(57)【要約】【課題】従来有用視されてこなかった有機化合物を原料としつつ、それらを微粉化することなく使用することを可能とすると共に、煤やタールを殆ど含まず純度の高い水素と一酸化炭素を主成分とする生成ガスを得ることが出来る輻射吸熱反応装置を提供する。【解決手段】断熱室１１１と、断熱室１１１内に配設したガス化室１０３と、ガス化室１０３内に第一のガス化物１０５を導入する第一ガス化物導入手段１１２と、ガス化室内１０３に第二のガス化物１０６を導入する第二ガス化物導入手段１１３と、上下に連通した複数の穴を有しガス化室内を上下に画成する多穴体１１５と、ガス化室内に生じた灰分１０８を外部に排出する灰分排出手段１１６と、ガス化室内において生成した生成ガス１０２を外部に排出する生成ガス排出手段１１７とを備え、ガス化室内に導入されたガス化対象物をガス化１０２することが出来るようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段によって加熱して、ガス化対象物をガス化するためのガス化室と、このガス化室内側に存在させる固体とを備え、
上記ガス化対象物が、有機化合物を主成分とする第一のガス化物と、水を主成分とする第二のガス化物とから成り、
上記ガス化室内に上記第一のガス化物を存在させると共に、上記加熱手段によって上記ガス化室を加熱することで、上記第二のガス化物を気相状態にして該ガス化室内を過熱水蒸気で満たし、且つ、該ガス化室内側に存在する上記固体から輻射エネルギを該ガス化室内に放出させ、上記第一のガス化物を該ガス化室内の過熱水蒸気雰囲気下において加熱し、上記第一のガス化物と上記第二のガス化物とを熱化学的に吸熱反応させることによって、所要のガスを生成するように構成されることを特徴とする、輻射吸熱反応装置。
【請求項２】
前記加熱手段が、前記ガス化室内において燃料を燃焼させることなく適宜の熱量を得ることが出来るものであることを特徴とする、請求項１に記載の輻射吸熱反応装置。
【請求項３】
前記加熱手段によるガス化室内の加熱が、輻射乃至熱伝導によるものであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の輻射吸熱反応装置。
【請求項４】
前記加熱手段によるガス化室の加熱が、前記ガス化室の外部から行われるものであることを特徴とする、請求項１乃至３の何れかに記載の輻射吸熱反応装置。
【請求項５】
前記加熱手段が、草本類乃至木本類を燃焼させて燃焼系の高温ガスを生成する高温ガス発生装置から得られる該高温ガスであることを特徴とする、請求項１乃至４の何れかに記載の輻射吸熱反応装置。
【請求項６】
前記ガス化室が、その室内外の熱の出入りを抑制するように構成される断熱室内に配設されることを特徴とする、請求項１乃至５の何れかに記載の輻射吸熱反応装置。
【請求項７】
前記ガス化室の内側に存在する前記固体が、該ガス化室の内壁を構成する物質であることを特徴とする、請求項１に記載の輻射吸熱反応装置。
【請求項８】
前記ガス化室の内側に存在する前記固体が、該ガス化室を上下に画成する多穴体であって、該多穴体が上下に連通した複数の穴乃至孔を有することを特徴とする、請求項１に記載の輻射吸熱反応装置。
【請求項９】
前記ガス化室が、該ガス化室内に第一のガス化物を導入するための第一ガス化物導入手段を備えることを特徴とする、請求項１乃至８の何れかに記載の輻射吸熱反応装置。
【請求項１０】
前記ガス化室が、該ガス化室内に第二のガス化物を導入するための第二ガス化物導入手段を備えることを特徴とする、請求項１乃至９の何れかに記載の輻射吸熱反応装置。
【請求項１１】
前記第一ガス化物導入手段が、前記第一のガス化物を前記ガス化室内に導入するための第一ガス化物導入口を有し、該第一ガス化物導入口が、該ガス化室の上部に配設されることを特徴とする、請求項９に記載の輻射吸熱反応装置。
【請求項１２】
前記第一のガス化物が、前記第一ガス化物導入口を通じて、前記ガス化室の上方から下方に向かって該ガス化室内に導入されることを特徴とする、請求項１１に記載の輻射吸熱反応装置。
【請求項１３】
前記第二ガス化物導入手段が、前記第二のガス化物を前記ガス化室内に導入するための第二ガス化物導入口を有し、該第二ガス化物導入口が、該ガス化室の下部に配設されることを特徴とする、請求項１０に記載の輻射吸熱反応装置。
【請求項１４】
前記第二のガス化物が、前記第二ガス化物導入口を通じて、前記ガス化室の下方から上方に向かって該ガス化室内に導入されることを特徴とする、請求項１３に記載の輻射吸熱反応装置。
【請求項１５】
前記第二のガス化物が、予め所定温度に加熱され、過熱水蒸気として前記ガス化室内に導入されることを特徴とする、請求項１乃至１４の何れかに記載の輻射吸熱反応装置。
【請求項１６】
前記ガス化室に導入する前記第二のガス化物の導入量が、該ガス化室に導入される前記第一のガス化物の乾燥重量に対する重量比で、０．６以上となるように制御されることを特徴とする、請求項１乃至１５の何れかに記載の輻射吸熱反応装置。
【請求項１７】
前記ガス化室内の温度が、８００℃以上に保持されて前記吸熱反応を生じさせることを特徴とする、請求項１乃至１６の何れかに記載の輻射吸熱反応装置。
【請求項１８】
前記ガス化室が、該ガス化室に導入する無灰の第一ガス化物の導入量１ｋｇ／ｈに対して、該ガス化室内壁の温度を８００℃とする場合、該ガス化室内壁の表面積が、０．００８ｍ2以上に設定され、該ガス化室内壁の温度を１０００℃とする場合、該ガス化室内壁の表面積が０．００４ｍ2以上に設定されることを特徴とする、請求項１乃至１７の何れかに記載の輻射吸熱反応装置。
【請求項１９】
前記ガス化室が、上流側に配設される第一のガス化室と、この第一のガス化室の下流側に配設される第二のガス化室とから成り、これら第一のガス化室と第二のガス化室とが互いに連通していることを特徴とする、請求項１乃至１８の何れかに記載の輻射吸熱反応装置。
【請求項２０】
前記第二のガス化室が、筒状をなすことを特徴とする、請求項１乃至１９の何れかに記載の輻射吸熱反応装置。
【請求項２１】
前記ガス化対象物が、二酸化炭素を主成分とする第三のガス化物を含んで成ることを特徴とする、請求項１乃至２０の何れかに記載の輻射吸熱反応装置。
【請求項２２】
前記生成ガスが、水素、一酸化炭素、メタン、エチレンから選ばれる１つ以上の物質を主成分とすることを特徴とする、請求項１乃至２１の何れかに記載の輻射吸熱反応装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、輻射エネルギを用いてガス化対象物を熱化学的に吸熱反応させてガス化させる装置に係り、特にガス化対象物の主成分が有機化合物と水であり、より具体的には該有機化合物が、草本類や木本類等の所謂バイオマスや農業系乃至食品系有機廃棄物或いは廃プラスチックや廃油等の有機系廃棄物であって、それらの有機系化合物を輻射吸熱反応によってガス化することで、水素及び一酸化炭素を主成分とする生成ガスを得るための輻射吸熱反応装置若しくは輻射吸熱反応炉に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
元来、固体系バイオマスのエネルギ変換は、直接燃焼による熱利用が主であった。しかしながらこのような固体系バイオマスを燃料とする直接燃焼によるエネルギ変換の場合、高度なエネルギ利用は困難であった。
例えば、固体系バイオマス燃料の直接燃焼による熱を利用して発電する場合、木質チップ・ボイラで水蒸気を発生させ、その水蒸気のエネルギでタービンを回動させて発電する方式の水蒸気タービン発電が採られるが、実プラントでは１０００〜３０００ｋＷ規模で８〜１２％の発電効率に止まり、１００ｋＷ程度の小規模プラントにあっては電力出力は得られないというのが実状である。
また、固体系バイオマス燃料は、吸湿による乾度変化があって保存性が悪い上、占有容積が大きく輸送や保管に不向きであって汎用性に欠ける。
【０００３】
これらのことからも明らかな通り、バイオマス系エネルギの高度利用のためには、固体系バイオマスを液体系燃料へ転換することが不可欠であり、バイオマスの液体系燃料化は、燃料性状の均一化や安定化、減容化や軽量化、輸送性や保管性の向上、並びに自動車やバイク或いは発電機等の各種内燃機関系原動機用の燃料化等による汎用性の向上などの観点から望ましい。
【０００４】
それらのような観点から固体系バイオマスを直接燃焼用の固体燃料とせず、固体系バイオマスを直接的に液体燃料化するバイオマスの液体燃料化技術が開発されている。そのような従来のバイオマスの液体燃料化技術としては、例えば、特許文献１や特許文献２を挙げることができる。それら特許文献１や特許文献２に開示されている技術は、原料とするバイオマスの中でも糖質や澱粉質等の成分のみを利用し、それらの成分を醗酵させることによってエタノールを主成分とする液体燃料を得るというものである。
【０００５】
しかしながら、原料として用いられるバイオマスの糖質や澱粉質等の成分以外の部分は、燃料化不能な廃棄物とされるという問題がある。また、糖質や澱粉質を効率的に得るための原料バイオマスとしては、主としてサトウキビやトウモロコシ等に代表される食用植物が適していることから食料利用との競合が問題となる上、耕作面積当りの収穫量が少ないという問題がある。これらの点においては、植物油にメタノールを添加することによってエステル化して成るバイオディーゼル油燃料も同様の問題を抱えている。
【０００６】
