(57)【要約】  燃焼器（１２）、洗浄器（１４）、フィニッシャ（１６）、及び任意に再循環器（１８）を有するガス化システム（１０）が開示される。炭素質燃料は可燃ガスを生成するために燃焼器内で部分的に燃焼される。改善された灰支持及び除去システムは、燃焼器（１２）における詰まり及び他の問題を低減する。可燃ガスは、タール及び油などの物質を除去し及び／又は予備的な触媒化学反応を受けるために、洗浄器（１４）を通過する。洗浄されたガスは、ハイブリッド・ブロア（９０）を通過しフィニッシャ（１６）へ進む。最終的な触媒化学反応がフィニッシュ（１６）内で生じ、木材チップ又は他のフィルタは、比較的清浄な乾燥した可燃ガスを提供するためにフィニッシャ内で使用されることもできる。洗浄器及びフィニッシャからの廃水及び他の廃棄産物は、再循環器（１８）で捕らえられ、燃焼器（１２）に戻される。
2008509373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）可燃ガスを生成するために炭素質燃料を少なくとも部分的に燃焼する工程と、
（２）洗浄されたガスを生成するために前記可燃ガスを１つ以上の第１のフィルタを通過させる工程と、
（３）仕上げられたガスを生成するために前記洗浄されたガスを１つ以上の第２のフィルタを通過させる工程と、
（４）工程（３）の後、前記洗浄され且つ仕上げられたガスを燃焼する工程とを有する方法。
【請求項２】
前記工程（１）が前記可燃ガスを生成するために前記炭素質燃料を少なくとも部分的に燃焼することを有し、前記炭素質燃料が鶏肉残物からなる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記工程（１）が前記可燃ガスを生成するために前記炭素質燃料を少なくとも部分的に燃焼することを有し、前記炭素質燃料が木材パルプ・スラッジからなる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記工程（１）が前記可燃ガスを生成するために燃焼器内で前記炭素質燃料を少なくとも部分的に燃焼することを有し、
前記工程（２）が前記洗浄されたガスを生成するために洗浄器内の前記１つ以上の第１のフィルタを通して前記可燃ガスを通過させることを有し、前記洗浄器から前記燃焼器へ廃水を通過させることをさらに有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記工程（１）が前記可燃ガスを生成するために燃焼器内で前記炭素質燃料を少なくとも部分的に燃焼することを有し、
前記工程（３）がフィニッシャ内の前記１つ以上の第２のフィルタを通して前記洗浄されたガスを通過させることを有し、前記フィニッシャから前記燃焼器へ廃水を通過させることをさらに有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記工程（３）がフィニッシャ内の前記１つ以上の第２のフィルタを通して前記洗浄されたガスを通過させることを有し、、前記フィニッシャから前記燃焼器へ廃水を通過させることをさらに有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記工程（１）が前記可燃ガスを生成するために燃焼器内で前記炭素質燃料を少なくとも部分的に燃焼することを有し、
前記工程（２）が前記洗浄されたガスを生成するために洗浄器内の前記１つ以上の第１のフィルタを通して前記可燃ガスを通過させることを有し、
前記工程（３）がフィニッシャ内の前記１つ以上の第２のフィルタを通して前記洗浄されたガスを通過させることを有し、
前記洗浄器から再循環器へ廃水を通過させることと、
前記フィニッシャから前記再循環器へ廃水を通過させることと、
前記再循環器から前記燃焼器へ、前記洗浄器から前記廃水及び前記フィニッシャから前記廃水を通過させることとをさらに有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記１つ以上の第１のフィルタが１つ以上の触媒を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記１つ以上の第１のフィルタが１つ以上の液体を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
（１）可燃ガスを生成するために燃焼器内で炭素質燃料を少なくとも部分的に燃焼する工程と、
（２）前記可燃ガスを洗浄器に通過させる工程と、
（３）前記洗浄器内の１つ以上のフィルタを通して前記可燃ガスを通過させる工程と、
（４）前記洗浄器から前記燃焼器に前記１つ以上のフィルタの第１の部分を通過させる工程とを有する方法。
【請求項１１】
前記工程（３）が前記洗浄器内の前記１つ以上のフィルタを通して前記可燃ガスを通過させることを有し、前記１つ以上のフィルタが水を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記工程（３）が前記可燃ガスからタール及び油を有する物質を除去するために、前記洗浄器内の前記１つ以上のフィルタを通して前記可燃ガスを通過させることを有し、
前記洗浄器から前記燃焼器に前記タール及び油を通過させることをさらに有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記洗浄器からフィニッシャへ前記可燃ガスを通過させることと、
前記フィニッシャから前記燃焼器に廃水を通過させることとをさらに有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記工程（４）が前記洗浄器から再循環器へ前記液体の前記第１の部分を通過させることと、
前記再循環器から前記燃焼器に前記液体の前記第１の部分を通過させることとを有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記工程（３）が前記可燃ガスからタール及び油を有する物質を除去するために、前記洗浄器内の前記１つ以上のフィルタを通して前記可燃ガスを通過させることを有し、
