(57)【要約】【課題】保守、環境への排出物及びコストの観点からみて、効率が向上した、有機材料のガス化を伴うコジェネレーション方法を提供する。【解決手段】有機材料のみを貯蔵タンク１０にロードする過程と、有機材料の少なくとも一部をガス化反応器２０に供給する過程と、ガス化反応器２０に供給された有機材料の少なくとも一部のガス化により、当該ガス化反応器２０内でシンガスを生成する過程と、シンガスを濾過する過程と、濾過されたシンガスを、少なくとも１つの内燃エンジン５０に供給する過程と、少なくとも１つの内燃エンジンに連結されている発電機６０によって電気エネルギを生成する過程と、を備え、ガス化反応器２０内でのシンガスの生成が、ガス化反応器２０への燃焼用空気の強制導入と、ガス化反応器２０内での当該燃焼用空気の渦運動および／または乱流の生成との結果として、約１２００℃〜約１３００℃の反応温度で行われる。
2018534410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機材料のガス化を伴うコジェネレーション方法であって、
−有機材料のみを貯蔵タンク（１０）にロードする過程と、
−前記有機材料の少なくとも一部をガス化反応器（２０）に供給する過程と、
−前記ガス化反応器（２０）に供給された前記有機材料の少なくとも一部のガス化により、当該ガス化反応器（２０）内でシンガスを生成する過程と、
−前記シンガスを濾過する過程と、
−濾過された前記シンガスを、少なくとも１つの内燃エンジン（５０）に供給する過程と、
−前記少なくとも１つの内燃エンジンに連結されている発電機（６０）によって電気エネルギを生成する過程と、
を備える、コジェネレーション方法において、
前記ガス化反応器（２０）内でのシンガスの生成が、前記ガス化反応器（２０）への燃焼用空気の強制導入と、前記ガス化反応器（２０）内での当該燃焼用空気の渦運動と乱流のいずれか一方または両方の生成との結果として、約１２００℃〜約１３００℃の反応温度で行われることを特徴とする、コジェネレーション方法。
【請求項２】
請求項１に記載のコジェネレーション方法において、前記反応温度が、約１２５０℃〜約１３００℃である、コジェネレーション方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のコジェネレーション方法において、前記強制導入が、少なくとも１つの遠心ファン（２４）によって行われる、コジェネレーション方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のコジェネレーション方法において、さらに、
前記シンガスの生成中又は生成後に前記ガス化反応器（２０）から取り出される固形残渣を前記貯蔵タンク（１０）にロードする過程、
を備える、コジェネレーション方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のコジェネレーション方法において、前記シンガスを濾過する過程が、少なくとも１つのタービュレータフィルタ（４３）での第１の濾過および少なくとも１つの活性炭セラミックフィルタ（４５）での第２の濾過を含む、コジェネレーション方法。
【請求項６】
請求項５に記載のコジェネレーション方法において、前記シンガスを濾過する過程が、少なくとも１つの不織布フィルタでの後続の濾過を含む、コジェネレーション方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のコジェネレーション方法において、さらに、
前記少なくとも１つの内燃エンジン（５０）で発生した排気ガスを前記貯蔵タンク（１０）に供給する過程、
を備える、コジェネレーション方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法を実行する、有機材料のガス化を伴うコジェネレーションプラント（１００）であって、
−有機材料のみの貯蔵タンク（１０）と、
−前記有機材料の少なくとも一部のガス化反応器（２０）であって、シンガスの生成用のガス化反応器（２０）と、
−前記有機材料の少なくとも一部を前記ガス化反応器（２０）に供給する供給手段（３０）と、
−前記シンガスを濾過する濾過部（４０）と、
−前記濾過部（４０）の下流側に位置する少なくとも１つの内燃エンジン（５０）と、
−前記少なくとも１つの内燃エンジン（５０）に連結されている少なくとも１つの発電機（６０）と、
を備える、コジェネレーションプラント（１００）において、当該プラントが、さらに、
前記ガス化反応器への燃焼用空気の強制導入のための強制導入手段（２２）と、
前記ガス化反応器（２０）内における手段であって、当該ガス化反応器（２０）内での反応温度が約１２００℃〜約１３００℃に達するように前記燃焼用空気の渦運動と乱流のいずれか一方または両方を生成する手段と、
を備えることを特徴とする、コジェネレーションプラント（１００）。