これらのような従来の問題、即ち、バイオマス系エネルギの変換効率の低さや汎用的利用性の無さ、或いは、原料バイオマスの食用との競合や耕作面積当量収量の少なさといった諸問題に鑑み、現在までにバイオマス系エネルギの高度利用のための技術の中核を成すガス化技術の開発が、本発明者等を中心として進められてきた。そのガス化技術は、各種バイオマスを原料としてそれらのガス化を行なうものであって、燃料ガスとして使用することが可能な生成ガスを得たり、所要の液体燃料を合成することが可能な生成ガスを得るためのものである。
【０００７】
そのガス化技術の従来例としては、特許文献３や特許文献４の技術を挙げることができる。それらの従来のガス化技術の核心は、空気又は酸素の理論量以下でバイオマスを半燃焼させる部分酸化法を採用している点にある。しかしながら、この方法によれば、煤やタールの発生量が多く、発熱に使われた排ガスが生成ガスに混入するため、高品質の生成ガスを得ることはできなかった。
【０００８】
他方、本発明者等によって、近年、バイオマスを利用する発電用ガスエンジンに適合する高カロリでクリーンな燃料ガスが得られる浮遊外熱式ガス化方法が開発された。その内容は、特許文献５乃至７に開示されている。それら特許文献５乃至７に開示されている技術は、バイオマスを燃料及び原料として、燃料バイオマスを燃焼させて高温ガスを得つつ、その熱を利用して原料バイオマスを加熱してガス化することで所要の生成ガスを得ることを主たる目的とするものである。
【０００９】
特許文献５に開示の技術は、バイオマスの燃焼空間と、バイオマスのガス化空間とを分離して有し、該燃焼空間から得られる燃料バイオマスを完全燃焼させて成る完全燃焼高温ガスを、複数の透孔を通じて該ガス化空間に均一に供給することによって、該ガス化空間中の原料バイオマスを均一にガス化させるものである。
これによって、燃焼空間における燃料バイオマスと酸素との発熱反応と、ガス化空間における原料バイオマスの吸熱反応とを、各々に制御してバイオマスをガス化することが可能となり、従来に無い高品質の燃料ガスを得ることが可能となった。
しかし、このガス化技術においては、微細な透孔を多数加工しなければならない上、原料バイオマスの均一なガス化が、複数の透孔を通じてガス化空間に供給する完全燃焼ガスに依存するものであるため、生成ガス中に、炭酸ガスと窒素ガスが量的制御を出来ないまま多量に混入して該生成ガスの品質を低下させるという問題がある。
【００１０】
特許文献６及び特許文献７に開示の技術は、特許文献５の技術の問題点を概ね解決しているものの、以下の点を含む解決乃至改善すべき技術的課題を抱えている。
特許文献６及び特許文献７の技術における第一の欠点は、ガス化するためのバイオマス原料が３ｍｍ以下の粉末でなければならず、必要な粉砕動力が大きいということの他、１０〜２０ｍｍ以上の粗粉ではトラブルの原因となるという点である。
特許文献６及び特許文献７の技術における第二の欠点は、ガス化空間に供給される水蒸気が、原料バイオマス粉体を該ガス化空間に供給するための粉体供給口から洩出し、該粉体供給口に連通した粉体供給ホッパに結露して、原料バイオマス粉体を高含水化し、粉体の平滑な供給を困難にすると共に、水の潜熱の大きさからガス化反応室のガス化能力を著しく低下させるという点である。
特許文献６及び特許文献７の技術における第三の欠点は、得られる生成ガスの組成は、水素分の比率が低く、燃料ガスとして不向きであり、且つ、そのままメタノールやＧＴＬなどを合成するための原料ガスとして用いるには不十分であるという点である。
【特許文献１】特開２００４−２０８６６７号公報
【特許文献２】特開２００４−３３７０９９号公報
【特許文献３】特開平９−２６３７７６号公報
【特許文献４】特開２００１−２４０８７８号公報
【特許文献５】特開２００２−８８３７９号公報
【特許文献６】特開２００４−５１７１７号公報
【特許文献７】特開２００４−５１７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑み、バイオマス系エネルギの変換効率の向上と汎用的利用性の向上などのバイオマス系エネルギの高度利用を可能とするべく、或いは、現代社会の化石燃料依存の現状から脱皮するための化石燃料代替エネルギの供給を可能とする技術を欲する時代の強いニーズに応えるべく創作されたものであり、雑草などに代表される草本類或いは間伐材や廃木材を含む木本類等の固体系バイオマスをはじめとする有機化合物を、所要の生成ガスを得るための原料として利用することが可能な輻射吸熱反応装置を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、従来有用視されてこなかった上記の如くの有機化合物を原料としつつ、それらを微粉化することなく使用することを可能とすると共に、煤やタールを殆ど含まず純度の高い水素と一酸化炭素を主成分とする生成ガスを得ることが出来る輻射吸熱反応装置を提供することを目的とする。更に、本発明は、比較的小型な装置でありながらも、得られた生成ガスをそのままガスエンジンやガスタービンの駆動源として利用することも可能で、その際の発電効率を、木質チップを燃料とする蒸気タービンを用いた大型の蒸気タービン発電装置よりも高効率に出来る輻射吸熱反応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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の輻射吸熱反応装置は、適宜の加熱手段によって加熱して、ガス化対象物をガス化するためのガス化室と、このガス化室内側に存在させる適宜の固体とを備え、上記ガス化対象物が、有機化合物を主成分とする第一のガス化物と、水を主成分とする第二のガス化物とから成り、ガス化室内に第一のガス化物を存在させると共に、適宜の加熱手段によってガス化室を加熱することで、第二のガス化物を気相状態にしてガス化室内を水蒸気で満たし、且つ、ガス化室内側に存在する固体から輻射エネルギをガス化室内に放出させ、第一のガス化物をガス化室内の水蒸気雰囲気下において加熱し、第一のガス化物と第二のガス化物とを熱化学的に吸熱反応させることによって、所要のガスを生成するように構成したことを特徴としている。
【００１４】
加熱手段は、ガス化室内において燃料を燃焼させることなく適宜の熱量を得ることが出来るものであることが好ましい。加熱手段によるガス化室内の加熱は、好ましくは、輻射乃至熱伝導によるものである。この加熱手段によるガス化室の加熱は、該ガス化室の外部から行われるものであってもよい。また、加熱手段は、好ましくは、草本類乃至木本類を燃焼させて燃焼系の高温ガスを生成する高温ガス発生装置から得られる該高温ガスである。
【００１５】
ガス化室は、その室内外の熱の出入りを抑制するように構成される断熱室内に配設されていてもよい。
【００１６】
ガス化室の内側に存在する固体は、ガス化室の内壁を構成する物質であってもよく、または、ガス化室を上下に画成する多穴体であって、多穴体が上下に連通した複数の穴乃至孔を有していてもよい。
【００１７】
ガス化室は、このガス化室内に第一のガス化物を導入するための第一ガス化物導入手段を備えることができる。また、ガス化室は、ガス化室内に第二のガス化物を導入するための第二ガス化物導入手段を備えていてもよい。
【００１８】
第一ガス化物導入手段は、第一のガス化物をガス化室内に導入するための第一ガス化物導入口を有し、第一ガス化物導入口が、ガス化室の上部に配設されていてもよい。また、第一のガス化物が、第一ガス化物導入口を通じて、ガス化室の上方から下方に向かって該ガス化室内に導入されていてもよい。
【００１９】
第二ガス化物導入手段は、第二のガス化物をガス化室内に導入するための第二ガス化物導入口を有し、第二ガス化物導入口が、ガス化室の下部に配設されていてもよい。第二のガス化物は、好ましくは、第二ガス化物導入口を通じて、ガス化室の下方から上方に向かってガス化室内に導入される。
【００２０】
第二のガス化物は、好ましくは、予め所定温度に加熱され、過熱水蒸気としてガス化室内に導入される。
【００２１】
ガス化室に導入する第二のガス化物の導入量は、ガス化室に導入される第一のガス化物の乾燥重量に対する重量比で、０．６以上となるように制御されていれば好ましい。
【００２２】
ガス化室内の温度は、好ましくは８００℃以上、より好ましくは１０００℃以上に保持されて吸熱反応を生じさせる。
【００２３】
ガス化室は、好ましくは、ガス化室に導入する無灰の第一ガス化物の導入量１ｋｇ／ｈに対して、該ガス化室内壁の温度を８００℃とする場合、ガス化室内壁の表面積が０．００８ｍ2以上に設定され、ガス化室内壁の温度を１０００℃とする場合、該ガス化室内壁の表面積が０．００４ｍ2以上に設定される。
【００２４】
ガス化室は、上流側に配設される第一のガス化室と、この第一のガス化室の下流側に配設される第二のガス化室とから成り、これら第一のガス化室と第二のガス化室とが互いに連通していてもよい。第二のガス化室は、好ましくは筒状をなす。
【００２５】
ガス化対象物は、二酸化炭素を主成分とする第三のガス化物を含んで成っていてもよい。
【００２６】
生成ガスは、好ましくは、水素、一酸化炭素、メタン、エチレンから選ばれる１つ以上の物質を主成分とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の輻射吸熱反応装置は、過熱水蒸気雰囲気下且つ積極的に酸素を導入しない無酸素乃至低酸素状況下において、原料をガス化するようにしたことによって、雑草や間伐材等の従来有用視されていなかった有機化合物をはじめとするバイオマスのみならず、廃プラスチック、廃油、廃紙、糞尿、残飯、豆腐殻や酒粕等の食品系搾り滓等に代表される広範な有機系廃棄物等の多様な有機化合物を、ガス化の原料即ちガス化対象物として採用することを可能とすると共に、それらの有機化合物をガス化原料としながらも煤やタールの極めて少ない生成ガスを得ることが出来るという効果がある。
