JPH09505878A - 塩素・水分含有燃料の有効利用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ここには、産業ごみ、公共ごみ、農業ごみのような低級燃料、褐炭のような低級炭素質燃料および同様の固体燃料からエネルギを回収する方法およびシステムであって、燃料を小さい粒子に粉砕し、水でスラリー化する方法およびシステムが開示される。スラリーのアルカリ含有量を調節してスラリーのハロゲン含有量の化学等量に少なくともほぼ等しい値にし、スラリーを加圧に続いて充分に加熱し、燃料内に化学的に結合した酸素のかなりの部分を二酸化炭素として燃料から分離し、チャコール粒子およびハロゲン塩のような溶解不純物を含むスラリーを残す。このスラリーからチャコール粒子を除去し、エネルギ密度を最大にするのに必要な粘度を持つスラリーを得るだけに充分なハロゲンのない水で再スラリー化する。次に、チャコール粒子をそれらの点火温度より低い温度で空気と反応させ、低級燃料の燃料値を熱エネルギに変換し、この熱エネルギを用いて、たとえば、タービン（２５３、２５５、２５７）を駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】 塩素・水分含有燃料の有効利用 発明の背景 本発明は環境を汚染することなく低級有機物質からエネルギを回収することに 関する。 燃料（核燃料を除く）は炭質である、すなわち、炭素構造を有すると言われて いる。流体燃料（オイル、ガス）は、本質的に、炭化水素の混合物であり、固体 燃料はその分子構造にかなりの酸素を含んでいる。 石炭は地質的年代に従ってランク付けされる。高ランク（最古）の石炭は炭素 の含有率が高く、酸素の含有率が低く、水に対する親和性が低く、鉱物質状であ る。無煙炭、瀝青炭は高ランクと考えられている。ランク（年代）が下がるにつ れて、石炭の炭素含有率が低くなり、酸素含有率が高くなり、水との親和性が増 し、より繊維質になる。亜瀝青炭や褐炭は低ランクの石炭である。石炭とは呼べ ないが、ピートは年代またはランクのさらに低い化石燃料である。 亜瀝青炭や褐炭は、通常低コストで採掘される営業上重要な燃料である。（Po wder River Basin 亜瀝青炭は別の魅力的な特徴を有し、硫黄分が低く、二酸化 硫黄排出基準を満たすのに苦しんでいる公益事業者にはかなりの需要がある。） しかしながら、水分含有量が高く、それ相当に熱量が低いため、市場への運搬費 用が高く、燃焼効率も悪い。 熱量については、水が稀釈液に過ぎないかのように過って報告されている。稀 釈かどうかはさておき、水を蒸発させるのには余分なエネルギが浪費されのであ り、特に運搬コストの高い固体燃料の場合には、この不純物は見かけよりもさら に大きな欠陥となる。 ランク度をなおさらに下げるのは、種々の有機廃棄物、副産物（バイオマス） であり、それらの総合した乾燥熱量は、通常はエネルギ資源として考えられてい ないが、国内供給量にかなりの貢献をなし得た。いくつか例を挙げると、公共固 形廃棄物、産業廃棄物、建築・解体廃棄物、製紙工場スラッジ、下水スラッジが ある。これらに、農業、林業ならびにそれらに基づく産業の種々の木材あるいは 繊維質副産物が加わる可能性がある。最低ランクの化石燃料と比べると、炭素含 有率は低いし、酸素含有率は高い。たいていのものは繊維質でもあるし、通常は かなりの水を伴っている。 発明者や企業が、水分や酸素を熱で追い出す種々の炭化法を提唱して低ランク 石炭の水分／熱量についての欠点に応えてきた。換言すれば、炭質原材料には炭 素が豊富であった。熱量は改善されたが、製品は発塵や自然発火などのトラブル を発生しがちである。副産物の水は、複合有機化学物質でかなり汚染されており 、難しい廃棄問題を起こしている（本発明者の米国特許第5,000,099 号に記載さ れている）。さらに、これらの炭化法では、かなりの費用を必要とし、汚染、ロ スの機会が多い一連の固体の移動、加熱、冷却、粉砕、ふるい分けなどの工程を 通じて原材料および製品を固体燃料として取り扱い、処理する。 国中にパイプライン輸送する流体燃料の簡便さ、経済性、清潔さと逆に、固体 は開放式の機械的掘削機、コンベヤ、ブルドーザ、クラッシャ、ホッパー、鉄道 貨車、パイラー、リクレイマー、グラインダなどで扱わなければならず、これら はすべて労力を必要とし、騒音、塵埃を発生し、ロスや汚染流出の源となる。固 体燃料を利用する現存の機械文明では、限られたサイズ範囲の塊状燃料を必要と する。オーバーサイズの原材料を適合寸法に破砕する際には、かなりのアンダー サイズの原材料を拒否しなければならない。これらの「細かい材料」のマーケッ トは少なく、原料の損失ばかりでなく、環境上の欠点ともなる。 ＤＯＥや民間企業は、流体燃料（オイル、ガス）に対抗して固体燃料に我慢し なければならないということで、しばしば看過された方式刑罰に取り組んできた 。このような試みのうち最も費用のかかるものの１つは、Coal-Water-Fuel(CWF) と呼ばれる液状スラリー燃料に石炭を変換するプログラムを含んでいる。このス ラリー燃料はオイル用に設計したボイラや炉でうまく燃焼している。特に調製さ れたＣＷＦは実験用ディーゼルエンジンやガスタービン燃焼器でも燃焼している 。しかし残念ながら、たいていの石炭は費用のかかる選鉱を行わなければならず 、高価な添加物も必要とし、ＣＷＦ形態ではエネルギコストはその元になった石 炭のおよそ二倍になる。本願の出願時点では、世界のオイル価格が低く、この 技術的に実行可能な代案は経済的ではない。 高ランクの石炭（無煙炭、瀝青炭）は粉砕して５０％以上のポンプ輸送可能な 固体濃度までスラリー化することができる。ランクが下がるにつれて（亜瀝青炭 から褐炭まで）、スラリー化の可能性は低下する。低ランク燃料および廃棄燃料 のスラリー化特性が低いということは繊維質であること、親水性があるというこ とを原因とする。しかしながら、本発明者の米国特許第4,380,960 号で指摘した ように、親水性燃料のスラリーは分子内転位が生じる温度まで加熱して二酸化炭 素と水に分離することによって濃縮することができる。その結果、親水性燃料と 繊維質燃料（チャコール）が少なくなり、最大ポンプ輸送可能濃度をかなり高め ることができる。本発明者はこのプロセスを「スラリー炭化」と呼んでいる。 ノースダコタ総合大学のEnergy and Environmental Research Center（EERC） がノースダコタ州その他の褐炭のスラリー炭化（彼らは熱水処理または熱水乾燥 と呼んでいる）を詳しく研究している。連続パイロットユニットにおいて、ＥＥ ＲＣは、ＤＯＥと契約して、低灰分亜瀝青炭のスラリーを炭化し、これを濃縮後 、General MotorsのAllison Divisionが初めて固体燃料と共に市販型ガスタービ ンで燃焼させるのに成功している。 ＥＥＲＣはのこくずのような木材副産物のスラリー炭化も研究しており、ポン プ輸送可能なスラリーの濃縮（およびエネルギ密度）の約３００％の改善を得て いる。 エネルギ市場における合成石炭形態のハンディキャップはその不純物にある。 灰分含有量が一定していないため、輸送、排出物管理、保守、廃棄にコストがか かるのである。水分も輸送コストをつり上げ、ボイラ効率を低下させる。硫黄、 窒素の含有量は酸性雨の原因と考えられ、清浄空気基準を満たすには高価な制御 装置を必要とする。或る種の石炭に含まれる塩素は高価なボイル配管を腐蝕させ るし、高価な合金も必要とする。さらに、塩素は、石炭の燃焼による空気中排出 物に存在すると考えられている微量有毒物の長いリスト（まだ規制されてはいな いが）の中に含まれている（最も知られているのは、ダイオキシンである）。Na tional Committee for Geochemistry of the National Research Councilが、１ ９８０年に、石炭についての「最大の環境関連」元素として砒素、硼素、カドミ ウム、鉛、水銀、モリブデン、セレニウムを認定し、「中間関連」元素としてバ ナジウム、クロム、ニッケル、銅、亜鉛、弗素を認定した。 イリノイ盆地は主要な縦穴式瀝青炭源である。硫黄、塩素の含有量は層毎に異 なるが、比較的高い傾向がある。環境上のプレッシャが高まるにつれて、この地 域での多くの鉱山産業が仕事を失った。Illinois Clean Coal Institue（ICCI） 正式には、Center for Research on Sulfur in Coal(CRSC)によって管理される 大きな研究予算はこれらの不純物についての経済的な救済法を生み出さなかった 。本発明者の米国特許第4.741.032 号、同第5,050,375 号は、硫黄および窒素酸 化物に関してイリノイ州６番石炭の環境上有効な利用を目標としている。本願の 発明は他の不純物、特に塩素の除去に取り組んでいる。 ＭＳＷのエネルギ変換も不純物によって妨げられる。水分含有量が高く、極端 に変化するのである。灰分含有量も高い。アメリカ合衆国で年間に使用される１ ０００メートルトンの水銀の約半分が廃棄バッテリに含まれており、これらの大 部分がＭＳＷに行き着く。廃棄バッテリはカドミウム、鉛の重大な源でもある。 毒性の鉛、カドミウム、水銀は煙道ガスに存在し、スクラバー、フィルタで制御 しなければならない。ＰＶＣ（４０％塩素）のような塩素化プラスチックを発生 源とする塩素は、平均約０．５％であるが、１．８％もの範囲になる可能性があ る。塩素は、火室に腐蝕状態を生じさせ、アルカリ・スクラバーを必要とし、ダ イオキシン、フラン、おそらくは他の危険な空気汚染物の生成の原因となる。環 境問題専門家は煙道ガス内の水銀蒸気に敏感となっている。メチル化水銀を適切 に排除するかどうかについて論争になっている。 さらに、ボトムアッシュが、ときに、Environmental Protection Agency（EPA ）TCLP leaching testに基づいて危険物に分類される。フライアッシュはほとん ど常に危険物に分類されている。灰になる途中に見いだされる有毒金属としては 、鉛、砒素、カドミウム、セレニウム、クロム、水銀がある。有害な灰分は、そ れを融点あるいはそれ以上に加熱することによってＴＣＬＰテストをパスさせる ことができる。このプロセスは「ガラス化」と呼ばれている。 石炭燃焼時の硫黄酸化物の排出はしばしば問題となるのに対して、それから誘 導されるＭＳＷおよび燃料の硫黄分が少ないので、燃料をブレンドしてこのブレ ンド燃料を燃焼させること（同時燃焼(co-firing)として知られる作業）から生 じた煙道ガスを硫黄酸化物規制に適合させる種々の試みがなされてきた。しかし ながら、同時燃焼の硫黄についての利点は、ボイラにおける実際上の問題、より 高い余剰空気需要量、燃焼管理の不備、スラッギング増大、腐蝕を含む問題によ って影が薄くなっている。より最近になって、石炭からの硫黄酸化物がＲＤＦ内 の塩素からのダイオキシンの生成を抑制するという或る程度の証明がなされたた めに関心が復活した。しかしながら、普通の乾燥ＲＲによって生じたＲＤＦは微 粉砕した石炭と一緒に燃焼させるように微粉砕することができず、一般に旧式で 小型のストーカ・移動火格子ボイラにとっては実務上の制限となる。 世界中に、ここ数十年にわたってごみが捨てられきた場所が数千とあり、国々 すらある。廃棄実務は改善され、「埋め立てごみ処理」として知られるようにな っているが、かなりの廃棄されたごみが今や環境上不充分であると考えられる状 態の下に捨てられたままとなっている。このような古いごみ捨て地やごみ埋立地 を改善するよう公共的なプレッシャがあり、これが増大するのは確実である。潜 在的な危険はさておき、かなりのリサイクル可能な物質や潜在的なエネルギが埋 没したままであり、経済的な回収手段が待たれている。 製紙工場スラジの多く（高い水分、灰分含有量によって不利である）も厳しい 量の塩素を含んでおり、腐蝕やＭＳＷからのエネルギの回収を妨げる空気有毒物 のリスクを持っている。高塩素含有の別の潜在的なバイオマス燃料は堆肥である 。 塩素は最も注目を集めているが、ＭＳＷ（ならびに産業、建築、解体からの廃 棄物）は量は少ないが、他のハロゲン類を含んでいる可能性がある。特に、弗素 化（またはクロロ弗素化）ポリマーからの弗素は、或る場合には、有毒であり、 環境汚染の原因となる。弗素、臭素は共に或る種の石炭に現れる。 環境保護論者は、回収可能なエネルギ資源（温室ガスの生成に追加すると言う よりも二酸化炭素を「リサイクルする」ことに価値を持つ）として木材用樹木育 成農場あるいは他のバイオマス農場を長い間奨励してきた。回収可能なバイオマ ス燃料内の主たる不純物は水であり、水は大気圧ボイラにおける正味エネルギ値 をひどく損なうか、無効にすらしてしまうのである。水は、一般的には、灰分含 有量は低いが、しばしばナトリウムやカリウムあるいはこれら両方と組み合った 低融点スラジに伴う厳しい問題を提起する可能性がある。 発明の概要 本発明者の米国特許第4,714,032 号、同第4,898,107 号、同第5,000,099 号、 同第5,050,375 号に既に開示しているように、炭素質燃料の水様スラリーのエネ ルギ潜在性は、ガスタービンと一体になったリアクタにおけるように、沸騰して いる給水への反応熱の間接的な伝達の有無に関わらず、圧力下でこのようなスラ リーを連続的に燃焼させる、すなわち、酸化させることによって最も良く実感す ることができる。このプロセスの熱効率は燃料のエネルギ密度の関数であり、ス ラリーのBtu/Lbまたはcal/grで表される。乾燥時燃料はいくぶん変わるが、エネ ルギ密度の主たる決定要因はスラリー内の固体燃料粒子の濃度である。換言すれ ば、水分含有量に反比例するのである。この濃度は粘度によって制限されるが、 粘度は充分に低くして、スラリーをリアクタあるいは燃焼器へポンプ輸送し、そ こで加熱し、制御して分散させることができるようにする必要がある。このよう なスラリーは、ここでは、「処理可能粘度」を有するものとして説明する。 加えて、普通の利用は、水以外の不純物、特に、硫黄、塩素、窒素およびスラ グ生成カチオン（たとえば、ナトリウムやカリウム）によって阻害されることが 多い。硫黄の影響は上記の米国特許に記載されている方法によって改善される。 本発明は、また、硫黄、窒素も減ずるが、特に、水、塩素およびスラグ生成カチ オンの低減を目指している。 粘度抑制は高ランク石炭に関しては許容できる範囲であり、添加物なしで約５ ０％の濃度、添加物ありで約７０％までの濃度を可能とする。ランクが下がるに つれて、処理可能粘度で、スラリー濃度あるいはエネルギ密度は低下し、普通の 用途にとってはこのような燃料はますます価値がなくなって行く。 本発明者は、種々の固体、廃物炭素質物質（形態、嵩高性、所在、低熱量、水 分、乏しいスラリー化可能性によって普通の燃焼にとって魅力のある燃料ではな い）を有用な高エネルギ密度スラリー燃料に変換できることを発見した。また、 本発明者は、同時に、腐蝕、スラジ形成、毒物放出の観点から利用を阻害する可 能性のある量のナトリウム、カリウム、カルシウム、硫黄、塩素、窒素その他の 溶解困難な不純物をかなり低減できることも発見した。 これら重要な改善は、スラリーとして燃料を用意し、それを、通常はアルカリ の存在の下に有意の分子内転位が生じる温度まで加熱することで行うことができ 、このとき特徴とするのは、かなりの割合の酸素を二酸化炭素として分離するこ とである。この分子内転位に必要な温度は源に応じて異なるが、通常は５００° Ｆ〜６５０°Ｆである。積極的な加水分解が遊離塩素（ＰＣＶのような安定ポリ マーからのものも含む）、硫黄その他のアニオンを条件調整して、アルカリと反 応させると共に水様相で溶解させる。先に述べたカチオン、たとえば、ナトリウ ムやカリウムも同様に水溶性となる。水様スラリー形態ならびにその熱処理によ り、産業化学および学術化学の膨大な経験を望ましくない不純物（いまだ認定さ れ得ないものも含む）に関連させることができる。たとえば、酸、過酸化物、金 属イオン封鎖剤を含む１つまたはそれ以上の不純物の抽出または中性化に特有の 薬剤を加熱前、加熱中、加熱後のいずれかで添加してもよい。炭素質母材はその 繊維質をかなり失い、より小さいチャコール粒子に壊れ、劇的に改善されたレオ ロジーの、すなわち、処理可能粘度でかなり高い濃度（すなわちエネルギ密度） となり得るスラリーとなる。 或る種のバイオマス有機物、スラジをスラリーとして供給してもよい。他のも の、たとえば、堆肥は半固体であり、追加の水または稀釈水と混ぜたときにスラ リーとなり得る。