KR20140138899A - Gradual oxidation with heat transfer - Google Patents
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Abstract
본원에는 기체를 산화시키기 위한 시스템들과 방법들의 실시양태들이 기재되고 있다. 일부 실시양태들에서, 반응 챔버는, 연도 기체를 수용하고, 기체의 자가점화 온도 초과인 반응 챔버 내의 온도에서 기체를 유지하도록 구조화되어 있다. 또한, 반응 챔버는, 반응 챔버 내의 반응 온도를 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있다. 일부 실시양태들에서, 산화 공정으로부터의 열과 생성 기체들이 예컨대 터빈, 왕복 엔진을 구동하도록 사용되고, 반응 챔버로 역으로 주입된다.Embodiments of systems and methods for oxidizing gases are described herein. In some embodiments, the reaction chamber is structured to receive flue gas and maintain the gas at a temperature within the reaction chamber that is above the self-ignition temperature of the gas. Further, the reaction chamber is structured to keep the reaction temperature in the reaction chamber below the combustion stop temperature. In some embodiments, heat and product gases from the oxidation process are used to drive, for example, a turbine, a reciprocating engine, and are injected back into the reaction chamber.
Description
본 발명은 열 전달을 갖는 점진적 산화에 관한 것이다.
The present invention relates to progressive oxidation with heat transfer.
동력 발생, 스팀 발생 및 열적 구동 화학적 처리와 같은 일부 산업 공정에서, 열은 고에너지-함량(high-energy-content)(HEC) 연료, 예컨대 프로페인 또는 천연가스의 연소에 의해 직접 또는 간접적으로 제공될 수 있다.
In some industrial processes, such as power generation, steam generation and thermal drive chemical treatment, heat is provided directly or indirectly by the combustion of high-energy-content (HEC) fuels such as propane or natural gas .
휘발성 유기 화합물(volatile organic compound)(VOC)이 함유된 기체의 랜드필(landfill)과 다른 소오스(source)로부터의 방출은 오염물들로서 간주된다. 이들 폐기 스트림은 흔히 연료를 거의 함유하고 있지 않아서 그 자체로 연소를 지속시키지 못한다. VOC-함유 폐기 스트림을 처분하기 위한 방법들 중 일부는, 하기 유형의 열적 산화기들을 사용한다: (1) 발화된(fired)- 또는 보충적 발화된(supplemental fired)- 열적 산화기, (2) 촉매적 열적 산화기, (3) 열 회수를 갖는 산화기, 및 (4) 재생성 열적 산화기(Regenerative thermal oxidizer)(RTO).
Emissions from landfill and other sources of gas containing volatile organic compounds (VOCs) are considered contaminants. These waste streams often contain little fuel and thus do not sustain combustion by themselves. Some of the methods for disposing VOC-containing waste streams use thermal oxidizers of the following types: (1) fired - or supplemental fired - thermal oxidizers, (2) A catalytic thermal oxidizer, (3) an oxidizer having a heat recovery, and (4) a regenerative thermal oxidizer (RTO).
발화된- 또는 보충적 발화된- 열적 산화기는 버너, 체류 챔버, 혼합 챔버 및 배기통(exhaust stack)을 포함할 수 있다. 도 1aa는, 공기-연료 혼합물(6)이 버너(2)에 제공되어 연속 연소를 생성시키고, 폐기 스트림(7)은 연소 내에 도입되며 고온 기체가 혼합 챔버(3) 및 체류 챔버(4)를 통과함에 따라 연속적으로 산화하는 배치구조를 예시한다. 폐기 스트림(7)이 가연성(flammability) 제한점들 내에 존재하면, 공기-연료 혼합물(6) 대신에 버너(2)에서 직접적으로 연소될 수 있다. 혼합 챔버(3)에는 폐기 스트림 및 버너가 별도로 공급될 것이 요구된다. 체류 챔버(4)는 산화적 화학 반응들을 완료시키기 충분한 시간을 제공한다. 배기통(5)은 산화의 생성물들을 분위기(atmosphere)로 이송한다.
The ignited- or supplemental ignited-thermal oxidizer may include a burner, a retention chamber, a mixing chamber, and an exhaust stack. 1a shows that the air-
촉매적 산화기들은, 도 1ab에 제시된 바와 같이, 산화 반응 온도를 낮게 유지시킴으로써 열적 NOx의 생성을 회피한다. VOC가 함유된 폐기 스트림(7)은 촉매가 코팅된 큰 내부 표면적을 갖는 촉매적 반응 챔버(8) 내에 제공된다. 촉매적 물질은 희귀 금속, 예컨대 백금, 팔라듐 및 이리듐, 뿐만 아니라 특정 VOC, 구리 산화물, 바나듐 및 코발트를 포함한다. 폐기 스트림(7)에서의 VOC의 농도는 반응 온도가 촉매 최대 사용 온도를 초과하지 않는 정도로 충분하게 낮아야 한다. 폐기 스트림(7)은 전형적으로 촉매 반응성에 적절한 특정 온도 범위까지 가열되어야 한다.
The catalytic oxidizers avoid the production of thermal NOx by keeping the oxidation reaction temperature low, as shown in Figure 1ab. The VOC-containing
리쿠퍼레이터(recuperator)의 사용은, 도 1ac에 제시된 바와 같이, 발화된 열적 산화기 및 촉매적 산화기의 작동 비용을 감소시킬 수 있다. 도 1aa 또는 도 1ab의 시스템의 예에 의해 존재할 수 있는 반응 챔버(1)로부터의 배기(exhaust)는, 도 1ac에 제시된 바와 같이 VOC-적재된 폐기 스트림(7) 또는 도 1aa에 제시된 바와 같이 별도로 공급되면 별도의 연소 공기-연료 혼합물을 가열시키기 위해, 고온 리쿠퍼레이터(9)에 공급된다. 리쿠퍼레이터(9)의 사용은 반응물들을 그들의 산화 온도까지 가열시키기 위해 보충적 연료에 대한 요구를 감소 또는 제거할 수 있다.
The use of a recuperator can reduce the operating cost of the ignited thermal oxidizer and the catalytic oxidizer, as shown in Figure 1ac. The exhaust from the
최종적으로, RTO는 VOC를 산화시키는 데 사용될 수 있다. RTO에서, 열은 교호적 사이클 동안 회수를 위해 중간 열 싱크(sink) 물질, 통상적으로 세라믹 고체 상에 열이 저장된다. 사이클은 VOC-적재된 폐기 스트림을 더욱 높은 온도로 예비가열하기 위하여 사전 가열된 유동으로부터의 열을 사용한다. 온도가 충분하게 높다면, 산화는 본 개시내용에서 이후 더욱 상세하게 논의되는 바와 같이 자가점화(autoignition)로 인해 발생될 것이다. 온도가 충분하게 높지 않다면, 다른 연료 및 공기 소오스로부터의 보충적 발화가 요구될 수 있다. 그 다음, 더욱 높은 온도의 배기는 에너지를 포획하기 위하여 더욱 차가운 열 싱크를 통해 이송된다.
Finally, the RTO can be used to oxidize the VOC. In the RTO, the heat is stored on an intermediate heat sink material, typically a ceramic solid, for recovery during an alternating cycle. The cycle uses heat from the preheated flow to preheat the VOC-loaded waste stream to a higher temperature. If the temperature is sufficiently high, the oxidation will occur due to autoignition as discussed in more detail later in this disclosure. If the temperature is not sufficiently high, supplementary ignition from other fuel and air sources may be required. Then, the higher temperature exhaust is transported through the cooler heat sink to capture the energy.
열 교환 물질의 사이클링을 달성하기 위한 여러 접근들이 존재한다. 도 1ad는 2개의 재생성 산화기들을 사용하는 시스템을 예시한다. 지적된 배치구조에서, 폐기 스트림(7)은 제 1 고온 재생성 산화기 내에 도입된다. 폐기 스트림은 그것이 제 1 재생성 산화기를 통과함에 따라 가열되며, 이로 인해 입구에서 시작하는 제 1 산화기로 열 싱크 물질을 증분적으로 냉각시킨다. 폐기 스트림(7)이 자가점화한 후, 고온 배기 기체는 제 1 산화기로부터 배출되고, 제 2 산화기의 입구에 제공되며, 이로 인해 제 2 산화기에서 열 싱크 물질에서의 저장된 열적 에너지를 "재생시킨다". 산화된 폐기 스트림은 그것이 제 2 산화기를 통과함에 따라 냉각시킨다. 제 2 산화기가 충분하게 가열되는 경우, 시스템은, 폐기 스트림(7)으로부터의 유동이 제 2 산화기의 입구에 제공되고 제 2 산화기로부터의 배기가 제 1 산화기의 입구에 제공되도록 재구조화된다. 공정은, 폐기 스트림(7)을 가열시키면서 미리 냉각된 산화기가 가열되도록 그리고 그 반대가 되도록 2개의 배치구조들 사이를 순환한다. 일부 RTO 디자인은 회전 하드웨어를 사용으로 인해 사이클들 사이의 유동 스트림들을 가변적으로 변화시키게 하거나 또는 사이클들 사이의 재생성 산화기들을 이동시키기게 한다. 다른 접근은 단일한 재생성 산화기를 사용하는 것이지만, 각 사이클에 대해 유동 방향을 반전시키는 것이다. 산화기의 하나의 단부는 예비가열되는 한편, 다른 단부는 산화적 반응 후에 열을 포획한다. 유동 방향의 반전은 필수적인 데, 이는 입구에 근접하는 산화기의 단부가 그것이 더 이상 유입 폐기 스트림(7)을 반응을 개시하는 온도까지 가열할 수 없는 지점까지 냉각시키기 때문이다.
There are several approaches to achieving cycling of the heat exchanger. Figure 1ad illustrates a system using two regenerative oxidation units. In the indicated arrangement structure,
일부 환경에서, 원하지 않는 성분들, 예컨대 일산화탄소(CO) 및 NOx를 배기에서 최소화시키면서 저에너지-함량(LEC) 연료, 예컨대 일부 랜드필로부터 방출되는 메테인을 처분하는 데 유리하다. 다른 환경에서, 이들 동일한 원하지 않는 성분들을 생성시키지 않으면서 산업 공정을 구동하거나 또는 동력을 발생시키기 위하여 HEC 연료, 예컨대 프로페인으로부터의 열을 제공하는 데 바람직하다. 이들 작동을 성취하기 위하여, LEC 및 HEC 연료 중 하나 또는 둘다로부터 형성된 공기-연료 혼합물은, 공기-연료 혼합물의 최대 온도를 열적 NOx가 형성하는 온도 미만으로 유지하면서, 연료 중의 VOC 및 탄화수소를 이산화탄소(CO2) 및 물(H2O)로 전환시키기 충분하게 높은 온도에 도달해야 한다. 임의의 통상적인 개방-화염(open-flame) 연소 공정은 감압 산화 공정을 통해 NOx 화합물의 형성을 감소시키는 공정에 의해 대체되는 후보군이다.
In some circumstances it is advantageous to dispose of methane released from low energy-content (LEC) fuel, such as some landfill, while minimizing unwanted components such as carbon monoxide (CO) and NOx in the exhaust. In other circumstances, it is desirable to provide heat from HEC fuel, such as propane, to drive industrial processes or generate power without producing these same undesirable components. In order to achieve these operations, the air-fuel mixture formed from one or both of the LEC and HEC fuels is used to maintain the maximum temperature of the air-fuel mixture below the temperature at which the thermal NOx forms, CO 2 ) and water (H 2 O). Any conventional open-flame combustion process is a candidate group that is replaced by a process that reduces the formation of NOx compounds through a reduced-pressure oxidation process.
또한, LEC 연료가 간단하게 VOC를 CO2 및 H2O로 전환시키도록 산화됨으로써 처분되는 경우 달리 폐기되는 에너지를 활용하는 것이 바람직하다. 가스 터빈에 의해 구동되는 현존하는 동력-발생 시스템의 단점들 중 하나는 HEC 연료가 터빈을 구동하는 열을 제공하도록 연소된다는 것이다. 이는, 본질적으로 "자유(free)" LEC 연료를 사용하여 이 열을 제공하며 연료를 구입하는 비용을 피하거나 또는 감소시키는 것이 유리할 것이다.
It is also desirable to utilize the energy otherwise discarded if the LEC fuel is disposed of by simply oxidizing the VOC to CO 2 and H 2 O. [ One of the disadvantages of existing power generation systems driven by gas turbines is that the HEC fuel is burned to provide heat to drive the turbine. It would be beneficial to use this essentially "free" LEC fuel to provide this heat and to avoid or reduce the cost of purchasing the fuel.
도 1aa 내지 도 1ad에서 전술된 공정들은 다양한 단점들을 갖는다. 도 1aa의 열적 산화기에 대하여, 예컨대 공기-연료 혼합물(6)을 제공하기 위하여 보충 연료가 요구된다면, 연료의 비용이 공정의 비용에 부가된다. 또한, 버너(2)에서의 반응 온도들은 본 개시내용에서 후반부에 더욱 상세하게 논의되는 열적 NOx을 형성하기 충분하게 높은 것이다.
The processes described above in Figures la-ad have various disadvantages. If a supplemental fuel is required for the thermal oxidizer of Figure laa, for example to provide the air-
촉매는 이들의 사용과 연관된 도전들을 가질 수 있다. 귀금속 촉매는 희귀하고 비싸다. 공정에서는, 폐기 스트림이 이후 기재되는 바와 같이 열 회수를 포함하는 임의의 다양한 수단을 사용하여 특정 범위까지 가열될 것이 요구되며, 흔히는 공정의 비용에 부가된다. 촉매는 소결(sintering), 파울링(fouling) 또는 휘발화와 같은 공정들로 인해 화학적으로 불활성이 될 수 있다. 폐기 연료, 예컨대 랜드필 기체는 흔히는 촉매의 수명을 유의적으로 단축시킬 수 있는 오염물들을 함유한다. 반응 온도를 제어하여 휘발화를 피하기 위해, 연료 조성 및 공정 변수들은 이들 변수를 모니터링 및 조정하는 데 비용이 부가되는 예비-한정된 제한점들 내에서 유지된다.
The catalysts may have challenges associated with their use. Precious metal catalysts are rare and expensive. In the process, the waste stream is required to be heated to a certain extent using any of a variety of means, including heat recovery, as described hereinafter, and is often added to the cost of the process. The catalyst may be chemically inert due to processes such as sintering, fouling or volatilization. Waste fuels, such as land fill gases, often contain contaminants that can significantly shorten the lifetime of the catalyst. In order to control the reaction temperature to avoid volatilization, the fuel composition and process variables are kept within preliminarily limited limits where the cost is added to monitor and adjust these variables.
리쿠퍼레이터는 일부 단점들을 갖는다. 리쿠퍼레이터는 열적 산화 시스템을 위한 추가적인 투자 비용이다. 리쿠퍼레이터는 또한 압력 낙하를 시스템에 부가하며, 이로 인해 시스템을 통해 폐기 스트림(7) 및 공기-연료 혼합물(6)을 이동시키는 유동 이송 장치, 즉 팬(fan)에 대한 동력 요건이 증가된다. 리쿠퍼레이터가 작은 통로(passage)들을 함유하면, 이들은 다양한 배기 기체 성분들로부터 오염 및 부식될 수 있다. 반응 챔버로부터의 배기 기체의 온도가 리쿠퍼레이터의 물질에 대한 최대 서비스 온도 초과인 경우, 배기를 리쿠퍼레이터 내에 도입시키기 전에 냉각하여 배기시키기 위하여 추가적인 공정 장비가 요구된다.
The recoferer has some disadvantages. Reciprocators are an additional investment cost for thermal oxidation systems. The recoerator also adds a pressure drop to the system, which increases the power requirements for the moving feed, fan, that moves the
재생성 산화기들은, 사이클들 사이의 유동 경로(path)의 재배치구조가 고온 밸브작동 및 파이프작동에 있어서 또는 고온 재생성 산화기들을 물리적으로 이동시키는 데 있어서 유의적 복잡성을 요구한다는 단점들을 갖는다. 재배치구조는 또한 공정을 중단시키며, 이로 인해 재배치구조 작동 도중 폐기 스트림(7)을 축적하기 위한 일부 시스템이 요구된다.
Regenerative oxidizers have the disadvantage that the relocation structure of the flow path between cycles requires significant complexity in the hot valve operation and pipe operation or in physically moving the hot regenerative oxidizers. The relocation structure also interrupts the process, which requires some system for accumulating
본원에 개시된 점진적 산화(gradual oxidation)(GO) 공정은 VOC를 함유하는 폐기 스트림을 처리하기 위한 통상의 시스템과 연관된 단점들을 회피한다. GO 공정은 일단 착수(start-up) 공정을 통해 LEC 연료를 작동시키며, 산화 공정을 지속시키기 위해 추가적인 HEC 연료를 요구하지 않는다. GO 공정은 비싼 촉매의 사용을 요구하지 않으며, 이로 인해 요구된 투자가 감소되며 촉매의 독성화의 작동 위험이 회피된다. 개시된 GO 공정은 폐기 스트림의 산화에 의해 생성된 열을 유입 유동 내에 전달하며, 이로 인해 재생성 산화기들에서 관찰되는 바와 같이 매질을 증분적으로 냉각시키는 문제점이 회피되며, 비싸고 잠재적으로 원하지 않는 밸브의 요구가 제거될 뿐만 아니라 재생성 시스템이 사이클들 사이에서 재배치구조화되면서 유입 폐기 스트림을 취급하기 위한 축적기(accumulator)의 요구가 제거된다.
The gradual oxidation (GO) process disclosed herein avoids the disadvantages associated with conventional systems for treating waste streams containing VOCs. The GO process once operates the LEC fuel through a start-up process and does not require additional HEC fuel to sustain the oxidation process. The GO process does not require the use of expensive catalysts, thereby reducing the required investment and avoiding the risk of operating the catalyst. The disclosed GO process conveys the heat generated by the oxidation of the waste stream into the inlet flow, thereby avoiding the problem of incrementally cooling the medium as observed in the regenerative oxidizers and the need for expensive and potentially unwanted valves As well as the need for an accumulator to handle the incoming waste stream as the regeneration system is rearranged and structured between cycles.
또한, 원하지 않는 NOx 화합물 및 CO의 형성을 최소화시킬 뿐만 아니라 배기에서 미연소된 탄화수소를 감소시키면서 HEC 연료를 사용할 것이 요구되는 환경들이 존재한다. HEC 연료를 사용하여 가스 터빈에 의해 구동되는 현존하는 동력-발생 시스템의 단점들 중 하나는, NOx가 형성될 수 있으며, 혼합물이 연소 공정 도중 더 낮은 가연성 제한점 미만으로 낙하하는 잔여 탄화수소의 일부 수준으로 존재할 수 있는 온도에서 연소 공정이 발생된다는 것이다.
There are also circumstances in which it is desired to use HEC fuel while minimizing formation of unwanted NOx compounds and CO, as well as reducing unburned hydrocarbons in exhaust. One of the disadvantages of existing power generation systems driven by gas turbines using HEC fuels is that NOx can be formed and the mixture can be heated to some level of residual hydrocarbons falling below the lower flammability limit during the combustion process The combustion process occurs at a temperature that can exist.
개시된 시스템들은, 시스템을 구동하는 열을 발생시키기 위해 통상의 연소 챔버 대신에 산화기(본원에서 점진적 산화기, GO 챔버 및 GO 반응 챔버로서도 또한 지칭됨) 내에서 발생하는 GO 공정을 사용한다. 특정 배치구조들에서, 산화기는 세라믹과 같은 물질을 함유하며, 이는 기체 유동에 대해 다공성이도록 구조화되어 잇으며 1200℉ 초과의 온도에서 그의 구조를 유지한다.
The disclosed systems use a GO process occurring in an oxidizer (also referred to herein as a progressive oxidizer, a GO chamber and a GO reaction chamber) instead of a conventional combustion chamber to generate heat to drive the system. In certain batch structures, the oxidizer contains a material such as a ceramic, which is structured to be porous for gas flow and maintains its structure at temperatures above 1200 F.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 시스템은, 입구 및 출구를 갖는 반응 챔버를 갖는 산화기로서, 산화 가능한 연료를 포함하는 기체를 입구를 통해 수용하도록 구조화된 반응 챔버를 갖는, 반응 챔버 내의 연료의 점진적 산화를 유지하도록 구조화된 산화기; 및 반응 챔버 내의 단열 반응 온도가 연소정지(flameout) 온도에 근접하고 반응 챔버로부터 열이 유출되어서 반응 챔버 내의 실제 온도를 연소정지 온도를 초과하지 않는 온도까지 감소되도록, 반응 챔버로부터 열을 유인하기 위한 수단을 포함한다.
In certain embodiments, a system for oxidizing a fuel, as described herein, is an oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the oxidizer having a reaction chamber structured to receive a gas comprising an oxidizable fuel through the inlet An oxidizer structured to maintain the gradual oxidation of the fuel in the reaction chamber; And a means for attracting heat from the reaction chamber so that the adiabatic reaction temperature in the reaction chamber is close to the flameout temperature and heat is removed from the reaction chamber to reduce the actual temperature in the reaction chamber to a temperature not exceeding the combustion quiescent temperature. Means.
특정 실시양태들에서, 반응 챔버로부터 열을 유인하기 위한 수단은 열 교환기를 포함한다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버로부터 열을 유인하기 위한 수단은 유체를 포함한다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버로부터 열을 유인하기 위한 수단은 스팀을 발생시키기 위한 수단을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 열을 유인하기 위한 수단은, 반응 챔버 내의 실제 온도가 연소정지 온도까지 증가하는 경우 반응 챔버로부터 열을 유인하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 시스템은, 반응 챔버의 입구에서, 기체의 온도를 연료의 자가점화 온도 초과로 상승시키기 위한 수단을 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 수단은 산화기 내의 열 교환기를 포함한다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는, 촉매 없이 산화 가능한 연료의 점진적 산화를 유지하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 수단은, 반응 챔버 내의 온도가 2300℉를 초과하는 경우 반응 챔버로부터 열을 유인하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 시스템은, 반응 챔버로부터 기체를 수용하고 기체를 팽창시키는 터빈을 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 시스템은, 연료 혼합물을 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 연료 혼합물을 포함하는 기체를 수용하고 압축하는 압축기를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 산화 가능한 연료는 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함한다.
In certain embodiments, the means for attracting heat from the reaction chamber comprises a heat exchanger. In certain embodiments, the means for attracting heat from the reaction chamber comprises a fluid. In certain embodiments, the means for attracting heat from the reaction chamber includes means for generating steam. In certain embodiments, the means for attracting heat is structured to draw heat from the reaction chamber when the actual temperature in the reaction chamber increases to the termination temperature. In certain embodiments, the system further comprises, at the inlet of the reaction chamber, a means for raising the temperature of the gas to above the self-ignition temperature of the fuel. In certain embodiments, the means comprise a heat exchanger in an oxidizer. In certain embodiments, the reaction chamber is structured to maintain the gradual oxidation of the oxidizable fuel without catalyst. In certain embodiments, the means are configured to draw heat from the reaction chamber when the temperature in the reaction chamber exceeds 2300 [deg.] F. In certain embodiments, the system further comprises a turbine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas. In certain embodiments, the system further comprises a compressor for receiving and compressing the gas comprising the fuel mixture before introducing the fuel mixture into the reaction chamber. In certain embodiments, the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, - pentane, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 시스템은, 입구 및 출구를 갖는 반응 챔버를 갖는 산화기로서, 산화 가능한 연료를 포함하는 기체를 입구를 통해 수용하도록 구조화된 반응 챔버를 갖는, 반응 챔버 내의 점진적 산화 공정를 유지하도록 구조화된 산화기; 및 반응 챔버 내의 단열 반응 온도가 연소정지 온도에 근접하는 경우, 반응 챔버 내의 실제 온도가 연소정지 온도를 초과하지 않는 수준까지 감소되도록, 반응 챔버로부터 열을 유인하도록 구조화되어 있는 열 교환기를 포함한다.
In certain embodiments, a system for oxidizing a fuel, as described herein, is an oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the oxidizer having a reaction chamber structured to receive a gas comprising an oxidizable fuel through the inlet An oxidizer structured to maintain a gradual oxidation process in the reaction chamber; And a heat exchanger structured to draw heat from the reaction chamber such that the actual temperature in the reaction chamber is reduced to a level that does not exceed the combustion quiescent temperature when the adiabatic reaction temperature in the reaction chamber is close to the combustion quiescent temperature.
특정 실시양태들에서, 열 교환기는, 반응 챔버 내의 실제 온도가 연소정지 온도까지 증가하는 경우 반응 챔버로부터 열을 유인하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 시스템은, 반응 챔버로부터 기체를 수용하고 기체를 팽창시키는 터빈을 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 시스템은, 연료 혼합물을 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 연료 혼합물을 포함하는 기체를 수용하고 압축하는 압축기를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 열 교환기는, 반응 챔버의 입구에서, 기체의 온도를 연료의 자가점화 온도 초과로 상승시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 열 교환기는 반응 챔버 내에 도입된 유체를 포함한다. 특정 실시양태들에서, 열 교환기는 반응 챔버로부터 유체를 배출하도록(evacuate) 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 열 교환기는, 스팀을 발생시키기 위한 수단을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는, 촉매 없이 산화 가능한 연료의 점진적 산화를 유지하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 열 교환기는, 반응 챔버 내의 온도가 2300℉를 초과하는 경우 반응 챔버로부터 열을 유인하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화 가능한 연료는 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함한다.
In certain embodiments, the heat exchanger is structured to draw heat from the reaction chamber when the actual temperature in the reaction chamber increases to the termination temperature. In certain embodiments, the system further comprises a turbine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas. In certain embodiments, the system further comprises a compressor for receiving and compressing the gas comprising the fuel mixture before introducing the fuel mixture into the reaction chamber. In certain embodiments, the heat exchanger is structured to raise the temperature of the gas to above the self-ignition temperature of the fuel at the inlet of the reaction chamber. In certain embodiments, the heat exchanger comprises a fluid introduced into the reaction chamber. In certain embodiments, the heat exchanger is structured to evacuate fluid from the reaction chamber. In certain embodiments, the heat exchanger includes means for generating steam. In certain embodiments, the reaction chamber is structured to maintain the gradual oxidation of the oxidizable fuel without catalyst. In certain embodiments, the heat exchanger is structured to draw heat from the reaction chamber when the temperature in the reaction chamber exceeds 2300 [deg.] F. In certain embodiments, the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, - pentane, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 입구 및 출구를 갖는 반응 챔버를 갖는 산화기로서, 반응 챔버 내의 연료의 점진적 산화 공정을 유지하도록 구조화된 반응 챔버를 갖는 산화기 내에, 산화 가능한 연료를 포함하는 기체를 수용하는 단계; 및 반응 챔버 내의 단열 반응 온도가 연소정지 온도에 근접하는 경우, 반응 챔버 내의 실제 온도가 연소정지 온도를 초과하지 않도록, 반응 챔버로부터 열을 유인하는 단계를 포함한다.
In certain embodiments, a method for oxidizing a fuel, as described herein, is an oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the oxidizer comprising an oxidizer having a reaction chamber structured to maintain a gradual oxidation process of the fuel in the reaction chamber Comprising the steps of: receiving a gas comprising an oxidizable fuel; And withdrawing heat from the reaction chamber such that the actual temperature in the reaction chamber does not exceed the combustion quiescent temperature when the adiabatic reaction temperature in the reaction chamber is close to the combustion quiescent temperature.
특정 실시양태들에서, 방법은, 터빈에서 반응 챔버로부터의 기체를 팽창시키는 것을 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 연료 혼합물을 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 압축기로 연료를 압축하는 것을 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 반응 챔버로부터 열을 유인하는 단계가 반응 챔버 내에 유체를 도입시키는 것을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 반응 챔버로부터 유체를 배출시키는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 유체를 스팀의 형태로 반응 챔버로부터 배출한다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는, 촉매 없이 산화 가능한 연료의 점진적 산화를 유지한다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버 내의 온도가 2300℉를 초과하는 경우, 반응 챔버로부터 열을 유인한다. 특정 실시양태들에서, 산화 가능한 연료는 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함한다.
In certain embodiments, the method further comprises inflating the gas from the reaction chamber in the turbine. In certain embodiments, the method further comprises compressing the fuel with a compressor prior to introducing the fuel mixture into the reaction chamber. In certain embodiments, the method includes introducing a fluid into the reaction chamber, the step of attracting heat from the reaction chamber. In certain embodiments, the method further comprises draining fluid from the reaction chamber. In certain embodiments, the fluid is withdrawn from the reaction chamber in the form of steam. In certain embodiments, the reaction chamber maintains a gradual oxidation of the oxidizable fuel without catalyst. In certain embodiments, when the temperature in the reaction chamber exceeds 2300 DEG F, it attracts heat from the reaction chamber. In certain embodiments, the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, - pentane, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 입구 및 출구를 갖는 반응 챔버를 갖는 산화기로서, 반응 챔버 내의 연료를 점진적으로 산화시키게 반응 챔버 내의 온도를 유지하도록 구조화된 반응 챔버를 갖는 산화기 내에, 산화 가능한 연료를 포함하는 기체를 수용하는 단계; 및 반응 챔버 내의 실제 온도가 연소정지 온도 미만으로 잔존하도록, 반응 챔버 내의 온도를 감소시키는 단계를 포함한다.
In certain embodiments, a method for oxidizing a fuel, as described herein, is an oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the oxidizer comprising a structured reaction to maintain the temperature in the reaction chamber to progressively oxidize the fuel in the reaction chamber Receiving a gas comprising an oxidizable fuel in an oxidizer having a chamber; And reducing the temperature in the reaction chamber such that the actual temperature in the reaction chamber remains below the combustion stop temperature.
특정 실시양태들에서, 방법은, 온도를 감소시키는 것이 반응 챔버로부터 열을 유인하는 것을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 터빈에서 반응 챔버로부터의 기체를 팽창시키는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 연료 혼합물을 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 압축기로 연료를 압축하는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 온도를 감소시키는 것이 반응 챔버 내에 유체를 도입시키는 것을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 반응 챔버로부터 유체를 배출시키는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 유체를 스팀의 형태로 반응 챔버로부터 배출한다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는, 촉매 없이 산화 가능한 연료의 점진적 산화를 유지한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 반응 챔버 내의 온도가 2300℉를 초과하지 않도록, 온도를 감소시킨다. 특정 실시양태들에서, 산화 가능한 연료는 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함한다.
In certain embodiments, the method includes reducing the temperature to attract heat from the reaction chamber. In certain embodiments, the method further comprises inflating the gas from the reaction chamber in the turbine. In certain embodiments, the method further comprises compressing the fuel with a compressor prior to introducing the fuel mixture into the reaction chamber. In certain embodiments, the method includes introducing a fluid into the reaction chamber to reduce the temperature. In certain embodiments, the method further comprises draining fluid from the reaction chamber. In certain embodiments, the method discharges fluid from the reaction chamber in the form of steam. In certain embodiments, the reaction chamber maintains a gradual oxidation of the oxidizable fuel without catalyst. In certain embodiments, the method reduces the temperature such that the temperature in the reaction chamber does not exceed 2300 [deg.] F. In certain embodiments, the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, - pentane, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 입구 및 출구를 가지며 산화 가능한 연료의 점진적 산화를 유지하도록 구조화된 산화기의 반응 챔버 내의 온도를 결정하는 단계; 및 반응 챔버 내의 온도가 연소정지 온도에 근접하는 경우, 온도가 연소정지 온도 미만으로 잔존하도록, 반응 챔버 내의 온도를 감소시키는 신호를 출력하는 단계를 포함한다.
In certain embodiments, a method for oxidizing a fuel as described herein includes determining a temperature in a reaction chamber of an oxidizer structured to maintain progressive oxidation of the oxidizable fuel with an inlet and an outlet, And outputting a signal to reduce the temperature in the reaction chamber so that the temperature remains below the combustion stop temperature when the temperature in the reaction chamber is close to the combustion stop temperature.
특정 실시양태들에서, 신호는, 액체를 반응 챔버 내에 도입시킴으로써 반응 챔버로부터의 열을 유인하는 지시사항(instruction)을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 신호는, 반응 챔버로부터의 유체를 배출시키는 지시사항을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버로부터의 유체를 배출시키는 지시사항은, 유체를 스팀의 형태로 배출시키는 지시사항을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버로부터의 열을 유인하는 신호를, 반응 챔버 내의 온도가 2300℉를 초과하는 경우 출력한다. 특정 실시양태들에서, 온도가 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나의 연소정지 온도에 접근하는 경우, 반응 챔버로부터의 열을 유인하는 신호를 출력한다.
