加工原料／チャー変換とガス改質を伴うガス化方式

专利摘要:
本発明は、炭素質原料を合成ガスとスラグに完全変換するために設計されたシステムを提供している。本システムは、主室ガス（排ガス）を生成する原料の揮発のための主室、加工原料を第二次室ガス（合成ガス）と残さへさらに変換するための第二次室、一つまたは複数の室で生成されたガスを処理するためのガス再編成ゾーン、そして残さをガラス化するための溶融室からなる。原料の炭素含有量を調整するため、主室は直接または間接の原料添加物の性能を包含する。本システムはまた、炭素質原料の合成ガス製品への効率的かつ完全な変換を確保するため、ガス化システムとともに使用される、プロセスの異なるステージを監視し、管理するための制御システムを包含する。
公开号:JP2011513516A
申请号:JP2010547923
申请日:2008-02-27
公开日:2011-04-28
发明作者:ザンガリス、アンドレアス；ベーコン、マルク
申请人:プラスコエナジー アイピー ホールディングス、エス．エル．、ビルバオ、シャフハウゼン ブランチ；
IPC主号:C10J3-02

专利说明:

[0001] この発明は、ガス化の分野にかかわっており、特に発電のための炭素質原料のガス化方式に関するものである。]
背景技術

[0002] ガス化は、炭素質原料といわれる炭素ベースの原料から可燃性ガスまたは合成ガス（例えば、H2、 CO、CO2、CH4など）の生成を可能にするプロセスである。ガスは発電に用いられたり、化学製品や液体燃料生成のための基本的な原材料として使われる。このプロセスにより、発電に使われたり、または化学製品や輸送燃料製造会社の主要構成要素として用いられるガスの生成が可能となる。]
[0003] 特に、本ガスは以下の用途に用いられる。内部処理および／または他の外部目的用の蒸気生成のためのボイラー内燃焼、蒸気タービンを通じた発電用、ガスタービンまたはガスエンジン内での発電のための直接燃焼、燃料電池、メタノールや他の液体燃料の生成、プラスチックや肥料などの化学製品生産のためのさらなる原料用、離散産業燃料ガスとして水素と一酸化炭素両方の抽出、そして必要に応じて他の工業熱用件。]
[0004] ガス化は、焼却または燃焼プロセスではない。焼却プロセスも燃焼プロセスも、過剰酸素で炭素質原料を熱破壊するよう機能し、CO2、H2O、SO2、NO2、そして熱を生成する。焼却はまた、ボトムアッシュとフライアッシュを生成するが、これらはたいていの場合、有害廃棄物として収集、処理、そして処分されなければならない。対照的に、ガス化プロセスは、無酸素状態または限られた酸素量の中で機能し、H2、CO、H2S、そしてNH2から成る生ガス組成を生み出す。浄化後の主要なガス化による生成物は、H2とCOである。]
[0005] 過剰空気で供給原料を完全にエネルギーと灰に変換するよう働く焼却とは対照的に、ガス化は、制御された条件で炭素質原料を加熱することにより、炭素質原料を高エネルギー燃料に変換する。ガス化プロセスは、焼却が直接起こらないよう、意図的に変換を制限する。ガス化プロセスは、半化学量論的条件の下、酸素の供給量が制御された状態（概して、理論的に完全燃焼に必要とされるO2の35パーセントあるいはそれ以下）で作用し、炭素質原料が、ガス化により、リサイクルやエネルギー回収のためにさらに処理されうる貴重な中間体に変換されるのを可能にしている。ガス化プロセスの中には、間接加熱を利用するものもあり、ガス化炉での炭素質原料の燃焼や、製品ガスが窒素と過剰なCO2で薄まるのを避けている。]
[0006] 一般的に、このようなガス化プロセスは、制御された、限定量の酸素と蒸気とともに、炭素を含んだ材料を加熱された室（ガス化炉）に供給することで構成される。ガス化炉内の条件によりもたらされた高温の操作温度において、化学結合は、熱エネルギーと部分酸化により切断され、無機鉱物は、溶解するか、またはガラス質になり、スラグと呼ばれる溶融ガラスのような物質を形成する。]
[0007] 都市固形廃棄物、有害廃棄物などは別として、異なる結合度の石炭は原料として用いられる。これには、結合度の低い、高硫黄石炭を含むが、これは硫黄含有量の高い排出物を生成するため、石炭火力発電での使用には向かない。廃棄用石炭粒子や、石炭の採掘、選り分け、洗浄後に残るシルトも、ガス化には有用である。石炭は、酸素と蒸気でガス化され、一酸化炭素、水素、二酸化炭素、気体硫黄化合物や微粒子を含んだ、いわゆる「合成ガス」を生成する。ガス化段階は通常、約650度から1200度の温度範囲で、大気圧においてか、あるいはより一般的には、約20から約100気圧までの高気圧において実施される。]
[0008] いくつかの異なる種類の石炭があり、各々、地史に起因する異なる特性を示す。炭素開発の度合いは、石炭の「ランク」と呼ばれる。泥炭は、石炭形成環境の成長帯の直下にある、植物質の層である。植物質は交代がほとんど見られず、生きた植物の根を含んでいる。亜炭は、地質学的にはとても若い（40,000年以下）。それは柔らかく、繊維質で、大量の水分（通常は約70％）を含み、低エネルギー含量(８-10 MJ/kg)である。黒炭は、6500万年から１億500万年前のものまで幅があり、中には２億6000万年前のものもある。これらは、より固く、光沢があり、3％以下の水分量で、最大約24-28MJ/kgのエネルギー含量を示しうる。無煙炭は、事実上水分はなく、とても揮発性物質含量が低いため、ほとんどあるいは全く煙なしで燃える。それは、エネルギー含量最大約32MJ/kgまで示しうる。]
[0009] 石炭はしばしば硫黄化合物を含むため、例えば、ガスタービン内での発電の際など、使用前に製品の燃料ガスから硫黄が除去された、クリーンな燃料ガス製品を生成するための、石炭のガス化プロセスを提供しようとする試みが行なわれてきた。さらに、ガス化ゾーンからのガスは、精製され、炭塵やフライアッシュ、あるいは気化された灰、アルカリなどの、多くの他の不純物も取り除かれる。]
[0010] 合衆国も含め、いろいろなアプリケーションで使用される合成ガス生成のための、様々な炭素のガス化技術に関する、多くの特許がある。特許番号4,141,694、4,181,504、4,208,191、4,410,336、4,472,172、4,606,799、5,331,906、5,486,269、そして6,200,430。]
[0011] 様々な種類の多くのバイオマスが、合成ガス生成のためのガス化プロセスの原料としての使用に適している。例えば、ガス化に有効なバイオマスには、パルプや古紙、破砕された樹皮や木材チップ、おがくずなどの木材製品、下水や下水汚泥、食品廃棄物、植物、稲わら、農業廃棄物、動物廃棄物、セルロース型産業廃棄物（建設廃棄物など）がある。事実、バイオマスは、現在の文脈での使用においては、エネルギー源あるいは工業原料として用いられうる、いかなる生物由来の物質も含むものと定義される。バイオマスは、太陽エネルギーにより、また空気や水、土、あるいは同様の天然物質の作用によって生成されるため、無限に生産することが可能であり、従って、合成ガス生成のためのガス化プロセスに使用される炭素の無制限の供給源を提供している。]
[0012] 合衆国も含め、いろいろなアプリケーションで使用される合成ガス生成のための、様々なバイオマスのガス化技術に関する、多くの特許がある。特許番号6,948,436、6,987,792、6,923,004、6,991,769、6,808,543、6,830,597、6,680,137、 6,685,754、6,615,748、6,032,456、5,425,792、そして4,699,632。]
[0013] プラズマトーチ技術も、石炭とバイオマスのガス化に用いられてきた。プラズマアークトーチは、作業ガスの電離とイオン化によって作り出され、プラズマアークの中心線において高温状態を確立する。市販のプラズマトーチは、適用の際、長期間にわたって、適切に高火炎温度を生み出すことができ、出力約100kWから6MWを超えるものまで各サイズ用意されている。]
[0014] プラズマは、少なくとも部分的にイオン化された高温の発光ガスであり、ガス原子、ガスイオン、そして電子から構成される。プラズマは、この方法で、どのガスからでも生成されうる。ガスは中立（例えば、アルゴン、ヘリウム、ネオン）であったり、還元的（例えば、水素、メタン、アンモニア、一酸化炭素）であったり、あるいは、酸化的（例えば、酸素、窒素、二酸化炭素）であったりするため、これにより、プラズマにおける化学反応の優れた制御が可能となる。バルク相では、プラズマは電気的に中性である。熱プラズマは、ガスを電気アークに通すことにより作られる。ガスをアークに通してマイクロ秒内のうちに、電気アークは、抵抗加熱と放射加熱により、急速にガスを非常に高温まで加熱する。典型的なプラズマトーチは、電極がチューブの同軸上、中央に置かれた、作業ガスが通る細長いチューブから構成される。このようなトーチのあるタイプでは、陽極となる中央電極の端と、陰極となる外部電極の間の溝を横断して、高直流電圧が適用される。陽極、陰極間の溝にあるガスを通って流れる電流が、イオン化気体分子から成る高温電磁波エネルギーのアーク形成をもたらす。空気を含む、あらゆるガスまたはガス混合体が、プラズマトーチを通過できる。]
[0015] 炭素とバイオマスのガス化によるガス製品は、「合成ガス」と呼ばれ、一酸化炭素、水素、二酸化炭素、気体硫化化合物、そして微粒子を含む。ガス化は通常、約650度から1200度の温度範囲で、大気圧においてか、あるいはより一般的には、約20から約100気圧までの高気圧において実施される。]
[0016] 高温のガス化では、プロセスは通常、空気、酸素、蒸気、二酸化炭素、あるいはこれらの混合ガスと炭素との、華氏1300度（摂氏700度）あるいはそれ以上での反応を伴い、気体状の製品を生成する。いったん炭素質材料がガス状態に変換されると、硫化化合物や灰などの不要物質は、ガスから除去される。このプロセスで生成されるものは、炭化水素ガス（合成ガスとも呼ばれる）、炭化水素の液体（オイル）、加工原料／チャー（カーボンブラックと灰）、熱、そしてスラグを含む。]
[0017] 高温でのガス化の副産物は、非浸出性で、無害の、ガラスのような物質、スラグであり、蒸発しない無機物から成る。高温条件では、鉱物質は溶けて、溶融スラグとして除去され、消火または冷却にあたって、ガラスのような物質を形成する。この物質は、建設資材としての使用に適している。例えば、この物質は、砕かれ、道路などの用途に使用されるアスファルトに組み込まれる場合もある。あるいは、この物質は、軽量コンクリートブロックに含まれる燃え殻と交換するのに用いられる場合もあり、これにより、ブロック内の水分吸収が最小限におさえられる。さらにこの物質は、健康上のリスクや環境へのリスクなしでの処分に適した、最終的な形態に固化される場合もある。]
[0018] プロセスの化学的構造
ガス化（炭素質原料から排ガスへ、さらに合成ガスへの完全な変換）は、高温でも低温でも、高圧でも低圧でも、また単一の段階でも、複数の段階が条件（温度、プロセス添加剤）の下、特定の反応が別の反応より好まれる形で、ある程度分離されている場合でも、進行しうる。（ガス化は）一つの室でも、一つの室内の複数の領域でも、あるいは複数の室でも起こりうる。石炭がガス化炉を進むにつれ、炉の設計や石炭の組成により、物理的、化学的、そして熱によるプロセスが、連続して、または同時に起こる場合がある。]
[0019] 原料が加熱され、温度が上昇するにつれ、乾燥が起こり、水が放出される最初の成分となる。]
[0020] その乾燥した原料の温度が上昇することにより、熱分解が生じる。その熱分解の間、その石炭とバイオマスは、タールや石灰酸、そして、石炭がチャーに変換されるときに生じる軽揮発性炭化水素ガスを取り除く為に熱的に分解される。加工された原料／チャーは有機、無機物質から成る残渣固形物で構成されている。その原料の素性によって、その揮発性物質はH2O、Ｈ2 、Ｎ2、Ｏ2、ＣO2、 ＣO、ＣＨ４、Ｈ2Ｓ、ＮＨ３、Ｃ2Ｈ６など、そして、アセチレン、オレフィン、芳香質、及びタールなどの不飽和の炭化水素の非常に低レベルのものを含む。いったん炭素質物質がガス質状態に変換されると、硫黄化合物や灰などの望まれない要素はそのガスから除去されるであろう。]
[0021] ガス化による産物は、加工原料の中の炭素と蒸気との間や、その容器の中のＣO2とＨ2との間、または、その結果生じたガス群の間での化学反応の結果である。ガス化反応は熱（熱分解）により引き起こされる。その燃料補給としては、反応室を加熱するための電気や化石燃料（例えばプロパン）などが加えられたり、また、熱を直接その反応に与えて放熱ガス化反応を引き起こすための反応物としての空気が加えられたりする。また、ガス化プロセスのいくつかは、間接的加熱法を使用することにより、そのガス化反応装置の中で石炭が燃焼するのを避けたり、窒素や過剰なＣO2を伴うことによる合成ガスの希薄化を防ぐ。]
[0022] この予備情報は、申請者が信じる既知の情報が、この発明との可能な関連性がある事を明らかにすることを目的として提供される。その認証を必ずしも意図している訳ではなく、また、前述の情報を元に、この発明に対して従来の技術が選ばれるという解釈をされるべきでもない。]
[0023] この発明の目的は、加工原料を合成ガスとスラグに変換する構築されたシステムを提供することである。そのシステムは、以下より構成される；（イ）主室ガス（排気ガス）を発生させる原料の揮発を目的とする主室；（ロ）加工原料を第２室ガス（合成ガス）と残渣物質へとさらに変換すさせる第２室；（ハ）１つ又は複数の室の中で生成されたガスを加工するためのガス再生成ゾーン；（ニ）ガラス状の残渣の為の融解室。その主室は、原料の炭素含量の調整をする為に直接又は間接的な原料添加機能を持つ。]
[0024] そのシステムはまた、異なる加工段階を監視して統制するガス化システムを併せ持つ使用目的の制御システムを持つ、それにより、ガス状原料を合成ガス物質に効率よく、完全に変換する。その制御システムは更に、安定した、また或いは、特定された混合物を持つ合成ガスの生成を提供する。その制御システムは、システム内の作動パラメーターに関わるデータを監視し、獲得する１つまたは複数の感知エレメントを持ち、また、そのシステム内での作業状況を調整する１つ又は複数の応答エレメントも持つ。その感知エレメントと応答エレメントは、そのシステムの中で統合され、応答エレメントは感知エレメントから得られたデータをもとに、そのシステム内の作動状況を調整する。]
[0025] この発明の目的は、加工原料／チャーとガス改質を伴うガス化システムを提供することである。この発明の１つの側面に従って、ここでは、炭素質原料を合成ガスとスラグ変換するマルチ室システムを提供する。このシステムは以下より構成されている：（イ）炭素質加工物質を加工原料／チャー、又は、主室ガスに変換する１つ又は複数の主室；ここでは、各主室はそれぞれ、原料注入口、第１初期空気インプット手段、オプションの添加物供給口、主室ガス排出口、そして、加工原料／チャー排出口などを持つ。（ロ）炭素質加工物質を、残存物、又は、第２室ガスに変換する１つ又は複数の第２室；ここでは、各々の室は、少なくとも１つ以上の前述の主要容器から加工原料を受け取る加工原料供給口、第２空気インプット手段、オプションでの添加物供給口、そして残渣物排出口を持つ。（ハ）１つまたは複数のガス改質室； 先に送られた主室ガスと第２室ガスを合成ガスに変換する主室と第２室の少なくとも１つの排出口と液体を行き来させているガス改質ゾーンを持ち、さらにオプションの添加物供給口、合成ガス排出口、また１つ又は複数の再生成する熱源を持つ。（ニ） 先の第２室からの残渣をスラグに変換する１つまたは複数の融解室；ここでは、その各融解室は、先の第２室の残渣排出口、１つ又は複数の溶解熱源、そしてスラグ排出口と連絡する残渣注入口からなる。そしてその作動システムを統制する制御システムを持つ。]
