(57)【要約】ガス化方法は、バイオマス等の原料をガス化して高効率・低コストで可燃性ガスを生成するために利用される。ガス化方法において、原料は前処理工程で前処理され、前処理された原料はガス化室でガス化され、可燃性ガスと残渣を生成する。ガス化室（４-１）で生成された熱分解残渣は燃焼室（４-２）で燃焼され、燃焼ガス（１０７）を生成し、生成された燃焼ガスは前処理工程に供給され、揮発成分の一部を原料から分離する。
2007507555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料の前処理工程と、
ガス化室で、前処理された原料をガス化して可燃性ガスおよび残渣を生成するガス化工程と、
燃焼室で残渣を燃焼し燃焼ガスを発生する燃焼工程と、
燃焼ガスを前記前処理工程に供給し原料から揮発分の一部を分離する供給工程とを備えたことを特徴とするガス化方法。
【請求項２】
前記前処理工程から排出されたガス状物質を冷却しヒ素化合物及び／又は木酢成分を回収する冷却工程を備えたことを特徴とする請求項１記載のガス化方法。
【請求項３】
前記ガス化室および前記燃焼室は、流動媒体が前記ガス化室および前記燃焼室との間で循環することが可能であるように流動床ガス化炉に設けられていることを特徴とする請求項１記載のガス化方法。
【請求項４】
前記前処理工程は前処理室において行われ、前記前処理室は前記流動床ガス化炉に設けられていることを特徴とする請求項３記載のガス化方法。
【請求項５】
流動媒体を沈降させて流動媒体を前記ガス化室および前記燃焼室の少なくとも一方に送る少なくとも一つの流動媒体沈降室を備えたことを特徴とする請求項３又は４記載のガス化方法。
【請求項６】
前記原料はバイオマスからなることを特徴とする請求項１記載のガス化方法。
【請求項７】
原料を乾燥装置で乾燥し、
乾燥した原料をガス化室でガス化して可燃性ガスと残渣を生成し、
燃焼室で残渣を燃焼し燃焼ガスを発生し、
燃焼ガスを前記乾燥装置に供給し原料を乾燥することを特徴とするガス化方法。
【請求項８】
前記乾燥装置から排出されたガス状物質を冷却し精油成分及び／又は木酢成分を回収することを特徴とする請求項７記載のガス化方法。
【請求項９】
前記燃焼室から排出された燃焼ガスから熱を回収した後に燃焼ガスを前記乾燥装置に供給することを特徴とする請求項７記載のガス化方法。
【請求項１０】
前記ガス化室および前記燃焼室は、流動媒体が前記ガス化室と前記燃焼室との間で循環することが可能であるように流動床ガス化炉に設けられていることを特徴とする請求項７記載のガス化方法。
【請求項１１】
流動媒体を沈降させて流動媒体を前記ガス化室および前記燃焼室の少なくとも一方に送る少なくとも一つの流動媒体沈降室を備えたことを特徴とする請求項１０記載のガス化方法。
【請求項１２】
前記原料はバイオマスからなることを特徴とする請求項７記載のガス化方法。
【請求項１３】
原料の前処理を行う前処理室と、
前処理された原料をガス化して可燃性ガスおよび残渣を生成するガス化室と、
残渣を燃焼し燃焼ガスを発生する燃焼室とを備え、
揮発分の一部は、燃焼ガスを前記燃焼室から前記前処理室に供給することによって原料から分離されることを特徴とするガス化装置。
【請求項１４】
前記前処理室から排出されたガス状物質を冷却しヒ素化合物及び／又は木酢成分を回収する冷却装置を備えたことを特徴とする請求項１３記載のガス化装置。
【請求項１５】
前記ガス化室および前記燃焼室は、流動媒体が前記ガス化室と前記燃焼室との間で循環することが可能であるように流動床ガス化炉に設けられていることを特徴とする請求項１３記載のガス化装置。
【請求項１６】
前記前処理室は前記流動床ガス化炉に設けられていることを特徴とする請求項１５記載のガス化装置。
【請求項１７】
流動媒体を沈降させて流動媒体を前記ガス化室および前記燃焼室の少なくとも一方に送る少なくとも一つの流動媒体沈降室を備えたことを特徴とする請求項１５又は１６記載のガス化装置。
【請求項１８】
原料を乾燥する乾燥装置と、
乾燥した原料をガス化して可燃性ガスと残渣を生成するガス化室と、
残渣を燃焼し燃焼ガスを発生する燃焼室とを備え、
原料は、燃焼ガスを前記燃焼室から前記乾燥装置に供給することによって前記乾燥装置において乾燥されることを特徴とするガス化装置。
【請求項１９】
前記乾燥装置から排出されたガス状物質を冷却し精油成分及び／又は木酢成分を回収する冷却装置を備えたことを特徴とする請求項１８記載のガス化装置。
【請求項２０】
前記燃焼室から排出された燃焼ガスから熱を回収する熱回収装置を備え、
前記熱回収装置から排出された燃焼ガスは前記乾燥装置に供給されることを特徴とする請求項１８記載のガス化装置。
【請求項２１】
前記ガス化室および前記燃焼室は、流動媒体が前記ガス化室と前記燃焼室との間で循環することが可能であるように流動床ガス化炉に設けられていることを特徴とする請求項１８記載のガス化方法。
【請求項２２】
流動媒体を沈降させて流動媒体を前記ガス化室および前記燃焼室の少なくとも一方に送る少なくとも一つの流動媒体沈降室を備えたことを特徴とする請求項２１記載のガス化方法。
【請求項２３】
前記原料はバイオマスからなることを特徴とする請求項１８記載のガス化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバイオマス等の原料をガス化して高効率・低コストで可燃性ガスを生成するガス化方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バイオマス等の原料をガス化して利用価値の高い可燃性ガスを高効率・低コストで生成することが求められている。バイオマス等の低発熱量原料から高効率でエネルギーを回収するには、乾燥工程を設け、低発熱量原料を該乾燥工程を経て含水率を下げて低い発熱量を高めることが重要である。このような乾燥工程で用いる原料乾燥機は、大量の熱が必要であり、従来は重油、灯油等の化石燃料を燃焼させ、その燃焼熱で低発熱量原料に含まれる水分を蒸発させるものが主流であった。
【０００３】
上記のように化石燃料を燃焼させて低発熱量原料を乾燥させる手法は、ランニングコストが高くつくだけでなく、重油、灯油等の化石燃料を燃焼させることにより、二酸化炭素（ＣＯ2）の排出による地球温暖化等の問題もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、バイオマス等の原料から高効率、低コストで可燃性ガスを生成するガス化方法及び装置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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の第１の態様によれば、原料の前処理工程と、ガス化室で、前処理された原料をガス化して可燃性ガスおよび残渣を生成するガス化工程と、燃焼室で残渣を燃焼し燃焼ガスを発生する燃焼工程と、燃焼ガスを前記前処理工程に供給し原料から揮発分の一部を分離する供給工程とを備えたことを特徴とするガス化方法を提供する。
