JP2008214163A - Combustible gas mixing method and mixer - Google Patents

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壮一郎 加藤
Katsumasa Takahashi
克昌 高橋
Tsukasa Saito
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a combustible gas mixing method and a combustible gas mixer by which a mixed gas for reforming can be produced by uniformly mixing a high-pressure and high-temperature combustible gas with an oxygen-containing gas without inducing abnormal combustion such as backfire and spontaneous fire. <P>SOLUTION: The combustible gas mixing method comprises mixing a combustible raw material gas with an oxygen-containing gas to produce a premixed gas in a combustible concentration range, wherein a plurality of mixing stages 1-3 are disposed, and the concentration of the raw material gas component in a mixed gas produced in each mixing stage is varied so that the combustible concentration range is attained in the final mixing stage, whereby the objective premixed gas is produced. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、合成ガス製造プラントの反応器等に組み込み、使用されて好適な可燃ガス混合方法及び混合器に関する。   The present invention relates to a combustible gas mixing method and a mixer suitable for use in a reactor or the like of a synthesis gas production plant.

天然ガスの有効利用を図るために、天然ガスを一旦反応性の高い合成ガス(例えば、メタンを一酸化炭素と水素)に変換した後、FT合成(フィッシャー・トロプシュ合成)等により分子構造を組み替えて軽油や灯油、或いはDME(ジメチルエーテル)と言った液体燃料を製造するGTL(ガス・トゥ・リキッド)転換技術が活発に研究されている。このGTL技術は、気体の天然ガスを液化して運搬や取扱いを容易にする他、石油由来の製品に比べ、燃料中の硫黄成分や、排気ガス中の一酸化炭素、窒素酸化物などの有害物質を減少させることができ、環境負荷が小さい燃料を得る技術として注目されている。   To make effective use of natural gas, once natural gas is converted into highly reactive synthesis gas (for example, methane is converted to carbon monoxide and hydrogen), the molecular structure is rearranged by FT synthesis (Fischer-Tropsch synthesis), etc. GTL (gas to liquid) conversion technology for producing liquid fuels such as light oil, kerosene, or DME (dimethyl ether) is being actively researched. This GTL technology liquefies gaseous natural gas and makes it easier to transport and handle, as well as harmful components such as sulfur components in fuel, carbon monoxide and nitrogen oxides in exhaust gas compared to petroleum-derived products. It is attracting attention as a technique for obtaining fuel that can reduce substances and have a low environmental impact.

GTL技術を普及させるためには、高効率で、事業性に見合った合成ガス製造プラントの開発が求められている。従来、合成ガス製造方法の一つとして、ATR法(Auto Thermal Reforming法)が知られている。ATR法は、天然ガス、石油、石炭、バイオマス等の合成ガス原料(メタンガス等)の一部を酸素バーナによる燃焼で発熱反応を起こし、その後、先の反応で生成された高温の水蒸気や二酸化炭素ガスを利用し、触媒層における吸熱改質反応により、メタンガス等を改質して合成ガスを生成させるものである。   In order to popularize GTL technology, it is required to develop a synthesis gas production plant that is highly efficient and suitable for business. Conventionally, the ATR method (Auto Thermal Reforming Method) is known as one of the synthesis gas production methods. The ATR method causes an exothermic reaction by burning part of a synthetic gas raw material (methane gas, etc.) such as natural gas, petroleum, coal, biomass, etc. with an oxygen burner, and then high-temperature steam or carbon dioxide produced by the previous reaction. A gas is used to reform a methane gas or the like by an endothermic reforming reaction in a catalyst layer to generate a synthesis gas.

このATR法は、原料ガスの一部と酸素とを反応させるために、全体として燃料過剰(フューエルリッチ)状態で燃焼させることになり、多量の煤の発生を伴うという問題がある。また、反応器を大型化して大規模に合成ガスを生成させようとすると、反応器に複数の酸素バーナを装着することが必要になるが、焼損がなく、安全操業可能な複数バーナの開発が難しく、これがネックとなって、反応器大型化が困難になっている。複数酸素バーナによる大型化に代えて、反応器の基数を多くして大規模製造の問題を解決しようとすると、設備コストが大となり、また、多数の反応器を安全且つ円滑に運転することにも問題があり、プラント運転性の点で解決すべき問題が生じる。   This ATR method has a problem in that a large amount of soot is generated because a part of the raw material gas is reacted with oxygen, so that it is burned in an excessive fuel (fuel rich) state as a whole. In addition, if a large reactor is used to generate synthesis gas on a large scale, it will be necessary to install multiple oxygen burners in the reactor, but there will be no development of multiple burners that can be safely operated without burning. Difficult, this becomes a bottleneck, making it difficult to increase the size of the reactor. Instead of increasing the size with multiple oxygen burners, increasing the number of reactors to solve the problem of large-scale production increases the equipment cost, and also makes it possible to operate many reactors safely and smoothly. However, there is a problem, and a problem to be solved arises in terms of plant operability.

合成ガス製造の別の方法として、CPO法(Catalytic Partial Oxidation法)が知られている。CPO法は、原料ガス(メタン等)に酸素含有ガスを予め混合させた予混合ガスを、4MPaG,300degC程度に加圧、加熱して反応器内の触媒層に導き、予混合ガスの一部を部分酸化させて発熱させ、その発熱をその後の改質反応(吸熱反応)の熱源として合成ガス(一酸化炭素と水素)を生成させる。すなわち、CPO法は、ATR法がバーナによる酸化反応で原料ガスを一気に高温に晒すものとは異なり、反応器内での触媒による部分酸化反応で高温状態を維持するので、ATR法に比べて安全操業が可能であり、部分酸化反応と、その後段で改質反応を同時に進行させ、連続操業可能な合成ガス製造方法といえる。   As another method for producing synthesis gas, a CPO method (Catalytic Partial Oxidation method) is known. In the CPO method, a premixed gas in which an oxygen-containing gas is premixed with a raw material gas (methane, etc.) is pressurized and heated to about 4 MPaG, 300 degC to lead to the catalyst layer in the reactor, and a part of the premixed gas As a heat source for the subsequent reforming reaction (endothermic reaction), synthesis gas (carbon monoxide and hydrogen) is generated. In other words, the CPO method is safer than the ATR method because the ATR method maintains the high temperature state by the partial oxidation reaction by the catalyst in the reactor, unlike the ATR method in which the raw material gas is exposed to high temperature at once by the oxidation reaction by the burner. It can be said that it is a synthesis gas production method that can be operated continuously, and a partial oxidation reaction and a reforming reaction are allowed to proceed simultaneously at the subsequent stage to enable continuous operation.

CPO法は、一つの反応器で連続操業可能な合成ガス製造方法である点で、特許文献1に記載されるサイクル式炭化水素改質方法と異なる。特許文献1の改質方法は、改質工程と再生工程とを行い得る一対の反応器を備えており、炭化水素燃料と水蒸気とを反応させて水素含有ガスを生成する工程と、再生用ガスを触媒燃焼することで、改質工程で低下した触媒温度を上昇させる再生工程とを交互に繰り返す。すなわち、サイクル式炭化水素改質方法では、一方の反応器が改質工程を行っている間に他方の反応器が再生工程を行うことで、サイクル式(バッチ式)に炭化水素改質を行いながら水素含有ガスを連続的に製造するようしている。このようなサイクル式炭化水素改質方法では、合成ガス製造の効率が悪く、大規模ガス製造には不向きである。   The CPO method is different from the cyclic hydrocarbon reforming method described in Patent Document 1 in that it is a synthesis gas production method that can be operated continuously in one reactor. The reforming method of Patent Literature 1 includes a pair of reactors that can perform a reforming step and a regeneration step, a step of reacting a hydrocarbon fuel and water vapor to generate a hydrogen-containing gas, and a regeneration gas. As a result of catalytic combustion, the regeneration step of raising the catalyst temperature decreased in the reforming step is repeated alternately. In other words, in the cycle type hydrocarbon reforming method, while one reactor is performing the reforming step, the other reactor performs the regeneration step, so that the hydrocarbon reforming is performed in a cycle type (batch type). However, the hydrogen-containing gas is continuously produced. Such a cyclic hydrocarbon reforming method is not suitable for large-scale gas production because the synthesis gas production efficiency is poor.

なお、CPO法では、上述のように触媒の助けを得て部分酸化反応が進行していると考えられているが、触媒層内の空間において、触媒の助けを得ずに(無触媒反応により)燃焼反応(部分酸化反応)や改質反応、水性シフト反応が生じているとも考えられている。いずれにしても、CPO法はATR法とは異なりバーナが不要であるから、この点で反応器の大型化を可能にさせる。反応器の大型化は、設備コストを低減させると共に、プラント運転性の改善に大いに寄与する。
特開2006−282470号公報
In the CPO method, it is considered that the partial oxidation reaction proceeds with the aid of the catalyst as described above. However, without the aid of the catalyst in the space in the catalyst layer (by non-catalytic reaction) ) Combustion reaction (partial oxidation reaction), reforming reaction, and water shift reaction are also considered to occur. In any case, unlike the ATR method, the CPO method does not require a burner, so that the reactor can be enlarged in this respect. Increasing the size of the reactor reduces equipment costs and greatly contributes to improvement of plant operability.
JP 2006-282470 A

CPO法により合成ガスを生成するに際して、原料ガス(メタン等)と酸素含有ガス(特に酸素ガス)とが均一に混合されないで反応域に供給されると、反応域内での昇温に偏りが生じ、触媒層の一部が異状に高温になり、焼損する等の問題が生じる。混合気の濃度の偏りによる過熱を防止するためには、原料ガス(メタン等)と酸素含有ガスとを予め均一に混合させ、このような予混合ガスを反応器内の反応域に供給すればよく、上述のような過熱の問題は解消される。しかしながら、この場合の予混合ガスは、上述したCPO法による合成ガス製造においては、4MPaG、300degC程度に加圧、加熱しておく必要がある。   When the synthesis gas is generated by the CPO method, if the raw material gas (methane, etc.) and the oxygen-containing gas (especially oxygen gas) are not uniformly mixed and supplied to the reaction zone, the temperature rise in the reaction zone will be biased. A part of the catalyst layer becomes abnormally high in temperature, causing problems such as burning. In order to prevent overheating due to uneven concentration of the air-fuel mixture, the raw material gas (such as methane) and the oxygen-containing gas are mixed in advance in advance, and such a premixed gas is supplied to the reaction zone in the reactor. Well, the overheating problem as described above is eliminated. However, the premixed gas in this case needs to be pressurized and heated to about 4 MPaG and about 300 degC in the above-described synthesis gas production by the CPO method.

