(57)【要約】  【課題】高温の火炎を発生する特殊なバーナーの熱で水を直接加熱して生成させた過熱水蒸気を炭質原料に吹きつけ水性ガスを製造する装置及び水性ガスの製造方法並びに廃棄物の処理方法を提供すること。  【解決手段】熱気化の利用による有酸素状態における燃焼方式の逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡ（特許第２８３８２４１号）と、該逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡのガス放出口７と連通して連設される過熱水蒸気生成装置Ｂと、該過熱水蒸気生成装置Ｂの過熱水蒸気排出部３４と連通して連設されるガス化装置Ｃと、を備え、逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡの熱により過熱水蒸気生成装置Ｂ内で生成させた過熱水蒸気をガス化装置Ｃ内に投入された炭質原料に吹き付けて一酸化炭素ガスと水素ガスを製造する水性ガス製造装置１００。【選択図】図１
2006199838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒形周壁の周面に複数のガス噴出孔を穿設し、前方開口側を中心にガス吐出孔を設けた蓋板により被蓋した内側燃焼筒体の後方開口側周縁を、筒形で前方開口側を中心にガス放出口を有する前方側壁板に、又後方開口側を後方側壁板により閉塞する外側燃焼筒体の後方側壁板内面に接合して、内側燃焼筒体を外側燃焼筒体に内設し、内側燃焼筒体内に適量の流体燃料と加圧空気を供給点火して燃焼させ内側燃焼筒体を加熱すると共に、後方より外側燃焼筒体内に加圧空気を供給し周回させて加熱し、内側燃焼筒体に設けたガス噴出孔及びガス吐出孔より外側燃焼筒体内に噴出する気化した不完全燃焼ガスを、周回する加熱ガスの逆火熱により再燃焼して反復周回させて更に内側燃焼筒体を加熱して熱気化を促進し、ガス放出口より外部に高温の完全燃焼ガスを放出する逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーと、
過熱水蒸気生成用筐体に、前記逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーのガス放出口と連通するバーナー取付部と、過熱水蒸気排出部と、水注入部とを設けてなる過熱水蒸気生成装置と、
ガス化用筐体に、前記過熱水蒸気生成装置の過熱水蒸気排出部と連通する過熱水蒸気生成装置取付部と、ガス排出部と、炭質原料投入部とを設けてなるガス化装置と、
を備え、逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーの熱により過熱水蒸気生成装置内で生成させた過熱水蒸気をガス化装置内に投入された炭質原料に吹き付けて一酸化炭素ガスと水素ガスを製造する水性ガス製造装置。
【請求項２】
過熱水蒸気生成装置は、一方に過熱水蒸気排出口を他方に挿入口を穿設した取付板を設けた円筒状の過熱水蒸気生成用筐体の適宜位置に一箇所あるいは数箇所の水注入口を設け、水供給装置を水供給パイプを介して水注入口に設けた水供給管に連結してなることを特徴とする請求項１記載の水性ガス製造装置。
【請求項３】
ガス化装置は、一方にガス排出筒を他方に挿入口を穿設した取付板を設けた角筒状のガス化用筐体に炭質原料投入口が設けられてなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水性ガス製造装置。
【請求項４】
炭質原料が廃棄物である請求項１〜請求項３のいずれかに記載の水性ガス製造装置。
【請求項５】
