(57)【要約】本発明は、低温ガス化システムからの投入ガスを、所望の特徴の出力ガスに処理するための、ガスコンディショニングシステムを提供する。本システムは、２段階プロセスを含み、第１段階は、乾式相で重金属および粒子状物質を分離するステップであり、第２段階は、酸性ガス、および／または他の汚染物質を除去するさらなる処理ステップを含む。任意選択のプロセスは、投入ガスがガスコンディショニングシステムを通過するときに、投入ガスの湿度および温度を調整するステップを含む。処理ステップの存在および順序は、投入ガスの組成、下流側のアプリケーションのための出力ガスの所望の組成、ならびに効率および廃棄物最小化によって決定される。
2009536262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス化システム内の１つ以上の位置からの投入ガスをコンディショニングして、コンディショニングされたガスを提供するためのガスコンディショニングシステムであって、
ａ．第１のコンディショニング段階において、前記投入ガスから粒子状物質を除去して、コンディショニングされたガスおよび除去された粒子状物質を提供するための１つ以上の粒子除去ユニットを備えた、第１のガスコンディショナと、
ｂ．前記除去された粒子状物質を受け取って処理して、二次ガスおよび固形廃棄物を産生するための、固体残渣コンディショナと、
ｃ．前記固体残渣コンディショナに動作可能に関連付けられた第２のガスコンディショナであって、ガス冷却器と、前記二次ガスから粒子状物質を除去して、部分的にコンディショニングされた二次ガスを提供するための１つ以上のさらなる粒子除去ユニットとを備え、前記二次ガスが前記１つ以上のさらなる粒子除去ユニットに入る前に冷却するために、前記二次ガスを前記ガス冷却器に通過させ、および、さらなる処理のために、前記部分的にコンディショニングされた二次ガスを前記第１のガスコンディショナに渡すように構成される、第２のガスコンディショナと、
を備えることを特徴とするガスコンディショニングシステム。
【請求項２】
前記第１のガスコンディショナは、前記第２のコンディショニング段階において、前記投入ガスのさらなるコンディショニングを実行して、前記投入ガスからさらなる汚染物質を除去するために、前記１つ以上の粒子除去ユニットの下流側に１つ以上のコンポーネントをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項３】
前記１つ以上のコンポーネントは、ガス化装置であることを特徴とする請求項１に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項４】
前記第１のガスコンディショナは、前記第１のコンディショニング段階において、乾式相処理ステップを実行するための、少なくとも１つの他のコンポーネントを追加的に備えることを特徴とする請求項１または２に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項５】
前記１つ以上の粒子除去ユニットのうちの１つは、バグハウスフィルタであることを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか１つに記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項６】
前記乾式相処理ステップを実行するための前記コンポーネントは、乾式注入システムであることを特徴とする請求項３に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項７】
前記１つ以上のコンポーネントは、酸性ガスを除去するための１つ以上のコンポーネントを備えることを特徴とする請求項２に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項８】
前記酸性ガスを除去するための１つ以上のコンポーネントは、ＨＣｌスクラバを備えることを特徴とする請求項７に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項９】
前記酸性ガスを除去するための１つ以上のコンポーネントは、Ｈ２Ｓ除去システムを備えることを特徴とする請求項７または８に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項１０】
前記１つ以上のコンポーネントは、粒子除去ユニットを備えることを特徴とする請求項２に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項１１】
前記粒子除去ユニットは、活性炭素水銀研磨機であることを特徴とする請求項１０に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項１２】
コンバータガスコンディショナは、前記ガスコンディショニングシステムを通して前記投入ガスを移動させるためのブロワをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１１のうちのいずれか１つに記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項１３】
前記第１のガスコンディショナは、前記１つ以上の粒子除去ユニットの上流側に冷却ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１２のうちのいずれか１つに記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項１４】
前記第２のガスコンディショナは、１つ以上のさらなる粒子除去ユニットの下流側に冷却ユニットを備え、前記冷却ユニットの下流側に活性炭素床をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１３のうちのいずれか１つに記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項１５】
ガス化システム内の１つ以上の位置からの投入ガスからコンディショニングされたガスを提供するためのプロセスであって、
ａ．第１のコンディショニング段階において、第１のガスコンディショナ内の前記投入ガスから粒子状物質を除去して、コンディショニングされたガスおよび除去された粒子状物質を提供するステップと、
ｂ．前記除去された粒子状物質を固体残渣コンディショナに移送し、前記除去された粒子状物質を融解して、固形廃棄物および二次ガスを産生するステップと、
ｃ．前記二次ガスを冷却し、前記二次ガスから粒子状物質を除去することにより、第２のガスコンディショナ内で前記二次ガスをコンディショニングして、部分的にコンディショニングされた二次ガスを提供するステップと、
ｄ．さらなるコンディショニングのために、前記部分的にコンディショニングされた二次ガスを、前記第１のガスコンディショナに移送するステップと、
を含むことを特徴とするプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスを清浄化および処理する分野に関し、より具体的には、低温ガス化システムによって生成された投入ガスからの粒子状物質および目標とした化学種の分離に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス化は、都市固形廃棄物（ＭＳＷ）、または石炭等の炭素質原料の、可燃性ガスへの変換を可能にするプロセスである。ガスは、電気、蒸気を生成するために、または化学物質および液体燃料を産生(produce)するための基本原材料として、使用され得る。
【０００３】
ガスの考えられる使用法として、内部処理および／もしくはその他の外部目的用の蒸気の産生のため、または、蒸気タービンによる電気の生成のためのボイラー内における燃焼；電気の生成のためのガスタービンまたはガスエンジン内における直接的な燃焼；燃料電池；メタノールおよびその他の液体燃料の産生(production)；プラスチックおよび肥料等の化学物質の産生のためのさらなる原料として；別個の産業用燃料ガスとしての、水素および一酸化炭素両方の抽出；ならびにその他の産業上の用途が挙げられる。
【０００４】
概して、ガス化プロセスは、炭素質原料を、制御および／または限定された量の酸素および任意選択で蒸気とともに加熱チャンバ（ガス化装置）内へ送給することからなる。過剰な酸素によって動作してＣＯ２、Ｈ２Ｏ、ＳＯｘ、およびＮＯｘを産生する焼却または燃焼とは対照的に、ガス化プロセスは、ＣＯ、Ｈ２、Ｈ２Ｓ、およびＮＨ３を含む生ガス組成物を産生する。清浄化後、注目される一次ガス化産物はＨ２およびＣＯである。
【０００５】
有用な原料は、あらゆる都市廃棄物、産業活動によって産生された廃棄物、および生物医学的廃棄物、下水、汚泥、石炭、重油、石油コークス、重油精製残留物、製油所廃棄物、炭化水素汚染土壌、バイオマス、および農業廃棄物、タイヤ、ならびにその他の有害廃棄物を含み得る。原料の起源に応じて、揮発物は、Ｈ２Ｏ、Ｈ２、Ｎ２、Ｏ２、ＣＯ２、ＣＯ、ＣＨ４、Ｈ２Ｓ、ＮＨ３、Ｃ２Ｈ６、また、アセチレン類、オレフィン類、芳香族類、タール類、炭化水素液（油）、および炭化物（カーボンブラックおよび灰）等の不飽和炭化水素を含む場合がある。
【０００６】
原料が加熱されたとき、発生する第１の成分は水である。乾燥原料の温度が上昇すると、熱分解が起こる。熱分解中、原料は熱で分解されて、タール類、フェノール類、および光揮発性炭化水素ガスを放出し、その一方で、当該原料は炭化物に変換される。
【０００７】
炭化物は、有機および無機材料からなる残留固体を含む。熱分解後、炭化物は乾燥原料よりも高濃度の炭素を有し、活性炭素の源としての役割を果たし得る。高温（＞１，２００℃）で動作するガス化装置内、または高温ゾーンを有するシステム内において、無機鉱物質が溶解またはガラス化され、スラグと呼ばれる溶融ガラス状物質を形成する。
【０００８】
スラグは溶解されガラス化された状態であるため、通常は無害であると考えられ、無害材料として埋立地において処分、または鉱石、路盤、もしくはその他の建設材料として販売され得る。加熱プロセスにおいて極度に燃料が無駄になること、ならびに、有用な合成ガスおよび固体材料に変換され得る材料を残留廃棄物として処分するのはさらに無駄であることから、廃棄材料を焼却によって処分することは、あまり望ましいことでなくなりつつある。
【０００９】
ガス化プロセスを実現する手段は様々に異なるが、ガス化装置内の大気（酸素濃度または空気もしくは蒸気含有量）、ガス化装置の設計、内部および外部加熱手段、ならびにプロセスの動作温度という４つの主要な工学的要因に依存する。産生ガスの品質に影響を及ぼす要因として、原料組成、調製、および粒径；ガス化装置加熱速度；滞留時間；乾燥またはスラリー送給システムのいずれを用いるか、原料反応物流動形状、乾燥灰またはスラグ鉱物除去システムの設計を含むプラント構成；直接的または間接的な熱生成および移送方法を使用するか；ならびに、合成ガス清浄化システムが挙げられる。ガス化は、通常、約６５０℃〜１，２００℃の範囲の温度で、真空下、大気圧下、または最大約１００気圧の圧力下のいずれかで実行される。
【００１０】
ガス化プロセスによって産生された熱を捕捉し、そのような熱を利用して電気を生成するための多数のシステムが提案されており、一般に複合サイクルシステムとして知られている。
【００１１】
産生ガス中のエネルギーは、プロセスによってガス化システム全体に産生された相当な量の回収可能な顕熱と相まって、概してプロセスを駆動するために十分な電気を産生し、それによって局所的な電力消費の費用を軽減することができる。大量の炭素質原料をガス化するために必要な電力の量は、当該原料の化学組成に直接的に左右される。
【００１２】
ガス化プロセスにおいて生成されたガスが、「低品質の」炭素質原料により低温ガス化装置内において生成される傾向がある種類のガス等、多種多様な揮発物を含む場合、当該ガスは概してオフガスと称される。原料の特徴およびガス化装置内における条件によって、ＣＯおよびＨ２が支配的な化学種であるガスが生成される場合、当該ガスを合成ガスと称する。いくつかのガス化施設では、ガス品質コンディショニングシステムを冷却および清浄する前に、生オフガスまたは生合成ガスをより精製されたガス組成物に変換するための技術を用いる。
【００１３】
材料をガス化するためにプラズマ加熱技術を利用することは、長年にわたって商業的に使用されてきた技術である。プラズマは、少なくとも部分的にイオン化され、ガス原子、ガスイオン、および電子で構成される、高温発光ガスである。プラズマは、このようにして、あらゆるガスによって産生され得る。ガスは、中性（例えば、アルゴン、ヘリウム、ネオン）、還元的（例えば、水素、メタン、アンモニア、一酸化炭素）、または酸化的（例えば、酸素、二酸化炭素）である可能性があるため、これによってプラズマ中における化学反応の優れた制御を与える。バルク相において、プラズマは電気的に中性である。
【００１４】
いくつかのガス化システムでは、プラズマ熱を用いて、高温でガス化プロセスを駆動する、かつ／または、ガス状分子がプラズマ熱と接触した際におけるその他の投入物もしくは反応物の添加の有無にかかわらず、長鎖揮発物およびタール類をより小さい分子に変換、再構成、または再形成することにより、オフガス／合成ガスを精製し、それらのガスは、その構成原子に解離することになる。これらの原子の多くはその他の投入された分子と反応して新たな分子を形成することになり、一方、その他は自身と再結合する場合がある。プラズマ熱と接触している分子の温度が低下すると、全ての原子が完全に再結合する。投入ガスは化学量論的に制御され得るため、出力ガスは、例えば、相当レベルの一酸化炭素およびわずかなレベルの二酸化炭素を産生するように制御され得る。
【００１５】
プラズマ加熱によって達成可能な超高温（３，０００〜７，０００℃）は、あらゆる形態または組み合わせの液体、気体、および固体を含む、受け取ったままの状態の廃棄物を含む事実上あらゆる投入原料が適応し得る、高温ガス化プロセスを可能にする。プラズマ技術は、全ての反応を同時に生じさせるために一次ガス化チャンバ内に位置付けられてもよいし（高温ガス化）、それらを順次に生じさせるためにシステム内に位置付けられてもよいし（高温精製を伴う低温ガス化）、その何らかの組み合わせであってもよい。
【００１６】
炭素質原料のガス化中に産生されたガスは、通常、極めて熱いが、少量の不要な化合物を含有する場合があり、それを使用可能な産物に変換するために、さらなる処置を必要とする。炭素質材料が気体状態に変換されると、金属、硫黄化合物、および灰等の望ましくない物質をガスから除去することができる。例えば、ガス化中に産生されたガスから粒子状物質および酸性ガスを除去するために、多くの場合、乾式濾過システムおよび湿式スクラバが使用される。ガス化プロセス中に産生されたガスを処置するためのシステムを含む、多数のガス化システムが開発されている。
【００１７】
これらの要因は、例えば、米国特許第６，６８６，５５６号、第６，６３０，１１３号、第６，３８０，５０７号、第６，２１５，６７８号、第５，６６６，８９１号、第５，７９８，４９７号、第５，７５６，９５７号、および米国特許出願第２００４／０２５１２４１号、第２００２／０１４４９８１号において記載されている種々の異なるシステムの設計において、考慮されている。また、米国特許第４，１４１，６９４号、第４，１８１，５０４号、第４，２０８，１９１号、第４，４１０，３３６号、第４，４７２，１７２号、第４，６０６，７９９号、第５，３３１，９０６号、第５，４８６，２６９号、および第６，２００，４３０号を含む、種々の用途において使用するための合成用ガスの産生のために石炭をガス化するための異なる技術に関する、多数の特許がある。
【００１８】
先行技術のシステムおよびプロセスは、変化に応じて連続的に取り扱われなくてはならない課題に、十分に取り組んでこなかった。これらのタイプのガス化システムのいくつかは、ガス化反応から有用なガスを生成するプロセスを調整するための手段を説明している。したがって、プロセスの全体効率を最大化する様式で炭素質原料を十分にガス化することができるシステム、および／または、プロセス全体を含むステップを提供することは、当該技術分野において著しい進歩となるであろう。
【００１９】
ガス化反応器によって生成されるガスは、カドミウム、水銀および鉛のような重金属汚染物質を含有する場合がある。これらの重金属には排出限度があるので、ガスを下流側のアプリケーションに送る前に、重金属をそのガスから分離して、これらの重金属の排出限度を満たさなければならない。重金属の排出限度の例を下表に示す。
【００２０】
2009536262.tif 000003
【００２１】
石炭ガス化によって得られる生ガスの組成は、コンバータが動作する条件に応じて変化する。生ガスの共通コンポーネントは、可燃性物質（ＣＯおよびＨ２）、不燃性物質（ＣＯ２、Ｎ２およびＨ２Ｏ）、空気汚染物質（重金属、ＮＯｘ、Ｈ２Ｓ、ＨＣｌ、タール）、および同伴固体を含む。燃焼、電気の生成、または他のアプリケーションに産生ガスを使用する前に、そのアプリケーションのための所望の特徴を有するガスを産生するために、産生ガスを処理または精製しなければならない。このような処理または精製は、概して、産生ガスからの重金属および酸性ガスの除去を伴う。
【００２２】
ガスが、ガス化システム内の都市固形廃棄物（Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ  Ｓｏｌｉｄ  Ｗａｓｔｅ：ＭＳＷ）の変換によって生成されるときに、ガスは、可燃性および不燃性画分の両方で金属および金属化合物を含有する。通常、廃棄物の鉛濃度は、カドミウムおよび水銀よりも２桁大きい。種々の残渣間の重金属の分布は、ＭＳＷの組成、金属およびそれらの金属化合物の生理化学的な特性、およびガス化プロセス動作条件に依存する。
【００２３】
高蒸気圧（低沸点）の金属化合物は、蒸発後に容易に大気中に入り、主に産生ガス中に見られる。有毒な重金属の煙霧は、金属成分が揮発して、その後蒸気が凝結することによって生じる。ＭＳＷは積荷ごとに異なるので、ガス化プロセスにおいて正確な重金属濃度を知ることはほぼ不可能である。ガス化プロセスによって生成されるガス中の平均重金属濃度の評価を下表に示す。
【００２４】
2009536262.tif 000004
【００２５】
ガス化システムによって産生されるガスを清浄化するためのガスコンディショニングシステムが開示さてきた。米国特許出願第２００４０２５１２４１号は、混合ガス流から酸性ガスを除去するために使用することができる、従来のガス清浄化技術の使用を記載している。
【００２６】
米国特許出願第２００４００３１４５０号は、容易な除去のために、音圧波を使用して燃焼流中に含有される粒子の凝集させる、ガス化システムを記載している。一実施形態では、燃焼産生流から硫黄を除去するだけでなく、粒子の凝集も容易にするために、硫黄捕捉剤を流路内に注入する。
【００２７】
米国特許出願第２００４０２２０２８５号は、バイオマスをガス化するための方法およびシステムを記載している。得られた合成ガスは、どちらも油が送給される、飽和デバイスおよび吸収デバイスを通過させる。このようにして、合成ガスは油によって洗浄され、そこからタールが実質的に除去される。
【００２８】
米国特許出願第２００４０２４７５０９号は、高温（約１２００°Ｆ（約６４９℃）乃至約３００°Ｆ（約１４９℃））を用いて、ハロゲン化物、硫黄、粒子、水銀その他等の汚染物質の少なくとも一部を合成ガスから除去する、ガス清浄システムを記載している。このガス清浄システムは、合成ガスからハロゲン化物、粒子、および硫黄を除去するために、１つ以上のフィルタ容器を連続的に含むことができ、第１の温度および圧力でガスを受け、合成ガスがシステムを通って流れたときにガスの温度を下げることによって動作する。第１のフィルタ容器によって除去された粒子は、収集ホッパに送ることができ、そこで炭化物粒子および吸着剤粒子に分離することができる。炭化物粒子は、ガス化装置に戻すことができ、ハロゲン化物を含む吸着剤を処分するか、またはこれを第１のフィルタ容器に入るガスに添加することによって再利用することができる。炭化物粒子をガス化装置に戻すには、炭化物粒子を添加するための追加的な専用の投入口が必要となる。このガス清掃システムは、燃料電池発電、ＩＧＣＣ発電（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｍｂｉｎｅｄ  Ｃｙｃｌｅ：ガス化複合発電）、および化学合成のような、清浄なガスを必要とするアプリケーションに使用することができる。
【００２９】
この背景事情は、出願人が信じる既知の情報を、本発明と関連する可能性を持たせる目的で提供するものである。必ずしも承認を意図するものではなく、また、前述の情報のいずれも、本発明に対する先行技術を構成するものであると解釈されるべきでない。
【発明の開示】
【００３０】
本発明の目的は、ガスコンディショニングシステムを提供することにある。本発明の一側面によれば、ガス化システム内の１つ以上の位置からの投入ガスをコンディショニングして、コンディショニングされたガスを提供するためのガスコンディショニングシステムであって、（ａ）第１のコンディショニング段階において、投入ガスから粒子状物質を除去して、コンディショニングされたガスおよび除去された粒子状物質を提供するための１つ以上の粒子除去ユニットを備えた、第１のガスコンディショナと、（ｂ）除去された粒子状物質を受け取って処理して、二次ガスおよび固形廃棄物を産生するための、固体残渣コンディショナと、（ｃ）該固体残渣コンディショナに動作可能に関連する第２のガスコンディショナとを備え、第２のガスコンディショナは、ガス冷却器と、二次ガスから粒子状物質を除去して、部分的にコンディショニングされた二次ガスを提供するための１つ以上のさらなる粒子除去ユニットとを備え、第２のガスコンディショナは、二次ガスが１つ以上のさらなる粒子除去ユニットに入る前に冷却するために、二次ガスがガス冷却器を通過するように、また、さらなる処理のために、部分的にコンディショニングされた二次ガスを第１のガスコンディショナに渡すように構成される、ガスコンディショニングシステムが提供される。
【００３１】
本発明の他の側面によれば、ガス化システム内の１つ以上の位置からの投入ガスからコンディショニングされたガスを提供するためのプロセスであって、（ａ）第１のコンディショニング段階において、第１のガスコンディショナ内の投入ガスから粒子状物質を除去して、コンディショニングされたガスおよび除去された粒子状物質を提供するステップと、（ｂ）除去された粒子状物質を固体残渣コンディショナに移送し、該除去した流素性物質を融解して、固形廃棄物および二次ガスを産生するステップと、（ｃ）前記二次ガスを冷却し、前記二次ガスから粒子状物質を除去することにより、第２のガスコンディショナ内で前記二次ガスをコンディショニングして、部分的にコンディショニングされた二次ガスを提供するステップと、（ｄ）さらなるコンディショニングのために、部分的にコンディショニングされた二次ガスを第１のガスコンディショナに移送するステップとを含むプロセスが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
本発明のこれらおよび他の特徴は、添付図面を参照して以下に詳述することで、より明らかとなろう。
【図１】図１は、本発明の一実施形態によるガスコンディショニングシステム（ＧＣＳ）のプロセスフロー図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態によるＧＣＳのプロセスフロー図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態によるＧＣＳのプロセスフロー図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態によるＧＣＳのプロセスフロー図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態によるＧＣＳのプロセスフロー図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態によるＧＣＳのプロセスフロー図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態によるＧＣＳのプロセスフロー図である。
【図８】図８は、本発明の一実施形態によるＧＣＳによって実行される処理ステップのプロセスフロー図である。
【図９】図９は、本発明の一実施形態によるＧＣＳによって実行される処理ステップのプロセスフロー図である。
【図１０】図１０は、下流側のアプリケーション（ガスエンジン）と統合した、本発明の一実施形態による例示的なＧＣＳシステムを組み込んだ、低温ガス化施設のプロセス全体のフロー図である。
【図１１】図１１は、下流側のアプリケーション（ガスエンジン）と統合した、本発明の一実施形態による例示的なＧＣＳシステムを組み込んだ、低温ガス化施設の別のプロセス全体のフロー図である。
【図１２】図１２は、粒子除去手段と組み合わせた乾式注入システムを示す、本発明の一実施形態によるＧＣＳの一部の例示的な概略図である。
【図１３】図１３は、ＨＣｌスクラバおよび関連するコンポーネントを示す、本発明の一実施形態によるＧＣＳの一部の例示的な概略図である。
【図１４】図１４は、一実施形態による、ＧＣＳからの廃水を収集および貯蔵するためのシステムを示す図である。
【図１５】図１５は、本発明の一実施形態による、Ｔｈｉｏｐａｑを使用したＨ２Ｓ除去プロセスのプロセスフロー図である。
【図１６】図１６は、合成ガス調節システムにと統合した一実施形態によるＧＣＳを示す図である。
【図１７】図１７は、本発明の一実施形態によるＧＣＳを示す図である。
【図１８】図１８は、本発明の一実施形態によるＧＣＳを備えた、都市固形廃棄物ガス化設備のための高レベルプロセス制御の概略図である。
【図１９】図１９は、下流側のアプリケーション（ガスエンジン）と統合した、本発明の一実施形態による例示的なＧＣＳシステムを組み込んだ、低温ガス化施設のプロセス全体のフロー図である。
【図２０】図２０は、下流側のアプリケーション（ガスエンジン）と統合した、本発明の一実施形態による例示的なＧＣＳシステムを組み込んだ、低温ガス化施設の別のプロセス全体のフロー図である。
【図２１】図２１は、本発明の一実施形態において、ＧＣＳに組み込むことができる固体残渣コンディショニングチャンバの概略図である。
【図２２】図２２は、チャンバがＧＣＳのバグハウスフィルタおよびガス化装置と間接的に連通する、本発明の一実施形態において、ＧＣＳに組み込まれた残渣コンディショニングチャンバの概略図である。
【図２３】図２３は、本発明の一実施形態において、ＧＣＳへの組み込みに好適な固体残渣コンディショナのＳ噴流型スラグ出口の部分断面図である。
【図２４】図２４は、本発明の一実施形態に置いて、ＧＣＳへの組み込みに好適な固体残渣コンディショニングチャンバ内の傾斜角可変のスラグ坩堝の部分断面図である。
【図２５】図２５Ａ乃至Ｄは、本発明の種々の実施形態において、ＧＣＳに組み込むために、残渣コンディショニングチャンバ内で使用することができる種々のスラグ出口の部分断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明は、ガス化施設内の１つ以上の位置で生成されたガスをコンディショニングするための、２段階ガスコンディショニングシステム（ＧＣＳ）を提供する。コンディショニングプロセスの初期段階（段階１）は、コンバータによって産生されたガスから粒子状物質を乾式相分離するステップを含み、コンディショニングプロセスの第２の段階（段階２）は、所望の、および／または特定のガスの特徴を満たす、コンディショニングされたガスを提供する１つ以上のさらなる処理ステップを含む。２箇所以上でガスが生成される施設では、ガスコンディショニングプロセスは、分離および／または結合的なプロセスの流れを含むことができる。ＧＣＳは、コンディショニングプロセスを制御および最適化するための制御システムをさらに備える。
【００３４】
本発明の一実施形態では、ＧＣＳは、コンバータガスコンディショナ（ＧＣ）、および固体残渣ガスコンディショナ（ＧＣ）の２つの統合型サブシステムを備える。コンバータＧＣは、主ガス化チャンバ（または「コンバータ」）内の１つ以上の地点から生じるガスを処理する。固体残渣ＧＣは、コンバータから、また任意選択で、コンバータＧＣから収集した固体残渣の融解によって生じるガスを処理する。
【００３５】
特定の実施形態では、ＧＣＳによる段階１のコンディショニングは、この段階中に分離した粒子状物質を、粒子状物質を融解する固体残渣コンディショナに渡すステップを含む。本実施形態によれば、固体残渣融解ステップによって産生されたガスは、次いで固体残渣ＧＣを通過する。固体残渣コンディショナは、コンバータＧＣだけから粒子状物質を受け取る、専用の固体残渣コンディショナとするか、またはコンバータＧＣおよびコンバータから粒子状物質を受け取る、共有固体残渣コンディショナとすることができる。
【００３６】
本発明の一実施形態では、乾式の段階１のコンディショニングプロセスおよび段階１のプロセスによって産生された粒子状物質のさらなる処理において、粒子状物質、および重金属汚染物質の少なくとも一部を除去することで、コンバータに送給される原料のうちの少量のパーセントまたは重量画分の、コンディショニングプロセス中に生成された有害廃棄物の量が減少する。
【００３７】
定義
別段の定義がない限り、本願において使用する全ての技術用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されているものと同じ意味を有する。
【００３８】
本願明細書で使用する場合、「部分的にコンディショニングされたガス」という用語は、本発明のガスコンディショニングシステム（ＧＣＳ）の段階１を通じて処理されたガスを指す。
【００３９】
本願明細書で使用する場合、「汚染物質」という用語は、投入ガス中に存在し、最終的なコンディショニングされたガスには不要な、化合物、要素、分子または粒子状物質までを含む分子の組み合わせのような、材料を示す。汚染物質は、固体、液体、または気体になり得る。例えば、投入ガスが、ガス化システムまたはコンバータにおける炭素質原料のガス産物への変換によって産生された合成ガスである場合、該投入ガスは、硫黄、ハロゲン化物種、スラグおよび炭化物粒子、窒素種（アンモニアおよびシアン化水素等）、および重金属（水銀、砒素およびセレニウム等）のような汚染物質を含有する場合がある。
【００４０】
本願明細書で使用する場合、「約」という用語は、所定の値からほぼ±１０％のばらつきを指す。
【００４１】
本願明細書で使用する場合、「二次ガス流」という用語は、該固体残渣コンディショナ内で処理された（例えば、コンバータガスコンディショナを迂回した粒子状物質および重金属を含む）材料から、固体残渣コンディショナで生成されたガスを指す。
