(57)【要約】【課題】ガス化装置表面を腐食から保護すること。【解決手段】種々の実施形態によれば、システムは、内部のガス化領域に曝される第１の材料から作られたシェル（１５６）を含むガス化装置（１０６）と、ガス化装置（１０６）内部でシェル（１５６）に結合されるパターン形成されたアノード層（１６９）と、を備える。パターン形成されたアノード層（１６９）は、第２の材料から作られ、該パターン形成されたアノード層（１６９）が、ガス化領域において高温ガスを凝縮することによってシェル（１５６）を腐食から保護するよう構成されている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部のガス化領域に曝される第１の材料から作られたシェル（１５６）を含むガス化装置（１０６）と、
前記ガス化装置（１０６）内部で前記シェル（１５６）に結合されるパターン形成されたアノード層（１６９）と
を備えるシステムであって、前記パターン形成されたアノード層（１６９）が第２の材料から作られ、前記パターン形成されたアノード層（１６９）が、前記ガス化領域において高温ガスを凝縮することによって前記シェル（１５６）を腐食から保護するよう構成されている、システム。
【請求項２】
前記パターン形成されたアノード層（１６９）が、水溶性の電気化学的腐食から前記シェル（１５６）を保護するよう構成されている、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記シェル（１５６）内部に配置された耐火性断熱ライニング（１７０）を更に備え、前記パターン形成されたアノード層（１６９）が、前記シェル（１５６）と前記耐火性断熱ライニング（１７０）との間に配置される、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記パターン形成されたアノード層（１６９）が、断熱マトリックス内に配置された金属アノードパターンを有する複合材料を含む、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記パターン形成されたアノード層（１６９）が、前記シェル（１５６）に結合された金属ワイヤメッシュを含む、請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記パターン形成されたアノード層（１６９）が、前記シェル（１５６）に連続的に接着されたパターン形成コーティングを含む、請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記パターン形成されたアノード層（１６９）に結合される変圧整流器（３１４）に電力を供給する電源（３１２）を更に備え、前記変圧整流器（３１４）が、前記パターン形成されたアノード層（１６９）に電流を印加して、凝縮高温ガスによる腐食から前記第１の材料を能動的に保護するように構成される、請求項１記載のシステム。
【請求項８】
参照電極（３２０）と、該参照電極（３２０）からのフィードバックに応答して前記パターン形成されたアノード層（１６９）への電流を調整するよう構成されたコントローラ（３１４）とを更に備える、請求項７記載のシステム。
【請求項９】
前記第２の材料が前記第１の材料よりも電気化学的により活性であり、前記第２の材料は優先的に腐食して、高温ガスを凝縮することによって腐食から前記第１の材料を保護するよう構成される、請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
前記パターン形成されたアノード層（１６９）が、前記第１の材料及び  前記第２の材料よりも電気化学的により活性な第３の材料を含む、請求項１記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、ガス化装置に関し、より詳細にはガス化装置表面を腐食から保護することに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス化装置は、炭素質材料を一酸化炭素と水素の混合気に変換し、合成ガス又はシンガスと呼ばれる。例えば、統合型ガス化複合サイクル（ＩＧＣＣ）発電プラントは、１つ又はそれ以上のガス化装置を含み、高温の原材料を酸素及び／又は蒸気と反応させてシンガスを生成し、これは、燃料として使用される前に処理することができる。ガス化装置において生成された高温ガスは、腐食性成分を含有する場合がある。ガス化装置の通常の作動状態の間、腐食成分が高温ガスと接触してガス化装置の表面を腐食する可能性がある。腐食した部分は補修又は交換される場合がある。高温ガスと接触するガス化装置の表面は、腐食を低減するために耐食性合金で作ることができる。しかしながら、これらの合金は、高価で、及び／又は低耐食性のシェルへの金属被覆が困難な場合がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】MTO Investigates New Cathodic Protection Systems Revolutionising Bridge Rehabilitation; Ontario's Transportation Technology Transfer Digest - February 2004 - Vol. 10, Issue 1; Ministry of Transportation Road Talk; http://www.mto. gov.on.ca/english/transtek/roadtalk/rtlO-1/; page 1 and 2
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本願出願当初の特許請求の範囲に記載された発明の幾つかの実施形態について要約する。これらの実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲を限定するものではなく、本発明の可能な形態を簡単にまとめたものである。実際、本発明は、以下に記載する実施形態と同様のものだけでなく、異なる様々な実施形態を包含する。
【０００５】
一実施形態では、システムは、内部のガス化領域に曝される第１の材料から作られたシェルを含むガス化装置と、ガス化装置内部でシェルに結合されるパターン形成されたアノード層と、を含む。パターン形成されたアノード層は、第２の材料から作られ、該パターン形成されたアノード層が、ガス化領域において高温ガスを凝縮することによってシェルを腐食から保護するよう構成されている。
【０００６】
第２の実施形態では、システムは、凝縮腐食ガスの流れに曝される第１の材料を有するガス化部品と、第１の材料に結合される第２の材料を含むアノード層とを備える。アノード層は、凝縮腐食性ガスにより腐食から第１の材料を保護するよう構成される。
【０００７】
第３の実施形態では、システムは、ガス化生成ガスにより腐食からガス化部品の表面を保護するよう構成された活性アノード層と、ガス化生成ガスと接触する参照電極と、参照電極からのフィードバックに応答して活性アノード層への電流を調整するよう構成されたコントローラとを備える。
