(57)【要約】【課題】汎用的な材料の使用が可能で、補修周期の長いガス化炉を提供する。【解決手段】加熱された流動媒体を内部で流動させ、該流動媒体中でガス化原料を熱分解して熱分解ガスを発生すると共に熱分解残渣を生じるガス化室１と、前記熱分解残渣を前記流動媒体に同伴させて受け入れて、前記流動媒体を内部で流動させながら前記熱分解残渣を燃焼させて前記流動媒体を加熱し、該加熱した流動媒体を前記ガス化室に戻すように構成された燃焼室２とを備え、ガス化室１と燃焼室２は、ガス化室１と燃焼室２との間で前記熱分解ガスが実質的に行き来しないように、冷却構造を有する第１の鋼板１５ｃを含んで構成された仕切壁１５で仕切られているガス化炉。【選択図】  図４
2004196831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱された流動媒体を内部で流動させ、該流動媒体中でガス化原料を熱分解して熱分解ガスを発生すると共に熱分解残渣を生じるガス化室と；
前記熱分解残渣を前記流動媒体に同伴させて受け入れて、前記流動媒体を内部で流動させながら前記熱分解残渣を燃焼させて前記流動媒体を加熱し、該加熱した流動媒体を前記ガス化室に戻すように構成された燃焼室とを備え；
前記ガス化室と前記燃焼室は、前記ガス化室と前記燃焼室との間で前記熱分解ガスが実質的に行き来しないように、冷却構造を有する第１の鋼板を含んで構成された仕切壁で仕切られた；
ガス化炉。
【請求項２】
前記ガス化室と前記燃焼室は内部のガスを外部から隔離する外周炉壁を有し；
該外周炉壁は、第２の鋼板と該第２の鋼板の内側を覆う耐火材とを含んで構成された；
請求項１に記載のガス化炉。
【請求項３】
前記冷却構造は、前記第１の鋼板を冷却流体で冷却するように構成された、請求項１又は請求項２に記載のガス化炉。
【請求項４】
前記冷却構造は、前記第１の鋼板を冷却流体で冷却するように構成され、前記仕切壁の温度を前記外周炉壁の温度とほぼ等しくするように、前記冷却流体の温度を調節する温度調節器を備える、請求項２に記載のガス化炉。
【請求項５】
前記ガス化室と前記燃焼室はそれぞれ炉床を有し、前記ガス化室と前記燃焼室との間の流動媒体の流れの下流側の室の炉床が上流側の室の炉床よりも相対的に低く構成されている、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のガス化炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス化炉に関し、特に、各種廃棄物や固体燃料等を原料として、ガスを発生させるのに適した流動床ガス化炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、石炭等の固体燃料や有機性廃棄物を利用してガスを発生させる流動床ガス化炉があった。そのような流動床ガス化炉の１つに、図１２に示すような、統合型ガス化炉と呼ばれる炉１０がある。統合型ガス化炉１０は、ガス化室１とチャー燃焼室２とが一枚の仕切壁１５’で仕切られ、全体として一体に構成されている。そして、ガス化室１とチャー燃焼室２との間を流動媒体ｃが循環し、チャーｈを流動媒体ｃに同伴してガス化室１からチャー燃焼室２へ、またチャー燃焼室２でチャーｈの燃焼により加熱された流動媒体ｃをチャー燃焼室２からガス化室１へ移動させるということを行っている。仕切壁１５’は、ガス化室１と燃焼室２との間で熱分解ガスが行き来しないような構造を有する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
国際公開ＷＯ９９／３１２０２号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のような従来のガス化炉１０では、仕切壁１５’は炉内にあるので、外気と炉内とを仕切る外周炉壁と比べて高温となる。したがって、仕切壁１５’を鋼材で構成する場合は、高温での強度を保つために高価な材料を選定する必要があり、またはセラミックや煉瓦などで構成する場合は、材料の脆性のために亀裂が生じやすい。そのため、外周炉壁と比べて寿命が短く、炉の補修周期が短くなりがちであった。
【０００５】
そこで本発明は、汎用的な材料の使用を可能とし、炉の補修周期の長いガス化炉を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明によるガス化炉は、例えば図１に示すように、加熱された流動媒体を内部で流動させ、該流動媒体中でガス化原料を熱分解して熱分解ガスを発生すると共に熱分解残渣を生じるガス化室１と；前記熱分解残渣を前記流動媒体に同伴させて受け入れて、前記流動媒体を内部で流動させながら前記熱分解残渣を燃焼させて前記流動媒体を加熱し、該加熱した流動媒体を前記ガス化室に戻すように構成された燃焼室２とを備え；ガス化室１と燃焼室２は、ガス化室１と燃焼室２との間で前記熱分解ガスが実質的に行き来しないように、冷却構造を有する第１の鋼板１５ｃを含んで構成された仕切壁１５で仕切られている。
【０００７】
典型的には、仕切壁１５は、さらに第１の鋼板１５ｃを覆う耐火材１５ａを含んで構成される。また、好ましくは、第１の鋼板１５ｃと耐火材１５ａとの間に、第１の鋼板１５ｃを覆う断熱材１５ｂをさらに有するようにするとよい。
【０００８】
典型的には、燃焼室２では燃焼ガスが発生し、仕切壁１５は該燃焼ガスの行き来も防ぐ。したがって、本ガス化炉は可燃ガス、燃焼ガス分離型ガス化炉と呼んでもよい。
【０００９】
燃焼室２は、加熱した流動媒体をガス化室１に戻すように構成されるが、戻す場合に燃焼室２から直接ガス化室１に戻す場合だけでなく、間に設けた別室を介して戻してもよい。要は、流動媒体が加熱状態でガス化室に戻ればよい。
【００１０】
仕切壁１５は、ガス化室１と燃焼室２との間で熱分解ガスが実質的に行き来しないような構造を有するが、例えば一方の室からそこで生成されたガスを意図的に取り出し、制御しながら他方の室に供給するような構成があってもよい。特に、仕切壁１５以外の部分で取り出す構造とするが、例えば仕切壁１５そのものに通した取出し経路を通じて取り出し、又供給するものであってもよい。これらの場合も、熱分解ガスが実質的に行き来しないような構造を有する仕切壁の概念に含まれるものとする。
【００１１】
このように構成すると、ガス化室と燃焼室は、ガス化室と燃焼室との間で前記熱分解ガスが実質的に行き来しないように構成されるので、ガス化室と燃焼室との間で相互のガスが混合しないように分離したことになる。また、冷却構造を有する第１の鋼板を含んで構成された仕切壁で仕切られているので、仕切壁の寿命を延ばすことができる。
【００１２】
また請求項２に記載のように、請求項１に記載のガス化炉では、ガス化室１と燃焼室２は内部のガスを外部から隔離する外周炉壁１７を有し；外周炉壁１７は、第２の鋼板１７ｃと第２の鋼板１７ｃの内側を覆う耐火材１７ａとを含んで構成してもよい。
【００１３】
また請求項３に記載のように、請求項１又は請求項２に記載のガス化炉では、前記冷却構造は、第１の鋼板１５ｃを冷却流体で冷却するように構成するとよい。
【００１４】
典型的には、冷却流体は水又は空気であり、冷却構造は、水冷管メンブレイン、空冷管メンブレイン、水冷ジャケット及び空冷ジャケットの少なくともいずれか１つとするとよい。
【００１５】
また請求項４に記載のように、請求項２に記載のガス化炉では、前記冷却構造は、第１の鋼板１５ｃを冷却流体で冷却するように構成され、仕切壁１５の温度を外周炉壁１７の温度とほぼ等しくするように、前記冷却流体の温度を調節する温度調節器２１３を備える（例えば図２参照）。
【００１６】
仕切壁の温度を前記外周炉壁の温度とほぼ等しくするので、第１と第２の鋼板の熱膨張がほぼ等しくなり、外周炉壁と仕切壁の材料を同一にできる。特に、第１の鋼板の温度と第２の鋼板の温度とが等しくなるように制御するとよい。
【００１７】
また請求項５に記載のように、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のガス化炉では、ガス化室１と燃焼室２はそれぞれ炉床を有し、ガス化室１と燃焼室２との間の流動媒体の流れの下流側の室の炉床が上流側の室の炉床よりも相対的に低く構成されるようにしてもよい。
【００１８】
このように構成すると、流動媒体の流れの下流側の室の炉床が上流側の室の炉床よりも相対的に低く構成されるので、流動媒体の流れが促進される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号又は類似符号を付し、重複した説明は省略する。
