KR102591317B1 - Pre-mixed flame type Direct Contact Steam Generator - Google Patents
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Abstract
본원발명은 비전통오일에서 오일성분을 추출하는 공정에서 요구되는 증기나 물사용량을 저감하여 온실가스 배출량을 줄이고 에너지 효율을 향상시키기 위하여 예혼합 형태의 화염에 직접 물을 분사하여 스팀을 생성하고 생성된 복합 열캐리어인 스팀과 연소가스를 직접 비전통오일에 주입하여 오일성분을 생산하기 위한 예혼합 화염 형태의 직접 접촉식 스팀 제너레이터에 관한 것이다.The present invention generates steam by spraying water directly on a premixed flame in order to reduce greenhouse gas emissions and improve energy efficiency by reducing the amount of steam or water required in the process of extracting oil components from non-traditional oil. This relates to a direct contact steam generator in the form of a premixed flame for producing oil components by directly injecting steam and combustion gas, which are complex heat carriers, into non-traditional oil.
Description
본원발명은 예혼합 화염 형태의 직접 접촉식 스팀 제너레이터에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 비전통오일에서 오일성분을 추출하는 공정에서 요구되는 증기나 물사용량을 저감하여 온실가스 배출량을 줄이고 에너지 효율을 향상시키기 위하여 예혼합 형태의 화염에 직접 물을 분사하여 스팀을 생성하고 생성된 복합 열캐리어인 스팀과 연소가스를 직접 비전통오일에 주입하여 오일성분을 생산하기 위한 예혼합 화염 형태의 직접 접촉식 스팀 제너레이터에 관한 것이다.The present invention relates to a direct contact steam generator in the form of a premixed flame, and more specifically, to reduce greenhouse gas emissions and improve energy efficiency by reducing the amount of steam or water used in the process of extracting oil components from non-traditional oil. For this purpose, water is sprayed directly onto a premixed flame to generate steam, and the generated complex heat carrier steam and combustion gas are directly injected into non-traditional oil to produce oil components in a premixed flame type direct contact steam generator. It's about.
비전통유전 자원으로 지칭되는 오일샌드(Oil Sands)는 1973년 제1차 오일쇼크 이후 석유를 대신할 화석연료의 하나로 주목되면서 원유 대체자원으로 급부상하였고, 2000년 이후 고유가가 지속되고 대규모 분리공정기술이 도입되면서 오일샌드 개발이 활발해졌다.Oil sands, referred to as unconventional oil resources, rapidly emerged as an alternative resource to crude oil as it received attention as one of the fossil fuels that could replace oil after the first oil shock in 1973. After 2000, high oil prices continued and large-scale separation process technology was developed. With its introduction, oil sands development became active.
우리나라의 경우에도 한국석유공사는 해외 자주개발 원유 확보 차원에서 1999년경부터 오일샌드 개발사업 참여를 추진해오고 있는 등 오일샌드에 관한 국내외적으로 관심이 갈수록 고조되고 있는 상황이다.In Korea's case, Korea National Oil Corporation has been promoting participation in oil sands development projects since around 1999 in order to secure overseas independently developed crude oil, and interest in oil sands is increasing both domestically and internationally.
오일샌드에서 추출되는 석유성분은 비튜멘이라는 무겁고 끈적끈적한 검은색 점성질의 기름으로, 오일샌드의 약 10 내지 12%를 차지한다. 통상적인 원유는 물보다 가볍지만, 비튜멘은 물과 비슷한 비중을 가진다.The petroleum component extracted from the oil sands is a heavy, sticky, black viscous oil called bitumen, which accounts for about 10 to 12% of the oil sands. Conventional crude oil is lighter than water, but bitumen has a specific gravity similar to water.
상기 비튜멘은 자연 상태에서는 시추공이나 송유관 내에서 흐르지 않기 때문에 스팀을 가하거나 희석제(초경질원유 혹은 경질석유제품)와 혼합해 비중과 점성도를 낮춘 후 송유관으로 수송하여 얻어진다. Since the bitumen does not flow in boreholes or oil pipelines in its natural state, it is obtained by adding steam or mixing it with a diluent (ultra-light crude oil or light petroleum product) to lower the specific gravity and viscosity and then transporting it to the oil pipeline.
때문에 비튜멘에는 다량의 물이 함유되어 있어 오일을 회수하기 위해서는 1차 분리 FWKO(Free Water Knock-Out), 2차 분리로 항유화제(Demulsifier Chemicals), 전기장(Electrostatic Field) 등을 사용하여 오일을 회수한다. Therefore, bitumen contains a large amount of water, so to recover the oil, first separation FWKO (Free Water Knock-Out), second separation using demulsifier chemicals, electric field, etc. retrieve it
오일성분 회수 후 발생하는 생산수 속에는 여전히 다량의 유분 및 고용성분 등을 포함하고 있어 이를 방출하거나 재활용하기 위해서는 15ppm 이하의 유분을 포함하는 물로 처리하는 생산수 처리 공정을 거쳐야 해상에 배수할 수 있다.The produced water generated after oil recovery still contains a large amount of oil and dissolved substances, so in order to discharge or recycle it, it must go through the produced water treatment process to treat water containing less than 15 ppm of oil before it can be discharged into the sea.
오일샌드로부터 비튜멘을 추출하기 위한 생산비용은 배럴당 20~25달러 수준으로 통상적인 원유 생산 비용보다 높아 경제성이 없었으나, 지속적인 유가상승에 따른 대체연료로서 연구개발 및 수요가 증가하고 있는 추세이다. The production cost to extract bitumen from oil sands is about $20 to $25 per barrel, which is higher than the cost of normal crude oil production, making it uneconomical. However, research and development and demand as an alternative fuel are increasing due to the continuous rise in oil prices.
일반적으로 알려진 비튜멘 추출 방식으로는 오일샌드를 채굴한 후 비튜멘을 추출하는 방법(채굴 후 추출하는 방법), 현장(In-situ)에서 비튜멘을 바로 추출하는 방법으로 구분될 수 있다.Generally known bitumen extraction methods can be divided into a method of extracting bitumen after mining oil sands (post-mining extraction method), and a method of extracting bitumen directly in-situ.
구체적인 추출방법을 살펴보면, 19세기 처음으로 연구 시도된 가열된 물을 주입 및 혼합시켜 90% 정도의 비튜맨을 회수할 수 있는 더운물 추출공정은 오일샌드를 채굴한 후 비튜멘을 추출하는 방법이다.Looking at the specific extraction method, the hot water extraction process, which was first studied in the 19th century and can recover about 90% of bitumen by injecting and mixing heated water, is a method of extracting bitumen after mining oil sands.
고압, 고온(약 350℃)의 스팀을 오일샌드가 매장된 곳에 주입함으로써, 스팀 압력에 의하여 오일샌드 덩어리가 조각이 나고, 스팀의 고열에 의해 비튜멘을 녹인 후 가열된 비튜멘을 지상으로 퍼올리는 CSS(cyclic steam stimulation)방법, 두 개의 평행하고 수평적인 우물을 굴착한 후, 상단 우물에 스팀을 주입하여 더운 열을 발생시켜 원유의 점도를 낮추게 하고, 점도가 낮아진 원유가 하단부에 위치한 우물에 고이면 지상으로 퍼올리는 SAGD(steam assisted gravity drainage)방법은 In-situ 추출방식에 적용되고 있다.By injecting high-pressure, high-temperature steam (approximately 350℃) into the area where the oil sand is buried, the oil sand chunks are broken into pieces by the steam pressure, and the bitumen is melted by the high heat of the steam, and then the heated bitumen is pumped to the ground. CSS (cyclic steam stimulation) method: After drilling two parallel and horizontal wells, steam is injected into the upper well to generate hot heat to lower the viscosity of the crude oil, and when the crude oil with the reduced viscosity accumulates in the well located at the bottom, SAGD (steam assisted gravity drainage) method, which pumps water to the ground, is applied to the in-situ extraction method.
또한, 노천채굴방식이라 하여, 지표면에 존재하는 오일샌드를 채취하고, 채취한 오일샌드를 분쇄기에 넣어 모래와 돌을 분쇄하는 단계, 오일샌드에 더운물을 첨가하는 단계, 오일샌드 혼합물을 분해 용기에 넣어 모래와 비튜멘을 분리하는 단계 및 거품을 제거한 후 원심분리기를 통해 비튜멘을 추출하는 단계를 포함하는 방식이 있다.In addition, in the open-pit mining method, the oil sand existing on the surface of the earth is collected, the collected oil sand is placed in a crusher to crush sand and stones, hot water is added to the oil sand, and the oil sand mixture is placed in a decomposition container. There is a method that includes the steps of separating sand and bitumen, removing the bubbles, and then extracting the bitumen through a centrifuge.
이외에도 SAGD 기술과 유사하지만, 물 대신 에탄, 프로판 등과 같은 기화된 용매를 주입함으로써, 지하에 증기챔버(vapor-chamber)를 형성시켜, 중력을 이용하여 비튜멘을 추출하는 VAPEX(vapor extraction process)기술도 알려져 있다.In addition, the VAPEX (vapor extraction process) technology is similar to the SAGD technology, but injects vaporized solvents such as ethane and propane instead of water to form a vapor chamber underground and extract bitumen using gravity. is also known.
