(57)【要約】  廃棄燃料を含む炭化水素を、酸化剤、好ましくは液体酸素と共に燃焼し、電力を発生するために使用可能な、実質上清浄な排ガスおよび別個の高純度蒸気生成物（例えば過熱蒸気）を生成するための装置および工程を提供する。装置は、完全燃焼を容易にする一方で燃焼温度を制御する手段と直列の複数の燃焼室を含む。装置および方法は、廃棄物、特に固体および液体廃棄物、例えばスクラップタイヤからのゴムを非危険物およびエネルギーに変換するのに有用である。
2007534912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素燃焼ガス発生器として使用される装置であって、
燃料および酸化剤の第１燃焼を行い不完全燃焼物を生成することができ、入口端と出口端とを有する第１燃焼室と、
燃料および酸化剤を前記第１燃焼室内へ別々に計量して前記燃料の不完全燃焼を前記第１室において達成するための制御および計量手段と、
燃料および追加の酸化剤の第２燃焼を行い第２燃焼物を生成することができ、入口端と出口端とを有し、入口端が前記第１燃焼室の出口端と流体連通している第２燃焼室と、
追加の酸化剤を前記第２燃焼室内へ計量して、燃料を前記第２室においてさらに燃焼するための制御および計量手段と、
前記第２燃焼室内へ、前記第１燃焼室において生成された前記不完全燃焼物を計量するための手段と、
前記第１および第２燃焼室を冷却し、任意で冷却水を蒸気に変換するための熱交換手段と、
を備え、
前記冷却水および蒸気が、前記第１および第２燃焼によって生成された燃焼ガスとは別々に保存される、装置。
【請求項２】
前記第２燃焼が完全燃焼である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記燃料および追加の酸化剤の第３燃焼を行い第３燃焼物を生成することができる第３燃焼室または空間と、
追加の酸化剤を前記第３燃焼室または領域内へ計量して、燃料を前記第３室または領域においてさらに燃焼するための制御および計量手段と、
前記第３燃焼室または領域を冷却し、任意で冷却水を蒸気に変換するための追加の熱交換手段と、
をさらに備え、
前記冷却水および蒸気が、前記第３燃焼によって生成された燃焼ガスとは別々に保存される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第３燃焼室内へ、前記第２燃焼室において生成された前記不完全燃焼物を計量するための手段をさらに備えている、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
空気が、前記燃焼室において前記燃料または前記酸化剤と混合しないようになっている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記第１燃焼室において生成された前記不完全燃焼物を前記第２燃焼室内へ計量するための前記手段が、複数の管状口を備えている、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
燃料および酸化剤を前記第１燃焼室内へ別々に計量するための前記制御および計量手段が、複数のオリフィスを前記第１燃焼室の前記入口端の近くに備えている、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記燃料、前記酸化剤または両方が、前記燃焼室または領域内のそれぞれに角度をつけて計量されて、前記燃料と前記酸化剤との間に少なくとも１つの衝突点が生じる、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記熱交換手段が、１つ以上の管アセンブリを形成し、且つ少なくとも１つの冷却水入口および少なくとも１つの蒸気出口を有する複数の管を備えている、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記管アセンブリが、１つ以上の前記燃焼室または領域を画定する壁を形成する、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
燃料を別々に計量するための前記制御および計量手段が、２種類以上の燃料を前記第１燃焼室内へ別々に計量するように適合されている、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記燃料を前記第１燃焼室において点火するための電子点火システムまたは他の手段をさらに備えている、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
酸化剤源をさらに備えている、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記酸化剤が液体酸化剤である、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記酸化剤がＬＯＸ、Ｏ、Ｏ３、Ｈ２Ｏ２またはＨＡＮから選択される、請求項１３または１４に記載の装置。
【請求項１６】
１つ以上の燃料の源をさらに備えている、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
少なくとも１つの燃料が固体粒子状である、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記固形燃料が、プラスチック、ゴム、または他の廃棄物を含む、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記固形燃料が、約３１〜約２３００ミクロンの範囲の粒度を有する、請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
少なくとも１つの追加の燃料が液体または気体状の燃料である、請求項１６乃至１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
前記燃料が、ＥＦ−１、ＥＦ−２、ＥＦ−３、ＥＦ−４、ＥＦ−５、ＥＦ−６、ＥＦ−７、ＥＦ−８、ＥＦ−９、ＥＦ−１０、ＥＦ−１１、ＥＦ−１２、ＥＦ−１３、ＥＦ−１４、ＥＦ−１５、ＥＦ−１６、ＥＦ−１７またはＥＦ−１８を含む、請求項１６乃至２０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
前記第１燃焼室内へ計量された前記燃料の約９７％〜約１００％が前記装置によって燃焼される、請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２３】
電気を発生するためのシステムであって、
蒸気を発生する請求項１乃至２２のいずれか１項に記載の装置と、
前記蒸気によって駆動される電力発生装置と、
を備えるシステム。
【請求項２４】
前記電力発生装置が蒸気駆動タービンを備える、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
１日当たり約１〜約６００メガワットの電力を生成可能である、請求項２３または２４に記載のシステム。
【請求項２６】
コージェネレーションシステム、トリジェネレーションシステムまたはクワドジェネレーションシステムである、請求項２３乃至２５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２７】
少なくとも１つの燃料を請求項１乃至２５のいずれか１項に記載の装置に供給することと、
少なくとも１つの酸化剤を前記装置に供給することと、
前記燃料および前記酸化剤を前記装置において燃焼することと、
を含む燃焼工程。
【請求項２８】
前記第１燃焼が、約１，２００°Ｆ〜約５，８００°Ｆの範囲の温度で、約５００〜約１，５００ｐｓｉｇの範囲の圧力で、約０．０２５〜約１０秒の範囲の時間生じる、請求項２７に記載の工程。
【請求項２９】
前記第２燃焼が、約３，０００°Ｆ〜約５，８００°Ｆの範囲の温度で、約３００〜約１，５００ｐｓｉｇの範囲の圧力で、約０．０２５〜約１０秒の範囲の時間生じる、請求項２８に記載の工程。
【請求項３０】
前記酸化剤がＬＯＸを含む、請求項２７乃至２９のいずれか１項に記載の工程。
【請求項３１】
前記燃料が非廃棄物を含む、請求項２７乃至２９のいずれか１項に記載の工程。
【請求項３２】
前記非廃棄物が、木、石炭、水素、メタン、エタン、ブタン、プロパン、天然ガス、ガソリン、ディーゼル燃料、ケロシン、燃料油、メタノール、アルコール、プラチックまたは混合プラスチックまたはプラスチック樹脂を含む生成物、またはこれらの組み合わせを含む、請求項３１に記載の工程。
【請求項３３】
前記燃焼ガス排気物が、水銀、ＳＯ、ＳＯ２、ＳＯ３、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、ＣＯ、ＣＨ４、ＨＣｌまたはダイオキシンを全く含まないかまたはごく少量含む、請求項２７乃至３２のいずれか１項に記載の工程。
【請求項３４】
危険物または廃棄物を処理するための方法であって、
燃料を、請求項１乃至２５のいずれか１項に記載の前記装置に供給する工程であって、該燃料が少なくとも１つの危険物または廃棄物を含む、燃料を供給する工程と、
少なくとも１つの酸化剤を前記装置に供給する工程と、
前記燃料および前記酸化剤を前記装置において燃焼する工程と、
を含む方法。
【請求項３５】
前記危険物が、感染性医療廃棄物、生物兵器または化学兵器、これらの成分、またはこれらの容器を含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記廃棄物が、スクラップタイヤ、プラスチック包装材またはこれらの成分を含む、請求項３４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体として燃料を燃焼するための燃焼装置の分野に関し、特に蒸気および／または電気エネルギーを生成するための燃焼システム、さらに燃料源としての廃棄物および廃棄物処理手段を使用する燃焼システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
（電力の生成および汚染）
従来、電気はガスタービン、蒸気タービン、水力発電ダムおよび大型ディーゼルエンジンによって駆動される発電機によって発電所で生成されてきた。これらの発電所において使用される蒸気は、石炭、石油または天然ガスを燃焼するかまたは原子炉によって従来生成されてきた。
【０００３】
世界は、永続的且つ複雑なエネルギーおよび電力危機に現在、直面している。過去１０年以上で、電力需要は、約３０％増加した一方で、送電容量はその半分しか増加していない。電気および電気を生成するために使用される燃料に対する需要は増加すると考えられている。エネルギー需要の世界的な増加とともに、賢明なエネルギー政策は、次の３つの目的、すなわち（ａ）低コスト、（ｂ）最小限の環境に対する影響、および（ｃ）供給の安全確保、のバランスを注意深くとる必要がある。エネルギーの安全確保は、経済、供給および電気を生成するために使用されるエネルギー源の環境に対する影響を適切に管理する能力に依存する。
【０００４】
米国は現在、いくつかの異なる燃料を用いて電気を生成しており、この燃料は電気供給の約５７％を占める石炭、および電気供給の約２０％を占める核エネルギーを含む。残りは、天然ガス燃焼発電所、水力発電ダム、および少量の再生可能なエネルギーによって提供される。太陽電池および燃料電池の技術は現在、開発不十分であり且つ高価である。水力発電および風力発電は、地理的位置によって使用が制限されるという不具合がある。エネルギー産業は、より環境にやさしく、効率的、安全且つコスト効果のある、石炭、天然ガスおよび核エネルギーに代わるものを長く探している。
【０００５】
（石炭燃焼発電所）
石炭は更新不可能な資源であり、およそ２００年分の採掘可能な石炭しか残されていない。石炭を燃焼することは一般的に約２０％しか効率的ではない（石炭１ポンド当りＢＴＵの約２０％のみが実際に水を蒸気に変換するのに使われる）。現在、およそ４０００万トンの石炭が、発電のために毎年、使用されている。
【０００６】
石炭燃焼発電所は、毎年何百万トンもの有毒放出物を大気に放出している。米国公益事業市民監視グループ（Ｔｈｅ  Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｐｕｂｌｉｃ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｇｒｏｕｐ）は近年、発電所の大気汚染が増加しており、且つかなりの量の増加が石炭燃焼発電所からであると報告した。石炭は、燃焼する際、比較的安価であるが、最も不純な燃料の１つである。燃焼された石炭は、何百万ポンドもの「石炭灰」および「フライアッシュ」、および高い有毒性および／または放射性のある化学物質、例えば砒素、ウラニウム、水銀、鉛およびトリウムを含む固体燃焼廃棄物を生成する（灰分は、燃焼された石炭の約５％〜１５％の範囲である）。
【０００７】
従来の燃焼系発電所によって生成された他の環境汚染物質は、二酸化硫黄（ＳＯ２）；ＳＯ、ＳＯ２および／またはＳＯ３などの、総称してＳＯＸとして公知である他の硫黄酸化物；スモッグの主要成分である二酸化窒素（ＮＯ２）；一酸化窒素（ＮＯ）；ＮＯ、Ｎ２Ｏおよび／またはＮＯ２などの、総称してＮＯＸとして公知である他の窒素酸化物；一酸化炭素（ＣＯ）；二酸化炭素（ＣＯ２）；メタン（ＣＨ４）；塩酸（ＨＣｌ）；ダイオキシン；スモッグを発生し、動植物に有害である揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）；亜鉛、タリウム、カドミウム、ニッケルおよびクロムなどの様々な金属；同位体ウラニウムおよびトリウム以外の、ラジウム、ラドン、ポロニウム、ビスマスおよび鉛などの放射性物質；他の発癌性物質および／または変異原性物質；および基準大気汚染物質である粒状物質を含む。
【０００８】
従来の石炭燃焼プラントは空気を燃焼用酸素源として使用する。しかしながら、空気は７６．９重量％の窒素（Ｎ２）および２３．１重量％の酸素（Ｏ２）、さらに多少のアルゴンおよびＣＯ２を含む。これらの非酸素成分は、ＮＯＸ、ＳＯＸおよびＣＯなどの環境汚染物質をもたらす可能性があるということで、空気を非理想的な酸素源としている。
【０００９】
現在の米国規制要件は、特別な場所において許可される大気放出物の量を所定の発電所別に規定している。許容放出しきい値は、絶えず減少され、発電所にかける圧力を増加させ放出物を低減している。
【００１０】
（天然ガス発電所）
石炭および原子力発電所に比べて、従来の天然ガス燃料の発電所は、相対的に低コストで建設することができる。しかしながら、不都合なことに、これらのプラントは、供給に関する問題の結果しばしば生じる燃料の価格上昇に極端に敏感である。さらに、天然ガスを従来の方法によって燃焼させることは、一般的に約３０％しか効率的ではない（天然ガスのエネルギー値の約３０％のみが実際に水を蒸気に変換するのに使用される）。さらに、高いレベルの規準大気汚染物質ＮＯＸが、従来の天然ガス燃料の発電所から大気中へしばしば放出される。
【００１１】
（従来の発電の非効率性）
電力および熱を従来のように別に発生することは（コージェネレーション、トリジェネレーション等とは対照的に）一般的に本来非効率であり、燃料のポテンシャル・エネルギーの約３分の１を使用可能なエネルギーに変換するのみである。例えば、従来の石炭、油または天然ガスで燃焼される発熱所は、燃料の初期エネルギーの約３分の１以上を有用な電気に一般的に変換せず、残りは廃熱として廃棄される。安全、迅速、安価、効率的且つ環境面で清浄である、電力を生成するための、および電力の生成に使用可能な蒸気および燃焼ガス排気物を生成するための方法および装置が現在、必要とされている。
【００１２】
（廃棄物および危険物の処理）
多くの炭化水素廃棄物が地球上に連続的に供給されている。毎年、１６００ポンド近くのごみが１人当り捨てられ、その約８０％が埋め立てられている。埋立分解率は、これらの炭化水素材料の多くに対して、何十年〜何百年である。スクラップタイヤ、プラスチック廃棄物、および織物並びにカーペット廃棄物が、しばしば埋め立てられる３種類の炭化水素廃棄物である。
【００１３】
およそ２億７，０００万のタイヤ（３，４００万トン）がスクラップタイヤとして毎年米国で廃棄され、概略で８億のタイヤが埋められようとしている。多くの州は、全タイヤおよび／または部分的なスクラップタイヤを埋め立てることを禁止した。スクラップタイヤを法的に処理するために必要な処理費用または労力を避けるために、多くのスクラップタイヤが不法投棄されている。これらの不法投棄されたタイヤは、健康上の問題および環境問題を引き起こし、見苦しく、火災の危険性を生じる。スクラップタイヤを適切に処理するための適切な方法は、現在のところ存在しない。
【００１４】
およそ７５０億ポンドのプラスチックが、毎年米国で生産されている。これらのプラスチックは例えば、ポリエチレン容器およびポリエチレン製品である。プラスチックの大多数は埋め立てられることとなり、その分解には何年もかかる。廃棄プラスチックのより良い処理手段を提供することが望ましいであろう。
【００１５】
廃棄物の流れに入るカーペットの量は、着実に増加している。この廃棄物の約９６％は、埋立て処理される。米国環境保護局（Ｕ．Ｓ．  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｇｅｎｃｙ）（ＥＰＡ）によると、およそ１４０億ポンドの織物およびカーペット廃棄物が、毎年米国で埋め立てられている。カーペットは分解し始めるのに５０年以上かかり、埋立空間は減少しており、多くの埋立はカーペットをもう受け付けていない。廃棄カーペットのより良い処理手段を提供することが望ましいであろう。
【００１６】
スクラップタイヤおよびプラスチック、カーペット、織物および他の炭化水素廃棄物を、安全、迅速、安価、効率的且つ環境上清浄に除去する方法および装置が現在必要とされている。
【００１７】
また、危険物を、安全、有効的、効率的且つコスト効果的に処理することがますます必要とされている。危険物は例えば、感染性医療廃棄物；炭疽菌、神経ガス、およびロケット弾またはこれらの貯蔵装置などの生物化学兵器；および危険な大気汚染物質である。このような物質の適切な処理は、高価であり、一般的に人間や他の動物の健康に深刻な危険をもたらす。危険物を安全に処理するための現在の手段は望ましくない。多くの場合、これは、危険物を深い埋立区域に投棄するか、または危険物を保護容器に入れて、その後これらの容器を埋立地または海に埋めることを必要とした。他の危険物は、ごみ山または市販されている炉で燃焼することによって処理される。しかしながら、燃焼パラメータによっては、このように破壊することは、しばしば時間がかかり、不完全であり、危険なレベルの有害な環境汚染物質を生成する。許容できないレベルの環境汚染物質を生成することなく、危険物を完全に破壊する（危険物を無害にする）ための安全、迅速、安価且つ効率的な方法および装置が必要とされている。
【００１８】
（技術の説明）
米国特許第３，７７９，２１２号は、純酸素の雰囲気において燃料を燃焼して、水を蒸気に変換するための熱交換器内で水を加熱する蒸気発生システムを開示している。これは、単一工程、単一燃焼室を使用する。米国特許第４，９１５，０３８号は、空気中に飛沫同伴し且つ他の燃料と結合された流体状または気体状の廃棄物および危険物を焼却するための方法および突然膨張バーナーを開示している。
【００１９】
米国特許第５，７０９，０７７号、米国特許第５，９７０，７０２号および米国特許第５，６８０，７６４号は、炭化水素ガスの酸素との燃焼から、蒸気および二酸化炭素を含むガスを発生するための装置を開示している。米国特許第６，２０６，６８４号は、燃焼可能混合物を燃焼室に注入するためのシステムであって、燃料、酸化剤および冷却水を燃焼室に注入するように設計された蒸気発生注入器を含むシステムを開示している。米国特許第５，７１５，６７３号および米国特許第５，９５６，９３７号は、液体酸素を用いた、液体または気体状の炭化水素燃料（プロパン、メタン、天然ガスまたは軽質アルコール）の燃焼からの熱エネルギーを使用する大型電力生成システムであって、汚染がないかまたは低汚染であるとされているシステムを開示している。米国特許第６，２４７，３１６号および米国特許第６，１７０，２６４号は、低汚染発電器を開示している。これらの特許はすべて、冷却水と、燃焼反応によって単一の反応／室において発生する高温の熱い燃焼ガスとを混合し、それによって蒸気とタービンに供給される二酸化炭素との気体状混合物を生成することを開示している。
【００２０】
しかしながら、冷却水が燃焼ガス生成物に接触しないので、二酸化炭素を蒸気から分離する必要がないことが望ましい。また、燃焼ガス排気物がタービンまたは発電設備に接触することを避けて、灰または他の不完全燃焼物からの腐食または他の損傷を最低限にすることが望ましい。さらに、様々な燃料の種類に対して有用な燃焼システムを提供することが望ましい。
【００２１】
（発明の開示）
炭化水素燃焼ガス発生器として使用される装置が提供される。好適な実施形態において、本装置は、（ａ）燃料および酸化剤の第１燃焼を行い不完全燃焼物を生成することができ、入口端と出口端とを有する第１燃焼室と；（ｂ）燃料および酸化剤を第１燃焼室内へ別々に計量して燃料の不完全燃焼を第１室において達成するための制御および計量手段と；（ｃ）燃料および追加の酸化剤の第２燃焼を行い第２燃焼物を生成することができ、入口端と出口端とを有し、入口端が第１燃焼室の出口端と流体連通している第２燃焼室と；（ｄ）追加の酸化剤を第２燃焼室内へ計量して、燃料を第２室においてさらに燃焼するための制御および計量手段と；（ｅ）第２燃焼室内へ、第１燃焼室において生成された不完全燃焼物を計量するための手段と；（ｆ）第１および第２燃焼室を冷却し、冷却水を蒸気に任意で変換するための熱交換手段と、を備えている装置において、冷却水および蒸気が、第１および第２燃焼によって生成された燃焼ガスとは別に保存されている。本装置は好ましくは、第１燃焼室内の燃料を点火するための電子点火システムまたは他の手段を含む。
【００２２】
一実施形態において、第２燃焼は完全燃焼である。一実施形態において、第２燃焼室内へ、第１燃焼室において生成された不完全燃焼物を計量するための手段は、複数の管状口を備えている。
【００２３】
他の実施形態において、本装置は、（ｇ）燃料および追加の酸化剤の第３燃焼を行い第３燃焼物を生成することができる第３燃焼室または空間と；（ｈ）追加の酸化剤を第３燃焼室または領域内へ計量して、燃料を第３室または領域においてさらに燃焼するための制御および計量手段と；（ｉ）第３燃焼室または領域を冷却し、冷却水を蒸気に任意で変換するための追加の熱交換手段と、をさらに備えている装置において、冷却水および蒸気は、第３燃焼によって生成された燃焼ガスとは別に保存される。任意で、本装置は、第３燃焼室内へ、第２燃焼室において生成された不完全燃焼物を計量するための手段をさらに備えている。好ましくは、空気は、燃焼室において燃料または酸化剤と混合されないようになっている。
【００２４】
様々な実施形態において、燃料および酸化剤を第１燃焼室内へ別々に計量するための制御および計量手段は、第１燃焼室の入口端の近くに複数のオリフィスを備えている。例えば、燃料、酸化剤または両方は、燃焼室または領域のそれぞれに角度をつけて計量されて、少なくとも１つの衝突点を燃料と酸化剤との間に生じることができる。
【００２５】
熱交換手段は、１つ以上の管アセンブリを形成し、少なくとも１つの冷却水入口および少なくとも１つの蒸気出口を有する複数の管を備えている。一実施形態において、管アセンブリは、燃焼室または領域の１つ以上を画定する壁を形成している。
【００２６】
一般的に、本装置は、ＬＯＸ、Ｏ、Ｏ３、Ｈ２Ｏ２またはＨＡＮなどの酸化剤源、及び1つ以上の燃料の燃料源を含む。燃料を別々に計量するための制御および計量手段は、２種類以上の燃料を第１燃焼室内へ別々に計量するように適合することができる。一実施形態において、少なくとも１つの燃料は、固体粒子状であって、例えばプラスチック、ゴム、または他の廃棄物からなり、約３１〜約２３００ミクロンの範囲の粒度を有している。一実施形態において、少なくとも１つの追加の燃料は、液体または気体状の燃料である。適当な燃料は例えば、本明細書に記載されるＥＦ−１、ＥＦ−２、ＥＦ−３、ＥＦ−４、ＥＦ−５、ＥＦ−６、ＥＦ−７、ＥＦ−８、ＥＦ−９、ＥＦ−１０、ＥＦ−１１、ＥＦ−１２、ＥＦ−１３、ＥＦ−１４、ＥＦ−１５、ＥＦ−１６、ＥＦ−１７またはＥＦ−１８である。本装置を用いて、第１燃焼室内へ計量された好ましくは約９７％〜約１００％の燃料が、装置によって燃焼される。
【００２７】
他の側面において、電気を発生するためのシステムが提供される。このシステムは、蒸気を発生する燃焼装置と、上記蒸気によって駆動される電力発生装置と、を備えている。例えば、電力発生装置は、蒸気駆動タービンを備えてもよい。好適な実施形態において、システムは、１日当り約１〜約６００メガワットの電力を生成することができる。本システムは、コージェネレーションシステム、トリジェネレーションシステムまたはクワドジェネレーションシステムである。
【００２８】
他の側面において、少なくとも１つの燃料を装置に供給し；少なくとも１つの酸化剤を装置に供給し；そして上記燃料および上記酸化剤を上記装置において燃焼することからなる燃焼工程が提供される。本工程において、第１燃焼は、約１，２００°Ｆ〜約５，８００°Ｆの範囲の温度で、約５００〜約１，５００ｐｓｉｇの範囲の圧力で、約０．０２５〜約１０秒の範囲の時間、生じることができる。第２燃焼は、約３，０００°Ｆ〜約５，８００°Ｆの範囲の温度で、約３００〜約１５００ｐｓｉｇの範囲の圧力で、約０．０２５〜約１０秒の範囲の時間、生じることができる。好ましくは、燃焼ガス排気物は、水銀、ＳＯ、ＳＯ２、ＳＯ３、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、ＣＯ、ＣＨ４、ＨＣｌまたはダイオキシンを全く含まないかまたはごく少量含む。
【００２９】
酸化剤は、好ましくはＬＯＸを含む。燃料は、非廃棄物、例えば木、石炭、水素、メタン、エタン、ブタン、プロパン、天然ガス、ガソリン、ディーゼル燃料、ケロシン、燃料油、メタノール、アルコール、プラチックまたは混合プラスチックまたはプラスチック樹脂を含む生成物、またはこれらの混合物を含む。
【００３０】
別の側面において、危険または廃棄物を処理するための方法が提供される。本方法は、燃料を装置に供給し、燃料は少なくとも１つの危険物または廃棄物を含み；少なくとも１つの酸化剤を上記装置に供給し；そして上記燃料および上記酸化剤を上記装置において燃焼することからなる。危険物は、例えば、感染性医療廃棄物、生物化学兵器、これらの成分、またはこれらの容器を含む。廃棄物は、例えばスクラップタイヤ、プラスチック包装材またはこれらの成分を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
方法および装置は、高エネルギー、高純度の蒸気を、環境上清浄な方法で、様々な炭化水素燃料源から、安全、迅速、コスト効果的且つ効率的に発生するためになされた。好ましくは、燃料源は、廃棄物、例えばスクラップタイヤからのゴム、廃棄されたカーペット、廃棄プラスチック、または危険廃棄物である。蒸気は、タービン、コンデンサーまたは他の電力生成設備または装置を腐食、または他の状態で損傷することなく、大量の電力を発生するために使用されることができる。他の側面において、本方法は、炭化水素廃棄物を、安全、迅速、コスト効果的、効率的且つ環境上清浄な方法で処理し、廃棄物の埋立を避ける。好都合なことに、本工程は、同時または連続的に（ａ）過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物を生成し、該生成物は、使用されて、電力発生装置またはシステム内へ導入される際、電力を生成することができ；そして（ｂ）危険物を非危険物に変換することができる。
【００３２】
これらの工程を可能にするために、燃焼発生器が開発され、非空気酸素源を用いて操作され、冷却水が燃焼ガスと直接混合されない多室燃焼器を含む。本装置は、それによって高純度の蒸気生成物を発生しながら、燃料を完全燃焼し、該生成物は、燃焼物二酸化炭素からそれを分離する分離工程を施される必要がない。炭化水素燃焼ガス発生器は一般的に、
（ａ）液体または気体状酸化剤を入れるための１つ以上の手段であって、該酸化剤が空気ではない手段と；
（ｂ）炭化水素燃料を入れるための１つ以上の手段と；
（ｃ）点火すると第１燃焼室において燃料の不完全燃焼を生じることができる酸化剤／燃料混合率及び条件下で、第１燃焼室内へ酸化剤および燃料を計量する手段であって、酸化剤および燃料の入口手段と分配手段とを含む手段と；
（ｄ）第１燃焼室において燃料および酸化剤を点火するための１つ以上の手段と；
（ｅ）第２燃焼室または領域において燃料の完全燃焼を生じることができる酸化剤／燃料混合率及び条件下で、第２燃焼室内へ追加の酸化剤および第１燃焼室において生成された燃焼ガス生成物を計量する手段であって、追加の酸化剤および第１燃焼室において生成された燃焼ガス生成物の入口手段と分配手段とを含む手段と；
（ｆ）制御された流れで第１燃焼室および第２燃焼室において生成された燃焼ガス生成物を貯蔵するための手段と；
（ｇ）燃焼ガス排気生成物を、炭化水素燃焼ガス発生器から排出させるための手段と；
（ｈ）炭化水素燃焼ガス発生器の１つ以上の領域または部材へ水を導入するための手段であって、これらの領域または部材は、１つ以上の燃焼室または領域の１つ以上の壁の１つ以上の外側表面と接触するかまたは十分近接して位置づけられ、水が上記壁を冷却し、それによって燃焼室または領域の構造上の完全性を維持し、水の少なくとも一部が蒸気生成物に変換され、該生成物が燃焼ガス排気物と接触させられず且つ別に保存させられる手段であって、水入口手段と水分配手段とを含む手段と；
（ｉ）燃焼ガス排気物とは別に、炭化水素燃焼ガス発生器から蒸気生成物を排出するための手段と、
を含む：。
【００３３】
炭化水素燃焼ガス発生器は、第３（以上の）燃焼室を任意で含むことができる。このような実施形態において、発生器は、追加の酸化剤と、第２燃焼室または領域において生成された（この場合は不完全に燃焼されるであろう）燃焼ガス生成物とを、第３燃焼領域（または室）内に、第３燃焼室または領域において燃料の完全燃焼（または、１つ以上の追加の燃焼室または領域が炭化水素燃焼ガス発生器に存在する場合は、第３燃焼室または領域において燃料の不完全燃焼）を生じることができる酸化剤／燃料混合率及び条件下で計量するための手段であって、追加の酸化剤および第２燃焼室または領域において生成された燃焼ガス生成物の入口手段と分配手段とを含む手段を含むであろう。ガス発生器が、３つよりも多い燃焼室または領域を有する場合、水素燃焼ガス発生器も上述したものに相当する追加の部材および条件を一般的に有する。一般的に、燃料（または他の材料、例えば廃棄物または危険物）の完全燃焼から生じる燃焼ガス排気物が、本発明の炭化水素燃焼ガス発生器に設けられている最後の（最も下流の）燃焼室または領域から出る。
【００３４】
様々な混合物を、本明細書に記載された工程および装置に燃料として使用することができる。混合物は、１００重量パーセント（ｗｔ％）を有し、水素元素、炭素元素、または水素元素および炭素元素を含み且つ以下の成分の２つ以上を含む：約０〜約９９（ｗｔ％）のカーペット；約０〜約９９ｗｔ％の水素；約０〜約９９ｗｔ％のポリスチレン；約０〜約９９ｗｔ％のポリエチレンテレフタレート；約０〜約９９ｗｔ％のポリエステルポリエチレンテレフタレート：約０〜約９９ｗｔ％の高密度のポリエチレン；約０〜約９９ｗｔ％の低密度のポリエチレン；約０〜約９９ｗｔ％のポリプロピレン；約０〜約９９ｗｔ％のポリウレタン；約０〜約９９ｗｔ％のナイロン６，６；約０〜約９９ｗｔ％のナイロン６；約０〜約９９ｗｔ％のポリ塩化ビニル；および約０〜約９９ｗｔ％のタイヤゴム、但し混合物は、本工程および装置において燃料として機能する能力を有する。好ましくは、固体は他の個体と混合され、液体は他の液体と混合され、気体は他の気体と混合される。
【００３５】
（定義）
本明細書で使用されるように、用語「備える」、「備え」、「含む」および「含み」は、特に明記しない場合り、確定且つ限定しない用語であるものとする。
【００３６】
炭化水素燃焼ガス発生器、またはその部材のいずれかに関して本明細書で使用される語句「後端」は、ガス発生器またはその部材の端が、燃焼ガス排気物がガス発生器から出る位置により近いことを意味する。添付図面を見ると、後端は、燃焼ガス発生器またはその部材の右端である。
【００３７】
本明細書で使用される語句「オーステナイト鋼」および「オーステナイトステンレススチール」は、一般的に非磁性且つ熱処理不可能なスチールであって、通常、焼きなまし且つ冷間加工され、優れた耐腐食性および耐熱性とともに広い範囲の温度で良好な機械的性質を一般的に有するスチールのことである。オーステナイト鋼の銘柄（グレード）は、ＣＨ−２０、ＣＫ−２０およびＣＮ−７Ｍを含む。
【００３８】
本明細書で使用される略記「ＢＴＵ」は、英国熱量単位を意味する。
【００３９】
本明細書で使用される用語「コージェネレーション」は、熱エネルギーおよび電力または機械力の同じ燃料からの同じ設備における同時生成を意味する。これは「熱電気複合利用」とも記載され、熱電気複合利用システム（ＣＨＰ）によって生成することができる。コージェネレーション燃料燃焼された熱発生ステーションで、ステーションで使用される燃料に含まれる初期エネルギーであって、電力に変換されない且つ例えば廃熱回収ボイラーを用いて廃熱として他の状態で廃棄されるであろう初期エネルギーを捕集し且つ活用することができる。
【００４０】
本明細書で使用される語句「燃焼効率」（ｎｃまたはＥｃ）は、特定の操作時間で特定の燃料を使用可能な熱エネルギーに変換する装置またはシステムの能力を示す測定値（％）を意味する。燃料燃焼システムに関して、この語句は、燃料エネルギー入力から煙道ガスの損失（水素の燃焼によって形成された乾燥煙道ガス、不完全燃焼および水分）をマイナスしたものの燃料エネルギー入力に対する比率として定義される。米国において、燃料燃焼の燃焼効率は、燃料のより高い発熱量を基に報告されている。しかしながら、他の国々は、燃料のより低い発熱量に基づいて、燃料燃焼の燃焼効率を報告している。燃料燃焼システムの燃焼効率は熱効率よりも一般的に高い。完全燃焼効率（１００％）は、燃料において利用可能なエネルギーのすべて（１００％）が抽出される効率である。燃焼効率計算は完全燃料燃焼を想定している。
【００４１】
本明細書で使用される語句「規準大気汚染物質」は、健康を害し、環境を破壊し、および／または特性を劣化させる可能性のある通常の大気汚染物質であって、ＥＰＡによって許容可能レベルを設定するための基準として規準（大気汚染物質の健康および／または環境に対する影響に基づく科学的指針）を用いて規制される汚染物を意味する。規準大気汚染物質は、ＣＯ、ＮＯｘ、ＳＯ２および粒状物質を含む。
【００４２】
本明細書で使用される語句「下流に」は、炭化水素燃焼ガス発生器の後端のほうへ導くことを意味する。
【００４３】
本工程、装置および燃料に関して本明細書で使用される語句「環境上、清浄な」または「環境上、より清浄な」は、汚染制御設備を必要とすることなく、上記工程、装置および／または燃料を用いて生成された生成物、例えば過熱蒸気生成物、乾燥飽和蒸気生成物、および／または燃焼ガス排気物等の１つ以上の（例えば、すべての）生成物であって：（１）環境汚染物質または危険物を生成しないかまたは含まない；（２）危険物を生成しないかまたは含まない且つ環境汚染物質ＣＯ２のみを生成するかまたは含み（即ち、任意の他の環境汚染物質を生成しないかまたは含まない）；（３）同量のエネルギーまたは電力を生成する原子力プラントまたはシステムと比較して、少量の危険物を生成し；そして（４）蒸気、エネルギーまたは電力を生成するための１つ以上の燃料燃焼工程、装置および／またはシステムによって生成された１つ以上の生成物によって生成されるかまたは含まれる環境汚染物質および／または危険物の量に比較して、少量の１つ以上の環境汚染物質および／または危険物を生成するかまたは含み、（ｉ）その中の空気を使用するかまたは、その中で使用される燃料、酸化剤および／または水に空気を接触させ、それによって生成された燃焼ガスおよび／またはその成分とともに使用し（例えば、従来の石炭燃焼蒸気生成システムおよびプラント、従来の石炭燃焼電力生成システムおよびプラント、従来の天然ガス燃焼蒸気生成システムおよびプラントおよび従来の天然ガス燃焼電力生成システムおよびプラント）；（ｉｉ）同量の過熱蒸気生成物、乾燥飽和蒸気生成物、他の形式の蒸気、熱または他のエネルギーまたは電力を生成することができ、および／または同じ燃料および同量の燃料を利用する。
【００４４】
本明細書で使用される語句「環境汚染物質」および「汚染物」は、環境のいかなる部分も（空気、水、土等）汚染または破壊可能な材料を意味し、大気汚染物質、例えば規準大気汚染物質、水汚染物質および土汚染物質を含む。環境汚染物質は、危険物であってもなくてもよい。環境汚染物質は、二酸化硫黄（ＳＯ２）などの硫黄酸化物（ＳＯＸ）、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ２）などの窒素酸化物（ＮＯＸ）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、塩酸（ＨＣｌ）、メタン（ＣＨ４）、揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）、ダイオキシン、アンモニア（ＮＨ３）、ベンゼン、フッ化水素、硫化水素、ポリ芳香族炭化水素（ＰＡＨ）、ヘキサクロロブタジエン、エチレンジブロミド、水銀、砒素、ウラニウムおよびトリウム、およびこれらの同位体、ウラニウムおよびトリウムの減衰によって生成された放射性生成物、例えばラジウム、ラドン、ポロニウム、ビスマスおよび鉛、粒状物質および他の放射性化学物質または放射性物質を含む。
【００４５】
本明細書で使用される語句「排気システム」は、（大気内、または別のシステムまたは装置、例えばＣＯ２回収システム内への）他の生成物とともにまたは他の生成物なしで１つ以上の燃焼ガス排気物が排出される装置の１つ以上の部材を意味する。
【００４６】
本明細書で使用される語句「フェライト鋼」および「フェライトステンレススチール」は、クロムを含むがニッケルを含まない磁気スチールを意味し、その構造はフェライトを多く含む。これらのスチールは、良好な耐熱性並びに耐腐食性、およびストレス腐食クラッキングに対する良好な耐性を一般的に有する。フェライトスチールの銘柄（グレード）は、ＣＢ−３０およびＣＣ−５０を含む。
【００４７】
本炭化水素燃焼ガス発生器またはその部材のいずれかに関して、本明細書で使用される語句「前端」は、流体が発生器に入る位置により近い上記発生器または部材の端を意味する。添付図面を見ると、前端は上記発生器または部材の左端である。
【００４８】
本明細書で使用される語句「フュエルリッチ」は、燃料および酸化剤の混合物が、入手可能な酸化剤によって１００％燃焼されたよりも多い燃料を含むことを意味する。
【００４９】