【００４２】
投入ガスから汚染物質を分離することに関して本願明細書で使用する場合、「固体相」および「乾式相」という用語は、水またはいかなる水溶液も添加せずに実行され、汚染物質が、基本的に乾燥または固形で投入ガスから分離されることを指す。
【００４３】
投入ガスから汚染物質、すなわち重金属および粒子状物質を分離することに関して本願明細書で使用する場合、「湿式相」という用語は、水または水溶液を添加して実行される分離を指す。この分離によって、水または水溶液中の重金属および粒子状物質を含む汚染物質が分離される。
【００４４】
ガスコンディショニングシステム（ＧＣＳ）
本発明は、２段階のコンディショニングプロセスにおいてガスをコンディショニングするためのガスコンディショニングシステム（ＧＣＳ）を提供し、また、所望の下流側のアプリケーションに対する適切な組成を有する、最終的なコンディショニングされたガスを提供する。段階１は、１つ以上の初期の乾式相／固体相分離ステップを含み、その後の段階２は、１つ以上のさらなる処理ステップを含む。概して、乾式相／固体相分離ステップでは、かなりの粒子状物質および大部分の重金属汚染物質が除去される。段階２では、さらなる粒子状物質および重金属汚染物質、ならびに任意選択で、ガス中に存在する他の汚染物質が除去される。したがって、ＧＣＳは、処理ステップを実行し、粒子状物質、酸性ガス、および／または投入ガスからの重金属を分離し、また任意選択で、ガスがＧＣＳを通過するときに、該ガスの湿度および温度を調整する種々のコンポーネントを含む。ＧＣＳは、コンディショニングプロセス全体を制御および最適化する制御システムをさらに備える。
【００４５】
ＧＣＳは、ガス化システム内の１つ以上の位置から、直接的または間接的に投入ガスを受け取り、段階１および段階２を通じて該ガスを処理して、所望の組成を有するコンディショニングされたガスを産生する。ＧＣＳは、例えば、内燃エンジン、蒸気注入ガスタービン、燃焼タービンエンジン、および燃料電池技術のための燃料源として、また、エタノール、メタノール、および炭化水素のような化学物質の合成、および水素、一酸化炭素、メタンのようなガスの合成のための燃料源として、下流側のアプリケーションでの使用に好適な、コンディショニングされたガスを産生するように構成することができる。
【００４６】
一実施形態において、ＧＣＳのコンポーネントおよび処理ステップのそれぞれの順番は、処置および／または処分されなくてはならない有害廃棄物の生成を最小限に抑えるように選択される。処理ステップの存在および順序は、例えば、投入ガスの組成および選択された下流側アプリケーションに必要なコンディショニングガスの組成に基づいて選択され得る。
【００４７】
ＧＣＳは、コンディショニングを必要とするガスが、ガス化システム内の１つ以上の地点で生成される、あらゆるガス化施設に組み込むことができる。上述のように、一実施形態では、ＧＣＳは、コンバータＧＣおよび固体残渣ＧＣの２つの統合型サブシステムを備える。固体残渣ＧＣは、コンバータＧＣと同じかまたは類似する処理ステップを用いて、固体残渣から生じるガスを処理する。すなわち、段階１の処理は、重金属の少なくとも一部および粒子状物質の大部分をガスから除去することを達成し、その後、段階２の処理は、下流側のガスの品質仕様を満たす、コンディショニングされたガスを提供する。
【００４８】
本実施形態によれば、コンバータＧＣおよび固体残渣ＧＣは、並列して動作させることができ、両サブシステムは、段階１および段階２の両方の処理を行うことができるか、または、２つのサブシステムは、収束様式で動作させることができ、これらのサブシステムは、段階２のプロセスのためのコンポーネントの一部または全てを共有する。２つのサブシステムが収束様式で動作する本発明の一実施形態を図２に示し、実施例１において詳述する。
【００４９】
いくつかの実施形態では、段階１において分離された粒子状物質は、さらに処理を行って、処理しなければならない有害材料の量を減じることができる。図１は、本発明の特定の実施形態を示す図であり、段階１は、コンバータＧＣＳの段階１の処理１３５の粒子および重金属除去ステップから固体残渣コンディショニングチャンバ１６５に固体物質を移送するステップをさらに含み、該チャンバでは、固体物質を融解して不活性スラグ１６６内に捕捉することができる。融解ステップからのガスは、次いで固体残渣ＧＣＳ  １９を通過するが、該ＧＣＳは、ガス冷却器１７０と、重金属および粒子状物質除去１８５とを備える。活性炭素および／または他の吸着剤は、任意選択で、粒子状物質除去の前に、１７２で添加することができる。部分的にコンディショニングされたガスは、次いで、段階２の処理１４１のために、段階１の処理１３５の前の１２９か、または段階１の処理１３５の後の１３１のいずれかにおいてコンバータＧＣＳ  ２８に戻される。別様には、一実施形態では、固体残渣ＧＣ  １９は、並列して段階２の処理を行うためのコンポーネントを備えることができる。
【００５０】
本発明の一実施形態において、ＧＣＳによって産生される有害廃棄物の量は、使用した炭素質原料の重量の約５％未満である。一実施形態において、産生される有害廃棄物の量は、使用した炭素質原料の重量の約２％未満である。一実施形態において、産生される有害廃棄物の量は、使用した炭素質原料の重量の約１％未満である。一実施形態において、産生される有害廃棄物の量は、使用した炭素質原料１トンにつき約１ｋｇ乃至約５ｋｇである。一実施形態において、産生される有害廃棄物の量は、使用した炭素質原料１トンにつき約１ｋｇ乃至約３ｋｇである。一実施形態において、産生される有害廃棄物の量は、使用した炭素質原料１トンにつき約１ｋｇ乃至約２ｋｇである。
【００５１】
本発明のＧＣＳの多様な限定的でない実施形態を図１乃至図９に示し、下記の実施例１乃至１１、１３および１４に記述する。
【００５２】
ＧＣＳは、高温ガス化システムか低温ガス化システムとともに使用するように構成することができる。高温ガス化システムとともに使用するように構成されたＧＣＳの一実施形態を図３に示し、下記の実施例３に記述する。例えば汚染物質が７００℃以上で除去される、高温で動作させることができるＧＣＳは、大容量のアプリケーションが必要な場合に有用となり得る。
【００５３】
ＧＣＳは、１つ以上の処理ステップが投入ガスを使用して高温で行われ、以降のステップが低温で行われるように構成することができる。少なくとも１つの処理ステップを高温で行うように構成されたＧＣＳの一実施形態を図６に示し、下記の実施例６に記述する。
【００５４】
本発明の一実施形態では、ＧＣＳは、低温ガス化システムとともに使用するように構成される。本発明の一実施形態では、段階１においてＧＣＳが用いる第１の処理ステップは、約７５０℃未満で行われる。一実施形態では、段階１の第１の処理ステップは、約７００℃未満で行われる。一実施形態では、段階１の第１の処理ステップは、約６００℃未満で行われる。一実施形態では、段階１の第１の処理ステップは、約５００℃未満で行われる。一実施形態では、段階１の第１の処理ステップは、約４００℃未満で行われる。一実施形態では、段階１の第１の処理ステップは、約３００℃未満で行われる。一実施形態では、段階１の第１の処理ステップは、約２７５℃未満で行われる。一実施形態では、段階１の第１の処理ステップは、約２６０℃未満で行われる。
【００５５】
一実施形態では、ＧＣＳが用いた段階１および段階２のプロセスの大部分、すなわち半分以上は、例えば約７５０℃未満で行われる。一実施形態では、段階１および段階２のプロセスの大部分は、約７００℃未満で行われる。一実施形態では、段階１および段階２のプロセスの大部分は、約４００℃未満で行われる。一実施形態では、段階１および段階２のプロセスの大部分は、約３００℃未満で行われる。一実施形態では、段階１および段階２のプロセスの大部分は、約２７５℃未満で行われる。一実施形態では、段階１および段階２のプロセスの大部分は、約２６０℃未満で行われる。一実施形態では、段階１および段階２のプロセスの大部分は、約２４０℃未満で行われる。一実施形態では、段階１および段階２のプロセスの大部分は、約２００℃未満で行われる。一実施形態では、段階１および段階２のプロセスの大部分は、約１００℃未満で行われる。
【００５６】
一実施形態では、ＧＣＳは、大気圧に近い圧力で動作する。
【００５７】
投入ガス
概して、ＧＣＳは、ガス化システム（すなわち「コンバータ」）内で、これに限定されないが、都市固形廃棄物、石炭、バイオマス等を含む炭素質原料の、ガス産物への変換によって産生されたガスである、投入ガスをコンディショニングするように構成される。一般的に、ガス化システムを出たときのガスの組成は、一酸化炭素、窒素、二酸化炭素、水素、および水である。微量のメタン、エチレン、塩化水素、および硫化水素が存在する場合もある。
【００５８】
異なる化学物質成分の厳密な割合は、使用される原料のタイプに依存する。例えば、石炭（概して、都市固形廃棄物と比較して、炭素質原料の組成が比較的均一であるとみなされる）から産生したガスは、特定の一連の動作条件下で、２６％の一酸化炭素、１１．５％の二酸化炭素、２８％の水素、および約３１％の水蒸気を生じ得る。亜歴青炭（２３．１ＭＪ／ｋｇ、２５．１％の含水量）のガス化では、別の一連の動作条件下で、１８．２％の一酸化炭素、６．９％の二酸化炭素、１７．８％の水素、および約１５．１％の水を生じる。従来技術において既知のように、泥炭から、亜炭（水分：約７０％、エネルギ含量：約８乃至１０ＭＪ／ｋｇ）に至る、黒炭（水分：約３％、エネルギ含量：約２４乃至２８ＭＪ／ｋｇ）に至る、無煙炭（水分：ほぼゼロ、エネルギ含量：最高で約３２ＭＪ／ｋｇ）に至る様々なタイプの石炭が存在し、それぞれが、産生ガスにおいて実質的な変動性を呈する。
【００５９】
炭素質原料のガス化によってガスが生成される場合、下流側のアプリケーションでのガスの通常および安全な使用には適さない、ある量の汚染物質が存在する。それに応じて、一実施形態では、本発明のＧＣＳを使用して、ガス化コンバータ内で生成されたガスを、粒子状物質、不要な汚染化学物質（酸、有毒な化学物質（水銀、カドミウム等））、および他の物質の量を実質的に減じたガスに変換する。これらの不純物の効果的な除去は、下流側のアプリケーションでの使用に好適なガスを提供する。いくつかの実施形態では、出力ガスが清浄で乾燥していることが望ましい。
【００６０】
段階１：粒子状物質および重金属の乾式相除去
ＧＣＳの段階１は、投入ガスから、重金属の少なくとも一部および粒子状物質の大部分を除去する１つ以上の乾式または固体相処理ステップを実装するためのコンポーネントを備える。好適な固体相処理ステップは従来技術において既知であり、当該のステップの実行に好適な手段の限定的でない実施例を下記に記述する。一実施形態では、投入ガスからの重金属の一部および粒子状物質の大部分は、乾燥または固形で投入ガスから除去される。
【００６１】
例えば、重金属除去は、当該技術分野において既知である１つ以上の固体相分離コンポーネントを使用して達成され得る。そのような固体相分離コンポーネントの限定的でない例としては、乾式注入システム、粒子除去ユニット、活性炭素濾過コンポーネント、ならびに、ゼオライトおよびナノ構造等の特殊な吸着剤との接触を可能にするコンポーネントが挙げられる。選択された代表的な例を、以下でさらに詳細に説明する。当該技術分野において既知であるように、これらの粒子状物質分離コンポーネントを使用して、例えば、乾式注入プロセス、活性炭素濾過、乾式洗浄、種々の粒子除去処理ステップ、および当該技術分野において既知であるその他の乾式または固体相処理ステップで、固体／乾式相中の粒子状物質／重金属を除去または分離することができる。
【００６２】
本発明の一実施形態では、ＧＣＳの段階１は、少なくとも１つの粒子除去ユニットを備える。別の実施形態では、ＧＣＳの段階１は、１つ以上の粒子除去ユニットと、乾式相または固体相処理ステップを実行するための、少なくとも１つの他のコンポーネントとを含む。一実施形態では、ＧＣＳの段階１は、乾式注入システムと、１つ以上の粒子除去ユニットとを備える。図１２は、本発明の一実施形態によるＧＣＳの段階１を示す図であり、段階１は、乾式注入システム２７１と、粒子除去のためのバグハウス２３０とを備える。バグハウスにおいて除去された固体残渣は、固体残渣コンディショナに移送される。
【００６３】
投入ガスがプラズマガス化コンバータを出た合成ガスである場合の実施形態では、合成ガスは、コンバータ内部の表面速度に基づいて、かなりの量の粒子状物質を有し得る。したがって、本発明の一実施形態によるＧＣＳは、ガス化システムを出た合成ガスに混入する場合のある粒子状物質を除去する、粒子除去ユニットを備える。プラズマガス化コンバータにおいて石炭を原料として使用する一実施形態では、ＧＣＳは、少なくとも１つの粒子除去ユニットを備える。
【００６４】
適切な段階１の処理ステップの選択は、例えば、投入ガスの組成、投入ガスの温度、最終コンディショニングガスの望ましい組成、組成ガスの最終用途、ならびに、コスト検討および設備稼働率に基づいて、当業者によって容易に判断され得る。ＧＣＳの段階１は、例えば、投入ガスが高温であり、選択された段階１のプロセスが低温で最適に動作するときには、必要に応じて、任意選択で１つ以上のガス冷却器を備えることができる。
【００６５】
上述のように、ＧＣＳの段階１は、投入ガス中に存在する粒子状物質の大部分および重金属汚染物質の少なくとも一部の除去を提供する。一実施形態において、投入ガス中に存在する粒子状物質の少なくとも約７０％が段階１で除去される。一実施形態において、投入ガス中に存在する粒子状物質の少なくとも約８０％が段階１で除去される。一実施形態において、投入ガス中に存在する粒子状物質の少なくとも約９０％が段階１で除去される。一実施形態において、投入ガス中に存在する粒子状物質の少なくとも約９５％が段階１で除去される。一実施形態において、投入ガス中に存在する粒子状物質の少なくとも約９８％が段階１で除去される。一実施形態において、投入ガス中に存在する粒子状物質の少なくとも約９９％が段階１で除去される。一実施形態において、投入ガス中に存在する粒子状物質の９９．５％が段階１で除去される。
【００６６】
一実施形態において、投入ガス中に存在する重金属汚染物質の少なくとも約５０％が段階１で除去される。一実施形態において、投入ガス中に存在する重金属汚染物質の少なくとも約６０％が段階１で除去される。一実施形態において、投入ガス中に存在する重金属汚染物質の少なくとも約７０％が段階１で除去される。一実施形態において、投入ガス中に存在する重金属汚染物質の少なくとも約８０％が段階１で除去される。一実施形態において、投入ガス中に存在する重金属汚染物質の約９０％が段階１で除去される。
【００６７】
乾式注入
乾式注入プロセスは当該技術分野において既知であり、概して、重金属微粒子および煙霧が吸着剤の表面に吸着できるように、十分な滞留時間でガス流中に注入される、算出された量の適切な吸着剤を利用する。吸着剤に吸着した重金属は、以下で説明するような粒子除去によって捕捉されることができ、当該除去は、乾式／固体相中の重金属／粒子状物質を除去し、それが投入ガスとともにＧＣＳを介して移動するのを防止する。本発明の一実施形態では、好適な吸着剤上へ吸着される重金属粒子は、バグハウスフィルタを使用して捕捉される。
【００６８】
適切な吸着剤の例としては、活性炭素；ヨウ素、硫黄、またはその他の種に含浸された促進活性炭素；長石；石灰；亜鉛ベースの吸着剤；ナトリウムベースの吸着剤；金属酸化物ベースの吸着剤；ならびに、水銀、ヒ素、セレン等の重金属を効果的に除去することができる、当該技術分野において既知のその他の物理的および化学的吸着材を含むがこれらに限定されない。吸着剤は、約６０メッシュサイズの最大サイズと約３２５メッシュサイズの最小サイズとの間で変動するメッシュサイズであってもよい。
【００６９】
注入は、概して、ポート、ノズル、または管等の吸着剤投入手段によるものであり、重力、係止ホッパ、またはスクリューコンベアによって達成され得る。本発明は、ＧＣＳを作成するパイプ内、例えば、粒子除去手段に繋がるパイプ内に吸着剤を設け、当該パイプを通過する際に投入ガスと混合できるようにも検討している。当該技術分野において既知であるその他の方法も含まれる。
【００７０】
吸着剤は、１つ以上の収容コンテナ内に貯蔵され、そこから吸着剤が投入手段へ配送される。吸着剤収容コンテナ内はＧＣＳの一部であってもよいし、ＧＣＳの外部にあってもよい。
【００７１】
ＧＣＳは、複数の吸着剤投入手段または単一の吸着剤投入手段を備えることができる。複数の吸着剤投入手段を備えた実施形態では、各投入手段が同じ量の吸着剤を添加するか、または投入手段のサブセットがそれぞれ同じ量の吸着剤を添加することができる。代替的に、各投入手段が異なる量の吸着剤を添加するか、または投入手段のサブセットがそれぞれ異なる量の吸着剤を添加することができる。同様に、各投入手段が同じ吸着剤を投入するか、または投入手段のサブセットがそれぞれ同じ吸着剤を投入することができる。代替的に、各投入手段が異なる吸着剤を投入するか、または投入手段のサブセットがそれぞれ異なる吸着剤を投入することができる。例えば、各投入手段は、吸着剤として長石および活性炭素の両方を使用するような、経済的で技術的な方法で投入ガスから汚染物質を除去することを目的に、異なる比率の吸着剤を添加することができる。この場合、長石によるタールの除去は、水銀の除去において、活性炭素の効果を高めることができる。当業者は、投入ガス中に存在する汚染物質、および出力ガスの所望の構成に基づいて、使用する吸着剤の量およびタイプを容易に決定することができる。
【００７２】
上述のように、吸着剤の種々の組み合わせを乾式注入によって投入ガス中に注入することができ、適切な組み合わせは、例えば投入ガスの組成に基づいて、当業者によって容易に判断され得る。例えば、投入ガス中に存在する水銀が非元素形態にあるときには、活性炭素が有用であり、長石は、タールを含有する投入ガスに有用であり、
【００７３】
一実施形態において、長石が投入ガス中に注入される。一実施形態において、活性炭素が投入ガス中に注入される。一実施形態において、長石が粒子除去手段用のプレコートとして使用される。一実施形態において、活性炭素が投入ガス中に注入され、粒子除去手段は長石でプレコートされる。一実施形態において、長石がシステム内へ連続的に注入される。
【００７４】
活性炭素濾過
活性炭素フィルタ床または流動床を用いた活性炭素の濾過は、投入ガスから粒子状物質または重金属を除去を除去するときに使用することができる。投入ガスは、ガス流から重金属（主に水銀）を吸着する活性炭素床を通過させることができる。
【００７５】
従来技術において既知のように、炭素床フィルタの効率および／または有効性は、例えば投入ガスの温度および／または湿度のような、投入ガスの特徴によって変化する。一般的に、炭素床フィルタは、温度が低い（例えば、約７０℃未満）、および／または投入ガスの相対湿度が約６０％未満の場合に、より効率的である。したがって、炭素床フィルタを用いた本発明の一実施形態では、投入ガスは、フィルタ床を通過する前に、冷却および／または湿度制御処理ステップを受ける。
【００７６】
従来技術において既知のように、大量の粒子状物質を除去するための活性炭素床の使用は、粒子状物質が低流量領域に積層する場合があり、また、粒子状物質が炭素床を満たすと圧力降下の変化が生じる場合があるので、他のプロセスよりも効率的ではない場合がある。このように、本発明の一実施形態では、活性炭素床は、重金属および／または粒子を、活性炭素床に入る前に投入ガスから除去することを容易にすることができる、別の乾式処理ステップと連携して、段階１の処理において使用することができる。本発明の別の実施形態では、下述するように、活性炭素床は、段階２の処理において使用される。
【００７７】
乾式洗浄
乾式洗浄は、乾式相内で実行される別の処理ステップであり、硫黄、および任意選択で粒子状物質および少量の水銀を投入ガスから除去する処理ステップである。
【００７８】
乾式洗浄プロセスでは、アルカリ吸着剤の粒子がガスに注入され、乾燥固体副産物を産生する。乾式洗浄プロセスに用いられる吸収剤は、「ワンスルー」または再生可能なもののいずれかとして特徴付けることができる。乾式スクラバシステムは、噴霧乾燥機、循環噴霧乾燥機、および乾式注入システムの３つのカテゴリに分類することができる。
【００７９】
噴霧乾燥機では、石灰またはナトリウムベースの吸着剤のようなアルカリ吸着剤のスラリーを投入ガスに噴霧して、汚染物質を吸着させる。フライアッシュを含む、結果として生じる乾燥材料は、電気集塵装置または布フィルタのような下流側の粒子除去手段によって収集される。噴霧乾燥機は、一般的に、約７０乃至約９５％のＳＯ２除去効率を有するように共通に設計される。
【００８０】
循環乾式スクラバは、消石灰のような吸着剤を投入ガスと接触させるために、同伴流動床反応器を使用する。反応器で生じる集中的なガスと固体の混合は、ガス中の硫黄酸化物と乾燥石灰粒子との反応を促進する。反応産物（亜硫酸カルシウム／亜硫酸）と、未反応の石灰と、フライアッシュとの混合物は、下流側の粒子除去手段へ搬送される。水噴霧は、性能を高めるように別途流動床内に導入され、例えば、石灰の表面癌推量を最適化することによって、石灰の利用を最小限に抑えてＳＯ２の捕捉を最大化することができる。循環乾式スクラバは、約９０％を超える除去効率を提供することができる。
【００８１】
乾式洗浄は、上述のような乾式注入プロセスを用いることもでき、ソーダ灰、石灰、または石灰岩のような乾燥吸着剤の投入ガスへの注入ステップと、その後の、下流側の粒子除去手段における汚染物質を含む吸着剤の収集ステップとを伴う。乾式注入システムは、一般的に、５０乃至７０％の除去効率を有する。
【００８２】
粒子除去ユニットおよびプロセス
一実施形態において、本発明のＧＣＳは、投入ガスから粒子状物質を除去するように作用する１つ以上の粒子除去ユニットを含む。粒子除去手段は、投入ガスから、元素水銀等の重金属を除去することもできる。ＧＣＳ内で乾式注入が用いられる実施形態において、１つ以上の粒子除去ユニットは、投入ガスから汚染物質を含む吸着剤を除去する役割も果たす。適切な粒子除去ユニットの例としては、サイクロン式分離器またはフィルタ、高温セラミックフィルタ、移動床式粒状フィルタ、バグハウスフィルタ、および電気集塵装置（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｏｒｓ；ＥＳＰ）を含むがこれらに限定されない。本発明の一実施形態では、ＧＣＳは、サイクロンフィルタ、高温セラミックフィルタ、およびバグハウスフィルタから選択された、１つ以上の粒子除去ユニットを備える。一実施形態では、ＧＣＳは、１０ｇ／Ｎｍ３もの粒子積み込みの投入ガスから９９．９％の効率で粒子状物質を除去することができる、粒子除去ユニットを備える。
【００８３】
当該技術分野では既知であるように、粒子除去ユニットの選定は、例えば、投入ガスの温度、除去される粒子状物質のサイズ、および、適用する場合、ガス流内へ注入される吸着剤のタイプに左右されることになる。適切な粒子除去ユニットは、当業者によって容易に選択され得る。
【００８４】
上述のように、粒子除去ユニットは、除去すべき粒子のサイズに基づいて選択することができる。例えば、一実施形態では、ＧＣＳは、サイクロン分離器またはフィルタを備えて、粗粒子（すなわち、サイズが約１０ミクロンを超えるもの）を除去する。投入ガスの温度が比較的高い（例えば約７００℃を超える）別の実施形態では、ＧＣＳは、サイクロンフィルタを備える。一例として、種々の粒度における高温サイクロンの分離効率は、１７．０％＠２．５μｍ、３９．３％＠３．０μｍ、６２．０％＠３．５μｍ、７９．０％＠４．０μｍ、９３．７％＠６．０μｍ、および９８．５％＠１１．０μｍである。
【００８５】
本発明の別の実施形態では、ＧＣＳは、例えば約１μｍ未満の小粒子または微粒子を除去するために、ＥＳＰ（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｏｒ：電気集塵装置）またはバグハウスフィルタを備える。従来技術において既知のように、ＥＳＰは静電場によって駆動されるので、高酸素含量のガス流とともに使用するときには、酸素含量が特定のレベルに到達した場合に電流を遮断するように、制御機構を含むべきである。
【００８６】
バグハウスフィルタ等の布製コレクタは、用いられるフィルタのタイプに応じて、最小約０．０１ミクロンのサイズの粒子を収集することができる。バグハウスフィルタは、一般に、繊維性フィルタ、セルロースフィルタ、または有機ポリマーベースのフィルタである。バグハウスの文脈において使用され得るフィルタのその他の例としては、裏打ち付きおよび裏打ちなしのガラス繊維バッグ、テフロンで裏打ちされたバッグ、およびＰ８４玄武岩バッグを含むがこれらに限定されない。適切なフィルタは、投入ガスの温度、バグハウス内および投入ガス中の水分レベル、投入ガス中の粒子の静電気的性質、フィルタの酸および／またはアルカリに対する耐化学性、濾過ケーキを解放するフィルタの能力、フィルタ透過率、ならびに粒子サイズのうちの１つ以上の検討に基づき、当業者によって容易に選択され得る。
【００８７】
本発明の一実施形態において、ＧＣＳはバグハウスフィルタを備え、バグハウスに入るガスの温度が約１８０℃乃至約２８０℃となるように構成される。当該技術分野において既知であるように、バグハウスフィルタを高温で動作させることにより、投入ガス中のタール類がフィルタに詰まって効率を削減するリスクを低下させることができる。さらに高温にするとバグハウスフィルタによる粒子除去の効率を削減する場合があり、例えば、動作温度を２００℃から２６０℃に上昇させると、粒子除去効率は９９．９％から９９．５％に低下する。したがって、ＧＣＳが備えるバグハウスフィルタ用にさらに高い動作温度が選択される場合、当該ＧＣＳは、残留する粒子状物質を捕捉するために、段階１または段階２のいずれかにおいてさらなる下流側コンポーネントを備えてもよい。例えば、その他の汚染物質ならびに粒子状物質を除去するための、湿式スクラバおよび活性炭素ビーズが含まれ得る。ＧＣＳがバグハウスフィルタを備える本発明の一実施形態において、ＧＣＳは、バグハウスに入るガスの温度が約２５０℃乃至約２６０℃となるように構成される。ＧＣＳがバグハウスフィルタを備える別の実施形態において、ＧＣＳは、バグハウスに入るガスの温度が約１９０℃乃至約２１０℃となるように構成される。
【００８８】
本発明の一実施形態では、ＧＣＳの段階１は、粒子状物質の除去に対して１つの粒子除去ユニットを備える。本発明の一実施形態では、ＧＣＳの段階１は、粒子状物質の除去に対して２つの粒子除去ユニットを備える。本発明の一実施形態では、ＧＣＳの段階１は、粗粒子の除去に対して第１の粒子除去ユニットを、また、小粒子または微粒子の除去に対して第２の粒子除去ユニットを備える。本発明の一実施形態では、ＧＣＳの段階１は、第１の粒子除去ユニットとしてサイクロンフィルタを備えるが、これは、サイズが約５乃至約１０ミクロンを超える粒子を除去することができる。本発明の一実施形態では、ＧＣＳの段階１は、第１の粒子除去ユニットとしてバグハウスフィルタを備える。本発明の一実施形態では、ＧＣＳの段階１は、第２の粒子除去ユニットとしてバグハウスフィルタを備える。
【００８９】
任意のガス冷却器
上述のように、所与の粒子除去ユニットの性能は、投入ガスの温度に影響を及ぼされる場合がある。したがって、用いた特定の粒子除去ユニットに基づいて、ガス冷却システムを使用して、投入ガスが粒子除去ユニットに入る前に、該ガスを冷却することができる。例えば、当該技術分野では既知であるように、バグハウスタイプのフィルタは、多くの場合、極度に高い温度に耐性を持ち得ないことから、投入ガスの冷却は、粒子状物質除去のためにバグハウスタイプのフィルタが使用される場合に特に重要なものとなり得る。
【００９０】
本発明の一実施形態に従って、ＧＣＳは、投入ガスがＧＣＳに入る前にガス冷却器を通過させることにより、温度が低下した投入ガスを処理するように構成される。本発明の別の実施形態において、ＧＣＳは、段階１の処理に入る前に投入ガスの温度を低下させるための１つ以上のガス冷却器を備える。別の実施形態では、ＧＣＳの段階１は、ＧＣＳの外部のガス冷却器によってその温度を最初に下げた投入ガスを処理して、次いでＧＣＳが備えたガス冷却器によってさらに処理するように構成される。ＧＣＳへの組み込みに好適なガス冷却器は、従来技術において既知であり、これに限定されないが、熱交換器、クエンチャ等が挙げられる。ガス冷却器の他の選択肢は、下記「追加的な選択肢」の項に記述する。
【００９１】
固体残渣コンディショナ
ＧＣＳは、任意選択で、段階１の処理中に産生された固体残渣を受け取って融解するための、固体残渣コンディショナを備えることができる。残渣コンディショナは、ＧＣＳの第１の処理だけから固体残渣を受け取る、専用の残渣コンディショナとするか、または、例えばガス化システムの他のコンポーネントと共有することができる。一実施形態では、固体残渣コンディショナは、ガス化装置と共有され、したがって、ＧＣＳの段階１のプロセス、およびガス化装置において行われるガス化反応の両方から、固体残渣を受け取る。
【００９２】
固体残渣コンディショニングプロセスは、コンディショナ内の残渣の温度を残渣の融解に必要な温度まで上昇させて、高密度の固体まで冷却する種々の材料を形成することによって達成される。高温では、残渣内の炭素を発熱量を有する残留ガスにも転換する。したがって、固体残渣コンディショナは、例えば熱ランプ、ジュールヒータ、またはプラズマ熱のような、固体残渣を融解するための好適な熱源を備える。一実施形態では、固体残渣コンディショナは、プラズマ熱源（例えば、１つ以上のプラズマトーチ）を備える。
【００９３】
固体残渣コンディショナは、ｉ）固体残渣を受け取り、ｉｉ）固体残渣を加熱して、融解スラグ材料および発熱量を有するガス状産物を形成し、ｉｉｉ）融解スラグおよびガス状産物を排出するように適合させたコンディショニングチャンバを備える。それに応じて、固体残渣コンディショニングチャンバは、固体残渣入口、ガス出口、スラグ出口、および熱源を有する、耐火物で裏打ちされたチャンバを備える。固体残渣コンディショニングチャンバは、任意選択で、１つ以上の空気および／または蒸気入口をさらに含む。
【００９４】
例えば約１２００℃乃至約１８００℃における融解スラグは、定期的または連続的に、コンディショニング（または残渣）チャンバから出力させて、その後冷却して固体スラグ材料を形成する。このようなスラグ材料は、処分場への処分の対象とするか、または従来の使用のために凝集体にさらに破壊することができる。別様には、融解スラグは、容器に注入して、インゴット、レンガタイル、または類似した建設材料とすることができる。得られたスラグ材料は、コンクリート、軽量骨材またはミネラルウールの産生、泡ガラスの製造、または包装材料の開発における、補助結合材料として使用することもできる。得られたスラグ材料の組成は、プロセス添加剤の添加を通じて制御して、該スラグの融点および／または他の特性を変化させることができる。このような固体プロセス添加剤には、これに限定されないが、シリカ、アルミナ、石灰、または鉄が挙げられる。固体残渣コンディショナは、したがって、融解スラグを固形に冷却するためのサブシステムに動作可能に関連付けられる。スラグ冷却サブシステムは、所望のフォーマットの冷却スラグ産物が得られるように、必要に応じて提供される。
