KR20120073224A

KR20120073224A - 미립형 고체 벌크의 냉각과 동시에 상기 벌크 내에 포함된 개방 공간 가스의 교환을 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20120073224A
Application number: KR1020127005742A
Authority: KR
Inventors: 스테판 하멜
Original assignee: 티센크루프 우데 게엠베하
Priority date: 2009-08-05
Filing date: 2010-08-03
Publication date: 2012-07-04
Also published as: US20120196239A1; EP2462398A1; UA105669C2; ZA201201637B; TW201111726A; WO2011015339A1; DE102009036119A1; CA2769393A1; AU2010281034A1; RU2012106201A; CN102575904A; BR112012002435A2

Abstract

본 발명은 석탄 가스화로부터 고체를 냉각하기 위한 장치에 관한 것으로, 이때 상기 장치는 공급부, 냉각부 및 배출부를 구비한 용기로 구성되고, 이때 냉각부의 내부에는 유동 방향을 가로질러 배치된 라인들이 위치하고, 상기 라인들은 2개의 분류군으로 그룹화되며, 이때 하나의 분류군은 매질 안내 라인들로 구성되고, 다른 분류군은 가스 안내 라인들로 구성되고, 매질 안내 라인들은 냉각부의 내부안으로 닫혀 있으며, 열 교환을 위해 역할하고, 상기 다른 분류군은 가스 안내 라인들로 구성되며, 상기 가스 안내 라인들은 냉각부의 내부 안으로 가스 투과성이어서, 주로 냉각된 슬래그, 회, 부유 분진으로 구성된 고체가 냉각되고, 고체 입자들 내에, 그리고 고체 입자들 사이에 포함된 잔여 가스가 교환된다. 본 발명은 고체의 다운 냉각 및 입자들로부터 잔여 가스를 제거하기 위한 방법에 관한 것이기도 하다.

Description

미립형 고체 벌크의 냉각과 동시에 상기 벌크 내에 포함된 개방 공간 가스의 교환을 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR COOLING A FINE GRAINED SOLID BULK WHILE EXCHANGING THE OPEN SPACE GAS CONTAINED THEREIN SIMUTANEOUSLY}

본 발명은 석탄 가스화로부터 뜨거운 미립형 고체 벌크를 냉각함과 동시에 상기 벌크 내에 포함된 개방 공간 가스의 교환을 위한 장치에 관한 것으로, 이때 상기 장치는 원칙적으로 다른 생가스(raw gas) 생성 공정으로부터 고체 벌크의 냉각을 위해 사용될 수 있고, 특히 석탄 가스화 공정에서 발생하는 비산회(fly ash)의 냉각을 위해 적합하며, 상기 비산회는 입자들 사이 및 입자들 내에서 여전히 석탄 가스화 가스 또는 생가스를 포함하고, 이러한 가스는 본 발명에 따른 장치에 의해 제거될 수 있으며, 이와 동시에, 통상적으로 벌크로서 존재하는 상기 냉각해야 할 고체의 주위에는, 상기 냉각할 고체가 계속 흘러나올 수 있도록 보장하는 가스가 흐른다. 본 발명은 뜨거운 고체의 냉각을 위한 방법에 관한 것이기도 하며, 상기 방법은 특히 석탄 가스화 공정으로부터 분리된 비산회를 위해 활용될 수 있다.

석탄 또는 석탄을 함유한 고체의 가스화 시, 시작 고체는 산소를 함유한 가스에 의해 또는 산소를 함유한 가스 및 수증기를 함유한 가스에 의해 합성 가스로 변환되고, 상기 합성 가스는 주로 일산화탄소 및 수소로 이루어지고, 합성 가스는 부유 분진 형태의 고체를 포함하며, 이러한 고체는 주로 석탄 내에 포함된 회(ash) 및/또는 굳은 슬래그로 구성된다. 사용된 가연성 물질에 따라 고체 함량은 편차가 있다. 합성 가스의 생성을 위해, 원칙적으로, 탄소를 함유한 다른 가연성 물질은 석탄으로서 사용될 수 있다. 합성 가스의 제조를 위한 가스화에 적합한, 다른 적합한 탄소 함유 가연성 물질은 예컨대 이탄(peat), 수소화 잔류물, 잔존물, 침전물, 바이오매스 또는 이러한 물질들의 혼합물 및 석탄과의 혼합물이 있다. 사용된 가연성 물질에 따라, 가스화에 의해 제조된 합성 가스 내에 고체의 비율이 변경되며, 이러한 고체 비율은 적합한 장치들에 의해 분리되고 냉각되어야 한다.

분리를 위한 적합한 장치는 예컨대 사이클론, 필터 또는 전기 분리기이다. 주로 비산회로 구성된 고체는 뜨거운 형태로, 통상적으로 벌크로서 침전되고, 이후의 사용 또는 폐기 전에 냉각되어야 한다. 이때 특히, 벌크는 고체 입자들과 그 사이에 포함된 가스와의 조밀한 혼합물을 의미한다. 또한, 분리된 고체는 입자들 사이의 간극에, 그리고 입자들의 틈새에서 여전히, 미정제된 유독성 합성 가스를 현저한 양으로 포함하고, 상기 합성 가스는 상기 고체의 이후 사용 또는 폐기 전에 제거되어야 한다.

종래 기술에서, 고체 냉각을 목적으로 하는 고체 냉각기는 통상적으로, 냉각해야 할 고체 벌크가 관류하는 용기들로 구성되고, 상기 용기들은 내부에서 유동 방향을 가로질러(transversal) 배치된 파이프들(pipes)을 포함하며, 상기 파이프들을 열 전달제가 관류하고, 상기 파이프들은 상기 파이프들을 지나쳐 흐르는 고체 물질을 더 낮은 온도로 냉각시킨다. 적합한 냉각 장치들은 냉각된 충격면들(impact surfaces) 또는 열 전달제가 관류하는 라인들이며, 상기 라인들은 직사각형 횡단면을 가진다. 이러한 라인들은 예컨대 매질 안내 중공체들의 형태로 형성되어 있다.

DE 10 2006 045807 A1은 유동화되거나 유출성을 가진 벌크재의 냉각을 위한 장치를 기술하며, 이때 상기 장치는 열 교환기 성질을 가지고, 상기 열 교환기는 냉각해야 할 벌크재를 매질 안내 파이프들을 통하여 더 낮은 온도로 냉각시킨다. 파이프들은 연속한 파이프 열에서 상호간 어긋난 위치로 배치되어 있다. 파이프들은 상기 파이프 열에 걸쳐 내내 상기 파이프 열에 대해 비스듬하게 일직선을 이루며, 이때 상기 파이프들은 적합한 냉각 수단 또는 가열 수단에 의해 관류된다. 파이프 열에서 일 말단에는 가열 매질 또는 냉각 매질의 공급을 위한 장치들이 있고, 더 바깥쪽의 말단에는 상기 매질의 배출을 위한 장치들이 있다. 냉각해야 할 벌크재는 파이프 열에 대해 가로지르면서(transversal) 열 교환기를 관통하여 안내된다. 파이프 열은 모듈들의 형태로 그룹화되며, 이때 상기 모듈들은 차례로 연결될 때 연속 파이프 열에서의 파이프들의 횡간 배치(transverse arrangement)에 의한 톱니 형태로 상호 안으로 들어가며 맞물린다. 이는 구동 시 다양한 출력 요건에 맞추기 위해 모듈들의 실질적인 수평적 또는 수직적 적층을 가능하게 한다.

