(57)【要約】【課題】流動層粒子の反応速度が低下せず、ガス化反応を円滑に進行させることができる、内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化装置及びガス化法を提供する。【解決手段】石炭コークス粒子と流動媒体粒子の混合物からなる流動層２を収容した反応器１と、反応器１に収容された流動層２の上面に太陽光Ｓを集光して照射する地上反射鏡11，タワー反射鏡12とを備え、反応器１は、上下方向に開口し流動層２に埋没して流動層２の中央部に配置された筒状のドラフト管３と、下方から反応器１内に水蒸気を導入する分散板４，５とを備え、分散板４，５から導入される水蒸気の流れによって流動層２がドラフト管３の内外において循環流動するように構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭コークス粒子と流動媒体粒子の混合物からなる流動層を収容した反応器と、この反応器に収容された前記流動層の上面に太陽光を集光して照射する太陽光集光手段とを備え、前記反応器は、上下方向に開口し前記流動層に埋没して前記流動層の中央部に配置された筒状のドラフト管と、下方から前記反応器内に水蒸気を導入する水蒸気導入手段とを備え、前記水蒸気導入手段から導入される水蒸気の流れによって前記流動層が前記ドラフト管の内外において循環流動するように構成されたことを特徴とする内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化装置。
【請求項２】
前記流動媒体粒子は、石英砂であることを特徴とする請求項１記載の内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化装置。
【請求項３】
前記流動層における石炭コークス粒子と石英砂の体積比は、２：８〜８：２であることを特徴とする請求項２記載の内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化装置。
【請求項４】
前記石炭コークス粒子の粒子径は、３００μｍ以下であることを特徴とする請求項３記載の内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化装置。
【請求項５】
請求項１記載のガス化装置を用いて、前記流動層を循環流動させながら、太陽光により前記流動層を加熱し、石炭コークス粒子に水蒸気を反応させることを特徴とする内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化法。
【請求項６】
前記流動媒体は、石英砂であることを特徴とする請求項５記載の内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化法。
【請求項７】
前記流動層における石炭コークス粒子と石英砂の体積比は、２：８〜８：２であることを特徴とする請求項６記載の内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化法。
【請求項８】
前記石炭コークス粒子の粒子径は、３００μｍ以下であることを特徴とする請求項７記載の内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光を集光して得られる太陽熱を利用して石炭コークスをガス化する、内部循環流動層を用いた石炭コークスのガス化装置及びガス化法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光を集光して得られる８００℃以上の高温の太陽熱を利用して石炭や石油由来の炭素資源をガス化し、水素と一酸化炭素の混合ガスである合成ガスを製造するソーラーガス化反応器の開発が各国の研究機関で行なわれている。今までに開発されたソーラーガス化反応器には、Ｌ字型固定層反応器、移動層反応器、石英管型流動層反応器や粒子雲型反応器がある（非特許文献１〜３）。固定層及び移動層反応器は、気固接触性と伝熱特性に限界があり、反応速度の向上が困難である。石英管型流動層反応器は機械的強度の点から大型化実用化が困難である。粒子雲型反応器は、５００ｋＷｔｈ級ソーラー反応器が開発されており（欧州Ｓｙｎｐｅｔプロジェクト）、灰・タール分のない石油由来のペットコークスを反応（ガス化）粒子として使用し、反応器前面に設置した石英窓を通じて太陽集光を照射することでガス化を行う。いずれの反応器においても、反応器内には反応に関与する炭素資源粒子のみが充填されガス化される。
【０００３】
本発明者らは、石炭コークス粒子を反応粒子とする内循環流動層式ソーラーガス化反応器を初めて考案し、石炭コークス粒子が内循環流動する反応器内で太陽集光の直接照射によりガス化するソーラーガス化反応器の開発を行った。そのソーラーガス化反応器は、反応器天井に石英窓があり、太陽集光システムの一つであるビームダウン型の集光システムによって下方へ向かって集光される太陽光を石英窓から導入し、反応器内の石炭コークス粒子の内循環流動層に照射して粒子を加熱する。石炭コークスによるガス化反応は、水蒸気流通下で高温（８００℃以上）において石炭コークスの炭素分と水蒸気が反応して、水素と一酸化炭素からなる合成ガスが生成する反応である。
【０００４】
そして、本発明者らが開発したソーラーガス化反応器を使用した従来の方法は、石炭コークス粒子のみが反応器内に充填され、反応器下部からの水蒸気流通によって内循環流動層が形成され、太陽集光の照射によってガス化反応が進行することを特徴とする。ここで、ソーラー反応器内にはドラフトチューブ（内管）が設置されており、内管には大きな流量の水蒸気ガスを流し、反応器壁と内管の間（アニュラス部）には比較的小さな流量の水蒸気ガスを流通させる。石炭コークス粒子は内管内を上昇し、流動層の上部で太陽集光によりガス化反応が進行し、水素と一酸化炭素からなる合成ガスが生成する。未反応の石炭コークス粒子はアニュラス部を下降し内循環流動する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Gregg, D., et. al., Solar Energy 1981;25:353-364.
