(57)【要約】【課題】有機物に含まれる炭素成分の減少を抑制しつつ炭素以外の成分が十分に除去された炭化物を製造可能な炭化物製造装置を提供する。【解決手段】本体部２１と、本体部２１の内周面との間に有機廃棄物を炭化させるための間隙２０ａを形成する外周面を有する円筒部２２と、間隙２０ａへ有機廃棄物を投入する有機廃棄物投入部２３と、間隙２０ａに堆積する有機廃棄物を部分燃焼させる１次燃焼用空気を供給する１次空気供給部２５と、間隙２０ａから有機廃棄物が炭化した炭化物を排出する炭化物排出部２４と、有機廃棄物が間隙２０ａで所定温度範囲に維持されかつ有機廃棄物が所定時間に渡って間隙２０ａに堆積するように有機廃棄物の炭化状態を制御する制御部２９と、を備える炭化物製造装置を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線に沿って延びる筒状に形成される本体部と、
前記軸線に沿って延びる筒状に形成されるとともに前記本体部の内周面との間に有機物を炭化させるための間隙を形成する外周面を有する筒部と、
前記間隙へ前記有機物を投入する有機物投入部と、
前記間隙に堆積する前記有機物を部分燃焼させる燃焼用空気を供給する空気供給部と、
前記間隙から前記有機物が炭化した炭化物を排出する炭化物排出部と、
前記有機物が前記間隙で所定温度範囲に維持されかつ前記有機物が所定時間に渡って前記間隙に堆積するように前記有機物の炭化状態を制御する制御部と、を備える炭化物製造装置。
【請求項２】
前記制御部が、
前記有機物が前記間隙で前記所定温度範囲に維持されるように前記空気供給部が供給する前記燃焼用空気の供給量を制御し、
前記有機物が前記所定時間に渡って前記間隙に堆積するように前記炭化物排出部が排出する前記炭化物の排出量を制御する請求項１に記載の炭化物製造装置。
【請求項３】
前記燃焼用空気により前記有機物が部分燃焼する燃料領域の雰囲気温度を検出する第１温度検出部と、
前記間隙に堆積する前記有機物の温度を検出する第２温度検出部と、を備え、
前記制御部が、
前記第１温度検出部が検出する温度に応じて前記空気供給部が供給する前記燃焼用空気の供給量を制御し、
前記第２温度検出部が検出する温度に応じて前記炭化物排出部が排出する前記炭化物の排出量を制御する請求項２に記載の炭化物製造装置。
【請求項４】
前記所定温度範囲は、９００℃以上かつ１２００℃以下の範囲である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の炭化物製造装置。
【請求項５】
前記所定時間は、３０分以上かつ５０分以下である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の炭化物製造装置。
【請求項６】
前記炭化物排出部から排出された前記炭化物と水蒸気とを熱分解反応させて水性ガスを生成する熱分解部と、
前記熱分解部から排出される前記炭化物を回収する炭化物回収部と、を備える請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の炭化物製造装置。
【請求項７】
軸線に沿って延びる筒状に形成される本体部と、前記軸線に沿って延びる筒状に形成されるとともに前記本体部の内周面との間に有機物を炭化させるための間隙を形成する外周面を有する筒部とを備える炭化物製造装置を用いた炭化物製造方法であって、
前記間隙へ前記有機物を投入する有機物投入工程と、
前記間隙へ燃焼用空気を供給して該間隙に堆積する前記有機物を部分燃焼させる空気供給工程と、
前記間隙から前記有機物が炭化した炭化物を排出する炭化物排出工程と、
前記有機物が前記間隙で所定温度範囲に維持されかつ前記有機物が所定時間に渡って前記間隙に堆積するように前記有機物の炭化状態を制御する制御工程と、を備える炭化物製造方法。
【請求項８】
前記制御工程が、
前記有機物が前記所定温度範囲に維持されるように前記空気供給工程が供給する前記燃焼用空気の供給量を制御し、
前記有機物が前記所定時間に渡って前記間隙に堆積するように前記炭化物排出工程が排出する前記炭化物の排出量を制御する請求項７に記載の炭化物製造方法。
【請求項９】
前記燃焼用空気により前記有機物が部分燃焼する燃料領域の雰囲気温度を検出する第１温度検出工程と、
前記間隙に堆積する前記有機物の温度を検出する第２温度検出工程と、を備え、
前記制御工程が、
前記第１温度検出工程が検出する温度に応じて前記空気供給工程が供給する前記燃焼用空気の供給量を制御し、
前記第２温度検出工程が検出する温度に応じて前記炭化物排出工程が排出する前記炭化物の排出量を制御する請求項８に記載の炭化物製造方法。
【請求項１０】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の炭化物製造装置と、
前記炭化物製造装置から排出される燃焼ガスと熱媒体とを熱交換させる熱交換部と、
前記熱交換部により加熱された熱媒体から動力を得て発電する発電部と、を備える炭化物製造システム。
【請求項１１】
前記熱交換部にて熱交換した前記燃焼ガスにより前記有機物投入部から投入される前記有機物を乾燥させる乾燥部を備える請求項１０に記載の炭化物製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化物製造装置、炭化物製造方法、および炭化物製造システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機物を部分燃焼させ、その燃焼熱により有機物を炭化させる炭化炉が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１に開示される炭化炉は、略円筒形の本体と本体に収容された円筒体との間に形成された領域の上方に炭化物を多く含む固形分を炭化させる炭化部を形成し、下方に炭化物を消火する不燃部を形成したものである。
【０００３】
特許文献１は、円筒体の内部から吹き込まれる空気により炭化部の雰囲気温度が低下してしまうと炭化効率が低下するという問題に着目したものである。特許文献１は、円筒体を内部に予備加熱室を備える二重壁構造とし、予備加熱室で加熱された空気を炭化部へ供給して炭化部の雰囲気温度の低下を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２２６０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
樹木製の廃材などの有機物は、炭素，酸素，水素，窒素を主要元素として有し、その他にカルシウム等の微量の無機成分を有する。このような有機物を原料とし、炭素成分の含有率（以下、炭素含有率ともいう）の高い炭化物を得るとともに炭素成分の収率（以下、炭素収率ともいう）を高めるためには、炭素成分の減少量を抑えつつその他の成分を十分に除去する炭化処理を行う必要がある。
【０００６】
しかしながら、炭素成分以外の他の成分を除去するために高い温度で有機物の炭化処理を行うと、炭素成分の一部が完全燃焼して炭素収率が低下してしまう。また、炭素収率を高めるために炭素成分が完全燃焼しない低い温度で有機物の炭化処理を行うと、炭素成分以外の他の成分の除去が十分に行われず炭化物の炭素含有率が低下してしまう。
特許文献１は、炭化部の雰囲気温度の低下を防止するために円筒体を二重壁構造とすることを開示するが、炭素収率と炭素含有率の双方を高める構造を開示するものではない。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、有機物に含まれる炭素成分の減少を抑制しつつ炭素成分以外の他の成分が十分に除去された炭化物を製造可能な炭化物製造装置、炭化物製造方法、および炭化物製造システム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】
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明の一態様に係る炭化物製造装置は、軸線に沿って延びる筒状に形成される本体部と、前記軸線に沿って延びる筒状に形成されるとともに前記本体部の内周面との間に有機物を炭化させるための間隙を形成する外周面を有する筒部と、前記間隙へ前記有機物を投入する有機物投入部と、前記間隙に堆積する前記有機物を部分燃焼させる燃焼用空気を供給する空気供給部と、前記間隙から前記有機物が炭化した炭化物を排出する炭化物排出部と、前記有機物が前記間隙で所定温度範囲に維持されかつ前記有機物が所定時間に渡って前記間隙に堆積するように前記有機物の炭化状態を制御する制御部と、を備える。
【０００９】
本発明の一態様にかかる炭化物製造装置によれば、炭化炉の通常運転状態において、本体部の内周面と筒部の外周面との間に形成される間隙に有機物投入部から有機物が投入され、軸線に沿った間隙の下方から上方に至るまで有機物投入部から投入される有機物が堆積する。間隙の上層側の有機物は、空気供給部から供給される燃焼用空気により部分燃焼して間隙の下層側へ導かれる。間隙の下層側の有機物は、上層側の有機物によって閉塞されており、間隙の下層側が炭素成分を多く含む固形分が精錬および冷却される炭化物精錬・冷却領域となる。炭化物精錬・冷却領域においては、炭素成分を多く含む固形分が、酸素濃度が低い状態で更に炭化されながら精錬され、間隙の下端に近付くに従って徐々に冷却される。これにより、間隙の下端から排出される炭化物の温度を低くすることができる。
【００１０】
また、本発明の一態様にかかる炭化物製造装置によれば、制御部により、有機物が間隙で所定温度範囲に維持されるように有機物の炭化状態が制御される。そのため、有機物が高い温度となって炭素成分の多くが完全燃焼してしまうことや、有機物が間隙で低い温度となって炭素成分以外の他の成分を十分に除去できなくなる不具合を抑制することができる。ここで、所定温度範囲は、例えば、９００℃以上かつ１２００℃以下の範囲とするのが好ましく、１０００℃以上かつ１１００℃以下の範囲とするのが更に好ましい。
【００１１】
また、本発明の一態様にかかる炭化物製造装置によれば、制御部により、有機物が所定時間に渡って間隙に堆積するように制御される。そのため、有機物が間隙に堆積する時間が短くなって有機物から炭素成分以外の他の成分を十分に除去できなくなる不具合を抑制することができる。ここで、所定時間は、例えば、３０分以上かつ５０分以下の範囲とするのが好ましい。
このように、本発明の一態様にかかる炭化物製造装置によれば、有機物に含まれる炭素成分の減少を抑制しつつ炭素成分以外の他の成分が十分に除去された炭化物を製造することができる。
【００１２】
本発明の一態様に係る炭化物製造装置においては、前記制御部が、前記有機物が前記間隙で前記所定温度範囲に維持されるように前記空気供給部が供給する前記燃焼用空気の供給量を制御し、前記有機物が前記所定時間に渡って前記間隙に堆積するように前記炭化物排出部が排出する前記炭化物の排出量を制御する構成としてもよい。
このようにすることで、燃焼用空気の供給量を制御して有機物を間隙で所定温度範囲に維持し、炭化物の排出量を制御して有機物が所定時間に渡って間隙に堆積するようにし、炭素収率を高めつつ炭素含有率の高い炭化物を製造することができる。
【００１３】
上記構成の炭化物製造装置においては、前記燃焼用空気により前記有機物が部分燃焼する燃料領域の雰囲気温度を検出する第１温度検出部と、前記間隙に堆積する前記有機物の温度を検出する第２温度検出部と、を備え、前記制御部が、前記第１温度検出部が検出する温度に応じて前記空気供給部が供給する前記燃焼用空気の供給量を制御し、前記第２温度検出部が検出する温度に応じて前記炭化物排出部が排出する前記炭化物の排出量を制御してもよい。
このようにすることで、燃焼領域の雰囲気温度に応じて燃焼用空気の供給量を制御して有機物を所定温度範囲に維持し、間隙に堆積する有機物の温度に応じて炭化物の排出量を制御して有機物が所定時間に渡って間隙に堆積するようにし、炭素収率を高めつつ炭素含有率の高い炭化物を製造することができる。
【００１４】
本発明の一態様に係る炭化物製造装置においては、前記炭化物排出部から排出された前記炭化物と水蒸気とを熱分解反応させて水性ガスを生成する熱分解部と、前記熱分解部から排出される前記炭化物を回収する炭化物回収部と、を備える構成でもよい。
このようにすることで、炭素含有率の高い炭化物と水蒸気とを熱分解部で熱分解反応させて水性ガスを生成しつつ、未反応の炭化物を回収することができる。この未反応の炭化物は、水蒸気により洗浄されて炭素成分以外の他の成分が除去されたものである。そのため、炭素成分以外の他の成分が良好に除去された炭素含有率の高い炭化物を得ることができる。
【００１５】
本発明の一態様に係る炭化物製造方法は、軸線に沿って延びる筒状に形成される本体部と、前記軸線に沿って延びる筒状に形成されるとともに前記本体部の内周面との間に有機物を炭化させるための間隙を形成する外周面を有する筒部とを備える炭化物製造装置を用い、前記間隙へ前記有機物を投入する有機物投入工程と、前記間隙へ燃焼用空気を供給して該間隙に堆積する前記有機物を部分燃焼させる空気供給工程と、前記間隙から前記有機物が炭化した炭化物を排出する炭化物排出工程と、前記有機物が前記間隙で所定温度範囲に維持されかつ前記有機物が所定時間に渡って前記間隙に堆積するように前記有機物の炭化状態を制御する制御工程と、を備える。
