KR101535474B1 - 버너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버너, 특히 부분 연소에 의한 고체 탄소계 물질의 가스화를 위한 버너에 관한 것이다. 이러한 버너는 중앙 채널 (2) 과, 상기 중앙 채널을 둘러싸는 적어도 하나의 동축 채널 (6) 을 구비하고, 상기 채널들은 상류 공급측으로부터 하류 방출 단부로 이어딘다. 상기 채널들 (2, 6) 은 하류 외측 자유단을 갖는 동심의 내부벽 (3) 및 외부벽 (5) 에 의해 규정되고, 상기 하류 외측 자유단은 상기 동축 채널 (6) 의 방출 단부를 형성하면서 상기 중앙 채널 (2) 의 인접한 방출 단부를 향해 수렴하는 환형 슬릿 (10) 을 규정하도록 프로파일링된다. 연결 블록 (11) 은 적어도 상기 동축 채널 (6) 과 교차하고, 또한 선택적으로 냉각 자켓을 제공한다. 상기 블록 (11) 은 상기 내부벽 (3) 과 외부벽 (5) 을 이어주고, 상기 블록 (11) 의 양면에서 대응하는 채널 부분들에 따라 하나 이상의 개구 (12) 가 제공된다.

Description

버너{BURNER}

본 발명은 중앙 채널과, 상기 중앙 채널을 둘러싸는 적어도 하나의 동축 채널을 구비하고, 상기 채널들은 상호 반응성의 가스형 혹은 가스에 의해 운반되는 (gas-carried) 매체의 분리된 흐름들을 연소 구역으로 공급하기 위하여 상류 공급측으로부터 하류 방출 단부까지로 이어지는 버너에 관한 것이다. 상기 버너는 특히, 예를 들어 가압된 합성 가스 (synthesis gas), 연료 가스 혹은 환원 가스 (reducing gas) 를 생산하기 위해 산소를 포함하는 가스를 사용하여, 탄소계 연료의 부분 연소에서의 사용에 적합하고, 상기 탄소계 연소로는 가스 캐리어에 의해 운반되는 미분화된 (finely divided) 고체 연료, 예를 들어 질소 가스 및/또는 이산화탄소와 같은 가스 캐리어에 의해 운반되는 미분탄이 있다.

고체 탄소계 연료의 가스화 (gasification) 로도 알려져 있는 부분 연소는 연료와 산소의 반응으로 얻어진다. 연료는 연소가능한 성분으로서 탄소와 수소를 주로 포함한다. 가스에 의해 운반되는 미분화된 탄소계 연료와 산소를 포함하는 가스는 버너의 분리된 채널을 통하여 반응실안으로 상대적으로 높은 속도로 통과한다. 반응실에서는, 불꽃이 유지되며, 여기서 1300˚C 이상의 온도의 산소를 포함하는 가스 안에서 연료가 산소와 반응하여 주로 일산화탄소와 수소를 형성한다.

여기서 사용된 용어 "산소를 포함하는 가스" 는 자유 산소, O₂ 를 포함하는 가스를 언급하도록 의도하였고, 또한 나머지가 희가스 (rare gas) 및/또는 질소와 같은 공기 중에서 일반적으로 발견되는 가스로 이루어지는, 산소가 약 95 몰% 이상인 실질적으로 순수한 산소, 산소가 21 몰% 이상인 산소가 풍부한 공기, 및 공기를 포함함을 의도한다.

여기서 사용된 용어 "고체 탄소계 연료" 는 석탄 (coal) , 석탄으로부터의 코크스 (coke), 석탄 액화 잔여물, 석유 코크스, 수트 (soot), 바이오매스 (biomass), 오일 셰일로부터 나온 고체 미립자, 타르 샌드 및 피치의 그룹으로부터의 다양한 가스에 의해 운반되는 연소가능한 물질과 그러한 물질들의 혼합물을 포함함을 의도한다. 석탄은 갈탄 (lignite), 부분 역청 (sub-bituminous), 역청, 그리고 무연탄 (anthracite) 를 포함하는 어떠한 종류도 될 수 있다. 고체 탄소계 연료는, 바람직하게는, 물질의 적어도 90 중량% 가 90 마이크론 미만이고, 함수율 (moisture content) 이 약 5 중량% 미만이 되는 입자 크기로 그라인드된다.