【非特許文献２】Taylor, R., et. al., Solar Energy 1983;30(6):513-525.
【非特許文献３】Z'Graggen, A., et. al., Int. J. Hydrogen Energy 2006;31:797-811.
【非特許文献４】Gokon, N., et. al., Int. J. Hydrogen Energy 2012;12128-12137.
【非特許文献５】Gokon, N., et. al.,  Proceedings of SolarPACES 2012, Marrakech, Morocco, September 11-14, 2012.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、この従来の方式には、以下の問題点があった。
【０００７】
１．石炭コークス流動層は流動層上部で集光照射され加熱されるため、流動層全体を高温にすることが困難である。
【０００８】
２．流動層上部で進行するガス化反応は吸熱反応であり、高温となる層表面付近でガス化反応が優先的に進行する。すなわち、層下部では粒子温度が低くなり、ガス化速度が遅くなる。
【０００９】
３．ソーラーガス化反応器の太陽集光による運転では、雲の通過等により太陽日射が大きく変動すると、それと共に流動層内の温度が変動するため、安定した流動を維持することが困難である。さらに、反応温度の変動により、ガス化速度も変化する。
【００１０】
４．ガス化反応の進行に伴って石炭コークス流動層が減少するため、流動層が太陽集光の焦点位置から遠ざかっていくことになる。これにより、流動層を継続的に高温に維持することが困難となる。
【００１１】
そして、これらの問題点に伴い、流動層粒子の反応速度が低下し、ガス化反応を円滑に進行させることが困難であった。
【００１２】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、流動層粒子の反応速度が低下せず、ガス化反応を円滑に進行させることができる、内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化装置及びガス化法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】
【００１３】
本発明の内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化装置は、石炭コークス粒子と流動媒体粒子の混合物からなる流動層を収容した反応器と、この反応器に収容された前記流動層の上面に太陽光を集光して照射する太陽光集光手段とを備え、前記反応器は、上下方向に開口し前記流動層に埋没して前記流動層の中央部に配置された筒状のドラフト管と、下方から前記反応器内に水蒸気を導入する水蒸気導入手段とを備え、前記水蒸気導入手段から導入される水蒸気の流れによって前記流動層が前記ドラフト管の内外において循環流動するように構成されたことを特徴とする。
【００１４】
また、前記流動媒体粒子は、石英砂であることを特徴とする。
【００１５】
また、前記流動層における石炭コークス粒子と石英砂の体積比は、２：８〜８：２であることを特徴とする。
【００１６】
また、前記石炭コークス粒子の粒子径は、３００μｍ以下であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化法は、本発明のガス化装置を用いて、前記流動層を循環流動させながら、太陽光により前記流動層を加熱し、石炭コークス粒子に水蒸気を反応させることを特徴とする。
【００１８】
また、前記流動媒体は、石英砂であることを特徴とする。
【００１９】
また、前記流動層における石炭コークス粒子と石英砂の体積比は、２：８〜８：２であることを特徴とする。
【００２０】
また、前記石炭コークス粒子の粒子径は、３００μｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化装置及びガス化法によれば、石炭コークス粒子と流動媒体粒子の混合物からなる流動層を用いることにより、流動層粒子の反応速度が低下せず、ガス化反応を円滑に進行させることができる。
【００２２】
すなわち、本発明は、従来の方式と比較して以下の利点がある。
【００２３】
１．石炭コークス流動層は流動媒体を用いることで流動層全体を高温にすることができる。
【００２４】
２．流動層全体が高温となるため、流動層全体でガス化反応が進行できる。これによりガス化速度が向上する。
【００２５】
３．太陽集光によるソーラーガス化反応器の運転を想定した場合、雲の通過等により太陽日射が大きく変動するが、流動媒体を用いることで流動層の温度変化を緩和でき、安定した流動を維持できる。これにより、雲の通過時においても、短時間であればガス化反応を継続できる。
