(57)【要約】本発明は、燃焼中に、亜炭よりも１５倍大きく、コークスよりも４〜５倍大きいエネルギーを放出する新規可燃性混合気及び燃料を開示する。この可燃性混合気は液相及び固相からなり、この場合、その固相は、アルミニウム粉末；少なくとも１種のＭ１Ｘ２（式中、Ｍ１は酸化状態＋２の任意の金属であってよく、Ｘは任意のハロゲンであってよい）；Ｍ２ＣＯ３（式中、Ｍ２は任意の二価金属であってよい）；塩化亜鉛アンモニア、珪砂形態のＳｉＯ２；及び生石灰を含み、一方、その液体物質は、少なくとも１種のＣ１〜Ｃ６カルボン酸、又は前述のカルボン酸の少なくとも１種の無水物、又は少なくとも１種のそのエステルもしくはアミド；メチルセルロース；及びホルムアルデヒド、又はその市販溶液−ホルマリン；及び水を含む。燃料は、この可燃性混合気を容器内に密閉して作られる。本発明はまた、エネルギー生産方法及び本発明燃料の使用の両方も提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
固相及び液相からなる可燃性混合気であって、
該固相が、
アルミニウム粉末；
少なくとも１種のＭ１Ｘ２（式中、Ｍ１は酸化状態＋２の任意の金属であってよく、Ｘは任意のハロゲンであってよい）；
Ｍ２ＣＯ３（式中、Ｍ２は酸化状態＋２の任意の金属であってよい）；
塩化亜鉛アンモニア；
ＳｉＯ２；及び
生石灰
を含み、
該液相が、
少なくとも１種のＣ１〜Ｃ６カルボン酸、又は該カルボン酸の少なくとも１種の無水物、又は少なくとも１種のそのエステルもしくはアミド；
メチルセルロース；
ホルムアルデヒド、すなわち、その市販溶液−ホルマリン；及び
水
を含むことを特徴とする、可燃性混合気。
【請求項２】
前記混合気中の固相の割合が３２％ｗ／ｗ〜４６％ｗ／ｗの間で変化し、そして液相の割合が５４％ｗ／ｗ〜６８％ｗ／ｗの間で変化することを特徴とする、請求項１に記載の可燃性混合気。
【請求項３】
前記混合気中の固相の割合が３６％ｗ／ｗ〜４２％ｗ／ｗの間で変化し、そして液相の割合が５８％ｗ／ｗ〜６４％ｗ／ｗの間で変化することを特徴とする、請求項２に記載の可燃性混合気。
【請求項４】
前記混合気中の固相の割合が３９％ｗ／ｗであり、そして液相の割合が６１％ｗ／ｗであることを特徴とする、請求項２に記載の可燃性混合気。
【請求項５】
前記固相成分が、次の重量パーセント：
アルミニウム粉末  ３％〜１０％、
ＭｌＸ２  １％〜４％、
Ｍ２ＣＯ３  １％〜３％、
塩化亜鉛アンモニア  ２％〜５％、
ＳｉＯ２  ３％〜８％、及び、
生石灰  ７０％〜９０％
で存在することを特徴とする、請求項１に記載の可燃性混合気。
【請求項６】
前記固相成分が、次の重量パーセント：
アルミニウム粉末  ５％〜８％、
ＭｌＸ２  ２％〜４％、
Ｍ２ＣＯ３  １％〜２％、
塩化亜鉛アンモニア  ３％〜５％、
ＳｉＯ２  ４％〜７％、及び、
生石灰  ７４％〜８５％
で存在することを特徴とする、請求項５に記載の可燃性混合気。
【請求項７】
前記固相成分が、次の重量パーセント：
アルミニウム粉末  ７％、
ＭｌＸ２  ３％、
Ｍ２ＣＯ３  １．５％、
塩化亜鉛アンモニア  ３．５％、
ＳｉＯ２  ６％、及び、
生石灰  ７９％
で存在することを特徴とする、請求項５に記載の可燃性混合気。
【請求項８】
前記液相成分が、次の重量パーセント：
少なくとも１種のカルボン酸、又は少なくとも１種のカルボン酸無水物、又は少なくとも１種のそのエステルもしくはアミド−１０％〜２７％；
メチルセルロース−２０％〜４０％；及び
ホルムアルデヒド、又はその市販溶液−ホルマリン−１％〜１０％；並びに
１００％に至るまでの残部の水
で存在することを特徴とする、請求項１に記載の可燃性混合気。
【請求項９】
前記液相成分が、次の重量パーセント：
少なくとも１種のカルボン酸、又は少なくとも１種のカルボン酸無水物、又は少なくとも１種のそのエステルもしくはアミド−１５％〜２２％；
メチルセルロース−２５％〜３５％；及び
ホルムアルデヒド、又はその市販溶液−ホルマリン−３％〜７％；並びに、
１００％に至るまでの残部の水
で存在することを特徴とする、請求項８に記載の可燃性混合気。
【請求項１０】
前記液相成分が次の重量パーセント：
少なくとも１種のカルボン酸、又は少なくとも１種のカルボン酸無水物、又は少なくとも１種のそのエステルもしくはアミド−１７％；
メチルセルロース−２９％；及び
ホルムアルデヒド、又はその市販溶液−ホルマリン−５％；並びに
１００％に至るまでの残部の水
で存在することを特徴とする、請求項８に記載の可燃性混合気である。
【請求項１１】
Ｍ１及びＭ２が、Ｆｅ、Ｃｕ、及びＺｎからなる群から選択されること；
