KR20090121379A - 내부 다중관 벽과 다수의 버너를 갖는 가스화 반응기 용기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 생성물 가스 출구 (7) 가 바닥 단부에 설치되며 용기의 상반부에 있는 연소실 (6), 및 사용시 연소실 (6) 내로 점화하도록 위치되고 산화제 가스와 탄소질 공급물을 위해 적어도 공급 도관이 설치된 버너 (2) 를 포함하는 가스화 반응기 용기 (1) 로서, 연소실 (6) 의 벽 (8) 과 용기 (1) 의 벽 사이에는 환형 공간 (9) 이 설치되고, 연소실 (6) 의 벽 (8) 은 상호 연결된 튜브 장치 (수직으로 배치되거나 또는 나선형 코일로 됨) 를 포함하고, 연소실의 벽에 2 개의 버너 (2) 개구가 존재하며, 이 버너 개구는 동일한 수평 레벨에 위치되며, 또한 서로에 대해 정반대로 위치되고, 버너 개구 내에 버너 (2) 가 존재하는, 가스화 반응기 용기 (1) 에 관한 것이다.

Description

내부 다중관 벽과 다수의 버너를 갖는 가스화 반응기 용기{GASIFICATION REACTOR VESSEL WITH INNER MULTI-PIPE WALL AND SEVERAL BURNERS}

본 발명은, 생성물 가스 출구가 바닥 단부에 설치되며 용기의 상반부에 있는 연소실, 및 사용시 연소실 내로 점화하도록 위치된 버너를 포함하는 가스화 반응기 용기에 관한 것이다.

분류층 가스화 (entrained flow gasification) 분야에서는, 2 형식의 가스화 반응기 즉, 예컨대 US-A-4202672, US-B-6312482 및 DE-A-2425962 에 개시된 형식 및 예컨대 US-A-5968212 및 US-A-2001/0020346 에 개시된 형식의 가스화 반응기가 개발되어 있다. 이들 양자의 형식의 반응기는, 버너가 수소와 일산화탄소를 포함하는 생성물 가스를 배출하는 연소실을 갖는다. 먼저, 제 1 형식의 가스화 반응기는, 사용시 연소실의 상단부에 생성물 가스 출구 및 연소실의 반대쪽 하단부에서 슬래그의 배출을 위한 개구를 갖는다. 제 2 형식의 가스화 반응기는, 사용시 연소실의 하단부에 생성물 가스와 슬래그 양자를 위한 조합된 출구를 갖는다. 본 발명은 제 2 형식의 개선된 가스화 반응기에 관한 것이다.

US-A-5968212 는 반응기의 상단부에 하방으로 향한 버너가 설치된 가스화 반응기를 개시하고 있다. 또한, 이 반응기에는 연소실이 설치된다. 연소실의 벽은 내화물 등급 (refractory grade) 라이닝으로 이루어진다. 연소실의 하단부의 개구를 나가는 생성물 가스는, 폐열 보일러가 설치되는 반응기의 하부 부분에 진입할 수도 있다.

US-A-2001/0020346 은 반응기의 상단부에 하방으로 향한 버너가 설치된 가스화 반응기를 개시하고 있다. 또한, 이 반응기에는 연소실이 설치된다. 연소실의 벽은 반응기 벽의 내부에 설치되는, 수직하게 그리고 평행하게 배치되는 튜브 장치를 포함한다. 이 공보에 따르면, 슬래그의 보호층은, 회분을 포함하는 공급물이 가스화 반응기를 위한 공급물로서 사용될 때, 연소실의 벽에 형성될 것이다. 슬래그의 케이크 층 (caked layer) 이 연소실과 튜브 사이의 단열을 초래할 것이다. 이 공보에 따르면, 이러한 슬래그 층은 적은 회분 공급물이 사용되면 형성되지 않을 것이다. 이러한 상황에서, US-A-2001/0020346 에 따르면, 내화물 벽돌로 지은 라이닝이 사용된다.