한국 등록특허공보 제10-2187696호에는 오일샌드에 포함된 비투멘을 채굴하는 인젝션 연결구조에 관한 것으로,상하부로 연장된 파이프형태로 지면에 매립되는 제1 수직파이프 및 상기 제1 수직파이프의 하부에서 지표면과수평한 제1 방향(1)으로 연장되며 서로 연결되어 오일샌드에 삽입되는 제1 수평 플렉서블 파이프들을 포함하는주입정; 및상하부로 연장된 파이프 형태로 상기 제1 수직파이프에 인접한 위치에서 지면에 매립된 제2 수직파이프 및 상기 제2 수직파이프의 하부에서 상기 제1 방향으로 연장되며 서로 연결되는 제2 수평 플렉서블 파이프들을 포함하는생산정;을 포함하고,상기 제1 및 제2 수평 플렉서블 파이프들 각각은 상기 제1 및 제2 수평 플렉서블 파이프들 각각의 연장 방향을따라 상기 제1 및 제2 수평 플렉서블 파이프들 각각의 외측면에서 나선 형태로 연장되는 보강재를 포함하는 것을 특징으로 하고,상기 제1 및 제2 수평 플렉서블 파이프들 각각은,상기 제1 및 제2 수평 플렉서블 파이프들 각각의 외측면을 나선 형태로 둘러싸도록 형성되어 상기 보강재의 내부에 인서트되는 코어를 포함하는 것을 특징으로 하며,일단부는 상기 제1 또는 제2 수평 플렉서블 파이프의 일측을 둘러싸는 아치 형태로 형성되고, 타단부는 일단부와 회동이 가능하게 결합되며 상기 제1 또는 제2 수평 플렉서블 파이프의 타측을 둘러싸는 아치형태로 형성되어일단부와 결합되는 커플러;를 더 포함하는 것을 특징으로 하고,상기 제1 또는 제2 수평 플렉서블 파이프를 둘러싸며 상기 제1 또는 제2 수평 플렉서블 파이프들과 탈부착 가능하게 결합되는 클램프 및 상기 클램프의 상하부에 형성되는 롤러들을 구비하는 센터 고정용 지그;를더 포함하는 것을 특징으로 하되,상기 롤러는 브라켓 및 휠을 포함하고,상기 브라켓은 서스펜션과 회동이 가능하게 결합되며,상기 서스펜션은 연결로드, 브라켓 및 스프링을 포함하고,상기 연결로드는 상기 클램프에 결합되며 상기 브라켓은 상기 클램프)에 제1 방향쪽으로힌지결합되고 상기 스프링은 상기 클램프에 제2 방향쪽에 설치되므로,상기 제1 및 제2 수평 플렉서블 파이프가 제1 방향을 향해 이동되는 과정에서 상기 휠이 제2 방향쪽으로 굽혀지며 탄성이동하는 것을 특징으로 하는 스팀을 주입하는 인젝션 연결구조가 개시된 바 있다. 그러나, 예혼합 형태의 화염에 직접 물을 분사하여 스팀을 생성하고 생성된 복합 열캐리어인 스팀과 연소가스를 생산하는 기술에 대하여는 개시된 바 없다.Korean Patent Publication No. 10-2187696 relates to an injection connection structure for mining bitumen contained in oil sands, comprising a first vertical pipe buried in the ground in the form of a pipe extending upward and downward, and a lower part of the first vertical pipe. An injection well extending in a first direction (1) parallel to the ground surface and including first horizontal flexible pipes connected to each other and inserted into the oil sand; and a second vertical pipe buried in the ground at a position adjacent to the first vertical pipe in the form of a pipe extending upward and downward, and second horizontal flexible pipes extending from the lower part of the second vertical pipe in the first direction and connected to each other. It includes; a production well; including, each of the first and second horizontal flexible pipes is outside each of the first and second horizontal flexible pipes along the extending direction of each of the first and second horizontal flexible pipes. Characterized in that it includes a reinforcing material extending in a spiral shape from the side, wherein each of the first and second horizontal flexible pipes is formed to surround the outer surface of each of the first and second horizontal flexible pipes in a spiral shape. Characterized by comprising a core inserted into the interior of the reinforcing material, one end is formed in an arch shape surrounding one side of the first or second horizontal flexible pipe, and the other end is rotatably coupled to one end. Characterized in that it further includes a coupler formed in an arch shape surrounding the other side of the first or second horizontal flexible pipe and coupled to one end, and surrounding the first or second horizontal flexible pipe and A center fixing jig having a clamp detachably coupled to the first or second horizontal flexible pipes and rollers formed on upper and lower portions of the clamp, wherein the roller includes a bracket and a wheel, The bracket is rotatably coupled to the suspension, the suspension includes a connecting rod, a bracket, and a spring, the connecting rod is coupled to the clamp, the bracket is hinged to the clamp in a first direction, and the spring is installed on the clamp in the second direction, so that in the process of moving the first and second horizontal flexible pipes in the first direction, the wheel is bent in the second direction and moves elastically. An injection connection structure has been disclosed. However, there has been no disclosure regarding a technology for generating steam by spraying water directly on a premixed flame and producing steam and combustion gas, which are generated composite heat carriers.
미국 공개특허공보 제2018-0087354호에서는 저장조로부터 탄화수소를 원위치 열 회수하기 위한 공정, 산소 혼합물, 연료, 급수 및 암모니아, 요소 또는 휘발성 아민 중 적어도 하나를 포함하는 첨가제를 직접 접촉 증기 발생기 (DCSG)에 제공하는 단계, 상기 급수와 상기 첨가제를 고온 연소 가스로 접촉시켜 증기, CO2 및 상기 첨가제를 포함하는 스팀계 혼합물을 획득하는 단계를 포함하는 상기 DCCSG를 작동시키는 단계, 상기 스팀계 혼합물 또는 상기 증기 기반 혼합물로부터 유도된 스트림을 상기 저장조에 주입하여 그 안에 상기 탄화수소를 이동시키는 단계를 포함하는 방법. 상기 탄화수소를 포함한 제조된 유체를 생산하는 것이 개시되어 있다. 그러나, 예혼합 형태의 화염에 직접 물을 분사하여 스팀을 생성하고 생성된 복합 열캐리어인 스팀과 연소가스를 생산하는 기술에 대하여는 개시된 바 없다.U.S. Patent Publication No. 2018-0087354 discloses a process for in situ thermal recovery of hydrocarbons from a reservoir, an oxygen mixture, fuel, feedwater, and an additive containing at least one of ammonia, urea, or volatile amines in a direct contact steam generator (DCSG). providing, operating the DCCSG comprising contacting the feedwater and the additive with a hot combustion gas to obtain a steam-based mixture comprising steam, CO2 and the additive, the steam-based mixture or the steam-based Injecting a stream derived from the mixture into the reservoir to transport the hydrocarbons therein. Producing a manufactured fluid containing the above hydrocarbons is disclosed. However, there has been no disclosure regarding a technology for generating steam by spraying water directly on a premixed flame and producing steam and combustion gas, which are generated composite heat carriers.
미국 공개특허공보 제2020-0270157호에서는 적어도 하나의 재사용수(PWTR, Produced Water Treatment for Re-use)는 유입구 섹션으로부터 후단으로부터 공급될 수 있도록 위치된다. 산화제 공급 장치 및 연료공급부와 유사하게 , 생산물 공급은 배관 또는 도관 및 웰 또는 형성물로부터 생산된 폐수을 포함하는 적어도 하나의 공급원을 포함하는 물리적 구조를 갖는 DCSG의 설계된 화학양론에 따라, 추가 생산된 폐수 피드를 사용할 수 있지만, 2개의 생산된 재사용수 피드가 표시되고 주입된 재사용수의 일부는 연소 챔버를 냉각시키는 역할을 한다. 예로서, 재사용수는 수막(F) 또는 수막과 연소챔버의 내부표면을 따라 냉각된 냉각 회로(cooled cooling circuit)의 조합으로 연소 챔버를 냉각오일 및 가스 개발 중에 생성된 재사용하는 용수로부터 오염 물질을 탈염하고 제거하기 위한 시스템으로서, 상기 폐수를 직접 공급하는 유닛 (10); 상기 공급 후단에 위치하는 DCSG; 상기 DCSG 후단에 위치하는 상기 재사용수로부터 고형폐기물을 불리하는 필터; 상기 필터 후단에 위치한 정수된 상기 재사용수로부터 연소배출물을 분리하는 응축기를 포함하는 시스템이 개시되어 있다. 그러나, 예혼합 형태의 화염에 직접 물을 분사하여 스팀을 생성하고 생성된 복합 열캐리어인 스팀과 연소가스를 생산하는 기술에 대하여는 개시된 바 없다.In U.S. Patent Publication No. 2020-0270157, at least one Produced Water Treatment for Re-use (PWTR) is positioned so that it can be supplied from the rear end from the inlet section. Similar to the oxidant supply and fuel supply, the product feed is further produced wastewater according to the designed stoichiometry of the DCSG having a physical structure comprising at least one source comprising piping or conduit and wastewater produced from a well or formation. Although feeds are available, two produced reuse water feeds are indicated and a portion of the injected reuse water serves to cool the combustion chamber. For example, reused water is a water film (F) or a combination of a water film and a cooled cooling circuit along the internal surfaces of the combustion chamber to cool the combustion chamber and remove contaminants from reused water generated during oil and gas development. A system for desalting and removing said waste water, comprising: a unit (10) directly supplying said waste water; DCSG located at the rear end of the supply; A filter that separates solid waste from the reused water located behind the DCSG; A system including a condenser that separates combustion emissions from the purified reused water located at the rear of the filter is disclosed. However, there has been no disclosure regarding a technology for generating steam by spraying water directly on a premixed flame and producing steam and combustion gas, which are generated composite heat carriers.
