KR101579139B1 - Plasma Torch Having WaveGuide Having Providing Part of Swirl Current Removal Gas - Google Patents

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Abstract

A plasma torch including a waveguide equipped with a swirl current removal gas supplying unit according to the present invention includes: an opening part at one side, a microwave radiation unit radiating microwave to the opening part to generate plasma for gasifying a hydrocarbon material supplied into a swirl current formed in front of the opening part; and a waveguide having a swirl current removal gas supplying unit for supplying a swirl current removal gas which removes a portion of the swirl current formed in front of the opening. Another form of a plasma torch including a waveguide equipped with a swirl current removal gas supplying unit according to the present invention includes: a reactor having a raw material input unit forming an internal reaction space and inputting a hydrocarbon material into the reaction space, and a swirl current removal gas supplying unit supplying swirl current generation gas, which generates a swirl current in the reaction space; and a waveguide having a microwave radiation unit radiating microwave to generate plasma for gasifying the hydrocarbon material within the swirl current in the reaction space and the swirl current removal gas supplying unit for supplying the swirl current removal gas removing a portion of the swirl current formed within the reaction space, and connected to the reactor.

Description

스월기류와해가스 공급부가 형성된 도파관을 포함하는 플라즈마 토치{Plasma Torch Having WaveGuide Having Providing Part of Swirl Current Removal Gas}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a plasma torch including a waveguide formed with a swirl flow and a gas supply part,

본 발명은 탄화수소체를 가스화하여 합성가스를 생성하는 플라즈마 토치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반응공간 내에 형성된 스월기류를 와해시키는 스월기류와해가스 공급부가 형성된 도파관을 포함하는 플라즈마 토치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma torch for gasifying a hydrocarbon body to produce a syngas, and more particularly, to a plasma torch including a swirler and a waveguide formed therein.

일반적으로 석탄, 바이오메스 등으로부터 발생된 탄화수소체를 이용하여 연료화하거나 발전에 사용할 수 있도록 하기 위해 플라즈마 토치가 이용되고 있다.In general, a plasma torch is used to make a fuel using a hydrocarbon body generated from coal, biomes, or the like, or to use it for power generation.

상기 플라즈마 토치는 마이크로웨이브를 이용하여 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마에 탄화수소체를 공급하여 가스화시킴에 따라 합성가스를 생성하게 된다. 이 과정에서 발생된 플라즈마를 안정화시킬 필요가 있으며, 이를 위해 반응기 내에 스월기류를 발생시키는 소정의 가스를 주입하게 된다. 상기 주입된 가스에 의해 발생된 스월기류는 반응기의 둘레를 따라 유동되고, 이에 따라 상기 플라즈마는 스월기류 내에 안정화된다.The plasma torch generates a plasma using microwave, and supplies a hydrocarbon gas to the plasma to gasify the plasma to generate a synthesis gas. It is necessary to stabilize the plasma generated in this process. To this end, a predetermined gas for generating a swirl flow is injected into the reactor. The swirling flow generated by the injected gas flows along the periphery of the reactor, so that the plasma is stabilized in the swirling flow.

다만, 이와 같은 종래의 플라즈마 토치는 스월기류에 의해 플라즈마를 안정화시킬 수 있으나, 주입되는 탄화수소체가 상기 스월기류에 의해 플라즈마 내로 유입되지 못하는 현상이 발생하게 된다.However, the conventional plasma torch can stabilize the plasma by the swirl flow, but the injected hydrocarbon body can not flow into the plasma due to the swirl flow.

이에 따라 결과적으로 주입된 탄화수소체가 플라즈마 내를 정확하게 통과하지 못하여 합성가스의 생산 효율이 크게 떨어지는 문제가 있었다.As a result, there has been a problem that the efficiency of the synthesis gas is significantly reduced because the injected hydrocarbon body can not pass through the plasma precisely.

