(57)【要約】【課題】水素および一酸化炭素を高効率にかつ安定的に回収することができ、もって燃料電池の発電システム向けとしの適用性を高める。【解決手段】有機性廃棄物１０と、酸化剤１３と助燃剤１５とをガス変換炉１に供給し、有機性廃棄物１３を部分燃焼させて水素および一酸化炭素を主成分とするガスを生成するガス変換装置において、炉内温度を検出する温度センサ１７と、生成ガス５をガス分析するガス分析計１９と、ガス分析計１９の分析結果に基づいて生成ガス５中の水素および／または一酸化炭素の濃度が最大付近となる必要酸素量を演算する演算装置２０とを設ける。制御装置１８は、温度センサ１７の信号に基づいて炉内温度が１２００〜１５００℃好ましくは１３００〜１４００℃となるように助燃剤１５の供給量を制御すると共に、演算装置２０からのデータに基づいて水素および／または一酸化炭素の濃度が最大付近となる必要酸素量が供給されるように酸化剤１３の供給量を制御する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物と、酸化剤と助燃剤とをガス変換炉に供給し、前記有機性廃棄物を部分燃焼させて水素および一酸化炭素を主成分とするガスを生成するガス化方法において、前記ガス変換炉の炉内温度が１２００〜１５００℃好ましくは１３００〜１４００℃となるように、前記助燃剤の供給量を制御することを特徴とする有機性廃棄物のガス化方法。
【請求項２】
有機性廃棄物と、酸化剤と助燃剤とをガス変換炉に供給し、前記有機性廃棄物を部分燃焼させて水素および一酸化炭素を主成分とするガスを生成するガス化方法において、前記ガス変換炉の炉内温度が１２００〜１５００℃好ましくは１３００〜１４００℃となるように前記助燃剤の供給量を制御するとともに、水素および／または一酸化炭素の収率が最大となるように前記酸化剤の供給量を制御することを特徴とする有機性廃棄物のガス化方法。
【請求項３】
生成ガス中の水素および／または一酸化炭素の濃度が最大付近となるように、酸化剤の供給量を制御することを特徴とする請求項２に記載の有機性廃棄物のガス化方法。
【請求項４】
生成ガス中の一酸化炭素と二酸化炭素との濃度比が最大付近となるように、酸化剤の供給量を制御することを特徴とする請求項２に記載の有機性廃棄物のガス化方法。
【請求項５】
水素および／または一酸化炭素の生成量が最大付近となるように、酸化剤の供給量を制御することを特徴とする請求項２に記載の有機性廃棄物のガス化方法。
【請求項６】
助燃剤を、複数箇所からガス変換炉に供給することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の有機性廃棄物のガス化方法。
【請求項７】
有機性廃棄物と、酸化剤と助燃剤とをガス変換炉に供給し、前記有機性廃棄物を部分燃焼させて水素および一酸化炭素を主成分とするガスを生成するガス変換装置において、前記ガス変換炉の炉内温度を検出する温度センサと、前記温度センサからの信号に基づいて、炉内温度が１２００〜１５００℃好ましくは１３００〜１４００℃となるように、前記助燃剤の供給量を制御する制御装置とを設けたことを特徴とする有機廃棄物のガス変換装置。
【請求項８】
有機性廃棄物と、酸化剤と助燃剤とをガス変換炉に供給し、前記有機性廃棄物を部分燃焼させて水素および一酸化炭素を主成分とするガスを生成するガス化方法において、前記ガス変換炉の炉内温度が１２００〜１５００℃好ましくは１３００〜１４００℃となるように前記助燃剤の供給量を制御するとともに、水素および／または一酸化炭素の収率が最大となるように前記酸化剤の供給量を制御する制御装置を設けたことを特徴とする有機性廃棄物のガス変換装置。
【請求項９】
ガス変換炉で生成されたガスの成分を分析するガス分析計と、前記ガス分析計による分析結果に基づいて、生成ガス中の水素および／または一酸化炭素の濃度が最大付近となる必要酸素量を演算する演算装置とを備え、制御装置は、前記演算装置からのデータに基づいて酸化剤の供給量を制御する機能を付加していることを特徴とする請求項８に記載の有機性廃棄物のガス変換装置。
【請求項１０】