【００２６】
４．流動媒体を用いることで、ガス化反応が進行しても流動層の層高さがほとんど変化せず、太陽エネルギーを効率よく集光加熱に利用できる。
【００２７】
５．高温に集光加熱された流動媒体の内循環流動層に石炭コークスを連続投入方式でガス化できるため、太陽エネルギーの利用効率や反応器のガス化効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化装置の一実施例を示す模式図である。
【図２】本発明の内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化装置の別の実施例を示す模式図である。
【図３】本発明の試験用の内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化装置を示す模式図である。
【図４】流動層の温度分布の経時変化を示すグラフである。
【図５】ガス生成速度と流動層温度の経時変化を示すグラフである。
【図６】炭素転換率の経時変化を示すグラフである。
【図７】太陽／化学エネルギー転換率の経時変化を示すグラフである。
【図８】ガス生成速度と流動層温度の経時変化を示すグラフである。
【図９】ガス生成速度と流動層温度の経時変化を示すグラフである。
【図１０】炭素転換率の経時変化を示すグラフである。
【図１１】太陽／化学エネルギー転換率の経時変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化装置及びガス化法の実施例について、添付した図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００３０】
はじめに、本実施例の内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化装置の構成について説明する。
【００３１】
本発明の内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化装置の一実施例を示す図１において、１はステンレス合金とインコネル合金からなる反応器であり、この反応器１には、石炭コークス粒子と流動媒体粒子の混合物からなる流動層２が収容されている。
【００３２】
流動媒体粒子としては、蓄熱性を有する石英砂、金属酸化物粒子などを用いることができるが、特に安価で蓄熱性に優れた石英砂が好ましく用いられる。流動媒体粒子の大きさは、流動層２の流動性を保つために１００〜９００μｍが好ましく、より好ましくは２００〜７５０μｍである。また、石炭コークス粒子の大きさも同様に、流動層２の流動性を保つために５０〜９００μｍが好ましく、より好ましくは５０〜７５０μｍである。また、石炭コークス粒子の粒子径を３００μｍ以下とすることにより、流動層２の温度がより高温になり、石炭コークスのガス化反応を短時間で終了させることができる。したがって、反応効率の観点からは、石炭コークス粒子の粒子径を３００μｍ以下とするのが好ましく、より好ましくは５０〜３００μｍである。
【００３３】
なお、ここでいう粒子径とは、石炭コークスをステンレス製ふるい（目の開き３００μｍ，JIS Z 8801，線径２００μｍ，JIS Z 8801)でふるい、得られた石炭コークスを指している。
【００３４】
流動層２における石炭コークス粒子と流動媒体粒子の混合割合は、ガス化反応を効率よく進めるために、体積比で２：８〜８：２の範囲が好ましく、より好ましくは３：７〜７：３の範囲、さらに好ましくは４：６〜６：４の範囲である。
【００３５】
反応器１の内部には、上下方向に開口した筒状のドラフト管３が備えられ、ドラフト管３は、流動層２に埋没して流動層２の中央部に配置されている。また、反応器１の底部には、中央部と周辺部にそれぞれ分散板４，５が設けられている。分散板４，５は、流動層２を構成する石炭コークス粒子と流動媒体粒子を反応器１内に保持するともに、反応器１の底部から気体を導入することができるように、例えば焼結により製造された多孔質材料から形成されている。
【００３６】
反応器１の上部には、太陽光が透過できるように、石英製の窓６が設けられている。そして、反応器１の上部の側方には、反応器１から水素と一酸化炭素からなる合成ガスを取り出すための取り出し口（図示せず）が設けられている。
【００３７】
11はヘリオスタットと呼ばれる地上反射鏡、12はタワー（図示せず）に設置されたタワー反射鏡であり、これら地上反射鏡11とタワー反射鏡12によりビームダウン型の集光システムが構成される。そして、このビームダウン型の集光システムにより、太陽光Ｓが集光されて反応器１に収容された流動層２の上面中央部へ照射されるようになっている。
