(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性であるガス化ガス中に含まれるタール分を金属系触媒によって分解するタール分解方法であって、
前記金属系触媒が配置された反応容器内に、酸化剤と可燃性ガスとの混合ガスを供給することで、前記金属系触媒および／または前記ガス化ガスの温度を昇温する構成であり、
前記混合ガス中の前記可燃性ガスに、タール分解処理されたガス化ガス、または、タール分解処理かつガス精製処理されたガス化ガスを用いる場合において、当該混合ガス中の可燃性ガスの量が、当該用いられるガス化ガス中の可燃成分を測定し、当該測定結果に基づいて理論酸素量を演算し、理論酸素比の１以下になるように当該ガス化ガスの送り込みを行う、タール分解方法。
【請求項２】
前記混合ガス中の前記可燃性ガスが、都市ガス、ＬＰガスおよびバイオガスから選択されるいずれか１種または２種以上の組み合わせをさらに含む請求項１に記載のタール分解方法。
【請求項３】
前記混合ガス中の前記可燃性ガスの混合量が、理論酸素比の１以下である請求項１または２に記載のタール分解方法。
【請求項４】
可燃性であるガス化ガス中に含まれるタール分を金属系触媒によって分解するタール分解設備であって、
前記金属系触媒を内部に配置する反応容器と、
酸化剤と可燃性ガスとを混合して混合ガスを生成する混合ガス生成手段と、
前記金属系触媒および／または前記ガス化ガスの温度を昇温するために、前記反応容器内に、前記混合ガス生成手段で生成された前記混合ガスを供給する混合ガス供給手段と、
前記反応容器でタール分解処理されたガス化ガスを前記混合ガス生成手段へ送るガス送り手段と、
前記タール分解処理後のガス化ガス中の可燃成分を測定する可燃成分測定部と、
前記可燃成分測定部で測定された測定結果に基づいて理論酸素量を演算する演算部と、
前記演算部で得られた前記理論酸素量に基づく理論酸素比の１以下になるように、前記ガス送り手段を制御する制御装置をさらに備える、タール分解設備。
【請求項５】
可燃性であるガス化ガス中に含まれるタール分を金属系触媒によって分解するタール分解設備であって、
前記金属系触媒を内部に配置する反応容器と、
酸化剤と可燃性ガスとを混合して混合ガスを生成する混合ガス生成手段と、
前記金属系触媒および／または前記ガス化ガスの温度を昇温するために、前記反応容器内に、前記混合ガス生成手段で生成された前記混合ガスを供給する混合ガス供給手段と、
前記反応容器でタール分解処理され、かつガス精製設備で精製処理されたガス化ガスを前記混合ガス生成手段へ送るガス送り手段と、
前記ガス精製設備で精製処理されたガス化ガス中の可燃成分を測定する可燃成分測定部と、
前記可燃成分測定部で測定された測定結果に基づいて理論酸素量を演算する演算部と、
前記演算部で得られた前記理論酸素量に基づく理論酸素比の１以下になるように、前記ガス送り手段を制御する制御装置をさらに備えるタール分解設備。
【請求項６】
前記混合ガス中の前記可燃性ガスが、都市ガス、ＬＰガスおよびバイオガスから選択されるいずれか１種または２種以上の組み合わせをさらに含む請求項４または５に記載のタール分解設備。
【請求項７】
前記混合ガス中の前記可燃性ガスの混合量が、理論酸素比の１以下である請求項４〜６のいずれか１項に記載のタール分解設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可燃性ガスのガス化ガス中に含まれるタール分を金属系触媒によって分解するタール分解方法およびタール分解設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
木屑や下水汚泥のような有機物を含む廃棄物（有機系廃棄物）やバイオマス等をガス化する設備では、タールを分解するための触媒充填層式タール分解設備が設置される。この触媒は適正な温度（例えば７００〜９５０℃）があり、運転中に適性温度以下になった場合、酸化剤(空気、酸素、酸素富化空気など)を供給し、ガス化ガスを燃焼させ昇温し、その温度を適正範囲に制御するようにしている。ガス分解設備に酸化剤を供給して、ガス化ガスを燃焼させるタール分解設備がある（特許文献１）。
