WO1997048950A1 - Method and apparatus for gasifying fluidized bed - Google Patents

Description

明 細 書 流動層ガス化方法及び装置 技術分野

本発明は、 流動層炉を用いて可燃物をガス化する方法及び装置に関す る 背景技術

近年、 多量に発生する都市ごみ、 廃プラスチック等の廃棄物を焼却し 減量化すること、 及びその焼却熱を有効利用することが望まれている。 廃棄物の焼却灰は、 通常、 有害な重金属を含むので、 焼却灰を埋め立て により処理するためには、 重金属成分を固化処理する等の対策が必要で ある。

従来、 都市ごみ、 廃タイヤ、 下水汚泥、 産業スラッジの相当割合が専 用の焼却設備によ り、 また、 し尿や高濃度廃棄物が専用の廃水処理設備 により処理されていたが、 一方で多くの産業廃棄物が未処理のまま投棄 されており、 環境を汚染してきた。

従来の焼却法に代わる新たな環境保全型の廃棄物処理技術として、 現 在、 ガス化と高温燃焼を組み合わせた 「ガス化燃焼システム」 の開発が 各社によ り競われ、 既に実用域に達しているものもある。 本件発明者ら は、 日本特許出願 「特願平 8— 3 3 1 4 3 5号」 において、 廃棄物を流 動層炉で低温でガス化し、 得られるガス状物質とチヤ一をそのまま溶融 炉に導入して高温でガス化し、 低力口 リーガス又は中力口 リーガスを得 る廃棄物のガス化処理方法を提案した。

上記方法において、 流動層炉は、 内部循環式流動層炉を用いるのが良 く、 また溶融炉は旋回溶融炉を用いるのが良く、 両者を併用して用いる のが最適である。

すなわち、 上記提案の技術によるガス化方法においては、 流動層炉へ 供給される流動化ガスが、 炉底中央部付近から炉内へ供給される中央流 動化ガス及び炉底周辺部から炉内へ供給される周辺流動化ガスからなり、 中央流動化ガスの質量速度が、 周辺流動化ガスの質量速度よ り小にされ、 炉内周辺部上方における流動化ガスの上向き流が炉の屮央部へ向かうよ うに傾斜壁により転向され、 それによつて、 炉の中央部に流動媒体 （一 般的には、 硅砂を使用） が沈降拡散する移動層が形成されると共に炉内 周辺部に流動媒体が活発に流動化している流動層が形成され、 炉内へ供 給される可燃物が流動媒体と共に循環する間に可燃ガスにガス化される < 流動層炉へ供給される流動化ガスは、 可燃物の燃焼に必要な理論燃焼 空気量の 3 0 %以下の空気量を含んでいる。 流動層炉の炉底周辺部付近 から不燃物が取り出され、 分級され、 得られた砂が流動屑炉內へ戻され る。 溶融炉で不完全燃焼させることにより可燃ガスを取り出すことがで き、 この可燃ガスを都市ガスや化学合成に利用することができる。 一方. 前記流動層炉で生成された可燃ガス及び微粒子を溶融炉で完全燃焼させ ることにより、 得られた? 温の排ガスをガス夕一ビンに導き発電すると ともに、 ボイラで蒸気を生成して蒸気タービンを介して発電をする、 い わゆる複合発電を行うことでエネルギ回収を行うことができる。

溶融炉で不完全燃焼によ りガス化を行い、 低カロ リー、 中カロ リーガ スを取り出す場合、 溶融炉での反応は、 ガス組成、 圧力、 温度等の入口 ガス条件に非常に敏感であり、 特にガス温度に左右される場合が多い。 しかしながら、 生成されるガスの原料である都巿ゴミ等の燃焼カロ リ一 はばらつく ため、 流動層炉において均一な温度のガスを得ることは非常 に難しい。 流動層炉での温度制御は、 前述の周辺流動化ガス、 中央流動化ガスの 量を調整することにより行っていたが、 例えば可燃物が高カロ リ一を有 するもの （例えばプラスチック等） である場合、 炉内の温度の抑制が充 分に行えず、 炉内が過度に高温となり、 発生するガス組成、 温度、 圧力 等のガス条件が変動してしまうおそれがあった。

本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、 流動層炉の流動層温度 又はフ リーボー ド部の温度変動をおさえることができる流動層ガス化方 法及び方法を提供することを目的とする。 発明の開示

上記課題を解決するために、 本発明では、 移動層と流動層とを有する 流動層炉内に、 流動層と仕切壁を介して隣接する熱回収部を設け、 熱回 収部内に受熱流体を通じた伝熱管等の熱交換器と散気装置とを設け、 移 動層、 流動層を形成する流動化ガスと、 熱回収部の散気装置から供給さ れる流動化ガスとの量を調整して、 流動媒体が流動層から仕切壁を越え て熱回収部に流入するようにし、 かつ、 流動媒体からの熱回収量を制御 し、 流動媒体の温度を過度に上昇しないよう制御する。

周辺流動化ガス （又は第 2流動化ガス） 、 中央流動化ガス （又は第 1 流動化ガス） の量を調節することによつて燃焼部の温度をある程度制御 できるので、 前記熱回収部による温度制御と組合せて温度制御を行う。 この組合せにおいては、 燃焼部 （移動層、 流動層） における温度制御を 主、 熱回収部における温度制御を従とするか、 またはその逆であっても よい。

本発明では、 流動層炉に流動化ガスを供給して流動媒体を流動化し、 可燃物が流動層炉において可燃ガスにガス化される方法において、 流動 層炉に燃焼部に加えて熱回収部を設け、 該熱回収部における熱回収量を 制御することにより流動層の温度又はフ リーボ一ド部温度が一定値に維 持されるよう温度制御される。

本発明の一態様では、 流動層炉は仕切壁により上下部を連通させた熱 回収部と、 可燃物を供給しガス化する燃焼部とに区分され、 さらに燃焼 部は並設される第 1及び第 2の領域に区分され、 流動層炉へ供給される 流動化ガスは炉底第 1領域付近から炉内へ上向き流として供給される第 1流動化ガスと、 炉底第 2領域から炉内へ上向き流として供給される第 2流動化ガスと熱回収部に供給される熱回収部流動化ガスとからなり、 第 1流動化ガスの質量速度は第 2流動化ガスの質量速度よ り小にされ、 それによつて、 炉内第 1領域に流動媒体が沈降拡散する移動層が形成さ れると共に、 炉内第 2領域に流動媒体が活発に流動化している流動層が 形成され、 炉内へ供給される可燃物が、 移動層の下部から流動層へ及び 流動層頂部から移動層へ、 流動媒体と共に循環する間に可燃ガスにガス 化され、 燃焼部の流動媒体を仕切壁を越えて熱回収部に流入せしめ、 か つ仕切壁下部から熱回収部の流動媒体を燃焼部に還流せしめられ、 第 1 流動化ガス、 第 2流動化ガス、 熱回収部流動化ガスにより、 燃焼部およ び熱回収部の流動媒体の温度を制御する。

好ましくは、 流動層炉内の温度制御が、 第 1流動化ガス、 第 2流動化 ガスによる燃焼部における温度制御と、 熱回収部における温度制御とか らなり、 温度制御全体に占める割合は、 燃焼部における温度制御が主で. 熱回収部における温度制御が従である。

好ま しくは、 流動層炉内の温度制御が、 第 1流動化ガス、 第 2流動化 ガスによる燃焼部における温度制御と、 熱回収部における温度制御とか らなり、 温度制御全体に占める割合は、 燃焼部における温度制御が従で. 熱回収部における温度制御が主である。

