(57)【要約】高温流動媒体ｃを流動させ、流動床を形成し、被処理物ａをガス化するガス化室１と、高温流動媒体ｃを流動させ、流動床を形成し、室１でのガス化に伴い発生するチャーｈを燃焼させ流動媒体を加熱するチャー燃焼室２を備え、室１と室２は、流動床界面上方でガス流通がないように仕切壁１１、１５により仕切られ、仕切壁下部には室１と室２を連通する連通口２１、２５であり、連通口上端の高さは界面以下である連通口が形成され、連通口を挟む室１と室２のうち一方の室の連通口近傍における流動媒体ｃの流動状態が、他方の室の連通口近傍における流動媒体の流動状態より強く、連通口を通じ、弱流動状態から強流動状態の方に流動媒体ｃが移動するように構成され、弱流動状態の流動強弱を調節し、室と室間で流通する流動媒体量を制御し、ガス化室又はチャー燃焼室の温度を制御する制御装置６を備えるガス化炉１０１とし、制御特性を向上させたガス化炉とすることができる。
2004016716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温の流動媒体を内部で流動させ、第１の界面を有するガス化室流動床を形成し、前記ガス化室流動床内で被処理物をガス化するガス化室と；
高温の流動媒体を内部で流動させ、第２の界面を有するチャー燃焼室流動床を形成し、前記ガス化室でのガス化に伴い発生するチャーを前記チャー燃焼室流動床内で燃焼させ前記流動媒体を加熱するチャー燃焼室とを備え；
前記ガス化室と前記チャー燃焼室とは、前記それぞれの流動床の界面より鉛直方向上方においてはガスの流通がないように仕切壁により仕切られ、前記仕切壁の下部には前記ガス化室と前記チャー燃焼室とを連通する連通口であって、該連通口の上端の高さは前記第１の界面および第２の界面以下である連通口が形成され、該連通口を挟む前記ガス化室と前記チャー燃焼室のうち一方の室の前記連通口近傍における前記流動媒体の流動化状態が、他方の室の前記連通口近傍における前記流動媒体の流動化状態よりも強く、該連通口を通じて、前記弱い流動化状態の方から強い流動化状態の方に流動媒体が移動するように構成され；
さらに、前記弱い流動化状態の流動の強弱を調節することにより、前記ガス化室と前記チャー燃焼室との間で流通する流動媒体の量を制御して、前記ガス化室又は前記チャー燃焼室の温度を制御する制御装置を備える；
ガス化炉。
【請求項２】
被処理物を高温の流動媒体で熱分解してガスとチャーを生成するガス化室と；
前記ガス化室で生成したチャーを燃焼して前記流動媒体を加熱するチャー燃焼室とを備え；
前記流動媒体は前記ガス化室と前記チャー燃焼室との間で循環するように構成され；
さらに、前記流動媒体の循環量を調節することにより、前記ガス化室で発生するガスの組成を制御する制御装置を備える；
ガス化炉。
【請求項３】
高温の流動媒体を内部で流動させ、第１の界面を有するガス化室流動床を形成し、前記ガス化室流動床内で被処理物をガス化するガス化室と；
高温の流動媒体を内部で流動させ、第２の界面を有するチャー燃焼室流動床を形成し、前記ガス化室でのガス化に伴い発生するチャーを前記チャー燃焼室流動床内で燃焼させ前記流動媒体を加熱するチャー燃焼室とを備え；
前記ガス化室と前記チャー燃焼室とは、前記それぞれの流動床の界面より鉛直方向上方においてはガスの流通がないように仕切壁により仕切られ、前記仕切壁の下部には前記ガス化室と前記チャー燃焼室とを連通する連通口であって、該連通口の上端の高さは前記第１の界面および第２の界面以下である連通口が形成され、該連通口を挟む前記ガス化室と前記チャー燃焼室のうち一方の室の前記連通口近傍における前記流動媒体の流動化状態が、他方の室の前記連通口近傍における前記流動媒体の流動化状態よりも強く、該連通口を通じて、前記弱い流動化状態の方から強い流動化状態の方に流動媒体が移動するように構成され；
さらに、前記弱い流動化状態の流動の強弱を調節することにより、前記ガス化室と前記チャー燃焼室の間で流通する流動媒体の量を制御して、前記ガス化により発生するガスの組成を制御する制御装置を備える；
ガス化炉。
【請求項４】
前記チャー燃焼室から流動媒体を導入する熱回収室であって、前記チャー燃焼室からの流動媒体から熱を回収する熱回収装置を有する熱回収室と；
該熱回収室内の流動の強弱を調節することにより、前記熱回収装置における熱回収量を制御する制御装置を備える；
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のガス化炉。
【請求項５】
前記熱回収量を制御する制御装置が、前記熱回収装置における熱回収量を制御し、前記チャー燃焼室の温度を制御する；
請求項４に記載のガス化炉。
【請求項６】
前記ガス化室の第１の界面より上部の第１の圧力と、前記チャー燃焼室の第２の界面より上部の第２の圧力とを測定する圧力測定装置と；
前記ガス化室から発生するガスの、前記ガス化室から排出する第１の排出線速度と、および前記チャー燃焼室から発生する燃焼ガスの、前記チャー燃焼室から排出する第２の排出線速度とを調節する調節装置と；
前記第１の圧力と前記第２の圧力との圧力差を所定の値とするように前記調節装置を制御する制御装置とを備える；
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のガス化炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、各種廃棄物や固体燃料等を熱分解してガス化するガス化炉に関する。
【背景技術】  各種の廃棄物や固体燃料を熱分解してガス化する流動床式のガス化炉において、反応に関わる諸因子のうち、例えばガス化炉の流動層の層温を変えるためには、ガス化炉内に供給する酸素の流量、または酸素を含むガス（例えば空気など）の流量を変えることが行われていた。
しかし、酸素の供給を増やした場合は、生成ガスに含まれる燃焼ガスの量が増加し、生成ガスの発熱量が低下する。一方、酸素の供給を減らした場合には、チャー、タール等のガス化残渣の発生量が増大し、ガス化効率が低下する。
これに対処するため、各種廃棄物や固体燃料のガス化を行うガス化ゾーンと、ガス化により発生したチャー、タール等のガス化残渣を燃焼する燃焼ゾーンとを備え、燃焼ゾーンで発生した燃焼熱をガス化ゾーンでのガス化反応熱に利用し、さらに、ガス化ゾーン及び燃焼ゾーンのそれぞれを流動層装置とし、上記のガス化残渣及び熱の移動を流動媒体を介して行う、内部循環流動床式のガス化炉を採用する方法がある。
内部循環流動床式のガス化炉では、ガス化ゾーンから燃焼ゾーンへのガス化残渣の移動、燃焼ゾーンからガス化ゾーンへの熱の移動を円滑に行うため、流動媒体粒子の移動量を精緻に制御することが重要である。しかし、この従来の内部循環流動床式のガス化炉では、流動媒体粒子の移動量を制御するために、流動層装置に供給する流動化ガスの量を大幅に変化させる必要があり、装置の操作条件が大きく変化してしまうという問題があった。また、制御の容易さ、制御の自由度、運転の安定特性、制御の精度、制御の幅、制御の速度の向上等が望まれる状況にあった。
本発明は、上記の従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、制御特性を大幅に向上させた内部循環流動床式のガス化炉を提供することを目的とする。
【発明の開示】
本発明は、例えば図１に示すように、高温の流動媒体ｃを内部で流動させ、第１の界面を有するガス化室流動床を形成し、前記ガス化室流動床内で被処理物ａをガス化するガス化室１と；高温の流動媒体ｃを内部で流動させ、第２の界面を有するチャー燃焼室流動床を形成し、ガス化室１でのガス化に伴い発生するチャーｈを前記チャー燃焼室流動床内で燃焼させ流動媒体ｃを加熱するチャー燃焼室２とを備え；ガス化室１とチャー燃焼室２とは、前記それぞれの流動床の界面より鉛直方向上方においてはガスの流通がないように仕切壁１１、１５により仕切られ、仕切壁１１、１５の下部にはガス化室１とチャー燃焼室２とを連通する連通口２１、２５であって、該連通口２１、２５の上端の高さは前記第１の界面および第２の界面以下である連通口２１、２５が形成され、該連通口２１、２５を挟むガス化室１とチャー燃焼室２のうち一方の室の連通口２１、２５近傍における流動媒体ｃの流動化状態が、他方の室の連通口２１、２５近傍における流動媒体ｃの流動化状態よりも強く、該連通口２１、２５を通じて、前記弱い流動化状態の方から強い流動化状態の方に流動媒体ｃが移動するように構成され；さらに、前記弱い流動化状態の流動の強弱を調節することにより、ガス化室１とチャー燃焼室２との間で流通する流動媒体ｃの量を制御して、ガス化室１又はチャー燃焼室２の温度を制御する制御装置６を備える；ガス化炉１０１を提供することを目的とする。
このように構成すると、ガス化室１と、チャー燃焼室２と、制御装置６とを備えるので、弱い流動化状態の流動の強弱を調節することにより、ガス化室１とチャー燃焼室２の間で流通する流動媒体ｃの量を制御して、ガス化室１又はチャー燃焼室２の温度を制御することができる。制御装置６は、強い流動化状態の強さをも併せて調節するようにしてもよい。ガス化室１の温度は典型的にはガス化流動床の温度であり、チャー燃焼室２の温度は典型的にはチャー燃焼室流動床の温度である。また、弱い流動化状態の流動の強弱を調節するので、流動媒体ｃの量を制御するために生じる流動化ガスｇ１、ｇ２、ｇ４の流量の変化が小さく、他の操業条件に大きな影響を与えることなくガス化室１またはチャー燃焼室２の温度を制御することができる。
流動床は典型的には炉底から吹き出す流動化ガスｇにより流動化する。流動化ガスｇの吹き出し速度、吹き出し量により流動化状態を調節できる。炉底には散気装置３１〜３５を配置し、複数の区画１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、４ａに分割するとよい。流動化ガスｇ１、ｇ２、ｇ４の量を調節したい各区画毎に流動化ガスｇ１、ｇ２、ｇ４の流量を調節する調節弁６１〜６５を設けてもよい。連通口２１、２５を挟むガス化室１とチャー燃焼室２のそれぞれの区画１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、４ａの調節弁６１〜６５の開度を制御装置６により調節することにより、流動化ガスｇ１、ｇ２、ｇ４の吹き出し速度、吹き出し量を調節し流動化状態を調節できる。
ガス化炉１０１は、例えば、図１に示すように、被処理物ａを高温の流動媒体ｃで熱分解してガスｂとチャーｈを生成するガス化室１と；ガス化室１で生成したチャーｈを燃焼して流動媒体ｃを加熱するチャー燃焼室２とを備え；流動媒体ｃはガス化室１とチャー燃焼室２との間で循環するように構成され；さらに、流動媒体ｃの循環量を調節することにより、ガス化室１で発生するガスｂの組成を制御する制御装置６を備えるものであってもよい。
このように構成すると、ガス化室１と、チャー燃焼室２と、制御装置６とを備えるので、流動媒体ｃの循環量を調節することにより、ガス化室１で発生するガスｂの組成を制御することができる。当該制御装置６は、１種類のガス種の濃度を制御するものであってもよいし、複数のガスの濃度比を所定の設定値に制御するものであってもよい。
ガス化炉１０１は、例えば図１に示すように、高温の流動媒体ｃを内部で流動させ、第１の界面を有するガス化室流動床を形成し、前記ガス化室流動床内で被処理物ａをガス化するガス化室１と；高温の流動媒体ｃを内部で流動させ、第２の界面を有するチャー燃焼室流動床を形成し、ガス化室１でのガス化に伴い発生するチャーｈを前記チャー燃焼室流動床内で燃焼させ流動媒体ｃを加熱するチャー燃焼室２とを備え；ガス化室１とチャー燃焼室２とは、前記それぞれの流動床の界面より鉛直方向上方においてはガスの流通がないように仕切壁１１、１５により仕切られ、仕切壁１１、１５の下部にはガス化室１とチャー燃焼室２とを連通する連通口２１、２５であって、該連通口２１、２５の上端の高さは前記第１の界面および第２の界面以下である連通口２１、２５が形成され、該連通口２１、２５を挟むガス化室１とチャー燃焼室２のうち一方の室の連通口２１、２５近傍における流動媒体ｃの流動化状態が、他方の室の連通口２１、２５近傍における流動媒体ｃの流動化状態よりも強く、該連通口２１、２５を通じて、前記弱い流動化状態の方から強い流動化状態の方に流動媒体ｃが移動するように構成され；さらに、前記弱い流動化状態の流動の強弱を調節することにより、ガス化室１とチャー燃焼室２の間で流通する流動媒体ｃの量を制御して、前記ガス化により発生するガスｂの組成を制御する制御装置６を備えるものであってもよい。
このように構成すると、ガス化室１と、チャー燃焼室２と、制御装置６とを備えるので、弱い流動化状態の流動の強弱を調節することにより、ガス化室１とチャー燃焼室２の間で流通する流動媒体ｃの量を制御して、ガス化により発生するガスｂの組成を制御することができる。また、弱い流動化状態の流動の強弱を調節するので、流動媒体ｃの量を制御するために生じる流動化ガスｇ１、ｇ２、ｇ４の流量の変化が小さく、他の操業条件に大きな影響を与えることなくガス化室１より発生するガスｂの組成を制御することができる。
ガス化炉１０１は、例えば、図１に示すように、さらにチャー燃焼室２から流動媒体ｃを導入する熱回収室３であって、チャー燃焼室２からの流動媒体ｃから熱を回収する熱回収装置４１を有する熱回収室３と；該熱回収室３内の流動の強弱を調節することにより、熱回収装置４１における熱回収量を制御する制御装置６を備えるものであってもよい。
このように構成すると、熱回収装置４１を有する熱回収室３と、制御装置６とを備えるので、制御装置６によって熱回収室３内の流動の強弱を調節することにより、熱回収装置４１における熱回収量を制御することができる。熱回収室３は、典型的にはチャー燃焼室２に隣接して設けられた熱回収室３である。熱回収装置４１は典型的には層内伝熱管４１を含んで構成される。熱回収装置４１は典型的には回収した熱により蒸気ｓ１を過熱する。制御装置６は過熱される蒸気ｓ１の量を制御するようにしてもよい。
ガス化炉１０１が、チャー燃焼室２に接して設けられた熱回収室３を備える場合は、チャー燃焼室２と熱回収室３との間には前記チャー燃焼室流動床の流動層部を仕切る仕切壁１２が設けられ、仕切壁１２の下部には開口部２２が形成され、チャー燃焼室２の流動媒体ｃは仕切壁１２の上部から熱回収室３に流入し、開口部２２を通じてチャー燃焼室２に戻る循環流が形成されるように構成するとよい。
ガス化炉１０１は、例えば、図１に示すように、さらに熱回収量を制御する制御装置６が、熱回収装置４１における熱回収量を制御し、チャー燃焼室２の温度を制御するものであってもよい。
ガス化炉１０１は、例えば図１に示すように、さらにガス化室１の第１の界面より上部の第１の圧力と、チャー燃焼室２の第２の界面より上部の第２の圧力とを測定する圧力測定装置８１、８２と；ガス化室１から発生するガスｂの、ガス化室１から排出する第１の排出線速度と、およびチャー燃焼室２から発生する燃焼ガスｅの、チャー燃焼室２から排出する第２の排出線速度とを調節する調節装置７８、７９と；前記第１の圧力と前記第２の圧力との圧力差を所定の値とするように調節装置７８、７９を制御する制御装置６とを備えるものであってもよい。