【０００８】
本発明の上記その他の特徴、態様及び利点については、図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによって理解を深めることができるであろう。図面を通して、同様の部材には同様の符号を付した。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態によるガス化装置を導入したＩＧＣＣ発電プラントのブロック図。
【図２】アノード層を含む、図１のガス化装置の一実施形態の側断面図。
【図３】ガス化装置に結合されるグリッドとしてパターン形成されたアノード層の一実施形態の概略図。
【図４】ガス化装置に結合される非垂直クロスメンバーを備えたグリッドとしてパターン形成されたアノード層の一実施形態の概略図。
【図５】ガス化装置に結合される山形部を備えたグリッドとしてパターン形成されたアノード層の一実施形態の概略図。
【図６】ガス化装置に結合される三角部を備えたグリッドとしてパターン形成されたアノード層の一実施形態の概略図。
【図７】ガス化装置に結合される金属リボンの織物としてパターン形成されたアノード層の一実施形態の概略図。
【図８】ガス化装置に結合される円形にパターン形成された小孔薄片アノード層の一実施形態の概略図。
【図９】ガス化装置に結合される山形にパターン形成された小孔薄片アノード層の一実施形態の概略図。
【図１０】ガス化装置内に配置されるパターン形成されたアノード層に対する電流を制御するシステムの概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の１以上の特定の実施形態について説明する。これらの実施形態を簡潔に説明するため、現実の実施に際してのあらゆる特徴について本明細書に記載しないこともある。実施化に向けての開発に際して、あらゆるエンジニアリング又は設計プロジェクトの場合と同様に、実施毎に異なる開発者の特定の目標（システム及び業務に関連した制約に従うことなど）を達成すべく、実施に特有の多くの決定を行う必要があることは明らかであろう。さらに、かかる開発努力は複雑で時間を要することもあるが、本明細書の開示内容に接した当業者にとっては日常的な設計、組立及び製造にすぎないことも明らかである。
【００１１】
本発明の様々な実施形態の部品について紹介する際、単数形で記載したものは、その部品が１以上存在することを意味する。「含む」、「備える」及び「有する」という用語は内包的なものであり、記載した部品以外の追加の要素が存在していてもよいことを意味する。
【００１２】
腐食とは、酸素などの酸化剤と反応する金属の電気化学的酸化を指すことができる。金属酸化物は元の金属と特性が同じではない可能性があるので、腐食した金属部品は交換又は補修を行う場合がある。ＩＧＣＣ発電プラントのガス化装置又はガス処理ユニットのような、ガス化部品のガス化領域の状態は、少なくとも１つのタイプの腐食の一因となる可能性がある。水溶性の電気化学的腐食は、水媒体中に電気的に接続された２つの異なる金属の電位差に伴う電気化学的反応によって生じることができる。２つの異なる金属は、活性金属と貴金属と呼ぶことができる。貴金属のイオンは、活性金属のイオンよりも表面に強く結合している。加えて、貴金属及び活性金属は、互いに物理的に接触させることによって電気的に接続することができる。更に、一般に電解質とも呼ばれる水媒体の実施例は、限定ではないが、酸、塩基、又は塩の水溶液、高温の特定のガス、溶融塩、或いはこれらの組合せを含むことができる。具体的には、ガス化部品のガス化領域における高温ガスは、凝縮してガス化部品の壁又は他の設備上に液体を形成することができる。
【００１３】
水溶性腐食の電気化学的反応の間、活性金属からイオンが放出され、水媒体を通って流れて貴金属と結びつく。同時に、電子は、活性金属すなわちアノードから電気的接続を介して貴金属すなわちカソードに流れる。活性金属は、イオンを放出することにより、完全に使い果たされるまで腐食を継続することができる。対照的に、貴金属は影響を受けないか、又は活性金属よりも緩慢に腐食することができる。貴金属の実施例には、限定ではないが、銀、プラチナ、及び金が挙げられる。更に、活性金属又は卑金属の実施例には、限定ではないが、鉄、ニッケル、鉛、及び亜鉛が挙げられる。
【００１４】
特定のガス化装置において、水溶性腐食は、水の存在下での塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）のように、塩の存在下で２つの異なる金属が互いに接触している場合に生じる可能性がある。ＮＨ４Ｃｌは、ガス化装置における副生成物として生成することができ、水は、ガス化装置に蒸気を注入することによって導入することができる。他のガス化装置では、２つの異なる金属が存在しない場合があるが、以下に示すプロセスによっても水溶性腐食が生じる可能性がある。ガス化装置の特定の金属表面はパッシベートすることができ、これは、金属に固有の状態下で更なる腐食に対する障壁層としての役割を果たす金属酸化物の薄層の形成を指す。パッシベーションを受けることができる金属の実施例には、限定ではないが、アルミニウム、ステンレス鋼、チタン、又はこれらの組合せが挙げられる。水の存在下でＮＨ４Ｃｌのような塩堆積物が不活性膜の破断した金属領域に形成されたときに、活性−不活性セルが生成される。貴金属又はカソードとして働く不活性膜の大きな領域と、アノードとして働く非パッシベート活性金属の小さな領域との間に電位が生じる。従って、単一の金属から作られたガス化装置であっても、水溶性腐食を受ける可能性がある。
【００１５】
以下で検討する特定の実施形態では、アノードは、水溶性腐食又は場合によってはガス化部品において発生する可能性がある他のタイプの腐食の低減を助けるのに用いることができる。例えば、犠牲アノード層は、腐食から保護すべき金属表面と電気的に接触して配置することができる。具体的には、犠牲アノード層は、ガス化装置のシェルの金属表面よりも電気化学的により活性な金属から作られる。ガルバニ列と呼ばれる金属の序列は、特定の金属がアノード金属よりも電気化学的に活性が高いか又は低いかを判定するのに用いることができる。より貴金属であるほど、ガルバニ列の一方端近くに存在することができ、より活性金属であるほど、ガルバニ列の他方端近くに存在することができる。２つの金属は、電解質に浸漬され且つ電気的に接続されて、ガルバニ列の金属の順序が判定される。あまり貴でない金属はガルバニック腐食を生じる。更に、金属が貴であることの差違は、ガルバニック腐食の速度に影響し、これは電圧電位の差として測定することができる。従って、電圧電位の差が大きい２つの金属は、ガルバニ列において離れた位置に存在することができる。加えて、ガルバニック腐食の速度は、電解質により影響を受ける可能性がある。従って、ガルバニ列における金属の順序は、電解質に応じて異なる可能性がある。