少なくとも１種のカルボン酸、又はその誘導体の少なくとも１種が、Ｃ１〜Ｃ３カルボン酸又はその誘導体で構成されている群から選択されること；並びに、
メチルセルロースが、ゼラチン及びチロースで構成されている群から選択されること
を特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の可燃性混合気。
【請求項１２】
Ｍ１及びＭ２がＺｎであること；及び
メチルセルロースがチロースであること
を特徴とする、請求項１１に記載の可燃性混合気。
【請求項１３】
前記液相中に、２種のカルボン酸がＣ１カルボン酸及びＣ２カルボン酸で存在することを特徴とする、請求項１、請求項８〜１０及び請求項１１のいずれかに記載の可燃性混合気。
【請求項１４】
前記固相中、Ｍ１Ｘ２が混合物ＺｎＣｌ２及びＺｎＢｒ２からなることを特徴とする、請求項１、請求項５〜７及び請求項１１のいずれかに記載の可燃性混合気。
【請求項１５】
添加剤としてコークス及びエタノールをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の可燃性混合気。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の可燃性混合気を含み、容器内に密閉されていることを特徴とする、燃料。
【請求項１７】
前記密閉容器が、ポリマー材料で作られていることを特徴とする、請求項１６に記載の燃料。
【請求項１８】
前記密閉容器が、ポリ塩化ビニルで作られていることを特徴とする、請求項１７に記載の燃料。
【請求項１９】
前記密閉容器が、前記液相を前記固相から隔てる隔壁を備えていること、及び前記液相の酸と接触している該隔壁がゆっくり崩壊し、前記液相と前記固相の段階的混合が可能になり、それによって、前記容器の内部での段階的水素発生が可能になることを特徴とする、請求項１６に記載の燃料。
【請求項２０】
前記密閉容器が、内側に絶縁体の内張りが施されていることを特徴とする、請求項１６に記載の燃料。
【請求項２１】
断熱材が、タールベースのグルーであることを特徴とする、請求項１６に記載の燃料。
【請求項２２】
前記密閉容器の３分の１が、液相及び固相で満たされており、一方、残りの３分の２が発生した水素を収容する役割をすることを特徴とする、請求項１６に記載の燃料。
【請求項２３】
請求項１６〜２２のいずれかに記載の燃料が、ＴＥＰＰ炉内に搬送されることを特徴とする、ＴＥＰＰにおけるエネルギー生産方法。
【請求項２４】
請求項１６〜２１のいずれかに記載の燃料が、必要な石炭の最大５０％に取って代わることを特徴とする、請求項２３に記載の、ＴＥＰＰにおけるエネルギー生産方法。
【請求項２５】
請求項１６〜２１のいずれかに記載の燃料が、必要な石炭の最大６０％に取って代わることを特徴とする、請求項２３に記載の、ＴＥＰＰにおけるエネルギー生産方法。
【請求項２６】
請求項１６〜２１のいずれかに記載の燃料が、必要な石炭の最大７０％に取って代わることを特徴とする、請求項２３に記載の、ＴＥＰＰにおけるエネルギー生産方法。
【請求項２７】
請求項１６〜２１のいずれかに記載の燃料が、必要な石炭全部に取って代わることを特徴とする、請求項２３に記載の、ＴＥＰＰにおけるエネルギー生産方法。
【請求項２８】
１ｋｇの請求項１６〜２１のいずれかに記載の燃料が、１５ｋｇの亜炭又は４〜５ｋｇのコークスに取って代わることを特徴とする、請求項２３に記載の、ＴＥＰＰにおけるエネルギー生産方法。
【請求項２９】
請求項１６〜２２のいずれかに記載の燃料の使用においてＣＯ２排出が７５％まで削減されることを特徴とする、請求項２３に記載の、ＴＥＰＰにおけるエネルギー生産方法。
【請求項３０】
前記燃料が、ＴＥＰＰにおいて石炭の代用燃料として使用されることを特徴とする、請求項１６〜２２に記載の燃料の使用。
【請求項３１】
前記燃料の特性が、ＴＥＰＰにおいて不完全石炭燃焼の結果として発生する有害煙道ガスと結合することであることを特徴とする、請求項３１に記載の燃料の使用。
【請求項３２】
前記混合気が、ＣＯ２と結合することを特徴とする、請求項３２に記載の燃料の使用。
【請求項３３】
前記燃料が、工業用炉内及び集中加熱炉内でのエネルギー生産に使用されることを特徴とする、請求項１６〜２２のいずれかに記載の燃料の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火力発電所（ＴＥＰＰ）において化石燃料の代わりに使用することができる、水素発生に基づいた燃料及び可燃性混合気に関する。本発明が化石燃料に取って代わるというまさにその事実は、ＣＯ２のような有害排出ガスの排出が削減されるということを暗に意味している。しかし、本発明はさらなる特性も有しており、本発明は、置き換えられていない石炭部分の燃焼によって発生するＣＯ２と結合する。さらに、本発明を用いて、ＴＥＰＰにおいて石炭燃焼プロセスの副産物として発生する粉塵の量を大幅に減らすことが可能である。