前記洗浄器から前記再循環器に前記タール及び油を通過させることと、
前記再循環器から前記燃焼器に前記タール及び油を通過させることとをさらに有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記洗浄器からフィニッシャに前記可燃ガスを通過させることと、
前記フィニッシャから前記再循環器に前記廃水を通過させることと、
前記再循環器から前記燃焼器に前記廃水を通過させることとをさらに有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記１つ以上のフィルタが１つ以上の触媒を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
前記１つ以上のフィルタが１つ以上の液体を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
上部外壁部分及び下部ベース部分を有する燃焼器と、
前記燃焼器内に配置された内壁であって、前記内壁の上方部分が内側室及び外側室を形成するために前記燃焼器に接続され、前記内壁の下方部分が前記燃焼器内の第１の開口を画定する、内壁と、
前記第１の開口の下で前記燃焼器内に配置された灰支持部材であって、前記灰支持部材は、灰が、前記灰支持部材の外側周囲の少なくともほぼ８０パーセントを超えて前記灰支持部材から出されることができるように、前記燃焼器内に固定されている、灰支持部材とを有する、組合せ。
【請求項２０】
前記灰支持部材が、灰が、前記灰支持部材の外側周囲の少なくともほぼ９０パーセントを超えて前記灰支持部材から出されることができるように、前記燃焼器内に固定されている、請求項１９に記載の組合せ。
【請求項２１】
前記開口の上方で前記燃焼器内に配置された第１の撹拌部材と、
前記開口の下方で前記燃焼器内に配置された第２の撹拌部材とをさらに有する、請求項１９に記載の組合せ。
【請求項２２】
前記開口の上方で前記燃焼器内に配置された第３の撹拌部材をさらに有する、請求項２１に記載の組合せ。
【請求項２３】
前記燃焼器の前記外側室から洗浄器へ流れ経路を提供するために、前記燃焼器に作動接続される洗浄器と、
前記洗浄器に作動接続されるフィニッシャと、
前記フィニッシャ内に配置された１つ以上のフィルタとをさらに有する、請求項１９に記載の組合せ。
【請求項２４】
前記燃焼器から下流側に配置され、且つ前記燃焼器から可燃ガスを引き出すために前記燃焼器に作動接続されたブロアをさらに有し、前記ブロアが、
インペラ・ハウジングと、
前記インペラ・ハウジング内に配置されたインペラと、
前記インペラ・ハウジングの部分間のシールとを有する、請求項１９に記載の組合せ。
【請求項２５】
前記ブロアが、
前記インペラに固定されるシャフトと、
前記シャフトに作動接続された少なくとも２つの軸受けセットとをさらに有する、請求項２４に記載の組合せ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００４年８月４日に出願された米国特許出願第１０／９１１３８６号の優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、ガス化に関し、より詳細には、ガス化における従来の試みの落とし穴を避けながら、高い加熱値を有する可燃ガスを提供する適応性があるガス化装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ガス化は、概ね何年も知られている。ガス化において、炭素質燃料源は、可燃ガス、人工ガス、又は合成ガスを生成するために部分的に燃焼される。可燃ガスは、次に仕事をなすために燃焼される。ガス化によって生成された可燃ガスは、熱供給、原動機へのエネルギー供給、又は電力生成を含むが、これらに限定されない任意の多数の使用において見出される。ガス化は、比較的低い加熱値を有する燃料が使用されることを可能にすること、廃棄物が仕事をなすために使用されることを可能にすること、同様に、ごみ投棄場に送られなければならない廃棄材料の量を低減するなどの多くの利点を提供する。これらの明らかな利点にかかわらず、ガス化システムは一般に多数の欠点又は困難性によって悩まされるので、ガス化は限定された成功だけを満たす。例えば、従来技術のシステムを使用して生成されるガスの加熱値は、特に、様々な燃料源又は様々な組成の燃料源が使用されるとき、望ましくない程度に変動する傾向を有する。同様に、十分に高い加熱値を有するガスを一貫して生成することが困難であることも示された。生成されるガスから粒子物質を分離することは、問題であることが示された。同様に、十分に少ない量の粒子物質、並びに二酸化硫黄（ＳＯ２）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、アンモニア（ＮＨ３）、塩化水素（ＨＣｌ）、及び他の塩化物などの十分に少ない量の汚染物を有する十分に清浄なガスを生成することは、困難であることが示された。そのようなシステムによって生成される廃水の環境に優しい処理も困難性を呈している。またさらに、可燃ガスにおける水又は他の液体の存在は、望ましくないレベルのブロア上の磨耗及び裂け目を作ることなく、可燃ガスを移動させるためのブロアの使用を困難又は不可能にする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の目的は、ガス化で従来の試みの落とし穴を避けながら、高い加熱値を有する可燃ガスを提供する適応性のあるガス化装置及び方法を提供することである。
【０００５】
本発明のさらなる目的は、広範な炭素質燃料源又は燃料源の組合せを容易に取り扱うことができる上記タイプの装置及び方法を提供することである。
【０００６】