In certain embodiments, the signal includes instructions to attract heat from the reaction chamber by introducing liquid into the reaction chamber. In certain embodiments, the signal includes instructions for draining fluid from the reaction chamber. In certain embodiments, the instructions for draining fluid from the reaction chamber include instructions for draining the fluid in the form of steam. In certain embodiments, a signal that attracts heat from the reaction chamber is output when the temperature in the reaction chamber exceeds 2300 [deg.] F. In certain embodiments, the temperature is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, And when it approaches the combustion stop temperature of at least one of n-pentane, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide, a signal that attracts heat from the reaction chamber is output.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 입구 및 출구를 가지며 산화 가능한 연료의 점진적 산화를 유지하도록 구조화된 산화기의 반응 챔버 내의 온도를 결정하는 단계; 및 반응 챔버 내의 온도가 연소정지 온도에 근접하는 경우, 반응 챔버로부터의 열을 유인하는 신호를 열 교환기에 출력하는 단계를 포함한다.
In certain embodiments, a method for oxidizing a fuel as described herein includes determining a temperature in a reaction chamber of an oxidizer structured to maintain progressive oxidation of the oxidizable fuel with an inlet and an outlet, And outputting a signal to the heat exchanger, which attracts heat from the reaction chamber, when the temperature in the reaction chamber is close to the combustion stop temperature.
특정 실시양태들에서, 신호는, 반응 챔버로부터의 열을 제거하는 지시사항을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 신호는, 유체를 반응 챔버 내에 도입시킴으로써 온도를 감소시키는 지시사항을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 신호는, 반응 챔버로부터의 유체를 배출시키는 지시사항을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버로부터의 유체를 배출시키는 지시사항이, 유체를 스팀의 형태로 배출시키는 것을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 산화 가능한 연료의 데이터에 기초하여, 반응 챔버 내의 단열 반응 온도를 반복적으로 계산하는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버 내의 온도를 감소시키는 신호를, 반응 챔버 내의 온도가 2300℉를 초과하는 경우 출력한다. 특정 실시양태들에서, 온도가 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나의 연소정지 온도에 접근하는 경우, 반응 챔버로부터의 열을 유인하는 신호를 출력한다. 특정 실시양태들에서, 온도가 연소정지 온도까지 증가하는 경우, 반응 챔버로부터의 열을 유인하는 신호를 출력한다.
In certain embodiments, the signal includes instructions to remove heat from the reaction chamber. In certain embodiments, the signal includes instructions to reduce the temperature by introducing fluid into the reaction chamber. In certain embodiments, the signal includes instructions for draining fluid from the reaction chamber. In certain embodiments, instructions for draining fluid from the reaction chamber include draining the fluid in the form of steam. In certain embodiments, the method further comprises iteratively calculating the adiabatic reaction temperature in the reaction chamber based on the data of the oxidizable fuel. In certain embodiments, a signal that reduces the temperature in the reaction chamber is output when the temperature in the reaction chamber exceeds 2300 DEG F. In certain embodiments, the temperature is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, And when it approaches the combustion stop temperature of at least one of n-pentane, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide, a signal that attracts heat from the reaction chamber is output. In certain embodiments, when the temperature increases to the termination temperature, it outputs a signal that attracts heat from the reaction chamber.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 입구 및 출구를 가지며 산화 가능한 연료의 점진적 산화를 유지하도록 구조화된 산화기의 반응 챔버 내의 온도를 결정하는 단계; 및 반응 챔버 내의 온도가 반응 챔버 내의 연료의 연소정지 온도에 근접하는 경우를 센서로 결정하는 단계를 포함한다.
In certain embodiments, a method for oxidizing a fuel as described herein includes determining a temperature in a reaction chamber of an oxidizer structured to maintain progressive oxidation of the oxidizable fuel with an inlet and an outlet, And determining, as the sensor, when the temperature in the reaction chamber is close to the combustion stop temperature of the fuel in the reaction chamber.
특정 실시양태들에서, 방법은, 반응 챔버 내의 계산된 단열 반응 온도가 연소정지 온도를 초과하는 경우, 반응 챔버 내의 온도를 감소시키는 신호를 출력하는 단계를 포함한다. 특정 실시양태들에서, 계산된 단열 반응 온도는 반응 챔버 내의 산화 가능한 연료 및 산화제에 기초한다. 특정 실시양태들에서, 신호는, 반응 챔버로부터의 열을 제거하는 지시사항을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 신호는, 액체를 반응 챔버 내에 도입시킴으로써 온도를 감소시키는 지시사항을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버 내의 온도를 감소시키는 신호를, 반응 챔버 내의 온도가 2300℉를 초과하는 경우 출력한다. 특정 실시양태들에서, 온도가 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나의 연소정지 온도를 초과하는 경우, 반응 챔버로부터의 열을 유인하는 신호를 출력한다.
In certain embodiments, the method includes outputting a signal to reduce the temperature in the reaction chamber when the calculated adiabatic reaction temperature in the reaction chamber exceeds the termination temperature. In certain embodiments, the calculated adiabatic reaction temperature is based on oxidizable fuel and oxidant in the reaction chamber. In certain embodiments, the signal includes instructions to remove heat from the reaction chamber. In certain embodiments, the signal includes instructions to reduce the temperature by introducing a liquid into the reaction chamber. In certain embodiments, a signal that reduces the temperature in the reaction chamber is output when the temperature in the reaction chamber exceeds 2300 DEG F. In certain embodiments, the temperature is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, And when it exceeds the combustion stop temperature of at least one of n-pentane, n-pentane, acetylene, hexane, and carbon monoxide, a signal that attracts heat from the reaction chamber is output.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 시스템은, 입구 및 출구를 갖는 반응 챔버를 갖는 산화기로서, 산화 가능한 연료를 포함하는 기체를 입구를 통해 수용하도록 구조화된 반응 챔버를 갖는, 촉매 없이 산화 공정을 유지하도록 구조화된 산화기; 반응 챔버 내의 반응 온도가 반응 챔버 내의 연료의 연소정지 온도에 근접하는 경우 또는 반응 챔버 입구 온도가 자가점화 역치에 근접하는 경우 중 적어도 하나인 경우를 검출하는 검출 모듈; 및, 검출 모듈에 기초하여, 반응 챔버로부터 열의 제거 또는 반응 챔버의 입구 온도 중 적어도 하나를 변화시키는 지시사항을 출력하는 교정(correction) 모듈을 포함하며, 교정 모듈은 반응 챔버 내의 실제 온도를 연소정지 온도 미만까지 유지하는 것 및 입구 온도를 연료의 자가점화 역치 초과로 유지하는 것 중 적어도 하나를 위하여 구조화되어 있다.
In certain embodiments, a system for oxidizing a fuel, as described herein, is an oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the oxidizer having a reaction chamber structured to receive a gas comprising an oxidizable fuel through the inlet An oxidizer structured to maintain the oxidation process without catalyst; A detection module for detecting when the reaction temperature in the reaction chamber is close to the combustion stop temperature of the fuel in the reaction chamber or when the reaction chamber inlet temperature is close to the self ignition threshold; And a correction module outputting instructions to change at least one of the temperature of the reaction chamber or the removal of heat from the reaction chamber based on the detection module, wherein the calibration module adjusts the actual temperature in the reaction chamber to a combustion stop Lt; RTI ID = 0.0 > and / or < / RTI > maintaining the inlet temperature above the self-ignition threshold of the fuel.
특정 실시양태들에서, 교정 모듈은, 열 교환기에 의해 반응 챔버로부터 열을 제거하는 지시사항을 출력한다. 특정 실시양태들에서, 교정 모듈은, 유체에 의해 반응 챔버로부터 열을 제거하는 지시사항을 출력한다. 특정 실시양태들에서, 교정 모듈은, 입구 온도를 상승시키는 지시사항을 출력한다. 특정 실시양태들에서, 열교환기는 반응 챔버 내에 배치되어 있다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는, 산화 가능한 연료의 산화를 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버 내의 온도가 2300℉를 초과하는 경우, 교정 모듈은 반응 챔버로부터 열을 제거하는 지시사항을 출력한다. 특정 실시양태들에서, 터빈은 반응 챔버로부터 기체를 수용하고 기체를 팽창시킨다. 특정 실시양태들에서, 시스템은, 연료 혼합물을 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 연료 혼합물을 포함하는 기체를 수용하고 압축하는 압축기를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 산화 가능한 연료는 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함한다.
In certain embodiments, the calibration module outputs instructions to remove heat from the reaction chamber by a heat exchanger. In certain embodiments, the calibration module outputs instructions to remove heat from the reaction chamber by the fluid. In certain embodiments, the calibration module outputs instructions to raise the inlet temperature. In certain embodiments, the heat exchanger is disposed within the reaction chamber. In certain embodiments, the reaction chamber is structured to maintain oxidation of the oxidizable fuel below the combustion stop temperature. In certain embodiments, the calibration module outputs instructions to remove heat from the reaction chamber when the temperature in the reaction chamber exceeds 2300 [deg.] F. In certain embodiments, the turbine receives gas from the reaction chamber and expands the gas. In certain embodiments, the system further comprises a compressor for receiving and compressing the gas comprising the fuel mixture before introducing the fuel mixture into the reaction chamber. In certain embodiments, the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, - pentane, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 시스템은, 입구 및 출구를 갖는 반응 챔버를 갖는 산화기로서, 산화 가능한 연료를 포함하는 기체를 입구를 통해 수용하도록 구조화된 반응 챔버를 갖는, 촉매 없이 산화 공정을 유지하도록 구조화된 산화기; 반응 챔버 내의 반응 온도가 반응 챔버 내의 연료의 연소정지 온도에 근접하는 경우 또는 반응 챔버 입구 온도가 자가점화 역치에 근접하는 경우 중 적어도 하나인 경우를 검출하는 검출 모듈; 및, 검출 모듈에 기초하여, 반응 챔버 내의 실제 온도를 연소정지 온도 미만까지 유지하는 것, 또는 입구 온도를 연료의 자가점화 역치 초과로 유지하는 것 중 적어도 하나에 대한 지시사항을 출력하는 교정 모듈을 포함한다.
In certain embodiments, a system for oxidizing a fuel, as described herein, is an oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the oxidizer having a reaction chamber structured to receive a gas comprising an oxidizable fuel through the inlet An oxidizer structured to maintain the oxidation process without catalyst; A detection module for detecting when the reaction temperature in the reaction chamber is close to the combustion stop temperature of the fuel in the reaction chamber or when the reaction chamber inlet temperature is close to the self ignition threshold; And a calibration module for outputting instructions for at least one of maintaining the actual temperature in the reaction chamber below the combustion stop temperature, or keeping the inlet temperature above the self-ignition threshold of the fuel, based on the detection module .
특정 실시양태들에서, 교정 모듈은, 반응 챔버로부터 열을 제거하는 지시사항을 열 교환기에 출력한다. 특정 실시양태들에서, 교정 모듈은, 유체에 의해 반응 챔버로부터 열을 제거하는 지시사항을 출력한다. 특정 실시양태들에서, 교정 모듈은, 입구 온도를 상승시키는 지시사항을 출력한다. 특정 실시양태들에서, 시스템은 반응 챔버 내에 배치된 열 교환기를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는, 산화 가능한 연료의 산화를 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버 내의 온도가 2300℉를 초과하는 경우, 교정 모듈은 반응 챔버로부터 열을 제거하는 지시사항을 출력한다.
In certain embodiments, the calibration module outputs instructions to the heat exchanger to remove heat from the reaction chamber. In certain embodiments, the calibration module outputs instructions to remove heat from the reaction chamber by the fluid. In certain embodiments, the calibration module outputs instructions to raise the inlet temperature. In certain embodiments, the system further comprises a heat exchanger disposed within the reaction chamber. In certain embodiments, the reaction chamber is structured to maintain oxidation of the oxidizable fuel below the combustion stop temperature. In certain embodiments, the calibration module outputs instructions to remove heat from the reaction chamber when the temperature in the reaction chamber exceeds 2300 [deg.] F.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 시스템은, 입구 및 출구를 갖는 반응 챔버를 갖는 산화기로서, 산화 가능한 연료를 포함하는 기체를 입구를 통해 수용하도록 구조화된 반응 챔버를 갖는, 촉매 없이 산화 공정을 유지하도록 구조화된 산화기; 및 반응 챔버 내의 반응 온도가 반응 챔버 내의 연료의 연소정지 온도에 근접하는 경우 및 반응 챔버 입구 온도가 자가점화 역치로 낙하하는 경우 중 적어도 하나인 경우를 검출하는 프로세서(processor)를 포함한다.
In certain embodiments, a system for oxidizing a fuel, as described herein, is an oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the oxidizer having a reaction chamber structured to receive a gas comprising an oxidizable fuel through the inlet An oxidizer structured to maintain the oxidation process without catalyst; And a processor for detecting when the reaction temperature in the reaction chamber is close to the combustion stop temperature of the fuel in the reaction chamber and when the reaction chamber inlet temperature falls to the self ignition threshold value.
특정 실시양태들에서, 프로세서에 기초하여, 교정 모듈은, 반응 챔버로부터 열을 제거함으로써 연료의 연소정지 온도 미만으로 잔존하기 위하여 반응 챔버 내의 실제 온도를 감소시킨다. 특정 실시양태들에서, 교정 모듈은, 프로세서에 기초하여, 반응 챔버 내의 산화 가능한 연료의 체류 시간을 증가시킴으로써 입구 온도를 연료의 자가점화 역치 초과로 상승시킨다.
In certain embodiments, based on the processor, the calibration module reduces the actual temperature in the reaction chamber to remain below the combustion stop temperature of the fuel by removing heat from the reaction chamber. In certain embodiments, the calibration module raises the inlet temperature to above the self-ignition threshold of the fuel by increasing the residence time of the oxidizable fuel in the reaction chamber, based on the processor.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 입구 및 출구를 갖는 반응 챔버를 갖는 산화기로서, 기체의 산화 공정을 유지하도록 구조화된 반응 챔버를 갖는 산화기 내에, 산화 가능한 연료를 포함하는 기체를 수용하는 단계; 및 반응 챔버 내의 실제 온도가 연료의 연소정지 온도에 근접하거나 또는 그것까지 증가하는 것, 및 반응 챔버 입구 온도가 연료의 자가점화 역치 미만에 접근하거나 또는 그것까지 낙하하는 것 중 적어도 하나의 경우, 반응 챔버로부터의 열의 제거 및 반응 챔버의 입구 온도 중 적어도 하나를 변화시키는 단계를 포함한다.
In certain embodiments, a method for oxidizing a fuel, as described herein, is an oxidizing group having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the oxidizing group having an inlet and an outlet, the oxidizing group having a reaction chamber structured to maintain the oxidation process of the gas, Receiving a gas comprising fuel; And when the actual temperature in the reaction chamber approaches or exceeds the combustion stop temperature of the fuel and at least one of the reaction chamber inlet temperature approaches or falls below the self ignition threshold of the fuel, Removing at least one of the heat from the chamber and the inlet temperature of the reaction chamber.
특정 실시양태들에서, 반응 챔버의 실제 온도는 연소정지 온도 미만으로 유지된다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버의 입구 온도는, 촉매 없이 연료의 산화를 지지하는 수준까지 증가된다. 특정 실시양태들에서, 입구 온도는 자가점화 역치 초과로 증가된다. 특정 실시양태들에서, 기체의 온도는 반응 챔버 내에 배치된 열 교환기에 의해 증가된다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 터빈 또는 피스톤 엔진에서 반응 챔버 출구로부터의 기체를 팽창시키는 것을 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 연료 혼합물을 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 압축기로 연료를 압축하는 것을 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버로부터의 열의 제거는 액체를 반응 챔버 내에 도입시키는 것을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버로부터 액체를 배출시키는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 액체는 스팀의 형태로 반응 챔버로부터 배출된다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는 촉매 없이 산화 가능한 연료의 점진적 산화를 유지한다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버 내의 온도가 2300℉를 초과하는 경우, 열은 반응 챔버로부터 제거된다. 특정 실시양태들에서, 산화 가능한 연료는 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함한다.
In certain embodiments, the actual temperature of the reaction chamber is maintained below the combustion stop temperature. In certain embodiments, the inlet temperature of the reaction chamber is increased to a level that supports oxidation of the fuel without catalyst. In certain embodiments, the inlet temperature is increased above the self-ignition threshold. In certain embodiments, the temperature of the gas is increased by a heat exchanger disposed within the reaction chamber. In certain embodiments, the method further comprises inflating the gas from the reaction chamber outlet in a turbine or piston engine. In certain embodiments, the method further comprises compressing the fuel with a compressor prior to introducing the fuel mixture into the reaction chamber. In certain embodiments, removal of heat from the reaction chamber includes introducing a liquid into the reaction chamber. In certain embodiments, the method further comprises draining liquid from the reaction chamber. In certain embodiments, the liquid is discharged from the reaction chamber in the form of steam. In certain embodiments, the reaction chamber maintains a gradual oxidation of the oxidizable fuel without catalyst. In certain embodiments, when the temperature in the reaction chamber exceeds 2300 DEG F, heat is removed from the reaction chamber. In certain embodiments, the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, - pentane, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 입구 및 출구를 갖는 반응 챔버를 갖는 산화기로서, 점진적 산화 공정을 유지하도록 구조화된 반응 챔버를 갖는 산화기 내에, 산화 가능한 연료를 포함하는 기체를 수용하는 단계; 및 반응 챔버 내의 단열 반응 온도가 연료의 연소정지 온도에 근접하는 경우 반응 챔버로부터의 열의 제거; 및 반응 챔버 입구 온도가 연료의 자가점화 역치 미만으로 낙하하는 경우 반응 챔버의 입구 온도 중 적어도 하나를 증가시키는 단계를 포함한다.
In certain embodiments, a method for oxidizing a fuel, as described herein, is an oxidizing group having a reaction chamber having an inlet and an outlet, wherein in the oxidizing unit having a reaction chamber structured to maintain a gradual oxidation process, The method comprising: receiving a gas comprising; And removing heat from the reaction chamber when the adiabatic reaction temperature in the reaction chamber is close to the combustion quench temperature of the fuel; And increasing at least one of the inlet temperature of the reaction chamber when the reaction chamber inlet temperature falls below the self-ignition threshold of the fuel.
특정 실시양태들에서, 반응 챔버의 실제 온도는 연소정지 온도 미만으로 유지된다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버의 입구 온도는, 촉매 없이 연료의 산화를 지지하는 수준까지 증가시킨다. 특정 실시양태들에서, 입구 온도는 자가점화 역치 초과로 증가시킨다. 특정 실시양태들에서, 기체 온도는 반응 챔버 외부에 배치된 열 교환기에 의해 증가시키고, 기체는 반응 챔버 내에 도입시키기 전에 열 교환기를 통과시킨다.
In certain embodiments, the actual temperature of the reaction chamber is maintained below the combustion stop temperature. In certain embodiments, the inlet temperature of the reaction chamber increases to a level that supports the oxidation of the fuel without catalyst. In certain embodiments, the inlet temperature is increased above the self-ignition threshold. In certain embodiments, the gas temperature is increased by a heat exchanger disposed outside the reaction chamber, and the gas is passed through the heat exchanger prior to introduction into the reaction chamber.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 입구 및 출구를 갖는 반응 챔버를 갖는 산화기로서, 촉매 없이 점진적 산화 공정을 유지하도록 구조화된 반응 챔버를 갖는 산화기 내에, 산화 가능한 연료를 포함하는 기체를 수용하는 단계; 및 반응 챔버 내의 반응 온도가 연료의 연소정지 온도에 근접하는 경우, 반응 챔버의 실제 온도가 연소정지 온도 미만으로 유지되도록, 반응 챔버로부터의 열의 제거; 및 반응 챔버 입구 온도가 연료의 자가점화 역치 미만으로 낙하하는 경우, 반응 챔버의 입구 온도가 촉매 없이 연료의 산화를 지지하는 수준 초과로 유지되도록, 반응 챔버의 입구 온도 중 적어도 하나를 증가시키는 단계를 포함한다. 특정 실시양태들에서, 입구 온도는 자가점화 온도 초과로 유지된다.
In certain embodiments, a method for oxidizing a fuel, as described herein, is an oxidizing unit having a reaction chamber having an inlet and an outlet, wherein in the oxidizing unit having a reaction chamber structured to maintain a gradual oxidation process without a catalyst, Receiving a gas comprising a possible fuel; And removing heat from the reaction chamber such that the actual temperature of the reaction chamber is maintained below the combustion stop temperature when the reaction temperature in the reaction chamber is close to the combustion quench temperature of the fuel; And increasing at least one of the inlet temperature of the reaction chamber such that the inlet temperature of the reaction chamber is maintained above the level supporting the oxidation of the fuel without the catalyst when the reaction chamber inlet temperature falls below the self- . In certain embodiments, the inlet temperature is maintained above the self-ignition temperature.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 시스템은, 입구 및 출구를 갖는 반응 챔버를 갖는 산화기로서, 산화 가능한 연료를 포함하는 기체를 입구를 통해 수용하고 반응 챔버 내의 산화 공정을 유지하도록 구조화된 반응 챔버를 갖는 산화기; 기체의 반응 챔버 입구 온도가 제 1 반응 챔버 내에 유입되는 기체의 자가점화 역치에 근접하거나 또는 그것의 미만으로 낙하하는 경우를 검출하는 검출 모듈; 및 검출 모듈에 기초하여, 반응 챔버 내의 기체가 촉매 없이 산화하도록, 반응 챔버의 입구 온도를 변화시켜서 입구 온도를 자가점화 역치 초과로 유지하는 지시사항을 출력하는 교정 모듈을 포함한다.
In certain embodiments, a system for oxidizing fuel as described herein is an oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, wherein the gas containing oxidizable fuel is received through the inlet and the oxidation process in the reaction chamber is performed An oxidizer having a reaction chamber structured to hold; A detection module for detecting when the reaction chamber inlet temperature of the gas falls close to or falls below the self-ignition threshold of the gas entering the first reaction chamber; And a calibration module for outputting an instruction to vary the inlet temperature of the reaction chamber so that the inlet temperature is maintained above the self-ignition threshold, so that the gas in the reaction chamber is oxidized without catalyst, based on the detection module.
특정 실시양태들에서, 교정 모듈은, 입구 온도를 상승시키는 지시사항을 열 교환기에 출력한다. 특정 실시양태들에서, 열 교환기는 반응 챔버 내에 배치되어 있다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는, 기체의 산화를 반응 챔버 내의 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 시스템은, 반응 챔버로부터 기체를 수용하고 기체를 팽창시키는 터빈 또는 피스톤 엔진을 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 시스템은, 연료 혼합물을 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 연료 혼합물을 포함하는 기체를 수용하고 압축하는 압축기를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 산화 가능한 연료는 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함한다.
In certain embodiments, the calibration module outputs instructions to the heat exchanger to raise the inlet temperature. In certain embodiments, the heat exchanger is disposed within the reaction chamber. In certain embodiments, the reaction chamber is structured to maintain the oxidation of the gas below the combustion stop temperature of the fuel in the reaction chamber. In certain embodiments, the system further comprises a turbine or piston engine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas. In certain embodiments, the system further comprises a compressor for receiving and compressing the gas comprising the fuel mixture before introducing the fuel mixture into the reaction chamber. In certain embodiments, the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, - pentane, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 시스템은, 입구 및 출구를 갖는 반응 챔버를 갖는 산화기로서, 산화 가능한 연료를 포함하는 기체를 입구를 통해 수용하고 반응 챔버 내의 산화 공정을 유지하도록 구조화된 반응 챔버를 갖는 산화기; 기체의 반응 챔버 입구 온도가 연료의 자가점화 역치를 향하여 낙하하는 경우를 검출하는 검출 모듈; 및 검출 모듈에 기초하여, 입구 온도를 자가점화 역치 초과로 유지하는 교정 모듈을 포함한다.
In certain embodiments, a system for oxidizing fuel as described herein is an oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, wherein the gas containing oxidizable fuel is received through the inlet and the oxidation process in the reaction chamber is performed An oxidizer having a reaction chamber structured to hold; A detecting module for detecting when the reaction chamber inlet temperature of the gas drops toward the self-ignition threshold of the fuel; And a calibration module that, based on the detection module, maintains the inlet temperature above the self-ignition threshold.
특정 실시양태들에서, 교정 모듈은, 입구 온도를 유지하는 지시사항을 열 교환기에 출력한다. 특정 실시양태들에서, 열 교환기는 반응 챔버 내에 배치되어 있다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는, 반응 챔버 내의 실제 온도를 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 시스템은, 반응 챔버로부터 기체를 수용하고 기체를 팽창시키는 터빈 또는 피스톤 엔진을 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 시스템은, 기체를 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 연료 혼합물을 포함하는 기체를 수용하고 압축하는 압축기를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 산화 가능한 연료는 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함한다.
In certain embodiments, the calibration module outputs instructions to maintain the inlet temperature to the heat exchanger. In certain embodiments, the heat exchanger is disposed within the reaction chamber. In certain embodiments, the reaction chamber is structured to maintain the actual temperature in the reaction chamber below the combustion stop temperature of the fuel. In certain embodiments, the system further comprises a turbine or piston engine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas. In certain embodiments, the system further comprises a compressor for receiving and compressing the gas comprising the fuel mixture prior to introducing the gas into the reaction chamber. In certain embodiments, the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, - pentane, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 시스템은, 입구 및 출구를 갖는 반응 챔버를 갖는 산화기로서, 산화 가능한 연료를 포함하는 기체를 입구를 통해 수용하고 산화 공정을 유지하도록 구조화된 반응 챔버를 갖는 산화기; 및 연료가 반응 챔버 내에서 자가점화 역치 초과 및 연료의 연소정지 온도 미만에서 산화하도록, 반응 챔버 입구 온도를 연료의 자가점화 역치 초과로 유지하는 열 교환기를 포함한다.
In certain embodiments, a system for oxidizing a fuel, as described herein, is an oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, wherein the gas containing oxidizable fuel is received through the inlet, An oxidizing group having a reaction chamber; And a heat exchanger to maintain the reaction chamber inlet temperature above the self-ignition threshold of the fuel such that the fuel oxidizes within the reaction chamber above the self-ignition threshold and below the combustion stop temperature of the fuel.
특정 실시양태들에서, 검출 모듈은, 반응 챔버 입구 온도가 자가점화 역치에 근접하는 경우를 검출한다. 특정 실시양태들에서, 열 교환기는 반응 챔버 내에 배치되어 있다. 특정 실시양태들에서, 시스템은, 반응 챔버로부터 기체를 수용하고 기체를 팽창시키는 터빈 또는 피스톤 엔진을 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 시스템은, 연료 혼합물을 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 연료 혼합물을 포함하는 기체를 수용하고 압축하는 압축기를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 산화 가능한 연료는 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함한다.
In certain embodiments, the detection module detects when the reaction chamber inlet temperature is close to the self-ignition threshold. In certain embodiments, the heat exchanger is disposed within the reaction chamber. In certain embodiments, the system further comprises a turbine or piston engine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas. In certain embodiments, the system further comprises a compressor for receiving and compressing the gas comprising the fuel mixture before introducing the fuel mixture into the reaction chamber. In certain embodiments, the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, - pentane, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 입구 및 출구를 갖는 반응 챔버를 갖는 산화기로서, 산화 가능한 연료의 산화 공정을 유지하도록 구조화된 반응 챔버에서, 반응 챔버에서 연료의 실제 반응 온도 및 반응 챔버의 입구 온도 중 적어도 하나를 결정하는 단계; 실제 반응 온도가 연료의 연소정지 온도에 근접하거나 또는 그것을 초과하는 것, 및 입구 온도가 연료의 자가점화 역치 미만에 접근하거나 또는 그것까지 낙하하는 것 중 적어도 하나의 경우를 센서로 결정하는 단계; 및 연소정지 온도 미만으로 잔존하도록 반응 챔버 내의 실제 반응 온도의 감소 및 입구 온도를 자가점화 역치 초과로 유지하도록 입구 온도에서의 증가 중 적어도 하나를 결정하는 단계를 포함한다.
In certain embodiments, a method for oxidizing a fuel, as described herein, is an oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, wherein in the reaction chamber structured to maintain the oxidation process of the oxidizable fuel, Determining at least one of an actual reaction temperature of the reaction chamber and an inlet temperature of the reaction chamber; Determining that the actual reaction temperature is close to or exceeding the combustion stop temperature of the fuel, and determining if the inlet temperature is at least one of approaching or falling below the self-ignition threshold of the fuel; And determining at least one of a decrease in the actual reaction temperature in the reaction chamber to remain below the combustion stop temperature and an increase in inlet temperature to keep the inlet temperature above the self-ignition threshold.
특정 실시양태들에서, 실제 반응 온도의 감소는 반응 챔버로부터의 열의 제거를 포함한다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버로부터의 열의 제거는, 유체를 반응 챔버 내에 도입시키는 것을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 열의 제거는, 유체를 반응 챔버로부터 배출시키는 것을 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는 유체를 스팀의 형태로 배출시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 입구 온도에서의 증가는 연료를 열 교환기를 통해 가하는 것을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 열 교환기는 반응 챔버 내에 배치되어 있다. 특정 실시양태들에서, 연소정지 온도는 약 2300℉이다. 특정 실시양태들에서, 산화 가능한 연료는 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함한다.
In certain embodiments, the reduction of the actual reaction temperature involves the removal of heat from the reaction chamber. In certain embodiments, removal of heat from the reaction chamber includes introducing fluid into the reaction chamber. In certain embodiments, the removal of heat further includes draining the fluid from the reaction chamber. In certain embodiments, the reaction chamber is structured to discharge fluid in the form of steam. In certain embodiments, an increase in inlet temperature includes the addition of fuel through a heat exchanger. In certain embodiments, the heat exchanger is disposed within the reaction chamber. In certain embodiments, the combustion quiescence temperature is about 2300 ° F. In certain embodiments, the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, - pentane, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 입구 및 출구를 갖는 반응 챔버를 갖는 산화기로서, 산화 가능한 연료의 산화 공정을 유지하도록 구조화된 반응 챔버에서, 반응 챔버에서 연료의 실제 반응 온도 및 반응 챔버의 입구 온도 중 적어도 하나를 결정하는 단계; 실제 반응 온도가 연료의 연소정지 온도에 근접하거나 또는 그것을 초과하는 것, 및 반응 챔버 입구 온도가 연료의 자가점화 역치 미만에 접근하거나 또는 그것까지 낙하하는 것 중 적어도 하나의 경우를 결정하는 단계; 및 연소정지 온도 미만으로 유지되도록 반응 챔버 내의 실제 온도를 감소시키거나 또는 실제 온도의 증가를 감소시키는 것 및 입구 온도를 연료의 자가점화 역치 초과로 증가시키는 것 중 적어도 하나의 지시사항을 출력하는 단계를 포함한다.
In certain embodiments, a method for oxidizing a fuel, as described herein, is an oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, wherein in the reaction chamber structured to maintain the oxidation process of the oxidizable fuel, Determining at least one of an actual reaction temperature of the reaction chamber and an inlet temperature of the reaction chamber; Determining whether the actual reaction temperature is close to or exceeding the combustion stop temperature of the fuel and determining whether the reaction chamber inlet temperature approaches or falls below the self ignition threshold of the fuel; And outputting instructions of at least one of decreasing the actual temperature in the reaction chamber or reducing the increase of the actual temperature so as to be maintained below the combustion stop temperature and increasing the inlet temperature to the self ignition threshold value of the fuel .
특정 실시양태들에서, 출력은 반응 챔버로부터의 열을 제거하는 지시사항을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 유체를 반응 챔버 내에 도입시킴으로써 반응 챔버로부터의 열을 제거하는 것을 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 열의 제거는, 유체를 반응 챔버로부터 배출시키는 것을 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 유체는 스팀의 형태로 반응 챔버로부터 배출된다. 특정 실시양태들에서, 출력은, 연료를 열 교환기를 통해 가함으로써 입구 온도를 증가시키는 것을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 열 교환기는 반응 챔버 내에 배치되어 있다. 특정 실시양태들에서, 연소정지 온도가 약 2300℉이다. 특정 실시양태들에서, 산화 가능한 연료는 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함한다.