EP 934498 B1은 과립형의 또는 유출성의 벌크재를 위한 냉각 상자를 설명하고, 상기 냉각 상자는 냉각해야 할 고체를 위한 공급 유닛, 냉각 유닛 및 배출 유닛으로 구성된다. 통상적으로, 냉각 유닛은 직육면체형 용기로 구성되고, 상기 용기내에서 유동 방향을 가로질러 배치된 파이프들이 있고, 상기 파이프들은 냉각 유닛의 내부에서 2개의 대향된 벽들 사이에서 연장되며, 공기 또는 물과 같은 냉각 매질은 상기 파이프들을 통해 안내된다. 파이프들은 파이프 번들의 형태로 그룹화되고, 파이프 번들은 측면의 대향된 벽들 사이에서 수평으로 위치하고, 포개어진 복수 개의 열로 배치되어 있다.

기술된 장치는 고체 냉각을 위해 효과적이나, 입자들 내에 그리고 입자들 사이에 포함되는 개방 공간 가스가 교환되거나 제거되지 않는다는 단점도 있다. 또한, 기술된 장치는, 자유롭게 유출될 수 있는 고체 벌크가 사용되지 않는 경우에, 덩어리 뭉침 경향이 있다.

종래 기술에 실시된, 파이프 번들 또는 중공체들을 포함한 냉각 상자는 어떠한 경우에도 유출성 고체 벌크를 전제로 한다. 그러나, 본 발명의 핵심인 비산회는 매우 상이한 특성들을 가지는데, 이러한 특성들은 특히, 냉각 장치가 장애 없이 구동하는 것을 보장하기 위해 고려되어야만 한다. 비산회는 예컨대 2 내지 6 마이크로미터의 범위내의 작은 평균 입자 크기를 특징으로 하며, 부가적으로 현저히 더 작은 입자를 포함할 수 있는 입자 크기 분포를 가진다. 유동화 거동을 설명하기 위해 Geldart (D. Geldart, Powder Techn. 7, 285-293, 1973)가 실시한 가스 고체 시스템의 분류에서, 비산회는 통상적으로 Geldart-그룹 C가 되거나, 전이(transition) 시 Geldart-그룹 A가 될 것이다.

Geldart 그룹 C에는 현저한 응집성을 가진 물질이 속한다. 일반적인 유동화는 극히 어렵다. 작은 파이프들내에서 전체 벌크는 가스에 의해 상승한다. 가스는 개별 채널들로만 자유롭게 불어 넣어진다(blowing). 용기가 더 클 때, 벌크는 상승하지 않고, 채널들의 국부적 파괴가, 바람직하게는 벽 근방에서 일어난다. 이러한 점은, 입자들 사이의 점착력이 가스에 영향을 미칠 수 있는 힘보다 더 크다는 것에 연원한다. Geldart 그룹 A에는, 작은 입경 및/또는 낮은 밀도를 가진 물질(예컨대 crack-촉매)이 모여있다. 이러한 입자 그룹의 유동화 베드(fluidized bed)는 기포들이 발생하기 전에 최소 유동화를 초과하여 현저히 확장된다. 가스 공급이 차단되면, 베드는 매우 천천히 붕괴되고, 현저한 가스 보유력이 특징적이다. 일반적으로 유출성이라고 명명하는 입자는 Geldart 그룹 B, D에 의해 대표된다. Geldart 그룹 D는 조대한 입자 및/또는 더 무거운 입자를 가진 물질이다. Geldart 그룹 B에는 대부분의 물질이 부합한다. 두 분류군은 간단히 유동화할 수 있고, 가스 보유력을 갖지 않는다.

DE 1583505 C3은 과립형 또는 미형성된 매스(mass)의 연소 또는 소결을 위해 회전로로부터 나오는 뜨거운 물질을 위한 냉각 장치에 대해 교시하고 있는데, 상기 장치는 특허문헌 DE 1558609 A에 따른 냉각 상자로 구성되며, 냉각 상자내에서 물질 기둥을 지지하는 파쇄롤(crushing roll)의 상부에는 더 큰 파편의 분쇄를 위한 조파쇄롤(coarse crushing roll)이 배치되어 있고, 상기 조파쇄롤은 경우에 따라 냉각될 수 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 실시예에서, 조파쇄롤의 상부에는 예컨대 삼각형 횡단면을 가진 지붕형 프로파일들이 상기 조파쇄롤의 압력 경감을 위해 배치되며, 상기 프로파일들은 필요 시 공기 또는 물에 의해 냉각될 수 있다. 냉각 매질을 이용한 간접적 냉각 가능성은 설명되지 않는다. 냉각 공기는 공급 라인을 거쳐 냉각 장치의 하부 말단에 전달되어, 입자들의 간극들 내에서 가스의 효과적인 교환이 가능하지 않다.

DE 3922764 A1은 뜨거운 가스로부터 고체를 분리하기 위해 비원심 분리기 및 그 아래 배치된 수집 벙커를 포함한 장치와 방법에 대해 교시한다. 수집 벙커에 모이는 분리된 고체는 가스가 관류되면서 직접적으로 냉각된다. 가열된 가스는 고체로부터 풀려나온 가스와 함께, 공통적으로 분리기에 의해 안내된다. 공개된 방법 및 장치는 결코, 고체의 간접적 냉각을 실시하는 가능성을 제공하지 않는다. 또한, 냉각할 가스의 공급은, 고체의 유동화가 실시되고 케이킹(caking)이 방지될 수 있을만큼, 항상 가능하지는 않다.

US 2276496 A는 예컨대 하소 및 소결과 같은 열 처리를 위해, 석회석 산업 또는 시멘트 산업 또는 동류 산업에 사용되는 바와 같은 회전로에서 물질을 냉각하기 위한 방법을 설명하며, 특히, 상기 노로부터 추출될 수 있는 것과 같은 하소되거나 소결된 물질을 냉각시키는 수단에 관한 것이다. 냉각을 위해, 공기 또는 가스형 매질은 복수 개의 단계를 거쳐 냉각해야 할 고체안으로 분사 주입될 수 있다. 냉각 매질을 이용한 간접적 냉각 가능성에 대해서는 교시되지 않는다. 또한, 합성 가스의 제거를 위한 방법을 활용할 수 없는데, 가스형 매질은 공기이고 비활성 가스는 공급이 불가능하기 때문이다. 결국, 방법을 실시하기 위해 사용되는 장치는 고정식으로 장착되어 어떠한 설비 형태와도 친화성을 가지지 않는다.