따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.Therefore, a method for solving such problems is required.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 탄화수소체가 반응기 내에 생성된 플라즈마 중심부에 정확하게 공급되도록 하기 위한 플라즈마 토치를 제공하기 위함이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is conceived to solve the problems of the prior art described above, and it is an object of the present invention to provide a plasma torch for allowing a hydrocarbon body to be precisely supplied to a center of a plasma generated in a reactor.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스월기류와해가스 공급부가 형성된 도파관을 포함하는 플라즈마 토치는, 일측에 개구부가 형성되며, 상기 개구부 측으로 마이크로웨이브를 조사하여 상기 개구부의 전방에 형성된 스월기류 내에 공급되는 탄화수소체를 가스화시키는 플라즈마를 생성하는 마이크로웨이브 조사부 및 상기 개구부의 전방에 형성된 스월기류의 일부를 와해시키는 스월기류와해가스를 공급하는 스월기류와해가스 공급부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a plasma torch including a waveguide formed with a swirling flow and a gas supply part, the plasma torch having an opening formed at one side thereof, a microwave is irradiated toward the opening, A microwave irradiating unit for generating a plasma for gasifying the supplied hydrocarbon body, and a swirl gas flow and a harmful gas supplying unit for supplying a harmful gas, which partly breaks the swirling flow formed in front of the opening.

그리고 상기 개구부의 상부 영역 중 적어도 일부에 형성되어 상기 스월기류와해가스의 유동 방향을 유도하는 스월기류와해가스 유도부를 더 포함할 수 있다.And a swirling flow and a gas inducing unit formed at least in an upper region of the opening to guide the flow direction of the swirling flow and the harmful gas.

또한 상기 스월기류와해가스 유도부는 상기 개구부의 전방으로 돌출되도록 형성되고, 상기 스월기류와해가스의 유동을 유도하는 경사면을 포함할 수 있다.Further, the swirling flow and the sea gas guiding portion may be formed to protrude forward of the opening portion, and may include an inclined surface that induces flow of the swirling flow and the sea gas.

그리고 상기 경사면의 높이는 상기 경사면의 돌출 길이 이상이 되도록 형성될 수 있다.The height of the inclined surface may be greater than the projected length of the inclined surface.

또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스월기류와해가스 공급부가 형성된 도파관을 포함하는 플라즈마 토치의 또 다른 형태는, 내부에 반응공간이 형성되며, 상기 반응공간에 탄화수소체를 투입하는 원료투입부와, 상기 반응공간에 스월기류를 발생시키는 스월기류생성가스를 공급하는 스월기류생성가스 공급부를 포함하는 반응기 및 마이크로웨이브를 조사하여 상기 반응공간의 스월기류 내에 상기 탄화수소체를 가스화시키는 플라즈마를 생성하는 마이크로웨이브 조사부와, 상기 반응공간 내에 형성된 스월기류의 일부를 와해시키는 스월기류와해가스를 공급하는 스월기류와해가스 공급부를 포함하며, 상기 반응기와 연결되는 도파관을 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a plasma torch including a waveguide in which a swirling flow and a gas supply part are formed, the reaction space having a reaction space formed therein, And a swirling gas generating gas supply unit for supplying a swirling gas generating gas for generating a swirling flow to the reaction space to generate a plasma for gasifying the hydrocarbon in the swirling flow of the reaction space And a wave guide connected to the reactor. The microwave irradiation unit includes a microwave irradiation unit, a swirl flow unit that breaks a part of the swirl flow formed in the reaction space, a swirl flow unit that supplies the harmful gas, and a gas supply unit.

그리고 상기 반응기의 내면에는 상기 스월기류와해가스의 유동 방향을 유도하는 스월기류와해가스 유도부가 형성될 수 있다.A swirl flow and a sea gas directing part for guiding the flow direction of the swirling flow and the harmful gas may be formed on the inner surface of the reactor.

또한 상기 스월기류와해가스 유도부는 상기 도파관이 상기 반응기에 연결되는 부분의 상부 영역 중 적어도 일부에 형성될 수 있다.Further, the swirling flow and the gas inducing portion may be formed in at least a part of the upper region of the portion where the waveguide is connected to the reactor.

그리고 상기 스월기류와해가스 유도부는 상기 반응기의 내측으로 돌출되도록 형성되어 상기 스월기류와해가스의 유동을 유도하는 경사면을 포함할 수 있다.The swirling flow and the sea gas guiding portion may be formed to protrude to the inside of the reactor and include slopes for guiding the flow of the swirling flow and the sea gas.

또한 상기 경사면의 높이는 상기 경사면의 돌출 길이 이상이 되도록 형성될 수 있다.The height of the inclined surface may be greater than the length of the inclined surface.

그리고 상기 스월기류와해가스 유도부는 상기 반응기의 내면에 탈착 가능하게 형성될 수 있다.The swirling flow and the sea gas guiding portion may be detachably formed on the inner surface of the reactor.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 스월기류와해가스 공급부가 형성된 도파관을 포함하는 플라즈마 토치는 다음과 같은 효과가 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a plasma torch including a waveguide formed with a swirling flow and a gas supply part.