筒形周壁の周面に複数のガス噴出孔を穿設し、前方開口側を中心にガス吐出孔を設けた蓋板により被蓋した内側燃焼筒体の後方開口側周縁を、筒形で前方開口側を中心にガス放出口を有する前方側壁板に、又後方開口側を後方側壁板により閉塞する外側燃焼筒体の後方側壁板内面に接合して、内側燃焼筒体を外側燃焼筒体に内設し、内側燃焼筒体内に適量の流体燃料と加圧空気を供給点火して燃焼させ内側燃焼筒体を加熱すると共に、後方より外側燃焼筒体内に加圧空気を供給し周回させて加熱し、内側燃焼筒体に設けたガス噴出孔及びガス吐出孔より外側燃焼筒体内に噴出する気化した不完全燃焼ガスを、周回する加熱ガスの逆火熱により再燃焼して反復周回させて更に内側燃焼筒体を加熱して熱気化を促進し、ガス放出口より外部に高温の完全燃焼ガスを放出する逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーの熱により、水から過熱水蒸気を生成させ、該過熱水蒸気を炭質原料に吹き付け、一酸化ガスと水素ガスを製造する水性ガス製造方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の水性ガス製造装置を用い、逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーの熱で過熱水蒸気生成装置に注入された水から過熱水蒸気を生成させ、該過熱水蒸気をガス化装置内に投入された炭質原料に吹きつけ、水素ガスと一酸化炭素ガスを製造する水性ガス製造方法。
【請求項７】
炭質原料が廃棄物である請求項５又は請求項６記載の水性ガス製造方法。
【請求項８】
請求項５〜請求項７のいずれかに記載の方法で炭質原料に廃棄物を用い、該廃棄物を水性ガス化及び減容化する廃棄物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭質原料に過熱水蒸気を吹き付け、水素ガスと一酸化炭素ガスを製造する水性ガス製造装置及びこの装置を用いる水性ガスの製造方法並びに炭質原料に廃棄物を用いる廃棄物の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水性ガスは、石油、ＬＮＧ（液化天然ガス）、コークス等の炭化水素からなる炭質原料と水蒸気とを高温で反応させて製造されている。水性ガスは、燃料としてのみならず、メタノール、ホルマリン、アンモニアなどの合成化学原料として利用され、また精製により水素ガスが製造される。特に、水素ガスは、燃料電池の普及に伴い需要が増加している。  しかし、石油、ＬＮＧ、コークス等の炭質原料は有限で将来の涸渇が予想されるため、エネルギー問題として憂慮されている。一方、都市ゴミ等の可燃性の廃棄物は増加傾向にあり、その処理が大きな社会問題となっている。したがって、効率的に水性ガスを製造できれば有限な炭質原料の節減が可能となる。また、廃棄物を処理してエネルギーとして利用できれば、環境浄化に資することができるばかりか、エネルギー問題の解決の一助となる。
【０００３】
このような状況下、従来より過熱水蒸気を利用して廃棄物等の炭質原料から水性ガスを製造する装置、方法についての提案がある。例えば、炭素を含む化合物を主体とする液体を過熱蒸気で処理して効率的に水性ガスを製造する装置、方法（特許文献１参照）、有機廃棄物を過熱水蒸気でガス化する装置、方法（特許文献２参照）の提案がある。また、過熱水蒸気を生成させる装置についても提案がある。例えば、水蒸気を加熱熱源で加熱して過熱水蒸気を生成する装置（特許文献３参照）、筒状体の外周に巻回された励磁コイルと導電体材料製の通気性被加熱体とで過熱水蒸気を生成する装置（特許文献４参照）、電磁誘導加熱手段を利用して過熱水蒸気を生成する装置（特許文献５参照）の提案がある。
【特許文献１】特開２００４−１８３０５号公報
【特許文献２】特開２００１−２１４１７７号公報
【特許文献３】特開２００１−４１６６８号公報
【特許文献４】特開２００４−２３３０４０号公報
【特許文献５】特開２００３−２０３７５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の水性ガスを製造する装置、方法で利用される過熱水蒸気は、水蒸気を電熱ヒータなどの加熱手段により水性ガス化反応の起こる温度に加温したり、あるいは加温後、蓄熱手段により蓄熱する必要があったため、装置の構成が複雑となったり、加温のための余分なエネルギーを必要とする問題があった。また、上記特許文献４又は特許文献５に記載の装置を水性ガスを製造する装置に組み込み、高温の過熱水蒸気を生成させることも可能であるが、これらの装置は電気エネルギーを利用するためエネルギー効率が悪く、経済性が悪くなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、高温の火炎を発生する特殊なバーナーの熱で水を直接加熱し、水性ガス化反応が起きる高温の過熱水蒸気を生成させ、該過熱水蒸気を利用して炭質原料をガス化する簡単な構成で経済性に優れる水性ガス製造装置及びこの装置を用いる水性ガスの製造方法並びに炭質原料に廃棄物を用いる廃棄物の処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、本発明に想到した。