【０００３】
しかし、ガス化ガスは還元性気体であり、ガス化ガス中に酸化剤を供給する場合、酸化剤とガス化ガスとの混合が十分でない場合は、すすが発生する。特にガス化ガス中はすすの前駆体といわれている芳香族系炭化水素類（ベンゼン、トルエン、ナフタレン、アントラセンなど）がタールとして存在し、すすが発生しやすい雰囲気になっている。このように、酸化剤の供給方法によっては、すすの発生を招き、触媒自体に付着して、タール分解性能の低下を引き起こしたり、さらに触媒層にすすが堆積すれば、触媒層の閉塞を引き起こす。
【０００４】
ガス燃焼は、予混合燃焼と拡散燃焼があり、予混合燃焼とはあらかじめ燃料と空気を混合させた予混合ガスを燃焼させる方式で、ガスコンロが代表例である。予め燃料と空気が混合されているため、燃焼性が良好であるが、逆火が起こしやすい問題もある。一方、拡散燃焼は、燃焼と空気（の噴出口）が別々の場所にあり、燃料と空気の境界面でのガス拡散により燃焼が促進（火炎が伝播）する燃焼方式であり、ライターの燃焼が代表例である。
【０００５】
高温のガス化ガス雰囲気に酸化剤を単独で供給すれば、拡散燃焼によりガス化ガスが燃焼するが、ノズルから単に酸化剤を供給しても、ガス化ガスのガス組成やガス量が変動している状態では、絶えず燃焼状態が変化するため、安定かつ良好な燃焼状態を維持することができず、すすの発生を招くことが懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１１１７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、上記従来技術の有する問題点・状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、酸化剤と可燃性ガスとの混合ガスをガス化ガス中に供給することで、安定かつ良好な燃焼を可能としたタール分解方法およびタール分解設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るタール分解方法は、可燃性であるガス化ガス中に含まれるタール分を金属系触媒によって分解するタール分解方法であって、前記金属系触媒が配置された反応容器内に、酸化剤と可燃性ガスとの混合ガスを供給することで、前記金属系触媒および／または前記ガス化ガスの温度を昇温する構成であり、前記混合ガス中の前記可燃性ガスに、タール分解処理されたガス化ガス、または、タール分解処理かつガス精製処理されたガス化ガスを用いる場合において、当該混合ガス中の可燃性ガスの量が、当該用いられるガス化ガス中の可燃成分を測定し、当該測定結果に基づいて理論酸素量を演算し、理論酸素比の１以下になるように当該ガス化ガスの送り込みを行うことを特徴とする。
【０００９】
この構成によって、混合ガス（酸化剤および可燃性ガス）をガス化ガス中に供給し、安定かつ良好な燃焼（予混合燃焼）を行えるので、すすの発生を抑制できる。さらに、安定かつ良好な燃焼を維持できるため、金属系触媒の触媒効果が有効に発揮される反応温度域を安定に維持することができ、タール分解効率を飛躍的に向上できる。「理論酸素比の１以下」を別の表現でいえば、「理論酸素量に対し１倍以上」である。この構成では、ガス化ガス中の可燃成分が一定でなく変動している場合でも、ガス化ガス中の可燃成分を測定することで、混合ガスの可燃成分量を所定範囲に設定できるため好ましい。
【００１０】
上記方法の実施態様として、前記混合ガス中の前記可燃性ガスが、都市ガス、ＬＰガス、およびバイオガスから選択されるいずれか１種または２種以上の組み合わせをさらに含む。
【００１１】
