(57)【要約】【課題】植物性有機物から芳香族炭化水素成分の少ない熱分解ガスが得られるようにするとともに、その全エネルギを有効活用可能とすることである。【解決手段】原材料としての植物性有機物を圧縮成形したブリケットＡを炭化炉１に投入して、炭化炉１で発生する炭化物Ｂを高温ガス化炉２に投入するとともに、熱分解ガスＣと高温空気Ｄおよび高温水蒸気Ｅとを高温改質器３に導入して、高温改質器３で得られるタール分を除去した改質ガスＦを高温ガス化炉２に導入し、改質ガスＦと高温空気等で高温ガス化炉２に投入される炭化物Ｂをガス化して、このガス化で得られるガス化ガスＧを炭化炉１の間接加熱に用いたのち、燃料ガスとしてタービン４を備えた発電ユニット５に供給することにより、燃料ガスとしてのガス化ガスＧを芳香族炭化水素成分の少ないものとし、かつ、その全エネルギを有効に活用できるようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物性有機物から成る原材料が投入される炭化炉と、前記炭化炉で発生する炭化物が投入される高温ガス化炉と、酸素を含む高温ガスと前記炭化炉で発生する熱分解ガスが導入される高温改質器とを備え、この高温改質器での前記高温ガスと熱分解ガスの反応で得られる改質ガスを前記高温ガス化炉に導入し、この改質ガスと酸素を含む高温ガスとで前記高温ガス化炉に投入される炭化物をガス化して、この炭化物のガス化で得られるガス化ガスにより前記炭化炉を間接加熱し、この炭化炉を間接加熱した後のガス化ガスを製品とするようにした植物性有機物の熱分解ガス化装置。
【請求項２】
前記原材料の一部を、前記高温ガス化炉に直接投入するようにした請求項１に記載の植物性有機物の熱分解ガス化装置。
【請求項３】
前記原材料が植物性有機物を圧縮成形したブリケットである請求項１または２に記載の植物性有機物の熱分解ガス化装置。
【請求項４】
前記炭化炉を間接加熱した後に製品とされるガス化ガスを浄化する活性炭吸着式のガス浄化装置を、前記炭化炉のガス化ガス入口側およびガス化ガス出口側の少なくともいずれかに設け、このガス浄化装置用の活性炭として、前記炭化炉で発生する炭化物の一部を使用するようにした請求項１乃至３のいずれかに記載の植物性有機物の熱分解ガス化装置。
【請求項５】
前記ガス浄化装置で使用済の炭化物を、前記高温ガス化炉に投入するようにした請求項４に記載の植物性有機物の熱分解ガス化装置。
【請求項６】
前記高温ガス化炉に投入される炭化物の少なくとも一部を、前記高温ガス化炉内の前記ガス化ガスの炭化炉への排出口近傍に導入し、この排出口から排出されるガス化ガスを、前記炭化物の吸着作用で浄化するようにした請求項１乃至５のいずれかに記載の植物性有機物の熱分解ガス化装置。
【請求項７】
前記ガス化ガスの前記高温ガス化炉からの出口側および炭化炉からの出口側の少なくともいずれかで、前記高温改質器に導入される酸素を含む高温ガスを、前記ガス化ガスの顕熱により予熱するようにした請求項１乃至６のいずれかに記載の植物性有機物の熱分解ガス化装置。
【請求項８】
前記高温改質器と前記高温ガス化炉の一方または両方に高温水蒸気を導入するようにした請求項１乃至７のいずれかに記載の植物性有機物の熱分解ガス化装置。
【請求項９】
前記ガス化ガスの前記高温ガス化炉からの出口側および炭化炉からの出口側の少なくともいずれかで、前記高温改質器に導入される高温水蒸気を、前記ガス化ガスの顕熱を利用して得るようにした請求項８に記載の植物性有機物の熱分解ガス化装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の熱分解ガス化装置で製品として得られる前記ガス化ガスを燃料として用い、ガスエンジンまたはガスタービンを備えた発電ユニットを作動するようにした発電設備。
【請求項１１】
前記燃料として用いるガス化ガスの圧力を、０．３ＭＰａ以上とした請求項１０に記載の発電設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、植物性有機物を原材料として熱分解したガス化ガスを得る熱分解ガス化装置と、得られたガス化ガスを燃料として発電する発電設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