【００１６】
犠牲アノード層の１つ又はそれ以上の異なる金属は、ガス化装置の状態に基づいた適切なガルバニ列を用いて、ガス化シェルに使用されている金属よりも電気化学的に活性の金属から選択される。従って、犠牲アノード層は、ガス化装置シェルの金属よりも優先的に腐食する。犠牲アノード層に１つよりも多い金属を用いることにより、ガス化装置は、第１の電気化学的に活性の金属が使い果たされた後でも、例えば第２の金属によって依然として保護することができる。或いは、ガス化装置の腐食の影響をより受けやすい領域に、電気化学的活性の高い金属を配置してもよい。犠牲アノード層に用いることができる金属の実施例には、限定ではないが、炭素鋼、アルミニウム、混合金属酸化物、又はこれらの組合せが挙げられる。混合金属酸化物は、チタン製基材を覆う白金族金属の混合物から作られた表面を有する犠牲アノード層と呼ぶことができる。白金族金属の混合物は導電性があり、チタンを活性化するので、犠牲アノード層として機能を果たす。加えて、優先的に腐食される犠牲アノード層に十分な推進力を提供するために、２つの金属間の電圧電位の差は、約０．１から１．５ボルト、０．２から１．０ボルト、又は０．３から０．５ボルトの間とすることができる。換言すると、犠牲アノード層の金属は、ガス化装置シェルの金属よりも電気化学的に約１０％、５０％、５００％、又は１，５００％活性とすることができる。適切に選択されると、イオン及び電子は、犠牲アノード層が完全に使い果たされるまで、腐食条件下で十分な速度で犠牲アノード層からカソードとして働くガス化装置シェルの金属へと流れる。この時点で、新しい犠牲アノード層が導入され、引き続きガス化装置シェルを腐食から保護する。
【００１７】
他の実施形態では、印加電流システムを用いて、金属を腐食から能動的に保護することができる。上記で検討した犠牲アノード層とは対照的に、印加電流システムのアノード層は使い果たされることがなく、或いは、ガス化装置シェルの保護中は極めて緩慢に消費される。その代わりに、アノード層は、外部電源及び変圧整流器に接続され、アノード層と保護構造体との間に電位差をもたらす。電位差は、アノード層の表面における化学的酸化／還元反応によって水媒体からの電子をガス化装置シェルの表面に印加又は移動させる。このため、適切に構成されたシステムではアノード層が使い果たされることはない。印加電流システムのアノード層が使い果たされることはないことから、該アノード層は、犠牲アノード層よりも小さくすることができる。アノード層からガス化装置シェルに電子又は電流を付加すると、ガス化装置シェルの金属が電子を放出して腐食されるのを防ぐことにより水溶性腐食を低減することができる。しかしながら、アノード層からの電子の流れが不十分である場合、ガス化装置シェルの腐食が依然として生じる可能性がある。或いは、電子の流れが多すぎる場合、ガス化装置シェルは、水素脆化により損傷を受ける可能性がある。一定の条件下では、電解質中に存在する水素イオンは、カソードにおいて水素原子に還元することができる。水素原子は、高張力鋼などの特定金属の粒状構造に浸透し、水素脆化を引き起こす可能性がある。従って、アノード層から電子の適正な流れが移動していることを判定する１つの方法は、ガス化装置内に参照電極を導入することである。参照電極を用いて、ガス化装置シェル及び参照電極にわたる電位を監視し、信号をコントローラに送信して、参照電極及びガス化装置シェルにわたる電位を許容範囲内に維持することができる。参照電極はまた、犠牲アノード層と共に用いて、該犠牲アノード層を交換するタイミングを示すことができる。
【００１８】
犠牲アノード層又は印加電流システムの何れの場合においても、腐食保護システムの仕様を決定するための複数のステップを実施することができる。最初に、作動中にガス化装置シェルに使用される金属の好適な防食電位が決定される。ポテンシオスタットを用いた実験室試験は、実際の作動中に測定できない場合に所要防食電位を予測するのに用いることができる。次に、ガス化装置シェルの防食電流が決定される。防食電流は、保護すべき構造体の表面積、電解質流量、作動温度範囲、及び保護構造体の幾何形状の関数である。加えて、好適なアノードカバレッジ方式及び構成は、保護構造体の幾何形状及びアノードスローイングパワーに基づいて決定され、アノードスローイングパワーとは、構造体の凹部又は死角を保護するアノードの能力を指すことができる。次いで、防食電流よりも大きなアノード電流を得るのに好適なアノード表面積が決定される。アノード電流は、アノードの表面積及びアノードとして選択された材料の関数である。最後に、アノード材料の質量は、防食電流及び好適な供用時間の関数として決定される。この最後のステップは、通常はアノードが消費されないので、印加電流システムには適用されなくてもよい。これらの仕様が既知となると、腐食保護システムは、ガス化装置シェルの腐食の低減を助けるよう構成することができる。
【００１９】
上述の両方のシステムは、別個に説明されたが、ガス化装置の特定の実施形態では同時に用いることもできる。例えば、印加電流システムにおいて電流が利用可能でない場合、犠牲アノード層が引き続きガス化装置シェルの表面を保護することができる。或いは、犠牲アノード層が完全に使い果たされた場合、印加電流システムが引き続き腐食の低減を助けることができる。他の実施形態では、犠牲アノード層又は印加電流システムを個別に導入し、複雑さ及び／又はコストを低減することができる。当初は、参照電極、電源、変圧整流器、及び／又はコントローラを使用しないので、犠牲アノード層を用いると、印加電流システムよりも安価で簡素にすることができる。しかしながら、犠牲アノード層は消費されるので、定期的に交換され、結果として継続的に交換コスト及び保守停止時間が生じる。
【００２０】
犠牲アノード層及び印加電流システムの両方は、他の腐食保護方法よりも優れた幾つかの利点をもたらす。例えば、これらのシステムは、高価な耐腐食性合金を用いるよりも安価にすることができる。加えて、これらのシステムは、より効率的になる高圧高温でガス化装置を作動させることができる。低圧低温は腐食が低減されるが、効率も低下する可能性がある。最後に、これらのシステムは、ガス化装置において低品質及び／又は安価な燃料を燃焼可能にすることができる。高品質の燃料は、腐食性ガスの含有が少ない可能性があるが、低品質燃料よりも高価である場合が多い。
【００２１】
ここで図面に移ると、図１は、シンガスを生成し燃焼できるＩＧＣＣシステム１００の一実施形態の図である。ＩＧＣＣシステム１００は、腐食を生じやすい表面を有し、該表面が犠牲アノード層及び／又は印加電流システムによって保護される、ガス化部品の一実施形態を含むことができる。加えて、他のガス処理又はガス清浄化部品、炭素捕捉部品、又は腐食の影響を受けやすいＩＧＣＣシステム１００の他の何れかの部品は、犠牲アノード層及び／又は印加電流システムの実施形態によって保護することができる。ＩＧＣＣシステム１００の他の要素は、固体又は液体とすることができる燃料源１０２を含むことができ、これはＩＧＣＣシステムのエネルギー源として利用できる。燃料源１０２は、石炭、石油コークス、オイル、バイオマス、木質系材料、農業廃棄物、タール、コークス炉ガス及びアスファルト、又は他の炭素含有物を含むことができる。