加圧、加熱された予混合ガス中の酸素は強い支燃性を持つため、酸素を予め燃料と混合することは出来る限り避け、可能な限り反応域(反応場)で混合させなければならないと考えられている。混合中に自発火や触媒層からの逆火による予期せぬ燃焼を発生させないためである。反応域での混合は、燃料濃度の不均一な混合気を反応域に供給することを意味する。可燃ガスの混合中に一旦燃焼を起こすと、その混合ガス条件によっては、反応器を含む系内の圧力が急激に上昇してしまう状態、所謂、非常に危険な爆轟(デトネーション)状態に遷移する虞がある。   Oxygen in the pressurized and heated premixed gas has a strong combustion support, so it is necessary to avoid mixing oxygen with the fuel in advance and to mix it in the reaction zone (reaction field) as much as possible. It is considered. This is because unexpected combustion due to self-ignition or backfire from the catalyst layer does not occur during mixing. Mixing in the reaction zone means supplying an air-fuel mixture having a non-uniform fuel concentration to the reaction zone. Once combustion occurs during the mixing of combustible gas, depending on the mixed gas conditions, the pressure in the system containing the reactor suddenly rises, so-called a very dangerous detonation state There is a risk of doing.

従って、CPO法による合成ガス製造プラントにおいては、高圧・高温の均一予混合ガスが必要であるが、このような予混合ガスは自発火や逆火の危険を伴うという二律相反するような問題点を解決する必要があり、合成ガス製造プラントを長期間に亘って安全且つ安定的に操業するためには、上述の問題点を解決した混合器を必要とし、そのような混合器が備わって初めて製造装置の大型化が実現できる。   Therefore, in a synthesis gas production plant based on the CPO method, a high-pressure and high-temperature uniform premixed gas is necessary. However, such a premixed gas has a two-way conflicting problem that involves the risk of spontaneous ignition and flashback. In order to operate a synthesis gas production plant safely and stably over a long period of time, a mixer that solves the above-described problems is required, and such a mixer is provided. For the first time, the manufacturing equipment can be enlarged.

上述した特許文献1に開示されるサイクル式炭化水素改質装置には、反応器とは独立して再生ガス混合器が設けられており、この混合器は、再生用ガスと酸素含有ガスとを混合して、再生工程を行う反応器に均一な再生用混合ガスを供給する。混合器を設けることで、再生工程への切り換えの初期に、再生用混合ガスの不均一に起因して反応器内で局所的に触媒燃焼温度が高くなる部分が生じることを防止し、結果的に局所的な高温部への接触又は接近に伴う再生用ガスの自己発火、気相燃焼の発生を防止できるとしている。   The cycle-type hydrocarbon reformer disclosed in Patent Document 1 described above is provided with a regeneration gas mixer independent of the reactor, and the mixer is configured to supply a regeneration gas and an oxygen-containing gas. Mixing is performed, and a uniform gas mixture for regeneration is supplied to the reactor for performing the regeneration step. By providing a mixer, at the initial stage of switching to the regeneration process, it is possible to prevent a portion where the catalytic combustion temperature locally rises in the reactor due to non-uniformity of the mixed gas for regeneration. In addition, it is possible to prevent the occurrence of self-ignition and gas phase combustion of the regeneration gas that accompanies or approach the local high temperature part.

特許文献1が開示する再生ガス混合器は、反応器内へ燃焼ガスと酸素含有ガスとを均一に混合した混合ガスを供給しなければならないという点で、本発明と目的を同一にしているが、特許文献1の混合器は、改質反応によって温度が低下した触媒の温度を上げて触媒能力を再生することだけを目的に、触媒再生のために別途準備される再生ガスと酸素含有ガスとの均一混合ガスを生成すればよい。   The regeneration gas mixer disclosed in Patent Document 1 has the same object as that of the present invention in that a mixed gas in which a combustion gas and an oxygen-containing gas are uniformly mixed must be supplied into the reactor. The mixer of Patent Document 1 is provided with a regeneration gas and an oxygen-containing gas separately prepared for catalyst regeneration only for the purpose of regenerating the catalyst capacity by raising the temperature of the catalyst whose temperature has been lowered by the reforming reaction. The homogeneous mixed gas may be generated.

一方、CPO法による大規模合成ガス製造プラントにおいては、反応器内の触媒層に供給する予混合ガスは、4MPaG、300degC程度に加圧、加熱されていなければならず、その予混合ガスは、改質反応の原料ガスであり、改質反応(吸熱反応)の熱源を供給する、部分酸化反応のための原料ガスでもある。このような予混合ガスを生成するための混合器として、特許文献1が開示するような単純な構成の混合器を適用することはできない。   On the other hand, in a large-scale synthesis gas production plant using the CPO method, the premixed gas supplied to the catalyst layer in the reactor must be pressurized and heated to about 4 MPaG and about 300 degC. It is a raw material gas for a reforming reaction, and a raw material gas for a partial oxidation reaction that supplies a heat source for the reforming reaction (endothermic reaction). As a mixer for generating such a premixed gas, a mixer having a simple configuration as disclosed in Patent Document 1 cannot be applied.

なお、本発明は、天然ガスばかりでなく、石油、石炭、バイオマス等の合成ガス原料(可燃ガス)と、酸素(支燃性ガス成分)の他、水蒸気、CO2 、CO等を含む酸素含有ガスとの混合に用いる混合器として広く適用することができる。
本発明は、上記の二律相反する問題を解決するために提案されたものであり、逆火や自発火等の異常燃焼を誘起させることがなく、生成された高圧・高温の予混合ガスを、例えば、改質用混合ガスとして、大型反応器等に好適に使用することができる可燃ガス混合方法及び可燃ガス混合器を提供することを目的にする。
In addition to natural gas, the present invention is not limited to natural gas, but also oxygen-containing gas containing steam, CO2, CO, etc. in addition to synthetic gas raw materials (combustible gas) such as petroleum, coal, biomass, and oxygen (combustible gas component). It can be widely applied as a mixer used for mixing with.
The present invention has been proposed in order to solve the above two conflicting problems, and the generated high-pressure and high-temperature premixed gas is not induced without causing abnormal combustion such as flashback or self-ignition. For example, an object of the present invention is to provide a combustible gas mixing method and a combustible gas mixer that can be suitably used as a reformed mixed gas in a large reactor or the like.

請求項1の本発明の、可燃原料ガスと酸素含有ガスとの混合により、可燃濃度範囲域にある予混合ガスを生成する可燃ガス混合方法に依れば、複数の混合ステージが設けられ、各混合ステージで生成される混合ガス中の原料ガス成分濃度を変化させ、混合最終ステージにおいて前記可燃濃度範囲域に到達させて予混合ガスを生成することを特徴とする。
混合最終ステージにおいて前記可燃濃度範囲域に到達させる方法としては、可燃原料ガス濃度がリッチ側にあって可燃濃度範囲域を外れる可燃原料ガスに、下流の各混合ステージで準備した酸素含有ガスを順次混合し、混合最終ステージにおいて前記可燃濃度範囲域に到達させる方法であってもよいし(請求項2)、可燃原料ガス濃度がリーン側にあって可燃濃度範囲域を外れる可燃原料ガスに、下流の各混合ステージで準備した可燃原料ガスを混合し、混合最終ステージにおいて前記可燃濃度範囲域に到達させる方法であってもよい(請求項3)。
According to the flammable gas mixing method of generating a premixed gas in the flammable concentration range by mixing the flammable source gas and the oxygen-containing gas according to the present invention of claim 1, a plurality of mixing stages are provided, The raw gas component concentration in the mixed gas generated in the mixing stage is changed, and the premixed gas is generated by reaching the combustible concentration range in the final mixing stage.
As a method of reaching the combustible concentration range in the final mixing stage, the oxygen-containing gas prepared in each downstream mixing stage is sequentially added to the combustible raw material gas that is on the rich side and out of the combustible concentration range. It may be a method of mixing and reaching the flammable concentration range in the final mixing stage (Claim 2), or downstream to the flammable source gas having a flammable source gas concentration on the lean side and out of the flammable concentration range. Alternatively, the combustible raw material gas prepared in each mixing stage may be mixed, and the combustible concentration range may be reached in the final mixing stage (Claim 3).