US-A-2003/0056439 는 합성가스를 만들기 위한 고 융점 금속 합금으로 만든 버너를 개시한다. US-A-2004/0067461 은 버너를 통과할 때, 와류 가스를 형성하는 수단을 갖는 버너를 개시한다.

US-A-2003/0056439 는 그러한 부분 연소 공정을 위한 버너를 개시한다. 상기 버너는 연료를 연소 구역으로 공급하기 위한 아울렛을 갖는 중앙 채널과 상기 중앙 채널의 아울렛으로부터의 고체 연료의 흐름과 교차하고 섞이는 산소를 포함하는 가스를 공급하는, 상기 중앙채널 아울렛을 둘러싸는 아울렛을 갖는 동축 환형 채널을 구비한다. 상기 버너는 버너의 방출 단부에 배치된 전면을 더욱 구비한다. 상기 전면은 중앙 구멍을 갖는 데, 이러한 중앙 구멍을 통하여 연료와 산소를 포함하는 가스가 연소 구역으로 흐른다. 상기 아울렛에 근접할수록, 상기 산소를 포함하는 가스를 공급하는 상기 환형 채널의 직경은 감소하고, 결과적으로 길이방향의 축에 대하여 각이 생긴다. 따라서, 획득된 경사진 환형 슬릿은, 산소를 포함하는 가스의 일정하고 균등하게 분포된 흐름을 얻기 위해, 안정적으로 치수가 정해져야 한다. 흐름 방향으로의 환형 슬릿의 경사에 의하여, 나가는 가스 흐름은 중앙 채널로부터 하류 연소 구역으로 나가는 상호-반응성의 연소가능한 물질의 흐름과 교차하거나 섞일 것이다. 스페이서들은 채널들을 서로에 대하여 대칭적으로 이격시키고, 반응 물질들의 자유 흐름에 대한 방해를 최소로 하는 안정적인 배열에서 채널들을 고정하도록 사용된다.

탄소계 연료의 흐름은 일반적으로 80˚C 의 온도를 갖고, 산소를 포함하는 가스의 흐름은 일반적으로 약 300 ~ 350 ˚C 의 온도를 갖는다. 연소 구역에서의 온도는 1300 ˚C 이상이 될 수 있다. 상기 버너는 한 단부에서 가까운 주변의 조건에 노출되고, 방출 단부에서는 버너는 연소 구역의 조건에 노출된다. 결과적으로, 상기 버너의 다양한 부분들의 상이한 열응력 팽창이 발생할 것이다. 일반적으로 1.5 내지 2.5 미터 사이의 상기 버너의 길이방향 길이에 의하여, 상기 다양한 부분들사이에서의 팽창 차이는 상기 환형 슬릿의 폭에 눈에 띄는 영향을 주고, 결과적으로 산소를 포함하는 가스의 유출에 영향을 준다.

동축 채널은 일반적으로 운반될 가스를 위한 측면 인렛을 구비한다. 이는 결과적으로, 가스 흐름이 동축 채널 위에 불균일하게 분배되고, 이는 산소를 포함하는 가스의 유출에 또한 영향을 줄 수도 있다.

본 발명의 목적은 가스 성분의 더욱 일정하고 안정적인 유출을 가능케하는 버너 구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적은 하기와 같은 버너에 의해 달성된다. 버너는 중앙 채널과, 상기 중앙 채널을 둘러싸는 적어도 하나의 동축 채널을 구비하고, 상기 채널들은 상류 공급측으로부터 하류 방출 단부로 이어지고, 상기 중앙 채널과 상기 동축 채널은 하류 외측 자유단을 갖는 동심의 내부벽 및 외부벽에 의해 규정되고, 상기 하류 외측 자유단은 상기 동축 채널의 방출 단부를 형성하면서 상기 중앙 채널의 인접한 방출 단부를 향해 수렴하는 환형 슬릿을 규정하도록 프로파일링되며, 연결 블록은 적어도 상기 동축 채널과 교차하고, 상기 블록은 상기 내부벽과 외부벽을 이어주고, 상기 블록의 양면에서 대응하는 채널 부분들에 따라 하나 이상의 개구가 제공되고, 상기 연결 블록은 상기 내부벽 및 외부벽과 교차하여, 양 벽을 두 부분으로 나누고, 상기 양 벽에서의 두 부분은 서로 직렬로 상기 연결 블록에 연결되는 것을 특징으로 하는 버너.

