KR101538196B1 - 반응기 공급물을 혼합하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

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더스틴 웨인 데이비스
아론 존 아바글리아노
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제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

본 발명에 따르면, 공급 인젝터를 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 공급 인젝터 시스템은 종방향 축선과 실질적으로 동심인 복수개의 환형 채널을 포함하고 있다. 복수개의 환형 채널은 각각의 공급원으로부터 반응 구역으로 환형 채널을 통해 실질적으로 축방향으로 유체 유동을 지향시킨다. 공급 인젝터 시스템은 또한 복수개의 환형 채널 중 적어도 하나에 형성된 유체 유동 경로로 연장되는 스월 부재를 포함하고, 상기 스월 부재는 적어도 하나의 환형 채널을 통해 흐르는 유체에 원주방향 유동 방향성을 부여하도록 구성된다.

Description

반응기 공급물을 혼합하기 위한 방법 및 시스템{METHODS AND SYSTEMS FOR MIXING REACTOR FEED}
본 발명은 일반적으로 가스화 시스템, 더 구체적으로는 가스화 장치로 공급물을 분사하기 위한 진보된 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
적어도 일부 공지된 가스화 장치는 연료, 공기 또는 산소, 물 및/또는 수증기, 및/또는 슬래그를 종종 "합성 가스(syngas)"라고 불리우는 부분적으로 산화된 가스 배출물로 전환시킨다. 통합 가스화 복합 사이클(Intergrated Gasification Combined-Cycle; IGCC) 발전 시스템에 있어서, 합성 가스가 가스 터빈 엔진의 연소기에 공급되는데, 상기 가스 터빈 엔진은 전기 전력을 파워 그리드(power grid)로 공급하는 발전기를 구동시킨다. 가스 터빈 엔진으로부터의 배기는 증기 터빈을 구동하기 위한 증기를 발생시키는 열 회수 증기 발생기에 공급될 수 있다. 증기 터빈에 의해 발생된 전력은 또한 전력을 파워 그리드에 제공하는 발전기를 구동시킨다.
연료, 공기 또는 산소, 물 및/또는 증기, 및/또는 슬래그 첨가물이 별개의 공급원으로부터 공급물 공급원을 공급 노즐에 결합시키는 공급 인젝터를 통해 가스화 장치로 분사된다. 공급물 공급원은 개별적으로 공급 인젝터를 가로지르고, 노즐 하류의 반응 구역에서 함께 결합된다. 짧은 시간에 완료하기 위한 반응에 있어서, 공급물은 반응 구역에 체류하고, 공급물 성분의 밀접한 혼합이 발생할 필요가 있다. 적어도 일부 공지된 가스화 공급 인젝터는 원자화를 조장하기 위해 공급물 성분을 고속으로 스프레이하는 것을 포함하지만, 이러한 방법은 가용 반응 시간을 감소시키고, 완전한 반응을 억제하는 경향이 있다.
본 발명은 가스화 장치로 공급물을 분사하기 위한 진보된 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
일 실시예에 있어서, 공급 인젝터 시스템은 종방향 축선을 중심으로 실질적으로 동심인 복수개의 환형 채널로서, 각각의 공급원으로부터 반응 구역으로 유체 유동을 실질적으로 축방향으로 관통하여 지향시키는 대응하는 유체 유동 경로를 형성하는, 상기 복수개의 환형 채널과, 상기 복수개의 환형 채널 중 적어도 하나에 형성되는 유체 유동 경로 내로 연장되는 스월 부재로서, 상기 복수개의 환형 채널 중 적어도 하나를 통해 흐르는 유체에 원주방향 유동 방향성을 부여하도록 구성된, 상기 스월 부재를 포함하고 있다.
다른 실시예에 있어서, 가스화 장치 공급 인젝터를 조립하는 방법은 축선을 중심으로 하는 제 1 외경을 갖고, 공급 단부와, 방출 단부와, 그 사이에서 연장되는 길이부를 포함하는 제 1 공급 파이프를 제공하는 단계와, 제 1 내경을 갖고, 공급 단부와, 방출 단부와, 그 사이에서 연장되는 길이부를 포함하는 제 2 공급 파이프를 제공하는 단계와, 상기 제 1 공급 파이프와 상기 제 2 공급 파이프 중 적어도 하나의 길이부를 따라 소정 위치에 스월 부재를 제공하는 단계로서, 상기 스월 부재는 종방향 축선에 대해 경사진 각도에서 제 1 공급 파이프와 제 2 공급 파이프 중 적어도 하나의 표면을 따라 연장되는, 상기 스월 부재를 제공하는 단계와, 상기 제 1 공급 파이프와 제 2 공급 파이프가 실질적으로 동심적으로 정렬되도록 상기 제 1 공급 파이프를 제 2 공급 파이프 내에 삽입하는 단계를 포함하고 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 가스화 시스템은, 연료를 부분적으로 산화시키기 위한 압력 용기와, 상기 압력 용기 내로 연료를 분사하도록 구성된 공급 인젝터로서, 각각의 공급원으로부터 반응 구역으로 유체 유동을 실질적으로 축방향으로 관통하여 지향시키는 대응하는 유체 유동 경로를 형성하는 상기 복수개의 환형 채널을 포함하는, 상기 공급 인젝터와, 상기 복수개의 환형 채널 중 적어도 하나에 형성되는 유체 유동 경로를 향해 연장되는 스월 부재로서, 상기 적어도 하나의 스월 부재를 통해 흐르는 유체에 원주방향 유동 방향성을 부여하도록 구성된, 상기 스월 부재를 포함하고 있다.
도 1은 예시적인 공지된 통합 가스화 복합 사이클(IGCC) 발전 시스템에 대한 개략도,
도 2는 도 1에 도시되어 있는 시스템과 함께 사용될 수 있는 진보된 고형물 제거 가스화 장치의 예시적인 실시예에 대한 개략도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도 2에 도시되어 있는 공급 인젝터의 확대 단면도,
도 4는 4-4 선을 따라 취한 도 3에 도시되어 있는 공급 인젝터에 대한 단면도,
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 도 2에 도시되어 있는 공급 인젝터(208)와 함께 사용될 수 있는 예시적인 스월 부재(swirl member)에 대한 측면도,
도 6은 발산 팁 구성을 사용하는 인젝터의 출구 부분에 대한 단면도,
도 7은 변경 후의 도 6의 인젝터 출구 부분에 대한 단면도.