In certain embodiments, the output includes instructions to remove heat from the reaction chamber. In certain embodiments, the method further comprises removing heat from the reaction chamber by introducing fluid into the reaction chamber. In certain embodiments, the removal of heat further includes draining the fluid from the reaction chamber. In certain embodiments, the fluid is discharged from the reaction chamber in the form of steam. In certain embodiments, the output includes increasing the inlet temperature by applying fuel through a heat exchanger. In certain embodiments, the heat exchanger is disposed within the reaction chamber. In certain embodiments, the combustion quiescence temperature is about 2300 ° F. In certain embodiments, the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, - pentane, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 입구 및 출구를 갖는 반응 챔버를 갖는 산화기로서, 산화 공정을 유지하도록 구조화된 반응 챔버를 갖는 산화기 내에, 산화 가능한 연료를 포함하는 기체를 수용하는 단계; 및 기체의 반응 챔버 입구 온도가 연료의 자가점화 역치 미만에 근접하거나 또는 그것까지 낙하하는 경우, 입구 온도가 자가점화 역치 초과로 유지되고, 반응 챔버가 촉매 없이 반응 챔버 내의 연료의 산화를 유지하도록, 추가적인 열을 기체에 도입시키는 단계를 포함한다.
In certain embodiments, a method for oxidizing a fuel, as described herein, is an oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the oxidizer capable of oxidizing the oxidizable fuel in an oxidizer having a reaction chamber structured to maintain the oxidation process Containing gas; And wherein the inlet temperature is maintained above the self-ignition threshold when the reaction chamber inlet temperature of the gas is close to or falls below the self-ignition threshold of the fuel and the reaction chamber maintains oxidation of the fuel in the reaction chamber without the catalyst, And introducing additional heat into the gas.
특정 실시양태들에서, 추가적인 열은 열 교환기에 의해 도입된다. 특정 실시양태들에서, 열 교환기는 반응 챔버 내에 배치되어 있다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는, 산화 가능한 연료의 산화를 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 반응 챔버로부터 기체를 수용하고 기체를 팽창시키는 터빈 또는 피스톤 엔진을 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 압축기는, 연료 혼합물을 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 연료 혼합물을 포함하는 기체를 수용하고 압축한다. 특정 실시양태들에서, 산화 가능한 연료는 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함한다.
In certain embodiments, the additional heat is introduced by a heat exchanger. In certain embodiments, the heat exchanger is disposed within the reaction chamber. In certain embodiments, the reaction chamber maintains the oxidation of the oxidizable fuel below the combustion termination temperature of the fuel. In certain embodiments, the method further comprises a turbine or piston engine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas. In certain embodiments, the compressor receives and compresses the gas comprising the fuel mixture before introducing the fuel mixture into the reaction chamber. In certain embodiments, the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, - pentane, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 입구 및 출구를 갖는 반응 챔버를 갖는 산화기로서, 연료의 산화 공정을 유지하도록 구조화된 제 1 반응 챔버를 갖는 산화기 내에, 산화 가능한 연료를 포함하는 기체를 수용하는 단계; 및 기체의 반응 챔버 입구 온도가 연료의 자가점화 역치 미만에 근접하거나 또는 그것까지 낙하하는 경우, 입구 온도를 자가점화 역치 초과의 수준까지 증가시키는 단계를 포함한다.
In certain embodiments, a method for oxidizing a fuel, as described herein, is an oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the oxidizer having an inlet and an outlet in an oxidizer having a first reaction chamber structured to maintain the oxidation process of the fuel, Receiving a gas comprising an oxidizable fuel; And increasing the inlet temperature to a level above the self-ignition threshold if the reaction chamber inlet temperature of the gas is close to or falls below the self-ignition threshold of the fuel.
특정 실시양태들에서, 반응 챔버는 촉매 없이 반응 챔버 내의 연료의 점진적 산화를 유지한다. 특정 실시양태들에서, 입구 온도는 열 교환기에 의해 증가된다. 특정 실시양태들에서, 열 교환기는 반응 챔버 내에 배치되어 있다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는, 연료의 산화를 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 반응 챔버로부터 기체를 수용하고 기체를 팽창시키는 터빈 또는 피스톤 엔진의 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 연료 혼합물을 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 연료 혼합물을 포함하는 기체를 수용하고 압축하는 압축기의 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 산화 가능한 연료는 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함한다.
In certain embodiments, the reaction chamber maintains the gradual oxidation of the fuel in the reaction chamber without the catalyst. In certain embodiments, the inlet temperature is increased by a heat exchanger. In certain embodiments, the heat exchanger is disposed within the reaction chamber. In certain embodiments, the reaction chamber is structured to maintain the oxidation of the fuel below the combustion termination temperature of the fuel. In certain embodiments, the method further comprises the step of a turbine or piston engine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas. In certain embodiments, the method further comprises the step of compressing the gas containing and compressing the fuel mixture before introducing the fuel mixture into the reaction chamber. In certain embodiments, the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, - pentane, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 입구 및 출구를 가지며 산화 공정을 유지하도록 구조화된 반응 챔버에서, 입구에서 산화 가능한 연료를 포함하는 기체의 입구 온도가 연료의 자가점화 역치 미만에 근접하거나 또는 그것까지 낙하하는 경우를 결정하는 단계; 및 입구 온도가 자가점화 역치 초과로 잔존하도록, 기체의 입구 온도를 증가시키는 신호를 출력하는 단계를 포함한다.
In certain embodiments, a method for oxidizing a fuel, as described herein, is characterized in that in a reaction chamber having an inlet and an outlet and structured to maintain the oxidation process, the inlet temperature of the gas containing oxidizable fuel at the inlet is greater than the inlet temperature of the fuel Determining a case of approaching or falling below an ignition threshold; And outputting a signal to increase the inlet temperature of the gas such that the inlet temperature remains above the self-ignition threshold.
특정 실시양태들에서, 신호는, 기체를 열 교환기로 가열시키는 지시사항을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 열 교환기는 반응 챔버 내에 배치되어 있다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는, 연료의 산화를 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는, 연료의 산화를 약 2300℉ 미만으로 유지하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 반응 챔버로부터 기체를 수용하고 기체를 팽창시키는 터빈 또는 피스톤 엔진의 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 연료 혼합물을 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 연료 혼합물을 포함하는 기체를 수용하고 압축하는 압축기의 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 산화 가능한 연료는 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함한다.
In certain embodiments, the signal includes instructions to heat the gas to a heat exchanger. In certain embodiments, the heat exchanger is disposed within the reaction chamber. In certain embodiments, the reaction chamber is structured to maintain the oxidation of the fuel below the combustion termination temperature of the fuel. In certain embodiments, the reaction chamber is structured to maintain the oxidation of the fuel below about 2300 [deg.] F. In certain embodiments, the method further comprises the step of a turbine or piston engine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas. In certain embodiments, the method further comprises the step of compressing the gas containing and compressing the fuel mixture before introducing the fuel mixture into the reaction chamber. In certain embodiments, the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, - pentane, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 입구 및 출구를 갖는 반응 챔버를 갖는 산화기로서, 촉매 없이 연료의 점진적 산화를 유지하도록 구조화된 반응 챔버를 갖는 산화기 내에, 산화 가능한 연료를 포함하는 기체를 수용하는 시스템에서 연료를 산화시키는 방법으로서, 기체의 반응 챔버 입구 온도가 기체의 자가점화 역치 미만에 근접하거나 또는 그것까지 낙하하는 경우를 검출하는 단계; 및 반응 챔버 내의 온도가 연소정지 온도 미만으로 잔존하면서 기체 입구 온도가 자가점화 온도 초과로 유지되도록, 입구 온도를 증가시키는 지시사항을 출력하는 단계를 포함한다.
In certain embodiments, a method for oxidizing a fuel, as described herein, is an oxidizing unit having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the oxidizing group having an inlet and an outlet in an oxidizer having a reaction chamber structured to maintain gradual oxidation of the fuel, CLAIMS What is claimed is: 1. A method of oxidizing fuel in a system containing a gas comprising an oxidizable fuel, the method comprising: detecting a case where the reaction chamber inlet temperature of the gas is close to or falls below the self-ignition threshold of the gas; And outputting an instruction to increase the inlet temperature such that the gas inlet temperature remains above the self-ignition temperature while the temperature in the reaction chamber remains below the combustion stop temperature.
특정 실시양태들에서, 지시사항은, 열 교환기에 의해 기체에 대한 열 전달을 증가시킨다. 특정 실시양태들에서, 열 교환기는 반응 챔버 내에 배치되어 있다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는, 연료의 산화를 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는, 연료의 산화를 약 2300℉ 미만으로 유지하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 반응 챔버로부터 기체를 수용하고 기체를 팽창시키는 터빈 또는 피스톤 엔진의 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 기체를 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 연료 혼합물을 포함하는 기체를 수용하고 압축하는 압축기의 단계를 추가로 포함한다.
In certain embodiments, the instructions increase heat transfer to the gas by the heat exchanger. In certain embodiments, the heat exchanger is disposed within the reaction chamber. In certain embodiments, the reaction chamber is structured to maintain the oxidation of the fuel below the combustion termination temperature of the fuel. In certain embodiments, the reaction chamber is structured to maintain the oxidation of the fuel below about 2300 [deg.] F. In certain embodiments, the method further comprises the step of a turbine or piston engine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas. In certain embodiments, the method further comprises the step of compressing the gas containing and containing the fuel mixture before introducing the gas into the reaction chamber.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 입구 및 출구를 가지며 산화 공정을 유지하도록 구조화된 반응 챔버에서, 입구에서 산화 가능한 연료를 포함하는 기체의 입구 온도가 기체의 자가점화 역치에 근접하는 경우를 센서로 결정하는 단계를 포함하며, 연료의 점진적 산화가 반응 챔버 내에서 유지되도록, 반응 챔버 내의 실제 온도는 연소정지 온도 미만 및 자가점화 역치 초과의 수준으로 유지된다.
In certain embodiments, a method for oxidizing a fuel as described herein is characterized in that in a reaction chamber having an inlet and an outlet and structured to maintain the oxidation process, the inlet temperature of the gas containing oxidizable fuel at the inlet is greater than the inlet temperature of the gas Determining a sensor proximity to the ignition threshold, wherein the actual temperature in the reaction chamber is maintained at a level below the combustion stop temperature and above the self-ignition threshold so that the gradual oxidation of the fuel is maintained in the reaction chamber.
특정 실시양태들에서, 신호는 자가점화 역치 초과로 잔존하도록 기체의 입구 온도를 증가시킨다. 특정 실시양태들에서, 신호는, 열 교환기에 의해 기체에 대한 열 전달을 증가시키는 지시사항을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 열 교환기는 반응 챔버 내에 배치되어 있다.
In certain embodiments, the signal increases the inlet temperature of the gas to remain above the self-ignition threshold. In certain embodiments, the signal includes instructions to increase heat transfer to the gas by a heat exchanger. In certain embodiments, the heat exchanger is disposed within the reaction chamber.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 시스템은, 입구 및 출구를 갖는 반응 챔버를 갖는 산화기로서, 산화 가능한 연료를 포함하는 기체를 입구를 통해 수용하고 기체의 산화 공정을 유지하도록 구조화된 반응 챔버를 갖는 산화기; 및 반응 챔버 내에 배치되며, 반응 챔버의 내부 온도를 연소정지 온도 미만으로 유지하고 연료의 반응 챔버 입구 온도를 연료의 자가점화 온도 초과로 유지하도록 구조화된 열 교환 매질을 포함하며, 매질은 반응 챔버 외부에서 순환하며 이로 인해 반응 챔버로부터 열을 유인하여서 내부 온도가 연소정지 온도 미만으로 유지된다.
In certain embodiments, a system for oxidizing a fuel, as described herein, is an oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, wherein the gas containing the oxidizable fuel is received through the inlet and the oxidation process of the gas is maintained An oxidizer having a reaction chamber structured to < RTI ID = 0.0 > And a heat exchange medium disposed within the reaction chamber and configured to maintain the internal temperature of the reaction chamber below the combustion stop temperature and maintain the reaction chamber inlet temperature of the fuel above the self-ignition temperature of the fuel, Thereby drawing heat away from the reaction chamber and keeping the internal temperature below the quenching temperature.
특정 실시양태들에서, 매질의 순환은, 입구에서 기체를 가열하고 연료의 입구 온도를 자가점화 온도 초과로 유지하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 매질의 순환은, 반응 챔버 내의 기체로부터 열을 유인하여서 기체의 내부 온도를 기체의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 매질은, 반응 챔버를 통해 순환되는 다수의 스틸(steel) 구조들을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 매질은, 반응 챔버를 통해 순환되는 유체를 포함한다. 특정 실시양태들에서, 매질이 순환하는 속도는, 내부 온도 및 입구 온도 중 적어도 하나에 기초한다. 특정 실시양태들에서, 열은, 매질이 반응 챔버 외부에서 순환하는 경우, 매질로부터 유인된다.
In certain embodiments, the circulation of the medium is structured to heat the gas at the inlet and keep the inlet temperature of the fuel above the self-ignition temperature. In certain embodiments, the circulation of the medium is structured to draw heat from the gas in the reaction chamber to keep the internal temperature of the gas below the gaseous quench temperature of the gas. In certain embodiments, the medium comprises a plurality of steel structures that are circulated through the reaction chamber. In certain embodiments, the medium comprises a fluid that is circulated through the reaction chamber. In certain embodiments, the rate at which the medium circulates is based on at least one of an internal temperature and an inlet temperature. In certain embodiments, heat is drawn from the medium when the medium circulates outside the reaction chamber.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 시스템은, 입구 및 출구를 갖는 반응 챔버를 갖는 산화기로서, 반응 챔버는 산화 가능한 연료를 포함하는 기체를 입구를 통해 수용하도록 구조화되고, 산화기는 반응 챔버 내의 기체의 산화 공정을 유지하도록 구조화되어 있는 산화기; 및 반응 챔버 내의 산화 후에 반응 챔버의 입구를 향해 생성 기체의 적어도 일부가 향하고 생성 기체를 입구에서 반응 챔버 내에 도입시키는 재순환 경로를 포함하며, 생성 기체의 도입은 기체의 입구 온도를 기체의 자가점화 온도 초과로 증가시킨다.
In certain embodiments, a system for oxidizing a fuel as described herein is an oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the reaction chamber being structured to receive a gas comprising an oxidizable fuel through the inlet, The oxidizer comprises an oxidizer structured to maintain the oxidation process of the gas in the reaction chamber; And a recycle path for introducing the product gas into the reaction chamber at the inlet, wherein at least a portion of the product gas is directed toward the inlet of the reaction chamber after oxidation in the reaction chamber and the introduction of the product gas is performed by passing the inlet temperature of the gas through the self- .
특정 실시양태들에서, 생성 기체의 재순환은 반응 챔버 내의 산소 함량 수준을 감소시킨다. 특정 실시양태들에서, 재순환되는 생성 기체의 양은 입구 온도에 기초한다. 특정 실시양태들에서, 재순환되는 생성 기체의 양은 반응 챔버의 내부 온도에 기초한다.
In certain embodiments, the recycle of the product gas reduces the level of oxygen content in the reaction chamber. In certain embodiments, the amount of product gas recycled is based on the inlet temperature. In certain embodiments, the amount of product gas recycled is based on the internal temperature of the reaction chamber.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 시스템은, 입구 및 출구를 갖는 반응 챔버를 갖는 산화기로서, 반응 챔버는 산화 가능한 연료를 포함하는 기체를 입구를 통해 수용하도록 구조화되고, 산화기는 반응 챔버 내의 기체의 산화 공정을 유지하도록 구조화되어 있는 산화기; 및 반응 챔버 내에 배치되며, 반응 챔버의 내부 온도를 연소정지 온도 미만으로 유지하고 연료의 반응 챔버 입구 온도를 연료의 자가점화 온도 초과로 유지하도록 구조화된 열 교환 매질을 포함한다.
In certain embodiments, a system for oxidizing a fuel as described herein is an oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the reaction chamber being structured to receive a gas comprising an oxidizable fuel through the inlet, The oxidizer comprises an oxidizer structured to maintain the oxidation process of the gas in the reaction chamber; And a heat exchange medium structured to maintain the internal temperature of the reaction chamber below the combustion stop temperature and maintain the reaction chamber inlet temperature of the fuel above the self-ignition temperature of the fuel, disposed within the reaction chamber.
특정 실시양태들에서, 열 교환 매질은 유체를 포함한다. 특정 실시양태들에서, 유체는 순환되며, 매질의 순환은, 입구에서 기체를 가열하고 기체의 입구 온도를 기체의 자가점화 온도 초과로 유지하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 열 교환 매질은 모래(sand)를 포함한다. 특정 실시양태들에서, 열 교환 매질은 다수의 균일하게 적층된 구조물들을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 열 교환 매질은 다수의 적층된 디스크(disk)를 포함하며, 각각은 기체가 유동하도록 허용되어 있는 다수의 천공들을 갖는다. 특정 실시양태들에서, 열 교환 매질은 반응 챔버 내의 열을 입구를 향하여 전도하도록 구조화되며, 이로 인해 입구를 통해 수용되는 기체가 자가점화 온도 초과로 가열된다.
In certain embodiments, the heat exchange medium comprises a fluid. In certain embodiments, the fluid is circulated and the circulation of the medium is structured to heat the gas at the inlet and maintain the inlet temperature of the gas above the self-ignition temperature of the gas. In certain embodiments, the heat exchange medium comprises sand. In certain embodiments, the heat exchange medium comprises a plurality of uniformly stacked structures. In certain embodiments, the heat exchange medium comprises a plurality of stacked disks, each having a plurality of perforations allowing the gas to flow. In certain embodiments, the heat exchange medium is structured to conduct heat in the reaction chamber toward the inlet, whereby the gas received through the inlet is heated to above the self-ignition temperature.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된 스플릿 사이클 왕복 엔진(split cycle reciprocating engine)은, 공기와 기체 연료의 혼합물을 포함하는 공기-연료 혼합물을 수용하는 인테이크(intake); 왕복 엔진에 커플링되어 있는, 혼합물을 왕복 피스톤 챔버에서 압축하는 압축 챔버; 혼합물을 압축 챔버로부터 제 1 입구를 통해 수용하고 내부 온도에서 혼합물의 산화를 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하며 촉매 없이 혼합물을 산화시키기 충분하도록 구조화되어 있는 산화 챔버; 및 산화 생성 기체를 산화 챔버로부터 수용하고 팽창 챔버 내의 생성 기체를 왕복 피스톤을 통해 팽창시키는 팽창 챔버(expansion chamber)를 포함한다.
In certain embodiments, the split cycle reciprocating engine described herein comprises an intake that receives an air-fuel mixture comprising a mixture of air and gaseous fuel; A compression chamber coupled to the reciprocating engine for compressing the mixture in the reciprocating piston chamber; An oxidation chamber adapted to receive the mixture from the compression chamber through the first inlet and to maintain the oxidation of the mixture at an internal temperature below the combustion quench temperature of the mixture and to oxidize the mixture without catalyst; And an expansion chamber for receiving the oxidation-producing gas from the oxidation chamber and for expanding the product gas in the expansion chamber through the reciprocating piston.
특정 실시양태들에서, 산화 챔버는, 혼합물의 입구 온도를 혼합물의 자가점화 온도 초과로 유지하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 시스템은, 혼합물을 산화 챔버 내에 도입시키기 전, 생성 기체로부터 열을 유인하고 혼합물을 가열하도록 구조화된 열 교환기를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 열 교환기는 튜브-인-튜브 열 교환기를 포함한다. 특정 실시양태들에서, 시스템은, 산화 챔버 내에 배치된 열 교환 매질을 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 매질은, 산화 챔버의 입구를 향해 열을 전도함으로써 산화 챔버의 내부 온도를 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있으며, 산화 챔버의 입구에서 매질은 산화 챔버 내에 도입되는 혼합물에 의해 냉각된다. 특정 실시양태들에서, 연료는 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함한다.
In certain embodiments, the oxidation chamber is structured to maintain the inlet temperature of the mixture above the self-ignition temperature of the mixture. In certain embodiments, the system further comprises a heat exchanger structured to draw heat from the product gas and heat the mixture before introducing the mixture into the oxidation chamber. In certain embodiments, the heat exchanger includes a tube-in-tube heat exchanger. In certain embodiments, the system further comprises a heat exchange medium disposed within the oxidation chamber. In certain embodiments, the medium is structured to maintain the internal temperature of the oxidation chamber below the termination temperature of combustion by conduction of heat toward the inlet of the oxidation chamber, wherein at the inlet of the oxidation chamber the medium is introduced into the mixture introduced into the oxidation chamber Lt; / RTI > In certain embodiments, the fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, Tetraene, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된 스플릿 사이클 왕복 엔진은, 왕복 피스톤을 안에 갖는 적어도 하나의 압축 챔버 및 왕복 피스톤을 안에 갖는 적어도 하나의 팽창 챔버를 포함하는 왕복 사이클; 및 공기와 기체 연료의 혼합물을 포함하는 공기-연료 혼합물을 수용하며, 혼합물을 압축 챔버에 가하도록 구조화되어 있는 인테이크; 혼합물을 압축 챔버로부터 수용하고 내부 반응 챔버 온도에서 혼합물의 산화를 촉매 없이 혼합물을 산화시키기 충분하게 유지하도록 구조화되어 있는 반응 챔버를 포함하는 가열 사이클을 포함하며, 팽창 챔버는 산화 생성 기체를 반응 챔버로부터 수용하고 팽창 챔버 내의 생성 기체를 왕복 피스톤을 통해 팽창시키도록 구조화되어 있다.
In certain embodiments, the split-cycle reciprocating engine described herein comprises a reciprocating cycle including at least one compression chamber having a reciprocating piston therein and at least one expansion chamber having a reciprocating piston therein; And an intake configured to receive an air-fuel mixture comprising a mixture of air and gaseous fuel, the mixture being configured to enter the compression chamber; And a reaction chamber structured to receive the mixture from the compression chamber and maintain oxidation of the mixture at an internal reaction chamber temperature sufficiently to oxidize the mixture without catalyst, wherein the expansion chamber is configured to remove the oxidation product gas from the reaction chamber And is configured to expand the product gas in the expansion chamber through the reciprocating piston.
특정 실시양태들에서, 반응 챔버는 입구를 포함하며, 반응 챔버는 입구에서 혼합물의 입구 온도를 혼합물의 자가점화 온도 초과로 유지하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 시스템은, 혼합물을 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 반응 챔버의 생성 기체로부터 열을 유인하고 혼합물을 가열하도록 구조화된 열 교환기를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 열 교환기는 튜브-인-튜브 열 교환기를 포함한다. 특정 실시양태들에서, 생성 기체는 반응 챔버 내에 역으로 가해지며 반응 챔버 내에 도입된 공기-연료 혼합물과 조합된다. 특정 실시양태들에서, 시스템은 반응 챔버 내에 배치된 열 교환 매질을 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 매질은, 반응 챔버의 입구를 향해 열을 전도함으로써 반응 챔버의 내부 온도를 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있으며, 산화 챔버의 입구에서 매질은 산화 챔버 내에 도입되는 혼합물에 의해 냉각된다. 특정 실시양태들에서, 연료는 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함한다.
In certain embodiments, the reaction chamber includes an inlet, and the reaction chamber is structured to maintain the inlet temperature of the mixture at the inlet above the self-ignition temperature of the mixture. In certain embodiments, the system further comprises a heat exchanger structured to draw heat from the product gas of the reaction chamber and heat the mixture before introducing the mixture into the reaction chamber. In certain embodiments, the heat exchanger includes a tube-in-tube heat exchanger. In certain embodiments, the product gas is added back into the reaction chamber and combined with the air-fuel mixture introduced into the reaction chamber. In certain embodiments, the system further comprises a heat exchange medium disposed within the reaction chamber. In certain embodiments, the medium is structured to maintain the internal temperature of the reaction chamber below the combustion quench temperature of the mixture by conduction of heat toward the inlet of the reaction chamber, wherein the medium at the inlet of the oxidation chamber is introduced into the oxidation chamber And cooled by the mixture. In certain embodiments, the fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, Tetraene, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 공기와 기체 연료의 혼합물을 포함하는 기체 공기-연료 혼합물을 인테이크를 통해 수용하는 단계; 왕복 엔진에 커플링된 압축 챔버로 혼합물을 압축하고 혼합물을 왕복 피스톤 챔버에서 압축하는 단계; 혼합물을 압축 챔버로부터 입구를 통해 수용하고 반응 챔버의 내부 온도에서 연료의 산화를 촉매 없이 유지하도록 구조화된 산화 챔버에서 혼합물을 산화시키는 단계; 및 왕복 피스톤 챔버에 커플링된 왕복 피스톤 챔버에서의 반응 챔버로부터 가열된 생성 기체를 팽창시키며 이로 인해 왕복 엔진이 구동되는 단계를 포함한다.
In certain embodiments, a method for oxidizing a fuel as described herein comprises the steps of: receiving a gaseous air-fuel mixture comprising a mixture of air and gaseous fuel via an intake; Compressing the mixture into a compression chamber coupled to a reciprocating engine and compressing the mixture in a reciprocating piston chamber; Oxidizing the mixture in a structured oxidation chamber to receive the mixture from the compression chamber through the inlet and maintain the oxidation of the fuel at the internal temperature of the reaction chamber without catalyst; And expanding the heated product gas from the reaction chamber in the reciprocating piston chamber coupled to the reciprocating piston chamber, thereby driving the reciprocating engine.
특정 실시양태들에서, 반응 챔버의 내부 온도는 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지된다. 특정 실시양태들에서, 단계들은, 반응 챔버에서의 온도가 연소정지 온도에 근접하거나 또는 그것까지 상승하는 경우 반응 챔버로부터 열을 제거하는 것을 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 입구에서의 혼합물의 온도는 혼합물의 자가점화 온도 초과로 유지된다. 특정 실시양태들에서, 단계들은, 반응 챔버에서의 혼합물을 산화시키기 전, 열 교환기에 의해 혼합물을 가열시키는 것을 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 열 교환기가 반응 챔버 내에 배치되어 있다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버의 입구에서 혼합물의 입구 온도는 혼합물의 자가점화 온도 미만이다. 특정 실시양태들에서, 혼합물은 열 교환기 내에서 자가점화 온도 초과의 온도까지 가열된다.
In certain embodiments, the internal temperature of the reaction chamber is maintained below the combustion stop temperature of the fuel. In certain embodiments, the steps further include removing heat from the reaction chamber when the temperature in the reaction chamber is close to or as high as the combustion termination temperature. In certain embodiments, the temperature of the mixture at the inlet is maintained above the self-ignition temperature of the mixture. In certain embodiments, the steps further comprise heating the mixture by a heat exchanger prior to oxidizing the mixture in the reaction chamber. In certain embodiments, a heat exchanger is disposed within the reaction chamber. In certain embodiments, the inlet temperature of the mixture at the inlet of the reaction chamber is below the self-ignition temperature of the mixture. In certain embodiments, the mixture is heated in the heat exchanger to a temperature above the self-ignition temperature.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 공기와 기체 연료의 혼합물을 포함하는 공기-연료 혼합물을, 왕복 엔진에 커플링된 왕복 피스톤 압축 챔버에서 압축하는 단계; 혼합물을 압축 챔버로부터 입구를 통해 수용하도록 구조화된 반응 챔버에서, 혼합물을 연료의 자가점화 온도 초과 및 연료의 연소정지 온도 미만으로 산화시키는 단계; 및 왕복 엔진에 커플링된 왕복 피스톤 챔버에서 반응 챔버로부터 생성 기체를 팽창시키며 이로 인해 왕복 엔진이 구동되는 단계를 포함한다.
In certain embodiments, a method for oxidizing fuel as described herein comprises compressing an air-fuel mixture comprising a mixture of air and gaseous fuel in a reciprocating piston compression chamber coupled to a reciprocating engine; Oxidizing the mixture to a temperature above the self-ignition temperature of the fuel and below the temperature of the combustion stop of the fuel, in a reaction chamber structured to receive the mixture from the compression chamber through the inlet; And expanding the product gas from the reaction chamber in the reciprocating piston chamber coupled to the reciprocating engine, thereby driving the reciprocating engine.
특정 실시양태들에서, 반응 챔버의 내부 온도는 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지된다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 반응 챔버에서의 단열 온도가 연소정지 온도 초과에 근접하거나 또는 그것까지 상승하는 경우 반응 챔버로부터 열을 제거하는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 입구에서의 혼합물의 온도는 혼합물의 자가점화 온도 초과로 유지된다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 반응 챔버에서의 연료를 산화시키기 전, 열 교환기에 의해 혼합물을 가열시키는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 열 교환기가 반응 챔버 내에 배치되어 있다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버의 입구에서 혼합물의 입구 온도는 혼합물의 자가점화 온도 미만이다. 특정 실시양태들에서, 혼합물은 열 교환기 내에서 자가점화 온도 초과의 온도까지 가열된다.
In certain embodiments, the internal temperature of the reaction chamber is maintained below the combustion stop temperature of the fuel. In certain embodiments, the method further comprises the step of removing heat from the reaction chamber when the adiabatic temperature in the reaction chamber is close to or above the quench temperature. In certain embodiments, the temperature of the mixture at the inlet is maintained above the self-ignition temperature of the mixture. In certain embodiments, the method further comprises heating the mixture by a heat exchanger prior to oxidizing the fuel in the reaction chamber. In certain embodiments, a heat exchanger is disposed within the reaction chamber. In certain embodiments, the inlet temperature of the mixture at the inlet of the reaction chamber is below the self-ignition temperature of the mixture. In certain embodiments, the mixture is heated in the heat exchanger to a temperature above the self-ignition temperature.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 공기와 기체 연료의 혼합물을 포함하는 공기-연료 혼합물을, 왕복 엔진에 커플링된 왕복 압축 피스톤에서의 압축에 가하는 단계; 반응 챔버 내의 혼합물을 혼합물의 자가점화 온도 초과 및 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 점진적으로 산화시키도록 구조화된 반응 챔버에, 압축 피스톤으로부터의 혼합물을 가하는 단계; 및 반응 챔버로부터의 생성 기체를 왕복 엔진에 커플링된 왕복 팽창 피스톤에서의 팽창에 가하며 이로 인해 왕복 엔진이 구동되는 단계를 포함한다.
In certain embodiments, a method for oxidizing a fuel, as described herein, comprises applying an air-fuel mixture comprising a mixture of air and gaseous fuel to compression in a reciprocating compression piston coupled to a reciprocating engine; Applying a mixture from a compression piston to a reaction chamber structured to progressively oxidize the mixture in the reaction chamber to a self-ignition temperature of the mixture below the combustion quench temperature of the mixture; And subjecting the product gas from the reaction chamber to expansion in a reciprocating expansion piston coupled to the reciprocating engine, thereby driving the reciprocating engine.
특정 실시양태들에서, 방법은, 반응 챔버의 온도가 연소정지 온도에 근접하거나 또는 그것을 초과하는 경우를 센서로 결정하는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 반응 챔버에서의 온도가 연소정지 온도 미만으로 유지되도록, 반응 챔버에서의 온도가 연소정지 온도에 근접하는 경우 반응 챔버로부터의 열의 제거를 가하는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 반응 챔버 내의 내부 온도를 약 2300℉ 미만으로 유지하는 단계를 추가로 포함한다.
In certain embodiments, the method further comprises determining as a sensor that the temperature of the reaction chamber is close to or exceeding the termination temperature of the combustion. In certain embodiments, the method further comprises the step of applying heat removal from the reaction chamber when the temperature in the reaction chamber is close to the combustion quench temperature, such that the temperature in the reaction chamber is maintained below the quench temperature . In certain embodiments, the method further comprises maintaining the internal temperature in the reaction chamber below about 2300 [deg.] F.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 입구 및 출구를 가지며 촉매 없이 기체 혼합물에서 연료를 점진적으로 산화시키도록 구조화된 반응 챔버 내의 산소 함량 수준을 결정하는 단계; 및 반응 챔버의 출구로부터 수용되며 반응 챔버 내의 연료의 산화로부터의 생성 기체를 함유하는 연도 기체(flue gas)를, 결정된 산소 함량 수준에 기초하여 반응 챔버 내에 도입시키는 지시사항을 출력하는 단계를 포함한다.
In certain embodiments, a method for oxidizing a fuel as described herein includes determining an oxygen content level in a reaction chamber having an inlet and an outlet and configured to progressively oxidize fuel in a gas mixture without a catalyst; And outputting instructions for introducing a flue gas received from the outlet of the reaction chamber and containing the product gas from the oxidation of the fuel in the reaction chamber into the reaction chamber based on the determined oxygen content level .