본 출원인은 상기 연결 블록이 상기 내부벽 및 외부벽의 열팽창 차이를 제한함으로써, 상기 환형 슬릿의 치수를 안정화하였다. 또한, 상기 블록은 피브레이션 (fibration) 을 감소시키고, 가스 흐름에 있어서 이퀄라이징 효과 (equalizing effect) 를 가짐으로써, 상기 동축 채널의 둘레 전체에 걸쳐서 균일한 가스 흐름을 야기한다.

상기 연결 블록은 상기 버너의 상류 부분을 하류 부분으로 연결한다. 여기서 사용된 용어 "상류 부분" 은 상기 버너에서 가스 흐름의 흐름 방향을 참조하여, 상기 공급과 상기 블록 사이의 버너 부분을 언급하는 것을 의도되고, 반면 용어 "하류 부분" 은 상기 블록과 상기 방출 단부 사이의 버너의 부분을 언급한다.

유수식 개구 (flow-through opening) 는, 예를 들어 상기 동축 채널의 둘레에 걸쳐 균등하게 분포하는 원형 개구일 수도 있다. 다르게는, 상기 유수식 개구는 슬릿과 같은 다른 형상을 가질 수도 있다. 상기 개구들의 에지는 예를 들어 모따기가 되거나, 라운딩될 수 있다. 흐름 방향으로, 상기 유수식 개구는 상기 중앙 채널의 길이방향 축에 평행하거나, 혹은 접선 방향 및/또는 상기 축 방향과 각을 형성할 수도 있다.

상기 연결 블록은 내부벽 및 외부벽을 교차하면서, 양 벽을 두 부분으로 나눌 수 있고, 상기 두 부분은 서로 직렬로 상기 연결 블록에 연결될 수도 있고, 따라서, 상기 버너의 모듈형 설치 (modular set up) 를 가능하게 한다. 상기 하류벽 부분은, 상기 연결 블록의 다른측의 상류 부분에 비해 더 높은 온도와 더 큰 온도 변화에 노출될 것이다. 이러한 구성에서, 이러한 심하게 노출된 하류 부분은 독립적으로 교체가 가능하다.

상기 중앙 채널을 정의하는 상기 내부벽은, 예를 들어, 일정한 직경을 가질 수 있다. 혹은, 상기 내부벽은 그것의 길이의 일부에 걸쳐 테이퍼 질 수도 있다.

상기 버너가 과열되는 것을 방지하기 위해서, 버너는 냉각 자켓을 통하여 외부벽에 걸쳐 흐르는 물과 같은 냉각제를 사용함으로써 일반적으로 냉각된다. 상기 냉각 자켓은 방출 단부 근처에서 서로 개방적으로 연결된 상태로 두 동축 자켓 채널로 구성되어 있고, 그들의 다른 단부에서는 상기 자켓 채널 중 하나는 냉각제 공급부에 연결되어 있고, 다른 자켓 채널은 냉각제 방출부에 연결되어 있다. 본 발명의 실시예에서는 상기 연결 블록은 두 자켓 채널을 교차하고, 상기 냉각제의 흐름을 위한 유수식 개구가 제공되어 있다.

상기 유수식 개구의 반경 방향 폭은 예를 들어 상기 동축 채널의 반경 방향 폭과 같거나, 다소 작을 수 있으며, 예를 들어 상기 반경 방향 폭의 85% ~ 100%, 혹은 필요하다면 더 작을 수도 있다.

상기 내부벽의 외부 단부와 상기 연결 블록의 하류측 사이의 거리는 예를 들어, 상기 연결 블록의 직경의 약 1 내지 3 배일 수도 있다.

실시예에서는, 상기 연결 블록의 측들 중 하나 혹은 둘은 계단 형상으로 하나 이상의 동심의 돌출부가 제공되고, 각각의 직경은 상기 연결 블록에 부착된 상기 동심의 벽들 중 하나에 대응되어, 조립시 용접기로 하여금 더 쉽게 접근할 수 있도록 한다.

본 발명의 버너는 어떠한 방법으로든, 즉 수직으로, 수평으로 혹은 어느 각도로 반응물들을 부분적 산화 가스 제너레이터의 반응 영역 안으로 도입하는 것에 매우 적합하고, 특히 실질적으로 상기 연소 구역의 반대측에 위치한 반응물들을 위한 다수의 버너를 구비하고, 이로써 상기 반응물들이 수평으로 도입되고 버너 제트가 서로 충돌하여 부분 산화 공정을 촉진시키고, 연소 구역의 벽의 침식을 최소화하는, 고체 연료 가스화 기구의 사용에 적합하다.