ガス変換炉で生成されたガスの成分を分析するガス分析計と、前記ガス分析計の分析結果に基づいて、生成ガス中の一酸化炭素と二酸化炭素との濃度比が最大付近となる必要酸素量を演算する演算装置とを備え、制御装置は、前記演算装置からのデータに基づいて酸化剤の供給量を制御する機能を付加していることを特徴とする請求項８に記載の有機性廃棄物のガス変換装置。
【請求項１１】
ガス変換炉で生成されたガスの成分を分析するガス分析計と、ガス変換炉で生成されたガスの流出量を検出する流量計と、前記ガス分析計および前記流量計の計測結果に基づいて、水素および／または一酸化炭素の生成量が最大付近となる必要酸素量を演算する演算装置とを備え、制御装置は、前記演算装置からのデータに基づいて、酸化剤の供給量を制御する機能を付加していることを特徴とする請求項８に記載の有機性廃棄物のガス変換装置。
【請求項１２】
ガス変換炉の複数箇所に助燃剤供給用のバーナを設置すると共に、炉内温度を検出する温度センサを前記各バーナに対応して複数設置したことを特徴とする請求項７乃至１１の何れか１項に記載の有機性廃棄物のガス変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バイオマス、廃プラスチック等の有機性廃棄物を部分燃焼させて水素および一酸化炭素を主成分とするガスを生成するガス化方法およびガス変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、バイオマス、廃プラスチック等の有機性廃棄物をガス変換して得た水素、一酸化炭素等のガスを発電のエネルギー源（燃料）として利用する試みが種々なされている。このような目的で使用するガス変換炉としては、従来一般には外熱を一切使用しないものが用いられており、このものでは、有機性廃棄物とともに酸化剤（通常、純酸素）をガス変換炉に供給し、発熱反応である気・固反応および気・気反応の酸化熱で有機性廃棄物をガス化するようにしている。
【０００３】
ところで、有機性廃棄物のガス化反応は温度に依存し、水素および一酸化炭素の収率（回収率）を上げるためには、ガス変換炉内を高温に維持する必要がある。しかし、炉内温度を酸化熱だけで維持しようとすると、酸素の供給量を増やさざるを得ず、この場合は、原料中の炭素に対する酸素のモル比が過剰になり、酸化反応が進みすぎて水、二酸化炭素の生成量が増加し、水素、一酸化炭素の収率が低下してしまう。この問題は、小型で放熱量の大きいガス変換炉を用いる場合、あるいはカロリーの低いバイオマスを原料として用いる場合に顕著となり、例えば、装置に対する小型化要求が強くかつ質の高いガスを必要とする燃料電池の発電システムに向けて不適となる。
【０００４】
そこで、酸化熱だけに頼らず、助燃剤（補助燃料）を用いて炉内を高温化する方法が提案されており、例えば、特許文献１には、バイオマスをガス化する炉内に助燃剤として化石燃料を供給する方法が記載され、また、特許文献２には、廃棄物をガス化溶融して燃料ガスと溶融スラグとを得るガス化溶融炉において、その上部側に形成されるガス改質ゾーンに、酸化剤と助燃剤とを吹込む方法が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−３０２６６５号公報
【特許文献２】
特開平１０−１３２２４２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたガス化方法で目標としている炉内温度は、９００〜１０３０℃程度（その公報段落［００３３］、［００５６］）、特許文献２に記載されたガス化方法で目標としている炉内温度は８００〜１０００℃程度（その公報段落［００４５］）であり、このような炉内温度では、メタン、その他炭化水素の分解が不十分で、水素および一酸化炭素の収率があまり上がらず、燃料電池向けとして質の高いガスを得ることは困難である。なお、これら特許文献１および特許文献２に記載された発明は、一般の発電に利用するガスの回収を意図したもので、この場合は、カロリーの高いガスが有用となり（特許文献２の段落［００４８］参照）、メタン等の混在は問題とならない。
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、水素および一酸化炭素を高効率にかつ安定的に回収することができ、もって燃料電池の発電システム向けとしての適用性を高めた有機性廃棄物のガス化方法を提供し、併せてこのガス化方法を効率よく実行できるガス変換装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