また本発明の他の態様では、 流動層炉は水平断面がほぼ円形に形成さ れ、 かつ仕切壁によ り上下部を連通させた外周部の熱回収部と、 可燃物 が供給されガス化する中心部の燃焼部とに区分され、 さらに燃焼部は中 央部と周辺部とに区分され、 流動層炉へ供給される流動化ガスは炉底中 央部付近から炉内へ上向き流として供給される中央流動化ガスと、 炉底 周辺部から炉内へ上向き流として供給される周辺流動化ガスと、 熱回収 部に供給される熱回収部流動化ガスとからなり、 中央流動化ガスの質量 速度と周辺流動化ガスの質量速度とはいずれか一方が他方よ り小にされ- それによつて、 炉の中央部および炉内周辺部のいずれか一方に流動媒体 が沈降拡散する移動層が形成されると共に他方に流動媒体が活発に流動 化している流動層が形成され、 炉内へ供給される可燃物が、 移動層の下 部から流動層へ及び流動層頂部から移動層へ、 流動媒体と共に循環する 間に可燃ガスにガス化され、 中央流動化ガスの酸素含有量と周辺流動化 ガスの酸素含有量とはいずれか一方が他方より小にされ、 燃焼部の流動 媒体を仕切壁を越えて熱回収部に流入せしめ、 かつ仕切壁下部から熱回 収部の流動媒体を燃焼部に還流せしめられ、 中央流動化ガス、 周辺流動 化ガス、 熱回収部流動化ガスにより、 燃焼部および熱回収部の流動媒体 の温度を制御する。

好ましくは、 流動層炉内の温度制御が、 中央流動化ガス、 周辺流動化 ガスによる燃焼部における温度制御と、 熱回収部における温度制御とか らなり、 温度制御全体に占める割合は、 燃焼部における温度制御が主で、 熱回収部における温度制御が従である。

好ましくは、 流動層炉内の温度制御が、 中央流動化ガス、 周辺流動化 ガスによる燃焼部における温度制御と、 熱回収部における温度制御とか らなり、 温度制御全体に占める割合は、 燃焼部における温度制御が従で、 熱回収部における温度制御が主である。 図面の簡単な説明

図 1 は本発明のガス化方法を実施するガス化装置の第 1実施例を示す 断面図であり、 図 2は図 1の I I - I I線断面図であり、 図 3は本発明のガス 化方法を実施するガス化装置の第 2実施例を示す断面図であり、 図 4は 本発明のガス化方法を実施するガス化装置の第 3実施例を示す断面図で あり、 図 5は本発明のガス化方法を実施するガス化装置の第 4実施例を 示す断面図であり、 図 6は本発明のガス化方法を実施するガス化装置の 第 5実施例を示す断面図であり、 図 7は本発明の一実施例の生成ガスの 精製工程を示すフロー図であり、 図 8は本発明の一実施例の灰が熔融さ れる工程を示すフロー図であり、 図 9は本発明の一実施例の熔融燃焼装 置の断面斜視図であり、 図 1 0は本発明のガス化方法を複合発電システ ムに適用した実施例を示す断面図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 図面に基づいて本発明を詳しく説明する。 図 1乃至図 1 0にお いて、 同一の符号が付された部材は、 同一又は対応する部材を示す。 図 1は、 本発明のガス化方法を実施するガス化装置の一実施例を示す ものであって、 流動層ガス化炉に熱回収室を設けたものである。 図 2は 図 1の I I - I I線断面図である。

図 1 において、 符号 5 1は流動層炉である。 炉 5 1は図 2に示すよう に水平断面がほぼ円形に構成されている。 炉 5 1内の底部には、 ブロワ 5 7により流動層ガス導入管 5 3から炉内に流入される流動化ガスを噴 出する分散板 5 2が設けられている。 この分散板 5 2は周辺部が中央部 より低く、 概略円錐状に形成されている。 そして、 ブロワ 5 7から送ら れる流動化ガスは、 水平断面が円形状の流動化ガス室 5 5 と、 水平断面 が環状の流動化ガス室 5 6を経て分散板 5 2から上方に噴出せしめるよ うになつている。 周辺部の流動化ガス室 5 6から噴出する流動化ガスの 質量速度は、 炉 5 1内の流動媒体の流動層を形成するのに十分な速度に 設定されている。 中央部の流動化ガス室 5 5から噴出する流動化ガスの 質量速度は、 周辺部の流動化ガス室 5 6から噴出する流動化ガスの質量 速度よ りも小さ く設定されている。

周辺部の流動化ガス室 5 6の上部には、 流動化ガスの上向き流路をさ えぎり、 流動化ガス室 5 6から噴出される流動化ガスを炉 5 1内中央に 向けて反射転向させる反射壁として、 概略円筒形状をなし、 上部を内側 に折り曲げた板状の反射仕切壁 5 8が設けられ、 この反射仕切壁 5 8 と 噴出する流動化ガスの質量速度の差により図面中矢印で示すように炉の 中央部と炉内周辺部との間に放射方向に旋回流が生ずる。 なお、 反射仕 切壁 5 8の上部は折れ曲がっていなくてもよく、 上記質量速度の差のみ によ り、 該旋回流を形成することも可能である。

次にガス化工程について述べる。 図 1 に示されるガス化装置 1 におい て、 流動層炉 5 1内へ炉底に配置される分散板 5 2を介し供給される流 動化ガスは、 炉底中央部 （流動化ガス室 5 5 ) 付近から炉内へ上向き流 として供給される中央流動化ガス 7及び炉底周辺部 （流動化ガス室 5 6 ) から炉内へ上向き流として供給される周辺流動化ガス 8からなる。

中央流動化ガス 7は、 水蒸気、 水蒸気と空気の混合気体、 及び空気の 3種の気体の内の 1つであり、 周辺流動化ガス 8は、 酸素、 酸素と空気 の混合気体、 及び空気の 3種の気体の内の 1つである。 流動化ガス全体 の空気量が、 可燃物 Fの燃焼に必要な理論燃焼空気量以下とされ、 炉内 は、 還元雰囲気とされる。

中央流動化ガス 7の質量速度は、 周辺流動化ガス 8の質量速度より小 にされ、 炉内周辺部上方における流動化ガスの上向き流が炉の中央部へ 向かうように転向される。 それによつて、 炉の中央部に流動媒体 （一般 的には硅砂を使用） が沈降拡散する移動層 9が形成されると共に炉内周 辺部に流動媒体が活発に流動化している流動層 1 0が形成される。 流動 媒体は、 矢印 1 1 8で示すように、 炉周辺部の流動層 1 0を上昇し、 移 動層 9の上方へ流入し、 移動層 9中を下降し、 次に矢印 1 1 2で示すよ うに、 分散板 5 2に沿って移動し、 流動層 1 0の下方へ流入することに より、 流動層 1 0 と移動層 9の中を矢印 1 1 8及び 1 1 2で示すように 循環する。

可燃物供給口 6 6から移動層 9の上部へ供給された可燃物 Fは、 流動 媒体と共に移動層 9中を下降する間に、 流動媒体の持つ熱によ り加熱さ れ、 主として揮発分がガス化される。 移動層 9には、 酸素がないか少な いため、 ガス化された揮発分からなる生成ガスは燃焼されないで、 移動 層 9中を矢印 1 1 6のように抜ける。 それ故、 移動層 9は、 ガス化ゾ一 ン Gを形成する。 フ リーボー ド 1 0 2へ移動した生成ガスは上昇し、 ガ ス出口 6 8から生成ガス 2 9 として排出される。

