(57)【要約】【課題】空気噴出ノズル部が異常な高温度にさらされることがなく、安定した燃焼とガスの発生を可能とする固形バイオマス燃料のガス化装置を提供する。【解決手段】ガス発生炉本体１と、この本体上部に設けた固形バイオマス燃料４の導入手段と、前記本体中央部に設けた空気噴出ノズル部５３を有する空気導入手段５１と、前記本体下部に設けた火格子１４と、この火格子の下方に設けた発生ガスの排出手段とを設けた下向通風式ガス化装置において、前記空気導入手段５１は、導入空気に水蒸気を混合する水蒸気混合手段６２を備えるものとする。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス発生炉本体と、この本体上部に設けた固形バイオマス燃料の導入手段と、前記本体中央部に設けた空気噴出ノズル部を有する空気導入手段と、前記本体下部に設けた火格子と、この火格子の下方に設けた発生ガスの排出手段とを設けた下向通風式ガス化装置において、
前記空気導入手段は、導入空気に水蒸気を混合する水蒸気混合手段を備えたことを特徴とする固形バイオマス燃料のガス化装置。
【請求項２】
請求項１に記載のガス化装置において、前記水蒸気混合手段は、ガス発生炉本体の熱伝達により注入水を加熱して水蒸気を発生させる水蒸気発生手段を備えたことを特徴とする固形バイオマス燃料のガス化装置。
【請求項３】
請求項１に記載のガス化装置において、前記空気導入手段は、前記ガス発生炉本体の外周部において導入空気を予熱する空気予熱部と、ガス発生炉本体の外周下部において注入水を加熱する水蒸気発生部と、前記予熱された空気と水蒸気とを混合し、この混合気体を前記空気噴出ノズル部へ誘導する空気噴出用配管とを備えたことを特徴とする固形バイオマス燃料のガス化装置。
【請求項４】
ガス発生炉本体と、この本体上部に設けた固形バイオマス燃料の導入手段と、前記本体中央部に設けた空気噴出ノズル部を有する空気導入手段と、前記本体下部に設けた火格子と、この火格子の下方に設けた発生ガスの排出手段とを設けた下向通風式ガス化装置において、
前記空気導入手段は、導入空気の酸素濃度を下げるために導入空気に前記発生ガスの一部を混合する発生ガス混合手段を備えたことを特徴とする固形バイオマス燃料のガス化装置。
【請求項５】
請求項４に記載のガス化装置において、前記空気導入手段は、前記発生ガス混合手段に加えて、さらに前記請求項１に記載の水蒸気混合手段を備えたことを特徴とする固形バイオマス燃料のガス化装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載のガス化装置において、前記ガス発生炉本体中央部に設けた固形バイオマス燃料の温度検出器と、この温度検出器の出力値が所定の上限値に到達した際に、前記水蒸気の混合および／または発生ガスの混合を開始する制御を行う制御装置とを備えたことを特徴とする固形バイオマス燃料のガス化装置。
【請求項７】
請求項６に記載のガス化装置において、前記発生ガスの排出手段に接続して設けた発生ガス吸引用の吸込みファンを備え、前記制御装置は、温度検出器の出力値が所定の上限値に到達した際に、前記吸込みファンの回転数を低下させる制御を行なう機能を備えたことを特徴とする固形バイオマス燃料のガス化装置。
【請求項８】
請求項１または４に記載のガス化装置において、前記空気噴出ノズル部は、中空円筒配管の軸方向先端部における円筒部に、空気流通用の複数個の孔を備える構成としたことを特徴とする固形バイオマス燃料のガス化装置。
【請求項９】
請求項８に記載のガス化装置において、前記孔を備えた円筒部は、この円筒部の軸心と同心状に着脱可能に設けたキャップ円筒部材を備え、前記キャップ円筒部材は、空気流通用の複数個の孔を備えたことを特徴とする固形バイオマス燃料のガス化装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のガス化装置において、前記キャップ円筒部材の孔径は、前記円筒部の孔径より小としたことを特徴とする固形バイオマス燃料のガス化装置。