첫째, 도파관에 의해 공급되는 스월기류와해가스에 의해 반응공간 내에 형성된 스월기류의 일부가 와해됨에 따라, 공급되는 탄화수소체가 플라즈마의 중심부를 정확하게 통과할 수 있도록 하여 반응 시간을 최대화할 수 있는 장점이 있다.First, the swirling flow and the harmful gas supplied by the waveguide break down a part of the swirling flow formed in the reaction space, thereby allowing the supplied hydrocarbon to pass through the center of the plasma precisely, thereby maximizing the reaction time have.

둘째, 이에 따라 합성가스 제조 효율이 극대화되는 장점이 있다.Secondly, there is an advantage that synthesis gas production efficiency is maximized.

셋째, 구조가 간단하여 구축 비용이 저렴하다는 장점이 있다.Third, there is an advantage that the construction is simple and the construction cost is low.

넷째, 기존 설비에도 용이하게 적용할 수 있는 장점이 있다.Fourth, there is an advantage that it can be easily applied to existing facilities.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 토치의 구조를 나타낸 단면도;
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 토치에 있어서, 도파관에 의해 스월기류와해가스가 주입되는 모습을 나타낸 단면도;
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 토치의 구조를 나타낸 단면도;
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 플라즈마 토치의 구조를 나타낸 단면도;
도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 토치를 이용하여 합성가스를 생산하는 과정에 있어서, 스월기류와해가스를 주입하지 않은 상태에서 반응공간 내에 유동되는 스월기류의 모습을 나타낸 도면;
도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 토치를 이용하여 합성가스를 생산하는 과정에 있어서, 스월기류와해가스를 주입한 상태에서 반응공간 내에 유동되는 스월기류의 모습을 나타낸 도면;
도 7은 본 발명에 따른 플라즈마 토치를 이용하여 합성가스를 생산하는 과정에 있어서, 스월기류와해가스를 주입하지 않은 상태에서의 실험 결과는 나타낸 그래프 및 도표; 및
도 8은 본 발명에 따른 플라즈마 토치를 이용하여 합성가스를 생산하는 과정에 있어서, 스월기류와해가스를 주입하지 않은 상태에서의 실험 결과는 나타낸 그래프 및 도표이다.1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a plasma torch according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a cross-sectional view of a plasma torch according to a first embodiment of the present invention, in which a swirl stream and a harmful gas are injected by a wave guide; FIG.
3 is a cross-sectional view illustrating the structure of a plasma torch according to a second embodiment of the present invention;
4 is a cross-sectional view illustrating the structure of a plasma torch according to a third embodiment of the present invention;
5 is a view showing a swirl flow flowing in a reaction space in a state where a swirl gas and a sea gas are not injected in a process of producing a syngas using the plasma torch according to the present invention;
6 is a view showing a swirl flow flowing in a reaction space in a state where a swirl gas and a sea gas are injected in a process of producing a syngas using the plasma torch according to the present invention;
FIG. 7 is a graph and a graph showing experimental results in the course of producing a synthesis gas using the plasma torch according to the present invention, in a state in which no swirl gas and sea gas are injected; And
FIG. 8 is a graph and a graph showing experimental results in the course of producing a syngas using the plasma torch according to the present invention, in a state in which no swirl gas and sea gas are injected.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiment, the same designations and the same reference numerals are used for the same components, and further description thereof will be omitted.

도 1는 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 토치의 구조를 나타낸 단면도이며, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 토치에 있어서, 도파관(120)에 의해 스월기류와해가스가 주입되는 모습을 나타낸 단면도이다.FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the structure of a plasma torch according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a plasma torch according to a first embodiment of the present invention. And FIG.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 토치는 반응기(110)와, 도파관(120)을 포함한다.1 to 4, a plasma torch according to a first embodiment of the present invention includes a reactor 110 and a waveguide 120. [

그리고 상기 반응기(110)는 내부에 반응공간(112)이 형성되며, 원료투입부(114)와, 스월기류생성가스 공급부(134)를 포함한다. 본 실시예의 경우, 상기 반응기(110)는 상하 방향으로 길게 형성되고, 홀더(130)에 결합된 형태를 가진다.The reactor 110 has a reaction space 112 formed therein and includes a raw material input portion 114 and a swirl gas generating gas supply portion 134. In the present embodiment, the reactor 110 is formed long in the vertical direction and has a shape coupled to the holder 130.