상기 가스화 반응기에 적은 회분 공급물을 공급할 때, 내화물 벽돌을 사용해야 하는 경우의 문제점은 내화물 벽돌의 수명이 짧다는 것이다. 이는 이러한 형식의 내화물 층의 조작 온도 범위가 매우 제한되어 있다는 것을 나타낸다. 일시적인 고온의 가스 (혼란한 상황시 발생할 수 있음) 가 내화물을 손상시키고 약화시킬 것이다. 이는 공급물 내의 회분 함량이 매우 적을지라도 발생할 수 있다.

본 발명의 목적은, 회분 함량이 매우 적을 지라도, 연장된 시간 주기 동안 임의의 공급물로 작동할 수 있는 가스화 반응기를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 생성물 가스 출구가 사용시, 바닥 단부에 설치되며 용기의 상반부에 있는 연소실, 및 사용시 연소실 내로 점화하도록 위치되고 산화제 가스와 탄소질 공급물을 위해 적어도 공급 도관이 설치된 버너를 포함하는 가스화 반응기 용기로서, 연소실의 벽과 용기의 벽 사이에는 환형 공간이 설치되고, 연소실의 벽은 상호 연결된 튜브 장치를 포함하고, 연소실의 벽에 2 개의 버너 개구가 존재하며, 이 버너 개구는 동일한 수평 레벨에 위치되며, 또한 서로에 대해 정반대로 위치되고, 버너 개구 내에, 버너가 존재하는, 가스화 반응기에 의해 이루어진다.

본 출원인은 연소실의 벽을 통해 버너를 지향시킴으로써, 나선형으로 형성된 가스 유동이 벽에 슬래그를 가압시키는 연소실을 초래함을 발견하였다. 이러한 반응기에서는, 적은 회분 공급으로 작동시키면서, 여전히 슬래그의 절연층을 형성할 수 있다. 더 나아가서는, 내화물 벽돌의 사용을 회피할 수도 있게 된다. 이러한 반응기는 연장된 시간 주기 동안 작동할 수 있다. 이러한 반응기의 추가의 이점은, 단지 1 개의 버너만 갖는 종래 기술의 반응기에 비해 용량이 더 클 수 있다는 것이다. 추가의 이점은, 반응기 및 반응기의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하는 동안 명확해 질것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 반응기의 개략도이며, 도 2 의 반응기의 BB' 의 단면도이다.

도 2 는 도 1 에 따른 반응기의 AA' 의 단면도이다.

도 3 은 버너 머플의 상세도이다.

도 4 는 버너 머플의 상세도이다.

본 발명은 하기의 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 1 은 용기 (1) 의 상반부에 연소실 (6) 을 포함하는 용기 (1) 를 도시한다. 용기 (1) 는 연소실 (6) 의 바닥부 단부에 생성물 가스 출구 (7) 를 가지며, 또한 정반대로 위치된 2 쌍의 버너 (2) 를 갖는다. 사용시, 용기 (1) 는 수직으로 배향된다. 용어 "상부", "하부", "정상부", "바닥", "수직" 및 "수평" 은 도시된 용기 (1) 의 방위에 관한 것이다. 도 1 에 도시된 바와 같이 연소실 (6) 은, 사용시, 바닥 단부에 단지 하나의 생성물 가스 출구 (7) 만을 갖는다. 이 생성물 가스 출구 (7) 를 통해, 형성된 모든 생성물 가스 및 모든 슬래그가, 연소실의 벽 (8) 의 내부의 영구 슬래그층과는 별개로, 이 연소실로부터 배출된다. 각각의 버너 (2) 에는 산화제 가스 (3) 및 탄소질 공급물 (4) 을 위한 공급 도관들이 설치된다. 선택적으로, 버너 (2) 에는, 슬래그 융점을 저하시키고 슬래그 층의 두께를 감소시키는 감속제 (moderator) 가스 및 소위 플럭산트 (fluxant) 가 공급될 수도 있다. 도 1 에는, 4 개의 버너 (2) 를 갖는 반응기 용기 (1) 가 도시되어 있다. 바람직하게는 4 개 또는 6 개의 버너 개구가 연소실 (6) 의 벽에서 동일한 수평 레벨로 존재하며, 이 버너 개구는 연소실의 관형상 벽의 원주를 따라 균일하게 분포한다. 이와 같이, 정반대로 위치된 버너 쌍이 얻어진다. 대안으로는, 버너 (2) 쌍이 상이한 수평 면에 위치될 수도 있다. 이러한 버너 쌍은 다른 높이에서의 쌍에 대해 엇갈림 구조로 구성될 수도 있다. 이와 같은 실시형태에서, 8 개 이하의 버너 (2) 가 2 이상의 상이한 수평 면에 존재할 수도 있다.

