(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、
該ガス化炉本体内で発生した熱を利用してバイオマスを乾燥する乾燥装置と、
該乾燥装置により乾燥されたバイオマスを前記ガス化炉本体内に供給可能な燃料供給系と、
ガス化用空気を前記ガス化炉本体内に供給可能な空気供給系と、
を備え、
前記ガス化炉本体は、バイオマスと空気と流動材を混合すると共に循環しながら燃焼・ガス化することでガス燃料を生成可能であり、前記乾燥装置は、前記ガス化炉本体で循環する流動材の熱を利用してバイオマスを乾燥し、
前記ガス化炉本体から高温の流動材を取り出す流動材取出経路と、取り出された流動材にバイオマスを混合するバイオマス混合部と、乾燥後のバイオマスと流動材とを分離する分離部と、乾燥分離されたバイオマスを前記燃料供給系に搬送するバイオマス搬送経路と、分離された流動材を前記ガス化炉本体に戻す流動材戻し経路とを設ける、
ことを特徴とするガス化炉。
【請求項２】
前記バイオマス混合部に高温ガスを供給する高温ガス供給部を設け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】
前記流動材取出経路または前記流動材戻し経路にある流動材から異物を除去する異物除去部を設け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、
該ガス化炉本体内または前記ボイラ内で発生した熱を利用してバイオマスを乾燥する乾燥装置と、
該乾燥装置により乾燥されたバイオマスを前記ガス化炉本体内に供給可能な燃料供給系と、
ガス化用空気を前記ガス化炉本体内に供給可能な空気供給系と、
を有し、
前記ガス化炉本体は、バイオマスと空気と流動材を混合すると共に循環しながら燃焼・ガス化することでガス燃料を生成可能であり、前記乾燥装置は、前記ガス化炉本体で循環する流動材の熱を利用してバイオマスを乾燥し、
前記ガス化炉本体から高温の流動材を取り出す流動材取出経路と、取り出された流動材にバイオマスを混合するバイオマス混合部と、乾燥後のバイオマスと流動材とを分離する分離部と、乾燥分離されたバイオマスを前記燃料供給系に搬送するバイオマス搬送経路と、分離された流動材を前記ガス化炉本体に戻す流動材戻し経路とを設ける、
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、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、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、バイオマスに含まれる水分量に応じて適正な量の高温空気を供給し、空気比を調整する必要がある。バイオマスの種類としては、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤなどがあり、その状態（例えば、種類、大きさ、形状、水分率など）に応じて最適な空気比が相違する。そのため、例えば、ガス化炉内に水分量の多いバイオマスが投入されると、ガス化炉内に供給する高温空気の量を増加しなければならず、燃料コストが増加するだけでなく、この高温空気をボイラ設備内で生成されたものを使用する場合には、設備全体の効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、バイオマスを乾燥して適正な状態で供給可能とすると共に効率の低下を抑制可能とするガス化炉及び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、該ガス化炉本体内で発生した熱を利用してバイオマスを乾燥する乾燥装置と、該乾燥装置により乾燥されたバイオマスを前記ガス化炉本体内に供給可能な燃料供給系と、ガス化用空気を前記ガス化炉本体内に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、未乾燥のバイオマスは、乾燥装置によりガス化炉本体内で発生した熱を利用して乾燥され、乾燥後のバイオマスは、燃料供給系によりガス化炉本体内に供給されることとなり、バイオマスを適正な乾燥状態で燃焼することができる。
【０００８】
本発明のガス化炉では、前記ガス化炉本体は、バイオマスと空気と流動材を混合すると共に循環しながら燃焼・ガス化することでガス燃料を生成可能であり、前記乾燥装置は、前記ガス化炉本体で循環する流動材の熱を利用してバイオマスを乾燥することを特徴としている。
【０００９】
従って、未乾燥のバイオマスは、高温の流動材の熱を利用して乾燥されるので、バイオマスを適正な乾燥状態で燃焼・ガス化することができる。
【００１０】
本発明のガス化炉では、前記ガス化炉本体から高温の流動材を取り出す流動材取出経路と、取り出された流動材にバイオマスを混合するバイオマス混合部と、乾燥後のバイオマスと流動材とを分離する分離部と、乾燥分離されたバイオマスを前記燃料供給系に搬送するバイオマス搬送経路と、分離された流動材を前記ガス化炉本体に戻す流動材戻し経路とを設けることを特徴としている。