【００２２】
燃料源１０２の燃料は、原材料調製ユニット１０４に送ることができる。原材料調製ユニット１０４は、例えば、燃料源１０２を細断、ミル加工、破砕、微粉砕、ブリケット、又はパレタイジングして原材料を生成することにより、該燃料源１０２のサイズ変更及び形状変更をすることができる。加えて、水又は他の好適な液体を原材料調製ユニット１０４において燃料源１０２に添加し、スラリー状原材料を生成することができる。他の実施形態では、燃料源に液体が添加されず、すなわち乾燥原材料を生じさせる。別の実施形態では、燃料源１０２が液体である場合には、原材料調製ユニット１０４を省くことができる。
【００２３】
原材料は、原材料調製ユニット１０４からガス化装置１０６に送ることができる。以下で説明するような、高温凝縮ガス又は凝縮しているガス化生成ガスと接触するガス化装置１０６のシェルの表面は、腐食を生じやすく、従って、犠牲アノード層及び／又は印加電流システムにより保護することができる。ガス化装置１０６は、原材料をシンガス、例えば一酸化炭素（ＣＯ）と水素の組合せに転化することができる。この転化は、利用するガス化装置１０６のタイプに応じて、高圧（例えば、約２０バールから８５バール）及び高温（例えば、約７００℃から１６００℃）で蒸気及び酸素の制御された量に原材料を曝すことにより達成することができる。ガス化プロセスは、原材料が熱分解プロセスを受けることを含むことができ、これにより加熱される。ガス化装置１０６の内部温度は、原材料を生成するのに利用される燃料源１０２に応じて、熱分解プロセス中に約１５０℃から７００℃の範囲にわたることができる。熱分解プロセス中の原材料の加熱は、固体物（例えば、チャー）と、残留ガス（例えば、ＣＯ、水素、及び窒素）とを生成することができる。熱分解プロセスによる原材料からの残留チャーは、元の原材料の重量の最大約３０％の重さしかない可能性がある。
【００２４】
熱分解プロセス中に生成される揮発性物質は液化としても知られ、ガス化装置１０６に酸素を導入することによって部分的に燃焼することができる。揮発性物質は、酸素と反応し、後続のガス化反応に熱を提供する燃焼反応においてＣＯ２及びＣＯを形成することができる。燃焼反応により発生する温度は、約７００℃から１６００℃の範囲に及ぶ場合がある。次に、ガス化ステップ中に蒸気をガス化装置１０６に導入することができる。チャーは、ＣＯ２及び蒸気と反応し、約８００℃から１１００℃の範囲の温度でＣＯと水素を生成することができる。本質的に、ガス化装置は蒸気と酸素を利用して、原材料の一部を「燃焼」してＣＯを生成し、エネルギーを放出することができ、該エネルギーにより、原材料を水素と追加のＣＯ２とに更に転化させる第２の反応を開始させる。
【００２５】
このようにして、ガス化装置１０６は結果として得られるガスを製造する。この結果として得られるガスは、等分で約８５％のＣＯ及び水素、並びにＣＨ４、ＨＣｌ、ＨＦ、ＣＯＳ、ＮＨ３、ＨＣＮ、及びＨ２Ｓ（原材料の硫黄含量に基づく）を含むことができる。この結果として得られるガスは、例えば、Ｈ２Ｓを含むので、未処理シンガスと呼ぶことができる。ガス化装置１０６はまた、湿潤灰物質とすることができる、スラグ１０８などの廃物を生成する場合がある。このスラグ１０８は、ガス化装置１０６から取り除かれ、例えば、道路基盤材料又は他の建築材料として処分することができる。未処理シンガスを清浄化するために、ガス清浄器１１０を利用することができる。一実施形態では、ガス清浄器１１０は、水性ガスシフト反応器とすることができる。ガス清浄器１１０は、未処理シンガスをスクラビング処理して、該未処理シンガスからＨＣｌ、ＨＦ、ＣＯＳ、ＨＣＮ、及びＨ２Ｓを除去することができ、これは、硫黄処理装置１１２における硫黄１１１の分離を含むことができる。更に、ガス清浄器１１０は、水処理ユニット１１４により未処理シンガスから塩１１３を分離することができ、該水処理ユニット１１４は、浄水技術を利用して未処理シンガスから利用可能な塩１１３を生成することができる。続いて、ガス清浄器１１０からのガスは、処理済みシンガス（例えば、シンガスから硫黄１１１が除去された）と、微量の他の化学物質（例えば、ＮＨ３（アンモニア）及びＣＨ４（メタン））を含むことができる。
【００２６】
一部の実施形態では、ガス処理装置を利用して、アンモニア及びメタンなどの追加の残留ガス成分、並びに処理済みシンガスからメタノール又は何らかの残留化学物質を除去することができる。しかしながら、処理済みシンガスは、残留ガス成分（例えば、排ガス）を含む場合でも燃料として利用できるので、処理済みシンガスからの残留ガス成分の除去は任意選択である。現時点では、処理済みシンガスは、約３％のＣＯ、約５５％のＨ２、及び約４０％のＣＯ２を含むことができ、実質的にＨ２Ｓが取り去られている。
【００２７】
一部の実施形態では、炭素捕捉システム１１６は、シンガスに含まれる炭素含有ガス（例えば、約８０〜１００又は９０〜１００容量％ピュアの二酸化炭素）を除去し処理することができる。炭素捕捉システム１１６はまた、圧縮機、清浄器、隔離又は増進回収用にＣＯ２を供給するパイプライン、ＣＯ２貯蔵タンク、或いはこれらの何れかの組合せを含むことができる。捕捉された二酸化炭素は、二酸化炭素膨張器に移送することができ、該膨張器が二酸化炭素の温度を低下させ（例えば、約５〜１００℃、又は約２０〜３０℃）、その結果、二酸化炭素がシステムに好適な冷却剤として使用可能になる。冷却された二酸化炭素（例えば、約２０〜４０℃、又は約３０℃）は、その冷却要件に適合するようシステムを通って循環され、或いは、後続の段を通って膨張されて更に低温にすることができる。次に、硫黄含有成分と二酸化炭素の大部分とが除去された処理済みシンガスは、ガスタービンエンジン１１８の燃焼器１２０（例えば、燃焼室）に可燃性燃料として送ることができる。
【００２８】
ＩＧＣＣシステム１００は更に、空気分離ユニット（ＡＳＵ）１２２を含むことができる。ＡＳＵ１２２は、例えば、蒸留技術によって空気を成分ガスに分離するよう動作することができる。ＡＳＵ１２２は、補助空気圧縮機１２３により供給される空気から酸素を分離することができ、分離した酸素をガス化装置１０６に移送することができる。加えて、ＡＳＵ１２２は、分離した窒素を希釈窒素（ＤＧＡＮ）圧縮機１２４に送ることができる。
【００２９】
ＤＧＡＮ圧縮機１２４は、ＡＳＵ１２２から受け取った窒素を少なくとも燃焼器１２０内の圧力に等しい圧力レベルにまで圧縮し、シンガスの適正燃焼を妨げないようにすることができる。従って、ＤＧＡＮ圧縮機１２４が適正レベルまで窒素を十分に圧縮すると、該ＤＧＡＮ圧縮機１２４は、圧縮窒素をガスタービンエンジン１１８の燃焼器１２０に送ることができる。窒素は、例えば、エミッション制御を向上させるための希釈剤として用いることができる。