이하의 발명의 상세한 설명은 기재내용을 제한적인 방식이 아니라 예시적인 방식으로 설명하고 있다. 발명의 상세한 설명에 의하면 명백하게 당업자가 그 기재내용을 이용할 수 있으며, 발명의 상세한 설명에는 현재 그 기재내용을 실시하기 위한 최선의 방법이라고 생각되는 것을 비롯한 몇 가지 실시예, 수정예, 변형예 및 기재내용의 사용이 기재되어 있다. 이 기재내용은 바람직한 실시예 즉, 공급물을 반응기에 분사하는 시스템 및 방법에 적용되는 것으로 설명되어 있다. 그러나, 이 기재내용은 산업적, 상업적 및 거주 용도의 배관 시스템에 일반적인 용도를 갖고 있는 것으로 생각된다.
도 1은 예시적인 통합 가스화 복합 사이클(IGCC) 발전 시스템에 대한 개략도이다. IGCC 시스템(50)은 일반적으로 메인 공기 압축기(52)와, 이 압축기(52)와 유체 연통식으로 결합되는 공기 분리 유닛(54)과, 이 공기 분리 유닛(54)과 유체 연통식으로 결합되는 가스화 장치(56)와, 이 가스화 장치(56)에 유체 연통식으로 결합되는 가스 터빈 엔진(10)과, 증기 터빈(58)을 포함하고 있다. 운전 시에, 압축기(52)가 주변 공기를 압축한다. 압축된 공기는 공기 분리 유닛(54)으로 안내된다. 몇몇 실시예에 있어서, 압축기(52)에 추가하여 또는 이를 대신하여, 가스 터빈 엔진 압축기(12)로부터 압축된 공기가 공기 분리 유닛(54)으로 공급된다. 공기 분리 유닛(54)은 압축된 공기를 가스화 장치(56)에 의해 사용되기 위한 산소를 발생시키기 위해 사용한다. 더 구체적으로, 공기 분리 유닛(54)은 압축된 공기를 종종 "처리 가스(process gas)"라고 불리우는 산소 및 가스 부산물의 별개의 유동으로 분리시킨다. 공기 분리 유닛(54)에 의해 발생된 처리 가스는 질소를 포함하며, 본 명세서에서는 "질소 처리 가스"로 불리울 것이다. 질소 처리 가스는 또한 산소 및/또는 아르곤(이에 한정되는 것은 아님)과 같은 다른 가스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에 있어서, 질소 처리 가스는 약 95% 내지 약 100%의 질소를 포함하고 있다. 산소 유동은 아래에서 더 자세히 설명하는 바와 같이 가스 터빈 엔진(10)에 의해 연료로서 사용하기 위한 "합성 가스"라고 본 명세서에서 불리우는 부분적으로 연소된 가스를 발생시키는 데에 사용하기 위해 가스화 장치(56)로 안내된다. 몇몇 공지된 IGCC 시스템(50)에 있어서, 질소 처리 가스 유동과 공기 분리 유닛(54)의 부산물 중 적어도 일부가 대기로 배기된다. 또한, 일부 공지된 IGCC 시스템(5)에 있어서, 질소 처리 가스 유동 중 일부가 가스 터빈 엔진 연소기(14) 내의 연소 구역(도시되어 있지 않음)으로 분사되어, 엔진(10)의 배출물 제어를 용이하게, 더 구체적으로는 엔진(10)으로부터 질소 산화 배출물을 감소시키고 연소 온도를 낮추는 것을 용이하게 한다. IGCC 시스템(50)은 연소 구역으로 분사되기 전에 질소 처리 가스 유동을 압축하기 위한 압축기(60)를 포함할 수 있다.
가스화 장치는 연료, 공기 분리 유닛(54)에 의해 공급된 산소, 물 및/또는 증기, 및/또는 슬래그 첨가물의 혼합물을 가스 터빈 엔진(10)에 의해 연로로서 사용하기 위한 합성 가스의 산물로 전환시킨다. 비록, 가스화 장치(56)가 일부 공지된 IGCC 시스템(50)에서 어떠한 연료도 사용할 수 있지만, 가스화 장치(56)는 석탄, 석유 코크(petroleum coke), 잔여 오일, 오일 에멀젼(oil emulsion), 타르 샌드(tar sand), 및/또는 다른 유사한 연료를 사용한다. 일부 공지된 IGCC 시스템(50)에 있어서, 가스화 장치(56)에 의해 발생된 합성 가스는 이산화탄소를 포함하고 있다. 가스화 장치(56)에 의해 발생된 합성 가스는 그 연소를 위해 가스 터빈 엔진 연소기(14)로 안내되기 전에 클린-업(clean-up) 장치(62)에서 정화될 수 있다. 이산화탄소는 정화 중에 합성 가스로부터 분리될 수 있고, 일부 공지된 IGCC 시스템(5)에서는 대기로 배기된다. 가스 터빈 엔진(10)으로부터의 출력 전력이, 전력을 파워 그리드(도시하지 않음)에 공급하는 발전기(64)를 구동한다. 가스 터빈 엔진(10)으로부터의 배기 가스는 증기 터빈(58)을 구동하기 위한 증기를 발생시키는 열 회수 증기 발생기(66)에 공급된다. 증기 터빈(58)에 의해 발생된 전력은 파워 그리드에 전력을 제공하는 발전기(68)를 구동한다. 몇몇 공지된 IGCC 시스템(50)에 있어서, 열 회수 증기 발생기(66)로부터의 증기는 합성 가스를 발생시키기 위해 가스화 장치(56)로 공급된다. 다른 공지된 IGCC 시스템(50)에서는, 합성 가스로부터 발생된 열 에너지를 이용하여 증기 터빈(58)을 구동하기 위한 추가의 증기를 발생시킨다.
