(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分を含む湿潤な燃料が供給され、該燃料の熱分解反応により熱分解ガスを生成するガス化炉又は熱分解炉を備えた湿潤燃料ガス化システムにおいて、
前記湿潤燃料を加熱・乾燥する乾燥装置と、
低温水蒸気を６００℃以上の高温水蒸気に加熱する水蒸気加熱装置と、
乾燥装置により乾燥した乾燥燃料が供給されるガス化炉又は熱分解炉の熱分解反応領域と、
前記熱分解反応領域に生成した熱分解ガスを前記高温水蒸気により高温粗ガスに改質する改質器、ガス化炉又は熱分解炉の改質反応領域とを備え、
前記乾燥装置は、前記高温粗ガスが保有する顕熱により前記湿潤燃料を加熱する熱交換手段と、該湿潤燃料中の水分の気化により生成した臭気性水蒸気を乾燥装置から導出し且つ該臭気性水蒸気を前記低温水蒸気として前記水蒸気加熱装置に供給する水蒸気導出手段とを備えることを特徴とする湿潤燃料ガス化システム。
【請求項２】
水分を含む湿潤な燃料が供給され、該燃料の熱分解反応により熱分解ガスを生成するガス化炉又は熱分解炉を備えた湿潤燃料ガス化システムにおいて、
前記湿潤燃料を加熱・乾燥する乾燥装置と、
低温水蒸気を６００℃以上の高温水蒸気に加熱する水蒸気加熱装置と、
乾燥装置により乾燥した乾燥燃料が供給されるガス化炉又は熱分解炉の熱分解反応領域と、
前記熱分解反応領域に生成した熱分解ガスを前記高温水蒸気により高温粗ガスに改質する改質器、ガス化炉又は熱分解炉の改質反応領域とを備え、
前記乾燥装置は、前記高温粗ガスが保有する顕熱により前記湿潤燃料を加熱する熱交換手段と、該湿潤燃料中の水分の気化により生成した臭気性水蒸気を乾燥装置から導出し且つ該臭気性水蒸気を前記高温粗ガスに混合する水蒸気導出手段とを備えることを特徴とする湿潤燃料ガス化システム。
【請求項３】
前記熱交換手段は、前記高温粗ガスが導入される熱交換器を含み、該熱交換器は、前記高温粗ガスの顕熱を前記湿潤燃料に伝熱することを特徴とする請求項１又は２に記載の湿潤燃料ガス化システム。
【請求項４】
前記熱交換手段は、前記高温粗ガスの顕熱により生成又は加熱した水蒸気が導入される熱交換器を含み、該熱交換器は、該水蒸気の熱を前記湿潤燃料に伝熱することを特徴とする請求項１又は２に記載の湿潤燃料ガス化システム。
【請求項５】
前記高温粗ガスを燃料ガスに精製するガス精製装置が設けられ、前記水蒸気加熱装置は、前記燃料ガスの燃焼熱により前記低温水蒸気を加熱することを特徴とする請求項１又は２に記載の湿潤燃料ガス化システム。
【請求項６】
前記低温水蒸気は、低温空気と混合した後、前記水蒸気加熱装置に供給されることを特徴とする請求項１に記載の湿潤燃料ガス化システム。
【請求項７】
前記水蒸気導出手段は、前記熱交換手段の上流側において前記臭気性水蒸気を前記高温粗ガスに混合し、該水蒸気及び高温粗ガスの混合気が、前記熱交換手段に供給されることを特徴とする請求項２に記載の湿潤燃料ガス化システム。
【請求項８】
水分を含む湿潤な燃料をガス化システムに供給する工程と、該燃料の熱分解反応により熱分解ガスを生成する工程とを含む湿潤燃料ガス化方法において、
前記湿潤燃料は、ガス化炉又は熱分解炉に供給される前に加熱・乾燥され、乾燥燃料は、前記ガス化炉又は熱分解炉の熱分解反応領域に導入され、
前記乾燥燃料の熱分解により前記熱分解反応領域に生成した熱分解ガスは、６００℃以上の高温水蒸気を用いた水蒸気改質反応により高温粗ガスに改質され、
前記湿潤燃料は、前記高温粗ガスが保有する顕熱により加熱・乾燥され、
前記湿潤燃料中の水分の気化により生成した臭気性水蒸気は、高温に加熱された後、前記高温水蒸気として前記熱分解ガスと水蒸気改質反応することを特徴とする湿潤燃料ガス化方法。
【請求項９】
水分を含む湿潤な燃料をガス化システムに供給する工程と、該燃料の熱分解反応により熱分解ガスを生成する工程とを含む湿潤燃料ガス化方法において、
前記湿潤燃料は、ガス化炉又は熱分解炉に供給される前に加熱・乾燥され、乾燥燃料は、前記ガス化炉又は熱分解炉の熱分解反応領域に導入され、
前記乾燥燃料の熱分解により前記熱分解反応領域に生成した熱分解ガスは、６００℃以上の高温水蒸気を用いた水蒸気改質反応により高温粗ガスに改質され、
前記湿潤燃料は、前記高温粗ガスが保有する顕熱により加熱・乾燥され、
前記湿潤燃料中の水分の気化により生成した臭気性水蒸気は、前記高温粗ガスに混合されることを特徴とする湿潤燃料ガス化方法。
【請求項１０】
前記高温粗ガスは、前記湿潤燃料と熱交換して該湿潤燃料を加熱することを特徴とする請求項８又は９に記載の湿潤燃料ガス化方法。
【請求項１１】
前記高温粗ガスは、水蒸気を生成又は加熱し、該水蒸気は、前記湿潤燃料と熱交換して該湿潤燃料を加熱することを特徴とする請求項８又は９に記載の湿潤燃料ガス化方法。
【請求項１２】
前記高温粗ガスを燃料ガスに精製するガス精製装置が設けられ、前記水蒸気加熱装置は、前記燃料ガスの燃焼熱により前記低温水蒸気を加熱することを特徴とする請求項８又は９に記載の湿潤燃料ガス化方法。
【請求項１３】
前記高温粗ガスを燃料ガスに精製し、該燃料ガスの燃焼熱により前記高温水蒸気を得ることを特徴とする請求項８又は９に記載の湿潤燃料ガス化方法。
【請求項１４】
前記臭気性水蒸気は、低温空気と混合した後、前記高温水蒸気及び高温空気の混合気に加熱されることを特徴とする請求項８に記載の湿潤燃料ガス化方法。
【請求項１５】
前記高温粗ガスは、前記臭気性水蒸気と混合した後、前記湿潤燃料と熱交換することを特徴とする請求項９に記載の湿潤燃料ガス化方法。
【請求項１６】
水分を含む湿潤な燃料が供給され、該燃料の熱分解反応により熱分解ガスを生成するガス化炉又は熱分解炉を備えた湿潤燃料ガス化システムにおいて、
前記湿潤燃料を加熱・乾燥する乾燥装置と、
低温水蒸気を６００℃以上の高温水蒸気に加熱する水蒸気加熱装置と、
乾燥装置により乾燥した乾燥燃料が供給されるガス化炉又は熱分解炉の熱分解反応領域と、
前記熱分解反応領域に生成した熱分解ガスを前記高温水蒸気により高温粗ガスに改質する改質器、ガス化炉又は熱分解炉の改質反応領域と、
前記高温粗ガスを精製した燃料ガスにより作動する熱機関又は燃焼設備等の熱源機器とを備え、
前記乾燥装置は、前記熱源機器の廃熱を有する高温熱媒体により前記湿潤燃料を加熱する熱交換手段と、該湿潤燃料中の水分の気化により生成した臭気性水蒸気を前記乾燥装置から導出し且つ該臭気性水蒸気を前記低温水蒸気として前記水蒸気加熱装置に供給する水蒸気導出手段とを備えることを特徴とする湿潤燃料ガス化システム。
【請求項１７】
水分を含む湿潤な燃料が供給され、該燃料の熱分解反応により熱分解ガスを生成するガス化炉又は熱分解炉を備えた湿潤燃料ガス化システムにおいて、
前記湿潤燃料を加熱・乾燥する乾燥装置と、
低温水蒸気を６００℃以上の高温水蒸気に加熱する水蒸気加熱装置と、
乾燥装置により乾燥した乾燥燃料が供給されるガス化炉又は熱分解炉の熱分解反応領域と、
前記熱分解反応領域に生成した熱分解ガスを前記高温水蒸気により高温粗ガスに改質する改質器、ガス化炉又は熱分解炉の改質反応領域と、
前記高温粗ガスを精製した燃料ガスにより作動する熱機関又は燃焼設備等の熱源機器とを備え、
前記乾燥装置は、前記熱源機器の廃熱を有する高温熱媒体により前記湿潤燃料を加熱する熱交換手段と、該湿潤燃料中の水分の気化により生成した臭気性水蒸気を前記乾燥装置から導出し且つ該臭気性水蒸気を前記高温粗ガスに混合する水蒸気導出手段とを備えることを特徴とする湿潤燃料ガス化システム。
【請求項１８】
前記高温熱媒体は、前記熱源機器の燃焼排ガス又は水蒸気からなることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の湿潤燃料ガス化システム。
【請求項１９】
水分を含む湿潤な燃料をガス化システムに供給する工程と、該燃料の熱分解反応により熱分解ガスを生成する工程とを含む湿潤燃料ガス化方法において、
前記湿潤燃料は、ガス化炉又は熱分解炉に供給される前に加熱・乾燥され、乾燥燃料は、前記ガス化炉又は熱分解炉の熱分解反応領域に導入され、
前記乾燥燃料の熱分解により前記熱分解反応領域に生成した熱分解ガスは、６００℃以上の高温水蒸気を用いた水蒸気改質反応により高温粗ガスに改質され、
前記高温粗ガスは、燃料ガスに精製された後、熱機関又は燃焼設備等の熱源機器に対して作動燃料として供給され、
前記湿潤燃料は、前記熱源機器の廃熱を有する高温熱媒体との熱交換により加熱・乾燥され、
前記湿潤燃料中の水分の気化により生成した臭気性水蒸気は、高温に加熱された後、前記高温水蒸気として前記熱分解ガスと水蒸気改質反応することを特徴とする湿潤燃料ガス化方法。
【請求項２０】
水分を含む湿潤な燃料をガス化システムに供給する工程と、該燃料の熱分解反応により熱分解ガスを生成する工程とを含む湿潤燃料ガス化方法において、
前記湿潤燃料は、ガス化炉又は熱分解炉に供給される前に加熱・乾燥され、乾燥燃料は、前記ガス化炉又は熱分解炉の熱分解反応領域に導入され、
前記乾燥燃料の熱分解により前記熱分解反応領域に生成した熱分解ガスは、６００℃以上の高温水蒸気を用いた水蒸気改質反応により高温粗ガスに改質され、
前記高温粗ガスは、燃料ガスに精製された後、熱機関又は燃焼設備等の熱源機器に対して作動燃料として供給され、
前記湿潤燃料は、前記熱源機器の廃熱を有する高温熱媒体との熱交換により加熱・乾燥され、
前記湿潤燃料中の水分の気化により生成した臭気性水蒸気は、前記高温粗ガスに混合されることを特徴とする湿潤燃料ガス化方法。
【請求項２１】
前記熱源機器の燃焼排ガスを前記高温熱媒体として乾燥装置の熱交換器に導入し、前記燃焼排ガス及び湿潤燃料の熱交換により該湿潤燃料を加熱・乾燥させることを特徴とする請求項１９又は２０に記載の湿潤燃料ガス化方法。