【００２８】
本発明の輻射吸熱反応装置は、ガス化室内の表面積を適宜に設定すると共に、これに対応してガス化室内を適宜温度に保持し、第一のガス化物の乾燥重量に対する第二のガス化物の重量比を所定値に制御することによって、水素、一酸化炭素、メタン、エチレン、二酸化炭素、水等を主成分とする所要の組成の生成ガスを、原料とする適宜の有機化合物から得ることが可能であって、ガス化室を、第一のガス化室とその下流側に連通配置した第二のガス化室とから構成したことにより、煤やタールがほぼ完全に分解若しくはガス化され、不純物の極めて少ない生成ガスを得ることが出来るという効果がある。
【００２９】
また、得られた生成ガスは、その燃焼時の運動エネルギ乃至熱エネルギを利用するガスエンジンに使用したり、或いはその生成ガスの廃熱を熱源とするボイラ等に利用することが可能である。更に、その後の生成ガスは、化石燃料並みの高温燃焼を可能とする燃料ガスとして利用したり、或いは、メタノールやＧＴＬ等の液体燃料を合成するための原料ガスとして採用することも可能である。
【００３０】
本発明の輻射吸熱反応装置は、ガス化室に、上下に連通した複数の穴を有してなる多穴体をガス化室内に配設してガス化室内の上下を画成し、第一のガス化物をガス化室の上部から導入すると共に、第二のガス化物を多穴体の下部より上昇流として供給するように構成できる。
【００３１】
この場合、第一のガス化物を直径約２ｃｍ以下に設定し且つ第二のガス化物を過熱水蒸気とすれば、第一のガス化物が室内において落下中にガス化しきれずに残留した際にも多穴板上に保留し得、この第一のガス化物の残留分は、長秒時間でガス化して行くが、生成ガス組成は、微粉化した第一のガス化物を原料とした場合の生成ガスに劣らず、高い水素濃度の生成ガスを得ることが出来る。従って、ガス化対象物である有機化合物を微粉化しなくてもほぼ完全にガス化することが可能であって微粉砕が要求されず、粉砕コストを軽減することが出来る。
【００３２】
本発明の輻射吸熱反応装置は、高熱伝導性を有し且つ高輻射性を有する材料でガス化室を構成し、ガス化室を断熱室内に配設したことにより、熱効率を向上させつつ、ガス化室内におけるガス化対象物のガス化に伴う熱化学的な吸熱反応に必要なエネルギを、ガス化室内側に存在する内壁やその他の固体からの輻射エネルギ及びそれら内壁や固体表面との接触による熱伝導によって伝達すること、及び、このエネルギの伝達に必要な熱量を、外部の加熱手段によって供給することが可能となる。
【００３３】
これによって、本発明の輻射吸熱反応装置は、熱電効果を利用した電気的加熱手段或いは化石燃料の燃焼によって得られる熱を利用する化石燃料燃焼加熱手段或いは廃プラスチックや廃紙を燃焼させて得られる熱を利用する廃棄物燃焼加熱手段或いはバイオマス系燃料を燃焼させることで得られる熱を利用するバイオマス燃焼加熱手段などの適宜の加熱手段を、ガス化室を加熱するための加熱手段として採用することが出来る。
【００３４】
また、本発明の輻射吸熱反応装置においては、ガス化室内におけるガス化対象物のガス化に係る化学反応が吸熱反応であるために、加熱手段によって外部から供給される熱エネルギの一部は、生成ガスの化学ポテンシャルとして該生成ガスに蓄えることが出来るという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図１を参照しながら詳細に説明する。本実施形態における輻射吸熱反応装置１は、バイオマスや有機系廃棄物等の有機化合物と水とをガス化対象物即ち主原料として、それらを熱化学的に吸熱反応させることによって、それらの原料から水素や一酸化炭素或いはメタンやエチレン等を主成分とする生成ガス２を得るための装置であって、その基本構成及び運転原理を表す概念図を図１に示す。
【００３６】
図１に示すように、本実施形態の輻射吸熱反応装置１の基本構成は、その内部においてガス化対象物をガス化するためのガス化室３と、このガス化室３内側に存在させる固体とを備える。尚、図１乃至図３においては、ガス化室３内における輻射エネルギ４を、細黒矢印（→）にて模式的に表し、第一のガス化物５、第二のガス化物６、ガス化室３に供給される熱７、生成ガス２、灰分８、高温ガスを、太白矢印（⇒）にて模式的に表すものとする。
【００３７】
ガス化対象物は、第一のガス化物５と、第二のガス化物６とから成る。第一のガス化物５は、雑草等に代表される草本類や間伐材を含む木本類等の所謂バイオマス或いは廃プラスチック、廃油、廃紙、糞尿、残飯、豆腐殻や酒粕等の食品系搾り滓等に代表される農業系乃至食品系或いはその他の有機系廃棄物等の広範な有機化合物を含むものであり、それらに含有される有機化合物を主成分とするものである。第二のガス化物６は、水を主成分とするものである。
【００３８】
ガス化室３は、外部と隔壁９で隔絶されて成り、その内部には所定の容積及び表面積のガス化空間１０と、ガス化室３の外部からガス化室３の内部にガス化対象物を導入するためのガス化対象物導入口（図示せず）と、ガス化室３の内部において生成した生成ガス２をガス化室３の内部から排出するための生成ガス排出口（図示せず）と、ガス化室３内においてガス化対象物のガス化に伴って微量ながら生じた灰分８を排出するための灰分排出手段（図示せず）とを有する。
【００３９】
ガス化室３を成す隔壁９は、耐熱性や熱衝撃性に優れた素材から成り、所要の温度や温度変化に耐え得るように構成する。この隔壁９を構成する素材としては、例えば、コージェライトよりも耐熱性が高く、炭化ケイ素よりも熱衝撃に強いチタン酸アルミニウム等のセラミックスを用いることが出来る。このようなセラミックスを採用した場合には、耐熱性と対熱衝撃性が実用性あるレベルで両立出来、輻射吸熱反応装置１の運転可能温度範囲を向上させることが出来て好ましい。また、チタン酸アルミニウム等のセラミックス材の表面に、金属を主成分とする表面コーティングを施すことも可能である。この表面コーティング材としては、例えば高クロム／高ニッケル合金等の高耐熱性の合金を採用することが出来る。
【００４０】
ガス化室３内のガス化空間１０の容積及び形状は、所要のガス化処理量に応じて適宜設定することが可能であるが、ガス化空間１０はガス化の対象である第一のガス化物５を適宜量存在させることが出来る大きさ及び形状の空間に設定することが必要である。
【００４１】
ガス化室３内の表面積は、所要のガス化処理量に応じて適宜設定することが可能であるが、例えば、無灰乾燥バイオマスを第一のガス化物５として、その供給量を１ｋｇ／ｈ、ガス化室３内における隔壁９の壁温を８００℃とする場合、ガス化室３内の表面積を少なくとも０．００８ｍ2以上とし、また、壁温を１０００℃とする場合には表面積を少なくとも０．００４ｍ2以上に設定することが好ましい。
【００４２】
ガス化対象物導入口は、第一のガス化物５をガス化室３内に導入するための第一ガス化物導入口と、第二のガス化物６をガス化室３内に導入するための第二ガス化物導入口との二つの導入口に分けて配設することが出来る。それら第一ガス化物導入口及び第二ガス化物導入口は、所要のガス化処理量に応じて、口径や形状等を適宜設定することが可能である。勿論、それら第一ガス化物導入口及び第二ガス化物導入口は、それぞれ第一のガス化物５及び第二のガス化物６を適宜量、ガス化室３内に導入することができるものであればよく、それ以外特に限定されるものではないが、ガス化処理能力を向上すべく、それぞれの配設位置や構成を工夫することが好ましい。
【００４３】
生成ガス排出口は、所要のガス化処理量に応じて、口径や形状等を適宜設定することが可能である。勿論、生成ガス排出口は、ガス化室３内において生成した所要の生成ガス２をガス化室３外に排出することが出来るものであればよく、それ以外特に限定されるものではないが、ガス化処理能力を向上すべく、或いは、より一層純度を高めるべく、その構成を工夫することが好ましい。
【００４４】
灰分排出手段は、所要のガス化処理量に応じてガス化室３に設定されるものであり、ガス化室３内においてガス化対象物のガス化に伴って微量ながら生じた灰分８をガス化室３の外部に排出するためのものである。灰分排出手段としては、ガス化室３内において発生した灰分８を効率よくガス化室３の外部に排出若しくは取り出すことが出来るものであればよく、それ以外特に限定されるものではない。
【００４５】
以上のように構成した本発明の輻射吸熱反応装置１を使用する場合には、適宜の加熱手段によってガス化室３を加熱する。
【００４６】
この加熱手段としては、従来公知の多様な加熱手段を用いることが出来る。例えば、ガス化室３を、ガス化室３の外部から加熱する場合には、熱電効果を利用して加熱する電気的加熱手段、或いは、化石燃料の燃焼によって得られる熱を利用して加熱する化石燃料燃焼加熱手段、或いは、廃プラスチックや廃紙を燃焼させて得られる熱を利用して加熱する廃棄物燃焼加熱手段、或いは、バイオマス系燃料を燃焼させることで得られる熱を利用して加熱するバイオマス燃焼加熱手段等の適宜の加熱手段等から選ばれる１つ以上の加熱手段を、ガス化室３を加熱するための加熱手段として採用することが可能である。また、加熱手段は、ガス化室３の外部からの加熱のみならず、ガス化室３の内部からの加熱を行なうことが出来るように構成することも可能である。
【００４７】
ガス化室３内は、加熱手段によるガス化室３の加熱によって、所要の温度、好ましくは８００℃以上、より好ましくは１０００℃以上に保持する。この際、ガス化室３を成す隔壁９を、上記説明のように、チタン酸アルミニウム等のセラミックスや高クロム／高ニッケル合金等の高耐熱合金等で構成すれば、ガス化室３内の温度をより一層上昇させ得るようになり、ガス化室３内においてガス化対象物をガス化するための熱化学的な反応温度を高めることが可能になって、運転温度変動上の余裕を持たせることが可能になり、ガス化反応温度をより自由に選択し得るようになる。