【０００６】
バイオマス等の原料を前処理してからガス化工程に供給することで、原料の発熱量を高くして原料がガス化されるので、効率よく可燃性ガス（生成ガス）が得られる。また原料の前処理により原料中の有害揮発性元素を除去してから、原料をガス化工程に送ることで、製品ガス（可燃性ガス）中に有害物質が混入することを回避できる。例えば、前処理工程によって除去する有害物質として、ヒ素が挙げられる。
【０００７】
本発明の好ましい態様において、該ガス化方法は該前処理工程から排出されたガス状物質を冷却しヒ素化合物及び／又は木酢成分を回収する冷却工程を備えたことを特徴とする。
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の第２の態様によれば、原料を乾燥装置で乾燥し、乾燥した原料をガス化室でガス化して可燃性ガスと残渣を生成し、燃焼室で残渣を燃焼し燃焼ガスを発生し、燃焼ガスを前記乾燥装置に供給し原料を乾燥することを特徴とするガス化方法を提供する。
【０００９】
原料乾燥機で乾燥させた低発熱量の原料をガス化室に供給することにより、そこで低発熱量の原料に含まれる水分は蒸発し、且つ水素成分の殆どは揮発成分として生成ガスとなってガス化室から放出されるから、燃焼室から排出される燃焼ガスには高級な水素含有燃料を燃焼して得られるガスを大量の空気で稀釈して得る乾燥用ガスと同等の乾燥能力を有する。従って、燃焼室から排出された燃焼ガスを乾燥用ガスとして原料乾燥機に供給することにより、バイオマス、都市固形廃棄物、又は有機汚泥等の低発熱量原料を効率よく乾燥できる。
【００１０】
さらに、含水率の高い原料がガス化炉でガス化される場合は、可燃性ガスを熱効率良く生成する燃焼室を有する流動床ガス化炉（例えば内部循環型流動床ガス化炉）であっても、冷ガス効率が下がる。即ち、原料を燃焼させる割合が増えるので、燃焼室から排出される単位原料当たりの燃焼ガスの量が増え、原料乾燥機での乾燥能力も高まる。その結果、ガス化室に供給される前の原料の含水率を常に安定させることができ、単位原料当たりの生成ガスの発生量を安定させることができる。
【００１１】
また、燃焼ガスの顕熱を低発熱量の原料の乾燥に用いることにより、冷ガス効率が向上させられ、エネルギー回収効率を高められるだけでなく、ボイラを用いて熱回収、動力回収をする必要がなくなるので、設備コストを抑えることができ、高効率・低コストでエネルギーを回収できる。
【００１２】
本発明の好ましい態様において、該ガス化方法は更に該乾燥装置から排出されたガス状物質を冷却し精油成分及び／又は木酢成分を回収することを特徴とする。
【００１３】
バイオマス原料には精油成分や木酢成分が含まれているので、燃焼ガスをバイオマス原料を乾燥させるために原料乾燥機に導入する際に燃焼ガスを適切な温度に調節し、バイオマス原料中の精油成分や木酢成分を選択的に燃焼ガス中に抽出することができる。抽出された精油成分や木酢成分は原料を乾燥させた燃焼ガスを冷却させることで容易に凝縮回収することができる。
【００１４】
本発明の好ましい態様において、該ガス化方法は更に該燃焼室から排出された燃焼ガスから熱を回収した後に燃焼ガスを該乾燥装置に供給することを特徴とする。
【００１５】
本発明の好ましい態様において、該ガス化室および該燃焼室は、流動媒体が該ガス化室および該燃焼室との間で循環することが可能であるように流動床ガス化炉に設けられていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の好ましい態様において、該ガス化方法は、流動媒体を沈降させて流動媒体を該ガス化室および該燃焼室の少なくとも一方に送る少なくとも一つの流動媒体沈降室を備えたことを特徴とする。
【００１７】
上記目的を達成するため、本発明の第３の態様によれば、原料の前処理を行う前処理室と、前処理された原料をガス化して可燃性ガスおよび残渣を生成するガス化室と、残渣を燃焼し燃焼ガスを発生する燃焼室とを備え、揮発分の一部は、燃焼ガスを前記燃焼室から前記前処理室に供給することによって原料から分離されることを特徴とするガス化装置を提供する。
【００１８】
上述したように、このような構成よって、低発熱量原料は乾燥・前処理され、熱分解ガス化工程に供給されるので、生成ガスを高効率で得ることができ、有害な物質が生成ガスに混入されることはない。さらに、熱分解残渣の燃焼によって発生した熱は燃焼室から前処理室に移動する流動媒体及び前処理室に供給された可燃性ガスによって供給されるので、燃焼熱は乾燥及び前処理に効率的に用いることができる。
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明の第４の態様によれば、原料を乾燥する乾燥装置と、乾燥した原料をガス化して可燃性ガスと残渣を生成するガス化室と、残渣を燃焼し燃焼ガスを発生する燃焼室とを備え、原料は、燃焼ガスを前記燃焼室から前記乾燥装置に供給することによって前記乾燥装置において乾燥されることを特徴とするガス化装置を提供する。
【００２０】
上述したように、内部循環型流動床ガス化炉の燃焼室で燃焼された燃焼ガスは、灯油等の高級な水素含有燃料を燃焼して得られるガスを大量の空気で稀釈して得る乾燥用ガスと同等の乾燥能力を有する。従って、燃焼ガスから熱を回収した後にこの燃焼ガスを乾燥用ガスとして原料乾燥機に供給することにより、低発熱量原料を効率よく乾燥できる。
【００２１】
また、内部循環型流動床ガス化炉の場合は、上述したように、原料を燃焼させる割合が増えるので、燃焼室から排出される燃焼ガスの量が増え、原料乾燥機での乾燥能力も高まる。その結果、ガス化室に供給される前の原料の含水率を常に安定させることができ、単位原料当たりの生成ガスの発生量を安定させることができる。
【００２２】
また、燃焼ガスの顕熱を低発熱量の原料の乾燥に用いることにより、冷ガス効率が向上させられ、エネルギー回収効率を高められるだけでなく、ボイラを用いて熱回収、動力回収をする必要がなくなるので、設備コストを抑えることができ、高効率・低コストでエネルギーを回収できる。
【００２３】
本発明の好ましい態様において、該ガス化方法は、更に該乾燥室から排出されたガス状物質を冷却し精油成分及び／又は木酢成分を回収する冷却装置を備えたことを特徴とする。
【００２４】
低発熱量の原料の一つであるバイオマス原料は精油成分及び木酢成分を含む。バイオマス原料中の精油成分及び木酢成分は乾燥工程における乾燥のためにガス中に抽出され、原料を乾燥させた燃焼ガスを冷却させることにより抽出された精油成分及び木酢成分は容易に凝縮回収することができる。