【００３０】
上述のように、圧縮窒素は、ＤＧＡＮ圧縮機１２４からガスタービンエンジン１１８の燃焼器１２０に送ることができる。ガスタービンエンジン１１８は、タービン１３０、駆動シャフト１３１、及び圧縮機１３２、並びに燃焼器１２０を含むことができる。燃焼器１２０は、シンガスなど、燃料ノズルから圧力を受けて注入することができる燃料を受け取ることができる。この燃料は、圧縮空気並びにＤＧＡＮ圧縮機１２４からの圧縮窒素と混合されて、燃焼器１２０内で燃焼することができる。この燃焼は、高温の加圧された排気ガスを生成することができる。
【００３１】
燃焼器１２０は、排気ガスをタービン１３０の排気出口に向けて配向することができる。燃焼器１２０からの排気ガスがタービン１３０を通過すると、該排気ガスによって、タービン１３０のタービンブレードがガスタービンエンジン１１８の軸線に沿って駆動シャフト１３１を回転させる。図示のように、駆動シャフト１３１は、圧縮機１３２を含む、ガスタービンエンジン１１８の種々の部品に接続される。
【００３２】
駆動シャフト１３１は、タービン１３０を圧縮機１３２に接続し、ロータを形成することができる。圧縮機１３２は、駆動シャフト１３１に結合されたブレードを含むことができる。従って、タービン１３０のタービンブレードが回転することにより、タービン１３０を圧縮機１３２に接続する駆動シャフト１３１が圧縮機１３２内でブレードを回転させることができる。圧縮機１３２におけるこのブレードの回転によって、圧縮機１３２は、該圧縮機１３２内の吸気口を介して受け取る空気を圧縮する。次いで、圧縮空気は、燃焼器１２０に送給されて燃料及び圧縮窒素と混合され、高効率の燃焼を可能にすることができる。駆動シャフト１３１はまた、負荷１３４に接続することができ、該負荷は、例えば、発電プラントにおいて電力を生成する発電機のような定置負荷とすることができる。実際に、負荷１３４は、ガスタービンエンジン１１８の回転出力により動力が供給される何れかの好適な装置とすることができる。
【００３３】
ＩＧＣＣシステム１００はまた、蒸気タービンエンジン１３６及び排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）システム１３８を含むことができる。蒸気タービンエンジン１３６は、第２の負荷１４０を駆動することができる。第２の負荷１４０はまた、電力を発生する発電機とすることができる。しかしながら、第１の負荷１３０及び第２の負荷１４０は共に、ガスタービンエンジン１１８及び蒸気タービンエンジン１３６によって駆動できる他のタイプの負荷であってもよい。加えて、ガスタービンエンジン１１８及び蒸気タービンエンジン１３６は、図示の実施形態で示すように、個別の負荷１３４及び１４０を駆動することができ、縦一列の形態で利用して単一のシャフトにより単一負荷を駆動することもできる。蒸気タービンエンジン１３６並びにガスタービンエンジン１１８の特定の構成は、実装時固有とすることができ、任意の組合せのセクションを含むことができる。
【００３４】
本システム１００はまた、ＨＲＳＧ１３８を含むことができる。ガスタービンエンジン１１８からの加熱した排気ガスは、ＨＲＳＧ１３８に運ばれ、水を加熱するのに使用され、更に蒸気タービンエンジン１３６を駆動するのに用いる蒸気を発生することができる。例えば、蒸気タービンエンジン１３６の低圧セクションからの排気は、凝縮器１４２内に配向することができる。凝縮器１４２は、冷却塔１２８を利用して加熱水を冷却水に換えることができる。冷却塔１２８は、凝縮器１４２に低温水を供給して、蒸気タービンエンジン１３６から凝縮器１４２に送られた蒸気の凝縮を助ける働きをする。凝縮器１４２からの凝縮液は次に、ＨＲＳＧ１３８内に配向することができる。この場合も同様に、ガスタービンエンジン１１８からの排気もまたＨＲＳＧ１３８内に配向され、凝縮器１４２からの水を加熱して蒸気を発生させることができる。
【００３５】
ＩＧＣＣシステム１００のような複合サイクルシステムでは、高温排気は、ガスタービンエンジン１１８からＨＲＳＧ１３８に流れることができ、ＨＲＳＧ１３８において、高温排気を使用して高圧高温蒸気を発生させることができる。ＨＲＳＧ１３８によって発生した蒸気は次に、電力発生のために蒸気タービンエンジン１３６を通すことができる。加えて、発生した蒸気はまた、ガス化装置１０６のような蒸気を使用することができる他の何れかのプロセスに供給することができる。ガスタービンエンジン１１８の発電サイクルは、「トッピングサイクル」と呼ばれることが多く、他方、蒸気タービンエンジン１３６の発電サイクルは、「ボトミングサイクル」と呼ばれることが多い。これら２つのサイクルを図１に示すように組合せることによって、ＩＧＣＣシステム１００は両サイクルにおいてより大きな効率をもたらすことができる。具体的には、トッピングサイクルからの排熱を捕捉して、ボトミングサイクルにおいて使用するための蒸気を発生させるのに使用することができる。
【００３６】
図２は、アノード層１６９を備えた、図１のＩＧＣＣシステム１００と共に用いるためのガス化装置１０６の一実施形態の側断面図である。ガス化装置１０６は、軸方向の軸線又は方向１５０、半径軸線又は方向１５２、及び円周軸線又は方向１５４を有することができる。ガス化装置１０６は、シェルと呼ばれることもあるエンクロージャ１５６を含み、該エンクロージャ１５６は、ガス化装置１０６のハウジング又は外側ケーシングとしての機能を果たす。エンクロージャ１５６は、第１の末端部分１５８と第２の末端部分１６０とを含む。中間部分１６２は、エンクロージャ１５６のセクションにより定められ、第１の末端部分１５８と第２の末端部分１６０との間で軸方向に位置する。第１の末端部分１５８及び第２の末端部分１６０は、ドーム型頂壁１６４と、三角形（例えば、円錐形）の底壁１６６とをそれぞれ含む。軸線１５０に平行な側壁１６８（例えば、環状側壁）は、頂壁１６４と底壁１６６との間の中間部分１６２に配置される。頂壁１６４、底壁１６６、及び側壁１６８は全て凝縮高温ガスと接触する可能性があるので、これらの壁の表面は、犠牲アノード層及び／又は印加電流システムにより保護することができる。
【００３７】
図示の実施形態では、アノード層１６９は、エンクロージャ１５６に結合される。上述のように、アノード層１６９は、犠牲アノード層、印加電流システム用のアノード層、又はこれらの組合せを含むことができる。加えて、アノード層１６９は、エンクロージャ１５６とは異なる金属から作られる。更に、エンクロージャ１５６の内面を覆う薄層として電解質が存在し得るので、アノード層１６９は、個々のアノードブロックではなく１つの層として構成することができる。電解質の薄層は、イオン輸送を妨げ、すなわち、アノードのスローイングパワーを妨げる可能性がある。アノード層１６９を１つの層として構成することは、均一で大きな区域にわたってスローイングパワーを分布させ、電解質層を通るイオン輸送の妨げを克服する助けとすることができる。加えて、アノード層１６９は、ガス化装置１０６のエンクロージャ１５６の内面全体又は一部に取り付けることができる。例えば、アノード層１６９は、腐食の影響を最も受けやすいエンクロージャ１５６の内面にのみ導入することができる。加えて、アノード層１６９として選択された厚み及び／又は材料は、エンクロージャ１５６内の位置に基づいて変わる可能性がある。更に、１つ又はそれ以上の層１６９は、互いの上部に結合され、アノード構造に強度及び／又は耐久性を付加することができる。
