KR101304154B1 - 탄소가 풍부한 물질의 연속 가스화를 위한 자열 방법 - Google Patents

탄소가 풍부한 물질의 연속 가스화를 위한 자열 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소성영역(C) 및 산화영역(D)을 구비한 수직형 공정챔버(100)에서 탄소-풍부 물질(14)의 연속 가스화를 위한 자열 방법에 관한 것으로서, 소성된 탄소-풍부 물질은 산소함유 가스로 산화되고, 가스 반응 생성물은 수직형 공정챔버(100)의 상부(G)에서 회수된다. 수직형 공정챔버는 수직형 고로(100)의 형태이며, 산화되지 않은 벌크 생성물(13)에 의해서 상부로부터 바닥부까지 순환하여 연속해서 흐름되며, 탄소풍부 물질(14)은 노의 입구(3)로 들어가기 전에 벌크 생성물(13)에 첨가되며, 산소함유 가스는 상승 가스 흐름을 이용하여 산화영역(D)내 및/또는 산화영역(D) 아래로 도입된다. 벌크 생성물이 100 ℃ 이하로 냉각되는 후냉각영역(F)은 수직형 공정챔버(100)의 하단부(4)에서 산소함유 가스의 적어도 일부를 도입하도록 배치된다.

Description

탄소가 풍부한 물질의 연속 가스화를 위한 자열 방법{AUTOTHERMIC METHOD FOR THE CONTINUOUS GASIFICATION OF SUBSTANCES RICH IN CARBON}
본 발명은 소성영역(calcination zone)과 산화영역(oxidation zone)을 구비한 수직형 공정챔버(vertical process chamber)에서 탄소-풍부 물질의 연속 가스화(continuous gasification)를 위한 자열 방법(autothermal method)에 관한 것으로서, 소성된 탄소-풍부 물질은 산소-함유 가스에 의해서 산화되고, 가스 반응 생성물은 수직형 반응챔버의 상부에서 배출되며, 수직형 공정챔버는 수직형 고로(vertical shaft kiln)의 형태로 구현되며, 이를 통해 벌크 물질 자체가 산화되지 않지만 벌크 물질이 상부에서 바닥부로 순환하여 연속해서 흐르며, 탄소-풍부 물질은 상기 노의 입구로 들어가기 전에 벌크 물질에 첨가된다.
상기 방법은 오랫동안 알려져 있었으며, 예를 들면 대향류 가스발생장치(counterflow gasifiers)에서 실시되고, 여기서 가스발생장치의 바닥부로 이동되는 발생된 공정 가스(process gases) 뿐만 아니라 바이오매스(biomass)는 석탄 생성물 주위를 대향류 방식으로 이동한다. 상기 발생된 공정 가스는 바로 연소되거나 또는 합성 공정에 사용된다. 기술된 방법과 관련하여, 상기 방법이 자열적으로 실시될지라도, 공정 가스는 각각 공급되는 탄소-풍부 물질에 크게 좌우되므로, 상기 방법은 제어하기가 어렵다는 단점이 있다. 상기 방법은 오염된 탄소-풍부 물질, 가령, 예를 들면, 불소- 및 염소-함유 플라스틱, 오염된 폐기 물질, 의약품 등과 관련해서는 매우 적당하지 않다.
낮은 축 전기로(electric low-shaft kilns)에서 잔류물 및 폐기 물질을 사용하는 것이 이미 알려져 있으며, 상기에서 칼슘 카바이드(calcium carbide), 페로-실리콘(ferro-silicone), 페로-크로뮴(ferro-chromium) 등의 제조는 매우 높은 온도에서 에너지와 관련하여 더 유익하게 고안될 수 있다. 그러나, 상기 방법은 자열적으로 실행되지 않으며, 대신에 요구된 높은 온도를 발생시키기 위해 자기-연소(self-combusting) 또는 자기-소성(self-baking) 중공 전극(hollow electrodes)에 의해 상당한 에너지가 사용되는 것이 필요하다. 상기 방법은 예를 들면 DE 10 2006 023 259 A1에 기술되어 있으며, 상술된 물질의 제조에 직접 관련된다.
상술된 형태의 방법은 또한 석탄 가스화에 사용되며, 상기 경우에 소성영역의 형성은 석탄이 사용될 때 대체로 제외될 수 있다.
대체로, 간접 열 방법(allothermal methods)은 탄소-함유 물질의 가스화에 대해 알려져 있으며, 이전에 언급된 문헌에서와 같이 외부 에너지 공급에 의존한다. 간접 열 가스화 공정을 실시하기 위해서는 예를 들면 DE 36 35 215에 공지되어 있는 바와 같이 유동층 반응기(fluidized bed reactors)가 종종 사용된다. 유동층을 안정하게 유지하기 위한 방법과 무관하게 요구되는 2차 에너지의 생성을 위한 기술 비용이 커서 바람직하지 않을 뿐만 아니라 사용된 물질에 대한 특정 물리적 요구사항, 가령, 예를 들면, 밀도, 컨베이 거동(conveying behavior), 플로팅 거동(floating behavior) 및 입자 크기에 대한 제어가 어렵다는 단점을 가지고 있다. 가령 DE 28 44 741에 기술된 로터리 반응기(rotary reactors)를 사용하는 것이 간접 열 방법과 관련하여 알려져 있다. 로터리 반응기에서 반응 가스의 짧은 링거 시간(lingering time) 때문에, 최적의 가스 평형이 일어날 수 없고, 상당한 양의 저급(low-grade) 가스가 발생된다.
대체로, 자열 가스화 방법은 일산화탄소가 풍부한 가스를 제공하고, 수소 부분이 사용된 탄소 캐리어(carbon carrier)의 수소 함량에 의해서 측정되고 가능하게는 가스화 공정으로 들어가는 물을 측정하며, 필요하다면 조절될 수 있다는 이점을 갖는다. 가스화에 요구되는 열 에너지는 사용된 원료 물질의 부분 산화로부터 수득된다.
자열 방법과 관련하여 유동층 반응기의 사용은 예를 들면 DE 44 27 860에 공지되어 있다. 상기 문헌에서는 가능한 미세하게 탄소 캐리어를 분포시키고 일산화탄소로의 완전한 전환을 달성하기 위해서 상기를 가스상에서 산화하려는 시도가 있었다. 이를 위해, 탄소 캐리어의 복잡한 감소 공정(diminution process)이 필요하고, 이 경우에 플라스틱을 함유하는 물질 흐름을 사용하는 것은 가능하지 않으며, 이는 가스상에서 서로 점착되거나 또는 액적(droplet)을 형성하는 경향이 있기 때문이다.