【００９５】
一実施形態では、残渣コンディショニングチャンバは、最小限のエネルギ量を使用して、残渣のコンディショニングを達成するために、残渣コンディショニングプロセスが、効率的かつ完全に実行されるように設計される。それに応じて、残渣コンディショニングチャンバを設計するときには、効率的な熱伝達、十分な加熱温度、滞留時間、溶融スラグの流量、投入残渣の量および組成、およびチャンバのサイズおよび断熱のような因子が考慮される。チャンバは、残渣コンディショニングプロセスが、安全な様式で実行されるようにも設計される。それに応じて、システムは、外部環境から残渣コンディショニング環境を分離するように設計される。
【００９６】
残渣コンディショニングチャンバには、プラズマ熱源のような熱源が提供され、この熱源は、あらゆる残存する揮発物に必要なレベルまで残渣を加熱し、また、発熱量を有するガス状産物に炭素を加熱するのに必要な温度を満たし、チャンバを流れ出るのに十分な温度で、残渣を融解および均質化して融解スラグを提供するのに必要な温度を満たす。チャンバは、プラズマガスと残渣との間の高効率な熱伝達を確実にして、産生ガスを経て失われる顕熱の量を最小限に抑えるようにも設計される。したがって、一実施形態では、プラズマ加熱手段で使用されるプラズマ熱源のタイプ、および位置と配向は、残渣コンディショニングチャンバの設計において考慮される追加的な因子である。
【００９７】
残渣コンディショニングチャンバは、残渣の滞留時間が、融解および均質化のための十分な時間を残渣に与えるのに十分であり、また、炭素をガス状産物に完全に変換するのに十分であるようにも設計される。それに応じて、チャンバには、残渣を熱源によって加熱しながら蓄積するリザーバが提供される。リザーバによって、コンディショニングプロセス中に、固体と融解材料とを混合することもできる。十分な滞留時間および十分な混合によって、コンディショニングプロセスが完全に実行され、得られたスラグおよびガス状産物が所望の組成を有するようにする。
【００９８】
チャンバは、融解スラグ材料を連続的または断続的に出力するように設計される。連続的なスラグ除去によって、コンディショニングプロセスを継続的に実行することができ、コンディショニングされる残渣は、定期的なスラグ除去のために中断させることなく、連続的に投入することができ、プラズマ熱によって処理することができる。
【００９９】
一実施形態では、連続的なスラグの排出は、堰によって片側に境界のあるリザーバを使用することによって達成され、この堰によって、スラグプールは特定のレベルを越えるまでスラグを蓄積することができ、その時点で融解スラグが堰を越えてチャンバから流れ出す。図２１に示される実施形態では、残渣４０１０は、コンディショニングチャンバ４０２０の上部に位置する残渣入口４０１２を通じてリザーバ４０６０に投下され、プラズマトーチプルーム４０３６によって調整される。プール４０４４が堰の上部に到達するまで、融解材料は堰４１６２によってリザーバ４０６０内に収容される。その後、追加的な残渣がシステムに入ってコンディショニングされると、対応する量の融解材料がスラグ出口４０４２を通って堰から溢れる。残留ガス産物４９５４は、ガス出口４０５２を経てチャンバを出る。
【０１００】
コンディショニングされている残渣がかなりの量の金属を含有し、残渣コンディショニングチャンバが堰による境界を有するリザーバを備える場合、金属類は、それらの高融解温度および密度により、一般的に、除去されるまでリザーバ内に蓄積する。それに応じて、本発明の一実施形態では、リザーバには、任意選択で金属タップポートが提供され、それによって、タップポートには、酸素ランスからの熱を利用して定期的に除去することができる軟性耐火ペーストが詰められる。タップポートが開かれて、チャンバが蓄積された金属類を融解するのに十分な温度まで上昇すると、融解金属はリザーバの底部から取り出される。
【０１０１】
一実施形態では、リザーバ自体には、融解スラグの連続的な排出に適合させたスラグ出口も提供することができる。一実施形態では、リザーバは、断続的なスラグ除去を提供することができ、リザーバは、コンディショニングプロセスが完了するまで融解金属を蓄積できるように設計され、プロセスの完了時点で融解スラグが排出される。
【０１０２】
例えば、一実施形態では、図２３に示されるように、融解スラグは、Ｓ字出口４１４２を通じて排出される。本実施形態では、スラグ出力手段は、出口４１４２の融解スラグを、完全なスラグ抽出期間を通じて、出口４１４２を開けたままにしておくのに十分高い温度に維持するために、出口４１４２に、またはその近くにバーナ４１３８または他の加熱手段を、任意選択で備えることができる。本実施形態はまた、スラグプール４１４４のレベルが所定のレベルを下回らないようにし、それによって、融解環境を維持して外部環境とのガス接触を防止する。
【０１０３】
図２４は、傾斜機構によって、リザーバから融解スラグを制御可能に排出するように提供することができる、一実施形態を示す図である。本実施形態では、残渣コンディショニングチャンバ４３２０は、リザーバ４３６０、噴出口４３４２、平衡錘４３６８、および坩堝４３６２を傾斜させるための機構として提供されたレバーアーム４３６４を備えた、傾斜角可変の坩堝４３６２を有する。
【０１０４】
図２５Ａ乃至図２５Ｄは、リザーバまたはチャンバ内に適切に適合させた出口を通じて、融解スラグの制御された排出を提供することができる、異なる設計選択肢の一部を概略的に示した図である。融解スラグの排出は、外部大気からのガスが融解領域の内部に入らないように、融解スラグのレベルが出口の上部より低くさせないように制御することができる。
【０１０５】
図２５Ａは、リザーバ／チャンバの底部の近くの側壁内に出口４５４２を有するリザーバまたはチャンバを示す図である。出口４５４２は、耐火物で包囲された誘導加熱器４５３８によって囲まれ、該加熱器は、出口４５４２を取り囲む領域内の耐火物の温度を制御することができる。スラグを融解状態に維持するのに十分な温度に上昇させることで、出口４５４２を通じてスラグを流すことができる。スラグプール４５４４のレベルが所望のレベルに到達したときには、誘導加熱器４５３８がオフにされ、出口４５４２内でスラグを固化させることができる。
【０１０６】
図２５Ｂは、出口４４４２に、軟性耐火ペースト４４４４を「詰めた」一実施形態を示す図である。酸素ランス４４３８は、軟性耐火ペースト４４４４内の孔を「燃焼」させて融解スラグを流出させるのに好適な位置に提供される。この流れは、耐火物または他の好適な材料を出口４４４２内の後部に配置することによって止められる。
【０１０７】
図２５Ｃは、出口４７４２を可動式水冷プラグ４７４４によって覆った一実施形態を示す図である。プラグ４７４４は、開放位置から閉鎖位置まで移動可能であり、それによって、出口４７４２を露出させて、出口４７４２を通じて融解スラグを排出することができる。融解材料は、水冷効果により、プラグ４７４４の滑面に接着しない。
【０１０８】
図２５Ｃは、出口４６４２にくさび型デバイス４６４４を詰めた一実施形態を示す図である。「くさび」は、融解スラグの排出を制御する必要に応じて、出口４６４２に押入および押出される。
【０１０９】
残渣の融解には高温が必要であり、特に、存在し得るあらゆる金属類を融解する必要があるので、残渣コンディショニングチャンバ壁は、非常に過酷な動作要求を受ける耐火材料によって裏打ちされる。残渣コンディショニングチャンバの設計に適切な材料の選択は、典型的な残渣コンディショニングプロセス中に達成される動作温度、熱衝撃に対する耐性、およびコンディショニングプロセス中に生成される融解スラグおよび／または高温ガスによる摩耗および浸食／腐食に対する耐性のような、複数の基準に基づいて行われる。
【０１１０】
内部耐火物は、高動作温度に対する耐性に加えて、特にスラグ水線での腐食および浸食に対して非常に高い耐性を有する内部ライニングを提供するように選択される。内部耐火材料の多孔性および湿潤性は、選択された耐火材料が、融解スラグの熱面への貫通に対して耐性があるように考慮しなければならない。材料は、耐火材料の水素との二次反応を最小限に抑え、それによって、耐火物における完全性の損失の可能性を回避し、産生ガスの汚染を防止するようにも選択される。
【０１１１】
残渣コンディショニングチャンバは、一般的に、適切なものであるとして、複数層の材料で作製される。例えば、チャンバの外層またはシェルは、一般的に鋼製である。さらに、内部耐火物層と外側鋼シェルとの間に１つ以上の絶縁層を提供して、鋼ケーシングの温度を下げることが有効となり得る。第２の層（例、絶縁耐火煉瓦層）を提供する場合は、水素と反応しない材料を選択することも必要となり得る。スラグリザーバの外表面周辺に絶縁板を提供して、鋼ケーシングの温度を下げることもできる。亀裂無く耐火物を膨張させるための余地が必要なときには、セラミックブランケットのような圧縮性材料を鋼シェルに対して使用することができる。絶縁材料は、酸性ガス凝縮の問題が関連する場合、酸性ガス凝縮を防止するのには十分高いが、外殻の完全性を損なうほどには高くないシェル温度を提供するように選択される。
【０１１２】
したがって、耐火材料は、１つまたは組み合わせた従来技術において既知の耐火材料とすることができるが、この材料は、超高温（例、約１１００℃乃至１８００℃の温度）の非加圧反応用のチャンバでの使用に好適である。このような耐火材料には、これに限定されないが、高温焼成セラミック（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、窒化ホウ素、酸化クロム、リン酸ジルコニウム等）、ガラスセラミック、および主にシリカ、アルミナ、およびチタニアを含有する高アルミナ質煉瓦が挙げられる。
【０１１３】
過酷な動作条件によって、リザーバ耐火物には定期的な保守が必要となることが予期される。したがって、一実施形態では、残渣コンディショニングチャンバは、チャンバの下部（リザーバが位置する）がチャンバの上部から取り外し可能な、上部および下部に分離可能にて提供される。一実施形態では、下部を上部から降下させて保守を容易にすることができるように、チャンバは、支持構造体から吊設される。本実施形態は、チャンバ上部とシステムの上流側または下流側のコンポーネントとの間の接続を妨げない下部の取り外しを提供する。
【０１１４】
残渣コンディショニングチャンバは、追加的な構造要素を収容する１つ以上のポートまたは任意選択で必要となりうる機器類を含むこともできる。チャンバは、スクラブ／洗浄、保守、および修理のためのチャンバへのエントリまたはアクセスを可能にするサービスポートを含むこともできる。このようなポートは、従来技術において既知であり、種々のサイズの密閉可能なポート孔が挙げられる。一実施形態では、ポートは覗き窓とすることができ、この覗き窓は、閉回路テレビを任意選択で含み、スラグ出口の遮断物の形成の監視を含む、残渣処理の態様のオペレータにとっての完全な可視性を維持する。
【０１１５】
本発明の一実施形態では、ＧＣＳが備える固体残渣コンディショナは、コンバータＧＣだけにおける段階１の処理から固体残渣を受け取るように構成される。別の実施形態では、ＧＣＳが備える固体残渣コンディショナは、コンバータＧＣにおける段階１の処理から固体残渣を受け取り、ＧＣＳにおいてコンディショニングすべき投入ガスを生成しているコンバータから固体残渣を受け取るように構成される。
【０１１６】
図２２は、本発明の一実施形態における固体残渣コンディショナを示す図であり、固体残渣コンディショニングチャンバ４５２０は、コンディショニングすべき残渣の２つの源に間接的に接続され、１つの源は、ＧＣＳの段階１のバグハウスフィルタ６０３０であり、もう１つの源は、炭素質原料ガス化装置２０００である。
【０１１７】
段階２：さらなる処理
ＧＣＳの段階２は、さらなる量の粒子状物質および重金属汚染物質ならびに任意選択で、投入ガス中に存在するその他の汚染物質を除去する、さらなる処理ステップを実装するための、１つ以上のコンポーネントを備える。段階２は、段階１に関して説明したような乾式相分離ステップおよび／または湿式処理ステップを含むその他の分離ステップを含み得る。段階２において実装され得るその他の処理ステップの限定的でない例としては、酸性ガス、重金属、および粒子状物質、ならびに、ダイオキシン、フラン、ＣＯ２、およびアンモニア等のその他の汚染物質を除去するプロセスが挙げられる。当該技術分野において既知であるように、これらのプロセスを実行するために、種々の湿式スクラバ（ベンチュリスクラバおよびインピンジェットスクラバ等）、塩化物防護床、湿式ＥＳＰ等を含む種々のコンポーネントが使用され得る。段階２は、冷却ユニットおよび／または湿度コントローラ、ならびに、投入ガスがシステムを介して移動することを確実にするためのガス移動ユニットも含み得る。段階１においてすでに説明したもの以外の、段階２の処理ステップの例を、以下で説明する。
【０１１８】
酸性ガスの除去
ＧＣＳにおいて処理すべき投入ガスは、汚染物質として、ＨＣｌおよびＨ２Ｓのような酸性ガスを含む場合がある。例えば、ガス化コンバータで産生された合成ガスが、このような酸性ガスを含有する。合成ガス中におけるこれらの酸性ガスの濃度は、ガス化プロセスにおいて使用される炭素質原料に応じて、ＨＣｌについては約０．０５〜約０．５％、Ｈ２Ｓについては約１００ｐｐｍ〜約１，０００ｐｐｍの範囲となり得る。投入ガス中のＨＣｌおよびＨ２Ｓの量は、従来技術において既知のように計算することができる。一実施形態では、ＧＣＳは、約０．１７８％のＨＣｌ、および約６６６ｐｐｍ（０．０７％）のＨ２Ｓを含む投入ガスを処理するように構成される。一実施形態では、ＧＣＳは、ＨＣｌおよびＨ２Ｓのカナダの排出限度（ＨＣｌは約５ｐｐｍ、Ｈ２Ｓは約２１ｐｐｍ）を満たすように、投入ガスを処理するように構成される。したがって、一実施形態では、ＧＣＳは、ＧＣＳを出たコンディショニングされたガスが、約２０ｐｐｍ乃至約５ｐｐｍのＨＣｌ、および約３０ｐｐｍ乃至約２０ｐｐｍのＨ２Ｓを含むように構成される。
【０１１９】
酸性ガス除去または分離は、乾式洗浄または湿式洗浄プロセスによって達成され得る。乾式洗浄プロセスは、概して湿式洗浄プロセスほど効率的でない。しかし、段階１に関して上述したような乾式洗浄プロセスは、例えば乾式洗浄プロセスによって生じた廃水流を有害物質として処分しなければならない場合に、処理の容易さが必要とされるＧＣＳの実施形態に対して選択することができる。
【０１２０】
湿式洗浄プロセスは、ガスのサブ冷却を補助する低圧力降下による熱移送および質量移送のための大きな領域を提供する、湿式充填カラムまたは塔を使用する。湿式スクラバの原理とは、大きな湿った表面積を提供する充填構造体にガスを通すことによって、ガスから汚染物質を除去して、ガスと洗浄液との密接な接触を誘起することである。汚染物質は、洗浄液に吸着されるか、またはこれと反応する。酸性ガスの除去には、洗浄液としてアルカリ溶液を用いる。一般的に、水酸化ナトリウムは、湿式洗浄に使用されるアルカリ溶液である。しかし、Ｈ２Ｓの除去には、洗浄ステップにおいて、高ｐＨのアルカリ溶液を使用する必要がある。投入ガス中にＣＯ２が存在する場合、アルカリ溶液に対する親和性によって、投入ガスからＣＯ２が除去されることになるが、出力ガスが使用されるべき下流側のアプリケーションによっては望ましくない場合がある。したがって、酸性ガスの除去に選択されるプロセスは、コンディショニングされたガスの最終用途に依存する。
【０１２１】
上記で説明したような乾式および湿式洗浄プロセスに加え、ガスからＨＣｌ蒸気を除去するための多数の処理ステップが、当該技術分野において既知である。そのような処理ステップの限定的でない例としては、活性炭素またはアルミナへのＨＣｌの吸着、アルカリもしくはアルカリ土類炭酸塩または酸化物との反応、塩化物防護材の使用、ならびに、アルカリおよびアルカリ土類化合物等の高温吸着剤、ショータイト（Ｎａ２ＣＯ３．２ＣａＣＯ３）およびトロナ（Ｎａ２ＣＯ３．ＮａＨＣＯ３．２Ｈ２Ｏ）、Ｌｉ２ＣＯ３およびＮａ２ＣＯ３の共晶融液、およびアルカリ化されたアルミナ等の燃焼排ガス吸着剤の使用が挙げられる。一実施形態において、ＧＣＳの段階２は、アルカリ溶液を使用して投入ガスからＨＣｌを除去するためのＨＣｌスクラバを備える。
【０１２２】
一実施形態では、ＧＣＳは、（例えば、ＨＣｌスクラバステップ中のＨＣｌの除去中に）投入ガスから酸性ガスを分離するのと同時に、残留する粒子状物質の除去を提供する。ＧＣＳの本実施形態の段階１が、バグハウスまたは他の微粒子除去ユニットを含まなかった場合、得られる廃液流には、有害粒子の除去に対する水処理が必要となる。
【０１２３】
Ｈ２Ｓは、上記で概説したような湿式および乾式洗浄プロセスを含む、当該技術分野において既知である種々のプロセスを使用して、投入ガスから除去され得る。適切な方法としては、例えば、ＮａＯＨもしくはトリアジンによる湿式吸着、Ｓｕｆａｔｒｅａｔによる乾式吸着、Ｔｈｉｏｐａｑ（登録商標）スクラバの使用等の生物学的プロセス、または液体レドックス（Ｌｏｗ  ＣＡＴ）を含む選択的酸化が挙げられる。物理的溶媒プロセスを使用して、投入ガスからＨ２Ｓを分離することもできる。使用され得るそのような物理的溶媒の限定的でない例としては、Ｓｅｌｅｘｏｌ（登録商標）等のポリエチレングリコール誘導体；無水プロピレンカーボネート等の蛍光溶媒；Ｒｅｃｔｉｓｏｌプロセスにおいて使用されるようなメタノールが挙げられる。
【０１２４】
一実施形態では、Ｈ２Ｓは、Ｔｈｉｏｐａｑ（登録商標）スクラバを使用して合成ガスから除去される。Ｔｈｉｏｐａｑ（登録商標）スクラバは、２つのステッププロセスの使用を伴い、投入ガスは、硫化水素（Ｈ２Ｓ）を吸着させるために、弱アルカリ溶液（ｐＨ８．５乃至９）による湿式スクラバで処理される。Ｈ２Ｓを含むスクラバ液は、生物反応器に送給され、該反応器では、硫化物は、生物学的プロセスによって硫黄元素へ変換され、そのプロセスにおけるスクラバ液を再生させ、また生物反応器の流出液をスクラバに再利用できるようにする。
【０１２５】
一実施形態では、ＧＣＳのＨ２Ｓ除去効率は、システムを出て、ガスエンジンのような下流側のアプリケーションにおいて使用される出力ガスが、約１０ｐｐｍ乃至約３０ｐｐｍ未満のＳＯ２を排出する程度である。一実施形態では、Ｈ２Ｓ除去効率は、システムを出て、ガスエンジンのような下流側のアプリケーションにおいて使用される出力ガスが、約１５ｐｐｍ未満のＳＯ２を排出する程度である。一実施形態では、Ｈ２Ｓ除去システムは、約２０ｐｐｍのＨ２Ｓ濃度の出力ガスを産生するように設計される。
【０１２６】
重金属／粒子状物質の除去
段階１のプロセスにおいて使用するのに適したプロセスおよび粒子除去ユニットは、段階２のプロセスにおいて使用されることもでき、これについては上記で説明した。一実施形態において、ＧＣＳは、段階２における粒子除去ユニットとして、炭素床フィルタまたは水銀研磨機を備える。
【０１２７】
当該技術分野において既知であるように、５０％を超える相対湿度（Ｒｅｌａｔｉｖｅ  Ｈｕｍｉｄｉｔｙ；Ｒ．Ｈ．）で、水は炭素床フィルタの炭素への吸着と拡散の妨害を開始し、これにより、除去性能に影響を及ぼす。しかしながら、床深さを増大させることにより、これを補正することができる。炭素床フィルタは、コンディショニングガス中の望ましい水銀の最終含有量が０．００１〜０．０１μｇ／Ｎｍ３の水銀範囲内である場合にのみ性能効果が見られるため、より低い性能が許容可能である場合には、例えば約７０％Ｒ．Ｈ．乃至１００％Ｒ．Ｈ．等、さらに高い相対湿度において使用することもできる。例えば、約１９μｇ／Ｎｍ３の水銀濃度が許容可能である場合、より高いＲ．Ｈ．範囲を使用してもよい。
【０１２８】
一実施形態では、ＧＣＳは、水銀を除去するための最終的な研磨デバイスとして、活性炭素フィルタを用いる。一実施形態では、７乃至８インチの水カラム圧力降下の活性炭フィルタを用いて、約９９．８％の水銀の除去を達成する。当業者には明らかなように、粒子状物質は、上流側の粒子除去ユニットでは細くされなかった少量の小粒子（１μｍ未満）を炭素フィルタ床によって抽出することもできる。ＧＣＳの段階２にいて捕捉された粒子状物質は、水中に処分するか、または廃炭素の除去によって処分することができる。
【０１２９】
一実施形態では、活性炭素床フィルタは、廃水から重金属を除去するためにも使用される。
【０１３０】
酸洗浄システムも、重金属の捕捉に効果的な手法となり得る。これには、低ｐＨ（通常、１乃至２）の溶液を循環させた充填カラムを通る、重金属を含有するガスの通路が必要である。重金属および重金属化合物は、酸と反応して安定した化合物を形成する。本手法によって、循環溶液内の重金属濃度が増加するので、得られる廃水の処理が必要な場合がある。一実施形態では、ＧＣＳは、重金属を除去する酸洗浄システムを備える。酸洗浄システムの例には、充填塔、噴霧塔およびトレイ塔、Ｉｍｐｉｎｊｅｔシステム、泡噴霧システムが挙げられ、これらは全て、投入ガスから汚染物質を除去することができる。
【０１３１】
ダイオキシンおよびフランの除去
ダイオキシンおよびフランは、廃棄物の熱処理に関連する最も望ましくない、かつ有毒な化合物の一部である。これらの化合物が形成されるために、次の条件の全てを提示しなければならない：２５０乃至３５０℃の温度、酸素、フライアッシュ内の炭素（特にガスが床を通過する場合に触媒としての役割を果たす）、および十分な滞留時間。本発明のＧＣＳは、これらの形成に対する可能性の排除または減少を試みるように構成される。種々のステップを取り込んで、ダイオキシンおよびフラン形成の必要条件の発生を最小限に抑えることができる。例えば、あらゆるクエンチステップは、クエンチャまたは噴霧乾燥機吸収体において行って、高速なクエンチを確実にすることができ、上述の温度範囲を通じてガスを取り込んだときに、酸素および／またはフライアッシュの存在を最小限に抑えることができる。
【０１３２】
投入ガスがダイオキシンおよびフランを含む実施形態では、ＧＣＳは、ガス中に存在するダイオキシンおよびフランが炭素の表面に吸着される、活性炭素注入ステップを含むことができる。続いて、炭素は、適切な粒子除去ユニットによって除去され得る。一実施形態において、ＧＣＳは、ダイオキシン／フラン形成の可能性を最小限に抑えるために、妥当な温度範囲における滞留時間を減少させる噴霧乾燥機吸収体を備える。
【０１３３】
二酸化炭素およびアンモニアの除去
ＧＣＳは、二酸化炭素および／またはアンモニアの除去が必要な場合、任意選択で、これらの化合物を除去するためのコンポーネントを含み得る。適切なコンポーネントは当該技術分野において既知である。当該技術分野において既知であるように、アンモニアは、ＨＣｌ洗浄ステップ中に投入ガスから除去され得る。
【０１３４】
プロセスのための追加的な選択肢
冷却ユニットおよび湿度コントローラ
任意選択で、冷却ユニットおよび／または湿度コントローラが、段階１（上記で説明）または段階２の一部として、ＧＣＳに含まれ得る。適切なコンポーネントは当該技術分野において既知であり、蒸発冷却塔、ガス冷却器、冷凍機、復熱装置、熱交換器、間接的な空気／ガス間の熱交換器、および熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）を含むがこれらに限定されない。蒸発冷却塔、ガス冷却器、および冷凍機によって為されるように熱を消散させる代わりに、復熱装置およびＨＲＳＧを使用して、その熱を利用しながらガスを冷却することができる。ＨＲＳＧ（ｈｅａｔ  ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｓｔｅａｍ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：熱回収蒸気発生器）を使用すると、ガスの冷却の遅延を助長するが、これは、上述のように、ダイオキシンおよびフランの産生に同時に提示する必要のある４つの条件のうちの１つである。したがって、ＨＲＳＧが使用される実施形態では、（例えば、酸素濃度を低くするように）さらに注意を払って、他の条件（フライアッシュの存在および滞留時間）を導入する可能性を回避する。
【０１３５】
当該技術分野において既知であるように、水分除去および／または凝縮の防止のためにデミスタ／再熱器をＧＣＳに組み込んでもよい。望ましい下流側アプリケーションに必要な温度または相対湿度まで最終コンディショニングガスを再加熱するために、熱交換器が含まれ得る。望ましい下流側アプリケーションに必要な圧力まで最終コンディショニングガスを圧縮するために、任意選択で、コンプレッサを含んでもよい。
【０１３６】
ＧＣＳをプラズマガス化システムと統合した一実施形態では、蒸発冷却塔（乾式クエンチ）を使用して、ガス化システムからＧＣＳに入る合成ガスを冷却することができる。一実施形態では、ＧＣＳは、段階１に蒸発冷却塔を組み込んで、例えば断熱飽和（制御された様式で、水のガス流への直接注入を伴う）によって、合成ガスの温度を約１０００℃から約１５０乃至２００℃まで下げる。蒸発冷却プロセスは、乾式クエンチプロセスであり、冷却ガスが湿っていないこと、すなわち、冷却温度において冷却ガスの相対湿度がそれでも１００％未満となることを確実にするように監視することができる。本発明の一実施形態では、ＧＣＳは、段階１に蒸発冷却塔または乾式クエンチを備え、ＧＣＳに送給される合成ガスの温度を、約７４０℃から約１５０乃至２００℃まで冷却する。
【０１３７】
一実施形態において、ＧＣＳの段階２にガス冷却器が含まれ得る。ガス冷却器（水冷式）は、ガス移動ユニット（以下参照）によって加圧され、付随して加熱された投入ガスを、冷却するように機能する。一実施形態において、ガス冷却器はガスを約３５℃まで冷却する。
【０１３８】
一実施形態において、ＧＣＳは、湿度コントローラを備える。湿度コントローラは、出力ガスの湿度が、望ましい下流側アプリケーションに適切であることを確実にするように機能する。例えば、湿度コントローラは、ガス流を冷却し、それによってガス流から出た若干の水を凝縮するために、冷凍機を含み得る。この水は、気体／液体分離器によって除去され得る。一実施形態において、ＧＣＳは、２６℃において約８０％の湿度を提供するために、コンディショニングガスの処置用の湿度コントローラを備える。一実施形態において、ＧＣＳは、コンディショニングガスをまず約２６℃まで冷却し、続いて、当該ガスを４０℃まで再加熱するように構成される。その後、コンディショニングガスを貯蔵してもよい。
【０１３９】
ガス移動ユニット
一実施形態では、ＧＣＳは、ＧＣＳの全体を通じてガスに駆動力を供給する１つ以上のガス移動ユニットを含む。ＧＣＳをプラズマガス化システムと統合した一実施形態では、ＧＣＳは、投入ガスをガス化システムの出口からＧＣＳの出口まで移動させることができる、ガス移動ユニットを備える。
【０１４０】
好適なガス移動ユニットは、従来技術において既知であり、例えば、プロセスガスブロワ、圧力ブロワ、真空ポンプ、容積式回転ブロワ、往復コンプレッサ、および回転スクリュー圧縮器等が挙げられる。従来技術において既知であるように、使用すべきガス移動ユニットの選択は、例えば、システム内のユニットの位置、ガス移動ユニットを通じて移動する投入ガスの温度に基づいて、および／またはガス移動ユニットの存在が、例えば背圧または吸入によって、システムの近位のコンポーネントの動作に影響を及ぼすかどうかに基づいて行うことができる。
【０１４１】
圧力ブロワは、遠心ポンプに類似しているが、ガスアプリケーション用に設計されている。ブロワの羽根が回転することによって、空気がブロワの中央に吸引され、高圧の空気を半径方向に排出する。ブロワは高圧用に設計することができ、デバイス全体が高い圧力に到達するように、ブロワの羽根が外部ケーシングに到達して、空気の容積移送を行えるようにする。
【０１４２】
真空ポンプは、ブロワと同じように設計されているが、上流側の圧力が真空で、ガスが通常のブロワの方向には流れないように動作する。したがって、真空ポンプは、大容積空間（ガスが真空下にあるので、実際のガスは少量）を捕捉し、内側のスクロールが回転するときに、その空間を該ポンプのスクロール間で高圧に圧縮する。真空ポンプは、ポンプ全体の圧力上昇が高く（高電力消費）、高圧でのスクロールの歪みにより、真空大気（乃至わずかな陽圧）でしか動作させることができない。
【０１４３】
容積式回転ブロワは、下記のように動作する。二重の、図８の形状のブロワのインペラが回転すると、入口の固定量のガス（または空気）が、インペラとケーシング部品との間に閉じ込められる。それぞれの回転によって、これら４つの「ポケット」のガスが閉じ込められ、次いで、システム内に存在するいかなる圧力に対しても、ガスを強制的に排出する。これらのポケットのそれぞれが排出すると、パルスが生成され、ブロワおよび下流側のシステムにある程度の衝撃加重をかける。これによって、ポケット内のガスを、内部「ジェット」を経て、排出状態までゆっくりと加熱することができ、その結果、機器への脈動および衝撃加重が大幅に減じられる。
【０１４４】
往復コンプレッサは、容積式機械であるが、これは、その体積を減じることによって空気の圧力を増加させることを目的とする。圧力と体積との関係は、従来技術において既知である。往復コンプレッサは、クランク軸と、連接棒と、ピストンとを備える。１段式および２段式往復コンプレッサは、市場で入手可能である。１段式コンプレッサは、概して、７０ｐｓｉｇ乃至１００ｐｓｉｇの範囲の圧力に使用される。２段式コンプレッサは、概して、１００ｐｓｉｇ乃至２５０ｐｓｉｇの範囲のより高い圧力に使用される。
【０１４５】
回転スクリュー圧縮器は、下記のように動作する。スクリューが回転すると、終圧に到達して空気が排出されるまで、吸気は、ロータローブとエアエンドケーシングとの間の減圧空隙内で圧縮される。
【０１４６】
一実施形態では、ＧＣＳは、ガス移動ユニットとして、プロセスガスブロワを備える。一実施形態では、ＧＣＳは、ブロワを通過するガスをさらに加圧する、ガス移動ユニットを備える。
【０１４７】
ガス移動ユニットのＧＣＳ内への最適な設置は、当業者によって決定することができる。一実施形態では、ガス移動ユニットは、ＧＣＳの処理ステップのうちの１つ以上の効率を増加させるように設置される。例えば、一実施形態では、ガス移動ユニットは、水銀の除去が加圧下で最も効率的に生じるように、水銀研磨機のような重金属研磨機の上流側に設置されて、水銀の除去を最適化し、また、使用すべき水銀研磨機の容器のサイズを減じることもできる。ＧＣＳをプラズマガス化コンバータと統合した一実施形態では、ガス移動手段は、ＧＣＳのガス冷却器の下流側に組み込まれる。一実施形態では、ガス移動ユニットは、ＧＣＳのガス冷却器の上流側に位置する。
