(57)【要約】【課題】家庭ごみを主体とする有機系廃棄物のガス化の効率を向上させつつ、小形化および低コスト化を実現する。【解決手段】有機系廃棄物５０１を収容した処理槽１１内に水蒸気１０１を送り込んで有機系廃棄物５０１を乾燥させつつ有機材料５０２に分解する加水分解処理を実行する前処理装置１と、有機材料５０２を収容した熱分解槽２１に対して常圧過熱水蒸気１０２を送り込んで熱分解槽２１内を低酸素状態または無酸素状態に維持して有機材料５０２に対する熱分解ガス化処理を実行して熱分解ガス２０１を発生させる熱分解装置２と、水酸素ガス１０３および熱分解ガス２０１をガス改質槽３１内に送り込んで水酸素改質反応によって熱分解ガス２０１を水素リッチガス２０２に改質する水酸素ガス改質処理を実行するガス改質装置３とを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機系廃棄物に対して前処理を実行する前処理装置と、前記前処理後の有機系廃棄物に対して熱分解ガス化処理を実行して熱分解ガスを発生させる熱分解装置と、前記熱分解ガスに対してガス改質処理を実行するガス改質装置とを備え、前記有機系廃棄物をガス化する有機系廃棄物ガス化システムであって、
前記前処理装置は、処理槽と水蒸気生成機とを備え、前記有機系廃棄物を収容した前記処理槽内に前記水蒸気生成機によって生成された水蒸気を送り込んで当該有機系廃棄物を乾燥させつつ有機材料に分解する加水分解処理を前記前処理として実行し、
前記熱分解装置は、熱分解槽と過熱水蒸気生成機とを備え、前記前処理後の有機系廃棄物としての前記有機材料を収容した前記熱分解槽に対して前記過熱水蒸気生成機によって生成された過熱水蒸気を送り込んで当該熱分解槽内を低酸素状態または無酸素状態に維持して前記熱分解ガス化処理を実行し、
前記ガス改質装置は、水酸素改質反応用の触媒が内部に収容されたガス改質槽と水酸素ガス生成機とを備え、前記水酸素ガス生成機によって生成された水酸素ガスおよび前記熱分解ガスを前記ガス改質槽内に送り込んで水酸素改質反応によって当該熱分解ガスを水素リッチガスに改質する水酸素ガス改質処理を前記ガス改質処理として実行する有機系廃棄物ガス化システム。
【請求項２】
前記水酸素改質反応用の触媒として酸化カルシウム系の触媒を用いる請求項１記載の有機系廃棄物ガス化システム。
【請求項３】
前記水素リッチガスを使用して発電するガス発電機を備え、
前記過熱水蒸気生成機は前記ガス発電機による発電に伴って発生する排温水を用いて前記過熱水蒸気を生成する請求項１または２記載の有機系廃棄物ガス化システム。  
【請求項４】
前記水蒸気発生機は、前記熱分解ガス化処理の際に発生する前記有機材料の残渣を前記水蒸気を生成する際の燃料として用いる請求項１から３のいずれかに記載の有機系廃棄物ガス化システム。
【請求項５】
有機系廃棄物に対して前処理を実行し、前記前処理後の有機系廃棄物に対して熱分解ガス化処理を実行して熱分解ガスを発生させ、前記熱分解ガスに対してガス改質処理を実行して、前記有機系廃棄物をガス化する有機系廃棄物ガス化方法であって、
前記有機系廃棄物を収容した処理槽内に水蒸気を送り込んで当該有機系廃棄物を乾燥させつつ有機材料に分解する加水分解処理を前記前処理として実行し、
前記前処理後の有機系廃棄物としての前記有機材料を収容した熱分解槽に対して過熱水蒸気を送り込んで当該熱分解槽内を低酸素状態または無酸素状態に維持して前記熱分解ガス化処理を実行し、
水酸素改質反応用の触媒が内部に収容されたガス改質槽内に水酸素ガスおよび前記熱分解ガスを送り込んで水酸素改質反応によって当該熱分解ガスを水素リッチガスに改質する水酸素ガス改質処理を前記ガス改質処理として実行する有機系廃棄物ガス化方法。
【請求項６】
前記水酸素改質反応用の触媒として酸化カルシウム系の触媒を用いる請求項５記載の有機系廃棄物ガス化方法。
【請求項７】
前記水素リッチガスを使用した発電に伴って発生する排温水を用いて生成した前記過熱水蒸気を前記熱分解ガス化処理に用いる請求項５または６記載の有機系廃棄物ガス化方法。  
【請求項８】
前記熱分解ガス化処理の際に発生する前記有機材料の残渣を前記水蒸気を生成する際の燃料として用いる請求項５から７のいずれかに記載の有機系廃棄物ガス化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭ごみを主体とする有機系廃棄物をガス化する有機系廃棄物ガス化システムおよび有機系廃棄物ガス化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の有機系廃棄物ガス化システムとして、特許第４３６３９６０号公報に開示された有機系廃棄物のガス化装置が知られている。このガス化装置は、一つの容器内に有機系廃棄物を熱分解する熱分解領域と、有機系廃棄物の熱分解によって発生した熱分解ガスを改質する改質領域とを有するガス化炉を備えて、有機系廃棄物のガス化を実行する。このガス化装置を用いて有機系廃棄物をガス化する際には、有機系廃棄物としての木材等を粗粉砕処理によって１ｍｍ以上１５ｃｍ以下に粉砕した後に、自然乾燥によって含水率が５０重量％以下に調整する。次いで、ガス化炉の熱分解領域に有機系廃棄物を投入する。続いて、窒素、ヘリウム等の不活性ガスを送り込むことによって熱分解領域を非酸化性雰囲気とした状態で、ガス化炉外に設けた加熱手段で加熱したアルミナボール等の固体状熱媒体を熱分解領域に投入することによって熱分解領域の温度が５００℃〜６００℃となるように加熱する。この際に、この加熱によって有機系廃棄物が熱分解し、熱分解ガスが発生する。この場合、熱分解領域の圧力を０．１ＭＰａ〜０．９ＭＰａの範囲内に維持する。