本明細書で使用される語句「危険物」は、任意の固体、液体および／または気体状の物質またはこれらの組み合わせ、例えば飛沫同伴する粒子またはスラリーで、健康の危機（例えば、病気、疾病、負傷または死亡の危機）または他の危険を人間、動物、水生生物（例えば、魚、鯨、海亀）および／または飛行生物（例えば、鳥、こうもり）に与えるもので、危険な大気汚染物質、化学兵器（ＶＸ、タバン、サリン、ソマン、マスタードガス等）、ＶＯＣｓ、感染性医療廃棄物、感染病に接触した針または他の部材、炭疽菌の胞子、生物兵器、発癌性物質、突然変異誘発物質および／または放射性物質を意味する。危険物は環境汚染物質でもよい。
【００５０】
本明細書で使用される略記「ＨＣＧＧ」は、本発明の炭化水素燃焼ガス発生器を意味する。
【００５１】
本明細書で使用される用語「炭化水素」は、炭素元素および水素元素のいずれかまたは両方を含み、他の元素、例えば窒素、塩素、硫黄、酸素等を任意で含むことを意味する。
【００５２】
本明細書で使用される語句「炭化水素物」および「炭化水素系材料」は、任意の固体、液体または気体状の化学化合物、物質または材料、これらの配合物または他の組み合わせであって、廃棄物および非廃棄物を含み且つ炭化水素を含むことを意味する。
【００５３】
本明細書で使用される語句「界面」は、隣接または他の状態で接続する領域、物体または物質間（即ち、２つの物体が接触または合致する位置）で共通の境界を形成する表面またはその一部を意味する。
【００５４】
本明細書で使用される用語「内部」は、（外部から離れて）内側に設けられているかまたは面している部分または表面を意味する。例えば、燃焼室または領域の側壁の内部表面は、燃焼室または領域の内部に向いている。
【００５５】
本明細書で使用される用語「点火装置」は、熱を放出し、それによって、１つ以上の燃料および１つ以上の酸化剤の反応を開始する装置、アセンブリまたはシステムを意味する。
【００５６】
本発明の炭化水素燃焼ガス発生器またはその部材に関して、本明細書で使用される語句「下部」は、炭化水素燃焼ガス発生器またはその部材の部分であって、炭化水素燃焼ガス発生器に設けられている燃焼室または領域により近い部分を意味する。
【００５７】
本明細書で使用される略記「ＬＯＸ」は液体Ｏ２を意味する。
【００５８】
本明細書で使用される用語「マニホールド」は、構造、例えばパイプまたは室であって、１つ以上の別個のまたは互いに接続している供給路または他の開口部を含み、任意の一連の多数の異なる（雪片のような）パターンを生成してもよく、様々な異なる形状（円形または環状、長円形、正方形、長方形、三角形等）を有し、気体、液体および／または固体（サイズが縮小された形式の）物質または材料、例えば燃料、酸化剤、水、蒸気を、燃料、酸化剤、水、蒸気または他の貯蔵タンク等の１つ以上の供給源または他の源から直接または間接的に受領し、および／またはこれらの物質または材料を装置またはその部材、例えば本炭化水素燃焼ガス発生器の燃焼室に分配または他の状態で供給する構造を意味する。
【００５９】
本明細書で使用される語句「計量すること」は、一位置か他の位置へ、および／または装置またはシステムの一部材から装置またはシステムの他の部材へ、特定の速さ、例えば１０Ｉｂｓ／ｓで、固体、液体、気体、またはこれらの配合物または他の組み合わせの物質または材料を流出または他の状態で移動させることを意味する。
【００６０】
本明細書で使用される語句「混合プラスチック」は、互いに混合されたプラスチック（２、３種類以上のプラスチックの組み合わせ）、複合物、積層物、および他の多成分材料を含む。
【００６１】
本明細書で使用される語句「Ｏ／Ｆ率」および「Ｏ／Ｆ混合率」は、酸化剤および燃料の混合物における酸化剤の燃料に対する比率を意味し、該混合物は、ＨＣＧＧの特定の領域または部材、例えば第１燃焼室、第２燃焼室または領域、第３燃焼室または領域、あるいは第４燃焼室または領域において、点火装置またはシステムにおいて、または方法の特定のステップにおいて使用される。Ｏ／Ｆ率を当業者によって公知の方法で変えて、ＨＣＧＧの任意の１つ以上の燃焼室または領域において、酸化剤および燃料の混合物を「フュエルリッチ」、「フュエルリーン」または「化学量論」の状態にしてもよい。
【００６２】
本明細書で使用される語句「粒状物質」は、固体粒子（あるいは固体粒子および液滴または他の材料もしくは物質）であって、一般的に細かい粒子（約２．５μｍ未満の直径）から粗い粒子（約２．５μｍより大きい直径）のサイズの範囲で環境汚染物質および／または危険物である粒子を意味する。粒状物質、例えばＰＭ−１０（細かい粒子）およびＰＭ−２．５（超微細粒子）は、従来の石炭および他の燃料燃焼電力プラントから一般的に放出され、人間および動物の肺内に重金属および／または発癌性有機化合物をしばしば運び、それによって、呼吸器疾患の発生率および重症度を増加させる。粒状物質は、埃、煙、煤、灰（石炭灰、フライアッシュおよび他の種類の灰）、石炭に存在する非燃焼物および外気に放出されおよび／または移動する固体物の他の小片を含む。超微細粒子は主に、ＮＯｘおよびＳＯｘ放出物から形成された硝酸塩および硫酸塩である。
【００６３】
本明細書で使用される用語「プラスチック」は、重合によって一般的に生成される任意の様々な複合有機化合物であって、様々な形状および／または膜に成型、押出、鋳造される、および／または織物繊維として使用されるフィラメント状に引き出すことができる化合物を意味し、石油製品から生成された熱可塑性高分子材料および熱硬化性高分子材料または生物学的に生成された重合体を含む。代表的な例は、ポリエチレン（例えば、ＬＤＰＥおよびＨＤＰＥ）、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリメチルペンテン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、不飽和ポリエステルまたはエポキシ、ポリカーボネート、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）およびアクリロニトリル・ブタジエン・スチレンを含む。
【００６４】
本明細書で使用される語句「プロセスエンジニア燃料」および「ＰＥＦ」は、住宅、商業および工業原料から得た使用後の紙およびプラスチックから製造される燃料製品であって、産業燃料として使用され且つ７０〜９０％の紙を一般的に含み、残りはプラスチックである燃料製品を意味する。ＰＥＦは通常、ペレットのように密度を高めた形式で存在し、発生源分別された供給原料からしばしば生成される。ごみ固形燃料と比較して、ＰＥＦはより精製され、より低い灰分を有し、より低い水分を有し且つより高い発熱量を有するが、これはそのプラスチック分による。ＰＥＦは、専用プラントを必要とすることなく、現行のエネルギー設備で一般的に使用することができる。従って、ごみ固形燃料よりもプロセスエンジニア燃料用の潜在的な燃焼器のほうが一般的に多い。さらに、ＰＥＦが使用される場合、既存の設備に対してかなりの出資が一般的にすでになされているので、ＰＥＦ利用の経済性を改善するであろう。ＰＥＦおよびその製造に関する追加情報は、www.plasticsresource.comに存在する。
【００６５】
本明細書で使用される用語「ごみ固形燃料」および「ＲＤＦ」は、一般的に最小限度加工された市の固形廃棄物からなる燃料であって、通常、細断状態である燃料を意味する。
【００６６】
本明細書で使用されているように、用語「スクラップタイヤ」は、もはや元の目的に適していないタイヤのことであって、摩耗タイヤ、不良タイヤまたは損傷タイヤを含む。
【００６７】
本明細書で使用される用語「（発生）源」は、任意の場所または物体、例えば電力プラント、化学プラントまたは車両であって、１つ以上の環境汚染物質が放出される場所または物体を意味する。
【００６８】
本明細書で使用される語句「ステンレススチール」は、他のスチールと比較して、多量のクロム（一般的に４〜３０％、通常約１０％）を含むため、優れた耐腐食性を一般的に有する高合金スチールを意味する。ステンレススチールは、その結晶構造に基づいて、オーステナイト系、フェライト系およびマルテンサイト系の３つの基本グループに分割することができる。
【００６９】
本明細書で使用される語句「蒸気純度」は、蒸気に存在する固体状、液体状または蒸気状の汚染物（非水成分）の量を意味し、１０億個当りの全固形分（ｐｐｂ）として一般的に報告される。蒸気汚染は、過熱器のオーバーヒート、腐食および／または故障、蒸気ラインおよびエキスパンション・ジョイントの割れ、タービン制御バルブの固着、タービンブレードの蒸着および侵食、タービンディスクの割れ、並びに製品および調和空気の汚染を引き起こす可能性がある。１５００ｐｓｉｇ（１０５ｋｇ／ｃｍ２）までの作動圧力および１１００°Ｆ（５９０℃）までの蒸気温度が、５ｐｐｂの飛沫同伴固体程度に低い蒸気純度を付与するのに利用可能である。特別な用途に対して所望の蒸気純度を付与することができる蒸気スクラブ装置は、ＡＢＣＯ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（アビリーン、テキサス州）から入手可能である。
【００７０】
本明細書で使用される語句「蒸気重量率」は、蒸気に存在する水分の量を意味する。それは、蒸気および水滴の混合物における乾燥蒸気の重量であり、一般的にパーセンテージで報告される。蒸気が水分を含まない場合は、蒸気は１００％の品質である。蒸気重量率は、蒸気純度に関し、これは蒸気に存在するかもしれない液滴が、溶解された固形物をしばしば含み、蒸気汚染を引き起こす可能性があるためである。水分それ自身も有害である可能性がある。ＡＥＣＬ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ（マニトバ、カナダ）は、蒸気重量率および質量流量を測定可能な計器を有する。
【００７１】
本明細書で使用される語句「化学量論比」および「酸化剤の燃料に対する化学量論的混合比」は、燃焼工程において、酸化剤の燃料に対する理想的な比率が得られることを意味する。酸化剤の燃料に対する化学量論的混合比は、化学量論的な燃焼反応を引き起こすために使用されてもよいが、この率は、選択使用される特定の燃料および特定の酸化剤に依存する。例えば、燃料がメタンであり且つ酸化剤が酸素であると、酸化剤の燃料に対する化学量論的混合比は、気体容積で２：１であろう（または重量で４：１）。酸化剤の燃料に対する化学量論的混合比は、特定の酸化剤および燃料に対して、当業者によって容易に決められることができる。
【００７２】
本明細書で使用される語句「熱効率」は、水（もしくは水および蒸気）または空気によって吸収された熱の、消費エネルギーの熱量に対する比率を意味する。これは、熱交換表面が、伝熱媒体（一般的に水または空気）に熱を伝える率の程度である。熱効率は、煙道ガス損失を燃焼燃料のパーセントとして決めることによって計算される「Ｅｃ＝１−煙道ガス損失」。完全な熱効率は、積み重ね損失、ボイラー外郭損失および同様の要因によってしばしば達成することができない。異なる型の熱移動は熱効率に影響を及ぼす。導電／対流加熱表面（二次または間接加熱表面とも称する）は高温燃焼ガスにのみ露出されるすべての表面を含む。輻射加熱表面（直接または一次加熱面とも称する）は、火炎からの輻射熱に直接露出された熱交換器表面からなる。輻射伝熱は導電／対流伝熱よりも一般的に効果的であり、ボイラーまたは強制空気システムにおいて生じる伝熱である。
【００７３】
本明細書で使用される用語「タイヤ由来燃料」および「ＴＤＦ」は、そのままのまたは加工されたスクラップタイヤに由来する燃料を意味する。それは、例えば、２インチ以下のサイズに粉砕、細断または削り取られたタイヤのゴム部分を含む。一般的に、ＴＤＦはコンパクト且つばらつきのない組成であり、低い水分を有する。
【００７４】
本明細書で使用される用語「トリジェネレーション」は、３つの異なる形式のエネルギーの一次エネルギー源からの同時生成を意味し、即ち加熱、冷却および電力の生成である。それは、「組み合わされた加熱、冷却および電力生成」とも称する。通常のトリジェネレーション設備は、コージェネレーションプラントと、コージェネレーションシステムから回収された熱の一部を用いて冷却を引き起こす蒸気吸収冷却機とからなる。トリジェネレーションシステムの生成物は一般的に、蒸気、湯、冷却水および電気である。
【００７５】
本発明の炭化水素燃焼ガス発生器またはその部材に関して、本明細書で使用される語句「上部」は、炭化水素燃焼ガス発生器に設けられている任意の燃焼室または領域からさらに離れている、炭化水素燃焼ガス発生器またはその部材の部分を意味する。
【００７６】
本明細書で使用される語句「上流に」は、本発明の炭化水素燃焼ガス発生器またはその部材の前端のほうへ導くことを意味する。
【００７７】
本明細書で使用される語句「湿潤蒸気」は、蒸発していない水分子（即ち、霧、水分）を含む蒸気を意味する。その中の液水の結果、湿潤蒸気は、金属部分、例えば蒸気タービンまたは他のタービンの金属ブレードをしばしば腐食する。湿潤蒸気はまた、過熱蒸気と比較して、低い伝熱効率を有する。蒸気重量率を改善するために、湿潤蒸気を過熱して従来の循環加熱器を用いて、過熱蒸気を生成することができる。
【００７８】
本明細書で使用される用語「区域」は、例えば、燃焼室および／または領域内において、酸化剤および燃料が交差、混合、点火および／または共に移動する点、線または領域を意味する。
【００７９】
（燃料）
１つ以上の燃料供給制御手段は、１つ以上の燃料供給の開始、終了および／または規制を行い、燃料は同じまたは異なっていてもよく、固体、気体、液体、または１つより多い固体、気体および／または液体の組み合わせまたは他の配合物でもよく、本装置に適合していてもいなくてもよい。燃料供給制御手段は、燃料源およびポンプまたは同じ結果を達成するための任意の他の適切なシステムに取り付けられている燃料ラインを含み得る。
【００８０】
任意の炭化水素材料またはこのような材料の組み合わせは、固体、液体、気体またはこれらの組み合わせであるが、燃焼可能であり、任意の重量パーセント（０％〜１００％）で、燃料としてまたは燃料配合物もしくは他の混合物における成分として、本工程または装置において使用され得る。このような材料は、プロセスエンジニア燃料、エンジニア燃料、ごみ固形燃料、タイヤ由来燃料、炭化水素並びに他の非廃棄物、および炭化水素並びに他の廃棄物を含む。このような材料は、危険物または非危険物でもよく、硫黄および／または窒素を含んでもよく、１つ以上の添加物、例えば抗菌物または抗菌剤、凍結防止物または凍結防止剤を含み得る。
【００８１】
使用してもよい非廃棄物の例は、木、石炭、メタン、他の天然ガス、ガソリン、ディーゼル燃料、ケロシン、燃料油（異なる銘柄のうち任意のもの）、水素、エタン、ブタン、プロパン、アルコール、プラスチック品、混合プラスチック、またはこれらの配合物を含む。
【００８２】
炭化水素廃棄物の例は、スクラップタイヤの非金属成分、カーペットスクラップおよび廃棄されたカーペット、家庭または住宅廃棄物、スタイロフォーム品、商業廃棄物、市の廃棄物、産業廃棄物、使用済調理油、使用済製造油、使用済モーター油、木材廃棄物、農業廃棄物（植物および動物の両方）、人間および動物の排泄物、紙および製紙廃棄物、製材廃棄物、製糖廃棄物（例えば、バガス）、製油残留物、自動車産業廃棄物（プラスチック製車両用バンパー、カーペット等）、港で掘り起こされた泥、およびこれらの混合物を含む。特に、廃棄されたプラスチック製飲料用瓶およびプラスチック包装材は炭化水素廃棄物として使用することができる。
【００８３】
様々な材料のエネルギーまたは発熱量は公知であり、容易に決めることができる。燃料は、好ましくは約３，０００〜約５５，０００ＢＴＵ／ポンド、より好ましくは約８，０００〜約４０，０００ＢＴＵ／ポンドの範囲のエネルギー値（エネルギー価）を有し、約３２，０００ＢＴＵ／ポンドが特に好適である。
【００８４】
本工程および装置によって生成された燃焼ガス排気物における環境汚染物質および／または危険物の量を最小限にするかまたは除去するために、燃料材は、（１）環境汚染物質または危険物（例えば、ＮＯｘ、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、ＳＯｘ、ＳＯ２、ＨＣｌおよびＣＯ）を形成可能な物質（例えば、硫黄、硫化物および／または窒素）、または（２）金属（例えば、砒素、鉛、水銀、プルトニウム、ラドンまたはウラニウム）を好ましくは含まない、且つ燃焼時、灰等の粒状物質を好ましくは生成しない。これにより、石炭、ナイロン６、ナイロン６、６またはスクラップタイヤからのゴム以外の炭化水素物を、これらの材料の窒素分を考えると、燃料の成分として使用することが好ましい。これらの好ましくない成分は、燃焼前に、１つ以上の分離または燃料洗浄工程によって除去することができる。しかしながら、本方法および装置によって生成された燃焼ガス排気物が窒素および／または硫黄を含む場合、燃焼ガス排気物のこれらの成分を公知の汚染制御装置を用いて除去（例えば、スクラブ）することができる。
【００８５】
様々な種類の木を燃料として使用することができる。多くの種類の木は、硫黄または窒素を含まない。また、通常の住宅の固形廃棄物は、小量のみの窒素および／または硫黄を含んでいてもよい。
【００８６】
本工程および装置は、１つ以上の廃棄物を含む燃料を好ましくは使用するが、これには以下の利点がある。そうでなければ廃棄物によって占められるであろう埋立て空間を減少させる。十分な供給が一般的に得られる。無料でしばしば入手することができる。そしてほとんどの燃料と異なり、追加の収益源（例えば、廃棄物処理料、リサイクル料、チップおよび／またはエンドユーザー料（廃棄物を受領、除去、処理および／または他の状態でのリサイクルの際、使用者に支払われる料金）の形で）となる。
【００８７】
固形燃料（サイズが縮小された形式の）が、本工程および装置に使用するのに好ましい。例として、廃棄されたカーペット、カーペットスクラップ、プラスチック飲料用容器、タイヤのゴムおよびカーペットおよび／またはカーペットスクラップの配合物を含む。
【００８８】
スクラップタイヤは主に炭化水素およびスクラップスチールからなり、小量の窒素を一般的に含む。スクラップタイヤの８０％は一般的に炭素および酸素からなる。スクラップタイヤは、ほとんどの石炭よりも低いパーセントの硫黄を一般的に有する。スクラップタイヤに存在する硫黄は１．２４〜１．３０ｗｔ％の範囲である一方で、石炭に存在する硫黄は、１．１〜２．３ｗｔ％かそれ以上の範囲であり、この範囲は石炭の種類および品質に依存する。
【００８９】
スクラップタイヤを燃料として使用する場合、スクラップタイヤに存在する炭化水素材料を使用することが好ましく、炭化水素材料は、従来の方法によって、スクラップスチールではなく、粉砕された（または他のサイズ縮小形式の）ゴムに加工することができるので、重金属（例えば、砒素、バリウム、カドミウム、クロム、鉛、水銀、セレンおよび／または銀）は、これらの工程および装置によって生成された燃焼ガス排気物または他の生成物に存在しない。結果として生じる炭化水素材料は、本工程および装置によって、その最も基本的な原子または分子構造、主に非汚染および非危険な水素、炭素並びに酸素ガス、および水蒸気に一般的に気化することができる。様々な種類のタイヤ由来燃料が市販されている。
【００９０】
プラスチックは高エネルギー分、通常は、現代の廃棄物からエネルギーへの焼却工程および装置において最も高いエネルギー値を有する。このように、プラスチックは、本工程および装置において燃料および燃料成分として使用されるのに好適な固体である。
【００９１】
カーペットは、織カーペットおよび不織（複合織物）カーペットを含むが、ナイロン、ポリプロピレン（オレフィン）、ポリエステルおよびウールを通常含み、他の繊維は綿およびアクリルを含む。タフテッド・カーペットのパイルを形成するのに使用される糸は、ナイロン、アクリル、ウール、綿等から形成することができ、ナイロン６およびナイロン６、６は、カーペット面自体に、最もよく使用される繊維材である。カーペットの詰物は、発泡体、繊維（人工または合成）およびゴム、例えば、家具に使用された発泡体のスクラップから形成される再結合パッドから生成される。ほとんどのカーペットは、一次および二次裏打ちを有し、これらは通常プラスチックから形成されている。ラテックスグルーが、カーペットの裏打ちの間に一般的に設けられてカーペット繊維の房を保持している。車両用カーペットは、繊維形成ポリマー、主にナイロン６およびナイロン６、６、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、アクリル、エチレンビニルアルコール共重合体、充填エチレンビニルアルコール共重合体およびＢａＳＯ４を一般的に含む。カーペット廃棄物は、１つより多くの高分子材を一般的に含む。エチレンビニルアルコール共重合体はカーペットスクラップの主成分である。
【００９２】
本工程および装置に使用される燃料として使用することができる通常のカーペットスクラップは、約１５，５２２ＢＴＵ／ポンドのエネルギー値を有し、（ａ）１平方ヤード当り約１０〜約２４オンスの面成分としてのナイロン６またはナイロン６、６；（ｂ）１平方ヤード当り約３〜約４オンスの一次裏打ちとしてのポリプロピレンまたはポリエステル；（ｃ）１平方ヤード当り約８〜約１２オンスのプレコートとしてのポリ（エチレン−コビニルアセテート）または低密度ポリエチレン；および（ｄ）１平方ヤード当り約３０〜約１３６オンスのバックコートとしての充填ポリ（エチレン−コビニルアセテート）を含む。
【００９３】
本発明の本工程および装置に使用されるカーペットスクラップ材に由来する燃料の好適な配合は、約０〜約３５％のナイロン６および／またはナイロン６、６、約０〜約５５％のポリプロピレン、約０〜約３５％のポリエステル、約０〜約１８％のポリエチレン、約０〜約３６％のエチレンビニルアルコール共重合体および約０〜約６０％の充填材を含む。
【００９４】
１つ以上の固形物から生成される本工程および装置用の燃料は、好ましくは約３７〜約２０００μｍの範囲の粒度、より好ましくは約１４９〜約４００μｍの範囲の粒度を有する。固形物の粒状化または他のサイズ縮小において、結果として生じる粒質の粒度は重要であるが、これは粒度が本工程および装置に生じる燃焼工程の質に影響を及ぼし、サイズ縮小粒子を、燃料、燃料配合物または１つ以上の他の物質を含み得る燃料混合物に再配合させるためである。約３０μｍ以下の粒度を有する材料はしばしば爆発性（自発的燃焼性）であると決められた。従って、このような粒度を有する材料は本工程および装置における使用には一般的に推奨されない。約２３００μｍよりも大きなメッシュ粒度は、本装置の燃料注入器に供給の問題を生じる可能性があるので、避けるべきである。従って、プラスチック、ゴムおよび他の固形物は、サイズ縮小粒子が燃料に適切に再配合されるように、上記の粒度を有する細かい粒度に粒状化されるべきである。
【００９５】
以下の表は、１つ以上の固体のおおよその粒度（米国メッシュ、インチおよびミクロン）、および指示された粒度を有する１つ以上の固体のおおよそのパーセント分布を示し、これらは本工程および装置において任意の組み合わせで使用される燃料または燃料成分における使用に好適である。
【表１】
2007534912.tif 000003
【００９６】
固形物は、公知の手順を用いてサイズを縮小することができ、結果として生じる粒子は、スクリーニングによって所望のサイズ範囲に選別することができる。
【００９７】
以下の表は、１つ以上の固体のおおよその粒度、および指示された粒度を有する１つ以上の固体のおおよそのパーセント分布を示し、これらは本工程および装置用の燃料および燃料成分としての使用に最も好適である。
【表２】
2007534912.tif 000004
【００９８】
本工程および装置に最も好適に使用される燃料（または燃料混合物）は、一般的に、スクラップタイヤからのゴム、カーペットまたは他のプラスチックなどの固形物に由来する燃料または燃料配合物であり、別の水素成分と結合する場合があり、これは、多くのエネルギー分を有し、従って、最終燃料製品のエネルギー値を上げることができる。これらの燃料または燃料配合物は、本明細書において「エンジニア燃料」または「ＥＦ燃料」として表されている。以下の表は、１８の異なるＥＦ燃料（ＥＦ−１〜ＥＦ−１８と表されている）用の配合（個々の成分のおおよその重量パーセント範囲）、および１８のＥＦ燃料のそれぞれのエネルギー分（燃料に使用される各成分の特定の重量パーセントに応じて、一般的に存在する燃料１ポンド当りの最大可能数および最小可能数のＢＴＵに換算して）を示す。別の水素成分を含まないＥＦ燃料に関しては、燃料が少なくとも１つの燃料入口を介して装置に供給されてもよい。しかしながら、これらのエンジニア燃料、例えば別の水素成分（燃料の他の成分に含まれる水素の他に含み得る）を含むＥＦ−１０およびＥＦ−１１に関しては、別の水素成分が、他の燃料成分が装置内に供給される燃料入口とは別個である燃料入口を介して装置内に供給される。しかしながら、分離された燃料または燃料成分は装置の第１燃焼室に共に一般的に存在する。以下の実施例２は、本装置の１つにおいてこれら１８のＥＦ燃料を用いて生成された別の燃焼ガス排気物の成分の分析を示す。
【００９９】
以下の表に使用された用語「カーペット」は、上述の通常のカーペットスクラップのことであるが、任意の他の種類のカーペットスクラップまたは他のカーペット廃棄物を含み得る。挙げられた他の成分、例えばポリプロピレンおよびナイロン６、６は、任意の成分、例えばポリプロピレンおよびナイロン６、６の他に、燃料、燃料配合物または他の混合物のカーペット成分に存在してもよい。表に使用されている語句「タイヤゴム」は、サイズ縮小されたスクラップタイヤの非金属成分のことである。以下の重量パーセントは好適な値である。
【表３】
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【０１００】
2007534912.tif 000006
【０１０１】
高エネルギー分の結果として、本工程および装置に使用される最も好適なエンジニア燃料はＥＦ−１０燃料である。
【０１０２】
後で処理し難い廃棄物になる炭化水素材料の製造者、例えばカーペット製造者および自動車製造者は、彼ら自身の廃棄物を燃料または燃料成分の源として用いて、現場での発電に本装置の１つ以上を有利に使用することができるであろう。これらの製造者は過剰な電力を販売することもでき、過剰な電力は生成されて地域の電力網へ戻される。
【０１０３】
（燃料および燃料成分の固形物からの作成）
本発明のエンジニア燃料および固体炭化水素材料に由来する他の燃料は、１つ以上の炭化水素固形物から一般的に形成することができ、これらからガラスおよび／または金属成分を除き、そして次に、公知の破砕、周囲温度での粉砕、低温での粉砕、せん断、粒状化、ペレット化、ダイシング、微粉砕、高速衝撃破砕または他の方法を用いて、均一なサイズを好ましくは有する、より小さな粒子にサイズ縮小することができる。必要な場合、燃料または燃料成分を生成するために使用される原料は、乾燥して、水分を低減するかまたは他の状態で制御してもよい。第２粉砕機を使用して、さらにこれらの材料をさらに加工してもよい。
【０１０４】
本工程および装置に使用される固形燃料は、廃棄物が混合された材料生成プラスチックゴムおよび異なる厳しい仕様を有するカーペットを併用してもよい。リサイクルされている生成物は、いくつかの異なる材料、例えば金属メッキをしたプラスチックまたは繊維強化プラスチックを含み得る。これらの材料は、互いから好ましくは放出されるので、燃料に使用される個々の材料に分離することができる。いくつかの種類の公知の製造工程は、具体的には混合プラスチックを加工するために開発された。これらの工程は一般的に、押出工程および低温粉砕工程並びに周囲温度粉砕工程に分類される。これらの工程のそれぞれは、廃棄プラスチックとゴムとの様々な均一混合物から生成物を生成することができる。
【０１０５】
（低温粉砕工程）
ほとんどの低温粉砕操作において、液体窒素が使用されて、サイズ縮小時、材料を冷却する。強靭な熱可塑性材料を低温で粉砕すると、非常に細かい粒度まで粉砕可能な脆さのプラスチックが一般的に生成される。低温粉砕工程に液体窒素を使用することは、粉砕ミルの熱を制御および規制し、材料の処理量をより高くする。有機材料は一般的に、非常に細かい粒子が結合するとき、より高い爆発の危険性を有する。粉砕工程時、窒素を使用して雰囲気を不活性化することは、爆発に関連する安全上の問題を最小限に抑える。
【０１０６】
低温粉砕工程に使用される液体窒素の温度は、大気圧で一般的に約−３２０°Ｆである。ほとんどのプラスチックおよびゴム化合物は、それらの約−８０°Ｆのガラス転移温度で凍結する。ガラス転移温度より低い温度で、プラスチックおよびゴムは、弾性のある材料から脆く且つ衝撃方法を用いて粉砕し易い材料に変化する。低温の使用は、ほとんどのプラスチックおよびゴムのサイズ縮小の任意の段階で適用することができる。低温段階の供給材料の選択は、入手可能な供給材料および所望の生成物の特性に依存する。通常、供給材料のサイズは、２インチ以下のチップである。
【０１０７】
供給材料チップは、一定の速度で熱交換器内に供給され、そこでチップは液体窒素に直接接触することによって冷却される。ほとんどの効率的なプレクーラーは向流熱交換を利用し、そこで液体窒素が、プレクーラーの出口端近くでプラスチックおよび／またはゴムに噴霧される。液体窒素は、プラスチックおよび／またはゴムを冷却する際、気化し、冷却窒素蒸気は供給端のほうへ戻り、供給端でプラスチックおよび／またはゴムによってさらに暖められる。暖かい窒素ガスは、安全な場所に排気される一方で、冷たいプラスチックおよび／またはゴムは粉砕ミルへ供給される。
【０１０８】
プレクーラーを出る凍結プラスチックおよび／またはゴムの温度は、一般的に約−１５０°Ｆ〜約−３２０°Ｆの範囲の温度に制御される。温度の選択は、次のステップにおいて行われる粉砕の強度に依存する。生成物の粒度は、より低い温度が利用されると一般的に幾分細かくなる。
【０１０９】
低温プラスチックおよび／またはゴムは、例えばハンマーミルで粉砕され、約４メッシュからさらに非常に細かい粉末の範囲のプラスチックおよび／またはゴムを生成する。低温粉砕工程に利用される好適なグラニュレーターは通常、せん断および高速衝撃破砕の原理の両方を使用して開始固形物のサイズを低減する。サイズ縮小された生成物に残存している任意の金属は一般的に、磁石または他の公知の工程を用いて生成物から分離することができる。金属と共に捕らえ得る任意の繊維は、ミルで毛羽立たせ、吸引およびスクリーニングによって除去してもよい。残存しているプラスチックおよび／またはゴムは、乾燥して、次にスクリーニングによって所望の粒度範囲に分離してもよい。追加の非常に細かい粉末、一般的に３０メッシュかそれより小さい粉末が必要な場合は、二次高強度粉砕工程を使用してもよい。この工程用の供給材料は好ましくは清浄で４メッシュサイズのプラスチック粒子および／またはゴム粒子である。
【０１１０】
上述の工程は、清浄な産業スクラップおよび使用済みのスクラップ用にも一般的に使用されるが、但し金属または繊維除去ステップは一般的に必要であり、唯一の低温粉砕段階が一般的に必要とされる。これらの材料用の液体窒素要件は、材料１ポンド当り約０．７５ポンド以上の窒素であり、これは結果として生じる粒子の所望のメッシュサイズによる。新しいミルが、８０メッシュサイズ以下の細かい粒子を経済的に生成するために開発されつつある。
【０１１１】
プラスチックおよび／またはゴムをさらにサイズ縮小するために、周囲温度粉砕技術および／または湿潤粉砕技術を、材料の低温粉砕の後に使用してもよい。低温粉砕工程からの出力は粉砕機のサイズ、生成された粒子メッシュサイズ、および使用された冷却工程によって変化する。約３０００〜６０００ポンド／時間の出力が通常である。一般的に、低温粉砕装置は、材料冷却器、通常はスクリューコンベヤー、液体窒素流量制御部、データ獲得システムおよびミル制御部を含む。
【０１１２】
低温粉砕工程を使用することにはいくつかの利点があり、工程の清浄さ、および繊維並びにスチールのプラスチックおよび／またはゴムからの効果的な分離である。低温粉砕されたプラスチックおよび／またはゴムのコストは、周囲温度で粉砕されたプラスチックおよび／またはゴムと比較して、同じ粒子メッシュサイズで、通常１ポンド当り約＄０．０１〜０．０３高いが、周囲温度で粉砕されたプラスチックおよび／またはゴム粒度は通常４０メッシュ以上に限定されている。低温粉砕工程を使用して上述の生成物を生成することにおける重要な利点は、他の工程と比較して、生成処理量率を高め、品質を改善し（熱履歴または湾曲の低減による）、粒度をより細かくし（粒子の破断し易さによる）、混合された成分スクラップの遊離および分離を、より清浄且つ容易にし、サイズ縮小ステップに関する特定のエネルギー消費（加工された生成物の１単位当りの粉砕エネルギー）を低減することを含む。低温粉砕工程の利点はまた、より小さな粒子、規則的な粒度、工程の効率、改善された表面の形態、有効温度の制御および不活性雰囲気を含む。
【０１１３】
低温粉砕工程は、かなり滑らかな破断面を形成し、あまりまたは全く熱を発生しない。この結果、得られるプラスチックおよび／またはゴム生成物の劣化を抑える。さらに、スクラップタイヤが、この方法によってサイズ縮小されると、ほぼすべての繊維およびスチールは、ゴムから有利に除去され、結果として、ゴムがほとんど損失することなく使用可能な生成物の歩留まりが高くなる。さらに、液体窒素の価格が、最近、かなり低減されたので、結果として、サイズ縮小工程がよりコスト有効的となる。
【０１１４】
液体窒素を使用して材料を冷却することは、液体窒素によって与えられた冷蔵を生かして（ａ）粉砕の熱を除去して、加工時の高分子材料の溶融、歪みまたは変色を防ぐ；（ｂ）ポリマーを脆化して、より効果的にサイズ縮小することができる、または２つ以上の成分が存在する場合、選択的脆化を行う；または（ｃ）低温の液体窒素に露出することによって引き起こされた熱膨張／収縮の異なる速度を用いて多成分材料を遊離する。
【０１１５】
（周囲温度粉砕工程）
周囲温度粉砕工程において、従来の高動力プラスチックおよび／またはゴム分解装置ミルが使用されてプラスチックおよびゴムを小さな粒子にせん断及び粉砕する。比較的大きな断片を用いて、１０〜３０メッシュ粒度の材料を生成することが通例である。いくつかの分解装置ミルがしばしば直列で使用される。粉砕された材料の通常の歩留まりは１０〜２０メッシュ粒度の材料に対して１時間当り約２，０００〜２，２００ポンド、および３０〜４０メッシュ粒度の材料に対して１時間当り約１２００ポンドである。所望の粒子が細かいほど、プラスチックおよび／またはゴムが、より長くミル内を走行できる。さらに、多重粉砕を使用してプラスチックおよび／またはゴムの粒度を低減することができる。工程の実用的な制限が低い程、４０メッシュ粒度の材料が生成される。任意の繊維および異物は、空気テーブルを用いて除去されるものとし、金属は、磁気分離器を用いて除去する。結果として生じる材料はかなり不要なものが取り除かれている。
【０１１６】
周囲温度粉砕工程は、不規則なギザギザのある粒子形状を有する材料を生成する。さらに、工程は、プラスチックおよび／またはゴム（または他の）供給材料に加工時かなりの量の熱を発生させる。余熱は、結果として生じるプラスチックおよび／またはゴム生成物を劣化させる可能性があり、適切に冷却しないと貯蔵時に燃焼する可能性がある。周囲温度粉砕ミルは一次細断機、第２細断機、グラニュレーター、遊離器および分級器を一般的に内蔵する。
【０１１７】
スクラップタイヤを周囲温度粉砕工程によってサイズ縮小するとき、スクラップタイヤは通常、細断され次に粉砕ミル内に供給される。粉砕された生成物は次に、スチール、繊維およびゴム粒質に分離される。粒子化は異なる粒度に分類することができる。
【０１１８】
以下の表は、低温工程でサイズ縮小された材料の物性を、周囲温度粉砕工程と比較する。
【表４】
2007534912.tif 000007
【０１１９】
以下の表は、粉砕されたゴムの２つの異なるサンプルのサイズ縮小から生じるおおよその重量パーセント粒度分布を、低温粉砕工程によってサイズ縮小されている１つのサンプルと周囲温度粉砕工程によってサイズ縮小されている他のサンプルとで比較する。
【表５】
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【０１２０】
一旦、燃料に使用される様々な固体が所望の粒度にサイズ縮小されると、サイズ縮小された粒子は、任意の市販されているミキサーにおいて共に混合することができる。異なるプラスチック、ゴムおよび／または他の材料の混合物、およびこれらの異なる粒度が、できる限り均一であることが好ましい。しかしながら、燃料に使用されるプラスチック、ゴムおよび他の材料の１つ以上が、均一な状態で混合できない場合、それらは２つ（または、それ以上）のグループに分離され且つ装置の２つの異なる領域から注入されて、装置の燃焼室において均一な混合を達成することができる。
【０１２１】
さらに、任意の液体または気体状の炭化水素燃料（または本明細書に記載された特性を有する他の燃料）が、固形物に由来する燃料成分とともに使用されて本工程および装置に使用される全燃料のより高いエネルギー値を得ることができる（１ポンド当りのより高いＢＴＵ）。互いに相溶性がある場合、プラスチック、ゴムまたは他の固形物に由来する燃料または燃料成分は、燃焼装置に入る前に、液体、気体、ゼリー状または他の種類の燃料または燃料成分と混合することができる。しかしながら、様々な燃料または燃料成分は互いに相溶性がなくても、本工程および装置において共に使用され得る。例えば、不相溶の燃料または燃料成分は、装置の外側および内側で互いに離され、その後、装置に設けられている第１燃焼室に別々に注入され、そこでそれらは互いに混合することができ、使用される酸化剤が選択される。当業者は、どの異なる燃料および燃料成分が相溶性があるか決めることができる。
【０１２２】
（酸化剤）
同じかまたは異なる１つ以上の酸化剤が、本工程および装置に使用され、点火された場合、燃料の存在下で燃料の燃焼を引き起こしおよび／または維持する。酸化剤は、燃料に存在しているエネルギーの熱エネルギーへの変換に役立つ。
【０１２３】
１つ以上の酸化剤供給制御手段は、装置に対する、同じかまたは異なる１つ以上の酸化剤の供給の開始、終了および／または規制を可能にする。酸化剤供給制御手段は、酸化剤の源およびポンプ、または任意の他の適当なシステムに取り付けられる酸化剤ラインを含み得る。
【０１２４】
空気が酸化剤として燃焼工程に使用される場合、空気に存在する窒素は、燃焼ガスおよび／または燃焼ガス排気物または燃焼ガス排気物が放出される空気に存在する酸素と結合することができ、その結果、かなりの量の環境汚染物質、例えば、規準大気汚染物質ＮＯｘ、さらにＮＯ、ＮＯ２およびＮ２Ｏが大気に放出されることになる。従って、本工程および装置は、空気を酸化剤として使用しない（そして他の状態で空気を燃料、酸化剤、水、他の冷却剤、燃焼ガスまたはシステムに存在するかもしれない他の物質に一般的に接触させない、または空気をシステムに入れない）。好ましくは、本工程および装置に使用される酸化剤は、窒素を含まない。空気の酸化剤としての使用とは対照的に、本工程および装置において酸化剤を窒素と使用しないかまたは低減された窒素と使用することは、規準大気汚染物質ＮＯｘ、さらにＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏおよび燃焼ガス排気物において生成された他の窒素を含む環境汚染物質を除去またはその量を低減し、それによって、窒素放出量が低いかまたは無い状態で、蒸気または電力を生成する。