除草や下刈で発生する刈草、間伐や剪定で発生する樹木、枝葉等の植物性有機物は嵩張り、かつ、分散して発生するので、従来は、大半が野焼きされたり、廃棄物として近くの焼却場で焼却されている。このような植物性有機物の焼却によるＣＯ２  発生を低減する目的で、可燃ごみを熱源として植物性有機物を炭化し、その炭化物を森林や農地の土壌改良等に活用する方法が提案されている（特許文献１参照）。この方法では、植物性有機物の炭化時に発生する熱分解ガスを可燃ごみを処理するガス化溶融炉に導入して無害化しており、熱分解ガスについては有効活用がなされていない。
【０００３】
一般の可燃廃棄物まで対象を拡げると、その熱分解により発生するガス化ガスを有効活用する技術としては、ガス化ガスを燃料に用いる発電設備が提案されている。すなわち、廃プラスチックを対象として、プラスチックガス化装置で発生するガス化ガスをガス精製装置で精製して、この精製したガス化ガスを燃料ガスとして内燃機関発電ユニットを作動させるもの（特許文献２参照）、発電機を駆動するガスタービンの排熱で加熱される排熱回収加熱炉を設けて、この加熱炉の熱により有機性廃棄物を乾燥するとともに炭化炉で熱分解し、その熱分解ガスをそのまま燃料とするか、熱分解ガスを気液分離槽に導いて、ガス分と油分とに分離し、これらを燃料として別々にガスタービンに供給するもの（特許文献３参照）がある。なお、特許文献３に記載された発電設備では、炭化炉で発生する炭化物を排熱回収加熱炉の燃料に用いている。
【０００４】
また、熱分解ガスを燃料ガスとして利用する際には、熱分解ガスに高温の水蒸気を混合すると、熱分解ガス中の炭化水素を改質できることが知られており、固形燃料を熱分解する熱分解炉の下流側に水蒸気と空気の混合気を導入して、熱分解ガスを改質するようにした固形燃料ガス化装置も提案されている（特許文献４参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−９４３２号公報（第２−３頁、第１−２図）
【特許文献２】
特開平１０−４７６２６号公報（第２−４頁、第１図）
【特許文献３】
特開２０００−３３７１７１号公報（第３−５頁、第１図）
【特許文献４】
特開２００２−２１０４４４号公報（第３−６頁、第１−２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、刈草や樹木、枝葉等の植物性有機物の有効活用に関しては、その炭化物を活用する技術は提案されているが、炭化時に発生する熱分解ガスは未だ活用されていない。この熱分解ガスの活用方法としては、一般可燃廃棄物から発生する熱分解ガスと同様に、発電設備用の燃料として活用することが考えられるが、植物性有機物から発生する熱分解ガスには、タールや木酢が多く含まれる点が、他の可燃廃棄物から発生する熱分解ガスと異なる。
【０００７】
タールは主として芳香族炭化水素から成り、木酢は芳香族炭化水素にカルボキシル基が結合したフェノールを含む。これらの芳香族炭化水素成分は温度が低下すると液化するため、芳香族炭化水素成分を多く含む熱分解ガスを、例えば発電設備用の燃料として用いると、液化した芳香族炭化水素成分が発電設備へのダクトやガスタービン等の装置に付着するので、そのメンテナンスを考慮すると、そのまま燃料として用いることは無理である。芳香族炭化水素の少ないガス化ガスを得るためには、固体の可燃廃棄物を十分な反応時間で、かつ十分な高温でガス化する必要があり、装置の大型化やエネルギの損失をまねくことになる。
【０００８】
特許文献３に記載された発電設備のように、炭化炉からの熱分解ガスを気液分離槽に導いてガス分と油分とに分離し、これらを別々に燃料として供給すれば、このような芳香族炭化水素成分の付着を防止できるが、気液分離槽やガス燃料と液体燃料の別々の供給経路を設ける必要があるので、設備の構成が複雑になる問題がある。また、高温の熱分解ガスが有する顕熱を活用できず、熱分解ガスのエネルギが一部無駄になる。
【０００９】