【００３８】
つぎに、本実施例のガス化装置を用いたガス化法について説明する。
【００３９】
分散板４からドラフト管３の内側に水蒸気を導入し、同時に、分散板５からドラフト管３の外側に水蒸気を導入する。
【００４０】
そして、ドラフト管３の内側に導入される分散板４からの水蒸気の流量を、ドラフト管３の外側に導入される分散板５からの水蒸気の流量よりも大きくすることにより、流動層２をドラフト管３の内外で循環させる。すなわち、ドラフト管３の内側の領域において流動層２が上昇し、ドラフト管３の外側と反応器１の間の領域において流動層２が下降する内循環流動を生じさせる。
【００４１】
続いて、地上反射鏡11，タワー反射鏡12により集光された太陽光Ｓを、窓６を通して流動層２の上面中央部へ照射し、流動層２を加熱する。
【００４２】
ここで、流動層２が内循環流動するとともに、流動層２を構成する流動媒体粒子が熱伝導媒体として働くことで、流動層２の全体がほぼ均一に高温に加熱される。このため、流動層２の全体において石炭コークス粒子と水蒸気が反応して、水素と一酸化炭素からなる合成ガスが生成する。また、流動層２の全体において反応が進むため、多量の石炭コークスが短時間でガス化される。
【００４３】
加えて、流動媒体粒子の蓄熱により、雲の通過等により太陽日射が不安定となった際においても、流動層２の温度変化を抑制でき、安定したガス化反応を継続して行うことが可能である。
【００４４】
また、ガス化反応の進行に伴って石炭コークス粒子が消費されるが、石炭コークス粒子と混合された流動媒体粒子の存在により、太陽光Ｓが照射される流動層２の上面の高さは大きく変動しない。このため、太陽光Ｓを流動層２の上面に安定して照射することができ、その結果、安定したガス化反応を行うことができる。
【００４５】
生成した水素と一酸化炭素からなる合成ガスは、反応器１の上部の側方に設けられた取り出し口（図示せず）から回収される。
【００４６】
なお、ガス化反応の反応式は、下記のようになる。
Ｃ  ＋  Ｈ２Ｏ  →  ＣＯ  ＋  Ｈ２
【００４７】
以上のように、本実施例の内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化装置は、石炭コークス粒子と流動媒体粒子の混合物からなる流動層２を収容した反応器１と、この反応器１に収容された前記流動層２の上面に太陽光Ｓを集光して照射する太陽光集光手段としての地上反射鏡11，タワー反射鏡12とを備え、前記反応器１は、上下方向に開口し前記流動層２に埋没して前記流動層２の中央部に配置された筒状のドラフト管３と、下方から前記反応器１内に水蒸気を導入する水蒸気導入手段としての分散板４，５とを備え、前記分散板４，５から導入される水蒸気の流れによって前記流動層２が前記ドラフト管３の内外において循環流動するように構成されたものである。
【００４８】
また、本実施例の内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化法は、本実施例のガス化装置を用いて、前記流動層２を循環流動させながら、太陽光Ｓにより前記流動層２を加熱し、石炭コークス粒子に水蒸気を反応させるものである。
【００４９】
本実施例の内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化装置及びガス化法によれば、石炭コークス粒子と流動媒体粒子の混合物からなる流動層２を用いることにより、流動層粒子の反応速度が低下せず、ガス化反応を円滑に進行させることができる。
【実施例２】
【００５０】
本発明の内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化装置の別の実施例を図２に示す。なお、以下、図１と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。また、地上反射鏡11，タワー反射鏡12は図示を省略する。
【００５１】
本発明の内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化装置の一実施例を示す図２において、21は石炭コークス粒子を貯蔵する第１のタンクであり、22は石炭コークス粒子を貯蔵する第２のタンクである。第１のタンク21と第２のタンク22は、第１のスクリューフィーダー23により連結されている。また、第２のタンク22と反応器１は、第２のスクリューフィーダー24により連結されている。そして、石炭コークスは、第１のタンク21から第１のスクリューフィーダー23により第２のタンク22へ運搬され、第２のタンク22から第２のスクリューフィーダー24により反応器１へ運搬されるようになっている。なお、第１のスクリューフィーダー23，第２のスクリューフィーダー24の代わりに、ほかの公知の運搬手段を設けてもよい。