【０００３】
次いで、熱分解によって発生した熱分解ガスを改質領域に導入すると共に、温度が１８０℃で圧力が０．９ＭＰａのスチームを改質領域に供給する。この際に熱分解ガスとスチームとが反応して熱分解ガスを水素に富むガス（水素リッチガス）に改質する。また、電気加熱器を用いて、改質領域の温度を９００℃〜１０００℃の範囲内に維持すると共に、熱分解領域の圧力を０．１ＭＰａ〜０．９ＭＰａの範囲内に維持する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４３６３９６０号公報（第４−５頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記した従来のガス化装置には、解決すべき以下の課題がある。すなわち、このガス化装置では、有機系廃棄物としての木材を熱分解してガス化する際に、熱分解の前処理として、木材等を粉砕した後に自然乾燥によって含水率が５０重量％以下に調整する必要がある。一方、家庭ごみを主体とする有機系廃棄物は、木材を主体とする有機系廃棄物と比較して多くの（例えば６０重量％程度の）水分を含んでいることが、行政機関等が行っている分析結果から明らかとなっている。このため、家庭ごみを主体とする有機系廃棄物を上記のガス化装置でガス化するときには、前処理としての自然乾燥だけで目標とする５０重量％以下の含水率に調整するのが困難なことがあり、熱分解が効率的に行われなかったり、熱分解において多量の残渣が発生したりして、その後の処理に支障を来すおそれがある。また、上記のガス化装置では、熱分解によって発生した熱分解ガスを改質する際に、改質領域の温度を９００℃〜１０００℃の高温状態に維持して熱分解ガスとスチームとを反応させるため、十分な耐久性を有するガス化炉が必要であることに加えて、大きな能力を有する加熱装置を設ける必要がある。このため、ガス化装置が大掛かりとなり、イニシャルコストおよびランニングコストが高騰するという課題が存在する。
【０００６】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、家庭ごみを主体とする有機系廃棄物のガス化の効率を向上させつつ、小形化および低コスト化を実現し得る有機系廃棄物ガス化システムおよび有機系廃棄物ガス化方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成すべく請求項１記載の有機系廃棄物ガス化システムは、有機系廃棄物に対して前処理を実行する前処理装置と、前記前処理後の有機系廃棄物に対して熱分解ガス化処理を実行して熱分解ガスを発生させる熱分解装置と、前記熱分解ガスに対してガス改質処理を実行するガス改質装置とを備え、前記有機系廃棄物をガス化する有機系廃棄物ガス化システムであって、前記前処理装置は、処理槽と水蒸気生成機とを備え、前記有機系廃棄物を収容した前記処理槽内に前記水蒸気生成機によって生成された水蒸気を送り込んで当該有機系廃棄物を乾燥させつつ有機材料に分解する加水分解処理を前記前処理として実行し、前記熱分解装置は、熱分解槽と過熱水蒸気生成機とを備え、前記前処理後の有機系廃棄物としての前記有機材料を収容した前記熱分解槽に対して前記過熱水蒸気生成機によって生成された過熱水蒸気を送り込んで当該熱分解槽内を低酸素状態または無酸素状態に維持して前記熱分解ガス化処理を実行し、前記ガス改質装置は、水酸素改質反応用の触媒が内部に収容されたガス改質槽と水酸素ガス生成機とを備え、前記水酸素ガス生成機によって生成された水酸素ガスおよび前記熱分解ガスを前記ガス改質槽内に送り込んで水酸素改質反応によって当該熱分解ガスを水素リッチガスに改質する水酸素ガス改質処理を前記ガス改質処理として実行する。
【０００８】
また、請求項２記載の有機系廃棄物ガス化システムは、請求項１記載の有機系廃棄物ガス化システムにおいて、前記水酸素改質反応用の触媒として酸化カルシウム系の触媒を用いる。
【０００９】
また、請求項３記載の有機系廃棄物ガス化システムは、請求項１または２記載の有機系廃棄物ガス化システムにおいて、前記水素リッチガスを使用して発電するガス発電機を備え、前記過熱水蒸気生成機は前記ガス発電機による発電に伴って発生する排温水を用いて前記過熱水蒸気を生成する。  
