【手続補正書】
【提出日】平成22年4月30日(2010.4.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素質原料を、プラズマ改質ガスを含むガスに変換するための施設であって、
炭素質原料を生オフガスおよび／または合成ガス、ならびに残渣に変換するためのガス化装置であって、２つ以上の実質的に横方向に分散された処理ゾーンを備えるガス化装置と、
前記ガス化装置と流体連通状態にあるガス改質システムであって、１つ以上のプラズマ熱源を備え、前記ガス化装置内で産生された生オフガスおよび／または合成ガスを、前記生オフガスおよび／または合成ガスよりも高レベルのＣＯおよび／またはＨ2を含むプラズマ改質ガスを含むガスに変換するように構成される、ガス改質チャンバを備える、ガス改質システムと、
前記施設の操作を調節する制御システムと、
任意選択で、
前記ガス化装置からの前記残渣を溶融スラグおよび残渣ガスに変換するための、１つ以上のプラズマ熱源に動作可能に関連付けられる残渣コンディショニングシステム、および／または
プラズマ改質ガスおよび／または残渣ガスを含むガスから熱を再生し、前記熱の少なくとも一部分を前記ガス化装置に再利用するための熱再利用システム、
プラズマ改質ガスおよび／または残渣ガスを含むコンディショニングされたガスを提供するために、プラズマ改質ガスおよび／または残渣ガスを含むガスから粒子状物質の過半数、および重金属汚染物質の少なくとも一部分を除去するためのガスコンディショニングシステム、および／または、
プラズマ改質ガスを含むガスを受け取り、プラズマ改質ガスを含む実質的に均質化されたガスを提供するための、ガス均質化システム、
のうちの１つ以上を備える、施設。
【請求項２】
１つ以上の残渣コンディショニングシステムを備え、各残渣コンディショニングシステムは、前記ガス化装置からの前記残渣を溶融スラグおよび残渣ガスに変換するために、１つ以上のプラズマ熱源に動作可能に関連付けられる、請求項１に記載の施設。
【請求項３】
プラズマ改質ガスおよび／または残渣ガスを含む前記ガスから熱を再生し、前記熱の少なくとも一部分を前記ガス化装置に再利用するための１つ以上の熱再利用システムを備える、請求項１に記載の施設。
【請求項４】
プラズマ改質ガスを含むコンディショニングされたガスを提供するために、プラズマ改質ガスおよび／または残渣ガスを含むガスから、粒子状物質の過半数、および重金属汚染物質の少なくとも一部分を除去するための、１つ以上のガスコンディショニングシステムを備える、請求項１に記載の施設。
【請求項５】
プラズマ改質ガスを含むガスを受け取り、プラズマ改質ガスを含む実質的に均質化されたガスを提供するための、１つ以上のガス均質化システムを備える、請求項１に記載の施設。
【請求項６】
前記制御システムは、
ａ）前記施設内において、発生する１つ以上のプロセスを監視するための１つ以上の検知要素と、
ｂ）前記プロセスの１つ以上において１つ以上の変更を生じさせるように構成される１つ以上の応答要素と、
ｃ）前記１つ以上の検知要素および前記１つ以上の応答要素に通信可能にリンクされた１つ以上の計算プラットフォームであって、前記施設内において、プロセス特徴の維持または調整のいずれかのために、少なくとも１つの検知要素から入力信号を受け取り、少なくとも１つの応答要素に制御信号を提供するように構成される１つ以上の計算プラットフォームと、を備え、
前記制御システムは、任意選択で、フィードフォワードおよび／またはフィードバック制御スキームを実行するように構成され、
前記制御システムは、任意選択で、１つ以上の比例（Ｐ）、積分（Ｉ）、または微分（Ｄ）コントローラを備え、適応、予測、および／またはファジー論理制御を利用する、請求項１に記載の施設。