【請求項１１】
請求項８に記載のガス化装置において、前記中空円筒配管は内管および外管からなる同心二重中空配管とし、前記内管の中空部には導入空気を通流し、外管と内管との間の中空部には、前記空気噴出ノズル部冷却用の冷却水を通流する構成としたことを特徴とする固形バイオマス燃料のガス化装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のガス化装置において、前記孔を備えた同心二重中空配管の円筒部は、この円筒部の軸心と同心状に着脱可能に設けたキャップ円筒部材を備え、前記キャップ円筒部材は、空気流通用の複数個の孔を備えたことを特徴とする固形バイオマス燃料のガス化装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれかに記載のガス化装置において、前記火格子上に複数個の金属球またはセラミックス球等の耐火球を層状かつ略均一に配設した耐火球敷設層と、前記耐火球の予備加熱手段とを備えたことを特徴とする固形バイオマス燃料のガス化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、固形バイオマス燃料のガス化装置、特に、固形バイオマスを燃料とする分散型電源に使用されるガス発生炉の空気導入手段の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽エネルギーが植物の光合成によって生体内に固定，蓄積された生体量（バイオマス）には、炭素や水素が含まれるため、バイオマスは、代替エネルギー源として注目されている。
【０００３】
従来のバイオマスを燃料とした発電の方式としては、▲１▼バイオマス燃料を直接ボイラーで燃焼させ、例えば、蒸気タービンにより発電する方式、▲２▼微生物を利用して、バイオマス燃料を発酵させてメタンガスを取出し、例えば、燃料電池に供給して発電する方式、▲３▼バイオマス燃料を、ガス発生炉においてガス化して可燃ガスを発生し、このガスを、例えばガスエンジンやディーゼルエンジンに供給して発電する方式等がある。
【０００４】
上記▲３▼のバイオマス燃料をガス化する方式としては、既に、昭和５８年に、おが屑をガス化し、発生ガスをガス清浄化装置を介してエンジンに供給し、数十ｋＶＡの発電を行なう、所謂、おが屑発電が実施されている（塩ノ谷幸造著「木炭自動車」，１９９６年，パワー社発行，第１７〜１８頁参照）。この場合、おが屑が粉状であるため、燃焼効率が低い問題がある。
【０００５】
この場合、おが屑を固形チップ化し、この固形バイオマス燃料をガス化し、このガスを使用して発電を行なうことが考えられる。上記固形化したバイオマス燃料を利用することにより、燃料の取り扱いが容易となる。
【０００６】
しかしながら、上記固形バイオマス燃料の場合、木炭等の炭化された燃料と異なり、発生するガス中にタール分が多く含まれ、このタールがエンジンの吸入弁や配管に付着し、長期連続運転が困難となる問題がある。本願発明者等は、前記問題を解消した固形バイオマス燃料のガス化方法及び装置の発明について、特願２００１−０８９８５４号により出願している。
【０００７】
図９は、上記特願２００１−０８９８５４号に記載されたガス化装置の模式的構成図を示し、図９（ａ）は、定常運転時の模式的状態を示し、図９（ｂ）は、図９（ａ）における燃料供給ゲート１２の概略構造の説明図を示す。
【０００８】
図９において、１はガス発生炉本体、２はサイクロン、３は吸込みファン、４は固形バイオマス燃料を示す。ガス発生炉本体１において発生したガスは、吸込みファン３によって吸引され、ガス排出パイプ（１）２１，サイクロン２，ガス排出パイプ（２）２２を経由し、さらに、例えば図示しないオイルフィルタ兼冷却器を経由して、エンジン側に供給される。前記サイクロン２においては、その遠心作用により、固形不純物が除去される。
【０００９】