언급한 장치들 또는 방법들은 개방 공간 가스의 일부를 밀어낼 수 있긴 하나, 상기 언급된 고체 종류를 위해서는 적합하지 않다. 따라서, 과제는, 입자들의 간극들 및 틈새들 내에서 제거되어야 할 생가스를 포함하는 뜨거운 고체 벌크를 냉각시키고 내부에 포함된 생가스의 교환 또는 제거를 가능하게 하는 장치를 제공하는 것이다. 상기 장치는 석탄 가스화 반응기의 서로 다른 출력 요건에 맞춰질 수 있어야 할 것이며, 특히, 냉각해야 할 고체 벌크가 유동 특성이 불량한 미립형 또는 분진형의 벌크재를 가리키는 경우에도 사용될 수 있어야 할 것이다. 상기 장치는 고온에 민감하지 않아야 할 것이고, 경우에 따라 냉각해야 할 고체 벌크 내에 자극적인 유해 물질이 포함되어 있을 때 부식 경향을 가지지 않는다. 또한, 장치는, 석탄 가스화 공정으로부터 발생하는 고체 벌크를 위한 냉각이 가장 바람직한 응용 방식이라고 하더라도, 범용적으로 사용 가능해야 한다.

본 발명은 상기 과제를, 뜨거운 고체 벌크를 위한 공급부, 냉각부 및 냉각된 고체 벌크를 위한 배출부라는 영역들로 분할되는 용기로 구성된 장치에 의하여 해결되며, 냉각해야 할 고체 벌크는 상기 용기를 관류한다. 유동 방향을 가로지르는 라인들은 냉각부를 관통하여 위치하고, 상기 라인들은 2개의 종류로 나눠지며, 이때 제1형의 라인들은 종래에 열 전달 매질 또는 냉각 매질에 의해 관류되고, 다른 군의 라인들은 용기 내부안으로 가스 투과성이어서, 가스는 용기 내부 및 고체 베드안으로 흘러갈 수 있다.

이렇게 벌크안에 유입된 가스는 이하와 같은 점을 야기한다:

- 가스 투과성 면들에서, 공급된 가스에 의해, 고체 벌크의 벽면 마찰(wall friction)이 감소한다. 고체는 가스 투과성 면들에서 흘러내릴 수 있거나 간단히 상기 면들을 돌아서 흐를 수 있다.

- 가스 공급에 의해 벌크가 국부적으로 풀어지기 시작하며, 이는 가스량에 따라 국부적 유동화까지 야기할 수 있다. 가스 공급 및 이와 결부된 풀림 및 희석화는 벌크재의 유동 특성을 개선하여, 여기서 관찰된 매우 미세한 비산회는 장치를 관류할 수 있다.

- 공급된 가스에 의해, 기존의 개방 공간 가스 및 아직 존재하는 생가스 성분은 입자들 사이에서 희석화되고 교환된다.

배출부는 부가적 가스를 위한 공급 노즐을 포함하며, 이때 부가적 가스는 배출될 고체 벌크의 유출성 또는 유동성을 보장한다.

또한, 본 발명에 따른 장치는, 열 전달 라인들 또는 가스 투과성 라인들이 예컨대 횡단면이 직사각형인 라인들 또는 라인 부재들의 성질을 가지거나, 매질이나 가스를 안내하는 중공체들로서 형성되도록 설계될 수 있어서, 상기 장치는 고체 냉각기의 변경된 고체 특성 또는 변경된 라인 요건에 맞춰질 수 있다.

본 발명은 특히, 뜨거운 미립형의 고체 벌크의 냉각과 동시에 벌크 입자들 사이 및 벌크 입자들의 기공들 내에 포함된 개방 공간 가스의 교환을 위한 장치로서의 고체 냉각기에 관한 것으로, 상기 고체 냉각기는

- 냉각부로서 역할하되, 이때 일 측에는 관류하는 고체 벌크의 수용을 위한 적어도 하나의 개구부 및 상기 측에 대향된 측에는 상기 고체 벌크의 적어도 하나의 배출부가 배치되어 있는 용기를 포함하고, 이때

- 상기 용기는 내부에서 제1형의 라인들을 포함하고, 상기 라인들은 용기의 내부에 대해 닫혀있으며, 상기 라인들은 매질에 의해 관류되어, 상기 라인들을 관류하는 매질에 의해 상기 미립형 고체 벌크 및 상기 고체 벌크를 둘러싸는 개방 공간 가스의 간접적 열 교환이 가능해지며, 그리고

- 용기는 내부에 제2형의 라인들을 포함하고, 상기 라인들은 용기의 내부에서 가스 투과성이며, 상기 라인들은, 개구부들을 통해 용기의 내부 안으로 흘러들어가는 가스에 의해 관류되고, 그리고

- 용기는 제2형의 라인들로부터 용기의 내부 안으로 유입된 가스 및 이를 통해 밀려나온 개방 공간 가스를 위한 가스 방출 노즐을 포함한다.

매질을 안내하는 라인들 또는 가스를 안내하는 라인들은 바람직하게는 원형 횡단면을 가진 파이프들이다. 그러나 또한, 매질을 안내하는 라인들 또는 가스를 안내하는 라인들이 각진 횡단면을 가진 파이프들인 경우도 고려할 수 있다. 상기 횡단면은 각각 2개의 측에서 연장될 수 있어서, 직사각형 또는 평편해진 횡단면이 형성된다. 결국, 두 라인들의 횡단면은 임의적으로 형성될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 직사각형 또는 평편한 횡단면을 가진 라인들은 매질을 안내하거나 가스를 안내하는 중공체라고 할 수 있거나 그것으로 형성될 수 있다. 매질 또는 가스는 다양한 라인들을 통해 안내될 수 있거나, 이러한 라인들의 임의적 조합에 의해 안내될 수 있다. 실질적으로 고체 벌크의 유동 특성 및 열 배출을 위해 필요한 열 전달면에 의해 정해지는 경우, 유리한 실시예는 원형이거나 직사각형인 횡단면을 가진 라인들의 조합으로 이루어질 수 있다.

통상적 실시예에서, 용기는 벽을 포함하고, 벽은 이중 재킷(double jacket)으로서 형성되며, 상기 벽에도 마찬가지로 열 전달 매질이 적용된다. 이를 통해, 상기 벽은 재킷 냉각을 포함한다. 통상적 실시예에서, 냉각 매질은 이중 재킷으로부터 냉각 라인들안으로 흐른다.