상기 가스의 짧은 링거 시간 때문에, 자열 가스화 공정과 관련하여 로터리 반응기 기술의 사용은 예를 들면 DE 32 16 836 C2에 공지된 바와 같이 매우 어렵고 복잡한 반응기 구조를 요구한다.
예를 들면, 자열 가스화를 위한 설비는 DE 32 41 169 C2에 개시되어 있지만, 대체로 예를 들면 플라스틱-함유 폐기물의 사용은 허용되지 않는다. 후자를 가능하게 하기 위해서, 예를 들면, DE 196 09 721 및 DE 43 26 484에 다른 공정이 제시되어 있지만, 그러나 반응기로의 플라스틱 물질 공급영역에서, 예를 들면, 가스화될 수 없는 용융 부착물 및 잔류물에 의한 반응기 대체, 생성된 가스내에 상당한 양의 오일 및 타르 형성, 정화 목적을 위한 상당한 정지 기간, 다이옥신 및 푸란의 형성, 및 염소 또는 염화수소에 의한 부식과 같은 문제가 발생된다.
예를 들면, DE 199 45 771 C1 또는 DE 197 55 693 C1에 공지된 백투백 연결 반응기(back-to-back-connected reactors)에서 수개의 단계로 유기 물질의 가스화는 열-운반 매질(heat-carrying medium)을 사용한다. 상기 다단계 방법은 복잡한 열교환 시스템을 요구하며, 공정과 연관된 방출(emissions)은 중금속 함량 및 다른 방출-관련 유해 물질 때문에 물질 품질의 사용을 제한한다. 마지막으로, 연도 유동 반응기(flue-flow reactor)에서 고압하에 후가스화(post-gasification)를 연속 실시하기 위해 고정층에서 탄소-함유 물질을 가스화하는 것이 이미 알려져 있다. 이에 의해서, 예를 들면 높은 PVC 비율을 갖는 염소-함유 유동 및 크게 오염된 탄소 캐리어, 가령 중금속 또는 다른 유해 물질을 처리할 수 있다. 상기 가스화 공정은 예를 들면 DE 100 31 501 A1에 기술되어 있으며, 이 경우에는 물질을 광범위하게 전처리해야 하는 단점이 있으며, 이는 예를 들면 DE 101 42 290 A1에 개별적으로 기술되었다. 또한, 생성물 공급 및 원료 가스 부동(fluctuations) 방지(이와 관련하여, DE 10 2004 001 708 A1 참조) 또는 원료 가스영역에서 부착 방지(예를 들면, DE 103 30 512 A1 참조)에 대한 특별 해결책에 의해 기술 비용이 증가된다고 기술되어 있다.
또한, 설비의 부식 손상을 방지하기 위해서 염화수소를 중화시키는 복잡한 퀀칭 시스템(quenching system)이 요구되며, 이와 관련해서는 DE 43 09 493 C2를 참조한다.
상술된 타입의 방법은 AT 387 786 B에 공지되어 있다. 상기에서는 비활성 벌크 물질이 축을 통해서 순환되어 실시된다. 상기 벌크 물질은 고온에서 의도적으로 회수되어 개별 건조 설비에서의 건조를 가능하게 한다. 노에서 제거된 벌크 물질의 높은 잔류 열은 특정 탄소-풍부 물질, 가령, 예를 들면, 플라스틱 종류 물질의 사용을 금지하며, 이는 상기 벌크 물질이 노로 도입되기 이전에 모두 붙어서 벌크 물질의 흐름을 방해하기 때문이다. 또한, 반응이 조절가능하지 않게 미성숙되고, 해당하는 유해 물질이 형성될 것으로 기대된다. 상기 방법은 몇개의 공간적으로 분리된 영역에서 실시되어, 벌크 물질를 이동시키기 위한 적당한 수송장치(transport arrangements)가 요구되고, 가스 부산물에 대한 제어가 더 어렵게 된다.
본 발명의 목적은 비용 증가 없이 상이한 품질의 탄소-풍부 물질의 사용에 둔감하게 반응하는 방식으로 상술된 타입의 방법을 개선하는데 있다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 상술된 타입의 방법에 의해서 산소-함유 가스가 산화영역 아래로 적어도 일부 도입되고, 이에 의해 상승 가스 흐름(rising gas flow)이 수송되며, 산화영역 아래에서 벌크 물질과 회분 생성물(ash product)이 폐열영역(waste heat zone)에서 450 ℃로 냉각되며, 또한 산소-함유 가스가 수직형 고로의 하단부에 적어도 일부 도입되고, 에너지 회수를 위해 벌크 물질은 노로부터 제거되기 이전에 폐열영역 아래의 후냉각영역(post-cooling zone)에서 대향류 내에서 100 ℃ 이하의 특성 온도(characteristic temperature)로 냉각시킴으로써 달성된다.
탄소-함유 물질을 본질적으로 비활성 벌크 물질과 혼합하고, 벌크 물질과 탄소-함유 물질의 혼합물을 수직형 고로를 통해서 상승 가스의 대향류 작용에 의해서 실시함으로써, 탄소-풍부 물질은 사용된 탄소-함유 물질의 품질에 있어서 특정 요구 사항 없이 자열적으로 가스화될 수 있는 것을 보여준다. 공급된 탄소-함유 물질의 양은 수직형 고로에서 자열 평형을 유지하기에 충분해야 할 필요가 있다. 40 cm 이하의 에지 길이(edge length) 또는 전체 길이를 갖는 탄소-풍부 물질은 공정 과정이 방해받지 않고 첨가될 수 있는 것을 보여준다.
벌크 물질은 공정 과정에서 특히 중요하며, 이는 열-전도 물질의 기능을 한다. 또한, 최종 가스화를 위해 산화영역으로 탄소-풍부 물질을 운반하고 이후 회분 형태로 가스화 잔류물을 수직형 고로의 하단부에 남도록 운반하는 수송 매체(transport medium)로서 기능한다. 여기서, 벌크 물질은 가스-투과성(gas-permeable)이고 이러한 방식으로 상승 가스 흐름이 통과되기 때문에 중요하며, 이것에 의해 수송 매체로서의 벌크 물질과 상승 가스 흐름 사이의 열 교환이 개별 반응영역에서 이루어진다.
산화영역 아래에서 벌크 물질 및 회분부를 냉각하고 에너지를 회수하기 위해서, 벌크 물질 흐름은 폐열영역에서 산소-함유 가스와 직접 냉각시킴으로써 대략 450 ℃의 특성 온도로 냉각되고, 물을 공정중에 공급하는 경우에 이는 폐열영역에서 실시하며, 발생된 스팀이 상승하여 산화영역에서의 합성 반응에 관여하는 것이 바람직하다.