都市ガス、ＬＰガスは市場で流通しているため供給確保が容易である。バイオガスとしては、例えば、メタン発酵や下水汚泥の消化ガスが挙げられる。タール分解設備でタール分解処理された後のガス化ガスを、還流経路（配管）を通じて混合ガス成分である可燃性ガスに用いることができる。また、タール分解設備の下流に配置されるガス精製設備で精製されたガス化ガスを、還流経路（配管）を通じて混合ガス成分である可燃性ガスに用いることができ、かかる場合、ガス化ガスの温度がタール分解処理後のガス化ガスよりも低温になるため、制御装置などの設置を容易にできるので好ましい。
【００１２】
上記方法の実施態様として、前記混合ガス中の前記可燃性ガスの混合量が、理論酸素比の１以下である。理論酸素比は、一定量の可燃性ガスを完全燃焼（酸化反応）させるのに必要な酸素量比である（可燃性ガスを１とする）。別の表現でいえば、前記混合ガス中の前記可燃性ガスの混合量が、当該可燃性ガスが完全燃焼するのに必要な理論酸素量に対して１倍以上である。その理由は、運転状態、燃料、装置形状などの要因により、混合する可燃性ガス（例えば外部燃料、処理対象のガス化ガス）の混合量を理論酸素比（あるいは理論空気比）の１以下で調整することが好ましいからである。
【００１５】
本発明において、可燃性ガスの混合量が、理論酸素比の１より大きいと、酸素が余ることになり、拡散燃焼が引き起こされる可能性があり好ましくない。一方、可燃性ガスの混合量が、理論酸素比の１より小さいと、酸素が足りないこととなるが、昇温できる温度はさほど変わらない。すなわち、例えば、ガス組成が以下の場合に、このガスを１００℃（７００℃→８００℃）昇温させるのに必要な空気量は、１２０ｍ３Ｎ／ｈ（５．４ｋｍｏｌ／ｈ）である。
【００１６】
（ガス組成）
温度：７００℃、
Ｎ２：４０［ｋｍｏｌ／ｈ］、
ＣＯ２：１５［ｋｍｏｌ／ｈ］、
Ｈ２Ｏ：２５［ｋｍｏｌ／ｈ］、
Ｈ２：１１［ｋｍｏｌ／ｈ］、
ＣＨ４：２［ｋｍｏｌ／ｈ］、
ＣＯ：６［ｋｍｏｌ／ｈ］、
合計１００［ｋｍｏｌ／ｈ］（２２４０ｍ３Ｎ／ｈ）。
【００１７】
この必要な空気量に対し、理論空気比＝１となるＣＨ４ガスは、０．５７ｋｍｏｌ／ｈ（１２．７ｍ３Ｎ／ｈ）である（０．５７＝５．４×０．２１×０．５；ＣＨ４＋２Ｏ２→ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ）。従って、ガス化ガス１００ｋｍｏｌ／ｈに０．５７ｋｍｏｌ／ｈのＣＨ４ガスを混ぜても、ガス量や温度にはほとんど影響しない。よって、昇温するために決められた空気量に対し、可燃性ガス量が理論酸素比の１以下であれば、大きな問題はないが、小さ過ぎると（例えば、理論酸素比の０．５以下）、可燃性ガス供給設備が過大になり、さらに、都市ガス購入のためのコスト面の問題も生じてくる。一方、可燃性ガスとしてガス化ガスを循環させて用いる場合には、ガス組成などが変動するため、理論酸素比の１を維持するためには、上記構成のような工夫が必要である。以上のことから、可燃性ガスの量を理論酸素比の１以下を維持しつつ、かつ１に近い状態（例えば、０．８以上１以下の範囲で、好ましくは０．９以上１以下、より好ましくは０．９５以上１以下である。）を保つ（持っていく）ことが特に好ましい。
【００１８】
また、他の本発明のタール分解設備は、可燃性であるガス化ガス中に含まれるタール分を金属系触媒によって分解するタール分解設備であって、前記金属系触媒を内部に配置する反応容器と、酸化剤と可燃性ガスとを混合して混合ガスを生成する混合ガス生成手段と、前記金属系触媒および／または前記ガス化ガスの温度を昇温するために、前記反応容器内に、前記混合ガス生成手段で生成された前記混合ガスを供給する混合ガス供給手段と、前記反応容器でタール分解処理されたガス化ガスを前記混合ガス生成手段へ送るガス送り手段と、前記タール分解処理後のガス化ガス中の可燃成分を測定する可燃成分測定部と、前記可燃成分測定部で測定された測定結果に基づいて理論酸素量を演算する演算部と、前記演算部で得られた前記理論酸素量に基づく理論酸素比の１以下になるように、前記ガス送り手段を制御する制御装置をさらに備える。
【００１９】