【００１６】
本発明の一態様にかかる炭化物製造方法によれば、制御工程により、有機物が間隙で所定温度範囲に維持されるように有機物の炭化状態が制御される。そのため、有機物が高い温度となって炭素成分の多くが完全燃焼してしまうことや、有機物が間隙で低い温度となって炭素成分以外の他の成分を十分に除去できなくなる不具合を抑制することができる。
また、本発明の一態様にかかる炭化物製造方法によれば、制御工程により、有機物が所定時間に渡って間隙に堆積するように制御される。そのため、有機物が間隙に堆積する時間が短くなって有機物から炭素成分以外の他の成分を十分に除去できなくなる不具合を抑制することができる。
このように、本発明の一態様にかかる炭化物製造方法によれば、有機物に含まれる炭素成分の減少を抑制しつつ炭素成分以外の他の成分が十分に除去された炭化物を製造することができる。
【００１７】
本発明の一態様に係る炭化物製造方法においては、前記制御工程が、前記有機物が前記所定温度範囲に維持されるように前記空気供給工程が供給する前記燃焼用空気の供給量を制御し、前記有機物が前記所定時間に渡って前記間隙に堆積するように前記炭化物排出工程が排出する前記炭化物の排出量を制御する構成としてもよい。
このようにすることで、燃焼用空気の供給量を制御して有機物を間隙で所定温度範囲に維持し、炭化物の排出量を制御して有機物が所定時間に渡って間隙に堆積するようにし、炭素収率を高めつつ炭素含有率の高い炭化物を製造することができる。
【００１８】
上記構成の炭化物製造方法においては、前記燃焼用空気により前記有機物が部分燃焼する燃料領域の雰囲気温度を検出する第１温度検出工程と、前記間隙に堆積する前記有機物の温度を検出する第２温度検出工程と、を備え、前記制御工程が、前記第１温度検出工程が検出する温度に応じて前記空気供給工程が供給する前記燃焼用空気の供給量を制御し、前記第２温度検出工程が検出する温度に応じて前記炭化物排出工程が排出する前記炭化物の排出量を制御してもよい。
このようにすることで、燃焼領域の雰囲気温度に応じて燃焼用空気の供給量を制御して有機物を所定温度範囲に維持し、間隙に堆積する有機物の温度に応じて炭化物の排出量を制御して有機物が所定時間に渡って間隙に堆積するようにし、炭素収率を高めつつ炭素含有率の高い炭化物を製造することができる。
【００１９】
本発明の一態様に係る炭化物製造システムは、上記のいずれか一項に記載の炭化物製造装置と、前記炭化物製造装置から排出される燃焼ガスと熱媒体とを熱交換させる熱交換部と、前記熱交換部により加熱された熱媒体から動力を得て発電する発電部と、を備える。
このようにすることで、炭化物製造装置から排出される燃焼ガスの熱を発電部の動力として回収し、システム全体のエネルギー効率を上昇させることができる。
【００２０】
本発明の一態様に係る炭化物製造システムにおいては、前記熱交換部にて熱交換した前記燃焼ガスにより前記有機物投入部から投入される前記有機物を乾燥させる乾燥部を備えていてもよい。
このようにすることで、炭化物製造装置から排出される燃焼ガスの熱を有機物の乾燥に用い、燃焼ガスの熱を更に有効利用することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、有機物に含まれる炭素成分の減少を抑制しつつ炭素以外の成分が十分に除去された炭化物を製造可能な炭化物製造装置、炭化物製造方法、および炭化物製造システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】水性ガス生成システムの一実施形態を示す全体構成図である。
【図２】図１に示す炭化炉の縦断面図である。
【図３】図２に示す炭化炉の要部拡大図である。
【図４】図２に示す炭化炉の端面図であり、（ａ）がＡ−Ａ矢視端面図であり、（ｂ）がＢ−Ｂ矢視端面図である。
【図５】炭化炉制御部による１次燃焼ファンの送風量の制御方法を示すフローチャートである。
【図６】炭化炉制御部による２次燃焼ファンの送風量の制御方法を示すフローチャートである。
【図７】炭化炉制御部によるターンテーブルの回転速度の制御方法を示すフローチャートである。
【図８】図１に示す熱分解炉の縦断面図である。
【図９】図１に示す熱分解炉，減温器，サイクロン，蒸気発生器，および蒸気過熱器を示す構成図である。
【図１０】図１に示す乾燥機を示す構成図である。
【図１１】水性ガス生成システムにより得られる炭化物を走査電子顕微鏡で撮像した画像を示す図である。
【図１２】第２実施形態の炭化物製造システムを示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態の水性ガス生成システム（炭化物製造装置；炭化物製造システム）１００について図面を参照して説明する。
本実施形態の水性ガス生成システム１００は、炭素を含む廃棄物である有機廃棄物を炭化させて炭化物を生成した後に、過熱された水蒸気（以下、「蒸気」ともいう。）をガス化剤として用いて炭化物を熱分解反応させることにより水性ガス（水素ガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガスを主成分とする混合ガス）を生成するシステムである。
また、本実施形態の水性ガス生成システム１００は、有機廃棄物に含まれる炭素成分の減少を抑制しつつ炭素成分以外の他の成分が十分に除去された炭化物を製造可能な炭化物製造システムでもある。
【００２４】
有機廃棄物とは、例えば、食品廃棄物，建設廃材，シュレッダーダスト，畜産廃棄物，間伐材や剪定枝等の樹木製の廃材，汚泥，家庭から排出される一般廃棄物である。水性ガスを生成する原料として以上に例示されるような種々の有機廃棄物を用いることができるが、樹木製の廃材（「木質バイオマス」ともいう。）を用いるのが特に好ましい。また、本実施形態では、有機廃棄物を用いることとしたが、廃棄されるべきものではない有機物を炭化物の原料として用いてもよい。
【００２５】
図１の全体構成図に示すように、水性ガス生成システム１００は、有機廃棄物を乾燥させる乾燥機（乾燥部）１０と、乾燥機１０へ投入する有機廃棄物を貯留するホッパ１１と、乾燥機１０にて乾燥された有機廃棄物を貯留するホッパ１２と、乾燥された有機廃棄物から炭化物を生成する炭化炉２０と、炭化炉２０で生成された炭化物とガス化剤とを熱分解反応させて水性ガスを生成する熱分解炉（熱分解部）３０と、熱分解炉３０で生成された水性ガスを冷却する減温器４０と、熱分解炉３０から排出された炭化物を回収するチャー回収装置（炭化物回収部）４１と、減温器４０から供給される水性ガスから未反応の炭化物と残渣を除去するサイクロン５０と、サイクロン５０で除去された未反応の炭化物と残渣を回収する残渣回収装置（炭化物回収部）５１とを備える。
【００２６】
また、水性ガス生成システム１００は、サイクロン５０で炭化物および残渣が除去された水性ガスを冷却する水性ガス冷却装置６０と、水性ガス冷却装置６０で冷却された水性ガスを貯蔵する水性ガスホルダ７０と、余剰の水性ガス等を焼却処理するフレアースタック７１と、水性ガスを燃料として発電設備７２と、水性ガスから水素ガスを精製する水素精製装置７３と、水から飽和蒸気を生成する蒸気発生器８０と、蒸気発生器８０が生成した蒸気を過熱する蒸気過熱器８１と、蒸気発生器８０へ水を供給する水供給装置８２と、水性ガス生成システム１００の全体を制御する制御装置９０と、を備える。
以下、水性ガス生成システム１００が備える各部について説明する。
【００２７】
乾燥機１０は、有機廃棄物を燃焼ガスにより乾燥させるとともに乾燥された有機廃棄物を炭化炉２０へ供給する装置である。乾燥機１０には、有機廃棄物を貯蔵するホッパ１１から原料供給路１１ａを介して有機廃棄物が供給される。また、乾燥機１０には、有機廃棄物を乾燥させる熱源として、蒸気発生器８０から排出された燃焼ガスが燃焼ガス流路２００ｄを介して供給される。
【００２８】
ホッパ１１から乾燥機１０に供給される有機廃棄物は、例えば、破砕機（図示略）により５ｍｍ以上かつ６０ｍｍ以下の長さに破砕された木質バイオマスである。また、有機廃棄物は、例えば、５５％程度の重量比で水分を含有するものが用いられる。乾燥機１０は、５５％程度の重量比で水分を含有する木質バイオマスを加熱して乾燥させることにより、有機廃棄物が含有する水分を１５％程度の重量比まで低下させるものである。
【００２９】
乾燥機１０は、燃焼ガスの熱により乾燥させた有機廃棄物を、原料供給路１０ａを介してホッパ１２へ供給する。また、乾燥機１０は、有機廃棄物を乾燥させる熱源として用いた燃焼ガスを、燃焼ガス流路２００ｅを介して排ガス冷却洗浄装置１３へ供給する。乾燥機１０が排ガス冷却洗浄装置１３へ供給する燃焼ガスの温度は、１５０℃以上かつ２１０℃以下となるように調整されている。
【００３０】
排ガス冷却洗浄装置１３は、燃焼ガスに含まれる硫黄酸化物（ＳＯｘ），硫酸（Ｈ２ＳＯ４），塩酸（ＨＣｌ）等の有害物質を除去して燃焼ガスを無害化する装置である。排ガス冷却洗浄装置１３は、有害物質が除去された燃焼ガス（排ガス）を無害化しつつ冷却した後に大気中に排出する。
排ガス冷却洗浄装置１３は、例えば、スクラバとされており、大気中に排出する燃焼ガスの温度が１２０℃以上かつ１８０℃以下となるように調整している。
【００３１】
炭化炉２０は、乾燥した有機廃棄物を部分燃焼させることにより炭化物と燃焼ガスとを生成する装置である。炭化炉２０には、有機廃棄物を貯蔵するホッパ１２から原料供給路１２ａを介して乾燥した有機廃棄物が供給される。
炭化炉２０は、有機廃棄物の部分燃焼によって生成された炭化物を、炭化物供給路１０１を介して熱分解炉３０へ供給する。また、炭化炉２０は、有機廃棄物の部分燃焼によって生成された燃焼ガスを、燃焼ガス流路２００ａを介して熱分解炉３０へ供給する。
【００３２】
なお、炭化炉２０にて製造された炭化物の全量を熱分解炉３０へ供給してもよいし、炭化炉２０にて製造された炭化物の一部を回収装置（図示略）にて回収してもよい。炭化物の一部を回収装置にて回収する場合、炭化物そのものを水性ガス生成システム１００の製造物として得ることができる。
【００３３】
熱分解炉３０は、炭化炉２０が生成した炭化物を過熱蒸気とともに燃焼ガスにより加熱して熱分解反応させることにより水性ガスを生成する装置である。熱分解炉３０には、炭化物供給路１０１を介して炭化炉２０が生成した炭化物が供給される。また、熱分解炉３０には、蒸気過熱器８１が生成した過熱蒸気がガス化剤として供給される。また、熱分解炉３０には、熱分解反応を促進させる熱源として燃焼ガス流路２００ａから燃焼ガスが供給される。
【００３４】
熱分解炉３０は、炭化物と過熱蒸気とを熱分解反応をさせて、水素ガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガスを主成分とする水性ガスを生成する。炭化物と過熱蒸気との熱分解反応は、主に以下の式（１），（２）に示す反応である。
Ｃ＋Ｈ２Ｏ  →  ＣＯ＋Ｈ２          （１）
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ  →  ＣＯ２＋Ｈ２      （２）
式（１）に示す水性ガス反応は吸熱反応であり、式（２）に示す水性ガスシフト反応は発熱反応である。式（２）に示す発熱反応の発熱量よりも式（１）に示す吸熱反応の吸熱量の方が大きい。そのため、炭化物と過熱蒸気との熱分解反応は、全体として吸熱反応となる。
【００３５】
熱分解炉３０に供給される炭化物の温度は、常温（例えば、２５℃）以上かつ３５０℃以下となるように調整されている。また、熱分解炉３０に供給される過熱蒸気の温度は、７３０℃以上かつ８３０℃以下となるように調整されている。また、熱分解炉３０に供給される燃焼ガスの温度は、９００℃以上かつ１３００℃以下となるように調整されている。また、熱分解炉３０が生成する水性ガスの温度は、６５０℃以上かつ８５０℃以下となるように調整されている。
【００３６】
熱分解炉３０は、熱分解反応により生成された水性ガスと未反応の炭化物および残渣を、水性ガス供給路１０２を介して減温器４０へ供給する。また、熱分解炉３０は、熱分解反応の熱源として用いられた燃焼ガスを、燃焼ガス流路２００ｂを介して蒸気過熱器８１へ供給する。蒸気過熱器８１に供給される燃焼ガスの温度は、８２０℃以上かつ９２０℃以下となるように調整されている。
【００３７】
減温器４０は、液体である水を噴霧することにより水性ガス供給路１０２から供給される水性ガスの温度を低下させる装置である。減温器４０には、水供給装置８２から水供給ポンプ（図示略）により水が供給される。減温器４０は、減温させた水性ガスを、水性ガス供給路１０３を介してサイクロン５０へ供給する。また、減温器４０は、水性ガス供給路１０２から供給される炭化物の未反応分および残渣をチャー回収装置４１へ供給する。
