(57)【要約】      （修正有）【課題】高価な多孔質微粒子の使用量を低減し、さらに、簡易な手法で燃料熱分解炉とガス化炉の温度を制御できるガス化反応炉を提供する。【解決手段】流動層ガス化炉内で原料をガス化させ、生成したチャー及び流動媒体を後段の流動層燃焼炉に導入して未燃分を燃焼させるとともに、再加熱された流動媒体が反応炉内を循環する循環流動層ガス化反応炉であって、前記流動層ガス化炉の前段に、タール吸収炉及び燃料熱分解炉を上下に備えた熱分解炉を設けるとともに、下段の燃料熱分解炉から取り出される未燃焼チャーを含有する流動媒体と、上段のタール吸収炉から取り出されるタールが吸着した流動媒体とを、それぞれ独立して循環させ、さらに、流動層燃焼炉の後段のサイクロンから分離されて高温となった、前記のそれぞれの流動媒体の少なくとも一方を、前記熱分解炉及び前記流動層ガス化炉に分配供給することにより、熱分解炉及び流動層ガス化炉の温度を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動媒体が導入された流動層ガス化炉内で原料をガス化させ、ガス化時に生成したチャー及び流動媒体を後段の流動層燃焼炉に導入して、未燃分を燃焼させるとともに、再加熱された流動媒体が反応炉内を循環するように構成された循環流動層ガス化反応炉であって、
前記流動層ガス化炉の前段に、タール吸収炉及び燃料熱分解炉を上下に備えた二段炉構造の熱分解炉を設けるとともに、下段の燃料熱分解炉から取り出される未燃焼チャーを含有する流動媒体と、上段のタール吸収炉から取り出されるタールが吸着した流動媒体とを、それぞれ独立して循環させるようにし、
さらに、流動層燃焼炉の後段に設けられたサイクロンから分離されて高温となった、前記のそれぞれの流動媒体の少なくとも一方を、前記熱分解炉及び前記流動層ガス化炉に分配供給することにより、熱分解炉及び流動層ガス化炉の温度を制御することを特徴とする循環流動層ガス化システム。
【請求項２】
前記分配供給する手段として、前記サイクロンの下段に設けられたダウンカマーが二股に分岐したものを用いることを特徴とする請求項１に記載の循環流動層ガス化システム。
【請求項３】
前記分岐後のダウンカマーの断面積に差をつけることで、それぞれの炉に導入される高温流動媒体の量を異ならせることを特徴とする請求項２に記載の循環流動層ガス化システム。
【請求項４】
前記分岐後のダウンカマーの断面積を可変にしたことを特徴とする請求項２又は３に記載の循環流動層ガス化システム。
【請求項５】
分岐後のダウンカマーの炉への連結部を、炉の上部あるいは側面にし、マテリアルシールする構造にしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の循環流動層ガス化システム。
【請求項６】
流動層ガス化炉側のダウンカマーを熱分解炉とガス化炉との連通路へ接続し、マテリアルシールする構造にした請求項１〜５のいずれか１項に記載の循環流動層ガス化システム。
【請求項７】
燃料熱分解炉側のダウンカマーの下部に熱交換器を設置したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の循環流動層ガス化システム。
【請求項８】
前記温度制御手段としてマルチサイクロン又は多段サイクロンを用い、高温流動媒体の各炉への導入量を制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の循環流動層ガス化システム。
【請求項９】
前記上段のタール吸収炉には、流動媒体としてタール吸着性物質を使用し、下段の燃料熱分解炉において生成したタールを該流動性媒体に吸着させるようにしたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の循環流動層ガス化システム。
【請求項１０】
前記下段の燃料熱分解炉には、流動媒体として硅砂を使用することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の循環流動層ガス化システム。