【００２５】
回収された精油成分及び木酢成分は比較的高価で売却できるので、バイオマス資源からの製品ガス及びエネルギー回収事業の収益性において重要な改善が期待される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の基本概念及び実施の形態を図１乃至図５を参照して説明する。同一又は相当する部分は、全ての図面において同一又は相当する符号を付し、重複した説明を省く。
【００２７】
図１は、本発明のガス化方法及び装置の基本概念を示すブロック図である。図１に示すように、原料１００は乾燥・前処理工程ＤＰのための装置において乾燥前処理される。本発明において、前処理とは、原料をガス化室に供給する前にヒ素化合物などの有害な化合物を除去するために、原料が低温下で熱処理されることを意味する。乾燥・前処理済原料は熱分解・ガス化工程ＧＰのための装置に供給されて熱分解・ガス化工程ＧＰにおいて熱分解・ガス化され、生成ガス（可燃性ガス）１０１が生成される。熱分解・ガス化工程ＧＰにおいて生成された熱分解残渣（主に炭素を含む）は、熱分解残渣燃焼工程ＣＰのための装置に供給されて熱分解残渣燃焼工程ＣＰにおいて燃焼され、燃焼ガス１０７が得られる。バイオマス、都市固形廃棄物、又は有機汚泥などの低発熱量原料１００を乾燥、前処理してから熱分解・ガス化工程ＧＰに供給することで、原料の発熱量を高くして原料１００が熱分解・ガス化されるので、効率よく可燃性ガス（生成ガス）が得られる。また原料の前処理により原料中のヒ素、水銀、又はハロゲンなどの有害揮発性元素を除去してから、原料を熱分解・ガス化工程ＧＰのための装置に送ることで、製品ガス（生成ガス）中に亜ヒ酸のようなヒ素化合物等の有害物質が混入することを回避できる。例えば、前処理、すなわち高温の燃焼ガスの導入による熱処理によって除去する有害物質として、ヒ素が挙げられる。建設廃材のように防腐や防蟻を目的としてＣＣＡ（銅クロムヒ素）等のヒ素化合物を塗布した木材等を原料とした場合、ヒ素が熱分解・ガス化工程ＧＰで揮発して生成ガス（製品ガス）中に揮散することから、製品ガス中にヒ素が混入することになる。ヒ素化合物、とくに亜ヒ酸は猛毒であることから、製品ガスの用途に拘わらず製品ガス中にヒ素化合物が混入することを防止することが必要である。というのは、混合製品ガスを無害な製品ガスに変えることは、技術的困難性およびコスト上の不利ゆえに比較的より困難であるからである。本発明では乾燥・前処理工程ＤＰで必要な熱として熱分解残渣燃焼工程ＣＰで発生する燃焼ガスの顕熱を利用することで重油や石炭等の外部化石燃料を用いることなく、原料の発熱量の一部を原料の乾燥に利用するので、製品ガス製造におけるエネルギー効率を高くすることができる。乾燥・前処理工程ＤＰで発生したガス１１５は冷却工程１５で冷却され、精油成分及び／又は木酢成分及び／又はヒ素などの有害物質１１１を回収し、燃焼ガスは排ガス１１２としてシステムの外部に放出される。
【００２８】
図１では、乾燥工程と前処理工程をまとめて一つの乾燥・前処理工程として記載しているが、後述のように乾燥工程と前処理工程を別にしてもよい。
原料の乾燥は、１００〜２８０℃、好ましくは１２０〜１５０℃の温度で行うのがよい。というのは、原料中の水分を蒸発させるのには１００℃以上の温度が必要であり、乾燥温度が高温であるほど乾燥時間は短くなるが、２８０℃を超えると原料の熱分解がはじまるため、乾燥温度は２８０℃よりも低くするのがよい。また、乾燥工程において、精油成分や木酢成分も揮発するが、これらの成分を選択的に抽出するには、乾燥工程は約１５０℃以下の温度で行うのがよい。
【００２９】
ＣＣＡ処理された建設廃材等からヒ素を回収するには、前処理工程は１３５〜２８０℃、好ましくは１５０〜２００℃で行うのがよい。ヒ素の揮発温度は１３５℃以上であり、また２８０℃を超えると原料の熱分解がはじまることから、１３５〜２８０℃の間の温度で前処理工程を行うのがよい。ヒ素の放出は１５０〜２００℃の温度で顕著に起こることからこの温度域にするのがより好ましい。
【００３０】
乾燥工程と前処理工程を同じ原料乾燥機内で行ってもよいが、上述のように運転温度を調整することで、乾燥工程と前処理工程を独立して行うことも可能である。乾燥工程と前処理工程を独立して行うことで、精油成分及び木酢成分に有害揮発分が混入することを回避することも可能であり、特にＣＣＡ処理された建設廃材を原料とする場合には、１２０〜１５０℃の低温の乾燥工程により木酢液を回収し、１５０〜２００℃の高温でヒ素を揮散させてヒ素を回収するようにすることも可能である。
【００３１】
乾燥・前処理工程ＤＰで乾燥され、前処理された原料は、熱分解ガス化工程ＧＰに送られ、熱分解・ガス化される。熱分解・ガス化工程ＧＰは３５０〜９００℃の温度で行うのが好ましい。原料は、水素、一酸化炭素、メタン等の炭素数が３までの炭化水素ガス、炭素数４以上の炭化水素からなるタール分を含む生成ガス、原料の固定炭素分を主体とする熱分解残渣（チャーとも呼ばれる）、灰分とに分解される。生成ガス１０１は炉出口から排出され、ガス改質工程６のための装置に送られる。ガス改質工程６では、生成ガス１０１は、部分燃焼による高温化、水蒸気との反応（改質反応）、触媒（ゼオライト、シリカーアルミナ、石灰石、又は金属（Ｒｈ，Ｒｕ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｏ，Ｍｏ，Ｉｒ，Ｒｅ，Ｆｅ，Ｎａ，Ｋ）の少なくとも１つ又はＮｉ／Ａｌ２０３等のこれらの金属の酸化物からなる触媒を含む）を利用した反応等により、生成ガス１０１中の高分子化合物の低分子化と水蒸気との反応による水素生成が起こる。改質ガスは熱回収工程７に供給されて減温されたのち、ガス洗浄・脱塵工程８に供給されて洗浄・除塵される。その後、洗浄された改質ガスはガス精製工程９のための装置において塩素化合物及び／又は硫黄化合物を除去された後、製品ガス１０６としてシステムの外部に排出され、予め定められた位置（施設、容器など）に供給される。
【００３２】
熱分解工程ＧＰで発生した熱分解残渣は熱分解残渣燃焼工程ＣＰのための装置に送られ、空気（予熱空気、燃焼排ガスを含む空気を含む）などの酸素を含むガスとの反応により燃焼される。熱分解残渣の燃焼によって発生した高温燃焼ガス１０７は熱回収工程１１のための装置に送られて熱回収工程１１において４００−１０００℃の範囲から１５０−５００℃の範囲に減温された後、脱塵工程１２に送られる。脱塵工程１２において燃焼ガス１０７に含まれる灰分、ダストを除去した後、燃焼ガス１０７は脱塩工程１３、脱硝工程１４を通って燃焼ガス１０７から塩化水素および窒素酸化物が除去される。このように得たクリーンな燃焼ガス１０７の少なくとも一部を乾燥・前処理工程ＤＰに供給し、原料の乾燥および前処理に必要な熱源として利用する。
