(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温の流動媒体を内部で流動させ、第１の界面を有するガス化室流動床を形成し、前記ガス化室流動床内で第１の被処理物をガス化するガス化室と；
高温の流動媒体を内部で流動させ、第２の界面を有する燃焼室流動床を形成し、第２の被処理物を前記燃焼室流動床内で燃焼させ、または前記第２の被処理物と前記ガス化室でのガス化に伴い生成されたチャーとを前記燃焼室流動床内で燃焼させ、前記流動媒体を加熱する燃焼室とを備え；
前記ガス化室と前記燃焼室とは、前記それぞれの流動床の界面より鉛直方向上方においては第１の仕切壁により仕切られ、前記第１の仕切壁の下部には前記ガス化室と前記燃焼室とを連通する連通口であって、該連通口の上端の高さは前記第１の界面および第２の界面以下である連通口が形成され、該連通口を通じて、前記燃焼室側から前記ガス化室側へ前記燃焼室で加熱された流動媒体を移動させるように構成され；
前記第１の被処理物および前記第２の被処理物は、廃棄物または燃料である；
ガス供給装置。
【請求項２】
前記ガス化室で生成した可燃性ガスを第１のガス利用装置に供給する第１のガス経路と；
前記燃焼室で生成した燃焼ガスを、前記可燃性ガスとは別々に前記第１のガス利用装置に供給する、または第２のガス利用装置に供給する第２のガス経路とを備える；
請求項１に記載のガス供給装置。
【請求項３】
前記第１のガス利用装置と；
請求項２に記載のガス供給装置とを備える；
ガス供給利用システム。
【請求項４】
第１の被処理物を熱分解して可燃性ガスとチャーを生成するガス化工程と；
第２の被処理物を燃焼し、または前記第２の被処理物と前記ガス化工程で生成されたチャー分とを燃焼して、燃焼ガスを生成し、さらに前記ガス化工程における熱分解反応に必要な熱量を得る燃焼工程とを備え；
前記ガス化工程は、高温の流動媒体で形成される流動床で行われ；
前記燃焼工程は、前記第２の被処理物の燃焼、または前記第２の被処理物と前記チャー分との燃焼により得られた熱量で前記流動媒体を加熱する加熱工程を含み；
前記ガス化工程は、前記燃焼工程にて加熱された流動媒体を少なくとも一部に用いて形成される前記流動床にて行われ；
前記第１の被処理物および前記第２の被処理物は、廃棄物または燃料である；
ガス供給方法。
【請求項５】
前記ガス化工程で生成した可燃性ガスを第１のガス利用装置に供給する第１のガス供給工程と；
前記燃焼工程で生成した燃焼ガスを、前記可燃性ガスとは別々に前記第１のガス利用装置に供給する、または第２のガス利用装置に供給する第２のガス供給工程とを備える；
請求項４に記載のガス供給方法。
【請求項６】
請求項１に記載のガス供給装置と；
前記ガス化室で生成した可燃性ガスを燃焼させて灰分を溶融する溶融炉と；
前記ガス化室で生成した可燃性ガスを前記溶融炉に供給する第１のガス経路と；
前記燃焼室で生成した燃焼ガスを、前記可燃性ガスとは別々に、前記溶融炉に供給する第２のガス経路とを備える；
ガス化溶融システム。
【請求項７】
前記第２のガス経路から分岐し、前記燃焼室で生成した燃焼ガスを導く第３のガス経路を備え；
前記溶融炉が、前記溶融炉を出た排ガスを導く出口ガス経路を有し；
前記第３のガス経路が、前記出口ガス経路に接続する；
請求項６に記載のガス化溶融システム。
【請求項８】
前記被処理物を供給する第３の被処理物供給経路を備え；
前記第３の被処理物供給経路が、前記被処理物を前記ガス化室および前記燃焼室へ供給するように構成された；
請求項６または請求項７に記載のガス化溶融システム。
【請求項９】
前記ガス化室を出た第１の不燃物を排出する第１の不燃物排出装置と；
前記第１の不燃物排出装置と前記ガス化室との間に配置され、前記第１の不燃物から熱を回収する第１の熱交換器とを備える；
請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載のガス化溶融システム。
【請求項１０】
前記燃焼室を出た第２の不燃物を排出する第２の不燃物排出装置と；
前記第２の不燃物排出装置と前記燃焼室との間に配置され、前記第２の不燃物から熱を回収する第２の熱交換器とを備える；
請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載のガス化溶融システム。
【請求項１１】
前記第３のガス経路が分岐する分岐点の上流側の前記第２のガス経路中に設置され、前記燃焼室で生成した燃焼ガスからチャーおよび灰分を分離するサイクロンと；
前記サイクロンによって分離されたチャーおよび灰分を溶融炉に独立して供給する戻し経路とを備える；
請求項６乃至請求項１０のいずれか１項に記載のガス化溶融システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス供給装置、ガス供給方法、ガス供給利用システム、およびガス化溶融システムに関する。さらに、各種廃棄物や固体燃料等の熱分解ガス化、チャー燃焼、灰分の溶融機能を備えたガス化溶融システムに関する。また、各種廃棄物や固体燃料等を熱分解して得られる可燃性ガス、チャー及び灰分等の固体粒子を、セメント焼成工程、高炉、ガラス製造工程等のガス利用装置に供給するガス供給装置、ガス供給方法、さらに当該ガス供給装置とガス利用装置とを備えたガス供給利用システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のガス供給装置は、（流動層）ガス化室と、（流動層）燃焼室とを備え、原料はガス化用原料としてガス化室のみに供給し、ガス化用原料の熱分解により発生したチャーを伴った流動媒体（一般的には硅砂を使用）は、ガス化室から燃焼室に送られ、燃焼室でチャーが燃焼され、この燃焼による顕熱が流動媒体に与えられ、顕熱が与えられた流動媒体は、ガス化室に戻され原料の熱分解が行われていた。また従来のガス供給利用システム中でも、上述したガス供給装置から得られるガスを利用するガス利用装置を付置したガス供給利用システムが着目されてきた。
【０００３】
また、従来のガス化溶融システムは、流動砂（硅砂）により形成される流動層により、各種廃棄物や固体燃料等の燃料を熱分解ガス化し可燃性ガスを生成する流動層ガス化炉と、流動層ガス化炉により生成された可燃性ガスを燃焼し、当該可燃性ガスに含まれる灰分を溶融する溶融炉とを含んで構成されていた。
【０００４】
流動層ガス化炉は、炉底に送入された空気により、流動層ガス化炉内に設けられた空気分散板上に硅砂の流動層が形成される。流動層ガス化炉内に供給された原料は、硅砂の流動層に供給することにより硅砂と空気に接触して部分燃焼し速やかに熱分解ガス化する。炉底の排出物抜出口から排出物として排出された硅砂と不燃物は不燃物排出装置により搬出されて排出されていた。
【０００５】
流動層ガス化炉を出た可燃性ガスは、燃焼ガスを一部含んで溶融炉に供給され、可燃性ガスが、一次燃焼室にて予熱された空気と旋回流中で混合しながら、１２００℃から１５００℃の高温で高速完全燃焼する。燃焼は傾斜した二次燃焼室で完結する。この燃焼により、可燃性ガス中の灰分は溶融し溶融スラグとして溶融炉のスラグ分離部底部より排出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような（流動層）ガス化室と、（流動層）燃焼室とを備えた従来のガス供給装置は、揮発成分割合が多いので、ガス化室でチャーが発生しにくいガス化用原料を供給した場合は、燃焼室でのチャー燃焼により発生する燃焼熱が不足し、燃焼室流動層の層温が十分高く維持されない。よって、燃焼室で流動媒体に顕熱が付与され、顕熱が付与された流動媒体が燃焼室からガス化室に搬送されても、ガス化室全体の流動媒体の顕熱量が不足する。このためガス化室に十分な熱量を付与することができず、ガス化室流動床温度を十分に昇温できなくなる結果、可燃性ガス中のタール分の分解が十分でなくなり、タールトラブル等の問題が発生することがあった。
【０００７】
また、石炭等をガス化した場合に発生するチャーは、チャーそのものの着火性が悪く、適度な揮発分を含有していないと、初期燃焼速度が小さい。よって、一度ガス化室内に供給されて揮発分の放出が済んだチャーのみでは、燃焼室流動床内で燃焼せずに未燃分として系外に放出されてしまうものが多くなる。それにより、燃焼室流動床の温度が上昇せず、燃焼室での燃焼効率が悪化するので、ガス化室流動床の温度が結果として十分でなく、このことがタールトラブル等の原因となることがあった。
【０００８】
以上のようなガス化溶融システムでは、燃焼ガスを含んだ可燃性ガスが溶融炉に供給されるため溶融炉の入口ダクトで灰分等の付着による閉塞が起こることがあった。
【０００９】
また、カーボンリッチな原料を使用した場合は、流動層ガス化炉から排出される排出物に残存する残存チャーが多く、排出物中にクリンカが発生する原因となることがあった。高カロリー原料の場合、流動層ガス化炉での酸素比が少なく、溶融炉での燃焼量が多いため、溶融炉での温度抑制のため溶融炉以降での空気比を高くしなければならず、溶融炉以降の排ガス系で排ガス量が過大となることがあった。また、低カロリー原料の場合は、溶融炉での温度を溶融に必要な温度以上に高めなければならず、バーナによる助燃が大量に必要であった。
【００１０】
そこで本第１の発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、チャーが発生しにくいガス化用原料、発生したチャーの着火性の悪いガス化用原料、有害物を多く含む上にチャーが発生しにくい原料を使用しても、ガス化室で発生する生成ガス中のタール分を十分に分解することができ、また燃焼室での燃焼効率をよくすることができるガス供給装置、ガス供給利用システム、ガス化溶融システム、およびガス供給方法を提供することを目的とする。
【００１１】
本第２の発明は、溶融炉の入口ダクトで灰分等の付着による閉塞が起こりにくくいガス化溶融システムを提供することを目的とする。
【００１２】
本第３の発明は、カーボンリッチ原料を使用した場合の残存チャーの発生を抑制し、さらに高カロリー原料を使用した場合の溶融炉の排ガスの量を抑制し、さらに低カロリー原料を使用した場合の助燃の量を減少させ、種々の原料に対応することができるガス化溶融システムを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に係る発明によるガス供給装置１１０１は、例えば図３に示すように、高温の流動媒体ｃ１を内部で流動させ、第１の界面を有するガス化室１００１流動床を形成し、前記ガス化室流動床内で第１の被処理物ａ１をガス化するガス化室１００１と；高温の流動媒体ｃ２を内部で流動させ、第２の界面を有する燃焼室１００２流動床を形成し、第２の被処理物ａ２を燃焼室１００２流動床内で燃焼させ、または第２の被処理物ａ２とガス化室１００１でのガス化に伴い生成されたチャーｈとを燃焼室１００２流動床内で燃焼させ、流動媒体ｃ２を加熱する燃焼室１００２とを備え；ガス化室１００１と燃焼室１００２とは、前記それぞれの流動床の界面より鉛直方向上方においては第１の仕切壁１０１５により仕切られ、第１の仕切壁１０１５の下部にはガス化室１００１と燃焼室１００２とを連通する連通口１０２５であって、該連通口１０２５の上端の高さは前記第１の界面および第２の界面以下である連通口１０２５が形成され、該連通口１０２５を通じて、燃焼室１００２側からガス化室１００１側へ燃焼室１００２で加熱された流動媒体ｃ２を移動させるように構成され、第１の被処理物ａ１および第２の被処理物ａ２は、廃棄物または燃料である。