このように構成すると、圧力測定装置８１、８２と、調節装置７８、７９と、制御装置６とを備えるので、圧力測定装置８１、８２によって第１圧力と、第２の圧力とを測定し、調節装置７８、７９によって第１の排出線速度と、第２の排出線速度とを調整し、制御装置６によって、第１の圧力と第２の圧力との圧力差を所定の値とするように調節装置７８、７９を制御することができる。
第１の圧力と第２の圧力との圧力差を所定の値とすることができるので、ガス化室１とチャー燃焼室２の間の流動媒体粒子の移動量に与える圧力の影響を一定の値に抑えることができ、流動媒体粒子の移動量を精緻に制御することが容易となる。なお、所定の値はほぼゼロに等しくてもよく、第１の圧力と第２の圧力とがほぼ等しくなるように制御装置６が調節装置７８、７９を制御するものであってもよい。
この出願は、日本国で２００２年８月１５日に出願された特願２００２−２３６９９７号に基づいており、その内容は本出願の内容として、その一部を形成する。
また、本発明は以下の詳細な説明によりさらに完全に理解できるであろう。本発明のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明により明らかとなるであろう。しかしながら、詳細な説明及び特定に実例は、本発明の望ましい実施の形態であり、説明の目的のためにのみ記載されているものである。この詳細な説明から、種々の変更、改変が、本発明の精神の範囲内において、当業者にとって明らかであるからである。
出願人は、記載された実施の形態のいずれをも公衆に献上する意図はなく、開示された改変、代替案のうち、特許請求の範囲内に文言上含まれないかもいれないものも、均等論下での発明の一部とする。
【図面の簡単な説明】  図１は、統合型ガス化炉の構成を概念的に示すブロック図である。
図２は、仕切壁により仕切られた二つの室の模式的側面断面図である。仕切壁の形態により（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に分類される。
図３は、流動化ガス速度とみかけの層粘性の関係を示す図である。
図４は、流動化ガス速度と流動媒体の移動量の関係を示す図である。
図５は、所定の弱流動化域と強流動化域とを所定の開口部の近傍域と遠隔域とに分離した場合のブロック図である。
図６は、ガス化室と沈降チャー燃焼室の間を循環する流動媒体の循環量の定義を説明するための図である。
図７は、ガス化室と沈降チャー燃焼室の間の流動媒体の拡散を説明するための図である。
図８は、沈降チャー燃焼室の流動化ガスの空塔速度と、沈降チャー燃焼室からガス化室への熱移動量と循環量（対流）の関係を示す図である。
図９は、沈降チャー燃焼室の流動化ガスの空塔速度と、沈降チャー燃焼室からガス化室への流動媒体移動量（対流＋拡散）の関係を示す図である。
図１０は、流動層高と循環量の関係について説明する図である。
図１１は、ケース１の場合の循環比とガス化室層温の関係を示す図である。
図１２は、ケース２の場合の循環比とガス化室層温の関係を示す図である。
図１３は、循環比と生成ガス組成の関係を示す図である。
図１４は、循環比と生成ガスのＨ２／ＣＯ比の関係を示す図である。
図１５は、循環比と生成ガス発熱量の関係を示す図である。
図１６は、ガス化室層温とガス化室出口熱量割合の関係を示す図である。
図１７は、ガス化室層温と冷ガス効率の関係を示す図である。
図１８は、循環比と生成ガス発熱量の関係を示す図である。
図１９は、ガス化室層温と、原料中の炭素がタールに移行する割合との関係を示す図である。
図２０は、循環量と、原料中の炭素がチャー燃焼室へ移行する割合との関係を示す図である。
図２１は、ガス化室層温と、原料中の炭素がチャー燃焼室へ移行する割合との関係を示す図である。
図２２は、流動媒体供給装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、ガス化炉としての統合型ガス化炉１０１の構成を概念的に示すブロック図である。
統合型ガス化炉１０１は、被処理物としての廃棄物または固体燃料ａを熱分解ガス化するガス化室１と、ガス化室１において生成したチャー分ｈを燃焼するチャー燃焼室２とを含んで構成され、ガス化室１において生成した可燃性ガスであるガスとしての生成ガスｂと、チャー燃焼室２において生成した燃焼ガスｅとを統合型ガス化炉１０１の後段のガス利用装置（不図示）に分離して供給することを特徴とする。チャー燃焼室２は、チャー燃焼室本体部５と沈降チャー燃焼室（流動媒体沈降室）４とを含んで構成される。統合型ガス化炉１０１は、ガス化室１に接続されガス化室１で生成した生成ガスｂを供給する生成ガス供給配管２６と、チャー燃焼室本体部５に接続されチャー燃焼室本体部５で発生した燃焼ガスｅを供給する燃焼ガス供給配管２７とを備える。統合型ガス化炉１０１は、さらに生成ガス供給配管２６に設置され、生成ガスｂのガス組成を測定するガス組成測定器４６を備える。
統合型ガス化炉１０１は、生成ガス供給配管２６に設置され、生成ガス供給配管２６から排出される生成ガスｂの排出線速度（第１の排出線速度）を調整する調整装置としての調節弁７８（例えば、ダンパ）と、燃焼ガス供給配管２７に設置され、燃焼ガス供給配管２７から排出される燃焼ガスｅの排出線速度（第２の排出線速度）を調整する調整装置としての調節弁７９（例えば、ダンパ）とを備える。
本統合型ガス化炉１０１は、前述の熱分解ガス化、チャー燃焼の機能をそれぞれ担当するガス化室１、チャー燃焼室２に加え、熱回収の機能を担当する熱回収室３を備え、ガス化室１、チャー燃焼室２、熱回収室３は、例えば全体が円筒形又は矩形を成した炉体内に収納されている。本統合型ガス化炉１０１は、後述の調節弁６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７（６１〜６７）をそれぞれ制御する制御装置６を備える。制御装置６は、前述の調節弁７８、７９をも制御する。ガス化室１、チャー燃焼室２、熱回収室３は仕切壁１１〜１５で分割されており、それぞれの底部に高温の流動媒体ｃを含む濃厚層である流動床が形成される。
ガス化室１、チャー燃焼室本体部５には、それぞれの濃厚層の層温を測定する温度測定器４２、４３が設置されている。本実施の形態では、ガス化室１の濃厚層の層温が、ガス化室１の温度であり、チャー燃焼室本体部５の濃厚層の層温がチャー燃焼室２の温度であるとしている。温度測定器４２、４３は、測定された温度に基づく温度信号ｉ３（図中、破線で部分的に表示）を制御装置６に送る。制御装置６は、後述のように、温度信号ｉ３に基づきガス化室１の温度チャー燃焼室２の温度が設定された値になるよう、調節弁６１〜６７を制御するように構成することができ、この場合制御装置６は、本発明の、温度を制御する制御装置である。また、前述のガス組成測定器４６は、測定されたガス組成に基づくガス組成信号ｉ４を制御装置６に送る。制御装置６は、後述のように、ガス組成信号ｉ４に基づき生成ガスｂのガス組成が設定された値になるよう、調節弁６１〜６７を制御するように構成することができ、この場合制御装置６は、本発明の、ガスの組成を制御する制御装置である。温度測定器４２、４３は、熱電対を使用している。
ガス化室１、チャー燃焼室本体部５には、それぞれのフリーボード部の圧力を測定する圧力測定器８１、８２が設置されている。ガス化室１のフリーボード部の圧力が本発明の第１の圧力であり、チャー燃焼室本体部５のフリーボード部の圧力が本発明の第２の圧力である。なお、フリーボード部については後述する。圧力測定装置８１、８２は、測定された圧力に基づく圧力信号ｉ５（図中、破線で部分的に表示）を制御装置６に送る。制御装置６は、圧力信号ｉ５に基づき、ガス化室１の圧力と、チャー燃焼室２の圧力を所定の値とするよう、調節弁６１〜６７を制御するように構成することができる。
ガス組成信号ｉ４は、Ｈ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＣＨ４、Ｈ２Ｏ等のモル％とするとよい。制御装置６は、ガス組成信号ｉ４を得て、Ｈ２／ＣＯ比等を計算し、さらにガス組成信号ｉ４と、温度測定器４２により測定された生成ガスｂの温度信号ｉ３と、圧力測定器８１により測定された生成ガスｂの圧力信号ｉ５とにより生成ガスｂのガスの発熱量を計算するように構成するとよい。
各室１〜３の流動床、即ちガス化室流動床、チャー燃焼室流動床、熱回収室流動床の流動媒体ｃを流動させるために、各室１〜３の底である炉底には、流動媒体ｃ中に流動化ガスｇ１、ｇ２、ｇ３、ｇ４（流動化ガスｇ１、ｇ２、ｇ３、ｇ４の区別は後述する、以下流動化ガスを総称する場合は符号ｇをつける）を吹き込む散気装置３１〜３６が設けられている。即ち、ガス化室１には散気装置３１、３２が、チャー燃焼室２には散気装置３３、３４、３５が、熱回収装置３には散気装置３６が設けられている。各散気装置３１〜３６は、散気装置３１〜３６が設置されている炉底部に敷かれた例えば多孔板を含んで構成され、該多孔板を広さ方向に区分して複数の部屋に分割されている。
統合型ガス化炉１０１は、散気装置３１に接続された供給配管５１、散気装置３２に接続された供給配管５２、散気装置３３に接続された供給配管５３、散気装置３４に接続された供給配管５４、散気装置３５に接続された供給配管５５、散気装置３６に接続された供給配管５６を備える。供給配管５１〜５６は、それぞれ調節装置としての調節弁６１〜６６と、流量測定器７１〜７６とを備え、流動化ガスｇを各散気装置３１〜３６へ供給する。調節弁６１〜６６は、各散気装置３１〜３６への流動化ガスｇの供給量を調節する。よって、各散気装置３１〜３６は、各室１〜３内の各部（図中、室１の１ａ、１ｂで示す箇所、室２の２ａ、２ｂ、４ａで示す箇所、室３の３ａで示す箇所）の空塔速度を変えるために、散気装置３１〜３６の各部屋から多孔板を通して吹き出す流動化ガスｇの流速を変化させるように構成されている。流量測定器７１〜７６は、各供給配管５１〜５６の調節弁６１〜６６の下流側に設置され、流動化ガスｇの流量を測定する。調節弁６１〜６６は、制御装置６から送られる別々の制御信号ｉ１（図中、破線で部分的に表示）を受けてそれぞれ作動し開度を変える。流量測定器７１〜７６は、測定された流量に基づく流量信号ｉ２（図中、破線で部分的に表示）を制御装置６に送る。
また、空塔速度は、室１〜３の各部で相対的に異なるので各室１〜３内の流動媒体ｃも室１〜３の各部で流動化状態が異なり、そのため内部旋回流が形成される。また室１〜３の各部で流動化状態が異なるところから、内部旋回流は、炉内の各室１〜３を循環する。図中、散気装置３１〜３６に示す白抜き矢印の大きさは、吹き出される流動化ガスｇの流速を示している。例えば２ｂで示す箇所の太い矢印は、２ａで示す箇所の細い矢印よりも流速が大きい。また、白抜きの矢印で示される箇所の流速は、その箇所の全体に渡り均一である。
ガス化室１とチャー燃焼室本体部５の間は仕切壁１１及び仕切壁１５で仕切られ、チャー燃焼室本体部５と熱回収室３の間は仕切壁１２で仕切られ、ガス化室１と熱回収室３の間は仕切壁１３で仕切られている（なお本図は、炉を平面的に展開して図示しているため、仕切壁１１はガス化室１とチャー燃焼室本体部５の間にはないかのように、また仕切壁１３はガス化室１と熱回収室３の間にはないかのように示されている）。即ち、統合型ガス化炉１０１は、各１〜３室が別々の炉として構成されておらず、一つの炉として一体に構成されている。さらに、チャー燃焼室本体部５のガス化室１と接する面の近傍には、流動媒体ｃが下降するべく沈降チャー燃焼室４を設ける。即ち、前述のようにチャー燃焼室２は沈降チャー燃焼室４と沈降チャー燃焼室４以外のチャー燃焼室本体部５とに分かれる。このため、沈降チャー燃焼室４をチャー燃焼室２の他の部分（チャー燃焼室本体部５）と仕切るための仕切壁１４が設けられている。また沈降チャー燃焼室４とガス化室１とは、図１に示すように、仕切壁１５で仕切られている。
ここで、流動床と界面について説明する。流動床は、その鉛直方向下方部にある、流動化ガスｇにより流動化状態に置かれている流動媒体ｃ（例えば珪砂）を濃厚に含む濃厚層と、その濃厚層の鉛直方向上方部にある流動媒体ｃと多量のガスが共存し、流動媒体ｃが勢いよくはねあがっているスプラッシュゾーンとからなる。流動床の上方即ちスプラッシュゾーンの上方には流動媒体ｃをほとんど含まずガスを主体とするフリーボード部がある。界面は、ある厚さをもった前記スプラッシュゾーンをいうが、またスプラッシュゾーンの上面と下面（濃厚層の上面）との中間にある仮想的な面ととらえてもよい。
また「流動床の界面より鉛直方向上方においてはガスの流通がないように仕切壁により仕切られ」というとき、さらに界面より鉛直方向下方の濃厚層の上面より鉛直方向上方においてガスの流通がないようにするのが好ましい。
ガス化室１とチャー燃焼室本体部５の間の仕切壁１１は、炉の天井１９から炉底（散気装置３１の多孔板）に向かってほぼ全面的に仕切っているが、下端は炉底に接することはなく、炉底近傍に連通口としての開口部２１がある。但しこの開口部２１の上端が、第１の界面としてのガス化室流動床界面、第２の界面としてのチャー燃焼室流動床界面のいずれの界面よりも上部にまで達することはない。さらに好ましくは、開口部２１の上端が、ガス化室流動床の濃厚層の上面、チャー燃焼室流動床の濃厚層の上面のいずれよりも上部にまで達することはないようにする。言い換えれば、開口部２１は、常に濃厚層に潜っているように構成するのが好ましい。即ち、ガス化室１とチャー燃焼室２とは、少なくともフリーボード部においては、さらに言えば界面より上方においては、さらに好ましくは濃厚層の上面より上方ではガスの流通がないように仕切壁により仕切られていることになる。
またチャー燃焼室２と熱回収室３の間の仕切壁１２はその上端が界面近傍、即ち濃厚層の上面よりは上方であるが、スプラッシュゾーンの上面よりは下方に位置しており、仕切壁１２の下端は炉底近傍までであり、仕切壁１１と同様に下端が炉底に接することはなく、炉底近傍に濃厚層の上面より上方に達することのない開口部２２がある。言い換えれば、チャー燃焼室２と熱回収室３の間は流動層部のみ仕切壁１２で仕切られており、その仕切壁１２の炉床面近傍には開口部２２を有し、チャー燃焼室２の流動媒体ｃは仕切壁１２の上部から熱回収室３に流入し、仕切壁１２の炉床面近傍の開口部２２を通じて再びチャー燃焼室２に戻る循環流を有するように構成されている。
ガス化室１と熱回収室３の間の仕切壁１３は炉底から炉の天井にわたって完全に仕切っている。沈降チャー燃焼室４を設けるべくチャー燃焼室２内を仕切る仕切壁１４の上端は流動床の界面近傍で、下端は炉底に接している。仕切壁１４の上端と流動床との関係は、仕切壁１２と流動床との関係と同様である。沈降チャー燃焼室４とガス化室１を仕切る仕切壁１５は、仕切壁１１と同様であり、炉の天井から炉底に向かってほぼ全面的に仕切っており、下端は炉底に接することはなく、炉底近傍に連通口としての開口部２５があり、この開口の上端が濃厚層の上面より下にある。即ち、開口部２５と流動床の関係は、開口部２１と流動床の関係と同様である。