固体の場合、原燃料は細断、切削、破砕、パルプ化を行って処 理可能なスラリーの調製を行う。スラリーが密度その他の物理的性質によって分 離できるかなりの無機物質を含んでいる場合には、適切な分離を行う。（ＭＳＷ の場合、細断、スラリー化および密度分離は「湿式資源回収」と呼ばれる。）固 体の微細化およびスラリーの流動性のために、比較的高い比重を持つ毒性物質の 除去はほぼ完璧である。（もし正当と判断できるならば、分離した無機物をリサ イクルその他の用途のために精製してもよい。）原燃料がかなりのハロゲン、硫 黄その他の酸生成アニオンを含んでいる場合には、まだ存在していないならば、 アルカリを添加する。 本発明は、ＭＳＷまたはＲＤＦと低ランク石炭を同時燃焼させるのに特に有利 である。炭化、濃縮の後、化石燃料とバイオマス燃料のスラリー化ブレンド（２ 種類の粒子のため）は、特定の粘度で、いずれか一方単独のスラリーよりも高い エネルギ密度をしばしば示す。ベース燃料の割合はを調節して過剰なスラジ生成 あるいは腐蝕なしに硫黄・窒素酸化物放出目標値を達成することができる。チャ コール・スラリー燃料は非常に均質であり、同時燃焼に必要とされる余剰空気を 最小限に抑え、より精密に制御することができる。さらに、スラリー化した燃料 を燃料オイルまたは微粉砕石炭（ＰＣ）で用いられるものに類似したバーナで燃 焼させたが、火格子または可動火格子ボイラに制限されることはない。 稠密無機物はブレンド前に分離すると好ましい。ブレンドは炭化の前または後 に行われる。混合物で炭化を行ったとき、普通は或る種の低ランク石炭で生じる アルカリの添加量を減らすか、あるいは、アルカリ添加は不要である。この要領 で低ランク石炭を他のバイオマス燃料と同時処理するときには類似した相乗作用 が生じる。 （普通は、「同時燃焼」という用語は単に石炭とバイオマス燃料を一緒に燃焼 させることを意味しているに過ぎない。本発明にこの用語を適用した場合、「同 時燃焼」の前にベース燃料をしばしば一緒に共同的に炭化するために誤解される かも知れない。） 原ＲＤＦが塩素（塩酸を生成する可能性がある）を含有しており、たいていの 他のバイオマス燃料がアルカリ性成分、ナトリウム、カリウムを含有しているの で、それらは当然スラリー炭化を通じて同時処理されることになる。均質で高エ ネルギ密度の液体スラリー燃料に転ずるばかりでなく、それらの化学不純物も互 いに中性化する傾向がある。（割合に応じて、或る種の付加的なアルカリを必要 とするかも知れない。）この低硫黄燃料混合物の同時処理を敷衍して他の一筋縄 で行かない化石燃料を含ませるのがたいてい論理上の必然である。 このプロセスから得たチャコール・スラリーが本質的に有害な溶解塩を持って いない場合には、酸化その他の用途に変更するのに適した最大濃度まで濃縮して もよい。一方、酸化における作業上の困難を生じさせるかあるいは汚染物の放出 を招くかなりの溶解塩あるいは鉱物質またはこれら両方を含有する場合には、固 体チャコールを水様相からほぼ完全に分離し、きれいな水において最大の処理可 能粘度へ再スラリー化する。或る場合には、再スラリー化前に濡れたチャコール をきれいな水で洗浄するのが望ましいかも知れない。濃縮した、あるいは、再ス ラリー化したチャコールは加圧酸化を経て有用なエネルギに変換される価値のあ る液体燃料である。 炭化は粒子サイズを劇的に縮小し、エネルギ密度の大幅な改善に貢献するが、 粉砕によってさらにサイズを縮小すれば、しばしば、より高い固体の装填率およ びエネルギ密度を得ることができる。チャコール（２相）の一部の選定サイズ縮 小はしばしばさらなる改善をもたらす。石炭・水燃料の技術分野では知られてい る粘度改善添加物を１種類またはそれ以上の種類添加することは製品スラリーの エネルギ密度を最大にする別のオプションである。 チャコールそのものあるいは濃縮スラリーは、合成ガスへのガス化のための炭 素および水素の反応源として、低分子量無機物質、たとえば、メタノール、酢酸 などに対する触媒または生物化学反応、加水分解、改質、液化のための原料とし て、あるいは、カーボン・ブラック、活性炭などを生産するための原料としても 用いることができる。高エネルギ・スラリーは好ましい燃料形態ではあるが、固 体チャコールを脱水し、乾燥させ、ペレット化して、この形で燃料を必要とする 加熱サービスに、または、遠い地点または散在した地点に輸送するのに適した高 級固体燃料を形成することもできる。 本発明に従って低ランク燃料およびバイオマスから生産したチャコールにはさ らに新規で重要な性質がある。このチャコールは水または水蒸気の存在の下でも 極めて反応性に富んでいる。この反応性により、普通の燃焼での点火や高温火炎 特性なしに、それらの化学エネルギを圧力下で瞬時に解放することが可能となる 。この制御された温度反応（本発明者は熱酸化と呼ぶ）は、硫黄、窒素酸化物、 有機塩素汚染物の生成、有害金属の揮発および粘着性堆積物の生成を最小限に抑 える。 大気圧での普通の燃焼の分野では、２またはそれ以上の段階で燃焼空気を導入 することが知られている。その主たる正当な理由は窒素酸化物生成の軽減である 。要するに、第１段階（一次）空気は固体燃料（必ずしも全部ではない）を燃料 ガスに変換し、それ以降の段階（単数または複数）で二次または三次あるいは これら両方の空気で完全燃焼させるのである。チャコール・スラリーを本発明に 従って調製した場合、これらのチャコール・スラリーは非常に反応性に富んでお り、特に圧力下において、第１段階または一次段階で炭素のほぼすべてを酸化さ せる。酸素の一部は理論的に酸化を完全に行うのに必要である。この時の温度は 、通常、９００°Ｆ〜１６００°Ｆである。重要なのは、普通の部分燃焼や完全 燃焼よりも低いということである。次に、第２段階において圧縮オキシダントで 酸化を完了する（ガスタービンのリアクタで生じる可能性がある）前にガスから 灰粒子を分離することができる。こうして生じた熱および圧力エネルギを、次に 、機械エネルギまたは電気エネルギあるいはこれら両形態のエネルギに変換する 。 本願に記載した実施例のいずれかの場合、酸素または酸素豊富空気を空気の代 わりに用いてもよく、また、濃厚酸素を得るために、一次段階で使用しようとし ているオキシダント部分のみを空気分離ユニットにそらせ、自然の状態で二次ま たは三次オキシダントとして使用しようとしているものを残すと有利であるかも 知れない。 湿式資源回収中に行われた密度分離は、ＭＳＷから有害金属のほぼすべてを除 去する。スラリー炭化中の分子内転位は、過熱水（溶解促進剤を含有する可能性 がある）内に残留するものを溶解または懸濁する第２の機会を与える。本発明に 従って酸化されたとき、より低い温度、より高い圧力（普通の燃焼と比較して） が揮発作用を最小限に抑える。発生したガスの劇的に小さい体積は有毒物質にと っては比較的小さい。 しかしながら、ＭＳＷまたは下水スラジなどからのチャコール・スラリーが灰 分を与えるかも知れないほどの量の有毒金属を含有しているときには、第１酸化 段階への灰分危険な一次オキシダント（空気または酸素あるいは両方）が増大し て大部分の灰分の融点を超える入口帯域反応温度を生じさせる可能性がある。灰 分粒子は溶融粒子（スラグ）に変換され、ガス相内に短時間浮遊したままとなる 。次に、二次または三次あるいは両方のオキシダントの急冷流、水蒸気、水また は冷却されたガスもしくはこれらすべてによって溶融粒子が再固化するレベルま で温度を低下させる。急冷はガス状酸化生成物から灰分粒子を分離する前に行う 。 本発明の目的は、輸入オイルへの国内依存度を低減することにある。別の目的 は、低級燃料から熱および動力を得る改良手段を提供することにある。さらなる 目的は、従来の方法に関してアンターサイズである燃料粒子を利用する経済的な 手段を提供することにある。別の目的は、燃料灰分の軟化点を高めて粘液化およ びスラッギングを低減することないる。さらなる目的は、公共固体ごみその他の ごみを処理する改良手段を提供することにある。さらなる目的は、再生されたご み汚染ＭＳＷの安全かつ経済的な廃棄を行うことによって現存する埋立地の改善 を容易にすることにある。さらなる目的は、ＭＳＷまたはＲＤＦのような不均質 な固体燃料を均質な液体燃料に変換する手段を提供することにある。別の目的は 、水分および塩素で汚染された燃料を利用する経済性を改善することにある。さ らなる目的は、有機塩素汚染物や有害金属の大気中への放出を改善することにあ る。さらなる目的は、潜在的に危険な灰分をガラス化する効率の良い連続方法を 提供することにある。さらなる目的は、ガスタービンを駆動するための熱くてき れいな加圧ガスを製造する経済的な手段を提供することにある。その他の目的は 図面およびその説明を考察することによって明らかとなろう。 図面の簡単な説明 第１図は、公共固体ごみに代表される固体ごみを加圧酸化に適した高エネルギ 密度、塩素低減チャコール・スラリーに変換する実施例の概略図である。 第２図は、固体ごみからエネルギを回収するために、それをスラリー化し、稠 密無機不純物を分離し、アルカリの存在の下に圧力下で加熱し、チャコール・ス ラリーを高エネルギ密度に濃縮し、熱回収水蒸気発生器を備えた水蒸気射出式ガ スタービンにおいて熱酸化を介して電気エネルギを回収する実施例の概略図であ る。 第３図は、ガスタービン、熱回収水蒸気発生器および凝縮水蒸気タービン発生 器からなる組み合わせ型サイクル・エネルギ変換実施例の概略図である。 第４図は、チャコール・スラリーの熱酸化を２段階で行い、段階間で粒子除去 を行う組み合わせ型サイクル・エネルギ変換実施例の概略図である。 第５図は、加圧循環流動化床型ボイラと凝縮水蒸気タービン発生器とからなる 別のエネルギ変換実施例の概略図である。 第６図は、間接的な熱伝達面なしに熱いチャコール・スラリーから流入炭素質 スラリーへ熱を伝達する別の方法の概略図である。 好ましい実施例の説明 第１図の実施例は、水よりも重い不燃物、腐蝕や空気汚染の原因となる１種ま たはそれ以上のアニオン（たとえば、塩素）および／または酸化温度あるいは燃 焼温度でスラグ生成を助長する１種またはそれ以上のカチオンを含有する固体ご みに関する本発明の動作を示している。現存の埋立地から回収再生したか、ある いは、curbsideリサイクルによって改質したか、もしくは、正しいと思われる任 意の予分離によって改質した公共固体ごみ（ＭＳＷ）を説明のために用いる。 搬送手段１０１によってごみを装置に充填する。補給水は管路１０２を通して 導入する。ＭＳＷは細断してから湿式資源回収（ＲＲ）部１０３（Newest，Inc. のライセンスを受けたもの）で新しいリサイクル水と混合する。湿式ＲＲでは、 重い岩屑、土砂を沈降させて、導管１０４を経て排出させる廃棄物と、導管１０ ５を経て排出させる鉄、非鉄金属とに分離する。岩屑および重金属が沈降してし まったスラリーは、パルプ化して稀釈してから、ハイドロクローン(hydroclones )のような一連の密度選別機で選択的な密度分離を行い、ガラス分の豊富な濡れ た固体を導管１０６を通して排出し、アルミニウムの豊富な濡れた固体を導管１ ０７を通して排出する。湿式ＲＲ１０３内では、また、本質的に炭素質の成分の 残余スラリーを約最大の処理可能粘度まで予備濃縮し、そこから分離した水を最 初の混合操作へ内部的に再循環させる。 炭素質スラリーは、管路１０８を経て湿式ＲＲ１０３を出てから、管路１０９ から来るアルカリ溶液またはスラリー（たとえば、ライムスラリー）と混ぜ合わ せる。まだ存在していない場合には、アルカリを有機スラリーにおける酸生成ア ニオンの少なくとも化学等量に相当する量で添加する。アルカリは、酸生成アニ オンの解放、溶解を助けるための優れた薬剤である。しかしながら、或る場合に は、スラグ生成剤および潜在的に有毒の金属を含むカチオンの除去を優先すると よい。この場合、或る種の酸およびキレート剤を含む（といって、これに限定し ない）成分に対して有効な可溶化剤をかんろ１０９を経て補給するか、あるいは 、アルカリの添加の代わりに用いるとよい。 相対高さに応じて、移送ポンプ（図示せず）を管路１０８または貯蔵タンク１ １１に炭素質スラリーを導入する管路１１０に設ける必要があるかも知れない。 腐敗しやすい場合には、炭素質スラリーは、管路１１２を通して炭素質スラリー 内へ低圧水蒸気を射出して加熱するなどによって滅菌するとよい。チャコール・ スラリー生成物を連続的に生産することができるように炭素質スラリーを貯蔵タ ンク１１１内に保持できる時間を延ばすためには滅菌は必要であるかも知れない 。タンク１１１は、顕熱を保持するために断熱し、スラリーの性質の均質性を維 持する助けとするために１つまたはそれ以上のミキサまたは循環ポンプ（図示せ ず）あるいはこれら両方を備えるとよい。 充填ポンプ１１３は、タンク１１１から炭素質スラリーを引き抜き、充分な圧 力を加えて炭素質スラリーを後続の加圧機器を通して移動させ、ほぼ液相状態に 維持する。炭素質スラリーはポンプ１１３から管路１１４を通って低温熱交換器 １１５の低温側に流れ、この低温熱交換器内で管路１２５からのチャコール・ス ラリーによって間接的に加熱され、その温度に近い温度になる。熱交換器１１５ から、部分的に加熱された炭素質スラリーは高温熱交換器１１６の低温側に流れ 、この熱交換器内で、炭素質スラリーは管路１１７を経てこの熱交換器から出て 管路１２０から入る炭化（チャコール）スラリーによって間接的にその温度地殻 まで加熱される。 プロトタイプの炭素質バイオマス分子と、そこからできたチャコール分子プラ ス発生ガス（主として二酸化炭素）との間の自由エネルギの差はこのプロセスが 発熱性であることを示している。理論的には、この反応熱は、外部の熱源を必要 とせずに原料スラリーよりもかなり高温で熱交換器１１６を作動させるに必要な 駆動力を与えるチャコール・スラリーを生じさせる。実際には、熱損失、原料性 質の変化、熱発生量および熱発生部位を考慮して、少量の外部熱を供給すること によって炭化温度を確実に制御することが好ましい。この機能は第１図において ヒータ１１８によって表してある。このヒータにおいて、必要な熱は、凝縮高圧 水蒸気、Dowthermのような熱伝達流体、燃焼ヒータ、電気抵抗要素または対応し た機器からの熱煙道ガスあるいはタービン排気によって加熱されたコイルによっ て間接的に伝えられるか、あるいは、高圧水蒸気、加圧バーナからの高温煙道ガ スまたは少量の空気含有あるいは酸素含有ガスの射出によって直接的に伝えられ る。 物理的な配置に応じて、ヒータ１１８と熱交換器１１６の高温側入口の間の配 管は炭化を完全に行うに充分な時間を与えることができる。或る特定の炭素質ス ラリーが上記のような温度でより多くの時間を必要とする場合には、パイプ１１ ９の拡大部またはコイルを挿入して数分の付加的な反応時間を与えるとよい。い まやかなり粘度の低下したチャコール・スラリーおよび炭化反応によって放出さ れたガス（あるいは、加熱剤の射出によって改質されたようなガス）は管路１２ ０を経て高温熱交換器１１６の高温側に流れ、そこにおいて、低温熱交換器１１ ５で部分的に加熱された炭素質スラリーに間接的に熱を供給する。そのため、高 圧フラッシュドラム１２２で分離された後に発生ガスが制御装置１２３および管 路１２４を経て加圧酸化リアクタに流れることができるに充分な圧力に対応する 温度まで冷却される。 チャコール・スラリーは、ドラム１２２の底から管路１２５を経て低温熱交換 器１１６の高温側に流れ、そこにおいて、先に述べたように流入する炭素質スラ リーへ間接的に熱を伝達する。大気圧沸点付近の温度で、冷却されたチャコール ・スラリーは流量制御装置１２７の制御の下に管路１２６を通って流れる。この 流量制御装置はドラム１２２内の液面を所望範囲内に維持するように作動する。 ガスは優先的にドラム１２２で分離されるが、チャコール・スラリー（主として 、二酸化炭素）内に溶液の形で少量残っているガスは低温フラッシュドラム１２ ８内で均等量の水蒸気と共に分離する。このガスは管路１２９を経て貯蔵タンク １１１へ流れ、そこにおいて、炭素質スラリーにかなり吸収されるか、あるいは 、別の処理をされる。 チャコール・スラリーは管路１３０を経て粉砕装置１３１へ流れ、この粉砕装 置は引き続く用途で困難、たとえば、目詰まりを生じさせるに充分な大きさの粒 子に粉砕する。この粉砕装置から、チャコール・スラリーは管路１３２を経て液 体・固体分離装置１３３へ流れる。この分離装置は、いくつかのタイプの連続遠 心機あるいはフィルタのうちの１つまたは１つまたはそれ以上のハイドロクロー ンであってよい。分離装置は水性相から固体チャコール粒子をほぼ遊離させるよ うに作動し、粒子は管路１３４を通って装置１３３から出る。