ガス発生炉本体１は、燃料供給用ホッパー１１、燃料供給ゲート１２、炉燃焼部１３、火格子１４、金属球（金属ボール）１５、バーナポート１６、空気取り入れパイプ１７とからなり、起動時には、図示しないバーナの棒状部材が、バーナポート１６に挿入される。
【００１０】
上記において、金属球１５は層状かつ略均一に配設され、例えば、ステンレスや鋳鉄のボール、セラミックスボール等の耐火球が使用される。
【００１１】
燃料供給ゲート１２は、燃料供給用ホッパー１１から固形バイオマス燃料４を、炉燃焼部１３の半径方向に対して、できる限り均一に供給可能な構造とすることが好ましく、例えば、図９（ｂ）に示す回転ゲート構造が用いられる。
【００１２】
図９（ｂ）において、１２ａは、回転ゲートを示し、１１ａは、回転ゲートの上部に配設されるホッパー底面を示す。回転ゲート１２ａは、例えば、回転円板の一部を、円板中心から例えば約３０°の角度に切り欠き、この切り欠き部１２ｂを、固形バイオマス燃料４の供給口とする。一方、ホッパー底面１１ａには、前記切り欠き部をカバーする遮蔽部１１ｂを設ける。
【００１３】
上記構成において、前記回転ゲート１２ａを回転することにより、切り欠き部１２ｂが円周方向に順次移動し、これにより、固形バイオマス燃料４が略均一に供給可能となる。なお、ホッパー底面の遮蔽部１１ｂと回転ゲートの切り欠き部１２ｂとが重なった位置が、燃料供給ゲート１２が閉のモードとなる。
【００１４】
次に、ガス発生炉本体１における動作について以下に述べる。
【００１５】
固形バイオマス燃料４投入前の起動時には、バーナにより、金属球１５を５００〜８００℃に予熱する。この際、バーナの燃焼排ガスが金属球の間の隙間を経て、火格子１４の下方から排出されるので、複数個の金属球は、略均等に加熱される。金属球１５の予熱が完了すると、バーナをバーナポート１６から取出し、バーナポート１６を閉じた後に、固形バイオマス燃料４を投入する。燃料の投入完了後、燃料供給ゲート１２を閉じる。
【００１６】
炉燃焼部１３内の燃料は、予熱された金属球１５の上層部から燃焼を開始する。空気取り入れ口が、炉燃焼部１３の中央部に設けてあるので、上方に向けて、次第に燃焼層（酸化層）が移動する。これにより、金属球１５の直上の層は、還元層となり、空気取り入れ口付近の中央部の層は、燃焼層（酸化層）となる。燃焼層（酸化層）の上層は、予熱層（乾留層）となる。なお、ガス中に含まれるタール分は、還元層を通過する間に燃焼し、かつ還元されて可燃性ガスとなる。
【００１７】
炉燃焼部１３の固形バイオマス燃料が消費されて、燃料レベルが低下すると、図示しないレベルセンサにより、燃料レベルが所定のレベルに到達したことを検知し、この検知信号に基づき、燃料供給ゲート１２を開として、再度、燃料供給を行なう。
【００１８】
上記特願２００１−０８９８５４号に記載されたガス化装置の構成によれば、発生ガスにタール分を含まず起動停止が容易であって、さらに、安定した組成のガスが得られ、かつ安定組成までの立ち上がり時間が短い固形バイオマス燃料のガス化方法及び装置が提供できる（詳細は、前記特願２００１−０８９８５４号参照）。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記特願２００１−０８９８５４号に記載された下向通風式ガス化炉においても、以下のような改良すべき問題点がある。
【００２０】
まず、図９において、ガス発生炉本体１の中央部に設けた空気取り入れパイプ１７の空気噴出ノズル部が、高温度にさらされるため、空気噴出ノズル部の寿命が比較的短い問題があった。
【００２１】
また、従来の空気噴出ノズル部の構造は、一点噴出構造であって、比較的広い範囲にわたって均一に空気を吹き出す構造ではないために、安定したガスの発生を阻害する問題があった。さらに、燃料の種類や導入空気量によっては、ガス発生炉内燃焼部の温度分布が安定せず、空気噴出ノズル部が、さらに高温度にさらされる問題があった。
【００２２】
上記問題点について、図７および図８の具体例に基づき、以下に詳述する。図７は、前記図９に示したガス化装置の空気噴出ノズル部を有する空気導入手段を一部改良した装置を示し、図７において、図９に示す装置の同一構成部材には同一番号を付して詳細説明を省略する。また、図７においては、図９におけるバーナポートや金属球を一部省略して示す。