【００３８】
アノード層１６９の特定の実施形態は、以下で詳細に検討される。エンクロージャ１５６へのアノード層１６９の取り付け方法は、アノード層１６９の特定の構成に応じて変わる可能性がある。しかしながら、全ての方法において、アノード層１６９は、エンクロージャ１５６の金属と電気的に接触している。例えば、アノード層１６９は、金属メッシュ、グリッド、又は薄片として構成することができ、限定ではないが、溶接、ボルト締め、又は２つの金属構造を機械的に付着させる他の好適な技術などの方法によって、エンクロージャ１５６に取り付けることができる。或いは、アノード層１６９は複合材料であってもよい。例えば、限定ではないが、グラウト、セラミック又はシリケートマトリックス、或いはこれらの組合せなどの断熱マトリックスの層をエンクロージャ１５６の表面に施工することができる。アノード層１６９は、グラウトに押し込むことによりエンクロージャ１５６に結合される。グラウトの層の厚みは、アノード層１６９の厚みと同じか又はそれ未満であり、アノード層１６９をエンクロージャ１５６に接触させ、腐食性ガスに曝すことができる。別の実施例において、アノード層１６９は、パターンコーティングをエンクロージャ１５６に連続的に接着させることにより形成することができる。コーティング法の実施例には、限定ではないが、プリンティング、スプレーコーティング、ブラッシング、電気化学的堆積、浸漬、フォトエッチング、スパッタリング、又はこれらの組合せが挙げられる。従って、上述のような方法を用いることにより、アノード層１６９のスローイングパワーは、エンクロージャ１５６の保護表面にわたって均一に分布させることができる。
【００３９】
図示の実施形態はまた、エンクロージャ１５６の内部に同心状に配置された熱障壁１７０を含む。熱障壁１７０、アノード層１６９、及びエンクロージャ１５６は、ガス化装置１０６の内部１７６からガス化装置１０６の外部を分離する壁組立体１７２を形成する。従って、アノード層１６９は、ガス化装置１０６のシェルと熱障壁１７０との間に配置される。内部１７６はガス化チャンバ１７８を含み、ここにおいて、図１に関して上記で説明したように、熱分解、燃焼、ガス化、又はこれらの組合せを行うことができる。壁組立体１７２は、ガス化中に内部１７６から外部１７４への熱伝達及びガス成分の漏出を阻止するよう構成される。加えて、熱障壁１７０は、エンクロージャ１５６の表面温度を所望の温度範囲内に維持するよう構成することができる。従って、熱障壁１７０は、受動的シールド、能動的冷却、又はこれらの組合せを含むことができる。例えば、熱障壁１７０が受動的熱シールドである実施形態では、該熱障壁１７０は、最大で約５００℃、１０００℃、１５００℃、又は２００℃もしくはそれ以上の温度に耐え得る様々な耐火性材料（例えば、煉瓦）で作ることができる。すなわち、熱障壁１７０又は耐火性断熱ライニングは、このような高温に曝されたときに所定の物理的及び化学的特性を維持する何れかの材料から作ることができる。熱障壁１７０として使用するのに好適な耐火性材料は、セラミック（例えば、粘土又は鉱物）、金属（例えば、チタン、タングステン）、サーメット（すなわち、セラミックと金属の複合材料）、又は他の耐火性材料（例えば、シリカ、酸化アルミニウム）を含むことができる。耐火性材料は、例えば、耐火性グラウトを用いてアノード層１６９に取り付けることができる。別の実施例では、特定の実施形態は、熱障壁１７０の部品として能動的熱冷却システムを利用することができる。このような実施形態では、冷却管は、温度低減目的に用いることができる。すなわち、冷却剤（例えば、冷却水）を１つ又はそれ以上の管体を通して循環させ、エンクロージャ１５６の表面温度を下げることができる。冷却管はまた、腐食の影響を受けやすい可能性があり、従って、アノード層１６９を延長することにより、及び／又は別個のアノード層を用いることにより保護することができる。
【００４０】
図２に示す実施形態では、インジェクタ１８０は、エンクロージャ１５６の第１の末端部分の頂壁１６４に配置される。インジェクタ１８０は、出口１８７から距離１８８だけ長手方向にオフセットされ、該インジェクタ１８０から生じる流れの全体の方向を決定する噴射軸１９０を含む。インジェクタ１８０は、燃料、酸素（例えば、空気）、又は燃料と酸素の混合気をガス化チャンバ１７８に噴射するよう構成することができる。例えば、インジェクタ１８０は、石炭、石油、又はバイオマスなどの炭素質材料の形態で燃料を噴射することができる。実際には、インジェクタ１８０は、ガス化によりシンガスを生成するのに好適な任意の材料（例えば、木くず、又はプラスチック廃棄物などの有機材料）を噴射することができる。別の実施例において、インジェクタ１８０は、酸素及び／又は蒸気の制御された量を単独で又は好適な燃料と組合せて噴射することができる。
【００４１】
図示の実施形態では、噴射軸１９０は、ガス化装置１０６の軸線１５０に平行で、且つ半径方向軸線１５２に垂直である。換言すると、噴射軸１９０は、長手方向軸線１８６に平行である。このような特徴は、インジェクタ１８０から出る流体流を使用中のガス化チャンバ１７８を通って矢印１９４で示すほぼ下向き方向（例えば、下流方向）に配向する作用がある。特定の実施形態では、噴射軸１９０は、長手方向軸線１８６から約０から４５度、０から３０度、０から２０度、又は０から１０度の間の角度で離れて配向することができる。更に、インジェクタ１８０の特定の実施形態は、発散スプレーを提供することができ、例えば、インジェクタ１８０から生じる流体流は、参照符号１９６で示すように、ほぼ下向き方向（例えば、下流方向）で、壁１６８に向かって外向きに発散させることができる。
【００４２】
ガス化装置１０６の図示の実施形態では、結果として得られるシンガスは、ガス化装置１０６から出口１８７を介して出口軸線２０４によりほぼ定められる経路に沿って出てくる。すなわち、シンガスは、ガス化装置１０６の底壁１６６内の位置によりガス化装置１０６から出る。しかしながら、本明細書で開示されるガス化装置設計は、出口が底壁に配置されていない様々な他のガス化装置システムと共に用いることができる点に留意されたい。例えば、開示される実施形態は、噴流床ガス化装置と併せて用いることができる。このような実施形態では、ガス化チャンバ１７８を通る流れの方向は、ガス化装置１０６を通って上向き、すなわち矢印１９４とは反対方向とすることができる。これらのシステムにおいて、結果として得られるシンガスは、ガス化装置１０６の頂壁１６４又はその近傍に位置する出口から出ることができ、溶融スラグは、底壁１６６から出ることができる。別の実施例において、開示される実施形態は、流動床ガス化装置で利用することができる。同様に、このような装置における出口は、流れの方向がほぼ上向きであるので、ガス化装置１０６の頂壁１６４近傍に配置することができる。
