(57)【要約】【課題】  縦型のガス化装置における被処理物の自重による降下不良を改善することができるガス化装置及びその運転方法を提供する。【解決手段】  縦型の炉１０の上部から被処理物Ａを投入し、炉１０の下部から酸化剤ガスＧａと水蒸気Ｇｂを供給して、被処理物Ａを部分燃焼及び熱分解して、生成ガスＧｃを炉１０の上部から取り出し、残渣Ａｃを炉１０の下部から取り出すガス化装置１において、被処理物Ａの自重による降下が妨げられているのを検知した時に、熱分解が行われる熱分解帯Ｚｃの下端近傍に水蒸気Ｇｂ２を注入し、被処理物Ａの自重による降下の不良状態を改善する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦型の炉の上部から被処理物を投入し、炉の下部から酸化剤ガスと水蒸気を供給して、被処理物を部分燃焼及び熱分解して、生成ガスを炉の上部から取り出し、残渣を炉の下部から取り出すガス化装置において、被処理物の自重による降下が妨げられているのを検知した時に、熱分解が行われる熱分解帯の下端近傍に水蒸気を注入し、被処理物の自重による降下の不良状態を改善することを特徴とするガス化装置の運転方法。
【請求項２】
前記被処理物の自重による降下が妨げられているか否かを、温度センサで検出した炉内の温度で判断することを特徴とする請求項１記載のガス化装置の運転方法。
【請求項３】
縦型の炉の上部から被処理物を投入し、炉の下部から酸化剤ガスと水蒸気を供給して、被処理物を部分燃焼及び熱分解して、生成ガスを炉の上部から取り出し、残渣を炉の下部から取り出すガス化装置において、被処理物の自重による降下が妨げられているのを検出する自重降下不良検出手段と、前記熱分解を行う熱分解帯の下端近傍に水蒸気を供給する水蒸気注入ノズルとを設けたことを特徴とするガス化装置。
【請求項４】
前記自重降下不良検出手段を、炉内の温度を検出する温度センサで構成したことを特徴とする請求項３記載のガス化装置。
【請求項５】
前記水蒸気注入ノズルを、炉の周囲方向において等間隔に４つ以上設けたことを特徴とする請求項３又は４に記載のガス化装置。
【請求項６】
前記水蒸気注入ノズルを、ガス化炉内に水平方向に配設したリング状の配管に設けたことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載のガス化装置。
【請求項７】
前記リング状の配管を仕切りで区分し、各区分された配管部分に水蒸気供給管から分岐した水蒸気供給枝管をそれぞれ接続すると共に、各水蒸気供給枝管に設けたバルブによりそれぞれの区分した配管部分に選択的に水蒸気を供給できるように構成したことを特徴とする請求項６に記載のガス化装置。
【請求項８】
前記リング状の配管の内部を円周方向に２分して、一方に前記水蒸気注入ノズルを設け、他方に水蒸気供給管を接続すると共に、両者の間に水蒸気導入孔を設けて形成したことを特徴とする請求項６又は７に記載のガス化装置。
【請求項９】
前記リング状の配管の少なくとも一部をガス化炉の内壁に埋め込んで形成したことを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載のガス化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理物を上方から炉本体に投入すると共に酸化剤ガス等を炉下部より注入して、被処理物を部分燃焼及び熱分解して、生成ガスを炉上部から抜き出すと共に残渣を炉下部から抜き出す縦型のガス化装置において、被処理物の自重による降下不良に対処できるガス化装置の運転方法及びガス化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
木屑・廃木材の木質系バイオマスや廃棄物系バイオマスを熱分解してガス化して、改質されたガスをガスエンジンに供給し発電するバイオマスガス化発電システムが研究開発されている。
【０００３】