移動層 9中でガス化されない、 主としてチヤ一 （固定炭素分） や夕一 ル 1 1 4は、 移動層 9の下部から流動媒体と共に矢印 1 1 2で示すよう に、 炉内周辺部の流動層 1 0の下部へ移動し、 比較的酸素含有量の多い 周辺流動化ガス 8により燃焼され、 部分酸化される。 流動層 1 0は可燃 物の酸化ゾーン Sを形成する。 流動層 1 0内において、 流動媒体は、 流 動層内の燃焼熱により加熱され高温となる。 高温になつた流動媒体は、 矢印 1 1 8で示すように、 傾斜壁 5 8により反転され、 移動層 9へ移り . 再びガス化の熱源となる。 流動層 9の温度は、 4 5 0〜 8 0 0 °Cに維持 され、 抑制された燃焼反応が継続するようにされる。

図 1に示すガス化炉によれば、 流動層炉 5 1にガス化ゾーン Gと酸化 ゾーン Sが形成され、 流動媒体が両ゾーンにおいて熱伝達媒体となるこ とによ り、 ガス化ゾーン Gにおいて、 発熱量の高い良質の可燃ガスが生 成され、 酸化ゾーン Sにおいては、 ガス化困難なチヤ一や夕一ル 1 1 4 を効率良く燃焼させ、 ガス化することができる。 それ故、 可燃物のガス 化効率を向上させることができ、 良質の可燃ガスを生成することができ る。

旋回流によ り炉の周辺部にチヤ一が均一に分散されるため、 チヤ一を 効率的に酸化できる。 それにより、 未反応の酸素が上昇して 1:方の生成 ガスを酸化するということが起こらない。 したがって、 ガスの酸化を防 止し、 ガス化効率が高く、 また、 チヤ一を効率的に酸化するため、 エネ ルギ一回収率が高い。

また、 旋回流によ り、 炉の底部では横方向の流れがあるため、 無破碎 の大きい不燃物が存在しても炉底に堆積せず、 排出することが可能で原 料の無破砕投入が可能となる。

また、 該旋回によ り炉内の熱の拡散を促し、 砂の塊状化現象 （ァグロ メ レーシヨン） を防止し、 炉床負荷を大きく とれ、 炉をコンパク トにで きる。

図 1 に示す実施例において、 ガス出口 6 8からダク トを介して図 9に 示す熔融燃焼炉 4 1へ生成ガス及びチヤ一 2 9を送るが、 送られる生成 ガス 2 9は 9 0 0 °C以下、 例えば 7 0 0〜 7 5 0。Cの温度に保たれる。 そのために、 熱回収室 （後述する） で散気装置によ り流動化ガス量を調 整し、 また移動層、 流動層形成のための周辺流動化ガス、 中央流動化ガ スの量を調整し、 流動媒体の温度が過度に上がらないようにし、 フ リー ボートからダク 卜へ至る部分で送られるガスが 9 0 0 °C以下になるよう に調整している。

溶融炉の供給空気量を調節することによ り、 可燃ガスとチヤ一を溶融 炉で完全燃焼させてその熱を複合発電によ り排熱を回収することもでき る。 また、 可燃ガスとチヤ一を不完全燃焼させて、 可燃ガスを取り出す こともできる。

以下、 熱回収室、 熱回収室内の散気装置、 および流動媒体の循環につ いて述べる。

図 1および図 2に示されるように、 反射仕切壁 5 8の背面と炉壁間に 環状の熱回収室 5 9が形成され、 運転中に流動媒体の 部が矢印 aで示 すように反射仕切壁 5 8の上部を越えて熱回収室 5 9に入り込むように 構成されている。 また、 熱回収室 5 9の下部の炉底よ り も高いレベルに は、 ブロワ 6 0から導入管 6 1 を経てガスを導入する散気装置 6 2が設 けられ、 熱回収室 5 9の散気装置 6 2を設置した近傍には開口部 6 3が 設けられ、 熱回収室 5 9に入り込んだ流動媒体は、 運転状態によって連 続的又は断続的に移動層を形成しつつ沈降し、 燃焼部 （流動層 1 0 ) へ 循環する。

この沈降量は熱回収室散気装置、 燃焼部の流動化ガス風量によって制 御される。 すなわち、 流動媒体が熱回収室 5 9に入り込む量 G , は燃焼 部を流動させるために分散板 5 2から噴出する流動化ガス、 特に炉内周 辺部の流動化ガス室 5 6から噴出する流動化ガスの量を増やすと、 増加 する。 また、 熱回収室風量を 0〜 1 G m f の範囲で変化させると、 熱回 収室内を沈降する流動媒体量は、 ほぼ比例して変化し、 熱回収室風量が 1 G m f 以上の場合にほぼ一定となる。 この一定となる流動媒体量は熱 回収室に入り込む流動媒体量 G にほぼ等しい。 なお、 熱回収室内を沈 降する流動媒体量は G , に応じた量となる。 この両風量を調節すること により熱回収室 5 9内を沈降する流動媒体の沈降量は制御される。

熱回収室 5 9内には配管によって廃熱ボイラに連通された内部に受熱 流体を通じた伝熱管 6 5が配置され、 熱回収室を下方に移動する流動媒 体と熱交換を行うことにより流動媒体から熱を回収するようになつてい る。 熱回収部での伝熱係数は、 熱回収室散気風量を 0〜 3 G m f まで変 化させると大きく変化する。

熱回収量を制御するためには、 前述のように、 流動媒体循環量を制御 すると同時に伝熱係数を制御する。 すなわち、 燃焼室の流動化ガス量を 一定とすれば、 熱回収室の散気風量を増加させると、 流動媒体循環量が 増加すると同時に伝熱係数が増加し、 相乗効果として熱回収量は大幅に 増加する。 このことは、 流動層中の流動媒体の温度の面から考えれば、 流動媒体の温度が所定の温度以上に上昇するのを防ぐ効果にあたる。 し たがって、 可燃物が燃焼中高温を発するブラスチック等であっても流動 層部 （流動層 1 0 と移動層 9 ) を 4 5 0〜 8 0 0 °Cに制御でき、 フ リー ボー ド部を結果的に 9 0 0 °C以下 （例えば 7 0 0〜 7 5 0 °C ) に制御で きる。

熱回収室 5 9にガスを導入する手段としては種々の装置が考えられる が、 一般的には散気装置又は散気ノズルを水平に設置する方法が採られ る。 この場合、 ガスを導入するための開口を全炉床面に対し均一に設け ると、 散気装置へのガス供給量に関係なく単位面積当たりの供給ガス量 は炉床全面にわたって均一となる。 そして散気装置へのガス供給量を徐 々に増やしてゆく と、 或る供給ガス量を境にして熱回収室内の流動媒体 が固定層から移動層そして流動層へと変化する。

図 1 において、 符号 6 6は炉 5 1上部に設けられた燃焼物投入口であ る。 溶融炉出口に設けられる廃熱ボイラの図示しない気水ドラムは、 熱 回収室 5 9内の伝熱管 6 5 と循環路を形成している。 また、 符号 6 9は 炉 5 1底部の分散板 5 2の周縁部外側に接続された不燃物排出口であり， 符号 7 0はスク リュー 7 1 を有するスク リューコンベアである。

しかして、 燃焼物投入口 6 6よ り炉 5 1内に投入された燃焼物 （可燃 物） Fは、 流動化ガスにより旋回流動している流動媒体と共に流動しな がら燃焼ガス化する。 この時、 流動化ガス室 5 5の上方中央部付近の流 動媒体は激しい上下動は伴わず、 軽い流動状態にある下降移動層を形成 している。 この移動層は、 上方は狭いが裾の方は分散板 5 2の傾斜の作 用もあいまってやや広がっており、 裾の一部は周辺部の流動化ガス室 5 6の上方に面しているので、 この時流動化ガス室からの大きな質量速度 の流動化ガスの噴射を受けて吹き上げられる。 すると、 裾の一部の流動 媒体が除かれるので、 流動化ガス室 5 5の直上の層は自重で下降する。 この層の上方には、 後述のように流動層からの流動媒体が補給されて堆 積し、 これを繰り返して流動化ガス室 5 5の上方の流動媒体は徐々に連 続的に下降する移動層を形成する。