【００３３】
次に、図１に示す本発明の基本概念をより具体化した本発明の実施形態について図２乃至図５を参照して説明する。
図２は本発明の第１の実施形態によるガス化装置を示すブロック図である。図２に示すように、ガス化装置は原料乾燥機１、原料乾燥機１の下端に配置された原料ホッパ２、原料ホッパ２の下端に配置された原料供給機３、内部循環型流動床ガス化炉４からなる。内部循環型流動床ガス化炉は一つの炉内に設けられたガス化室４-１と燃焼室４-２とからなる。原料乾燥機１内に投入されたバイオマス等の低発熱量原料１００は後に詳述するように、内部循環型流動床ガス化炉４の燃焼室４-２から排出された燃焼ガスにより乾燥される。該乾燥された原料１００は原料ホッパ２に投入され、プッシャ５で原料供給機３の原料入口に押し込まれ、原料供給機３で内部循環型流動床ガス化炉４のガス化室４-１に供給される。流動媒体が流動化される流動層４-１ｂはガス化室４−１に形成され、流動媒体が流動化される流動層４-２ｂは燃焼室４-２に形成される。
【００３４】
原料供給機３によりガス化室４-１の流動層４-１ｂの上部（濃厚流動層界面上部）に供給された原料１００は、流動層４-１ｂ内で熱分解ガス化され、生成ガス（可燃性ガス）１０１およびチャーなどの熱分解残渣を生成する。生成ガス１０１はフリーボード４-１ａを通って、ガス改質工程６のガス改質器に送られ、ガス改質工程６で改質された生成ガス１０１は熱回収工程７に送られ、熱回収工程７で廃熱ボイラ（図示せず）により蒸気１０２を得、空気予熱器（図示せず）で予熱空気１０３を得て熱回収され、生成ガス１０１の温度は８００℃〜１２００℃の範囲から２００℃〜５００℃の範囲に低下する。温度の低下した生成ガス１０１はガス洗浄・脱塵工程８に送られ、該ガス洗浄・脱塵工程８で水噴射によるガス洗浄、排水１０４及び灰分１０５の除去が行われ、洗浄された生成ガス１０１はガス精製工程９を経て製品ガス１０６となる。
【００３５】
ガス化室４-１の流動層４-１ｂと燃焼室４-２の流動層４-２ｂは隔壁４-３の下端下方の開口を通して連通しており、ガス化室４-１の流動層４-１ｂから流動媒体とチャー等の熱分解残渣が燃焼室４-２の流動層４-２ｂに移動する。燃焼室４-２でチャー等は燃焼し、燃焼ガス１０７を生成し、その生成された燃焼ガス１０７はフリーボード４-２ａを通って熱回収工程１１に送られ、熱回収工程１１で廃熱ボイラ（図示せず）で蒸気１０８を得、空気予熱器（図示せず）で予熱空気１０９を得て熱回収され、燃焼ガス１０７の温度は４００℃〜１０００℃の範囲から１５０℃〜５００℃の範囲に低下する。温度の低下した燃焼ガス１０７は脱塵工程１２のための装置に送られ、該脱塵工程１２で飛灰１１０が除去され、脱塩工程１３の装置、脱硝工程１４の装置を経て、脱塩、脱硝処理される。脱硝工程１４を通った燃焼ガス１０７は、原料の乾燥用ガスとして原料乾燥機１に供給される。もちろん上記ガス改質工程６、熱回収工程７、ガス洗浄・脱塵工程８、ガス精製工程９は生成ガス１０１の性状や用途によって省略できる。例えば、ガス化室で生成した生成ガスをそのままボイラやセメント焼成炉、製紙プロセスにおける石灰石焼成炉（ライムキルンとも呼ばれる）などの燃料ガスとして使用する場合には、ガス改質工程６や、熱回収工程７あるいはガス精製工程９を設けず、生成ガスを、除塵処理を行った後ボイラや焼成炉に供給する。同様に熱回収工程１１、脱塵工程１２、脱塩工程１３、脱硝工程１４は燃焼ガス１０７の性状によって不要な場合は省略できる。例えば、原料に塩素が含まれない場合、脱塩工程１３は必要ない。
【００３６】
原料乾燥機１は下端部から原料の乾燥用ガスを供給し、下降しながら原料乾燥に寄与し、上端部から排出するように構成した縦型の乾燥機である。原料乾燥機１に原料の乾燥用ガスとして供給された燃焼ガス１０７は原料１００の乾燥に寄与した後、冷却工程１５に送られ、燃焼ガス（乾燥用ガス）１０７に含まれる精油成分や木酢成分が凝縮回収される。該精油成分及び／又は木酢成分が除去され、燃焼ガスは排ガス１１２となってシステムの外部に放出される。
【００３７】
流動媒体１１３は流動層４-２ｂ内に移動し、流動層４-２ｂの底部から排出され、流動媒体循環手段１６を経て原料供給機３内に供給される。原料供給機３はケーシング３-１内にスクリュー３-２が回転自在に配置された構成であり、ケーシング３-１は、水平面に対して所定の角度でケーシング３−１の下流側が上方になるように傾斜させて配置されている。これにより、ケーシング３-１内に充満された原料と流動媒体１１３により高いマテリアルシール機能を発揮させることができる。一方、マテリアルシール機能がシール機能の欠如による問題が生じることなくシステムを操作するように得られれば、原料供給機３は傾斜させずに配置してもよい。
【００３８】
上記のように原料乾燥機１で乾燥させたバイオマス等の低発熱量の原料１００をガス化室４-１に供給することにより、そこで原料１００に含まれる水分は蒸発し、且つ水素成分の殆どは揮発成分として生成ガス１０１となってガス化室４-１から放出されるから、燃焼室４-２から排出された燃焼ガス１０７には水分がほとんど含まれておらず、灯油等の高級な水素含有燃料を燃焼して得られるガスを大量の空気で稀釈して得る乾燥用ガスと同等の乾燥能力を有する。従って、この燃焼ガス１０７を熱回収工程１１、脱塵工程１２、脱塩工程１３、脱硝工程１４を経て、熱回収、脱塵、脱塩、脱硝処理した後に原料乾燥機１に供給することにより、バイオマス、都市固形廃棄物、又は有機汚泥等の低発熱量原料を効率よく乾燥できる。従って、低発熱量の原料１００から高効率、低コストで製品ガス１０６を回収できる。エネルギーも原料１００から回収してもよい。
【００３９】
また、内部循環型流動床ガス化炉４で、含水率の高い原料をガス化する場合は、冷ガス効率が下がる。即ち、原料１００を燃焼させる割合が増えるので、燃焼室４-２から排出される燃焼ガス１０７の量が増え、原料乾燥機１での乾燥能力も高まる。その結果、ガス化室４-１に供給される前の原料１００の含水率を常に安定させることができ、単位原料当たりの生成ガス１０１の発生量を安定させることができる。
【００４０】
また、バイオマス原料１００には精油成分や木酢成分が含まれているので、燃焼ガス１０７をバイオマス原料を乾燥させるために原料乾燥機１に導入する際に燃焼ガス１０７を適切な温度に調節し、バイオマス原料中の精油成分や木酢成分を選択的に燃焼ガス中に抽出することができる。抽出された精油成分や木酢成分は燃焼ガスを冷却工程１５に導き冷却させることで容易に凝縮回収することができる。この回収した精油成分や木酢成分１１１は比較的高価で売却できるので、バイオマス資源からの製品ガス及びエネルギー回収事業の採算性向上に寄与することが期待できる。