図１は、本発明による第１の実施の形態である流動床ガス化炉としての統合型ガス化炉の概念的平面断面図である。
【００２０】
図１に示す統合型ガス化炉１００は、各種廃棄物や固体燃料等の原料を熱分解するガス化室１と、チャーを燃焼して流動媒体を加熱するチャー燃焼室２を備え、ガス化室１とチャー燃焼室２との間は、仕切壁１５で仕切られている。両室それぞれの底部には流動媒体を含む濃厚層である流動床が形成される。流動床は不図示の散気装置によって流動状態にされる。
【００２１】
まず（ａ）に示すように、燃焼室２を外気と仕切る外周炉壁１７は、燃焼室２の内側から耐火材製の内壁１７ａ、断熱材製の中壁１７ｂ、鋼製の外周壁１７ｃで構成されている。炉壁の最内側は高温の燃焼ガスと直接触れるので、内壁１７ａは耐火材で作られる。耐火材としては、高強度・高密度キャスタブル（シリカ−アルミナ質）が用いられる。厚さは、１００〜１５０ｍｍの範囲で決められる。例えば１２５ｍｍとする。この程度の厚さが加工強度や経済性を考慮すると最適である。但し、この厚さに限らずもっと厚くするような設計あるいは薄い設計も可能である。内壁１７ａは、炉内の高温と炉内ガスの流通等による摩擦に耐える役割を有する。
【００２２】
中壁１７ｂは、内部の熱を外部に逃がさないように、また後述する外周壁の鋼板の温度がその耐熱温度以下となるように（また作業員の安全のために）、断熱材で作られる。断熱材としては、軽量キャスタブル（シリカ−アルミナ質）が用いられる。厚さは、鋼材の設計温度と炉内の温度によって決められる。また断熱キャスタブルの熱伝導率にも影響される。例えば、５０〜１２５ｍｍの範囲とする。
中壁を断熱材で構成することにより、フリーボード部（流動床の上方の空間）のガス温度の低下を防ぐことができる。一般にガス化室１で発生する生成ガス中のタール分は４００℃程度で凝縮すると予想されるので、フリーボード部の温度は５００℃以上に保つのがよい。
【００２３】
外周壁１７ｃは、内壁と中壁を保護するために、鋼板（例えばＪＩＳ、ＳＳ４００）で作られる。外周壁１７ｃは、炉内外のシール性と強度を維持する役割も有する。
【００２４】
このような構造において、（ｂ）の炉壁断面の拡大図に温度勾配の一例を示すと、燃焼室の内側が８００℃としたとき、内壁１７ａと中壁１７ｂとの境界は約６００℃、外周壁１７ｃは約１００℃となる。なお外周壁１７ｃは、熱伝導率の高い鋼板製なので、その内側と外側の温度差はほとんどない。
【００２５】
ガス化室１の外周炉壁も同様な構造を有する。但し、ガス化室１の温度は約７００℃前後であり、燃焼室２の温度約８００℃よりも低いので、炉壁の厚さは燃焼室２の炉壁よりも薄くてもよい。
【００２６】
ガス化室１と燃焼室２とを仕切る仕切壁１５は、厚さ方向の中央に第１の鋼板としてのいわゆるメンブレイン構造１５ｃを有する。メンブレイン構造１５ｃは、鉛直方向に配列された複数の水管１５ｅと、水管１５ｅ同士を接続するボイラ鋼板製のメンブレイン（フィン）１５ｄを含んで構成される。メンブレイン１５ｄは、平板であり水管１５ｅに溶接されて、全体として蛙の足ひれ様を呈する。
【００２７】
メンブレイン構造１５ｃの厚さ方向の両側にはそれぞれ、断熱材壁１５ｂと耐火材壁１５ａがメンブレイン構造１５ｃに近い側からこの順番でメンブレイン構造１５ｃを挟んで形成されている。後述のように、メンブレイン構造１５ｃの温度が１００℃であるとすれば、断熱材壁１５ｂと耐火材壁１５ａの境界は約６００℃、耐火材壁１５ａの燃焼室２側の表面は約８００℃、ガス化室１側の表面は約７００℃となる。
【００２８】
またメンブレイン１５ｄにはその温度を検出する温度センサ２１１、と外周壁１７ｃにはその温度を検出する温度センサ２１２が備えられている。
【００２９】
図２の正面断面図を参照して、メンブレイン構造１５ｃをさらに説明する。鉛直方向に配列された複数の水管１５ｅは、その下端部が下側ヘッダー１５ｇに、上端部が上側ヘッダー１５ｆに接続されている。複数の水管１５ｅには下側ヘッダー１５ｇから冷却用の水が流入し、この水は水管１５ｅを通過して、上側ヘッダー１５ｆから流出する。その間に、水は水管１５ｅ及びメンブレイン１５ｄの熱を奪う。水管の配列間隔を狭くしてメンブレイン１５ｄの幅を小さくとれば、鋼板は熱伝導率が高いので、水管１５ｅとメンブレイン１５ｄの全体がほぼ同じ温度、例えば１００℃になる。
【００３０】
下側ヘッダー１５ｇの入口には、調節弁２１４が備えられ、これを開閉制御する温度調節器２１３が備えられている。温度調節器２１３には、温度センサ２１１と温度センサ２１２からの信号が入力し、それに基いて、メンブレイン構造１５ｃの温度が外周壁１７ｃの温度とほぼ等しくなるように、調節弁２１４を開閉制御し水量を調節する。通常の外気温度と内部（燃焼室又はガス化室）温度とに基いて、外周壁１７ｃの温度は、７０〜１００℃の範囲のいずれかの温度になるように、内壁１７ａ、中壁１７ｂの材料と厚さが設計されている。したがって、メンブレイン構造１５ｃの温度もほぼ７０〜１００℃になるように制御されることになる。外周壁１７ｃは、前述のように熱伝導率の高い鋼板製であるため、内外の温度差はほとんどない。
【００３１】
このように、仕切壁１５の温度を炉壁１７の温度とほぼ等しくできるので、仕切壁１５の耐久性を高めることができる。また、仕切壁１５と炉壁１７との温度がほぼ等しくなるので、仕切壁１５と炉壁１７の構成材料として共通のものを使うことができる。特にメンブレイン構造１５ｃと外周壁１７ｃの温度をほぼ等しくするが、その温度差はあっても６０℃以下とするのが好ましい。
【００３２】
メンブレイン構造１５ｃの温度は、温度センサ２１１で検出するものとしたが、これに限らず下側ヘッダー１５ｇの水入口と上側ヘッダー１５ｆの水出口の温度を検出する温度センサを設けて、それらの温度の平均、即ち水管１５ｅを流れる水の出入口温度の平均をメンブレイン構造１５ｃの温度として制御してもよい。この温度差があまり大きくなるようであれば、水の循環量を増加して温度差を抑えればよい。これは供給する水の温度との関係もあるので設計的に決定する。
【００３３】
メンブレイン構造１５ｃの温度を１００℃を越える温度に設定するときは、水の蒸発を利用することができるので、水の圧力を調節することで温度調節が可能となる。
【００３４】
また１気圧における蒸発温度が１００℃より低い熱媒を、前記の水の代わりに利用することにより、メンブレイン構造１５ｃの温度を熱媒の入口側から出口側まで一定に保つことが可能である。
【００３５】
メンブレイン構造１５ｃの冷却媒体としては、水等の液体に限らず気体を用いてもよい。このときは、特に空気を用いるとよい。メンブレイン構造１５ｃで予熱された空気は、燃焼室に供給することにより、ガス化炉の効率を高めることができる。気体を用いる場合は、メンブレイン構造は、それに適した構造にする必要がある。流路の長さに比べて、その断面積を大きくする、気体の流路側にフィンを設ける等である。
【００３６】
仕切壁１５の下部には、連通口としての開口２５が形成されている。開口２５を形成する仕切壁部分には、開口２５を囲んで水管１５ｅが設けられている。その水管も断熱材、耐火材とで覆われている。
【００３７】
炉の底部には、炉床２０１が炉全体を支持するように設けられている。炉床２０１は、耐火材で形成される。この耐火材は、内壁１７ａ用と同じ材料としてもよいが、さらに耐圧の高い（地耐力の大きい）ものとするとよい。下側ヘッダー１５ｇは、炉床２０１に埋め込まれている。
【００３８】
図３の側面断面図を参照して、さらにガス化炉１００の構造を説明する。図示のように、仕切壁１５の下部の開口２５を通じて、ガス化室１と燃焼室２とは連通している。この開口２５は流動媒体を流すためのものであり、ガス化室１で発生した有価なガス、又燃焼室２で発生した燃焼ガスの流通はほとんどない。これは、ガス化炉１００の運転中は開口２５が両室の流動媒体により形成される流動床の上面よりも常に下方に潜っているように設計することにより担保される。このようにガス化炉１００は、有価なガスと燃焼ガスとを分離して扱う分離型ガス化炉である。流動媒体は炉床２０１に汲み込まれた散気装置（本図では不図示）からの流動化ガスで流動化される。
【００３９】
なお図１、図２、図３は、仕切壁の構成を説明するために便宜上モデル化して示した炉の図である。実際の流動床ガス化炉は、燃焼室２からガス化室１に流動媒体である砂を流す開口２５の他に、ガス化室１から燃焼室に流動媒体を戻す不図示の開口を有する。このようにして砂がガス化室１と燃焼２との間で循環する。
【００４０】