そこで、この発明の課題は、植物性有機物から芳香族炭化水素成分の少ない熱分解ガスが得られるようにするとともに、その全エネルギを有効活用可能とすることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明の植物性有機物の熱分解ガス化装置は、植物性有機物から成る原材料が投入される炭化炉と、前記炭化炉で発生する炭化物が投入される高温ガス化炉と、酸素を含む高温ガスと前記炭化炉で発生する熱分解ガスが導入される高温改質器とを備え、この高温改質器での前記高温ガスと熱分解ガスの反応で得られる改質ガスを前記高温ガス化炉に導入し、この改質ガスと酸素を含む高温ガスとで前記高温ガス化炉に投入される炭化物をガス化して、この炭化物のガス化で得られるガス化ガスにより前記炭化炉を間接加熱し、この炭化炉を間接加熱した後のガス化ガスを製品とする構成を採用した。
【００１１】
植物性有機物の組成はＣ１４Ｈ２１Ｏ９  に近いものである。これを炭化炉で３００〜５００℃程度で熱分解すると、ＣＯ、ＣＯ２  、Ｈ２  、Ｈ２  ＯおよびＣｎ  Ｈｍ  を含む熱分解ガスが発生する。前述したように、植物性有機物の熱分解ガスにはタールや木酢が多く含まれ、熱分解ガス中のＣｎ  Ｈｍ  は芳香族炭化水素の比率が高い。
【００１２】
そこで、この芳香族炭化水素成分を多く含む植物性有機物の熱分解ガスと酸素を含む高温ガスを高温改質器に導入して、７００℃以上、好ましくは８５０〜１０００℃で、熱分解ガス中の芳香族炭化水素を含む炭化水素Ｃｎ  Ｈｍ  を、低分子の炭化水素やＣとＨ２  に分解する。この改質器内の反応はガス−ガス反応であり、高分子炭化水素である芳香族炭化水素の分解に要する反応時間が短い。このような高分子炭化水素を低分子化すれば、ダクトやガスタービン等の装置における付着現象を回避できる。
【００１３】
さらに、上記分解で生じるＣと高温ガス中の酸素Ｏ２  との間に、以下の反応を生じさせる。
２Ｃ＋Ｏ２  →  ２ＣＯ                                        （１）
Ｃ＋Ｏ２  →  ＣＯ２                                            （２）
Ｃ＋ＣＯ２  →  ２ＣＯ                                        （３）
上記（１）、（２）式は発熱反応であり、（３）式は吸熱反応であるが、全体としては発熱反応となり、その発熱により改質器の温度を高温に維持する。このように、この高温改質器では、熱分解ガスに含まれる高分子炭化水素を、低分子の炭化水素やＣＯとＨ２  等に改質し、高温ガス中の酸素により発熱反応を生じさせて、高温改質器の温度を、導入される熱分解ガスや酸素を含む高温ガス以上の高温に維持する。なお、Ｃは熱分解ガス中のＨ２  Ｏと、後述する（４）〜（６）式の反応もし、ＣＯ、ＣＯ２  およびＨ２  が生成される。高温改質器に導入する高温ガスとしては、空気、酸素富化空気、純酸素等を用いることができ、空気や酸素富化空気を用いる場合は、改質ガスは、上記成分のほかに、空気中のＮ２  等を含むものとなる。
【００１４】
このようにして得られた高温の改質ガスと酸素を含む高温ガスとを、炭化物が投入された高温ガス化炉に導入することにより、炭化物が改質ガス中のＣＯ２  、Ｈ２  Ｏおよび追加して導入された高温ガス中の酸素Ｏ２  と反応して、主としてＣＯ、Ｈ２  および一部ＣＯ２  として完全にガス化する。改質ガス中の低分子炭化水素も、勿論、ＣＯやＨ２  としてガス化される。この炭化物をガス化して得られる高温のガス化ガスを炭化炉の間接加熱に用いたのち、燃料ガス等としての製品とし、植物性有機物から発生する熱分解ガスを芳香族炭化水素成分の少ないガス化ガスとして、その顕熱も含めた全エネルギを有効に活用できるようにした。なお、炭化炉で発生する炭化物は、必ずしも全量を高温ガス化炉に投入する必要はなく、一部を河川浄化や土壌改良等の別の用途に活用してもよい。
【００１５】