すなわち、本発明は、
筒形周壁の周面に複数のガス噴出孔を穿設し、前方開口側を中心にガス吐出孔を設けた蓋板により被蓋した内側燃焼筒体の後方開口側周縁を、筒形で前方開口側を中心にガス放出口を有する前方側壁板に、又後方開口側を後方側壁板により閉塞する外側燃焼筒体の後方側壁板内面に接合して、内側燃焼筒体を外側燃焼筒体に内設し、内側燃焼筒体内に適量の流体燃料と加圧空気を供給点火して燃焼させ内側燃焼筒体を加熱すると共に、後方より外側燃焼筒体内に加圧空気を供給し周回させて加熱し、内側燃焼筒体に設けたガス噴出孔及びガス吐出孔より外側燃焼筒体内に噴出する気化した不完全燃焼ガスを、周回する加熱ガスの逆火熱により再燃焼して反復周回させて更に内側燃焼筒体を加熱して熱気化を促進し、ガス放出口より外部に高温の完全燃焼ガスを放出する逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーと、
過熱水蒸気生成用筐体に、前記逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーのガス放出口と連通するバーナー取付部と、過熱水蒸気排出部と、水注入部とを設けてなる過熱水蒸気生成装置と、
ガス化用筐体に、前記過熱水蒸気生成装置の過熱水蒸気排出部と連通する過熱水蒸気生成装置取付部と、ガス排出部と、炭質原料投入部とを設けてなるガス化装置と、
を備え、逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーの熱により過熱水蒸気生成装置内で生成させた過熱水蒸気をガス化装置内に投入された炭質原料に吹き付けて一酸化炭素ガスと水素ガスを製造する水性ガス製造装置を要旨とする。
【０００７】
上記の構成の発明により、約１５００℃の火炎を発生するバーナーの熱で水を直接加熱して、水性ガス化反応が起きる高温で高密度の過熱水蒸気を生成させ、該過熱水蒸気により炭質原料から一酸化炭素ガスと水素ガスを製造できる。また、バーナーの酸素風量及び燃料の調節を行うことによりごく微量の酸素を圧入することが可能な構成のため、炭質原料の端面が緩やかに燃焼し赤熱活性化された箇所が出現する。この赤熱活性化された箇所に高温の過熱水蒸気が弾性衝突することにより、著しい低温の過熱水蒸気でも水の熱分解が可能でもある。すなわち、赤熱活性化された箇所が周りよりも著しく高温となり、水の熱分解が促進されるのである。
【０００８】
上記の水性ガス製造装置において、過熱水蒸気生成装置は、一方に過熱水蒸気排出口を他方に挿入口を穿設した取付板を設けた円筒状の過熱水蒸気生成用筐体の適宜位置に一箇所あるいは数箇所の水注入口を設け、水供給装置を水供給パイプを介して水注入口に設けた水供給管に連結した構成としても良い。また、ガス化装置は、一方にガス排出筒を他方に挿入口を穿設した取付板を設けた角筒状のガス化用筐体に炭質原料投入口が設けられる構成としても良い。更に、炭質原料を廃棄物としても良い。
【０００９】
また、本発明は、筒形周壁の周面に複数のガス噴出孔を穿設し、前方開口側を中心にガス吐出孔を設けた蓋板により被蓋した内側燃焼筒体の後方開口側周縁を、筒形で前方開口側を中心にガス放出口を有する前方側壁板に、又後方開口側を後方側壁板により閉塞する外側燃焼筒体の後方側壁板内面に接合して、内側燃焼筒体を外側燃焼筒体に内設し、内側燃焼筒体内に適量の流体燃料と加圧空気を供給点火して燃焼させ内側燃焼筒体を加熱すると共に、後方より外側燃焼筒体内に加圧空気を供給し周回させて加熱し、内側燃焼筒体に設けたガス噴出孔及びガス吐出孔より外側燃焼筒体内に噴出する気化した不完全燃焼ガスを、周回する加熱ガスの逆火熱により再燃焼して反復周回させて更に内側燃焼筒体を加熱して熱気化を促進し、ガス放出口より外部に高温の完全燃焼ガスを放出する逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーの熱により、水から過熱水蒸気を生成させ、該過熱水蒸気を炭質原料に吹き付け、一酸化ガスと水素ガスを製造する水性ガス製造方法を要旨とする。