ガス化室１に投入された廃棄物または固体燃料ａは流動媒体ｃから熱を受け、熱分解、ガス化され、生成ガスｂが生成される。典型的には、廃棄物または燃料ａはガス化室１では燃焼せず、いわゆる乾留される。残った乾溜チャーｈは流動媒体ｃと共に仕切壁１１の下部にある開口部２１からチャー燃焼室本体部５に流入する。このようにしてガス化室１から導入されたチャーｈはチャー燃焼室本体部５で燃焼して流動媒体ｃを加熱する。チャー燃焼室本体部５でチャーｈの燃焼熱によって加熱された流動媒体ｃは仕切壁１２の上端を越えて熱回収室３に流入し、熱回収室３内で界面よりも下方にあるように配設された熱回収装置としての層内伝熱管４１で収熱され、冷却された後、再び仕切壁１２の下部の開口部２２を通ってチャー燃焼室本体部５に流入する。
層内伝熱管４１は、熱回収室３内に配置された層内伝熱管本体４１Ａと、蒸気ｓ１を層内伝熱管本体４１Ａに導く導入部４１Ｂと、層内伝熱管本体４１Ａから過熱蒸気ｓ２を排出する排出部４１Ｃからなる。層内伝熱管本体４１Ａに導入された蒸気ｓ１は過熱され過熱蒸気ｓ２となる。
統合型ガス化炉１０１は、温度測定器４４、４５と、調節弁６７と、流量測定器７７とを備える。温度測定器４４は、導入部４１Ｂに設置され、蒸気ｓ１の温度を測定する。調節弁６７は、導入部４１Ｂに設置され、蒸気ｓ１の流量を制御する。流量測定器７７は、導入部４１Ｂに設置され、蒸気ｓ１の流量を測定する。温度測定器４５は、排出部４１Ｃに設置され、過熱蒸気ｓ２の温度を測定する。調節弁６７は、制御装置６から送られる制御信号ｉ１（図中、破線で部分的に表示）を受けて作動し開度を変える。流量測定器７７は、測定された流量に基づく流量信号ｉ２（図中、破線で部分的に表示）を制御装置６に送り、温度測定器４４、４５は、測定された温度に基づく温度信号ｉ３（図中、破線で部分的に表示）を制御装置６に送る。制御装置６は、本発明の熱回収量を制御する制御装置である。
ここで、熱回収室３は本発明の実施の形態である統合型ガス化炉１０１において必須ではない。即ち、ガス化室１で主として揮発成分がガス化した後に残る主としてカーボンからなるチャーｈの量と、チャー燃焼室２で流動媒体ｃを加熱するのに必要とされるチャーの量がほぼ等しければ、流動媒体ｃから熱を奪うことになる熱回収室３は不要である。また前記チャーｈの量の差が小さければ、例えば、ガス化室１でのガス化温度が高目になり、ガス化室１で発生するＣＯガスの量が増えるという形で、バランス状態が保たれる。
しかしながら図１に示すように熱回収室３を備える場合は、チャーｈの発生量の大きい石炭から、ほとんどチャーｈを発生させない都市ゴミまで、幅広く多種類の廃棄物または燃料ａに対応することができる。即ち、どのような廃棄物または燃料ａであっても、熱回収室３における熱回収量を加減することにより、チャー燃焼室本体部５の燃焼温度を適切に調節し、流動媒体ｃの温度を適切に保つことができる。また、流動化ガスｇ３の散気装置３６への供給量を調節弁６６によって調節し、弱い流動化状態に維持される弱流動化域３ａを有する熱回収室３内の流動化状態の強弱を調節することにより、熱回収室３における熱回収量を制御することができる。よって、熱回収量を制御する制御装置６が、層内伝熱管４１における熱回収量を制御し、チャー燃焼室２の温度を制御する。
一方チャー燃焼室本体部５で加熱された流動媒体ｃは仕切壁１４の上端を越えて沈降チャー燃焼室４に流入し、次いで仕切壁１５の下部にある開口部２５からガス化室１に流入する。
ここで、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の模式的側面断面図を参照して、炉Ｆ内に形成された仕切壁Ｘ、仕切壁Ｙあるいは仕切壁Ｚで仕切られた二つの室Ｒａ、Ｒｂ間の流動媒体ｃの流動化状態及び移動について説明する。図２（ａ）では、二つの室Ｒａ、Ｒｂは、上部のみに開口部Ｐｘを有する仕切壁Ｘによって仕切られる。図２（ｂ）では、二つの室Ｒａ、Ｒｂは、下部にのみ開口部Ｑｙを有する仕切壁Ｙによって仕切られる。図２（ｃ）では、二つの室Ｒａ、Ｒｂは、上部に開口部Ｐｚ、さらに下部に開口部Ｑｚを有する仕切壁Ｚによって仕切られる。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、共に、流動媒体ｃを収納する各室Ｒａ、Ｒｂの炉底には、それぞれ流動化ガスｇａ、ｇｂを吹き込む散気装置Ｄａ、Ｄｂが、設けられている。また、仕切壁Ｘ、Ｚの上端は、界面の高さ近傍にあり、開口部Ｑｙ、Ｑｚは、濃厚層に潜った位置にあるものとする。また、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、室Ｒａ内の流動化状態は、室Ｒａ内で均一であり、室Ｒｂ内の流動化状態は、室Ｒｂ内で均一であるとする。
仕切壁Ｘ、仕切壁Ｙあるいは仕切壁Ｚにより仕切られた２室Ｒａ、Ｒｂ間の流動媒体ｃの移動は、室Ｒａ側と室Ｒｂ側との流動化状態の強弱差により引き起こされるので、室Ｒａ側と室Ｒｂ側との流動化状態の強弱差を実用上任意に変えることにより、室Ｒａと室Ｒｂ間の開口部Ｐｘ、Ｑｙ、Ｐｚ、Ｑｚを介した流動媒体ｃの移動量と移動方向（室Ｒａから室Ｒｂへ、あるいは室Ｒｂから室Ｒａへ）を調節することができる。以下では、室Ｒａと室Ｒｂの流動化状態をどのように変えた場合に、室Ｒａと室Ｒｂ間の流動媒体ｃの移動量をどのように調節できるかについて具体的に説明する。
なお、開口部Ｑｙ、Ｑｚを介して移動する、室Ｒａと室Ｒｂ間の流動媒体ｃの移動は、一般的には室Ｒａ側の開口部Ｑｙ、Ｑｚ近傍における流動化状態と、室Ｒｂ側の開口部Ｑｙ、Ｑｚ近傍における流動化状態の強弱差に影響され、弱い流動化状態の室から強い流動化状態の室へ、流動媒体ｃが移動する。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）では、室Ｒａ内の流動化状態が室Ｒａ内で均一であり、また室Ｒｂ内の流動化状態が室Ｒｂ内で均一であるので、室Ｒａ内、室Ｒｂ内の流動化ガスｇａ、ｇｂのガス速度の差で論じることができ、ガス速度の遅い室から、ガス速度の速い方の室へ、流動媒体ｃが移動する。
まず、図２（ａ）を参照して、２室Ｒａ、Ｒｂが、上端が界面の高さ近傍にある仕切壁Ｘによって仕切られる場合について説明する。２室Ｒａ、Ｒｂの流動化状態が等しい場合は、室Ｒａ側からはねあがった流動媒体ｃが仕切壁Ｘを越えて室Ｒｂ側に移動する量と、室Ｒｂ側からはねあがった流動媒体ｃが仕切壁Ｘを越えて室Ｒａ側へ移動する量が平均的に等しくなる。よって、局所的には２室Ｒａ、Ｒｂ間の流動媒体ｃの移動は生じているが、全体的（室Ｒａ、及び室Ｒｂそれぞれ全体、以下同様）には流動媒体ｃの移動量は０となる。
例えば、室Ｒｂの流動化状態を一定に保ったまま、室Ｒａの流動化状態を室Ｒｂの流動化状態よりも強くした場合、即ち室Ｒｂの流動化ガス速度を一定に保ったまま室Ｒａの流動化ガス速度を室Ｒｂの流動化ガス速度よりも大きくした場合、室Ｒａ側からはねあがった流動媒体ｃが仕切壁Ｘを超えて室Ｒｂ側へ移動する量より、室Ｒｂ側からはねあがった流動媒体ｃが仕切壁Ｘを超えて室Ｒａ側へ移動する量が多くなるため、室Ｒａ側から室Ｒｂ側への全体的な流動媒体ｃの移動量は０とはならず、室Ｒａ側から室Ｒｂ側への流動媒体ｃの移動が生じる（図中、この状態を白抜き矢印で表示している）。
なお、ここでは室Ｒｂの流動化ガス速度を一定に保ったまま室Ｒａの流動化ガス速度を大きくするように変化する場合を考えたが、逆に室Ｒａの流動化ガス速度を一定に保ったまま室Ｒｂの流動化ガス速度を小さくするように変化させても、同様の効果が得られる。
いま、室Ｒａ、室Ｒｂにおいて流動媒体ｃの外部からの補充や、外部への抜き出しを行わないものとすると、室Ｒａ側から室Ｒｂ側への流動媒体ｃの移動により、室Ｒａの流動層高は次第に低下し、室Ｒｂの流動層高は次第に上昇することになる。
室Ｒａ側からはねあがり仕切壁Ｘを超えて室Ｒｂ側へ移動する流動媒体ｃの量は、室Ｒａ側の流動層界面が低くなるほど減少するから、上述の室Ｒａの流動層高の低下により、室Ｒａ側から室Ｒｂ側への流動媒体ｃの移動量は減少する。同様に、室Ｒｂ側からはねあがりが仕切壁Ｘを超えて室Ｒａ側へ移動する流動媒体ｃの量は、室Ｒｂ側の流動層界面が高くなるほど増加するから、上述の室Ｒｂの流動層高の上昇により、室Ｒｂ側から室Ｒａ側への流動媒体ｃの移動量は増加する。
このため、室Ｒａと室Ｒｂの流動化ガスｇａ、ｇｂのガス速度が同じである場合を初期状態として、室Ｒａの流動化ガス速度が室Ｒｂの流動化ガス速度より大きくなるように一定量の差をつけた場合、始めは室Ｒａ側から室Ｒｂ側への全体的な流動媒体ｃの移動が生じるが、ある程度室Ｒａの流動層高が低下し、室Ｒｂの流動層高が上昇した段階において、再度室Ｒａ側から室Ｒｂ側への局所的な流動媒体ｃの移動量と室Ｒｂ側から室Ｒａ側への局所的な流動媒体ｃの移動量が全体として釣り合うことにより、２室Ｒａ、Ｒｂ間の流動媒体ｃの全体的な移動量は再び０となる。
したがって、室Ｒａの流動化ガス速度が、室Ｒｂの流動化ガス速度より大きくなるように一定量の差をつけた場合において、室Ｒａから室Ｒｂへの流動媒体ｃの移動を連続的に行うためには、両室Ｒａ、Ｒｂに充填されている流動媒体ｃの量、即ち流動層高が一定となるように、外部から室Ｒａへ流動媒体ｃが供給され、かつ室Ｒｂから外部へ流動媒体ｃが抜き出されるような構成とすればよいことになる。
この場合、室Ｒａと室Ｒｂの流動化ガス速度の差を大きくするほど室Ｒａから室Ｒｂへの流動媒体ｃの移動量を大きく確保することができるため、室Ｒｂの流動化を止めた状態または最低流動化に近い状態、即ち好ましくは流動化速度が２Ｕｍｆ以下、さらに好ましくは１Ｕｍｆ以下になるようにし、室Ｒａの流動化速度をこれに比べて十分高い状態、好ましくは流動化速度が４Ｕｍｆ以上、さらに好ましくは５Ｕｍｆ以上に保った場合に最大の流動媒体ｃの移動量を確保することができる。ここで、Ｕｍｆとは最低流動化速度（流動化が開始される流動化ガスの速度）を１Ｕｍｆとした単位である。即ち、５Ｕｍｆは最低流動化速度の５倍の速度である。
次に、図２（ｂ）に示すように、２室Ｒａ、Ｒｂが濃厚層に潜った開口部Ｑｙを有する仕切壁Ｙによって仕切られている場合について考える。２室Ｒａ、Ｒｂの流動化状態等しい場合（室Ｒａの流動化ガス速度と、室Ｒｂの流動化ガス速度とが等しい場合）は、開口部Ｑｙを介しての室Ｒａ側から室Ｒｂ側への、あるいは室Ｒａ側から室Ｒｂ側への流動媒体ｃの拡散量は釣り合うため、局所的には２室Ｒａ、Ｒｂ間の流動媒体ｃの移動は生じているけれども、全体的な流動媒体ｃの移動量は０である。
室Ｒｂの流動化状態を同一に保ったまま、室Ｒａの流動化状態を室Ｒｂの流動化状態よりも強くした場合、即ち室Ｒｂの流動化ガス速度を一定に保ったまま室Ｒａの流動化ガス速度を室Ｒｂの流動化ガス速度よりも大きくした場合、室Ｒａの濃厚層内には室Ｒｂの濃厚層内に比べより多量の気泡が発生するため、室Ｒａのみかけの層密度は室Ｒｂのみかけの層密度に比べて低下する。このため、室Ｒａと室Ｒｂの各々の流動層高が等しければ、室Ｒａの層下部の開口部Ｑｙ近傍における圧力は、室Ｒｂの層下部の開口部Ｑｙ近傍における圧力より低くなる。この圧力差を駆動力とする誘引作用により、室Ｒｂ側から室Ｒａ側へと流動媒体ｃの移動が開口部Ｑｙ全体に渡って生じる（図中、この状態を白抜き矢印で表示している）。
逆に、室Ｒａの流動化ガス速度を一定に保ったまま室Ｒｂの流動化ガス速度を小さくした場合は、若干状況が異なる。ここで考えている流動媒体ｃの移動は、濃厚層内に設けられた仕切壁Ｙの開口部Ｑｙを介して生じており、室Ｒａと室Ｒｂの層下部の開口部Ｑｙ近傍における圧力差がその駆動力となっている。言い換えれば、室Ｒａと室Ｒｂの層下部の開口部Ｑｙ近傍における圧力差が、流動媒体ｃが開口部Ｑｙを通過して移動するのに必要な抵抗力と釣り合っていることになるが、この抵抗力は、粒子層のみかけの層粘性と密接な関係がある。
次に、図２（ｂ）、図３、図４を参照して説明する。
図３に、流動媒体ｃの流動化状態と粒子層のみかけの層粘性との関係を示す。室Ｒｂの流動化ガスｇｂのガス速度を、図３に示す範囲で変化させ、一方、室Ｒａの流動化ガスｇａのガス速度は、一定に保った場合を示している。単純バブリング流動層（沈降流なし）の場合、流動化ガス速度が１Ｕｍｆ以下の固定層では流動層の粘性が無限大にほぼ等しくなる。流動化ガス速度が１Ｕｍｆ以上で流動層の粘性が急激に減少する。室Ｒｂ（沈降室）の場合、沈降する流動媒体と上昇する流動化ガスの相対速度が生じるので、流動化ガス速度が、１Ｕｍｆ以下でも、流動化ガス相対速度が、１Ｕｍｆ以上の流動層となるので、粘性が変化し、移動量（循環量）が制御できる。よって、流動媒体ｃの移動量（循環量）を制御するための流動化ガス量の変化量を最小にすることができる。すなわち、循環量を制御するためのプロセス因子（ここでは流動化ガス量）の変化が、他のプロセス因子に及ぼす影響を最小にすることができる。
したがって、室Ｒａの流動化ガス速度を一定に保ったまま室Ｒｂの流動化ガス速度を小さくした場合、室Ｒｂの流動化ガス速度の絶対値に応じて、流動媒体ｃの移動量の変化の挙動が異なる。初期状態において、室Ｒａ及び室Ｒｂの双方が十分強流動化した状態、即ち流動化ガス速度が５Ｕｍｆを超える状態にあったとする。この状態から、室Ｒｂの流動化ガス速度を減じてゆくと、室Ｒｂの流動化ガス相対速度（流動媒体の沈降速度と流動化ガスの上昇速度との相対速度）が２Ｕｍｆ程度を超える範囲では、室Ｒｂの流動化ガス速度を小さくするほど、室Ｒａと室Ｒｂの層下部の開口部Ｐｙ近傍における圧力差が大きくなるため、室Ｒｂから室Ｒａへの流動媒体ｃの移動量が大きくなる。しかし、室Ｒｂの流動化ガス相対速度（流動媒体の沈降速度と流動化ガスの上昇速度との相対速度）が２Ｕｍｆ程度より小さい範囲では、室Ｒｂの流動化ガス速度が小さいほど、層粘性が急激に大きくなり、流動媒体ｃが仕切壁Ｙの開口部Ｑｙを通過するための抵抗力が大きくなるため、室Ｒｂから室Ｒａへの流動媒体ｃの移動量は逆に小さくなる。
図４に、室Ｒａの流動化ガスｇａのガス相対速度（流動媒体の沈降速度と流動化ガスの上昇速度との相対速度）を、一定に保った場合（４Ｕｍｆ、５Ｕｍｆ、６Ｕｍｆの３つのケースをそれぞれ示す）に、室Ｒｂの流動化ガスｇｂのガス速度を変化させた場合に、室Ｒａから室Ｒｂへの流動媒体ｃの移動量がどのように変化するかを示す。図４に示すように、室Ｒｂの流動化ガス相対速度（流動媒体の沈降速度と流動化ガスとの相対速度）が２Ｕｍｆ程度より小さい範囲において、流動化ガス相対速度（流動媒体の沈降速度と流動化ガスの上昇速度との相対速度）に対して、ほぼ線形的に流動媒体ｃの移動量が変化することがわかる。即ち、この範囲を積極的に利用することにより、少ない流動化ガス量のもとで、流動化ガス量のわずかな変化により大きな流動媒体ｃの移動量の変化を引き起こすことができる。また、図４では室Ｒａの流動化状態が一定に保たれている場合を示しているが、本図のように室Ｒａの流動化状態は十分強い流動化の状態に保たれていることが特に好ましい。