水性相の一部ある いは全部は再循環ポンプ１３５によって管路１３６を経て再循環水としてＲＲ部 １０３へ圧送される。水性相の一部または全部は、あるいは、塩、溶解有機化合 物または装置１３３で分離されなかった固体微粒子のパージとして流量制御装置 １３７を通して装置から引き抜いてもよい。このパージは普通の廃棄水処理を行 ってもよいし、その可燃成分を本発明者の米国特許第4,898,107 号に記載されて いるプロセスの１つによって酸化してもよい。 オーバサイズ粒子を分離し、縮小するタイプとして粉砕装置１３１を図示した が、これらの機能は個別に行うことができる。管路１３０内のチャコール・スラ リーは、まず、スクリーンのような分粒装置に流れ、この分粒装置からオーバサ イズの粒子のみがボールミル（図示せず）のような粉砕装置などにおいてサイズ 縮小を受ける。粉砕された粒子は分粒装置に再循環され、管路１３２を通って流 れるスラリー内にオーバサイズの粒子がなんら残らないようにする。あるいは、 オーバサイズ粒子の分粒、粉砕は、分離装置１３３の前でなく、その後に行って もよい。 湿式ＲＲ１０３において行われた密度分離のためにすでに無機不純物は少なく なっているが、炭化反応またはそれ以降の機械的な粉砕またはこれら両方で行っ た徹底的な粒子サイズ縮小は、或る場合には、付加的な無機材料を遊離させるこ とができ、この無機材料は、好ましくは分離装置１３３の前に、「de-gritting 」のために普通使用されるタイプのハイドロクローンのような装置（図示せず） によって（その密度に応じて）分離することができる。 分離装置１３３は、濡れたチャコール固体をきれいな水で洗浄して望ましくな いアニオンまたはカチオンあるいはこれら両方の含有量をさらに減らす装置を持 っていてもよい。この場合、洗浄は再循環あるいはパージまたはこれら両方を行 われている水性相と組み合わせる。再循環水貯蔵タンク（図示せず）が作業連続 性のために有用であるかも知れないし、必要であるかも知れない。 装置１３３から排出されたチャコール固体は導管１３８を通って落下し、混合 装置１４０の助けによって管路１３９からのきれいな水で引き続く処理に適して いると思われる最大粘度まで再スラリー化され、管路１４１を通ってサージタン ク１４２に流れ、そこにおいて、高エネルギ密度、塩素低減チャコール・スラリ ーが熱エネルギまたは電気エネルギあるいはこれら両方のエネルギに変換するた めに管路１４３を経て輸送すべく蓄積される。タンク１４２は、顕熱を保持する ために断熱するとよく、また、スラリー特性の均質性を維持する助けとすべく１ つまたはそれ以上のミキサあるいは循環ポンプ（図示せず）またはこれら両方を 備えるとよい。 本質的に、同じ方法を、市場価値が塩素成分、硫黄成分、スラグ生成灰分によ って悪影響を受ける石炭からエネルギを回収するのに利用する。しかしながら、 ＲＲ部１０３の代わりに、普通の石炭洗浄、選別操作を用いて無機不純物を最小 限に抑え、管路１０８またはポンプ１１３へほぼ最大処理可能粘度の粉砕石炭ス ラリーを給送するように調節してもよい。炭化への石炭の反応は異なっているが 、塩素の大部分と硫黄のかなりの部分が装置１３３で分離された水様水蒸気に抽 出され、望ましくないカチオンも低減されることになると予想される。 林業、農業の副産物の場合、パルプ産業、製紙産業で知られるようなチッピン グ、パルピングおよびデグリッティング(degritting)を用いて原料炭素質スラリ ーを製造し、それを管路１０８に給送するとよい。これらの燃料は通常は塩素分 、硫黄分が少ないので、管路１０９を通してのアルカリの添加は省略できる。そ れにもかかわらず、原料燃料にはかなりの割合のナトリウム、カリウムが水様再 循環またはパージあるいはこれら両方で溶解し、一緒に分離されることになり、 チャコール・スラリーは高エネルギ密度で処理可能粘度を持つことになる。 既に存在するスラリー、たとえば、下水スラジあるいは製紙工場スラジの場合 、無機汚染物のスラリー化、密度分離専用の機器は省略してもよい。すなわち、 管路１１０の前のこれらの機器をおいてもよい。あるいは、単純なデグリッティ ングに制限してもよい。アルカリまたは他の可溶化剤は、原料がかなりの酸生成 アニオンあるいは潜在的にトラブルの下になるカチオンを含有し、利用可能なア ルカリがまだ存在していない場合にのみ添加することになる。ベクテリア分解の 危険がまったくない場合には、管路１１２などを通しての水蒸気の噴射は不 要である。 化石燃料、バイオマス燃料を任意の段階で同時燃焼させるためにブレンドして もよいが、好ましい手順では、短気１１１に貯蔵する前あるいはポンプ１１３で 加圧する前に石炭のスラリー（選鉱後のスラリー）を湿式ＲＲ１０３を出た炭素 質スラリーとブレンドする。この場合、管路１０９を通して添加するアルカリ性 溶液またはスラリーの量を減らすことができ、あるいは、添加そのものを省略す ることもできる。既に充分なエネルギ密度の化石燃料スラリーを同時燃焼させた い場合には、炭化をバイパスし、タンク１４２内などでバイオマス・チャコール とブレンドすることができる。 同様に、こうしてできたチャコール・スラリーが下流装置の目詰まりを起こす ほど大きい粒子を持っていない場合、粉砕機１３１は省略してもよい。供給原料 がかなりの量の抽出可能なアニオンまたはカチオンを含有していない場合、チャ コール・スラリーは、装置１３３において、ほぼ完全に分離され、きらいな水で 再スラリー化されるよりもむしろ、単に最大処理可能粘度まで濃縮される。この 場合、単段または多段のハイドロクローン（洗浄水の逆流を与えることができる ）が濃縮を経済的に行うことができる。 濃縮チャコール・スラリーの好ましい処分は加圧酸化への燃料としてである。 それにもかかわらず、種々の大気圧炉、ボイラで燃焼させても腐蝕はないし、原 料スラリーが同様の機器で持つことになる負の熱衝撃よりむしろ、熱放出へ積極 的に貢献する。チャコール・スラリーが大気圧炉またはボイラで燃焼させる予定 である場合には、重い無機物のスラリー化と分離の後の概略流れ構造を、熱交換 器１１５、１１６を結合し、フラッシュドラム１２２を除去し、低圧フラッシュ ドラム１２８で生じたすべてのガスを分離し、それを炉またはボイラにおける適 当な用途すなわち灰化に導くことによって簡略化できる。 一方、加圧酸化または加圧燃焼の予定のチャコール・スラリーの場合、ドラム １２２内の高圧フラッシュとほぼ同じ圧力の下に、水性相からのチャコールの粉 砕（もし必要ならば）、分離、そして引き続き再スラリー化を行うことによって いくぶん高い全熱効率を実現することができる。その結果、スラリー（ならびに ガス）が酸化リアクタあるいは燃焼リアクタへ圧送することなく流れることがで きる。次に、チャコール・スラリーは大気圧沸点よりもかなり高い飽和温度で給 送されることになる。しかしながら、低温熱交換器１１６（今や余分である）で 先に伝えられた熱の代わりに、付加的な熱をヒータ１１８などによって加えなけ ればならない。 第２図の実施例は第１図の実施例を含んでおり、噴射水蒸気の存在の下での熱 酸化による高エネルギ密度チャコール・スラリーの電気への変換、熱ガスからの 灰分粒子の分離、熱、圧力エネルギの電気への変換を行うものである。 固体ごみ、低ランク燃料すなわち塩素含有燃料あるいはその混合物を搬送手段 ２０１によって管路２０２からの補給水および管路２０４からの再循環水と一緒 に粉砕・混合・スラリー化設備２０３へ移送する。この設備２０３（第１図に関 連して充分に説明したような湿式ＲＲであってもよいし、あるいは、洗浄・選鉱 装置であってもよいし、または、これら両方の機能を持っているものであっても よい）では、粒子サイズを縮小し、重い無機不純物を分離して、輸送手段２０５ を介して取り出す。ほぼ最大処理可能粘度の高炭素質スラリーが管路２０６を通 って設備２０３から流出し、管路２０７を通してアルカリの溶液またはスラリー を射出することによってアルカリ性化することができる。バクテリア分解が問題 となり得る場合には、管路２０８を通して低圧水蒸気を噴射することによって滅 菌してもよい。作業の連続性が必要な場合には、管路２０６と炭化充填ポンプ２ ０９の間にサージタンク（図示せず）を挿入するとよい。 ポンプ２０９は炭素質スラリーに充分な圧力を与え、第１図に関連して充分に 説明したように炭化部２１０を通して流動させ、それをほぼ水性相に維持する。 炭化中に発生したガスは炭化部２１０で分離され、制御装置２１１を通して適当 な廃棄部に送り出される。過剰な水性相は、炭化部２１０を出てから、管路２０ ４を通して再循環させてもよいし、管路２１２を通して装置からパージしてもよ いし、これら両方を行ってもよい。濃縮あるいは再スラリー化されたチャコール ・スラリーはリアクタ充填ポンプ２１３によって炭化部２１０から圧送され、次 いで、管路２１４を通して分散・混合装置２１５へ給送される。管路２１４内の チャコール・スラリーが大気圧沸点に近い温度であり、そして、廃棄されるべき プロセス熱をこのチャコール・スラリーへ伝えるのが経済的である場合には、熱 交換器（図示せず）を管路２１４内に介在させるとよい。 第１段エアコンプレッサ２１７の吸引によって、普通の塵埃フィルタ（図示せ ず）を設置した導管２１６を通して大気を吸い込み、それを高圧で接続部２１８ を通して第２段エアコンプレッサ２１９へ給送する。この第２段エアコンプレッ サはそれを高温でかつさらに高い圧力で管路２２０へ給送する。（いくつかの製 造業の２段ガスタービン・コンプレッサがインタクーラと、凝縮水を遊離させる ように第１、第２の段の間に挿設したドラムと持っている。） 管路２１４からのチャコール・スラリーと管路２２０からの空気（オキシタン ト）は混合装置２１５内で完全に混ぜあわされるか、あるいは、その直後に送ら れる。空気は一次通路と二次通路に分割してもよいし、装置２１５が空気／水蒸 気霧化を含めて、渦流そらせ板あるいはミキサ、バーナ、噴霧ドライヤ設計の分 野では公知の他の分散・混合手段を包含していてもよい。空気・スラリー混合物 は細長い酸化リアクタ２２１の入口帯域に排出される。この酸化リアクタは、米 国特許第5,050,375 号の第１図に記載されているような内部構造物（図示せず） を有し、反応が急速に進行する温度まで燃料・空気混合物を急速加熱する目的で 入口帯域へ熱酸化生成物を再循環させることができる。二次または三次の空気を 接続部２２２などを介して内部再循環流に添加してもよい。 管路２２０内の空気の一部あるいは全部は酸素の豊富な空気分離ユニットにそ らせてもよい。特に、一次オキシダントとしてチャコール・スラリーと混合させ ようとしている部分を非常に豊富にすることができる。 炭化部２２０で発生し、制御装置２１１を経て排出するように示したガスは（ 図示しない接続部を介して）ミキサ２１５あるいはリアクタ２２１の入口帯域へ 導入してもよい。 リアクタ２２１の内径は、固体粒子がガス相に捕らえられたまま一緒に流れる ように比較的高い速度の反応帯域を与えるように選ぶ。燃料粒子は酸素と反応し て二酸化炭素と水蒸気を生成し、相当する反応熱を放出し、混合物の温度を上昇 させる。しかしながら、オキシダント：スラリー比を調節することによっって最 高温度を制限する。 拡大直径遊離帯域２２３に放出された際に、固体粒子の運動エネルギは、重力 と一緒に作用して固体粒子の大部分をガス状生成物から遊離させ、円錐形の底部 ２２４へ落下させ、ここから主スタンドパイプ２２５を通して引き出させる。円 錐形底部２２４の円錐形の底は空気混和接続部（図示せず）を含んでいてもよく 、これを通して空気または水蒸気あるいはこれら両方が射出されて固体粒子を自 由流動状態に維持することができる。 酸化温度の主たる制御は燃料スラリー：オキシダント比によって行われるが、 この温度は管路２２６で表される１つまたは複数の接続部などを通して高圧水蒸 気を噴射することによって調節される。 第２図に示されるリアクタ２２１の流れ方向は下向きであるが、本発明のため の同伴流リアクタは上向きでも水平でもよく、生成物再循環通路は内部ではなく て外部であってもよい。米国特許第5,050,375 号の第３図は比較的短い外部再循 環通路を可能とするＵ字形リアクタを示している。第２図の実施例のためのリア クタは同伴流タイプである必要はないが、「輸送」相で作動するものを含めて、 第５図に示すような循環式流動床リアクタであってもよい。 若干の灰分微粉子を搬送する生成ガスは遊離帯域２２３からサイクロン・セパ レータ２２７に排出する。遠心力を利用して、セパレータ２２７はガスと同伴粒 子のさらなる分離を行い、これらは重力によってスタンドパイプ２２８に落下し 、このスタンドパイプは主スタンドパイプ２２５と連結する。多段または他の公 知のガス・固体分離装置を含む他のサイクロン配置をサイクロン２２７の代わり に用いてもよい。 サイクロン２２７内の未分離の塵埃微粉子をまだ運んでいる生成ガスは管路２ ２９を通って再熱交換器の高温側に流れ、そこにおいて、きれいな（洗浄済みの ）ガスと間接的な熱交換を行うことによって露点近くの温度まで冷却される。冷 却された生成ガスは、次に、管路２３１を経てガス・液体コンタクタ２３２へ流 れ、そこで、露点までさらに冷却され、吸引管路２３４、微粉スラリー・ポンプ ２３５および再循環管路２３６によってスクラバ容器２３３の基部から再循環さ れた微粉スラリーと接触することによって湿潤された同伴ダスト粒子を有する。 冷却済みの生成ガスをコンタクタ２３２において微粉スラリーと接触させる代 わりに、スラリー噴霧ノズルまたは他の蒸気・液体接触要素（図示せず）の 助けによってスクラバ容器２３３の下部で接触を行ってもよい。 ポンプ２３５は管路２３７を通して微粉スラリーの正味生産量をエゼクタ２３ ８へも供給し、このエゼクタはスタンドパイプ２２５、２２８を経て遊離帯域２ ２３およびサイクロン２２７で分離された灰分粒子を受け取る。エゼクタ２３８ では、若干のガスを同伴する灰分粒子を冷却、湿潤、スラリー化し、管路２３９ を通して流動化ガス・セパレータ２４０に放出する。セパレータ２４０では、流 動化ガスは灰分スラリーから遊離し、分離され、管路２４１を経て均等量の水蒸 気と共にスクラバ２３３へ通される。（管路２４１内のガスを伴う水蒸気の潜熱 は熱灰分から回収した熱を示している。）灰分スラリーは底部接続部を経て管路 ２４２へ引き抜かれ、そこから灰分スラリー・給水熱交換器２４３の高温側へ流 れ、そこで、圧力制御装置２４４を通して普通の灰分スラリー廃棄場に放出する のに適した温度まで冷却される。或る場合には、管路２４２内の灰分スラリーの 熱を用いて給水の代わりに流入チャコール・スラリーを加熱してもよい。 処理したボイラ給水は、オフサイト・ポンプからの圧力の下に管路２４５を経 て装置に入り、熱交換器２４３内の灰分スラリーとの間接的な熱交換によって予 熱される。熱交換器２４３から、ボイラ給水は管路２４６を経てボイラ給水アキ ュムレータ２４７（独占設計の「脱気器」であってもよい）へ流れる。熱交換器 ２４３での加熱によって遊離したガスは圧力制御装置２４８を経てアキュムレー タ２４７の頂部から大気中へ放出される。ボイラ給水ポンプ２４９はアキュムレ ータ２４７からの吸引を行い、管路２５０を経て、スクラバ２３３の上部を横切 って配置した一連のスプレー・ノズルへ給水を放出する。スプレー・ノズルは複 数のレベルに配置してもよい。スクラバ２３３を通して上昇してくるガス蒸気へ 噴霧する給水の目的は、それを露点よりやや低い温度に冷却し、少量の水蒸気を 凝縮することにある。ダスト粒子上およびそれのまわりの凝縮水はダスト粒子を 効果的に湿潤し、ガス相から除去する。スプレー接触の液体／ガス比を高めるた めに、スプレー水を内部サンプ・循環ポンプ（図示せず）によって再循環させる とよい。別の適当な源からの水をボイラ給水の代わりに用いてもよい。 きれいな生成ガス（かなりの量の水蒸気を含んでいる）はミスト分離器２５１ を通してスクラバ２３３を出てから再熱交換器２３０の低温側に流れ、そこにお いて、熱い生成ガスによってその温度に近い温度まで加熱される。再加熱された きれいな生成ガスは管路２５２を経てターボ装置へ戻る。 再熱交換器２３０、スクラバ２３３、コンタクタ２３２、ミスト分離器２５１ およびそれに関連した配管接続部からなるスクラビング・システムの代わりに、 熱ガス・水蒸気から微粉ダストを分離する別の方法、たとえば、複数の多孔性セ ラミック・フィルタ套管を用いてもよい。 熱くてきれいなガスは第１段タービン２５３を通るときに部分的に膨張し、こ のタービンは機械的エネルギを軸馬力の形で第２段エアコンプレッサ２１９へ給 送する。