【請求項７】
前記ガス化装置は、１つ以上のプロセス添加剤をそこへ投入するための１つ以上の入口を備え、前記制御システムは、前記施設内において１つ以上のパラメータを決定し、特定のパラメータと前記１つ以上のパラメータを比較し、前記特定のパラメータの特定の範囲内において前記プロセスの前記パラメータを調整するために、プロセス添加剤および／または原料の前記ガス化装置への投入を調整するように構成される、請求項６に記載の施設。
【請求項８】
前記ガス化装置は、１つ以上の横方向移送ユニットを備える、請求項１に記載の施設。
【請求項９】
炭素質原料を、規定の組成のプラズマ改質ガスを含むガスに変換するための方法であって、
ａ）ガス化装置の第１のゾーンに前記原料を送給し、前記ガス化装置は、実質的に横方向に分散された２つ以上の処理ゾーンを備えるステップと、
ｂ）生オフガスおよび／または合成ガスを提供するために、前記ガス化装置の各ゾーンを通して、反応材料としての前記原料を横方向に移送し、前記反応材料を処理するステップと、
ｃ）プラズマ熱の適用により、前記生オフガスおよび／または合成ガスを、プラズマ改質ガスを含むガスに改質し、前記ガスは、前記生オフガスおよび／または合成ガスよりも高レベルのＣＯおよびＨ2を含有するプラズマ改質ガスを含むステップと、を備え、
前記炭素質原料は任意選択で、前記反応材料中の炭素の総量を調整するために、原料添加剤を含む、方法。
【請求項１０】
ステップ（ｂ）で処理されている前記反応材料の横方向移送を監視し、それに応えて前記反応材料の横方向移送速度を調整するステップを備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記反応材料の前記横方向移送の監視は、前記ガス化装置に動作可能に関連付けられる原料高さセンサを介する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
炭素質原料から生オフガスおよび／または合成ガスを生成するステップを含むプロセスと、前記生オフガスおよび／または合成ガスを含むガス改質システム投入ガス（ＧＲＳ投入ガス）を、プラズマ改質ガスに変換するためのプロセスとを行うように、構成可能な施設であって、
ａ）炭素質原料から生オフガスおよび／または合成ガスを生成するための１つ以上のガス化装置システムであって、任意選択で１つ以上の検知要素および／または応答要素に動作可能に関連付けられ、各ガス化装置システムは１つ以上のＧＲＳ投入ガス入口と流体連通状態にある、１つ以上のガス化装置システムと、
ｂ）第１の化学組成を有するＧＲＳ投入ガスを第２の化学組成を有するプラズマ改質ガスに改質するための１つ以上のガス改質システムであって、任意選択で１つ以上の検知要素および／または応答要素に動作可能に関連付けられ、各ガス改質システムは、１つ以上のプラズマ熱源と、前記ＧＲＳ投入ガスを受け取るための、１つ以上のＧＲＳ投入ガス入口、および１つ以上のプラズマ改質ガス出口を備えるガス改質チャンバとを備え、前記ガス改質チャンバは、前記１つ以上のプラズマ熱源に動作可能に関連付けられ、前記プラズマ熱源は、前記ＧＲＳ投入ガス中のガス状分子の分離を促進し、次にプラズマ改質ガスに再結合するために、熱を提供するように構成される、１つ以上のガス改質システムと、
ｃ）制御システムであって、
ｉ．前記施設内において、プロセス、プロセスデバイス、プロセス入力、および／またはプロセス出力のうちの１つ以上の特徴を検知するように構成される１つ以上の検知要素と、
ｉｉ．前記施設内において、１つ以上のプロセスの１つ以上の特徴に対して影響を及ぼすように構成される１つ以上の応答要素と、