【００１０】
上記のいずれかの水性ガス製造装置を用い、逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーの熱で過熱水蒸気生成装置に注入された水から過熱水蒸気を生成させ、該過熱水蒸気をガス化装置内に投入された炭質原料に吹きつけ、水素ガスと一酸化炭素ガスを製造する水性ガス製造方法を要旨とする。また、水性ガス製造方法において、炭質原料を廃棄物としても良い。
【００１１】
上記のいずれかの方法で炭質原料に廃棄物を用い、該廃棄物を水性ガス化及び減容化する廃棄物の処理方法を要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の水性ガス製造装置は、水性ガス化反応が起きる高温の過熱水蒸気をバーナーの熱のみで生成させることができるので、過熱水蒸気の加熱手段が不要で、簡単な構成とでき、またエネルギー効率が良く経済性に優れる。したがって、本発明の水性ガス製造装置の炭質原料に廃棄物を用いれば、廃棄物をより安価に処理でき、また製造される水性ガスによりエネルギー問題の解決の一助となるばかりか、需要が増加している水素ガスの供給が可能となる。
【００１３】
本発明の水性ガスの製造方法は、水性ガス化反応が起きる高温の過熱水蒸気をバーナーの熱のみで生成させることができるので、エネルギー効率が良く、より安価に水性ガスを製造できる。したがって、炭質原料に廃棄物を用いれば、廃棄物を更に安価に処理でき、同時にエネルギー問題の解決の一助となる方法を提供できる。
【００１４】
本発明の廃棄物の処理方法によれば、水性ガス化反応が起きる高温の過熱水蒸気をバーナーの熱のみで生成させることができるので、廃棄物を炭質原料とする水性ガス化反応によりエネルギーや水素として廃棄物を有効に利用でき、また廃棄物の減容化により廃棄物の処理の容易化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を図面を参照しながら、逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡと水蒸気生成装置Ｂとガス化装置Ｃとから構成される水性ガス製造装置１００、１１０を実施の形態により詳細に説明する。
【００１６】
〔第１実施形態〕
第１実施形態に係る水性ガス製造装置１００を図１及び図２を参照して説明する。先ず、本出願人が特許を取得している逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡ（特許第２８３８２４１号）について説明する。逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡの外側燃焼筒体１は、外周面の前端部にフランジ２ａを設けた筒形の周壁胴２と、下部に設けたダクト接続孔３の後方に向け突出して送風ダクト４を接続した後方側壁板５（ガスの流れ方向を前方とする）及び中央部にガス放出口６を穿設し、該ガス放出口６に連通して前方に突出するガス放出筒７を接続した前方側壁板８とよりなる。
【００１７】
前記の外側燃焼筒体１の周壁胴２より小径の筒状の周壁筒９は、周壁に複数のガス噴出孔１０を穿設すると共に、下側周壁前部に燃焼用給気孔１１を、又後部に点火用給気孔１２を穿設し、周壁筒９の前方開口側の中心にガス吐出口１３を設けた蓋板１４により被蓋した内側燃焼筒体１５を構成し、周壁筒９の後端縁１６を外側燃焼筒体１の後方側壁板内壁面１７の中間上部に密着接合する。
【００１８】
内側燃焼筒体１５には、周壁筒９の下側周壁前部に設けた燃焼用給気孔１１を介して内側燃焼筒体１５に連通する如く送風ダクト４より適寸法小径の給気管１８の前端周縁１９を接合し、該給気管１８の他端が送風ダクト４内に臨むように取り付け、又下側周壁後部に設けた点火用給気孔１２を介し内側燃焼筒体１５に連通するように給気管１８より適寸法小径の補助給気管２０の上端周縁２１を接合し、他端が給気管１８内に臨むように取り付けられる。
【００１９】