【請求項９】
請求項８に記載のコジェネレーションプラント（１００）において、前記強制導入手段（２２）が、少なくとも１つの遠心ファン（２４）を含む、コジェネレーションプラント（１００）。
【請求項１０】
請求項８または９に記載のコジェネレーションプラント（１００）において、渦運動と乱流のいずれか一方または両方を生成する前記手段が、前記燃焼用空気のための、ダクトと制限通路のいずれか一方または両方を含む、コジェネレーションプラント（１００）。
【請求項１１】
請求項８から１０のいずれか一項に記載のコジェネレーションプラント（１００）において、さらに、
前記シンガスの生成中又は生成後に前記ガス化反応器（２０）から取り出された固形残渣を前記貯蔵タンク（１０）に供給する供給手段（７０）、
を備える、コジェネレーションプラント（１００）。
【請求項１２】
請求項８から１１のいずれか一項に記載のコジェネレーションプラント（１００）において、前記濾過部（４０）が、少なくとも１つのタービュレータフィルタ（４３）および少なくとも１つの活性炭セラミックフィルタ（４５）を含む、コジェネレーションプラント（１００）。
【請求項１３】
請求項１２に記載のコジェネレーションプラント（１００）において、前記濾過部（４０）が、少なくとも１つの不織布フィルタを含む、コジェネレーションプラント（１００）。
【請求項１４】
請求項８から１３のいずれか一項に記載のコジェネレーションプラント（１００）において、さらに、
前記少なくとも１つの内燃エンジン（５０）で発生した排気ガスを前記貯蔵タンク（１０）に供給する導管（５２）、
を備える、コジェネレーションプラント（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機材料のガス化を伴うコジェネレーションプロセスに関する。本発明は、また、有機材料のガス化を伴うコジェネレーションプラントに関する。このようなプラントは、上記プロセスを実行するのに適している。
【背景技術】
【０００２】
本明細書を通して且つ特許請求の範囲において、「コジェネレーション」との用語は、電気エネルギと熱とを生産するプロセス／プラントを指すのに用いられる。この熱は、建物の加熱のために、および／または、他の製造業のプロセスにおいて使用されることが可能である。このような熱の少なくとも一部は、さらに、同じプロセスにおいて熱回収を実現するのに利用されることが可能である。
【０００３】
既知のとおり、ガス化とは、有機材料をいわゆる「シンガス（合成ガス）」に変換することを可能にする化学物理プロセスである。
【０００４】
シンガスは、一酸化炭素および／または水素および／またはメタンおよび／または他種の気体化合物を典型的に含む可燃性ガスである。
【０００５】
本発明を通して且つ特許請求の範囲において有機材料との用語は、炭素の割合が少なくとも約４％のあらゆる有機化合物を指すのに用いられる。
【０００６】
従来技術のガス化方法では、原材料としてバイオマスのみが典型的に使用される。
【０００７】
このようなガス化プロセスは、典型的に、上記バイオマスを貯蔵タンクへと投入（ロード）する過程と、当該バイオマスをガス化反応器に供給する過程と、当該ガス化反応器に供給された上記バイオマスのガス化によって当該ガス化反応器内でシンガスを生成する過程と、発電機に典型的に連結されている内燃エンジンにシンガスを供給する過程と、を備える。
【０００８】
上記シンガスは、上記内燃エンジンに供給される前に、いわゆる「チャー」（コールに極めて似た炭素質固形体）、いわゆる「タール」（植物類にとって有害な液体であり且つタール状タイプの芳香族炭化水素類、二酸化炭素及びナノ微粒子を典型的に含む）、ピッチ状成分などの不所望の成分の含有量を低減するように濾過される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本出願人は、ガス化を伴う従来技術のコジェネレーションプロセスにはクリティカルな側面が幾つかあることに注目する。
【００１０】
具体的に述べると、本出願人は、バイオマスを用いてのガス化を伴うコジェネレーションプロセスでは、タール、チャーおよびピッチ状成分が最大で３５〜５５％までしか低減されず、そのため上記内燃エンジンは頻繁に（典型的には、僅か２５０〜３５０時間の稼働後に）定期保守を受ける必要があることに注目する。
【００１１】
しかも、上記ガス化反応器での反応温度は典型的に８００℃未満であり、このような温度ではダイオキシンのような危険な汚染物質が発生する。
【００１２】
本出願人は、さらに、反応温度をより高温にするには、典型的に促進物質が上記ガス化反応器内において上記バイオマス及び燃焼用空気に対して添加されることに注目する。しかしながら、このような促進物質は比較的高価である。
【００１３】
しかも、バイオマスが比較的高価であることから、生産コストは高くなる。
【００１４】