【００４３】
ここでアノード層の種々のパターンに移ると、図３は、グリッド２２１としてパターン形成されたアノードシステム２２０の一実施形態の概略図を示し、該アノードシステム２２０は、水平部材２２２と垂直部材２２４とを垂直配置で含む。水平部材２２２及び垂直部材２２４は、限定ではないが、金属ワイヤ、ロッド、バー、ビレット、バンド、ストリップ、又は幅よりも長さの方が長い他の何れかの金属部品を含むことができる。図３では直線的に示されているが、他の実施形態では、水平部材２２２及び垂直部材２２４は、例えば、曲線状、湾曲、捻れ、屈曲、コイル状、又は他の形状で構成することができる。加えて、水平部材２２２及び垂直部材２２４は、システム２２０全体の電気的導通を提供する点２３０において相互接続される。相互接続点２３０の作製方法は、限定ではないが、溶接、ボルト締め、又は２つの金属構造を機械的に付着させる他の好適な技術を含む。垂直部材２２４は、第１の距離２２６だけ離間して配置され、水平部材２２２は、第２の距離２２８だけ離間して配置される。種々の実施形態では、距離２２６及び２２８は、同じであっても又は異なっていてもよい。加えて、規則的な水平及び垂直スペースで図示されているが、別の実施形態では、水平部材２２２及び垂直部材２２４は、異なる間隔又は不規則な間隔で離間してもよい。グリッド２２１としてのアノードシステム２２０の構成は、アノード層１６９に均一なスローイングパワーを提供することができる。
【００４４】
特定の実施形態では、アノードシステム２２０は、犠牲アノード層として構成することができ、上述のようにガス化装置１０６の作動中に使い果たされる可能性がある。このことは、アノード層１６９に使用される金属が、ガス化装置１０６に使用される金属よりも電気化学的により活性であることに起因して生じる。従って、アノード層１６９は、優先的に腐食してガス化装置１０６を保護する。他の実施形態では、印加電流システムを用いることができ、アノード層１６９は、水媒体との酸化／還元反応により該水媒体から電子を提供し、使い果たされることなくガス化装置１０６の腐食の低減を助ける。加えて、上述のように、アノード層１６９の一部は、点２３０において電気的に接続され、単一の変圧整流器がアノード層１６９の全ての接続部分に電流を加えることを可能にすることができる。例えば、変圧整流器３１４の陰極は、システム２２０のグリッド２１の少なくとも一部に接続することができる。印加電流システムにおける変圧整流器の正極は、ガス化装置１０６のエンクロージャ１５６の表面に接続することができる。従って、電子は、アノード層１６９の表面において水媒体から電解質を通ってガス化装置１０６に流れることができる。
【００４５】
図４は、非垂直クロスメンバーを備えたグリッド２４１としてパターン形成されたアノードシステム２４０の一実施形態の図である。図３に示す要素と共通する図４の要素は、同じ参照符号で表記されている。図示の実施形態では、非垂直クロスメンバー２４２は、垂直部材２２４を相互接続し且つ支持する異なる方法を提供する。具体的には、角度付きクロスメンバー２４２は、図３の水平部材２２２と同様であるが、垂直部材２２４に対して垂直ではない。換言すると、クロスメンバー２４２と垂直部材２２４との間の角度２４４は、約９０度よりも大きいか又は小さい。
【００４６】
図５は、山形部２５２又はＶ字形部材を備えたグリッド２５１としてパターン形成されたアノードシステム２５０の一実施形態の概略図である。図３に示す要素と共通する図５の要素は、同じ参照符号で表記されている。図示の実施形態では、山形部２５２は、垂直部材２２４を相互接続し且つ支持する。システム２５０のこのような構成は、何らかの凝縮液体をエンクロージャ１５６の壁から離して、図２に示すガス化装置１０６の出口１８７に向けて配向するのを助けることができる。凝縮液体への曝露が低減されることにより、エンクロージャ１５６の壁の腐食量の削減を助けることができる。
【００４７】
図６は、三角部２６２を備えたグリッド２６１としてパターン形成されたアノードシステム２６０の一実施形態の概略図である。図３に示す要素と共通する図６の要素は、同じ参照符号で表記されている。図示の実施形態では、三角部２６２は、交互する角度付きクロスメンバー２４２から形成される。上述のシステムと同様に、グリッド２６１は、システム２６０に対してより均等に分散されたスローイングパワーを提供することができる。システム２６０の他の態様は、上述のシステムと同様である。
【００４８】
図７は、金属リボンの織物としてパターン形成されたアノードシステム２７０の一実施形態の概略図であり、水平リボン２７２と垂直リボン２７４とを垂直配列で含む。或いは、リボン２７２及び２７４は、互いに対して非垂直とすることができる。図３に示す要素と共通する図７の要素は、同じ参照符号で表記されている。水平及び垂直リボン２７２及び２７４は、限定ではないが、金属ストリップ、バンド、ベルト、ストラップ、スワス、又は薄い金属の他の何れかの細長い要素を含むことができる。図７では直線状に示されているが、他の実施形態では、水平リボン２７２及び垂直リボン２７４は、曲線状、湾曲、捻れ、屈曲、コイル状、又は他の形状で構成することができる。加えて、水平リボン２７２及び垂直リボン２７４は、システム２７０全体の電気的導通を提供する点にて相互接続される。相互接続点２３０の作製方法は、限定ではないが、溶接、ボルト締め、又は２つの金属構造を機械的に付着させる他の好適な技術を含む。垂直リボン２７４は、距離２２６だけ離間して配置され、水平リボン２７２は、距離２２８だけ離間して配置される。種々の実施形態では、距離２２６及び２２８は、同じであっても又は異なっていてもよい。加えて、規則的な水平及び垂直スペースで図示されているが、別の実施形態では、水平リボン２７２及び垂直リボン２７４は、異なる間隔又は不規則な間隔で離間してもよい。リボンの織物としてのアノードシステム２７０の構成は、アノード層１６９に均一なスローイングパワーを提供することができる。
【００４９】
図８は、円形小孔２８４を備えてパターン形成された薄片２８２を有するアノードシステム２８０の一実施形態の概略図を示し、該小孔は薄片２８２を完全に突き抜けている。薄片２８２は、上述のグリッドよりも取り扱い又は導入がより容易であり、アノード層１６９に対して均一なスローイングパワーを提供することができる。加えて、円形小孔２８４を設けることにより、エンクロージャ１５６の表面を覆うのに使用される薄片２８２の量を削減することができる。限定ではないが、楕円、三角形、四角形、矩形、菱形、多角形、及び不規則な形など、円形以外の形状の小孔２８４を用いることもできる。列及び行をなして示されているが、円形小孔２８４は、別の実施形態では他のパターン又は不規則なパターンで配置することができる。例えば、円形小孔２８４は、円形パターンで配列することもできる。加えて、水平距離２８６及び垂直距離２８８は、円形小孔２８４を分離することができる。水平距離２８６及び垂直距離２８８は、同じであっても、又は異なっていてもよく、均一又は不均一でもよい。更に、薄片２８２は、厚み２９０を有し、約０．０１から５ｍｍ、０．０３から１ｍｍ、又は０．０５から０．５ｍｍの間とすることができる。特定用途で選択された指定厚み２９０は、上述の方法を用いて決定されるアノード材料の質量に応じて決まることができる。