【請求項２２】
前記熱源機器の廃熱により水蒸気を生成し、該水蒸気を前記高温熱媒体として乾燥装置の熱交換器に導入し、水蒸気及び湿潤燃料の熱交換により該湿潤燃料を加熱・乾燥させることを特徴とする請求項１９又は２０に記載の湿潤燃料ガス化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湿潤燃料ガス化システム及びガス化方法に関するものであり、より詳細には、比較的多量の水分を含む湿潤廃棄物等の湿潤燃料を熱分解反応によりガス化し、比較的良質の燃料ガスを生成する湿潤燃料ガス化システム及びガス化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
廃プラスチック、汚泥、シュレッダダスト又は都市ゴミ等の廃棄物、或いは、石炭等の固体又は半固体燃料を熱分解炉に導入し、無酸素又は低酸素状態の高温還元性雰囲気において燃料を熱分解して熱分解ガスを生成する有形燃料のガス化システムが知られている。熱分解炉として、廃棄物ガス化溶融炉、石炭ガス化炉、ロータリーキルン式熱分解炉（外部加熱式熱分解炉）又はー括投入型熱分解炉（自燃式熱分解炉) などの様々な形式の燃焼炉又は焼成炉が、一般に使用される。
【０００３】
本発明者等は、８００℃を超える高温の空気を連続的に供給可能な高温空気発生装置と、多数の球形セラミックスを内蔵した廃棄物ガス化溶融炉とを含む廃棄物ガス化溶融システムを近年において開発している。高温空気発生装置の高温空気は、廃棄物ガス化炉に導入され、球形セラミックス（ペブル）上の廃棄物は、溶融スラグ化する。廃棄物の熱分解により生成した熱分解ガスは、炉外に導出され、洗浄・浄化装置に導入される。洗浄・浄化装置は、熱分解ガスの塩素分、硫黄分、重金属又は微量残留物等の環境汚染物質を除去するとともに、熱分解ガスを急冷し、ダイオキシンの再合成等を防止する。洗浄・浄化され且つ冷却した熱分解ガスは、比較的良質の燃料ガスとしてボイラ又は工業炉等の加熱炉、ガスエンジン、ガスタービン又はディーゼルエンジン等の内燃機関、或いは、各種の熱サイクル機関等の如く、任意の燃焼設備又は熱機関に供給される。
【０００４】
また、近年の熱分解ガス化システムとして、例えば、熱分解ガスを生成する熱分解炉と、クラッキング装置等の高温分解処理装置と、熱分解ガスを洗浄・冷却するガス洗浄装置とを備えた構成のものが知られている。熱分解炉は、廃棄物又は石炭等の有形燃料を低酸素又は無酸素状態の炉内焼成雰囲気において熱分解する。高温分解処理装置は、熱分解ガスのタール分及びオイル分等を高温分解し、ガス洗浄装置は、熱分解ガスの硫黄分、ダスト、塩素分等を除去するとともに、熱分解ガスを急冷する。高温分解処理及び洗浄・冷却処理を受けた熱分解ガスは、精製燃料ガスとして各種の燃焼設備又は熱機関に供給される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、一般生ゴミ等の生活廃棄物、食品工場等の湿潤な産業廃棄物、或いは、下水汚泥等の比較的湿潤な廃棄物を燃料として、この種のガス化システムを運転する場合、廃棄物中の水分の気化熱による熱損失が比較的大きく、これに伴う熱効率の低下は、システム全体のランニングコストを増大する要因となる。しかも、廃棄物中の水分が高温の炉内雰囲気により急激に気化し且つ容積変動するので、適正な炉圧制御を実行し難いという問題が生じる。このため、このような湿潤廃棄物の前処理工程を実施することが一般に望ましく、湿潤廃棄物を乾燥処理する前処理装置として、各種形式のものが、近年提案されている（特開２０００−１４６４４２号公報、特開２０００−９７５６７号公報、特開平１０−１０３８６１号公報、特開平１０−３１１６７７号公報等）。
【０００６】
しかしながら、この種の前処理装置（乾燥装置）には、液体燃料又は気体燃料等の補助燃料を補給せざるを得ず、これは、上記ガス化システムが意図するもの、即ち、外部エネルギーを極力消費せずに廃棄物等のガス化により有用な燃料ガスを系外の設備又は装置に供給するというガス化システム本来の目的とは相応し難く、しかも、このような乾燥装置を使用した場合、ガス化システムの熱効率が低下する事態が懸念される。
【０００７】
また、このような乾燥装置を上記ガス化システムに仮に採用し得たとしても、加熱・乾燥時に湿潤廃棄物から発生する水蒸気は、異臭を伴う多量の臭気成分を含有するので、水蒸気の臭気を効果的に除去する脱臭装置等を付加的にシステムに配設する必要が生じる。しかしながら、水蒸気の脱臭は、必ずしも容易ではなく、仮に臭気成分を水蒸気凝縮等により除去し得たとしても、これは、水蒸気が保有する潜熱の逸失等を伴うので、かなりの熱損失を結果的に生じさせてしまう。即ち、システム全体の熱効率低下を回避した上で水蒸気中の臭気成分を脱臭することは、実際には、極めて困難である。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、湿潤燃料を系内の熱エネルギーにより加熱・乾燥するとともに、加熱・乾燥時に生成した水蒸気の熱量を有効利用し、しかも、水蒸気の臭気成分を確実に除去することができる湿潤燃料ガス化システム及びガス化方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、ガス化設備の熱分解ガスが保有する顕熱を有効利用することにより、湿潤燃料を効果的に加熱・乾燥し得るとともに、加熱・乾燥時に生成した臭気性水蒸気を系内に循環することにより、システム全体の熱バランスを維持しつつ、臭気性水蒸気を確実に脱臭処理し得るとの見解に達し、かかる観点より、本願発明を達成したものである。
【００１０】
即ち、本発明に係る湿潤燃料ガス化システムは、水分を含む湿潤な燃料が供給され、該燃料の熱分解反応により熱分解ガスを生成するガス化炉又は熱分解炉を備えるとともに、湿潤燃料を加熱・乾燥する乾燥装置と、低温水蒸気を６００℃以上の高温水蒸気に加熱する水蒸気加熱装置と、乾燥装置により乾燥した乾燥燃料が供給されるガス化炉又は熱分解炉の熱分解反応領域（以下、「熱分解域」という。）と、熱分解域に生成した熱分解ガスを高温粗ガスに改質する改質器、ガス化炉又は熱分解炉の改質反応領域（以下、「改質域」という。）とを備える。乾燥装置は、熱交換手段及び水蒸気導出手段を有し、熱交換手段は、高温粗ガスが保有する顕熱により湿潤燃料を加熱し、水蒸気導出手段は、湿潤燃料中の水分の気化により生成した臭気性水蒸気を乾燥装置から導出するとともに、臭気性水蒸気を上記低温水蒸気として水蒸気加熱装置に供給し、或いは、臭気性水蒸気を高温粗ガスに混合する。なお、上記熱分解域及び改質域は、単一の反応領域であっても良い。
【００１１】
また、本発明に係る湿潤燃料ガス化方法は、水分を含む湿潤な燃料をガス化システムに供給する工程と、該燃料の熱分解反応により熱分解ガスを生成する工程とを含み、湿潤燃料は、ガス化炉又は熱分解炉に供給される前に加熱・乾燥され、乾燥燃料は、ガス化炉又は熱分解炉の熱分解域に導入される。乾燥燃料の熱分解により熱分解域に生成した熱分解ガスは、６００℃以上の高温水蒸気を用いた水蒸気改質反応により高温粗ガスに改質される。湿潤燃料は、高温粗ガスが保有する顕熱により加熱・乾燥される。湿潤燃料中の水分の気化により生成した臭気性水蒸気は、上記高温水蒸気に加熱された後、上記熱分解ガスと水蒸気改質反応するか、或いは、高温粗ガスに混合され、所望により、高温粗ガスと一緒に上記湿潤燃料と熱交換する。
【００１２】
本発明の上記構成によれば、熱分解域に生成した高温粗ガスは、高温水蒸気と反応し、高温水蒸気により比較的高カロリーの高温粗ガスに改質される。高温粗ガスの顕熱は、高温粗ガスを導入可能な熱交換器により湿潤燃料に直接的に伝熱し、或いは、水蒸気等の熱媒体を介して湿潤燃料に間接的に伝熱し、湿潤燃料を加熱・乾燥する。湿潤燃料中の水分は、加熱・乾燥時に比較的低温の水蒸気に気化し、乾燥燃料は、熱分解域に供給され、熱分解反応により熱分解ガスを生成する。加熱・乾燥時に発生する水蒸気は、比較的多量の臭気成分を含有するが、この臭気性水蒸気は、該水蒸気を高温水蒸気に加熱する際に脱臭され、或いは、高温粗ガスに混合し、高温粗ガスの洗浄・浄化処理等により脱臭される。
【００１３】
また、上記構成のガス化システム及びガス化方法によれば、湿潤燃料は、高温粗ガスの顕熱により加熱・乾燥される。従って、湿潤燃料の加熱・乾燥のために外部より補助燃料等を供給することなく、系内の熱エネルギーの有効利用により湿潤燃料を乾燥することができる。
【００１４】
他の観点より、本発明の湿潤燃料ガス化システムは、水分を含む湿潤な燃料が供給され、該燃料の熱分解反応により熱分解ガスを生成するガス化炉又は熱分解炉を備えたガス化システムにおいて、湿潤燃料を加熱・乾燥する乾燥装置と、低温水蒸気を６００℃以上の高温水蒸気に加熱する水蒸気加熱装置と、乾燥装置により乾燥した乾燥燃料が供給されるガス化炉又は熱分解炉の熱分解域と、熱分解域に生成した熱分解ガスを高温水蒸気により高温粗ガスに改質する改質域と、高温粗ガスを精製した燃料ガスにより作動可能な熱機関又は燃焼設備等の熱源機器とを備える。乾燥装置は、熱交換手段及び水蒸気導出手段を備える。熱交換手段は、熱源機器の廃熱を有する高温熱媒体により湿潤燃料を加熱する。水蒸気導出手段は、湿潤燃料中の水分の気化により生成した臭気性水蒸気を乾燥装置から導出するとともに、臭気性水蒸気を低温水蒸気として水蒸気加熱装置に供給し、或いは、臭気性水蒸気を高温粗ガスに混合する。
【００１５】