【００４８】
従って、例えば、生成ガス２組成における水素の比率を高めて水素発生量を増加させる場合には、より高温下においてガス化対象物をガス化反応させることが求められるが、金属の耐熱温度限界に拘束されることなく、輻射吸熱反応装置１の運転可能温度を、より高温に設定することが可能となり、結果的に水素生成量を増加させることが出来る。
【００４９】
ガス化室３内には、このガス化室３内を所要の温度に保持しつつ、第一のガス化物５を第一ガス化物導入口から導入する。尚、第一のガス化物５は、２ｃｍ以下程度に粗粉砕しておくことがガス化処理上好ましい。また、ガス化室３には、第一のガス化物５を効率よくガス化室３内に導入するための第一ガス化物導入手段を配設することが出来、第一のガス化物５として粗粉砕乃至微粉砕した物を採用する場合には、第一ガス化物導入手段として、例えば、スクリュフィーダを採用することが出来る。
【００５０】
ガス化室３内には、第一ガス化物導入手段等を利用するような適宜の方法によって、第一のガス化物５を存在させると共に、ガス化室３内に第二ガス化物導入口から第二のガス化物６を導入する。この際、第二のガス化物６は、第二ガス化物導入口を通じてガス化室３内に導入する事前に、予熱して過熱水蒸気としておき、過熱水蒸気をガス化室３内に導入することで熱効率を改善出来、ガス化処理能力を著しく向上させることが出来て好ましい。
【００５１】
尚、本発明の輻射吸熱反応装置１においては、ガス化対象物導入口を、第一ガス化物導入口と、第二ガス化物導入口とのように、それぞれ分けて導入口を配設することが出来、これによって、ガス化室３内に導入する第一のガス化物５の導入量や第二のガス化物６の導入量をそれぞれ個別に制御することが出来る。
【００５２】
第二のガス化物６が導入されたガス化室３内は、過熱水蒸気雰囲気となる。また、第一のガス化物５をガス化室３内に導入する際には、酸素や空気が混入しないようにすることが好ましく、例えば、第一のガス化物５を第一ガス化物導入口からガス化室３内に導入する際に、窒素ガスや炭酸ガス等の不活性ガスをフィードしてもよい。このようにして、ガス化室３内は、過熱水蒸気で満たされると共に、ガス化室３内には酸素或いは空気を積極的に導入せず、寧ろ酸素や空気をガス化室内に入り込まないようにすることで、ガス化室３内を無酸素乃至低酸素状態とする。尚、炭酸ガスをフィードガスとして用いる場合には、これを第三のガス化物とみなすことが出来る。
【００５３】
ガス化室３が、適宜の過熱手段によって加熱されることによって、ガス化室３内側に存在する固体の表面、即ち、ガス化室３を構成する隔壁９の表面からは、ガス化室３内に向かって輻射エネルギ４が放出される。従って、ガス化室３内に導入された第一のガス化物５は、ガス化室３内の過熱水蒸気雰囲気下に存在して所要の温度、好ましくは８００℃以上に加熱されつつ、ガス化室３内に放出された輻射エネルギ４を受ける。過熱水蒸気下において輻射エネルギ４を受けた第一のガス化物５は、第二のガス化物６である過熱水蒸気と熱化学的に吸熱反応して所要の生成ガスに変化する。
【００５４】
この吸熱反応では、導入される第一のガス化物５の性状によって、第二のガス化物６としての水蒸気の必要量が異なる。例えば、第一のガス化物５を一般木質系とする場合には、下添字を原子数とする略式分子式をＣ1.3Ｈ2Ｏ0.9と表現すると、この吸熱反応に必要な最少の第二のガス化物６である水蒸気の量は、０．４Ｈ2Ｏであり、実用運転では３ Ｈ2Ｏ以上に設定することが好ましい。
【００５５】
しかしながら、ガス化室３内に対する過剰な水分供給は、熱効率を低下させるので、第一のガス化物５に対する第二のガス化物６の重量比は０．６以上好ましくは２以上にする。第一のガス化物５に対する第二のガス化物６のガス化室３内への導入量を、対バイオマスモル比を３とした場合の典型的な吸熱反応は、次の化学式で表される。
Ｃ１．３Ｈ２Ｏ０．９（ｓ）＋３Ｈ２Ｏ（ｇ）＝ｑ１Ｈ２（ｇ）＋ｑ２ＣＯ（ｇ）＋ｑ３ＣＨ４（ｇ）＋ｑ４Ｃ２Ｈ４（ｇ）＋ｑ５ＣＯ２（ｇ）＋ｑ６Ｈ２Ｏ（ｇ）−９２ｋＪ
【００５６】
上記化学式に表されるように、その生成ガス２は、水素、一酸化炭素、メタン、エチレン、二酸化炭素、水等を主成分とする組成となる。尚、上記化学式の右辺におけるｑ１、ｑ２、ｑ３、ｑ４、ｑ５、ｑ６は、それぞれ対応する分子の分子数を表す適当な実数係数である。
【００５７】
また、上記化学式に表されるように、この吸熱反応においては、乾燥無灰バイオマス１ｋｇに対し、約７００ｋｃａｌ／ｋｇ−Ｂｉｏの反応熱を与える必要があり、適宜の加熱手段を利用することによってこの吸熱反応に与えた熱エネルギは、水素、一酸化炭素、メタン等を主成分とする生成ガス２に蓄えられる。
【００５８】
例えば、ガス化室３の内壁から９００℃の輻射熱を受けるものとすると、１ｋｇ／ｈのバイオマスのガス化には、ガス化室３の内壁の表面積を０．００８ｍ2以上、好ましくは０．０１ｍ2以上とすることによってガス化反応を成立させる。本吸熱反応によって、液体燃料等の化学合成原料として用いる生成ガス２を得ることを目的とする場合には、ガス化室３内の温度は高い方が有利で、ガス化室３内壁の温度を１１００℃とした場合には、バイオマス１ｋｇ／ｈに対して該ガス化室３内壁の表面積は０．００４ｍ2以上、好ましくは０．００５ｍ2以上とすることが出来る。
【００５９】
ガス化室３内において生成した生成ガス２は、生成ガス排出口を通じて、ガス化室３外に排出される。水素や一酸化炭素、メタン等を主成分とする生成ガス２は、それら水素、一酸化炭素、メタン等のガス組成やそれらの構成比を、生成ガス２の用途に応じて、ガス化室３内部の温度や第一のガス化物５と第二のガス化物６との重質比、或いは、第一のガス化物５の供給量やその含水率、並びに、第一のガス化物５の粉砕度等を制御することによって調整することが出来る。
【００６０】
生成ガス排出口の下流には、生成ガス２中に微量ながらも含まれる灰やすす等の不純物を除去するためのサイクロン等を連結してもよい。或いは、生成ガス排出口の下流には、生成ガス２が担持する熱エネルギを熱源として過熱水蒸気を生成する廃熱ボイラを連結して廃熱利用することによって熱効率を改善することも出来る。或いは、生成ガス排出口の下流には、生成ガス２に混在する余剰水分を除去するための水スプレ・スクラバを連結して、生成ガス２をこれに通過させて余剰水分を除去するようにしてもよい。
【実施例１】
【００６１】
次に、本発明の輻射吸熱反応装置１０１の具体的な一実施例を図２を用いて説明する。尚、上記実施形態において説明した詳細については省略して説明するものとする。図２は、実施例１の輻射吸熱反応装置１０１の構成を示す概念図である。また、本実施例におけるガス化対象物である第一のガス化物１０５は、有機化合物を主成分とするものであり、第二のガス化物１０６は、水を主成分とするものである。
【００６２】
本実施例における輻射吸熱反応装置１０１は、図２に示すように、内外の熱の出入りを遮断するための断熱室１１１と、この断熱室１１１内に配設されるガス化室１０３と、このガス化室１０３内に第一のガス化物１０５を導入するための第一ガス化物導入手段１１２と、ガス化室１０３内に第二のガス化物１０６を導入するための第二ガス化物導入手段１１３とを備える。ガス化室１０３内の適当な高さ位置には、上下に連通した複数の貫通穴１１４を有しガス化室１０３内を上下に画成する多穴体１１５が配設される。またガス化室１０３には、ガス化室１０３内に生じた灰分１０８を外部に排出するための灰分排出手段１１６と、ガス化室１０３内において生成した生成ガス１０２を外部に排出するための生成ガス排出手段１１７とを備える。
【００６３】
断熱室１１１は、その内外の熱の出入りを遮断するためのものであり、特に断熱室１１１の内側を高温にして所要の温度、好ましくは８００℃以上に保持することが出来るように構成する。断熱室１１１は、断熱室１１１内に配設されるガス化室１０３を囲繞することが出来るものであれば従来公知の断熱材を利用して構成することが出来、形状や大きさ等は適宜設定することが可能である。ガス化室１０３を加熱するための加熱手段の形態に応じて、図２に示すように、断熱室１１１の内面とガス化室１０３の外面との間に間隙を持たせてもよい。
【００６４】
特に、加熱手段として高温ガスを、ガス化室１０３の外面に供給してガス化室１０３をその外部から加熱する方式の高温ガス利用系の加熱手段を採用する場合には、断熱室１１１とガス化室１０３との間に間隙を持たせるように構成することが望ましい。
【００６５】
断熱室１１１には、第一ガス化物導入手段１１２や第二ガス化物導入手段１１３、生成ガス排出手段１１７或いは灰分排出手段１１６を断熱室１１１の外部に繋げるための内外に連通した連通口１２２，１３１，１３３，１３５を、必要に応じてそれぞれ第一ガス化物導入手段１１２、第二ガス化物導入手段１１３、生成ガス排出手段１１７、灰分排出手段１１６等に密接させて熱が洩れないように形成する。
【００６６】
また、図示しないが、ガス化室１０３を加熱するための加熱手段によっては、必要に応じて断熱室１１１に、その内外に連通した連通口を適宜量形成し、外部から該断熱室１１１内に熱１０７を供給したり、或いは排出したりすることが出来るように構成してもよい。
【００６７】