【背景技術】
【０００２】
技術的問題
本発明は、主として、同量の電力の生産に必要な石炭の大部分に取って代わり得る、ＴＥＰＰ用の代替燃料（ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ  ｆｕｅｌ）を調製することを目的としており、それにより、採炭及びＴＥＰＰへの輸送のコストは削減されると思われる。本発明の別の目的は、ＴＥＰＰにおける電力生産に関連する主要な問題、つまり、石炭の不完全燃焼の結果としての温室効果ガスの大量排出に関する。
【０００３】
前述の技術的問題は、固相及び液相からなる可燃性混合気が調製されることによって解決される。この場合、この可燃性混合気は気密容器内で保存され、この容器の隔壁によって液相が固相から隔てられているようになっており、そのプロセスにおいて、この隔壁が、液相と接触して段階的に崩壊し、それによって、液相と固相の段階的混合が可能になり、その結果、次には、水素が生成される化学反応が引き起こり、その水素がＴＥＰＰの炉内で燃焼する。
【０００４】
先行技術
本出願者が知る限り、類似した原理に基づいて、ＴＥＰＰにおいて代用燃料（ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｆｕｅｌ）として使用することができる類似燃料は存在しない。ＴＥＰＰにおける水素発生に多大な取り組みがなされており、水素は、炉から取り出され、保存されるか、又はＴＥＰＰとともに電力を熱電併給する別のプラントで使用されている。しかしながら、これらの全ての取り組みの成果は水蒸気ガス化の原理であり、その原理では、蒸気が炉内に搬送され、固相及び気相で次の化学反応が起こる:
固相では：
【化１】
2013538904.tif 000002
液相では：
【化２】
2013538904.tif 000003
【０００５】
本発明は、とりわけ、ＴＥＰＰ炉の高温の水が石炭と接触し、そのため、上記のような反応が避けられないという事実に依存して、これらの全ての反応を包含する。しかしながら、前述のプロセスは、水素の生産とｉｎ  ｓｉｔｕでの（輸送及び保存を伴わない）その使用の両方を可能にする本発明に関するプロセスのごく一部にすぎない。
【０００６】
一方、米国特許第７０１４８３４号（特許文献１）には、ＴＥＰＰからのＣＯ２排出の吸収のための生石灰及び／又は消石灰の使用が記載されている。上述の文献によれば、ＣＯ２吸収の反応機構を示す基本化学反応は以下のとおりである：
【化３】
2013538904.tif 000004
【０００７】
本発明は、可燃性混合気の固相において、その成分の１つとして生石灰を提供し、その結果、本発明によれば、前述のＣＯ２分離反応も起こる。しかしながら、本発明は生石灰の多面にわたる役割を提供する。つまり、生石灰はＣＯ２の結合に役立つだけでなく、Ｈ２の発生にも役立ち、可燃性混合気の燃焼特性を向上させる他の反応にも関与する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第７０１４８３４号明細書
【発明の概要】
【０００９】
本発明の本質を記載する前に用語を定義することが適切であろう。用語は、特に断りのない限り、本明細書ではそれらの用語に付随する意味でのみ使用する。
【００１０】
本発明による可燃性混合気は、固相及び液相からなる混合物である。これらの各相は多くの成分からなる。それらの全ての成分を下に記載する。
【００１１】
本発明燃料は、絶縁体が施された又は施されていない気密容器に入った可燃性混合気である。この容器の特徴及び容器内の可燃性相の固相と液相の相互作用及び位置については、後により詳細に記載する。この容器は、可燃性物質で必ず構成され、したがって本発明によれば、炉内で燃焼トリガーの役割を担うため、この容器はこの燃料の一部と考えられる。可燃性混合気の反応によって、水素が発生し、容器内に蓄積される。その容器が炉内で燃焼し、それによって、水素燃焼が開始される。絶縁体が使用されている場合には、その絶縁体は可燃性物質からのものでなければならない。絶縁体は、水素との結合により容器内に水素を閉じ込めるのに役立つ。一方、炉内の絶縁体は、容器の燃焼を促進し、そのため、水素燃焼の開始に役立ち、それ自体がこの燃料の一部と考えることができる。
【００１２】
