JP2010522793A - 可燃物の出力可変ガス化方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明によるガス化プロセスは、処理チャンバを含む装置を含み、当該チャンバ内において、処理される物質は、熱分解ガス抽出が行われる寸法が可変な乾燥／熱分解ゾーンを通過し、続いて合成ガス抽出が行われる寸法が可変なガス化ゾーンを通過する。当該熱分解ガスは、酸化ガスとともに処理チャンバ（８）の上部に注入され、熱分解及びガス化反応に必要なエネルギを提供する発熱酸化反応が生成される。乾燥／熱分解及びガス化ゾーンはの寸法及び／または位置は、処理チャンバ（８）に導入される処理される物質の量、性質及び／または必要なエネルギによって制御される。

Description

本発明は、バイオマス及び有機副産物（植物、動物、家庭ゴミ、下水汚泥）の等の出力可変ガス化の方法に関し、以下のことが理解される。
・ガス化は、固体燃料を気体燃料に変化させる熱化学的方法を意味する。可燃化学物質を生成すべきなので、当該ガス化は不完全燃焼である。
・燃焼は、燃料の急速な酸化を伴う発熱化学反応を意味する。
・ガス化装置は、固体燃料から気体燃料への変化を可能とする反応炉を意味する。
・ソールは、処理される有機物質がおかれる面であって、グリッドのような穴の開いた要素を意味する。
・エアスペースは、床上の単一の空のスペースを意味し、酸化反応が発生する場所である。
・バイオマスは、光合成によって直接的または間接的に生じる炭素質の物質であって、限定する訳ではないが、植物、動物、様々な有機廃棄物であり、家庭ゴミ、下水汚泥等を含む。

一般的に、バイオマス及び有機副産物を有効活用する目的のために、既に多くの解決方法が提案されていることが知られている。

特に、仏国特許第ＦＲ７８３１３５６号には、水平型の処理チャンバを含む固定床を有するガス生成器が開示されており、当該ガス生成器において、処理される物質は、第１の端部から導入され、当該チャンバの内部において、駆動デバイスによって、当該チャンバの第２端部の壁の下部に形成された排出開口部まで運ばれる。チャンバの両端部の間で、壁部は、互いに離間した２つの排出口、すなわち
−チャンバの第１の端部側に配された第１の排出口と、
−ガス生成器のガス排出口を形成する第２の排出口と、
を含む。

第１の排出口は、再循環路を介して余熱空気注入装置の下方に配されている注入ノズルに接続されているので、再循環ガスの反応及び余熱空気の反応によって生成された高温のガスが、チャンバの第１の端部に向けて、チャンバ内に収容された物質の前面に形成された傾斜の基部に対応する高さで注入される。結果として、開口部に最も近い物質粒子が、最も高温のガス（約１２００℃）にさらされ、炭素が完全にガス化された後に灰が排出される。

この解決方法は、特に、再循環によって形成される強制高温ガス循環によって乾燥時間及び熱分解時間を減少させる利点を有する。さらに、高温ガスの使用は、完全かつ短時間のガス化のために最適化される。

しかし、当該特許文書に記載されている解決方法の欠点は、処理された物質の供給量に従って、すなわち逆に言えば必要な出力に従ってガス化プロセスの最適化が可能な自己適応構造を含んでいない点である。これには、比較的広い範囲の可変な流量または可変な出力が必要である。

仏国特許第ＦＲ８０１６８５４号は、チャンバにおける処理中に、再循環に起因する高温化されたガス流を、従来のように当該物質の進行方向ではなく、当該進行方向を横切る方向で処理される物質を通過させることによって上述した処理方法を改良することを提案している。さらに具体的には、この方法によって、当該処理チャンバは、一連の処理モジュールを含み、当該モジュールの各々は、自前の再循環手段、吸気手段及び可燃ガス抽出手段を含む。従って、これは比較的高い費用のかかる解決方法である。さらに、この解決方法の目標は、交差した物質層を通過するガスの流れ特性を最適化することであり、いくつかの酸化ゾーンの存在及び単一のガス化ゾーンの存在によって、物質の供給量及び／または必要な出力に従って処理チャンバの動作を適応させることではない。

