以下、図面に基づき、本発明の幾つかの実� ��の形態を詳細に説明する。
 <第一実施形態>
 第1図は、本実施形態の立型炉を示す図であ る。
 本発明の高温燃焼ガス発生装置の第一実施� ��態は、立型炉102と該立型炉102に誘引通風機3 05を介して連結する煙突(図5では307、図6では5 10で示す)とからなり、上記立型炉102は上部に 設けられたバイオマス系可燃物を投入する燃 料投入部127と、上記立型炉102内に設けられた 複数の二次空気噴出孔104を有する中空の火格 子103と、該火格子103より上方において上記立 型炉102と接続する1次空気供給管106と、上記� �格子103及び1次空気供給管の下方で上記立型� ��に接続する2次空気供給管107,123と、上記火� �子103の下部において上記立型炉102と接続す� �3次空気供給管108と、火格子103の下部におい� ��上記立型炉102と接続する高温燃焼ガス排気� ��109と、上記立型炉102の底部に設けられた灰� ��112とを備え、かつ、火格子103より上部の側� ��が鉛直面に対し下向きの広がり勾配を持っ� ��形成されて、上記高温燃焼ガス排気管109が� ��引通風機305(図5参照)を介して連結されて煙� ��307,510に連結することを特徴とする高温燃焼 ガス発生装置を示す。

 ここで、立型炉102の炉側壁120は、炉側壁� ��積の60%以上にわたって、炉側壁120が鉛直面� ��対し下向きの広がり勾配αを持って形成さ� �ていることが望ましい。勾配αは、限定され るものではないが、好ましくは、2度から15度 の範囲である。

 立型炉102の炉側壁120が鉛直面に対し2度以 上の下向き末広がり勾配を有することにより 、投入された原料が炉側壁120に付着堆積して ブリッジ現象を招来する問題が解消される。 また、下向き末広がり勾配を形成する炉側壁 120が鉛直面に対してなす角度を15度以下に抑� ��られているので、原料が上から下へ順次移� ��する。したがって、原料が乾燥状態、揮発( ガス化)状態、燃焼状態及び固定炭素燃焼状� �と効率的に変化するので、燃焼が効率的に� �められ、高温燃焼ガス発生装置としての機� �が十分に維持される。

 上記構成によれば、安い加工コストで得� ��れる建築廃材等のバイオマスは小片のまま� ��内へ投入され、ダウンドラフトの気流と同� ��向きに上から下へ順次移動し、1次空気供給 管106、2次空気供給管107,123、3次空気供給管108 から供給される空気によって、乾燥と燃焼が 順次効率よく進行する。特に、立型炉102に接 続する2次空気供給管123から供給される空気� �バイオマスを分散させるので、火格子103上� �バイオマスが固まって積層することを防ぐ� �とになる。また高温の火炎にさらされる火� �子103を冷却する効果もあり、表面温度が下� �られることで火格子の機械的な耐久性が保� �れる。3次空気供給管から供給される空気は� ��バイオマスの燃焼効率を高めるのみならず� ��高温燃焼ガス排気管109に流れ込む燃焼ガス� ��温度を調整することにもなる。このように� ��て、燃焼温度は800℃を十分に超え多くは1000 ℃を超えるため、ダイオキシンの発生リスク が排除される。

 なお、本実施形態では、火格子103は、立� ��炉102の底部に設けられた灰溜112より上方に� ��置されている。1次空気供給管106は、火格子 103より上方の位置で立型炉102の炉側壁120に接 続して立型炉102に空気供給管113から空気を供 給し、2次空気供給管107は、火格子103近傍の� �側壁120に接続しており、2次空気供給管123は� ��火格子103に接続して立型炉102に空気供給管1 13から空気を供給する。3次空気供給管108は、 火格子103より下方かつ灰溜112より上方の位置 で立型炉102の炉側壁120に接続して立型炉102に 空気供給管113から空気を供給する。また、1� �空気供給管106、2次空気供給管107,123及び3次� �気供給管108を立型炉102と接続する前に、空� �供給管113の途中に空気予熱器を設け、供給� �る空気を予め加熱しておいてもよい。

 以上述べたように、本発明の高温燃焼ガ� ��発生装置は、一般に利用し難いかたちのバ� ��オマス原料を高温且つクリーンな燃焼ガス� ��転換して各種ボイラの代替燃料として利用� ��ることを可能にし、さらに、外熱型バイオ� ��スガス化装置の外熱供給源とするなど活用� ��幅を広げ、バイオマス資源利用の道を広く� ��くことを可能にする。

