(57)【要約】【課題】ガス化装置を用いて混合原料から所望ガス組成の生成ガスを得るに際し、混合原料の種類や混合割合が変わった場合にガス化装置へ供給するガス化剤の供給量を適切な状態に変更することを容易に行えるようにすること。【解決手段】バイオマスの混合原料を熱分解して得られる揮発成分を気相状態においてガス化剤を供給してガス化反応を行わせ、所望ガス組成の生成ガスを得るガス化装置1であって、入力された各種データに基づいて反応生成ガスの組成を演算するシミュレーション装置12と、ガス化剤の供給量を決定するガス化剤の供給量決定部13とを備え、ガス化剤の供給量決定部は、前記シミュレーション装置の演算結果が前記所望のガス組成と一致して「いる」か「否」かを判定してガス化剤の供給量を設定値として決定し、当該ガス化装置は前記決定された供給量のガス化剤を供給して運転するように構成されている。【選択図】図１
2013010905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマスの混合原料を熱分解して得られる揮発成分を気相状態においてガス化剤を供給してガス化反応を行わせ、所望ガス組成の生成ガスを得るガス化装置であって、
前記ガス化反応を行わせるガス化処理部と、
入力された各種データに基づいて反応生成ガスの組成を演算するシミュレーション装置と、
前記シミュレーション装置の演算結果が前記所望ガス組成と一致するか否かを判定して前記ガス化剤の供給量を決定するガス化剤の供給量決定部とを備え、
前記シミュレーション装置は、以下の（Ａ）〜（Ｆ）の各種データ、
（Ａ）予め求められた個別の各原料を熱分解して得られる揮発成分を成す化学種及び原料単位量当たりの各化学種の生成量と、前記混合原料を成す各原料の供給量に関する計測値によって算出される前記化学種毎の全生成量の値と、
（Ｂ）前記各化学種に対応して定められた素反応式の群と、
（Ｃ）前記ガス化処理部の形状に関するデータと、
（Ｄ）前記ガス化処理部の温度の実測値を用いて算出される、該ガス化処理部を構成する部材からの放熱量の値と、
（Ｅ）該シミュレーション装置による前記演算の実施に必要な他のデータと、
（Ｆ）ガス化剤の供給量に関するデータと、
に基づいて、前記ガス化反応を行っているときのガス化処理部内の温度分布に関するデータ（Ｇ）を形成し、
更に、前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｅ）、（Ｆ）、及び（Ｇ）のデータに基いて、前記反応生成ガスの組成を演算し、
前記ガス化剤の供給量決定部は、
前記シミュレーション装置の演算結果が前記所望のガス組成と一致して「いる」か「否」かを判定し、「否」の場合に前記ガス化剤の供給量を変えて前記シミュレーション装置による前記演算を繰り返させ、該演算結果が前記「いる」と判定された場合におけるガス化剤の供給量を設定値として決定し、
当該ガス化装置は前記決定された供給量のガス化剤を供給して運転するように構成されていることを特徴とするガス化装置。
【請求項２】
バイオマスの混合原料を熱分解して得られる揮発成分を気相状態においてガス化剤を供給してガス化反応を行わせ、所望ガス組成の生成ガスを得るガス化装置であって、
前記ガス化反応を行わせるガス化処理部と、
入力された各種データに基づいて反応生成ガスの組成を演算する第１のシミュレーション装置と、
前記第１のシミュレーション装置の演算結果が前記所望ガス組成と一致するか否かを判定して前記ガス化反応を行っているときのガス化処理部内の温度分布に関するデータを形成する温度分布データ形成部と、
入力された各種データに基づいて反応生成ガスの組成を演算する第２のシミュレーション装置と、
前記第２のシミュレーション装置の演算結果が前記所望ガス組成と一致するか否かを判定して前記ガス化剤の供給量を決定するガス化剤の供給量決定部とを備え、
前記第１のシミュレーション装置は、以下の（Ａ）〜（Ｆ）の各種データ、
（Ａ）予め求められた個別の各原料を熱分解して得られる揮発成分を成す化学種及び原料単位量当たりの各化学種の生成量と、前記混合原料を成す各原料の供給量に関する計測値によって算出される前記化学種毎の全生成量の値と、
（Ｂ）前記各化学種に対応して定められた素反応式の群と、
（Ｃ）前記ガス化処理部の形状に関するデータと、
（Ｄ）前記ガス化処理部の温度の実測値を用いて算出される、該ガス化処理部を構成する部材からの放熱量の値と、
（Ｅ）該シミュレーション装置による前記演算の実施に必要な他のデータと、
（Ｆ）ガス化剤の供給量に関するデータと、
に基づいて、前記反応生成ガスの組成を演算し、
前記温度分布データ形成部は、
前記第１のシミュレーション装置の演算結果が前記所望のガス組成と一致して「いる」か「否」かを判定し、「否」の場合に前記ガス化剤の供給量を変えて前記シミュレーション装置による前記演算を繰り返させ、該演算結果が前記「いる」と判定された場合におけるガス化剤の供給量でガス化反応を行っているときのガス化処理部内の温度分布に関するデータ（Ｇ）を形成し、該（Ｇ）のデータを第２のシミュレーション装置に送り、
前記第２のシミュレーション装置は、以下の（Ａ´）、（Ｂ´）、（Ｅ´）、及び（Ｆ´）の各種データ、
（Ａ´）予め求められた個別の各原料を熱分解して得られる揮発成分を成す化学種及び原料単位量当たりの各化学種の生成量と、前記混合原料を成す各原料の供給量に関する計測値によって算出される前記化学種毎の全生成量の値と、
（Ｂ´）前記各化学種に対応して定められた素反応式の群と、
（Ｅ´）該シミュレーション装置による前記演算の実施に必要な他のデータと、
（Ｆ´）ガス化剤の供給量に関するデータと、
前記（Ｇ）のガス化処理部内の温度分布に関するデータと、
に基いて、前記反応生成ガスの組成を演算し、
前記ガス化剤の供給量決定部は、
前記シミュレーション装置の演算結果が前記所望のガス組成と一致して「いる」か「否」かを判定し、「否」の場合に前記ガス化剤の供給量を変えて前記シミュレーション装置による前記演算を繰り返させ、該演算結果が前記「いる」と判定された場合におけるガス化剤の供給量を設定値として決定し、
当該ガス化装置は前記決定された供給量のガス化剤を供給して運転するように構成されていることを特徴とするガス化装置。
【請求項３】
請求項１に記載のガス化装置において、
前記シミュレーション装置で前記データ（Ｇ）を形成する際に、前記データ（Ｂ）の素反応式の群から選択した一部の素反応式を用いることを特徴とするガス化装置。
【請求項４】
請求項２に記載のガス化装置において、前記第１のシミュレーション装置におけるデータ（Ｂ）の素反応式の群として、前記第２のシミュレーション装置におけるデータ（Ｂ´）の素反応式の群から選択した一部を用いることを特徴とするガス化装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のガス化装置において、
複数の原料は、定量供給装置によってそれぞれ供給量が計測されて熱分解処理部に入れられ、該熱分解処理部で得られる前記揮発成分が前記ガス化反応を行わせるガス化処理部に移動するように構成されていることを特徴とするガス化装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のガス化装置において、
ガス化装置の運転中は、前記ガス化剤の供給量決定部において前記「いる」の判定が出た後も、その時点における前記混合原料を成す各原料の供給量に関する計測値等の実測データを用いて前記ガス化剤の供給量を求めるための演算を継続するように構成されていることを特徴とするガス化装置。
【請求項７】
バイオマスの混合原料を熱分解して得られる揮発成分を気相状態においてガス化剤を供給してガス化反応を行わせ、所望ガス組成の生成ガスを得るガス化装置の運転方法であって、
前記ガス化装置は、入力された各種データに基づいて反応生成ガスの組成を演算するシミュレーション装置を備え、
前記混合原料を成す各原料の供給量を計測する第一工程と、
予め求められた個別の各原料を熱分解して得られる揮発成分を成す化学種及び原料単位量当たりの各化学種の生成量と、前記第一工程で計測された前記各原料の供給量に関する計測値によって前記化学種毎の全生成量の値（Ａ）を算出する第二工程と、
前記ガス化反応を行わせるガス化処理部の温度の実測値を用いて、当該ガス化処理部を構成する部材からの放熱量の値（Ｄ）を算出する第三工程と、
前記シミュレーション装置により、前記第二工程で算出された前記化学種毎の全生成量の値（Ａ）と、前記各化学種に対応して定められた素反応式の群（Ｂ）と、前記ガス化処理部の形状に関するデータ（Ｃ）と、前記ガス化処理部を構成する部材からの放熱量の値（Ｄ）と、前記シミュレーション装置による前記演算の実施に必要な他のデータ（Ｅ）と、ガス化剤の供給量に関するデータ（Ｆ）に基づいて、前記ガス化反応を行っているときのガス化処理部内の温度分布に関するデータ（Ｇ）を形成する第四工程と、