前記原材料の一部を、前記高温ガス化炉に直接投入することにより、これを直接熱分解して、植物性有機物の処理能力を高めることができる。高温ガス化炉では、植物性有機物の熱分解により芳香族炭化水素も発生するが、炭化炉よりは高温の７００〜９００℃程度、好ましくは８００℃以上で運転されるので、発生した芳香族炭化水素が分解されやすいこと、および、高温ガス化炉に投入された炭化物のガス化では芳香族炭化水素が発生しないことにより、この高温ガス化炉で得られるガス化ガスは、芳香族炭化水素が極めて少ないものとなる。
【００１６】
なお、炭化炉を用いずに植物性有機物の全量を高温ガス化炉で処理し、タール分の少ないガス化ガスを得るためには、ガス化ガスを８００℃程度以上で排出することが望まれる。しかし、酸素を含む高温ガスが導入された付近は局部的な温度上昇が発生し、植物性有機物の溶融等の異常現象が生じて、高温ガス化炉を安定して運転できなくなる恐れがある。
【００１７】
しかしながら、本発明では、植物性有機物を予め炭化炉で熱分解させているので、高温ガス化炉が小型になること、酸素を含む高温ガスの導入量が少なくて済むこと等により、局部的な温度上昇も発生しにくく、高温ガス化炉を安定して運転することができる。
【００１８】
前記原材料を植物性有機物を圧縮成形したブリケットとすることにより、炭化炉で発生する炭化物を安定な形態のものとし、炭化炉や高温ガス化炉内でのガス通路を確保して熱交換を促進させ、効果的なガス化を行うことができる。
【００１９】
前記炭化炉を間接加熱した後に製品とされるガス化ガスを浄化する活性炭吸着式のガス浄化装置を、前記炭化炉のガス化ガス入口側およびガス化ガス出口側の少なくともいずれかに設け、このガス浄化装置用の活性炭として、前記炭化炉で発生する炭化物の一部を使用することにより、製品とされるガス化ガスに含まれるダスト等の不純物や残存するタール等を除去することができる。
【００２０】
前記ガス浄化装置で使用済の炭化物を、前記高温ガス化炉に投入することにより、使用済の炭化物を製品ガス源として有効活用することができる。
【００２１】
前記高温ガス化炉に投入される炭化物の少なくとも一部を、前記高温ガス化炉内の前記ガス化ガスの炭化炉への排出口近傍に導入し、この排出口から排出されるガス化ガスを、前記炭化物の吸着作用で浄化することによっても、製品とされるガス化ガスに含まれるダスト等の不純物や残存するタール等を除去することができる。
【００２２】
前記ガス化ガスの前記高温ガス化炉からの出口側および炭化炉からの出口側の少なくともいずれかで、前記高温改質器に導入される酸素を含む高温ガスを、前記ガス化ガスの顕熱により予熱することにより、前記高温改質器での熱分解ガスとの反応効率を高めることができる。
【００２３】
前記高温改質器と前記高温ガス化炉の一方または両方に高温水蒸気を導入することにより、前記（１）〜（３）式の反応のほかに、前記熱分解ガスの分解で生じるＣと高温水蒸気との間に以下の反応を生じさせ、高温改質器に導入する高温ガスの酸素量を減らすことができ、かつ、ガス化ガス中の水素Ｈ２  を増加させることができる。したがって、高温ガスに空気や酸素富化空気を用いる場合は、製品とされるガス化ガス中のＮ２  の割合を減らして、その単位体積当たりの発熱量を増大させることができる。
Ｃ＋Ｈ２  Ｏ  →  ＣＯ＋Ｈ２                                      （４）
Ｃ＋２Ｈ２  Ｏ  →  ＣＯ２  ＋Ｈ２                                  （５）
ＣＯ＋Ｈ２  Ｏ  →  ＣＯ２  ＋Ｈ２                                  （６）
前記ガス化ガスの前記高温ガス化炉からの出口側および炭化炉からの出口側の少なくともいずれかで、前記高温改質器に導入される高温水蒸気を、前記ガス化ガスの顕熱を利用して得るようにすることにより、別途の高温水蒸気発生源を不要とすることができる。
【００２４】
また、この発明の発電設備は、上述したいずれかの熱分解ガス化装置で製品として得られる前記ガス化ガスを燃料として用い、ガスエンジンまたはガスタービンを備えた発電ユニットを作動する構成を採用した。
【００２５】