ガス化室１０３は、その外部と隔壁１０９で隔絶され、その内部に所定の容積及び表面積のガス化空間１１０を有し、ガス化室１０３を構成する隔壁１０９の外面は断熱室１１１の壁面によって囲繞される。このガス化室１０３には、外部からガス化室１０３内に第一のガス化物１０５を導入するための第一ガス化物導入口１１８と、外部からガス化室１０３内に第二のガス化物１０６を導入するための第二ガス化物導入口１１９とが形成され、それぞれ第一ガス化物導入手段１１２、第二ガス化物導入手段１１３に連結され、第一のガス化物１０５と第二のガス化物１０６とを含むガス化対象物を、ガス化室１０３内に導入することが出来るように構成される。
【００６８】
第一ガス化物導入口１１８は、ガス化室１０３の上部に形成され、第一ガス化物導入口１１８を通じて外部からガス化室１０３内に導入される第一のガス化物１０５が、ガス化室１０３内において落下し、その落下過程においてガス化することが出来るように構成される。
【００６９】
第二ガス化物導入口１１９は、ガス化室１０３の下部に形成され、第二ガス化物導入口１１９を通じて外部からガス化室１０３内に導入される第二のガス化物１０６が、ガス化室１０３内において上昇流として導入することが出来るように構成される。
【００７０】
また、ガス化室１０３には、その内部において生成した生成ガス１０２をガス化室１０３から排出するための生成ガス排出口１２０と、ガス化室１０３内においてガス化対象物のガス化に伴って微量ながら生じた灰分１０８を排出するための灰分排出口１２１とを有し、それぞれ生成ガス排出手段１１７、灰分排出手段１１６に連結され、ガス化室１０３内において生成した生成ガス１０２や灰分１０８を外部に排出することが出来るように構成される。
【００７１】
生成ガス排出口１２０は、ガス化室１０３の側面の適当な高さ位置、好ましくは、多穴体１１５の配設高さ位置よりも上部位置に形成される。これに対して、灰分排出口１２１は、ガス化室１０３の底部に形成し、多穴体１１５よりも下側であり且つ灰分１０８の堆積時には自重で落下して外部に取り出すことが出来るように構成される。
【００７２】
ガス化室１０３を成す隔壁１０９は、熱伝導性や耐熱性や熱衝撃性に優れた素材から成り、ガス化室１０３の外部から内部に熱１０７を伝達し易くすると共に、所要の温度や温度変化に耐え得るように構成する。ガス化室１０３内のガス化空間１１０の容積及び形状は、所要のガス化処理量に応じて適宜設定することが可能であるが、ガス化空間１１０はガス化の対象である第一のガス化物１０５を適宜量存在させることが出来る大きさ及び形状の空間に設定する。ガス化室１０３内の表面積は、所要のガス化処理量に応じて適宜設定することが可能である。
【００７３】
ガス化室１０３内は、上下方向の適当な高さ位置に配設される適当な厚さの多穴体１１５によって上下に画成される。この多穴体１１５は、所要の高温に耐え得る金属若しくはセラミックス製で全体として略板状を成し、その上下に貫通した多数の貫通穴１１４を有して成る。この貫通穴１１４の大きさは、水蒸気が難なく通過し得、未ガス化状態の第一のガス化物１０５が通過し難い程度の直径に設定することが好ましい。また、多穴体１１５は、若干水平から傾斜させて配設してもよい。
【００７４】
第一ガス化物導入手段１１２は、ガス化室１０３に形成される第一ガス化物導入口１１８に連通し、断熱室１１１に形成される連通口１２２を通して断熱室１１１の外部までほぼ垂直に延出した所定の内径及び長さの、耐熱素材から成るパイプ１２３と、この上端に出口１２４が連結され、ほぼ水平に延びたスクリュ１２５を内装して成るスクリュフィーダ１２６と、このスクリュフィーダ１２６に第一のガス化物１０５を供給するためのホッパ１２９とを備える。
【００７５】
このスクリュフィーダ１２６は、ほぼ水平方向に所定の長さ延びた円筒体１２７と、この円筒体１２７の内部に回転自在に内装される円筒体１２７とほぼ同等の長さを有するスクリュ１２５と、このスクリュ１２５の一端に配設され、スクリュ１２５を駆動するアクチュエータ１２８とを備える。アクチュエータ１２８を配設した逆側の先端部付近には、スクリュ１２５の回動によって送給された第一のガス化物１０５をスクリュフィーダ１２６から排出するための出口１２４が円筒体１２７に形成され、円筒体１２７におけるアクチュエータ１２８付近の上部には、ホッパ１２９から第一のガス化物１０５をスクリュフィーダ１２６に取り込むための入口１３０が形成されるて成る。勿論、ホッパ１２９は、この入口１３０に連設される。
【００７６】
第二ガス化物導入手段１１３は、ガス化室１０３に形成される第二ガス化物導入口１１９に連通し、断熱室１１１に形成される連通口１３１を通して断熱室１１１の外部まで延出した所定の内径及び長さの、耐熱性及び耐水蒸気性を有する素材から成るパイプ１３２を備える。このパイプ１３２の下流には、適宜の方法によって加熱することで生成する過熱水蒸気を得るためのボイラ（図示せず）を連結して、第二のガス化物１０６をガス化室１０３に導入する事前に予め加熱して過熱水蒸気とすることが好ましい。より好ましくは、このボイラの熱源として廃熱を利用することによって熱効率を向上させるように構成する。
【００７７】
生成ガス排出手段１１７は、ガス化室１０３に形成される生成ガス排出口１２０に連通し、断熱室１１１に形成される連通口１３３を通して断熱室１１１の外部まで延出した所定の内径及び長さの、耐熱性や耐食性を有する素材から成るパイプ１３４を備える。このパイプ１３４の下流には、図示しないが、サイクロンや水噴霧器等を連結して、生成ガス１０２をそれらサイクロンや水噴霧器内を通過させることで、生成ガス１０２に微量ながらも混在する灰分１０８や煤、タール或いは水分を除去するようにすることが好ましい。
【００７８】
灰分排出手段１１６は、ガス化室１０３に形成される灰分排出口１２１に連通し、断熱室１１１に形成される連通口１３５を通して断熱室１１１の外部まで延出した所定の内径及び長さの、耐熱性を有する素材から成るパイプ１３６を備える。このパイプ１３６の下流には、パイプ１３６を自在に開閉し得、パイプ１３６におけるガス化室１０３内外の連通状態を開通状態にしたり、不通状態にしたりするためのバルブ（図示せず）を配設する。
【００７９】
以上説明したように構成される実施例１の輻射吸熱反応装置１０１を運転する場合には、先ず適宜の加熱手段によって、輻射吸熱反応装置１０１の外部から断熱室１１１内における断熱室１１１とガス化室１０３との間の間隙に、熱１０７を供給してガス化室１０３を所要の温度、好ましくは８００℃以上に加熱する。そして、ホッパ１２９に第一のガス化物１０５をその上部から投入し、スクリュフィーダ１２６を操作して適宜の速度で第一のガス化物１０５を、ホッパ１２９からスクリュフィーダ１２６内に取り込みつつ、その出口１２４に向かって送給する。尚、ホッパ１２９に投入する第一のガス化物１０５は、予め２ｃｍ以下の小片に粗粉砕しておくことがガス化の効率上好ましい。
【００８０】
また、本実施例の輻射吸熱反応装置１０１においては、第一のガス化物１０５の含水量に応じて、ガス化室１０３内に導入する第一のガス化物１０５の導入量を調整することで、生成ガス１０２組成を適正化することが好ましく、このような調整を行なうための調整手段を設けてもよい。例えば、ガス化室１０３に導入する第一のガス化物１０５の水分量が２０重量％である場合には、導入量を乾燥状態の第一のガス化物１０５を導入するケースに比べて３０％減じて導入するべく、スクリュフィーダ１２６による第一のガス化物１０５の送給量を、スクリュフィーダ１２６のスクリュ１２５の回転数等で調整するようにして、運転時の第一のガス化物１０５の水分量に応じて送給量を制御するように構成する。
【００８１】
また、スクリュフィーダ１２６によって第一のガス化物１０５をガス化室１０３内に導入する際には、第一のガス化物１０５が貯留されているホッパ１２９の内部に、窒素ガス或いは炭酸ガス又は空気を併走ガス（図示せず）として送り込み、この併走ガスを第一のガス化物１０５と共にスクリュフィーダ１２６を経由してガス化室１０３へ供給するようにしてもよい。この併走ガスを全く併給しない場合には、スクリュフィーダ１２６を経由して、ガス化室１０３内に多量に導入された水蒸気の一部が、ホッパ１２９へ洩出することがある。これによって、第一のガス化物１０５が貯留されているホッパ１２９や該第一のガス化物１０５に結露が生じて、多量の水分が第一のガス化物１０５に吸収されてしまうことがある。
【００８２】
第一のガス化物１０５に吸収された水分は、ガス化室１０３の内部で加熱されて蒸発し高温になるが、蒸発潜熱も含め大きな熱損失となり、ガス化処理能力を低下させる結果となる。これによる輻射吸熱反応装置１０１の能力低下は著しい。つまり、輻射吸熱反応装置１０１のガス化処理能力は、ガス化の原料である第一のガス化物１０５の含水量に大きく左右される。
【００８３】
この問題は、上述のように、第一のガス化物１０５と共に併走ガスを、スクリュフィーダ１２６を経由してガス化室１０３内に併給することで解決され、ガス化処理能力を高く維持することを可能にする。この併走ガスによる結露防止効果は、その併給量が、第一のガス化物１０５に対する併走ガスの重量比で、炭酸ガスの場合２〜１５％程度、窒素ガスの場合２〜１０％で効果が認められている。併走ガスとして空気を用いる場合には、生成ガス１０２の一部が燃焼し発熱量を低下させるので２〜５%程度とする。
【００８４】
尚、二酸化炭素は、水素と化合させてメタノールにすることができるので、本実施例の輻射吸熱反応装置１０１によって得られた生成ガス１０２を、メタノール合成に用いる場合、第一のガス化物１０５と併走する併走ガスとしては、二酸化炭素を選択することが好ましく、これによって経済的にメタノール合成量を増やすことができる。
【００８５】