請求項4の本発明の、可燃原料ガスと酸素含有ガスとの混合により、可燃濃度範囲域にある予混合ガスを生成する可燃ガス混合器に依れば、混合器内の混合ステージに前記可燃原料ガス及び酸素含有ガスのいずれか一方を供給してガス噴流を形成するガスノズルと、該ガスノズルの下流位置であって、且つ、上流からのガス噴流の軸回りに、前記可燃原料ガス及び酸素含有ガスのいずれか他方のガスの旋回流を形成して当該旋回流と上流からのガス噴流とを混合させて下流に噴出させる、複数の混合ステージ位置のそれぞれに配設された複数の旋回混合手段とからなり、各混合ステージ位置で生成される混合ガス中のガス成分濃度を変化させ、混合最終ステージ位置において前記可燃濃度範囲域に到達させた予混合ガスを生成することを特徴とする。   According to the combustible gas mixer that generates a premixed gas in the combustible concentration range by mixing the combustible raw material gas and the oxygen-containing gas according to the present invention of claim 4, the combustible is added to the mixing stage in the mixer. A gas nozzle that supplies a source gas and an oxygen-containing gas to form a gas jet, and a position downstream of the gas nozzle and around the axis of the gas jet from the upstream, the combustible source gas and oxygen-containing A plurality of swirling and mixing means disposed at each of a plurality of mixing stage positions for forming a swirling flow of one of the other gases, mixing the swirling flow and a gas jet from the upstream, and jetting them downstream. The gas component concentration in the mixed gas generated at each mixing stage position is changed to generate a premixed gas that reaches the combustible concentration range at the final mixing stage position. To.

請求項5の本発明に依れば、前記ガスノズル及び旋回混合手段のそれぞれは、混合ステージを区画する区画プレートに取り付けられ、各区画プレートのガスノズル及び旋回混合手段を同軸に積層して混合器ユニットを形成させたことを特徴とする。
請求項6の本発明に依れば、前記各区画プレートのガスノズル及び旋回混合手段は、それぞれ対応する位置に同数の複数個取り付けられ、各区画プレートのガスノズル及び旋回混合手段のそれぞれを同軸に積層して複数の混合器ユニットを形成させたことを特徴とする。
According to the present invention of claim 5, each of the gas nozzle and the swirl mixing means is attached to a partition plate that partitions the mixing stage, and the gas nozzle and swirl mixing means of each partition plate are stacked coaxially to form a mixer unit. Is formed.
According to a sixth aspect of the present invention, the same number of gas nozzles and swirl mixing means of each partition plate are attached to the corresponding positions, and the gas nozzles and swirl mixing means of each partition plate are coaxially stacked. Thus, a plurality of mixer units are formed.

請求項7の本発明に依れば、前記旋回混合手段は、円周方向に配設された複数の旋回羽根を有するスワラーと、旋回羽根から流出する旋回流を前記混合ステージに案内するガイドダクトとを備えることを特徴とする。
請求項8の本発明に依れば、前記スワラーをスペーサとして、各区画プレートを積層することを特徴とする。
According to the seventh aspect of the present invention, the swirling and mixing means includes a swirler having a plurality of swirling blades arranged in the circumferential direction, and a guide duct for guiding the swirling flow flowing out of the swirling blades to the mixing stage. It is characterized by providing.
According to the present invention of claim 8, the partition plates are stacked using the swirler as a spacer.

請求項1の発明に依れば、改質プロセス等で使用する可燃原料ガスと酸素含有ガスとをそれらの全量を一時に混合してしまうと、すぐに均一な混合気とならないため、局所的に燃焼しやすい濃度の混合気が形成されるおそれがある。そこで、可燃濃度範囲に入る危険があるため、可燃原料ガスと酸素含有ガスとを混合する複数の混合ステージが設けられ、各混合ステージで生成される混合ガス中の原料ガス成分濃度を段階的に徐々に変化させることによって、局所的にも可燃濃度範囲に入る混合領域を極力なくし、混合最終ステージにおいて所望の可燃濃度範囲域に到達させることで、予混合ガスを安全に生成することができる。   According to the invention of claim 1, if the combustible raw material gas and the oxygen-containing gas used in the reforming process and the like are mixed at once, a uniform air-fuel mixture is not immediately produced. There is a risk that an air-fuel mixture having a concentration easily combusted may be formed. Therefore, since there is a risk of entering the combustible concentration range, a plurality of mixing stages for mixing the combustible raw material gas and the oxygen-containing gas are provided, and the raw material gas component concentration in the mixed gas generated at each mixing stage is stepwise. By gradually changing, the mixing region that falls within the flammable concentration range locally is minimized, and the desired flammable concentration range region is reached in the final mixing stage, whereby the premixed gas can be generated safely.

この混合最終ステージは、改質プロセス等、予混合ガスを供給するプロセスの直前に設定することが好ましいことは言うまでもない。混合最終ステージにおいて到達させる混合ガスの所望の可燃濃度は、混合気の使用雰囲気条件において自発火や逆火が発生しない濃度に設定すべきであるが、混合器に供給される可燃原料ガス及び酸素含有ガスの各濃度値が目標設定値から外れ、混合最終ステージにおいて局所的に見て自発火や逆火が発生し得る条件が揃っても、上流の混合ステージでは混合ガスの濃度を、自発火や逆火を防止し得る可燃濃度範囲域から十分に外れた濃度範囲域に設定することができ、発生した火炎の伝播を有効に阻止することができる。   Needless to say, the final stage of mixing is preferably set immediately before the process of supplying the premixed gas, such as a reforming process. The desired combustible concentration of the mixed gas to be reached in the final mixing stage should be set to a concentration that does not cause self-ignition or flashback under the use atmosphere conditions of the mixed gas, but the combustible raw material gas and oxygen supplied to the mixer Even if each concentration value of the contained gas deviates from the target set value and conditions that can cause spontaneous ignition or flashback are observed locally in the final mixing stage, the concentration of the mixed gas is determined to be self-ignited in the upstream mixing stage. It is possible to set a concentration range that is sufficiently deviated from a combustible concentration range that can prevent backfire, and to effectively prevent propagation of the generated flame.

天然ガスやメタンガスの改質プロセスのような多くのプロセスでは、通常、可燃原料ガス濃度が燃料リッチ側にあって可燃濃度範囲域を外れる可燃原料ガスに、下流の各混合ステージで準備した酸素含有ガスを順次混合し、混合最終ステージにおいて所望の可燃濃度範囲域に到達させることが望ましいが(請求項2)、プロセスによっては、可燃原料ガス濃度が燃料リーン側にあって可燃濃度範囲域を外れる酸素含有ガスに、下流の各混合ステージで準備した可燃原料ガスを混合し、混合最終ステージにおいて所望の可燃濃度範囲域に到達させることが好ましい場合もあり(請求項3)、プロセスに応じて所望の混合方法を選択することが出来る。   In many processes, such as natural gas and methane reforming processes, the combustible feed gas that is usually on the fuel rich side and out of the flammable concentration range, contains oxygen prepared at each downstream mixing stage. It is desirable to mix the gases sequentially and reach the desired combustible concentration range in the final stage of mixing (Claim 2). However, depending on the process, the combustible raw material gas concentration is on the fuel lean side and out of the combustible concentration range. It may be preferable to mix the combustible raw material gas prepared in each downstream mixing stage with the oxygen-containing gas and reach the desired combustible concentration range in the final mixing stage (Claim 3). The mixing method can be selected.

請求項1乃至3の本発明の可燃ガス混合方法は、請求項4以下の可燃ガス混合器によって実施される。
請求項4の本発明の可燃ガス混合器に依れば、ガスノズルによって形成されるガス噴流と、下流の各混合ステージにおいて旋回混合手段が形成させる旋回流との間に強い混合剪断層が形成され、各混合ステージで均一な混合ガスを生成させることができる。そして、各混合ステージ位置で生成される混合ガス中のガス成分濃度を順次変化させ、混合最終ステージ位置において均一な所望の可燃濃度範囲域に到達させた予混合ガスを得ることができる。
The combustible gas mixing method of the present invention according to claims 1 to 3 is implemented by a combustible gas mixer according to claim 4 or less.
According to the combustible gas mixer of the present invention of claim 4, a strong mixing shear layer is formed between the gas jet formed by the gas nozzle and the swirl flow formed by the swirl mixing means in each downstream mixing stage. A uniform mixed gas can be generated at each mixing stage. And the gas component density | concentration in the mixed gas produced | generated in each mixing stage position can be changed sequentially, and the premixed gas which reached the desired desired combustible concentration range area in the final mixing stage position can be obtained.

プロセスで使用する可燃原料ガスと酸素含有ガスの割合が、燃料過濃側にあれば、ガスノズルによって可燃原料ガスを噴出させ、その噴流の外側に酸素含有ガスを同軸で供給し、可燃原料ガスと酸素含有ガスの割合が燃料希薄側にあれば、ガスノズルによって酸素含有ガスを噴出させ、その噴流の外側に可燃原料ガスを同軸で供給すれば、混合器は常に燃えにくい状態で混合されることになり、最終的には可燃濃度範囲に入る混合気も安全に生成することができる。   If the ratio of the combustible raw material gas and oxygen-containing gas used in the process is on the fuel rich side, the combustible raw material gas is jetted by the gas nozzle, and the oxygen-containing gas is supplied coaxially to the outside of the jet, and the combustible raw material gas and If the ratio of oxygen-containing gas is on the lean side of the fuel, the oxygen-containing gas is ejected by the gas nozzle, and if the combustible raw material gas is supplied coaxially to the outside of the jet, the mixer will always be mixed in a state that is difficult to burn. As a result, an air-fuel mixture that finally falls within the combustible concentration range can be safely generated.