도 2는 도 1에 도시되어 있는 시스템(50)과 함께 사용될 수 있는 진보된 고형물 제거 가스화 장치(200)의 예시적인 실시예에 대한 개략도이다. 예시적인 실시예에 있어서, 가스화 장치(200)는 상부 쉘(202)과, 하부 쉘(204)과, 그 사이에서 연장되는 실질적으로 원통형인 용기 본체(206)를 포함하고 있다. 공급 인젝터(208)가 상부 쉘(202) 또는 용기 본체(206)를 관통하여 연료 유동을 가스화 장치(200)로 안내한다. 연료는 공급 인젝터(208) 내의 하나 이상의 통로를 통해 이송되어, 연료를 사전결정된 패턴(212)으로 가스화 장치(200)내의 연소구역(214)으로 안내하는 노즐(210)을 빠져나간다. 연료는 노즐(210)에 유입되기 전에 다른 물질과 혼합되거나, 노즐(210)로부터 빠져나오는 동안에 다른 물질과 혼합될 수 있다. 예를 들어, 연료는 연료의 전체적인 변환율을 증대시키기 위해 시스템(50)의 공정으로부터 회수된 미세 물질과 혼합되거나, 및/또는 노즐(210)에 유입되기 전에 임의의 연료재(fuel ash)의 용융 거동을 개선하기 위해 슬래그 첨가물과 혼합될 수 있고, 연료는 노즐(210) 또는 노즐(210) 하류에서 공기 또는 산소와 같은 산화물과 혼합될 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 연소 구역(214)은 정렬된 수직으로 배향된 실질적으로 원통형인 공간이고, 노즐(210)과 연속하여 유체 연통되어 있다. 연소 구역(214)의 외주부가 내화성 벽(216)에 의해 규정되는데, 이 내화성 벽은 연소 구역(214) 내에 수용된 비교적 높은 온도 및 높은 압력의 영향을 견디도록 구성된 내화성 코팅물(220) 및 인콜로이 파이프(Incoloy pipe)(218)와 같은 구조적 기재를 포함한다. 내화성 벽(216)의 출구 단부(222)는 연소 구역(214)에서 발생된 합성 가스와 연소 생성물이 연소 구역(214)을 빠져나가도록 허용하면서, 연소 구역(214)에서 사전결정된 배압(back pressure)을 유지시키도록 구성된 수렴형 출구 노즐(224)을 포함하고 있다. 연소 생성물은 가스 부산물과, 일반적으로 내화성 코팅물(220) 상에 형성되는 슬래그와, 가스 부산물과 함께 부유 상태로 이송되는 미립자를 포함하고 있다.
연소 구역(214)을 빠져나간 후에, 유동 가능한 슬래그와 고형 슬래그는 중력의 영향으로 하부 쉘(204) 내의 고형물 퀀칭 풀(solid quench pool)(226)로 낙하한다. 고형물 퀀칭 풀(226)은 소정 레벨의 물로 유지되어, 유동가능한 슬래그를 가스화 장치(200)로부터 제거 시에 더 작은 조각으로 부숴질 수 있는 깨지기 쉬운 고체 재료로 퀀칭한다. 고형물 퀀칭 풀(226)은 또한 연소 구역(214)을 빠져나가는 미립자 중 대략 90%를 포획한다.
예시적인 실시예에 있어서, 환형 제 1 통로(228)가 연소 구역(214)을 적어도 부분적으로 둘러싼다. 제 1 통로(228)는, 제 1 통로(228)의 반경방향 외주부에서 연소 구역(214)과 동축방향으로 정렬되어 있는 원통형 쉘(230)과 내주부의 내화성 벽(216)에 의해 규정된다. 제 1 통로(228)는 상부에서 상부 플랜지(232)에 의해 폐쇄된다. 가스 부산물 및 나머지 미립자 중 10%는 연소 구역(214)의 하측 방향으로부터 제 1 통로(228)의 상측 방향(236)으로 안내된다. 출구 노즐(224)에서의 신속한 재안내는 가스 부산물로부터의 미립자 및 슬래그의 분리를 용이하게 한다.
가스 부산물 및 나머지 미립자 중 10%는 제 1 통로(228)를 통해 제 1 통로 출구(238)로 상측으로 운반된다. 제 1 통로(228)를 통한 가스 부산물의 운반 동안에, 열이 가스 부산물과 미립자로부터 회수될 수 있다. 예를 들어, 가스 부산물이 대략 2500 ℉의 온도에서 제 1 통로(228)로 들어가고, 제 1 통로(228)를 빠져나올 때 가스 부산물의 온도는 대략 1800 ℉이다. 가스 부산물 및 미립자는 제 1 통로 출구(238)를 통해 제 2 환형 통로(240)를 향해 제 1 통로(228)를 빠져나오고, 여기서 가스 부산물 및 미립자는 하측 유동 방향으로 재안내된다. 가스 분산물 및 미립자의 유동이 제 2 통로(240)를 통해 운반됨에 따라, 열은 예를 들어 가스 부산물 및 미립자 유동으로부터 열을 제거하는 과열관을 이용하여 가스 부산물 및 미립자의 유동으로부터 회수될 수 있고, 이 열을 과열관(242)의 내측 통로를 통해 흐르는 증기에 전달한다. 예를 들어, 가스 부산물이 대략 1800 ℉의 온도에서 제 2 통로(240)로 진입하고, 대략 1500 ℉의 온도에서 제 2 통로(240)를 빠져나온다. 가스 부산물 및 미립자의 유동이 근접한 하부 쉘(204)인 제 2 통로(240)의 바닥 단부(244)에 도달하면, 제 2 통로(240)는 고형물 퀀칭 풀(226)을 향해 수렴한다. 바닥 단부(244)에서, 가스 부산물 및 미립자의 유동은 가스 부산물 및 미립자의 유동을 냉각시키는 물 스프레이(246)를 통해 상측 방향으로 안내된다. 가스 부산물 및 미립자의 유동으로부터 제거된 열은 물 스프레이(246)를 증발시키고, 미립자를 응결시켜서, 미립자가 하부 쉘(204)로 낙하하는 비교적 더 큰 재 덩어리(ash clod)를 형성하게 된다. 가스 부산물 및 잔여 미립자의 유동은 반대 방향으로 안내되고, 천공판(248)의 하부로 안내되며, 상기 천공판이 바닥 단부(244)를 구획하는 환형 트레이를 형성한다. 소정 수준의 물이 천공판(248) 위에 유지되어, 가스 부산물 유동으로부터 추가의 미립자를 제거하기 위한 접촉 매체를 제공한다. 가스 부산물 및 잔여 미립자의 유동이 천공판(248)의 천공부를 통해 상부로 침투함에 따라, 미립자는 물과 접촉하여, 수조 내에 포획되며, 하부 쉘(204) 내의 물 웅덩이로 천공부를 통해 하측으로 이송된다. 하부 쉘(204)과 고형물 퀀칭 풀(226)의 바닥 사이의 갭(250)은 미립자가 고형물 퀀칭 풀(226)로 흐르는 것을 허용하고, 여기서 미립자는 가스화 장치(200)로부터 제거된다.