このように給気管１８及び補助給気管２０を取り付け外側燃焼筒体１の後方側壁板内壁面１７に接合した内側燃焼筒体１５を、外側燃焼筒体１の周壁胴２の前方開口部をガス放出筒７を外方にして前方側壁板８により被蓋した該周壁胴２内に後方より挿入し、内側燃焼筒体１５の蓋板１４と外側燃焼筒体１の前方側壁板８間が適間隔ｔを隔てる状態で外側燃焼筒体１の周壁胴２の後端周縁と後方側壁板５の外周縁を密着接合して外側燃焼筒体１内に内側燃焼筒体１５を内設すると共に、内側燃焼筒体１５内に連通する燃料供給管２２と点火装置Ｓを設けて逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡを構成する。
【００２０】
逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡの送風ダクト４には送風ホース２３を介して空気圧と給気量の調節可能な加圧空気供給装置Ｄを、燃料供給管２２には燃料供給パイプ２４を介して供給量の調整可能な燃料供給装置Ｆを、又サーモスターター式点火装置Ｓ（特許第２１１１２９４号明細書参照）の点火用燃料供給管２５には点火用燃料供給ホース２６を介して供給圧と供給量を調節可能な点火燃料用ポンプＰに連結すると共に、端子金具２７のリード線接続用端子部２８にはリード線２９を介して電源Ｅに接続する。
【００２１】
次いで、逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡに連設される過熱水蒸気生成装置Ｂについて説明する。
図中の３０は円筒状をなし、中央に過熱水蒸気排出口３１ａが穿設された側板３１と、挿入口３２ａが穿設された側板３２とで両端が塞がれ、外周二箇所に水注入口３３が設けられた過熱水蒸気生成用筐体である。過熱水蒸気生成用筐体３０の一方の側板３１中央には、過熱水蒸気排出筒３４が突設され、過熱水蒸気排出部が構成されている。また、過熱水蒸気生成用筐体３０の他方の側板３２に過熱水蒸気生成用筐体３０と同径の取付穴３５ａが穿設された取付板３５が設けられ、バーナー取付部が構成されている。なお、過熱水蒸気生成装置Ｂで用いる「水」には水以外の成分を含む水溶液をも包含する。
【００２２】
３６は、水供給管で、過熱水蒸気生成用筐体３０の外側から内側に貫通して設けられている。Ｊは、水量の調節を可能とした水供給装置であり、水供給パイプ３７にて、水供給管３６に連結し、水注入部が構成されている。このような構成の過熱水蒸気生成装置Ｂの挿入口３２ａに逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡのガス放出筒７を挿設してガス放出筒７が過熱水蒸気生成用筐体３０内となるように設けてガス放出口６と連通させると共に、取付板３５とフランジ２ａとを連結し、逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡと過熱水蒸気生成装置Ｂとが連設されている。
【００２３】
また、過熱水蒸気生成装置Ｂに連設されるガス化装置Ｃについて説明する。
図中の４０は、上部にガス排出部に相当するガス排出筒４１を突設し、一方の側部に挿入口４２を穿設すると共に、炭質原料投入部に相当する炭質原料投入口４３が設けられる角筒状のガス化用筐体である。挿入口４２には、過熱水蒸気生成装置Ｂの過熱水蒸気排出筒３４を挿入して連通させ、更に取付板４４によりガス化用筐体４０に固定されて過熱水蒸気発生装置取付部が構成されている。また、炭質原料を投入するための炭質原料投入口４３には、扉４５が形成され、開閉可能となっている。
【００２４】
次いで 、以上のように構成される本発明の水性ガス製造装置１００の作用を説明する。
図１は、逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡの連続稼働状態における作用を示し、加圧空気供給装置Ｄを稼働して、適圧でかつ適量の加圧空気ａを送風ダクト４に給気すれば、加圧空気ａは送風ダクト４と給気管１８間を通り外側燃焼筒体１内と、給気管１８及び補助給気管２０を通り燃料用給気孔１１及び点火用給気孔１２を介して内側燃焼筒体１５内に噴流する。燃料供給装置Ｆより燃料供給パイプ２４を経て、適量の流体燃料ｆを内側燃焼筒体１５内に供給すれば、該燃料ｆは燃焼給気管１８及び補助給気管２０を通り燃焼用給気孔１１と点火用給気孔１２を経て内側燃焼筒体１５内に噴流する加圧空気ａにより乱流拡散されて霧状となり、点火用給気孔１２より流入する加圧空気ａの補給により着火を確実とする点火装置Ｓを作動して燃料ｆに点火し燃焼させれば、不完全燃焼ガスｇは内側燃焼筒体１５を加熱すると共に内部の圧力を高めながら膨脹して、気化した状態で周壁筒９に設けたガス噴出孔１０及び蓋板１４に設けたガス吐出孔１３より外側燃焼筒体１内に噴出する。