請求項5の本発明に依れば、各区画プレートのガスノズル及び旋回混合手段を同軸に積層して混合器セルユニットを形成させるようにしたので、混合器にガスノズル及び旋回混合手段を取り付けた各区画プレートを積層するだけで、混合器の組み立てができ、請求項6の本発明のように、各区画プレートにガスノズル及び旋回混合手段を複数個取り付けると、混合器セルユニットを必要に応じた数だけ形成させることができ、合成ガス製造プラント等のプロセス装置の大型化に対応させて混合器の容量を大きくしても、均一な濃度の予混合ガスの供給が可能になり、プロセス装置の大型化が実現できる。   According to the present invention of claim 5, since the gas nozzles and swirl mixing means of each partition plate are stacked on the same axis to form a mixer cell unit, each of the gas nozzles and swirl mixing means attached to the mixer By simply stacking the partition plates, the mixer can be assembled, and when a plurality of gas nozzles and swirl mixing means are attached to each partition plate as in the present invention of claim 6, the number of mixer cell units can be increased as required. Even if the capacity of the mixer is increased in response to an increase in the size of a process apparatus such as a synthesis gas production plant, it is possible to supply a premixed gas with a uniform concentration, resulting in a large process apparatus. Can be realized.

請求項7の本発明に依れば、旋回混合手段をスワラーで構成し、旋回羽根から流出する旋回流をガイドダクトで混合ステージに案内させて上流からのガス噴流と混合させるので、各区画プレートの積層を容易に実現させ、しかも、請求項8の本発明に依れば、スワラーをスペーサとして、各区画プレートを積層するので、可燃ガス混合器の組み立てが極めて容易になる。   According to the seventh aspect of the present invention, the swirl mixing means is constituted by a swirler, and the swirl flow flowing out from the swirl vanes is guided to the mixing stage by the guide duct and mixed with the gas jet from the upstream. In addition, according to the present invention of claim 8, the partition plates are stacked using the swirler as a spacer, so that the assembly of the combustible gas mixer becomes extremely easy.

以下、本発明に係る可燃ガス混合方法及び可燃ガス混合器の実施の形態を、図面を参照して説明する。
まず、図1を参照して、本発明に係る可燃ガス混合方法及び混合器が使用されて好適なCPO法による合成ガス製造プロセスについて説明する。図1に示す製造プロセスでは、理解を容易にし、説明を簡略化するために、天然ガス中の主燃料成分であるメタンから水素ガスを合成するプロセスが示されている。
Hereinafter, embodiments of a combustible gas mixing method and a combustible gas mixer according to the present invention will be described with reference to the drawings.
First, with reference to FIG. 1, a synthesis gas production process by the CPO method that uses the combustible gas mixing method and the mixer according to the present invention and is suitable will be described. In the manufacturing process shown in FIG. 1, a process for synthesizing hydrogen gas from methane, which is a main fuel component in natural gas, is shown in order to facilitate understanding and simplify the description.

水素ガスを合成する高圧反応器1内には、触媒層(反応域)2が装着されており、この触媒層2において、後述する部分酸化反応、改質反応、及び水性シフト反応により、水素ガスを主成分とする合成ガスが生成される。そして、反応器1内の触媒層2の直ぐ上流には、本発明に係る可燃ガス混合器10が備えられている。反応器1には、可燃原料ガスであるメタンガス(CH4)と、酸素(O2)及び水蒸気(H2O)から成る酸素含有ガスとが供給され、これらの供給ガスは、詳細は後述する方法によって、混合器10において均一に混合されて上述の触媒層2に供給される。   A catalyst layer (reaction zone) 2 is mounted in the high-pressure reactor 1 that synthesizes hydrogen gas. In this catalyst layer 2, hydrogen gas is subjected to partial oxidation reaction, reforming reaction, and aqueous shift reaction, which will be described later. Is produced as a main component. A combustible gas mixer 10 according to the present invention is provided immediately upstream of the catalyst layer 2 in the reactor 1. The reactor 1 is supplied with methane gas (CH4), which is a combustible raw material gas, and an oxygen-containing gas composed of oxygen (O2) and water vapor (H2O). These supply gases are mixed by a method described in detail later. The mixture is uniformly mixed in the vessel 10 and supplied to the catalyst layer 2 described above.

反応器1に供給されるメタンガス(CH4)、酸素(O2)及び水蒸気(H2O)の成分比や、供給ガスの圧力・温度は、得ようとする合成ガス成分比等によって適宜値に設定することができるが、これらの供給ガス設定条件が変わると、反応器1内の触媒層温度も大きく変化するので、反応器等の耐久性や安全性を考慮してこれらの供給ガス設定条件が設定される。   The component ratio of methane gas (CH4), oxygen (O2) and water vapor (H2O) supplied to the reactor 1 and the pressure and temperature of the supply gas should be set to appropriate values depending on the synthesis gas component ratio to be obtained. However, if these supply gas setting conditions change, the catalyst layer temperature in the reactor 1 also changes greatly. Therefore, these supply gas setting conditions are set in consideration of the durability and safety of the reactor and the like. The

図1には、供給ガス設定条件が例示されており、供給ガス成分比を、触媒層2への供給時点で、例えば10:6:6に調整し、供給ガス圧力及び温度を例えば、4MPaG、300degCにそれぞれ設定すると、触媒にもよるが、触媒層2の上流触媒層温度は850degC程度に維持され、改質後の下流触媒層温度は700degC程度になり、水素(H2)と一酸化炭素(CO)の合成ガスが成分比で2:1の割合で得られると予測されている。触媒層2での反応速度(触媒温度)の確保や、改質反応温度の設定のために、供給ガス圧力及び温度を、図示しない圧縮機及び熱交換器によって、上述のように高圧、高温に設定している。   FIG. 1 illustrates supply gas setting conditions. The supply gas component ratio is adjusted to, for example, 10: 6: 6 at the time of supply to the catalyst layer 2, and the supply gas pressure and temperature are set to 4 MPaG, for example. If each is set to 300 degC, depending on the catalyst, the upstream catalyst layer temperature of the catalyst layer 2 is maintained at about 850 degC, the downstream catalyst layer temperature after reforming is about 700 degC, and hydrogen (H2) and carbon monoxide ( CO) synthesis gas is expected to be obtained at a component ratio of 2: 1. In order to secure the reaction rate (catalyst temperature) in the catalyst layer 2 and to set the reforming reaction temperature, the supply gas pressure and temperature are increased to high pressure and high temperature as described above by a compressor and a heat exchanger (not shown). It is set.

上述のように供給ガス成分比、ガス圧力・温度等を調整した可燃原料ガス(メタンガス)と酸素含有ガス(酸素と水蒸気)の予混合ガスが触媒層2に供給されると、反応式1及び2で示す、酸化反応と部分酸化反応(いずれも発熱反応)が生じ、同時に反応式3乃至5で示す、改質反応(吸熱反応)が生じると考えられる。
CH4+2O2=CO2+2H2O+891kJ (反応式1)
CH4+1/2O2=CO+2H2+36kJ (反応式2)
CH4+H2O=CO+3H2−250kJ (反応式3)
CH4+CO2=2CO+2H2−247kJ (反応式4)
CO+H2O=CO2+H2−3kJ (反応式5)
CPO法による合成ガス製造方法では、供給ガス中の酸素成分割合がATR法に比較して低く、触媒層2において行われる酸化反応は、主として反応式2で示す部分酸化反応が支配的であるが、反応式1で示すメタンと酸素の酸化反応も一部行われる。そして、吸熱量の大きい反応式3の改質反応が同時に行われ、反応式4,5で示す改質反応、水性シフト反応も一部行われる。
When the premixed gas of the combustible raw material gas (methane gas) and the oxygen-containing gas (oxygen and water vapor) whose supply gas component ratio, gas pressure, temperature, etc. are adjusted as described above is supplied to the catalyst layer 2, the reaction formula 1 and It is considered that an oxidation reaction and a partial oxidation reaction (both exothermic reactions) indicated by 2 occur, and a reforming reaction (endothermic reaction) indicated by reaction formulas 3 to 5 occurs simultaneously.
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + 891 kJ (Scheme 1)
CH4 + 1 / 2O2 = CO + 2H2 + 36 kJ (Scheme 2)
CH4 + H2O = CO + 3H2-250kJ (Scheme 3)
CH4 + CO2 = 2CO + 2H2-247 kJ (Scheme 4)
CO + H2O = CO2 + H2-3kJ (Scheme 5)
In the synthesis gas production method by the CPO method, the oxygen component ratio in the supply gas is lower than that in the ATR method, and the oxidation reaction performed in the catalyst layer 2 is mainly the partial oxidation reaction shown in the reaction formula 2. The oxidation reaction of methane and oxygen shown in Reaction Formula 1 is also partly performed. Then, the reforming reaction of reaction formula 3 having a large endothermic amount is simultaneously performed, and the reforming reaction and the aqueous shift reaction shown in reaction formulas 4 and 5 are also partially performed.