安全動作温度内にタービン２５３の臨界成分を維持するために、管路２ ２０からの高圧水蒸気または空気あるいはこれら両方を（図示していない接続部 を通して）内部冷却通路へ送ってもよい。 タービン２５３でエネルギを放棄することによって冷却されてから、部分的に 膨張したガスはクロスオーバ２５４を通って流れ、第２段タービン２５５でさら に膨張し、このタービンは機械的エネルギを軸馬力の形で第１段エアコンプレッ サ２１７へ送る。タービン２５５で熱を捨てたことによってさらに冷却されてか ら、さらに膨張したガスはクロスオーバ２５６を通って流れ、第３段タービン２ ５７で再び膨張する。タービン２５７を駆動する際にタービン２５５の排気の補 給は管路２５８によってそれを結合する過熱中間圧力水蒸気である。タービン２ ５７は機械的エネルギを軸馬力の形で発電機（または交流発電機）２５９へ送り 、これはそれを電気に変換する。内部機器、たとえば、潤滑油ポンプへ（図示し ない導管を通して）少量をそらせた後、正味生産電力は導管２６０を通して装置 から送られる。 管路２２６を通してのリアクタへの水蒸気の放出および管路２５８を通しての タービン２５７への水蒸気の放出はガスタービンを「水蒸気噴射式ガスタービン 」または「ＳＴＩＧ」と類別する。 第２図の実施例は市販されているあるいは市販されると予想されるガスタービ ンの利点を得るように構成されている。リアクタ２２１の圧力はコンプレッサ２ １９の吐出圧力で決まる。タービン２５３の吐出圧力は、コンプレッサ２１９の 消費するだけの動力を発生するように調整される。同様に、タービン２５５の吐 出圧力は、コンプレッサ２１７の消費するだけの動力を発生するように調整され 、ガス内の余剰の潜在的なエネルギは加圧排気の形でタービン２５７へ送られる 。 特定の製造業者によって供給されるターボ装置を図示したが、第２図の実施例 は、異なった空気吐出圧力あるいは個々の機械の数およびそれらの相互関係の変 更あるいはこれら両方を有する他の製造業者からのターボ装置にも容易に適用で きる。 タービン２５７は、完全に膨張したガスを熱回収水蒸気発生器（ＨＲＳＧ）２ ６２に導く排気マニホルド２６１へ吐出する。ＨＲＳＧ２６２は、タービン排気 からの熱回収を行うように設計され、いくつかの製造業者から入手可能である、 エコノマイザ、ボイラ、過熱器の多少標準化された組立体である。この実施例の ために構成したものは、エコノマイザ、低圧ボイラ、中間圧ボイラ、高圧ボイラ 、中間圧水蒸気のための過熱器からなる。多数の他の構成、特に水蒸気圧、エコ ノマイザ（単数または複数）および過熱器（単数または複数）の配置に関する他 の構成も可能である。 経済的に有用な熱を回収してしまった排気はベント２６３を通して大気中へ放 出される。ボイラ給水は管路２６４を経てポンプ２４９によってＨＲＳＧ２６２ に供給される。低圧水蒸気は管路２０８によってオフサイト用途、たとえば、（ 必要ならば）原料スラリーのメッキのための用途へ、および、寒冷期のビルディ ング暖房のための用途へ送られる。中間圧水蒸気は過熱されてから管路２５８を 経てタービン２５７の入口へ送られる。高圧水蒸気は管路２２６を通して空気・ スラリー・ミキサ２１５またはリアクタ２２１あるいはこれら両方へ送られる。 中間圧水蒸気の若干量は管路２６６を通してオフサイト用途に送ってもよい。高 圧水蒸気は通常は過熱されないが、実際には、小程度の過熱を行って配管での厄 介な凝縮を最小限に抑えると好ましい。ブローダウンは高圧ボイラから中間圧あ るいは低圧ボイラへ捨てられ、制御装置２６７を介してＨＲＳＧ２６２から引き 出される。低圧水蒸気のオフサイト需要は間欠的であると予想されるので、ＨＲ ＳＧ２６２は、熱伝達面を低圧ボイラからエコノマイザ・コイルおよび中間圧ボ イラへシフトできる給水配管接続および弁機構を備える。 ＨＲＳＧ２６２は補給燃料を燃焼するために設けることができる（すなわち、 「タクト・バーナ」を使用する）。これは炭化温度までの炭素質スラリーの過熱 を完了するコイルを包含し得る。 第２図の実施例は、飽和器を管路２５２に挿入し、ＨＲＳＧ２６２のエコノマ イザ部分での予熱の後に飽和器へ管路２６４内の「ボイラ給水」の少なくとも一 部を送る湿り空気タービン（ＨＡＴ）サイクルを使用するように改造してもよい 。排気ガスの熱の若干は水蒸気発生（そして、管路２２６を経ての噴射）へそら し、飽和器へ行く水を予熱することになる。 ユニット２０３で行われる密度分離およびユニット２１０で行われる抽出にも かかわらず、リアクタ２２１へ充填されつつあるチャコール・スラリーが有害金 属を含有し、その灰分が危険物としてなるかも知れない場合には、ミキサ２１５ でスラリーと混合する一次オキシダントの量またはその酸素濃度あるいはこれら 両方を増大させてリアクタ２２１の上部で到達する温度が灰分の大部分の融点を 超えるようにするとよい。次に、浮遊する灰分粒子が溶融スラグの小球となる。 その後の、管路２２６を通しての水蒸気の吸引または管路２２２を通しての二次 または三次のオキシダント（酸化の完了を除く）あるいはこれらすべてが混合温 度を灰分融点より低いレベルまで急冷し、遊離帯域２２３およびサイクロン２２ ７内の生成ガスから分離された灰分はほぼ球形で非粘着性の粒子となる。 熱ガス・スラグ小球混合物の急冷の一部または全部を管路２６８、ガス循環器 ２６９および急冷管路２７０によってスクラバ２３３の頂部から再循環させた冷 たい生成ガスで行うこともできる。あるいは、急冷の一部あるいはすべてを（図 示しない管路によって）遊離帯域２２３の上方で噴射する水で行ってもよい。こ れら他の手段のいずれかあるいは組み合わせによる急冷は帯域２２３内の生成ガ スの温度を調節するのに必要な余剰空気の量を減らし、付加的なチャコール・ス ラリーを酸化させるのにより多くを利用できるようになる。 再循環され、清浄化された生成ガスでの急冷は遊離帯域２２３、サイクロン２ ２７、熱交換器２３０の高温側およびスクラバ２３３を通る実質的な再循環を必 要とするかも知れない。熱交換器２３０の低温側での正味の清浄化した生成ガス の熱容量はこの仕事には不適であるかも知れない。或る点までは、付加的な冷却 作業は、管路２３６内に挿設した、チャコール・スラリーまたはボイラ給水を予 熱する熱交換器（図示しないが、第５図の熱交換器５４５に類似したもの）にシ フトできる。しかしながら、熱交換器２３０と並列にあるいは直列に設けた熱交 換器または廃熱ボイラ（図示せず）によってこの熱い生成ガスを冷却する作業を 支援させ、熱の一部をたとえばボイラ給水へ伝達する必要もあるかも知れない。 それぞれ単一の接続部として図示してあるが、水蒸気、空気、冷却済みのガス 、水は、実際には、周囲に配置し、２つ以上の水平面に設置した複数の接続部を 通してリアクタ２２１内へ噴射される。 第２図には、冷間始動、バックアップ燃料・動力、ブローダウン、圧力逃がし の諸システムからの流れを装置に与えるのに必要な補助システム、機器が示して ない。 第３図の実施例は、第１図の実施例を包含し、熱酸化による高エネルギ密度チ ャコール・スラリーの電気への変換、熱ガスからの灰分スラリーの分離およびガ スタービン発電機による熱および圧力エネルギの電気への変換を行うものである 。タービン排気に残っている熱は水蒸気へ変換され、この水蒸気が凝縮水蒸気タ ービン発電機を通して膨張し、付加的な電気を発生する。 凝縮した、あるいは、再スラリー化したチャコール・スラリーは、好ましくは それが生成されたときの温度で、管路３０１を通して装置へ入り、リアクタ充填 ポンプ３０２によって加圧される。このポンプはそれを管路３０３を通して復水 ・混合装置３０４へ送る。管路３０３内のチャコール・スラリーがその大気圧沸 点近くの温度であり、排気されることになっているプロセス熱をそれに伝達する ことが経済的である場合には、熱交換器（図示せず）を管路３０３内に挿設する とよい。 普通のダスト・フィルタ（図示せず）を設置した導管３０５を通して大気を第 １段エアコンプレッサ３０６の吸引側へ吸い込み、このエアコンプレッサがそれ を高圧で接続部３０７を経て第２段エアコンプレッサ３０８へ送り、この第２段 エアコンプレッサがそれを高温でさらに高くした圧力の下に管路３０９へ送る。 （いくつかの製造業者の２段ガスタービン・コンプレッサはインタクーラと、第 １、第２の段階の間に挿設した、凝縮物を放出するためのドラムとを有する。） 管路３０３からのチャコール・スラリーおよび管路３０９からの空気は混合装 置３０４で徹底的に混合されるか、あるいは、そのすぐ後に送られる。空気は一 次、二次通路へ振り分けてもよく、装置３０４が渦流そらせ板、ミキサ、バーナ 、スプレー・ドライヤ設計の分野では公知の他の分散・混合手段（空気または水 蒸気霧化を含む）を包含していてもよい。空気・スラリー混合物は細長い酸化リ アクタ３１０の入口帯域へ排出する。この酸化リアクタは、反応を急速に進行さ せる温度まで燃料・空気混合物を急速に過熱する目的で、入口帯域へ熱い酸化生 成物を再循環させる、米国特許第5,050,375 号の第１図に記載されているような 内部機構（図示せず）を持つとよい。管路３０９内の空気は、部分的に、二次空 気あるいは三次空気として、接続部３１１、３１２などを通して混合装置３０４ の下流にある反応混合物へそらせてもよい。 第１図に示すような、管路１２４を経由して流出するように示した炭化部で発 生したガスを（図示しない接続部によって）ミキサ３０４あるいはリアクタ３１ ０の入口帯域へ導入してもよい。 リアクタ３１０の内径は、固体粒子がガス相に捕らえられたまま一緒に流れる ように比較的高い速度の反応帯域を与えるように選ぶ。燃料粒子は酸素と反応し て二酸化炭素と水蒸気を生成し、相当する反応熱を放出し、混合物の温度を上昇 させる。しかしながら、空気：スラリー比を調節することによっって最高温度を 制限する。 拡大直径遊離帯域３１３に放出された際に、固体粒子の運動エネルギは、重力 と一緒に作用して固体粒子の大部分をガス状生成物から遊離させ、円錐形の底部 ３１４へ落下させ、ここから主スタンドパイプ３１５を通して引き出させる。円 錐形底部３１４は空気混和接続部（図示せず）を含んでいてもよく、これを通し て空気または水蒸気あるいはこれら両方を射出して固体粒子を自由流動状態に維 持することができる。 第３図に示されるリアクタ３１０の流れ方向は下向きであるが、本発明のため の同伴流リアクタは上向きでも水平でもよく、生成物再循環通路は内部軸線方向 ではなくて外部であってもよい。米国特許第5,050,375 号の第３図は比較的短い 外部再循環通路を可能とするＵ字形リアクタを示している。第３図の実施例のた めのリアクタは同伴流タイプである必要はないが、「輸送」相で作動するものを 含めて、第５図に示すような循環式流動床リアクタであってもよい。 若干の灰分微粉粒子を搬送する生成ガスは遊離帯域３１３からサイクロン・セ パレータ３１６に排出する。遠心力を利用して、セパレータ３１６はガスと同伴 粒子のさらなる分離を行い、これらは重力によってスタンドパイプ３１７に落下 し、このスタンドパイプは主スタンドパイプ３１５と連結する。多段または他の 公知のガス・固体分離装置を含む他のサイクロン配置をサイクロン３１６の代わ りに用いてもよい。 サイクロン３１６内の未分離の塵埃微粉粒子をまだ運んでいる生成ガスは管路 ３１８を通って再熱交換器３１９の高温側に流れ、そこにおいて、きれいな（洗 浄済みの）ガスと間接的な熱交換を行うことによって露点よりやや高い温度まで 冷却される。冷却された生成ガスは、次に、管路３２０を経て接触装置３２１へ 流れ、そこで、露点までさらに冷却され、吸引管路３２３、微粉スラリー・ポン プ３２４および再循環管路３２５によってスクラバ容器３２２の基部から再循環 された微粉スラリーと接触することによって湿潤された同伴ダスト粒子を有する 。 冷却済みの生成ガスを装置３２１において微粉スラリーと接触させる代わりに 、スラリー噴霧ノズルまたは他の蒸気・液体接触要素（図示せず）の助けによっ てスクラバ容器３２２の下部で接触を行ってもよい。 ポンプ３２４は管路３２６を通して微粉スラリーの正味生産量をエゼクタ３２ ７へも供給し、このエゼクタはスタンドパイプ３１５、３１７を経て遊離帯域３ １３およびサイクロン３１６で分離された灰分粒子を受け取る。エゼクタ３２７ では、若干のガスを同伴する灰分粒子を冷却、湿潤、スラリー化し、管路３２９ を通して流動化ガス・セパレータ３２９に放出する。セパレータ３２９では、流 動化ガスは灰分スラリーから遊離し、分離され、管路３３０を経て均等量の水蒸 気と共にスクラバ３２２へ通される。（管路２４１内のガスを伴う水蒸気の潜熱 は熱灰分から回収した熱を示している。）灰分スラリーは底部接続部を経て管路 ３３１へ引き抜かれ、そこから灰分スラリー・給水熱交換器３３２の高温側へ流 れ、そこで、圧力制御装置３３３を通して普通の灰分スラリー廃棄場に放出する のに適した温度まで冷却される。或る場合には、管路３２９内の灰分スラリーの 熱を用いて給水の代わりに流入チャコール・スラリーを加熱してもよい。 処理したボイラ給水は、オフサイト・ポンプからの圧力の下に管路３３４を経 て装置に入り、熱交換器３３２内の灰分スラリーとの間接的な熱交換によって予 熱される。熱交換器３３２から、ボイラ給水は管路３３５を経てボイラ給水アキ ュムレータ３３６（独占設計の「脱気器」であってもよい）へ流れる。熱交換器 ３３２での加熱によって遊離したガスは圧力制御装置３３７を経てアキュムレー タ３３６の頂部から大気中へ放出される。ボイラ給水ポンプ３３８はアキュムレ ータ３３６からの吸引を行い、管路３３９を経て、スクラバ３２２の上部を横切 って配置した一連のスプレー・ノズルへ給水を放出する。スプレー・ノズルは２ 以上のレベルに配置してもよい。スクラバ３２２を通して上昇してくるガス流へ 噴霧する給水の目的は、それを露点よりやや低い温度に冷却し、少量の水蒸気を 凝縮することにある。ダスト粒子上およびそれのまわりの凝縮水はダスト粒子を 効果的に湿潤し、ガス相から除去する。スプレー接触の液体／ガス比を高めるた めに、スプレー水を内部サンプ・循環ポンプ（図示せず）によって再循環させる とよい。別の適当な源からの水をボイラ給水の代わりに用いてもよい。 きれいな生成ガスはミスト分離器３４０を通してスクラバ３２２を出てから再 熱交換器３１９の低温側に流れ、そこにおいて、熱い生成ガスによってその温度 に近い温度まで間接的に加熱される。再加熱されたガスは管路３４１を経てター ボ装置へ戻る。 再熱交換器３１９、スクラバ３２２、コンタクタ３２１、ミスト分離器３４０ およびそれに関連した配管接続部からなるスクラビング・システムの代わりに、 熱ガス・水蒸気から微粉ダストを分離する別の方法、たとえば、複数の多孔性セ ラミック・フィルタ套管を用いてもよい。 熱くてきれいなガスは第１段タービン３４２を通るときに部分的に膨張し、こ のタービンは機械的エネルギを軸馬力の形で第２段エアコンプレッサ３０８へ給 送する。安全動作温度内にタービン２５３の臨界成分を維持するために、コンプ レッサ３０８の吐出部からの高圧水蒸気または空気あるいはこれら両方を（図示 していない接続部を通して）内部冷却通路へ送ってもよい。 タービン３４２でエネルギを放棄することによって冷却されてから、部分的に 膨張したガスはクロスオーバ３４３を通って流れ、第２段タービン３４４でさら に膨張し、このタービンは機械的エネルギを軸馬力の形で第１段エアコンプレッ サ３０６へ送る。タービン３４４でエネルギを捨てたことによってさらに冷却さ れてから、さらに膨張したガスはクロスオーバ３４５を通って流れ、第３段ター ビン３４６で再び膨張する。タービン３４６は機械的エネルギを軸馬力の形で発 電機（または交流発電機）３４７へ送り、これはそれを電気に変換し、導管３４ ８を通して放出する。 リアクタ３１０の圧力はコンプレッサ３０８の吐出圧力容量で決まる。タービ ン３４２の吐出圧力は、コンプレッサ３０８の消費するだけの動力を発生するよ うに調節する。同様に、タービン３４４の吐出圧力は、コンプレッサ３０６の消 費するだけの動力を発生するように調節する。ガス・水蒸気内の余剰の潜在的な エネルギは加圧排気の形でタービン３４６へ伝えられる。 第３図は或る特定の製造業者の供給するターボ機械を示しているが、異なった 吐出圧力を有するかあるいは個々の機械の数およびそれらの相互関係を変更した かまたはこれら両方を行った他の製造業者からのターボ機械にも容易に適用でき る。 タービン３４６は、完全に膨張したガスを熱回収水蒸気発生器（ＨＲＳＧ）３ ５０に導く排気マニホルド３４９へ吐出する。