本発明のさらなる目的は、少ない量の粒子物質及び他の汚染物を有する高い加熱値のガスを生成する上記タイプの装置及び方法を提供することである。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、わずかな廃水処理しか必要としない又は廃水処理を必要としない上記タイプの装置及び方法を提供することである。
【０００８】
本発明のさらにさらなる目的は、燃料源の可能性がある加熱値の比較的高い部分を捕らえる上記タイプの装置及び方法を提供することである。
【０００９】
本発明のさらにさらなる目的は、動物廃棄物及び木材パルプ・スラッジを含むがこれらに限定されない広範な農業及び工業副産物を安全に且つ清浄に消費する上記タイプの装置及び方法を提供することである。
【００１０】
本発明のさらにさらなる目的は、一般に灰除去に関連する詰まりの問題が少ない傾向がある上記タイプの装置及び方法を提供することである。
【００１１】
本発明のさらにさらなる目的は、固体、半固体、及び液体燃料の広範な組合せを容易に処理することができる上記タイプの装置及び方法を提供することである。
【００１２】
本発明のさらにさらなる目的は、比較的湿気がある可燃ガスを安全に且つ効果的に取り扱い且つ乾燥することができる上記タイプの装置及び方法を提供することである。
【００１３】
本発明のさらにさらなる目的は、乾燥した及び比較的湿気がある可燃ガスを安全に且つ効果的に取り扱うことができる、頑強なハイブリッド・ブロアを使用する上記タイプの装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
これら及び他の目的及び利点を満足するために、本発明のシステムは、燃焼器、洗浄器、フィニッシャ、及び任意に再循環器を備える。炭素質燃料は、可燃ガスを生成するために燃焼器内で部分的に燃焼される。改善された灰支持及び除去システムは、燃焼器における詰まり及び他の問題を低減する。可燃ガスは、タール及び油などの物質を除去し及び／又は予備的な触媒化学反応を受けるために、洗浄器を通過する。洗浄されたガスは、ハイブリッド・ブロアを通過しフィニッシャへ進む。最終的な触媒化学反応がフィニッシャ内で生じ、木材チップ又は他のフィルタは、比較的清浄な乾燥した可燃ガスを提供するためにフィニッシャ内で使用されることもできる。洗浄器及びフィニッシャからの廃水及び他の廃棄産物は、再循環器で捕らえられ、燃焼器に戻されることができる。
【００１５】
上記簡単な記載、並びに本発明のさらなる目的、特徴、及び利点は、添付の図面とともに行われるとき、本発明による現在好ましいがそれでもなお例示的な実施例の以下の詳細な記載を参照することによって、より完全に理解される。
【実施例】
【００１６】
図１を参照すると、参照符号１０は、全体的に本発明を実施するためのガス化システムを指す。システム１０は、概ね、燃焼器１２、洗浄器１４、及びフィニッシャ１６を備え、且つ再循環器１８も含むことができる。システム１０は、原理的に、好ましくは燃焼器１２及びフィニッシャ１６、より好ましくは燃焼器１２、洗浄器１４、及びフィニッシャ１６、最も好ましくは燃焼器１２、洗浄器１４、フィニッシャ１６、及び再循環器１８からなっている。燃焼器１２、洗浄器１４、フィニッシャ１６、及び再循環器１８は、任意のタイプの反応容器を含むことができる。
【００１７】
図２を参照すると、燃焼器１２は、上部外壁部分２０及び下部ベース部分２２を有している。燃焼器１２は、上部で、好ましくは開放され、より好ましくは閉鎖され、好ましくは下降気流燃焼器として、より好ましくは上昇気流燃焼器として構成されている。供給ライン、導管、又は燃料オーガー２４が、炭素質燃料源を提供するために燃焼器１２上に配置されている。他の供給ライン２６が、以下により詳細に説明されるように、システム１０の他の部分から材料を再循環するために設けられることもできる。追加の供給ラインが、例えば、異なるタイプの固体、半固体、及び液体燃料源を提供するために使用されることもできる。内壁２８が、燃焼器１２内に配置され、燃焼器１２に接続されて内側室３０及び外側室３２を形成している。内壁２８の下側部分が開口３４を画定している。灰支持部材３６が、灰支持部材３６が開口３４の下に一定の距離に配置されるように、剛直な部材３８によって内壁２８の下側部分に固定されている。灰支持部材３６の外側周辺は、外側周辺のほぼ大部分について障害物が比較的無く、内壁２８と灰支持部材３６との間に比較的開放した側方通路を提供している。これは、灰が、好ましくは灰支持部材３６の外側周辺の少なくともほぼ８０パーセントを超え、より好ましくは灰支持部材３６の外側周辺の少なくともほぼ９０パーセントを超え、最も好ましくは灰支持部材３６の外側周辺の少なくともほぼ９５パーセントを超えて、灰支持部材３６から出されることを可能にしている。
【００１８】
ガス注入リング４０が、内壁２８に固定され、内側室３０の中間点に配置されている。内壁２８の開口４２が空気又は空気と燃料の混合物などのガスがリング４０によって形成されるプレナム４４から内側室３０内に通過するための流れ経路を提供している。導管又はガス・マニホールド４６が、燃焼器１２の外壁２０を通って延び、リング４０に作動接続されている。導管又はガス・マニホールド４６は、空気源に接続され、好ましくは天然ガス、液化石油ガス（ＬＰＧ又はＬＰガス）、又はプロパン（Ｃ３Ｈ８）の源などの燃料源に接続される。図１に見られるように、再循環ライン４８も、システム１０によって生成される可燃ガスの一部を戻すために設けられることができる。スパーク・プラグ点火器などの点火器５０が、好ましくは燃焼器１２に隣接する導管又はガス・マニホールド４６内に配置され、より好ましくは粒子がスパーク・プラグ・ギャップを繋ぐことを妨げるために部分シールド内部に配置され、前記シールドは、燃焼器１２に隣接する導管又はガス・マニホールド４６内に配置される。１つの追加の点火器、部分シールド、及びガス・マニホールド４６の分岐が、燃焼器１２内の燃焼均一性を改善するために、点火器５０の正反対に任意に（又は好ましくは）配置されることができる。