図４の模式的正面断面図を参照して、第２の実施の形態の統合型ガス化炉１０１を説明する。統合型ガス化炉１０１は、熱分解即ちガス化、チャー燃焼、熱回収の３つの機能をそれぞれ担当するガス化室１、チャー燃焼室２、熱回収室３を備え、例えば全体が円筒形又は矩形を成した炉体内に収納されている。ガス化室１、チャー燃焼室２、熱回収室３は仕切壁１１、１２、１３、１５で分割されており、それぞれの底部に流動媒体を含む濃厚層である流動床が形成される。各室の流動床、即ちガス化室流動床、チャー燃焼室流動床、熱回収室流動床の流動媒体を流動させるために、各室１、２、３の底である床部または炉床としての炉底には、流動媒体中に流動化ガスを吹き込む散気装置が設けられている。散気装置は炉底部に敷かれた例えば多孔板を含んで構成され、該多孔板を広さ方向に区分して複数の部屋に分割されており、各室内の各部の空塔速度を変えるために、散気装置の各部屋から多孔板を通して吹き出す流動化ガスの流速を変化させるように構成している。空塔速度が室の各部で相対的に異なるので各室内の流動媒体も室の各部で流動状態が異なり、そのため内部旋回流が形成される。また室の各部で流動状態が異なるところから、内部旋回流は、炉内の各室の流動媒体の混合を促進する。図中、散気装置に示すハッチン付き矢印の大きさは、吹き出される流動化ガスの流速を示している。例えば２ｂで示す箇所の太い矢印は、２ａで示す箇所の細い矢印よりも流速が大きい。
【００４１】
ガス化室１とチャー燃焼室２の間は仕切壁１１及び仕切壁１５で仕切られ、チャー燃焼室２と熱回収室３の間は仕切壁１２で仕切られ、ガス化室１と熱回収室３の間は仕切壁１３で仕切られている（なお本図は、炉を平面的に展開して図示しているため、仕切壁１１はガス化室１とチャー燃焼室２の間にはないかのように、また仕切壁１３はガス化室１と熱回収室３の間にはないかのように示されている）。即ち、統合型ガス化炉１０１は、各室が別々の炉として構成されておらず、一つの炉として一体に構成されている。
【００４２】
仕切壁１５は、第１の実施の形態で説明したのと同様に、メンブレイン構造１５ｃとそれを両側から挟む、断熱材壁１５ｂと耐火材壁１５ａで形成されている。外周炉壁１７（本図には表れていない）も不図示ではあるが第１の実施の形態と同様に耐火材製の内壁、断熱材製の中壁及び鋼製の外周炉壁とを含んで構成されている。不図示であるが、メンブレイン構造と外周壁の温度をそれぞれ検出するセンサが備えられ、検出温度に基いて温度制御する温度調節器が備えられている点も同様である。
【００４３】
チャー燃焼室２のガス化室１と接する仕切壁１５の近傍の炉底５１は、これに対応するガス化室１側の炉底３２、即ち、ガス化室１のチャー燃焼室２と接する仕切壁１５の近傍の炉底３２よりも階段状に相対的に一段高く形成されている。炉底５１と炉底３２とは、後で説明する連通口としての開口２５を挟んで配置されている。炉底５１は、吹き出される流動化ガスの流速が弱い、２ａの弱流動化域である。また炉底３２は、吹き出される流動化ガスの流動が強い、１ｂの強流動化域である。
【００４４】
また同様に、チャー燃焼室２のガス化室１と接する仕切壁１１の近傍の炉底５２は、これに対応するガス化室１側の炉底３１、即ち、ガス化室１のチャー燃焼室２と接する仕切壁１１の近傍の炉底３１よりも階段状に相対的に一段低く形成されている。炉底５２と炉底３１とは、後で説明する開口２１を挟んで配置されている。炉底５２は、吹き出される流動化ガスの流動が強い、２ｂの強流動化域である。また炉底３１は、吹き出される流動化ガスの流動が弱い、１ａの弱流動化域である。
【００４５】
ここで、流動床と界面について説明する。流動床は、その鉛直方向下方部にある、流動化ガスにより流動状態に置かれている流動媒体（例えば珪砂）を濃厚に含む濃厚層と、その濃厚層の鉛直方向上方部にある流動媒体と多量のガスが共存し、流動媒体が勢いよくはねあがっているスプラッシュゾーンとからなる。流動床の上方即ちスプラッシュゾーンの上方には流動媒体をほとんど含まずガスを主体とするフリーボード部がある。界面は、ある厚さをもった前記スプラッシュゾーンをいうが、またスプラッシュゾーンの上面と下面（濃厚層の上面）との中間にある仮想的な面ととらえてもよい。
【００４６】
また「流動床の界面より鉛直方向上方においてはガスの流通がないように仕切壁により仕切られ」というとき、さらに界面より下方の濃厚層の上面より上方においてガスの流通がないようにするのが好ましい。
【００４７】
ガス化室１とチャー燃焼室２の間の仕切壁１１は、炉の天井１９から炉底（散気装置の多孔板）に向かってほぼ全面的に仕切っているが、下端は炉底に接することはなく、炉底近傍に第２の開口部２１がある。但しこの開口部２１の上端が、ガス化室流動床界面、チャー燃焼室流動床界面のいずれの界面よりも上部にまで達することはない。さらに好ましくは、開口部２１の上端が、ガス化室流動床の濃厚層の上面、チャー燃焼室流動床の濃厚層の上面のいずれよりも上部にまで達することはないようにする。言い換えれば、開口部２１は、常に濃厚層に潜っているように構成するのが好ましい。即ち、ガス化室１とチャー燃焼室２とは、少なくともフリーボード部においては、さらに言えば界面より上方においては、さらに好ましくは濃厚層の上面より上方ではガスの流通がないように仕切壁により仕切られていることになる。
【００４８】
ここで、ガスの流通がないように仕切壁により仕切られているとしたが、これは、ガス化室と燃焼室との間で仕切壁を越えて熱分解ガスが実質的に行き来しないような構造を仕切壁が有するということであり、仕切壁以外の部分で、例えば不図示の経路を設けて、一方の室からそこで生成されたガスを該経路を通して意図的に取出し、制御しながら他方の室に供給するような構成があってもよい。例えばガス化室１の可燃性ガスを燃焼室２の補助燃料として抜き出し、チャーが不足して燃焼室２の温度が十分に維持できないときに、その可燃性ガスを燃焼させるような構成である。
【００４９】
またチャー燃焼室２と熱回収室３の間の仕切壁１２はその上端が界面近傍、即ち濃厚層の上面よりは上方であるが、スプラッシュゾーンの上面よりは下方に位置しており、仕切壁１２の下端は炉底近傍までであり、仕切壁１１と同様に下端が炉底に接することはなく、炉底近傍に濃厚層の上面より上方に達することのない開口２２がある。言い換えれば、チャー燃焼室２と熱回収室３の間は流動層部のみ仕切り壁１２で仕切られており、その仕切り壁１２の炉床面近傍には開口部２２を有し、チャー燃焼室２の流動媒体は仕切り壁１２の上部から熱回収室２に流入し、仕切り壁１２の炉床面近傍の開口部２２を通じて再びチャー燃焼室２に戻る循環流を有するように構成されている。
【００５０】
ガス化室１と熱回収室３の間の仕切壁１３は炉底から炉の天井にわたって完全に仕切っている。チャー燃焼室２とガス化室１を仕切る仕切壁１５は、仕切壁１１と同様であり、炉の天井から炉底に向かってほぼ全面的に仕切っており、下端は炉底に接することはなく、炉底近傍に第１の開口部２５があり、この開口の上端が濃厚層の上面より下にある。即ち、第１の開口部２５と流動床の関係は、開口部２１と流動床の関係と同様である。
【００５１】
ガス化室１に投入された廃棄物または固体燃料ａは流動媒体ｃ１から熱を受け、熱分解、ガス化される。典型的には、廃棄物または燃料ａはガス化室１では燃焼せず、いわゆる乾留される。残った乾溜チャーｈは流動媒体ｃ１と共に仕切壁１１の下部にある開口部２１からチャー燃焼室２に流入する。このようにしてガス化室１から導入されたチャーｈはチャー燃焼室２で燃焼して流動媒体ｃ２を加熱する。チャー燃焼室２でチャーｈの燃焼熱によって加熱された流動媒体ｃ２は必要に応じて仕切壁１２の上端を越えて熱回収室３に流入し、熱回収室３内で界面よりも下方にあるように配設された層内伝熱管４１で収熱され、冷却された後、再び仕切壁１２の下部開口２２を通ってチャー燃焼室２に流入する。
【００５２】
ここで、熱回収室３は本発明の実施の形態である統合型ガス化炉（ガス供給装置）において必須ではない。即ち、ガス化室１で主として揮発成分がガス化した後に残る主としてカーボンからなるチャーｈの量と、チャー燃焼室２で流動媒体ｃ２を加熱するのに必要とされるチャーの量がほぼ等しければ、流動媒体から熱を奪うことになる熱回収室３は不要である。また前記チャーの量が多く、流動媒体を加熱するのに必要とされるチャー量を上回る場合、例えば、ガス化室１の流動床温度が高くなり、チャーのガス化が促進される。その結果、ガス化反応熱が多くなりチャーの量が減る。このようにして、バランス状態が保たれる。
【００５３】
しかしながら図４に示すように熱回収室３を備える場合は、チャーの発生量の大きい石炭から、ほとんどチャーを発生させない都市ゴミまで、幅広く多種類の廃棄物または燃料に対応することができる。即ち、どのような廃棄物または燃料であっても、熱回収室３における熱回収量を加減することにより、チャー燃焼室２の燃焼温度を適切に調節し、流動媒体の温度を適切に保つことができる。