有機性廃棄物の熱分解による水素の生成は、熱分解温度と密接に相関することが分っており、本発明者等は、この水素の生成量（濃度）と熱分解温度（炉内温度）との関係を詳細に検討し、図４に示すように、炉内温度が１２００℃以上好ましくは１３００℃以上で水素の生成量すなわち収率が大幅に増大することを確認した。一方、１５００℃を超えると、水素の収率はほぼ飽和して、それ以上昇温してもエネルギー損失が大きくなるだけなので、この炉内温度の上限は、１５００℃好ましくは１４００℃に抑えるのがよいことも確認した。
本発明に係るガス化方法の一つは、上記した知見に基づいてなされたもので、有機性廃棄物と、酸化剤と助燃剤とをガス変換炉に供給し、前記有機性廃棄物を部分燃焼させて水素および一酸化炭素を主成分とするガスを生成するガス化方法において、前記ガス変換炉の炉内温度が１２００〜１５００℃好ましくは１３００〜１４００℃となるように、前記助燃剤の供給量を制御することを特徴とする。このように助燃剤の供給により炉内温度を高温に維持することにより、酸素の供給量を低めに抑えることができ、これにより水素の収率はもとより一酸化炭素の収率も向上するようになる。
ところで、生成ガス中の水素および一酸化炭素の濃度、生成ガス中の一酸化炭素／二酸化炭素の濃度比、水素および一酸化炭素の生成量は、図６、図７に示すように、ある酸素／炭素比（Ｏ／Ｃ比）で最大となって、その前後で低下する傾向にある。
本発明に係るガス化方法の他の一つは、上記した知見に基づいてなされたもので、有機性廃棄物と、酸化剤と助燃剤とをガス変換炉に供給し、前記有機性廃棄物を部分燃焼させて水素および一酸化炭素を主成分とするガスを生成するガス化方法において、前記ガス変換炉の炉内温度が１２００〜１５００℃好ましくは１３００〜１４００℃となるように前記助燃剤の供給量を制御するとともに、水素および／または一酸化炭素の収率が最大となるように前記酸化剤の供給量を制御することを特徴とする。
この場合、有機性原料の種類ごとに上記最大となるＯ／Ｃ比を事前に求めておくことで、水素および／または一酸化炭素の濃度、一酸化炭素／二酸化炭素濃度比、水素および／または一酸化炭素の生成量が最大付近となる必要酸素量が供給されるように、酸化剤の供給量を制御するようにしてもよく、これにより水素および一酸化炭素の収率を最大限に高めることができる。
本発明に係るガス化方法において、上記助燃剤は、複数箇所からガス変換炉に供給するようにしてもよく、これにより炉内の温度分布が平均化し、効率よくガス化が進む。
【０００８】
また、上記課題を解決するための本発明に係るガス変換装置の一つは、有機性廃棄物と、酸化剤と助燃剤とをガス変換炉に供給し、前記有機性廃棄物を部分燃焼させて水素および一酸化炭素を主成分とするガスを生成するガス変換装置において、前記ガス変換炉の炉内温度を検出する温度センサと、前記温度センサからの信号に基づいて、炉内温度が１２００〜１５００℃好ましくは１３００〜１４００℃となるように、前記助燃剤の供給量を制御する制御装置とを設けたことを特徴とする。このように温度センサの検出結果に基づいて助燃剤の供給量をフィードバック制御するので、炉内温度を目標温度に正確に制御することができる。
本発明に係るガス変換装置の他の一つは、有機性廃棄物と、酸化剤と助燃剤とをガス変換炉に供給し、前記有機性廃棄物を部分燃焼させて水素および一酸化炭素を主成分とするガスを生成するガス化方法において、前記ガス変換炉の炉内温度が１２００〜１５００℃好ましくは１３００〜１４００℃となるように前記助燃剤の供給量を制御するとともに、水素および／または一酸化炭素の収率が最大となるように前記酸化剤の供給量を制御する制御装置を設けたことを特徴とする。