바람직한 실시예에서, 용기는 냉각해야 할 고체 벌크를 위한 공급부, 냉각부 및 배출부로 구성된다. 공급부 및 배출부, 또는 두 부분은 바람직하게는 원뿔형 부품을 가리키며, 이 부품들은 각각 더 큰 개구부에서 냉각부와 결합한다. 한편, 일반적으로 용기 구조물 내에 사용된 바와 같은 다른 부재도 고려할 수 있다. 예컨대 토리구형(torispherical) 바닥, 바스킷 아치 바닥을 고려할 수 있거나, 공급부를 위해 평면 덮개를 고려할 수 있다. 공급부 내에는 항상, 가스 방출 노즐로서 적어도 하나의 가스 배출구 노즐이 위치하며, 상기 노즐은 고체 벌크에 의해 밀어내진 가스가 공급부로부터 새나갈 수 있도록 하는 목적을 가진다. 통상적 실시예에서, 가스 방출 노즐 및 고체 벌크의 수용부는 동일한 측에 배치되어 있다. 고체 유동 방향에서 용기 전방 또는 후방에는 공급해야 할 가스를 위한 적어도 하나의 가스 공급 노즐이 위치할 수 있다.

냉각부 내에서 라인들의 배열은, 최적의 냉각, 입자들 사이의 최적의 가스 교환, 최적의 고체 흐름이 가능하도록 실시할 수 있다. 따라서, 예컨대 매질을 안내하는 제1형의 라인들 및 가스를 안내하는 제2형의 라인들은 용기의 내부에, 용기 횡단면에서 볼 때, 열을 지은 형태로 고체 유동 방향으로 배치될 수 있고, 이때 매질을 안내하는 제1형의 라인들 및 가스를 안내하는 제2형의 라인들은 고체 벌크의 유동 방향에서, 용기 횡단면에서 볼 때, 교번적으로 있다.

용기 횡단면에서 볼 때, 용기 내부에서, 제1형의 매질 안내 라인들 및 제2형의 가스 안내 라인들은, 고체 유동 방향에 대해 경사져서 열을 지어 배치될 수 있고, 이때 매질을 안내하는 라인들의 열 및 가스를 안내하는 라인들의 열은, 용기 횡단면에서 볼 때, 고체 벌크의 유동방향에 대해 경사지게 교번적으로 있다. 결국, 용기 횡단면에서 볼 때, 용기 내부에서 제1형의 매질 안내 라인들 및 제2형의 가스안내 라인들은 고체 유동 방향에 대해 열을 지어 지그재그 형태로 배치될 수 있고, 이때 매질을 안내하는 라인들의 열 및 가스를 안내하는 라인들의 열은 고체 벌크의 유동방향에서 교번적으로 있다.

유리하게는, 열 교환을 위한 매질 안내 라인들 및 가스 공급을 위한 가스 안내 라인들은, 최적의 열 교환 및 최적의 가스 공급이 고체 벌크 내에서 가능하도록 배치되어, 이로써 한편으로는 개방 공간 가스의 교환이 이루어지고, 다른 한편으로는 고체 벌크의 유동 거동이 유리하게 영향을 받는다. 이러한 점은, 형상 및 직경이 최적의 열 교환 및 가스 공급이 가능하도록 설계된 라인들에게도 적용된다. 본 발명에 따른 장치의 실시예에서, 개선 효과를 얻기 위해, 제2형의 가스 안내 라인들은 제1형의 매질 안내 라이들에 비해 직경이 더 작다.

본 발명에 따른 장치의 변형예는, 적어도 하나의 매질 안내 라인은 용기의 내부에서 고유의 횡단면이 고체 유동 방향으로 확대되어, 평편해진 횡단면을 가진 라인이 형성되도록 설계된다. 본 발명에 따른 장치의 부가적 변형예는, 가스 안내 라인은 용기의 내부에서 고유의 횡단면이 고체 유동 방향으로 확대되어, 평편해진 횡단면을 가진 라인이 형성되도록 설계된다. 또한, 이러한 라인들은 직사각형 횡단면을 가진 라인들로서 형성될 수 있다. 본 발명에 따른 장치는, 적어도 하나의 라인이 용기의 내부에서 직사각형 라인 횡단면을 가지되, 상기 횡단면은 고체 유동 방향으로 길어진 측면을 포함하도록 형성된다. 결국, 적어도 하나의 매질 안내 라인뿐만 아니라 가스 안내 라인도 평편해지거나 직사각형인 횡단면을 가진 라인으로서 형성될 수 있다.

일반적으로, 횡단면이 각진 라인들은 비원형 횡단면을 가진 파이프들을 가리킬 수 있거나, 열 전달 매질 또는 가스가 관류하는 중공체들의 형태를 갖춘 형상부를 가리킬 수 있다. 후자의 경우, 비원형 횡단면을 가진 가스 안내 중공체들 또는 가스 안내 파이프들은, 고체 벌크안으로 가스 공급을 하기 위해, 적어도 부분적으로 가스 투과성으로 형성될 수 있다.

평편해지거나 직사각형인 횡단면을 포함하여 형성된 라인들은, 매질 또는 가스의 유동을 개선하기 위해, 내부에서 곡류형(meander)으로 형성될 수 있다. 이러한 점은 특히, 평편해지거나 직사각형인 횡단면을 가진 라인들의 유리한 형성방식에 해당하며, 상기 라인들은 매질 안내 라인 또는 가스 안내 중공체들로서 형성된다. 적어도 하나의 매질 안내 라인 및 적어도 하나의 가스 안내 라인은 용기의 내부에서 고유의 횡단면이 고체 유동 방향에 대해 평행하게 확대되어, 매질이 관류하는 라인들은 횡단면이 평편해지거나 직사각형으로 형성될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 가스 안내 라인 및 매질 안내 라인은 용기의 내부에서 고유의 횡단면이 고체 유동 방향으로 확대될 수 있고, 이때 매질 안내 라인(2) 및 가스 안내 라인은 고체 유동 방향을 가로지르면서 교번적으로 있다.

본 발명의 다른 유리한 형성예는, 라인들의 일부를 둥근 횡단면을 가진 라인들로 형성하고, 장치의 다른 일부를 직사각형 횡단면을 가진 라인들로 형성하는 것을 고려한다. 이를 위해 예컨대, 고체 유동 방향으로 횡단면이 평편해진 매질 안내 라인들 사이에는, 고체 유동 방향에 대해 횡으로 부가적 라인들이 위치할 수 있고, 상기 부가적 라인들의 횡단면은 원형이며, 이때 횡단면이 원형인 가스 안내 라인(3) 또는 매질 안내 라인들은 고체 유동 방향에서 교번적으로 있다. 또한, 라인들의 순서 및 개수는 임의적일 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 횡단면이 고체 유동 방향에서 평편해진 매질 안내 라인들 또는 가스 안내 라인들은 고체 유동 방향에서 복수 개로 존재한다. 따라서, 본 발명의 실시예에서, 고체 유동 방향에서 평편해진 횡단면을 가지며 복수 개로 존재하는 매질 안내 라인들 또는 가스 안내 라인들의 사이에는, 고체 유동 방향에서 원형 횡단면을 가진 적어도 하나의 가스 안내 라인(3) 또는 매질 안내 라인이 배치되어 있다. 상기 라인들은 고체 유동 방향에서 교번적으로 있을 수도 있다.