ガス化室１０３内には、上述のようにしてガス化室１０３内に導入された第一のガス化物１０５の導入量に応じて、第二ガス化物導入手段１１３を利用し、第二ガス化物導入口１１９から第二のガス化物１０６を導入する。この際、第二のガス化物１０６は、予め加熱して過熱水蒸気としてガス化室１０３内に導入することが可能であり、このようにすることによって熱効率を向上させることが出来る。
【００８６】
ガス化室１０３の下部から第二ガス化物導入口１１９を通じて、ガス化室１０３内に導入された第二のガス化物１０６は、上昇流を形成すると共に、ガス化室１０３内を過熱水蒸気で満たし、過熱水蒸気雰囲気にする。勿論、この過熱水蒸気は、ガス化室１０３内に配設された多穴体１１５の各貫通穴１１４を通じてその下部から上部へ抜けて、多穴体１１５によって画成された上下の空間の何れも過熱水蒸気雰囲気とする。
【００８７】
また、ガス化室１０３内に導入する第二のガス化物１０６には、二酸化炭素を適宜量混合して、過熱水蒸気と二酸化炭素とから成る混合ガスを採用してもよい。この場合には、生成ガス１０２中の二酸化炭素の組成比が大きくなり、二酸化炭素は水素と化合してメタノールになるので、生成ガス１０２をメタノール合成等に用いる場合に経済的に有利である。
【００８８】
ガス化室１０３の上部の第一ガス化物導入口１１８からガス化室１０３内に導入された第一のガス化物１０５は、ガス化室１０３中を落下する。この落下過程において、第一のガス化物１０５の一部は、外部からの加熱によってガス化室１０３の内壁や多穴体１１５から発せられる高温の輻射エネルギ１０４を受けつつ、ガス化室１０３を満たしている第二のガス化物１０６と衝接することで、熱化学的に吸熱反応を起こしてほぼ完全にガス化して生成ガス１０２となる。
【００８９】
その落下過程においてガス化しきれなかった未ガス化状態の第一のガス化物１０５は、ガス化室１０３内に配設される多穴体１１５上に保留される。この多穴体１１５上に保留された第一のガス化物１０５は、長秒時間でガス化する。これは、微粉状態の第一のガス化物１０５が、浮遊状態で過熱水蒸気と反応して瞬時にガス化するのに比べて不利なようであるが、実際には、多穴体１１５上に保留された第一のガス化物１０５から得られる生成ガス１０２組成は、高い水素濃度となる上、原料とする第一のガス化物１０５に微粉砕が要求されないことから原料の適用範囲が拡がり、且つ粉砕動力コストも軽減されるので効果的である。
【００９０】
こうしてガス化室１０３内において生成した生成ガス１０２は、水素、一酸化炭素、メタン、エチレン、二酸化炭素、水を主成分とするものであり、ガス化室１０３に形成された生成ガス排出口１２０及び生成ガス排出手段１１７を通じて外部に排出される。
【００９１】
本実施例の輻射吸熱反応装置１０１は、化石燃料並の高温燃焼を可能にする燃料ガスを、バイオマスや有機系廃棄物を原料として生成させる技術であると同時に、液体燃料等を合成するための化学合成原料にも適用し得るものである。
【００９２】
この化学合成原料として適用するための生成ガス１０２を得る場合には、生成ガス１０２組成中の水素と一酸化炭素の組成比が重要となる。例えば、生成ガス１０２を用いてメタノールを合成する場合には、水素と一酸化炭素の該ガス組成に占める割合を高めると共に、水素／一酸化炭素のモル比を凡そ２にすることが望ましく、このような適正な組成比の水素及び一酸化炭素を、輻射吸熱反応装置１０１によって得るには、次のよな操作で達成することが出来る。
【００９３】
水素の組成比を増やす場合には、ガス化室１０３内の温度を高温に保持し、ガス化室１０３内を浮遊してガス化する粒径を小さくした粉状の第一のガス化物１０５の導入量を少なめにすると共に、多穴体１１５上において長秒時間でガス化する１０ｍｍ乃至２０ｍｍの粗片状の第一のガス化物１０５の導入量を多めにしつつ、これら第一のガス化物１０５の導入量に対する第二のガス化物１０６の導入量を多めにする。
【００９４】
一酸化炭素の組成比を増やす場合には、ガス化室１０３内の温度を８００℃程度の低温に保持し、第一のガス化物１０５の粒径を大径化すると共に、第一のガス化物１０５の導入量を増量しつつ、第一のガス化物１０５のガス化室１０３内における滞留時間の短縮化を図る。
【００９５】
本実施例の輻射吸熱反応装置１０１における、微粒状の第一のガス化物１０５が、第二のガス化物１０６中を浮遊しながらガス化する浮遊ガス化反応では、その粒径が小さい程ガス化し易く、粒径が大きくなる程ガス化反応が進み難くなる。浮遊しながらガス化する微粒状の第一のガス化物１０５の浮遊ガス化反応が１秒以下で完結するものであるのに対して、多穴体１１５上における粗片状の第一のガス化物１０５のガス化反応は、長秒時間を要するものの、多穴体１１５上に載置した状態でガス化させることによって、浮遊ガス化以上のガス化反応を生じせることが出来る。
【実施例２】
【００９６】
次に、本発明の輻射吸熱反応装置２０１の別の実施例を図３を用いて説明する。尚、上記実施形態及び実施例１において説明した詳細については説明を省略する。図３は、実施例２の輻射吸熱反応装置２０１の構成を示す概念図である。また、本実施例におけるガス化対象物である第一のガス化物２０５は、有機化合物を主成分とするものであり、第二のガス化物２０６は、水を主成分とするものである。
【００９７】
本実施例における輻射吸熱反応装置２０１は、その外部における適宜の高温ガス発生装置（図示せず）によって生成し十分に大きな熱エネルギを担持して成る所要の温度の高温ガス２０７を加熱手段として、該輻射吸熱反応装置２０１内に導入し、これを熱源として利用することで、原料であるガス化対象物のガス化を行なうものである。
【００９８】
図３に示すように、輻射吸熱反応装置２０１は、内外の熱の出入りを遮断するための断熱室２１１と、この断熱室２１１内に配設されるガス化室２０３とを備える。このガス化室２０３は、上流側を成す第一のガス化室２０３ａと、下流側を成す第二のガス化室２０３ｂとから成り、これらの第一のガス化室２０３ａと第二のガス化室２０３ｂとが互いに連通して成る。
【００９９】
第一のガス化室２０３ａは、第一のガス化物２０５を導入するための第一ガス化物導入手段２１２と、第二のガス化物２０６を導入するための第二ガス化物導入手段２１３とを備える。第一のガス化室２０３ａ内の適当な高さ位置には、上下に連通した複数の貫通穴２１４を有し第一のガス化室２０３ａ内を上下に画成する多穴体２１５が配設される。また第一のガス化室２０３ａには、第一のガス化室２０３ａ内に生じた灰分２０８を外部に排出するための灰分排出手段２１６と、第一のガス化室２０３ａ内において生成した生成ガス２０２を第一のガス化室２０３ａの外部に排出すると共に、生成ガス２０２を第二のガス化室２０３ｂに送給するための生成ガス送出口２３７とを備える。
【０１００】
第二のガス化室２０３ｂは、生成ガス２０２を導入するための生成ガス導入口２３８と、高純度化した生成ガス２０２を外部に排出するための生成ガス排出口２２０とを備える。そして、第一のガス化室２０３ａの生成ガス送出口２３７には、第二のガス化室２０３ｂの生成ガス導入口２３８が連結され、第一のガス化室２０３ａと第二のガス化室２０３ｂとが互いに連通するように構成される。
【０１０１】
また、断熱室２１１内に配設される第一のガス化室２０３ａと、第二のガス化室２０３ｂとの間には、この断熱室２１１内を第一のガス化室２０３ａ側と、第二のガス化室２０３ｂ側とに仕切って、それぞれの側の輻射エネルギ２０４が他方の側との間で行き来することを抑制する遮蔽板２３９が配設される。
【０１０２】
断熱室２１１は、その内外の熱の出入りを遮断するためのものであり、特に断熱室２１１の内側を高温にして所要の温度、好ましくは８００℃以上に保持することが出来るように構成する。断熱室２１１は、従来公知の断熱材を利用して構成することが出来、該断熱室２１１内に配設される第一のガス化室２０３ａ及び第二のガス化室２０３ｂを共に囲繞することが出来るものであればよく、形状や大きさ等は適宜設定することが可能であるが、図３に示すように、断熱室２１１の内面と第一のガス化室２０３ａの外面及び第二のガス化室２０３ｂの外面との間には間隙を持たせる。
【０１０３】
断熱室２１１には、第一ガス化物導入手段２１２や第二ガス化物導入手段２１３、生成ガス排出口２２０或いは灰分排出手段２１６を該断熱室２１１の外部に繋げるための内外に連通した連通口２２２，２３１，２３３，２３５を、必要に応じてそれぞれ第一ガス化物導入手段２１２、第二ガス化物導入手段２１３、生成ガス排出口２２０、灰分排出手段２１６等に密接させて熱が洩れないように形成する。
【０１０４】
また、断熱室２１１は、該断熱室２１１内を加熱するための高温ガス２０７を導入するための、該断熱室２１１の内外に連通した高温ガス導入口２４０と、該断熱室２１１内に導入して使用済となった高温ガス２０７を、断熱室２１１の外部に排出するための高温ガス排出口２４１とを備える。
【０１０５】
ここで言う高温ガス２０７は、輻射吸熱反応装置２０１の外部において、適宜の高温ガス発生装置（図示せず）によって生成されるものであり、好ましくは８００℃以上の温度を有するものである。高温ガス発生装置としては、従来公知の技術を採用することが可能であり、例えば、化石燃料を燃焼させたり、或いは天然ガスを燃焼させることによって燃焼系の高温ガスを発生させる装置を用いることも可能である。或いは、廃紙や廃プラスチックや廃木材等の廃棄物を燃焼させることで、それら廃棄物由来の燃焼系の高温ガス２０７を得てもよい。この他、例えば、雑草や間伐材等に代表される所謂バイオマスを燃焼させることで、バイオマス由来の燃焼系の高温ガス２０７を得ることが出来る装置を採用してもよい。
【０１０６】