このガス化に関連して、廃棄物をガス化装置（反応器）に供給し、廃棄物の完全な酸化に不十分な量で酸素含有ガスをそのガス化装置の下部から連続的に供給し、自重により降下してくる熱分解残渣（固形残留物）の層を通る際に、熱分解残渣に含まれる可燃物を燃焼させ、その上層の熱分解層の熱源とし、熱分解層で、ガス状燃焼生成物及び熱分解残渣を生成し、ガス状燃焼生成物を未処理廃棄物の層を通し、炭化水素含有生成物及び液状炭化水素の小滴を生じる廃棄物処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
本発明者らは、これと同じ原理のガス化装置として、図１３及び図１４に示すようなガス化装置１Ｘを開発し、実験を行ってきている。
【０００５】
このガス化装置１Ｘは、縦型の筒状に形成された炉本体１０の上部に、被処理物投入口１１、生成ガス排出口１２が設けられ、炉の下部に酸化剤ガス供給口１３、水蒸気供給口１４、残渣抜き出し口１５が設けられている。また、炉の壁面部分に温度センサ取り付け穴１６が配置されている。
【０００６】
そして、廃棄物等の被処理物Ａを炉の上部の被処理物投入口１１から投入し、乾燥、熱分解、部分燃焼、冷却を経て残渣抜き出し口１５から被処理物Ａの燃焼残渣Ａｃを抜き出すと共に、熱分解で生じた生成ガスＧｃを生成ガス排出口１２から抜き出す。
【０００７】
また、炉の高さ方向に適宜設けられている温度センサ取り付け穴１６に挿入されている温度センサ４６などの温度検出手段により、燃焼帯Ｚｂの位置や最高温度を検出し、酸化剤ガス供給量や水蒸気供給量を調整している。
【０００８】
このガス化装置１Ｘによれば、熱分解帯Ｚｃで生成された熱分解ガスの熱により、乾燥帯Ｚｄの廃棄物を乾燥できる。また、熱分解ガスが乾燥帯Ｚｄを上昇する過程で、熱分解ガスに含まれる飛灰等が乾燥帯Ｚｄの廃棄物に付着し除去される。そのため、比較的清浄な熱分解ガスを得ることができる。
【０００９】
そして、このガス化装置１Ｘでは、廃棄物等の被処理物Ａを縦型の炉１０に投入して、充填層を形成し、底部から酸化剤ガスＧａを供給して、被処理物Ａの一部分を燃焼させ、炉１０の高さ方向に下側から冷却帯Ｚａ、燃焼帯Ｚｂ、熱分解帯Ｚｃ、乾燥帯Ｚｄを形成し、被処理物Ａを自重により上側から順次降下させて、被処理物Ａを乾燥、熱分解、部分燃焼することによりガス化する。この冷却帯Ｚａは、２００℃程度に、燃焼帯Ｚｂは、約１０００℃〜１２００℃程度に、熱分解帯Ｚｃは、熱分解ガスを発生させるために、ガス化効率を考慮して、５００℃程度の高温度域に、また、乾燥帯Ｚｄは、８０℃〜２００℃程度に維持され、生成ガスＧｃは、８０℃程度で排出される。
【００１０】
しかしながら、このガス化装置１Ｘにおいては、熱分解によって発生したタール分が被処理物Ａを結合して、お菓子の「おこし」のように固まり、炉の内壁に固着して、被処理物Ａが自重で降下するのが妨げられている現象が生じる。この自重降下不良が発生すると、熱分解帯Ｚｃから下に供給される被処理物Ａの量が著しく減少するので燃焼帯Ｚｂにおける燃焼が不十分となり、温度が低下し、また、熱分解帯Ｚｃに供給する熱量も減少するので、熱分解が不十分となる。
【００１１】
従って、この被処理物Ａの自重降下不良の発生を検知したときに、これを速やかに解消することが重要な課題となる。しかしながら、従来技術においては、特にこの問題に対する対処方法を用意していなかった。
【特許文献１】特表２０００−５１７４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、縦型のガス化装置における被処理物の自重による降下不良を改善することができるガス化装置の運転方法及びガス化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明のガス化装置の運転方法は、縦型の炉の上部から被処理物を投入し、炉の下部から酸化剤ガスと水蒸気を供給して、被処理物を部分燃焼及び熱分解して、生成ガスを炉の上部から取り出し、残渣を炉の下部から取り出すガス化装置において、被処理物の自重による降下が妨げられているのを検知した時に、熱分解が行われる熱分解帯の下端近傍に水蒸気を注入し、被処理物の自重による降下の不良状態を改善することを特徴とする。