[0026] この発明のもう１つの側面に従って、炭素質加工原料を合成ガスと残渣に変換するマルチ室型システムを提供する。このシステムは、以下より構成されている：（イ）先の炭素質原料を加工済原料／チャー及び主要容器ガスに変換する１つ或いは複数の主室；それぞれが、原料供給口、主要容器ガス排出口、第１空気手段と加工原料／チャー排出口を持つ。（ロ）先の加工原料／チャーを、残存物質又は、第２容器ガスに変換する１つ又は複数の第２室；それらは、先の主室、第２室ガス排出口、第２空気インプット手段、残渣物質排出口の少なくとも１つから加工原料を受け取るための加工済原料／チャー供給口を持ち、そこで、先の主室の少なくとも１つは、先の主室、或いは、その送られた主室ガスとその第２室ガスをそこで合成ガスに変換させる第２室ガス排出口の少なくとも１つと液体を行き来させているガス改質ゾーンを構成する。また、そこでは、前述のガス改質ゾーンが、合成ガス排出口、１つ或いは複数の熱組成反感源、残渣をその第２室からスラグに移動させる１つ或いは複数の溶融室を構成している。そしてさらに、そこでは、その各々の融解室が先の第２室の残渣排出口と繋がる残渣注入口、溶解熱の１つ或いは複数のソース、そして、スラグ排出口を構成している。さらに、このシステムの作動を統制する制御システムを持つ。]
[0027] この発明のもう１つの側面に従って、炭素質原料を合成ガスと残渣物質に変換するマルチ室型システムを提供する。このシステムは以下により構成されている。（イ）先の炭素質原料を加工済原料／チャー及び主室ガスに変換する１つ或いは複数の主室： それぞれが、原料注入口、主要容器ガス排出口、初期空気インプット手段、そして、加工原料／チャー排出口を持つ。（ロ）先の加工原料／チャーを残渣と第２室ガスに変換するための第２室；それぞれが、前述の加工済原料／チャー経由の主室、第２室ガス排出口、第２空気インプット手段、そして、残渣排出口、これらの少なくとも１つから加工済原料を受け取る為の加工原料注入口を持つ。そこでは、先の第２室の少なくとも１つが、前述の送られた主室ガスと第２室ガスを合成ガスに変換するための、その主室と第２室のガス排出口の少なくとも１つと液体をやり取りしているガス改質ゾーンを構成している。そしてそこでは、そのガス改質ゾーンが、合成ガス排出口と１つ或いは複数の熱組成反感源、残渣をその第２室からスラグに移動させる１つ或いは複数の溶融室を構成している。さらにそこでは、それぞれが、その各々の融解室が先の第２室の残渣排出口と繋がる残渣注入口、溶解熱の１つ或いは複数のソース、そして、スラグ排出口を構成している。さらに、このシステムの作動を統制する制御システムを持つ。]
図面の簡単な説明

[0028] 添付された図を参照しながら、例のみを使用してこの発明の具体例を説明する。
図１は、マルチ容器型炭素質原料ガス化システムを、本発明のある具体例に沿って説明する模式図である。
図２は、本発明の１つの具体例に従って、回転式アーム付き固形物除去デバイスを持つ室を横断面にして説明する模式図である。
図３は、本発明の１つの具体例に従って、図２の回転式アーム付き固形物除去デバイスを上部から見た模式図である。
図４は、本発明の１つの具体例に従って、抽出スクリュー付き固形物除去デバイスを持つ室の中を遠近法でカットして見る図である。
図５は、本発明の１つの具体例に従って、抽出スクリュー型固形物除去デバイスを使用する室の動きを横断面図で示している。ここでは、固形残存物排出口が、残存物が直接落ちることの無いように、主室から離されている。
図６は、本発明の１つの具体例に従って、プッシュ式ポンプ型固形物除去デバイスを持つ室の中を遠近法でカットして見る図である。
図７は、本発明の１つの具体例に従って、プッシュ式ポンプベースの固形物除去デバイスを使用した室の状態を横断面図で示している。
図８は、本発明の１つの具体例に従って、プッシュ式ポンプベースの固形物除去デバイスを使用した室の動きを横断面図で示している。
図９は、水平動の主室の１つの具体例を示している。
図１０は、本発明の１つの具体例に従って、粒子が下へ押し流される様子を示した流量変換容器の模式図である。
図１１は、本発明の１つの具体例に従って、流動床変換室の模式図である。
図１２は、本発明の１つの具体例に従って、移動床変換室の模式図である。
図１３Aと１３Bは、本発明の異なる具体例に従って、移動床変換室の中で使用される回転格子の具体例を示している。
図１４は、本発明の１つの具体例に従って、移動床変換室の固形残存物調整室とガス改質室との関係を示す模式図である。
図１５は、プラズマ残渣調整室と関連する固定床チャー変換室のカスケードの横断面模式図である。
図１６AからFは、本発明の１つの具体例に従って、固定床チャー変換室の中で稼動する様々なインピーダンスのメカニズムを示す。
図１７は、本発明の１つの具体例に従って、熱回復サブシステムを使用したガス精製室で生成された合成ガスから熱回復を表現した模式図である。
図１８から２１は、２つの原料をガス化する設備を、異なった機能ブロックプロセスの異なった組み合わせを表す。ここでは、"１"を機能ブロック１（揮発容器）、"２"を機能ブロック２（チャー変換容器）、"３"を機能ブロック３（固体残存調整容器）、そして"４"を機能ブロック４（ガス改質室）と表す。
図１８から２１は、２つの原料をガス化する設備を、異なった機能ブロックプロセスの異なった組み合わせを表す。ここでは、"１"を機能ブロック１（揮発容器）、"２"を機能ブロック２（チャー変換容器）、"３"を機能ブロック３（固体残存調整容器）、そして"４"を機能ブロック４（ガス改質室）と表す。
図１８から２１は、２つの原料をガス化する設備を、異なった機能ブロックプロセスの異なった組み合わせを表す。ここでは、"１"を機能ブロック１（揮発容器）、"２"を機能ブロック２（チャー変換容器）、"３"を機能ブロック３（固体残存調整容器）、そして"４"を機能ブロック４（ガス改質室）と表す。
図１８から２１は、２つの原料をガス化する設備を、異なった機能ブロックプロセスの異なった組み合わせを表す。ここでは、"１"を機能ブロック１（揮発容器）、"２"を機能ブロック２（チャー変換容器）、"３"を機能ブロック３（固体残存調整容器）、そして"４"を機能ブロック４（ガス改質室）と表す。
図２２は、本発明の１つの具体例に従って、ダウンストリーム・ガスエンジンと統合して、典型的なガス調整システムを組織化した低温ガス化設備のプロセスフロー図の総覧を表す。
図２３は、都市固形廃棄物の貯蔵建物のレイアウトを示す。図２３（A）は廃棄物処理システムを示し、図２３（B）はプラスティック処理システムの模式を示す。
図２４は、ガス化装置の１つの具体例を横断面から見たものであり、原料供給口、ガス排出口、残存物排出口、運搬ラム柵、アクセスポートの詳細が示されている。
図２５は、図２４で示されたガス化装置の側面を示し、空気ボックス、残存物カン、ダストコレクターの詳細が示されている。
図２６は、図２４と図２５で示されたガス変換装置の全体を立体的に見た図で、原料供給口、ガス排出口、残存物排出口、横転化手段、熱伝対、アクセスポートの詳細が示されている。
図２７は、空気ボックス、運搬ラムフィンガー、残存物抽出スクリュー、そして、ステップCのギザギザのふちの詳細を一挙に横から立体的に示されている。
図２８は、その耐熱性を詳しく示した図２４と２５のガス変換装置を見る断面図である。
図２９は、図２４から２８で示されたガス変換装置のステップAとステップBの組み立てを詳細に示す。
図３０は、図２４から２８で示されたガス変換装置のステップCの空気ボックスを横断面図で示したものである。
図３１は、図２４から２８で示されたガス変換装置の横断面図で、空気ボックスが詳細に示されている。
図３２は、図２４から２８で示されたガス変換装置のマルチフィンガー型運搬ラムのダストシールの詳細が示されている。
図３３は、図２４から図２８で示された１つの具体例のダスト除去システムを示すもので、ダストプッシャー、ダストカンアタッチメント、シャッターオペレーターハンドル、そしてチェーンメカニズムの詳細が示されている。
図３４は、図２４から２８で示されたガス変換装置の運搬ラム柵の詳細であり、その運搬ラムの構造を詳しく示している。
図３５は、本発明の１つの具体例の中で、レベルスイッチの配置を詳しく表している。
図３６は、加工原料供給口と様々なポートを詳しく示すマルチゾーン型炭素変換装置の１つの具体例を横断面から見た図である。
図３７は（A）は、マルチゾーン型炭素変換装置の１つの具体例を部分的に縦断面した図であり、空気を送る様々なポート、点火バーナーポート、高熱ガス発生器からのガスのポート、スラグ排出口、そして、インペディメントを詳細に示す。図３７（B）は、レベルA−Aで図３７（A）で示されている１つの具体例の横断面図である。図３７（C）は、そのインペディメントと補助ウェッジを上部から見たものである。
図３８は、図３６のトーチレベルでのマルチゾーン型炭素変換装置全体の横断面図であり、無関係に設置された空気注入口とプラズマトーチの詳細を示している。
図３９は、バーナーレベルでの図３６のマルチゾーン型炭素変換装置全体の横断面図である。
図４０は、ガス改質室の模式図である。
図４１は、ガス改質室の内部壁の図である。
図４２は、トーチの設置場所と空気、蒸気ノズルを示すガス改質室の全体像である。
図４３は、ガス改質室の周りのスワールインレットの配列を示す。
図４４は、ガス改質室へのプラズマトーチの取り付けを示す。
図４５Aは、図４０のガス改質室の横断面図である。４５（B）は、図４０のガス改質室を含むこの発明のガス改質システムを構成するガス変換装置の内部の空気流量を説明する略図である。４５（C）は空気を空気供給口から図４０の改質室への注入、及び、その内部での空気流量の影響を示している。
図４６は、残渣制御システムの機能ブロック図である。
図４７は、ガス制御システム（GCS）を中心としたそのシステム全体のフロー図である。
図４８は、熱交換器をより詳細に描いたもので、空気供給口の熱交換器に対する調整のために使用されるプロセス空気送風機を示す。
図４９は、ドライ・インジェクションシステムを示し、そこでは、活性化された炭素、或いは、吸収剤が貯蔵ホッパーのなかに保有され、回転スクリューにより合成ガスストリームの中へと供給される。その合成ガスストリーム管は、炭素がそのガスストリームの流れに乗ってそのバグハウスに入っていかないように角度が付けられている。
図５０は、バグハウスと結合したドライ・インジェクションシステムの典型的な模式図である。
図５１は、HCIスクラバーとそれに準ずる構成部分の典型的な模式図である。
図５２は、ガス制御システムからの廃水を収集し、蓄積するシステムを示している。
図５３は、本発明の１つの具体例の中で、バイオ脱硫（THIOPAQ）ベースのバイオリアクターを用いてＨ2Ｓ除去のプロセスをフロー図で示している。
図５４は、本発明の１つの具体例の中で、ガス均質化システムを説明したもので、ガスは単１ソースから単１均質化室へと送られ、次に複数エンジンへと送られる。そこでは各エンジンが、それぞれのガス／液体分離器と加熱器を備えている。
図５５は、本発明の１つの具体例の中で、固定要領の均質化室を説明している。
図５６は、ガス変換と制御システムの高度な模式図である。
図５７は、ガス変換と図５６の制御システムの代替的図的な表現である。
図５８は、図５６と５７のガス変換を制御する制御スキームのフロー図である。
図５９は、図５６と５７のガス変換システムを制御するための代替的制御スキームのフロー図であり、このシステムは、さらにガス変換プロセスで、プロセス添加蒸気の利用を適用している。
図６０は、例２で説明されたアップストリームエレメントを表現している。
図６１は、例３で説明されたアップストリームエレメントを表現している。] 図１ 図１０ 図１１ 図１２ 図１３ 図１４ 図１５ 図１７ 図１８ 図２
実施例

[0029] この発明の詳細な記述
特に記述されない限り、以下で使用される技術的、科学的用語は、この発明に携わる一般的な技術者によって普通に理解されるものと同様の意味を示すものとする。]
[0030] 定義
この発明の目的のために、合成ガス、又は、合成用ガスという用語は、ガス化プロセスの生成物を表し、メタンや水のような他のガス質要素に加えて、一酸化炭素、水素、及び 一酸化炭素を含むことが出来る。]
[0031] ここで、同様な意味として多く使用されている、"炭素質原料"と"原料"は、ガス化プロセスの中で使用可能なガス質物質を指す。適した原料の例は、これに限ったものではないが、以下のものを含む。（イ）石炭、バイオマス、そして、都市固形廃棄物を含む有害・無害廃棄物、（ロ）産業廃棄物、（ハ）生物医学廃棄物、（ニ）リサイクル不可能なプラスティックを含むリサイクルに不向きな炭素質物質、（ホ）排水スラッジ、（へ）重油、（ト）石油コークス、（チ）重精製残渣物、（リ）炭化水素含有固形物、（ヌ）農業廃棄物、（ル）それら全ての混合物。その原料は、２つ以上の上記原料を相対的割合で混合されて使われることもできる。]
[0032] "石炭"は、すべてのグレード、或いは、等級の石炭を指す。これは、これに限ってはいないが、高い硫黄含有量を持つ放出物を生成するために、石炭火力発電には適していない、低いグレードの高い硫黄石炭が含まれる。]
[0033] "バイオマス"は、有機性資源の全ての物資を指し、これらに限らないが以下の物質を含むが。それは、パルプと廃棄紙、裁断された樹皮、ウッドチップ、或いはノコギリくずなどの木質物、下水及び下水スラッジ、食品廃棄物、植物系廃棄物、米わら、有機性肥料などの農業・畜産系廃棄物、セルロース系の工業廃棄物（例えば建設廃棄物など）、廃材、生木、果実、野菜、穀物などの加工くず、そして草などがある。]
[0034] "主要原料"は、本システムにおいて、このガス化プロセスに使用される主要な炭素質原料である。１つの原料のみがガス化される場合には、それが、主要原料とみなされる。２つ以上の原料がガス化される場合ににおいては、組み合わされた原料のうちで、より大きな割合をもつものを指す。]
[0035] "第２原料"は、ある主要原料とは異なった、主要原料に使用される予備的炭素質原料を指す。この第２原料は、主要原料がガス化される際に、その炭素含有量を調節するために、プロセス添加物質として供給される。]
[0036] "加工原料"或いは"加工原料／チャー"は、以下のものを含む。それらは、１つ又は複数のチャー、不揮発性炭素及び灰要素を伴う低・超低度揮発性原料、炭素質ガス化、或いは、熱分解プロセスからの副生成物、炭素質原料の不完全燃焼から出来た生成物、又は、ガスコンディショニングまた或いは、プラズマトーチからの熱資源供給口での清浄システムから収集された固形物質などである。]
[0037] "主室"は、炭素質原料を受け取る室を指し、そこでの優先的プロセスは、乾燥及び揮発工程である。（例えば、ガス化プロセスのステージ１とステージ２）]
[0038] "第２室"は、主室からの加工原料を受け入れる室を指し、炭素変換プロセスは、事実上ここで完了する。]
[0039] "主室ガス"は、主室内で生成されたガス類を指す。これらのガスは、以下の物質の揮発成分を含む。その物質は、原料、水分、その原料に湿気が含まれる場合の水蒸気、そして或いは、可能性として炭素変換から出た少量のガス質生成物などである。これは、またオフガスを指す。]
[0040] "第２室ガス"は、第２室内で生成されたガス類を指す。これらのガスは、炭素変換反応の生成物と同様に、揮発作業ステージ終了後加工原料／チャーの中に残存した全ての揮発性成分を含む。これは、また合成ガスを指す。]
[0041] "加工合成ガス"は、ガス改質ゾーンでさらに改質されたオフガス或いは合成ガスを指す。]
[0042] "ガス改質ゾーン"は、オフガス、そして或いは、合成ガスがそれらの成分に分離され、例えば、一酸化炭素や水素などの望ましい生成物に改質されるゾーンのことを指す。そのゾーンは主室内、或いは第２か使用ガス改質室及びその組み合わせの中に設置されうる。]
[0043] "制御可能固形物除去手段"は、制御可能な方法で、室から固形物を取り除く１つ又は複数のデバイスを意味する。そのようなデバイスは、これが全てではないが、回転式アーム、回転式ウィ−ル、回転式パドル、移動式シェルブ、プッシャーラム、スクリュー、コンベヤー、そしてそれらの組み合わせを含む。]