미국 등록특허공보 제9512999호에서는 산소화 직접 접촉 증기 발생 공정을 포함하는 증기 발생 방법으로 (a)는 (i) 및 (ii) 를 제공하며, (i)은 대기압을 초과하는 압력에서 선택적으로 작동 가능하도록 구성 및 배치되고 제1 연소기 말단 및 제2 연소기 말단을 갖는 수직으로 배열된 연소기는 (1) 내지 (7)로 구성되고 연소 공간을 정의하는 내부 표면을 갖는 내화 라이너 및 외벽을 포함하는 연소기 벽; 제1 연소기 단부에 인접한 버너; (3) 제1 연소기 단부에 근접하고 대기압을 초과하는 전달 압력에서 버너에 제1연료를 전달하도록 구성되고 배열된 적어도 제1 연료 입구; (4) 제1 연소기 단부에 근접하고 대기압을 초과하는 전달 압력에서 90% 이상의 순도를 갖는 산소 공급을 버너로 전달하도록 구성되고 배열된 적어도 하나의 산화제 입구; (5) 연소 공간에 작동 가능하게 연결되고 대기압을 초과하는 전달 압력에서 용해되고 현탁되고 동반된 고체 및 탄화수소로 오염된 물을 포함하는 유체의 공급을 전달하도록 구성되고 배열된 복수의 유체 입구; (6) 제2 연소기 단부에 근접하고 제2 연소기 단부에 형성된 슬래그를 상부의 고체로부터 관리할 수 있는 제2 연소기 단부의 바닥 단부 또는 근처에 위치된 연소기 잔류물 출구와 분리되고 위에 위치된 연도 가스 출구를 갖는 출구 영역 슬래그 온도; 그리고 (7) 제2 연소기 단부에 근접한 내부 표면을 포함하는 연소기 내의 상이한 표면과 접촉하도록 제2 연소기 단부 내로 세척 유체를 전달하도록 구성되고 배열된 적어도 하나의 애쉬 퍼지 세척 유체 입구; 그리고 (ii) 연소기에 작동 가능하게 연결되고 상부 영역, 하부 영역, 중간 영역 및 잔류물 배출구를 갖는 증기 발생기: (b) 연소기 벽 내부의 온도를 선택된 온도로 올리기 위해 대기 압력에서 예열 프로세스를 수행;In U.S. Patent No. 9512999, (a) provides (i) and (ii) as a steam generation method including an oxygenated direct contact steam generation process, and (i) can be selectively operated at a pressure exceeding atmospheric pressure. A vertically arranged combustor configured and arranged so as to have a first combustor end and a second combustor end, the combustor wall comprising (1) to (7) and comprising an outer wall and a refractory liner having an internal surface defining a combustion space. ; a burner adjacent the first combustor end; (3) at least a first fuel inlet proximate the first combustor end and configured and arranged to deliver first fuel to the burner at a delivery pressure exceeding atmospheric pressure; (4) at least one oxidizer inlet proximate the first combustor end and configured and arranged to deliver to the burner a supply of oxygen having a purity of at least 90% at a delivery pressure exceeding atmospheric pressure; (5) a plurality of fluid inlets operably connected to the combustion space and configured and arranged to deliver a supply of fluid comprising dissolved, suspended, entrained solids and water contaminated with hydrocarbons at a delivery pressure exceeding atmospheric pressure; (6) Flue gases located above and separate from the combustor residue outlet located adjacent to the second combustor end and located at or near the bottom end of the second combustor end capable of managing slag formed in the second combustor end from the solids above. outlet area slag temperature with outlet; and (7) at least one ash purge cleaning fluid inlet configured and arranged to deliver cleaning fluid into the second combustor end to contact different surfaces within the combustor, including an interior surface proximate the second combustor end; and (ii) a steam generator operably connected to the combustor and having an upper region, a lower region, an intermediate region and a residue outlet: (b) carrying out a preheating process at atmospheric pressure to raise the temperature inside the combustor wall to a selected temperature;
(c) 선택된 연소기 작동 압력을 초과하는 압력에서 연료 및 순도 90% 이상의 산소 공급을 버너에 전달하는 단계; (d) 선택된 연소기 작동 압력에서 산소의 존재 하에 연료를 연소시키는 것과 실질적으로 동시에 연소 공간에 선택된 연소기 작동 압력을 초과하는 압력에서 물을 포함하는 유체의 공급을 전달하여 연도 가스 스트림 및 별도의 연소를 생성하는 것 잔여물 ; (e) 연소기 잔류물 배출구를 통해 연소 잔류물을 선택적으로 주기적으로 또는 실질적으로 연속적으로 회수 및 제거 ; (f) 연도 가스 스트림을 증기 발생기의 하부 영역으로 전달하고 선택된 연소기 작동 압력을 초과하는 압력에서 물을 포함하는 증기 생성 유체의 공급물을 상부 영역으로 실질적으로 동시에 전달; (g) 연도 가스가 증기 발생 유체와 접촉하여 발생된 증기 및 고체 잔류물의 흐름을 생성하도록 하고 ; (h) 증기 발생기로부터 발생된 증기의 흐름을 제거하는 단계 ; 그리고 적어도 하나의 애쉬 퍼지 세척 유체 입구에 의해 세척 유체를 제 2 연소기 단부 및 제 2 연소기 단부에 근접한 내부표면으로 전달하여 연소기 내의 상이한 표면과 접촉함으로써 제 2 연소기 단부에 형성된 슬래그를 포함하는 고체 잔류물을 선택적으로 주기적으로 또는 실질적으로 연속적으로 회수하고 잔류물 출구를 통해 제거하는 단계 ; 를 포함한 산소화 직접 접촉 증기 발생 공정을 포함하는 증기 발생 방법 이 개시되어 있다. 그러나. 예혼합 형태의 화염에 직접 물을 분사하여 스팀을 생성하고 생성된 복합 열캐리어인 스팀과 연소가스를 생산하는 기술에 대하여는 개시된 바 없다.(c) delivering fuel and a supply of oxygen of at least 90% purity to the burner at a pressure exceeding the selected combustor operating pressure; (d) combustion of fuel in the presence of oxygen at a selected combustor operating pressure and substantially simultaneously delivering a supply of fluid containing water at a pressure exceeding the selected combustor operating pressure to the combustion space to separate the flue gas stream and separate combustion; producing residue; (e) selectively, periodically or substantially continuously recover and remove combustion residues through the combustor residue outlet; (f) delivering a flue gas stream to the lower region of the steam generator and substantially simultaneously delivering a feed of steam generating fluid comprising water to the upper region at a pressure exceeding the selected combustor operating pressure; (g) causing the flue gases to contact the vapor generating fluid and produce a stream of generated vapors and solid residues; (h) removing the stream of steam generated from the steam generator; and a solid residue comprising slag formed on the second combustor end by contacting different surfaces within the combustor by delivering cleaning fluid to the second combustor end and interior surfaces proximate the second combustor end by the at least one ash purge cleaning fluid inlet. optionally periodically or substantially continuously recovering and removing through a residue outlet; A steam generation method including an oxygenated direct contact steam generation process is disclosed. however. There has been no disclosure regarding a technology for generating steam by spraying water directly on a premixed flame and producing steam and combustion gas, which are generated composite heat carriers.
Single Closed Loop 시스템으로 연료/산화제/물을 고압에서 직접 연소시키고, 발생하는 스팀과 연소가스 혼합물(열캐리어)을 함께 저류층에 주입하는 방식으로 연소 환경에 급수를 직접 분사함으로써 생성되는 스팀과 함께 연소가스 혼합물(열캐리어)을 동시에 오일샌드 저류층에 주입함으로써, 스팀과 함께 CO2 등의 열캐리어 성분에 의한 저류층 내 유동성 추가 증대를 통한 회수율 증진이 가능하다.A single closed loop system burns fuel/oxidant/water directly at high pressure, and injects the generated steam and combustion gas mixture (heat carrier) together into the reservoir, thereby injecting feedwater directly into the combustion environment to burn with the steam generated. By simultaneously injecting a gas mixture (heat carrier) into the oil sand reservoir, it is possible to increase the recovery rate by additionally increasing fluidity within the reservoir by heat carrier components such as CO2 along with steam.