【００１４】
このように構成すると、ガス化室１００１と、燃焼室１００２とを備え、ガス化室１００１と燃焼室１００２とは、それぞれの流動床の界面より鉛直方向上方においては第１の仕切壁１０１５により仕切られているので、それぞれの室１００１、１００２のガス圧力が変動しても圧力バランスが崩れて可燃性ガスｂと燃焼ガスｅが混ざるという問題を生じない。そして、第１の仕切壁１０１５の連通口６２５を通じて、燃焼室１００２側からガス化室１００１側へ安定して流動媒体ｃ２を移動させることができ、ガス化室１００１で安定して可燃性ガスｂを発生させることができる。
【００１５】
また、カーボンリッチな第１の被処理物（原料）ａ１の場合は、ガス化室１００１で生成するチャーｈの量が多いが、ガス化室１００１で生成したチャーｈを燃焼室１００２で燃焼させれば、ガス化室１００１、燃焼室１００２からの排出物ｃ３、ｃ４、ｄ１、ｄ２に残存するチャーｈの量を抑制することができる。
【００１６】
燃焼室１００２が、第２の被処理物ａ２を燃焼するので、チャーが発生しにくいガス化用の第１の被処理物ａ１の場合は、燃焼室１００２で第２の被処理物ａ２の燃焼により燃焼熱を補い、燃焼室１００２の燃焼温度を上昇させ、燃焼室１００２で流動媒体に十分に顕熱を付与することができ、ガス化室１００１への顕熱供給が十分となるので、ガス化室流動床温度が高くなる結果、可燃性ガスｂ中のタール分を十分に分解することができ、タールトラブルの問題を回避することができる。
【００１７】
また、着火性の低いチャーｈを発生する第１の被処理物ａ１の場合でも、第２の被処理物ａ２を燃焼室１００２で燃焼させることより、燃焼室１００２の温度を上昇させ、チャーｈの燃焼速度を上昇させることにより、チャーｈを燃焼室１００２内で確実に燃焼させ、燃焼室１００２での燃焼効率を維持することができ、ガス化室１００１への顕熱供給が十分となるので、ガス化室流動床温度を十分に保持すると共に、ガス化により可燃性ガスｂがもたらすタールトラブルの問題を回避することができる。
【００１８】
なお、第１のガス利用装置１２０４で可燃性ガスｂの燃焼が行われる場合は、完全燃焼であってもよく、部分燃焼であってもよい。また、熱分解とはガス化を含む概念とする。また、ガス化室１００１と燃焼室１００２とは、典型的には、それぞれの流動床の界面より鉛直方向上方においてはガスの流通がないように第１の仕切壁１０１５により仕切られている。第１の被処理物ａ１と第２の被処理物ａ２とは、予め別種であってもよいし、同じであってもよい。
【００１９】
請求項１に記載のガス供給装置では、例えば図３に示すように、さらに、燃焼室１００２に接して設けられた熱回収室１００３を備え；燃焼室１００２と熱回収室１００３との間には燃焼室１００２流動床の流動層部を仕切る第２の仕切壁１０１２が設けられ、第２の仕切壁１０１２の下部には開口部１０２２が形成され、燃焼室１００２の流動媒体は第２の仕切壁１０１２の上部から熱回収室１００３に流入し、開口部１０２２を通じて燃焼室１００２に戻る循環流が形成されるようにしてもよい。仕切壁の下部は典型的には炉床面近傍である。このように構成すると、熱回収室１００３を備えるので、燃焼室１００２で発生する熱を回収することができ、またガス化室１００１で必要な熱量と燃焼室１００２で発生する熱量との差分をここで回収することにより、燃焼室１００２あるいはガス化室１００１の層温を一定に保つ、即ち熱バランスをとるのに資することもできる。
【００２０】
請求項２に係る発明によるガス供給装置１１０１、１７０１は、請求項１に記載のガス供給装置において、例えば図３、図４に示すように、ガス化室１００１、１６０１で生成した可燃性ガスｂを第１のガス利用装置１２０４、１８０１に供給する第１のガス経路１２３１、１２３２、１２３４、１８２０と；燃焼室１００２、１６０２で生成した燃焼ガスｅを、可燃性ガスｂとは別々に第１のガス利用装置１８０１に供給する、または第２のガス利用装置１２１１に供給する第２のガス経路１２３５、１８２１、１８２２とを備える。
【００２１】
第１のガス経路１２３１、１２３２、１２３４、１８２０と、第２のガス経路１２３５、１８２１、１８２２とを備えるので、ガス化室１００１、１６０１で生成した可燃性ガスｂを第１のガス経路１８２０を通して第１のガス利用装置１８０１に供給し、燃焼室１００２、１６０２で生成した燃焼ガスｅを可燃性ガスｂとは別々に、第２のガス経路１２３５、１８２１、１８２２を通して第１のガス利用装置１８０１に供給し、または第２のガス利用装置１２１１に供給することができる。
【００２２】
上記目的を達成するために請求項３に記載のガス供給利用システム１３０１は、例えば図３に示すように、第１のガス利用装置１２０４と；請求項２に記載のガス供給装置１１０１とを備える。このように構成すると、ガス供給装置１１０１が供給した可燃性ガスｂを第１のガス利用装置１２０４で利用し、燃焼ガスｅを第１のガス利用装置１２０４、または第２のガス利用装置１２１１で利用することができる。
【００２３】
上記目的を達成するために、請求項４に記載のガス供給方法は、例えば図３に示すように、第１の被処理物ａ１を熱分解して可燃性ガスｂとチャーｈを生成するガス化工程と；第２の被処理物ａ２を燃焼し、または第２の被処理物ａ２と前記ガス化工程で生成されたチャー分ｈとを燃焼して、燃焼ガスｅを生成し、さらに前記ガス化工程における熱分解反応に必要な熱量を得る燃焼工程とを備え；前記ガス化工程は、高温の流動媒体ｃ１で形成される流動床で行われ；前記燃焼工程は、前記第２の被処理物ａ２の燃焼、または前記第２の被処理物ａ２とチャー分ｈとの燃焼により得られた熱量で流動媒体ｃ２を加熱する加熱工程を含み；前記ガス化工程は、前記燃焼工程にて加熱された流動媒体ｃ２を少なくとも一部に用いて形成される前記流動床にて行われ、第１の被処理物ａ１および第２の被処理物ａ２は、廃棄物または燃料である。
【００２４】
請求項５に記載のガス供給方法は、請求項４に記載のガス供給方法において、例えば図３に示すように、前記ガス化工程で生成した可燃性ガスｂを第１のガス利用装置１２０４に供給する第１のガス供給工程と；前記燃焼工程で生成した燃焼ガスｅを、前記可燃性ガスｂとは別々に第１のガス利用装置１２０４に供給する、または第２のガス利用装置１２１１に供給する第２のガス供給工程とを備える。
【００２５】
ガス化溶融システム９０１は、例えば図１に示すように、被処理物ａ１を熱分解して可燃性ガスｂとチャーｈとを生成するガス化室６０１と；ガス化室６０１で生成したチャーｈを燃焼して燃焼ガスｅを生成する燃焼室６０２と；ガス化室６０１で生成した可燃性ガスｂを燃焼させて灰分を溶融する溶融炉８０１と；前記ガス化室６０１で生成した可燃性ガスｂを溶融炉８０１に供給する第１のガス経路８２０と；燃焼室６０２で生成した燃焼ガスｅを、可燃性ガスｂとは別々に溶融炉８０１に供給するに供給する第２のガス経路８２１、８２２と、被処理物ａ１を供給する第３の被処理物供給経路７０８、７０９、７１０とを備え；第３の被処理物供給経路７０８、７０９、７１０が、被処理物ａ１をガス化室６０１および燃焼室６０２へ供給するように構成されるようにしてもよい。
【００２６】
このように構成すると、ガス化室６０１と、燃焼室６０２と、溶融炉８０１と、第１のガス経路８２０と、第２のガス経路８２１、８２２とを備えるので、燃焼室６０２で生成した燃焼ガスｅを、ガス化室６０１で生成し第１のガス経路８２０を通して供給される可燃性ガスｂとは別々に、第２のガス経路８２１、８２２を通して溶融炉８０１に供給することができる。よって、可燃性ガスｂを第１のガス経路８２０から溶融炉８０１へ導入する導入部と、燃焼ガスｅを第２のガス経路８２１、８２２から溶融炉８０１へ導入する導入部とを、別々にすることができるので、各導入部でのガス温度、ガス流速の乱れを防止することができ、ガス温度、ガス流速の乱れに伴う各導入部での灰分ｆ等の付着による閉塞を防止することができる。なお、溶融炉８０１での可燃性ガスｂの燃焼は完全燃焼であってもよく、部分燃焼であってもよい。
【００２７】
上記目的を達成するために請求項６に記載のガス化溶融システム９０１は、例えば図１に示すように、請求項１に記載のガス供給装置と；ガス化室６０１で生成したチャーｈを燃焼して燃焼ガスｅを生成する燃焼室６０２と；ガス化室６０１で生成した可燃性ガスｂを燃焼させて灰分を溶融する溶融炉８０１と；前記ガス化室６０１で生成した可燃性ガスｂを溶融炉８０１に供給する第１のガス経路８２０と；燃焼室６０２で生成した燃焼ガスｅを、可燃性ガスｂとは別々に溶融炉８０１に供給するに供給する第２のガス経路８２１、８２２とを備える。
【００２８】
このように構成すると、ガス化室６０１と、燃焼室６０２と、溶融炉８０１と、第１のガス経路８２０と、第２のガス経路８２１、８２２とを備え、ガス化室６０１と燃焼室６０２とは、それぞれの流動床の界面より鉛直方向上方においてはガスの流通がないように第１の仕切壁６１５により仕切られているので、それぞれの室６０１、６０２のガス圧力が変動しても圧力バランスが崩れて可燃性ガスｂと燃焼ガスｅが混ざるという問題を生じない。そして、第１の仕切壁６１５の連通口６２５を通じて、燃焼室６０２側からガス化室６０１側へ安定して流動媒体ｃ２を移動させることができ、ガス化室６０１で安定して可燃性ガスｂを発生させることができる。また、燃焼室６０２で生成した燃焼ガスｅを、ガス化室６０１で生成し第１のガス経路８２０を通して供給される可燃性ガスｂとは別々に、第２のガス経路８２１、８２２を通して溶融炉８０１に供給することができる。なお、溶融炉８０１での可燃性ガスｂの燃焼は完全燃焼であってもよく、部分燃焼であってもよい。
【００２９】
請求項７に係る発明によるガス化溶融システム９０１は、例えば図１に示すように、請求項６に記載のガス化溶融システムにおいて、前記第２のガス経路８２１、８２２から分岐し、燃焼室６０２で生成した燃焼ガスｅを導く第３のガス経路８２４を備え；溶融炉８０１が、溶融炉８０１を出た排ガスｊを導く出口ガス経路８０２を有し；第３のガス経路８２４が、出口ガス経路８０２に接続する。
【００３０】
このように構成すると、第３のガス経路８２４を備え、第３のガス経路８２４が、出口ガス経路８０２に接続するので、溶融炉８０１を出た排ガスｊを出口ガス経路８０２に導くことができる。したがって、特に低カロリー被処理物ａ１の場合に、燃焼室６０２で生成した燃焼ガスｅを第２のガス経路８２１、８２２から第３のガス経路８２４を通って、溶融炉８０１をバイパスさせ溶融炉８０１の出口ガス経路８０２に導いて、可燃性ガスｂから燃焼ガスｅを分離することができるので、可燃性ガスｂの燃焼による熱エネルギを主として可燃性ガスｂの燃焼温度上昇に利用し、燃焼室６０２で燃焼した燃焼ガスｅの温度上昇に利用する必要がない。よって、溶融炉８０１における可燃性ガスｂの燃焼温度を上昇させるための助燃料の量を減少させることができる。