【００１９】
図２に見られるように、燃料攪拌部材５２などの燃料かき混ぜ器が、内側室３０内に設けられている。燃料攪拌部材５２は、好ましくは開口３４の上方に配置され、より好ましくはリング４０の上方に配置される。同様に、灰攪拌部材又は燃焼床攪拌器５４などの灰かき混ぜ器又は燃焼床攪拌器が、燃焼器１２内、リング４０の下方、及び灰支持部材３６の上方に設けられている。灰攪拌部材５５などの他の灰かき混ぜ器が、燃焼器１２内で灰支持部材３６の下方に設けられている。同軸のシャフト５６及び５８が、燃焼器１２の上方部分へ又は燃焼器１２の上方部分の上に、攪拌部材５２、５４、及び５５から上方へ延びている。原動機６０及び６２が、シャフト、並びに攪拌部材５２、５４、及び５５を回転するためにシャフト５６及び５８に作動接続されている。
【００２０】
中空シャフト５８は、原動機６０によって回転され、好ましくは攪拌部材５２及び５４の両方に接続され、より好ましくは攪拌部材５２に接続されるが攪拌部材５４には接続されない。中実シャフト５６が、原動機６２によって回転され、好ましくは攪拌部材５５に接続されるが攪拌部材５４には接続されず、より好ましくは攪拌部材５４及び攪拌部材５５の両方に接続されている。攪拌部材５２、５４、及び５５は、最も好ましくは別個の原動機によって個別に回転される別個の同軸シャフトに個別に取り付けられる。
【００２１】
燃焼器１２の円錐台形の下側ベース部分２２が灰支持部材３６の下方に延びている。灰が燃焼器１２から固体輸送のためのオーガー駆動装置などの灰除去システム６４へ通過することを可能にするために、開口が下側ベース部分２２の底部に設けられている。導管６６が、好ましくは外側室３２、より好ましくは内側室３０の上方部分に、燃焼室１２の外壁を通って設けられ、燃焼室１２内で生成された可燃ガスが燃焼室１２を通過するための経路を提供している。
【００２２】
燃料レベル・センサ６８が、好ましくは開口３４の上方に、より好ましくはリングの上方に、最も好ましくは燃料撹拌部材５２の上方に、内側室３０内に設けられている。燃料レベル・センサ６８が、内側室３０内で所望のレベルに燃料を維持するプロセスの自動化のために、供給ライン又は燃料オーガー２４に作動結合されている。灰レベル・センサ７０が、好ましくは開口３４の下方に、より好ましくは灰撹拌部材又は燃焼床攪拌部材５４の下方に、最も好ましくは灰支持部材３６の下方に燃焼器１２内に設けられている。灰レベル・センサ７０は、燃焼器１２内で所望のレベルに灰を維持するプロセスの自動化のために、灰除去システム６４に作動結合されている。もちろん、燃焼器１２は、任意の多数の寸法、形状、及び形態をとることができることが理解される。また、燃焼器１２は、上部で閉鎖される必要は無く、且つ上昇気流燃焼室１２である必要は無いことが理解される。
【００２３】
図１を参照すると、導管６６は、燃焼室１２を洗浄器１４に接続し、好ましくは洗浄器１４の上方部分、より好ましくは下方部分に流れ経路を提供している。洗浄器１４は、好ましくは１つ以上のフィルタ（鉄又は非鉄金属、貴金属、セラミックス、鉱物、液体、可塑剤、繊維又は非繊維材料、木材チップ、有機又は無機材料、多孔性又は非多孔性材料、天然又は合成材料、吸収剤又は吸着剤、珪藻土、これら及び他の材料の混合物又は組合せ、又は当業者に知られている任意の他のフィルタを含むが、これらに限定されない）を含む。洗浄器１４は、より好ましくは１つ以上のフィルタ及び１つ以上の触媒（鉄又は非鉄金属、貴金属、セラミックス、鉱物、液体、可塑剤、繊維又は非繊維材料、木材チップ、有機又は無機材料、多孔性又は非多孔性材料、天然又は合成材料、吸収剤又は吸着剤、珪藻土、これら及び他の材料の混合物又は組合せ、又は当業者に知られている任意の他の触媒を含むが、これらに限定されない）を含む。ポンプ７２が、例えば、不純物を有する水などの液体を、供給ライン７４を通して、好ましくは洗浄器１４の上方部分、より好ましくは下方部分に、並びに好ましくは噴霧器を通して通過させるために好ましくは設けられている。液体戻りライン７６が、洗浄器１４内での再使用のためにポンプ７２に液体を戻すために、洗浄器１４の下方部分に好ましくは接続されている。供給ライン又は導管７８が、また、好ましくは燃焼室１２からのガス、より好ましくは燃焼室１２からのガス及び液体、最も好ましくは燃焼室１２からのガス及び液体、並びに洗浄器１４へ再循環される液体を提供するために設けられることができる。洗浄又は再循環ライン８０が、以下に記載されるように断続する使用のために設けられることができる。洗浄されたガスは、洗浄器１４の好ましくは下方部分、より好ましくは上方部分に配置される導管８２を通って出る。スキミング・ライン８４が、洗浄器１４の好ましくは下方に設けられ、ブロー・ダウン・ライン又は導管８６が、洗浄器１４の底部に設けられている。フロート・スイッチなどのレベル・センサ８８が、所望のレベルで洗浄器１４内の液体レベルを維持するために洗浄器１４内に配置されている。もちろん、洗浄器１４は、任意の多数の形状、寸法、及び形態をとることができ、任意の多数の異なるフィルタ媒体又は触媒、或いはフィルタ媒体又は触媒の異なる組合せが、洗浄器１４で使用されることができることは理解される。
【００２４】