この構成によって、混合ガス（酸化剤および可燃性ガス）をガス化ガス中に供給し、安定かつ良好な燃焼（予混合燃焼）を行えるので、すすの発生を抑制できる。さらに、安定かつ良好な燃焼を維持できるため、金属系触媒の触媒効果が有効に発揮される反応温度域を安定に維持することができ、タール分解効率を飛躍的に向上できる。この構成では、タール分解処理後のガス化ガス中の可燃成分が一定でなく変動している場合でも、ガス化ガス中の可燃成分を測定することで、混合ガスの可燃成分量を所定範囲に設定できるため好ましい。
【００２２】
また、他の本発明のタール分解設備は、可燃性であるガス化ガス中に含まれるタール分を金属系触媒によって分解するタール分解設備であって、前記金属系触媒を内部に配置する反応容器と、酸化剤と可燃性ガスとを混合して混合ガスを生成する混合ガス生成手段と、前記金属系触媒および／または前記ガス化ガスの温度を昇温するために、前記反応容器内に、前記混合ガス生成手段で生成された前記混合ガスを供給する混合ガス供給手段と、前記反応容器でタール分解処理され、かつガス精製設備で精製処理されたガス化ガスを前記混合ガス生成手段へ送るガス送り手段と、前記ガス精製設備で精製処理されたガス化ガス中の可燃成分を測定する可燃成分測定部と、前記可燃成分測定部で測定された測定結果に基づいて理論酸素量を演算する演算部と、前記演算部で得られた前記理論酸素量に基づく理論酸素比の１以下になるように、前記ガス送り手段を制御する制御装置をさらに備える。
【００２３】
この構成では、ガス精製処理後のガス化ガス中の可燃成分が一定でなく変動している場合でも、ガス化ガス中の可燃成分を測定することで、混合ガスの可燃成分量を所定範囲に設定できるため好ましい。また、ガス精製処理後のガス化ガスの温度がタール分解処理後のガス化ガスよりも低温になるため、制御装置などの設置を容易にできるので好ましい。
【００２４】
ガス化ガスは、例えば、バイオマス燃料、石炭、コークス、廃油、下水汚泥、その他の有機性化合物をガス化したものである。ガス化の方法は、例えば、熱分解、部分酸化、水蒸気改質等の方法が挙げられる。本発明において、ガス化ガスの温度は、５００℃以上９００℃以下のガス温度であることが好ましい。５００℃未満では金属系触媒のタール分解性能を維持しにくいためである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係るタール分解設備を説明するための図
【図２】本発明の一実施形態に係るタール分解設備を説明するための図
【図３】本発明の一実施形態に係るタール分解設備を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明に係る一実施形態に係るタール分解設備１０の概略を示す。以下に各構成要素について説明する。
【００２７】
先ず、ガス化設備１は、例えば、流動層ガス化炉、循環流動層ガス化炉等で構成される。ガス化設備１は、例えば、バイオマス燃料、石炭、コークス、廃油、その他の有機性化合物を、熱分解等の方法でガス化し、ガス化ガスＧを生成する。この生成されたガス化ガスＧは後段の高温集塵設備２に送給される。
【００２８】
高温集塵設備２は、ガス化設備１とタール分解設備１０の間に設置され、セラミックフィルターなどから構成され、ガス化ガスＧ中のダスト等を集塵・除去することができる。なお、この高温集塵設備２は必須ではなく省略される構成もある。
【００２９】
タール分解設備１０は、ガス化設備１によって生成されたガス化ガスＧ（約８００〜９００℃程度）中のタール成分を金属系触媒によって処理する機能を有している。タール分解設備１０は、触媒層１２を反応容器１０ａ内に配置している。反応容器１０ａは、例えば、断熱型固定床反応容器で構成されている。なお、触媒層１２は、単層構造でもよく、２層以上の構造でもよい。また、複数のタール分解設備１０を直列に配置してタール分解処理を多段階に行うように構成してもよく、あるいは、複数のタール分解設備１０を並列に配置して、それぞれ交互にタール分解処理を行うように構成してもよい。
【００３０】