【００１０】
さらに、請求項４記載の有機系廃棄物ガス化システムは、請求項１から３のいずれかに記載の有機系廃棄物ガス化システムにおいて、前記水蒸気発生機は、前記熱分解ガス化処理の際に発生する前記有機材料の残渣を前記水蒸気を生成する際の燃料として用いる。
【００１１】
また、請求項５記載の有機系廃棄物ガス化方法は、有機系廃棄物に対して前処理を実行し、前記前処理後の有機系廃棄物に対して熱分解ガス化処理を実行して熱分解ガスを発生させ、前記熱分解ガスに対してガス改質処理を実行して、前記有機系廃棄物をガス化する有機系廃棄物ガス化方法であって、前記有機系廃棄物を収容した処理槽内に水蒸気を送り込んで当該有機系廃棄物を乾燥させつつ有機材料に分解する加水分解処理を前記前処理として実行し、前記前処理後の有機系廃棄物としての前記有機材料を収容した熱分解槽に対して過熱水蒸気を送り込んで当該熱分解槽内を低酸素状態または無酸素状態に維持して前記熱分解ガス化処理を実行し、水酸素改質反応用の触媒が内部に収容されたガス改質槽内に水酸素ガスおよび前記熱分解ガスを送り込んで水酸素改質反応によって当該熱分解ガスを水素リッチガスに改質する水酸素ガス改質処理を前記ガス改質処理として実行する。
【００１２】
また、請求項６記載の有機系廃棄物ガス化方法は、請求項５記載の有機系廃棄物ガス化方法において、前記水酸素改質反応用の触媒として酸化カルシウム系の触媒を用いる。
【００１３】
また、請求項７記載の有機系廃棄物ガス化方法は、請求項５または６記載の有機系廃棄物ガス化方法において、前記水素リッチガスを使用した発電に伴って発生する排温水を用いて生成した前記過熱水蒸気を前記熱分解ガス化処理に用いる。  
【００１４】
また、請求項８記載の有機系廃棄物ガス化方法は、請求項５から７のいずれかに記載の有機系廃棄物ガス化方法において、前記熱分解ガス化処理の際に発生する前記有機材料の残渣を前記水蒸気を生成する際の燃料として用いる。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の有機系廃棄物ガス化システム、および請求項５記載の有機系廃棄物ガス化方法によれば、有機系廃棄物を収容した処理槽内に水蒸気を送り込んで有機系廃棄物を乾燥させつつ有機材料に分解する加水分解処理を熱分解ガス化処理の前処理として実行することにより、含水率が高い（例えば、含水率が６０重量％程度の）家庭ごみを主体とする有機系廃棄物を含水率が十分に少ない（例えば、含水率が２０重量％程度の）有機材料に分解することができるため、自然乾燥だけを前処理として行う構成および方法と比較して、家庭ごみを主体とする有機系廃棄物を効率的にガス化することができる。
【００１６】
また、この有機系廃棄物ガス化システムおよび有機系廃棄物ガス化方法によれば、有機材料を収容した熱分解槽に対して過熱水蒸気を送り込んで熱分解槽内を低酸素状態または無酸素状態に維持して熱分解ガス化処理を実行することにより、高い耐熱性や高い耐圧性を有する熱分解槽を用いることなく、比較的簡易な構成の熱分解槽を用いて有機材料を熱分解することができると共に、熱分解槽内を加熱する加熱装置を不要とすることができるため、熱分解装置の小形化および低コスト化を図ることができる。また、低酸素状態（または無酸素状態）の熱分解槽内において熱分解ガス化処理を実行することができるため、ダイオキシン等の環境影響物質の発生を確実に抑制することができる。
【００１７】
また、この有機系廃棄物ガス化システムおよび有機系廃棄物ガス化方法によれば、水酸素改質反応用の触媒が内部に収容されたガス改質槽内に水酸素ガスおよび熱分解ガスを送り込んで水酸素改質反応によって熱分解ガスを水素リッチガスに改質する水酸素ガス改質処理を実行することにより、高い耐熱性を有するガス改質槽を用いることなく、比較的簡易な構成のガス改質槽を用いて熱分解ガスの改質を行うことができると共に、ガス改質槽内を加熱する加熱装置を不要とすることができるため、ガス改質装置の小形化および低コスト化を図ることができる。したがって、この有機系廃棄物ガス化システムおよび有機系廃棄物ガス化方法によれば、熱分解装置の小形化および低コスト化と相俟って、有機系廃棄物ガス化システムの全体としての十分な小形化および十分な低コスト化を実現することができる。
【００１８】
また、請求項２記載の有機系廃棄物ガス化システム、および請求項６記載の有機系廃棄物ガス化方法によれば、水酸素改質反応用の触媒として酸化カルシウム系の触媒を用いることにより、比較的低い温度で行われる水酸素改質反応を促進することができるため、水酸素ガス改質処理の効率を十分に高めることができる。
【００１９】
また、請求項３記載の有機系廃棄物ガス化システム、および請求項７記載の有機系廃棄物ガス化方法によれば、水素リッチガスを使用した発電に伴って発生する排温水を用いて生成した過熱水蒸気を熱分解ガス化処理に用いることにより、有機系廃棄物ガス化システムおよび有機系廃棄物ガス化方法の各処理で用いる電力を水素リッチガスを使用した発電で賄い、さらにその発電に伴って発生する排温水の熱エネルギーもガス化の際のエネルギー源として利用することができるため、エネルギーの有効利用を推進することができる。