前記シミュレーション装置により、前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｅ）、（Ｆ）、及び（Ｇ）のデータに基いて、前記反応生成ガスの組成を演算する第五工程と、
前記第五工程の演算結果が前記所望のガス組成と一致して「いる」か「否」かを判定し、「否」の場合に前記ガス化剤の供給量を変えて前記シミュレーション装置による前記演算を繰り返し、該演算結果が前記「いる」と判定された場合に、当該演算結果を前記ガス化剤の供給量として設定する第六工程と、
を有することを特徴とするガス化装置の運転方法。
【請求項８】
請求項７に記載のガス化装置の運転方法において、
ガス化装置の運転中は、前記「いる」の判定が出た後も、その時点における前記混合原料を成す各原料の供給量に関する計測値等の実測データを用いて前記ガス化剤の供給量を求めるための演算を継続することを特徴とするガス化装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杉、松、竹、籾殻、稲藁、バガス等のバイオマスの混合原料を熱分解して得られる揮発成分を気相状態においてガス化剤を供給してガス化反応を行わせ、所望ガス組成の生成ガスを得るガス化装置及びその運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来技術として、特許文献１や特許文献２が挙げられる。それらには、原料すなわち被ガス化原料をガス化して生成ガスを得るためのガス化炉を有するプラントが、狙いとする所望のガス組成の生成ガスを得るために、各種操作量を決定する方法が開示されている。その方法は、被ガス化原料を変更する場合、前記原料の元素組成や装置特性蓄積データ、反応モデルを用いてシミュレーションを行って前記操作量を決めるというものである。すなわち、経験則に基づいて規定された反応モデルが使用されていると言えるものである。
【０００３】
例えば、特許文献１の方法は、運転中の各種プロセス状態値を計測し、これらの計測値を用いてプラントの運転管理上必要なプロセス状態値を演算によって算出し、この演算結果に基づいて各種操作量を変更していくことを特徴としている。  
特許文献１の段落００１９には「次にシミュレーション装置４０は…（中略）…ので、前記シミュレーションは予め何れの操作量をどの程度にしたら運転状態がどのように変化するかのデータや、複数の操作量を相互にどのように変化したら運転状態がどのように変化するかのデータ等を記憶手段に記憶しておき、各操作量を変更することで目標とするプロセス状態値に近づいていくように前記データを用いてコンピュータによって繰り返し演算し、徐々に目標とするプロセス状態値になる各操作量の設定値を求めていく。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１１３３８１号公報
【特許文献２】特開２００２−３１６１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように従来技術は、経験則に基づくデータを用いてシミュレーションを行って各種操作量を決める方法であるので、適用範囲が狭く限定されてしまう問題がある。  
特に、ガス化装置を用いて混合原料から所望ガス組成の生成ガスを得るに際し、原料混合の種類や混合割合が変わった場合等に、ガス化装置に供給するガス化剤の供給量を変える必要があるが、そのガス化剤の供給量を、ガス化装置の運転を継続しながら好適な状態に調整することはできなかった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、その目的は、ガス化装置を用いて混合原料から所望ガス組成の生成ガスを得るに際し、混合原料の種類や混合割合が変わった場合にガス化装置へ供給するガス化剤の供給量を適切な状態に変更することを容易に行えるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明の第１の態様は、バイオマスの混合原料を熱分解して得られる揮発成分を気相状態においてガス化剤を供給してガス化反応を行わせ、所望ガス組成の生成ガスを得るガス化装置であって、前記ガス化反応を行わせるガス化処理部と、入力された各種データに基づいて反応生成ガスの組成を演算するシミュレーション装置と、前記シミュレーション装置の演算結果が前記所望ガス組成と一致するか否かを判定して前記ガス化剤の供給量を決定するガス化剤の供給量決定部とを備え、前記シミュレーション装置は、以下の（Ａ）〜（Ｆ）の各種データ、（Ａ）予め求められた個別の各原料を熱分解して得られる揮発成分を成す化学種及び原料単位量当たりの各化学種の生成量と、前記混合原料を成す各原料の供給量に関する計測値によって算出される前記化学種毎の全生成量の値と、（Ｂ）前記各化学種に対応して定められた素反応式の群と、（Ｃ）前記ガス化処理部の形状に関するデータと、（Ｄ）前記ガス化処理部の温度の実測値を用いて算出される、該ガス化処理部を構成する部材からの放熱量の値と、（Ｅ）該シミュレーション装置による前記演算の実施に必要な他のデータと、（Ｆ）ガス化剤の供給量に関するデータと、に基づいて、前記ガス化反応を行っているときのガス化処理部内の温度分布に関するデータ（Ｇ）を形成し、更に、前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｅ）、（Ｆ）、及び（Ｇ）のデータに基いて、前記反応生成ガスの組成を演算し、前記ガス化剤の供給量決定部は、前記シミュレーション装置の演算結果が前記所望のガス組成と一致して「いる」か「否」かを判定し、「否」の場合に前記ガス化剤の供給量を変えて前記シミュレーション装置による前記演算を繰り返させ、該演算結果が前記「いる」と判定された場合におけるガス化剤の供給量を設定値として決定し、当該ガス化装置は前記決定された供給量のガス化剤を供給して運転するように構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
本態様によれば、シミュレーション装置は、（Ａ）予め求められた個別の各原料を熱分解して得られる揮発成分を成す化学種及び原料単位量当たりの各化学種の生成量と、前記混合原料を成す各原料の供給量に関する計測値によって算出される前記化学種毎の全生成量の値と、（Ｂ）前記各化学種に対応して定められた素反応式の群と、（Ｃ）前記ガス化処理部の形状に関するデータと、（Ｄ）前記ガス化処理部の温度の実測値を用いて算出される、該ガス化処理部を構成する部材からの放熱量の値と、（Ｅ）該シミュレーション装置による前記演算の実施に必要な他のデータと、（Ｆ）ガス化剤の供給量に関するデータと、に基づいて、前記ガス化反応を行っているときのガス化処理部内の温度分布に関するデータ（Ｇ）を形成し、更に、前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｅ）、（Ｆ）、及び（Ｇ）のデータに基いて、前記反応生成ガスの組成を演算するように構成されている。  
従って、原料混合割合が変わっても、その混合割合の変化を計測するだけで、前記各化学種毎の全生成量の値を算出して特定することができ、もってシミュレーション装置による前記演算を容易に実行することができる。
【０００９】
そして、前記ガス化剤の供給量決定部は、前記シミュレーション装置の演算結果が前記所望のガス組成と一致して「いる」か「否」かを判定する。判定が「否」の場合に前記ガス化剤の供給量を変えて前記シミュレーション装置による前記演算を繰り返させる。前記演算結果が前記「いる」と判定された場合に、そのときのガス化剤の供給量を設定値として決定する。  
従って、ガス化装置を用いて混合原料から所望ガス組成の生成ガスを得るに際し、原料混合割合が変わっても、その混合割合の変化を計測するだけで、シミュレーション装置による前記演算を容易に実行することができ、これにより、混合割合が変化した後の混合原料に対応したガス化剤の適切な供給量を容易に決定することができる。
【００１０】
以上、説明したように、前記シミュレーション装置による前記演算と、前記ガス化剤の供給量決定部による前記判定の実施によって、ガス化装置を用いて混合原料から所望ガス組成の生成ガスを得るに際し、原料混合割合が変わった場合にガス化装置へ供給するガス化剤の供給量を適切な状態に変更することを容易に行うことができる。
【００１１】
ここで、ガス化剤の供給量が決定された後、前記混合原料を成す各原料の供給量（重量／時間）が一定に維持されて変化しない運転が行われる場合は、前記シミュレーション装置による前記演算を停止してもよいと言える。しかし、確実性を高めるためには、ガス化装置の運転中は、前記「いる」の判定が出た後も、その時点における前記混合原料を成す各原料の供給量に関する計測値等の実測データを用いて前記ガス化剤の供給量を求めるための演算を継続する運転が望ましい。
【００１２】
