JP2000026870A - ガス化バーナ - Google Patents
ガス化バーナInfo
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- JP2000026870A JP2000026870A JP19915698A JP19915698A JP2000026870A JP 2000026870 A JP2000026870 A JP 2000026870A JP 19915698 A JP19915698 A JP 19915698A JP 19915698 A JP19915698 A JP 19915698A JP 2000026870 A JP2000026870 A JP 2000026870A
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- Japan
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- outer cylinder
- nozzle
- fuel
- cooling water
- gasification burner
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
- Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
Abstract
(57)【要約】
【課題】 外筒先端部にかかる熱応力を緩和することが
可能なガス化バーナを提供するものである。 【解決手段】 一次酸化剤Ａ1 を流すための第１ノズル
２と、第１ノズル２を囲繞すると共に、第１ノズル２の
外側に燃料Ｆを流すための燃料ノズル３と、燃料ノズル
３を囲繞すると共に、燃料ノズル３の外側に二次酸化剤
Ａ2 を流すための外筒４とを備え、燃料Ｆと各酸化剤Ａ
1 ，Ａ2 を一緒にガス化炉内に噴出するガス化バーナ１
において、上記外筒４の内部に、冷却水Ｗを循環させる
ための冷却水循環路５を形成すると共に、外筒４の外面
と外筒４の最先端部４ａとを連絡するための連絡孔６を
複数本形成し、上記外筒４の外周部近傍の雰囲気ガスＧ
を各連絡孔６を通して上記外筒４の内部に導入すると共
に上記冷却水Ｗで冷却し、外筒４の最先端部４ａから吹
き出すものである。
可能なガス化バーナを提供するものである。 【解決手段】 一次酸化剤Ａ1 を流すための第１ノズル
２と、第１ノズル２を囲繞すると共に、第１ノズル２の
外側に燃料Ｆを流すための燃料ノズル３と、燃料ノズル
３を囲繞すると共に、燃料ノズル３の外側に二次酸化剤
Ａ2 を流すための外筒４とを備え、燃料Ｆと各酸化剤Ａ
1 ，Ａ2 を一緒にガス化炉内に噴出するガス化バーナ１
において、上記外筒４の内部に、冷却水Ｗを循環させる
ための冷却水循環路５を形成すると共に、外筒４の外面
と外筒４の最先端部４ａとを連絡するための連絡孔６を
複数本形成し、上記外筒４の外周部近傍の雰囲気ガスＧ
を各連絡孔６を通して上記外筒４の内部に導入すると共
に上記冷却水Ｗで冷却し、外筒４の最先端部４ａから吹
き出すものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス化炉の炉頂に
取り付けられるガス化バーナに係り、特に、ガス化バー
ナの先端部構造に関するものである。
取り付けられるガス化バーナに係り、特に、ガス化バー
ナの先端部構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】石炭等の燃料をガス化して高温のガス化
ガスを発生させ、このガス化ガスを発電に利用する石炭
ガス化複合システム（ＩＧＣＣ：Integrated Coal Gasi
fication Combined Cycle ）は、ガス化ガスを発生させ
るためのガス化炉を備えており、そのガス化炉の炉頂に
はガス化バーナが取り付けられている。