発明者らの知見によれば、図４における室Ｒａから室Ｒｂへの流動媒体ｃの移動量の最大値を与える流動化ガスｇｂのガス相対速度（流動媒体の沈降速度と流動化ガスとの相対速度）は約１．７Ｕｍｆである。以上の観点からは、室Ｒｂの流動化ガス相対速度（流動媒体の沈降速度と流動化ガスとの相対速度）は好ましくは１Ｕｍｆ〜２Ｕｍｆの範囲、さらに好ましくは１Ｕｍｆ〜１．７Ｕｍｆの範囲で調整するのがよく、また室Ｒａの流動化ガス速度は、好ましくは４Ｕｍｆ以上、さらに好ましくは５Ｕｍｆ以上に保つのがよい。
なお、室Ｒｂの流動化ガスｇｂのガス速度を一定に保ったまま室Ｒａの流動化ガスｇａのガス速度を大きくした場合でも、あるいは室Ｒａの流動化ガスｇａのガス速度を一定に保ったまま室Ｒｂの流動化ガスｇｂのガス速度を小さくした場合でも、流動媒体ｃの外部からの補充や、外部への抜き出しを行わないものとすると、室Ｒｂ側から室Ｒａ側への流動媒体ｃの移動により、室Ｒｂの流動層高は低下し、室Ｒａの流動層高は上昇することになる。
即ち、室Ｒａと室Ｒｂの流動化ガス速度が同じである場合を初期状態として、室Ｒａ側の流動化ガス速度が室Ｒｂ側の流動化ガス速度より大きくなるように、一定量の差をつけた場合、差をつけた直後は室Ｒｂ側から室Ｒａ側への流動媒体ｃの移動が生じるが、ある程度室Ｒａの流動層高が上昇し、室Ｒｂの流動層高が低下すると、室Ｒａの層下部の開口部Ｑｙ近傍における圧力が高くなり、室Ｒｂの層下部の開口部Ｑｙ近傍における圧力が低くなるため、流動媒体ｃの移動の駆動力であった室Ｒａと室Ｒｂの層下部の開口部Ｑｙ近傍における圧力差が小さくなる。この圧力差が０となった段階において、２室Ｒａ、Ｒｂ間の流動媒体ｃの全体的な移動量は再び０となる。
したがって、室Ｒａの流動化ガス速度が、室Ｒｂの流動化ガス相対速度（流動媒体の沈降速度と流動化ガスの上昇速度との相対速度）より大きくなるように一定量の差をつけた場合において、室Ｒｂから室Ｒａへの流動媒体ｃの移動を連続的に行うためには、両室Ｒａ、Ｒｂに充填されている流動媒体ｃの量、即ち流動層高が一定となるように、外部から室Ｒｂへ流動媒体ｃが供給され、かつ室Ｒａから外部へ流動媒体ｃが抜き出されるような構成とすればよいことになる。
次に、図２（ｃ）を参照して説明する。図２（ｃ）では、上部に開口部Ｐｚを、下部に開口部Ｑｚを有するので、上部の開口部Ｐｚでは、図２（ａ）に関し前述した現象が生じ、下部の開口部Ｑｚでは、図２（ｂ）に関し前述した現象が生じる。
したがって、例えば、室Ｒｂの流動化状態を一定に保ったまま、室Ｒａの流動化状態を室Ｒｂの流動化状態よりも強くした場合、逆に室Ｒａの流動化ガス速度を一定に保ったまま室Ｒｂの流動化ガス相対速度（流動媒体の沈降速度と流動化ガスとの相対速度）を小さくするように変化させた場合、開口部Ｐｚでは、室Ｒａ側から室Ｒｂ側への流動媒体ｃの移動が生じ、開口部Ｑｚでは、室Ｒａ側から室Ｒｂ側への流動媒体ｃの移動が生じる。よって、室Ｒａと室Ｒｂ間で流動媒体ｃの循環が生じる。
この場合、開口部Ｑｚを介する流動媒体ｃの移動量と、開口部Ｐｚを介する流動媒体ｃの移動量は、室Ｒａの流動化状態を室Ｒｂの流動化状態よりも強くした初期の状態では、必ずしも等しくはない。しかし、ある過渡状態を経た後には、流動媒体ｃの移動量の相違に起因する流動層高の変化により、各々の開口部Ｑｚ、Ｐｚを介する流動媒体ｃの移動量が等しくなり、ある定常的な流動媒体ｃの循環状態が得られる。
例えば、開口部Ｑｚを介する流動媒体ｃの室Ｒｂから室Ｒａへの移動量が、開口部Ｐｚを介する流動媒体ｃの室Ｒａから室Ｒｂへの移動量よりも大きい場合について考える。この場合、室Ｒｂの流動層高は次第に低くなり、同時に室Ｒａの流動層高は次第に高くなる。室Ｒｂの流動層高の低下は室Ｒｂの炉床近傍の圧力を低下させ、一方で室Ｒａの流動層高の上昇は室Ｒａの炉床近傍の圧力を上昇させる。これにより、開口部Ｑｚを挟んだ室Ｒａと室Ｒｂの圧力差が小さくなり、すなわち開口部Ｑｚを介した室Ｒｂから室Ｒａへの流動媒体ｃの移動量は減少する。また、室Ｒａの流動層高が上昇することにより、仕切壁Ｚの上端を超えて室Ｒａから室Ｒｂへ流動媒体ｃが飛び込みやすくなる。即ち、開口部Ｐｚを介する流動媒体ｃの室Ｒａから室Ｒｂへの移動量は増加する。以上の効果により、開口部Ｑｚを介する流動媒体ｃの室Ｒｂから室Ｒａへの移動量は減少し、開口部Ｐｚを介する流動媒体ｃの室Ｒａから室Ｒｂへの移動量は増加するため、室Ｒａと室Ｒｂの流動層高はさらに変化し、流動媒体ｃの室Ｒｂから室Ｒａへの移動量と室Ｒａから室Ｒｂへの移動量が等しくなるところでバランスする。
以上において、最終的にバランスして得られた流動媒体ｃの移動量（循環量）は、開口部Ｑｚの幅、高さ、面積及び形状と、仕切壁Ｚの高さなどの炉Ｆの形状の条件と、各室に供給する流動化ガス量によって決まる。したがって、所望の循環量が得られるようにするためには、流動化ガス量の供給量を考慮して、開口部Ｑｚの幅、高さ、面積及び形状と、仕切壁Ｚの高さなどの炉Ｆの形状を決定すれば良い。
ここで、図６を参照して、ガス化室１と沈降チャー燃焼室４との間を開口部２５を通って循環する流動媒体ｃの循環量の定義について以下説明する。図中、ガス化炉１０１は、図１に記載されたものと同じ構成であるが、説明をわかりやすくするため、ガス化室１の強流動化域１ｂと、弱流動化域４ａである沈降チャー燃焼室４と、開口部２５が形成された仕切壁１５とで構成されるように記載され、他の構成要素は省略してある。
ガス化室１の強流動化域１ｂの流動化ガスｇ１（図１）の空塔速度をＶ１ｂとし、弱流動化域４ａである沈降チャー燃焼室４の流動化ガスｇ４（図１）の空塔速度をＶ４ａとする。空塔速度Ｖ１ｂは、空塔速度Ｖ４ａより大きいので（Ｖ１ｂ＞Ｖ４ａ）、ガス化室１の流動化状態は、沈降チャー燃焼室４の流動化状態より強く、沈降チャー燃焼室４の炉底部Ｂ４ａとガス化室１の強流動化域１ｂの炉底部Ｂ１ｂとにおいて圧力差がつき、両流動化域の間に存在する仕切壁１５の下部の開口部２５を通り流動媒体ｃが循環し移動する。炉底部圧力（炉底部における流動層圧力）をＰｍ［Ｐａ］、流動層のかさ密度をＤｆ［ｋｇ／ｍ３］、重力加速度をｇａ［ｋｇ／ｓ２］、流動層の高さ（層高）をＨｆ［ｍ］とすれば、
Ｐｍ＝Ｄｆ×ｇａ×Ｈｆ・・・（１）      の関係が成立する。
沈降チャー燃焼室４は弱流動化域４ａであり、気泡が少ないため、流動層かさ密度Ｄｆ４ａが大きい（空隙が少なく、粒子濃度が濃い）。一方、ガス化室１の強流動化域１ｂでは、気泡が多いため、流動層かさ密度Ｄｆ１ｂが小さい（空隙が多く、粒子密度が薄い）。よって、沈降チャー燃焼室４（弱流動化域４ａ）の流動層かさ密度Ｄｆ４ａは、ガス化室１の強流動化域１ｂの流動層かさ密度Ｄｆ１ｂよりも大きくなり（Ｄｆ４ａ＞Ｄｆ１ｂ）、圧力差が生じて、チャー燃焼室４（弱流動化域４ａ）からガス化室１の強流動化域１ｂの方へ流動媒体ｃが移動する。
これに対して、図７に示すように、ガス化室１の強流動化域１ｂの空塔速度Ｖ１ｂが、沈降チャー燃焼室４の空塔速度Ｖ４ａに等しいとき（Ｖ１ｂ＝Ｖ４ａ）は、ガス化室１の強流動化域１ｂの炉底部Ｂ１ｂにおける炉底部圧力Ｐｍ１ｂは、沈降チャー燃焼室４の炉底部Ｂ４ａにおける炉底部圧力Ｐｍ４ａに等しくなる（Ｐｍ１ｂ＝Ｐｍ４ａ）ので、仕切壁１５の下部の開口部２５では、マクロ的にみると沈降チャー燃焼室４からガス化室１の強流動化域１ｂへの流動媒体ｃの移動も、ガス化室１から沈降チャー燃焼室４への流動媒体ｃの移動も生じない。
しかし、流動層内のすべての流動化域で同じ空塔速度である流動層において、ミクロ的に１個１個の粒子に着目すると、粒子は任意の方向に絶えず移動しているので、ガス化室１と沈降チャー燃焼室４の間の仕切壁１５の下部の開口部２５にて、ガス化室１と沈降チャー燃焼室４との間を流動媒体粒子ｃの双方向の流れが生じ、流動媒体粒子ｃの交換が生じている。
図６のようなガス化室１と沈降チャー燃焼室４との間の流動媒体ｃのマクロな一方向の移動を対流と称することにする。図７のような流動媒体ｃのガス化室１と沈降チャー燃焼室４との間の双方向の粒子の移動を拡散と称することにする。図６の対流が生じている領域でも、ミクロな領域での１個１個の粒子に着目すると、図７のような拡散が生じている。
これに対し、図６にようなマクロな一方向流れの質量流量［ｋｇ／ｓ］を循環量と定義する。この循環量は、流動層の炉底部の圧力差と、上流側の流動層の粘性と下流側の流動層の粘性によって定まる（特に、上流側の流動層の粘性が支配的である）。図６において、沈降チャー燃焼室４の炉底部Ｂ４ａの炉底部圧力Ｐｍ４ａと、ガス化室１の炉底部Ｂ１ｂの炉底部圧力Ｐｍ１ｂとの差が大きいほど、仕切壁１５の下部の開口部２５を通じて、沈降チャー燃焼室４からガス化室１への流動媒体ｃの移動量（循環量）は、増加する。また、仕切壁１５の下部の開口部２５は、流動媒体ｃの流れに対して絞り抵抗になる。したがって、沈降チャー燃焼室４の流動層のみかけの粘性が小さいほど、開口部２５での絞り抵抗を流動媒体ｃが流れやすくなり、循環量が増加する。流動層のみかけの粘性は、流動層の流動化状態、すなわち流動化ガスの空塔速度Ｖ１ｂ、Ｖ４ａに依存して決まる。したがって、ガス化室１の強流動化域１ｂの流動化ガス速度Ｖ１ｂを変化させ、あるいは沈降チャー燃焼室４の流動化ガスの空塔速度Ｖ４ａを変化させて、みかけの粘性を変化させることで、循環量を制御することができる。
例えば、ガス化室１の全領域の流動化状態と、沈降チャー燃焼室４の全領域の流動化状態とを同じにすれば、循環量は０になる。しかし、このようにして、循環量を０にしても、仕切壁１５の下部の開口部２５では拡散による２室１、４間の流動媒体ｃの交換が行われるので、この流動媒体ｃの交換に同伴して、ガス化室１の強流動化域１ｂの熱分解残渣（流動化しない大型の残渣は除く）は沈降チャー燃焼室４へ移動して、燃焼する。
したがって、吸熱反応である原料の熱分解が行われるガス化室１よりも、残渣燃焼が行われる沈降チャー燃焼室４の方が流動層温度が高くなる。仕切壁１５の下部の開口部２５では拡散による２室１、４間の流動媒体ｃの交換が行われるので、この流動媒体ｃの交換により、流動媒体ｃのもつ顕熱も、２室１、４間で交換される。したがって、温度の高い沈降チャー燃焼室４から、温度の低いガス化室１へ流動媒体ｃの顕熱が移動する。
以上のことから、沈降チャー燃焼室４の流動化ガス速度（流動化ガスの空塔速度）と、循環量（対流）および熱移動量とには、図８のような関係がある。すなわち、沈降チャー燃焼室４の流動媒体ｃの空塔速度が０になると、循環量（対流）は０になるが、熱移動量は０にはならない。これは、ガス化室１とチャー燃焼室本体部５の仕切壁１１の下部の開口部２１にて、ガス化室１とチャー燃焼室本体部５間の拡散による、流動媒体ｃの交換が生じ、それにともなって、残渣移動と熱移動が存在するからである。
図９に、流動媒体ｃが沈降する弱流動化域４ａである沈降チャー燃焼室４の流動化ガスの空塔速度（単位をＵｍｆとする）を０Ｕｍｆから約１．７Ｕｍｆまで変化させたときの沈降チャー燃焼室４からガス化室１への流動媒体移動量（対流＋拡散）（単位ｋｇ／ｓ）の変化を示す。図に示すように、空塔速度の増加により流動媒体移動量がほぼ直線的に増加する。１Ｕｍｆ以下でも、流動媒体移動量が変化し制御範囲内である。ここで、Ｕｍｆとは最低流動化速度（流動化が開始される流動化ガスの空塔速度）を１Ｕｍｆとした単位である。また、図中、沈降チャー燃焼室４の流動化速度を０にしたときに、沈降チャー燃焼室４から、ガス化室１への流動媒体移動量が０になっていない。これは、ガス化室１と沈降チャー燃焼室４の間の仕切壁１５に形成された開口部２５間の拡散による流動媒体移動が生じているためである。よって、沈降チャー燃焼室４の流動化状態を停止して、対流による熱移動量を０にして、ガス化室１と沈降チャー燃焼室４の開口部２５周辺の流動化状態を変える（流動化ガス量を変える）ことにより、ガス化室１と沈降チャー燃焼室４の開口部２５周辺での拡散による熱移動量を変化させることで、熱移動量をより小さい範囲で制御することが可能になる。
したがって、ガス化室１の弱流動化域１ａで開口部２１に近い領域と、チャー燃焼室本体５の強流動化域２ｂで開口部２１に近い領域に供給する流動化ガス量ｇ１、ｇ２を測定する流量測定装置７１、７４と、その流量を変化させる流量制御装置（例えば流量制御弁６１、６４）を設けることで、ガス化室１とチャー燃焼室本体５の開口部周辺での拡散による熱移動量を制御することが可能になる。
例えば、熱移動量を小さい値に制御したい場合、熱移動量制御装置としての制御装置６は、沈降チャー燃焼室４の流動化ガス流量制御装置（例えば流量制御弁６５）に流量を０にする信号を送る。その結果、沈降チャー燃焼室４の流動化は停止して、ガス化室１とチャー燃焼室２の間の対流による流動媒体の移動は起こらなくなる。さらに、熱移動量制御装置としての制御装置６は、ガス化室１の弱流動化域１ａで開口部２１に近い領域に供給する流動化ガスｇ１を制御する流動化ガス量制御装置（例えば流量制御弁６１）と、チャー燃焼室本体５の強流動化域２ｂで開口部２１に近い領域に供給する流動化ガスｇ２を制御する流動化ガス量制御装置（例えば流量制御弁６３）に、流量を下げる信号を送る。その結果、ガス化室１の弱流動化域１ａで開口部２１に近い領域と、チャー燃焼室本体５の強流動化域２ｂで開口部２１に近い領域の流動化ガス量が減少し、開口部２１周辺での拡散が弱くなり、熱移動量が減少する。
図１０を参照して、流動層高と循環量の関係について記述する。図中、炉１０２は、仕切壁Ｗに仕切られた二つの室Ｒｐと室Ｒｑを含んで構成される。室Ｒｐと室Ｒｑは流動媒体ｃを収納する。仕切壁Ｗには上部に開口部Ｐｗが、下部に開口部Ｑｗが形成されている。室Ｒｐの炉底には流動化ガスを吹き込む散気装置Ｄｐａ、散気装置Ｄｐｂが設けられ、室Ｒｑの炉底には流動化ガスを吹き込む散気装置Ｄｑａが設けられている。仕切壁Ｗの上端は界面の高さの近傍にあり、開口部Ｑｗは濃厚層に潜った位置にあるものとする。室Ｒｐは散気装置Ｄｐａの真上の流動化の状態の弱い弱流動化域ｐａと、散気装置Ｄｐｂの真上の流動化状態の強い強流動化域ｐｂとの二つの区画に区分される。室Ｒｑは流動化状態の弱い弱流動化域ｑａである。また、流動化状態は、室Ｒｐの弱流動化域ｐａ内、室Ｒｐの強流動化域ｐｂ内、室Ｒｑ内でそれぞれ均一であるとする。室Ｒｐの強流動化域ｐｂは炉底部Ｂｐｂを有し、室Ｒｑは炉底部Ｂｑａを有するとする。