本発明の第２の態様は、バイオマスの混合原料を熱分解して得られる揮発成分を気相状態においてガス化剤を供給してガス化反応を行わせ、所望ガス組成の生成ガスを得るガス化装置であって、前記ガス化反応を行わせるガス化処理部と、入力された各種データに基づいて反応生成ガスの組成を演算する第１のシミュレーション装置と、前記第１のシミュレーション装置の演算結果が前記所望ガス組成と一致するか否かを判定して前記ガス化反応を行っているときのガス化処理部内の温度分布に関するデータを形成する温度分布データ形成部と、入力された各種データに基づいて反応生成ガスの組成を演算する第２のシミュレーション装置と、前記第２のシミュレーション装置の演算結果が前記所望ガス組成と一致するか否かを判定して前記ガス化剤の供給量を決定するガス化剤の供給量決定部とを備え、前記第１のシミュレーション装置は、以下の（Ａ）〜（Ｆ）の各種データ、（Ａ）予め求められた個別の各原料を熱分解して得られる揮発成分を成す化学種及び原料単位量当たりの各化学種の生成量と、前記混合原料を成す各原料の供給量に関する計測値によって算出される前記化学種毎の全生成量の値と、（Ｂ）前記各化学種に対応して定められた素反応式の群と、（Ｃ）前記ガス化処理部の形状に関するデータと、（Ｄ）前記ガス化処理部の温度の実測値を用いて算出される、該ガス化処理部を構成する部材からの放熱量の値と、（Ｅ）該シミュレーション装置による前記演算の実施に必要な他のデータと、（Ｆ）ガス化剤の供給量に関するデータと、に基づいて、前記反応生成ガスの組成を演算し、前記温度分布データ形成部は、前記第１のシミュレーション装置の演算結果が前記所望のガス組成と一致して「いる」か「否」かを判定し、「否」の場合に前記ガス化剤の供給量を変えて前記シミュレーション装置による前記演算を繰り返させ、該演算結果が前記「いる」と判定された場合におけるガス化剤の供給量でガス化反応を行っているときのガス化処理部内の温度分布に関するデータ（Ｇ）を形成し、該（Ｇ）のデータを第２のシミュレーション装置に送り、前記第２のシミュレーション装置は、以下の（Ａ´）、（Ｂ´）、（Ｅ´）、及び（Ｆ´）の各種データ、（Ａ´）予め求められた個別の各原料を熱分解して得られる揮発成分を成す化学種及び原料単位量当たりの各化学種の生成量と、前記混合原料を成す各原料の供給量に関する計測値によって算出される前記化学種毎の全生成量の値と、（Ｂ´）前記各化学種に対応して定められた素反応式の群と、（Ｅ´）該シミュレーション装置による前記演算の実施に必要な他のデータと、（Ｆ´）ガス化剤の供給量に関するデータと、前記（Ｇ）のガス化処理部内の温度分布に関するデータと、に基いて、前記反応生成ガスの組成を演算し、前記ガス化剤の供給量決定部は、前記シミュレーション装置の演算結果が前記所望のガス組成と一致して「いる」か「否」かを判定し、「否」の場合に前記ガス化剤の供給量を変えて前記シミュレーション装置による前記演算を繰り返させ、該演算結果が前記「いる」と判定された場合におけるガス化剤の供給量を設定値として決定し、当該ガス化装置は前記決定された供給量のガス化剤を供給して運転するように構成されてい��ことを特徴とするものである。
【００１３】
本態様によれば、前記第１のシミュレーション装置は、（Ａ）予め求められた個別の各原料を熱分解して得られる揮発成分を成す化学種及び原料単位量当たりの各化学種の生成量と、前記混合原料を成す各原料の供給量に関する計測値によって算出される前記化学種毎の全生成量の値と、（Ｂ）前記各化学種に対応して定められた素反応式の群と、（Ｃ）前記ガス化処理部の形状に関するデータと、（Ｄ）前記ガス化処理部の温度の実測値を用いて算出される、該ガス化処理部を構成する部材からの放熱量の値と、（Ｅ）該シミュレーション装置による前記演算の実施に必要な他のデータと、（Ｆ）ガス化剤の供給量に関するデータと、に基づいて、前記反応生成ガスの組成を演算するように構成されている。
【００１４】
そして、前記温度分布データ形成部によって、前記第１のシミュレーション装置の演算結果が前記所望のガス組成と一致して「いる」か「否」かを判定し、「否」の場合に前記ガス化剤の供給量を変えて前記シミュレーション装置による前記演算を繰り返させ、該演算結果が前記「いる」と判定された場合におけるガス化剤の供給量でガス化反応を行っているときのガス化処理部内の温度分布に関するデータ（Ｇ）を形成するように構成されている。当該（Ｇ）のデータは第２のシミュレーション装置に送られる。
【００１５】
更に、前記第２のシミュレーション装置は、前記（Ｇ）のデータを受けて、（Ａ´）予め求められた個別の各原料を熱分解して得られる揮発成分を成す化学種及び原料単位量当たりの各化学種の生成量と、前記混合原料を成す各原料の供給量に関する計測値によって算出される前記化学種毎の全生成量の値と、（Ｂ´）前記各化学種に対応して定められた素反応式の群と、（Ｅ´）該シミュレーション装置による前記演算の実施に必要な他のデータと、（Ｆ´）ガス化剤の供給量に関するデータと、前記（Ｇ）のガス化処理部内の温度分布に関するデータと、に基いて、前記反応生成ガスの組成を演算するように構成されている。  
このことによって、原料混合割合が変わっても、その混合割合の変化を計測するだけで、前記各化学種毎の全生成量の値を算出して特定することができ、もってシミュレーション装置による前記演算を容易に実行することができる。
【００１６】
そして、前記ガス化剤の供給量決定部によって、前記シミュレーション装置の演算結果が前記所望のガス組成と一致して「いる」か「否」かを判定し、前述のように、前記演算結果が前記「いる」と判定された場合に、そのときのガス化剤の供給量を設定値として決定することができる。  
従って、ガス化装置を用いて混合原料から所望ガス組成の生成ガスを得るに際し、原料混合割合が変わっても、その混合割合の変化を計測するだけで、シミュレーション装置による前記演算を容易に実行することができ、これにより、混合割合が変化した後の混合原料に対応したガス化剤の適切な供給量を容易に決定することができる。
【００１７】
以上、説明したように、第２の態様のガス化装置によれば、第１の態様と同様、前記シミュレーション装置による前記演算と、前記ガス化剤の供給量決定部による前記判定の実施によって、ガス化装置を用いて混合原料から所望ガス組成の生成ガスを得るに際し、原料混合割合が変わった場合にガス化装置へ供給するガス化剤の供給量を適切な状態に変更することを容易に行うことができる。
【００１８】
尚、第１のシミュレーション装置における（Ａ）、（Ｂ）、（Ｅ）、及び（Ｆ）の各種データと、第２のシミュレーション装置の演算に用いる（Ａ´）、（Ｂ´）、（Ｅ´）、及び（Ｆ´）の各種データは、それぞれ対応する記号同士のデータ［例えば、（Ａ）と（Ａ´）］は同じものを用いることができる。  
ただし、第１のシミュレーション装置における「（Ｂ）前記各化学種に対応して定められた素反応式の群」のデータとしては、前記第２のシミュレーション装置におけるデータ（Ｂ´）の素反応式の群から選択した一部の素反応式の群を用いることが望ましい。
【００１９】
本発明の第３の態様は、前記第１の態様のガス化装置において、前記シミュレーション装置で前記データ（Ｇ）を形成する際に、前記データ（Ｂ）の素反応式の群から選択した一部の素反応式を用いることを特徴とするものである。
【００２０】
本態様によれば、前記データ（Ａ）、（Ｂ）、・・・（Ｆ）に基いて、前記データ（Ｇ）［ガス化反応を行っているときのガス化処理部内の温度分布に関するデータ］を形成するときに用いるデータ（Ｂ）の素反応式の数を少なくして、前記データ（Ｇ）を形成するために行う演算の負荷を減らすことができる。  
このことによって、前記ガス化剤の供給量決定にかかる時間の短縮を図ることができる。
【００２１】
ここで、前記シミュレーション装置で前記データ（Ｇ）を形成する際に用いる素反応式の群を、前記データ（Ｂ）の素反応式の群の中から一部選択するときには、各素反応式の反応の発熱量または吸熱量が小さい素反応式を除き、前記反応の発熱量または吸熱量が大きい素反応式を選択することが好ましい。
【００２２】
各素反応式の反応の発熱量または吸熱量が小さいものは、前記ガス化処理部内の温度変化への寄与が少ないため、これらを除いても、前記データ（Ｇ）、すなわち、「ガス化反応を行っているときのガス化処理部内の温度分布に関するデータ」の結果は大きく変わらない。したがって、前記データ（Ｇ）の形成時に用いる素反応式の数を少なくしても、前記シミュレーション装置によるシミュレーション精度を下げることなく、前記時間の短縮を達成することができる。
【００２３】
本発明の第４の態様は、前記第２の態様のガス化装置において、前記第１のシミュレーション装置におけるデータ（Ｂ）の素反応式の群として、前記第２のシミュレーション装置におけるデータ（Ｂ´）の素反応式の群から選択した一部を用いることを特徴とするものである。
【００２４】
本態様によれば、第２の態様の効果に加え、第３の態様と同様の効果を奏し、前記ガス化剤の供給量決定にかかる時間の短縮を図ることができる。  