遮蔽板２３９は、断熱室２１１内を上流側と下流側とに仕切るものであって、上流側における輻射エネルギ２０４と、下流側における輻射エネルギ２０４とが、それぞれ互いの側に行き来することを抑制するように配設される耐熱性及び高輻射性を有する素材から成る略板状の部材である。ただし、ここで言う上流側及び下流側は、断熱室２１１に形成される外部から高温ガス２０７を断熱室２１１内に導入するための高温ガス導入口２４０から、断熱室２１１に形成される断熱室２１１内を流下して使用済となった高温ガス２０７を断熱室２１１の外部に排出するための高温ガス排出口２４１までの流れの向きにおける上流と下流とにほぼ一致して対応するものである。
【０１０７】
遮蔽板２３９の適宜の部位には、高温ガス２０７が上流側から下流側に向かって流下し得る流路２４２が形成され、高温ガス２０７を流下させることが出来るように構成される。遮蔽板２３９は、上流側に配設される第一のガス化室２０３ａと、下流側に配設される第二のガス化室２０３ｂとの間に介在させるものであり、第二のガス化室２０３ｂを下流側から上流側に連通させるための連通口２４３を有する。
【０１０８】
第一のガス化室２０３ａは、その外部と隔壁２０９で隔絶され、その内部に所定の容積及び表面積の一次ガス化空間２１０ａを有し、第一のガス化室２０３ａを構成する隔壁２０９の外面は断熱室２１１の壁面及び遮蔽板２３９によって囲繞される。この第一のガス化室２０３ａには、外部から第一のガス化室２０３ａ内に第一のガス化物２０５を導入するための第一ガス化物導入口２１８と、外部から第一のガス化室２０３ａ内に第二のガス化物２０６を導入するための第二ガス化物導入口２１９とが形成され、それぞれ第一ガス化物導入手段２１２、第二ガス化物導入手段２１３に連結され、第一のガス化物２０５と第二のガス化物２０６とを含むガス化対象物を、第一のガス化室２０３ａ内に導入することが出来るように構成される。
【０１０９】
第一ガス化物導入口２１８は、第一のガス化室２０３ａの上部に形成され、第一ガス化物導入口２１８を通じて外部から第一のガス化室２０３ａ内に導入される第一のガス化物２０５が、第一のガス化室２０３ａ内において落下し、その落下過程においてガス化することが出来るように構成される。
【０１１０】
第二ガス化物導入口２１９は、第一のガス化室２０３ａの下部に形成され、第二ガス化物導入口２１９を通じて外部から第一のガス化室２０３ａ内に導入される第二のガス化物２０６が、第一のガス化室２０３ａ内において上昇流として導入することが出来るように構成される。
【０１１１】
また、第一のガス化室２０３ａには、その内部において生成した生成ガス２０２を第一のガス化室２０３ａから第二のガス化室２０３ｂに送給するための生成ガス送出口２３７と、第一のガス化室２０３ａ内において、ガス化対象物のガス化に伴って微量ながら生じた灰分２０８を排出するための灰分排出口２２１とを有し、それぞれ第二のガス化室２０３ｂ、灰分排出手段２１６に連結され、第一のガス化室２０３ａ内において生成した生成ガス２０２や灰分２０８を外部に送出若しくは排出することが出来るように構成される。
【０１１２】
生成ガス送出口２３７は、第一のガス化室２０３ａの側面の適当な高さ位置、好ましくは、多穴体２１５の配設高さ位置よりも上部位置に形成される。これに対して、灰分排出口２２１は、第一のガス化室２０３ａの底部に形成し、多穴体２１５よりも下側であり且つ灰分２０８の堆積時には自重で落下して外部に取り出すことが出来るように構成される。
【０１１３】
第一のガス化室２０３ａを成す隔壁２０９は、熱伝導性や耐熱性や熱衝撃性に優れた素材から成り、第一のガス化室２０３ａの外部から内部に熱を伝達し易くすると共に、所要の温度や温度変化に耐え得るように構成する。第一のガス化室２０３ａ内の一次ガス化空間２１０ａの容積及び形状は、所要のガス化処理量に応じて適宜設定することが可能であるが、一次ガス化空間２１０ａはガス化の対象である第一のガス化物２０５を適宜量存在させることが出来る大きさ及び形状の空間に設定する。第一のガス化室２０３ａ内の表面積は、所要のガス化処理量に応じて適宜設定することが可能である。
【０１１４】
第一のガス化室２０３ａ内は、上下方向の適当な高さ位置に配設される適当な厚さの多穴体２１５によって上下に画成される。この多穴体２１５は、所要の高温に耐え得る金属若しくはセラミックス製で全体として略板状を成し、その上下に貫通した多数の貫通穴２１４を有して成る。この貫通穴２１４の大きさは、水蒸気が難なく通過し得、未ガス化状態の第一のガス化物２０５が通過し難い程度の直径に設定する。また、多穴体２１５は、若干水平から傾斜させて配設してもよい。
【０１１５】
第一ガス化物導入手段２１２は、第一のガス化室２０３ａに形成される第一ガス化物導入口２１８に連通し、断熱室２１１に形成される連通口２２２を通して断熱室２１１の外部までほぼ垂直に延出した所定の内径及び長さの耐熱素材から成るパイプ２２３と、この上端に出口２２４が連結され、ほぼ水平に延びたスクリュ２２５を内装して成るスクリュフィーダ２２６と、このスクリュフィーダ２２６に第一のガス化物２０５を供給するためのホッパ２２９とを備える。
【０１１６】
このスクリュフィーダ２２６は、ほぼ水平方向に所定の長さ延びた円筒体２２７と、この円筒体２２７の内部に回転自在に内装される円筒体２２７とほぼ同等の長さを有するスクリュ２２５と、このスクリュ２２５の一端に配設されスクリュ２２５を駆動するアクチュエータ２２８とを備える。アクチュエータ２２８を配設した逆側の先端部付近には、スクリュ２２５の回動によって送給された第一のガス化物２０５をスクリュフィーダ２２６から排出するための出口２２４が円筒体２２７に形成され、円筒体２２７におけるアクチュエータ２２８付近の上部には、ホッパ２２９から第一のガス化物２０５をスクリュフィーダ２２６に取り込むための入口２３０が形成され、この入口２３０にホッパ２２９が連設される。
【０１１７】
第二ガス化物導入手段２１３は、第一のガス化室２０３ａに形成される第二ガス化物導入口２１９に連通し、断熱室２１１に形成される連通口２３１を通して断熱室２１１の外部まで延出した所定の内径及び長さの、耐熱性及び耐水蒸気性を有する素材から成るパイプ２３２を備える。このパイプ２３２の下流には、適宜の方法によって加熱することで生成する過熱水蒸気を得るためのボイラ（図示せず）を連結して、第二のガス化物２０６を第一のガス化室２０３ａに導入する事前に予め廃熱を利用して加熱して過熱水蒸気とする。
【０１１８】
生成ガス送出口２３７は、第一のガス化室２０３ａの下流側の第一のガス化室２０３ａを構成する側壁に形成される。ここで言う下流側は、断熱室２１１に形成される外部から高温ガス２０７を該断熱室２１１内に導入するための高温ガス導入口２４０から、該断熱室２１１に形成される断熱室２１１内を流下して使用済となった高温ガス２０７を断熱室２１１の外部に排出するための高温ガス排出口２４１までの流れの向きにおける下流側に一致して対応するものである。
【０１１９】
灰分排出手段２１６は、第一のガス化室２０３ａに形成される灰分排出口２２１に連通し、断熱室２１１に形成される連通口２３５を通して断熱室２１１の外部まで延出した所定の内径及び長さの、耐熱性を有する素材から成るパイプ２３６を備える。このパイプ２３６の下流には、パイプ２３６を自在に開閉し得、パイプ２３６における第一のガス化室２０３ａ内外の連通状態を開通状態にしたり、不通状態にしたりするためのバルブ（図示せず）を配設する。
【０１２０】
第二のガス化室２０３ｂは、耐熱性及び高輻射性を有する素材から成る所定の長さ及び内径を有するパイプ材を、全体として略蛇行状に形成して成り、その内部に二次ガス化空間２１０ｂを有する。この第二のガス化室２０３ｂの大部分は、断熱室２１１内における下流側に配設され、遮蔽板２３９と断熱室２１１の内壁によって囲繞される。第二のガス化室２０３ｂを成すパイプ材の上流側の先端は、第一のガス化室２０３ａの生成ガス送出口２３７に連結される生成ガス導入口２３８を成し、パイプ材の下流側の先端は、第二のガス化室２０３ｂ内部においてより一層高純度化された生成ガス２０２を輻射吸熱反応装置２０１の外部に排出するための生成ガス排出口２２０を成す。
【０１２１】
このように構成される第二のガス化室２０３ｂは、遮蔽板２３９に形成された連通口２４３を通して断熱室２１１内の上流側と下流側とに跨って配設され、生成ガス導入口２３８が第一のガス化室２０３ａの生成ガス送出口２３７に連結され、生成ガス排出口２２０が断熱室２１１の下流側の側壁の適宜の部位に形成される連通口２３３に連結される。この連通口２３３の更に下流には、図示しないが、サイクロンや水噴霧器等を連結することが出来、生成ガス２０２をそれらサイクロンや水噴霧器内を通過させることで、生成ガス２０２に微量ながらも混在する灰分２０８や煤、タール或いは水分を除去することが可能である。
【０１２２】
以上説明したように構成される実施例２の輻射吸熱反応装置２０１を運転する場合には、先ず適宜の高温ガス発生手段によって所要の温度の高温ガス２０７を生成させ、この高温ガス２０７を加熱手段として、断熱室２１１の高温ガス導入口２４０から高温ガス２０７を導入する。これによって、断熱室２１１内における断熱室２１１と第一のガス化室２０３ａ及び第二のガス化室２０３ｂそれぞれとの間の間隙に、熱を供給して、断熱室２１１内の間隙を８００℃以上の高温に保持し、第一のガス化室２０３ａ及び第二のガス化室２０３ｂを８００℃以上に加熱する。
【０１２３】
そして、ホッパに第一のガス化物２０５を投入し、スクリュフィーダ２２６を操作して適宜の速度で第一のガス化物２０５をホッパ２２９からスクリュフィーダ２２６内に取り込みつつ、その出口２２４に向かって送給する。尚、ホッパ２２９に投入する第一のガス化物２０５は、予め２ｃｍ以下の小片に粗粉砕しておく。