[0044] "感知エレメント"という言葉は、あるプロセス、あるプロセスデバイス、プロセスインプット、プロセスアウトプットの特性を感知する為に設定されたシステム全てのエレメントであると定義される。ここで、それらの特性とは、このシステムの１つ又は複数の地域、領域、そして或いは世界全体を監視、統制し、或いはまた、制御するために使用可能な示性値として表現できるかもしれない。このガス化システムのコンテクストの範囲内として考えられる感知エレメントは、以下に限ったものではないが、これらのものが含まれるだろう。それらは、センサー類、探知機類、モニター類、分析器類、または、この感応プロセスへの如何なる組み合わせ、液体そして或いは物質温度、圧力、フロー、合成状態そして或いはその他の特質と、同様に、システム上のそれぞれ全てのポイントにおける物質の状態と作用、及び、物質がこのシステム上で利用される全てのデバイスの稼動する特性などなどである。上記の感知エレメントの例が、一般のガス化システムのコンテクストの中ではそれぞれ関連性があっても、本発明の開示のコンテクストの中では、取り立てて関連性がないかもしれないということを、一般の技術者には理解される事になるであろう。そして、同時に、ここで感知エレメントとして認識されたエレメントが、それに限定されるべきものではなく、また、これらの例に照らし合わせて不適切に解釈されるべきではない。]
[0045] ここで使用される、"応答エレメント"は、１つ又は複数の予定された、計算済みの、既定された、或いは調整可能な制御パラメーターを伴い、プロセスデバイスを効力的に作動させるために感知された特性に応答するするように設定されたシステム上の全てのエレメントと定義され、そこでは、１つ又は複数の制御パラメーターが、望ましいプロセス結果をもたらすものと定義されている。ガス化システムのコンテクストの範囲以内と考えられる応答エレメントは、以下に限られる訳ではないが、静的であり、プリセットされているか或いはダイナミックに変化するドライバーや動力源、そして動作を知らせる為に設定可能なその他全てのエレメントを含み、それは、１つ又は複数の制御パラメーターに基づいたデバイスに対して、機械的、空気力学的、水力学的、またはそれぞれの組み合わせであるかもしれない。１つ又は複数の応答エレメントが共に作用するかもしれないが、ガス化システムのコンテクストの範囲内で考えられるプロセスデバイスは、以下に限られる訳ではないが、物質また或いは原料インプット手段、プラズマ熱源の様な熱源、添加物インプット手段、様々なガス排出器類又はガス循環デバイス、様々なガスフロー／圧力調整装置があり、さらにその他としては、ガス化システム上で、地域的、領域的、世界的なプロセスに影響を与える作動可能な全てのプロセスデバイスが含まれるであろう。上記の応答エレメントの例が、一般のガス化システムのコンテクストの中ではそれぞれ関連性があっても、本発明の開示のコンテクストの中では、取り立てて関連性がないかもしれないということを、一般の技術者には理解される事になるであろう。そして、同時に、ここで応答エレメントとして認識されたエレメントが、それに限定されるべきものではなく、また、これらの例に照らし合わせて不適切に解釈されるべきではない。]
[0046] ここで使用される"約"という言葉は、通常値から見たプラスマイナス１０パーセントの差異をいう。そして、それが特別に記載されているに限らず、そのような差異はここに提供されている値には常に含まれていると理解される。]
[0047] 概観
本発明は、炭素質原料を合成ガスとスラグに完全に変換するシステムを提供する。そのシステムは、オフガスを発生させる原料の揮発の為の主室；加工原料をさらに合成ガスと固形残渣物に変換する為の第２室；１つまたは複数の室内で発生したガスを加工する為のガス改質ゾーン；固形残渣物をガラス状にする溶解室などから構成される。]
[0048] そのシステムは、また、炭素質原料が合成ガス生成物へと効率よく、完全に変換される事を明確にする為に、プロセス上での異なったステージを監視し、統制する目的のガス化システムと共に使われる制御システムを持つ。その制御システムは、また、安定的で、また特定された性質を持つ合成ガスの生成を提供する。その制御システムは、そのシステム内での作動パラメーターに関するデータを監視したり、収集したリする１つ又は複数の感知エレメントを持ち、さらに、そのシステム内の作動状況を調整するための１つ又は複数の応答エレメントも有する。その感知エレメントと応答エレメントは、そのシステム内で統一されていて、応答エレメントは、感知エレメントが得たデータに従って、システム内の作動状況を調整する。]
[0049] この炭素質原料ガス化システムは、これまでの技術でのガス化システムが通常必要とした温度よりも更に低い温度で、ガス化システムが遂行するのを可能にした。その原料は、まず始めに、主室で、残渣水分を取り除き、原料の揮発性成分を迅速に、効率よく揮発させるために、比較的低い温度（例：およそ８００℃以下）で加熱される。その生成された加工原料物（例えば、チャー）は、活発に、或いは ゆっくりと、第２室へと送られる。そこで、次に高温（約１０００℃〜１２００℃）のもとにさらされ事により、効率よく、より高度な炭素変換、及び、加工原料／チャーの炭素質生成物と灰への完全な変換が成し遂げられるのである。その第２容器はまた、効率よく、炭素変換が完了する為の十分な滞留時間を確実にする手段を持つ。]
[0050] このマルチ室型システムでのガス化を受け入れるのに見合った原料は、MSW（都市固形廃棄物）、石炭、バイオマス、或いはそれらの組み合わせを含む全ての炭素含有物質を含む。このシステムは、そのガス化される原料の必要条件によって適用され、また、変更される。例えば、高い遊離炭素含有量を持つ原料を主にガス化する為に使用されるガス化システムは、低炭素含有原料をガス化する為のシステムの容器よりも大きなサイズを持つ第２室を必要とするかもしれない。代わりに、高水準の揮発性成分を持つ原料を主にガス化するシステムの場合、その揮発段階で使用される容器は、より低い揮発性成分を持つ原料の付随する量の揮発のために必要な室より大きなサイズのものであろう。]
[0051] 本システムはガス化する主、第２組み合わせも要望に応じて対応することが出来る。その第２原料は、最終のガス排出口の中での濃度を維持するために、炭素含有値を加減する目的として主室の炭素含有値を調節するためのプロセス添加物として機能する。例えば、そのシステムが、バイオマスや都市固形廃棄物などのより低い炭素含有主要原料をガス化する場合には、石炭やプラスティックなどの高い炭素含第２原料は、その原料の中で炭素の比率を上げるために、高炭素プロセス添加物として供給される。代わりに、高い炭素含有原料（石炭など）が主要ガス化原料である場合では、より低い炭素含有第２原料（バイオマスなど）が、必要に応じてその高い炭素含有を相殺するために供給される。]
[0052] その２つの原料は、普通の原料注入口を通して主室に注入される前に化合されるであろう。或いは、それらは、各々が主、または第２原料注入口を通って、別々に主室に注入されるかもしれない。]
[0053] ある１つの具体例では、加工原料／チャー変換段階と揮発段階でのガス質生成物は、ガス改質ゾーンに導かれ、そこでは、それらが、高温の合成ガスの普通のガス質気流を生成するために、例えば、プラズマなどの熱源によって、或いは、オプションで蒸気の中で、さらに高温にさらされることになる。ある１つの具体例では、主室で発生したオフガスのみが、ガス改質ゾーンへ送られる。]
[0054] 高温合成ガス生成物は、次に洗浄、及び、コンディションイングへと進む前に、冷却段階へと送られる。１つの具体例において、その冷却段階は、熱回復サブシステムにおいて行われ、そこでは、その高熱合成ガスから熱が、オプションとして、ガス化プロセス、或いは、ダウンストリームアプリケーションの中で利用される目的で回復される。そのような具体例では、その熱回復サブシステムは、そのシステム上の如何なる場所でも利用できるように、感知可能な熱を液体へと転化させる熱交換器を備えることが出来る。１つの具体例では、その熱回復サブシステムは、高温の合成ガスから出た感知可能な熱を回復させ、それを熱空気生成物を作り出す為に大気へと送り出すという、１つの"Syngas-to-Air熱交換器"（レキュぺレータとも言われる）でもある。また、１つの具体例では、そのオプションとして、このガス化プロセスの１つまたは複数のステージを稼動させるために必要な少なくとも一片の熱を供給するために、その熱空気が、主室または、或いは第２室へと送られる。その熱回復サブシステムは、オプションで、蒸気を発生させるための、熱回復蒸気発生器を備え、それは、例えば、蒸気タービンを稼動させるために使われたり、このガス化反応においてプロセス添加物として使われたりする。]
[0055] 一度高熱合成ガスが、十分冷却されたなら、オプションとしてガス質調整サブシステム（GQCS）へ通され、そこでは、微粒子群、重金属、そして硫黄化合物などの汚染物質を除去する処理がなされる。その調整が行われた後、その合成ガスは、オプションとして、ダウンストリームアプリケーションで利用される前に、ガス統合／均質化サブシステムへと送られる。]
[0056] 加工原料／チャーがガス転換されて残った固形残存物（灰）は、第２室から、固形残渣調整室へと送られ、そこでは、その灰が、溶解／ガラス化されるため、プラズマ熱源によって加熱され、ガラス上で濾過不可能なスラグへと変換される。]
[0057] 図１は、マルチ容器型炭素質原料ガス化システムの１つの具体例を描いている。この具体例では、原料と加熱空気インプットが、主室へと導入され、そこで、その原料は乾燥させられ揮発へと向かう。生成されたチャーは、第２室（Secondary Chamber）へと送られ、加熱空気インプットと共に、オプションとしては、蒸気添加物質の影響下で、さらに加熱される。そのチャー内の炭素は、ガス質物質に変換され、その残渣灰は、プラズマ加熱スラグ室へと送られ、そこでは、オプションとして、高温合成ガスを生成する、例えば、空気又或いは、蒸気などのプロセス添加物質の影響下で、溶解され、ガラス質へとなる。その高温合成ガスは、その合成ガスから出た、感知可能な熱を取り除く場所である熱交換器へと通り抜ける。その冷却合成ガスは、熱回復蒸気発生器、或いは、乾式クエンチ段階のような更なる冷却システムへと送られる。その合成ガスを冷却するために熱回復蒸気発生器が使用される場合には、その生成された蒸気物質は、電気を発生させるための蒸気タービンにおけるように、ダウンストリームアプリケーションにおいて使用することができる。活性炭素は、それからさらなる冷却合成ガスへと注入されるのだが、次に、バグハウス・フィルターを通されるなどによって、微粒子物質を取り除くための濾過段階へと進む。その合成ガスから取り除かれた微粒子物質は、スラグ室へと送られ、原料ガス化システムでの灰生成物と共にプラズマ溶解へと進む。その濾過された合成ガス生成物は、下流アプリケーションで利用される前に、さらに洗浄及びコンディショニング段階を踏む。] 図１
[0058] このシステムは、さらにオプションとして、システム内での異なった稼動パラメーターを監視する制御システムを擁し、このガス化プロセスの様々な稼動状態を調整する。この制御システムは、ガス化プロセスの異なったステージを通過する物質の動きをアクティブ・コントロールする働きを持つ。例えば、この制御システムは、主室から第２室へと移動する際の、固形物質（チャー）の量の管理と、除去レートを取り仕切る。その制御システムは、また、オプションとして、第２室の底部からのその固形残存物（灰）除去レートの管理をも提供する。この制御システムは、それゆえ、例えば、システム内の物質の動きを管理するための固形物除去手段などを制御する。そのガス化システムが、横伝達移転ユニットから成る水平系主室を備えている場合は、その制御システムは、さらに、横伝達移転ユニットの稼動を制御し、その主室全体で、物質を確実にが効率よく移動するようにする。システム内での異なったステージを通して物質の移動を制御することが、この原料ガス化プロセスの様々なステージにおける最適化を可能にする。]
[0059] 炭素質原料の合成ガス変換反応が、完全かつ効率よく遂行されることを確実にする必要がある場合があるので、その制御システムは、１つ或いは複数の主要または第２の原料供給レート、熱空気インプットの量とその場所、プラズマ熱源の効力と位置、そして、プロセス添加供給物の量とそのタイプなどを制御する備えがある。加熱空気やオプションでの蒸気プロセス添加インプットと同しく、主要、そして第２原料を制御するということは、原料を安定した、そして或いは明確な合成ガス生成物に変換するために必要な化学種が入手可能であるということを確固にする。]
[0060] 本制御システムは、上記の各パラメータを制御するが、これは、全システムを通じて必要とされ、配置された感知エレメントの利用により、測定され得られた、温度、圧力、合成ガス構成、などのパラメータの情報に従っている。]
[0061] それゆえ、本発明は、マルチ室型炭素質原料ガス化システムであり、単一ステージ型ガス化システムを超える利点を提供するという事は学術的にも知られるところである。例えば、そのマルチ室型システムは、より高い原料産出量を供給できのだが、それは最初の低温ステージで、迅速な化学熱分解と高水準のアクティブマター（揮発性物質）のガス化が可能な為であり、一方で、より高温な第２室作動モードが高い柔軟性を提供するので、加工原料／チャー変換段階での、移動する、或いは、流動床室群の合体など、異なった設計に対応する事を可能にする。ガス化プロセスでの各ステージにおける物質の滞留時間もまた、制御可能であるので、例えば、主室内での完全な乾燥／揮発を確実にしたり、第２室での炭素変換を最適化したりできる。このマルチ室型システムは、より卓越した燃料の適応性と原料インプットの安定をも促す。]
[0062] 使用室内において、ガス化の異なったステージを実行する有用性は、各ステージが、その隣接するステージから強いられる必要条件や禁止から妨害されること無く、一つの特定のステージとして最適な状態にする為の稼動パラメータの分離をも可能にすることである。マルチ室型システムは、さらに、主室と第２室へ制御された空気配分を提供し、また、これらの容器の稼動温度を制御して、それと同時に、蒸気、空気、或いは、高温／低温炭素第２原料などのオプションのプロセス添加物質の利用を通じて、生成合成ガスの構成（或いは低温ガス効率）を最適化させるためのより多くの機会（供給ポイント）も提供する。]
[0063] 従って、本発明は、ガス化プロセスの異なったステージにおいて、物質の滞留時間を制御する手段を持つマルチ室型システムを駆使するガス化システムを提供し、それゆえ、原料をガス物質とスラグに変換する際の最適化を可能にする。一般に、この発明は、炭素質原料を合成ガスに変換するプロセスをを提供するのだが、その最適化は、乾燥、揮発、チャー−灰変換を順次促進したり、ガス化ステージから生まれたガス物質が、プラズマ熱などを使って高温合成ガス物質を形作るために改質したりすることから可能となる。ある１つの具体例では、生じた灰は固形残留物コンディショニング室内でスラグへと変換される。]
[0064] 物質が、活性或いは不活性な運搬で異なった室を通り抜ける際に、その物質は、異なった度合いの乾燥、揮発、そしてチャー−灰変換の下を通過する。そのため、このガス化システムにおける物質は、本質的に一連の領域を通過するのだが、それぞれの領域が、ひとつの温度幅を提供して、そのガス化プロセスでのその確かなステージを増進する。この分野に長ける者は、多数の化学反応物質において、全てのステージが、ある程度、同時にそして連続的に起こっているのだが、ある与えられた温度幅においては、望ましいステージが特定されるという事は容易に理解するであろう。また、熟練した研究者にとって明らかな事は、記述的な目的のために、その領域の数は希望に応じて多くも少なくとも出来るという事である。しかしながら、理解を容易にするために、次では、ガス化プロセスの３つのステージを詳しく説明する。]
