[发明专利]气化炉以及气化炉的运转方法

说明书

使原料氧化并生成气体产物的气化炉，设置有将对原料进行氧化的氧化区域的温度维持为预先规定的规定温度或者维持于规定温度范围的单元，并设置有使原料在预先规定的规定时间范围内从氧化区域通过的单元。使原料氧化并生成气体产物的气化炉的运转方法，将对原料进行氧化的氧化区域的温度维持为预先规定的规定温度或者维持于规定温度范围，并使原料在预先规定的规定时间范围内从氧化区域通过。

技术领域

本发明涉及使生物质等原料氧化并生成气体产物的气化炉以及气化炉的运转方法。

背景技术

在使生物质等原料氧化并生成气体产物的气化炉中，对原料进行加热分解而生成气体产物(例如一氧化碳、氢)。在这样的气体产物的生成过程中，一般情况下，使原料炭化并使炭化后的炭(炭化物)燃烧，进而将燃烧生成的灰向外部排出。此时，将原料和空气等氧化剂一起导入并从外部对炉进行加热。

另外，在这种气化炉中，在生成气体产物的过程中产生焦油。即，生成的气体产物中含有焦油成分。例如，在利用燃气发动机使气体产物燃烧的情况下，有可能因所产生的焦油而导致阀等与气体产物接触的可动部件产生动作不良(具体而言，因焦油的附着而使得可动部件无法顺畅地移动的动作不良)等不良情况。

为了消除上述这样的不良情况，在现有的气化炉中，使氧化气氛的温度达到对焦油进行加热分解所需的温度、即焦油热分解温度以上(具体而言，为800℃左右以上，优选为1000℃左右以上)，由此抑制焦油的产生。

另一方面，已知如下情况：当以焦油热分解温度(例如800℃～1000℃左右)使含有硅土(二氧化硅)的原料燃烧时，若原料中还含有钾(例如稻谷壳等原料的情况)，则钾会促进从非晶质的硅土向结晶性硅土的结晶化，这种方式并非优选方式。

因此，在现有的气化炉中，根据抑制结晶性硅土的生成的观点，需要将氧化气氛抑制为较低的温度(例如低于800℃左右的温度)，但是，如此一来，会与对焦油的产生的抑制背道而驰。

即，若为了抑制焦油的产生而设为对焦油进行加热分解所需的温度以上(具体而言，为800℃左右以上)，则会生成结晶性硅土，另一方面，若为了抑制结晶性硅土的生成而将氧化气氛设为较低的温度(例如低于800℃左右的温度)，则无法抑制焦油的产生。

因此，对于现有的气化炉而言，采用如下结构。即，形成为如下结构：在前处理中进行酸清洗，由此将促进结晶性硅土的生成的钾从原料中除去，或者形成为如下结构：在早期阶段中以无法生成结晶性硅土的温度(例如700℃～800℃)使原料分离为气体成分和固体成分，然后在后续阶段中以焦油热分解温度(例如1000℃)以上的温度仅使气体成分氧化而抑制焦油的产生，如此进行多阶段氧化处理，或者作为其他方法，形成为如下结构：以不会生成结晶性硅土的温度(例如700℃～800℃)使原料氧化，然后将在气化炉的后处理中生成的气体产物中的焦油成分除去，或者以焦油热分解温度(例如1000℃)以上的温度实施氧化而抑制焦油的产生，然后在后处理中将结晶性硅土除去。

这样，对于现有的气化炉而言，在使含有硅土以及钾的原料(例如稻谷壳)氧化并生成气体产物的情况下，为了抑制焦油的产生以及结晶性硅土的生成这两者，需要进行前处理、或者将氧化分为多个阶段来执行(例如以700℃～800℃的温度进行一次氧化，然后以1000℃以上的温度仅对气化后的气体实施二次氧化)、或者在后处理中将焦油(例如以700℃～800℃的温度使原料氧化而产生的焦油)或者结晶性硅土(例如以1000℃以上的温度使原料氧化而生成的结晶性硅土)除去这样的多个阶段的工序，这并非能同时兼顾对焦油的产生和结晶性硅土的生成这两者进行抑制的结构。

针对这一点，专利文献1公开了如下结构：在下吸型气化炉中，将氧化剂(空气或者氧)吹入至比供炭堆积的还原层更靠上方的氧化层(参照专利文献1的图1)。专利文献2公开了如下结构：在流动床式气化炉中，在比炭堆积层更靠上方的位置将氧化剂吹入(参照专利文献2的图1)。另外，专利文献3公开了如下结构：在上吸型气化炉中，将氧化剂朝向生物质原料的炭化物的堆积层吹入(参照专利文献3的图1)。