すなわち、上記熱分解ガス化装置で製品として得られるガス化ガスを燃料として、ガスエンジンやガスタービンを備えた発電ユニットを作動することにより、燃料としてのガス化ガスを芳香族炭化水素（タール等）が少ないものとして、メンテナンスに手間をかけることなく、小型の発電設備を稼働させることができ、かつ、嵩張り分散して発生する草木等の植物性有機物を、遠方に運搬することなく有効活用することができる。
【００２６】
前記燃料として用いるガス化ガスの圧力を、ガスタービンに直接供給可能な０．３ＭＰａ以上の加圧状態とすることにより、このガス化ガスを冷却、脱湿することなくガスタービンを駆動させることができ、高効率の発電を行うことができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図３に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１は、本発明に係る植物性有機物の熱分解ガス化装置と、この熱分解ガス化装置で得られるガス化ガスを燃料として用いる発電設備のレイアウト図である。熱分解ガス化装置は、原材料としての植物性有機物を圧縮成形したブリケットＡが投入される炭化炉１と、炭化炉１で発生する炭化物ＢおよびブリケットＡの一部が直接投入される高温ガス化炉２と、炭化炉１で発生する熱分解ガスＣ、高温空気Ｄおよび高温水蒸気Ｅが導入される高温改質器３とを備えている。
【００２８】
前記高温改質器３で熱分解ガスＣと高温空気Ｄおよび高温水蒸気Ｅとの反応で得られる改質ガスＦは、高温ガス化炉２に導入される。高温ガス化炉２には、高温空気Ｄおよび高温水蒸気Ｅも一部導入されており、これらのガスで高温ガス化炉２に投入される炭化物Ｂをガス化するとともに、ブリケットＡの一部を熱分解して、このガス化と熱分解で得られるガス化ガスＧが、炭化炉１の間接加熱に用いられたのち、ガスタービン４を備えた発電設備の発電ユニット５に、燃料ガスとして供給される。
【００２９】
前記高温ガス化炉２で得られるガス化ガスＧは０．３ＭＰａ以上の加圧状態とされて、そのまま発電ユニット５のガスタービン４の駆動用燃料ガスとして使用され、燃焼後の排ガスＨは温水ボイラ６の熱源として用いられたのち、外部に排出される。なお、高温ガス化炉２でのガス化ガスＧの圧力を０．３ＭＰａよりも低くする場合は、その発電ユニット５への供給口に、冷却・脱湿・加圧装置を設けるとよい。
【００３０】
前記ブリケットＡは、刈草や剪定枝葉等を直径２０〜５０ｍｍ、長さ２５〜１５０ｍｍの棒状に圧縮成形し、これを例えば、１日以上大気乾燥したものであり、その炭化物Ｂもこの形状を維持した安定な形態のものとなる。植物性有機物をこのように圧縮成形して、棒状や塊状のブリケットにすれば、１年以上の保存も可能であり、かつ、炭化炉１や高温ガス化炉２の通気性もよくなって、その熱分解効率やガス化効率を向上させることができる。
【００３１】
図２に示すように、前記炭化炉１は、ホッパ７に投入されるブリケットＡが、複数の投入口７ａから満遍なく炉内に装入され、ダクト８で高温ガス化炉２から送られる高温のガス化ガスＧが導かれる加熱管９で間接加熱されるようになっている。また、炭化炉１内には、後述する配管１７ｂの分岐管から若干の高温空気Ｄも供給され、炉内に装入されたブリケットＡは、還元性雰囲気下で熱分解される。炉内温度は、高温空気Ｄの供給量により調整され、３００〜５００℃程度に維持される。炉内で発生する熱分解ガスＣはダクト１０で高温改質器３に送られ、底部に溜まる炭化物Ｂはスクリュ移送式の炭化物クーラ１１で冷却されて、その排出口１１ａから排出され、その大部分は高温ガス化炉２に投入される。
【００３２】
また、炭化炉１を間接加熱したガス化ガスＧを発電ユニット５に送るダクト１２には、空気Ｄの一次空気予熱器１３ａ、水蒸気Ｅを発生させる蒸気発生器１４とその一次蒸気過熱器１５ａ、およびガス化ガスＧに含まれるダスト等の不純物や残存タール分を除去する活性炭吸着式のガス浄化装置１６ａが組み込まれている。一次予熱された空気Ｄと一次過熱された水蒸気Ｅは、それぞれ各配管１７ａ、１８ａで後述する二次空気予熱器１３ｂと二次蒸気過熱器１５ｂとに送られるようになっている。
【００３３】