연소 온도는 1300˚C 이상에 도달할 수도 있기 때문에, 이러한 버너들의 주 관심은 가스화 공정 중 고열 플럭스에 의해 야기되는, 버너 면이라고도 불리는 버너의 전방부의 손상을 방지하는 것이다. 상기 버너의 전방부가 과열되는 것으로부터 보호하기 위해서는, 내화성의 라이닝 (refractory lining) 이 상기 버너의 전방부 벽의 외부 표면에 적용될 수 있고/또는 바람직하게는 중공벽 부재가 내부 냉각제 통로와 함께 사용될 수도 있고, 상기 내부 냉각 통로를 통하여 냉각 유체가 특정한 흐름 경로를 따라 빠른 속도로 순환하여 상기 버너의 전면의 균등한 냉각을 보장하여 연장된 작동 동안 버너의 열화 그리고 심지어 고장을 일으킬 수도 있는 열응력을 최소화한다. 더욱 바람직하게는, 상기 흐름 경로는 예를 들어 US 4,887,962 에 개시되어 있는 것과 같은 나선형의 흐름 경로이다. 그러한 나선형의 흐름 경로는 예를 들어 동심의 배플들 (baffles) 에 의해 얻어질 수 있고, 상기 동심의 배플들은 상기 배플들의 인터럽션 (interruption) 을 통하여 서로 개방적으로 소통하는 상태로 동심의 흐름 경로 영역을 규정하고, 반면 크로스 구획부 (cross partition) 는 통과하는 흐름을 인터럽션을 통하여 다음 동심의 흐름 경로 영역으로 통과하게 한다.

임의로, 모듈형의 설치를 더욱 가능하게 하기 위해서, 상기 버너는 상기 연결 블록의 한 측을 상기 동축으로 위치한 내부벽과 외부벽의 상류 부분의 외부 단부에 접합함으로써 만들어질 수 있다. 상기 내부벽 및 외부벽의 하류 부분은, 대응하는 상류 부분들과 직렬로, 상기 연결 블록의 제2측에 결합되거나 접합될 수 있다. 상기 외부벽의 상류 부분을 상기 연결 블록에 접합한 후에, 상기 냉각 자켓을 만들기 위해서, 2개의 둘러싸는 케이싱이 연결 블록에 접합되어, 상기 연결 블록에서 개구들의 두 동심의 원형 배열에 따라 두 동심의 구획부를 형성할 수도 있다.

냉각 채널의 순환을 완성하기 위해서, 이중벽의 실린더형 본체는 상기 내부벽의 상류 에지가 전체 둘레에 걸쳐 덮히지 않도록 이중벽의 외부가 사용될 수도 있고, 상기 본체는 하류측에서 전면에 의해서 캐핑되고 (capped), 상기 전면은 중앙 개구를 규정하고, 상기 외부벽의 에지와 만나는 에지를 갖는다. 상기 실린더형 본체의 이중벽 사이의 스페이스는 상기 상류 냉각 자켓 구획부 중 하나와 개방적으로 연결되고, - 상기 전면의 개구 주변에서 - 상기 외부 채널벽을 둘러싸는 스페이스와 개방적으로 연결되고, 이러한 스페이스는 그 다음 상기 다른 상류 냉각 자켓 구획부와 개방적으로 연결된다. 이는, 용접기로 하여금 상기 내부벽을 상기 연결 블록에 접합하기 더 쉽게 하는, 상기 외부벽과 상기 연결 블록 사이의 갭을 형성한다. 상기 실린더형 본체의 이중벽의 내부를 상기 연결 블록에 접합한 후, 적어도 2 개의 분리된 C 형 부분으로 나누어지는 환형 커버판을 상기 연결 블록 및 상기 실린더형 본체에 접합하여 상기 이중벽의 외부과 상기 연결 블록 사이의 갭을 매운다.

상기 버너는 일반적으로 내고온성 재료, 특히 Inconel® 상표로 판매되는 것과 같은 내고온성 금속 혹은 합금에 의해 예를 들어 용접, 브레이징 (brazing) 등과 같은 방법으로 만들어진다. 고부하 (high duty) 의 작업을 위해, 일반적으로 금속으로 만들어지는 산소를 포함하는 가스를 위한 채널과 아울렛은 ZrO₂ 와 같은 산화물 코팅제, 혹은 세라믹에 의해 내부적으로 코팅될 수도 있고, 이로서 산소에 의한 금속 연소의 위험 없이 산소를 포함하는 가스의 높은 흐름 속도에서의 적용을 가능케 할 수 있다.