【００１１】
従って、ガス化炉本体から流動材取出経路により高温の流動材が取り出され、バイオマス混合部で高温の流動材と未乾燥のバイオマスが混合されることでこのバイオマスが乾燥され、分離部により分離された乾燥後のバイオマスは、バイオマス搬送経路により燃料供給系に搬送される一方、分離部により分離された流動材は、流動材戻し経路によりガス化炉本体に戻されることとなり、未乾燥のバイオマスの乾燥と供給を連続的に行うことが可能となり、作業の効率化を可能とすることができる。
【００１２】
本発明のガス化炉では、前記バイオマス混合部に高温ガスを供給する高温ガス供給部を設けることを特徴としている。
【００１３】
従って、高温ガス供給部によりバイオマス混合部に高温ガスが供給されることで、この高温ガス供給部にて、未乾燥のバイオマスは、高温の流動材から熱を受け取ると共に、高温ガスから熱を受け取ることとなり、バイオマスを短時間で適正に乾燥することができる。
【００１４】
本発明のガス化炉では、前記流動材取出経路または前記流動材戻し経路にある流動材から異物を除去する異物除去部を設けることを特徴としている。
【００１５】
従って、未乾燥のバイオマスを乾燥させるときに、異物除去部によりバイオマスと共にガス化炉本体内に供給された異物を除去することができる。
【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、該ガス化炉本体内または前記ボイラ内で発生した熱を利用してバイオマスを乾燥する乾燥装置と、該乾燥装置により乾燥されたバイオマスを前記ガス化炉本体内に供給可能な燃料供給系と、ガス化用空気を前記ガス化炉本体内に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、未乾燥のバイオマスは、乾燥装置によりガス化炉本体内で発生した熱を利用して乾燥され、乾燥後のバイオマスは、燃料供給系によりガス化炉本体内に供給されることとなり、バイオマスを適正な乾燥状態で燃焼・ガス化することができ、その結果、ボイラ設備にて、効率の低下を抑制することができる。
【００１８】
本発明のボイラ設備では、前記ガス化炉本体は、バイオマスと空気と流動材を混合すると共に循環しながら燃焼・ガス化することでガス燃料を生成可能であり、前記乾燥装置は、前記ガス化炉本体で循環する流動材の熱を利用してバイオマスを乾燥することを特徴としている。
【００１９】
従って、未乾燥のバイオマスは、高温の流動材の熱を利用して乾燥されることで、バイオマスを適正な乾燥状態で燃焼・ガス化することができる。
【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、ガス化炉とボイラとを備え、ガス化炉に本体内で発生した熱を利用してバイオマスを乾燥する乾燥装置を設けるので、未乾燥のバイオマスは、ガス化炉本体内やボイラ内で発生した熱を利用して乾燥され、乾燥後のバイオマスがガス化炉本体内に供給されることとなり、バイオマスを適正な乾燥状態で燃焼・ガス化することができ、その結果、効率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の実施例１に係るボイラ設備を表す概略構成図である。
【図２】図２は、実施例１のガス化炉における乾燥装置を表す概略構成図である。
【図３】図３は、本発明の実施例２に係るボイラ設備のガス化炉における乾燥装置を表す概略構成図である。
【図４】図４は、本発明の実施例３に係るボイラ設備のガス化炉における乾燥装置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１】
【００２３】
図１は、本発明の実施例１に係るボイラ設備を表す概略構成図、図２は、実施例１のガス化炉における乾燥装置を表す概略構成図である。
【００２４】
実施例１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】
この実施例１のボイラ設備は、図１に示すように、バイオマスを燃焼してガス化す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、及びこれらを原料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】
燃料供給系として、ホッパ１２、スクリューフィーダ１３、コンベア１４、供給配管１５を有している。ホッパ１２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１３は、このホッパ１２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１４は、スクリューフィーダ１３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１５を通して側部からガス化炉本体１１内に投入される。
【００２９】