流動化ガス室 5 6上に移動した流動媒体は上方に吹き上げられるが、 反射仕切壁 5 8に当たって反射転向して炉 5 1の中央に向かって旋回せ しめられ、 中央部の移動層の頂部に落下し、 再び前述のように循環され ると共に、 流動媒体の一部は矢印 aで示すように反射仕切壁 5 8の上部 を越えて熱回収室 5 9内に入り込む。 そして熱回収室 5 9に堆積した流 動媒体の沈降速度が遅い場合には、 熱回収室の上部には安息角を形成し 余剰の流動媒体は反射仕切壁上部から燃焼部に落下する。

熱回収室 5 9内に入り込んだ流動媒体は、 散気装置 6 2から吹き込ま れるガスによって緩やかな流動が行われつつ徐々に " F降する下降移動層 が形成され、 伝熱管 6 5 との熱交換が行われたのち、 開口部 6 3から燃 焼部へ還流される。

燃焼物中に流動媒体より大きな径の不燃物がある場合には、 燃焼残洁 は一部の流動媒体と共に炉底部のスク リューコンベア 7 0より排出され る。

また、 熱回収室 5 9内の伝熱は、 流動媒体と伝熱管 6 5との直接接触 による伝熱に加えて、 流動媒体の流動により激しく不規則に振動しなが ら上昇するガスを媒体とした伝熱がある。 後者は、 通常のガス一岡体間 の接触伝熱に対し、 伝熱の妨げとなる固体表面の境界層がほとんど存在 せず、 また流動媒体同士が流動によってよく攪拌されるために、 静止媒 体中粉体の中での伝熱と異なり、 極めて大きな伝熱特性を示す。 したが つて、 本発明の熱回収室においては、 通常の燃焼ガスボイラに比較して 1 0倍近い伝熱係数をとることができる。

このように、 流動媒体と伝熱面との伝熱現象は流動の強弱に大きく依 存しており、 散気装置 6 2から導入するガス量の調節により流動媒体循 璟量も調節でき、 且つ、 移動層による熱回収室 5 9を炉内において燃焼 室から独立させることで、 コンパク トでかつターンダウン比が大きくて 制御容易な流動層熱回収室とすることができる。

中央流動化ガス 7、 周辺流動化ガス 8の噴出量調節により、 燃焼室 (移動層 9、 流動層 1 0 ) において温度制御が行われる。 したがって、 熱回収室での温度制御、 流動化ガス 7， 8による燃焼室での温度制御の 二者を組合せて温度制御可能である。 前者を主、 後者を従とする温度制 御、 またはこの逆も考えられる。 熱回収室での温度制御が主となる場合 も、 従となる場合も、 主たる温度制御を行う方の室で温度を大きく変化 させ、 従たる温度制御をする方の室では、 温度をほぼ一定に保つように 制御する。

なお、 前記の不燃物排出口 6 9の位置は、 例えば図示例のように熱回 収室 5 9の反射仕切壁 5 8の下部の開口部 6 3並びに炉 5 1内の流動化 ガスの分散板 5 2の周縁部に接するように位置せしめるのがよいが、 こ れに限定されるものではない。

また、 熱回収室 5 9から不燃物排出口 6 9への流動媒体の短絡による 排出を防止し、 伝熱後の媒体を有効に燃焼室である流動層へ戻すために, 仕切壁 5 0を設けることも好ましい。

図 3は本発明の第 2実施例を示す図である。 図 3に示す実施例におい ては、 流動層炉 5 1は水平断面が概略矩形状をなしている。 炉内は反射 仕切壁 5 8によ り、 水平断面が矩形状の中央の燃焼部と、 水平断面が矩 形状の炉の両側部にある 2つの熱回収室 5 9 とに区分されている。

図 3において、 炉 5 1 内の底部には、 ブロワ 5 7により流動層ガス導 入管 5 3から炉内に流入される流動化ガスを噴出する分散板 5 2が設け られている。 この分散板 5 2は両側縁部が中央部よ り低く、 炉 5 1の中 心線に対してほぼ対称的な山形断面状 （屋根状） に形成されている。 そ して、 ブロワ 5 7から送られる流動化ガスは、 流動化ガス室 5 4 , 5 5 : 5 6を経て分散板 5 2から上方に噴出せしめるようになつており、 両側 縁部の流動化ガス室 5 4 , 5 6から噴出する流動化ガスの質量速度は、 炉 5 1 内の流動媒体の流動層を形成するのに十分な速度に設定されてい る。 中央部の流動化ガス室 5 5から噴出する流動化ガスの質量速度は両 側縁部の流動化ガス室 5 4 , 5 6から噴出する流動化ガスの質量速度よ りも小さ く設定されている。

両側縁部の流動化ガス室 5 4， 5 6の上部には、 流動化ガスの上向き 流路をさえぎり、 流動化ガス室 5 4 , 5 6から噴出される流動化ガスを 炉 5 1 内中央に向けて反射転向させる反射壁として、 上部を内側に折り 曲げた板状の反射仕切壁 5 8が設けられ、 この反射仕切壁 5 8 と噴出す る流動化ガスの質量速度の差により図面中矢印で示すように 2つの旋回 流 A， Bが生ずる。 なお、 反射仕切壁 5 8の上部は折れ曲がっていなく てもよ く、 上記質量速度の差のみにより、 該旋回流を形成することも可 能である。

次にガス化工程について述べる。 図 3に示されるガス化装置 1におい て、 流動層炉 5 1内へ炉底に配置される分散板 5 2を介し供給される流 動化ガスは、 炉底中央部 （流動化ガス室 5 5 ) 付近から炉内へ上向き流 として供給される第 1流動化ガス 7 a及び炉底両側部 （流動化ガス室 5 4 , 5 6 ) から炉内へ上向き流として供給される 2つの第 2流動化ガス 8 aからなる。

第 1流動化ガス 7 aは、 水蒸気、 水蒸気と空気の混合気体、 及び空気 の 3種の気体の内の 1つであり、 第 2流動化ガス 8 aは、 酸素、 酸素と 空気の混合気体、 及び空気の 3種の気体の内の 1つである。 第 1流動化 ガスの酸素含有量は、 第 2流動化ガスの酸素含有量以下としてもよい。 流動化ガス全体の空気量が、 可燃物 Fの燃焼に必要な理論燃焼空気量の 好ましくは 3 0 %以下とされ、 炉内は、 還元雰囲気とされる。

第 1流動化ガス 7 aの質量速度は、 第 2流動化ガス 8 aの質量速度よ り小にされ、 炉内両側部上方における流動化ガスの上向き流が炉の中央 部へ向かうように転向される。 それによつて、 炉の中央部 （第 1領域） に流動媒体 （一般的には硅砂を使用） が沈降拡散する移動層 9が形成さ れると共に炉内両側部 （ 2つの第 2領域） に流動媒体が活発に流動化し ている流動層 1 0が形成される。 流動媒体は、 矢印 1 1 8で示すように. 炉両側部の流動層 1 0を上昇し、 炉中央部の移動層 9の上方へ流入し、 移動層 9中を下降し、 次に矢印 1 1 2で示すように、 分散板 5 2に沿つ て移動し、 流動層 1 0の下方へ流入することにより、 流動層 1 0 と移動 層 9の中を矢印 1 1 8及び 1 1 2で示すように循環する。