사용시, 버너 (2) 는, 연소실 (6) 의 벽 (8) 에 존재하는 버너 개구 (5) 를 통해 연소실 (6) 내로 점화된다. 정반대로 위치된 버너 (2) 의 각 쌍을 위한 버너 개구 (5) 는 동일한 수평 방향 레벨로 위치되며, 서로에 대해 정반대로 위치된다. 벽 (8) 에 있는 버너 개구 (5) 는 도 3 에 상세히 나타내는 바와 같이 설계되는 것이 바람직하다. 고체 탄소질 공급물에 적절한 버너 (2) 의 예는 US-A-4887962, US-A-4523529 및 US-A-4510874 에 개시되어 있다. 액체 공급물용으로 가능한 버너는 이러한 공급물용으로 공지된 바와 같은 잘 알려진 다중 환형 버너이다.

또한, 도 1 은 연소실 (6) 의 벽 (8) 과 용기 (1) 의 벽 사이에, 환형 공간 (9) 이 제공되는 것을 도시한다. 연소실 (6) 의 벽 (8) 은 상호연결된 튜브 (10) 장치로 이루어진다. 벽 (8) 의 튜브형 부품은 도 1 에 도시된 바와 같이 수직으로 배열된 튜브 (10) 를 포함하거나, 또는 대안으로서 나선형으로 감겨진 튜브를 포함할 수도 있다. 바람직하게는, 튜브는 벽 (8) 의 튜브형 부품에 수직으로 배치된다. 튜브 (10) 내를 유동하는 냉매는 증발에 의해 벽을 냉각시키는 물일 수도 있고, 또는 튜브 (10) 내에서 증발하지 않는 과냉각수일 수도 있다.

상호연결되어 평행하게 배치된 튜브 (10) 장치를 포함하는 연소실 (6) 의 벽 (8) 은 실질적으로 기밀한 벽이 된다. 이러한 벽은 또한 멤브레인 벽으로 불린 다. 튜브 (10) 는 하부에 배치된 공통의 분배장치 (12) 로부터 상부에 배치된 공통의 헤더 (11) 까지 이어진다. 분배장치 (12) 에는 냉각수 공급 도관 (14) 이 설치된다. 공통의 헤더 (11) 에는 스팀 배출 도관 (13) 이 설치된다. 스팀 배출 도관 (13) 및 냉각수 공급 도관 (14) 은 스팀 드럼 (29) 에 유체 연결된다. 스팀 드럼 (29) 에는 새로운 물을 위한 공급 도관 (32) 및 생성된 스팀을 위한 출구 도관 (30) 이 설치된다. 도면에 도시된 바와 같이, 스팀 드럼 (29) 은 공통의 헤더 (11) 보다 더 높은 곳에 위치된다. 바람직한 물 펌프 (31) 가 스팀 드럼 (29) 으로부터 분배장치 (12) 까지의 물의 흐름을 향상시키기 위해 도시되어 있다.