본 발명을 통하면 가스 성분의 더욱 일정하고 안정적인 유출을 가능케 할 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여, 예를 들음으로써, 더욱 자세하게 설명된다.
도 1 은 본 발명에 따르는 버너의 전방부 부분의 종단면도이다.
도 2 는 도 1 에서의 상기 버너의 연결 블록의 평면도이다.
도 3 은 도 1 에서의 상기 버너의 연결 블록의 단면도이다.

도 1 은 질소 가스 혹은 이산화탄소 가스에 의해 운반되는 미분탄과 같은 탄소계 연료의 부분 연소를 위한 버너 (1) 를 도시한다. 상기 버너 (1) 는 중앙 채널 (2) 을 구비한다. 상기 중앙 채널 (2) 은 상류 부분 (3A) 과 하류 부분 (3B) 을 갖는 실린더형 내부벽 (3) 에 의해 규정된다. 상기 중앙 채널 (2) 은 상기 가스에 의해 운반되는 연료를 연소 구역으로 공급하는 방출 아울렛 (4) 을 갖는다.

상류 부분 (5A) 과 하류 부분 (5B) 을 갖는 실린더형 외부벽 (5) 은 상기 내부벽 (3) 을 중심으로 동심적으로 배치된다. 상기 내부벽 (3) 및 외부벽 (5) 은 산소를 포함하는 가스를 공급하기 위한 환형 동축 채널 (6) 을 규정한다. 상기 동축 채널 (6) 은 상기 연소 영역안으로의 상기 산소를 포함하는 가스 흐름을 위한 아울렛을 형성하는 개방 방출 단부 (7) 를 갖는다.

상기 내부벽 (3) 은 일정한 내부 직경을 갖는다. 상기 내부벽 하류 부분 (3B) 은, 본 실시예의 경우에서는 삼각 단면을 갖는 환형의 벌지를 형성하기 위해, 원뿔형으로 확장되고 그 후에 상기 방출 아울렛 (4) 을 향해 경사지는 외부 직경을 갖는 벌징 부분 (8) 을 구비한다. 상기 외부벽 하부 부분 (5B) 은 상기 연소 구역의 방향으로 원뿔형 단부 (9) 를 갖는 실린더부를 형성한다. 상기 내부벽 부분 (3B) 의 환형 벌지 (8) 와 상기 외부벽 부분의 원뿔형 단부 (9) 는 균등한 폭을 갖는 환형 슬릿 (10) 을 규정하고, 벌지 (8) 는 방출 아울렛 (4) 의 방향으로 감소하는 직경을 갖는다. 이러한 환형 슬릿 (10) 은 상기 동축 채널 (6) 의 방출 아울렛 (7) 을 형성한다.

상기 내부 및 외부벽의 상류 부분들 (3A, 5A) 은 그들의 대응 하류 부분들 (3B, 5B) 과 직렬로 연결 블록 (11) 에 접합된다. 상기 연결 블록 (11) 은 도 2 에서 평면도로 도시되어 있고, 도 3 에 단면도로 도시되어 있다.

상기 연결 블록 (11) 은 상기 동축 채널 (6) 을 위한 유수식 개구 (12) 가 제공되고, 중앙 개구 (13) 은 상기 중앙 채널 (2) 의 일부를 형성하고, 상기 개구 (13) 는 상기 내부벽 부분 (3A, 3B) 과 동일한 내부 직경을 갖는다. 상기 블록 (11) 의 하류 표면과 상기 내부벽 부분 (3B) 의 외측 하류 단부 사이의 거리 (X) 는 상기 연결 블록 (11) 의 직경의 1 내지 3 배이다.

상기 동축 채널 (6) 은 상기 연결 블록 (11) 의 상류측에서 상류 부분 (14A) 및 상기 연결 블록 (11) 의 하류 부분에서 하류 부분 (14B) 을 갖는 냉각 자켓 (14) 에 의해 케이스화된다. 두 동축의 케이싱 (15A, 16A) 은 상기 연결 블록 (11) 의 상류측에 접합되어 두 동축의 구획부, 즉 내부 구획부 (17A) 및 외부 구획부 (18A) 를 형성한다.