가스 안내 라인들 또는 중공형(hollow) 가스 안내 라인들은 고체 벌크안으로의 가스 유입을 가능하게 하는 물질로 형성된다. 바람직하게는, 이는 다공성 물질이고, 상기 다공성 물질의 기공 크기는 냉각할 고체 벌크안으로의 가스 유입을 가능하게 하나, 가스 안내 라인들안으로 고체 벌크가 투과하지 못하도록 한다. 본 발명의 실시예에서, 다공성 물질은 소결 세라믹, 다공성 세라믹, 다공성 플라스틱 또는 가스 투과성 소결 금속을 가리킨다. 마찬가지로, 고체 벌크안으로의 가스 유입을 위한 가스 안내 라인들은 구멍, 보어(bore), 홈, 틈새 등을 구비할 수 있다. 라인들은 종래의 가스 불투과성 물질로 제조되고, 가스 투과를 위해 보어, 구멍, 틈새 등을 구비한다. 또한, 가스 안내 라인들은 국부적으로만 또는 부분적으로만 다공성 물질을 구비하고, 라인의 나머지는 종래의 가스 불투과성 물질로 구성될 수 있다.

매질 안내 라인들 또는 반응기는, 부식 없이 양호한 열 전달에 의한 냉각이 이루어질 수 있는 물질로 형성된다. 용기 및 매질 안내 라인들의 물질 선택은 고체 벌크의 유입 온도 및 틈새 용적에 위치한 생가스 성분에 의존하여 실시하고, 예컨대 고온에 내구적인 강(steel)으로 제조될 수 있다.

중공형(hollow) 용기의 내부에서 가스 안내 라인들 및 매질 안내 라인들의 외부 면들의 비율은 바람직하게는 동일하다. 그러나, 가스 안내 라인들 및 매질 안내 라인들의 외부 면들의 비율은 동일하지 않을 수 있다. 따라서, 중공형 용기의 내부에서 가스 안내 라인들 대 매질 안내 라인들의 외부 면들의 비율은 20 내지 50퍼센트일 수 있다. 최적의 선택은 고체 벌크의 냉각 목적 및 유동 특성에 의존한다. 고온일 때 비교적 양호하게 흐르는 벌크재의 경우, 열전달면의 비율은 증가하고, 가스 공급면의 비율은 줄어든다. 반면, 자유롭게 흐르지 않는 고체 벌크의 경우, 면들에 대해서는, 어느 때든지 고체 흐름을 보장하기 위해, 필요한 가스 공급에 따라 결정된다.

본 발명은, 바람직하게는 벌크로 존재하는 미립형의 뜨거운 고체를 냉각시킴과 동시에 입자들 사이에서 그리고 입자들의 틈새들에서 가스의 교환이 이루어지도록 하기 위한 방법에 관한 것이기도 하다.

본 발명은 특히, 미립형의 뜨거운 고체 벌크를 냉각시킴과 동시에 벌크 입자들 사이에 그리고 상기 입자들의 기공에 포함된 개방 공간 가스의 교환을 위한 방법에 관한 것으로, 이때

- 냉각할 고체 벌크는 라인들을 포함한 용기안으로 안내되고, 그리고

- 고체 벌크는 연속적으로 용기를 통해 움직이며, 이때

- 제1형의 라인들은 고체 벌크보다 더 차가운 열 전달 매질에 의해 관류되어, 고체 벌크와 열 전달 매질 사이의 간접적 열 교환이 이루어지고, 그리고

- 제2형의 라인들은 가스 투과성으로 형성되고, 상기 제2형의 라인들을 통해 공급 가스는 용기 및 고체 벌크안으로 안내되고, 그리고

- 벌크 입자들 사이에, 그리고 상기 벌크 입자들의 기공에 포함된 개방 공간 가스는 상기 공급 가스에 의해 밀려 배출된다.

바람직하게는, 가스 생성 공정은 석탄 가스화를 가리킴으로써, 고체 벌크는 실질적으로 비산회 및 굳은 슬래그로 구성된다. 그러나, 원칙적으로, 고체 냉각기는, 냉각해야 할 고체 벌크가 발생하고 상기 고체 벌크의 간극- 또는 틈새 가스가 교환 또는 제거되어야 하는 어느 임의적 공정을 위해 사용할 수 있다.

바람직하게는, 매질 안내 라인들을 통해 흐르는 열 교환 매질이란, 가스 또는 유체를 열 전달 매질로서 고려할 수 있는 경우에도, 매질을 가리킨다. 매우 바람직한 열 교환 매질은 물이다.

또한, 원칙적으로, 냉각기에 의한 고체 벌크의 이송은 임의적으로 이루어질 수 있다. 따라서, 고체 벌크는 중력 작용에 의해 고체 냉각기를 통해 흐를 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 마찬가지로, 고체 벌크는 중력에 의해 또는 압력 구배에 의해 또는 두 영향을 조합하여 고체 냉각기를 통해 움직일 수 있다. 압력 구배의 생성을 위해, 예컨대 가스가 냉각기안에 유입될 수 있다.

냉각해야 할 고체 벌크는 원칙적으로, 상기 고체 벌크가 고체 냉각기안으로 이송될 때, 임의적 온도일 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 고체 벌크는 고체 냉각기안으로 흘러들어갈 때 온도가 200 내지 400 ℃이다. 냉각은 고체의 폐기 또는 이후 사용이 문제없이 가능한 온도로 실시한다. 임의적 실시예에서, 고체 벌크는 고체 냉각기로부터 배출될 때 온도가 50 내지 150 ℃이다.

개방 공간 가스의 교환을 위해 역할하는 공급 가스는, 예컨대 질소, 이산화탄소, 공기 또는 이러한 가스들의 혼합물을 가리킨다. 상기 가스는 생가스와의 혼합 시 냉각기로부터 배출된다. 본 발명의 실시예에서, 공급된 가스는 공급된 고체 벌크의 온도까지 사전 가열된다.

바람직하게는, 가스 투과성 라인들을 통해 용기 안으로 안내된 가스의 관류량은, 가스 투과성 라인의 배출 표면에서 공급 가스의 속도가 고체 벌크의 최소 유동화 속도 이상이도록 조정된다. 가스 안내 라인들은 개별적으로 또는 그룹을 지어 서로 상이하게 질량 조정 가능한 가스를 공급받을 수 있다. 공급된 가스량은 다른 방식으로, 라인들 사이의 자유 횡단면들에서 공급 가스의 가스 속도가 고체 벌크의 최소 유동화 속도이상으로 나타나도록 산정될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 가스 안내 라인들은 고체 유동 방향에서 아래로부터 위로 그리고/또는 시간적 순차에 따라 가스 임펄스에 의해 관류됨으로써, 고체 냉각기 내에서 고체 벌크의 누적이 방지된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 용기로부터 흘러나온 고체 벌크는 적어도 하나의 가스 유입 노즐을 통해, 유출 영역에서 부가적 가스에 의해 풀어짐으로써, 유출 노즐에는 생가스를 거의 포함하지 않으면서 냉각되고 풀어진 고체가 얻어진다.