【００２０】
さらに、請求項４記載の有機系廃棄物ガス化システム、および請求項８記載の有機系廃棄物ガス化方法によれば、熱分解ガス化処理の際に発生する有機材料の残渣を水蒸気を生成する際の燃料として用いることにより、残渣を廃棄物として排出することなく、ガス化システム内および有機系廃棄物ガス化方法の各処理において消費することができるため、資源の有効利用をさらに推進することができる。また、残渣を廃棄物として埋め立てなどの方法によって処分する必要がないため、環境保護に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】有機系廃棄物ガス化システム１００の構成を示す構成図である。
【図２】有機系廃棄物ガス化システム１００によって実行される各処理の流れを説明する工程図である。
【図３】ガス改質槽３１の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、有機系廃棄物ガス化システムおよび有機系廃棄物ガス化方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２３】
最初に、図１，２に示す有機系廃棄物ガス化システム１００（以下「ガス化システム１００」ともいう）の構成について説明する。ガス化システム１００は、有機系廃棄物（特に家庭ごみを主体とした有機系廃棄物）５０１からガスを生成する（つまり、有機系廃棄物をガス化する）システムであって、同図に示すように、前処理装置１、熱分解装置２、ガス改質装置３、ガス精製装置４、ガス貯留槽５およびガス発電機６を備えて構成されている。また、ガス化システム１００は、搬入された有機系廃棄物５０１を受け入れる搬入ピット７、搬入ピット７と前処理装置１との間に配設されたコンベヤ８、各装置や設備に電力を供給する図外の電力供給装置、並びに各装置や設備の間に配設された配管９ａ〜９ｆおよび搬送機構１０などの付帯設備を備えている。
【００２４】
前処理装置１は、熱分解装置２によって実行される後述する熱分解ガス化処理の前処理として、有機系廃棄物５０１を分解して効率的な熱分解ガス化処理が可能な状態の有機材料５０２とする加水分解処理（水熱処理）を実行する（図２参照）。具体的には、前処理装置１は、図１，２に示すように、処理槽１１および水蒸気生成機（ボイラー）１２を備えて構成されている。
【００２５】
処理槽１１は、図１に示すように、一例として略円筒状に形成されて、有機系廃棄物５０１を収容可能に構成されている。また、処理槽１１の上部には、搬入ピット７に搬入されてコンベヤ８によって搬送される有機系廃棄物５０１を処理槽１１内に収容させるための開口部１１ａが設けられている。また、処理槽１１の一方の側部には、水蒸気生成機１２によって生成される水蒸気１０１を処理槽１１内に送り込むための開口部１１ｂが設けられている。さらに、処理槽１１の他方の側部には、有機材料５０２を（前処理後の有機系廃棄物５０１）を送り出すための開口部１１ｃが設けられている。
【００２６】
水蒸気生成機１２は、１００℃〜２００℃の水蒸気１０１を生成する。水蒸気生成機１２によって生成された水蒸気１０１は、処理槽１１と水蒸気生成機１２との間に配設された配管９ａ（図１参照）を通って開口部１１ｂから処理槽１１内に送り込まれて、加水分解処理に用いられる。また、この水蒸気生成機１２は、重油を主燃料として用いると共に、熱分解装置２によって実行される熱分解ガス化処理の際に発生する有機系廃棄物５０１の残渣５０３を補助燃料として用いることが可能に構成されている。
【００２７】
熱分解装置２は、有機材料５０２（前処理後の有機系廃棄物５０１）に対して熱分解ガス化処理を実行して熱分解ガス２０１を発生させる（図２参照）。具体的には、熱分解装置２は、図１，２に示すように、熱分解槽２１および常圧過熱水蒸気生成機２２を備えて構成されている。
【００２８】
熱分解槽２１は、図１に示すように、一例として略円筒状に形成されて、有機材料５０２を収容可能に構成されている。また、熱分解槽２１の一方の側部には、処理槽１１の開口部１１ｃから搬送機構１０によって搬送される有機材料５０２を処理槽１１内に収容させるための開口部２１ａが設けられている。また、熱分解槽２１の上部には、熱分解ガス化処理によって発生した熱分解ガス２０１を送り出すための開口部２１ｂが設けられている。さらに、熱分解槽２１の他方の側部には、常圧過熱水蒸気生成機２２によって生成される常圧過熱水蒸気１０２を熱分解槽２１内に送り込むための開口部２１ｃが設けられている。
【００２９】