本発明の根底を成す課題は、保守、環境への排出物及びコストの観点からみて、有機材料のガス化を伴うコジェネレーション方法の効率を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
したがって、第１の態様において本発明は、有機材料のガス化を伴うコジェネレーション方法であって、
−有機材料のみを貯蔵タンクにロードする過程と、
−前記有機材料の少なくとも一部をガス化反応器に供給する過程と、
−前記ガス化反応器に供給された前記有機材料の少なくとも一部のガス化により、当該ガス化反応器内でシンガスを生成する過程と、
−前記シンガスを濾過する過程と、
−濾過された前記シンガスを、少なくとも１つの内燃エンジンに供給する過程と、
−前記少なくとも１つの内燃エンジンに連結されている発電機によって電気エネルギを生成する過程と、
を備える、コジェネレーション方法において、
前記ガス化反応器内でのシンガスの生成が、前記ガス化反応器への燃焼用空気の強制導入と、前記ガス化反応器内での当該燃焼用空気の渦運動と乱流のいずれか一方または両方の生成との結果として、約１２００℃〜約１３００℃の反応温度で行われることを特徴とする、コジェネレーション方法に関する。
【００１６】
有利なことに、約１２００℃〜約１３００℃の温度に達することにより、全てのダイオキシンが破壊される。
【００１７】
本発明では、前記ガス化反応器への燃焼用空気の強制導入の作用と、前記反応器内での当該空気の渦運動と乱流のいずれか一方または両方の生成とのおかげで、前述した温度に達する。これにより、ガス化反応を促進させる物質の使用を避けることができ、これに関連してコストを節約することができる。
【００１８】
原材料としてバイオマスだけでなく、バイオマスよりも安価な例えば農畜水産廃棄物、花粉、有機性廃棄物、都市廃棄物、プラスチック、ゴム等のような極めて広範囲の有機材料を使用することが可能であるため、コストをさらに節約することができる。
【００１９】
使用される前記有機材料は、どのような含水率およびどのような発熱量を有するものであってもよい。
【００２０】
正確で且つ高い信頼性を有する稼働のためには、異なる種類の有機材料を異なる貯蔵タンクに貯蔵し、その時々で特定の一つのタンクの有機材料のみを使用するのが好ましい。
【００２１】
本発明にかかるコジェネレーション方法の収率は、使用される有機材料の種類に関係なくほぼ同じである。唯一変わるのは、使用される有機材料の量である。
【００２２】
本発明にかかる方法は、下記の好適な構成を一つ又は任意の組合せで備えてもよい。
【００２３】
好ましくは、前記反応温度は、約１２５０℃〜約１３００℃である。
【００２４】
好ましくは、前記強制導入は、少なくとも１つの遠心ファンによって行われる。
【００２５】
好ましくは、本発明にかかるコジェネレーション方法は、さらに、前記シンガスの生成中又は生成後に前記ガス化反応器から取り出される固形残渣を前記貯蔵タンクにロードする過程、を備える。
【００２６】
このようロード過程は、手動で実行されてもよく、あるいは、好ましくは例えばコンベヤベルト、アルキメディアンスクリュー等のような既知の機械的手段によって自動で実行されてもよい。このようにして前記固形残渣は、本発明にかかるコジェネレーション方法における循環状態に常に戻されるので、廃棄物の発生を実質上なくすことができる。このような構成は、廃棄物を集めておくための場所がますます希少になっており且つこのような場所の発見および維持が極めて困難であることを踏まえると極めて有利である。
【００２７】
好ましくは、前記シンガスを濾過する過程は、少なくとも１つのタービュレータフィルタでの第１の濾過および少なくとも１つの活性炭セラミックフィルタでの第２の濾過を含む。
【００２８】
より好ましくは、前記シンガスの濾過は、少なくとも１つの不織布フィルタでの後続の濾過を含む。
【００２９】
有利なことに、本出願人は、前述した濾過により、タール、チャーおよびピッチ状成分が約８０〜約９０％低減され、つまり、従来技術のものよりも極めて大幅に低減されることを見出した。
【００３０】
好ましくは、前記活性炭セラミックフィルタは、先行するフィルタを通り抜けたさらなるナノ粒子類、ピッチ状成分および集合体を動かなくさせるような最小限の微小寸法を持つ活性炭を有している。
【００３１】
好ましくは、前記不織布フィルタは、最後の通過部であり、微粒子、チャー及びタールの粒子類を最後に取り除く超極細繊維布帛（マイクロファイバファブリック）を有している。
【００３２】
前述した種々のフィルタで捕捉された微粒子、ナノ粒子類、タールおよびチャーは、有機材料であることから、回収されて本発明にかかるコジェネレーション方法における循環状態に戻される。具体的に述べると、それらは前記貯蔵タンクへと供給される。
【００３３】
好ましくは、本発明にかかるコジェネレーション方法は、さらに、前記少なくとも１つの内燃エンジンで発生した排気ガスを前記貯蔵タンクに供給する過程、を備える。