供給ガスの酸素がすべて消費されるまで、部分酸化反応や酸化反応が継続するが、上述したとおり、供給ガスの酸素含有量が少ないために、反応式2で示す部分酸化反応、及び反応式3で示す改質反応が支配的に行われ、触媒層温度はせいぜい850degCにしか上昇しない。
酸素成分がすべて消費されて部分酸化反応や酸化反応が終ると、以後は反応式3乃至5の改質反応(水性シフト反応)が支配的になる。これらの反応はいずれも吸熱反応であることから、触媒層2の後流部分に行けば行くほど触媒温度は低下し、触媒出口ではほぼ700degCになる。上述のような供給ガス設定条件では、水素(H2)と一酸化炭素(CO)の合成ガスが成分比で2:1の割合で得られる。
The partial oxidation reaction and the oxidation reaction continue until all the oxygen in the supply gas is consumed. However, as described above, the partial oxidation reaction shown in the reaction formula 2 and the reaction formula 3 are performed because the oxygen content in the supply gas is small. The reforming reaction shown by (1) is dominantly performed, and the catalyst layer temperature rises to 850 degC at most.
When all the oxygen components are consumed and the partial oxidation reaction or the oxidation reaction is completed, the reforming reaction (aqueous shift reaction) of reaction formulas 3 to 5 becomes dominant thereafter. Since all of these reactions are endothermic reactions, the catalyst temperature decreases as it goes to the downstream portion of the catalyst layer 2, and becomes approximately 700 degC at the catalyst outlet. Under the supply gas setting conditions as described above, synthesis gas of hydrogen (H2) and carbon monoxide (CO) is obtained at a component ratio of 2: 1.

酸素含有ガス中の酸素量を増加させると、反応式1の酸化反応が支配的になるので、触媒温度が上昇し、吸熱反応である改質反応(式3,4,5)が活発となり、水素の収量が増加することになる。しかしながら、酸素含有ガス中の酸素量を増加させると、従来技術によれば、製造プラント、特に反応器の耐久性や触媒寿命に問題が生じるが、本発明の可燃ガス混合器は、詳細は後述するように、触媒層2への均一な予混合ガスの供給が可能になり、触媒の部分的な(局所的な)過熱が防止できるので、本発明に係る混合器10で得られる混合ガスの混合特性(均一混合度合い等)にも依るが、達成可能な限度において触媒温度を上げることができ、合成ガスを効率よく製造することができる。   When the amount of oxygen in the oxygen-containing gas is increased, the oxidation reaction of Reaction Formula 1 becomes dominant, so the catalyst temperature rises and the reforming reaction (Formulas 3, 4, and 5) that is an endothermic reaction becomes active. The yield of hydrogen will increase. However, when the amount of oxygen in the oxygen-containing gas is increased, according to the prior art, there is a problem in the durability and catalyst life of the manufacturing plant, particularly the reactor, but the combustible gas mixer of the present invention will be described in detail later. As described above, the uniform premixed gas can be supplied to the catalyst layer 2 and partial (local) overheating of the catalyst can be prevented, so that the mixed gas obtained in the mixer 10 according to the present invention can be prevented. Although depending on the mixing characteristics (such as the degree of uniform mixing), the catalyst temperature can be increased within the achievable limit, and the synthesis gas can be produced efficiently.

図2は、本発明に係る混合器10による可燃ガスの混合方法を説明するための概念図であり、例えばメタンのような可燃原料ガス(燃料)と、酸素及び水蒸気からなる酸素含有ガスとの混合により、可燃濃度範囲域にある予混合ガスを生成する混合方法を示している。
予混合ガスを生成するために、先ず、燃料ガスをガスノズル12から混合場(混合ステージ)に向けて噴出させ、このノズル12から噴出させたガス噴流に酸素含有ガスを均一に混合させる。本発明では、これらのガスを均一に混合させるために、燃料ガスと酸素含有ガスとを一気に混合させずに、複数の混合ステージを設けて、各ステージで徐々に酸素含有率を高めた均一な混合ガスを生成し、最終混合ステージで所望の酸素含有率の予混合ガスに成るように燃料ガスと酸素含有ガスとを混合させることを特徴にしている。
FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining a method of mixing combustible gas by the mixer 10 according to the present invention. For example, a combustible raw material gas (fuel) such as methane and an oxygen-containing gas composed of oxygen and water vapor are used. The mixing method which produces | generates the premixed gas in a combustible concentration range area by mixing is shown.
In order to generate the premixed gas, first, the fuel gas is ejected from the gas nozzle 12 toward the mixing field (mixing stage), and the oxygen-containing gas is uniformly mixed with the gas jet ejected from the nozzle 12. In the present invention, in order to uniformly mix these gases, the fuel gas and the oxygen-containing gas are not mixed at once, but a plurality of mixing stages are provided, and the oxygen content is gradually increased at each stage. A mixed gas is generated, and a fuel gas and an oxygen-containing gas are mixed so as to become a premixed gas having a desired oxygen content in a final mixing stage.

具体的には、ガスノズル12の下流位置であって、上流からのガス噴流に順次酸素含有ガスを混合させる混合ステージ1〜3が設けられ、各混合ステージ1〜3に酸素含有ガスを供給するガイドダクト14〜16が配設されている。これらのガイドダクト14〜16は、各軸線をガスノズル12の軸線と一致させて順次配設されている。そして、例えば3種類の酸素含有ガス1〜3が準備されており、各ガイドダクト14〜16は、酸素含有ガス1〜3をそれぞれ対応する混合ステージ1〜3に導く。   Specifically, a mixing stage 1 to 3 is provided at a downstream position of the gas nozzle 12 to sequentially mix the oxygen-containing gas into the gas jet from the upstream, and the oxygen-containing gas is supplied to the mixing stages 1 to 3. Ducts 14 to 16 are disposed. These guide ducts 14 to 16 are sequentially arranged with their respective axes aligned with the axis of the gas nozzle 12. For example, three types of oxygen-containing gases 1 to 3 are prepared, and the guide ducts 14 to 16 guide the oxygen-containing gases 1 to 3 to the corresponding mixing stages 1 to 3, respectively.

混合ステージ1は、ガスノズル12の噴口位置p1からガイドダクト14の出口開口位置p2間に形成され、ガスノズル12からのガス噴流と酸素含有ガス1とが混合して混合気1が生成される混合領域が対応する。同様に、混合ステージ2は、ガイドダクト14の出口開口位置p2とガイドダクト16の出口開口位置p3間に形成され、ダクト14の出口開口からの噴出する混合気1のガス噴流と酸素含有ガス2とが混合して混合気2が生成される混合領域が対応し、混合ステージ3は、ガイドダクト16の出口開口位置p3とガイドダクト18の出口開口位置p4間に形成され、ダクト16の出口開口からの噴出する混合気2のガス噴流と酸素含有ガス3とが混合して混合気3が生成される混合領域が対応する。   The mixing stage 1 is formed between the nozzle hole position p1 of the gas nozzle 12 and the outlet opening position p2 of the guide duct 14, and is a mixed region where the gas jet from the gas nozzle 12 and the oxygen-containing gas 1 are mixed to generate the gas mixture 1. Corresponds. Similarly, the mixing stage 2 is formed between the outlet opening position p2 of the guide duct 14 and the outlet opening position p3 of the guide duct 16, and the gas jet of the air-fuel mixture 1 ejected from the outlet opening of the duct 14 and the oxygen-containing gas 2 The mixing stage 3 is formed between the outlet opening position p3 of the guide duct 16 and the outlet opening position p4 of the guide duct 18, and the outlet opening of the duct 16 is mixed. Corresponds to a mixed region in which the gas jet of the gas mixture 2 ejected from the gas and the oxygen-containing gas 3 are mixed to generate the gas mixture 3.

ガスノズル12からの燃料ガス(メタン)は、ノズル噴口位置p1において、未だ酸素含有ガス1と混合していないので、その燃料濃度割合は、図2(b)に示すように、値1(100%)である。同図に示す可燃範囲領域(斜線で示される領域)は、4.0MPaG、300degCに加圧・加熱された燃料ガス(メタン)に、酸素(O2)及び水蒸気(H2O)を成分とする酸素含有ガスを混合し、混合気中のメタン濃度を減少させ、酸素濃度を増加させて予混合気を生成させたとき、予混合気が着火して火炎伝播が可能であるメタン濃度領域を示している。   Since the fuel gas (methane) from the gas nozzle 12 is not yet mixed with the oxygen-containing gas 1 at the nozzle nozzle position p1, the fuel concentration ratio is a value 1 (100%) as shown in FIG. ). The combustible area shown in the figure (the area shown by diagonal lines) contains oxygen (O2) and water vapor (H2O) as components in fuel gas (methane) pressurized and heated to 4.0 MPaG and 300 degC. This shows the methane concentration region where the premixed gas is ignited and flame propagation is possible when gas is mixed, the methane concentration in the mixed gas is decreased, and the oxygen concentration is increased to generate the premixed gas. .

酸素含有ガス1は、混合ステージ1に供給されるまでには、含有する酸素と水蒸気が十分均一に混合されており、混合ステージ1に供給された時点で燃料ガスと混合しても、可燃範囲域の濃度値にある混合ガスが局所的にも生成されることはない。そして、混合ステージ1に供給される燃料ガスと酸素含有ガス1が出口開口位置p2に到達する時点までには、同ステージ1で十分に撹拌混合されて、燃料濃度が均一な混合気1が生成される。混合ステージ1で生成される混合気は、その可燃原料ガス成分濃度が、可燃範囲領域の濃度に向かって変化するが、ガイドダクト14の出口開口位置p2近傍では、可燃範囲領域から遠く離れた値に留まる。   Before the oxygen-containing gas 1 is supplied to the mixing stage 1, the contained oxygen and water vapor are sufficiently uniformly mixed, and even when mixed with the fuel gas when supplied to the mixing stage 1, the combustible range A mixed gas having a concentration value in the region is not generated locally. Then, by the time when the fuel gas and the oxygen-containing gas 1 supplied to the mixing stage 1 reach the outlet opening position p2, the gas is sufficiently stirred and mixed in the stage 1 to generate the air-fuel mixture 1 having a uniform fuel concentration. Is done. The air-fuel mixture generated in the mixing stage 1 has a combustible raw material gas component concentration that changes toward the concentration in the combustible range region, but is a value far from the combustible range region in the vicinity of the outlet opening position p2 of the guide duct 14. Stay on.