【００３１】
請求項８に係る発明によるガス化溶融システム１１０１は、例えば図１に示すように、請求項６または請求項７に記載のガス化溶融システムにおいて、被処理物ａ１を供給する第３の被処理物供給経路７０８、７０９、７１０を備え；第３の被処理物供給経路７０８、７０９、７１０が、被処理物ａ１をガス化室６０１および燃焼室６０２へ供給するように構成されている。
【００３２】
このように構成すると、第３の被処理物供給経路７０８、７０９、７１０が、被処理物ａ１をガス化室６０１および燃焼室６０２へ供給するので、カーボンリッチな被処理物（原料）ａ１の場合は、ガス化室６０１で生成するチャーｈの量が多いため、ガス化室６０１で生成したチャーｈを燃焼室６０２で燃焼させることにより、排出物ｃ３、ｄ２に残存するチャーｈの量を抑制することができる。燃焼ガスｅは可燃性ガスｂと別々に溶融炉８０１に供給されるので、燃焼ガスｅの量を可燃性ガスｂの量と切り離して増加させることができる。よって、高カロリー被処理物ａ１の場合は、燃焼室６０２で被処理物ａ１の燃焼量を増加させ、ガス化室６０１での被処理物ａ１のガス化を抑制して溶融炉８０１で燃焼する可燃性ガスｂの量を抑制することができる。よって、溶融炉８０１での温度上昇を抑制し、溶融炉８０１に空気を過剰に供給することによる高温化抑制をする必要がなく、排ガス量の増加を抑制することができる。低カロリー被処理物ａ１の場合は、可燃性ガスｂと燃焼ガスｅを分離することができるので、可燃性ガスｂの燃焼による熱エネルギを主として可燃性ガスｂの燃焼温度上昇に利用し、燃焼室２で燃焼した燃焼ガスｅの温度上昇に利用する必要がないので、溶融炉８０１における可燃性ガスｂの燃焼温度を上昇させるための助燃料の量を減少させることができる。
【００３３】
また、第３の被処理物供給経路７０８、７０９、７１０を備えるので、第３の被処理物供給経路７０８、７０９、７１０によって、被処理物ａ１をガス化室６０１および燃焼室６０２に供給することができる。よって、ガス化室６０１で被処理物ａ１のガス化を行い、燃焼室６０２で被処理物ａ１の燃焼を行うことができる。
【００３４】
請求項９に係る発明によるガス化溶融システム９０１は、例えば図１に示すように、請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載のガス化溶融システムにおいて、ガス化室６０１を出た第１の不燃物ｄ１を排出する第１の不燃物排出装置６５３と；第１の不燃物排出装置６５３とガス化室６０１との間に配置され、第１の不燃物ｄ１から熱を回収する第１の熱交換器６５１とを備える。
【００３５】
このように構成すると、第１の不燃物排出装置６５３と、第１の熱交換器６５１とを備えるので、第１の不燃物排出装置６５３により排出した第１の不燃物ｄ１から第１の熱交換器６５１により熱を奪うことによって、第１の不燃物ｄ１の温度を下げることができ、第１の不燃物ｄ１でのクリンカの発生を防止するとができる。
【００３６】
請求項１０に係る発明によるガス化溶融システム９０１は、例えば図１に示すように、請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載のガス化溶融システムにおいて、燃焼室６０２を出た第２の不燃物ｄ２を排出する第２の不燃物排出装置６５８と；第２の不燃物排出装置６５８と燃焼室６０２との間に配置され、第２の不燃物ｄ２から熱を回収する第２の熱交換器６５６とを備える。
【００３７】
このように構成すると、第２の不燃物排出装置６５８と、第２の熱交換器６５６とを備えるので、第２の不燃物排出装置６５８により排出される第２の不燃物ｄ２から第２の熱交換器６５６により熱を奪うことによって、第２の不燃物ｄ２の温度を下げることができ、第２の不燃物ｄ２でのクリンカの発生を防止するとができる。
【００３８】
請求項１１に係る発明によるガス化溶融システム９０１は、例えば図１に示すように、請求項６乃至請求項１０のいずれか１項に記載のガス化溶融システムにおいて、前記第３のガス経路８２４が分岐する分岐点の上流側の第２のガス経路８２１、８２２中に設置され、燃焼室６０２で生成した燃焼ガスｅからチャーｈおよび灰分ｆを分離するサイクロン８１１と；サイクロン８１１によって分離されたチャーｈおよび灰分ｆを溶融炉８０１に独立して供給する戻し経路８２３とを備える。
【００３９】
このように構成すると、サイクロン８１１と、戻し経路８２３とを備えるので、サイクロン８１１によって、燃焼室６０２で生成した燃焼ガスｅからチャーｈおよび灰分ｆを分離し、戻し経路８２３を通して、分離したチャーｈおよび灰分ｆを溶融炉８０１に独立して供給することができる。したがって、燃焼ガスｅから燃焼可能なチャーｈを分離し溶融炉８０１で燃焼させ、燃焼ガスｅから灰分ｆを分離し溶融炉８０１で溶融しスラグ化率を上昇させることができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【００４１】
（第１の実施の形態では第１の被処理物、第２の被処理物という概念は使用せず、被処理物という概念を使用する。）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るガス化溶融システム９０１の基本的な構成を模式的に表したフロー図である。ガス化溶融システム９０１は、ガス供給装置としての統合型ガス化炉７０１と、溶融炉としての旋回溶融炉（以下溶融炉という）８０１とを含んで構成される。統合型ガス化炉７０１は、被処理物としての廃棄物または燃料（原料）ａ１を外部からガス化室６０１に投入させ熱分解しガス化するガス化室６０１と、被処理物としての廃棄物または燃料（原料）ａ１を外部から燃焼室６０２に投入させ、廃棄物または燃料（原料）ａ１を燃焼し、及びガス化室６０１において生成したチャーｈを燃焼する燃焼室６０２とを含んで構成され、ガス化室６０１において生成した可燃性ガスｂを溶融炉８０１に供給し、燃焼室６０２において生成した燃焼ガスｅを後述のように溶融炉８０１に供給し、または出口ガス経路８０２に溶融炉８０１を介さず供給するよう構成されている。
【００４２】
外部から第３の被処理物供給経路としての供給経路７０８に投入された原料ａ１が、不図示の原料振分装置によって、第３の被処理物供給経路としての供給経路７１０と、第３の被処理物供給経路としての供給経路７０９に振り分けられ、供給経路７１０に設けた不図示のスクリューフィーダによって、原料ａ１がガス化室６０１に投入され、一方、供給経路７０９に設けた不図示のスクリューフィーダによって原料ａ１が燃焼室６０２に投入される。
【００４３】
ここで、ガス化室６０１と燃焼室６０２とは、互いの雰囲気が混合しないように仕切壁等により分離されている。統合型ガス化炉７０１は、ガス化室６０１で得られるチャー（未燃炭素）ｈをガス化室６０１より分離する機構と、ガス化室６０１で得られるチャーｈ又は前記原料ａ１を燃焼室６０２で燃焼したときに得られる燃焼熱をガス化室６０１に伝達する熱伝達手段を備え、好ましくはガス化室６０１より分離したチャーｈを燃焼室６０２に搬送する搬送手段を備える。さらに好ましくは、ガス化室６０１からチャーｈを分離する機構と、前記チャー搬送機構と、前記燃焼熱の伝達手段とは、流動媒体を用いて行うものであり、さらに好ましくは、各室６０１、６０２が一体に統合されている。供給経路７１０、供給経路７０９にそれぞれ別の原料が供給されるように構成してもよい。
【００４４】
ここで図２の概念的断面図を参照してガス化炉７０１の構成を説明する。本ガス化炉７０１は、熱分解即ちガス化、燃焼、熱回収の３つの機能をそれぞれ担当するガス化室６０１、燃焼室６０２、熱回収室６０３を備え、例えば全体が円筒形を成した炉体７０１Ａ内に収納されている。炉体７０１Ａは、矩形柱形状であってもよい。ガス化室６０１、燃焼室６０２、熱回収室６０３は仕切壁で分割されており、それぞれの底部に流動媒体を含む濃厚層である流動床が形成される。
【００４５】
各室６０１、６０２、６０３の流動床、即ちガス化室流動床、燃焼室流動床、熱回収室流動床の流動媒体を流動させるために、各室の底である炉底には、流動媒体中に流動化ガスｇ１、ｇ２を吹き込む散気装置が設けられている。散気装置は炉底部に敷かれた例えば多孔板を含んで構成され、該多孔板を広さ方向に区分して複数の部屋に分割されており、各室内の各部の空塔速度を変えるために、散気装置の各部屋から多孔板を通して吹き出す流動化ガスの流速を変化させるように構成している。空塔速度が室の各部で相対的に異なるので各室内の流動媒体も室の各部で流動状態が異なり、そのため内部旋回流が形成される。また室の各部で流動状態が異なるところから、内部旋回流は、炉内の各室を循環する。図中、散気装置に示す白抜き矢印の大きさは、吹き出される流動化ガスの流速を示している。例えば６０２ｂで示す箇所の太い矢印は、６０２ａで示す箇所の細い矢印よりも流速が大きい。
【００４６】
ガス化室６０１と燃焼室６０２の間は仕切壁６１１及び第１の仕切壁としての仕切壁６１５で仕切られ、燃焼室６０２と熱回収室６０３の間は第２の仕切り壁としての仕切壁６１２で仕切られ、ガス化室６０１と熱回収室６０３の間は仕切壁６１３で仕切られている（なお本図は、円筒形の炉を平面的に展開して図示しているため、仕切壁６１１はガス化室６０１と燃焼室６０２の間にはないかのように、また仕切壁６１３はガス化室６０１と熱回収室６０３の間にはないかのように示されている）。即ち、ガス化炉７０１は、各室６０１、６０２、６０３が別々の炉として構成されておらず、一つの炉として一体に構成されている。更に、燃焼室６０２のガス化室６０１と接する面の近傍には、流動媒体が下降するべく沈降燃焼室６０４を設ける。即ち、燃焼室６０２は沈降燃焼室６０４と沈降燃焼室６０４以外の燃焼室本体部６０５とに分かれる。このため、沈降燃焼室６０４を燃焼室の他の部分（燃焼室本体部６０５）と仕切るための仕切壁６１４が設けられている。また沈降燃焼室６０４とガス化室６０１は、仕切壁６１５で仕切られている。
【００４７】
ここで、流動床と界面について説明する。流動床は、その鉛直方向下方部にある、流動化ガスにより流動状態に置かれている流動媒体（例えば珪砂）を濃厚に含む濃厚層と、その濃厚層の鉛直方向上方部にある流動媒体と多量のガスが共存し、流動媒体が勢いよくはねあがっているスプラッシュゾーンとからなる。流動床の上方即ちスプラッシュゾーンの上方には流動媒体をほとんど含まずガスを主体とするフリーボード部がある。界面は、ある厚さをもった前記スプラッシュゾーンをいうが、またスプラッシュゾーンの上面と下面（濃厚層の上面）との中間にある仮想的な面ととらえてもよい。
【００４８】
また「流動床の界面より鉛直方向上方においてはガスの流通がないように仕切壁により仕切られ」というとき、さらに界面より下方の濃厚層の上面より上方においてガスの流通がないようにするのが好ましい。