【００２３】
図７における空気導入手段５１は、ガス発生炉本体１の下部から配管を導入し、本体中央部に立ち上げて、空気噴出ノズル部５３を構成し、前記空気噴出ノズル部５３は、中空円筒配管の軸方向先端部における円筒部に、空気流通用の複数個の孔を備える構造としている。この構造は、本願発明の一部を構成するので、詳細は後述する。
【００２４】
図８は、上記図７に示す装置を運転した場合の、空気噴出ノズル部５３近傍（ノズル表面から円周方向に１１０ｍｍ離れた位置の燃焼層）の温度の時間的推移の一例を示し、図８（ａ）は温度が比較的安定している場合、図８（ｂ）は燃料の種類，燃料の充填状態，導入空気量等が図８（ａ）とは異なる場合であって、温度変動が大きい場合の一例を示す。
【００２５】
図８（ａ）の場合には、燃焼層の温度は、最高約１０００℃であり、８５０℃〜１０００℃の範囲内で変動している。これに対して、図８（ｂ）の場合には、燃焼層の最高温度が約１５００℃にも達しており、空気噴出ノズル部は異常高温にさらされる。さらに、温度の変動幅が大きく、安定したガスの発生が得られない状態となっている。図８（ｂ）のように温度変動が大きい要因としては、例えば、下記のようなことが考えられる。
【００２６】
例えば、燃料として、もみがらをすり潰した後固形化したものとした場合、酸素の供給に伴って一気に燃焼する傾向があり、燃料の充填量が多い場合には、燃焼が持続するが、少ない場合は燃料の補給が不十分となって、一気に燃焼した後、温度が直ちに低下する傾向がある。また、導入空気量や導入状態によっても温度は変動する。上記のような種々の要因により温度変動が発生する。
【００２７】
この発明は、空気噴出ノズル部が異常な高温度にさらされることがなく、かつ、安定した燃焼とガスの発生を可能とする固形バイオマス燃料のガス化装置を提供することにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、この発明は、ガス発生炉本体と、この本体上部に設けた固形バイオマス燃料の導入手段と、前記本体中央部に設けた空気噴出ノズル部を有する空気導入手段と、前記本体下部に設けた火格子と、この火格子の下方に設けた発生ガスの排出手段とを設けた下向通風式ガス化装置において、
前記空気導入手段は、導入空気に水蒸気を混合する水蒸気混合手段を備えるものとする（請求項１の発明）。
【００２９】
上記によれば、導入空気に水蒸気を混合して空気の酸素濃度を下げ、かつ水蒸気の顕熱もしくは次の反応式に示すように分解に、燃焼熱の一部が消費されるために、総合的に燃焼温度上昇と温度変動とを抑制することができる。
【００３０】
Ｃ＋Ｈ２Ｏ＝ＣＯ＋２Ｈ２−１３１［ｋＪ／ｋｍｏｌ］
Ｃ＋２Ｈ２Ｏ＝ＣＯ２＋２Ｈ２−９０［ｋＪ／ｋｍｏｌ］
その結果、安定した燃焼とガスの発生を可能とすることができる。
【００３１】
また、前記発明の実施態様として、下記請求項２ないし３の発明が好適である。即ち、前記請求項１に記載のガス化装置において、前記水蒸気混合手段は、ガス発生炉本体の熱伝達により注入水を加熱して水蒸気を発生させる水蒸気発生手段を備えたものとする（請求項２の発明）。これにより、ガス発生炉本体の熱伝達が有効利用できる。
【００３２】
さらに、前記請求項１に記載のガス化装置において、前記空気導入手段は、前記ガス発生炉本体の外周部において導入空気を予熱する空気予熱部と、ガス発生炉本体の外周下部において注入水を加熱する水蒸気発生部と、前記予熱された空気と水蒸気とを混合し、この混合気体を前記空気噴出ノズル部へ誘導する空気噴出用配管とを備えたものとする（請求項３の発明）。上記により、水蒸気混合手段を備えた空気導入手段の構成がシンプルとなる。
【００３３】