포획 분리기(254)가 천공판(248) 위의 하부 쉘(204) 상단부와 천공판(248) 위의 수위를 둘러싸고 있다. 포획 분리기(254)는 예를 들어, 사이클론 분리기 또는 원심 분리기일 수 있고, 가스 부산물 및 잔여 미립자에 소용돌이 운동을 부여하는 접선방향 입구 또는 회전 베인을 포함한다. 미립자는 원심력에 의해 분리기의 벽에 외측을 향해 던져지고, 여기서 미립자는 합체되어 분리기 하부 쉘(204)의 벽으로 낙하한다. 추가로, 와이어 웨브(wire web)를 사용하여 메쉬 패드(mesh pad)를 형성하고, 여기서 잔여 미립자는 메쉬 패드 표면 상에 영향을 주고, 중력에 의해 물 스프레이의 도움으로 하부 쉘(204)로 배출되는 다른 미립자와 응집된다. 또한, 포획 분리기는 세브론 분리기(chevron separator) 또는 충돌 분리기와 같은 블레이드 유형일 수 있다. 세브론 분리기에 있어서, 가스 부산물은 블레이드 사이를 통과하여, 지그재그 패턴으로 진행하도록 강제된다. 포획된 미립자와 임의의 액적은 가스 스트림라인을 추종할 수 없어서, 이들은 블레이드 표면과 충돌하여, 합체되어 하부 쉘(204)로 낙하한다. 후크와 포켓과 같은 특수한 형상부를 블레이드의 측부에 추가하여, 미립자와 액적 포획을 개선할 수 있다. 세브론 그리드는 일련의 분리 단계를 제공하도록 서로의 상부에 적층되거나 각도를 이룰 수 있다. 충돌 분리기는 가스 부산물 및 미립자가 반곡된 블레이드를 지나감에 따라 사이클론 운동을 생성시켜, 포획된 입자와 임의의 액적이 용기 벽으로 향하게 하는 스피닝(spinning) 운동을 부여하며, 여기서 포획된 입자와 임의의 액적은 하부 쉘로 집합되고 향하게 된다.
가스 부산물 및 임의의 잔여 미립자 유동은 분리기(254)로 진입하고, 여기서 임의의 액적과 잔여 포획 미립자의 실질적으로 전부가 가스 부산물 유동으로부터 제거된다. 가스 부산물 유동은 추가 처리를 위해 출구(256)를 통해 가스화 장치를 빠져나간다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공급 인젝터(도 2에 도시되어 있음)의 확대 단면도이다. 예시적인 실시예에 있어서, 공급 인젝터(208)는 종방향 축선(303)을 갖는 중앙 공급 스트림 도관(302)과, 출구 오리피스(310)를 형성하도록 노즐(210)의 출구에서 수렴하는 종방향 축선(303)을 중심으로 대체로 동심을 이루는 환형 공급 스트림 도관(304, 306)을 포함하고 있다.
운전 중에, 연료 인젝터(208)는 도관(302, 306)을 통한 1차 및 2차 산화제 유동과 도관(304)을 통한 탄소 함유 연료의 공급 스트림을 제공한다. 변형예에 있어서, 도관(304)은 예를 들어 석탄-물 슬러리와 같은 고체 탄소 함유 연료의 펌핑가능한 액상 슬러리를 제공한다. 산소 함유 가스와 탄소 함유 슬러리 스트림은 반응 구역(도시하지 않음)을 형성하는 노즐 출구 단부(308)에 대체로 인접한 연료 인젝터 노즐(210)의 출구 오리피스(310)로부터 소정 거리에서 합쳐지고, 여기서 합쳐진 연료 스트림이 자체 발화된다. 연료 스트림의 자체 발화는 연료 스트림이 노즐 출구 오리피스(310)로부터 빠져나옴에 따라 합쳐진 연료 스트림의 원자화 또는 분산에 의해 촉진된다. 이러한 원자화는 가스화 공정에 필요한 열 발달 및 생성물 반응을 촉진시킨다. 그 결과, 연료 인젝터 노즐(210)의 출구 단부(308)에 인접해 있는 반응 구역은 대략 2100 ℉ 내지 3000 ℉ 범위의 온도를 가진 강한 열을 특징으로 한다. 노즐 출구 오리피스(310)로부터 떨어진 거리를 형성하도록 반응 구역에 있어서 충분하게 스트림을 추진하기 위해, 스트림이 도관(302, 304, 306)으로부터 비교적 고속으로 방출된다. 연료, 산화제, 및 다른 공급 스트림의 강력한 혼합이 추가로 원자화를 촉진하기 위해 사용된다. 스월 부재(312)는, 도관(302) 내에, 도관(302)과 도관(304) 사이에, 그리고 도관(304)과 도관(306) 사이에, 각각 규정되는 유체 유동 채널(314, 316, 318) 중 적어도 일부 내에 배치된다.
스월 부재(312)는 유체 유동 방향(319)의 길이부(317)와 폭부(320)를 포함하고 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 스월 부재(312)는 하나 이상의 도관(302, 304)의 외면과 결합된다. 추가로, 스월 부재(312)는 중앙본체(321)가 실질적으로 축선(303)과 정렬되도록 중앙 공급 스트림 도관(302) 내에 삽입될 수 있는 중앙본체(321)에 결합될 수 있다. 스월 부재(312)는 축선(303)에 대해 경사지게 정렬되어, 축방향(319)으로의 유체 유동이 스월 부재(312)가 만나게 되는 각 채널을 둘레에서 원주방향으로 지향된다. 유체 유동 내의 소용돌이에 의해 오리피스(310)와 오리피스(310)의 하류에서 유체의 원자화가 촉진된다. 원자화는 자체 발화에 도움을 주고, 예를 들어 탄소 변환을 촉진하기 위해 산화제에 인접하는 입자 체류 시간을 증가시킴으로써(이에 한정되는 것은 아님), 연료의 더 완전한 산화를 촉진시킨다. 변형예에 있어서, 스월 부재(312)는 하나 이상의 도관(302, 304, 306)의 내면 상에 부착 또는 형성된다. 또 다른 실시예에 있어서, 스월 부재(312)는 임의의 적절한 수단에 의해 도관(302, 304, 306) 내부에 또는 도관(302, 304) 외부에 적소에 유지되는 교체가능한 또는 부분적으로 교체가능한 삽입체로 형성 또는 제조될 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 스월 부재는 또한 2개 이상의 도관의 상대 이동을 구속하여, 조립 동안에 스월 부재(312)와 맞물리는 도관의 내경 또는 외경을 따라 융기면 또는 랜딩부를 통합함으로써 영향을 줄 수 있는, 인젝터의 적절한 내부 정렬 및 작동을 보장하는 데에 도움을 줘서, 융기부 또는 랜딩부의 대응 내경 또는 외경이 조립 및 분해 중에 스월 부재(312)가 통과하는 도관의 표면 보다 각각 직경이 더 작거나 크게 된다.