減温器４０は、６５０℃以上かつ７５０℃以下となるように熱分解炉３０で調整された水性ガスを、２２０℃以上かつ２８０℃以下となるように水の噴霧量を調整する。
【００３８】
チャー回収装置４１は、炭化物の未反応分を回収して再び熱分解炉３０へ供給する装置である。
チャー回収装置４１を設けることにより、未反応の炭化物が水性ガスの生成に用いられず廃棄されることが回避される。そのため、チャー回収装置４１を設けることにより、炭化物からの水性ガスの収率が向上する。
【００３９】
なお、図１においては、チャー回収装置４１で回収された未反応の炭化物を再び熱分解炉３０へ供給するものとしたが、チャー回収装置４１で回収された未反応の炭化物を熱分解炉３０へ供給しないようにしてもよい。この場合、チャー回収装置４１で回収される炭化物そのものを水性ガス生成システム１００の製造物として得ることができる。
チャー回収装置４１で回収された未反応の炭化物は、熱分解炉３０の内部で過熱蒸気（水蒸気）により洗浄されて炭素成分以外の他の成分が除去されたものである。そのため、チャー回収装置４１においては、炭素成分以外の他の成分が良好に除去された炭素含有率の極めて高い炭化物を得ることができる。
【００４０】
サイクロン５０は、水性ガス供給路１０３を介して供給される水性ガスに含まれる炭化物および残渣を除去する装置である。サイクロン５０は、水性ガス供給路１０３を介して供給される水性ガスを内部で旋回させることにより水性ガスに含まれる炭化物および残渣を遠心分離して下方へ導いて残渣回収装置５１へ供給する。また、サイクロン５０は、炭化物および残渣が除去された水性ガスを上方へ導いて水性ガス供給路１０４を介して水性ガス冷却装置６０へ供給する。なお、残渣回収装置５１で回収される炭化物は、水性ガス生成システム１００の製造物となる。
【００４１】
水性ガス冷却装置６０は、液体である水を噴霧することにより水性ガス供給路１０４から供給される水性ガスの温度を低下させる装置である。水性ガス冷却装置６０は、水性ガス中に噴霧した冷却水を回収して循環ポンプ（図示略）により再び水性ガス中に噴霧させるように冷却水を循環させる。
【００４２】
水性ガス冷却装置６０は、冷却した水性ガスを水性ガスホルダ７０へ供給する。水性ガス冷却装置６０は水性ガスホルダ７０へ供給する水性ガスの温度を検出する温度センサ（図示略）を備えており、検出する温度が目標温度と一致するように循環ポンプ（図示略）により循環させる冷却水の水量を制御する。水性ガス冷却装置６０は、２２０℃以上かつ２８０℃以下となるように減温器４０で調整された水性ガスを、３０℃以上かつ５０℃以下となるように水の噴霧量を調整する。
【００４３】
水性ガスホルダ７０は、水性ガス冷却装置６０から供給される水性ガスを貯蔵する装置である。水性ガスホルダ７０は、貯蔵した水性ガスをフレアースタック７１、発電設備７２、水素精製装置７３のそれぞれに個別に供給することが可能となっている。
【００４４】
フレアースタック７１は水性ガスホルダ７０の貯蔵量が過剰となった場合等、水性ガスに余剰が生じた場合に焼却処理するための装置である。フレアースタック７１は、液化天然ガス等の燃料によって常時燃焼が行われるようになっている。そのため、フレアースタック７１に水性ガスが供給されると、水性ガスが焼却処理される。
【００４５】
発電設備７２は、水性ガスを燃料として動作することにより発電機を駆動させて発電出力を得る設備である。発電設備７２が発電機を駆動させる動力源としては、例えば、水性ガスを燃焼させることにより動作するガスエンジンが用いられる。
【００４６】
水素精製装置７３は、水性ガスに含まれる一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス等の成分を除去することで純度が高い水素ガス（例えば、純度９９．９９５％以上の水素ガス）を精製する装置である。水素精製装置７３は、水性ガスを圧縮機（図示略）にて所定の圧力まで加圧して吸着剤（一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス等の成分の除去に適したもの）を充填した吸着塔（図示略）に供給する。水素精製装置７３は、この吸着塔を、当該吸着塔に備え付けられた外気との導通を制御するバルブ（図示略）を開け閉めして大気圧まで減圧することで、吸着剤から一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス等の成分を除去し、純度が高い水素ガスを精製する。
【００４７】
蒸気発生器８０は、燃焼ガスで加熱することにより水を気化させて飽和水蒸気を生成する装置である。蒸気発生器８０には、水供給装置８２から水供給ポンプ（図示略）を介して水が供給される。また、蒸気発生器８０には、蒸気過熱器８１から排出される燃焼ガスが燃焼ガス流路２００ｃを介して供給される。蒸気発生器８０に供給される燃焼ガスの温度は、７５０℃以上かつ８５０℃以下となるように調整されている。
【００４８】
蒸気発生器８０が生成した飽和水蒸気は蒸気過熱器８１へ供給される。また、蒸気発生器８０で水を気化させる熱源として用いられた燃焼ガスは、燃焼ガス流路２００ｄを介して乾燥機１０へ供給される。乾燥機１０へ供給される燃焼ガスの温度は、５４０℃以上かつ６４０℃以下となるように調整されている。
【００４９】
蒸気過熱器８１は、燃焼ガスで飽和水蒸気を加熱することにより飽和水蒸気から過熱蒸気を生成する装置である。蒸気過熱器８１には、蒸気発生器８０が生成した飽和水蒸気が供給される。また、蒸気過熱器８１には、熱分解炉３０から排出される燃焼ガスが燃焼ガス流路２００ｂを介して供給される。蒸気過熱器８１に供給される燃焼ガスの温度は、８２０℃以上かつ９２０℃以下となるように調整されている。
蒸気過熱器８１が生成した過熱蒸気は、熱分解炉３０へガス化剤として供給される。また、蒸気過熱器８１で過熱蒸気を生成する熱源として用いられた燃焼ガスは、燃焼ガス流路２００ｃを介して蒸気発生器８０へ供給される。
【００５０】
制御装置９０は、水性ガス生成システム１００を制御する装置である。制御装置９０は、水性ガス生成システム１００を構成する各部が備える制御部（図示略）と通信可能となっている。制御装置９０は、水性ガス生成システム１００を構成する各部が備える制御部に制御指令を伝達することにより、各部を制御することができるようになっている。また、制御装置９０は、水性ガス生成システム１００を構成する各部から温度，圧力等の各部の状態を示す信号を受信可能となっている。
制御装置９０は、記憶部（図示略）に記憶された制御プログラムを読み出して実行することにより、水性ガス生成システム１００を構成する各部に所望の動作を実行させることができる。
【００５１】
図１に示す水性ガス生成システム１００において、炭化炉２０で生成された燃焼ガスは、燃焼ガス流路２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ，２００ｅからなる燃焼ガス流路によって以下のように流通する。
第１に、炭化炉２０が生成した燃焼ガスは、燃焼ガス流路２００ａによって熱分解炉３０へ供給される。
第２に、熱分解炉３０から排出された燃焼ガスは、燃焼ガス流路２００ｂによって蒸気過熱器８１へ供給される。
第３に、蒸気過熱器８１から排出された燃焼ガスは、燃焼ガス流路２００ｃによって蒸気発生器８０へ供給される。
第４に、蒸気発生器８０から排出された燃焼ガスは、燃焼ガス流路２００ｄによって乾燥機１０へ供給される。
第５に、乾燥機１０から排出された燃焼ガスは、燃焼ガス流路２００ｅによって排ガス冷却洗浄装置１３へ供給される。
第６に、排ガス冷却洗浄装置１３が無害化した燃焼ガスは、排ガス冷却洗浄装置１３によって大気中に排出される。
【００５２】
ここで、炭化炉２０が生成した燃焼ガスを他の熱媒体との熱交換をさせないで熱分解炉３０へ供給しているのは、高温な状態が維持された燃焼ガスを用いて熱分解炉３０における熱分解反応を促進して炭化物からの水性ガスの収率を向上させるためである。炭化炉２０が生成した燃焼ガスを他の熱媒体との熱交換をさせた後に熱分解炉３０へ供給する場合に比べ、熱分解炉３０の内部を高温に維持することができるため、熱分解反応が促進されて炭化物からの水性ガスの収率が向上する。
【００５３】
次に、本実施形態の炭化炉２０について詳細に説明する。
図２は、図１に示す炭化炉２０の縦断面図である。図２において、軸線Ｘは、炭化炉２０が設置される設置面（図示略）に対して直交する鉛直方向（重力方向）を示している。
【００５４】
図２に示すように、本実施形態の炭化炉２０は、本体部２１と、円筒部２２と、有機廃棄物投入部２３と、炭化物排出部２４と、１次空気供給部２５と、２次空気供給部２６と、燃焼ガス排出部２７と、温度センサ２８ａと、温度センサ２８ｂ（第１温度検出部）と、温度センサ２８ｃ（第２温度検出部）と、レベルセンサ２８ｄ（堆積量検出部）と、着火バーナ２０ｃと、炭化炉制御部２９（制御部）とを備える。
【００５５】
本体部２１は、軸線Ｘに沿って延びる略円筒状に形成されるとともに炭化炉２０の外装となる部材である。本体部２１は、その内部に有機廃棄物を部分燃焼させる１次燃焼領域Ｒ２と、有機廃棄物から生成された燃焼ガスに含まれる可燃性ガスを燃焼させる２次燃焼領域Ｒ４とを形成している。
本体部２１は、炭化炉２０の外装を形成する金属製（例えば鉄製）のハウジング２１ａと、ハウジング２１ａの内周面に貼り付けられる断熱材２１ｂと、断熱材２１ｂの内周面に貼り付けられる耐火材２１ｃとを有する。
【００５６】
円筒部２２は、軸線Ｘに沿って延びる略円筒状に形成される部材である。円筒部２２は、本体部２１の内周面２１ｄとの間に有機廃棄物を燃焼させて炭化物を生成するための間隙２０ａを形成する外周面２２ａを有する。円筒部２２は、有機廃棄物の燃焼によって高温となるため、耐熱性の材料（例えば、ステンレス等の金属材料）によって形成するのが好ましい。
図２に示すように、円筒部２２の内部は中空の閉空間となっておりこの閉空間は他の空間と連通しない状態となっている。そのため、円筒部２２は一定の熱量を蓄熱可能であり、外部の温度変化による影響を受けにくくなっている。
【００５７】
円筒部２２は、図３に示すターンテーブル２４ａに取り付けられておりターンテーブル２４ａが軸線Ｘ回りに回転するのに応じて軸線Ｘ回りに回転するようになっている。円筒部２２が軸線Ｘ回りに回転することにより、間隙２０ａとその上部に存在する有機廃棄物は間隙２０ａに沿って上方から下方へ導かれる。
【００５８】
間隙２０ａに供給された有機廃棄物は、１次燃焼領域Ｒ２において１次空気供給部２５から供給される１次燃焼用空気によって部分燃焼し、炭化物を多く含む固形分と可燃性ガスを含む燃焼ガスとが生成される。炭化物を多く含む固形分は間隙２０ａに沿って下方の炭化物精錬・冷却領域Ｒ１へ導かれ、可燃性ガスを含む燃焼ガスは２次燃焼領域Ｒ４へ導かれる。
炭化物精錬・冷却領域Ｒ１は、上方が有機廃棄物で閉塞されているとともに１次空気供給部２５からの１次燃焼用空気が供給されない領域となっている。そのため、炭化物は、炭化物精錬・冷却領域Ｒ１において冷却されながら精錬される。
【００５９】
有機廃棄物投入部２３は、本体部２１に設けられるとともにホッパ１２から原料供給路１２ａを介して供給される有機廃棄物（図示略）を本体部２１の内部へ投入する開口部と開口部へ有機廃棄物を搬送する搬送部（図示略）とを備える。有機廃棄物投入部２３の下方には軸線Ｘに近付くにつれて上方から下方へ傾斜する傾斜面２３ａが形成されている。有機廃棄物投入部２３が開口部へ投入する有機廃棄物の投入量は、制御装置９０が搬送部の搬送速度を制御することにより調整される。有機廃棄物投入部２３から供給された有機廃棄物は、傾斜面２３ａに沿って円筒部２２の上面２２ｂおよび間隙２０ａに導かれる。
【００６０】
図２に示すように有機廃棄物投入部２３が配置される領域が原料投入領域Ｒ３である。原料投入領域Ｒ３において、軸線Ｘに対して有機廃棄物投入部２３と反対側には点検窓２０ｂが設けられている。点検窓２０ｂは、炭化炉２０の内部を視認可能にするものである。
【００６１】
炭化物排出部２４は、間隙２０ａにおいて有機廃棄物が部分燃焼することにより生成される炭化物を炭化物供給路１０１へ排出する機構である。炭化物排出部２４から炭化物供給路１０１へ排出された炭化物は、熱分解炉３０へ供給される。
図２および図３に示すように、炭化物排出部２４は、ターンテーブル２４ａ（回転体）と、駆動部２４ｂと、炭化物排出口２４ｃとを有する。
【００６２】
ターンテーブル２４ａは、図３に示すように間隙２０ａの軸線Ｘ方向の下端と対向する位置に設けられる部材であり、軸線Ｘ回りの周方向に延びる円環状の回転体である。ターンテーブル２４ａは、駆動部２４ｂから伝達される駆動力によって軸線Ｘ回りに回転する。
図３に示すように、間隙２０ａの下端と対向するターンテーブル２４ａの面は軸線Ｘから遠ざかるに従って下方へ傾斜する傾斜面となっている。そのため、間隙２０ａの下端とターンテーブル２４ａの傾斜面との間には隙間が形成されている。
【００６３】