特許出願２００７．０００６５２８号の対象は、固体炭素性物質をタール含有量の低い可燃性ガスに変化させることができる方法及びそれに対応する装置であり、当該変化は、垂直型のチャンバ反応炉内で行われる。この方法は、特に、以下の主なステップを有する。
・チャンバ内に炭素性物質を導入するステップと、
・燃焼熱分解ゾーンにおいて当該炭素性物質の第１の部分をコール（coal）に変化させるステップと、
・ガス化チャンバ内で様々な高さで酸化ガスを注入することによって当該チャンバに沿って複数の温度調節をするステップと、
・当該高さうちの１の高さから注入される酸化ガスの量を調節するステップと、
・当該燃焼熱分解ゾーンから上流または下流に注入される酸化ガスの量を増加させるかまたは減少させることによって当該燃焼熱分解ゾーンの位置を変更するステップと、
・当該チャンバに少なくとも１つの力を与えることによって、当該ガス化チャンバ反応炉内において当該コールの空隙率及び当該炭素性物質の第２の部分の空隙率を調整するステップと、
・当該ガス化チャンバ反応炉内部において、当該コール及び当該炭素性物質の第２の部分をタール含有量の低い可燃性ガスに変化させるステップと、
である。

仏国特許出願第ＦＲ２２６３２９０号の対象は、高熱反応によって、歴青頁岩及びアスファルト石灰岩を処理する方法及び装置である。この方法は、主に、利用可能な有機物質及び特に歴青頁岩を含む岩石の垂直ガス生成炉内における処理である。これらの岩石は、最初に高熱反応させられ、その後にガス化反応させられる。当該方法は、
・様々な必要なガスが、異なった高さにおいてガス化反応が発生させられるゾーン内に注入され、これらのガスを注入して混合する操作は、炉の外部に配されている装置において自動的に調整されること
・当該反応ゾーンからの抽出後、炉を出る前に、無機物残留物が閉循環路内のガスによって当該炉の下部において冷却されるとともに熱回収が行われること
を特徴とする。

米国特許出願第ＵＳ第２００７／０００６５２８号及びＦＲ２２６３２９０号の両方の対象は、反応炉及び炉であり、当該反応炉及び炉の床は垂直型であり、当該床内部の温度の完全な均一化及び供給量の調整は不可能である。さらに、特許出願第ＵＳ２００７／０００６５２８号の対象である処理される物質のデバイス内での移動は、注入ランプ（ramp）によって妨げられ得る。

従って、本発明の対象は、処理チャンバの機能的適応によって、特に、物質の特性及び／または必要な出力に従って処理チャンバの動作を適応させ得るガス化方法であり、これらのことは、重大な物理的変更無しにかつ装置の費用の著しい上昇無しに行われる。

当該方法は、処理チャンバを含む装置を伴い、当該処理チャンバ内において、処理される物質は、熱分解ガスの抽出が行われる寸法が可変である乾燥／熱分解ゾーンを通り抜け、その後、合成ガスの抽出が行われる寸法が可変であるガス化ゾーンを介して、当該乾燥／熱分解ゾーンにおいて抽出された熱分解ガスが酸化ガスとともに反応炉のエアスペースに注入され、発熱酸化反応が生成され、熱分解及びガス化反応に必要なエネルギが提供される。

本発明によれば、乾燥／熱分解ゾーン及びガス化ゾーンの寸法及び／または位置は、処理チャンバに導入された処理される物質の量によって、当該物質の性質、特に、当該物質の粒子サイズによって及び当該物質の湿度測定レベルによって並びに／または必要な出力によって調整され、当該可燃性物質を反応炉から、上流から下流へ進行させるプッシャー（pusher）等によって当該可燃性物質が実質的に水平に移動することによって調整される。

さらに、当該処理チャンバは、乾燥／熱分解ゾーンとガス化ゾーンとの間に、混合ゾーンを有していても良く、当該混合ゾーンにおいて、熱分解ガスの抽出または合成ガスの抽出のいずれか一方が行われ、当該ゾーンで行われる抽出のタイプは、当該処理チャンバに導入される物質の量、当該物質の性質及び／または必要な出力によって判定される。

さらに、上述のゾーンの少なくとも１つは、いくつかの連続する調整可能ガス抽出エリアを含み得、当該ゾーンの寸法及び／または位置の変化は、当該エリアの部分的または全体的な不活性化によってなされる。