【０１２５】
空気ではなく、窒素を好ましくは含まない液体または気体状酸化剤が、本工程および装置において酸化剤として使用される。これらの酸化剤は、好ましくは約９０％〜約１００％の範囲の純度を有し（それらは約０％〜約１０％のみの不純物を含み）、より好ましくは約９５％〜約１００％の範囲、例えば約９５．５％又は約９９．５％、最も好ましくは約１００％の純度を有する。液体酸化剤、例えばＬＯＸ、Ｏ、Ｏ３（オゾン）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）および硝酸ヒドロキシルアミン（ＨＡＮ）が好適である。しかしながら、酸化剤は気体状酸化剤または圧縮された酸素でもよい。低コストおよび清浄性のため、より好適な酸化剤はＬＯＸおよび過酸化水素である。純（１００％）ＬＯＸは最も好適な酸化剤である。
【０１２６】
酸化剤が任意の１つ以上の入口点で本装置に入ることは、使用者によって規制してもよいので、酸化剤がこれらの位置のいずれかでこれらの装置に入ることは、いつ終了してもよい。この特徴は、本装置の第１燃焼室、第２燃焼室および／または別の燃焼室または領域のいずれかにおいて、いつでも燃料の燃焼工程を使用者が終了することができるという利点がある。
【０１２７】
本工程および装置によって生成される電力を使用して、液体Ｏ２を安価で大量に（１日あたり何千ポンドも）生成することができる。あるいはＡｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（アレンタウン、ＰＡ）が、現場での酸素発生のためのＰＲＩＳＭ（登録商標）  Ｏｘｙｇｅｎ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｓｗｉｎｇ  Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎシステムを製造する。
【０１２８】
また、適切な酸化剤は、Ａｉｒｇａｓ、Ｉｎｃ．（ラドナー、ＰＡ）、Ｐｒａｘａｉｒ、Ｉｎｃ．（ダンベリー、ＣＴ）および他の商業源から入手可能である。
【０１２９】
本装置の室および／または領域のそれぞれに導入される酸化剤の量は、そこで発生される熱の量に影響し、酸化剤が多いほど、一般的に熱が多くなる。本装置の最終室および／または領域以外の室および／または領域のそれぞれに導入される酸化剤の量は好ましくは、酸化剤および燃料の混合物を、「フュエルリッチ」混合物の状態に維持する酸化剤の量である。装置の最後の燃焼室または領域に存在するまたは導入される酸化剤の量は好ましくは、化学量論的な燃焼反応を引き起こす酸化剤の量である。
【０１３０】
（燃焼室および／または領域における燃料および酸化剤の混合）
本工程および装置における使用に選ばれた特定の酸化剤および燃料または燃料成分は、結果として、相対的な化学反応、燃料気化の容易さおよび速度、点火温度、高温ガスの拡散、揮発性および／または表面張力等の多様な特徴が得られる。しかしながら、当業者は、所望の結果を達成する１つ以上の酸化剤および１つ以上の燃料または燃料成分の組み合わせを容易に選ぶことができる。
【０１３１】
本装置の第１燃焼室に入る酸化剤および燃料または燃料成分が、個々のポケットに残存するかまたは他の状態で分離されるよりもむしろ、よく混合されるように、第１燃焼室または領域において酸化剤および燃料は渦となり、それによって酸化剤および／または燃料または燃料成分（および好ましくは両方）を回転させることが好ましい。また、このような渦化は、酸化剤および燃料または燃料成分を第１燃焼室または領域により長い滞留時間残存させ、渦がない状態で生じるであろうよりも多くの熱エネルギーを燃焼反応から燃料または燃料成分に吸収させる。
【０１３２】
第１（または他の）燃焼室における酸化剤および燃料の渦化は、様々な異なる形式で達成または向上することができる。このような渦化は、例えば、酸化剤の流れを第１燃焼室内に、１つ以上の同じかまたは異なる角度で（酸化剤を第１燃焼室内に移動させる任意の方向に）注入することによって達成してもよい。このような角度は、酸化剤注入器オリフィスが開けられ、または他の状態で設けられ、そうでなければ直線状に第１燃焼室内に酸化剤を注入するであろう板（または他の部材）の面に対して、好ましくは約０度よりも大きく約１８０度よりも小さな範囲、より好ましくは約１０度〜約９０度の範囲であり、約７０度が最も好適である。あるいは、またはさらに、燃料または燃料成分の流れを第１（または他の）燃焼室内に、１つ以上の同じまたは異なる角度で（燃料を第１燃焼室へ移動させる任意の方向に）注入してもよい。このような角度は、燃料口オリフィスが開けられている、または他の状態で設けられている板（または他の部材）の面に対して、好ましくは約０度よりも大きく約１８０度よりも小さな範囲、より好ましくは約１０度〜約９０度の範囲であり、約７０度が最も好適である。
【０１３３】
酸化剤および燃料の両方が、角度をつけて第１燃焼室または領域内に注入され、結果として燃料および酸化剤の流れの間に１つ以上の衝突点（酸化剤および燃料の流れが第１燃焼室内で交差する１つ以上の点、線および／または領域）が生じることが好ましい。燃料および酸化剤の流れが第１燃焼室に入る角度の結果として、燃料および酸化剤の流れは、様々な異なる流れのパターン、例えば、二重衝突流れのパターン（燃料の１つの流れと酸化剤の１つの流れとの１つ以上の別々の交差）、三重衝突流れのパターン（燃料の１つの流れと酸化剤の２つの流れとの１つ以上の別々の交差）、図４および図１１に示されているように、自己衝突の流れのパターン（燃料の２つの流れ、または酸化剤の２つの流れの１つ以上の別々の交差）、または他の流れのパターンを形成してもよい。あるいは、燃料および／または酸化剤は、非衝突「シャワーヘッド」流れのパターンで第１燃焼室内に注入してもよい（但し、燃料および酸化剤の両方が、第１燃焼室内へ直線状に注入され、例えば水がシャワーヘッドからシャワーへ移動するような状態である）。これらの様々なパターンは、例えば、酸化剤注入器オリフィスを酸化剤マニホールド内に所望の角度で開けるかまたは他の状態で設けるか、および／または燃料口オリフィスを燃料計量ブロック内に所望の角度で開けるかまたは他の状態で設けることによって達成することができる。
【０１３４】
パラメータは、１つ以上の酸化剤および燃料または燃料成分の本装置の第１燃焼室（および他の燃焼室または領域）への注入の両方に関して、所望の結果を達成するために広範囲で容易に当業者によって変更してもよいが、注入器オリフィスのサイズ、注入器オリフィスによって形成されるパターン、衝突の角度、結果として生じる運動量の角度、注入器面からの衝突軌跡の距離、注入器の表面の１単位当りの注入器オリフィスの数、１単位の注入オリフィス当りの流量および注入器全面におけるオリフィスの分布（非衝突の状態、異なる衝突の状態、または同様な衝突の状態）を含む。
【０１３５】
使用され得る酸化剤および／または燃料注入器の形状は、非衝突、異なる衝突、および同様な衝突の形態を含む。非衝突の酸化剤および燃料注入器要素は、（ａ）同軸状または同心状注入要素であって、高速の同心シート状の気体燃料に囲まれている液体酸化剤のゆっくりと動く中心の流れを一般的に有する要素；（ｂ）反応物の軸上、近軸上、非衝突の流れを直接提供するシャワーヘッド；（ｃ）円錐または扇状に反応物を噴霧するファンフォーマー；および（ｄ）狭い２次元スロットを含むスロットおよびシートを含む。異なる衝突の酸化剤および燃料注入器要素は、（ａ）異なるダブレットであって、反応物の１つの流れを別の反応物の異なる流れに向けて、２つの衝突する流れの混合物によって扇状の噴霧を形成するダブレット；（ｂ）異なるトリプレットであって、対称的な異なる注入要素が、１方の反応物（燃料と酸化剤のいずれか）の軸上中心の流れおよび他方の反応物の２つの対称的に衝突する外側の流れからなるトリプレット；（ｃ）クワドレット；および（ｄ）ペンタッド（または他の流れの群）を含む。同様な衝突の酸化剤および燃料注入器要素は、（ａ）同様なダブレットであって、同じ反応物の２つの流れが共に衝撃点に対して角度を形成し、扇状の水滴の噴霧を生成するダブレット；（ｂ）同様に衝突するトリプレットであって、同じ反応物の３つの流れが共通衝突点に対して共に角度を形成しているトリプレット；および（ｃ）同様の大きな流れの群を含む。
【０１３６】
異なる燃料および／または酸化剤注入器、およびオリフィスサイズを使用して、所望の注入圧力、注入速度、流量および／または酸化剤の燃料に対する混合率を達成することができる。所定のスラストＦ、および所定の排気速度ｃに対して、全反応物流量ｍ＝Ｆ／ｃ。使用可能なオリフィスの種類は、縁の鋭いオリフィス、丸い入口オリフィス付きの短い管、円錐形の入口オリフィス付きの短い管、らせん効果オリフィス付きの短い管、および／または縁の鋭い円錐オリフィスを含む。これら（および他の）種類のオリフィスでは、オリフィスの直径は、装置のサイズによって一般的に変化し、好ましくは、約０．００１５〜約６インチの範囲、より好ましくは約０．０１〜約１．０インチの範囲である。
【０１３７】
追加の酸化剤、および第１燃焼室において生成された不完全燃焼物に存在する不燃焼燃料が、本発明の装置の第２燃焼室または領域に入ってよく混合されるように（分離されたままでいるよりも）、第２燃焼室または領域において酸化剤および不燃焼燃料が渦となり、それによって酸化剤および／または不燃焼燃料（および好ましくは両方）を回転させることが好ましい。このような渦化は、酸化剤および不燃焼燃料を第２燃焼室または領域に、より長い滞留時間残存させ、渦がない状態で生じるであろうよりも多くの熱エネルギーを燃焼反応から不燃焼燃料に吸収させる。第２燃焼室または領域（および任意の追加の燃焼室および／または領域）における酸化剤および不燃焼燃料の渦化は、第１燃焼室に関して上述したのと同様に、同じ角度で達成または向上することができる。酸化剤および第１燃焼室において生成された燃焼物の両方は、第２燃焼室内に角度をもって注入されることが好ましい。これは、酸化剤注入器オリフィスを酸化剤マニホールド内へ所望の角度で開けるかまたは他の状態で設け、および燃料口オリフィスを燃料摩耗板内へ所望の角度で開けるかまたは他の状態で設けることによって達成することができる。
【０１３８】
乱流および／または拡散を利用して燃料の酸化剤との混合を達成する上述の渦化工程は、本装置に使用される燃焼室および／または領域のそれぞれにおいて生じることが好ましいが、このような渦化は必要というわけではない。
【０１３９】
（水）
１つ以上の水供給制御手段は、装置への１つ以上の水の供給を開始、終了および／または規制を可能にする。水供給制御手段は、１つ以上の水源に取り付けられている水供給ラインおよびポンプまたは任意の他の適当なシステムを含み得る。
【０１４０】
供給水は、１つ以上の位置で装置に入り、装置の燃焼室および／または領域の中ではなく、まわりを循環する。一般的に、水は、装置の燃焼室および／または領域に入らない。これらの位置のそれぞれにおける水の温度は、好ましくは周囲温度〜約２６０°Ｆの範囲、より好ましくは約２１２°Ｆ〜約２５０°Ｆであり、約２５０°Ｆが最も好適である。水は、装置の様々な部材、例えば、熱くなった燃焼室および／または領域の側壁を冷却する機能を果たすので、これらの部材は、高温に露出されている一方で構造上の完全性を維持する。この水（または他の冷却剤または方法）がなければ、装置の部材の一部は、利用される高温で、その構造上の完全性を損失するかもしれない。この冷却工程時、循環水は過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物に変換される。過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物は、発電（発電装置またはシステム）に使用するために一般的に回収されるので、追加の水（補給水）が、装置に一般的に加えられて、過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物に変換された水を補う。装置にもともと使用されていた水の一部（凝縮水および／または蒸気に変換されない水）は、装置内でさらに使用するために装置に回収および返送することができる。
【０１４１】
装置に使用される水は、１つ以上の管アセンブリを形成する複数の管を好ましくは循環し、このアセンブリは、装置の燃焼室および／または領域のそれぞれの側壁（または側壁の一部）を好ましくは形成する。管は、好ましくは、円形または長円形であるが、正方形、長方形、三角形または任意の他の適当な形状でもよい。より多くの管が水の循環に使用されると、装置に設けられているこれらの管の表面積がより大きくなる。装置に設けられているこれらの管の表面積が大きくなるほど、水が近くにある、または水が接触している装置の様々な部材を（部材から熱を除去することによって）水がより速く冷却し、構造上の完全性を失うことなく装置の様々な部材を、そうでなければ可能である熱よりも多くの熱に露出させることができる。また、使用されて電力を生成する（または他に使用される）過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物に、水はさらに速く変換される。
【０１４２】
装置の１つ以上の管アセンブリに好ましくは設けられる管の数は、一般的に、管の外径および管アセンブリの外側に通常、隣接している１つ以上の外部ハウジングの内径に基づく。各管アセンブリにおける管の外径は、一般的に、対応する外側ハウジングの内周のまわりに組み付けることができる管の数を決める。例えば、管アセンブリに隣接している外部ハウジングが、１４．７２５インチの内径を有し、管アセンブリの個々の管が約０．６２５インチの外径を有する場合、おおよそ５８の管が、管アセンブリに（外部ハウジングの内径を覆うために）使用されるであろう。装置の特定の燃焼室または領域に関して、特定の管アセンブリで使用することが好ましい管の数は、当業者によって容易に決められることができる。
【０１４３】
本発明の工程および装置に使用される水のｐＨは、好ましくは約８．５〜約１２．７の範囲、より好ましくは約１０．５〜約１１．５の範囲である。本工程および装置に使用される水の質をその使用前に改善するための水の外部処理は、公知の浄化（不純物除去）、濾過、軟化、脱アルカリ、脱イオン、脱気（脱泡）および／または加熱を含む。
【０１４４】
工程および装置を使用する場所で得られる水の種類（硬水、軟水、真水、塩水等）によって、市販されている化学薬品、例えば、燐酸塩、キレート、炭酸塩、亜硫酸塩（硫酸ナトリウム等）、アルカリ度ビルダー、アミン（ジエチルヒドロキシルアミン等）および／またはポリマーを、使用前に、ある量、公知のように水に添加して、不純物、例えば鉱物カルシウムおよび鉄、化学薬品および有機物を水から低減または除去し、それによって、装置の部材の腐食を低減または防ぐことが望ましい。カルシウムおよびマグネシウムの硬度、転移鉄および銅、コロイダル・シリカおよび他の汚染物は、好ましくは、低減または除去される。また、酸素、二酸化炭素および他の凝縮不可能なガスを供給水から除去し、水移送管に水垢（沈積物）が形成されて、水の通路を狭くすることを避ける。水路は最後には詰まって、効率の損失（例えば、同量の熱を生成するのに圧力をより多く必要とする）、性能低下または機能の損失を引き起こすであろう。ＡｍＳｏｌｖ（登録商標）（ランカスター、ＴＸ）は、湯垢および腐食を抑え、または他の状態で、本工程および／または装置に使用される前に、水を処理するために使用することができる産業水処理化合物を市販している。
【０１４５】
（燃焼工程）
燃焼工程は、燃料と酸化剤との間の発熱反応である。燃焼化学は、化学ポテンシャルエネルギーを化学反応から生じる熱に関連付け、熱力学は熱と仕事を関連付ける。完全燃焼（「化学量論的燃焼」）は、反応物が残らないように（過剰な燃料または酸化剤のない完全燃焼となるように）、正確に適切な割合の燃料および酸素を混合および燃焼することによって得られる。多すぎる酸化剤（または十分ではない燃料）が供給されると、混合物は「フュエルリーン」になる。多すぎる燃料（または十分ではない酸素）が供給されると、混合物は「フュエルリッチ」になる。フュエルリッチ混合物は、一般的に、「不完全燃焼」となるが、これは燃料粒子のすべてが多少の酸素と結合するが、完全に燃焼する酸素を十分得られないためである。
【０１４６】
燃焼工程においてしばしば発生される環境汚染物質は、ＣＯ、ＳＯ２、ＮＯｘ、ＳＯｘ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、ＶＯＣｓ、炭化水素および粒状物質を含む。ＣＯおよび炭化水素は、一般的に、不完全燃焼の生成物である。ＳＯ２およびＳＯｘは、一般的に、硫黄化合物を含む燃料を燃焼させた結果として放出される。ＮＯｘ、ＮＯ２およびＮ２Ｏは、燃料に含まれる窒素化合物と酸素との反応、または燃料と空気との反応から生成される。粒状物質の形成は、燃料における高い灰分の結果でありうる。
【０１４７】
工程および装置において、反応物の質量流量は、燃焼時間を掛けると、一般的に各反応物の全必要質量が得られる。Ｏ／Ｆ混合率（酸化剤の燃料に対する質量流量の比率）は、以下の式を用いて決めてもよい。
【数１】
2007534912.tif 000009
【０１４８】
但し、ｍの上の・は、ｍの速度、即ちｄｍ／ｄｔをｋｇ／ｓで示す。Ｏ／Ｆ混合率から、反応物の全質量流量を計算してもよい。
【数２】
2007534912.tif 000010
【０１４９】
各部材の分別流量は、以下の式を用いて計算してもよい。
【数３】
2007534912.tif 000011
【０１５０】
体積流量は、公知であるそれらの密度を割ることによって、質量流量から計算することができる。例えば、ＬＯＸは、１．２ｇ／ｃｍ３の密度を有する。
【０１５１】
（燃焼室および／または領域）
装置に使用される燃焼室および／または領域は、１つ以上の燃焼反応が生じるが、好ましくは、中空の内部、および中空の内部から離れている外部を有する。これらの燃焼室および領域は、好ましくは、丸く、細長く、円筒形の中空管であって、開いた前端および開いた後端を有し、管アセンブリによって形成された側壁を有する中空管である。しかしながら、それらは任意の他の適当な形状、例えば長円形、円形、三角形、正方形または円錐形であってもよい。さらに、燃焼室および／または領域の前端および／または後端は、装置の１つ以上の他の部材によって、図１〜３に示されているように、閉じられていてもよい。例えば、図１および２において、第１燃焼室の前端は、第１移送注入板および第１酸化剤マニホールド板で閉じられ、その後端は、燃料摩耗板および第１水マニホールド板で閉じられている。
【０１５２】
少なくとも２つの、好ましくは３つ（またはそれ以上）の別の燃焼工程が、本発明の工程時、装置において生じ、燃料の第１部分燃焼が第１燃焼室（または領域）で生じ、燃料の第２部分（または第１完全）燃焼が、第２燃焼室（または領域）で生じ、任意で、完全燃焼反応が第２燃焼室（または領域）で生じなかった場合、第３完全燃焼が、第３燃焼室（または領域）で生じる。追加の燃焼室（または領域）を本発明の装置に追加し、または追加の燃焼反応を本発明の工程に追加することが可能である。本発明の方法および装置に使用される燃料は、その構成原子により分離しそうあり、それによって、出ていく燃焼ガス排気物内の環境汚染物質、例えばＣＯの量を低減するので、その生成は、燃料のより完全な燃焼が生じる場合、低減され、２つよりもむしろ３つ（またはそれ以上）の燃焼工程が生じる場合、３つ（またはそれ以上）の別の燃焼反応が、このような使用時に生じることが好ましい。最後の燃焼反応（利用された最後の燃焼室または領域における）は、燃料の完全燃焼となり、各先行燃焼反応（各先行燃焼室または領域における）は、燃料の不完全燃焼となる。
【０１５３】
上述したように、本発明の工程および装置に使用される燃料または燃料成分および酸化剤は、装置の第１および追加の燃焼室または領域内に、燃焼室または領域において渦巻き（渦化）効果を誘発する傾向がある角度で導入され、そうではない場合（渦化がない場合）よりもさらに完全であるように、燃料または燃料成分および酸化剤の混合を促進することが好ましい。
【０１５４】
装置および方法を使用する場合、燃焼は、最初に第１燃焼室に生じるが、装置（設けられている燃焼室および／または領域のそれぞれ）の全長にわたって生じることが、装置の燃焼室または領域の一部にのみ生じるよりもむしろ好ましい。また、本装置の２つ以上の燃焼室（または領域）のそれぞれにおいて、燃焼反応が、燃焼室（または領域）の全長にわたって生じることが、そのより小さな部分で生じるよりもむしろ好ましい。
【０１５５】
さらに、本発明の工程および装置に使用される燃料（または燃料配合物または他の混合物）の少なくとも約９７％、より好ましくは燃料のすべて（１００％）が燃焼され、これらの工程および装置に使用された高温が燃料を分子から原子、例えばＨおよびＯへ解離させ、残りの分子がＨ２ＯおよびＣＯ２であることが好ましい（本装置の最後の燃焼室または領域を出る燃焼ガス排気物が、好ましくは環境汚染物質および／または危険物、例えばＣＯ、ＮＯｘ、Ｎ２Ｏ、ＳＯｘおよび／またはＳＯ２ではない原子および分子を含むように燃焼される）。ＣＯ２は、捕集され、結果として、環境汚染物質の放出量が低減され、上述のように使用することができる。
【０１５６】
本装置の最後の燃焼室または領域において生成される燃焼ガス排気物を加工する際、廃棄物は（しばしば約２５００°Ｆ〜約５５００°Ｆの範囲、さらに通常は約３７００°Ｆ〜約５０００°Ｆの範囲の温度で）極端に熱いので注意することが提言される。この燃焼ガス排気物は、大気中に逃がしてもよい。あるいは、排気物は、例えば排気熱回収蒸気（または他の）発生器または同様の装置において冷却工程を施されてもよい。燃焼ガス排気物の原子は（使用される燃料または燃料成分の種類によるが）、約２３０°Ｆ（１１０℃）未満の温度まで冷却されると、分子に再結合する可能性がある。これらの分子の一部、例えば一酸化炭素は危険であるかもしれない。他の分子は、金属部品の腐食を引き起こす可能性がある。従って、燃焼ガス排気物の温度は、約２３０°Ｆ（１１０℃）以上に維持することが好ましい。
【０１５７】
本装置の燃焼室および／または領域のそれぞれにおいて生じる燃焼反応は大量の熱を放出する。従って、様々な燃焼室または領域に対する損害（金属の潜在的な溶融および／または構造上の完全性の損失）を防ぐために、本装置に利用される燃焼室および領域のそれぞれの側壁は、例えば水または他の適当な冷却剤または方法を用いて積極的に冷却することが好ましい。本装置において、水は、冷却剤として使用され、この結果を達成することが好ましい。しかしながら、水は、燃焼室または領域のいずれにも注入されず、燃料または酸化剤反応物、または燃焼ガス排気物に接触しない。むしろ、水は、一般的に、燃焼室および／または領域の側壁（またはその部分）を形成する管アセンブリに含まれる管に存在し得る。
【０１５８】
（点火装置）
１つ以上の燃料または燃料成分および酸化剤の燃焼可能混合物の燃焼反応を開始して熱を放出するための１つ以上の手段が、同じでも異なっていてもよいが、本発明の工程および装置に利用され得る。
【０１５９】
１つ以上の酸化剤を用いた、燃料または燃料成分に蓄えられた化学エネルギーの放出は、当業者に公知である、多くの異なる方法によって、または多くの異なる点火器を用いて、開始することができる。１つ以上の適当な点火システムの選択は、利用される燃料または燃料成分および酸化剤の性質および位相、システムの安全性および同様の考慮すべき事柄による。しかしながら、すべての点火方法および装置は、１つの最優先の目標を共有し、この目標は、はいってくる燃料または燃料成分および酸化剤に、放射性物質が蓄積される前に、迅速且つ確実に点火することである。１つ以上の燃焼室または領域に入り、すぐに点火されない燃料および酸化剤は、爆発性混合物を形成させて爆発させる可能性がある。
【０１６０】
本工程および装置に利用される点火器は、外部供給源、または限られた量の内部に蓄えられたエネルギーから動力を引き出す。一旦点火されると、燃料および酸化剤は、一般的に点火されたままである。従って、本工程および装置の操作を通じて点火源の動作を維持することは可能ではあるが、必要はない。
【０１６１】
点火器は、触媒を用いても用いなくても、本発明の工程および装置に利用されてもよく、本装置に、内蔵、積載または他の状態で取り付けられてもよく、（ａ）花火用の点火器（電気的に開始されたゆっくりと燃える花火用トーチであって、通常、約２〜約１０秒の範囲の燃焼期間を有するトーチ）；（ｂ）双曲線点火器（燃料および酸化剤が最初に出会うとき、自発的に点火する点火器）；（ｃ）スパークプラグ（スパークを生成する点火器）；（ｄ）スパークトーチ点火器（少量の燃料および酸化剤が点火器の燃焼部に供給され、電気スパークによって点火され、火炎出力が必要な領域へ導かれ、次いで主燃焼工程に使用される燃料および酸化剤に点火する点火器）；（ｅ）燃焼波点火器（マルチポイント点火源を単一の予燃焼部から提供する分岐出力を有し、予混合室において燃焼を開始する電気スパークを有する点火器）；および（ｆ）共鳴点火器（加圧された気体状の燃料の流れを使用して共鳴加熱を引き起こし、酸化剤の増強があってもなくても、点火器の反応を開始させ、点火器を排気させ、燃料および酸化剤が燃焼部に入ってくるとそれらを点火するのに使用される点火器）を含む。
【０１６２】
（非汚染物）
有利なことに、本方法および装置は、生成物、例えば過熱蒸気生成物、乾燥飽和蒸気生成物および／または燃焼ガス排気物であって、一般的に環境面で汚染されていない生成物を生成する。これらの生成物はそれぞれ、一般的に、環境汚染物質および／または危険物を全く（０ｗｔ％）含まないかまたは少量（好ましくは約４０ｗｔ％未満、より好ましくは約３０ｗｔ％未満、さらに好ましくは約２０ｗｔ％未満、さらに好ましくは約１０ｗｔ％未満、そしてさらにより好ましくは約５ｗｔ％未満）含む。
【０１６３】
本方法および装置によって生成された１つ以上の生成物は、多少の量の１つ以上の環境汚染物質および／または危険物、例えばＣＯ２を含む場合、これらの１つ以上の環境汚染物質および／または危険物の量は、一般的に、蒸気または電力を生成するための燃料燃焼工程および装置であって、空気を利用するか、または空気を、使用する燃料、酸化剤または水、生成される燃焼ガスまたは燃焼ガス生成物、および／またはその部材（燃焼室等）と接触させる、蒸気または電力を生成するための従来の工程、例えば従来の石炭および天然ガス燃焼蒸気生成および電力生成工程を含む燃料燃焼工程および装置と比べて、（ａ）同じ燃料および同量の燃料が燃焼される；（ｂ）同じ燃料が燃焼され、同量の蒸気、電力またはエネルギーが生成される；または（ｃ）本発明の燃料の１つが工程または装置で使用される場合、かなり低減される。状況（ｃ）において、本発明の燃料の１つを使用した結果、環境汚染物質および／または危険物の放出が、一般的に状況（ａ）および（ｂ）よりも低い。しかしながら、状況（ａ）、（ｂ）および（ｃ）のそれぞれにおいて、１つ以上の環境汚染物質および／または危険物の量は、一般的に、少なくとも約５０％、より通常は少なくとも約７５％、さらにより通常は少なくとも約９０％低減される。以下の実施例１は、ＥＦ−１５燃料およびＬＯＸが本発明の装置で使用された場合、従来の石炭燃焼プラントで石炭を使用した場合と比べて、ＣＯ２の９７％の低減を示す。
【０１６４】
本発明の方法および装置によって生成される任意の環境汚染物質および／または危険物の種類および量は、一般的に利用される燃料または燃料成分および酸化剤の純度、利用される燃料または燃料成分の種類、生じる燃焼反応の数および種類（不完全または完全）および利用される特定の工程および装置の特徴に依存し、当業者によって容易に決められることができる。上述の変数にもかかわらず、本方法および装置によって生成された環境汚染物質および／または危険物の量は、一般的に、蒸気または電力を生成するための燃料燃焼工程および装置であって、空気を利用し、または空気を、使用する燃料、酸化剤または水、生成される燃焼ガスまたは燃焼ガス生成物、および／またはその部材（燃焼室等）に接触させる燃料燃焼工程および装置によって生成される環境汚染物質の量よりもかなり少ない。
【０１６５】
本方法および装置によって生成され得る過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物は、一般的に、それによって生成され得る主要な生成物の２つであるが、通常、任意の（０％）環境汚染物質または危険物を含まない。
【０１６６】
さらに、本工程および装置によって生成された燃焼ガス排気物は、一般的に、これらの方法および装置によって生成された２つの別々の生成物の他方であり、水および二酸化炭素のみ、およびもしかすると（金属が、燃料または燃料成分に最初に存在すれば）多少の金属をしばしば含む。本明細書に記載された、燃料または燃料成分および酸化剤の高温での、多数の燃焼反応における燃焼は、一般的に、そうでなければ燃焼ガス排気物に存在するであろう環境汚染物質を除去する（またはかなり低減する）。例えば、スクラップタイヤからのゴムが、本発明の工程および装置において唯一の燃料として利用される場合、ゴムは、一般的に、水および二酸化炭素に変換される。
【０１６７】
また、例えば、図１４に示されているように、大気中に放出されるよりもむしろ、ボイラーまたは排熱回収蒸気発生器に入ることが可能である場合、本工程および装置によって生成された燃焼ガス排気からの伝熱によって生成され得る追加の（別の）蒸気は、一般的に環境汚染物質を含まない（０％）。これは、蒸気、電力またはエネルギーを生成するための多くの他の方法および装置と対照的に、本工程および装置によって生成された燃焼ガス排気が一般的に蒸気に接触しないからである。
【０１６８】
任意の環境汚染物質および／または危険物が本方法および／または装置によって生成される場合、それらは最後の燃焼室または領域、例えば第３燃焼領域が使用されない場合第２燃焼室、において生成される燃焼ガス排気に一般的に存在し、使用される特定の燃料に存在する要素に一般的に依存する。このような環境汚染物質および／または危険物の量は、従来の燃料燃焼装置、設備または工程、例えば従来の石炭燃焼発電所または従来のボイラーにおいて、その多くは空気を酸化剤として利用し、および／または燃料を不完全に燃焼して、同じ（または異なる）燃料および同量の燃料の燃焼によって生成され、放出要素定格において１年当りのトン数で１００万標準立方フィートの燃焼された燃料当りの汚染物のポンド数で測定される場合、または任意の他の適当な方法によって生成された燃焼ガス排気物に存在する環境汚染物質および／または危険物の量よりも一般的に少ない。このような量は一般的に、約０〜約５ｗｔ％の範囲、好ましくは約０〜約３ｗｔ％の範囲、そしてさらにより好ましくは約０〜約１ｗｔ％の範囲である。例えば、天然ガスが燃料として本発明の工程または装置に利用されると、生成される燃焼ガス排気物に一般的に存在する成分は、水蒸気（Ｈ２Ｏ）およびＣＯ２の分子のみである。水蒸気は、非危険且つ非汚染であり、上記ＣＯ２は規準大気汚染物質ではなく、上述のように捕集され且つ使用することができる。
【０１６９】
さらに、利用される燃料または燃料成分によっては、本方法および装置は（装置の最後の燃焼室または領域を出る燃焼ガス排気物において）ＮＯｘまたは水銀を一般的に生成しないかまたはその量をかなり低減する。これらの方法および装置は、エネルギー、電気または蒸気（任意の種類）を生成するための従来の方法であって環境汚染物質および／または危険物を発生する従来の方法、例えば石炭燃焼発電所と比較して、これらの環境汚染物質または危険物の放出において一般的に１００％までの低減を達成することができる。
【０１７０】
さらに、利用される燃料または燃料成分によっては、本発明の方法および装置は、エネルギー、電気または蒸気（任意の種類）を生成するための他の方法および装置であって、環境汚染物質および／または危険物を発生する他の方法および装置、例えば従来の石炭燃焼発電所と比較して、（最後の燃焼室または領域等を出る燃焼ガス排気物において）他の環境汚染物質および危険物、例えばＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、ＮＨ３、ＳＯｘ、ＳＯ２、ＣＯ、ＨＣｌ、ＣＨ４、ＶＯＣｓ、ベンゼン、フッ化水素、硫化水素、ポリ芳香族化合物、ヘキサクロロブタジエン、二臭化エチレン、ダイオキシン、砒素、ウラニウム、トリウム、ラジウム、ラドン、ポロニウム、ビスマスおよび鉛、他の発癌性物質、変異原物質および／または放射性物質および粒状物質を一般的に生成しないかまたはその量をかなり低減する。例えば、従来の石炭燃焼発電所と比較して、本方法および装置は、少なくとも約５０％、好ましくは少なくとも約７５％およびさらにより好ましくは約９０〜約１００％、上述の環境汚染物質および危険物の放出を一般的に低減する。このように、従来のエネルギー、電気または蒸気の生成、例えば従来の石炭燃焼発電所によって使用される方法によって引き起こされる大気汚染と比較して、本工程および装置によって生成される大気汚染の量は、一般的にかなり低減され、または除去される。
【０１７１】
本方法および装置によって最終（最後）の燃焼室または領域に生成される燃焼ガス排気物は、一般的に環境上清浄であり、好ましくは燃焼ガス排気物の約０〜約３０ｗｔ％、より好ましくは約０〜約７ｗｔ％、およびさらにより好ましくは約０〜約１ｗｔ％の範囲の量の環境汚染物質および／または危険物を含む。さらに、使用される燃料または燃料成分によっては生成されるかもしれない一部の環境汚染物質、例えばＣＯ２およびＳＯ２は、従来の方法および設備を用いて回収してもよい。例えば、水素が燃料として本工程および装置において利用される場合、燃焼ガス排気物に一般的に存在する生成物は、熱および水のみである。従って、燃焼ガス排気物は０％の環境汚染物質および危険物を一般的に有する。過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物も０％の環境汚染物質および危険物を一般的に有する。
【０１７２】
多くのエネルギー生成会社は、石炭を燃料としてそれらの工程および装置に使用する。通常の５００−ＭＷの石炭燃焼発電所は、１年当り３５億キロワット時の電力を生成する。この量の電力を生成するために、発電所は、１年当り約１４３万トンの石炭を燃焼する必要がある。以下の表は、１年当り１４３万トンの石炭を燃焼する石炭燃焼発電所によって生成される、環境汚染物質および／または危険物である、二酸化硫黄、酸化窒素、二酸化炭素、一酸化炭素、砒素、鉛、カドミウム、小粒子（粒状物質中の）、灰および汚泥の１年当りの生成量と、約３１，６８０ＢＴＵ／ポンドのエネルギー値を有する指定された燃料ＥＦ−１０を用いて同量の電力を生成する本装置の１つによって生成されると理論上予測されるものと、を比較している。
【表６】
2007534912.tif 000012
【０１７３】
この表は、同量の電力が生成される場合、本工程および装置は、二酸化硫黄、酸化窒素、一酸化炭素、砒素、鉛、カドミウム、粒状物質、灰および汚泥を生成せず、また約１／１５の（約１５倍少ない）二酸化炭素を生成し、生成される環境汚染物質および／または危険物の合計量を、従来の石炭燃焼発電所と比較して、約９４％低減することを示す。
【０１７４】
電力を生成するための多くの従来の方法とは対照的に、本装置は一般的に任意の汚染制御装置またはシステム、例えば、大気汚染制御装置を使用して装置の生成物（例えば１つ以上の蒸気生成物および燃焼ガス排気物）を環境上清浄に維持する必要がない。
【０１７５】
（ＣＯ２の捕集、分離および使用）
本方法／装置によって生成されるＣＯ２の約９０％（以上）までは、従来の方法および設備を用いて、他の成分、例えばＨ２Ｏから任意で捕集且つ分離することができる。このための方法は、溶媒、例えばモノエタノロミンを用いる化学的吸着、物理的吸着、低温蒸留および／または膜分離技術を含む。Ｗｉｔｔｅｍａｎｎ  Ｃｏｍｐａｎｙ、ＬＬＣ（パームコースト、ＦＬ）は、例えば、ＣＯ２回収システムおよび設備を市販しているが、これらは硫黄、活性炭素およびＮＯｘ除去技術、スクラブ、脱水、液化およびストリッピング等の技術を用いて、生成物、例えば排ガスからＣＯ２を抽出し、このＣＯ２を所望または所要の純度レベルまで清浄にする。結果として生じるＣＯ２は、液化され、本明細書に記載された低温粉砕工程に利用してもよいし、または様々なエンドユーザーに販売してもよい。
【０１７６】
（水の過熱または乾燥飽和蒸気生成物への変換）
本工程および装置は、燃焼室および／または領域の外側で装置内に導入される水を、過熱蒸気、乾燥飽和蒸気および／または両方の種類の蒸気を含み得る過熱または乾燥飽和蒸気生成物に、１つ以上の場所で変換する。過熱蒸気、乾燥飽和蒸気および／またはこれの２つの蒸気の組み合わせは、１つ以上の位置で（１つ以上の過熱蒸気流出手段を通って）装置を出て、中央のまたは他の過熱蒸気生成物回収装置内に移動することができる。過熱蒸気および乾燥飽和蒸気は、従来の蒸気分離設備を用いて任意で分離することができ、例えば蒸気タービンにおいて電力を生成するために（それぞれ個別に、または共に）使用することができる。一般的に、過熱蒸気および乾燥飽和蒸気がタービン（または他の電力発生装置）のほうへ共に移動する場合、タービンに至る金属の通路は、過熱蒸気および乾燥飽和蒸気からエネルギーの一部を引き出し両方の種類の蒸気の温度を下げる。しかしながら、過熱蒸気は、このエネルギーを乾燥飽和蒸気へ一般的に戻す。
【０１７７】
蒸気はそれと共に小さな水滴をしばしば搬送する。蒸気重量率は、その「乾燥度」によって記載され、考慮している蒸気における完全に乾燥している蒸気の割合である。蒸気は、浮遊している水滴が蒸気空間にある場合、「湿潤」状態となり、蒸発の比エンタルピーを持っていない。「湿潤蒸気」は、同圧力で乾燥飽和蒸気の熱分よりも実質上低い熱分を有する。湿潤蒸気における小さな水滴は重量を有するが、ごくわずかな空間を占める。蒸気の乾燥度は、特定の蒸気生成装置の設計および容量に一般的に依存する。過熱蒸気は、蒸気を加工および物質移動用に理想的にするいくつかの重要な性質を有する。第１に、過熱蒸気は、全体的に乾燥している蒸気であり、これは有益である、というのは、燃焼装置、例えばボイラーまたは発生器に水の持ち越しが生じる場合、水は蒸気から（蒸気分離器および／または蒸気トラップで）除去することができるが、蒸気からの水の分離は依然として複雑でありうる。しかしながら、小量の過熱が蒸気に加えられると、水の持ち越し分は気化して蒸気を完全に乾燥させる。このように、湿潤蒸気がタービンおよび他の発電設備を損傷するという可能性は除去される。
【０１７８】