【００１４】
なお、熱分解で生じるタール分による結合に起因する、被処理物の自重による降下不良は熱分解の帯域で生じるので、この降下不良の発生した部分に水蒸気を効率よく供給する場所としては、熱分解帯の下端近傍となる。これより上で水蒸気を注入する場合には、酸化剤ガス、燃焼ガスなどの上昇流があるため、水蒸気の注入部分より下側で発生した降下不良に対処できない。また、熱分解帯よりも下になると温度が著しく高い燃焼帯になるので、水蒸気を供給しても、降下不良の発生した部分に効率よく水蒸気を供給することができなくなる。
【００１５】
そして、この水蒸気を注入することにより、被処理物をゆるやかに結合しているタール分の粘着力を緩めることができ、自重降下不良を改善できる。また、炉の内壁と被処理物との結合を緩めるには炉の内壁に沿って水蒸気を上昇させることが特に有効である。そのため、炉内壁の法線方向から水蒸気を入れることも考えられる。但し、この部分の炉壁に耐火物を使用している場合には、耐火物への影響を考慮する必要がある。
【００１６】
また、上記のガス化装置の運転方法において、前記被処理物の自重による降下が妨げられているか否かを、温度センサで検出した炉内の温度で判断するように構成すると、比較的簡単に制御ができるようになる。
【００１７】
そして、上記の目的を達成するための本発明のガス化装置は、縦型の炉の上部から被処理物を投入し、炉の下部から酸化剤ガスと水蒸気を供給して、被処理物を部分燃焼及び熱分解して、生成ガスを炉の上部から取り出し、残渣を炉の下部から取り出すガス化装置において、被処理物の自重による降下が妨げられているのを検出する自重降下不良検出手段と、前記熱分解を行う熱分解帯の下端近傍に水蒸気を供給する水蒸気注入ノズルとを設けて構成する。
【００１８】
また、上記のガス化装置において、前記自重降下不良検出手段を、炉内の温度を検出する温度センサで構成すると、炉内の運転に使用している温度センサの出力を利用できるので、新たなセンサを設ける必要がない。
【００１９】
更に、上記のガス化装置において、前記水蒸気注入ノズルを、炉の周囲方向において等間隔に４つ以上設けて構成すると、より効果的に被処理物の自重による降下を促進することができる。
【００２０】
そして、上記のガス化炉において、前記水蒸気注入ノズルを、ガス化炉内に水平方向に配設したリング状の配管に設けて構成する。この構成によれば、ガス化炉の耐火壁を貫通する部分を少なくできると共に、容易に多数の水蒸気注入ノズルをガス化炉内に配置できる。
【００２１】
また、このリング状の配管を仕切りで区分し、各区分された配管部分に水蒸気供給管から分岐した水蒸気供給枝管をそれぞれ接続すると共に、各水蒸気供給枝管に設けたバルブによりそれぞれの区分した配管部分に選択的に水蒸気を供給できるように構成する。この構成によれば、自重降下不良が発生したときに、その部分を選択して水蒸気を供給できるので、ガス化炉内の状態をよりきめ細かく制御できる。
【００２２】
更に、このリング状の配管の内部を円周方向に２分して、一方に前記水蒸気注入ノズルを設け、他方に水蒸気供給管を接続すると共に、両者の間に水蒸気導入孔を設けて形成する。この構成によれば、ガス化炉の耐火壁を貫通する水蒸気供給枝管を一本にすることができると共に、各水蒸気注入ノズルへの水蒸気の供給を均等化できる。
【００２３】
また、このリング状の配管の少なくとも一部をガス化炉の内壁に埋め込んで形成する。この構成によれば、リング状の配管の上部に、被処理物や残渣等が堆積するのを防止できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のガス化装置の運転方法及びガス化装置によれば、縦型のガス化装置の熱分解が行われる熱分解帯の下部近傍に設けた水蒸気注入ノズルより、ガス化装置内に水蒸気を注入することで、被処理物の自重による降下不良を改善することができる。