可燃物供給口 6 6から移動層 9の上部へ供給された可燃物 Fは、 流動 媒体と共に移動層 9 中を下降する間に、 流動媒体の持つ熱によ り加熱さ れ、 主として揮発分がガス化される。 移動層 9には、 酸素がないか少な いため、 ガス化された揮発分からなる生成ガスは燃焼されないで、 移動 層 9中を矢印 1 1 6のように抜ける。 それ故、 移動層 9は、 ガス化ゾ一 ン Gを形成する。 フ リーボー ド 1 0 2へ移動した生成ガスは上昇し、 ガ ス出口 6 8から生成ガス 2 9 として排出される。 流動媒体の一部は矢印 aで示すように反射仕切壁 5 8の上部を越えて熱回収室 5 9内に入り込 む。 熱回収室 5 9の構成は、 図 1に示す実施例においては水平断面が環 状であるのに対し、 図 3に示す実施例においては水平断面が矩形である。 その他の構成及び作用は同一である。

図 4は本発明の第 3実施例を示す図である。 この実施例においては、 反射仕切壁 5 8の形状並びにその取付け方が図 3に示す実施例とは主と して相違し、 また図 3に示す実施例では， 2つの旋回流 A , Bを形成し ていたが、 図 4では 1 つの旋回流 A ,を有する炉に本発明を適用した場合 を示す。

図 4において、 符号 8 0は水管を示し、 符号 8 1， 8 2は外壁に設け られた管寄せを示す。 図 4に示す例においては、 炉壁がメ ンブレ ン外壁 で構成されており、 このメンブレ ン外壁の上下に設けた管寄せ 8 1， 8 2から水管 8 0を分岐して、 それぞれの下方斜めの部分にメンブレン塑 の仕切壁を傾斜させて設け、 反射仕切壁 5 8としたものである。

これらの図面に示す水管群は 1 力所又は 2 力所で曲げ加工されており、 熱膨張を吸収でき、 また上下管寄せで固定されているので流動媒体の激 しい流動にも十分に耐えることができる。 また水管 8 0の垂直部分は、 流動媒体の頂部を貫いて十分に長く してあるので、 上部傾斜部に不純物 が堆積することがない。

流動化ガス室 5 5からの第 1流動化ガス 7 aの質量速度は流動化ガス 室 5 6からの第 2流動化ガス 8 aの質量速度より小とされ、 流動化ガス 室 5 5の上部がガス化ゾーン G (第 1領域） とされ、 流動化ガス室 5 6 の上部が酸化ゾーン S (第 2領域） とされている。 本実施例においては、 炉 5 1の形状が矩形状に形成され、 かつ 1つの旋回流が形成されるとと もに 1 つの熱回収室 5 9が設けられるが、 作用は図 1及び図 3に示す実 施例と同様である。

図 5は、 本発明の第 4実施例を示す図である。 本実施例においては、 流動層炉 5 1は水平断面がほぼ円形に構成されている。 そして、 流動層 炉 5 1の内部を垂直な円筒状の仕切壁 5 8によって、 環状の熱回収室 5 9 と、 部分燃焼ガス化流動層を形成する円形の燃焼部に分割しているが、 該仕切壁 5 8の上部及び下部で、 熱回収室 5 9は燃焼部と連絡しており - 相互の流動媒体の移動が可能である。 流動層炉 5 1にはガス出口 6 8が 設けられ、 生成ガスを溶融炉 4 1 に導出する。 熱回収室 5 9には伝熱管 6 5が埋設されており、 流動媒体から熱回収することができる。

燃焼部の下部には分散板 5 2が配置されている。 さらにその下部には 流動化ガス室 5 6 , 5 6 ' が設けてあり、 それぞれ接続口を通して、 流 動化ガス 9 5 , 9 5 ' を導入する。 流動化ガス室 5 6 ' からは実質的に 小さな流動化速度を与えるように流動化ガス 9 5 ' を噴出し、 その結果、 仕切壁 5 8の近傍に弱流動化域 1 2 1 を形成する。 さらに流動化ガス室 5 6からは実質的に大きな流動化速度を与えるように流動化ガス 9 5を 噴出し、 燃焼部の中央部に強流動化域 1 2 2を形成する。

燃焼部の流動層内に 2つの異なる流動化域が存在する結果、 弱流動化 域 1 2 1で沈降し、 強流動化域 1 2 2で上昇する旋回流が生じる。

一方、 熱回収室 5 9においても、 下部には分散板 5 2が配置されてい る。 さらに分散板 5 2の下部には流動化ガス室 9 0が設けてあり、 接続 口を通して流動化ガス 9 4を導入する。 流動化ガス室 9 0からは実質的 に小さな流動化速度を与えるように流動化ガス 9 4を噴出し、 熱回収室 5 9に弱流動化域 1 2 3を形成する。

このように流動化速度の異なる流動化域を組み合わせることによって- 以 卩のような流れが生じる。 すなわち、 燃焼部においては、 強流動化域 1 2 2で流動媒体は上昇流 1 1 8にのつて上昇する。 そして表面近くで, 弱流動化域 1 2 1に向かう水平流に転じ、 弱流動化域 1 2 1では沈降流 1 1 2 となる。 一方、 水平流の一部は仕切壁 5 8の上端を超えて、 熱回 収室 5 9に導入される。

熱回収室 5 9においては弱流動化域 1 2 3が形成されているので沈降 流が生じ、 さらに流動媒体は仕切壁 5 8の下部連絡口を通る還流によつ て燃焼部へ戻る。 このように燃焼部においては内部の旋回流が形成され、 燃焼部の部分燃焼ガス化流動層と熱回収室流動層との間には、 相互の循 環流が形成されている。

したがって、 流動層炉 5 1の上方に設けた可燃物投入口 6 6から可燃 物を投入すると、 内部旋回流によって均一に分散混合し、 部分燃焼、 ガ ス化が行われる。

一方、 部分燃焼により発生した熱量は、 --部ガス化熱源となるほか、 仕切壁 5 8上部を越えて熱回収室 5 9に入り、 沈降流となったのち、 仕 切壁下部から部分燃焼ガス化流動層に戻る流動媒体循環流によって、 熱 回収室 5 9に運ばれ、 伝熱管 6 5を通じて外部に取り出される。

このように、 投入された可燃物のエネルギーについて、 一部はガスと なって化学エネルギーとして取り出され、 一部は熱エネルギーとして有 効に高効率で回収することが可能である。

また、 投入される可燃物の中に不燃分が混入していることも多い。 そ のため、 部分燃焼ガス化流動層の中央部に不燃物排出口 6 9を設けて不 燃物を排出するようにしている。 また不燃物排出を容易にするため、 そ れそれの炉床が不燃物排出口に向かってすり鉢状に下降傾斜面をなして いる。

図 5に示す実施例においては、 燃焼部の中央部で流動媒体の上昇流を 形成し、 垂直な仕切壁 5 8の近傍で流動媒体の下降流を形成したが、 図 1に示す例と同様に仕切壁 5 8の近傍で流動媒体の上昇流を形成し、 燃 焼部の中央部で流動媒体の下降流を形成してもよい。

図 6は本発明の第 5実施例を示す図である。 図 6に示す実施例におい ては、 流動層炉 5 1は水平断面が概略矩形状をなしている。 流動層炉 5 1は、 垂直な仕切壁 5 8によ り燃焼部と熱回収室 5 9 とに区分されてお り、 燃焼部と熱回収室 5 9の炉底部から、 流動化ガス 9 1， 9 2， 9 3 がそれそれ側縁部流動化ガス室 5 5、 中央流動化ガス室 5 5、 熱回収部 流動化ガス室 9 0を通り、 更に各室の上部の分散板 5 2から炉内に上向 き流 7 , 8， 7 ' として噴出する。