에너지 밸런스를 향상시키고 수직형 고로의 하부로부터 제거될 벌크 물질의 취급을 간단하게 하기 위해서, 산소-함유 가스가 수직형 고로의 하단부에서 적어도 일부 공급되어, 벌크 물질은 노로부터 제거되기 이전에 폐열영역 아래의 후냉각영역에서 100 ℃ 이하의 특성 온도로 대향류 내에서 냉각된다. 이 때문에, 노로 새롭게 도입되기 이전에 벌크 물질로 온도-민감성 플라스틱, 비투멘(bitumen), 오일-오염된 흙 등을 용이하게 공급할 수 있고, 상기 물질은 초기에 조절가능하지 않게 반응하지 않고 벌크 물질 흐름을 서로 점착되는 것에 의해 방해하지 않는다.
마지막으로, 벌크 물질의 순수한 기계적 특성이 역할을 하며, 여기서 입자 크기(grain size)는 바람직하게는 20 cm보다 크지 않아야 하고, 특히 1-8 cm의 범위내에 있는 것이 바람직하다. 벌크 물질의 과립화(granulation)는 플라스틱-함유 물질의 기계적 전단 때문에 점착 또는 소성을 방지하여, 공급된 탄소-함유 물질 모두의 완전한 가스화가 산화영역에서 달성된다.
상술된 입자 크기의 미네랄, 세라믹 또는 금속성 물질, 및/또는 미네랄 소성체(mineral calcinates), 가령, 예를 들면 CaO가 벌크 물질로서 적어도 일부 사용될 뿐만 아니라 예비 단계의 소성체, 가령, 예를 들면 석회석이 사용된다. CaO는 물질 흐름에 포함된 할로겐을 결합하기에 적당하다는 이점이 있으며, 이는 칼슘과 반응하여 무해한 염화물(chloride) 또는 불화물(fluoride)로서 생성된다. 이를 위해서, 2 mm 이하의 입자 크기를 갖는 벌크 물질의 일부를 형성하는 것이 특히 바람직하며, 상기 작은 입자는 가스 흐름에 따라 적어도 일부 상승하고, 요구되는 경우 수직형 고로의 상부에서 여과제거될 수 있다. 형성된 모든 더스트(dust), 또는 이의 일부는 벌크 물질로 순환하여 되돌아 갈 수 있다. 벌크 물질로서 석회석이 사용되는 경우, 산화영역에서의 온도는 석회석의 완전 연소가 발생하지 않을 뿐만 아니라 석회석 원소상에 CaO 박막만이 형성되도록 낮게 설정되어, 할로겐의 결합 역량이 다량의 CaO가 생성되지 않고 유지되는 것을 보장한다. 석회석 자체는 CaO와 관련하여 증가된 기계적 하중-관련 용량을 갖는다.
대체로, 물질 흐름의 오염된 형태로 공정에 도입되는 가능한 중금속은 벌크 물질의 순환에서 남아 있을 수 있지만, 필터 더스트(filter dust)에서 농축된다면 일부 흐름은 공정 밖으로 전달되어 폐기될 수 있다.
벌크 물질에 의한 제어된 방식으로 중금속을 제거하고 CaO에 의해 석회석에 박막 형태로 할로겐을 결합하는 역량은 상기에 있어서 중요한 플라스틱, 가령, 예를 들면 PVC, 뿐만 아니라 오염된 목재 물질, 비투멘, 오일-오염된 흙, 호일 플레이크(foil flakes), 자동차 리사이클링(automobile recycling)으로부터의 잔류물 형태의 경질 쉬레더 프랙션(light shredder fractions) 등에 대한 폐기 공정으로서 상기 방법을 특별히 디자인한다.
본 발명의 추가의 개선에서 사용된 탄소-풍부 물질의 형태에 의존하여, 벌크 물질 흐름은 20-100 ℃의 특성 온도로 가열되고 상승 가스를 사용하여 소성영역 위의 건조영역에서 대향류 내에서 먼저 건조하고, 이어서 예비-탈가스화 영역(pre-degasification zone)에서 예비 탈가스화하고 소성영역에 도달할 때까지 100-450 ℃의 특성 온도로 추가로 가열한다.
상술된 바와 같이, 상승 가스 흐름은 건조 및 예비-탈가스화를 위해 요구되는 에너지를 제공하며, 수직형 고로의 상부에서 배출되기 전에 대향류 내에서 더 낮은 온도로 공정에서 냉각된다.
그 후 벌크 물질과 탄소-풍부 물질로 구성된 흐름을 1200 ℃ 이하의 특성 온도로 가열하는 것이 소성영역에서 실시된다.
공급된 탄소-풍부 물질 및 가스 반응 생성물(gaseous reaction product)의 목적하는 조성에 따라서, 산화영역으로 직접 물을 공급할 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 실시양태에서, 수직형 고로의 상부에서 배출된 이후에, 생성된 가스는 수증기의 존재하에 연도 유동 후가스화 영역(flue stream post-gasification zone)에서 추가로 처리된다.
배출된 가스는 산화영역에서 생성된 가스, 적어도 CO 및 H2, 및 예비-탈가스화 영역으로부터의 가스의 가스 혼합물로 구성되며, 가스 탄화수소 화합물(gaseous hydrocarbon compound) 이외에 검댕(soot)이 상기 가스와 혼합될 수 있다. 산화 가스로서 공기를 사용하는 경우, 발생된 가스는 또한 관련 질소 분획을 포함한다. 예비-탈가스화 영역에서 탄화수소 화합물의 분해가 상대적으로 낮은 온도에서 이미 개시되지만 이를 수득하는 온도 또는 각각의 보유 시간은 이상적인 반응 가스인 CO, H2 및 C4 이하의 사슬 길이를 갖는 탄화수소로 완전히 분해되기에는 불충분하다는 사실에 의해서 검댕이 생성된다. 그 후 여전히 존재하는 더 긴 사슬의 탄화수소는 연도 유동 후가스발생장치에 의해서 분해되어, 이후에 공정의 최종 생성물로서 CO, H2 및 C4 이하의 사슬 길이를 갖는 탄화수소의 이상적인 합성가스가 수득된다. 상기 합성가스는 당업계에 공지된 적용 범위에서 사용될 수 있다. 연소 챔버에서 연소시키는 예를 참조하여, 생성된 고온 가스(hot gas)는 열 공정에서 가열 매체로서 스팀 및/또는 전기를 발생시키기 위한 고온 가스 터빈 및/또는 스팀 터빈을 구동하는데 사용될 수 있다. 합성가스는 여과 및/또는 가스 냉각에 의해서 정화될 수 있고, 열 공정에서 예를 들면 소성 고로의 연소 및/또는 가스 모터에서 사용하기 위한 가열 가스로서 사용될 수 있다. 여기서, 큰 이점은 현재까지 한정된 특성의 바이오매스를 조건적으로 사용할 수 있었는데 합성가스가 바이오매스로부터 생성될 수 있고 이에 의해서 CO2-밸런스가 예를 들면 석회를 제조할 때 상당히 개선된다는 점이다.
