KR20120012428A - 가스화 방법 및 가스화 장치 - Google Patents

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KR20120012428A
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마크 다니엘 다고스티니
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에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드
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Abstract

사이클론 가스화 장치와 사이클론 가스화 방법이 개시된다. 사이클론 가스화 장치와 사이클론 가스화 방법은, 제1 단부에 인접한 제1 부위와 제2 단부에 인접한 제2 부위를 갖는 챔버를 포함하고, 챔버의 제1 부위로 제1 연료를 도입하며, 챔버로 제2 연료를 도입하고; 및 제1 연료의 속도를 가속하고 또 제1 부위로부터 제2 부위를 향하여 제1 연료를 와류로 만들기 위하여 가속 산화제를 도입하는 것을 포함한다.

Description

가스화 방법 및 가스화 장치{METHOD FOR GASIFICATION AND A GASIFIER}
본 발명은 가스화 방법 및 가스화 장치에 관한 것으로, 특히, 사이클론 가스화를 포함하는 가스화 방법 및 가스화 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 공지의 사이클론 반응기(cyclonic reactor)들의 작동은 결점들을 나타낼 수 있다. 사이클론 반응기 내에서의 온도 구배(temperature gradient)로 인하여, 반응기 내에서 슬래그(slag)가 고화하는 경향이 있는데, 슬래그가 반응기로부터 배출되는 영역 가까이에서 특히 그러하다. 예컨대, 공지의 사이클론 반응기들에서, 슬래그는 슬래그 탭(tap)을 통해 흐르고 또 슬래그는 냉각탱크와 같은 보다 저온의 환경으로 복사에 의해 열을 전달한다. 슬래그 탭 가까이에서 슬래그로부터의 열손실은, 반응기와 냉각탱크 사이의 열구배로 인하여 비교적 클 수 있다. 높은 열손실은 슬래그의 점성을 급격하게 증가시키고, 그리하여 슬래그의 유동속도를 감소시키고 또 종종 슬래그의 고화에 이르게 한다. 이러한 슬래그의 냉각, 점성 증가 및 고화는, 반응기에 대한 열효율의 저하, 분진방출의 증가 및/또는 작업중단에 이를 수 있다.
공지의 사이클론 반응기들은, 높은 점성(예컨대, 약 200 ft/s 를 초과하는 점성)을 갖는 입자가 혼입된 흐름에 의하여 반응기의 벽들을 부식시킬 수 있다. 일반적으로, 반응기의 벽들이 벽 단열재료로서 내화재료를 포함할 때, 내화재료의 부식된 부위들은 용기의 손상 또는 파괴를 피하기 위하여 정기적으로 교체되어야 한다. 반응기 벽 부위들의 교체는, 교체재료에 대한 재료비용, 내화재료의 교체를 처리하기 위한 공정비용, 및 내화재료의 교체 동안에 반응기를 사용할 수 없는 결과로 된다.
특정한 공정들의 효율성과 가능한 화학적 상호작용의 범위는, 반응기의 체적에 의하여 제한된다. 일반적으로, 사이클론 반응기들은 고속 주입을 포함하고 또 단위체적당 비교적 높은 열방출 비율(예컨대, 10MW열/m3을 초과하여)을 갖는다. 고체연료들을 연소하기 위하여, 고체연료들은 먼저 가열, 이어서 휘발, 그 다음, 산화되어야 한다. 각 공정은, 시간에 의존하고 또 반응기의 체적은 공정을 위한 시간의 지속에 영향을 준다(즉, 주어진 열방출에 대하여, 보다 큰 체적은 공정을 위한 보다 긴 시간을 허용한다). 공지의 반응기들은, 사이클론 반응기에서 얻을 수 있는 비교적 짧은 가스체류시간(예컨대, 약 1초)에 의하여 구속된다. 그리하여, 높은 수분 수치(예컨대, 약 15 중량%를 초과하는) 또는 큰 입자 사이즈(예컨대, 약 1/4인치의 치수를 갖는)와 같은 저급한 연소연료 재료들은, 원하는 정도로 산화될 수 없어서 감소된 연료이용율 및/또는 감소된 연소 및/또는 가스화 효율을 초래한다.
WO2005/106327은, 그 전체 내용이 여기에 참조로 통합되고, 플라즈마 토치를 사용하여 폐기물들을 배출가스 및 슬래그로 열분해 및 유리화하는 사이클론 플라즈마 열분해(pyrolysis)/유리화(vitrification)시스템을 개시한다. 이 시스템은, 중금속들과 같은 독성 재료들을 감소시킨다. 이 시스템은, 플라즈마 토치에 의하여 형성된 원심력 하에서 반응기의 내벽에 흡수된 후 비산 재(fly ash)를 용융시킨다. 이 시스템에서, 플라즈마 토치는, 반응기의 내부 바닥면에 대하여 소정 각도로 경사져 있다. 이 시스템은, 주 반응기로부터 배출가스를 수집하기 위한 보조 반응기를 포함한다, 이 보조 반응기는, 주 반응기의 한 쪽에 위치된다. 이 시스템은, 배출가스의 온도를 높이기 위하여 후속 버너(afterburner)를 필요로 한다. 또한, 이 시스템은, 히트 싱크(heat sink)없이 양 쪽에서 비교적 고온(예컨대, 약 1400℃ 이상)에 노출된 분리기 벽(separator wall)을 필요로 하고, 그리하여 이 요소의 고온 고장의 위험을 초래한다. 이 시스템은 또한, 충돌표면의 평면 위 약 20 내지 40도 사이로 지향된 고출력/속도 플라즈마 제트에 의해 야기되는 반응기 벽의 부식을 결과를 가져온다.
미국특허 제6,910,432호는, 그 전체 내용이 여기에 참조로 통합되고, 버너와 배럴을 갖는 슬래그 사이클론 반응기에서 고체연료를 연소하기 위한 방법을 개시한다. 이 방법은 2개의 산화제 흐름의 주입을 포함하는바, 제1 산화제 흐름은 체적으로 약 21%의 산소농도를 갖고 또 제2 산화제 흐름은 제1 산화제 흐름보다 더 큰 산소농도를 갖는다. 2개의 산화제 흐름은 선택적으로 사이클론 연소기로 주입됨으로써 2개의 산화제 흐름의 혼합은, 제1 산화제 흐름의 일부가 연소기의 배럴 내에서 그 원래의 농도로부터 변하지않은 채 잔류하도록 된다. 이 방법은 사이클론 반응기 내에 제2연료를 포함하지 않고 또 고속 주입으로 인하여 반응기 벽에 부식이 생길 수 있다.
미국특허 제6,968,791호는, 그 전체 내용이 여기에 참조로 통합되고, 사이클론 반응기를 작동하기 위한 방법을 개시한다. 사이클론 반응기는, 버너 단부(전방 또는 입구 단부)와 목부(throat: 후방 또는 배출 단부)를 갖는 배럴, 배럴과 연통하는 2개의 버너, 제1 연료와 제1 산화제의 흐름, 및 제2 연료와 제2 산화제의 흐름을 포함하고, 제1 산화제의 산소농도는 체적으로 약 21%이고 제1 산화제의 산소농도는 체적으로 약 21%보다 크다. 제2 연료와 산화제는 버너 단부에서 도입된다. 제2 연료 및 산화제 연소의 생성물들은 목부 단부에서 배출되고, 또 제2 연료 및 산화제에 의하여 생성된 제2 화염은 사이클론 내에서 보조적인 복사열을 생성한다. 따라서, 이 방법은 또한 내화부식을 일으키기 쉽다.
미국특허 제7,621,154호는, 그 전체 내용이 여기에 참조로 통합되고, 용융된 제품을 형성하기 위한 용융로에 열을 공급하기 위한 방법을 개시한다. 재(ash) 성분을 갖는 제1 연료 및 제1 산화제는, 제2 연료 및 제2 산화제와 함께 슬래그 챔버로 유입되고, 제2 산화제는 체적으로 22% 내지 100%의 산소농도를 갖는다. 제1 연료 및 제1 산화제의 적어도 일부는 슬래그 챔버 내에서 연소되고, 재 성분은 용융된 슬래그층으로 수집되어 슬래그 챔버로부터 회수된다. 슬래그화 연소기 가스 배출물은, 슬래그 챔버로부터 용융로의 공간 내로 약 1000℃ 와 2500℃ 사이의 온도로 통과하여 용융 슬래그를 형성하기 위한 열을 공급한다.