間隙２０ａの下端に存在する炭化物（図示略）は、ターンテーブル２４ａが軸線Ｘ回りに回転するのに応じてターンテーブル２４ａの傾斜面に沿って下方へ移動して炭化物排出口２４ｃへと導かれる。そのため、ターンテーブル２４ａの回転速度が増加するのに応じて、間隙２０ａの下端から炭化物排出口２４ｃへ導かれる炭化物の排出量が増加する。同様に、ターンテーブル２４ａの回転速度が減少するのに応じて、間隙２０ａの下端から炭化物排出口２４ｃへ導かれる炭化物の排出量が減少する。
【００６４】
駆動部２４ｂは、ターンテーブル２４ａに駆動力を伝達し、ターンテーブル２４ａを軸線Ｘ回りに回転させる装置である。図２に示すように、駆動部２４ｂは、駆動モータ２４ｅと、減速機２４ｆと、駆動ベルト２４ｇと、駆動軸２４ｈとを有する。
【００６５】
駆動モータ２４ｅは、炭化炉制御部２９から伝達される制御信号によって回転数が制御されるインバータモータである。駆動モータ２４ｅの回転動力は、駆動ベルト２４ｇによって減速機２４ｆに伝達される。
減速機２４ｆは駆動ベルト２４ｇによって駆動モータ２４ｅから伝達される回転動力の回転速度を減速させつつトルクを増加させる装置である。減速機２４ｆは、トルクを増加させた回転動力を軸線Ｘ回りに延びる駆動軸２４ｈに伝達する。
ターンテーブル２４ａは駆動軸２４ｈに連結されている。そのため、駆動軸２４ｈが軸線Ｘ回りに回転するのに伴って、ターンテーブル２４ａが軸線Ｘ回りに回転する。
【００６６】
炭化物排出口２４ｃは、炭化物を炭化物供給路１０１へ排出する開口部である。炭化物排出口２４ｃから炭化物供給路１０１へ排出された炭化物は、炭化物供給路１０１を介して熱分解炉３０へ供給される。
【００６７】
クリンカクラッシャ２４ｄは、間隙２０ａの下端とターンテーブル２４ａの傾斜面との間に形成される隙間よりも大きな塊であるクリンカを破砕するための部材である。ここでクリンカとは、１次燃焼領域Ｒ２での有機廃棄物の燃焼により生成された燃焼灰が溶融して塊となったものである。
【００６８】
図３に示すようにクリンカクラッシャ２４ｄは、締結ボルトによって本体部２１に取り付けられている。クリンカクラッシャ２４ｄは、ターンテーブル２４ａが軸線Ｘ回りに回転しても本体部２１に対して固定されたままとなる。そのため、ターンテーブル２４ａの回転に伴ってクリンカが移動すると、クリンカがクリンカクラッシャ２４ｄに衝突して破砕される。
【００６９】
次に、１次空気供給部２５について説明する。
１次空気供給部２５は、間隙２０ａに堆積する有機廃棄物に向けて有機廃棄物を部分燃焼させる１次燃焼用空気を供給する装置である。図２に示すように、１次空気供給部２５は、１次燃焼ファン２５ａ（送風部）と、カバー部２５ｂと、空気供給口２５ｃとを有する。
【００７０】
１次燃焼ファン２５ａは、外部から導入した空気（大気）を送風する装置であり、インバータモータ（図示略）とインバータモータにより駆動されるファン（図示略）を有している。１次燃焼ファン２５ａは、インバータモータの回転数を制御することにより送風する風量を調整することができる。
【００７１】
カバー部２５ｂは、１次燃焼ファン２５ａから送風される空気が導入されるとともに空気供給口２５ｃへ空気を供給する閉空間２５ｄを形成する部材である。
図４（ａ）（図２に示す炭化炉２０のＡ−Ａ矢視端面図）に示すように、カバー部２５ｂは、本体部２１の外周面２１ｅとの間に軸線Ｘ回りに延びる閉空間２５ｄを形成する。
【００７２】
空気供給口２５ｃは、１次燃焼ファン２５ａから閉空間２５ｄに送風された空気を閉空間２５ｄから本体部２１の内部の１次燃焼領域Ｒ２へ供給する流路である。
図２に示すように、空気供給口２５ｃは、有機廃棄物を１次燃焼用空気により部分燃焼させる１次燃焼領域Ｒ２において、軸線Ｘに沿った鉛直方向の複数箇所に設けられている。
【００７３】
また、図４（ａ）に示すように、空気供給口２５ｃは軸線Ｘ回りの周方向に沿った等間隔（図４（ａ）では３０°間隔）で本体部２１に設けられている。また、図４（ａ）に示すように、空気供給口２５ｃは、本体部２１の外周面２１ｅから軸線Ｘに向けた延びる直線状の流路となっている。
なお、図４（ａ）に示す例は軸線Ｘ回りの周方向に沿った３０°間隔で空気供給口２５ｃを配置するものとしたが、他の間隔（例えば、２０°，４５°等）としても良いし、等間隔でなく任意の間隔で配置してもよい。
【００７４】
図２に示す１次空気供給部２５は、１次燃焼ファン２５ａから送風される空気を加熱する加熱部（図示略）を有する。空気供給口２５ｃは、加熱部によって加熱された空気を空気供給口２５ｃへ供給する。そのため、１次燃焼ファン２５ａから送風される空気を加熱しない場合に比べ、１次燃焼領域Ｒ２の雰囲気温度を高温に維持することができる。
【００７５】
次に、２次空気供給部２６について説明する。
２次空気供給部２６は、１次燃焼領域Ｒ２において有機廃棄物の燃焼により生成される燃焼ガスに含まれる可燃性ガスを燃焼させる２次燃焼用空気を本体部２１の内部へ供給する装置である。図２に示すように、２次空気供給部２６は２次燃焼領域Ｒ４に設けられており、２次燃焼領域Ｒ４に向けて２次燃焼用空気を供給する。２次空気供給部２６は、２次燃焼ファン２６ａと、カバー部２６ｂと、空気供給口２６ｃとを有する。
【００７６】
２次燃焼ファン２６ａは、外部から導入した空気（大気）を送風する装置であり、インバータモータ（図示略）とインバータモータにより駆動されるファン（図示略）を有している。２次燃焼ファン２６ａは、インバータモータの回転数を制御することにより送風する風量を調整することができる。
【００７７】
カバー部２６ｂは、２次燃焼ファン２６ａから送風される空気が導入されるとともに空気供給口２６ｃへ空気を供給する閉空間２６ｄを形成する部材である。
図４（ｂ）（図２に示す炭化炉２０のＢ−Ｂ矢視端面図）に示すように、カバー部２６ｂは、本体部２１の外周面２１ｅとの間に軸線Ｘ回りに延びる閉空間２６ｄを形成する。
【００７８】
空気供給口２６ｃは、２次燃焼ファン２６ａから閉空間２６ｄに送風された空気を閉空間２６ｄから本体部２１の内部の２次燃焼領域Ｒ４へ供給する流路である。
図２に示すように、空気供給口２６ｃは、燃焼ガスに含まれる可燃性ガスを２次燃焼用空気により燃焼させる２次燃焼領域Ｒ４において、軸線Ｘに沿った鉛直方向の複数箇所に設けられている。
【００７９】
また、図４（ｂ）に示すように、空気供給口２６ｃは軸線Ｘ回りの周方向に沿った等間隔（図４（ｂ）では３０°間隔）で本体部２１に設けられている。また、図４（ｂ）に示すように、空気供給口２６ｃは、本体部２１の外周面２１ｅから軸線Ｘに向けた延びる直線状の流路となっている。
なお、図４（ｂ）に示す例は軸線Ｘ回りの周方向に沿った３０°間隔で空気供給口２６ｃを配置するものとしたが、他の間隔（例えば、２０°，４５°等）としても良いし、等間隔でなく任意の間隔で配置してもよい。
【００８０】
燃焼ガス排出部２７は、１次燃焼領域Ｒ２で生成されて２次燃焼領域Ｒ４で可燃性ガス成分を燃焼させた燃焼ガスを燃焼ガス流路２００ａへ排出する排出口である。燃焼ガス流路２００ａへ排出された燃焼ガスは、熱分解反応の熱源として利用するために熱分解炉３０へ供給される。
【００８１】
温度センサ２８ａは、燃焼ガス排出部２７から排出される燃焼ガスの温度を検出するセンサである。温度センサ２８ａは、検出した温度を示す温度検出信号を炭化炉制御部２９へ伝達する。
図２に示すように、温度センサ２８ａは２次燃焼領域Ｒ４の中でも燃焼ガス流路２００ａに近接した領域に配置されている。そのため、温度センサ２８ａが検出する燃焼ガス温度Ｔｇは、燃焼ガス流路２００ａに排出される燃焼ガスの温度と略一致した温度となる。
【００８２】
温度センサ２８ｂは、１次燃焼領域Ｒ２の雰囲気温度を検出するセンサである。温度センサ２８ｂは、検出した温度を示す温度検出信号を炭化炉制御部２９へ伝達する。
温度センサ２８ｃは、間隙２０ａの下端側に堆積する炭化物の温度である炭化物温度Ｔｃを検出するセンサである。温度センサ２８ｂは、検出した炭化物温度Ｔｃを示す温度検出信号を炭化炉制御部２９へ伝達する。
【００８３】
レベルセンサ２８ｄは、間隙２０ａに堆積する有機廃棄物の堆積量を検出するセンサである。レベルセンサ２８ｄは、１次燃焼領域Ｒ２において、図１に示す軸線Ｙ方向に存在する有機廃棄物の堆積量を堆積量に応じた出力信号を得ることにより検出する。
レベルセンサ２８ｄは、出射した光や超音波等の反射を受信することで堆積量を検出する反射型のセンサであってもよい。また、レベルセンサ２８ｄは、出射したＸ線等を受信する受信部を円筒部２２に設けた透過型のセンサであってもよい。
【００８４】
後述するようにレベルセンサ２８ｄは、有機廃棄物投入部２３からの新たな有機廃棄物の投入が停止される場合等、間隙２０ａに存在する有機廃棄物の堆積量が減少したことを検出するためのセンサである。そのため、レベルセンサ２８ｄは、取付位置から鉛直方向の下方に向けた軸線Ｙに沿った堆積量を検出するようになっている。炭化炉制御部２９は、レベルセンサ２８ｄが検出する有機廃棄物の堆積量である堆積量Ａｏが０である旨の検出信号を出力する場合、間隙２０ａに存在する有機廃棄物の堆積量が所定の第１堆積量Ａｏ１以下へ減少したと判定する。
【００８５】
着火バーナ２０ｃは、炭化炉２０における有機廃棄物の燃焼を開始させる際に、有機廃棄物を着火させるために用いられる装置である。図２に示すように、着火バーナ２０ｃは、間隙２０ａの下端側に設けられている。また、図２に示すように、着火バーナ２０ｃは、軸線Ｘに対して対向する２箇所に配置されている。
【００８６】
着火バーナ２０ｃは、灯油等の着火用燃料を利用して火炎を発生させることにより間隙２０ａの下端側に堆積する有機廃棄物を燃焼させる。着火バーナ２０ｃは、炭化炉制御部２９からの制御指令によって炭化炉２０における有機廃棄物の燃焼を開始させる際に火炎を発生させる。また、着火バーナ２０ｃは、炭化炉制御部２９からの制御指令によって所定のタイミングで火炎の発生を停止させる。
【００８７】
炭化炉制御部２９は、炭化炉２０が備える各部から各部の状態を示す検出信号を受信するとともに検出信号に基づいて各部に制御信号を伝達することで各部を制御する装置である。また、炭化炉制御部２９は、制御装置９０へ炭化炉２０の状態を示す信号を伝達するとともに制御装置９０から伝達される制御信号に応答して炭化炉２０を制御する装置である。
【００８８】
炭化炉制御部２９は、温度センサ２８ａ，２８ｂ，２８ｃのそれぞれが検出する温度を示す温度検出信号と、レベルセンサ２８ｄが検出する有機廃棄物の堆積量Ａｏを示す堆積量検出信号とを受信する。また、炭化炉制御部２９は、１次燃焼ファン２５ａの送風量を制御する制御信号を１次空気供給部２５へ伝達する。また、炭化炉制御部２９は、２次燃焼ファン２６ａの送風量を制御する制御信号を２次空気供給部２６へ伝達する。また、炭化炉制御部２９は、着火バーナ２０ｃに制御信号を伝達して有機廃棄物の燃焼を開始させる際に火炎を発生させるとともに所定のタイミングで制御信号を伝達して火炎の発生を停止させる。また、炭化炉制御部２９は、ターンテーブル２４ａの回転速度を制御する制御信号を駆動モータ２４ｅへ伝達する。
【００８９】
次に、炭化炉制御部２９による１次燃焼ファン２５ａの送風量の制御方法について図５のフローチャートを用いて説明する。
炭化炉制御部２９は、温度センサ２８ｂが検出する１次燃焼領域Ｒ２の雰囲気温度に基づいて１次燃焼ファン２５ａが送風する空気の送風量を制御する。１次燃焼ファン２５ａが送風する空気の送風量は空気供給口２５ｃから炭化炉２０の１次燃焼領域Ｒ２へ供給される１次燃焼用空気の空気量と一致している。そのため、炭化炉制御部２９は、１次燃焼ファン２５ａが送風する空気の送風量を制御することにより、１次燃焼領域Ｒ２に送風される１次燃焼用空気の空気量を調整することができる。
【００９０】
炭化炉制御部２９は、間隙２０ａに堆積した有機廃棄物を炭化させるのに適した燃焼状態が維持されるように温度センサ２８ｂが検出する１次燃焼領域Ｒ２の雰囲気温度に基づいて１次燃焼ファン２５ａが送風する空気の送風量を制御する。具体的に、炭化炉制御部２９は、１次燃焼領域Ｒ２の雰囲気温度が９００℃以上かつ１２００℃以下の範囲に収まるように１次燃焼ファン２５ａが送風する空気の送風量を制御する。
【００９１】
本実施形態の炭化炉２０において、炭化炉制御部２９は、１次燃焼領域Ｒ２の雰囲気温度Ｔａが９００℃以上かつ１２００℃以下の範囲に収まるように１次燃焼ファン２５ａの送風量を制御することにより、炭化物精練・冷却領域Ｒ１の上層側に堆積する有機廃棄物が９００℃以上かつ１２００℃以下の温度範囲（所定温度範囲）に維持されるように有機物の炭化状態を制御する。以下では、炭化炉制御部２９により制御される１次燃焼領域Ｒ２の雰囲気温度Ｔａの下限である９００℃を第１雰囲気温度Ｔａ１とし、１次燃焼領域Ｒ２の雰囲気温度Ｔａの上限である１２００℃を第２雰囲気温度Ｔａ２とする。
図５に示すフローチャートにおける各処理は、炭化炉制御部２９が有する演算部（図示略）が記憶部（図示略）に記憶された制御プログラムを実行することにより行われる処理である。
【００９２】