정화된 합성가스는 부분 액화에 의해서 이의 성분들로 분할하는데 적당하며, 가스내에 포함된 순수한 성분들은 압력-변경 흡착 기술(pressure-change adsorption technology)의 적용에 의해서 수득될 수 있다. 마지막으로, 정화된 합성가스, 또는 이의 성분들 중 하나는 화학적 기본 또는 중간 생성물의 합성을 위해서 전부 또는 일부 사용할 수 있으며, 이는 개시 물질이 탄소-함유 물질로서 공정으로 공급되는 형태와는 무관하다.
연도 유동 후가스방생장치 영역내 스팀의 존재는 물 또는 스팀을 첨가하거나, 또는 건조영역에서 누출된 스팀에 의해서 수득된다.
상기 공정은 주위 압력(ambient pressure)에 도달하는 압력에서 용이하게 실시될 수 있고, 이 경우에 -200 mbar 내지 1000 mbar 범위의 압력 스펙트럼이 특히 실용적인 것으로 보인다. 특히 본 발명의 방법의 구성에서 수직형 고로 내부에 낮은 압력(underpressure)을 발생시키는 것이 특히 유익하며, 공급 라인 또는 제어 기관 영역에서 복잡한 밀봉작업 없이 가스 최종 또는 중간 생성물이 수직형 고로로부터 누출되는 것을 방지한다. 낮은 압력은 흡인장치에 의해서 제공될 수 있으며, 예를 들면 가스 반응 생성물을 배출시키는데 사용된다.
건조부터 후냉각(post-cooling)까지의 모든 공정 영역은 단일 챔버에 위치하여, 상기 영역들 사이에 수송장치를 요구하지 않는 것이 바람직하다. 물질에 공급하기 위해서, 고정부품(fittings) 및 이동부품(movable parts) 없이 물로 냉각된 중력 슈트(water-cooled gravity chute)가 수직형 고로 상부에 배치되는 것이 바람직하다. 가령 벌크 물질, 반응물 또는 관련된 물질로서 공정에 참여하는 물질들을 조건화하는 다른 방법에서 요구될 수 있는 추가의 방출 위치(emission locations)가 생략될 수 있다.
CaO가 벌크 물질로서 사용될 때 산화 단계에서 카바이드가 형성되는 것을 방지하기 위해서, 공정 온도는 1800 ℃ 이하로 조절하는 것이 바람직하다.
바람직하게, 산소-함유 가스 및/또는 연료가 특별히 산화영역으로 첨가된다. 상기는 개시, 예를 들면, 공정이 시작될 때뿐만 아니라 수직형 고로에서 개별 영역들의 위치, 크기 및 온도를 조절하기 위해서 실시된다. 상기에 의해서 공정을 방해하는 개별 영역들이 움직이는 것, 공정의 온도 수준이 바람직하지 않은 값에 도달하는 것, 또는 에지 영역이 과열되어 소실되는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 이상적인 경우에, 연료 첨가는 필수적인 것은 아니다.
하기에서, 본 발명의 실시양태는 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세하게 다뤄질 것이다.
도 1은 탄소-풍부 물질을 가스화하기 위한 수직형 고로의 대표도이며;
도 2는 공정 가스의 하류-연결 이용(downstream-connected use)에 의한 도 1에서의 수직형 고로의 대표도이다.
도 1은 수직형 고로(100)의 대표도이며, 이의 구조에서 연소 및 소결 공정에서 대규모로 사용되는 소성 고로(calcining shaft kiln)에 해당한다. 본 발명의 방법의 실시에서, 가스화 반응기로서 사용된다. 이를 위해서, 상기 노는 탄소-풍부 물질과 비(非)연소성 벌크 물질의 혼합물로 연속적으로 충전된다. 가스화 반응기의 작동은 사용된 탄소-풍부 물질의 산화에 의해서 공정이 자열적으로 실시되고 공정 개시를 위해서 일정 하중 노(constant load furnace)(5, 6, 7)에 의해서 산화가 촉진되는 방식으로 설정된다.
대표적 실시양태와 관련하여, 수직형 고로, 또는 개별 가스화 반응기(100)는 7개의 구별되는 공정 영역에서 가스화가 발생되는 방식으로 제어된다. 벌크 물질 컬럼(1)을 통해 노(100)로 도입된 이후에, 벌크 물질과 함께 혼합된 탄소-풍부 물질이 건조영역(A)에 먼저 도달하고, 여기서 20-100 ℃의 특성 온도에서 이들을 건조시킨다. 이어서 이들은 예비-탈가스화 영역(B)으로 도입되고, 여기서 이들은 100-500 ℃의 특성 온도에서 탈가스화에 의해서 휘발성 성분들을 방출시킨다. 그 후, 특히 가열 및 수송 매체로 사용되는 하향-이동하는 벌크 물질의 작용으로, 예비-탈가스화된 탄소-풍부 물질은 소성영역(C)에 도달하고, 여기서 1200 ℃ 이하의 특성 온도로 가열이 실시되고, 여전히 존재하는 탄소는 다음의 산화영역(D)에서 1800 ℃ 이하의 온도에서 산소-함유 가스를 공급함으로써 가스화된다. 산화영역을 나온 이후에, 회분 분획과 함께 비(非)연소성 벌크 물질이 폐열영역(E)에서 산소-함유 가스에 의한 직접 냉각 및/또는 물의 도입, 요구되는 경우 발생되는 스팀의 도입으로 대략 450 ℃로 냉각시키고, 한편 이전에 산소-함유 가스는 폐열영역 아래의 후냉각영역(F)에서 대향류 내에서 벌크 물질에 의해 가열되었고, 한편 에너지를 회수하기 위해서 수직형 고로의 바닥부로 도입된 산소-함유 가스의 대향류에 의해서 100 ℃ 이하로 냉각된다.
수직형 고로(100)의 바닥부에서의 산소-함유 가스용 공급-라인(8)은 가스 대향류의 시작을 나타내며, 상술한 모든 공정 영역을 통과하여 연장된다.