第２に、過熱蒸気は、その過熱を放すと、温度が下がるが、過熱蒸気は凝縮することなく熱を失うことができる。過熱蒸気が、そのエンタルピーの一部を放す場合、温度の降下によってそうなる。凝縮は蒸気の飽和温度に達するまで生じない。飽和蒸気は、対照的に、凝縮することなく熱を失うことができない。飽和蒸気は、飽和蒸気よりも低温である任意の表面上に容易に凝縮し、蒸発のエンタルピーを放すが、これはそのエネルギー分の大部分である。従って、飽和蒸気が、長い分配主管を通過すると、パイプおよび断熱材によって多少の熱を失うので、結果として飽和蒸気の一部はその中で凝縮する。結果として生じる水は、除去されないと、配管、バルブ、熱交換設備、タービンおよび同様の装置に侵食性の損害を引き起こすことができる。対照的に、凝縮物は、過熱蒸気を含む分配主管には存在しない。さらに、わずかに過熱されている蒸気は、十分な熱を失って凝縮することなく、長いラインを搬送することができ、それによって損害の危険性を除去する。
【０１７９】
蒸気圧力が上昇すると、入手可能な全熱が上昇する。圧力がバルブによって低減されると、過剰な熱が、低圧蒸気において得られる。圧力低下は、この蒸気において小量の過熱を発生する。
【０１８０】
本工程および装置において過熱を生成する主な理由は、強い力の発生を必要とする多様な用途、例えばポンプ、エンジン、タービンおよび他の発電設備において安全且つ効率的な移送または作業エネルギーを達成することである。蒸気がタービンに入ると、膨張されて、増加された速度で作業する一方で、その熱を放出する。対照的に、飽和蒸気はその熱が失われると凝縮する。タービン内の凝縮物は、蒸気が入るために得られる空間を低減する。これは作業エネルギーの利用可能性を低減し、特に高速で出る場合は、タービンを損傷する可能性がある。従って、過熱蒸気は、膨張して、凝縮することなくその過剰な熱を排出することができるので、このような用途に好適である。所望の作業エネルギーの効率および動力の要件によっては、過熱はタービンにおいて凝縮可能であってもなくてもよい。高速軽量回転タービンにおいて、回転羽根の脆性、および蒸気通路の速度は、乾燥蒸気操作をしばしば必要とする。いずれの場合も、過熱蒸気を用いるタービン操作は、乾燥飽和蒸気を用いるよりも効率がよい。
【０１８１】
過熱蒸気は、起動時、本発明の装置に存在しなくてもよいので、手動操作（または他の）バルブを操作におけるこの時点で利用されて水を除去することができる（なぜならばバルブを開閉する時間が一般的に得られる）。しかしながら、過熱器損失およびバイパス等の緊急事態は、過熱蒸気での操作を必要とするであろう。このような可能性はあるが予定されていない運転停止時、手動でバルブを開ける時間がないかもしれない。従って、蒸気トラップを使用して代わりに凝縮物を排出してもよい。図１４に示されているシステムにおいて、これらの蒸気トラップを、当技術において公知であるように１つ以上の位置に設けて、最高品質の蒸気の生成および搬送を保証してもよい。適当な逆バケツ形蒸気トラップは過熱条件に好適である。
【０１８２】
起動時、大きなラインは、冷却条件から始動してもよい。低圧で飽和蒸気のみが水ラインおよび管に（ライン温度が上昇することができるまで）存在してもよい。これは、時間をかけて（例えば、約５分未満）好ましくは達成されて、ライン上の応力を避ける。通常の起動負荷は以下のように計算することができる：
【数４】
2007534912.tif 000013
【０１８３】
但し：  Ｃ  ＝  凝縮物の量（ポンド）；
Ｗ  ＝  パイプの全重量（ポンド）；
ｔ１  ＝  蒸気温度（°Ｆ）；
ｔ２  ＝  周囲温度（°Ｆ）；および
Ｈ  ＝  蒸気の潜熱（ポンド当りのＢＴＵ）。
【０１８４】
変数Ｈに関しては、長い暖機時間、過熱蒸気供給圧力下の飽和蒸気の全熱から行われる暖機時の平均圧力下の飽和蒸気の顕熱を差し引いたものが使用される。
【０１８５】
本装置に使用される炭化水素もしくは他の燃料または燃料成分に含まれる化学エネルギーは、燃料が燃焼されるとき、熱エネルギーに変換する。その熱エネルギーは、装置の燃焼室および／または領域の側壁から、管アセンブリに好ましくは存在する水に伝達される。水の温度はその飽和点に達するまで（即ち、沸騰するまで）熱エネルギーから増加する。水温を上昇させたこの熱エネルギーは「液体エンタルピー」である。沸点で水は「飽和水」と称される。伝熱は燃焼室および／または領域の側壁から水に連続する。この伝熱によって生成された追加のエンタルピー（「蒸発のエンタルピー」）は水温を上昇させないが水を蒸発させて水を蒸気に変換する。
【０１８６】
本発明の装置の異なる燃焼室および／または領域に生じる高温燃焼工程によって生成された高品質熱エネルギー過熱または乾燥飽和蒸気生成物、およびこれらの燃焼室および／または領域のそれぞれの近くを循環する水を放出する結果、装置は、図１に示されているように、一般的に少なくとも異なる燃焼室および／または領域のそれぞれの場所で、効率のよい高エネルギーおよび高純度過熱または乾燥飽和蒸気生成物に水を変換する。本発明の工程および装置に使用される温度は高いので、水は一般的に過熱または乾燥飽和蒸気生成物に本質的に即座に変換される。過熱または乾燥飽和蒸気生成物は次に、１つ以上の過熱蒸気生成物流出手段から１つ以上の過熱蒸気生成物回収装置に導かれる。これらの回収装置から、蒸気生成物は、電力発生装置、例えば蒸気タービンに一般的に搬送され、そこで過熱蒸気および／または乾燥飽和蒸気の形状のエネルギーは機械的エネルギーに変換される。機械的エネルギーが電力発生装置を駆動し、この装置は次に電気を生成する。
【０１８７】
本工程および装置によって生成された蒸気の量は、使用される特定の装置のサイズによって変化する。実施例１に記載されている装置は、実施例に記載されている温度および圧力で、約１８，８８０〜約３６，５００ポンド／時間の乾燥飽和蒸気、および約１６，３２０〜約３１，１００ポンド／時間の過熱蒸気を生成することができる。それは約３６，４６６ポンド／時間の乾燥飽和蒸気および約３１，０６２ポンド／時間の過熱蒸気を好ましくは生成し、１時間当り約１０ＭＷの電気を発生することができるであろう。
【０１８８】
本工程および装置によって生成された各過熱または乾燥飽和蒸気生成物における過熱蒸気および乾燥飽和蒸気の重量パーセントは、使用される特定の温度または圧力に一般的に依存し、例えば、従来の温度および／または圧力リリーフバルブを用いて、装置の１つ以上の様々な位置で当業者によって容易に調節することができる。
【０１８９】
本工程および装置によって生成された蒸気生成物は、約０〜約１００ｗｔ％の乾燥飽和蒸気、および約０〜約１００ｗｔ％の過熱蒸気を一般的に含む。好ましくは、蒸気生成物は１００ｗｔ％の過熱蒸気を含む。本発明の工程および装置によって生成された過熱または乾燥飽和蒸気生成物が乾燥飽和蒸気を含む場合、過熱蒸気生成物における乾燥飽和蒸気の重量パーセントは、好ましくは約７６ｗｔ％（残部は一般的に過熱蒸気）を超えず、より好ましくは約３０ｗｔ％（残部は一般的に過熱蒸気）を超えない。乾燥飽和蒸気は、従来の蒸気分離設備を用いて、過熱蒸気から分離することができる。任意の水および／または湿潤蒸気が、本工程および／または装置によって生成された生成物に当初、存在する場合、水および／または湿潤蒸気は、従来の装置、例えば精製器を用いて、乾燥飽和蒸気および／または過熱蒸気から分離することができる。
【０１９０】
（燃焼ガス排気物によって生成された蒸気）
本装置の最後の燃焼室または領域を出る高温の燃焼ガス排気物は、別の水源、例えば従来のボイラーまたは排熱回収蒸気発生器に、図１４に示されているように好ましくは取り付けられ、そこで燃焼ガス排気物は約２３０°Ｆ以上の温度まで冷却することができ、それによって別の蒸気生成物を（装置によって生成された過熱または飽和蒸気生成物とは別に）生成し、これは、上述の種類の蒸気の任意の重量パーセントでの任意の組み合わせを含み得る。この蒸気生成物における様々な種類の蒸気は、次に異なる種類の蒸気が様々な用途に個別に使用することができるように互いから分離してもよい。生成された任意の過熱蒸気または乾燥飽和蒸気は一般的に上述のとおりに使用される。生成された任意の湿潤蒸気は、オーバーフロー領域に好ましくは搬送され、凝縮される。それは、次に、溜池に排出され、または炭化水素燃焼ガス発生器内に再循環させられ、補給水として使用されることができる。
【０１９１】
本工程および装置によって生成される熱エネルギーはまた、蒸気吸収、水冷却、乾燥、加熱等、クワドジェネレーション（動力、蒸気、冷水および／または温水等の同時または連続生成）を含む工程に利用してもよい。
【０１９２】
本装置の最終燃焼室または領域を出る燃焼ガス排気物を用いて生成され得る蒸気生成物の純度（蒸気純度）は、好ましくは約１．０ｐｐｍ全固体未満、より好ましくは約０．１ｐｐｍ全固体未満である。
【０１９３】
図１に示されるような形状を有し、およそ１０〜１４フィートの長さ、２〜３フィートの幅および５フィートの高さを有する自立した装置である本装置によって生成される燃焼ガス排気物は、図１４に示されるように排熱回収蒸気発生器に転用され、（本装置によって生成される蒸気によって生成されるであろう電気の他に）約１０〜約１５ＭＷの電気を発生することができる。より大きな装置によって生成され、排熱回収蒸気発生器に転用される燃焼ガス排気物は、（本装置によって生成される蒸気によって生成されるであろう電気の他に）約１０〜約１５ＭＷよりも大きな電力を生成することができる。
【０１９４】
（装置のサイズ、型式および搬送性）
本装置は、所望の結果を生成することができる任意の所望のまたは好都合なサイズおよび／または形状に製造することができ、多様な産業用途に適切に適合するサイズに調整してもよく、この用途は、電力網から独立した電力の発生、例えば電力網の故障時の予備緊急電力、ピーク使用時の使用、遠隔地用携帯電力、蒸気機関車の電力、外航船の電力および類似の用途等である。本装置は、電力パークおよび建物の内側および／または外側で使用されて工場および病院に電力を提供することができる。
【０１９５】
本発明の装置は好ましくは可動部品を全く有していないかまたはほとんど有していないが、コンパクトでもよく、また、ピーク時の電力需要および無停電電気使用者用に十分な量の確実な電力を効率よく生成するために、有利に自立構造の（独立式の）生成システムまたは（ある他の型式のシステムまたは装置に追加されまたは一体化されている）追加の生成システムでもよい。装置は、容易に設置及び整備することができ、取り外し可能な部品が容易に取り替えられ、装置は、従来の発電システムに対して適合性（互換性）があり、燃焼し尽くされた現行の発電システムまたはすたれたボイラーに組み込むことができる。
【０１９６】
本発明の好適な炭化水素燃焼ガス発生器は、１日当り約５〜約３０ＭＷの電力を一般的に生成可能であるが、およそ１０〜１４フィートの長さ、２〜３フィートの幅および５フィートの高さ（３フィートの脚を含む）を有し、およそ１０フィートの長さおよび１０フィートの幅であるコンクリート（または他の耐久材）のスラブに設けられている自立構造の装置である。このような炭化水素燃焼ガス発生器は、従来の電力生成プラントの空間よりも約３．７５〜約１００倍小さな空間を必要とする一方で、従来の電力生成プラントとほぼ同量の電力を生成するであろう。例えば１日当り約２５ＭＷのエネルギーを生成するために、石炭、天然ガス、原子力、風力および地熱発電所は、上述の燃焼ガス発生器を備えるプラントよりも数倍大きな地所を必要とするであろう。
【０１９７】
２つ以上の装置は、任意で互いに並列に作動することができる。例えば、３つの１５ＭＷ燃焼ガス発生器は、共に配置且つ操作されて４５ＭＷのエネルギーを生成することができる。
【０１９８】
装置の様々な部材のサイズは、装置全体のサイズに応じて、広範囲に変化し得る。好都合なことに、本装置は、例えばトラック、電車または船によって場所から場所へ容易に搬送可能である。
【０１９９】
船の機械部品のほとんど、例えばエンジンは、蒸気の形態のエネルギーによって駆動されるので、本装置は船上で使用されて、そうでなければ可能ではない程、長い時間、船を沖にとどまらせることができる。さらに、船上で発生された炭化水素廃棄物のすべては、本装置において燃料として使用することができ、それによって、陸に埋めることなくまたは海に投棄することなくこれらの炭化水素廃棄物を低減し且つ燃料を陸から船に移動する必要性を除去または低減するための手段を提供する。
【０２００】
（腐食のなさ）
本工程および装置によって生成される燃焼ガス排気物は、タービン、コンデンサーまたは他の電力発生設備内に一般的に流出（または他の状態で接触）しないので、また本発明の工程および装置は、湿潤蒸気よりもむしろ、約９０〜約９９ｗｔ％の乾燥蒸気（乾燥飽和蒸気および／または過熱蒸気）を一般的に生成するので、これらの工程および装置は有利に、腐食（部材、例えば金属ブレードの溶解および／または摩耗、および／または例えば部品上または部品内の物質、例えば錆の積層の生成）、または他の損傷または破壊をタービン、コンデンサーおよび他の電力発生設備またはその部材に一般的に引き起こさない。
【０２０１】
（起動の容易性および速度）
多くの従来の燃料燃焼、蒸気生成および／または電力発生システムまたはプラント、例えば原子力発電所は、長い起動時間、例えば少なくとも２４時間、および複雑な手順を必要とし、最初および／または予定または緊急の運転停止の後のどちらでも、それらの作動の開始後、完全に運転可能となる。対照的に、本装置は、約３０分以下、通常は約５分以下、そしてしばしば約１０秒以下の時間、および複雑ではない手順を一般的に必要とするのみで、起動後すぐに完全に運転可能となる。従って、本装置は、電力の発生に利用することができる生成物を生成可能である一方で、電力供給の中断が実質上ないかまたは少しの時間しかなく、おそらく費用、時間および／または電力の使用者の不都合を削減することができる。
【０２０２】
（生成される電力の量）
本装置は好ましくは連続動作（２４時間／日、７日間／週）が可能である独立型の発生器である。さらに、１つより多い装置が同時に１つの位置で好ましくは作動する。
【０２０３】
本工程および装置は、好ましくは１日当り約５〜約６００ＭＷの電力、より好ましくは１日当り約１００〜約２００ＭＷの電力を生成する。従って、例えば、約６０％のサイクル（６０％の容量）で１０ＭＷの装置を作動すると、約６ＭＷ／日の電力を生成することができる。１つより多い装置が１つの位置で同時に作動する場合、他の装置の出力を増加することによって、もし装置の１つが作動していないならば、残りの装置がシステム全体の作動を１００％に維持することができる。
【０２０４】
効率を最大限にし、本工程および装置で可能な最も清浄な生成物を生成するために、空気が好ましくはシステムに入らないようにし、システムからの熱の損失が最小限にされる。
【０２０５】
本工程および装置は、一般的に約５０％〜約１００％の範囲の燃焼効率（それに利用される特定の燃料または燃料成分に存在するＢＴＵの少なくとも約５０％および１００％までを用いて熱エネルギーを生成する）、より好ましくは約７０％〜約１００％、さらにより好ましくは約９０％〜約１００％、さらにより好ましくは約９５％〜約１００％、および最も好ましくは約９７％〜約１００％の範囲の燃焼効率を有する。言い換えれば、これらの工程および装置に使用された燃料に存在する１００ＢＴＵ毎に、好ましくは少なくとも約５０ＢＴＵ、最も好ましくは少なくとも約１００ＢＴＵが熱エネルギーに変換される（残部は廃熱となる）。対照的に、従来の石炭燃焼発電所の燃焼効率は、ピークが約３３％であり、石炭のポテンシャル・エネルギーの約６７％は廃熱として失われる。従来の天然ガス燃焼発電所の燃焼効率は約３５〜５０％で、天然ガスのポテンシャル・エネルギーの約５０〜６５％は廃熱として失われる。
【０２０６】
本工程および装置は、一般的に約５０％〜約８７％、より好ましくは約６５％〜約８７％、さらにより好ましくは約７５％〜約８７％、いっそうより好ましくは約８０％〜約８７％、および最も好ましくは約８４％〜約８７％の範囲の熱効率を有する。対照的に、発電所の熱効率は約３４％である。これらのプラントの熱消費率は、生成された電気の１キロワット時（ｋＷｈ）当りに燃焼された燃料の熱の約１０，０００ＢＴＵである。さらに、本装置と対照的に、それらのプラントは一般的にゆっくりと起動し、または作動しながらゆっくりと出力を変化させる。
【０２０７】
（電力生成のコスト）
廃棄物が、燃料または燃料成分として利用され、且つチップおよび／または他の収益発生料が廃棄物の使用者によって得られる場合、このようなコストは一般的にさらに低減され、他の方法、例えば従来の石炭燃焼、天然ガス、燃料電池または原子力発電所によって電気を生成するコストと対照的に、かなり低減される。このような状況では、本工程および装置は、１キロワット時当り約０．００３〜約０．００９セントの範囲の総コストで電力を生成できる。本工程および装置を用いて達成可能な電力生成の低総コストは、他の方法および装置によって電力を生成する総コストよりも一般的に低いが、これは、（ａ）本工程および装置によって達成可能な高燃焼効率；（ｂ）カーペットスクラップ等の、無料で容易に入手可能な燃料の使用；（ｃ）ある炭化水素廃棄物、例えばスクラップタイヤの燃料としての使用に対する廃棄処理（リサイクル）料の受領；（ｄ）電気の販売によって生じる収益；（ｅ）廃棄物の成分、例えばスクラップタイヤからの金属の他の市場への販売によって生じる収益；および／または（ｆ）燃焼ガス排気物成分、例えば灰、窒素、ＣＯ２またはＳＯ２の他の市場への販売によって生じる収益によるものである。
【０２０８】
（コージェネレーション、トリジェネレーションおよびクワドジェネレーション）
本工程および装置は、コージェネレーションシステム、トリジェネレーションシステム、クワドジェネレーションシステムおよび類似のシステムに使用することができ、または従来の方法で使用して熱および電力を個別に発生することができる。
【０２０９】
（温度、圧力および時間）
本工程および装置は、例えば、特定の装置のサイズ、１つ以上の装置が共に使用されているか否か、所望の燃焼効率、水、燃料および酸化剤の入口および出口の直径、蒸気生成物出口の直径等に応じて可変である条件（例えば、酸化剤、燃料および水の流量、異なる位置での温度および圧力）下で、過熱蒸気生成物または飽和蒸気生成物を生成する。条件は、当技術において公知のとおり所望の目的を達成するために変えることができる。
【０２１０】
（装置のパージング）
装置の操作の前後に装置は不活性ガス、例えば窒素でパージングされることが好ましい。パージングは、（ａ）装置の部材、例えば燃料または酸化剤の供給ラインが詰まっていない；（ｂ）装置の部材のすべてが適切に機能している；（ｃ）装置の内部は清浄である（残骸、例えば燃料または酸化剤の残留物、廃蒸気等がない）；および／または（ｄ）漏れがない、ことの安全確認を行う。
【０２１１】
（危険物の破壊）
危険物の種類によっては、本工程および装置を利用して、ある危険物を（これらの危険物を非危険にすることによって）安全、迅速、安価、効率的且つ完全に破壊することもできるが、これは、所望されない環境汚染物質を生成することなく、または危険物を破壊するための従来の方法によって生成される汚染物のレベルよりも低いレベルで上記汚染物を生成して、また危険物を埋立地、水域または他の場所に置くことなく行われる。
【０２１２】
危険物が燃料または燃料成分として本工程および装置に使用される場合、危険物は、非危険成分に解離されることによって一般的に完全に破壊される。例えば、ポリ塩化ビニルが燃料として使用される場合、得られる生成物（燃焼ガス排気物および／または燃焼ガス排気物を用いて生成された別の蒸気生成物）は一般的に発癌物質を含まない。
【０２１３】
本工程および装置による危険物の非危険物への変換は、高温および高圧の使用と、本工程および装置に空気がないことの組み合わせから生じるようである。（本工程および装置は、ほとんどの石炭燃焼発電所に使用される温度のおよそ２倍高い温度を使用する。）このように、本工程および装置は、例えば軍事産業および保健産業によって使用されて危険物を非危険物に変換することができる。
【０２１４】
本工程および装置によって非危険物に変換されるべき危険物は、これらの工程および装置において燃料または燃料成分として役立ち、追加の燃料または燃料成分は必要ではない。しかしながら、１つ以上の追加の燃料または燃料成分を任意で使用してもよい。
【０２１５】
（材料）
本装置の様々な部材は、多様で異なる金属またはセラミック材を用いて製造され得る。しかしながら使用される金属およびセラミック材は、良好な機械的特徴、酸化、腐食および応力に対する耐性、および本明細書に記載されている高温に対する耐性を好ましくは有する。他に特に規定がなければ、本装置の様々な部材または他の部品のすべては、フェライト鋼および／またはオーステナイト鋼から好ましくは作られる。
【０２１６】
本工程および装置に利用された燃焼室および／または領域および熱交換器は、任意の適切な高温、熱伝導性金属、例えばニッケル、クロム、コバルトとのスチール合金、またはニッケルまたは銅の合金、例えばＢｅＣｕ、Ｃｕ、Ａｇ−Ｃｕ、またはこれらの組み合わせから形成してもよい、または蒸気の高温に対して、耐火材、例えばモリブデン、タングステン、タンタル等で裏打ちをしてもよい。
【０２１７】
本工程を行うまたは本装置を形成するのに使用される材料、部材および設備のすべては市販されている。これらの部材の源は、例えば、Ｐｅｃｈｉｎｅｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ（スタンフォード、ＣＴ）、Ｐｒａｘａｉｒ、Ｉｎｃ．（ダンベリ、ＣＴ）およびＡｉｒｇａｓ、Ｉｎｃ．（ラドナー、ＰＡ）を含む。
【０２１８】
（本発明の好適な実施形態）
本工程、装置、使用および製造方法を例示する目的で、図面は、装置の好適な実施形態およびトリジェネレーションシステムにおけるその使用の様々な図を示す。
【０２１９】
本装置の好適な実施形態の様々な部材または部品は、一般的に、図に示されているように、または以下に記載するように、または他の状態で配列してもよい。本発明は、図面に示されまたは以下に記載されている正確な配列、形状、寸法、機器、部材、角度、反応物または生成物の流れの方向または条件に限定されない。これらの配列、形状、寸法、機器、部材、角度、反応物または生成物の流れの方向および／または条件は、状況が必要とするように、または所望のように異なることができる。例えば、より少ない、または追加の燃料入口、燃料室、管、オリフィスを使用することができる。さらに、これらの部材は異なる状態で設けてもよい。１、２、３または４つ以上の追加の燃焼室および／または領域を含んでもよい。また、装置の様々な部材の位置および部品を一緒に固着するための手段を変えてもよい。さらに、様々な部材が、２つの部品を連結するよりもむしろ単一の構造に一体的に形成することができる。例えば、第６過熱蒸気生成物出口は、第３過熱蒸気生成物出口マニホールドに、装置のこれら２つの部材を共に取り付けるための任意の適切な手段によって取り付けてもよい。あるいは、第６過熱蒸気生成物出口および第３過熱蒸気生成物出口マニホールドは、１つの材料から１つに製造することができる。さらに、装置の様々な部材、部品および／または領域は装置の他の部材、部品および／または領域に永久にまたは取り外し可能に取り付けることができ、可動または不動であってもよい。取り外し可能に取り付けられた部材および部品は、より容易におよびコスト効果的に必要に応じて一般的に取り替えることができるので、しばしば好ましい。
【０２２０】
（好適な装置の説明）
本燃焼装置の好適な実施形態を図面を参照して説明する。これらの図面において、過熱蒸気生成物に関するすべての参照、数字および説明は乾燥飽和蒸気生成物に同様に適用される。
【０２２１】
図１〜３に、炭化水素燃焼ガス発生器（「発生器」）８が示されている。発生器は２つの別個の燃焼室（燃焼チャンバー）（第１燃焼室７０および第２燃焼室１００）、さらに第３燃焼領域１２０を有し、そこで３つの別々の燃焼反応が生じる（第１不完全燃焼反応、第２不完全燃焼反応および第３完全燃焼反応）。酸化剤および燃料反応物は、これらの図に示されている発生器において一般的に左から右（上流から下流、および発生器の前端から後端）に流れる。発生器は可動部品を有していない。図４〜１３は、図１〜３に示されている発生器８の個々の部材のいくつかの断面図および／または詳細図を示す。
【０２２２】
図１〜３に示すように、発生器８の部材、部品および／または領域の多くが、様々な燃焼室および／または領域の上下両方において、発生器８内または発生器上の１つより多い位置に好ましくは設けられている。このように、発生器の１つの部材、部品および／または領域に関する本明細書でのすべての記載は、発生器内または発生器上に設けられている同じタイプの部材、部品および／または領域のすべてに言及している。例えば、第１水マニホールド５１のすべての記載は、図１に示されている第１水マニホールド５１の両方に当てはまる（１つは第１燃焼室７０の上に示され、１つはその下に示されている）。
【０２２３】
第１燃焼室７０および第２燃焼室１００はそれぞれ好ましくは、管アセンブリおよび／または管によって形成された側壁と開放前端および後端とを有する円筒形中空管である。第１燃焼室７０および第２燃焼室１００の前端は、発生器８の他の部材（第１酸化剤マニホールド板４０および第２移送注入板８４のそれぞれ）によって画定されている。第１燃焼室７０の後端は、発生器８の別の部材（燃料摩耗板６３）によって形成されている。第２燃焼室１００の後端は開いており（壁も他の障壁も有していない）、第３燃焼領域１２０の開いている（壁も他の障壁も含まない）前端に接続されている。第３燃焼領域１２０も好ましくは円筒形中空管である。第３燃焼領域１２０の後端も、開いていて（壁も他の障壁も含まない）、発生器８において生成された燃焼ガス排気物を発生器８から（例えば、大気、ボイラー、または排熱回収蒸気発生器に）排出し、第３燃焼領域１２０の前端から（外側環境のほうへ）離れる角度および発生器８から離れる角度で位置づけられている。
【０２２４】
１つ以上の燃料および酸化剤が第１燃焼室７０の前端に、適切なＯ／Ｆ混合率、および燃料の第１安定部分（不完全）燃焼を室内に生じさせるのに有効な温度、圧力および他の条件下で注入される。第１燃焼反応の結果として第１燃焼室７０に生成される燃焼ガス生成物は、圧力下で第２燃焼室１００内に流れ、そこで追加の酸化剤が第２燃焼室１００内に、適切なＯ／Ｆ混合率、および燃料の第２安定部分（不完全）燃焼を室内に生じさせるのに有効な温度、圧力および他の条件下で注入される。第２燃焼反応の結果として第２燃焼室１００に生成された燃焼ガス生成物は、圧力下で第３燃焼領域１２０内に流れ、そこで追加の酸化剤が第３燃焼領域１２０内に、適切なＯ／Ｆ混合率、および燃料の安定した最終の完全燃焼を発生器８の第３燃焼領域１２０に生じさせるのに有効な温度、圧力および他の条件下で注入される。
【０２２５】
第１燃焼室７０、第２燃焼室１００および第３燃焼領域１２０の側壁は、１つ以上および好ましくは多数の循環水（または他の適切な流体）を含む管を有する（管１２１を例外として）別個の管アセンブリまたは管（第１管アセンブリ７１、第２管アセンブリ１０１、管１２１および第３管アセンブリ１４６のそれぞれ）によって形成されている。好ましくは、循環水は、３つの異なる燃焼反応時に生成される燃焼ガス生成物のそれぞれと熱交換する関係で導かれる。３つの別の燃焼工程時に生成された燃焼ガス生成物に存在する熱は、第１燃焼室７０、第２燃焼室１００および第３燃焼領域１２０の側壁を形成する管アセンブリおよび管内を移送され、それによって循環水を過熱または乾燥飽和蒸気生成物に（好ましくは発生器８の複数の異なる位置で）変換する。次に、生成された過熱または乾燥飽和蒸気生成物は、従来の好ましくは中心回収装置（図示せず）または他の利用装置に回収される。過熱または乾燥飽和蒸気生成物回収装置は、過熱または乾燥飽和蒸気生成物を用いた次の電力生成のために、蒸気タービンまたは他の電力生成（または他の）装置またはシステムに接続してもよい。第３燃焼領域１２０において生成された高温の燃焼ガス排気物は第３燃焼領域１２０を出て、そこで大気中に放出されてもよいし、または追加の別の蒸気生成物の生成に使用してもよい。従来の蒸気分離設備を使用して、この分離蒸気生成物に存在するかもしれない様々な種類の蒸気を分離することができる。
【０２２６】
１つ以上の液体、固体および／または気体状の燃料、燃料成分または燃料混合物、例えばゴムをスクラップタイヤから細かい粉末に粉砕することから得られたサイズ縮小されたタイヤゴムは、１つ以上の燃料源、例えば燃料貯蔵タンクから、１つ以上の適切な燃料供給制御手段、例えばポンプによって調整された流量制御装置または他の適切な装置によって、燃料入口マニホールド１２内に、または１つ以上の燃料、燃料成分または燃料混合物を受けるための他の手段内に導かれる。使用される流量制御装置は、圧力調整器、キャビテーション流体ベンチュリ制御装置、温度検出変換器、圧力検出変換器または当業者に公知である他の類似の装置であってもよい。その前端で、燃料入口マニホールド１２は、燃料入口マニホールド１２を流量制御装置に確実に接続するためのフランジまたは他の手段を好ましくは有する。燃料入口マニホールド１２を流量制御装置に接続するための手段は、好ましくはフランジであって、１つ以上のボルト穴を好ましくは含み、穴は好ましくは等間隔で設けられ、燃料入口マニホールド１２に対して均等に圧力を分配する。当業者は、特定の燃料入口マニホールド１２および特定の発生器８に適切なボルト／穴のサイズ、数および空間分配を容易に決めることができる。溶接、ソケットヘッドねじ、圧力、ピン、リベット、エポキシまたは他の接着剤、化学的接合、熱シール、および当技術において公知である他の方法／装置を含む、他の確実な接続手段を使用することができる。
【０２２７】
燃料入口マニホールド１２内への、または１つ以上の他の位置で発生器８に入る燃料の流量は、いくつかの変数、燃料密度、使用されるＯ／Ｆ混合率、利用される燃料流量制御装置の直径、燃料の圧力、および発生器８によって生成される熱エネルギーの量を含む変数に一般的に依存する。第１燃焼室７０に利用されるＯ／Ｆ混合率も、いくつかの変数、例えば、使用される特定の燃料、燃料成分または燃料混合物および酸化剤に依存し、ある燃料は燃料を消費する酸化剤を多かれ少なかれ必要とする。しかしながら、燃料入口マニホールド１２に入る燃料、燃料成分または燃料混合物の流量（流速）は、燃料および酸化剤の「フュエルリッチ」混合物を第１燃焼室７０に存在させる速度である。このような速度、および望ましいＯ／Ｆ混合率は、当業者によって容易に決められることができる。
【０２２８】
図１および２に示すように、１つ以上の追加の燃料、燃料成分または燃料混合物は、１つ以上の燃料源から導かれて、１つ以上の別個で任意の燃料入口９、または１つ以上の燃料、燃料成分または燃料混合物を受けるための別の手段に移動してもよい。燃料入口９は１つ以上の通路または燃料、燃料成分もしくは燃料混合物を流すための他の手段を好ましくは有し、これらは燃料入口マニホールド１２に存在している燃料、燃料成分または燃料混合物から分離されて、１つ以上の別個で任意の燃料室１０またはこれらの燃料、燃料成分または燃料混合物を燃料入口マニホールド１２における他の燃料、燃料成分または燃料混合物とは別に収容および保存するための他の手段のほうへ導き、この手段に隣接する。このような形状は、１つ以上の追加の炭化水素または他の燃料、燃料成分または燃料混合物の発生器８の第１燃焼室７０内への、二重ではあるが分離された（同時または異なる時の）流入、貯蔵および注入を可能にし、これは、燃料入口マニホールド１２における使用に選択される燃料、燃料成分または燃料混合物に対して不相溶性でもまたは相溶性でもよく、同じ状態または異なる状態（固体、液体、気体、スラリ、配合物等）であってもよい。第２、第３または他の追加の燃料、燃料成分または燃料混合物は、第１燃料、燃料成分または燃料混合物のエネルギー値を高めることができる。追加の燃料、燃料成分または燃料混合物は、燃料入口９に入り、燃料入口マニホールド１２に入る燃料、燃料成分または燃料混合物と同様または異なる状態で発生器８の第１燃焼室７０内に注入されることができる。
【０２２９】
例えば、発生器８に２つの燃料または燃料成分を使用したくて、選択使用される燃料または燃料成分がガソリンおよび発泡スチレン粒子である場合、これら２つの燃料または燃料成分は一般的に相溶性がない、なぜならばガソリンは発泡スチレン粒子を溶かして、粒子が第１燃焼室７０内に適切に注入されることを妨げる。しかしながら、図１および２に示されている発生器８の形状は、上述の不相溶の燃料および／または燃料成分のそれぞれを発生器８において同時に使用することを可能にする。別の例において、プラスチック粒子が、燃料入口マニホールド１２において１つの燃料または燃料成分として使用可能である一方、水素ガスが第２燃料または燃料成分として燃料入口９および燃料室１０に利用され、第１燃焼室７０において約４０，０００ＢＴＵ／ポンドの燃料のエネルギー値を有する燃料または燃料成分の組み合わせを提供し、この値は、プラスチック粒子が唯一の燃料として利用される場合に存在するであろうエネルギー値よりも高い。
【０２３０】
あるいは、適切な冷却性を有する液体、気体または固体の冷却剤、例えば水、燃料、油、蒸気、粉末または任意の他の物質または材料、またはこれらの組み合わせが、１つ以上の燃料入口９に冷却剤源から入ることができる。従来の「膜冷却」技術は、冷却剤を燃料入口９から１つ以上の燃料室１０内に放射状に注入し、発生器８において冷却剤を第１燃料口管３６に沿って降下させ、それによって第１燃料口管３６を冷却することによって使用することができる。
【０２３１】
燃料入口マニホールド１２内で第２燃料マニホールドとして機能する１つ以上の燃料室１０を、燃料入口マニホールド１２内に、好ましくは後端に開けて、または別の適切な方法で燃料入口マニホールド１２内に設けてもよい。燃料入口９は燃料入口マニホールド１２に対して記載したように燃料源に接続してもよい。それらは、燃料入口マニホールド１２の流量制御装置に対する取り付けに関して本明細書で述べられているように、燃料入口マニホールド１２に固着させるための任意の適切な手段によって燃料入口マニホールド１２に取り付けてもよい。
【０２３２】
燃料入口マニホールド１２の後端は、燃料計量ブロック３０の前端に、発生器８のこれら２つの領域を確実に取り付けるための手段、例えば１つ以上の第１取付装置１４で、好ましくは取り付けられる。あるいは、燃料入口マニホールド１２の後端は燃料計量ブロック３０の前端に溶接することができる。燃料入口マニホールド１２を燃料計量ブロック３０に確実に取り付けるための任意の適切な手段または装置が使用されてもよく、それらは燃料入口マニホールド１２を流量制御装置に取り付けるための上述の方法および装置を含む。
【０２３３】
好ましくは、燃料入口マニホールド１２の後端は、接続装置、例えば燃料入口マニホールド１２の前端用の上述の接続装置を内蔵し、装置は１つ以上のボルト穴を（燃料入口マニホールド１２のフランジに関して上述したように）好ましくは有する。第１取付装置１４は、発生器８の２つの部材を一緒に確実に取り付けるための任意の装置、例えばナットおよび必要に応じて付属の止め座金（ロックワッシャ）を備える高強度ボルト、ソケットヘッドねじおよび当技術において公知の他の類似の装置であってもよい。第１取付装置１４は、燃料入口マニホールド１２を燃料計量ブロック３０に確実に取り付けるように変えられてもよい。
【０２３４】
燃料計量ブロック３０の後端は、第１酸化剤マニホールド４１、第１酸化剤マニホールド板４０および第１水マニホールド５１に、発生器８のこれら４つの領域を一緒に確実に取り付けるための手段、例えば１つ以上の第２取付装置３１で好ましくは取り付けられる。第２取付装置３１は、発生器８のこれらの領域を一緒に確実に取り付けるかまたは他の状態で固定するための適切な任意の装置であってもよく、例えば第１取付装置１４用の上述の装置であってもよい。好ましくは、燃料計量ブロック３０の後端、第１酸化剤マニホールド４１、第１酸化剤マニホールド板４０および第１水マニホールド５１の前端は１つ以上のボルト穴をそれぞれ中に有する。第２取付装置３１のタイプおよび数は、燃料計量ブロック３０を第１酸化剤マニホールド４１、第１酸化剤マニホールド板４０および第１水マニホールド５１に確実に取り付けるように、当業者によって選択されることができる。燃料計量ブロック３０の後端は、第１酸化剤マニホールド４１の前端に取り付けられ、第１酸化剤マニホールド４１の後端は、第１酸化剤マニホールド板４０の前端に取り付けられている。第１酸化剤マニホールド板４０の後端は、第１水マニホールド５１の前端に取り付けられている。
【０２３５】
図２に示すように、燃料計量ブロック３０は、その前端に好ましくは加工されているポケットを有する。このポケットは、注入器摩耗板３２を燃料計量ブロック３０の前端に確実に嵌合させるサイズ（長さおよび幅）を有する。
【０２３６】
燃料計量ブロック３０、第１酸化剤入口４２および第１酸化剤マニホールド板４０はそれぞれ、好ましくは角度をつけて（第１燃焼室７０内に計量される燃料および酸化剤の燃焼を開始するための１つ以上の手段（例えば１つ以上の点火器２０）から第１燃焼室７０の中心への角度で）内部に設けられている１つ以上の火炎管取付穴２９ａを好ましくは有する。火炎管取付穴２９ａは、１つ以上の火炎管２９の直径とほぼ同じ直径を好ましくは有し、火炎管は、これらの火炎管取付穴２９ａに好ましくは挿入され、混合室２８の後端から燃料計量ブロック３０、第１酸化剤入口４２および第１酸化剤マニホールド板４０を通り、火炎を点火器２０から第１燃焼室７０に移動させる。火炎管２９はこれらの火炎管取付穴２９ａに挿入され、好ましくは等間隔で（それらの間が等しい距離で）発生器８のこれらの部材に設けられる。しかしながら、それらは任意の他の適切な状態で間隔をあけて位置づけられてもよい。ガスケットまたは類似の装置が、燃料入口マニホールド１２の後端と燃料計量ブロック３０の前端との間、および燃料計量ブロック３０の後端と第１酸化剤マニホールド板４０の前端との間に好ましくは設けられて、これらの領域において、気体、熱または他の物質の漏れを防ぐ。任意で、Ｏリング溝が、これらの部材の１つ以上、例えば燃料計量ブロック３０の後端に加工され、内部にＯリングを挿入することができるようにする。Ｏリングの深さおよび幅は、最大許容操作圧力（ＭＡＯＰ）に基づくべきである。発生器８に使用されるＯリングおよび／またはガスケットは、当技術において公知であるように高温および高圧の用途に好ましくは適している。
【０２３７】
注入器摩耗板３２は、１つのまたは好ましくは複数の第１燃料口管３６または第１燃焼室７０内に燃料を計量するための他の手段が１つまたは好ましくは複数の第１燃料口３４に取り外し可能に挿入されるように好ましくは設計されている。第１燃料口３４および第１燃料口管３６のサイズは、例えば、燃料の種類および固形燃料に使用される粒子のサイズに応じて、所望のとおりに変えることができる。第１燃料口３４は、従来の方法によって、注入器摩耗板３２、燃料計量ブロック３０、第１酸化剤マニホールド板４０および第１移送注入板４４に開けられるかまたは他の状態で形成され、発生器８のこれらの部材のそれぞれを貫通して燃料入口マニホールド１２の後端から第１燃焼室７０に前端に延びる一連の中空オリフィス（第１燃料口３４）を設ける。
【０２３８】
第１移送注入板４４の前端は第１酸化剤マニホールド板４０の後端に取り付けられる。確実に、好ましくは取り外し可能に第１移送注入板４４を第１酸化剤マニホールド板４０に取り付けるための任意の適切な手段または装置が使用されてもよく、この装置は燃料入口マニホールド１２を流量制御装置に取り付けるための上述の方法／装置を含む。
【０２３９】