【０１４８】
廃棄物の管理
必要に応じて、ＧＣＳは、廃棄物を処理するためのコンポーネントを任意選択で含むことができる。別様には、ＧＣＳによって産生された廃棄物は、必要に応じて、ＧＣＳの外部で収集して処理することができる。
【０１４９】
例えば、酸性ガス分離ステップによって回収されたあらゆる塩酸を、市場価値を有するものとすることができる。塩素の量が経済的に有意なサイズであれば、該塩素は、従来知られている手法を用いて再生することができる。ＧＣＳがコストの妥当性を示す十分な量の硫黄化合物を産生する一実施形態では、硫黄回収システムは、硫黄化合物が安定する温度に到達する位置に、ＧＣＳの経路に沿って配置される。硫黄回収システムのタイプおよびサイズは、予想される投入ガス中の硫黄の量に依存する。好適な硫黄回収システムは、従来技術において既知である。例えば、硫黄の含量が高い投入ガスの場合、第２段階の液体洗浄プロセスを用いて、ガスから硫黄化合物を除去することができる。アミンスクラバを使用して、主に水素、一酸化炭素、および不活性ガスを含むガス流を出た投入ガス流から、硫化水素および二酸化炭素を除去することができる。低硫黄グレードの石炭から精製された投入ガスに対して予想されるように、硫黄の予想量が非常に低い場合は、鉄充填手法を用いて、硫黄を元素鉄と反応させて硫化鉄を産生することができる。これは、管路内の区画と回収区画との間に鉄ペレットを循環させることによって達成することができる。
【０１５０】
本発明はさらに、投入ガスから回収された硫黄を回収して処分できるようにすることも検討する。例えば、硫黄がバイオマスとともに限定された重金属を含んでいれば、農地への散布に有用となり得る。硫黄がかなりの重金属を有する場合は、重金属を除去して、液体廃棄物の形態または廃水として処分するように処理して、硫黄に変換することができる。政府の環境規制が、硫黄細菌との接触による硫黄の追加的な処理を求めている場合は、処理された硫黄を処分前に殺菌することができる。殺菌の代替手段には、漂白剤のような殺菌剤の添加、または紫外線による処理が挙げられる。
【０１５１】
本発明の一実施形態では、ＧＣＳは、ＧＣＳによって生成された廃水が、塩類だけを含み、硫黄元素およびバイオマスを少量しか含まず、廃水下水道へ処分できるように構成される。政府の規制によって求められた場合、廃水は、下水道への排出前に、加熱および滞留時間を用いて殺菌することができる。
【０１５２】
図１０に示されるような一実施形態では、ＧＣＳの段階１による粒子状物質および重金属（固体）は、固体残渣コンディショナ１０６５に導かれ、そこで融解される。固体残渣コンディショナで融解された固体は、道路用骨材および建築材料用途に使用することができる。または、処分のために、それらをガラス化、すなわち、シリカと混合してガラスにカプセル化することができる。これらの動作を実行するための手順は、従来技術において既知である。いくつかの実施形態では、安全な処分のために、設備検討および地域の規制に応じて、ガス清浄システムからの固体を現場外に送ることができる。
【０１５３】
ＧＣＳ処理ステップの設計
並列プロセス
上述のように、一実施形態では、ＧＣＳは、処理ステップを並列に実行する。本実施形態では、ＧＣＳは、コンバータＧＣと、固体残渣コンディショナと、固体残渣ＧＣとを備える。コンバータＧＣおよび固体残渣ＧＣのそれぞれは、段階１および段階２のプロセスを並列に実行する。固体残渣コンディショナは、コンバータＧＣの段階１のプロセスから、また任意選択で、ＧＣＳに対する投入ガスを提供しているコンバータから固体残渣を受け取る。固体残渣コンディショナは、固体残渣を融解して、二次ガス流を産生し、該ガスは、固体残渣ＧＣを通じて処理される。
【０１５４】
収束プロセス
一実施形態では、ＧＣＳは、コンバータＧＣと、固体残渣コンディショナと、固体残渣ＧＣとを備え、コンバータＧＣおよび固体残渣ＧＣは、下記のように収束プロセスステップを実行する。固体残渣コンディショナは、コンバータＧＣの段階１のプロセスから、また任意選択で、ＧＣＳに対する投入ガスを提供しているコンバータから固体残渣を受け取る。固体残渣コンディショナは、固体残渣を融解して、二次ガス流を産生し、該ガスは、固体残渣ＧＣによって段階１を通じて処理される。固体残渣ＧＣからの部分的にコンディショニングされたガスは、次いで、コンバータＧＣのさらなる処理ステップ（段階２）を通じて、または乾式相分離ステップ（段階１）およびコンバータＧＣのさらなる処理ステップ（段階２）を通じて処理することができる。
【０１５５】
一実施形態では、図２に示されるように、コンバータガスコンディショナ４は、低温ガス化装置（すなわち「コンバータ」）５０から投入ガスを受け取り、段階１で分離された重金属および粒子状物質を固体残渣コンディショナ２６５に迂回させて、二次ガス流に変換する。この二次ガス流は、固体残渣ＧＣ  ５において段階１の乾式相分離ステップを通じて処理され、次いで、段階１の前にコンバータＧＣ  ４に送給される。一実施形態では、二次ガス流は、固体残渣ＧＣ  ５において段階１の乾式相分離ステップを通じて処理され、次いで、段階１の乾式相分離ステップの前にコンバータＧＣ  ４に送給され、二次ガス流は、コンバータＧＣ  ４の段階２のさらなる処理ステップにおいて処理される。
【０１５６】
線形プロセス
一実施形態では、ＧＣＳは、線形処理順序を実行するが、該処理では、低温ガス化装置は、段階１および段階２のプロセスを通じて処理された投入合成ガスを生成する。投入ガスは、低温ガス化装置において生成される。本実施形態では、１つ以上の乾式／固体相分離ステップ（段階１）が実行され、その後、１つ以上のさらなる処理ステップ（段階２）が実行される。例えば、図３を参照して、低温ガス化装置を備えたコンバータ５１からの投入ガスが、熱交換器３１０によって冷却された後に、下記の処理ステップがＧＣＳ  ６によって実行される。１）粒子状物質を、サイクロンフィルタ３３０において除去する（段階１の乾式相分離）、２）次いで、緑泥石保護床３４０を使用して、酸性ガス（ＨＣｌ）を投入ガスから分離する。３）吸着剤３６０を使用して、Ｈ２Ｓを投入ガスから除去する。および４）セラミックフィルタ３６２を使用して、粒子状物質を分離する最終的なステップを実行する。任意選択のステップとして、次いで、出力ガスを貯蔵タンクに貯蔵する。
【０１５７】
プロセスの制御
本発明の一実施形態では、制御システムは、本願明細書に記載された種々のシステムまたはサブシステム内に、および／またはこれらによって実装された１つ以上のプロセスの制御を提供すること、および／またはそのようなプロセスに影響を及ぼすために、本願明細書で検討する１つ以上のプロセスの制御を提供することができる。概して、制御システムは、所与のシステム、サブシステム、またはそのコンポーネントに関連する、および／またはガス化システムのようなシステム内に実装された１つ以上の大域的なプロセスに関連する、種々の局所的および／または領域的プロセスを制御し、その内部で、またはそれと協働して本発明の種々の実施形態を動作させ、それによって、規定された結果に対するこれらのプロセスに影響を及ぼすように適合させた、その種々の制御パラメータを調整することができる。したがって、種々の検知要素および応答要素は、制御システム全体を通じて、またはその１つ以上のコンポーネントに関して分配され、これらを使用して、種々のプロセス、反応物質、および／または産物の特徴を取得し、これらの特徴を、所望の結果の達成に寄与する、好適な範囲の当該の特徴と比較し、１つ以上の制御可能なプロセスデバイスを経て実行中のプロセスのうちの１つ以上の変化を実装して応答する。
【０１５８】
制御システムは、概して、例えば、システム、システムに実装されたプロセス、システムに提供された入力、および／またはシステムによって生成された出力に関連する、１つ以上の特徴を検知するための１つ以上の検知要素を備える。１つ以上の計算プラットフォームは、検知された特徴を代表する特徴値を利用するためにこれらの検知要素に通信で接続され、その特徴値を、選択された動作および／または下流側の結果に好適なものとして、これらの特徴を特徴付けるように定義された所定の範囲の当該の値と比較し、この所定の範囲に特徴値を維持することに寄与する１つ以上のプロセス制御パラメータを計算する。したがって、複数の応答要素が、システム、プロセス、入力、および／または出力に影響を及ぼし、それによって、検知された特徴を調整するように動作可能な１つ以上のプロセスデバイスに動作可能に接続し、また、計算されたプロセス制御パラメータを利用し、それに従ってプロセスデバイスを動作させるための、計算プラットフォームに通信で接続することができる。
【０１５９】
一実施形態では、制御システムは、炭素質原料のガスへの変換に関連する種々のシステム、プロセス、入力、および／または出力の、フィードバック、フィードフォワード、および／または予測制御を提供するので、それらに関連して実装された１つ以上のプロセスの効率を促進する。例えば、種々のプロセスの特徴は、評価して、制御可能に調整してこれらのプロセスに影響を及ぼすことができ、これに限定されないが、原料の発熱量および／または組成、産生ガスの特徴（例、発熱量、温度、圧力、流量、組成、炭素含量等）、当該の特徴に許容される変動の程度、および出力の値に対する入力のコストが挙げられる。種々の制御パラメータに対する連続および／またはリアルタイム調整は、それによって１つ以上のプロセス関連の特徴が、設計および／または下流側の仕様に従って、評価および最適化される様式で実行することができる。制御パラメータには、これに限定されないが、熱源動力、添加剤送給量（例、酸素、酸化剤、蒸気等）、原料送給量（例えば、１つ以上の相異なる、および／または混合した送給）、ガスおよび／またはシステム圧力／流量調節器（例、ブロワ、逃し弁および／または制御弁、フレア等）等が挙げられる。
【０１６０】
代替的に、またはこれに加えて、制御システムは、適切な動作を確実にするために、および任意選択で、当該の基準を適用したときに、システムによって実装されたプロセスが規制基準内にあるように、所与のシステムの種々のコンポーネントの動作を監視するように構成することができる。
【０１６１】
一実施形態によれば、制御システムは、所与のシステムの総エネルギ衝撃の監視および制御に使用することができる。例えば、システムによって実装されたプロセスのうちの１つ以上を最適化することによって、またはこれらのプロセッサによって生成されたエネルギ（例、廃熱）の回復を増加させることによって、例えば、システムのエネルギ衝撃を減じるか、または最小限に抑えるように、所与のシステムを、動作させることができる。代替的に、またはこれに加えて、当該の特徴が、下流側の仕様に好適なだけでなく、効率的および／または最適な使用のために実質的に最適化されるように、制御システムは、制御されたプロセスを経て生成された産生ガスの組成および／または他の特徴（例、温度、圧力、流量等）を調整するように構成することができる。例えば、産生ガスを、所与のタイプのガスエンジンに使用して電気を産生する一実施形態では、産生ガスの特徴は、これらの特徴が、当該のエンジンの最適な入力特徴に最良に対応するように調整することができる。
【０１６２】
一実施形態では、種々のコンポーネントにおける反応物質および／または産物の滞留時間に関する、またはプロセス全体のうちの種々のプロセスに関する、制限または性能のガイドラインが満たされるように、および／または最適化されるように、制御システムは、所与のプロセスを調整するように構成することができる。例えば、上流側のプロセス速度は、そのように制御して、１つ以上のその後の下流側のプロセスに実質的に対応させることができる。
【０１６３】
加えて、種々の実施形態では、制御システムは、連続および／またはリアルタイム様式で、所与のプロセスの種々の側面の順次および／または同時制御に適合させることができる。
【０１６４】
概して、制御システムは、アプリケーションに好適なあらゆるタイプの制御システムのアーキテクチャを手近に備えることができる。例えば、制御システムは、実質的集中制御システム、分散制御システム、またはそれらの組み合わせを備えることができる。集中制御システムは、概して、局所的および／または遠隔検知デバイスと連通するように構成された中央コントローラと、制御プロセスに関連する種々の種々の特徴をそれぞれが検知し、直接的または間接的に制御プロセスに影響を及ぼすように適合させた、１つ以上の制御可能なプロセスデバイスを経てそれらに応答する応答要素とを備える。集中アーキテクチャを使用することで、大部分の計算が、単一または複数の集中処理装置を介して中央で実行され、プロセスの制御を実装するために必要なハードウェアおよび／またはソフトウェアの大部分が、同じ場所に位置する。
【０１６５】
分散制御システムは、概して、局所的および／または領域的特徴を監視するために各検知および応答要素とそれぞれ通信を行うことができる２つ以上の分散コントローラを備え、局所的プロセスまたはサブプロセスに影響を及ぼすように構成された局所的および／または領域的プロセスデバイスを介して、それに応答することになる。種々のネットワーク構成を介して分散コントローラ間で通信を行うこともでき、第１のコントローラによって検知された特徴は、そこで応答するための第２のコントコーラへ伝達されることができ、そのような遠位の応答は、第１の場所で検知された特徴に対して影響を与える場合がある。例えば、下流側の産生ガスの特徴は、下流側の監視デバイスによって検知され、上流側のコントローラによって制御されるコンバータと関連付けられた制御パラメータを調整することによって調整され得る。分散アーキテクチャにおいて、コントローラ間に制御ハードウェアおよび／またはソフトウェアも分配され、この場合、同じではあるがモジュール構成された制御スキームが各コントローラにおいて実装され得る、または、種々の協調型のモジュラー制御スキームがそれぞれのコントローラにおいて実装され得る。
【０１６６】
あるいは、制御システムは、分離しているが通信可能にリンクされた局所的、領域的、および／または大域的制御サブシステムに細分され得る。そのようなアーキテクチャは、所与のプロセス、または一連の相関するプロセスを行い、その他の局所的制御サブシステムとの最小限の相互作用で局所的に制御することを可能にする場合がある。大域的マスタ制御システムは、続いて各それぞれの局所的制御サブシステムと通信を行い、大域的結果のために局所的プロセスに必要な調整を指示することができる。
【０１６７】
本発明の制御システムは、上述のアーキテクチャのうちのいずれか、または従来技術において既知の他のアーキテクチャ（これらのアーキテクチャは、本開示の全般的な範囲および本質内にあるものとみなされる）を使用することができる。例えば、本発明の文脈の範囲内で制御および実装されたプロセスは、適用可能なときには、関連する上流側または下流側のプロセスに使用される、あらゆる集中および／または遠隔制御システムへの任意選択の外部通信を備えた、専用の局所的環境において制御することができる。別様には、制御システムは、領域的および／または大域的プロセスを協働的に制御するように設計された、領域的および／または大域的制御システムのサブコンポーネントを備えることができる。例えば、モジュール式制御システムは、制御モジュールが、システムの種々のサブコンポーネントを双方向で制御し、一方で、領域的および／または大域的制御に必要とされるモジュール間通信を提供するように設計することができる。
【０１６８】
制御システムは、概して、１つ以上の集中ネットワーク型および／または分散型処理装置と、種々の検知要素から現在検知した特徴を受信するための１つ以上の入力と、新たな、または更新された制御パラメータを種々の応答要素に通信するための１つ以上の出力とを備える。制御システムの１つ以上の計算プラットフォームは、種々の所定の、および／または再調整された制御パラメータ、設定されたまたは好適なシステムおよびプロセスの特徴の動作範囲、システム関しおよび制御用ソフトウェア、動作データ等をその中に格納するための、１つ以上の局所的および／または遠隔コンピュータ可読の媒体（例、ＲＯＭ、ＲＡＭ、リムーバブル媒体、局所的、および／またはネットワークアクセス媒体等）を備えることもできる。任意選択で、計算プラットフォームは、直接的または種々のデータ格納デバイスを介したアクセスを有し、シミュレーションデータおよび／またはシステムパラメータ最適化およびモデリング手段を処理することができる。また、計算プラットフォームは、制御システムに管理上のアクセスを提供するための、１つ以上の任意選択のグラフィカルユーザインタフェースおよび入力周辺機器（システムのアップグレード、保守、改良、新たなシステムモジュールおよび／または機器への適応等）、ならびに、データおよび情報を外部ソースと通信するための種々の任意選択の出力周辺機器（例、モデム、ネットワーク接続、プリンタ等）を備えることができる。
【０１６９】
処理システムおよびサブ処理システムのうちのいずれか１つは、排他的にハードウェア、またはハードウェアおよびソフトウェアのあらゆる組み合わせを備えることができる。サブ処理システムのうちのいずれかは、単独または１つ以上の比例（Ｐ）、積分（Ｉ）、または微分（Ｄ）コントローラのあらゆる組み合わせ（例、Ｐコントローラ、Ｉコントローラ、ＰＩコントローラ、ＰＤコントローラ、ＰＩＤコントローラ等）を備えることができる。Ｐ、Ｉ、およびＤコントローラの理想的な選択は、ガス化システムの反応プロセスの一部の力学および遅延時間、および組み合わせが制御を意図した動作条件の範囲、および組み合わせコントローラの力学および遅延時間に依存することが、当業者には明らかとなろう。これらの組み合わせは、特徴値を検知要素を経て連続的に監視すること、およびその特徴値を特定の値と比較して、それぞれの制御要素に応答要素を介して影響を及ぼして十分な調整を行って、観察値と特定の値との間の差異を減じることができる、アナログのハードワイヤードで実装することができることが、当業者には明らかとなろう。さらに、組み合わせは、ハードウェアとソフトウェアを混合したデジタル環境で実装できることが、当業者には明らかとなろう。追加的な任意のサンプリング、データ収集、およびデジタル処理の関連する効果は、当業者に既知である。Ｐ、Ｉ、Ｄの組み合わせ制御は、フィードフォワードおよびフィードバック制御で実装することができる。
【０１７０】
補正制御またはフィードバック制御では、適切な検知要素を介して監視される制御パラメータまたは制御変数の値は、特定の値または範囲と比較される。制御信号は、２つの値の間の偏差に基づいて決定され、偏差を減じるために制御要素に提供される。従来のフィードバックまたは応答制御システムは、適応および／または予測コンポーネントを備えるようにさらに適合させることができ、所与の条件に対する応答は、モデル化した反応、および／または以前に観察した反応に従って調整して、反応の応答を検知した特徴に提供し、一方で、補償アクションにおける潜在的なオーバーシュートを制限できることが理解されよう。例えば、所与のシステム構成に提供された取得したデータおよび／または過去のデータは、協働的に使用して、システムおよび／またはプロセスの特徴に対する応答を調整することができ、この特徴は、以前の応答を監視して所望の結果を提供するように調整した、最適な値から所与の範囲内にあることが検知されている。このような適応および／または予測制御スキームは、当技術分野で既知であり、本開示の全般的な範囲および本質から逸脱するものとはみなされない。
【０１７１】
本発明によるＧＣＳは、制御システムを備え、該システムは、投入合成ガスを、所望の化学組成および物理組成を有するコンディショニングされたガスへ処理している間、反応条件の設定値を特定の範囲の変動内に維持するためのものである。本制御システムは、自動化が可能であり、また、種々のガスコンディショニングシステムに適応可能に構成することができる。
【０１７２】
一実施形態では、制御システムが、ＧＣＳのプロセスにおいて、所望の動作範囲外となる、効率の減少または代替機能の不具合を検知した場合、制御システムは、ガス流をバックアップのプロセス、フレアスタック、燃焼チャンバ、またはバックアップのＧＣＳへ迂回させることができるように構成することができる。しかし、従来技術において既知であるように、例えば、ガス流中のＨＣｌおよび／またはＨ２Ｓのレベルが許容可能な排出限度を超えた場合は、ガス流は、フレアスタックに迂回させず、したがって、ＨＣｌおよび／またはＨ２Ｓのレベルを変更することができるバックアッププロセスに迂回させることができる。
【０１７３】
本発明の制御システムは、プロセス監視サブシステムと、プロセス制御サブシステムとを備える。プロセス監視サブシステムは、ＧＣＳを通じてガス流の化学組成、ガス流速、圧力、熱パラメータ等のうちの１つ以上を分析するように構成された、１つ以上の検知要素を含む。プロセス制御サブシステムは、１つ以上の応答要素を備え、そのアクションは、プロセス制御サブシステムによって、および統合型プロセス制御サブシステムとして構成された、他の情報監視要素によって検知された、プロセス特徴に呼応する。
【０１７４】
一実施形態では、制御システムは、ＧＣＳの処理ステップを微調整するための手段を提供することができ、したがって、投入ガスの処理に対する所望の最適な条件からの逸脱を実質的に最小限に抑えるための手段を提供することができる。ＧＣＳの動作コンポーネントおよびプロセスステップを監視することができ、また、必要に応じて該ステップを修正することができるコンピュータプロセッサ上で動作する、リアルタイムのアプリケーションによって制御される、単一の統合型制御システムを有することによって、制御システムは、安全な様式でコンディショニングされたガスの実質的に最適かつ連続的な生成を確実にすることができ、また、ＧＣＳの実質的に効率的かつ自律的な動作を確実にすることができる。
【０１７５】
プロセス制御サブシステムは、ＧＣＳ内の条件を調整して、投入ガスの処理の効率、および得られるコンディショニングされたガスの特徴（例、その組成）を最適化するための応答要素を含む。反応物質への実行中の調整（例、活性炭素の注入、ＨＣｌスクラバに対するｐＨ制御、Ｈ２Ｓシステムの最適化に必要な反応物質）は、設計要件に従って、このプロセスを効率的に行って最適化できる様式で実行することができる。ＧＣＳの効率に影響を及ぼすいくつかの因子は、空気流速（レドックス）、腐食性追加速度（ｐＨ）、Ｈ２Ｓ除去システムの生物反応器への導電率（ブリード）、および水銀研磨機（重金属除去システム）の圧力である。プロセス監視サブシステムは、ＧＣＳ内の種々の地点でのガスのパラメータ（例、温度、圧力、流速、組成等を含む）を測定するための、１つ以上の検知要素を含む。検知要素は、これらのパラメータをリアルタイムで測定し、収集したデータを用いて、例えばＧＣＳの動作に修正が必要かどうかを決定することができる。例えば、検知要素は、ＧＣＳに注入されるべき活性炭素がより多く必要となる、またはＨＣｌスクラバのｐＨを調整する必要がある、またはＨ２Ｓ除去システムの生物反応器への空気流量を調整する必要がある、あるいは、Ｈ２Ｓ除去システムのｐＨまたは導電率を調整する必要がある、といった特定の条件を検知することができる。検知された情報に基づいてサブシステム監視プロセスによって決定された所要のの調整は、プロセス制御サブシステムによって行えるようにすることができる。
【０１７６】
本発明の一実施形態では、プロセス監視サブシステムは、コンディショニングされたガスの出力を監視するように構成された検知手段を組み込み、所定のパラメータまたはコンディショニングされたガスの目的に基づいて、プロセス制御サブシステムの応答要素によって厳密に制御されるべきＧＣＳ内の動作条件を容易にし、それによって、エネルギ要件、温度、圧力、または他のコンディショニングされたガスの要件に関して、１つ以上の下流側のアプリケーションのガスの投入要件を満たすことができる、好適なコンディショニングされたガス組成を達成する。
【０１７７】
制御要素
上記に定義および説明したように、本文脈の範囲内で検討される検知要素には、これに限定されないが、センサ、検出器、アナライザ、熱電対、圧力トランスデューサ、化学物質アナライザ等が挙げられ、当業者は、特定の特徴に関する情報を収集することができる検知要素のフォーマットを容易に理解されよう。
【０１７８】
上記に定義および説明したように、本文脈の範囲内で検討される応答要素には、これに限定されないが、関連する所与のパラメータの調整によって所与のプロセスに影響を及ぼすように構成されたプロセス関連のデバイスに動作可能に連結された、種々の制御要素が挙げられる。例えば、１つ以上の応答要素を経た、本文脈の範囲内で動作可能なプロセスデバイスは、これに限定されないが、特定の物質を監視してフィルタリングシステムを作動させるべきかどうかを判断すること、ガス温度をＧＣＳの入口で監視してそこを通るプロセス空気の流れを調整すること、圧力をＧＶＳ内で監視して所望の圧力を維持するために下流側のブロワを調整することを含むことができる。
【０１７９】
ガス組成物の監視
ＧＣＳを通じてガス流の組成の測定に使用することができる検知要素は、従来技術において既知であり、例えば、ガスモニタ、原位置のガスアナライザ、原位置のプローブガスアナライザ、抽出ガスアナライザ等が挙げられる。これらの検知要素を使用して、水素、一酸化炭素、酸素、Ｈ２Ｓ、二酸化炭素等のようなコンポーネントの量を決定するが、これらのコンポーネントは、投入ガス、コンディショニングされたガス、または投入された組成とコンディショニングされた組成との中間の状態のガス中に存在する。
【０１８０】
従来技術において既知のように、投入ガス中に存在する粒子状物質の量は、投入ガスの源によって変化し得る。例えば、プラズマガス化処理の従来技術において既知のように、ガス化装置を出たガス流中の粒子状物質の量は、ガス流中の粒子状物質または他の汚染物質の量に直接関係を有する可能性がある。例えば、汚染物質は、粒子状物質に接着する傾向があり、これは、汚染物質が反応容器から、および排出配管を通じて出ることを支援する。したがって、投入ガス流中の粒子状物質の量を実質的に最小限に抑えることで、汚染物質の排出率を最小限に抑えることもできる。本発明の一実施形態では、ガス流中の粒子状物質の量の変化は、ガス流の不透明度を監視することによって決定することができ、処理の場所の範囲内の制限的な当局の規制に従った粒子状物質の濃度に基づくことができる、許容可能なレベルのためのベースラインを構築する。
【０１８１】
したがって、本発明の一実施形態では、ＧＣＳ内の種々の場所でのガス中の粒子状物質の量は、ガス移送デバイス内に取り付けられた１つ以上の不透明度モニタ、またはＧＣＳ内の配管を使用して監視して、ガスの不透明度のフィードバックをリアルタイムで提供し、それによって、フィルタリングプロセスの調整を自動化するための任意の機構を提供する。例えば、粒子状物質のレベルを最大許容濃度未満に維持するために、投入ガスに注入された活性炭素の量を調整する。
【０１８２】
一実施形態では、また、不透明度モニタの動作を実質的に最適化するために、その中に自由に被着する検知要素を維持して、示度の精度を確実にすることが望ましい。検知要素への被着の防止は、例えば、浮遊粒子が定着しないように、各検知要素の表面を横切る少量の窒素を提供することによって、浮遊粒子が検知要素を通過してから吸い込まれるように、ガス処理システムのこの部分の圧力をわずかに負に維持することによって、または容易に理解されるような他の方法によって達成することができる。一実施形態では、その使用が、下流側のアプリケーションに必要なコンディショニングされたガスの化学組成に不利益な場合を除き、窒素を使用する。当業者には既知であるように、１つ以上の検知要素への粒子状物質の被着を減らすために用いることのできる、他のガスの例には、アルゴン、ＣＯ２、または容易に理解されるような他のガスが挙げられる。
【０１８３】
温度の監視
本発明の一実施形態では、ＧＣＳ全体を通じて位置する１つ以上の部位で温度を監視するように構成された、１つ以上の検知要素が提供され、当該のデータは、定期的に、断続的に、または連続を基準に取得することができる。従来技術において既知のように、ＧＣＳを通じて流れるガスの温度を監視することができる検知要素には、熱電対、光学温度計、および圧力計が挙げられる。本発明の一実施形態では、温度を監視するための検知要素は、必要に応じてＧＣＳ内の複数の場所に取り付けられる熱電対である。一実施形態では、温度を監視するための検知要素は、光学温度計である。好適な光学温度計は従来技術において既知であり、限定的でない光学温度計の一例は、サーモウェルである。一実施形態では、複数の熱電対および圧力計を使用して、ＧＣＳの全体を通じて重要な地点で温度を監視することができる。
【０１８４】
ガス流の温度を監視するための検知要素は、例えば、合成ガスがＧＣＳへ入る前の位置、コンディショニングされたガスがＧＣＳを出る出口、およびＧＣＳ全体を通じて種々の場所等、ＧＣＳ全体を通じて設置することができる。
【０１８５】
圧力の監視
本発明の一実施形態では、ＧＣＳ内の圧力を監視するための検知要素が提供され、当該のデータは、連続的、断続的、定期的、またはリアルタイム基準で取得される。一実施形態では、圧力を監視するための検知要素は、ＧＣＳ全体を通じて設置された、圧力トランスデューサのような圧力センサ、および／または圧力計を備える。
【０１８６】
圧力センサの好適な場所は、例えば、投入ガスがＧＣＳに入る前の復熱装置の出口地点、出口ブロワ、または、バグハウスまたは炭素フィルタ床のような粒子除去ユニットにわたって圧力を測定することができる位置である。一実施形態では、圧力を監視するための検知要素は、ＨＣｌスクラバまたはＨ２Ｓスクラバのような、酸性ガス除去システムにわたって設置される。圧力を監視するための検知要素は、固体残渣コンディショナ内に設置することもできる。
【０１８７】
一実施形態では、圧力を監視するための検知要素は、ＧＣＳと統合したコンバータの垂直壁上に設置される。ＧＣＳ内の特定のプロセスの効率は、ＧＣＳ内の圧力に依存し得る。例えば、ＧＣＳが真空ではなく加圧下にあるときに、水銀研磨機の効率が改善される。システムの圧力に関するデータは、フィードバック制御システムによって使用され、例えばリアルタイム基準で、重金属研磨機のような圧力に依存するプロセスの調整が必要かどうかを決定する。
【０１８８】
一実施形態では、完全なシステム全体を通じて差動圧力の連続的な読み出しが提供される。このように、投入ガス流の処理中に、ＧＣＳの個々の処理コンポーネントにわたって圧力降下を監視して、ＧＣＳ内の発生中または実際の問題をかなり迅速に特定することができる。
【０１８９】
流速の監視