導管８２が洗浄器１４からブロア９０へ通っている。最も良く図３で見られるように、ブロア９０は、ガスを移動するために設計されたブロアと液体を移動するために設計されたポンプとの所望の特徴を組み合わせる特別丈夫な混成物である。ンペラ・ハウジング９２を形成する壁は、好ましくはほぼ１．９ｃｍ（３／４インチ）、より好ましくはほぼ１．６ｃｍ（５／８インチ）の壁厚みを有している。ガスケットなどのシーリング部材９４が、インペラ・ハウジング９２を形成する壁間の気密及び水密シールを作るために使用される。図４を参照すると、インペラ・ブレード９６は、好ましくは直線であるが、より好ましくは湾曲され、ガスを移動するために設計された一般ブロアのインペラ・ブレードより厚く、好ましくは約５０パーセントより厚い。再び図３を参照すると、水ポンプで使用されるパッキング・グランドに類似するパッキング・グランド９８が、シャフト１００のシールを提供するために使用されている。追加の軸受けセット１０２が、また、インペラ・シャフト１００とともに好ましくは使用されている。少なくとも２つの軸受けセット１０２を使用することが好ましい。図１を参照すると、導管１０４が、ブロア９０からフィニッシャ１６へ通り、好ましくはフィニッシャ１６の下方部分であるが、より好ましくは上方部分に流れ経路を提供している。もちろん、ブロア９０は、システム１０内の任意の多数の位置に配置されることができ、ブロア９０は、任意の多数の異なる寸法、形状、及び形態をとることができることは理解される。また、好ましくはないが、従来のブロアが使用されることができることは理解される。
【００２５】
フィニッシャ１６は、好ましくは１つ以上のフィルタ（鉄又は非鉄金属、貴金属、セラミックス、鉱物、液体、可塑剤、繊維又は非繊維材料、木材チップ、有機又は無機材料、多孔性又は非多孔性材料、天然又は合成材料、吸収剤又は吸着剤、珪藻土、これら及び他の材料の混合物又は組合せ、又は当業者に知られている任意の他のフィルタを含むが、これらに限定されない）を含む。フィニッシャ１６は、より好ましくは１つ以上のフィルタ及び１つ以上の触媒（鉄又は非鉄金属、貴金属、セラミックス、鉱物、液体、可塑剤、繊維又は非繊維材料、木材チップ、有機又は無機材料、多孔性又は非多孔性材料、天然又は合成材料、吸収剤又は吸着剤、珪藻土、これら及び他の材料の混合物又は組合せ、又は当業者に知られている任意の他の触媒を含むが、これらに限定されない）を含む。導管１０６がフィニッシャ１６の好ましくは上方部分、より好ましくは下方部分から通っていて、洗浄され且つ仕上げられた可燃ガスのための流れ経路を提供している。追加の導管１０８、４８、及び１１０も、燃やすため、再循環するため、及びさらなる使用のために、洗浄され仕上げられた可燃ガスを通過させるために設けられている。導管１１２が、ガスがフィニッシャ１６を通過するにつれ、凝結し且つガスから取り除かれる廃水及び他の物質を除去するために、フィニッシャ１６の下方部分から通っている。フィニッシャ１６は、任意の多数の異なる寸法、形状、及び形態をとることができ、任意の多数の異なるフィルタ媒体又は触媒、或いはフィルタ媒体又は触媒の異なる組合せが、フィニッシャ１６で使用されることができることは理解される。
【００２６】
導管８４、８６、１１２、及び１１４は、好ましくは洗浄器１４及びフィニッシャ１６を再循環器１８に接続し、再循環器１８の上方部分内に流れ経路を提供する。戻りライン又は導管１１６が、好ましくは再循環器１８の下方部分からポンプ１１８へ通り、ライン２６が、好ましくはポンプ１１８から燃焼室１２へ通っている。再循環ライン１２０が、好ましくは戻りライン２６から再循環器１８へ戻る液体の一部を逸らすために設けられている。フロート・スイッチなどのレベル・センサ１２２が、所望のレベルに再循環器１８内で液体レベルを維持するために再循環器１８内に好ましくは配置されている。再循環器１８は、任意の多数の異なる形状、寸法、及び形態をとることができることは理解される。
【００２７】
作動において、供給ライン又は燃料オーガー２４が固体又は半固体炭素質燃料を燃焼室１２に提供する。図２に見られるように、固体又は半固体燃料は、内側室３０から落下し、灰支持部材３６上にたまり、且つリング４０上に、次に燃料攪拌部材５２上に、所定のレベルに内側室３０内にたまる。図１に見られるように、空気などの酸素源が、好ましくは導管１２４を介して、より好ましくは代わりに導管１２６を介して提供され、代替燃料源が、好ましくは導管１２６を介して、より好ましくは代わりに導管１２４を介して提供される。図２を参照すると、空気及び代替燃料が、内側導管又はガス・マニホールド４６内部で混合され、点火器５０によって点火され、リング４０を通り内側室３０内に通る。燃焼空気及び代替燃料混合物が内側室３０内で炭素質燃料を点火する。炭素質燃料源が、内側室３０内で下方に通るにつれ、炭素質燃料源は、とりわけ灰及び可燃ガスの材料を作るために少なくとも部分的に燃焼される。燃料攪拌部材５２は、異なる燃料源が混ぜられることを維持し、チャネリング、ブリッジング、凝集、空隙、及び類似する問題を低減し又は妨げる。
【００２８】
灰は、開口３４を通過し、灰支持部材３６上で収集される。灰攪拌部材又は燃焼床攪拌部材５４は、灰が灰支持部材３６の外側周囲から出され又は通過するように、好ましくは外側に収集した灰を移動することによって、灰が灰支持部材３６の穿孔から出され又は通過するように、より好ましくは下側に収集した灰を移動することによって、又は最も好ましくは燃焼器１２の下側ベース部分２２へ下方に落とすために、灰支持部材３６の外側周囲から外側及び灰支持部材３６の穿孔を通って下方の両方で収集した灰を移動することによって、灰が蓄積されることを妨げている。灰攪拌部材又は燃焼床攪拌部材５４及び支持部材３８とは異なって、内壁２８の開口３４と灰支持部材３６の上面との間の領域は、障害物及びグレート又はメッシュ材料などの塞ぐ源が無い灰除去のための準備ができた経路を提供するために、実質的に障害物がない。それに関して、支持部材３８は、灰が、好ましくは灰支持部材３６の外側周囲の少なくともほぼ７０パーセントを超え、より好ましくは灰支持部材３６の外側周囲の少なくともほぼ８０パーセントを超え、最も好ましくは灰支持部材３６の外側周囲の少なくともほぼ９０パーセントを超えて、灰支持部材３６から出されることが可能となるような態様で、灰支持部材３６を内壁２８に接続している。
【００２９】