[0065] ステージ１：物質の乾燥
ガス化プロセスの最初のステージは、乾燥である。それは、主に25℃から400℃の間で生じる。いくらかの揮発と炭素−灰変換はそれ以下の温度でも発生することがある。]
[0066] ステージ２：物質の揮発
ガス化プロセルの第２ステージは、揮発である。それは、主に400℃から700℃の間で起こる。いくらかの炭素変換と同じく少量（残り）の乾燥稼動は、また、この温度下で生じる。]
[0067] ステージ３：チャー—灰変換
ガス化プロセルの第３ステージは、揮発からの極少量（その残り）と共に炭素変換され、たもので、600℃から1000℃の温度領域で生じる。このステージの後、主な生成物は固形残留物（灰）と炭素変換でのガス物質である。]
[0068] 主室
主室の主要な機能は、原料を乾燥させ、炭素質原料の中の揮発性成分を揮発させることにある。この主室は、それゆえ、供給された蒸気の全ての湿気と揮発性物質を乾燥させる為に使われるのだが、それは、予熱空気などの低質熱を利用する迅速かつ経済的方法の下での、比較的低いプロセス温度で行われる。１つの具体例では、この段階での空気は、室に導入される前の合成ガスから出た感知可能な熱との熱交換を通して予熱される。残りの加工原料／チャー（殆どの湿気と揮発性物質が取り除かれた）は、次に、不活性な運搬手段（例えば、重力）で、第２室へと送られるか、或いは、物質の制御された移動を可能にする活性運搬手段でガス化プロセスの次のステージへと送られる。]
[0069] 本発明に従うと、主室は、ガス化される主原料が導入される原料注入口を持つ容器である。１つの具体例では、第２添加原料は、それが主室に入る前に主原料と化合される。またある具体例では、その第２添加原料は、第２原料注入口を通って主室へと供給される。]
[0070] その主室は、また、加熱空気導入の為の空気注入口を持ち、その加熱空気の役割は、乾燥・揮発ステージを営み、主室で生成されたガスが排出される第１室ガス排出口を作動させ、さらに、生じた残渣／加工原料／チャー生成物が、第２室へ送られる前に主室から送り出される残渣／加工原料／チャー排出口を稼動させることである。この主室で生成されたガス（第１室ガス生成物）は、原料の揮発成分、原料が湿気を含む状態での水蒸気、そして、炭素変換での少量のガス生成物などを含む。]
[0071] 本システムは、原料の混合を希望通りの割合でガス化させることに適用することが出来る。ある具体例では、原料の混合は、主原料と第２原料の組み合わせである。またある具体例では、第２原料は、ガス化される主原料の炭素含有量を調節する為に、１つのプロセス添加物として提供される。例えば、石炭やプラスチックなどの高い炭素含有原料は、バイオマス、或いは、MSW（都市固形廃棄物）などのより低い炭素含有の主原料への炭素容量の補充として利用される。逆に、より低い炭素含有第２原料は、必要に応じて、高い炭素含有の主原料の炭素割合を下げるために使われる。]
[0072] １つの具体例において、主原料と第２原料がガス化される場合には、その２つの原料は、共有の原料吸入口を通って主室へ導入される前に組み合わされる。]
[0073] また、ある具体例では、主原料と第２原料がガス化される場合に、各原料は、各々が専用の主・第２原料注入口を通って、個別に主室へと導入される。]
[0074] また、ある具体例では、２つの原料が混合されてガス化される場合には、その２つの原料は交互に主室へと導入される。]
[0075] １つの具体例では、２つの原料がガス化される場合に、各々の原料は、それぞれの主室で、個別に初期の揮発ステージにさらされ、それらの各加工原料／チャー生成物は、ガス物質と灰に変換されるために共同の第２室にて組み合わされる。]
[0076] １つの具体例では、このシステムは、主室の原料注入口と連携したインプット原料の物質的な特性を取り込む物質フィーダーサブシステムを構成する。例えば、オーガー、ラム、供給ホッパー、ロータリーバルブ、或いは、トップグラビティーフィードなどは、原料の導入を促進するシステムに組み込む事が可能な供給システムである。]
[0077] この発明の１つの具体例では、その物質フィーダーサブシステムは、粒状の供給を提供する主室原料吸入口へ直接供給するオーガーから成る。]
[0078] この発明の１つの具体例においては、主室に取り付けられたその物質フィーダーサブシステムが、長方形の供給ホッパーと水圧式ラムから構成されているかもしれない。そのフィーダー上の制限スイッチ群は、ラムストロークの長さを制御するので、その各ストロークと共に室に送り込まれる原料の量を制御することが可能である。]
[0079] そのフィードシステムにおいて、原料を調節する為の、あらかじめ調整されたプロセスを、第１室へ送り込まれる前に活用されることができる。１つの具体例では、原料は、主室に送られる前にその粒子のサイズを制御するよう準備される。また１つの具体例では、原料が主室に送られる前に、過剰水分を除去する為の前乾燥段階を踏む。]
[0080] 本発明に従うと、加熱空気供給口は、乾燥及び揮発プロセスに必要な熱を供給する。従って、その加熱空気供給口は、室全体の中で原料を加熱空気に露出するのに最適な場所に取り付けられ、それは、原料を乾燥させ、その揮発性物質を揮発させるだけの十分な加熱を確実に確保できる場所である。1つの具体例では、その加熱空気供給口は、室の底部付近の壁に取り付けられており、その加熱空気は最適露出を得るために物質層の中や全体に渡って送り込まれる。１つの具体例では、その加熱空気は、室の床に取り付けられていて、そのため、加熱空気は、物質層の中に入り全体を貫通するのを確実にする為に底から物質層を通過して上昇する。１つの具体例では、加熱空気供給口は、室の壁と床の両方に取り付けられている。]
[0081] １つの具体例では、このプロセスを動かす為に利用される加熱空気は、炭素質原料ガス化による高温合成ガスから回復した感知可能な熱を利用した熱交換器の中で予熱される。]
[0082] ガス化システムの初期始動を促進する為に、室は、その室を予熱する為の、天然ガス或いはプロパンバーナーなどの様々な一般のバーナーを収容できる大きさのアクセスポートを備えている。]
[0083] 主室は、低温ガス化プロセスに適したいかなる形や寸法にすることが可能である。]
[0084] １つの具体例では、室は、垂直系の室であり、原料注入口は上部に設置され、加工原料／チャー排出口は底部に取り付けられている。そのような具体例では、原料は上部から入り、乾燥、揮発プロセスを稼動させるために高温空気で加熱されながら、幾重にも積み重なっていく。その湿気と揮発性物質が取り払われるにつれ、原料は、少しずつチャーに変換される。そこで生まれた加工原料／チャーは、室の底部に備え付けられた加工原料／チャー排出口を通り抜けて第２室へと活性的に、または不活性的に送られる。]
[0085] １つの具体例では、その原料群が、室を通して、その固形物の自発的な混合と活性的な運動を伴った加熱空気の活動により加工原料／チャーに変換される。そして、その加工原料／チャー生成物は、２つの室の間にある入り口を抜けて、主室から第２室へとゆっくり落ちることが可能である。]
[0086] １つの具体例では、室の底部は、加工原料／チャー排出口に向かって緩やかに下方へ傾斜しており、そこでは、物質が、重力でゆっくりと加工原料／チャー排出口へと引き込まれていく。]
[0087] １つの具体例では、原料は、機械的混合にかけられ、そのメカニズムは、その加熱空気に最適に露出することを確実にする為に、例えば、回転パドル、回転ウィール、回転アームなどが水平に回転するものである。そのような混合手段は、加工原料／チャー生成物をその加工原料／チャー排出口へ、制御可能な方法でアクティブに運搬することができる。]
[0088] その加工原料／チャーを、加工原料／チャー排出口へ、そして主室から外へと移動させるのを制御するのは、その室での残留時間を最適化するのを可能にし、その湿気及び揮発性物質が第２室へ送られる前にその原料から取り除かれることを確実とする目的を持つ。物質が主室から出て第２室へ移動するレートは、制御可能な固形除去手段の利用を通して制限される。その固形除去手段は、学術的にも知られている通り数多いデバイスの１つであろう。その例としては、以下に限ったものではないが、スクリュー、プッシャーラム、水平回転パドル、水平回転アーム、水平回転輪などがある。]
[0089] １つの具体例においては、固形物除去デバイスは、薄いスポークを備えた回転パドルで、加工原料／チャーを、加工原料／チャー排出口へ移動させ、さらに室の外へ出す。図２は、発明の１つの具体例を示すもので、固形物除去デバイスは、主室20の底部に設置してある回転パドル81から成り、それは、加工原料／チャーを、小型の加工原料／チャー排出口70を通って、室２20の外へと移す。未熟な加工原料／チャーが直接落下によって、加工原料／チャー排出口７70を通過してしまうのを避けるために、バリアー82が加工原料／チャー排出口70を覆うように取り付けられている。制限スイッチが、オプションとして、回転軸の速度を制御する為に使用でき、それにより、残渣の除去レートを制御できる。図３は、図２で説明された回転アーム付固形物除去デバイスを上部から見たものであり、そのバリアー８２と加工原料／チャー排出口70との関係を示している。] 図２ 図３
[0090] １つの具体例では、固形物除去デバイスは、加工原料／チャーを室から押し出すスクリューのセットである。そのような具体例では、その室壁の底部分は、オプションとして、その室の底部に取り付けられているスクリューに向かって傾斜して作られている。]
[0091] それにより、加工原料／チャーは、スクリューの方向にむかうであろう。図４は、本発明の１つの具体例として、この固形物除去デバイスが、加工原料／チャーををその室20から出すための主室20の底部にある一式のエクストラクター・スクリュー83から成ることを示す。オプションとしての、エクストラクター・スクリュー先のノコギリ歯は、それがなければ加工原料／チャー排出口70で詰まって出来るであろう塊を粉々にするのを助ける。バリアー82は、未熟な加工原料／チャーが直接落下によって、加工原料／チャー排出口70を通過してしまうのを避けるために提供されている。図５に示された具体例のように、バリアーは、もし残渣排出口70が加工室20から離されているならば必要ではない。制限スイッチは、オプションとして、回転軸の速度を制御する為に使用でき、それにより、残渣の除去レートを制御できる。] 図４ 図５
[0092] ある具体例では、この固形物除去デバイスは、加工原料／チャーを加工原料／チャー排出口へ移動させ、その室から出す為の単一の薄いラムである。そのような具体例では、ラムの反対側の底部は傾斜して作られているので、加工原料／チャーは、ラムの方へと向かい出口の穴のためにスペースを残すのである。図６と７は、固形物除去デバイスが、主室20のための単一の薄いラム85から成り、それは、加工原料／チャーを、小型の加工原料／チャー排出口70を通って、室20の外へと移すという具体例を示す。加工原料／チャー排出口70の位置によっては、バリアー82は、図８に示されるように必要ではないかもしれない。制限スイッチは、オプションとして、プッシャーラムストロークの長さを制御するために使用でき、それにより、各ストロークとともに移動する加工原料／チャーの量を制御できる。] 図６ 図８
[0093] １つの具体例では、主室は、水平系室であり、その室の１つの側の端に原料注入口を持ち、反対側の端に加工原料／チャー排出口がある。原料が、水平な主室の片側の端からその反対側の端へと進行するに従い、その湿気と揮発性物質の割合が失われ、その結果として加工原料／チャー生成物が形成される。そのような具体例では、室は、オプションで、固形物質を、原料注入口の端から加工原料／チャー排出口の端まで室全体を通って横へと伝達させる１つ又は複数の手段を持つことを示す。１つ又は複数の横伝達ユニットの使用を通じて、主室内における物質の制御された横伝達は、ガス化プロセスにおける乾燥、揮発ステージの最適化を実現させ、それは、各ステージでの物質の残留時間を制御することにより、主室内で遂行される。]
[0094] １つの具体例では、この横伝達ユニットは、１つ又は複数のプッシャーラムであり、それより、物質は主に主室の全体に渡って押される。１つの具体例では、その横伝達ユニットは、移動可能な棚／プラットホームであり、物質は、その棚／プラットホームの上に乗ってその室全体を移動する； 物質のいくらかはまた、その棚／プラットホームの前縁によって押されるかもしれない。棚／プラットホーム型の横伝達ユニットによって制御された横移動は、その移動速度、各横伝達ユニットが移動する距離、そして、横伝達ユニットの大多数がお互い関係しながら移動する頻度などを変化させることにより成し遂げられる。１つ又は複数の横伝達ユニットは、共に協調性を持って、あるいは、個別に稼動する。物質の移動と層の高さの制御を最適化するために、各横伝達ユニットは、その速度、移動距離、移動の頻度を変えながら個別に移動することが可能である。]
[0095] 図９Aは、その室内を通る物質の横移動を示す矢印によって、ステップ式床の水平主室を説明する図表である。図９Bは、その室内を通る物質の横移動を示す矢印によって、傾斜式床の水平主室を説明する図表である。] 図９
[0096] １つの具体例では、その横伝達ユニットは、主室の底に沿って配置されているスクリュー構造であり、物質は、１つ又は複数のスクリューにより、加工原料／チャー排出口へと横向きに伝達される。そのスクリュー型横伝達ユニットによって制御された横移動は、そのスクリューの回転速度の変化により成し遂げられる。]
[0097] この学術に熟練を積んだ研究者は、スクリュー、ラムなどの横伝達ユニットが、原料を主室を通して運搬する事に加えて、加工原料／チャー生成物を加工原料／チャー排出口から外へ運搬する事を促進するのも可能である事を直ちに理解するであろう。]
[0098] 第２室
第２室は、主室から送られてきた加工原料／チャーを第２室ガス生成物と灰へ変換するのに効果を与えるために使用される。その加工原料／チャーは、主室内で使われたものよりも高い温度にさらされることになる。例えば、その物質の灰の融点に応じて、1000℃（又はそれ以上）の温度が使われることがある。]
[0099] １つの具体例では、第２室はその上部付近に、主室から加工原料／チャーが送り込まれる際に通過する加工原料／チャー注入口、１つ又は複数の空気注入口、１つのガス排出口、１つの固形残渣（灰など）排出口、１つ又は複数のオプションでの加工添加物（蒸気などの）注入口、そして、オプションとして、第２室の加工原料／チャーの滞留時間を制御する手段、これらから構成されている。第２室ガス生成物と称される、第２室で生成されたガス生成物は、揮発ステージの後に加工原料／チャー生成物に残った揮発性成分と同じく、炭素変換反応からの生成物から成る。]
[0100] １つの具体例では、第２室は、垂直系の室である。本システムでの使用に適していると認識される垂直系室の例は、これに限ったものではないが、移動床ガス化装置、固定床ガス化装置、必然の流量ガス化装置、流動床ガス化装置などから構成されている。加工原料／チャーをガス生成物や灰に転換するために加熱空気が使用されているというそれらの具体例において、そのガス化装置は、加工原料／チャーを加熱空気注入口に最適状態で露出させ、かつ、その加工ゾーンへ加熱空気が全範囲に及んでいることを確かにするために設置された加熱空気注入口から構成されている。]
[0101] その第２室は、オプションで、機械的混合手段を備えており、それは、加工原料／チャーが加熱空気、及び、加工原料／チャーを灰と望み通りのガス生成物に変換するために必要とされるかもしれない全ての加工添加物に対して効率的に露出することを確実にするものである。その機械的混合手段は、またガス流出を防ぎ、物質の集塊化から守る。]