특정 실시양태들에서, 연도 기체를 도입시키는 것이, 연도 기체를 기체 혼합물과 혼합하는 것을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 반응 챔버 내의 내부 온도가 연료의 연소정지 온도에 근접하는 것을 결정하는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 반응 챔버 내의 단열 온도가 연료의 연소정지 온도에 근접하는 경우, 반응 챔버 내의 내부 온도를 감소시키는 지시사항을 출력하는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 지시사항은 반응 챔버로부터 열을 제거하는 것을 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 지시사항을 출력하는 것은, 반응 챔버 내의 연료의 연소정지 온도를 변화시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 반응 챔버 입구에서 기체 혼합물의 입구 온도를 결정하는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 입구 온도가 자가점화 온도 초과로 유지되도록, 입구 온도가 연료의 자가점화 온도에 근접하는 경우 입구에서 기체 혼합물의 온도를 증가시키는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 온도를 증가시키는 것이 반응 챔버 입구에서 또는 그것에 근접하게 연도 기체를 기체 혼합물과 혼합하는 것을 포함한다.
In certain embodiments, introducing the flue gas includes mixing the flue gas with the gas mixture. In certain embodiments, the method further comprises determining that the internal temperature in the reaction chamber is close to the combustion quench temperature of the fuel. In certain embodiments, the method further comprises the step of outputting an instruction to reduce the internal temperature in the reaction chamber when the adiabatic temperature in the reaction chamber is close to the combustion quench temperature of the fuel. In certain embodiments, the instructions further comprise removing heat from the reaction chamber. In certain embodiments, outputting the instructions is structured to change the combustion stop temperature of the fuel in the reaction chamber. In certain embodiments, the method further comprises determining an inlet temperature of the gas mixture at the inlet of the reaction chamber. In certain embodiments, the method further comprises increasing the temperature of the gas mixture at the inlet when the inlet temperature is close to the self-ignition temperature of the fuel such that the inlet temperature is maintained above the self-ignition temperature. In certain embodiments, increasing the temperature includes mixing the flue gas with the gas mixture at or near the inlet of the reaction chamber.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 입구 및 출구를 가지며 촉매 없이 기체 혼합물에서 연료를 점진적으로 산화시키도록 구조화된 반응 챔버 내의 산소 함량 수준 및 반응 챔버 입구에서 기체 혼합물의 입구 온도 중 적어도 하나를 결정하는 단계; 결정된 산소 함량 수준 및 입구 온도 중 적어도 하나에 기초하여, 반응 챔버의 출구로부터 수용되며 반응 챔버 내의 연료의 산화로부터의 가열된 생성 기체를 함유하는 연도 기체를, 결정된 산소 함량 수준이 미리 결정된 역치에 근접하거나 또는 그것의 이상(beyond)인 것 및 입구 온도가 연료의 자가점화 온도에 근접하거나 또는 그것의 미만인 것 중 적어도 하나인 경우 반응 챔버 내에 도입시키는 단계를 포함한다.
In certain embodiments, a method for oxidizing a fuel, as described herein, comprises the steps of: providing an oxygen content level in a reaction chamber having an inlet and an outlet and configured to progressively oxidize fuel in a gas mixture without a catalyst, Determining at least one of an inlet temperature of the inlet; Determining a flue gas containing heated product gas from the oxidation of the fuel in the reaction chamber that is received from the outlet of the reaction chamber and that is based on at least one of the determined oxygen content level and the inlet temperature to cause the determined oxygen content level to approach Or beyond, and if the inlet temperature is at least one of being close to or less than the self-ignition temperature of the fuel, introducing into the reaction chamber.
특정 실시양태들에서, 연도 기체를 도입시키는 것은, 연도 기체를 기체 혼합물과 혼합하는 것을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 반응 챔버 내의 내부 온도가 연료의 연소정지 온도에 근접하는 것을 결정하는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 반응 챔버 내의 단열 온도가 연료의 연소정지 온도에 근접하는 경우, 반응 챔버 내의 내부 온도를 감소시키는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 내부 온도를 감소시키는 것은, 반응 챔버로부터 열을 제거하는 것을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 반응 챔버 내의 산소 함량을 감소시킴으로써 반응 챔버 내의 연소정지 온도를 증가시키는 단계를 추가로 포함한다.
In certain embodiments, introducing the flue gas includes mixing the flue gas with the gas mixture. In certain embodiments, the method further comprises determining that the internal temperature in the reaction chamber is close to the combustion quench temperature of the fuel. In certain embodiments, the method further comprises reducing the internal temperature in the reaction chamber when the adiabatic temperature in the reaction chamber is close to the combustion quench temperature of the fuel. In certain embodiments, reducing the internal temperature comprises removing heat from the reaction chamber. In certain embodiments, the method further comprises increasing the combustion quiescence temperature in the reaction chamber by reducing the oxygen content in the reaction chamber.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 입구 및 출구를 가지며 촉매 없이 기체 혼합물에서 연료를 점진적으로 산화시키도록 구조화된 반응 챔버 내의 산소 함량 수준을 프로세서로 결정하는 단계; 및 결정된 산소 함량 수준에 기초하여, 반응 챔버의 출구로부터 수용되며 반응 챔버 내의 연료의 산화로부터의 가열된 생성 기체를 함유하는 연도 기체를, 반응 챔버 내에 도입시키는 단계를 포함한다.
In certain embodiments, a method for oxidizing a fuel, as described herein, comprises determining a level of oxygen content in a reaction chamber having an inlet and an outlet and configured to progressively oxidize fuel in a gas mixture without a catalyst to a processor; And introducing flue gas received from the outlet of the reaction chamber and containing the heated product gas from the oxidation of the fuel in the reaction chamber into the reaction chamber based on the determined oxygen content level.
특정 실시양태들에서, 연도 기체를 도입시키는 것은, 연도 기체를 기체 혼합물과 혼합하는 것을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 연도 기체는 반응 챔버 입구에서 또는 그것의 근접하게 기체 혼합물과 혼합된다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 반응 챔버 내의 내부 온도가 연료의 연소정지 온도에 근접하거나 또는 그것을 초과하는 지를 결정하는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 반응 챔버 내의 단열 온도가 연료의 연소정지 온도에 근접하거나 또는 그것을 초과하는 경우, 반응 챔버 내의 내부 온도를 감소시키는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 내부 온도를 감소시키는 것이, 반응 챔버로부터 열을 제거하는 것을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 반응 챔버 내의 산소 함량을 감소시킴으로써 반응 챔버 내의 연소정지 온도를 변화시키는 단계를 추가로 포함한다.
In certain embodiments, introducing the flue gas includes mixing the flue gas with the gas mixture. In certain embodiments, the flue gas is mixed with the gas mixture at or near the inlet of the reaction chamber. In certain embodiments, the method further comprises determining whether the internal temperature in the reaction chamber is close to or exceeds the combustion quench temperature of the fuel. In certain embodiments, the method further comprises reducing the internal temperature in the reaction chamber when the adiabatic temperature in the reaction chamber is close to or exceeds the burn-down stop temperature of the fuel. In certain embodiments, reducing the internal temperature includes removing heat from the reaction chamber. In certain embodiments, the method further comprises the step of varying the combustion quiescence temperature in the reaction chamber by reducing the oxygen content in the reaction chamber.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 입구 및 출구를 가지며 촉매 없이 점진적 산화 공정을 유지하도록 구조화된 제 1 반응 챔버에서, 산화 가능한 연료를 포함하는 기체 혼합물의 입구 온도가 반응 챔버 입구에서 연료의 자가점화 온도 미만에 근접하거나 또는 그것까지 낙하하는 경우를 결정하는 단계; 및 입구 온도가 연료의 자가점화 온도 미만에 근접하거나 또는 그것까지 낙하하는 경우, 반응 챔버로부터 적어도 부분적으로 산화된 생성 기체를 포함하는 연도 기체를 입구에서 또는 그것에 근접하게 기체 혼합물 내에 도입시킴으로써, 기체 혼합물의 입구 온도를 증가시키는 단계를 포함한다.
In certain embodiments, a method for oxidizing a fuel, as described herein, comprises: in a first reaction chamber structured to maintain a progressive oxidation process with an inlet and an outlet and without a catalyst, the inlet temperature of the gas mixture comprising the oxidizable fuel Lt; / RTI > of the fuel at the inlet of the reaction chamber is close to or falls below the self-ignition temperature of the fuel; And introducing a flue gas containing at least partially oxidized product gas from the reaction chamber into the gas mixture at or near the inlet, when the inlet temperature is close to or falls below the self-ignition temperature of the fuel, And increasing the inlet temperature of the first heat exchanger.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 촉매 없이 제 1 반응 챔버 내의 제 1 연료의 점진적 산화를 유지하도록 구조화된 제 1 반응 챔버에서, 제 1 기체 혼합물에서 제 1 연료를 점진적으로 산화시키는 단계; 가열된 생성 기체를 포함하는 연도 기체를, 제 1 반응 챔버에서 제 1 연료의 산화로부터 제 2 반응 챔버 내에 도입시키는 단계; 제 2 연료를 제 2 반응 챔버 내에 도입시키는 단계; 및 제 2 반응 챔버에서의 제 2 연료를 촉매 없이 점진적 산화 공정에서 산화시키는 단계를 포함하며, 제 1 반응 챔버 내의 제 1 내부 온도는 제 1 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지된다.
In certain embodiments, a method for oxidizing a fuel, as described herein, comprises: in a first reaction chamber structured to maintain gradual oxidation of a first fuel in a first reaction chamber without a catalyst, Progressively oxidizing the substrate; Introducing a flue gas comprising a heated product gas into the second reaction chamber from the oxidation of the first fuel in the first reaction chamber; Introducing a second fuel into the second reaction chamber; And oxidizing the second fuel in the second reaction chamber in a gradual oxidation process without a catalyst, wherein the first internal temperature in the first reaction chamber is maintained below the combustion stop temperature of the first fuel.
특정 실시양태들에서, 방법은, 제 2 반응 챔버 내의 제 2 내부 온도를 제 2 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지하는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 제 2 반응 챔버 내의 단열 온도가 제 2 반응 챔버 내의 제 2 연료의 연소정지 온도에 근접하거나 또는 그것을 초과하는 경우, 제 2 반응 챔버 내의 제 2 내부 온도를 감소시키는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 제 2 내부 온도를 감소시키는 것이, 제 2 반응 챔버로부터 열을 제거하는 것을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 제 2 연료의 연소정지 온도는 제 1 연료의 연소정지 온도보다 높다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 제 1 반응 챔버 내의 단열 온도가 제 1 반응 챔버 내의 제 1 연료의 연소정지 온도에 근접하거나 또는 그것을 초과하는 경우, 제 1 반응 챔버 내의 제 1 내부 온도를 감소시키는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 제 1 내부 온도를 감소시키는 것이, 제 1 반응 챔버로부터 열을 제거하는 것을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 제 1 반응 챔버 입구에서 기체 혼합물의 제 1 입구 온도를 결정하는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 제 1 입구 온도가 자가점화 온도 초과로 유지되도록, 제 1 입구 온도가 제 1 반응 챔버 내의 제 1 연료의 자가점화 온도 미만에 근접하거나 또는 그것까지 낙하하는 경우, 제 1 입구 온도를 증가시키는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 제 2 반응 챔버 입구에서 제 2 입구 온도를 결정하는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 제 2 입구 온도가 자가점화 온도 초과로 유지되도록, 제 2 입구 온도가 제 2 반응 챔버 내의 제 2 연료의 자가점화 온도 미만에 근접하거나 또는 그것까지 낙하하는 경우, 제 2 입구 온도를 증가시키는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법에서, 제 2 입구 온도를 증가시키는 단계를 포함하며, 이는, 연도 기체를 도입시켜서 제 2 반응 챔버 입구에서 또는 그것에 근접하게 제 2 연료와 혼합하는 것을 추가로 포함한다.
In certain embodiments, the method further comprises the step of maintaining the second internal temperature in the second reaction chamber below the combustion quench temperature of the second fuel. In certain embodiments, the method further comprises reducing the second internal temperature in the second reaction chamber, when the adiabatic temperature in the second reaction chamber is close to or exceeds the combustion quench temperature of the second fuel in the second reaction chamber . ≪ / RTI > In certain embodiments, reducing the second internal temperature comprises removing heat from the second reaction chamber. In certain embodiments, the combustion quench temperature of the second fuel is higher than the quenching temperature of the first fuel. In certain embodiments, the method further comprises reducing the first internal temperature in the first reaction chamber when the adiabatic temperature in the first reaction chamber is close to or exceeds the combustion stop temperature of the first fuel in the first reaction chamber . ≪ / RTI > In certain embodiments, reducing the first internal temperature comprises removing heat from the first reaction chamber. In certain embodiments, the method further comprises determining a first inlet temperature of the gas mixture at the inlet of the first reaction chamber. In certain embodiments, the method further comprises, when the first inlet temperature is close to or falls below the self-ignition temperature of the first fuel in the first reaction chamber such that the first inlet temperature remains above the self-ignition temperature, Further comprising increasing the first inlet temperature. In certain embodiments, the method further comprises determining a second inlet temperature at a second reaction chamber inlet. In certain embodiments, the method further comprises, when the second inlet temperature is close to or falls below the self-ignition temperature of the second fuel in the second reaction chamber such that the second inlet temperature remains above the self-ignition temperature, And increasing the second inlet temperature. In certain embodiments, in the method, the step of increasing the second inlet temperature further comprises introducing flue gas to mix with the second fuel at or near the inlet of the second reaction chamber.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 촉매 없이 제 1 반응 챔버 내의 제 1 연료의 점진적 산화를 유지하도록 구조화된 제 1 반응 챔버에서, 제 1 기체 혼합물에서 제 1 연료를 점진적으로 산화시키는 단계; 가열된 생성 기체를 포함하는 연도 기체를, 제 1 반응 챔버에서 제 1 연료의 산화로부터, 촉매 없이 점진적 산화를 유지하도록 구조화된 제 2 반응 챔버 내에 도입시키는 단계; 제 2 반응 챔버 내의 산소 함량 수준을 프로세서로 결정하는 단계; 제 2 연료를 제 2 반응 챔버 내에 도입시키는 단계; 및 제 2 반응 챔버에서의 제 2 연료를 촉매 없이 점진적 산화 공정에서 산화시키는 단계를 포함한다.
In certain embodiments, a method for oxidizing a fuel, as described herein, comprises: in a first reaction chamber structured to maintain gradual oxidation of a first fuel in a first reaction chamber without a catalyst, Progressively oxidizing the substrate; Introducing a flue gas comprising a heated product gas into a second reaction chamber structured to maintain gradual oxidation from the oxidation of the first fuel in the first reaction chamber to the progressive oxidation without catalyst; Determining a level of oxygen content in the second reaction chamber as a processor; Introducing a second fuel into the second reaction chamber; And oxidizing the second fuel in the second reaction chamber in a gradual oxidation process without a catalyst.
특정 실시양태들에서, 제 2 반응 챔버 내로의 연도 기체의 도입의 제 2 챔버 내의 양 및 분포는 결정된 산소 함량 수준에 기초한다. 특정 실시양태들에서, 제 1 반응 챔버 내의 제 1 내부 온도는 제 1 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지된다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 제 2 반응 챔버 내의 제 2 내부 온도를 제 2 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지하는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 제 2 반응 챔버 내의 단열 온도가 제 2 반응 챔버 내의 제 2 연료의 연소정지 온도에 근접하거나 또는 그것을 초과하는 경우, 제 2 반응 챔버 내의 제 2 내부 온도를 감소시키는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 제 2 내부 온도를 감소시키는 것은, 제 2 반응 챔버로부터 열을 제거하는 것을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 제 1 반응 챔버 내의 단열 온도가 제 1 반응 챔버 내의 제 1 연료의 연소정지 온도에 근접하거나 또는 그것을 초과하는 경우, 제 1 반응 챔버 내의 제 1 내부 온도를 감소시키는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 제 1 내부 온도를 감소시키는 것은, 제 1 반응 챔버로부터 열을 제거하는 것을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 제 1 반응 챔버 입구에서 기체 혼합물의 제 1 입구 온도를 결정하는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 제 1 입구 온도가 자가점화 온도 초과로 유지되도록, 제 1 입구 온도가 제 1 반응 챔버 내의 제 1 연료의 자가점화 온도 미만에 근접하거나 또는 그것까지 낙하하는 경우, 제 1 입구 온도를 증가시키는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 제 2 반응 챔버 입구에서 제 2 입구 온도를 결정하는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 제 2 입구 온도가 자가점화 온도 초과로 유지되도록, 제 2 입구 온도가 제 2 반응 챔버 내의 제 2 연료의 자가점화 온도 미만에 근접하거나 또는 그것까지 낙하하는 경우, 제 2 입구 온도를 증가시키는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 제 2 입구 온도를 증가시키는 것이, 연도 기체를 도입시켜서 제 2 반응 챔버 입구에서 또는 그것에 근접하게 제 2 연료와 혼합하는 것을 추가로 포함한다.
In certain embodiments, the amount and distribution within the second chamber of introduction of flue gas into the second reaction chamber is based on the determined oxygen content level. In certain embodiments, the first internal temperature in the first reaction chamber is maintained below the combustion stop temperature of the first fuel. In certain embodiments, the method further comprises the step of maintaining the second internal temperature in the second reaction chamber below the combustion quench temperature of the second fuel. In certain embodiments, the method further comprises reducing the second internal temperature in the second reaction chamber, when the adiabatic temperature in the second reaction chamber is close to or exceeds the combustion quench temperature of the second fuel in the second reaction chamber . ≪ / RTI > In certain embodiments, reducing the second internal temperature comprises removing heat from the second reaction chamber. In certain embodiments, the method further comprises reducing the first internal temperature in the first reaction chamber when the adiabatic temperature in the first reaction chamber is close to or exceeds the combustion stop temperature of the first fuel in the first reaction chamber . ≪ / RTI > In certain embodiments, reducing the first internal temperature comprises removing heat from the first reaction chamber. In certain embodiments, the method further comprises determining a first inlet temperature of the gas mixture at the inlet of the first reaction chamber. In certain embodiments, the method further comprises, when the first inlet temperature is close to or falls below the self-ignition temperature of the first fuel in the first reaction chamber such that the first inlet temperature remains above the self-ignition temperature, Further comprising increasing the first inlet temperature. In certain embodiments, the method further comprises determining a second inlet temperature at a second reaction chamber inlet. In certain embodiments, the method further comprises, when the second inlet temperature is close to or falls below the self-ignition temperature of the second fuel in the second reaction chamber such that the second inlet temperature remains above the self-ignition temperature, And increasing the second inlet temperature. In certain embodiments, increasing the second inlet temperature further comprises mixing flue gas with the second fuel at or near the inlet of the second reaction chamber.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 시스템은, 제 1 입구 및 제 1 출구를 가지며, 제 1 산화 가능한 연료를 포함하는 제 1 기체를 수용하도록 구조화되고, 제 1 연료의 점진적 산화 공정을 유지하도록 구조화된 제 1 반응 챔버; 및 제 2 입구 및 제 2 출구를 가지며, 제 2 산화 가능한 연료를 포함하는 제 2 기체를 수용하도록 구조화되고, 제 2 연료의 점진적 산화 공정을 유지하도록 구조화된 제 2 반응 챔버를 포함하며, 제 1 및 제 2 반응 챔버는 각 반응 챔버에서 내부 온도를 각 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있고, 제 2 반응 챔버는, 가열된 생성 기체를 포함하는 연도 기체를 제 1 반응 챔버에서 제 1 연료의 산화로부터 제 2 입구를 통해 제 2 반응 챔버 내에 수용하도록 구조화되어 있다.
In certain embodiments, a system for oxidizing a fuel, as described herein, is configured to receive a first gas comprising a first oxidizable fuel and having a first inlet and a first outlet, wherein the progressive A first reaction chamber structured to maintain an oxidation process; And a second reaction chamber structured to receive a second gas comprising a second oxidizable fuel and having a second inlet and a second outlet and structured to maintain a progressive oxidation process of the second fuel, And the second reaction chamber are structured to maintain the internal temperature in each reaction chamber below the combustion stop temperature of each fuel and the second reaction chamber is configured to maintain the flue gas containing the heated product gas in a first reaction chamber And is structured to receive from the oxidation of the fuel through the second inlet into the second reaction chamber.
특정 실시양태들에서, 시스템은, 반응 챔버들 중 적어도 하나 내에 배치되어 있으며, 반응 챔버의 내부 온도를 단열 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있는 열 교환 매질을 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 시스템은, 각 반응 챔버 내의 단열 온도가 각 연료의 연소정지 온도에 근접하거나 또는 그것을 초과하는 경우, 제 1 또는 제 2 반응 챔버 중 적어도 하나가 각 내부 온도를 감소시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 제 1 및 제 2 반응 챔버 중 적어도 하나는, 열 교환기에 의해 각 반응 챔버로부터 열을 제거함으로써 각 내부 온도를 감소시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 열 교환기는 각 반응 챔버 내에 도입된 유체를 포함한다. 특정 실시양태들에서, 열 교환기는 각 반응 챔버로부터 유체를 배출시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 열 교환기는 스팀을 발생시키기 위한 수단을 포함한다.
In certain embodiments, the system further includes a heat exchange medium disposed within at least one of the reaction chambers and structured to maintain the internal temperature of the reaction chamber below the adiabatic combustion stop temperature. In certain embodiments, the system is structured such that at least one of the first or second reaction chambers reduces each internal temperature when the adiabatic temperature in each reaction chamber is close to or exceeding the combustion stop temperature of each fuel . In certain embodiments, at least one of the first and second reaction chambers is structured to reduce each internal temperature by removing heat from each reaction chamber by a heat exchanger. In certain embodiments, the heat exchanger comprises a fluid introduced into each reaction chamber. In certain embodiments, the heat exchanger is configured to drain fluid from each reaction chamber. In certain embodiments, the heat exchanger includes means for generating steam.
특정 실시양태들에서, 열 교환기는, 각 반응 챔버 내의 온도가 2300℉를 초과하는 경우, 각 반응 챔버로부터 열을 유인하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 제 1 입구에서 제 1 입구 온도가 제 1 연료의 자가점화 온도 미만에 접근하거나 또는 그것까지 낙하하는 경우, 제 1 반응 챔버는 제 1 입구에서 제 1 기체의 온도를 증가시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 제 2 입구에서 제 2 입구 온도가 제 2 연료의 자가점화 온도 미만에 접근하거나 또는 그것까지 낙하하는 경우, 제 2 반응 챔버는 제 2 입구에서 제 2 기체의 온도를 증가시키도록 구조화되어 있다.
In certain embodiments, the heat exchanger is structured to draw heat from each reaction chamber when the temperature in each of the reaction chambers exceeds 2300 [deg.] F. In certain embodiments, when the first inlet temperature at the first inlet approaches or falls below the self-ignition temperature of the first fuel, the first reaction chamber increases the temperature of the first gas at the first inlet . In certain embodiments, when the second inlet temperature at the second inlet approaches or falls below the self-ignition temperature of the second fuel, the second reaction chamber increases the temperature of the second gas at the second inlet .
특정 실시양태들에서, 제 2 입구에서 제 2 기체의 제 2 입구 온도가 제 2 연료의 자가점화 온도 미만에 접근하거나 또는 그것까지 낙하하는 경우, 제 2 반응 챔버는 연도 기체를 제 2 기체와 혼합시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 제 2 반응 챔버 내의 연도 기체의 분포는, 제 2 입구에서 제 2 기체의 제 2 입구 온도 및 제 2 반응 챔버의 내부 온도 중 적어도 하나에 기초한다. 특정 실시양태들에서, 시스템은, 반응 챔버들 중 적어도 하나로부터 기체를 수용하는 터빈 또는 피스톤 엔진을 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 터빈은 기체를 제 2 반응 챔버로부터 수용한다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버들 중 적어도 하나 내에 연료 혼합물을 도입시키기 전, 압축기는 연료 혼합물을 포함하는 기체를 수용한다. 특정 실시양태들에서, 제 2 기체를 제 2 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 압축기는 제 2 기체를 압축하도록 구조화되어 있다.
In certain embodiments, when the second inlet temperature of the second gas at the second inlet approaches or falls below the self-ignition temperature of the second fuel, the second reaction chamber mixes the flue gas with the second gas . In certain embodiments, the distribution of flue gas in the second reaction chamber is based on at least one of a second inlet temperature of the second gas at the second inlet and an internal temperature of the second reaction chamber. In certain embodiments, the system further comprises a turbine or piston engine that receives gas from at least one of the reaction chambers. In certain embodiments, the turbine receives gas from the second reaction chamber. In certain embodiments, before introducing the fuel mixture into at least one of the reaction chambers, the compressor receives a gas comprising the fuel mixture. In certain embodiments, before introducing the second gas into the second reaction chamber, the compressor is configured to compress the second gas.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 시스템은, 반응 챔버 내의 점진적 산화 공정에서 산화 가능한 연료를 포함하는 기체 혼합물을 수용하고 산화시키도록 구조화된 반응 챔버를 갖는 산화기; 유체가 반응 챔버 내에 도입된 바와 같이 유체가 가열되도록, 반응 챔버의 내부 온도보다 낮은 입구 온도인 유체를 산화 공정 도중 반응 챔버 내에 도입시키도록 구조화되어 있는 입구; 및 가열된 유체를 반응 챔버로부터 추출하도록 구조화되어 있는 출구를 포함하며, 반응 챔버는 내부 온도를 연료의 자가점화 온도 초과 및 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있다.
In certain embodiments, a system for oxidizing a fuel as described herein includes an oxidizer having a reaction chamber structured to receive and oxidize a gas mixture comprising an oxidizable fuel in a progressive oxidation process in a reaction chamber; An inlet configured to introduce fluid into the reaction chamber during the oxidation process so that the fluid is heated as the fluid is introduced into the reaction chamber, the fluid having an inlet temperature lower than the internal temperature of the reaction chamber; And an outlet configured to extract the heated fluid from the reaction chamber, wherein the reaction chamber is structured to maintain the internal temperature above the self-ignition temperature of the fuel and below the combustion stop temperature of the fuel.
특정 실시양태들에서, 입구는, 액체를 반응 챔버 내에 도입시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 액체는, 반응 챔버 내의 하나 이상의 코일을 통과시킴으로써 반응 챔버 내에 도입된다. 특정 실시양태들에서, 코일들은 반응 챔버와의 유체 소통으로 존재하지 않는다. 특정 실시양태들에서, 액체가 반응 챔버 내의 기체 혼합물과 혼합되도록, 액체를 반응 챔버 내에 주입함으로써 반응 챔버 내에 액체가 도입된다. 특정 실시양태들에서, 입구는, 유체를 반응 챔버 내에 기체로서 도입시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 기체는, 반응 챔버 내의 하나 이상의 코일을 통과시킴으로써 반응 챔버 내에 도입된다. 특정 실시양태들에서, 코일들은, 반응 챔버 내의 기체 및 기체 혼합물의 혼합을 허용하지 않는다. 특정 실시양태들에서, 기체가 반응 챔버 내의 기체 혼합물과 혼합되도록, 기체를 반응 챔버 내에 주입함으로써 기체가 반응 챔버 내에 도입된다. 특정 실시양태들에서, 출구는, 가열된 유체를 반응 챔버로부터 기체로서 추출하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 기체가 반응 챔버 내의 기체 혼합물과 혼합되도록, 출구가 기체를 반응 챔버 내에 다시 가하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버 내의 단열 반응 온도가 연소정지 온도에 근접하는 경우, 유체가 반응 챔버 내에 도입된다. 특정 실시양태들에서, 입구 온도는 연료의 자가점화 온도 미만이다. 특정 실시양태들에서, 산화 가능한 연료는 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함한다.
In certain embodiments, the inlet is structured to introduce liquid into the reaction chamber. In certain embodiments, the liquid is introduced into the reaction chamber by passing one or more coils within the reaction chamber. In certain embodiments, the coils are not in fluid communication with the reaction chamber. In certain embodiments, a liquid is introduced into the reaction chamber by injecting a liquid into the reaction chamber such that the liquid is mixed with the gas mixture in the reaction chamber. In certain embodiments, the inlet is structured to introduce fluid into the reaction chamber as a gas. In certain embodiments, the gas is introduced into the reaction chamber by passing one or more coils within the reaction chamber. In certain embodiments, the coils do not allow mixing of the gas and gas mixture in the reaction chamber. In certain embodiments, gas is introduced into the reaction chamber by injecting gas into the reaction chamber such that the gas is mixed with the gas mixture in the reaction chamber. In certain embodiments, the outlet is structured to extract the heated fluid as a gas from the reaction chamber. In certain embodiments, the outlet is structured to re-introduce gas into the reaction chamber so that the gas is mixed with the gas mixture in the reaction chamber. In certain embodiments, when the adiabatic reaction temperature in the reaction chamber is near the termination temperature, fluid is introduced into the reaction chamber. In certain embodiments, the inlet temperature is below the self-ignition temperature of the fuel. In certain embodiments, the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, - pentane, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 반응 챔버 내의 점진적 산화 공정에서 연료를 수용하고 산화시키도록 구조화되며 내부 온도를 연료의 자가점화 온도 초과 및 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화된 반응 챔버를 갖는 산화기에, 산화 가능한 연료를 포함하는 기체 혼합물을 가하는 단계; 유체가 반응 챔버 내에 도입된 바와 같이 유체가 가열되도록, 입구 온도에서 반응 챔버의 내부 온도보다 낮은 입구 온도인 유체를 산화 공정 도중 반응 챔버 내에 도입시키는 단계; 및 가열된 유체를 반응 챔버로부터 추출하는 단계를 포함한다.
In certain embodiments, a method for oxidizing fuel as described herein is characterized in that it is structured to receive and oxidize fuel in a gradual oxidation process in a reaction chamber, wherein the internal temperature is less than the self-ignition temperature of the fuel and less than the burn- Adding a gas mixture comprising an oxidizable fuel to an oxidizer having a reaction chamber structured to hold the oxidizable fuel; Introducing a fluid having an inlet temperature lower than the internal temperature of the reaction chamber at the inlet temperature into the reaction chamber during the oxidation process so that the fluid is heated as the fluid is introduced into the reaction chamber; And extracting the heated fluid from the reaction chamber.
특정 실시양태들에서, 유체는 액체로서 반응 챔버 내에 도입된다. 특정 실시양태들에서, 액체는, 반응 챔버 내의 하나 이상의 코일을 통과시킴으로써 반응 챔버 내에 도입된다. 특정 실시양태들에서, 액체가 반응 챔버 내의 기체 혼합물과 혼합되도록, 액체가 반응 챔버 내에 주입된다. 특정 실시양태들에서, 유체는 기체로서 반응 챔버 내에 도입된다. 특정 실시양태들에서, 기체를 반응 챔버 내의 하나 이상의 코일을 통과시킴으로써, 기체가 반응 챔버 내에 도입된다. 특정 실시양태들에서, 기체가 반응 챔버 내의 기체 혼합물과 혼합되도록, 기체가 반응 챔버 내에 주입된다. 특정 실시양태들에서, 가열된 유체는 가열된 기체로서 반응 챔버로부터 추출된다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 가열된 기체가 반응 챔버 내의 기체 혼합물과 혼합되도록, 가열된 기체를 반응 챔버 내에 다시 가하는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 산화 가능한 연료는 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함한다.
In certain embodiments, the fluid is introduced into the reaction chamber as a liquid. In certain embodiments, the liquid is introduced into the reaction chamber by passing one or more coils within the reaction chamber. In certain embodiments, a liquid is injected into the reaction chamber such that the liquid is mixed with the gas mixture in the reaction chamber. In certain embodiments, the fluid is introduced into the reaction chamber as a gas. In certain embodiments, gas is introduced into the reaction chamber by passing the gas through at least one coil in the reaction chamber. In certain embodiments, a gas is injected into the reaction chamber such that the gas is mixed with the gas mixture in the reaction chamber. In certain embodiments, the heated fluid is extracted from the reaction chamber as heated gas. In certain embodiments, the method further comprises the step of re-heating the heated gas into the reaction chamber such that the heated gas is mixed with the gas mixture in the reaction chamber. In certain embodiments, the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, - pentane, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 산화기는, 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체를 반응 챔버 내에 가하도록 구조화된 하나 이상의 입구들, 및 반응 챔버로부터의 반응 생성물들을 가하도록 구조화된 하나 이상의 출구들을 갖는 반응 챔버; 및 하나 이상의 입구들에서 또는 그것의 앞에서, 적어도 하나의 기체의 하나 이상의 온도를, 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체를 포함하는 반응 챔버 내의 생성된 혼합물의 자가점화 온도 초과로 유지하도록 구조화된 가열기를 포함하며, 반응 챔버는 혼합물을 산화시키도록, 그리고 반응 챔버 내의 단열 온도 및 최대 반응 온도를 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있다.