【００５４】
一方チャー燃焼室２で加熱された流動媒体ｃ２は旋回流動しながら、又炉底５１の遅い流動化ガスの流れから炉底３２の早い流動化ガスの流れに誘引されて、仕切壁１５の下部にある開口部２５を通ってガス化室１に流入する。この流れは、炉底５１が炉底３２よりも相対的に高いので、促進される。このとき炉底５１の上方にも旋回流が存在し、又ここでもチャーの燃焼は行われる。また炉底５１は、チャー燃焼室２の一部であり、その上方もチャー燃焼室である。したがって、加熱された流動媒体は、チャー燃焼室２からガス化室１へ直接移動していることになる。
【００５５】
ここで、各室間の流動媒体の流動状態及び移動についてさらに説明する。
ガス化室１の内部でチャー燃焼室２との間の仕切壁１５に接する面の近傍は、チャー燃焼室２の流動化と比べて強い流動化状態が維持される強流動化域１ｂになっている。全体としては投入された燃料と流動媒体の混合拡散が促進される様に、場所によって流動化ガスの空塔速度を変化させるのが良く、一例として図１に示したように強流動化域１ｂの他に弱流動化域１ａを設けて旋回流を形成させるようにする。
【００５６】
チャー燃焼室２は中央部に弱流動化域２ａ、周辺部に強流動化域２ｂを有し、流動媒体およびチャーが内部旋回流を形成している。ガス化室１、チャー燃焼室２内の強流動化域の流動化速度は５Ｕｍｆ以上、弱流動化域の流動化速度は５Ｕｍｆ以下とするのが好適であるが、弱流動化域と強流動化域に相対的な明確な差を設ければ、この範囲を超えても特に差し支えはない。チャー燃焼室２内の熱回収室３に接する部分には強流動化域２ｂを配するようにするのがよい。また必要に応じて炉底には弱流動化域側から強流動化域側に下るような勾配を設けるのが良い（図２参照）。ここで、Ｕｍｆとは最低流動化速度（流動化が開始される速度）を１Ｕｍｆとした単位である。即ち、５Ｕｍｆは最低流動化速度の５倍の速度である。
【００５７】
このように、チャー燃焼室２と熱回収室３との仕切壁１２近傍のチャー燃焼室側の流動化状態を熱回収室３側の流動化状態よりも相対的に強い流動化状態に保つことによって、流動媒体は仕切壁１２の流動床の界面近傍にある上端を越えてチャー燃焼室２側から熱回収室３の側に流入し、流入した流動媒体は熱回収室３内の相対的に弱い流動化状態即ち高密度状態のために下方（炉底方向）に移動し、仕切壁１２の炉底近傍にある下端（の開口２２）をくぐって熱回収室３側からチャー燃焼室２の側に移動する。
【００５８】
なお、熱回収室３の炉底は、チャー燃焼室２の炉底よりも相対的に高く形成されている。特に仕切壁１２に隣接する部分の炉底同士に高さの差が付けられている。したがって、熱回収室３から開口２２を通してチャー燃焼室２に移動する流動媒体の流れがスムーズである。但し、熱回収室３の流動媒体は流動化させたり流動化を停止したりする調節をするので、あえて高さの差を付けて流動媒体の流れを促進しなくてもよい。
【００５９】
同様に、ガス化室１とチャー燃焼室２との間の仕切壁１１近傍のチャー燃焼室２側の流動化状態はガス化室１側の流動化状態よりも相対的に強い流動化状態に保たれている。したがって、流動媒体は仕切壁１１の流動床の界面より下方、好ましくは濃厚層の上面よりも下方にある（濃厚層に潜った）開口２１を通してチャー燃焼室２の側に流入する。このとき、チャー燃焼室２側の炉底５２の方がガス化室１側の炉底３１よりも相対的に低く形成されているので、流動媒体の流れが促進される。
【００６０】
熱回収室３は全体が均等に流動化され、通常は最大でも熱回収室に接したチャー燃焼室２の流動化状態より弱い流動化状態となるように維持される。従って、熱回収室３の流動化ガスの空塔速度は０〜３Ｕｍｆの間で制御され、流動媒体は緩やかに流動しながら沈降流動層を形成する。なおここで０Ｕｍｆとは、流動化ガスが止まった状態である。このような状態にすれば、熱回収室３での熱回収を最小にすることができる。すなわち、熱回収室３は流動媒体の流動化状態を変化させることによって回収熱量を最大から最小の範囲で任意に調節することができる。また、熱回収室３では、流動化を室全体で一様に発停あるいは強弱を調節してもよいが、その一部の領域の流動化を停止し他を流動化状態に置くこともできるし、その一部の領域の流動化状態の強弱を調節してもよい。
【００６１】
廃棄物または燃料中に含まれる比較的大きな不燃物はガス化室１の仕切壁１５近傍の炉底に設けた不燃物排出口３３から排出する。また、各室の炉底面は水平でも良いが、流動媒体の流れの滞留部を作らないようにするために、炉底近傍の流動媒体の流れに従って、炉底を傾斜させても良い。なお、不燃物排出口３３は、ガス化室１の炉底だけでなく、チャー燃焼室２あるいは熱回収室３の炉底に設けてもよい。
【００６２】
廃棄物または燃料中に含まれる比較的大きな不燃物は、従来の流動床ガス化炉では、必ずしも仕切壁の近傍ではない炉底に設けられた不燃物排出口から排出されたが、不燃物排出口の周辺は、流動化ガスが供給されにくいため流動化が阻害される問題が生じるが、本実施の形態のように、連通口の近傍に段差をつける構造とすることによって、図示のように、段差部の鉛直壁面上に不燃物を排出する開口部３３を設けることができるので、不燃物排出ロにより流動化を阻害することがない。
【００６３】
ガス化室１の流動化ガスとして最も好ましいのは生成ガスｂの一部を昇圧してサイクル使用することである。このようにすればガス化室１から出るガスは純粋に燃料から発生したガスのみとなり、非常に高品質のガスを得ることができる。それが不可能な場合は水蒸気、炭酸ガス（ＣＯ２）あるいはチャー燃焼室２から得られる燃焼排ガス等、できるだけ酸素を含まないガス（無酸素ガス）を用いるのが良い。ガス化の際の吸熱反応によって流動媒体の層温が低下する場合は、必要に応じて熱分解温度より温度の高い燃焼排ガスを供給するか、あるいは無酸素ガスに加えて、酸素もしくは酸素を含むガス、例えば空気を供給して生成ガスの一部を燃焼させるようにしても良い。チャー燃焼室２に供給する流動化ガスは、チャー燃焼に必要な酸素を含むガス、例えば空気、酸素と水蒸気の混合ガスを供給する。燃料ａの発熱量（カロリー）が低い場合は、酸素量を多くする方が好ましく、酸素をそのまま供給する。また熱回収室３に供給する流動化ガスは、空気、水蒸気、燃焼排ガス等を用いる。
【００６４】
ガス化室１とチャー燃焼室２の流動床の上面（スプラッシュゾーンの上面）より上方の部分すなわちフリーボード部は完全に仕切壁１１、１５で仕切られている。さらに言えば、流動床の濃厚層の上面より上方の部分すなわちスプラッシュゾーン及びフリーボード部は完全に仕切壁で仕切られているので、チャー燃焼室２とガス化室１のそれぞれのフリーボード部の圧力のバランスが多少乱れても、双方の流動層の界面の位置の差、あるいは濃厚層の上面の位置の差、即ち層高差が多少変化するだけで乱れを吸収することができる。即ち、ガス化室１とチャー燃焼室２とは、仕切壁１１、１５で仕切られているので、それぞれの室の圧力が変動しても、この圧力差は層高差で吸収でき、どちらかの層が開口２１、２５の上端に下降するまで吸収可能である。従って、層高差で吸収できるチャー燃焼室２とガス化室１のフリーボードの圧力差の上限値は、互いを仕切る仕切壁１１、１５の下部の開口２１、２５の上端からの、ガス化室流動床のヘッドと、チャー燃焼室流動床のヘッドとのヘッド差にほぼ等しい。
【００６５】
図５の部分断面図を参照して、第２の実施の形態の変形例を説明する。以上では、開口２１、２５の前後の炉底に高さの差をつけて流動媒体の流れをスムーズにする場合を説明したが、開口２１又は開口２５のいずれか一方には、沈降室を設けてもよい。例えば、開口２５のチャー燃焼室２側の炉底５１の上方に沈降チャー燃焼室４を設ける。沈降チャー燃焼室４とチャー燃焼室２との間には仕切壁１４を設ける。沈降チャー燃焼室４を設けるためチャー燃焼室２内を仕切る仕切壁１４の上端は流動床の界面近傍で、下端は炉底に接している。仕切壁１４の上端と流動床との関係は、仕切壁１２と流動床との関係と同様である。仕切壁１４を設けることによって、流動媒体の循環を促進することができる。
【００６６】