【００４１】
また、燃焼ガス１０７の顕熱を低発熱量の原料１００の乾燥に用いることにより、冷ガス効率が向上させられ、エネルギー回収効率を高められるだけでなく、ボイラを用いて熱回収、動力回収をする必要がなくなるので、設備コストを抑えることができ、高効率・低コストでエネルギーを回収できるエネルギー回収装置を構成できる。
【００４２】
次に、本発明の第２の実施形態によるガス化方法及び装置を図３を参照して説明する。図３に示す第２の実施形態のガス化装置が、図２に示す第１の実施形態のガス化装置と異なる点は、図２に示す第１の実施形態では原料ホッパ２の上部に縦型の原料乾燥機１を配置し、乾燥させた原料１００を直接原料ホッパ２に投入できるようにしているのに対して、図３に示す第２の実施形態では原料ホッパ２から離れた位置に、キルン型の原料乾燥機２０を配置した点である。そして、図３に示す第２の実施形態では原料乾燥機２０の端部の上部に設けた原料供給口２０ａから原料１００を投入し、原料乾燥機２０の他端部の下部に設けた原料排出口２０ｂから乾燥した原料１００’を排出するように構成されている。
【００４３】
乾燥用ガスである燃焼ガス１０７は原料乾燥機２０の下流側一端から供給され、上流側他端から排出されるようになっている。即ち、内部循環型流動床ガス化炉４の燃焼室４-２から供給される燃焼ガス１０７は熱回収工程１１、脱塵工程１２、脱塩工程１３、脱硝工程１４を経た後、原料乾燥機２０の下流側端部に供給され、原料の移動方向に対して反対方向に流れて原料１００の乾燥に寄与し、上流側端部から出て、冷却工程１５に供給されるようになっている。そして乾燥された原料１００’は図示しない搬送手段で原料ホッパ２に供給されるようになっている。図３に示すガス化装置のその他の構造は図２の装置と同一であり、図２の装置と同一の作用効果を奏する。
【００４４】
図４は、本発明の第３の実施形態によるガス化方法及び装置を示すブロック図である。図４に示すように、本発明の第１および第２の実施形態による熱分解・ガス化工程および熱分解残渣燃焼工程を単一の一体の炉で行う内部循環型流動床ガス化炉４にさらに「乾燥・前処理工程」を行うための乾燥・前処理室４−４を設けている。
【００４５】
図４に示すように、ガス化炉は、流動床炉であり、濃厚な流動媒体の流動層がＡ、Ｂ、Ｃの３つの仕切壁で乾燥・前処理室４−４、ガス化室４−１、燃焼室４−２を形成するように仕切られている。これらの３室４−１，４−２，４−３は３つの仕切壁Ａ，Ｂ，Ｃによって流動層の上部から炉の頂部まで完全に仕切られた構造になっている。ここで流動層の上部とは、濃厚流動層を形成している層の表面部分よりも上の部分のことを指している。具体的にはこれら３つの仕切壁Ａ，Ｂ，Ｃは、炉底の分散板４−６の近傍かつ濃厚流動層内に位置し隣の部屋から流動媒体の移動が可能な開口部を有しており、これらの開口以外では隣の部屋との流通がないような壁で構成されている。流動層を形成する流動媒体と原料および熱分解残渣はこれらの開口部を通じて隣の部屋に移動する。本実施例においては、流動媒体１１３は乾燥・前処理室４−４から乾燥・前処理の済んだ原料とともにガス化室４−１に移動し、ガス化室４−１から流動媒体１１３は熱分解残渣とともに燃焼室４−２に移動し、流動媒体１１３は燃焼室４−２から乾燥・前処理室４−４およびガス化室４−１に移動する。
【００４６】
このように構成することで、燃焼室４−２で熱分解残渣の燃焼によって高温化した流動媒体１１３を乾燥・前処理室４−４およびガス化室４−１に供給し、乾燥・前処理工程およびガス化工程に必要な熱を流動媒体１１３で移動させることが可能となる。仕切壁の下部に形成された開口部でこのように流動媒体１１３（および原料、熱分解残渣）を移動させるには、開口部の仕切壁両側での流動媒体の流動化状態、より具体的には流動化ガスの空塔速度を仕切壁の開口部の両側で変える。つまり、開口部の下流側の流動媒体の流動化状態を開口部の上流側の流動媒体の流動化状態よりも相対的に強くなるようにする。このようにすることで、仕切壁開口部の両側の流動層の密度差が生じること（上流側の流動層の方が下流側の流動層よりも高密度状態になる）、および下流側の流速が上流側の流速よりも速いことによる誘引効果により流動媒体が移動する。流動媒体の移動量は開口部両側の流動媒体の流動化状態の差、すなわち流動化ガスの空塔速度の差の大小によって制御可能である。
【００４７】
さらに、Ｄ、Ｅ、Ｆのような炉床から濃厚流動層表面近傍までの高さの低い仕切壁を乾燥・前処理室４−４、ガス化室４−１、燃焼室４−２の少なくとも１つに設けるのがよい。これらの低い仕切壁は、流動媒体の流れにあわせ、下流側の部屋へと連通している仕切壁の開口部の上流に設け、部屋を仕切る仕切り壁（Ａ、Ｂ、Ｃ）と低い仕切壁（Ｄ、Ｅ、Ｆ）に挟まれた領域を形成する。この２種類の壁に挟まれた領域（例えば仕切壁ＢとＥ）では、その領域のある室内のそれ以外の領域（例えばガス化室４−１の仕切壁ＢとＥに挟まれた領域以外の領域）から流動媒体が低い仕切壁（例えば仕切壁Ｅ）を超えて流入し、部屋を仕切る仕切壁（例えば仕切壁Ｂ）の下部開口を通って流動媒体は隣の室（例えば燃焼室４−２）に移動する。すなわち、この２種類の壁（例えば仕切壁ＢとＥ）で挟まれた領域は流動媒体を沈降させて隣室に送る機能を有しており、流動媒体沈降室とよぶ。例えば、流動媒体沈降室４−５は仕切壁ＢとＥによって形成されている。流動媒体沈降室では相対的に弱い流動化状態である。低い仕切壁を設け、流動媒体沈降室を形成すると、流動媒体沈降室に飛び込む流動媒体は流動媒体沈降室の弱い流動化のために流動媒体沈降室に堆積する。低い仕切壁の高さを適切に設定することでガス化室４−１、燃焼室４−２、乾燥・前処理室４−４の本体流動層部分（流動媒体沈降室以外の部分）よりも高い層高にすることが可能である。流動媒体沈降室の層高を他の領域の層高よりも高くすることで、流動媒体の循環量を多くすることが可能となる。つまり、流動媒体沈降室の層高で流動媒体の循環量を制御することができる。さらに、流動媒体沈降室は相対的に弱い流動化状態であるため、他の領域よりも高密度な流動層となっている。高密度にできることから、流動媒体循環量の制御を可能にしている。また、高密度な層を形成するので、隣室（流動媒体の流れ方向下流側）からの流動媒体沈降室へのガスの流入を抑える良好なガスシール性を有する。
【００４８】
乾燥・前処理室４−４の流動化ガスには前述のように燃焼室４−２からの燃焼ガスを用い、燃焼ガスの顕熱を原料の乾燥・前処理に利用するのがよい。ガス化室４−１には、水蒸気等の酸素を含まないガス、もしくは酸素含有割合が５％以下、好ましくは３％以下のガス、例えば燃焼排ガスを用いるのがよい。酸素を含むガスをガス化室４−１に供給すると、熱分解によって発生した生成ガス（可燃性ガス）を燃焼させてしまうため、生成ガス中の可燃ガス成分の一部を失ってしまうので好ましくない。燃焼室４−２には空気や酸素富化空気などの酸素含有ガスを供給する。