ＨＲＳＧ３５０は、タービン排気 からの熱回収を行うように設計され、いくつかの製造業者から入手可能である、 エコノマイザ、ボイラ、過熱器の多少標準化された組立体である。この実施例の ために構成したＨＲＳＧ３５０は、エコノマイザ、低圧ボイラ、中間圧ボイラ、 高圧ボイラ、中間圧水蒸気のための過熱器からなる。多数の他の構成、特に水蒸 気圧、再熱コイル、エコノマイザ（単数または複数）および過熱器（単数または 複数）の配置に関する他の構成も可能である。 経済的に有用な熱を回収した後の排気はベント３５１を通して大気中へ放出さ れる。ボイラ給水は管路３５２を経てポンプ３３８によってＨＲＳＧ３５０に与 えられる。高圧給水ブースタ・ポンプ（図示せず）が高圧ボイラに充填するため に必要かも知れない。低圧水蒸気は管路３５３を通してオフサイト用途、主とし て原料スラリーの滅菌（必要に応じて）や寒冷期でのビルディング暖房のために 送られる。過熱高圧水蒸気は管路３５４を経て凝縮水蒸気タービン３５５の入口 に流れる。過熱中間圧水蒸気は管路３５６を経てその圧力に適したタービン３５ ５の中間段に流れる。タービン３５５内の高圧、中間圧水蒸気の膨張によって生 じたエネルギは、軸馬力として、発電機（または交流発電機）３５７へ伝えられ 、この発電機はそれを電気に変え、導管３５８を経て流れて導管３４８内のエネ ルギと合流する。内部機器、たとえば、潤滑油ポンプへ（図示しない導管を通し て）少量をそらせた後、正味生産量の電気は導管３５９を通して装置から給送さ れる。その場にある他の設備が飽和あるいは過熱あるいはこれら両方の状態の中 間圧水蒸気を必要とする場合には、或る量を単数または複数の管路（図示せず） によってタービン３５５からそらせてもよい。低圧水蒸気の需要は間欠的であり そうなので、余剰低圧水蒸気をタービン３５５の適当な段へ搬送するための接続 部（図示せず）を設けてもよい。ブローダウンは高圧ボイラから中間圧、低圧ボ イラへ捨てられ、制御装置３５７を通してＨＲＳＧ３５０から引き出される。Ｈ ＲＳＧ３５０は補給燃料を燃焼するために設けることができる（すなわち、「タ クト・バーナ」を使用する）。これは炭化温度までの炭素質スラリーの過熱を完 了するコイルを包含し得る。 完全に膨張した水蒸気は、真空管路３６１を通してタービン３５５を出て、真 空面コンデンサ３６２の高温側へ導かれる。図示したように、水蒸気を凝縮し、 真空を生じさせるのに必要な熱は、管路３６３によってコンデンサ３６２の低温 側へ供給される冷却水へ間接的に伝えられ、冷却水は管路３６４を経てオフサイ ト冷却タワーに戻される。あるいは、空冷式コンデンサを水冷式コンデンサの代 わりに用いてもよい。水蒸気凝縮物はコンデンサ３６２の底に集まり、そこから 重力によって管路３６５を経て凝縮水レシーバ３６６に排出する。排気装置３６ ７（真空ポンプか水蒸気ジェット・エゼクタであり得る）がレシーバ３６６の頂 部に接続してあり、コンデンサ３６２に入った非凝縮ガスをタービン３５５から 排出された水蒸気と共に捨てるようになっている。レシーバ３６６から、水蒸気 凝縮物は管路３６８を経て凝縮水ポンプ３６９に流れ、このポンプがアキュムレ ータ３３６に放出するに充分な圧力を与える。 第３図の実施例は、飽和器を管路３４１に挿入し、ＨＲＳＧ３５０のエコノマ イザ部分での予熱の後に飽和器へ管路３５２内の「ボイラ給水」の少なくとも一 部を送る湿り空気タービン（ＨＡＴ）サイクルを使用するように改造してもよい 。排気ガスの熱の若干は水蒸気発生部へそらし、飽和器へ行く水を予熱すること になる。 チャコール・スラリーの調製中に行われる密度分離および抽出にもかかわらず 、リアクタ３１０へ充填されつつあるチャコール・スラリーが有害金属を含有し 、その灰分が危険物としてなるかも知れない場合には、ミキサ３０４でスラリー と混合する一次オキシダントの量またはその酸素濃度あるいはこれら両方を増大 させてリアクタ３１０の上部で到達する温度が灰分の大部分の融点を超えるよう にするとよい。次に、浮遊する灰分粒子が溶融スラグの小球となる。その後の、 管路３１１、３１２を通しての二次または三次のオキシダント（酸化の完了を除 く）の吸引が混合温度を灰分融点より低いレベルまで急冷し、遊離帯域２２３お よびサイクロン２２７内の生成ガスから分離された灰分はほぼ球形で非粘着性の 粒子となる。 熱ガス・スラグ小球混合物の急冷の一部または全部を管路３７０、ガス循環器 ３７１および急冷管路３７２によってスクラバ２３３の頂部から再循環させた冷 たい生成ガスで行うこともできる。あるいは、急冷を（図示しない管路によって ）遊離帯域３１３の上方で噴射する水で行ってもよい。これら他の手段のいずれ かあるいは組み合わせによる急冷は管路３１８内の生成ガスの温度を調節するの に必要な余剰空気の量を減らし、付加的なチャコール・スラリーを酸化させるの により多くを利用できるようになる。 再循環され、清浄化された生成ガスでの急冷は遊離帯域３１３、サイクロン３ １６、熱交換器３１９の高温側およびスクラバ３２２を通る実質的な再循環を必 要とするかも知れない。熱交換器３１９の低温側での正味の清浄化した生成ガス の熱容量はこの仕事には不適であるかも知れない。或る点までは、付加的な冷却 作業は、管路３２５内に挿設した、チャコール・スラリーまたはボイラ給水を予 熱する熱交換器（図示しないが、第５図の熱交換器５４５に類似したもの）にシ フトできる。しかしながら、熱交換器３１９と並列にあるいは直列に設けた熱交 換器または廃熱ボイラ（図示せず）によってこの熱い生成ガスを冷却する作業を 支援させ、熱の一部をたとえばボイラ給水へ伝達する必要もあるかも知れない。 それぞれ単一の接続部として図示してあるが、空気、冷却済みのガスまたは水 は、実際には、周囲に配置し、２つ以上の水平面に設置した複数の接続部を通し てリアクタ３１０内へ噴射してもよい。 第３図には、冷間始動、バックアップ燃料・動力、ブローダウン、圧力逃がし の諸システムからの流れを装置に与えるのに必要な補助システム、機器は示して ない。 第４図の実施例は、第１図の実施例を包含し、２段熱酸化による高エネルキ密 度チャコール・スラリーの電気への変換、第１段ガスからの灰分スラリーの分離 およびガスタービン発電機による化学的エネルギ、熱エネルギおよび圧力エネル ギの電気への変換を行うものである。タービン排気に残っている熱は水蒸気へ変 換され、この水蒸気が凝縮水蒸気タービン発電機を通して膨張し、付加的な電気 を発生する。 凝縮した、あるいは、再スラリー化したチャコール・スラリーは、好ましくは それが生成されたときの温度で、管路４０１を通して装置へ入り、リアクタ充填 ポンプ４０２によって加圧される。このポンプはそれを管路４０３を通して復水 ・混合装置４０４へ送る。管路４０３内のチャコール・スラリーがその大気圧沸 点近くの温度であり、排気されることになっているプロセス熱をそれに伝達する ことが経済的である場合には、熱交換器（図示せず）を管路３０３内に挿設する とよい。 普通のダスト・フィルタ（図示せず）を設置した導管４０５を通して大気を第 １段エアコンプレッサ４０６の吸引側へ吸い込み、このエアコンプレッサがそれ を高圧で接続部４０７を経て第２段エアコンプレッサ４０８へ送り、この第２段 エアコンプレッサが圧縮された空気の一部を高温でさらに高くした圧力の下に管 路４０９へ送る。（いくつかの製造業者の２段ガスタービン・コンプレッサはイ ンタクーラと、第１、第２の段階の間に挿設した、凝縮物を放出するためのドラ ムとを有する。） 管路４０９内の空気の一部または全部を分離ユニット（図示せず）に送り、ミ キサ４０４へ行くオキシダントが通常の空気よりも大きい酸素濃度を持てる用に してもよい。 管路４０３からのチャコール・スラリーおよび管路４０９からの空気は混合装 置３０４で徹底的に混合されるか、あるいは、そのすぐ後に送られる。オキシダ ントは一次、二次通路へ振り分けてもよく、装置３０４が渦流そらせ板、ミキサ 、バーナ、スプレー・ドライヤ設計の分野では公知の他の分散・混合手段（空気 または水蒸気霧化を含む）を包含していてもよい。オキシダント・スラリー混合 物は細長い酸化リアクタ４１０の入口帯域へ排出する。この酸化リアクタは、反 応を急速に進行させる温度まで燃料・空気混合物を急速に過熱する目的で、入口 帯域へ熱い酸化生成物を再循環させる、米国特許第5,050,375 号の第１図に記載 されているような内部機構（図示せず）を持つとよい。 第１図に示すような、管路１２４を経由して流出するように示した炭化部で発 生したガスを（図示しない接続部によって）ミキサ４０４あるいはリアクタ４１ ０の入口帯域へ導入してもよい。 リアクタ４１０の内径は、固体粒子がガス相に捕らえられたまま一緒に流れる ように比較的高い速度の反応帯域を与えるように選ぶ。チャコール粒子は酸素と 反応して二酸化炭素と水蒸気を生成し、相当する反応熱を放出し、混合物の温度 を上昇させ、若干の軽い炭化水素ガスを同様にチャコール・スラリーから発生さ せ、燃料ガスを形成する。しかしながら、オキシダント：スラリー比を調節する ことによっって最高温度を制限する。 拡大直径遊離帯域４１３に放出された際に、固体粒子の運動エネルギは、重力 と一緒に作用して固体粒子の大部分を燃料ガスから遊離させ、円錐形の底部４１ ４へ落下させ、ここから主スタンドパイプ４１５を通して引き出させる。円錐形 底部４１４は空気混和接続部（図示せず）を含んでいてもよく、これを通して水 蒸気あるいは冷却済みのガスあるいはこれら両方を射出して固体粒子を自由流動 状態に維持することができる。 第４図に示されるリアクタ４１０の流れ方向は下向きであるが、本発明のため の同伴流リアクタは上向きでも水平でもよく、生成物再循環通路は内部軸線方向 ではなくて外部であってもよい。米国特許第5,050,375 号の第３図は比較的短い 外部再循環通路を可能とするＵ字形リアクタを示している。第４図の実施例のた めのリアクタは同伴流タイプである必要はないが、「輸送」相で作動するものを 含めて、第５図に示すような循環式流動床リアクタであってもよい。 若干の灰分微粉粒子を搬送する熱い燃料ガスは遊離帯域４１３からサイクロン ・セパレータ４１６に排出する。遠心力を利用して、セパレータ４１６はガスと 同伴粒子のさらなる分離を行い、これらは重力によってスタンドパイプ４１７に 落下し、このスタンドパイプは主スタンドパイプ４１５と連結する。多段または 他の公知のガス・固体分離装置を含む他のサイクロン配置をサイクロン４１６の 代わりに用いてもよい。 サイクロン４１６内の未分離の塵埃微粉子をまだ運んでいる熱い燃料ガスは管 路４１８を通って再熱交換器４１９の高温側に流れ、そこにおいて、洗浄済みの ガスと間接的な熱交換を行うことによって露点に近いまで冷却される。冷却され た燃料ガスは、次に、管路４２０を経て接触装置４２１へ流れ、そこで、露点ま でさらに冷却され、吸引管路４２３、微粉スラリー・ポンプ４２４および再循環 管路４２５によってスクラバ容器４２２の基部から再循環された微粉スラリーと 接触することによって湿潤された同伴ダスト粒子を有する。 冷却済みの生成ガスを装置４２１において微粉スラリーと接触させる代わりに 、スラリー噴霧ノズルまたは他の蒸気・液体接触要素（図示せず）の助けによっ てスクラバ容器４２２の下部で接触を行ってもよい。 ポンプ４２４は管路４２６を通して微粉スラリーの正味生産量をエゼクタ４２ ７へも供給し、このエゼクタはスタンドパイプ４１５、４１７を経て遊離帯域４ １３およびサイクロン４１６で分離された灰分粒子を受け取る。エゼクタ４２７ では、若干のガスを同伴する灰分粒子を冷却、湿潤、スラリー化し、管路４２９ を通して流動化ガス・セパレータ４２９に放出する。セパレータ４２９では、流 動化ガスは灰分スラリーから遊離し、分離され、管路４３０を経て均等量の水蒸 気と共にスクラバ４２２へ通される。（管路４３０内のガスを伴う水蒸気の潜熱 は熱灰分から回収した熱を示している。）灰分スラリーは底部接続部を経て管路 ４３１へ引き抜かれ、そこから灰分スラリー・給水熱交換器４３２の高温側へ流 れ、そこで、圧力制御装置４３３を通して普通の灰分スラリー廃棄場に放出する のに適した温度まで冷却される。 処理したボイラ給水は、オフサイト・ポンプからの圧力の下に管路４３４を経 て装置に入り、熱交換器４３２内の灰分スラリーとの間接的な熱交換によって予 熱される。熱交換器４３２から、ボイラ給水は管路４３５を経てボイラ給水アキ ュムレータ４３６（独占設計の「脱気器」であってもよい）へ流れる。熱交換器 ４３２での加熱によって遊離したガスは圧力制御装置４３７を経てアキュムレー タ４３６の頂部から大気中へ放出される。ボイラ給水ポンプ４３８はアキュムレ ータ４３６からの吸引を行い、管路４３９を経て、スクラバ４２２の上部を横切 って配置した一連のスプレー・ノズルへ給水を放出する。スプレー・ノズルは複 数のレベルに配置してもよい。スクラバ４２２を通して上昇してくるガス流へ噴 霧する給水の目的は、それを露点よりやや低い温度に冷却し、少量の水蒸気を凝 縮することにある。ダスト粒子上およびそれのまわりの凝縮水はダスト粒子を効 果的に湿潤し、ガス相から除去する。スプレー接触の液体／ガス比を高めるため に、スプレー水を内部サンプ・循環ポンプ（図示せず）によって再循環させると よい。別の適当な源からの水をボイラ給水の代わりに用いてもよい。 再熱交換器４１９、スクラバ４２２、コンタクタ４２１、給水噴霧管路４３９ 、ミスト分離器４４０およびそれに関連した配管接続部からなるスクラビング・ システムの代わりに、熱い燃料ガスから微粉ダストを分離する別の方法、たとえ ば、複数の多孔性セラミック・フィルタ套管を用いてもよい。 きれいな燃料ガスは、ミスト分離器４４０を通って流出し、再熱交換器４１９ の低温側に流れ、そこにおいて、熱い燃料ガスによってその温度に近い温度まで 間接的に加熱される。再加熱されたガスは管路４４１を経て第２段酸化リアクタ ４４２へ流れ、そこにおいて、管路４４３を経てコンプレッサ４０８から放出さ れる空気の残余に合流し、それと混ぜあわされる。リアクタ４４２（天然ガス燃 料のためにタービン製造業者によって供給されるリアクタの簡単な改造物出会っ てもよい）では、タービンしようで許される温度まで温度を制限するに充分な余 剰空気の存在の下に酸化が完了する。熱くてきれいな生成ガスは、次に、導管４ ４４によってガスタービン４４５の入口に導かれる。 第１図に管路１２４を経て流出するように示した、炭化部で発生したガスは、 ミキサ４０４、リアクタ４１０をバイパスし、（図示しない接続部を介して）リ アクタ４４２へ行くきれいな燃料ガスと合流してもよい。 熱くてきれいなガスは第１段タービン４４５を通るときに部分的に膨張し、こ のタービンは機械的エネルギを軸馬力の形で第２段エアコンプレッサ４０８へ給 送する。安全動作温度内にタービン４４５の臨界成分を維持するために、コンプ レッサ４０８の吐出部からの高圧水蒸気または空気あるいはこれら両方を（図示 していない接続部を通して）内部冷却通路へ送ってもよい。 タービン４４５でエネルギを捨てることによって冷却されてから、部分的に膨 張したガスはクロスオーバ４４６を通って流れ、第２段タービン４４７でさらに 膨張し、このタービンは機械的エネルギを軸馬力の形で第１段エアコンプレッサ ４０６へ送る。タービン３４４でエネルギを捨てたことによってさらに冷却され てから、さらに膨張したガスはクロスオーバ４４８を通って流れ、第３段タービ ン４４９で再び膨張する。タービン４４９は機械的エネルギを軸馬力の形で発電 機（または交流発電機）４５０へ送り、これはそれを電気に変換し、導管４５１ を通して放出する。 リアクタ４１０の圧力はコンプレッサ４０８の吐出圧力容量で決まる。タービ ン４４５の吐出圧力は、コンプレッサ４０８の消費するだけの動力を発生するよ うに調節する。同様に、タービン４４７の吐出圧力は、コンプレッサ４０６の消 費するだけの動力を発生するように調節する。ガス内の余剰の潜在的なエネルギ は加圧排気の形でタービン４４９へ伝えられる。 第４図は或る特定の製造業者の供給するターボ機械を示しているが、異なった 吐出圧力を有するかあるいは個々の機械の数およびそれらの相互関係を変更した かまたはこれら両方を行った他の製造業者からのターボ機械にも容易に適用でき る。 タービン４４９は、完全に膨張したガスを熱回収水蒸気発生器（ＨＲＳＧ）４ ５３に導く排気マニホルド４５２へ吐出する。ＨＲＳＧ４５３は、タービン排気 からの熱回収を行うように設計され、いくつかの製造業者から入手可能である、 エコノマイザ、ボイラ、過熱器の多少標準化された組立体である。この実施例の ために構成したＨＲＳＧ４５３は、エコノマイザ、低圧ボイラ、中間圧ボイラ、 高圧ボイラ、高圧水蒸気、中間圧水蒸気のための過熱器からなる。