예시적인 실시예에 있어서, 스월 부재(312)는 유동 방향(319)으로 비교적 짧은 블레이드로 형성된다. 변형예에 있어서, 스월 부재(312)는 도관(302, 304, 306) 중 관련된 하나의 길이와 실질적으로 동일하게 형성된다. 다른 변형예에 있어서, 스월 부재(312)는 각 채널을 통한 유체 유동에 원하는 원주방향 속도 성분을 부여하도록 사전결정된 중간 길이로 형성된다. 일 실시예에 있어서, 스월 부재(312)의 선단 및/또는 후단 에지는 유체 유동이 스월 부재(312)를 통과하는 것을 용이하게 하도록 만곡되어 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 복수의 스월 부재(312) 세트(322)가 관련 채널의 길이를 따라 단일 축방향 위치에서 원주방향으로 이격되어 있다. 다른 실시예에 있어서, 복수 세트의 스월 부재(312)는 축방향으로 도관(302)의 길이를 따라 이격된 관련 채널 둘레에서 원주방향으로 이격될 수 있다. 스월 부재(312) 또는 스월 부재 세트(322)는 관련 채널의 길이를 따라 등간격으로 배치될 수 있고, 각 채널을 통한 유체 유동에 원하는 원주방향 속도 성분을 부여하는 것을 촉진하도록 결정된 위치에 이격되어 있을 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 중앙본체(321)는, 중앙선(303)과 일치하게 정렬되어 있고, 도관(302)의 공급 단부(326)에 위치하고 분리가능하게 결합되는 피팅 또는 블라인드 플랜지(328)를 이용하여(이에 한정되는 것은 아님), 공급 인젝터(208)의 도관(302)의 공급 단부(326)에 매달려 있는 커넥팅 로드(324)를 포함하고 있다. 상기 커넥팅 로드(324)는 중앙본체(321) 연장부를 포함할 수 있다. 커넥팅 로드(324)는, 중앙본체(321)와 스월러(312)의 축방향 위치가 가스화 장치(56)의 운전 중에 변경될 수 있도록, 수동으로 또는 작동기(330), 위치 센서(332) 및 제어기(334)를 이용하여 축방향으로 조작될 수 있다. 도관(302, 304, 306)과의 스월 부재(312) 표면의 속박을 최소화하기 위해, 적절한 가스 또는 액체가 선택된 스월 부재(312)의 표면 및/또는 도관(302, 304, 306) 또는 채널(314, 316, 318)로 안내되어 윤활제로서 작용할 수 있다. 변형예에 있어서, 스월 부재(312), 도관(302, 304, 306), 및/또는 채널(314, 316, 318) 중 하나 이상의 표면은 하나 이상의 적절한 자체 발화 또는 저마찰 재료로 피복되거나 및/또는 제조될 수 있다.
도 4는 4-4 선(도 3에 도시되어 있음)을 따라 취한 공급 인젝터(208)의 단면도이다. 예시적인 실시예에 있어서, 공급 인젝터(208)는 동심적으로 정렬되게 도시되어 있는 도관(302, 304, 306)을 포함하고 있다. 도관(302, 304, 306)은 유동 채널(314, 316, 318)을 규정하고, 이를 통해 연료 및/또는 산화제가 흐른다. 채널(314)은 중앙본체(321)에 결합된 복수개의 스월 부재(312)를 포함하고 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 스월 부재(312)는 도관에 결합되지 않지만, 도관(302)의 표면과 마찰 결합되어 채널(314)에서 안정한 위치를 유지하면서, 인젝터(208)의 제조를 용이하게 한다.
채널(318)은 도관(304)의 외면에 반경방향으로 결합된 복수개의 스월 부재(312)를 포함하고 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 스월 부재(312)는 도관(306) 결합되지 않지만, 도관(306)의 표면과 마찰 결합되어, 채널(318)에서 안정된 위치를 유지하면서 인젝터(208)의 제조를 용이하게 한다. 제조 중에, 사전결정된 개수의 스월 부재(312)가 중앙본체(321) 둘레에서 원주방향으로 이격되어 중앙본체(321)에 결합될 수 있다. 중앙본체(321)는 채널(314) 내에 삽입되어 소정의 위치에 고정된다. 유사하게, 사전결정된 개수의 스월 부재(312)는 도관(304) 둘레에 원주방향으로 이격되어 도관(304)에 결합될 수 있다. 도관(304)은 채널(318) 내에 삽입되어 소정의 위치에 고정된다.