이때 상기 스월기류생성가스 공급부(134)는 상기 반응기(110)의 하부에 상기 홀더(130)와 상기 반응기(110)를 관통하여 형성되며, 이에 따라 스월기류생성가스를 반응기(110) 내에 공급하여 스월기류를 형성하게 된다. 또한 상기 원료투입부(114)는 상기 반응기(110)의 중단부 일측에 형성되며, 상기 반응공간(112)에 탄화수소체를 투입하는 유동경로를 가진다.At this time, the swirl gas generating gas supply unit 134 is formed in the lower part of the reactor 110 through the holder 130 and the reactor 110, thereby supplying the swirl gas generating gas into the reactor 110 Thereby forming a swirl flow. The raw material input portion 114 is formed at one side of the intermediate portion of the reactor 110 and has a flow path for injecting the hydrocarbon material into the reaction space 112.

그리고 상기 탄화수소체는 석탄, 잔사유, 코크스, 바이오메스 등 다양한 재료일 수 있다. 이는 당업자에게는 자명한 사항이므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.The hydrocarbon material may be various materials such as coal, residues, coke, biomass, and the like. It is obvious to those skilled in the art that a detailed description will be omitted.

상기 도파관(120)은 일측에 개구부가 형성되고, 상기 반응기(110)와 연결된 형태를 가지며, 본 실시예의 경우 상기 반응기(110)의 중단부에 연결된다. 그리고 상기 도파관(120)은 마이크로웨이브 조사부(122)와, 스월기류와해가스 공급부(124)를 포함한다.The waveguide 120 has an opening formed at one side thereof and is connected to the reactor 110 and connected to the center of the reactor 110 in this embodiment. The waveguide 120 includes a microwave irradiation unit 122, a swirl gas flow and a harmful gas supply unit 124.

상기 마이크로웨이브 조사부(122)는 마이크로웨이브를 조사하여 상기 반응공간(112) 내에 상기 탄화수소체를 가스화시키는 플라즈마(P)를 생성하며, 본 실시예의 경우 전술한 스월기류생성가스에 의해 플라즈마(P)가 스월기류 내에 안정화된다. 여기서 도시되지는 않았으나, 상기 마이크로웨이브 조사부(122)의 타측은 마이크로웨이브를 발생시키는 마이크로웨이브 발진장치와 연결될 수 있다.The microwave irradiation unit 122 irradiates a microwave to generate a plasma P for gasifying the hydrocarbon substance in the reaction space 112. In the case of the present embodiment, the plasma P is generated by the above- Is stabilized in the swirl flow. Although not shown here, the other side of the microwave irradiation unit 122 may be connected to a microwave oscillating device that generates microwaves.

그리고 상기 플라즈마(P)에 의해 상기 탄화수소체가 가스화되어 합성가스가 생산되며, 이는 상기 반응기(110)의 상측에 구비된 포집부(116)에 포집된다. 이와 같이 포집된 합성가스는 이후 정제 및 가공을 통해 연료로 사용되거나, 발전 등을 위해 사용될 수 있다.The hydrocarbon gas is gasified by the plasma (P) to produce a synthesis gas, which is collected in a trapping unit (116) provided on the upper side of the reactor (110). The thus collected syngas can then be used as fuel through purification and processing, or used for power generation and the like.

한편 상기와 같이 스월기류는 상기 반응공간(112) 내에 플라즈마(P)를 안정화시킬 수 있도록 하나, 상기 원료투입부(114)에 의해 공급되는 탄화수소체가 상기 스월기류에 의해 플라즈마 내로 유입되지 못하는 현상이 발생할 수 있다. 따라서 본 발명에서는 이와 같은 문제를 해결하기 위해 상기 도파관(120)에 스월기류와해가스 공급부(124)가 형성된다.Meanwhile, the swirl flow as described above can stabilize the plasma P in the reaction space 112, but the phenomenon that the hydrocarbon body supplied by the raw material input part 114 can not flow into the plasma due to the swirl flow Lt; / RTI > Therefore, in order to solve such a problem, the present invention forms a swirl flow and a harmful gas supply unit 124 in the waveguide 120.