【請求項１１】
前記燃料熱分解炉において揮発分の熱分解及びタールの改質により生成する熱分解ガス、前記流動層ガス化炉においてチャー及び／又はコークのガス化により生成するガス化ガス、及び前記流動層燃焼炉においてチャー残渣及び／又はコーク残渣の燃焼により生成する燃焼ガスを、それぞれ独立して取り出す手段を備えたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の循環流動層ガス化システム。
【請求項１２】
前記燃料熱分解炉が、アルカリ吸収機能を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の循環流動層ガス化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料より可燃ガスを取り出すためのガス化反応炉に係り、特に、循環流動層ガス化反応炉における熱分解炉及びガス化炉の温度制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、石炭、バイオマス、ごみ、下水汚泥などの炭化水素資源の固体燃料を利用し、生成したガスを、可燃ガス及び熱源として利用することにより、有機資源の有効活用を図るガス化システムが開発されている。
該ガス化システムの１つとして、反応炉を流動層ガス化炉と流動層燃焼炉に分離し、流動層ガス化炉に炭化水素資源の固体燃料を供給し、水蒸気でガス化を行い、生成した未燃分（チャー）と流動媒体を流動層燃焼炉で燃焼させ、加熱された流動媒体を前記ガス化炉に戻す循環流動層を用いたものが知られている（特許文献１）。
上記のガス化反応炉は外部循環方式であるが、特許文献２に記載された反応炉のように、内部循環方式のものもあり、該反応炉においては、流動媒体に粒子状スラグを利用することで、ガス化炉内で生成されたガス中に含まれるタールが改質されタール分の少ない可燃ガスが生成されるとともに、劣化したスラグを未燃チャーとともに燃焼炉へ導入し再活性化して、ガス化炉へ戻される。
これらの流動層ガス化炉と流動層燃焼炉を有する循環流動層ガス化システムにおいては、それぞれの炉から、ガス化ガスと燃焼ガスを別々に取り出すことができ、不活性ガスを含まない高カロリーなガスを製造することができる。
【０００３】
さらに、該ガス化システムの循環流動層ガス化炉について、種々の提案がなされている。
例えば、特許文献３では、循環流動層ガス化炉を、有機物原料が供給されて熱分解反応によりタールを含む熱分解ガスを生成する室と、熱分解反応によって生成した熱分解残渣を導入してガス化ガスを生成する室とに分けることにより、良質のガス化ガスの生成を高めるようにしたガス化装置が提案されている。
また、特許文献４は、本発明者らの提案によるものであるが、流動層ガス化炉の前段にアルカリ吸収炉を独立して設けることにより、アルカリ吸収炉内でタールをチャーに吸着させてチャーのガス化効率を向上させることができ、かつ、チャーのガス化の阻害効果も避けることができるものである。
さらに、特許文献５では、流動層ガス化炉を複数のガス化装置により構成し、生成したガスを別個に取り出すようにしたガス化装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−４１９５９号公報
【特許文献２】特開２００５−６８２９７号公報
【特許文献３】特開２００８−１５６５５２号公報
【特許文献４】特開２００８−３０３３７７号公報
【特許文献５】特開２００９−４０８８７号公報
【特許文献６】特願２００９−３７６２５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、前記の循環流動層ガス化反応炉を用いたガス化方法及び装置について更に検討したところ、流動媒体として、アルミナ、石灰石、ゼオライトなどのタール吸着性物質を投入すると、タールを効率良く吸着できるという利点があるが、特に、タール吸着性物質として、多孔質アルミナなどの多孔質粒子を用いた場合、よりタールを効率良く吸着できるものの、流動媒体として従来使用されている硅砂よりも極めて高価であるため、その使用量を可能な限り低減する必要がある。