常圧過熱水蒸気生成機２２は、過熱水蒸気生成機の一例であって、水蒸気生成機１２によって生成された水蒸気１０１を加熱することにより、４００℃〜６００℃の常圧過熱水蒸気１０２（過熱水蒸気の一例）を生成する。常圧過熱水蒸気生成機２２によって生成された常圧過熱水蒸気１０２は、熱分解槽２１と常圧過熱水蒸気生成機２２との間に配設された配管９ｂ（図１参照）を通って開口部２１ｃから熱分解槽２１内に送り込まれて熱分解ガス化処理に用いられる。また、この常圧過熱水蒸気生成機２２は、水蒸気１０１を加熱して常圧過熱水蒸気１０２を生成する際の熱源として、後述するガス発電機６から排出される排温水２０３を用いる。
【００３０】
ガス改質装置３は、ガス改質装置３が実行する熱分解ガス化処理によって発生した熱分解ガス２０１に対してガス改質処理としての水酸素ガス改質処理を実行し、熱分解ガス２０１を、水素を高い比率で含む（例えば、水素分子の組成比が４０モル％以上の）水素リッチガス２０２に改質する（図２参照）。具体的には、ガス改質装置３は、図１，２に示すように、ガス改質槽３１および水酸素ガス生成機３２を備えて構成されている。
【００３１】
ガス改質槽３１は、図１，３に示すように、一例として略円筒状に形成されて、熱分解ガス２０１を収容可能に構成されている。また、図３に示すように、ガス改質槽３１の上部には、熱分解槽２１の開口部２１ｂから配管９ｃを通って送り出される熱分解ガス２０１をガス改質槽３１内に送り込むための開口部３１ａが設けられている。また、同図に示すように、熱分解槽２１の側部には、水酸素ガス生成機３２によって生成される水酸素ガス１０３をガス改質槽３１内の反応領域３１ｄに送り込むための開口部３１ｂ，３１ｂ，３１ｂが設けられている。さらに、ガス改質槽３１の下部には、水酸素ガス改質処理によって改質された水素リッチガス２０２を送り出すための開口部３１ｃが設けられている。
【００３２】
また、図３に示すように、ガス改質槽３１内の反応領域３１ｄには、水酸素改質反応用の触媒４１が収容されている。このガス改質槽３１では、酸化カルシウム系の触媒が水酸素改質反応用の触媒４１として用いられている。この場合、触媒４１は、同図に示すように、一例として、多数の孔が形成された板体や、網状の部材にコーティングした状態でガス改質槽３１内の反応領域３１ｄに収容されている。また、ガス改質槽３１の内部における上部側には、開口部３１ａ側から送り込まれた熱分解ガス２０１を浄化（除塵）しつつ整流するためのフィルタ４２ａが配設されている。また、ガス改質槽３１の内部における下部側には、改質された水素リッチガス２０２を浄化（除塵）しつつ整流するためのフィルタ４２ｂが配設されている。この場合、フィルタ４２ａ，４２ｂは、一例として、多数の孔を有してハニカム状をなすセラミックス多孔体であるセラミックスハニカムで構成されている。
【００３３】
水酸素ガス生成機３２は、水酸素ガス１０３（別名として、ブラウンガス、原子水素ガス、ＨＨＯガス、ＺＥＴガス、ＣＰガス、Ｅ＆Ｅガス、アクアガス等）を生成する。水酸素ガス生成機３２によって生成された水酸素ガス１０３は、ガス改質槽３１と水酸素ガス生成機３２との間に配設された配管９ｄ（図１，３参照）を通って開口部３１ｂからガス改質槽３１内の反応領域３１ｄに送り込まれて水酸素ガス改質処理に用いられる。なお、この水酸素ガス１０３は、原子状態（非分子状態）の水素と原子状の酸素とを２：１の比率で混合した気体であって、水の電気分解によって生成される。
【００３４】
ガス精製装置４は、一例として、ガス洗浄機およびフィルタを備えて構成されている。また、ガス精製装置４は、図１に示すように、配管９ｅを介してガス改質装置３のガス改質槽３１と接続され、ガス改質槽３１の開口部３１ｃから送り出されて配管９ｅを通って送り込まれる水素リッチガス２０２から硫化水素やアンモニア等の腐食性ガスを除去して、水素リッチガス２０２を精製するガス精製処理を実行する（図２参照）。ガス貯留槽５は、図１に示すように、配管９ｆを介してガス精製装置４と接続されて、ガス精製装置４によって精製された水素リッチガス２０２を貯留する。
【００３５】
ガス発電機６は、一例として、ガスエンジン、ガスタービンおよび燃料電池の１つ以上を備えて構成され、ガス貯留槽５から供給される水素リッチガス２０２を使用して発電を行う。この場合、ガス発電機６によって発電された電力は、ガス化システム１００の各装置および設備に供給されて各装置および設備によって消費される。また、発電に伴って生じる排温水２０３は、常圧過熱水蒸気生成機２２に送られて、常圧過熱水蒸気生成機２２による常圧過熱水蒸気１０２の生成に用いられる（図２参照）。
【００３６】
次に、ガス化システム１００を用いた有機系廃棄物ガス化方法について、ガス化システム１００の各構成要素によって実行される処理の内容を中心に図面を参照して説明する。
【００３７】
図１，２に示すように、家庭ごみを主体とする有機系廃棄物５０１は、トラック等の輸送手段によってガス化システム１００が設置されている施設に輸送されて、搬入ピット７に投入され、搬入ピット７内に一時的に貯留される。この場合、家庭ごみを主体とする有機系廃棄物５０１は、未処理の状態（処理槽１１内に収容された状態）において６０重量％程度の水分を含んでいる。