상기 스월기류와해가스 공급부(124)는 상기 도파관(120)에 형성되어 상기 반응공간(112) 내에 형성된 스월기류의 일부를 와해시키는 스월기류와해가스를 공급하게 된다. 이에 따라 도 2와 같이 도파관(120)으로 마이크로웨이브가 조사되어 반응공간(112) 내에 플라즈마(P)를 발생시키는 동시에, 상기 스월기류와해가스 공급부(124)로부터 공급되는 스월기류와해가스가 도파관(120)으로부터 배출되며 상기 반응공간(112)에 형성된 스월기류를 와해시키게 된다.The swirl gas and the harmful gas supply unit 124 are provided in the wave guide 120 to supply the swirl gas and the harmful gas, which break up a part of the swirl flow formed in the reaction space 112. 2, the microwave is irradiated to the waveguide 120 to generate the plasma P in the reaction space 112, and the swirl flow and the harmful gas supplied from the harmful gas supply unit 124 and the harmful gas And is discharged from the waveguide 120 to break the swirl flow formed in the reaction space 112.

즉 상기 스월기류와해가스가 상기 반응공간(112)에 배출되면서 스월기류와 충돌하여 스월기류의 일부를 와해시키게 되며, 이에 따라 공급되는 탄화수소체는 플라즈마(P) 내측으로 유입되어 중심부를 정확하게 통과할 수 있어 합성가스의 생산 효율을 증대시킬 수 있게 된다.That is, the swirling air and the harmful gas are discharged into the reaction space 112 and collide with the swirling air stream to break down a part of the swirling air stream. Accordingly, the supplied hydrocarbon material flows into the plasma (P) So that the production efficiency of the synthesis gas can be increased.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예들에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 토치의 구조를 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating the structure of a plasma torch according to a second embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 본 발명의 제2실시예의 경우, 전술한 제1실시예와 마찬가지로 도파관(120) 및 반응기(110)가 서로 연결되며, 상기 도파관(120)은 마이크로웨이브 조사부(122)와 스월기류와해가스 공급부(미도시)를 포함한다.5, the waveguide 120 and the reactor 110 are connected to each other like the first embodiment, and the waveguide 120 includes a microwave irradiation unit 122 and a swirl And an air flow and a gas supply unit (not shown).

다만, 본 실시예에서 상기 반응기(110)의 내면에는, 상기 스월기류와해가스의 유동 방향을 유도하는 스월기류와해가스 유도부(140)가 더 형성된다. 즉 상기 스월기류와해가스 유도부(140)는 상기 도파관(120)의 배출구 측에 형성되어, 배출되는 스월기류와해가스가 기 설정된 방향으로 유동되도록 하여 스월기류를 와해시키고, 보다 안정적으로 가스화연료를 가스화시킬 수 있다.However, in the present embodiment, a swirl flow and a gas induction unit 140 are further formed on the inner surface of the reactor 110 to guide the flow direction of the swirling flow and the harmful gas. In other words, the swirling flow and the gas induction part 140 are formed on the discharge port side of the wave guide 120 so that the swirling flow and the harmful gas discharged are caused to flow in a predetermined direction to break the swirling flow, Can be gasified.

그리고 상기 스월기류와해가스 유도부(140)는 상기 도파관(120)이 상기 반응기(110)에 연결되는 부분의 상부 영역 중 적어도 일부에 형성될 수 있다. 즉 상기 반응기(110)의 내주면 전체를 따라 연속적으로 형성될 수도 있으나, 둘레 중 일부에만 형성되는 것도 가능함은 물론이다.The swirling flow and the gas induction unit 140 may be formed on at least a part of the upper region of the portion where the waveguide 120 is connected to the reactor 110. That is, it may be formed continuously along the entire inner circumferential surface of the reactor 110, but it may be formed only in a part of the circumference.

본 실시예의 경우, 상기 스월기류와해가스 유도부(140)는 상기 반응기(110)의 내주면 전체에 걸쳐 형성되며, 특히 상기 반응기(110)의 내측으로 돌출되도록 형성된다.In the present embodiment, the swirling flow and the sea gas guiding part 140 are formed to extend over the entire inner circumferential surface of the reactor 110, and particularly to protrude inwardly of the reactor 110.

보다 구체적으로 상기 스월기류와해가스 유도부(140)는 상기 스월기류와해가스의 유동을 유도하는 경사면(144)을 포함하며, 이에 따라 상기 스월기류와해가스는 상기 경사면(144)을 따라 반응공간(112)의 내측으로 유동된다. 이와 같이 상기 스월기류와해가스 유도부(140)에 의해 상기 스월기류와해가스와 스월기류와의 충돌각을 용이하게 조절할 수 있게 된다.More specifically, the swirling flow and the sea gas guiding part 140 include inclined surfaces 144 for guiding the flow of the swirling flow and the harmful gas, whereby the swirling flow and the harmful gas flow along the slope 144 And flows into the space 112. Thus, the swirling flow and the sea gas guiding part 140 can easily adjust the angle of collision between the swirling flow and the harmful gas and the swirling flow.