In certain embodiments, an oxidizer for oxidizing fuel, as described herein, includes one or more inlets structured to apply at least one gas of fuel, oxidizer, or diluent into the reaction chamber, and reaction products from the reaction chamber A reaction chamber having one or more outlets structured to permit the reaction to occur; And at least one inlet for receiving the structured mixture of the at least one gas and the at least one gas, the at least one gas comprising at least one gas of fuel, oxidant or diluent, Wherein the reaction chamber is structured to oxidize the mixture and to keep the adiabatic temperature and the maximum reaction temperature in the reaction chamber below the combustion quench temperature of the mixture.
특정 실시양태들에서, 반응 챔버는 단일 입구를 포함한다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 혼합물이 입구를 통해 반응 챔버 내에 도입되는 유속(flow rate)을 변화시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 가열기는, 반응 생성물들로부터의 열을 하나 이상의 입구들에서 또는 그것의 앞에서 혼합물에 전달하는 열 교환기를 포함한다. 특정 실시양태들에서, 가열기는, 하나 이상의 입구들에서 또는 그것의 앞에서 적어도 하나의 산화제 또는 희석제를 연료와 혼합시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 스팀을 발생시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 동력 발생을 위한 발생기(generator)를 구동시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 챔버로부터의 반응 생성물들을 팽창시키도록 구조화된 터빈 또는 피스톤 엔진에 의해 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 산화기를 통과하지 않은 물질을 가열하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체 중 하나 이상이 하나 이상의 입구들을 통해 반응 챔버 내에 도입되는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들이 출구를 통해 반응 챔버로부터 가해지는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 입구에서 또는 그것의 근방에서 혼합물의 유동 또는 혼합물의 압력 중 적어도 하나를 변화시키도록 구조화된 조정기(regulator)를 추가로 포함한다.
In certain embodiments, the reaction chamber comprises a single inlet. In certain embodiments, the oxidizing group is structured to vary the flow rate at which the mixture is introduced into the reaction chamber through the inlet. In certain embodiments, the heater includes a heat exchanger that transfers heat from the reaction products to the mixture at or at one or more inlets. In certain embodiments, the heater is structured to mix at least one oxidant or diluent with fuel at or at one or more inlets. In certain embodiments, the oxidizing group is structured to generate steam using heat from the reaction products. In certain embodiments, the oxidizer is structured to drive a generator for power generation using heat from reaction products. In certain embodiments, the oxidizer is structured to drive the generator by a turbine or piston engine structured to expand the reaction products from the reaction chamber. In certain embodiments, the oxidizer is structured to heat materials that have not passed through the oxidizer using heat from the reaction products. In certain embodiments, the oxidizer is structured to vary the flow rate at which one or more of the at least one gas of fuel, oxidizer, or diluent is introduced into the reaction chamber through the one or more inlets. In certain embodiments, the oxidizing group is structured such that the reaction products change the flow rate exerted from the reaction chamber through the outlet. In certain embodiments, the oxidizer further comprises a regulator configured to vary at least one of the flow of the mixture or the pressure of the mixture at or near the inlet.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 산화기는, 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체를 반응 챔버 내에 가하도록 구조화된 입구, 및 반응 챔버로부터의 반응 생성물들을 가하도록 구조화된 출구를 갖는 반응 챔버; 및 입구에서 또는 그것의 앞에서, 유입 기체의 온도를, 반응 챔버 내의 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체를 포함하는 반응 챔버 내의 생성된 혼합물의 자가점화 온도 초과로 유지하기 위한 수단을 포함하며, 반응 챔버는 혼합물을 산화시키도록, 그리고 반응 챔버 내의 단열 온도 및 최대 반응 온도를 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있다.
In certain embodiments, an oxidizer for oxidizing fuel, as described herein, comprises an inlet structured to apply at least one gas of fuel, oxidizer or diluent into the reaction chamber, and a structured inlet to apply reaction products from the reaction chamber A reaction chamber having an outlet; And means for maintaining the temperature of the inlet gas at or above the inlet at or above the self-ignition temperature of the resulting mixture in the reaction chamber comprising at least one gas of fuel, oxidant or diluent in the reaction chamber, The reaction chamber is structured to oxidize the mixture and to keep the adiabatic temperature and the maximum reaction temperature in the reaction chamber below the combustion quench temperature of the mixture.
특정 실시양태들에서, 반응 챔버는 다수의 입구들을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는 다수의 출구들을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 온도를 상승시키기 위한 수단은, 반응 생성물들로부터의 열을 입구에서 또는 그것의 앞에서 혼합물에 전달하는 열 교환기를 포함한다. 특정 실시양태들에서, 온도를 상승시키기 위한 수단은, 입구에서 또는 그것의 앞에서 희석제를 연료와 혼합시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 스팀을 발생시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 동력 발생을 위한 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 챔버로부터의 반응 생성물들을 팽창시키도록 구조화된 터빈 또는 피스톤 엔진에 의해 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 산화기를 통과하지 않은 물질을 가열하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 혼합물이 입구를 통해 반응 챔버 내에 도입되는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기가, 반응 생성물들이 출구를 통해 반응 챔버로부터 가해지는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 입구에서 또는 그것의 근방에서 혼합물의 유동 또는 혼합물의 압력 중 적어도 하나를 변화시키도록 구조화된 조정기를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체 중 하나 이상이 하나 이상의 입구들을 통해 반응 챔버 내에 도입되는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있다.
In certain embodiments, the reaction chamber comprises a plurality of inlets. In certain embodiments, the reaction chamber comprises a plurality of outlets. In certain embodiments, the means for raising the temperature comprises a heat exchanger that transfers heat from the reaction products to the mixture at or near the inlet. In certain embodiments, the means for raising the temperature is structured to mix the diluent with the fuel at or near the inlet. In certain embodiments, the oxidizing group is structured to generate steam using heat from the reaction products. In certain embodiments, the oxidizer is structured to drive the generator for power generation using heat from the reaction products. In certain embodiments, the oxidizer is structured to drive the generator by a turbine or piston engine structured to expand the reaction products from the reaction chamber. In certain embodiments, the oxidizer is structured to heat materials that have not passed through the oxidizer using heat from the reaction products. In certain embodiments, the oxidizing group is structured to change the flow rate at which the mixture is introduced into the reaction chamber through the inlet. In certain embodiments, the oxidizing group is structured such that the reaction products change the flow rate exerted from the reaction chamber through the outlet. In certain embodiments, the oxidizer further comprises a regulator structured to vary at least one of the flow of the mixture or the pressure of the mixture at or near the inlet. In certain embodiments, the oxidizer is structured to vary the flow rate at which one or more of the at least one gas of fuel, oxidizer, or diluent is introduced into the reaction chamber through the one or more inlets.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 산화기는, 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체를 반응 챔버 내에 가하도록 구조화된 하나 이상의 입구들, 및 반응 챔버로부터의 반응 생성물들을 가하도록 구조화된 하나 이상의 출구들을 갖는 반응 챔버; 및 하나 이상의 입구들에서 또는 그것의 앞에서, 적어도 하나의 기체 중 하나 이상의 온도를, 반응 챔버 내의 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체를 포함하는 생성된 혼합물의 자가점화 온도 초과가 되게 유지하도록 구조화된 가열기를 포함하며, 반응 챔버는 혼합물을 산화시키도록, 그리고 반응 챔버 내의 단열 온도를 혼합물의 연소정지 온도 초과로 유지하고 반응 챔버 내의 최대 반응 온도를 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있다.
In certain embodiments, an oxidizer for oxidizing fuel, as described herein, includes one or more inlets structured to apply at least one gas of fuel, oxidizer, or diluent into the reaction chamber, and reaction products from the reaction chamber A reaction chamber having one or more outlets structured to permit the reaction to occur; And structuring the at least one of the at least one gas in the at least one or more inlets to maintain the temperature of the at least one gas above the self-ignition temperature of the resulting mixture comprising fuel, oxidant or at least one gas of the diluent in the reaction chamber Wherein the reaction chamber is structured to oxidize the mixture and maintain the adiabatic temperature in the reaction chamber above the mixture's quench temperature and maintain the maximum reaction temperature in the reaction chamber below the quench temperature of the mixture .
특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 챔버로부터 열을 제거하도록 구조화된 열 추출기(heat extractor)를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 열 추출기는, 스팀을 발생시킴으로써 반응 챔버로부터 열을 제거하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는 반응 챔버가 단일 입구를 포함한다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 혼합물이 단일 입구를 통해 반응 챔버 내에 도입되는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 가열기는, 반응 생성물들로부터의 열을 하나 이상의 입구들에서 또는 그것의 앞에서 혼합물에 전달하는 열 교환기를 포함한다. 특정 실시양태들에서, 가열기는, 하나 이상의 입구들에서 또는 그것의 앞에서 희석제를 연료와 혼합시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 스팀을 발생시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 동력 발생을 위한 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 챔버로부터의 반응 생성물들을 팽창시키도록 구조화된 터빈 또는 피스톤 엔진에 의해 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 산화기를 통과하지 않은 물질을 가열하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들이 출구를 통해 반응 챔버로부터 가해지는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체 중 하나 이상이 하나 이상의 입구들을 통해 반응 챔버 내에 도입되는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 입구에서 또는 그것의 근방에서 혼합물의 유동 또는 혼합물의 압력 중 적어도 하나를 변화시키도록 구조화된 조정기를 추가로 포함한다.
In certain embodiments, the oxidizer further comprises a heat extractor configured to remove heat from the reaction chamber. In certain embodiments, the heat extractor is structured to remove heat from the reaction chamber by generating steam. In certain embodiments, the oxidizing group includes a single inlet for the reaction chamber. In certain embodiments, the oxidizing group is structured to change the flow rate at which the mixture is introduced into the reaction chamber through a single inlet. In certain embodiments, the heater includes a heat exchanger that transfers heat from the reaction products to the mixture at or at one or more inlets. In certain embodiments, the heater is structured to mix the diluent with the fuel at or at one or more of the inlets. In certain embodiments, the oxidizing group is structured to generate steam using heat from the reaction products. In certain embodiments, the oxidizer is structured to drive the generator for power generation using heat from the reaction products. In certain embodiments, the oxidizer is structured to drive the generator by a turbine or piston engine structured to expand the reaction products from the reaction chamber. In certain embodiments, the oxidizer is structured to heat materials that have not passed through the oxidizer using heat from the reaction products. In certain embodiments, the oxidizing group is structured such that the reaction products change the flow rate exerted from the reaction chamber through the outlet. In certain embodiments, the oxidizer is structured to vary the flow rate at which one or more of the at least one gas of fuel, oxidizer, or diluent is introduced into the reaction chamber through the one or more inlets. In certain embodiments, the apparatus further comprises a regulator structured to vary at least one of the flow of the mixture or the pressure of the mixture at or near the inlet.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 산화기는, 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체를 반응 챔버 내에 가하도록 구조화된 입구, 및 반응 챔버로부터의 반응 생성물들을 가하도록 구조화된 출구를 갖는 반응 챔버; 및 입구에서 또는 그것의 앞에서, 유입 기체의 온도를, 반응 챔버 내의 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체를 포함하는 생성된 혼합물의 자가점화 온도 초과로 유지하기 위한 수단을 포함하며, 반응 챔버는 혼합물을 산화시키도록, 그리고 반응 챔버 내의 단열 온도를 혼합물의 연소정지 온도 초과로 유지하고 반응 챔버 내의 최대 반응 온도를 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있다.
In certain embodiments, an oxidizer for oxidizing fuel, as described herein, comprises an inlet structured to apply at least one gas of fuel, oxidizer or diluent into the reaction chamber, and a structured inlet to apply reaction products from the reaction chamber A reaction chamber having an outlet; And means for maintaining the temperature of the inlet gas at or above the inlet at or above the self-ignition temperature of the resulting mixture comprising at least one gas of fuel, oxidizer or diluent in the reaction chamber, To maintain the adiabatic temperature in the reaction chamber above the combustion quiescence temperature of the mixture and to maintain the maximum reaction temperature in the reaction chamber below the quench temperature of the mixture to oxidize the mixture.
특정 실시양태들에서, 반응 챔버가 다수의 입구들을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는 다수의 출구들을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 온도를 상승시키기 위한 수단은, 반응 생성물들로부터의 열을 입구에서 또는 그것의 앞에서 혼합물에 전달하는 열 교환기를 포함한다. 특정 실시양태들에서, 온도를 상승시키기 위한 수단은, 입구에서 또는 그것의 앞에서 희석제를 연료와 혼합시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 스팀을 발생시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 동력 발생을 위한 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 챔버로부터의 반응 생성물들을 팽창시키도록 구조화된 터빈 또는 피스톤 엔진에 의해 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 산화기를 통과하지 않은 물질을 가열하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 혼합물이 입구를 통해 반응 챔버 내에 도입되는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들이 출구를 통해 반응 챔버로부터 가해지는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 입구에서 또는 그것의 근방에서 혼합물의 유동 또는 혼합물의 압력 중 적어도 하나를 변화시키도록 구조화된 조정기를 추가로 포함한다.
In certain embodiments, the reaction chamber includes a plurality of inlets. In certain embodiments, the reaction chamber comprises a plurality of outlets. In certain embodiments, the means for raising the temperature comprises a heat exchanger that transfers heat from the reaction products to the mixture at or near the inlet. In certain embodiments, the means for raising the temperature is structured to mix the diluent with the fuel at or near the inlet. In certain embodiments, the oxidizing group is structured to generate steam using heat from the reaction products. In certain embodiments, the oxidizer is structured to drive the generator for power generation using heat from the reaction products. In certain embodiments, the oxidizer is structured to drive the generator by a turbine or piston engine structured to expand the reaction products from the reaction chamber. In certain embodiments, the oxidizer is structured to heat materials that have not passed through the oxidizer using heat from the reaction products. In certain embodiments, the oxidizing group is structured to change the flow rate at which the mixture is introduced into the reaction chamber through the inlet. In certain embodiments, the oxidizing group is structured such that the reaction products change the flow rate exerted from the reaction chamber through the outlet. In certain embodiments, the oxidizer further comprises a regulator structured to vary at least one of the flow of the mixture or the pressure of the mixture at or near the inlet.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 산화기는, 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체를 반응 챔버 내에 가하도록 구조화된 하나 이상의 입구들, 및 반응 챔버로부터의 반응 생성물들을 가하도록 구조화된 하나 이상의 출구들을 갖는 반응 챔버; 및 하나 이상의 입구들에서 또는 그것의 앞에서, 적어도 하나의 기체 중 하나 이상의 온도를, 반응 챔버 내의 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체를 포함하는 생성된 혼합물의 자가점화 온도 미만이 되게 유지하도록 구조화된 가열기를 포함하며, 반응 챔버는 혼합물을 산화시키도록, 그리고 반응 챔버 내의 단열 온도를 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하고 반응 챔버 내의 최대 반응 온도를 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있다.
In certain embodiments, an oxidizer for oxidizing fuel, as described herein, includes one or more inlets structured to apply at least one gas of fuel, oxidizer, or diluent into the reaction chamber, and reaction products from the reaction chamber A reaction chamber having one or more outlets structured to permit the reaction to occur; And structuring the at least one of the at least one gas in at least one of the inlets or in front of it to maintain the temperature of the at least one gas below the self-ignition temperature of the resulting mixture comprising fuel, oxidant or at least one gas of the diluent in the reaction chamber Wherein the reaction chamber is structured to oxidize the mixture and maintain the adiabatic temperature in the reaction chamber below the combustion quench temperature of the mixture and keep the maximum reaction temperature in the reaction chamber below the quenching temperature of the mixture .
특정 실시양태들에서, 반응 챔버는 단일 입구를 포함한다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 혼합물이 하나 이상의 입구들을 통해 반응 챔버 내에 도입되는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체 중 하나 이상이 하나 이상의 입구들을 통해 반응 챔버 내에 도입되는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들로부터의 열을 하나 이상의 입구들에서 또는 그것의 앞에서 혼합물에 전달하는 열 교환기를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 가열기는, 하나 이상의 입구들에서 또는 그것의 앞에서 희석제를 연료와 혼합시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 스팀을 발생시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 동력 발생을 위한 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 챔버로부터의 반응 생성물들을 팽창시키도록 구조화된 터빈 또는 피스톤 엔진에 의해 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 산화기를 통과하지 않은 물질을 가열하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들이 출구를 통해 반응 챔버로부터 가해지는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 입구에서 또는 그것의 근방에서 혼합물의 유동 또는 혼합물의 압력 중 적어도 하나를 변화시키도록 구조화된 조정기를 추가로 포함한다.
In certain embodiments, the reaction chamber comprises a single inlet. In certain embodiments, the oxidizing group is structured to change the flow rate at which the mixture is introduced into the reaction chamber through one or more inlets. In certain embodiments, the oxidizer is structured to vary the flow rate at which one or more of the at least one gas of fuel, oxidizer, or diluent is introduced into the reaction chamber through the one or more inlets. In certain embodiments, the oxidizing group further comprises a heat exchanger that transfers heat from the reaction products to the mixture at or at one or more inlets. In certain embodiments, the heater is structured to mix the diluent with the fuel at or at one or more of the inlets. In certain embodiments, the oxidizing group is structured to generate steam using heat from the reaction products. In certain embodiments, the oxidizer is structured to drive the generator for power generation using heat from the reaction products. In certain embodiments, the oxidizer is structured to drive the generator by a turbine or piston engine structured to expand the reaction products from the reaction chamber. In certain embodiments, the oxidizer is structured to heat materials that have not passed through the oxidizer using heat from the reaction products. In certain embodiments, the oxidizing group is structured such that the reaction products change the flow rate exerted from the reaction chamber through the outlet. In certain embodiments, the oxidizer further comprises a regulator structured to vary at least one of the flow of the mixture or the pressure of the mixture at or near the inlet.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 산화기는, 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체를 반응 챔버 내에 가하도록 구조화된 입구, 및 반응 챔버로부터의 반응 생성물들을 가하도록 구조화된 출구를 갖는 반응 챔버; 및 입구에서 또는 그것의 앞에서, 유입 기체의 온도를, 반응 챔버 내의 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체를 포함하는 반응 챔버 내의 생성된 혼합물의 자가점화 온도 미만으로 유지하기 위한 수단을 포함하며, 반응 챔버는 혼합물을 산화시키도록, 그리고 반응 챔버 내의 단열 온도를 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하고 반응 챔버 내의 최대 반응 온도를 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있다.
In certain embodiments, an oxidizer for oxidizing fuel, as described herein, comprises an inlet structured to apply at least one gas of fuel, oxidizer or diluent into the reaction chamber, and a structured inlet to apply reaction products from the reaction chamber A reaction chamber having an outlet; And means for maintaining the temperature of the inlet gas at or below the inlet at less than the self-ignition temperature of the resulting mixture in the reaction chamber comprising at least one gas of fuel, oxidant or diluent in the reaction chamber, The reaction chamber is structured to oxidize the mixture and to keep the adiabatic temperature in the reaction chamber below the combustion quench temperature of the mixture and keep the maximum reaction temperature in the reaction chamber below the quenching temperature of the mixture.
특정 실시양태들에서, 반응 챔버는 다수의 입구들을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는 다수의 출구들을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 온도를 유지하기 위한 수단은, 반응 생성물들로부터의 열을 입구에서 또는 그것의 앞에서 혼합물에 전달하는 열 교환기를 포함한다. 특정 실시양태들에서, 온도를 유지하기 위한 수단은, 입구에서 또는 그것의 앞에서 희석제를 연료와 혼합시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 스팀을 발생시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 동력 발생을 위한 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 챔버로부터의 반응 생성물들을 팽창시키도록 구조화된 터빈 또는 피스톤 엔진에 의해 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 산화기를 통과하지 않은 물질을 가열하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 혼합물이 입구를 통해 반응 챔버 내에 도입되는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들이 출구를 통해 반응 챔버로부터 가해지는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 입구에서 또는 그것의 근방에서 혼합물의 유동 또는 혼합물의 압력 중 적어도 하나를 변화시키도록 구조화된 조정기를 포함한다.
In certain embodiments, the reaction chamber comprises a plurality of inlets. In certain embodiments, the reaction chamber comprises a plurality of outlets. In certain embodiments, the means for maintaining the temperature comprises a heat exchanger that transfers heat from the reaction products to the mixture at or near the inlet. In certain embodiments, the means for maintaining the temperature is structured to mix the diluent with the fuel at or near the inlet. In certain embodiments, the oxidizing group is structured to generate steam using heat from the reaction products. In certain embodiments, the oxidizer is structured to drive the generator for power generation using heat from the reaction products. In certain embodiments, the oxidizer is structured to drive the generator by a turbine or piston engine structured to expand the reaction products from the reaction chamber. In certain embodiments, the oxidizer is structured to heat materials that have not passed through the oxidizer using heat from the reaction products. In certain embodiments, the oxidizing group is structured to change the flow rate at which the mixture is introduced into the reaction chamber through the inlet. In certain embodiments, the oxidizing group is structured such that the reaction products change the flow rate exerted from the reaction chamber through the outlet. In certain embodiments, the oxidizer comprises a regulator structured to vary at least one of the flow of the mixture or the pressure of the mixture at or near the inlet.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 산화기는, 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체를 반응 챔버 내에 가하도록 구조화된 하나 이상의 입구들, 및 반응 챔버로부터의 반응 생성물들을 가하도록 구조화된 하나 이상의 출구들을 갖는 반응 챔버; 및 하나 이상의 입구들에서 또는 그것의 앞에서, 적어도 하나의 기체 중 하나 이상의 온도를, 반응 챔버 내의 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체를 포함하는 생성된 혼합물의 자가점화 온도 미만이 되게 유지하도록 구조화된 가열기를 포함하며, 반응 챔버는 혼합물을 산화시키도록, 그리고 반응 챔버 내의 단열 온도를 혼합물의 연소정지 온도 초과로 유지하고 반응 챔버 내의 최대 반응 온도를 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있다.
In certain embodiments, an oxidizer for oxidizing fuel, as described herein, includes one or more inlets structured to apply at least one gas of fuel, oxidizer, or diluent into the reaction chamber, and reaction products from the reaction chamber A reaction chamber having one or more outlets structured to permit the reaction to occur; And structuring the at least one of the at least one gas in at least one of the inlets or in front of it to maintain the temperature of the at least one gas below the self-ignition temperature of the resulting mixture comprising fuel, oxidant or at least one gas of the diluent in the reaction chamber Wherein the reaction chamber is structured to oxidize the mixture and maintain the adiabatic temperature in the reaction chamber above the mixture's quench temperature and maintain the maximum reaction temperature in the reaction chamber below the quenching temperature of the mixture .
특정 실시양태들에서, 열 추출기는, 반응 챔버로부터 열을 제거하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 열 추출기는, 스팀을 발생시킴으로써 반응 챔버로부터 열을 제거하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는 반응 챔버 내의 열을 배분하도록 구조화된 반응 챔버 내의 열 컨베이어(heat conveyor)를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 열 컨베이어는 반응 챔버 내의 다공성 매질을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 열 컨베이어는 반응 챔버 내의 유동 매질을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 열 컨베이어는 반응 챔버를 통해 순환되는 매질을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는 단일 입구를 포함한다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들로부터의 열을 하나 이상의 입구들에서 또는 그것의 앞에서 혼합물에 전달하는 열 교환기를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 가열기는, 하나 이상의 입구들에서 또는 그것의 앞에서 희석제를 연료와 혼합시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 동력 발생을 위한 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 챔버로부터의 반응 생성물들을 팽창시키도록 구조화된 터빈 또는 피스톤 엔진에 의해 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 산화기를 통과하지 않은 물질을 가열하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체 중 하나 이상이 하나 이상의 입구들을 통해 반응 챔버 내에 도입되는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들이 출구를 통해 반응 챔버로부터 가해지는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 입구에서 또는 그것의 근방에서 혼합물의 유동 또는 혼합물의 압력 중 적어도 하나를 변화시키도록 구조화된 조정기를 추가로 포함한다.
In certain embodiments, the heat extractor is structured to remove heat from the reaction chamber. In certain embodiments, the heat extractor is structured to remove heat from the reaction chamber by generating steam. In certain embodiments, the oxidizer further comprises a heat conveyor in the reaction chamber structured to distribute heat within the reaction chamber. In certain embodiments, the thermal conveyor comprises a porous medium in a reaction chamber. In certain embodiments, the thermal conveyor comprises a flow medium within the reaction chamber. In certain embodiments, the thermal conveyor comprises a medium that is circulated through the reaction chamber. In certain embodiments, the reaction chamber comprises a single inlet. In certain embodiments, the oxidizing group further comprises a heat exchanger that transfers heat from the reaction products to the mixture at or at one or more inlets. In certain embodiments, the heater is structured to mix the diluent with the fuel at or at one or more of the inlets. In certain embodiments, the oxidizer is structured to drive the generator for power generation using heat from the reaction products. In certain embodiments, the oxidizer is structured to drive the generator by a turbine or piston engine structured to expand the reaction products from the reaction chamber. In certain embodiments, the oxidizer is structured to heat materials that have not passed through the oxidizer using heat from the reaction products. In certain embodiments, the oxidizer is structured to vary the flow rate at which one or more of the at least one gas of fuel, oxidizer, or diluent is introduced into the reaction chamber through the one or more inlets. In certain embodiments, the oxidizing group is structured such that the reaction products change the flow rate exerted from the reaction chamber through the outlet. In certain embodiments, the apparatus further comprises a regulator structured to vary at least one of the flow of the mixture or the pressure of the mixture at or near the inlet.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 산화기는, 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체를 반응 챔버 내에 가하도록 구조화된 입구, 및 반응 챔버로부터의 반응 생성물들을 가하도록 구조화된 출구를 갖는 반응 챔버; 및 입구에서 또는 그것의 앞에서, 유입 기체의 온도를, 반응 챔버 내의 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체를 포함하는 반응 챔버 내의 생성된 혼합물의 자가점화 온도 미만이 되게 유지하도록 구조화된 가열기를 포함하며, 반응 챔버는 혼합물을 산화시키도록, 그리고 반응 챔버 내의 단열 온도를 혼합물의 연소정지 온도 초과로 유지하고 반응 챔버 내의 최대 반응 온도를 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있다.
In certain embodiments, an oxidizer for oxidizing fuel, as described herein, comprises an inlet structured to apply at least one gas of fuel, oxidizer or diluent into the reaction chamber, and a structured inlet to apply reaction products from the reaction chamber A reaction chamber having an outlet; And a heater structured to maintain the temperature of the inlet gas at or below the inlet to be less than the self-ignition temperature of the resulting mixture in the reaction chamber, including at least one of the fuel, oxidizer or diluent in the reaction chamber And the reaction chamber is structured to oxidize the mixture and maintain the adiabatic temperature in the reaction chamber above the mixture's quench temperature and keep the maximum reaction temperature in the reaction chamber below the quenching temperature of the mixture.
특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 챔버로부터 열을 제거하기 위한 수단을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 열을 제거하기 위한 수단은, 스팀을 발생시킴으로써 반응 챔버로부터 열을 제거하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는 반응 챔버 내의 열을 배분하기 위한 수단을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 열을 배분하기 위한 수단은 반응 챔버 내의 다공성 매질을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 열을 배분하기 위한 수단은 반응 챔버 내의 유동 매질을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 열을 배분하기 위한 수단은 반응 챔버를 통해 순환되는 매질을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는 다수의 입구들을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는 다수의 출구들을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 가열기는, 반응 생성물들로부터의 열을 하나 이상의 입구들에서 또는 그것의 앞에서 혼합물에 전달하는 열 교환기를 포함한다. 특정 실시양태들에서, 가열기는, 입구에서 또는 그것의 앞에서 희석제를 연료와 혼합시키도록 구조화되어 있다.
In certain embodiments, the oxidizer comprises means for removing heat from the reaction chamber. In certain embodiments, the means for removing heat is structured to remove heat from the reaction chamber by generating steam. In certain embodiments, the oxidizer comprises means for distributing heat within the reaction chamber. In certain embodiments, the means for distributing heat comprises a porous medium in the reaction chamber. In certain embodiments, the means for distributing heat comprises a flow medium within the reaction chamber. In certain embodiments, the means for distributing heat comprises a medium that is circulated through the reaction chamber. In certain embodiments, the reaction chamber comprises a plurality of inlets. In certain embodiments, the reaction chamber comprises a plurality of outlets. In certain embodiments, the heater includes a heat exchanger that transfers heat from the reaction products to the mixture at or at one or more inlets. In certain embodiments, the heater is structured to mix the diluent with fuel at or near the inlet.
특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 동력 발생을 위한 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 챔버로부터의 반응 생성물들을 팽창시키도록 구조화된 터빈 또는 피스톤 엔진에 의해 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 산화기를 통과하지 않은 물질을 가열하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체 중 하나 이상이 입구를 통해 반응 챔버 내에 도입되는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 반응 생성물들이 출구를 통해 반응 챔버로부터 가해지는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 산화기는, 입구에서 또는 그것의 근방에서 혼합물의 유동 또는 혼합물의 압력 중 적어도 하나를 변화시키도록 구조화된 조정기를 추가로 포함한다.
In certain embodiments, the oxidizer is structured to drive the generator for power generation using heat from the reaction products. In certain embodiments, the oxidizer is structured to drive the generator by a turbine or piston engine structured to expand the reaction products from the reaction chamber. In certain embodiments, the oxidizer is structured to heat materials that have not passed through the oxidizer using heat from the reaction products. In certain embodiments, the oxidizer is structured to vary the flow rate at which at least one of the fuel, oxidant, or at least one of the diluent gases is introduced into the reaction chamber through the inlet. In certain embodiments, the oxidizing group is structured such that the reaction products change the flow rate exerted from the reaction chamber through the outlet. In certain embodiments, the oxidizer further comprises a regulator structured to vary at least one of the flow of the mixture or the pressure of the mixture at or near the inlet.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 시스템은, 제 1 입구 및 제 1 출구를 가지며, 산화 가능한 연료를 포함하는 제 1 기체를 제 1 입구를 통해 수용하도록 구조화되고, 제 1 기체의 점진적 산화를 유지하고 제 1 입구를 통해 연도 기체를 소통하도록 구조화된 제 1 반응 챔버; 및 제 1 반응 챔버와 분리되어 있는 제 2 반응 챔버로서, 제 2 입구 및 제 2 출구를 가지며, 산화 가능한 연료를 포함하는 제 2 기체 및 연도 기체를 입구를 통해 수용하도록 구조화되고, 제 2 기체의 점진적 산화를 유지하도록 구조화된 제 2 반응 챔버를 포함하며, 연도 기체는, 및 제 2 반응 챔버 내의 내부 온도가 제 2 기체의 자가점화 온도 초과일 때까지 제 1 입구로부터 제 2 입구까지 소통된다.
In certain embodiments, a system for oxidizing a fuel, as described herein, is structured to receive a first gas comprising a first inlet and a first outlet, the first gas comprising an oxidizable fuel through a first inlet, A first reaction chamber structured to maintain progressive oxidation of the gas and communicate flue gas through the first inlet; And a second reaction chamber separated from the first reaction chamber, the second reaction chamber having a second inlet and a second outlet, the second gas comprising flammable fuel and the flue gas being structured to receive through the inlet, Wherein the flue gas is communicated from the first inlet to the second inlet until the internal temperature in the second reaction chamber is above the self-ignition temperature of the second gas.
특정 실시양태들에서, 내부 온도가 자가점화 온도 초과인 후, 연도 기체는 제 1 출구로부터 제 2 입구까지 소통되지 않는다. 특정 실시양태들에서, 각 반응 챔버 내의 내부 온도가 각 연료의 연소정지 온도에 근접하거나 또는 그것을 초과하는 경우, 제 1 또는 제 2 반응 챔버 중 적어도 하나는 각 내부 온도를 감소시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 제 1 또는 제 2 반응 챔버 중 적어도 하나는, 각 반응 챔버로부터 열을 제거함으로써 각 내부 온도를 감소시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 제 1 및 제 2 반응 챔버 중 적어도 하나는, 열 교환기에 의해 열을 제거하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 열 교환기는 각 반응 챔버 내에 도입된 유체를 포함한다. 특정 실시양태들에서, 열 교환기는 각 반응 챔버로부터 유체를 배출시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 열 교환기는 스팀을 발생시키기 위한 수단을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 열 교환기는, 각 반응 챔버 내의 온도가 2300℉를 초과하는 경우, 각 반응 챔버로부터 열을 유인하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 제 2 입구에서 제 2 기체의 온도가 제 2 연료의 자가점화 온도 미만에 접근하거나 또는 그것까지 낙하하는 경우, 제 2 반응 챔버는 연도 기체를 제 2 기체와 혼합시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 시스템은, 반응 챔버들 중 적어도 하나로부터 기체를 수용하는 터빈 또는 피스톤 엔진을 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 터빈은 기체를 제 2 반응 챔버로부터 수용하고 팽창시킨다. 특정 실시양태들에서, 시스템은, 반응 챔버들 중 적어도 하나 내에 기체를 도입시키기 전, 기체를 수용하고 압축하는 압축기를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 제 2 기체를 제 2 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 압축기는 제 2 기체를 압축하도록 구조화되어 있다.
