ガス化率を向上することで燃料ガスの生成効率の向上を可能とすると共に、熱回収効率の向上を可能とするものであり、いずれのガス化炉やボイラ設備にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０  ガス化炉
１１  ガス化炉本体（ガス化炉本体）
１２ａ，１２ｂ  ホッパ
１５ａ，１５ｂ  供給配管
１６ａ，１６ｂ  乾燥装置
１７  サイクロン
２１  空気供給配管（空気供給系）
２４  ガス燃料配管
２５  除塵装置
２６  サイクロン
３０  ボイラ
３１  ボイラ本体
３２  燃焼装置
３３  化石燃料用の燃焼バーナ
３４  ガス燃料用の燃焼バーナ
３９  空気供給配管
４２  煙道
５１  エアヒータ
５２  除塵装置
５３  ブロア
６１  第１燃料供給系
６２  第２燃料供給系
【図１】
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