また、炉内で多孔質粒子と灰粒子が混在するために、一定間隔で炉下部から灰を抜き出す際に、多孔質粒子も一緒に抜き出されてしまう。
さらに、炉後段のタール処理にかかるコスト（改質炉、スクラバなど）も削減する必要がある。
【０００６】
本発明者らは、上記課題を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、上段にタール吸収炉を備えた二段炉構造の燃料熱分解炉を、ガス化炉の前段に設けるとともに、下段の燃料熱分解炉から取り出される未燃焼チャーを含有する流動媒体と、上段のタール吸収炉から取り出されるタールが吸着した流動媒体とを、それぞれ独立して循環させることにより解決しうるという知見を得、特許出願している（特許文献６）。
なお、特許文献３には、燃焼炉から戻される流動媒体を、前段の熱分解室と、ガス化室の双方に分配することが記載されており、また、特許文献５には、複数のガス化装置を上下方向に多段に接続した装置において、各ガス化装置に流動媒体を分配することが記載されているが、いずれも、未燃焼チャーを含有する流動媒体と、タールが吸着した流動媒体をそれぞれ独立して循環させるものではない。
【０００７】
ところで、燃料の熱分解は、例えば６００℃程度の低温でも十分可能であるが、チャーの水蒸気ガス化は、高温であるほどガス化速度は速くなるので、例えば７００℃、８００℃と温度を高くするほど、ガス化炉内の同滞留時間でのチャー粒子から得られる可燃ガス量は多くなる。ただし、そのためには熱分解炉よりもガス化炉の温度を高くする必要があり、例えば、８００℃の高温水蒸気を製造してガス化炉へ供給するなどの手法が考えられるが、製造コストがかかるので、システム効率低下につながる。
また、熱分解およびガス化反応は吸熱反応であるため、流動媒体の粒子温度は炉内で低下してしまうという問題もある。
【０００８】
しかしながら、先の特許出願では、熱分解炉上段で、その下段より生成したタールをタール吸着性物質に吸着させ、ガス化炉で可燃ガスにし、トータルの生成ガス量をより高くするメリットがあるものの、特許文献３記載のものと同様に、それぞれの燃焼炉出口のサイクロンで分離した高温粒子は、それぞれの熱分解炉へ送られる構造となっているため、前述の様な課題を解決するためには、更なる改良が必要であることが判明した。
【０００９】
本発明は、こうした従来技術における課題を解決して、高価なタール吸着性物質が灰粒子と混在することなく、その使用量を可能な限り低減したうえ、さらに、簡易な手法で熱分解炉とガス化炉上下のそれぞれの炉の温度をコントロールできるガス化システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、先の特許出願の循環流動層ガス化反応炉において、それぞれの燃焼炉後段に設けられたサイクロンから分離され、高温にされた流動媒体を、前記熱分解炉及びガス化炉のそれぞれの炉へ分配することで、熱分解炉及びガス化炉の温度を制御できることが判明した。
【００１１】
本発明はこれらの知見に基づいて完成に至ったものであり、本発明によれば、以下の発明が提供される。
［１］流動媒体が導入された流動層ガス化炉内で原料をガス化させ、ガス化時に生成したチャー及び流動媒体を後段の流動層燃焼炉に導入して、未燃分を燃焼させるとともに、再加熱された流動媒体が反応炉内を循環するように構成された循環流動層ガス化反応炉であって、
前記流動層ガス化炉の前段に、タール吸収炉及び燃料熱分解炉を上下に備えた二段炉構造の熱分解炉を設けるとともに、下段の燃料熱分解炉から取り出される未燃焼チャーを含有する流動媒体と、上段のタール吸収炉から取り出されるタールが吸着した流動媒体とを、それぞれ独立して循環させるようにし、