また、燃料供給系にて、ホッパ１２の上方には乾燥装置１６が設けられている。この乾燥装置１６は、バイオマスに含まれる水分を除去する。
【００３０】
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。
【００３１】
そして、ガス化炉本体１１に対して、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。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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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、乾燥装置１６で乾燥された後にホッパ１２に貯留され、このホッパ１２からスクリューフィーダ１３及びコンベア１４により供給配管１５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。
【００３６】
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。
【００３７】
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を構成する火炉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、火炉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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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火炉壁の各水管（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。
【００４７】
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。
【００４８】
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、燃料供給系にて、ガス化炉本体１１は、ホッパ１２の上方に乾燥装置１６が設けられており、この乾燥装置１６は、未乾燥のバイオマスを乾燥し、ホッパ１２に供給するものである。本実施例にて、この乾燥装置１６は、ガス化炉本体１１内及びボイラ本体３１内で発生した熱を利用してバイオマスを乾燥するものである。具体的には、ガス化炉本体１１は、バイオマスと空気と流動砂（流動材）を混合すると共に循環しながら燃焼・ガス化することでガス燃料を生成可能であり、乾燥装置１６は、ガス化炉本体１１で循環する流動砂の熱を利用してバイオマスを乾燥するものである。
【００４９】
乾燥装置１６において、図２に示すように、バイオマスを搬送する搬送装置としてのベッドアッシュクーラ６１は、スクリューコンベアであって、ガス化炉本体１１の下方に設置されており、このガス化炉本体１１の下部に連結された異物排出配管２３の下端部がベッドアッシュクーラ６１における上流部の上方に位置している。従って、ガス化炉本体１１で高温となった流動砂などは、異物排出配管２３によりベッドアッシュクーラ６１上に取り出すことができる。この場合、異物排出配管２３は、ガス化炉本体１１から高温の流動砂を取り出す流動材取出経路として機能する。
【００５０】
ベッドアッシュクーラ６１は、異物排出配管２３から取り出された高温の流動砂を所定の速度で搬送するスクリューを有している。未乾燥のバイオマスを供給する供給系として、ホッパ６２、スクリューフィーダ６３、コンベア６４、供給配管６５を有している。ホッパ６２は、未乾燥のバイオマスを貯留可能であり、スクリューフィーダ６３はホッパ６２に貯留された未乾燥の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６４は、スクリューフィーダ６３から供給された未乾燥のバイオマスを搬送可能であり、供給配管６５を通してベッドアッシュクーラ６１の上流部側に供給可能である。
【００５１】
ベッドアッシュクーラ６１は、異物排出配管２３から取り出された高温の流動砂と、ホッパ６２からスクリューフィーダ６３、コンベア６４、供給配管６５を介して供給された未乾燥のバイオマスとを混合する。即ち、このベッドアッシュクーラ６１では、高温の流動砂と未乾燥のバイオマスとが混合することで、流動砂の熱が未乾燥のバイオマスに伝導し、この未乾燥のバイオマスを加熱乾燥して水分を除去することができる。この場合、ベッドアッシュクーラ６１は、取り出された流動砂にバイオマスを混合するバイオマス混合部として機能する。
【００５２】
