(57)【要約】  本発明は、可燃性流体を燃焼するバーナ備える産業製造ユニットを具備する装置であって、前記ユニットがＣＯ２含有の燃焼煙道ガスを発生する、装置において、装置が可燃性流体を生産するためのユニットを具備し、装置には有機物が供給され、当該有機物が、当該生産ユニットで前記流体に分解され、可燃性流体を生産するための前記ユニットが、気体の形で可燃性流体を形成するように、水蒸気、酸素又はＣＯ２を含む酸化用ガスと有機物を反応させることによって有機物を分解する熱化学ガス化装置を具備する、装置に関する。
2011528390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性流体を燃焼するバーナを有する産業製造ユニットを具備するプラントであって、
当該産業製造ユニットが、ＣＯ２を含む燃焼煙道ガスを発生する、
プラントにおいて、
プラントが、有機物が供給された可燃性流体生産ユニットを具備し、
有機物が、当該生産ユニットで前記流体に分解され、
可燃性流体生産ユニットが、熱化学ガス化装置を具備し、
当該熱ガス化装置が、気体状の可燃性流体を形成するように、有機物が水蒸気を含んでなる酸化ガス、酸素又はＣＯ２と反応することによって、有機物を分解する、
プラント。
【請求項２】
流体生産ユニットが煙道ガスの熱によって加熱される要素を具備する、
請求項１に記載のプラント。
【請求項３】
前記要素が有機物を乾燥するための乾燥機である、
請求項２に記載のプラント。
【請求項４】
前記要素がバイオリアクタである、
請求項２に記載のプラント。
【請求項５】
前記要素がボイラである、
請求項２に記載のプラント。
【請求項６】
前記煙道ガスが、植物のタイプである有機物を含むバイオリアクタ内部に送られ、
前記植物が、成長するために煙道ガスからのＣＯ２を吸収し、
前記植物が次いで、可燃性流体に分解されるために、前記可燃性流体生産ユニットに送られる、
請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラント。
【請求項７】
前記有機物が海草又は茅である、
請求項１〜６のいずれか１項に記載のプラント。
【請求項８】
前記可燃性流体を生産するための前記ユニットが、有機物が熱化学ガス化装置に供給される前に有機物を液化するための熱分解リアクタを具備する、
請求項１〜７のいずれか１項に記載のプラント。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のプラントにより作用される、
産業製造工程。
【請求項１０】
産業製造ユニットがガラスを製造する、
請求項９に記載の工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギ源としてバイオマスなどの有機物を使用する産業プラントに関する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
本発明は、産業工程における化石エネルギの使用にとって代わることを目的とする技術、及び大気へのＣＯ２の排出とエネルギコストとの低減を提案する。実際は、化石燃料の使用が常にさらなる炭素及びＣＯ２を地球の表面に戻すので、大気中の温室効果ガスの集中を減少させる目的で、（石油又は天然ガスからの）化石エネルギではなく、その成長のためにＣＯ２を吸収するバイオマスなどの代替再生可能燃料を使用することが、適切な財政政策によって産業製造業者に奨励される。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明による産業プラントは、一方では、特にガス燃料タイプの、可燃性流体を使用する（少なくとも１つのバーナを含む）燃焼システムを備える製造ユニットであって、燃焼ガスを発生する、製造ユニットを具備し、他方では、有機物の分解によって発生される可燃性流体を生産する、（特に、ガス化装置を含むことのできる）可燃性流体生産ユニットを具備する。可燃性流体は、可燃性流体がバーナで燃焼される製造ユニットに運ばれる。流体生産ユニットは、ガス化装置を具備し、気体の形で可燃性流体を生成し、燃料生産ユニットで発生される可燃性ガスが貯められず製造ユニットに直接送られるように、製造ユニット及びガス化装置が接近していると有利である。このことにより、材料の輸送と熱損失とが防がれる。製造ユニットと燃料生産ユニットとの距離は、１０ｋｍよりも、さらには５ｋｍよりも少ないと好ましい。