本発明の一実施形態では、ＧＣＳ全体を通じて位置するサイトに、ガス流の速度を監視する検知要素が備えられ、当該のデータは、連続的、断続的またはリアルタイム基準で取得される。ガス流の速度を監視する検知要素は、ガス流計等を含む。一実施形態では、ガス流の速度は、１つの検知要素を使用して監視される。別の実施形態では、バックアップＧＣＳとして二重システムが提供されたときには、ガス流の速度を監視する第２の検知要素が、バックアップＧＣＳ内に提供される。
【０１９０】
例えば、原料の不均一性、およびプロセス空気ブロワ等の支持機器の不具合、トーチの水漏れ、制御弁、廃棄物の送給量、および／またはバグハウスのバックパルスのような起こり得る不調により、合成ガスの産生が不均等になる可能性がある。これらの変化は、ＧＣＳ内の温度および圧力、とりわけガス流および組成を観察することによって監視することができる。生じた変動は、例えば、合成ガスブロワ、制御弁、廃棄物の送給量、および／またはバグハウスのバックパルス、各段階に入る空気の量、およびＭＳＷおよびＨＣＦの追加速度（および比率）の変化を適切に制御することによって補正することができる。
【０１９１】
ガス移動ユニット
制御システムは、ガス移動ユニットと統合することもできる。ガス移動ユニットは、ＧＣＳを通じて投入ガスを移動させる速度を調整することによって、制御することができる。ＧＣＳを、エネルギを産生して内燃エンジンを動作させるエネルギを産生する低圧ガス化システムと統合した一実施形態では、コンバータ内の圧力を制御するために、ガス移動ユニットがガスを移動させる速度が制御される。
【０１９２】
任意の手動制御
ＧＣＳは、任意選択で、自動制御システムのためのバックアップとして、手動サンプリングおよび／または制御システムを備えることができる。例えば、ＧＣＳ内の投入ガス流は、ガスクロマトグラフィ（ＧＣ）によってサンプリングおよび分析を行って、投入ガス流の化学組成を決定することができる。一実施形態では、これらの分析のための試料場所は、ＧＣＳの全体を通じて展開される。一実施形態では、投入ガス流は、段階１と段階２とのプロセスの間、より具体的には、粒子状物質および重金属が除去されるステップと、ＨＣｌが除去されるステップとの間の場所にてサンプリングされる。別の実施形態では、合成ガス流は、段階２において合成ガス流がＨＣｌスクラバを出た直後にサンプリングされる。さらに別の実施態様では、合成ガスは、合成ガスＨ２Ｓスクラバを出た直後ににサンプリングされる。
【０１９３】
別の手動制御ステップでは、原料中の重金属または水銀の含量を測定することができ、ＧＣＳ内に注入される炭素の適切な量は、原料の重金属含量に基づいて事前設定することができる。
【０１９４】
Ｈ２Ｓスクラバを出たＨ２Ｓの濃度も、従来技術において既知のように、手動で測定および制御することができる。例えば、Ｈ２Ｓスクラバを出たＨ２Ｓの濃度は、Ｈ２Ｓスクラバに適切なパラメータを調整することによって変化させることができる。別様には、Ｈ２Ｓスクラバを出たＨ２Ｓの濃度は、例えば原料内のＨＣＦ中のタイヤ含量を減じることによって、システムに送給される硫黄の量を少なくすることで変化させることができる。
【０１９５】
さらなる検知および応答要素を、必要に応じて制御システム内に含めることができることが、当業者には理解されよう。
【０１９６】
ＧＣＳのガス化施設への組み込み
一実施形態では、ＧＣＳは、ガス化システムと統合される。本発明の一実施形態におけるガス化施設に組み込まれるＧＣＳの概略図を図１０に概略的に示す。このようなガス化システムまたはコンバータから産生された産生ガスは、所望の一連の特徴を有する出力ガスを提供するために、ＧＣＳを通じて処理することができる。上述のように、所望の一連の特徴は、出力合成ガスが使用される所望の下流側のアプリケーションに依存する。ガス化コンバータから産生された合成ガス産物は、１つ以上のガス移送手段を経てＧＣＳに移送される。
【０１９７】
ガス移送手段は、従来技術において既知であり、好適なガス移送手段は、当業者によって容易に識別することができる。好適なガス移送手段の限定的でない例には、パイプ、ダクト、および管路が挙げられる。ＧＣＳをプラズマガス化コンバータと統合した一実施形態では、誘導ファンを使用した真空抽出を用いて、プラズマガス化コンバータのガス出口を通じて、プラズマガス化コンバータから高温の合成ガス産物を連続的に回収する。
【０１９８】
ＧＣＳのための制御システムは、施設の制御システムとは無関係に機能して、ＧＣＳを通じてガスの処理を管理することができる。別様には、ＧＣＳのための制御システムは、施設全体の制御システムに組み込むことができる。
【０１９９】
出力ガスのための下流側のアプリケーション
ＧＣＳによって産生されたコンディショニングされたガスは、下流側のアプリケーションで使用することができる。このような下流側のアプリケーションの例には、これに限定されないが、内燃エンジン、燃料電池技術、燃焼タービンエンジン、電気および合成燃料のポリジェネレーション、および化学合成が挙げられる。本発明のＧＣＳによって産生されるコンディショニングされたガスは、プラスチックおよび肥料業界でも使用することができる。
以下、選択した技術を説明する。
【０２００】
燃焼タービンエンジン
燃焼タービンエンジンは、空気（Ｏ２）と、ＣＯおよびＨ２とを結合させて、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ、およびエネルギーを生成する。エネルギーは、熱および圧力の形態である。燃焼プロセス中にガスが膨張すると、ガスは多段動力タービン全体に広がり、軸流空気コンプレッサおよび発生器を駆動して電気を生成する。燃料ガスは、燃焼タービンの圧縮比にほぼ等しい圧力で燃焼が行われるようにガスタービンに送給するために、加圧しなければならない。
【０２０１】
合成ガスを１つ以上の燃料タービンエンジンに配送しなければならない場合、合成ガスは、エンジンへの配送前に加圧するか、またはガス化プロセス全体が、配送に十分な加圧下で動作する。一実施形態では、圧力は、特定のエンジンの圧縮比に依存し、１００乃至６００ｐｓｉｇの範囲となる。一実施形態では、圧力は、２０乃至８０ｂａｒの範囲となる。一実施形態では、圧力は、３６ｂａｒである。
【０２０２】
ガスタービンの燃料システムに入る前に、圧縮された乾燥産生ガスをさらにフィルタ処理して、処理機器および配管において取り出された場合のある、あらゆる微量の粒子状物質を収集することができる。
【０２０３】
予熱システムを用いて、所望により冷却および圧縮された燃料ガスを予熱することができる。一実施形態では、予熱ステップにより、ガスの相対湿度を８０％以下に減少させるのに十分な温度上昇がもたらされる。一実施形態では、予熱ステップにより、燃焼タービンエンジンを通過するときに、水分の凝縮を減少させるのに十分な温度上昇がもたらされる。予熱システムは、システム内のどこかに位置するガス冷却システムからの廃熱を、ガスがガス化プロセスを出た後に冷却されるときは上流側で、またはタービンから回収されるような下流側で使用するように構成することができる。予熱は、ガス冷却システムが、スクラバに必要な温度まで燃料ガスを冷却する場合、およびその温度が、燃焼チャンバに導入すべき清浄な燃料ガスに望ましい温度未満である場合に有用となり得る。蒸気注入は、いくつかの燃焼タービンに用いて、ＮＯｘの生成を制御することもでき、乾式排出技術の代替物を構成する。
【０２０４】
内燃エンジン
エネルギは、コンプレッサ、燃焼器、およびガスタービンを内燃エンジンと置き換えたことを除いて、上述したプロセスに類似したプロセスを用いて産生することができる。内燃エンジンは、特に小規模のガス化電気変換ユニットの場合、コンプレッサ−ガスタービンよりも、利用し易く、かつコスト効率の高いものとなり得る。空気および補助燃料は、燃料ガスの組成に基づいて、所定の様式の内燃エンジンに送給することができる。
【０２０５】
環境的に魅力的なガス化システム用の低排出内燃エンジン−発生器システムを提供して、大幅に効率を向上させ、かつ汚染を削減することができる。火花点火式内燃エンジンは、該エンジンが非常に小さなユニットであるため安価であること、およびタービンよりも起動および停止が容易であるという点で好都合である。特に起動中に所望のレベルの電力の産生を容易にするために、水素リッチガス、プロパン、天然ガス、またはディーゼル燃料のような補助動力を使用して、内燃エンジンを駆動することができる。補助燃料の量は、ガス化されている炭素質原料の発熱量、およびガス化システム全体の電力要件によって変化する場合がある。
【０２０６】
特に分散型電力生成システムに関して、内燃エンジンを使用した電気の生成は、すでに完成された技術である。ディーゼル機関がこの市場の大部分を占めているが、他のタイプの内燃エンジンは、本システムによって産生された合成ガスで動作するように容易に適合させることができる。
【０２０７】
内燃エンジンでの使用に好適なＧＣＳからの出力合成ガスは、限られた濃度のＨＣｌおよびＨ２Ｓを含有する。一実施形態では、出力合成ガスは、１０ｐｐｍ未満のＨＣｌを含む。一実施形態では、出力合成ガスは、７ｐｐｍ未満のＨＣｌを含む。一実施形態では、出力合成ガスは、５ｐｐｍ未満のＨＣｌを含む。一実施形態では、出力合成ガスは、３ｐｐｍ未満のＨＣｌを含む。一実施形態では、出力合成ガスは、３０ｐｐｍ未満のＨ２Ｓを含む。一実施形態では、出力合成ガスは、２５ｐｐｍ未満のＨ２Ｓを含む。一実施形態では、出力合成ガスは、２０ｐｐｍ未満のＨ２Ｓを含む。一実施形態では、出力合成ガスは、１０ｐｐｍ未満のＨ２Ｓを含む。
【０２０８】
燃料電池技術
プラズマコンバータからの合成ガスは、高温（ＳＯＦＣ：１０００℃、ＭＣＦＣ：６５０℃）で、ＰＭ、ＨＣｌおよびＨ２Ｓのような汚染物質を除去した後に、高温燃料電池（ＳＯＦＣまたはＭＣＦＣのいずれか）に送給することができる。燃料電池の性能の低下を防ぐために、より厳しい汚染物質限度を満たさなければならない。ＧＣＳの構成は、燃料電池の動作条件に適合するように変化させることが必要である。合成ガスおよび酸化剤組成物も、高温燃料電池の効率または出力を最適化するように調整することが必要である。
【０２０９】
融解炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）は、ＬｉＡｌＯ２セラミックマトリクスにおいて安定させた電解質、すなわち、アルカリ（Ｌｉ、Ｎａ、およびＫ）炭酸塩を含有する。ガス状投入燃料混合物には、一酸化炭素、水素、メタン、および炭化水素が挙げられ、総炭化水素、粒子積み込み、硫黄（Ｈ２Ｓの形態）、アンモニア、およびハロゲン類（例、ＨＣｌ）に制限を有する。約１２００°Ｆ（６５０℃）の動作温度で、塩混合物は、液体であり、また良好なイオン伝導体である。
【０２１０】
ＭＣＦＣのための陽極法は、水素と、電解質からの炭酸塩イオン（ＣＯ３）との反応を伴い、水および二酸化炭素（ＣＯ２）を産生し、一方で陽極に電子を放出する。陰極プロセスは、酸化剤流からの酸素およびＣＯ２と、カソードからの電子とを結合させて、電解質に入る炭酸塩イオンを産生する。燃料ガス中のＣＯ２含量が不十分な場合は、ＣＯ２を排出流から再利用することができる。ＭＣＦＣは、タービンに送給してさらなる電気を生成することができる、高圧蒸気の産生において使用可能な十分高い温度で、過剰な熱を産生する。組み合わせサイクルの動作（蒸気タービン駆動の生成、および燃料電池による電力生成）では、完成されたＭＣＦＣシステムに対して、６０％を超える電気効率が予想される。
【０２１１】
固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）は、液体の代わりに硬質セラミック電解質を使用し、最高約１０００℃（約１８００°Ｆ）の温度で動作する。この種の燃料電池では、他の酸化物の組み合わせも電解質として用いられているが、酸化ジルコニウムと酸化カルシウムの混合物は、結晶格子を形成する。固体電解質は、特殊な多孔質電極材料で両側がコーティングされる。比較的に高い動作温度で、（負電荷の）酸素イオンが結晶格子を通って移動する。
【０２１２】
水素および一酸化炭素を含有する燃料ガスは陰極に渡され、一方で、負に帯電した酸素イオンの流れは、電解質全体を移動して燃料を酸化させる。酸素は、通常、陰極において空気から供給される。陽極で生成された電子は、外部付加を通じて陰極に移動し、電流を搬送する回路を完成させる。
【０２１３】
生成効率は、最高で約６０パーセントに及びうる。溶融炭酸塩型燃料電池と同様に、固体酸化物型電池には、「熱併給発電」―すなわち、廃熱を使用して、空間を加熱および冷却するための、工業的処理のための、または蒸気タービンの駆動に使用してより多くの電気を生成するための流れを生成するように、熱と電力とを組み合わせたアプリケーションの機会を提供する高い動作温度が必要である。
【０２１４】
（高温）燃料電池は、水素および（主にＳＯＦＣにおいて）ＧＣＳによって提供された合成ガスからの一酸化炭素を消費する。燃料ガス中に含有されるメタンは、高温燃料電池では部分的に改質され、同じく水素と一酸化炭素を生じる。燃料電池を出たガス混合物は、それでも有用な量のメタンおよび一酸化炭素ガスを含む可能性がある。これらの高温ガスは、調節システムに戻るように導くか、またはより多くの熱交換器に迂回させることができ、コンバータで使用する蒸気の産生に使用することができる。
【０２１５】
別様には、高温だが浄化された合成ガスは、高温水素膜フィルタリングシステムに投入して、合成ガスを２つの相異なるガス流に分割することができる。一方の流れは純粋な水素で構成され、もう一方は純粋な一酸化炭素（ＣＯ）で構成される。
【０２１６】
一酸化炭素は、ガス燃焼ボイラ内で燃焼させて、二酸化炭素（ＣＯ２）の回収および蒸気中のその潜在エネルギの変換を容易にするか、またはコンプレッサに輸送して容器に貯蔵することができる。水素（Ｈ２）は、燃料電池のエネルギに変換するか、またはコンプレッサに輸送し、次いで、Ｈ２を安全に貯蔵または輸送できるように、黒鉛ナノファイバ貯蔵媒体か、または無水アルミニウム貯蔵媒体を収容した容器に送給することができる。
【０２１７】
水素送給管路は、高温水素膜フィルタリングシステムから、燃料電池スタックへの燃料供給として該スタックへ提供することができる。このシステムの燃料電池スタックは、陽極で水素ガスを使用し、陰極でＣＯ２を使用して電気を産生する、溶融炭酸塩型である。合成ガス中に存在する一酸化炭素は、余剰な水素、および回収して蒸気、二酸化炭素、および水を産生することができる、熱（最高１５００°Ｆ（約６１６℃））を産生する。
【０２１８】
一酸化炭素ラインを提供して、一酸化炭素を、高温水素膜フィルタリングシステムから、従来のガス燃焼ボイラに導くことができる。ガス燃焼ボイラは、ガス化システムによって製造されたＣＯ２およびＣＯの潜在エネルギーを、さらにコスト効率よく回収できるように、ＣＯを燃焼させる。
【０２１９】
いくつかのガス化システムは、２つ以上の燃料または原料をボイラに投入するように設計され、それによって、必要または要望に応じて、電力の生成量の増加に対する融通性を提供する。追加的な燃料源の例には、天然ガス、および有機廃棄物の嫌気性消化によって得られるガス類（生物ガスとも呼ばれる）が挙げられる。
【０２２０】
選択された特定の電力生成デバイスによっては、発電機の効率を最大化するために、ガス化システム内で生成された合成ガスに加えて、他のタイプの燃料を含めることが有用となり得る。このような追加的な燃料（任意の燃料と示す）には、天然ガス、油、および他の従来の炭化水素ベースの燃料が挙げられる。任意の燃料は、ＢＴＵまたは発電機によって消費されるエネルギーの大部分を提供することを意図したものではなく、代わりに、該燃料がシステムの全効率を高めることができる場合のみ含まれることに留意されたい。
【０２２１】
代替構造では、窒素酸化物、一酸化炭素、または未燃焼炭化水素の排出を大幅に減じたＣＯ２およびＨ２Ｏの産生とともに、溶融炭酸塩型燃料電池の使用を可能にするガス化システムを用いる。ガス燃焼ボイラを用いて一酸化炭素を使用する代わりに、一酸化炭素を水素とともに燃料電池に送給する。これらの燃料電池は、溶融炭酸塩型とするか、または有用な燃料として一酸化炭素を消費する他のタイプの燃料電池とすることができる。
【０２２２】
冷却された純粋な水素は、プロトン交換膜燃料電池（ＰＥＭＦＣ）スタックでの使用に理想的である。他の燃料電池のように、燃料の化学エネルギーは、直接電気に変換される。電力は、下記の電気化学反応によって生成される。
【０２２３】
陽極：２Ｈ２＝＞４Ｈ＋＋４ｅ−
陰極：Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−＝＞２Ｈ２Ｏ
【０２２４】
これらの反応は低温（１００℃未満）で生じ、陽極のプラチナ触媒層で電子と性に帯電した水素イオン（陽子）とに分割するステップと、プロトン交換膜（電解質）に陽子を通過させるステップと、陰極触媒でのそれらの電気化学的酸化ステップとを伴う。電解質（固体ポリマー膜）は、水で飽和状態にしなければならず、その結果、陽極および陰極流の水分の綿密な制御が必要である。さらに、少量のＣＯ（１ｐｐｍより多い）、およびＨ２Ｓが陽極上の触媒を汚染し、水素の純度に厳しい要件を与える。他のタイプの燃料電池と比較して、ＰＥＭＦＣは、所与の体積および重量に対してより多くの電力を生成し、迅速な起動を行うことができる。今日のＰＥＭＦＣスタックの効率は、３５乃至４５％の値に達している。
【０２２５】
システムは、水素ガス駆動のタービンを使用できるようにして、合成ガスの高い燃焼温度によって重要な内部コンポーネントが損傷を受けることなく、電気を生成し、窒素酸化物の排出が大幅に減じられるように設計することもできる。高温の水素膜からの水素は、噴射器による水注入システムへ投入することができ、該システムでは、ガスタービン（または、代替的に内燃エンジン）が燃焼する前に、イオン除去水を添加して、エネルギを機械的な力に変換して、電気を提供する発生器を駆動する。水は、内部の温度を制限し、それによって、重要な内部コンポーネントへの熱障害を防ぐ。加えて、噴射器による水注入システムは、その場での動作、および／またはこのような代替燃料が多量に容易に利用できない時の動作を可能にする。加えて、洗浄用噴霧器の使用は、合成ガスおよび／または代替燃料の混合物の燃焼による高温によって生じる、亜酸化窒素の排出を大幅に低減する。
【０２２６】
従来技術において既知のように、下記の表３に示されるように、燃料電池で使用すべき合成ガスの所望の特徴は、使用される燃料電池のタイプによって変化し得る。
【０２２７】
2009536262.tif 000005
【０２２８】
したがって、燃料電池がＳＯＦＣである一実施形態では、出力ガスにおけるＨＣｌ含量を１ｐｐｍ未満、硫黄含量を１ｐｐｍ未満、また、炭化水素含量を１０％未満としなければならない。
【０２２９】
燃料電池がＭＣＦＣである一実施形態では、合成ガスにおけるＨＣｌ含量を０．５ｐｐｍ未満、硫黄含量を０．５ｐｐｍ未満、また、炭化水素含量を１０％未満としなければならない。
【０２３０】
本願に記載した発明のより良い理解を得るために、以下の実施例を説明する。これらの実施例は、本発明の例示的な実施形態を説明することを意図するものであり、本発明の範囲を何ら限定することを意図するものではないことが理解されるであろう。
【０２３１】
実施例
実施例１：ガスエンジンでの使用に好適な調整ガスを産生するためのＧＣＳ
下記の実施例では、ガスエンジンにおける仕様に好適な、コンディショニングされたガスを生成するように構成されたＧＣＳを説明する。ＧＣＳは、下記のプロセス動作を含む。
【０２３２】
段階１のプロセス：
１．蒸発冷却（クエンチ）
２．乾式注入システム
３．粒子状物質／重金属除去
４．固体残渣ガスコンディショナおよび関連する固体残渣ＧＣにおける固体残渣の処理
【０２３３】
段階２のプロセス：
５．ＨＣｌスクラバ
６．プロセスガスブロワ
７．ガス冷却器
８．水銀研磨機
９．硫黄の除去
【０２３４】
上述のプロセス動作によって産生されたコンディショニングされたガスは、使用前に貯蔵され、続いて加熱される。
【０２３５】
上述のプロセス動作を図２に示し、下述する。図２から明らかなように、ＧＣＳは、収束プロセスステップを用い、固体残渣ガスコンディショナ５と統合したコンバータガスコンディショナ４と、固体残渣コンディショナ２６５とを備える。コンバータ５０（投入ガス）を出た合成ガスは、熱交換器２１０を使用して、ＧＣＳに送給される前に、ほぼ１０００℃から約７４０℃まで冷却される。
【０２３６】
ＧＣＳを通じた処理によって得られる出力ガスは、１７ｍｇ／Ｎｍ３未満の粒子状物質と、５ｐｐｍ未満のＨＣｌと、１０ｐｐｍ未満のＨ２Ｓとを含有する。
【０２３７】
段階１
投入ガスの粒子および重金属積み込み（主に重金属を有するフライアッシュ）は下記の通りである。
【０２３８】
2009536262.tif 000006
【０２３９】
2009536262.tif 000007
【０２４０】
（１）蒸発冷却２２０
熱交換器２１０の初期冷却後、投入合成ガスは、乾式クエンチングによってさらに冷却され、合成ガスの温度を効果的に下げて凝縮を防止する。蒸発冷却は、蒸発冷却塔２２０（乾式クエンチ）によって実行され、合成ガスの温度を約２６０℃（範囲：１５０℃乃至３００℃）まで下げる。これは、制御された様式（断熱飽和）で、水をガス流へ直接注入することによって達成される。これが乾式クエンチであり、水が排出ガス中に存在しないように、したがって、ガスの排出時の相対湿度が１００％未満になるように制御される。
【０２４１】
（２）乾式注入システム２７１
ガス流が蒸発冷却塔２２０を出ると、次いで活性炭素がガス流内に直接注入され、ガス流から重金属類を除去する。活性炭素は、ホッパ内に貯蔵され、空気作用によってガス流内に注入される。炭素注入は、大部分の重金属類を捕捉し、廃炭素の顆粒は、バグハウス２３０によって収集されて、次のステップに記述されるように、さらなるエネルギ回収のために固体残渣コンディショナ２６５へ戻して再利用される。活性炭素は、重金属微粒子（カドミウム、鉛、水銀）が活性炭素表面に吸着されるように、十分な滞留時間でガス内に注入される。
【０２４２】
（３）粒子状物質の除去
粒子状物質およびその表面に重金属類を有する活性炭素は、次いで、極めて高効率でバグハウス２３０内の投入ガスから除去され、地域の金属排出限度を満たす出力ガスを提供し、また、下流側のガス状汚染物質除去サブシステムおよびコンディショニングされたガスを利用するガスエンジンを保護する。
【０２４３】
粒子状物質の除去は、下記のように進められる。バグハウス２３０では、濾過ケーキは、布製フィルタ上の粒子状物質によって形成される。この濾過ケーキは、バグハウス２３０の動作の粒子除去効率を改善する。バグハウス２３０は、内張り付きガラス繊維バッグ、または内張りなしのガラス繊維バッグ、またはＰ８４玄武岩バッグを用いて、２００℃乃至２６０℃の温度で動作する。バグハウスは、したがって、粒子状物質の除去効率が９９．９％となるように設計される。カドミウムおよび鉛のような重金属類は、この温度では粒子の形態であり、非常に高い収集効率でバグハウス内に収集される。バッグ全体にわたる圧力降下が特定の設定限度まで増加したときには、窒素のパルスジェットを使用してバッグを洗浄する。空気および合成ガスは爆発性混合物を形成するので、安全性の理由から、本実施形態では窒素がパルスガスである。
【０２４４】
バグハウスは、円筒フィルタを用いるが、一般的に、あらゆる追加的な支持は不要である。バグハウス自体は、円筒形または矩形とすることができる。
【０２４５】
動作パラメータの設定は、あらゆる水蒸気の凝縮を回避する。バグハウスを保護するために、長石のような特殊試薬を使用して、高分子量の炭化水素化合物（タール）を吸着させることができる。段階１の処理を出たガスは、次いで段階２のプロセスで処理される。
【０２４６】
（４）固体残渣ガスコンディショナ２６５および関連する固体残渣ＧＣ  ５における粒子状物質の処理
コンバータガスコンディショナ４を出る、重金属類で汚染された固体残渣の量は多いので、該固体残渣をスラグに変換するために、固体残渣コンディショナ２６５に送られる。固体残渣コンディショナ２６５内で形成されたガスは、次いで、間接的な空気／ガス熱交換器２７０において冷却することによって重金属類を除去し、小型バグハウスフィルタ２８５において粒子状物質および重金属類を除去するために、固体残渣ガスコンディショナ５において処理される。小型バグハウスフィルタ２８５は、固体残渣コンディショナ２６５からのガスの処理専用である。図２に示されるように、固体残渣ガスコンディショナ５によって実行される追加的なステップは、ガス冷却器２９０を使用してガスをさらに冷却するステップと、炭素床２９５内の重金属類および粒子状物質を除去するステップとを含む。処理された二次合成ガス流は、次いで、コンバータガスコンディショナ４へ迂回して戻され、バグハウスフィルタステップ２３０の前に、投入ガス流内に戻される。
【０２４７】
固体残渣ガスコンディショナ５の小型バグハウス２８５によって除去される固体残渣の量は、コンバータガスコンディショナ４内のバグハウス２３０によって除去される量よりもはるかに少ない。小型バグハウス２８５は、重金属類に対するパージとしての役割を果たす。固体残渣ガスコンディショナ５からパージされた重金属類の量は、ＭＳＷの送給組成物に応じて変化する。概して、重金属類が特定の限度まで蓄積したときには、定期的なパージだけが必要である。小型バグハウス２８５によってパージして有害廃棄物を処分するための代替案として、該小型バグハウスからの固体残渣は、融解のために、固体残渣コンディショナ２６５へ再循環させることができる。
【０２４８】
固体残渣コンディショナ用バグハウス２８５の設計仕様：
【０２４９】
2009536262.tif 000008
【０２５０】
2009536262.tif 000009
【０２５１】
コンバータガスコンディショナ用バグハウス２３０および固体残渣ガスコンディショナ用バグハウス２８５は、どちらも出口に塵埃センサ（直接フィードバックまたは監視）を有し、バッグの破裂を通知する。バッグの破裂が生じた場合、保守のためにシステムを停止することができる。
【０２５２】
段階２
（５）ＨＣｌの除去
コンバータガスコンディショナ４において合成ガスから粒子状物質が除去された後に、ＨＣｌを除去するためにＨＣｌスクラバ２４０を使用する。ＨＣｌスクラバ２４０は、ブロワに関する冶金学的検討のために、ガス移動手段またはプロセスガスブロワ２４５の上流側に設置される。ＨＣｌスクラバ２４０は、図１３に示されるように、関連する熱交換器２４１を含むことができる。図１３に示されるように、ＨＣｌスクラバ２４０は、ガス流中のほぼ全てのＨＣｌが、示されるように、再循環アルカリ溶液（ＮａＯＨ）と反応する、充填塔である。熱交換器２４１は、システムの温度を調節する。充填塔は、ガスを約３５℃まで冷却するのに十分な接触領域も提供する。炭素床フィルタ２４２を使用して、重金属類、ＨＣＮ、アンモニア、タール等のような、潜在的な可溶性水汚染物質を溶液から分離する。ＨＣｌスクラバ２４０は、ＨＣｌ出口濃度が５ｐｐｍとなるように設計される。これにより、下流側のアプリケーションのエンジン排気からのＨＣｌの排出を、最高で２ｐｐｍに減じる。廃水放出流は、処分のために廃水貯蔵タンクに送られる。図１４は、ＧＣＳからの廃水を収集して貯蔵するための例示的なシステムを示す図であり、廃水は、ＨＣｌスクラバ２４０から、および／または下水サンプ内の他の上流側のプロセスから収集され、次いで廃水貯蔵タンク７２に送給される。廃水ポンプ７４を使用して、貯蔵タンクから下水へ、または現場の外への輸送のためにトラックへ廃水を移送する。
【０２５３】
2009536262.tif 000010
【０２５４】
ＨＣｌスクラバ２４０内の水流は、粒子状物質の除去効率を確認するために、起動時に分析される。
【０２５５】
（６）プロセスガスブロワ
投入合成ガスからＨＣｌが除去された後、この時点でガスブロワ２４５を用いて、プロセス全体を通じて、コンバータ５０の出口から下流側のアプリケーションのエンジンまで駆動力をガスに提供する。水銀研磨機２５０は、圧力下でより良好な水銀除去効率を有するので、該ガスブロワは、該研磨機２５０の上流側に設置される。これによって、水銀研磨機容器のサイズを減じることもできる。
【０２５６】
ブロワ２４５は、全ての上流側の容器の設計圧力降下を使用して設計される。該ブロワは、下流側の機器の圧力損失に必要とされる圧力を提供して、ガス貯蔵タンク（すなわち「均質化チャンバ」）内の終圧が２．５ｐｓｉｇ以下になるようにも設計される。
【０２５７】
（７）ガス冷却器
ガスがブロワ２４５を通じて加圧されると、ガスの温度は約７７℃に上昇する。投入ガスがガス冷却器２４６を通過すると、投入ガスの温度は３５℃まで下がる。これは、下流側のＨ２Ｓ除去システム２６０の動作に必要である。Ｈ２Ｓシステムの最大設計温度は、４０℃である。
【０２５８】
（８）水銀研磨機
炭素床フィルタ２５０は、投入合成ガス流中に残留するあらゆる重金属のための最終的な研磨デバイスとして使われる。炭素床の効率は、システムが真空ではなく加圧下にあるときに改善され、低温時に、ガスは飽和状態になり、ＨＣｌは、それが炭素を劣化させないように該ガスから除去される。この追加的な金属除去ステップは、システム内の金属類の制御における柔軟性を提供する。
【０２５９】
水銀研磨機の性能は、水銀に対するガスを分析することによって測定される。監視は、オンラインで行う必要は無く、単純に、スナップサンプリングによる定期的な確認を伴えばよい。補正は、研磨機２５０全体の炭素送給量を修正して圧力降下を監視することによって、およびサンプリングを経て炭素床の効率を分析することによって行われる。
【０２６０】
炭素床フィルタは、水銀の除去効率が９９％を上回るように設計される。
【０２６１】
2009536262.tif 000011
【０２６２】
（９）硫黄の除去
水銀研磨機２５０においてさらに重金属類を除去した後に、Ｈ２Ｓ除去システム２６０を使用して投入ガス中の硫黄が除去される。Ｈ２Ｓ除去システム２６０は、環境省（Ｏｎｔａｒｉｏ、Ｃａｎａｄａ）のＡ７ガイドラインに概説された排出制限に基づくものである。Ｈ２Ｓの除去効率は、ＧＣＳを出てガスエンジンにおいて燃焼されるガスが、１５ｐｐｍ未満のＳＯ２を排出する程度となる。Ｈ２Ｓ除去システム２６０は、Ｈ２Ｓの出口濃度（Ｈ２Ｓシステムの出口）が２０ｐｐｍとなるように設計される。図１５は、好適なＨ２Ｓ除去システム２６０およびＳｈｅｌｌ  ｐａｑｕｅｓ技術を用いた関連するコンポーネントの例示的な概略図である。Ｐａｑｕｅｓは、（１）Ｈ２Ｓ接触器８０のガス流からＨ２Ｓを除去するステップ、および（２）硫黄回収ステップの、２つのステッププロセスである。これは、硫黄を酸化させて硫黄元素にする、硫黄を濾過する、硫黄を殺菌する、および放出流が制限要件を満たすようにするための生物反応器８２を含む。
【０２６３】
炭素床フィルタ２５０からの投入ガスは、Ｈ２Ｓ接触器８０を通過し、アルカリ溶液を再循環させることによってＨ２Ｓが合成ガスから除去される。スクラバからの硫化物含有溶液は、アルカリ度を再生するために生物反応器８２に送られる。