【００２５】
送風ダクト４より外側燃焼筒体１内に給気される加圧空気ａにより該燃焼筒体１内の後部が減圧部となるので、加圧空気ａは内側燃焼筒体１５の外周に沿って逆流し、内側燃焼筒体１５より外側燃焼筒体１内に噴出する不完全燃焼ガスｇと混合し外側燃焼筒体１内を繰返し周回して高温のガスとなつて更に内側燃焼筒体１５を加熱して熱気化を促進し、周回する高温のガスの逆火熱により内側燃焼筒体１５より噴出する不完全燃焼ガスｇを高温の完全燃焼ガスＧとしてガス吐出筒７より過熱水蒸気発生装置Ｂ内に噴出する。
【００２６】
逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡを作動して、ガス放出筒７より噴出する完全燃焼ガスＧによって、過熱水蒸気発生装置Ｂの過熱水蒸気発生用筐体３０が加熱され高温になると、水供給装置Ｊを作動して、水ｊを水供給管３６により過熱水蒸気発生用筐体３０内に供給する。
【００２７】
過熱水蒸気生成用筐体３０内に供給された水ｊは、完全燃焼ガスＧによって直接加熱され、瞬時に過熱水蒸気ｈとなり、過熱水蒸気生成用筐体３０内を内周に沿って回る。そして、過熱水蒸気生成用筐体３０内で直接加熱によって発生した過熱水蒸気ｈは、過熱水蒸気発生筒３０内を回ると共にガス放出筒７の方向への循環を行いながら高温高圧の過熱水蒸気Ｈとなり、過熱水蒸気排出筒３４よりガス化装置Ｃ内に放出される。
【００２８】
逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡは、着火直後の出口温度が約１５００℃になり、エネルギー収束率が極めて高い高温・高エネルギーの火炎を放出し、又このバーナーは理論的空気量のみで完全燃焼するため、窒素酸化物の発生もなく、高温でガス化された燃料をバーナー内部で繰り返し旋回して、酸素と激しく交わり高温となる。そのため、この火炎に水を噴霧又は滴下して瞬間的に６００℃以上の高温の過熱水蒸気Ｈを発生させることができる。この場合、燃焼ガスと過熱水蒸気Ｈの割合は、水の噴霧の割合によっては、６０％以上にも達する無害の高温の過熱水蒸気Ｈとなる。また、逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡよりの完全燃焼ガスＧによって過熱水蒸気生成用筐体３０内の旋回あるいは循環によって加熱効率を高め、高温の完全混合水蒸気に処理するため、スケールの発生を抑え、過熱水蒸気生成能力を維持することができる。
【００２９】
従来のバーナーにより製造される過水熱蒸気の温度は、３００〜５００℃程度と低く、水性ガス化反応が起きる６００〜１０００℃とするには蒸気をボイラー等で再加熱しなければならず、大きなエネルギーが必要であった。また、電磁誘導加熱により過熱水蒸気を製造する場合は電気エネルギーのためエネルギー効率が悪く、やはり大きなエネルギーが必要であった。しかし、本願発明の逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡは、上記の構成により高温の火炎を発生するためエネルギー効率に優れ、かつ瞬時に６００℃以上の高温の過熱水蒸気をガス化製造装置自体で生成させ、利用できる。
【００３０】
過熱水蒸気生成装置Ｂ内で生成した過熱水蒸気Ｈは、炭質原料投入口４３からガス化装置Ｃ内に投入された炭質原料に吹き付けられる。水性ガス化反応は、６００〜１０００℃で起こるので、ガス化装置Ｃ内で６００℃以上の高温の過熱水蒸気Ｈにより下記の水性ガス化反応が起き、一酸化炭素ガスと水素ガスが生成する。
水性ガス化反応：C＋H2O→CO+H2
【００３１】