以下に示す２つの理由により、流動層高が高いほど、循環量は多くなる。前述したとおり、弱流動化域ｑａである室Ｒｑの炉底部Ｂｑａにおける炉底部圧力Ｐｍｑａと、室Ｒｐの強流動化域ｐｂの炉底部Ｂｐｂの炉底部圧力Ｐｍｐｂとの圧力差がつくことで、両領域の間の仕切壁Ｗの下部の開口部Ｑｗから流動媒体が移動する。炉底部での圧力は前述のように、Ｐｍ＝Ｄｆ×ｇａ×Ｈｆ・・・（１）から求められる。ここで、Ｐｍ［Ｐａ］が炉底部圧力、Ｄｆ［ｋｇ／ｍ３］が流動層のかさ弱流動化域ｑａである室Ｒｑでは、気泡が少ないため、流動層かさ密度Ｄｆｑａが大きい（空隙が少なく、粒子濃度が濃い）。室Ｒｐの強流動化域ｐｂでは、気泡が多いため、流動層かさ密度Ｄｆｐｂが小さい（空隙が多く、粒子密度が薄い）。よって、弱流動化域ｑａである室Ｒｑの流動層かさ密度Ｄｆｑａは、室Ｒｐの強流動化域ｐｂの流動層かさ密度Ｄｆｐｂよりも大きくなり（Ｄｆｑａ＞Ｄｆｐｂ）、よって室Ｒｑの炉底部Ｂｑａの炉底部圧力Ｐｍｑａが、室Ｒｐの強流動化域ｐｂの炉底部Ｂｐｂの炉底部圧力Ｐｍｐｂよりも大きくなり（Ｐｍｑａ＞Ｐｍｐｂ）、圧力差が生じて、弱流動化域ｑａである室Ｒｑから室Ｒｐの強流動化域ｐｂへ開口部Ｑｗを通って流動媒体がｃ移動する。
（１）式により、流動層高が高いほど、それに比例して、室Ｒｑの弱流動化域ｑａの炉底部Ｂｑａの圧力Ｐｍｑａと、室Ｒｐの強流動化域ｐｂの炉底部Ｂｐｂの圧力Ｐｍｐｂとの圧力差が大きくなるので、流動層高が高いほうが移動量が多くなる。室Ｒｑから室Ｒｐへ移動する流動媒体ｃの移動量が多いほど、循環量は多くなる（流動層高が高いほど、循環量が多くなる第一の理由）。
図１０に示すように、室Ｒｐの強流動化域ｐｂの上部で気泡の破裂が起こり、この気泡の破裂によって流動媒体ｃが周囲に飛散し、室Ｒｐから室Ｒｑへ開口部Ｐｗを通って流動媒体ｃの移動が生じる。流動層高が高いほど、室Ｒｑと室Ｒｐの間の仕切壁Ｗの上端から流動層上面までの距離（図のΔＨ）が高くなり、室Ｒｐの上部での気泡の破裂に伴う流動媒体ｃの粒子の移動により、室Ｒｑへ移動する流動媒体ｃの量が多くなるので、循環量が多くなる（層高さが高いほど、循環量が多くなる第二の理由）。室Ｒｐの上部での気泡の破裂により、流動媒体ｃが室Ｒｑへ移動する現象は、気泡の破裂する流動層上方付近のある限られた範囲で起こるので、ある値以上に、流動層高を高くしても、流動媒体ｃの移動は増加しなくなる。
したがって、ある範囲内であれば流動層高を高くすることで、循環量を増加させることが可能である。運転中に、循環量を調整したいときに、室Ｒｑ、室Ｒｐ内に流動媒体ｃを供給して、流動層高を高くして、循環量を増加させたり、流動媒体ｃを室Ｒｑ、室Ｒｐから抜き出して、流動層高を低くして、循環量を低下させたりすることが可能である。
次に、図６を参照して、流動層高の測定の方法について説明する。図に示すように、沈降チャー燃焼室４には二つの圧力測定装置９１、９２が、沈降チャー燃焼室４の流動層中の上下２点（水平位置は同じが望ましい）の流動層圧力を測定するよう設置されている。圧力測定装置９１、９２によって圧力を測定することにより、流動層高を算出し、循環量の制御を行うことができる。ただし、流動層高算出のための圧力測定の箇所は沈降チャー燃焼室４でなく、ガス化室１であってもよい。まず、流動層圧力と流動層高の関係について述べる。流動層圧力Ｐｆと流動層高Ｈｆには以下に述べる関係にある。
Ｐｆ＝Ｄｆ×ｇａ×Ｈｆｘ＋Ｐ０・・・（２）
ここに、Ｐｆは流動層圧力［Ｐａ］、Ｄｆは流動層かさ密度［ｋｇ／ｍ３］、ｇａは重力加速度［ｋｇ／ｓ２］、Ｈｆｘは上方に存在する流動層高［ｍ］、Ｐ０はフリーボードにおける圧力［Ｐａ］である。
（２）式から、炉底部Ｂ４ａに近い測定点における流動層圧力をＰｆ１、上方の流動層高をＨｆｘ１とすれば、
Ｐｆ１＝Ｄｆ４ａ×ｇａ×Ｈｆｘ１＋Ｐ０・・・（２）’
炉底部Ｂ４ａから遠い測定点における流動層圧力をＰｆ２、上方の流動層高をＨｆｘ２とすれば、
Ｐｆ２＝Ｄｆ４ａ×ｇａ×Ｈｆｘ２＋Ｐ０・・・（２）”
となる。ここで、測定点間距離をΔＨｆ（既知）とすると、ΔＨｆ＝Ｈｆｘ１−Ｈｆｘ２である。流動層圧力を表す両式（２）’、（２）”の差を取ると、
Ｐｆ１−Ｐｆ２＝Ｄｆ４ａ×ｇａ×ΔＨｆ・・・（３）  となる。
以下のステップにより、流動層高を算出することができる。まず、流動層中の上下２点（水平位置は同じが望ましい）での各々の流動層圧力Ｐｆ１、Ｐｆ２を測定し、各流動層圧力の圧力差ΔＰ（＝Ｐｆ１−Ｐｆ２）を計算する。次に、（３）式から流動層かさ密度Ｄｆ４ａを計算する（上下２点間の高さΔＨｆは既知）。どちらかの測定点の流動層圧力（測定層高さは既知であり、また炉底部Ｂ４ａに近いほうを選択することが望ましい）の値と、フリーボードでの圧力はほとんど０であるので、Ｐ０＝０から、（２）’式を用いて、流動層圧力測定点から流動層上面までの高さＨｆｘ１を計算する。流動層高をＨｆ、炉底部Ｂ４ａに近い測定点の高さをＨｆ１（既知）とすれば、Ｈｆ＝Ｈｆ１＋Ｈｆｘ１となり、この式から流動層層高さＨｆを計算する。
圧力測定装置９１、９２を設け、流動層圧力Ｐｆ１、Ｐｆ２を測定し、圧力測定装置９１、９２から測定値に基づく圧力信号を演算器としての制御装置６に送り、制御装置６によって流動層高Ｈｆを演算することができる。このように演算した流動層高Ｈｆを制御装置６でコントロールすることで、循環量の制御を行うことができる。制御装置６は、演算した流動層高Ｈｆを表す流動層高信号を出力するようにしてもよい。
圧力測定装置９１，９２は、流動化が緩慢で、圧力変動が小さい、沈降チャー燃焼室４、ガス化室１の弱流動化域１ａ、チャー燃焼室本体部５の弱流動化域２ａに設置することが望ましいが、ガス化室１の強流動化域１ｂ、チャー燃焼室本体部５の強流動化域２ｂに設置してもよい。流動層高を変化させることで、循環量を制御できる。流動層高を変化させるためには、流動層高を増加させる場合は流動媒体を供給し、流動層高を減少させる場合は流動媒体を抜き出す。よって、流動層高を変化させるためには、流動媒体を供給する流動媒体供給装置を設け流動媒体を供給し、流動媒体を抜き出す流動媒体抜出装置を設け流動媒体を抜き出せばよい。
図２２に示すように、流動媒体供給装置１１１は、流動媒体ｃを貯留する流動媒体貯留装置１１２と、流動媒体ｃの流動媒体貯留装置１１２からの流動媒体ｃの供給量を測定し、当該供給量を表す流動媒体供給量信号ｉ２１を出力する流動媒体供給量測定装置１１３と、流動媒体ｃの流動媒体貯留装置１１２内の流動媒体貯留槽からの供給量を制御する流動媒体供給量制御装置１１４とを含んで構成される。
流動媒体供給量制御装置１１４は、例えば流動媒体貯留装置１１２から流動媒体を自由落下させて例えばガス化室１に搬送するライン１１５に設置されると共に流動媒体ｃの供給量を制御する制御弁である。流動媒体供給量測定装置１１３は、例えば流動媒体貯留装置１１２内の流動媒体貯留槽の重量の経時変化を測定し、測定した経時変化から流動媒体供給量を求めるものである。
流動媒体供給量制御装置１１４（例えば前述の制御弁）は、流動媒体供給量測定装置１１３からの流動媒体供給量信号ｉ２１と制御装置６（図１）からの後述の流動媒体循環量信号を受け、流動媒体供給量を制御する。
流動媒体抜出装置１１６は、例えばガス化室１の炉底に設けられた流動媒体抜出管１１７と流動媒体搬送装置１１８（スクリューコンベヤ、エプロンコンベヤなど）とを含んで構成される。流層媒体抜出装置１１６により抜き出され搬送された流動媒体ｃは、前述の流動媒体貯留装置１１２に供給され貯留される。流動媒体抜出量制御装置１１９（例えばスクリューコンベヤのオンオフスイッチ、あるいは、スクリューコンベヤの回転数制御装置）は、流動媒体抜出量測定装置１２０からの流動媒体抜出信号ｉ２２と制御装置６（図１）からの後述の循環量信号を受け、流動媒体抜出装置１１６へ流動媒体抜出装置駆動信号ｉ２３を送り流動媒体抜出量を制御する。ここで、本実施の形態では、流動媒体供給量測定装置１１３と流動媒体抜出量測定装置１２０は同一物であり、例えば流動媒体貯留装置１１２内の流動媒体貯留槽の重量の経時変化を測定し、測定した経時変化から流動媒体抜出量を求めるものである。流動媒体抜出量測定装置１２０を、流動媒体供給量測定装置１１３と別のものとし、流動媒体搬送装置１１８によって搬送される流動媒体ｃの搬送量を抜出量として直接計測するものであってもよい。
次に図６を参照して循環量の測定方法について、説明する。
沈降チャー燃焼室４のように、流動媒体ｃの沈降流がある流動層における流動化ガスの圧力損失は、沈降流のない流動層における流動化ガスの圧力損失に比べて、大きくなる。この理由は、流動化ガスは上昇流であるため、流動媒体の沈降流と逆行することから、流動化ガスの抵抗が大きくなるためである。流動層中の高さの異なる上下二点（水平位置は同じが望ましい）間において、流動化ガスの圧力損失を考える。流動媒体の沈降流がない場合の流動化ガスの抵抗をＰｎとし、流動媒体の沈降流がある場合の流動化ガスの抵抗をＰｄとすると、両者の差Ｐｄ−Ｐｎは、流動媒体の沈降流が速いほど、大きくなる。この現象を利用することで、流動媒体の沈降流の速度を測定することができ、その結果から、流動媒体ｃの循環量を測定することができる。
すなわち、以下の現象を利用して循環量を測定することができる。（１）循環量が大きいほど、流動媒体沈降流の速度は速くなる。（２）流動媒体沈降流の速度が早いほど、流動化ガスの圧力損失は大きくなる。（３）流動化ガス速度Ｖｇが速いほど、流動化ガスの圧力損失は大きくなる。
例えば、沈降チャー燃焼室４においては、以下の式を用いて、循環量を測定することができる。
（循環量）［ｋｇ／ｓ］＝（流動層かさ密度）［ｋｇ／ｍ３］×（流動媒体沈降速度）［ｍ／ｓ］）×（沈降チャー燃焼室断面積）［ｍ２］・・・▲１▼
（流動媒体沈降速度）＝α×Ｆ１（Ｐｄ−Ｐｎ）×Ｆ２（Ｖｇ）・・・▲２▼
（Ｐｄ−Ｐｎ）の関数であるＦ１、Ｖｇの関数であるＦ２については、例えば、以下のように表すことができる。
Ｆ１（Ｐｄ−Ｐｎ）＝ａ０＋ａ１×（Ｐｄ−Ｐｎ）＋ａ２×（Ｐｄ−Ｐｎ）２＋ａ３×（Ｐｄ−Ｐｎ）３＋・・・▲３▼
あるいは、
Ｆ１（Ｐｄ−Ｐｎ）＝β（Ｐｄ−Ｐｎ）γ・・・▲４▼  Ｆ２（Ｖｇ）＝ｂ０＋ｂ１×Ｖｇ＋ｂ２×Ｖｇ２＋ｂ３×Ｖｇ３＋・・・▲５▼
あるいは、
Ｆ２（Ｖｇ）＝ξＶｇζ・・・▲６▼
ここで、α、β、γ、ξ、ζ、ａ０、ａ１、ａ２、ａ３、…、ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３、…はガス化炉１０１の形状により決まる定数である。▲３▼式および▲５▼式において、３次近似の式としているが、それぞれ１次近似、２次近似としてもよい。
ここで、沈降流がない場合の上下二点間の圧力差Ｐｆ１−Ｐｆ２は、Ｐｆ１−Ｐｆ２＝Ｐｎ、沈降流がある場合の上下二点間の圧力差Ｐｆ１−Ｐｆ２は、Ｐｆ１−Ｐｆ２＝Ｐｄ、である。沈降流がない状態を例えば試運転段階で各種条件下で発生させ、上下二点間の圧力を測定し、測定したデータを制御装置６（図１）に送り、沈降流がない場合の上下二点間の圧力差Ｐｎを制御装置６に計算させて記憶させておく。ガス化炉１０１の実際の生成ガスの製造運転時に沈降流がある場合の上下二点間の圧力を測定し、測定したデータを制御装置６に送り、沈降流がある場合の上下二点間の圧力差Ｐｄを制御装置６に計算させて、さらに（Ｐｄ−Ｐｎ）を制御装置６に計算させる。
沈降チャー燃焼室４（図１）へ供給する流動化ガスｇ４（図１）の流量は、流量測定器７５（図１）によって側定され、流量信号ｉ２（図１）が制御装置６に送られるので、制御装置６は、沈降チャー燃焼室４の流動化ガス速度Ｖｇ（Ｖｇ４）を計算することができる。
よって、制御装置６に、式▲５▼（または式▲６▼）にＶｇを代入しＦ２を求め、式▲３▼（または式▲４▼）に（Ｐｄ−Ｐｎ）を代入しＦ１を求め、式▲２▼にＦ１、Ｆ２を代入して流動媒体沈降速度を求める。このように求めた流動媒体沈降速度と、前述の（３）式から求めた流動層かさ密度を、▲１▼式に代入し、αは既知（試運転時等に経験的に求めておくことができる）であることから、循環量を求めることができる。このようにして求められた循環量を用いて、循環量の制御を行うことができる。すなわち、求めた循環量が適切な値になるように、沈降チャー燃焼室４の流動化ガス量を制御することで、ガス化室層温、および、ガス化室出口ガス組成をコントロールすることができる。制御装置６は、流動媒体の循環量を表す流動媒体循環量信号を出力するようにしてもよい。
以上説明したように、沈降チャー燃焼室４の流動層中の上下２点の流動層圧力を測定するための圧力測定装置９１、９２と、沈降チャー燃焼室４の流動化ガスｇ４の流量測定装置（流量測定器）７５（図１）と、上下２点の流動層圧力の差と流動化ガス量から循環量を計算するための演算装置としての制御装置６を設けるので、循環量を測定することができる。
前述の原理により、沈降チャー燃焼室４の流動化ガス量は、循環量制御の操作因子である。したがって、循環量を制御するために、沈降チャー燃焼室４の流動化ガス流量を変化させるための流量制御弁（調節弁）６５（図１）を設けているので、循環量制御を行うことができる。
これまでに述べた流動層高の測定と循環量の測定とを組み合わせて、循環量の制御をおこなうことができる。
循環量の制御は以下のように行う。まず流動層高の測定を行う（ステップ１）。流動層高の測定を行うためには、流動層中の２点間に設置された各圧力測定装置９１、９２によって各点の流動層圧力を測定する。流動層圧力の測定値が流動層高を計算するための演算装置としての制御装置６に入力され、そこで、流動層高が計算される。計算された流動層高は、循環量制御のための制御装置６に入力される（制御装置６内でデータのやりとりを行う）。
次に循環量の測定を行う（ステップ２）。
沈降チャー燃焼室４の流動層中の２点間に設置された圧力測定装置９１、９２による測定値と、沈降チャー燃焼室４の流動化ガス流量測定のために設置された流量測定装置７５の測定値が、循環量を計算する計算するための演算装置としての制御装置６に入力され、制御装置６で、循環量が計算される。計算された循環量は、循環量制御のための制御装置６に入力される（制御装置６内でデータのやりとりを行う）。
次に循環量の制御を行う（ステップ３）。
例えばある時点で、Ｗｐの循環量であるものをＷｓの循環量に制御する場合、ステップ２で計算された循環量の測定値Ｗｐに対応する信号と、設定したい循環量であるＷｓに対応する信号が制御装置６に送られる。もし、Ｗｓ＜Ｗｐならば、制御装置６は、流動層高を上げる信号を、流動媒体供給量制御装置１１４（図２２）に送り、Ｗｓ＞Ｗｐならば、制御装置６は、流動層高を下げる信号を、流動媒体抜出装置１１８（図２２）に送る。
流動媒体供給量制御装置１１４（図２２）が、流動層高を上げる信号を受け取ったとき、流動媒体供給量制御装置１１４は、流動媒体供給量を増やすために、例えば制御弁開度を開ける信号を制御弁に送る。その結果、制御弁の開度が開くことにより、流動媒体が炉内に供給されて、流動層高が増加し、循環量が増加する。また、流動媒体供給量制御装置１１４は、流動媒体供給量測定装置１１３（図２２）からも信号を受け取り、急激に流動媒体が炉内に供給されないように、流動媒体供給量を定める動作も行う（流動媒体貯留装置１１２（図２２）の流動媒体貯留層に貯留された流動媒体は、炉内温度より低いため、流動媒体の急激な供給により炉内温度が下がり過ぎないようにする）。