상술한 바와 같이, 공정에서 산소-함유 가스는 초기에 후냉각영역(F) 및 폐열영역(E)에서 450 ℃ 이상으로 가열되고, 가스 이동 방향으로 탄소 화합물 또는 순수한 형태로 존재하는 탄소를 산화영역에서 필요하다면 산소-함유 가스를 추가로 직접 공급함에 의해서 산화를 달성한다. 산화영역(D)에서 온도에 따라, 반응 가스를 계속 상승시키고, 소성영역(C)에서 요구되는 온도 수준을 제공한다. 그 후, 반응 가스는 예비-탈가스화 영역(B)을 통해 흐르고, 건조영역(A)을 통해 추가로 냉각되며, 벌크 물질 컬럼의 상단부에서 배출된 이후에, 가스는 산화 단계로부터의 합성가스 CO 및 H2, 예비-탈가스화 단계(B)로부터의 스팀 및 탄화수소의 가스 혼합물의 형태를 나타내며, 바람직하지 않은 경우에 더스트 이외에 예비-탈가스화 영역(B)에서 분해 공정의 결과물인 검댕을 포함할 수 있다. 반응 가스의 품질을 증가시키기 위해서, 연도 흐름 후가스화 영역(G)이 반응기 상부에 제공되며, 여기서 더스트- 및 검댕-함유 가스는 500-1000 ℃의 온도에서 열적으로 후처리되며, 수증기 존재하에 산소를 공급하여 물질로서 사용하기에 정성적이고 열적으로 매우 유용한 원료 합성가스로서 이용할 수 있다.
탄소-풍부 물질을 비(非)연소성 물질과 혼합함으로써, 상술한 7개의 영역이 수직형 고로(100)를 통해 연속 통과 과정에 형성될 수 있는 것을 보여주며, -200 mbar 내지 1000 mbar 사이의 중간 압력 범위에서 매우 다양한 탄소 캐리어의 매우 넓은 스펙트럼의 가스화를 가능하게 한다. 지금까지 매우 순수한 탄소 캐리어, 가령 예를 들면 코크스, 석탄, 석유 코크스(petroleum coke), 무연탄(anthracite) 또는 폐유가 가스화 공정에 사용될 수 있었으며, 특히 가열 및 수송 매체로서 벌크 물질의 사용은 20 ℃ 이상 500 ℃ 이하 범위에 있는 용융점 또는 연화점을 갖는 유기 물질을 사용할 수 있다. 이들 중에서, 중합성 구조를 갖는 탄소 화합물이 있으며, 상기 물질 또는 개별의 분할 생성물의 특성 온도로 직접적 제어에 의해서 오일형 또는 타르형 분할 생성물의 형성을 신규한 방법이 크게 촉진한다. 또한, 부분 산화에 의한 자열 공정 방법이기 때문에 방출 공급원이 없고, 오염된 탄소-풍부 물질, 가령 래커칠된 목재와 관련된 결과로서 예를 들면 증가된 중금속 함량을 가진 물질을 사용하는 것이 가능하다.
상술된 바와 같이, 특히 CaO는 벌크 물질로서 적당하며, 이는 20 cm 이하의 입자 크기로 제공되며, 1-8 cm의 입자 크기 범위가 특히 바람직한 것으로 보인다. 상기 입자 크기의 벌크 물질은 가열 및 수송 매체로서 사용될 뿐만 아니라 이의 기계적 특성에 의해서 탄소-풍부 물질이 함께 엉기거나 또는 소성되지 않고 수직형 고로(100)를 통해 이동하는 것을 볼 수 있다. 각각에 대해 연속적으로 이동하는 입자의 기계적 마모는 이를 참조한다.
CaO를 사용할 때, 벌크 물질은 예를 들면 할로겐에 대한 반응 파트너로 이용할 수 있는 추가의 이점을 제공하며, 이와 관련하여, 다이옥신, 푸란 등의 형성을 방해한다. 또한 상기 물질의 형성에 있어서 중요한 온도 범위에서 반응 파트너로서 산소가 존재하지 않기 때문에 상기 독성 물질의 형성이 방해된다. 여기서, 입자 크기가 2 mm 이하에서 마이크로미터의 범위까지의 치수를 갖는 미세 물질의 일부를 벌크 물질로 혼합하는 것이 특히 유익하다. 상기 미세 물질은 매우 큰 반응성 표면을 가지며, 일부는 반응 가스내 더스트의 형태로 존재하고, 이들로부터 쉽게 여과 제거할 수 있다.
더욱이, 벌크 물질은 수직형 고로(100)의 바닥부에서 제거되고 순환식 컨베이 장치(13)에 의해서 수직형 고로(100)로 새로운 탄소-풍부 물질(14)의 공급과 함께 되돌아 온다. 상기 영역에서, 미세 물질을 예를 들면 여과에 의해서 제거할 수 있다.
지금까지 폴리머, 특히 오염된 폴리머의 가스화는 증가되는 압력 때문에 고정부품을 특히 조심스럽게 밀봉하는 것이 요구되는 문제가 있었는데, 기술된 방법은 약간 낮은 압력, 바람직하게는 -200 mbar 이하, 높은 압력의 경우에 이상적으로 1000 mbar를 넘지 않는 범위에서 실시되는 이점이 있다. 낮은 압력과 관련하여, 반응기의 충전은 벌크 물질 컬럼(1)을 통해 실시된다는 점에서 밀봉을 실시할 수 있고, 이는 정적 중량(static weight)이 반응기 층(reactor bed)에 의존하고, 추가의 고정부품 없이 반응기 충전물(2)과 연결하기 때문이다. 이미 언급한 탄소-풍부 물질을 벌크 물질로 혼합한 이후에, 후자를 벌크 물질 수집 본체(3)와 초기에 연결된다. 반응기 바닥(4)에서 비(非)연소성 벌크 물질의 연속적인 제거 때문에, 물질이 이를 연속적으로 통과한다. 그러므로, 비(非)연소성 벌크 물질 및 탄소-풍부 물질의 혼합물이 벌크 물질 수집 본체(3)로부터 반응기로 자동으로 움직이고, 고정부품 또는 다른 기술적인 제어장치가 여기서는 요구되지 않는다. 벌크 물질 컬럼의 높이는 대기에 대항하는 층을 통해 이의 압력 손실에 의해서 반응기 가스상을 밀봉하도록 선택된다. 낮은 압력하에 반응기가 작동하는 경우 반응기 가스의 누출이 방지되기 때문에 특히 유익하다.
열 에너지의 도입은 본질적으로 산화영역(D)에서 일어나며, 여기서 상술된 기본 생성물, 가령, 예를 들면 가열 오일, 천연 가스 또는 본 발명으로부터의 정화된 합성가스가 산소(5) 및 연료(6)를 계량함으로써 직접 가열 시스템으로서 버너 랜스(7)를 통해 벌크 물질로 도입된다. 그러나, 기본적인 에너지 도입은 벌크 물질에서 이전에 소성된 탄소-풍부 물질을 부분 연소하고 반응기 바닥부(8) 상에서 산소 또는 플레인 에어(plain air)를 계량함으로써 야기된다. 기본 로드 버너(7)의 임무는 산화영역(D)에서 반응 파트너의 의존성 연소를 보증하는 것이다.