ガスを発生させ、このガス化ガスを発電に利用する石炭
ガス化複合システム（ＩＧＣＣ：Integrated Coal Gasi
fication Combined Cycle ）は、ガス化ガスを発生させ
るためのガス化炉を備えており、そのガス化炉の炉頂に
はガス化バーナが取り付けられている。
【０００３】従来のガス化バーナの縦断面模式図を図４
に示す。
に示す。
【０００４】図４に示すように、燃料と酸化剤（酸素）
を一緒にガス化炉内に噴出するための従来のガス化バー
ナ１１は、一次酸化剤Ａ1 を流すための第１ノズル１２
と、第１ノズル１２を囲繞すると共に、第１ノズル１２
の外側に燃料Ｆを流すための燃料ノズル１３と、燃料ノ
ズル１３を囲繞すると共に、燃料ノズル１３の外側に二
次酸化剤Ａ2 を流すための外筒１４とを備えたものであ
る。ここで、外筒１４の内部には、冷却水Ｗを循環させ
るための冷却水循環路１５が形成されている。
を一緒にガス化炉内に噴出するための従来のガス化バー
ナ１１は、一次酸化剤Ａ1 を流すための第１ノズル１２
と、第１ノズル１２を囲繞すると共に、第１ノズル１２
の外側に燃料Ｆを流すための燃料ノズル１３と、燃料ノ
ズル１３を囲繞すると共に、燃料ノズル１３の外側に二
次酸化剤Ａ2 を流すための外筒１４とを備えたものであ
る。ここで、外筒１４の内部には、冷却水Ｗを循環させ
るための冷却水循環路１５が形成されている。
【０００５】バーナ１１の先端部は、火炎（温度：２，
０００℃以上）の輻射熱により高温になるため、バーナ
１１の溶融を防ぐべく、外筒１４の内部に冷却水Ｗを循
環させて冷却を行っている。
０００℃以上）の輻射熱により高温になるため、バーナ
１１の溶融を防ぐべく、外筒１４の内部に冷却水Ｗを循
環させて冷却を行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ガス化バーナ１１においては、冷却水Ｗを用いて外筒１
４の先端部を冷却しているため、外筒１４の先端部にお
ける火炎の輻射熱によって加熱された部分と冷却水Ｗに
よって冷却された部分との間の温度勾配が大きくなり、
外筒１４の先端部に大きな熱応力が発生する。
ガス化バーナ１１においては、冷却水Ｗを用いて外筒１
４の先端部を冷却しているため、外筒１４の先端部にお
ける火炎の輻射熱によって加熱された部分と冷却水Ｗに
よって冷却された部分との間の温度勾配が大きくなり、
外筒１４の先端部に大きな熱応力が発生する。
【０００７】また、二次酸化剤Ａ2 が外筒１４の先端部
から吹き出す際に、外筒１４の径方向外側へと向かう流
れ（渦流）が生じる。この渦流に巻き込まれた燃料Ｆが
燃焼することによって渦火炎Ｖが形成され、外筒１４に
おける先端部以外の箇所が渦火炎Ｖにより高温に晒され
るおそれがあった。
から吹き出す際に、外筒１４の径方向外側へと向かう流
れ（渦流）が生じる。この渦流に巻き込まれた燃料Ｆが
燃焼することによって渦火炎Ｖが形成され、外筒１４に
おける先端部以外の箇所が渦火炎Ｖにより高温に晒され
るおそれがあった。
【０００８】そこで本発明は、上記課題を解決し、外筒
先端部にかかる熱応力を緩和することが可能なガス化バ
ーナを提供することにある。
先端部にかかる熱応力を緩和することが可能なガス化バ
ーナを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１の発明は、一次酸化剤を流すための第１ノズ
ルと、第１ノズルを囲繞すると共に、第１ノズルの外側
に燃料を流すための燃料ノズルと、燃料ノズルを囲繞す
ると共に、燃料ノズルの外側に二次酸化剤を流すための
外筒とを備え、燃料と各酸化剤を一緒にガス化炉内に噴
出するガス化バーナにおいて、上記外筒の内部に、冷却
水を循環させるための冷却水循環路を形成すると共に、
外筒の外面と外筒の最先端部とを連絡するための連絡孔
を複数本形成し、上記外筒の外周部近傍の雰囲気ガスを
各連絡孔を通して上記外筒の内部に導入すると共に上記