채널(314, 318) 내의 스월 부재(312)는 산소와 같은 각각의 채널 내의 유체 유동에서의 접선방향 속도를 유발시킨다. 예시적인 실시예에 있어서, 채널(314, 318)에서의 선회 방향은 역방향 동시 발생(counter-cocurrent)으로서, 즉 채널(314)의 제 1 선회 방향은 반시계방향일 수 있고, 채널(318)의 제 2 선회 방향은 시계방향일 수 있다. 변형 유동 스트림에서의 유동의 역방향 동시 발생은 더 작은 액적 크기를 형성하도록 산소 유동과 석탄 슬러리 막 사이에서 전단력을 증가시키는 것을 용이하게 한다. 입자의 궤적이 직선 경로보다는 나선형 경로를 따르기 때문에, 효율적인 체류 시간이 증가한다. 다양한 다른 실시예에 있어서, 하나 이상의 스월러 작동기(402)가 스월 부재(312)에 결합되어, 스월 부재(312)의 피치 또는 위치가 가스화 장치(56) 외부로부터 제어될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 하나 이상의 스월 부재(312)는 각각의 스월러 작동기(406)에 결합된다. 다른 실시예에 있어서, 스월 부재(312)는 단일 스월러 작동기(406)에 결합된 스월 부재(312)의 위치 또는 피치를 제어하도록 구성된 단일 스월러 작동기(406)에 편성되어 있다. 스월러 작동기(406)는 커넥팅 로드(324)와 실질적으로 유사할 수 있는 작동기 로드(도시되어 있지 않음)에 결합되어 있다. 작동기 로드는 예를 들어 도관(302)의 공급 단부(326)에 위치하고 분리가능하게 결합된 피팅 또는 블라인드 플랜지(328)를 사용하여(이에 한정되는 것은 아님), 가스화 장치(56) 외부로부터 스월러 작동기(406)의 조작을 가능하게 하도록 상부 쉘(202)을 통해 연장되어 있다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 도 2에 도시되어 있는 공급 인젝터(208)와 함께 사용될 수 있는 예시적인 스월 부재의 측면도이다. 예시적인 실시예에 있어서, 중앙본체(502)는 일반적으로 원통형 도관, 파이프 또는 덕트(도 5a 내지 도 5c에는 도시되어 있지 않음)로 소정 거리(504) 연장되어 있다. 중앙본체(502)는 유동을 안내하지 않는 중실형 또는 중공형 부재를 포함하거나, 또는 관통하는 유동을 안내하는 도관일 수 있다. 중앙본체(502)의 외면 둘레에 아치형 경로(508)를 따라 중앙본체(502)에 세장형 블레이드(506)가 결합되어 있다. 아치형 경로(508)가 중앙본체(502)의 종방향 축선(510)에 대해 경사지게 정렬되어 있다. 도 5b에 도시되어 있는 바와 같이, 스월 부재는 중앙본체(502)를 따라 이격된 복수개의 비교적 짧은 블레이드(512)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 블레이드(512)는 중앙본체(502) 둘레의 나선형 경로를 따라 이격되어 있다. 변형예에 있어서, 블레이드는 각각의 도관을 가로지르는 공급물을 선회시키는 것을 촉진하는 소정의 패턴을 따라 배치되어 있다. 블레이드(512)는 각각의 도관 내로 오직 부분적으로만 연장되거나, 또는 인접한 도관의 내면으로 연장될 수 있다. 다른 변형예에 있어서, 복수개의 블레이드는 중앙본체(502) 둘레의 실질적으로 유사한 축방향 위치에 중앙본체(502) 둘레에서 원주방향으로 이격되어 있는 블레이드 세트(514) 내에 편성되어 있을 수 있다. 상기 블레이드 세트(514)는 각각의 도관을 통한 공급물 유동에 사전결정된 양의 선회 또는 원주방향 유동 성분을 부여하도록 미리 결정된 위치에 축방향으로 이격될 수 있다.
도 6은 도 2에 도시되어 있는 가스화 장치(20)와 함께 사용될 수 있는 발산 팁(602)을 포함하는 인젝터(600)에 대한 측면도이다. 예시적인 실시예에 있어서, 인젝터(600)는 반경방향 내측 도관(606)과 반경방향 외측 도관(608) 사이에 형성되어 있는 발산 환형 채널(604)을 포함하고 있다. 채널(604)을 통해 안내되는 유체 유동 모멘트의 원하는 외측 반경방향 성분을 얻기 위해서, 팁(602)에 인접한 반경방향 외측 도관(608)과 도관(606)의 범위 및 곡율은, 내측 팁 성형 도관(606)이 도관(608)의 내경(610)을 지나 삽입되거나 제거될 수 없기 때문에, 인젝터(600)가 제조 및 유지되기 어렵게 될 수 있다.
도 7은 도 2에 도시되어 있는 가스화 장치(200)와 함께 사용될 수 있는 발산 팁(702)을 포함하는 인젝터(700)에 대한 측면도이다. 예시적인 실시예에 있어서, 인젝터(700)는 반경방향 내측 도관(706)과 반경방향 외측 도관(708) 사이에 형성된 발산 환형 채널(704)을 포함하고 있다. 채널(704)을 통해 안내되는 유체 유동의 모멘텀의 원하는 외측 반경방향 성분을 얻기 위해, 스월 부재(710)는 도관(706)의 반경방향 외면을 따라 배치될 수 있다. 대안으로서, 스월 부재(712)는 도관(708)의 반경방향 내면을 따라 배치될 수 있다. 유체 유동의 추가 원주방향 성분은, 도관(708)의 내경(714)과 간섭하기에 충분하도록 내부 도관(706)을 연장시켜야 하는 일 없이, 유체 유동의 원하는 외측 반경방향 성분을 달성하기에 충분하다. 설치 및 유지 보수 동안에, 도관(706)은 도관(708)의 입구 단부로부터 제거될 수 있다.
발산 팁을 포함하는 인젝터에 있어서, 유체 유동 채널을 형성하는 내부 도관의 외면으로부터의 돌출부 및/또는 외경이 이러한 유체 유동 채널을 형성하는 대응하는 인접한 더 큰 도관의 내면의 내경보다 더 클 경우에는, 공급 인젝터의 조립 및 수리가 어려울 수 있다. 이러한 경우에, 스월 부재를 사용하여 대응하는 유체 유동에 대한 모멘텀의 반경방향 성분을 유발시켜, 발산 팁의 변경된 및/또는 덜 심한 각도의 사용을 허용함으로써, 조립 및 수리의 어려움을 극복할 수 있다. 스월 부재는 각 채널을 통한 상대적인 유체 유동에 있어서 변화가 없거나 제한되도록 추가로 구성될 수 있다. 또한, 스월 부재는 혼합 중에 대응하는 유체의 순수 각도 모멘텀을 증가 또는 감소시키는 데에 도움을 주도록 인접한 유체 채널에 사용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되고 있는 "유체"는, 이에 한정되는 것은 아니지만 반고체, 페이스트, 용액, 수용성 혼합물, 젤, 로션, 크림, 분산물, 에멀젼, 폼, 서스펜션, 마이크로에멀젼, 가스, 증기, 및 기타 조성물과 같이 흐를 수 있는 임의의 조성물이다.
공급물을 반응기에 분사하는 전술한 방법 및 시스템은 비용 효율적이고, 매우 신뢰성이 높다. 이 방법 및 시스템은 공급물의 원자화를 촉진하여 탄소 변환을 촉진하도록 입자 체류 시간을 증가시키고, 자체 발화와 더 완전한 연료의 산화를 촉진시킨다. 따라서, 본 발명의 방법 및 시스템은 비용 효율적이고 신뢰성 있는 방식으로 부분적인 산화 시스템의 작동을 촉진시킨다.
본 발명을 다양한 특정 실시예와 관련하여 설명하였지만, 특허청구범위의 기술적 사상 및 보호범위 내에서 본 발명을 변경할 수 있다는 것을 이해할 것이다.