일산화탄소뿐만 아니라 수소를 포함하는 생성된 고온 가스는 산화영역(D)으로부터 반응기 층을 통해 상향 이동하고, 산화영역(D) 상부에서 형성된 공정 영역을 가열하기 위한 에너지 캐리어로서 사용된다.
이미 상술된 바와 같이, 실제로 주로 물로 습윤된 탄소-풍부 물질은 건조영역(A)에서 100 ℃의 특성 온도로 가열되고, 이들이 포함하는 물은 증발되어 폴리머 또는 각각 유기 성분들의 열분해가 이후의 예비-탈가스화 영역(B)에서 실시된다. 분할에 요구되는 에너지의 양 때문에, 물질의 특성 온도에서의 증가는 여기서 대략 450 ℃로 제한된다. 상기 영역에서, 아래 위치한 영역으로부터의 고온 가스는 공정에서 열 분할로부터 발생된 가스와 혼합된다.
산화영역(D)에서의 산화는 일산화탄소로 여전히 가스화되지 않은 탄소의 완전 산화가 실시되는 방식으로 제어된다. 상기 제어는 반응기 바닥부(4)에서 연속 벌크 물질 제거를 통해서 전체 양을 직접 세팅함으로써 우선 실시되지만, 요구되는 경우 기본 로드 버너(7)를 조절하거나 또는 벌크 물질 수집 본체(3)에서 탄소-풍부 물질의 비율을 변경함으로써 실시된다.
물 공급이 요구되는 정도로 물공급장치(9)는 폐열영역(E)에 제공되는 것이 바람직하며, 여기서 물이 450 ℃ 이상의 온도에서 고온 가스로 전환되어 상향 흐름에 의해 산화영역(D)으로 공급된다. 산화영역(D)으로부터의 가열된 벌크 물질 흐름은 대향류 내에서 냉각된다.
새로운 물을 공급하는 대신에, 가스냉각장치(10)에서 생성된 축합 혼합물을 공급할 수 있으며, 이는 물과 소량의 고분자량 유기 화합물을 포함한다. 상기 화합물은 공정 과정을 방해하지 않지만, 축합 혼합물의 폐기는 더 어렵다.
이미 언급된 효율적인 에너지 회수는 폐열영역(E) 및 후냉각영역(F)을 통해 실시되며, 비(非)연소성 벌크 물질은 충분히 냉각되어, 회분 분획과 미세 물질은 필터장치(12) 또는 다른 분리장치에 의해서 분리될 수 있다. 이미 언급된 조질 벌크 물질의 순환식 수송(circular conveyance)(13)은 벌크 물질 수집 본체(3)를 통해서 새로운 탄소-풍부 물질(14)의 혼합물과 함께 실시된다. 예를 들면 기계적 마모에 의한 조질 벌크 물질의 손실은 도면 부호 15에서 새로운 조질 벌크 물질의 계량에 의해서 보충된다.
수직형 소성 고로의 상부에서, 산화영역(D)으로부터의 가스 및 예비-탈가스화 영역(B)으로부터의 가스는 더스트- 및 검댕-함유 가스 혼합물로 함께 혼합되고, 수증기의 존재하에 500-1000 ℃의 온도에서 연도 유동 후가스화 영역에서 열 후처리를 실시한다. 요구되는 수증기는 직접적인 방식으로 공급장치(16)에 의해서 도입될 수 있고, 건조영역(A)에서 습윤된 탄소-풍부 물질을 사용함으로써 생성될 수 있고, 연도 유동 후가스화 영역(G)에서 상향 흐름에 의해 사용될 수 있다.
상기 영역에서 일정 방식으로 최적 온도 범위를 설정하기 위해서 가스 버너(17)가 제공된다. 합성가스에서 검댕 입자 및 다른 미세 유기 입자의 후가스화를 실시하기 위해서 버너(17)에서 연료 부분(19)과 관련하여 과량의 산소-함유 가스(18)로 작업할 수 있다.
합성가스의 의도된 용도에 따라서, 상이한 공정 단계가 연도 유동 후가스화 영역을 나온 이후 가스의 추가적 처리를 위해 실시될 수 있다. 정화된 합성가스가, 예를 들면, 시판가능한 가열 가스로서, 추가의 화학적 용도 또는 유사한 적용을 위한 물질 기재로서 사용되는 것을 가정하면, 더스트 및 축합물(condensate)의 효율적이 제거가 요구된다. 더스트의 제거는 300-600 ℃의 온도에서 가열된 합성가스의 여과(20)에 의해서 실시되며, 가스 송풍기(gas blower, 21)에 의해, 가스/더스트 혼합물은 내열성 필터 시스템(20)을 통해서 연도 유동 후가스화 영역(G)으로부터 배출된다. 상술된 낮은 압력은 가스 송풍기(21)를 사용하여 장치에서 발생될 수 있다.
여과제거된 필터 더스트는 가스화되지 않은 검댕 부분을 여전히 포함할 수 있으며, 산화영역(D)으로의 필터 더스트의 부분 회수장치(22)에 의해서 사용된다. 상기 방법에 의해서, 사용된 탄소-풍부 물질로부터의 다수의 수반하는 물질이 필터 더스트로의 흡착(예를 들면, 중금속), 및/또는 반응(예를 들면 할로겐 형태)에 의해서 결합되어, 필터 더스트는 본 발명의 방법에서 유해한 물질에 대한 목적하는 싱크(sink)를 포함한다. 그러므로 적당한 탄소-함유 물질을 사용하는 경우, 상기 공정으로부터 도면 부호 23에서 일부 필터 더스트 흐름의 제거를 제공할 필요가 있고, 이는 폐기되어야 한다.
고온 가스 여과 직후에, 바람직하게는 50 ℃ 이하의 온도로 냉각시킴으로서 축합물, 가령 물 및 소량의 고분자량 유기 분할 생성물의 합성가스가 추가의 사용(도면 부호 24에서)을 위해 이용하기 이전에 제거된다. 이렇게 얻어진 축합물은 사용된 탄소-풍부 물질내 잔류 수분 및 수소의 부분 연소로부터 유래된 물을 포함한다. 상기 축합물은 소량의 고분자량 유기 화합물(열분해 오일)을 여전히 포함한다. 상기 축합 혼합물은 폐기되어야 하거나, 또는 상기에 기술된 바와 같이 반응 수(reaction water) 및 탄소 캐리어로서 공정으로 다시 되돌아 가야 한다(도면 부호 11). 급냉 매체(quenching medium)로서 축합 혼합물의 일부를 가스냉각장치의 헤드로 연속적으로 되돌림(도면 부호25)으로써 추가의 유익한 공정을 실시할 수 있고, 이로 인해 효율적인 가스 냉각이 실시되고 동시에 가스냉각장치에서 벽 피착(wall deposits)이 방지된다.