発生器８に使用される第１燃料口３４の数は、好ましくは使用される第１燃料口管３６の数と同じであり、選択される燃料の種類およびＯ／Ｆ混合率によって、当技術において公知のとおり、変えることができる。第１燃料口３４の直径は、第１燃料口管３６を第１燃料口３４に容易に取り外し可能に挿入し、発生器８の操作時に第１燃料口３４内に確実に嵌合させる直径である。第１燃料口３４内に挿入される第１燃料口管３６は、第１燃焼室７０において混合する１つ以上の燃料および１つ以上の酸化剤の混合物をフュエルリッチにする酸化剤対燃料率（Ｏ／Ｆ率）を可能にする。酸化剤は第１燃料口管３６のまわりの燃料計量ブロック３０を好ましくは循環するので、第１燃料口３４および第１燃料口管３６（および酸化剤と接触する発生器８の他の部材）は、オーステナイト鋼から好ましくは形成され、この鋼はほとんどの酸化剤に対して（劣化しない）相溶性がある。第１燃料口管３６は、注入器摩耗板３２の前端から燃料計量ブロック３０、第１酸化剤マニホールド板４０および移送注入板４４に挿入される。
【０２４０】
燃料に圧力が加えられる結果として、燃料は燃料入口マニホールド１２の前端から後端に計量され、次に発生器８において第１燃料口管３６のそれぞれの前端から後端に供給され、そこで圧力は燃料を第１燃料口管３６のそれぞれから第１燃焼室７０の前端内に注入させる。
【０２４１】
１つ以上の酸化剤、例えばＬＯＸが、１つ以上の酸化剤源、例えば酸化剤貯蔵タンクから、適切な流量制御装置を通過して、ポンプまたは他の適切な装置によって、第１酸化剤入口４２、または、好ましくはオーステナイト鋼で形成される酸化剤を受けるための他の手段に導かれる。流量制御装置は、上述の燃料源用流量制御装置と同じ形式でもよい。第１酸化剤入口４２に入る酸化剤の流量を、当技術において公知のとおりに変えて、第１燃焼室７０において燃料および酸化剤のフュエルリッチ混合物を達成してもよい。第１酸化剤入口４２に入る酸化剤は、好ましくは約−２９７°Ｆ〜約８０°Ｆ（−１８３〜２７℃）、より好ましくは約−１８０°Ｆ〜約−１５０°Ｆ（−１２０〜−１０１℃）の範囲で、最も好ましくは約−５０°Ｆ（−４６℃）の温度を有する。
【０２４２】
酸化剤は、圧力下で第１酸化剤入口４２に流入し、この圧力が、酸化剤を上流の第１酸化剤マニホールド４１、または第１燃焼室７０内への酸化剤を計量するための別の手段に流入させる。第１酸化剤マニホールド４１は燃料計量ブロック３０と第１酸化剤マニホールド板４０との間に設けられる。第１酸化剤マニホールド４１は、好ましくはオーステナイト鋼から作られるが、第１酸化剤マニホールド４１の後端の１つ以上の第１酸化剤注入オリフィス４６内、および第１燃料口管３６のまわりに、好ましくは放射状に酸化剤を向ける。第１燃料口管３６および／または第１酸化剤注入オリフィス４６は、好ましくは、図４、５および１１に示されているように、燃料および酸化剤が第１燃焼室７０内に計量されて１つ以上の衝突点を形成するように角度をつけて発生器８に設けられる。圧力は、第１酸化剤注入オリフィス４６から第１移送注入板４４に設けられている穴を通して第１燃焼室７０内に酸化剤を注入し、その中で酸化剤はまた第１燃焼反応のためにその中に計量される１つ以上の燃料と混合する。トリプレット衝突流れのパターンは、図４および１１に示されている第１燃料口管３６および第１酸化剤注入オリフィス４６によって第１燃焼室７０内に注入される燃料および酸化剤によって形成されるであろう。第１酸化剤注入オリフィス４６もオーステナイト鋼から好ましくは形成されている。発生器８に使用される第１酸化剤注入オリフィス４６の数は使用される酸化剤の種類および所望のＯ／Ｆ混合率によって決まってもよい。特定の酸化剤および特定のＯ／Ｆ混合率に対する第１酸化剤注入オリフィス４６の最適な数は、当業者によって容易に決められ得る。
【０２４３】
酸化剤は、第１酸化剤マニホールド４１に存在している場合、二重の目的を有する。それは燃料の第１部分燃焼反応のために第１燃焼室７０内に移動し、第１移送注入板４４の後側を冷却し、室７０の第１燃焼反応によって熱くなる。第１移送注入板４４も、好ましくはオーステナイト鋼から作られているが、第１燃焼工程によって発生される熱を、第１酸化剤注入オリフィス４６に入らない過剰な酸化剤に伝熱し、この過剰な酸化剤を加熱する（液体酸化剤を一般的に気化する）。過剰な高温の酸化剤は、圧力下で、酸化剤移送管４９、または過剰な酸化剤を受けるための、好ましくはオーステナイト鋼から作られている別の手段に好ましくは流入し、次に圧力下で、第３燃焼領域１２０に好ましくは向けられる。あるいは酸化剤移送管４９に流入する酸化剤は排出され（大気中に放出され）てもよく、または別の燃焼室または領域に流れてもよい。第３燃焼領域１２０に流れる酸化剤は、第１移送注入板４４からこの酸化剤への伝熱の結果、一般的に半液体／気体状態（使用される酸化剤が液体の場合）または気体状（使用される酸化剤が気体の場合）である。
【０２４４】
燃料は第１燃料口管３６を通して、酸化剤は第１酸化剤注入オリフィス４６を通して、所望のＯ／Ｆ混合率で、それぞれ燃料の流れおよび酸化剤の流れから渦が形成される角度で、好ましくは計量される。入ってくる燃料および酸化剤は、第１燃焼室７０で燃料および酸化剤のフュエルリッチ混合物になるが、次に１つ以上の点火器２０（２つを図１に示す）によって点火され、第１燃焼室７０に燃料の第１部分燃焼を生じさせる。順序は変えてもよいが、点火器２０が作動し、点火器２０の前端から火炎管２９を通過させて第１燃焼室７０内に火炎の玉を延ばすスパークを生成し、その後、燃料および酸化剤を第１燃焼室７０内に計量することが好ましい。また、燃料は、酸化剤が第１燃焼室７０内に計量される前に、第１燃焼室７０内に計量されることが好ましい。
【０２４５】
発生器８に好ましくは利用される１つ以上の点火器２０は、燃料計量ブロック３０の前端に、発生器８のこれら２つの部材を共に取り付けるための適切な手段、例えば溶接または本明細書に記載されている取り付けのための他の手段によって好ましくは確実に取り付けられている点火器ハウジング２６を有する。
【０２４６】
発生器８に利用される１つ以上の点火器２０は、好ましくは電子点火システムであり、（ａ）点火器２０の様々な部材を収容するための点火器ハウジング２６；（ｂ）燃料を燃料源から点火器２０に入らせるための点火器燃料入口２２；（ｃ）酸化剤を酸化剤源から点火器２０に入らせるための点火器酸化剤入口２４であって、好ましくはオーステナイト鋼から作られている；（ｄ）点火器２０に使用される燃料および酸化剤を混合するための混合室２８；および（ｅ）点火器から第１燃焼室７０内に火炎を伝播するための火炎管２９を備える。火炎管２９は点火器２０の前端から第１燃焼室７０の前端まで好ましくは延びる。点火器ハウジング２６の後端は燃料計量ブロック３０の前端に好ましくは取り付けられている。点火器燃料入口２２および点火器酸化剤入口２４は、それぞれ１つ以上の燃料および酸化剤の源、例えば燃料および酸化剤貯蔵タンク（図示せず）に好ましくはそれぞれ接続され、それぞれ点火器ハウジング２６の前端に確実に取り付けられている。点火器２０に使用される１つ以上の燃料および酸化剤は、点火器燃料入口２２および点火器酸化剤入口２４にそれぞれポンプで送られる（または他の状態で流入させられる）。点火器に使用される燃料および酸化剤は、本明細書に記載されている一次燃料および酸化剤と同じかまたは異なっていてもよい。
【０２４７】
２〜４つの点火器２０が好ましくは使用され、各点火器は、火炎管２９の前端から後端に好ましくは火炎を伝播させ、火炎は次に第１燃焼室７０に入る。好ましくは、点火器２０に利用される酸化剤の流れおよび燃料の流れは、混合室２８の中心領域で交差する。好ましくは、様々な火炎管２９から流れる火炎は、第１燃焼室７０において１つ以上の共通点、線または領域で交差する。
【０２４８】
点火器２０の混合室２８に流入する燃料および酸化剤は、点火器２０において電子的に生じたスパークによって好ましくは点火される。燃料および酸化剤の混合物を点火することによって生成された火炎は、次に火炎管２９から下方へ第１燃焼室７０内に伝播する。一旦、燃料および酸化剤が第１燃料口管３６および第１酸化剤注入オリフィス４６によってそれぞれ第１燃焼室７０内に計量されると、第１燃焼室７０に結果として生じる燃料および酸化剤の混合物が燃えだし、第１燃焼室７０において第１部分燃焼工程を開始する。一旦、燃焼反応が第１燃焼室７０において始まると、点火器２０の操作は好ましくは終了され、スパークはもはや生成されなくなり、酸化剤の混合室２８内への流れは終了される。１つ以上の内部または外部温度センサー、または当業者によって公知の他の同様の装置が、発生器８内／上の様々な位置で使用され、第１燃焼室７０において燃焼工程の開始を検出し且つ点火器２０の動作を停止して酸化剤および／または燃料の混合室２８内への流れを中止する。
【０２４９】
第１燃焼室７０に使用される温度および圧力が調整され、その中に存在する１つ以上の燃料の不完全燃焼を可能にする。第１燃焼室７０に入る酸化剤および燃料は好ましくは、この第１燃焼工程時に、これらをそれぞれ少なくとも部分的に気体状に気化させ、または他の方法で気体状にとどまらせる温度および圧力で混合および燃焼される。第１燃焼室７０の温度は、その中に使用される特定の種類の燃料に対応するＯ／Ｆ混合率を選択してこの結果を達成するように当業者によって容易に制御することができる。第１燃焼室７０の圧力は、第１燃料口管３６および第１酸化剤注入オリフィス４６からそれぞれ第１燃焼室７０内に計量される燃料および酸化剤の圧力、およびそれらが第１燃焼室７０内に計量される口の直径を制御することによって調整することができる。第１燃焼室７０の温度は好ましくは、約１２００°Ｆ〜約５８００°Ｆ（１２００〜５８００℃）の範囲、より好ましくは約２６００°Ｆ〜約２８００°Ｆ（１４００〜１５００℃）の範囲である。第１燃焼室７０の圧力は好ましくは約５００ｐｓｉｇ〜約１５００ｐｓｉｇ（３５〜１０５ｋｇ／ｃｍ２）の範囲、より好ましくは約６００ｐｓｉｇ〜約９００ｐｓｉｇ（４２〜６３ｋｇ／ｃｍ２）の範囲である。
【０２５０】
市販されているコンピュータプログラム、および他の容易に入手可能な情報を用いて、当業者は、本装置の様々な部材および／または領域のそれぞれ、例えば第１燃焼室７０、第２燃焼室１００および第３燃焼領域１２０に使用される温度および圧力を容易に変えて、所望の結果（例えば、不完全または完全燃料燃焼）を達成することができる。燃焼および伝熱工程の様々な側面を記載している情報（燃料、酸化剤および燃焼室圧力および温度、燃料および酸化剤の流量およびＯ／Ｆ混合率の関係に関する情報を含む）、および一般的に、燃焼装置における使用に適切な様々な金属に関する情報は、当技術において公知である。例えば以下を参照：Ｈｕｚｅｌ等、液体プロペラロケットエンジンの設計のための現代エンジニアリング（Ｖｏｌ．２７、Ｐｒｏｇｒｅｓｓ  ｉｎ  Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ  ａｎｄ  Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ  ａｎｄ  Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ、ワシントンＤ．Ｃ．１９９２）；Ｓｕｔｔｏｎ、ロケット推進要素、ロケットのエンジニアリングへの導入（第６版、Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．，ニューヨーク、１９９２）。従来の産業蒸気発生器およびボイラーの操作を記載する情報は、当技術において公知である。例えば、以下を参照：Ｇａｎａｐａｔｈｙ、産業ボイラーおよび熱回収蒸気発生器、設計、用途および計算（Ｍａｒｃｅｌ  Ｄｅｋｋｅｒ、Ｉｎｃ．，ニューヨーク、ＮＹ、２００３）；Ｇａｎａｐａｔｈｙ、蒸気プラント計算マニュアル、第２版、改訂および拡大版（Ｍａｒｃｅｌ  Ｄｅｋｋｅｒ、Ｉｎｃ．，ニューヨーク、ＮＹ、１９９４）。
【０２５１】
市販されている熱化学コンピュータソフトウェア、例えばＧＵＩＰＥＰソフトウェア、ＣＱＥＴＭソフトウェア、ＧＮＯＣＩＳＴＭソフトウェア、ＰＥＯＡ  ＧＮＯＣＩＳＴＭソフトウェア、ＣＥＴソフトウェア（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ  ｗｉｔｈ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ＮＡＳＡ  ＴＭ４５５７）、Ｓｍａｒｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓ（登録商標）ソフトウェア（Ｅｍｅｒｓｏｎ、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、ＭＯ）、ＰＯＷＥＲｌｉｎｋ  ＲＴＵソフトウェア（Ａｂｂｅｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，ソルトレークシティ、ＵＴ）、ＦＡＳＴＦＬＯＷ  ａｎｄ  ＣＯＮＤＥＮＳコンピュータプログラム（ＭＰＲ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃ．，アレクサンドリア、ＶＡ）を使用して、１つ以上の特定の燃料、燃料成分または燃料混合物および酸化剤に対して、本方法および装置に使用されるべき様々な温度、圧力、および燃料および酸化剤の流量を決めることができる。これらのコンピュータプログラムは、また、特定の燃料および酸化剤を使用する場合に、装置の排気システムを出る燃焼ガス排気物の分析をすることができる。
【０２５２】
１つ以上の燃料が第１燃焼室７０にとどまる時間は、それらに不完全（部分的）燃焼を受けさせる時間であり、この燃焼は、約０．０２５〜約１０秒の範囲の期間にしばしば生じる。しかしながら、燃料、燃料成分または燃料混合物（または酸化剤との混合物）が発生器８の燃焼室または領域のいずれかにとどまる期間は、特定の燃焼室または領域の温度、燃料が室または領域内に注入される速度、室または領域の長さおよび室または領域の燃料に生じる渦化の量に応じて変わり得る。温度が高いほど、燃料の速度が速いほど、室または領域の長さが短いほど、および燃料に生じる渦化が少ないほど、燃料（または燃料成分または燃料混合物および酸化剤）が一般的に特定の燃焼室または領域にとどまる時間は短くなる。
【０２５３】
第１燃焼室７０の材料のすべては、一般的に、乱流条件下で保存され、第１燃焼室７０に生じる燃焼反応によってフラックスの状態に入る。第１燃焼室７０で利用される燃料または燃料成分が固体である場合、固体の燃料または燃料成分は、一般的に、この工程によって、室内で少なくとも部分的に燃焼ガスに変換される。第１燃焼室７０で生成される燃焼ガス生成物に好ましくは生じる渦化は、一般的且つ有利に、燃料、燃料成分または燃料混合物を、１つ以上の酸化剤とより均一に混合させ、燃焼ガス生成物を、このような渦化なしで生じる場合、または従来のボイラーまたは蒸気発生器で通常生じるよりも長く第１燃焼室７０に留まらせる。
【０２５４】
第１燃焼室７０において、１つ以上の燃料の炭化水素は、別の不完全（部分的）燃焼反応を受ける第２燃焼室１００におけるよりも、またさらに第３燃焼反応を受ける第３燃焼領域１２０におけるよりも、一般的により複雑である。同じ理由で、１つ以上の燃料の炭化水素はまた、さらに解離（破壊）される第３燃焼領域１２０よりも第２燃焼室１００において、一般的により複雑である。
【０２５５】
第１燃焼室７０において生成される燃焼ガス生成物は、第１燃焼室７０における燃料の不完全燃焼から生じる。第１燃焼室７０において燃焼される燃料の量は、好ましくは約０％よりも大きく約１００％よりも小さな範囲、より好ましくは約２０％〜約７０％の範囲、最も好ましくは約５０％である。それは、一般的に、燃焼ガスおよび部分燃焼された燃料を含み、フュエルリッチであり続け、工程のこの段階で、この不完全燃焼反応の生成物として環境汚染物質および／または危険物を（使用された燃料の種類によって）含んでもよく（なぜならば燃料の唯一の不完全燃焼が工程のこの段階で生じたからである）、さらに酸化剤を含んでもよい。
【０２５６】
燃料摩耗板６３は、図２に詳細に示されるが、第１燃焼室７０の後端に隣接し、１つまたは好ましくは複数の第２燃料口管６６、または燃料を第２燃焼室１００内に計量するための他の手段が、図６〜１０および１２に詳細に示される１つのまたは好ましくは複数の第２燃料口６５に取り外し可能に挿入されるように、好ましくは設計されている。燃料摩耗板６３は好ましくは硬い金属、例えば市販されているＡ−２、Ａ−７、Ｈ−１３またはＳ−７金属の１つから作られ、耐磨耗性、さらに上昇した温度での焼き戻しに対する耐性を与える。発生器８のこの部品は、必要に応じて取り外して取替えられるように設計される。従来の方法を用いて、第２燃料口６５は、燃料摩耗板６３、前端が燃料摩耗板６３の後端に取り付けられている第１水マニホールド板６０、前端が第１水マニホールド板６０の後端に取り付けられている供給水マニホールド６４、前端が供給水マニホールド６４の後端に取り付けられている第２酸化剤マニホールド８２、前端が第２酸化剤マニホールド８２の後端に取り付けられている第２移送注入板８４、および前端が第２移送注入板８４の後端に取り付けられている第２酸化剤マニホールド板８０に開けられ、または他の状態で設けられていて、発生器８のこれらの部材のそれぞれを貫通する１つ以上の中空オリフィス（第２燃料口６５）を形成し、第１燃焼室７０の後端から第２燃焼室１００の前端を接続している。第２燃料口６５および第２燃料口管６６のサイズおよび数は、第１燃料口３４および第１燃料口管３６に対して上述したように広く変えてもよい。第２燃料口６５の数は、好ましくは、所望の第２燃料口管６６の数と同じであり、使用される燃料、燃料成分または燃料混合物の種類およびＯ／Ｆ混合率によって、当業者によって公知であるように変えることができる。第２燃料口６５の直径は、第２燃料口管６６が容易に取り外し可能に第２燃料口６５に挿入され、且つ発生器８の作動時、第２燃料口６５に固定されたままである直径である。第２燃料口６５に挿入された第２燃料口管６６は、また、第２燃焼室１００において一緒に混合される１つ以上の燃料、燃料成分または燃料混合物および１つ以上の酸化剤の混合物をフュエルリッチにするＯ／Ｆ率を可能にする。酸化剤は、好ましくは、第２燃料口管６６のまわりを循環するので、第２燃料口６５および第２燃料口管６６もオーステナイト鋼から作られる。第２燃料口管６６は、燃料摩耗板６３の前端に取り外し可能に挿入され、上述の様々な部材を貫通して第２移送注入板８４に延びる。第１水マニホールド板６０は、好ましくは、第２酸化剤マニホールド板８０に取り付けるための均等に間隔があけられたボルト穴を含むフランジを有する。
【０２５７】
第１燃焼室７０に生成される燃焼ガス生成物は、その中に生じる燃焼工程に起因して、その中に存在する圧力によって、第１燃焼室７０の前端から後端に動かされる。次に第２燃料口管６６の前端から後端および第２燃焼室１００内に計量される。第２燃料口管６６は、好ましくは、第２燃料口管６６の直径によって、第１燃焼室７０に生成された燃焼ガス生成物の速度を増加させる。しかしながら、第２燃焼室１００に入るフュエルリッチ燃焼ガス生成物は、しばしば、約３２８０フィート／秒ポンドより高い線速度で、第２燃焼室１００に入る。
【０２５８】
第２燃焼室１００に入る燃焼ガス生成物は、好ましくは、１つ以上の追加の酸化剤と供給且つ混合され、これらの酸化剤は、第１燃焼室７０に入った酸化剤と同じでもよく、または異なっていてもよく、別の燃焼反応を、このときは第２燃焼室１００に（燃焼ガス生成物に存在している燃料の自発的な燃焼によって）、第２燃焼室１００に存在する燃料の第２不完全（部分的）燃焼を引き起こし且つ好ましくは燃料および酸化剤をフュエルリッチ混合物に維持するような量で、すぐに引き起こす。酸化剤は、供給且つ混合される。第２燃焼室１００に利用されるＯ／Ｆ混合率は、また、一般的に、いくつかの変数、例えば、利用される特定の燃料および酸化剤に依存している。利用される特定の１つ以上の燃料、燃料成分または燃料混合物の化学組成に応じて、ある燃料は、燃料を消費するのにより多いまたはより少ない酸化剤を必要とする。第２燃焼室１００に入る燃料と混合される追加の酸化剤の量、および望ましいＯ／Ｆ混合率は、当業者によって容易に決められることができる。
【０２５９】
追加の酸化剤、例えばＬＯＸは、第２燃焼室１００に追加されるが、酸化剤源、例えば酸化剤貯蔵タンクから、適切な流量制御装置を通過してポンプまたは装置によって第２酸化剤入口８１、または追加の酸化剤を受けるための、好ましくはオーステナイト鋼から作られている手段内に導かれる。流量制御装置は、燃料入口マニホールド１２用の上述の装置の１つ、または当技術において公知の類似の装置であってもよい。第２酸化剤入口８１に入る追加の酸化剤の流量は、燃料および酸化剤のフュエルリッチ混合物を第２燃焼室１００に得るために変えることができる。また、第２酸化剤入口８１に入る追加の酸化剤は、好ましくは第１酸化剤入口４２に入る酸化剤の温度に相当する温度を有する。
【０２６０】
追加の酸化剤は、圧力下で第２酸化剤入口８１に入り、この圧力は、酸化剤を第２酸化剤マニホールド８２（図９に詳細に示す）内、または追加の酸化剤を第２燃焼室１００内に計量するための別の手段内に流入させる。この手段は、供給水マニホールド６４と第２移送注入板８４（図１０に詳細に示す）との間に設けられ、好ましくは第２燃料口管６６のまわりに放射状に設けられる。第２酸化剤マニホールド８２は、好ましくはオーステナイト鋼から作られるが、追加の酸化剤を、第２酸化剤マニホールド８２の後端に設けられている１つ以上の第２酸化剤注入オリフィス８５内に向ける。圧力によって、追加の酸化剤は、好ましくはオーステナイト鋼製の第２酸化剤注入オリフィス８５から第２燃焼室１００内に注入させられ、その中で酸化剤は、第２燃焼反応のために、その中に存在している（または第２燃焼室１００に入る）燃料と混合する。望ましい第２酸化剤注入オリフィス８５の数は、使用される酸化剤の種類およびＯ／Ｆ混合率に依存する。１つ以上の特定の酸化剤、および特定のＯ／Ｆ率に対する第２酸化剤注入オリフィス８５の最適な数は、当業者によって容易に決められることができる。第２燃料口６５、第２燃料口管６６および第２酸化剤注入オリフィス８５は、図７〜１０および／または図１２に詳細に示されている。第２酸化剤注入オリフィス８５は図１３に詳細に示されている。
【０２６１】
酸化剤は、第２酸化剤マニホールド８２に存在している場合、二重の目的を有する。酸化剤は、燃料の第２部分燃焼反応のために第２燃焼室１００に供給される。さらに、酸化剤は、第２燃焼室１００に生じる第２燃焼反応によって熱くなる第２移送注入板８４の後側を冷却する。第２移送注入板８４も、好ましくはオーステナイト鋼から作られているが、第２燃焼工程によって生成される熱を、第２酸化剤注入オリフィス８５に入らない過剰な酸化剤に伝熱し、この過剰な酸化剤を加熱する（一般的に液体酸化剤を気化する）。この過剰な高温の酸化剤は、圧力下で酸化剤移送管４９に流入し、次に圧力下で第３燃焼領域１２０に向けられる。あるいは酸化剤移送管４９に流入している酸化剤は、異なる燃焼室または領域に排出され、または向けられてもよい（３つより多い燃焼室または領域が発生器８に利用される場合）。第３燃焼領域１２０に流れる酸化剤は、第２移送注入板８４からこの酸化剤への伝熱の結果、一般的に半液体／気体状態（使用される酸化剤が液体の場合）または気体状（使用される酸化剤が気体の場合）である。
【０２６２】
第２過熱蒸気生成物出口６７、または過熱または乾燥飽和蒸気生成物を発生器８から排出させる別の手段は、好ましくは、供給水マニホールド６４、または第２燃料口管６６のまわりに水を循環させて第２燃料口６５の前端および後端を冷却するための別の手段、および第２水入口６２、または発生器８内の水を受けるための別の手段と一列に並べられる。冷却水は、過熱または乾燥飽和蒸気生成物に変換され、その後、第２過熱蒸気生成物出口６７、または蒸気を発生器８から排出させるための別の手段を通って発生器８から出る。第２過熱蒸気生成物出口６７は、第１水マニホールド板６０に、発生器８のこれらの部材を一緒に確実に取り付けるための別の適切な手段、例えば溶接、またはフランジ付きのＪＩＣまたはＡＮ接続金具、および好ましくは溶接によって、取り付けられる。第１水マニホールド板６０の後端は、好ましくは、第２酸化剤マニホールド板８０の前端に、発生器８のこれらの領域を一緒に確実に取り付けるための手段、例えば１つ以上の第３取付装置６１で、第１取付装置１４に関して上述したように取り付けられる。第１水マニホールド板６０および第２酸化剤マニホールド板８０は、好ましくは、それぞれ、（燃料入口マニホールド１２のフランジに関して上述したように）板に開けられて互いに一列に並べられた１つ以上のボルト穴を有する。第３取付装置６１は、発生器８の上述の領域を一緒に確実に取り付けるための適切な任意の装置、例えばナットおよび付属の止め座金付の高強度ボルトであってもよい。第３取付装置６１の数は、発生器８のこれらの領域を確実に取り付けるために当技術において公知のとおり変えてもよい。
【０２６３】
第１燃焼室７０において生成された燃焼ガス生成物は、第２燃料口管６６によって計量される。図９に示すように、１つ以上の第２酸化剤入口８１に入る追加の酸化剤は、好ましくは、第２燃料口管６６のまわり、次に第２酸化剤注入オリフィス８５（好ましくは第２酸化剤注入オリフィス８５のすべてに対して同じ速度および容積で）によって、所望のＯ／Ｆ混合率で、さらにそれぞれ好ましくは燃料の流れおよび酸化剤の流れから渦を形成させるような角度で、放射状に追加の酸化剤を分配させるように計量される。燃焼ガス生成物に存在する燃料は入ってくると、追加の酸化剤と混合され、好ましくは第２燃焼室１００において燃料および酸化剤のフュエルリッチ混合物になる。燃料は次に第２燃焼室１００において特定のＯ／Ｆ率で（しかしながら好ましくは、第１燃焼室７０に生じた第１燃焼工程と比較して、より完全に）第２部分燃焼を受ける。（第３燃焼工程が工程中に利用されない場合、第２燃焼工程は、代わりに、完全燃焼工程（以下の述べる）であってもよい。）順序は変えてもよいが、燃料を含む燃焼ガス生成物は、酸化剤が第２燃焼室１００内に計量される前に、第２燃焼室１００内に計量されることが好ましい。
【０２６４】
この第２燃焼反応の結果として第２燃焼室１００に生成された燃焼ガスは、好ましくは、フュエルリッチであり続け、好ましくは、（第２の別の燃焼反応を燃料が受ける結果として）第１燃焼室７０に生成された燃焼ガス生成物と比較して、より小量の環境汚染物質および／または危険物を含む。第２燃焼室１００に起こる第２不完全（しかしながらほとんど完全な）燃焼工程から生じる燃焼ガス生成物は次に、圧力下で、第２燃焼室１００の前端から後端に移動する。それは次に第３燃焼領域１２０に流入する。
【０２６５】
第２燃焼室１００に使用される温度および圧力は調整され、その中に（燃焼ガス生成物内に）存在する燃料の第２不完全燃焼（別の追加の部分または不完全燃焼）を可能にする。追加の酸化剤および燃料は、それらがそれぞれさらに気化される（第１燃焼室７０に生じた気化よりも大きな程度で気化される）温度および圧力で、この第２燃焼反応時に、混合および燃焼される。第２燃焼室１００内の温度は、その中で使用される特定の種類の燃料に対応するＯ／Ｆ混合率を選択することによって、当業者によって容易に制御することができる。第２燃焼室１００内の圧力は、第２燃焼室１００内に計量される燃料および酸化剤の圧力、およびそれらが第２燃焼室１００内に計量される第２燃料口管６６および第２酸化剤注入オリフィス８５の直径をそれぞれ制御することによって調整することができる。第２燃焼室１００内の温度は、好ましくは約３０００°Ｆ〜約５８００°Ｆ（１６５０〜３２００℃）、より好ましくは約４０００°Ｆ〜約４５００°Ｆ（２２００〜２５００℃）の範囲である。第２燃焼室１００内の圧力は、好ましくは約３００ｐｓｉｇ〜約１，５００ｐｓｉｇ（２１〜１０５ｋｇ／ｃｍ２）の範囲、より好ましくは約５００ｐｓｉｇ〜約１，０００ｐｓｉｇ（３５〜７０ｋｇ／ｃｍ２）の範囲である。第２燃焼室１００に生じる燃焼反応は好ましくは、その燃焼圧力において化学量論に近いが（化学量論の約８５％〜約９５％）、好ましくは、工程のこの段階で化学量論的燃焼（１００％）を達成しない。市販のコンピュータプログラムまたは他の入手可能な情報を用いて、当業者は、第２燃焼室１００に使用される温度および圧力を容易に変えて、第２燃焼室１００における燃料のさらに不完全な燃焼を達成することができる。
【０２６６】
燃料が第２燃焼室１００にとどまる時間は好ましくは、燃料に追加の不完全（部分的）燃焼を第２燃焼室１００において受けさせる時間であり、一般的に、約０．０２５〜約１０秒の範囲の期間である。しかしながら、燃料が第２燃焼室１００にとどまる時間は、第２燃焼室１００内の温度および燃料が第２燃焼室１００に注入される速度に応じて変化する。温度が高いほど、および燃料の速度が速いほど、燃料が第２燃焼室１００にとどまる時間は短くなる。
【０２６７】
第２燃焼室１００に存在する材料のすべては、一般的に乱流条件下に保存されて、その中に生じる燃焼反応によってフラックスの状態に入る。１つ以上の燃料または燃料成分が固体である場合、固体は一般的に、この工程によって、その中の燃焼ガスにさらに変換される。第２燃焼室１００に存在している燃焼ガス生成物に好ましくは生じる渦化は、好ましく且つ有利には、燃焼ガス生成物内の燃料を、追加の（および他の）酸化剤とより均一に混合させ、燃焼ガス生成物を、このような渦化なしで生じる場合、または従来産業のボイラーまたは蒸気発生器に通常生じるよりも長く第２燃焼室１００にとどまらせる。第２燃焼室１００において、燃焼ガス生成物に（１つ以上の燃焼ガスとともに）一般的に含まれる燃料に存在するかもしれない物質は、第３燃焼反応を受けてさらに解離される第３燃焼領域１２０におけるよりも、一般的により複雑になる。
【０２６８】
第２燃焼室１００において生成される燃焼ガス生成物は、第２燃焼室１００に入った燃料の他の不完全（部分的）燃焼（第１燃焼室７０において燃焼されなかった利用燃料の全体の割合）から生じる。第２燃焼室１００において燃焼される燃料の量は、一般的に約０％よりも大きく約１００％よりも小さな範囲、好ましくは約２０％〜約７０％、より好ましくは約４０％である。例えば、発生器８に使用される燃料全体の５０％が第１燃焼室７０において燃焼されると、燃料の残りの５０％の４０％は、第２燃焼室１００において燃焼される（発生器８に使用される燃料全体の２０％は燃焼されないままである）ことが好ましい。第２燃焼室１００に生成される燃焼ガスは、好ましくは、部分燃焼燃料を含み、フュエルリッチであり続け、工程のこの段階で、不完全燃焼の生成物として環境汚染物質および／または危険物を、使用された燃料および酸化剤の種類によって含み得る（なぜならば燃料の完全燃焼が工程のこの段階でまだ生じていないからである）。（第３燃焼領域１２０が装置に利用されていない場合、第２燃焼室１００において燃焼される燃料の割合は、一般的に、第３燃焼領域１２０が利用される場合よりも高く、好ましくは、第３燃焼領域１２０に関して上述した場合と同じである。）
第２燃焼室１００において生成される燃焼ガス生成物は、（第２燃焼室１００内に燃焼工程によって存在し且つ生じた）高圧によって、第２燃焼室１００の前端から後端に移動される。それは次に高圧によって第３燃焼領域１２０内に移動され、その中で第３燃焼領域１２０の前端から後端に移動する。第３燃焼領域１２０に入るフュエルリッチ燃焼ガス生成物は好ましくは、約０．１７８フィート／秒ポンドよりも高い線速度で入る。
【０２６９】
第３燃焼領域１２０に入る燃焼ガス生成物は次に好ましくは、１つ以上の追加の酸化剤を供給され且つ混合され、酸化剤は、発生器８に使用される他の酸化剤と同じでもよく、または異なっていてもよく、第３燃焼反応を、このときは第３燃焼領域１２０に（領域内に存在している燃料の自発的な燃焼によって）、第３燃焼領域１２０に存在する燃料の第３の、好ましくは最終且つ完全な燃焼を引き起こすような量で、すぐに引き起こす。第３燃焼領域１２０は、ジェットの「アフターバーナー」と同じように機能する。第３燃焼領域１２０に利用されるＯ／Ｆ混合率は、また、一般的に、いくつかの変数、例えば、利用される特定の燃料および酸化剤に依存している。利用される特定の１つ以上の燃料、燃料成分または燃料混合物の化学組成に応じて、ある燃料は、燃料を消費するのにより多いまたはより少ない酸化剤を必要とする。第３燃焼領域１２０内の燃料と混合される追加の酸化剤の量、および望ましいＯ／Ｆ混合率は、当業者によって容易に決められることができる。
【０２７０】
第３燃焼領域１２０に供給される追加の酸化剤は好ましくは、第１酸化剤マニホールド４１または第２酸化剤マニホールド８２に流入せずに酸化剤移送管４９に入り、排出されなかった過剰な酸化剤である。しかしながら、追加の酸化剤は、違ったやり方で、例えば第１酸化剤入口４２および第２酸化剤入口８１に対して上述したとおり、第３燃焼領域１２００（または発生器８の他の領域または部材）に供給することができる。追加の酸化剤は好ましくは、約−１８０°Ｆ〜約１０°Ｆ（−１２０〜−１２℃）の範囲の温度を有する。それは、熱を第１移送注入板４４および第２移送注入板８４から吸収することによって加熱され、この場合、これらの板の冷却剤として機能し、通常少なくとも部分的に気体状である。
【０２７１】
追加の高温の酸化剤は、圧力下で、第３外部ハウジング１３０内に設けられている酸化剤移送管４９の後端内に移動する。第３外部ハウジング１３０の下部は、管１２１の外側に隣接し、この管は好ましくは中空で、好ましくは、第２燃焼室１００の後端および第３燃焼領域１２０の前端の側壁を形成する。
【０２７２】
追加の酸化剤は次に、圧力下で、第３外部ハウジング１３０内に好ましくは（ドリルで）穴を開けてまたは他のやり方で加工されている酸化剤移送管４９の後端から、高温の酸化剤マニホールド１３６、または追加の酸化剤を第３燃焼領域１２０に計量するための、第３外部ハウジング１３０に設けられている他の手段内に入る。追加の酸化剤は好ましくは、放射状に、高温酸化剤マニホールド１３６に流入しする。このマニホールドは好ましくはオーステナイト鋼から作られ、好ましくは第３外部ハウジング１３０内に固定または加工されている。高温酸化剤マニホールド１３６の上部は、酸化剤移送管４９の後端に隣接して設けられ、高温酸化剤マニホールド１３６の下部は、管１２１の外側に隣接して設けられている。圧力によって、追加の酸化剤は高温酸化剤マニホールド１３６によって注入され、好ましくは放射状に、１つのまたは好ましくは複数の高温酸化剤オリフィス１２２、好ましくは管１２１において１つ以上の列（または他の形態）に均等に間隔をあけて設けられているオリフィスのまわりを流れる。高温酸化剤オリフィス１２２は、好ましくは高温酸化剤マニホールド１３６と一列に並べられている。高温酸化剤オリフィス１２２は、管１２１内に穴開け／加工することができるが、それらの数および直径は選択された最終の燃焼ガス生成物Ｏ／Ｆ混合率に依存する。特定の酸化剤およびＯ／Ｆ混合率に対する高温酸化剤オリフィス１２２の最適な数、直径および空間配列は、当業者によって容易に決められることができる。
【０２７３】
圧力によって、次に追加の酸化剤が高温酸化剤オリフィス１２２に入る。追加の酸化剤は次に、圧力下、（好ましくは噴霧されることによって）高温酸化剤オリフィス１２２から第３燃焼領域１２０に（線状にまたは角度をつけて）注入され、領域内で、酸化剤はその中の燃料と混合し、（燃料の自発的な燃焼によって）第３燃焼反応、および第３燃焼領域１２０に存在する燃料の最終完全燃焼を引き起こす。マニホールド１３６内への追加酸化剤の流量は、第３燃焼領域１２０における化学量論的燃焼反応を達成するために変えてもよい。
【０２７４】
第２燃焼室１００において生成された燃焼ガス生成物に存在する燃料は、入ってくると追加酸化剤と混合し、好ましくは、第３燃焼領域１２０において燃料および酸化剤の化学量論的混合物になり、第３燃焼領域１２０において燃料の流れおよび酸化剤の流れから渦を形成させる。その後、燃料は、第３燃焼領域１２０に残存している燃料の第３の、好ましくは完全な燃焼を、特定のＯ／Ｆ率で受ける。順序は変えてもよいが、燃料を含む燃焼ガス生成物は、追加の酸化剤が第３燃焼領域１２０内に計量される前に、第３燃焼領域１２０内に計量されることが好ましい。
【０２７５】
第３燃焼領域１２０において生成される燃焼ガス生成物は、第３燃焼領域１２０に入った燃料の完全な（または、ほぼ完全な）燃焼（第１燃焼室７０または第２燃焼室１００において燃焼されなかった使用燃料全体の割合）から生じる。第３燃焼領域１２０において燃焼される燃料の量は、一般的に約０％よりも大きく約１００％までの範囲、好ましくは約５０％〜約１００％の範囲であり、約１００％が最も好適である。目標は、発生器８に利用され、工程においてこの時点までに燃焼された燃料の約９５％〜約１００％、そして好ましくは１００％を有することである（第３燃焼領域１２０が、発生器８に利用される最後の燃焼室または領域である場合）。例えば、発生器８に利用される燃料全体の５０％が第１燃焼室７０において燃焼され、燃料の残り５０％の４０％が第２燃焼室１００において燃焼される場合、燃料の残りのすべてが、第３燃焼領域１２０において燃焼されることが好ましい（発生器８に利用される燃料全体の０％は燃焼されないままであり、１００％の燃焼効率を達成する）。第３燃焼領域１２０において生成された燃焼ガスは、好ましくは、完全に（１００％）燃焼された燃料を含み、従って、好ましくは、不完全燃焼の生成物、例えば環境汚染物質および／または危険物を有していない（または小量のこのような生成物を有する）。
【０２７６】
第３燃焼領域１２０に使用される温度および圧力は、調整されて、その中に存在し、燃焼ガス生成物に存在する燃料の最終完全燃焼（別の追加完全燃焼）を可能にする。追加酸化剤および燃料は、この第３燃焼反応時に、それらが、それぞれ、さらに気化される（第２燃焼室１００に生じた気化よりも大きな程度で気化される）温度および圧力で、混合且つ燃焼される。第３燃焼領域１２０内の温度は、この結果を達成するために、その中に使用される特定の種類の燃料に対応するＯ／Ｆ混合率を選択することによって容易に制御することができる。第３燃焼領域１２０内の圧力は、第３燃焼領域１２０に入る燃料および酸化剤の圧力を制御することによって調整することができる。第３燃焼領域１２０内の温度は、好ましくは約３０００°Ｆ〜約５８００°Ｆ（１６５０〜３２００℃）、より好ましくは約４５００°Ｆ〜約５５００°Ｆ（２５００〜３０００℃）の範囲である。第３燃焼領域１２０内の圧力は、好ましくは約３００ｐｓｉｇ〜約１５００ｐｓｉｇ（２１〜１０５ｋｇ／ｃｍ２）、より好ましくは約５００ｐｓｉｇ〜約９００ｐｓｉｇ（３５〜６３ｋｇ／ｃｍ２）の範囲である。第３燃焼領域１２０に生じる燃焼工程は、好ましくは、化学量論的Ｏ／Ｆ混合率で生じる。市販されているコンピュータプログラム、および他のすぐに入手可能な情報を用いて、当業者は、第３燃焼領域１２０に使用される温度および圧力を変えて、第３燃焼領域１２０内で燃料の完全燃焼を達成することができる。
【０２７７】