ｉｉｉ．前記検知要素の１つ以上および前記応答要素の１つ以上に動作可能に関連付けられる１つ以上の計算プラットフォームであって、前記施設内において、プロセス特徴の維持または調整のいずれかのために、少なくとも１つの検知要素から入力信号を受け取り、少なくとも１つの応答要素に制御信号を提供するように構成される、
１つ以上の計算プラットフォームと、を備える制御システムと、
前記制御システムは、任意選択で、フィードフォワードおよび／またはフィードバック制御スキームを実行するように構成され、
前記制御システムは、任意選択で、１つ以上の比例（Ｐ）、積分（Ｉ）、または微分（Ｄ）コントローラを備え、任意選択で、適応、予測、および／またはファジー論理制御を利用し、
ｄ）また、任意選択で、
任意選択で１つ以上の検知および／または応答要素に動作可能に関連付けられる１つ以上の残渣コンディショニングシステムであって、前記施設内において１つ以上の他システムと流体連通状態にあり、前記１つ以上の前記残渣コンディショニングシステムのうちの少なくとも１つは、前記施設内において生成された残渣を溶融スラグおよび残渣ガスに変換するための熱を提供するように構成される１つ以上のプラズマ熱源を備える、残渣コンディショニングシステム、
任意選択で１つ以上の検知および／または応答要素に動作可能に関連付けられる１つ以上の熱再利用システムであって、前記施設内において１つ以上の他システムと流体連通状態にあり、前記熱再利用システムのうちの少なくとも１つは、前記施設内において生成されたガスから熱を回収するように構成される、熱再利用システム、
任意選択で１つ以上の検知および／または応答要素に動作可能に関連付けられる１つ以上のガスコンディショニングシステムであって、前記施設内において１つ以上の他システムと流体連通状態にあり、前記ガスコンディショニングシステムのうちの少なくとも１つは、前記施設内において生成されたガスから粒子状物質の過半数、および重金属汚染物質の少なくとも一部分を除去するように構成される、ガスコンディショニングシステム、および、
任意選択で１つ以上の検知および／または応答要素に動作可能に関連付けられる１つ以上のガス均質化システムであって、前記施設内において生成されたガスを受け取るために、前記施設内において１つ以上の他システムと流体連通状態にあり、実質的に均質化されたガスを提供するように構成される、ガス均質化システム
のうちの１つ以上と、を含む、施設。
【請求項１３】
前記ガス改質チャンバは、耐火物で裏打ちされたチャンバであり、前記ＧＲＳ投入ガスを受け取るための前記１つ以上の投入ガス入口は、前記チャンバの上流端またはその近くに位置付けられ、前記投入ガス入口のうちの少なくとも１つは、任意選択で１つ以上の検知および／または応答要素に動作可能に関連付けられ、
前記チャンバは、
ａ）プラズマ改質ガスを含む前記ガスを放出するための１つ以上のガス出口であって、前記チャンバの下流端またはその近くに位置付けられた前記１つ以上のガス出口であって、前記ガス出口のうちの少なくとも１つは、任意選択で１つ以上の検知および／または応答要素に動作可能に関連付けられる、１つ以上のガス出口と、
ｂ）前記チャンバと流体連通状態にある１つ以上のプロセス添加剤入口であって、前記プロセス添加剤入口のうちの少なくとも１つは、任意選択で１つ以上の検知および／または応答要素に動作可能に関連付けられる、１つ以上のプロセス添加剤入口と、を備え、
前記１つ以上のプラズマ熱源および前記ＧＲＳガス入口は、前記１つ以上のプラズマ熱源に相対して流れる前記ＧＲＳ投入ガスの、並行、向流、径方向、接線方向、またはその他の送り流れ方向を促進するように、協調して構成される、請求項１２に記載の施設。
【請求項１４】