【００４９】
図５Ａ及び図５Ｂは図４に示すガス化炉の各室の配置構成を示す水平断面概念図である。矩形のガス化炉の１炉内を乾燥・前処理室４−４、ガス化室４−１、燃焼室４−２に仕切壁Ａ、Ｂ、Ｃ−１およびＣ−２で仕切り、燃焼室４−２の中に低い仕切壁（Ｆ−１、Ｆ−２）で仕切られた流動媒体沈降室４−５Ａ，４−５Ｂを２つ設けている。仕切壁Ａ、Ｂ、Ｃ−１およびＣ−２は炉底から炉頂部まである仕切壁であり、炉底近傍に各室間を流動媒体および原料や熱分解残渣が移動可能な開口を設けてある。乾燥・前処理室４−４およびガス化室４−１は炉底部近傍に設けた流動媒体移動用の開口部を除いていずれの室からも独立するように壁で仕切られている。流動媒体移動用の開口は炉底近傍の濃厚流動層内に設けられているので、流動媒体および流動媒体とともに移動する原料および熱分解残渣は隣室へ開口を通じて移動できるが、乾燥・前処理室４−４、ガス化室４−１、燃焼室４−２の各室で発生するガス、すなわち、乾燥・前処理発生ガス、生成ガス（可燃性ガス）および燃焼ガスは隣室に移動することなく各室の炉上部の排出口から独立して排出される。すなわち、各室で発生するガスは互いに混合することなく取り出すことができる構造となっている。燃焼室４−２内には２つの低い仕切壁（Ｆ−１、Ｆ−２）が設けられ、仕切壁Ｆ−１とＣ−１で仕切られた流動媒体沈降室４−５Ａと仕切壁Ｆ−２とＣ−２で仕切られた流動媒体沈降室４−５Ｂが形成される。
【００５０】
次に流動層に供給する流動化ガスと流動媒体（流動媒体とともに移動する原料や熱分解残渣を含む）の移動（流れ）について説明する。図５Ａ及び図５Ｂ中ハッチングした領域は隣接する白抜きの領域に比較して相対的に弱い流動化状態の領域である。流動媒体の弱い流動化状態とは、隣接する領域に供給する流動化ガスの空塔速度よりも遅い空塔速度の流動化ガスを供給することにより形成される。
【００５１】
例えば、図５Ａ及び図５Ｂにおいて左側の領域が弱く、右側の領域が強いような流動化状態となるように、燃焼室４−２内の左側領域に供給する流動化ガスの空塔速度を右側領域に供給する流動化ガスの空塔速度よりも相対的に小さくする。このように速度の異なる流動化領域が１室内に共存すると、弱い流動化領域（燃焼室４−２の左側領域）で沈降し、強い領域（燃焼室４−２の右側領域）で上昇する流動媒体の流れが生じる。この流動媒体の流れを旋回流という。旋回流をガス化室４−１あるいは燃焼室４−２の室内に形成することで、原料や熱分解残渣を層内に均一に分散させることができ、層内での熱分解・ガス化反応（ガス化室４−１の場合）や燃焼反応（燃焼室４−２の場合）を十分に起こすことが可能となる。
【００５２】
仕切壁で仕切られた２室間の流動媒体の移動は、仕切壁開口部の両側の圧力差によって起る。つまり、圧力の高いほうから低いほうへ流動媒体は移動する。領域の圧力とは、領域の流動層の密度と流動層高と重力加速度の積であるので、流動層の密度もしくは複数の領域の流動層の高さ（層高）を変えることで流動媒体の移動量を変えることができる。
【００５３】
例えばガス化室４−１と燃焼室４−２の間の仕切壁Ｂの開口を通るガス化室４−１から燃焼室４−２への流動媒体の移動は、次のようにして起る。仕切壁Ｂの開口部近傍の壁両側の流動化状態は、ガス化室４−１側が弱く、燃焼室４−２側が強い。これにより、ガス化室４−１側は流動媒体の沈降流が燃焼室４−２側は上昇流が形成される。さらに流動化ガスの空塔速度が異なると流動層の密度が異なる。すなわち、弱い流動化領域（空塔速度の相対的に遅い領域、ガス化室側）の流動層密度は、強い流動化領域（空塔速度の相対的に速い領域、燃焼室側）の流動層密度よりも高い。すなわち、開口部の仕切壁両側で流動層の密度が異なる。流動層密度の高いガス化室４−１側から流動層密度の低い燃焼室４−２側に流動媒体は移動する。このように仕切壁開口部の両側に流動化状態の異なる領域を設けることで弱い流動化状態の領域のある部屋から強い流動化領域のある部屋へ流動媒体を移動させることができる。また、ガス化室側の弱い流動化領域の空塔速度を遅くしていくと、流動層の粘性が大きくなり、流動媒体の移動量は減少する。この流動層の粘性の変化を利用することでも流動媒体の移動量を変化させることができる。この構成は、乾燥・前処理室４−４からガス化室４−１への流動媒体と原料の移動（ハッチングされた矢印ａ−１）、ガス化室４−１から燃焼室４−２への流動媒体と熱分解残渣の移動（ハッチングされた矢印ｂ−１）、流動媒体沈降室４−５Ａ，４−５Ｂからガス化室４−１への流動媒体の移動（ハッチングされた矢印ｃ−１及びｃ−２）、および流動媒体沈降室４−５Ａ，４−５Ｂから乾燥・前処理室４−４への移動（ハッチングされた矢印ｃ−３及びｃ−４）のある場所にある。これらの場所では流動媒体の移動は起こすが、各室で発生したガスを隣室へ移動させない（ガスを互いに混合しない）ほうがのぞましいことから、このように仕切壁開口を使用した移動とするのがよい。このように仕切壁開口を通る流動媒体の移動量は、両室間の開口部近傍の流動化状態の差の大小で変えることができる。すなわち、開口部上流側の流動媒体の流動化状態と下流側の流動媒体の流動化状態の差を大きくするほど、移動する流動媒体量は多くなる。すなわち上流側の空塔速度を遅くするか、下流側の空塔速度を速くするか、もしくは上流側を遅くかつ下流側を速くすれば流動媒体の移動量は大きくなる。
【００５４】
例えば、燃焼室４−２と流動媒体沈降室４−５Ａの間の低い仕切壁Ｆ−１を越える燃焼室４−２から流動媒体沈降室４−５Ａへの流動媒体の移動は、次のようにして起る。仕切壁Ｆ−１の両側の流動媒体の流動化状態は、燃焼室側が相対的に強く、流動媒体沈降室側が弱い。これにより、燃焼室側には流動媒体の上昇流が、流動媒体沈降室側には流動媒体の下降流が形成される。燃焼室側の上昇流では、流動層の濃厚層表面近傍で気泡の破裂により流動媒体の飛び出しが起る。層上に飛び出した流動媒体の一部は仕切壁Ｆ−１を飛び越えて流動媒体沈降室４−５Ａに入る。流動媒体沈降室４−５Ａに飛び込む流動媒体の量は、燃焼室４−２の層高と仕切壁Ｆ−１の高さの関係と仕切壁Ｆ−１近傍の燃焼室側の流動化状態、すなわち流動化ガスの流速に依存する。まず、燃焼室側の層高が仕切壁Ｆ−１の高さに比べてかなり低い状態では、燃焼室４−２の仕切壁近傍の流動化ガスの空塔速度を速くしても仕切壁を飛び越えられる流動媒体量はわずかであるが、燃焼室４−２の層高が仕切壁Ｆ−１の高さに近い、仕切壁の高さよりも少し低い状態であれば、燃焼室４−２層上に飛び出した流動媒体の多くを仕切壁Ｆ−１を越えて流動媒体沈降室４−５Ａに移動させることができ、層上への粒子の飛び出し量は流動化ガスの空塔速度が速いほど多くの流動媒体が飛び出すので、仕切壁Ｆ−１近傍の燃焼室４−２側の空塔速度の変更で流動媒体の移動量を変えることができる。