生成した一酸化炭素ガスと水素ガスは、ガス排出筒４１から排出し回収される。回収された水性ガスは燃料として用いたり、メタノール等の製造に用いることができる。また、水素ガスは燃料電池に用いることができる。更に一酸化ガスは下記の水性ガスシフト反応により水素の製造に用いることができる。
水性ガスシフト反応：CO＋H2O→CO２+H2
【００３２】
また、水性ガス化反応で炭質原料が減容化し生成した灰分は、回収される。また、図示しないが、ガス化装置Ｃの下部にホッパーを形成し、この中に一旦回収するようにしても良い。
【００３３】
炭質原料は、主として炭素質あるいは炭化水素質をいい、廃棄物をも包含する。廃棄物は、例えば産業廃棄物のコーヒー豆滓、製紙滓、廃屋の解体木材、樹木の剪定廃棄物、農業廃棄物の籾殻等、炭素質あるいは炭化水素質の廃棄物を挙げられる。炭質原料にこれらの廃棄物を用いることにより、廃棄物をエネルギー源として利用でき、また減容化により廃棄物の処理が容易になる。
【００３４】
〔第２実施形態〕
次いで、第２実施形態に係る水性ガス製造装置１１０について、図３及び図４を参照して説明する。水性ガス製造装置１１０の逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡは、第１実施形態と同一であるため、その詳細な記載は割愛し、以下異なる構成を中心に説明する。また、図面においても、逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡの詳細は割愛した。
【００３５】
図中の６０は、円筒状をなす過熱水蒸気生成用筐体で、一方の側端面中央に水供給管５５が過熱水蒸気生成用筐体６０の外側から内側に貫通して設けられている。Ｊは、水量の調節を可能とした水供給装置であり、水供給パイプ５６にて、水供給管５５に連結している。また、過熱水蒸気生成用筐体６０の他方の側端面中央には、過熱水蒸気排出筒６１が突設されている。
【００３６】
過熱水蒸気生成用筐体６０の外周面の一部に穿孔６２が形成され、該穿孔６２に逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡのガス放出筒７の先端が溶接により連設されている。
【００３７】
ガス化装置Ｃは、箱状をなすガス化用筐体７０の上部にガス排出筒７１が突設され、また、一方の側端面に穿孔７２が形成され、該穿孔７２には過熱水蒸気生成装置Ｂの過熱水蒸気排出筒６１の先端が溶接により連設されている。また、ガス化用筐体７０内に炭質原料を投入するための炭質原料投入口７３が設けられている。炭質原料投入口７３には、扉７４が形成され、開閉可能となっている。
【００３８】
このように構成される水性ガス製造装置１１０は、第１実施形態と同様に水性ガス化反応が起き、炭質原料から一酸化炭素ガスと水素ガスが生成する。
【００３９】
本発明は、その技術的範囲に属する限り、上記の実施の形態に限定されるものではなく、種々形態を変更して具体化できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】第１実施形態の水性ガス製造装置の縦断面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】第２実施形態の水性ガス製造装置の平面図である。
【図４】図３のＹ−Ｙ断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
Ａ            逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナー
Ｂ            過熱水蒸気生成装置
Ｃ            ガス化装置
Ｇ            完全燃焼ガス
Ｈ            過熱水蒸気
７            ガス放出筒
３０、６０      過熱水蒸気生成用筐体
３４、６１      過熱水蒸気排出筒
３６、５５      水供給管
４０、７０      ガス化用筐体
４１、７１      ガス排出筒
４３、７３      炭質原料投入口
１００、１１０  水性ガス製造装置
【図１】
2006199838.tif 000003
【図２】
2006199838.tif 000004
【図３】
2006199838.tif 000005
【図４】
2006199838.tif 000006