そのために、本発明は、燃焼の際に、亜炭よりも１５倍大きく、コークスよりも４〜５倍大きいエネルギーを放出する新規可燃性混合気を開示する。それを可能にするために、可燃性混合気は容器内に密閉されている必要がある。容器は、可燃性混合気の固相と液体物質の直接接触を防ぐ隔壁を備え得るが、液相の酸成分と接触している隔壁は、段階的に崩壊し、それによって、可燃性混合気の液相と固相の接触が可能になり、この隔壁は、水素発生を引き起こす化学反応のトリガー／イグナイターとして実際に作用する。この容器は気密性が高いため、発生した水素は内部に残る。本発明の１つの変形では、容器の内側に絶縁体が被覆されており、その絶縁体が水素分子と結合して、気密容器からの水素のいかなる漏れも防ぎ、一方、炉内での燃焼段階では、絶縁体及び容器（それら自体が可燃性物質である）によりボイラー炉の酸化雰囲気中で水素に点火がなされる。そのような絶縁体の例はタールベースのグルー又は類似した材料である。この容器は、燃焼特性が良好であることを理由に、ポリマー材料、好ましくは、ポリ塩化ビニルで作られる。
【００１３】
可燃性混合気の他に、本発明はまた、ＴＥＰＰ炉内又は工業用炉内又は集中加熱炉内における燃料及び燃料利用方法も提供する。ＴＥＰＰ炉における可燃性混合気及びエネルギー生産燃料を詳細に記載する。工業用炉用の可燃性混合気及び燃料は、一般的な当業者ならば熟知しているであろう標準的な方法によって調整される。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
必要な石炭の一部の代用燃料としてＴＥＰＰ炉において使用することができる前述の可燃性混合気は、固相及び液相からなり、この場合、固相は、
アルミニウム粉末；少なくとも１種のＭ１Ｘ２（式中、Ｍ１は酸化状態＋２の任意の金属であってよく、Ｘは任意のハロゲンであってよい）；Ｍ２ＣＯ３（式中、Ｍ２は任意の二価金属であってよい）；塩化亜鉛アンモニア、珪砂形態のＳｉＯ２；及び生石灰を含み、
一方、液相は、
少なくとも１種のＣ１〜Ｃ６カルボン酸、又は前述のカルボン酸の少なくとも１種の無水物、又は少なくとも１種のそのエステルもしくはアミド；メチルセルロース；及びホルムアルデヒド、又はその市販溶液−ホルマリン；及び水を含む。液体物質は、明記した化学化合物の水溶液で作られているため、水が存在することは当業者には明らかであろう。その理由で、液相中の水の割合は自明であり、これ以上触れない。可燃性混合気中の固相及び液相の重量パーセントに関しては、本発明による混合気中の固相の割合は３２％ｗ／ｗから４６％ｗ／ｗまで変化し、液相の割合は５４％ｗ／ｗから６８％ｗ／ｗまで変化してよい。本発明の１つの変形によれば、混合気中の固相の割合は３６％ｗ／ｗ〜４２％ｗ／ｗの間で変化し、液相の割合は５８％ｗ／ｗ〜６４％ｗ／ｗの間で変化する。本特許出願の範囲内で与えられる本発明を実施する方法の一例では、混合気中の固相の割合は３９％ｗ／ｗであり、液相の割合は６１％ｗ／ｗである。
【００１５】
上に明記した固相重量パーセントにおいて、上述の固相成分は次の重量パーセントで固相に加わる：
アルミニウム粉末  ３％〜１０％、
ＭｌＸ２  １％〜４％、
Ｍ２ＣＯ３  １％〜３％、
塩化亜鉛アンモニア  ２％〜５％、
ＳｉＯ２  ３％〜８％、及び
生石灰  ７０％〜９０％。
【００１６】
本発明のより望ましい変形の１つによれば、前記固相成分は次の重量パーセントで存在する：
アルミニウム粉末  ５％〜８％、
ＭｌＸ２  ２％〜４％、
Ｍ２ＣＯ３  １％〜２％、
塩化亜鉛アンモニア  ３％〜５％、
ＳｉＯ２  ４％〜７％、及び
生石灰  ７４％〜８５％。
【００１７】
一方、ＴＥＰＰ炉における石炭に取って代わる燃料として本発明燃料を使用することが必要な場合には、上に明記した固相成分は次の重量パーセントで固相中に存在する：
アルミニウム粉末  ７％、
ＭｌＸ２  ３％、
Ｍ２ＣＯ３  １．５％、
塩化亜鉛アンモニア  ３．５％、
ＳｉＯ２  ６％、及び
生石灰  ７９％。
【００１８】
液相及びその成分ならびにこれらの成分の割合に関しては、液相中にそれらは次の重量パーセントで存在し；
少なくとも１種のカルボン酸、又は少なくとも１種のカルボン酸無水物、又は少なくとも１種のそのエステルもしくはアミドは１０％から２７％までの区間で存在してよく；
メチルセルロースは２０％から４０％までの区間で存在してよく；
一方、ホルムアルデヒド、又はその市販溶液−ホルマリンは１％から１０％までの区間で存在してよい。水で残部を構成し１００％にすることは自明である。
【００１９】
本発明の変形の１つによれば、液相成分は次の重量パーセントで存在し；
少なくとも１種のカルボン酸、又は少なくとも１種のカルボン酸無水物、又は少なくとも１種のそのエステルもしくはアミドは５％から２２％までの区間で存在し；