화염에 직접 물을 분사하여 스팀을 생성하고, 생성된 스팀과 연소가스를 직접 저류층에 주입하여 오일샌드로부터 비투멘을 추출하는 방식의 연소기로서 복합 열캐리어 연소기 또는 DCSG로 예혼합 형태의 화염에 직접 물을 분사하여 스팀을 생성하고 생성된 복합 열캐리어인 스팀과 연소가스를 직접 비전통오일에 주입하여 오일성분을 생산하기 위한 예혼합 형태의 직접 접촉식 스팀 제너레이터 개발이 필요하다.It is a combustor that generates steam by spraying water directly on the flame, and extracts bitumen from the oil sand by injecting the generated steam and combustion gas directly into the reservoir. It is a composite heat carrier combustor or DCSG that is used to directly heat the premixed flame. There is a need to develop a premixed direct contact steam generator to generate steam by spraying water and injecting the generated complex heat carrier steam and combustion gas directly into non-traditional oil to produce oil components.
본원발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 비전통오일에서 오일성분을 추출하는 공정에서 요구되는 증기나 물사용량을 저감하여 온실가스 배출량을 줄이고 에너지 효율을 향상시키기 위하여 예혼합 형태의 화염에 직접 물을 분사하여 스팀을 생성하고 생성된 복합 열캐리어인 스팀과 연소가스를 직접 비전통오일에 주입하여 오일성분을 생산하기 위한 예혼합 형태의 직접 접촉식 스팀 제너레이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is intended to solve the above problems. In order to reduce greenhouse gas emissions and improve energy efficiency by reducing the amount of steam or water required in the process of extracting oil components from non-traditional oil, it is directly applied to a premixed flame. The purpose is to provide a direct contact steam generator in the form of a premix for producing oil components by spraying water to generate steam and injecting the generated composite heat carrier steam and combustion gas directly into non-traditional oil.
비전통오일에서 오일성분을 추출하는 공정에서 요구되는 증기나 물사용량을 저감하여 온실가스 배출량을 줄이고 에너지 효율을 향상시키기 위하여 예혼합 형태의 화염에 직접 물을 분사하여 스팀을 생성하고 생성된 복합 열캐리어인 스팀과 연소가스를 직접 비전통오일에 주입하여 오일성분을 생산하기 위한 예혼합 형태의 직접 접촉식 스팀 제너레이터를 제공할 수 있다.In order to reduce greenhouse gas emissions and improve energy efficiency by reducing the amount of steam or water used in the process of extracting oil components from non-traditional oil, steam is generated by spraying water directly on a premixed flame to create a composite heat carrier. A direct contact steam generator in the form of a premix can be provided to produce oil components by directly injecting phosphorus steam and combustion gas into non-traditional oil.
본원발명은 또한, 화염에 직접 물을 분사하여 스팀을 생성하고, 생성된 스팀과 연소가스를 직접 저류층에 주입하여 오일샌드로부터 비투멘을 추출하는 방식의 연소기를 복합 열캐리어 연소기를 제공할 수 있다.The present invention also provides a composite heat carrier combustor, which generates steam by spraying water directly on the flame and extracts bitumen from the oil sands by injecting the generated steam and combustion gas directly into the reservoir. .
또한, 천연가스 연료의 연소 과정에서 물이 생성되고 연소가스가 스팀과 함께 저류층에 공급되면서 유동성을 증대시키므로, 기존 SAGD 방식에 비해 저류층에 공급하기 위한 스팀을 생산하기 위해 필요한 물 사용량이 감소시킬 수 있는 직접 접촉식 스팀 제너레이터를 제공할 수 있다.In addition, water is generated during the combustion process of natural gas fuel, and the combustion gas is supplied to the reservoir along with steam, increasing fluidity, so the amount of water needed to produce steam for supply to the reservoir can be reduced compared to the existing SAGD method. A direct contact steam generator can be provided.
이러한 목적을 달성하기 위한 본원발명의 예혼합 화염 형태의 직접 접촉식 스팀 제너레이터는 예혼합 버너(1000)의 화염에 용수를 직접 분사하여 고압의 스팀과 연소가스의 혼합물을 생성하는 직접 접촉식 스팀 제너레이터일 수 있다.To achieve this purpose, the direct contact steam generator in the form of a premixed flame of the present invention is a direct contact steam generator that generates a mixture of high-pressure steam and combustion gas by spraying water directly into the flame of the premixed burner (1000). It can be.
또한, 상기 예혼합 버너는 다공체(1100);를 사용할 수 있다.Additionally, the premix burner may use a porous body 1100.
또한, 상기 용수는 오일샌드 추출용 추출수일 수 있다.Additionally, the water may be extraction water for oil sand extraction.
또한, 상기 예혼합버너는 다공체면에 형성된 상기 용수 분사 노즐(1200);을 포함할 수 있다.Additionally, the premix burner may include the water spray nozzle 1200 formed on the surface of the porous body.
또한, 상기 다공체면의 전단과 연통되는 연료 및 산화제 혼합챔버(1300);를 포함할 수 있다.Additionally, it may include a fuel and oxidant mixing chamber 1300 in communication with the front end of the porous body surface.
또한, 상기 혼합챔버의 전단과 연통되는 연료, 산화제 및 용수를 공급하는 공급관(1400);을 포함할 수 있다.Additionally, it may include a supply pipe 1400 for supplying fuel, oxidizer, and water that communicates with the front end of the mixing chamber.
또한, 상기 공급관의 축방향을 공급되는 용수공급부(1410); 상기 공급관의 접선방향으로 공급되는 산화제공급부(1421); 산화제공급부에 연결되는 연료공급부(1422) 및 상기 공급관의 접선방향으로 공급되는 노즐보호 가스공급부(1430);을 포함할 수 있다.In addition, a water supply unit 1410 supplied in the axial direction of the supply pipe; An oxidant supply unit 1421 supplied in a tangential direction of the supply pipe; It may include a fuel supply unit 1422 connected to the oxidant supply unit and a nozzle protection gas supply unit 1430 supplied in a tangential direction of the supply pipe.
또한, 상기 예혼합버너와 연통되어 형성된 수냉자켓(2100)이 형성된 연소실(2000);을 포함할 수 있다In addition, it may include a combustion chamber 2000 in which a water cooling jacket 2100 is formed in communication with the premix burner.
상기 수냉자켓에 용수를 공급하기 위한 하나 이상의 용수 공급구(2110), 상기 수냉자켓에서 용수를 배출하기 위한 하나 이상의 용수 배출구(2120) 및 상기 용수 공급부 전단에 형성된 용수 공급량을 차단 또는 공급하기 위한 용수밸브(2130);을 포함할 수 있다.One or more water supply ports 2110 for supplying water to the water cooling jacket, one or more water discharge ports 2120 for discharging water from the water cooling jacket, and water for blocking or supplying the water supply amount formed at the front of the water supply unit. It may include a valve 2130.
또한, 상기 연소실은 다단으로 형성될 수 있으며, 상기 예혼합버너와 연통된 상기 연소실의 타단은 고압의 상기 혼합물을 배출하기 위한 배출관(3000);과 연통될 수 있다.Additionally, the combustion chamber may be formed in multiple stages, and the other end of the combustion chamber in communication with the premix burner may be in communication with a discharge pipe 3000 for discharging the high-pressure mixture.
또한, 상기 배출관에는 상기 혼합물이 배출되는 배출덕트(3100);가 하나 이상 형성되고 상기 배출덕트에는 상기 연소실의 압력을 조절하기 위한 압력조절밸브(3110);이 형성될 수 있다.In addition, one or more discharge ducts 3100 through which the mixture is discharged may be formed in the discharge pipe, and a pressure control valve 3110 for controlling the pressure of the combustion chamber may be formed in the discharge duct.
또한, 상기 용수밸브 전단에는 상기 수냉자켓에 공급되는 상기 용수의 전체 공급량을 제어하기 위한 용수제어밸브(2140);가 형성될 수 있다.In addition, a water control valve 2140 may be formed in front of the water valve to control the total supply amount of water supplied to the water cooling jacket.
상기 과제의 해결 수단을 다양하게 조합한 형태로도 제공이 가능하다.It is also possible to provide solutions to the above problems in various combinations.
본원발명의 예혼합 형태의 직접 접촉식 스팀 제너레이터에서는 종래 오일 및 가스 현상 중에 생성된 물로부터 유해한 오염 물질을 탈염하고 제거하기 위한 비 파울링, 직접 접촉 증기를 생산할 수 있는 효과가 있다.The premixed direct contact steam generator of the present invention is effective in producing non-fouling, direct contact steam for desalting and removing harmful contaminants from water generated during conventional oil and gas phenomena.