図３に示すように、前記高温ガス化炉２は固定床形式のものであり、炭化炉１で発生する炭化物ＢおよびブリケットＡの一部が投入される主ホッパ１９と、炭化物Ｂの一部が投入される副ホッパ２０とを頂部に有し、高温改質器３での熱分解ガスＣと高温空気Ｄおよび高温水蒸気Ｅとの反応で生じる８５０〜１０００℃の改質ガスＦが下部から導入される。高温ガス化炉２には、高温空気Ｄおよび高温水蒸気Ｅも、それぞれの配管１７ｂ、１８ｂの分岐管から導入されており、これらのガスで炉内の炭化物Ｂがガス化されるとともに、ブリケットＡの一部が熱分解される。この高温ガス化炉２内では、炭化物ＢやブリケットＡが高温空気Ｄに含まれる酸素と発熱反応し、この発熱反応で炉内の温度を高温に維持している。そして、このガス化と熱分解で得られる７００℃以上の高温のガス化ガスＧはダクト８で炭化炉１に送られ、灰分は炉底から外部に排出される。
【００３４】
前記主ホッパ１９と副ホッパ２０には、それぞれダンパ２１が上下２段に設けられ、主ホッパ１９から投入される炭化物ＢとブリケットＡの一部は、適宜に定量ずつ高温ガス化炉２の中央部に装入される。また、副ホッパ２０から投入される炭化物Ｂの一部は、主ホッパ１９の回りの炉内上部でダクト８の排出口近傍に導入され、ダクト８で炭化炉１に送られるガス化ガスＧに含まれるダスト等の不純物や残存タール分を吸着除去したのち、炉内に落下してガス化される。
【００３５】
前記ガス化ガスＧを炭化炉１に送るダクト８には、前記一次予熱された空気Ｄを６００℃以上に予熱する二次空気予熱器１３ｂ、一次過熱された水蒸気Ｅを６００℃以上に過熱する二次蒸気過熱器１５ｂ、およびガス化ガスＧに含まれるダスト等の不純物や残存タール分を除去する活性炭吸着式のガス浄化装置１６ｂが組み込まれている。加熱された高温空気Ｄと高温水蒸気Ｅは、それぞれ各配管１７ｂ、１８ｂで高温改質器３に送られ、これらの一部は、それぞれの配管１７ｂ、１８ｂの分岐管で高温ガス化炉２に導入される。高温水蒸気Ｅの配管１８ｂには、電磁誘導式の高温蒸気過熱器２２も設けられており、必要に応じて高温水蒸気Ｅをさらに高温に過熱することもできる。
【００３６】
前記各ガス浄化装置１６ａ、１６ｂ用の活性炭には、炭化炉１で発生する炭化物Ｂの一部が使用され、使用済の炭化物Ｂは主ホッパ１９から高温ガス化炉２に投入されて、有効活用されるようになっている。
【００３７】
前記高温改質器３では、ダクト１０で炭化炉１から送られる熱分解ガスＣと、前記高温空気Ｄおよび高温水蒸気Ｅとが、前記（１）〜（６）式に示したように、タールや木酢に含まれる芳香族炭化水素の分解温度以上の高温で反応して、芳香族炭化水素を含まない改質ガスＦが得られる。なお、高温改質器３には、点火用の補助バーナ２３が設けられている。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
表１は、改質ガスＦの分析結果の一例を示す。この実施形態では、熱分解ガスＣの燃焼に高温水蒸気Ｅを併用して高温空気Ｄの導入量を減らすようにしたので、改質ガスＦは前記（４）〜（６）式の水蒸気Ｅとの反応で生成される可燃性のＣＯとＨ２  の比率が高くなり、空気Ｄに元来含まれるＮ２  の比率が低くなっている。したがって、この改質ガスＦを高温ガス化炉２に導入して、炭化物Ｂのガス化やブリケットＡの熱分解で得られるガス化ガスＧの成分も、Ｎ２  量の割合が少なく、可燃性のＣＯやＨ２  の割合が多いものとなり、単位体積当たりの発熱量が大きい燃料ガスとして発電ユニット５に供給することができる。
【００４０】
上述した実施形態では、酸素を含む高温ガスとして高温空気を用いたが、酸素富化空気や純酸素を用いることもできる。なお、図３では、固定床形式の高温ガス化炉を例示したが、炉内温度の安定性等の観点からは、流動床形式の高温ガス化炉の方が好ましい。
【００４１】
また、熱分解ガス化装置から製品として得られる熱分解ガスから水素ガスを分離し、水素ガスを水素燃料や化学プラント等の原料として活用することもできる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、この発明の植物性有機物の熱分解ガス化装置は、植物性有機物から成る原材料を炭化炉に投入して、炭化炉で発生する炭化物を高温ガス化炉に投入するとともに、炭化炉で発生する熱分解ガスを高温空気と一緒に高温改質器に導入して、高温改質器で得られる改質ガスを高温ガス化炉に導入し、この改質ガスと酸素を含む高温ガスとで高温ガス化炉に投入される炭化物をガス化して、このガス化で得られるガス化ガスを炭化炉の間接加熱に用いたのち、燃料ガス等としての製品とするようにしたので、植物性有機物から芳香族炭化水素成分の少ない熱分解ガスを得ることができるとともに、その顕熱を含めた全エネルギを有効に活用することができる。