【００４９】
ガス化室６０１と燃焼室６０２の間の仕切壁６１１は、炉の天井６１９から炉底（散気装置の多孔板）に向かってほぼ全面的に仕切っているが、下端は炉底に接することはなく、炉底近傍に開口部６２１がある。但しこの開口部６２１の上端が、ガス化室流動床界面、燃焼室流動床界面のいずれの界面よりも上方にまで達することはない。さらに好ましくは、開口部６２１の上端が、ガス化室流動床の濃厚層の上面、燃焼室流動床の濃厚層の上面のいずれよりも上方にまで達することはないようにする。言い換えれば、開口部６２１は、常に濃厚層に潜っているように構成するのが好ましい。即ち、ガス化室６０１と燃焼室６０２とは、少なくともフリーボード部においては、さらに言えば界面より上方においては、さらに好ましくは濃厚層の上面より上方ではガスの流通がないように仕切壁６１１により仕切られていることになる。
【００５０】
また燃焼室６０２と熱回収室６０３の間の仕切壁６１２はその上端が界面近傍、即ち濃厚層の上面よりは上方であるが、スプラッシュゾーンの上面よりは下方に位置しており、仕切壁６１２の下端は炉底近傍までであり、仕切壁６１１と同様に下端が炉底に接することはなく、炉底近傍に濃厚層の上面より上方に達することのない開口部６２２がある。言い換えれば、燃焼室６０２と熱回収室６０３の間は流動層部のみ仕切壁６１２で仕切られており、その仕切壁６１２の炉床面近傍には開口部６２２を有し、燃焼室６０２の流動媒体は仕切壁６１２の上部から熱回収室６０３に流入し、仕切壁６１２の炉床面近傍の開口部６２２を通じて再び燃焼室６０２に戻る循環流を有するように構成されている。
【００５１】
ガス化室６０１と熱回収室６０３の間の仕切壁６１３は炉底から炉の天井にわたって完全に仕切っている。沈降燃焼室６０４を設けるべく燃焼室６０２内を仕切る仕切壁６１４の上端は流動床の界面近傍で、下端は炉底に接している。仕切壁６１４の上端と流動床との関係は、仕切壁６１２と流動床との関係と同様である。沈降燃焼室６０４とガス化室６０１を仕切る仕切壁６１５は、仕切壁６１１と同様であり、炉の天井から炉底に向かってほぼ全面的に仕切っており、下端は炉底に接することはなく、炉底近傍に連通口としての開口部６２５があり、この開口部６２５の上端が濃厚層の上面より下にある。即ち、開口部６２５と流動床の関係は、開口部６２１と流動床の関係と同様である。
【００５２】
ガス化室６０１に投入された原料ａ１は流動媒体ｃ１から熱を受け、熱分解、ガス化される。典型的には、原料ａ１はガス化室６０１では燃焼せず、いわゆる乾留される。残った乾留チャーｈは流動媒体ｃ１と共に仕切壁６１１の下部にある開口部６２１から燃焼室６０２に流入する。このようにしてガス化室６０１から導入されたチャーｈは燃焼室６０２で燃焼して流動媒体ｃ２を加熱する。燃焼室６０２でチャーｈの燃焼熱によって加熱された流動媒体ｃ２は仕切壁６１２の上端を越えて熱回収室６０３に流入し、熱回収室６０３内で界面よりも下方にあるように配設された層内伝熱管６４１で収熱され、冷却された後、再び仕切壁６１２の下部開口部６２２を通って燃焼室６０２に流入する。
【００５３】
ここで、熱回収室６０３では、本発明の実施の形態であるガス化溶融システム９０１（図１参照）において熱回収が行われない場合がある。即ち、燃焼室６０２における燃焼発熱量と統合型ガス化炉７０１全体の温度状態を維持するのに必要な熱量がほぼ等しい場合には、流動媒体ｃから熱を奪うことになる熱回収室６０３による熱回収は行われない。
【００５４】
図２に示すように、熱回収室６０３を備え、原料ａ１がガス化室６０１および燃焼室６０２に供給される場合は、チャーｈの発生量の大きいカーボンリッチな原料（例えば石炭）から、ほとんどチャーｈを発生させない低カロリーな原料（例えば都市ゴミ）、高カロリーな原料（例えば、廃プラスチック）まで、幅広く多種類の廃棄物または燃料に対応することができる。即ち、実用上どのような廃棄物または燃料であっても、ガス化室６０１へ供給する原料ａ１の量、燃焼室６０２へ供給する原料ａ１の量を変え、熱回収室６０３における熱回収量を加減することにより、燃焼室６０２の燃焼温度を適切に調節し、流動媒体ｃ１の温度を適切に保つことができる。
【００５５】
一方、燃焼室６０２で加熱された流動媒体ｃ２は仕切壁６１４の上端を越えて沈降燃焼室６０４に流入し、次いで仕切壁６１５の下部にある開口部６２５からガス化室６０１に流入する。
【００５６】
ここで、各室間の流動媒体の流動状態及び移動について説明する。
ガス化室６０１の内部で沈降燃焼室６０４との間の仕切壁６１５に接する面の近傍は、沈降燃焼室６０４の流動化と比べて強い流動化状態が維持される強流動化域６０１ｂになっている。全体としては投入された原料ａ１と流動媒体ｃ１の混合拡散が促進される様に、場所によって流動化ガスの空塔速度を変化させるのが良く、一例として図２に示したように強流動化域６０１ｂの他に弱流動化域６０１ａを設けて旋回流を形成させるようにする。
【００５７】
燃焼室６０２は中央部に弱流動化域６０２ａ、周辺部に強流動化域６０２ｂを有し、流動媒体ｃ２およびチャーｈが内部旋回流を形成し、また投入された原料ａ１と流動媒体ｃ２の混合拡散が生じている。ガス化室６０１、燃焼室６０２内の強流動化域の流動化速度は５Umf以上、弱流動化域の流動化速度は５Umf以下とするのが好適であるが、弱流動化域と強流動化域に相対的な明確な差を設ければ、この範囲を超えても特に差し支えはない。燃焼室６０２内の熱回収室６０３、および沈降燃焼室６０４に接する部分には強流動化域６０２ｂを配するようにするのがよい。また必要に応じて炉底には弱流動化域側から強流動化域側に下るような勾配を設けるのがよい（不図示）。ここで、Umfとは最低流動化速度（流動化が開始される速度）を１Umfとした単位である。即ち、５Umfは最低流動化速度の５倍の速度である。
【００５８】
このように、燃焼室６０２と熱回収室６０３との仕切壁６１２近傍の燃焼室６０２側の流動化状態を熱回収室６０３側の流動化状態よりも相対的に強い流動化状態に保つことによって、流動媒体ｃ２は仕切壁６１２の流動床の界面近傍にある上端を越えて燃焼室６０２側から熱回収室６０３の側に流入し、流入した流動媒体ｃ２は熱回収室６０３内の相対的に弱い流動化状態即ち高密度状態のために下方（炉底方向）に移動し、仕切壁６１２の炉底近傍にある下端（の開口部６２２）をくぐって熱回収室６０３側から燃焼室６０２の側に移動する。
【００５９】
同様に、燃焼室６０２の本体部と沈降燃焼室６０４との仕切壁６１４近傍の燃焼室本体部６０５側の流動化状態を沈降燃焼室６０４側の流動化状態よりも相対的に強い流動化状態に保つことによって、流動媒体ｃ２は仕切壁６１４の流動床の界面近傍にある上端を越えて燃焼室本体部６０５の側から沈降燃焼室６０４の側に移動流入する。沈降燃焼室６０４の側に流入した流動媒体ｃ２は、沈降燃焼室６０４内の相対的に弱い流動化状態即ち高密度状態のために下方（炉底方向）に移動し、仕切壁６１５の炉底近傍にある下端（の開口部６２５）をくぐって沈降燃焼室６０４側からガス化室６０１側に移動する。なおここで、ガス化室６０１と沈降燃焼室６０４との仕切壁６１５近傍のガス化室６０１側の流動化状態は沈降燃焼室６０４側の流動化状態よりも相対的に強い流動化状態に保たれている。これにより流動媒体ｃ２の沈降燃焼室６０４からガス化室６０１への移動を誘引作用により助ける。
【００６０】
同様に、ガス化室６０１と燃焼室６０２との間の仕切壁６１１近傍の燃焼室６０２側の流動化状態はガス化室６０１側の流動化状態よりも相対的に強い流動化状態に保たれている。したがって、流動媒体ｃ１は仕切壁６１１の流動床の界面より下方、好ましくは濃厚層の上面よりも下方にある（濃厚層に潜った）開口部６２１を通して燃焼室６０２の側に流入する。
【００６１】
熱回収室６０３は全体が均等に流動化され、通常は最大でも熱回収室６０３に接した燃焼室６０２の流動化状態より弱い流動化状態となるように維持される。したがって、熱回収室６０３の流動化ガスの空塔速度は０〜３Umfの間で制御され、流動媒体ｃ２は緩やかに流動しながら沈降流動層を形成する。なおここで０Umfとは、流動化ガスが止まった状態である。このような状態にすれば、熱回収室６０３での熱回収を最小にすることができる。すなわち、熱回収室６０３は流動媒体ｃ２の流動化状態を変化させることによって回収熱量を最大から最小の範囲で任意に調節することができる。また、熱回収室６０３では、流動化を室全体で一様に発停あるいは強弱を調節してもよいが、その一部の領域の流動化を停止し他を流動化状態に置くこともできるし、その一部の領域の流動化状態の強弱を調節してもよい。
【００６２】
原料ａ１中に含まれる比較的大きな第１の不燃物としての不燃物ｄ１はガス化室６０１の炉底に設けた不燃物排出口６３３から排出する。また、各室の炉底面は水平でもよいが、流動媒体ｃ１の流れの滞留部を作らないようにするために、炉底近傍の流動媒体の流れに従って、炉底を傾斜させてもよい。なお、不燃物排出口６３４が、燃焼室６０２の炉底に設けてある。不燃物排出口は、熱回収室６０３の炉底に設けてもよい。
【００６３】
ガス化室６０１の流動化ガスとして最も好ましいのはガスを昇圧してリサイクル使用することである。このようにすればガス化室６０１から出るガスは純粋に燃料から発生した可燃性ガスｂのみとなり、非常に高品質のガスを得ることができる。それが不可能な場合は水蒸気、炭酸ガス（ＣＯ２）あるいは燃焼室６０２から得られる燃焼ガスｅ等、できるだけ酸素を含まないガス（無酸素ガス）を用いるのがよい。ガス化の際の吸熱反応によって流動媒体ｃ１の層温が低下する場合は、必要に応じて熱分解温度より温度の高い燃焼排ガスを供給するか、あるいは無酸素ガスに加えて、酸素もしくは酸素を含むガス、例えば空気を供給して可燃性ガスｂの一部を燃焼させるようにしてもよい。燃焼室６０２に供給する流動化ガスは、燃焼に必要な酸素を含むガス、例えば空気、酸素と蒸気の混合ガスを供給する。原料ａ１の発熱量（カロリー）が低い場合は、酸素量を多くする方が好ましく、酸素をそのまま供給する。また熱回収室６０３に供給する流動化ガスは、空気、水蒸気、燃焼ガス等を用いる。
【００６４】
ガス化室６０１と燃焼室６０２の流動床の上面（スプラッシュゾーンの上面）より上方の部分すなわちフリーボード部は完全に仕切壁６１１、６１５で仕切られている。さらに言えば、流動床の濃厚層の上面より上方の部分すなわちスプラッシュゾーン及びフリーボード部は完全に仕切壁で仕切られているので、燃焼室６０２とガス化室６０１のそれぞれのフリーボード部の圧力のバランスが多少乱れても、双方の流動層の界面の位置の差、あるいは濃厚層の上面の位置の差、即ち層高差が多少変化するだけで乱れを吸収することができる。即ち、ガス化室６０１と燃焼室６０２とは、仕切壁６１１、６１５で仕切られているので、それぞれの室の圧力が変動しても、この圧力差は層高差で吸収でき、どちらかの層が開口部６２１、６２５の上端に下降するまで吸収可能である。従って、層高差で吸収できる燃焼室６０２とガス化室６０１のフリーボードの圧力差の上限値は、互いを仕切る仕切壁６１１、６１５の下部の開口部６２１、６２５の上端からの、ガス化室流動床のヘッドと、燃焼室流動床のヘッドとのヘッド差にほぼ等しい。