前記ガス化装置システムのうちの少なくとも１つは、水平配向されたガス化チャンバを備え、前記ガス化装置システムは、生オフガスおよび／または合成ガス、ならびに残渣を生成するために、炭素質原料から少なくとも部分的に生成された反応材料を漸進的変換するように構成され、前記ガス化チャンバは、
ａ）横方向に分散された２つ以上の処理ゾーンと、
ｂ）任意選択で１つ以上の検知および／または応答要素に動作可能に関連付けられる、１つ以上の原料投入部と、
ｃ）任意選択で１つ以上の検知および／または応答要素に動作可能に関連付けられる、１つ以上のガス出力部と、
ｄ）任意選択で１つ以上の検知および／または応答要素に動作可能に関連付けられる、１つ以上の残渣出力部と、
ｅ）処理中に前記ガス化チャンバを通して反応材料を移動するための、１つ以上の横方向移送ユニットであって、前記１つ以上の横方向移送ユニットの各々は、任意選択で１つ以上の検知および／または応答要素に動作可能に関連付けられる、横方向移送ユニットと、
ｆ）また、任意選択で、
任意選択で１つ以上の検知および／または応答要素に動作可能に関連付けられる、１つ以上のプロセス添加剤投入部と、を備え、
前記ガス化チャンバは、前記横方向に分散された処理ゾーンに熱を配送するための加熱手段に、動作可能に関連付けられる、請求項１２に記載の施設。
【請求項１５】
１つ以上の残渣コンディショニングシステムを備え、少なくとも１つの残渣コンディショニングシステムは、前記施設内において実行されるプロセスから生成された残渣を、溶融スラグおよび残渣ガスに変換するように構成可能であり、１つ以上のプラズマ熱源および耐火物で裏打ちされた残渣コンディショニングチャンバを備える各残渣コンディショニングシステムは、
ａ）前記残渣を受け取るように適合された１つ以上の残渣入口と、
ｂ）任意選択で１つ以上の検知および／または応答要素に動作可能に関連付けられる、１つ以上の残渣ガス出口と、
ｃ）任意選択で１つ以上の検知および／または応答要素に動作可能に関連付けられる、１つ以上の溶融スラグ出口と、
ｄ）任意選択で、
任意選択で１つ以上の検知および／または応答要素に動作可能に関連付けられる、１つ以上のプロセス添加剤投入部と、を備え、
前記残渣コンディショニングチャンバは、前記溶融スラグの少なくとも一部分を収集するためにリザーバを提供するように構成され、前記１つ以上のプラズマ熱源に動作可能に関連付けられ、
前記残渣コンディショニングシステムは、任意選択で、前記残渣コンディショニングプロセスおよび／またはそれによって産生される産物からの熱を捉えるための手段に、動作可能に関連付けられる、請求項１２に記載の施設。
【請求項１６】
１つ以上の熱再利用システムを備え、前記熱再利用システムのうちの少なくとも１つは、前記施設内においてガスから熱を回収し、１つ以上の場所に前記熱を配送するように構成され、前記熱再利用システムは、
ａ）加熱流体を産生するために、高温ガスから流体へ熱を移送するように構成される、１つ以上のガス／流体間の熱交換器であって、前記ガス／流体間の熱交換器の各々は、１つ以上の高温ガス入口および１つ以上の加熱流体出口を備え、前記高温ガス入口のうちの少なくとも１つ、および前記加熱流体出口のうちの少なくとも１つは、任意選択で１つ以上の検知および／または１つ以上の応答要素に動作可能に関連付けられる、１つ以上のガス／流体間の熱交換器と、
ｂ）前記施設内において１つ以上の場所に位置付けられる１つ以上の高温ガス出口間で、流体連通を提供するように構成される、１つ以上の高温ガス導管であって、前記高温ガス出口のうちの少なくとも１つは、任意選択で１つ以上の検知および／または応答要素に動作可能に関連付けられる、１つ以上の高温ガス導管と、
ｃ）前記１つ以上の場所に位置付けられる前記１つ以上の加熱流体出口および１つ以上の加熱流体入口間で、流体連通を提供するように構成される、１つ以上の流体導管であって、少なくとも１つの加熱流体入口は、任意選択で１つ以上の検知および／または応答要素に動作可能に関連付けられる、１つ以上の流体導管と、を備え、