【０２６４】
生物反応器では、空気による酸化によって、硫黄細菌が硫化物を硫黄元素に変換する。制御システムは、生物反応器８２への空気流速を制御して、システム内の硫黄インベントリを維持する。生物反応器８２の後流は、フィルタプレスにてフィルタ処理される。フィルタプレスからの濾液はプロセスに戻され、この濾液からの少量の流れは液体放出流として送られる。
【０２６５】
吐出源には２つあって、その１つは、固体排出（いくらかのバイオマスを有する硫黄）であり、もう１つは、液体排出（硫酸塩、炭酸塩およびいくらかのバイオマスを有する水）である。どちらの流れも、最終処分の前に殺菌される。
【０２６６】
2009536262.tif 000012
【０２６７】
2009536262.tif 000013
【０２６８】
ガス貯蔵およびガス加熱
清浄および冷却された出力合成ガスは、貯蔵のためにガス貯蔵タンクに移送される。ガス貯蔵タンクの目的は、その組成（発熱量：ＬＨＶ）およびその圧力を均質化することである。
ガスエンジンの設計には、使用前に、ガスが特定の相対湿度で特定の組成範囲にあることが必要とされるので、合成ガスから水を凝縮させて、ガスを３５℃から２６℃まで過冷却することができるように、ガスに冷凍機を通過させる。投入ガス流から凝縮された水は、ガス／液体分離器によって除去される。これにより、ガスは、エンジンに送られる前に、ガス貯蔵庫の後で４０℃まで再加熱（エンジン要件）されたときに、８０％の相対湿度を有するようなる。
上述のＧＣＳは、下記仕様を有する。
【０２６９】
2009536262.tif 000014
【０２７０】
本実施例に記述されたようにＧＣＳに送給される投入ガス、およびＧＣＳを通過させることによって得られたコンディショニングされたガスのガス組成および条件を表５に示す。
【０２７１】
2009536262.tif 000015
【０２７２】
実施例２：収束プロセスステップを含むＧＣＳの概要
下記の実施例は、図９に示されるように、収束プロセスステップを含むＧＣＳの概要を提供する。本実施例では、ＧＣＳは、コンバータガスコンディショナ２と、固体残渣ガスコンディショナ３とを備え、固体残渣コンディショナ１６５において生成された二次ガス流は、固体残渣ガスコンディショナ３において処理され、次いでコンバータガスコンディショナ２内に送給される。本実施例では、投入ガスは、ＧＣＳに入る前に、例えば復熱装置において既に冷却されている。
【０２７３】
段階１のプロセス
活性炭素１７１が投入合成ガス流に注入され、粒子除去ユニット１３０を使用して重金属類が投入ガスから除去される。投入ガスから除去された粒子状物質および重金属が収集され、固体残渣コンディショナ１６５に移送されて、固体残渣と二次ガス流に変換される。
【０２７４】
次いで、二次ガス流は、固体残渣熱交換器１７０に入り、冷却される。その後のステップで、活性炭素１７２が二次ガス流に注入され、粒子除去ユニット１８５を使用して、二次ガス流中の重金属類および粒子状物質が二次ガス流から分離される。次いで、二次ガス流は、コンバータガスコンディショナ２に戻され、コンバータガスコンディショナ２の粒子除去ユニット１３０の後で、該ガス流は、投入ガス流に入り、これと結合する。
【０２７５】
段階２のプロセス
さらに図９を参照すると、粒子状物質および重金属類を投入ガス流から除去した時点で、固体残渣ガスコンディショナ３からの二次ガス流と結合させた投入ガス流は、次いでＨＣｌ除去システム１４０に導かれて、酸性ガスが投入ガスから分離される。低温ガス化装置において合成ガスを生成するために用いた炭素質原料が塩素化炭化水素を含む場合は、ＨＣｌが合成ガス内に存在する。
【０２７６】
ＨＣｌ除去システム１４０から次のプロセスへの投入合成ガスの移送を補助するために、ブロワまたは他の好適なユニットのようなガス移動ユニット１４５を使用する。本実施例では、ＧＣＳにおける任意の次のステップは、重金属研磨機１５０における重金属の除去である。このステップで除去された重金属類および粒子状物質は、固体残渣ガスコンディショナ３において二次合成ガス流から除去されたものとともに、処分のために管理型処分場に送られる。
【０２７７】
図９に示されるように、次のプロセス、投入合成ガスから硫黄１６０の除去、も任意である。コンバータにおける合成ガスの生成に使用する炭素質原料が高硫黄含量の石炭である場合は、硫酸が存在する。除去された硫黄を収集して市販アプリケーションで使用する。出力合成ガスを下流側アプリケーションに送給する。このステップで生成された硫黄は、市販アプリケーションで使用するか、または処分のためにさらに処理することができる。
【０２７８】
実施例３：高温ガスコンディショニングのためのＧＣＳの概要
本実施例では、高温ガスコンディショニング用のＧＣＳについて説明し、線形プロセス順序の一例を提供する。このＧＣＳによって実行される処理ステップの概要を図３に示す。大容量アプリケーションでは、全体の熱効率を改善するために、合成ガスを７６０℃もの高温で清浄することができる。コンバータ５１を出た合成ガスは、熱交換器３１０においてほぼ７６０℃まで冷却される。この冷却された合成ガス（投入合成ガス）は、次いでＧＣＳ  ６に入る。次いで、粒子状物質および重金属類は、サイクロン分離器またはフィルタ３３０において投入合成ガスから除去される（段階１のプロセス）。次いで、次の段階２のプロセスを実行する。塩化物保護床３４０（ナコライト：Ｎａｃｈｏｌｉｔｅ）を使用してＨＣｌを除去し、その後吸着剤によってＨ２Ｓを除去する。最後に、セラミックフィルタ３６２を使用して、コンディショニングされた合成ガスを貯蔵する前に、高温の投入合成ガスからあらゆる粒子を除去する。
【０２７９】
本実施例によるＧＣＳは、生成する液体廃棄物の量が最も少ない（実施例１および３乃至７に記載した実施例が最も少なくなりうる）が、酸性ガスの除去に使用される吸着剤を再生した場合であっても、排出される固体廃棄物の量を増加させる場合がある。
【０２８０】
実施例４：活性炭素注入ステップの無いＧＣＳの概要
本実施例では、図４に示されるように、活性炭素がシステムに注入されない、ＧＣＳによって実行される処理ステップの概要について説明する。本実施例は、収束プロセス順序を組み込む。
【０２８１】
コンバータ５２からの投入ガスは、熱交換器４１０によって冷却され、次いでコンバータガスコンディショナ８に入り、粒子状物質は、バグハウス４３０を使用して投入ガス流から除去される。バグハウス４３０によって収集された粒子状物質は、固体残渣コンディショナ４６５に送られて、二次ガス流および固体残渣を産生する。次いで、固体残渣ガスコンディショナ７において二次ガス流が処理される。固体残渣ガスコンディショナ７は、段階１の処理ステップ（間接的な空気／ガス熱交換器４７０における二次ガス流の冷却、バグハウス４８５における二次ガス流からの粒子状物質の除去）を実行する。任意のステップは、ガスの冷却４９０、および炭素床４９５における重金属類および粒子状物質の除去を含む。二次ガス流は、次いでバグハウス４３０の前のコンバータガスコンディショナ８へ送給され、その後バグハウス４３０を通って流れる。次いで、投入ガスは、段階２の処理ステップ（ＨＣｌスクラバ４４０における産生ガスの除去、その後の水銀研磨機４５０における重金属類および粒子状物質の除去、Ｈ２Ｓスクラバ４６０における硫黄の除去）において処理される。
【０２８２】
実施例１に示されたＧＣＳと、本実施例に記載されたＧＣＳとの差異には、下記が挙げられる。
・重金属のかなりの部分が、バグハウス４３０を通過し、以降のサブシステム内の液体流に部分的に吸収され、最終的に炭素床４５０に捕捉される。含水流中の重金属積み込みは、実施例１に記載されたＧＣＳに対して観察されたものよりも多い。
・粒子状物質積み込みは、バグハウス４３０の前に減少する。
・バグハウス４３０からの固体（灰）の量は、実施例１に記載されたＧＣＳにおける量未満である。
【０２８３】
本実施例に記載されたＧＣＳによって得られた液体流（廃水）は、実施例１に記載されたＧＣＳと比較して、重金属類のような汚染物質がより多く含まれ、したがって、該液体流、すなわち廃水が有害廃棄物として分類される可能性、および炭素床を廃水に使用する必要が生じる可能性が増加し、システムのコストが増加する場合がある。本実施例では、下流側の炭素床の寿命は、重金属積み込みが多いために短くなる場合があり、より多くの廃炭素が生成されることになり、いかなる再生も不要であれば、同様に有害廃棄物として分類される。
【０２８４】
実施例５：冷却された合成ガスの一部が再利用されるＧＣＳの概要
冷却された合成ガスの一部がシステムを通じて再利用される、ＧＣＳによって実行される処理ステップの概要を図５に示す。該ＧＣＳは、線形プロセス順序の実施例を提供する。
【０２８５】
段階１のプロセス
投入ガスは、コンバータ５３を出た合成ガスであり、熱交換器５１０において冷却される。該投入ガスは、実施例１にて説明したように、次いでＧＣＳ  １０に入り、乾式冷却器５２０において冷却される。炭素５７１が投入ガス流内に注入され、重金属および粒子状物質がバグハウスフィルタ５３０において除去される。バグハウス５３０を出た合成ガスは、２つの流れに分割される。一方の流れでは、最高で３０％の合成ガスが、ブロワ５４５を使用して、（乾式クエンチ５２０の前の）復熱装置５１０の出口に戻して再利用される。本実施例では、乾式クエンチング塔のコストおよびサイズ、ならびに消費する水量を最小限に抑えることができる。他方の流れでは、バグハウス５３０を出た合成ガスは、段階２のプロセス（ＨＣｌのＨＣｌスクラバ５４０における除去、その後の炭素床５５０における重金属および粒子状物質の除去、最後のＨ２Ｓの除去５６０）を通じて処理される。
【０２８６】
本実施例では、生成された廃水の量は、実施例１に記載されたＧＣＳにおける量未満であり、生成された固形廃棄物の量は、実施例１において生成された量とほぼ同じである。
【０２８７】
実施例６：粒子状物質が高温で投入合成ガスから除去されるＧＣＳの概要
段階１の高温処理において投入ガスから粒子状物質が除去されるＧＣＳの一例を図６に示すが、サイクロンのような高温フィルタ（粒子分離器）６０５を使用して合成ガスから粗粒子を除去するという点で、実施例１に記載されたＧＣＳとは異なる。これは、バグハウス６３０の前の合成ガスにおける粒子状物質積み込みを大幅に減じる。残留微粒子は、バグハウス６３０によって収集される。本実施例では、固体残渣ガスコンディショナ９を通じて処理された二次ガス流は、熱交換器６１０の前にコンバータガスコンディショナ１２へ戻される。
【０２８８】
本実施例では、コンバータ５４からの投入合成ガスは、サイクロンフィルタ６０５において高温で粒子状物質を除去する（段階１のプロセス）ように処理される。サイクロンフィルタ６０５からの合成ガスは、段階１のプロセス（熱交換器６１０における冷却、バグハウスフィルタ６３０における粒子状物質および重金属類の除去、その後の段階２のプロセスを通じた処理）においてさらに処理するか、または段階２のプロセス（ＨＣｌの除去６４０、炭素床６５０における重金属および粒子状物質の除去、およびガス貯蔵の前のＨ２Ｓの除去６６０）に直接送給することができる。本実施例では、ＨＣｌスクラバ６４０から生成された廃棄物流は、炭素床６４２を通じた濾過によって処理して、重金属および粒子状物質を除去する。
【０２８９】
コンバータガスコンディショナ１２のバグハウス６３０からの粒子状物質または灰は、固体残渣コンディショナ６６５において加熱して、固体材料および二次ガス流を産生する。二次ガス流は、空気／ガス熱交換器６７０における冷却を含む段階１の処理ステップを通じて処理され、その後、バグハウス６８５において粒子状物質および重金属類が除去される。さらなる任意のステップは、ガス冷却器６９０における二次ガス流の冷却、および炭素床６９５における重金属類および粒子状物質の除去を含む。二次ガス流は、次いで熱交換器６１０におけるガスの冷却前に、コンバータガスコンディショナ１２へ戻される。
【０２９０】
本実施例では、液体廃棄物流および固形廃棄物の排出量は、実施例１に記載されたＧＣＳにおける量とはそれほど異ならない。しかし、バグハウスフィルタの寿命は長くなる。
【０２９１】
実施例７：粒子状物質を除去するためのバグハウスフィルタを含まないＧＣＳの概要
バグハウスフィルタ以外の粒子除去ユニットを使用して、投入ガス流から粒子状物質を除去する一例を以下に説明し、図７に示す。本ＧＣＳは、線形プロセス順序の一例を提供する。図７に示されるように、投入ガスは、コンバータ５５において産生され、熱交換器７１０において冷却される。投入ガスは、次いでＧＣＳ  １４に入る。本実施例では、バグハウスがＧＣＳの段階１のプロセスに組み込まれていないが、高温フィルタ７０５（サイクロンまたはセラミック）を用いて、水スクラバ７４０における湿式クエンチングを含む段階２のプロセスを通じて、合成ガスが処理される前に、粒子の一部または大部分を除去する。粒子状物質を含む場合のある汚染物質、ＮＨ３、ＨＣＮ、ＨＣｌ、タール、および金属類は、液体中に吸着させて、廃水処理施設において処理される。水スクラバ７４０を通じて投入ガスが処理された後に、硫黄がＨ２Ｓ除去システム７６０において除去され、重金属類および粒子状物質が水銀研磨機７５０において除去される。
【０２９２】
本実施例では、上述の汚染物質を含有する大量の液体廃棄物が生成され、これらの量の液体廃棄物には、処分前に厳重な処理が必要となる。固形廃棄物（分離された灰）は、重金属類、有機物、および他の無機種を含有する場合があるので、有害廃棄物に分類され、適切な処分手順が必要である。任意のプロセスとして、固形廃棄物が固体残渣コンディショナへ戻される場合、該固体廃棄物は、最初に脱水および乾燥が必要となり、ＧＣＳの動作コストを増加させることになる。
【０２９３】
実施例８：下流側のアプリケーションのエネルギの生成にコンディショニングされたガスを用いないＧＣＳの概要
図８は、下流側アプリケーションにおけるエネルギの生成に出力ガスを用いないＧＣＳの一実施例を示す図である。本実施例のＧＣＳ  １６は、サイクロンフィルタ８３０において投入合成ガスから重金属類および粒子状物質を除去する、段階２のプロセスを通じた投入ガスのルーティングを提供し、その後の段階２の処理ステップでは、ベンチュリ管スクラバ８４２、ｉｍｐｉｎｊｅｔスクラバ８４４、凝縮器、バグハウスフィルタ８３０、オリフィスを使用し、次いで排出機構に送られる。ここに記載したＧＣＳは、線形プロセスの一実施例を提供するものである。
【０２９４】
実施例９：ＧＣＳを備えた都市固形廃棄物のガス化設備
ＧＣＳは、プラズマガス化システムおよび／または下流側アプリケーションと統合することができる。図１０は、ガスエンジンを伴った下流側のアプリケーションと統合した例示的なＧＣＳを備えた、都市固形廃棄物ガス化プラントのプロセス全体のフロー図である。本実施例では、固体残渣ガスコンディショナ１１は、バグハウス１０８５の後にガス冷却器１０９０と、活性炭素床１０９５とを備え、ガスは、バグハウス１０３０の前のコンバータガスコンディショナ１８へ戻される。
【０２９５】
本実施例では、図１０に示されたＧＣＳを参照すると、プラズマガス化システムのコンバータ５６からの投入ガスは、復熱装置１０１０において冷却され、次いで、段階１のプロセス（乾式クエンチプロセス１０２０におけるさらなる冷却、活性炭素１０７１の投入ガス流への添加、およびバグハウス１０３０における粒子状物質および重金属類の除去）において、コンバータガスコンディショナ１８を通じて処理される。投入ガスは、次いで、ＨＣｌスクラバ１０４０におけるＨＣｌの除去、水銀研磨機１０５０における重金属類および粒子状物質の除去、およびＨ２Ｓ除去システム１０６０におけるＨ２Ｓの除去を含む、段階２のプロセスを通じて処理される。コンバータガスコンディショナ１８のバグハウス１０３０内に収集された材料は、固体残渣コンディショナ１０６５に送られ、固体残渣および二次ガス流に変換される。固体残渣コンディショナ１０６５において生成された二次ガス流は、段階２のプロセス（間接的な空気／ガス熱交換器１０７０における冷却、バグハウス１０８５における粒子状物質の除去、その後のガス冷却器１０９０における冷却、および活性炭素床１０９５における重金属および粒子状物質のさらなる除去）を通じて、固体残渣ガスコンディショナ１１において処理される。二次ガス流は、次いでコンバータガスコンディショナ１８に送給され、投入ガス流がコンバータガスコンディショナ１８のバグハウス１０３０に入る前に、投入ガス流と混合される。投入ガス流は、次いで残りの段階１のプロセスを通じて処理され、段階２の処理ステップ（コンバータガスコンディショナ１８）を通じて処理される。
プロセスのさらなる詳細を以下に説明する。
【０２９６】
プロセスの概要
生合成ガスは、コンバータ５６を出て、復熱装置１０１０を通過する。復熱装置１０１０は、ガスを冷却して、その顕熱を用いてコンバータ５６に導入されるプロセス空気を予熱する。冷却された合成ガスは、次いでＧＣＳに流れ、該合成ガスはさらに冷却され、粒子、金属、ガス類が順次に除去される。本実施例のＧＣＳは、コンバータガスコンディショナ１８と、固体残渣ガスコンディショナ１１とを備える。清浄およびコンディショニングされた合成ガスは（所望の湿度を有する出力ガス）は、電気が生成されるガスエンジン１０６３に送給される前に、合成ガス貯蔵タンク１０６２に貯蔵される。システム内の主なコンポーネント（機器）の機能を、下記合成ガスを処理する順序に従って、下記の項（表６を参照のこと）に示す。ＭＳＷガス化プラントの機器の図およびプロセス図を、それぞれ図１６および図１０に示す。
【０２９７】
2009536262.tif 000016
【０２９８】
復熱装置
合成ガスの顕熱を回収するために、精製チャンバを出た生合成ガスは、復熱装置１０１０と呼ばれるシェルチューブ型熱交換器を使用して、空気によって冷却される。合成ガスはチューブ側を流れ、空気はシェル側を通過する。合成ガスの温度は、１０００℃から７３８℃に下げられ、一方で、空気の温度は周囲温度から６００℃まで上昇する。投入合成ガスは、次いでコンバータガスコンディショナ１８に入る。
【０２９９】
蒸発冷却器（段階１の処理）
蒸発冷却器は、コンバータガスコンディショナ１８の第１のステップを実行する。蒸発冷却器１０２０は、管理された様式（断熱飽和）で、水の直接注入を経て、合成ガスの温度を２５０℃まで下げる。このプロセスは、冷却中に液体が全く存在しないという点で、乾式クエンチとも呼ばれる。水は、霧状にされて、並流的に合成ガス流に噴霧される。水が蒸発したときに、合成ガスから顕熱を吸収して、該ガスがバグハウスに送給される前に、その温度をほぼ２５０℃まで下げる。
【０３００】
乾式注入システム（段階１の処理）
乾式注入システム１０７１は、活性炭素を投入合成ガス流に注入する。活性炭素は、超高多孔性であり、水銀およびダイオキシンのような大型の分子種の表面吸着に寄与するという特徴を有する。活性炭素は、ホッパ内に貯蔵され、空気作用によって投入ガス流に注入され、バグハウス１０３０において捕捉される。このようにして、金属類および他の汚染物質は、ガス流から分離される。別様には、長石、石灰および他の吸着剤のような他の材料をガス流内に注入して、投入合成ガス流を遮断することなく、その中に見出される重金属類およびタールを制御および捕捉することができる。
【０３０１】
バグハウス（段階１の処理）
粒子状物質および表面に重金属を有する活性炭素は、バグハウス１０３０において合成ガスから除去される。バグハウス１０３０では、粒子状物質によって濾過ケーキが形成される。該濾過ケーキは、バグハウスの粒子除去効率を高める。カドミウムおよび鉛のような重金属類は、この温度では粒状形態であり、同様に、高収集効率でバグハウス内に収集される。バグハウス１０３０全体の圧力降下が特定の設定限度まで増加したときには、窒素パルスジェットを使用してバッグを清浄にする。バッグの表面から脱落した固体は、底部ホッパ内に収集され、さらなる変換または処分のために、固体ガスコンディショナ１０６５に送られる（下記、固体残渣ガスコンディショナのステップを参照のこと）。
【０３０２】
ＨＣＬスクラバ（段階２の処理）
バグハウス１０３０を出た投入合成ガス（粒子を含まない）は、充填塔内のＨＣｌスクラバ１０４０において洗浄して、アルカリ溶液によってガス流内のＨＣｌを除去する。スクラバ１０４０内部では、ガスを３５℃を冷却するのに十分な接触領域が存在する。出口ＨＣｌ濃度は、５ｐｐｍのレベルに達する。廃水放出流は、処分のために、廃水貯蔵タンクに送られる。
【０３０３】
合成ガスブロワ（段階２の処理）
ガスブロワ１０４５には、この時点で、コンバータ５６からエンジン１０６３まで、プロセスを通じてガスに駆動力を提供することが必要である。研磨機は、圧力下でより良好な水銀除去効率を有するので、水銀研磨機１０５０の上流側に位置する。ブロワ１０４５は、全ての上流側の容器の設計圧力降下を使用して設計される。該ブロワは、下流側の機器の圧力損失に必要とされる圧力を提供して、ガス貯蔵タンク１０６２内の終圧が２．１以下乃至３．０ｐｓｉｇになるようにも設計される。
【０３０４】
炭素フィルタ床（段階２の処理）
合成ガスの圧力は、ブロワ１０４５によって高められ、ガス流内の重金属の最終的な研磨デバイスとして使用される炭素床フィルタ１０５０の前に、水冷熱交換器１０４６によってさらに冷却される。また、存在する場合は、ガス流から、ダイオキシンのような他の有機汚染物質を吸着させることもできる。炭素床フィルタ１０５０は、水銀除去効率が９９．０％を超えるように設計される。
【０３０５】
Ｈ２Ｓ除去システム（段階２の処理）
投入ガス流が炭素フィルタ床を通過した後に、Ｓｈｅｌｌ  Ｐａｑｕｅｓ生物学的技術を使用して、Ｈ２Ｓの除去１０６０が実行される。炭素床フィルタ１０５０からの投入合成ガスは、スクラバを通過し、アルカリ溶液を再循環させることによって合成ガスからＨ２Ｓが除去される。次いで、スクラバからの硫化物含有溶液は、アルカリ度を再生するために生物反応器に送られる。硫黄の回収は、硫化物を硫黄元素へ酸化させるための生物反応器内で生じ、その後、制限要件を満たすように、硫黄の濾過、硫黄の殺菌、および放出流の排出が行われる。Ｈ２Ｓ除去システム１０６０は、Ｈ２Ｓ出口濃度が２０ｐｐｍになるように設計される。投入ガスがＨ２Ｓ除去システム１０６０を出ると、該ガスは、次いでとりわけ冷凍機と、ガス／液体分離器と、均質化チャンバとを備えた合成ガス調節システムに導かれる。
【０３０６】
固体残渣ガスコンディショナ（段階１の処理）
コンバータガスコンディショナのバグハウス１０３０において補足した材料（活性炭素および金属類を含有する場合がある）は、窒素によって定期的にパージされ、固体残渣コンディショナ１０６５に運搬されて、材料がガラス化される。固体残渣コンディショナ１０６５を出た二次ガス流は、固体残渣ガスコンディショナ１１に入り、ガス冷却器１０７０において冷却される。二次ガス流は、次いで固体残渣ガスコンディショナのバグハウス１０８５を通じて導かれて、粒子が除去され、その後、重金属が除去される活性炭素床１０９５に入る前に、熱交換器１０９０によって冷却される。固体残渣ガスコンディショナ１１のバグハウス１０８５は、システム全体の圧力降下に基づいて定期的にパージされる。固体残渣ガスコンディショナのバグハウス１０８５内に収集された固体残渣は、適切な手段によって処分される。固体残渣ガスコンディショナ１１を出た可燃性ガス（二次ガス流）は、コンバータガスコンディショナ１８に戻され、回収エネルギを完全に利用する。
【０３０７】
合成ガス調節システム
ＧＣＳを出た出力ガスは、ガスエンジンの燃料として使用する前に、合成ガス調節システム１０６２内に貯蔵される。ガスエンジン設計には、合成ガスが、特定の相対湿度において特定の組成範囲内にあることが必要である。したがって、清浄された合成ガスがＨ２Ｓスクラバ１０６０を出ると、該ガスは冷凍機を使用して３５℃から２６℃まで過冷却される。これにより、ガス流からいくらかの水が凝縮される。この水は、ガス／液体分離器によって除去される。これにより、出力ガスを使用してエンジンに動力を供給する環境において、ガスは、エンジンに送られる前に、ガス貯蔵庫の後で４０℃まで再加熱（エンジン要件）されたときに、８０％の相対湿度を有するようなる。清浄および冷却されたガスは、処理動作による出力をほぼ２分間保持するように設計された、均質化チャンバに入り、したがって、ガスの「富化」の変動を混合して、エンジンへと流れる高度に一貫したガス品質（調節されたガス）を達成する。均質化チャンバは、ガスエンジン燃料の仕様を満たすように、２．２乃至３．０ｐｓｉｇで動作される。調節されたガスが均質化チャンバを出ると、該ガスはエンジン要件まで加熱され、ガスエンジン１０６３に導かれる。
【０３０８】
ガスエンジン
５つのＧＥ  Ｊｅｎｂａｃｈｅｒガスエンジンのセット１０６３を使用して、施設の規模に基づいて電気を産生する。Ｊｅｎｂａｃｈｅｒガスエンジンは、往復機関の一種である。該エンジンは、低または中発熱量の合成ガスを、高効率および低排出で燃焼させることができる。各ガスエンジンの容量は１．０ＭＷである。したがって、総電力生成容量は５ＭＷである。しかし、（天然ガスのような燃料と比較して）ガスの発熱量が比較的低いため、該エンジンは、最も効率的な動作点において約７００ｋＷの動作に下がっている。
【０３０９】
フレアスタック
密閉型フレアスタック１０６４を使用して、起動、停止、およびプロセスの安定化段階中に合成ガスを燃焼させる。プロセスが安定すると、フレアスタック１０６４は、緊急目的だけのために使用される。フレアスタック１０６４は、９９．９９％の分解効率を達成しなければならない。
【０３１０】
実施例１０：ＧＣＳを備えた都市固形廃棄物のガス化設備
図１１は、実施例９に記載されたものに類似したＧＣＳを備えた都市固形廃棄物ガス化プラントの一例であるが、固体残渣コンディショナ１０６５において生成され、固体残渣ガスコンディショナ１３において処理された二次ガス流が、段階１の処理ステップ（コンバータガスコンディショナ２０のバグハウス１０３０における粒子状物質および重金属類の除去）の後にコンバータガスコンディショナ２０に送給される点が異なり、該ガス流は、次いでコンバータガスコンディショナ２０の段階２を通じて処理される。
【０３１１】
実施例１１：乾式スクラバおよびバグハウスを粒子状物質の除去に用いたＧＣＳの概要
以下、図１７に示されるように、乾式スクラバおよびバグハウスを使用して、投入ガスから粒子状物質を除去する、例示的なガスコンディショニングシステムを説明する。
【０３１２】
図１７に示されるように、コンバータからの投入ガスは、ＧＣＳに入る前に、最初に熱交換器１７１０において冷却される。本実施例のＧＣＳは、乾式の活性炭素および重炭酸ナトリウムをダクトおよびバグハウス１７３０内へ注入するために必要な機器を含む。投入ガスは、図１７に示されるように、乾式洗浄１７１５（段階１の処理）およびバグハウス１７３０における粒子状物質の除去（段階１の処理）の後に、主に充填塔内にあり、その後に直交流チャンバ１７６０が続く、湿式洗浄１７４０（段階２の処理）に送られる。
【０３１３】
乾式洗浄システム１７１５では、粉末状の乾燥した活性炭素および重炭酸ナトリウムを含有する試薬は、バルクバッグ排出装置内に貯蔵される。調節された量の該試薬は、バグハウスフィルタ１７３０の上流側の空気輸送システムを通じて、ダクト内に注入される。活性炭素は、投入ガス流内の重金属を吸着し、他の粒子によってバグハウス１７１５に搬送される。粒子は、フィルタバッグの外側に収集され、得られた塵埃ケーキは、投入ガス流をさらにフィルタ処理する。各フィルタ区画を出た投入ガスは、充填床スクラバ（湿式洗浄吸収体１７４０）内でさらに清浄および過冷却され、ＨＣｌが投入ガスから除去され、直交流チャンバ１７６０において投入ガスからＨ２Ｓが除去される。
【０３１４】
機器の機能的および技術的要件
上述の機器の機能的および技術的要件を下記に示す。
【０３１５】
クエンチ反応器（噴霧乾燥機吸収体）
クエンチ反応器または乾式スクラバ１７１５は、逆流配置で動作する。高温合成ガスは、充填塔の溶液酸化タンクからの冷却アルカリ溶液によってクエンチされる。クエンチ反応器１７１５では、投入ガス内に存在するＨＣｌの一部は、アルカリ溶液に吸着され、バグハウスフィルタ１７３０において除去された塩は沈殿する。
【０３１６】
試薬および活性炭素の添加
試薬および活性炭素は、オーバーヘッドサイロからの投入ガス流に添加される。スクリュー送給器およびロータリ送給器は、この材料がバグハウスフィルタ１７３０に到達する前に、混合（投入ガスとの反応）のために、該材料を混合ダクトに送給する。
【０３１７】
バグハウスフィルタ
それぞれ空気／布の比率が３：１で６０％の効率である２つのバグハウスフィルタ１７３０を使用して、あらゆる不要な停止を回避する。一方のバグハウスの保守中に、他方のバグハウスは、バッグに損傷を与えず、またプラントのスループットを減らさずに、より高い空気／布の比率で一杯に充填することができる。各バグハウスは、保守中に隔離するための遮断弁を有する。
【０３１８】
加熱システムを提供して、バグハウスおよび底部ホッパの温度が常にガス露点を超えるように維持する。適切な断熱を提供して、いかなる放射熱損失も生じないようにする。
【０３１９】
バグハウスフィルタ１７３０は、フィルタ全体の圧力降下に基づいて、窒素で断続的に清浄される（パルスジェット型バグハウス）。
【０３２０】
充填塔（吸収体）
バグハウスフィルタ１７３０のうちのガスは、逆流充填床吸収体または湿式洗浄吸収体１７４０内に吸着される。充填床吸収体１７４０は、十分な接触領域と、熱伝達および質量移送のための時間とを提供する。ｐＨ８．５乃至９．５の範囲の炭酸ナトリウムのアルカリ溶液を再循環させて、酸性ガスを洗浄する。
【０３２１】
直交流チャンバ
投入ガス流中の二酸化炭素は、酸性であり、より高いｐＨ（１１．２乃至１１．８）でアルカリ溶液に対して親和性を有するが、Ｈ２Ｓは、低ｐＨでは高効率で吸着させることができない。Ｈ２Ｓの吸着と炭酸ナトリウムの消費とを平衡させるために、直交流チャンバ１７６０の概念を採用する。直交流チャンバ１７６０では、高ｐＨの炭酸ナトリウム溶液を、投入ガスとともに直交流パターンで噴霧して、接触時間を減少させ、それによってＣＯ２との反応を減じる。
【０３２２】
炭酸ナトリウム溶液は、バッチ調製タンクにおいて調製され、該タンクでは、炭酸ナトリウムを、適切な比率で水と混合して、不飽和炭酸ナトリウム溶液を作製する。この溶液は、溶液を直交流チャンバに提供する高ｐＨ送給タンクに供給される。
【０３２３】
熱交換器
一方が６．０ＭＢＴＵ／ｈｒ（冷却媒体としての冷却水によって）、他方が２ＭＢＴＵ／ｈｒ（夏季の冷却媒体としての冷却水によって）である、２つの熱交換器は、溶液の再循環によって熱を除去する。
【０３２４】
酸化タンク
炭酸ナトリウムによる硫化水素の洗浄は、ナトリウム硫化物を産生する。該硫化物は、別個の酸化タンク１７５０内へ空気で酸化させることによって、硫酸塩としてより安定した形態に変換される。活性炭素は、この反応に対する触媒として添加される。