したがって、本発明は第一に、
可燃性流体を燃焼するバーナを備える産業製造ユニットであって、ＣＯ２を含む燃焼煙道ガス（ｆｕｍｅｅｓ  ｄｅ  ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ）を発生する、産業製造ユニットと、
前記可燃性流体を生産するための生産ユニットであって、前記生産ユニットに有機物が供給され、前記有機物が前記生産ユニット内で前記流体に分解される、生産ユニットと
を具備するプラントに関する。
【０００４】
煙道ガスの熱を、有機物乾燥機、有機物を発生するバイオリアクタ、又はボイラなどの、可燃性流体生産チェーン（ｃｈａｉｎｅ）の要素を加熱するのに使用することができる。有利には、産業製造ユニットからの熱流束（ｆｌｕｘ  ｄｅ  ｃｈａｌｅｕｒ）は、有機物をガス化又は液化する（おそらくは吸熱である）反応をするのに必要とされるエネルギを供給するために使用される。
【０００５】
具体的には、製造ユニットは、（板ガラス、中空ガラス、繊維等の全てのガラスの用途のための）ガラス炉、発電機、冶金プラント等であってもよい。この製造ユニットは、可燃性流体（気体又は液体）を燃焼するための少なくとも１つのバーナを使用し、前記バーナが、特に液中バーナ（ｂｒｕｌｅｕｒ  ｉｍｍｅｒｇｅ）又はルーフバーナ（ｂｒｕｌｅｕｒ  ｄａｎｓ  ｌ’ｅｓｐａｃｅ  ａｅｒｉｅｎ）のタイプであることができる。
【０００６】
ガス化装置は熱化学方式で作用する。熱化学方式によれば、有機物は、熱ガス化装置での熱化学工程によって高温で分解される。この化学反応は、通常は８００℃〜１７００℃で、水蒸気、酸素又はＣＯ２を含む酸化用ガスと反応する有機物によって行われる。“合成用ガス”又は“合成ガス”とも呼ばれる、このようにして生産された可燃性ガスは、大きい割合の一酸化炭素及び水素を含む。当該可燃性ガスは概してメタンも含む。水素及び一酸化炭素のモル百分率の合計は概して、少なくとも１０％、さらに概して少なくとも３０％、又はさらに、少なくとも３５％である。この可燃性ガスは概して、少なくとも１ＭＪ／Ｎｍ３、さらに概して少なくとも５ＭＪ／Ｎｍ３、さらに少なくとも１０ＭＪ／Ｎｍ３に達するが概して３０ＭＪ／Ｎｍ３よりも少ない場合もある真発熱量を有する。有機物は、バイオマスと、使用済みタイヤ、プラスチック、自動車解体屑、スラッジ（ｂｏｕｅｓ）、可燃性代替材料（ＭＣＳと呼ばれる）又は家庭ごみなどの廃棄物との両方又は一方などの、可燃性の固体又は液体であってよい。有機物は、生物学的性質でもよく、又は農業食品産業由来でもよい。有機物は、動物の餌であってもよい。有機物は、陸生の又は水生のバイオマス、特に、わら、茅の茎（ｔｉｇｅｓ  ｄｅ  ｍｉｓｃａｎｔｈｕｓ）、海草、木材バイオマス、エネルギ作物、つる植物、短成長周期を有するしば（ｔａｉｌｌｉｓ）等であるタイプのバイオマスであってもよい。有機物はまた、石炭、褐炭、泥炭等であってもよい。有機物は、製紙産業からの廃木材又は紙くずであってもよい。有機物は、有機ポリマであってもよく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、古タイヤ又は自動車部品解体屑であることができる。バイオマスは、有利には、海草であってもよい。