流動媒体抜出量制御装置１１９（図２２）が、流動層高を下げる信号を受け取ったら、流動媒体供給量を減らすために、例えば流動媒体抜出しのためのスクリューコンベヤ１１８（図２２）にスイッチオンの信号を送るか、あるいは、スクリューコンベヤの回転数をあげる信号を送る。その結果、スクリューコンベヤが作動するか、あるいは、スクリューコンベヤの回転数が増加するなどして、その結果、流動媒体抜出管１１７（図２２）を介して、流動媒体が炉内から抜出されて、流動層高が減少し、循環量が減少する。
上記の構成によって、流動層高を変化させて循環量を制御することが可能になる。
次に、図１を参照して説明する。本発明における統合型ガス化炉１０１では、上部に開口部を有する仕切壁１４によって仕切られたチャー燃焼室本体部５と沈降チャー燃焼室４（上部に開口部Ｐｘを有する仕切壁Ｘで仕切られた室Ａと室Ｂに相当（図２（ａ）参照））との間の流動媒体ｃの移動と、下部に開口部２１を有する仕切壁１１によって仕切られたガス化室１とチャー燃焼室本体部５（下部に開口部Ｑｙを有する仕切壁Ｙで仕切られた室Ａと室Ｂに相当（図２（ｂ）参照））間の流動媒体ｃの移動、下部に開口部２５を有する仕切壁１５によって仕切られた沈降チャー燃焼室４とガス化室１（下部に開口部Ｑｙを有する仕切壁Ｙで仕切られた室Ａと室Ｂに相当（図２（ｂ）参照））間の流動媒体ｃの移動、上部の開口部と下部の開口部２２とを有する仕切壁１２によって仕切られた熱回収室３とチャー燃焼室本体部５（上部の開口部Ｐｚと下部の開口部Ｑｚを有する仕切壁Ｚで仕切られた室Ａと室Ｂに相当（図２（ｃ）参照））間との流動媒体ｃの移動を適宜組み合わせることによって、隣接する室間の流動媒体ｃの移動を連続的に行い、かつその移動量を調節することが可能なように構成されている。
ガス化室１の内部で沈降チャー燃焼室４との間の仕切壁１５に接する面寄りには、沈降チャー燃焼室４の弱い流動化状態が維持される弱流動化域４ａの流動化状態と比べて強い流動化状態が維持される区画としての強流動化域１ｂが配置されている。全体としては投入された燃料と流動媒体ｃの混合拡散が促進されるように、場所によって流動化ガスの空塔速度を変化させるのが良く、一例として図２に示したように、強流動化域１ｂの他に弱い流動化状態が維持される区画としての弱流動化域１ａを設けて旋回流を形成させるようにする。強流動化域１ｂ、と弱流動化領域１ａでは、流動化ガスｇ１はそれぞれ領域の全体に渡って均一の流動化速度を有する。
チャー燃焼室本体部５は中央部に弱い流動化状態が維持される区画としての弱流動化域２ａ、周辺部に強い流動化状態が維持される区画としての強流動化域２ｂを有し、流動媒体ｃおよびチャーｈが内部旋回流を形成している。強流動化域２ｂ、と弱流動化領域２ａでは、流動化ガスｇ２はそれぞれ領域の全体に渡って均一の流動化速度を有する。ガス化室１、チャー燃焼室本体部５内の強流動化域２ｂの流動化速度は５Ｕｍｆ以上、弱流動化域２ａの流動化速度は５Ｕｍｆ以下とするのが好適であるが、弱流動化域２ａと強流動化域２ｂに相対的な明確な流動化速度の差を設ければ、この範囲を超えても特に差し支えはない。チャー燃焼室本体部５内の熱回収室３、および沈降チャー燃焼室４に接する部分には強流動化域２ｂを配するようにするのがよい。また、熱回収室３内には弱流動化域３ａ、沈降チャー燃焼室４内には弱流動化域４ａを配する。弱流動化域３ａ、と弱流動化領域４ａでは、流動化ガスｇ３、ｇ４は、それぞれ領域の全体に渡って均一の流動化速度を有する。また必要に応じて炉底には弱流動化域側から強流動化域側に下るような勾配を設けるのがよい（不図示）。
このように、チャー燃焼室本体部５と熱回収室３との仕切壁１２近傍のチャー燃焼室本体部５側の流動化状態を熱回収室３側の流動化状態よりも相対的に強い流動化状態に保つことによって、流動媒体ｃは仕切壁１２の流動床の界面近傍にある上端を越えてチャー燃焼室本体部５側から熱回収室３側に流入し、流入した流動媒体ｃは熱回収室３内の相対的に弱い流動化状態即ち高密度状態のために下方（炉底方向）に移動し、仕切壁１２の炉底近傍にある下端（の開口部２２）をくぐって熱回収室３側からチャー燃焼室本体部５側に移動する。流動媒体ｃが開口部２２をくぐって熱回収室３側からチャー燃焼室本体部５側に移動するのは、チャー燃焼室本体部５の強流動化域２ｂの開口部２２近傍の流動媒体ｃの流動化状態と、熱回収室３の弱流動化域３ａの開口部２２近傍の流動媒体ｃの流動化状態とを比較すると、前者の方が後者よりも強いからである。
同様に、チャー燃焼室本体部５と沈降チャー燃焼室４との仕切壁１４近傍のチャー燃焼室本体部５側の流動化状態を沈降チャー燃焼室４側の流動化状態よりも相対的に強い流動化状態に保つことによって、流動媒体ｃは仕切壁１４の流動床の界面近傍にある上端を越えてチャー燃焼室本体部５の側から沈降チャー燃焼室４の側に移動流入する。沈降チャー燃焼室４の側に流入した流動媒体ｃは、沈降チャー燃焼室４内の相対的に弱い流動化状態即ち高密度状態のために下方（炉底方向）に移動し、仕切壁１５の炉底近傍にある下端（の開口部２５）をくぐって沈降チャー燃焼室４側からガス化室１側に移動する。なおここで、ガス化室１の強流動化域１ｂの開口部２５近傍の流動媒体ｃの流動化状態と、沈降チャー燃焼室４の弱流動化域４ａの開口部２５近傍の流動媒体ｃの流動化状態とを比較すると、前者の方が後者よりも強い。これにより流動媒体ｃの沈降チャー燃焼室４からガス化室１への移動を誘引作用により助ける。
同様に、ガス化室１とチャー燃焼室本体部５との間の仕切壁１１近傍のチャー燃焼室本体部５側の流動化状態はガス化室１側の流動化状態よりも相対的に強い流動化状態に保たれている。したがって、流動媒体ｃは仕切壁１１の流動床の界面より下方、好ましくは濃厚層の上面よりも下方にある（濃厚層に潜った）開口部２１を通してチャー燃焼室本体部５の側に流入する。流動媒体ｃが開口部２１を通ってガス化室１側からチャー燃焼室本体部５側に移動するのは、チャー燃焼室本体部５の強流動化域２ｂの開口部２１近傍の流動媒体ｃの流動化状態と、ガス化室１の弱流動化域１ａの開口部２１近傍の流動媒体ｃの流動化状態とを比較すると、前者の方が後者よりも強いからである。
前述のように熱回収室３は全体が均等に流動化され、通常は最大でも熱回収室３に接したチャー燃焼室本体部５の流動化状態より弱い流動化状態となるように維持される。したがって、熱回収室３の流動化ガスｇ３の空塔速度は０〜３Ｕｍｆの間で制御され、流動媒体ｃは緩やかに流動しながら沈降流動層を形成する。なおここで０Ｕｍｆとは、流動化ガスｇ３が止まった状態である。このような状態にすれば、熱回収室３での熱回収を最小にすることができる。即ち、熱回収室３は流動媒体ｃの流動化状態を変化させることによって回収熱量を最大から最小の範囲で任意に調節することができる。また、熱回収室３では、流動化を室全体で一様に発停あるいは強弱を調節してもよいが、その一部の領域の流動化を停止し他を流動化状態に置くこともできるし、その一部の領域の流動化状態の流動の強弱を調節してもよい。
さらに図１を参照し、ガス化室１とチャー燃焼室本体部５の間の流動媒体ｃの循環量を調節する方法について、以下において具体的に説明する。
ガス化室１とチャー燃焼室本体部５とを仕切る仕切壁１１の下端に設けられた開口部２１のガス化室１側に配置された弱流動化域１ａの流動化ガス速度を変化させることにより、開口部２１を介したガス化室１からチャー燃焼室本体部５への流動媒体ｃの移動量を増加させた場合を考える。この場合、開口部２１を介したガス化室１からチャー燃焼室本体部５への流動媒体ｃの移動量がまず増加することにより、チャー燃焼室本体部５の流動層高の上昇と、ガス化室１の流動層高の低下が一時的に起こる。
前述したように、このような流動層高の変化により、開口部２１を介した流動媒体ｃの移動は抑えられる方向に作用し、ある状態でバランスすることになる。一方では、チャー燃焼室本体部５の流動層高の上昇は、チャー燃焼室本体部５から沈降チャー燃焼室４へ仕切壁１４を越えて飛び込む流動媒体ｃの飛び込み量の増加をもたらす。これにより、沈降チャー燃焼室４の炉底部の圧力は上昇し、一方ではガス化室１の流動層高の低下により、ガス化室１の炉底部の圧力は低下する。
このため、ガス化室１と沈降チャー燃焼室４とを仕切る仕切壁１５の下端に設けられた開口部２５に注目すると、沈降チャー燃焼室４側の圧力は上昇し、ガス化室１側の圧力は低下するから、その圧力差を駆動力として、開口部２５を介した沈降チャー燃焼室４からガス化室１への流動媒体ｃの移動量が増加する。
このように、最初に与えたガス化室１からチャー燃焼室本体部５への流動媒体ｃの移動量の増加により、流動層高の変化が生じて、そのためにガス化室１からチャー燃焼室本体部５への流動媒体ｃの移動量増加が若干打ち消され、またチャー燃焼室本体部５から沈降チャー燃焼室４を経由してガス化室１に至る流動媒体ｃの移動量が増加するような作用がもたらされる。この機構により、最終的にはガス化室１とチャー燃焼室本体部５との間の流動媒体ｃの粒子移動量が釣り合うようにガス化室１とチャー燃焼室本体部５との流動層高が変化して安定するが、安定した状態での粒子移動量は、最初の状態より増加した状態に保たれることになる。
即ち、ガス化室１とチャー燃焼室本体部５との間の流動媒体ｃの循環量を調節するためには、ガス化室１からチャー燃焼室本体部５への流動媒体ｃの移動量を変化させてもよい。また、チャー燃焼室本体部５からガス化室１への流動媒体ｃの移動量を変化させてもよいし、あるいはその両者を変化させるようにしてもよいが、実際上は各室の流動層高が変化することにより、どちらか一方の移動量を変化させる操作を行うだけで、ガス化室１からチャー燃焼室本体部５への流動媒体ｃの移動量と、チャー燃焼室本体部５からガス化室１への流動媒体ｃの移動量が釣り合うような状態で安定させることが可能である。
したがって、ガス化室１とチャー燃焼室本体部５との間の流動媒体ｃの移動量を調節するためには、前述のように開口部２１を介したガス化室１からチャー燃焼室本体部５への流動媒体ｃの移動量を調節してもよいし、または仕切壁１４の上端を超えてのチャー燃焼室本体部５から沈降チャー燃焼室４への流動媒体ｃの移動量を調節してもよいし、あるいは開口部２５を介した沈降チャー燃焼室４からガス化室１への流動媒体ｃの移動量を調節してもよい。
ここで、いずれの方法の場合においても、流動媒体ｃの移動量の調節は、炉底部から供給される流動化ガスｇの量を変化させることによって行われるが、ガス化炉１０１の機能を確保するためには、流動化ガスｇの供給量を変化させたことにより、ガス化室１で行われる燃料のガス化反応、チャー燃焼室本体部５で行われるチャーの燃焼反応が影響を受けないようにすることが望ましい。即ち、ガス化室１に供給される流動化ガスｇ１の総量、あるいはチャー燃焼室本体部５に供給される流動化ガスｇ２の総量が変化しないようにすることが望ましい。
例えば、ガス化室１の開口部２１の近く弱流動化域１ａの流動化ガスｇ１の供給量を減少させ、チャー燃焼室本体部５の開口部２１の近傍の強流動化域２ｂの流動化ガスｇ２の供給量を増加させることで、開口部２１を介したガス化室１からチャー燃焼室本体部５への流動媒体ｃの移動量を増加させるように調節する場合、ガス化室１の開口部２１の強流動化域１ｂへの流動化ガスｇ１の供給量を増加させ、チャー燃焼室本体部５の開口部２１の弱流動化域２ａの流動化ガスｇ２の供給量を減少させることで、ガス化室１とチャー燃焼室本体部５の各々に供給される各々の流動化ガスｇ１、ｇ２の供給量を加えた総量が変化しないような操作を行うことが望ましい。
また、チャー燃焼室本体部５の仕切壁１４の近くの強流動化域２ｂの流動化ガスｇ２の供給量を増加させ、チャー燃焼室本体部５から沈降チャー燃焼室４へ仕切壁１４を越えて飛び込む流動媒体ｃの飛び込み量を増加させることで、チャー燃焼室本体部５から沈降チャー燃焼室４への流動媒体ｃの移動量を増加させるように調節する場合、チャー燃焼室本体部５の仕切壁１４から離れた弱流動化域２ａへの流動化ガスｇ２の供給量を減少させることで、チャー燃焼室本体部５に供給される流動化ガスｇ２の総量が変化しないような操作を行うことが望ましい。
これに対して、開口部２５を介した、沈降チャー燃焼室４からガス化室１への流動媒体ｃの移動量を調節する場合は、ガス化室１あるいはチャー燃焼室本体部５への流動化ガスｇ１、ｇ２の供給量を変化させることなく、沈降チャー燃焼室４への流動化ガスｇ４の供給量を変化させるのみで流動媒体ｃの移動量を調節することができるので、特に好適である。
この場合、ガス化室１側の開口部２５寄りは強流動化域１ｂであるので強流動化状態に保たれ、沈降チャー燃焼室４側は区画としての弱流動化域４ａであるので弱流動化状態に保たれているから、ガス化室１側の強流動化域１ｂの強流動化状態を一定に保ったまま、沈降チャー燃焼室４側の弱流動化状態の強弱を変化させることによって、効果的に沈降チャー燃焼室４からガス化室１への流動媒体ｃの移動量を調節することができる。
既に説明したように、開口部２５のガス化室１側の近傍の強流動化域１ｂは、強流動化状態に保たれていることが望ましく、流動化ガス速度が好ましくは４Ｕｍｆ以上、さらに好ましくは５Ｕｍｆ以上に保たれているのがよい。この場合、沈降チャー燃焼室４の流動化ガス速度を、４Ｕｍｆ以下の範囲（強流動化域１ｂの流動化ガスの流速が４Ｕｍｆ以上の場合）または５Ｕｍｆ以下の範囲（強流動化域１ｂの流動化ガスの流速が５Ｕｍｆ以上の場合）で変化させることにより、沈降チャー燃焼室４からガス化室１への流動媒体ｃの移動量を、図４によって示される特性に従って調節することができる。
なお図４によれば、特に沈降チャー燃焼室４側の流動化ガス速度を、好ましくは１Ｕｍｆ〜２Ｕｍｆの範囲、さらに好ましくは１Ｕｍｆ〜１．７Ｕｍｆの範囲で変化させた場合に、流動媒体ｃの移動量がほぼ線形的に大きく変化することがわかる。この場合、沈降チャー燃焼室４に供給される流動化ガスｇ４の量を少なくして、かつ流動媒体ｃの移動量を細かく調節することができるため、特に好適である。
もちろんこれとは逆に、沈降チャー燃焼室４の弱流動化の状態を一定として、ガス化室１の強流動化の状態を変化させて、沈降チャー燃焼室４からガス化室１への流動媒体ｃの移動量を変化させることも可能ではある。しかし、その場合には流動媒体ｃの移動量を変化させるための流動化ガスｇ１の流量の変化が大きくなり、ガス化室１におけるガス化反応の条件も変わってしまうため好適ではない。すなわち、後で述べるように、実用上はガス化室１の層温を変化させることが生成ガスｂの性状を制御する上で非常に重要であるが、ガス化室１の強流動化の状態を変化させる場合は、層温の変化に付随してガス化室１の反応条件も変わってしまい、ガス化室１の層温だけを独立に制御することが難しくなる。これに対して、上記で説明した沈降チャー燃焼室４の弱流動化の状態を変化させることによる流動媒体ｃの移動量の制御の場合は、流動化ガスｇ４の流量の変化が非常に少なくても流動媒体ｃの移動量の大きな変化を実現することができるため（図４参照）、制御性が良い、プロセス全体の効率に与える影響が少ないなどの利点に加えて、ガス化室１に供給する流動化ガスｇ１の流量を変えずにガス化室１の層温のを制御することができるという大きな利点がある。