さらに、流動層燃焼炉の後段に設けられたサイクロンから分離されて高温となった、前記のそれぞれの流動媒体の少なくとも一方を、前記熱分解炉及び前記流動層ガス化炉に分配供給することにより、熱分解炉及び流動層ガス化炉の温度を制御することを特徴とする循環流動層ガス化システム。
［２］前記分配供給する手段として、前記サイクロンの下段に設けられたダウンカマーが二股に分岐したものを用いることを特徴とする上記［１］の循環流動層ガス化システム。
［３］前記分岐後のダウンカマーの断面積に差をつけることで、それぞれの炉に導入される高温流動媒体の量を異ならせることを特徴とする上記［２］に記載の循環流動層ガス化システム。
［４］前記分岐後のダウンカマーの断面積を可変にしたことを特徴とする上記［２］又は［３］の循環流動層ガス化システム。
［５］分岐後のダウンカマーの炉への連結部を、炉の上部あるいは側面にし、マテリアルシールする構造にしたことを特徴とする上記［１］〜［４］の循環流動層ガス化システム。
［６］流動層ガス化炉側のダウンカマーを熱分解炉とガス化炉との連通路へ接続し、マテリアルシールする構造にした上記［１］〜［５］の循環流動層ガス化システム。
［７］燃料熱分解炉側のダウンカマーの下部に熱交換器を設置したことを特徴とする上記［１］〜［６］の循環流動層ガス化システム。
［８］前記温度制御手段としてマルチサイクロン又は多段サイクロンを用い、高温流動媒体の各炉への導入量を制御することを特徴とする上記［１］〜［７］の循環流動層ガス化システム。
［９］前記上段のタール吸収炉には、流動媒体としてタール吸着性物質を使用し、下段の燃料熱分解炉において生成したタールを該流動性媒体に吸着させるようにしたことを特徴とする上記［１］〜［８］の循環流動層ガス化システム。
［１０］前記下段の燃料熱分解炉には、流動媒体として硅砂を使用することを特徴とする上記［１］〜［９］の循環流動層ガス化システム。
［１１］前記燃料熱分解炉において揮発分の熱分解及びタールの改質により生成する熱分解ガス、前記流動層ガス化炉においてチャー及び／又はコークのガス化により生成するガス化ガス、及び前記流動層燃焼炉においてチャー残渣及び／又はコーク残渣の燃焼により生成する燃焼ガスを、それぞれ独立して取り出す手段を備えたことを特徴とする上記［１］〜［１０］の循環流動層ガス化システム。
［１２］前記燃料熱分解炉が、アルカリ吸収機能を有することを特徴とする上記［１］〜［１１］の循環流動層ガス化システム。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、チャー残渣燃焼炉及びコーク残渣燃焼炉からの高温な流動媒体の少なくとも一方を、熱分解炉及び流動層ガス化炉に分配供給することにより、流動層ガス化炉を高温にすることができ、特に、流動層ガス化炉側へ送る高温流動媒体の量を、熱分解炉へ送る量よりも多くすることで、流動層ガス化炉温度の方が熱分解炉の温度よりも容易に高くできる。
また、本発明において、ダウンカマーの断面積を可変にする、或いはマルチサイクロンや多段サイクロンを採用することにより、燃料や炉温度などの条件が異なる場合においても、それぞれの炉へおくる高温流動媒体の量を容易に調整でき、各炉の最適な反応温度に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のガス化装置の第１の実施の形態を模式的に示す図。
【図２】熱分解炉及びガス化炉温度（それぞれ二段炉）を同じ条件でガス化させた場合と、ガス化炉温度を熱分解温度よりも高くした場合（上下のそれぞれの温度は同じ）で冷ガス効率を比較した結果を示す図。
【図３】本発明のガス化装置の別の実施の形態を模式的に示す図。
【図４】本発明のガス化装置の別の実施の形態を模式的に示す図。
【図５】本発明のガス化装置の別の実施の形態を模式的に示す図。
【図６】本発明のガス化装置の別の実施の形態を模式的に示す図。
【図７】本発明のガス化装置の別の実施の形態を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明するが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。