酸素含有ガス2も酸素含有ガス1と同様に、混合ステージ2に供給されるまでには、含有する酸素と水蒸気が十分均一に混合されており、このガス2と均一に撹拌・混合された混合気1とが混合ステージ2で出逢って混合しても、可燃濃度範囲にある混合気が局所的にも生成されることはない。ダクト16の出口開口位置p3近傍では、位置p2での燃料濃度よりも可燃範囲領域に近い濃度値を示すが、可燃範囲領域から離れた値に留まり、安全サイドの混合気が生成される。そして、混合ステージ2においても燃料ガスと酸素含有ガス2とが十分に撹拌混合して、燃料濃度が均一な混合気2が生成される。   As with the oxygen-containing gas 1, the oxygen-containing gas 2 is sufficiently homogeneously mixed with the oxygen and water vapor until the oxygen-containing gas 2 is supplied to the mixing stage 2, and the gas 2 is stirred and mixed uniformly. Even if the gas 1 comes out in the mixing stage 2 and mixes, the air-fuel mixture in the combustible concentration range is not generated locally. In the vicinity of the outlet opening position p3 of the duct 16, a concentration value closer to the combustible range region than the fuel concentration at the position p2 is shown, but the concentration value stays away from the combustible range region, and a safe side air-fuel mixture is generated. In the mixing stage 2 as well, the fuel gas and the oxygen-containing gas 2 are sufficiently agitated and mixed to generate the air-fuel mixture 2 having a uniform fuel concentration.

混合ステージ3は、混合気2に酸素含有ガス3を加えて、目標とする可燃範囲領域内の濃度値となる混合気3を生成させる混合最終ステージである。酸素含有ガス3も含有する酸素と水蒸気とが十分均一に混合しており、混合気2との混合を順次行うことによって、燃料濃度が均一な混合気3を生成させる。
ダクト18の出口開口位置p4では、可燃範囲内の燃料濃度の混合気3が生成されるが、この混合ステージ3は、後流に配置される触媒層2と極力接近させて配置することが望ましく、予混合気が可燃域状態で滞留している期間を短く設定するのがよい。
The mixing stage 3 is a final mixing stage in which the oxygen-containing gas 3 is added to the air-fuel mixture 2 to generate the air-fuel mixture 3 having a target concentration value in the combustible range region. Oxygen that also contains the oxygen-containing gas 3 and water vapor are sufficiently uniformly mixed, and by sequentially mixing with the mixture 2, the mixture 3 having a uniform fuel concentration is generated.
At the outlet opening position p4 of the duct 18, an air-fuel mixture 3 having a fuel concentration within the combustible range is generated. The mixing stage 3 is desirably disposed as close as possible to the catalyst layer 2 disposed in the downstream. The period during which the premixed gas stays in the combustible region is preferably set short.

本発明に係る混合気3は、前段の各ステージで順次均一に混合された混合気と酸素含有ガス3とを混合して生成するので、局所的な濃度むらの少ない予混合気を生成させることができ、自発火発生の危険が少なく、混合ステージ3で生成される混合気3が可燃域状態で滞留する期間を極力短く設定することによって、上記自発火の防止のみならず逆火の防止も可能である。   Since the air-fuel mixture 3 according to the present invention is produced by mixing the air-fuel mixture and the oxygen-containing gas 3 that are sequentially and uniformly mixed in the preceding stages, a pre-air-fuel mixture with little local concentration unevenness is generated. By setting the period in which the air-fuel mixture 3 generated in the mixing stage 3 stays in the combustible region as short as possible, not only the above-mentioned self-ignition but also the back-fire can be prevented. Is possible.

各混合ステージ1〜3で均一混合を得るためには、混合させる2つの流れの境界に剪断層を生じさせ、スケールの小さい乱流によって混合促進を図るのがよい。そのような混合促進方法は、2つの流れに相対速度差を与えることが一般的であり、噴流を対向衝突させて混合する方法や、スタックミキサにより混合する方法等の種々の方法が考えられ、特に限定するものではないが、図3に示すように、スワラー(旋回混合手段、旋回付与手段)を利用して流れに旋回を付与する方法が好適である。   In order to obtain uniform mixing in each of the mixing stages 1 to 3, it is preferable to generate a shear layer at the boundary between the two flows to be mixed and promote mixing by turbulent flow having a small scale. Such a mixing promotion method generally gives a relative velocity difference between the two flows, and various methods such as a method of mixing by causing the jets to collide against each other, a method of mixing by a stack mixer, and the like can be considered. Although it does not specifically limit, as shown in FIG. 3, the method of giving swirl to a flow using a swirler (swirl mixing means, swivel imparting means) is suitable.

図3は、各混合ステージに供給される燃料ガス、混合気1、混合気2のそれぞれに旋回を与える方法を例示している。ガスノズル12にはガス噴流に軸方向速度成分に加え、軸回りの旋回速度成分を与えるスワラー(旋回付与手段)12aが取り付けられており、スワラー12aを出た燃料ガス噴流は、混合ステージ1で出会す酸素含有ガス1との混合境界で混合剪断層を形成して混合促進が図られる。また、混合ステージ2の上流であるダクト14の出口位置p2には、スワラー14aが取り付けられており、混合気1のガス噴流に旋回を与え、混合ステージ3の上流であるダクト16の出口位置p3には、スワラー16aが取り付けられており、混合気2のガス噴流に旋回を与え、各スワラー(旋回付与手段)14a、16aは、それぞれのステージでの混合を促進させている。   FIG. 3 exemplifies a method of imparting swirl to each of the fuel gas, the air-fuel mixture 1 and the air-fuel mixture 2 supplied to each mixing stage. The gas nozzle 12 is provided with a swirler (swivel imparting means) 12a that gives a swirl velocity component around the axis in addition to the axial velocity component to the gas jet, and the fuel gas jet exiting the swirler 12a meets the mixing stage 1 The mixing shear layer is formed at the mixing boundary with the oxygen-containing gas 1 to promote mixing. A swirler 14 a is attached to the outlet position p 2 of the duct 14 upstream of the mixing stage 2, and swirls the gas jet of the air-fuel mixture 1, and the outlet position p 3 of the duct 16 upstream of the mixing stage 3. The swirler 16a is attached to the gas jet flow of the air-fuel mixture 2, and each swirler (swivel imparting means) 14a, 16a promotes mixing on each stage.

ガス流れに旋回を与えるスワラーは、ダクト18の出口位置p4にも設けてもよく、このスワラー18aは、混合ステージ3から噴出する混合気3を、軸方向の流れに対して半径方向外方に拡散させる効果を有している。また、上記スワラー12a、14a、16aに加え、又はこれらのスワラーに代えて、ガイドダクト14,16,18の上流にスワラー(旋回混合手段)を設けてもよく、これらのスワラーからの2つのガス流れの旋回方向を互いに逆に設定すると剪断層での混合促進に効果的である。   A swirler that swirls the gas flow may also be provided at the outlet position p4 of the duct 18. The swirler 18a causes the air-fuel mixture 3 ejected from the mixing stage 3 to be radially outward with respect to the axial flow. Has the effect of diffusing. In addition to the swirlers 12a, 14a, 16a, or instead of these swirlers, swirlers (swirl mixing means) may be provided upstream of the guide ducts 14, 16, 18 and two gases from these swirlers may be provided. Setting the flow swirl directions to be opposite to each other is effective for promoting mixing in the shear layer.

上述の実施形態では、混合ステージを3つ設けて予混合気3を生成させるようにしたが、更に多くの混合ステージを設け、きめ細かく段階的に均一な混合気を順次生成させるようにしてもよい。いずれにしても、本発明においては、混合ステージは少なくとも2以上必要である。
また、酸素含有ガス1〜3は、ガス成分(酸素と水蒸気)がいずれも同じものを使用してもよく、また、互いに異なる成分からなる酸素含有ガスを使用してもよい。更に、上記実施形態での酸素含有ガス1に代えて、水蒸気だけを混合ステージ1に供給し、酸素含有ガスの供給開始ステージを、図2,3で示す上記実施形態における混合ステージ2から始めてもよい。
In the above-described embodiment, three mixing stages are provided to generate the premixed gas 3. However, a larger number of mixing stages may be provided to sequentially generate a finely and uniformly uniform mixture. . In any case, in the present invention, at least two mixing stages are necessary.
The oxygen-containing gases 1 to 3 may use the same gas components (oxygen and water vapor), or may use oxygen-containing gases composed of mutually different components. Further, instead of the oxygen-containing gas 1 in the above embodiment, only the water vapor is supplied to the mixing stage 1 and the supply start stage of the oxygen-containing gas may be started from the mixing stage 2 in the above embodiment shown in FIGS. Good.