冷却水で冷却し、外筒の最先端部から吹き出すものであ
る。
に請求項１の発明は、一次酸化剤を流すための第１ノズ
ルと、第１ノズルを囲繞すると共に、第１ノズルの外側
に燃料を流すための燃料ノズルと、燃料ノズルを囲繞す
ると共に、燃料ノズルの外側に二次酸化剤を流すための
外筒とを備え、燃料と各酸化剤を一緒にガス化炉内に噴
出するガス化バーナにおいて、上記外筒の内部に、冷却
水を循環させるための冷却水循環路を形成すると共に、
外筒の外面と外筒の最先端部とを連絡するための連絡孔
を複数本形成し、上記外筒の外周部近傍の雰囲気ガスを
各連絡孔を通して上記外筒の内部に導入すると共に上記
冷却水で冷却し、外筒の最先端部から吹き出すものであ
る。
【００１０】以上の構成によれば、冷却された雰囲気ガ
スおよび熱交換によって高温となった冷却水を用いて外
筒先端部を冷却していると共に、冷却された雰囲気ガス
の流れにより二次酸化剤の整流を行っているため、外筒
先端部にかかる熱応力を緩和することが可能なガス化バ
ーナを得ることができる。
スおよび熱交換によって高温となった冷却水を用いて外
筒先端部を冷却していると共に、冷却された雰囲気ガス
の流れにより二次酸化剤の整流を行っているため、外筒
先端部にかかる熱応力を緩和することが可能なガス化バ
ーナを得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
する。
【００１２】本発明のガス化バーナの縦断面模式図を図
１に示す。
１に示す。
【００１３】図１に示すように、本発明のガス化バーナ
１の構成は、図４に示した従来のガス化バーナ１１と略
同様であり、一次酸化剤Ａ1 を流すための第１ノズル２
と、第１ノズル２を囲繞して設けられ、第１ノズル２の
外側に燃料Ｆを流すための燃料ノズル３と、燃料ノズル
３を囲繞して設けられ、燃料ノズル３の外側に二次酸化
剤Ａ2 を流すための外筒４とで構成されるものであり、
外筒４の内部には冷却水Ｗを循環させるための冷却水循
環路５が形成されている。また、燃料ノズル３および外
筒４の先端部は、先細り状に形成されている。
１の構成は、図４に示した従来のガス化バーナ１１と略
同様であり、一次酸化剤Ａ1 を流すための第１ノズル２
と、第１ノズル２を囲繞して設けられ、第１ノズル２の
外側に燃料Ｆを流すための燃料ノズル３と、燃料ノズル
３を囲繞して設けられ、燃料ノズル３の外側に二次酸化
剤Ａ2 を流すための外筒４とで構成されるものであり、
外筒４の内部には冷却水Ｗを循環させるための冷却水循
環路５が形成されている。また、燃料ノズル３および外
筒４の先端部は、先細り状に形成されている。
【００１４】ガス化バーナの運転は、先ず、第１ノズル
２、燃料ノズル３、および外筒４におけるガス化バーナ
１の他端部側（図１及び図２中では上側）から、それぞ
れ燃料（例えば、石炭微粉と水の混合物であるＣＷＭ
（Coal-Water Mixture））Ｆ、一次酸化剤（例えば、空
気又はＯ2 など）Ａ1 、および二次酸化剤Ａ2 を供給
し、ガス化バーナ１の先端部からそれらをガス化炉（図
示せず）内に噴出させる。
２、燃料ノズル３、および外筒４におけるガス化バーナ
１の他端部側（図１及び図２中では上側）から、それぞ
れ燃料（例えば、石炭微粉と水の混合物であるＣＷＭ
（Coal-Water Mixture））Ｆ、一次酸化剤（例えば、空
気又はＯ2 など）Ａ1 、および二次酸化剤Ａ2 を供給
し、ガス化バーナ１の先端部からそれらをガス化炉（図
示せず）内に噴出させる。
【００１５】ガス化炉内に噴出された燃料Ｆ、一次酸化
剤Ａ1 、および二次酸化剤Ａ2 は、高温（約１，４００
℃）・高圧（約２〜４ＭＰａ）下で部分酸化されつつ還
元されることで、Ｈ2 およびＣＯ等を含むガス化ガスと
なる。
剤Ａ1 、および二次酸化剤Ａ2 は、高温（約１，４００
℃）・高圧（約２〜４ＭＰａ）下で部分酸化されつつ還
元されることで、Ｈ2 およびＣＯ等を含むガス化ガスと
なる。