本発明は、上記した方法を使用することを可能とするガス化装置にも関する。当該装置は、固定床反応炉を含み、当該装置は、ソールを含む処理チャンバを含み、当該ソール上で可燃性物質の床が実質的に水平に移動する。当該床は少なくとも３つのゾーン、すなわち以下のゾーンに分けられる。
−１つの乾燥／熱分解プロセスのみが行われる第１の上流ゾーン；当該ゾーンは、流量が可変である熱分解ガス抽出手段に接続されており、当該抽出手段は、空気または酸素のような酸化ガスを供給され発熱酸化反応を生成するべく反応炉のチャンバのエアスペース内に配されるバーナーに接続された熱分解ガスを抽出する共通循環路に接続される。後者は、当該熱分解ガス内に含まれるタールまたは他の有機分子の熱分解、ガス化及び減成反応に必要なエネルギを提供する。
−１つのガス化プロセスのみが行われる最後のゾーン；当該プロセスは、酸化反応によって生成されたガスが、乾燥／熱分解プロセス中に、炭化された床を通過することによって生起される還元フェーズによって生起される。この下流ゾーンは、当該ガス化プロセスによって得られた合成ガスを可変な流量で抽出する手段を備えており、合成ガスを抽出する共通循環路に接続されている。
−第１のゾーンと第２のゾーンとの間に配される多機能ゾーン；当該多機能ゾーンは、全体的もしくは部分的に乾燥／熱分解ゾーンとなり得かつ／または全体的にもしくは部分的にガス化ゾーンとなり得かつ／または全体的にもしくは部分的に不活性となり得る。また、当該多機能ゾーンは、一方で、熱分解ガスを、調整可能な流量で循環路を介して抽出する共通循環路に接続されている抽出手段に接続されており、他方で、合成ガスを、調整可能な流量で循環路を介して抽出する共通循環路に接続されている。

それ故に、流量が可変な抽出手段または循環路は閉じている場合には、当該抽出手段または当該循環路に対応する処理チャンバのゾーンは少なくとも部分的に不活性にされる。従って、処理チャンバの活性及び不活性ゾーンを、処理される物質の性質、処理される物質の量及び／または所望の出力によって割り振ることが可能となる。当該抽出手段が熱分解ガス抽出循環路または合成ガス抽出循環路に接続され得る多機能中間ゾーンの存在は、特に、熱分解ガス抽出ゾーンと合成ガス抽出ゾーンとの間の分離が起こる位置の軸方向移動を許容する。

有利には、
−処理される可燃性物質の処理チャンバ内の移動速度は、処理される物質の量及び／または必要な出力に従って変更可能であり得かつ調整可能であり得る。
−反応炉内への酸化剤の注入及びガス化可燃性ガスの抽出の相対流量は、反応炉の減圧状態を維持すべく調整され得る。
−生成される出力は、可燃性物質の供給すなわちピストン等の手段による可燃性物質の移動速度によって、注入される酸化剤の流量及び品質すなわち熱分解ゾーンの容積、再循環流量、ガス化ゾーンの容積、ガス化ガスの抽出流量によって調節され得る。

さらに、上述のガス化装置のエネルギ収率を向上させるために、ガス化装置の排出口において、多くの残余の厄介な要素、特に、タールまたは他の有機分子に加えられる高温のガスを処理するシステムが設けられるのが望ましく、当該システムは、特に以下の目的を有する装置の少なくとも一部を含む。
−４００℃から６５０℃の範囲であり得る温度で抽出される合成ガスを冷却して、洗浄プロセス（通常は、適温で行われる）を行うことが可能である１５０℃以下の温度まで下げること
−タールの含有量を減少させるかまたはタールを除去すること
−合成ガスの実質的な熱を回収して、ガス化システムの熱収率を向上させること
この処理装置（タール凝縮装置）は、好ましくは、当該ガスの湿式処理が周囲条件下で行われるように構成され、当該処理は、ガス−液体チューブ交換器で行われる冷却ステップを有し、当該交換器を用いて、当該合成ガスの実質的な熱が回収されてタールがガスから分離される。３流体交換器は、当該合成ガスが循環する複数の垂直チューブと、オイルの循環によって形成される流下薄膜をチューブ内に形成する手段とを含み得る。この流下薄膜は、塵及びタールを捕捉する効果を有し、それによって、チューブの汚染が抑制される。オイルを循環的に取り除くことによって、新たな流体を加えてオイルを希薄化させることによる品質の維持が可能となる。