【００３４】
このようにして前記内燃エンジンの排気ガスが回収されて、前記有機材料の相対含水率を最大３０〜４５％低減するのに貢献するように前記有機材料の前記貯蔵タンク内へと吹き込まれることにより、前記方法全体の総収率を上昇させる。
【００３５】
第２の態様において本発明は、有機材料のガス化を伴うコジェネレーションプラントであって、
−有機材料のみの貯蔵タンクと、
−前記有機材料の少なくとも一部のガス化反応器であって、シンガスの生成用のガス化反応器と、
−前記有機材料の少なくとも一部を前記ガス化反応器へと供給する供給手段と、
−前記シンガスを濾過する濾過部と、
−前記濾過部の下流側に位置する少なくとも１つの内燃エンジンと、
−前記少なくとも１つの内燃エンジンに連結されている少なくとも１つの発電機と、
を備える、コジェネレーションプラントにおいて、当該プラントが、さらに、
前記ガス化反応器への燃焼用空気の強制導入のための強制導入手段と、
前記ガス化反応器内における手段であって、当該ガス化反応器内での反応温度が約１２００℃〜約１３００℃に達するように前記燃焼用空気の渦運動と乱流のいずれか一方または両方を生成する手段と、
を備えることを特徴とする、コジェネレーションプラントに関する。
【００３６】
このようなプラントは、本発明にかかるコジェネレーション方法に関して前述した利点と全く同様の利点を奏する。
【００３７】
本発明にかかるコジェネレーションプラントは、下記の好適な構成を一つ又は任意の組合せで備えてもよい。これらの構成はそれ単独で用いられることも、あるいは、本発明にかかるコジェネレーション方法に関して前述した任意の構成と組み合わせて用いられることも可能である。
【００３８】
好ましくは、前記強制導入手段は、少なくとも１つの遠心ファンを含む。
【００３９】
好ましくは、渦運動と乱流のいずれか一方または両方を生成する前記手段は、前記燃焼用空気のための、ダクトと制限通路（制限された通路）のいずれか一方または両方を含む。
【００４０】
好ましくは、本発明にかかるコジェネレーションプラントは、さらに、前記シンガスの生成中又は生成後に前記ガス化反応器から取り出された固形残渣を前記貯蔵タンクに供給する供給手段、を備える。
【００４１】
好ましくは、前記濾過部は、少なくとも１つのタービュレータフィルタおよび少なくとも１つの活性炭セラミックフィルタを含む。
【００４２】
より好ましくは、前記濾過部は、さらに、少なくとも１つの不織布フィルタを含む。
【００４３】
好ましくは、本発明にかかるコジェネレーションプラントは、さらに、前記少なくとも１つの内燃エンジンで発生した排気ガスを前記貯蔵タンクに供給する導管、を備える。
【００４４】
本発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面を参照しながら行う、本発明の好適な実施形態についての説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明にかかる有機材料のガス化を伴うコジェネレーションプラントの概略図である。
【図２】図１のコジェネレーションプラントの構成品の分解概略斜視図である。
【図３】図１のコジェネレーションプラントの他の構成品の分解概略斜視図である。
【図４】図１のコジェネレーションプラントのさらなる構成品の分解概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
添付の図面を参照する。参照符号１００は、本発明にかかる、有機材料のガス化を伴うコジェネレーションプラントの全体を指す。
【００４７】
コジェネレーションプラント１００は、有機材料のみの貯蔵タンク（収集タンク）１０、前記有機材料の、シンガスの生成用のガス化反応器２０、および前記有機材料をガス化反応器２０へと供給する供給手段３０を備える。具体的に述べると、供給手段３０は、当該供給手段３０の第１の端部で貯蔵タンク１０の下部と接続されており、当該供給手段３０の反対側の端部でガス化反応器２０の上部と接続されている。
【００４８】
貯蔵タンク１０は密閉式である。
【００４９】
コジェネレーションプラント１００は、ガス化反応器２０の下流側において、前記シンガスを濾過する濾過部４０を備え、かつ、濾過部４０の下流側において、複数の内燃エンジン５０を備える（図１の本発明を限定しない例では、４つの内燃エンジンが存在する）。
【００５０】
コジェネレーションプラント１００は、さらに、内燃エンジン５０に連結されて電気エネルギを生成するために設けられている発電機６０を備える。このようなエネルギは、当該エネルギの整流装置及び周波数安定化装置を通過してから利用される。
【００５１】
前述したコジェネレーションプラント１００では、以下で説明するコジェネレーションプロセスを実行することができる。
【００５２】