본 출원인은, 도 1 에 도시된 바와 같이 튜브 (10) 내의 증발 스팀으로서 벽 (8) 을 냉각함으로써, 신선한 냉각수가 공급 도관 (32) 을 통해 스팀 드럼 (29) 에 추가되지 못할지라도, 냉각 성능이 계속 유지되는 반응기가 제공되는 것을 발견하였다. 스팀 드럼 (29) 이 공통의 헤더 (11) 보다 더 높은 곳에 위치되기 때문에, 스팀 드럼 (29) 에 존재하는 물이 중력으로 인해 가스화 반응기의 공통의 분배장치 (12) 로 유동할 것이다. 추가의 이점은, 공정에서의 스팀이 생성되어 다른 용도를 위해 유리하게 사용될 수 있는 가스화 반응기에 도입된다는 것이다. 이러한 용도는 선택적인 하류 시트프 반응을 위한 공정 스팀, 선택적인 액체 탄소질 공급물을 위한 또는 외부 과열 후의, 버너에서의 감속제 가스로서의 가열 매체이다. 이 반응기를 사용함으로써 에너지면에서 더욱 효율적인 공정이 얻어진다. 적은 회분 함량을 갖는 가능한 액체 공급물은 예컨대, 타르 샌드 소스의 액체 잔류 유분 (fractions) 이다. 다른 예시는 바이오매스 소스로부터 얻을 수 있는 섬광 열분해 오일 또는 섬광 열분해 오일의 슬러리 및 섬광 열분해 차르 (char) 이다. 가능한 바이오매스 소스는 목재 또는 농업 분야에서 얻어지는 잔류 유분, 예컨대 짚 (straw) 및 목초 재료일 수도 있다. 예시들로는 팜오일 산업, 옥수수 산업, 바이오 디젤 산업에서 발생되는 스트림이다. 가능한 고체 공급물은 저급 재탄 (low ash coal) 및 바이오매스이다. 바이오매스로부터 유도되는 바람직한 고체 공급물은 전술한 바이오매스 소스의 굽기 (torrefaction) 에 의해 전처리된다. 굽기는, 석탄 입자와 유사한 고체 공급물이 얻어지고 반응기에 대해 공지의 석탄 공급 방법을 사용할 수 있기 때문에 유리하다. 본 발명에 따른 반응기는 또한, 예컨대 수냉 (water quench) 과 조합한 반응기의 높은 성능 때문에, 모든 종류의 석탄과 같은 모든 회분 함유 공급물에 대해 유용할 수도 있다.

튜브 (10) 는 용융 슬래그로부터의 공격 (attack) 에 대해 상기 튜브를 보호하기 위해 내화물로 코팅되는 것이 바람직하다.

연소실 (6) 의 생성물 가스 출구 (7) 는 가스화 반응기의 하부 부분 (23) 과 용기 (1) 의 상부 부분을 유체 연결한다. 연소실 (6) 의 하부 부분은, 슬래그 층이 그 자체가 연소실 (6) 보다 더 작은 직경을 갖는 생성물 가스 출구 (7) 까지 유동하도록 경사지는 것이 바람직하다. 도 1 에는, 연소실 (6) 의 이러한 경사 부분이 상호 연결된 튜브 (24) 장치로 이루어져 있음이 도시되어 있는데, 이 튜브 (24) 를 통해서는, 사용시에 냉매가 튜브 (10) 에서와 같이 유동한다. 하부 부 분 (23) 에는 생성물 가스를 위한 출구 (26) 가 설치된다. 이 하부 부분 (23) 에는 연소실 (6) 을 나갈 때 상승된 온도를 갖는 생성물 가스를 냉각시키는 수단이 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 냉각 수단은 앞서 언급한 US-A-5968212 에 도시된 바와 같이 폐열 보일러 (waste heat boiler) 에서의 간접 냉각에 의한 것일 수도 있다. 대안으로서, DE-A-19952754 에 개시된 바와 같이 냉매를 고온의 생성물 가스 내로 분사함으로써 냉각이 이루어질 수도 있다. 더욱 바람직하게는, 냉각 수조 (20) 의 수냉 구역 (19) 에서의 급냉에 의해 냉각이 이루어진다. 상기 냉각 수조 (20) 에서의 급냉이 가능하기 위해서는, 연소실 (6) 의 출구 개구 (7) 는 딥 (dip) 튜브 (16) 에 유체 연결되는 것이 바람직하다. 딥 튜브 (16) 는 반응기 (1) 의 하단부에 위치된 냉각 수조 (20) 에 부분적으로 가라앉아 있다. 바람직하게는 딥 튜브 (16) 의 상단부에는, 사용시 하방으로 유동하는 고온 생성물 가스 즉, 수소 및 일산화탄소의 혼합물에 급냉 매체를 부가하기 위한 분사 수단 (18) 이 존재한다. 딥 튜브 (16) 는 연소실 (6) 에 수직하게 정렬되고 관형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