【００１６】図１におけるバーナ先端部の部分拡大図を
図２に、図２のＡ−Ａ線断面図を図３に示す。
図２に、図２のＡ−Ａ線断面図を図３に示す。
【００１７】本発明のガス化バーナの特徴は、図２およ
び図３に示すように、ガス化バーナ１における外筒４の
外面（図１及び図２中では左右の面）と外筒４の最先端
部（図１及び図２中では下部）４ａとを連絡する連絡孔
６を、バーナ１の中心軸の周りに放射状に複数本（図３
中では１２本）形成したことにある。各連絡孔６は、外
筒４の外周部近傍の雰囲気ガスＧを外筒４の内部に導入
するためのガス導入口６ａと、内部に導入された雰囲気
ガスＧを外筒４の最先端部４ａから吹き出すための吹出
口６ｂを有している。
び図３に示すように、ガス化バーナ１における外筒４の
外面（図１及び図２中では左右の面）と外筒４の最先端
部（図１及び図２中では下部）４ａとを連絡する連絡孔
６を、バーナ１の中心軸の周りに放射状に複数本（図３
中では１２本）形成したことにある。各連絡孔６は、外
筒４の外周部近傍の雰囲気ガスＧを外筒４の内部に導入
するためのガス導入口６ａと、内部に導入された雰囲気
ガスＧを外筒４の最先端部４ａから吹き出すための吹出
口６ｂを有している。
【００１８】ここで、各連絡口６におけるガス導入口６
ａは、外筒４の外面側であればその位置を特に限定する
ものではないが、ガス導入口６ａを通して外筒４の内部
に導入される雰囲気ガスＧの温度は、外筒４の最先端部
４ａに近い程高くなるため、外筒４の最先端部４ａから
やや離れた位置に形成することが好ましい。また、各連
絡孔６における吹出口６ｂは、外筒４の最先端部４ａに
おける径方向内寄りに、かつ、第１ノズル２の長手方向
と平行又は略平行に形成されるものである。
ａは、外筒４の外面側であればその位置を特に限定する
ものではないが、ガス導入口６ａを通して外筒４の内部
に導入される雰囲気ガスＧの温度は、外筒４の最先端部
４ａに近い程高くなるため、外筒４の最先端部４ａから
やや離れた位置に形成することが好ましい。また、各連
絡孔６における吹出口６ｂは、外筒４の最先端部４ａに
おける径方向内寄りに、かつ、第１ノズル２の長手方向
と平行又は略平行に形成されるものである。
【００１９】次に、本発明の作用を説明する。
【００２０】燃料Ｆ、一次酸化剤Ａ1 、および二次酸化
剤Ａ2 は、第１ノズル２、燃料ノズル３、および外筒４
の各先端部からガス化炉内に高速で噴出されているた
め、ガス化バーナ１の先端部近傍の圧力はその他の部分
の圧力に比べて低くなっている。このため、ガス化バー
ナ１の先端部近傍の圧力よりも圧力が高いガス化炉内の
高温（約１，４００℃）の雰囲気ガスＧが、各連絡孔６
のガス導入口６ａを通して、外筒４の内部に引き込み導
入される。
剤Ａ2 は、第１ノズル２、燃料ノズル３、および外筒４
の各先端部からガス化炉内に高速で噴出されているた
め、ガス化バーナ１の先端部近傍の圧力はその他の部分
の圧力に比べて低くなっている。このため、ガス化バー
ナ１の先端部近傍の圧力よりも圧力が高いガス化炉内の
高温（約１，４００℃）の雰囲気ガスＧが、各連絡孔６
のガス導入口６ａを通して、外筒４の内部に引き込み導
入される。
【００２１】外筒４の内部に引き込み導入された雰囲気
ガスＧは、冷却水循環路５内を循環する冷却水Ｗで冷却
された後、外筒４の最先端部４ａに形成された吹出口６
ｂから一次酸化剤Ａ1 の吹出方向（図２中では下方向）
と同じ方向に吹き出される。この時、冷却水Ｗは雰囲気
ガスＧの顕熱を回収して高温状態となる。
ガスＧは、冷却水循環路５内を循環する冷却水Ｗで冷却
された後、外筒４の最先端部４ａに形成された吹出口６
ｂから一次酸化剤Ａ1 の吹出方向（図２中では下方向）
と同じ方向に吹き出される。この時、冷却水Ｗは雰囲気
ガスＧの顕熱を回収して高温状態となる。
【００２２】外筒４の先端部は火炎の輻射熱によって加
熱されるが、同時に、高温状態の冷却水Ｗおよび冷却さ