この場合、ガス変換炉で生成されたガスの成分を分析するガス分析計と、前記ガス分析計による分析結果に基づいて、生成ガス中の水素および／または一酸化炭素の濃度が最大付近となる必要酸素量または生成ガス中の一酸化炭素と二酸化炭素との濃度比が最大付近となる必要酸素量を演算する演算装置とを備え、制御装置は、前記演算装置からのデータに基づいて酸化剤の供給量を制御する機能を付加している構成とすることができる。また、前記ガス分析計に加えて、ガス変換炉で生成されたガスの流出量を検出する流量計を設け、前記演算装置にガス分析計および前記流量計の計測結果に基づいて、水素および／または一酸化炭素の生成量が最大付近となる必要酸素量を演算させるようにしてもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態であるガス変換装置を示したものである。同図において、１はガス変換炉であり、その上部には原料バーナ２、点火バーナ３、昇温バーナ４等のバーナ類が設けられ、また、その側壁には生成ガス５を流出させるためのガス流出口６が、その底部には残渣７を取出すための残渣取出口８がそれぞれ設けられている。昇温バーナ４は、ガス変換炉１内を予熱するために用いられるもので、該昇温バーナ４と点火バーナ３とには、都市ガス等の気体燃料が送られるようになっている。
【００１０】
バイオマス、廃プラスチック等の有機性廃棄物（原料）１０は、異物除去、粉砕、脱塩素、脱硫等の前処理が施された後、原料ホッパ１１へ送られ、ロータリバルブ、スクリュフィーダ等の定量切出装置１２により定量切出しされて前記原料バーナ２へ送られる。なお、原料１０は、複数種類を含む場合には、原料ホッパ１１内で混合して、図示のように一本の径路で原料バーナ２へ送ってもよいが、別径路で個別に対応する原料バーナへ送ってもよい。
また、酸化剤１３は流量調整弁（電磁弁）１４を介して前記原料バーナ２へ直接送るようにし、一方、助燃剤１５は、流量調整弁（電磁弁）１６を経て原料１０と合流させて原料バーナ２へ送るようにしている。酸化剤１３としては、ガス変換炉１内の高温維持並びに生成ガス５の品質維持のためには純酸素を用いるのが望ましい。助燃剤１５の種類は任意であり、メタン、プロパン、都市ガス等の気体燃料を始め、重油、灯油等の液体燃料、石炭、プラスチック等の固体燃料を用いることができる。
【００１１】
本第１の実施の形態において、上記ガス変換炉１の上段側には炉内温度を検出する温度センサ１７が取付けられており、その信号は制御装置１８へ送出されるようになっている。また、生成ガス５の成分を分析するガス分析計１９が設けられており、その分析結果は演算装置２０へ送出されるようになっている。演算装置２０は、ガス分析計１９による分析結果に基づいて、生成ガス５中の水素および／または一酸化炭素の濃度が最大付近となる必要酸素量を演算する機能を有しており、その演算結果は前記制御装置１８へ送出される。制御装置１８は、前記温度センサ１７からの信号に基づいて流量調整弁１６を介して助燃剤１５の供給量を制御しかつ前記演算装置２０からのデータに基づいて流量調整弁１４を介して酸化剤１３の供給量を制御する機能を有している。
【００１２】
以下、上記のように構成したガス変換装置によるガス化方法について説明する。
ガス化に際しては、予め点火バーナ３および昇温バーナ４へ都市ガス等の気体燃料を送って着火させ、昇温バーナ４によりガス変換炉１内を所定の温度（１０００〜１１００℃程度）に予熱しておく。そして、この準備完了後、定量切出装置１２を作動させて原料１０を原料バーナ２へ送ると共に、流量調整弁１４、１６を開弁させ、同じく原料バーナ２へ酸化剤１３と助燃剤１５とを適当量給送する。すると、これら原料１０、酸化剤１３および助燃剤１５は原料バーナ２からガス変換炉１内へ噴射され、点火バーナ３の火炎で着火し、これに応じてガス変換炉１内では、下記の３段階の反応、すなわち熱分解反応と、気・固反応と気・気反応とが起こる。
【００１３】
［熱分解］
有機性廃棄物→Ｈ２Ｏ，ＣＯ２，ＣＯ，ＣｍＨｎ，Ｈ２，タール，チャ−
［気・固反応］
Ｃ（Ｓ）＋Ｏ２→ＣＯ２
Ｃ（Ｓ）＋１／２Ｏ２→ＣＯ
Ｃ（Ｓ）＋ＣＯ２→２ＣＯ
Ｃ（Ｓ）＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ２
Ｃ（Ｓ）＋２Ｈ２→ＣＨ４
［気・気反応］
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ⇔ＣＯ＋３Ｈ２
２ＣＯ＋Ｏ２⇔２ＣＯ
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ⇔ＣＯ２＋Ｈ２
２Ｈ２＋Ｏ２⇔２Ｈ２Ｏ
ＣｍＨｎ，タール＋Ｏ２→ＣＯ，ＣＯ２，Ｈ２，Ｈ２Ｏ
【００１４】