【００５２】
つぎに、本実施例のガス化装置を用いたガス化法について説明する。
【００５３】
実施例１と同様に、分散板４，５からドラフト管３に水蒸気を導入し、流動層２をドラフト管３の内外で循環させる。そして、集光した太陽光Ｓにより、流動層２を加熱すると、流動層２の石炭コークス粒子と水蒸気が反応して、水素と一酸化炭素からなる合成ガスが生成する。
【００５４】
反応によって流動層２の石炭コークス粒子は消費されるが、第２のスクリューフィーダー24により新たな石炭コークスが連続して反応器１に投入されるので、流動層２の体積は一定に保たれる。このため、太陽光Ｓが照射される流動層２の上面の高さは一定に保たれ、太陽光Ｓを流動層２の上面に安定して照射することができ、その結果、安定したガス化反応を行うことができる。
【実施例３】
【００５５】
図３に示す内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化装置を用いて、種々の試験を行った。なお、以下、図１と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００５６】
31は反応器１の周囲に設けられた断熱材、32は分散板４へ水蒸気を供給するための管、33は分散板５へ水蒸気を供給するための管、34は反応器１の上部の空間にパージ用ガスを吹き込むためのパージ口、35は反応器１の上部の気体を取り出すための取り出し口である。また、反応器１の内径は５４ｍｍ、ドラフト管３の内径は１８ｍｍ、ドラフト管３の外径は２１ｍｍである。
【００５７】
［流動層の温度変化に関する検討］
粒子径３５０〜５５０μｍの石英砂３２０．０ｇ（約２２８ｃｍ３）を反応器１に充填した。水蒸気の全体の流通量を６Ｌ／分、ドラフト管３の外側と内側の水蒸気の流量比を１：８又は１：１２として流動層２を内循環流動させた。そして、流動層２を５００℃に予備加熱した後、太陽光Ｓの代わりに３台の７ｋＷのキセノンランプから構成されるソーラーシミュレーターを用いてその光を集光照射することにより、石英砂のみからなる流動層２を加熱し、流動層２の温度変化を測定した。なお、集光照射により反応器１へ投入されたエネルギー量は３．１７ｋＷであった。
【００５８】
その結果を図４に示す。この結果より、ドラフト管３の外側と内側の水蒸気の流量比が１：８と１：１２のいずれの場合においても、流動層２の温度がガス化反応に必要な８００℃以上に維持されることが確認された。また、流動層２の上層部、中層部、下層部の温度差はほとんどなく、流動層２の全体がほぼ均一に加熱されることが確認された。
【００５９】
［ガス化反応に関する検討１］
石炭コークス粒子と石英砂を体積比で７：３の割合で混合したものを流動層２とし、ガス化反応に関する検討を行った。
【００６０】
粒子径３５０〜５５０μｍの石英砂９６．０ｇ、粒子径３００〜５００μｍの石炭コークス粒子１１２．０ｇを反応器１に充填した。水蒸気の全体の流通量を１２．０Ｌ／分、ドラフト管３の外側と内側の水蒸気の流量比を１：４として流動層２を内循環流動させた。そして、流動層２を５００℃に予備加熱した後、３台の７ｋＷのキセノンランプから構成されるソーラーシミュレーターを用いてその光を集光照射することにより、流動層２を加熱し、流動層２の中層部の温度、各種ガスの生成速度を測定した。なお、集光照射により反応器１へ投入されたエネルギー量は３．１７ｋＷであった。
【００６１】
その結果を図５に示す。流動層２の温度が集光照射開始直後に急激に上昇し、それに伴い、水素と一酸化炭素の生成速度も急激に上昇した。この結果より、ガス化反応が高速で進行することが確認された。
【００６２】
また、図６は、図５の結果を炭素転換率の経時変化に換算したものである。流動層２を石炭コークス粒子のみとした従来法では炭素転換率が６０％未満であったのに対し、石炭コークス粒子と石英砂の混合物からなる流動層２を用いた本発明の方法では炭素転換率が約９０％となり、ほとんどの石炭コークス粒子がガス化されることが確認された。
【００６３】
また、図７は、図６を太陽／化学エネルギー転換率の経時変化に換算したものである。流動層２を石炭コークス粒子のみとした従来法では太陽／化学エネルギー転換率は１０％未満であったのに対し、石炭コークス粒子と石英砂の混合物からなる流動層２を用いた本発明の方法では太陽／化学エネルギー転換率が約１３％となり、エネルギー転換効率が高くなることが確認された。
【００６４】
［ガス化反応に関する検討２］
石炭コークス粒子と石英砂を体積比で４：９（約３：７）の割合で混合したものを流動層２とし、ガス化反応に関する検討を行った。
【００６５】