前記制御システムは、前記熱再利用システム内において動作条件を調整し、それによって１つ以上の場所へ熱の移送を調節するように構成される、請求項１２に記載の施設。
【請求項１７】
１つ以上のガスコンディショニングシステムを備え、少なくとも１つのガスコンディショニングシステムは、ガスコンディショニングシステム投入ガス（ＧＣＳ投入ガス）をコンディショニングするように構成可能な二段階システムであり、前記ＧＣＳ投入ガスはプラズマ改質ガスを含み、
ａ）乾式相分離のステップを備える段階１のプロセスを行うように構成される、１つ以上の段階１のガスコンディショニングユニットであって、部分的にコンディショニングされたガスを提供するために、かなりの割合の粒子状物質、およびかなりの割合の重金属汚染物質が前記ＧＣＳ投入ガスから除去され、段階１のユニットの各々は、任意選択で１つ以上の検知および／または応答要素に動作可能に関連付けられる、１つ以上の段階１のガスコンディショニングユニットと、
ｂ）前記１つ以上の段階１のガスコンディショニングユニットから下流側に位置する、１つ以上の段階２のガスコンディショニングユニットであって、前記部分的にコンディショニングされたガス中に残存する、かなりの部分の酸性ガスおよびその他の汚染物質の除去のステップを備える、段階２のプロセスを行うように構成され、段階２のユニットの各々は、任意選択で１つ以上の検知および／または応答要素に動作可能に関連付けられる、１つ以上の段階２のガスコンディショニングユニットと、
を備える、請求項１２に記載の施設。
【請求項１８】
１つ以上のガス均質化システムを備え、少なくとも１つのガス均質化システムは、実質的に一貫した特徴を有する調節されたガスを提供するように、ガスパラメータを均質化して調節するためのガス均質化システム投入ガス（ＧＨＳ投入ガス）を受け取るように構成され、前記ガス均質化システムは、
任意選択で１つ以上の検知および／または応答要素に動作可能に関連付けられる、１つ以上のＧＨＳ投入ガス入口と、任意選択で１つ以上の検知および／または応答要素に動作可能に関連付けられる、１つ以上の調節ガス出口とを備える均質化チャンバ
を備え、
前記１つ以上のガス特徴を調節するための十分なガス滞留時間を適応させるように設計される、請求項１２に記載の施設。
【請求項１９】
前記制御システムは、
（ａ）前記施設内において１つ以上のプロセスの最新動作条件を決定し、前記最新動作条件が１つ以上の検知要素から受け取られる１つ以上の入力信号に少なくとも部分的に基づき、
（ｂ）前記１つ以上のプロセスを調整してターゲット動作条件を得るため、またはターゲット動作条件に向かって調整するため、少なくとも１つの応答要素に対し１つ以上の制御信号を決定し、前記１つ以上の制御信号が前記最新動作条件と前記ターゲット動作条件との比較に少なくとも部分的に基づき、
（ｃ）前記少なくとも１つの応答要素に、前記１つ以上の制御信号を提供するように動作する、請求項１２に記載の施設。
【請求項２０】
１つ以上の下流側のアプリケーションに適している、規定の組成のプラズマ改質ガスを含むガスに、炭素質原料を変換するためのプロセスであって、
ａ）反応材料を提供するために、ガス化装置システムの、横方向に分散された２つ以上のガス化処理ゾーンのうちで、第１のガス化処理ゾーンに炭素質原料を渡すステップと、
ｂ）前記２つ以上のガス化処理ゾーンを通して、前記反応材料を漸進的に渡すステップと、
ｃ）前記反応材料の、乾燥、および／または揮発、および／または炭素変換を備える連続的段階を促進し、生オフガスおよび／または合成ガス、ならびに残渣を提供するように、前記ガス化処理ゾーンの各々で動作条件を最適化するステップと、