前記有機材料は貯蔵タンク１０へと、例えばアルキメディアンスクリュー、流体圧ピストン、コンベヤベルト又はマット等のようなそれ自体が既知の（したがって、図示しない）投入手段（ロード手段）によって投入される。好ましくは、このような投入手段は、空気の進入が制御されたコンパートメント構造内に収容されている。
【００５３】
貯蔵タンク１０から供給手段３０によって、前記有機材料がガス化反応器２０に直接供給される。このような供給手段３０は例えばアルキメディアンスクリュー、流体圧ピストン、コンベヤベルト等を含んでもよく、好ましくは全てが流体密なチャンバ内に挿設される。供給手段３０は、ギヤモータ３２によって制御される。
【００５４】
本発明では、ガス化反応器２０に、当該ガス化反応器２０への燃焼用空気の強制導入（forced injection）のための強制導入手段２２が設けられている。好ましくは、このような強制導入手段２２は、少なくとも１つの遠心ファン２４を含む（図１の本発明を限定しない例では、２つの遠心ファンが存在する）。
【００５５】
ガス化反応器２０内には、前記燃焼用空気の渦運動（whirling movements）および／または乱流（turbulences）を生成する手段が存在している。このような手段は、ガス化反応器２０内での反応温度が約１２００℃〜約１３００℃、好ましくは約１２５０℃〜約１３００℃に達することを可能にするように構成されている。
【００５６】
好ましくは、渦運動および／または乱流を生成する前記手段は、ガス化反応器２０内に構成されている、前記燃焼用空気のためのダクトおよび／または制限された通路（confined passages）を含む。
【００５７】
ガス化反応器２０内では、前記有機材料の予備乾燥過程、乾燥過程、熱分解過程及びガス化過程が生じる。
【００５８】
遠心ファン２４により生成される前記燃焼用空気と、電気抵抗等により発生する熱とによって、反応が惹起される。
【００５９】
遠心ファン２４は、流量プローブおよび角速度センサによって制御される。遠心ファン２４は、ガス化反応器２０内に所望の量の燃焼用空気流を作る。当該量は、適切なプログラムによって算出され、有機材料の種類、外部空気の品質、および温度に依存する。
【００６０】
前記有機材料のガス化段階に到達すると、前記シンガスの温度及び圧力の確認ならびに濾過部４０の清浄性の確認が実行される。
【００６１】
これらの確認の結果が肯定である場合、前記シンガスがパイプ２５を介して濾過部４０に供給される。
【００６２】
図１に示す本発明を限定しない例では、濾過部４０が、パイプ４１によって直列に接続されている２つの濾過ステーション４２，４４を含む。
【００６３】
濾過ステーション４２は、複数の濾過ユニット４３を有する（図１の本発明を限定しない例では、４つの濾過ユニット４３が存在する）。濾過ステーション４２では、シンガスと水又は空気との間の熱交換も行われる。濾過ユニット４３の少なくとも一つが、この目的のために管束（チューブの束）を具備している。
【００６４】
コジェネレーションプラント１００は、前述した熱交換によって約２６０ＫＷの熱エネルギを生成する。好ましくは、当該熱エネルギは、建物の加熱のために、および／または、他の製造業のプロセスにおいて使用される。
【００６５】
前記管束内では、前記貯蔵タンク内に存在する前記有機材料によって発生した凝縮物が集められる水タンクから少なくとも部分的に由来した水を循環させることが可能である。このような水は、濾過ユニット４３内部を進む前記シンガスよりも低温なので当該シンガスの温度を下げる。この場合には、当該シンガス中に存在するナノ粒子類が重くなって濾過ユニット４３の底に落下する。
【００６６】
濾過ユニット４３には、圧力トランスデューサおよび温度プローブが搭載されている。
【００６７】
濾過ユニット４３の清浄性の状態は、当該濾過ユニット４３の入口−出口の圧力差を制御する圧力トランスデューサによって監視される。予めの設定よりも大きい入口−出口の圧力差が検出されると、濾過ユニット４３が交換される。
【００６８】
前記４つの濾過ユニット４３は、入口マニホールド４３ａと出口マニホールド４３ｂとの間に並列で接続されている。それぞれの濾過ユニット４３は、入口マニホールド４３ａの下流側に配置された入口弁４３ｃと出口マニホールド４３ｂの上流側に配置された出口弁４３ｄとの間で構成されている。例えばボール型のものとされる弁４３ｃ，４３ｄは、サーボモータによって制御される。
【００６９】
前記４つの濾過ユニット４３は冗長動作するものであり、すなわち、２つが稼働し且つ２つがスタンバイで維持される。後者は緊急時にしか稼働しない。このような緊急性は、圧力トランスデューサによって検出される。当該圧力トランスデューサが圧力低下を検出すると、詰まった濾過ユニット４３の入口弁４３ｃ及び出口弁４３ｄが閉じられて緊急用の濾過ユニット４３の入口弁４３ｃ及び出口弁４３ｄが開けられる。これにより、詰まったフィルタの清浄のためにコジェネレーションプラント１００が停止される必要がなくなる。