【００２５】
また、水蒸気注入ノズルを、ガス化炉内に水平方向に配設したリング状の配管に設けて構成することにより、ガス化炉の耐火壁を貫通する部分を少なくできると共に、容易に多数の水蒸気注入ノズルをガス化炉内に配置できる。従って、炉内の多くの部分に水蒸気を注入できるので、効率よく被処理物の自重による降下不良を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下図面を参照して本発明に係るガス化装置の運転方法及びガス化装置について説明する。図１及び図２に示すガス化装置１は、縦型移動床ガス化炉であり、一般ゴミや産業廃棄物、バイオマスなどの被処理物Ａをガス化する。
【００２７】
このガス化装置１は、上側がステンレスで、下側がステンレスに耐火物を内張りした縦型の筒状に形成された炉本体１０を有して構成され、この炉の上部に、被処理物投入口１１、生成ガス排出口１２が設けられ、炉の下部に酸化剤ガス供給口１３、水蒸気供給口１４、残渣抜き出し口１５が設けられている。また、炉の壁面部分に温度センサ取り付け穴１６が配置される。
【００２８】
この被処理物投入口１１には、スクリューフィーダー３４が接続され、供給用ゲート弁３２で気密性を保たれているホッパー３３から被処理物Ａ（あるいは、被処理物Ａと軽石などの不燃ペレットＰの混合物Ｍ）が供給され、被処理物Ａがシールゲート３５及び緊急ゲート３６を通過して炉内に連続的又は間欠的に投入される。また、生成ガス排出口１２は、炉頂部の側壁部分に形成され、ここに生成ガス排出配管４２が接続され、このガス化装置１で発生した生成ガスＧｃを次の機器、例えば、改質炉等に供給する。
【００２９】
そして、炉の最下部に設けられた残渣抜き出し口１５からは、被処理物Ａの熱分解及び燃焼後に発生する残渣Ａｃが抜き出だされる。この残渣抜き出しを行うために、回転式抜き出し機１７が設けられ、モータ１７ｍで駆動される回転軸の回転羽が半径方向に残渣Ａｃを掃き出して残渣抜き出し口１５から灰ゲート機構４５を経由して排出する。
【００３０】
また、炉の下部の酸化剤ガス供給口１３には、酸化剤ガス供給配管４３が接続され、燃焼及びこの燃焼による温度上昇を促進する空気や酸素などの酸化剤ガスＧａが供給される。また、炉の下部の水蒸気供給口１４には、水蒸気供給配管４４が接続され、燃焼の抑制及びこの燃焼の抑制による温度低下を図るための水蒸気Ｇｂが供給される。
【００３１】
この酸化剤ガスＧａと水蒸気Ｇｂは燃焼帯Ｚｂの燃焼及び温度を均一化するために、炉内に均一に供給することが好ましい。そのため、壁面の周囲から周囲方向に等間隔に配置されたノズルから、例えば、４方から、炉内に向かって供給されるように構成されるが、その他にも、回転式抜き出し機１７の回転軸（炉の中心部に配置される）の先端に設けたガスノズルから、回転軸内を経由して供給される酸化剤ガスＧａと水蒸気Ｇｂを放射状に噴射して炉内に均一に供給するように構成してもよい。
【００３２】
そして、温度センサ取り付け穴１６に、温度センサ（ＴＩ）４６が、炉の周囲方向に等間隔で複数個（例えば、４個）、また、炉の高さ方向に、複数段（例えば、６段）配設され、炉内の温度を監視できる構成される。更に、投入された被処理物Ａの上部位置を検出するためのレベルセンサ（ＬＳ）４８が、炉の上方に設けられたレベルセンサ取り付け穴１８に配設される。また、圧力センサ（ＰＩ）４９が炉の上方に設けられた圧力センサ取り付け穴１９に配設される。
【００３３】