尚、データ（Ｂ´）の素反応式の群から一部選択する素反応式としては、前記第３の態様の場合と同様、各素反応式の反応の発熱量または吸熱量が小さい素反応式を除き、前記反応の発熱量または吸熱量が大きい素反応式を選択することが好ましい。
【００２５】
本発明の第５の態様は、前記第１の態様から第４の態様のいずれか一つのガス化装置において、複数の原料は、定量供給装置によってそれぞれ供給量が計測されて熱分解処理部に入れられ、該熱分解処理部で得られる前記揮発成分が前記ガス化反応を行わせるガス化処理部に移動するように構成されていることを特徴とするものである。
【００２６】
本態様によれば、定量供給装置によって複数の原料の各供給量が計測されるので、各原料が熱分解処理部に到達して熱分解処理にかけられる時点では既に前記ガス化剤の供給量を定める演算のための処理が開始されている状態にすることが可能である。この演算は、せいぜい１〜２分間程度で結果が出る。よって、前記熱分解処理部で原料の熱分解処理が終了する時点では前記演算結果は出ている。そして、熱分解処理部で得られる前記揮発成分が前記ガス化処理部に移動した時点で、前記演算により決定された供給量にてガス化剤が供給され、所望ガス組成の生成ガスを得るガス化反応が行われる。
【００２７】
尚、前記演算は、前述のように１〜２分間程度で結果が出るため、熱分解処理部への定量供給を行う際にリアルタイムでこの演算を行うことも可能であるが、定量供給装置によって供給される複数の原料の供給量を前もって決めて、前記演算を行ってガス化剤の供給量を変える予定を立て、その予定に従って複数の原料の供給量とガス化剤の供給量を変化させることもできる。
【００２８】
本発明の第６の態様は、前記第１の態様から第５の態様のいずれか一つのガス化装置において、ガス化装置の運転中は、前記ガス化剤の供給量決定部において前記「いる」の判定が出た後も、その時点における前記混合原料を成す各原料の供給量に関する計測値等の実測データを用いて前記ガス化剤の供給量を求めるための演算を継続するように構成されていることを特徴とするものである。
【００２９】
本態様によれば、その時点における前記混合原料を成す各原料の供給量に関する計測値等の実測データを用いて、前記ガス化剤の供給量を求めるための演算を継続するように構成されている。すなわち、ガス化装置の運転中は、前記「いる」の判定が出た後も、前記ガス化剤の供給量を求めるための演算を継続するように構成されている。  
これにより、前記実測データに変化が無ければ、ガス化剤の供給量の演算結果は同じ値になるので、ガス化剤の供給量は現状維持される。一方、実測データに変化があったときは、前記演算結果が変わるのでガス化剤の供給量も別の値に変わり、この別の値でガス化装置が運転されるようになる。  
前記実測データとしては、その時点における前記混合原料を成す各原料の供給量に関する計測値の他に、ガス化処理部の温度の実測値も挙げられる。  
本態様によれば、前記各原料の供給量やガス化処理部の温度が変わったときに、ガス化装置の運転を継続しながらその変化に自動的に対応して適切なガス化剤の供給量を設定して、ガス化反応を行わせることができる。
【００３０】
本発明の第７の態様は、バイオマスの混合原料を熱分解して得られる揮発成分を気相状態においてガス化剤を供給してガス化反応を行わせ、所望ガス組成の生成ガスを得るガス化装置の運転方法であって、前記ガス化装置は、入力された各種データに基づいて反応生成ガスの組成を演算するシミュレーション装置を備え、前記混合原料を成す各原料の供給量を計測する第一工程と、予め求められた個別の各原料を熱分解して得られる揮発成分を成す化学種及び原料単位量当たりの各化学種の生成量と、前記第一工程で計測された前記各原料の供給量に関する計測値によって前記化学種毎の全生成量の値（Ａ）を算出する第二工程と、前記ガス化反応を行わせるガス化処理部の温度の実測値を用いて、当該ガス化処理部を構成する部材からの放熱量の値（Ｄ）を算出する第三工程と、前記シミュレーション装置により、前記第二工程で算出された前記化学種毎の全生成量の値（Ａ）と、前記各化学種に対応して定められた素反応式の群（Ｂ）と、前記ガス化処理部の形状に関するデータ（Ｃ）と、前記ガス化処理部を構成する部材からの放熱量の値（Ｄ）と、前記シミュレーション装置による前記演算の実施に必要な他のデータ（Ｅ）と、ガス化剤の供給量に関するデータ（Ｆ）に基づいて、前記ガス化反応を行っているときのガス化処理部内の温度分布に関するデータ（Ｇ）を形成する第四工程と、前記シミュレーション装置により、前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｅ）、（Ｆ）、及び（Ｇ）のデータに基いて、前記反応生成ガスの組成を演算する第五工程と、前記第五工程の演算結果が前記所望のガス組成と一致して「いる」か「否」かを判定し、「否」の場合に前記ガス化剤の供給量を変えて前記シミュレーション装置による前記演算を繰り返し、該演算結果が前記「いる」と判定された場合に、当該演算結果を前記ガス化剤の供給量として設定する第六工程と、を有することを特徴とするものである。  
本態様によれば、第１の態様または第２の態様の発明と同様の作用効果が得られる。
【００３１】
本発明の第８の態様は、前記第７の態様のガス化装置の運転方法において、ガス化装置の運転中は、前記「いる」の判定が出た後も、その時点における前記混合原料を成す各原料の供給量に関する計測値等の実測データを用いて前記ガス化剤の供給量を求めるための演算を継続することを特徴とするものである。  
本態様によれば、第６の態様の発明と同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】シミュレーション装置を備える本発明に係るガス化装置の一実施形態の概略構成図である。
【図２】予め求められた個別の各原料を熱分解して得られる揮発成分を成す化学種Ａ，Ｂ，Ｃ，…と原料単位量当たりの各化学種Ａ，Ｂ，Ｃ，…の割合とで作ったテーブルデータを示す図である。
【図３】混合原料を成す各原料の供給量（重量／時間）の計測値と図２のテーブルデータとから算出された化学種Ａ，Ｂ，Ｃ，…毎の生成量の値を示す図である。
【図４】本発明において用いる素反応式の群の一部と、シミュレーション装置による前記演算の実施に必要な他のデータの一つである前記各素反応式のそれぞれに対して規定される速度定数とで作ったテーブルデータを示す図である。
【図５】本発明に係る図１のガス化装置の運転方法を説明するフローチャートである。
【図６】シミュレーション装置を備える本発明に係るガス化装置の他の一実施形態の概略構成図である。
【図７】本発明に係る図６のガス化装置の運転方法を説明するフローチャートである。
【図８】シミュレーション装置を備える本発明に係るガス化装置の他の実施形態の概略構成図である。
【図９】本発明に係るガス化装置の運転方法の他の実施形態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
［実施例１］
以下、図面を参照しながら、本発明に係るガス化装置及びその運転方法の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。  
図１において、ガス化装置１は、熱分解処理部２と、該熱分解処理部２と連通部３で連通されたガス化処理部４を備えている。
【００３４】
＜熱分解処理部＞
本実施の形態では、熱分解処理部２は、投入されるバイオマス原料を温度は４５０℃〜７００℃で熱分解して揮発成分と炭化物に分ける処理を行うようになっている。この熱分解処理は、短時間（数秒程度）で終了する。  
熱分解処理部２は、複数の定量供給装置５ａ，５ｂ，５ｃ，…によって例えば杉、松、竹等の複数種類の原料がその供給量を計測されつつ供給されるようになっている。計測される前記供給量は、単位時間当たりの重量として計測される。
【００３５】
前記複数の定量供給装置５ａ，５ｂ，５ｃ，…によって計測される前記供給量（重量／時間）に関する計測値の情報５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，…は、後述する各化学種の生成量のデータ形成部１１に送られるようになっている。尚、定量供給装置５ａ，５ｂ，５ｃ，…は前記供給量を計測できればよく、公知の構造のものが使用可能である。
【００３６】
熱分解処理部２内での熱分解は、既述の通り数秒程度、例えば２秒以内の短時間で終了するので、熱分解処理部２内に投入されたバイオマス原料は、投入されると直ぐに揮発成分と炭化物に分かれる。そして、連続的に供給される後続のバイオマス原料が熱分解処理部２内に投入されることで生成する後続の揮発成分によって先行する揮発成分が押される形で、該先行する揮発成分は連通部３側に移動する。そして、バイオマス原料の前記連続的供給及び前記短時間での熱分解によって連続的に生成する揮発成分が連通部３を通って連続的にガス化処理部４内に移動するようになる。  