当該装置の実施例は、添付の図面を参照して、非限定的な例として以下に説明される。

固定床ガス化装置の略図である。 図１の装置において使用され得る３流体交換器−凝縮器の部分的に切り取られた立面図である。

この実施例において、ガス化装置は、円形または多角形断面を有するチューブ状の固定床反応炉１を含み、固定床反応炉１は処理チャンバ８を含む。この反応炉１及びチャンバ８は、それらの一端（上流）において、可燃性物質供給システム２に接続されており、他端の下流端において、灰を抽出するシステム３を含んでいる。

ここにおいて、供給システム２は、可燃性物質の貯蔵エリア５内に配されるウォームねじコンベア４または任意の同様のデバイスを含む。コンベア４は、ベルトコンベア６に供給を行い、ベルトコンベア６は、チャンバ８内の床の送出エリア９に垂直な角度で反応炉１の処理チャンバ８の内部に向けて開放されている垂直供給エアロック７に供給を行う。エアロック７によって送出エリア９上に供給された物質は、往復運動をするプッシャ１０によってチャンバ８内へ送り込まれる。

送出エリア９の先方に、処理チャンバのソールが、連続したガス抽出エリアによって形成され、当該ソール上で可燃性物質の床がプッシャ１０の駆動によって移動し得る。このソールは、１または複数のグリッド１１−１５を含み、当該グリッド１１−１５は、その各々の下のホッパーＴ_１−Ｔ_５が配されている部分を覆い、当該ソールの下部には、グリッド（単数または複数）１１−１５を通過する微細物質を放出するオブチュレータ（obturator）またはレジスタ（resistor）１６−２０が提供される。

本実施例によれば、当該ソールは２つの熱分解ガス抽出エリア（グリッド１１及び１２）、２つの混合またはポリバレント（polyvalent）抽出エリア（グリッド１３及び１４）及び合成ガス抽出エリア（グリッド１５）を含む。

ホッパーＴ_１−Ｔ_４は、バルブ２８、２９、３０、３１を備えた吸入コンジット２４、２５、２６、２７を介して熱分解ガス抽出循環路２１及びタービン２３の吸入口に各々接続されている。

ホッパーＴ_３、Ｔ_４、Ｔ_５も、バルブ３４、３５、３６を備えた吸入コンジット３１′、３２、３３を介して合成ガス抽出循環路３７の吸入口に接続されている。抽出循環路３７は、ガス／空気熱交換機３８の一次側（primary）を連続的に含み、ガス洗浄システム３９を選択的に連続的に含んでいる。合成ガス循環路３７は、タービン４０の吸入口に接続されており、タービン４０の排出口は、例えば、合成ガス分配ネットワークに接続されている。

処理チャンバ８の下流端には、灰を抽出するためのウェル４１が設けられ、ウェル４１の下端は、処理チャンバ８よりも下に伸長しており灰を回収するためのタンク４３内に収容されている水４２内に浸されている。

オブチュレータ（またはレジスタ）１６−２０も、タンク４３の水の中に浸けられているスリーブＭに接続されている。

当該タンクによって収集された灰の粒子または可燃性物質の粒子は、コンベア４４によって搬送され、タンク４３の水準より上の高さにおいて、灰及び残留物を保存するエリア４５に注ぎ込まれる。

熱分解ガス抽出循環路のタービン２３は、タービン２３の排出口を介してバーナー５０に接続されており、バーナー５０は、熱分解ガス及び酸化剤を含む混合ガスを処理チャンバ８のエアスペース内に注入し、当該酸化剤は、熱交換器３８の二次側（secondary）を通過する循環路４６及びタービン４７からの予熱空気内またはバルブ４９によって調節される分配循環路４８からの酸素内に存在し得る。

当該装置の始動は、電磁弁Ｅによって制御される循環路Ｃからの天然ガスを使用するバーナーＢによってさらに保証される。このバーナーＢは、反応温度に達するまで作動状態を維持される。

処理チャンバ８内部の、抽出エリア１１、１２（バルブ３０及び３１が開放されておりかつバルブ３４及び３５が閉鎖されている場合は、１３、１４も含む）上に乾燥／熱分解ゾーンが存在し、当該ゾーンにおいて、バーナー５０からの酸化ガス流であってチャンバ８のエアスペースを循環する酸化ガス流は、ソール（グリッド１１−１４）上にある物質の床を通過し、そのエネルギの供給によって物質の乾燥及び熱分解反応が起き、チャンバ８のエアスペースにおいて高温下で行われる酸化反応中に、熱分解ガスに含まれているタールが減成せしめられる。