次に図１を参照して流動化ガスｇのガス速度の制御について説明する。まず、ガス化室１に供給される流動化ガスｇ１のガス速度の制御について説明する。前述のように、ガス化室１の弱流動化域１ａに対応する炉底に配置された散気装置３１に接続された供給配管５１に設置された調節弁６１は、制御装置６からの制御信号ｉ１を受けて弁開度を設定する。弁開度に対応した流量の流動化ガスｇ１が調節弁６１を介して散気装置３１に供給される。供給される流動化ガスの流量によって決まる流動化ガス速度で弱流動化域１ａに流動化ガスｇ１が供給される。流動化ガスｇ１の流量は、供給配管５１上の調節弁６１の下流側に設置された流量測定器７１によって測定され、測定された流量は流量信号ｉ２として流量測定器７１から制御装置６に送られる。制御装置６は、測定された流量信号ｉ２と内部に記憶された弱流動化域１ａの目標流量と比較し、流量信号ｉ２が目標値に近づくように調節弁６１への制御信号ｉ１の値を変更し、変更された制御信号ｉ１が制御装置６から調節弁６１に送られる。
以上、ガス化室１の弱流動化域１ａの流動化ガスｇ１のガス速度の制御について説明したが、ガス化室１の強流動化域１ｂ、チャー燃焼室２の弱流動化域２ａ、強流動化域２ｂ、弱流動化域４ａ、熱回収室３の弱流動化域３ａについても同様である。
ガス化室１の弱流動化域１ａに供給される流動化ガスｇ１の流量の目標値、強流動化域１ｂに供給される流動化ガスｇ１の流量の目標値は、目標とするガス化室１内部での流動化状態の強さ、ガス化室１の弱流動化域１ａから開口部２１を介してチャー燃焼室本体部５の弱流動化域１ａへ移動する流動媒体ｃの移動量、沈降チャー燃焼室４からガス化室１の強流動化域１ｂへ移動する流動媒体ｃの移動量、温度測定器４２によって測定されたガス化室１の層温、ガス組成測定器４６により測定された生成ガスｂのガス組成を総合的に勘案し、ガス化室１の層温が所定の値（例えば、６００〜８００℃）になるように、あるいはガス組成が所定の内容（例えば、Ｈ２／ＣＯモル比が２．６〜５．８）になるように決めるとよい。
チャー燃焼室２の弱流動化域２ａに供給される流動化ガスｇ２の流量の目標値、強流動化域２ｂに供給される流動化ガスｇ２の流量の目標値は、沈降チャー燃焼室４に供給される流動化ガスｇ４の流量の目標値は、目標とするチャー燃焼室本体部５内部での流動化状態の強さ、目標とする沈降チャー燃焼室４での流動化状態の強さ、チャー燃焼室本体部５の強流動化域２ｂから仕切壁１４の上端を越えて沈降チャー燃焼室４に移動する流動媒体ｃの移動量、沈降チャー燃焼室４から開口部２５を介してガス化室１の強流動化域２ｂへ移動する流動媒体ｃの移動量、熱回収室３から開口部２２を介してチャー燃焼室本体部５の強流動化域２ｂへ移動する流動媒体ｃの移動量、チャー燃焼室本体部５の強流動化域２ｂから仕切壁１２の上端を越えて熱回収室３に移動する流動媒体ｃの移動量、温度測定器４３によって測定されたチャー燃焼室本体部５の層温を総合的に勘案し、チャー燃焼室本体部５の層温が所定の値（例えば、８５０〜９５０℃）になり、かつガス化室１から供給されるガス化残渣（チャー、タール等）が完全燃焼されるように決めるとよい。
熱回収室３を有する場合、チャー燃焼室本体部５の層温は、熱回収室３で回収される熱回収量の影響を受け、熱回収量が増えればチャー燃焼室本体部５の層温は低下し、熱回収量が減ればチャー燃焼室本体部５の層温は増加する。
次に熱回収室３で、熱回収量を増減するための制御の方法について説明する。熱回収室３における熱回収量は、流動媒体ｃと層内伝熱管４１Ａとの間の熱伝達係数によって決まる。この熱伝達係数は、熱回収室３における流動化の強弱に密接な関係があり、流動化が強いほど熱伝達係数が大きくなり、層内伝熱管が流動媒体から熱を奪う量が増加する。したがって、チャー燃焼室本体部５の層温を一定に保つためには、熱回収室３の流動層に供給される流動化ガスｇ３の流量を制御することにより、熱回収室３における流動化の強弱を変化させればよい。
熱回収室３に供給される流動化ガスｇ３を導入する供給配管５６に設置された調節弁６６は、制御装置６からの制御信号ｉ１を受けて弁開度を設定する。弁開度に対応した流量の流動化ガスｇ３が調節弁６６を介して熱回収室３の流動層に供給される。流動化ガスｇ３の流量は調節弁６６の下流に設置された流量測定器７６によって測定され、測定された流量は制御信号ｉ２として制御装置６に送られる。前述のように、流動化ガスｇ３の流量が大きいほど熱回収室３の流動化が強くなり、熱回収量が増加するから、チャー燃焼室本体部５の層温が目標値より高い場合には、制御装置６はチャー燃焼室本体部５の層温が目標値に近づくように調節弁６６への制御信号ｉ１の値を変更し、流動化ガスｇ３の流量を増加させるように構成すればよい。またチャー燃焼室本体部５の層温が目標値より低い場合には、制御装置６はチャー燃焼室本体部５の層温が目標値に近づくように調節弁６６への制御信号ｉ１の値を変更し、流動化ガスｇ３の流量を減少させるように構成すればよい。
一方、蒸気については、層内伝熱管４１の導入部４１Ｂに設置された調節弁６７が、制御装置６からの制御信号ｉ１を受けて弁開度を設定する。弁開度に対応した流量の蒸気ｓ１が調節弁６７を介して層内伝熱管本体４１Ａに供給される。層内伝熱管本体４１Ａに導入された蒸気ｓ１は熱回収室３の流動化状態によって決まる熱伝達係数に応じた熱量を流動媒体ｃから受けて加熱され過熱蒸気ｓ２となり、排出部４１Ｃから排出される。蒸気ｓ１の流量は、導入部４１Ｂ上の調節弁６７の下流側に設置された流量測定器７７によって測定され、測定された流量は流量信号ｉ２として、流量測定器７７から制御装置６に送られる。過熱前の蒸気ｓ１の温度は、導入部４１Ｂに設置された温度測定器４４によって測定され、測定された温度は温度信号ｉ３として制御装置６に送られる。過熱後の蒸気ｓ２の温度は、排出部４１Ｃに設置された温度測定器４５によって測定され、測定された温度は温度信号ｉ３として制御装置６に送られる。
例えば熱回収室３の流動化の強弱を強めて熱回収量を増加させた場合、層内伝熱管４１に供給される蒸気ｓ１の流量が一定に保たれているとすると、得られる過熱蒸気ｓ２の温度が上昇する。過熱蒸気ｓ２の利用形態上、温度が上昇することが好ましくない場合には、供給する蒸気ｓ１の流量を増加させることで、熱回収量の増加を回収される過熱蒸気ｓ２の流量の増加に反映させることができる。この場合、制御装置６は、過熱後の蒸気ｓ２の温度信号ｉ３が蒸気ｓ２の目標温度より高い場合には、調節弁６７への制御信号ｉ１の値を変更して蒸気ｓ１の流量を増加させるように構成すればよい。逆に過熱後の蒸気ｓ２の温度信号ｉ３が蒸気ｓ２の目標温度より低い場合には、調節弁６７への制御信号ｉ１の値を変更して蒸気ｓ１の流量を減少させるように構成すればよい。
廃棄物または燃料ａ中に含まれる比較的大きな不燃物はガス化室１の炉底に設けた不燃物排出口（不図示）から排出する。また、各室の炉底面は水平でもよいが、流動媒体ｃの流れの滞留部を作らないようにするために、炉底近傍の流動媒体ｃの流れに従って、炉底を傾斜させてもよい。なお、不燃物排出口（不図示）は、ガス化室１の炉底だけでなく、チャー燃焼室本体部５、沈降チャー燃焼室４あるいは熱回収室３の炉底に設けてもよい。
ガス化室１の流動化ガスｇ１として最も好ましいのは生成ガスｂを昇圧してリサイクル使用することである。このようにすればガス化室１から出る生成ガスｂは純粋に燃料から発生した生成ガスｂのみとなり、非常に高品質の生成ガスｂを得ることができる。それが不可能な場合は水蒸気、炭酸ガス（ＣＯ２）あるいはチャー燃焼室２から得られる燃焼排ガス等、できるだけ酸素を含まないガス（無酸素ガス）を流動化ガスｇ１として用いるのがよい。ガス化の際の吸熱反応によって流動媒体ｃの層温が低下する場合は、必要に応じて熱分解温度より温度の高い燃焼排ガスを供給するか、あるいは無酸素ガスに加えて、酸素もしくは酸素を含むガス、例えば空気を供給して生成ガスｂの一部を燃焼させるようにしてもよい。チャー燃焼室２に供給する流動化ガスｇ２、ｇ４は、チャー燃焼に必要な酸素を含むガス、例えば空気、酸素と蒸気の混合ガスを供給する。燃料ａの発熱量（カロリー）が低い場合は、酸素量を多くする方が好ましく、酸素をそのまま供給する。また熱回収室３に供給する流動化ガスｇ３は、空気、水蒸気、燃焼排ガス等を用いる。
ガス化室１とチャー燃焼室２の流動床の上面（スプラッシュゾーンの上面）より上方の部分即ちフリーボード部は完全に仕切壁１１、１５で仕切られている。さらに言えば、流動床の濃厚層の上面より上方の部分即ちスプラッシュゾーン及びフリーボード部は完全に仕切壁で仕切られているので、チャー燃焼室２とガス化室１のそれぞれのフリーボード部の圧力のバランスが多少乱れても、双方の流動層の界面の位置の差、あるいは濃厚層の上面の位置の差、即ち流動層高差が多少変化するだけで乱れを吸収することができる。即ち、ガス化室１とチャー燃焼室２とは、仕切壁１１、１５で仕切られているので、それぞれの室の圧力が変動しても、この圧力差は流動層高差で吸収でき、どちらかの層が開口部２１、２５の上端に下降するまで吸収可能である。したがって、流動層高差で吸収できるチャー燃焼室２とガス化室１のフリーボードの圧力差の上限値は、互いを仕切る仕切壁１１、１５の下部の開口２１、２５の上端からの、ガス化室流動床のヘッドと、チャー燃焼室流動床のヘッドとのヘッド差にほぼ等しい。
ただし、上記において、圧力バランスの多少の乱れを、流動層高差で吸収する場合、流動層高の変化に応じて、流動媒体ｃの各室間の移動量に変化が生じる。したがって、流動媒体ｃの各室間の移動量を一定に保つためには、圧力バランスの乱れを最小限に抑える制御機構を付加することが重要となる。
図１を参照して、圧力バランスの乱れを抑えるための制御の方法について、以下で説明する。ガス化室１から排出される生成ガスｂと、チャー燃焼室２から排出されるチャー燃焼ガスｅは、それぞれ後段に設置された圧力制御用の調節弁７８または調節弁７９を経由して排出され利用される。
ここで、図１ではガス化室１から、あるいはチャー燃焼室２からガスが排出された直後に調節弁７８及び調節弁７９が設置されている様に描かれているが、その他の機器を通過した後に調節弁７８あるいは調節弁７９が設置されていても、調節弁７８あるいは調節弁７９の開度を調節することにより対応するガス化室１あるいはチャー燃焼室２からのガスの排出の抵抗を変化させ、ガス化室１あるいはチャー燃焼室２の圧力を変化させることができるのであれば構わない。ガス化室１のフリーボード部と、チャー燃焼室２のフリーボード部には、それぞれ圧力測定装置としての圧力測定器８１、８２が設置されており、各々の室１、２の圧力が検出されて圧力信号ｉ５として制御装置６に送られる。制御装置６は、ガス化室１のフリーボード部の圧力信号ｉ５と、チャー燃焼室２のフリーボード部の圧力信号ｉ５を比較して、その差が流動媒体ｃの各室間の移動量に影響を及ぼさない一定の範囲内、好ましくは両室１、２の圧力差がガス化室１またはチャー燃焼室２の流動層の圧力損失の±１０％以下、さらに好ましくは±５％以下、さらに好ましくは両室１、２の圧力が等しくなるように、制御信号ｉ１を調節弁７８あるいは調節弁７９に送り、調節弁７８あるいは調節弁７９の開度を変化させる。
以上説明した統合型ガス化炉１０１では、一つの流動床炉の内部に、ガス化室、１、チャー燃焼室２、熱回収室の３つを、それぞれ隔壁を介して設け、さらにチャー燃焼室２とガス化室１、チャー燃焼室２と熱回収室３はそれぞれ隣接して設けられている。この統合型ガス化炉１０１は、チャー燃焼室２とガス化室１間に大量の流動媒体ｃの循環を可能にしているので、流動媒体ｃの顕熱だけでガス化のための熱量を充分に供給できる。
さらに以上の統合型ガス化炉１０１では、チャー燃焼ガスｅと生成ガスｂの間のシールが完全にされるので、ガス化室１とチャー燃焼室２の圧力バランス制御がうまくなされ、燃焼ガスｅと生成ガスｂが混ざることがなく、生成ガスｂの性状を低下させることもない。
また、熱媒体としての流動媒体ｃとチャーｈはガス化室１側からチャー燃焼室２側に流入するようになっており、さらに同量の流動媒体ｃがチャー燃焼室２側からガス化室１側に戻るように構成されているので、自然にマスバランスがとれ、流動媒体ｃをチャー燃焼室２側からガス化室１側に戻すために、コンベヤ等を用いて機械的に搬送する必要もなく、高温粒子のハンドリングの困難さ、顕熱ロスが多いといった問題もない。
次に、図１を参照して統合型ガス化炉１０１の生成ガスｂのガス組成の制御について説明する。
本発明では、前述のようにガス化室１とチャー燃焼室２の間の流動媒体ｃの移動量、即ち内部循環量を調節することにより、ガス化室１及びチャー燃焼室２の流動層温度をそれぞれ実用上任意に制御し、あるいはガス化室１から発生する生成ガスｂの組成を変化させることを目的としている。このため、統合型ガス化炉１０１の運転上は、制御装置６に流動化ガス量に変化を与える指令を出させることになる。即ち、制御装置６から調節弁６１〜６７に流量を制御する制御信号ｉ１が送られ調節弁６１〜６７が流動化ガス流量を調節する。流動化ガス流量が調整されることは流動化ガス速度が調節されることである。流動化ガス速度が調節されると内部循環量がどのように調節され、それによってガス化室１及びチャー燃焼室２の流動層温度、さらにはガス化室１から発生する生成ガスｂの組成がどのように変化するかを計測し、その結果をもとに流動化ガス量を調節するような、制御ロジックを制御装置６に構成することが好ましい。
例えば、ガス化室１の流動層温度を変化させることを目的として内部循環量を調節する場合について、以下説明する。
具体的に、沈降チャー燃焼室４の流動化ガス速度が１Ｕｍｆ〜２Ｕｍｆ程度の範囲の弱流動化状態にあって、ガス化室１の流動層温度の温度測定器４２の測定値が、目標とするガス化室１の流動層温度よりも低い場合を考える。この場合、既に説明したように、沈降チャー燃焼室４の流動化ガス量を１Ｕｍｆ〜２Ｕｍｆの範囲内で増加させることによって沈降チャー燃焼室４の流動層粘性を低下させ（図３参照）、沈降チャー燃焼室４からガス化室１への流動媒体ｃの移動量を増やすことができる（図４参照）。
先に述べたように、このとき沈降チャー燃焼室４からガス化室１への流動媒体ｃの移動量が増えると、ガス化室１の層高が一時的に上昇することにより、ガス化室１からチャー燃焼室２への流動媒体ｃの移動量が増加し、チャー燃焼室２の層高も若干上昇する。すると、チャー燃焼室２から沈降チャー燃焼室４への流動媒体ｃの飛び込み量も増加し、結果としてガス化室１からチャー燃焼室２、チャー燃焼室２から沈降チャー燃焼室４、沈降チャー燃焼室４からガス化室１への全ての流動媒体ｃの移動量が初期の状態よりも増加した状態で安定することになる。このとき、ガス化室１とチャー燃焼室２の相互間の流動媒体ｃの移動量の増加により、ガス化室１とチャー燃焼室２の温度差は小さくなる。即ちガス化室１の流動層温度は上昇し、チャー燃焼室２の流動層温度は低下することになる。なお以下では、ガス化室１からチャー燃焼室２、チャー燃焼室２から沈降チャー燃焼室４、沈降チャー燃焼室４からガス化室１への全ての流動媒体ｃの移動量が同じ値に安定した状態での、ガス化室１とチャー燃焼室２の相互間の流動媒体ｃの移動量を「内部循環量」と呼ぶ。