尚、熱分解処理部２内で生成する固体成分である前記炭化物は、公知の排出機構によって外部に排出されるようになっている。図１において、符号６は揮発成分の流れを示し、符号７は固体成分である炭化物を示す。
【００３７】
＜ガス化処理部＞
前記ガス化処理部４は、前記熱分解処理部２から送られる揮発成分を気相状態において、ガス化剤供給装置８からガス化剤を供給し、本実施の形態では７００℃〜１０００℃の温度下でガス化反応を行わせ、所望ガス組成の生成ガスを得る処理を行うガス化炉（以下、ガス化処理部４をガス化炉４と言うことがある）で構成されている。このガス化炉４として、耐火構造の反応器等が使用可能である。
【００３８】
ガス化炉４には、前記熱分解処理部２から前記揮発成分が連続的に流入してくる。従って、ガス化剤もガス化炉４内に連続的に供給され、ガス化反応が連続的に行われるようになっている。本実施の形態では、揮発成分がガス化炉４に流入してから出るまでの滞留時間は、２〜１０秒に設定されている。すなわち、ガス化炉４内に流入した揮発成分は、供給されるガス化剤と反応を開始し、前記滞留時間内にガス化反応が終了し、生成ガスとなってガス化炉４の外部に出るようになっている。
【００３９】
前記ガス化剤は、空気や、酸素、二酸化炭素及び水蒸気の混合ガスが一例として挙げられる。その混合割合は、例えば酸素２１％〜３５％、二酸化炭素６５％〜７９％、水蒸気６５％〜７９％である。  
また、所望ガス組成の生成ガスとしては、例えば一酸化炭素１０％〜３０％、二酸化炭素１０％〜３０％、水素１０％〜４０％及び水蒸気１０％〜５０％の生成ガスである。
【００４０】
ガス化炉４には、該ガス化炉４内の温度を測るための温度計９が設けられている。温度計９で実測されて得られる温度情報は、放熱量算出部１０に送られる。放熱量算出部１０はガス化炉４の放熱量を定めるためのものであるが、該放熱量はガス化炉４の温度によって変わるため、前記温度情報を用いて放熱量の値（Ｄ）を定めるようになっている。  
尚、ここでのガス化炉４内の温度情報は、ガス化炉４内全体が均一な温度と仮定し、例えば、代表される一箇所の温度、または数箇所の温度の平均温度で足りる。この温度情報から定められた前記放熱量の値（Ｄ）を用い、後述するシミュレーション装置において、ガス化反応を行っているときのガス化処理部４（ガス化炉４）内の温度分布に関するデータ（Ｇ）を形成する。
【００４１】
＜シミュレーション装置＞
ガス化装置１は、入力された各種データに基づいて反応生成ガスの組成を演算するシミュレーション装置１２と、該シミュレーション装置１２の演算結果が前記所望ガス組成と一致するか否かを判定して前記ガス化剤の供給量を決定するガス化剤の供給量決定部１３とを備えている。
【００４２】
前記シミュレーション装置１２は、まず、予め求められた個別の各原料を熱分解して得られる揮発成分を成す化学種及び原料単位量当たりの各化学種の生成量と、前記混合原料を成す各原料の供給量に関する計測値によって算出される前記化学種毎の全生成量の値１４［データ（Ａ）］と、前記各化学種に対応して定められた素反応式の群１５［データ（Ｂ）］と、ガス化炉４の形状に関するデータ１８［データ（Ｃ）］と、放熱量に関するデータ１９［データ（Ｄ）］と、該シミュレーション装置１２による前記演算の実施に必要な他のデータ１６［データ（Ｅ）］である熱力学データ１７と、前記ガス化剤供給装置８から送られるガス化剤の供給量に関するデータ２０［データ（Ｆ）］とに基づいて、ガス化反応を行っているときのガス化炉４内の温度分布に関するデータ２１［データ（Ｇ）］を形成し、更に、前記各種データ（Ａ）、（Ｂ）、（Ｅ）、（Ｆ）、及び（Ｇ）に基いて、前記反応生成ガスの組成を演算するように構成されている。
【００４３】
本実施の形態では、シミュレーション装置１２は、熱流体解析ソフトの一つであるFLUENT、もしくはFLUENTと素反応解析ソフトの一つであるCHEMKINをセットで使われているが、他の解析ソフト（例えば、熱流体解析ソフトStar-CD、もしくはStar-CDと素反応解析ソフトDARSをセットで）も用いることができる。前記熱力学データ１７は、この種FLUENTやCHEMKIN等の解析ソフトが、前記化学種毎の全生成量の値１４と、前記素反応式の群のデータを用いて要求される演算を行うために必要とする他のデータ１６である。
【００４４】
前記化学種毎の全生成量の値１４［データ（Ａ）］は、前記各化学種の生成量のデータ形成部１１で算出されてシミュレーション装置（FLUENT又はCHEMKIN）１２に送られる。該各化学種の生成量のデータ形成部１１は、汎用コンピュータが用いられ、図２に示したテーブルデータがその記憶部に記憶されている。  
図２は、杉、松、竹、籾殻、稲藁、バガス等の、当該ガス化装置１における被ガス化原料として想定される総ての個別の原料に対して、予め実験によって求められた、各原料を熱分解して得られる揮発成分を成す化学種Ａ，Ｂ，Ｃ，…（略）…，Ｇ，…（以下略）…と、原料単位量当たりの各化学種Ａ，Ｂ，Ｃ，…（略）…，Ｇ，…（以下略）…の生成量（単位はｍｏｌ／重量）
ａ１，ｂ１，ｃ１，…（略）…，ｇ１，…（以下略）…［杉について］、
ａ２，ｂ２，ｃ２，…（略）…，ｇ２，…（以下略）…［松について］、
ａ３，ｂ３，ｃ３，…（略）…，ｇ３，…（以下略）…［竹について］、
…［籾殻等他の原料について記載を省略］…、
ａｎ，ｂｎ，ｃｎ，…（略）…，ｇｎ，…（以下略）…［バガスについて］
の関係である。
【００４５】
尚、本発明で使用される被ガス化原料は、前記杉、松、竹、籾殻、稲藁、バガスの他に、麦わら、笹、パーム椰子空果房、パーム椰子の幹、檜、ラワン、ブナ、ゴム、イチジク等が挙げられる。
【００４６】
前記各化学種の生成量のデータ形成部１１は、図２に示した各原料（杉、松、竹、…（略）…、バガス）についてのテーブルデータと、前記複数の定量供給装置５ａ，５ｂ，５ｃ，…（略）…，５ｎによって計測される実際に投入された各原料（杉、松、竹等）の前記供給量（重量／時間）に関する計測値の情報５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，…（略）…，５０ｎによって、前記化学種Ａ，Ｂ，Ｃ，…（略）…，Ｇ，…（以下略）…毎の全生成量の値（単位はｍｏｌ／時間）を算出する。
【００４７】
図３は、実際に投入された原料が杉、松、竹の３種類である場合について、前記各化学種の生成量のデータ形成部１１によって算出された化学種Ａ，Ｂ，Ｃ，…（略）…，Ｇ，…（以下略）…毎の全生成量の値［データ（Ａ）］を示す図である。ここでは、定量供給装置５ａ，５ｂ，５ｃによって計測される各原料（杉、松、竹）の前記供給量（重量／時間）に関する計測値の情報５０ａ，５０ｂ，５０ｃをそれぞれｘ（ｋｇ／ｈ）、ｙ（ｋｇ／ｈ）、ｚ（ｋｇ／ｈ）とした。
【００４８】
前記素反応式の群１５［データ（Ｂ）］は、各化学種Ａ，Ｂ，Ｃ，…に対応して定められる多くの素反応式の集合体である。図４に該素反応式の群の一部を示す。各化学種Ａ，Ｂ，Ｃ，…に対して、前記ガス化剤を供給してガス化反応を行わせ、所望ガス組成の生成ガスを得るために想定される多くの素反応式が公知のデータベースを利用してシミュレーション装置（FLUENT又はCHEMKIN）１２に入力されている。
【００４９】
図４に示したように、各素反応式には、アレニウスの式を用いて反応の速度定数ｋが温度Ｔを変数として規定されている。この速度定数ｋのデータは、当該シミュレーション装置（FLUENT又はCHEMKIN）１２による前記演算の実施に必要な他のデータ１６［データ（Ｅ）］の一つである。尚、修正アレニウスの式において、Ａは頻度因子、ｎは温度の指数、Ｅａは反応の活性化エネルギー、Ｒは気体定数である。  
頻度因子Ａ、温度指数ｎ、活性化エネルギーＥａの各数値は、それぞれ公知のデータベースを利用してシミュレーション装置（FLUENT又はCHEMKIN）１２に入力されている。
【００５０】
前記ガス化炉４の形状に関するデータ１８［データ（Ｃ）］は、該ガス化炉４の概略形状、直径、長さであり、該シミュレーション装置（FLUENT又はCHEMKIN）１２に入力されている。
【００５１】
前記熱力学データ１７は、前記素反応式に含まれる化学種Ａ，Ｂ，Ｃ，…の全てについて、公知のデータベースを利用してシミュレーション装置（FLUENT又はCHEMKIN）１２に入力されている。この熱力学データ１７は、各化学種Ａ，Ｂ，Ｃ，…の比熱を求めるためのもので、該シミュレーション装置（FLUENT又はCHEMKIN）１２による前記演算の実施に必要な他のデータ１６［データ（Ｅ）］の一つである。
【００５２】
更に、前記シミュレーション装置（FLUENT又はCHEMKIN）１２による前記演算の実施に必要なデータとして、前記放熱量算出部１０から放熱量に関するデータ１９［データ（Ｄ）］が、また、前記ガス化剤供給装置８からガス化剤の供給量に関するデータ２０［データ（Ｆ）］が、当該シミュレーション装置（FLUENT又はCHEMKIN）１２に送られるようになっている。