メチルセルロースは２５％から３５％までの区間で存在し；
ホルムアルデヒド、又はその市販溶液−ホルマリンは３％から７％までの区間で存在する。この場合も、水で残部を構成し１００％にする。
【００２０】
それに対して、本発明を実施する記載した例では、液体物質を次の成分重量パーセントで使用し；
少なくとも１種のカルボン酸、又は少なくとも１種のカルボン酸無水物、又は少なくとも１種のそのエステルもしくはアミドは１７％の割合で存在し；
メチルセルロースは２９％の割合で存在し；
ホルムアルデヒド、又はその市販溶液−ホルマリンは５％の割合で存在し；
１００％に至るまでの残部は水であった。
【００２１】
その他の点では、上記の可燃性混合気、より正確には、上記の固相のＭ１及びＭ２は、本発明の１つの変形によれば、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎの中から選択される。一方、同じ変形によれば、少なくとも１種のカルボン酸、又はその誘導体の少なくとも１種は、Ｃ１〜Ｃ３カルボン酸又はその誘導体で構成されている群から選択され；一方、メチルセルロースは、ゼラチン及びチロースで構成されている群から選択される。
【００２２】
石炭の代わりとして、本発明による、ＴＥＰＰにおける燃料の使用中（これは決して限定因子と考えてはならず、したがって本特許請求の範囲によって保護されることが意図される範囲及び対象を狭めない）、Ｍ１及びＭ２はＺｎであり、この場合、Ｍ１Ｘ２はＺｎＣｌ２及びＺｎＢｒ２の混合物を表す。さらに、本発明燃料の上述の使用中−メチルセルロースはチロースであり、一方、液相中に２種のカルボン酸、すなわち、ギ酸として知られるＣ１カルボン酸、及び酢酸として知られるＣ２カルボン酸が存在する。
【００２３】
燃料の可燃特性を改善するために、可燃性混合気にコークス又はエタノールなどの添加剤を加えてよく、この場合、コークスは固相に加えられ、エタノールは液相に加えられる。
【００２４】
本発明の別の特徴は、ＴＥＰＰ炉におけるエネルギー生産のために提示する方法であって、石炭の少なくとも一部を上記の燃料と置き換えることを含む方法である。本発明燃料は、必要な石炭の５０％を越える部分に取って代わることができる。本発明によれば、必要な石炭の最大６０％、主として、ＴＥＰＰ炉を構成する材料にいくつかの変更を加えれば最大１００％を置き換えることができる。この段落において明記した百分率は、容量又は任意の他の割合を意味することもある。そのカロリー値によれば、１ｋｇの本発明燃料は１５ｋｇの亜炭及び４〜５ｋｇのコークスに取って代わる。加えて、本発明により提示する方法を用いて、ＣＯ２排出を最大７５％程度削減することができる。
【００２５】
本発明の次の対象は、ＴＥＰＰ炉における代用／代替燃料としての上記の燃料の使用である。当該燃料の使用中、可燃性混合気又はその特定成分は、ＴＥＰＰにおいて石炭燃焼により発生した有害排出ガスと結合する。とりわけ、それはＣＯ２の結合に適用する。
【００２６】
容器の内側を被覆している絶縁体の役割は燃焼プロセスでの水素の捕集及び活性化である。絶縁体は、メチルセルロースを用い、水素を容器から流出させない。メチルセルロースはゼラチン又はチロース又は任意の他の工業的に入手可能なメチルセルロースであってよい。
【００２７】
本発明は、炉の最低運転温度が３５０℃以上であることを条件として、ＴＥＰＰ炉に加えて、様々な容量の工業用炉及び集中加熱炉を含む、固形燃料を消費する任意の炉に適用することができる。
【００２８】
本発明による燃料が炉に供給されると、気泡として水素３分子が放出されるのと同時に、燃焼産物としてアルミン酸カルシウムの塩３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３が形成される。珪砂、石灰及び水間での反応によってペルモライト型（ｐｅｒｍｏｌｉｔｅ−ｔｙｐｅ）カルシウムヒドロシリカートが形成される。ペルモライト形成に必要な硫黄は石炭中に不純物として存在する。気密容器は、これらの反応から水素を捕集するだけでなく、燃料が炉に導入されたときに「ヒューズ」として作用する働きを有する。水素が酸素雰囲気中で炎を上げて燃焼するのと同じように、酸素は水素雰囲気中で炎を上げて燃焼する可能性がある。２容量の水素と１容量の酸素が一緒に混ざり合う（爆発性ガス）ならば、点火するとその混合物は爆発するであろう。それに従って、本発明は、珪砂、石灰、水、及び石炭中の硫黄からのペルモライト型カルシウムヒドロシリカートの生成を提供し、それによって、燃焼中に酸素が取り出され、そうすることで、爆発性ガスの発生が妨げられる。
【００２９】