 <第二実施形態>
 第2図に第二実施形態の立型炉を示す。
 第一実施形態と異なる点は、火格子103の形� ��である。本実施形態において、火格子103は� ��表面に複数の二次空気噴出孔104,122を配した 角錐形または円錐形の中空突起121を有し、頂 点を上向きに配して立型炉102に設けられてい る。なお、火格子103は、その内側に空気通路 を備える構造を有しており、例えば全体を中 空構造としてもよい。また、火格子103には、 2次空気供給管107が接続している。

 実施形態2において、1次空気供給管、2次� ��気供給管及び3次空気供給管は、上記実施形 態1と同じく立型炉102に設けられ、好ましく� �、立型炉102に接続する前に、空気供給管113� �途中において予熱器と接続している。

 上記構成によれば、円錐形または角錐形� ��中空突起121が火格子上の炉中央部に存在す� ��ため、上方から落下してきた原料は炉中央� ��を避けてその周囲に分散することになる。� ��た、堆積する原料の中央に向けて2次空気供 給管107,123の複数の2次空気噴出孔104、122から� ��気が供給されるために、原料の隅々にまで� ��気が供給されて燃焼状態がより完全で安定� ��たものになる。

 <第三実施形態>
 第3図は、第三実施形態の立型炉を示す。
 立型炉102と立型炉102に誘引通風機305(図5参� �)を介して連結する煙突(図5では307、図6では5 10で示す)とからなり、立型炉102は炉側壁120の 外側をジャケット128で囲繞して形成した空間 部128aと、ジャケット128に接続するジャケッ� �空気供給管113と、ジャケット128に接続する� �ャケット空気循環管129と、立型炉102の上部� �設けられたバイオマス系可燃物を投入する� �料投入部127と、立型炉102内に設けられた複� �の二次空気噴出孔104,122を有する中空の火格� ��103と、火格子103より上方において立型炉102� ��接続する1次空気供給管106と、1次空気供給� �106の下方で立型炉102及び火格子103に接続す� �2次空気供給管107,123と、火格子103の下部にお いて立型炉102と接続する3次空気供給管108と� �火格子103の下部において立型炉102と接続す� �高温燃焼ガス排気管124と、立型炉102の底部� �設けられた灰溜112とを備え、かつ、火格子10 3より上部の炉側壁120が鉛直面に対し下向き� �広がり勾配を持って形成され、高温燃焼ガ� �排気管124が誘引通風機305を介して連結され� �煙突(図5では307、図6では510で示す)に連結し� ��ジャケット空気循環管129が1次空気供給管106 、2次空気供給管107及び3次空気供給管108と接� ��していることを特徴とする。なお、1次空気 供給管106、2次空気供給管107及び3次空気供給� ��108は、空間部128aを貫通して立型炉102と接続 している。

 第三実施形態では、立型炉102の外周にジャ� ��ット128が設けられ、空間部128aが形成されて いる。ジャケット128には、ジャケット空気供 給管113が接続されている。空間部128aは、ジ� �ケット空気供給管113から供給される空気を� �熱するために設けられているので、立型炉10 2の下部に接続されている。また、ジャケッ� �128の上部にはジャケット空気循環管129が接� �されて、ジャケット空気循環管129は、1次空� ��供給管106、2次空気供給管107及び3次空気供� �管108に接続している。
 上記の構成により、燃焼用の空気は、ジャ� ��ット128に接続するジャケット空気供給管113� ��ら空間部128aに導入され、空間部128a内にお� �て立型炉102から発生する燃焼熱によって加� �されて、ジャケット空気循環管129に流れる� �そして、加熱された空気は、ジャケット空� �循環管129に接続した1次空気供給管106、2次空 気供給管107及び3次空気供給管108からそれぞ� �立型炉102に供給される。
 ジャケット128と空間部128aにより、立型炉102 からの熱放散が減少し、また供給空気温度の 上昇により立型炉102での燃焼温度が上昇する 。なお、空気の一部のみをジャケットに通す ことでも良い。例えば、2次空気のみをジャ� �ットに通すなど、配分は自由に選択し得る� �上記構成によって、前述した予熱の効果が� �られるとともに、大気への放射熱を防止し� �設備の簡素化と設置スペースが節約できる� �

 <第四実施形態>
 図4は、燃焼ガス排気口を炉本体の底部に下 向きに設けることを特徴とする第四実施形態 を示す。すなわち、灰溜112の中央部近傍に灰 溜開放部125を設け、灰溜開放部125に高温燃焼 ガス排気管124を連接することで、燃焼ガスを 灰溜112の下方から取り出しできる構造とした ものである。