可燃原料ガスには、メタン以外にもCOやエタン等の可燃ガスが含まれてもよいことは勿論であり、その他CO2、窒素等のガス成分が含まれていてもよい。同様に、酸素含有ガスも酸素や水蒸気以外にもCO2、窒素等のガス成分が含まれていてもよいことは勿論である。
上記実施形態では、ガスノズル12に可燃原料ガスを噴出させ、ガイドダクトから供給する酸素含有ガスを、ガス噴流の外周から、或いは下流で生成される混合ガスのガス噴流にその外周から混合させたが、逆に、ガスノズル12から酸素含有ガスを噴射供給させ、そのガス噴流の外周から水蒸気等で希釈された可燃原料ガスを、複数の混合ステージに分けて順次供給し、混合ガス中の原料ガス成分濃度を変化させ、混合最終ステージにおいて可燃濃度範囲域に到達させるようにしてもよい。この場合には、順次生成される混合気の燃料濃度は、燃料リーン側からリッチ側に変化させ、混合最終ステージにおいて可燃濃度範囲域に到達させて予混合ガスを生成することになる。
In addition to methane, the combustible raw material gas may contain a combustible gas such as CO or ethane, and may contain other gas components such as CO2 and nitrogen. Similarly, the oxygen-containing gas may of course contain gas components such as CO 2 and nitrogen in addition to oxygen and water vapor.
In the above embodiment, the combustible raw material gas is ejected to the gas nozzle 12 and the oxygen-containing gas supplied from the guide duct is mixed from the outer periphery of the gas jet or from the outer periphery to the gas jet of the mixed gas generated downstream. On the contrary, an oxygen-containing gas is jetted and supplied from the gas nozzle 12, and a combustible raw material gas diluted with water vapor or the like is sequentially supplied from the outer periphery of the gas jet into a plurality of mixing stages, and the raw material gas component in the mixed gas is supplied. The concentration may be changed to reach the combustible concentration range in the final mixing stage. In this case, the fuel concentration of the air-fuel mixture that is sequentially generated is changed from the fuel lean side to the rich side and reaches the combustible concentration range in the final mixing stage to generate the premixed gas.

図4及び図5は、図1に示す反応器1に組み込まれた混合器10の一実施形態を示す。この混合器10は、反応器1内の触媒層2の直ぐ上流に配設され、混合器10は、反応器の大型化に対応して、多数の混合器セルユニット10Aを有している。すなわち、混合器10は、複数の混合ステージのそれぞれを区画する区画プレート20a〜20d、各区画プレートに取り付けられ、可燃原料ガス(メタン)を供給するガスノズル22と、ガスノズル22からのガス噴流或いは各混合ステージで生成される混合ガスのガス噴流の外周に酸素含有ガスを供給する旋回混合手段24,26,28とから成る、多数の混合器セルユニット10Aを備えて構成される。   4 and 5 show an embodiment of the mixer 10 incorporated in the reactor 1 shown in FIG. The mixer 10 is disposed immediately upstream of the catalyst layer 2 in the reactor 1, and the mixer 10 has a number of mixer cell units 10A corresponding to the increase in size of the reactor. In other words, the mixer 10 includes partition plates 20a to 20d that partition each of the plurality of mixing stages, a gas nozzle 22 that is attached to each partition plate and supplies a combustible raw material gas (methane), and a gas jet from the gas nozzle 22 or each It comprises a large number of mixer cell units 10A comprising swirl mixing means 24, 26, and 28 for supplying oxygen-containing gas to the outer periphery of the gas jet of the mixed gas generated in the mixing stage.

個々の混合器セルユニット10Aの構成の詳細を、図5を参照して説明すると、混合ステージ1を区画する区画プレート20a及び20bが、所定の間隔だけ離間させて平行に反応器1内に配設される。同様に、混合ステージ2を区画する区画プレート20b及び20cが、混合ステージ3を区画する区画プレート20c及び20dが、それぞれ所定の間隔だけ離間させて平行に反応器1内に配設される。反応器1に収容される各区画プレート20a〜20dは、反応器1の内部形状に合致させて略円盤状をなしている。そして、各区画プレート20a及び20b間、20b及び20c間、並びに20c及び20d間には、それぞれ酸素含有ガス1〜3の供給通路が形成され、図示しない供給ポートからそれらの酸素含有ガス1〜3が各通路に供給されるようになっている。最上流側に位置する区画プレート20aの上流側面が臨むチャンバ空間には、所定の圧力・温度に加圧・加熱された可燃原料ガス(メタン)が、反応器の燃料供給ポート1aを介して供給される。   The configuration of each mixer cell unit 10A will be described in detail with reference to FIG. 5. Partition plates 20a and 20b that partition the mixing stage 1 are arranged in the reactor 1 in parallel at a predetermined interval. Established. Similarly, the partition plates 20b and 20c that partition the mixing stage 2 and the partition plates 20c and 20d that partition the mixing stage 3 are arranged in the reactor 1 in parallel with a predetermined distance therebetween. Each of the partition plates 20 a to 20 d accommodated in the reactor 1 has a substantially disk shape so as to match the internal shape of the reactor 1. A supply passage for oxygen-containing gases 1 to 3 is formed between the partition plates 20a and 20b, 20b and 20c, and 20c and 20d, respectively, and these oxygen-containing gases 1 to 3 are supplied from a supply port (not shown). Is supplied to each passage. A combustible raw material gas (methane) pressurized and heated to a predetermined pressure and temperature is supplied to the chamber space facing the upstream side surface of the partition plate 20a located on the most upstream side via the fuel supply port 1a of the reactor. Is done.

区画プレート20aには、ガスノズル22が取り付けられる。ノズル22は、上流側に向けて拡開するラッパ状をなし、その下流端22aは、混合ステージ1に臨んで開口し、プレート20aに溶着されている。ノズル22は、可燃原料ガスの流れに向かってラッパ状に拡開するために、可燃原料ガスを向かい入れてこれをスムーズに混合ステージ1に導くことができる。   A gas nozzle 22 is attached to the partition plate 20a. The nozzle 22 has a trumpet shape that expands toward the upstream side, and its downstream end 22a opens toward the mixing stage 1 and is welded to the plate 20a. Since the nozzle 22 expands in a trumpet shape toward the flow of the combustible raw material gas, the combustible raw material gas can be introduced into the nozzle 22 and smoothly guided to the mixing stage 1.

区画プレート20bには、ガスノズル22の取付対応位置に、且つ、ノズル22と同軸にスワラー装置(旋回混合手段)24が取り付けられている。スワラー装置24は、可燃含有ガス1に旋回成分を付与しながらこれを混合ステージ1に供給するためのもので、周方向に多数の旋回羽根を有すると共に、混合ステージ1で混合させた混合気1をガス噴流として下流側に向かって噴出させるための開口24aが形成されており、開口24aは、下流の混合ステージ2に向かって突出させ、ノズル状にやや縮径するガイドダクト24bが取り付けられており、ガス噴流をスムーズに案内して混合ステージ2に供給できるようになっている。   A swirler device (swivel mixing means) 24 is attached to the partition plate 20 b at a position corresponding to the attachment of the gas nozzle 22 and coaxially with the nozzle 22. The swirler device 24 is for supplying a swirl component to the combustible gas 1 while supplying it to the mixing stage 1. The swirler device 24 has a large number of swirling blades in the circumferential direction and is mixed in the mixing stage 1. Is formed as a gas jet, and the opening 24a is projected toward the downstream mixing stage 2, and a guide duct 24b that is slightly reduced in diameter is attached to the nozzle 24. Thus, the gas jet can be smoothly guided and supplied to the mixing stage 2.

区画プレート20cには、ガスノズル22、スワラー装置24の取付対応位置に、これらと同軸にスワラー装置(旋回混合手段)26が取り付けられており、スワラー装置24と同様に、可燃含有ガス2に旋回成分を付与しながらこれを混合ステージ2に供給するためのもので、周方向に多数の旋回羽根を有すると共に、混合ステージ2で混合させた混合気2をガス噴流として下流側に向かって噴出させるための開口26aが形成されており、その開口26aは、ガイドダクト24bと同様のガイドダクト26bが取り付けられており、ガス噴流をスムーズに案内して混合ステージ3に供給できるようになっている。   A swirler device (swirl mixing means) 26 is attached to the partition plate 20c coaxially with the attachment positions of the gas nozzle 22 and the swirler device 24. Similarly to the swirler device 24, the swirl component is added to the combustible gas 2. Is provided to the mixing stage 2 while having a large number of swirl vanes in the circumferential direction, and the mixture 2 mixed in the mixing stage 2 is ejected downstream as a gas jet. An opening 26a is formed, and a guide duct 26b similar to the guide duct 24b is attached to the opening 26a so that the gas jet can be smoothly guided and supplied to the mixing stage 3.

同様に、区画プレート20dにはスワラー装置28が取り付けられ、その開口28aにはガイドダクト28bが取り付けられ、混合ステージ3からの予混合ガスをガス噴流として触媒層2の入口端面に拡散供給させている。
なお、混合ステージ1〜3において燃料ガスと酸素含有ガスをほぼ一定の圧力、温度で順次混合させるので、生成される混合気容積は、順次増加するので、それに応じてスワラー装置24、26、28やガイドダクト24b、26b、28b等の形状も大きいサイズのものを使用することになる。
Similarly, a swirler device 28 is attached to the partition plate 20d, a guide duct 28b is attached to the opening 28a, and the premixed gas from the mixing stage 3 is diffused and supplied to the inlet end face of the catalyst layer 2 as a gas jet. Yes.
In addition, since the fuel gas and the oxygen-containing gas are sequentially mixed at substantially constant pressure and temperature in the mixing stages 1 to 3, the volume of the generated air-fuel mixture sequentially increases, and accordingly, the swirler devices 24, 26, and 28 are accordingly increased. In addition, the guide ducts 24b, 26b, 28b and the like have large shapes.