【００４３】
前記原材料の一部を、高温ガス化炉に直接投入することにより、これを直接熱分解して、植物性有機物の処理能力を高めることができる。
【００４４】
前記原材料を植物性有機物を圧縮成形したブリケットとすることにより、炭化炉で発生する炭化物を安定な形態のものとすることができる。
【００４５】
前記炭化炉を間接加熱した後に製品とされるガス化ガスを浄化する活性炭吸着式のガス浄化装置を、炭化炉のガス化ガス入口側およびガス化ガス出口側の少なくともいずれかに設け、このガス浄化装置用の活性炭として、炭化炉で発生する炭化物の一部を使用することにより、製品とされるガス化ガスに含まれるダスト等の不純物や残存するタール等を除去することができる。
【００４６】
前記ガス浄化装置で使用済の炭化物を、高温ガス化炉に投入することにより、使用済の炭化物を製品ガス源として有効活用することができる。
【００４７】
前記高温ガス化炉に投入される炭化物の少なくとも一部を、高温ガス化炉内のガス化ガスの炭化炉への排出口近傍に導入し、この排出口から排出されるガス化ガスを、炭化物の吸着作用で浄化することによっても、製品とされるガス化ガスに含まれるダスト等の不純物や残存するタール等を除去することができる。
【００４８】
前記ガス化ガスの高温ガス化炉からの出口側および炭化炉からの出口側の少なくともいずれかで、高温改質器に導入される酸素を含む高温ガスを、ガス化ガスの顕熱により予熱することにより、高温改質器での熱分解ガスとの反応効率を高めることができる。
【００４９】
前記高温改質器と高温ガス化炉の一方または両方に高温水蒸気を導入することにより、製品となるガス化ガスの単位体積当たりの発熱量を増大させることができる。
【００５０】
前記ガス化ガスの高温ガス化炉からの出口側および炭化炉からの出口側の少なくともいずれかで、高温改質器に導入される高温水蒸気を、ガス化ガスの顕熱を利用して得ることにより、別途の高温水蒸気発生源を不要とすることができる。
【００５１】
また、この発明の発電設備は、上記熱分解ガス化装置で製品として得られるガス化ガスを燃料として、ガスエンジンやガスタービンを備えた発電ユニットを作動するようにしたので、燃料としてのガス化ガスを芳香族炭化水素の少ないものとして、メンテナンスに手間をかけることなく、小型の発電設備を稼働させることができ、かつ、嵩張り分散して発生する草木等の植物性有機物を、遠方に運搬することなく有効活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱分解ガス化装置と、熱分解ガス化装置で得られるガス化ガスを燃料として用いる発電設備のレイアウト図
【図２】図１の熱分解ガス化装置の炭化炉近傍を拡大して示す縦断面図
【図３】図１の熱分解ガス化装置の高温ガス化炉近傍を拡大して示す縦断面図
【符号の説明】
１  炭化炉
２  高温ガス化炉
３  高温改質器
４  ガスタービン
５  発電ユニット
６  温水ボイラ
７  ホッパ
７ａ  投入口
８  ダクト
９  加熱管
１０  ダクト
１１  炭化物クーラ
１１ａ  排出口
１２  ダクト
１３ａ、１３ｂ  空気予熱器
１４  蒸気発生器
１５ａ、１５ｂ  蒸気過熱器
１６ａ、１６ｂ  ガス浄化装置
１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂ  配管
１９、２０  ホッパ
２１  ダンパ
２２  高温蒸気過熱器
２３  補助バーナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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