ｄ）任意選択で、前記ガス化処理ゾーンのうちの１つ以上にプロセス添加剤を投入するステップと、
ｅ）前記生オフガスおよび／または合成ガス中の分子の少なくとも一部分を分離するのに十分な温度で、前記生オフガスおよび／または合成ガスにプラズマ熱を適用するステップと、
ｆ）前記分離された分子を、プラズマ改質ガスを提供するために再結合できるようにするステップと、
ｇ）任意選択で、ステップｅ）および／またはｆ）中、前記生オフガスおよび／または合成ガスに、乱流、向流、径方向、接線方向、またはその他の流れ方向を伝えるステップと、ならびに、
ｈ）任意選択で、さらに処理されるように、前記プラズマ改質ガスを送るステップと、を備える、プロセス。
【請求項２１】
ステップａ）からｇ）のうちの１つ以上で生成される熱回収熱は、
ｉ．加熱流体を提供するために、ガス／流体間の熱交換器を通して、前記生オフガスおよび／または合成ガス、もしくは前記プラズマ改質ガスを渡すステップ、および
ｉｉ．前記ガス化処理ゾーンのうちの１つ以上に前記加熱流体を移送するステップによって回収される、
請求項２０に記載のプロセス。
【請求項２２】
ステップｃ）からの前記残渣は、
ｉ．溶融スラグを提供するために前記残渣中の固体材料を融解し、残渣ガスを提供するために前記残渣中に残存する炭素を揮発するのに十分な温度で、前記残渣にプラズマ熱を適用するステップと、
ｉｉ．任意選択で、前記残渣に１つ以上のプロセス添加剤を追加するステップと、
ｉｉｉ．前記残渣ガスから前記溶融スラグを分離するステップと、
ｉｖ．任意選択で、さらに処理されるように、前記残渣ガスを送るステップと、
を備えるプロセスによって溶融スラグおよび残渣ガスに変換される、
請求項２０に記載のプロセス。
【請求項２３】
ステップｈ）は、
ｉ．部分的にコンディショニングされたガスを提供するために、前記プラズマ改質ガス中に存在する粒子状物質の少なくとも一部分、および重金属汚染物質の少なくとも一部分を、前記プラズマ改質ガスから除去するステップと、  
ｉｉ．前記部分的にコンディショニングされたガス内に存在する酸性ガスの少なくとも一部分を、前記部分的にコンディショニングされたガスから除去し、それによってコンディショニングされたガスを提供するステップと、
ｉｉｉ．任意選択で、前記除去された粒子状物質および／または重金属汚染物質を融解し、その中に存在する炭素を揮発するように、前記ガスから除去された粒子状物質および／または重金属汚染物質に、プラズマ熱を適用するステップと、
を備える、請求項２０に記載のプロセス。
【請求項２４】
前記コンディショニングされたガスは、
ｉ．前記コンディショニングされたガスを均質化チャンバに渡すステップと、
ｉｉ．実質的に一貫した特徴を有する調節されたガスを提供するのに十分な時間、前記均質化チャンバで前記コンディショニングされたガスを保持し、任意選択で混合するステップと、
によって、選択された下流側のアプリケーションに適しており、実質的に一貫した特徴を有する、調節されたガスを提供するために、さらに処理される、請求項２３に記載のプロセス。
【請求項２５】
前記ガス化装置システム、前記ガス改質システム、前記固体残渣コンディショニングシステム、前記ガスコンディショニングシステム、および前記ガス均質化システムのうちの１つ以上は、コンポーネントモジュールとして構成され、各コンポーネントモジュールは、工場組み立てであり工場機能的である、請求項１２に記載の施設。
【請求項２６】
１つ以上のガス化トレインを備え、
各ガス化トレインは、１つのコンポーネントモジュールまたは一連の相互接続されたコンポーネントモジュールから形成され、望ましいプロセス一式を行うように構成される、請求項２５に記載の施設。