 実施形態1~3と異なり、高温燃焼ガス排気� ��124が立型炉102の中心軸近傍に位置するため� ��ダウンドラフトのガス流れが炉中心軸を中� ��に軸対象となり、流れの偏りがなくなる。� ��たがって、立型炉102における燃焼状態が軸� ��象の均一な状態になり、燃焼状態と排気の� ��れが改善される。その結果、火格子上部の� ��焼状態を偏らせる悪影響が発生せずに理想� ��な燃焼状態を実現することができるので、� ��層有利な高温燃焼ガス発生装置が提供でき� ��。

 <第五実施形態>
 図5は、第五の実施形態に係る高温燃焼ガス 発生装置を用いたバイオマスガス化装置の全 体構成例である。
 バイオマス破砕燃料を高温燃焼ガス発生装� ��101で燃焼し、900℃を超える高温でクリーン� ��燃焼ガスを発生させ、この燃焼ガスを高温� ��焼ガス排気管109を介して、ガス化反応装置2 01へ送り、ガス化反応装置201内の1次ガス化反 応室202とこれに連結されている2次ガス化反� �管203を外壁面から加熱する。

 また、1次ガス化反応室202へは燃焼ガスを 利用して廃熱ボイラ301で発生させた反応水302 の過熱水蒸気303を底部から供給する。1次ガ� �化反応室202の上部から、ガス化原料となる� �粉砕バイオマス205をスクリューフィーダ204� �ら落下供給する。1次ガス化反応室202の内部� ��は粗粉砕バイオマス205とガス化剤としての� ��熱水蒸気がガス化反応室壁からの輻射熱を� ��学反応熱として吸収し、水蒸気改質反応に� ��ってガス化が行われる。このとき、ガス化� ��応に触媒は使用しない。

 ガス化反応装置201の外壁の内面は断熱材2 11で囲われている。ガス化反応装置201内には� ��バイオマスの1次ガス化反応室202とこれに連 結された2次ガス化反応管203が設けられてお� �、粗粉ホッパー208より粗粉砕バイオマス205� �スクリューフィーダ204によって上部から落� �供給される。一方、1次ガス化反応室202の底� ��から、廃熱ボイラ301によって反応水302を加� ��して得られた過熱水蒸気303がバイオマスの� ��ス化剤213として供給される。

 1次ガス化反応室202では粗粉砕バイオマス205 とガス化剤213とが該反応室壁からの熱ふく射 によって化学反応を起こし、H ₂ 、CO、CH ₄ 、C ₂ H ₄ 、CO ₂ などの生成ガス207を生成する。
 ここで、1次ガス化反応室202内の下部中間位 置にセラミックスフォーム材またはパンチン グ銅板材などによる多孔板210が設けられてお り、粗粉砕バイオマス205中の略3mm以上の粗粒 は該多孔板上に止まって長秒時間でガス化反 応が進む。1次ガス化反応室202でガス化され� �生成ガスは若干のすす・タールを残すこと� �あるため、2次ガス化反応管203に送り、すす� ��タールの残分をガス化剤によって再分解・� ��ス化させ、クリーンな生成ガスに仕上げて� ��燃料ガスとして利用に供する。

 1次ガス化反応室202と2次ガス化反応管203� �熱ふく射遮断を目的とした耐熱隔壁212で区� �られ、1次ガス化反応室202の周囲を高温に維� ��する。高温燃焼ガスは、まず1次ガス化反応 室202を加熱し、その次に2次ガス化反応管203� �加熱する。2ガス化反応管203の温度は反応室2 02よりも若干温度が低くて良いので、生成ガ� ��の水素成分を増やすために反応室202の温度� ��より高く維持したいときにとくに効果があ� ��。

 ガス化反応室で発生した生成ガス207はタ� ��ル・すすのガス化反応をさらに進めるため� ��2次ガス化反応管203へ送られ、ここでさらに 反応させたのち、燃料ガスタンク405へ送られ る。なお、2次ガス化反応管203と燃料ガスタ� �ク405の間には、廃熱回収の熱交換器401、灰� �すすの除去用のサイクロン402、残分水蒸気� �去用の水スプレ・スクラバー403、燃料ガス� �ンク405へ生成ガス(燃料ガス)207を送る押込送 風機404が設けられている。