燃料が第３燃焼領域１２０にとどまる時間は、燃料に、最終の、好ましくは完全燃焼を第３燃焼領域１２０で受けさせる時間であり、これは、一般的に、約０．０２５〜約１０秒の期間に生じる。しかしながら、燃料が第３燃焼領域１２０にとどまる時間は、第３燃焼領域１２０内の温度および燃料が第３燃焼領域１２０内に注入される速度によって変化する。温度が高いほど、および燃料の速度が速いほど、燃料が第３燃焼領域１２０にとどまる期間は短くなる。
【０２７８】
第３燃焼領域１２０に存在する材料のすべては、また、一般的に、乱流条件下で保存され、その中に生じる燃焼反応によってフラックスの状態に入る。１つ以上の燃料またはその成分が固体である場合、固体は、一般的に、この工程によって、領域内の燃焼ガスにさらに変換される。第３燃焼領域１２０内の燃焼ガス生成物に好ましくは生じる渦化は、一般的且つ有利に、燃焼ガス生成物に存在する燃料を、追加の（および他の）酸化剤とより均一に混合させ、燃焼ガス生成物を、このような渦化なしで生じる場合、または従来産業のボイラーまたは蒸気発生器に通常生じるよりも長く第３燃焼領域１２０に留まらせる。第３燃焼領域１２０において、燃料に存在する物質は、そこで第３燃焼反応を受け、さらに解離される場合、第２燃焼室１００におけるよりも一般的に複雑ではない。（１つ以上の固形燃料または燃料成分が発生器８で使用される場合、固体粒子は、おそらく第１燃焼室７０において侵食され、さらに第２燃焼室１００において侵食され、またさらに第３燃焼領域１２０において侵食され、通常完全に第３燃焼領域１２０において気化する。）
第３燃焼反応から生じる燃焼ガス排気物は、圧力下で、第３燃焼領域１２０の前端から後端に移動する。第３燃焼反応によって生じた圧力下、燃焼ガス排気物は、次に発生器８から出て、開いている（その後端に第３燃焼領域１２０を囲ませる壁または他のクロージャーを有していない）第３燃焼領域１２０の後端から流出する。燃焼ガス排気物は、大気中に、例えば従来の煙突によって放出することができ、環境汚染物質および／または危険物の放出量はないかまたは最小である。あるいは、それは、他のサブシステムまたはシステム、例えばボイラーまたは排熱回収蒸気発生器に使用され追加の蒸気を生成することができる。
【０２７９】
第３燃焼領域１２０を出る燃焼ガス排気物は、一般的に高温であるが、（第３の別の、および好ましくは完全燃焼反応を受ける結果として）第２燃焼室１００で生成された燃焼ガス生成物と比較して、一般的に、より小量の環境汚染物質および／または危険物を含み、最も好ましくは環境汚染物質および／または危険物を全く含まない。燃焼ガス排気物の温度は、一般的に、２０００°Ｆ〜約５５００°Ｆ（１１００〜３０００℃）、通常約２７００°Ｆ〜約５０００°Ｆ（１５００〜２８００℃）の範囲である。この高温に起因して、および工程のこの段階までに３つの別の燃焼反応を受ける発生器８に使用された燃料の結果として、燃焼ガス排気物は、一般的に環境上清浄である。それは、好ましくは環境汚染物質および／または危険物を含まない（０％）か、または小量のみの環境汚染物質および／または危険物を含む。好ましくは、燃焼ガス排気物は、ＣＯ、ＮＯｘ、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２、ＳＯｘ、ＳＯ２、ＨＣｌ、または粒状物質分子よりもむしろ、発生器に使用された燃料に当初存在していた分子から解離した汚染しない無害な原子、例えばＨ、Ｃ、ＯおよびＣｌ、および／または環境汚染物質および／または危険物ではない分子、例えばＨ２Ｏを含むだけである。使用される燃料の種類によっては、本工程および装置において完全燃焼反応後に生成された燃焼ガス排気は、水蒸気（Ｈ２Ｏ）およびＣＯ２（本明細書に記載されているように捕集且つ使用することができる非規準空気汚染物）を含むのみである。
【０２８０】
本工程および装置に使用される燃料の種類によっては、燃焼ガス排気物は、いくらかの灰を含み得る。燃焼ガス排気物における灰のレベルは、好ましくは約０％〜約２％の範囲であり、０％（灰分なし）が最も好適である。例えば、天然ガスが工程に使用される唯一の燃料である場合、燃焼ガス排気物は灰を含まないはずである。あるいは、タイヤゴム粒子が唯一の燃料として使用される場合、おそらくいくらかの灰が燃焼ガス排気物に存在する。他の例として、１３，３４６ＢＴＵ／ポンドのエネルギー値を有する１ポンドの石炭が従来の石炭燃焼工程において燃焼される場合、生成されるポテンシャルエネルギーは、約３１，０１７ｋＪ／ｋｇであり、生成される燃焼ガス排気は、約７３．９８％の炭素、４．８５％の水素、６．４１％の酸素、１．７６％の窒素、１．５９％の硫黄、６．２３％の灰および５．２３％の水分を含む。対照的に１ポンドのＴＤＦが本工程および装置によって燃焼される場合、次に生成されるポテンシャルエネルギーは約３６，０２３ｋＪ／ｋｇであるものとし、生成される燃焼ガス排気は、約８３．８７％の炭素、７．０９％の水素、２．１７％の酸素、０．０２４％の窒素、１．２３％の硫黄、４．７８％の灰および０．６２％の水分を含む。
【０２８１】
図１４に示されているように、燃焼ガス排気物は、発生器８の第３燃焼領域１２０（他の燃焼室または領域）から出て、高温の燃焼ガス排気物を冷却することができる水を含み、それによって水を蒸気物に変換する排熱回収蒸気発生器に入ることができ、また環境上清浄である。この蒸気生成物は、可変である割合の湿潤蒸気、乾燥飽和蒸気または過熱蒸気を含み、これらの蒸気は、従来の蒸気分離設備を用いて互いから分離することができ、個別に使用して様々な機能を果たすことができる。
【０２８２】
供給水は好ましくは、第１燃焼室７０の前端で発生器８に、水源（図示せず）、例えば水貯蔵タンクから、ポンプによって適切な流量制御装置を通して第１水入口５２、または供給水を受けるための他の手段に供給される。第１水入口５２は、第１水マニホールド５１の前端と後端との間の領域で、第１水マニホールド５１の上部に、発生器８のこれらの２つの領域を一緒に固定するための手段、例えば溶接または他の当技術において公知の手段によって取り付けられている。流量制御装置は、燃料入口マニホールド１２に関して上述した装置と同じでもよい。水は、好ましくは上述（「水」の段落）の温度を有し、第１燃焼室７０が、高温に露出している場合、その構造上の完全性を維持する助けとなる。この工程（および本工程および装置）における水の流量は、一般的に、いくつかの要因、例えば発生器８の温度、水の圧力、および選択された期間内に生成される蒸気の量、例えば１時間当り１００ポンドの過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物に依存している。
【０２８３】
第１水マニホールド５１の前端は好ましくは、上述のとおり、第１酸化剤マニホールド板４０の後端に取り付けられている。第１水マニホールド５１の前端は好ましくは、その中に開けられた１つ以上の等間隔のボルト穴を、付随のナットおよび座金付きの高強度ボルトを用いて、第１酸化剤マニホールド板４０に取り付けるために有する。ボルト穴は、上述の数および空間配列で、穴開け／加工されてもよい。第１水マニホールド５１の後端は好ましくは、第１外部ハウジング５０に、任意の適切な手段、好ましくは溶接によって取り付けられる。第１外部ハウジング５０は、第１管アセンブリ７１を保護するフレームまたは構造として機能し（第１管アセンブリ７１に対して機械的なフープ強度を与え）、フランジまたは他の取付装置が取り付けられてもよい構造を形成する。本明細書に記載されている他の外側ハウジング、例えば第２外部ハウジング９０および第４外部ハウジング１４０は、同じように機能する。
【０２８４】
水は、圧力下で、第１水入口５２を通って第１水マニホールド５１、または第１管アセンブリ７１への水の供給を調整し、水圧を制御するための他の手段に流入する。第１水マニホールド５１は、供給水をすぐに使えるように第１管アセンブリ７１に流入させ、好ましくは一定の水圧を維持する。本明細書に記載された他の水マニホールドは、同様に機能する。水は次に圧力下、第１燃焼室７０のほうへ押し出され、次に、第１外部ハウジング５０に設けられ、好ましくは、その中に放射状に開けられている１つ以上の第１水入口通路５５に圧入される。第１外部ハウジング５０内の第１水入口通路５５の数は、第１管アセンブリ７１内の第１水入口通路５５の数と同じである。第１外部ハウジング５０内の第１水入口通路５５は、好ましくは、第１水マニホールド５１内に設けられている領域において、第１燃焼室７０に沿って設けられている。水は、圧力下、第１外部ハウジング５０に設けられている第１水入口通路５５から、第１燃焼室７０の側壁を形成する第１管アセンブリ７１に設けられている１つ以上の個々の管に位置する第１水入口通路５５に流入する。
【０２８５】
図５および６に詳細に示される第１管アセンブリ７１は１つ以上の中空管を含み、これらの中空間は、好ましくは管を一緒に確実に接続するための手段、例えば溶接によって接続されているている。漏れまたは詰りが１つ以上の管に生じる場合、装置が適切に作動し続けることができるように、第１管アセンブリ７１（および他の管アセンブリのすべて）において複数の中空管を有することが好ましい。一般的に、より多くの中空管が第１管アセンブリ７１（および発生器８に利用される他の管アセンブリのすべて）に設けられると、より大きな表面積に水が接触し、より速く水が過熱蒸気に変換し、管に問題がある場合、生じる問題がより少なくなる。中空管を一緒に接続するための任意の適切な手段または装置を使用することができ、それは、燃料入口マニホールド１２の流量制御装置への取り付けに関して上述した方法および装置を含む。これらの中空管（および他の管アセンブリに関して本明細書に記載された他の中空管）は好ましくは同心状であるが、他の形状も可能である。管は円形、長円形、または他の適切な形状でもよい。または、１つの配管の外側表面は、第１外部ハウジング５０内に導かれ、摺動することができ、水蒸気通路（流路壁形状）を形成する。
【０２８６】
第１管アセンブリ７１を備える個々の管のそれぞれの前端は、好ましくは、第１外部ハウジング５０内の１つ以上の第１水入口通路５５に対応し且つ位置合わせされた第１水入口通路５５を有し、個々の管のそれぞれの後端は好ましくは、第１外部ハウジング５０内の１つ以上の第１過熱蒸気生成物出口通路５６に対応し且つ位置合わせされた第１過熱蒸気生成物出口通路５６を有する。第１管アセンブリ７１は好ましくは同心管状シェル（外殻）の形状である。第１管アセンブリ７１の外側は、任意で、しかしながら好ましくは、高温材で覆われ、または包まれて、より均一に圧力負荷を第１外部ハウジング５０に、当技術において公知のとおり伝える。この高温材は、約１０００°Ｆ（５４０℃）までの温度に耐える能力を有するものとし、第１外部ハウジング５０および第１管アセンブリ７１を断熱し、第１燃焼室７０に生成されたガスエネルギーのより効率のよいエネルギー管理を可能にする。
【０２８７】
第１酸化剤マニホールド板４０の後端は、好ましくはその中に加工された溝７１ａを有し、その中に第１管アセンブリ７１の前端を挿入することができる。溝７１ａは、第１管アセンブリ７１の前端を、その中に確実に嵌められるサイズを有する。第１水マニホールド板６０の前端の中心領域も好ましくは、その中に加工された溝７１ｂを有し、その中に第１管アセンブリ７１の後端を挿入することができる。溝７１ｂは、第１管アセンブリ７１の後端を、その中に確実に嵌められるサイズを有する。第１酸化剤マニホールド板４０を第１管アセンブリ７１に且つ第１管アセンブリ７１を第１水マニホールド板６０に確実に取り付けるための任意の適切な手段または装置を使用してもよく、それは、燃料入口マニホールド１２の流量制御装置に対する取り付けに関して上述した方法および装置、および当業者によって公知の他の類似の方法または装置を含む。第１管アセンブリ７１は、第１外部ハウジング５０に挿入され、且つ確実に嵌合され、好ましくは第１外部ハウジング５０の前端および後端の両方を通過し、その前端の長さは、第１酸化剤マニホールド板４０の後端に（第１管アセンブリ７１がその中に挿入されるように）加工された溝７１ａの深さに等しく、後端の長さは、第１水マニホールド板６０の前端に（第１管アセンブリ７１がその中に挿入されるように）加工された溝７１ｂの深さに等しい。これらの領域のそれぞれは好ましくは、ガスケットまたは類似の装置で密封される。
【０２８８】
第１管アセンブリ７１、第２管アセンブリ１０１、第３管アセンブリ１４６および管１２１は好ましくは、取り外し可能に発生器８に取り付けられ、それにより発生器８のこれらの部材を、例えばそれらを発生器８の内外に摺動することによって容易に取り替えることができる。
【０２８９】
第１燃焼室７０で生成される（第１燃焼工程から生じる）高温燃焼ガス生成物からの熱は、第１燃焼室７０の内側から隣接している第１管アセンブリ７１内へ伝わる。この熱は、第１管アセンブリ７１に設けられている個々の管に存在する水を過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物に変換する。
【０２９０】
第１管アセンブリ７１で生成される（そして工程のすべての他のステップおよび装置のすべての他の領域において生成される）過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物は、好ましくは、約３００ｐｓｉｇ〜約４５００ｐｓｉｇ（２１〜３２０ｋｇ／ｃｍ２）の範囲、より好ましくは約２６００ｐｓｉｇ〜約３６００ｐｓｉｇ（１８０〜２５０ｋｇ／ｃｍ２）、さらにより好ましくは約３０００ｐｓｉｇ（２１１ｋｇ／ｃｍ２）の圧力を有し、好ましくは約５００°Ｆ〜約１１５０°Ｆ（２６０〜６２１℃）の範囲、より好ましくは約７５０°Ｆ〜約１１００°Ｆ（４００〜５９０℃）の範囲の温度を有し、約８００°Ｆ（４３０℃）がさらにより好適である。
【０２９１】
第１管アセンブリ７１に設けられている個々の管に存在している過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物は、圧力下、第１管アセンブリ７１において１つ以上の第１過熱蒸気生成物出口通路５６に流入し、次に第１管アセンブリ７１から１つ以上の第１過熱蒸気生成物出口通路５６に流入する。この通路は、第１外部ハウジング５０に好ましくは放射状に開けられ、または他の状態で設けられ、第１管アセンブリ７１における第１過熱蒸気生成物出口通路５６と位置合わせされている。第１外部ハウジング５０における第１過熱蒸気生成物出口通路５６は好ましくは、第１過熱蒸気生成物出口マニホールド５３内の領域において第１燃焼室７０に沿って設けられている。第１外部ハウジング５０に開けられている第１過熱蒸気生成物出口通路５６の数は、管の数、および第１管アセンブリ７１に設けられている第１過熱蒸気生成物出口通路５６の数と同じである。過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物は、次に圧力下、第１燃焼室７０から第１過熱蒸気生成物出口マニホールド５３に流入し、マニホールドは、好ましくは、その前端が第１外部ハウジング５０の後端に、発生器８のこれら２つの領域を一緒に確実に取り付けるための手段、例えば、溶接することによって取り付けられている。本質的に、当技術において公知の任意の適切な手段または装置は、第１過熱蒸気生成物出口マニホールド５３を第１外部ハウジング５０に確実に取り付けるために使用することができ、上述した方法および装置を含む。第１過熱蒸気生成物出口マニホールド５３の後端は、好ましくは、第１水マニホールド板６０の前端に、発生器８のこれら２つの領域を一緒に確実に取り付けるための手段、例えば、１つ以上の第４取付装置５７、例えば高強度ボルトおよび必要に応じて付随のナットおよび座金で取り付けられている。第４取付装置５７は、第１取付装置１４に対して上述した装置と同じでもよい。第１過熱蒸気生成物出口マニホールド５３の後端は、好ましくは、接続装置、例えば燃料入口マニホールド１２に対して上述した装置を有し、この装置は１つ以上の等間隔のボルト穴がその中に開けられていて、高強度ボルトのその中への挿入を可能にしている。蒸気生成物は、圧力下、第１燃焼室７０から離れて第１過熱蒸気生成物出口マニホールド５３から第１過熱蒸気生成物出口５４内に入る。、この出口は好ましくは、第１過熱蒸気生成物出口マニホールド５３の上部で、その前端とその後端との間に設けられている。過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物は、次に第１過熱蒸気生成物出口５４から（および発生器８から）従来の過熱蒸気生成物回収装置（図示せず）、例えば任意で遠心分離器および／またはスクラバーを備えてもよい蒸気ドラム、または他の適切な装置に流入する。
【０２９２】
供給水は、供給水を第１水入口５２に供給するために使用される水源と同じかまたは異なってもよい水源（図示せず）、例えば第２水貯蔵タンクから、ポンプによって適切な流量制御装置を通過し、好ましくは発生器８の中心領域の下部において第２燃料口管６６の下に設けられている第２水入口６２に供給される。第２水入口６２は好ましくは、燃料摩耗板６３と第２酸化剤入口８１との間に設けられている。流量制御装置は、燃料入口マニホールド１２に関して上述した装置と同じでもよい。水は、好ましくは第１水入口５２に対して上述した範囲の温度を有し、圧力下、第１燃焼室７０と第２燃焼室１００との間に設けられている発生器８の領域のほうへ流れる。水は、圧力下、供給水マニホールド６４に流入する。このマニホールドは、好ましくは第１燃焼室７０の後端から第２燃焼室１００の前端、および中に高温燃焼ガスが流れている第２燃料口管６６のまわりに延びる。この水は、燃料摩耗板６３を冷却する機能を果たし、板の前端は、第１燃焼室７０の後端に隣接し、板は第１燃焼室７０から出て第２燃焼室１００のほうへ移動する燃焼ガス生成物によって高温となる。この冷却工程から生じる水、湿潤蒸気および過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物の混合物は、供給水マニホールド６４から発生器８の上部のほうへ流れ、第２過熱蒸気生成物出口６７（および発生器８）から出て、従来の過熱蒸気生成物回収装置（図示せず）に流入する。第２過熱蒸気生成物出口６７は、好ましくは、第２水入口６２と位置合わせされ、（発生器８の上部において）供給水マニホールド６４の上に設けられる。過熱蒸気生成物回収装置は、好ましくは、過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物を、第１過熱蒸気生成物出口５４、および蒸気生成物が出る発生器８のすべての他の部品から回収するために使用される中心過熱蒸気生成物回収装置である。
【０２９３】
供給水は、好ましくは第２燃焼室１００の前端に近い領域において発生器８に供給され、供給水を第１水入口５２または第２水入口６２に供給するために使用される水源と同じかまたは異なってもよい水源（図示せず）、例えば第３水貯蔵タンクから、ポンプによって適切な流量制御装置を通過し、第３水入口９２に供給される。第３水入口９２は好ましくは、第２水マニホールド９８の上部に、発生器８のこれら２つの領域を一緒に固定するための適切な手段、例えば溶接によって、第２水マニホールド９８の前端と後端との間の領域において取り付けられている。本質的に、当技術において公知の任意の適切な手段または装置は、第３水入口９２を第２水マニホールド９８に確実に取り付けるために使用することができ、上述した方法および装置を含む。流量制御装置は、燃料入口マニホールド１２に対して記載された装置と同じ型式でもよい。水は、好ましくは第１水入口５２に対して上述した範囲の温度を有し、第２燃焼室１００がその構造上の完全性を保持する助けとなる。
【０２９４】
第２水マニホールド９８の前端は、好ましくは、第２酸化剤マニホールド板８０の後端に、発生器８のこれら２つの領域を一緒に確実に取り付けるための手段、例えば１つ以上の第５取付装置９１、例えば高強度ボルトおよび必要に応じて付随のナットおよび座金で取り付けられている。第５取付装置９１は、第１取付装置１４に対して上述した装置と同じであってもよい。第２水マニホールド９８の前端は、好ましくは、接続装置、例えば燃料入口マニホールド１２に対して上述した装置を有し、マニホールドは１つ以上の等間隔のボルト穴がその中に開けられていて、その中への高強度ボルトの挿入を可能にしている。第２水マニホールド９８の後端は好ましくは、第２外部ハウジング９０に、発生器８のこれら２つの領域を一緒に確実に取り付けるための手段、好ましくは溶接によって取り付けられる。本質的に当技術において公知の任意の適切な手段または装置は、第２水マニホールド９８を第２外部ハウジング９０に確実に取り付けるために使用することができ、上述した方法および装置を含む。
【０２９５】
水は、圧力下、第３水入口９２を通って第２水マニホールド９８、または水の第２管アセンブリ１０１への供給を調整し、水圧を制御するための別の手段に流入する。水は次に圧力下、第２燃焼室１００のほうへ押し出され、次に、第２外部ハウジング９０において、好ましくは、その中に放射状に開けられている１つ以上の第２水入口通路９５に圧入される。第２外部ハウジング９０内の第２水入口通路９５の数は、第２管アセンブリ１０１に設けられている第２水入口通路９５の数と同じである。第２外部ハウジング９０内の第２水入口通路９５は、好ましくは、第２水マニホールド９８内に設けられている領域において、第２燃焼室１００に沿って設けられている。第２管アセンブリ１０１は、好ましくは、第２燃焼室１００の１部分の側壁（好ましくは側壁の約３分の２の、第２酸化剤マニホールド板８０から第２燃焼室１００の後端まで）を形成する。水は、圧力下、第２外部ハウジング９０に設けられている第２水入口通路９５から、第２管アセンブリ１０１に設けられている１つ以上の個々の管に位置する第２水入口通路９５に流入する。第２管アセンブリ１０１は、図８に詳細に示されている。
【０２９６】
第２管アセンブリ１０１における管は、好ましくは、これらの管を一緒に接続するための手段で接続され、この管は、第１管アセンブリ７１に対して上述したものと同じでよい。管は、好ましくは本質的に同心状であるが、所望される場合、他の状態でもよく、円形、長円形、または他の適切な形状でもよい。あるいは、１つの配管の外側表面は、第２外部ハウジング９０内に導き、摺動することができ、水蒸気通路（流路壁形状）を形成する。
【０２９７】
第２管アセンブリ１０１を備える個々の管のそれぞれの前端は、好ましくは、第２外部ハウジング９０に設けられている１つ以上の第２水入口通路９５に対応し、これらと位置合わせされた第２水入口通路９５を有し、個々の管のそれぞれの後端は、第２外部ハウジング９０に設けられている１つ以上の第２過熱蒸気生成物出口通路９６に対応し、これらと位置合わせされた第２過熱蒸気生成物出口通路９６を有する。第２管アセンブリ１０１は、好ましくは、同心管状シェルの形状であるが、任意の他の適切な形状でもよい。
【０２９８】
第２管アセンブリ１０１の外側は、好ましくは、第２外部ハウジング９０の内側に隣接している。第２管アセンブリ１０１の外側は、任意で、しかしながら好ましくは、第１管アセンブリ７１に対して上述したように、高温材で覆われ、または包まれて、第２燃焼室１００で生成されるガスエネルギーのより効率のよいエネルギー管理を可能にする。
【０２９９】
第２酸化剤マニホールド板８０の後端は、好ましくはその中に加工された溝１０１ａを有し、その中に第２管アセンブリ１０１の前端を挿入することができる。溝１０１ａは、第２管アセンブリ１０１の前端をその中に確実に嵌合できるサイズを有する。第２水マニホールド板１１０の前端の中心領域も好ましくは、その中に加工された溝１０１ｂを有し、その中に第２管アセンブリ１０１の後端を挿入することができる。溝１０１ｂは、第２管アセンブリ１０１の後端をその中に確実に嵌合できるサイズを有する。本質的に、第２酸化剤マニホールド板８０を第２管アセンブリ１０１に、且つ第２管アセンブリ１０１を第２水マニホールド板１１０に確実に取り付けるための任意の適切な手段または装置を使用してもよく、それは本明細書に記載された方法および装置を含む。第２管アセンブリ１０１は、第２外部ハウジング９０に挿入され、且つ確実に嵌合され、好ましくは第２外部ハウジング９０の前端および後端の両方を通過し、その前端の長さは、第２酸化剤マニホールド板８０の後端に（第２管アセンブリ１０１がその中に挿入されるように）加工される溝１０１ａの深さに等しく、後端の長さは、第２水マニホールド板１１０の前端に（第２管アセンブリ１０１がその中に挿入されるように）加工される溝１０１ｂの深さに等しい。これらの領域のそれぞれは、好ましくは、ガスケットまたは類似の装置で密封される。
【０３００】
第２燃焼室１００で生成される（第２燃焼工程から生じる）高温燃焼ガスからの熱は、第２燃焼室１００の内側から隣接している第２管アセンブリ１０１内へ伝わる。この熱は、第２管アセンブリ１０１に設けられている個々の管内の水を過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物に変換する。第２管アセンブリ１０１で生成された蒸気生成物は、好ましくは、第１管アセンブリ７１に対して上述した範囲の圧力および温度を有する。
【０３０１】
第２管アセンブリ１０１内の個々の管に存在している過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物は、圧力下、第２管アセンブリ１０１における１つ以上の第２過熱蒸気生成物出口通路９６に流入し、次に第２管アセンブリ１０１から１つ以上の第２過熱蒸気生成物出口通路９６に流入する。この通路は、第２外部ハウジング９０に好ましくは放射状に開けられ、または他の状態で設けられ、第２管アセンブリ１０１における第２過熱蒸気生成物出口通路９６と位置合わせされている。第２外部ハウジング９０に設けられている第２過熱蒸気生成物出口通路９６は、好ましくは、第２過熱蒸気生成物出口マニホールド９３内の領域において第２燃焼室１００の１部分に沿って設けられている。第２外部ハウジング９０に開けられている第２過熱蒸気生成物出口通路９６の数は、管の数、および第２管アセンブリ１０１内の第２過熱蒸気生成物出口通路９６の数と同じである。過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物は、次に圧力下、第２燃焼室１００から第２過熱蒸気生成物出口マニホールド９３に流入する。このマニホールドは、好ましくは、その前端が、第２外部ハウジング９０の前端と後端との間の領域に、発生器８のこれら２つの領域を一緒に確実に取り付けるための手段であって、第１過熱蒸気生成物出口マニホールド５３の前端に対して上述した手段と同じであってもよい手段で取り付けられている。第２過熱蒸気生成物出口マニホールド９３の後端は、好ましくは第２水マニホールド板１１０の前端に、発生器８のこれら２つの領域を一緒に確実に取り付けるための手段であって、第１過熱蒸気生成物出口マニホールド５３の後端に対して上述した手段と同じであってもよい手段、例えば１つ以上の第６取付装置９７、例えば高強度ボルトおよび必要に応じて付随のナットおよび座金で取り付けられている。第６取付装置９７は、第１取付装置１４に対して上述した装置と同じでもよい。第２過熱蒸気生成物出口マニホールド９３の後端は、好ましくは、接続装置、例えば燃料入口マニホールド１２に対して上述した装置を有し、この装置は１つ以上の等間隔のボルト穴がその中に開けられていて、高強度ボルトのその中への挿入を可能にしている。過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物は次に、圧力下、第２燃焼室１００から離れて第２過熱蒸気生成物出口マニホールド９３から第３過熱蒸気生成物出口９４内に入る。この出口は好ましくは、第２過熱蒸気生成物出口マニホールド９３の上部で、その前端とその後端との間に設けられている。蒸気生成物は、次に第３過熱蒸気生成物出口９４から（および発生器８から）出て、従来の過熱蒸気生成物回収装置（図示せず）に流入する。
【０３０２】
供給水が、第２燃焼室１００の後端に近い位置で発生器８に供給され、供給水を他の水入口（５２、６２および９２）に供給するために使用される水源と同じかまたは異なってもよい水源（図示せず）、例えば別の水貯蔵タンクから、ポンプによって適切な流量制御装置を通過し、第４水入口１３１に供給される。流量制御装置は、燃料入口マニホールド１２に対して上述した装置と同じ型式でもよい。
【０３０３】
第４水入口１３１、第３水マニホールド１３５および第４過熱蒸気出口１３２は、好ましくは、第３外部ハウジング１３０内、好ましくは、第２水マニホールド板１１０の後端と高温酸化剤マニホールド１３６の前端との間の位置に開けられ、または他の状態で加工される。第３水マニホールド１３５の下部は、好ましくは、管１２１の外側に隣接し、この管は、好ましくは、第２管アセンブリ１０１の後端から第３管アセンブリ１４６の前端まで延び、好ましくは、第２燃焼室１００の後端の１部分（第２燃焼室１００の好ましくは約３分の１）および第３燃焼領域１２０の前端の１部分（第３燃焼領域１２０の好ましくは約３分の１）の側壁を形成する。第４水入口１３１は、発生器８の上部に設けられ、その後端は第３水マニホールド１３５の前端の上部内に延びている。第３水マニホールド１３５の後端の上部は、第４過熱蒸気物出口１３２の下部内に延びている。
【０３０４】
第２水マニホールド板１１０の後端は、第３外部ハウジング１３０の前端の１部分に、発生器８のこれら２つの領域を一緒に確実に取り付けるための手段、例えば１つ以上の第７取付装置１１１、例えば必要に応じて付随のナットおよび座金を備える高強度ボルトを用いて、取り付けられる。第７取付装置１１１は、第１取付装置１４に対して上述したものと同じであってよい。本質的に、当技術において公知の任意の適切な手段または装置は、第２水マニホールド板１１０を第３外部ハウジング１３０に確実に取り付けるために使用することができ、上述した方法および装置を含む。
【０３０５】
供給水は、好ましくは、第１水入口５２に対して上述した範囲の温度を有するが、圧力下、第４水入口１３１から第２燃焼室１００のほうへ流れ、第３水マニホールド１３５の前端の上部に流入する。このマニホールドは好ましくは第３外部ハウジング１３０内に加工されている。第２燃焼室１００および／または第３燃焼領域１２０で生成された燃焼ガスから、管１２１、第３外部ハウジング１３０および第３水マニホールド１３５を介して伝えられた熱によって加熱され水は、、それによって、水を過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物に変換する。
【０３０６】
第４水入口１３１は、好ましくは、供給水から生成された過熱蒸気生成物を第３水マニホールド１３５の後側にそらせるそらせ板（バッフル）（図示せず）を有し、過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物を管１２１から移動させ、第４過熱蒸気生成物出口１３２を出て、過熱蒸気回収装置（図示せず）に流入させる。供給水は、管１２１のまわりを好ましくは放射状に循環し、冷却剤として機能して管１２１を冷却し、第２燃焼室１００および／または第３燃焼領域１２０において生成された燃焼ガス生成物によって高温となる。
【０３０７】
供給水は、第３燃焼領域１２０の前端に近い位置で発生器８に供給され、供給水を他の水入口（５２、６２、９２および１３１）に供給するために使用される水源と同じかまたは異なってもよい水源（図示せず）、例えば別の水貯蔵タンクから、ポンプによって適切な流量制御装置を通って、第５水入口１３３に供給される。流量制御装置は、燃料入口マニホールド１２に対して上述した装置と同じ型式でもよい。
【０３０８】
第５水入口１３３、第４水マニホールド１３７および第５過熱蒸気生成物出口１３９は、好ましくは、第３外部ハウジング１３０内、高温酸化剤マニホールド１３６の後端と第５水マニホールド１４７の前端との間の位置に開けられ、または他の状態で加工される。第４水マニホールド１３７の下部は、好ましくは、管１２１の上部に隣接する。第５水入口１３３は、好ましくは、発生器８の上部に設けられ、その後端は第４水マニホールド１３７の前端の上部内に延びている。第４水マニホールド１３７の後端の上部は、第５過熱蒸気生成物出口１３９の下部内に延びている。
【０３０９】
水は、好ましくは、第１水入口５２に関して上述した範囲の温度を有するが、圧力下、第５水入口１３３を通って第３燃焼領域１２０のほうへ流れ、第４水マニホールド１３７の前端の上部に流入し、その中で、水は、第３燃焼領域１２０で生成された燃焼ガス生成物から、管１２１、第３外部ハウジング１３０および第４水マニホールド１３７を介して伝えられた熱によって加熱され、それによって水を蒸気生成物に変換する。
【０３１０】
第５水入口１３３は、好ましくは、また、水から生成された蒸気生成物を第４水マニホールド１３７の後側にそらせるそらせ板（図示せず）を有し、蒸気生成物を管１２１から移動させ、第５過熱蒸気生成物出口１３９を出て、過熱蒸気回収装置（図示せず）に流入させる。供給水は、好ましくは、管１２１のまわりを放射状に循環し、冷却剤として機能して管１２１を冷却し、上述したように高温となる。
【０３１１】
供給水は、第３外部ハウジング１３０の後端に近い位置で発生器８に供給され、供給水を他の水入口（５２、６２、９２、１３１および１３３）に供給するために使用される水源と同じかまたは異なってもよい水源（図示せず）、例えば別の水貯蔵タンクから、ポンプによって適切な流量制御装置を通って、第６水入口１４９に供給される。第６水入口１４９は、好ましくは、第４水マニホールド１３７の下流、好ましくは燃焼ガス排気物が第３燃焼領域１２０（および発生器８）から出始める位置に設けられている。第６水入口１４９の前端は、好ましくは、第５水マニホールド１４７の前端と後端との間の領域に、発生器８のこれら２つの領域を一緒に確実に取り付けるための適切な手段、例えば溶接によって取り付けられる。本質的に、当技術において公知の任意の適切な手段または装置は、第６水入口１４９を第５水マニホールド１４７に確実に取り付けるために使用することができ、上述した方法および装置を含む。流量制御装置は、燃料入口マニホールド１２に関して上述した装置と同じ型式でもよい。水の温度は、好ましくは第１水入口５２に対して本明細書に記載されているとおりである。
【０３１２】
第５水マニホールド１４７の上部は、好ましくは、第３外部ハウジング１３０の後端に、発生器８のこれら２つの部材を一緒に確実に取り付けるための手段、例えば、１つ以上の第８取付装置１４１、例えば必要に応じて付随のナットおよびロック座金を備える高強度ボルトによって取り付けられる。第８取付装置１４１は、第１取付装置１４に対して本明細書に記載されているものと同じでもよい。第５水マニホールド１４７の上部、および第３外部ハウジング１３０の後端は、それぞれ好ましくは、その中に高強度ボルトを挿入するための１つ以上の等間隔に並べられたボルト穴を有する。第５水マニホールド１４７の下部は、好ましくは、第４外部ハウジング１４０の前端に、発生器８のこれら２つの部材を一緒に確実に取り付けるための手段、例えば溶接によって取り付けられる。本質的に、当技術において公知の任意の適切な手段または装置は、第５水マニホールド１４７を第４外部ハウジング１４０に確実に取り付けるために使用することができ、上述した方法および装置を含む。
【０３１３】
水は、圧力下で、第６水入口１４９から第３外部ハウジング１３０の後端のほうへ流れ、第５水マニホールド１４７に流入し、第５水マニホールド１４７を水で満たす。水は、次に、圧力下、第３燃焼領域１２０のほうへ押し出され、第３管アセンブリ１４６の前端に圧入される。このアセンブリは、燃焼ガス排気物が出る第３燃焼領域１２０の１部分の側壁を形成している。第３管アセンブリ１４６の外側は、好ましくは、第４外部ハウジング１４０の内側に隣接している。第３管アセンブリ１４６は１つ以上の中空管を含み、この中空管は、好ましくは管を一緒に接続するための手段、例えば、溶接によって接続される。
【０３１４】
本質的に、当技術において公知の任意の適切な手段または装置は、管を一緒に接続するために使用することができ、上述した方法および装置を含む。中空管は、好ましくは本質的に同心状であるが、所望される場合、他の状態でもよい。管は、円形、長円形、または他の適切な形状でもよい。あるいは、１つの配管の外側表面は、第４外部ハウジング１４０内に導かれ、摺動することができ、水蒸気通路（流路壁形状）を形成する。
【０３１５】
第３管アセンブリ１４６を構成する個々の管のそれぞれの前端は、好ましくは、水入口を有し、個々の管のそれぞれの後端は、好ましくは、過熱蒸気生成物出口を有する。第３管アセンブリ１４６は、好ましくは、円錐の形状であるが（前端が後端よりも小さな直径を有するが）、任意の他の適切な形状でもよい。第３管アセンブリ１４６は、好ましくは、管１２１（および第３燃焼領域１２０）から離れて、図１に示すように、好ましくは１２°〜約１８°の範囲の角度で延びている。第３管アセンブリ１４６の外側は、任意で、しかしながら好ましくは、第１管アセンブリ７１に対して上記されたように、第３燃焼領域１２０で生成されるガスエネルギーのより効率のよいエネルギー管理のために、高温材で覆われ、または包まれている。
【０３１６】
第３燃焼領域１２０で生成される（第３燃焼工程から生じる）高温の燃焼ガス排気物からの熱は、第３燃焼領域１２０の内側から第３管アセンブリ１４６内に伝えられる。この熱は、第３管アセンブリ１４６に設けられている個々の管に存在している水を過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物に変換する。第３管アセンブリ１４６で生成される過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物は、好ましくは、第１管アセンブリ７１に関して上述した範囲の圧力および温度を有する。
【０３１７】
第６水入口１４９に入る水は、冷却剤として作用し第３管アセンブリ１４６を冷却し、第３燃焼領域１２０で生成される燃焼ガス排気物によって高温となる。
【０３１８】
第３管アセンブリ１４６に設けられている個々の管に形成された過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物は、圧力下、管に設けられている過熱蒸気生成物の出口、および第３管アセンブリ１４６から流出し、第３燃焼領域１２０から離れて第３過熱蒸気生成物出口マニホールド１４３の下部に流入する。このマニホールドは、好ましくは、その前端が第３管アセンブリ１４６の後端に隣接し、好ましくは、第３燃焼領域１２０（および発生器８）の後端に設けられている。第３過熱蒸気生成物出口マニホールド１４３の前端も、好ましくは、排気板１４８の下部に近接して設けられている。排気板１４８の下部は、好ましくは、第４外部ハウジング１４０の後端に溶接され、発生器８から出る燃焼ガス排気物の界面として機能し、好ましくは、燃焼ガス排気物を、燃焼ガス排気物の熱を利用可能な装置、例えば排熱回収蒸気発生器（図１４に示す）内に、または大気にそらせる。
【０３１９】