本第１の実施の形態においては、温度センサ１７により炉内温度を連続測定しており、制御装置１８は、この温度センサ１７からの信号に基づいて、炉内温度が１２００〜１５００℃好ましくは１３００〜１４００℃となるように、流量調整弁１６に制御信号を送出して助燃剤１５の供給量を制御している。このように助燃剤１５の供給によって炉内温度が高温に維持されるので、上記した有機性廃棄物のガス化反応が促進し、水素および一酸化炭素の収率が向上する。
また、本第１の実施の形態においては、ガス変換炉１のガス流出口６から流出する生成ガス５のガス成分をガス分析計１９により連続的に計測しており、演算装置２０は、このガス分析計１９の計測結果に基づいて、生成ガス５中の水素および／または一酸化炭素の濃度が最大付近となる必要酸素量を演算している。制御装置１８は、前記演算装置２０から送出されたデータに基づいて、前記必要酸素量がガス変換炉１へ供給されるように流量調整弁１４に制御信号を送出して酸化剤１３の供給量を制御している。このように、生成ガス５中の一酸化炭素の濃度が最大付近となる必要酸素量を演算装置に演算させ、この演算結果に基づいて酸化剤１３の供給量を制御するので、ガス変換炉１内は酸素過剰雰囲気となることはなく、これにより上記した有機性廃棄物のガス化反応が効率よく促進し、水素および一酸化炭素の収率が著しく向上する。
【００１５】
このようにして得られた生成ガス５は、水素および一酸化炭素を高濃度に含んでいるので、燃料電池の発電燃料として極めて有用となる。ただし、燃料電池の発電燃料として用いる場合は、生成ガス５中に灰分が含まれるため、これを一次集塵機、二次集塵機に通すようにする。この場合、一次集塵機としては、粒径の比較的大きい灰分を除去するためのサイクロン、二次集塵機としては、粒径の比較的小さい灰分を除去するためのバグフィルタを用いるのが望ましい。これら集塵機で除去された灰分の多くは未燃分を含んでおり、カロリーが高くかつ炭素比率も高いチャーであるので、燃料、加炭剤等としての利用が可能であるが、ガス化率を向上させるため、前記ガス変換炉１に戻して再利用するようにしてもよい。また、原料によっては、生成ガス５中に、燃料電池の性能を劣化させる塩化水素、硫化水素等が含まれることがあるので、これらは、事前に除去するのが望ましい。
【００１６】
なお、上記第１の実施の形態においては、生成ガス５中の水素および／または一酸化炭素の濃度が最大付近となる必要酸素量を演算装置２０に演算させているが、これに代えて、生成ガス５中の一酸化炭素と二酸化炭素との濃度比（ＣＯ／ＣＯ２）が最大付近となる必要酸素量を演算装置２０に演算させ、この結果に基づいて酸化剤１３の供給量を制御してもよい。
【００１７】
図２は、本発明の第２の実施の形態であるガス変換装置を示したものである。なお、本ガス変換装置の全体構造は、上記第１の実施の形態と同じであるので、ここでは、要部のみを示しかつ同一部分に同一符号を付すこととする。本第２の実施の形態の特徴とするところは、第１の実施の形態の構成に加え、ガス変換炉１のガス流出口６から流出する生成ガス５の流出量を検出する流量計２１を設けると共に、前記演算装置２０に、前記ガス分析計１９および流量計２１の計測結果に基づいて、水素および／または一酸化炭素の生成量が最大付近となる必要酸素量を演算させるようにした点にある。
本第２の実施の形態としてのガス変換装置によるガス化方法においては、上記第１の実施の形態と同様に、温度センサ１７からの信号に基づいて、炉内温度が１２００〜１５００℃好ましくは１３００〜１４００℃となるように前記助燃剤１５（図１）の供給量を制御すると同時に、生成ガス中５の水素および／または一酸化炭素の生成量が最大付近となる必要酸素量となるように前記酸化剤１３（図１）の供給量を制御することで、水素および一酸化炭素の収率を最大限に高めることことができる。
【００１８】
図３は、本発明の第３の実施の形態であるガス変換装置を示したものである。なお、本第３実施の形態の基本構造は、上記第１の実施の形態と同じであるので、ここでは、同一部分に同一符号を付すこととする。本第３の実施の形態の特徴とするところは、第１の実施の形態の構成に加え、ガス変換炉１の中段に、補助バーナ３０と温度センサ３１とを設け、補助バーナ３０には、流量調整弁３２を介して酸化剤１３を供給できるようにする共に、流量調整弁３３を介して助燃剤１５を供給できるようにし、さらに、温度センサ３１の信号を前記制御装置１８に送出させるようにした点にある。