원리적으로, 상기 방법으로 정화된 합성가스는 공기분해장치 또는 압력-변경 흡착 기술에 의해서 그 성분들로 분할 및/또는 가스 모터에서 사용하기 위한 연료로서 사용될 수 있다.
사용된 탄소-풍부 물질의 품질이 가스 여과 및 냉각 없이 생성된 합성가스(synthesis gas)를 직접 연소시키는 경우, 연도 유동 후가스화 영역에서 형성된 합성가스가 직접 전류 발생 및/또는 스팀 발생에 또한 사용될 수 있다. 상기 타입의 공정은 도 2에 나타내었으며, 여기서 합성가스는 연도 유동 후가스화 영역(G)으로부터 연소챔버(H)로 직접 추가적 처리 없이 통과하며, 추가의 예비-처리 없이 연소된다. 형성된 고온 가스의 에너지 함량은 스팀 발생기(I)에서 고압 스팀의 생성을 위해 열적으로 사용된다. 상기 스팀은 스팀 터빈(J)을 통해 팽창되어 도면 부호 26에서 전기 에너지로 전환된다. 남아 있는 스팀은 터빈의 저압측(low-pressure side)에서 가열 매체로서 도면 부호 27에서 추가적으로 열적으로 사용될 수 있다.
스팀 발생기로부터의 연도 가스는 더스트 일부를 여전히 포함하며, 연도 가스여과장치(K)를 통해 분리된다. 오염 정도 또는 개별적으로 사용된 탄소-풍부 물질의 품질에 따라서, 법에서 요구되는 대기로의 방출과 관련된 환경 요건을 만족시키기 위해 연도 가스는 필요에 따라 연도 가스 정화장치(L) 및/또는 탈질화 장치(denoxification device)(M)를 통과시킨다.
하기 실시양태는 본 발명을 설명하기 위한 것으로서, 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
실시예
전체 6개의 실시예가 기술되며, 각각은 상이한 탄소-풍부 물질을 사용하고, 표준 방식으로 실시한다. 상기 상이한 사용된 물질, 품질 및 이와 관련하여 얻어진 결과는 하기 표 1 내지 표 4에서 상세하게 나타내었다.
2.2 m의 직경 및 14.1 m의 축 높이의 칼슘 고로가 산화영역에서 기본 가열장치로서 버너 랜스를 통해 가열 중질유에 의해서 작동된다. 0.5-6 cm의 입자 크기를 갖는 소석회가 비연소성 벌크 물질로서 사용되며, 석회 고로를 통해 상부(top)에서 바닥부(bottom)까지 연속 물질 흐름(표 1의 컬럼 (c) 참조)에서 실시되며, 탄소-풍부 물질(표 1의 컬럼 (a) 참조)이 연속 물질 흐름(표 1의 컬럼 (b) 참조)의 형태로 상부 노 영역으로 도입되기 이전에 상기 순환 흐름으로 혼합된다. 기본 가열장치(표 1의 컬럼 (d) 및 (e) 참조)는 600-700 ℃의 가스 온도가 칼슘 고로의 가스 배출구에서 발생되는 방식으로 조절된다. 추가의 계량 과정에서, 대부분의 탄소-유리 회분이 반응기 출구에서 연속적으로 수득될 때까지 충분한 공기가 반응기 바닥부(1)(도 1의 컬럼 (g) 참조)에서 연속적으로 계량된다. 수득된 가스가 450 ℃의 가스 온도에서 가열 가스 여과장치 위를 통과하고 이어서 가스냉각장치에 의해서 30 ℃로 냉각된다.
가스냉각장치에서 수득되고 물과 약간의 유기 오일을 포함하는 축합 혼합물이 일시적으로 완충된다.
사용된 탄소-풍부 물질의 조성의 함수로서, 충분한 양의 물이 산화영역으로 연속적으로 계량되어, 초기 탄소 부하량의 완전한 가스화를 실시한다. 일시적으로 완충된 축합 혼합물 및 추가된 새로운 물이 상기를 위해서 사용된다(표 1의 컬럼(f) 참조).
사용된 양(연속 계량)
실시예 (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g)
탄소-풍부 물질

 비연소성 벌크 물질
 기본 가열
 산화영역으로의 물
 공기
가열된 중질유 공기
유래 t/h t/h t/h TNm3/h t/h TNm3/h
1 갈탄 5.0 10 0.05 0.557 0.61 5.875
2 경성탄
(기름탄)		 5.0 10 0.09 1.031 1.51 10.871
3 무연탄 5.0 10 0.12 1.339 1.50 14.111
4 DSD 혼합 플라스틱 3.75 15 0.16 1.755 0 6.861
5 DSD계 잔류물 3.75 15 0.14 1.56 0.06 6.098
6 폐기물 목재 5.0 10 0.05 0.557 0.40 2.508
실시예 1 내지 6에 사용된 탄소-풍부 물질의 조성 및 품질은 표 2 컬럼 (a) 내지 (e)에 기재되어 있다.
탄소-풍부 물질의 품질
실시예
 탄소-풍부 물질 (a) (b) (c) (d) (e)
유래 HU
[kW/kg]		 C-함량
[%]		 회분
[%]		 수분
[%]		 염소
[%]
1 갈탄 7.50 52.5 6.0 10.5 0.01
2 경성탄
(기름탄)		 7.96 73.5 9.1 1.1 0.05
3 무연탄 9.11 80.0 7.0 7.0 0.1
4 혼합된 플라스틱 9.11 75.8 5.3 3.5 1.0
5 DSD계 잔류물 6.99 58.2 11.2 9.2 1.7
6 폐기물 목재 4.04 39.9 4.8 18.3 0.2
실시예에 따라 생성된 가스는 가스 양의 측정을 통해서 가스냉각장치의 하류에서 검출되고, 온라인 열 값 분석장치(on-line thermal value analysis device)에 의해서 분석된다. 가스 흐름의 평균 양은 표 3의 컬럼 (a)에 나타내며, 더 낮은 가열 값은 표 3의 컬럼 (b)에 나타낸다. 또한, 가스 냉각의 수성 축합물상의 수득된 흐름 양(표 3의 컬럼 (c)) 및 오일상의 수득된 흐름 양(표 3의 컬럼 (d))이 계산된다. 수득된 회분은 반응기 출구의 하방 흐름에서 조질의 벌크 물질로부터 연속적으로 스크리닝하고, 미세 부분(입자 크기 < 3 mm)이 기록된다. 기록된 질량 흐름은 표 3의 컬럼 (e)에 나타낸다.