【００５５】
また、燃焼室４−２の層高が仕切壁Ｆ−１の高さを超える場合には、仕切壁Ｆ−１を超えて流動媒体が燃焼室４−２側から流動媒体沈降室４−５Ａ側に溢流する。この場合には流動化状態のいかんにかかわらず、仕切壁Ｆ−１の高さよりも高い位置で双方の層高が同じになるか、燃焼室４−２の層高が仕切壁Ｆ−１と同じになるまで流動媒体は燃焼室４−２から流動媒体沈降室４−５Ａに溢流により移動する。なお、仕切壁Ｆ−１には開口部はなく、炉底から仕切り壁上端までの濃厚流動層内では両室間の流動媒体の移動は起らない。
【００５６】
図５Ａに示すガス化室では、乾燥・前処理室４−４とガス化室４−１の双方に２つの流動媒体沈降室４−５Ａ，４−５Ｂの双方から流動媒体が供給される構造となっており、図５Ｂに示すガス化室では、一方の流動媒体沈降室４−５Ｂから乾燥・前処理室４−４に、もう一方の流動媒体沈降室４−５Ａからガス化室４−１にそれぞれ流動媒体が供給される構造となっている。
以上のように各仕切壁部で流動媒体の移動が可能であるが、図５Ａ及び図５Ｂに示すガス化炉での流動媒体の循環と循環量（移動量）の制御は以下のようにして行う。
【００５７】
図５Ａに示すガス化炉の場合、原料は乾燥・前処理室４−４に供給される。供給された原料は、乾燥・前処理室４−４の中央のハッチングされた部分が沈降し図５Ａの乾燥・前処理室４−４の上下の白抜き部分が上昇する旋回流により流動層内に飲み込まれ均一に分散される。乾燥・前処理室４−４に供給される流動媒体沈降室４−５Ａ，４−５Ｂからの流動媒体のもつ顕熱と流動化ガスである燃焼ガスの顕熱により、原料は加熱され、乾燥・前処理され、乾燥・前処理により発生するガスとその他の固形分に分けられる。乾燥・前処理用ガスと乾燥・前処理で原料から発生したガスの混合物は炉頂部に設けた排出口から排出され、冷却装置に送られ、冷却装置で冷却により精油成分及び／又は木酢成分及び／又はヒ素等の有害物質が回収される。その後、排ガスはシステムの外部に放出される。ガス成分以外の固形分は流動媒体とともに仕切壁Ａの開口を通ってハッチングされた矢印ａ−１のように乾燥・前処理室４−４からガス化室４−１に移動する。
【００５８】
ガス化室４−１に移動した固形分はガス化室４−１の中央部から仕切壁Ｂ側にかけて沈降し、その周辺部が上昇する流動媒体の旋回流により層内に均一に分散され、流動媒体沈降室４−５Ａ，４−５Ｂからの流動媒体の顕熱により加熱され熱分解・ガス化され、熱分解・ガス化によって発生する生成ガスと、原料中の固定炭素を主成分とする熱分解残渣とに分けられる。ガス化室４−１で発生した生成ガスは炉頂部に設けた排出口から排出され、改質工程に送られ改質された後、熱回収、洗浄、脱塵、精製されて製品ガスとなる。ガス化室４−１で発生した熱分解残渣は流動媒体とともに仕切壁Ｂの開口を通ってハッチングされた矢印ｂ−１のようにガス化室４−１から燃焼室４−２に移動する。
【００５９】
燃焼室４−２に移動した熱分解残渣は燃焼室４−２に供給される酸素により燃焼し、熱分解残渣の燃焼熱により流動媒体が加熱される。熱分解残渣の燃焼によって発生する燃焼ガスは炉頂部に設けた排出口から排出され、熱回収、脱塵、脱塩、脱硝された後、燃焼ガスの一部は乾燥・前処理室４−４に乾燥・前処理熱源として供給される。加熱された流動媒体は仕切壁Ｆ−１およびＦ−２を飛び越えて白抜きの矢印ｆ−１及びｆ−２のように流動媒体沈降室４−５Ａ，４−５Ｂに移動する。
【００６０】
流動媒体沈降室４−５Ａ，４−５Ｂに移動した流動媒体の一部は、仕切壁Ｃ−１およびＣ−２の開口を通ってハッチングされた矢印ｃ−１及びｃ−２のように流動媒体沈降室４−５Ａ、４−５Ｂからガス化室４−１へ移動し、残りの流動媒体は仕切壁Ｃ−１およびＣ−２の別の開口を通ってハッチングされた矢印ｃ−３及びｃ−４のように流動媒体沈降室４−５Ａ、４−５Ｂから乾燥・前処理室４−４に移動する。
【００６１】
以上をまとめると、図５Ａに示すガス化炉の場合の流動媒体の循環は、乾燥・前処理室４−４→ガス化室４−１→燃焼室４−２→流動媒体沈降室４−５Ａ，４−５Ｂ→乾燥・前処理室４−４→ガス化室４−１という一方向のルートを形成している。すなわち、流動媒体は、前処理室４−４、乾燥・前処理室４−１、燃焼室４−２、流動媒体沈降室４−５Ａ，４−５Ｂ、乾燥・前処理室４−４、そしてガス化室４−１の順番で流れる。この循環における流動媒体の循環量は、各室を仕切る仕切壁部それぞれの速度を変えるのではなく、流動媒体沈降室４−５Ａ又は４−５Ｂの流速を変えることにより自由に変えることができる。まず、乾燥・前処理室４−４、ガス化室４−１、燃焼室４−２はいずれも反応を行う場であることから、そこに供給されるガス、すなわち流動化ガスの量は投入される原料の種類と量が変わらなければ変えないほうが反応を一定条件で進める上でよい。原料の投入量が変化した場合にはその変化に応じて相対的にこれらの部屋に供給される流動化ガス（反応ガス）の量は増減するのが望ましい。つまり、乾燥・前処理室４−４、ガス化室４−１、燃焼室４−２に供給する流動化ガスの量は原料の種類や投入量に応じて変化させるが、流動媒体の循環のために増減させることはしないほうが望ましい。
【００６２】
流動媒体沈降室４−５Ａ，４−５Ｂ以外の部屋の空塔速度がある一定条件の場合、流動媒体沈降室４−５Ａ，４−５Ｂの空塔速度を遅くすれば、流動媒体沈降室４−５Ａ，４−５Ｂと乾燥・前処理室４−４あるいはガス化室４−１との間の仕切壁Ｃ−１およびＣ−２を挟む空塔速度の差が大きくなることから、流動媒体沈降室４−５Ａ，４−５Ｂから乾燥・前処理室４−４あるいはガス化室４−１へ移動する流動媒体の量は増加する。逆に、流動媒体沈降室４−５Ａ，４−５Ｂの空塔速度を速くすれば、流動媒体沈降室４−５と乾燥・前処理室４−４あるいはガス化室４−１との間の仕切壁Ｃ−１およびＣ−２を挟む空塔速度の差が小さくなることから、流動媒体沈降室４−５Ａ，４−５Ｂから乾燥・前処理室４−４あるいはガス化室４−１へ移動する流動媒体の量は減少する。乾燥・前処理室４−４あるいはガス化室４−１に流入する流動媒体の量が変化すると乾燥・前処理室４−４あるいはガス化室４−１の層高も変化する。先に説明したように流動媒体の移動量は層高にも依存することから、例えば流動媒体沈降室４−５Ａ，４−５Ｂからガス化室４−１に流入する流動媒体量が多くなればガス化室４−１の層高が増し、ガス化室４−１から燃焼室４−２への流動媒体の移動量も増す。燃焼室４−２へ流入する流動媒体量が増せば燃焼室４−２の層高が増すので燃焼室４−２から流動媒体沈降室４−５Ａ，４−５Ｂに流入する流動媒体量も増す。このように、流動媒体沈降室４−５Ａ又は４−５Ｂの空塔速度を変えるだけで全ての部屋への流動媒体の循環量を変えることが可能である。