また、ベッドアッシュクーラ６１は、下流側で、粒子の小さい流動砂を分級することで分離することができる。そして、ベッドアッシュクーラ６１は、下流側に分離した流動砂を搬送する流動砂搬送配管６６が連結されると共に、この流動砂搬送配管６６の連結より下流側に流動砂が分離された乾燥済のバイオマスを搬送するバイオマス搬送配管６７が連結されている。なお、このバイオマス搬送配管６７は、下流端部がホッパ１２に連結されている。この場合、ベッドアッシュクーラ６１は、乾燥後のバイオマスと流動砂とを分離する分離部として機能し、バイオマス搬送配管６７は、乾燥分離されたバイオマスをホッパ１２に搬送するバイオマス搬送経路として機能する。
【００５３】
流動砂搬送配管６６は、ベッドアッシュクーラ６１で分離された流動砂を配送するものであるが、ここで分離した流動砂には、金属製の異物が混在しているおそれがある。この金属製の異物とは、例えば、廃材木に固定されていた蝶番や釘、タイヤを構成するワイヤなどである。分級機（異物除去部）６８は、流動砂搬送配管６６の下流端部が連結され、スクリーンまたは磁選機などを用いて流動砂から異物を除去することができる。そして、異物が除去された流動砂は、ホッパ６９に貯留され、戻し配管７０を通して循環配管１９またはシールポッド２０に戻される。一方、除去された異物は、ホッパ７１に貯留された後、回収配管７２を通して回収ボックス７３に回収される。この場合、流動砂搬送配管６６、分級機６８、ホッパ６９、戻し配管７０は、分離された流動砂をガス化炉本体１１に戻す流動材戻し経路として機能する。
【００５４】
従って、異物排出配管２３によりガス化炉本体１１内の流動砂などがベッドアッシュクーラ６１上に取り出されると共に、未乾燥のバイオマスがホッパ６２、スクリューフィーダ６３、コンベア６４、供給配管６５を介してベッドアッシュクーラ６１上に供給される。すると、ベッドアッシュクーラ６１は、高温の流動砂と未乾燥のバイオマスを混合することで、この未乾燥のバイオマスを加熱乾燥して水分を除去する。続いて、ベッドアッシュクーラ６１は、下流側で、流動砂を分級し、流動砂搬送配管６６を通して分級機６８に送られ、ここで異物が除去される。そして、異物が除去された流動砂は、ホッパ６９から戻し配管７０を通して循環配管１９またはシールポッド２０に戻される。一方、ベッドアッシュクーラ６１で、流動砂を分級された乾燥後のバイオマスは、バイオマス搬送配管６７を通してホッパ１２に供給され、ガス化炉本体１１に供給される。
【００５５】
このように実施例１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、ガス化炉本体１１内で発生した熱を利用してバイオマスを乾燥する乾燥装置１６と、この乾燥装置１６により乾燥されたバイオマスをガス化炉本体１１に供給可能な燃料供給系と、燃焼・ガス化用空気をガス化炉本体１１に供給可能な空気供給系とを設けている。
【００５６】
従って、未乾燥のバイオマスは、乾燥装置１６によりガス化炉本体１１内で発生した熱を利用して乾燥され、乾燥後のバイオマスは、燃料供給系によりガス化炉本体１１内に供給されることとなり、バイオマスを適正な乾燥状態で燃焼・ガス化することができる。
【００５７】
また、実施例１のガス化炉では、ガス化炉本体１１がバイオマスと空気と流動砂を混合すると共に循環しながら燃焼・ガス化することでガス燃料を生成可能とし、乾燥装置１６は、ガス化炉本体１１で循環する流動砂の熱を利用してバイオマスを乾燥している。従って、未乾燥のバイオマスは、高温の流動砂の熱を利用して乾燥されるので、バイオマスを適正な乾燥状態で燃焼・ガス化することができる。
【００５８】
また、実施例１のガス化炉では、ガス化炉本体１１から高温の流動砂を取り出す異物排出配管２３と、取り出された流動砂にバイオマスを混合した後に分離するベッドアッシュクーラ６１と、乾燥分離されたバイオマスを燃料供給系に搬送するバイオマス搬送配管６７と、分離された流動砂をガス化炉本体１１に戻す流動砂搬送配管６６とを設けている。従って、未乾燥のバイオマスの乾燥とガス化炉本体１１への供給を連続的に行うことが可能となり、作業の効率化を可能とすることができる。
【００５９】
また、実施例１のガス化炉では、流動砂搬送配管６６の下流端部に流動砂から異物を除去する分級機６８を設けている。従って、未乾燥のバイオマスを乾燥させるときに、バイオマスと共にガス化炉本体１１内に供給された異物を除去することができる。その結果、蝶番や釘が固定されている廃材木や古タイヤなど、安価な材料のバイオマスを利用することができ、燃料の低コスト化を可能とすることができる。
【００６０】
実施例１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、ガス化炉本体１１内で発生した熱、つまり、流動砂の熱を利用してバイオマスを乾燥する乾燥装置１６と、この乾燥装置１６により乾燥されたバイオマスをガス化炉本体１１に供給可能な燃料供給系と、ガス化用空気をガス化炉本体１１に供給可能な空気供給系とを設けている。
【００６１】