過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物は、圧力下、第３過熱蒸気生成物出口マニホールド１４３の下部から上部に流れる。このマニホールドは、その上端が、排気板１４８の下部と上部との間に位置する領域に取り付けられている。それは、その下端が排気板１４８に、発生器８のこれら２つの部材を一緒に確実に取り付けるための手段によって、例えば溶接によってでもよいが、取り付けられる。それは、その上端が排気板１４８に、発生器８のこれら２つの部材を一緒に確実に取り付けるための手段、例えば溶接によって、取り付けられる。過熱蒸気生成物出口マニホールド１４３を第３管アセンブリ１４６に、および過熱蒸気出口マニホールド１４３を排気板１４８に確実に取り付けるための任意の適切な手段または装置を、使用することができ、それは、燃料入口マニホールド１２の流量制御装置に対する取り付けに関して上述した方法および装置、および当技術において公知の他の類似の方法または装置を含む。
【０３２０】
第３燃焼領域１２０の後端は開放されたままでもよく、それによって、発生器８によって生成された燃焼ガス排気物を大気中に放出させることができる。あるいは、排気板１４８は、任意で、排熱回収蒸気発生器（図１４に示す）、または類似の装置に、排気板１４８を排熱回収蒸気発生器に設けられているフランジまたは類似の構造に確実に取り付けるための手段、例えば１つ以上の第９取付装置１５０を用いて取り付けてもよい。第９取付装置１５０は、第１取付装置１４、例えば必要に応じて付随のナットおよび座金を備える高強度ボルトと同じでもよい。排気板１４８の上部は、好ましくは、その中に開けられた１つ以上の等間隔のボルト穴を有し、排気板１４８と接続可能な排熱回収蒸気発生器の領域上にある同様のサイズおよび間隔のボルト穴と位置合わせされ、その中への高強度ボルトの挿入を可能にしている。
【０３２１】
過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物は次に、圧力下、第３過熱蒸気出口マニホールド１４３から流れ、第３燃焼領域１２０から離れて、第６過熱蒸気生成物出口１４４に流入する。この出口は、好ましくは、第３過熱蒸気出口マニホールド１４３の上部において、その前端と後端との間に設けられている。過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物は次に、第６過熱蒸気生成物出口１４４（および発生器８）から出て、過熱蒸気回収装置（図示せず）に流入する。
【０３２２】
（トリジェネレーションシステムにおけるＨＣＧＣの使用）
図１〜図１４を参照して、本炭化水素燃焼ガス発生器を含む燃焼およびエネルギー発生システムの好適な実施形態を説明する。図１４は、一般的に、番号１００００で示される非汚染トリジェネレーション蒸気エネルギー発生プラントにおいて、一般的に、番号１０００で示される炭化水素燃焼ガス発生器サブシステムを示す。トリジェネレーション蒸気エネルギー発生プラント１００００はまた、排熱回収蒸気発生サブシステム２０００、酸化剤サブシステム３０００、燃料サブシステム４０００、水管理サブシステム５０００、熱拒絶サブシステム６０００、動力タービンサブシステム７０００、電力発生器サブシステム８０００および酸化剤製造サブシステム９０００を備える。炭化水素燃焼ガス発生器（「発生器」）８は、個別に多くの異なる現行の産業用途、さらに新規産業の用途、および現場非汚染蒸気電力発生に使用することができる異なる種類の蒸気（過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物、中間圧力蒸気および低圧蒸気）を生成する。
【０３２３】
酸化剤サブシステム３０００、燃料サブシステム４０００および水管理サブシステム５０００は、発生器８に利用される酸化剤並びに燃料反応物、および水の流れを提供（供給）且つ制御する。
【０３２４】
酸化剤サブシステム３０００で使用される酸化剤は、酸化剤製造サブシステム９０００によって得られる。ＬＯＸは酸化剤として使用され、空気分離装置によって、大気を液化し、その後、連続低温蒸留によって、それからＬＯＸを分離することによって生成してもよい。ＬＯＸは次に、低温蒸留システムから除去され、低温液体として、バルク酸化剤貯蔵タンク２０１に貯蔵される。
【０３２５】
酸化剤サブシステム３０００は、ＬＯＸを第１バルブ２７１からＬＯＸポンプ２７３に供給する第１ＬＯＸ供給ライン２７０を含み、ポンプはＬＯＸポンプ駆動部２７４によって駆動される。ＬＯＸポンプ２７３は、高圧ＬＯＸを、第２ＬＯＸ供給ライン２７６内および第２ＬＯＸ供給ライン２７６にＴ継手（図示せず）で接続されている第２バルブ２７５に送り出す。Ｔ継手の一方の側はＬＯＸ気化システム２７７に通じ、このシステムは発生器８に（図１に示される第１酸化剤入口４２に）通じて、例えば、圧力調整器、キャビテーション流体ベンチュリ制御装置および／または温度並びに圧力検出変換器を備える。Ｔ継手の他方の側は、発生器８に（図１に示される第２酸化剤入口８１に）至る第３ＬＯＸ供給ライン２７９に接続されている酸素圧力および流量管理システム２７８に通じる。
【０３２６】
ＬＯＸ気化システム２７７に入るＬＯＸは、気化されて次にＬＯＸ気化システム２７７から発生器８に送られる。（図１に示すように、気体状の酸素は、高圧下、第１酸化剤入口４２に入り、第１酸化剤マニホールド４１のほうへ流れ、そこで、酸素は発生器８の第１燃焼室７０に注入される。過剰な酸化剤は、高圧下、酸化剤移送管４９に流れ、その後高温酸化剤マニホールド１３６に流れ、そこで気体状酸素は、第３燃焼領域１２０に注入される。）
Ｔ継手の他側に入るＬＯＸは、例えば、圧力調整器、キャビテーション流体ベンチュリ制御装置および／または温度並びに圧力検出変換器を備える酸素圧力および流量管理システム２７８に流れる。ＬＯＸは、液体状態のままで、酸素圧力および流量管理システム２７８から発生器８へ送られる。（図１に示すように、ＬＯＸは、ＬＯＸを第２酸化剤マニホールド８２に供給する第２酸化剤入口８１に入る。ＬＯＸは、次に第２燃焼室１００に注入される。過剰な酸化剤は、高圧下、酸化剤移送管４９に流れ、次に高温酸化剤マニホールド１３６に流れ、そこで気体状酸素は、第３燃焼領域１２０に注入される。）
燃料サブシステム４０００で使用される燃料は、液体、固体または気体状態でもよく、バルク燃料貯蔵タンク２０２から得られる。燃料システム４０００は、燃料を第３バルブ２８１を通じて燃料ポンプ２８２に供給する第１燃料供給ライン２８０を含み、ポンプは燃料ポンプ駆動部２８３によって駆動される。燃料ポンプ２８２は、高圧燃料を第４バルブ２８４を通じて送り出す。燃料は、次に、例えば、圧力調整器、キャビテーション流体ベンチュリ制御装置および／または温度並びに圧力検出変換器を備える燃料圧力および流量管理システム２８５内に送られる。燃料は、燃料圧力および流量管理システム２８５から第２燃料供給ライン２８６を経由して発生器８に送られる。（図１に示すように、燃料は、発生器８の燃料入口マニホールド１２内に排出される。）
図１を参照すると、適切な点火器２０が使用されて、第１燃焼室７０に流入している酸化剤および燃料の混合物に点火する。
【０３２７】
発生器８は、効率的に、制御された条件下で、注入された反応物を燃焼し、燃焼燃料ガスの高圧高温の気体状混合物を生成する。それは、燃料に存在する化学エネルギーを、水を含む周囲の管に移送される温度（熱）エネルギーに変換し、それによって管内の水を蒸気生成物に変換する。別の高温燃焼ガス排気生成物も、発生器８によって生成され、発生器８から第１燃焼ガス排気ライン１２５（図１４）を経由して、排熱回収サブシステム２０００に設けられている排熱回収蒸気発生器４００に放出することができる。排熱回収サブシステム２０００で生成される燃焼ガス排気は、第２燃焼ガス排気ライン４０５を介してトリジェネレーション蒸気エネルギー発生プラント１００００を出る。
【０３２８】
図１および図１４の両方に示されているように、発生器８に入る水は、発生器８に設けられている過熱蒸気生成物出口（図１および図１４の両方に５４、６７、９４、１３２、１３９および１４４として示す）から中央過熱蒸気ドラム３００へ出るまでに、過熱蒸気生成物または飽和蒸気生成物に変換される。高圧過熱蒸気生成物または飽和蒸気生成物は次に、中央過熱蒸気ドラム３００から動力タービンサブシステム７０００（図１４）に送られる（図１４）。過熱蒸気生成物または飽和蒸気生成物は、動力タービンサブシステム７０００を出て、第１過熱蒸気生成物排出ライン３０１を介して高圧動力タービン３１０に送られる。
【０３２９】
発生器８における燃焼工程の温度制御は、燃焼室水入口（図１において５２、６２、９２、１３１、１３３および１４９として示す）のそれぞれに関して、水管理サブシステム５０００から発生器８に至る第２水供給ライン２９５を介して、冷却水流量および熱入力率を制御することによって達成することができる。補充供給水は、補給水ライン４２５によって供給され、ラインは、冷却水を熱拒絶サブシステム６０００から発生器８に提供する。例えば、１００ポンドの水が、発生器８の起動（作動を開始するとき）に存在する場合、および１０ポンドの水が発生器８によって使用される場合、１０ポンドの水は補給水ライン４２５によって発生器８に供給される。
【０３３０】
水管理サブシステム５０００は、発生器８に供給される適切な量の冷却水を維持することによって発生器８において適切な水のバランスを維持する。水管理サブシステム５０００に使用される水は、バルク水貯蔵タンク２０３から得られる。水管理サブシステム５０００は、水を第５バルブ２９１を通じて高圧水ポンプ２９２に供給する第１水供給ライン２９０を含み、ポンプは、水ポンプ駆動部２９３によって駆動される。水ポンプ２９２は、高圧水を、例えば、圧力調整器、キャビテーション流体ベンチュリ制御装置および／または温度並びに圧力検出変換器を備える第１水圧力および流量管理システム２９４を通じて送る。水は、第１水圧力および流量管理システム２９４から第６バルブ２９６を経由して発生器８の水入口（図１において５２、６２、９２、１３１、１３３および１４９として示す）内に送られ、燃焼工程の温度制御を行う。
【０３３１】
その起動時、発生器８は、（蒸気水のための）水管理サブシステム５０００からその中に流れる水を使用する。工程のこの段階で、水は、一般的に、周囲温度であり、高圧で、高圧水ポンプ２９２から発生器８の水入口（図１において５２、６２、９２、１３１、１３３および１４９として示す）にポンプで送られる。しかしながら、発生器８は、十分な量の水が充填されて適切な作動が可能になると、第１水圧力および流量管理システム２９４は、第６バルブ２９６を閉めて、冷却循環水を発生器８からそらせる。
【０３３２】
発生器８からそらされた水は、熱拒絶サブシステム６０００のほうへ流れ、第７バルブ２９７を通って第１水ライン２９８内、次に第１冷却水ポンプ５５２に流れる。ポンプは、第１冷却水ポンプ駆動部５５３によって駆動される。冷却水は、第１冷却水ポンプ５５２を循環され、保持タンクおよび水冷却塔５５０内、水コンデンサー５７０および／または水冷却器５４０に送ることができる。循環水は、第１冷却水ポンプ５５２から第８バルブ５５４を経由して、保持タンクおよび水冷却塔５５０の入口側に達する第２水ライン５５１内に排出される。さらに、循環水は、第１冷却水ポンプ５５２から第３水ライン５５５を経由して第９バルブ５５６に排出され、水コンデンサー５７０の冷却水入口側内に排出することができる。水コンデンサー５７０も、冷却水を第４水ライン５４５を通して水冷却器５４０の入口側に排出させる。
【０３３３】
その起動時、一般的に、発生器８を作動するために得られる十分な量の水がある。しかしながら、発生器８の起動、停止および他の作動時に、確実に十分な量の水が使用できるようにするために、熱拒絶サブシステム６０００が利用される。熱拒絶サブシステム６０００は、水溜めとして、さらにその作動時、発生器８によって発生される過剰な水の受け器として作用する。
【０３３４】
第１冷却水ポンプ５５２および上述の他の部材の他に、熱拒絶サブシステム６０００は、第２冷却水ポンプ駆動部４２１によって駆動される第２冷却水ポンプ４２２、第２水圧および流量管理システム４２３および第３水圧および流量管理システム４２８を備える。第２および第３水圧および流量管理システム４２３および４２８は、例えば、圧力調整器、キャビテーション流体ベンチュリ制御装置および／または温度および圧力検出変換器を備える。熱拒絶サブシステム６０００は補給水を提供し、補給水は排熱回収蒸気発生器４００に使用するために好ましくは予熱される。排熱回収蒸気発生器４００は、水コンデンサー５７０および保持タンクおよび水冷却塔５５０から加熱された補給水を受ける。加熱された補給水は、水コンデンサー５７０から第５水ライン５７１および次に第１０バルブ５７２を経由して第２冷却水ポンプ４２２にポンプで送られる。加熱された補給水は次に第２水圧および流量管理システム４２３内に排出される。第１２水ライン５５７は、供給水を、水保持タンクおよび冷却塔５５０から第１４バルブ５５８を経由して第２冷却水ポンプ４２２に運ぶ。
【０３３５】
第２水圧および流量管理システム４２３は、加熱された補給水を、第６水ライン４２６を経由して排熱回収蒸気発生器４００の高圧入口（図示せず）に排出することができる。第６水ライン４２６から排熱回収蒸気発生器４００に流入しない加熱補給水は、第７水ライン４２７を経由して第３水圧および流量管理システム４２８内に排出される。第３水圧および流量管理システム４２８は、加熱された中間圧力の補給水を、排熱回収蒸気発生器４００に設けられている中間圧力水入口（図示せず）に排出し、加熱された低圧の補給水を、第８水ライン４２９を経由して、排熱回収蒸気発生器４００に設けられている低圧水入口（図示せず）に排出する。さらに加熱された高圧の補給水は、第２水圧および流量管理システム４２３および第８バルブ４２４を経由して、発生器８に至る（そして第２水供給ライン２９５に入る）補給水ライン４２５内に排出することができる。
【０３３６】
動力タービンサブシステム７０００は、発生器８によって生成される出力エネルギーを、電力発生サブシステム８０００を駆動できる機械的エネルギーに変換する。動力タービンサブシステム７０００は、３つの電力発生タービンである高圧動力タービン３１０、中間圧力動力タービン３２０および低圧動力タービン３３０を備え、これらは最適な効率を得るために圧力の段階を設定して発生器８によって生成されたエネルギーの活用を最大にする。動力タービンサブシステム７０００も、３つのタービン排気蒸気ラインである高圧排気蒸気ライン３１１、中間圧力排気蒸気ライン３２１および低圧排気蒸気ライン３３６、さらにタービン再加熱ライン４０１を備える。高圧排気蒸気ライン３１１は、高圧動力タービン３１０から排熱回収蒸気発生器４００に至る一方で、低圧排気蒸気ライン３３６は、低圧動力タービン３３０から排熱回収蒸気発生器４００に至る。タービン再加熱ライン４０１は、排熱回収蒸気発生器４００から中間圧力動力タービン３２０に至る。高圧動力タービン３１０および高圧排気蒸気ライン３１１のアセンブリに続いて、中間圧力動力タービン３２０および中間圧力排気蒸気ライン３２１のアセンブリがある。動力タービンサブシステム７０００は、低圧動力タービン３３０および低圧排気蒸気ライン３３６のアセンブリで終了し、排出蒸気を排熱回収蒸気発生器４００に送る。
【０３３７】
発生器８によって生成される過熱蒸気生成物または飽和蒸気生成物は、発生器８から動力タービンサブシステム７０００に第１過熱蒸気生成物排出ライン３０１を経由して送られ、高圧動力タービン３１０の高圧側（図示せず）に至る。高圧動力タービン３１０からの排出蒸気は、高圧動力タービン３１０から高圧排気蒸気ライン３１１に排出される。
【０３３８】
先行する段落に記載されたアセンブリに続いて、タービン再加熱ライン４０１があり、このラインは、排熱回収蒸気発生器４００を出て、中間圧力動力タービン３２０に至る。タービン再加熱ライン４０１において、排出蒸気の温度は、発生器８に設けられている過熱蒸気生成物出口（図１において５４、６７、９４、１３２、１３９および１４４として示す）から出る過熱蒸気生成物または飽和蒸気生成物の温度まで上げられる。これは、排熱回収蒸気発生器４００の再加熱された室（図示せず）において排出蒸気を燃焼し、この燃焼工程からの出力と主な過熱蒸気生成物の流れとを混合し、このようにエネルギーを追加して、タービン再加熱ライン４０１から中間圧力動力タービン３２０内に至る蒸気の一定の入口温度を維持することによって行われる。過熱蒸気生成物または飽和蒸気生成物は、中間圧力動力タービン３２０にタービン再加熱ライン４０１を介して送られ、中間圧力動力タービン３２０からの排出蒸気は、中間圧力排気蒸気ライン３２１に排出される。排出蒸気は、中間圧力排気蒸気ライン３２１から低圧動力タービン３３０に流れ、次に低圧排気蒸気ライン３３６から流出し、排出蒸気を排熱回収蒸気発生器４００に送る。
【０３３９】
低圧動力タービン３３０の近くに設けられている電力発生サブシステム８０００は、１つ以上の電気発生器および動力調節器を備える電気エネルギー変換設備５００を有する。これらの電気発生器および動力調節器は、過熱または飽和蒸気生成物から、このトリジェネレーション蒸気エネルギー発生プラント１００００の電気エネルギー完成品５０１を作り出す。
【０３４０】
排熱回収サブシステム２０００は、排熱回収蒸気発生器４００を備えているが、発生器８および３つの異なる動力タービン３１０，３２０および３３０によって生成された排気生成物を最も効率よく利用するガス取扱システムである。排熱回収蒸気発生器４００は、高圧供給水入口、中間圧力供給水入口、低圧供給水入口、高圧節約装置、中間圧力節約装置、低圧節約装置、高圧ボイラー、中間圧力ボイラー、低圧ボイラー、高圧ドラム、中間圧力ドラム、低圧ドラム、高圧過熱出口、中間圧力蒸気出口および低圧蒸気出口を備えており、これらは図示されていないが、市販されている。排熱回収蒸気発生器は、Ｂａｂｃｏｃｋ＆Ｗｉｌｃｏｘ  Ｃｏｍｐａｎｙ（バーバートン、オハイオ）およびＥｎｅｒｇｙ  Ｒｅｃｏｒｖｅｒｙ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（リンカーン、ネブラスカ）から市販されている。
【０３４１】
低圧動力タービン３３０から出る低圧蒸気は、低圧排気蒸気ライン３３６内に排出され、次に排熱回収蒸気発生器４００に設けられている低圧供給水入口（図示せず）に入る。低圧蒸気は、排熱回収蒸気発生器４００から出て、第１２バルブ４０４を経由して低圧蒸気排出ライン４０３に入る。この低圧蒸気に存在するエネルギーは、広範囲な産業用途に適している。
【０３４２】
排熱回収蒸気発生器４００に設けられている中間圧力蒸気出口（図示せず）は、タービン再加熱ライン４０１に接続されている。タービン再加熱ライン４０１は、排熱回収蒸気発生器４００から出る中間圧力蒸気を中間圧力動力タービン３２０に供給する。第１三方バルブ４０６が、タービン再加熱ライン４０１に設けられ、排熱回収蒸気発生器４００から出る中間圧力蒸気を、第１中間圧力蒸気排出ライン４０７および次に中間圧力蒸気および流量管理システム４０２内に送ることができる。中間圧力蒸気および流量管理システム４０２は、例えば、圧力調整器、キャビテーション流体ベンチュリ制御装置および／または温度および圧力検出変換器を備える。中間圧力蒸気は、中間圧力蒸気および流量管理システム４０２から第１３バルブ４０８を経由して、水冷却器５４０内に至る中間圧力蒸気ライン４０９内に向けることができる。第９水ライン５４１が、水を水冷却器５４０から水コンデンサー５７０に搬送し、第４水ライン５４５が、水を水コンデンサー５７０から水冷却器５４０に運ぶ。第１０水ライン５４３が、冷水を水冷却器５４０から冷却部（図示せず）、例えば空調装置に、冷却用途に使用するために運び、第１１水ライン５４４が、湯を冷却部から水冷却器５４０に戻す。水冷却器５４０の冷却された空気生成物は、広範囲の冷却産業用途、例えば空調に適している。第１３水ライン５４６が、水を水コンデンサー５７０から保持タンクおよび水冷却塔５５０に搬送する。
【０３４３】
あるいは、中間圧力蒸気は、中間圧力蒸気および流量管理システム４０２から第２中間圧力蒸気排出ライン４０７Ａに流入し、トリジェネレーション蒸気エネルギー発生プラント１００００から流出することができる。この中間圧力蒸気に存在するエネルギーは、広範囲の産業用途に適している。
【０３４４】
排熱回収蒸気発生器４００に設けられている過熱蒸気出口（図示せず）は、過熱蒸気生成物または飽和蒸気生成物を中央過熱蒸気ドラム３００に送る高圧蒸気ライン３１２に接続されている。高圧蒸気ライン３１２に設けられている第２三方バルブ３１４を使用して、過熱蒸気生成物または飽和蒸気生成物を、第２過熱蒸気排出ライン３１３に向けて、トリジェネレーション蒸気エネルギー発生プラント１００００から流出することができる。
【０３４５】
過熱蒸気生成物または飽和蒸気生成物に存在するエネルギーは、例えば（ａ）抽出タービンであって、高圧の蒸気を取り、その蒸気の一部を発電に使用し、蒸気の残りを、タービンの下流に設けられている他の蒸気工程に送る抽出タービン；（ｂ）背圧タービンであって、高圧で蒸気を取り、圧力の一部を使用して蒸気のすべてを他の蒸気工程に低減された圧力で流す背圧タービン；および／または（ｃ）コンデンサータービンであって、蒸気を高圧で取り、一連の段階で、蒸気において得られるエネルギーのすべてを取り、蒸気を低圧で排出するコンデンサータービン、を用いる広範囲な産業用途、例えば電気の生成に適している。コンデンサータービンは、一般的に、発電所で使用され、発電所において蒸気の唯一の目的は、一般的に、蒸気タービンにおいて電気を生成することである。しかしながら蒸気の一部は、入ってくるボイラー水を予熱するのに使用してもよい。
【０３４６】
（製造方法）
炭化水素燃焼ガス発生器は、その一例が図１〜３に示されているが、以下に記載するように、または当技術において公知の他の方法で、製造することができる。
【０３４７】
炭化水素燃焼ガス発生器８（「発生器」）の部材のほとんどは、１つ以上の材料から、当業者に公知のとおり加工することができる。発生器８の別の部材、または部材の領域は、溶接、ボルト、圧縮取付部品（圧縮管継手）、または他の公知の方法で、互いに取り付けることができる。Ｏリング、ガスケットまたは他の適切なシーラント材を使用して、部材間からの流体漏れを防ぐことができる。発生器８で使用されるＯリングの寸法は、利用されるＭＡＯＰに依存し、当業者によって容易に決められることができる。例えば、図１に示されている発生器において、ガスケットまたはＯリングは、好ましくは、燃料入口マニホールド１２と燃料計量ブロック３０との間、燃料計量ブロック３０と第１酸化剤マニホールド板４０との間、第１過熱蒸気生成物出口マニホールド５３と第１水マニホールド板６０との間、第１水マニホールド板６０と第２酸化剤マニホールド板８０との間、第２水マニホールド９８と第２酸化剤マニホールド板８０との間、第２過熱蒸気生成物出口マニホールド９３と第２水マニホールド板１１０との間、第２水マニホールド板１１０と第３外部ハウジング１３０との間、および第３外部ハウジング１３０と第５水マニホールド１４７との間に設けられている。
【０３４８】
発生器８の１つの部材に関する本明細書における記載は、発生器８内または上に設けられ得る同じ部材のすべてに当てはまる。例えば、１つの第１水マニホールド５１に関する記載は、発生器８に設けられ得る第１水マニホールド５１のすべてに当てはまる。発生器８の第２水マニホールド９８は、例えば、第１水マニホールド５１と同じように製造してもよい。
【０３４９】
燃料入口マニホールド１２は、好ましくは、従来のやり方で、約１２００〜約２５００ｐｓｉｇの圧力で作動するように設計されている。好ましくは燃料入口マニホールド１２に設けられている接続装置、および燃料入口マニホールド１２の他の部分はすべて、好ましくは、１片のオーステナイト／フェライト鋼から加工される。一連の等間隔で設けられたボルト穴が、好ましくは、燃料入口マニホールド１２に設けられている接続装置に開けられており、ボルト穴の数、サイズおよび空間分布は、特定の燃料圧力に対して、当業者によって公知のとおり最適化される。ボルト穴の数、サイズおよび空間配列は、燃料流量制御装置に設けられている類似の接続装置に設けられているボルト穴と位置を合わせるように配列される。好ましくはオーステナイト／フェライト鋼から形成される、ロック座金または座金および／またはナットを備える高強度ボルト、またはロック座金または座金を備えるソケットヘッドねじ（以下「ファスナー」と総称する）は、ボルト穴に挿入されて燃料入口マニホールド１２を燃料流量制御装置に接続することができる。発生器８の他の部材は、図１〜３に示すように同様に取り付けることができる。
【０３５０】
燃料入口９は、角度をつけて燃料入口マニホールド１２にドリルおよびタップで設けてもよく、燃料通路は、燃料入口９から燃料室１０のほうへ延びて燃料室に接続され、燃料室も、燃料入口マニホールド１２内にドリルで設けてもよい。燃料入口マニホールド１２の後端は、好ましくは、ファスナーを用いて、燃料計量ブロック３０の前端に取り付けられる。燃料入口マニホールド１２の後端と燃料計量ブロック３０の前端との間の領域は、好ましくは、高圧ガスケットで密閉される。あるいは、任意のＯリング溝を、燃料入口マニホールド１２の基材内に加工することができ、Ｏリングの寸法は、部分的にＭＡＯＰに基づいて選択される。Ｏリングおよびガスケットは、適切な高温および高圧の材料から形成されている。
【０３５１】
燃料計量ブロック３０、注入器摩耗板３２および第１燃料口管３６は、好ましくは、それぞれ別に、１片のオーステナイト／フェライト鋼から加工される。第１燃料口３４は、注入器摩耗板３２、燃料計量ブロック３０、第１酸化剤入口４２、第１酸化剤マニホールド板４０および第１移送注入板４４を貫いて（次に、その中に第１燃料口管３６を挿入するために）開けられている。第１燃料口管３６は、注入器摩耗板３２から、燃料計量ブロック３０、第１酸化剤マニホールド板４０および第１移送注入板４４に挿入される。注入器摩耗板３２は、燃料計量ブロック３０の前端に加工されているポケットに圧入してもよい。
【０３５２】
第２燃料口６５は、第１水マニホールド板６０、第２水入口６２、燃料摩耗板６３、供給水マニホールド６４、第２酸化剤マニホールド８２、第２移送注入板８４および第２酸化剤マニホールド板８０を貫いて、第１燃料口３４に関して上述したように（次に、その中に第２燃料口管６６を挿入するために）開けることができる。図２に示すように、第２燃料口管６６は、第２燃料口６５、第１水マニホールド板６０、供給水マニホールド６４、第２酸化剤マニホールド板８０、第２酸化剤マニホールド８２および第２移送注入板８４に挿入することができる。
【０３５３】
第１酸化剤マニホールド板４０は、好ましくは、約１２００〜約２５００ｐｓｉｇ（８４〜１８０ｋｇ／ｃｍ２）の範囲の圧力で従来のとおり作動するように設計され、好ましくは、１片のオーステナイト／フェライト鋼から加工される。第１移送注入板４４は、好ましくは、１片のオーステナイト／フェライト鋼から作られる。第１移送注入板４４の設計は、その中に多数の第１燃料口３４が設けられることを可能にし、燃料口には多数の第１燃料口管３６が異なる種類の燃料に対して挿入されてもよい。所望の第１燃料口３４の数は、選択された燃料およびＯ／Ｆ率によって決められるが、燃料口は、第１移送注入板４４内に開けることができる。第１移送注入板４４は、第１酸化剤マニホールド板４０の後端内に加工されているポケットに圧入することができる。第１酸化剤マニホールド４１は、第１酸化剤マニホールド板４０内に加工してもよい。第１酸化剤注入オリフィス４６は、第１移送注入板４４内に開けることができ、この板の前端は、第１酸化剤マニホールド板４０の後端に取り付けることができる。
【０３５４】
第２移送注入板８４も、１片のオーステナイト／フェライト鋼から好ましくは加工される。第２移送注入板８４の設計は、多数の第２燃料口６５がその中に設けられることを可能にし、燃料口には多数の第２燃料口管６６が異なる種類の燃料に対して挿入されてもよい。所望の第２燃料口６５の数は、選択された燃料およびＯ／Ｆ率によって決められるが、燃料口は、第２移送注入板８４内に開けることができる。第２移送注入板８４は、第２酸化剤マニホールド板８０の後端内に加工されたポケットに圧入することができる。第２酸化剤マニホールド８２は第２酸化剤マニホールド板８０内に加工してもよい。第２酸化剤注入オリフィス８５は第２移送注入板８４内に開けることができ、板の前端は第２酸化剤マニホールド板８０の後端に取り付けることができる。
【０３５５】
点火器２０の点火器ハウジング２６は、酸化剤に適合性がある１片のオーステナイト／フェライト鋼から好ましくは加工される。混合室２８は点火器２０の後端内に設けられてもよく、燃料計量ブロック３０、第１酸化剤入口４２および第１酸化剤マニホールド板４０に開けられている火炎管２９と同じかまたは相当する直径を有する。点火器燃料入口２２および点火器酸化剤入口２４は角度をつけて点火器ハウジング２６にドリルおよびタップで設けてもよく、点火器２０で使用される酸化剤および燃料は混合室２８の中心において交差することができる。電子点火器の界面は、ねじ山を用いて、点火器ハウジング２６および混合室２８の前端にドリル且つタップで設けて（混合室２８における酸化剤および燃料の混合物を点火することができる）高電圧スパーク装置を点火器ハウジング２６に取り付けてもよい。点火器ハウジング２６は燃料計量ブロック３０に溶接してもよく、混合室２８は火炎管２９に位置合わせされる。
【０３５６】
第１燃焼室７０は、好ましくは円筒形の中空管であり、その側壁は第１管アセンブリ７１から形成され、第１外部ハウジング５０内に嵌合する。第１外部ハウジング５０は、その中に開けられている１つ以上の第１水入口通路５５を有し、その中に開けられている１つ以上の第１過熱蒸気生成物出口通路５６を有する。第１管アセンブリ７１内に設けられている個々の管のそれぞれは、好ましくはドリルで開けられ且つ密閉されて１つ以上の水入口および１つ以上の過熱蒸気生成物出口を形成する。個々の管は、好ましくはフェライト／オーステナイト鋼で形成され、一緒に溶接されて好ましくは同心管状のシェルを形成することができる。第１管アセンブリ７１の外側は、好ましくは高温材に包まれるかまたは覆われている。
【０３５７】
第１酸化剤マニホールド板４０の後端は、その中に加工されている溝７１ａを好ましくは有し、そこで第１管アセンブリ７１の前端を第１酸化剤マニホールド板４０に挿入することができる。第１水マニホールド板６０の前端も、その中に加工されている溝７１ｂを好ましくは有し、そこで第１管アセンブリ７１の後端を第１水マニホールド板６０に挿入することができる。発生器８の２つの異なる部材が接触するこれらの領域は、ガスケットで好ましくは密閉されている。
【０３５８】
第１水マニホールド５１は第１外部ハウジング５０の前端に溶接することができ、ボルトで第１酸化剤マニホールド板４０の後端に取り付けることができる。第１過熱蒸気生成物出口マニホールド５３は、第１外部ハウジング５０に後端に溶接することができ、ボルトで第１水マニホールド板６０の前端に取り付けることができる。
【０３５９】
第２燃焼室１００は、その前端の側壁が第２管アセンブリ１０１で形成されている好ましくは円筒形中空管であり、第２外部ハウジング９０内に嵌合する。第２外部ハウジング９０は、その中に開けられている１つ以上の第２水入口通路９５、およびその中に開けられている１つ以上の第２過熱蒸気生成物出口通路９６を有する。第２管アセンブリ１０１に設けられている個々の管のそれぞれは、好ましくはドリルで開けられ且つ密閉されて１つ以上の水入口および１つ以上の過熱蒸気生成物出口を形成する。個々の管は、フェライト／オーステナイト鋼で好ましくは形成されるが、一緒に溶接されて同心管状シェルを形成することができる。第２管アセンブリ１０１の外側は、好ましくは高温材で包まれるかまたは覆われている。
【０３６０】
第２酸化剤マニホールド板８０の後端は、その中に加工されている溝１０１ａを好ましくは有し、そこで第２管アセンブリ１０１の前端を第２酸化剤マニホールド板８０内に挿入することができる。第２水マニホールド板１１０の前端も、その中に加工されている溝１０１ｂを好ましくは有し、そこで第２管アセンブリ１０１の後端を第２水マニホールド板１１０に挿入することができる。発生器８の２つの異なる部材が接触するこれらの領域はまた、好ましくはガスケットで密閉されている。
【０３６１】
第２水マニホールド９８は、第２外部ハウジング９０の前端に溶接することができ、ファスナーで第２酸化剤マニホールド板８０の後端に取り付けることができる。第２過熱蒸気生成物出口マニホールド９３は、第２外部ハウジング９０に、その前端と後端との間で溶接することができ、ファスナーで第２水マニホールド板１１０の前端に取り付けることができる。
【０３６２】
第３燃焼領域１２０は、その後端に壁（または他のクロージャー）を有していない円筒形の中空管であり、発生器８によって生成された燃焼ガス排気物が発生器８から出られるようにする。管１２１は、好ましくは中空である（が固体であって（中空でなくて）もよい）が、第２燃焼室１００の後端および第３燃焼領域１２０の前端の側壁を好ましくは形成するが、１片のオーステナイト／フェライト鋼から好ましくは形成される。
【０３６３】
第３燃焼領域１２０の前端は、１つ以上の列に等間隔で管１２１に開けられた１つ以上の高温酸化剤オリフィス１２２を好ましくは有する。高温酸化剤オリフィス１２２は、高温酸化剤マニホールド１３６に位置合わせされ、管１２１の円周のまわりに放射状に１つ以上の列に開けられる。
【０３６４】
第１水マニホールド５１、第１過熱蒸気生成物出口マニホールド５３、第２水マニホールド９８および第２過熱蒸気生成物出口マニホールド９３はそれぞれ、約４５００ｐｓｉａ（３２０ｋｇ／ｃｍ２）までの圧力および約１１５０°Ｆ（６２１℃）までの温度、より好ましくは約２５００ｐｓｉａ（１８０ｋｇ／ｃｍ２）の圧力および約１０００°Ｆ（５３８℃）の温度で作動するように好ましくは設計される。発生器８のこれらの部材のそれぞれは好ましくは、１片のオーステナイト／フェライト鋼から個別に加工され、その前端または後端で、ファスナーで発生器８の他の部材または領域に取り付けるために、接続装置、例えばフランジを有し、それには１つ以上の等間隔のボルト穴が開けられている。これらの部材のそれぞれは、水および／または過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物用の、その中に開けられているかまたは取り付けられている１つ以上の入口または出口（第１水入口５２、第１過熱蒸気生成物出口５４、第３水入口９２および第３過熱蒸気生成物出口９４）を有する。
【０３６５】
第１水入口５２、第１過熱蒸気生成物出口５４、第３水入口９２および第３過熱蒸気生成物出口９４はそれぞれ、第１水マニホールド５１、第１過熱蒸気生成物出口マニホールド５３、第２水マニホールド９８および第２過熱蒸気生成物出口マニホールド９３にそれぞれ溶接されているフランジタイプの界面を好ましくは有する。第１水マニホールド５１および第１過熱蒸気生成物出口マニホールド５３の下部はそれぞれ、第１外部ハウジング５０に溶接することができる加工されたフランジタイプの表面を好ましくは有する。第１水マニホールド５１は、１つ以上のボルト穴を有する前端に、接続装置、例えばフランジを好ましくは有し、それがボルトまたは他のファスナーで、第１酸化剤マニホールド板４０の後端に固定されるようになっている。好ましくは、発生器８のこれら２つの部材が接触する領域は、ガスケットで密閉されている。あるいは、Ｏリング溝を、その後端でフランジの基材内に加工することができる。第１過熱蒸気生成物出口マニホールド５３の後端に設けられている類似の接続装置は、第１水マニホールド板６０の前端にボルトで取り付けられるようになっている。好ましくは、発生器８のこれら２つの部材が接触する領域は、ガスケットで密閉されている。あるいは、Ｏリング溝を、その後端でフランジの基材内に加工することができる。
【０３６６】
第２水マニホールド９８および第２過熱蒸気生成物出口マニホールド９３の下部は、第１水マニホールド５１および第１過熱蒸気生成物出口マニホールド５３に関して上述したのと同様に、第２外部ハウジング９０に取り付けることができる。第２水マニホールド９８の前端は、第２酸化剤マニホールド板８０の後端に取り付けることができ、第２過熱蒸気生成物出口マニホールド９３の後端は、第１水マニホールド５１および第１過熱蒸気生成物出口マニホールド５３に関して上述したのと同様に、第２水マニホールド板１１０の前端に取り付けることができる。
【０３６７】
第２水マニホールド板１１０は、１片のオーステナイト／フェライト鋼から好ましくは加工され、その後端で、ファスナーを用いて第３外部ハウジング１３０の前端に取り付けるために、接続装置、例えばフランジを好ましくは有し、第３外部ハウジングは類似の接続装置を好ましくは有する。好ましくは、発生器８のこれら２つの部材が接触する領域は、ガスケットで密閉されている。あるいは、Ｏリング溝を、第２水マニホールド板１１０の後端内に加工することができる。第２水マニホールド板１１０は、その前端に加工されている溝１０１ｂを好ましくは有して、第２管アセンブリ１０１がこの溝１０１ｂに挿入されることを可能にする。この溝１０１ｂは、高温を有し且つ大量の圧力下にある過熱蒸気生成物が、第２管アセンブリ１０１に設けられている個々の管にあけられている過熱蒸気生成物出口穴から出て、第２過熱蒸気生成物出口マニホールド９３流入することができるようにする。第２水マニホールド板１１０の前端は、１つ以上の等間隔でドリル且つタップで設けられているボルト穴を好ましくは有し、このボルト穴は、第２過熱蒸気生成物出口マニホールド９３の後端に設けられている接続装置、例えばフランジ内にあけられているボルト穴に数、配置および空間配列が対応している。第２水マニホールド板１１０は次に、ファスナーを用いて、第２過熱蒸気生成物出口マニホールド９３に取り付けることができる。
【０３６８】
第３外部ハウジング１３０は、約４５００ｐｓｉａ（３２０ｋｇ／ｃｍ２）までの圧力、および約１１５０°Ｆ（６２１℃）までの温度に耐えるように好ましくは設計され、約２６００ｐｓｉａ（１８０ｋｇ／ｃｍ２）の圧力および約１０００°Ｆ（５３８℃）の温度がより好適である。第３外部ハウジング１３０は、１片のオーステナイト／フェライト鋼から好ましくは加工され、その後端に設けられている接続装置、例えばフランジ内にあけられている複数の等間隔のボルト穴を有し、ボルトを用いて第５水マニホールド１４７に取り付けることができる。
【０３６９】
第４水入口１３１、第３水マニホールド１３５および第４過熱蒸気生成物出口１３２はそれぞれ第３外部ハウジング１３０内に好ましくは加工されている。発生器８の異なる部材が接触する領域はガスケットで好ましくは密閉されている。第５水入口１３３、第４水マニホールド１３７および第５過熱蒸気生成物出口１３９は同じように第３外部ハウジング１３０内に好ましくは加工されている。
【０３７０】
第３外部ハウジング１３０は、その前端とその後端との間の領域内に加工されたポケットを好ましくは有し、ポケットは、その内径から放射状に延びる。酸化剤移送管４９の後端は、このポケットに嵌合するが、第３外部ハウジング１３０に溶接することができ、高温酸化剤を酸化剤移送管４９から高温酸化剤マニホールド１３６に通過させることができ、高温酸化剤マニホールドもこのポケット内に嵌合し、高温酸化剤は高温酸化剤オリフィス１２２を通して第３燃焼領域１２０に注入される。高温酸化剤マニホールド１３６は酸化剤移送管４９の後端と管１２１との間に設けられている。
【０３７１】