또한, 상기 기술은 다공체 예혼합 연소기술 및 물 주입 기술을 사용하여 효과적인 벽 냉각, 효율적이고 균일한 재사용수인 용수의 증발을 가능하게 하는 효과가 있다.In addition, the above technology has the effect of enabling effective wall cooling and efficient and uniform evaporation of water, which is reused water, by using porous premixed combustion technology and water injection technology.
또한, 고체 오염물들이 고체 케이크 폐기물로서 쉽게 분리될 수 있는 스팀 함유 연소 가스를 생성할 수 있는 효과가 있다.Additionally, it has the effect of generating steam-containing combustion gases from which solid contaminants can be easily separated as solid cake waste.
또한, 다공체 연소를 통해 연소열을 통해 유동하는 연소가스에 액상은 재사용수를 주입하고 혼합하여 스팀을 생성할 수 있다. In addition, steam can be generated by injecting and mixing liquid reused water into the combustion gas flowing through the combustion heat through combustion of the porous material.
도 1은 종래의 확산 형태의 직접 접촉식 스팀 제너레이터의 개요도이다.
도 2는 본원발명의 일실시예에 따른 예혼합 형태 직접 접촉식 스팀 제너레이터의 버너 사시도이다.
도 3은 본원발명의 일실시예에 따른 예혼합 형태 직접 접촉식 스팀 제너레이터의 버너 단면도이다.
도 4는 본원발명의 일실시예에 따른 예혼합 형태 직접 접촉식 스팀 제너레이터의 연소실 단면도이다.
도 5는 본원발명의 일실시예에 따라 제작된 예혼합 형태 직접 접촉식 스팀 제너레이터 및 버너 화염사진이다.
도 6은 본원발명의 일실시예에 따라 제작된 예혼합 형태 직접 접촉식 스팀 제너레이터의 예혼합 및 확산 화염 노즐이 적용된 다공체 표면도이다.1 is a schematic diagram of a conventional diffusion type direct contact steam generator.
Figure 2 is a perspective view of a burner of a premixed type direct contact steam generator according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a cross-sectional view of a burner of a premixed type direct contact steam generator according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional view of the combustion chamber of a premixed type direct contact steam generator according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a photograph of a premixed type direct contact steam generator and burner flame manufactured according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a surface diagram of a porous body to which a premixed and diffusion flame nozzle of a premixed type direct contact steam generator manufactured according to an embodiment of the present invention is applied.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, an embodiment in which the present invention can be easily implemented by those skilled in the art will be described in detail. However, when explaining in detail the operating principle of a preferred embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우 뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, the same reference numerals are used for parts that perform similar functions and actions throughout the drawings. Throughout the specification, when a part is said to be connected to another part, this includes not only cases where it is directly connected, but also cases where it is indirectly connected through another element in between. Additionally, including a certain component does not mean excluding other components unless specifically stated to the contrary, but rather means that other components may be further included.
또한, 본 명세서에서 어느 실시예에 대한 한정 또는 부가사항은 특정한 실시예에 적용될 뿐 아니라, 그 외 다른 실시예들에 동일하게 적용될 수 있다.In addition, limitations or additions to an embodiment in this specification not only apply to a specific embodiment, but may also be equally applied to other embodiments.
또한, 본원발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 단수로 표시된 것은 별도로 언급되지 않는 한 복수인 경우도 포함한다.In addition, throughout the description and claims of the present invention, the singular number also includes the plural unless otherwise specified.
본원발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다. The present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 종래의 확산 형태의 직접 접촉식 스팀 제너레이터의 개요도이다.1 is a schematic diagram of a conventional diffusion type direct contact steam generator.
제안된 재사용 수처리 (PWTR)기술은 일반적으로 산화제인 공기가 유입되는 공간안에서 연소, 버너의 캔 냉각을 이용하는 비 파울링 기술을 포함하는 직접 접촉 증기 발생기이다.The proposed water reuse (PWTR) technology is a direct contact steam generator that typically involves a non-fouling technology using combustion and can cooling of the burner in a space where oxidizing air is introduced.
재사용수 분사 기술은 오일샌드를 생산하는데 사용된 재사용수를 직접 기화시키기 위한 기술이다. 도. 1 에서 상기 장치의 코어는 챔버에 위치하는 연료 가스 및 공기 연소기이다. 상기 챔버는 벽을 냉각시키는 습윤 챔버일 수 있다. 재사용수는 바람직하게는 연소기 챔버 벽을 냉각하도록 주입되는 반면, 추가로 재사용된 용수는 챔버의 하류에 주입된다. 생산된 물 중의 오염물들은 증기-적당한 연소 가스로부터 이송된 고체 입자로 변환된다. Reused water injection technology is a technology to directly vaporize the reused water used to produce oil sands. do. 1, the core of the device is a fuel gas and air combustor located in the chamber. The chamber may be a wet chamber that cools the walls. Reused water is preferably injected to cool the combustor chamber walls, while additional recycled water is injected downstream of the chamber. Contaminants in the produced water are converted to solid particles transported from steam-friendly combustion gases.
도.1은 재사용수를 $1.50/bll 이하로 비염수화할 잠재력을 갖는 증기 발생기의 일 실시예를 나타낸다. 상기 기술은 고체 폐기물 스트림과 함께 유익한 재사용을 위한 깨끗한 탈염수 스트림을 생성한다. 저비용, 높은 물 회수 및 액체를 배출하지 않는 비통상적인 오일 및 가스 생산의 분야에서 변형을 나타낸다. Figure 1 shows one embodiment of a steam generator with the potential to desalinate reuse water to less than $1.50/bll. The technology produces a clean, demineralized water stream for beneficial reuse along with the solid waste stream. It represents a transformation in the field of unconventional oil and gas production with low cost, high water recovery and no liquid discharge.
증기 발생기는 고온의 연도 가스와 직접 생산된 물과 직접 접촉하여 물을 완전히 기화시키고 고체를 발생시켜 쉽게 분리할 수 있다. 기화물은 바람직하게는 연소의 물과 함께 깨끗한 응축물로 응축되고 회수된다. 열원은 로켓 엔진 인젝터 개념을 기반으로 한 컴팩트한 공기/가스 연소기이지만 NOx 배출이 낮은 높은 연소 효율을 위해 설계되었다. 연소기는 오일샌드를 생산하는데 사용된 재사용수를 공급물로 사용하여 챔버의 벽을 냉각을 제공하는 챔버에 수용되며, 보충수는 챔버의 하류에 주입된다. The steam generator is in direct contact with the high temperature flue gas and directly produced water, completely vaporizing the water and generating solids, which can be easily separated. The vaporized product is preferably condensed and recovered as a clean condensate together with the water of combustion. The heat source is a compact air/gas combustor based on the rocket engine injector concept, but designed for high combustion efficiency with low NOx emissions. The combustor is housed in a chamber that uses recycled water used to produce oil sands as a feed to provide cooling to the walls of the chamber, and make-up water is injected downstream of the chamber.
구체적으로, 도.1에 나타낸 증기 발생기는 입구부를 갖는 연소실 을 포함한다. 유입구 섹션은 산화제 공급 및 연료 공급을 포함한다. 산화제 피드는 압축기로부터 공급되어 공급 압력과 유량을 제어할 수 있다. 산화제 공급물 및 연료 공급은 각각 연료 및 산소를 포함하는 배관 또는 도관 및 공급원을 포함하는 물리적 구조인 것으로 이해된다. Specifically, the steam generator shown in Figure 1 includes a combustion chamber having an inlet. The inlet section contains the oxidizer supply and the fuel supply. The oxidant feed is supplied from a compressor to control the supply pressure and flow rate. The oxidant feed and fuel supply are understood to be physical structures comprising piping or conduits and sources containing fuel and oxygen, respectively.
이 예에서, 산화제 공급은 연소 챔버의 전용 산화제 공급물이고 연료 공급은 연소 챔버의 전용 연료 공급물이다. 따라서, 추가 산화제 공급과 상기 유입구 섹션의 하류에 연료가 공급되지 않고 상기 유입구 섹션에서 상기 연소실에 연료 및 산소가 모두 제공된다.In this example, the oxidizer supply is a dedicated oxidant supply to the combustion chamber and the fuel supply is a dedicated fuel supply to the combustion chamber. Accordingly, the inlet section provides both fuel and oxygen to the combustion chamber without additional oxidant supply and without fuel supply downstream of the inlet section.
이러한 확산화염 형태의 직접 혼합식 스팀 제너레이터는 화염이 안정적으로 형성되지 않아 직접 분사되는 용수의 증기화 및 연소가 불안정해지는 단점이 있었다.This type of diffusion flame direct mixing steam generator had the disadvantage that the flame was not formed stably, making the vaporization and combustion of directly injected water unstable.
도 2는 본원발명의 일실시예에 따른 예혼합 형태 직접 접촉식 스팀 제너레이터의 버너 사시도이다. Figure 2 is a perspective view of a burner of a premixed type direct contact steam generator according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 의한 예혼합 버너 적용 직접 혼합식 연소기는 예혼합 버너부와 수냉자켓 구조의 연소실부로 구성될 수 있다.The direct mixing combustor using the premix burner according to the present invention may be composed of a premix burner unit and a combustion chamber unit with a water-cooled jacket structure.