このときは、チャー燃焼室２の本体部と沈降チャー燃焼室４との仕切壁１４近傍のチャー燃焼室本体部側の流動化状態を沈降チャー燃焼室４側の流動化状態よりも相対的に強い流動化状態に保つことによって、流動媒体は仕切壁１４の流動床の界面近傍にある上端を越えてチャー燃焼室２本体部の側から沈降チャー燃焼室４の側に移動流入する。沈降チャー燃焼室４の側に流入した流動媒体は、沈降チャー燃焼室４内の相対的に弱い流動化状態即ち高密度状態のために下方（炉底方向）に移動し、仕切壁１５の炉底近傍にある下端（の開口２５）をくぐって沈降チャー燃焼室４側からガス化室１側に移動する。なおここで、ガス化室１と沈降チャー燃焼室４との仕切壁１５近傍のガス化室１側の流動化状態は沈降チャー燃焼室４側の流動化状態よりも相対的に強い流動化状態に保たれている。これにより流動媒体の沈降チャー燃焼室４からガス化室１への移動を誘引作用により助ける。
このとき沈降チャー燃焼室４の炉底をガス化室側の炉底よりもステップ状に高く構成するとよい。
【００６７】
図４、図５では、仕切壁１５がメンブレイン構造を有するものとして示されているが、他の仕切壁１１も、勿論メンブレイン構造を有するのが好ましく、さらに仕切壁１２、１３、１４も同様である。このように構成することにより、仕切壁の材料を外周炉壁の材料と同様なものとすることができ、その寿命を外周炉壁と同様に長くすることができる。さらにメンブレイン構造を耐火材、断熱材で覆う構造とするときは、ガス化室１、燃焼室２の熱を不必要に奪うことがなく、燃焼熱をガス化のための熱として十分に利用することができ、ガス化炉の効率を高く維持することができる。
【００６８】
以上説明した統合型ガス化炉１０１では、一つの流動床炉の内部に、ガス化室、チャー燃焼室、熱回収室の３つを、それぞれ隔壁を介して設け、更にチャー燃焼室とガス化室、チャー燃焼室と熱回収室はそれぞれ隣接して設けられている。この統合型ガス化炉１０１は、チャー燃焼室とガス化室間に大量の流動媒体循環を可能にしているので、流動媒体の顕熱だけでガス化のための熱量を充分に供給できる。
【００６９】
さらに以上の統合型ガス化炉では、チャー燃焼ガスと生成ガスの間のシールがほぼ完全にされるので、ガス化室とチャー燃焼室の圧力バランス制御がうまくなされ、燃焼ガスと生成ガスが混ざることがなく、生成ガスの性状を低下させることもない。
【００７０】
また、熱媒体としての流動媒体ｃ１とチャーｈはガス化室１側からチャー燃焼室２側に流入するようになっており、さらに同量の流動媒体ｃ２がチャー燃焼室２側からガス化室１側に戻るように構成されているので、自然にマスバランスがとれ、流動媒体をチャー燃焼室２側からガス化室１側に戻すために、コンベヤ等を用いて機械的に搬送する必要もなく、高温粒子のハンドリングの困難さ、顕熱ロスが多いといった問題もない。
【００７１】
以上説明した統合型ガス化炉１０１の具体的運転について説明する。統合型ガス化炉１０１のガス化室１に供給された廃棄物または燃料ａは、熱分解により可燃性ガスｂ、チャーｈ、灰分ｆに分解される。ここで、前記の廃棄物または燃料ａとしては、廃プラスチック、廃タイヤ、カーシュレッダーダスト、木質系廃棄物、一般廃棄物ＲＤＦ、石炭、重質油、タール等、ある程度の高発熱量を有する有機性廃棄物または燃料であることが望ましい。
【００７２】
ガス化室１における熱分解によって生成したチャーｈのうち、粒子径が大きく可燃性ガスに同伴されないものは、流動媒体ｃ１とともにチャー燃焼室２に移送される。チャー燃焼室２では、流動化ガスｇ２として空気や、酸素富化空気または酸素等の有酸素ガスを用い、チャーｈを完全燃焼させる。チャーｈの燃焼によって発生した熱量の一部は、ガス化室１へ循環して戻される流動媒体ｃ２の顕熱としてガス化室１に供給され、ガス化室１における熱分解に必要な熱量として用いられる。
【００７３】
この方法によれば、ガス化室１で廃棄物または固体燃料ａの熱分解によって発生した可燃性ガスｂすなわち生成ガスと、チャー燃焼室２でチャーｈの燃焼によって発生した燃焼排ガスｅが混ざらないため、高カロリーの、液体燃料合成等に適した生成ガスが得られる。
【００７４】
特に、ガス化室１の流動化ガスｇ１に空気または酸素ガスを全く含まないようにして、熱分解に必要な熱量の全量をチャー燃焼室２でのチャーｈの燃焼によって発生した熱量を流動媒体の顕熱を介して供給するように構成することにより、ガス化室１において部分燃焼を全くさせることなく、ＣＯ２  、Ｈ２Ｏ、Ｎ２等の燃焼排ガス濃度の非常に低い、高カロリーの生成ガスを得ることができる。
【００７５】
次に図６の模式的正面断面図を参照して、本発明の第３の実施の形態を説明する。
【００７６】
図６は、第３の実施の形態の流動床ガスのガス化室１とチヤー燃焼室２の構造と流動媒体の移動を板念的に示した図である。このガス化炉１０２は、第２の実施の形態とほぼ同様な構成を有するが、それに加えて、チヤー燃焼室２からガス化室１へ流動媒体を移動させる連通口２５の下流側（ガス化室１側）近傍の炉床から蒸気を供給する蒸気供給口３５ａを設けてある。同様に、ガス化室１からチャー燃焼室２へ流動媒体を移動させる連通口２１の下流側（チヤー燃焼室２側）近傍の炉床から蒸気を供給する蒸気供給口３５ｂを設けてある。
【００７７】
チャー燃焼室２からガス化室１へ流動媒体を移動させる連通口２５の下流側（ガス化室１側）へは流動媒体（段差によって移動量が促進されている）の移動に同伴して、チャー燃焼室２のガスがガス化室１に流入してくる可能性があり、この場合、チャー燃焼室２からの流入ガス中の酸素が、ガス化室１の可燃性ガスを燃焼させてしまうので、ガス化室１から回収する可燃性ガスのカロリーが小さくなってしまう。
【００７８】
チャー燃焼室２からガス化室１へ流動媒体を移動させる連通口２５の下流側（ガス化室１側）近傍の炉床にある蒸気供給口３５ａから蒸気を供給することにより、チャー燃焼室２からガス化室１へのガスの流入を防ぐことができ、ガス化室１から回収する可燃性ガスの一部が燃焼することを防ぐことができる。
【００７９】
また、ガス化室１からチャー燃焼室２へ流動媒体を移動させる連通口２１の下流側（チャー燃焼室２側）へは、流動媒体（段差によって移動量が促進されている）の移動に同伴して、チャー（ガス化室１へ供給されたガス化原料が熱分解した可燃分残渣）と共にガス化室１の可燃性ガスが燃焼室２に流入してくる可能性があり、この場合、連通口２１下流近傍にて、可燃物密度が高くなり、局所過熱が生じて、局所高温が起こる。この局所高温の温度が、チャー中の灰分の溶融温度以上になる場合、チャー中の灰分の溶融物（液状物質）が流動化を阻害するという問題を引き起こす。
【００８０】
ガス化室１からチャー燃焼室２へ流動媒体を移動させる連通口２１の下流側（チヤー燃焼室２側）近傍の炉床に設けられた蒸気供給口３５ｂから蒸気を供給することにより、ガス化室１からチヤー燃焼室２へのガス（可燃性ガス）の流入を防ぐことができ、連通口２１下流近傍の可燃物密度を減らすことができる。このようにして、ここでの局所過熱、局所高温を防ぐことができる。また、この蒸気供給により、連通口２１下流近傍でのチヤー燃焼により高温化した流動媒体およびチヤー（あるいは灰分）を拡散させることができるため、局所高温による灰溶融物が引き起こす流動化阻害を防ぐことができる。
【００８１】
本実施の形態も、第２の実施の形態と同様に、連通口２５上部の仕切壁１５は、メンブレイン構造の水冷壁として構成されている。仕切壁１１、１３も同様である。
さらに層中仕切壁１４も同様に水冷壁とするのが良い。
【００８２】
本実施の形態では、図示のように、熱回収室を設けずに、チャー燃焼室２に仕切壁１５に隣接させて層内伝熱管４１を配置することで、余剰チヤー燃焼分（流動媒体を加熱するのに必要なチャー燃焼量に対して）の熱回収を行うようにしている。この方法をとるので、熱回収室を別途設ける場合と比較して、装置全体を簡素化できるという利点がある。
【００８３】
なお本実施の形態においても、装置の簡素化のために、層中仕切壁１４を省いてもよい。
【００８４】
図７の模式的断面図を参照して、本発明の第４の実施の形態を説明する。（ａ）の平面断面図に示すように、本実施の形態の統合型ガス化炉１０３は、矩形に形成された外周炉壁１７の内部がガス化室１とチャー燃焼室２とに、仕切壁１１、１５、１６により分割されている。仕切壁１１、１５、１６は図示のように連続した壁ではあるが、便宜上ガス化室１側からチャー燃焼室２側に流動媒体が流れる開口が形成されている部分を仕切壁１１と呼び、チャー燃焼室２側からガス化室１側に流動媒体が流れる開口が形成されている部分を仕切壁１５と呼び、仕切壁１１と仕切壁１５とをつなぐ壁を仕切壁１６と呼ぶ。
【００８５】
まず平面断面図（ａ）に示すように、炉底としては、外周炉壁１７で囲まれた矩形の炉本体の中央部を一方の壁から他方の壁まで、図中ｙ方向に、炉本体を横切るように炉底の他の部分よりも一段低い中央炉底が形成されている。中央炉底は、（ｂ）の正面断面図に示すように、尾根状の中高に形成された散気板で構成されている。中高部分５３即ち尾根の稜線はｙ方向に向いている。この稜線を含む領域は、弱流動化域であり、中高の両側即ち麓部分は強流動化域である。中央炉底上方の炉内空間は、仕切壁１６（仕切壁１１、１５と連続的に形成されている）により炉底から炉の天井１９まで仕切られている。仕切壁１６は、ｙ方向に直角な方向ｘ方向に配置されている。中央炉底は、稜線から麓にかけてゆるい傾斜をなしている。