アルミニウムは可燃性混合気の固相中に高純度アルミニウム粉末形態で存在する。高純度とは、それが少なくとも９０％のアルミニウムを含有するということを意味する。最良の結果は、最小ブレーン（Ｂｌｅｎ）比表面積が７０００ｃｍ２／ｇであるアルミニウムで得られた。本発明の有利な変形におけるバルクのアルミニウム粉末の体積質量は０．１５ｋｇ／ｄｍ３前後であるはずである。
【００３０】
１ｋｇの水素は燃焼において１４３，１４６ｋＪ／ｋｇを放出し、それに対して、新規発明燃料は水素燃焼中に９５，６９０ｋＪ／ｋｇ、すなわち、純粋な水素の燃焼エネルギーの６７％を放出する。そのような大きな有用性は、燃料中で水素が既に燃焼している−言い換えれば、容器内で水素が既に燃焼し、その場合、容器内の可燃性混合気成分が水素燃焼に必要な酸化雰囲気を作るという事実に起因する。
【００３１】
本発明による燃料燃焼は４段階で進行する：
ａ）  第１段階では、可燃性混合気の液相成分と固相成分との反応の結果として水素が発生する。水素は、容器から漏れ出ることができないために燃料内に閉じ込められる。その容器内で上記の容器及び絶縁体（どちらも可燃性物質である）によって水素に点火する。
ｂ）  ＴＥＰＰの炉（１０００℃）内で生じた高温の結果として水素が出てきた混合気のすぐ近くで純粋な水素を燃焼させることによって、可燃性混合気中に含まれる水からの水素の分離を促進する。
ｃ）  水素分離プロセスが終わった後に続いて混合気中のアルミン酸塩及び他の可燃性シリカート成分の燃焼を行う。
ｄ）  燃焼プロセスで燃料を使用する方法に関係なく、混合気の不燃性成分である酸化カルシウム又は生石灰が、ＴＥＰＰの煙突又は他のプラント内の流出する煙道ガスを通って移動しながら、有害ガスと結合することにより、それらのガスがさらに浄化される。このようにして、流出する煙道ガスの最大７５％がかなりの程度まで浄化され、それによって、それらのガスを環境上受入れ可能なものとする。
【００３２】
本発明による容器生産プロセスは以下のとおり進行する：
ａ）  相互に接触する２つのローラーにはそれらの上に２ｍｍ幅、１ｍｍ深さの溝が対面して配置されている。つまり、下方のローラーに縦に溝が付いている場合には、上方のローラーの溝は、電流の使用によってそれらがジャケット上のダブルホイルを通り抜けたときに、水素生成物を閉じ込める正方形／長方形の切り抜きが得られるように配置される。容器内のスペースは、顆粒中の可燃性混合気によって生成される水素を捕集するためのスペースを形成するために、内容物−容器内の可燃性混合気の３分の２分大きくなくてはならない。
ｂ）  一定期間の経過後、より正確には、数時間後には、可燃性混合気は顆粒が膨張して見えるほどに十分な水素を生成するであろう。この段階においてすでに、使用、すなわち、燃焼の準備ができている。
【００３３】
３００℃より高い温度では、プラスチック容器が燃焼し、それにより、燃料からの水素の均一な分離及びその燃焼が可能になり、一方、水中の酸素が可燃性混合気成分と結合し、そのプロセスでペルモライト型カルシウムヒドロシリカートが生成され、それによって、爆発性ガスの発生が妨げられる。
【００３４】
炭酸亜鉛（ＺｎＣＯ３）に関しては、無水の場合、水に実質的に溶けない白色粉末形態で生じる。しかしながら、市販製品の場合、塩基性炭酸亜鉛（２ＺｎＣＯ３×３Ｚｎ（ＯＨ）２）として水和物の形で販売されている。本発明において使用するのは塩基性炭酸亜鉛である。
【００３５】
固相成分と消石灰、Ｃａ（ＯＨ）２との主な反応は、生石灰、ＣａＯが可燃性混合気の液相中の水と接触したときに生じ、それに基づいて、本発明によれば水素が得られる。そのような主な反応は以下のとおりである：
【化４】
2013538904.tif 000005
【００３６】
注目すべきは、水と接触したＣａＯの他の部分が水和石灰−Ｃａ（ＯＨ）２＋６Ｈ２Ｏへと変わり、アルミニウムとともに、上の２．で記載した反応を開始することである。
【００３７】
一方、可燃性混合気の液相成分とＣａ（ＯＨ）２との間のプロセスの主な反応機構によって水素が発生する。そのような主な反応機構は以下のとおりである：
【化５】
2013538904.tif 000006
【００３８】
燃料容器が燃え尽きると、次の反応が起こる：
【化６】
2013538904.tif 000007
【００３９】
一般的に、ＣａＯは、加熱により水を失ったＣａ（ＯＨ）２から作られ、Ｃは石炭中の炭素である。そのために、本発明によれば、水素は、燃料の内部でだけでなく、水蒸気ガス化反応によっても生成される。水蒸気ガス化反応による水素生成には、燃料、すなわち、可燃性混合気中の水と、石炭中の水分が関与する。
【００４０】