[0102] 第２室への加工原料／チャーを可能な最高温度で受け取ることは、最も効率的なプロセスを生み出し、最大量のCOとH2及び最小のCO2とH2Oを生成する。その加工温度は、加工原料／チャーをその融点より低い温度で維持する一方で、さらにCOとH2の産出を最大化するために、可能な限りの高温が選択される。１つの具体例では、その加工原料／チャーは主室から直接受け取られるので、その伝達の間での熱のロスを最小限にする。]
[0103] 主室においてと同様に、その加工原料／チャーは、少なくとも部分的には、加熱空気注入口を通して導入された加熱空気によって加熱される。１つの具体例では、その空気は、高温合成ガス生成物から出た感知可能な熱との熱交換を通して予熱されたものである。その加熱空気注入口は、加熱空気の全範囲が加工ゾーンに行き渡る事を確かにするために、戦略的にその室の中、或いはその周辺に設置されている。]
[0104] この加工原料／チャー変換プロセスで必要とされる熱は、また部分的には、チャーの部分的酸化作用から提供される。その加熱空気注入口はまた、感知可能な熱の供給に加えて、炭素をガス質COといくらかのCO2に変換するために必要な酸素を供給する。炭素のO2との反応は、COに成るにせよ、CO2に成るにせよ、放熱する。この放熱反応は、それゆえ、チャー−灰変換に必要な熱の適量を提供する為に使われる。チャー−灰変換は、それゆえ、ある程度 自主稼動といえるが、そのような反応は、非定常状態反応を生み、非制御な温度上昇（例えば、灰の融点温度に近づく程の）を引き起こすかもしれなく、そうなると、第２室で望まれないスラグ化を生む可能性がある。１つの具体例では、加熱空気の第２室へのインプット量は、そのような非制御な温度上昇を避けるために制御されている。]
[0105] その蒸気添加物質は、室の主要な目的（例えば、加工原料／チャーのガス質生成物と灰への変換）に対して害のあるレベルに加工温度が引きあがるのを防ぐ一方で、最大限の炭素を化学的熱に変換する目的のために第２室へ供給される。従って、その第２室は、オプションとして、加工原料／チャーに含まれる炭素を生成ガスに効率的に変換するのを促進するために、追加のプロセス添加物質のインプットを可能にするプロセス添加物質（蒸気）吸入口をオプションに持つ。１つの具体例では、その第２室は、蒸気を高温領域に誘導するために戦略的に設置された多数の蒸気注入口を持つ。]
[0106] そのプロセス添加物質のタイプと質は、それゆえ、稼動コストを最小限に抑え、かつ、規制当局の排出制限の遵守を維持する一方で、最適に加工原料／チャーを第２室ガス生成物と灰に変換できるよう選択される。蒸気インプットは、加工原料／チャーを熱値と灰を持つ第２室ガス生成物へと変換するのを最大限にする十分な酸素・水素成分を確保する。空気インプットは、炭素の燃料ガスへの変換（炭素成分を最小にする）を最大限にし、インプット熱の費用を最小限にしながら最適な加工温度を維持するなどの、化学バランスのプロセスを助ける。その両方の添加物質の量は決められていて、加工される原料の排出口により識別され制御される。空気の注入量は、このプロセス全般が、灰化にともない望まざる如何なるプロセス特性にも近づくことのない事を確実にする一方、ローカルエリアの排出基準を守り、また向上させつつ、インプット熱の比較的高額な費用を最大限に相殺することを進めるために決められる。]
[0107] １つの具体例では、その加熱空気と蒸気注入口は、市販されている、耐熱性噴霧ノズルを備えているかもしれない。]
[0108] １つの具体例では、その加熱空気と蒸気注入口は、第２室の床付近に取り付けられている。]
[0109] 主室でと同様に、このガス化の初期始動を促進するためにその室は、室を予熱するために、例えば、天然ガス、或いはプロパンバーナーのような様々な一般のバーナーを収容できるサイズのアクセスポートが設置されている。]
[0110] 必然の流量第２室22を使用した本発明の１つの具体例では、図10を参照の通り、加熱空気（そしてオプションの蒸気）インプットは、加工原料／チャー供給口と関連して本流の中で移動する。ここで、加工原料／チャーは、少なくとも幾らかは、その添加物質の動きにより動きを止め、それによって、そのインプットとチャーの間で、より散布された接触を促進する。その反応は、化学反応物が、添加物質の移動する方向において重力に促され下方に移動するときに起こる。その第２室ガス生成物は、ガス排出口を通って排出され、その際生じた固形残渣（灰）は、固形残渣排出口を通ってその底部から排出される。]
[0111] 流動床第２室24を使用した本発明の１つの具体例では、図11での参照の通り、加工原料／チャーは、上方移動の添加物質の中で動きを止める。流動床の中では、その添加物質は、いかなる重力作用にも十分に勝る速度で第２室へ進入し、加工原料／チャー床は、はるかに激しい方法で移動するので、より均質な反応領域を作り出し、その加工原料／チャーが、実際に固形であっても、乱流液体の動きを似た方法で作用する。その加熱空気と蒸気添加物質は、室底から第２室に入り、チャーへ向かって向かって逆流して進む。その生じた固形残渣（灰）は、固形残渣排出口を通って排出され、第２室ガス生成物は、上部のガス排出口を通って第２室へと向かう。]
[0112] 移動床第２室26を使用した本発明の１つの具体例では、図12での参照の通り、その室26は、第２室の上部付近にある１つの原料供給口、多数の加熱空気注入口、１つのガス排出口、１つの固形残渣排出口、そして、第２室の底部にある活発に制御された１つの回転火格子などから構成されている。プロセス添加物質注入口がオプションで、第２室へ追加の蒸気を供給するためにある。さらに、混合メカニズム27が、その加工室の中で添加物質と加工原料／チャーの間の増大した相互関係を促進するために使用されるかもしれない。その生じた固形物残渣（灰）は固形物残渣排出口を通って排出され、第２室ガス生成物は、上部に位置するガス排出口を通ってその第２室から抜け出る。図13Aと13Bは、本発明の異なった具体例に従って、流動床第２室内で使用可能な回転火格子の具体例を示す。]
[0113] 図１４は、固形物残渣調整室とガス改質室に関連した流動床変換室の１つの具体例を示す図式であるこのイラストで示された具体例では、その変換室は、加工原料／チャー供給口、加熱空気注入口、外部に取り付けられたモーター組み立て部分を持つアジテーター、プラズマ熱の固形物残渣調整室と連絡を取りあう固形物残渣排出口、そして、プラズマガス改質室と連絡を取り合う第２室ガス生成物排出口などから構成される。そのガス改質室は、揮発室からの最初の室ガス生成物を受け取り、その化合されたガス生成物をプラズマ熱を使って合成ガスに変換する。そのチャー変換室は、炭素変換ゾーンから固形物残渣調整室へ物質の流量を統制する目的の回転火格子を構成している。残渣固形物質は、固形残渣調整室へ入り、プラズマ熱源でその残渣をガラス質にして、曲げるために加熱される。] 図１４
[0114] 本発明の１つの具体例において、第２室は、１つの固定床室である。固定床システムでは、加工原料／チャーは、上部からその室に入り、加熱空気供給口とオプションの蒸気（或いは、その他の添加物質）が導入される表面に落ち着く。そのガスインプットは、底部から逆流に向かう状態で、加工原料／チャー床を通り抜ける。生じた固形物残渣（灰）は、固形物残渣排出口を通り排出され、第２室ガス生成物は、上部のガス排出口を通り第２室から出る。]
[0115] 本発明に従うと、第２室は、オプションで、その第２室内での加工原料／チャーの滞留時間を制御する手段を持つ。その第二室での加工原料／チャーの滞留時間を制御するのは、チャー、加熱空気、そしてオプションでの蒸気を最適に混合する十分な時間を確保することであり、それにより、加工原料／チャーを第２室ガス生成物と灰に最大限に変換するのである。]
[0116] １つの具体例では、固定床第２室内での加工原料／チャーの滞留時間を制御する手段は、その室から固形物質を制御可能な方法で運搬する為に見合った全てのメカニズムで提供されている。そのような具体例では、一度加工原料／チャーが、その室内で、第２室ガス生成物と灰に変換するための十分な滞留時間があったなら、その灰生成物は、その室から活発に運び出される。そのようなメカニズムは、これに限った訳ではないが、加工原料／チャー生成物を主室から活発に運搬するために必要とされるものであるだろう。従って、第２室内での加工原料／チャーの滞留時間を制御する手段は、スクリュー、プッシャーラム、水平回転パドル、水平回転アーム、水平回転輪などから成る。１つの具体例では、第２室内での加工原料／チャーの滞留時間を制御する手段は、図２から９で示されたような固形物除去の為に使用されたデバイスのいずれかである。] 図２
[0117] 図１５は、回転輪固形物除去装置を構成する固定床第２室と、その第２室と固形残渣調整室との関係を示した具体例である。] 図１５
[0118] １つの具体例では、灰生成物は、炭素変換が達成される十分な滞留時間を確保するのに適した速度で連続的に除去される。１つの具体例において、一度十分な滞留時間があり炭素変換が達成されたら、その灰生成物は断続的ベースで除去される。]
[0119] １つの具体例では、第２室内での加工原料／チャーの滞留時間を制御する手段は、その室から出る加工原料／チャーの進行を妨げるあらゆるメカニズムによりもたらされ、それにより、その固形物が室内に保持されるので、その室内には加工原料／チャーが、第２室ガス生成物と灰変換される十分な滞留時間を確保することが可能になる。ある具体例では、加工原料／チャーが、少しずつ灰に変換されるにつれ、その灰生成物がゆっくりと第２室から進行してくる。従って、第２室での加工原料／チャーの滞留時間を制御する手段は、１つのインピーダンス・メカニズムと、灰生成物が第２室から排出される前に、加工原料／チャーが変換する十分な時間を確保するためにその加工原料／チャーを室内に保持するというメカニズムから構成される。そのインピーダンス・メカニズムは、第２室から排出される物質の動きに制限をかけ、統制するものだが、これは、部分的に或いは断続的に固形残渣排出口を塞ぐことや、その加工原料／チャーが一時的に集積する蓄積部分を形成することにより可能となる。]
[0120] 図16を参照すると、インピーダンス・メカニズムは、第２室の底部に取り付けられており、適切な形、デザインの物理的バリアーの一種であり、ドーム型、ピラミッド型、火格子、移動火格子、ブリック火格子、多数のセラミック球、多数のチューブなどが含まれるが、これらに限るものではない。インピーダンス・メカニズムの形とサイズは、部分的には、その室の形と適応性に左右される。]
[0121] 図16AからFを参照すると、これらは、様々な代替の、無制限のインピーダンス・メカニズムの詳細であることが分かる。図16Aで説明されている１つの具体例では、そのインピーダンス・メカニズムは、第２室の底部に楔形をしたマウントブリック（150）が搭載された１つの固形耐熱性ドーム（145）である。その固形耐熱性ドームは、その室の内側の壁とそのドームの外側のヘリには隙間(155)が設けられるだけの大きさに作られている。オプションでは、その固形耐熱性ドームには、さらに多数の穴（160）があけてある。]
[0122] 図16Ｂを参照すると、そのインピーダンス・メカニズムは、固形耐熱性ブリック火格子（245）が備えられており、そして、炭素変換室と固形残渣調整室との間で連絡を取り合う事が出来るように、その個々のブリックの間には隙間（255）が設けてある。]
[0123] 図16Ｃを参照すると、そのインピーダンス・メカニズムは、マウントリング（350）の中に装着された耐熱性系チューブ（345）を基に製造された火格子構造を構成していて、第２室の底部に設置されている。]
[0124] 図16Ｄで説明されている１つの具体例では、そのインピーダンス・メカニズムは、第２室の底部にマウントブリックにより装着された固形耐熱性ピラミッド（145）である。]
[0125] 図16Ｅを参照すると、そのインピーダンス・メカニズムは、無数のセラミック球から成ることが解る。]
[0126] 図16Ｆを参照すると、そのインピーダンス・メカニズムは、ドーム型のはめ歯歯車である事が解る。]
[0127] そのインピーダンス・メカニズムとそれに付随するマウントエレメントは、その第２室での過酷なコンディション、とりわけ高温の下で、効率的に稼動できなければならない。従って、そのインピーダンス・メカニズムは、高温の下でも耐えうるよう設計された素材で製造されている。オプションとしては、そのインピーダンス・メカニズムは、耐熱性コーティングされているか、耐熱性固体から製造されているかもしれない。]
[0128] 揮発室・第２室の両方が、必要とされる固形物停留時間の間に適量の物質を収容できるだけの大きさの内部容量を持つ耐熱系室である。その使用される耐熱性物質は、この学術に熟練した者にはよく知られた一般的な耐熱性素材であり、高温（例えば、約1000℃位まで）で非加圧反応での使用に適している。そのような耐熱性物質の例は、高温燃焼セラミック、例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ケイ酸アルミニウム、立方晶窒化ホウ素、リン酸ジルコニウム、ガラスセラミックス、そして、主にシリカ、アルミナ、タイタニアなどがある。]
[0129] 加工原料／チャー変換段階での灰生成物は、その第２室から活発に又はゆっくりと取り除かれ、続いて溶解室へと送られる。その溶解室は、分離された個別の室であるか、或いは、第２室からの延長ゾーンでもよい。]
[0130] その溶解室が第二室からの延長ゾーンである１つの具体例では、その第２室は、１つの炭素変換ゾーン、ゾーン間領域、そして、その溶解室と繋がるインターゾーンから構成されている。その炭素変換ゾーンは以下の為に採用される、それらは、イ）調整するために加工原料を供給する、ロ）加工原料の中の未到達炭素を熱バリューと実質カーボンフリーな固形残渣を持つ合成ガスに変換するための加熱空気を供給する、 ハ）蒸気、濃炭素ガスなどのオプションでのプロセス添加物を供給する、ニ）合成ガスと固形残渣を排出する、などである。]
[0131] ゾーン間領域とインターゾーンは、炭素変換ゾーンと溶解室とを分離して、その２間の物質の流量を統制するように設計されており、オプションで、プラズマ熱の固形残渣への転化に影響を与えることにより、固形残渣のスラグへの初期溶解をもたらすかもしれない。従って、その第２室と溶解室は、単一の耐熱系で、一般には、垂直系の室の中に収容されている。それは、加工原料注入口、加熱空気注入口、ガス排出口、そして、プラズマ熱源、オプションで１つ又は複数のプロセス添加物質をから成る室である。]
[0132] 溶解室
溶解室の主な機能は、第２室から固形残渣（例えば灰）を受け取り、それを溶解し、曲げ、さらに、濃密かつシリコンメタリックで、ガラス状の物質を形成する為にその固形物が化学反応するレベルまで、その固形残渣の温度を上げることである。この室の中では、プラズマの様な熱源が、その固形残渣をガラス化する程の高い加工温度（その灰の特性にもよるが、およそ1400℃から1500℃位）を獲得するためや、また、その室から排出されて冷却され、濃密で、濾過不可能で、シリコメタリックな固体を形成する前に、十分に混ぜ合わせ均質化させるために使用される。]
[0133] 従って、本発明のシステムは、固形残渣注入口を持つ１つの溶解室、１つ又は複数の熱源、オプションとしての空気供給手段、そして１つのスラグ排出口からオプションとして構成されている。そこでは、固形残渣を溶解するために利用される多数の熱源がある。]
[0134] この溶解に適したプラズマシステムは、多様な科学技術が基礎と成っているかもしれなく、以下に限ったものではないが、それらは、マイクロ波プラズマ、誘導結合プラズマ、電気アークプラズマ、そして、熱プラズマなどが含まれる。１つの具体例では、熱は、プラズマトーチシステムから構成されるプラズマシステムによってもたらされる。この分野で知られているプラズマトーチシステムは、移行式アークトーチシステム（ＴＡＴ）や非移行式アークトーチシステム（ＮＴＡＴ）があるが、これに限ったものではない。移行式アークトーチシステムと非移行式アークトーチシステムの両方が、動作のために正と負の電極が必要である。非移行式アークトーチシステムでは、両極が金属製であるが、移行式アークトーチシステムは、その"加工される製品"による。ふつう非常に高い温度が得られるので、この作業には、例えば、水式急冷などの効率的な冷却技術が求められる。トーチシステムは、交流（ＡＣ）モード、単一とマルチフェーズ両方、そして、直流（ＤＣ）の状況で作動するように設計されている。]