필요한 것은, 가스화 장치 내에서 슬래그의 온도 및 점성이 유지되는 가스화 방법 및 사이클론 가스화 장치인바, 가스화 장치는 실질적으로 부식으로부터 보호되고, 산화제(들)는 불활성가스를 적게 또는 사용하지 않으며, 가스화를 위한 가스 운동량(momentum)이 유지되는 한편, 컴팩트한 설비는 체적비 대비 높은 열방출 비율을 제공하고, 고체 연료입자들은 신속하게 가열 및/또는 점화될 수 있으며, 및/또는 체류시간 및 온도분포의 균일성이 연장될 수 있다.
본 개시의 한 관점은 사이클론 가스화 장치를 포함한다. 사이클론 가스화 장치는, 챔버와, 제1 연료 주입기, 버너 및 산화제 주입기를 포함한다. 챔버는, 제1 단부에 인접한 제1 부위와 제2 단부에 인접한 제2 부위를 갖는다. 제1 연료 주입기는, 챔버의 제1 부위로 제1 연료를 도입하기 위하여 위치된다. 버너는, 챔버의 제2 부위로 제2 연료를 도입하기 위하여 위치된 제2 연료 주입기를 포함하고 또 제2 부위로부터 제1 부위를 향하여 화염을 지향시키도록 구성된다. 제1 산화제 주입기는, 제1 연료의 속도를 가속하고 또 제1 부위로부터 제2 부위를 향하여 제 1연료를 와류로 만든다. 제2 부위는, 제1 연료와, 제2 연료 또는 이들의 조합의 가스화에 의하여 형성된 생성 가스를 위한 흐름 통로를 포함한다. 제1 연료는 고체연료를 포함한다.
본 개시의 다른 관점은 사이클론 가스화 장치를 포함한다. 사이클론 가스화 장치는, 제1 단부에 인접한 제1 부위와 제2 단부에 인접한 제2 부위를 갖는 챔버 와, 챔버의 제1 부위로 제1 연료를 도입하기 위하여 위치된 제1 연료 주입기, 챔버로 제2 연료를 도입하기 위하여 위치된 제2 연료 주입기를 포함하는 버너, 제1 연료의 속도를 가속하고 또 제1 부위로부터 제2 부위를 향하여 제 1연료를 와류로 만들도록 된 가속산화제 주입기, 및 환상의(annular) 산화제 주입기를 포함한다. 제2 부위는, 제1 연료와, 제2 연료 또는 이들의 조합의 가스화에 의하여 형성된 생성 가스를 위한 흐름통로를 포함한다. 환상의 산화제 주입기는, 적어도 제1 연료의 가스화를 촉진하기 위하여 제1 연료 주입기 주위에 배열된다. 제1 연료는 고체연료를 포함한다.
본 개시의 다른 관점은 사이클론 가스화 방법을 포함한다. 이 방법은, 제1 단부에 인접한 제1 부위와 제2 단부에 인접한 제2 부위를 갖는 챔버를 제공하고, 챔버의 제1 부위로 제1 연료를 도입하며, 챔버로 제2 연료를 도입하고 또 산소로써 제2 연료를 산화시키고, 제1 연료의 속도를 가속하고 또 제1 부위로부터 제2 부위를 향하여 제 1연료를 와류로 만들기 위하여 가속 산화제를 도입하며, 및 제2 부위로부터 제1 부위를 향하여 하나 이상의 화염을 지향시키되 이 화염은 제2 연료의 산화에 의하여 형성되고, 및 환상의 산화제 주입기로써 제1 연료 주위에 환상의 산화제를 도입함으로써 적어도 제1 연료의 가스화를 촉진하는 것을 포함한다. 제2 연료는 그 성분에서 제1 연료와 다르다. 제1 연료는 고체연료를 포함한다.
본 개시의 이점은 슬래그 온도 및 점성의 제어를 포함하고, 이는 슬래그가 냉각되고 농축됨으로 인한 작동 정지를 감소하거나 제거할 수 있다.
본 개시의 다른 이점은, 저농도의 불활성 가스를 갖는 산화제를 사용하면서 사이클론 작용을 유지하는 것을 포함하고, 그리하여 가스화 공정들에 대한 불활성 가스의 역효과를 감소시킨다.
본 발명의 다른 특징 및 이점들은, 본 발명의 원리들을 예로 나타내는 첨부도면을 참조하여, 이하의 바람직한 실시예의 상세한 기재로부터 명확해질 것이다.
도 1은, 일 실시예에 따른 예시적인 사이클론 가스화 장치를 포함하는 시스템의 개략도이다.
도 2는, 일 실시예에 따른 예시적인 사이클론 가스화 장치를 포함하는 시스템의 개략도이다.
도 3은, 일 실시예에 따른 예시적인 사이클론 가스화 장치를 포함하는 시스템의 개략도이다.
도 4는, 일 실시예에 따른 예시적인 사이클론 가스화 장치를 도시한다.
도 5는, 일 실시예에 따라 도 4의 선 5-5을 따른 예시적인 사이클론 가스화 장치의 단면도를 나타낸다.
도 6은, 일 실시예에 따른 예시적인 사이클론 가스화 장치의 단면도를 나타낸다.
도 7은, 일 실시예에 따른 예시적인 사이클론 가스화 장치의 단면도를 나타낸다.
도 8은, 일 실시예에 따른 예시적인 사이클론 가스화 장치의 챔버의 제1 부위를 나타낸다.
도 9는, 일 실시예에 따른 예시적인 사이클론 가스화 장치의 챔버의 제1 부위를 나타낸다.
도 10은, 일 실시예에 따라 도 4의 선 10-10을 따른 예시적인 사이클론 가스화 장치의 단면도를 나타낸다.
도 11은, 일 실시예에 따른 예시적인 사이클론 가스화 장치의 챔버의 제1 부위를 나타낸다.
도 12는, 일 실시예에 따라 도 4의 선 12-12을 따른 예시적인 사이클론 가스화 장치의 단면도를 나타낸다.
도 13은, 일 실시예에 따른 예시적인 사이클론 가스화 장치의 챔버의 제2 부위를 나타낸다.
도 14는, 취성재료 및 연성재료에 대하여 부식속도 데이터 대 접촉각의 예시적인 도표를 나타낸다.
이하에서 기재된 것은 가스화 방법과 사이클론 가스화를 포함하는 가스화 장치이다. 실시예들은, 가스화 장치 내에서 슬래그의 온도와 점성을 유지하고, 부식으로부터 가스화 장치를 실질적으로 보호하며, 불활성가스를 적게 또는 사용하지않는 산화제(들)를 이용하고, 가스화를 위하여 가스 운동량을 유지하며, 체적에 대한 높은 열방출 비율을 갖는 컴팩트한 설비를 포함하고, 연료입자를 신속하게 가열 및 점화하고, 및/또는 체류시간 및 온도분포의 균일성을 연장한다.
도 1, 2, 3은, 예시적인 사이클론 가스화 장치(300)를 포함하는 예시적인 시스템을 도시한다. 도 4 내지 13은 가스화 장치(300)의 여러 도면 및/또는 실시예들을 도시한다. 적합한 시스템들은, 이에 한정되지는 않지만, 에너지집약 시스템(예컨대, 펄프와 종이, 유리, 강철, 비철, 유틸리티, 생물학 정제 (biorefine)를 위한) 및 전속적인 생물자원(biomass) 공급원료 또는 유기 부산물(예컨대 삼림, 펄프와 종이, 식품처리-동물과 채소, 농업과 생물학 정제를 위한)을 유지하는 시스템, 또는 열 및 동력 생산에서 화석연료들을 재생가능한 연료들로 교체하는 것을 시도하는 다른 적합한 시스템들을 포함한다.