ある一定時間が経過して、ガス化室１の流動層温度が安定した段階において、その安定した温度が目標とする流動層温度よりもまだ低ければ、沈降チャー燃焼室４の流動化ガス量をさらに増加させればよい。また、その安定した温度が目標とする流動層温度よりも高ければ、沈降チャー燃焼室４の流動化ガス量をいくらか減少させればよい。
以上のような操作は、図１に示したような構成により、演算装置を内包する制御装置６に対してガス化室１の流動層温度の測定値と目標値とを入力し、その差分の大小に基づいて沈降チャー燃焼室４への流動化ガスｇ４の供給量を変化させるように調節弁６５への制御信号ｉ１が変化し調節弁６５の開度を変化させるよう構成することで、容易に実現することができる。
前述において、弱流動化域１ａ、２ａ、３ａ、４ａ、強流動化域１ｂ、２ｂは、それぞれ一つの調節弁６１〜６６が接続された散気装置３１〜３６を有するとして説明した。
しかし、図５（統合型ガス化炉１０１の一部を省略）に示すように、例えば、開口部２１を挟む弱流動化域１ａ、強流動化域２ｂを、それぞれ開口部２１に直接隣接する近傍域１ａｘ、２ｂｘと、近傍域１ａｘ、２ｂｘ以外の遠隔域１ａｙ、２ｂｙとに分離し、散気装置３１、３４を、それぞれ近傍域１ａｘ、２ｂｘに対応する近傍部分３１ｘ、３４ｘと、遠隔域１ａｙ、２ｂｙに対応する遠隔部３１ｙ、３４ｙに分離するように構成してもよい。
散気装置３１、３４の遠隔部３１ｙ、３４ｙに前述の供給配管５１、５４をそれぞれ接続し、散気装置３１、３４の近傍部３１ｘ、３４ｘに、流量測定器７１ｘ、７４ｘ及び調節弁６１ｘ、６４ｘが設置された供給配管５１ｘ、５４ｘを接続するようにしてもよい。開口部２１を介して流動媒体ｃが移動する移動量を制御するために供給される流動化ガスｇ１、ｇ２の速度をそれぞれ弱流動化域１ａ、強流動化域２ｂ全域に渡って制御する代わりに、近傍域１ａｘ、２ｂｘから供給される流動化ガスｇ１、ｇ２のガス流速をそれぞれ制御するようにしてもよい。この制御は、前述のように制御装置６（図１参照）により調節弁６１ｘ、６４ｘを制御することにより行う。
開口部２５を挟む弱流動化域４ａ、強流動化域１ｂ、開口部２２を挟む弱流動化域３ａ、強流動化域２ｂも同様に、開口部２５、２２に直接隣接する不図示の近傍域と近傍域以外の不図示の遠隔域に分離し、開口部２５、２２を介して流動媒体ｃが移動する移動量を制御するために供給される流動化ガスの速度をそれぞれ弱流動化域４ａ、３ａ、強流動化域１ｂ、２ｂ全域に渡って制御する代わりに、近傍域から供給される流動化ガスのガス流速をそれぞれ制御するようにしてもよい。
統合型ガス化炉１０１のある一つの安定した運転状態から内部循環量を変化させた場合に発生する現象、得られる効果について以下で述べる。まず、内部循環量の変化に対応してガス化室１あるいはチャー燃焼室２の層温の変化が生じる。内部循環量を増加させた場合は、ガス化室１の層温は上昇し、チャー燃焼室２の層温は低下する。逆に内部循環量を減少させた場合、ガス化室１の層温は低下し、チャー燃焼室２の層温は上昇する。
また、ガス化室１、チャー燃焼室２ともに、室１、２内の流動媒体ｃの滞留時間が変化する。例えば、内部循環量を１／２に減らした場合、各室１、２内の流動媒体ｃの滞留時間は２倍となる。逆に、内部循環量を２倍に増やした場合、各室１、２内の流動媒体ｃの滞留時間は１／２となる。
また、ガス化室１でのチャーｈの発生量が変化する。例えば、内部循環量を減少させた場合、ガス化室１の層温の低下を反映し、ガス化室１でのチャーｈの発生量は増加する。一般にチャーｈの発生量は、層温が低いほど増加する。内部循環量を増加させた場合、ガス化室１の層温の上昇を反映し、チャーｈの発生量は減少する。一般にチャーｈの発生量は、ガス化室１の層温が高いほど減少する。
チャーｈの発生量の変化とガス化室１の層温の変化を反映して、ガス化室１で生成される生成ガスｂのガス組成が変化する。これは、チャーｈの発生量（ガス化室１からチャー燃焼室２に移動する可燃分の量）が変化することによる元素バランス（炭素、水素、酸素等のモル比（％））の変化と、温度によるガス成分の平衡状態の変化による。
生成ガス組成の変化により生成ガスｂのＨ２／ＣＯ比、ガス発熱量等が変化する。Ｈ２／ＣＯ比は、生成ガスｂからの水素、液体燃料等の製造効率に関わる重要因子である。ガス発熱量は、生成ガスｂを燃焼利用する場合の重要因子である。
以上から、内部循環量を変化させることにより、ガス化室１の層温を実用上任意に制御し、それにより生成ガスｂの組成（Ｈ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＣＨ４、Ｈ２Ｏ等のモル％に加え、Ｈ２／ＣＯ比、ガス発熱量など、生成ガス組成によって決まる因子を含む概念とする。）を変化させることができる。
この場合、例えばガス化室１の層温を下げるように制御すると、対応してチャー燃焼室２の層温は上昇する。逆に、ガス化室１の層温を上げるように制御すると、対応してチャー燃焼室２の層温は低下する。チャー燃焼室の運転温度は、ガス化室１から移動してきたチャーｈやタール分を完全燃焼するのに最適な温度範囲、好ましくは８５０〜９５０℃に保つことが好ましいから、内部循環量を変化させることでガス化室１の層温を変化させた場合には、チャー燃焼室２の温度が上記の最適な範囲を外れないように別の方法で調節する必要がある。
そのためには、既に説明したように熱回収室３を有する場合には、熱回収室３における熱回収量を制御することによりチャー燃焼室本体部５の層温を一定に保つように制御を行うことができる。また、用いられる原料の一部を直接にチャー燃焼室へ供給したり、あるいはその供給量を変化させることにより、チャー燃焼室における可燃分の燃焼量を直接に変化させるように制御を行ってもよい。また、チャー燃焼室２の温度が非常に高くなってしまう場合には、流動層部に水を供給したり、あるいはその供給量を変化させることにより直接に流動層の温度を冷却するような制御を行ってもよい。
以下に、統合型ガス化炉１０１（図１）を想定した試算結果の一例を示す（図１１、図１３〜図１５）。原料ａは、木質系バイオマス、ガス化室１は２００℃の蒸気によりガス化し、チャー燃焼室２は、空気によりチャーｈを燃焼するものとした。チャー燃焼室２の層温は、熱回収室３の熱回収量の制御によって９００℃で一定に保ち、内部循環量を変化させた場合に、ガス化室１の層温がどう変わるか、それに伴って生成ガスｂの組成や発熱量がどう変わるかを試算した。なお、内部循環量については、媒体粒子の循環量（ｋｇ／ｈ）を原料ａの投入量（ｋｇ／ｈ）で除した無次元数（以下「循環比」という）によって整理してある。
図１１に、ケース１の内部循環量（循環比）とガス化室層温（単位℃）の関係を示し、図１２にケース２の内部循環量（循環比）とガス化室層温（単位℃）の関係を示す。図１１、図１２は、計算結果である。ガス化炉１のスケール、原料ａ、プロセス条件（流動化蒸気、空気など）により、低下するガス化室層温の絶対値は異なるが、図１１および、図１２に示すように、内部循環量（循環比）を減少させるほど、ガス化室１の層温は低下し、内部循環量（循環比）を増加させるほど、ガス化室１の層温は上昇する。例えば、図１１（ケース１）では、ガス化室１の層温を８００℃に保つための内部循環量を基準として、７００℃に保つための内部循環量は約４４％（２０／４５）、６００℃に保つための循環量は約２２％（１０／４５）となる。以上から、ガス化室１の層温を６００〜８００℃の範囲で制御可能とするためには、流動媒体ｃの内部循環量は、最大値から最大値の２０％程度の範囲で実用上任意に変化させることができるように構成することが好ましい。典型的には、ガス化室１の層温が一定になるように、内部循環量を制御する。
図１３に内部循環量（循環比）と生成ガス組成の関係を示す。本図は、ガス化室１でのガス滞留時間が十分長いと仮定した場合、あるいは、触媒等によって反応が平衡組成に近い状態まで進行した場合の計算結果である。
図に示すように、内部循環量（循環比）を減少させるほど、ガス化室１の層温が低下するため、生成ガスｂの組成は、Ｈ２、ＣＯが減り、ＣＯ２、Ｈ２Ｏが増える。特に内部循環量（循環比）が少なく、ガス化室１の層温が低い場合は、ＣＨ４の量が顕著に増加し、Ｈ２、ＣＯがこれに対応して大きく減少する。内部循環量（循環比）を変化させることにより、所望の図に示すガス組成を得るよう制御することができる。
図１４に内部循環量（循環比）と生成ガスのＨ２／ＣＯ比の関係を示す。本図は、ガス化室１でのガス滞留時間が十分長いと仮定した場合、あるいは、触媒等によって反応が平衡組成に近い状態まで進行した場合の計算結果である。
図に示すように、生成ガス組成の変化に対応して、内部循環量（循環比）を減少させるほど、Ｈ２／ＣＯ比が大きくなる。したがって、内部循環量（循環比）の制御によりＨ２／ＣＯを比２．６から５．７の間の所望の値に制御することが可能である。
図１５に内部循環量（循環比）と生成ガス発熱量の関係を示す。本図は、ガス化室１（図１）でのガス滞留時間が十分長いと仮定した場合、あるいは、触媒等によって反応が平衡組成に近い状態まで進行した場合の計算結果である。
図に示すように、全体としては、生成ガス組成の変化に対応して、内部循環量（循環比）を減少させるほど、ＣＯ濃度が低下するため、生成ガス発熱量が減少する傾向にある。特に、内部循環量（循環比）が少なく、ガス化室１の層温が低い場合は、ＣＨ４濃度が増加するため、発熱量が上昇する。内部循環量（循環比）を変えることにより、約１０，６００から約１０，９００（ＨＨＶ  Ｄ．Ｂ．）ｋＪ／ｍ３−ＮＴＰの間で所望の値に制御することができる。
ガス化室１でのガス滞留時間が短く、ガス組成が平衡組成と異なる場合には、以下のような現象となる。
ガス化炉１０１（図１）のガス性状の第１の制御について説明する。図１６は、ガス化原料ａをバイオマスとしたときの、ガス化室層温（単位℃）とガス化室（ＧＣ）出口ガス熱量割合（タールを発熱量にカウントする）（単位％）の関係を示す。ガス化室層温が低温の場合は、顕熱ロスが少ないので、ガス化室出口ガス発熱量は高くなり、ガス化室層温が高温の場合は、顕熱ロスが多いので、ガス化室出口ガス発熱量は低くなる。ガス化室層温と循環量に依存関係があることから、循環量を小さくすることによってガス化室出口ガス発熱量を高くすることができる。ガス化室出口熱量割合とは、ガス化室出口における単位重量のガス化原料から発生するガス（タールを含む）の発熱量を、単位重量のガス化原料の燃焼による発熱量で割ったパーセントをいう。
図１７に、ガス化原料ａをバイオマスとしたときの、ガス化室層温（単位℃）と冷ガス効率（単位％）（ガス化室出口のタールを除く可燃ガス発熱量を基に求める）の関係を示す。ガス化室層温が低温の場合は、タール発生が多くなるので、冷ガス効率が下がり、ガス化室層温が高温の場合は、タール発生が少なくなるので、冷ガス効率が上がる。冷ガス効率とは、ガス化室出口における単位重量のガス化原料から発生するガス（タールを含まず）の発熱量を、単位重量のガス化原料の燃焼による発熱量で割ったパーセントをいう。
図１８に、ガス化原料ａをバイオマスとしたときの、内部循環量（循環比）とガス化室出口の生成ガス発熱量（タールを除く）（ＨＨＶ  Ｄ．Ｂ）（単位ＫＪ／ｍ３−ＮＰＴ）の関係を示す。内部循環量（循環比）が小さいとガス化室層温が低温になり、タール発生が多くなるので、発熱量が下がり、内部循環量（循環比）が大きいとガス化室層温が高温になり、タール発生が少なくなるので、発熱量が上がる。
図１９に、ガス化原料ａをバイオマスとしたときの、ガス化室層温（単位℃）と、原料ａ中の炭素（Ｃ）がタールに移行した割合（単位％）との関係を示す。図は、ガス化室層温が低いほど、タール発生量が多いことを示し、ガス化室層温が高いほど、タール発生量が少ないことを示す。
したがって、バイオマスのようなタール発生量が多く、発熱量の低い原料ａにおいて、冷ガス効率を高くするためには、（１）ガス化室層温を低温として顕熱ロスを低くして、かつ、その際に発生したタールを分解（低分子化）するか、（２）循環量を増加して、ガス化室層温を高くしてタール発生量を抑える方法がある。
次に、ガス化炉１０１（図１）のガス性状の第２の制御について説明する。
循環量を制御することにより、ガス化原料ａの揮発分放出量を制御し、原料ａ中の炭素の、チャー燃焼室２へ移動させる量をコントロールすることができる。
図２０に、ガス化原料ａをバイオマスとしたときの、循環量（単位ｋｇ／ｈ）と、ガス化室１に供給された原料ａ中の炭素のチャー燃焼室２への移行割合（単位％）との関係を示す。図は、循環量が大きくなると、揮発分として未放出状態の炭素がチャー燃焼室２へ移行する割合が大きくなり、循環量が小さくなると、揮発分として未放出状態の炭素がチャー燃焼室２へ移行する割合が小さくなることを示している。
図２１に、ガス化原料ａをバイオマスとしたときの、ガス化室層温（単位℃）と、ガス化室１に供給されたガス化原料ａ中の炭素のチャー燃焼室２へ移行する割合（単位％）との関係を示す。層温が高い場合は、揮発分放出量が多く（揮発量残存量が少ない）、かつ、揮発分放出速度も速いので、原料ａ中の炭素がチャー燃焼室２へ移行する割合は小さくなると考えられるが、図ではその逆の現象となっている。すなわち、ガス化室層温が高い場合は、原料ａ中の炭素がチャー燃焼室２へ移行する割合は大きくなり、ガス化室層温が低い場合は、原料ａ中の炭素がチャー燃焼室２へ移行する割合は、小さくなる。これは、ガス化室層温が高いということは、すなわち、循環量が大きいことを意味するので、流動媒体に同伴して、揮発分未放出のガス化原料ａ（ここではバイオマス）がチャー燃焼室２へ移行することが支配的であることが示されている。
以上のことから、循環量を制御することによって、チャー燃焼室２での燃焼量をコントロールすることが可能であるため、ガス化原料ａの変動に応じて、チャー燃焼室２での燃焼量を最適にコントロールすることができる。
なお、図示の実施の形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない。
【産業上の利用可能性】  本発明に係るガス化炉は、ガス化室と、チャー燃焼室と、制御装置とを備えるので、弱い流動化状態の流動の強弱を調節することにより、ガス化室とチャー燃焼室の間で流通する流動媒体の量を制御して、ガス化室より発生するガスの組成を制御することができ、制御特性をさらに向上させることができる。
【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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【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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