예혼합 버너(1000)의 화염에 용수를 직접 분사하여 고압의 스팀과 연소가스의 혼합물을 생성하는 직접 접촉식 스팀 제너레이터.(Direct Contact Steam Generator)일 수 있다.It may be a direct contact steam generator that generates a mixture of high-pressure steam and combustion gas by spraying water directly onto the flame of the premix burner 1000.
상기 예혼합 버너는 다공체(1100);를 사용할 수 있다. The premix burner may use a porous body (1100).
다공체는 메탈화이버, 세라믹, 금속다공판, 스테인레스 핀 중 어느 하나 이상일 수 있다.The porous body may be one or more of metal fiber, ceramic, perforated metal plate, and stainless pin.
상기 다공체는 평판형, 볼록형, 오목형, 무정형 중 어느 하나 이상일 수 있다.The porous body may be one or more of a flat shape, a convex shape, a concave shape, and an amorphous shape.
상기 다공체는 다공성세라믹이 충진된 형태일 수 있다.The porous body may be filled with porous ceramic.
상기 다공성세라믹은 폼(Foams) 메쉬(Mesh), 볼(Ball) 중 어느 하나 이상일 수 있으며, 일정공간안에 동일한 크기 또는 다양한 크기로 충진될 수 있다.The porous ceramic may be one or more of foams, mesh, and balls, and may be filled in a certain space in the same size or various sizes.
상기 다공성세라믹은 지르코니아(ZrO2), 산화알루미늄(Al2O3), 실리콘카바이드(SiC) 중 어느 하나 이상일 수 있다.The porous ceramic may be one or more of zirconia (ZrO2), aluminum oxide (Al2O3), and silicon carbide (SiC).
상기 예혼합버너의 상기 용수 분사 노즐 주위로 환형형태의 확산화염 노즐이 형성될 수 있다.A circular-shaped diffusion flame nozzle may be formed around the water spray nozzle of the premix burner.
상기 용수는 오일샌드 추출용 추출수일 수 있다.The water may be extraction water for oil sand extraction.
상기 용수는 오일샌드를 추출하는데 사용된 재사용수 일 수 있다. The water may be reused water used to extract oil sands.
상기 용수는 깨끗한 물일 수 있다. The water may be clean water.
도 3은 본원발명의 일실시예에 따른 예혼합 형태 직접 접촉식 스팀 제너레이터의 버너 단면도이다. Figure 3 is a cross-sectional view of a burner of a premixed type direct contact steam generator according to an embodiment of the present invention.
상기 예혼합버너는 다공체면에 형성된 상기 용수 분사 노즐(1200);을 포함할 수 있다. The premix burner may include the water spray nozzle 1200 formed on the surface of the porous body.
상기 용수 분사 노즐은 상기 다공체면의 중심부에 형성될 수 있다.The water spray nozzle may be formed at the center of the porous surface.
상기 용수 분사 노즐은 상기 다공체면의 중심점을 기준으로 환형으로 형성될 수 있다.The water spray nozzle may be formed in an annular shape based on the center point of the porous body surface.
상기 용수 분사 노즐은 상기 다공체면과 동일 평면상에 형성될 수 있다.The water spray nozzle may be formed on the same plane as the porous body surface.
상기 용수 분사 노즐은 상기 다공체면보다 돌출되거나 함몰되어 형성될 수 있다. The water spray nozzle may be formed to protrude or be recessed beyond the surface of the porous body.
상기 용수 분사 노즐은 상기 다공체면에 복수개 형성될 수 있다.A plurality of water spray nozzles may be formed on the surface of the porous body.
복수개 형성된 상기 용수 분사 노즐의 직경은 동일하거나 차이가 있을 수 있다.The diameters of the plurality of water spray nozzles may be the same or different.
상기 다공체면의 전단과 연통되는 연료 및 산화제 혼합챔버(1300);를 포함할 수 있다. It may include a fuel and oxidant mixing chamber 1300 in communication with the front end of the porous body surface.
상기 혼합챔버는 상기 다공체면과 동일한 직경으로 형성될 수 있다.The mixing chamber may be formed to have the same diameter as the porous body surface.
상기 혼합챔버는 상기 다공체면 방향으로 확관되거나, 축관될 수 있다.The mixing chamber may be expanded or condensed in the direction of the porous body surface.
상기 다공체 표면에 형성되는 화염면의 균일한 유속분포를 얻기 위하여 다공판(Perforation Plate)과 blower에서 발생되는 맥동을 저감하기 위한 막힘판(Baffle)을 설치하였으며, 다공판 이후에는 화염 안정화 범위와 균일한 온도분포를 얻기 위해 Swirl을 설치할 수 있다.In order to obtain a uniform flow velocity distribution of the flame front formed on the surface of the porous body, a perforation plate and a baffle were installed to reduce pulsation generated from the blower, and after the perforation plate, the flame stabilization range and uniformity were established. A swirl can be installed to obtain a uniform temperature distribution.
상기 혼합챔버의 전단과 연통되는 연료, 산화제 및 용수를 공급하는 공급관(1400);을 포함할 수 있다. It may include a supply pipe 1400 for supplying fuel, oxidizer, and water in communication with the front end of the mixing chamber.
상기 공급관은 상기 혼합챔버와 동일한 직경으로 형성될 수 있다.The supply pipe may be formed to have the same diameter as the mixing chamber.
상기 공급관은 상기 혼합챔버 방향으로 확관되거나 축관될 수 있다.The supply pipe may be expanded or condensed in the direction of the mixing chamber.
상기 공급관의 축방향을 공급되는 용수공급부(1410); 상기 공급관의 접선방향으로 공급되는 산화제공급부(1421); 산화제공급부와 연결되는 연료공급부(1422) ; 상기 공급관의 접선방향으로 공급되는 노즐보호 가스공급부(1430);을 포함하며, 상기 산화제공급부(1421)는 공기 또는 산소, 공기와 산소의 혼합 형태로 공급될 수 있다. A water supply unit 1410 supplied in the axial direction of the supply pipe; An oxidant supply unit 1421 supplied in a tangential direction of the supply pipe; Fuel supply unit 1422 connected to the oxidizer supply unit; It includes a nozzle protection gas supply unit 1430 supplied in a tangential direction of the supply pipe, and the oxidant supply unit 1421 may be supplied in the form of air, oxygen, or a mixture of air and oxygen.
상기 노즐보호 가스공급부에 공급되는 것은 완전연소를 위한 이론 당량비 이상의 산화제 중 일부일 수 있다.What is supplied to the nozzle protection gas supply unit may be some of the oxidizers that exceed the theoretical equivalent ratio for complete combustion.
도 4는 본원발명의 일실시예에 따른 예혼합 형태 직접 접촉식 스팀 제너레이터의 연소실 단면도이다. Figure 4 is a cross-sectional view of the combustion chamber of a premixed type direct contact steam generator according to an embodiment of the present invention.
상기 예혼합버너와 연통되어 형성된 수냉자켓(2100)이 형성된 연소실(2000);을 포함할 수 있다. It may include a combustion chamber 2000 in which a water-cooled jacket 2100 is formed in communication with the premix burner.
상기 수냉자켓에 용수를 공급하기 위한 하나 이상의 용수 공급구(2110), 상기 수냉자켓에서 용수를 배출하기 위한 하나 이상의 용수 배출구(2120) 및 상기 용수 공급부 전단에 형성된 용수 공급량을 차단 또는 공급하기 위한 용수밸브(2130);을 포함할 수 있다. One or more water supply ports 2110 for supplying water to the water cooling jacket, one or more water discharge ports 2120 for discharging water from the water cooling jacket, and water for blocking or supplying the water supply amount formed at the front of the water supply unit. It may include a valve 2130.
상기 예혼합버너와 연통되어 형성된 접선방향으로 용수 분사구(2200);가 형성된 연소실(2000);을 포함할 수 있다. It may include a combustion chamber 2000 having a water injection port 2200 in a tangential direction formed in communication with the premix burner.
상기 용수 분사구는 상기 연소실에 하나 이상 형성될 수 있다. One or more water nozzles may be formed in the combustion chamber.
상기 용수 분사구는 상기 연소실에 등간격으로 형성될 수 있다.The water nozzles may be formed at equal intervals in the combustion chamber.
상기 용수 분사구는 상기 연소실에 동일축상에 형성될 수 있다.The water nozzle may be formed on the same axis as the combustion chamber.
상기 용수 분사구는 상기 용수 공급부와 연통될 수 있다.The water nozzle may be in communication with the water supply unit.
상기 용수 분사구는 상기 연소관에 접선방향을 형성되어 상기 용수 주입시 선회를 형성시킬 수 있다. The water injection port may be formed in a tangential direction to the combustion pipe to form a rotation when the water is injected.
상기 연소실은 다단으로 형성될 수 있으며, 상기 예혼합버너와 연통된 상기 연소실의 타단은 고압의 상기 혼합물을 배출하기 위한 배출관(3000);과 연통될 수 있다. The combustion chamber may be formed in multiple stages, and the other end of the combustion chamber in communication with the premix burner may be in communication with a discharge pipe 3000 for discharging the high-pressure mixture.