Claims (24)

  1. 공급 인젝터 시스템에 있어서,
    종방향 축선을 중심으로 실질적으로 동심인 복수개의 환형 채널로서, 각각의 공급원으로부터 반응 구역으로 유체 유동을 실질적으로 축방향으로 관통하여 지향시키는 대응하는 유체 유동 경로를 형성하는, 상기 복수개의 환형 채널과,
    상기 복수개의 환형 채널 중 적어도 하나에 형성되는 유체 유동 경로 내로 연장되는 복수개의 스월 부재(swirl member)로서, 상기 복수개의 스월 부재 중 적어도 하나는 상기 적어도 하나의 환형 채널 내에서 축방향으로 이동 가능하고, 상기 복수개의 스월 부재 중 적어도 하나는 나선형 경로에 정렬되고 상기 나선형 경로 내의 인접한 스월 부재에 대해 축방향 및 원주방향으로 이격되어 있는 복수개의 블레이드를 포함하고, 상기 복수개의 스월 부재 중 적어도 하나는 상기 복수개의 환형 채널 중 적어도 하나를 통해 흐르는 유체에 제 1 원주방향 유동 방향성을 부여하도록 구성되고, 상기 복수개의 스월 부재 중 적어도 하나는 상기 복수개의 환형 채널 중 적어도 하나를 통해 흐르는 유체에 제 2 원주방향 유동 방향성을 부여하도록 구성되고, 상기 제 2 원주방향 유동 방향성은 상기 제 1 원주방향 유동 방향성과 상이하고, 상기 유체의 접선방향 속도는 상기 복수개의 스월 부재의 피치(pitch) 및 위치 중 적어도 하나에 근거하는, 상기 복수개의 스월 부재를 포함하는
    공급 인젝터 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 스월 부재 중 적어도 하나는 상기 종방향 축선에 대해 경사져서 상기 복수개의 환형 채널 중 적어도 하나로 연장되는 본체를 포함하는
    공급 인젝터 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 실질적으로 동심인 복수개의 환형 채널은,
    종방향 축선을 중심으로 실질적으로 원통형으로 형성된 제 1 도관으로서, 반경방향 외면과 반경방향 내면을 포함하고, 공급 단부와, 방출 단부와, 그 사이에서 연장되는 길이부를 더 포함하는, 상기 제 1 도관과,
    적어도 부분적으로 상기 제 1 도관 내에 있고, 상기 제 1 도관과 실질적으로 동심적으로 정렬되는 제 2 도관으로서, 상기 종방향 축선을 중심으로 실질적으로 원통형으로 형성되고, 반경방향 외면과 반경방향 내면을 포함하며, 공급 단부와, 방출 단부와, 그 사이에서 연장되는 길이부를 더 포함하는, 상기 제 2 도관을 포함하는
    공급 인젝터 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수개의 스월 부재 중 적어도 하나는 상기 제 1 도관의 내면으로부터 상기 복수개의 환형 채널 중 적어도 하나를 향해 반경방향 내측으로 연장되는 본체를 포함하고, 상기 적어도 하나의 스월 부재는 종방향 축선에 대해 나선형으로 연장되는
    공급 인젝터 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수개의 스월 부재 중 적어도 하나는 상기 제 2 도관의 외면으로부터 상기 복수개의 환형 채널 중 적어도 하나를 향해 반경방향 외측으로 연장되는 본체를 포함하고, 상기 적어도 하나의 스월 부재는 종방향 축선에 대해 나선형으로 연장되는
    공급 인젝터 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 스월 부재는 상기 복수개의 채널 중 적어도 하나 둘레에서 원주방향으로 이격되고, 상기 스월 부재는 종방향 축선에 대해 경사지게 정렬되는
    공급 인젝터 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 스월 부재는 상기 복수개의 채널 중 2개의 채널 둘레에서 원주방향으로 이격되고, 상기 채널 중 제 1 채널 내의 상기 스월 부재는 종방향 축선에 대해 경사지게 정렬되며, 상기 채널 중 제 2 채널 내의 상기 스월 부재는 제 1 채널 내의 스월 부재와 반대 방향으로 경사지게 정렬되는
    공급 인젝터 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 스월 부재 중 적어도 하나는 상기 적어도 하나의 채널의 상당 길이에 있어서 상기 복수개의 환형 채널 중 적어도 하나에 일체로 되어 외측으로 연장되는 세장형 블레이드를 포함하는
    공급 인젝터 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수개의 스월 부재 중 적어도 하나는 나선형 경로와 가변 피치를 갖는 나선형 경로 중 적어도 하나를 따라 정렬되는
    공급 인젝터 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 블레이드는 상기 복수개의 환형 채널 중 적어도 하나를 향해 외측으로 연장되는
    공급 인젝터 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 스월 부재 중 적어도 하나에 결합된 작동기를 더 포함하고, 상기 작동기는 상기 적어도 하나의 스월 부재를 상기 복수개의 환형 채널의 각각의 환형 채널로 축방향으로 이동시키도록 구성되는
    공급 인젝터 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 스월 부재 중 적어도 하나에 결합된 작동기를 더 포함하고, 상기 작동기는 종방향 축선에 대한 상기 적어도 하나의 스월 부재의 피치가 변화되도록 상기 적어도 하나의 스월 부재를 회전시키게 구성되는
    공급 인젝터 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    반경방향 외측으로 발산되는 제 1 발산 팁을 구비하는 제 1 도관과,
    상기 제 1 도관의 종방향 축선을 중심으로 그리고 상기 제 1 도관으로부터 반경방향 외측에 동심적으로 정렬되어, 상기 복수개의 환형 채널 중 적어도 하나를 형성하는 제 2 도관을 더 포함하며,
    상기 팁과 인접한 상기 제 1 도관의 반경방향 외경은 제 2 도관의 내경보다 작아서, 상기 팁은 상기 제 2 도관을 통해 축방향으로 제거 가능한
    공급 인젝터 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    반경방향 외측으로 발산되는 제 1 발산 팁을 구비하는 제 1 도관과,
    상기 제 1 도관으로부터 반경방향 외측으로 이격되고 상기 제 1 도관에 대하여 실질적으로 동심적으로 정렬되고, 상기 복수개의 환형 채널 중 적어도 하나를 형성하는 제 2 도관을 더 포함하고,
    상기 제 2 도관은 상기 제 2 도관의 내경보다 큰 내경을 갖는 제 2 발산 팁을 포함하고,
    상기 제 1 도관의 상기 팁이 상기 제 2 도관을 통해 축방향으로 상기 제 1 도관의 제거 중에 상기 제 2 도관의 내경과 간섭하도록, 상기 팁에 인접한 상기 제 1 도관의 반경방향 외경은 상기 제 2 도관의 내경보다 크고,
    상기 제 1 발산 팁은 상기 제 1 발산 팁을 빠져나가는 유체에 각도방향 궤적을 부여하는
    공급 인젝터 시스템.