このことは、海草がその生存のために、（例外は除いて）太陽光、水、ＣＯ２及びオリゴ成分（ｏｌｉｇｏ−ｅｌｅｍｅｎｔｓ）のみを必要とするからである。極めて迅速な海草の成長が可能であり（１年ごとに複数回の収穫ができる）、海草を、食用作物と競合することなく、適切なバイオリアクタ内で成長させることができる。バイオリアクタ内での海草の成長率は、自然での成長率の５０倍よりも大きい場合がある。海草の成長を、その周囲の環境のＣＯ２量を増加させることによって加速することができ、この特性はバイオリアクタで利用される。バイオマスは概して、乾燥されかつ適切な粒子サイズに小さくされた後にガス化される。場合によっては、バイオマスはその後、液化されてもよい。
【０００７】
（本発明において使用されていない）生化学ガス化方式によれば、バイオマスは、バクテリアの影響によって、バイオガス化装置（ｂｉｏｇａｚｅｉｆｉｃａｔｅｕｒ）で、一般的に１０〜８０℃、好ましくは４０〜７０℃、さらに一般的に４０〜６５℃の温度で、分解されることが思い出される。バイオガス化装置での分解は概して、空気なしで行われる。この方式により、（バイオガスと呼ばれる場合がある）この形成された可燃性ガスはメタンを含む。当該可燃性ガスはまた、概して、二酸化炭素も含む。生化学ガス化プラントは、熱化学ガス化プラントよりもさらに広いスペースを必要とする。さらに、生化学ガス化プラントでのガス生産は、かなり遅くもある。
【０００８】
形成された可燃性流体は、産業製造ユニットのバーナに供給される。当該製造ユニットで（バーナにより）可燃性流体を燃焼する結果、製造ユニットは、実質的な熱源とＣＯ２源とを表す煙道ガスを排出する。一例を挙げれば、ガラス炉を離れる煙道ガスは通常、３００〜６００℃である。煙道ガスの熱は特に、熱化学ガス化装置の作用に参加するのに使用される。具体的には、ガス化装置は（合成ガスの場合には）水蒸気と有機物との間の反応の原理により作用するので、煙道ガスの熱を、ボイラ内の水がガス化装置に送られる前に、この水を加熱し気化させるのに使用することができる。この煙道ガスの熱の一部をさらに、ガス装置のためのバイオマスを乾燥するのに使用することができる。熱化学ガス化装置は、その作用率と、その高温での作用と、その大きな熱の要求（熱化学反応は吸熱反応である。）とのために、産業製造ユニットからの燃焼煙道ガスのすぐに利用可能である実質的な量の熱を使用するのにとても役立つ。
【０００９】
したがって、本発明は第一に、
可燃性流体を燃焼するバーナを有する産業製造ユニットを具備するプラントであって、
当該産業製造ユニットが、ＣＯ２を含む燃焼煙道ガスを発生する、
プラントにおいて、
プラントが、有機物が供給された可燃性流体生産ユニットを具備し、
有機物が、当該生産ユニットで前記流体に分解され、
可燃性流体生産ユニットが、熱化学ガス化装置を具備し、
当該熱ガス化装置が、気体状の可燃性流体を形成するように、有機物が水蒸気を含んでなる酸化ガス、酸素又はＣＯ２と反応することによって、有機物を分解する、
プラントに関する。
【００１０】
前記製造ユニットからの煙道ガスを、海草などの植物のタイプである有機物を含むバイオリアクタ内部に送ることができ、
前記植物は、成長するために煙道ガスからのＣＯ２を吸収し、
前記植物は次いで、可燃性流体に分解されるために、前記可燃性流体生産ユニットに送られる。
【００１１】
有機物がガス化装置に送られる前に、有機物を少なくとも部分的に、熱分解作用によって油に変換することができる。実際には、特にバイオマスタイプの一定の固体有機物を、（有機物から当然に形成する石油のように、）圧力下で約５００℃での熱分解によって、粘性液体（又は油）に変換することができる。具体的には、一定の海草の質量の約４０％を油に変換することが実に可能であるので、海草はこの変換に極めてとても役立つ。この液体への変換は、ガス化装置内部に導入されるべき材料の容量をかなり低減させるのに有利である。加えて、油の形であるこの凝縮した物質は、当該物質を輸送するコストがその結果妥当なものとなる範囲で、容易に輸送可能になる。このことは開始時のバイオマス（ｂｉｏｍａｓｓｅ  ｄｅ  ｄｅｐａｒｔ）には当てはまらず、開始時のバイオマスは概して、バイオマスが提供するエネルギを考慮すると大きすぎる。したがって、本発明により、可燃性流体生産ユニットは、有機物が熱化学ガス化装置に供給される前に有機物を液化するための熱分解リアクタを具備することができる。