도 1을 참조하면, 가스화 장치(300)는 시스템(100)에 포함될 수 있는데, 이는 복합 열 및/또는 동력적용 분야에 적합할 수 있다. 시스템(100)은, 강철 재열로(reheat furnace) 또는 공정 보일러(일반적으로 천연가스로 연소되는)와 같은 산업용 가열 또는 용융로(102)로 합성의 생성가스(product gas)를 공급한다. 가스화 장치(300)로부터의 합성의 생성가스의 출력은, 연료 분배헤더(108)로 유입되기 전 및 로(102)로 열을 공급하는 버너(106)들로 공급되기 전에 열교환기(104)(예컨대, 산업용 가열 또는 용융로(102)에서 사용되는 연소용 공기를 위한 예열기)로 공급된다. 로의 요구조건들에 따라서, 로(102)에 주입되기 전에 추가적인 합성의 생성가스의 예비처리가 포함될 수 있다. 버너(106)들은, 저NOx 버너(예컨대, 산업용 로에서 20ppmv 이하의 NOx배출을 하는 버너)들 일 수 있다. 버너(106)들의 제어는, 로(102)의 제어시스템(110)과 연계된 작동밸브(130)들에 의하여 이루어질 수 있다. 로의 요구사항에서의 변동에 대한 시스템(110)의 적응성은, 가스화 장치(300)에서 제2 연료로 사용하기 위하여 생성가스의 일부를 재순환시킴으로써 증진될 수 있다. 로(102)를 떠나는 연도(flue) 가스의 온도는, 특별한 산업공정에 따라 예컨대, 500℉ 부터 1500℉(260℃ 내지 816℃)까지 변할 수 있다. 연도가스는 과열조절기(112)로 공급되고, 그 온도는 예컨대 재순환 팬(132)을 통해 냉각가스의 일부를 재순환시킴으로써 낮아지고 안정되며, 이어서 증발기(114)로 공급되며, 거기서 열은 물과 같은 작업유체 또는 부탄 또는 암모니아와 같은 유기(organic)유체와 열교환되고, 랭킨(Rankine)사이클 발전기(116)로써 동력이 생성된다. 작업유체의 선택은, 시스템(100)의 크기 및/또는 로(102)를 떠나는 연도가스의 온도에 대하여 구성될 수 있다. 증발기(114)로부터의 냉각된 가스는, 과열조절기(112)로 재순환되거나, 또는 연료 건조기(118)로 공급되고, 그리하여 시스템(100)의 효율을 증가시킨다. 시스템(100)은 임의의 다른 적합한 공정 요소들을 포함할 수 있다. 예컨대, 시스템(100)은 분진/산(acid) 제거시스템(120), 생물자원 공급시스템 (122), 굴뚝(124), 산소 공급원(126) 및/또는 추가 주입기(128)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 가스화 장치(300)는 미분탄-연소 동력 보일러 시스템(200)에 포함될 수 있다. 시스템(200)은, 생물자원 또는 다른 재생가능한 연료들로부터 합성가스를 생산하고 또 보일러에서 석탄을 부분적으로 또는 완전히 교체하기 위하여 합성가스를 이용할 수 있다. 일 실시예에서, 시스템(200)은, 석탄을 미분화하고 또 생물자원을 가스화할 수 있고, 생물자원으로부터 추출된 합성가스는 전체 에너지의 약 10% 내지 20% 이상을 보일러로 공급한다. 높은 레벨의 생물자원 공동연소(예컨대, 보일러로 공급된 에너지의 약 50%를 초과하여 생산하기 위한 생물자원 공동연소)는, 가스화 장치(300)에서 생물자원을 가스화하고, 하나의 생물자원 공급기(202)를 사용하며, 및/또는 생성가스를 버너(204)들로 분배 및 주입함으로써 달성될 수 있다. 일 실시예에서, 시스템(200)은 황 집진기(scrubber) 또는 선택적인 촉매환원 유닛을 실질적으로 구비하지 않을 수 있다.
가스화 장치(300)는, 합성의 생성가스 연료 흐름으로부터 고체입자들을 포집 및 제거하도록 구성되고, 그리하여 공해 및 하류 폐색(fouling)의 잠재적인 근원을 감소 또는 제거한다. 또한, 가스화 장치(300)는, 비유기성 재료를 환경친화적인 재료인 슬래그로 변환시킬 수 있다. 가스화 장치(300)는, 집진장치(206)로부터 비산 재를 처리하기 위하여 이용될 수 있고, 이는 슬래그의 상업적 판매(예컨대, 송풍 또는 숫돌 연마제, 지붕널 입자, 및/또는 아스팔트 포장 혼합재)를 위한 가능성을 갖고서, 비산 재의 매립에 대하여 환경적으로 바람직한 선택을 제공할 수 있다. 기타 적합한 공정요소들이 시스템(200)에 포함될 수 있다. 예컨대, 시스템(200)은 로(102)에 석탄을 공급하기 위한 석탄공급원(208)을 포함할 수 있다.
시스템(100) 및/또는 시스템(200)의 부위들은, 다른 공정들 또는 시스템들과 사용될 수 있다. 예컨대, 시스템(100) 및/또는 시스템(200)에 사용되지않는 유체를 가열하기 위하여 열교환기가 사용될 수 있다. 나아가서, 공정의 가열 및/또는 동력 조건들에 따라서 복수의 적합한 시스템들이 조합될 수 있다. 또한, 알 수 있듯이, 가스화 장치(300)는, 적합한 로를 갖는 임의의 적합한 시스템에 사용될 수 있다. 예컨대, 가스화 장치(300)는, 제어기(305)에 의하여 제어된 가스화 장치(300)와 로(102)를 갖는 도 3에 도시된 시스템(303)에 사용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 가스화 장치(300)는, 제1 연료(도시 안 됨)를 도입하기 위한 제1 연료 주입기(302)와, 제2 연료(도시 안 됨)를 도입하기 위한 제2 연료 주입기(304), 가스화 장치(300) 내에서 제1 연료의 접선방향 속도를 가속하기 위한 산화제 주입기(예컨대, 가속 산화제 주입기(306))를 포함한다. 일 실시예에서, 제2 연료 주입기(304)에 의하여 제2 버너(414)로 공급된 연료는, 가스화 장치(300)로의 전체 에너지 입력의 약 25% 미만일 수 있다(제1 연료 주입기 (302)에 의하여 공급된 연료는 가스화 장치(300)의 전체 에너지 입력의 약 75% 이상이다). 추가적인 실시예에서, 제2 연료 주입기(304)에 의하여 제2 버너(414)로 공급된 연료는, 가스화 장치(300)로의 전체 에너지 입력의 약 10% 미만일 수 있다(제1 연료 주입기(302)에 의하여 공급된 연료는 가스화 장치(300)의 전체 에너지 입력의 약 90% 이상이다). 추가적인 또 다른 실시예에서, 제2 연료 주입기 (304)에 의하여 제2 버너(414)로 공급된 연료는, 가스화 장치(300)로의 전체 에너지 입력의 약 5% 미만(제1 연료 주입기(302)에 의하여 공급된 연료는 가스화 장치(300)의 전체 에너지 입력의 약 95% 이상이다)일 수 있다.
제1 연료는, 제1 연료 주입기(302)를 통하여 저속으로(예컨대, 약 60 ft/s 미만) 가스화 장치의 챔버(400: 도 5를 참조하여 후술 됨)로 도입되고, 또 고속의 산화제 흐름(예컨대, 약 200 ft/s와 400 ft/s 사이의 속도를 갖는 흐름)에 의하여 접선방향 궤적으로 휩쓸려 간다. 제1 연료의 입자들에 작용하는 원심력은, 챔버(400)의 벽(402)을 향하여 입자들을 가속하고, 입자들은 용융된 슬래그층에 실질적으로 포집된다. 용융된 슬래그층은, 고체연료 입자들의 연속적인 퇴적(deposit) 및 용융에 의하여 형성된다. 용융된 상태(molten phase)로 포집 및 보류된 고체연료 입자들은, 가스화 장치(300) 내에서 체류시간을 증가시킨다. 예컨대, 용융된 상태의 입자들은, 약 1초의 체류시간을 가질 수 있는 기체상태의 입자들에 비교하여 약 1분 이상의 체류시간을 가질 수 있다. 용융된 상태의 입자들에 대한 연장된 체류시간은, 고체연료(예컨대, 순수하게 고체연료, 고체연료를 포함하는 슬러리, 또는 고체연료를 함유하는 임의의 다른 적합한 연료)에서 고체 탄소의 높은 정도의 가스화를 촉진한다. 기체상태(gas phase)의 반응은, 3차원의 제2 흐름을 유도하는 제1 연료 주입기(302)와 제2 연료 주입기(304)(추가로 후술하는 바와 같이)사이의 대향흐름(counter-current) 관계를 갖는 접선방향 흐름들에 의하여 생성된 반경방향 압력구배와 높은 가스 속도에 의하여 만들어진 난류성 혼합에 의해 향상된다. 슬래그는, 중력과 가스구동 전단의 조합작용 하에서 제1 단부(408)(예컨대, 입구단부)로부터 제2 단부(412)(예컨대, 출구단부)로 유동한다. 슬래그는, 슬래그 배출포트(802)(예컨대, 슬래그 탭)을 통하여 적합한 수집장치로 배출된다. 가스는 또한, 일반적으로 제1 단부(408)로부터 제2 단부(412)로 흐른다. 대부분의 고체 잔류물/분진은 가스로부터 분리되고 또 가스는 출구(404)(예컨대, 가스배출포트)를 통해 방출된다.