[0135] 非移行式アークトーチシステムを利用した１つの具体例では、そのアークを回転させるために２つの磁界コイルが使用される。この分野の熟練した研究者には、このトーチシステムの稼動は、磁場コイルの位置と、このプラズマトーチシステムの電極棒として使われる材質を調節することで多様化できるということをすぐに理解できるであろう。これらのトーチシステムにおいての電極棒として使用可能な材質は、鉄鋼、タングステン、グラファイト、放射性タングステン、銅、そして、銅とＺｒ、Ｃｒ、Ａｇとの合金などがあるが、これに限ったものではない。]
[0136] この分野の熟練した研究者であれば、プラズマトーチシステムのキャリアガスの選択が、その溶解器内での化学反応にインパクトを与えるという事をすぐに理解するであろう。例えば、そのキャリアガスは、還元され、酸化され、或いは不活性になるかもしれない。トーチシステムの典型的なキャリアガスは、空気、窒素、ヘリウム、アルゴン、酸素、一酸化炭素、水素、そしてメタンなどがあるがこれらには限定されるものではない。]
[0137] この分野の熟練した研究者であれば、溶解のために特定のプラズマトーチを選択することは、多様な要素に依存するという事を理解するであろう。その要素は以下を含むが、これに限定はされない。それらは、電気・熱伝導効率、"加工物質"への熱移動、電極寿命、電極費用、電極交換の容易さ、温度分析、プラズマガスのエンタルピー、デザインのシンプルさ及び電力供給や制御システムなどの製造者のサポートシステム、オペレーターの必要資格、キャリアガスのタイプに関する必要条件、脱イオン水の必要性、信用性、資本コストと営業コスト、溶解室での移動能力、室内での加工物質付近への供給能力、などである。]
[0138] 本発明の１つの具体例では、残渣溶解の熱源は、ジュール熱エレメントである。ジュール熱とは、伝導体の中で、移動粒子と原子イオンの接触により起こる電流の通過により伝導体の中で発生する熱のことを言う。その熱量は、電線の電気抵抗を電流の２乗で掛けた値に比例する。]
[0139] 本発明の１つの具体例では、残渣溶解のための熱源は、１つ又は複数のガスバーナーシステムである。]
[0140] ガスバーナーは、アセチレン、天然ガス、或いはプロパンなどのガス燃料を使って炎を発生させる。オプションとして、いくつかのガスバーナーには空気注入口が使用され、それは、完全燃焼させるために空気と燃料ガスを混ぜ合わせる目的に適している。例えば、アセチレンは、一般に、酸素と掛け合わされて使用される。]
[0141] この分野の熟練した研究者であれば、ガスバーナーのための適正なガスの選択は、例えば、望ましい炎の温度であるなど、様々な要素に依存するという事を知っている。]
[0142] 溶解スラグは、定期的に、或いは、連続的に、固形残渣室から排出され、それから、冷却されて固形スラグ物質を形成する。そのようなスラグ物質は、容器に流し込まれてインゴット、ブリックタイル、或いは、類似した建設材に形を変える。その固形物質は、さらに、一般利用の骨材用に砕かれるかもしれない。]
[0143] １つの具体例では、その固形残渣調節室内で加工された固形残渣は、例えば、ダウンストリームガス調整プロセスでバグハウスフィルターから回収された固形物のようになダウンストリームプロセスから移動した固形物を含む。]
[0144] その固形残渣調節室は、固形残渣が溶解して均質化されるのに適した温度下に置かれるだけの十分な滞留時間を確保するよう設計されている。]
[0145] その位置や方位と同じく、その使用される熱源の種類は、この固形残渣調整室の設計において考慮される追加的な要素である。その熱源は、派生する溶融固形残渣をその室から流出させながら、その固形残渣が溶解し、均質化するのに必要な温度レベルまで加熱して上昇させる能力がなくてはならない。]
[0146] その溶解室の壁の内側は、耐熱性素材で覆われており、それは、この分野で認められている、一般の耐熱性素材の１つ或いはその組み合わせであるが、これは、室内が極度に高温（例えば、1100℃から1800℃）で、非加圧反応である場合の利用に適している。このような耐熱性素材の例は、高温燃焼セラミック（酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ケイ酸アルミニウム、立方晶窒化ホウ素、リン酸ジルコニウム、など）、ガラスセラミック、そして、主にシリカ、アルミナ、タイタニアなどを含有する高アルミナ室レンガがあるが、これらに限ってはいない。]
[0147] ガス改質ゾーン
ガス改質ゾーンの主な機能は、第一室と第二室のガス生成物を合成ガスへと改質することである。そのシステム設計により、その設置場所は、主室の最上部であったり、第二室内の上部であったり、或いは、その室自体の中だったりする。]
[0148] 従って、そのガス改質ゾーンは、主室から第１室ガス生成物（オフガス）を受け入れ、いくつかの具体例では、第２室からの第２室ガス生成物のようになるのだが、プラズマ熱などの熱を使ってそれらのガスを効率的に、完全に合成ガス成生物へと変換する。そのガス改質ゾーンは、未加工のガス生成物内に存在するあらゆる汚染物質（例えば、タール、細かい微粒子）を除去し、分解するので、ダウンストリームガス調整プロセス上での負担を軽減する。もしその合成ガスの化学合成に何らかの調整が必要な場合、このシステムは、好ましく合成された合成ガスへの組み換えに必要な分子群を提供するプロセス添加物注入口を通して、空気や蒸気などのプロセス添加物を供給する。]
[0149] 本発明に従うと、そのガス改質ゾーンは、それゆえ、主室のガス排出口、またオプションでは第２室の排出口との流動的連絡を持っており、１つ又は複数の熱源（例えば、プラズマ熱や水素バーナー熱）、１つ又は複数のオプションでのプロセス添加物注入口、そして、合成ガス排出口を持つ。その１つ又は複数のプロセス添加物注入口は、オプションとして、空気／酸素そして或いは、蒸気をその改質ゾーンへの注入が可能である。そのプラズマ改質段階で生成された合成ガスは、合成ガス排出口を通って排出される。]
[0150] １つの具体例では、そのガス改質ゾーンは、１つの室の中か、或いは主室と繋がっている室に設置されていおり、そこには、その２室を分離する管は無い。そのような具体例では、ガス改質段階と揮発段階は、単一の室の中でも分離されたゾーン内で行われる。そのような具体例では、その第２位室からの第２室ガスは、専用の第２ガス注入口を通ってこの単一室へと導入される。]
[0151] この改質反応を起こす為には、そのガス改質室が、高温に十分加熱されなくてはならない。本発明の１つの具体例では、その温度は約800℃から1200℃である。その他の具体例では、温度が約９５０℃から１０５０℃である。また、その他、温度が1000℃から1200℃の具体例もある。１つの具体例では、改質室の稼動内部温度は、約1000℃である。合成ガスがその室から排出される際の温度は、約400℃から1000℃以上までの領域にある。その合成ガスの温度は、熱回復や合成ガス冷却のために利用される熱交換システムにより低減されるが、これは後に論じられる。]
[0152] １つの具体例では、主室からのガスのみが、ガス改質ゾーンへ送られる。]
[0153] １つの具体例では、ガス改質ゾーンは、それ自体の室に設置されており、その主室ガス生成物と第２室ガス生成物は、共有の注入口を通って改質室へ入るので、ガス改質ゾーンに導入される前に結合される。またある１つの具体例では、その主室ガス生成物と第２室ガス生成物は、個別の注入流がそれぞれの注入口を通ってガス改質室に入るので、ガス改質ゾーンに導入される前には結合されない。]
[0154] このガス改質室は、一般に、室の内側は耐熱性素材で覆われており、変換反応が起こる為に必要な滞留時間に適応できるだけの十分な内部容量を備えている。そのガス改質室は、ガス及びオプションでのプロセス添加物を合成ガスに十分化学変換させうる適度な滞留時間を提供できる限りいかなる形でもよい。例えば、そのガス改質室は、直線の管状、或いは、ベンチュリ管状の構造となっているかもしれない。そのガス改質室は、それらのガスとオプションでのプロセス添加物が適度に混合され、滞留時間が維持されている限り、様々なポジションに配置されているだろう。]
[0155] 最初の室ガスと第２室ガスをその改質室へ送る１つ又は複数の注入口は、同方向に、逆方向に、放射状に、無関係に、或いはその他の供給流量方向に対応できるように組織されている。プラズマ熱ガス改質室に入ったガスは、オプションとして、ガス混合手段により混ぜ合わされる。その室は、１つ又は複数の室を持つか、垂直或いは水平型であったり、また、例えば、逆混合や乱流を促進する整流装置のような内部構造を持つかもしれない。整流装置は、乱流を作ることにより混合を引き起こす。整流装置のアレンジは、この分野では知られており、以下にがぎったものではないが、ブリッジウォール整流装置やチョークリング整流装置などがある。１つの具体例では、混合手段は、その注入口とその辺りに１つ又は複数の空気噴出口を持ち、それが少量の空気をそのガスに注入する事から、ガスを混合するための渦巻き運動や乱流を作り出す。]
[0156] そのガス改質熱は、プラズマ熱発生システムや水素バーナーなどのようなタイプの多くの熱源により提供される。]
[0157] ガス組織変更に適しているプラズマシステムは、多様な技術に基づいており、以下に限ってはいないが、マイクロ波プラズマ、誘導結合プラズマ、電弧プラズマ、熱プラズマなどがある。そのプラズマ熱源は、非移行式アークの交流及び直流プラズマトーチ、移行式アークの交流及び直流プラズマトーチ、そして、無電極高周波誘導プラズマ加熱デバイスがある。様々なガスがプラズマトーチに使われて来ており、それらは、以下に限らないが、空気、O2、N2、Aｒ、CH４、C2H2、そしてC３H６などがある。この分野に熟練した研究者にとっては、本発明のガス改質室に使用されるプラズマ熱源のタイプを選択するのは難しくないであろう。]
[0158] 本発明の１つの具体例においては、改質熱は、プラズマトーチシステムから構成されるプラズマシステムにより提供される。この分野で知られるプラズマトーチシステムは、移行式アークトーチと非移行式アークトーチシステムがあるが、これには限らない。移行式アークトーチシステムと非移行式アークトーチシステムの両方が、動作のために正と負の電極が必要である。非移行式アークトーチシステムでは、両極が金属製であるが、移行式アークトーチシステムは、その"加工される製品"による。通常、非常に高い温度が得られるので、この作業には、例えば、水式急冷などの効率的な冷却技術が求められる。トーチシステムは、交流モード、単一とマルチフェーズの両方、そして、直流の状況で作動するように設計されている。]
[0159] 非移行式アークトーチシステムを利用した１つの具体例では、そのアークを回転させるために２つの磁界コイルが使用される。この分野の熟練した研究者には、このトーチシステムの稼動は、磁場コイルの位置と、このプラズマトーチシステムの電極棒として使われる材質を調節することで多様化できるということをすぐに理解できるであろう。これらのトーチシステムにおいての電極棒として使用可能な材質は、鉄鋼、タングステン、グラファイト、放射性タングステン、銅、そして、銅とＺｒ、Ｃｒ、Ａｇとの合金などがあるが、これに限ったものではない。]
[0160] この分野の熟練した研究者であれば、プラズマトーチシステムのキャリアガスの選択が、その溶解器内での化学反応にインパクトを与えるという事をすぐに理解するであろう。例えば、そのキャリアガスは、還元され、酸化され、或いは不活性になるかもしれない。トーチシステムの典型的なキャリアガスは、空気、窒素、ヘリウム、アルゴン、酸素、一酸化炭素、水素、そしてメタンなどがあるがこれらには限定されるものではない。]
[0161] この分野の熟練した研究者であれば、溶解のために特定のプラズマトーチを選択することは、多様な要素に依存するという事を理解するであろう。その要素は以下を含むが、これに限定はされない。それらは、電気・熱伝導効率、"加工物質"への熱移動、電極寿命、電極費用、電極交換の容易さ、温度分析、プラズマガスのエンタルピー、デザインのシンプルさ及び電力供給や制御システムなどの製造者のサポートシステム、オペレーターの必要資格、キャリアガスのタイプに関する必要条件、脱イオン水の必要性、信用性、資本コストと営業コスト、溶解室での移動能力、ガス改質室内での加工物質付近への供給能力、などである。]
[0162] 本発明の１つの具体例では、その改質熱は、水素バーナーから供給される。また本発明の１つの具体例では、その改質熱は、１つ又は複数の水素バーナーと１つ又は複数のプラズマシステムから供給される。]
[0163] 本発明の１つの具体例では、水素バーナーは、酸素と水素に反応して、（1200℃より高い）超高温蒸気を生成するために使われる。この蒸気は、タールを分解して、その熱価値を上昇させるためにオフガスに適用することが出来る。この技術は、プラズマトーチと同様のエネルギー効率を持つ。しかし、不十分な燃焼は、低温のH2OやCO2を生成するオフガスと反応するO2をもたらす可能性がある。その為、後述されるように、この技術は、オフガス蒸気自体に対するよりも、ガス化装置の最も低い加工領域に対して添加物を生成する為に使われた方が良い。]
[0164] １つの具体例では、水素バーナーは、後に、加熱ガス質流体と混合され、分配される高温蒸気を生成するために利用される。その高温蒸気は、いずれにせよ、２つのステージプロセスの中で生み出されるのだが、その最初のステージでは、水分のインプット流体は、電気分解器の中で水素と酸素に分解され、第２ステージでは、その生成された水素と酸素が、高温蒸気（温度が2500℃から3000℃にまで上昇する）を生み出す水素バーナーの中で燃焼される。この発生した蒸気の高温によって、それは、ガス化装置の最終プロセス領域で幾分好ましい炭素変換を促進する大量の高い反応を示すフリーラジカルを含有する。]
[0165] マルチポートが、２つ以上のプラズマ熱源を装備するために含まれており、それは、オプションで、軸方向に、放射線状に、無関係に、或いは、プラズマガスに対してその他の促進された方向へ、上方、下方へのガス流体を生むプラズマトーチと共に装備されている。]
[0166] その室の壁は、その内側を耐熱性素材で覆われており、そして或いは、水ジャケットは、蒸気の冷却そして或いは発生の為にその反応器を保護することが可能である。マルチ壁が熱回復のための冷却メカニズムと一緒に装備されていて、そのシステムは、高圧／高温の蒸気生成、或いは、その他の熱回復機能の為の熱交換器を持つ。]
[0167] 熱回復サブシステム
熱回復サブシステムは、ガス化プロセスで利用するための高温合成ガス生成物から熱空気までの感知可能な熱の効率的な回復を助成する。]
[0168] 図16は、本発明の熱回復サブシステムを利用したガス改質室において生成された合成ガスからの熱の回復を説明した概観図である。この具体例では、その熱回復サブシステムは、１つの合成ガス−空気熱交換器であり、そこでは、プラズマガス改質室で生成された合成ガスからの熱が、加熱空気や冷却合成ガスを提供することにより、外気を加熱するのに利用される。この加熱空気は、揮発室、そして或いは、第２室へと送られ、ガス化プロセスを稼動させるのに使用される。その冷却合成ガスは、次のガス調整段階へ送られる状態となり、感知可能な熱は、回復され、加熱空気としてガス化プロセスの様々なステージへと転送される。]