 燃料ガスタンク405に貯えられた生成ガス2 07および押込通風機から直接送られる生成ガ� ��207は、エンジン発電、タービン発電、石油� ��替燃料ガス、化学合成原料合成ガスなど高� ��質な燃料ガスとして利用される。一方、ガ� ��化反応炉でガス化反応に利用された高温燃� ��ガスは、廃熱ボイラ301で過熱水蒸気を発生� ��せたあと誘引通風機305によって煙突307より� ��気に放出されるが、大気放出の前にさらに� ��を再利用してもよい。

 <第六実施形態>
 図6は、高温燃焼ガス発生装置に温室栽培用 のグリーンハウスを組み合わせた概略構成図 である。図6に示すように、高温燃焼ガスの� �はボイラ501で熱交換(熱回収)され蒸気または 温水を発生する。熱交換後の燃焼ガスはさら に冷却器502により温度を下げられ、燃焼ガス 処理装置503に送られる。

 燃焼ガス中の微量成分である硫黄酸化物� ��塩化水素、あるいは窒素酸化物を十分許容� ��きる濃度まで低減すれば、人が長時間働く� ��リーンハウス内に直接補給することが可能� ��なる。また、燃焼ガス中には炭酸ガス濃度� ��10%程度含まれているので、ハウス内の炭酸� ��ス濃度を数百ppm上げる目的を果たすことが� ��能となる。さらに、この場合、原料自体が� ��生可能型エネルギーであるので、地球温暖� ��対策としても好ましい。

 本発明の高温燃焼ガス発生装置に、燃焼� ��スに含まれる微量の硫黄酸化物、塩化水素� ��たは窒素酸化物などの有害成分を低減また� ��除去する燃焼ガス処理装置を付属させ、処� ��済みの燃焼ガスを栽培植物成長促進剤とし� ��植物栽培ハウス内へ補給することが可能と� ��る。

 燃焼ガスは、燃焼ガス処理装置503の中で� ��硫黄酸化物と塩化水素などを前処理スクラ� ��ー504で予備的に洗い落としたあと、多孔質� ��着剤が充填された一対の吸着剤カラム505a、 505bを吸着ニーズに応じて複数対組み合わせ� �構成されたシステムへ導入される。ここで� �硫黄酸化物、塩化水素および窒素酸化物な� �の微量有害成分をさらに吸着除去しつつ、� �酸ガスを選択的に吸着再生する。炭酸ガス� �外の成分が系外へ失われるので、高濃度の� �酸ガスが得られて製品ラインへ送られる。� �こで得られた製品ガスは植物成長促進剤511� �してガス分配ヘッダー506を経由してグリー� �ハウス507の空気中に補給される。例えば、� �給前のハウス内炭酸ガス濃度370ppmは補給後� �最大1000ppmに増強される。

 高温燃焼ガスにはSO ₂ 約100ppm、HCl約200ppm、NO _X 約200ppmが含まれるが、排気処理の後、植物成 長促進剤511としては、SO ₂ が約10ppm、HClが約20ppm、NO _X が約20ppmに低減される。

 一方、炭酸ガス濃度は高温燃焼ガス中に10vo l%含まれていたものが、植物成長促進剤511と� ��ては炭酸ガスのみ選択的に濃度60vol%に濃縮� ��れている。これがグリーンハウス内で最大1 000ppm(0.1%に相当)に、すなわち600倍に希釈され る。その結果、計算上、SO ₂ が0.016ppm、HClが0.03ppm、NO _X が0.03ppmとなり、人に対しても十分に安全で� �る。植物は、炭酸ガス濃度が通常の370ppm程� �から1000ppm以上になれば成長速度が1.25倍程度 速まると言われており、本発明によって、バ イオマスのような再生可能型資源を用いて高 温熱供給と同時に栽培植物の成長を著しく促 進させることが可能になる。

 上記構成によれば、炭酸ガス濃度を処理� ��の10%程度に対して2倍以上、言い換えれば20% 以上の濃度、好ましくは50%以上の濃度に上げ るので、ハウス内の炭酸ガス濃度を上げるた めに補給すべきガス流量を半分以下にするこ とが可能となるだけでなく、ハウス内への硫 黄酸化物、塩化水素または窒素酸化物の侵入 量を大幅に低減して人への安全性をさらに確 かなものにすることができる。

 なお、燃焼ガス処理装置503の吸着剤カラ� ��505a,505bに導入している吸着剤は、主として� ��孔質吸着剤の組み合わせから構成される。

 以上述べたように、高温燃焼ガス処理装� ��をグリーンハウスと組み合わせることによ� ��て、バイオマス資源を燃焼した燃焼ガスを� ��物の成長促進に必要な炭酸ガスの供給に利� ��することが可能になる。