【００６５】
以上説明したガス化炉７０１では、一つの流動床炉の内部に、ガス化室６０１、燃焼室６０２、熱回収室６０３の３つを、それぞれ隔壁（仕切壁）を介して設け、更に燃焼室６０２とガス化室６０１、燃焼室６０２と熱回収室６０３はそれぞれ隣接して設けられている。このガス化炉７０１は、燃焼室６０２とガス化室６０１間に大量の流動媒体循環を可能にしているので、流動媒体ｃ１の顕熱だけでガス化のための熱量を充分に供給できる。ガス化炉７０１全体の温度状態を維持するのに必要な熱量以上の熱量が燃焼室６０２で発生する場合には、燃焼室６０２で燃焼された原料ａ１の発熱量は、熱回収室６０３で回収される。
【００６６】
さらに以上のガス化炉６０１では、燃焼室６０２で燃焼された燃焼ガスｅと可燃性ガスｂの間のシールがほぼ完全にされるので、ガス化室６０１と燃焼室６０２の圧力バランス制御がうまくなされ、燃焼ガスｅと可燃性ガスｂが混ざることがなく、可燃性ガスｂの性状を低下させることもない。
【００６７】
また、熱媒体としての流動媒体ｃ１とチャーｈはガス化室６０１側から燃焼室６０２側に流入するようになっており、さらに同量の流動媒体ｃ２が燃焼室６０２側からガス化室６０１側に戻るように構成されているので、自然にマスバランスがとれ、流動媒体を燃焼室６０２側からガス化室６０１側に戻すために、コンベヤ等を用いて機械的に搬送する必要もなく、高温粒子のハンドリングの困難さ、顕熱ロスが多いといった問題もない。
【００６８】
なお、前述のように統合型ガス化炉７０１では、原料ａ１をガス化室６０１に供給し、原料ａ１を燃焼室６０２に供給している。この場合は、チャーｈの発生量の大きいカーボンリッチな原料（例えば石炭）から、ほとんどチャーｈを発生させない低カロリーな原料（例えば都市ゴミ）、高カロリーな原料（例えば、廃プラスチック）まで、幅広く多種類の廃棄物または燃料に対応することができる。即ち、実用上どのような廃棄物または燃料であっても、ガス化室６０１へ供給する量と、燃焼室６０２へ供給する量とを変え、熱回収室６０３における熱回収量を加減することにより、燃焼室６０２の燃焼温度を適切に調節し、流動媒体ｃ１、ｃ２の温度を適切に保つことができる。
【００６９】
図１を参照して、溶融炉８０１と、溶融炉８０１の回りの配管系の構成について説明する。溶融炉８０１は、一次燃焼室８０１Ａと、一次燃焼室８０１Ａの下流側の二次燃焼室８０１Ｂと、二次燃焼室８０１Ｂの下流側のスラグ分離部底部８０１Ｃとを備える。溶融炉８０１の出口側には溶融炉８０１を出る出口ガス経路８０２が設けられている。
【００７０】
配管系は、経路８２０と、経路８２１と、経路８２１に接続されたサイクロン８１１と、サイクロン８１１で分離された灰分ｆ等を溶融炉８０１に導く戻し経路としての経路８２３と、経路８２２と、経路８２２から分岐する経路８２４と、経路８２４中に設けられた制御弁８１２と、出口ガス経路８０２と、出口ガス経路８０２に設けられた出口温度制御装置８１３とを、備える。溶融炉８０１は、第１次燃焼室８０１Ａに、ガス化室６０１からの可燃性ガスｂを導入する導入部としての第１の入口ダクト８０４と、燃焼ガスｅから分離された灰分ｆ等を導入する導入部としての第２の入口ダクト８０５と、灰分ｆ等が分離された燃焼ガスｅが導入される第３のダクト８０６とを有する。
【００７１】
経路８２０は、ガス化室６０１と、溶融炉８０１の第１の入口ダクト８０４とを繋ぎ、可燃性ガスｂを溶融炉８０１の第１の入口ダクト８０４に導く。経路８２１は、燃焼室６０２と、サイクロン８１１とを繋ぎ、灰分ｆ等を含む燃焼ガスｅをサイクロン８１１に導く。経路８２３は、サイクロン８１１と溶融炉８０１の第２の入口ダクト８０５とを繋ぎ、サイクロン８１１で分離された灰分ｆ等を溶融炉８０１に導く。経路８２２は、サイクロン８１１のガス出口８２６と溶融炉８０１の第３の入口ダクト８０６とを繋ぎ、灰分ｆが分離された燃焼ガスｅを溶融炉８０１に導く。経路８２４は、経路８２２から分岐し、出口ガス経路８０２へ接続され、経路８２４を通る燃焼ガスｅの流量を制御する制御弁８１２が取り付けられている。制御弁８１２は、出口温度制御装置８１３からの出口温度信号ｉを受け、出口ガス経路８０２を通る溶融路８０１から出た可燃性ガスｂが燃焼した後の排ガスｊの温度を基に当該温度が一定となるよう制御弁８１２を通る燃焼ガスｅの流量を制御する。溶融炉８０１から出、出口ガス経路８０２を通る排ガスｊ、および燃焼室６０２を出、経路８２４を経て、出口ガス経路８０２を通る燃焼ガスｅは、他のガス利用装置（不図示）に送られてもよいし、ガス処理装置（不図示）に送られてもよい。
【００７２】
ガス化室６０１で発生した可燃性ガスｂを第１のガス経路としての経路８２０から溶融炉８０１へ導入する入口ダクト８０４と、燃焼室６０２で発生した燃焼ガスｅを第２のガス経路８２１、８２２から溶融炉８０１へ導入する入口ダクト８０６とを、別々にするので、各入口ダクト８０４、８０６でのガス温度、ガス流速の乱れを防止することができ、ガス温度、ガス流速の乱れに伴う入口ダクトでの灰分等の付着による閉塞を防止することができる。
【００７３】
次に、統合型ガス化炉７０１の排出物について説明する。まず、ガス化室６０１の排出物について説明する。ガス化室６０１に導入され、熱分解されガス化された原料ａ１に含まれる灰分ｆのうち、粒子径が大きく可燃性ガスｂに同伴されないもの、即ち第１の不燃物としての不燃物ｄ１については、ガス化室６０１の下部から流動媒体ｃ３とともに不燃物排出口６３３を通って抜き出される。
【００７４】
抜き出された流動媒体ｃ３と不燃物ｄ１は、ガス化室６０１の下部に形成された不燃物排出口６３３に経路７１１を介して接続された熱交換器６５１によって冷却される。その後、不燃物排出装置６５３により搬送され、さらに分級装置６５４によって分離された後、流動媒体ｃ３は経路７１２を通って再びガス化室６０１に戻されて使用される。分級装置６５４で分離された不燃物ｄ１は、経路７１３を通って外部に排出され、他の用途に使用されるか、あるいは埋立処理等される。熱交換器６５１は、蒸気ｓ１と、導入され流動媒体ｃ３と不燃物ｄ１との間で熱交換を行い、流動媒体ｃ３と不燃物ｄ１との温度を下げる。
【００７５】
流動媒体ｃ３、不燃物ｄ１の温度を下げることにより、クリンカの発生を防止することができ、特にチャーが付着した流動媒体ｃ３と不燃物ｄ１のクリンカの発生を有効に防止できる。
【００７６】
次に、燃焼室６０２の排出物について説明する。燃焼室６０２に導入され、燃焼された原料ａ１に含まれる灰分ｆのうち、粒子径が大きく燃焼ガスｅに同伴されないもの、即ち第２の不燃物としての不燃物ｄ２については、燃焼室６０２の下部から流動媒体ｃ４とともに不燃物排出口６３４を通って抜き出される。
【００７７】
抜き出された流動媒体ｃ４と不燃物ｄ２は、燃焼室６０２の下部に形成された不燃物排出口６３４に経路７１４を介して接続された熱交換器６５６によって冷却される。その後、流動媒体ｃ４と不燃物ｄ２は、不燃物排出装置６５８により搬送され、さらに分級装置６５９によって分離された後、流動媒体ｃ４は経路７１５を通って再び燃焼室６０２に戻されて使用される。分級装置６５９で分離された不燃物ｄ２は、経路７１６を通って外部に排出され、他の用途に使用されるか、あるいは埋立処理等される。熱交換器６５６には、蒸気ｓ２が導入され流動媒体ｃ４と不燃物ｄ２との間で熱交換を行い、流動媒体ｃ４と不燃物ｄ２との温度を下げる。
【００７８】
流動媒体ｃ４、不燃物ｄ２の温度を下げることにより、クリンカの発生を防止することができ、特にチャーが付着した流動媒体ｃ４と不燃物ｄ２のクリンカの発生を有効に防止できる。
【００７９】
図１を参照して、本発明のガス化溶融システム９０１の作用を説明する。統合型ガス化炉７０１のガス化室６０１に供給された原料ａ１は、熱分解により可燃性ガスｂ、チャーｈ、灰分ｆに分解される。ガス化室６０１で発生したチャーｈを燃焼室６０２で燃焼させることにより、ガス化に必要な発熱量を確保できる場合は、ガス化室６０１にのみ原料ａ１を供給することが望ましい。まず、ガス化室６０１にのみ原料ａ１を供給するとして説明する。
【００８０】
可燃性ガスｂの性状はガス化室６０１の流動化ガスｇ１の種類によって大きく異なる。流動化ガスｇ１として、空気等の酸素を含むガスを用いた場合は、可燃性ガスｂの一部が燃焼するため可燃性ガスｂの発熱量が低下してしまう。可燃性ガスｂをできるだけ燃焼させず、高い発熱量を有する可燃性ガスｂとして取り出すためには、流動化ガスｇ１は酸素を含まないガスであることが望ましく、例えば蒸気を用いるのが好ましい。なお、可燃性ガスｂには、固体状であるチャーｈ及び灰分ｆのうち粒子径の小さい灰分ｆが同伴される。
【００８１】
一方、熱分解によって生成したチャーｈのうち、粒子径が大きく可燃性ガスｂに同伴されないものｈは、流動媒体ｃ１とともに燃焼室６０２に移送される。燃焼室６０２では、流動化ガスｇ２として空気や、酸素富化空気または酸素等の有酸素ガスを用い、チャーｈを完全燃焼させる。チャーｈの燃焼によって発生した熱量の一部は、ガス化室６０１へ循環して戻される流動媒体ｃ２の顕熱として、ガス化室６０１に供給され、ガス化室６０１における熱分解に必要な熱量として用いられる。
【００８２】
前記の原料ａ１の熱分解に適当なガス化室６０１の温度は、３００〜９００℃程度であり、またチャーｈの燃焼に適当な燃焼室６０２の温度は、８００〜９００℃程度である。チャーｈの燃焼によって発生した熱量によりガス化室６０１の熱分解に必要な熱量を賄う場合は、ガス化室６０１の層温は燃焼室６０２の層温より低い温度に保つ必要があり、具体的には用いる原料ａ１の性状、特にチャーｈの生成量に応じて決めることができる。
【００８３】
例えば、廃プラスチックや都市ゴミ、ＲＤＦの様に、炭素分あるいはチャー生成量の少ないものを用いる場合は、ガス化室６０１の層温を４００℃〜７００℃程度の比較的低温とすることにより、チャーの生成量を増やし、ガス化に必要な熱量を確保することができる。また、廃タイヤや石炭の様に、炭素分あるいはチャー生成量の多いものを用いる場合には、ガス化室６０１の層温を６００〜９００℃程度の比較的高温とすることにより、チャー生成量が過大となることを抑制し燃焼室６０２で発生する熱量が過大となることを抑制することができる。ただし、ガス化室６０１の層温をあまり低くすると、生成ガスｂ中のタール分・重質分が増えるため、後段でガス温度が低下した場合に、付着トラブルを発生する危険性があることには留意する必要がある。
【００８４】
また、高カロリー原料の場合、ガス化室６０１での可燃性ガスｂの発生を抑制するため、ガス化室６０１へ投入する原料の一部を燃焼室６０２へ回して燃焼室で燃焼させるとよい。ガス化室６０１への原料ａ１の投入が抑制されるので可燃性ガスｂの発生量が抑制され、ガス化室６０１へ投入されず燃焼室６０２に投入された原料ａ１は、燃焼室６０２で燃焼され、発生した熱量は、熱回収室６０３で回収される。熱回収室６０３は、燃焼室６０２での原料ａ１の一部が燃焼されることを考慮して、十分な熱量を回収できるようにするとよい。