【００７０】
ガス化反応器２０からの前記シンガスは、大量のタール、チャー及びピッチ状成分を含んでいる。当該シンガスは濾過ステーション４２を通過することで、前記管束内を循環する前記水によって温度が（例えば、約８００℃から約６００℃へと）低下し、当該シンガスに含まれるタールが大幅に（例えば、６０％）減少し、当該シンガスに含まれるメタンの精製及び高度化（heightening）が行われる。
【００７１】
それぞれの濾過ユニット４３は、タービュレータフィルタを具備している。具体的に述べると、当該濾過ユニット４３は複数のプロペラタービュレータ４３ｅ（例えば、８回転で総表面積が０．６０ｍ２である１１個のプロペラタービュレータ）を有し、当該プロペラタービュレータ４３ｅは好ましくはステンレス鋼（例えば、ＡＩＳＩ３１６鋼）からなり、当該プロペラタービュレータ４３ｅは好ましくは生セラミックで完全に覆われている（図３）。既述したように、濾過ユニット４３のさらなる機能は、空気／水熱交換器の機能である。例えば、濾過ユニット４３の内側チャンバは約４３ｌ（リットル）の水容量（４８ｋＷの熱生成能力）を有してもよい。
【００７２】
前記タービュレータフィルタは：
１）前記シンガスの生成圧力が低くともナノ粒子類が、衝突やサイクロン機能によって当該フィルタの底に堆積するのを確実にする乱流を形成するという機能；および
２）全てのピッチ状成分を前記セラミックが付着によって捕捉するという機能；
の二重の機能を有する。
【００７３】
濾過ステーション４２からの前記シンガスは、濾過ステーション４４に送られる。
【００７４】
濾過ステーション４４は、複数の濾過ユニット４５を有する（図１の本発明を限定しない例では、４つの濾過ユニット４５が存在する）。
【００７５】
前記４つの濾過ユニット４５は、入口マニホールド４５ａと出口マニホールド４５ｂとの間に並列で接続されている。それぞれの濾過ユニット４５は、入口マニホールド４５ａの下流側に配置された入口弁４５ｃと出口マニホールド４５ｂの上流側に配置された出口弁４５ｄとの間に構成されている。例えばボール型のものとされる入口弁４５ｃ及び出口弁４５ｄは、サーボモータによって制御される。
【００７６】
濾過ユニット４５には、圧力トランスデューサおよび温度プローブが搭載されている。
【００７７】
前記４つの濾過ユニット４５は冗長動作するものであり、すなわち、２つが稼働し且つ２つがスタンバイで維持されて緊急時に稼働する。このような緊急性は、圧力トランスデューサによって検出される。当該圧力トランスデューサが圧力低下を検出すると、詰まった濾過ユニット４５の入口弁４５ｃ及び出口弁４５ｄが閉じられて緊急用の濾過ユニット４５の入口弁４５ｃ及び出口弁４５ｄが開けられる。
【００７８】
それぞれの濾過ユニット４５は、活性炭セラミックフィルタを具備している。具体的に述べると、このようなフィルタは、略円筒形のバスケット内に挿入された生セラミックの不均等な固形物を有している。
【００７９】
濾過ユニット４５は、気流を強制的に通過させて凝縮物を主に捕集する。具体的に述べると、当該気流は活性炭のパックを通過し、引き続いて、生セラミックのバスケット、及び穴が設けられた多孔質の中空円筒体４５ｅ（図４）を通過する。前記凝縮物は、凝縮物排出弁４５ｆを開けることによって排出される。濾過ユニット４５は、さらに、不織布フィルタおよび／または重力セラミックフィルタを具備してもよい。後者ではシンガス流が、生セラミックで覆われた濾過円筒体の下部から導入されて上昇させられる。空気よりも比重の大きいナノ粒子類は重力によって落下し、当該フィルタの底で且つ生セラミックの固形物へと集合する。
【００８０】
濾過ステーション４４により、７０％のタール、チャー及び他のピッチ状成分が取り除かれる。
【００８１】
濾過ステーション４４からの前記シンガスは、パイプ５１を介して内燃エンジン５０に送られる。内燃エンジン５０は、ガルバニック接合によって発電機６０に連結されている。発電機６０は、例えば永久磁石交流発電機である。
【００８２】
前記内燃エンジンは、内燃機関であっても外燃機関であってもよい。
【００８３】
コジェネレーションプラント１００は、内燃エンジン５０で発生した排気ガスを貯蔵タンク１０へと供給する導管５２を備える。このような排気ガスは、高温であることから、貯蔵タンク１０内に存在する前記有機材料の含水率を大幅に（最大で２０〜３５％）低下させるので、当該有機材料の収率を増加させる。貯蔵タンク１０への排気ガスの供給は、制御された圧力で行われる。
【００８４】
コジェネレーションプラント１００は、上記の構成に代えて、あるいは、上記の構成に加えて、当該コジェネレーションプラント１００の出力に応じて、前記有機材料を予備乾燥する予備乾燥ラインをガス化反応器２０の上流側に備えてもよい。このような予備乾燥ラインは、密閉式の断熱されたトンネルを含む。