도 5에 도시된 일 실시예에서, 제2 버너(414)는 챔버(400)의 제2 부위(410)에 또는 이와 연통하여 위치되고 또 제2 화염(416)을 제1 부위(406)를 향하여 지향시키도록 구성된다. 이러한 구성은 대향흐름 버너를 갖는 것으로 불릴 수 있다. 대향흐름 버너 구성에서 제2 화염(416)은, 산화제에서 산소의 높은 농도에 기초한 아주 고온의 화염(예컨대, 약 5000℉ 이상)을 형성한다. 달리 특정된 경우를 제외하고 여기서 사용된 바와 같이, "산소"란 용어는 적어도 체적으로 약 30%의 O2함량을 말한다. 제2 화염(416)으로부터 방출된 열은, 슬래그 배출포트(802)를 통하여 챔버(400)를 떠나는 슬래그를 위하여 안정된 슬래그 유동조건들을 형성하는 미리 정해진 온도 이상으로 슬래그의 온도를 유지한다. 미리 정해진 온도는, 점성이 250 poise가 되는 온도인 T250일 수 있다.
대향흐름 버너 구성은, 제2 화염(416)이 가스 및 분진을 혼입하고 또 가스 및 분진을 제1 부위(406)를 향하여 재지향시키도록 허용하여, 체류시간을 증가시키고 가스화 장치(300)의 효율을 향상시킨다. 제2 화염(416)은, 가스화 장치 (300)로부터 배출되는 합성의 생성가스를 위한 후속버너로서의 역할을 할 수 있다. 합성의 생성가스가 가스화 장치(300)로부터 배출될 때, 합성의 생성가스는 제2 화염(416)에 근접성을 유지하는 통로(500)를 가로지르고, 합성의 생성가스의 온도를 높이고 또 합성의 생성가스를 화학적으로 반응성이 있는 물질(species)들과 서로 혼합한다. 온도의 상승 및 상호 혼합은, 합성의 생성가스 내의 미세한 입자의 고체 탄소를 입자화함으로써 가스화 효율을 향상시키고 또 합성의 생성가스 내에서, 만일 존재한다면, 타르들을 분자적으로 환원(또는 열분해)시킨다. 여기서 사용된 바와 같이, "타르"란 용어는 반응의 초기단계 동안에, 특히 산소결핍 환경에서 형성된 고분자 중량의 유기성분들을 말한다. 타르는 고온에서 냉각되기 쉽고, 끈적끈적한 물질을 형성하며, 또 밸브 및 열교환기와 같은 하류 공정설비를 폐색시키는 것으로 알려져 있다.
일 실시예에서, 제2 연료 및 산화제는, 챔버(400) 내에서 접선방향 흐름과 실질적으로 동일한 방향으로 와류로 된다. 와류 흐름은 제2 화염(416)의 반경 방향 팽창을 야기할 수 있고, 이는 차례로 화염의 전방 운동량(momentum)을 억제한다. 와류 흐름은, 제2 화염이 챔버(400)의 전방벽(409)에 충돌하는 것을 감소 또는 제거할 수 있다. 제2 화염의 충돌은 벽(402)의 파손으로 이어질 수 있다. 화염을 넓히는 것은 화염 표면적을 증가시킬 수 있다. 증가된 화염 표면적은 가스화 장치(300) 전체에 걸쳐서 제2 화염(416)으로부터의 가열을 증가시킨다. 특히, 챔버(400)의 제1 단부(408)의 가열은, 화염의 전방면적을 증가시킴으로써 와류 대향흐름의 제2 화염(416)으로 개선되고, 이에 따라 화염의 선단표면과 챔버(400)의 제1 단부(408) 사이의 복사 관찰인자(view factor)를 증가시킨다(도 6에 도시된 바와 같이). 제1 단부(408)에 인접한 개선된 가열은, 고체연료 및 슬래그의 보다 조기 가열, 증가된 반응기 열방출, 및 증가된 슬래그의 유동 안정성을 허용한다. 와류의 제2 화염(416)은, 접선방향 흐름영역(flow field)을 유지하고 또 고체입자들을 벽(402)를 향하여 밀어줌으로써 슬래그에서 고체입자들을 보다 효율적으로 포집한다.
일 실시예에서, 산화제로 제2 연료를 연소하는 제2 버너(414)는, 제1 단부(408)를 향하여 지향되고 또 제2 단부(412)로부터 챔버(400)로 진입하는 제2 화염(416)을 형성한다. 제2 버너(414)는, 분배된 보충적인 가열원을 제공하여, 가스화 반응들을 가속하고, 슬래그 유동을 안정화시키며, 생성흐름(product stream)으로 입자의 전이(carryover)를 감소시키고, 또 반응기 내에서 사이클론 작용을 증진시킨다. 제2 버너(414)는, 챔버(400) 내에서 제2 연료의 적어도 부분적인 산화를 촉진한다. 제2 연료는 고체, 액체, 및/또는 기체일 수 있다. 제2 연료의 적어도 부분적인 산화는 화염(416)을 형성한다. 화염(416)은 챔버(400)의 중심축(301)을 따라 지향된다. 일 실시예에서, 화염(416)은 슬래그 배출포트(802)의 길이에 걸쳐 연장하고, 제2 부위(410)에서 미리 정해진 온도(예컨대, 슬래그의 녹는점 이상)를 유지하는 열복사를 제공한다. 일 실시예에서, 제2 버너(414)는, 화학양론적 산소량 이하로 작동되어, 주위 생성가스의 산화를 감소 또는 제거한다. 만일 제2 연료가 기체이면, 이러한 서브-화학양론적인 작동은 제2 화염 방사를 증가시킬 수 있고, 이는 챔버(400) 내에서 제2 화염(416)으로부터의 가열효율을 향상시킬 수 있다.
가스화 장치(300)의 외부는 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다. 예컨대, 외부는 강철, 임의의 기타 적합한 재료, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 가스화 장치(300)의 외부는, 챔버(400)를 내장하기 위하여 임의의 적합한 기하구조일 수 있다. 챔버(400)는 제1 단부(408)에 인접한 제1 부위(406)와 제2 단부(412)에 인접한 제2 부위(410)를 포함한다. 챔버(400)의 전부 또는 일부는 내화재료를 포함할 수 있다. 내화재료는, 실리카, 알루미나, 철, 크롬, 지르코늄 및/또는 기타 고온 재료의 합금들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 챔버(400)(또는 챔버(400)의 벽(402)들)는, 제1 부위(406)와 제2부위(410) 및/또는 챔버(400)의 임의의 다른 적합한 부위들의 온도를 모니터하기 위한 열전대들을 포함할 수 있다. 추가로 또는 대신에, 챔버(400)의 전부 또는 일부는, 물재킷(422)을 통하여 물을 순환시킴으로써 수냉각될 수 있다.(도 5 참조)
일 실시예에서, 챔버(400)는, 형태가 원통형상일 수 있고 또 배럴로 불릴 수 있다. 예시적인 챔버(400)에서, 챔버는 슬래그로부터 생성가스를 분리하기 위하여 원심력과 "배럴"형상에 의존한다. 재(ash) 성분을 갖는 연료는 미리 정해진 속도로 도입될 수 있다. 일 실시예에서, 미리 정해진 속도는 약 60 ft/s 미만이다. 다른 실시예에서, 제1 연료는 실질적으로 이송가스(transport gas)없이(비공압식으 로) 도입된다.
저속의 제1 연료는, 제1 연료가 챔버(400)의 벽(402)에 접촉하기 전에 고속의 산화제에 의해 접촉된다. 제1 연료가 벽(402)과 접촉하기 전에 제1 연료와 산화제의 접촉은, 반응기 내에서 입자들의 고정 및/또는 축적을 방지하고, 또 제1 산화제 흐름의 보다 높은 속도로 인하여 연료입자들의 신속한 혼입을 가능하게 한다. 입자들의 고정 및/또는 축적의 감소 또는 제거는, 챔버(400) 내에서 연료입자들의 보다 균일한 퇴적을 허용한다. 일반적으로 이미 퇴적된 입자들을 픽업하기 위한 속도(픽업속도: pickup velocity)는, 입자들을 부유물에 보류하기 위한 속도(도약속도: saltation velocity)보다 실질적으로 더 크다. 예컨대, 픽업속도는 도약속도 보다 2.5배까지 더 클 수 있다. 그래서, 초기의 입자 고정 및/또는 축적을 감소 또는 제거함으로써 연료입자들은 챔버(400) 내에서 보다 균일하게 퇴적된다. 이러한 균일한 분배는, 보다 많은 입자 표면적을 고온 및 반응가스에 노출시킴으로써 챔버(400)의 주어진 체적에 대하여 화학반응속도를 증가시킬 수 있고, 및/또는 보다 높은 열방출 속도를 가능하게 할 수 있다. 산화제의 속도는 약 200 ft/s와 400 ft/s 사이일 수 있다. 이러한 범위는(연료입자들의 크기 및/또는 형상에 따라) 신속한 입자 혼입과 원심작용을 유지하기 위한 충분한 운동량을 제공한다. 또한 이러한 범위는(연료입자들의 크기 및/또는 형상에 따라), 극히 높은 공급압력 및/또는 대류냉각에 의한 슬래그층의 고화 경향을 회피할 수 있다.