多数の他の構 成、特に水蒸気圧、再熱コイル、エコノマイザ（単数または複数）および過熱器 （単数または複数）の配置に関する他の構成も可能である。 経済的に有用な熱を回収した後の排気はベント４５４を通して大気中へ放出さ れる。ボイラ給水は管路４５５を経てポンプ４３８によってＨＲＳＧ４５３に与 えられる。低圧水蒸気は管路４５６を通してオフサイト用途のために送られる。 過熱高圧水蒸気は管路４５７を経て凝縮水蒸気タービン４５８の入口に流れる。 過熱中間圧水蒸気は管路４５９を経てその圧力に適したタービン４５８の中間段 に流れる。低圧水蒸気の需要は間欠的でありそうなので、余剰低圧水蒸気をター ビン４５８の適当な段へ搬送するための接続部（図示せず）を設けてもよい。タ ービン４５８内の高圧、中間圧水蒸気の膨張によって生じたエネルギは、軸馬力 として、発電機（または交流発電機）４６０へ伝えられ、この発電機はそれを電 気に変え、導管４６１を経て流れて導管４５１内のエネルギと合流する。内部機 器、たとえば、潤滑油ポンプへ（図示しない導管を通して）少量をそらせた後、 正味生産量の電気は導管４６２を通して装置から給送される。 完全に膨張した水蒸気は、真空管路４６３を通してタービン４５８を出て、真 空面コンデンサ４６４の高温側へ導かれる。図示したように、水蒸気を凝縮し、 真空を生じさせるのに必要な熱は、管路４６５によってコンデンサ４６４の低温 側へ供給される冷却水へ間接的に伝えられ、冷却水は管路４６６を経てオフサイ ト冷却タワーに戻される。あるいは、空冷式コンデンサを水冷式コンデンサ４６ ４の代わりに用いてもよい。水蒸気凝縮物はコンデンサ４６４の底に集まり、そ こから重力によって管路４６７を経て凝縮水レシーバ４６８に排出する。排気装 置４６９（真空ポンプか水蒸気ジェット・エゼクタであり得る）がレシーバ４６ ８の頂部に接続してあり、コンデンサ４６４に入った非凝縮ガスをタービン４５ ８から排出された水蒸気と共に捨てるようになっている。レシーバ４６８から、 水蒸気凝縮物は管路４７０を経て凝縮水ポンプ４７１に流れ、このポンプがアキ ュムレータ４３６に放出するに充分な圧力を与える。 ブローダウンは高圧ボイラから中間圧、低圧に捨てられ、制御装置４７２を介 してＨＲＳＧ４５３から引き出される。ＨＲＳＧ４５３は、補給燃料を燃焼する ために設けることができる（すなわち、「ダクト・バーナ」を使用する）。これ は炭化温度までの炭素質スラリーの過熱を完了するコイルを包含し得る。 第４図の実施例は、飽和器を管路４０９または管路４４３あるいはこれら両方 に挿入し、ＨＲＳＧ４４３のエコノマイザ部分での予熱の後に飽和器へ管路４５ ５内の「ボイラ給水」の少なくとも一部を送る湿り空気タービン（ＨＡＴ）サイ クルを使用するように改造してもよい。排気ガスの熱の若干は水蒸気発生部へそ らし、飽和器へ行く水を予熱することになる。 チャコール・スラリーの調製中に行われる密度分離および抽出にもかかわらず 、リアクタ４１０へ充填されつつあるチャコール・スラリーが有害金属を含有し 、その灰分が危険物としてなるかも知れない場合には、ミキサ４０４でスラリー と混合する一次オキシダントの量またはその酸素濃度あるいはこれら両方を増大 させてリアクタ４１０の上部で到達する温度が灰分の大部分の融点を超えるよう にするとよい。次に、浮遊する灰分粒子が溶融スラグの小球となる。その後の、 管路４７３、サーキュレータ４７４および急冷管路４７５によるスクラバ４２２ の頂部からの冷却済みのきれいな燃料ガスの噴射で混合温度を灰分固化温度より 低いレベルまで急冷し、遊離帯域４１３およびサイクロン４１６内のガスから分 離された灰分はほぼ球形で非粘着性の粒子となる。 熱交換器４１９のチューブをセラミックではなくて金属で作ることができるよ うにするためには、スラグ小球を固化するに必要な温度よりもかなり高い温度、 ほぼ１８００°Ｆより低い温度まで燃料ガスを急冷する必要があるので、遊離帯 域４１３、サイクロン４１６、熱交換器４１９の高温側およびスクラバ４２２を 通しての実質的な燃料ガスの再循環が必要である。熱交換器４１９の低温側での 正味のきれいな燃料ガスの熱容量はこの仕事には不適であるかも知れない。或る 点まで、付加的な冷却作業は、管路４２５に挿設された、チャコール・スラリー またはボイラ給水を予熱する熱交換器（図示しないが、第５図の熱交換器５４５ に類似したもの）にシフトされ得る。しかしながら、熱交換器４１９と並列ある いは直列に設けた熱交換器あるいは廃熱ボイラ（図示せず）によってこのような 熱い燃料ガス冷却作業を支援して、熱の一部をたとえばボイラ給水へ伝達する必 要もあるかも知れない。 また、熱いガス・スラグ小球混合物の急冷の一部または全部を遊離帯域４１３ 上方へ（図示しない管路を通して）噴射した水で行うことも可能である。 酸素または酸素豊富な空気をそれ自体の充填用エアコンプレッサを有する空気 分離ユニットからミキサ４０４へ供給する場合、管路４０９を省略してもよい。 コンプレッサ４０８によって放出される空気のすべては管路４４３および第２段 リアクタ４４２へ送られる。 単一の接続部として図示してあるが、冷却済みのガス（または水）は、実際に は、周囲に配置し、２つ以上の水平面に設置した複数の接続部を通してリアクタ ４１０内へ噴射してもよい。 第４図には、冷間始動、バックアップ燃料・動力、ブローダウン、圧力逃がし の諸システムからの流れを装置に与えるのに必要な補助システム、機器は示して ない。 第５図の実施例も第１図の実施例を包含しており、高エネルギ密度チャコール ・スラリーを高圧過熱水蒸気および中間圧水蒸気へ変換し、これを普通のオフサ イト凝縮ターボジェネレータで電気に変換したり、他の目的に使用したりするこ とができる。スラリー水は当然蒸留水であり、有用な副産物となる。凝縮したあ るいは再スラリー化したチャコール・スラリーは、管路５０１を通って、好まし くはそれが生成されたときの温度で装置に入る。リアクタ充填ポンプ５０２はそ れに充分な圧力を与えて、管路５０３を通って灰分スラリー・チャコール・スラ リー熱交換器５０４の低温側へ流れ、そして、管路５０５を通って循環流動床リ アクタ５０６へ流れるようにする。 第１図に管路１２４を経て流出するように示したような、炭化部で発生したガ スは、（図示しない接続部を通して）リアクタ５０６の下部に導入してもよい。 普通のダスト・フィルタ（図示せず）を設置し得る導管５０７を通して第１段エ アコンプレッサ５０８の吸引側へ大気を引き、この第１段エアコンプレッサはそ れを高温、高圧で管路５０９を通してインタクーラ５１０の高温側へ給送し、そ こにおいて、大気は高圧ボイラ給水との間接熱交換によって冷却される。大気内 の水蒸気（湿気）の量は変化する。空気に運ばれる水蒸気のほとんどはインタク ーラ５１０内で液体の水に復水し、管路５１１内へ冷却された空気と共に排出さ れる。この水は第２段コンプレッサ吸引ドラム５１２およびミスト分離器５１３ 内で空気から分離され、液面制御装置５１４を通して装置から除去される。 ミスト分離器５１３から、部分的に圧縮された空気は第２段エアコンプレッサ ５１６の吸引側に流れ、この第２段エアコンプレッサはこの空気を高温、高圧で 管路５１７へ給送する。管路５１７は管路５１８を通してリアクタ５０６の底へ 一次空気を供給する。段階式空気導入は窒素酸化物生成を最小限に抑える公知の 手段であるから、一次空気は充填されたスラリー内のチャコールの酸化を完了す るのに理論的に必要な量よりもかなり少ないかも知れない。コンプレッサ５１６ から放出された空気の残余は管路５１９で示すように連続的に高くなる部位でリ アクタ接続部を通して追加される。 リアクタ５０６の入口帯域における温度は、燃料スラリー水が直ちに蒸発し、 チャコールおよび灰分粒子が或る量の熱い再循環固体と共に上昇流の空気、水蒸 気に同伴することになるように決める。チャコール粒子の酸化はガス・固体混合 物がリアクタ５０６を通して比較的高い渦流速度で流れるにつれて開始し、進行 する。酸化によって発生した熱は、温度を上昇させるが、リアクタ５０６の内周 に沿ってリング状に配置した垂直ボイラ・チューブ内の沸騰給水へ間接的に伝え られる熱は、循環固体の熱容量と相まって、温度上昇を制限し、温度が所定の最 大値を超えないようにする。 ボイラ・チューブ（図示せず）は給水マニホルド５２０によって熱い給水を受 け、給水と水蒸気の混合物を出口マニホルド５２１へ放出する。 リアクタの頂部に達すると、ガス・固体混合物（この中の炭素の大部分が酸化 されている）はクロスオーバ５２２を通って熱いサイクロン・セパレータ５２３ に流出する。セパレータ５２３において、遠心力が固体粒子の大部分をガス状生 成物から分離させ、重力によってスタンドパイプ５２４内へ落下させる。固体は 比較的稠密な相でスタンドパイプ５２４を流下し、その重量によって、リアクタ ５０６の同様のレベルに存在する圧力よりもいくぶん高い圧力を底に生じさせる 。この圧力差は固体粒子のすべてあるいは大部分をシールまたはトラップ５２５ を経て熱い固体再循環としてリアクタ５０６の入口帯域へ流動させる。そこにお いて、固体粒子は流入空気、チャコール・スラリーと混ぜられ、それらを加熱 する。スタンドパイプ５２４およびシール５２５は空気混和接続部（図示せず） を備えていてもよい。 この実施例では図示していないが、酸化空気の運動エネルギを利用するかスラ リー水を蒸発させるかあるいはこれら両方を行って固体循環をeduction装置によ って支援してもよい。その一例が米国特許第4,714,032 号の第２図に示してある 。循環流動床原理の他の例の特徴も、サイクロン・セパレータおよびスタンドパ イプを経て再循環させられる稠密固体から熱を抽出することを含めて、利用する ことができる。 本発明で考えているチャコールのいくつかはリアクタ５０６で固定再循環を蓄 積するには不充分な灰分を含んでいるかも知れないし、灰分が細かすぎたり、サ イクロン５２３で捕らえるには不充分な程度まで摩耗するかも知れない。この場 合、適当なサイズ範囲で、適当な耐摩耗性のある外部の不活性粒子を循環固体に 加えるてもよい。いかなる場合でも、このような材料の初期充填を、始動のため に充分な再循環予備量を得るように行うことは有用である。 出口マニホルド５２１からの高圧水蒸気および給水は高圧水蒸気ドラム５２６ に流れ、これから水が分離し、重力によって再循環給水として入口マニホルド５ ２０へ降水管５２７を通って流れる。分離した水蒸気は上方へ流れ、ミスト分離 器５２８を通してドラム５２６を出て水蒸気過熱用熱交換器５２９に流れ、そこ において、主エネルギ生成物として管路５３０を通って装置から送り出されると きの温度まで過熱される。 サイクロン５２３によっても分離されなかった固体微粉粒子を運ぶ生成ガスは マニホルド５３１を通って反応装置を出る。このマニホルドは、第２段サイクロ ン、多孔性セラミック・フィルタまたはガスから細かい固体を分離するための他 の装置を含み得る。マニホルド５３１は加熱媒体として熱いガスを管路５３２を 経て水蒸気加熱用熱交換器５２９へ流れ、管路５３３を経て二次第１段燃料ガス 再加熱用熱交換器５３５に流れ、管路５３４を経て第２段煙道ガス再加熱用熱交 換器５３６へ流れる。熱交換器５２９、５３５、５３６における間接熱伝達によ って部分的に冷却された後、生成ガスはマニホルド５３７内で再混合され、一次 第１段煙道ガス再加熱用熱交換器５３８に流れ、そこにおいて、露点に近い温度 まで冷却される。 個々の残余熱に応じて、熱交換器５２９、５３５、５３６、５３８を正しく機 能させるために必要な量よりも多い熱い生成ガスの顕熱が反応システムから出る 。この場合、トリム廃熱ボイラを管路５３１またはマニホルド５３７に挿入し、 高圧水蒸気または中間圧水蒸気の生成を支援してもよい。 冷却済みの生成ガスは、管路５３９を経て接触装置５４０に流れ、そこにおい て、露点まで冷却され、吸引管路５４２、微粉スラリー・ポンプ５４３、再循環 管路５４４、微粉スラリー・給水熱交換器５４５および戻り管路５４６によって ベントガス脱水器タワー５４１の基部から再循環された微粉スラリーと接触する ことによって湿潤された同伴ダスト粒子を有する。装置５４０はタワー５４１の フラッシュ帯域５４７に排出し、そこにおいて、上方へ流れる生成ガスとタワー ５４１の基部へ落下するスラリーとの分離が行われる。 装置５４０内での微粉スラリーと冷却済みの生成ガスとの接触の代わりに、ス ラリー・スプレー・ノズルまたは他の蒸気・液体接触要素（図示せず）の助けら れながらタワー５４１の下部で接触を行ってもよい。 ポンプ５４３は微分スラリーの正味生産量を管路５４８を経て灰分エゼクタ５ ４９にも供給し、この灰分エゼクタはリアクタ５０６から底部スタンドパイプ５ ５０を経て灰分粒子の正味生産量を受ける。エゼクタ５４９において、若干のガ スを伴う灰分粒子は冷却、湿潤、スラリー化され、管路５５１を経て流動化ガス ・セパレータ５５２に排出される。セパレータ５５２において、流動化ガスが灰 分スラリーから遊離、分離され、管路５５３を経てタワー５４１へ均等量の水蒸 気と一緒に送られる。（管路５５３内のガスを伴う水蒸気の潜熱は熱い灰分から 回収された熱を表している。）灰分スラリーは底部接続部を経て管路５５４へ引 かれ、そこから灰分スラリー・チャコール・スラリー熱交換器５０４の高温側に 流れる。そこにおいて、圧力制御装置５５５を通して普通の灰分スラリー廃棄部 へ放出するに適した温度まで冷却される。装置に充填されるチャコール・スラリ ーが灰分スラリーを適切に冷却するには高すぎる場合には、熱交換器（図示せず ）内のボイラ給水と熱交換することによって冷却を支援してもよい。 フラッシュ帯域５４７から上向きに流れるガスは、熱水サンプ５５７の軸線方 向通路を通って水洗する前に洗浄されて１つまたはそれ以上の逆流蒸気・液体接 触要素５５６内のエントレインメントを除去する。この熱水サンプは、流量制御 装置５５８を通して要素５５６へ洗浄水を送り、循環ポンプ５５９へ熱水を送る 。循環ポンプは、熱水を廃熱ボイラ５６０の高温側を通して吐出し、廃熱ボイラ は、熱水を間接的に冷却してから循環環流として管路５６１を通してタワー５４ １の中間部にある複数の逆流蒸気・液体接触要素５６２の最上部へ戻す。要素５ ６２を通って下方へ流れる部分冷却済みの水は上向流ガスを冷却し、そこからの 水蒸気を凝縮し、サンプ５５７に集まる前にプロセスで再加熱されることになる 。 ボイラ５６０内の循環熱水から伝えられた熱は管路５６３によってボイラ５６ ０の低温側に供給される給水の一部を蒸発させる。水蒸気、水は管路５６４を経 てボイラ５６０の低温側を出て、中間圧水蒸気ドラム５６５内でそれぞれの相に 分離される。このドラムの底部から、未蒸発給水は管路５６６を経てボイラ５６ ０の低温側の入口に再循環する。ドラム５６５内で分離された水蒸気はミスト分 離器５６７を通って流出し、管路５６８を経て二次エネルギ生成物として装置を 出る。 タワー５４１の中間部でガス流から凝縮された水蒸気のために、液面制御装置 ５６９を通してタワー５４１の上部にある同様の循環システムに放出された水は 正味生産量である。タワー５４１の中間部で水を循環させることによって部分的 に冷却、脱水された後、前の水蒸気分のかなりの部分をまだ運んでいるガスは上 方サンプ５７０の軸線方向通路を通って上昇し、この上方サンプは暖かい水を循 環ポンプ５７１に供給し、そこにおいて、冷却されてから循環環流として管路５ ７３を通してタワー５４１の上部にある複数の逆流蒸気・液体接触要素５７４の 最上部に戻す。冷却された水は要素５７４を通って下方へ流れ、上向流ガスを冷 却し、この上部に入ったときに含有されていた水蒸気の大部分を凝縮する。タワ ー５４１の中間部、上部において凝縮された正味の水はこの実施例の生成物とし て液面制御装置５７５を通して放出される。少量含有した溶解ガスを除いて、そ れは溶解固体の少ない高品質の水である。 熱交換器５７２において循環する暖かい水から伝えられた熱は管路５７６を経 てオフサイトから装置に入った中間圧水蒸気ボイラ給水を予熱し、それを管路５ ７７を通して中間圧給水アキュムレータ５７８（専用設計の「脱気器」であり得 る）へ送る。熱交換器５７２における加熱によって発生したガスはアキュムレー タ５７８において分離され、制御装置５７９を通して放出される。アキュムレー タ５７８から、脱気された中間圧給水は管路５８０を経て中間圧ボイラ給水ポン プ５８１の吸引側に流れ、このポンプはそれを補給水としてボイラ５６０の循環 システムに排出する。 図示したように、ベントガス脱水タワー５４１は３つの部分を有する。