処理チャンバの第１の部分（乾燥及び熱分解ゾーン）において、ガスは、約５００℃から７００℃の温度において抽出される。

反応炉の第２の部分において、酸化に由来するガスが熱分解フェーズの間に炭化床を通過する際に、還元フェーズが生起し、当該ガスは、吸入コンジット３３を介して抽出され、バルブ３４及び３５が開放されている場合には、吸入コンジット３１′及び３２′を介して抽出される。

従って、ガス抽出ゾーン（熱分解及びガス化）の寸法及び位置は、バルブ２８−３１及び３４−３６の状態（開放または閉鎖）によって変更させられ得る。

これらのゾーンにおける抽出の流量も調整可能である。従って、必要な出力に従って物質の床の活性または非活性ゾーンを形成することが可能である。

さらに具体的には、当該装置の出力変化は、以下の動作の組み合わせによって達成される。

当該動作は、
−処理される物質の供給流量を、プッシャの動作量及び処理される物質の供給の周期を変化させることによって変化させる動作と、
−乾燥及び熱分解ゾーン内に存在する時間を、バルブ２８、２９、３０及び３１の閉鎖または開放によって当該ゾーンの寸法を調整することにより変化させる動作と、
−循環される熱分解ガス流量を、当該熱分解ガスの抽出循環路のタービンの調節によって変化させる動作と、
−処理される物質がガス化ゾーン内に存在する時間を、バルブ３４、３５、３６の閉鎖または開放によって当該ゾーンの寸法を調整することにより変化させる動作と、
−合成ガスの流量を、合成ガス抽出循環路のタービン流量の調節によって変化させる動作と、である。

これらの動作は、プロセッサＰによって制御され、プロセッサＰは、エアロックへの可燃性物質の供給量、レジスタ１６−１９並びにバルブ２８−３１及び３４−３６の状態、タービン２３、４０、４７の回転速度、灰及び残留物の抽出を保証するコンベア４４を駆動するモータの回転速度を制御する。

さらに、当該プロセッサは、検出器（特に、温度検出器ＤＴ及び圧力検出器ＤＰ）に接続され、装置の様々なパラメータは、当該検出器によって計測されて、制御及び安全対策が提供され得る。

さらに、所与の出力のために、当該装置の動作は、３つの制御ループによって保証される。
−合成ガス抽出流量を変化させることによる、反応チャンバ内の減圧に関する制御ループである。この変化は、タービンの速度調整またはバルブの動作によって行われ得る。この制御ループは、安全性の問題にとって不可欠なものである。
−バーナー内への酸化剤（空気または酸素）の注入流量を変化させることによる、炉温度に関する制御ループである。この変化は、酸化ガスのためのタービンの速度を調節することによって行われ得る。
−熱分解ガスの再循環流量を変化させることによる、熱分解ガスの温度に関する制御ループである。この変化は、タービンの速度を調節することによって行われ得る。当該熱分解ガスの温度は、反応炉内の温度及び熱分解の質に影響する。

さらに、多くの調節可能なパラメータが、装置の性能に直接的に寄与し得る。すなわち、特に以下のものがある。
−反応炉のソールの傾斜角；ソールは、上述の例において実質的に水平であるが、所定の傾きを有するソールを設けることも、もちろん可能である。
−ソール上の処理される物質の進行速度
−熱分解床内の再循環ガス流速
−ガス化床内のガス流速
−酸化ガスの流量及び特性
−反応炉の酸化ゾーン内の温度
−ソールの有効ゾーンの表面エリア
−熱分解ゾーンの位置及びサイズ
−ガス化ゾーンの位置及びサイズ