챔버(400)는, 가스화 장치(300)가 하나 이상의 산화제(예컨대, 산소를 함유하는 가스)로써 연료(예컨대, 고체연료) 들을 가스화하는 것을 허용한다. 챔버(400)는, 챔버(400)의 제1 단부(408)에 인접한 챔버(400)의 제1 부위 (406)에서 제1 연료 주입기(302)로부터 연료를 받도록 구성된다. 제1 연료 주입기(302)를 통해 도입된 연료의 속도는, 가속산화제 주입기(306)에 의하여 주입된 산화제에 의해 접선방향으로 가속된다. 도 8은, 챔버(400)내부로 주입될 때 제1 연료의 입자들의 초기 경로를 도시한다. 제1 세트의 화살표(602)들은 제1 연료의 입자들의 경로를 나타낸다. 제2 세트의 화살표(604)들은 산화제의 경로를 도시한다. 각 세트의 화살표(602, 604)들에서, 상대속도는 화살표의 길이로 도시된다, 예컨대, 보다 긴 화살표는 각각의 경로를 갖는 입자/산화제에 대한 보다 큰 속도를 나타낸다. 각 세트의 화살표(602, 604)들에서, 입자들의 상대적인 방향/궤적은 화살표의 방위로 도시된다. 예컨대, 수직으로 지향된 화살표는 아래쪽 방향/궤적을 나타낸다. 일 실시예에서, 산화제는 체적으로 약 28% 이상의 O2 농도를 포함한다. 다른 실시예에서, 산화제는 체적으로 약 50% 이상의 O2 농도를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 산화제는 체적으로 약 85% 이상의 O2 농도를 포함한다.
산화제와의 상호작용으로 야기된 제1 연료의 가속은, 연료 입자들에 작용하는 원심성 및 선형 전단력들을 유발한다. 선형 전단력은, 입자의 접선방향 속도에 급격한 증가를 부여함으로써 입자들을 부유상태로 유지하고, 그리하여 반응기 체적 전체에 걸쳐 입자들을 분배하는 한편, 원심력(접선방향 유동영역에 의해 야기된)은 입자들의 반경 방향 바깥으로의 운동을 부여하여 이들이 챔버(400)의 벽(들) (402)에 퇴적되도록 한다. 그러나 도 9에 도시된 바와 같이, 고속의 산화제 속도와 저속의 연료 속도로 인하여, 가속 산화제 주입기(306) 내부로의 연료입자들의 동시 혼입은, 연료입자들과 벽(402) 사이의 초기 연료충돌에서 미리 정해진 값으로 접촉각(510)을 유지하고, 미리 정해진 값은 벽(들)(402)의 부식을 감소 또는 제거하기에 충분히 낮다. 일 실시예에서, 챔버(400)는 제1 부위(406)로부터 제2 부위 (410)로 기울어져서, 중력을 이용하여 슬래그 배출포트(802)쪽으로의 슬래그 유동을 더 촉진한다. 추가 실시예에서, 챔버(400)의 중심축(301)(도 5와 7에 도시)은 수평면상에서 약 10도 각도(예컨대, 중력에 수직으로부터 10도)로 위치한다.
도 4를 다시 참조하면, 다단식(staged) 산화제 주입을 용이하게 하기 위하여 복수의 다단식 산화제 주입기(308)들이 구성될 수 있다. 다단식 산화제 주입기 (308)들은, 챔버(400) 내에서 가스의 유동경로(도 5 참조)를 따라 미리 정해진 위치들에서 산화제를 접선방향으로 도입한다. 다단식 산화제 주입은, 챔버(400) 내에서 속도 및 온도 프로파일을 생성할 수 있다. 예컨대, 접선방향 유동영역과 벽(402) 사이의 점성저항은, 유동속도를 저하시키고 또 연료입자들 및 재(ash) 입자들을 이송하는 힘을 점차 감소시킨다. 일 실시예에서, 추가적인 고속의 산화제(예컨대, 약 200 ft/s와 400 ft/s 사이의 속도로 도입된 산화제)가 접선방향 흐름을 가속하기 위하여 하나 이상의 다단식 산화제 주입기(308)로 주입됨으로써, 고체입자들의 연속적인 이송을 증진시킨다. 동시에, 다단식 산화제 주입기(308)들은 추가적인 산화제를 추가하고, 연료 산화를 통해 많은 화학에너지를 방출하며, 이는 국부적인 온도를 증가시킨다. 국부적인 온도의 증가는 챔버(400)의 제1 부위(406)에 인접하여 반응 동력학(kinetics)을 증가시킨다. 다른 실시예에서, 속도 프로파일은 다단식 산화제 주입기(308)를 매개로 다단식 산화제의 낮은 속도(예컨대, 약 200 ft/s 미만으로 도입된 산화제)를 포함하고, 이는 접선방향 유동영역을 실질적으로 가속시키지 않고 산화제를 추가할 수 있다.
다단식 산화제 속도 및 주입위치의 원하는 조합은, 온도측정(예컨대, 벽(402)에 매몰된 열전대들을 통해 챔버(400)내의 온도를 감시하거나 또는 배출가스 흐름에 위치된 열전대들을 매개로 배출가스 온도를 감시함으로써) 결정될 수 있다. 추가로 또는 대신에, 최적의 반응기 작동조건들은 배출가스의 성분을 측정함으로써 결정될 수 있다. 예컨대, 성분은, 가스 크로마토그래프, 질량 분석계, 라만(Raman) 분광계, 또는 기타 적합한 분석적 또는 분광학적 계기를 사용하여 추출 샘플링에 의하여 결정될 수 있다. 추가로 또는 대신에, 가스성분은, 비분산성 적외선 분석기와 같은 광학수단을 이용하여 원래의 위치에서 측정될 수 있다. 일 실시예에서, 최적의 반응기 작동조건은, 슬래그의 탄소함량과 농도(consitency)를 결정함으로써 정해진다. 본 실시예에서, 슬래그 배출포트(802)로부터 배출되는 고체재료가 분석된다. 챔버(400) 내에서 조건들의 모니터링은, 원하는 결과들을 얻기 위하여 조정이 가해지는 것을 허용한다. 원하는 결과들은, 내화재료 내에서 온도의 실질적인 균일성(예컨대, 내화재료의 온도는 약 50℃의 범위 내 또는 약 1300℃와 약 1350℃ 사이로 유지됨), 미리 정해진 배출가스 온도(예컨대, 약 1400℃)를 달성하고, 미리 정해진 배출가스의 입자함량(예컨대, 제1 연료의 전체 재 함유량의 약 10% 미만)를 달성하며, 및/또는 슬래그 내에서 미리 정해진 탄소함량(예컨대, 중량으로 약 10% 미만)를 달성하는 것을 포함한다.
다단식 산화제 주입기(308)들은, 출구(404)로부터 미리 정해진 거리(예컨대, 가스흐름 통로(418)의 약 1/3 또는 2/3 길이에)에 위치된다. 가스흐름 통로(418)는, 챔버(400)의 중심축(301)을 따라 측정할 때, 제1 연료 주입기(302)의 중심선과 가스출구(404)의 중심선 사이의 거리이다.
제1 연료 주입기(302)에 의한 연료 주입은, 이송가스가 적은 또는 이송가스가 없는(예컨대, 고체연료의 파운드당 약 0.5 lb 미만의 이송가스 또는 중력공급으로서 이송가스가 없는) 저속(예컨대, 약 60 ft/s 미만)으로 이루어진다. 이송가스가 없거나(공기 또는 질소를 포함하는 종래의 이송가스와 같은) 또는 적게 갖는 것은, 반응기 온도 및 합성가스 가열값이 불활성 희석제에 의하여 감소되는 것을 방지할 수 있다.