In certain embodiments, after the internal temperature exceeds the self-ignition temperature, flue gas is not communicated from the first outlet to the second inlet. In certain embodiments, at least one of the first or second reaction chambers is structured to reduce each internal temperature when the internal temperature in each reaction chamber is close to or exceeds the burn-down stop temperature of each fuel. In certain embodiments, at least one of the first or second reaction chambers is structured to reduce each internal temperature by removing heat from each reaction chamber. In certain embodiments, at least one of the first and second reaction chambers are structured to remove heat by a heat exchanger. In certain embodiments, the heat exchanger comprises a fluid introduced into each reaction chamber. In certain embodiments, the heat exchanger is configured to drain fluid from each reaction chamber. In certain embodiments, the heat exchanger includes means for generating steam. In certain embodiments, the heat exchanger is structured to draw heat from each reaction chamber when the temperature in each of the reaction chambers exceeds 2300 [deg.] F. In certain embodiments, when the temperature of the second gas at the second inlet approaches or falls below the self-ignition temperature of the second fuel, the second reaction chamber is structured to mix the flue gas with the second gas . In certain embodiments, the system further comprises a turbine or piston engine that receives gas from at least one of the reaction chambers. In certain embodiments, the turbine receives and expands gas from the second reaction chamber. In certain embodiments, the system further comprises a compressor that receives and compresses the gas prior to introducing the gas into at least one of the reaction chambers. In certain embodiments, before introducing the second gas into the second reaction chamber, the compressor is configured to compress the second gas.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 시스템은, 출구를 가지며, 산화 가능한 연료를 포함하는 제 1 기체의 점진적 산화를 유지하고 제 1 출구를 통해 반응 생성물을 소통하도록 구조화된 제 1 반응 챔버; 및 제 1 반응 챔버와 분리되어 있는 제 2 반응 챔버로서, 입구를 가지며, 산화 가능한 연료를 포함하는 제 2 기체 및 반응 생성물을 수용하도록 구조화되며, 제 2 반응 챔버 내의 내부 온도가 제 2 기체의 자가점화 온도 미만이면서 제 2 기체의 점진적 산화를 유지하도록, 그리고 반응 생성물을 입구를 통해 제 1 반응 챔버로부터 수용하도록 구조화된 제 2 반응 챔버를 포함한다.
In certain embodiments, a system for oxidizing a fuel, as described herein, includes an outlet having an outlet and configured to maintain a progressive oxidation of a first gas comprising an oxidizable fuel and to provide a structured 1 reaction chamber; And a second reaction chamber that is separate from the first reaction chamber, the second reaction chamber having an inlet, the second gas being structured to receive a reaction product and a second gas comprising an oxidizable fuel, And a second reaction chamber structured to receive the reaction product from the first reaction chamber through the inlet so as to maintain the gradual oxidation of the second gas below the ignition temperature.
특정 실시양태들에서, 내부 온도가 자가점화 온도 초과인 후, 반응 생성물들은 제 1 반응 챔버로부터 제 2 반응 챔버까지 소통되지 않는다. 특정 실시양태들에서, 각 반응 챔버 내의 내부 온도가 각 연료의 연소정지 온도에 근접하거나 또는 그것을 초과하는 경우, 제 1 또는 제 2 반응 챔버 중 적어도 하나는 각 내부 온도를 감소시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 제 1 또는 제 2 반응 챔버 중 적어도 하나는, 각 반응 챔버로부터 열을 제거함으로써 각 내부 온도를 감소시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 입구에서 제 2 기체의 온도가 제 2 연료의 자가점화 온도 미만에 접근하거나 또는 그것까지 낙하하는 경우, 제 2 반응 챔버는 반응 생성물을 제 2 기체와 혼합시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 시스템은, 반응 챔버들 중 적어도 하나로부터 기체를 수용하는 터빈 또는 피스톤 엔진을 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 터빈은 기체를 제 2 반응 챔버로부터 수용하고 팽창시킨다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버들 중 적어도 하나 내에 기체를 도입시키기 전, 기체를 수용하고 압축하는 압축기를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 제 2 기체를 제 2 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 압축기는 제 2 기체를 압축하도록 구조화되어 있다.
In certain embodiments, after the internal temperature exceeds the self-ignition temperature, the reaction products are not communicated from the first reaction chamber to the second reaction chamber. In certain embodiments, at least one of the first or second reaction chambers is structured to reduce each internal temperature when the internal temperature in each reaction chamber is close to or exceeds the burn-down stop temperature of each fuel. In certain embodiments, at least one of the first or second reaction chambers is structured to reduce each internal temperature by removing heat from each reaction chamber. In certain embodiments, the second reaction chamber is structured to mix the reaction product with the second gas when the temperature of the second gas at the inlet approaches or falls below the self-ignition temperature of the second fuel . In certain embodiments, the system further comprises a turbine or piston engine that receives gas from at least one of the reaction chambers. In certain embodiments, the turbine receives and expands gas from the second reaction chamber. In certain embodiments, the apparatus further comprises a compressor to receive and compress the gas prior to introducing the gas into at least one of the reaction chambers. In certain embodiments, before introducing the second gas into the second reaction chamber, the compressor is configured to compress the second gas.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 시스템은, 입구 및 출구를 갖는 반응 챔버를 갖는 산화기로서, 산화 가능한 연료를 포함하는 기체를 입구를 통해 수용하고 촉매 없이 산화 공정을 유지하도록 구조화된 반응 챔버를 갖는 산화기; 반응 챔버가 연료를 산화시키지 않도록, 기체의 반응 챔버 온도가 반응 챔버 내의 기체의 자가점화 역치에 근접하거나 또는 그것의 미만으로 낙하하는 경우를 검출하는 검출 모듈; 및 검출 모듈에 기초하여, 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간 및 반응 챔버 내에서와 동시에 기체에 대해 자가점화시키고 산화시키기 충분하게 반응 챔버 내의 자가점화 지연 시간 중 적어도 하나를 변화시키는 지시사항을 출력하는 교정 모듈을 포함한다.
In certain embodiments, a system for oxidizing a fuel, as described herein, is an oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, wherein the gas containing oxidizable fuel is received through the inlet and maintained An oxidizer having a reaction chamber structured to < RTI ID = 0.0 > A detection module that detects when the reaction chamber temperature of the gas falls to or falls below the self-ignition threshold of the gas in the reaction chamber such that the reaction chamber does not oxidize the fuel; And outputting instructions to change at least one of the residence time of the gas in the reaction chamber and the self-ignition delay time in the reaction chamber sufficiently to self-ignite and oxidize gas to the gas simultaneously with the reaction chamber, based on the detection module Module.
특정 실시양태들에서, 교정 모듈은, 기체의 유동을 반응 챔버를 통해 변동시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 변화시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 교정 모듈은, 기체의 유동을 반응 챔버를 통해 감소시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 증가시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 교정 모듈은, 기체의 유동을 반응 챔버의 출구로부터 입구까지 재순환시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 증가시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 교정 모듈은, 반응 챔버 내의 기체 온도를 변화시킴으로써 반응 챔버 내의 자가점화 지연 시간을 변화시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 교정 모듈은, 반응 챔버 내의 기체 온도를 가열기로 증가시킴으로써 반응 챔버 내의 자가점화 지연 시간을 감소시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 교정 모듈은, 생성 기체를 출구로부터 입구까지 순환시킴으로써 반응 챔버 내의 자가점화 지연 시간을 감소시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는, 산화 가능한 연료의 산화를 촉매 없이 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 시스템은, 반응 챔버로부터 기체를 수용하고 기체를 팽창시키는 터빈 또는 피스톤 엔진을 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 시스템은, 반응 챔버 내에 연료 혼합물을 도입시키기 전, 연료 혼합물을 포함하는 기체를 수용하고 압축하는 압축기를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 산화 가능한 연료는 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함한다.
In certain embodiments, the calibration module is structured to vary the residence time of the gas in the reaction chamber by varying the flow of gas through the reaction chamber. In certain embodiments, the calibration module is structured to increase the residence time of the gas in the reaction chamber by reducing the flow of gas through the reaction chamber. In certain embodiments, the calibration module is structured to increase the residence time of the gas in the reaction chamber by recirculating the flow of gas from the outlet of the reaction chamber to the inlet. In certain embodiments, the calibration module is structured to vary the self-ignition delay time in the reaction chamber by varying the gas temperature in the reaction chamber. In certain embodiments, the calibration module is structured to reduce the self-ignition delay time in the reaction chamber by increasing the gas temperature in the reaction chamber to a heater. In certain embodiments, the calibration module is structured to reduce the self-ignition delay time in the reaction chamber by circulating the product gas from the outlet to the inlet. In certain embodiments, the reaction chamber is structured to maintain the oxidation of the oxidizable fuel below the combustion stop temperature without the catalyst. In certain embodiments, the system further comprises a turbine or piston engine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas. In certain embodiments, the system further comprises a compressor that receives and compresses the gas comprising the fuel mixture prior to introducing the fuel mixture into the reaction chamber. In certain embodiments, the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, - pentane, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 시스템은, 입구 및 출구를 갖는 반응 챔버를 갖는 산화기로서, 산화 가능한 연료를 포함하는 기체를 입구를 통해 수용하고 산화 공정을 유지하도록 구조화된 반응 챔버를 갖는 산화기; 반응 챔버가 연료를 산화시키지 않도록, 기체의 반응 챔버 온도가 반응 챔버 내의 기체의 자가점화 역치에 근접하거나 또는 그것의 미만으로 낙하하는 경우를 검출하는 검출 모듈; 및 검출 모듈에 기초하여, 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간 및 반응 챔버 내에서와 동시에 기체에 대해 자가점화시키고 산화시키기 충분하게 반응 챔버 내의 자가점화 지연 시간 중 적어도 하나의 변화를 프로세서로 결정하도록 구조화되어 있는 교정 모듈을 포함하며, 산화기는, 체류 시간 및 자가점화 지연 시간 중 적어도 하나에 대한 변화에 기초하여, 기체가 반응 챔버 내에 존재하면서 기체를 산화시키도록 구조화되어 있다.
In certain embodiments, a system for oxidizing a fuel, as described herein, is an oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, wherein the gas containing oxidizable fuel is received through the inlet, An oxidizing group having a reaction chamber; A detection module that detects when the reaction chamber temperature of the gas falls to or falls below the self-ignition threshold of the gas in the reaction chamber such that the reaction chamber does not oxidize the fuel; And determining, based on the detection module, a residence time of the gas in the reaction chamber and a change in at least one of a self-ignition delay time in the reaction chamber sufficient to self-ignite and oxidize gas to and from the gas in the reaction chamber Wherein the oxidizer is structured to oxidize the gas while it is in the reaction chamber, based on a change in at least one of a residence time and a self-ignition delay time.
특정 실시양태들에서, 교정 모듈은, 기체의 유동을 반응 챔버를 통해 변동시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 변화시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 교정 모듈은, 기체의 유동을 반응 챔버를 통해 감소시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 증가시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 교정 모듈은, 기체의 유동을 반응 챔버의 출구로부터 입구까지 재순환시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 증가시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 교정 모듈은, 반응 챔버 내의 기체 온도를 변화시킴으로써 반응 챔버 내의 자가점화 지연 시간을 변화시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 교정 모듈은, 반응 챔버 내의 기체 온도를 가열기로 증가시킴으로써 반응 챔버 내의 자가점화 지연 시간을 감소시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 교정 모듈은, 생성 기체를 출구로부터 입구까지 순환시킴으로써 반응 챔버 내의 자가점화 지연 시간을 감소시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는, 산화 가능한 연료의 산화를 촉매 없이 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있다.
In certain embodiments, the calibration module is structured to vary the residence time of the gas in the reaction chamber by varying the flow of gas through the reaction chamber. In certain embodiments, the calibration module is structured to increase the residence time of the gas in the reaction chamber by reducing the flow of gas through the reaction chamber. In certain embodiments, the calibration module is structured to increase the residence time of the gas in the reaction chamber by recirculating the flow of gas from the outlet of the reaction chamber to the inlet. In certain embodiments, the calibration module is structured to vary the self-ignition delay time in the reaction chamber by varying the gas temperature in the reaction chamber. In certain embodiments, the calibration module is structured to reduce the self-ignition delay time in the reaction chamber by increasing the gas temperature in the reaction chamber to a heater. In certain embodiments, the calibration module is structured to reduce the self-ignition delay time in the reaction chamber by circulating the product gas from the outlet to the inlet. In certain embodiments, the reaction chamber is structured to maintain the oxidation of the oxidizable fuel below the combustion stop temperature without the catalyst.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 시스템은, 입구 및 출구를 갖는 반응 챔버를 갖는 산화기로서, 산화 가능한 연료를 포함하는 기체를 입구를 통해 수용하고 산화 공정을 유지하도록 구조화된 반응 챔버를 갖는 산화기; 및 반응 챔버 온도의 검출에 기초하여, 반응 챔버 내에서와 동시에 연료를 산화시키도록, 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간 및 반응 챔버 내의 반응 온도 중 적어도 하나를 증가시키는 지시사항을 출력하는 모듈을 포함한다.
In certain embodiments, a system for oxidizing a fuel, as described herein, is an oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, wherein the gas containing oxidizable fuel is received through the inlet, An oxidizing group having a reaction chamber; And a module for outputting instructions to increase at least one of the residence time of the gas in the reaction chamber and the reaction temperature in the reaction chamber so as to simultaneously oxidize the fuel in the reaction chamber based on the detection of the reaction chamber temperature .
특정 실시양태들에서, 모듈은, 기체의 유동을 반응 챔버를 통해 변동시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 변화시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 모듈은, 기체의 유동을 반응 챔버를 통해 감소시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 증가시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 모듈은, 기체의 유동을 반응 챔버의 출구로부터 입구까지 재순환시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 증가시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 모듈은, 반응 챔버 내의 기체 온도를 가열기로 증가시킴으로써 반응 챔버 내의 자가점화 지연 시간을 감소시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 교정 모듈은, 생성 기체를 출구로부터 입구까지 순환시킴으로써 반응 챔버 내의 자가점화 지연 시간을 감소시키도록 구조화되어 있다.
In certain embodiments, the module is structured to vary the residence time of the gas in the reaction chamber by varying the flow of gas through the reaction chamber. In certain embodiments, the module is structured to increase the residence time of the gas in the reaction chamber by reducing the flow of gas through the reaction chamber. In certain embodiments, the module is structured to increase the residence time of the gas in the reaction chamber by recirculating the flow of gas from the outlet of the reaction chamber to the inlet. In certain embodiments, the module is structured to reduce the self-ignition delay time in the reaction chamber by increasing the gas temperature in the reaction chamber to a heater. In certain embodiments, the calibration module is structured to reduce the self-ignition delay time in the reaction chamber by circulating the product gas from the outlet to the inlet.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 입구 및 출구를 가지며 산화 공정을 유지하도록 구조화된 반응 챔버 내에, 산화 가능한 연료를 포함하는 기체를 수용하는 산화 시스템에서, 기체의 반응 챔버 온도가 반응 챔버 단독으로 연료의 산화를 지지하지 않도록 하는 수준에 접근하거나 또는 그것의 미만으로 낙하하는 경우를 검출하는 단계; 및 검출 모듈에 기초하여, 반응 챔버 내에서와 동시에 기체에 대해 자가점화시키고 산화시키기 충분하게, 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간 및 반응 챔버 내의 자가점화 지연 시간 중 적어도 하나를 변화시키는 단계를 포함한다.
In certain embodiments, a method for oxidizing a fuel as described herein is an oxidation system for receiving a gas comprising an oxidizable fuel within a reaction chamber having an inlet and an outlet and configured to maintain an oxidation process, Detecting when the reaction chamber temperature approaches or falls below a level that does not support oxidation of the fuel alone in the reaction chamber; And varying at least one of a residence time of the gas in the reaction chamber and a self-ignition delay time in the reaction chamber sufficient to self-ignite and oxidize the gas simultaneously with the reaction chamber, based on the detection module.
특정 실시양태들에서, 기체의 유동을 반응 챔버를 통해 변동시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 변화시킨다. 특정 실시양태들에서, 기체의 유동을 반응 챔버를 통해 감소시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 변화시킨다. 특정 실시양태들에서, 기체의 유동을 반응 챔버의 출구로부터 입구까지 재순환시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 변화시킨다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버 내의 기체 온도를 변화시킴으로써 반응 챔버 내의 자가점화 지연 시간을 변화시킨다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버 내의 기체 온도를 가열기로 증가시킴으로써 반응 챔버 내의 자가점화 지연 시간을 감소시킨다. 특정 실시양태들에서, 생성 기체를 출구로부터 입구까지 순환시킴으로써 자가점화 지연 시간을 감소시킨다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는, 산화 가능한 연료의 산화를 촉매 없이 연소정지 온도 미만으로 유지한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 터빈 또는 피스톤 엔진에서 반응 챔버로부터의 생성 기체를 팽창시키는 것을 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 반응 챔버 내에 기체를 도입시키기 전, 기체를 압축하는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 산화 가능한 연료는 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함한다.
In certain embodiments, the residence time of the gas in the reaction chamber is varied by varying the flow of gas through the reaction chamber. In certain embodiments, the residence time of the gas in the reaction chamber is varied by reducing the flow of gas through the reaction chamber. In certain embodiments, the flow of gas is recycled from the outlet to the inlet of the reaction chamber to change the residence time of the gas in the reaction chamber. In certain embodiments, the self-ignition delay time in the reaction chamber is varied by varying the gas temperature in the reaction chamber. In certain embodiments, the self-ignition delay time in the reaction chamber is reduced by increasing the gas temperature in the reaction chamber to a heater. In certain embodiments, the self-ignition delay time is reduced by circulating the product gas from the outlet to the inlet. In certain embodiments, the reaction chamber maintains the oxidation of the oxidizable fuel below the combustion stop temperature without the catalyst. In certain embodiments, the method further comprises inflating the product gas from the reaction chamber in the turbine or piston engine. In certain embodiments, the method further comprises compressing the gas prior to introducing the gas into the reaction chamber. In certain embodiments, the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, - pentane, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 입구 및 출구를 가지며 산화 공정을 유지하도록 구조화된 반응 챔버 내에, 산화 가능한 연료를 포함하는 기체를 수용하는 산화 시스템에서, 기체의 반응 챔버 온도가 반응 챔버 단독으로 연료의 산화를 지지하지 않도록 하는 수준에 접근하거나 또는 그것의 미만으로 낙하하는 경우를 검출하는 단계; 및 검출 모듈에 기초하여, 반응 챔버 내에서와 동시에 기체에 대해 자가점화시키고 산화시키기 충분하게 반응 챔버 내의 자가점화 지연 시간을 변화시키는 단계를 포함한다.
In certain embodiments, a method for oxidizing a fuel as described herein is an oxidation system for receiving a gas comprising an oxidizable fuel within a reaction chamber having an inlet and an outlet and configured to maintain an oxidation process, Detecting when the reaction chamber temperature approaches or falls below a level that does not support oxidation of the fuel alone in the reaction chamber; And varying the self-ignition delay time in the reaction chamber sufficiently to self-ignite and oxidize the gas simultaneously with the gas in the reaction chamber, based on the detection module.
특정 실시양태들에서, 자가점화 지연 시간을 변화시키는 것은, 추가적인 열을 반응 챔버 내에 도입시키며 이로 인해 내부 챔버 온도를 연료의 산화가 유지되는 수준까지 증가시키는 것을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 기체의 유동을 반응 챔버를 통해 변동시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 변화시키는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 기체의 유동을 반응 챔버를 통해 감소시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 변화시키는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 기체의 유동을 반응 챔버의 출구로부터 입구까지 재순환시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 변화시키는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는 산화 가능한 연료의 산화를 촉매 없이 연소정지 온도 미만으로 유지한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 터빈 또는 피스톤 엔진에서 반응 챔버로부터의 생성 기체를 팽창시키는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 산화 가능한 연료는 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함한다.
In certain embodiments, varying the self-ignition delay time includes introducing additional heat into the reaction chamber, thereby increasing the internal chamber temperature to a level at which oxidation of the fuel is maintained. In certain embodiments, the method further comprises varying the residence time of the gas in the reaction chamber by varying the flow of gas through the reaction chamber. In certain embodiments, the method further comprises changing the residence time of the gas in the reaction chamber by reducing the flow of gas through the reaction chamber. In certain embodiments, the method further comprises changing the residence time of the gas in the reaction chamber by recirculating the flow of gas from the outlet to the inlet of the reaction chamber. In certain embodiments, the reaction chamber maintains the oxidation of the oxidizable fuel below the combustion stop temperature without the catalyst. In certain embodiments, the method further comprises inflating the product gas from the reaction chamber in the turbine or piston engine. In certain embodiments, the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, - pentane, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 기체의 반응 챔버 온도가 반응 챔버 단독으로 연료의 산화를 지지하지 않도록 하는 온도 수준에 접근하거나 또는 그것의 미만으로 낙하하는 경우, 열 소오스를 반응 챔버 내에 도입시키며 이로 인해 내부 반응 챔버 온도를 연료의 산화가 유지되는 수준까지 증가시킴으로써 산화 가능한 연료의 산화를 유지하는 단계를 포함한다.
In certain embodiments, a method for oxidizing a fuel as described herein is characterized in that when the reaction chamber temperature of the gas approaches or falls below a temperature level such that the reaction chamber alone does not support oxidation of the fuel, Maintaining the oxidation of the oxidizable fuel by introducing a heat source into the reaction chamber thereby increasing the internal reaction chamber temperature to a level at which oxidation of the fuel is maintained.
특정 실시양태들에서, 내부 온도를 증가시키는 것이 자가점화 지연 시간을 감소시킨다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 기체의 유동을 반응 챔버를 통해 변동시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 변화시키는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 기체의 유동을 반응 챔버를 통해 감소시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 변화시키는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 기체의 유동을 반응 챔버의 출구로부터 입구까지 재순환시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 변화시키는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는 산화 가능한 연료의 산화를 촉매 없이 연소정지 온도 미만으로 유지한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 터빈 또는 피스톤 엔진에서 반응 챔버로부터의 생성 기체를 팽창시키는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 산화 가능한 연료는 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함한다.
In certain embodiments, increasing the internal temperature reduces the self-ignition delay time. In certain embodiments, the method further comprises varying the residence time of the gas in the reaction chamber by varying the flow of gas through the reaction chamber. In certain embodiments, the method further comprises changing the residence time of the gas in the reaction chamber by reducing the flow of gas through the reaction chamber. In certain embodiments, the method further comprises the step of varying the residence time of the gas in the reaction chamber by recirculating the flow of gas from the outlet of the reaction chamber to the inlet. In certain embodiments, the reaction chamber maintains the oxidation of the oxidizable fuel below the combustion stop temperature without the catalyst. In certain embodiments, the method further comprises inflating the product gas from the reaction chamber in the turbine or piston engine. In certain embodiments, the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, - pentane, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 저에너지-함량(low-energy-content)(LEC) 연료를 갖는 기체를 혼합하여서, 고에너지-함량(high-energy-content)(HEC) 연료를 포함하는 기체, 산화제를 포함하는 기체 및 희석제를 포함하는 기체의 군 중 하나 이상을 갖는 기체 혼합물을 형성하는 단계로서, 기체 모두는 혼합되는 기체들 중 임의의 것의 자가점화 온도 미만의 온도로 존재하는 단계; 기체 혼합물의 온도를 적어도 기체 혼합물의 자가점화 온도까지 증가시키고 기체 혼합물을 자가점화시키는 단계; 및 자가점화된 기체 혼합물을 산화시키면서 기체 혼합물의 온도를 연소정지 온도 미만으로 유지하는 단계를 포함한다.
In certain embodiments, a method for oxidizing a fuel, as described herein, comprises mixing a gas having a low-energy-content (LEC) fuel to produce a high-energy- (HEC) fuel, a gas comprising an oxidant, and a gas comprising a diluent, wherein the gas is at least one of a gas mixture comprising any of the gases to be mixed below the self-ignition temperature Lt; / RTI >; Increasing the temperature of the gas mixture to at least the self-ignition temperature of the gas mixture and self-igniting the gas mixture; And maintaining the temperature of the gas mixture below the termination temperature while oxidizing the self-ignited gas mixture.
특정 실시양태들에서, 기체 혼합물을 열 교환기에 의해 적어도 자가점화 온도까지 상승시킨다. 특정 실시양태들에서, 촉매 없이 기체 혼합물의 산화를 유지하는 반응 챔버 내에 열 교환기를 배치한다. 특정 실시양태들에서, 촉매 없이 기체 혼합물의 산화를 유지하는 반응 챔버 내의 적어도 자가점화 온도까지 기체 혼합물을 상승시킨다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는 혼합물의 산화를 기체 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 기체를 반응 챔버로부터 수용하는 터빈 또는 피스톤 엔진으로 기체를 팽창시키는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 기체 혼합물은 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함한다.
In certain embodiments, the gas mixture is raised to at least the self-ignition temperature by a heat exchanger. In certain embodiments, a heat exchanger is disposed in a reaction chamber that maintains oxidation of the gas mixture without a catalyst. In certain embodiments, the gas mixture is raised to at least the self-ignition temperature in the reaction chamber that maintains the oxidation of the gas mixture without catalyst. In certain embodiments, the reaction chamber maintains the oxidation of the mixture below the combustion stop temperature of the gas mixture. In certain embodiments, the method further comprises inflating the gas to a turbine or piston engine that receives gas from the reaction chamber. In certain embodiments, the gas mixture is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, Pentane, n-pentane, acetylene, hexane, and carbon monoxide.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된 산화 방법은, 저에너지-함량(LEC) 연료와 고에너지-함량(HEC) 연료의 결정된 범위와 혼합된 산화제와 함께 기체를 포함하는 제 1 기체 혼합물의 적어도 자가점화 온도까지 제 1 기체 혼합물을 가열하는 단계; 가열한 후, LEC 연료 기체와 HEC 연료의 제 2 기체 혼합물을 주입하는 단계로서, LEC와 HEC 기체의 비율 및 주입 속도는 산화제를 포함하는 가열된 기체 내에 주입되는 경우와 실질적으로 동일한 제 1 기체 혼합물을 생성시키도록 선택되는 단계; 제 1 기체 혼합물을 자가점화시키면서 제 2 기체 혼합물을 위한 점화 지연 시간보다 적은 시간에서 실질적으로 균질한 제 1 기체 혼합물을 생성시키는 속도에서, 주입된 제 2 기체 혼합물을 산화제가 함유된 가열된 제 1 기체 혼합물과 혼합하는 단계; 및 자가점화된 제 1 기체 혼합물을 산화시키면서, 제 1 기체 혼합물의 온도를 연소정지 온도 미만으로 유지하는 단계를 포함한다.
In certain embodiments, the oxidation method described herein is a process for the preparation of a gas mixture comprising at least self-ignition of a first gas mixture comprising a gas with an oxidizer mixed with a determined range of low energy-content (LEC) fuel and high-energy-content Heating the first gas mixture to a temperature; Injecting a second gas mixture of LEC fuel gas and HEC fuel after heating, wherein the ratio of LEC to HEC gas and the feed rate are substantially the same as when injected into a heated gas comprising an oxidant, The method comprising: At a rate to produce a substantially homogeneous first gas mixture at a time less than the ignition delay time for the second gas mixture while self-igniting the first gas mixture, the injected second gas mixture is heated to a first heated first Mixing with a gas mixture; And maintaining the temperature of the first gas mixture below the combustion stop temperature while oxidizing the self-ignited first gas mixture.
특정 실시양태들에서, 제 1 기체 혼합물을 열 교환기에 의해 적어도 자가점화 온도까지 상승시킨다. 특정 실시양태들에서, 촉매 없이 제 1 기체 혼합물의 산화를 유지하는 반응 챔버 내에 열 교환기를 배치한다. 특정 실시양태들에서, 촉매 없이 기체 혼합물의 산화를 유지하는 반응 챔버 내의 적어도 자가점화 온도까지 제 1 기체 혼합물을 상승시킨다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는 제 2 기체 혼합물의 산화를 기체 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 기체를 반응 챔버로부터 수용하는 터빈 또는 피스톤 엔진으로 기체를 팽창시키는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 제 1 기체 혼합물은 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함한다. 특정 실시양태들에서,
In certain embodiments, the first gas mixture is heated to at least the self-ignition temperature by a heat exchanger. In certain embodiments, a heat exchanger is disposed in a reaction chamber that maintains oxidation of the first gas mixture without a catalyst. In certain embodiments, the first gas mixture is elevated to at least the self-ignition temperature in the reaction chamber that maintains the oxidation of the gas mixture without catalyst. In certain embodiments, the reaction chamber maintains the oxidation of the second gas mixture below the combustion stop temperature of the gas mixture. In certain embodiments, the method further comprises inflating the gas to a turbine or piston engine that receives gas from the reaction chamber. In certain embodiments, the first gas mixture is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, Iso-pentane, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide. In certain embodiments,
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된, 산화 방법은, 저에너지-함량(LEC) 연료와, 고에너지-함량(HEC) 연료 기체, 산화제-포함(oxidant-comprising)(OC) 기체 및 희석제-함유(diluent-containing)(DC) 기체의 군 중 하나 이상을 포함하는 기체 혼합물을 반응 챔버 입구 내에 수용하는 단계로서, 기체 혼합물은 입구 내로 수용되기 전의 초기 온도를 혼합물의 자가점화 온도 미만으로 갖는 단계; 반응 챔버 내에 배치된 열 교환 매질에 의해 반응 챔버의 내부 온도를 연소정지 온도 미만으로 유지하는 단계; 열을 열 교환 매질을 통해 전달시킴으로써 반응 챔버 입구 온도를 혼합물의 자가점화 온도 초과로 유지하는 단계; 혼합물이 혼합물의 자가점화 온도 초과의 온도에 도달할 때까지, 혼합물의 자가점화 온도보다 뜨거운 매질을 통해 혼합물을 제 1 통로를 통한 입구 내로의 진입을 가하는 단계; 및 제 1 통로에 대체적으로 대향하는 제 2 통로를 통해 혼합물을 반응 챔버 출구에 가하는 단계를 포함한다.
In certain embodiments, the oxidation method described herein is a process for the production of a low energy-content (LEC) fuel, a high energy-content (HEC) fuel gas, an oxidant- containing a gas mixture comprising at least one of the group of diluent-containing (DC) gases in the reaction chamber inlet, the gas mixture having an initial temperature below the self-ignition temperature of the mixture before being received into the inlet; Maintaining the internal temperature of the reaction chamber below the combustion stop temperature by a heat exchange medium disposed in the reaction chamber; Maintaining the reaction chamber inlet temperature above the self-ignition temperature of the mixture by passing the heat through the heat exchange medium; Applying the mixture through a medium which is hotter than the self-ignition temperature of the mixture through the first passage into the inlet until the mixture reaches a temperature above the self-ignition temperature of the mixture; And applying a mixture to the reaction chamber outlet through a second passageway generally opposite the first passageway.
특정 실시양태들에서, 반응 챔버는 촉매 없이 기체 혼합물의 산화를 유지한다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는, 반응 챔버로부터의 열 교환 매질을 순환시킴으로써 혼합물의 산화를 기체 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지한다. 특정 실시양태들에서, 방법은, 기체를 반응 챔버 출구로부터 수용하는 터빈 또는 피스톤 엔진으로 기체를 팽창시키는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 기체 혼합물은 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함한다.