そして、本発明においては、図３及び図４に模式的に拡大して示すように、熱分解帯Ｚｃの下端近傍に水蒸気Ｇｂ２を供給するための水蒸気注入ノズル５１を設ける。この水蒸気注入ノズル５１より、熱分解によって発生したタール分が被処理物Ａを結合して、炉の内壁に固着して、被処理物Ａが自重で降下するのが妨げられていると判断された場合に、炉内に、好ましくは、炉の内壁に沿って上方に、水蒸気Ｇｂ２を供給する。
【００３４】
この水蒸気注入ノズル５１は、炉の横断面（水平面）で考えた場合には、図３及び図４に示すように、中心方向に向けて供給するように配置してもよいが、図５に示すように、炉の内壁の法線方向に向かって供給するように配置してもよい。また、炉の縦断面（垂直面）で考えた場合には、水平よりも上向きに向けて供給する方が好ましい。
【００３５】
また、本発明においては、図６に模式的に示すように、ガス化炉１０内で特に降下不良を起こし易い熱分解帯Ｚｃの下端近傍にリング状の配管であるリング状水蒸気分散管５０を設置する。なお、処理物の温度の過上昇を防ぐ目的で燃焼帯Ｚｂに設置してもよい。
【００３６】
このリング状水蒸気分散管５０は、熱分解帯Ｚｃの下端近傍においてガス化炉１０の内壁１０ａの表面に沿って内壁１０ａに円周状に配置される。このリング状水蒸気分散管５０の管径はおよそ３０ｍｍφ〜５０ｍｍφ程度で、ガス化炉１０の径が１ｍφを超えるような場合は、水蒸気Ｇｂ２をより中心部にも吹き出せることができるように太い径（例えば、１００ｍｍφ）にする。
【００３７】
このリング状水蒸気分散管５０は、この上に被処理物Ａや残渣Ａｃ等が堆積して、この部分を起点として被処理物Ａや残渣Ａｃ等がブリッジするのを防止するために、できるだけ内壁１０ａに密着させたり、あるいは、水蒸気注入ノズル５１を表面に出した状態で一部又は全体を内壁１０ａに埋め込んで形成する。
【００３８】
このリング状水蒸気分散管５０は、通常は図６に示すように、リング状水蒸気分散管５０を一つガス化炉１０の１カ所に設置するが、必要に応じて、複数のリング状水蒸気分散管５０をガス化炉１０の上下方向に複数段で設置してもよい。
【００３９】
そして、このリング状水蒸気分散管５０に、１リング当たり８〜２０個程度（９０°刻みでは２〜５個程度）の水蒸気注入ノズル５１を水蒸気Ｇｂ２がガス化炉１０内に満遍なく吹き出されるように設ける。この水蒸気注入ノズル５１は、均一に配置するよりは、熱分解帯Ｚｃでの被処理物Ａの自重降下不良の発生に対応できるように、不均一に配置するのが好ましい。
【００４０】
また、水蒸気注入ノズル５１の形状は、図７（ａ）に示すようにリング状水蒸気分散管５０の管壁に穴５１ａを開口しただけのもの、図７（ｂ）に示すようにガス化炉１０の上側方向（斜め上方向も含む）に向けて、先端に穴５１ａが開口した直管５１ｂを設置したもの、図７（ｃ）に示すようにガス化炉１０の上側方向に向けて先端が閉塞した（又は開口した）直管５１ｃを設置し、この直管５１ｃの側面に穴５１ｄを開口したものやその他の形状を採用し、水蒸気Ｇｂ２が内壁１０ａの表面に当たることなく、ガス化炉１０の上側方向に向けて分散して供給されるようにする。つまり、水蒸気注入ノズル５１は、リング状水蒸気分散管５０の管壁に対して単純に上側方向に開口部５１を設けるだけではなく、炉内の全方位に向けて噴霧できるように開口部５１ａ，５１ｄを設けることが好ましい。しかし、炉壁１０ａを形成する耐火材を水蒸気Ｇｂ２で痛めないように炉壁１０ａに向かって水蒸気Ｇｂ２を噴射しないように構成する。
【００４１】
このリング状水蒸気分散管５０に水蒸気Ｇｂ２を供給するための水蒸気供給管５２が接続される。しかし、リング状水蒸気分散管５０内への水蒸気Ｇｂ２の水蒸気供給管５２の接続カ所を１カ所とした場合は、接続部分と反対側の部分には水蒸気Ｇｂ２が行き渡らない可能性が大きくなる。
【００４２】
そのため、より均等に水蒸気Ｇｂ２を水蒸気注入ノズル５１へ供給するために、水蒸気供給管５２から分岐した複数の水蒸気供給枝管５２ａをリング状水蒸気分散管５０の複数カ所に接続する。この複数カ所に設置する場合には、水蒸気Ｇｂ２がリング状水蒸気分散管５０内に均一に行き渡るように、例えば、４５°〜９０°刻みに設置する。