수냉 구역 (19) 은, 고온의 생성물 가스가 출구 (17) 에서 상방 방향(화살표 참조) 으로 편향되어, 용기 (1) 의 벽과 딥 튜브 (16) 사이에 형성된 환형 공간 (21) 을 통해 상방으로 유동하므로, 고온의 생성물 가스의 경로 내에 존재한다. 환형 공간 (21) 에서는, 고온의 생성물 가스가 급냉 조작 모드에서 물과 직접적으로 (intimately) 접촉할 것이다. 환형 공간 (21) 에서, 수위 (25) 가 존재할 것이다. 상기 수위 (25) 위에는, 하나 이상의 생성물 가스 출구 (들)(26) 가 급냉된 생성물 가스를 배출하기 위해서 반응기 용기 (1) 의 벽에 위치된다. 환형 공간 (21) 과 환형 공간 (9) 사이에는 분리 벽 (27) 이 선택적으로 존재할 수도 있다. 생성물 가스는 대부분 수소 및 일산화탄소로 이루어질 것이다. 이러한 가스는 또한 복합 가스라 한다.

가스화 반응기 (1) 의 하단부에는, 슬래그 배출 개구 (28) 가 적절하게 존재한다. 이 슬래그 배출 개구 (28) 를 통해, 일부의 물과 함께 슬래그가 예컨대, US-A-4852997 및 US-A-67559802 에 개시된 바와 같은 수문 (sluice) 시스템 등의 공지의 슬래그 배출 수단에 의해 용기로부터 배출된다.

본 발명에 따른 가스화 반응기는, 생성물 가스 출구 (7) 로부터 고온의 생성물 가스가 배출되는 경우, 고온의 생성물 가스는 1000 ~ 1800 ℃ 의 온도, 더욱 바람직하게는 1300 ~ 1800 ℃ 의 온도를 갖도록, 조작되는 것이 바람직하다. 연소실에서, 또한 이에 따른 생성물 가스가 갖는 압력은 0.3 ~ 12 MPa 가 바람직하며, 2 ~ 8 MPa 가 바람직하다. 온도 조건은 슬래그가 층을 형성하도록 선택된다. 슬래그 층은 반응기의 하부에 위치된 슬래그 출구 장치로 유동할 것이다.

분사 수단 (18) 을 통해 제공되는 급냉 매체는 바람직하게는 물, 복합 가스 또는 스팀이며, 또는 이들의 조합이다. 이 물은 새로운 (fresh) 물일 수도 있다. 선택적으로, 물은 선택적인 하류 수성 전환 (downstream water shift) 유닛의 공정 응축물일 수도 있다. 바람직한 실시형태에서, 고형물을 포함하는 물이 부분적으로 또는 전체적으로 새로운 물을 대체할 수도 있다. 바람직하게는, 고형물을 포함하는 물은 수냉 구역 (19) 에서 얻어진다. 대안으로, 고형물을 포함하는 물은 선택적인 하류 수세 (water scrubbing) 유닛 (도시 생략) 으로부터의 스트림일 수도 있다. 본 명세서에 기재된 바와 같이 고형물을 포함하는 물의 사용은 수처리 (water treatment) 단계들을 회피하거나 적어도 제한할 수도 있다는 이점을 갖는다.