同様な観点より、本発明の湿潤燃料ガス化方法によれば、水分を含む湿潤な燃料をガス化システムに供給する工程と、該燃料の熱分解反応により熱分解ガスを生成する工程とを含むガス化方法において、湿潤燃料は、ガス化炉又は熱分解炉に供給される前に加熱・乾燥され、乾燥燃料は、ガス化炉又は熱分解炉の熱分解域に導入され、乾燥燃料の熱分解により熱分解域に生成した熱分解ガスは、６００℃以上の高温水蒸気を用いた水蒸気改質反応により高温粗ガスに改質され、高温粗ガスは、燃料ガスに精製された後、熱機関又は燃焼設備等の熱源機器に作動燃料として供給される。湿潤燃料は、熱源機器の廃熱を有する高温熱媒体との熱交換により加熱・乾燥される。湿潤燃料中の水分の気化により生成した臭気性水蒸気は、高温に加熱された後、高温水蒸気として熱分解ガスと水蒸気改質反応するか、或いは、高温粗ガスに混合される。
【００１６】
好ましくは、上記熱源機器の燃焼排ガス、或いは、熱源機器の廃熱により生成した水蒸気が、乾燥装置の熱交換器に導入され、湿潤燃料は、燃焼排ガス及び湿潤燃料の熱交換、或いは、水蒸気及び湿潤燃料の熱交換により加熱・乾燥される。また、上記熱源機器としては、ボイラ又は工業炉等の加熱炉、ガスエンジン、ガスタービン又はディーゼルエンジン等の内燃機関、或いは、各種の熱サイクル機関等の如く、任意の燃焼設備又は熱機関を使用し得る。
【００１７】
なお、本明細書において、「燃料」は、炭素化合物を含む廃棄物、石炭、バイオマス燃料、重質油等の固体、半固体又は液体の燃料を意味し、「低温水蒸気」は、従来の水蒸気生成技術によって供給可能な範囲の温度（６００℃未満の温度範囲）及び圧力を有する水蒸気又は過熱水蒸気を意味する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施形態において、上記熱交換手段は、高温粗ガスを導入可能な熱交換器からなり、熱交換器は、高温粗ガスの顕熱を湿潤燃料に伝熱する。本発明の他の好適な実施形態では、熱媒体として機能する水蒸気が、高温粗ガスの顕熱により生成又は加熱される。該水蒸気は、熱交換器に導入され、湿潤燃料と熱交換し、湿潤燃料を加熱・乾燥する。
【００１９】
本発明の好適な実施形態によれば、上記低温水蒸気は、低温空気と混合した後、水蒸気・空気加熱装置によって７００℃以上の高温に加熱され、熱分解域又は改質域に供給される。好ましくは、低温水蒸気及び低温空気は、混合制御装置の制御下に混合し、適切な重量比の低温水蒸気を含有する低温混合気として水蒸気・空気加熱装置に供給される。
【００２０】
本発明の他の好適な実施形態によれば、上記低温水蒸気は、水蒸気加熱装置によって７００℃以上の高温に加熱され、同様に７００℃以上の高温に加熱された高温空気と混合し、高温水蒸気及び高温空気の混合気として熱分解域又は改質域に供給される。
【００２１】
本発明の更に他の好適な実施形態において、上記低温水蒸気は、水蒸気加熱装置によって７００℃以上の高温に加熱され、同様に、低温空気が、空気加熱装置によって７００℃以上の高温に加熱される。加熱後の高温水蒸気及び高温空気は、水蒸気供給路及び空気供給路を介して熱分解域又は改質域に夫々導入され、熱分解域又は改質域において混合する。
【００２２】
上記高温混合気、或いは、高温水蒸気及び高温空気は、熱分解域、改質域、或いは、熱分解域及び改質域の双方に導入される。高温水蒸気及び高温空気は、熱分解ガス中の炭化水素と反応し、熱分解ガスは、炭化水素、水素及び一酸化炭素を含む改質ガスに改質され、高温の粗燃料ガスとして乾燥装置の熱交換手段に供給される。
【００２３】
本発明の好ましい実施形態によれば、上記水蒸気加熱装置は、低温水蒸気に伝熱接触可能な蓄熱型熱交換装置と、該熱交換装置との伝熱接触により加熱された高温水蒸気を第１及び第２給気分流に分流する分流域と、可燃性物質を導入可能な燃焼域とを有する。第２給気分流は、上記熱分解域及び／又は改質域に供給され、第１給気分流は、燃焼域に流入する。熱交換装置、燃焼域及び分流域は、相互連通し、燃焼域の燃焼反応により生成した高温燃焼ガスは、熱交換装置を介して排気される。熱交換装置は、高温燃焼ガスに伝熱接触して蓄熱し、上記低温水蒸気に伝熱接触して放熱する。低温水蒸気中の臭気成分は、熱交換装置の加熱作用および燃焼域の燃焼反応により熱分解する。好ましくは、熱交換装置は、燃焼ガスと低温水蒸気とが交互に流通可能な多数の狭小流路を備えたハニカム型蓄熱体からなる。このような形式の加熱装置及びハニカム型蓄熱体の詳細は、例えば、特願平１０−１８９号（特開平１０−２４６４２８号公報）及び特願平５−６９１１号（特開平６−２１３５８５号公報））等に開示されている。なお、熱交換装置として、例えば、多数のペレット、ペブル又はボール形蓄熱体を収容した形式の蓄熱型熱交換装置を使用しても良い。
【００２４】
本発明によるガス化システムの精製燃料ガスは、例えば、燃焼設備又は熱機関の燃焼装置に主燃料として供給される。燃焼装置として、任意の燃焼設備又は熱機関のバーナー又は燃焼器等を例示し得る。また、燃焼装置の熱エネルギーにより発電機を駆動することにより、電気エネルギーを系外の機器又は設備に供給することができる。従って、例えば、施設内で発生した廃棄物を上記湿潤燃料として使用するとともに、上記ガス化システムにガスタービン装置及び発電機を組合せることにより、比較的小型のコジェネレーションシステムを提供することができる。
【００２５】
図１は、本発明の第１実施形態に係る湿潤燃料ガス化システムのシステム・フロー図である。
湿潤燃料ガス化システムは、湿潤廃棄物等の湿潤燃料を乾燥する乾燥装置と、湿潤燃料を熱分解するガス化装置と、冷却した粗燃料ガスを精製するガス洗浄・浄化装置と、高温水蒸気及び高温空気をガス化装置に供給する水蒸気・空気加熱装置とを備える。比較的多量の水分を含有する湿潤燃料が、燃料供給手段ＷＴによって乾燥装置に供給される。乾燥装置には、ガス化装置の高温粗ガスが供給され、高温粗ガスは、乾燥装置内の湿潤燃料を間接加熱する。
【００２６】
湿潤燃料中の水分は、高温粗ガスより受熱し、臭気成分を多量に含む比較的低温の臭気性水蒸気として気化する。乾燥装置内に生成した臭気性水蒸気は、水蒸気送出路ＯＳに送出され、所望により低温水蒸気供給路ＬＳの低温水蒸気と混合した後、水蒸気・空気加熱装置に供給される。同時に、外気温相当温度の低温空気が、低温空気供給路ＬＡを介して水蒸気・空気加熱装置に供給される。水蒸気・空気加熱装置は、低温水蒸気及び低温空気を７００℃以上、好適には、８００℃以上の温度に加熱した後、これを高温水蒸気及び高温空気としてガス供給路ＭＧからガス化装置に導入する。
【００２７】
乾燥装置の加熱・乾燥工程により乾燥した燃料は、燃料移送路ＷＳを介してガス化装置に供給される。７００℃〜８００℃以上の高温空気は、主として、乾燥燃料を熱分解し且つガス化するガス化材として働き、乾燥燃料は、ガス化装置において熱分解ガス及び残渣に熱分解する。また、７００℃〜８００℃以上の高温水蒸気は、主として、熱分解ガスの改質材として熱分解ガスに作用する。熱分解ガス中の炭化水素は、高温水蒸気及び高温空気と反応し、熱分解ガスは、炭化水素、一酸化炭素及び水素を含む粗燃料ガスに改質される。なお、炭化水素及び高温水蒸気の反応は、一般に下式(1) で示される吸熱反応であり、炭化水素及び高温空気の反応は、一般に下式(2) で示される発熱反応である。
【００２８】
ＣｘＨｘ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ  ＋Ｈ2 ＋Ｈ2 Ｏ・・・・(1)
ＣｘＨｘ＋Ｏ2 ＋Ｎ2 →ＣＯ  ＋ＣＯ2 ＋Ｈ2 ＋Ｈ2 Ｏ＋Ｎ2 ・・・・(2)
【００２９】
高温水蒸気は、乾燥燃料の熱分解により生成した熱分解ガスと改質反応し、熱分解ガスは、比較的多量の一酸化炭素及び水素を含有する高温の改質ガス（高温粗ガス）に改質される。炭化水素及び高温空気の発熱反応によって発生した熱は、炭化水素及び高温水蒸気の吸熱改質反応に要する熱として消費される。
【００３０】
高温粗ガスは、高温ガス給送路ＨＧを介して乾燥装置に供給される。高温粗ガスは、８００℃乃至９００℃以上の温度を有し、乾燥装置の熱交換器を流通する間に湿潤燃料と熱交換して湿潤燃料を間接加熱し、かくして温度降下した粗ガスは、低温粗ガスとして、低温ガス給送路ＬＧに送出される。
【００３１】
低温ガス給送路ＬＧには、水蒸気発生器が介装され、水蒸気発生器は、低温粗ガスの顕熱により低温水蒸気を生成する。水蒸気発生器の熱交換器を流通した低温粗ガスは、ガス洗浄・浄化装置に導入される。ガス洗浄・浄化装置は、低温粗ガス中の煤塵、硫黄、塩素及び重金属等の環境汚染物質を除去する除塵装置、脱硫装置、脱塩装置及び重金属除去装置等の各種洗浄・浄化装置を含み、低温粗ガスを比較的良質の燃料ガスに精製する。ガス浄化装置の精製ガス（燃料ガス）は、燃料ガス給送路ＦＧを介してエネルギー利用設備に供給される。エネルギー利用設備として、ガスタービン装置、ガスエンジン装置、ボイラー、工業炉又はディーゼルエンジン等の各種内燃機関又は燃焼設備を例示し得る。例えば、燃料ガス給送路ＦＧは、ガスタービン発電装置の内燃機関に接続され、ガスタービン装置の発電機は、内燃機関の燃焼作動により発電し、系外の設備又は機器に給電する。
【００３２】
燃料ガスの少なくとも一部は、燃料ガス給送路ＲＧを介して水蒸気・空気加熱装置に供給され、燃焼する。後述する如く、水蒸気・空気加熱装置は、蓄熱型熱交換装置（図示せず）を介して燃料ガスの燃焼熱を上記低温水蒸気及び低温空気に伝熱し、該水蒸気及び空気を上記の如く高温に加熱する。
【００３３】
図２は、図１に示すガス化装置の構成を例示するブロックフロー図である。
図２に示すガス化装置は、熱分解ガス化炉とガス改質器とを備えており、水蒸気・空気加熱装置は、ガス供給路ＭＧ１、ＭＧ２を介して高温水蒸気及び高温空気を熱分解ガス化炉及びガス改質器に導入する。高温水蒸気及び高温空気は、混合気として熱分解ガス化炉及びガス改質器に供給され、或いは、独立した流路を介して熱分解ガス化炉及びガス改質器に夫々供給され、熱分解域及び改質域において混合する。好ましくは、高温空気及び高温水蒸気の混合比又は流量比（重量比）は、２：８〜５：５の範囲に設定される。