【００３８】
搬入ピット７に貯留された有機系廃棄物５０１は、図１，２に示すように、コンベヤ８によって前処理装置１の処理槽１１の上部に設けられている開口部１１ａに搬送され、開口部１１ａから処理槽１１内に収容される。ガス化システム１００の運転中において、コンベヤ８は、処理槽１１に対する単位時間当たりの搬送量が予め決められた一定の重量となるように、有機系廃棄物５０１を連続的または断続的に搬送する。これにより、処理槽１１には、単位時間当たりに一定重量の有機系廃棄物５０１が収容される。
【００３９】
一方、運転中のガス化システム１００では、前処理装置１の水蒸気生成機１２が、１００℃〜２００℃の水蒸気１０１を生成する。また、熱分解装置２の常圧過熱水蒸気生成機２２が、水蒸気生成機１２によって生成された水蒸気１０１を加熱することにより、４００℃〜６００℃の常圧過熱水蒸気１０２を生成する。また、ガス改質装置３の水酸素ガス生成機３２が、水酸素ガス１０３を生成する。
【００４０】
水蒸気生成機１２によって生成された水蒸気１０１は、配管９ａを通って開口部１１ｂから処理槽１１内に送り込まれ、処理槽１１内の温度を上昇させる。この場合、処理槽１１内の温度が１５０℃以上２００℃以下の範囲内（好ましくは１９０℃程度）に維持されるように水蒸気１０１の温度および送り込み量を調整する。
【００４１】
水蒸気１０１が送り込まれた処理槽１１内では、水蒸気１０１と有機系廃棄物５０１との水熱反応によって有機系廃棄物５０１を乾燥させつつ分解する加水分解処理（水熱処理）が開始される。この加水分解処理が継続されることにより、有機系廃棄物５０１の分解に伴って含水率が徐々に低下する。この場合、有機系廃棄物５０１を処理槽１１内に３０分程度滞留させて、加水分解処理を３０分程度継続させることで、６０重量％程度の含水率を有していた有機系廃棄物５０１が、含水率が２０重量％程度まで低下した有機材料５０２に分解される。
【００４２】
このように、このガス化システム１００では、熱分解ガス化処理の前処理として加水分解処理を実行することで、含水率が６０重量％程度の有機系廃棄物５０１を含水率が２０重量％程度の有機材料５０２に分解することが可能となっている。このため、自然乾燥だけを前処理として行う構成および方法と比較して、その後の熱分解ガス化処理を効率的に行うことが可能となっている。
【００４３】
上記のようにして前処理装置１による加水分解処理で分解された有機材料５０２は、搬送機構１０によって熱分解装置２の熱分解槽２１に搬送され、開口部２１ａから熱分解槽２１内に収容される。また、常圧過熱水蒸気生成機２２によって生成された常圧過熱水蒸気１０２が、配管９ｂを通って開口部２１ｃから熱分解槽２１内に送り込まれ、熱分解槽２１内の温度を上昇させる。この場合、熱分解槽２１内の圧力が１気圧以上３気圧以下の範囲内で、かつ熱分解槽２１内の温度が４００℃以上６００℃以下の範囲内に維持されるように常圧過熱水蒸気１０２の温度および送り込み量を調整する。
【００４４】
また、常圧過熱水蒸気１０２の送り込みに伴って空気が排出されて、熱分解槽２１内が低酸素状態（または無酸素状態）に維持される。この雰囲気下において、熱分解槽２１内では、有機材料５０２が熱分解されて熱分解ガス２０１が発生する熱分解ガス化処理が行われる。このガス化システム１００では、熱分解槽２１内の圧力を１気圧以上３気圧以下の比較的低い範囲内に維持し、かつ熱分解槽２１内の温度を４００℃以上６００℃以下の比較的低い温度範囲内に維持した状態で熱分解ガス化処理が行われるため、高い耐熱性や高い耐圧性を有する熱分解槽を用いることなく、比較的簡易な構成の熱分解槽２１を用いて有機材料５０２を熱分解することが可能となっている。また、このガス化システム１００では、低酸素状態（または無酸素状態）の熱分解槽２１内において熱分解ガス化処理が行われるため、ダイオキシン等の環境影響物質の発生が抑制される。
【００４５】
この熱分解ガス化処理により、有機材料５０２のうちの７０重量％程度がガス化され、３０重量％程度が残渣５０３として残留する。この場合、残渣５０３は主として有機物で構成されているため、エネルギー源として利用することができる。このガス化システム１００では、この残渣５０３をエネルギー源として利用するため、熱分解槽２１から定期的に取り出して水蒸気生成機１２に搬送し、水蒸気生成機１２は、残渣５０３を補助燃料として用いて水蒸気１０１を生成する。このように、このガス化システム１００では、残渣５０３を廃棄物として排出することなく、ガス化システム１００内において消費することで、資源の有効利用が図られている。また、残渣５０３を廃棄物として埋め立てなどの方法によって処分する必要がないため、環境保護に資することが可能となっている。
【００４６】