한편 상기 경사면(144)의 높이는 상기 경사면(144)의 돌출 길이 이상이 되도록 형성될 수 있다. 그리고 본 실시예에서 상기 경사면(144)의 높이(d2)는 상기 경사면(144)을 돌출시키는 수평면(142)의 길이(d1)와 동일하게 형성하였다.The height of the inclined surface 144 may be greater than the length of the inclined surface 144. In this embodiment, the height d 2 of the inclined surface 144 is equal to the length d 1 of the horizontal surface 142 protruding from the inclined surface 144.

도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 플라즈마 토치의 구조를 나타낸 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating the structure of a plasma torch according to a third embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 본 발명의 제3실시예의 경우, 전술한 제2실시예와 마찬가지로 상기 반응기(110)의 내면에는, 상기 스월기류와해가스의 유동 방향을 유도하는 스월기류와해가스 유도부(240)가 더 형성된다.In the third embodiment of the present invention shown in FIG. 4, as in the second embodiment, the swirl flow and the sea gas guiding part 240 are further formed.

다만, 본 실시예의 경우 상기 스월기류와해가스 유도부(240)에 형성된 상기 경사면(244)의 높이(d3)는 상기 경사면(244)을 돌출시키는 수평면(142)의 길이(d1)보다 길게 형성된다. 특히 본 실시예에서는 상기 경사면(244)의 높이(d3)와 수평면(142)의 길이(d1)의 비가 2:1이 되도록 하였으며, 이에 따라 상기 스월기류와해가스가 스월기류에 충돌 시 스월기류가 최소화되도록 할 수 있다.However, in the present embodiment, the swirl flow and the height d 3 of the slope 244 formed in the sea gas guiding portion 240 are longer than the length d 1 of the horizontal surface 142 protruding the slope 244 . Particularly, in this embodiment, the ratio of the height d 3 of the inclined plane 244 to the length d 1 of the horizontal plane 142 is set to 2: 1. Accordingly, when the swirling flow and the harmful gas collide with the swirling flow, So that the swirl flow can be minimized.

이상과 같이, 본 발명에 따르면 상기 스월기류와해가스의 공급으로 인해 스월기류의 일부를 와해시켜 탄화수소체가 플라즈마(P) 중심부를 정확하게 통과할 수 있으며, 또한 경우에 따라 스월기류와해가스 유도부(140, 240)를 형성하여 자연스러운 충돌각을 형성할 수 있다.As described above, according to the present invention, by supplying the swirl flow and the harmful gas, a part of the swirling flow can be broken and the hydrocarbon body can pass through the center of the plasma P precisely, and the swirling flow and the sea gas guiding part 140, and 240 to form a natural collision angle.

한편 전술한 제2실시예 및 제3실시예의 경우 스월기류와해가스 유도부(140, 240)는 상기 반응기(110)를 형성하는 프레임을 변형하여 형성하였으나, 이와 달리 상기 스월기류와해가스 유도부(140, 240)는 상기 반응기(110)와 별도로 형성하여 상기 반응기(110)의 내면에 탈착 가능하게 형성되도록 할 수도 있다. 이와 같은 경우 기존의 설비에도 적용할 수 있는 장점을 가진다.In the second and third embodiments, the swirling flow and the gas induction units 140 and 240 are formed by deforming the frame forming the reactor 110. Alternatively, the swirling flow and the gas induction unit 140, and 240 may be formed separately from the reactor 110 so as to be detachably formed on the inner surface of the reactor 110. In this case, it has an advantage that it can be applied to existing facilities.

이하에서는, 본 발명에 따른 플라즈마 토치를 이용하여 진행한 실험결과에 대해 설명하도록 한다. 본 실험에서는 상기 탄화수소체로 석탄 분말을 사용하였다.Hereinafter, results of experiments conducted using the plasma torch according to the present invention will be described. In this experiment, coal powder was used as the hydrocarbon sieve.