制御装置１８は、上記第１の実施例と同じく原料バーナ２に対する助燃剤１５および酸化剤１３の供給量を制御する機能に加え、中段側の温度センサ３１からの信号に基づいて流量調整弁３３を介して補助バーナ３０に対する助燃剤１５の供給量を制御し、かつ前記演算装置２０からのデータに基づいて流量調整弁３２を介して補助バーナ３０に対する酸化剤１３の供給量を制御する機能を有している。
【００１９】
本第３の実施の形態としてのガス変換装置によるガス化方法において、制御装置１８は、上段側の温度センサ１７と中段側の温度センサ３１とからの信号に基づいて、炉内温度が１２００〜１５００℃好ましくは１３００〜１４００℃となるように、各流量調整弁１６、３３に制御信号を送出して、原料バーナ２および補助バーナ３０に対する助燃剤１５の供給量を制御している。このように助燃剤１５の供給量を制御することでガス変換炉１内の広い領域が高温に維持され、この結果、上記した有機性廃棄物のガス化反応が効率よく促進し、特に水素の収率が向上する。
また、制御装置１８は、演算装置２０からのデータに基づいて、生成ガス５中の水素および／または一酸化炭素の濃度が最大付近となる必要酸素量がガス変換炉１へ供給されるように、流量調整弁１４、３２に制御信号を送出して、原料バーナ２および補助バーナ３０に対する酸化剤１３の供給量を制御している。このように酸化剤１３の供給量を制御することでガス変換炉１内の広い領域で酸素過剰雰囲気となることはなく、この結果、上記した有機性廃棄物のガス化反応が効率よく促進し、一酸化炭素の収率が向上する。
【００２０】
なお、上記第３の実施の形態においては、生成ガス５中の水素および／または一酸化炭素の濃度が最大付近となるように酸化剤１３の供給量を制御するようにしたが、上記第１の実施の形態における変形例のように、生成ガス５中の一酸化炭素と二酸化炭素との濃度比（ＣＯ／ＣＯ２）が最大付近となるように酸化剤１３の供給量を制御しても、あるいは上記第２の実施の形態のように、生成ガス中５の水素および／または一酸化炭素の生成量が最大付近となるように酸化剤１３の供給量を制御してもよいことはもちろんである。
【００２１】
【実施例】
実施例１
実験室規模の小型炉内にポリプロピレンを所定量入れ、外部加熱方式により炉内温度を種々に変化させてポリプロピレンを熱分解し、この熱分解により発生したガスを分析して、熱分解温度（炉内温度）とガス組成との相関を求めた。
図４は、上記ガス化実験の結果を示したもので、これより水素の生成比率は、炉内温度１２００℃で８０％以上、１３００℃で９０％以上となっており、水素の収率を大幅に高めるには、炉内温度を１２００℃以上好ましくは１３００℃以上とするのがよいことが明らかとなった。一方、この水素の生成比率は、１４００〜１５００℃範囲でほぼ飽和しており、それ以上昇温してもあまり意味がない。したがって、この炉内温度の上限は、無駄なエネルギー損失を抑える意味で、１５００℃好ましくは１４００℃に抑えるのがよい。
【００２２】
実施例２
上記第２の実施の形態としてのガス変換装置（図２）を用い、原料１０としてポリエチレンからなる廃プラスチックを、酸化剤１３として純酸素を、助燃剤１５としてメタンをそれぞれ選択し、原料１０の供給量を１０ｋｇ／ｈ、助燃剤１５の供給量を１．８ｍ３／ｈとそれぞれ一定とした条件のもと、ガス変換炉１に供給する酸化剤１３の供給量を種々変化させて、助燃剤１５を供給した場合（助燃剤あり）と助燃剤１５を供給しない場合（助燃剤なし）とについてガス化実験を行った。なお、助燃剤１５の供給量は、原料１０に対して重量比で約１３％となっている。
【００２３】
図５は、上記ガス化実験による炉内温度の測定結果を示したもので、原料中の炭素（Ｃ）と供給酸素（Ｏ）との比［Ｏ／Ｃ（ｍｏｌ／ｍｏｌ）］で整理して示している。なお、供給酸素（Ｏ）は、酸化剤１３として供給した純酸素と原料１０中に含まれる酸素とを加算した値である。
図５に示す結果より、炉内温度は、助燃剤あり、なしにかかわらずＯ／Ｃ比に大きく依存し、Ｏ／Ｃ比が増加するに従ってほぼ直線的に高くなっている。また、助燃剤ありと助燃剤なしとの比較では、助燃剤ありの場合に、同じＯ／Ｃ比でも炉内温度が大幅に上昇し、特に低Ｏ／Ｃ比ほどその差が大きくなっている。このことは、助燃剤１５の使用により低酸素でも高温ガス化が可能となることを意味しており、助燃剤１５を使用した場合は、一酸化炭素の収率を減少させることなく水素の収率を向上させることができるようになる。