図１は、本発明の循環流動層ガス化反応炉の第１の実施の形態を模式的に示す図であって、上段にタール吸収炉を備えた二段炉構成の熱分解炉を備え、該燃料熱分解炉の下段の後段には、チャーガス化炉及びチャー残渣燃焼炉をこの順にそれぞれ独立型として連結させ、また、前記上段のタール吸収炉の後段には、コークガス化炉及びコーク残渣燃焼炉をこの順にそれぞれ独立型として連結させたものである。
さらに、チャー残渣燃焼炉の後段には、サイクロンを設け、その下段のダウンカマー（点線で示す）を二股に分岐し、前記チャー残渣燃焼炉からの高温流動媒体を、前記燃料熱分解炉及びチャーガス化炉に分配して供給できるようにされている。
同様に、コーク残渣燃焼炉の後段にも、サイクロンを設け、その下段のダウンカマー（点線で示す）を二股に分岐し、コーク残渣燃焼炉からの高温流動媒体を前記タール吸収炉及びコークガス化炉に、それぞれ分配して供給できるようにされている。
なお、本発明において、前記の燃料熱分解炉を、前述の特許文献３に記載されたようなアルカリ吸収機能を有する炉とし、チャーに揮発ガス中のアルカリを積極的に吸着させてガス化触媒として利用し、チャーのガス化効率を向上させることができることはいうまでもない。
【００１５】
多孔質アルミナなどの多孔質粒子は、原料から生成するタールを効率よく吸収するために好ましく用いられるが、高価であるという欠点を有している。
本発明の循環流動層ガス化反応炉においては、流動層ガス化炉の前段に、上段にタール吸収炉を備えた二段炉構造の燃料熱分解炉を備えているので、上段のタール吸収炉流動媒体に、多孔質粒子等のタール吸着効率の良好なものを使用し、その下段の燃料熱分解炉に導入する流動媒体には、一般的に使用されている安価な硅砂を主成分とするものを使用することにより、高価な流動媒体の使用量を最小限にすることが可能となる。
また、チャー残渣燃焼炉とコーク残渣燃焼炉とが分離しているので、上段のタール吸収炉を循環する多孔質微粒子などの流動媒体は、チャー残渣燃焼炉で発生する灰粒子と混在しないようにできる。
【００１６】
以下、上段のタール吸収炉の流動媒体に、多孔質アルミナのような多孔質粒子を使用し、その下段の燃料分解炉の流動媒体に硅砂を使用した例を用いて、原料のガス化について具体的に説明する。
バイオマス、ごみ、下水汚泥、及び石炭などのような炭化水素系固体燃料を、下段の燃料熱分解炉へ供給するとともに、下部より、生成した燃焼ガスの一部を循環させたＣＯ２ガス、或いはＮ２やＡｒのような不活性ガス等を、流動ガスとして導入し、燃料分解炉に供給された前記炭化水素系固体燃料を熱分解させる。
生成した熱分解ガスと同時に生成するタールが上段のタール吸収炉へ流れる。そのタールは、タール吸収炉中の前記多孔質粒子に吸着され、一部はガスに改質される。タールを含まない熱分解ガスは、上部に設けられた熱分解ガスの取出し手段から取り出すことができる。
【００１７】
取り出された熱分解ガスは、可燃ガスの一種であって、燃料電池やガスエンジンによる発電、液体燃料などに使用される。
なお、本発明においてガス化の原料としては、前述のような炭化水素系固体燃料に限られず、タールの発生し易い液体燃料を用いることも可能である。
下段の燃料熱分解炉では、熱分解後のチャー及び硅砂は、次のチャーガス化炉へ送られる。
一方、上段のタールを吸着した多孔質粒子は、チャーガス化炉上段のコークガス化炉へ送られる。
【００１８】
チャーガス化炉及びコークガス化炉は、それぞれの炉を下段及び上段に有する二段の流動層とされており、それぞれの炉内に導入されたチャー及びコークは、下部より導入されたガス化剤とのガス化反応によりガス化される。ガス化剤としては、水蒸気或いは酸素或いは空気などが用いられる。ガス化剤と反応して生成したガス化ガスは、コークガス化炉上部から取り出される。
取り出されたガス化ガスは、可燃ガスであり、燃料電池やガスエンジンによる発電、液体燃料などに利用される。
【００１９】