従って、ガス化炉１０にて、未乾燥のバイオマスは、乾燥装置１６によりガス化炉本体１１内で発生した熱を利用して乾燥され、乾燥後のバイオマスは、燃料供給系によりガス化炉本体１１内に供給されることとなり、バイオマスを適正な乾燥状態で燃焼・ガス化することができる。その結果、ボイラ３０にて、燃焼・ガス化用空気などを未乾燥のバイオマスを乾燥するための熱源として利用する必要はなく、ボイラ本体３１に供給する燃焼・ガス化空気を一定に維持することができ、安定した燃焼を可能として熱回収効率の低下を抑制することができる。
【実施例２】
【００６２】
図３は、本発明の実施例２に係るボイラ設備のガス化炉における乾燥装置を表す概略構成図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６３】
実施例２のボイラ設備のガス化炉において、図３に示すように、燃料供給系にて、ガス化炉本体１１は、ホッパ１２に供給する未乾燥のバイオマスを乾燥する乾燥装置８１が設けられている。乾燥装置８１において、ベッドアッシュクーラ６１は、ガス化炉本体１１の下方に設置されており、このガス化炉本体１１の下部に連結された異物排出配管２３の下端部がベッドアッシュクーラ６１における上流部の上方に位置している。また、ベッドアッシュクーラ６１は、下流端部が配管８２により分級機６８に連結され、この分級機６８は、スクリーンまたは磁選機などを用いて流動砂から異物を除去することができる。そして、除去された異物は、ホッパ７１に貯留された後、回収配管７２を通して回収ボックス７３に回収される。一方、異物が除去された流動砂は、ホッパ８３に貯留される。
【００６４】
乾燥装置本体（バイオマス混合部）８４は、流動層型の乾燥装置であって、内部に流動砂が循環可能であると共に、流動性ガス（蒸気、排ガスなど）がガス配管（高温ガス供給部）８５を通して供給可能となっている。即ち、この乾燥装置本体８４は、高温の流動砂と未乾燥のバイオマスとを混合すると共に、流動性ガスにより加熱することで、未乾燥のバイオマスを加熱乾燥して水分を除去することができる。この場合、ガス配管８５により供給される流動性ガスとして、ボイラ３０のボイラ本体３１（図１参照）から排出される排ガス（１１０℃以上で酸素が１０ｗ％以下）、高温蒸気（１１０℃）、高温の不活性ガス（窒素ガス）などを使用するとよい。そして、ホッパ８３に貯留された流動砂が供給配管８６を通してこの乾燥装置本体８４に供給可能である。
【００６５】
また、未乾燥のバイオマスを供給する供給系として、ホッパ６２、スクリューフィーダ６３、コンベア６４、供給配管６５を有し、未乾燥のバイオマスを乾燥装置本体８４に供給可能である。乾燥装置本体８４は、下部が配管８７により分級機（分離部）８８に連結され、この分級機８８は、乾燥済のバイオマスと流動砂とを分級することができる。そして、分級された乾燥済のバイオマスは、ホッパ８９に貯留された後、バイオマス搬送配管９０を介してホッパ９１に送られ、ベルトコンベア９２によりホッパ１２に供給可能となっている。一方、ホッパ６９に貯留された流動砂は、戻し配管７０を通して循環配管１９またはシールポッド２０に戻される。
【００６６】
また、乾燥装置本体８４は、内部で発生したガスや蒸気を排出するガス排出配管９３が連結され、このガス排出配管９３により排出されたガスや蒸気は、熱交換器９４で潜熱が回収されてから煙突などにより大気に開放される。
【００６７】
従って、異物排出配管２３によりガス化炉本体１１内の流動砂などがベッドアッシュクーラ６１上に取り出され、分級機６８で異物が除去された後、この異物が除去された流動砂がホッパ８３に貯留され、供給配管８６を通して乾燥装置本体８４に供給される。また、未乾燥のバイオマスは、ホッパ６２、スクリューフィーダ６３、コンベア６４、供給配管６５を介して乾燥装置本体８４に供給される。すると、乾燥装置本体８４にて、高温の流動砂と未乾燥のバイオマスが混合されると共に、ガス配管８５から流動性ガスが供給されることで、この未乾燥のバイオマスが加熱乾燥されて水分が除去される。そして、乾燥装置本体８４から乾燥済のバイオマスと流動砂が分級機８８に排出され、ここで、バイオマスと流動砂を分離する。分離された流動砂は、戻し配管７０を通して循環配管１９またはシールポッド２０に戻される。一方、分離された乾燥済のバイオマスは、バイオマス搬送配管９０、ベルトコンベア９２によりホッパ１２に供給され、ガス化炉本体１１に供給される。
【００６８】
このように実施例２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、ガス化炉本体１１で循環する流動砂の熱を利用してバイオマスを乾燥する乾燥装置８１と、この乾燥装置８１により乾燥されたバイオマスをガス化炉本体１１に供給可能な燃料供給系と、ガス化用空気をガス化炉本体１１に供給可能な空気供給系とを設け、乾燥装置本体８４内に流動性ガス（高温ガス）を供給するガス配管８５を設けている。
【００６９】
従って、未乾燥のバイオマスは、乾燥装置８１の乾燥装置本体８４内にて、ガス化炉本体１１から取り出した流動砂の熱と、ガス配管８５から供給される高温の流動性ガスを利用して乾燥され、乾燥後のバイオマスは、燃料供給系によりガス化炉本体１１内に供給されることとなり、バイオマスを短時間で適正に乾燥し、適正な乾燥状態で燃焼・ガス化することができる。