個々の 残余熱と経済的なファクタに応じて、１つまたはそれ以上の付加的な部分を設け てもよく、その結果、回収された顕熱、潜熱が温度損失を少なく利用できるよう になる。付加的なを通して循環する水の熱は、たとえば、別の圧力レベルで水蒸 気を発生したり、あるいは、ボイラ給水の予熱を向上させたりするのに使用され ることになる。 高圧ボイラ給水は管路５８２を経てオフサイト・ポンプの圧力の下に装置に入 り、この管路はこの給水をインタクーラ５１０の低温側へ導く。ここで、給水は 熱い圧縮空気によって間接的に加熱される。管路５８３を通してインタクーラ５ １０から出た、部分的に加熱された給水は、微粉スラリー・給水熱交換器５４５ の低温側を通して流れ、そこにおいて、熱い微粉スラリーによって間接的に加熱 される。加熱された給水は管路５８４を経て高圧ボイラ給水アキュムレータ５８ ５（専用設計の「脱気器」であってもよい）へ流れる。熱交換器５１０、５４５ において加熱によって生じたガスはアキュムレータ５８５で分離され、制御装置 ５８６を通して放出される。アキュムレータ５８５から、脱気された高圧給水は 管路５８７を経て高圧ボイラ給水ポンプ５８８の吸引側へ流れ、このポンプはそ れを高圧ボイラ・ループの巡回システムへ放出する。 きれいで脱水された生成ガスはミスト分離器５９０を通してタワー５４１を出 てから、熱交換器５３８において部分的に冷却された生成ガスによって間接的に 予熱され、次いで、管路５９１を経て熱交換器５３５の低温側へ進み、ここにお いて、熱い生成ガスによってその温度に近い温度まで間接的に加熱される。充分 に予熱されたきれいな脱水ガスは、次に、管路５９２を経て第１段ガスタービン ５９３の入口に導かれ、このガスタービンはエネルギを軸馬力の形で第２段エア コンプレッサ５１６へ送る。タービン５９３でエネルギを捨てることによって冷 却された後、部分的に膨張したガスは管路５９４を経て熱交換器５３６の低温側 へ流れ、そこにおいて、管路５３４からの熱い生成ガスの平行流によってその温 度に近い温度まで間接的に予熱される。予熱されたきれいなガスは、次いで、管 路５９５を経て流れ、第２段タービン５９６を通って完全に膨張させられる。こ の第２段タービンは機械エネルギを軸馬力の形で第１段エアコンプレッサ５０８ へ送る。タービン５９６でエネルギを捨てることによって冷却された後、完全膨 張のガスはベント５９７を通して大気中へ放出される。或る場合には、タービン ５９６から放出されたガスに残っている顕熱は中間圧または高圧給紙を予熱する ように設けたエコノマイザ熱交換器を含んでいるとよい。 プロセスユニットの設計に経験のあるエンジニアであれば、冷却を必要とする 流れから回収された熱を利用できる流れへ熱を伝達するように熱交換器を配置で きる別の方法があることは了解できよう。最適な熱効率または採算性あるいはこ れら両方を与える配置は状況に応じて異なるが、これらの変更も本発明では意図 している。 第５図は、膨張時にエアコンプレッサを駆動するに充分な動力を与えるのに充 分な温度までにのみ脱水ガスを予熱する限定ケースを示している。それに対して 、第２〜４図は、膨張させられるガスが空気を圧縮するのに必要とする以上の余 分な馬力を生じるに充分に熱く、余分な馬力を電気に変換する実施例を示してい る。第５図の実施例は、先の実施例ほど大きな余剰ガスタービン馬力を発生する ことはできないが、或る場合には、第５図の１つまたはそれ以上のタービンは電 気に変換可能な適度な余剰馬力を発生することができる。 図示したように、第５図のタービン、コンプレッサは、別個のカスタムメイド の機械として構成され、リアクタ５０６の圧力レベルを全体のプロセス経済性に 基づいて選ぶことができるという利点を有する。これらの機械は必ずしも同一の 回転速度で利用できるわけではないので、一方または両方のセットの機械の間の 軸が速度調節のための装置を備えることも許される。一方、或る場合には、この 圧力をカタログ・ターボ機械またはガスタービンあるいはこれら両方の能力に合 わせて調節するとより経済的となり得る。 第５図は第１段コンプレッサを駆動する第１段タービンと第２段コンプレッサ を駆動する第２段タービンとを示しているが、第１段、第２段タービンの作業は 逆にし得る。 第５図には、冷間始動、バックアップ燃料・動力、ブローダウン、圧力逃がし 用の諸システムからの流れを装置に与えるのに必要な補助システム、機器は示し ていない。 第６図は炭化された熱いチャコール・スラリーと充填された原料炭素質スラリ ーとの間で熱交換する革新的な方法を示している。この熱交換の役割はスラリー 濃縮の逆関数である。一方、第１図の符号１１５、１１６で示すような間接熱交 換器のサイズ、コストは濃縮（粘度）の一次関数である。間接熱交換を排除する ことによって、より濃縮したスラリーを炭化へ充填することができ、このような スラリーはほぼペーストまたはスラジであると言える。第６図の実施例において 、熱いチャコール・スラリーの圧力は段階的に低下させ、その結果、水蒸気がこ のチャコール・スラリーから連続的に低い圧力で蒸発させられる。各圧力レベル での蒸発した水蒸気は加圧された原料スラリーとブレンドされ（やや低い圧力で ）、スラリーのおんどは水蒸気の潜熱で上昇する。 第６図を参照して、第１図のポンプ１１３によって充填されるよりもかなり濃 縮されたＲＤＦのスラリーが導管６０１を通して圧力装置、たとえば、ポンプま たは押出機６０１の吸引側に送られる。この圧力装置は、管路６０３内の第１段 フラッシュ水蒸気よりもやや低い圧力をスラリーに与える。導管６０１内の流れ は、たとえば、スクリュウコンベヤ（図示せず）によって支援することができる 。スラリーは第３段ブレンディング装置６０４内で水蒸気と混合される。第３段 フラッシュ水蒸気の凝縮によって加熱、稀釈されたスラリーは第２段ポンプ６０ ５へ流れ、このポンプは管路６０６内の第２段フラッシュ水蒸気よりもやや低い 圧力をこのスラリーに与える。このスラリーは第２段ブレンディング装置６０７ 内で水蒸気と混合される。第２段フラッシュ水蒸気の凝縮によってさらに加熱、 稀釈されたスラリーは第３段ポンプ６０８に流れ、このポンプは管路６０９内の 第１段フラッシュ水蒸気よりもやや低い圧力をスラリーに与える。このスラ リーは第３段ブレンディング装置６１０内で水蒸気と混合される。第１段フラッ シュ水蒸気の凝縮によってさらに加熱、稀釈されたスラリーは第４段ポンプ６１ １の吸引側に流れ、このポンプは加熱装置６１２を通って流れる間にこのスラリ ーをほぼ液状に維持するのに必要な圧力をスラリーに与える。この機能および別 のタイプは第１図の部分１１８について説明してある。 物理的な配置に応じて、ヒータ６１２とサイクロン・セパレータ６１４の間の 配管は炭化を完了するのに充分な時間を与える。或る特定の炭素質スラリーが設 定温度でより多くの時間を必要とする場合には、パイプ拡大部またはコイル部６ １３を数分の余分な反応時間を与えるように挿入してもよい。 原料スラリーによって先に結合された凝縮フラッシュ水蒸気・水による加熱、 稀釈によって粘度をかなり減じられた後、炭素化された（すなわち、チャコール ）スラリーは、反応で生じたガスと共に、セパレータ６１４へ流れる。ここで、 ガスが液体から分離され、圧力制御装置６１５を経て、管路６３４を通って大気 圧燃焼室その他の部位へ流れる。セパレータ６１４と装置６１５の間の管路は、 セパレータ６１４を出たガス内の水蒸気の潜熱を回収する熱交換器（図示せず） を包含していてもよい。チャコール・スラリーは、重力で、テイルパイプ６１６ を通ってシールポット６１７に落下し、ここにおいて、液面が流量制御装置６１ ８によって維持される。 装置６１８内の圧力低下は熱いスラリー水の一部を蒸発させる。水蒸気と部分 的に冷却、濃縮されたスラリーは一緒に第１段サイクロン・セパレータ６１９に 流れ、ここにおいて、互いに分離され、水蒸気は管路６０９を通って排出する。 チャコール・スラリーは、重力の下に、テイルパイプ６２０を通ってシールポッ ト６２１へ落下し、このシールポットでは、液面が流量制御装置６２２によって 維持される。 装置６２２内の圧力低下は残っているスラリー水の一部を蒸発させる。水蒸気 とさらに冷却、濃縮されたスラリーは一緒に第２段サイクロン・セパレータ６２ ３へ流れ、ここで、分離され、水蒸気は管路６０６を通って出る。チャコール・ スラリーは、重力によって、テイルパイプ６２４を通ってシールポット６２５へ 落下する。このシールポットの液面は流量制御装置６２６によって維持される。 装置６２６内の圧力低下は残っているスラリー水の一部を蒸発させる。水蒸気 とさらに冷却、濃縮されたスラリーは一緒に第３段サイクロン・セパレータ６２ ７に流れ、ここで、分離され、水蒸気は管路６０３を通って出る。チャコール・ スラリーは、重力によって、テイルパイプ６２８を通ってシールポット６２９へ 落下する。このシールポットの液面は流量制御装置６３０によって維持される。 装置６３０から、チャコール・スラリーは、ほんのわずか大気圧以上に維持さ れたサージ・ドラム６３１に流れる。装置６３０内の圧力低下によって生じた少 量の水蒸気は管路６３２を経てドラム６３１を出て、副次的な加熱作業で用いら れるか、第１図のタンク１１１のような原料スラリー貯蔵部へ噴射される。冷却 、減圧されたチャコール・スラリーは管路６３３を経てドラム６３１を出て、第 １図のドラム１２８を出たチャコール・スラリーについて説明したようにさらに 処理される。 炭化プロセス中に生じたガスは主として二酸化炭素出あり、比較的可溶性の化 合物である。高い温度にもかかわらず、若干のガスはサイクロン６１４で分離さ れた液体スラリーに溶解したまま残る。装置６１８に続く圧力低下において、溶 解ガスのかなりの部分が水蒸気と一緒に蒸発し、サイクロン６１９、ブレンダ６ １０を経て再循環させられる。その内の少量が装置６２２に行く液体スラリーに 残り、ブレンダ６０７を経て蒸発、再循環させられる。詳しい説明では二酸化炭 素再循環を考慮しているが、これは実施例の説明した動作に実質的な影響を与え ることはない。 説明を簡略化するために、第６図は３段階の圧力低下を示している。圧力低下 全体をより多くの段階に分ければ、それだけシステムが理想的な（可逆的な）熱 交換を行えるようになり、また、それだけ少ない外部熱を効率よくヒータ６１２ によって供給することができるようになる。最適な段数は個々のケースの経済性 に依存するが、４以上であることが多い。 第６図の実施例において、蒸発した水蒸気はサイクロン・セパレータにおいて 遠心力の助けによって冷却スラリーから分離されるように示してある。その代わ りに、他のタイプのセパレータ、たとえば、簡単なドラム（分離を重力で行う） を用いてもよい。 第６図に示すポンプ記号は、必ずしも往復動式のものである必要はなく、種々 の流体をポンプ輸送するようになっている多数のタイプのポンプのうち任意のも のを表すことを意図している。個別に示してあるいくつかの作業要素を単一の動 力源によって駆動してもよい。 発明の要約 通常、低質燃料から稠密な無機不純物を物理的に分離することは公知の方法に よって行われる。たとえば、フロス浮選を含む液圧石炭洗浄・選鉱に関する技術 は広範囲にわたっている。ＭＳＷの場合、米国特許第4,624,417 号(Gangi)が適 当な粘度に炭素質スラリーを優先的に濃縮することを含めて、岩屑、鉄、ガラス 、非鉄金属をスラリー化し、分離する適当な方法（湿式資源回収法）を記載して いる。あるいは、普通の乾式資源回収法で得た乾燥ＲＤＦを粉砕、スラリー化し て本発明で用いる原料を得てもよい。 １９８３年第２四半期のIllinois Clean Coal Institue（ICCI）への技術レポ ート、"Behavior of Sulfur and Chlorine in Coal During Cumbustion and Boi ler Corrosion"では、著者らは、乾燥時に０．４２％を含有する石炭サンプルで は、「塩素の大部分は塩化物イオンとして細孔の内壁面に吸着する」、そして、 "Characterization of Available Coals from Illinois Mines"では、ほんの０ ．１２％が水、アンモニア、過酸化ナトリウムと一緒に抽出できただけであると ＩＣＣＩに報告している。スラリー炭化について本願で請求の範囲に記載する条 件で生じた構造状の転位は、大気圧抽出では利用できない塩素のほぼ全部を遊離 させる（と共に、ポンプ輸送可能なエネルギ密度を増大させ、他の可溶性または 難溶性の不純物の含有量を低減する）と予想される。 ＲＤＦと褐炭（そのまま燃焼させると、Clean Air Act Amendment of 1990 を 満たせない）との５０対５０混合物を同時燃焼させる改良方法を、実験用加圧流 動床燃焼器でテストした。原料燃料と別個に炭化した燃料の物理的な性質は以下 の通りである（乾燥時）。 炭化の前に本発明に従って５０％の褐炭を５０％ＲＤＦとブレンドしたとき、 炭化燃料は以下の性質を持っていた（乾燥時）。 近似、重量％ 揮発分 49.2 固定炭素 40.9 灰分 9.9 最終、重量％ 炭素 67.4 水素 5.8 窒素 0.8 硫黄 1.1 酸素 15.0 Htg．Val.，Btu/Lb 12670 Ash Soft．Pt.，F 2302 原料燃料、炭化燃料についての大規模なレオロジー・テストは以下の通りに要 約できる。 固体装填量、熱量の増大は、単独で処理した成分と比較して、「二項」スラリ ー、すなわち、粒子サイズ分布が明確に異なる２つの成分からなるスラリーにつ いての予想を確証する。（湿潤ＲＤＦチャコールを粉砕する効果を評価する別個 の実験では、オリジナルの生成物を４２％濃度まで再スラリー化したが、これは ５９６０Btu/Lbの湿潤熱量を有するのに対し、粉砕後は、同じ粘度で４７％の装 填を可能とし、熱量は６６７０Btu/Lbまで増大した。） ５０−５０ブレンドからのチャコール内の塩素量は原料ブレンドのときのほん の４％であった。（アルカリを添加しての別の実験では、９９％の抽出を行えた 。） スラリー化褐炭／ＲＤＦチャコール混合物は、実験室ＰＦＢＣでは、約１５０ Ｐｓｉの圧力、約１６００°Ｆの温度で良く燃えた。炭素燃焼は９９．５％であ った。灰分における硫黄残留量は８５％であった。公共ごみ燃焼器について提案 された規制値（ＰＰＭ）と比較して、平均排出物は次の通りである。 測定したＳＯ₂は公共ごみ燃焼器について提案された規制値をやや超えているが 、Clean Air Act Amendment の下で石炭燃焼ボイラについて許される濃度の数分 の一である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｆ２３Ｇ 7/00 ＺＡＢ 0380−3Ｋ Ｆ２３Ｇ 7/00 ＺＡＢ 7/04 ６０１ 6908−3Ｋ 7/04 ６０１Ｋ 6908−3Ｋ ６０１Ｒ Ｆ２３Ｋ 1/04 6908−3Ｋ Ｆ２３Ｋ 1/04 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ)，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，Ｎ Ｌ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 或る燃料値を有する比較的低級の炭素質燃料のエネルギを利用 する連続操作可能な方法であって、 燃料をスラリーの形で用意する段階と、 このスラリーを加圧してほぼ液体状態に保つ段階と、 加圧したスラリーを、炭素質燃料の分子に化学的に結合した酸 素のかなりの部分が二酸化炭素として分離する温度まで加熱し、燃料から誘導さ れたチャコール粒子と発生したガスとを包含するチャコール・スラリーを形成す る段階と、 チャコール・スラリー内のチャコール粒子を酸素を含むガスと 反応させてスラリーのチャコール粒子の燃料値を熱エネルギに変換する段階と、 この熱エネルギを使用する段階と を包含することを特徴とする方法。 ２． 請求の範囲第１項記載の方法において、反応段階がチャコール 粒子を最初それの点火温度よりも低い温度で反応させる段階を包含することを特 徴とする方法。 ３． 請求の範囲第１項記載の方法において、スラリーとチャコール ・スラリーがそれぞれ水を含み、また、チャコール・スラリー内の水の量を加圧 スラリー内の水の量に比較して少なくする段階を包含することを特徴とする方法 。 ４． 請求の範囲第１項記載の方法において、スラリーがハロゲン類 を包含し、また、スラリーのアルカリ含有量をハロゲン含有量の化学的等量に少 なくとも等しくなるように調節し、加熱段階で可溶性ハロゲン塩を形成する段階 を包含することを特徴とする方法。 ５． 請求の範囲第４項記載の方法において、調節段階がスラリーに アルカリを添加する段階を包含することを特徴とする方法。 ６． 請求の範囲第４項記載の方法において、ハロゲン塩を含むチャ コール・スラリーの残部からチャコール粒子を分離する段階を包含することを特 徴とする方法。 ７． 請求の範囲第６項記載の方法において、スラリーの残部から分 離したチャコール粒子にほとんどハロゲンのない水を添加してチャコール・スラ リーを形成する段階を包含することを特徴とする方法。 ８． 請求の範囲第７項記載の方法において、水を添加する段階が分 離段階でチャコール粒子から除去した水の量よりも少ない量の水をチャコール粒 子に添加する段階を包含することを特徴とする方法。 ９． 請求の範囲第２項記載の方法において、燃料を用意する段階が 、固体ごみを供給する段階と、ごみを水と混合してごみスラリーを形成する段階 と、ごみスラリーをパルプ化する段階と、ごみスラリーに密度分離を行ってごみ スラリーからその中に存在する可能性のある岩屑、金属、ガラスを除去する段階 と、その後に水の一部をごみスラリーから除去して炭素質燃料スラリーを形成す る段階とを包含することを特徴とする方法。 １０．請求の範囲第２項記載の方法において、燃料を用意する段階が 、固体化石燃料を供給する段階と、この固体化石燃料を粉砕する段階と、固体化 石燃料を選鉱して不燃性物質を部分的に除去する段階と、スラリーを固体化石燃 料で形成する段階とを包含することを特徴とする方法。 １１．請求の範囲第２項記載の方法において、燃料を用意する段階が 、林業ごみ、農業ごみのうちの少なくとも一方を炭素質燃料として供給する段 階と、ごみのサイズを比較的小さいごみ粒子に縮小する段階と、これら小さいご み粒子を水に浮遊させてスラリーを形成する段階とを包含することを特徴とする 方法。 １２．請求の範囲第２項記載の方法において、燃料を用意する段階が 、カチオンを含む低級炭素質燃料を供給する段階と、この燃料を水に同伴させる せてスラリーを形成する段階と、スラリーにカチオンの溶解を促進する薬剤を供 給する段階とを包含することを特徴とする方法。 １３．請求の範囲第２項記載の方法において、スラリーに薬剤を供給 する段階が、界面活性剤、酸、過酸化物、金属イオン封鎖剤のうちの少なくとも １つをスラリーに供給する段階を包含することを特徴とする方法。 １４．請求の範囲第１項記載の方法において、反応段階が、チャコー ル粒子を加圧リアクタで反応させて熱い生成ガスを発生させる段階と、微粉固体 を含む固体をこの熱い生成ガスから除去する段階とを包含し、熱エネルギを使用 する段階がガスタービンで熱い生成ガスを利用して機械的エネルギを発生する段 階を包含することを特徴とする方法。 １５．請求の範囲第１４項記載の方法において、反応段階が、約１６ ００°Ｆ〜約２６００°Ｆの温度でチャコール粒子を反応させる段階を包含する ことを特徴とする方法。 １６．請求の範囲第１４項記載の方法において、反応段階が、スラリ ーを酸素を含むガスの一部と徹底的に混合する段階と、それをチャコール粒子と 反応させて同伴固体粒子を含む熱い燃料ガスを形成する段階と、同伴固体粒子を 熱い燃料ガスから分離してきれいなガスを形成する段階と、このきれいなガスを 酸素を含むガスの残部と反応させて熱い生成ガスを形成する段階と、この熱い生 成ガスでタービンを駆動する段階とを包含することを特徴とする方法。 １７．請求の範囲第１６項記載の方法において、スラリーを反応させ て熱い燃料ガスを形成する段階が、約９００°Ｆ〜約１６００°Ｆの温度で行わ れることを特徴とする方法。 １８．請求の範囲第１６項記載の方法において、スラリーを反応させ て熱い生成ガスを形成する段階が、固体粒子の循環流動床を有する流動床リアク タで行われることを特徴とする方法。 １９．請求の範囲第１８項記載の方法において、リアクタが、底部、 頂部およびそれらの間の上向流反応帯域を包含し、熱い燃料ガスを形成するよう に反応させる段階が、酸素を含むガスの一部をリアクタの底部に流入させる段階 と、チャコール・スラリーをリアクタの底部上方の部位でリアクタに導入する段 階とを包含することを特徴とする方法。 ２０．請求の範囲第１４項記載の方法において、水蒸気を発生する熱 回収水蒸気発生器を用意する段階と、タービンによって放出される生成ガスを発 生器に送って水蒸気を発生させる段階と、発生した水蒸気の少なくとも一部をタ ービンに送る前に熱い生成ガス中に噴射してそれによって発生する機械的エネル ギの量を増大させる段階とを包含することを特徴とする方法。 ２１．請求の範囲第１４項記載の方法において、熱回収水蒸気発生器 を用意する段階と、タービンで放出されたガスを水蒸気発生器へ送る段階と、そ れによって水蒸気を水蒸気発生器内で発生させる段階と、水蒸気タービンを発生 した水蒸気で駆動して機械的なエネルギを発生する段階とを包含することを特徴 とする方法。 ２２．請求の範囲第１４項記載の方法において、熱い生成ガスを露点 に近い温度まで冷却する段階と、その後熱い生成ガスを水スクラバに送って熱い 生成ガスをその露点より低い温度まで冷却する段階と、熱い生成ガス内の水蒸気 の一部をガス内に連行された固体上に凝縮させて固体を湿潤する段階と、湿潤さ れた固体を熱い生成ガスから分離し、湿潤された固体で微粉スラリーを形成する 段階と、残部の熱い生成ガスを冷却段階前の熱い生成ガスの温度に近い温度まで 再加熱する段階とを包含することを特徴とする方法。 ２３．請求の範囲第１項記載の方法において、発生したガスをチャコ ール・スラリーから分離する段階を包含することを特徴とする方法。 ２４．請求の範囲第１４項記載の方法において、除去する段階が、複 数のセラミック套管からなる分離装置を用意する段階と、熱い生成ガスをこれら の套管に通して粒子を套管の上流方向に向いた面に保持させる段階と、套管を通 して間欠的にガスを逆流させてその上流側面から蓄積した固体粒子を取り除く段 階とを包含することを特徴とする方法。 ２５．請求の範囲第２４項記載の方法において、セラミック套管が多 孔性であり、熱い生成ガスを套管に通す段階が、熱い生成ガスを少なくとも部分 的に多孔性セラミック套管を通して流す段階を包含することを特徴とする方法。 ２６．請求の範囲第１６項記載の方法において、チャコール粒子を反 応させる段階が、スラリーと混合した酸素を含むガス内の酸素量を調節して熱い 燃料ガスを形成する後続の反応段階を熱い燃料ガスに連行された固体粒子の大部 分の融点より高い温度で生じさせて同伴粒子を溶融させる段階と、その後に溶融 粒子の温度を粒子の固化温度より低くして熱い燃料ガス内の粒子がガラス状粒子 の形で連行させるようにする段階とを包含することを特徴とする方法。 ２７．請求の範囲第２６項記載の方法において、熱い燃料ガスを形成 する反応段階の温度が２２００°Ｆ〜２９００°Ｆの範囲にあることを特徴とす る方法。 ２８．請求の範囲第２６項記載の方法において、冷却段階が、きれい なガスの少なくとも一部を冷却する段階と、この冷却した部分を熱い燃料ガスに 添加して溶融粒子を固化する段階とを包含することを特徴とする方法。 ２９．請求の範囲第１６項記載の方法において、酸素を含むガスの一 部とスラリーを混合する段階が、スラリーと混合した酸素を含むガスの量を調節 して熱い燃料ガスが同伴固体粒子の大部分についての融点より高い温度となるよ うにし、粒子を溶融させる段階と、溶融した粒子の温度をそれらの固化温度より 低下させて熱い燃料ガスにガラス状固体粒子を連行させる段階とを包含すること を特徴とする方法。 ３０．請求の範囲第２９項記載の方法において、調節段階が、チャコ ール・スラリーに添加した酸素を含むガスの量を調節して熱い燃料ガスの温度が 約２２００°Ｆ〜約２９００°Ｆの範囲内にあるようにする段階を包含すること を特徴とする方法。 ３１．請求の範囲第１４項記載の方法において、チャコール粒子を反 応させる段階が、一次反応段でチャコール・スラリーを、熱い生成ガスの温度が 生成ガス内の大部分の固体の融点を超えるように選定した量の酸素を含むガスと 反応させ、固体を溶融小球として生成ガスに連行させる段階と、その後、酸素を 含むガスの残りの部分を添加して熱い生成ガスの温度を小球の固化温度より低く することによって小球をガラス状粒子に固化させる段階とを包含することを特徴 とする方法。 ３２．請求の範囲第３１項記載の方法において、除去段階が、水スク ラバに熱い生成ガスを通してきれいなガスを形成する段階を包含し、固化段階が 、水スクラバから引き出したきれいなガスを溶融小球を含む熱い燃料ガスと混合 して小球を熱い生成ガスに連行させるガラス状粒子に固化する段階を包含するこ とを特徴とする方法。 ３３．或る燃料値を有し、ハロゲン類を含む比較的低級の炭素質燃料 からのエネルギを連続的に利用するようになっている方法であって、 水内に燃料を浮遊させてスラリーを形成する段階と、 スラリーのアルカリ含有量を調節してスラリー内のハロゲン含 有量の化学等量に少なくともほぼ等しい値にする段階と、 スラリーを加圧してそれをほぼ液体の状態に維持する段階と、 炭素質燃料の分子内に化学的に結合している酸素のかなりの部 分が二酸化炭素として分離する温度までスラリーを加圧しながら加熱し、チャコ ール粒子と溶解したハロゲン塩を含むスラリーを形成する段階と、 チャコール粒子をスラリーおよびその中に溶解したハロゲン塩 から分離する段階と、 ほぼハロゲンのない水の制御した量をチャコール粒子に添加し て比較的高いエネルギ密度でハロゲン分の低減したチャコール・スラリーを形成 する段階と、 このチャコール・スラリー内のチャコール粒子を酸素を含むガ スと、最初チャコール粒子の点火温度よりも低い温度で反応させ、チャコール・ スラリーの燃料値を熱エネルギに変換する段階と、 この熱エネルギを使用する段階と を包含することを特徴とする方法。 ３４．水分とハロゲン類を含む低級炭素質燃料から得たきれいで熱い ガスでガスタービンを連続的に作動させる方法であって、 水とその中に浮遊した炭素質燃料を含む燃料スラリーを用意す る段階と、 スラリーのアルカリ含有量を調節して、スラリーのハロゲン含 有量の化学的等量に少なくとも約等しい値にする段階と、 スラリーを加圧してほぼ液体の状態に維持する段階と、 燃料の分子内に化学的に結合している酸素の少なくともかなり の部分を燃料から二酸化炭素として除去し、また、燃料からのチャコール粒子、 ハロゲン類からの可溶性ハロゲン塩および発生ガスを形成するに充分な温度まで スラリーを加圧しながら加熱する段階と、 発生ガスをスラリー、チャコール粒子および溶解ハロゲン塩か ら分離する段階と、 溶解したハロゲン塩を含む水からチャコール粒子を分離する段 階と、 制御量のハロゲンのない水内でチャコール粒子をスラリー化し て高いエネルギ密度でハロゲン分の減ったチャコール・スラリーを形成する段階 と、 チャコール・スラリーを加圧する段階と、 酸素を含むガスを加圧する段階と、 細長い酸化リアクタの入口帯域でチャコール・スラリーと酸素 含有ガスを混合する段階と、 水蒸気の存在の下に圧力下でチャコール粒子を酸化させ、チャ コール・スラリー・ガス混合物を約１６００°Ｆ〜約２９００°Ｆの範囲の温度 に維持して水蒸気と固体粒子を含む生成ガスを生成する段階と、 粒子を生成ガスから除去してきれいなガス・水蒸気混合物とそ こから除去した粒子を形成する段階と、 このガス・水蒸気混合物でガスタービンを駆動する段階と を包含することを特徴とする方法。 ３５．水分とハロゲン類を含む低級炭素質燃料から得たきれいで熱い ガスでガスタービンを連続的に作動させる方法であって、 水とそこに同伴した炭素質燃料を含む燃料スラリーを用意する 段階と、 スラリーのアルカリ含有量を調節して、スラリーのハロゲン含 有量の化学的等量に少なくとも約等しい値にする段階と、 スラリーを加圧してほぼ液体の状態に維持する段階と、 燃料の分子内に化学的に結合している酸素の少なくともかなり の部分を燃料から二酸化炭素として除去し、また、燃料からのチャコール粒子、 ハロゲン類からの可溶性ハロゲン塩および発生ガスを形成するに充分な温度まで スラリーを加圧しながら加熱する段階と、 発生ガスをスラリー、チャコール粒子および溶解ハロゲン塩か ら分離する段階と、 溶解したハロゲン塩を含む水からチャコール粒子を分離する段 階と、 制御量のハロゲンのない水内でチャコール粒子をスラリー化し て高いエネルギ密度でハロゲン分の減ったチャコール・スラリーを形成する段階 と、 チャコール・スラリーを加圧する段階と、 酸素を含むガスを加圧する段階と、 細長い酸化リアクタの入口帯域でチャコール・スラリーと酸素 含有ガスを混合する段階と、 水蒸気の存在の下に圧力下でチャコール粒子を酸化させて水蒸 気と固体を含む熱い生成ガスを生成する段階と、 酸化段階で優先する圧力とほぼ同じ圧力で熱い生成ガス内の熱 エネルギの一部を抽出する段階と、 生成ガスから固体を除去してきれいなガス・水蒸気混合物を形 成する段階と、 このガス・水蒸気混合物でガスタービンを駆動する段階と を包含することを特徴とする方法。 ３６．請求の範囲第３５項記載の方法において、生成ガスから固体を 除去する段階が、 間接的熱交換によって生成ガスをその露点温度に近い温度まで 冷却する段階と、 生成ガスを水と接触させることによって生成ガスの露点温度よ り低い温度にさらに冷却し、生成ガス内の水蒸気の一部をその中に同伴する固体 粒子上に凝縮させ、生成ガスからの灰分スラリーの形で固体粒子を除去する段階 と、 その後、水蒸気の大部分が凝縮する温度まで生成ガスをさらに 間接的に冷却して有用温度でチャコール・スラリー水の潜熱を回収し、脱水生成 ガスを形成する段階と、 熱い生成ガスとの間接的な熱交換によって脱水生成ガスを再加 熱する段階と、 再加熱した脱水生成ガスでガスタービンを駆動する段階と を包含することを特徴とする方法。 ３７．請求の範囲第１６項記載の方法において、スラリーを酸素含有 ガスの一部と混合する段階が、スラリーと混合された酸素含有ガス内の酸素の濃 度を調節して熱い燃料ガスが同伴固体粒子の大部分の融点より高い温度を持つよ うにし、それによって粒子を溶融させる段階と、溶融粒子の温度をそれらの固化 温度より低い温度に低下させて熱い燃料ガス内にガラス状固体粒子を連行させる ようにする段階とを包含することを特徴とする方法。 ３８．請求の範囲第２０項記載の方法において、発生した水蒸気の別 の部分をタービンへ直接そらせる段階を包含することを特徴とする方法。 ３９．請求の範囲第２０項記載の方法において、水蒸気の別の部分を そらせ、タービンを駆動するための水蒸気部分以外の熱エネルギを使用する段階 を包含することを特徴とする方法。 ４０．請求の範囲第１項記載の方法において、スラリーの形で燃料を 用意する段階が、石炭と別の比較的低級な炭素質燃料とからなるスラリーを形成 する段階を包含することを特徴とする方法。 ４１．請求の範囲第４項記載の方法において、スラリーのアルカリ含 有量を調節する段階が、ハロゲン含有量の化学等量より小さい値にスラリーのア ルカリ含有量を調節する段階を包含することを特徴とする方法。 ４２．請求の範囲第６項記載の方法において、チャコール・スラリー から除いたチャコール粒子をきれいな水で洗浄し、その後、洗浄したチャコール 粒子をきれいな水で再スラリー化する段階を包含することを特徴とする方法。 ４３．請求の範囲第１項記載の方法において、チャコール粒子の少な くとも一部を粉砕する段階を包含することを特徴とする方法。 ４４．請求の範囲第１項記載の方法において、加熱段階で自由になっ た稠密な無機粒子によって分離を行う段階を包含することを特徴とする方法。 ４５．請求の範囲第１項記載の方法において、加熱段階が、チャコー ル・スラリーから水蒸気を回収し、回収した水蒸気を燃料スラリーと混合する段 階を包含することを特徴とする方法。 ４６．請求の範囲第４５項記載の方法において、回収段階が、チャコ ール・スラリーの受ける圧力を低下させる段階を包含することを特徴とする方法 。 ４７．請求の範囲第１項記載の方法において、少なくとも１０００セ ンチポアズの粘度を有するスラリーを用意する段階を包含することを特徴とする 方法。 ４８．請求の範囲第４６項記載の方法において、チャコール・スラリ ーを段階的に減圧して、複数の圧力で水蒸気を回収し、燃料スラリーを段階的に 加圧して、各圧力レベルの水蒸気が昇順で部分的に加圧された流体スラリーに降 順で流れることを特徴とする方法。 ４９．請求の範囲第４８項記載の方法において、チャコール・スラリ ーから水蒸気を回収する各段階がサイクロン・セパレータ内で行われることを特 徴とする方法。