第５水マニホールド１４７は、１片のオーステナイト／フェライト鋼から好ましくは加工され、その上部に設けられている接続装置、例えばフランジにあけられている一連の等間隔のボルト穴を好ましくは有し、それは第３外部ハウジング１３０の後端に１つ以上のファスナーで取り付けられることができる。好ましくは、発生器８のこれら２つの部材が接触する領域は、ガスケットで密閉される。あるいは、Ｏリング溝を、第３外部ハウジング１３０の後端に設けられている接続装置の基材の後端内に加工することができる。
【０３７２】
第５水マニホールド１４７は、その前端とその後端との間の領域内に加工されているキャビティを好ましくは有し、圧力下、第６水入口１４９を流れている供給水を受ける。第３管アセンブリ１４６は、一連の複数の同心状中空管を好ましくは備え、第４外部ハウジング１４０に嵌合する。これらの管は、円錐形を形成するように互いに好ましくは溶接され、オーステナイト／フェライト鋼から好ましくは形成される。
【０３７３】
第３管アセンブリ１４６の前端は第５水マニホールド１４７の下部に溶接することができ、第３管アセンブリ１４６の後端は第３過熱蒸気生成物出口マニホールド１４３の前端に溶接することができる。
【０３７４】
第３過熱蒸気生成物出口マニホールド１４３は、１片のオーステナイト／フェライト鋼から好ましくは加工される。第３過熱蒸気生成物出口マニホールド１４３の前端（および底部）は、その中に加工されたキャビティを好ましくは有し、第３管アセンブリ１４６の後端は、アセンブリの管が円錐を形成し、それに溶接される。第６過熱蒸気生成物出口１４４は、第１過熱蒸気生成物出口５４に対して上述したのと同様に、第３過熱蒸気生成物出口マニホールド１４３に取り付けることができる。
【０３７５】
排気板１４８も１片のフェライト／オーステナイト鋼から好ましくは形成され、その上部に設けられている接続装置、例えばフランジ内にあけられた一連の等間隔のボルト穴を有し、それは１つ以上のファスナーを用いて廃熱変換器（図示せず）、例えば排熱回収蒸気発生器（図１４）に取り付けられることを可能にし、発生器は同様の数、サイズおよび間隔のボルト穴を含む接続装置を有する。第３過熱蒸気生成物出口マニホールド１４３および排気板１４８が接触する領域は、フランジ（または他の）ガスケット、またはＯリングで好ましくは密閉され、高温燃焼ガス排気が発生器８のこの領域から逃げることを防ぐ。
【０３７６】
上述した装置および方法は、以下の限定されない実施例からさらに理解することができる。
【０３７７】
（実施例１：炭化水素燃焼ガス発生器）
約９７％の燃焼効率を有する１０−ＭＷ炭化水素燃焼ガス発生器（「発生器」）は、一般的に図示されているように、オーステナイト／フェライト鋼からなる。発生器は、約１６２インチ（４１１ｃｍ）の全長および約１６．７５インチ（４２．５ｃｍ）の全外径を有する。それは、２つの燃焼室および第３燃焼領域を有し、それぞれ、１３．２５インチ（３３．７ｃｍ）の内径および約１４．７５インチ（３７．５ｃｍ）の外径を有する。しかしながら、燃焼ガス排気物が発生器から出る第３燃焼領域の部分は、異なる直径を有する。第３燃焼領域のこの部分は円錐形であり、円錐の前端は約１３．２５インチ（３３．７ｃｍ）の内径および約１４．７５インチ（３７．５ｃｍ）の外径を有し、円錐の後端は約２５インチ（６４ｃｍ）の内径および約２６．５０インチ（６７．３ｃｍ）の外径を有する。
【０３７８】
第１燃焼室は、約３６インチ（９１ｃｍ）の長さを有し、その側壁は約３６インチ（９１ｃｍ）の長さの５８の管を含む第１管アセンブリで形成されている。第１管アセンブリはまた、第１外側ハウジングの内側を裏打ちする。第１管アセンブリを形成する個々の管の束に設けられている管のそれぞれは、約０．７５インチ（１．９ｃｍ）の外径および約０．６２２インチ（１．５８ｃｍ）の内径を有する。約２５０°Ｆ（１２０℃）の温度を有する供給水は、第１水入口から第１管アセンブリに１分あたり約１７３７．５ガロン（ｇｐｍ）（３９４．６ｍ３／ｈ）の流量で供給される。供給水は水源から第１水入口、第１水マニホールド内、そして次に５８の第１水入口通路内に移動する。水は次に第１管アセンブリに設けられている５８の個々の管のそれぞれを、１管当たり約９．９０〜約１０．１ｇｐｍ（２．２５〜２．２９ｍ３／ｈ）の流量で移動し、そこで水は過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物に変換される。管で生成された蒸気は、５８の第１過熱蒸気生成物出口通路から第１過熱蒸気生成物出口マニホールド内に移動する。そこから、蒸気は、第１過熱蒸気生成物出口から発生器を出て過熱蒸気生成物回収装置に約１０００°Ｆ（５３８℃）の温度および約２０００ｐｓｉｇ（１４１ｋｇ／ｃｍ２）の圧力で入る。
【０３７９】
第２燃焼室は、約３６インチ（９１ｃｍ）の長さを有し、その前端の側壁は約３６インチ（９１ｃｍ）の長さの５８の管を含む第２管アセンブリで形成されている。第２管アセンブリは第２外側ハウジングの内側を裏打ちする。第２管アセンブリを形成する個々の管の束に設けられている管のそれぞれは、約０．７５インチ（１．９ｃｍ）の外径および約０．６２２インチ（１．５８ｃｍ）の内径を有する。約２５０°Ｆ（１２０℃）の温度を有する供給水は、第３水入口から第２管アセンブリに約１７３７．５ｇｐｍ（３９４．６ｍ３／ｈ）の流量で供給される。供給水は水源から第３水入口、第２水マニホールド内、そして次に５８の第２水入口通路内に移動する。水は次に第２管アセンブリに設けられている５８の個々の管のそれぞれを、１管当たり約９．９０〜約１０．１ｇｐｍ（２．２５〜２．２９ｍ３／ｈ）の流量で移動し、そこで水は過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物に変換される。管で生成された蒸気は、５８の第２過熱蒸気生成物出口通路から第２過熱蒸気生成物出口マニホールド内に移動する。そこから、蒸気は、第３過熱蒸気生成物出口から発生器を出て過熱蒸気生成物回収装置に約１０００°Ｆ（５３８℃）の温度および約２０００ｐｓｉｇ（１４１ｋｇ／ｃｍ２）の圧力で入る。
【０３８０】
第２燃焼室の後端および第３燃焼領域の前端の側壁を形成する単一の中空管は、約２４インチの長さ、約１４．７５インチの外径および約１３．２５インチの内径を有する。約２５０°Ｆの温度を有する供給水は水源および第４水入口から第３水マニホールド内に約１７３７．５ｇｐｍの流量で供給され、そこで水は過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物に変換される。過熱蒸気生成物および乾燥飽和蒸気生成物は、第４過熱蒸気生成物出口から発生器を出て過熱蒸気回収装置内に約１０００°Ｆの温度および約２０００ｐｓｉｇの圧力で入る。約２５０°Ｆの温度を有する供給水は、水源から第５水入口を経由して第４水マニホールド内に約１７３７．５ｇｐｍの流量で供給され、そこで水は過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物に変換される。蒸気生成物は、第５過熱蒸気生成物出口から発生器を出て過熱蒸気回収装置内に約１０００°Ｆの温度および約２０００ｐｓｉｇの圧力で入る。
【０３８１】
液体酸素（ＬＯＸ）酸化剤が、ＬＯＸ源から第１酸化剤入口内にポンプで送られる。ＬＯＸは次に第１酸化剤マニホールドに流入し、そこで放射状に分配されて第１移送注入板を冷却し、液体から気体に変換される。結果として生じる気体状酸素は次に、複数の第１酸化剤注入オリフィスを通過し、約６６°の角度、約１．３５ポンド／秒の流量および約６００ｐｓｉｇの圧力で第１燃焼室区域に入る。同時に、１９，７００ＢＴＵ／ポンドのエネルギー値を有するＥＦ−１５燃料が、この燃料源から別々に燃料入口マニホールドおよび２つの別個の燃料入口内にポンプで送られる。２つの別個の燃料入口内にポンプで送られる燃料は、燃料入口マニホールドにそれぞれ設けられている２つの別の室に入る。次に燃料は複数の第１燃料口管を通過し、約９０°の角度、当初は約１．１４２ポンド／秒の流量および約６００ｐｓｉｇの圧力で、次に（供給水が設計された作動圧力に達すると）約０．９５ポンド／秒のより遅い流量で第１燃焼室区域に入る。酸化剤およびＥＦ−１５燃料は、化合された酸化剤および燃料の約３．４２ポンド／秒の流量、および約１．２〜約１．７９の範囲、好ましくは約１．１９のＯ／Ｆ率で、渦化の状態で第１燃焼室区域に入り、第１燃焼室において燃料および酸化剤ガスを十分均一に混合する。（燃料の一部は気体状になる一方で燃料の一部は固体状のままである。）渦化は、酸化剤およびＥＦ−１５燃料の両方を第１燃焼室に角度をつけて注入することによって促進され、第１燃焼室におけるＥＦ−１５燃料の滞留時間をおおよそ０．１２〜０．１５秒にする（一旦、酸化剤およびＥＦ−１５燃料の混合物が点火器からの天然またはプロパンガス火炎によって点火される場合）。第１燃焼室において、平均燃焼温度は約２５００°Ｆ〜約２８００°Ｆであり、平均燃焼圧力は約６００ｐｓｉｇである。
【０３８２】
追加のＬＯＸが、ＬＯＸ源から第２酸化剤入口内にポンプで送られる。ＬＯＸは次に第２酸化剤マニホールドに流入し、そこで放射状に分配されて第２移送注入板および複数の第２燃料口管を冷却し、それによって液体酸化剤を気体に変換する。気体状酸化剤は、複数の第２酸化剤注入オリフィスを通過し、約７０°の角度、約２．６４６ポンド／秒の流量および約５００ｐｓｉｇの圧力で第２燃焼室区域に入る。同時に、第１燃焼室で生成された不完全燃焼生成物は、燃焼されないＥＦ−１５燃料を多少含むが、第１燃焼室から複数の第２燃料口管を経由して第２燃焼室区域に、約０．８９０ポンド／秒の流量および約５００ｐｓｉｇの圧力で入る。第２燃焼室におけるＯ／Ｆ率は、約３．３８〜約５．０３であり、好ましくは約４．８である。第２燃焼室において、平均燃焼温度は約４５００°Ｆ〜約５５００°Ｆであり、平均燃焼圧力は５００ｐｓｉｇである。追加の酸化剤および第１燃焼室で生成された燃焼生成物（多少のガスおよび多少の不燃燃料を含む）は、渦化状態で第２燃焼室に入り、残りのＥＦ−１５燃料および酸化剤ガスを十分に均一に混合する。渦化は、追加の酸化剤を第２燃焼室に角度をつけて注入することによって促進される。
【０３８３】
水は水源から第２水入口内に約１７３８ｇｐｍの流量でポンプで送られる。水は次に供給水マニホールド内に移動し、複数の第２燃料口管の上部を冷却するために（それらの構造上の完全性を維持する助けとなるように）水を放射状に分配する。水は、第２過熱蒸気生成物出口を経由して発生器を出る過熱蒸気または乾燥飽和蒸気に変換する。第２過熱蒸気生成物出口を経由して（およびこの発生器に設けられているすべての他の過熱蒸気生成物出口を経由して）発生器を出る蒸気生成物は、約１０００°Ｆの温度および約２０００ｐｓｉｇの圧力を有する。
【０３８４】
酸化剤移送管に入る過剰な酸化剤は、酸化剤移送管を通過し、第３燃焼領域の前端の側壁を形成する管の外側に隣接している高温酸化剤マニホールドに入る。高温酸化剤マニホールドは、管のまわりおよび複数の高温酸化剤オリフィス内に酸化剤を分配し、そこで追加の酸化剤は０．７９８ポンド／秒の流量で燃焼ガス生成物の流れに入り、この流れは不燃ＥＦ−１５燃料の約０．１７８ポンド／秒の流量を有する。第３燃焼領域において、平均燃焼温度は約５０００°Ｆ〜約５５００°Ｆであり、平均燃焼圧力は約５００ｐｓｉｇである。第３燃焼領域における燃焼ガス生成物の流れに対する酸化剤およびＥＦ−１５燃料のＯ／Ｆ率は、約３．９８〜約６．３であり、好ましくは約４．４であり、このようにして、ＥＦ−１５燃料の約９７％の燃焼効率を達成する。
【０３８５】
第１燃焼室から第２燃焼室に入る燃焼生成物に存在するＥＦ−１５燃料の渦化は、第２燃焼室および第３燃焼領域における炭化水素燃料材の滞留時間を合計で約０．１２秒にする。
【０３８６】
発生器によって生成された高温燃焼ガス排気は、第３燃焼領域の後端からぬけることによって発生器をでるが、第３燃焼領域は、約２４インチの長さであり、円錐の形状で第３管アセンブリによって形成された側壁を有しており、約３５°の角度で発生器から離れる。第４外側ハウジングは第３管アセンブリで裏打ちされている。約２５０°Ｆの温度を有する供給水は、約１７３７．５ｇｐｍの流量で水源から第６水入口を通過して第５水マニホールドに入り、そこで水は、第３管アセンブリの前端に１管当たり約９．９０〜約１０．１ｇｐｍの流量で入り、過熱蒸気または乾燥飽和蒸気に変換する。蒸気は、第３管アセンブリの後端のほうへ移動し、第３過熱蒸気生成物出口マニホールドに入り、次に約１０００°Ｆの温度および約２０００ｐｓｉｇの圧力で第６過熱蒸気生成物出口を経由して発生器を出る。燃焼ガス排気物の温度は、発生器を出るとき、約４５００°Ｆ〜約５０００°Ｆである。
【０３８７】
炭化水素燃焼ガス発生器は、上述の温度および圧力で１時間当たり約６７，５２８ポンドの過熱蒸気生成物または乾燥飽和蒸気生成物（１時間当たり約３６，４６６ポンドの乾燥飽和蒸気および１時間当たり約３１，０６２ポンドの過熱蒸気）を生成することができ、１時間当たり１０ＭＷの電気を次には発生するであろう。さらに、この発生器によって生成された燃焼ガス排気物は、熱回収蒸気発生器、例えば図１４に示されている排熱回収蒸気発生器にそらされると、１時間当たり約１０〜約１５ＭＷの電気をさらに生成するであろう。従って、１時間当たり合計で約２０〜約２５ＭＷの電力がこの発生器によって生成されるであろう。この実施例に記載された形状では、発生器のサイズは、類似の蒸気出力を生成する従来の蒸気発生器よりも約２０％〜約５０％小さい。
【０３８８】
ＬＯＸおよびＥＦ−１５燃料を用いて、この実施例に記載された発生器は、環境上清浄な燃焼ガス排気物を生成する。燃焼ガス排気物は、Ｎ、ＮＯｘ、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、Ｎ２、Ｓ、ＳＯｘ、ＳＯ、ＳＯ２、ＳＯ３、ＣＯ、ＨＣｌ、ＣＨ４、砒素、ウラニウム、水銀、鉛、トリウム、ＶＯＣｓ、ダイオキシン、ラジウム、ラドン、ポロニウム、ビスマス、他の発癌性物質および／または変異原性物質、粒状物質、石炭灰またはフライアッシュを含まない（０ｗｔ％）。さらに、それは、同量の石炭を使用し、および／または同量の電力を生成できる従来の石炭燃焼プラントによって生成されるであろうよりもかなり小量のＣＯ２（約９７％のＣＯ２の低減）を含む。
【０３８９】
（実施例２：天然ガス、メタノールまたはケロシンと空気またはＬＯＸの燃焼によって生成される燃焼ガス排気の分析）
燃焼生成物は、熱化学コンピュータソフトウェアＧＵＩＰＥＰを用いて、実施例１に記載された１０−ＭＷ炭化水素燃焼ガス発生器において異なる燃料を用いることに基づいて割り出された（測定された）。テストは、ＬＯＸまたは空気を酸化剤として用いて、燃料（天然ガス、メタノール、またはケロシン（油＃１））のそれぞれを２０００ポンド燃焼することに基づいており、各燃焼ガス排気物は、約１０００ｐｓｉｇの圧力で炭化水素燃焼ガス発生器を出る。排ガスの排出温度は、燃料の種類によって変化する。尚、本装置と対照的に、空気を酸化剤として利用する従来の燃料燃焼システムは、もしＬＯＸが酸化剤として利用されると、一般的に爆発するであろう。以下の表は、排ガスの組成および温度、さらに燃焼ガス排気物に存在する各成分の重量、モルおよび重量パーセントを示す。
【表７】
2007534912.tif 000014
【表８】
2007534912.tif 000015
【０３９０】
表ＡおよびＢは、同量の天然ガスがＬＯＸではなく空気を酸化剤として用いて装置で燃焼されると、工程は規準空気汚染物ＮＯｘがかなり増加するという結果になることを示す。
【表９】
2007534912.tif 000016
【表１０】
2007534912.tif 000017
【０３９１】
表ＣおよびＤは、同量のメタノールがＬＯＸではなく空気を酸化剤として用いて装置で燃焼されると、工程は規準空気汚染物ＮＯｘがかなり増加するという結果になることを示す。
【表１１】
2007534912.tif 000018
【表１２】
2007534912.tif 000019
【０３９２】
表ＥおよびＦは、同量のケロシンがＬＯＸではなく空気を酸化剤として用いて装置で燃焼されると、工程は規準空気汚染物ＮＯｘがかなり増加するという結果になることを示す。
【０３９３】
（実施例３：異なるエンジニア燃料を用いる燃焼ガス排気物の比較）
燃焼生成物は、熱化学コンピュータソフトウェアＧＵＩＰＥＰを用いて、実施例１に記載された１０−ＭＷ炭化水素燃焼ガス発生器において異なる燃料を用いることに基づいて割り出された（測定された）。テストは、ＬＯＸを酸化剤として用いて、燃料のそれぞれを２０００ポンド燃焼することに基づいており、各燃焼ガス排気物は、約６００ｐｓｉｇの圧力で炭化水素燃焼ガス発生器を出る。以下の表は、排ガスの組成および温度、さらに燃焼ガス排気物に存在する各成分の重量、モルおよび重量パーセントを示す。
【表１３】
2007534912.tif 000020
【表１４】
2007534912.tif 000021
【表１５】
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【表１６】
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【表１７】
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【表１８】
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【表１９】
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【表２０】
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【表２１】
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【表２２】
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【表２３】
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【表２４】
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【表２５】
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【表２６】
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【表２７】
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【表２８】
2007534912.tif 000035
【０３９４】
概して、この実施例は、空気が燃料で燃焼される場合、高いレベルの大気環境汚染物質、例えばＮＯｘ、ＳＯｘ、ＣＯおよび粒状物質が一般的に生成されることを示しており、より純粋な酸素源を使用することが望ましいであろう。このような放出物は、上述のいくつかの場合、連邦および／または州政府によって許可される臨界しきい値にあり、清浄な空気を保護するために低減する必要がある。
【０３９５】
（実施例４：異なる燃料を用いて生成された１メガワットの電気当たりのＣＯ２、ＮＯｘおよびＳＯ２の放出率の比較）
米国において、生成された各メガワットの電気当たりの、従来の石炭燃焼発電所からの平均放出率は以下のとおりである。
【表２９】
2007534912.tif 000036
【０３９６】
しかしながら、石炭の質によっては、制御されないＳＯ２の放出は、生成された電気のＭＷｈ当たりの７〜６０ポンドの範囲となる可能性があり、制御されないＮＯ２の放出は、生成された電気のＭＷｈ当たりの１０〜２０ポンドより大きな範囲となる可能性がある。多くの発電所での現行燃焼廃棄の慣例は、通常燃焼廃棄物に存在する有毒の化学物質、例えばフライアッシュが環境に放出される結果となっている。
【０３９７】
米国において、生成された電気の各メガワットに対する従来の天然ガス燃焼発電所からの平均放出率は以下のとおりである。
【表３０】
2007534912.tif 000037
【０３９８】
生成された電気の１メガワット時間（ＭＷｈ）当たりの燃焼ガス排気物に存在するＣＯ２、ＮＯｘおよびＳＯ２の量は、以下に述べるエンジニア燃料が、実施例１に記載された１０−ＭＷ炭化水素燃焼ガス発生器において別々に燃焼される場合（ＬＯＸを酸化剤として用いて、各燃焼ガス排気物は、約６００ｐｓｉｇの圧力および約２，６９８°Ｆの温度で炭化水素燃焼ガス発生器から出る）について、熱化学コンピュータソフトウェアＧＵＩＰＥＰを用いて割り出された（測定された）。結果は、生成される電気の１メガワット時間当たりに使用された燃料の量とともに、以下の表に記載されている。各場合において、および石炭および天然ガスの上記表において、１ＭＷｈの電気は３，４１２，０００ＢＴＵの燃料を用いて生成される。
【表３１】
2007534912.tif 000038
【０３９９】
上記の表は、これらの燃料を用いて生成された１メガワットの電気当たりの生成された燃焼ガス排気物成分ＣＯ２、ＮＯｘおよびＳＯ２の量が、従来の石炭または天然ガス燃焼工程を用いて米国で生成された１メガワットの電気当たりのこれらの成分の平均放出よりもかなり低いことを示している。
【０４００】
（実施例５：異なる燃料を用いた２５ＭＷの電気の生成）
燃料油は一般的に、原油を精製することから得られた炭化水素の混合物である。ＡＳＴＭ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｄ３９６は、燃料油をさまざまな等級に分割する燃料油の特性の仕様を記載している。等級＃２の燃料油は、油を燃焼室に噴霧する圧力噴霧用（銃）バーナーで主に使用される重い蒸留物である。等級＃４の燃料油は、家庭用バーナーで取り扱うことができる粘度よりも高い粘度の油を噴霧するバーナー用の中間燃料である。そして等級＃６燃料油は（Ｂｕｎｋｅｒ  Ｃ）は、主に商業および産業加熱に使用される高粘度の燃料油である。
【０４０１】
下記の表は、軟炭、燃料油等級＃２、＃４および＃６を含む６つの異なる種類の燃料と、酸化剤としてのＬＯＸを用いて、実施例１に記載された炭化水素燃焼ガス発生器による１時間当たりの１ポンドの燃料当たりの２５ＭＷの電気の生成（１１９，９６７，９３０ＢＴＵ／時間、１時間当たり１７５，０００ポンドの過熱蒸気生成物、１時間当たり２５，０００ｋＷおよび１年当たり２１８，４００，０００ｋＷ）において、いくつかの変数の比較を示す（ＧＵＩＰＥＰコンピュータソフトウェアを用いて決めた）。ＥＦ−８燃料に関するコストはチップの受領を含む。使用されるＬＯＸの量は、使用される燃料の種類によって、異なる結果として生じるＯ／Ｆ率で変化する。燃料のすべてに対して２５，０００キロワット時間当たりの作動コストは＄２７０．３９であった。括弧内の値はマイナスである。
【表３２】
2007534912.tif 000039
【０４０２】
上記の表は、ＥＦ−８燃料を使用して、５つの他の指示された燃料（実施例１に記載された装置におけるすべて）と同量の電力を同じ酸化剤を用いて生成する場合、燃料コストがかなり低減され（約８９．５％〜約９４．５％の範囲の低減）、結果として、１キロワット時間当たりの全コストがかなり低減される（約４３％〜約７３％の範囲の低減）ことを示す。
【０４０３】
（実施例６：「ＧＧ−１Ｘ」炭化水素燃焼ガス発生器）
「ＧＧ−１Ｘ」という名称の１−ＭＷ炭化水素燃焼ガス発生器を作った。それは、実施例１の発生器と同じであるがスケール／サイズは半分であった。ＧＧ−１Ｘ発生器は約１，０００ポンド／時間の廃棄燃料（即ち、廃棄材から生み出された燃料）を処理することができる。
【０４０４】
（実施例７：ＧＧ−１Ｘ第１燃焼室注入器および燃焼安定度短期間高温燃焼テスト）
最初のテスト（ＬＦ−ＪＰ５−ＬＯＸ−００１−最初のテスト）は、ＧＧ−１Ｘ炭化水素燃焼ガス発生器で、低Ｏ／Ｆ率を利用する第１燃焼室における燃焼安定性を観察するために行われら。ケロシン（Ｋ１）（「ＪＰ５」、凍結防止添加剤および抗菌性添加剤を含む当技術において公知の高級ケロシン）を燃料として使用し、ＬＯＸを酸化剤として使用した。脱イオンされた水を第１燃焼室を冷却するのに使用した。窒素ガスを燃料および酸化剤システムをパージングするのに使用した。燃焼器の構成材は以下の通りであった：燃料入口マニホールド、燃料計量ブロックおよび第１燃焼室は炭素鋼であった。第１酸化剤マニホールド板はステンレススチールであった。第１酸化剤注入オリフィスおよび第１燃料注入オリフィスは真鍮であった。
【０４０５】
テストの予定された期間は最大５．０秒であり、実際の期間は５．６秒であった。酸化剤：燃料（Ｏ／Ｆ）率は２．７５であった。第１燃焼室における作動圧力は３００ｐｓｉｇであった。反応物は以下の表に詳述するように反応器に供給された。
【表３３】
2007534912.tif 000040
【０４０６】
燃焼室の溶け落ちは起こらなかった（即ち、第１燃焼室の完全性は完全に維持された）。このテストは、第１燃焼室および注入器の性能が申し分ないので、成功であった。テスト中にさまざまな時間および場所で測定された圧力を、以下の表に示す。
【表３４】
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【０４０７】
このテストにおいて多少の燃焼の不安定が観察された。テスト後の検査は、ＬＯＸチェックバルブが粘着したことを示した。バルブは新しいものに取り替えられ、テストは実施例８に詳述するように繰り返した。
【０４０８】
（実施例８：ＧＧ−１Ｘ第１燃焼室注入器および燃焼安定度短期間高温燃焼テスト）（第２テスト）
２番目のテスト（ＬＦ−ＪＰ５−ＬＯＸ−００２−第２テスト）は、ＧＧ−１Ｘで、実施例７に記載されたパラメーターと同じパラメータを用いて行われた。テストの期間は５．６秒であり、燃焼室の溶け落ちは起こらなかった。燃焼の不安定性は観察されなかった。テスト後の検査は、第１燃焼室および注入器の性能が申し分ないことを示した。このようにテストは成功と考えられた。テスト中にさまざまな時間および場所で測定された圧力を、以下の表に示す。
【表３５】
2007534912.tif 000042
【０４０９】
本明細書に引用された広報および引用された材料は、実質上、参照により援用されている。本明細書に記載した方法および装置の変形および変更は、前述の詳細な記載から当業者にとって明らかである。このような変形および変更は添付の請求項の範囲内であるものとする。
【図面の簡単な説明】
【０４１０】
【図１】図１は、本明細書に記載された炭化水素燃焼ガス発生器の一実施形態の断面図である。線５−５は、図５に示されている発生器の断面を表している。同様に、線６−６、８−８および９−９は、図６，８および９にそれぞれ示されている発生器の断面を表している。
【図２】図２は、図１に示されている炭化水素燃焼ガス発生器の一部の展開断面図であり、燃料入口マニホールド１２から第２移送注入板８４を示している。
【図３】図３は、図１に示されている炭化水素燃焼ガス発生器の他の部分の展開断面図であり、第２水マニホールド９８から第６過熱蒸気出口１４８を示している。
【図４】図４は、図１に示されている炭化水素燃焼ガス発生装置の第１酸化剤マニホールド４１、第１酸化剤マニホールド板４０、第１酸化剤注入オリフィス４６、第１燃料口３４、第１燃料口管３６、火炎管２９、および第１移送注入板４４の断面図である。
【図５】図５は、図１に示されているガス発生器の第１酸化剤マニホールド４１、第１酸化剤マニホールド板４０、第１酸化剤注入オリフィス４６、第１移送注入板４４、第１外部ハウジング５０、酸化剤移送管４９、火炎管２９、および第１管アセンブリ７１の個々の水の管の断面図であって、第１燃焼室７０から燃料入口マニホールド１２を示す図１の線５−５の断面図である。
【図６】図６は、図１に示されているガス発生器の第１水入口６２、第１水マニホールド板６０、第１外部ハウジング５０、第２燃料口６５、第２燃料口管６６、燃料摩耗板６３、第２過熱蒸気出口６７および第１管アセンブリ７１の個々の水の管の断面図であって、第１燃焼室７０から第２燃焼室１００を示す図１の線６−６の断面図である。
【図７】図７は、図１に示されているガス発生器の第２過熱蒸気出口６７、第２水入口６２、供給水マニホールド６４、第１水マニホールド板６０、燃料摩耗板６３、第２燃料口６５、第２燃料口管６６、第２酸化剤入口８１、第２酸化剤マニホールド８２、第２酸化剤マニホールド板８０、第２酸化剤注入オリフィス８５および第２移送注入板８４の断面図である。
【図８】図８は、図１に示されているガス発生器の第２酸化剤マニホールド８２、第２酸化剤注入オリフィス８５、第２移送注入板８４、第２燃料口６５、第２燃料口管６６、酸化剤移送管４９、第２外部ハウジング９０および第２管アセンブリ１０１の個々の水管の断面図であって、過剰酸化剤が酸化剤移送管４９へ導かれ、第２燃焼室１００から第１燃焼室７０を示す図１の面８−８の断面図である。
【図９】図９は、図１に示されているガス発生器の第２酸化剤マニホールド８２、第２酸化剤マニホールド板８０、第２酸化剤入口８１、第２酸化剤注入オリフィス、第２燃料口６５、第２燃料口管６６および酸化剤移送管４９の断面図であって、第１燃焼室７０から第２燃焼室１００を示す図１の面９−９の断面図である。
【図１０】図１０は、図８に示されている第２移送注入板８４、第２燃料口６５および第２酸化剤注入オリフィス８５の詳細図である。
【図１１】図１１は、図４に示されている第１移送注入板４４、第１酸化剤注入オリフィス４６および第１燃料口管３６の断面図である。
【図１２】図１２は、図７に示されている第２移送注入板８４、第２酸化剤注入オリフィス８５、第２燃料口６５および第２燃料口管６６の詳細図である。
【図１３】図１３は、図７および１２に示されている第２酸化剤注入オリフィス８５の詳細図である。
【図１４】図１４は、本明細書に記載された炭化水素燃焼ガス発生器を含むトリジェネレーション蒸気エネルギー生成プラントの一実施形態を示す工程流れ図である。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年12月12日(2005.12.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素燃焼ガス発生器として使用される装置であって、
燃料および酸化剤の第１燃焼を行い不完全燃焼物を生成することができ、入口端と出口端とを有する第１燃焼室と、
燃料および酸化剤を前記第１燃焼室内へ別々に計量して前記燃料の不完全燃焼を前記第１室において達成するための制御および計量手段と、
燃料および追加の酸化剤の第２燃焼を行い第２燃焼物を生成することができ、入口端と出口端とを有し、入口端が前記第１燃焼室の出口端と流体連通している第２燃焼室と、
追加の酸化剤を前記第２燃焼室内へ計量して、燃料を前記第２室においてさらに燃焼するための制御および計量手段と、
前記第２燃焼室内へ、前記第１燃焼室において生成された前記不完全燃焼物を計量するための手段と、
前記第１および第２燃焼室を冷却し、任意で冷却水を蒸気に変換するための熱交換手段と、
を備え、
前記冷却水および蒸気が、前記第１および第２燃焼によって生成された燃焼ガスとは別々に保存される、装置。
【請求項２】
前記第２燃焼が完全燃焼である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記燃料および追加の酸化剤の第３燃焼を行い第３燃焼物を生成することができる第３燃焼室または空間と、
追加の酸化剤を前記第３燃焼室または領域内へ計量して、燃料を前記第３室または領域においてさらに燃焼するための制御および計量手段と、
前記第３燃焼室または領域を冷却し、任意で冷却水を蒸気に変換するための追加の熱交換手段と、
をさらに備え、
前記冷却水および蒸気が、前記第３燃焼によって生成された燃焼ガスとは別々に保存される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第３燃焼室内へ、前記第２燃焼室において生成された前記不完全燃焼物を計量するための手段をさらに備えている、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
計量されていない空気が、前記燃焼室において前記燃料または前記酸化剤と混合しないようになっている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記第１燃焼室において生成された前記不完全燃焼物を前記第２燃焼室内へ計量するための前記手段が、複数の管状口を備えている、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
燃料および酸化剤を前記第１燃焼室内へ別々に計量するための前記制御および計量手段が、複数のオリフィスを前記第１燃焼室の前記入口端の近くに備えている、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記燃料、前記酸化剤または両方が、前記燃焼室または領域内のそれぞれに角度をつけて計量されて、前記燃料と前記酸化剤との間に少なくとも１つの衝突点が生じる、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記熱交換手段が、１つ以上の管アセンブリを形成し、且つ少なくとも１つの冷却水入口および少なくとも１つの蒸気出口を有する複数の管を備えている、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記管アセンブリが、１つ以上の前記燃焼室または領域を画定する壁を形成する、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
燃料を別々に計量するための前記制御および計量手段が、２種類以上の燃料を前記第１燃焼室内へ別々に計量するように適合されている、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記燃料を前記第１燃焼室において点火するための電子点火システムまたは他の手段をさらに備えている、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
酸化剤源をさらに備えている、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記酸化剤が液体酸化剤である、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記酸化剤がＬＯＸ、Ｏ、Ｏ３、Ｈ２Ｏ２またはＨＡＮから選択される、請求項１３または１４に記載の装置。
【請求項１６】
１つ以上の燃料の源をさらに備えている、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
少なくとも１つの燃料が固体粒子状である、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記固形燃料が、プラスチック、ゴム、または他の廃棄物を含む、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記固形燃料が、約３１〜約２３００ミクロンの範囲の粒度を有する、請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
少なくとも１つの追加の燃料が液体または気体状の燃料である、請求項１６乃至１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
前記燃料が、ＥＦ−１、ＥＦ−２、ＥＦ−３、ＥＦ−４、ＥＦ−５、ＥＦ−６、ＥＦ−７、ＥＦ−８、ＥＦ−９、ＥＦ−１０、ＥＦ−１１、ＥＦ−１２、ＥＦ−１３、ＥＦ−１４、ＥＦ−１５、ＥＦ−１６、ＥＦ−１７またはＥＦ−１８を含む、請求項１６乃至２０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
前記第１燃焼室内へ計量された前記燃料の約９７％〜約１００％が前記装置によって燃焼される、請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２３】
電気を発生するためのシステムであって、
蒸気を発生する請求項１乃至２２のいずれか１項に記載の装置と、
前記蒸気によって駆動される電力発生装置と、
を備えるシステム。
【請求項２４】
前記電力発生装置が蒸気駆動タービンを備える、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
１日当たり約１〜約６００メガワットの電力を生成可能である、請求項２３または２４に記載のシステム。
【請求項２６】
コージェネレーションシステム、トリジェネレーションシステムまたはクワドジェネレーションシステムである、請求項２３乃至２５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２７】
少なくとも１つの燃料を請求項１乃至２５のいずれか１項に記載の装置に供給することと、
少なくとも１つの酸化剤を前記装置に供給することと、
前記燃料および前記酸化剤を前記装置において燃焼することと、
を含む燃焼工程。
【請求項２８】
前記第１燃焼が、約１，２００°Ｆ〜約５，８００°Ｆの範囲の温度で、約５００〜約１，５００ｐｓｉｇの範囲の圧力で、約０．０２５〜約１０秒の範囲の時間生じる、請求項２７に記載の工程。
【請求項２９】
前記第２燃焼が、約３，０００°Ｆ〜約５，８００°Ｆの範囲の温度で、約３００〜約１，５００ｐｓｉｇの範囲の圧力で、約０．０２５〜約１０秒の範囲の時間生じる、請求項２８に記載の工程。
【請求項３０】
前記酸化剤がＬＯＸを含む、請求項２７乃至２９のいずれか１項に記載の工程。
【請求項３１】
前記燃料が非廃棄物を含む、請求項２７乃至２９のいずれか１項に記載の工程。
【請求項３２】
前記非廃棄物が、木、石炭、水素、メタン、エタン、ブタン、プロパン、天然ガス、ガソリン、ディーゼル燃料、ケロシン、燃料油、メタノール、アルコール、プラチックまたは混合プラスチックまたはプラスチック樹脂を含む生成物、またはこれらの組み合わせを含む、請求項３１に記載の工程。
【請求項３３】
前記燃焼ガス排気物が、水銀、ＳＯ、ＳＯ２、ＳＯ３、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、ＣＯ、ＣＨ４、ＨＣｌまたはダイオキシンを全く含まないかまたはごく少量含む、請求項２７乃至３２のいずれか１項に記載の工程。
【請求項３４】
危険物または廃棄物を処理するための方法であって、
燃料を、請求項１乃至２５のいずれか１項に記載の前記装置に供給する工程であって、該燃料が少なくとも１つの危険物または廃棄物を含む、燃料を供給する工程と、
少なくとも１つの酸化剤を前記装置に供給する工程と、
前記燃料および前記酸化剤を前記装置において燃焼する工程と、
を含む方法。
【請求項３５】
前記危険物が、感染性医療廃棄物、生物兵器または化学兵器、これらの成分、またはこれらの容器を含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記廃棄物が、スクラップタイヤ、プラスチック包装材またはこれらの成分を含む、請求項３４に記載の方法。
【国際調査報告】
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