상기 배출관에는 상기 혼합물이 배출되는 배출덕트(3100);가 하나 이상 형성되고 상기 배출덕트에는 상기 연소실의 압력을 조절하기 위한 압력조절밸브 (3110);이 형성될 수 있다. One or more discharge ducts 3100 through which the mixture is discharged may be formed in the discharge pipe, and a pressure control valve 3110 for controlling the pressure of the combustion chamber may be formed in the discharge duct.
상기 배출덕트 후단에는 상기 혼합물에 포함된 고상입자를 제거하기 위한 입자제거 유닛이 형성될 수 있다. A particle removal unit may be formed at the rear end of the discharge duct to remove solid particles contained in the mixture.
상기 용수밸브 전단에는 상기 수냉자켓에 공급되는 상기 용수의 전체 공급량을 제어하기 위한 용수제어밸브(2140);가 형성될 수 있다. A water control valve 2140 may be formed at the front end of the water valve to control the total supply amount of water supplied to the water cooling jacket.
상기 다공체 플랫버너의 연소면은 직경 45 mm로 Acotech사의 MF(MetalFiber) model NIT 100S를 사용하였다. 연소면 전단에는 연소면의 균일한 유속분포를 얻기 위한 다공판(Perforation Plate)과 블로워에서 발생되는 맥동을 저감하기 위한 막힘판(Baffle)을 설치하였으며, 다공판 이후에는 화염 안정화 범위와 균일한 온도분포를 얻기 위해 스월을 설치하였다.The combustion surface of the porous flat burner had a diameter of 45 mm, and Acotech's MF (MetalFiber) model NIT 100S was used. In front of the combustion surface, a perforation plate was installed to obtain a uniform flow velocity distribution on the combustion surface and a baffle to reduce pulsation generated from the blower. After the perforation plate, a flame stabilization range and uniform temperature were installed. A swirl was installed to obtain distribution.
(실시예)(Example)
연료 공급부를 통해 연료(NG)를 공급하고, 산화제(공기 또는 산소) 공급부를 통해 공기 또는 산소를 공급하여 연료와 산화제가 혼합 챔버를 통해 화염을 고르게 분산함과 동시에 화염안정기 역할을 해주는 금속 메쉬를 통해 통과하면서 화염이 형성된다.Fuel (NG) is supplied through the fuel supply part, and air or oxygen is supplied through the oxidizer (air or oxygen) supply part, so that the fuel and oxidizer evenly disperse the flame through the mixing chamber, and at the same time, a metal mesh is used to serve as a flame stabilizer. As it passes through, a flame is formed.
상기 금속메쉬는 다공체 일 수 있다.The metal mesh may be a porous body.
그리고 물 분사 노즐을 통해 물이 분사되는데 연소실 내에서 형성되는 고온에 의해 분사되는 물이 스팀으로 변하면서 연소가스와 함께 연소실을 빠져나가게 된다. Water is then injected through the water injection nozzle. Due to the high temperature formed within the combustion chamber, the injected water turns into steam and exits the combustion chamber along with the combustion gases.
물 분사 노즐은 생성시키고자 하는 스팀의 양에 따라 연소실 내부에 추가적으로 설치할 수 있다.Water injection nozzles can be additionally installed inside the combustion chamber depending on the amount of steam to be generated.
버너와 연결되는 연소실은 수냉자켓 구조로 되어 있어 연소실 내부의 고온에도 견딜 수 있게 되어 있는데, 연소실 출구 부분에 설치된 열전대의 측정 온도에 따라 공급 물량이 조절되면서 연소실 손상을 방지함과 동시에 내부 온도가 분사되는 물이 스팀으로 전환될 수 있는 온도를 유지할 수 있도록 구성된다.The combustion chamber connected to the burner has a water-cooled jacket structure, allowing it to withstand high temperatures inside the combustion chamber. The amount supplied is adjusted according to the temperature measured by the thermocouple installed at the outlet of the combustion chamber, preventing damage to the combustion chamber and simultaneously reducing the internal temperature of the spray. It is configured to maintain a temperature at which water can be converted into steam.
연소실 내부 온도에 따라 냉각수를 공급하는 수냉자켓의 면적을 조절할 수 있도록 연소실은 다단으로 구성될 수 있다.The combustion chamber can be configured in multiple stages so that the area of the water cooling jacket that supplies coolant can be adjusted according to the temperature inside the combustion chamber.
연소실 후단에는 압력조절밸브가 설치되어 연소실 내부 압력을 제어할 수 있도록 구성됨으로써 연소실 내에서 고압의 스팀과 연소가스가 형성될 수 있도록 구성된다. A pressure control valve is installed at the rear of the combustion chamber to control the pressure inside the combustion chamber, allowing high-pressure steam and combustion gas to be formed within the combustion chamber.
도 5의 다공체 표면에 형성된 화염을 확인할 수 있다.A flame formed on the surface of the porous body in Figure 5 can be confirmed.
상기 연료는 탄소 또는 탄화수소 연료는 LNG, LPG, 중유, 경유, 석탄, PEt- 코크스, 아스팔틴, 진공 잔여 또는 슬러리 형태의 미처리된 원유 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.The carbon or hydrocarbon fuel may be selected from the group consisting of LNG, LPG, heavy oil, diesel, coal, PEt-coke, asphaltene, unprocessed crude oil in vacuum residue or slurry form.
상기 용수는 상기 오일샌드 추출에 사용된 재사용수로 유기물, 무기물 및 폐수 유출물의 레벨로 미정제 재사용수로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.The water is reused water used for oil sand extraction and may be selected from the group consisting of unrefined reused water at the level of organic matter, inorganic matter, and wastewater effluent.
상기 산화제 가스는 산소, 산소가 풍부한 공기 및 화학량론비로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.The oxidizing gas may be selected from the group consisting of oxygen, oxygen-enriched air, and stoichiometric ratio.
상기 버너 및/또는 연소실을 통해 주입된 상기 생성된 연소가스는 150°C 내지 500°C 의 온도 범위가 될 수 있다. The generated combustion gas injected through the burner and/or combustion chamber may have a temperature range of 150°C to 500°C.
생성된 연소 열의 45% 까지 열교환기를 통해 생성 증기 및 연소가스 혼합물로부터 과열 증기 및 가스 혼합물을 생성할 수 있다.Up to 45% of the generated combustion heat can be used to generate a superheated vapor and gas mixture from the produced vapor and combustion gas mixture through a heat exchanger.
상기 연소기 후단에는 상기 연소가스와 상기 재사용수인 용수의 접촉효율을 높이기 위하여 열매체유닛이 형성될 수 있다.A heat medium unit may be formed at the rear end of the combustor to increase the contact efficiency between the combustion gas and the reused water.
(슬래그 생성 기재 삭제)(Slag generation description deleted)
추가적으로 연소관 내부에 복사열 전달 효율을 주기위한 내화물이 형성될 수 있으며 연소실 내부 온도조건 및 혼합물 생성조건을 조절하기 위하여 최종 생성 혼합물을 다시 연소실로 순환공급할 수 있는 혼합물 주입구 상기 연소관에 형성될 수 있다. Additionally, a refractory material can be formed inside the combustion pipe to provide radiant heat transfer efficiency, and a mixture inlet can be formed in the combustion pipe to circulate the final product mixture back to the combustion chamber to control the temperature conditions and mixture production conditions inside the combustion chamber.
도 6은 본원발명의 일실시예에 따라 제작된 예혼합 형태 직접 접촉식 스팀 제너레이터의 예혼합 및 확산 화염 노즐이 적용된 다공체 표면도이다.Figure 6 is a surface diagram of a porous body to which a premixed and diffusion flame nozzle of a premixed type direct contact steam generator manufactured according to an embodiment of the present invention is applied.
상기 용수 분사 노즐 주위로 환형관 형태의 산화제 분사 노즐이 형성되고 상기 환형관 내부에 확산 연료 노즐이 복수개 형성될 수 있다.An oxidizing agent injection nozzle in the form of a circular pipe may be formed around the water injection nozzle, and a plurality of diffusion fuel nozzles may be formed inside the circular pipe.
상기 확산화염노즐, 상기 용수 분수 노즐의 위치는 상기 다공체면에 평행하게 형성되거나, 상기 확산화염노즐이 상기 다공체면 기준으로 돌출되거 함몰되어 형성될 수 있다.The positions of the diffusion flame nozzle and the water fountain nozzle may be formed parallel to the surface of the porous body, or the diffusion flame nozzle may be formed to protrude or be recessed relative to the surface of the porous body.
상기 확산화염노즐은 확산연료 분사노즐(1450)일 수 있다.The diffusion flame nozzle may be a diffusion fuel injection nozzle (1450).
상기 확산화염노즐은 상기 환형 산화제공급구(1440)일 수 있다.The diffusion flame nozzle may be the annular oxidant supply port 1440.