【実施例３】
【００７０】
図４は、本発明の実施例３に係るボイラ設備のガス化炉における乾燥装置を表す概略構成図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７１】
実施例３のボイラ設備のガス化炉１０において、図４に示すように、燃料供給系にて、ガス化炉本体１１は、ホッパ１２に供給する未乾燥のバイオマスを乾燥する乾燥装置１０１が設けられている。乾燥装置１０１において、搬送コンベア１０２は、例えば、ベルトコンベアであって、未乾燥のバイオマスを搬送可能である。この搬送コンベア１０２は、その上流側端部に、未乾燥のバイオマスを貯留するホッパ１０３が設けられており、ホッパ１０３は、搬送コンベア１０２の上流側に未乾燥のバイオマスを供給可能である。搬送コンベア１０２は、その下流側端部がホッパ１２の上方に位置しており、ホッパ１０３から供給された未乾燥のバイオマスを搬送し、ホッパ１２に供給することができる。
【００７２】
搬送コンベア１０２は、断熱カバー１０４により周囲が覆われてほぼ密閉状態となっている。そして、断熱カバー１０４は、下部に高温ガス（例えば、蒸気、排ガスなど）を供給する高温ガス供給配管１０５が連結されている。そのため、搬送コンベア１０２により搬送中の未乾燥のバイオマスは、高温ガス供給配管１０５から供給された高温ガスにより加熱されて乾燥可能となる。一方、断熱カバー１０４は、上部に高温ガスや内部で発生したガス、蒸気を排出するガス排出配管１０６が連結され、このガス排出配管１０６により排出されたガスや蒸気は、熱交換器１０７で潜熱が回収されてから煙突などにより大気に開放される。
【００７３】
従って、未乾燥のバイオマスは、ホッパ１０３から搬送コンベア１０２上に供給され、この搬送コンベア１０２により搬送される。このとき、高温ガス供給配管１０５から断熱カバー１０４の内部に高温ガスが供給されることで、未乾燥のバイオマスは、この高温ガスにより加熱乾燥されて水分が除去される。そして、乾燥済のバイオマスは、搬送コンベア１０２により搬送され、ホッパ１２に供給され、ガス化炉本体１１に供給される。
【００７４】
このように実施例３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、バイオマスを乾燥する乾燥装置１０１と、この乾燥装置１０１により乾燥されたバイオマスをガス化炉本体１１に供給可能な燃料供給系と、ガス化用空気をガス化炉本体１１に供給可能な空気供給系とを設けている。
【００７５】
従って、未乾燥のバイオマスは、乾燥装置１０１の搬送コンベア１０２による搬送中に、断熱カバー１０４内に供給される高温ガスにより乾燥され、乾燥後のバイオマスは、燃料供給系によりガス化炉本体１１内に供給されることとなり、バイオマスを短時間で適正に乾燥し、適正な乾燥状態で燃焼・ガス化することができる。
【００７６】
なお、上述した各実施例では、各乾燥装置１６，８１，１０１にて、ガス化炉本体１１により循環する流動砂を異物排出配管２３により取り出し、ベッドアッシュクーラ６１や乾燥装置本体８４内でこの流動砂の熱を利用して未乾燥のバイオマスを乾燥するように構成したが、この構成に限定されるものではない。例えば、ガス化炉本体１１に対して異物排出配管２３とは別の配管などを用いて流動砂を取り出したり、サイクロン１７からの循環配管１９から流動砂を取り出したりしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明に係るガス化炉及びボイラ設備は、ガス化炉本体内やボイラ本体内で発生した熱を利用してバイオマスを乾燥する乾燥装置を設けることで、バイオマスを乾燥して適正な状態で供給可能とすると共に効率の低下を抑制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】
【００７８】
１０  ガス化炉
１１  ガス化炉本体
１２  ホッパ（燃料供給系）
１５  供給配管（燃料供給系）
１６，８１，１０１  乾燥装置
１７  サイクロン
２１  空気供給配管（空気供給系）
２３  異物排出配管（流動材取出経路）
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  ベッドアッシュクーラ（バイオマス混合部、分離部）
６６  流動砂搬送配管（流動材戻し経路）
６７，９０  バイオマス搬送配管（バイオマス搬送経路）
６８  分級機（異物除去部）
７０  戻し配管（流動材戻し経路）
８４  乾燥装置本体（バイオマス混合部）
８５  ガス配管（高温ガス供給部）
８８  分級機（分離部）
９２  ベルトコンベア
１０２  搬送コンベア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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