【００３４】
熱分解ガス化炉に導入された高温空気及び高温水蒸気は、熱分解ガス化炉の炉内領域に低酸素濃度の焼成雰囲気を形成するとともに、乾燥燃料の蒸し焼きに要する顕熱を炉内雰囲気に供給する。乾燥燃料は、高温且つ低酸素濃度の炉内焼成雰囲気により蒸し焼きされ、熱分解ガス及び残渣に熱分解し、炭化水素を主成分とする熱分解ガスを生成する。ガス化炉の熱分解ガスは、熱分解ガス給送路ＴＧを介してガス改質器の改質域に導入される。他方、残渣は、燃焼作動中に炉外に連続的に搬出され、或いは、作動停止により冷却した後に水蒸気の凝縮水と一緒に炉外に排出される。
【００３５】
ガス改質器の改質域に導入された熱分解ガスは、高温空気及び高温水蒸気と混合し、この結果、改質域において、熱分解ガス中の炭化水素と高温空気との発熱反応が進行するとともに、熱分解ガス中の炭化水素と高温水蒸気との吸熱改質反応が進行する。水蒸気による炭化水素の改質反応に要する熱は、高温水蒸気自体が保有する顕熱によって供給されるばかりでなく、炭化水素及び高温空気の反応により発生する反応熱によって供給される。改質域に生成した改質ガスは、高温粗ガスとして高温ガス給送路ＨＧから乾燥装置の熱交換器に導入され、湿潤燃料と熱交換し、しかる後、低温粗ガスとして、低温ガス給送路ＬＧに送出される。
【００３６】
図３は、図２に示すガス化装置の変形例を示すブロックフロー図である。
図３に示すガス化装置は、実質的に単体のガス化炉を備えており、水蒸気・空気加熱装置は、ガス供給路ＭＧを介して高温空気及び高温水蒸気をガス化炉に供給する。高温空気及び高温水蒸気は、混合気としてガス供給路ＭＧからガス化炉に供給され、或いは、複数のガス供給路ＭＧを介してガス化炉に夫々供給され、ガス化炉の炉内領域で混合する。好適には、高温水蒸気及び高温空気の混合比又は流量比（重量比）は、２：８〜５：５の範囲に調整される。
【００３７】
ガス化炉の炉内に導入された高温空気は、乾燥燃料のガス化材として働き、乾燥燃料は、高温の空気に接触し、酸化発熱反応により溶融するとともに、熱分解ガスを生成する。溶融した灰分又は残渣は、ガス化炉の作動中又は停止後に炉外に搬出される。炉内に導入された高温水蒸気は、乾燥燃料のガス化溶融により多量の煤が発生するのを抑制するとともに、熱分解ガス中の炭化水素と水蒸気改質反応し、熱分解ガスを改質する。ガス化炉の炉内領域に生成した改質ガスは、高温の粗燃料ガスとして高温ガス給送路ＨＧに送出され、高温ガス給送路ＨＧを介して乾燥装置の熱交換器に導入される。高温粗ガスは、湿潤燃料と熱交換して冷却した後、低温粗ガスとして、低温ガス給送路ＬＧに送出される。
【００３８】
図４は、図２に示すガス化装置の更なる変形例を示すブロックフロー図である。
図４に示すガス化装置は、外部加熱式の熱分解ガス化炉と、改質域を有するガス改質器とを備える。水蒸気・空気加熱装置は、高温空気及び高温水蒸気をガス改質器に導入する。高温空気及び高温水蒸気は、混合気としてガス供給路ＭＧからガス改質器に供給され、或いは、複数のガス供給路ＭＧを介してガス改質器に夫々供給され、ガス改質器の改質域で混合する。好適には、高温空気及び高温水蒸気の混合比又は流量比（重量比）は、２：８〜５：５の範囲に調整される。
【００３９】
熱分解ガス化炉に導入された乾燥燃料は、熱分解ガス化炉の炉内領域において熱分解ガス及び残渣に熱分解し、熱分解ガスは、熱分解ガス給送路ＴＧを介してガス改質器に導入される。熱分解ガスは、ガス改質器の改質域において高温水蒸気及び高温空気と混合し、熱分解ガス中の炭化水素の水蒸気改質反応が改質域に生起し且つ進行する。炭化水素の水蒸気改質反応に要する熱は、高温水蒸気が保有する顕熱により供給されるとともに、高温空気及び炭化水素の反応熱により供給される。この結果、熱分解ガスは、比較的多量の一酸化炭素及び水素を含む高温の粗燃料ガスとして高温ガス給送路ＨＧに送出される。高温粗ガスは、乾燥装置の熱交換器に導入され、湿潤燃料と熱交換して冷却した後、低温粗ガスとして、低温ガス給送路ＬＧに送出される。
【００４０】
このような構成のガス化システムによれば、乾燥燃料の熱分解により得られた熱分解ガスは、高温空気及び高温水蒸気によって高温の粗燃料ガスに改質され、高温粗ガスは、湿潤燃料の乾燥装置を介してガス洗浄・浄化装置に給送される。高温粗ガスが保有する顕熱は、湿潤燃料を加熱・乾燥し且つ燃料中の水分を気化するために利用される。臭気性水蒸気として気化した廃棄物中の水分は、所望により低温水蒸気と混合した後、水蒸気・空気加熱装置によって高温水蒸気に加熱され、ガス化装置に導入される。かくして、上記構成のガス化システムは、補助燃料等の供給を要することなく、系内の熱エネルギーを利用して湿潤燃料を乾燥するので、極めて熱効率が高く、しかも、湿潤燃料の加熱・乾燥時に発生する臭気性水蒸気は、水蒸気・空気加熱装置の加熱工程、ガス化装置の改質工程、更には、ガス洗浄・浄化装置の洗浄・浄化工程により確実に脱臭され、実質的に無臭の排ガスとして系外に排気される。なお、このようなシステム構成は、湿潤廃棄物を燃料として良質の燃料ガスを生成し且つ燃料ガスの燃焼反応により発電する廃棄物ガス化発電システム等に好ましく適用することができる。
【００４１】
図５は、本発明の第２実施形態に係る湿潤燃料ガス化システムのシステム・フロー図である。
本実施形態によれば、湿潤燃料ガス化システムは、図１に示す実施形態と同様、乾燥装置、ガス化装置、ガス洗浄・浄化装置及び水蒸気・空気加熱装置を備える。湿潤燃料は、高温粗ガスが保有する顕熱を受熱し、加熱・乾燥される。ガス化装置は、乾燥燃料をガス化するとともに、高温水蒸気及び高温空気により熱分解ガスを改質し、かくして得られた高温粗ガスを乾燥装置の熱交換器に導入する。
【００４２】
本実施形態のガス化システムでは、加熱・乾燥時に乾燥装置内に生成した臭気性水蒸気は、水蒸気送出路ＯＳを介して高温ガス給送路ＨＧに導入され、高温粗ガスに混合する。ここに、高温粗ガスは、臭気性水蒸気と混合して温度降下するが、高温粗ガスの流量は、臭気性水蒸気の流量に比べて遥かに大きく、従って、高温粗ガスは、湿潤燃料を加熱・乾燥するのに十分な温度差及び熱量を依然として保有する。
【００４３】
高温粗ガス及び臭気性水蒸気の混合気は、乾燥装置にて湿潤燃料と熱交換し、冷却した後、ガス洗浄・浄化装置に導入される。洗浄・浄化工程により精製された比較的良質の燃料ガスは、燃料ガス給送路ＦＧを介してエネルギー利用設備に供給されるとともに、燃料ガス給送路ＲＧを介して水蒸気・空気加熱装置に供給され、燃焼する。水蒸気・空気加熱装置は、燃料ガスの燃焼熱により低温水蒸気及び低温空気を７００℃以上、好適には、８００℃以上の温度に加熱した後、これを高温水蒸気及び高温空気としてガス供給路ＭＧからガス化装置に導入する。なお、図５に示すガス化システムでは、系外の水蒸気発生器（図示せず）にて生成したプロセス蒸気（低温水蒸気）が水蒸気・空気加熱装置に供給される。好ましくは、水蒸気発生器の熱源として、燃料ガス給送路ＲＧの燃料ガスの一部が利用され、或いは、エネルギー利用設備で発電した電気エネルギーが利用される。また、プロセス蒸気は、低温粗ガスが保有する顕熱等の系内の熱エネルギーを利用して生成しても良い。
【００４４】
図６は、図５に示すガス化装置の構成を例示するブロックフロー図である。ガス化装置は、図２に示すガス化装置と実質的に同じ基本構成を備えており、熱分解ガス化炉及びガス改質器を有する。水蒸気・空気加熱装置の高温水蒸気及び高温空気は、ガス供給路ＭＧ１、ＭＧ２を介して熱分解ガス化炉及びガス改質器に導入される。
【００４５】
水蒸気送出路ＯＳの下流端が高温ガス給送路ＨＧに接続される。乾燥装置内で生成した低温の臭気性水蒸気は、水蒸気送出路ＯＳに送出され、高温ガス給送路ＨＧの高温粗ガス流に混合する。高温粗ガス及び臭気性水蒸気の混合気は、乾燥装置の熱交換器に導入され、湿潤燃料と熱交換する。
【００４６】
図７は、図６に示すガス化装置の変形例を示すブロックフロー図である。ガス化装置は、図３に示すガス化装置と実質的に同じ基本構成を備えており、実質的に単体のガス化炉から構成される。水蒸気・空気加熱装置は、ガス供給路ＭＧを介して高温空気及び高温水蒸気をガス化炉に供給する。乾燥装置内に生成した低温の臭気性水蒸気は、水蒸気送出路ＯＳを介して高温ガス給送路ＨＧの高温ガス流に導入され、高温粗ガスと混合し、湿潤燃料と熱交換する。
【００４７】
図８は、図６に示すガス化装置の更なる変形例を示すブロックフロー図である。ガス化装置は、図４に示すガス化装置と実質的に同じ基本構成を備えており、外部加熱式の熱分解ガス化炉と、ガス改質器とを有する。水蒸気・空気加熱装置は、高温空気及び高温水蒸気をガス改質器に導入する。ガス改質器の高温粗ガスは、高温ガス給送路ＨＧに送出され、乾燥装置の臭気性水蒸気と混合した後、乾燥装置の熱交換器に導入され、湿潤燃料と熱交換する。
【００４８】
本実施形態のガス化システムも又、上記第１実施形態と同じく、高温粗ガスが保有する顕熱を湿潤燃料の加熱・乾燥および水分気化に利用しており、湿潤燃料は、系内の熱エネルギーを有効利用した効率的な加熱工程により乾燥する。しかも、湿潤燃料の加熱・乾燥時に発生する臭気性水蒸気は、高温粗ガスと混合し、後続の洗浄・浄化工程により確実に脱臭され、実質的に無臭の排ガスとして系外に排気され、或いは、精製後の燃料ガスと一緒に燃焼し、燃焼排ガスとして排気される。このようなシステム構成も又、湿潤廃棄物を燃料として良質の燃料ガスを生成し且つ燃料ガスの燃焼反応により発電する廃棄物ガス化発電システム等に好ましく適用し得る。
【００４９】
図９は、本発明の第３実施形態に係る湿潤燃料ガス化システムのシステム・フロー図である。