上述した構成によって、ガス化装置は以下の利点を有する。
−装置の構造及び／または物理的寸法を変化させることなく、装置の容量及び出力を変化させる（すなわち調節する）ことが可能となる。この出力変化は、非常に大きな範囲に亘って行うことが可能である。１ＭＷの平均出力に設計されたガス発生炉は、その出力を数百ｋＷから数ＭＷまで変化させ得る。
−出力変化は、合成ガスの品質に影響を及ぼさずに瞬時にかつ非常に容易に（完全自動）行うことが可能である。高い再循環量をともなう場合、定格出力モードへの切り替えにおける弊害無しに、スタンバイモードにおいてシステムを断続的に動作させることが可能である。高い反応性を許容するには、酸化剤の流入のペースを落とすことで十分であり、この状態が存続するならば、固体の流入のペースを落とすこともできる。このコントロール機能は、不可欠なものである。なぜなら、いくつかの用途（熱電併給用途または純粋な熱用途）に関して、瞬間的な発熱量の変化は、一定の出力を維持するために、流量の反比例変化によって補償されなければならないからである。他の用途に関しては、瞬時に出力要求に追従可能でなければならない。
−可燃性物質の多原子価：反応炉内の固体物の進行は、もはや重力によってではないので、物質の密度は、限定される選定基準ではなくなる。このことは、多様な副産物（自然におけるもの及びパッケージングにおけるもの）の使用に関して新しい可能性を開き、さらに良好な信頼性を有する動作が予測される。
−ガス内のタールの不在：上述のガスの再循環は、熱均一化効果及び機械的拡散効果に加えて他の非常に有利な結果を有する。床の複数の連続的な交差は、炭素を非常に良好なＣＯ／ＣＯ_２比率でＣＯ及びＣＯ_２に完全に変換することを可能としかつＨ_２を非常に良好なＨ_２／Ｈ_２Ｏ比率で完全に変換することを可能とする。不完全な反応の故に存在するおおよそ長い炭化水素鎖であり、一般的にタールと称される乾留によって発生した液体は、この様なタイプのガス発生炉においては、生成されると徐々に破壊される。これは、熱電併給のグループにおける合成ガスの使用に関する重要な点であるが、水素化学分野（燃料電池またはバイオ燃料への変換）における使用に関してはさらに重要な点である。
−酸素を酸化剤として使用可能なこと：単位重量毎のより良い瞬間発熱量を有するガスを作りたい場合、その不活性窒素部分（空気内の５０％の体積）は、除去されなければならない。後者は、主に酸化性空気によって行われる。酸素を用いるガス化によって、内因性のエネルギを維持しながら、ガスの流量を半分に減らすことができる。換言すれば、ガスの瞬間発熱量は、実質的な発熱損失を半分に減少させることによって２倍になる。
−処理される可燃性物質の前方移動のための機構の限定的な障害リスク；任意の問題解決処置が明らかに単純になる。内部修理は、もちろん装置の停止の上で前面ドアを開放することによっておこなわれるが、従来の解決方法のように、反応炉を完全に空にすることなく行うことができる。

図２に示されている例において、ガス洗浄システム３９は、両端が閉じられている垂直チューブ状コラムＣＴを含むタール濃縮器からなり得、当該チューブ状コラムの内部容積は、頂部から底部までを含む。
−ガス流入チャンバ５１；ガス流入コンジット５２は、チャンバ５１から半径方向に開口している。
−交換器５３；交換器５３は、軸方向に離間しているパーティション５４、５５によって区切られており、パーティション５４、５５の間に軸方向に伸長している複数の垂直チューブ５６に横切られている。体積５７は、チューブ５６によって区切られており、両方のパーティション５４、５５及びＣＴコラムの壁部は水で満たされており、当該水は、下部に設けられている水流入コンジット５８と、上部に設けられている水流出コンジット５８′との間を向流的に循環している。
−ガス流出チャンバ５９；ガス流出コンジット６０は、チャンバ５９から半径方向に開口している。
−オイルリザーバ６１；オイルリザーバ６１は、２重壁内に設けられており、当該２重壁内にチューブ状のまたは任意の他のコイル形状デバイス６２が通っている。デバイス６２は、オイルを冷却しかつ水を予熱することを目的としており、端部６３の一方は水流入コンジット５８と接続され、他方は「冷却」水供給循環路６４と接続されている。オイルリザーバ６１の底部を形成するコラムＣＴの底部は円錐形状を有し、当該円錐形状の底部の中心に開口部があり、オイルパージパイプ６５に接続されている。

当該デバイスにおいて、合成ガスは、処理される流体を形成する。水は、主な熱移動流体として使用され、当該ガスから放出された熱の一部を吸収する。タールを収集するために使用されるオイルは、水の予熱を保証する二次的な熱移動流体の役目を果たす。