생성물 가스가 급냉 구역 (19) 에서 가스와 접촉한 후에 출구 (26) 에서 반응기 (1) 로부터 배출되는 때의 생성물 가스의 온도는 바람직하게는 130 ℃ ~ 330 ℃ 이다.

도 1a 는, 흡출관 (draft tube)(16a) 이 추가된 도 1 의 반응기를 도시한다. 흡출관 (16a) 은 딥 튜브 (16) 를 둘러싸며, 바람직하게는 사용시, 딥 튜브 (16) 의 하부 끝이 종료되는 곳의 아래 레벨까지 수냉 구역 (19) 내에서 하방으로 신장한다. 고온 생성물 가스는, 출구 (17) 에서 상방 (화살표 참조) 으로 편향되어, 흡출관 (16a) 과 딥 튜브 (16) 사이에 형성된 환형 공간 (21a) 을 통해 상방으로 유동한다. 흡출관 (16a) 을 가짐으로써, 물이 환형 공간 (21a) 을 통해 상방으로 유동하고 용기 벽과 흡출관 (16a) 사이에 존재하는 환형 공간 (21b) 을 통해 하방으로 유동하여, 보다 한정된 물의 순환이 이루어진다. 이는 고온 가스와 딥 튜브 (16) 의 벽 양자의 냉각에 유리하다. 이와 같은 흡출관은 예컨대, US-A-4605423 에 개시되어 있다.

도 2 는 도 1 의 반응기의 AA' 의 단면도이다. 도 2 의 대응 참조 부호는 도 1 에서와 같은 의미를 갖는다. 명확화를 위해서 단지 튜브 (24) 의 일부만 도시한다. 바람직하게는, 버너 개구 (5) 와 용기 축선 (15) 을 연결하는 수 평선 (22) 에 대한 버너의 점화 각도 (firing angle)(α) 는 1°~ 8°이다. 버너의 점화선 (22') 의 방향은 버너 자체의 길이방향 축선이다. 소위 접선방향 (tangential) 점화는 생성물 가스의 나선형 움직임의 유동을 더 향상시켜 슬래그를 벽에 더 가압하는 것을 발견하였다.

또한, 도 2 는 시동 버너 (34) 를 위해 벽 (8) 에 있는 바람직한 개구 (33) 를 도시한다.

도 3 은 벽 (8) 에서 바람직한 버너 개구 (5) 인, 소위 버너 머플 (burner muffle)(114) 을 도시한다. 도 3 의 대응 참조 부호는 도 1 에서와 같은 의미를 갖는다. 본 출원인은, 도 3 에 도시된 바와 같이 버너 머플 (114) 의 표면에 알맞은 냉각을 제공함으로써, 장기간의 수명을 가지며, 상이한 가스화 조건에서 작동할 수 있는 강한 설계가 얻어짐을 발견하였다. 버너 머플 (114) 은, 수직으로 배향되고, 동심이며 상호연결된 수개의 링 (115) 을 포함한다. 바람직하게는, 적어도 1 개 이상, 더 바람직하게는 모든 링 (115) 은, 라인 (120) 을 통한 냉매용의 별개의 입구와 라인 (122) 을 통한 사용된 냉매용의 별개의 출구를 갖는 도관이다. 도관의 벽 두께는 양호한 열전달을 허용하고 벽 온도를 제한하도록 가능한 작은 것이 바람직하다. 최소 벽두께는 국부적으로 요구되는 기계적 강도에 의해 결정될 것이다. 당업자는 이러한 도관을 위한 정확한 치수를 용이하게 결정할 수 있다. 도관의 직경은 바람직하게는 0.02 ~ 0.08 m 이다. 링은 바람직하게는 5 wt% 이하의 Cr 함량을 갖는 저 합금강 또는 15 wt% 초과의 Cr 함량을 갖는 고 합금강으로부터 제조된다.