図５のフローチャートに示す処理に先立って、炭化炉制御部２９は、炭化炉２０における有機廃棄物の燃焼を開始させる際に、着火バーナ２０ｃによって火炎を発生させて間隙２０ａに堆積する有機廃棄物の燃焼を開始させる。炭化炉制御部２９は、その後に１次燃焼ファン２５ａによる外部の空気（大気）の送風を開始させる。炭化炉制御部２９は、温度センサ２８ｂが検出する１次燃焼領域Ｒ２の雰囲気温度Ｔａが第１雰囲気温度Ｔａ１以上となるまでは一定の送風量となるように１次燃焼ファン２５ａを制御する。温度センサ２８ｂが検出する雰囲気温度Ｔａが第１雰囲気温度Ｔａ１以上となった後に、図５のフローチャートに示す各処理が開始される。
【００９３】
なお、雰囲気温度Ｔａが第１雰囲気温度Ｔａ１以上となるまでに１次燃焼ファン２５ａが送風する１次燃焼用空気の送風量は、１次燃焼領域Ｒ２に投入される有機廃棄物を完全燃焼させるのに必要な量から一定量を減算した量となっている。これは、有機廃棄物を過剰に燃焼させて炭素収率（投入される有機廃棄物の重量と、それに対して得られる炭化物に含まれる炭素成分の重量の比率）が低下しないようにするためである。
【００９４】
ステップＳ５００で炭化炉制御部２９は、温度センサ２８ｂから伝達される温度検出信号を受信することにより、１次燃焼領域Ｒ２の雰囲気温度Ｔａを検出する。
ステップＳ５０１で炭化炉制御部２９は、温度センサ２８ｂが検出する雰囲気温度Ｔａが第１雰囲気温度Ｔａ１より低いか否かを判定する。炭化炉制御部２９は、雰囲気温度Ｔａが第１雰囲気温度Ｔａ１よりも低いと判定した場合はステップ５０２に処理を進め、そうでなければステップＳ５０３に処理を進める。
【００９５】
ステップＳ５０２で炭化炉制御部２９は、１次燃焼ファン２５ａの送風量を増加させるための制御信号を１次燃焼ファン２５ａに伝達する。１次燃焼ファン２５ａは、炭化炉制御部２９から制御信号を受信したのに応答して送風量を増加させる。炭化炉制御部２９は、１次燃焼ファン２５ａの送風量を増加させることにより、有機廃棄物を燃焼させるための酸素量を増大させて雰囲気温度Ｔａを上昇させる。
【００９６】
ステップＳ５０３で炭化炉制御部２９は、温度センサ２８ｂが検出する雰囲気温度Ｔａが第２雰囲気温度Ｔａ２より高いか否かを判定する。炭化炉制御部２９は、検出した雰囲気温度Ｔａが第２雰囲気温度Ｔａ２よりも高いと判定した場合はステップＳ５０４に処理を進め、そうでなければステップＳ５０１に処理を進める。
【００９７】
ステップＳ５０４で炭化炉制御部２９は、１次燃焼ファン２５ａの送風量を減少させるための制御信号を１次燃焼ファン２５ａに伝達する。１次燃焼ファン２５ａは、炭化炉制御部２９から制御信号を受信したのに応答して送風量を減少させる。炭化炉制御部２９は、１次燃焼ファン２５ａの送風量を減少させることにより、有機廃棄物を燃焼させるあめの酸素量を減少させて雰囲気温度Ｔａを低下させる。
炭化炉制御部２９は、図５に示すフローチャートの処理を終了すると、再び図５に示す処理の実行を開始する。
【００９８】
このように、炭化炉制御部２９は、１次燃焼領域Ｒ２の雰囲気温度Ｔａが第１雰囲気温度Ｔａ１（９００℃）以上かつ第２雰囲気温度Ｔａ２（１２００℃）以下の範囲に収まるように１次燃焼ファン２５ａの送風量を制御する。これにより、炭化炉制御部２９は、炭化物精練・冷却領域Ｒ１の上層側に堆積する有機廃棄物が９００℃以上かつ１２００℃以下の温度範囲（所定温度範囲）に維持されるように有機物の炭化状態を制御する。
【００９９】
本実施形態の炭化炉制御部２９は、３秒を制御周期として図５に示す処理を繰り返し実行することにより、連続した制御周期で検知される雰囲気温度Ｔａの差が２５℃を超えないように制御することができる。本実施形態の水性ガス生成システム１００は、炭化炉制御部２９による雰囲気温度Ｔａの自動制御を行うことにより、間隙２０ａに堆積される有機廃棄物を９００℃以上かつ１２００℃以下の温度範囲（所定温度範囲）に維持することができる。
【０１００】
次に、炭化炉制御部２９による２次燃焼ファン２６ａの送風量の制御方法について図６のフローチャートを用いて説明する。
炭化炉制御部２９は、温度センサ２８ａが検出する燃焼ガス温度Ｔｇに基づいて２次燃焼ファン２６ａが送風する空気の送風量を制御する。２次燃焼ファン２６ａが送風する空気の送風量は空気供給口２６ｃから炭化炉２０の２次燃焼領域Ｒ４へ供給される２次燃焼用空気の空気量と一致している。そのため、炭化炉制御部２９は、２次燃焼ファン２６ａが送風する空気の送風量を制御することにより、２次燃焼領域Ｒ４に送風される２次燃焼用空気の空気量を調整することができる。
【０１０１】
炭化炉制御部２９は、２次燃焼領域Ｒ４の燃焼ガスに含まれる可燃性ガスを燃焼させるのに適した燃焼状態が維持されるように温度センサ２８ａが検出する燃焼ガス温度Ｔｇに基づいて２次燃焼ファン２６ａが送風する空気の送風量を制御する。具体的に、炭化炉制御部２９は、図６に示すフローチャートに従って２次燃焼ファン２６ａが送風する空気の送風量を制御する。
図６に示すフローチャートにおける各処理は、炭化炉制御部２９が有する演算部（図示略）が記憶部（図示略）に記憶された制御プログラムを実行することにより行われる処理である。
【０１０２】
図６のフローチャートに示す処理に先立って、炭化炉制御部２９は、炭化炉２０における有機廃棄物の燃焼を開始させる際に、着火バーナ２０ｃによって火炎を発生させて間隙２０ａに堆積する有機廃棄物の燃焼を開始させる。炭化炉制御部２９は、その後に２次燃焼ファン２６ａによる外部の空気（大気）の送風を開始させる。炭化炉制御部２９は、温度センサ２８ａが検出する燃焼ガス温度Ｔｇが第１燃焼ガス温度Ｔｇ１以上となるまでは一定の送風量となるように２次燃焼ファン２６ａを制御する。温度センサ２８ａが検出する燃焼ガス温度Ｔｇが第１燃焼ガス温度Ｔｇ１以上となった後に、図６のフローチャートに示す各処理が開始される。
【０１０３】
なお、燃焼ガス温度Ｔｇが第１燃焼ガス温度Ｔｇ１以上となるまでに２次燃焼ファン２６ａが送風する２次燃焼用空気の送風量は、２次燃焼領域Ｒ４に存在すると想定される可燃性ガスを完全燃焼させるのに必要な量に一定の余剰量を加算した量となっている。
【０１０４】
ステップＳ６００で炭化炉制御部２９は、温度センサ２８ａから伝達される温度検出信号を受信することにより、燃焼ガス排出部２７から排出される燃焼ガスの温度である燃焼ガス温度Ｔｇを検出する。
【０１０５】
ステップＳ６０１で炭化炉制御部２９は、温度センサ２８ａが検出する燃焼ガス温度Ｔｇが第１燃焼ガス温度Ｔｇ１より低いか否かを判定する。炭化炉制御部２９は、燃焼ガス温度Ｔｇが第１燃焼ガス温度Ｔｇ１よりも低いと判定した場合はステップＳ６０２に処理を進め、そうでなければステップＳ６０３に処理を進める。
【０１０６】
ステップＳ６０２で炭化炉制御部２９は、２次燃焼ファン２６ａの送風量を減少させるための制御信号を２次燃焼ファン２６ａに伝達する。２次燃焼ファン２６ａは、炭化炉制御部２９から制御信号を受信したのに応答して送風量を減少させる。
ここで、燃焼ガス温度Ｔｇが第１燃焼ガス温度Ｔｇ１よりも低いと判定した場合に２次燃焼ファン２６ａの送風量を減少させているのは次の理由による。
【０１０７】
２次空気供給部２６が２次燃焼領域Ｒ４へ供給する２次燃焼用空気の量は、２次燃焼領域Ｒ４に存在する燃焼ガスに含まれる可燃性ガスを完全燃焼させる量よりも一定量だけ多い量とするのが好ましい。すなわち、２次燃焼領域Ｒ４における空気過剰率を１．０より大きい一定値とするのが好ましい。
【０１０８】
しかしながら、２次燃焼領域Ｒ４に存在する可燃性ガスの量は、有機廃棄物の性状や１次燃焼領域Ｒ２における有機廃棄物の燃焼状態等の要因により変動するのが一般的である。そのため、２次空気供給部２６が２次燃焼領域Ｒ４へ供給する２次燃焼用空気の量を一定としたままでは可燃性ガスを完全燃焼させるのに適した空気量を維持することができない。
【０１０９】
そして、２次燃焼用空気の量が可燃性ガスを完全燃焼させる量に対して過剰に多くなる場合、可燃性ガスの燃焼に用いられない余剰空気が２次燃焼領域Ｒ４に多量に供給されることとなる。２次燃焼ファン２６ａが送風する空気（大気）の温度は２次燃焼領域Ｒ４の雰囲気温度よりも低いため、多量の余剰空気によって２次燃焼領域Ｒ４の雰囲気温度が低下してしまう。
【０１１０】
そうすると、２次燃焼領域Ｒ４における可燃性ガスの燃焼効率が悪化し、可燃性ガスを多く含んだままの燃焼ガスが燃焼ガス排出部２７から排出されてしまうこととなる。可燃性ガスには、凝固してタールとなる成分である高分子炭化水素が含まれている。そのため、可燃性ガスに凝固してタールとなる成分が多量に含まれたままであると、炭化炉２０およびその下流側に設置される機器に損傷を与える可能性がある。そのため、燃焼ガスに凝固してタールとなる成分が多量に含まれないようにし、炭化炉２０およびその下流側に設置される機器に与える損傷を抑制するのが望ましい。
そこで、炭化炉制御部２９は、燃焼ガス温度Ｔｇが第１燃焼ガス温度Ｔｇ１よりも低いと判定した場合に、２次燃焼領域Ｒ４に供給される余剰空気量を減少させるために、２次燃焼ファン２６ａの送風量を減少させている。
【０１１１】
ステップＳ６０３で炭化炉制御部２９は、温度センサ２８ａが検出する燃焼ガス温度Ｔｇが第２燃焼ガス温度Ｔｇ２より高いか否かを判定する。炭化炉制御部２９は、検出した燃焼ガス温度Ｔｇが第２燃焼ガス温度Ｔｇ２よりも高いと判定した場合はステップＳ６０４に処理を進め、そうでなければステップＳ６０１に処理を進める。
【０１１２】
ステップＳ６０４で炭化炉制御部２９は、２次燃焼ファン２６ａの送風量を増加させるための制御信号を２次燃焼ファン２６ａに伝達する。２次燃焼ファン２６ａは、炭化炉制御部２９から制御信号を受信したのに応答して送風量を増加させる。
炭化炉制御部２９は、図６に示すフローチャートの処理を終了すると、再び図６に示す処理の実行を開始する。
ここで、燃焼ガス温度Ｔｇが第２燃焼ガス温度Ｔｇ２よりも高いと判定した場合に２次燃焼ファン２６ａの送風量を増加させているのは次の理由による。
【０１１３】
燃焼ガス温度Ｔｇに上限を定めずに炭化炉２０を運転させる場合、想定される最高の燃焼ガス温度を想定し、その燃焼ガス温度でも十分に耐熱性が保たれるように炭化炉２０および燃焼ガス流路２００ａを設計する必要がある。この場合、耐熱性の高い高価な部材を用いて炭化炉２０等を製造する必要があり、炭化炉２０等の製造コストが増加してしまう。炭化炉２０等の製造コストを増加させないようにするためには、燃焼ガス温度Ｔｇが予め定めた上限温度以下となるようにするのが好ましい。
【０１１４】
そこで、炭化炉制御部２９は、燃焼ガス温度Ｔｇが第２燃焼ガス温度Ｔｇ２よりも高いと判定した場合に２次燃焼ファン２６ａの送風量を増加させている。前述したように、２次燃焼ファン２６ａの送風量を増加させることにより多量の余剰空気が２次燃焼領域Ｒ４に供給されると、２次燃焼領域Ｒ４の雰囲気温度が低下することとなる。
【０１１５】
以上のように、炭化炉制御部２９は、温度センサ２８ａが検出する燃焼ガス温度Ｔｇに基づいて２次燃焼ファン２６ａが送風する空気の送風量を制御することにより、燃焼ガス温度Ｔｇが第１燃焼ガス温度Ｔｇ１以上かつ第２燃焼ガス温度Ｔｇ２以下となるようにしている。
ここで、第１燃焼ガス温度Ｔｇ１および第２燃焼ガス温度Ｔｇ２として、例えば、第１燃焼ガス温度Ｔｇ１を９００℃とし、第２燃焼ガス温度Ｔｇ２を１３００℃と設定することができる。
【０１１６】
第１燃焼ガス温度Ｔｇ１を９００℃としているのは、２次燃焼領域Ｒ４の温度を９００℃以上に維持することにより、燃焼ガスから高分子炭化水素の大部分を除去することができるからである。高分子炭化水素は、燃焼ガスに含まれる可燃性ガスのうち凝固してタールとなる成分である。そのため、燃焼ガスから高分子炭化水素の大部分を除去することにより、炭化炉２０およびその下流側に設置される機器に与える損傷を抑制することができる。
【０１１７】
また、第１燃焼ガス温度Ｔｇ１および第２燃焼ガス温度Ｔｇ２として、例えば、第１燃焼ガス温度Ｔｇ１を１０００℃とし、第２燃焼ガス温度Ｔｇ２を１２００℃と設定するようにしてもよい。
また、例えば、第１燃焼ガス温度Ｔｇ１および第２燃焼ガス温度Ｔｇ２の双方を１１００℃に設定するようにしてもよい。この場合、炭化炉制御部２９は、燃焼ガス温度Ｔｇが第１燃焼ガス温度Ｔｇ１より低い場合は送風量を減少させ、燃焼ガス温度Ｔｇが第２燃焼ガス温度Ｔｇ２より高い場合は送風量を増加させるよう２次燃焼ファン２６ａを制御する。
【０１１８】
次に、炭化炉制御部２９によるターンテーブル２４ａの回転速度の制御方法について図７のフローチャートを用いて説明する。
図７に示すフローチャートにおける各処理は、炭化炉制御部２９が有する演算部（図示略）が記憶部（図示略）に記憶された制御プログラムを実行することにより行われる処理である。
【０１１９】