【００８５】
前記予備乾燥ラインの長さは、内燃エンジン５０の排気ガスが有する熱量に基づいて算出される。
【００８６】
例えば熱量が１９９ｋＷの場合には前記予備乾燥ラインが、約１２ｍの長さの（例えばＦｅ３６０鋼からなる）構造トンネルとされる。前記トンネルは、例えば、外側が金属製の（両側にマイクロリブが付いた）自立パネルで覆われていて内側がポリウレタンで断熱されている。
【００８７】
前記トンネル内部では、非アレルギー性であり且つ前記有機材料の付着性を向上させるように波形が付けられたゴム製コンベヤベルトが摺動している。
【００８８】
好ましくは、このようなベルトは、例えばＡＩＳＩ３０４ステンレス鋼等からなる中空ローラに留められていて、当該中空ローラの両端部には歯車が連結しており、当該歯車同士が金属製のチェーンによって互いに繋げられている。全体が、ギヤモータによって動かされる。
【００８９】
前記予備乾燥ラインの入口には地面高さの掻き寄せ回転ユニットが、前記有機材料を前記トンネル及び前記コンベヤベルトの入口に寄せるように配置されている。
【００９０】
好ましくは、前記予備乾燥ラインの出口では２つのシンコペーションされた（syncopated）アルキメディアンスクリューが、有機材料をガス化反応器２０へと交互に装入する。
【００９１】
前記トンネルの壁には開孔が存在し、当該開孔には例えば直径１１４．３ｍｍで例えばＡＩＳＩ３０４ステンレス鋼からなるマニホールドが、内燃エンジン５０の排気ガスを回収するために、当該排気ガスを前記トンネル内へと送り込むように連結されている。
【００９２】
前記予備乾燥ラインから前記有機材料が、ガス化反応器２０へと直接導入される。
【００９３】
前記予備乾燥ライン内で集められた水分は、タンクに回収でき、且つ濾過ユニット４３に設けられている前記管束で前述したように使用できる。この濾過ユニット４３で熱せられた水は循環路内に留まることができ、浄化され、当該水が受ける様々な熱衝撃によって蒸発する。
【００９４】
コジェネレーションプラント１００は、さらに、ガス化反応器２０から取り出された固形残渣を貯蔵タンク１０へと供給する供給手段７０を備える。
【００９５】
供給手段７０には、前記固形残渣をガス化反応器２０外に取り出すように構成されたアルキメディアンスクリュー（ねじポンプ）７２（図２）が、当該供給手段７０の一方の端部にて設けられている。このようなアルキメディアンスクリュー７２はガス化反応器２０の下部に位置しており、前記固形残渣を、当該固形残渣がコンパートメント７４に達するまで移動させる。このような固形残渣はコンパートメント７４から、供給手段７０によって貯蔵タンク１０へと戻される。
【００９６】
図１から見て取れるように、コジェネレーションプラント１００は従来技術とは違って実質的に閉じている循環路であるため、当該循環路からは実質上何も出ていかない。
【００９７】
つまり、コジェネレーションプラント１００の環境への影響は、実質上ゼロである。コジェネレーションプラント１００は前記有機材料の実質上全エネルギ量を当該有機材料が無害になるまで利用するものであり、一回のシンガスサイクルで当該有機材料のほぼ全体（最大で９５％）を変換する。残り５％の当該有機材料はガス化反応器２０から残渣として回収されて、第２のサイクルを実行してシンガスへの当該有機材料の変換を完了するように貯蔵タンク１０へと再装入される。
【００９８】
コジェネレーションプラント１００のサイズは極めて小さく、これにより輸送が容易であると共に、広いスペースを利用できないユーザにとって極めて魅力的である。
【００９９】
コジェネレーションプラント１００を設置するのに現場で実行されなければならない介在は特に面倒なものではなく、基本的には、当該コジェネレーションプラント１００が設置される場所の用意、前記有機材料の１つ以上の貯蔵タンク１０のガス化反応器２０への接続、および電気的な各種接続しか伴わない。
【０１００】
貯蔵タンク１０への前記有機材料の貯蔵に関して、このようなタンクはモジュール形であり、前記有機材料の投入はコジェネレーションプラント１００の（遠隔で常に監視可能である）全体動作と同様に、ソフトウェアで制御される完全自動化システムによって行われる。
【０１０１】
コジェネレーションプラント１００が始動されると、機械的、電気的及び電子的な部品の全てについての試験が、当該部品が最適な正常動作状態にあるか否かを確認するように行われる。例えば、レベルプローブ、温度プローブ、流量プローブ、圧力トランスデューサ、サーボモータ、永久磁石交流発電機等が試験される。
【０１０２】
この過程は、所定の且つ調節可能な時間で行われ、当該時間の終わりには、ガス化反応器２０内に設置された前記レベルプローブからのデータを、コジェネレーションプラント１００を管理・制御するユニットが受け取る。
【０１０３】