도 10은, 도 4에서 선 10-10을 따라 도시된 가스화 장치(300)의 예시적인 실시예의 단면도를 나타낸다. 도 10은, 챔버(400)의 제1 부위(406)를 특별히 도시한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 예비 산화제 주입기(309)는 챔버(400)에 예비 산화제 흐름을 제공한다. 예비 산화제 주입기(309)는, 제1 연료 주입기(302)로부터 챔버(400)로 유입되는 연료 흐름에 인접하여 위치된다. 일 실시예에서, 제1 연료 주입기(302)는, 가속 산화제 주입기(306)에 의하여 제공된 산화제 흐름과 예비 산화제 주입기(309)에 의하여 제공된 제2 산화제 흐름 사이에 연료 흐름을 공급하도록 위치될 수 있다. 2개의 산화제 흐름들 사이에 연료 흐름을 도입하는 것은, 산화제-연료 접촉면적을 증가시키고, 점화를 개선하며, 연료연소를 가속화하고, 및/또는 챔버(400)의 벽(들)(402)의 부식을 감소/제거할 수 있다.
일 실시예에서, 예비 산화제 주입기(309)에 의하여 공급된 산화제 흐름의 속도는, 미리 정해진 각도 너머로 접촉각(510)을 증가시키고 또 챔버(400)의 벽(들)(402)을 바람하지 않게 부식시키는 미리 정해진 속도 이하가 되도록 미리 선택된다. 이러한 산화제 흐름의 속도는 또한, 원심운동에 점성저항을 추가하고 또 제1 산화제에 의해 혼입된 연료입자들의 운동량을 저지하는 미리 정해진 속도 이상일 수도 있다. 일 실시예에서, 이러한 산화제 흐름의 속도는 약 30 ft/s와 60 ft/s 사이이다.
다른 실시예는, 환상의 산화제 주입기(702)를 매개로 산화제로 흡출된 (aspirated)연료를 공급하는 제1 연료 주입기(302)를 포함한다. 여기서 사용된 바와 같이, "환상의 산화제 주입기"란 용어 및 그의 문법적 변형예는, 산화제의 링(연속적인 또는 비연속적인)을 형성하기 위하여 구성된 산화제 주입기를 말한다. 도 11은, 가스화 장치(300)의 본 실시예의 단면도를 나타낸다. 도 11은, 챔버(400)의 제1 부위(406)의 변형예를 특별히 도시한다. 환상의 산화제 주입기(702)는, 단지 제1 연료 주입기(302)에 인접하기 보다는 그 주위에(또는 실질적으로 그 주위에) 산화제를 도입하기 위하여 위치된다. 제1 연료 주입기(302) 주위에 환상의 산화제 주입기(702)를 위치시키는 것은, 연료-산화제의 접촉면을 증가시키고 또 포위하는 가스에 의해 야기된 연료-산화제반응들의 희석을 감소 또는 제거한다.
일 실시예에서, 환상의 산화제 주입기(702)는, 산화제 및 연료 흐름들이 챔버(400)의 벽(들)(402)과 접촉하기 전에 산화제 및 연료를 혼합하기 위하여 위치된다. 예컨대, 환상의 산화제 주입기(702)의 연료노즐은, 챔버(400)의 벽(들) (402)로부터 미리 정해진 거리(X)만큼 후퇴될 수 있다. 미리 정해진 거리(X)는, 미리 선택된 시간에 점화를 개시하는 거리 이상에 되도록 선정될 수 있고, 및/또는 미리 선택된 정도 이상으로 연료반응을 형성하기 위하여 선정될 수 있다. 미리 정해진 거리(X)를 증가시키는 것은, 가스화 장치(300)로 유입되기 전에 연료 및 산화제의 혼합도를 증가시키고 또 연료점화의 보다 빠른 개시 및 가스화 장치(300)로 유입되기 전에 보다 큰 연료반응 정도를 제공한다. 추가로 또는 대신에, 미리 정해진 거리(X)는, 환상의 산화제 주입기(702) 및/또는 벽(들)(402)에 야기된 손상량에 대응하는 거리 이하로 선정될 수 있다. 미리 정해진 거리(X)를 감소시키는 것은, 환상의 산화제 주입기(702)와 챔버(400)의 벽(들)(402)에의 손상을 감소 또는 제거한다. 일 실시예에서, 미리 정해진 거리(X)는, 연료노즐의 유압직경(유압 직경은 원주로 나눈 단면적의 4배와 동일함)의 약 2배 미만이다. 일 실시예에서, 미리 정해진 거리(X)는, 연료노즐의 유압 직경의 약 5배 미만이다.
도 12는, 도 4의 선 12-12을 따라 도시된 예시적인 가스화 장치(300)의 단면도를 나타낸다. 도 12는 특별히 챔버(400)의 제2 부위(410)를 도시한다. 본 실시예에서, 생성가스와 고체입자의 추가적인 분리는 벽(402)의 상부영역(804)과 가스출구(404) 사이에 예각(520)을 형성함으로써 이루어진다. 예각(520)은 배출가스 흐름의 예리한 곡률을 유발한다. 고체입자들/미립자들은, 예리한 곡률에 의하여 가스 출구(404)로의 유입이 실질적으로 저지되고 또 고체입자 통로(806)를 따른다. 특히, 예각(520)의 상류쪽 고체입자들의 관성(inertia)은 고체입자들을 출구(404) 너머로 밀어내고(생성가스 통로(808)와 대비하여) 또 고체입자들이 챔버(400)의 원심영역 내에 혼입되도록 한다. 다른 실시예에서, 벽(402)의 상부영역(804)과 가스출구(404) 사이에 돌출부재(810)를 위치시킴으로써 동일한 효과들이 만들어진다(도 13 참조). 예각(520)과, 돌출부재(810), 및/또는 기타 적합한 특징부들은, 가스화에 의하여 형성된 생성가스를 위하여 구불구불한 통로를 형성할 수 있다. 구불구불한 통로는 생성가스로부터 입자를 분리할 수 있다.
도 7에 도시된 변형예에서, 제2 버너(414)는 챔버(400)의 제1 부위(406)에 위치되고 또 제2 화염(416)을 제2 부위(410)를 향하여 지향시키도록 구성된다. 이러한 구성은 공동흐름(co-current)버너를 갖는 것으로 불릴 수 있다. 공동흐름 버너 구성에서 제2 화염(416)은, 챔버의 제1 부위(406)에서 최고온도가 되는 온도분포를 형성하고, 또 그와 같이 해서 슬래그가 제1 부위(406)에서 저점성을 그리고 제2 부위(410)에서 고점성을 갖는 슬래그 점성분포를 형성한다.
일 실시예에서, 접촉각(510)의 미리 정해진 값은, 챔버(400)의 벽(들) (402)에서 재료의 부식을 감소시키기 위하여 선택된다. 벽(들)(402)의 부식은, 연료입자들의 속도 및 궤적과, 연료입자들의 크기, 연료입자들의 형상, 연료입자들의 경도, 및/또는 벽(들)(402)을 형성하는 재료의 상대적인 연성에 달려있다. 일 실시예에서, 연료입자들의 속도 및 궤적은, 연료입자들의 크기와, 연료입자들의 형상, 연료입자들의 경도, 및/또는 벽(들)(402)을 형성하는 재료의 상대적인 연성에 대응하여 제어된다.
도 14는, 취성재료 및 연성재료에 대하여 부식속도 데이터 대 접촉각의 예시적인 도표를 나타낸다. 취성재료들은 세라믹을 포함한다. 연성재료들은 풀림처리한 (annealed)강철을 포함한다. 내화재료의 상대적인 연성은 내화재료의 온도에 근거하여 변할 수 있다. 일반적으로, 연성은 온도가 증가함에 따라 증가한다. 챔버 (400)에서, 제1 부위(406)에서 벽(402)의 온도는 챔버(400)의 다른 부위들보다 더 낮다. 제1 부위(406)의 보다 낮은 온도는, 제1 부위(406)에 벽(402)의 재료가 챔버(400)의 다른 부위들보다 더 취약해지게 만든다. 취성재료에 대한 부식속도는, 개시(attack)각도가 90도까지 증가함에 따라 연속적으로 증가한다. 연성재료에 대한 부식속도는, 약 20 내지 30도의 접촉각에서 최대가 된다. 일 실시예에 서, 부식속도는, 접촉각을 약 20도 미만으로 유지함으로써 감소된다. 일 실시예에서, 개시각도를 약 20도 미만으로 유지하는 것은, 연료 주입속도를 약 60 ft/s 미만으로 또 제1 산화제속도를 약 200 ft/s 와 400 ft/s 사이로 유지함으로써 얻어진다. 추가적인 실시예에서, 접촉각은 약 10도 미만으로 유지되고 또 연료 주입속도는 약 30 ft/s 미만으로 유지된다.