燃焼器１２の下側ベース部分２２にたまる灰は、燃焼器１２の底部内の開口を通過し、オーガーによって又はスクリュー駆動装置などの灰除去システム６４によって除去される。灰オーガー駆動装置６４は、燃焼室１２内の灰を所望の量未満に維持するために灰レベル・センサ７０に作動結合している。燃焼室１２から除去された灰は、一般に販売可能な産物である。例えば、灰は、とりわけ使用の中でも、肥料、土壌安定剤、フィルタ材料として、及び／又はモルタル、コンクリート、又は道路材料のためのエキステンダとして販売に適することができる。
【００３０】
燃料レベル・センサ６８は、内側室３０内の所望の高さ範囲内に固体又は半固体燃料を維持するために、固体又は半固体燃料供給ライン又は燃料オーガー２４に作動結合されている。所望の高さ範囲は、固体又は半固体燃料の特性を含むが、これに限定されない多数の要因に応じて変わる。まだ十分なシールを維持しながら、最低の可能なレベルで内側室３０内の固体又は半固体燃料レベルを維持し、好ましくは燃焼の産物が燃焼室１２の上部から逃れることを妨げ、及び／又は内側室３０内の部分的な燃焼の程度の制御を促進することが、一般的に望ましい。所望のレベルは、固体又は半固体燃料の密度及び湿度含有量などの要因で変わる。例えば、主に鶏肉残物（鶏肉廃棄産物、米殻又は木材チップなどの吸収剤、又はこれら及び類似する又は関連する材料の任意の組合せを含むが、これらに限定されない）からなる固体又は半固体燃料に関する所望のレベルは、主に木材パルプ又は製紙工場スラッジからなる固体又は半固体燃料に関する所望のレベルより高い傾向があり、主に木材パルプ・スラッジからなる固体又は半固体燃料に関する所望のレベルは、主に砂又は木材ダストからなる固体又は半固体燃料に関する所望のレベルより高い傾向がある。固体又は半固体燃料が、主に鶏肉残物からなる典型的な運転において、内側室３０内の固体又は半固体燃料のレベルは、好ましくは、リング４０の上方にほぼ２０．３ｃｍ（８インチ）からほぼ２５．４ｃｍ（１０インチ）の高さに維持される。同様に、固体又は半固体燃料が、主に木材パルプ・スラッジからなる運転において、内側室３０内の固体又は半固体燃料のレベルは、好ましくは、リング４０にわずかなだけ上方である高さに維持される。また、固体又は半固体燃料が、主に砂又は木材ダストからなる運転において、内側室３０内の固体又は半固体燃料のレベルは、好ましくは、リング４０とほぼ等しい又はわずかなだけ下方である高さに維持される。
【００３１】
ブロア９０は、燃焼室１２を通して好ましくは下方に、より好ましくは上方に燃焼のガス状産物を引き、それらは、内壁２８内の開口３４を通過し、導管６６を通過する前に、好ましくは外側室３２、より好ましくは内側室３０を通して上方を通過する。図１を参照すると、燃焼室１２からの可燃ガスは、洗浄器１４の好ましくは上方部分、より好ましくは下方部分に入り、導管８２に向かって上方へ通る。ポンプ７２は洗浄器１４へ不純物を有する水などの液体を循環させる。液体は、導管７４を通って洗浄器１４に入り、好ましくは噴霧器を通過し、且つ可燃ガスと接触する。液体は、可燃ガスを冷却し且つ洗浄し、タール、油、及び粒子物質を含む可燃ガスから物質を除去する。洗浄器１４内の液体レベルは、タール、油、及び類似する物質が、好ましくはスキミング・ライン８４を介して洗浄器１４から除去されることができるように、所望のレベルで維持される。洗浄器１４の底部に沈殿する粒子物質及び他の成分は、ブロー・ダウン・ライン又は導管８６を介して周期的に除去される。ポンプ７２が、洗浄ライン８０を通して、且つ洗浄のために導管６６、８２、及び１０４を通して液体を循環することができるように、弁１２８が、同様に、好ましくは周期的に開放される。時折、洗浄器１４内の液体が、またライン８６を通して排出され、且つライン７８からの液体と置き換えられることができるように、弁１３０は開放されることができる。洗浄器１４内のフィルタは主にガスからの液体を除去する。洗浄器１４内の触媒は主にガスの化学組成を改善する。
【００３２】
洗浄された可燃ガスは、ライン８２を通って洗浄器１４を出て、ブロア９０を通過し、フィニッシャ１６を通される。洗浄器１４を出るとき、ガスは、またブロア９０を通る前に、フィルタ／ノックアウト・ポットも通過することができる。フィニッシャ１６内の木材チップ又は他のフィルタは、ガスを乾燥し、追加の量の粒子物質及び他の汚染物を除去する。可燃ガスから除去され且つ木材チップ又は他のフィルタによって吸収されない廃水及び他の物質は、フィニッシャ１６の底部に落ち、且つライン１１２を介して除去される。フィニッシャ１６内のフィルタは、主にガスからの液体を除去する。フィニッシャ１６内の触媒は、主にガスの化学組成を改善する。洗浄され仕上げられた可燃ガスは、ライン１０６を介してフィニッシャ１６を出る。そこから、可燃ガスは、ライン１０８を介して燃え、ライン４８を介して反応室に戻り、又はライン１１０を介して他の使用のために送られる。初期始動段階の間、ガスが所望の量及び質で生成されることが決定されるまで、可燃ガスは燃やされる。始動段階が完了すると、可燃ガスは、仕事をするため又は他の場所でのさらなる使用のためにライン１１０を介して主に通される。例えば、可燃ガスは、プロセスに熱を供給するために燃焼されることができ、又は仕事をする又は電力を生成するために、原動機又はタービン内で燃焼されることができる。追加の例として、システム１０によって生成された可燃ガスは、家禽小屋における育雛器加熱器、内燃機関、及びボイラで使用されることができる。実際、本システム１０によって生成された可燃ガスは、しばしば比較的又はより高い加熱値を有する一方、より清浄であり、天然ガスと比べて極めて好ましい。生成される可燃ガスの加熱値は、提供される炭素質燃料のタイプ、組成、及び水分含有量などの多数の要因に応じて変わるが、生成される可燃ガスの加熱値は、一般的に、約０．０２８立方メートル（１立方フィート）当たり５５０Ｂｒｉｔｉｓｈ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｕｎｉｔｓ（ＢＴＵ）又はほぼ５５０ＢＴＵである。したがって、本システム１０を使用して生成される可燃ガスは、天然ガス、液化石油ガス（ＬＰＧ又はＬＰガス）、又はプロパンを現在使用する全ての状況での使用に関する良好な候補である。