本実施形態に係る湿潤燃料ガス化システムは、図１及び図５に示す実施形態と同様、乾燥装置、ガス化装置、ガス洗浄・浄化装置及び水蒸気・空気加熱装置を有する。本実施形態では、ガス化装置とガス洗浄・浄化装置との間に冷却装置が介装される。
【００５０】
冷却装置は、水蒸気を生成する水蒸気発生用熱交換器を備える。熱交換器に導入された水は、高温粗ガスと熱交換し、低温水蒸気として気化する。低温水蒸気の一部は、低温水蒸気供給路ＬＳ２を介して水蒸気・空気加熱装置に導入され、高温水蒸気に加熱された後、ガス化装置に導入される。
【００５１】
低温水蒸気の残部は、低温水蒸気供給路ＬＳ１を介して乾燥装置の熱交換器に導入され、湿潤燃料と熱交換し、湿潤燃料を加熱・乾燥する。冷却した水蒸気又はその凝縮水は、系外に排出される。加熱・乾燥時に乾燥装置内に生成した比較的低温の臭気性水蒸気は、水蒸気送出路ＯＳに送出され、低温水蒸気供給路ＬＳ２の低温水蒸気と混合する。
【００５２】
なお、水蒸気送出路ＯＳの下流端を高温ガス給送路ＨＧに接続し、臭気性水蒸気を高温粗ガスに混合しても良い。
図１０は、図９に示すガス化装置の構成を例示するブロックフロー図である。
【００５３】
ガス化装置は、図２及び図６に示すガス化装置と同様、熱分解ガス化炉及びガス改質器を有する。冷却装置は、高温粗ガスの熱によって、水を低温水蒸気に気化し、低温水蒸気を供給路ＬＳ：ＬＳ１：ＬＳ２に給送する。供給路ＬＳ１の低温水蒸気は乾燥装置の熱交換器に導入され、湿潤燃料と熱交換して冷却又は凝縮する。乾燥装置の臭気性水蒸気は、水蒸気送出路ＯＳを介して供給路ＬＳ２に導入され、低温水蒸気と混合した後、水蒸気・空気加熱装置に供給される。
【００５４】
図１１は、図１０に示すガス化装置の変形例を示すブロックフロー図である。
ガス化装置は、図３及び図７に示すガス化装置と同様、実質的に単体のガス化炉から構成される。高温粗ガスが保有する顕熱は、低温水蒸気の生成に使用される。冷却装置の低温水蒸気は、供給路ＬＳ：ＬＳ１：ＬＳ２を介して乾燥装置及び水蒸気・空気加熱装置に供給される。乾燥装置の臭気性水蒸気は、水蒸気送出路ＯＳを介して供給路ＬＳ２に導入される。
【００５５】
図１２は、図１０に示すガス化装置の更なる変形例を示すブロックフロー図である。
ガス化装置は、図４及び図８に示すガス化装置と同様、外部加熱式の熱分解ガス化炉と、ガス改質器とを有する。冷却装置は、低温水蒸気を生成し、低温水蒸気は、供給路ＬＳ：ＬＳ１：ＬＳ２を介して乾燥装置及び水蒸気・空気加熱装置に供給される。
【００５６】
乾燥装置の熱交換器に供給された低温水蒸気は、湿潤燃料を加熱・乾燥し、冷却又は凝縮する。乾燥装置の臭気性水蒸気は、水蒸気送出路ＯＳを介して低温水蒸気供給路ＬＳ２に導入され、低温水蒸気と混合した後、水蒸気・空気加熱装置に供給される。
【００５７】
図１３は、本発明の第４実施形態に係る湿潤燃料ガス化システムのシステム・フロー図である。
本実施形態による湿潤燃料ガス化システムは、上記第３実施形態と同じく、乾燥装置、ガス化装置、冷却装置及びガス洗浄・浄化装置を有し、冷却装置の低温水蒸気は、低温水蒸気供給路ＬＳ１を介して乾燥装置の熱交換器に導入される。しかしながら、本実施形態では、ガス化システムは、水蒸気・空気加熱装置を備えておらず、冷却装置には、空気加熱用熱交換器が，水蒸気発生用熱交換器の上流側（高温側）に配設される。水蒸気加熱用熱交換器に導入された水は、高温粗ガスと熱交換し、低温水蒸気として気化し、低温水蒸気の一部は、低温水蒸気供給路ＬＳ２を介して低温空気供給路ＬＡに導入され、低温空気と混合する。低温水蒸気の残部は、低温水蒸気供給路ＬＳ１を介して乾燥装置の熱交換器に導入され、湿潤燃料と熱交換し、湿潤燃料を加熱・乾燥する。冷却した水蒸気又はその凝縮水は、系外に排出される。
【００５８】
加熱・乾燥時に乾燥装置内に生成した比較的低温の臭気性水蒸気は、水蒸気送出路ＯＳを介して低温空気供給路ＬＡに導入され、低温空気と混合する。臭気性水蒸気、低温水蒸気及び低温空気の混合気は、冷却装置の空気加熱用熱交換器に導入され、６００℃以上、好適には７００℃以上の高温に加熱された後、ガス化装置に導入される。
【００５９】
なお、図１３に示すガス化装置として、図１０乃至図１２に示すような各種構成のガス化装置、即ち、熱分解ガス化炉及びガス改質器を備えたガス化装置、実質的に単体のガス化炉からなるガス化装置、或いは、外部加熱式熱分解ガス化炉及びガス改質器を有するガス化装置を採用することができる。
また、上記各実施形態の変形例として、図１３に破線で示す如く、エネルギー利用設備の熱媒体送出路ＥＨを乾燥装置の熱交換器に接続しても良い。この場合、エネルギー利用設備を構成する熱機関又は燃焼設備の燃焼排ガスや、熱機関又は燃焼設備の廃熱を利用して生成した水蒸気等の熱媒体が，送出路ＥＨを介して熱交換器に導入される。湿潤燃料は、このようなエネルギー利用設備の高温熱媒体との熱交換により、加熱・乾燥される。
【００６０】
【実施例】
以下、図１４乃至図２６を参照して、本発明に係るガス化装置及びガス化方法の実施例について詳細に説明する。
図１４は、本発明の第１実施例に係る廃棄物ガス化システムの全体構成を示すシステム・フロー図である。
【００６１】
図１４に示す廃棄物ガス化システムは、第１実施形態（図１）の構成に対応しており、比較的多量の水分を含む生ゴミ等の湿潤廃棄物が、上記湿潤燃料として使用される。また、図１４に示すガス化装置１は、熱分解ガス化炉２及び改質器３を備えており、図２に示すガス化装置と実質的に同一の構成を有する。
【００６２】
熱分解ガス化炉２は、ー括投入型のバッチ式熱分解炉からなり、廃棄物を蒸し焼き可能な炉内領域（熱分解域）を有する。熱分解ガス化炉２は、乾燥廃棄物を熱分解域に投入可能な廃棄物投入口２ａと、高温混合気供給路ＭＧ１の下流端に接続された高温混合気導入口２ｂと、熱分解ガス給送路ＴＧの上流端に接続された熱分解ガス導出口２ｃとを備える。熱分解ガス給送路ＴＧの下流端は、改質器３の熱分解ガス導入口３ｃに接続される。
【００６３】
改質器３は、熱分解ガス化炉２の上部に配置された中空構造体からなり、高温混合気供給路ＭＧ２の下流端が、改質器３の高温混合気導入口３ａに接続され、高温ガス給送路ＨＧの上流端が、改質器３の高温粗ガス送出口３ｂに接続される。高温ガス給送路ＨＧの下流端は、熱交換器６５の流入ポート６６に接続され、改質器３の改質域は、熱交換器６５と連通する。熱交換器６５は、乾燥装置６の加熱・乾燥室６０内に配置され、熱交換器６５の流出ポート６７が、低温ガス給送路ＬＧの上流端に接続される。低温ガス給送路ＬＧは、水蒸気発生器４を介してガス洗浄・浄化装置７に接続される。ガス洗浄・浄化装置７は、燃料ガス給送路ＦＧによってガスタービン装置等のエネルギー利用設備（図示せず）に接続される。
【００６４】
乾燥装置６の上部構造体には、湿潤廃棄物の投入口６１が配設され、廃棄物供給手段ＷＴの湿潤廃棄物は、投入口６１から加熱・乾燥室６０内に投入される。改質器３の高温粗ガスが、高温ガス給送路ＨＧから熱交換器６５に導入され、加熱・乾燥室６０内の湿潤廃棄物と熱交換し、湿潤廃棄物を間接加熱する。加熱・乾燥室６０の下部構造体には、乾燥廃棄物を送出可能な送出口６２が配設され、送出口６２は、廃棄物移送路ＷＳを介して熱分解ガス化炉２の廃棄物投入口２ａと連通する。
【００６５】
加熱・乾燥室６０に生成した水蒸気を導出可能な水蒸気導出口６３が、乾燥装置６の上部構造体に配設される。水蒸気導出口６３には、臭気性水蒸気送出路ＯＳの上流端が接続される。臭気性水蒸気送出路ＯＳの下流端は、低温水蒸気供給路ＬＳに接続される。水蒸気発生器４が生成した低温水蒸気は、低温水蒸気供給路ＬＳに送出され、臭気性水蒸気と混合する。低温水蒸気供給路ＬＳは、第１及び第２水蒸気流路ＬＳ１、ＬＳ２に分岐し、流路ＬＳ１、ＬＳ２の下流端は、混合制御弁５１、５２に夫々接続される。外界雰囲気の空気を供給可能な給気ファン９０が、低温空気供給路ＬＡに介装され、低温空気供給路ＬＡは、第１及び第２空気流路ＬＡ１、ＬＡ２に分岐する。流路ＬＡ１、ＬＡ２の下流端は、混合制御弁５１、５２に夫々接続される。混合制御弁５１、５２は、低温空気及び低温水蒸気を２：８〜５：５の範囲内の混合比（重量比）に混合する。
【００６６】
混合制御弁５１、５２の各吐出口は、低温混合気供給路ＳＡ1 、ＳＡ２の上流端に接続される。供給路ＳＡ1 、ＳＡ２の下流端は、水蒸気・空気加熱装置１０、１０の各流路切換装置２０に接続される。水蒸気・空気加熱装置１０、１０は、高温混合気供給路ＭＧ１、ＭＧ２の上流端に接続され、供給路ＭＧ１、ＭＧ２の下流端は、熱分解ガス化炉２及び改質器３の高温混合気導入口２ｂ、３ａに夫々接続される。
【００６７】
図１５は、水蒸気・空気加熱装置１０の全体構造及び作動態様を示す概略断面図である。図１５（Ａ）は、水蒸気・空気加熱装置１０の第１加熱工程を示し、図１５（Ｂ）は、水蒸気・空気加熱装置１０の第２加熱工程を示す。
【００６８】
図１５に示す如く、水蒸気・空気加熱装置１０は、対をなす第１及び第２加熱部１０Ａ、１０Ｂと、各加熱部を相互連通する連通部１０Ｃとから構成される。加熱部１０Ａは、第１熱交換装置１１及び第１燃焼域１３を有し、加熱部１０Ｂは、第２熱交換装置１２及び第２燃焼域１４を有する。第１及び第２燃焼域１３、１４は、熱交換装置１１、１２及び流路切換装置２０を介して低温混合気供給路ＳＡに交互に連通する。連通部１０Ｃは、水蒸気・空気加熱装置１０の中心軸線に対して対称の構造に形成され、突出部１６が、該中心軸線上において流路内方に突出する。燃料供給口４３、４４及び酸化剤吐出口８３、８４が、第１及び第２加熱部１０Ａ、１０Ｂに夫々配設される。燃料供給口４３、４４は、燃料供給路Ｆ１、Ｆ２を介して燃料ガス給送路ＲＧ（図１４）に接続され、燃料ガスを燃焼域１３、１４内に交互に吐出ないし噴射する。酸化剤吐出口８３、８４は、酸化剤供給路OX１、OX２を介して酸化剤供給路OXG に接続され、所望により、酸化剤を燃焼域１３、１４に交互に供給する。