粒子径３５０〜５５０μｍの石英砂２８８．０ｇ、粒子径３００〜５００μｍの石炭コークス粒子６４．０ｇを反応器１に充填した。窒素の全体の流通量を１２．０Ｌ／分、ドラフト管３の外側と内側の窒素の流量比を１：１２として流動層２を内循環流動させた。そして、流動層２を５００℃に予備加熱した後、３台の７ｋＷのキセノンランプから構成されるソーラーシミュレーターを用いてその光を集光照射することにより、流動層２を加熱し、流動層２の下層部の温度、各種ガスの生成速度を測定した。
【００６６】
その後、窒素ガスを水蒸気に切り替え、水蒸気の全体の流通量を１２．０Ｌ／分、ドラフト管３の外側と内側の水蒸気の流量比を１：１２として流動層２を内循環流動させ、流動層２の下層部の温度、各種ガスの生成速度を測定した。
【００６７】
その結果を図８に示す。窒素ガスを水蒸気に切り替えたところ水素と一酸化炭素の生成速度が急激に上昇し、短時間でガス化反応が終了することが確認された。
【実施例４】
【００６８】
図３に示す内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化装置を用いて、石炭コークスの粒子径を５０〜３００μｍとし、流動層の温度変化とガス化反応に関する試験を行った。
【００６９】
粒子径３５０〜５５０μｍの石英砂２８８．０ｇ、粒子径５０〜３００μｍの石炭コークス粒子６４．０ｇを混合したものを流動層２とし、これを反応器１に充填した。窒素の全体の流通量を１２Ｌ／分、ドラフト管３の外側と内側の窒素の流量比を１：１２として流動層２を内循環流動させた。そして、流動層２を５００℃に予備加熱した後、太陽光Ｓの代わりに３台の７ｋＷのキセノンランプから構成されるソーラーシミュレーターを用いてその光を集光照射することにより、石英砂と石炭コークス粒子の混合物からなる流動層２を加熱し、流動層２の中層部における温度、各種ガスの生成速度を測定した。
【００７０】
その後、窒素ガスを水蒸気に切り替え、水蒸気の全体の流通量を１２．０Ｌ／分、ドラフト管３の外側と内側の水蒸気の流量比を１：１２として流動層２を内循環流動させ、流動層２の中層部の温度、各種ガスの生成速度を測定した。
【００７１】
その結果を図９に示す。窒素ガスを水蒸気に切り替えたところ、流動層２の温度が急激に上昇するとともに、水素と一酸化炭素の生成速度が急激に上昇し、短時間でガス化反応が終了することが確認された。
【００７２】
とくに、流動層２の温度は、ガス化反応に必要な８００℃以上を大きく超え、１０００℃に達していることが確認された。この流動層２の最高到達温度１０００℃は、実施例３における粒子径３００〜５００μｍの石炭コークス粒子を使用した場合と比べてより高温であり、粒子径５０〜３００μｍの石炭コークスを使用すると流動層２の全体がより高温になることを示している。
【００７３】
また、図１０は、図９の結果を炭素転換率の経時変化に換算したものである。実施例３における図６に示したように、流動層２を石炭コークス粒子のみとした従来法では炭素転換率が６０％未満、粒子径３００〜５００μｍの石炭コークス粒子と石英砂の混合物からなる流動層２を用いた場合でも炭素転換率が約９０％であったのに対し、粒子径５０〜３００μｍの石炭コークス粒子と石英砂の混合物からなる流動層２を用いた本発明の方法では炭素転換率が９０％を大きく超えており、ほとんどすべての石炭コークス粒子がガス化されることが分かった。
【００７４】
また、図１１は、図９を太陽／化学エネルギー転換率の経時変化に換算したものである。実施例３における図７に示したように、流動層２を石炭コークス粒子のみとした従来法では太陽／化学エネルギー転換率は１０％未満であったのに対し、粒子径５０〜３００μｍの石炭コークス粒子と石英砂の混合物からなる流動層２を用いた本発明の方法では太陽／化学エネルギー転換率が約１２％となり、エネルギー転換効率が高くなることが分かった。この結果は、粒子径３００〜５００μｍの石炭コークス粒子と石英砂の混合物からなる流動層２を用いた場合の太陽／化学エネルギー転換率約１３％とほぼ同程度である。
【符号の説明】
【００７５】
１  反応器
２  流動層
３  ドラフト管
４，５  分散板（水蒸気導入手段）
11  地上反射鏡（太陽光集光手段）
12  タワー反射鏡（太陽光集光手段）
Ｓ  太陽光
【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１】
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【図２】
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【図３】
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