상기 확산화염노즐로 형성된 확산화염은 상기 분사되는 용수의 증기화 효율을 높일 수 있다.The diffusion flame formed by the diffusion flame nozzle can increase the vaporization efficiency of the sprayed water.
상기 환형형태의 확산화염노즐의 주위로 상기 산화제가 상기 확산연료분사노즐 및 용수공급구 주위를 감싸는 환형형태로 공급될 수 있다.The oxidizing agent may be supplied in an annular shape surrounding the diffusion fuel injection nozzle and the water supply port around the diffusion flame nozzle of the annular shape.
상기 용수공급구 끝단에는 상기 용수의 분사선속도를 조절할 수 있는 용수노즐이 추가로 형성될 수 있다.A water nozzle capable of controlling the spray line speed of the water may be additionally formed at the end of the water supply port.
상기 산화제공급구는 상기 확산연료노즐을 감싸는 환형형태로 형성될 수 있으며, 상기 용수공급구를 감싸는 환형형태로 형성될 수 있다.The oxidant supply port may be formed in an annular shape surrounding the diffusion fuel nozzle, and may be formed in an annular shape surrounding the water supply port.
본원발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다. Anyone skilled in the field to which the present invention pertains will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.
1000:예혼합 버너
1100: 다공체
1200:용수 분사노즐
1300:혼합챔버
1400:공급관
1410:용수공급부
1421:산화제공급부
1422:연료공급부
1430:노즐보호 가스공급부
1440: 환형 산화제공급구
1450: 확산연료 분사노즐
2000:연소실
2100:수냉자켓
2110:용수공급구
2120:용수배출구
2130:용수밸브
2140:용수제어밸브
2200:용수 분사구
3000:배출관
3100:배출덕트
3110:압력조절밸브1000: Premix burner
1100: porous body
1200: Water spray nozzle
1300: Mixing chamber
1400: Supply pipe
1410: Water supply department
1421: Oxidizing agent supply department
1422: Fuel supply department
1430: Nozzle protection gas supply unit
1440: Annular oxidant supply port
1450: Diffusion fuel injection nozzle
2000: Combustion Chamber
2100:Water cooling jacket
2110: Water supply port
2120: Water outlet
2130: Water valve
2140: Water control valve
2200: Water nozzle
3000: Discharge pipe
3100: Discharge duct
3110: Pressure control valve
Claims (12)
상기 예혼합 버너는 다공체(1100);를 사용하며,
상기 다공체는 메탈화이버 또는 다공성세라믹이 충진된 형태이며,
상기 예혼합버너는 다공체면에 형성된 용수 분사 노즐(1200);을 포함하며,
상기 다공체면의 전단과 연통되는 연료 및 산화제 혼합챔버(1300);를 포함하고,
상기 혼합챔버의 전단과 연통되는 연료, 산화제 및 용수를 공급하는 공급관(1400);을 포함하며,
상기 공급관의 축방향을 공급되는 용수공급부(1410);
상기 공급관의 접선방향으로 공급되는 산화제공급부(1421);
산화제공급부에 연결되는 연료공급부(1422); 및
상기 공급관의 접선방향으로 공급되는 노즐보호 가스공급부(1430);을 포함하고,
상기 예혼합버너와 연통되어 형성된 수냉자켓(2100)이 형성된 연소실(2000);을 포함하며,
상기 수냉자켓에 용수를 공급하기 위한 하나 이상의 용수 공급구(2110),
상기 수냉자켓에서 용수를 배출하기 위한 하나 이상의 용수 배출구(2120) 및
상기 용수 공급구 전단에 형성된 용수 공급량을 차단 또는 공급하기 위한 용수밸브(2130);을 포함하고,
상기 연소실은 다단으로 형성될 수 있으며,
상기 예혼합버너와 연통된 상기 연소실의 타단은 고압의 상기 혼합물을 배출하기 위한 배출관(3000);과 연통되며,
상기 배출관에는 상기 혼합물이 배출되는 배출덕트(3100);가 하나 이상 형성되고 상기 배출덕트에는 상기 연소실의 압력을 조절하기 위한 압력조절밸브(3110);이 형성되고,
상기 용수밸브 전단에는 상기 수냉자켓에 공급되는 상기 용수의 전체 공급량을 제어하기 위한 용수제어밸브(2140);가 형성되고,
상기 예혼합버너는 다공체면에 형성된 상기 용수 분사 노즐(1200);을 포함하고,
상기 예혼합버너의 상기 용수 분사 노즐 주위로 환형형태의 확산화염 노즐이 형성된 직접 접촉식 스팀 제너레이터.
Water is sprayed directly onto the flame of the premix burner (1000) to create a mixture of high-pressure steam and combustion gas.
The premix burner uses a porous body (1100),
The porous body is filled with metal fiber or porous ceramic,
The premix burner includes a water spray nozzle 1200 formed on the surface of the porous body,
It includes a fuel and oxidant mixing chamber 1300 in communication with the front end of the porous body surface,
It includes a supply pipe 1400 for supplying fuel, oxidizer, and water in communication with the front end of the mixing chamber,
A water supply unit 1410 supplied in the axial direction of the supply pipe;
An oxidant supply unit 1421 supplied in a tangential direction of the supply pipe;
A fuel supply unit (1422) connected to the oxidizer supply unit; and
It includes a nozzle protection gas supply unit 1430 supplied in a tangential direction of the supply pipe,
It includes a combustion chamber (2000) in which a water-cooled jacket (2100) is formed in communication with the premix burner,
One or more water supply ports (2110) for supplying water to the water cooling jacket,
One or more water discharge ports 2120 for discharging water from the water cooling jacket, and
It includes a water valve 2130 for blocking or supplying the water supply amount formed in front of the water supply port,
The combustion chamber may be formed in multiple stages,
The other end of the combustion chamber in communication with the premix burner is in communication with a discharge pipe 3000 for discharging the high-pressure mixture,
One or more discharge ducts 3100 through which the mixture is discharged are formed in the discharge pipe, and a pressure control valve 3110 for controlling the pressure of the combustion chamber is formed in the discharge duct,
A water control valve 2140 is formed at the front end of the water valve to control the total supply amount of the water supplied to the water cooling jacket,
The premix burner includes the water spray nozzle 1200 formed on the surface of the porous body,
A direct contact steam generator in which an annular diffusion flame nozzle is formed around the water injection nozzle of the premix burner.
상기 용수는 오일샌드 추출용 추출수인 직접 접촉식 스팀 제너레이터.
According to paragraph 1,
The water is a direct contact steam generator that is extraction water for oil sand extraction.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020220154426A KR102591317B1 (en) | 2022-11-17 | 2022-11-17 | Pre-mixed flame type Direct Contact Steam Generator |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020220154426A KR102591317B1 (en) | 2022-11-17 | 2022-11-17 | Pre-mixed flame type Direct Contact Steam Generator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102591317B1 true KR102591317B1 (en) | 2023-10-19 |
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ID=88507628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020220154426A KR102591317B1 (en) | 2022-11-17 | 2022-11-17 | Pre-mixed flame type Direct Contact Steam Generator |
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| KR (1) | KR102591317B1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6206684B1 (en) * | 1999-01-22 | 2001-03-27 | Clean Energy Systems, Inc. | Steam generator injector |
| JP2007163032A (en) * | 2005-12-14 | 2007-06-28 | Seiji Ohara | Oil-burning tube bundle combustion boiler using collision type atomizer |
| WO2014022829A1 (en) * | 2012-08-03 | 2014-02-06 | K2 Technologies, LLC | System and method for cooling a downhole gas generator |
| US20180087354A1 (en) | 2016-09-28 | 2018-03-29 | Suncor Energy Inc. | Production of hydrocarbon using direct-contact steam generation |
| US20200270157A1 (en) | 2019-02-21 | 2020-08-27 | Gas Technology Institute | System and method for desalinating and removing pollutants from produced water |
| KR102187696B1 (en) | 2020-06-26 | 2020-12-07 | 한국건설기술연구원 | Injection connection structure applied to steam-assisted gravity drainage(sagd) and a construction method thereof |
-
2022
- 2022-11-17 KR KR1020220154426A patent/KR102591317B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6206684B1 (en) * | 1999-01-22 | 2001-03-27 | Clean Energy Systems, Inc. | Steam generator injector |
| JP2007163032A (en) * | 2005-12-14 | 2007-06-28 | Seiji Ohara | Oil-burning tube bundle combustion boiler using collision type atomizer |
| WO2014022829A1 (en) * | 2012-08-03 | 2014-02-06 | K2 Technologies, LLC | System and method for cooling a downhole gas generator |
| US20180087354A1 (en) | 2016-09-28 | 2018-03-29 | Suncor Energy Inc. | Production of hydrocarbon using direct-contact steam generation |
| US20200270157A1 (en) | 2019-02-21 | 2020-08-27 | Gas Technology Institute | System and method for desalinating and removing pollutants from produced water |
| KR102187696B1 (en) | 2020-06-26 | 2020-12-07 | 한국건설기술연구원 | Injection connection structure applied to steam-assisted gravity drainage(sagd) and a construction method thereof |
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