【００６９】
水蒸気・空気加熱装置１０は更に、燃料供給口４３、４４の燃料ガス吹込み量及び吹込み時期を制御する燃料供給制御装置４０と、酸化剤吐出口８３、８４の酸化剤供給量及び供給時期を制御する酸化剤供給制御装置８０とを有する。制御装置４０は、燃料供給路Ｆ１、Ｆ２に夫々介装された第１及び第２燃料供給制御弁４１、４２を備え、制御装置８０は、酸化剤供給路OX１、OX２に夫々介装された第１及び第２流量制御弁８１、８２を備える。酸化剤として、酸素濃度を調整した空気、或いは、酸素が一般に使用される。
【００７０】
第１及び第２熱交換器１１、１２は、多数のセル孔（狭小流路）を備えたハニカム構造のセラミックス製又は金属製蓄熱体からなり、各セル孔は、水蒸気及び燃焼排ガスが交互に通過可能な小寸法断面の流路を構成する。蓄熱体は、加熱部１０Ａ、１０Ｂの内部に組込み可能な全体形状及び寸法を有し、セル壁の壁厚及び各セル壁のピッチ（壁体間隔）は、好ましくは、蓄熱体の容積効率の最大値に相応し且つ０．７乃至１．０の範囲内の熱交換装置１１、１２の温度効率を確保し得る所望の壁厚及びピッチに設定される。更に好ましくは、セル壁の壁厚は、１．６mm以下の所定厚に設定され、セル壁ピッチは、５．０mm以下の所定値に設定される。
【００７１】
第１及び第２燃焼域１３、１４の間に位置する分流域１５は、高温混合気供給路ＭＧ１、ＭＧ２の上流端に接続され、第１及び第２熱交換装置１１、１２の各基端部は、流路切換装置２０を介して、低温混合気供給路ＳＡ１、ＳＡ２及び排気導出路ＥＸに接続される。流路切換装置２０は、第１給気開閉弁２１、第２給気開閉弁２２、第１排気開閉弁２３及び第２排気開閉弁２４を備える。給気開閉弁２１、２２は、給送路ＳＡ１、ＳＡ２の分岐連通管路２５を介して相互連通し、排気開閉弁２３、２４は、排気導出路ＥＸの分岐連通管路２６を介して相互連通する。
【００７２】
第１給気開閉弁２１及び第１排気開閉弁２３は、同時に開放し且つ同時に閉塞するように連動し、第２給気開閉弁２２及び第２排気開閉弁２４は、同時に開放し且つ同時に閉塞するように連動する。水蒸気・空気加熱装置１０の制御装置（図示せず）は、図１５（Ａ）に示す第１加熱工程において、第１給気開閉弁２１及び第１排気開閉弁２３を開放し且つ第２給気開閉弁２２及び第２排気開閉弁２４を閉塞する。他方、水蒸気・空気加熱装置１０の制御装置は、図１５（Ｂ）に示す第２加熱工程において、第１給気開閉弁２１及び第１排気開閉弁２３を閉塞し且つ第２給気開閉弁２２及び第２排気開閉弁２４を開放する。
【００７３】
ハニカム型蓄熱体及び水蒸気・空気加熱装置の各部構成は、特願平５−６９１１号（特開平６−２１３５８５号公報）及び特願平１０−１８９号（特開平１０−２４６４２８号公報）等に詳細に記載されているので、更なる詳細な説明は、省略する。
【００７４】
次に、上記構成の廃棄物ガス化システムの作動について説明する。
図１４に示す如く、燃料供給手段ＷＴは、比較的多量の水分を含む湿潤廃棄物を投入口６１から加熱・乾燥室６０内に投入する。湿潤燃料は、熱交換器６５より受熱して加熱・乾燥し、乾燥した廃棄物は、送出口６２、廃棄物移送路ＷＳ及び廃棄物投入口２ａを介して、熱分解ガス化炉２の熱分解域に投入される。高温混合気供給路ＭＧ１の高温混合気が、導入口２ｂから炉内に導入され、廃棄物を蒸し焼き可能な低酸素濃度の高温焼成雰囲気が、熱分解域に形成される。廃棄物は、残渣及び熱分解ガスに熱分解し、炉底部に堆積した廃棄物の焼却残渣は、ガス化炉２の作動中又は冷却後に炉外に搬出される。
【００７５】
熱分解ガスは、導出口２ｃ及び給送路ＴＧを介して改質器３の改質域に流入し、高温混合気供給路ＭＧ２の高温混合気が、導入口３ａから改質域に導入される。改質域の熱分解ガスは、高温混合気と混合し、この結果、熱分解ガス中の炭化水素と高温空気との発熱反応が進行するとともに、熱分解ガス中の炭化水素と高温水蒸気との吸熱改質反応が進行する。改質域に生成した改質ガスは、高温の粗燃料ガスとして高温ガス給送路ＨＧから熱交換器６５に導入される。
【００７６】
熱交換器６５を流通する高温粗ガスは、熱交換器６５の伝熱壁を介して湿潤廃棄物と熱交換する。熱交換器６５において冷却した低温の粗燃料ガスは、低温ガス給送路ＬＧを介して水蒸気発生器４に導入され、更に冷却した後、ガス洗浄・浄化装置７に導入される。低温粗ガスは、ガス洗浄・浄化装置７において、除塵、脱硫、脱塩及び重金属除去等の洗浄・浄化処理を受けた後、精製燃料ガスとして燃料ガス給送路ＦＧ、ＲＧに送出される。例えば、６０乃至８０％の重量比の燃料ガスは、燃料ガス給送路ＦＧを介して後続のエネルギー利用設備に供給され、４０乃至２０％の重量比の燃料ガスは、混合気加熱用燃料として燃料ガス給送路ＲＧから水蒸気・空気加熱装置１０に供給される。
【００７７】
他方、熱交換器６５より受熱した湿潤燃料中の水分は、加熱・乾燥室６０内で気化し、比較的低温の臭気性水蒸気が、加熱・乾燥室６０内に発生する。臭気性水蒸気は、水蒸気導出口６３から臭気性水蒸気送出路ＯＳに導出され、低温水蒸気供給路ＬＳに導入される。臭気性水蒸気は、低温水蒸気と混合し、低温水蒸気は更に、混合制御弁５１、５２によって低温空気供給路ＬＡの低温空気と混合した後、低温混合気供給路ＳＡ１、ＳＡ２を介して各水蒸気・空気加熱装置１０に供給される。
【００７８】
流路切換装置２０は、上記第１加熱工程において、低温混合気を第１燃焼域１３に導入し且つ第２燃焼域１４の燃焼排ガスを排気導出路ＥＸに導出し（図１５Ａ）、第２加熱工程において、低温混合気を第２燃焼域１４に導入し且つ第１燃焼域１３の燃焼排ガスを排気導出路ＥＸに導出する（図１５Ｂ）。
【００７９】
第１加熱工程（図１５Ａ）において、燃料供給制御装置４０は、燃料ガス給送路ＲＧの燃料ガスを第２燃焼域１４に吹込む。所望により、酸化剤供給制御装置８０は、酸化剤を第２燃焼域１４に供給する。低温混合気は、第１熱交換装置１１を流通する間に７００℃以上、好適には、８００℃以上に加熱される。高温の混合気流Ｈは、分流域１５に流入し、分流域１５において、第１及び第２分流Ｈ１：Ｈ２に分流する。第２分流Ｈ２は、高温混合気供給路ＭＧに送出され、第１分流Ｈ１は、第２燃焼域１４に流入し、燃料ガスと混合して燃焼反応し、高温の燃焼排ガスを第２燃焼域１４に生成する。燃焼排ガスは、第２熱交換装置１２、第２給排路Ｌ２及び第１排気開閉弁２３を介して排気ファン３０（図１４）に誘引され、排気路ＥＧ及び排気口３１から系外に排気される。燃焼排ガスは、第２熱交換装置１２を通過する際に第２熱交換装置１２の蓄熱体と伝熱接触し、燃焼排ガス流が保有する顕熱は、該蓄熱体に蓄熱される。
【００８０】
第２加熱工程（図１５Ｂ）において、制御装置４０、８０は、燃料ガスを第１燃焼域１３に供給する。低温混合気は、第２熱交換装置１２を流通する間に上記高温域に加熱される。高温混合気流Ｈは、分流域１５に流入し、分流域１５において、第１及び第２分流Ｈ１：Ｈ２に分流する。第２分流Ｈ２は、高温混合気供給路ＭＧに送出され、第１分流Ｈ１は、第１燃焼域１３に流入し、燃料ガスと混合し、高温の燃焼排ガスを第１燃焼域１３に生成する。燃焼排ガスは、第１熱交換装置１１、第１給排路Ｌ１及び第２排気開閉弁２４を介して排気ファン３０（図１４）に誘引され、排気路ＥＧ及び排気口３１から系外に排気される。燃焼排ガスは、第１熱交換装置１１を通過する際に第１熱交換装置１１の蓄熱体と伝熱接触し、燃焼排ガス流が保有する顕熱は、該蓄熱体に蓄熱される。
【００８１】
水蒸気・空気加熱装置１０は、１２０秒以下、好適には、６０秒以下、更に好適には３０秒以下の所定時間に設定された所定の時間間隔で交互に第１又は第２加熱工程に切換えられる。第２分流Ｈ２は、連続的に高温混合気供給路ＭＧに送出され、図１４に示す如く、高温混合気供給路ＭＧ１、ＭＧ２を介して熱分解ガス化炉２及び改質器３に夫々供給される。
【００８２】
かくして、上記低温水蒸気の一部は、燃焼域１３、１４において燃焼し、燃焼排ガスとして系外に排気され、低温水蒸気の残部は、高温混合気供給路ＭＧに送出され、系内を再循環する。
【００８３】
図１６は、本発明の第２実施例に係る廃棄物ガス化システムの全体構成を示すシステム・フロー図である。図１６において、上記第１実施例の各構成要素と実質的に同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号が付されている。
【００８４】
図１６に示す廃棄物ガス化システムは、第１実施形態（図１）の構成に対応しており、上記第１実施例と同様、上記湿潤燃料として湿潤廃棄物を使用した構成のものである。また、図１に示すガス化装置１は、ペブル床ガス化炉２からなり、図３に示すガス化装置の構成を具現化したものである。
【００８５】
ガス化装置１を構成するペブル床ガス化炉２は、多数の球形セラミックス( ペブル) により構成されるペブル床８を備える。ペブル床８は、例えば、直径２０〜５０ｍｍ程度のアルミナボールの充填層又は積層体からなり、ペブル床８の上方には、乾燥廃棄物を熱分解可能な熱分解域が画成される。熱分解域は、熱分解ガスの改質域としても機能する。ガス化装置１は、湿潤廃棄物を装入可能な燃料供給手段ＷＴと、熱交換器６５を内蔵した乾燥装置６とを備えており、所望により適当な寸法又は粒度に粉砕された湿潤廃棄物が、供給手段ＷＴによって乾燥装置３内に投入される。
【００８６】