In certain embodiments, the reaction chamber maintains oxidation of the gas mixture without a catalyst. In certain embodiments, the reaction chamber maintains the oxidation of the mixture below the combustion stop temperature of the gas mixture by circulating the heat exchange medium from the reaction chamber. In certain embodiments, the method further comprises inflating the gas to a turbine or piston engine that receives gas from the reaction chamber outlet. In certain embodiments, the gas mixture is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, Pentane, n-pentane, acetylene, hexane, and carbon monoxide.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된 산화기는, 입구 및 출구를 갖는 반응 챔버로서, 입구는 저에너지-함량(LEC) 연료와, 고에너지-함량(HEC) 연료 기체, 산화제-포함(OC) 기체 및 희석제-함유(DC) 기체의 군 중 적어도 하나의 혼합물을 갖는 기체를 수용하도록 구조화되고, 기체 혼합물은 기체 혼합물의 자가점화 온도 미만으로 존재하는 반응 챔버; 반응 챔버 내에 배치된 열 교환 매질로서, 반응 챔버의 내부 온도를 연소정지 온도 미만으로 유지하도록, 그리고 연료의 반응 챔버 입구 온도를 연료의 자가점화 온도 초과로 유지하도록 구조화된 열 교환 매질; 및 입구로부터 출구까지 챔버를 통하는 적어도 하나의 유동 통로로서, 기체 혼합물이 기체 혼합물의 자가점화 온도 초과의 온도에 도달할 때까지, 제 1 통로는 기체 혼합물의 자가점화 온도보다 뜨거운 매질을 통해 기체를 입구 내로 진입하게 가하도록 구조화되고, 유동 통로가 매질을 통해 제 2 통로를 통과하여 산화 기체 혼합물을 가하도록 구조화됨에 따라, 제 2 통로는 제 1 유동 통로에 대체적으로 대향하는 적어도 하나의 유동 통로를 포함한다.
In certain embodiments, the oxidation unit described herein is a reaction chamber having an inlet and an outlet, the inlet having a low energy-content (LEC) fuel, a high energy-content (HEC) fuel gas, an oxidant- Wherein the gas mixture is structured to receive a gas having a mixture of at least one of the group of diluent-containing (DC) gases, wherein the gas mixture is present at a temperature below the self-ignition temperature of the gas mixture; A heat exchange medium disposed within the reaction chamber, the heat exchange medium structured to maintain the internal temperature of the reaction chamber below the combustion stop temperature and to maintain the reaction chamber inlet temperature of the fuel above the self-ignition temperature of the fuel; And at least one flow passage through the chamber from the inlet to the outlet until the gas mixture reaches a temperature above the self-ignition temperature of the gas mixture, wherein the first passageway passes through the medium, which is hotter than the self- As the flow passageway is structured to enter the inlet and the flow passageway is structured to pass the oxidant gas mixture through the medium through the second passageway, the second passageway includes at least one flow passageway that is generally opposite the first flow passageway .
특정 실시양태들에서, 반응 챔버는, 기체 혼합물의 산화를 촉매 없이 제 1 및 제 2 유동 통로들 중 적어도 하나에 따라 유지하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는, 반응 챔버로부터의 열 교환 매질을 순환시킴으로써 혼합물의 산화를 기체 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 시스템은, 기체를 반응 챔버 출구로부터 수용하고 기체를 팽창시키도록 구조화되어 있는 터빈 또는 피스톤 엔진 중 적어도 하나를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 기체 혼합물은 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함한다.
In certain embodiments, the reaction chamber is structured to maintain oxidation of the gas mixture in accordance with at least one of the first and second flow passages without a catalyst. In certain embodiments, the reaction chamber is structured to maintain the oxidation of the mixture below the combustion stop temperature of the gas mixture by circulating the heat exchange medium from the reaction chamber. In certain embodiments, the system further comprises at least one of a turbine or piston engine that is configured to receive gas from the reaction chamber outlet and expand the gas. In certain embodiments, the gas mixture is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, Pentane, n-pentane, acetylene, hexane, and carbon monoxide.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된 산화기는, 입구 및 출구를 갖는 반응 챔버로서, 입구는 저에너지-함량(LEC) 연료와, 고에너지-함량(HEC) 연료 기체, 산화제-포함(OC) 기체 및 희석제-함유(DC) 기체의 군 중 적어도 하나의 혼합물을 갖는 기체를 수용하도록 구조화되고, 기체 혼합물은 기체 혼합물의 자가점화 온도 미만으로 존재하는 반응 챔버; 및 기체 혼합물의 온도를 적어도 혼합물의 자가점화 온도까지 증가시키며 이로 인해 기체 혼합물을 자가점화시키도록, 그리고 자가점화된 기체 혼합물을 산화시키면서 기체 혼합물의 온도를 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화된 열 제어기(controller)를 포함한다.
In certain embodiments, the oxidation unit described herein is a reaction chamber having an inlet and an outlet, the inlet having a low energy-content (LEC) fuel, a high energy-content (HEC) fuel gas, an oxidant- Wherein the gas mixture is structured to receive a gas having a mixture of at least one of the group of diluent-containing (DC) gases, wherein the gas mixture is present at a temperature below the self-ignition temperature of the gas mixture; And a structured thermal controller to increase the temperature of the gas mixture to at least the self-ignition temperature of the mixture thereby self-igniting the gas mixture and maintaining the temperature of the gas mixture below the combustion stop temperature while oxidizing the self- and a controller.
특정 실시양태들에서, 열 제어기는, 혼합물의 온도를 적어도 자가점화 온도까지 상승시키도록 구조화된 열 교환기를 포함한다. 특정 실시양태들에서, 열 교환기는 반응 챔버 내에 배치되어 있다. 특정 실시양태들에서, 혼합물이 반응 챔버 내에 존재한 후, 열 교환기는 자가점화 온도 초과로 가열하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는 혼합물의 산화를 촉매 없이 기체 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 기체 혼합물은 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함한다.
In certain embodiments, the thermal controller includes a heat exchanger structured to raise the temperature of the mixture to at least the self-ignition temperature. In certain embodiments, the heat exchanger is disposed within the reaction chamber. In certain embodiments, after the mixture is in the reaction chamber, the heat exchanger is structured to heat above the self-ignition temperature. In certain embodiments, the reaction chamber is structured to maintain the oxidation of the mixture below the combustion quench temperature of the gas mixture without a catalyst. In certain embodiments, the gas mixture is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, Pentane, n-pentane, acetylene, hexane, and carbon monoxide.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된 산화기는, 입구 및 출구를 갖는 반응 챔버로서, 입구는 저에너지-함량(LEC) 연료와, 고에너지-함량(HEC) 연료 기체, 산화제-포함(OC) 기체 및 희석제-함유(DC) 기체의 군 중 적어도 하나의 혼합물을 갖는 기체를 수용하도록 구조화되고, 기체 혼합물은 기체 혼합물의 자가점화 온도 미만으로 존재하는 반응 챔버; 저에너지-함량(LEC) 연료와 고에너지-함량(HEC) 연료의 결정된 범위와 혼합된 산화제와 함께 기체를 포함하는 제 1 기체 혼합물의 적어도 자가점화 온도까지 제 1 기체 혼합물을 가열하도록 구조화된 열 제어기; 제 1 기체가 제 1 기체 혼합물의 적어도 자가점화 온도까지 가열된 후, LEC 연료 기체와 HEC 연료의 제 2 기체 혼합물을 주입하도록 구조화된 주입기를 포함하며, 주입기는 기체가 반응 챔버 내에 주입되는 경우 제 1 기체 혼합물과 실질적으로 동일한 비율의 LEC 및 HEC 기체를 생성시키도록 선택되는 주입 속도 및 LEC 및 HEC 기체의 비율로 주입하고, 반응 챔버는, 제 2 기체 혼합물에 대해 그리고 제 1 기체 혼합물을 자가점화시키기 위해 점화 지연 시간보다 적은 시간에서 실질적으로 균일한 제 1 기체 혼합물을 생성시키도록 산화제를 함유하는 가열된 기체와 혼합시키도록 그리고 제 1 기체 혼합물의 온도를 자가점화된 제 1 기체 혼합물을 산화시키면서 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있다.
In certain embodiments, the oxidation unit described herein is a reaction chamber having an inlet and an outlet, the inlet having a low energy-content (LEC) fuel, a high energy-content (HEC) fuel gas, an oxidant- Wherein the gas mixture is structured to receive a gas having a mixture of at least one of the group of diluent-containing (DC) gases, wherein the gas mixture is present at a temperature below the self-ignition temperature of the gas mixture; A thermal controller configured to heat the first gas mixture to at least the self-ignition temperature of the first gas mixture comprising gas with an oxidizer mixed with a determined range of low-energy-content (LEC) fuel and high-energy-content ; An injector structured to inject a second gas mixture of LEC fuel gas and HEC fuel after the first gas has been heated to at least the self-ignition temperature of the first gas mixture, 1 gas mixture and a ratio of LEC and HEC gas selected to produce LEC and HEC gases in substantially the same proportions as the LEC and HEC gases, and wherein the reaction chamber is configured to ignite the first gas mixture and self- To mix with the heated gas containing an oxidizing agent to produce a substantially uniform first gas mixture at a time less than the ignition delay time and to oxidize the self-ignited first gas mixture to the temperature of the first gas mixture And is structured to remain below the combustion stop temperature.
특정 실시양태들에서, 열 제어기는, 혼합물의 온도를 적어도 자가점화 온도까지 상승시키도록 구조화된 열 교환기를 포함한다. 특정 실시양태들에서, 열 교환기는 반응 챔버 내에 배치되어 있다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는 반응 챔버 내의 제 1 기체 혼합물의 산화를 촉매 없이 유지하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는 반응 챔버 내의 제 2 기체 혼합물의 산화를 촉매 없이 기체 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 시스템은, 반응 챔버로부터 기체를 수용하고 기체를 팽창시키는 터빈 또는 피스톤 엔진 중 적어도 하나를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 제 1 기체 혼합물은 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함한다.
In certain embodiments, the thermal controller includes a heat exchanger structured to raise the temperature of the mixture to at least the self-ignition temperature. In certain embodiments, the heat exchanger is disposed within the reaction chamber. In certain embodiments, the reaction chamber is structured to maintain the oxidation of the first gas mixture in the reaction chamber without a catalyst. In certain embodiments, the reaction chamber is structured to maintain the oxidation of the second gas mixture in the reaction chamber below the combustion stop temperature of the gas mixture without a catalyst. In certain embodiments, the system further comprises at least one of a turbine or piston engine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas. In certain embodiments, the first gas mixture is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, Iso-pentane, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
이들 개념의 하나 이상의 실시양태들에 대한 설명은 첨부된 도면 및 이후 설명들에서 개시된다. 이들 개념의 다른 특징들, 목적들 및 장점들은 설명 및 도면으로부터, 그리고 특허청구범위로부터 분명해질 것이다. 본원에서 기재되는 바와 같이, 앞서 참조되거나 또는 이후 기재되는 다양한 실시양태들은 본원에 기재되거나 또는 암시된 다른 실시양태들과 함께 그리고 결부되어 사용될 수 있다. 여러 실시양태들의 별도 논의는, 달리 분명하게 기재되지 않는다면, 하나의 부분, 특징, 섹션 또는 단락에서 기재된 실시양태들이 다른 이외의 부분에서 기재된 다른 실시양태들과 조합될 수 있는 바와 같이, 실시양태들이 서로 별개의 것(distinct)이거나, 또는 조합될 수 없는 것을 의미하는 것으로 고려되어서는 안된다.
The description of one or more embodiments of these concepts is set forth in the accompanying drawings and the description which follows. Other features, objects, and advantages of these concepts will become apparent from the description and drawings, and from the claims. As described herein, the various embodiments recited above or hereinafter may be used in conjunction with and in conjunction with other embodiments described or implied herein. A separate discussion of the various embodiments may be found in other embodiments, as the embodiments described in one section, feature, section or paragraph may be combined with other embodiments described elsewhere They should not be considered to be distinct from each other or to mean that they can not be combined.
이 명세서의 일부를 추가로 이해하며 그것에 인용되어 있으며 그것을 구성하도록 제공하는 것으로 포함되어 있는 첨부 도면들은, 개시된 실시양태들 및 상기 개시된 실시양태들의 원리들을 설명하기 위해 제공된 설명과 함께 예시하고 있다.
도 1aa는, VOC를 함유하는 폐기 스트림의 처분을 위한, 통상의 발화된 또는 보충적 발화된 산화기 시스템의 개략적 도면이다.
도 1ab는 통상의 촉매적 산화기 시스템의 개략적 도면이다.
도 1ac는 리쿠퍼레이터를 포함하는 통상의 산화기 시스템의 개략적 도면이다.
도 1ad는 통상의 재생성 산화기 시스템의 개략적 도면이다.
도 1ba는 공기-메테인 혼합물의 점화 에너지의 다이어그램이다.
도 1bb는 다양한 연소 및 산화 공정들의 반응 온도들의 다이어그램이다.
도 1c는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 예비-혼합된 공기-연료 혼합물의 점진적 산화의 다이어그램이다.
도 1da는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 예비-가열된 공기 내로 주입되는 경우 연료 혼합물의 점진적 산화의 다이어그램이다.
도 1db는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 외부 유체를 가열하는 데 사용된 점진적 산화 공정의 다이어그램이다.
도 1dc는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 다단계 점진적 산화 공정의 다이어그램이다.
도 1e는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 예비-혼합된 공기-연료 혼합물의 예시적인 점진적 산화 공정의 흐름도이다.
도 1f는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 예비-가열된 공기 내에 주입되는 연료 혼합물의 예시적인 점진적 산화 공정의 흐름도이다.
도 1g는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 예시적인 예비-혼합 산화 시스템의 개략적 다이어그램이다.
도 1h는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 예시적인 주입 점진적 산화 시스템의 개략적 다이어그램이다.
도 1i는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 예시적인 터빈-구동된 동력-발생 시스템의 개략적 다이어그램이다.
도 1j는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 예시적인 터빈-구동된 동력-발생 시스템의 개략적 다이어그램이다.
도 1k는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 직접 연료 또는 공기-연료 혼합물을 갖는 예시적인 GO 반응 챔버의 내부 도면(cutaway view)이다.
도 1l은, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 스파져(sparger)를 갖는 점진적 산화 시스템을 통하는 흐름을 개략적으로 제시한다.
도 1m은 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 다단계 GO 반응 챔버의 개략적 도면이다.
도 1n은 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 유동화층(fluidized bed) GO 반응 챔버의 개략적 도면이다.
도 1oa는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 재순환층(recirculating bed) GO 반응 챔버의 개략적 도면이다.
도 1ob는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 다른 재순환층 GO 반응 챔버의 개략적 도면이다.
도 1p는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 연도 기체 재순환을 갖는 GO 반응 챔버의 개략적 도면이다.
도 1qa 및 도 1qb는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 구조화된 반응 요소들을 갖는 GO 반응 챔버를 제시한다.
도 2a는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 공정 열(process heating)을 산업 공정에 제공하도록 열 교환기에 커플링된 산화기의 개략적 도면이다.
도 2b는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 공정 물질을 가열하도록 가열 챔버에 커플링된 산화기의 개략적 도면이다.
도 2c는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 공정 기체가 통과하는 내부 열 교환기를 포함하는 산화기의 개략적 도면이다.
도 2d는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 공정 기체가 통과하는 내부 열 교환기를 다수 포함하는 산화기의 다른 실시양태의 개략적 도면이다.
도 2e는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 공정 물질의 배치(batch)들이 가열되는 인접하는 반응 대역들과 함께 다수의 점진적 산화 대역들을 포함하는 산화기의 개략적 도면이다.
도 2f는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 공정 물질의 연속적 유동(continuous flow)들이 가열되는 인접하는 반응 대역들과 함께 다수의 점진적 산화 대역들을 포함하는 산화기의 개략적 도면이다.
도 2ga 및 도 2gb는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 산화기 요소의 예시적 디자인 상세설명의 사시도와 단면도이다.
도 2h는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 도 2ga 및 도 2gb의 산화기를 사용하는 온도들의 플로트(plot)이다.
도 2i는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 도 2ga 및 도 2gb의 산화기 요소를 사용하는 산화기 조립체의 사시도이다.
도 3a는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 예시적인 슈네펠(Schnepel) 사이클 동력 발생 시스템의 개략도이다.
도 3b는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 동력 발생 시스템의 개념적 도면이다.
도 3c 내지 도 3j는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 예시적인 슈네펠 사이클 동력 발생 시스템의 개략적 도면이다.
도 4a는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 3-단계 점진적 산화기 유체 가열기 시스템이다.
도 4b는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 3-단계 점진적 산화기 유체 가열기 시스템의 다른 실시양태이다.
도 4c는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 단일-단계 리쿠퍼러티브(recuperative) 유체 가열 시스템의 다른 실시양태이다.
도 4d는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 2-단계 수관형(water-tube type)의 스팀 발생 시스템의 다른 실시양태이다.
도 4e는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 2-단계 연관형(fire-tube type)의 유체 가열 시스템의 다른 실시양태이다.
도 4f는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 스파져를 갖는, 스팀을 발생시키는 점진적 산화 시스템을 통하는 흐름을 개략적으로 제시한다.
도 5a는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 스팀 발생 및 추가적인 연료 주입을 혼용하는 예시적인 점진적 산화 시스템의 개략적 다이어그램이다.
도 5b는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 스팀 발생 및 동시발생(cogeneration)을 혼용하는 예시적인 점진적 산화 시스템의 개략적 다이어그램이다.
도 5c는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 내부냉각(intercooling)을 사용하는 이중 압축기를 혼용하는 예시적인 점진적 산화 시스템의 개략적 다이어그램이다.
도 5d는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 스타터(starter) 점진적 산화기를 혼용하는 예시적인 점진적 산화 시스템의 개략적 다이어그램이다.
도 5e는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 물 주입의 다중 지점들을 혼용하는 예시적인 점진적 산화 시스템의 개략적 다이어그램이다.
도 5f는 다양한 시스템의 배기의 전형적인 기체 함량의 다이어그램이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate the disclosed embodiments and together with the description provided to illustrate the principles of the disclosed embodiments.
IA is a schematic illustration of a conventional ignited or supplemental ignited oxidizer system for the disposal of waste streams containing VOCs.
Figure 1ab is a schematic diagram of a conventional catalytic oxidizer system.
Figure lac is a schematic diagram of a typical oxidizer system including a recuperator.
Figure 1ad is a schematic diagram of a conventional regenerative oxidizer system.
Fig. 1b is a diagram of the ignition energy of the air-methane mixture.
1B is a diagram of the reaction temperatures of various combustion and oxidation processes.
1C is a diagram of the progressive oxidation of a pre-mixed air-fuel mixture according to certain aspects of the present disclosure.
Figure 1d is a diagram of the progressive oxidation of a fuel mixture when injected into pre-heated air, in accordance with certain aspects of the present disclosure.
1 db is a diagram of a gradual oxidation process used to heat an external fluid, in accordance with certain aspects of the present disclosure.
Figure 1dc is a diagram of a multi-step gradual oxidation process according to certain aspects of the present disclosure.
1e is a flow diagram of an exemplary gradual oxidation process of a pre-mixed air-fuel mixture according to certain aspects of the present disclosure.
Figure 1f is a flow diagram of an exemplary gradual oxidation process of a fuel mixture injected into pre-heated air, in accordance with certain aspects of the present disclosure.
FIG. 1G is a schematic diagram of an exemplary pre-mixed oxidation system according to certain aspects of the present disclosure.
FIG. 1H is a schematic diagram of an exemplary Injection Progressive Oxidation System according to certain aspects of the present disclosure.
FIG. 1I is a schematic diagram of an exemplary turbine-driven power-generation system according to certain aspects of the present disclosure.
FIG. 1J is a schematic diagram of an exemplary turbine-driven power-generation system in accordance with certain aspects of the present disclosure.
FIG. 1K is a cutaway view of an exemplary GO reaction chamber having a direct fuel or air-fuel mixture, according to certain aspects of the present disclosure.
Figure 11 schematically illustrates a flow through a gradual oxidation system with a sparger, in accordance with certain aspects of the present disclosure.
1M is a schematic diagram of a multi-stage GO reaction chamber according to certain aspects of the present disclosure.
Figure 1n is a schematic diagram of a fluidized bed GO reaction chamber according to certain aspects of the present disclosure.
FIG. 10a is a schematic view of a recirculating bed GO reaction chamber according to certain aspects of the present disclosure.
Fig. 1OB is a schematic view of another recycle layer GO reaction chamber according to certain aspects of the present disclosure.
1 P is a schematic illustration of a GO reaction chamber with flue gas recycle, in accordance with certain aspects of the present disclosure.
Figures 1qa and 1qb illustrate a GO reaction chamber with structured reaction elements, in accordance with certain aspects of the present disclosure.
2A is a schematic diagram of an oxidizer coupled to a heat exchanger to provide process heat to an industrial process, in accordance with certain aspects of the present disclosure.
Figure 2b is a schematic illustration of an oxidizer coupled to a heating chamber to heat process materials, in accordance with certain aspects of the present disclosure.
Figure 2c is a schematic diagram of an oxidizer including an internal heat exchanger through which process gas passes, in accordance with certain aspects of the present disclosure.
Figure 2d is a schematic diagram of another embodiment of an oxidizer comprising a plurality of internal heat exchangers through which process gas passes, in accordance with certain aspects of the present disclosure.
Figure 2e is a schematic diagram of an oxidizer comprising a plurality of progressive oxidation bands with adjacent reaction zones where batches of process materials are heated, according to certain aspects of the present disclosure.
Figure 2f is a schematic illustration of an oxidizer comprising a plurality of progressive oxidation bands with adjacent reaction zones in which continuous flows of process material are heated, according to certain aspects of the present disclosure.
Figures 2g and 2gb are perspective and cross-sectional views of exemplary design details of the oxidizer element, in accordance with certain aspects of the present disclosure.
Figure 2h is a plot of temperatures using the oxidizer of Figures 2g and 2gb, in accordance with certain aspects of the present disclosure.
Figure 2i is a perspective view of an oxidizer assembly using the oxidizer element of Figures 2g and 2gb, in accordance with certain aspects of the present disclosure.
Figure 3a is a schematic diagram of an exemplary Schnepel cycle power generation system according to certain aspects of the present disclosure.
3B is a conceptual diagram of a power generation system according to certain aspects of the present disclosure.
Figures 3C-3J are schematic diagrams of an exemplary Shnepel cycle power generation system in accordance with certain aspects of the present disclosure.
4A is a three-stage progressive oxidizer fluid heater system according to certain aspects of the present disclosure.
Figure 4B is another embodiment of a three-stage progressive oxidizer fluid heater system according to certain aspects of the present disclosure.
4C is another embodiment of a single-stage recuperative fluid heating system according to certain aspects of the present disclosure.
4D is another embodiment of a two-stage water-tube type steam generation system according to certain aspects of the present disclosure.
4E is another embodiment of a two-stage fire-tube type fluid heating system according to certain aspects of the present disclosure.
Figure 4f schematically illustrates a flow through a gradual oxidation system generating steam, with a sparger, in accordance with certain aspects of the present disclosure.
5A is a schematic diagram of an exemplary gradual oxidation system that combines steam generation and additional fuel injection, in accordance with certain aspects of the present disclosure.
Figure 5b is a schematic diagram of an exemplary gradual oxidation system that combines steam generation and cogeneration, in accordance with certain aspects of the present disclosure.
Figure 5c is a schematic diagram of an exemplary progressive oxidation system that mixes dual compressors using intercooling, in accordance with certain aspects of the present disclosure.
Figure 5d is a schematic diagram of an exemplary gradual oxidation system that mixes a starter gradual oxidizer, in accordance with certain aspects of the present disclosure.
Figure 5e is a schematic diagram of an exemplary gradual oxidation system that mixes multiple points of water injection, in accordance with certain aspects of the present disclosure.
Figure 5f is a diagram of a typical gas content of exhaust of various systems.
하기 설명은 산화 가능한 연료를 포함하는 기체의 산화를 위한 시스템의 실시양태들을 개시한다. 특정 실시양태들에서, 시스템은, 원하지 않는 오염물, 예컨대 질소 산화물(NOx) 및 일산화탄소(CO)의 형성이 유의적으로 제한되도록, 산화기 내의 온도를 연소정지 온도 미만으로 유지하면서 연료를 점진적으로 산화시키도록 작동할 수 있는 산화기를 포함한다. 연료는 바람직하게는 연료의 자가점화 온도에서 또는 그것의 근방에서 산화기 내에 유입된다. 시스템은, 시스템에서 압축기를 구동할 뿐만 아니라 동력 발생기를 추가로 구동하는 터빈을 구동하기 위한 지속 가능한 점진적 산화 공정에서 저에너지 함량, 예컨대 5% 미만의 메테인 함량을 갖는 연료의 이용을 위해 특별히 개조된다.
The following description discloses embodiments of a system for oxidation of a gas comprising an oxidizable fuel. In certain embodiments, the system is configured to progressively oxidize the fuel while maintaining the temperature in the oxidizer below the termination temperature, such that the formation of undesirable contaminants, such as nitrogen oxides (NOx) and carbon monoxide (CO) And an oxidizing group capable of operating to cause oxidation. The fuel is preferably introduced into the oxidizer at or near the self-ignition temperature of the fuel. The system is specially adapted for the use of fuel having a low energy content, for example, a methane content of less than 5%, in a sustainable gradual oxidation process for driving turbines that further drive the power generator as well as drive compressors in the system .
하기 상세한 설명에서, 본 개시내용의 이해를 제공하기 위하여 다수의 특정 상세설명들이 개시된다. 그러나, 당업계의 숙련자에게는, 본 개시내용의 실시양태들이 특정의 상세설명들의 부분 없이 실시될 수 있는 것은 분명할 것이다. 다른 경우들에서, 개시내용을 모호하게 하지 않도록, 잘 공지된 구조들과 기술들이 상세하게 제시되지 않는다.
In the following detailed description, numerous specific details are set forth in order to provide an understanding of the present disclosure. However, it will be apparent to those skilled in the art that the embodiments of the present disclosure can be practiced without part of the specific detailed description. In other instances, well-known structures and techniques are not presented in detail in order not to obscure the disclosure.
본원에 개시된 방법과 시스템의 특정 실시양태들은, 주요 연료로서 저에너지-함량 유체, 예컨대 메테인-함유 기체를 사용하고, 보조 연료로서 고에너지-함량 유체, 예컨대 천연가스 또는 산업용 프로페인을 사용하여 동력 발생기를 구동하는 터빈 시스템에 견주어 제시된다. 예컨대 특별하게 지적되지 않는다면, 이 개시내용에서 어느 것에서도, 본원에 개시된 임의의 방법 또는 시스템의 적용을 이 특정 배치구조의 특정의 주요 또는 보조 연료 또는 터빈 시스템에 국한되는 것으로 해석되어서는 안된다. 당업계의 숙련자에게 공지되어 있는 터빈-압축기 시스템의 다른 배치구조들이 사용될 수 있으며, 본원에 개시된 성분들과 원리들은 이들 다른 시스템들에 적용될 수 있다.
Certain embodiments of the methods and systems disclosed herein utilize a low energy-content fluid, such as a methane-containing gas, as the primary fuel and a high energy-content fluid such as natural gas or industrial propane, Is presented relative to the turbine system driving the generator. The application of any method or system described herein should not be construed as limited to any particular primary or auxiliary fuel or turbine system of this particular arrangement, unless specifically stated otherwise in any of the present disclosure. Other arrangements of turbine-compressor systems known to those skilled in the art may be used, and the components and principles disclosed herein may be applied to these other systems.
동력 발생기를 구동하는 왕복-피스톤 시스템에 커플링된 산화기에 견주어 본원에 개시된 방법들과 시스템들의 특정 실시양태들이 제시된다. 예컨대 특별하게 지적되지 않는다면, 이 개시내용에서 어느 것에서도, 왕복-피스톤 시스템, 또는 왕복-피스톤과 터빈 시스템의 조합에 대한 적용으로부터, 작동의 일부 도중 보조 연료의 사용과 같이 터빈 시스템과 관련하여 본원에 개시된 임의의 방법 또는 시스템의 적용이 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다.
Certain embodiments of the methods and systems described herein relative to an oxidizer coupled to a reciprocating-piston system for driving a power generator are presented. As used herein, the term " turbine system " refers to any combination of reciprocating-piston systems, or reciprocating-piston and turbine systems, Should not be construed as limiting the application of any method or system described herein.
물질 가공 기능들과 별도로 또는 이들과 통합적으로 GO 공정을 이용하는 통합된 공정 장비에 견주어 본원에 개시된 방법들과 시스템들이 제시된다. 예컨대 특별하게 지적되지 않는다면, 이 개시내용에서 어느 것에서도, 통합된 공정 장비, 또는 왕복-피스톤 시스템, 터빈 시스템 및 통합된 공정 장비 중 하나 이상의 조합에 대한 적용으로부터, 작동의 일부 도중 보조 연료의 사용과 같이 터빈 시스템 또는 왕복-피스톤 시스템과 관련하여 본원에 개시된 임의의 방법 또는 시스템의 적용이 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다.
Methods and systems are disclosed herein as compared to integrated process equipment that utilize the GO process separately or integrated with material processing functions. For example, unless otherwise indicated, from any of this disclosure, from application to integrated process equipment, or combination of at least one of a reciprocating-piston system, turbine system and integrated process equipment, the use of supplementary fuel The application of any method or system described herein with respect to a turbine system or a reciprocating-piston system, such as, for example, a turbine or a reciprocating-piston system.
이 문서에서, 용어 "NOx"는 산화질소(nitric oxide) 및 이산화질소(NO 및 NO2)를 포함하는 질소의 산화물들의 군을 지칭한다. NOx를 형성하는 적어도 3개의 통상의 확인된 공정들이 존재한다. "열적(thermal) NOx"는, 연소 공기 중에 존재하는 산소 및 질소가 연소 대역의 고온 영역에서 해리하고(dissociate) 후속적으로 반응하여서 질소의 산화물들을 형성하는 경우에 형성된다. "최적(prompt) NOx"는, 연료 단편들이 분자 질소를 공격하여 HCN 및 N과 같은 생성물을 형성하며, 이어서 산화되어 NOx가 형성됨에 따라 연소 전방에 근접하여 형성된다. "연료 NOx"는, 질소를 함유하는 연료가 연소되는 경우, 질소를 함유하는 연료 화합물, 예컨대 아민 및 시아노 종류들에 의해 형성된다. 이원자성(diatomic) 질소(N2)는 연료 NOx를 발생시키는 연료-관련(fuel-bound) 질소로 간주되지는 않는다.
In this document, the term "NOx" refers to a group of oxides of nitrogen including nitric oxide and nitrogen dioxide (NO and NO2). There are at least three conventional identified processes that form NOx. The term "thermal NOx" is formed when oxygen and nitrogen present in the combustion air dissociate and subsequently react to form oxides of nitrogen in the high temperature region of the combustion zone. "Prompt NOx" is formed near the combustion front as fuel fragments attack molecular nitrogen to form products such as HCN and N, which are then oxidized to form NOx. "Fuel NOx" is formed by fuel compounds containing nitrogen, such as amines and cyano species, when the fuel containing nitrogen is burned. Diatomic nitrogen (N2) is not considered a fuel-bound nitrogen that generates fuel NOx.
이 문서에서, 용어 "가연성(flammable)"은, 물질 및 산소가 상대량의 한정된 범위 내에 존재하는 경우, 물질이 발열성 자가-지속성 또는 자가-증식 반응에서 산소로 연소하게 되는 물질의 특성을 지칭한다. 이것에는, 발열 반응을 개시하기 위하여 개시 상황, 예컨대 스파크(spark) 또는 화염(flame)이 요구될 수 있다.
In this document, the term "flammable" refers to the property of a substance that when the substance and oxygen are within a defined range of relative amounts, the substance is burned with oxygen in a pyrogenic self-sustaining or self- do. This may require an initiating condition, such as a spark or flame, to initiate an exothermic reaction.
이 문서에서, "폭발성 하한선(lower explosive limit)"으로 종종 일컫는 용어 "가연성 하한선(lower flammability limit)"(LFL), 및 "폭발성 상한선(upper explosive limit)"으로 종종 일컫는 용어 "가연성 상한선(upper flammability limit)"(HFL)은, 화염이 존재할 수 있는 연료 부피 농도를 지칭한다. LFL 미만 또는 UFL 초과의 농도들은 화염 반응(flame reaction)을 지속시키거나 또는 증식시키지 않을 것이다.
In this document, the term "lower flammability limit" (LFL), often referred to as the "lower explosive limit", and the term "upper flammability limit" limit "(HFL) refers to the fuel volume concentration at which the flame may be present. Concentrations below LFL or above UFL will not sustain or proliferate the flame reaction.