라인 (120) 및 라인 (122) 은 냉매 (통상, 물) 분배장치 (119) 에, 또한 공통 (통상, 물/증기 혼합물) 헤더 (121) 에 각각 유체 연결된다. 라인 (120) 을 통해 공급되는 냉각수는 벽 (8) 의 튜브 (10) 에 공급되는 냉각수와 같은 소스로부터 공급될 수도 있다. 또한, 냉각수는 더 낮은 수온 및/또는 상이한 압력을 가질 수도 있는 상이한 소스로부터 공급될 수도 있다. 링은 바람직하게는 함께 용접된다.

링 (115) 은 인접한 링 (115) 에 대해 증가된 직경을 가져, 버너 머플 (114) 은 일단부에 버너 헤드 (117) 를 위한 머플 개구 (116) 를 가지며, 다른 (화염 배출) 단부 (123) 에 더 큰 개구 (118) 를 갖게 된다. 더 큰 개구 (118) 는 도 1 및 도 2 의 개구 (5) 와 동일한 개구이다. 머플 개구 (116) 는 더 큰 개구 (118) 로부터 수평으로 이격되어 있다. 이러한 구성으로 인해, 연결된 링이 원뿔 형상 형태를 갖게 된다.

바람직하게는, 버너 헤드 (117) 를 위한 머플 개구 (116) 에 있는 내부 위치 링 (129) 과 이 내부 위치 링 (129) 에 인접한 다음 링 (129a) 사이의 직선 (125a) 과 수평선 (126) 사이의 각도 (α1) 는 15 ~ 60°이다. 바람직하게는, 버너 헤드 (117) 를 위한 머플 개구 (116) 에 있는 내부 위치 링 (129) 과 화염 배출 단부 (123) 에 있는 더 큰 개구 (118) 의 외부 위치 링 (130) 사이의 직선 (125) 과 수평선 (126) 사이의 각도 (α2) 는 20 ~ 70°이다. 직선 (125) 은 도 3 에 도시된 바와 같이 링 (129) 의 중심으로부터 링 (130) 의 중심까지 그어진다. 바람직하게는, α1 은 α2 보다 크다. 외부 위치 링 (130) 은 버너 헤드 (117) 를 위한 머플 개구 (116) 를 형성하는 링이다.

바람직하게는, 링 (115) 의 개수는 6 ~ 10 이다. 링 (115) 은 도시된 바와 같이 직선 (125) 을 따라 S 곡선을 형성할 수도 있다. 바람직하게는, 실링 (128) 이 버너의 샤프트 (113) 와 버너 슬리브 (136) 사이에 존재한다. 실링 (128) 은 도시된 바와 같이 버너 헤드 (117) 까지 신장될 수 있다. 이러한 실링 (128) 은, 반응 구역에서 존재하는 가스 및 임의의 비산회 (fly ash) 및/또는 슬래그가 용기 (1) 의 벽과 벽 (8) 사이의 공간에 존재하는 버너 슬리브 (136) 에 진입하는 것을 회피한다. 이러한 가스 유동을 회피시킴으로써, 국부적인 열 흐름 (fluxes) 이 더욱 감소된다. 실링 (128) 은, 국부적인 열 팽창을 수용할 수 있는 가요성 실링이 바람직하다. 적합한 실링 재료의 예시로는 섬유 직물 (fibre woven) 및 또는 편물 와이어 메쉬형 (knitted wire mesh type) 실링이다.

도 3 은 또한 벽 (8) 과 튜브 (10) 의 일부를 도시한다. 벽 (8) 은 수개의 수직 및 상호 연결된 튜브 (10) 를 포함한다. 튜브 (10) 에는 개략적으로 도시된 바와 같은 공급 및 배출 라인 (131) 이 설치된다. 튜브 (10) 에는 내화물 (124) 이 코팅된다. 그 결과, 사용시, 내화물 (124) 은 슬래그 층 (132) 으로 덮일 것이다.