１０００℃以上の高温空気及び高温水蒸気が、高温空気供給路ＨＡ及び高温水蒸気供給路ＨＳを介して熱分解域に導入される。高温空気及び高温水蒸気の割合は、８：２〜５：５の範囲内の流量比（重量比）に設定される。高温空気及び高温水蒸気は、熱分解域において混合するとともに、廃棄物を熱分解し、溶融する。球形セラミックスは、高温混合気によって加熱され且つ高温混合気の顕熱を蓄熱し、廃棄物に伝熱接触して廃棄物の溶融ガス化反応を促進する。廃棄物の溶融スラグは、球形セラミックスの間隙を流下してスラグ・ガス分離域９に流入する。分離域９の底部に滞留した溶融スラグは、炉外に抽出され、冷却・固化し、路盤材等の建築材料又は土木材料等として再利用される。
【００８７】
高温空気は、主として、熱分解域の廃棄物をガス化溶融し、廃棄物を溶融スラグと熱分解ガスとに熱分解し、また、高温水蒸気は、主として、廃棄物のガス化溶融により多量の煤が発生するのを抑制するとともに、熱分解ガス中の炭化水素と水蒸気改質反応し、熱分解ガスを改質する。熱分解域に生成した熱分解ガスは、ペブル床８のセラミックス球の間隙を通過し、分離域９の高温粗ガス導出口９ａから高温ガス給送路ＨＧに送出される。給送路ＨＧの高温粗ガスは、熱交換器６５を流通し、湿潤廃棄物と熱交換して冷却した後、低温粗ガスとして低温ガス給送路ＬＧから水蒸気発生器４及びガス洗浄・浄化装置７に送出される。低温粗ガスは、水蒸気発生器４において放熱した後、ガス洗浄・浄化装置７において除塵、脱硫、脱塩及び重金属除去等の洗浄・浄化処理を受け、低温の精製燃料ガスとして燃料ガス給送路ＦＧ、ＲＧに給送される。給送路ＦＧの燃料ガスは、ガスタービン装置等のエネルギー利用設備に供給され、給送路ＲＧの燃料ガスは、水蒸気・空気加熱装置１０に供給される。
【００８８】
他方、加熱・乾燥室６０内の湿潤廃棄物は、高温粗ガスの顕熱を熱交換器６５より受熱し、加熱・乾燥し、湿潤燃料中の水分は気化し、比較的低温の臭気性水蒸気を加熱・乾燥室６０内に生成する。臭気性水蒸気は、水蒸気導出口６３から臭気性水蒸気送出路ＯＳに送出され、低温水蒸気供給路ＬＳの低温水蒸気と混合した後、水蒸気加熱装置１０Ｂに供給される。
【００８９】
なお、本例の廃棄物ガス化システムは、低温空気を加熱する空気加熱装置１０Ａと、低温水蒸気を加熱する水蒸気加熱装置１０Ｂとを備える。空気加熱装置１０Ａ及び水蒸気加熱装置１０Ｂの各構成は、上記第１実施例の水蒸気・空気加熱装置１０の構成と実質的に同一であり、第１加熱工程（図１５Ａ）及び２加熱工程（図１５Ｂ）を所定時間毎、例えば、６０秒以下の時間間隔で交互に反復実施し、これにより、低温空気又は低温水蒸気を１０００℃以上の高温に連続加熱する。高温空気流路及び高温水蒸気流路ＨＡ、ＨＳは、熱分解ガス化炉２の導入口２ｄ：２ｅに夫々接続され、高温空気及び高温水蒸気は、熱分解域に夫々導入され、熱分解域において混合する。
【００９０】
図１７は、本発明の第３実施例に係る廃棄物ガス化システムの全体構成を示すシステム・フロー図である。図１７において、上記各実施例の各構成要素と実質的に同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号が付されている。
【００９１】
図１７に示す廃棄物ガス化システムは、第１実施形態（図１）の構成に対応しており、上記第１及び第２実施例と同様、湿潤燃料として湿潤廃棄物を使用した構成のものである。また、図１７に示すガス化装置１は、外部加熱式の熱分解ガス化炉２を備えており、図４に示すガス化装置の構成を具現化したものである。
【００９２】
本実施例において、廃棄物ガス化システムは、熱分解炉２及び改質器３を含むガス化装置１を備えるとともに、乾燥装置６、ガス洗浄・浄化装置７及び水蒸気・空気加熱装置１０を備える。乾燥装置６は、湿潤燃料を加熱・乾燥可能な熱交換器６５を備える。熱分解炉２は、酸素濃度制御手段（図示せず）を備えた外部加熱式ロータリーキルンからなり、ロータリーキルンの熱分解域は、酸素濃度制御手段の制御下に低酸素状態又は無酸素状態の炉内焼成雰囲気に維持・管理される。乾燥装置６を介して熱分解域に投入された乾燥廃棄物は、所謂蒸し焼き状態の炉内焼成雰囲気にて約５００〜６００℃程度に加熱され、熱分解反応の進行により熱分解ガス及び残渣に分解する。熱分解ガス及び残渣は、分離部において相互分離し、残渣は、残渣取出装置、有価金属選別装置、溶融炉等（図示せず）に導入され、他方、熱分解ガスは、改質器３の改質域に導入される。
【００９３】
改質器３の改質域は、高温ガス給送路ＨＧを介して熱交換器６５の流入ポート６６に接続され、熱交換器６５の流出ポート６７は、低温ガス給送路ＬＧを介して水蒸気発生器４及びガス洗浄・浄化装置７に接続される。ガス洗浄・浄化装置７は、燃料ガス給送路ＲＧに接続されるとともに、燃料ガス給送路ＦＧを介してガスタービン装置等のエネルギー利用設備に接続される。
【００９４】
湿潤廃棄物は、熱分解効率を向上すべく適当な寸法に破砕された後、供給手段ＷＴによって乾燥装置６の加熱・乾燥室６０に投入される。加熱・乾燥室６０内の湿潤廃棄物は、高温粗ガスの顕熱を熱交換器６５より受熱し、加熱・乾燥し、湿潤燃料中の水分は気化し、比較的低温の臭気性水蒸気を加熱・乾燥室６０内に生成する。臭気性水蒸気は、臭気性水蒸気送出路ＯＳ及び低温水蒸気供給路ＬＳを介して混合制御弁５０に供給される。低温水蒸気は、混合制御弁５０において低温空気供給路ＬＡの低温空気と混合した後、水蒸気・空気加熱装置１０に供給される。混合制御弁５０は、低温空気及び低温水蒸気を２：８〜５：５の範囲内の混合比（重量比）に混合し、低温空気及び低温水蒸気の混合気を水蒸気・空気加熱装置１０に供給する。
【００９５】
水蒸気・空気加熱装置１０は、上記各実施例の水蒸気・空気加熱装置と実質的に同一の構造を有し、第１加熱工程（図１５Ａ）及び２加熱工程（図１５Ｂ）を所定時間毎、例えば、６０秒以下の時間間隔で交互に反復実施することにより、低温混合気供給路ＳＡの低温混合気を７００℃以上、好適には、８００℃以上の高温に連続加熱し、高温混合気供給路ＭＧに送出する。供給路ＭＧは、高温混合気を改質器３に導入し、高温混合気は、改質域の熱分解ガスと混合する。この結果、熱分解ガス中の炭化水素と高温空気との発熱反応が進行するとともに、熱分解ガス中の炭化水素と高温水蒸気との吸熱改質反応が進行する。改質域に生成した改質ガスは、高温の粗燃料ガスとして高温ガス給送路ＨＧから熱交換器６５に導入される。その他のシステム構成は、前述の各実施例と実質的に同一であるので、更なる詳細な説明は、省略する。
【００９６】
図１８乃至図２０は、本発明の第４乃至第６実施例に係る廃棄物ガス化システムの全体構成を示すシステム・フロー図である。各図において、上記各実施例の各構成要素と実質的に同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号が付されている。
【００９７】
図１８乃至図２０に示す廃棄物ガス化システムは、本発明の第２実施形態（図５）の構成に対応しており、第４乃至第６実施例の各システムは、上記第１乃至第３実施例と同様、湿潤な廃棄物を湿潤燃料として使用する。なお、第４実施例（図１８）のガス化装置１は、前述の第１実施例と同様、高温の空気及び水蒸気を導入可能な熱分解ガス化炉２及び改質器３を備えており、これは、図６に示すガス化装置の構成を具現化した構成のものであり、第５実施例（図１９）のガス化装置１は、前述の第２実施例と同様、ペブル床ガス化炉２からなり、図７に示すガス化装置の構成を具現化した構成のものである。また、第６実施例（図２０）のガス化装置１は、前述の第３実施例と同様、外部加熱式の熱分解ガス化炉２を備えており、図８に示すガス化装置の構成を具現化した構成のものである。
【００９８】
第４乃至第６実施例において、乾燥装置６の水蒸気導出口６３は、臭気性水蒸気送出路ＯＳを介して、高温ガス給送路ＨＧに接続され、加熱・乾燥室６０に生成した臭気性水蒸気は、高温ガス給送路ＨＧの高温粗ガスに混合する。臭気性水蒸気を混合した高温粗ガスは、熱交換器６５を流通し、湿潤廃棄物を加熱・乾燥して冷却した後、低温粗ガスとして低温ガス給送路ＬＧに送出され、ガス洗浄・浄化装置７に導入される。低温粗ガスは、ガス洗浄・浄化装置７において除塵、脱硫、脱塩及び重金属除去等の洗浄・浄化処理を受け、低温の精製燃料ガスとして燃料ガス給送路ＦＧ、ＲＧに給送される。なお、第４乃至第６実施例では、低温水蒸気供給路ＬＳは、一般的な水蒸気発生装置（図示せず）に接続される。水蒸気発生装置の熱源として、系外の熱エネルギー、或いは、精製燃料ガスを使用して発電した電力等を使用し得る。
【００９９】
第４乃至第６実施例の廃棄物ガス化システムによれば、高温粗ガスが保有する顕熱を有効利用して効率的に湿潤廃棄物を乾燥するとともに、湿潤廃棄物の加熱・乾燥時に発生する臭気性水蒸気をガス洗浄・浄化装置７の洗浄・浄化工程により確実に脱臭するとともに、これを最終的に燃焼排ガスとして系外に排気することができる。
【０１００】
図２１乃至図２３は、本発明の第７乃至第９実施例に係る廃棄物ガス化システムの全体構成を示すシステム・フロー図である。各図において、上記各実施例の各構成要素と実質的に同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号が付されている。
【０１０１】
図２１乃至図２３に示す廃棄物ガス化システムは、本発明の第３実施形態（図９）の構成に対応しており、第７乃至第９実施例の各システムは、上記第１乃至第６実施例と同様、湿潤な廃棄物を湿潤燃料として使用する。
【０１０２】
第７実施例（図２１）のガス化装置１は、前述の第１及び第４実施例と同様、高温の空気及び水蒸気を導入可能な熱分解ガス化炉２及び改質器３を備えており、図１０に示すガス化装置の構成を具現化した構成のものである。第８実施例（図２２）のガス化装置１は、前述の第２及び第５実施例と同様、ペブル床ガス化炉２からなり、図１１に示すガス化装置の構成を具現化した構成のものである。また、第９実施例（図２３）のガス化装置１は、前述の第３及び第７実施例と同様、外部加熱式の熱分解ガス化炉２を備えており、図１２に示すガス化装置の構成を具現化した構成のものである。