れた雰囲気ガスＧによって冷却されるため、外筒４の先
端部における温度勾配が、従来のガス化バーナの外筒先
端部における温度勾配と比べて小さくなり、外筒４の先
端部にかかる熱応力が緩和される。これによって、ガス
化バーナ１の長寿命化を図ることが可能となる。
熱されるが、同時に、高温状態の冷却水Ｗおよび冷却さ
れた雰囲気ガスＧによって冷却されるため、外筒４の先
端部における温度勾配が、従来のガス化バーナの外筒先
端部における温度勾配と比べて小さくなり、外筒４の先
端部にかかる熱応力が緩和される。これによって、ガス
化バーナ１の長寿命化を図ることが可能となる。
【００２３】また、冷却された雰囲気ガスＧが、吹出口
６ｂから一次酸化剤Ａ1 の吹出方向と同じ方向に吹き出
しているため、この雰囲気ガスＧの整流作用によって、
二次酸化剤Ａ2 が外筒４の先端部から吹き出す際に、外
筒４の径方向外側へと向かう流れ（渦流）が生じるおそ
れがない。これによって、燃料Ｆが渦流に巻き込まれる
ことが無くなるため、ガス化バーナ１の先端部において
渦火炎が形成されることが無い。すなわち、外筒４にお
ける先端部以外の箇所が渦火炎により高温に晒されるお
それが無くなるため、更なるガス化バーナ１の長寿命化
を図ることが可能となる。
６ｂから一次酸化剤Ａ1 の吹出方向と同じ方向に吹き出
しているため、この雰囲気ガスＧの整流作用によって、
二次酸化剤Ａ2 が外筒４の先端部から吹き出す際に、外
筒４の径方向外側へと向かう流れ（渦流）が生じるおそ
れがない。これによって、燃料Ｆが渦流に巻き込まれる
ことが無くなるため、ガス化バーナ１の先端部において
渦火炎が形成されることが無い。すなわち、外筒４にお
ける先端部以外の箇所が渦火炎により高温に晒されるお
それが無くなるため、更なるガス化バーナ１の長寿命化
を図ることが可能となる。
【００２４】本発明の実施の形態における各連絡孔６
は、冷却水循環路５の近傍を通るように形成している
が、特に限定するものではなく、冷却水循環路５をヘッ
ダ状に形成し、そのヘッダを貫通するように連絡孔６を
形成しても良いことは言うまでもない。尚、この場合に
おいては、雰囲気ガスＧと冷却水Ｗが混合しないように
シールを施す必要がある。
は、冷却水循環路５の近傍を通るように形成している
が、特に限定するものではなく、冷却水循環路５をヘッ
ダ状に形成し、そのヘッダを貫通するように連絡孔６を
形成しても良いことは言うまでもない。尚、この場合に
おいては、雰囲気ガスＧと冷却水Ｗが混合しないように
シールを施す必要がある。
【００２５】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、外筒の内
部に、冷却水を循環させるための冷却水循環路を形成す
ると共に、外筒の外面と外筒の最先端部とを連絡するた
めの連絡孔を複数本形成することで、ガス化バーナの外
筒先端部における温度勾配が、従来のガス化バーナの外
筒先端部における温度勾配と比べて小さくなり、外筒先
端部にかかる熱応力を緩和することができるという優れ
た効果を発揮する。
部に、冷却水を循環させるための冷却水循環路を形成す
ると共に、外筒の外面と外筒の最先端部とを連絡するた
めの連絡孔を複数本形成することで、ガス化バーナの外
筒先端部における温度勾配が、従来のガス化バーナの外
筒先端部における温度勾配と比べて小さくなり、外筒先
端部にかかる熱応力を緩和することができるという優れ
た効果を発揮する。
【図１】本発明のガス化バーナの縦断面模式図である。
【図２】図１におけるバーナ先端部の部分拡大図であ
る。
る。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】従来のガス化バーナの縦断面模式図である。
１ ガス化バーナ ２ 第１ノズル ３ 燃料ノズル ４ 外筒 ４ａ 最先端部 ５ 冷却水循環路 ６ 連絡孔 Ａ1 一次酸化剤 Ｆ 燃料 Ａ2 二次酸化剤 Ｇ 雰囲気ガス Ｗ 冷却水
Claims (1)