触媒層１２の金属系触媒は、例えば、ニッケル系触媒、コバルト系触媒、鉄系触媒、クロム系触媒および銅系触媒から選択される単体構成あるいは複数の組合せ構成が挙げられる。ニッケル系触媒としては、例えば、Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３、Ｎｉ／ＭｇＯ、Ｎｉ／ＭｇＯ・ＣａＯ等が例示され、ニッケル、マグネシアおよびカルシアを含む複合酸化物の改質触媒がより好ましい。これらの金属系触媒の反応温度は、金属系触媒の劣化温度未満であり、例えば、７００℃以上９５０℃未満の範囲であり、好ましくは８００℃以上９００℃未満の範囲である。本発明においては金属系触媒の反応温度域を維持できるように各種の制御が実行される。
【００３１】
タール分解設備１０に導入（供給）されたガス化ガスＧは、触媒層１２の金属系触媒によってガス化ガス中のタールが分解される。その後、ガス化ガスＧは、ガス精製設備３に送給されガス化ガスが精製され、ガス利用設備４に送給され燃焼等に提供される。ガス精製設備３は、例えば、ガス冷却装置、バグフィルター等の低温集塵装置、湿式ガス精製設備等を単独であるいはそれらの組合せで構成できる。ガス利用設備４は、例えば、ボイラ等の燃焼設備、ガスタービン、ガスエンジン等の発電設備等を単独であるいはそれらの組合せで構成される。
【００３２】
（実施形態１）
本実施形態１のタール分解設備１０の特徴構成について以下に説明する。金属系触媒層１２を有する反応容器１０ａには、その金属系触媒の温度を測定する温度測定手段１４が設置される。温度測定手段１４の温度検出部位は、触媒の温度を検知する位置であれば特に制限されないが、例えば反応容器１０ａの外壁、反応容器１０ａの内壁部、反応容器１０ａの内部、または触媒層１２に近接する位置、触媒層１２壁面、触媒層１２内部、触媒に直接接触する位置等が例示される。また、温度測定手段１４は、１個に限定されず、複数個設置してもよい。また、温度測定手段１４は、ガス化ガスＧの入口側の触媒層１２の入口に設置してもよく、中間部あるいは出口側に設置してもよく、触媒層１２の出口側に設置するのがより好ましい。または、触媒層１２の入口側、中間部、出口側のそれぞれに複数個設置し、触媒層１２の温度勾配を確認できるようにすることが特に好ましい。複数の測定された温度データによって、触媒の温度状態、温度分布（温度勾配）を的確に得ることができる。温度測定手段１４は、接触式温度計でもよく非接触式温度計でもよく、例えば熱電対形式の測定器でもよい。また、温度測定手段１４は、触媒層１２の出口のガス化ガスの温度を測定するように構成できる。
【００３３】
混合ガス供給手段１３は、１個あるいは複数個の供給ノズルを備え、混合ガスを反応容器１０内に供給する。供給ノズルは、触媒層あるいはガス化ガスに向かって、混合ガスを均一に分散して燃焼させるような構造を有し、また、そのように配置される。
【００３４】
混合ガス生成手段２３は、酸化剤と外部燃料（可燃性ガス）とを混合して混合ガスを生成する。混合ガス生成手段２３は、酸化剤を流通させている主配管に支配管を連通させて外部燃料を導入して混合させる手段である。均一混合をさせるために、酸化剤の流速Ｖ１を外部燃料の流速Ｖ２より大きくなるように、それぞれの配管径を調整してもよく、パンチングメタルや邪魔板を配置してもよい。また、ガス同士を機械的に混合させる機構を用いてもよい。
【００３５】
混合ガス生成手段２３に供給される酸化剤は、酸化剤調節装置２１によって、単位時間当たりの供給量、流速が調整される。酸化剤は、酸化剤の貯留容器（不図示）からコンプレッサー等で供給される。酸化剤調節装置２１は、流量計、流量調節弁、流速計、流速調整のための流速調節機能を備える。酸化剤調節装置２１は後述する制御装置２０からの指令に応じて酸化剤の供給制御を行う。
【００３６】
酸化剤は、例えば、酸素、空気、酸素富化空気である。酸化剤の温度は、常温以上４００℃以下であることが好ましい。
【００３７】