본 발명의 실시예에서, 가스 임펄스가 사용될 수 있어, 가스 안내 라인들의 기공 또는 가스 투과 지점은 뭉친 덩어리들을 포함하지 않거나 뭉친 덩어리들이 세정될 수 있다. 이러한 임펄스는 증가한 가스압의 파동으로 이루어지며, 상기 파동에 의해, 증가한 가스압에 따라 형성된 브리지(bridges) 또는 고체 파편 또는 뭉친 덩어리는 가스 안내 라인들로부터 제거될 수 있다.

이는, 공급부, 냉각부 및 배출부를 포함하고, 열을 교환하면서 매질을 안내하는 라인들과 가스를 교환하면서 가스를 안내하는 라인들을 갖춘 상기 장치로부터 도출되는 본 발명의 실시예이다. 본 발명의 이점은, 가스 생성 및 특히 석탄 가스화로부터 분리된 고체 벌크를 효과적으로 냉각할 수 있다는 것이며, 이와 동시에, 고체 벌크내에 포함된 가스가 제거되고, 고체 벌크는 이후의 사용 또는 폐기 공정에 전달될 수 있다.

본 발명에 따른 고체 냉각기의 본 발명에 따른 형성예는 11개의 도면에 의거하여 더 정확하게 설명되며, 이때 본 발명에 따른 장치는 상기 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은, 공급부(6), 냉각부(5) 및 배출부(16)로 구성된 본 발명에 따른 고체 냉각기를 도시한다. 고체 벌크(1)는 유동 방향(g)에서 원뿔형 공급부(6)를 통해 유입되며, 2개 종류의 라인들(2, 3)과 닿아있고, 이때 제1형의 라인들(2)은 매질 안내 라인들로 형성되며, 이러한 라인들은 고체 벌크의 냉각 및 열 교환을 위해 역할하고, 다른 군의 라인들(3)은 가스 투과성이며 고체 벌크(1)안으로의 가스 공급을 위해 역할한다. 상기 라인들은 가스를 고체 벌크안으로 분사함으로써, 입자들 내에 포함된 생가스는 상기 가스와 교환되고, 동시에 입자들이 풀어진다. 냉각부(5)의 벽(13)은 열 전도성이며, 재킷을 구비하고, 상기 재킷을 통해 냉각제(14)가 흐른다. 공급부(6)는 가스 방출 노즐(7)을 포함하고, 상기 가스 방출 노즐에 의해 가스는 고체 벌크의 유입 시 공급부(6)로부터 새나갈 수 있다. 배출부(16)는 부가적 가스 유입 개구부(8, 10)를 구비하며, 상기 개구부를 거쳐 고체 벌크의 풀림을 위한 부가적 가스(9, 11)가 흐를 수 있다. 냉각 및 세정된 고체 벌크(12)는 원뿔형 배출부(16)로부터 추출된다. 냉각부(5)의 내부에서 매질 안내 라인들(2) 및 가스 안내 라인들(3)은 라인 열에서 열을 지어 고체 유동 방향에서 경사지게 배치되며, 이때 매질 안내 라인들(2) 및 가스 안내 라인들(3)의 라인 열(4)는 고체 벌크의 유동 방향에 대해 경사지게 교번적으로 있다. 가스 공급 라인의 통합에 의해, 소정의 파이프 배열 시 열 전달면이 줄어들긴 하나, 벌크재 흐름이 보장된다. 종래의 상자형 냉각기에서는, 교차 혼합(cross mixing)이 매우 낮은 고체 벌크는 파이프 열를 통해 움직이며, 이미 냉각된 스트랜드(strand)는 교차 혼합 없이 위로부터 아래로 움직임으로써, 여전히 뜨거운 입자의 현저한 부분은 열 전달체와 접촉하지 않거나 매우 늦게서야 비로소 접촉한다는 것이 공지되어 있다. 이는, 열 전달이 이론적으로 평가할 수 있는 만큼 그렇게 높지 않다는 결과를 야기한다. 도 1의 제안된 배열에서, 일부 열 전달면이 있긴 한데, 파이프의 일부는 가스 공급을 위해 사용되기 때문이다. 다른 한편으로는, 가스 공급은 국부적 풀림 및 교차 결합을 야기함으로써, 라인(2)의 성질을 갖는 열 전달면들에서 벌크재의 냉각이 훨씬 더 효과적으로 이루어질 수 있다.

도 2는 도 1의 절단선 A-A로 표시된, 본 발명에 따른 고체 냉각기를 도시한다. 공급부(6), 냉각부(5) 및 배출부(16)를 확인할 수 있다. 매질 안내 라인들(2) 및 가스 안내 라인들(3)은 횡단면에서 용기(5)를 관통하는 것을 볼 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 고체 냉각기의 냉각부(5)의 내부만을 도시한다. 냉각부의 내부안에서 불투과성인 매질 안내 라인들(2), 및 냉각부(5)의 내부안으로 가스 투과성인 가스 안내 라인들(3)을 확인할 수 있고, 상기 라인들은 라인 열(4)에서 고체 유동 방향에 대해 가로지르면서 교번적으로 나타난다. 상기 라인들을 가스(15) 또는 냉각제(14)이 관류한다.

도 4는 본 발명에 따른 고체 냉각기의 냉각부(5)의 내부만을 도시한다. 매질 안내 라인들(2) 및 가스 안내 라인들(3)의 배열을 확인할 수 있으며, 이때 매질 안내 라인들(2) 및 가스 안내 라인들(3)은 냉각부의 내부에서 열을 지어 고체 유동 방향에서 경사지게 배치되고, 매질 안내 라인들(2) 및 가스 안내 라인들(3)의 라인 열은 고체 벌크(1)의 유동 방향에 대해 경사지게 교번적으로 나타난다.

도 5는 본 발명에 따른 고체 냉각기의 냉각부(5)의 내부만을 도시한다. 냉각부(5)의 내부에서 매질 안내 라인들(2) 및 가스 안내 라인들(3)은 유동 방향에서 열을 지어 지그재그형태로 배치되며, 이때 매질 안내 라인들(2) 및 가스 안내 라인들(3)의 열은 고체 벌크의 유동 방향에서 교번적으로 있다.

도 6은 본 발명에 따른 고체 냉각기의 냉각부(5)의 내부만을 도시한다. 냉각부(5)의 내부에서 매질 안내 라인들(2) 및 가스 안내 라인들(3)은 고체 유동 방향에서 열을 지어 지그재그형태로 배치되며, 이때 매질 안내 라인들(2) 및 가스 안내 라인들(3)의 열은 고체 벌크의 유동 방향에서 교번적으로 있다. 냉각부(5)의 내부로 가스 투과성인 가스 안내 라인들(3)은 매질 안내 라인들(2)보다 직경이 더 작다. 이를 통해, 소정의 파이프 배열에서 고체 흐름을 위한 파이프들 사이에서 더 큰 간극 및 더 큰 자유 경로가 발생한다.