【００８６】
仕切壁１５、１６、１１は、第１〜第３の実施の形態で説明したと同様に、メンブレイン構造の水冷壁として構成されている。
【００８７】
仕切壁１６で仕切られた中央炉底のチャー燃焼室２側には、弱流動化域２ａの中高部分５３とそれに隣接する強流動化域２ｂの麓部分５２、５４（（ｂ）参照）がある。同様に、仕切壁１６で仕切られた中央炉底のガス化室１側には、（ｂ）の正面断面図では仕切壁１６に隠れて見えないが、弱流動化域１ａの中高部分（稜線部分）とそれに隣接する強流動化域１ｂの麓部分がある。
【００８８】
また平面図（ａ）で見て中央炉底のｘ方向両側には、中央炉底よりも一段高い位置に弱流動化域２ａの炉底５１、３１が設けられている。炉底５１、３１は、散気板で構成されていてもよいし、厚い仕切壁の中に形成された流動化ガス配管と、炉底に適切な間隔で配置された複数の吹き出しノズルを含んで構成されていてもよい。炉底５１は燃焼室２の炉底であり、炉底３１は、ガス化室１の炉底である。
【００８９】
仕切壁１５の下部に位置する炉底５１には、燃焼室２とガス化室１とを連通する連通口である開口２５’が形成されている。これも仕切壁の下部に連通口が形成されている場合の一形態であるものとする。仕切壁１５を挟むガス化室１の床部である炉底３２と燃焼室２の床部である炉底５１とでは、炉底３２の方が炉底５１よりも相対的に低く構成されている。
【００９０】
また仕切壁１１の下部に位置する炉底３１には、ガス化室１と燃焼室２とを連通する連通口である開口２１’が形成されている。これも仕切壁の下部に連通口が形成されている場合の一形態であるものとする。仕切壁１１を挟むガス化室１の床部である炉底３１と燃焼室２の床部である炉底５２とでは、炉底５２の方が炉底３１よりも相対的に低く構成されている（図（ｂ）参照）。
【００９１】
またガス化室１の外壁には、発生したガスを排出するガス出口６１が形成され、チャー燃焼室の外壁には、燃焼ガスを排出するガス出口６２が形成されている。
【００９２】
第４の実施の形態のガス化炉１０３の作用を説明する。チャー燃焼室２で加熱された流動媒体ｃ２は旋回流動しながら、又炉底５１の遅い流動化ガスの流れから炉底３２の早い流動化ガスの流れに誘引されて、開口部２５’を通ってガス化室１に流入する。この流れは、炉底５１が炉底３２よりも相対的に高いので、促進される。このとき炉底５１の上方にも旋回流が存在し、又ここでもチャーの燃焼は行われる。また炉底５１は、チャー燃焼室２の一部であり、その上方もチャー燃焼室である。したがって、加熱された流動媒体は、チャー燃焼室２からガス化室１へ直接移動していることになる。
【００９３】
同様に、ガス化室１で被処理物をガス化して、発生したチャーｈを含んだ流動媒体ｃ１は旋回流動しながら、又炉底３１の遅い流動化ガスの流れから炉底５２の早い流動化ガスの流れに誘引されて、開口部２１’を通ってチャー燃焼室２に流入する。この流れは、炉底５２が炉底３１よりも相対的に低いので、促進される。このとき炉底３１の上方にも旋回流が存在し、又ここでもガス化は行われる。また炉底３１は、ガス化室１の一部であり、その上方もガス化室である。したがって、流動媒体はガス化室１からチャー燃焼室２へ直接移動していることになる。
【００９４】
ガス化室１で発生したガスは、ガス出口６１から排出され、チャー燃焼室で発生した燃焼ガスが、ガス出口６２から排出される。
【００９５】
以上のように本発明の実施の形態によれば、ガス化室１とチャー燃焼室２を連通する連通口を通じて移動する流動媒体の流れの下流側の炉底が上流側の炉底よりも低いので、流動媒体の流れがスムーズであり、流れが促進される。したがって、連通口の単位開口面積当たりの流動媒体の移動量（循環量）を増加することが可能となる。
【００９６】
以上の実施の形態では、炉底の高低差は、ステップ状即ち階段状に付けられている場合で説明した。階段状であれば、構成が単純で製造が容易であるが、これに限らず、傾斜による高低差であってもよい。特に相対的に高い側にある炉底面には、連通口に向けて傾斜をつけるとよい。
【００９７】
以上の実施の形態では、流動床は旋回流動床であるものとして説明したが、これに限らずバブリング流動床であってもよい。その場合も、炉床に高低差がつけられているので、高い方から低い方に向けて流動媒体の流れが促進され、流れがスムーズになる。
また沈降チャー燃焼室のような構造を設けなくても、流動媒体のスムーズな流れ、スムーズな循環を確保できる。
【００９８】
本実施の形態も、仕切壁１５、１６、１１は、メンブレイン構造の水冷壁として構成されているので、仕切壁の寿命を長くすることができ、耐火材、断熱材壁を有するときは、ガス化室、燃焼室の熱を徒に奪うことがなく、寿命の長い且つ効率の高いガス化炉とすることができる。
【００９９】
図８の一部破断俯瞰図を参照して、本発明の第５の実施の形態の統合型ガス化炉１０４を説明する。本図はイメージ図であり、構造が見易いように耐火材や砂層は図示を省略してある。統合型ガス化炉１０４は、ガス化室１、チャー燃焼室２を備え、全体が矩形（直方体）を成した炉体を形成している。すなわち、炉体の側面を形成する各外周炉壁１７が概ね矩形であり、炉体は全体として直方体に形成されている。矩形型即ち炉体を直方体とすることで設計に自由度が増す。例えば、ガス化室の寸法つまりガス化室の面積と形状を固定したままでチャー燃焼室のｘ軸方向またはｙ軸方向を変化させれば、チャー燃焼室の面積のみ任意に変更できる。言い換えれば、原料の性状（固定炭素割合等）に対する最適寸法の決定が容易となる。外周壁が円筒型の場合は、炉の寸法は直径によるので、どれか一室の寸法を変更すると他室の寸法が影響を受ける。
なお本図では、直角座標系ｘｙｚを、ｘｙが水平面内にあるように、ｚが鉛直方向となるようにとっている。ここでｙ軸は正面方向に向いており、ガス化炉１０４はｙ軸に対称に構成されている。
【０１００】
ガス化室１とチャー燃焼室２は仕切壁１１、１５−１、１５−２で分割されており、それぞれの底部に流動媒体を含む濃厚層である流動床が形成される。各室の流動床の構造は、他の実施の形態と同様であるので詳細な説明は省略する。
【０１０１】
仕切壁１１（前面）、１５−１、１５−２（側面）は、他の実施の形態で説明したのと同様に、メンブレイン構造とそれを両側から挟む、断熱材壁と耐火材壁で形成されているが、詳細の図示は省略してある。外周炉壁１７も他の実施の形態と同様に耐火材製の内壁、断熱材製の中壁及び鋼製の外周炉壁とを含んで構成されている。
不図示であるが、メンブレイン構造と外周壁の温度をそれぞれ検出するセンサが備えられ、検出温度に基いて温度制御する温度調節器が備えられている点も同様である。
【０１０２】
側面の仕切壁１５−１、１５−２は、炉底から鉛直方向に立ち上がり、フリーボード部の途中で斜め上方に曲がり、外周炉壁１７に当接して合体している。言い換えれば、仕切壁１５−１、１５−２のメンブレイン構造の水管は天井部まで延びておらず、炉の中間部分で外壁を貫通している。その結果、側面の仕切壁の水管は天井部まで延びることなく、炉の中間部分で外壁を貫通している。
【０１０３】
このように構成されているので、ガス化室１はフリーボード部で、ガス出口６１に至る前に拡大している。したがって、生成ガスの空塔速度をガス出口６１に至る前に下げることができ、未燃分の飛散が防止される。
【０１０４】
前面の仕切壁１１は炉床から天井まで一面に延びている（ガス化室の構造が見えるように途中を破断して図示）。したがって、矩形の外周壁１７に囲まれた炉内に、流動床部分とその近傍（即ち下方）のフリーボード部にはコの字形に（三面の）仕切壁１１、１５−１、１５−２が構成されており、フリーボード上部（天井近傍）は一面の仕切壁１１が構成され、ガス化室１と燃焼室２を分離している。
【０１０５】
他の実施の形態と同様に、仕切壁１５−１の下部には開口２５−１が、仕切壁１５−２の下部には開口２５−２が形成されている。また仕切壁１１の下部には開口２１が形成されている。。
【０１０６】
また、第５の実施の形態も、図５で説明した第２の実施の形態の変形例と同様に、開口２１、２５−１、２５−２の前後の炉底に高さの差をつけて流動媒体の流れをスムーズにしており、さらにチャー燃焼室２側の炉底５１−１、５１−２の上方に、開口２５−１、２５−２に隣接して沈降チャー燃焼室（以下適宜単に「沈降室」ともいう）を設けてある。沈降室は開口２１側であってもよい。