このように、混合器セルユニット10Aは、各区画プレートのガスノズル及びスワラー装置を同軸に積層して形成される。そして、混合器セルユニット10Aの各混合ステージ1〜3において生成される混合ガス1〜3は、図2及び3で説明したと同じようにして燃料濃度を変化させ、混合最終ステージ3で所望の可燃範囲領域に到達して、燃料濃度が均一な予混合ガスを生成させることが出来る。   Thus, the mixer cell unit 10A is formed by coaxially stacking the gas nozzles and swirler devices of each partition plate. The mixed gases 1 to 3 generated in the mixing stages 1 to 3 of the mixer cell unit 10A change the fuel concentration in the same manner as described with reference to FIGS. A premixed gas having a uniform fuel concentration can be generated by reaching the combustible range.

大型の合成ガス製造プラントでは、1個の混合器では触媒層2の上流で均一な予混合ガスを生成することが困難であり、触媒層2の入り口投影面積に応じて必要な個数の混合器セルユニット10Aを配置することが必要である。本発明の混合器10のように、ユニット10Aを多数配置することによって、触媒入口端面の全域に亘って均一な予混合気を容易に供給することができ、触媒層2の局所的な過熱を防止することができる。   In a large synthesis gas production plant, it is difficult to generate a uniform premixed gas upstream of the catalyst layer 2 with one mixer, and the required number of mixers according to the projected area of the entrance of the catalyst layer 2 It is necessary to arrange the cell unit 10A. By disposing a large number of units 10A as in the mixer 10 of the present invention, uniform premixed gas can be easily supplied over the entire area of the catalyst inlet end face, and local overheating of the catalyst layer 2 can be prevented. Can be prevented.

また、本発明に係る混合器は、区画プレートに配置された混合器セルユニット10Aの軸合わせだけを行えばよく、各スワラー装置の高さを均一に揃えておくだけで、スワラー装置がスペーサとなって区画プレートを所定の間隔に離間させて積層することができ、混合器10の組み立てを極めて容易に行うことが出来る。   In addition, the mixer according to the present invention only needs to align the axis of the mixer cell unit 10A arranged on the partition plate, and the swirler device can be connected to the spacer only by uniforming the height of each swirler device. Thus, the partition plates can be stacked at a predetermined interval, and the mixer 10 can be assembled very easily.

本発明に係る可燃ガス混合方法及び可燃ガス混合器が好適に適用される、合成ガス製造のための反応器の構成の概略と、反応器内で生じる酸化・改質反応を説明するためのフロー図及びそれに対応させて示した、反応器内温度変化を示すグラフ。Outline of reactor structure for syngas production to which a combustible gas mixing method and a combustible gas mixer according to the present invention are preferably applied, and a flow for explaining an oxidation / reforming reaction occurring in the reactor The graph which shows the figure and the temperature change in a reactor correspondingly shown. 本発明に係る可燃ガス混合方法による可燃ガス混合手順を示し、図2(a)は、各混合ステージで混合されるガスを示すための概念図であり、図2(b)は、同混合手順に対比させて各混合ステージにおける燃料濃度変化を説明するグラフ。2 shows a combustible gas mixing procedure by the combustible gas mixing method according to the present invention, FIG. 2 (a) is a conceptual diagram for showing gas mixed in each mixing stage, and FIG. 2 (b) is the same mixing procedure. The graph explaining the fuel density | concentration change in each mixing stage in contrast with. 本発明に係る可燃ガス混合方法及び可燃ガス混合器が好適に適用されるスワラーにより、均一混合方法を例示するための概念図。The conceptual diagram for illustrating a uniform mixing method with the swirler to which the combustible gas mixing method and combustible gas mixer which concern on this invention are applied suitably. 図1に示す反応器1内の構成を示す、一部切開斜視図。FIG. 2 is a partially cut perspective view showing a configuration in the reactor 1 shown in FIG. 1. 図4の混合器10を構成する混合器セルユニット10Aの構成を示すための部分断面図。The fragmentary sectional view for showing the structure of 10 A of mixer cell units which comprise the mixer 10 of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 反応器
2 触媒
10 混合器
10A 混合器セルユニット
12 ガスノズル
14,16,18 ガイドダクト
12a、14a、16a,18a スワラー(旋回付与手段)
22 ガスノズル
24、26、28 スワラー装置(旋回混合手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reactor 2 Catalyst 10 Mixer 10A Mixer cell unit 12 Gas nozzles 14, 16, 18 Guide ducts 12a, 14a, 16a, 18a Swirler (swivel imparting means)
22 Gas nozzle 24, 26, 28 Swirler device (swirl mixing means)

Claims (8)

可燃原料ガスと酸素含有ガスとの混合により、可燃濃度範囲域にある予混合ガスを生成する混合方法であって、複数の混合ステージを設け、各混合ステージで生成される混合ガス中の原料ガス成分濃度を変化させ、混合最終ステージにおいて前記可燃濃度範囲域に到達させた予混合ガスを生成することを特徴とする可燃ガス混合方法。   A mixing method for generating a premixed gas in a combustible concentration range by mixing a combustible raw material gas and an oxygen-containing gas, wherein a plurality of mixing stages are provided, and the raw material gas in the mixed gas generated at each mixing stage A combustible gas mixing method characterized by generating a premixed gas that changes the component concentration and reaches the combustible concentration range in the final mixing stage. 前記可燃原料ガス又は上流混合ステージで生成させた混合ガスに、下流の各混合ステージで準備した酸素含有ガスを混合し、前記混合最終ステージにおいて前記可燃濃度範囲域に到達させた予混合ガスを生成することを特徴とする、請求項1記載の可燃ガス混合方法。   The oxygen-containing gas prepared in each downstream mixing stage is mixed with the combustible raw material gas or the mixed gas generated in the upstream mixing stage, and the premixed gas that has reached the combustible concentration range in the final mixing stage is generated. The combustible gas mixing method according to claim 1, wherein: 前記酸素含有ガス又は上流混合ステージで生成させた混合ガスに、下流の各混合ステージで準備した可燃原料ガスを混合し、前記混合最終ステージにおいて前記可燃濃度範囲域に到達させた予混合ガスを生成することを特徴とする、請求項1記載の可燃ガス混合方法。   Combustible raw material gas prepared at each downstream mixing stage is mixed with the oxygen-containing gas or the mixed gas generated at the upstream mixing stage, and the premixed gas that has reached the combustible concentration range is generated at the final mixing stage. The combustible gas mixing method according to claim 1, wherein: 可燃原料ガスと酸素含有ガスとの混合により、可燃濃度範囲域にある予混合ガスを生成する混合器であって、
混合器内の混合ステージに前記可燃原料ガス及び酸素含有ガスのいずれか一方を供給してガス噴流を形成するガスノズルと、
該ガスノズルの下流位置であって、且つ、上流からのガス噴流の軸回りに、前記可燃原料ガス及び酸素含有ガスのいずれか他方のガスの旋回流を形成して当該旋回流と上流からのガス噴流とを混合させて下流に噴出させる、複数の混合ステージ位置のそれぞれに配設された複数の旋回混合手段とからなり、
各混合ステージ位置で生成される混合ガス中のガス成分濃度を変化させ、混合最終ステージ位置において前記可燃濃度範囲域に到達させた予混合ガスを生成することを特徴とする可燃ガス混合器。
A mixer that generates a premixed gas in a flammable concentration range by mixing a combustible raw material gas and an oxygen-containing gas,
A gas nozzle for forming a gas jet by supplying any one of the combustible raw material gas and the oxygen-containing gas to a mixing stage in a mixer;
A swirl flow of either the combustible raw material gas or the oxygen-containing gas is formed at the downstream position of the gas nozzle and around the gas jet stream from the upstream to form the swirl flow and the gas from the upstream A plurality of swirling and mixing means disposed at each of a plurality of mixing stage positions for mixing the jet and ejecting it downstream;
A combustible gas mixer, characterized in that a gas component concentration in a mixed gas generated at each mixing stage position is changed to generate a premixed gas that reaches the combustible concentration range at the final mixing stage position.
前記ガスノズル及び旋回混合手段のそれぞれは、混合ステージを区画する区画プレートに取り付けられ、各区画プレートのガスノズル及び旋回混合手段を同軸に積層して混合器セルユニットを形成させたことを特徴とする、請求項4記載の可燃ガス混合器。   Each of the gas nozzle and the swirl mixing unit is attached to a partition plate that partitions the mixing stage, and the mixer unit cell unit is formed by coaxially stacking the gas nozzle and the swirl mixing unit of each partition plate. The combustible gas mixer according to claim 4. 前記各区画プレートのガスノズル及び旋回混合手段は、それぞれ対応する位置に同数の複数個が取り付けられ、各区画プレートのガスノズル及び旋回混合手段のそれぞれを同軸に積層して複数の混合器セルユニットを形成させたことを特徴とする、請求項5記載の可燃ガス混合器。   The same number of gas nozzles and swirl mixing means of each partition plate are attached to corresponding positions, and a plurality of mixer cell units are formed by coaxially stacking the gas nozzles and swirl mixing means of each partition plate. The combustible gas mixer according to claim 5, wherein the combustible gas mixer is used. 前記旋回混合手段は、円周方向に配設された複数の旋回羽根を有するスワラーと、旋回羽根から流出する旋回流を前記混合ステージに案内するガイドダクトとを備えることを特徴とする、請求項5又は6記載の可燃ガス混合器。   The swirl mixing unit includes a swirler having a plurality of swirl vanes arranged in a circumferential direction, and a guide duct for guiding swirl flow flowing out of the swirl vanes to the mixing stage. The combustible gas mixer according to 5 or 6. 前記スワラーをスペーサとして、各区画プレートを積層することを特徴とする、請求項7記載の可燃ガス混合器。   The combustible gas mixer according to claim 7, wherein the partition plates are stacked using the swirler as a spacer.
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