수득된 질량 흐름
실시예
 (a) (b) (c) (d) (e)
가스의 양
[TNm3/h]		 HU 가스상
[kW/m3] 		H2O 상
[t/h]		 오일상
[t/h]		 회분
[t/h]
1 13.05 1.83 0.53 0 0.80
2 18.52 1.51 0.06 0 0.96
3 22.55 1.36 0.35 0.002 0.85
4 14.67 2.61 0.13 0.011 1.06
5 13.10 2.52 0.35 0.008 1.31
6 8.852 1.91 0.92 0 0.74
실시예에 따라 발생된 가스는 온라인 분석장치에 의해서 이의 조성에 대해 가스냉각장치의 하류에서 분석된다. 가스 조성은 표 4의 컬럼 (a) 내지 (e)에 나타낸다.
수득된 가스 조성
실시예
 (a) (b) (c) (d) (e)
CO
[부피%]		 H2
[부피%]		 N2
[부피%]		 CO2
[부피%]		 KW<C4
[부피%]
1 22.9 24.3 39.3 3.7 4.8
2 21.2 22.0 51.3 3.4 1.7
3 19.6 19.1 54.6 3.2 1.5
4 19.4 18.2 46.9 1.5 12.9
5 19.6 16.7 46.6 1.4 12.5
6 22.8 23.7 27.6 4.4 3.6

Claims (26)

  1. 소성영역(C) 및 산화영역(D)을 구비한 수직형 공정챔버(100)에서 탄소-풍부 물질(14)의 연속 가스화를 위한 자열 방법으로서,
    소성된 탄소-풍부 물질은 산소-함유 가스에 의해서 산화되고, 가스 반응 생성물은 상기 수직형 공정챔버(100)의 상부(G)에서 배출되며, 상기 수직형 공정챔버는 수직형 고로(100)의 형태로 구현되며, 이를 통해 벌크 물질(3) 자체가 산화되지 않지만 벌크 물질(3)이 상부에서 바닥부로 순환하여 연속해서 흐르며, 탄소-풍부 물질(14)은 노로 들어가기 전에 벌크 물질(3)에 첨가되며,
    산소-함유 가스가 산화영역(D) 아래에 적어도 일부 공급되고, 이에 의해 상승 가스 흐름이 수송되며, 산화영역(D) 아래에서 벌크 물질 및 회분 생성물이 폐열영역(E)에서 상승 가스에 의해서 450 ℃로 냉각되며, 또한 산소-함유 가스가 수직형 고로(100)의 하단부(4)에 적어도 일부 도입되며, 에너지 회수를 위해 벌크 물질은 노로부터 제거되기 이전에 폐열영역(E) 아래의 후냉각영역(F)에서 대향류 내에서 100 ℃ 이하의 특성 온도로 냉각되고,
    생성된 반응 가스가 수직형 고로(100)의 상부에서 배출되고, 500-1000 ℃에서 수증기의 존재하에서 연도 유동 후가스화 영역(G)에서 후처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    소성영역(C) 위에서, 도입된 벌크 물질(3)은 탄소-함유 물질(14)과 함께 20-100 ℃의 특성 온도로 건조영역(A)에서 상승 가스를 사용한 가열에 의해서 먼저 건조되고, 이어서 예비-탈가스화 영역(B)에서 100-450 ℃의 특성 온도로 추가로 가열함으로써 예비-탈가스화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    증발을 통해 냉각을 돕기 위해서 물이 폐열영역(E)으로 공급되고, 형성된 수증기는 가스 흐름과 함께 산화영역(D)으로 상승하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    물이 산화영역(D)으로 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    연료(17)와 화학양론(stoichiometric) 및 과도한 화학양론(super-stoichiometric) 산소-함유 가스의 공급된 혼합물의 연소에 의해서 열 에너지가 연도 유동 후가스화 영역(G)에서 이용가능한 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    물(16), 수증기 또는 건조영역(A)으로부터 배출된 수증기의 첨가에 의해서 수증기가 연도 유동 후가스화 영역(G)에서 이용가능한 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    벌크 물질은 20 cm 이하의 입자 크기를 갖는 비활성 미네랄, 세라믹 또는 금속성 물질로 적어도 일부 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    미네랄 소성체 또는 예비-단계의 소성체가 벌크 물질로서 사용되며, 최대 20 cm의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    20 cm 이하 크기의 조질 입자 및 2 mm 이하의 입자 크기의 미세 물질의 혼합물이 벌크 물질로서 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    배출된 가스가 여과되어, 배출된 가스내에서 더스트 형태로 포함된 미세 물질이 여과제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    벌크 물질 흐름으로부터 미세 물질을 분리하기 위해서 벌크 물질이 여과되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    여과제거된 더스트는 벌크 물질 순환으로 전부 또는 일부 되돌아가는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    -200 mbar 내지 1000 mbar 범위의 압력에서 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    낮은 압력이 수직형 고로(100) 내부에 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    산화영역에서 온도는 1800 ℃ 이하로 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    수직형 고로는 단일 챔버를 가지며, 개별의 공정 영역이 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    벌크 물질이 수직형 고로를 통해서 중력에 의해 이동하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 2 항에 있어서,
    수직형 고로(100) 내의 영역들 (A, B, C, D, E, F)의 위치, 온도 및 크기의 제어와 공정의 개시 중 하나 이상을 위해서, 산소-함유 가스 및 연료 중 하나 이상이 산화영역(D)으로 첨가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    플라스틱 폐기물, 비투멘(bitumen), 경질 쉬레더 프랙션(light shredder fractions), 오염된 목재 폐기물, 또는 오일-오염된 흙을 탄소-풍부 물질로 사용하며, 따라서 탄소-함유 특정 폐기물에 대한 폐기 방법으로 고안되는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    40 cm 이하의 길이를 갖는 물질이 탄소-풍부 물질로 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    생성된 반응 가스가 수직형 고로(100)의 상부에서 배출되고, 600-800 ℃에서 수증기의 존재하에 연도 유동 후가스화 영역(G)에서 후처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    벌크 물질은 1-8 cm의 입자 크기를 갖는 비활성 미네랄, 세라믹 또는 금속성 물질로 적어도 일부 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    미네랄 소성체 또는 예비-단계의 소성체가 벌크 물질로서 사용되며, 1-8 cm의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    CaO 또는 예비-단계의 소성체가 벌크 물질로서 사용되며, 최대 20 cm의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
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    CaO 또는 예비-단계의 소성체가 벌크 물질로서 사용되며, 1-8 cm의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
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