【０１２４】
また、本実施例の輻射吸熱反応装置２０１においては、第一のガス化物２０５の含水量に応じて、第一のガス化室２０３ａ内に導入する第一のガス化物２０５の導入量を調整することで、生成ガス２０２組成を適正化することが可能であり、例えば、運転時の第一のガス化物２０５の水分量に応じて、スクリュフィーダ２２６による第一のガス化物２０５の送給量を、スクリュフィーダ２２６のスクリュ２２５の回転数等で調整して送給量を制御するように構成する。
【０１２５】
また、スクリュフィーダ２２６によって第一のガス化物２０５を第一のガス化室２０３ａ内に導入する際には、第一のガス化物２０５が貯留されているホッパ２２９の内部に、窒素ガス或いは炭酸ガス又は空気を併走ガス（図示せず）として送り込み、併走ガスを第一のガス化物２０５と共にスクリュフィーダ２２６を経由して第一のガス化室２０３ａへ供給するようにしてもよく、この併走ガスによれば、ホッパ２２９内における第一のガス化室２０３ａからの水蒸気の洩出による結露を防止することが出来る。その結露防止効果は、その併給量が第一のガス化物２０５に対する併走ガスの重量比で、炭酸ガスの場合２〜１５％程度、窒素ガスの場合２〜１０％で効果が認められている。併走ガスとして空気を用いる場合には、生成ガス２０２の一部が燃焼し発熱量を低下させるので２〜５%程度とする。
【０１２６】
尚、二酸化炭素は、水素と化合させてメタノールにすることができるので、本実施例の輻射吸熱反応装置２０１によって得られた生成ガス２０２を、メタノール合成に用いる場合、第一のガス化物２０５と併走する併走ガスとしては、二酸化炭素を選択すれば経済的にメタノール合成量を増やすことができる。
【０１２７】
第一のガス化室２０３ａ内には、上述のようにして第一のガス化室２０３ａ内に導入された第一のガス化物２０５の導入量に応じて、第二ガス化物導入手段２１３を利用し、第二ガス化物導入口２１９から第二のガス化物２０６を導入する。この際、第二のガス化物２０６は、予め加熱して過熱水蒸気として第一のガス化室２０３ａ内に導入することが可能であり、こうすることによって熱効率を向上させることが出来る。
【０１２８】
第一のガス化室２０３ａの下部から第二ガス化物導入口２１９を通じて、第一のガス化室２０３ａ内に導入された第二のガス化物２０６は、上昇流を形成すると共に、第一のガス化室２０３ａ内を過熱水蒸気で満たし、過熱水蒸気雰囲気にする。勿論、この過熱水蒸気は、第一のガス化室２０３ａ内に配設された多穴体２１５の各貫通穴２１４を通じてその下部から上部へ抜けて、多穴体２１５によって画成された上下の空間の何れも過熱水蒸気雰囲気とする。
【０１２９】
また、第一のガス化室２０３ａ内に導入する第二のガス化物２０６には、二酸化炭素を適宜量混合して、過熱水蒸気と二酸化炭素とから成る混合ガスを採用してもよい。この場合には、生成ガス２０２中の二酸化炭素の組成比が大きくなり、二酸化炭素は水素と化合してメタノールになるので、生成ガス２０２をメタノール合成等に用いる場合に経済的に有利である。
【０１３０】
第一のガス化室２０３ａの上部の第一ガス化物導入口２１８から第一のガス化室２０３ａ内に導入された第一のガス化物２０５は、この第一のガス化室２０３ａ中を落下する。この落下過程において、第一のガス化物２０５の一部は、外部からの加熱によって第一のガス化室２０３ａの内壁や多穴体２１５から発せられる高温の輻射エネルギ２０４を受けつつ、第一のガス化室２０３ａを満たしている第二のガス化物２０６と衝接することで、熱化学的に吸熱反応を起こしてほぼ完全にガス化して生成ガスと成る。
【０１３１】
その落下過程においてガス化しきれなかった未ガス化状態の第一のガス化物２０５は、第一のガス化室２０３ａ内に配設される多穴体２１５上に保留される。この多穴体２１５上に保留された第一のガス化物２０５は、長秒時間でガス化する。これは、微粉状態の第一のガス化物２０５が、浮遊状態で過熱水蒸気と反応して瞬時にガス化するのに比べて不利なようであるが、実際には、多穴体２１５上に保留された第一のガス化物２０５から得られる生成ガス２０２組成は、高い水素濃度となる上、原料とする第一のガス化物２０５に微粉砕が要求されないことから原料の適用範囲が拡がり、且つ粉砕動力コストも軽減されるので効果的である。
【０１３２】
第一のガス化室２０３ａ内において生成した生成ガス２０２は、第一のガス化室２０３ａに形成された生成ガス送出口２３７を通じて第二のガス化室２０３ｂに送給される。第二のガス化室２０３ｂ内に導入された生成ガス２０２は、第二のガス化室２０３ｂ内における二次ガス化空間２１０ｂ中を蛇行しながら流下し、二次ガス化空間２１０ｂ中において、生成ガス２０２中に微量ながらも混在していた煤やタール或いは水分等の不純物や成分が分解乃至ガス化され、より一層の高純度化が図られる。
【０１３３】
こうして第二のガス化室２０３ｂ内において高純度化された生成ガス２０２は、煤やタールや水分を殆ど含まない水素、一酸化炭素、メタン、エチレン、二酸化炭素を主成分とするものとなり、該第二のガス化室２０３ｂの下流端の生成ガス排出口２２０を通じて外部に排出される。
【０１３４】
この際、第一のガス化室２０３ａにおいては、比較的高温且つ多量の熱量が要求され、第一のガス化室２０３ａを上流側に配置すると共に、遮蔽板２３９で第一のガス化室２０３ａと第二のガス化室２０３ｂとを画成したことによって熱効率を下げることなく、ガス化効率を改善することが可能となる。
【０１３５】
本発明は特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更又は改変が可能である。例えば、本実施例の輻射吸熱反応装置２０１は、化石燃料並の高温燃焼を可能にする燃料ガスを、バイオマスや有機系廃棄物を原料として生成させる技術であると同時に、液体燃料等を合成するための化学合成原料にも適用し得るものである。
【０１３６】
この化学合成原料として適用するための生成ガス２０２を得る場合には、生成ガス２０２組成中の水素と一酸化炭素の組成比が重要となる。例えば、生成ガス２０２を用いてメタノールを合成する場合には、水素と一酸化炭素のガス組成に占める割合を高めると共に、水素／一酸化炭素のモル比を凡そ２にすることが望ましい。
【０１３７】
例えば、生成ガス２０２中における水素の組成比を大きくする必要がある場合には、第一のガス化室２０３ａを比較的高温にする必要があるが、遮蔽板２３９を配設することによって、第一のガス化室２０３ａを比較的高温に保って水素の組成比を大きくしつつも、第二のガス化室２０３ｂを備えて生成ガス２０２の高純度化を図ることが可能となる。この際、第二のガス化室２０３ｂは、第一のガス化室２０３ａよりも若干温度が低くても生成ガス２０２の高純度化を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】本発明の輻射吸熱反応装置の実施形態の基本構成及び運転原理を表す概念図である。
【図２】実施例１の輻射吸熱反応装置の構成を示す概略断面図である。
【図３】実施例２の輻射吸熱反応装置の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【０１３９】
１  輻射吸熱反応装置
２  生成ガス
３  ガス化室
４  輻射エネルギ
５  第一のガス化物
６  第二のガス化物
７  熱
８  灰分
９  隔壁
１０  ガス化空間
１０１  輻射吸熱反応装置
１０２  生成ガス
１０３  ガス化室
１０４  輻射エネルギ
１０５  第一のガス化物
１０６  第二のガス化物
１０７  熱
１０８  灰分
１０９  隔壁
１１０  ガス化空間
１１１  断熱室
１１２  第一ガス化物導入手段
１１３  第二ガス化物導入手段
１１４  貫通穴
１１５  多穴体
１１６  灰分排出手段
１１７  生成ガス排出手段
１１８  第一ガス化物導入口
１１９  第二ガス化物導入口
１２０  生成ガス排出口
１２１  灰分排出口
１２２  連通口
１２３  パイプ
１２４  出口
１２５  スクリュ
１２６  スクリュフィーダ
１２７  円筒体
１２８  アクチュエータ
１２９  ホッパ
１３０  入口
１３１  連通口
１３２  パイプ
１３３  連通口
１３４  パイプ
１３５  連通口
１３６  パイプ
２０１  輻射吸熱反応装置
２０２  生成ガス
２０３  ガス化室
２０３ａ  第一のガス化室
２０３ｂ  第二のガス化室
２０４  輻射エネルギ
２０５  第一のガス化物
２０６  第二のガス化物
２０７  高温ガス
２０８  灰分
２０９  隔壁
２１０ａ  一次ガス化空間
２１０ｂ  二次ガス化空間
２１１  断熱室
２１２  第一ガス化物導入手段
２１３  第二ガス化物導入手段
２１４  貫通穴
２１５  多穴体
２１６  灰分排出手段
２１８  第一ガス化物導入口
２１９  第二ガス化物導入口
２２０  生成ガス排出口
２２１  灰分排出口
２２２  連通口
２２３  パイプ
２２４  出口
２２５  スクリュ
２２６  スクリュフィーダ
２２７  円筒体
２２８  アクチュエータ
２２９  ホッパ
２３０  入口
２３１  連通口
２３２  パイプ
２３３  連通口
２３５  連通口
２３６  パイプ
２３７  生成ガス送出口
２３８  生成ガス導入口
２３９  遮蔽板
２４０  高温ガス導入口
２４１  高温ガス排出口
２４２  流路
２４３  連通口
【図１】
2008285557.tif 000003
【図２】
2008285557.tif 000004
【図３】
2008285557.tif 000005