[0169] このシステムでは、異なった種類の熱交換器が使用され、それは、シェルアンドチューブ熱交換器などが含まれるが、これは、直線状で単一パス設計、そしてU形チューブ状でマルチパス設計の両方を持ち、プレートタイプの熱交換器と同じある。その熱交換器の適切な選択は、熟練した研究者の認識に委ねられる。]
[0170] その熱回復サブシステムは、合成ガスが感知可能な熱の回復の為の熱交換手段へと移動させられる際に通るコンジットステムを使う。そのコンジットシステムは、オプションとして、１つ又は複数のレギュレーター、そして或いは、送風機を使用し、それは、合成ガス生成物の流量レートを管理する為の１つの手段を提供する為に、システム全体に設置されている。]
[0171] １つの具体例では、その熱回復サブシステムは、加熱空気を主室、そして或いは、第２室へと移動させる１つのコンジットシステムを駆使し、そこでは、加熱空気が空気注入口から各自の室へと導入される。１つの具体例では、そのシステムは、主室と第２室へ分配される加熱空気の適切な量を制御する手段を持つので、揮発及び加工原料／チャー変換ステージのそれぞれで役割を果たす為に提供された十分な加熱空気を確実に確保できる。従って、その空気コンジットシステムは、オプションとして、１つ又は複数のレギュレーター、流量メーター、そして或いは、送風機を稼動させ、それらは、その加熱空気の流量レート、そして或いは、分配を制御する手段を提供する為に、そのシステム全体の必要に応じた場所に設置されている。その加熱空気コンジットはまた、オプションとして、例えば、通気孔へ、或いは オプションで付加の熱交換器へと熱をそらす手段を備えている。]
[0172] その熱回復サブシステムは、オプションとして、合成ガスからの熱を水に移動させるための熱交換手段を利用して、高温合成ガスからの感知可能な熱をさらに回復させる。そのさらなる感知可能な熱は、例えば、熱回復蒸気発生器、或いは、廃熱ボイラーなどのように、回復された熱を使って蒸気を発生させる方法を持つ２番目の熱交換手段を通して合成ガスから回復させられる。その蒸気は、原料の合成ガス生成物への変換を最大化させるための十分な遊離酸素と水素を確かに確保するガス化プロセスの間に、１つのプロセス添加蒸気として利用される。その生成された蒸気は、例えば、合成ガス送風機と同様に空気送風機のような、回転プロセス装置としても使用されるだろう。]
[0173] １つの具体例では、この熱回復サブシステムは、合成ガス−空気熱交換器からのダウンストリームに設置されている熱回復蒸気発生器（HRSG）から構成されている。そのような具体例では、その熱回復蒸気発生器は、合成ガスがチューブを通って垂直に流れ、水がシェル側で沸騰するように設計された１つのシェルアンドチューブ熱交換器である。]
[0174] ガス性質調整サブシステム（GQCS）
冷却段階を踏んだ後に、その合成ガスは、ガス性質調整サブシステムでの、次のガス調整段階に入る。そのガス性質調整サブシステムは、合成ガスから（HCI, H2S）などの酸化ガス、そして或いは、重金属などの微粒子群やその他の不純物を取り除く働きをする。必要とされる加工段階のプレゼンスと順序は、合成ガスの混合物と、それに含まれる汚染物質により決定される。例えば、もし高い硫黄含有の石炭が主な原料だった場合、その合成ガス生成物は、ダウンストリーム環境での合成ガス生成物使用の前に取り除かれるべきの大量の硫黄分を含むであろう。一度、その合成ガスが、洗浄され、調整されると、その産出ガスは、それから、オプションで、貯蔵されるか、或いは、必要なダウンストリーム環境へと送られる。]
[0175] オプションでのダウンストリーム・エレメント
本発明のガス化システムで使用され生成された合成ガスは、例えば、電気の生産などのダウンストリーム環境での使用に適している。従って、本システムは、オプションとして、そのような環境で必要とされるかもしれない全てのダウンストリームを含む。１つの具体例では、そのシステムは、ガス均質化サブシステムを含む。このガス均質化サブシステムは、ガス化システムで産出された合成ガスを受け入れるための１つのガス均質化室を擁し、その均質化室の中では、合成ガスの化学構成物における変動を和らげるために合成ガスを混合させる。例えば、圧力、温度、そして流量レートなどその他のガス特性における変動もまた、合成ガスの混合時に軽減される。そのガス均質化室は、ガス化プロセスからの合成ガスを受け入れるよう設計されており、また、不変で、そして或いは、特定された化学構成を持つ一定量のガスを確保するためにガスを混合する十分な滞留時間そのガスを保持するように設計されている。]
[0176] １つの具体例において、そのシステムは、電気発生システムで利用される前に、洗浄され、調整された合成ガスを貯蔵しておく、ガス貯蔵システムを擁す。]
[0177] 生成合成ガスのダウンストリーム環境は、例えば、ガスタービンやガスエンジンなどでの電気の生産のための利用も含む。その合成ガスは、ボイラー内で蒸気を発生させる為に燃焼され、その蒸気は、蒸気タービンの中で発電を起こすために使用される。]
[0178] 制御システム
本発明のシステムは、プロセスの異なったステージを監視し、統制するためにガス化システムと共に利用される制御システムを構成しているので、炭素質原料が合成ガス生成物へ効率よく完全に変換するのを確かにする。その制御システムは、また、オプションで、不変で、特定された構成を持つ合成ガス生成物の生成にも備える。]
[0179] その制御システムは、そのシステムの作動パラメーターをリアルタイムで監視する１つ又は複数の感知エレメント、そして、変換反応を最適化するために、そのシステム内での作動状況を調整する１つ又は複数の応答エレメントを擁し、感知エレメントと応答エレメントは、そのシステム内で統合されており、応答エレメントは、感知エレメントから得たデータに基づいてそのシステム内の作動状況を調整する。]
[0180] 本発明の１つの具体例では、制御システムは、ここに発表される様々なシステム、そして或いは、サブシステムの中で、或いはそれらのシステムにより、実行される１つ或いは複数のプロセスによって支えられており、また或いは、そのようなプロセスに影響を与えるために発案されたデバイスを提供するであろう。一般に、この制御システムは、与えられたシステム、サブシステム、或いは、それらの組み合わせに関連したり、また或いは、本発明で営まれる様々な具体例の中で、またはそれと共に説明されるガス化システムなどのシステムで熟考される１つ或いは複数の全体的プロセスに関連する様々な局所的、そして或いは、領域的なプロセスを効果的に制御するであろう。そして、それゆえに、明確な結果を得るプロセスに影響を与えるよう採用された様々な制御パラメーターを調節するのである。様々な感知エレメントと応答エレメントが、それゆえ、制御された（幾つかの）システム、或いは、１つ又は複数のそれらの組み合わせと関連して配備されており、また、様々なプロセス、反応、そして或いは、生成物の特性などを得て、それらの特性と望ましい結果の取得を導き出すであろう特性の適当な範囲とを比べ、そして、１つ又は複数の制御可能なデバイスを通して１つ又は複数の進行中のプロセスの中での変化を熟考することにより答を出す。]
[0181] その制御システムは、一般に、実装されているシステム（群）、プロセス（群）、与えられるインプット（群）、それにより発生したアウトプット（群）などを感知する１つ又は複数の感知エレメントを構成している。１つ又は複数の演算プラットホームが、通信的にこれらの感知エレメントと繋がっており、感知した値を代表する１つの特性を持った値にアクセスして、その特性を持った値と、選択された操作上の、また或いは、ダウンストリームの値に適合するとして特定されるべき定義された事前に決められた範囲の値とを比較することを促し、また、その特性を持った値の維持を導き出す１つ又は複数のプロセス制御パラメーターと、この事前に決められた範囲とを比較する。多くの応答エレメントは、そのシステム、プロセス、インプット又は或いはアウトプットに影響を持つよう稼動する１つ又は複数のプロセスデバイスと通信的に繋がっており、それゆえ、感知された特性を調整し、通信的に演算プラットホーム(群)と繋がっているので、計算されたプロセス制御パラメーター(群)にアクセスして、それに従ってプロセスデバイス（群）を可動させる。]
[0182] １つの具体例では、その制御システムは、フィードバック、フィードフォワード、そして或いは、炭素質原料のガスへの変換に関連した様々なシステム、プロセス、インプットそして或いは、アウトプットの予知制御を備え、それにより、これに関連して実行された１つ或いは複数のプロセスの効率を促す。例えば、様々なプロセス特性は、それらのプロセスに影響を与えるために評価されて意図的に調整されるかもしれない。それらは、熱価値と或いは原料の構成物、生成ガス（例えば、熱価値、温度、圧力、流量、構成、炭素含有量など）の特性、そのような特性を認める変化の度合い、そして、アウトプットの価値に対するインプットにかかる費用などがあるが、それらに限ってはいない。様々な制御パラメーターに対して連続的、また或いは、リアルタイムで調整するのは、熱源力、添加物（例えば、酸素、オキシダント、蒸気など）供給レート、原料（例えば、１つ又は複数の個別そして或いは混合の）供給レート、ガスそして或いは、システム圧力／流量レギュレーター（例えば、送風機、、緩和バルブ、そして或いは制御バルブ、そして或いは、照明装置など）などと、またそのような性格を持つものが含まれるが、これらに限った物ではなく、そこで、それらは、１つ又は複数のプロセス関連の特性が、設計とダウンストリームの詳細に基づいて、アクセスされ最適化されるという方法で実行される。]
[0183] それに加えて、代替的に、或いは追加として、その制御システムは、ある与えられたシステムの様々な構成要素を監視する為に設計されており、適切な作動を確実にすると共に、オプションとして、実行されたプロセスが、適用された基準がその規定範囲内であるかを確実とする。]
[0184] １つの具体例に従うと、その制御システムは、ある与えられたシステムの全エネルギーインパクトを監視し、制御するためにさらに利用される。例えば、ある１つの与えられたシステムは、例えば、そこで実行された１つ又は複数のプロセスを最適化することにより、或いは、それらのプロセスにより発生したエネルギー（例えば、排気）の回復を増大させることにより、そのエネルギーインパクトを軽減したり、或いは、また最小化したりする目的で稼動しているだろう。その代わりに、或いは、その追加として、その制御システムは、ダウンストリーム使用に適しているだけでなく、効率的、そして或いは、最善の利用の為に正に最適であるそのような特性としての制御されたプロセスを通して発生した生成ガスの１つの構成要素、そして或いは、その他の特性（例えば、温度、圧力、流量など）を調整するために設計されたであろう。例えば、生成ガスが、電気を生産するために与えられたあるタイプのガスエンジンを作動させる目的で使用されることを示す１つの具体例では、その生成ガスの特性は、それらのエンジンに対してそのような特性が最適なインプット特性と最も適合するように調整されるであろう。]
[0185] １つの具体例では、その制御システムは、様々な構成要素においての反応、そして或いは、生成物の滞留時間に関して、或いは、全プロセス上での様々なプロセスに関しての制限、或いは、実行ガイドラインが適合し、そして或いは、最も効果的である１つの与えられたプロセスを調整するために設計されているであろう。例えば、アップストリームプロセスレートは、次の１つ又は複数のダウンストリームプロセスと多分に適合するよう制御されているであろう。]
[0186] さらに、その制御システムは、様々な具体例において、連続的、そして或いは、リアルタイム状況で、与えられたプロセスの様々な局面を順次的、そして或いは、同時に制御するために適用される。]
[0187] 一般に、その制御システムは、手元の環境に適応する制御システム構造の全てのタイプからなる。例えば、その制御システムは、本質的に集中型制御システム、分配型制御システム、或いは、それらの組み合わせから構成されているであろう。集中型制御システムは、様々な局所そして或いは、遠方の感知デバイスと連絡を取るよう設計されている中央制御装置と、各々が制御されたプロセスに関わる様々な特性を感知できるように設計されている応答エレメントから構成されており、その制御システムの後、直接的、或いは、間接的に影響をあたえる目的で適用されている１つ又は複数の制御可能なプロセスデバイスに応答する。中央集中型構造の利用では、殆どの演算は、中央集中型プロセッサー、或いは、複数のプロセッサーを通じて実行され、そこでは、そのプロセスの制御を実行するために必要なハードウェア、そして或いは、ソフトウェアは、同じ場所に設置されている。]
[0188] 分配型制御システムは、一般に、２つ以上の分配制御装置から構成されており、各装置は、それぞれ、局所、そして或いは、領域の特性を監視する各感知・応答エレメントと連絡を取り合い、局所プロセス或いはサブプロセスに影響を与えるため設計された局所、領域プロセスデバイスを通じて応答する。コミュニケーション（連絡）は、多様なネットワーク・コンフィギュレーションを通じて、分配型制御装置の間でも行われ、そこでは、最初の制御装置を通して感知されたある特性が、そこで２番目の制御装置と応答の兆候を求めて連絡され、そのような、末端の応答は、その最初の制御装置で感知された特性にインパクトを与えるであろう。例えば、ダウンストリーム生成ガスの特性は、ダウンストリーム監視デバイスにより感知されるであろうし、アップストリーム制御装置によって制御される変換器と協力するある制御パラメーターを調節することにより、その特性は調節される。ある分配型構造では、制御ハードウェア、そして或いは、ソフトウェアもまた、制御装置の間で連絡を取り合い、そこでは、同じではあるがモジュール式に設計された制御スキームがまた各制御装置上で実行されているか、或いは、様々な協力的なモジュラー制御スキームがそれぞれの制御装置上で実行されるであろう。]
[0189] 代わりに、その制御システムは、更に分割され、それぞれが、局所的、領域的、全体的な制御サブシステムと通信的にリンクされているであろう。そのような構造は、その与えられたプロセス、或いは、一連の相互関係を持つプロセスを実行させ、他の局所制御サブシステムとの最小の相互関係を持ちつつ局所的に制御される。全体マスター制御システムは、包括的な結果を求めて、必要な調整を局所プロセスに指示するために各それぞれの局所制御サブシステムと連絡を取り合うことが出来る。]
[0190] 本発明の制御システムは、先述の構造のどれをも利用することが可能であり、或いはこの分野で一般に知られているその他の全ての構造の利用も可能であり、この事は、一般的に理解される範疇であり、又、本発明の本質でもあると認識される。例えば、本発明のコンテクストの範囲内で制御され、実行されたプロセスは、適用可能である時には、その関係するアップストリーム、或いは、ダウンストリームプロセスに対して利用される全ての中心、そして或いは、遠方の制御システムと、オプションで外的連絡を取り合いながら、ある特定の局所的環境において制御されるであろう。代わりに、その制御システムは、協力し合って領域の、そして或いは、全体のプロセスを制御する目的で設計された領域そして或いは、全体制御システムの小部分を構成している。例えば、あるモジュラー制御システムは、領域、そして或いは、全体制御に必要とされる相互モジュラー連絡を提供する一方で、制御モジュールが、相互作用しながら、あるシステムの様々な小部分を制御するように設計されているだろう。]