도 7은, 공급부(6), 냉각부(5) 및 배출부(16)를 포함한 본 발명에 따른 고체 냉각기의 내부를 도시한다. 매질 안내 라인들(2) 및 가스 안내 라인들(3)은 횡단면이 평편한 라인들의 성질을 가지며, 여기서 예컨대 중공체로서의 형태를 가지며, 이때 매질 안내 라인들(2)은 냉각부(5)의 내부 안으로 불투과성이고, 가스 안내 라인들(3)은 냉각부(5)의 내부 안으로 가스 투과성이다.

도 8은 도 7의 절단선 A-A에 따른 동일한 본 발명의 고체 냉각기를 도시한다. 공급부(6), 냉각부(5) 및 배출부(16)를 확인할 수 있다. 냉각부(6)는 횡단면이 평편한 라인(2), 예컨대 중공체로서의 형태를 포함띠며, 내부에서 곡류 형태로 구조화되어 있다. 냉각제(14)을 목적에 따라 안내하기 위한 구조는 열 전달면의 내부에 존재할 수 있다.

도 9는, 공급부(6), 냉각부(5) 및 배출부(16)를 포함한 본 발명에 따른 고체 냉각기의 내부를 도시한다. 횡단면이 평편한 매질 안내 라인들(2)의 일부는, 여기서 매질 안내 중공체로서 형성된다. 횡단면이 평편한 매질 안내 라인들(2) 사이에, 그리고 상기 라인들의 옆에는, 유동에 대해 평행하게 매일 안내 라인(2) 및 가스 안내 라인(3)들이 배치되고, 상기 라인들의 횡단면은 원형이며, 이때 횡단면이 원형인 가스 안내 라인(3) 및 매질 안내 라인(2)은 고체 유동 방향에서 교번적으로 있다.

도 10은 공급부(6), 냉각부(5) 및 배출부(16)를 포함한 본 발명에 따른 고체 냉각기의 내부를 도시한다. 매질 안내 라인들(2)은 횡단면이 직사각형인 라인의 성질을 가지며, 이 경우에 예컨대 중공체의 형태를 띤다. 매질 안내 라인들(2)의 사이에 그리고 상기 라인들의 옆에, 유동에 대해 평행하게 정렬된 원형 횡단면의 가스 안내 라인들(3a)이 배치된다. 여기서 가스 공급 파이프(2)는 열 교환 영역으로의 고체 벌크 유입부 앞에 배치될 뿐만 아니라, 그리고 이후에 배열된 매질 안내 중공체들의 사이에도 더 배치된다. 매우 미세한 입자들의 벌크는 특정한 가스 보유력을 특징으로 하며, 일반적으로 여기서 관찰된 비산회로 확인할 수 있다. 고체의 가스 보유력에 의해, 매질 안내 중공체들 사이의 틈새안으로 유입되기 전에 유동화가 이루어진다. 가스 보유력, 고체 속도 및 장치 크기에 의존하여, 도 10에 예시적으로 도시된 바와 같이, 하나 이상의 부가적인 중간 유동화를 실시하는 것이 필요할 수 있다.

도 11은, 공급부(6), 냉각부(5) 및 배출부(16)를 포함한 본 발명에 따른 고체 냉각기의 내부를 도시한다. 횡단면이 원형인 매질 안내 라인들(2) 및 가스 안내 라인들(3)은 용기(5)의 내부에서 열을 지어 유동 방향에서 경사지게 배치되며, 이때 예시적으로 라인 열(4)의 각각의 제4라인은 가스 안내 라인(3)이다. 여기서, 도 10과 유사하게, 열 교환 영역으로의 유입 전에 고체 벌크의 풀림이 이루어진다. 얼마의 간격을 두어 부가적 가스 공급 열(여기서 예컨대 각각 4번째)이 필요한가는, 용기 내에서 고체 벌크의 가스 보유력 및 고체 속도에 의존하고, 각각의 경우별로 정해져야 한다.

1 냉각할 유입 고체, 고체 벌크
2 매질 안내 라인들
3 가스 공급 라인들
4 라인 열(series of lines)
5 냉각부 또는 용기
6 공급부
7 가스 방출 노즐
8 가스 공급 노즐
9 공급된 가스
10 가스 공급 노즐
11 공급된 가스
12 냉각된 고체
13 열 전달면으로서의 벽
14 매질 또는 냉각 매질
15 가스
16 배출부
g 고체 벌크의 유동 방향