일 실시예에서, 예비 산화제 주입기(309) 및/또는 다단식 산화제 주입기(들)(308)는, 제2 버너(414)의 공기역학(예컨대, 반응물질의 속도와 궤적)을 조정함으로써 화염특성을 조정한다. 예컨대, 챔버(400) 내의 온도와, 챔버(400) 내의 화학적 동역학, 및 챔버(400) 내의 슬래그 흐름은, 제2 버너(414)(연료의 와류와 방향이 대응하거나 대응하지 않는)로부터 연료의 와류, 예비 산화제 주입기(309)로부터 산화제의 와류, 및/또는 다단식 산화제 주입기(들)(308)로부터 산화제의 와류에 의하여 조정될 수 있다. 그러한 조정들은 제2 화염(416)을 넓게 하거나 및/또는 짧게 할 수 있다. 이는 제2 화염(416)의 면적을 증가시켜 챔버(400) 전체에 걸쳐 제2 화염(416)으로부터 복사의 투사(projection)를 증가시키는 결과로 된다.
챔버(400)는, 가스흐름 통로(418)가 챔버(400)의 벽(402)을 따라 소용돌이치도록 하는 원심력들을 지지하기 위하여 와류(vortex)를 촉진하도록 구성될 수 있다. 와류의 촉진은, 챔버(400)의 기하구조(예컨대, 원통 형상), 가속 산화제 주입기(306)의 위치선정, 예비 산화제 주입기(309), 다단식 산화제 주입기(들) (308)의 위치선정, 제2 버너(414)의 위치, 디자인 및 작동조건, 및 연료 및 제1 산화제의 속도에 의하여 (전체 또는 부분적으로) 이루어질 수 있다.
본 개시의 실시예들은, 불활성 성분이 적거나 또는 없는 합성가스를 생산하기 위하여 고체연료들을 가스화할 수 있다. 예컨대, 반응기에서 하나 이상의 산화제들은 공기에 비하여 산소농도가 높아질 수 있다. 이는 불활성 가스(예컨대, 질소)의 체적이 감소 또는 제거되는 것을 허용한다. 그러나, 불활성 가스의 체적을 감소시키는 것은 사이클론 작용을 수행하는 가스 운동량을 감소시킬 수 있다. 반응기의 크기는, 반응기가 체적(V)에 대한 높은 열방출(Q) 비율(예컨대, 약 10MW/m3 와 같거나 더 큰 Q/V)로 작동하는 것을 허용하기에 충분한 컴팩트할 수 있는바, 열방출(Q)은 제1 연료와 제2 연료의 보다 높은 가열값이고 또 체적(V)은 반응기 전체 체적이다. 따라서, 반응기는, 증가된 표면적, 고체 연료입자들의 증가된 가열 및/또는 점화, 증가된 체류시간, 및/또는 온도분포의 증가된 균일성에 의하여 반응기 체적의 증가된 활용을 위하여 구성될 수 있다.
발명이 바람직한 실시예를 참조하여 기재되었지만, 발명의 관점을 벗어남이 없이 여러 변경들이 만들어지고 또 등가물들이 그 요소들에 대하여 대체될 수 있음이 당업자들에게 이해될 것이다. 또한, 발명의 본질적인 관점을 벗어남이 없이 본 발명의 교시에 특별한 상황 또는 재료를 적응하기 위하여 많은 수정들이 가해질 수 있다. 그러므로, 본 발명을 수행하기 위하여 계획된 최상의 형태로서 개시된 특별한 실시예에 본 발명이 한정되는 것은 아니라고 생각되고, 그러나 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 관점 내에 속하는 모든 실시예들을 포함할 것이다.

Claims (20)

  1. 사이클론 가스화 장치로서,
    제1 단부에 인접한 제1 부위와 제2 단부에 인접한 제2 부위를 갖는 챔버;와
    챔버의 제1 부위로 제1 연료를 도입하기 위하여 위치된 제1 연료 주입기;
    챔버의 제2부위로 제2 연료를 도입하기 위하여 위치된 버너; 및
    제1 연료의 속도를 가속하고 또 제1 부위로부터 제2 부위를 향하여 제 1연료를 와류로 만들도록 구성된 가속산화제 주입기
    를 포함하고, 상기 버너는, 제2 부위로부터 제1 부위를 향하여 화염을 지향시키도록 구성되고;
    상기 제2 부위는, 적어도 제1 연료의 가스화에 의하여 형성된 생성 가스를 위한 흐름 통로를 포함하며;
    상기 제1 연료는 고체연료를 포함하는 것인 사이클론 가스화 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 연료 주입기는, 비공압식 연료 주입기인 것인 사이클론 가스화 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 연료 주입기는, 약 60 ft/s 미만의 속도로 제1 연료를 주입하도록 구성된 저속 연료 주입기인 것인 사이클론 가스화 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 부위로부터 제2 부위를 향하여 제1 연료의 와류를 유지하도록 구성된 하나 이상의 다단식 산화제 주입기들을 더 포함하는 것인 사이클론 가스화 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 버너는, 화염을 와류로 만들도록 구성되되, 화염의 와류는 제1 연료의 와류에 대응하는 것인 사이클론 가스화 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 버너는, 제2 연료 주입기와 산화제 주입기를 포함하는 것인 사이클론 가스화 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 연료와 제2 연료는 성분이 다른 것인 사이클론 가스화 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 흐름 통로는 구불구불한 흐름 통로인 것인 사이클론 가스화 장치.
  9. 제1항에 있어서, 적어도 상기 제1 연료의 가스화를 촉진하기 위하여 제1 연료 주입기 주위에 배열된 환상의 산화제 주입기를 더 포함하는 것인 사이클론 가스화 장치.
  10. 제1 단부에 인접한 제1 부위와 제2 단부에 인접한 제2 부위를 갖는 챔버;와
    챔버의 제1 부위로 제1 연료를 도입하기 위하여 위치된 제1 연료 주입기;
    챔버로 제2 연료를 도입하기 위하여 위치된 제2 연료 주입기를 포함하는 버너;
    제1 연료의 속도를 가속하고 또 제1 부위로부터 제2 부위를 향하여 제 1연료를 와류로 만들도록 구성된 가속산화제 주입기; 및
    환상의 산화제 주입기
    를 포함하고, 상기 제2 부위는, 제1 연료와, 제2 연료 또는 이들의 조합의 가스화에 의하여 형성된 생성 가스를 위한 흐름 통로를 포함하고;
    상기 환상의 산화제 주입기는, 적어도 제1 연료의 가스화를 촉진하기 위하여 제1 연료 주입기 주위에 배열되며;
    상기 제1 연료는 고체연료를 포함하는 것인 사이클론 가스화 장치.
  11. 제1 단부에 인접한 제1 부위와 제2 단부에 인접한 제2 부위를 갖는 챔버를 제공하는 단계;
    상기 챔버의 제1 부위로 제1 연료를 도입하되, 제1 연료는 고체연료를 포함하는 단계;
    상기 챔버로 제2 연료를 도입하고 산소로 제2 연료를 산화시키되, 제2 연료는 제1 연료와 성분이 다르게 하는 단계;
    상기 제1 연료의 속도를 가속하고 또 제1 부위로부터 제2 부위를 향하여 제1 연료를 와류로 만들기 위하여 가속 산화제를 도입하는 단계; 및
    제2 부위로부터 제1 부위를 향하여 화염을 지향시키되, 이 화염은 제2 연료의 산화에 의하여 형성되게 하는 단계와;
    환상의 산화제 주입기로써 제1 연료 주위에 환상의 산화제를 도입함으로써 적어도 제1 연료의 가스화를 촉진하는 단계 중의 하나 이상을 포함하는 것인 사이클론 가스화 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제2 부위는, 제1 연료의 가스화에 의하여 형성된 생성 가스를 위한 구불구불한 흐름 통로를 포함하는 것인 사이클론 가스화 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 구불구불한 흐름 통로는, 생성가스로부터 입자를 분리시키는 것인 사이클론 가스화 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제1 연료는 주입기는, 약 60 ft/s 미만의 속도로 도입되는 것인 사이클론 가스화 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 가속 산화제는, 약 200 ft/s 내지 약 400 ft/s의 속도로 도입되는 것인 사이클론 가스화 방법.
  16. 제11항에 있어서, 다단식 산화제 주입기에 의하여 제1 부위로부터 제2 부위를 향하여 제1 연료의 와류를 유지하는 단계를 더 포함하는 것인 사이클론 가스화 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 다단식 산화제는, 약 200 ft/s 내지 약 400 ft/s의 속도로 주입되는 것인 사이클론 가스화 방법.