- 【請求項１】 一次酸化剤を流すための第１ノズルと、
第１ノズルを囲繞すると共に、第１ノズルの外側に燃料
を流すための燃料ノズルと、燃料ノズルを囲繞すると共
に、燃料ノズルの外側に二次酸化剤を流すための外筒と
を備え、燃料、第一次酸化剤、および第二次酸化剤を一
緒にガス化炉内に噴出するガス化バーナにおいて、上記
外筒の内部に、冷却水を循環させるための冷却水循環路
を形成すると共に、外筒の外面と外筒の最先端部とを連
絡するための連絡孔を複数本形成し、上記外筒の外周部
近傍の雰囲気ガスを各連絡孔を通して上記外筒の内部に
導入すると共に上記冷却水で冷却し、外筒の最先端部か
ら吹き出すことを特徴とするガス化バーナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19915698A JP2000026870A (ja) | 1998-07-14 | 1998-07-14 | ガス化バーナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19915698A JP2000026870A (ja) | 1998-07-14 | 1998-07-14 | ガス化バーナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000026870A true JP2000026870A (ja) | 2000-01-25 |
Family
ID=16403096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19915698A Pending JP2000026870A (ja) | 1998-07-14 | 1998-07-14 | ガス化バーナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000026870A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101107718B1 (ko) * | 2008-10-30 | 2012-01-30 | 한국전력공사 | 건식 석탄 가스화기 버너 |
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| JP2013001907A (ja) * | 2011-06-17 | 2013-01-07 | General Electric Co <Ge> | ガス化装置用のフィードインジェクタ |
| CN103013574A (zh) * | 2012-11-26 | 2013-04-03 | 清华大学 | 水煤浆烧嘴 |
| CN107022379A (zh) * | 2017-05-09 | 2017-08-08 | 哈尔滨工业大学 | 一种带有水冷盘管保护的干煤粉气流床气化炉烧嘴 |
| CN107033971A (zh) * | 2016-02-04 | 2017-08-11 | 清华大学煤燃烧工程研究中心 | 用于水煤浆气化炉的多通道组合烧嘴及水煤浆气化炉 |
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-
1998
- 1998-07-14 JP JP19915698A patent/JP2000026870A/ja active Pending
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| AU2011310704B2 (en) * | 2010-10-01 | 2015-05-21 | Air Products And Chemicals, Inc. | A burner for the gasification of a solid fuel |
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