【００４３】
そして、図８では、リング状水蒸気分散管５０Ａに対して９０°刻みに水蒸気供給枝管５２ａを接続しているが、このリング状水蒸気分散管５０Ａの内部に管断面を閉塞する仕切り５０ａを作ることにより、４つの配管部分５０ｂに区分し、この区分された配管部分５０ｂに、水蒸気供給管５２から分岐した水蒸気供給枝管５２ａをそれぞれ接続している。
【００４４】
更に、各水蒸気供給枝管５２ａに設けたバルブ（コントロールバルブ又は手動バルブ）５３ａの開閉制御により、それぞれの区分した配管部分５０ｂに選択的に水蒸気Ｇｂ２を供給できるように構成する。
【００４５】
あるいは、図９に示すように、リング状水蒸気分散管５０Ｂ内への水蒸気Ｇｂ２の水蒸気供給管５２の接続カ所を１カ所とした場合でも、リング状水蒸気分散管５０Ｂを図１０に示すような二重管構造として、このリング状の配管であるリング状水蒸気分散管５０Ｂの内部を円周方向に２分して、一方の水蒸気供給内管５０Ｂａに水蒸気供給管５２を接続し、他方の水蒸気供給外管５０Ｂｂに水蒸気注入ノズル５１を設けると共に、両者の間に水蒸気導入孔５０Ｂｃを設けて形成し、水蒸気供給管５２の接続部分Ｂ１に対して反対側の部分にも水蒸気Ｇｂ２が行きやすいような構造とする。
【００４６】
この場合には、水蒸気Ｇｂ２が最初に通る水蒸気供給内管５０Ｂａから水蒸気注入ノズル５１を設けた水蒸気供給外管５０Ｂｂに水蒸気Ｇｂ２を導入する水蒸気導入孔５０Ｂｃは、水蒸気供給管５２の接続部分Ｂ１と反対側部分Ｂ２（１８０°方向）と横側部分Ｂ３（９０°方向）、横側部分Ｂ４（２７０°方向）に設けられる。ただし、横側部分Ｂ３，Ｂ４の水蒸気導入孔５０Ｂｃの開口面積は、反対側部分Ｂ２の水蒸気導入孔５０Ｂｃの開口面積よりも小さく形成して、水蒸気Ｇｂ２が反対側部分Ｂ２へ十分に行き渡るようにする。
【００４７】
なお、図１１に示すように、二重管構造のリング状水蒸気分散管５０Ｂの代わりに、円周方向に仕切り５０Ｃｄを設けたリング状水蒸気分散管５０Ｃで形成してもよい。このリング状の配管であるリング状水蒸気分散管５０Ｃでは、内部を仕切り５０Ｃｄで円周方向に２分して、一方の部分５０Ｃａに水蒸気供給管５２を接続し、他方の部分５０Ｃｂに水蒸気注入ノズル５１を設けると共に、両者の間の仕切り５０Ｃｄに水蒸気導入孔５０Ｃｃを設ける。
【００４８】
これらの構成によれば、ガス化炉１０の耐火壁１０ａを貫通する水蒸気供給管５２を一本にすることができると共に、各水蒸気注入ノズル５１への水蒸気Ｇｂ２の炉内への供給を均等化できる。
【００４９】
そして、このガス化装置においては、破砕された被処理物Ａ（あるいは、破砕された被処理物Ａと軽石などの不燃ペレットＰの混合物Ｍ）が炉内に投入され充填層を形成するが、この投入量は少なくとも炉頂部に空間Ｓが形成されるように調整される。
【００５０】
なお、この不燃ペレットＰは、炉内に適度な隙間を設けて、ガスの流通性（通気性）を高める機能や、冷却帯Ｚａで灰分が溜まって固まるのを防止する機能や、熱の伝達機能や熱の保持機能を持つ。
【００５１】
この充填層が形成された炉内に、酸化剤ガスＧａを供給すると共に、着火用の熱風発生器４７から、例えば、４００℃以上の高温空気Ａｈを供給して炉内の被処理物Ａを着火させる。
【００５２】
この着火により被処理物Ａの一部分は燃焼し、高温の燃焼帯Ｚｂを形成する。この燃焼帯Ｚｂは水性ガス化反応を起こすのに必要な１０００℃〜１２００℃に維持されるが、この燃焼帯Ｚｂの熱が上に伝わり、この上層部分を熱分解温度（例えば約３００℃）以上に加熱するので、被処理物Ａが熱分解され、熱分解帯Ｚｃが形成される。この熱分解帯Ｚｃでは、可燃性の熱分解ガスＧ１と、可燃性のチャー（炭素）と、不燃性の残渣Ａｃに熱分解される。この大部分のチャーは、燃焼帯Ｚｂに降下して燃焼し、燃焼帯Ｚｂの温度を上昇させる。また、一部のチャーは水蒸気などの水性ガス化剤Ｇｂと反応して、ＣＯ，Ｈ2 等の水性ガスＧ２が生成される。つまり、熱分解ガスＧ１が熱分解帯Ｚｃで発生し、水性ガスＧ２が燃焼帯Ｚｂで発生する。