【０１０３】
第７乃至第９実施例では、冷却装置５が、高温ガス給送路ＨＧの下流端に接続される。冷却装置５は、水蒸気生成用熱交換器５ａを備える。熱交換器５ａは、水を気化し、低温水蒸気を生成する。冷却装置５により冷却した粗ガスは、低温ガス給送路ＬＧに送出され、ガス洗浄・浄化装置７に導入される。
【０１０４】
熱交換器５ａの低温水蒸気は、低温水蒸気供給路ＬＳ：ＬＳ１：ＬＳ２を介して乾燥装置６及び水蒸気・空気加熱装置１０に供給される。乾燥装置６に供給された低温水蒸気は、熱交換器６５を流通し、湿潤廃棄物を加熱・乾燥する。乾燥装置６の水蒸気導出口６３は、臭気性水蒸気送出路ＯＳを介して低温水蒸気供給路ＬＳ２に接続される。臭気性水蒸気は、供給路ＬＳ２の低温水蒸気と混合し、低温空気供給路ＬＡの低温空気と更に混合した後、水蒸気・空気加熱装置１０に導入される。混合気の一部は、水蒸気・空気加熱装置１０の燃焼域１３、１４（図１５）において燃焼し、燃焼排ガスとして系外に排気され、混合気の残部は、高温混合気として、ガス供給路ＭＧに送出され、系内を再循環する。
【０１０５】
図２４乃至図２６は、本発明の第１０乃至第１２実施例に係る廃棄物ガス化システムの全体構成を示すシステム・フロー図であり、各図に示す廃棄物ガス化システムは、本発明の第４実施形態（図１３）の構成を具現化したものである。なお、各図において、上記各実施例の各構成要素と実質的に同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号が付されている。
【０１０６】
第１０実施例（図２４）のガス化装置１は、高温の空気及び水蒸気を導入可能な熱分解ガス化炉２及び改質器３を備えており、第１１実施例（図２５）のガス化装置１は、ペブル床ガス化炉２からなり、また、第１２実施例（図２６）のガス化装置１は、外部加熱式の熱分解ガス化炉２を備える。
【０１０７】
第１０乃至第１２実施例のガス化システムは、第７乃至第９実施例と類似した構成を有しており、高温ガス給送路ＨＧの下流端に接続された冷却装置５を備える。冷却装置５の熱交換器５ａは、高温粗ガスが保有する顕熱により低温水蒸気を生成し、低温水蒸気は、低温水蒸気供給路ＬＳ１を介して乾燥装置６の熱交換器６５に供給される。低温水蒸気は、熱交換器６５を流通し、湿潤廃棄物を加熱・乾燥する。なお、冷却装置５により冷却した粗ガスは、低温ガス給送路ＬＧに送出され、ガス洗浄・浄化装置７に導入される。
【０１０８】
冷却装置５は又、空気加熱用熱交換器５ｂを高温側に備える。熱交換器５ｂと連通する低温空気供給路ＬＡには、低温水蒸気供給路ＬＳ２及び臭気性水蒸気送出路ＯＳが接続される。低温水蒸気の一部が、供給路ＬＳ２を介して供給路ＬＡに導入されるとともに、加熱・乾燥室６０に生成した臭気性水蒸気が、送出路ＯＳを介して供給路ＬＡに導入される。低温水蒸気及び臭気性水蒸気は、低温空気と混合し、混合気は、熱交換器５ｂを流通し、高温に加熱される。熱交換器５ｂの高温混合気は、ガス供給路ＭＧ：ＭＧ１：ＭＧ２を介してガス化炉２及び改質器３に導入される。
なお、ガス化炉２は、初期燃焼装置又は補助燃焼装置を備えるが、これらの燃焼装置の図示は、図を簡略化するために省略されている。
【０１０９】
以上、本発明の好適な実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変形又は変更が可能である。
【０１１０】
例えば、上記各実施例は、廃棄物ガス化システムに関するものであるが、本発明は、比較的多量の水分を含む炭化水素系燃料をガス化するガス化システム一般に広く適用し得るものである。
【０１１１】
また、水蒸気又は空気加熱装置の構造は、上記各実施例において開示した構造の装置に限定されるものではなく、同等の温度効率を発揮し得る他の構造の加熱装置を水蒸気又は空気加熱装置として採用しても良い。
【０１１２】
更には、上記乾燥装置６の熱交換器６５に供給すべき高温熱媒体として、エネルギー利用設備を構成するガスタービン装置、ガスエンジン装置等の各種内燃機関又は燃焼設備の燃焼排ガス又は水蒸気を使用しても良い。
【０１１３】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明の上記構成によれば、湿潤燃料を系内の熱エネルギーにより加熱・乾燥するとともに、加熱・乾燥時に生成した水蒸気の熱量を有効利用し、しかも、水蒸気の臭気成分を確実に除去することができる湿潤燃料ガス化システム及びガス化方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る湿潤燃料ガス化システムのシステム・フロー図である。
【図２】図１に示すガス化装置の構成を例示するブロックフロー図である。
【図３】図１に示すガス化装置の変形例を示すブロックフロー図である。
【図４】図１に示すガス化装置の更なる変形例を示すブロックフロー図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る湿潤燃料ガス化システムのシステム・フロー図である。
【図６】図５に示すガス化装置の構成を例示するブロックフロー図である。
【図７】図５に示すガス化装置の変形例を示すブロックフロー図である。
【図８】図５に示すガス化装置の更なる変形例を示すブロックフロー図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る湿潤燃料ガス化システムのシステム・フロー図である。
【図１０】図９に示すガス化装置の構成を例示するブロックフロー図である。
【図１１】図９に示すガス化装置の変形例を示すブロックフロー図である。
【図１２】図９に示すガス化装置の更なる変形例を示すブロックフロー図である。
【図１３】本発明の第４実施形態に係る湿潤燃料ガス化システムのシステム・フロー図である。
【図１４】本発明の第１実施例に係る廃棄物ガス化システムの全体構成を示すシステム・フロー図である。
【図１５】図１４に示す水蒸気・空気加熱装置の全体構造及び作動態様を示す概略断面図であり、図１５（Ａ）は、水蒸気・空気加熱装置の第１加熱工程を示し、図１５（Ｂ）は、水蒸気・空気加熱装置の第２加熱工程を示す。
【図１６】本発明の第２実施例に係る廃棄物ガス化システムの全体構成を示すシステム・フロー図である。
【図１７】本発明の第３実施例に係る廃棄物ガス化システムの全体構成を示すシステム・フロー図である。
【図１８】本発明の第４実施例に係る廃棄物ガス化システムの全体構成を示すシステム・フロー図である。
【図１９】本発明の第５実施例に係る廃棄物ガス化システムの全体構成を示すシステム・フロー図である。
【図２０】本発明の第６実施例に係る廃棄物ガス化システムの全体構成を示すシステム・フロー図である。
【図２１】本発明の第７実施例に係る廃棄物ガス化システムの全体構成を示すシステム・フロー図である。
【図２２】本発明の第８実施例に係る廃棄物ガス化システムの全体構成を示すシステム・フロー図である。
【図２３】本発明の第９実施例に係る廃棄物ガス化システムの全体構成を示すシステム・フロー図である。
【図２４】本発明の第１０実施例に係る廃棄物ガス化システムの全体構成を示すシステム・フロー図である。
【図２５】本発明の第１１実施例に係る廃棄物ガス化システムの全体構成を示すシステム・フロー図である。
【図２６】本発明の第１２実施例に係る廃棄物ガス化システムの全体構成を示すシステム・フロー図である。
【符号の説明】
１  ガス化装置
２  熱分解ガス化炉、ガス化炉、熱分解炉
３  改質器
４  水蒸気発生器
５  冷却装置
６  乾燥装置
７  ガス洗浄・浄化装置
１０  水蒸気・空気加熱装置
６５  熱交換器
ＷＴ  燃料（廃棄物）供給手段
ＷＳ  燃料（廃棄物）移送路
ＯＳ  臭気性水蒸気送出路
ＬＡ  低温空気供給路
ＬＳ  低温水蒸気供給路
ＳＡ  低温混合気供給路
ＭＧ  ガス供給路、高温混合気供給路
ＨＡ  ガス供給路、高温空気供給路
ＨＳ  ガス供給路、高温水蒸気供給路
ＴＧ  熱分解ガス給送路
ＨＧ  高温ガス給送路
ＬＧ  低温ガス給送路
ＲＧ：ＦＧ  燃料ガス給送路
【図１】
0004033610.tif 000002
【図２】
0004033610.tif 000003
【図３】
0004033610.tif 000004
【図４】
0004033610.tif 000005
【図５】
0004033610.tif 000006
【図６】
0004033610.tif 000007
【図７】
0004033610.tif 000008
【図８】
0004033610.tif 000009
【図９】
0004033610.tif 000010
【図１０】
0004033610.tif 000011
【図１１】
0004033610.tif 000012
【図１２】
0004033610.tif 000013
【図１３】
0004033610.tif 000014
【図１４】
0004033610.tif 000015
【図１５】
0004033610.tif 000016
【図１６】
0004033610.tif 000017
【図１７】
0004033610.tif 000018
【図１８】
0004033610.tif 000019
【図１９】
0004033610.tif 000020
【図２０】
0004033610.tif 000021
【図２１】
0004033610.tif 000022
【図２２】
0004033610.tif 000023
【図２３】
0004033610.tif 000024
【図２４】
0004033610.tif 000025
【図２５】
0004033610.tif 000026
【図２６】
0004033610.tif 000027