【００６３】
図５Ｂに示すガス化炉の場合、原料は乾燥・前処理室４−４に供給され、仕切壁側（仕切壁Ａ側）で沈降し仕切壁側（仕切壁Ｃ−２側）が上昇する旋回流により流動層内に飲み込まれ均一に分散される。乾燥・前処理室４−４に供給される流動媒体沈降室４−５Ｂからの流動媒体のもつ顕熱と流動化ガスである燃焼ガスの顕熱により、原料は加熱され、乾燥・前処理され、乾燥・前処理により発生するガスとその他の固形分に分けられる。乾燥・前処理用ガスと乾燥・前処理で原料から発生したガスの混合物は炉頂部に設けた排出口から排出され、冷却装置に送られ、冷却装置で冷却により精油成分及び／又は木酢成分及び／又はヒ素等の有害物質を回収した後、排ガスはシステムの外部に放出される。ガス成分以外の固形分は流動媒体とともに仕切壁Ａの開口を通ってハッチングされた矢印ａ−１のように乾燥・前処理室４−４からガス化室４−１に移動する。
【００６４】
ガス化室４−１に移動した原料固形分はガス化室４−１の中央部で沈降し、上方及び下方の仕切壁側（上下の仕切壁Ａ側と仕切壁Ｃ−１側）で上昇する流動媒体の旋回流により層内に均一に分散され、流動媒体沈降室４−５Ａからの流動媒体の顕熱により加熱され熱分解・ガス化され、熱分解・ガス化によって発生する生成ガスと、原料中の固定炭素を主成分とする熱分解残渣とに分けられる。ガス化室４−１で発生した生成ガスは炉頂部に設けた排出口から排出され、改質工程に送られ改質された後、熱回収、洗浄、脱塵、精製されて製品ガスとなる。ガス化室４−１で発生した熱分解残渣は流動媒体とともに仕切壁Ｂの開口を通ってハッチングされた矢印ｂ−１のようにガス化室４−１から燃焼室４−２に移動する。
【００６５】
燃焼室４−２に移動した熱分解残渣は燃焼室４−２に供給される酸素により燃焼し、熱分解残渣の燃焼熱により流動媒体が加熱される。熱分解残渣の燃焼によって発生する燃焼ガスは炉頂部に設けた排出口から排出され、熱回収、脱塵、脱塩、脱硝された後、燃焼ガスの一部は乾燥・前処理室４−４に乾燥・前処理熱源として供給される。燃焼室４−２で加熱された流動媒体は仕切壁Ｆ−１およびＦ−２を飛び越えて白抜きの矢印ｆ−１及びｆ−２のように流動媒体沈降室４−５Ａ，４−５Ｂに移動する。
【００６６】
一方の流動媒体沈降室４−５Ａに移動した流動媒体は、仕切壁Ｃ−１の開口を通ってハッチングされた矢印ｃ−１のように流動媒体沈降室４−５Ａからガス化室４−１へ移動する。流動媒体沈降室４−５Ａに移動した流動媒体は仕切壁Ｃ−２の開口を通ってハッチングされた矢印ｃ−３のように流動媒体沈降室４−５Ｂから乾燥・前処理室４−４に移動する。
【００６７】
以上をまとめると、図５Ｂに示すガス化炉の場合の流動媒体の循環は、乾燥・前処理室４−４→ガス化室４−１→燃焼室４−２→流動媒体沈降室４−５Ａ，４−５Ｂ→乾燥・前処理室４−４およびガス化室４−１というルートを形成している。すなわち、流動媒体は、乾燥・前処理室４−４、ガス化室４−１、燃焼室４−２、流動媒体沈降室４−５Ａ，４−５Ｂ、乾燥・前処理室４−４、そしてガス化室４−１の順番で流れる。この循環における流動媒体の循環量は、図５Ａに示すガス化炉の場合と同様に制御することができる。
【００６８】
以上本発明の好ましい実施形態を詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲内において種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、バイオマス等の原料をガス化して高効率・低コストで可燃性ガスを生成するガス化方法及び装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】図１は、本発明のガス化方法及び装置の基本概念を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態によるガス化方法及び装置を示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施形態によるガス化方法及び装置を示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の第３の実施形態によるガス化方法及び装置を示すブロック図である。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは、図４に示すガス化炉の各室の配置構成を示す水平断面概念図である。
【図１】
2007507555.tif 000003
【図２】
2007507555.tif 000004
【図３】
2007507555.tif 000005
【図４】
2007507555.tif 000006
【図５】
2007507555.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成18年6月9日(2006.6.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２１】
前記ガス化室および前記燃焼室は、流動媒体が前記ガス化室と前記燃焼室との間で循環することが可能であるように流動床ガス化炉に設けられていることを特徴とする請求項１８記載のガス化装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２２】
流動媒体を沈降させて流動媒体を前記ガス化室および前記燃焼室の少なくとも一方に送る少なくとも一つの流動媒体沈降室を備えたことを特徴とする請求項２１記載のガス化装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
上記のように化石燃料を燃焼させて低発熱量原料を乾燥させる手法は、ランニングコストが高くつくだけでなく、重油、灯油等の化石燃料を燃焼させることにより、二酸化炭素（ＣＯ2）の排出による地球温暖化等の問題もある。
【特許文献１】国際公開ＷＯ９９／３１２０２号公報
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
原料乾燥機１は下端部から原料の乾燥用ガスを供給し、上昇しながら原料乾燥に寄与し、上端部から排出するように構成した縦型の乾燥機である。原料乾燥機１に原料の乾燥用ガスとして供給された燃焼ガス１０７は原料１００の乾燥に寄与した後、冷却工程１５に送られ、燃焼ガス（乾燥用ガス）１０７に含まれる精油成分や木酢成分が凝縮回収される。該精油成分及び／又は木酢成分が除去され、燃焼ガスは排ガス１１２となってシステムの外部に放出される。
【国際調査報告】
2007507555.tif 000008