【０１０７】
沈降チャー燃焼室とチャー燃焼室２との間には仕切壁１４−１、１４−２を設ける。この仕切壁（バッフルプレート）も、仕切壁１１、１５−１、１５−２と同様にメンブレイン型の水冷壁としてもよい。このようにすれば、炉を大型化する場合に、仕切壁１１、１５−１、１５−２と同様に高温強度を持たせることができる。その他、これらの仕切壁の構造と機能は、既に説明した仕切壁１４と同様であるので重複した説明は省略する。仕切壁１４−１、１４−２を設けることによって、流動媒体の循環を促進することができる。
【０１０８】
図９の平面断面図（Ａ−Ａ断面）、図１０の側面断面図（Ｂ−Ｂ断面）、図１１の正面断面図（Ｃ−Ｃ断面）を参照して、統合型ガス化炉１０４をさらに説明する。なお、図１０、図１１では、炉の上部は図示を省略してある。
【０１０９】
図９に示すように、チャー燃焼室２の炉底は平面図上で矩形をしており、仕切壁１１に隣接する側の炉底５２は強流動化域２ｂであり、仕切壁１１から離れた側、外周壁側の炉底５３は弱流動化域２ａである。また沈降室の炉底５１−１、５１−２は、弱流動化域２ａである。
【０１１０】
またガス化室１の炉底も平面図上で矩形をしており、仕切壁１５−１、１５−２に隣接する側の炉底３２−１、３２−２は強流動化域１ｂであり、互いに対向する仕切壁１５−１、１５−２から離れた側、即ちガス化室１の中央部３１は弱流動化域１ａである。
【０１１１】
さらに図９を参照して、以上の炉底構造による流動媒体の流れを説明する。なお、この流れは後述の炉底の高低構造により促進される。仕切壁近傍の流動化状態を、前記のように相対的に強く、又は弱く保つことによって、流動媒体は各室間を流動し循環する。
【０１１２】
チャー燃焼室２で加熱された流動媒体は、仕切壁１４−１、１４−２の上を越えて沈降室に流入する。ここから仕切壁１５−１、１５−２の下部の開口２５−１、２５−２を通ってガス化室１に流入する。ここで燃料の加熱に供された後、仕切壁１１の下部の開口２１を通ってチャー燃焼室２に戻る。
【０１１３】
また図１０の側面断面図に示すように、チャー燃焼室２のガス化室１と接する仕切壁１１の近傍の炉底５２は、これに対応するガス化室１側の炉底３１、即ち、ガス化室１のチャー燃焼室２と接する仕切壁１１の近傍の炉底３１よりも階段状に相対的に一段低く形成されている。炉底５２と炉底３１とは、開口２１を挟んで配置されている。前述のように、炉底５２は、吹き出される流動化ガスの流動が強い２ｂの強流動化域である。また炉底３１は、吹き出される流動化ガスの流動が弱い１ａの弱流動化域である。
【０１１４】
仕切壁１１には、フリーボード部の途中、すなわち炉の中間部分に、フリーボード側に出っ張った凸状部分が形成されている。これは内部旋回を促進させるデフレクタＤＦである。デフレクタＤＦは耐火材で成形されている。
【０１１５】
また仕切壁１１の下方、開口２１の下方には、不燃物抽出口３３ａが形成されている。本実施の形態では、不燃物は燃焼室側炉床から排出されるように設けられている。不燃物抽出口３３ａはガス化室１の炉床３１と燃焼室２の炉床５２の段差部分に設けられている。不燃物抽出口３３ａは、不燃物導出路３３ｂにより、不燃物を炉外に取り出す不燃物排出口３３に通じている。
【０１１６】
ここで不燃物抽出口３３ａの形成された、ガス化室１の炉床の端面（仕切壁１１の延長面でもある）と燃焼室２の炉床の端面（不燃物導出路３３ｂの内面でもある）は、ほぼ鉛直の一平面上にある。このように構成されているので、平面断面図（図９）で見た場合、流動化ガスの分散範囲に切れ目がなく、流動化不良の部分が生じない。
【０１１７】
本実施の形態のように、不燃物が燃焼室側炉床から排出されるように設けられているときは、ガス化室１から燃焼室２へ至る開口部に不燃物が引っ掛かるなどして、開口部を閉塞させる恐れがあること、金属類が酸化されて排出されること、という問題は生じ得るが、不燃物に付着していたり流動媒体中に含まれている未燃チャーやタール分が燃焼によりクリーンアップされるので、抜出し系のトラブルが減少するという効果を奏する。
【０１１８】
逆に不燃物がガス化室１の炉床から排出されるように設けることもでき、このときは、未燃チャーやタール分が一緒に排出されるので、抜き出し系での着火や不燃物の汚れが問題となり得るものの、金属類が未酸化状態で抜き出されるので、リサイクルに適しているという効果、原料を投入する側から抜き出すので不燃物が開口部を塞ぐなどの懸念が少ないとの効果を奏する。
ここで、不燃物抽出口を燃焼室側炉床に設けるか、またはガス化室側炉床に設けるかの選択は、排出される不燃物の再利用方法や不燃物の組成、形状によって判断するとよい。
【０１１９】
本実施の形態では、燃焼室２の炉床は不燃物抽出口３２ａに向かって下りの傾斜が付けられており、不燃物の排出性を良くしている。
【０１２０】
燃焼室２の炉床５２、５３からは流動媒体の流動化用および燃焼用の空気ＡＩＲが吹き込まれるが、ガス化室１から燃焼室２に流動媒体が移動してくる開口部２１付近の燃焼室２側２ｂ’には蒸気ＳＴを吹き込むＳＴ吹込口が設けられている。または、空気吹き込み散気板の一部が蒸気ＳＴ吹込口として形成されている。このように構成されているので、空気ＡＩＲが開口部２１を通じてガス化室１へ漏れ込むことを防止できる。したがって、漏れこんだ空気ＡＩＲによる生成ガスの燃焼を防止することができる。
【０１２１】
ガス化室１の弱流動化範囲１ａの炉床は、ガス化室１から燃焼室２への開口部に向かって下りの傾斜が付けられており、流動媒体の移動を促進している。
【０１２２】
原料投入口６３はガス化室１の流動床の界面より１ｍから２ｍほど上方に設けられる。このように構成されているので、流動化ガス量の変動や原料投入量の変動により流動床界面付近の圧力が大気圧よりもプラス圧に変動した場合でも、炉内ガスが原料投入口に逆流することを防止できる。
【０１２３】
さらに説明すれば、通常、炉内のフリーボードは大気圧よりもマイナス圧（−５ｋＰａ程度）で運転するが、流動床の底面から界面にかけては、砂層の圧力損失によりプラス圧になる。また流動層内部で流動化ガスの気泡が大きくなり、砂層表面でその気泡が破裂すると圧力の急激な変動（上昇）が生じる。原料投入口付近で圧力上昇が生じると、炉内の高温のガスや可燃性ガスが原料側に逆流して爆発や燃焼を引き起こし得る。原料投入口６３を流動層の表面よりも上方に設置すればこれを防止することができる。特に、上記のような位置に設けるのが好ましい。
【０１２４】
また、炉の起動時や層温度が低下した時の補助燃料供給口として、燃焼室２側に助燃料投入口（不図示）を設けてもよい。
【０１２５】
また、燃焼室２には、水Ｗを注入する注水座を設けてある。この座に、燃焼室２の外壁から炉内に注水ノズルを差しこむ。このように構成するので、熱回収室を設置しなくても、原料性状の変動や運転状態の変化により炉床温度が異常に上昇したときに、流動床に直接注水を行うことができ、これにより層温度を低下させることができる。さらに燃焼室の天井には不図示の水噴霧座が設けられており、排ガス温度の低下が必要な場合は、ここから水を噴霧する。
【０１２６】
図１１の正面断面図を参照して、統合型ガス化炉１０４をさらに説明する。図示のように、沈降チャー燃焼室のガス化室１と接する仕切壁１５−１、１５−２の近傍の炉底５１−１、５１−２は、これに対応するガス化室１側の炉底３２−１、３２−２、即ち、ガス化室１の沈降チャー燃焼室と接する仕切壁１５−１、１５−２の近傍の炉底３２−１、３２−２よりも相対的に高く形成されている。本実施の形態では、沈降チャー燃焼室からガス化室１に向けて傾斜をつけることによりこれを実現しているが、階段状に高くしてもよい。
【０１２７】
炉底５１−１、５１−２と炉底３２−１、３２−２とは、それぞれ開口２５−１、２５−２を挟んで配置されており、前述のように、炉底５１−１、５１−２は、吹き出される流動化ガスの流速が弱い２ａの弱流動化域である。また炉底３２−１、３２−２は、吹き出される流動化ガスの流動が強い１ｂの強流動化域である。
【０１２８】
仕切壁１５−１、１５−２には、仕切壁１１と同様に、フリーボード部の途中、すなわち炉の中間部分に、フリーボード側に出っ張った凸状部分、即ち内部旋回を促進させるデフレクタＤＦが形成されている。デフレクタＤＦは耐火材で成形されている。このデフレクタＤＦはガス化室１の内部旋回を促進させる。燃焼室２側の沈降チャー燃焼室からガス化室１に向かって下りの傾斜が付けられており、流動媒体の移動を促進している。これも、階段状の段差であってもよい。
【０１２９】