유사하게, 상기 냉각 자켓 (14) 의 하류 부분 (14B) 은 이중벽의 실린더형 본체를 형성하고, 상기 이중벽의 실린더형 본체는 상류 내부 케이싱 (15A) 의 하류측 연장부를 형성하는 내부 자켓 벽 (15B) 및 케이싱 (16A) 의 하류측 연장부를 형성하는 외부 자켓벽 (16B) 를 구비한다. 상기 자켓 벽들 (15B, 16B) 사이의 공간 (18B) 은 상류 냉각 자켓 구획부 (18A) 의 하류측 연장부를 형성하고, 이는 배플 (19) 에 의하여 나선형의 채널 (spiral channel) 로 나누어진다. 상기 내부 자켓벽 (15B) 과 외부벽 부분 (5B) 사이의 공간 (17B) 은 상기 상류 내부 구획부 (17A) 의 하류측 연장부를 형성한다. 상기 연결 블록 (11) 은, 상기 상류 냉각 자켓 구획부 (17A, 18A) 와 상기 하류 냉각 자켓 구획부 (17B, 18B) 를 각각 연결하는 개구들 (20) 의 두 동심 원형 배열이 제공된다.

상기 이중벽 실린더형 본체 (14B) 의 하류측에는, 이중벽 전면 (21) 이 상기 냉각 자켓벽들 (15B, 16B) 과 직각을 이루면서 배치되어 있다. 상기 전면 (21) 은, 중앙 개구 (23) 을 규정하면서 상기 동축 채널 외부 벽 (5B) 의 외측 에지와 인접하는 내부 에지 (22) 를 갖는다.

상기 이중벽 전면 (21) 은, 동심의 흐름 경로 영역 (27) 을 규정하는 동심의 배플 (26) 에 의해 이격된 하류 전방측 벽 (24) 과 후방측 벽 (25) 을 갖는다. 상기 흐름 경로 영역 (27) 의 각각은, 상기 내부 배플에서의 인터럽션 직후 (도시 안됨), 내부 배플과 외부 배플 (26) 을 잇는 파티션에 의해 블록된다. 이러한 방법으로, 상기 배플 (26) 은 나선형의 흐름 경로를 규정한다. 이러한 흐름 경로는 상기 하류 냉각 자켓 구획부 (18B) 와 개방적으로 연결되어 있다. 상기 전면 (21) 에서 개구 (23) 근처에서는, 상기 전면 (21) 의 상기 전방측 벽 및 후방측 벽 (24, 25) 사이의 냉각제 흐름 경로 영역 (27) 은 상기 전면의 후방측 벽 (25) 의 개구 (30) 를 통하여 상기 하류 냉각 자켓 구획부 (17B) 와 개방적으로 연결되어 있다.

상기 상류 내부 냉각 자켓 구획부 (17A) 는 냉각액의 공급부에 연결되어 있다. 냉각제는, 블록 (11) 의 개구 (20), 하류 구획부 (17B), 개구 (30), 전면 (21) 의 흐름 경로 영역 (27), 외부 냉각 자켓 구획부 (18B), 블록 (11) 의 개구 (20), 및 외부 구획부 (18A) 를 통하여, 상기 내부 냉각 자켓 구획부 (17A) 로부터 냉각제 방출부로 흐른다.

상기 연결 블록 (11) 의 상류측은 동심의 계단형의 돌출부 (31) 가 제공되고, 각각의 직경은 상기 연결 블록 (11) 에 부착된 상기 동축 상류벽 부분 (3A, 5A) 중 하나에 대응한다. 상기 연결 블록 (11) 의 하류측은 상기 연결 블록 (11) 에 부착될 각각의 하류벽 부분 (3B, 5B) 의 외부 직경에 대응하는 외부 직경을 갖는 원형 림 (32, 33) 이 제공된다.

상기 연결 블록 (11) 근처에서는, 상기 이중벽 실린더형 본체 (14B) 의 내부벽 (15B) 은, 상기 내부벽 (15B) 의 상류 에지가 전체 둘레에 걸쳐 덮히지 않도록 상기 외부벽 (16B) 에 대하여 돌출된다. 이는 용접기로 하여금 상기 내부벽 (15B) 을 상기 연결 블록 (11) 에 접합시킬 수 있는 원주방향의 갭을 만든다. 상기 내부벽 (15B) 을 상기 연결 블록 (11) 에 접합한 후에는, 두개의 분리된 C-형의 링 세그먼트 (34) 의 환형 커버판이 상기 연결 블록 (11) 및 상기 실린더형 본체 (14B) 에 접합되어 상기 갭을 매운다.