一方、熱分解ガス化処理によって発生した熱分解ガス２０１は、開口部２１ｂから送り出され、配管９ｃを通ってガス改質装置３のガス改質槽３１に設けられている開口部３１ａからガス改質槽３１内に送り込まれる（図３参照）。この場合、ガス改質槽３１内に送り込まれた熱分解ガス２０１は、開口部３１ａ付近において、４００℃の温度となっている。
【００４７】
また、ガス改質槽３１内に送り込まれた熱分解ガス２０１は、ガス改質槽３１の内部における上部側に配設されているフィルタ４２ａを通過する間に、浄化（除塵）されつつ整流される。また、熱分解ガス２０１は、フィルタ４２ａを通過する間に冷却される。
【００４８】
また、図３に示すように、水酸素ガス生成機３２によって生成された水酸素ガス１０３が、配管９ｄを通って開口部３１ｂからガス改質槽３１内の反応領域３１ｄに送り込まれる。この状態において、フィルタ４２ａを通過した熱分解ガス２０１が反応領域３１ｄ内に送り込まれたときには、水酸素ガス１０３と熱分解ガス２０１とが反応（水酸素改質反応）して、これによって熱分解ガス２０１が水素を高い比率で含む水素リッチガス２０２に改質される水酸素ガス改質処理が開始される。この場合、反応領域３１ｄに収容されている触媒４１に水酸素ガス１０３および熱分解ガス２０１が接触して、触媒４１の作用によって水酸素改質反応が促進される。
【００４９】
水酸素ガス改質処理によって改質された水素リッチガス２０２は、ガス改質槽３１の内部における下部側に配設されているフィルタ４２ｂを通過する間に、浄化（除塵）されつつ整流される。また、熱分解ガス２０１は、フィルタ４２ｂを通過する間に、１００℃程度の温度まで冷却される。この場合、水酸素ガス改質処理は、２００℃以上３００℃以下の温度範囲内で行うのが好ましい。このため、反応領域３１ｄ内の温度がこの範囲内に維持されるように、ガス改質槽３１に送り込む熱分解ガス２０１の流量を調整する。なお、水酸素ガス改質処理を実行する際のガス改質槽３１内の圧力は、特に限定されないが、１気圧以上２気圧以下の範囲内であるのが好ましい。
【００５０】
このガス化システム１００では、ガス改質槽３１内の温度を２００℃以上３００℃以下の比較的低い温度範囲内に維持した状態で水酸素ガス改質処理が行われるため、高い耐熱性を有するガス改質槽を用いることなく、比較的簡易な構成のガス改質槽３１を用いて熱分解ガス２０１の改質を行うことが可能となっている。また、ガス改質槽３１内を加熱する必要がないため、加熱装置も不要となっている。
【００５１】
ガス改質槽３１のフィルタ４２ｂを通過した水素リッチガス２０２は、ガス改質槽３１の開口部３１ｃから送り出され、配管９ｅ（図３参照）を通ってガス精製装置４に送り込まれる。ガス精製装置４に送り込まれた水素リッチガス２０２は、ガス精製装置４のガス洗浄機およびフィルタによって硫化水素やアンモニア等の腐食性ガスが除去され精製される。
【００５２】
ガス精製装置４によって精製された水素リッチガス２０２は、配管９ｆ（図１参照）を通ってガス貯留槽５に送り込まれて貯留される。ガス貯留槽５に貯留されている水素リッチガス２０２は、ガス化システム１００の外部に供給されて、例えば、家庭用の燃料電池の燃料などに利用される。また、ガス貯留槽５に貯留されている水素リッチガス２０２の一部は、ガス発電機６に送られる。ガス発電機６は、ガス貯留槽５から送られる水素リッチガス２０２を用いて発電を行い、発電された電力は、ガス化システム１００の各装置に供給される。また、ガス発電機６による発電に伴って排温水２０３が生じる。このガス化システム１００では、この排温水２０３が常圧過熱水蒸気生成機２２に送られて、水蒸気生成機１２は、その排温水２０３を常圧過熱水蒸気１０２を生成する際の熱源として用いる。
【００５３】
以上により、有機系廃棄物５０１の搬入から有機系廃棄物５０１のガス化に至る１サイクル分の各処理および各工程が終了する。以後、各装置が各処理および各工程をそれぞれ連続して実行することにより、有機系廃棄物５０１のガス化が連続して行われる。
【００５４】
このように、このガス化システム１００および有機系廃棄物ガス化方法によれば、有機系廃棄物５０１を収容した処理槽１１内に水蒸気１０１を送り込んで行う加水分解処理を熱分解ガス化処理の前処理として実行することにより、含水率が６０重量％程度の有機系廃棄物５０１を含水率が２０重量％程度の有機材料５０２に分解することができるため、自然乾燥だけを前処理として行う構成および方法と比較して、家庭ごみを主体とする有機系廃棄物５０１を効率的にガス化することができる。
【００５５】
また、このガス化システム１００および有機系廃棄物ガス化方法によれば、有機材料５０２を収容した熱分解槽２１に対して常圧過熱水蒸気１０２を送り込んで熱分解槽２１内の圧力を１気圧以上３気圧以下の範囲内に維持すると共に熱分解槽２１内の温度を４００℃以上６００℃以下の範囲内に維持しかつ熱分解槽２１内を低酸素状態または無酸素状態に維持して熱分解ガス化処理を実行することにより、高い耐熱性や高い耐圧性を有する熱分解槽を用いることなく、比較的簡易な構成の熱分解槽２１を用いて有機材料５０２を熱分解することができると共に、熱分解槽２１内を加熱する加熱装置を不要とすることができるため、熱分解装置２の小形化および低コスト化を図ることができる。また、低酸素状態（または無酸素状態）の熱分解槽２１内において熱分解ガス化処理を実行することができるため、ダイオキシン等の環境影響物質の発生を確実に抑制することができる。