【０３２５】
液体廃棄物および固形廃棄物の排出に関して、実施例１１に記載されたＧＣＳは、実施例１に記載された実施形態と比較して、わずかに高い固形廃棄物および液体廃棄物を排出する場合がある。
【０３２６】
実施例１２：ＧＣＳを備えた都市固形廃棄物（ＭＳＷ）設備の高レベルプロセス制御
本実施例は、ＧＣＳを備えたＭＳＷプラントのための制御戦略の高レベルな記述を提供する。高レベルプロセス制御は、ＧＣＳのコンポーネントの制御を含む。ＭＳＷプラズマガス化プラントのためのプロセス制御戦略の開発および実装に関しては、２段階手法が用いられる。
【０３２７】
段階１：起動および試運転中の動作
起動および試運転に対しては、単純なフロントトゥーバック（または供給主導の）制御戦略を用い、コンバータは、ＭＳＷの固定相給料で動作され、プロセスの変動は、下流側の装置（エンジン／発生器、およびフレア）によって吸収される。
【０３２８】
プラントは、合成ガス産生の小さなバッファによって動作され、小さな連続フレアが必要である。この正常量を越えた合成ガスの産生は、該バッファを最初に腐食するフレアされた不完全な合成ガスの産生を増加させるが、最終的には、発生器の出力を減じる場合がある（発生器は、調節可能な電力設定値を経て５０乃至１００％の出力で動作させることができる）。
【０３２９】
この制御スキームの利益は、下記の通りである。
該スキームは、より単純である。プラントの起動およびコミッション能力を改善し、次いでより高度な制御を実行する動作データを利用する能力を改善する。プラントの１つの部分による問題が、プラントの残りの部分へのカスケードとなる可能性が低くなるように、初期段階から最終段階を分離させる。動作可能時間を増加させ、問題解決能力を向上させ、また、プロセスの各部分を最適化する。小さな連続フレアによって、フレアが停止／起動モードで動作した場合に生じうる、フレアスタックでの大きな可視炎のリスクを排除する。
【０３３０】
段階２：長期的な動作戦略
ＭＳＷプラントのための長期的な制御戦略は、バックトゥーフロント制御（または要求主導の制御）を達成するためのものであり、ガスエンジン／発生器は、システムの最終段階でプロセスを駆動する。ガスエンジンは、燃料ガスのエネルギ含量および生成される電力に応じて、特定のｖｏｌｕｍｅ／ｈｒの燃料を消費する。したがって、制御システムの高レベルな目標は、十分なＭＳＷ／ＨＣＦがシステムに送給され、常に全出力で発生器を動作させるのに十分なエネルギ含量の合成ガスに変換し、一方で、合成ガスのフレアを除去して、消費されるＭＳＷ１トンにつき生成される電力が最適化されるように、合成ガスの産生を合成ガスの消費に正確に整合させることである。
【０３３１】
段階２の動作のための高レベルプロセス制御の概略図を図１８に示す。段階１の動作は、示された制御概略図のサブセットである。
【０３３２】
段階１の動作−主プロセス制御の目標：
ａ）合成ガス貯蔵タンク内の圧力を安定させる。
ｂ）生成されている合成ガスの組成物を安定させる。
ｃ）コンバータの主チャンバ内の材料の堆積物の高さを制御する。
ｄ）コンバータの主チャンバの温度を安定させる。
ｅ）コンバータの精製チャンバの温度を制御する。
ｆ）コンバータの処理圧力を制御する。
【０３３３】
各目標の説明

ａ）合成ガス貯蔵タンク内の圧力を安定させる。
ＧＥ／Ｊｅｎｂａｃｈｅｒガスエンジンは、供給圧力の変化に寛容ではない。仕様を下記に示す。最小圧力＝１５０ｍｂａｒ（２．１８ｐｓｉｇ）；最大圧力＝２００ｍｂａｒ（２．９０ｐｓｉｇ）；燃料ガス圧力の許容変動＝±１０％（±１７．５ｍｂａｒ、±０．２５ｐｓｉ）；ガス圧力変動の最大速度＝１０ｍｂａｒ／ｓｅｃ（０．１４５ｐｓｉ／秒）。エンジンは、供給圧力の小さな外乱を処理することができる入口調節器を有し、配管および均質化チャンバのホールドアップが幾らか作用してこれらの変化を弱めるが、これは必然的に、コンバータへの最速の作用制御ループを残す。
【０３３４】
最初の段階１の圧力制御戦略は、コンバータが、連続的にフレアされる過剰な合成ガス産生の小さなバッファを生成するのに十分なＭＳＷの送給量で動作するという、動作の前提に基づいている。したがって、均質化チャンバの圧力制御は、単純な圧力制御ループであり、合成ガス貯蔵タンクからフレアへのラインにおける圧力制御が、必要に報じて調整されて、所望の設定値にチャンバの圧力を保持する。
【０３３５】
ｂ）生成されている合成ガスの組成物を安定させる。
変化率が過剰でない場合には、ガスエンジンは、広範囲の燃料価にわたって動作することができる。低い発熱量に対する許容可能な変化率は、合成ガスＬＨＶ／３０秒において１％未満の変動である。Ｈ２ベースの燃料の場合、燃料ガスは、Ｈ２自体がわずか１５％で十分であり、ＬＨＶは５０ｂｔｕ／ｓｃｆ（１．８６ＭＪ／Ｎｍ３）の低さとすることができる。参考までに、産生される合成ガスの典型的なＬＨＶは、４．０乃至４．５ＭＪ／Ｎｍ３である。システムの容積および均質化チャンバは、約２分間分の合成ガスの混合を提供することによって、変化率を安定させるタスクを大幅に簡素化する。
【０３３６】
ガス組成は、均質化チャンバの入口に取り付けられたガス分析器で測定される。この測定に基づいて、コントローラは、ガスの燃料価を安定させるために、空燃比を調整する（すなわち、ＭＳＷの送給量をわずかに増加／減少させる）。空気の追加に対するＭＳＷまたはＨＣＦいずれかの送給を増加させることで、ガスの燃料価が増加する。注：この制御アクションは、非常に長い反応時間を有するので、長期的なドリフトを防ぐだけのために調整され、短期変動には応答しない。
【０３３７】
ＨＣＦは、それ自体が非常に富化な（２倍以下のＬＨＶ）燃料源であるので、一般的に、１：２０の比率でＭＳＷに添加され、したがって、ＨＣＦは、システムに添加されている燃料の観点から、支配的な役割を果たすものではない。システムに添加するＨＣＦが多すぎると、不経済である。したがって、ＨＣＦは、一次制御としてではなく調整として用いられる。ＨＣＦは、総給量と比率付けられ、その比率は合成におけるガスシステムを出たガスアナライザによって測定された総Ｃ量を安定させるように調整された。これは、ＭＳＷ燃料価の変動を弱める。
【０３３８】
ｃ）コンバータの主チャンバ内の材料の堆積物の高さを制御する。
レベル制御システムには、コンバータ内部の堆積物の安定した高さを維持することが求められる。安定したレベル制御は、低レベルにおいて生じうる、プロセス空気の注入による材料の流動化を防ぎ、また、高レベルで生じうる、制限的な空気流による堆積物全体の不十分な温度分布を防ぐのに必要である。安定したレベルを維持することで、一貫したコンバータの滞留時間を維持することもできる。
【０３３９】
コンバータ内の一連のレベルスイッチは、堆積物の深さを測定する。レベルスイッチは、容器の一端にエミッタを備え、他端に受信器を備えたマイクロ波デバイスであり、その時点でコンバータ内部に材料が有るかどうかを検出する。
【０３４０】
容器内のインベントリは、送給量とラムの運動との関数であり、より少ない程度で変換効率に依存する。段３のラムは、固定ストローク長さでの移動によるコンバータのスループット、および容器から灰を排出する頻度を設定する。段２のラムは、材料を段３上へ押し出すように追従および移動し、段３のステージ開始のレベルスイッチの状態を「フル」に変更する。段１のラムは、材料を段２上へ押し出すように追従および移動し、段２のステージ開始のレベルスイッチの状態を「フル」に変更する。全てのラムは、次いで同時に後退し、全体の順序が繰り返される前に、スケジュールされた遅延が実行される。さらなる構成を使用して、連続したストローク長さの変化を、レベルスイッチによって要求される変化未満に制限して、ラム誘起の過剰な外乱を防止する。
【０３４１】
ラムは、コンバータの底部における過熱状態を防ぐために、かなり頻繁に移動させる必要がある。加えて、各ステージの端部まで完全伸長したラムのストロークが時折生じるようにプログラムして、停滞した材料がステージの端部付近に積層および凝集しないようにすることが必要となる場合がある。
【０３４２】
ｄ）コンバータの主チャンバの温度を安定させる。
最良の変換効率を得るために、材料は、可能な限り高温に維持される。しかし、温度を高くしすぎることはできず、そうすると材料は、融解して凝集（焼塊を形成）し、１）利用可能な表面積を減少させ、したがって変換効率を低下させ、２）凝集塊の周辺を迂回する堆積物内の空気流を生じさせ、温度問題を悪化させて凝集の形成を促進してしまい、３）ラムの通常の動作を妨げ、４）潜在的に、灰除去スクリューの詰まりによってシステムの停止を生じさせる。
【０３４３】
堆積物を通じた温度分布は、第２種の凝集が、この場合はプラスチック融液を形成しないようにして、残りの材料のバインダとしての役割を果たすようにも制御される。
【０３４４】
堆積物内の温度制御は、プロセス空気の所与のステージへの流れを変化させること（すなわち、事実上の燃焼）によって達成される。底部チャンバ内の各ステージに提供された処理空気流は、制御システムによって調整して、各ステージの温度を安定させる。余分のラムストロークを用いた温度制御も、ホットスポットの破壊に必要となる場合がある。
【０３４５】
ｅ）コンバータの精製チャンバの温度を制御する。
プラズマトーチの動力を調整して、精製チャンバの出口温度を設計設定値（１０００℃）に安定させる。これは、ガス化チャンバ内に形成されたタールおよび煤煙を完全に分解させるようにする。精製チャンバ内にプロセス空気を追加することで、合成ガスの燃焼による熱エネルギを放出することによって、熱付加の一部を負担することができる。プロセス空気の流速を調整して、トーチの動力を良好な動作範囲に維持する。
【０３４６】
ｆ）コンバータの処理圧力を制御する。
コンバータの圧力は、合成ガスブロワの速度を調整することによって安定する。ブロワの最少限動作周波数を下回る速度では、二次制御が、代わりに再循環弁をオーバーライドおよび調整する。再循環弁が完全に閉じた状態に戻ると、一次制御が再係合する。これらの制御の追加的な説明を下述する。
【０３４７】
段階２のプロセス制御目標：
段階２の動作に対して、上記のプロセス制御目標の全てが維持される。しかし、重要な新しい要件は、合成ガスのフレアを排除すること、および消費されるＭＳＷ１トンにつき産生される電力の量を最適化することである。これには、産生されている合成ガスの流れを、エンジンによって消費されている燃料に正確に整合させなければならないことが必要である。したがって、バックトゥーフロント制御（または要求主導の制御）を実装しなければならず、ガスエンジン／発生器は、システムの最終段階でプロセスを駆動する。
【０３４８】
コンバータを出る合成ガスを安定させるために、コンバータへのプロセス空気流を増加させる。ＭＳＷまたはＨＣＦのシステムへの追加速度を調整することで、最終的には合成ガス流が変化するが、滞留時間が４５分以上であり、材料のエントリ地点では有意なガス化反応が行われない場合は、これらの調整による高速な応答の機会は存在しない（有意な反応は、約１５分で行われると予想される）。総空気流を調整することで、圧力を制御する最速の可能な作用ループを提供する。短期的には、コンバータ内の材料の大きなインベントリのため、底部チャンバへより多くの空気を添加しても、それに比例してガスが希釈されるとは限らない。追加空気は、堆積物内をさらに貫通して、より多く材料と反応する。これとは逆に、空気の添加をより少なくすると、ガスは直ちに富化するが、結局は、温度を低下させ、反応速度／合成ガス流を減少させる。
【０３４９】
総空気流は、材料送給量（ＭＳＷ＋ＨＣＦ）に対して比率で表されるので、空気流を増加させる手段は材料送給量を増加させるためのものである。増加させた空気の効果が直ちに見られるように、コントローラ調整が設定される。送給量のコントローラ調整は、それよりも遅いが、追加的な送給は、最終的に効果を生じ、合成ガス流を安定させる長期的な解決策を提供する。任意選択で、ＭＳＷ／ＨＣＦの供給量を増加させてから合成ガス流量の増加が見られるまでの間の不動作時間の橋渡しをする、システム力学に基づいて、発生器の出力を一時的に減じることが必要となる。
【０３５０】
ＧＣＳ内の制御要素を、図１８を参照して以下に説明する。ここで述べるＧＣＳ内の制御要素は、ＭＳＷプラント全体にわたって制御要素と統合されて、システムの効率的に動作を確実にする。図１８を参照すると、温度検知要素８１０６は、固体残渣コンディショナ４２２０内の温度を検出するように提供され、この温度は、固体残渣コンディショナのプラズマ熱源４２３０の出力に少なくとも部分的に関連する。他の温度検知要素は、異なる局所的、領域的および／または、大域的プロセスに関与するように、コンバータ１２００の下流側の種々の地点で使用することもできる。例えば、温度モニタをＧＣＳと関連付けて、それによってコンディショニングされたガスが、例えば所与のサブプロセスに対して高温になりすきないようにすることもできる。他のこのような実施例は、当業者には明らかである。
【０３５１】
固体残渣コンディショナ内の残渣処理の制御中は、プラズマトーチ４２３０の動力を必要に応じて制御して、融解動作に十分な温度に維持することができる。固体残渣コンディショナ４２２０の温度計装（例、温度検知要素８１０６）には、例えば、表面に向けたときに表面温度を計測する２つの光学温度計（ＯＴ）と、融解プールの上のセラミック製サーモウェル内に取り付けられた３つの蒸気空間熱電対と、外側の金属シェルに取り付けられた５つの外部スキン取り付け型熱電対とを含めることができる。固体残渣ガスコンディショナ４２２０は、固体残渣ガスコンディショナ４２２０内部の処理圧力を測定するための圧力トランスミッタ（例、圧力検知要素８１１２）含むこともできる。
【０３５２】
固体残渣ガスコンディショナ４２２０内の圧力は、容器の蒸気空間に差し込まれた圧力トランスミッタ（例、要素８１１２）によって監視することができる。概して、固体残渣ガスコンディショナ４２２０の動作圧力は、いずれかの方向にスクリューコンベアを通るガスの流れ（固体残渣粒子だけの流れ）に対する駆動力が最小になるように、コンバータガス化チャンバの動作圧力に幾分対応させる。制御弁（例、制御弁８１３４）は、下流側の真空発生器（合成ガスブロワ）によって除去されているガスの流れを制限することができる、ガス出口ライン内に提供される。ＤＣＳ  ＰＩＤコントローラは、所望の動作圧力の達成に必要な弁位置を計算する。
【０３５３】
コンバータ圧力およびＧＣＳを通じた圧力は、合成ガスブロワの６２５０速度を調整することによって安定させることができる。ブロワの最少限動作周波数を下回る速度では、二次制御が、代わりに再循環弁をオーバーライドおよび調整することができる。再循環弁が完全に閉じた状態に戻ると、一次制御が再係合する。概して、圧力センサ８１１０は、制御システムを経てブロワ６２５０に動作可能に連結され、例えば約２０Ｈｚの周波数でシステム内の圧力を監視し、システム圧力を所望の値の範囲内に維持するように該センサに動作可能に連結された、適切な応答要素８１１３を経てブロワ速度を調整するように構成される。
【０３５４】
実施例１３：ＧＣＳを備えた都市固形廃棄物のガス化設備
図１９は、ガスエンジンを伴った下流側のアプリケーションと統合した例示的なＧＣＳを備えた、都市固形廃棄物ガス化プラントのプロセス全体のフロー図である。本実施例では、固体残渣ガスコンディショナ１５は、バグハウス１９８５の後に、ガス冷却器または活性炭素床を含まない。二次ガス流は、固体残渣ガスコンディショナ１５を通過すると、バグハウス１９３０の前に、コンバータガスコンディショナ２４内に送給される。
【０３５５】
本実施例では、プラズマガス化システムのコンバータ５８からの投入ガスは、復熱装置１９１０において冷却され、次いで、段階１の処理（乾式クエンチプロセス１９２０における冷却、投入ガス流への活性炭素の添加１９７１、およびバグハウス１９３０における粒子状物質および重金属類の除去）において、コンバータガスコンディショナ２４を通じて処理される。投入ガスは、次いで、段階２の処理（ＨＣｌスクラバ１９４０におけるＨＣｌの除去、ガスブロワ１９４５および冷却器１９４６を通じたガスの処理、水銀研磨機１９５０における重金属類および粒子状物質の除去、およびＨ２Ｓ除去システム１９６０におけるＨ２Ｓの除去）を通じて処理される。
【０３５６】
コンバータガスコンディショナ２４のバグハウス１９３０内に収集された材料は、固体残渣コンディショナ１９６５に送られ、固体残渣および二次ガス流に変換される。固体残渣コンディショナ１９６５において生成された二次ガス流は、段階２のプロセス（ガス冷却器１９７０における冷却、活性炭素の添加１９７０、およびバグハウス１９８５における粒子状物質のその後の除去）を通じて、固体残渣ガスコンディショナ１５において処理される。二次ガス流は、次いでコンバータガスコンディショナ２４に送給され、投入ガス流がコンバータガスコンディショナ２４のバグハウス１９３０に入る前に、投入ガス流と混合される。投入ガス流は、次いで残りの段階１のプロセスを通じて処理され、段階２の処理ステップ（コンバータガスコンディショナ２４）を通じて処理される。
【０３５７】
プロセスの追加的な詳細を以下に説明する。
【０３５８】
プロセスの概要
生合成ガスは、コンバータ５８を出て、復熱装置１９１０を通過する。復熱装置１９１０は、ガスを冷却して、その顕熱を用いてコンバータ５８に導入されるプロセス空気を予熱する。冷却された合成ガスは、次いでＧＣＳに流れ、該合成ガスはさらに冷却され、粒子、金属、ガス類が順次に除去される。本実施例のＧＣＳは、コンバータガスコンディショナ２４と、固体残渣ガスコンディショナ１５とを備える。出力ガス、すなわち清浄およびコンディショニングされた合成ガスは（所望の湿度を有する）は、電気が生成されるガスエンジン１９６３に送給される前に、合成ガス貯蔵タンク１９６２に貯蔵される。システム内の主なコンポーネント（機器）の機能を、下記合成ガスを処理する順序に従って、下記の項（表７を参照のこと）に示す。ＭＳＷガス化プラントのプロセス図を図１９に示す。
【０３５９】
2009536262.tif 000017
【０３６０】
復熱装置
合成ガスの顕熱を回収するために、精製チャンバを出た生合成ガスは、復熱装置１９１０と呼ばれるシェルチューブ型熱交換器を使用して、空気によって冷却される。合成ガスはチューブ側を流れ、空気はシェル側を通過する。合成ガスの温度は、１０００℃から７３８℃に下げられ、一方で、空気の温度は周囲温度から６００℃まで上昇する。投入合成ガスは、次いでコンバータガスコンディショナ２４に入る。
【０３６１】
蒸発冷却器（段階１の処理）
蒸発冷却器は、コンバータガスコンディショナ２４の第１のステップを実行する。蒸発冷却器１０２０は、管理された様式（断熱飽和）で、水の直接注入を経て、投入ガスの温度を２５０℃まで下げる。このプロセスは、冷却中に液体が全く存在しないという点で、乾式クエンチとも呼ばれる。水は、霧状にされて、並流的に合成ガス流に噴霧される。水が蒸発したときに、合成ガスから顕熱を吸収して、該ガスがバグハウスに送給される前に、その温度をほぼ２５０℃まで下げる。
【０３６２】
乾式注入システム（段階１の処理）
乾式注入システム１９７１は、活性炭素を投入合成ガス流に注入する。活性炭素は、ホッパ内に貯蔵され、空気作用によって投入ガス流に注入され、バグハウス１９３０において捕捉される。このようにして、金属類および他の汚染物質は、ガス流から分離される。別様には、長石、石灰および他の吸着剤のような他の材料をガス流内に注入して、投入合成ガス流を遮断することなく、その中に見出される重金属類およびタールを制御および捕捉することができる。
【０３６３】
バグハウス（段階１の処理）
粒子状物質および表面に重金属を有する活性炭素は、バグハウス１９３０において投入ガスから除去される。バグハウス１９３０では、粒子状物質によって濾過ケーキが形成される。該濾過ケーキは、バグハウスの粒子除去効率を高める。カドミウムおよび鉛のような重金属類は、この温度では粒状形態であり、同様に、高収集効率でバグハウス内に収集される。バグハウス１９３０全体の圧力降下が特定の設定限度まで増加したときには、窒素パルスジェットを使用してバッグを清浄にする。バッグの表面から脱落した固体は、底部ホッパ内に収集され、さらなる変換または処分のために、固体ガスコンディショナ１９６５に送られる（下記、固体残渣ガスコンディショナのステップを参照のこと）。
【０３６４】
ＨＣＬスクラバ（段階２の処理）
バグハウス１９３０を出た投入合成ガス流（粒子を含まない）は、充填塔内のＨＣｌスクラバ１９４０において洗浄して、アルカリ溶液によってガス流内のＨＣｌを除去する。スクラバ１９４０内部では、ガスを３５℃を冷却するのに十分な接触領域が存在する。出口ＨＣｌ濃度は、５ｐｐｍのレベルに達する。廃水放出流は、処分のために、廃水貯蔵タンクに送られる。
【０３６５】
合成ガスブロワ（段階２の処理）
ガスブロワ１９４５には、この時点で、コンバータ５８からエンジン１９６３まで、プロセスを通じてガスに駆動力を提供することが必要である。研磨機は、圧力下でより良好な水銀除去効率を有するので、水銀研磨機１９５０の上流側に位置する。ブロワ１９４５は、全ての上流側の容器の設計圧力降下を使用して設計される。該ブロワは、下流側の機器の圧力損失に必要とされる圧力を提供して、ガス貯蔵タンク１９６２内の終圧が２．１以下乃至３．０ｐｓｉｇになるようにも設計される。
【０３６６】
炭素フィルタ床（段階２の処理）
合成ガスの圧力は、ガスブロワ１９４５によって高められ、ガス流内の重金属の最終的な研磨デバイスとして使用される炭素床フィルタ１９５０の前に、水冷熱交換器１９４６によってさらに冷却される。また、存在する場合は、投入ガス流から、ダイオキシンのような他の有機汚染物質を吸着させることもできる。炭素床フィルタ１９５０は、水銀除去効率が９９．０％を超えるように設計される。
【０３６７】
Ｈ２Ｓ除去システム（段階２の処理）
投入ガス流が炭素フィルタ床を通過した後に、Ｓｈｅｌｌ  Ｐａｑｕｅｓ生物学的技術を使用して、Ｈ２Ｓの除去１９６０が実行される。炭素床フィルタ１９５０からの投入合成ガスは、スクラバを通過し、アルカリ溶液を再循環させることによって投入合成ガスからＨ２Ｓが除去される。次いで、スクラバからの硫化物含有溶液は、アルカリ度を再生するために生物反応器に送られる。硫黄の回収は、硫化物を硫黄元素へ酸化させるための生物反応器内で生じ、その後、制限要件を満たすように、硫黄の濾過、硫黄の殺菌、および放出流の排出が行われる。Ｈ２Ｓ除去システム１９６０は、Ｈ２Ｓ出口濃度が２０ｐｐｍになるように設計される。投入ガスがＨ２Ｓ除去システム１９６０を出ると、該ガスは、次いでとりわけ冷凍機と、ガス／液体分離器と、均質化チャンバとを備えた合成ガス調節システムに導かれる。
【０３６８】
固体残渣ガスコンディショナ（段階１の処理）
コンバータガスコンディショナのバグハウス１９３０において補足した材料（活性炭素および金属類を含有する場合がある）は、窒素によって定期的にパージされ、固体残渣コンディショナ１９６５に運搬されて、材料がガラス化される。固体残渣コンディショナ１９６５を出たガスは、固体残渣ガスコンディショナ１５に入り、ガス冷却器１９７０において冷却される。活性炭素１９７２は、冷却されたガスに注入され、次いで固体残渣ガスコンディショナのバグハウス１９８５に導かれて、粒子を除去する。固体残渣ガスコンディショナ１５のバグハウス１９８５は、システム全体の圧力降下に基づいて定期的にパージされる。固体残渣ガスコンディショナのバグハウス１９８５内に収集された固体残渣は、適切な手段によって処分される。固体残渣ガスコンディショナを出た可燃性ガス（二次ガス流）は、コンバータガスコンディショナ２４に戻され、バグハウス１９３０において重金属および粒子状物質を除去する前に、本システム内に送給され、回収エネルギを完全に利用する。
【０３６９】
合成ガス調節システム
ＧＣＳを出た出力ガスは、ガスエンジンの燃料として使用する前に、合成ガス調節システム１９６２内に貯蔵される。ガスエンジン設計には、出力合成ガスが、特定の相対湿度において特定の組成範囲内にあることが必要である。したがって、清浄された合成ガスがＨ２Ｓスクラバ１９６０を出ると、該ガスは冷凍機を使用して３５℃から２６℃まで過冷却される。これにより、ガス流からいくらかの水が凝縮される。この水は、ガス／液体分離器によって除去される。これにより、ガスは、エンジンに送られる前に、ガス貯蔵庫の後で４０℃まで再加熱（エンジン要件）されたときに、８０％の相対湿度を有するようなる。清浄および冷却されたガスは、処理動作による出力をほぼ２分間保持するように設計された、均質化チャンバに入り、したがって、ガスの「富化」の変動を混合して、エンジンへと流れる高度に一貫したガス品質（調節されたガス）を達成する。均質化チャンバは、ガスエンジン燃料の仕様を満たすように、２．２乃至３．０ｐｓｉｇで動作される。調節されたガスが均質化チャンバを出ると、該ガスはエンジン要件まで加熱され、ガスエンジン１９６３に導かれる。
【０３７０】
ガスエンジン
５つのＧＥ  Ｊｅｎｂａｃｈｅｒガスエンジンのセット１９６３を使用して、施設の規模に基づいて電気を産生する。Ｊｅｎｂａｃｈｅｒガスエンジンは、往復機関の一種である。該エンジンは、低または中発熱量の合成ガスを、高効率および低排出で燃焼させることができる。各ガスエンジンの容量は１．０ＭＷである。したがって、総電力生成容量は５ＭＷである。しかし、（天然ガスのような燃料と比較して）ガスの発熱量が比較的低いため、該エンジンは、最も効率的な動作点において約７００ｋＷの動作に下がっている。
【０３７１】
フレアスタック
密閉型フレアスタック１９６４を使用して、起動、停止、およびプロセスの安定化段階中に合成ガスを燃焼させる。プロセスが安定すると、フレアスタック１９６４は、緊急目的だけのために使用される。フレアスタック１９６４は、９９．９９％の分解効率を達成しなければならない。
【０３７２】
実施例１４：ＧＣＳを備えた都市固形廃棄物のガス化設備
図２０は、実施例１３に記載されたものに類似した都市固形廃棄物ガス化プラントの一例であるが、固体残渣コンディショナ１９６５において生成され、固体残渣ガスコンディショナ１７において処理された二次ガス流が、段階１の処理ステップ（コンバータガスコンディショナ２６のバグハウス１９３０における粒子状物質および重金属類の除去）の後にコンバータガスコンディショナ２６に送給される点が異なる。投入ガス流は、次いでコンバータガスコンディショナ２６の段階２を通じて処理される。
【０３７３】
実施例１５：蒸発冷却塔、バグハウスフィルタ、ＨＣＬスクラバ、および炭素床フィルタの仕様
実施例１に記載のＧＣＳに用いることができる蒸発冷却塔、バグハウスフィルタ、ＨＣｌスクラバ、および炭素床フィルタの例を下記に示す。
【０３７４】
蒸発冷却塔
熱交換器または復熱装置からの投入ガスは、ガス／固体濾過システム（バグハウス）に入る前に冷却される。この冷却は、バグハウスに入る水（液体）の量を最小限に抑えるために、蒸発冷却（乾式底部クエンチ）によって達成される。
【０３７５】
クエンチ塔を出る合成ガスの温度が、バグハウスの設計温度を決して超えないようにするために、余剰水供給システムが設計される。クエンチ水は、３５℃で、ＨＣｌスクラバから提供される。クエンチ塔は、温度が−４０℃乃至３５℃となる戸外に位置する。表８は、クエンチ塔の設計仕様を記載したものである。
【０３７６】
2009536262.tif 000018
【０３７７】
クエンチ塔の選択コンポーネント：
１．合成ガスの２６０℃への所望の冷却を達成するためのクエンチ塔。
２．ポンプが不具合の場合にガスを冷却するための緊急給水系統。
３．４乃至２０ｍＡの信号またはＳＭＡＲＴトランスミッタ（ジャンクションボックスに配線される）を有する全ての機器類、およびクエンチ等の動作に必要な全ての弁類。
【０３７８】
ガス−固体濾過システム（バグハウスフィルタ）：
表９は、バグハウスフィルタを流れる合成ガスの特徴を記述したものである。表１０は、バグハウスフィルタを流れる合成ガスの組成物を示したものである。
【０３７９】
2009536262.tif 000019
【０３８０】
2009536262.tif 000020
【０３８１】
バグハウスフィルタ内の入口ガスの粒子状物質および重金属の積み込み（主に重金属を有するフライアッシュ）を下記に示す：
【０３８２】
2009536262.tif 000021
保証された濾過システム出口
【０３８３】
2009536262.tif 000022
【０３８４】
バグハウス濾過システムの選択コンポーネント：
１．１００％の容量で動作する単一濾過ユニット。
２．限定空間のエントリ調節および最良の実行を満たすための二重隔離に対する措置。許容可能な実施例は、漏れの無い隔離ダンパ（計２つ）と、ブランキングプレートをダクトに挿入してモジュールをプロセスから隔離するための措置とを含む。
３．共通の供給地点に対する窒素マニホルドを備えた窒素ブローバックシステム。
４．少なくとも２６０℃の温度耐性を有する、高品質の耐酸性、耐摩耗性フィルタ。
５．システムの動作に必要な、４乃至２０ｍＡの信号、またはＳＭＡＲＴトランスミッタ（ジャンクションボックスに配線される）を有する全ての機器類。ＤＣＳが提供される。
６．塵埃漏れ検出器（モジュールごとに分離）。
７．固体排出物の漏れが無い、モジュールごとに分離したホッパ（回転弁または同等物）。
８．両ユニットに必要な梯子、アクセス／保守用プラットフォームを含む全ての構造用鋼。
９．漏れの無い回転弁（ホッパは、１．５スーパーサックの容量を有する）、必要な機器類を備えたホッパに対するバッグの荷降ろしシステムを含む、活性炭素注入システム。
１０．濾過システムは、温度が−４０℃乃至３５℃となる外部に位置する。
【０３８５】
ＨＣｌスクラバ
ＨＣｌスクラバは、表１１に示されるように、ＨＣｌスクラバを流れる合成ガスの特徴を提供するように設計される。
【０３８６】
2009536262.tif 000023
【０３８７】
好適なＨＣｌ出口濃度は、５ｐｐｍである。
【０３８８】
ＨＣｌスクラバのコンポーネント：
１．所要のＨＣｌの除去効率を達成するためのＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチックまたは同等物）充填塔。
２．ガス温度を３５℃未満に維持するように、再循環液体流を冷却するための熱交換器（プレートおよびフレームはチタン製）。冷却水の供給および戻し。システムの動作に必要な全ての制御。
３．導電率計、ｐＨ制御システム、スクラバシステムのためのレベル制御、２つの再循環ポンプ（オンラインスペア）。
４．スクラバの動作に必要な全ての機器類（４乃至２０ｍＡの出力信号）および弁類、ポンプ類はスキッドに取り付けられ、機器類はジャンクションボックスに配線される。ＤＣＳが提供される。
５．ポンプおよび熱交換器は、カラムに直接的に隣接して建物内部に位置する。なお、カラムは、外部に位置する。
６．ガスを２３５℃（設計値は２６０℃）からＨＣｌスクラバの材料要件まで冷却するための湿式クエンチ。