【００８５】
ガス化室６０１の原料ａ１に含まれる灰分ｆのうち、粒子径が大きく可燃性ガスｂに同伴されないもの、即ち不燃物ｄ１については、ガス化室６０１の下部から流動媒体ｃ３とともに抜き出される。
【００８６】
抜き出された流動媒体ｃ３と不燃物ｄ１は、不燃物排出口６３３から経路６１１１を通り、熱交換器６５１で温度を下げ、分級装置６５４によって分離された後、流動媒体ｃ３は、経路７１２を通ってガス化室６０１に戻されて使用される。分級装置６５４で分離された不燃物ｄ１は、経路７１３を通って外部に排出され、リサイクルあるいは埋立処理等を行ってもよい。
【００８７】
燃焼室６０２の原料ａ１に含まれる灰分ｆのうち、粒子径が大きく燃焼ガスｅに同伴されないもの、即ち不燃物ｄ２については、燃焼室６０２の下部から流動媒体ｃ４とともに抜き出される。
【００８８】
抜き出された流動媒体ｃ４と不燃物ｄ２は、不燃物排出口６３４から経路７１４を通り、熱交換器６５６で温度を下げ、分級装置６５９によって分離された後、流動媒体ｃ４は経路７１５を通って燃焼室６０２に戻されて使用される。分級装置６５９で分離された不燃物ｄ２は、経路７１６を通って外部に排出され、リサイクルあるいは埋立処理等を行ってもよい。燃焼室６０２内は酸化雰囲気であり、流動媒体ｃ４、不燃物ｄ２は、ＣＯガスを含んでおらず、ＣＯガスリークの問題をなくすことができる。また、チャーがほとんど存在しないため、クリンカが生成しにくい。流動媒体と不燃物の排出をガス化室からは行わず、燃焼室からのみ行ってもよい。
【００８９】
さらに図２を参照して説明したように、燃焼室６０２に接して熱回収室６０３を設けることにより、燃焼室６０２で原料ａ１の燃焼により発生した熱量の一部、チャーの燃焼によって発生した熱量の一部を回収することができる。すなわち、高カロリーな原料ａ１の場合は、ガス化室６０１に供給する原料ａ１の一部を、ガス化室６０１への供給せず燃焼室６０２に供給し、ガス化室６０１への原料ａ１の供給量を減少させて、その分燃焼室６０２への原料ａ１の供給を増加させて、供給量が増加した原料ａ１を燃焼室６０２で燃焼させ、流動媒体ｃ２の加熱に必要な熱量以上の熱量を発生させ、発生した熱量の余剰分を熱回収室６０３で回収することができる。よって、溶融炉８０１での可燃性ガスｂのカロリー過多を防止して燃焼温度上昇を抑制し、溶融炉に空気を過剰に供給することによる高温化抑制を行う必要がなく、総空気比を抑制し、排ガス量の増加を抑制することができる。
【００９０】
また、ガス化室６０１にのみ原料ａ１を供給し、燃焼室６０２には原料ａ１を供給しない場合は、通常はガス化室６０１で発生するチャーの量と、燃焼室６０２で燃焼され流動媒体の加熱に利用されるチャーの量とはバランスしている。しかし、処理する原料ａ１の種類によっては、ガス化室６０１で発生するチャーの量と燃焼室６０２で流動媒体ｃ２の加熱に必要とされるチャーの量のバランスが崩れることがあるが、その差は、熱回収室６０３での熱回収量を加減することにより調整し、ガス化室６０１にのみ原料ａ１を供給することを維持することができる。
【００９１】
ガス化室６０１で発生した可燃性ガスｂは、経路８２０を通って溶融炉８０１の第１次燃焼室８０１Ａへ導入される。導された可燃性ガスｂは、微細化したチャーを同伴しており、第１次燃焼室８０１Ａへ導入された不図示の予熱空気とともに旋回流中で混合しながら、燃焼して火炎を形成し、１２００〜１５００℃の高温で高速燃焼する。不図示のバーナが、例えば第１次燃焼室８０１Ａの天井に備え付けられており、燃焼温度が溶融温度以上になるよう必要な助燃が行われる。
【００９２】
燃焼は傾斜した二次燃焼室８０１Ｂで完結する。固形カーボン中の灰分ｆの全量は、高温のためにスラグミストとなる。スラグミストの大部分は、旋回流の遠心力の作用により、一次燃焼室８０１Ａの炉壁８０３上の溶融スラグ相に捕捉される。炉壁８０３を流れ下った溶融スラグは、二次燃焼室８０１Ｂに入った後に、スラグ分離部底部８０１Ｃより排出される。溶融炉８０１を出た排ガスｊは出口ガス経路８０２に導かれる。
【００９３】
燃焼室６０２を出た、チャーｈと灰分ｆを含んだ燃焼ガスｅは、経路８２１を通り、経路８２１上に設けられたサイクロン８１１に導かれる。サイクロン８１１にて、分離された燃焼ガス中のチャーｈと灰分ｆは、経路８２３を通って溶融炉８０１の第１次燃焼室８０１Ａに導入される。通常は、経路８２０を通って導入された可燃性ガスｂの燃焼により火炎が発生している箇所に、チャーｈと灰分ｆが導入され、チャーｈが可燃性ガスｂの燃焼を助け、灰分ｆが溶融され溶融スラグとなる。サイクロン８１１によって、灰分ｆとチャーが除去された燃焼ガスｅは、経路８２２を通って一次燃焼室８０１Ａに導入される。
【００９４】
灰分ｆとチャーｈが除去された燃焼ガスｅの一部は、経路８２２から分岐する経路８２４を通り、制御弁８１２を通り、溶融炉８０１の出口ガス経路８０２に送られ、溶融炉８０１をバイパスする。制御弁８１２は、出口ガス経路８０２の温度を計測し、出口温度が所定の温度になるように、溶融炉８０１をバイパスする燃焼ガスの量を制御する。制御弁８１２は、出口ガス経路８０２の温度が高い場合は、開度を小さくして、より多くの燃焼ガスｅが溶融炉８０１を通るようにし、出口ガス経路８０２の温度が低い場合は、開度を大きくして、より多くの燃焼ガスｅが溶融炉８０１をバイパスするように出口温度制御装置８１３によって制御する。
【００９５】
また、本実施の形態のガス化溶融システム９０１は、低カロリー原料ａ１の場合は、燃焼室６０２で生成した燃焼ガスｅを第２のガス経路としての経路８２１、８２２から第３のガス経路としての経路８２４を通って、溶融炉８０１をバイパスさせ溶融炉８０１の出口ガス経路８０２に導いて、可燃性ガスｂから燃焼ガスｅを分離するとよい。こうすることにより、可燃性ガスｂの燃焼による熱エネルギを主として可燃性ガスｂの燃焼温度上昇に利用し、燃焼室６０３で燃焼した燃焼ガスｅの温度上昇に利用する必要がない。よって、溶融炉８０１における可燃性ガスｂの燃焼温度を上昇させるための助燃料の量を減少させることができる。なお、経路８２４は、第２のガス経路でもある。
【００９６】
また、ガス化室６０１で生成したチャーｈを燃焼して燃焼ガスｅを生成する燃焼室６０２を備えるので、特にカーボンリッチな原料の場合、ガス化室６０１で多量のチャーｈが発生するが、発生したチャーｈを原料ａ１を燃焼する燃焼室６０２で燃焼させることができるので、ガス化室６０１あるいは燃焼室６０２から排出される流動媒体ｃ３、ｃ４、不燃物ｄ１、ｄ２に付着して残存するチャーｈの発生を確実に抑制することができる。
【００９７】
以上説明したとおり、本実施の形態のガス化溶融システム９０１は、カーボンリッチな原料、高カロリーな原料、低カロリーな原料と種々の原料を利用することができ、機能の高い高機能なガス化溶融システム９０１とすることができる。
【００９８】
以上説明した溶融炉８０１では、可燃性ガスｂが完全燃焼される場合で説明したが、溶融炉８０１での可燃性ガスｂの燃焼は部分燃焼であってもよい。この場合は、ガス化室６０１で得られた可燃性ガスｂは、溶融炉８０１へ送られ、溶融炉８０１において１０００〜１５００℃の温度でさらにガス化され、低分子化される。溶融炉８０１の温度は、可燃性ガスｂ中に灰分が溶融する温度以上に維持され、可燃性ガスｂおよび燃焼ガスｅ中の灰分、サイクロン８１１によって戻された灰分の、８０〜９０％はスラグ化され、溶融スラグとしてスラグ分離部底部８０１Ｃから排出される。可燃性ガスｂ中の有機物、炭化水素は溶融炉８０１内で完全に水素、一酸化炭素、水蒸気、二酸化炭素にまで分解される。
【００９９】
以上のように本実施の形態のガス化溶融システム９０１によれば、ガス化室６０１と、燃焼室６０２と、溶融炉８０１と、経路８２０と、経路８２１、８２２とを設けたので、燃焼室６０２で生成した燃焼ガスｅを、ガス化室６０１で生成し経路８２０を通して供給される可燃性ガスｂとは別々に、経路８２１、８２２を通して溶融炉８０１に供給することができる。よって、可燃性ガスｂを経路８２０から溶融炉８０１へ導入する入口ダクト８０４と、燃焼ガスｅを経路８２１、８２２から溶融炉８０１へ導入する入口ダクト８０６とを、別々にすることができるので、各入口ダクト８０４、８０６でのガス温度、ガス流速の乱れを防止することができ、ガス温度、ガス流速の乱れに伴う入口ダクト８０４、８０６での灰分等の付着による閉塞を防止することができる。
【０１００】
また、以上のように本実施の形態のガス化溶融システム９０１によれば、燃焼室６０２と、経路８２４と、供給経路７１０、７０９とを設けたので、特にカーボンリッチな原料ａ１の場合、ガス化室６０１で多量に発生したチャーｈを燃焼室６０２で燃焼させ、ガス化室６０１あるいは燃焼室６０２から排出される流動媒体ｃ３、ｃ４、不燃物ｄ１、ｄ２に付着して残存するチャーｈの発生を抑制することができ、さらに特に低カロリー原料ａ１の場合、燃焼室６０２で生成した燃焼ガスｅを、経路８２１から経路８２４を通し、出口ガス経路８０２に導いて、溶融炉８０１をバイパスさせ、可燃性ガスｂと燃焼ガスｅとを分離し、溶融炉８０１内での可燃性ガスｂの燃焼による熱エネルギを主として可燃性ガスｂの燃焼温度上昇に利用し、溶融炉８０１における助燃料の量を減少させることができ、さらに特に高カロリー原料ａ１の場合、供給経路７１０、７０９を介して原料ａ１の一部を燃焼室６０２に供給して燃焼させ、ガス化室６０１で熱分解ガス化される原料ａ１の量を減らして、溶融炉８０１で燃焼される可燃性ガスｂの量を減らし、溶融炉８０１の温度上昇を抑制し、溶融炉８０１に空気を過剰に供給することによる高温化抑制を不要とし、溶融炉８０１の排ガスｊ量の増加を抑制することができる。逆に低カロリー原料ａ１を扱う場合にも、溶融炉８０１に供給する空気量は温度維持のために大量に供給する必要はなく、溶融炉８０１内温度の低温下を防ぐことができる。したがって、種々の原料ａ１を取り扱うことができる。また、排ガスｊ量の抑制により、システム９０１の設備全体のコンパクト化が可能となる。
【０１０１】
図３は、本発明の第２の実施の形態に係るガス供給利用システム１３０１の基本的構成を模式的に表した図である。ガス供給利用システム１３０１は、ガス供給装置としての統合型ガス化炉１１０１と、集塵装置１２０１と、ガス減温・洗浄装置１２０３と、第１のガス利用装置としての生成ガス利用装置１２０４と、第２のガス利用装置としての廃熱ボイラ１２１１と、バグフィルタ１２１２と、吸引ダクトファン１２１３と、煙突１２１４と、前述の各構成機器、装置を繋ぐガス経路（詳細後述）とを含んで構成される。
【０１０２】
統合型ガス化炉１１０１は、第１の被処理物としてのガス化原料であるバイオマス、都市ゴミ等の外部から投入された低カロリー原料ａ１を熱分解しガス化するガス化室１００１と、第２の被処理物としての燃焼用原料である外部から投入された高カロリー原料（例えば一例として、ＲＤＦ、ＦＲＰ、廃プラスチック等の高カロリー廃棄物）ａ２及びガス化室１００１において生成したチャーｈを燃焼する燃焼室１００２と、層内伝熱管１０４１を有し、流動媒体ｃ２から熱を回収する熱回収室１００３とを含んで構成され、ガス化室１００１において生成した可燃性ガスとしての生成ガスｂを生成ガス利用装置１２０４に供給し、燃焼室１００２において生成した燃焼ガスｅを廃熱ボイラ１２１１に供給するよう構成されている。