流動化ガス 8の質量速度は、 流動化ガス 7 と流動化ガス 7 ⁵ の質量速 度よりも大きい。

流動化ガス 8は、 酸素、 酸素と空気の混合気体、 及び空気の 3種の気 体の内の 1つである。 流動化ガス 7は、 水蒸気、 水蒸気と空気の混合気 体、 及び空気の 3種の気体の内の 1つであり、 流動化ガス 8の酸素含有 量は、 流動化ガス 7の酸素含有量以上が好ましい。 流動化ガス全体の空 気量が、 可燃物 Fの燃焼に必要な理論燃焼空気量の 3 0 %以下が好まし く、 炉内は、 還元雰囲気とされる。

流動化ガス 7の質量速度は、 流動化ガス 8の質量速度より小さ く、 炉 内中央部上方における流動化ガスの上向き流が炉の周辺部へ向かうよう に転向される。 それによつて、 炉の側縁部では、 流動媒体 （一般的には 硅砂を使用） が沈降拡散する移動層 9が形成されると共に炉内中央部に 流動媒体が活発に流動化している流動層 1 0が形成される。 流動媒体は, 矢印 1 1 8で示すように、 炉中央部の流動層 1 0を上昇し、 移動層 9の 上方へ流入し、 移動層 9中を下降し、 次に矢印 1 1 2で示すように、 分 散板 5 2に沿って移動し、 流動層 1 0の下部へ流入することにより、 流 動層 1 0 と移動層 9の中を矢印 1 1 8及び 1 1 2で示すように循環する < 可燃物供給口 6 6から移動層 9の上部へ供給された可燃物 Fは、 流動 媒体と共に移動層 9中を下降する間に、 流動媒体の持つ熱によ り加熱さ れ、 主として揮発分がガス化される。 移動層 9には、 酸素がないか少な いため、 ガス化された揮発分からなる生成ガスは燃焼されないで、 移動 層 9中を矢印 1 1 6のように抜ける。 それ故、 移動層 9は、 ガス化ゾ一 ン Gを形成する。 フ リーボー ド 1 0 2へ移動した生成ガスは上昇し、 ガ ス出口 6 8から生成ガス 2 9 として排出される。

移動層 9中でガス化されない、 主としてチヤ一 （固定炭素分） や夕一 ル 1 1 4は、 移動層 9の下部から流動媒体と共に矢印 1 1 2で示すよう に、 炉内中央部の流動層 1 0の下部へ移動し、 比較的酸素含有量の多い 流動化ガス 8により燃焼され、 部分酸化される。 流動層 1 0は可燃物の 酸化ゾーン Sを形成する。 流動層 1 0内において、 流動媒体は、 流動層 内の燃焼熱によ り加熱され高温となる。 高温になった流動媒体は、 矢印

1 1 8で示すように、 炉中央部上部で反転され、 移動層 9へ移り、 再び ガス化の熱源となる。 流動層部 （流動層 1 0と移動層 9 ) の温度は、 4

5 0〜 8 0 0 °Cに維持され、 抑制された燃焼反応が継続するようにされ る。

ガス出口 6 8は、 図 1に示す実施例と同様に溶融燃焼炉 4 1 に接続さ れている。 また、 仕切壁 5 8の背面と炉壁間に環状の熱回収室 5 9が形 成され、 運転中の流動媒体の一部が仕切壁 5 8の上部を越えて熱回収室 5 9に入り込むように構成されている。 熱回収室 5 9に入り込んだ流動 媒体は、 流動化ガス室 9 0を経て分散板 5 2から上方に吹き上げられる 流動化ガス 7 ' によって、 運転状態に従って連続的又は断続的に移動層 を形成しつつ沈降し、 伝熱管 6 5 との熱交換が行われた後、 燃焼部へ還 流される。 この沈降量は流動化ガス 7 ' の風量、 燃焼部の流動化ガス 7 8の風量によつて制御される。

図 7は、 本発明のガス化装置により製造される生成ガスの精製工程の 一例を示すフロー図である。 図 7の精製工程において、 ガス化原料 F及 び流動化ガス 7 , 8がガス化装置 1へ供給される。 ガス化装置 1 におい て生成された可燃生成ガスは、 廃熱ボイラ 3 1で熱が回収され冷却され て、 サイクロン分離器 3 2へ送られ、 固形分 3 7 ， 3 8が分離される。 その後、 生成ガスは、 水洗浄塔 3 3において水によ り洗浄され冷却され、 アルカ リ洗浄塔 3 4において硫化水素が除去され、 その後、 ガスホルダ — 3 5に貯留される。 サイクロン分離器 3 2で分離された固形分の内の 未反応チヤ一 3 7は、 ガス化装置 1へ戻され、 残りの固形分 3 8は、 系 外へ排出される。 ガス化装置 1から排出された不純物の内、 大きな不燃 物 2 7は、 系外へ排出され、 砂は、 ガス化装置 1へ戻される。 洗浄塔 3 3 , 3 4から出る廃水は、 廃水処理器 3 6へ導入され、 無害化処理され る。

図 8は、 ガス化装置 1において発生した可燃生成ガス及び微粒子 （灰, チヤ一や夕一ルからなる） が、 熔融燃焼炉 4 1 に導入されて高温燃焼さ れ、 灰が熔融される工程の一例を示すフロー図である。 図 8の工程にお いて、 ガス化装置 1 で製造された可燃分の多い生成ガスが、 熔融燃焼炉 4 1へ導入される。 熔融燃焼炉 4 1 には、 酸素、 酸素と空気の混合気体、 又は空気が吹き込まれ、 生成ガス及び微粒子が 1 3 0 0 °C以上で燃焼さ れ、 灰が熔融され、 またダイォキシン、 P C B等の有害物質が分解され る。 熔融燃焼炉 4 1で熔融された灰 4 4は、 急冷されスラグとされ減量 化される。 熔融燃焼炉 4 1で発生した燃焼排気ガスは、 スクラバー 4 2 で急冷され、 ダイォキシンの再合成が防止される。 スクラバー 4 1で急 冷された排気ガスは、 フィルタ 4 3において更に塵埃 3 8が除去され、 排気塔 2 0 0から大気へ排出される。

図 9は、 本発明の熔融燃焼装置の垂直断面斜視図である。 図 9におい て図 1、 図 3、 図 4、 図 5及び図 6に示すガス化装置 1のガス出口 6 8 は、 熔融燃焼炉 4 1の可燃ガス入口 1 4 2に連通されている。 熔融燃焼 炉 4 1は、 ほぼ垂直方向の軸線を有する円筒形一次燃焼室 1 4 0、 及び 水平方向に傾斜する二次燃焼室 1 5 0を含んでいる。 流動層炉 2で発生 された可燃ガス 1 1 6及び微粒子は、 可燃ガス入口 1 4 2を介し一次燃 焼室 1 4 0へその軸線のまわりに旋回するように供給される。

一次燃焼室 1 4 0は、 上端に始動パーナを備えると共に、 燃焼用空気 を軸線のまわりに旋回するように供給する複数の空気ノズル 1 3 4を備 える。 二次燃焼室 1 5 0は、 一次燃焼室 1 4 0 とその下端で連通される と共に、 二次燃焼室の下方部分に配置され熔融灰分を排出可能な排出口 1 5 2、 排出口 1 5 2の上方に配置される排気口 1 5 4、 一次燃焼室と 連通する部分の付近に配置される助燃パーナ 1 3 6、 及び燃焼用空気を 供給する空気ノズル 1 3 4を備える。 排気口 1 5 4は、 輻射板 1 6 2を 備え、 輻射により排気 U 1 5 4から失われる熱量を減少させている。