【００５３】
この熱分解ガスＧ１と水性ガスＧ２は、炉の上部から投入される被処理物Ａよりも温度が高いので、上層の被処理物Ａが乾燥され、乾燥帯Ｚｄが形成される。この乾燥帯Ｚｄで温度が低くなり、例えば、２００℃〜２５０℃程度になる。この乾燥帯Ｚｄは、フィルタの役割を持っているため、生成ガスＧｃ（＝Ｇ１＋Ｇ２）に同伴したチャーや飛灰が乾燥帯Ｚｄの被処理物Ａに捕捉され、下降する被処理物Ａと共に熱分解帯Ｚｃ、燃焼帯Ｚｂに入っていく。そのため、生成ガスＧｃに混入する飛灰の量が減少する。
【００５４】
そして、生成ガスＧｃは、生成ガス排出口１２から排出され、図示しない改質炉などの次の装置に供給される。
【００５５】
一方、被処理物Ａは、自重で降下しながら、乾燥帯Ｚｄで乾燥され、熱分解帯Ｚｃで熱分解され、燃焼帯Ｚｂで燃焼して灰や不燃物等の残渣Ａｃになる。これらは、燃焼帯Ｚｂの下側の冷却帯Ｚａで酸化剤ガスＧａと水蒸気Ｇｂで冷却され、残渣抜き出し口１５から排出される。この排出された灰や不燃物等の残渣Ａｃは分別され、処理される。なお、この被処理物Ａと不燃ペレットＰの混合物Ｍを投入する場合には、不燃ペレットＰは再利用され、繰り返し炉内に投入される。
【００５６】
次に、上記のガス化装置１の制御について説明する。
【００５７】
このガス化装置１においては、被処理物Ａは種々の可燃物を含むため、発熱量が変動するので、燃焼帯Ｚｂの温度が変動するが、燃焼温度が低下するとガス化効率が低下し、また、燃焼温度が高くなる過ぎると灰分が溶融するので、温度範囲を予め設定し、この温度範囲内になるように、制御される。
【００５８】
通常は、被処理物Ａの投入量を一定にし、炉内の最高温度に基づいて、酸化剤ガスＧａの供給量と水蒸気Ｇｂの供給量が調整され、炉内の最高温度を所定の運転温度範囲内に制御する。また、最高温度の炉の高さ方向の位置に基づいて、回転式抜き出し機１７の回転が制御され、抜き出し量が調整され、冷却帯Ｚａの厚さが調整される。
【００５９】
そして、本発明においては、更に、温度センサ４６の出力を監視し、燃焼帯Ｚｂ，熱分解帯Ｚｃの位置が所定の位置から外れている場合には、熱分解によって発生したタール分が被処理物Ａを結合して、お菓子の「おこし」のように固まり、炉の内壁に固着して、被処理物Ａが自重で降下するのが妨げられていると判断する。
【００６０】
この判断に基づいて、想定される熱分解帯Ｚｃの下端近傍に設けた水蒸気注入ノズル５１から、１２０℃〜１４０℃程度の水蒸気Ｇｂ２を炉の周囲から同時に分オーダー（例えば、２分間）で連続して１回、炉内に供給する。好ましくは、炉の内壁に沿って上方に供給する。
【００６１】
この水蒸気Ｇｂ２の供給により、炉の内壁と被処理物Ａ、又は、被処理物Ａ同士を緩やかに結合しているタール分の結合力を水蒸気Ｇｂ２で緩めることにより、被処理物Ａの自重により降下するのを促進する。言い換えれば、炉の内壁と被処理物Ａ、又は、被処理物Ａ同士を結合しているタール分の粘着性や付着性を弱めるので、タール分による結合が緩み、被処理物Ａがばらばらになり自重により降下するようになる。
【００６２】
なお、１回の水蒸気Ｇｂ２の供給で、被処理物Ａの自重による降下が生じないときは、生じるまで、繰り返し水蒸気Ｇｂ２の供給を行う。
【００６３】
なお、この被処理物Ａが自重で降下するのが妨げられているか否かの判断は、温度センサ４６の出力に基づいて行うと、被処理物Ａが自重で降下するのが妨げられている場合には、それぞれの位置における温度が所定の温度範囲からはずれてくるので、検出し易く、また、自動化し易い。
【００６４】
そのため、この自重降下不良の発生で大きく変動又は早く変動する温度センサ４６の出力を基に自重降下不良の発生を発生するのを検出する。通常は、この温度センサ４６としては、熱分解帯Ｚｃを監視する温度センサ、即ち、水蒸気注入ノズル５１の上方の直近の温度センサが選ばれる。そして、例えば、図１２に示すような温度変化が現れた時ｔａに水蒸気Ｇｂ２を供給すると、元に戻る。