混合ガス生成手段２３に供給される外部燃料（可燃性ガス）は、外部燃料調節装置２２によって、単位時間当たりの供給量、流速が調整される。外部燃料は、外部燃料の貯留容器（不図示）からコンプレッサー等で供給される。外部燃料調節装置２２は、流量計、流量調節弁、流速計、流速調整のための流速調節機能を備える。外部燃料調節装置２２は後述する制御装置２０からの指令に応じて外部燃料の供給制御を行う。
【００３８】
外部燃料は、例えば、都市ガス、ＬＰガス、バイオガス等が挙げられる。また、他の燃料としては、タール分解設備１０で処理されたガス化ガス、ガス精製設備４で精製されたガス化ガス等の燃料を貯留容器に蓄えて用いることもできる。
【００３９】
例えば、酸化剤に純酸素（Ｏ２）を、外部燃料にメタン（ＣＨ４）を用い、酸化剤供給量が、１ｋｍｏｌ／ｈ＝２２．４ｍ３Ｎ／ｈと仮定する。メタンと酸素との燃焼反応は、ＣＨ４＋２Ｏ２→ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏである。従って、０．５ｋｍｏｌ／ｈ＝１１．２ｍ３Ｎ／ｈのメタンを供給すると完全燃焼する（この場合、理論酸素比＝１である）。運転状態、燃料、装置形状などの要因により混合する外部燃料と酸素の配合比は、理論酸素比（あるいは理論空気比）＝１以下で調整することが好ましい。本実施形態では、理論酸素比（あるいは理論空気比）の１以下になるように、外部燃料と酸化剤の配合比を調整する。このように調整された、酸化剤と外部燃料との混合ガスによりガス化ガスを効果的に部分燃焼させガス化ガスの温度を上昇させることができる。
【００４０】
蒸気供給手段１３は、１個あるいは複数個のノズルを備える。このノズルは、触媒層１２あるいはガス化ガスＧに対し蒸気を均一に分散して供給する。また、蒸気供給手段１３は、蒸気の貯留容器（不図示）から蒸気を所定の供給量、流速でノズルに供給するためのコンプレッサーを備えてもよく、蒸気圧が不十分であればコンプレッサーにより圧縮ガスを生成させる。蒸気供給手段１３は、流量計、流量調節弁、流速計、流速調整のための流速調節機能を備える。蒸気供給手段１３は後述する制御装置２０からの指令に応じて蒸気の供給制御を行う。蒸気によりガス化ガスの温度を低下させることができる。
【００４１】
また、反応容器１０ａには、触媒層１２の後段あるいは出口側に、ガス化ガス中の炭化水素成分およびその濃度を測定するガス組成測定器１６が設置される。炭化水素成分としては、例えばＣｎＨｍ成分（例えばエタン等）、エチレン等が挙げられる。制御装置２０は、ガス組成測定器１６で測定された濃度の上昇傾向を算出し、当該上昇傾向に基づいて触媒の劣化を判断し、触媒を入れ換えるあるいは触媒を補充するように触媒排出手段（不図示）および触媒供給手段（不図示）を制御することができる。
【００４２】
制御装置２０（制御手段に相当する）は、温度測定手段１４で測定された触媒層１２の温度を当該触媒の反応温度範囲（例えば７００℃以上９５０℃未満）になるように、酸化剤調節装置２１および外部燃料調節装置２２を制御する。また、制御装置２０は、混合ガス中の外部燃料と酸化剤の配合比が、理論酸素比（あるいは理論空気比）の１以下になるように酸化剤調節装置２１および外部燃料調節装置２２を制御する。また、制御装置２０は、ガス組成測定器１６で測定されたガス化ガスの組成およびその濃度に基づいて、酸化剤調節装置２１および外部燃料調節装置２２を制御する。
【００４３】
例えば、制御装置２０は、温度測定手段１４で測定された触媒層１２の温度が、当該触媒の反応温度範囲よりも低い場合に、酸化剤調節装置２１および外部燃料調節装置２２を制御して、所定量の混合ガスを供給し、目的の温度範囲になるようにフィードバック制御する。また、制御装置２０は、混合ガスの供給時間を設定できる。また、供給方法として、連続供給、間欠供給を設定できる。
【００４４】
また、制御装置２０は、温度測定手段１４で測定された触媒層１２の温度が、当該触媒の反応温度範囲よりも高い場合に、蒸気供給手段１３を制御して、所定量の蒸気を供給し、目的の温度範囲になるようにフィードバック制御する。