図７に示すフローチャートにおいて、炭化炉制御部２９は、炭化物排出部２４が排出する炭化物の排出量を制御している。本実施形態において炭化物排出部２４が排出する炭化物の排出量を制御しているのは、有機廃棄物投入部２３からに投入される有機廃棄物が所定時間に渡って間隙２０ａに堆積するようにし、有機廃棄物に含まれる炭素成分以外の他の成分を加熱による熱分解等により十分に除去するためである。有機廃棄物が間隙２０ａに堆積する時間が短いと炭素成分以外の他の成分を十分に除去することができず、得られる炭化物含有率が低下してしまう。
【０１２０】
また、有機廃棄物が間隙２０ａに堆積する時間が長いと炭素成分の一部が完全燃焼してしまい原料である有機廃棄物から得られる炭化物の炭素収率が低下してしまう。有機廃棄物を間隙２０ａに堆積させる所定時間は、有機廃棄物の種類や状態、あるいは炭化炉２０の環境温度等により変動するが、例えば、３０分以上かつ５０分以下の任意の時間とするのが好ましい。より好ましくは、３５分以上かつ４５分以下の任意の時間である。
また、炭化物排出部２４が排出する炭化物の排出量を制御しているのは、有機廃棄物投入部２３から間隙２０ａへの有機廃棄物の投入が停止されるのに伴って炭化物排出部２４から排出される炭化物の温度が上昇してしまうことを防ぐためである。
【０１２１】
間隙２０ａに堆積する有機廃棄物の量が徐々に少なくなると、炭化物を消火させる炭化物精錬・冷却領域Ｒ１が徐々に狭くなる。この場合、ターンテーブル２４ａの回転速度を一定のままで維持すると、炭化物が十分に冷却されない状態で間隙２０ａの下端から排出されてしまう。これは、１次燃焼領域Ｒ２で炭化されて高温となった炭化物が炭化物精錬・冷却領域Ｒ１で十分に冷却されないためである。
そこで、炭化炉制御部２９は、炭化物排出部２４が排出する炭化物の排出量を制御することにより、炭化物排出部２４が排出する炭化物の温度を調整している。
【０１２２】
本実施形態において、炭化炉制御部２９は、温度センサ２８ｃとレベルセンサ２８ｄの双方を用いて、炭化物排出部２４が排出する炭化物の温度を調整している。前者は炭化物の温度を直接的に検出するセンサであり、後者は炭化物の堆積量から炭化物の温度が高温となる状態を間接的に検出するセンサである。
以下、図７のフローチャートの各ステップについて説明する。
【０１２３】
ステップＳ７００で炭化炉制御部２９は、温度センサ２８ｃから伝達される温度検出信号を受信することにより、間隙２０ａの下端側に堆積する炭化物の温度である炭化物温度Ｔｃを検出する。
ステップＳ７０１で炭化炉制御部２９は、レベルセンサ２８ｄから伝達される堆積量検出信号を受信することにより、間隙２０ａに堆積する有機廃棄物の堆積量である堆積量Ａｏを検出する。
【０１２４】
ステップＳ７０２で炭化炉制御部２９は、温度センサ２８ｃが検出する炭化物温度Ｔｃが第１炭化物温度Ｔｃ１以上であるか否かを判定する。炭化炉制御部２９は、検出した炭化物温度Ｔｃが第１炭化物温度Ｔｃ１以上であると判定した場合はステップＳ７０３に処理を進め、そうでなければステップＳ７０４に処理を進める。
ここで、第１炭化物温度Ｔｃ１として、例えば、２５０℃以上かつ３００℃以下の範囲の任意の温度を設定することができる。
【０１２５】
ステップＳ７０３で炭化炉制御部２９は、ターンテーブル２４ａの回転速度を第２回転速度Ｒｓ２で回転させるよう駆動部２４ｂを制御する。第２回転速度Ｒｓ２は後述する第１回転速度Ｒｓ１よりも低速度である。
ここで、第１回転速度Ｒｓ１は、炭化炉２０が通常運転状態を維持するために必要な量の炭化物を炭化物排出部２４から排出させるための速度である。ステップＳ７０３では、温度センサ２８ｃが検出する炭化物温度Ｔｃが第１炭化物温度Ｔｃ１以上となった場合に炭化物排出部２４が排出する炭化物の温度が低下するように、ターンテーブル２４ａの回転速度を第１回転速度Ｒｓ１よりも低い第２回転速度Ｒｓ２としている。ターンテーブル２４ａの回転速度を低下させることにより炭化物が炭化物精錬・冷却領域Ｒ１に滞留する時間が長くなり、それに伴って炭化物排出部２４が排出する炭化物の温度が低下する。
【０１２６】
ステップＳ７０４で炭化炉制御部２９は、レベルセンサ２８ｄが検出する堆積量Ａｏが第１堆積量Ａｏ１以下であるか否かを判定する。炭化炉制御部２９は、検出した堆積量Ａｏが第１堆積量Ａｏ１以下であると判定した場合はステップＳ７０５に処理を進め、そうでなければステップＳ７０６に処理を進める。
【０１２７】
ステップＳ７０５で炭化炉制御部２９は、ターンテーブル２４ａの回転速度を第２回転速度Ｒｓ２で回転させるよう駆動部２４ｂを制御する。第２回転速度Ｒｓ２は後述する第１回転速度Ｒｓ１よりも低速度である。ステップＳ７０５では、レベルセンサ２８ｄが検出する堆積量Ａｏが第１堆積量Ａｏ１以下となった場合に炭化物排出部２４が排出する炭化物の温度が低下するように、ターンテーブル２４ａの回転速度を第１回転速度Ｒｓ１よりも低い第２回転速度Ｒｓ２としている。
【０１２８】
ステップＳ７０６で炭化炉制御部２９は、ターンテーブル２４ａの回転速度を第１回転速度Ｒｓ１で回転させるよう駆動部２４ｂを制御する。前述したように、第１回転速度Ｒｓ１は、炭化炉２０が通常運転状態を維持するために必要な量の炭化物を炭化物排出部２４から排出させるための速度である。炭化炉制御部２９は、ステップＳ９０６において、炭化物温度Ｔｃが第１炭化物温度Ｔｃ１よりも低くかつ堆積量Ａｏが第１堆積量Ａｏ１よりも多いことから、運転状態を維持するために必要な量の炭化物を炭化物排出部２４から排出させるように駆動部２４ｂを制御する。
【０１２９】
炭化炉制御部２９は、図７に示すフローチャートの処理を終了すると、再び図７に示す処理の実行を開始する。このようにして、炭化炉制御部２９は、温度センサ２８ｃが検出する炭化物温度Ｔｃおよびレベルセンサ２８ｄが検出する有機廃棄物の堆積量Ａｏに基づいて駆動部２４ｂがターンテーブル２４ａを回転させる回転速度を制御する。
【０１３０】
以上の図７に示すフローチャートにおいては、温度センサ２８ｃが検出する炭化物温度Ｔｃが第１炭化物温度Ｔｃ１以上であるか否かに応じてターンテーブル２４ａの回転速度を２段階に切り替えるものであったが他の態様であってもよい。
例えば、炭化物温度Ｔｃに応じて２段階以上の複数段階でターンテーブル２４ａの回転速度を切り替えるようにしてもよい。また例えば、ターンテーブル２４ａの回転速度を段階的に切り替えず、温度センサ２８ｃが検出する炭化物温度Ｔｃと反比例する速度となるようにターンテーブル２４ａの回転速度を制御するようにしてもよい。
【０１３１】
また、以上の図７に示すフローチャートにおいては、レベルセンサ２８ｄが検出する堆積量Ａｏが第１堆積量Ａｏ１以上であるか否かに応じてターンテーブル２４ａの回転速度を２段階に切り替えるものであったが他の態様であってもよい。
例えば、堆積量Ａｏに応じて２段階以上の複数段階でターンテーブル２４ａの回転速度を切り替えるようにしてもよい。また例えば、ターンテーブル２４ａの回転速度を段階的に切り替えず、レベルセンサ２８ｄが検出する堆積量Ａｏと比例する速度となるようにターンテーブル２４ａの回転速度を制御するようにしてもよい。
【０１３２】
また、以上の図７に示すフローチャートにおいては、温度センサ２８ｃが検出する炭化物温度Ｔｃとレベルセンサ２８ｄが検出する堆積量Ａｏの双方を用いてターンテーブル２４ａの回転速度を制御するものであったが他の態様であってもよい。
例えば、温度センサ２８ｃが検出する炭化物温度Ｔｃとレベルセンサ２８ｄが検出する堆積量Ａｏの何れか一方を用いてターンテーブル２４ａの回転速度を制御するようにしてもよい。
【０１３３】
以上のように、本実施形態の炭化炉制御部２９は、温度センサ２８ｃが検出する炭化物温度Ｔｃが第１炭化物温度Ｔｃ１（例えば、２５０℃以上かつ３００℃の範囲の任意の温度）を下回るようにターンテーブル２４ａの回転速度を制御する。
これにより、１次燃焼ファン２５ａの送風量の制御により炭化物精練・冷却領域Ｒ１の上層側で９００℃以上かつ１２００℃以下の温度範囲で堆積する有機廃棄物が、所定時間（例えば、３０分以上かつ５０分以下）に渡って間隙２０ａに堆積し、その後に炭化物排出部２４から排出される。
また、温度センサ２８ｃの位置で第１炭化物温度Ｔｃ１を下回る温度となった有機廃棄物は、温度センサ２８ｃの下方の間隙２０ａで徐々に冷却されて常温（例えば、２５℃）で炭化物排出部２４から排出される。
【０１３４】
本実施形態の炭化炉制御部２９は、３秒を制御周期として図７に示す処理を繰り返し実行することにより、連続した制御周期で検知される炭化物温度Ｔｃの差が２５℃を超えないように制御することができる。本実施形態の水性ガス生成システム１００は、炭化炉制御部２９による炭化物温度Ｔｃの自動制御を行うことにより、有機廃棄物が３０分以上かつ５０分以下の時間（所定時間）に渡って間隙２０ａに堆積させることができる。
【０１３５】
次に、本実施形態の熱分解炉３０について詳細に説明する。
図８は、図１に示す熱分解炉３０の縦断面図である。図８において、軸線Ｚは、熱分解炉３０が設置される設置面（図示略）に対して直交する鉛直方向（重力方向）を示している。
【０１３６】
図８に示すように、本実施形態の熱分解炉３０は、本体部３１と、反応管３２と、反応管ヘッド３３（供給部）と、水性ガス出口ノズル３４（水性ガス出口部）と、燃焼ガス供給部３５（加熱用ガス供給部）と、燃焼ガス排出部３６（加熱用ガス排出部）と、グランドパッキン３７（第１シール部）と、グランドパッキン３８（第２シール部）と、グランドパッキン３９（第３シール部）とを備える。
【０１３７】
本体部３１は、軸線Ｚに沿って延びる略円筒状に形成される部材である。本体部３１は、その内部に反応管３２を収容する空間を形成している。
本体部３１は、熱分解炉３０の外装を形成する金属製（例えば鉄製）のハウジング３１ａと、ハウジング３１ａの内周面に貼り付けられる断熱材３１ｂと、断熱材３１ｂの内周面に貼り付けられる耐熱材３１ｃとを有する。
【０１３８】
略円筒状の本体部３１の上面は平面視円環状の上板３１ｄで構成されており、本体部３１の底面は平面視円環状の底板３１ｅで構成されている。
また、本体部３１の側面３１ｆの上端には上端フランジ部３１ｇ（第１フランジ部）が設けられており、本体部３１の側面３１ｆの下端には下端フランジ３１ｉ（第２フランジ部）が設けられている。
【０１３９】
上板３１ｄと上端フランジ部３１ｇとは、軸線Ｚ回りの複数箇所で上板３１ｄと上端フランジ部３１ｇとの間に図示しないガスケット（第４シール部）を挟んだ状態で締結ボルト３１ｈ（締結部材）によって締結されている。
同様に、底板３１ｅと下端フランジ３１ｉとは、軸線Ｚ回りの複数箇所で底板３１ｅと下端フランジ３１ｉとの間に図示しないガスケット（第５シール部）を挟んだ状態で締結ボルト３１ｊ（締結部材）によって締結されている。
【０１４０】
反応管３２は、軸線Ｚに沿って延びる略円筒状に形成される機構である。反応管３２は、本体部３１の内周面との間に燃焼ガス（加熱用ガス）を流通させるための燃焼ガス流路３０ａを形成する外周面３２ｄを有する。
反応管３２は、センターパイプ３２ａ（管状部材）と、上端フランジ３２ｂ（第３フランジ部）と、複数の第１傾斜板３２ｆと、複数の第２傾斜板３２ｇと、複数の保持棒３２ｈ（保持部）とを有する。
【０１４１】
図８に示すように、反応管３２の上端フランジ３２ｂおよび上端フランジ３２ｂ側のセンターパイプ３２ａの端部は、本体部３１の上板３１ｄ（上面）から上方へ突出している。
また、反応管３２の下端部３２ｃは、本体部３１の底板３１ｅ（底面）から下方へ突出している。
【０１４２】
センターパイプ３２ａは、軸線Ｚに沿って延びる円筒状に形成される部材である。センターパイプ３２ａの内部には、複数の第１傾斜板３２ｆと複数の第２傾斜板３２ｇと複数の保持棒３２ｈ（保持部）からなる熱分解促進機構が収容されている。
熱分解促進機構は、炭化物をセンターパイプ３２ａの上端側から下端側まで段階的に導いて炭化物を反応管３２の内部に滞留させることにより、炭化物および過熱蒸気（ガス化剤）の熱分解反応を促進させる機構である。
【０１４３】
図８に示すように、複数の第１傾斜板３２ｆおよび複数の第２傾斜板３２ｇは、軸線Ｚに沿った複数箇所で４本の保持棒（図示略）によって保持されている。また、第１傾斜板３２ｆおよび第２傾斜板３２ｇは、軸線Ｚに沿って交互に配置されている。
４本の保持棒の上端は、反応管ヘッド３３の下端フランジ３３ａの下面に取り付けられている。反応管３２の上端フランジ３２ｂと反応管ヘッド３３の下端フランジ３３ａとの締結を解除することにより、熱分解促進機構はセンターパイプ３２ａから上方に取り外す（着脱する）ことが可能となっている。
【０１４４】
図８に示すように、第１傾斜板３２ｆが形成する第１傾斜面は第２開口部３２ｊから落下した炭化物を下方へ導くように傾斜しており、第２傾斜板３２ｇが形成する第２傾斜面は第１開口部３２ｉから落下した炭化物を下方へ導くように傾斜している。
このように、熱分解促進機構は、軸線Ｚに沿って交互に配置される第１傾斜板３２ｆと第２傾斜板３２ｇとを用いて炭化物をセンターパイプ３２ａの上端側から下端側まで段階的に導くことができる。
【０１４５】