【００６５】
また、この温度センサによる方法の他にも、光学的な方法、例えば、覗き窓から視認による方法や、覗き窓からの炉内の明暗の変化等による方法なども採用できる。
【００６６】
更に、長時間の運転経験により、自重降下不良の発生時期が推定できるように成った場合には、定期的に水蒸気Ｇｂ２を供給するようにしてもよい。
【００６７】
そして、自重降下不良を改善しつつ、所定の被処理物をガス化処理した場合には、被処理物Ａの投入を終了し、炉内の被処理物Ａを完全にガス化した後、ガス化炉装置を止める。
【００６８】
そして、上記の構成のガス化装置の運転方法及びガス化装置によれば、縦型のガス化装置１の熱分解が行われる熱分解帯Ｚｃの下部近傍に設けた水蒸気注入ノズル５１より、ガス化装置１内に水蒸気Ｇｂ２を注入することで、被処理物Ａの自重による降下不良を改善することができ、効率よく被処理物Ａをガス化できる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施の形態のガス化装置のシステム構成を示す図である。
【図２】図１の炉内の様子を模式的に示す図である。
【図３】水蒸気注入ノズルの配置を示す垂直断面図である。
【図４】水蒸気注入ノズルの配置を示す水平断面図である。
【図５】水蒸気注入ノズルの配置の他の例を示す水平断面図である。
【図６】リング状水蒸気分散管の構成を示す図である。
【図７】リング状水蒸気分散管の水蒸気注入ノズルの構成を示す図で、（ａ）は、リング状水蒸気分散管の管壁に穴を開口した構成を、（ｂ）は、先端に穴が開口した直管を設置した構成を、（ｃ）は、側面に穴を開口した直管を設置した構成を示す。
【図８】４つの水蒸気供給枝管からリング状水蒸気分散管に水蒸気を供給する構成を示す図である。
【図９】一つ水蒸気供給枝管から二重構造のリング状水蒸気分散管に水蒸気を供給する構成を示す図である。
【図１０】二重管構造のリング状水蒸気分散管の断面を示す図で、（ａ）は、水蒸気導入穴部分の断面を、（ｂ）は水蒸気注入ノズル部分の断面を示す。
【図１１】円周方向に設けられた仕切りによる二重構造のリング状水蒸気分散管の断面を示す図で、（ａ）は、水蒸気導入穴部分の断面を、（ｂ）は水蒸気注入ノズル部分の断面を示す。
【図１２】温度センサの検出温度の時系列の例を示す図である。
【図１３】改良前のガス化装置のシステム構成を示す図である。
【図１４】図１３の炉内の様子を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１    ガス化装置
１０    炉本体
１０ａ  内壁
１１    被処理物投入口
１２    生成ガス排出口
１３    酸化剤ガス供給口
１４    水蒸気供給口
１５    残渣抜き出し口
１６    温度センサ取り付け穴
４６    温度センサ
５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ    リング状水蒸気分散管
５０ａ  仕切り
５０ｂ  配管部分
５０Ｂａ  水蒸気供給内管
５０Ｂｂ  水蒸気供給外管
５０Ｂｃ，５０Ｃｃ  水蒸気導入孔
５０Ｃｄ  仕切り
５１    水蒸気注入ノズル
５１ａ，５１ｄ  穴
５１ｂ，５１ｃ  直管
５２    水蒸気供給管
５２ａ  水蒸気供給枝管
５３ａ  バルブ
Ａ    被処理物
Ａｃ  残渣
Ｇａ  酸化剤ガス
Ｇｂ  水蒸気（水性ガス化剤）
Ｇｂ２  水蒸気
Ｇｃ  生成ガス
Ｐ    不燃ペレット
Ｚａ  冷却帯
Ｚｂ  燃焼帯
Ｚｃ  熱分解帯
Ｚｄ  乾燥帯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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