【００４５】
また、制御方法としては、触媒の温度データに基づくフィードバック制御の他に、ＰＩＤ制御、比例制御が挙げられる。制御装置２０は、情報処理装置、ファームウエアあるいは専用回路等で構成され、情報処理装置の場合、制御手順を記述したプログラムとそれを格納するメモリと演算部であるＣＰＵ、メインメモリ等のハードウエア資源との協働作用によって実現される。また、制御装置２０は、ガス化設備１、高温集塵設備２、タール分解設備１０の他の制御装置、ガス精製設備３およびガス利用設備等と連動していてもよく、単独に機能していてもよい。
【００４６】
また、混合ガスの配管内流速およびノズルからの噴出し流速は、逆火防止の観点から、５ｍ／ｓ以上が好ましく、１０ｍ／ｓ以上がより好ましい。また、逆火防止装置を設置することが好ましい。逆火防止装置としては、例えば、逆火検知器、遮断弁、フレームアレスタ、配管内で火炎伝播速度より速い流速を必ず維持するようにしたオリフィス設置などが挙げられる。
【００４７】
また、混合ガスが流通する区間（配管）は、短い方が安全となるので、酸化剤に可燃性ガスを混合する合流部（混合ガス生成手段２３）は、極力下流側（タール分解設備近傍）に配置することが好ましい。
【００４８】
また、反応容器１０ａ内に供給ノズルを内挿する場合に、高温腐食などによるノズル破損を防止するため、ノズルを水や蒸気などで冷却するように、ノズル冷却手段を設けることが好ましい。
【００４９】
（実施形態２）
図２に示す実施形態２は、外部燃料に代えて、タール分解設備１０の下流に配置されるガス精製設備３で精製された還流ガス化ガスＧ１を一部引き抜いて混合ガス生成手段２３に送り出す形態である。実施形態１と同じ符号の構成要素は、同じ機能を有しているため、説明を簡単にあるいは省略する。
【００５０】
ガス精製設備３で精製処理された後の還流ガス化ガスＧ１を用いることで、外部燃料を使用することがなく、自己完結型システムを構築できる。還流ガス化ガスＧ１は、ガス精製設備３の出口配管と接続された循環配管３１１（ガス送り手段の一部に相当する）を通じて混合ガス生成手段２３に至る。その過程において、出口配管から還流ガス化ガスＧ１を一部引き抜くための引抜手段３１（たとえば開閉バンパー等で構成される）と、還流ガス化ガスＧ１中の炭化水素成分およびその濃度を測定するガス組成測定器３２（可燃成分測定部に相当する）と、還流ガス化ガスＧ１を送り込むための循環装置３３（ガス送り手段の一部に相当する）と、混合ガス生成手段２３に送り込むガス供給量を調節するための還流ガス調節装置３４（ガス送り手段の一部に相当する）とを備える。ガス組成測定器３２は、上記ガス組成測器１６と同様の機能を有する。循環装置３３は、還流ガス化ガスＧ１を送り込むためのファン等で構成できる。還流ガス調節装置３４は、上記の外部燃料調節装置２２と同様の機能を有する。制御装置２０は、引抜手段３１、ガス組成測定器３２、循環装置３３、還流ガス調節装置３４を制御する。混合ガス生成手段２３に供給される還流ガス化ガスＧ１は、還流ガス調節装置３４によって、単位時間当たり供給量、流速が調整される。
【００５１】
この実施形態２では、循環配管３１１におけるタールトラブルを回避でき、タール分解処理後のガス化ガスのため、還流ガス化ガスＧ１には、すすの前駆体となるタール分は含まれず、良好な燃焼が可能となる。さらにガス精製設備３で精製処理されたガス化ガスであるため、よりクリーンなガス化ガスを使用できるための好ましい。
【００５２】
混合ガスに供給される還流ガス化ガスＧ１の量は、あらかじめ想定された還流ガス化ガスの組成から計算される理論酸素量（空気量）から混合割合（量）を決定することができる。例えば、酸化剤に酸素を使用し、１ｋｍｏｌ／ｈ（＝２２．４ｍ３Ｎ／ｈ）を使用するときの必要ガス化ガス量を仮定する。還流ガス化ガスの組成は、ＣＯ＝１０％、Ｈ２＝１５％、ＣＨ４＝３％（残りはＮ２、ＣＯ２などの不活性ガス）とした場合、酸化反応式は、ＣＯ＋（１／２）Ｏ２→ＣＯ２、Ｈ２＋（１／２）Ｏ２→Ｈ２Ｏ、ＣＨ４＋２Ｏ２→ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏであるので、この還流ガス化ガスを完全燃焼させるために必要な必要酸素量は０．１×１．０＋０．１５×０．５＋０．０３×２＝０．１８５ｋｍｏｌである。従って、酸素１ｋｍｏｌ／ｈで完全燃焼させられる還流ガス化ガス量は、１÷０．１８５≒５．４ｋｍｏｌ／ｈ（≒１２１ｍ３Ｎ／ｈ）となる。