도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 토치를 이용하여 합성가스를 생산하는 과정에 있어서, 스월기류와해가스를 주입하지 않은 상태에서 반응공간 내에 유동되는 스월기류의 모습을 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 토치를 이용하여 합성가스를 생산하는 과정에 있어서, 스월기류와해가스를 주입한 상태에서 반응공간 내에 유동되는 스월기류의 모습을 나타낸 도면이다.5 is a view showing a swirl flow flowing in a reaction space in a state where a swirl gas and a harmful gas are not injected in a process of producing a synthesis gas using the plasma torch according to the present invention, FIG. 5 is a view showing a swirl flow flowing in a reaction space in a state where a swirl gas and a harmful gas are injected in a process of producing a syngas using the plasma torch according to the invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 스월기류와해가스를 주입하지 않은 상태의 경우 반응기의 전체 길이에 걸쳐 스월기류가 형성됨을 확인할 수 있으며, 이와 같은 상태에서 도 6과 같이 스월기류와해가스가 공급된 경우, 도파관의 주변 영역에서 스월기류가 와해됨을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 5, it can be seen that the swirl flow is formed over the entire length of the reactor when the swirl flow and the sea gas are not injected. In this state, the swirl flow and the sea gas are supplied , It can be confirmed that the swirl flow is broken in the peripheral region of the waveguide.

이와 같이 일시적으로 스월기류가 와해된 후 다시 생성되는 스월기류 내에서는 주입된 탄화수소체와 플라즈마 간의 반응성이 활발해지게 된다.The reactivity between the injected hydrocarbon and the plasma becomes active in the swirl flow, which is generated after the swirl flow is temporarily disrupted as described above.

도 7은 본 발명에 따른 플라즈마 토치를 이용하여 합성가스를 생산하는 과정에 있어서, 스월기류와해가스를 주입하지 않은 상태에서의 실험 결과는 나타낸 그래프 및 도표이며, 도 8은 본 발명에 따른 플라즈마 토치를 이용하여 합성가스를 생산하는 과정에 있어서, 스월기류와해가스를 주입하지 않은 상태에서의 실험 결과는 나타낸 그래프 및 도표이다.FIG. 7 is a graph and a graph showing experimental results in a state where the swirl gas and the harmful gas are not injected in the process of producing the synthesis gas using the plasma torch according to the present invention, and FIG. 8 is a graph In the process of producing the synthesis gas using the torch, the experimental results in the state in which the swirl gas and the sea gas are not injected are shown in the graph and the chart.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 스월기류와해가스를 주입하지 않은 상태에서는 냉가스효율(CGE)이 71%로, 카본 전환율(CCR)이 84%인 것으로 나타나며, 스월기류와해가스를 주입한 상태에서는 냉가스효율(CGE)이 78.5%로, 카본 전환율(CCR)이 89.3%인 것으로 나타났다.As shown in FIGS. 7 and 8, in the state where the swirling flow and the sea gas are not injected, the cold gas efficiency (CGE) is 71% and the carbon conversion rate (CCR) is 84% (CGE) was 78.5% and the carbon conversion rate (CCR) was 89.3%.

이와 같이, 스월기류와해가스를 주입하여 스월기류의 일부를 일시적으로 와해시킨 상태에서의 공정이 종래의 공정에 비해 효율이 향상된 것을 증명할 수 있다.
Thus, it is possible to prove that the process in which the swirl flow and the harmful gas are injected to temporarily break down the swirling flow has improved the efficiency compared with the conventional process.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It is obvious to them. Therefore, the above-described embodiments are to be considered as illustrative rather than restrictive, and the present invention is not limited to the above description, but may be modified within the scope of the appended claims and equivalents thereof.

110: 반응기 112: 반응공간
114: 원료투입부 116: 포집부
120: 도파관 122: 마이크로웨이브 조사부
124: 스월기류와해가스 공급부 130: 홀더
134: 스월기류생성가스 공급부 140: 스월기류와해가스 유도부
142: 수평면 144: 경사면110: Reactor 112: Reaction space
114: raw material input portion 116: collection portion
120: waveguide 122: microwave irradiation unit
124: swirl flow and sea gas supply part 130: holder
134: swirl gas generating gas supply unit 140: swirl gas and sea gas guiding unit
142: horizontal plane 144:

Claims (10)