また、導入空気の酸素濃度を下げるための手段としては、下記請求項４の発明のようにすることもできる。即ち、ガス発生炉本体と、この本体上部に設けた固形バイオマス燃料の導入手段と、前記本体中央部に設けた空気噴出ノズル部を有する空気導入手段と、前記本体下部に設けた火格子と、この火格子の下方に設けた発生ガスの排出手段とを設けた下向通風式ガス化装置において、前記空気導入手段は、導入空気の酸素濃度を下げるために導入空気に前記発生ガスの一部を混合する発生ガス混合手段を備えたものとする。
【００３４】
さらに、前記発明の実施態様として、下記請求項５の発明が好適である。即ち、請求項４に記載のガス化装置において、前記空気導入手段は、前記発生ガス混合手段に加えて、さらに前記請求項１に記載の水蒸気混合手段を備えたものとする。
【００３５】
また、前記請求項１ないし５のいずれかに記載のガス化装置において、前記ガス発生炉本体中央部に設けた固形バイオマス燃料の温度検出器と、この温度検出器の出力値が所定の上限値に到達した際に、前記水蒸気の混合および／または発生ガスの混合を開始する制御を行う制御装置とを備えたものとする（請求項６の発明）。これにより、連続的に安定した燃焼が可能となる。
【００３６】
さらに、請求項６に記載のガス化装置において、前記発生ガスの排出手段に接続して設けた発生ガス吸引用の吸込みファンを備え、前記制御装置は、温度検出器の出力値が所定の上限値に到達した際に、前記吸込みファンの回転数を低下させる制御を行なう機能を備えたものとする（請求項７の発明）。これにより、燃焼層の温度上昇が過大となる前に導入空気量を低下させることができ、さらに、安定した燃焼が可能となる。
【００３７】
次に、過大な温度上昇を抑制し安定した燃焼を可能とするための空気噴出ノズル部の構成については、下記請求項８ないし１２の発明が好ましい。即ち、請求項１または４に記載のガス化装置において、前記空気噴出ノズル部は、中空円筒配管の軸方向先端部における円筒部に、空気流通用の複数個の孔を備える構成とする（請求項８の発明）。
【００３８】
また、前記請求項８に記載のガス化装置において、前記孔を備えた円筒部は、この円筒部の軸心と同心状に着脱可能に設けたキャップ円筒部材を備え、前記キャップ円筒部材は、空気流通用の複数個の孔を備えたものとする（請求項９の発明）。さらに、請求項９に記載のガス化装置において、前記キャップ円筒部材の孔径は、前記円筒部の孔径より小としたものとする（請求項１０の発明）。上記構成により、空気導入の均一分散化が図られ、燃焼温度の偏りを防止し、ガス発生の安定化が図れる。
【００３９】
また、空気噴出ノズル部の温度上昇を抑制するためには、空気噴出ノズル部を局所的に冷却することが有効で、この観点から、下記請求項１１ないし１２の発明が好ましい。即ち、請求項８に記載のガス化装置において、前記中空円筒配管は内管および外管からなる同心二重中空配管とし、前記内管の中空部には導入空気を通流し、外管と内管との間の中空部には、前記空気噴出ノズル部冷却用の冷却水を通流する構成とする（請求項１１の発明）。
【００４０】
また、請求項１１に記載のガス化装置において、前記孔を備えた同心二重中空配管の円筒部は、この円筒部の軸心と同心状に着脱可能に設けたキャップ円筒部材を備え、前記キャップ円筒部材は、空気流通用の複数個の孔を備えたものとする（請求項１２の発明）。
【００４１】
さらに、請求項１ないし１２のいずれかに記載のガス化装置において、前記火格子上に複数個の金属球またはセラミックス球等の耐火球を層状かつ略均一に配設した耐火球敷設層と、前記耐火球の予備加熱手段とを備えたものとする（請求項１３の発明）。これにより、発生ガスにタール分を含まず安定した組成のガスが得られ、かつ、前記安定した燃焼とガスの発生を可能とし、寿命の長い固形バイオマス燃料のガス化装置を提供することができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
図面に基づき、本発明の実施例について以下に述べる。
【００４３】