【００５３】
予め還流ガス化ガスＧ１組成を設定し、計算された理論酸素量（あるいは理論空気量）で運転する場合、ガス組成測定器３２での測定を省略できる。しかし、ガス組成が変動する場合には、ガス組成測定器３２で還流ガス化ガスＧ１中の可燃成分であるＣＯ、Ｈ２、ＣＨ４等のすべてあるいはいずれか１つ以上を測定し、制御装置３０の演算部（不図示）で理論酸素量（空気量）演算して、供給する酸化剤量に見合った還流ガス化ガスＧ１を供給する。そのため、制御装置２０は、引抜手段３１の供給開始・停止制御、循環装置３３の供給量・流速制御、還流ガス調節装置３４の供給量・流速制御を行う。
【００５４】
（実施形態２の別実施形態）
実施形態２では、タール分解設備１０の下流に配置されるガス精製設備３で精製されたガス化ガスを可燃性ガスとして用いる形態であったが、これに制限されず、タール分解設備１０でタール分解処理されたガス化ガスを外部燃料の替わりに用いてもよい。かかる場合に、タール分解処理後のガス化ガスは、タール分解設備１０の出口配管と接続された循環配管を通じて混合ガス生成手段２３に至る。その過程において、出口配管からガス化ガスを一部引き抜くための引抜手段（たとえば開閉バンパー等で構成される）と、ガス化ガス中の炭化水素成分およびその濃度を測定するガス組成測定器（ガス組成測定器１６を用いてもよい）と、ガス化ガスを送り込むための循環装置（ガス送り手段に相当する）と、混合ガス生成手段２３に送り込むガス供給量を調節するための還流ガス調節装置とを備える。制御装置２０は、引抜手段の供給開始・停止制御、循環装置の供給量・流速制御、還流ガス調節装置の供給量・流速制御を行う。
【００５５】
（実施形態３）
図３に示す、実施形態３の混合ガス供給手段１１１は、着火装置（不図示）を備えるバーナとして構成される。酸化剤と可燃性ガスが予め混合された混合ガスが供給される雰囲気が、例えば７００℃以下の低温雰囲気の場合では、供給した混合ガス中の燃料の酸化反応が促進されないため、供給ノズル単体よりも着火装置を備えたバーナから供給することが好ましい。着火装置で混合ガスを燃焼（火炎）させてガス化ガスを昇温する。図３に示すように、混合ガス生成手段２３から送られた混合ガスは、バーナ室１１２で着火装置によって着火され、燃焼した状態で反応容器１０ａ内に送られる。
【００５６】
図３では、混合ガス供給手段１１１は、反応容器１０ａの外壁部に付属設置したバーナ室１１２に設置されているが、これに制限されず、反応容器１０ａ内に設置されていてもよい。可燃性ガスとしては、外部燃料に限らず、実施形態２の還流ガス化ガスを用いてもよい。
【００５７】
（他の実施の形態）
（１）上記実施形態において、ガス化設備としては、ガス化溶融炉や炭化・乾留設備などであってもよく、特に限定されない。
（２）本発明に適用できるガス化ガスとしては、各種有機系廃棄物の他、各種固形燃料、産業廃棄物などを燃焼して生成されたガス化ガスなどが挙げられる。
【符号の説明】
【００５８】
１０        タール分解設備
１０ａ      反応容器
１１        混合ガス供給手段
１２        触媒層
１４        触媒温度測定手段
１６、２３  ガス組成測定器
２０        制御装置
２１        酸化剤調節装置
２２        外部燃料調節装置
２３        混合ガス生成手段
【図１】
0005762109.tif 000002
【図２】
0005762109.tif 000003
【図３】
0005762109.tif 000004