【００５６】
また、このガス化システム１００および有機系廃棄物ガス化方法によれば、水酸素改質反応用の触媒４１が内部に収容されたガス改質槽３１内に水酸素ガス１０３および熱分解ガス２０１を送り込んでガス改質槽３１内の温度を２００℃以上３００℃以下の範囲内に維持して水酸素改質反応によって熱分解ガス２０１を水素リッチガス２０２に改質する水酸素ガス改質処理を実行することにより、高い耐熱性を有するガス改質槽を用いることなく、比較的簡易な構成のガス改質槽３１を用いて熱分解ガス２０１の改質を行うことができると共に、ガス改質槽３１内を加熱する加熱装置を不要とすることができるため、ガス改質装置３の小形化および低コスト化を図ることができる。したがって、このガス化システム１００および有機系廃棄物ガス化方法によれば、上記したように熱分解装置２の小形化および低コスト化と相俟って、ガス化システム１００の全体としての十分な小形化および十分な低コスト化を実現することができる。
【００５７】
また、このガス化システム１００および有機系廃棄物ガス化方法によれば、水酸素改質反応用の触媒として酸化カルシウム系の触媒４１を用いることにより、比較的低い温度で行われる水酸素改質反応を促進することができるため、水酸素ガス改質処理の効率を十分に高めることができる。
【００５８】
また、このガス化システム１００および有機系廃棄物ガス化方法によれば、水素リッチガス２０２を使用した発電に伴って発生する排温水２０３を用いて生成した常圧過熱水蒸気１０２を熱分解ガス化処理に用いることにより、ガス化システム１００で用いる電力を水素リッチガス２０２を使用した発電で賄い、さらにその発電に伴って発生する排温水２０３の熱エネルギーもガス化の際のエネルギー源として利用することができるため、エネルギーの有効利用を推進することができる。
【００５９】
また、このガス化システム１００および有機系廃棄物ガス化方法によれば、熱分解ガス化処理の際に発生する残渣５０３を水蒸気１０１の生成の際の燃料として用いることにより、残渣５０３を廃棄物として排出することなく、ガス化システム１００内において消費することができるため、資源の有効利用をさらに推進することができる。また、残渣５０３を廃棄物として埋め立てなどの方法によって処分する必要がないため、環境保護に資することができる。
【００６０】
なお、有機系廃棄物ガス化システムの構成、および有機系廃棄物ガス化方法は上記した構成および方法に限定されず、適宜変更することができる。例えば、家庭ごみを主体とする有機系廃棄物５０１をガス化する例について説明したが、有機系である限り、家庭ごみ以外の事業所系のごみなどの廃棄物をガス化することができる。また、酸化カルシウム系の触媒４１を用いる構成および方法について上記したが、ニッケル系等の他の触媒を用いることもできる。
【００６１】
また、有機系廃棄物５０１を前処理装置１に連続して投入し、有機系廃棄物５０１のガス化を連続して行う構成および方法について説明したが、ガス化を非連続で行う（ガス化をバッチ処理によって行う）構成および方法を採用することもできる。また、水素リッチガス２０２を用いた発電を行うガス発電機６を備えた構成、つまりガス化システム１００によって生成した水素リッチガス２０２の一部をガス化システム１００内において消費する構成および方法について説明したが、生成したガス化システム１００の全てをガス化システム１００の外部に供給する構成および方法を採用することもできる。
【００６２】
また、上記の構成および方法では、熱分解ガス化処理の際に発生する残渣５０３を補助燃料として用いて水蒸気１０１を生成しているが、残渣５０３を主燃料として用いて水蒸気１０１を生成する構成および方法や、残渣５０３だけで水蒸気１０１を生成する構成および方法を採用することもできる。また、残渣５０３を燃料として用いない構成も採用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１  前処理装置
２  熱分解装置
３  ガス改質装置
６  ガス発電装置
１１  処理槽
１２  水蒸気生成機
２１  熱分解槽
２２  常圧過熱水蒸気生成機
３１  ガス改質槽
３２  水酸素ガス生成機
４１  触媒
１００  有機系廃棄物ガス化システム
１０１  水蒸気
１０２  常圧過熱水蒸気
１０３  水酸素ガス
２０１  熱分解ガス
２０２  水素リッチガス
２０３  排温水
５０１  有機系廃棄物
５０２  有機材料
５０３  残渣
【図１】
2012017376.tif 000003
【図２】
2012017376.tif 000004
【図３】
2012017376.tif 000005