【００５３】
＜ガス化剤の供給量決定部＞
前記ガス化剤の供給量決定部１３は、前記シミュレーション装置１２の演算結果が前記所望のガス組成と一致して「いる」か「否」かを判定し、「否」の場合に前記ガス化剤の供給量を変えて前記シミュレーション装置１２による前記演算を繰り返させ、該演算結果が前記「いる」と判定された場合におけるガス化剤の供給量を設定値として決定するようになっている。当該ガス化装置１は前記決定された供給量のガス化剤を前記ガス化剤供給装置８からガス化炉４内に供給して運転するように構成されている。  
前記シミュレーション装置１２の演算結果が前記所望のガス組成と一致して「いる」と結論する判定基準は、適宜調整できるようになっている。
【００５４】
本実施の形態では、ガス化装置１の運転中は、前記ガス化剤の供給量決定部１３において前記「いる」の判定が出た後も、その後の各時点における前記混合原料を成す各原料の供給量に関する計測値等の実測データ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，…を用いて前記ガス化剤供給装置８によるガス化剤の供給量を求めるための演算を継続するように構成されている。
【００５５】
＜実施例１のガス化装置の運転方法の説明＞
次に、図５のフローチャートを用いて本発明に係る上記ガス化装置１の運転方法を説明する。ここでは、バイオマス原料として杉、松、竹の３種類の混合原料を被ガス化原料としてガス化反応を行わせる場合について説明する。  
先ず、複数の定量供給装置５ａ，５ｂ，５ｃによって杉、松、竹の３種類の原料がその供給量を計測されつつ熱分解処理部２内に供給される（ステップＳ１）。
【００５６】
前記計測された前記供給量（単位は重量／時間）に関する計測値の情報５０ａ，５０ｂ，５０ｃが各化学種の生成量のデータ形成部１１に送られ、図２に示したテーブルデータ（前記予め求められた個別の各原料を熱分解して得られる揮発成分を成す化学種Ａ，Ｂ，Ｃ，…及び原料単位量当たりの各化学種の生成量（単位はｍｏｌ／重量））とによって、前記化学種Ａ，Ｂ，Ｃ，…毎の全生成量の値（単位はｍｏｌ／時間）が算出される（ステップＳ２）。
【００５７】
シミュレーション用のガス化剤の供給量が設定されて、ガス化剤供給装置８からシミュレーション装置１２に送られる（ステップＳ３）。
【００５８】
次に、シミュレーション装置１２において、前記各化学種の生成量のデータ形成部１１から送られる前記化学種毎の全生成量の値１４［データ（Ａ）］と、予め入力されている前記素反応式の群１５［データ（Ｂ）］と、ガス化炉４の形状に関するデータ１８［データ（Ｃ）］と、前記放熱量算出部１０から送られる放熱量に関するデータ１９［データ（Ｄ）］と、該シミュレーション装置１２による前記演算の実施に必要な他のデータ１６［データ（Ｅ）］（予め入力されている熱力学データ１７）と、前記ガス化剤供給装置８から送られるガス化剤の供給量に関するデータ２０［データ（Ｆ）］とに基づいて、前記設定されたガス化剤の供給量でガス化反応を行ったときのガス化炉４内の温度分布に関するデータ２１［データ（Ｇ）］が形成される（ステップＳ４）。
【００５９】
そして、更にシミュレーション装置１２において、前記化学種毎の全生成量の値１４［データ（Ａ）］と、前記素反応式の群１５［データ（Ｂ）］と、該シミュレーション装置１２による前記演算の実施に必要な他のデータ１６［データ（Ｅ）］（予め入力されている熱力学データ１７）と、前記ガス化剤の供給量に関するデータ２０［データ（Ｆ）］と、前記ステップＳ４において形成されたガス化炉４内の温度分布に関するデータ２１［データ（Ｇ）］と、に基いて、反応生成ガスの組成が演算される（ステップＳ５）。
【００６０】
続いて前記シミュレーション装置１２の演算結果が、ガス化剤の供給量決定部１３において、前記所望のガス組成と一致して「いる」か「否」かについて判定される（ステップＳ６）。「否」の場合、前記ステップＳ３に戻って前記ガス化剤供給装置８によるガス化剤の供給量についての設定量を変えて前記シミュレーション装置１２による前記演算を繰り返させる。該演算結果が前記「いる」と判定された場合におけるガス化剤の供給量を設定値として決定する。
【００６１】
前記ガス化剤供給装置８から前記決定された設定値の供給量でガス化剤がガス化炉４内に供給される。すなわち、当該ガス化装置１は前記決定された供給量のガス化剤を前記ガス化剤供給装置８からガス化炉４内に供給して運転され、所望ガス組成の生成ガスを得るガス化反応が行われる（ステップＳ７）。
【００６２】
尚、前記演算によるガス化剤供給量の設定値の決定は、上記したように、前記混合原料が熱分解処理部２に投入されて熱分解されて生じた揮発成分がガス化炉４内に到達する前に終了しているので、その揮発成分がガス化炉４内に到達したタイミングで前記設定値の供給量でガス化剤を供給することができる。
【００６３】
また、前記ステップＳ４で、設定されたガス化剤の供給量でガス化反応を行ったときのガス化炉４内の温度分布に関するデータ２１［データ（Ｇ）］を形成する際には、前記素反応式の群１５［データ（Ｂ）］から選択した一部の素反応式を用いることが好ましい。前記データ（Ｂ）の素反応式の数を少なくすることによって、前記データ（Ｇ）を形成するために行う演算の負荷を減らすことができる。このことによって、前記ガス化剤の供給量決定にかかる時間の短縮を図ることができる。  
前記データ（Ｂ）の素反応式の群の中から一部選択するときには、各素反応式の反応の発熱量または吸熱量が小さい素反応式を除き、前記反応の発熱量または吸熱量が大きい素反応式を選択することが好ましい。
【００６４】
各素反応式の反応の発熱量または吸熱量が小さいものは、前記ガス化処理部内の温度変化への寄与が少ないため、これらを除いても、前記データ（Ｇ）、すなわち、「ガス化反応を行っているときのガス化処理部内の温度分布に関するデータ」の結果は大きく変わらない。したがって、前記データ（Ｇ）の形成時に用いる素反応式の数を少なくしても、前記シミュレーション装置によるシミュレーション精度を下げることなく、前記時間の短縮を達成することができる。
【００６５】
本実施の形態の作用を説明する。
【００６６】
上記説明したように、混合原料の原料混合割合が変わっても、その混合割合の変化を計測するだけで、前記各化学種毎の全生成量の値（図３参照）を算出して特定することができ、もってシミュレーション装置１２による前記演算を容易に実行することができる。
【００６７】
そして、前記ガス化剤の供給量決定部１３は、前記シミュレーション装置１２の演算結果が前記所望のガス組成と一致して「いる」か「否」かを判定する。判定が「否」の場合に前記ガス化剤の供給量を変えて前記シミュレーション装置１２による前記演算を繰り返させる。前記演算結果が前記「いる」と判定された場合に、そのときのガス化剤の供給量を設定値として決定する。  
従って、ガス化装置１を用いて混合原料から所望ガス組成の生成ガスを得るに際し、原料混合割合が変わっても、その混合割合の変化を計測するだけで、シミュレーション装置１２による前記演算を容易に実行することができ、これにより、混合割合が変化した後の混合原料に対応したガス化剤の適切な供給量を容易に決定することができる。
【００６８】
以上、説明したように、前記シミュレーション装置１２による前記演算と、前記ガス化剤の供給量決定部１３による前記判定の実施によって、ガス化装置１を用いて混合原料から所望ガス組成の生成ガスを得るに際し、原料混合割合が変わった場合にガス化装置１へ供給するガス化剤の供給量を適切な状態に変更することを容易に行うことができる。
【００６９】
さらに、本実施の形態では、ガス化装置１の運転中は、前記「いる」の判定が出た後も、その時点における前記混合原料を成す各原料の供給量に関する計測値等の実測データを用いて、前記ガス化剤の供給量を求めるための演算を継続するように構成されている。  
これにより、前記実測データに変化が無ければ、ガス化剤の供給量の演算結果は同じ値になるので、ガス化剤の供給量は現状維持される。一方、実測データに変化があったときは、前記演算結果が変わるのでガス化剤の供給量も別の値に変わり、この別の値でガス化装置が運転されるようになる。  
従って、前記各原料の供給量やガス化処理部の温度が変わったときに、ガス化装置１の運転を継続しながらその変化に自動的に対応して適切なガス化剤の供給量を設定して、ガス化反応を行わせることができる。
【００７０】
［実施例２］
次に、本発明に係るガス化装置及びその運転方法の他の実施形態について説明する。  
図６において、ガス化装置３１は、第１のシミュレーション装置３２と第２のシミュレーション装置３３を備えている点が特徴である。尚、ガス化反応を行う、熱分解処理部２と、該熱分解処理部２と連通部３で連通されたガス化処理部４等の構成部は、図１に記載のガス化装置１と同様であり、同じ構成部には同じ符号を付して、その説明は省略する。