図１は、本発明に関わる固形バイオマス燃料のガス化装置の模式的構成図を示す。図１において、図７と同一構成部材には同一番号を付して詳細説明を省略する。図１と図７との相違点は、図１においては、空気導入手段５１が、導入空気に水蒸気を混合する水蒸気混合手段６２を備え、また、この空気導入手段５１は、ガス発生炉本体１の外周部において導入空気を予熱する空気予熱部５２と、ガス発生炉本体１の外周下部において注入水を加熱する水蒸気発生部５２ａと、前記予熱された空気と水蒸気とを混合し、この混合気体を前記空気噴出ノズル部へ誘導する空気噴出用配管５３ａとを備える点である。なお、図１において、６３ａは水注入弁、６３ｂは水排出弁である。
【００４４】
次に、図１のガス化装置の空気導入系の動作について述べる。吸込みファン３が動作すると、空気導入手段５１の空気取り込み口から空気が取り込まれ、空気予熱部５２を通過する間に、炉本体の熱伝達により予熱され、最終的に、空気噴出ノズル部５３から炉内に噴出される。
【００４５】
空気予熱部５２の下段に連通する水蒸気混合手段６２には、水注入弁６３ａおよび水排出弁６３ｂが取り付けられており、水注入弁６３ａを開として水を注入することにより、水排出弁６３ｂの上部の水蒸気発生部５２ａに水が貯留する。炉本体下方に、リング皿状に貯留された水は、炉本体の熱伝達により加熱されて水蒸気となり、流入空気と混合され、この混合空気は、空気噴出用配管５３ａを介して、空気噴出ノズル部５３に導入され、炉内に噴出する。水蒸気混合の停止は、水排出弁６３ｂを開として、水を排出することにより行なう。
【００４６】
なお、前記水蒸気混合手段６２は、上記のようなリング皿状の水蒸気発生部と水注入弁および水排出弁とを備える構成に限定されるものではない。例えば、空気予熱部５２の下方の水注入弁６３ａの水出口付近に、エジェクタを配置し、導入空気に水をエジェクタ作用により混合する構成とすることもできる。
【００４７】
図２は、図１の装置により水蒸気を混合した場合の効果を確認した実験結果の一例を示す。図２は、前記図８（ｂ）のような温度推移を示す場合において、前記燃焼層の温度が、１０５０℃の時点で、水蒸気の混合を開始した後の温度推移を示す。図２の結果によれば、水蒸気混合後、燃焼層温度は１０５０℃から８５０℃に低下して、ほぼ安定した状態となることが判る。また、水蒸気の混合により、木質系燃料の発生ガス中の水素は９．８％から１２．３％に上昇した。
【００４８】
次に、図３について述べる。図３は、請求項５の発明に係るガス化装置の模式的構成図を示す。図３において、図１と同一構成部材には同一番号を付して詳細説明を省略する。図３と図１との相違点は、図３においては、空気導入手段５１が、導入空気の酸素濃度を下げるために導入空気に発生ガスの一部を混合する発生ガス混合手段６４ａを、さらに備えている点である。なお、６４は発生ガス混合弁、６６は押込みファンである。図４は導入空気に発生ガスの一部を混合した時の燃焼層の温度推移の一例を示す。図４では、発生ガスの一部混合後、９３０℃から８４０℃に低下して、ほぼ安定した状態となっている。
【００４９】
図３に示す装置によれば、導入空気の酸素濃度を下げるために、発生ガスの一部を混合する、もしくは水蒸気の混合の少なくとも一方を実施することができる。
【００５０】
次に、図５について述べる。図５は、請求項７の発明に係るガス化装置の模式的構成図を示す。図５において、図３と同一構成部材には同一番号を付して詳細説明を省略する。図３と図５との相違点は、図５においては、ガス発生炉本体１の中央部に設けた固形バイオマス燃料の温度検出器６１と、この温度検出器６１の出力値が所定の上限値に到達した際に、水蒸気の混合および／または発生ガスの混合を開始する制御を行う制御装置６５とを備え、さらに、この制御装置６５は、温度検出器６１の出力値が所定の上限値に到達した際に、吸込みファン３の回転数を低下させる制御を行なう機能を備える。
【００５１】
図５の装置によれば、水蒸気の混合および／または発生ガスの混合を行なって導入空気の酸素濃度を下げる制御、もしくは導入空気量の減少制御の少なくとも一つの制御を行うことができ、これにより、連続的に安定した燃焼が可能となる。
【００５２】