石炭の低位発熱量は無煙炭の２９３１０ｋＪ／ｋｇから亜炭の１２２５０ｋＪ／ｋｇまで変化する。発熱量に関しては、１０００ｋｇベースでの計算で、石炭質量の５０％を置き換えるためには、亜炭の場合には１２５０Ｎｍ３の水素が必要であり、無煙炭の場合には５２１Ｎｍ３の水素が必要である。質量に変換すると、これは、無煙炭の場合１１０ｋｇの水素であり、亜炭の場合４２．７ｋｇの水素となる。それゆえに、１０００ｋｇの無煙炭によって放出される熱と同じになるのは、１１０ｋｇの水素によって強化した５００ｋｇの無煙炭であり、あるいは、第２の場合では、４２．７ｋｇの水素によって強化した５００ｋｇの亜炭である。言い換えれば、８質量パーセントの本発明燃料によっておよそ少なくとも５０質量パーセントの石炭が置き換えられる。さらに、その組成により無煙炭が１００％石炭であると仮定すると、５００ｋｇの石炭と１１０ｋｇの水素との混合物の石炭／水素比はＣ：Ｈ＝１：１．３２に等しい。石炭と水素の比は重要なエネルギー指数及び環境指数の１つである。天然ガスの場合、この比はＣ：Ｈ＝１：４、ガソリンの場合Ｃ：Ｈ＝１：２である。これに関して、炭素の割合が大きくなるほど、燃焼によって生成される二酸化炭素の量がより多くなるため、環境影響がより有害なものとなる。そのため、本発明による可燃性混合気又は燃料は、上の１２に記載した反応に基づいて環境リスクを減らすように調製される。
【手続補正書】
【提出日】平成24年10月22日(2012.10.22)
【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】
固相及び液相からなる可燃性混合気であって、以下のことを特徴とする、可燃性混合気：
該固相が、
アルミニウム粉末；
少なくとも１種のＭ１Ｘ２（式中、Ｍ１は酸化状態＋２の任意の金属であってよく、Ｘは任意のハロゲンであってよい）；
Ｍ２ＣＯ３（式中、Ｍ２は酸化状態＋２の任意の金属であってよい）；
塩化亜鉛アンモニア；
ＳｉＯ２；及び
生石灰；
を含み、
該液相が、
少なくとも１種のＣ１〜Ｃ６カルボン酸、又は該カルボン酸の少なくとも１種の無水物、又は少なくとも１種のそのエステルもしくはアミド；
メチルセルロース；及び
ホルムアルデヒド、すなわち、その市販溶液−ホルマリン；
及び水
を含み、ここで、該混合気中の固相の割合は３２％ｗ／ｗ〜４６％ｗ／ｗの間で変化し、そして液相の割合は５４％ｗ／ｗ〜６８％ｗ／ｗの間で変化し、
それに対して、該固相成分は次の重量パーセント：
アルミニウム粉末  ３％〜１０％、
ＭｌＸ２    １％〜４％、
Ｍ２ＣＯ３    １％〜３％、
塩化亜鉛アンモニア  ２％〜５％、
ＳｉＯ２    ３％〜８％、及び
生石灰    ７０％〜９０％、
で存在し、そして、該液相成分は、次の重量パーセント：
少なくとも１種のカルボン酸、又は少なくとも１種のカルボン酸無水物、又は少なくとも１種のそのエステルもしくはアミド  １０％〜２７％；
メチルセルロース  ２０％〜４０％；及び
ホルムアルデヒド  １％〜１０％；並びに
１００％に至るまでの残部の水
で存在する。
【請求項２】
前記混合気中の固相の割合が３６％ｗ／ｗ〜４２％ｗ／ｗの間で変化し、そして液相の割合が５８％ｗ／ｗ〜６４％ｗ／ｗの間で変化することを特徴とする、請求項１に記載の可燃性混合気。
【請求項３】
前記混合気中の固相の割合が３９％ｗ／ｗであり、そして液相の割合が６１％ｗ／ｗであることを特徴とする、請求項１に記載の可燃性混合気。
【請求項４】
前記固相成分が、次の重量パーセント：
アルミニウム粉末  ５％〜８％、
ＭｌＸ２  ２％〜４％、
Ｍ２ＣＯ３  １％〜２％、
塩化亜鉛アンモニア  ３％〜５％、
ＳｉＯ２  ４％〜７％、及び
生石灰  ７４％〜８５％
で存在することを特徴とする、請求項１に記載の可燃性混合気。
【請求項５】
前記固相成分が、次の重量パーセント：
アルミニウム粉末  ７％、
ＭｌＸ２  ３％、
Ｍ２ＣＯ３  １．５％、
塩化亜鉛アンモニア  ３．５％、
ＳｉＯ２  ６％、及び
生石灰  ７９％
で存在することを特徴とする、請求項４に記載の可燃性混合気。
【請求項６】
前記液相成分が、次の重量パーセント：
少なくとも１種のカルボン酸、又は少なくとも１種のカルボン酸無水物、又は少なくとも１種のそのエステルもしくはアミド  １５％〜２２％；
メチルセルロース  ２５％〜３５％；及び
ホルムアルデヒド  ３％〜７％；並びに
１００％に至るまでの残部の水
で存在することを特徴とする、請求項１に記載の可燃性混合気。
【請求項７】
前記液相成分が、次の重量パーセント：
少なくとも１種のカルボン酸、又は少なくとも１種のカルボン酸無水物、又は少なくとも１種のそのエステルもしくはアミド  １７％；
メチルセルロース  ２９％；及び