【００３３】
水分含有量などの燃焼器１２に供給される炭素質燃料の特性に応じて、可燃ガスの一部は、炭素質燃料の部分的な燃焼を促進するように追加の燃料を提供するために、ライン４８を介して燃焼器１２に戻されることができる。ライン４８を介して供給される可燃ガスは、好ましくはライン１２６を介して、より好ましくはライン１２４を介して、燃焼器１２に供給される交互の燃料源のために完全に又は部分的な置き換えとして働くことができる。反応室１２に可燃ガスを戻すことは、多数の利点を提供する。例えば、そうでなければ燃焼器１２内で所望の燃焼を維持するのに必要であり得る交互の燃料コストを節約する。
【００３４】
ライン８６、８４、１１２、及び１１４は、洗浄器１４及びフィニッシャ１６から再循環器１８へ通る。これらライン８６、８４、１１２、及び１１４は、廃水、湿気がある燃料成分からの過剰な液体、タール、油、粒子物質、及び他の除去される物質を、再循環器１８の上方部分へ通す。これら成分は、好ましくはライン１１６及びポンプ１１８を介して再循環器１８から通り、ライン２６を介して燃焼器１２へ戻り、それらは、燃焼器１２の上方部分内に供給される。これら成分の一部は、好ましくはライン１２０を介して逸らされ、再循環器１８の内容物を攪拌又はかき混ぜを促進するために再循環器１８に戻される。燃焼器１２に廃水及び他の成分を戻すことは、多数の利点を提供する。例えば、廃水は、液体が分解されるとき、灰からの追加の残留する炭素を排出する。これは、炭素質燃料から加熱値の良好な回復を提供し、廃水の廃棄の必要性を削除し又は劇的に低減する。
【００３５】
システム１０は、広範な炭素質燃料並びにそれらの組合せを処理するために使用されることができる。灰支持部材３６と内壁２８の開口３４との間の空間、並びにそこの比較的障害の無い側方開口は、詰まりの恐れ無く使用されるべき固体又は半固体燃料の広い分類を可能にする。可能な炭素質燃料は、鶏肉残物などの材料、他の動物廃棄物、自治体の固体又は半固体廃棄物、接着された木材（合板及び板紙など）、製紙工場又は木材パルプ・スラッジ（６５％又はより高い水分含有量を有するスラッジを含む）、木材又は貯木場廃棄物、農業廃棄物、裁断されたタイヤ、並びにこれら及び他の炭素質材料の混合物又は組合せなどの材料を含むが、これらに限定されない。液体炭素質燃料は、自動車油及び調理油を廃棄するために追加されることもできるが、それに限定されない。これらの液体炭素質燃料を追加することは、生成される可燃ガスの加熱値を大きく増大することができる。
【００３６】
ある特定の実施例において、システム１０は、ほぼ１８３ｃｍ（６フィート）の幅、ほぼ３０５ｃｍ（１０フィート）の長さ、及びほぼ２２９ｃｍ（７．５フィート）の高さである。システム１０のこの特定の実施例は、１時間当たりほぼ３６ｋｇ（８０ポンド）の鶏肉をガス化し、始動後に補助の燃料を必要とせず、約３キロワットの電力だけを使用し、１時間当たり３．５×１０６のＢＴＵを超える可燃ガスを生成し、且つ他の固体廃棄物、液体廃棄物、及びガス状廃棄物を生成せず、１時間当たり約１．８ｋｇ（４ポンド）だけの鉱物灰を生成する。
【００３７】
以下の排出試験例は、本発明のガス化システム１０が、以前に重大な埋立地問題を生む固体又は半固体炭素質燃料を処理する一方、環境に優しい可燃ガスを生成することができることを示す。
【００３８】
「例１」
排出試験は、鶏肉残物を燃焼する間に、システム１０によって生成された可燃ガスで行われた。期間内で６０分間のサンプル・ランが実行された。試験は、Ｆｅｄｅｒａｌ  Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓの４０Ｃｏｄｅ（ＣＦＲ）、Ｐａｒｔ６０、ＡｐｐｅｎｄｉｘＡに詳細に示される方法に従って実行された。最小の記録可能な流れに基づく流れは、１秒当たりほぼ２０６ｃｍ（６．７７フィート）の速度を有し、収集されたサンプルは、約１．１６立方メートル（４１．４２立方フィート）の乾燥標準容積を有していた。排出試験の結果は、以下の図１にまとめられる。
【００３９】
【表１】
2008509373.tif 000003
【００４０】
「例２」
排出試験は、製紙工場スラッジを燃焼する間に、システム１０によって生成された可燃ガスで行われた。期間内で６０分間のサンプル・ランが実行された。試験は、４０ＣＦＲ、Ｐａｒｔ６０、ＡｐｐｅｎｄｉｘＡに詳細に示される方法に従って実行された。最小の記録可能な流れに基づく流れは、１秒当たりほぼ１９９ｃｍ（６．５３フィート）の速度を有し、収集されるサンプルは、約１．１４立方メートル（４０．６０立方フィート）の乾燥標準容積を有していた。排出試験の結果は、以下の図２にまとめられる。
【００４１】
【表２】
2008509373.tif 000004
【００４２】
他の修正、変化、及び代替が前述において意図され、いくつかの例において、発明のいくつかの特徴は、他の特徴の対応する使用なしに用いられる。例えば、灰支持部材３６の形態は、そのようなシステムも本発明の他の特徴を使用するかどうかに関わらず、任意の数の異なるガス化システムと組み合わせて使用することができ、且つガス化システム以外のシステムでの使用も見出すことができる。同様に、本発明の廃水戻り特徴は、そのようなシステムも本発明の他の特徴を使用するかどうかに関わらず、任意の数の異なるガス化システムと組み合わせて使用することができ、且つガス化システム以外のシステムでの使用も見出すことができる。さらに、本発明の木材チップ・フィルタリング又は他のフィルタ或いは触媒は、そのようなシステムも本発明の他の特徴を使用するかどうかに関わらず、任意の数の異なるガス化システムと組み合わせて使用することができ、且つガス化システム以外のシステムでの使用も見出すことができる。さらに、本発明のハイブリッド・ブロア９０の設計は、そのようなシステムも本発明の他の特徴を使用するかどうかに関わらず、任意の数の異なるガス化システムと組み合わせて使用することができ、且つガス化システム以外のシステムでの使用も見出すことができる。もちろん、量的な情報は、例示だけの目的で含まれ、発明の範囲に関する限定として意図されない。したがって、発明は、広く且つ開示される発明の範囲と一致する方法で解釈されることが適切である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明を実施するためのシステムの流れ図を示す。