第１傾斜面および第２傾斜面の軸線Ｚに直交する平面に対する傾斜角度は、炭化物の性状に応じて任意に設定することができるが、炭化物を確実に傾斜面に沿って移動させるために炭化物の安息角以上の角度とするのが好ましい。一方、傾斜角度を大きくしすぎると、炭化物の反応管３２内での滞留時間が短くなり、熱分解反応が十分に促進されない。
そのため、第１傾斜面および第２傾斜面の軸線Ｚに直交する平面に対する傾斜角度は、２０°以上かつ６０°以下の範囲で炭化物の安息角以上となるように定めるのが特に好ましい。
【０１４６】
反応管ヘッド３３は、反応管３２に取り付けられるとともに反応管３２の内部へ炭化物と過熱蒸気（ガス化剤）とを供給して反応管３２の内部で水性ガスを生成させるものである。
反応管ヘッド３３は、反応管３２と取り付けられる下端フランジ３３ａ（第４フランジ）と、炭化物供給路１０１に取り付けられる上端フランジ３３ｂと、蒸気過熱器８１から過熱蒸気が供給される流路（図示略）に取り付けられる側方フランジ３３ｃとを有する。
【０１４７】
反応管ヘッド３３の下端フランジ３３ａと反応管３２の上端フランジ３２ｂとは、軸線Ｚ回りの複数箇所でこれらの間に図示しないガスケット（第６シール部）を挟んだ状態で締結ボルト３３ｄによって締結されている。
【０１４８】
水性ガス出口ノズル３４は、反応管３２の下端部３２ｃに取り付けられる略筒状の部材である。水性ガス出口ノズル３４は、反応管３２の内部で炭化物の熱分解反応により生成された水性ガス、炭化物の未反応分、および灰分等の残渣を、水性ガス供給路１０２を介して減温器４０へ導く。
なお、水性ガス出口ノズル３４から減温器４０へ導かれる未反応の炭化物は、過熱蒸気（水蒸気）により洗浄されて炭素成分以外の他の成分が除去されたものである。そのため、減温器４０へ導かれる炭化物は、炭素成分以外の他の成分が良好に除去された炭素含有率の高い炭化物となっている。
【０１４９】
燃焼ガス供給部３５は、本体部３１の上方に設けられるとともに燃焼ガス流路２００ａから導かれる燃焼ガスを燃焼ガス流路３０ａへ供給する開口部である。
燃焼ガス排出部３６は、本体部３１の下方に設けられるとともに燃焼ガス流路３０ａから燃焼ガス流路２００ｂへ燃焼ガスを排出する開口部である。
燃焼ガス供給部３５から燃焼ガス流路３０ａへ供給される燃焼ガスは、センターパイプ３２ａの外周面３２ｄを加熱しながらセンターパイプ３２ａの上端側から下端側に向けて流通し、燃焼ガス排出部３６から排出される。
【０１５０】
グランドパッキン３７は、本体部３１の上板３１ｄから燃焼ガス流路３０ａ内の燃焼ガスが外部へ流出することを遮断する部材である。グランドパッキン３７は、本体部３１の上板３１ｄの下面と接するように設けられるとともに反応管３２の外周面３２ｄと接触する内周面３７ｄを有する平面視円環状の部材である。
【０１５１】
グランドパッキン３７は、セラミックボード３７ａとセラミックボード３７ｂとセラミックファイバー３７ｃとを互いに密着させた状態で構成されている。比較的容易に変形可能な繊維状の素材であるセラミックファイバー３７ｃを用いることにより、断熱材３１ｂおよび耐熱材３１ｃと接触する部分におけるシール性を高めている。
【０１５２】
グランドパッキン３８は、本体部３１の底板３１ｅから燃焼ガス流路３０ａ内の燃焼ガスが外部へ流出することを遮断する部材である。グランドパッキン３８は、本体部３１の底板３１ｅの上面と接するように設けられるとともに反応管３２の外周面３２ｄと接触する内周面３８ｄを有する平面視円環状の部材である。
【０１５３】
グランドパッキン３８は、セラミックボード３８ａとセラミックボード３８ｂとセラミックファイバー３８ｃとを互いに密着させた状態で構成されている。比較的容易に変形可能な繊維状の素材であるセラミックファイバー３８ｃを用いることにより、断熱材３１ｂおよび耐熱材３１ｃと接触する部分におけるシール性を高めている。
グランドパッキン３９は、反応管３２の下端部３２ｃと水性ガス出口ノズル３４との取付位置において、取付位置からの水性ガスの流出を遮断する部材である。
【０１５４】
次に、図９を用いて、本実施形態の熱分解炉３０，減温器４０，サイクロン５０，蒸気発生器８０，蒸気過熱器８１，およびその周辺の機器について詳細に説明する。
図９に示すように、炭化物供給路１０１は、スクリューコンベア１０１ａと、クリンカ除去装置１０１ｂと、ベルトコンベア１０１ｃと、磁選機１０１ｄと、スクリューコンベア１０１ｅと、スクリューコンベア１０１ｆとを有する。
【０１５５】
スクリューコンベア１０１ａは、炭化炉２０から排出された炭化物を運搬する装置である。スクリューコンベア１０１ａは、直線状に延びる筒体の内部にスクリューを収容したものである。スクリューコンベア１０１ａは、モータの駆動力によってスクリューを筒体の内部で回転させることにより、炭化物を筒体の延びる方向に沿って運搬する。
【０１５６】
クリンカ除去装置１０１ｂは、スクリューコンベア１０１ａから排出される炭化物から一定以上の粒径のクリンカをネット等により除去する装置である。クリンカが除去された炭化物はベルトコンベア１０１ｃによって磁選機１０１ｄまで運搬される。
磁選機１０１ｄは、炭化物に含まれる釘等の鉄製の屑を磁石により除去する装置である。鉄製の屑が除去された炭化物は、スクリューコンベア１０１ｅへ供給される。
【０１５７】
スクリューコンベア１０１ｅおよびスクリューコンベア１０１ｆは、それぞれ炭化物を運搬する装置である。スクリューコンベア１０１ｆは、炭化物を熱分解炉３０が有する窒素置換器３０ｂへ供給する。なお、スクリューコンベア１０１ｅおよびスクリューコンベア１０１ｆの構造は、スクリューコンベア１０１ａと同様であるので説明を省略する。
【０１５８】
スクリューコンベア１０１ｅとスクリューコンベア１０１ｆとで熱分解炉３０の上方まで炭化物を運搬しているのは、炭化物を熱分解炉３０の上方から供給し、炭化物の自重によって熱分解炉３０の反応管３２中に炭化物を通過させるためである。炭化物の自重によって熱分解炉３０の反応管３２を通過させることにより、反応管３２の上端から下端までの全領域を、熱分解反応を促進する領域として利用することができる。また、炭化物の自重によって反応管３２中に炭化物を通過させるため、炭化物を移動させるための特段の動力を必要としない。
【０１５９】
なお、スクリューコンベア１０１ｅとスクリューコンベア１０１ｆとの２段階で炭化物を運搬しているのは、各スクリューコンベアがスクリューを回転させるのに必要とする動力を少なくして駆動力の大きな高価なモータを必要としないようにするためである。
【０１６０】
窒素置換器３０ｂは、熱分解炉３０を構成する機器であり、炭化物とともにスクリューコンベア１０１ｆから供給される空気に含まれる酸素を不活性な窒素ガスと置換するための装置である。
窒素置換器３０ｂは、スクリューコンベア１０１ｆと連結される上方と反応管ヘッド３３と連結される下方のそれぞれに配置され、制御装置９０によって開閉状態が制御される電動式の制御弁（例えば、ボール弁）を有する。
【０１６１】
制御装置９０は、上方の制御弁を開状態とし下方の制御弁を閉状態とすることで窒素置換器３０ｂの内部に炭化物を供給する。制御装置９０は、窒素置換器３０ｂの内部に供給される炭化物が一定量に達した場合、スクリューコンベア１０１ｆによる炭化物の運搬を停止させるとともに、窒素置換器３０ｂの上方の制御弁を閉状態とする。
【０１６２】
窒素置換器３０ｂには、空気分離装置等の窒素ガスを生成する装置から窒素ガスが常時供給されるようになっている。そのため、窒素置換器３０ｂの上方および下方の制御弁を閉状態として一定時間が経過すると、炭化物とともに窒素置換器３０ｂの内部に供給された空気が外部に排出されて内部が窒素ガスで置換された状態となる。
【０１６３】
制御装置９０は、窒素置換器３０ｂの内部が窒素ガスで置換された状態となった後に、窒素置換器３０ｂの下方の制御弁を開状態に切り替えて窒素置換器３０ｂから反応管ヘッド３３へ炭化物を供給する。
制御装置９０は、窒素置換器３０ｂから反応管ヘッド３３へ炭化物を供給した後、窒素置換器３０ｂの下方の制御弁を閉状態とする。また、制御装置９０は、その後に窒素置換器３０ｂの上方の制御弁を開状態として窒素置換器３０ｂの内部に新たな炭化物を供給する。
【０１６４】
制御装置９０は、以上のように窒素置換器３０ｂの上方および下方の制御弁の開閉を制御することにより、反応管ヘッド３３へ炭化物とともに供給される気体を窒素ガスとしている。この窒素ガスは、反応管３２で生成される水性ガスと反応しない不活性ガスである。そのため、炭化物とともに酸素を含む空気が反応管３２へ供給され、酸素と水性ガスとが反応して水性ガスの収率が低下してしまうことを抑制することができる。
【０１６５】
チャー回収装置４１は、窒素置換器４１ａとチャー回収部４１ｂとを有する。
窒素置換器４１ａは、炭化物の未反応分とともに減温器４０から供給される水性ガスを不活性な窒素ガスと置換するための装置である。
チャー回収部４１ｂは、炭化物の未反応分を回収して図示しない供給経路から窒素置換器３０ｂへ供給する装置である。
窒素置換器４１ａは、減温器４０と連結される上方とチャー回収部４１ｂと連結される下方のそれぞれに配置され、制御装置９０によって開閉状態が制御される電動式の制御弁（例えば、ボール弁）を有する。
【０１６６】
制御装置９０は、上方の制御弁を開状態とし下方の制御弁を閉状態とすることで窒素置換器４１ａの内部に炭化物の未反応分を供給する。制御装置９０は、窒素置換器４１ａの内部に供給される炭化物の未反応分が一定量に達した場合、窒素置換器４１ａの上方の制御弁を閉状態とする。
【０１６７】
窒素置換器４１ａには、空気分離装置等の窒素ガスを生成する装置から窒素ガスが常時供給されるようになっている。そのため、窒素置換器４１ａの上方および下方の制御弁を閉状態として一定時間が経過すると、炭化物の未反応分とともに窒素置換器４１ａの内部に供給された水性ガスが外部に排出されて内部が窒素ガスで置換された状態となる。なお、窒素置換器４１ａから排出される水性ガスは、フレアースタック７１に供給されるようになっている。
【０１６８】
制御装置９０は、窒素置換器４１ａの内部が窒素ガスで置換された状態となった後に、窒素置換器４１ａの下方の制御弁を開状態に切り替えて窒素置換器４１ａからチャー回収部４１ｂへ炭化物の未反応分を供給する。
制御装置９０は、窒素置換器４１ａからチャー回収部４１ｂへ炭化物の未反応分を供給した後、窒素置換器４１ａの下方の制御弁を閉状態とする。また、制御装置９０は、その後に窒素置換器４１ａの上方の制御弁を開状態として窒素置換器４１ａの内部に新たな炭化物の未反応分を供給する。
【０１６９】
制御装置９０は、以上のように窒素置換器４１ａの上方および下方の制御弁の開閉を制御することにより、チャー回収部４１ｂへ炭化物の未反応分とともに供給される水性ガスがチャー回収部４１ｂへ供給されるのを防止している。
【０１７０】
残渣回収装置５１は、窒素置換器５１ａと残渣回収部５１ｂとを有する。
窒素置換器５１ａは、未反応の炭化物および残渣とともにサイクロン５０から供給される水性ガスを不活性な窒素ガスと置換するための装置である。
残渣回収部５１ｂは、窒素置換器５１ａから排出される未反応の炭化物および残渣を回収する装置である。
【０１７１】
窒素置換器５１ａは、サイクロン５０と連結される上方と残渣回収部５１ｂと連結される下方のそれぞれに配置され、制御装置９０によって開閉状態が制御される電動式の制御弁（例えば、ボール弁）を有する。窒素置換器５１ａには、空気分離装置等の窒素ガスを生成する装置から窒素ガスが常時供給されるようになっている。
【０１７２】
なお、制御装置９０は、窒素置換器４１ａの制御弁を制御するのと同様に窒素置換器５１ａの制御弁を制御し、水性ガスが残渣回収部５１ｂへ供給されるのを防止するものである。制御装置９０が窒素置換器５１ａの制御弁を制御する方法は、制御装置９０が窒素置換器４１ａの制御弁を制御する方法と同様であるので、説明を省略する。
【０１７３】
蒸気発生器８０は、蒸気発生部８０ａと蒸気循環タンク８０ｂとを有する。
蒸気発生部８０ａは、燃焼ガスと熱交換する水を内部に流通させる伝熱管（図示略）と、伝熱管を覆うように形成される筒体に設けられるとともに水を内部に流通させるジャケット（図示略）とを有する。伝熱管とジャケットには、それぞれ蒸気循環タンク８０ｂから水が供給されるようになっている。
【０１７４】
蒸気循環タンク８０ｂは、水供給装置８２から水が供給されるとともに水を蒸気発生部８０ａの伝熱管およびジャケットに供給する。ジャケットで熱された温水と、伝熱管が燃焼ガスによって加熱されて生成した蒸気とは、それぞれ蒸気循環タンク８０ｂに回収される。
蒸気循環タンク８０ｂは、蒸気発生部８０ａの伝熱管から供給された蒸気（飽和蒸気）を、蒸気過熱器８１へ供給する。
【０１７５】
次に、図１０を用いて、本実施形態の乾燥機１０について詳細に説明する。
乾燥機１０は、ロータリキルンと呼ばれる方式の乾燥機であり、燃焼ガス導入部１０ｂと、回転体１０ｃと、排出部１０ｄとを有する。
燃焼ガス導入部１０ｂは、燃焼ガス流路２００ｄから供給される燃焼ガスを乾燥機１０の内部へ導入するとともに導入した燃焼ガスを回転体１０ｃの内部へ導くものである。
【０１７６】