比較的高い温度で流入チャンバ５１に入るガスは、交換器５３を通って、チューブ５６の内部を頂部から底部まで、後者に接触して冷却されつつ流れる。

コイル６２内で予熱された後、水は、チューブ５６と接触して加熱されつつ、交換器５３内を底部から頂部まで通り抜ける。流入チャンバ５１内に（図示していない循環路によって）供給されるオイルは、オーバーフローによってチューブ５６へ入り、リザーバ６１に最終的に達するまでにおいて、流下薄膜を形成する。ガスの実質的な熱は、オイル薄膜及びチューブ５６の壁部を通過して水に移動する。ガス内に存在するタールは、タール／オイルの直接的な接触の間にオイル薄膜によって収集される。リザーバ６１内のオイルは、パージパイプ６５によって定期的に取り除かれる。

Claims (18)

1. 処理チャンバ（８）を含む反応炉（１）備える装置を使用する可燃性物質の出力可変ガス化方法であって、
   当該処理される物質は、熱分解ガスの抽出が行われる寸法可変な乾燥／熱分解ゾーンを通過し、続いて合成ガスの抽出が行われる寸法可変なガス化ゾーンを通過し、前記乾燥／熱分解ゾーン内で抽出される前記熱分解ガスは、前記処理チャンバ（８）のエアスペース内に酸化ガスとともに注入され、発熱酸化反応が、熱分解及びガス化反応に必要なエネルギを提供し、
   前記乾燥／熱分解及びガス化ゾーンの寸法及び／または位置を、前記処理チャンバ（８）内に導入されて処理される物質の量、性質及び／または必要な出力に応じて調整し、前記処理チャンバ（８）は、反応炉（１）のエアスペース内の単一の酸化ゾーンを含み、前記可燃性物質を、前記可燃性物質を反応炉（１）の上流から下流へ前進させることを可能とさせるプッシャ（１０）等によって実質的に水平に移動させ、前記反応炉（１）は、実質的に水平軸方向に沿って配されていることを特徴とする方法。
2. 前記処理チャンバ（８）は、前記乾燥／熱分解ゾーンと前記ガス化ゾーンとの間に、熱分解ガス抽出または合成ガス抽出の両方が行われ得る混合多機能ゾーンを含み、当該ゾーンで行われる抽出のタイプは、前記処理チャンバ（８）内に導入される物質の量、当該物質の性質及び／または必要な出力によって判定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記複数のゾーンの１つは、いくつかの制御可能で順に並んだガス抽出エリアを含み、当該複数のゾーンの寸法及び／または位置の変更は、部分的または全体的な前記エリアの不活性化によってなされることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 当該ガス化ガスの温度を、前記チャンバ（８）内へ注入する酸化ガスの流量を変化させることによって制御することを特徴とする先行する請求項のうちのいずれか１に記載の方法。
5. 前記熱分解ガスの温度を、前記処理チャンバ（８）内へ注入する前記熱分解ガスの流量を変化させることによって制御することを特徴とする先行する請求項のうちのいずれか１に記載の方法。
6. 前記反応炉（１）へ注入される酸化剤の流量と当該ガス化燃料ガスの抽出流量との相対的な流量が前記反応炉（１）の減圧を維持することを特徴とする先行する請求項のうちのいずれか１に記載の方法。
7. 当該生成される出力を、可燃物質の供給量、ピストン等による前記可燃物質の移動量、当該注入される酸化剤の流量及び品質、前記熱分解ガスの体積、再循環流量、前記ガス化ゾーンの体積並びに前記ガス化ガスの抽出流量によって制御することを特徴とする先行する請求項のうちのいずれか１に記載の方法。
8. 前記合成ガスの実質的な熱の回収を伴う洗浄処理を行うことを特徴とする先行する請求項のいずれか１に記載の方法。
9. 前記洗浄処理は、前記ガスが流れる熱交換チューブ内に生成されるオイル流下薄膜によって行われることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 先行する請求項のうちのいずれか１に記載の方法を実施する装置であって、
    前記装置は、処理チャンバ（８）を含む固定床反応炉（１）を含み、前記反応炉（１）及び前記チャンバ（８）は、それらの端部の一方において可燃性物質供給システム（２）と接続されており、他方において灰を抽出するシステム（３）を含んでおり、前記チャンバ（８）は、３つの主フェーズに対応した３つの領域すなわち第１の可燃性物質床の部分内に配される乾燥／熱分解領域、第２の燃料床の部分に配されるガス化領域及び前記床の上に配されるエアスペースを占有する酸化領域を含み、