【００５０】
図９は、山形小孔３０２を備えたパターン形成された薄片２８２を有するアノードシステム３００の一実施形態の概略図を示し、該小孔は薄片２８２を完全に突き抜けている。図８に示す要素と共通する図９の要素は、同じ参照符号で表記されている。山形小孔３０２のこのような構成は、何らかの凝縮液体をエンクロージャ１５６の壁から離して、図２に示すガス化装置１０６の出口１８７に向けて配向するのを助けることができる。凝縮液体への曝露の低減により、エンクロージャ１５６の壁の腐食量の削減に役立つことができる。システム３００の他の態様は、図８に示すシステム２８０と同様である。
【００５１】
図１０は、アノード層１６９への電流を調整するコントローラを含む、システム３１０の一実施形態の概略図を示す。印加電流システムの図示の実施形態では、電源３１２は、変圧整流器３１４に交流電流（ＡＣ）のような比較的一定の電流源を提供する。例えば、電源３１２は、変圧整流器３１４に高電圧３相ＡＣを提供することができ、電圧をより低い電圧まで「漸減」し、ＡＣを直流（ＤＣ）に変換することができる。変圧整流器３１４の正端子を第１の接続部３１６においてアノード層１６９に接続し、第２の接続部３１８においてガス化装置１０６の壁１６８に負端子を接続することによって、変圧整流器３１４は、アノード層１６９及びガス化装置１０６にわたって電位差を提供する。水媒体中の電気的接触及びイオン接触によるガス化装置１０６及びアノード層１６９の接続により電気化学的回路が完成する。従って、電子が、アノード層１６９表面において水媒体から電解質を通ってガス化装置１０６に流れる。しかしながら、電気化学的電流は、慣習により反対方向に流れるとされている。
【００５２】
加えて、参照電極３２０は、システム３１０の変圧整流器３１４に接続することができる。参照電極３２０は、固定電位を表すことができ、該電位に対してガス化装置１０６の測定した電位を比較することができる。加えて、変圧整流器３１４は、参照電極３２０及びガス化装置１０６にわたる適正な防食電位を維持するためのコントローラとして機能することができる。防食電位は、上述のような実験室試験又は実際の作動測定値に基づいて決定することができる。例えば、特定の実施形態では、参照電極３２０は、変圧整流器３１４へのフィードバックによって、参照電極３２０及びガス化装置１０６にわたる測定電位が適正な防食電位よりも低いことを示すことができる。次いで、変圧整流器３１４は、アノード層１６９とガス化装置１０６との間の電位差を増大させることができ、アノード層１６９からガス化装置１０６への電流が増大するようにする。従って、参照電極３２０及び変圧整流器３１４を用いることにより、システム３１０は、変化する状態に応答して連続的に調整し、ガス化装置１０６の腐食低減を助けることができる。加えて、システム３１０は、印加電流システムを提示するが、犠牲アノードがガス化装置１０６に結合され、上述のような腐食保護のバックアップ方法として機能を果たすことができる。
【００５３】
本明細書では、本発明を最良の形態を含めて開示するとともに、装置又はシステムの製造・使用及び方法の実施を始め、本発明を当業者が実施できるようにするため、例を用いて説明してきた。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に自明な他の例も包含する。かかる他の例は、特許請求の範囲の文言上の差のない部品を有しているか、或いは特許請求の範囲の文言と実質的な差のない均等な部品を有していれば、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に属する。
【符号の説明】
【００５４】
１００：統合型ガス化複合サイクル（ＩＧＣＣ）システム
１０２：燃料源
１０４：原材料調製ユニット
１０６：ガス化装置
１０８：スラグ
１１０：ガス清浄器
１１１：硫黄
１１２：硫黄処理装置
１１３：塩
１１４：水処理ユニット
１１６：炭素捕捉システム
１１８：ガスタービンエンジン
１２０：燃焼器
１２２：空気分離ユニット（ＡＳＵ）
１２３：補助空気圧縮機
１２４：希釈窒素（ＤＧＡＮ）圧縮機
１２８：冷却塔
１３０：タービン
１３１：駆動シャフト
１３２：圧縮機
１３４：負荷
１３６：蒸気タービンエンジン
１３８：排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）システム
１４０：第２の負荷
１４２：凝縮器
１５０：軸方向の軸線又は方向
１５２：半径軸線又は方向
１５４：円周軸線又は方向
１５６：エンクロージャ
１５８：第１の末端部分
１６０：第２の末端部分
１６２：中間部分
１６４：頂壁
１６６：底壁
１６８：側壁
１６９：アノード層
１７０：熱障壁
１７２：壁組立体
１７４：外部
１７６：内部
１７８：ガス化チャンバ
１８０：インジェクタ
１８６：長手方向軸線
１８７：出口
１８８：距離
１９０：噴射軸
１９４：矢印
１９６：参照符号
２０４：出口軸線
２２０：グリッドとしてパターン形成されたアノードシステム
２２１：グリッド
２２２：水平部材
２２４：垂直部材
２３０：道後接続点
２２６：第１の距離
２２８：第２の距離
２４０：非垂直クロスメンバーを備えたグリッドとしてパターン形成されたアノードシステム
２４１：非垂直クロスメンバーを備えたグリッド
２４２：角度付きクロスメンバー
２４４：角度
２５０：山形部を備えたグリッドとしてパターン形成されたアノードシステム
２５１：山形部を備えたグリッド
２５２：山形部
２６０：三角部を備えたグリッドとしてパターン形成されたアノードシステム
２６１：三角部を備えたグリッド
２６２：三角部
２７０：金属リボンの織物としてパターン形成されたアノードシステム
２７２：水平リボン
２７４：垂直リボン
２８０：円形小孔を備えてパターン形成された薄片を有するアノードシステム
２８２：薄片
２８４：円形小孔
２８６：水平距離
２８８：垂直距離
２９０：厚み
３００：山形小孔を備えたパターン形成された薄片を有するアノードシステム
３０２：山形小孔
３１０：アノード層への電流を調整するコントローラを含むシステム
３１２：電源
３１４：変圧整流器
３１６：第１の接続部
３１８：第２の接続部
３２０：参照電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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