回転体１０ｃは、軸線Ｗに沿って延びる方向に形成される円筒状の部材であり駆動モータによって回転動力を与えられることにより軸線Ｗ回りに回転する。
また、回転体１０ｃの内部には、原料供給路１１ａから有機廃棄物が供給される。回転体１０ｃの内部に供給された有機廃棄物は、燃焼ガス導入部１０ｂから導かれる燃焼ガスによって乾燥されながら排出部１０ｄに向けて導かれる。
有機廃棄物は、回転体１０ｃの回転によって撹拌されながら燃焼ガスによって直接的に加熱され、回転体１０ｃの一端から他端まで燃焼ガスの流れによって搬送される。
【０１７７】
排出部１０ｄは、回転体１０ｃによって搬送されながら乾燥した有機廃棄物を回収して原料供給路１０ａへ供給する。原料供給路１０ａへ供給された有機廃棄物は、ホッパ１２を介して炭化炉２０へ供給される。
また、排出部１０ｄは、燃焼ガス導入部１０ｂから回転体１０ｃの内部を通過して導かれた燃焼ガスを燃焼ガス流路２００ｅへ供給する。燃焼ガス流路２００ｅへ供給された燃焼ガスは、排ガス冷却洗浄装置１３へ供給される。
【０１７８】
次に、本実施形態の炭化炉２０にて得られる炭化物と、チャー回収装置４１および残渣回収装置５１にて得られる炭化物の性状について説明する。
１５重量％の水分を含む樹木製の廃材をホッパ１２から供給する有機廃棄物として用いた場合、有機廃棄物に対して１５〜２５重量％の炭化物が炭化炉２０にて得られた。水性ガス生成システム１００を連続運転し、約６時間毎に炭化炉２０から排出される炭化物を採取して全１６サンプルの炭化物を得て有機元素分析装置（ヤナコ分析工業株式会社製のMT-5）で分析を行った。その結果、炭化物の炭素含有率の平均値が９１．５％であり、標準偏差が１．５％であった。また、比表面積測定装置（Quantachrome社製のNova-4200e）を用いて炭化物の比表面積を測定したところ、３００ｍ２／ｇ〜４００ｍ２／ｇとの結果を得た。また、有機廃棄物に含まれる灰分（炭化物以外の他の成分）を蛍光Ｘ線分析装置（Philips社製PW2400）で分析したところ、灰分全体に対して約５２重量パーセントのＣａが含まれるとの結果を得た。
【０１７９】
また、１５重量％の水分を含む樹木製の廃材をホッパ１２から供給する有機廃棄物として用いた場合、チャー回収装置４１と残渣回収装置５１とを合計して、有機廃棄物に対して約２〜３重量％の未反応の炭化物が得られた。水性ガス生成システム１００を連続運転し、約６時間毎にチャー回収装置４１および残渣回収装置５１から排出される炭化物を採取して全１６サンプルの炭化物を得て有機元素分析装置（ヤナコ分析工業株式会社製のMT-5）で分析を行った。その結果、炭化物の炭素含有率の平均値が９２．１％であり、標準偏差が１．４％であった。また、比表面積測定装置（Quantachrome社製のNova-4200e）を用いて炭化物の比表面積を測定したところ、３００ｍ２／ｇ〜４００ｍ２／ｇとの結果を得た。また、有機廃棄物に含まれる灰分（炭化物以外の他の成分）を蛍光Ｘ線分析装置（Philips社製PW2400）で分析したところ、灰分全体に対して約５２重量パーセントのＣａが含まれるとの結果を得た。
【０１８０】
このように、本実施形態の水性ガス生成システム１００によれば、有機廃棄物に対して１５〜２５重量％の炭化物を得ることができ、その炭化物の炭素含有率が約９２％となる。したがって、本実施形態の水性ガス生成システム１００によれば、炭化炉２０，チャー回収装置４１，残渣回収装置５１にて、高い炭素収率で炭化物を得ることができるとともに炭素含有率が極めて高い炭化物を得ることができる。
【０１８１】
また、本実施形態の水性ガス生成システム１００によれば、３００ｍ２／ｇ〜４００ｍ２／ｇという比表面積の大きい炭化物を得ることができる。比表面積の大きい炭化物は、調湿剤や吸着剤（活性炭）として有用である。図１１は、本実施形態の水性ガス生成システム１００により得られる炭化物を走査電子顕微鏡で撮像した画像を示すものであり、比表面積の大きい構造が示されている。図１１の右下には目盛が示されており、１目盛が１００μｍである。
【０１８２】
なお、炭化炉２０にて得られる炭化物の炭素含有率（平均値で９１．５％）よりもチャー回収装置４１および残渣回収装置５１にて得られる炭化物の炭素含有率（平均値で９２．１％）の方が高い。これは、チャー回収装置４１および残渣回収装置５１で得られる炭化物が、熱分解炉３０で過熱蒸気（水蒸気）により洗浄されて炭素成分以外の他の成分が良好に除去されているためである。
また、本実施形態の水性ガス生成システム１００により製造される炭化物は、前述した調湿剤や吸着剤以外の他の用途にも有効に利用することができる。例えば、土壌改良剤、埋炭剤、融雪剤、研磨剤として利用することもできる。
【０１８３】
以上説明した本実施形態が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態の水性ガス生成システム１００によれば、炭化炉２０の本体部２１の内周面と円筒部２２の外周面との間に形成される間隙２０ａに有機廃棄物投入部２３から有機廃棄物が投入され、炭化炉２０の通常運転状態において、軸線Ｘに沿った間隙２０ａの下方から上方に至るまで有機廃棄物投入部２３から投入される有機廃棄物が堆積する。間隙２０ａの上層側の有機廃棄物は、１次空気供給部２５から供給される１次燃焼用空気により部分燃焼して間隙２０ａの下層側へ導かれる。
【０１８４】
間隙２０ａの下層側の有機廃棄物は、上層側の有機廃棄物によって閉塞されており、間隙２０ａの下層側が炭素成分を多く含む固形分が精錬および冷却される炭化物精錬・冷却領域Ｒ１となる。炭化物精錬・冷却領域Ｒ１においては、炭素成分を多く含む固形分が、酸素濃度が低い状態で更に炭化されながら精錬され、間隙２０ａの下端に近付くに従って徐々に消火される。これにより、間隙２０ａの下端から排出される炭化物の温度を低くすることができる。
【０１８５】
また、本実施形態の水性ガス生成システム１００によれば、有機廃棄物が間隙２０ａで所定温度範囲に維持されるように有機廃棄物の炭化状態が制御される。そのため、有機廃棄物が高い温度となって炭素成分の多くが完全燃焼してしまうことや、有機廃棄物が間隙で低い温度となって炭素成分以外の他の成分を十分に除去できなくなる不具合を抑制することができる。ここで、所定温度範囲は、例えば、９００℃以上かつ１２００℃以下の範囲とするのが好ましく、１０００℃以上かつ１１００℃以下の範囲とするのが更に好ましい。
【０１８６】
また、本実施形態の水性ガス生成システム１００によれば、有機廃棄物が所定時間に渡って間隙２０ａに堆積するように制御される。そのため、有機廃棄物が間隙２０ａに堆積する時間が短くなって有機廃棄物から炭素成分以外の他の成分を十分に除去できなくなる不具合を抑制することができる。ここで、所定時間は、例えば、３０分以上かつ５０分以下の範囲とするのが好ましい。
このように、本実施形態の水性ガス生成システム１００によれば、有機廃棄物に含まれる炭素成分の減少を抑制しつつ炭素成分以外の他の成分が十分に除去された炭化物を製造することができる。
【０１８７】
本実施形態の水性ガス生成システム１００は、炭化物排出部２４から排出された炭化物と過熱蒸気とを熱分解反応させて水性ガスを生成する熱分解炉３０と、熱分解炉３０から排出される炭化物を回収するチャー回収装置４１および残渣回収装置５１と、を備える。
このようにすることで、炭素含有率の高い炭化物と過熱蒸気とを熱分解炉３０で熱分解反応させて水性ガスを生成しつつ、未反応の炭化物を回収することができる。この未反応の炭化物は、過熱蒸気により洗浄されて炭素成分以外の他の成分が除去されたものである。そのため、炭素成分以外の他の成分が良好に除去された炭素含有率の高い炭化物を得ることができる。
【０１８８】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態の炭化物製造システム３００について図面を参照して説明する。
本実施形態の炭化物製造システム３００は、第１実施形態の水性ガス生成システム１００の変形例である。本実施形態の炭化物製造システム３００は、以下で特に説明する場合を除き第１実施形態の水性ガス生成システム１００と同様であるものとする。
【０１８９】
第１実施形態の水性ガス生成システム１００は、炭化炉２０で得た炭化物を熱分解炉３０で過熱蒸気により熱分解反応させることにより水性ガスを生成するものであり、主産物として水性ガスを製造して副産物として炭化物を製造するものであった。
それに対して本実施形態の炭化物製造システム３００は、熱分解炉を備えておらず主産物として炭化物を製造するものである。
【０１９０】
図１２に示すように、本実施形態の炭化物製造システム３００は、乾燥機１０と、ホッパ１１と、ホッパ１２と、排ガス冷却洗浄装置１３と、炭化炉（炭化物製造装置）２０と、炭化炉２０で製造された炭化物を回収する炭化物回収装置３１０と、炭化炉２０から排出される燃焼ガスと水（熱媒体）との熱交換を行って蒸気を発生する蒸気発生器（熱交換部）３２０と、蒸気発生器３２０で発生した蒸気により駆動される蒸気タービン３３０と、蒸気タービン３３０のタービン軸（図示略）と連結される発電機により発電出力を得る発電設備３４０と、炭化物製造システム３００の各部を制御する制御装置３５０と、を備える。
【０１９１】
発電設備３４０は、得られた発電出力を炭化物製造システム３００の各部で使用するように電力を供給することができる。また、発電設備３４０は、炭化物製造システム３００では余剰となる発電出力を電力系統（図示略）へ供給することもできる。なお、蒸気発生器３２０で発生して蒸気タービン３３０のタービン軸の回転動力として用いられた蒸気は、復水器（図示略）にて復水した後に再び蒸気発生器３２０へ熱媒体として供給される。
【０１９２】
図１２に示す炭化物製造システム３００において、炭化炉２０で生成された燃焼ガスは、燃焼ガス流路３００ａ，３００ｂ，３００ｃからなる燃焼ガス流路によって以下のように流通する。
炭化炉２０が生成した燃焼ガスは、燃焼ガス流路３００ａによって蒸気発生器３２０へ供給される。蒸気発生器３２０から排出された燃焼ガスは、燃焼ガス流路３００ｂによって乾燥機１０へ供給される。乾燥機１０から排出された燃焼ガスは、燃焼ガス流路３００ｃによって排ガス冷却洗浄装置１３へ供給される。排ガス冷却洗浄装置１３が無害化した燃焼ガスは、排ガス冷却洗浄装置１３によって大気中に排出される。
【０１９３】
本実施形態の炭化物製造システム３００によれば、炭化炉２０にて製造された炭化物の全量を炭化物回収装置３１０で回収するため、主産物として炭素含有率の極めて高い炭化物を得ることができる。
また、本実施形態の炭化物製造システム３００によれば、炭化炉２０で生成される高温（例えば、１０００℃〜１２００℃）の燃焼ガスの熱を水との熱交換により蒸気を発生させ、蒸気タービン３３０を動作させ、発電設備３４０の動力として回収することができる。さらに、蒸気発生器３２０を通過した比較的高温（例えば、５００℃〜６００℃）の燃焼ガスを乾燥機１０において有機廃棄物の乾燥に用い、燃焼ガスの熱を更に有効利用することができる。
【０１９４】
〔他の実施形態〕
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【符号の説明】
【０１９５】
１０    乾燥機（乾燥部）
２０    炭化炉
２０ａ  間隙
２１    本体部
２２    円筒部
２３    有機廃棄物投入部
２４    炭化物排出部
２５    １次空気供給部（空気供給部）
２６    ２次空気供給部（第２空気供給部）
２７    燃焼ガス排出部
２８ａ  温度センサ
２８ｂ  温度センサ（第１温度検出部）
２８ｃ  温度センサ（第２温度検出部）
２８ｄ  レベルセンサ（堆積量検出部）
２９    炭化炉制御部（制御部）
３０    熱分解炉（熱分解部）
４０    減温器
４１    チャー回収装置（炭化物回収部）
５１    残渣回収装置（炭化物回収部）
９０    制御装置
１００  水性ガス生成システム
３００  炭化物製造システム
３１０  炭化物回収装置
Ｒ１  炭化物精錬・冷却領域
Ｒ２  １次燃焼領域
Ｒ３  原料投入領域
Ｒ４  ２次燃焼領域
Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚ  軸線
【図１】
2018002808.tif 000003
【図２】
2018002808.tif 000004
【図３】
2018002808.tif 000005
【図４】
2018002808.tif 000006
【図５】
2018002808.tif 000007
【図６】
2018002808.tif 000008
【図７】
2018002808.tif 000009
【図８】
2018002808.tif 000010
【図９】
2018002808.tif 000011
【図１０】
2018002808.tif 000012
【図１１】
2018002808.tif 000013
【図１２】
2018002808.tif 000014