도 3 은 또한 버너 머플 (114) 둘레에 설치된 내화물 매스 (127) 를 도시하는데, 이는 버너 헤드 (117) 로의 가능한 지름길을 갖고서 버너 머플 (114) 의 후면에 슬래그가 진입하는 것을 방지한다.

도 3 의 버너 머플 (114) 은 또한 연소실 (6) 내로 돌출하도록 설계될 수도 있다. 본 출원인은, 이와 같은 돌출은, 슬래그 (132) 가 버너 머플 (114) 에 진입하는 것을 회피하는데 유용하다는 것을 발견하였다. 바람직하게는, 버너 머플 (114) 의 적어도 하나의 링 (115) 이 연소실 (6) 에 돌출한다.

Claims (12)

1. 생성물 가스 출구가 사용시, 바닥 단부에 설치되며 용기의 상반부에 있는 연소실, 및 사용시 연소실 내로 점화하도록 위치되고 산화제 가스와 탄소질 공급물을 위해 적어도 공급 도관이 설치된 버너를 포함하는 가스화 반응기 용기로서,

   상기 연소실의 벽과 용기의 벽 사이에는 환형 공간이 설치되고,

   상기 연소실의 벽은 상호 연결된 튜브 장치를 포함하고,

   상기 연소실의 벽에 2 개의 버너 개구가 존재하며, 당해 버너 개구는 동일한 수평 레벨에 위치되며, 또한 서로에 대해 정반대로 위치되고,

   상기 버너 개구 내에 버너가 존재하는, 가스화 반응기 용기.
2. 제 1 항에 있어서, 4 개 또는 6 개의 버너 개구가 연소실의 벽에서 동일한 수평 레벨에 존재하며, 상기 버너 개구는 연소실의 관형상 벽의 원주를 따라 균일하게 분포되는, 가스화 반응기 용기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 8 개 이하의 버너 개구가 2 개 이상의 상이한 수평 면에 존재하는, 가스화 반응기 용기.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 버너 개구와 용기 축선을 연결하는 수평선에 대한 버너의 점화 각도는 1° ~ 8°인, 가스화 반응기 용기.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 버너 개구 외에, 개구가 시동 버너를 위해 벽에 존재하고, 상기 개구는 수냉 벽에 제공되며, 상기 시동 버너는 상기 개구에 위치되는, 가스화 반응기 용기.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연소실의 벽에는 내화물이 코팅되는, 가스화 반응기 용기.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연소실의 바닥 단부에있는 생성물 가스 출구는, 반응기 용기의 하단부에 위치되는 수조에 부분적으로 가라앉은 딥 튜브에 유체 연결되는, 가스화 반응기 용기.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 딥 튜브의 상단부에는, 사용시 수소와 일산화탄소의 하향 유동 혼합물에 급냉 매체를 부가하기 위한 수단이 존재하는, 가스화 반응기 용기.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응기 용기의 하단부에는, 반응기 용기로부터 슬래그를 배출하기 위해 슬래그 배출 개구가 존재하는, 가스화 반응기 용기.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 버너 개구는, 수직으로 배향되고, 동심이며 상호 연결된 수개의 링을 포함하는 버너 머플이며,

    상기 링이 인접 링에 대해 증가된 직경을 가짐으로써, 버너 머플의 일단부가 버너를 위한 머플 개구를 갖고, 버너 머플의 다른 (화염 배출) 단부가 더 큰 개구를 갖고, 상기 링은 냉매를 위한 입구 단부와 사용된 냉매를 위한 출구를 갖는 도관이며,

    버너를 위한 머플 개구는 용기의 벽과 연소실의 벽 사이에 위치되는, 가스화 반응기 용기.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 버너 머플은 연소실 내로 돌출하는, 가스화 반응기 용기.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 버너 머플의 적어도 하나의 링은 연소실에 돌출하는, 가스화 반응기 용기.

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