なお、図１に示す装置では、下段及び上段に、それぞれチャーガス化炉及びコークガス化炉を設けた二段のガス化炉とし、生成されたガス化ガスを上段のコークガス化炉から取り出すように構成されているが、これらのガス化炉は、それぞれ別個のガス化炉とし、それぞれのガス化炉の下部からガス化剤を導入し、生成されたガス化ガスを、上部に設けられた取出手段から取り出すように構成することもできる。
また、図１に示す装置では、タール吸収炉上部から取り出された熱分解ガスと、コークガス化炉上部から取り出されたガス化ガスを、別個に取り出しているが、熱分解ガスとガス化ガスを、それぞれの炉出口以後で合流させてから利用してもよく、熱源として用いる際には、合流前或いは後に、熱交換器をつけることもできる。
チャーガス化炉内の残渣チャー及びコークガス化炉内の残渣コークは、それぞれ、別個に設けられた、次の残渣チャー燃焼炉及び残渣コーク燃焼炉に導入される。
【００２０】
残渣チャー燃焼炉及び残渣コーク燃焼炉は、いずれも流動層とされており、残渣チャー及び残渣コークが完全燃焼可能な滞留時間を確保する。それぞれの燃焼炉では、導入された残渣チャー及び残渣コークを、それぞれの燃焼炉の下部より導入された空気或いは酸素と共に燃焼させ、サイクロンにより燃焼ガスをそれぞれの炉の上部に設けられた取出手段から取り出される。
それぞれの燃焼炉から取り出された燃焼ガスは、主に熱源として利用されるものであり、前述したとおり、その一部を燃料熱分解炉に再循環させることも可能である。また、前記ガス化炉又はそれぞれの燃焼炉に導入する空気や蒸気の予熱源としても利用できる。
【００２１】
なお、ガス化炉内で生じる反応（特にシフト反応）には、チャーの濃度が密接に関係しており、熱バランスが成立する範囲内であれば、未燃チャーの一部を再循環させ、ガス化炉内のチャー濃度を反応に適した濃度に制御することで、例えば、ガス化の際のＨ２／ＣＯ比の制御が可能となり、液体燃料への利用が有利となる。
さらに、残渣チャーおよび残渣コークから得られる燃焼熱のみでは、熱バランスが成立しない場合、所定量の熱分解ガス、ガス化ガスをそれぞれの燃焼炉へ供給して燃焼させることにより、熱バランスを維持することも可能である。
【００２２】
一方、チャー残渣燃焼炉で再加熱されて高温となった硅砂は、サイクロン下部の二股に分岐されたダウンカマーから、再び燃料熱分解炉及びチャーガス化炉へ戻される。
同様に、コーク残渣燃焼炉で再加熱されて高温となった多孔質粒子は、サイクロン下部の二股に分岐されたダウンカマーから、タール吸収炉及びコークガス化炉へ戻される。
また、図１に示すように、例えば、上段のタール吸収炉側のダウンカマー及び下段の燃料熱分解炉側のダウンカマーにそれぞれ熱交換器をつけて、所定温度まで流動媒体の温度を低下することで、取り出した熱を利用して蒸気や空気を予熱することもできる。
【００２３】
燃料熱分解炉とチャーガス化炉、チャーガス化炉と残渣チャー燃焼炉、タール吸収炉とコークガス化炉、或いは、コークガス化炉と残渣コーク燃焼炉のそれぞれを連結する連通路は、ループシール、Ｌ型バルブ、移動層など、マテリアルシールできれば、いずれの型でも良い。
【００２４】
以上のとおり、図１に示すガス化反応炉においては、硅砂からなる流動媒体及び固体燃料の流れは、燃料熱分解炉→連通路→チャーガス化炉→連通路→チャー残渣燃焼炉→サイクロン→ダウンカマー→燃料熱分解炉及びチャーガス化炉となり、一方、多孔質粒子からなる流動媒体の流れは、タール吸収炉→連通路→コークガス化炉→連通路→コーク残渣燃焼炉→サイクロン→ダウンカマー→タール吸収炉及びコークガス化炉となる。
【００２５】
図１に示した装置によれば、熱分解炉は、上段にタール吸収炉、下段に燃料熱分解炉を有する二段炉構造とされているので、高価な多孔質粒子等のタール吸着効率良好な流動媒体、例えば、多孔質アルミナを、上段のタール吸収炉にのみに供給することにより、その使用量を最小限にすることができるという利点がある。