図１０に示す燃焼室２のフリーボード部分には二次空気導入用のノズル（不図示）が設けられている。このノズルにより、流動層から未燃分の飛散が多い場合に、二次空気を投入してフリーボードで燃焼させてその輻射熱により流動媒体を加熱することができる。また、ガス化室１のフリーボード部分には蒸気導入用のノズル（不図示）を設けてもよい。この場合は、流動化ガスとして炉床から導入される蒸気に追加して蒸気を投入して、ガス化反応（シフト反応  ＣＯ＋Ｈ２Ｏ←→ＣＯ２＋Ｈ２）を促進させることができる。
【０１３０】
以上説明した炉底に高低差をつけたガス化炉の実施の形態を以下整理して列挙する。
（１）例えば図４に示すように、流動媒体を内部で流動させ、第１の界面を有する第１の流動床を形成する第１室１と；流動媒体を内部で流動させ、第２の界面を有する第２の流動床を形成する第２室２と；第１室１と第２室２とは、前記それぞれの流動床の界面より鉛直方向上方においてはガスの流通がないように仕切壁１５により仕切られ、仕切壁１５の下部には第１室１と第２室２とを連通する連通口であって、連通口の上端の高さは前記第１の界面および第２の界面以下である連通口２５が形成され、連通口２５を通じて、第２室２側から第１室１側へ前記流動媒体を移動させるように構成され；仕切壁１５を挟む、第１室１と第２室２の床部は、第１室１の床部の方が第２室２の床部よりも相対的に低く構成されている流動床システムとすることができる。
【０１３１】
典型的には、前記連通口は２つ（第１の連通口、第２の連通口）以上形成され、前記２つ以上のうちの１つ（第１の連通口）以上の連通口２５を通して、第２室側から第１室側へ前記流動媒体を移動させ、別の１つ（第２連通口）以上の連通口２１を通じて、第１室側から第２室側へ前記流動媒体を移動させるように構成されている。また、仕切壁１５を挟む、第２室から第１室へ流動媒体を移動させる連通口（第１の連通口）の両側の床部は、第１室の床部の方が第２室の床部よりも相対的に低く構成されている。
【０１３２】
このように構成すると、仕切壁を挟む、第１室と第２室の床部は、第１室の床部の方が第２室の床部よりも相対的に低く構成されているので、第２室から第１室への流動媒体の移動が促進される。
【０１３３】
（２）上記（１）の流動床システムでは、仕切壁１５の下部に形成された連通口２５を通じて、第２室２側から第１室１側へ流動媒体を直接移動させるように構成するのが好ましい。
【０１３４】
直接移動させるとは、例えば、第２室がチャー燃焼室の場合、燃焼が行われなくてもよい沈降チャー燃焼室等を介するのではなく、燃焼が行われているチャー燃焼室本体部分から直接ということである。第１室の床部の方が第２室の床部よりも相対的に低く構成されているので、沈降チャー燃焼室のような室を設けなくてもスムーズに流動媒体が移動する。
【０１３５】
（３）上記（１）（２）の流動床システムでは、前記第１の流動床と前記第２の流動床は旋回流動床であるものとしてもよい。
【０１３６】
このように構成すると、旋回流動床では流動媒体が旋回するので、流動床内で被処理物を処理する場合、流動媒体と被処理物との均一な接触が確保しやすく処理効率が高い。また、流動媒体は単に上下の拡散による移動をしているだけではなく、水平方向への流動による移動も伴うので、流動媒体の混合循環が促進される。特に、典型的には前記第２室の仕切壁に隣接した空間には旋回流動床が形成されている。
【０１３７】
（４）また、例えば図４に示すように、高温の流動媒体を内部で流動させ、第１の界面を有するガス化室流動床を形成し、前記ガス化室流動床内で被処理物ａをガス化して生成ガスｂを発生するガス化室１と；高温の流動媒体を内部で流動させ、第２の界面を有するチャー燃焼室流動床を形成し、ガス化室１でのガス化に伴い発生するチャーｈを前記チャー燃焼室流動床内で燃焼させ前記流動媒体を加熱するチャー燃焼室２と；ガス化室１とチャー燃焼室２とは、前記それぞれの流動床の界面より鉛直方向上方においてはガスの流通がないように仕切壁１５（又は１１）により仕切られ、仕切壁１５（又は１１）の下部にはガス化室１とチャー燃焼室２とを連通する連通口であって、該連通口の上端の高さは前記第１の界面および第２の界面以下である連通口２５（又は２１）が形成され、連通口２５（又は１１）を通じて、チャー燃焼室２側からガス化室１側へ、又はガス化室１側からチャー燃焼室２側へ、前記流動媒体を移動させるように構成され；仕切壁１５（又は１１）を挟む、ガス化室１とチャー燃焼室２の炉床は、前記流動媒体の流れの下流側の炉床３２（又は５２）の方が上流側の炉床５１（又は３１）よりも相対的に低く構成されており；仕切壁１５（又は１１）に隣接したチャー燃焼室２の空間とガス化室１の空間とにはそれぞれ旋回流動床が形成される。
典型的には、ガス化室１とチャー燃焼室２とは、前記それぞれの流動床の界面より鉛直方向上方においてはガスの流通がないように仕切壁１５（又は１１）により仕切られ、仕切壁１５（又は１１）の下部にはガス化室１とチャー燃焼室２とを連通する連通口であって、該連通口の上端の高さが前記第１の界面および第２の界面以下である連通口２５を通じて、チャー燃焼室側からガス化室側へ流動媒体を移動させ、これとは別の連通口２１を通じてガス化室側からチャー燃焼室側へ、流動媒体を移動させるように構成される流動床ガス化炉とすることができる。
【０１３８】
典型的には、チャー燃焼室２側からガス化室１側へ流れる流動媒体はチャー燃焼室２で加熱された流動媒体である。又、ガス化室１側からチャー燃焼室２側へ流れる流動媒体はガス化室１で発生したチャーを含んだ流動媒体である。
【０１３９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ガス化室と燃焼室は、ガス化室と燃焼室との間で前記熱分解ガスが実質的に行き来しないように構成されるので、ガス化室と燃焼室との間で相互のガスが混合しないように分離したことになる。また、冷却構造を有する第１の鋼板を含んで構成された仕切壁で仕切られているので、仕切壁の寿命を延ばすことができるガス化炉を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のガス化炉の概念的平面断面図である。
【図２】図１のガス化炉の正面断面図である。
【図３】図１のガス化炉の側面断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態のガス化炉の概念的正面断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の変形例を示す概念的部分正面断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態のガス化炉の概念的正面断面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態のガス化炉の概念的平面断面図と正面断面図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態のガス化炉の一部破断俯瞰図である。
【図９】図８に示すガス化炉の概念的平面断面図である。
【図１０】図８に示すガス化炉の概念的側面断面図である。
【図１１】図８に示すガス化炉の概念的正面断面図である。
【図１２】従来のガス化炉の概念的側面断面図である。
【符号の説明】
１  ガス化室
２  チャー燃焼室
３  熱回収室
１ａ、２ａ  弱流動化域
１ｂ、２ｂ  強流動化域
１１、１２、１４、１５  仕切壁
１７  外周炉壁
１７ａ  内壁
１７ｂ  中壁
１７ｃ  外周壁
１５ａ  耐火材壁
１５ｂ  断熱材壁
２１、２２、２５  連通口
３１、３２、３３、３４  炉底
５１、５２、５３、５４  炉底
１００、１０１、１０２、１０３  統合型ガス化炉
２１１、２１２  温度検出器
２１３  温度調節器
２１４  調節弁
ａ  被処理物
ｂ  生成ガス
ｃ  流動媒体
ｆ  灰分
ｈ  チャー
【図１】
2004196831.tif 000003
【図２】
2004196831.tif 000004
【図３】
2004196831.tif 000005
【図４】
2004196831.tif 000006
【図５】
2004196831.tif 000007
【図６】
2004196831.tif 000008
【図７】
2004196831.tif 000009
【図８】
2004196831.tif 000010
【図９】
2004196831.tif 000011
【図１０】
2004196831.tif 000012
【図１１】
2004196831.tif 000013
【図１２】
2004196831.tif 000014