なお、 流動層ガス化炉、 熔融燃焼装置に、 廃熱ボイ ラ及びタービンを 組合せてもよい。 すなわち、 熔融燃焼炉から排出される燃焼ガスが廃熱 ボイラを通過し、 ボイラによ り水が蒸気にされ、 蒸気夕一ビンを駆動す るよう構成してもよい。

また、 図 4において、 図 3の反射仕切壁 5 8上部の屈曲部と同様の偏 向板を流動化ガス室 5 6上方に設け、 流動媒体の流動層から移動層への 移動を促進するようにしてもよい。 前記偏向板は図 4で散気装置 6 2 と 略平行に傾斜しているものとする。

また、 ί¾1 4において、 散気装置 6 2は、 図 3 と同様に、 水平に設けて もよい。

また、 図 1の炉内の傾斜壁 5 8よりも内側の部分において、 流動化ガ スは、 炉底中央部 （流動化ガス室 5 5上方） と炉底周辺部 （流動化ガス 室 5 6上方） の間の炉底中間部から炉内へ供給される中間流動化ガスを 更に含み、 中間流動化ガスの質量速度が、 屮央流動化ガスの質量速度と 周辺流動化ガスの質量速度の中間にあるようにしてもよい。 また、 中間 流動化ガスの酸素含有量が、 中央流動化ガスの酸素含有量と周辺流動化 ガスの酸素含有量の中間にあるようにしてもよい。

図 3および図 4に示す実施例においても、 炉内の傾斜壁 5 8より も内 側の部分において、 流動化ガスが、 炉底第 1領域と炉底第 2領域の間の 炉底第 3領域から炉内へ供給される第 3流動化ガスを更に含み、 第 3流 動化ガスの質量速度が第 1流動化ガスの質量速度と第 2流動化ガスの質 量速度の中間にあるようにしてもよい。

また、 好ましくは、 第 3流動化ガスの酸素含有量が、 第 1流動化ガス の酸素含有量と第 2流動化ガスの酸素含有量の中間にあるようにしても よい。

図 1 0は本発明のガス化方法を複合発電システムに適用した実施例を 示す図である。 即ち、 流動層炉のガス化原料として、 石炭の割合を増や した場合は、 灰が少なくなるため、 溶融炉の代わりにセラ ミ ックスフィ ル夕を使用して未燃分及び灰を取り除く ことができる。 そして、 流動層 炉で生じた可燃ガスを燃焼器で燃焼することにより、 排ガス温度を流動 層でのアグロメ レーションの発生を防ぐための最高流動層温度よりも高 くすることが可能となり、 ガス夕一ビン入口のガス温度を高くすること により複合発電の高効率化を達成することができる。

図 1 0に示すように、 内部循環流動層炉 1は層内が仕切壁 5 8で仕切 られ、 中央部には部分燃焼ガス化が生じる燃焼部、 その外側に層内伝熱 管 6 5が配された熱回収部 5 9を有する。 燃焼部には中央部の移動層 9 とその周辺部の流動層 1 0からなる内部旋回流を有している。

流動化ガス室 5 5から吹き込まれる流動化ガス 7中の酸素濃度はでき るだけ低く し、 燃焼部の中央部の移動層 9に投入された可燃物 Fの熱分 解のための熱量は流動化ガス室 5 6から吹き込まれた流動化ガス 8中に 含ませた酸素による燃焼熱にて得るようにしている。 こうすることによ つて酸素と反応し易いガス化ガスが酸素と反応するのを抑制でき、 高い ガス化効率を得ることができる。 上記の内部循環流動床ガス化炉 1は圧 力容器内に収められ、 高いガス化効率を得ることができる。

未燃分を大量に含んだガス化ガスはガス出口 6 8を通ってセラ ミ ック スフ ィ ル夕 1 3 0に導かれる。 セラ ミ ヅクスフ ィル夕 1 3 0入口のガス 温度は通常 4 8 0 °C以下に冷却されるが、 セラ ミ ックスフィ ル夕 1 3 0 の耐熱温度、 ガス性状等によっては 8 0 0 °C乃至 9 0 0 °C程度とするこ ともできる。 ガスの冷却はガス化炉のフ リーボード 1 0 2部に設けた伝 熱管 1 2 0で冷却することもできる。 もちろんガス化炉の熱回収室 5 9 を流動化させて層温を下げることによつてガスの温度を低下させること もできる。

セラ ミ ックスフィル夕 1 3 0で捕集された未燃分はボイラ 1 3 3に燃 焼用空気とともに送られ、 そこで燃焼させる。 またセラ ミ ックスフィル 夕 1 3 0を通過したガスは、 燃焼器 1 3 1 を経由してガスタービン 1 3 2に導かれ、 動力回収した後、 ボイラ 1 3 3に送られる。 ボイラ 1 3 3 には、 ガスタービン排気とともにセラ ミ ックスフ ィル夕 1 3 0から未燃 分が流入して燃焼し、 それらの熱が蒸気として回収され、 蒸気タービン 1 3 4でさらに動力回収される。 ボイラ 1 3 3を出た燃焼ガスは節炭器 1 3 5、 空気予熱器 1 3 6にてさらに熱回収された後、 大気放出される, 層内伝熱管の無い従来の流動層炉では、 燃料が定まれば層温は流動化 ガス中に含まれる酸素量で 1点に定まってしまうのに対して、 層温調節 のできる本実施例では流動層炉の空気比と層温を全く独立に制御するこ とができるので、 ガスタービン 1 3 2前の燃焼器 1 3 1や、 ボイラ 1 3 3の運転状況が最適となるようにガス化炉の運転状態を調節することが できる。

具体的には、 ガス夕一ビン側の出力が低下気味のときは空気比を抑え て層温を上げることによってガス化効率を高める。 蒸気温度が低下気味 の場合は流動層炉の層温を下げて、 ガス化効率を下げて、 未燃チヤ一を 増やす様にした。

以上説明したように本発明によれば、 以下に列挙する効果が得られる。

( 1 ) 熱回収部を設けた流動層炉とすることによって、 ガス化原料の組 成変動に拘らず、 流動層の温度又はフ リーボ一 ド部温度を所望の温度に 制御することができる。 特に溶融炉での反応は、 溶融炉の入口のガス条 件に敏感であり、 この溶融炉の人口のガス条件の安定化を図ることがで きるため、 流動層炉と溶融炉との組合せにおいて、 最大の効果を生じる。

( 2 ) 熱回収部での熱回収量を制御することにより、 流動層炉で生成さ れるガスを流動層炉の後段に配置された設備に最適な温度状態に調整す ることが可能となる。

( 3 ) 流動層炉の循環流によ り熱が拡散されるので、 高負荷とすること ができ、 炉を小型にすることができる。

( 4 ) 流動層炉が少量の空気で燃焼を維持できるので、 流動層炉を低空 気比低温度とし、 発熱を最小限に抑えて、 ゆるやかに燃焼させることに より、 可燃分を多量に含む均質な生成ガスを得ることができ、 ガス、 夕 ール、 チヤ一の可燃分の大部分を次段の熔融燃焼炉において利用できる。 また、 流動層炉内を低温度とするため炉の材料の耐熱性を厳密に選定し なくてよく、 コス トを安くできる。

( 5 ) 流動層炉の循環流により大きな不燃物も容易に排出できる。 また、 不燃物中の鉄、 アルミが、 未酸化の有価物として利用できる。

( 6 ) 流動層炉を溶融炉と組合せることによって、 高温燃焼ガス化によ りダイォキシンを分解し、 ごみ処理を無害化し、 高エネルギー利用率を 有する方法又は設備が提供される。 産業上の利用の可能性

本発明は、 都市ごみ、 廃プラスチック、 石炭等の可燃物をガス化し、 得られたガスを化学工業や燃料として利用することができ、 廃棄物など の可燃物から有用なガスを得るために好適に利用される。