【００７１】
＜第１のシミュレーション装置＞
ガス化装置１は、入力された各種データに基づいて反応生成ガスの組成を演算する第１のシミュレーション装置３２と、該第１のシミュレーション装置３２の演算結果が前記所望ガス組成と一致するか否かを判定して、ガス化反応を行っているときのガス化炉４内の温度分布に関するデータ２１［データ（Ｇ）］を形成する温度分布データ形成部３４とを備えている。
【００７２】
第１のシミュレーション装置３２は、前記各化学種の生成量のデータ形成部１１から送られる前記化学種毎の全生成量の値３５［データ（Ａ）］と、前記各化学種に対応して定められた素反応式の群３６［データ（Ｂ）］と、ガス化炉４の形状に関するデータ３７［データ（Ｃ）］と、放熱量に関するデータ３８［データ（Ｄ）］と、該第１のシミュレーション装置３２による前記演算の実施に必要な他のデータ４３［データ（Ｅ）］である熱力学データ３９と、前記ガス化剤供給装置８から送られるガス化剤の供給量に関するデータ４０［データ（Ｆ）］とに基づいて、前記反応生成ガスの組成を演算するように構成されている。
【００７３】
本実施の形態では、シミュレーション装置３２は、熱流体解析ソフトの一つであるFLUENT、もしくはFLUENTと素反応解析ソフトの一つであるCHEMKINをセットで使われているが、他の熱流体解析ソフト（Star-CD、もしくはStar-CDと素反応解析ソフトDARSをセットで）も用いることができる。
【００７４】
第１のシミュレーション装置３２には、前記各化学種に対応して定められた素反応式の群３６［データ（Ｂ）］が入力されている。ここで、当該データ（Ｂ）の素反応式の群３６としては、後述する第２のシミュレーション装置におけるデータ（Ｂ´）の素反応式の群から選択した一部の素反応式を用いることが好ましい。前記データ（Ｂ）の素反応式の数を少なくすることによって、第１のシミュレーション装置３２における演算の負荷を低減することができる。
【００７５】
前記各化学種の生成量のデータ形成部１１から送られる前記化学種毎の全生成量の値３５［データ（Ａ）］、ガス化炉４の形状に関するデータ３７［データ（Ｃ）］、前記放熱量算出部１０から送られる放熱量に関するデータ３８［データ（Ｄ）］、該第１のシミュレーション装置３２による前記演算の実施に必要な他のデータ４３［データ（Ｅ）］である熱力学データ３９、および、前記ガス化剤供給装置８から送られるガス化剤の供給量に関するデータ４０［データ（Ｆ）］についての説明は、実施例１と同様であるので省略する。
【００７６】
＜温度分布データ形成部＞
前記温度分布データ形成部３４は、前記第１のシミュレーション装置３２の演算結果が所望のガス組成と一致して「いる」か「否」かを判定し、「否」の場合に前記ガス化剤の供給量を変えて前記第１のシミュレーション装置３２による前記演算を繰り返させ、該演算結果が前記「いる」と判定された場合におけるガス化剤の供給量の供給量でガス化反応を行っているときのガス化処理部内の温度分布に関するデータ（Ｇ）を形成するようになっている。そして、当該ガス化処理部４内の温度分布に関するデータ（Ｇ）を、後述する第２のシミュレーション装置３３に送るように構成されている。  
前記第１のシミュレーション装置３２の演算結果が前記所望のガス組成と一致して「いる」と結論する判定基準は、適宜調整できるようになっている。
【００７７】
＜第２のシミュレーション装置＞
ガス化装置１は、更に、入力された各種データに基づいて反応生成ガスの組成を演算する第２のシミュレーション装置３３と、該第２のシミュレーション装置３３の演算結果が前記所望ガス組成と一致するか否かを判定して前記ガス化剤の供給量を決定するガス化剤の供給量決定部４４とを備えている。尚、前記供給量決定部４４の構成は、図１に記載のガス化装置１における前記供給量決定部１３と同様であるため、その説明は省略する。
【００７８】
第２のシミュレーション装置３３は、予め求められた個別の各原料を熱分解して得られる揮発成分を成す化学種及び原料単位量当たりの各化学種の生成量と、前記混合原料を成す各原料の供給量に関する計測値によって算出される前記化学種毎の全生成量の値３５［データ（Ａ´）］と、前記各化学種に対応して定められた素反応式の群４２[データ(Ｂ´）］と、該第２のシミュレーション装置３３による前記演算の実施に必要な他のデータ４３［データ（Ｅ´）］である熱力学データ３９と、前記ガス化剤供給装置８から送られるガス化剤の供給量に関するデータ４０［データ（Ｆ´）］と、前記温度分布データ形成部３４から送られるガス化処理部４内の温度分布に関するデータ［データ（Ｇ）］に基づいて、前記反応生成ガスの組成を演算するように構成されている。
【００７９】
本実施の形態では、第２のシミュレーション装置３３は、第１のシミュレーション装置３２とは異なる素反応解析ソフトを用いることができる。ここでは素反応解析ソフトの一つであるCHEMKINが使われているが、他の素反応解析ソフト（DARS等）も用いることができる。
【００８０】
前記化学種毎の全生成量の値３５［データ（Ａ´）］、前記演算の実施に必要な他のデータ４３［データ（Ｅ´）］である熱力学データ３９、および前記ガス化剤供給装置８から送られるガス化剤の供給量に関するデータ４０［データ（Ｆ´）］のそれぞれは、前記第１のシミュレーション装置３２と同じデータを用いることができる。
【００８１】
前記素反応式の群４２［データ（Ｂ´）］は、各化学種Ａ，Ｂ，Ｃ，…に対応して定められる多くの素反応式の集合体であり、図４のように、各化学種Ａ，Ｂ，Ｃ，…に対して、前記ガス化剤を供給してガス化反応を行わせ、所望ガス組成の生成ガスを得るために想定される多くの素反応式が公知のデータベースを利用して第２のシミュレーション装置（CHEMKIN）３３に入力されている。
【００８２】
＜実施例２のガス化装置の運転方法の説明＞
次に、図７のフローチャートを用いて本発明に係る上記ガス化装置３１の運転方法を説明する。本実施例においても、バイオマス原料として杉、松、竹の３種類の混合原料を被ガス化原料としてガス化反応を行わせる場合について説明する。  
ステップＳ１１およびステップＳ１２は、前述したステップＳ１およびステップＳ２と同様であるので、その説明は省略する。
【００８３】
シミュレーション用のガス化剤の供給量が設定されて、ガス化剤供給装置８から第１のシミュレーション装置３２に送られる（ステップＳ１３）。
【００８４】
次に、第１のシミュレーション装置３２において、前記各化学種の生成量のデータ形成部１１から送られる前記化学種毎の全生成量の値３５［データ（Ａ）］と、予め入力されている前記素反応式の群３６［データ（Ｂ）］と、ガス化炉４の形状に関するデータ３７［データ（Ｃ）］と、前記放熱量算出部１０から送られる放熱量に関するデータ３８［データ（Ｄ）］と、該第１のシミュレーション装置３２による前記演算の実施に必要な他のデータ４３［データ（Ｅ）］（予め入力されている熱力学データ３９）と、前記ガス化剤供給装置８から送られるガス化剤の供給量に関するデータ４０［データ（Ｆ）］とに基づいて、反応生成ガスの組成が演算される（ステップＳ１４）。
【００８５】
このとき、前記素反応式の群３６［データ（Ｂ）］としては、前記素反応式の群４２［データ（Ｂ´）］から選択した一部の素反応式を用いることが好ましい。前記データ（Ｂ）の素反応式の数を少なくすることによって、前記データ（Ｇ）を形成するために行う演算の負荷を減らすことができる。このことによって、後述するガス化炉４内の温度分布に関するデータ４１［データ（Ｇ）］を形成するためにかかる時間を短縮し、以って、前記ガス化剤の供給量決定にかかる時間の短縮を図ることができる。  
前記データ（Ｂ´）の素反応式の群の中から一部選択して、前記データ（Ｂ´）より少ない素反応式数のデータ（Ｂ）を構成するときには、各素反応式の反応の発熱量または吸熱量が小さい素反応式を除き、前記反応の発熱量または吸熱量が大きい素反応式を選択することが好ましい。
【００８６】
続いて前記第１のシミュレーション装置３２の演算結果が、温度分布データ形成部３４において、前記所望のガス組成と一致して「いる」か「否」かについて判定される（ステップＳ１５）。「否」の場合、前記ステップＳ１３に戻って前記ガス化剤供給装置８によるガス化剤の供給量についての設定量を変えて前記第１のシミュレーション装置３２による前記演算を繰り返させる。該演算結果が前記「いる」と判定された場合、そのガス化剤の供給量でガス化反応を行っているときのガス化炉４内の温度分布に関するデータ４１［データ（Ｇ）］を形成する。そして、当該ガス化炉４内の温度分布に関するデータ４１［データ（Ｇ）］を第２のシミュレーション装置３３に送る（ステップＳ１６）。
【００８７】