일측에 개구부가 형성되며, 상기 개구부 측으로 마이크로웨이브를 조사하여 상기 개구부의 전방에 형성된 스월기류 내에 공급되는 탄화수소체를 가스화시키는 플라즈마를 생성하는 마이크로웨이브 조사부; 및
상기 개구부의 전방에 형성된 스월기류의 일부를 와해시키는 스월기류와해가스를 공급하는 스월기류와해가스 공급부;
를 포함하는 도파관을 포함하는 플라즈마 토치.A microwave irradiator for generating a plasma for gasifying a hydrocarbon material supplied in a swirling flow formed in front of the opening by irradiating a microwave to the opening side of the microwave irradiator; And
A swirling air flow and a sea gas supplying unit for supplying a swirling air current, a swirling air flow and a sea gas supplying unit for dissolving a part of the swirling air flow formed in front of the opening;
And a waveguide. 제1항에 있어서,
상기 개구부의 상부 영역 중 적어도 일부에 형성되어 상기 스월기류와해가스의 유동 방향을 유도하는 스월기류와해가스 유도부를 더 포함하는 플라즈마 토치.The method according to claim 1,
And a swirling flow and a gas inducing portion formed at least in an upper region of the opening to guide the flow direction of the swirling flow and the harmful gas. 제2항에 있어서,
상기 스월기류와해가스 유도부는 상기 개구부의 전방으로 돌출되도록 형성되고, 상기 스월기류와해가스의 유동을 유도하는 경사면을 포함하는 플라즈마 토치.3. The method of claim 2,
Wherein the swirling flow and the sea gas guiding portion are formed to protrude forward of the opening portion and include inclined surfaces for inducing the flow of the swirling flow and the harmful gas. 제3항에 있어서,
상기 경사면의 높이는 상기 경사면의 돌출 길이 이상이 되도록 형성된 플라즈마 토치.The method of claim 3,
Wherein the height of the inclined surface is greater than the projected length of the inclined surface. 내부에 반응공간이 형성되며, 상기 반응공간에 탄화수소체를 투입하는 원료투입부와, 상기 반응공간에 스월기류를 발생시키는 스월기류생성가스를 공급하는 스월기류생성가스 공급부를 포함하는 반응기; 및
마이크로웨이브를 조사하여 상기 반응공간의 스월기류 내에 상기 탄화수소체를 가스화시키는 플라즈마를 생성하는 마이크로웨이브 조사부와, 상기 반응공간 내에 형성된 스월기류의 일부를 와해시키는 스월기류와해가스를 공급하는 스월기류와해가스 공급부를 포함하며, 상기 반응기와 연결되는 도파관;
을 포함하는 플라즈마 토치.A reaction space in which a reaction space is formed and into which a hydrocarbon material is injected and a swirling gas generation gas supply unit for supplying a swirling gas generating gas to the reaction space; And
A microwave irradiator for irradiating a microwave to generate a plasma for gasifying the hydrocarbon material in the swirling flow of the reaction space, a swirling flow for dissolving a part of the swirling flow formed in the reaction space, A waveguide including a harmful gas supply part and connected to the reactor;
. 제5항에 있어서,
상기 반응기의 내면에는 상기 스월기류와해가스의 유동 방향을 유도하는 스월기류와해가스 유도부가 형성된 플라즈마 토치.6. The method of claim 5,
And a swirling flow and a sea gas guiding part for guiding the flow direction of the swirling flow and the harmful gas are formed on the inner surface of the reactor. 제6항에 있어서,
상기 스월기류와해가스 유도부는,
상기 도파관이 상기 반응기에 연결되는 부분의 상부 영역 중 적어도 일부에 형성된 플라즈마 토치.The method according to claim 6,
The swirling flow and the harmful gas guiding portion may include:
Wherein the waveguide is formed in at least a portion of an upper region of a portion connected to the reactor. 제7항에 있어서,
상기 스월기류와해가스 유도부는 상기 반응기의 내측으로 돌출되도록 형성되어 상기 스월기류와해가스의 유동을 유도하는 경사면을 포함하는 플라즈마 토치.8. The method of claim 7,
Wherein the swirling flow and the sea gas guiding portion are formed to protrude inward of the reactor and include inclined surfaces for guiding the flow of the swirling flow and the harmful gas. 제8항에 있어서,
상기 경사면의 높이는 상기 경사면의 돌출 길이 이상이 되도록 형성된 플라즈마 토치.9. The method of claim 8,
Wherein the height of the inclined surface is greater than the projected length of the inclined surface. 제6항에 있어서,
상기 스월기류와해가스 유도부는 상기 반응기의 내면에 탈착 가능하게 형성된 플라즈마 토치.The method according to claim 6,
Wherein the swirling flow and the sea gas guiding portion are detachably formed on the inner surface of the reactor.
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