また、下段の燃料熱分解炉、チャーガス化炉及び残渣チャー燃焼炉とからなる系と、タール吸収炉、コークガス化炉及び残渣コーク燃焼炉からなる系とで、それぞれ別々に流動媒体を循環させることができるので、多孔質粒子と灰粒子とが混在しないようにすることができる。
さらに、各燃焼炉で再加熱されて高温となった硅砂及び多孔質粒子は、それぞれ、サイクロン下部の二股に分岐されたダウンカマーから、上下の熱分解炉（燃料熱分解炉及びタール吸収炉）だけでなく、上下の流動層ガス炉（チャーガス化炉及びコークガス化炉）にも供給されるので、流動層ガス化炉を容易に高温にすることができる。
【００２６】
特に、それぞれの燃焼炉後段のサイクロン下部のダウンカマーを二股にし、ガス化炉の断面積を熱分解炉よりも大きくすることで、ガス化炉へ送られる高温粒子量は多くなる。したがって、流動層ガス化炉の温度を、熱分解炉の温度よりも高くできる。本手法により、上下を含む各炉における最適な反応温度にコントロールできる。
また、それぞれのダウンカマーの断面積の大きさは、バルブなどにより容易に調整できるので、燃料や炉温度などの条件が異なる場合においても、それぞれの炉へおくる高温流動媒体の量を容易に調整できる。
さらに、高温粒子量の制御手法としては、他にマルチサイクロンや多段サイクロンなどが挙げられる。
【００２７】
流動層基礎実験により、熱分解炉及びガス化炉温度（それぞれ二段炉）を同じ条件でガス化させた場合とガス化炉温度を熱分解温度よりも高くした場合（上下のそれぞれの温度は同じ）で冷ガス効率を比較した結果を図２に示す。
本条件はあくまで一例であるが、ガス化炉温度を高くした方が冷ガス効率は顕著に向上する。また、Ｈ２やＣＯ生成量も増加するので、例えば、生成した可燃ガスからDMEやメタノールなどの液体燃料を製造する場合にはより有効な手法といえる。
【００２８】
図３〜５は、本発明のガス化反応炉の別の実施の形態を模式的に示す図であって、図３に示す装置は、コークガス化炉及びチャーガス化炉へのダウンカマーの接続部を、それぞれ燃料熱分解炉と流動層ガス化炉の連通路に設け、かつ、タール吸収炉へのダウンカマーの接続部を炉の上部に設けたものある。
たものある。
また、図４に示す装置は、コークガス化炉へのダウンカマーの接続部を炉の上部に設けたものある。
更に、図５に示す装置は、コークガス化炉及びチャーガス化炉へのダウンカマーの接続部を、それぞれ燃料熱分解炉と流動層ガス化炉の連通路に設けたものである。
これらの例に限られず、本発明の循環流動層ガス化システムにおいて、ダウンカマーの接続部は、炉の上部や側面、熱分解炉とガス化炉の連通路など、マテリアルシールができてガスが逆流しなければ種々の変更が可能である。
連通路は、ループシール、L型バルブ、移動層などマテリアルシールできれば、いずれの型でも良い。
【００２９】
図６及び図７は、本発明のガス化反応炉のさらに別の実施の形態を模式的に示す図であって、図６に示す装置は、チャー残渣燃料炉からの高温な流動媒体を、下段の燃料熱分解炉及びチャーガス化炉に分配供給するようにしたものであり、図７に示す装置は、コーク残渣燃料炉からの高温な流動媒体を、タール吸収炉及びコークガス化炉に分配供給するようにしたものである。
図６及び図７に示すとおり、本発明の循環流動層ガス化システムは、ガス生成量の条件に応じて、ダウンカマーのいずれか一方だけを二股に分岐することもできる。
さらに、図１、図３〜７は、何れも単なる装置の概念図であって、各炉は、図に示すような完全分離型だけでなく、これらの炉の一部または全体を一体型にすることも可能である。
【００３０】
本発明の循環流動層ガス化システムは、バイオマス、ごみ、下水汚泥などの未利用炭化水素資源の利用に適用する他に、例えば、石炭やバイオマスとのハイブリッドガス化（共ガス化）、或いは、固体燃料と液体燃料とのハイブリッドガス化にも適用できる。
【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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