次に、第２のシミュレーション装置３３において、前記各化学種の生成量のデータ形成部１１から送られた化学種毎の全生成量の値３５［データ（Ａ´）］と、前記素反応式の群４２［データ（Ｂ´）］と、該第２のシミュレーション装置３３による前記演算の実施に必要な他のデータ４３［データ（Ｅ´）］（予め入力されている熱力学データ３９）と、前記ガス化剤の供給量に関するデータ４０［データ（Ｆ´）］と、前記温度分布データ形成部３４から送られたガス化炉４内の温度分布に関するデータ４１［データ（Ｇ）］と、に基いて、反応生成ガスの組成が演算される（ステップＳ１７）。
【００８８】
続いて前記第２のシミュレーション装置３３の演算結果が、ガス化剤の供給量決定部４４において、前記所望のガス組成と一致して「いる」か「否」かについて判定される（ステップＳ１８）。「否」の場合、シミュレーション用のガス化剤の供給量を再設定して、前記ステップＳ１７に戻って前記ガス化剤供給装置８によるガス化剤の供給量についての設定量を変えて第２のシミュレーション装置３３による前記演算を繰り返させる。該演算結果が前記「いる」と判定された場合におけるガス化剤の供給量を設定値として決定する。
【００８９】
前記ガス化剤供給装置８から前記決定された設定値の供給量でガス化剤がガス化炉４内に供給される。すなわち、当該ガス化装置３１は前記決定された供給量のガス化剤を前記ガス化剤供給装置８からガス化炉４内に供給して運転され、所望ガス組成の生成ガスを得るガス化反応が行われる（ステップＳ１９）。
【００９０】
本実施の形態の作用を説明する。  
本実施によれば、実施例１と同様、ガス化装置３１を用いて混合原料から所望ガス組成の生成ガスを得るに際し、原料混合割合が変わった場合にガス化装置３１へ供給するガス化剤の供給量を適切な状態に変更することを容易に行うことができる。
【００９１】
ここで、各種データに基いてシミュレーション装置を用いて反応生成ガスを演算する場合、ガス化炉４内の温度分布に関するデータは、そのシミュレーション精度に大きな影響を与える。しかし、一つのシミュレーション装置によって、このガス化炉４内の温度分布のデータを得る演算を行った後に、前記反応生成ガスの演算を行うと、その演算に係る時間が非常に長くかかる場合がある（例えば、数日〜数ヶ月）。
【００９２】
本実施例では、ガス化炉４内の温度分布に関するデータ４１［データ（Ｇ）］を形成すると同時に反応生成ガスの演算を行う第１のシミュレーション装置３２と、前記第１のシミュレーション装置３２を経て算出された温度分布データに基き、反応生成ガスの演算を行う第２のシミュレーション装置３３と、を備えており、第１のシミュレーション装置３２では、前記素反応式の群３６［データ（Ｂ）］として、後段の第２のシミュレーション装置３３で用いる素反応式の群４２［データ（Ｂ´）］よりも少ない式を用いて演算を行うことができる。
【００９３】
このとき、演算に用いる素反応式の群のデータを少なくすると、シミュレーション精度は低下する（尚、シミュレーション精度が高いとは、反応生成ガスを演算して設定したガス化剤供給量で実際にガス化装置を運転したときに、所望の組成に近い反応ガスが得られることである）。  
しかしながら、素反応式の群４２［データ（Ｂ´）］から一部の素反応式を選択するときに、例えば、各素反応式の反応の発熱量または吸熱量が小さい素反応式を除き、前記反応の発熱量または吸熱量が大きい素反応式を選択することによって、「ガス化反応を行っているときのガス化処理部内の温度分布に関するデータ」の結果の精度は維持することができる。各素反応式の反応の発熱量または吸熱量が小さいものは、前記ガス化処理部内の温度変化への寄与が少ないと考えられるためである。  
したがって、第１のシミュレーション装置３２において、前記データ（Ｇ）の形成時に用いる素反応式の数を少なくしても、そのシミュレーション精度を下げることなく、前記時間の短縮を達成することができる。
【００９４】
そして、第２のシミュレーション装置３３では、第１のシミュレーション装置３２で得た前記ガス化炉４内の温度分布のデータ４１［データ（Ｇ）］を用いるので、ここでの演算時間も短縮することができる。以って、前記ガス化剤の供給量決定にかかる時間全体を短縮することができる。
【００９５】
［他の実施形態］
上記実施の形態では、熱分解処理部２とガス化処理部（ガス化炉）４が別体に構成されている構造について説明したが、流動床ガス化炉のように熱分解処理部２とガス化処理部（ガス化炉）４が一体化されている構造のものにも本発明を適用することができる。
【００９６】
図８は、流動床式ガス化炉に本発明を適用する場合の概略構成図である。混合原料が定量供給装置５ａ，５ｂ，５ｃ，…（図示を省略）によって各原料の供給量を計測されつつ、流動床で構成された熱分解処理部１０２に投入される。熱分解処理部１０２ではガス化剤供給装置８からガス化剤が供給され、前記投入された混合原料の熱分解による揮発成分６の生成と同時にガス化反応が進行する。揮発成分６はガス化反応を起しながら、流動床の上方のフリーボード部１０４に至り、ガス化反応が終了して生成ガスとなって炉外に出るようになっている。
【００９７】
流動床式ガス化炉の場合、前記揮発成分６の他に熱分解で生成する炭化物からガスが生成される。この炭化物から生成されるガスについても各原料毎に予め実験で化学種と生成量を求め、それを図１に示した前記実施形態の図２のテーブルデータに加えることにより、前記実施の形態と同様の演算をシミュレーション装置１２によって行うことができる。更にガス化剤の供給量決定部１３で前記実施の形態と同様の判定を行って、所望ガス組成の生成ガスを得るためのガス化剤の供給量の設定値を決定することができる。
【００９８】
［他の実施形態２］
上記実施の形態では、混合原料の原料混合割合の変化をリアルタイムに計測して、演算によってガス化剤の供給量を算出し、所望のガス組成と一致しているかの判定を繰り返すことによって最終的なガス化剤供給量を決定する、リアルタイムなガス化炉の運転における活用方法を説明しているが、本発明に係るガス化装置の運転方法は、リアルタイムなガス化炉運転のみに限られるものではない。
【００９９】
例えば、図９に示すように、予め混合原料の混合割合の時間的変化が計画されている場合は、その計画された時間領域（図９の時間領域Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）における前記混合割合を用いて前記演算を実施することによって、前記時間領域毎で所望のガス組成を得るためのガス化剤供給量を予め求めることができる。この場合、前記演算の実施に必要な他のデータとして用いる、ガス化処理部を構成する部材からの放熱量の値は、実測値ではなく想定される温度を設定することができる。  
これによって、原料の混合割合の時間変化計画に対応したガス化剤供給量の時間変化計画値が求められ、酸素などのガス化剤の調達計画にも活用できる。
【符号の説明】
【０１００】
１  ガス化装置、    ２  熱分解処理部、    ３  連通部、
４  ガス化処理部（ガス化炉）、    ５ａ，５ｂ，５ｃ，…  定量供給装置、
６  揮発成分の流れ、    ７  炭化物、    ８  ガス化剤の供給装置、
９  温度計、  １０  放熱量算出部、    １１  各化学種の生成量のデータ形成部、
１２  シミュレーション装置、    １３  ガス化剤の供給量決定部、
１４  （Ａ）化学種毎の全生成量の値、    １５  （Ｂ）素反応式の群、
１６  （Ｅ）他のデータ、    １７  熱力学データ、
１８  （Ｃ）ガス化炉４の形状に関するデータ、
１９  （Ｄ）放熱量に関するデータ、
２０  （Ｆ）ガス化剤の供給量に関するデータ、
２１  （Ｇ）ガス化炉４内の温度分布に関するデータ、
３１  ガス化装置、    ３２  第１のシミュレーション装置、
３３  第２のシミュレーション装置、    ３４  温度分布データ形成部、
３５  （Ａ）化学種毎の全生成量の値、    ３６  （Ｂ）素反応式の群、
３７  （Ｃ）ガス化炉４の形状に関するデータ、
３８  （Ｄ）放熱量に関するデータ、    ３９  熱力学データ、
４０  （Ｆ）または（Ｆ'）ガス化剤の供給量に関するデータ
４１  （Ｇ）ガス化炉４内の温度分布に関するデータ、
４２  （Ｂ'）素反応式の群、    ４３  （Ｅ'）他のデータ、
５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，…  混合原料を成す各原料の供給量に関する計測値等
の実測データ、
１０２  熱分解処理部（流動床）、    １０４  ガス化処理部（フリーボード部）
【図１】
2013010905.tif 000003
【図２】
2013010905.tif 000004
【図３】
2013010905.tif 000005
【図４】
2013010905.tif 000006
【図５】
2013010905.tif 000007
【図６】
2013010905.tif 000008
【図７】
2013010905.tif 000009
【図８】
2013010905.tif 000010
【図９】
2013010905.tif 000011