Claims

뜨거운 미립형 고체 벌크(1)를 냉각함과 동시에 벌크 입자들 사이 및 상기 벌크 입자들의 기공 내에 포함된 개방 공간 가스의 교환을 하고,
- 냉각부로서 역할하는 용기(5)를 포함하되, 일 측에는 관류성 고체 벌크(12)의 수용을 위한 적어도 하나의 개구부(6) 및 상기 측에 대향된 측에는 상기 고체 벌크의 적어도 하나의 배출부(16)가 배치되는 고체 냉각기로서, 상기 고체 냉각기는:
- 상기 용기(5)는 내부에서 제1형의 라인들(2)을 포함하고, 상기 제1형의 라인들은 상기 용기(5)의 내부에 대해 닫혀 있으며, 상기 라인들은 매질(14)에 의해 관류되어, 미립형 고체 벌크(1)와 상기 고체 벌크를 둘러싼 개방 공간 가스의 간접적 열 교환이 상기 라인들(2)을 관류하는 매질(14)에 의해 가능하며,
- 상기 용기(5)는 내부에서 제2형의 라인들(3)을 포함하고, 상기 제2형의 라인들은 상기 용기(5)의 내부안으로 가스 투과성이며, 상기 라인들은 가스(15)에 의해 관류하고, 상기 가스는 개구부들을 통하여 상기 용기(5)의 내부안으로 흘러 들어가며, 그리고
- 상기 용기(5)는 상기 제2형의 라인들(3)로부터 상기 용기(5)의 내부 안으로 유입된 가스(15) 및 이를 통해 밀려나온 개방 공간 가스를 위한 가스 방출 노즐(7)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 냉각기.
제 1 항에 있어서,
상기 고체 벌크(1)에 대한 상기 가스 방출 노즐(7) 및 수용부(6)는 동일한 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 고체 냉각기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 용기(5)의 내부에서 상기 제1형의 매질 안내 라인들(2) 및 상기 제2형의 가스 안내 라인들(3)은 용기의 횡단면에서 볼 때, 열을 지어 고체 유동 방향으로 배치되며, 상기 제1형의 매질 안내 라인들(2)의 열(4) 및 상기 제2형의 가스 안내 라인들(3)의 열은 용기 횡단면에서 볼 때 고체 벌크(1)의 유동 방향에서 교번적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 고체 냉각기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 용기(5)의 내부에서 상기 제1형의 매질 안내 라인들(2) 및 제2형의 가스 안내 라인들(3)은 용기의 횡단면에서 볼 때, 열을 지어 상기 고체 유동 방향에 대해 경사져 배치되며, 상기 매질 안내 라인들(2)의 열(4) 및 가스 안내 라인들(3)의 열은 상기 용기 횡단면에서 볼 때 상기 고체 벌크(1)의 유동 방향에 대해 경사져서 교번적으로 있는 것을 특징으로 하는 고체 냉각기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제1형의 매질 안내 라인들(2) 및 제2형의 가스 안내 라인들(3)은 상기 용기(5)의 내부에서, 상기 용기 횡단면에서 볼 때, 고체 유동 방향에 대해 열을 지어 지그재그 형태로 배치되고, 이때 상기 매질 안내 라인들(2)의 열(4) 및 가스 안내 라인들(3)의 열은 고체 벌크(1)의 유동 방향에서 교번적으로 있는 것을 특징으로 하는 고체 냉각기.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2형의 가스 안내 라인들(3)의 직경은 상기 제1형의 매질 안내 라인들(2)의 직경 보다 더 작은 것을 특징으로 하는 고체 냉각기.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 매질 안내 라인(2)은 상기 용기(5)의 내부에서 고유의 횡단면이 고체 유동 방향으로 확대되어 횡단면이 평편해진 라인이 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 냉각기.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 가스 안내 라인(3)은 상기 용기(5)의 내부에서 고유의 횡단면이 고체 유동 방향으로 확대되어, 횡단면이 평편해진 라인이 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 냉각기.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
적어도 하나의 매질 안내 라인(2) 및 가스 안내 라인(3)은 상기 용기(5)의 내부에서 고유의 횡단면이 고체 유동 방향으로 확대되고, 매질 안내 라인(2) 및 가스 안내 라인(3)은 고체 유동 방향을 가로질러(transversal) 교번적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 고체 냉각기.
제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
횡단면이 고체 유동 방향에서 평편해진 상기 매질 안내 라인들(2)의 사이에서 고체 유동 방향에 대해 가로지르면서 부가적 라인들(2, 3)이 위치하고, 상기 부가적 라인들의 횡단면은 원형이며, 횡단면이 원형인 가스 안내 라인(3) 또는 매질 안내 라인(2)은 고체 유동 방향에서 교번적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 고체 냉각기.
제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
고체 유동 방향에서 횡단면이 평편해지는 매질 안내 라인(2) 또는 가스 안내 라인들(3)은 고체 유동 방향에서 복수 개로 존재하는 것을 특징으로 하는 고체 냉각기.
제 11 항에 있어서,
고체 유동 방향에서 평편해진 횡단면을 가지며 고체 유동 방향에서 복수 개로 존재하는 매질 안내 라인(2) 또는 가스 안내 라인들(3)의 사이에는 고체 유동 방향에서 적어도 하나의 가스 안내(3) 또는 매질 안내(2) 라인이 배치되고, 상기 라인의 횡단면이 원형인 것을 특징으로 하는 고체 냉각기.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 안내 라인들(3)은 적어도 부분적으로 다공성 물질로 제조된 것을 특징으로 하는 고체 냉각기.
제 13 항에 있어서,
상기 다공성 물질은 소결 세라믹, 다공성 세라믹, 다공성 플라스틱 또는 소결 금속을 가리키는 것을 특징으로 하는 고체 냉각기.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고체 벌크(1)안에 가스(15)의 유입을 위해 상기 가스 안내 라인들(3)은 구멍, 보어, 홈 또는 틈새를 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 냉각기.
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
공급될 가스(9, 11)를 위한 가스 공급 노즐(8, 10)은 고체 유동 방향에서 상기 용기(5)의 전방 또는 후방에 위치하는 것을 특징으로 하는 고체 냉각기.
미립형의 뜨거운 고체 벌크(1)의 냉각과 동시에 상기 벌크 입자들 사이에 그리고 상기 벌크 입자들의 기공 내에 포함되는 개방 공간 가스의 교환하고,
- 냉각할 고체 벌크(1)를 라인들(2, 3)이 구비된 용기(5)안에 안내하고, 상기 고체 벌크(1)를 연속적으로 상기 용기(5)를 통해 움직이도록 하는 방법으로서, 상기 방법은:
-제1형의 라인들(2)은 상기 고체 벌크(1)보다 더 차가운 열 전달제(14)에 의해 관류됨으로써, 고체 벌크(1)와 열 전달제(14) 사이의 간접적 열 교환이 이루어지고,
-제2형의 라인들(3)은 가스 투과성으로 형성되고, 공급 가스(9, 11)는 상기 라인들을 통해 용기(5)안으로, 그리고 고체 벌크(1)안으로 안내되고,
-상기 벌크 입자들 사이에 그리고 벌크 입자들의 기공에 포함되는 개방 공간 가스는 상기 공급 가스(15)에 의해 밀려나와 배출되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 17 항에 있어서,
고체 벌크(1)의 생성을 위한 공정은 석탄 가스화를 가리키고, 이때 고체 벌크(1)는 실질적으로 비산회 또는 굳은 슬래그 또는 둘 다로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
상기 열 교환제(14)는 매질을 가리키는 것을 특징으로 하는 방법.
제 19 항에 있어서,
상기 열 교환제(14)는 물을 가리키는 것을 특징으로 하는 방법.
제 16 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고체 벌크(1)는 중력에 의해 또는 압력 구배에 의해 또는 이 둘의 조합에 의해 상기 고체 냉각기(5)를 통해 움직이는 것을 특징으로 하는 방법.
제 16 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고체 벌크(1)는 150℃에서 50℃로 냉각되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 16 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
공급된 가스는 질소, 이산화탄소, 공기 또는 이러한 가스들의 혼합물이 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 16 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공급된 가스(15)는 공급된 고체 벌크(1)의 온도까지 사전 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 16 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 투과성 라인들(3)을 통해 상기 용기(5)안으로 안내된 가스(15)의 관류량은, 상기 가스 투과성 라인들(3)의 가스 배출면과 관련하여 공급 가스(15)의 속도가 유입된 고체 벌크(1)의 최소 유동화 속도 이상이도록 조정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 16 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 안내 라인들(3)은 개별적으로 또는 그룹을 지어 서로 다르게 질량 조정 가능한 가스(15)를 공급받는 것을 특징으로 하는 방법.
제 26 항에 있어서,
상기 가스 안내 라인들(3)은 고체 유동 방향에서 아래로부터 위로 그리고/또는 시간적 순차에 따라 가스 임펄스(15)에 의해 관류되어, 상기 고체 냉각기(5)내에서 고체 벌크(1)의 누적이 방지되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 16 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용기(5)로부터 흘러나오는 고체(12)는 적어도 하나의 가스 유입 노즐(8, 10)을 통해 고체 벌크(1)의 배출부 내에서 공급 가스(9, 11)에 의해 풀어짐으로써, 배출부(16)에서는 잔여 가스를 거의 포함하지 않는 냉각 및 풀어진 고체 벌크(12)가 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.