Claims

請求の範囲

1 . 流動層炉に流動化ガスを供給して流動媒体を流動化し、 可燃物が流 動屑炉において可燃ガスにガス化される方法において、

流動層炉に燃焼部に加えて熱回収部を設け、 該熱回収部における熱回 収量を制御することにより流動層の温度又はフ リーボ一ド部温度が所定 値に維持されるよう温度制御されることを特徴とする流動層ガス化方法,

2 . 請求項 1 に記載の方法において、 前記流動層炉は仕切壁によ り上下 部を連通させた熱回収部と、 可燃物をガス化する燃焼部とに区分され、 さらに燃焼部は並設される第 1及び第 2の領域に区分され、

流動層炉へ供給される流動化ガスは、 炉底第 1領域付近から炉内へ上 向き流として供給される第 1流動化ガスと、 炉底第 2領域から炉内へ上 向き流として供給される第 2流動化ガスと、 熱冋収部に供給される熱回 収部流動化ガスとからなり、

第 1流動化ガスの質量速度は第 2流動化ガスの質量速度より小にされ. それによって、 炉内第 1領域に流動媒体が沈降拡散する移動層が形成さ れると共に、 炉内第 2領域に流動媒体が活発に流動化している流動層が 形成され、 炉内へ供給される可燃物が、 流動媒体と共に循環する間に燃 焼部で可燃ガスにガス化され、

燃焼部の流動媒体を仕切壁を越えて熱回収部に流入せしめ、 かつ仕切 壁下部から熱回収部の流動媒体を燃焼部に還流せしめられ、

熱回収部流動化ガスにより、 熱回収部の熱回収量を制御することによ つて、 流動層の温度又はフ リーボ一 ド部温度を制御することを特徴とす る方法。

3 . 請求項 1に記載の方法において、 前記流動層炉は水平断面がほぼ円 形に形成され、 かつ仕切壁により上下部を連通させた外周部の熱回収部 と、 可燃物をガス化する中心部の燃焼部とに区分され、

さらに燃焼部は中央部と周辺部とに区分され、

流動層炉へ供給される流動化ガスは、 炉底中央部付近から炉内へ上向 き流として供給される中央流動化ガスと、 炉底周辺部から炉内へ上向き 流として供給される周辺流動化ガスと、 熱回収部に供給される熱回収部 流動化ガスとからなり、

中央流動化ガスの質量速度と周辺流動化ガスの質量速度とはいずれか 一方が他方よ り小にされ、 それによつて、 炉の中央部および炉内周辺部 のいずれか一方に流動媒体が沈降拡散する移動層が形成されると共に他 方に流動媒体が活発に流動化している流動層が形成され、 炉内へ供給さ れる 燃物が、 流動媒体と共に循環する間に可燃ガスにガス化され、 燃焼部の流動媒体を仕切壁を越えて熱回収部に流入せしめ、 かつ仕切 壁下部から熱冋収部の流動媒体を燃焼部に還流せしめられ、

熱回収部流動化ガスにより、 熱回収部の熱回収量を制御することによ つて流動層の温度又はフ リーボ一ド部温度を制御することを特徴とする 力法。

4 . 請求項 2に記載の方法において、 流動層炉内の温度制御が、 第 1流 動化ガス、 第 2流動化ガスによる燃焼部における温度制御と、 熱回収部 における温度制御とからなり、 温度制御全体に占める割合は、 燃焼部に おける温度制御が主で、 熱回収部における温度制御が従であることを特 徴とする方法。

5 . 請求項 2に記載の方法において、 流動層炉内の温度制御が、 第 1流 動化ガス、 第 2流動化ガスによる燃焼部における温度制御と、 熱回収部 における温度制御とからなり、 温度制御全体に占める割合は、 燃焼部に おける温度制御が従で、 熱回収部における温度制御が主であることを特 徴とする方法。

6 , 請求項 3に記載の方法において、 流動層炉内の温度制御が、 中央流 動化ガス、 周辺流動化ガスによる燃焼部における温度制御と、 熱回収部 における温度制御とからなり、 温度制御全体に占める割合は、 燃焼部に おける温度制御が主で、 熱回収部における温度制御が従であることを特 徴とする方法。

7 . 請求項 3に記載の方法において、 流動層炉内の温度制御が、 中央流 動化ガス、 周辺流動化ガスによる燃焼部における温度制御と、 熱回収部 における温度制御とからなり、 温度制御全体に占める割合は、 燃焼部に おける温度制御が従で、 熱回収部における温度制御が主であることを特 徴とする方法。

8 . 流動層炉に流動化ガスを供給して流動媒体を流動化し、 可燃物が流 動層炉において可燃ガスにガス化される方法において、

流動層炉は、 流動層の温度又はフ リ一ボー ド部温度が所定値に維持さ れるよう温度制御され、

流動層炉で生成された可燃ガス及び微粒子は流動層上部のフ リーボ一 ドから溶融燃焼炉へ送られ、

溶融燃焼炉で燃焼又はガス化され、 灰分が溶融されることを特徴とす る流動層ガス化方法。

9 . 可燃物をガス化する流動層ガス化装置において、

流動層炉の底部には、 上方に向けて少なく とも一側が他側よ り大きい 質量速度で流動化用空気を噴出させる空気分散装置を備えるとともに、 前記流動層炉は仕切壁によ り上下部を連通させた熱回収部と、 可燃物 をガス化する燃焼部とに区分され、 該熱回収部内には受熱流体を通じた 伝熱面を配備するとともに該熱回収部の底部に熱回収部散気装置を設け、 前記燃焼部においては前記空気分散装置からの噴出空気量を制御して、 質量速度の小さい空気噴出部上方には流動媒体が沈降拡散する移動層を 形成し、 質量速度の大きい空気噴出部上方においては流動媒体が活発に 流動化し前記移動層上部に向かって旋回せしめることにより旋回流動床 を形成せしめるとともに、

前記熱回収部は前記仕切壁の上部及び下部にて前記燃焼部と連絡せし め、 流動媒体の一部が前記仕切壁の上部を越えて前記熱回収部に入り込 むようにし、 前記熱回収部散気装置から噴出する散気量を制御して該熱 回収部内の流動媒体を移動層の状態で沈降させたのち、 前記仕切壁の下 部連絡口から前記燃焼部へ循環させるようにすることを特徴とする流動 層ガス化装置。

1 0 . 可燃物をガス化する流動層ガス化装置において、

水平断面がほぼ円形に形成された流動層炉には、 炉底中央部と炉底周 辺部のうち少なく とも一方が他方より大きい質量速度で上方に向けて流 動化用空気を噴出させる空気分散装置を備えるとともに、

前記流動層炉は仕切壁によ り上下部を連通させた熱回収部と、 燃物 をガス化する燃焼部とに区分され、 該熱回収部内には受熱流体を通じた 伝熱面を配備するとともに該熱回収部の底部に熱回収部散気装置を設け. 前記燃焼部においては前記空気分散装置からの噴出空気量を制御して. 質量速度の小さい空気噴出部上方には流動媒体が沈降拡散する移動層を 形成し、 質量速度の大きい空気喷出部上方においては流動媒体が活発に 流動化し前記移動層上部に向かって旋回せしめることにより旋回流動床 を形成せしめるとともに、

前記熱回収部は前記仕切壁の上部及び下部にて前記燃焼部と連絡せし め、 流動媒体の一部が前記仕切壁の上部を越えて前記熱回収部に入り込 むようにし、 前記熱回収部散気装置から噴出する散気量を制御して該熱 回収部内の流動媒体を移動層の状態で沈降させたのち、 前記仕切壁の下 部連絡口から前記燃焼部へ循環させるようにすることを特徴とする流動 層ガス化装置。