７．循環ポンプが（両方とも）故障した場合にガスを冷却するための緊急給水システム。
８．カラム／プラットフォーム支持、ポンプおよび熱交換器スキッド、ならびに配管支持に必要な全ての構造用鋼。
９．ブロワ吸入に対するスクラバ出口ガス管。
【０３８９】
炭素床フィルタ
炭素床フィルタは、産生ガスブロワの後ろに位置し、該フィルタを流れる合成ガスを下記の特徴に適応させるように設計される。これらの特徴を表１２に要約する。
【０３９０】
2009536262.tif 000024
【０３９１】
保証された水銀炭素床出口          ―          １９μｇ／Ｎｍ３（９９．０％）
【０３９２】
炭素フィルタ床のコンポーネント
１．第１の炭素チャージを備えたＦＲＰ製炭素床フィルタ容器
２．容器の支持、検査／保守プラットフォーム、および今後の炭素チャージに対する措置に必要な構造用鋼。
３．炭素床フィルタの動作に必要な全ての付属品。
【０３９３】
全ての機器は、ガス化制御システムとインターフェースする能力を有する。モータ駆動機器には、プロセス制御システムによって該機器を動作させることができる、オン／オフの制御と、係止可能なオフボタンと、ステータスラインとが提供される。
【０３９４】
実施例１６：Ｈ２Ｓ除去システムの仕様
下記の実施例は、実施例１に記載したＧＣＳに実装することができるＨ２Ｓ除去システムを説明する。表１３に示されるように、Ｈ２Ｓ除去システムは、該システムを流れる合成ガスの特徴に適応させるように設計される。Ｈ２Ｓ除去システムを通って流れる合成ガスの組成物を、表１４に示す。
【０３９５】
2009536262.tif 000025
【０３９６】
2009536262.tif 000026
【０３９７】
標準入口ガス粒子状物質、および重金属積み込みデータ（主に重金属を有するフライアッシュ）を下記に記載する。
【０３９８】
2009536262.tif 000027
【０３９９】
上流側のシステム不具合によって異常な状態にある、塵埃および重金属積み込みを下記に示す。
2009536262.tif 000028
【０４００】
異常な状態の間、塵埃および重金属の存在によって発泡が生じる場合があるが、これは消泡剤を注入することによって対処するものと理解されよう。効率的な消泡システムを使用する。
【０４０１】
コンポーネントのリスト
１．充填カラムの動作に必要な全ての関連する付属品を備えたＨ２Ｓスクラバ（接触器）、全ての機器類、スクラバの動作および隔離に必要な制御類（ｐＨ、レベル、および導電率コントローラ）および弁類（制御および手動）を備えたカラム再循環ポンプ（オンラインスペア）。
２．必要に応じて、あらゆるガス漏れを回避するための、自動液体シール（液面）を備えた、出入口のガス／液体分離器。
３．プロセスの連続的な動作および隔離のための全ての付属品、配管、弁類、および制御類を備えた、所要の養分タンクおよび濾液タンク。
４．システムの連続的な動作に必要な完全な制御システムを備えた生物反応器。プロセスの動作および隔離に必要な、ＯＲＰコントローラ、レベルコントローラ、および弁類（制御および手動）を含む、オンラインスペア、機器類、および制御類を備えた空気ブロワ。
５．湿式スラリーから硫黄を除去するためのプレートおよびフレーム、または同等のフィルタプレス。フィルタは、２つの清浄化／フィルタ洗浄の間の２日間、連続して動作することができる。プロセスの動作および隔離に必要な弁類を備えた全ての機器類。
６．濾液ポンプの動作および隔離に必要な、オンラインスペア、全ての制御弁、および手動弁を備えた濾液ポンプ。
７．カナダ環境保護局の規制を満たすように、ブリード水の処理（すなわち、ブリード水のＵＶ濾過）に必要な完全なシステム、および全ての州および地方の規制を満たすように、濾過の前の溶液の殺菌のさらなる措置。
８．システムの動作に必要な、４乃至２０ｍＡの信号の全ての機器類（ジャンクションボックスに配線される）。ＤＣＳも含まれる。
【０４０２】
制御インターフェース
ＤＣＳは、全体のプロセス制御に使用される。任意選択で、ＤＣＳとの統合を容易にするために、フィールドバス（ｆｉｅｌｄｂｕｓ）基礎プロトコルを備えた選択トランスミッタを使用する。
【０４０３】
実施例１７：産生ガスブロワの特徴および設計
下記は、産生ガスブロワ（ガス冷却器付き）の例示的な説明であり、これを使用して、プラズマガス化システムから合成ガスを取り出し、該ガスをＧＣＳを通して移動させることができる。ブロワは、下記に示される仕様に従って、全ての機器および配管を通じた十分な吸入を提供する。
【０４０４】
機能仕様
下記に、産生ガスブロワの機能仕様を記述する。合成ガスは可燃性であり、空気によって爆発性混合物を形成するので、全ての稼動流体、すなわちシールパージは窒素によって行われる。ブロワは、１０％乃至１００％の流量範囲で、可変速駆動（ＶＳＤ）によって動作する。表１５および１６に、ガスブロワの設計仕様を示す。
【０４０５】
2009536262.tif 000029
【０４０６】
2009536262.tif 000030
【０４０７】
ブロワは、大気からの吸気が無い（爆発性混合物を形成する可能性がある）か、または大気へのガス漏れ（合成ガスは有害かつ可燃性である）が無いように設計される。ブロワは、軸シールが非常に良好（漏れ０％）であり、両方向における漏れに対する高性能な漏れ検出システムを有する。
【０４０８】
使用できるコンポーネント
産生ガスブロワとともに使用することができるコンポーネントのリストを下記に示す。
１．合成ガスブロワ、モータは防爆性である。ブロワ軸シールは漏れゼロ（漏れなし）である。
２．産物ガス冷却器−供給元の供給範囲はガス冷却のみ。
３．モータ付き補助油ポンプ、およびブロワの補助システムに必要な全ての計装類。
４．全ての機器類および制御類（すなわち、低および高の油圧スイッチ、高排出圧力および温度スイッチ、差温および圧力スイッチ）。全てのスイッチは、ＣＳＡ認可の排出圧力ゲージ、排出温度ゲージ、油圧力、および温度ゲージである。全ての機器は、共通防爆性ジャンクションボックスにおいて配線され、ＶＦＤは、ブロワの上流側に取り付けられた圧力トランスミッタによって制御される。
５．漏れの無い排出逆止弁。
６．ブロワが、排出の過剰な圧力／真空／遮断を行わないようにする機器の安全装置（例、ＰＲＶおよび再利用ライン）。
ブロワは、爆発性ガスが異常な状態にある環境において機能するように設計される。
ブロワは、連続的に動作される（１日２４時間／週７日）が、プロセスの安定化中に頻繁に起動／停止される機会がある。ガスブロワは、頻繁な起動／停止中であっても、高い信頼性で機能することができる。
【０４０９】
制御インターフェース
モータの過電圧、過負荷の防止などともに、モータ制御には可変速駆動が提供される。モータステータス（オン／オフ動作）、速度の変更は、ＤＣＳを通じて遠隔で操作および監視される。
本発明は、特定の実施形態に関して説明したが、当業者には、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、その種々の変形例が明らかとなろう。当業者には明らかなように、全てのこのような変形例は、以下の請求項の範囲内に含まれることを意図したものである。
【図１】
2009536262.tif 000031
【図２】
2009536262.tif 000032
【図３】
2009536262.tif 000033
【図４】
2009536262.tif 000034
【図５】
2009536262.tif 000035
【図６】
2009536262.tif 000036
【図７】
2009536262.tif 000037
【図８】
2009536262.tif 000038
【図９】
2009536262.tif 000039
【図１０−１】
2009536262.tif 000040
【図１０−２】
2009536262.tif 000041
【図１１−１】
2009536262.tif 000042
【図１１−２】
2009536262.tif 000043
【図１２】
2009536262.tif 000044
【図１３】
2009536262.tif 000045
【図１４】
2009536262.tif 000046
【図１５】
2009536262.tif 000047
【図１６】
2009536262.tif 000048
【図１７】
2009536262.tif 000049
【図１８−１】
2009536262.tif 000050
【図１８−２】
2009536262.tif 000051
【図１９】
2009536262.tif 000052
【図２０】
2009536262.tif 000053
【図２１】
2009536262.tif 000054
【図２２】
2009536262.tif 000055
【図２３】
2009536262.tif 000056
【図２４】
2009536262.tif 000057
【図２５−１】
2009536262.tif 000058
【図２５−２】
2009536262.tif 000059
【手続補正書】
【提出日】平成21年1月7日(2009.1.7)
【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】
コンディショニングされたガスを提供するために、ガス化システム内の１つ以上の場所からの投入ガスをコンディショニングするための、ガスコンディショニングシステムであって、
ａ．  コンディショニングされたガス、および除去された粒子状物質を提供するために、第１のコンディショニング段階で前記投入ガスから粒子状物質を除去するための、１つ以上の粒子除去ユニットを備える、第１のガスコンディショナと、
ｂ．  二次ガスおよび固形廃棄物を産生するために、前記除去された粒子状物質を受け取り処理するための、固体残渣コンディショナと、
ｃ．  前記固体残渣コンディショナに、動作可能に関連付けられる第２のガスコンディショナであって、部分的にコンディショニングされた二次ガスを提供するために、ガス冷却器と、前記二次ガスから粒子状物質を除去するための、１つ以上のさらなる粒子除去ユニットとを備え、前記二次ガスが前記１つ以上のさらなる粒子除去ユニットに入る前に、冷却するために前記二次ガスを前記ガス冷却器に通過させ、さらなる処理のために、前記部分的にコンディショニングされた二次ガスを、前記第１のガスコンディショナに渡すように構成される、第２のガスコンディショナと、
を備える、ガスコンディショニングシステム。
【請求項２】
前記第１のガスコンディショナは、前記投入ガスから追加の汚染物質を除去するために、第２のコンディショニング段階で、前記投入ガスのさらなるコンディショニングを実行するために、前記１つ以上の粒子除去ユニットの下流側に１つ以上のコンポーネントをさらに備える、請求項１に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項３】
前記１つ以上の場所は、ガス化装置である、請求項１に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項４】
前記第１のガスコンディショナは、前記第１のコンディショニング段階で乾式相処理ステップを実行するための、少なくとも１つの他のコンポーネントをさらに備える、請求項１または２に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項５】
前記１つ以上の粒子除去ユニットの１つは、バグハウスフィルタである、請求項１から３のいずれか１つに記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項６】
前記乾式相処理ステップを実行するための前記コンポーネントは、乾式注入システムである、請求項４に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項７】
前記１つ以上のコンポーネントは、酸性ガス除去のための１つ以上のコンポーネントを備える、請求項２に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項８】
酸性ガス除去のための前記１つ以上のコンポーネントは、ＨＣｌスクラバ、および／またはＨ２Ｓ除去システムを備える、請求項７に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項９】
前記１つ以上のコンポーネントは、粒子除去ユニットを備える、請求項２に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項１０】
前記粒子除去ユニットは、活性炭素水銀研磨機である、請求項９に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項１１】
前記コンバータガスコンディショナは、前記ガスコンディショニングシステムを通じて、前記投入ガスを移動させるためのブロワをさらに備える、請求項１から１０のいずれか１つに記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項１２】
前記第１のガスコンディショナは、前記１つ以上の粒子除去ユニットの上流側に、冷却ユニットをさらに備える、請求項１から１１のいずれか１つに記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項１３】
前記第２のガスコンディショナは、１つ以上のさらなる粒子除去ユニットの下流側に冷却ユニットと、前記冷却ユニットの下流側に活性炭素床とをさらに備える、請求項１から１２のいずれか１つに記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項１４】
コンディショニングされたガスを提供するために、ガス化装置を備えるコンバータに動作可能に関連付けられ、前記コンバータにより生成されるガスコンディショニングシステム投入ガス（ＧＣＳ投入ガス）から、汚染物質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であって、前記ガスコンディショニングシステムは、
ａ）  一次ガスコンディショナであって、
（ｉ）乾式相分離を含む段階１のプロセスを実行するように構成される、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と、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、
（ｉｉ）前記部分的にコンディショニングされたガスに残留する、かなりの割合の酸性ガスおよび他の汚染物質の除去を含む、段階２のプロセスを実行するように構成される、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と、
を備える一次ガスコンディショナと、
ｂ）  前記段階１のガスコンディショニングユニット、および／または段階２のガスコンディショニングユニットに、動作可能に関連付けられ、そこからの残渣を受け取り融解するように構成される、残渣コンディショナと、
を備え、
前記ガスコンディショニングシステムは、
Ａ．  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、
Ｂ．  前記ガスコンディショニングシステム内の１つ以上のプロセスの１つ以上の特徴に影響を及ぼすように構成される、１つ以上の応答要素と、
Ｃ．  前記検知要素の１つ以上と、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、前記ガスコンディショニングシステム内のプロセス特徴の維持、もしく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信し、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に、任意選択で動作可能に関連付けられ、
前記制御システムは、フィードフォワード制御、またはフィードバック制御、または予測制御、または適応制御、またはこれらの組合せを利用するように構成され、
前記段階１のガスコンディショニングユニット、および／または段階２のガスコンディショニングユニットの１つ以上は、１つ以上の検知および／または応答要素に、任意選択で動作可能に関連付けられる、
ガスコンディショニングシステム。
【請求項１５】
コンディショニングされた二次ガスを提供するために、前記残渣の融解から生成される二次ガスをコンディショニングするために、前記残渣コンディショナに動作可能に関連付けられる二次ガスコンディショナを備える、請求項１４に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項１６】
前記二次ガスコンディショナは、前記二次ガスから粒子状物質を除去するための、１つ以上の二次粒子除去ユニットを備える、請求項１５に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項１７】
前記二次ガスコンディショナは、さらなるコンディショニングのために、前記コンディショニングされた二次ガスを、前記一次ガスコンディショナに渡すように構成される、請求項１５に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項１８】
１つ以上の検知および／または応答要素に、任意選択で動作可能に関連付けられる、１つ以上のガス冷却システム、および／または１つ以上の検知および／または応答要素に、任意選択で動作可能に関連付けられる、１つ以上の湿度コントローラを備え、少なくとも１つのガス冷却システムおよび／または湿度コントローラは、前記ＧＣＳ投入ガスを冷却するために、前記１つ以上の段階１の粒子除去ユニットの上流側に位置付けられる、請求項１４に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項１９】
前記１つ以上のガス冷却システムは、乾式消火装置、蒸発冷却塔、ガス冷却器、チラー、復熱装置、熱交換器、間接的な空気からガスへの熱交換器、および熱回収蒸気発生器から選択される１つ以上のコンポーネントを備え、少なくとも１つのコンポーネントは、１つ以上の検知および／または応答要素に、任意選択で動作可能に関連付けられる、請求項１８に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項２０】
前記１つ以上のガス冷却システム、および／または湿度コントローラは、前記ＧＣＳ投入ガスを、約１８０℃から約２８０℃の温度に冷却するように構成される、請求項１８に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項２１】
前記１つ以上の湿度コントローラは、チラー、または気体／液体分離器と組み合わせたチラーである、請求項１８に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項２２】
前記残渣コンディショナは、専用の残渣コンディショニングシステムである、請求項１４に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項２３】
前記残渣コンディショナは、そこからの残渣を受け取るために、前記ガス化装置にさらに動作可能に関連付けられる、請求項１４に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項２４】
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は、乾式注入システム、粒子除去ユニット、活性炭素濾過コンポーネント、および／または前記ＧＣＳ投入ガスの特殊な吸着剤との接触を可能にするように構成されるコンポーネントの１つ以上を備える、請求項１４に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項２５】
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は、乾式注入システムと、粒子除去ユニットとを備える、請求項１４に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項２６】
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の少なくとも１つは、サイクロン式分離器、サイクロン式フィルタ、高温セラミックフィルタ、移動床式粒状フィルタ、バグハウスフィルタ、および電気集塵装置から選択される粒子除去ユニットを備え、前記粒子除去ユニットは、１つ以上の検知および／または応答要素に、任意選択で動作可能に関連付けられる、請求項１４に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項２７】
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の少なくとも１つは、バグハウスフィルタを備え、前記バグハウスフィルタは、１つ以上の検知および／または応答要素に、任意選択で動作可能に関連付けられる、請求項１４に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項２８】
前記ＧＣＳ投入ガスは、炭素質原料のガス化により生成され、前記ガスコンディショニングシステムは、前記ＧＣＳ投入ガスを生成するために使用される炭素質原料の重量の、約５％未満の有害廃棄物を産生するように構成される、請求項１４に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項２９】
前記ＧＣＳ投入ガスは、炭素質原料のガス化により生成され、前記ガスコンディショニングシステムは、前記ＧＣＳ投入ガスを生成するために使用される１トンの炭素質原料につき、約１ｋｇから約５ｋｇの有害廃棄物を産生するように構成される、請求項１４に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項３０】
前記ガスコンディショニングシステムは、前記段階１のプロセスにおいて、前記ＧＣＳ投入ガス中に存在する前記粒子状物質の少なくとも約７０％を除去するように構成される、請求項１４に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項３１】
前記ガスコンディショニングシステムは、前記段階１のプロセスにおいて、前記ＧＣＳ投入ガス中に存在する前記重金属汚染物質の少なくとも約５０％を除去するように構成される、請求項１４に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項３２】
前記１つ以上の段階２のガスコンディショニングユニットは、酸性ガス除去のための乾式スクラバおよび／または湿式スクラバを備え、前記乾式スクラバおよび／または湿式スクラバの少なくとも１つは、１つ以上の検知および／または応答要素に、任意選択で動作可能に関連付けられる、請求項１４に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項３３】
前記１つ以上の段階２のガスコンディショニングユニットの少なくとも１つは、前記部分的にコンディショニングされたガスからのＨＣｌ蒸気の除去のために、活性炭素、アルミナ、アルカリ土類炭酸塩、アルカリ土類酸化物、アルカリ性土類炭酸塩、アルカリ性土類酸化物、塩化物防護、燃焼排ガス吸着剤、および／または高温吸着剤を含む、請求項１４に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項３４】
前記１つ以上の段階２のガスコンディショニングユニットは、ＨＣｌスクラバ、および／またはＨ２Ｓ除去システムを備え、前記ＨＣｌスクラバ、および／またはＨ２Ｓ除去システムは、１つ以上の検知および／または応答要素に、任意選択で動作可能に関連付けられる、請求項１４に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項３５】
前記１つ以上の段階２のガスコンディショニングユニットの少なくとも１つは、１つ以上の粒子除去ユニットを備え、少なくとも１つの粒子除去ユニットは、１つ以上の検知および／または応答要素に、任意選択で動作可能に関連付けられる、請求項１４に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項３６】
前記段階２のガスコンディショニングユニットの少なくとも１つは、１つ以上の活性炭素水銀研磨機を備え、前記活性炭素水銀研磨機の少なくとも１つは、１つ以上の検知および／または応答要素に、任意選択で動作可能に関連付けられる、請求項１４に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項３７】
前記活性炭素水銀研磨機は、前記部分的にコンディショニングされたガスからの水銀の、約９９．８％の除去を達成するように構成される、請求項３６に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項３８】
前記１つ以上の段階２のガスコンディショニングユニットの少なくとも１つは、前記部分的にコンディショニングされたガスから、ダイオキシン、フラン、二酸化炭素、またはアンモニアを除去するように構成される、請求項１４に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項３９】
１つ以上の段階２のガスコンディショニングユニットに、動作可能に関連付けられる、１つ以上の冷却ユニットを備え、前記冷却ユニットは、蒸発冷却塔、ガス冷却器、チラー、復熱装置、熱交換器、間接的な空気からガスへの熱交換器、および熱回収蒸気発生器から選択され、前記冷却ユニットの少なくとも１つは、１つ以上の検知および／または応答要素に、任意選択で動作可能に関連付けられる、請求項１４に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項４０】
１つ以上の段階２のガスコンディショニングユニットに、動作可能に関連付けられる、１つ以上の湿度コントローラを備え、前記湿度コントローラは、デミスタ、再熱器、およびチラーから選択され、前記湿度コントローラの少なくとも１つは、１つ以上の検知および／または応答要素に、任意選択で動作可能に関連付けられる、請求項１４に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項４１】
前記部分的にコンディショニングされた、またはコンディショニングされたガスを、望ましい圧力に圧縮するために、１つ以上の段階２のガスコンディショニングユニットに、動作可能に関連付けられる、１つ以上のコンプレッサを備え、前記コンプレッサの少なくとも１つは、１つ以上の検知および／または応答要素に、任意選択で動作可能に関連付けられる、請求項１４に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項４２】
前記ガスコンディショニングシステムを通じてガスを移動させるために、１つ以上の段階２のガスコンディショニングユニットに、動作可能に関連付けられる、１つ以上のガス移動ユニットを備え、前記ガス移動ユニットの少なくとも１つは、１つ以上の検知および／または応答要素に、任意選択で動作可能に関連付けられる、請求項１４に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項４３】
前記１つ以上のガス移動ユニットは、プロセスガスブロワ、圧力ブロワ、真空ポンプ、容積式回転ブロワ、往復コンプレッサ、および回転スクリューコンプレッサから選択される、請求項４２に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項４４】
前記１つ以上のガス移動ユニットは、前記ユニットを通過する前記ガスを加圧するように構成される、請求項４２に記載のガスコンディショニングシステム。
【請求項４５】
炭素質原料のガス化により生成されるガスをコンディショニングするためのプロセスであって、
ａ）  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、前記ガス中に存在する、あらゆる粒子状物質の少なくとも一部と、あらゆる重金属汚染物質の少なくとも一部とを、前記ガスから除去するステップと、
ｂ）  前記部分的にコンディショニングされたガス中に存在する、あらゆる酸性ガスの少なくとも一部を、前記部分的にコンディショニングされたガスから除去することにより、コンディショニングされたガスを提供するステップと、
ｃ）  前記ガスから除去される粒子状物質、および／または重金属汚染物質に、プラズマ熱を加え、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、その中に存在するあらゆる炭素を揮発するステップと、
を含む、プロセス。
【請求項４６】
ステップ（ａ）の前に、前記ガスを冷却するステップをさらに含む、請求項４５に記載のプロセス。
【請求項４７】
ステップｃ）は、二次ガスを生成し、前記プロセスは、
ｄ）  コンディショニングされた二次ガスを提供するために、前記二次ガス中に存在する、あらゆる粒子状物質の少なくとも一部を、前記二次ガスから除去するステップ、
をさらに含む、請求項４５に記載のプロセス。
【請求項４８】
ｅ）  前記コンディショニングされた二次ガス中に存在する、あらゆる酸性ガスの少なくとも一部を、前記コンディショニングされた二次ガスから除去するステップ、
をさらに含む、請求項４７に記載のプロセス。
【請求項４９】
ガスエンジンでの使用に好適な、コンディショニングされたガスであって、前記コンディショニングされたガスは、一酸化炭素および水素、ならびに任意選択で窒素、メタン、および二酸化炭素を含み、
ａ）  都市固形廃棄物を含む炭素質原料のガス化により生成される、投入ガスを提供するステップと、
ｂ）  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、前記投入ガス中に存在する、あらゆる粒子状物質の少なくとも一部と、あらゆる重金属汚染物質の少なくとも一部とを、前記投入ガスから除去するステップと、
ｃ）  前記部分的にコンディショニングされたガス中に存在する、あらゆる酸性ガスの少なくとも一部を、前記部分的にコンディショニングされたガスから除去することにより、前記コンディショニングされたガスを提供するステップと、
を含むプロセスにより調製され、
前記コンディショニングされたガスは、２０ｐｐｍ未満のＨ２Ｓ、１０ｐｐｍ未満のＨＣｌ、１７ｍｇ／Ｎｍ３未満の粒子状物質、および１９０μｇ／Ｎｍ３未満の水銀を含む、
コンディショニングされたガス。
【国際調査報告】
2009536262.tif 000060
2009536262.tif 000061