    前記チャンバ（８）は、床上にある実質的に水平なソールを含み、前記ソールは少なくとも３つのゾーン、すなわち：
    −乾燥／熱分解プロセスのみが行われる第１の上流ゾーン（当該ゾーンは、流量が可変である熱分解ガス抽出手段に接続されており、当該抽出手段は、空気または酸素のような酸化ガスを供給されて発熱酸化反応を生成するために前記チャンバ（８）のエアスペース内に配されているバーナー（５０）に接続されている熱分解ガスを抽出する共通循環路に接続されており、当該発熱酸化反応によって、当該熱分解ガス内に含まれるタールまたは他の有機分子の熱分解、ガス化及び減成反応に必要なエネルギが提供される。）と、
    −ガス化プロセスのみが行われる最後のゾーン（当該プロセスは、酸化反応によって生成されたガスが、前記乾燥／熱分解プロセス中に、炭化された床を通過することによって生起される還元フェーズによって生起され、この下流ゾーンは、当該ガス化プロセスによって得られた合成ガスを可変な流量で抽出する手段を備えており、合成ガスを抽出する共通循環路に接続されている。）と、
    −前記第１のゾーンと前記第２のゾーンとの間に配される多機能ゾーン（当該多機能ゾーンは、全体的もしくは部分的に乾燥／熱分解ゾーンとなり得かつ／または全体的にもしくは部分的にガス化ゾーンとなり得かつ／または全体的にもしくは部分的に不活性となり得、また、当該多機能ゾーンは、一方で、熱分解ガスを調整可能な流量で循環路を介して抽出する共通循環路に接続されている抽出手段に接続されており、他方で、合成ガスを調整可能な流量で循環路を介して抽出する共通循環路に接続されている）と、
    に分けられていることを特徴とする装置。
11. 前記供給システムが、供給エアロック（７）を含み、前記供給エアロック（７）は、当該処理される物質を前記処理チャンバ（８）内であって、往復運動をするプッシャ（１０）の送出エリア（９）上に供給することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 前記抽出エリアは、各々がグリッド（１１−１５）を含み、前記グリッド上において、前記物質床が移動し、前記グリッドの下にはホッパー（Ｔ_１−Ｔ_５）が配され、前記ホッパーの（Ｔ_１−Ｔ_５）下部には、タンク（４３）の水に浸けられたスリーブ（Ｍ）が接続されたオブチュレータ（１６−２０）が設けられ、合成ガス及び／または熱分解ガス抽出循環路の少なくとも１つが、前記ホッパー（Ｔ_１−Ｔ_５）内に開口しておりかつバルブ（２８、２９、３０、３１−３４、３５、３６）によって制御されることを特徴とする請求項１０または１１記載の装置。
13. 前記熱分解ガス抽出循環路が、前記バーナー（５０）内へ送出を行うタービン（２３）を含むことを特徴とする請求項１２記載の装置。
14. 前記酸化剤は、熱交換器（３８）の二次側を通過する循環路（４６）によって移送され、前記熱交換器（３８）の一次側は前記合成ガスを抽出する循環路内に設けられていることを特徴とする請求項１０から１３のいずれか１に記載の装置。
15. 前記処理チャンバ（８）が、ウェル（４１）を含む灰抽出システムを含み、前記ウェル（４１）の下端は、灰を回収するためのタンク（４３）内に収容されている水の中に浸されていることを特徴とする請求項１０から１４のいずれか１に記載の装置。
16. 前記ソールが水平面に対して傾斜していることを特徴とする請求項１０から１５のいずれか１に記載の装置。
17. 前記システムは、ガス洗浄システムを含み、前記ガス洗浄システムは、特に、３流体交換器を含み、前記３流体交換器内において、ガスは垂直チューブ内を循環し、オーバーフローによって入るオイルは、前記チューブの内壁に沿ってオイルリザーバに達するまで流下薄膜を形成し、前記ガスの実質的な熱が、当該オイル薄膜及び前記チューブの壁部を通過して前記水まで移動することを特徴とする請求項１０から１６のいずれか１に記載の装置。
18. 前記交換器に達する前に、前記水が前記リザーバ内のコイル形状の循環路内を循環することを特徴とする請求項１７に記載の装置。
    

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