【０１０３】
統合型ガス化炉１１０１は、低カロリー原料ａ１を不図示の供給ホッパからガス化室１００１に供給する第１の被処理物供給経路としての供給経路１１１０と、高カロリー原料ａ２を不図示の供給ホッパから燃焼室１００２に供給する第２の被処理物供給経路としての供給経路１１０９とを有する。供給経路１１１０と、供給経路１１０９とは、それぞれ低カロリー原料ａ１と、高カロリー原料ａ２とを搬送する不図示の搬送手段としての供給装置、好ましくは定量供給装置（例えば、スクリューフィーダ）を備える。
【０１０４】
原料ａ１（第１の被処理物）と、原料ａ２（第２の被処理物）とは、違ったものであってもよいし、同じものであってもよい。但し、原料ａ２は、原料ａ１からの生成物（例えば、チャー）とは、別のものである。但し、図示しないが、本発明では原料ａ１からの生成物を一端分離し、チャー成分のみを別途燃焼室１００２に投入する場合には、チャー成分は原料ａ１とは別の原料ａ２であるとする。前述のように、原料ａ１は外部からガス化室１００１に投入され、原料ａ２は外部から燃焼室１００２に投入される。
【０１０５】
ここで、ガス化室１００１と燃焼室１００２とは、互いの雰囲気が混合しないように仕切壁等により分離されている。例えば、ガス化室１００１と燃焼室１００２とは、ガス化室流動床の界面および燃焼室流動床の界面より鉛直方向上方においては、ガスの流通がないように第１の仕切壁としての仕切壁１０１５により仕切られている。燃焼室１００２と熱回収室１００３の間は第２の仕切壁としての仕切壁１０１２で仕切られている。また、統合型ガス化炉１１０１は、ガス化室１００１で得られるチャー（未燃炭素）ｈをガス化室１００１より搬送する機構と、ガス化室１００１で得られるチャーｈ、低カロリー原料ａ１とは別の原料である高カロリー原料ａ２を燃焼室１００２で燃焼したときに得られる燃焼熱をガス化室１００１に伝達する熱伝達手段を備え、好ましくはガス化室１００１より搬送したチャーｈを燃焼室１００２に搬送する搬送手段を備える。さらに好ましくは、ガス化室１００１からチャーｈを搬送する機構と、前記チャー搬送機構と、前記燃焼熱の伝達手段とは、流動媒体を用いて行うものであり、さらに好ましくは、各室１００１、１００２が一体に統合されている。
【０１０６】
なお、仕切壁１０１５の下部にはガス化室１００１と燃焼室１００２とを連通する連通口１０２５であって、該連通口１０２５の上端の高さは前記第１の界面および第２の界面以下である連通口１０２５が形成され、該連通口１０２５を通じて、燃焼室１００２側からガス化室１００１側へ燃焼室１００２で加熱された流動媒体ｃ２を移動させるように構成される。ガス化室１００１では、燃焼室１００２で加熱された流動媒体ｃ２を用いて原料ａ１のガス化が行われる。
【０１０７】
燃焼室１００２と熱回収室１００３の間の仕切壁１０１２は、その上端が界面近傍、即ち濃厚層の上面よりは上方であるが、スプラッシュゾーンの上面よりは下方に位置しており、仕切壁１０１２の下端は炉底近傍までであり、下端が炉底に接することはなく、炉底近傍に濃厚層の上面より上方に達することのない開口部１０２２がある。流動媒体ｃ２は、仕切壁１０１２の上を越えて燃焼室１００２から熱回収室１００３に入り込み、開口部１０２２を通じて、流動媒体ｃ２が熱回収室１００３から燃焼室１００２に移動する。
【０１０８】
なお、本実施の形態では、統合型ガス化炉１１０１は、供給経路１１１０と供給経路１１０９が別々の供給源（不図示）を有すること、後述の粒子排出配管１２２１が燃焼室１００２に入り込んでいることを除けば、前述の統合型ガス化炉７０１（図１参照）と同じ構成である。なお、統合型ガス化炉７０１の構成要素と、その構成要素の符号に４００を加えた符号を持つ統合型ガス化炉１１０１の構成要素とが対応する。
【０１０９】
前述のように本実施の形態の統合型ガス化炉１１０１は、ガス化原料である低カロリー原料ａ１をガス化室１００１に供給し、燃焼用原料である高カロリー原料ａ２を燃焼室１００２に供給する。
【０１１０】
燃焼用原料を燃焼しこの燃焼熱でガス化用原料のガス化を一つの層内で行う流動層ガス化炉の場合は、燃焼ガスとガス化により生成された生成ガスとが混合し、有価なガス成分が希釈された状態でしか回収できない。
【０１１１】
また、燃焼用原料またはガス化用原料のどちらか一方の原料に含まれる有害成分に対してのみ何らかのガス処理（精製、洗浄他）が必要とされる場合でも、生成ガスと燃焼ガスが混合されてしまうため、混合された全ガスに対してガス処理を施す必要が生じる。このためガス処理設備が大型化してコストアップにつながると共に、薄められた状態での低濃度有害成分の除去は困難であり、ガス処理効率が悪化する。
【０１１２】
この場合、燃焼用原料と、ガス化用原料とを別々に供給したとしても、一つの炉内に供給すると、結果的に両原料中の反応しやすい成分が先に燃焼され、反応しにくい、すなわちガス化しにくい成分のみ残る。したがって、ガス化用原料から本来得たい生成ガスを必ずしも得ることができない。
【０１１３】
しかし、本実施の形態の統合型ガス化炉１１０１によれば、燃焼室１００２には燃焼に適する燃焼用原料ａ２を供給し、ガス化室１００１にはガス化に適したガス化用原料ａ１を供給するので、ガス化原料ａ１からの有価な生成ガスｂと、燃焼ガスｅとを、混合しない状態で回収することが可能である。このようにして得られた生成ガスｂは、高濃度であるばかりでなく、燃焼ガスｅと混合しない、ガス化用原料ａ１のみから得られたピュアな生成ガスｂである。
【０１１４】
ガス化用原料ａ１が、低カロリーで含有有価成分割合が小さく、そこから発生するチャーの燃焼発熱による熱源としては期待できないが、別途外部熱源を使用しても経済的に成立する程度に該有価成分の価値が高く、ピュアなガスとして回収する意味の大きい場合に効果が大きい。
【０１１５】
また、ガス化原料側に有害成分を含む原料ａ１を用い、燃焼側に有害成分を含まない燃料ａ２を用いるような場合には、通常、有害成分は原料中揮発分と共に生成ガスｂ側に移行するため、ガス化室１００１から発生したカロリーを有する高濃度有価ガスである生成ガスｂのみ有害物除去処理をすればよく、ガス処理設備の簡素化によるコストダウン、ガス処理効率の向上が図れる。この場合、生成ガスｂに含まれる有害物濃度が重要であるので、ガス化室１００１内でガス化と同時に有害物を除いてもよい。また、燃焼ガスｅは、ガス処理が不要で有害成分とは無関係に燃焼ガスｅによって加熱される蒸気の高温化等が図れ、燃焼ガスｅの顕熱の有効利用が図れる。
【０１１６】
好ましくは、燃焼ガスｅより回収された顕熱の有効利用の一形態として、バイオマス等の含水割合の比較的高いような、ガス発生のために要する熱量が大きい低カロリー原料ａ１を、統合型ガス化炉１１０１へ供給する前に乾燥する乾燥用熱源として燃焼ガスｅを用いることで、ガス供給利用システム１３０１全体の熱効率の向上などエクセルギー的に有利なガス供給利用システム１３０１を構築することもできる。
【０１１７】
集塵装置１２０１は、ガス経路１２３１によって、ガス化室１００１に接続されている。集塵装置１２０１としては、サイクロンが好ましいが、バグフィルタ、電気集塵機等を用いることが可能である。集塵装置１２０１は、ガス化室１００１を出た生成ガスｂから固体粒子ｆを分離し、分離された固体粒子ｆは、集塵装置１２０１に接続された粒子排出配管１２２１を通って燃焼室１００２の流動床の界面の上方に排出される。ガス減温・洗浄装置１２０３では、例えば生成ガスｂへの流体の噴霧が行われ、改質された生成ガスｂの減温、洗浄が行われ、例えば生成ガス中のダスト、塩素分、炭酸ガスおよび硫化水素等の弱酸性ガスの除去が行われる。生成ガス利用装置１２０４は、ガス経路１２３４によってガス減温・洗浄装置１２０３に接続され、減温、洗浄の行われた生成ガスｂを利用する。本発明の第１のガス経路は、ガス経路１２３１、１２３２、１２３４を含んで構成される。
【０１１８】
廃熱ボイラ１２１１は第２のガス経路としてのガス経路１２３５によって、燃焼室１００２に接続されている。廃熱ボイラ１２１１は、燃焼ガスｅの顕熱により蒸気の過熱を行い、過熱された蒸気は、ガス化室１００１のガス化剤、および流動化ガスｇ１としてガス化室１００１に送られる。バグフィルタ１２１２は経路１２３８によって、廃熱ボイラ１２１１に接続される。バグフィルタ１２１２では、顕熱の回収が行われた燃焼ガスｅ中の大気放出に適さないダスト等が除去される。
【０１１９】
なお、バグフィルタ１２１２の替わりとして電気集塵機（不図示）を用いることもできるし、多段階での集塵を行うこともできる。排ガス中の塵を除く作用を達成できる装置であれば、集塵装置としては任意のものを用いることができる。バグフィルタ１２１２を出た、燃焼ガスｅは、一部、低カロリー原料ａ１を乾燥する乾燥用熱源として使用することもできる。
【０１２０】
吸引ダクトファン１２１３は、経路１２３９によって、バグフィルタ１２１２に接続される。煙突１２１４は、経路１２４０によって吸引ダクトファン１２１３に接続される。煙突１２１４は、排出ガスを排出するための出口であるので任意のものであることはいうまでもない。吸引ダクトファン１２１３に吸引されることにより燃焼ガスｅは、バグフィルタ１２１２から吸引ダクトファン１２１３を通って煙突１２１４に送られ、煙突１２１４より大気に放出される。なお、好ましくはガス予熱器（不図示）を廃熱ボイラ１２１１の後段に設置する。このようにすると、該ガス予熱器を介して燃焼ガスｅによって予熱されたガスを統合型ガス化炉１１０１の流動化ガスｇ２として用いることができ、かつ／または低カロリー原料ａ１の乾燥に用いることもできる。より好ましくは、該予熱されるガスは空気がよい。
【０１２１】
ガス化室１００１に供給される原料ａ１が有害成分を含み、燃焼室１００２に有害成分を含まないか、もしくは比較的低い割合でのみ有害成分を含むような原料ａ２が燃焼室１００２に供給される場合であっても、生成ガスｂと燃焼ガスｅが別々に排出されるので、ガスを洗浄する洗浄装置１２０３を生成ガスｂが排出されるガス経路１２３２、１２３４にのみ設ければよい。したがって、ガスを洗浄する洗浄装置１２０３のコンパクト化、初期設備費用の低コスト化及びランニングコストの低コスト化が図れ、ガス供給利用システム１３０１全体としては有利である。
【０１２２】
本実施の形態においては、予め互いに別種とした原料ａ１、原料ａ２（原料の持つカロリーが高いか、低いかという点、有害成分を多く含むか否かという点、有用成分を多く含むか否かという点等で別種）を統合型ガス化炉１１０１の別々の室１００１、１００２に供給することで、利用に際し好ましい性状を有する生成ガスｂ、燃焼ガスｅを生成させることが可能となる。また、統合型ガス化炉１１０１のガス化室１００１から生成された生成ガスｂを、より効率よく精製するために、ガス化室１００１の後段に設置され、生成ガスｂの温度をより高温にする第２のガス化炉（不図示）を用いることもできる。