そのレベル信号が低い場合には、供給手段３０に設けられたギヤモータ３２が作動されて、貯蔵タンク１０および／または前記予備乾燥ラインから前記有機材料がガス化反応器２０に供給される。前記ガス化反応器内に設けられた適切なレベルプローブによって検出される投入レベルが最大に達するとギヤモータ３２は停止される。
【０１０４】
ガス化反応器２０内で有機材料が所望の投入量に達したときに遠心ファン２４が、前記シンガスを運ぶのに設けられた前記パイプを清浄するように、最大の角速度で所定時間動作することを開始する。このサイクルが終わると前記２つの遠心ファン２４のうちの一方がオフにされて且つ他方の角速度が、前記管理・制御ユニットに挿入された（ガス化反応器２０へと導入される有機材料の種類に依存する）プログラムに従った（可変の）レベルにまで下げられる。
【０１０５】
このような調節は、前記有機材料の熱容量及び湿度容量により決まる。これと同時にガス化反応器２０の前記電気抵抗の接点が閉成されて、温度プローブにより検出される温度が所望に達するまでこのようなモードが維持される。そのような温度は、４００〜７００℃の範囲内である。そのような温度に達すると、前記接点が再び開放される。
【０１０６】
遠心ファン２４の角速度は、要求される量の空気をガス化反応器２０へと導入するように１つ以上の流量プローブによって調節される。
【０１０７】
１つ以上の前記温度プローブは、前記管理・制御ユニットにデータを、緊急状態（コジェネレーションプラント１００の特定の箇所についての、決められた上限を超える高い温度）を知らせるように送信する機能を有する。緊急状態に達した場合にはその都度、前記管理・制御ユニットにより制御される適切な安全手段を介入させることでコジェネレーションプラント１００を停止させる。
【０１０８】
ガス化反応器２０内で生成された前記シンガスの処理に関して、当該シンガスは、前述した各種フィルタが冗長に設けられている経路をたどり、当該フィルタの状態は圧力トランスデューサによる制御によって常に監視されている。
【０１０９】
前記管理・制御ユニットは、詰まったフィルタのオフ及び利用可能なフィルタのオンを自律的に指令する。これが起こるときには当該管理・制御ユニットが、オペレータに対して詰まったフィルタの清浄を行うように警告を送信し、所定の期間（例えば３日間）を与える。ただし、この期間を超えると、安全上の理由から前記管理・制御ユニットがコジェネレーションプラント１００を停止させる。
【０１１０】
一例として、アルンド（arundo）チップとプラスチックとの混合物の有機材料を用いると、Ｎ２（４７体積％）、ＣＯ（１８体積％）、ＣＯ２（８体積％）、Ｈ２（１６体積％）およびＣＨ４（９体積％）を含むシンガスが得られる。
【０１１１】
既述したように、一定で且つ高い信頼性のエネルギ生産収率を得るには、各生産サイクルにつき、特定の貯蔵タンク１０に、かつ、当該特定の貯蔵タンク１０からガス化反応器２０に、一つの種類の有機材料を供給することが推奨される。ただし、コジェネレーションプラント１００は、各サイクルにつき、様々な種類の有機材料同士の混合物が使用される場合にも稼働可能である。
【０１１２】
本発明にかかるコジェネレーションプラント１００は、環境に極めて優しいだけでなく経済的にも有利である。事実、エネルギコストが益々上昇しており市民の負担が増えていることを踏まえると、このようなプラントが生産する電気エネルギは、運営経費（例えば、共用部又は建物を有する地域行政の経費、学校の経費、幼稚園の経費、地域役所の経費、小規模の救護所や小規模の病院の経費、小規模の工房の経費等）を減らして収益性及び競争力を向上させるために活用できる。電気エネルギのこのような生産により、さらには、当該プラントが電気エネルギだけでなく、各種環境での熱利用に用いられることが可能な熱エネルギを完全に無料で生産することができ且つその生産も約２倍になることから、当該プラント全体を長くとも４又は５年で償却することが可能である。
【０１１３】
農畜水産の分野では、利点はさらに明らかである。事実、木又は草の伐採物は法律により燃やされることができない。それらは自費で、認可された埋立地に廃棄されなければならない。本発明にかかるコジェネレーションプラント１００の所有者は、農畜水産を営む者や林業を営む者に廃棄物の処分費用を負担させることなく且つ場合によっては引き換えにエネルギの生産で得た少額ながらも報酬を支払うことにより、農畜水産を営む者や林業を営む者にとって大きな助けとなり得る。
【０１１４】
当然ながら、当業者であれば、その時々の要件や偶発的な要件を満足するために、前述した本発明に様々な変更や変形を施すことが可能であり、いずれにせよ、これら変更や変形の全ては特許請求の範囲により定まる本発明の保護範囲に包含される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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