  18. 제11항에 있어서, 상기 가속 산화제는 산소인 것인 사이클론 가스화 방법.
  19. 제11항에 있어서, 상기 환상의 산화제는 산소인 것인 사이클론 가스화 방법.
  20. 제11항에 있어서, 상기 제1 연료는, 챔버와 약 20도 미만의 접촉각을 유지하는 것인 사이클론 가스화 방법.
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100712730B1 (ko) * 2005-12-30 2007-05-04 경기대학교 산학협력단 인공경량 세골재 제조를 위한 수직 소성장치
CA2852118A1 (en) 2011-11-11 2013-05-16 Air Products And Chemcials, Inc. Precombustor system and method for combustion for biomass
US20130145763A1 (en) * 2011-12-09 2013-06-13 Parsa Mirmobin Recovery for thermal cycles
US9551487B2 (en) 2012-03-06 2017-01-24 Access Energy Llc Heat recovery using radiant heat
US20130291771A1 (en) * 2012-05-01 2013-11-07 7977093 Canada Inc. Method and system for delivering heat through gasification of biomass
US9689615B2 (en) * 2012-08-21 2017-06-27 Uop Llc Steady state high temperature reactor
US9707530B2 (en) * 2012-08-21 2017-07-18 Uop Llc Methane conversion apparatus and process using a supersonic flow reactor
US10029957B2 (en) * 2012-08-21 2018-07-24 Uop Llc Methane conversion apparatus and process using a supersonic flow reactor
RU2507149C1 (ru) * 2012-08-21 2014-02-20 Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" Способ получения холодных инертных газообразных продуктов сгорания твердотопливного заряда в газогенераторе
US9656229B2 (en) * 2012-08-21 2017-05-23 Uop Llc Methane conversion apparatus and process using a supersonic flow reactor
US10160697B2 (en) * 2012-08-21 2018-12-25 Uop Llc Methane conversion apparatus and process using a supersonic flow reactor
RU2510414C1 (ru) * 2012-10-10 2014-03-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" Газогенератор
DE102014202282A1 (de) * 2014-02-07 2015-08-13 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben eines Kohlekraftwerkes und Kohlekraftwerk
US9052109B1 (en) 2014-12-12 2015-06-09 Infinitus Renewable Energy, LLC Pyrolytic gas processor and tire conversion system therefrom
JP6535928B2 (ja) * 2016-05-16 2019-07-03 三菱造船株式会社 液化ガスによる急冷可否判定装置、液化ガス貯留タンク、液化ガス運搬船及び液化ガスによる急冷可否判定方法
EP3263987A1 (de) * 2016-06-29 2018-01-03 Ostbayerische Technische Hochschule Amberg-Weiden Vorrichtung und verfahren zur verfeuerung brennbarer gase
RU2668447C1 (ru) * 2017-09-25 2018-10-01 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры" (ФГУП "ЦЭНКИ") Способ газификации твердого топлива и устройство для его осуществления
JP7082931B2 (ja) * 2018-09-03 2022-06-09 株式会社Ihi 石炭焚ボイラ灰付着予測方法及び装置、石炭焚ボイラ灰付着防止方法及び装置、並びに石炭焚ボイラ運用方法及び装置
AU2018267615B1 (en) * 2018-11-20 2019-05-02 Serendipity Technologies Llc Improvement to furnace apparatus
EP4296567A1 (en) 2022-06-22 2023-12-27 Julio Berkes S.A. A combustion unit with a cyclonic combustion chamber

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3566809A (en) * 1969-07-14 1971-03-02 Ecology Ind Inc Incinerator for waste material
DE3065295D1 (en) 1980-09-10 1983-11-17 British Gas Corp Method and apparatus for controlling the level of molten slag in a slagging coal gasifier and use thereof in operating a slagging coal gasifier
US4580504A (en) * 1982-03-04 1986-04-08 Phillips Petroleum Company Method and apparatus for the recovery of hydrocarbons
US4378974A (en) * 1982-06-09 1983-04-05 Allis-Chalmers Corporation Start-up method for coal gasification plant
US4489562A (en) 1982-11-08 1984-12-25 Combustion Engineering, Inc. Method and apparatus for controlling a gasifier
JPS59176391A (ja) 1983-03-28 1984-10-05 Hitachi Ltd 石炭ガス化炉
US4565137A (en) * 1983-08-08 1986-01-21 Aqua-Chem, Inc. Bio-mass suspension burner
CN86108138A (zh) * 1986-12-01 1988-07-20 Trw公司 排渣式燃烧装置
JPS63264696A (ja) 1987-04-21 1988-11-01 Hitachi Ltd 石炭ガス化炉の運転制御方法
CN2124916U (zh) * 1992-03-25 1992-12-16 北京科技大学 用于高炉风口喷吹的粉煤气化燃烧器
US5554202A (en) 1993-09-02 1996-09-10 Texaco Inc. Gasifier monitoring apparatus
CZ295216B6 (cs) 1997-06-06 2005-06-15 Texaco Development Corporation Systém pro řízení proudu kyslíku ve zplyňovacím procesu a způsob řízení proudu kyslíku v tomto procesu
US6074623A (en) * 1997-10-14 2000-06-13 Vick; Steven C. Process for thermal destruction of spent potliners
DE19747324C2 (de) * 1997-10-28 1999-11-04 Bodo Wolf Vorrichtung zur Erzeugung von Brenn-, Synthese- und Reduktionsgas aus nachwachsenden und fossilen Brennstoffen, Biomassen, Müll oder Schlämmen
US5878700A (en) 1997-11-21 1999-03-09 The Babcock & Wilcox Company Integrated reburn system for NOx control from cyclone-fired boilers
US6269286B1 (en) 1998-09-17 2001-07-31 Texaco Inc. System and method for integrated gasification control
NZ337946A (en) 1998-09-25 2001-11-30 Tokyo Gas Co Ltd C-13 labelled oligosaccharides and polysaccharides useful as diagnostic agents for pancreatic exocrine function
US6905668B1 (en) 1998-09-25 2005-06-14 Tokyo Gas Company Limited Diagnostic agents for pancreatic exocrine function
US6910432B2 (en) 2003-08-21 2005-06-28 Air Products And Chemicals, Inc. Selective oxygen enrichment in slagging cyclone combustors
US6968791B2 (en) 2003-08-21 2005-11-29 Air Products And Chemicals, Inc. Oxygen-enriched co-firing of secondary fuels in slagging cyclone combustors
KR100543550B1 (ko) * 2003-08-25 2006-01-20 (주)리메이크코리아 고압 에어 선회식 가스화 버너
KR100582753B1 (ko) 2004-04-29 2006-05-23 주식회사 애드플라텍 선회식 플라즈마 열분해/용융로
EP1888717A4 (en) 2005-06-03 2010-09-01 Plascoenergy Ip Holdings Slb SYSTEM FOR CONVERTING COAL TO A GAS OF A SPECIFIED COMPOSITION
CA2530236C (en) 2005-12-15 2010-03-16 Mark Drisdelle High efficiency cyclone gasifying combustion burner to produce thermal energy and devices and method of operation
BRPI0621534A2 (pt) * 2006-03-23 2016-08-16 Zia Metallurg Processes Inc aparelho para gerar gás de síntese a partir de material orgânico residual, aparelho de co-geração, e, aparelho de geração de hidrogênio
KR20090036546A (ko) 2006-05-05 2009-04-14 플라스코에너지 아이피 홀딩스, 에스.엘., 빌바오, 샤프하우젠 브랜치 가스화기와 함께 사용하기 위한 열 재순환 시스템
JP2009536260A (ja) 2006-05-05 2009-10-08 プラスコエナジー アイピー ホールディングス、エス．エル．、ビルバオ シャフハウゼン ブランチ 炭素質原料のガスへの変換のための制御システム
EP1873229A1 (en) 2006-06-30 2008-01-02 Babcock & Wilcox Volund APS Method of controlling an apparatus for generating electric power and apparatus for use in said method
US7621154B2 (en) 2007-05-02 2009-11-24 Air Products And Chemicals, Inc. Solid fuel combustion for industrial melting with a slagging combustor
DE102007021927A1 (de) * 2007-05-10 2008-11-20 Siemens Ag Ölvergasungsbrenner für aschefreien Flüssigbrennstoff
CN101684939B (zh) 2008-08-11 2011-11-23 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 工业炉中固体燃料燃烧的方法和系统
US8574329B2 (en) * 2008-12-11 2013-11-05 General Electric Company Method of operating a gasifier

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