  15. 가스화 장치 공급 인젝터를 조립하는 방법에 있어서,
    종방향 축선을 중심으로 하는 제 1 외경을 갖고, 공급 단부와, 방출 단부와, 그 사이에서 연장되는 길이부를 포함하는 제 1 공급 파이프를 제공하는 단계와,
    제 1 내경을 갖고, 공급 단부와, 방출 단부와, 그 사이에서 연장되는 길이부를 포함하는 제 2 공급 파이프를 제공하는 단계와,
    상기 제 1 공급 파이프와 상기 제 2 공급 파이프 중 적어도 하나의 길이부를 따라 일 위치에 복수개의 스월 부재를 제공하는 단계로서, 상기 복수개의 스월 부재 중 적어도 하나는 상기 제 1 공급 파이프와 상기 제 2 공급 파이프 중 적어도 하나 내에서 축방향으로 이동 가능하고, 상기 복수개의 스월 부재 중 적어도 하나는 상기 적어도 하나의 스월 부재가 상기 제 1 공급 파이프를 통해 흐르는 유체에 제 1 원주방향 유동 방향성을 부여하도록 상기 종방향 축선에 대해 경사진 각도로 상기 제 1 공급 파이프의 표면을 따라 연장되고, 상기 복수개의 스월 부재 중 적어도 하나는 상기 적어도 하나의 스월 부재가 상기 제 2 공급 파이프를 통해 흐르는 유체에 상기 제 1 원주방향 유동 방향성과 상이한 방향의 제 2 원주방향 유동 방향성을 부여하도록 상기 제 2 공급 파이프의 표면을 따라 연장되고, 상기 복수개의 스월 부재 중 적어도 하나는 상기 제 1 공급 파이프의 외면에 일체로 형성된 블레이드형 본체를 갖고, 상기 유체의 접선방향 속도는 상기 스월 부재의 위치 및 각도 중 적어도 하나에 근거하는, 상기 복수개의 스월 부재를 제공하는 단계와,
    상기 제 1 공급 파이프와 제 2 공급 파이프가 실질적으로 동심적으로 정렬되도록 상기 제 1 공급 파이프를 제 2 공급 파이프 내에 삽입하는 단계를 포함하는
    가스화 장치 공급 인젝터의 조립 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수개의 스월 부재를 제공하는 단계는, 제 2 공급 파이프의 내면에 블레이드형 본체를 갖는 상기 복수개의 스월 부재 중 적어도 하나를 결합시키는 단계와, 제 1 공급 파이프의 외면에 결합된 블레이드형 본체를 갖는 상기 복수개의 스월 부재 중 적어도 하나를 결합시키는 단계 중 적어도 하나를 포함하는
    가스화 장치 공급 인젝터의 조립 방법.
  17. 삭제
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수개의 스월 부재를 제공하는 단계는 상기 제 2 공급 파이프의 내면에 일체로 형성된 블레이드형 본체를 갖는 상기 복수개의 스월 부재 중 적어도 하나를 제공하는 단계를 포함하는
    가스화 장치 공급 인젝터의 조립 방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수개의 스월 부재를 제공하는 단계는 상기 제 1 공급 파이프와 제 2 공급 파이프 중 적어도 하나 둘레의 나선형 경로를 따라 상기 복수개의 스월 부재 중 적어도 하나를 결합시키는 단계를 포함하는
    가스화 장치 공급 인젝터의 조립 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 공급 파이프와 제 2 공급 파이프 중 적어도 하나 둘레의 나선형 경로를 따라 상기 복수개의 스월 부재 중 적어도 하나를 결합시키는 단계는 상기 제 1 공급 파이프와 제 2 공급 파이프 중 적어도 하나 둘레에서 가변 피치를 갖는 나선형 경로를 따라 상기 복수개의 스월 부재 중 적어도 하나를 결합시키는 단계를 포함하는
    가스화 장치 공급 인젝터의 조립 방법.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수개의 스월 부재를 제공하는 단계는 상기 제 1 공급 파이프와 제 2 공급 파이프 중 적어도 하나 둘레의 나선형 경로를 따라 인접하게 정렬된 복수개의 스월 부재를 결합시키는 단계를 포함하는
    가스화 장치 공급 인젝터의 조립 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 공급 파이프와 제 2 공급 파이프 중 적어도 하나 둘레의 나선형 경로를 따라 인접하게 정렬된 복수개의 스월 부재를 결합시키는 단계는 상기 제 1 공급 파이프와 제 2 공급 파이프 중 적어도 하나 둘레에서 가변 피치를 갖는 나선형 경로를 따라 상기 복수개의 스월 부재 중 적어도 하나를 결합시키는 단계를 포함하는
    가스화 장치 공급 인젝터의 조립 방법.
  23. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수개의 스월 부재 중 적어도 하나에 결합된 작동기를 사용하여 상기 복수개의 스월 부재 중 적어도 하나의 축방향 위치를 변경시키는 단계를 더 포함하는
    가스화 장치 공급 인젝터의 조립 방법.
  24. 가스화 시스템에 있어서,
    연료를 부분적으로 산화시키기 위한 압력 용기와,
    상기 압력 용기 내로 연료를 분사하도록 구성된 공급 인젝터를 포함하며,
    상기 공급 인젝터는,
    각각의 공급원으로부터 반응 구역으로 유체 유동을 실질적으로 축방향으로 관통하여 지향시키는 대응하는 유체 유동 경로를 형성하는 복수개의 환형 채널과,
    상기 복수개의 환형 채널 중 적어도 하나에 형성되는 유체 유동 경로를 향해 연장되는 복수개의 스월 부재로서, 상기 복수개의 스월 부재 중 적어도 하나는 상기 복수개의 환형 채널 중 적어도 하나를 향해 외측으로 연장되는 복수개의 블레이드를 포함하고, 상기 복수개의 스월 부재중 적어도 하나는 상기 환형 채널 중 적어도 하나를 통해 흐르는 유체에 제 1 원주방향 유동 방향성을 부여하도록 구성되고, 상기 복수개의 스월 부재중 적어도 하나는 상기 환형 채널 중 적어도 하나를 통해 흐르는 유체에 상기 제 1 원주방향 유동 방향성과 상이한 제 2 원주방향 유동 방향성을 부여하도록 구성되고, 상기 유체의 접선방향 속도는 상기 복수개의 스월 부재의 피치 및 위치 중 적어도 하나에 근거하는 상기 복수개의 스월 부재를 포함하는
    가스화 시스템.
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