도 1 의 버너 (1) 는 본질적으로 실린더형이다. 상기 블록 (11) 은 상기 냉각 자켓의 외부 직경에 대응하는 직경을 갖는 원형 블록이다. 도 2 에서 도시된 바와 같이, 개구 (12, 20) 의 배열 각각은 중앙 개구 (13) 과 동심인 원형의 배열을 형성한다.

탄소계 연료의 가스화, 예를 들어 산소를 포함하는 가스에 의한 미분탄을 위한 지금까지 설명한 버너의 작동 중, 예를 들어 질소 혹은 이산화 탄소와 같은 담체 유체에서 부유하는 석탄은, 상기 버너의 하류에 배치된 반응기의 연소 구역안으로 상기 석탄을 넣기 위해, 상기 중앙 채널을 통해 아울렛으로 통과된다. 동시에, 산소를 포함하는 가스는 환형의 채널을 통하여 아울렛으로 통과하여, 상기 석탄 및 산소를 포함하는 가스 반응물이 반응기 공간에서 격렬하게 섞이게 된다. 상기 반응물들의 이러한 혼합은 상기 적절한 채널에서 배플들의 와류형 본체 (swirl body) 에 의해 하나 혹은 양자 모두의 흐름들에 부여된 와류 운동 (swirling motion) 에 의해 더욱 촉진될 수 있다. 석탄의 안정적인 외부로의 흐름을 촉진시키기 위해서, 상기 석탄 흐름에 유용한 단면 영역이 상기 아울렛 근처에서 적어도 상기 버너의 중앙 채널의 일부에서 일정하게 유지되어야 한다.

2: 중앙 채널
3: 내부벽
5: 외부벽
6: 동축 채널
10: 환형 슬릿
11: 연결 블록
12: 개구
14: 냉각자켓

Claims (9)

1. 중앙 채널 (2) 과, 상기 중앙 채널을 둘러싸는 적어도 하나의 동축 채널 (6) 을 구비하고, 상기 채널들은 상류 공급측으로부터 하류 방출 단부로 이어지고, 상기 중앙 채널 (2) 과 상기 동축 채널 (6) 은 하류 외측 자유단을 갖는 동심의 내부벽 (3) 및 외부벽 (5) 에 의해 규정되고, 상기 하류 외측 자유단은 상기 동축 채널 (6) 의 방출 단부를 형성하면서 상기 중앙 채널 (2) 의 인접한 방출 단부를 향해 수렴하는 환형 슬릿 (10) 을 규정하도록 프로파일링되는 버너 (1) 로서,
   연결 블록 (11) 은 적어도 상기 동축 채널 (6) 과 교차하고, 상기 블록 (11) 은 상기 내부벽 (3) 과 외부벽 (5) 을 이어주고, 상기 블록 (11) 의 양면에서 대응하는 채널 부분들에 따라 하나 이상의 개구 (12) 가 제공되고,
   상기 연결 블록 (11) 은 상기 내부벽 (3) 및 외부벽 (5) 과 교차하여, 양 벽을 두 부분 (3A, 3B; 5A, 5B) 으로 나누고,
   상기 양 벽에서의 두 부분은 서로 직렬로 상기 연결 블록 (11) 에 연결되고,
   상기 외부벽 (5) 은 냉각 자켓 (14) 에 의해 케이스화되고,
   상기 연결 블록 (11) 은 상기 냉각 자켓의 폭에 걸쳐 연장되고, 냉각제가 흐르도록 유수식 개구 (20) 가 있는 것을 특징으로 하는 버너 (1).
   