【００１２】
前記産業ユニットにより、特にバイオマスタイプの有機物の熱変換からのこの可燃性液体を、（ガス化させることなしに）バーナに直接送ることもできる。この場合において、可燃性流体は可燃性液体であり、前記可燃性流体を生産するためのユニットは、この有機物を比較的油性の液体に変換するために、この熱分解リアクタを具備する。具体的には、この液体を、ガラス炉の、液中又は液中でないバーナに直接供給することができる場合がある。
【００１３】
製造ユニットを離れる煙道ガスはまた、二酸化炭素の実質的な源でもある。この二酸化炭素を、バイオリアクタ内で成長されているバイオマスに直接供給するのに使用することができる。特に、本発明の一実施形態によれば、産業ユニットを離れるＣＯ２は、有機物に対するＣＯ２の生物学的な変換によってバイオマスを成長させるのに役立つ。そのような作用は、バイオリアクタ内で行われる。海草の場合において、バイオリアクタは、海草がその中で成長する水を含む。前記産業ユニットからのＣＯ２は、この海草が成長する水の中に泡となって出される。したがって、ＣＯ２は、当該水中に溶解し、海草と直接接触し、このようにして、海草はＣＯ２を吸収することができる。バイオリアクタはこのようにして、産業製造ユニットによる熱／ＣＯ２流束出力（ｆｌｕｘ  ｄｅ  ｃｈａｌｅｕｒ  ｅｔ  ｄｅ  ＣＯ２  ｅｎ  ｐｒｏｖｅｎａｎｃｅ）に接続される。したがって、煙道ガスの温度を低下させるように、煙道ガスを又はその一部をバイオリアクタ内部に直接に、又は場合によっては精製（ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ）及び熱交換の両方又は一方の後に、注入することによる結合したやり方で、熱／ＣＯ２流束を使用することができる。サルフェイトの形で煙道ガスに含まれる場合のある硫黄はさらに、バイオマスの一定のタイプの物質代謝（ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｅ）における好適な役割をすることができる。煙道ガスから取り戻されることのできるＣＯ２の量は、バイオマスを成長させるのに必要とされる量に等しい。好ましくは、バイオリアクタは、材料を輸送せざるを得ない状況を避けて熱の損失を防ぐように、産業製造ユニットのごく近くに置かれる。
【００１４】
したがって、ガラス炉を離れる熱／ＣＯ２流束の少なくとも一部を、製造ユニットにエネルギ（産業製造ライン内部のエネルギチェーンの完全積分）を提供するのに必要なバイオマスを成長させるために、又は生産ラインの外側に開始時のバイオマスの処理（乾燥、ガス化等）を促進するためだけに、使用してもよい。
【００１５】
例えば灰の形でガス化及び液化作用の両方又は一方の後に得られるバイオマスのミネラル部分（リン酸塩、炭酸カリウム等）を、バイオマスの成長のための養分としてバイオリアクタ内部でリサイクルすることができる。
【００１６】
本発明はまた、本発明によるプラントによって作用される産業製造工程にも関する。具体的には、産業製造ユニットは、ガラスを製造することができる。このガラスは、可燃性流体を燃焼するバーナを有する炉内で溶かされる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
（原文記載なし）