【０１２３】
また、第１のガス利用装置としては、燃料電池、液体燃料合成装置（液体燃料としては、メタノール、ＤＭＥ等）、ガスタービンまたはガスエンジンを用いた発電装置、セメントキルン、燃焼ボイラ等を用いることもできる。第２のガス利用装置としては、廃熱ボイラの他に、輻射ボイラ、節炭器等を用いることもできる。
【０１２４】
本実施の形態のガス供給利用システム１３０１では、上記説明したとおり統合型ガス化炉１１０１のガス化室１００１で生成された生成ガスｂを一つのガス利用装置、すなわち生成ガス利用装置１２０４に供給し、燃焼室１００２で生成された燃焼ガスｅを生成ガスｂとは別々に他のガス利用装置、すなわち廃熱ボイラ１２１１に供給するよう構成されている。
しかし、ガス供給利用システムは、統合型ガス化炉のガス化室で生成された生成ガスを一つのガス利用装置に供給し、燃焼室で生成された燃焼ガスを生成ガスとは別々に当該一つのガス利用装置に供給するものであってもよい。この場合の実施の形態を以下説明する。
【０１２５】
図４は、本発明の第３の実施の形態に係るガス供給利用システム１９０１の基本的な構成を模式的に表した図である。ガス供給利用システム１９０１は、ガス供給装置としての統合型ガス化炉１７０１と、第１のガス利用装置としてのガス利用装置１８０１と、集塵装置１８１１とを含んで構成される。集塵装置１８１１としては、サイクロンが好ましいが、バグフィルタ、電気集塵機等を用いることが可能である。
【０１２６】
統合型ガス化炉１７０１は、ガス化室１６０１、燃焼室１６０２、熱回収室１６０３を含んで構成され、前述の統合型ガス化炉１１０１（図３参照）の構成、作用と、以下の点においてのみ相違し、他は同一である。相違点は、集塵装置１８１１が、燃焼室１６０２から生成された燃焼ガスｅ側の固定粒子を分離する分離装置として設置されており、集塵装置１８１１によって分離した固体粒子ｆを、燃焼室１６０２に戻さない点、ガス化室１６０１からガス利用装置１８０１に生成ガスｂを供給する点、燃焼室１６０２からガス利用装置１８０１に燃焼ガスｅを供給する点である。
【０１２７】
なお、集塵装置１８１１は、本実施の形態においては必須の構成要素ではなく、ガス利用装置１８０１にて固定粒子ｆを利用または処理することができる場合には、燃焼室１６０２から得られる燃焼ガスｅを集塵装置１８１１を介さずにそのままガス利用装置１８０１に導入することもできる。
【０１２８】
ガス供給利用システム１９０１のガス利用装置１８０１は、ガス化室１６０１を出た生成ガスｂを導入する導入部としての入口ダクト１８０４と、燃焼室１６０２を出た燃焼ガスｅであって、灰分ｆ等がサイクロン１８１１によって分離された燃焼ガスｅが導入される入口ダクト１８０６とを有する。
【０１２９】
ガス供給利用システム１９０１のガス利用装置回りの配管系は、経路１８２０と、経路１８２１と、サイクロン１８１１で分離された灰分ｆ等をガス利用装置１８０１に導く戻し経路としての経路１８２３と、経路１８２２と、出口ガス経路１８０２とを備える。
【０１３０】
経路１８２０は、ガス化室１６０１と、ガス利用装置１８０１の入口ダクト１８０４とを繋ぎ、生成ガスｂをガス利用装置１８０１の入口ダクト１８０４に導く。経路１８２１は、燃焼室１６０２と、サイクロン１８１１とを繋ぎ、灰分ｆ等を含む燃焼ガスｅをサイクロン１８１１に導く。経路１８２３は、サイクロン１８１１とガス利用装置１８０１の入口ダクト１８０５とを繋ぎ、サイクロン１８１１で分離された灰分ｆ等をガス利用装置１８０１に導く。経路１８２２は、サイクロン１８１１のガス出口１８２６とガス利用装置１８０１の入口ダクト１８０６とを繋ぎ、灰分ｆが分離された燃焼ガスｅを生成ガスｂとは別々に同一のガス利用装置１８０１に導く。
【０１３１】
ガス化室１６０１を出た生成ガスｂは、経路１８２０、入口ダクト１８０４を経て、ガス利用装置１８０１に導入される。燃焼室１００２を出た燃焼ガスｅは、集塵装置１８１１によって固体粒子ｆを分離し、分離された固定粒子ｆは、集塵装置１８１１に接続された粒子排出配管１８２１を通って系外に排出される。集塵装置１８１１によって固定粒子ｆが分離された燃焼ガスｅは、経路１８２０とは別の経路１８２２、入口ダクト１８０６を経て、ガス利用装置１８０１に導入される。
【０１３２】
本実施の形態のガス供給利用システム１９０１では、燃焼室１６０２が、原料ａ２を燃焼するので、チャーが発生しにくいガス化用の原料ａ１の場合は、燃焼室１６０２で原料ａ２の燃焼により燃焼熱を補い、燃焼室１６０２の燃焼温度を上昇させ、燃焼室１６０２で流動媒体に十分に顕熱を付与することができ、ガス化室１６０１への顕熱供給が十分となるので、ガス化室流動床温度が高くなる結果、生成ガスｂ中のタール分を十分に分解することができ、タールトラブルの問題を回避することができる。
【０１３３】
また、着火性の低いチャーｈを発生する原料ａ１の場合でも、原料ａ２を燃焼室１６０２で燃焼させることより、燃焼室１６０２の温度を上昇させ、チャーｈの燃焼速度を上昇させることにより、チャーｈを燃焼室１６０２内で確実に燃焼させ、燃焼室１６０２での燃焼効率を維持することができ、ガス化室１６０１への顕熱供給が十分となるので、ガス化室流動床温度を十分に保持すると共に、ガス化により生成ガスｂがもたらすタールトラブルの問題を回避することができる。
【０１３４】
なお、本発明は同様の作用効果を奏するガス発生装置、ガス利用供給システム、ガス化溶融システムであれば任意の構成をとることができ、上述した構成に限定されるものではない。
【０１３５】
【発明の効果】
以上のように本第１の発明によれば、燃焼室が、第２の被処理物を燃焼するので、チャーが発生しにくい、または発生したチャーの着火性の悪いガス化用の第１の被処理物の場合に、燃焼室で第２の被処理物の燃焼により燃焼熱を補い、燃焼室の燃焼温度を上昇させ、燃焼室で流動媒体に十分に顕熱を付与し、該顕熱が付与された流動媒体をガス化室に供給してガス化室層温を十分高く維持することで、生成ガス中のタール分を分解し、タールトラブルの問題を回避することができる。
【０１３６】
以上のように本第２の発明によれば、ガス化室と、燃焼室と、溶融炉と、第１のガス経路と、第２のガス経路とを設けたので、燃焼室で生成した燃焼ガスを、ガス化室で生成し第１のガス経路を通して供給される可燃性ガスとは別々に、第２のガス経路を通して溶融炉に供給することができる。可燃性ガスを第１のガス経路から溶融炉へ導入する導入部と、燃焼ガスを第２のガス経路から溶融炉へ導入する導入部とを、別々にすることができるので、各導入部でのガス温度、ガス流速の乱れを防止することができ、ガス温度、ガス流速の乱れに伴う各導入部での灰分等の付着による閉塞を防止することができる。
【０１３７】
以上のように本第３の発明によれば、燃焼室と、第３のガス経路と、第３の被処理物供給経路とを設けたので、特にカーボンリッチな被処理物の場合、ガス化室で多量に発生したチャーを燃焼室で燃焼させ、ガス化室あるいは燃焼室から排出される流動媒体、不燃物に付着して残存するチャーの発生を抑制することができ、さらに特に低カロリー被処理物の場合、燃焼室で生成した燃焼ガスを、第２のガス経路から第３のガス経路を通し、出口ガス経路に導いて、溶融炉をバイパスさせ、可燃性ガスから燃焼ガスを分離し、溶融炉内での可燃性ガスの燃焼による熱エネルギを主として可燃性ガスの燃焼温度上昇に利用し、溶融炉における助燃料の量を減少させることができ、さらに特に高カロリー被処理物の場合、供給経路を介して被処理物の一部を燃焼室に供給して燃焼させ、ガス化室で熱分解ガス化される被処理物の量を減らして、溶融炉で燃焼される可燃性ガスの量を減らし、溶融炉の温度上昇を抑制し、溶融炉に空気を過剰に供給することによる高温化抑制を不要とし、溶融炉の排ガス量の増加を抑制することができる。逆に低カロリー被処理物を扱う場合にも、溶融炉に供給する空気量は温度維持のために大量に供給する必要はなく、溶融炉内温度の低温下を防ぐことができる。したがって、種々の被処理物を取り扱うことができる。また、排ガス量の抑制により、システム全体のコンパクト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である、ガス化溶融システムの基本的構成を模式的に表した図である。
【図２】図１の実施の形態に用いる統合型ガス化炉の原理を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態である、ガス供給利用システムの基本的構成を模式的に表した図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態である、ガス供給利用システムの基本的構成を模式的に表した図である。
【符号の説明】
６０１、１００１、１６０１  ガス化室
６０２、１００２、１６０２  燃焼室
６０３、１００３、１６０３  熱回収室
６０４、１００４、１６０４  沈降燃焼室
６１１、６１２、６１３、６１４、６１５  仕切壁
６２１、６２２  開口部
６２５  開口部（連通口）
６５１  第１の熱交換器
６５３  第１の不燃物排出装置
６５６  第２の熱交換器
６５８  第２の不燃物排出装置
７０１、１１０１、１７０１  統合型ガス化炉（ガス供給装置）
７０８  供給経路（第３の被処理物供給経路）
７０９  供給経路（第３の被処理物供給経路）
７１０  供給経路（第３の被処理物供給経路）
８０１  溶融炉
８０２  出口ガス経路
８０４、８０５、８０６  入口ダクト
８１１、１８１１  サイクロン
８２０  経路（第１のガス経路）
８２１、８２２  経路（第２のガス経路）
８２３  経路（戻し経路）
８２４  経路（第３のガス経路）
９０１  ガス化溶融システム
１１０９、１７０９  供給経路（第２の被処理物供給経路）
１１１０、１７１０  供給経路（第１の被処理物供給経路）
１２０１  集塵装置
１２０３  ガス減温・洗浄装置
１２０４  生成ガス利用装置（第１のガス利用装置）
１２１１  廃熱ボイラ（第２のガス利用装置）
１２１２  バグフィルタ
１２１３  吸引ダクトファン
１２１４  煙突
１２３１、１２３２  ガス経路
１２３４、１２３５  ガス経路
１２３７〜１２３９  ガス経路
１３０１、１９０１  ガス供給利用システム
１８０１  ガス利用装置
ａ１    原料または低カロリー原料（第１の被処理物、被処理物）
ａ２    高カロリー原料（第２の被処理物）
ｂ    可燃性ガスまたは生成ガス
ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４ 流動媒体
ｄ１、ｄ２    不燃物
ｅ    燃焼ガス
ｆ    灰分及び微粒チャーまたは固体粒子
ｇ１、ｇ２    流動化ガス
ｈ    チャー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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