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3. 제 1 항에 있어서,
   상기 냉각 자켓 (14) 은 방출 단부 근처에서 서로 개방적으로 연결된 두 동축 자켓 구획부 (17A, 18A) 를 구비하고, 그들의 다른 단부에서는 상기 자켓 구획부의 하나 (17A) 는 냉각제 공급부에 연결되어 있고, 다른 구획부 (18A) 는 냉각제 방출부에 연결되어 있고,
   상기 연결 블록 (11) 은 양 자켓 구획부들 (17A, 18A) 을 교차하고, 냉각제 흐름을 위한 유수식 개구 (20) 가 제공되는 것을 특징으로 하는 버너.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 내부벽 (3) 의 외부 단부와 상기 연결 블록 (11) 의 하류측 사이의 거리는 상기 연결 블록 (11) 의 직경의 1 내지 3 배인 것을 특징으로 하는 버너.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 연결 블록의 측들 중 적어도 하나는 하나 이상의 동심의 돌출부 (31) 가 계단 형상으로 제공되고, 각각의 직경은 상기 연결 블록 (11) 에 부착된 동심의 벽들 (3A, 5A) 중 하나에 대응하는 것을 특징으로 하는 버너.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 연결 블록 (11) 의 적어도 한 측은 상기 연결 블록 (11) 에 부착되는 실린더형 부분 (3B, 5B) 의 외부 직경에 긴밀하게 연결되는 하나 이상의 원형 림 (32, 33) 이 제공되는 것을 특징으로 하는 버너.
7. 중앙 채널 (2) 과, 상기 중앙 채널을 둘러싸는 적어도 하나의 동축 채널 (6) 을 구비하고, 상기 채널들 (2, 6) 은 상류 공급측으로부터 하류 방출 단부로 이어지고, 상기 중앙 채널 (2) 과 상기 동축 채널 (6) 은 하류 외측 자유단을 갖는 동심의 내부벽 (3) 및 외부벽 (5) 에 의해 규정되고, 상기 하류 외측 자유단은 상기 동축 채널 (6) 의 방출 단부를 형성하면서 상기 중앙 채널 (2) 의 인접한 방출 단부를 향해 수렴하는 환형 슬릿 (10) 을 규정하도록 프로파일링되는 버너 (1) 의 제조 방법으로서,
   연결 블록 (11) 의 한 측은 내부벽과 외부벽의 동축적으로 위치한 상류 부분 (3A, 5A) 의 외부 단부에 접합되고, 상기 연결 블록 (11) 은 상기 중앙 채널 (2) 에 따라 배치된 중앙 개구 (13) 및 상기 동축 채널 (6) 에 따라 배치된 개구들 (12) 의 원형 배열이 제공되고,
   상기 내부벽의 하류 부분 (3B) 이, 그 뒤에는 상기 외부벽의 하류 부분 (5B) 이, 대응하는 상기 상류 부분들과 직렬로, 상기 연결 블록 (11) 의 제 2 측에 접합되고,
   상기 외부벽 (5A) 의 상류 부분을 상기 연결 블록 (11) 에 접합한 후, 2 개의 둘러싸는 케이싱 (15A, 16A) 은 상기 블록에 접합되어, 냉각 자켓 (14) 의 2 개의 동심 구획부 (17A, 18A) 를 형성하고, 상기 연결 블록 (11) 은, 상기 냉각 자켓 구획부 (17A, 18A) 에 따라, 개구들 (20) 로 이루어진 2 개의 동심 원형 배열이 제공되는 것을 특징으로 하는 버너 (1) 의 제조 방법.
   
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9. 제 7 항에 있어서,
   하류 냉각 자켓 구획부 (17B, 18B) 는, 상기 내부 벽 (15B) 의 상류 에지가 전체 둘레에 걸쳐 덮히지 않도록, 이중벽 실린더형 본체 (14B) 에 의하여, 이중 벽 (16B) 의 외부가 제공되고, 상기 본체 (14B) 는 하류측에서 전면 (21) 에 의해서 캐핑되고, 상기 전면 (21) 은 중앙 개구 (23) 를 규정하고 상기 외부벽 (5) 의 에지와 만나는 에지 (22) 를 갖고,
   상기 실린더형 본체 (14B) 의 이중벽 (15B, 16B) 사이의 스페이스 (18B) 는 상기 상류 냉각 자켓 구획부 (18A) 중 하나와 개방적으로 연결되고, 상기 전면 (21) 의 개구 (23) 주변에서 상기 스페이스 (17B) 와 개방적으로 연결되고, 상기 스페이스 (17B) 는 상기 외부 채널벽 (5B) 을 둘러싸고, 그 다음 상기 스페이스 (17B) 는 다른 상류 냉각 자켓 구획부 (17A) 와 개방적으로 연결되고,
   상기 실린더형 본체의 이중벽 (15B) 의 내부를 상기 연결 블록 (11) 에 접합한 후, 적어도 2 개의 분리된 C 형 부분 (34) 의 환형 커버판을 상기 연결 블록 (11) 및 상기 실린더형 본체 (14B) 에 접합하여 상기 이중벽의 외부과 상기 연결 블록 (11) 사이의 갭을 메우는 것을 특징으로 하는 버너 (1) 의 제조 방법.

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