【００２４】
図６は、上記ガス化実験によるガス組成の測定結果を示したもので、図５と同様にＯ／Ｃ比で整理して示している。図６に示す結果より、一酸化炭素濃度は、助燃剤あり、なしの影響をあまり受けていないが、水素濃度は、助燃剤ありの方が助燃剤なしよりも大幅に増加している。これは、図５に示したように、助燃剤１５の供給により炉内温度が上昇したためである。また、Ｏ／Ｃ比との関係でみると、水素濃度および一酸化炭素濃度は、あるＯ／Ｃ比（ここでは、１．６付近）で最大となってその前後で低下する傾向にある。このことより、水素と一酸化炭素とを高濃度に含む質の高い生成ガスを得るには、助燃剤１３による炉内温度の制御に加えて、一酸化炭素濃度が最大付近となる必要酸素量が供給されるように、酸化剤１３の供給量を制御することが望ましいことが分る。なお、二酸化炭素濃度は、Ｏ／Ｃ比が１．６付近を超えると急激に高くなる傾向にあるので、前記一酸化炭素濃度に代えて、一酸化炭素と二酸化炭素との濃度比を酸化剤１３の供給量の制御に用いてもよい。
【００２５】
図７は、上記ガス化実験によるガス生成量の測定結果を示したもので、図５および図６と同様にＯ／Ｃ比で整理して示している。図７に示す結果より、水素および一酸化炭素の生成量は、助燃剤ありの方が助燃剤なしよりも大幅に増加している。これは、助燃剤１５の供給により炉内温度が上昇し、高温でガス化反応が進行したためである。また、Ｏ／Ｃ比との関係でみると、水素および一酸化炭素の生成量は、あるＯ／Ｃ比（１．４付近）で最大となってその前後で低下する傾向にある。このことより、水素および一酸化炭素の収率を高めるには、助燃剤１３による炉内温度の制御に加えて、水素および／または一酸化炭素の生成量が最大付近となる必要酸素量が供給されるように、酸化剤１３の供給量を制御することが望ましいことが分る。
【００２６】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係る有機性廃棄物のガス化方法およびガス変換装置によれば、水素および一酸化炭素を高効率にかつ安定的に回収することができ、燃料電池の発電システムに向けて好適となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるガス変換装置の全体的構造を模式的に示す系統図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態であるガス変換装置の要部構造を模式的に示す系統図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態であるガス変換装置の要部構造を模式的に示す系統図である。
【図４】実験室規模で行ったガス化実験（実施例１）の結果を、熱分解温度とガス組成との関係で示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施の形態としてのガス変換装置を用いて行ったガス化実験（実施例２）の結果を、酸素／炭素比と炉内温度との関係で示すグラフである。
【図６】本発明の第２の実施の形態としてのガス変換装置を用いて行ったガス化実験（実施例２）の結果を、酸素／炭素比とガス組成との関係で示すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施の形態としてのガス変換装置を用いて行ったガス化実験（実施例２）の結果を、酸素／炭素比とガス生成量との関係で示すグラフである。
【符号の説明】
１    ガス変換炉
２    原料バーナ
５    生成ガス
１０  有機性廃棄物（原料）
１３  酸化剤
１５  助燃剤
１４、１６  流量調整弁
１７、３１  温度センサ
１８  制御装置
１９  ガス分析計
２０  演算装置
２１  流量計
３０  補助バーナ
【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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