【図２】本発明を実施するための燃焼器の側方立面概略図を示す。
【図３】本発明を実施するためのブロアの上面概略図を示す。
【図４】本発明を実施するためのインペラの側方立面を示す。
【図１】
2008509373.tif 000005
【図２】
2008509373.tif 000006
【図３】
2008509373.tif 000007
【図４】
2008509373.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成18年3月2日(2006.3.2)
【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】
上部外壁部分及び下部ベース部分を有する燃焼器と、
前記燃焼器内に配置された内壁であって、前記内壁の上方部分が内側室及び外側室を形成するために前記燃焼器に接続され、前記内壁の下方部分が前記燃焼器内の第１の開口を画定する、内壁と、
前記第１の開口の下で前記燃焼器内に配置された灰支持部材であって、前記灰支持部材は、灰が、前記灰支持部材の外側周囲の少なくともほぼ８０パーセントを超えて前記灰支持部材から出されることができるように、前記燃焼器内に固定されている、灰支持部材とを有する、組合せ。
【請求項２】
前記灰支持部材が、灰が、前記灰支持部材の外側周囲の少なくともほぼ９０パーセントを超えて前記灰支持部材から出されることができるように、前記燃焼器内に固定されている、請求項１に記載の組合せ。
【請求項３】
前記開口の上方で前記燃焼器内に配置された第１の撹拌部材と、
前記開口の下方で前記燃焼器内に配置された第２の撹拌部材とをさらに有する、請求項１に記載の組合せ。
【請求項４】
前記開口の上方で前記燃焼器内に配置された第３の撹拌部材をさらに有する、請求項３に記載の組合せ。
【請求項５】
前記燃焼器の前記外側室から洗浄器へ流れ経路を提供するために、前記燃焼器に作動接続される洗浄器と、
前記洗浄器に作動接続されるフィニッシャと、
前記フィニッシャ内に配置された１つ以上のフィルタとをさらに有する、請求項１に記載の組合せ。
【請求項６】
前記燃焼器から下流側に配置され、且つ前記燃焼器から可燃ガスを引き出すために前記燃焼器に作動接続されたブロアをさらに有し、前記ブロアが、
インペラ・ハウジングと、
前記インペラ・ハウジング内に配置されたインペラと、
前記インペラ・ハウジングの部分間のシールとを有する、請求項１に記載の組合せ。
【請求項７】
前記ブロアが、
前記インペラに固定されるシャフトと、
前記シャフトに作動接続された少なくとも２つの軸受けセットとをさらに有する、請求項６に記載の組合せ。
【手続補正書】
【提出日】平成19年2月7日(2007.2.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
洗浄された可燃ガスは、ライン８２を通って洗浄器１４を出て、ブロア９０を通過し、フィニッシャ１６を通される。洗浄器１４を出るとき、ガスは、またブロア９０を通る前に、フィルタ／ノックアウト・ポットも通過することができる。フィニッシャ１６内の木材チップ又は他のフィルタは、ガスを乾燥し、追加の量の粒子物質及び他の汚染物を除去する。可燃ガスから除去され且つ木材チップ又は他のフィルタによって吸収されない廃水及び他の物質は、フィニッシャ１６の底部に落ち、且つライン１１２を介して除去される。フィニッシャ１６内のフィルタは、主にガスからの液体を除去する。フィニッシャ１６内の触媒は、主にガスの化学組成を改善する。洗浄され仕上げられた可燃ガスは、ライン１０６を介してフィニッシャ１６を出る。そこから、可燃ガスは、ライン１０８を介して燃え、ライン４８を介して反応室に戻り、又はライン１１０を介して他の使用のために送られる。初期始動段階の間、ガスが所望の量及び質で生成されることが決定されるまで、可燃ガスは燃やされる。始動段階が完了すると、可燃ガスは、仕事をするため又は他の場所でのさらなる使用のためにライン１１０を介して主に通される。例えば、可燃ガスは、プロセスに熱を供給するために燃焼されることができ、又は仕事をする又は電力を生成するために、原動機又はタービン内で燃焼されることができる。追加の例として、システム１０によって生成された可燃ガスは、家禽小屋における育雛器加熱器、内燃機関、及びボイラで使用されることができる。生成される可燃ガスの加熱値は、提供される炭素質燃料のタイプ、組成、及び水分含有量などの多数の要因に応じて変わる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
ある特定の実施例において、システム１０は、ほぼ１８３ｃｍ（６フィート）の幅、ほぼ３０５ｃｍ（１０フィート）の長さ、及びほぼ２２９ｃｍ（７．５フィート）の高さである。システム１０のこの特定の実施例は、１時間当たりほぼ３６ｋｇ（８０ポンド）の鶏肉をガス化し、始動後に補助の燃料を必要とせず、約３キロワットの電力だけを使用し、且つ他の固体廃棄物、液体廃棄物、及びガス状廃棄物を生成せず、１時間当たり約１．８ｋｇ（４ポンド）だけの鉱物灰を生成する。
【国際調査報告】
2008509373.tif 000009
2008509373.tif 000010