ホルムアルデヒド；並びに
１００％に至るまでの残部の水
で存在することを特徴とする、請求項６に記載の可燃性混合気。
【請求項８】
Ｍ１及びＭ２が、Ｆｅ、Ｃｕ、及びＺｎからなる群から選択されること；
少なくとも１種のカルボン酸、又はその誘導体の少なくとも１種が、Ｃ１〜Ｃ３カルボン酸又はその誘導体で構成されている群から選択されること；及び
メチルセルロースが、ゼラチン及びチロースで構成されている群から選択されること
を特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の可燃性混合気。
【請求項９】
Ｍ１及びＭ２が、Ｚｎであること；
メチルセルロースがチロースである
ことを特徴とする、請求項８に記載の可燃性混合気。
【請求項１０】
前記液相中に２種のカルボン酸が、Ｃ１カルボン酸及びＣ２カルボン酸が存在することを特徴とする、請求項１、及び請求項６〜８のいずれかに記載の可燃性混合気。
【請求項１１】
前記固相中、Ｍ１Ｘ２が混合物ＺｎＣｌ２及びＺｎＢｒ２からなることを特徴とする、請求項１、請求項４〜５及び請求項９のいずれかに記載の可燃性混合気。
【請求項１２】
添加剤としてコークス及びエタノールをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の可燃性混合気。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の可燃性混合気を含み、容器内に密閉されていることを特徴とする、燃料。
【請求項１４】
前記密閉容器が、ポリマー材料で作られていることを特徴とする、請求項１３に記載の燃料。
【請求項１５】
前記密閉容器が、ポリ塩化ビニルで作られていることを特徴とする、請求項１４に記載の燃料。
【請求項１６】
前記密閉容器が、前記液相を前記固相から隔てる隔壁を備えていること、及び前記液相の酸と接触している該隔壁がゆっくり崩壊し、前記液相と前記固相の段階的混合が可能になり、それによって、前記容器の内部での段階的水素発生が可能になることを特徴とする、請求項１３に記載の燃料。
【請求項１７】
前記密閉容器が、内側に絶縁体の内張りが施されていることを特徴とする、請求項１３に記載の燃料。
【請求項１８】
断熱材が、タールベースのグルーであることを特徴とする、請求項１３に記載の燃料。
【請求項１９】
前記密閉容器の３分の１が液相及び固相で満たされており、一方、残りの３分の２が発生した水素を収容する役割をすることを特徴とする、請求項１３に記載の燃料。
【請求項２０】
請求項１３〜１９のいずれかに記載の燃料が火力発電所炉内に搬送されることを特徴とする、火力発電所におけるエネルギー生産方法。
【請求項２１】
請求項１３〜１９のいずれかに記載の燃料が、必要な石炭の最大５０％に取って代わることを特徴とする、請求項２０に記載の火力発電所におけるエネルギー生産方法。
【請求項２２】
請求項１３〜１９のいずれかに記載の燃料が、必要な石炭の最大６０％に取って代わることを特徴とする、請求項２０に記載の火力発電所におけるエネルギー生産方法。
【請求項２３】
請求項１３〜１９のいずれかに記載の燃料が、必要な石炭の最大７０％に取って代わることを特徴とする、請求項２０に記載の火力発電所におけるエネルギー生産方法。
【請求項２４】
請求項１３〜１９のいずれかに記載の燃料が、必要な石炭全部に取って代わることを特徴とする、請求項２２に記載の火力発電所におけるエネルギー生産方法。
【請求項２５】
１ｋｇの請求項１３〜１９のいずれかに記載の燃料が、１５ｋｇの亜炭又は４〜５ｋｇのコークスに取って代わることを特徴とする、請求項２０に記載の、火力発電所におけるエネルギー生産方法。
【請求項２６】
請求項１３〜１９のいずれかに記載の燃料の使用においてＣＯ２排出が、７５％まで削減されることを特徴とする、請求項２０に記載の、火力発電所におけるエネルギー生産方法。
【請求項２７】
前記燃料が、火力発電所において石炭の代用燃料として使用されることを特徴とする、請求項１３〜１９のいずれかに記載の燃料の使用。
【請求項２８】
前記燃料の特性が、火力発電所において不完全石炭燃焼の結果として発生する有害煙道ガスと結合することであることを特徴とする、請求項２７に記載の燃料の使用。
【請求項２９】
前記混合気が、ＣＯ２と結合することを特徴とする、請求項２８に記載の燃料の使用。
【請求項３０】
前記燃料が、工業用炉内及び集中加熱炉内でのエネルギー生産に使用されることを特徴とする、請求項１３〜１９のいずれかに記載の燃料の使用。
【国際調査報告】
2013538904.tif 000008
2013538904.tif 000009
2013538904.tif 000010