[0191] その制御システムは、一般に、１つ又は複数の中央の、ネットワークされた、そして或いは、分配型プロセッサー、様々な感知エレメントからの新しく感知された特性を受け取る１つ又は複数のインプット、そして、新しく、或いは、更新された制御パラメーターを様々な応答エレメントを連絡させる為の１つ又は複数のアウトプットから構成されている。その制御システムの１つ又は複数の演算プラットホームは、また、様々な事前決定の、或いは、再調整された制御パラメーターを貯蔵する目的の（例えば、ROM, RAM、リムーバブルメディア、ローカルそして或いはネットワークアクセスのメディアなどの）メディアを読み取り可能な１つ又は複数の局所の、そして或いは、遠方のコンピューター、又は、設定され、或いは、選ばれたシステム、そして、プロセス特性稼動領域、システムを監視、また、制御するソフトウェア、作動データ、そしてそれらと類似した機能から構成されている。オプションとして、その演算プラットホームは、直接に、或いは様々なデータ貯蔵デバイスを通して、プロセス・シミュレーションデータ、そして或いは、システムパラメーター最適化及びモデリング手段へとアクセスを持つことが可能である。また、その演算プラットホームは、１つ又は複数のグラフィカルユーザーインターフェイスや、その制御システム（システム改新、メンテナンス、改良、最新システムモジュール、そして或いは，機器の適用など）へ管理的アクセスをするインプット周辺機能を装備しているが、同様に、外部ソース（例えば、モデム、ネットワーク接続、プリンターなど）との情報やデータと連絡する為のオプションでの様々なアウトプット周辺機能をも併せ持つ。]
[0192] そのプロセスシステムとサブプロセスシステム内のどれもが、ハードウェア或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせを独占的に構築できる。そのサブプロセスシステムのどれもが、例えば、P制御装置、I制御装置、PI制御装置、PD制御装置、PDI制御装置といった様に、比例（P）、積分（I）、微分（D）制御器を１つ又は複数に多様に組み合わせる事により構成することが出来る。この分野の熟練を積んだ者にとって明らかになるであろう事は、P, I, D制御装置の組み合わせは、ガス化システムの部分的反応プロセスに対するダイナミクスと遅延時間と、その組み合わせが制御しようと意図する稼動状況の範囲、そして、その組み合わされた制御装置のダイナミクスと遅延時間、これらが基準となるということである。また、この分野の熟練を積んだ者にとって明らかになるであろう事は、これらの組み合わせは、感知エレメントを通して、連続的にある特性の値を監視することが出来る１つのアナログ式ハードウェアに組み込まれるという形態の下に実行され、その値は、応答エレメントを通じて、観測された値と特定された値との間の違いを軽減するために十分な調整を行う個々の制御エレメントに影響を与える特定な値と比較できるという事である。さらに、この分野の熟練を積んだ者にとって明らかになるであろう事は、その組み合せは、混合されたデジタルハードウェア・ソフトウェア環境においても実行可能であるということである。付加的な任意でのサンプリング、データ収集、そして、デジタルプロセシングの関連する効果は、この分野に熟練した者にとっては良く知られている。P、I、D、の組み合わせ制御は、フィードフォワード、及びフィードバック制御スキームで実行する事が可能である。]
[0193] 調整、或いはフィードバック時において、適切な感知エレメントを通して得られた、制御パラメーターや制御変数の値を制御は、ある特定の値或いは範囲と比較される。ある制御シグナルは、それら２つの値の間のずれにより決定され、そのずれを軽減するために制御エレメントに提供される。一般のフィードバック、或いは、反応制御システムが、さらに、適応的な そして或いは、予知的な構成を持つために適用され、そこでは、ある与えられた状況への応答が、補正アクション過程での潜在的な過剰補正を制限する一方で、感知された特性に対しての反応応答を与えるためにモデル化された、或いは 既に監視済みの反応に従って構築できる。例えば、ある与えられたシステム設定に提供された、獲得された、そして或いは、以前に既に得られたデータは、あるシステムへの応答に対して調整するため、そして或いは、望ましいデータを提供するために監視され、調整されてきた以前の応答に対する最適な値から決められた領域の範囲内で感知されるプロセス特性への応答を調整するために協力的に利用されるであろう。そのような、適応的、そして或いは、予知的な制御スキームは、この分野では良く知られていることで、その一般的な認識領域や本発明の本質から逸脱するものではないと認識されている。]

权利要求:

請求項1
炭素質原料を合成ガスとスラグに変換する複数室システムは、以下より構成される。 炭素質原料を加工原料／チャー、そして主室ガスに変換する一つまたは複数の主室。その各主室は、原料吸入口、第一の空気供給手段、オプションでのプロセス添加物供給口、主室ガス排出口、そして加工原料／チャー排出口からなる。 加工原料／チャーを残さと第二次室ガスに変換する一つまたは複数の第二次室。その各第二次室は、加工原料／チャーを少なくとも一つの上記主室から受け取るための加工原料／チャー吸入口、第二の空気供給手段、オプションでのプロセス添加物供給口、第二次室ガス排出口、そして残さ排出口からなる。 一つまたは複数のガス再編成室。その各室は、各室から受け取った上記主室ガスおよび／または上記第二次室ガス変換を加工合成ガスに変換するためのガス再編成ゾーンからなる。このゾーンは、少なくとも一つの上記主室と第二次室ガス排出口と流体連結しており、最適プロセス添加物供給口、合成ガス排出口、そして一つまたは複数の再編成熱源からなる。 上記第二次室からの残さをスラグに変換するための、一つまたは複数の溶融室。その上記各溶融室は、上記第二次室の残さ排出口と通信している残さ吸入口、一つまたは複数の溶融熱源、そしてスラグ排出口からなる。そして、 システムの運転を管理する制御システム。
請求項2
請求項１の複数室システムにおいて、少なくとも一つの上記再編成熱源はプラズマシステムである。
請求項3
請求項１の複数室システムにおいて、少なくとも一つの上記再編成熱源は水素バーナーである。
請求項4
請求項１〜３のいずれかの複数室システムにおいて、上記原料吸入口は第一と第二原料吸入口からなり、第二原料吸入口は原料添加物供給のために用いられる。
請求項5
請求項１〜４のいずれかのシステムにおいて、少なくとも一つの上記第一供給手段と第二空気供給手段は、合成ガスー空気熱交換器から加熱空気を受けとる。
請求項6
請求項１〜５のいずれかのシステムにおいて、第一空気供給手段と第二空気供給手段は、加熱空気吸入口である。
請求項7
請求項１〜６のいずれかのシステムにおいて、少なくとも一つの上記主室および第二次室は、さらにそこでの滞留時間を制御する手段からなる。
請求項8
請求項７のシステムにおいて、上記の滞留時間制御手段は、制御可能な固形物除去手段からなる。
請求項9
請求項８のシステムにおいて、上記の制御可能な固形物除去手段は、回転アーム、プッシャーラム、あるいは一連のスクリューからなる。
請求項10
請求項10の複数室システムにおいて、少なくとも一つの上記溶融熱源は、プラズマシステムか、ガスバーナー、またはジュール加熱要素である。
請求項11
請求項１〜11のいずれかのシステムにおいて、炭素質原料は、石炭、バイオマス、そしてそれらの混合物からなるグループから選択される。
請求項12
請求項12のシステムにおいて、上記バイオマスは、セルロース系材料である。
請求項13
請求項13のシステムにおいて、上記セルロース系材料は、スイッチグラスである。
請求項14
請求項１〜14のいずれかに準じたシステムでは、少なくとも一つの上記主室は水平方向で、少なくとも一つの上記第二次室は垂直方向である。
請求項15
請求項１〜15のいずれかに準じたシステムでは、少なくとも一つの上記主室は、制御可能な固形物除去手段として使用される一つまたは複数の横伝達ユニットからなる。
請求項16
請求項１〜16のいずれかに準じたシステムにおいて、制御システムは、以下よりなる。 システム内の運転パラメータを監視し、そのデータを得るための、一つまたは複数の検出要素、そしてシステム内の運転条件を調整するための一つまたは複数の応答要素そこでは、検出要素と応答要素はシステム内に統合され、応答要素は、検出要素から得られたデータに従って、システム内の運転条件を調整する。炭素質原料を合成ガスと残さに変換する複数室システムは以下よりなる。上記炭素質原料を加工原料／チャーと主室ガスに変換するための、一つまたは複数の主室。その各室は、原料吸入口、主室ガス排出口、第一空気供給手段、そして加工原料／チャー排出口からなる。
請求項17
上記加工原料／チャーを残さと第二次室ガスに変換するための、一つまたは複数の第二次室。 その各室は、加工原料／チャーを少なくとも一つの上記主室から受け取るための加工原料／チャー吸入口、第二次室ガス排出口、第二空気供給手段、そして残さ排出口からなる。少なくとも一つの上記主室は、各室から受け取った上記主室ガスおよび／または上記第二次室ガスを加工合成ガスへ変換するためのガス再編成ゾーンからなる。上記ガス再編成ゾーンは、少なくとも一つの上記主室ガスと第二次室ガス排出口と流体連結しており、合成ガス排出口と一つまたは複数の再編成熱源からなる。 上記第二次室からの残さをスラグに変換するための、一つまたは複数の溶融室。その上記各溶融室は、上記第二次室の残さ排出口と通信している残さ吸入口、一つまたは複数の溶融熱源、そしてスラグ排出口からなる。そして、 システムの運転を管理する制御システム。
請求項18
請求項17の複数室システムにおいて、少なくとも一つの上記再編成熱源はプラズマシステムである。
請求項19
請求項17の複数室システムにおいて、少なくとも一つの上記再編成熱源は水素バーナーである。
請求項20
請求項17〜19のいずれかの複数室システムにおいて、上記原料吸入口は、第一と第二原料吸入口からなり、第二原料吸入口は原料添加物供給のために用いられる。
請求項21
請求項17〜20のいずれかのシステムにおいて、少なくとも一つの上記第一供給手段と第二空気供給手段は、合成ガスー空気熱交換器から加熱空気を受けとる。
請求項22
請求項17〜21のいずれかのシステムにおいて、第一空気供給手段と第二空気供給手段は、加熱空気吸入口である。
請求項23
請求項17〜22のいずれかのシステムにおいて、少なくとも一つの上記主室および第二次室は、さらにそこでの滞留時間を制御する手段からなる。
請求項24
請求項23のシステムにおいて、上記の滞留時間制御手段は、制御可能な固形物除去手段からなる。
請求項25
請求項24のシステムにおいて、上記の制御可能な固形物除去手段は、回転アーム、プッシャーラム、あるいは一連のスクリューからなる。
請求項26
請求項25の複数室システムにおいて、少なくとも一つの上記溶融熱源は、プラズマシステムか、ガスバーナー、またはジュール加熱要素である。
請求項27
請求項17〜26のいずれかのシステムにおいて、炭素質原料は、石炭、バイオマス、そしてそれらの混合物からなるグループから選択される。
請求項28
請求項27のシステムにおいて、上記バイオマスは、セルロース系材料である。
請求項29
請求項29のシステムにおいて、上記セルロース系材料は、スイッチグラスである。
請求項30
請求項17〜29のいずれかに準じたシステムでは、少なくとも一つの上記主室は水平方向で、少なくとも一つの上記第二次室は垂直方向である。
請求項31
請求項17〜30のいずれかに準じたシステムでは、少なくとも一つの上記主室は、制御可能な固形物除去手段として使用される一つまたは複数の横伝達ユニットからなる。
請求項32
請求項17〜31のいずれかに準じたシステムにおいて、制御システムは、以下よりなる。 システム内の運転パラメータを監視し、そのデータを得るための、一つまたは複数の検出要素、そして、 システム内の運転条件を調整するための一つまたは複数の応答要素そこでは、検出要素と応答要素はシステム内に統合され、応答要素は、検出要素から得られたデータに従って、システム内の運転条件を調整する。
請求項33
炭素質原料を合成ガスと残さに変換する複数室システムは、以下よりなる。 上記炭素質原料を加工原料／チャーと主室ガスに変換するための一つまたは複数の主室。その各室は、原料吸入口、主室ガス排出口、第一空気供給手段、そして加工原料／チャー排出口からなる。 上記の加工原料／チャーを残さと第二次室ガスに変換するための、一つまたは複数の第二次室。その各室は、加工原料／チャー排出口を介して、加工原料／チャーを少なくとも一つの上記主室から受け取るための加工原料／チャー吸入口、第二次室ガス排出口、第二空気供給手段、そして残さ排出口からなる。 少なくとも一つの上記第二次室は、各室から受け取った上記主室ガスおよび／または上記第二次室ガスを加工合成ガスへ変換するためのガス再編成ゾーンからなる。上記ガス再編成ゾーンは、少なくとも一つの上記主室ガスと第二次室ガス排出口と流体連結しており、合成ガス排出口と一つまたは複数の再編成熱源からなる。 上記第二次室からの残さをスラグに変換するための、一つまたは複数の溶融室。その上記各溶融室は、上記第二次室の残さ排出口と通信している残さ吸入口、一つまたは複数の溶融熱源、そしてスラグ排出口からなる。そして、 システムの運転を管理する制御システム。
請求項34
請求項33の複数室システムにおいて、少なくとも一つの上記熱源はプラズマシステムである。
請求項35
請求項34の複数室システムにおいて、少なくとも一つの上記熱源は水素バーナーである。
請求項36
請求33〜35のいずれかの複数室システムにおいて、上記原料吸入口は、第一と第二原料吸入口からなり、第二原料吸入口は原料添加物供給のために用いられる。
請求項37
請求項33〜36のいずれかのシステムにおいて、少なくとも一つの上記第一供給手段と第二空気供給手段は、合成ガスー空気熱交換器から加熱空気を受けとる。
請求項38
請求項33〜37のいずれかのシステムにおいて、第一空気供給手段と第二空気供給手段は、加熱空気吸入口である。
請求項39
請求項33〜48のいずれかのシステムにおいて、少なくとも一つの上記主室および第二次室は、さらにそこでの滞留時間を制御する手段からなる。
請求項40
請求項39のシステムにおいて、上記の滞留時間制御手段は、制御可能な固形物除去手段からなる。
請求項41
請求項40のシステムにおいて、上記の制御可能な固形物除去手段は、回転アーム、プッシャーラム、あるいは一連のスクリューからなる。
請求項42
請求項41の複数室システムにおいて、少なくとも一つの上記溶融熱源は、プラズマシステムか、ガスバーナー、またはジュール加熱要素である。
請求項43
請求項33〜42のいずれかのシステムにおいて、炭素質原料は、石炭、バイオマス、そしてそれらの混合物からなるグループから選択される。
請求項44
請求項43のシステムにおいて、上記バイオマスは、セルロース系材料である。
請求項45
請求項44のシステムにおいて、上記セルロース系材料は、スイッチグラスである。
請求項46
請求項33〜45のいずれかに準じたシステムでは、少なくとも一つの上記主室は水平方向で、少なくとも一つの上記第二次室は垂直方向である。
請求項47
請求項33〜46のいずれかに準じたシステムでは、少なくとも一つの上記主室は、制御可能な固形物除去手段として使用される一つまたは複数の横伝達ユニットからなる。
請求項48
請求項33〜47のいずれかに準じたシステムにおいて、制御システムは、以下よりなる。 システム内の運転パラメータを監視し、そのデータを得るための一つまたは複数の検出要素、そして、 システム内の運転条件を調整するための一つまたは複数の応答要素そこでは、検出要素と応答要素はシステム内に統合され、応答要素は、検出要素から得られたデータに従って、システム内の運転条件を調整する。
請求項49
請求項１、17、そして33のいずれかのシステムを用いて炭素質原料を合成ガスに変換するプロセスは、以下の段階からなる。主室に炭素質原料を供給する炭素質原料を加工原料／チャーと主室ガスに変換するため、加熱空気と、必要に応じてプロセス添加物を主室に供給する加工原料／チャーを第二次室に転送する加工原料／チャーを第二次室ガスと残さに変換するため、加熱空気と、必要に応じてプロセス添加物を第二次室に供給する主室から主室ガスを、第二次室から第二次室ガスを、ガス再編成ゾーンに転送する主室および／または第二次室ガスを加工合成ガスに変換するため、一つまたは複数の再編成熱源からの熱を加える。