次に、図６の空気噴出ノズル部の実施例について述べる。図６（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ空気噴出ノズル部の異なる実施例を示す。図６（ａ）の実施例は、中空円筒配管の軸方向先端部における円筒部７０に、空気流通用の複数個の孔７０ａ（破線で示す）を備え、かつ、円筒部７０の軸心と同心状に着脱可能に設けたキャップ円筒部材７２を備え、このキャップ円筒部材は、空気流通用の複数個の孔７２ａ（実線で示す）を備えてなるものとした実施例である。さらに、前記破線で示す孔７０ａよりも、実線で示す孔７２ａの方を小径とすることにより、導入空気の均一分散化を図っている。例えば、孔７０ａの直径は５〜１０ｍｍ、孔７２ａの直径は１〜３ｍｍが好ましい。
【００５３】
次に、図６（ｂ）に示す実施例は、内部水冷二重管構造の実施例を示す。即ち、空気噴出ノズル部を含む空気噴出し用配管は、内管７０ｂおよび外管７０ｃからなる同心二重中空配管とし、前記内管の中空部には導入空気を通流し、外管と内管との間の中空部には、前記空気噴出ノズル部冷却用の冷却水を通流する構成とししている。図６（ｃ）に示す実施例は、図６（ｂ）に示す実施例に対して、さらに、前記キャップ円筒部材７２を設けた実施例である。
【００５４】
上記構成により、空気噴出ノズル部の異常温度上昇を抑制して寿命の向上を図ることができ、また、導入空気の均一分散化が図れる。
【００５５】
【発明の効果】
上記のとおり、この発明によれば、ガス発生炉本体と、この本体上部に設けた固形バイオマス燃料の導入手段と、前記本体中央部に設けた空気噴出ノズル部を有する空気導入手段と、前記本体下部に設けた火格子と、この火格子の下方に設けた発生ガスの排出手段とを設けた下向通風式ガス化装置において、導入空気に対して、水蒸気の混合および／または発生ガスの混合を行なって導入空気の酸素濃度を下げる制御、もしくは導入空気量の減少制御の少なくとも一つの制御を行うことができるように構成し、
また、空気噴出ノズル部を、中空円筒配管の軸方向先端部における円筒部に、空気流通用の複数個の孔を備えてなるものとし、さらに空気噴出ノズル部を冷却可能な構成としたので、
空気噴出ノズル部が異常な高温度にさらされることがなく、かつ、安定した燃焼とガスの発生を可能とする固形バイオマス燃料のガス化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例に関わるガス化装置の模式的構成図
【図２】図１に示すガス化装置における燃焼層の温度推移の実験結果の一例を示す図
【図３】この発明の異なる実施例に関わるガス化装置の模式的構成図
【図４】図３に示すガス化装置において発生ガスの一部を混合した際の燃焼層の温度推移の実験結果の一例を示す図
【図５】この発明のさらに異なる実施例に関わるガス化装置の模式的構成図
【図６】この発明の空気噴出ノズル部の実施例に関わる模式的構成図
【図７】改良された従来のガス化装置の模式的構成図
【図８】図７のガス化装置における燃焼層の温度推移の実験結果の一例を示す図
【図９】従来のガス化装置の模式的構成図
【符号の説明】
１：ガス発生炉本体、２：サイクロン、３：吸込みファン、４：固形バイオマス燃料、１１：燃料供給用ホッパー、１２：燃料供給ゲート、１３：炉燃焼部、１４：火格子、１５：金属球、２１：ガス排出パイプ（１）、２２：ガス排出パイプ（２）、５１：空気導入手段、５２：空気予熱部、５２ａ：水蒸気発生部、５３：空気噴出ノズル部、５３ａ：空気噴出用配管、６１：温度検出器、６２：水蒸気混合手段、６３ａ：水注入弁、６３ｂ：水排出弁、６４：発生ガス混合弁、６４ａ：発生ガス混合手段、６５：制御装置、７０：円筒部、７０ａ，７２ａ：孔、７０ｂ：内管、７０ｃ：外管、７２：キャップ円筒部材。
【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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