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、製造ユニット１を示し、当該製造ユニットの生産物（例えばガラス）は、参照番号２の位置から離れる。煙道ガスは、前記ユニット内の少なくとも１つのバーナによって発生され、参照番号３の位置に排出される。これらの煙道ガスは熱交換器７に送られ、それにより、煙道ガスの熱は、海草が成長しているバイオリアクタ８によって吸収される。この海草は、熱ガス化装置９内で分解し、参照番号６を経由して前記産業製造ユニット１に送られる可燃性ガスを生産する。
【００１９】
図２は、製造ユニット１を示し、当該製造ユニットの生産物（例えばガラス）は、参照番号２の位置から離れる。煙道ガスは、前記ユニット内の少なくとも１つのバーナによって発生され、参照番号３の位置に排出される。煙道ガスは、煙道ガスの熱の一部を与えるように熱交換器１０を通過し、次いで、海草が成長しているバイオリアクタ１１内部に直接向かう。バイオリアクタ１１内で生産された海草は次いで、乾燥機１２に送られる。熱交換器１０において、煙道ガスの熱の一部は、参照番号１５の位置で熱交換器に入る空気循環により吸収され、その熱された空気は、海草を乾燥させるために参照番号１４を経由して乾燥機１２に送られる。乾燥された海草は次いで、参照番号６を経由して産業製造ユニット１に送られる可燃性ガスを生産するように熱ガス化装置１３内に排出される。
【００２０】
図３は、製造ユニット１を示し、当該製造ユニットの生産物（例えばガラス）は、参照番号２の位置から離れる。煙道ガスは、前記ユニット内の少なくとも１つのバーナによって発生され、参照番号３の位置に排出される。煙道ガスは、加熱した水を気化させるためのボイラ１６を通過し、次いで、海草が成長しているバイオリアクタ１７に送られる。海草は、成長するために煙道ガスからのＣＯ２を消費する。この海草は次いで、参照番号２０を経由して可燃性ガスを生産する熱ガス化装置１８に送られ、当該可燃性ガスは、参照番号６を経由して産業製造ユニット１のバーナに送られる。ボイラ１６によって生成された蒸気は、バイオマスと反応し合成ガスを生産するように、参照番号１９を経由して前記ガス化装置に送られる。
【００２１】
（実施例）
３０メガワット電力のガラス炉の場合が考慮される。ガス化装置が当該炉からのエネルギの回収からの利益が得られないならば、ラインの完全な作用のために必要とされるバイオマスの総量は、（４ＭＷｈ／ｔで）８００００ｔ／年であり、このバイオマスにより、ガラス炉に供給するための３ｋＷｈ／ｍ３のＮＣＶ（真発熱量）を有する合成ガスの２４００００ｍ３／日と、ガス化装置を作用するための６００００ｍ３／日とが供給される。バイオマスは約１５００００ｔ／年のＣＯ２を示し、場合によってはバイオリアクタ内のバイオマスの成長の糧となるために利用することができる。ガス化装置が感熱（ｃｈａｌｅｕｒ  ｓｅｎｓｉｂｌｅ）（４ＭＷ利用可能）の形で煙道ガスからのエネルギの回収からの利益を得るならば、（以下の限定されないリストにおいて）
−  バイオマスの水分含有量を１０％より少なくするためにバイオマスを乾燥すること、
−  流動床又は循環床（ｌｉｔ  ｆｌｕｉｄｉｓｅ  ｏｕ  ｃｉｒｃｕｌａｎｔ）ガス化装置の伝熱媒体をあらかじめ加熱し、それにより、バイオマスからのエネルギを節約し、利用できるガスの容量を増加させることができること、
−  バイオマスを成長させるバイオリアクタを加熱すること、
−  主炉又は熱ガス化装置に供給するための合成ガスをあらかじめ加熱すること、
のうちの１つ又はこれらの組み合わせを行うために、当該エネルギを使用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2011528390.tif 000005
【国際調査報告】
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