이 문서에서, 용어 "저에너지-함량 연료(low-energy-content fuel)"(LEC 연료)는 제 2 성분으로서의 가연성 기체 및 주요 성분으로서의 불활성 기체를 포함하는 기체를 지칭한다. LEC 연료의 비제한적인 예로는, 랜드필 또는 다른 폐기 처분 장소로부터 방출되는 메테인-함유 기체가 있다. 예를 들면, LEC 메테인 기체는 전형적으로 약 30% 미만의 메테인을 함유하지만, 1 내지 5% 메테인 정도로 낮게 함유할 수 있다.
In this document, the term " low-energy-content fuel "(LEC fuel) refers to a gas comprising a combustible gas as a second component and an inert gas as a major component. Non-limiting examples of LEC fuels are methane-containing gases that are released from landfill or other waste disposal sites. For example, LEC methane gas typically contains less than about 30% methane, but may contain as low as 1-5% methane.
이 문서에서, 용어 "고에너지-함량 연료(high-energy-content fuel)"(HEC 연료)는 주요 성분으로서 가연성 기체를 포함하는 기체를 지칭한다. HEC 연료는 주요 성분과 자연적으로 혼합되거나, 또는 경제적으로 제거될 수 없는 불활성인 제 2 성분을 함유할 수 있다. HEC 연료의 비제한적인 예로는 "상업용 프로페인(commercial propane)"이 있으며, 그의 조성은 국지적으로 변하지만 대체적으로는 >85% 프로페인을 함유하고(C3H8), 10% 이하의 프로필렌, 10% 이하의 에테인(C2H8), 2.5% 이하의 뷰테인(C4H10), 및 더욱 무거운 탄화수소를 허용하며, 약 0.01%의 악취물(odorant), 통상적으로 에틸 머캅탄을 포함할 수 있다. HEC 연료의 제 2 비제한적인 예로는 "천연가스"가 있으며, 여기서 전형적인 비정제된 조성물은 적게는(as little as) 70% 메테인 및 20% 이상의 에테인, 프로페인 및 뷰테인의 조합물, 뿐만 아니라 더욱 적은 양의 이산화탄소(CO2), 산소(O2), 질소(N2) 및 황화수소(H2S)를 함유할 수 있다. 제 3 비제한적인 예로는 약 50% 초과의 메테인 및 나머지 CO2, N2 및 적은 O2를 포함하는 랜드필 기체가 있다.
In this document, the term "high-energy-content fuel" (HEC fuel) refers to a gas comprising a combustible gas as a major component. The HEC fuel may contain an inert second component that is naturally mixed with the major component or can not be economically removed. A non-limiting example of a HEC fuel is "commercial propane ", whose composition varies locally but typically contains> 85% propane (C3H8) (C2H8), up to 2.5% butane (C4H10), and heavier hydrocarbons, and may include about 0.01% odorant, typically ethyl mercaptan. A second, non-limiting example of a HEC fuel is "natural gas ", wherein typical unrefined compositions comprise as little as 70% methane and a combination of 20% ethane, propane and butane, In addition, it may contain lesser amounts of carbon dioxide (CO2), oxygen (O2), nitrogen (N2), and hydrogen sulfide (H2S). A third non-limiting example is a land fill gas comprising greater than about 50% methane and the remainder of the CO2, N2, and less O2.
이 문서에서, 용어 "산화제(oxidant)"는 가연성 연료의 연소 또는 산화를 지지하기 충분한 산소를 포함하는 기체를 지칭한다. 산화제의 비제한적인 예로는 주변 공기가 있다.
In this document, the term "oxidant" refers to a gas comprising oxygen sufficient to support the combustion or oxidation of a combustible fuel. A non-limiting example of an oxidant is ambient air.
이 문서에서, 용어 "희석제(diluent)"는 대체적으로 불활성 기체를 지칭한다. 희석제의 비제한적인 예로는 상업적 CO2, N2 및 H2O가 있다. 희석제는 산화 생성물 또는 연료 반응물들 내에 존재할 수 있다.
In this document, the term "diluent" refers generally to an inert gas. Non-limiting examples of diluents are commercial CO2, N2 and H2O. The diluent may be present in the oxidation product or fuel reactants.
이 문서에서, 용어 "대체적으로 불활성(generally inert)"은, 점화 소오스가 공급되는 경우 산소 또는 연료와 혼합될 때 연소 또는 산화를 지지하기 충분한 가연성 물질 또는 산소를 함유하지 않은 물질 또는 혼합물을 지칭하는 데 사용된다.
In this document, the term " generally inert "refers to a substance or mixture that does not contain a combustible or oxygen sufficient to support combustion or oxidation when mixed with oxygen or fuel when the ignition source is supplied .
이 문서에서, 용어 "연소 가능한 농도(combustible concentration)"는 혼합물 내에 존재하는 가연성 물질의 양을 지칭하며, 여기서 농도는 통상적으로 혼합물 내의 가연성 물질 대 총 기체의 비율과 관련하여 표기된다.
In this document, the term " combustible concentration "refers to the amount of combustible material present in the mixture, where the concentration is typically expressed in terms of the ratio of combustible material to total gas in the mixture.
이 문서에서, 용어 "점진적 산화(gradual oxidation)"는, 물질이 전체 공정 도중 결정된 온도 미만으로 유지되면서 물질이 발열성 반응에서 산소로 연소되는 공정을 지칭한다. 이러한 결정된 온도의 비제한적인 예는 2300℉이며, 여기서 이 온도 미만에서 머무는 산화 공정들은 대체적으로 공기 오염 조정 및 표준과 관련하여 유의량의 NOX을 형성하지 않을 것이다.
In this document, the term "gradual oxidation" refers to a process in which a material is burned to oxygen in a pyrogenic reaction while the material is maintained below the temperature determined during the entire process. Non-limiting examples of such temperature is determined ℉ 2300, where the oxidation process stays at less than the temperature will not form a significant amount of NO X to generally related to the air quality standards and adjusted.
이 문서에서, 용어 "공기-연료 혼합물(air-fuel mixture)"은 연소 가능한 연료와 산화제의 혼합물, 바람직하게는 공기를 포함하는 기체성 혼합물을 지칭한다. 공기-연료 혼합물은 달리 지적하지 않는다면 대체적으로 균일한 것으로 간주된다. 특정 분위기에서, LEC 또는 HEC 연료는 공기-연료 혼합물을 형성시키기 위해서 주변 공기와 혼합된다. 특정 분위기에서, LEC 연료는 공기 또는 연료의 추가적인 첨가 없이 공기-연료 혼합물인 것을 간주되는 충분한 산소와 연료를 함유할 수 있다.
In this document, the term "air-fuel mixture" refers to a gaseous mixture comprising a mixture of a combustible fuel and an oxidant, preferably air. Air-fuel mixtures are generally regarded as uniform unless otherwise indicated. In certain atmospheres, LEC or HEC fuel is mixed with ambient air to form an air-fuel mixture. In certain circumstances, the LEC fuel may contain sufficient oxygen and fuel to be considered air-fuel mixture without the addition of air or fuel.
이 문서에서, 용어 "자가점화(autoignition)"는 가연성 물질 및 산화제를 포함하는 혼합물에서 산화 또는 연소 공정의 자발적 점화를 지칭한다. 자가점화 온도는, 산화 또는 연소 공정이 점화 소오스의 부재 하에서 발생하는 최소 온도이며, 혼합물의 압력 및/또는 산소 및 연료 농도에 의존할 수 있다.
In this document, the term "autoignition" refers to spontaneous ignition of an oxidation or combustion process in a mixture comprising a combustible material and an oxidizing agent. The self-ignition temperature is the minimum temperature at which the oxidation or combustion process occurs in the absence of an ignition source, and may depend on the pressure and / or oxygen and fuel concentration of the mixture.
이 문서에서, 용어 "자가점화 지연 시간(autoignition delay time)"은, 산화시키기 위해 그리고 그의 발열성 에너지의 대부분을 방출시키기 위해 자가점화 온도 초과의 온도에서 혼합물에 대한 시간의 양을 지칭한다. 예시함으로써, 메테인은 약 1000℉의 자가점화 온도를 갖는다. 메테인과 공기의 혼합물이 1000℉까지 상승하면, 결국 반응하여서 H2O 및 CO2를 생성시키게 된다. 그러나, 이 동일한 혼합물이 더 높은 온도, 예컨대 1200℉까지 되면, 점화 지연 시간은 2초일 것이다. 혼합물이 1400℉까지 되면, 지연 시간은 100밀리초일 것이다. 자가점화 지연 시간은 대체적으로 온도가 높아짐에 따라 기하급수적으로(exponentially) 빨라지며, 연료 및 산소 농도의 함수이다. 자가점화 지연 시간은, 수백개의 반응들 및 수십개의 분자 및 라디칼 종류들을 포함할 수 있는 복잡한 동력학적 메커니즘을 사용하는 화학 동력학적 소프트웨어 프로그램들로 계산될 수 있다.
In this document, the term " autoignition delay time " refers to the amount of time for the mixture at the temperature above the self-ignition temperature to oxidize and release most of its exothermic energy. By way of example, the methane has a self-ignition temperature of about 1000 ° F. When the mixture of methane and air rises to 1000 ° F, it eventually reacts to produce H2O and CO2. However, if this same mixture is at a higher temperature, e.g., 1200 [deg.] F, the ignition delay time will be 2 seconds. When the mixture reaches 1400 F, the delay time will be 100 milliseconds. Self-ignition delay times are generally exponentially accelerated as the temperature rises and are a function of fuel and oxygen concentration. The self-ignition delay time can be calculated with chemokinetic software programs that use complex kinetic mechanisms that can include hundreds of reactions and dozens of molecular and radical species.
이 문서에서, 용어 "예비-혼합된(premixed)"은, 산화 또는 연소가 발생하는 챔버 내에 혼합물을 도입시키기 전에, 대체적으로 균일한 공기-연료 혼합물을 형성시키기 위한 공기 및 가연성 물질, 예컨대 LEC 또는 HEC 연료의 혼합을 지칭한다.
In this document, the term "premixed" refers to a mixture of air and a combustible material, such as LEC or < RTI ID = 0.0 > HEC fuel. ≪ / RTI >
이 문서에서, 용어 "짧은 체류 시간(short residence time)"은 연소 장치, 예컨대 통상적인 연소 엔진, 가스터빈 연소기, 왕복 엔진, 보일러용 버너 등에 대해 상대적으로 한정된다. 이들 통상적인 연소기들에서, 연소 공정은 전형적으로 1초보다 크게 적은, 통상적으로 100밀리초 미만의 시간 기간 내에 완료되며, 10밀리초 미만일 수 있다. 1초에 더욱 근접하거나 또는 1초를 초과하는 체류 시간을 갖는 공정은 "긴 체류 시간(long residence time)"을 갖는 것으로 일컫는다.
In this document, the term "short residence time" is relatively limited to combustion devices such as conventional combustion engines, gas turbine combustors, reciprocating engines, burners for boilers, and the like. In these conventional combustors, the combustion process is typically completed within a time period of less than 1 second, typically less than 100 milliseconds, and may be less than 10 milliseconds. Processes having a retention time closer to one second or greater than one second are referred to as having a " long residence time ".
이 문서에서, 용어 "휘발성 유기 화합물(volatile organic compound)"(VOC)은, 40 내지 120℉의 범위에서의 온도에서인 경우 기체상 내에 유입하는 유기 화합물을 지칭하며, 발열성 반응에서 산소로 조합될 수 있다. VOC의 예로는 아세톤, 아크롤레인, 아크릴로나이트릴, 알릴 알코올, 알릴 클로라이드, 벤젠, 뷰텐-1, 클로로벤젠, 1-2 다이클로로에테인, 에테인, 에탄올, 에틸 아크릴레이트, 에틸렌, 에틸 폼에이트, 에틸 머캅탄, 메테인, 메틸 클로라이드, 메틸 에틸 케톤, 프로페인, 프로필렌, 톨루엔, 트라이에틸아민, 바이닐 아세테이트 및 바이닐 클로라이드가 포함되지만 이에 국한되지 않는다.
In this document, the term "volatile organic compound" (VOC) refers to an organic compound that enters the gas phase when it is at a temperature in the range of 40 to 120 DEG F, . Examples of VOCs include acetone, acrolein, acrylonitrile, allyl alcohol, allyl chloride, benzene, butene-1, chlorobenzene, 1-2 dichloroethane, ethane, ethanol, ethyl acrylate, ethylene, ethyl formate, ethyl But are not limited to, mercaptans, methanes, methyl chloride, methyl ethyl ketone, propane, propylene, toluene, triethylamine, vinyl acetate and vinyl chloride.
이 문서에서, 용어 "최대 반응 온도(maximum reaction temperature)"는 화학적 산화 반응의 최대 온도를 지칭하며, 이는 열 전달 또는 작업 손실 또는 부가를 포함한다. 예를 들면, 반응이 발생하면서 동시에 열이 제거되면, 최대 반응 온도는 단열 반응 온도보다 작을 것이다. 유사하게, 최대 반응 온도는 열이 부가되면 단열 반응 온도보다 높을 수 있다.
In this document, the term "maximum reaction temperature" refers to the maximum temperature of the chemical oxidation reaction, which includes heat transfer or work loss or addition. For example, if heat is removed at the same time as the reaction occurs, the maximum reaction temperature will be less than the adiabatic reaction temperature. Similarly, the maximum reaction temperature may be higher than the adiabatic reaction temperature when heat is added.
이 문서에서, 용어 "화염 스트레인 속도(flame strain rate)" 또는 "화염 스트레치(flame stretch)"는, 열을 화염 전방(flame front)으로부터 제거하는 스트레칭(stretching) 또는 굴곡(curvature)에 의해 화염 전방의 격동 스트레이닝(turbulent straining)의 커플링을 지칭한다. 화염 스트레치의 높은 속도는 강한 전단 층들로 생성될 수 있으며, 스트레인 속도가 충분하게 높으면 화염을 소화시킬 수 있다.
In this document, the term "flame strain rate" or "flame stretch" refers to a flame stretch or flame stretch that is caused by stretching or curvature that removes heat from the flame front. Lt; RTI ID = 0.0 > turbulent straining. ≪ / RTI > The high velocity of the flame stretch can be produced with strong shear layers, and the flame can be extinguished if the strain rate is sufficiently high.
이 문서에서, 용어 "단열 반응 온도(adiabatic reaction temperature)"는, 어떠한 작업, 열 전달 또는 동력학적 또는 잠재적 에너지에서의 변화없이 발생하는 완전한 화학적 산화 반응으로부터 생성되는 온도를 지칭한다. 이는 종종 일정-부피 단열 반응 온도로서 지칭된다.
In this document, the term "adiabatic reaction temperature" refers to the temperature resulting from a complete chemical oxidation reaction occurring without any work, heat transfer or change in kinetic or potential energy. This is often referred to as constant-volume adiabatic reaction temperature.
이 문서에서, 용어 "연소정지 온도(flameout temperature)"는, 그것의 미만에서 화염이 혼합물을 통해 증식하지 않는 실질적으로 균일하게 혼합된 공기-연료 혼합물의 온도를 지칭한다. 일부 경우, 예시적으로 그리고 본원에 제시된 바와 같이, 연소정지 온도는 공기-연료 혼합물의 임의의 특정 온도에서 LFL에 대해 대등한 것일 수 있다.
In this document, the term "flameout temperature" refers to the temperature of a substantially uniformly mixed air-fuel mixture below which the flame does not propagate through the mixture. In some cases, as exemplarily and as set forth herein, the combustion quiescence temperature may be equal to the LFL at any particular temperature of the air-fuel mixture.
점진적 산화Progressive oxidation
도 1ba는 공기-메테인 혼합물의 점화 에너지의 다이어그램이다. 메테인과 공기의 혼합물은 대략 5 내지 15부피%의 메테인의 범위에서 가연성이다. 메테인과 공기의 화학량론적 혼합물, 즉 메테인과 조합하기 정확하게 충분한 산소를 갖는 혼합물은 대략 9.5부피%이다. 도 1ba는, 화학량론적 공기-연료 혼합물(55)이 가장 작은 점화 에너지를 요구하며, 혼합물을 점화시키기 위해 더욱 낮은 그리고 더욱 높은 메테인 농도에서 증가된 에너지가 필요한 것임을 제시한다.
Fig. 1b is a diagram of the ignition energy of the air-methane mixture. The mixture of methane and air is flammable in the range of about 5 to 15 vol% methane. A stoichiometric mixture of methane and air, i.e., a mixture having exactly enough oxygen to combine with methane, is about 9.5% by volume. Fig. 1b suggests that the stoichiometric air-fuel mixture 55 requires the smallest ignition energy and that increased energy is required at lower and higher methane concentrations to ignite the mixture.
도 1bb는 시스템(60)에 의해 지적된 바와 같이 다양한 연소 및 산화 공정들의 반응 온도들의 다이어그램이다. 대역 1에서, 연소는 에너지 소오스에 의해 증식되어야 한다. 연소 디바이스에서 전형적인 바와 같이, 혼합물의 유동 소오스에서, 연소를 안정화시키기 위한 에너지 소오스는 시간에 대해 상대적으로 일정해야 한다. 이 에너지 소오스는 전형적으로 재순환 대역에서 고온 연소 생성물의 고온 국지 포켓을 생성시킴으로써 생성된다. 이들 대역들은 블러프(bluff) 몸체들 또는 다른 기하학적 특징부들 뒤에 생성된다(V-거터(V-gutter), 코너 재순환 대역들). 제 2 방법은, "소용돌이 고장(vortex breakdown)"이 발생하기 충분하게 혼합물의 일부를 와류시키는(swirl) 것이며, 재순환 대역이 와류(swirling) 혼합물 내부 또는 뒤에 형성된다. 이들 유형의 화염 안정화 기술들은 연소 기술분야에서 잘 알려져 있다. 고온 재순환 대역은 대역 1에서의 예비-혼합된 연료와 공기 혼합물을 일정하게 연소하도록 유지시키기 위해 연속 점화 소오스로서 기능한다.
1Bb is a diagram of reaction temperatures of various combustion and oxidation processes as indicated by
도 1bb의 대역 2에서, 스파크 또는 다른 점화 소오스에 의해 개시되는 경우조차도, 화염은 공기-연료 혼합물을 통해 증식되지 않을 것이다. 균일한 공기-연료 혼합물은 너무 결핍되어서(lean) 연소되지 않는다. 이 대역에서 예비-혼합된 공기-연료 혼합물을 반응시키는 방법들 중 하나는, 반응의 활성화 에너지를 촉매로 저하시키는 것이다. 다른 방법은 연소 챔버 내에 국지적으로 더욱 풍부한 혼합물을 제공하는 것이다. 이 국지성(locality)은 연소 가능한 농도를 가지며, 따라서 대역 1과 일관적인 반응 온도를 갖게 한다. 이 더욱 풍부한 혼합물은 연소 챔버 내에서 연소하여 화염을 유지하지만, 이는, 화염 증식에 의해 연소 챔버 내의 결핍 구역들 내로의 반응의 증식은 발생되지 않으며, 기체 혼합 기술들을 사용하여 실시되어야 할 것이다.
In
대역 1 및 대역 2는 온도 범위에 걸쳐 연소정지 온도를 나타내는 라인에 의해 구별된다. 하나는, 이 라인 아래의 단열 반응 온도를 초래하는 예비-혼합된 연료 농도로 화염을 유지할 수 없다. 이에 대해 팽창시키기 위해, 하나는 대역 1에서 예비-혼합된 화염으로 시작하고 서서히 연료 농도를 감소시키면, 화염 온도는 - 이 경우 도 1 및 2의 Y축에서 제시된 최대 반응 온도임 - 감소할 것이다. 온도가 연소정지 온도 라인에 접근하는 경우, 화염은 소화될 것이다.
도 1bb의 대역 3 내의 균일한 공기-연료 혼합물은 자가점화하고 상대적으로 신속하게 반응할 것이다. 이 "무염 연소(flameless combustion)" 사분면(quadrant)의 도전은, 연료와 공기를 균일하게 혼합하고 혼합물을 공기-연료 혼합물이 자가점화하기 전에 목적하는 온도에 도달하는 것이다. 예를 들면, 대역 1에서 지점(62)으로 지적되는 바와 같이, 자가점화 제한선의 아래 온도에서 연료와 공기를 혼합하면, 대역 1에서는 스파크가 임의의 미계획된 대역 1에서 여전히 존재하는 혼합물을 점화시킬 것이다. 또한, 일단 공기-연료 혼합물이 지점(62)에서 완전하게 혼합하면, 공기-연료 혼합물은 예컨대 열 교환기 또는 다른 가열 방법에 의해 지점(64)까지 가열된다.
The homogeneous air-fuel mixture in
무염 연소의 전문가(practitioner)는 대역 3에서 고온 공기와 연료를 혼합함으로써 연소 없이 저온에서 혼합의 도전을 회피한다. 균일한 혼합물에 도달하기 전에 점화가 발생하는 것을 방지하기 위해, 자가점화는 2개의 기술들 중 하나를 사용함으로써 지연된다. 하나의 기술은 공기와 재순환된 연도 기체의 혼합물 내로 연료를 주입시키는 것이다. 연도 기체는, 공기와 상대적인, 과도한 CO2 및 H2O, 및 감소된 양의 O2를 갖는다. 감소된 O2 농도는 자가점화를 지연시킬 것이며, 이로 인해 연료와 공기-연도 기체 혼합물의 혼합물이 일반적으로 균일한 조성물에 도달하는 것을 허용한다.
The practitioner of non-salt combustion avoids the mixing challenge at low temperatures without burning by mixing hot air and fuel in
제 2 기술은 자가점화를 지연시키기 위해 "화염 스트레인 속도" 또는 "화염 스트레치"를 유인시키는 것이다. 스트레인드 화염은 강한 전단 층들과 함께 더욱 높은 격동 유동에서 발생하는 화염이다. 이들은 반응을 지연시키며 극단적인 경우에서는 화염을 소화시킬 수 있는 격동-화학 상호작용을 생성시킨다. 화염 스트레치를 작동시키기 위해, 연료는 격동 공기 유동 내에 주입된다. 예컨대, 공기는 고속으로 노즐로부터 방출되며, 연료는 방출된 공기의 스트림 내에 주입된다. 공기-연료 혼합물은, 공기-연료 혼합물의 유동이 비격동적이게 되기 전에 일반적으로 균일한 조성물에 도달하며, 화염 스트레치는 이 혼합 기간 동안 자가점화의 지연을 유발시킨다. 2개의 기술들을 조합하고 공기와 재순환된 연도 기체의 혼합물을 포함하는 산화제의 제트 내에 연료를 주입할 수 있고, 이로 인해 O2 농도에서의 감소 및 화염 스트레치 모두에 의해 산화제-연료 혼합물의 자가점화가 지연되며, 이로 인해 챔버 전반에 걸쳐 배분된 반응이 달성된다.
The second technique is to attract "flame strain rate" or "flame stretch" to delay self-ignition. Strain flames are flames that occur in higher turbulent flows with strong shear layers. They delay the reaction and, in extreme cases, generate a turbulent-chemical interaction that can extinguish the flame. To operate the flame stretch, the fuel is injected into the turbulent air flow. For example, air is discharged from the nozzle at high speed, and fuel is injected into the stream of discharged air. The air-fuel mixture reaches a generally uniform composition before the flow of the air-fuel mixture becomes non-dynamic, and the flame stretch causes a delay of self-ignition during this mixing period. It is possible to combine the two techniques and inject fuel into the jets of oxidant containing a mixture of air and recirculated flue gas, which results in a delay in the self-ignition of the oxidant-fuel mixture by both the decrease in O2 concentration and the flame stretch Whereby the distributed reaction is achieved throughout the chamber.
대역 1에서의 화염 구조의 하나의 측면은, 산화 반응이 화염 전방(flame front)으로서 지칭되는 상대적으로 좁은 반응 대역에서 발생하는 것이다. 이 국지성에서, 연소후(post-combustion) 대역으로부터 열 및 화염으로부터의 화학적 라디칼들은 미반응된 기체들 내에 분자적으로 및 격동적으로 확산한다. 대역 2에서, 반응은 촉매 근방에서 국지적으로 발생하며, 이질적(heterogeneous) 연소로서 지칭된다. 오직 대역 3 및 4에서만이, 현존하는 화염으로부터의 열적 피드백과 반대로, 반응을 개시하는 자가점화로 인해 부피-배분된 반응을 실행할 수 있다.
One aspect of the flame structure in
대역 4는 연료 농도가 너무 낮아서 화염을 유지시키지 못하는, 즉 연소정지 온도 라인 미만이며, 자가점화할 정도로 높은 고온의 구역이다. 점진적 산화는 이 대역에서 연료의 산화에 적합한다. 대역 1-2와 달리, 대역 4에서의 반응들은, "반응 화염 전방"이 잘 한정되지 않고서 전체 반응기/연소기 부피 내에 상대적으로 균일하게 발생할 수 있다.
도 1c는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 예시적인 점진적 산화 공정의 개략적 다이어그램이다. 도 1c는 일정한 압력에서 균일한 공기-연료 혼합물에 대한 화염 반응 거동의 다양한 구역(72, 74, 75, 76a, 76b 및 78)을 나타낸다. 세로좌표(ordinate)는 공기-연료 혼합물의 온도이고, 가로좌표(abscissa)는 공기-연료 혼합물에서 연료의 농도이다. 공기-연료 혼합물의 온도가 증가함에 따라, LFL은 더욱 낮아지는 데, 즉 연소 가능한 농도가 더욱 결핍되어 간다. 온도가 증가함에 따라, UFL은 더욱 높아지는 데, 즉 연소 가능한 농도가 더욱 풍부해져 간다. 더욱 넓은 범위의 연소 가능한(combustible) 농도는 더욱 가연성(flammable)이 되어 감을 알 수 있다.
Figure 1C is a schematic diagram of an exemplary gradual oxidation process in accordance with certain aspects of the present disclosure. Figure 1C shows the
대역 72는, 혼합물이 자가점화되지 않지만, 충분한 에너지 소오스의 도입 후에 화염이 공기-연료 혼합물을 통해 증식하는 구역이다. 비록 다른 디바이스, 예컨대 글로우 플러그(glow plug) 또는 이온화된 플라즈마(ionized plazma)가 사용될 수 있지만, 에너지 도입의 통상적인 형태는 스파크 플러그(spark plug) 또는 점화기(igniter)로부터의 스파크이다.
대역 74는 LFL 미만 및 자가점화 온도 미만에 존재한다. 이 구역에서, 화염은 비록 스파크에 의해 개시되더라도 혼합물을 통해 증식되지 않을 것이다.
대역 76은, 반응을 완료하는 시간을 설명하기 위해 2개의 대역 76a와 76b로 분할된다. 대역 76a 또는 76b 내에서 스파크가 발생되면, 화염은 개시될 것이고, 공기-연료 혼합물을 통해 증식될 것이다. 대역 76a 또는 76b에서의 공기-연료 혼합물은 또한 자가점화할 수 있는 데, 이는 이들 온도에서 공기-연료 혼합물에 의해 함유된 에너지가 도 1bb에 대해 앞서 논의된 바와 같이 공기-연료 혼합물의 활성화 에너지를 초과하기 때문이다. 충분한 시간이 주어지는 혼합물이 자가점화하는 최소 온도는, 자가점화 온도(autoignition temperature)(AIT)로서 공지되어 있다. 대역 76은 AIT 및 UFL과 LFL에 의해 경계를 이루고, 대역 76b 또는 76a 내에서 연소 가능한 농도와 온도를 갖는 임의의 혼합물은 자가점화할 것이다. 대역 76a에서 공기-연료 혼합물의 연소는 자가점화하며, 짧은 체류 시간보다 더 짧은 기간(timeframe)에서 반응할 것이다. 대역 76b에서 연소 가능한 농도와 온도에서의 공기-연료 혼합물은 자가점화하고 반응하지만, 긴 체류 시간과 일관적인 기간(timeframe)에서 반응할 것이다.
Band 76 is divided into two
대역 78에서, 스파크 또는 다른 에너지 소오스는 화염을 개시하지 않거나 또는 공기-연료 혼합물을 통해 화염을 증식시키지 않을 것이다. 산화 반응을 완료시키기 충분한 시간을 허용함으로써 자가점화를 통해 연료를 산화시킬 수 있다. 대역 78에서의 이들 반응에 대한 시간은 긴 체류 시간과 일관적인 것이다.
At
대역 75는 대부분의 연소 디바이스들과 무관하다. 연소 가능한 조성물이 너무 풍부하기 때문에, 화염은 대역 75에서 공기-연료를 통해 증식할 수 없다. 산화 공정은 자가점화 온도를 초과하는 대역 75의 부분에서 개시된다면, 연료의 산화를 완료시키기 충분한 공기가 존재하지 않으며, 산화 공정이 자가-소화될 것이고, 이로 인해 미연소된 연료는 연소 디바이스로부터 배기된다.
특정 양태들에서, 지점(80)에서 시작하는 공정은 공기-연료 혼합물을 지점(82)에 의해 지적된 공기-연료 혼합물의 자가점화 온도 초과의 온도까지 가열한다. 반응 챔버, 예컨대 도 1k의 반응 챔버(500)는, LFL 미만으로 존속하는 점선 연결 지점(82 및 84)에 의해 지적된 바와 같이, 공기-연료 혼합물을 산화시키고 반응 챔버에서의 단열 온도와 최대 반응 온도를 공기-연료 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화된다.
In certain aspects, the process starting at
도 1da는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 예비-가열된 공기 내로 주입되는 경우 연료 혼합물의 점진적 산화의 다이어그램이다. 이 공정에서, 대역 74에서 지점(92)에서의 주변 공기는 다양한 수단(열 교환, 압축)에 의해 대역 78에서 지점(94)까지 가열된다. 그 다음, LEC 연료, 희석된 HEC 연료, 또는 HEC 및 LEC 연료들의 혼합물일 수 있는 연료는, 고온 공기에 첨가되고, 이로 인해 공기-연료 혼합물은 지점(94)으로부터 지점(96)까지 이동될 수 있으며, 이는 공기-연료 혼합물이 자가점화하는 도 1c의 대역 76a 내에 존재하고, 지점(96)이 도 1c의 대역 76a 내에 존재하기 때문에, 짧은 체류 시간과 일관적이게 연소 반으이 신속하게 발생한다. 연소 공정이 진행됨에 따라, 연소 가능한 기체의 농도가 낙하하면서 공기-연료의 온도는 상승할 것이고, 공정은 지점(96)으로부터 지점(98)까지 화살표를 따라갈 것이다. 지점(98)이 열적 NOx 형성 온도 초과임에 따라, 이 공정은 열적 NOx 형성 온도 미만으로 존속하는 공정보다 크게 많은 양의 NOx를 생성시킬 것이다.
Figure 1d is a diagram of the progressive oxidation of a fuel mixture when injected into pre-heated air, in accordance with certain aspects of the present disclosure. In this process, ambient air at
그러나, 재순환된 연도 기체와 같은 희석제가 공기에 첨가되면, 생성된 공기-희석제 혼합물의 산소 함량은 감소된다. 또한, 고온 재순환된 연도 기체의 사용은 지점(92)으로부터 지점(94)까지 공기를 가열시키는 데 도움을 줄 수 있다. 희석제의 공기로의 첨가, 뿐만 아니라 연료를 공기-희석제 혼합물 내로의 화염 스트레치 혼합 기술의 사용은, 도 1da에서 제시된 바와 같이, 가연성 상한선 및 하한선을 UFL(공기+희석제+스트레치) 및 LFL(공기+희석제+스트레치)로서 주석을 달려 있는 새로운 라인들까지 이동시킨다.
However, if a diluent such as a recycled flue gas is added to the air, the oxygen content of the resulting air-diluent mixture is reduced. In addition, the use of the hot recirculated flue gas can help to heat the air from
희석제의 첨가 및 화염 스트레치 혼합 기술의 사용에서, 지점(96)은 대역 76a에서는 더 이상 존재하지 않고, 대역 76b에서는 존재하며, 여기서 반응 공정은 대역 76a에서보다 더욱 길게 지연된다. 혼합물 내의 희석제는, 공정이 지점(96)으로부터 지점(99)까지 화살표를 따라가고 열적 NOx 형성 온도 아래로 잔존하도록 온도 상승을 감소시킨다. 따라서, 희석제의 사용은 연소/산화 공정에 의해 생성된 NOx의 양을 감소시킬 수 있다.
In the addition of the diluent and the use of the flame stretch mixing technique,
특정 양태들에서, 지점(92)에서 시작하는 공정은, 표적 공기-연료 혼합물의 자가점화 온도 초과인, 지점(97)에 의해 지적된 온도까지 공기를 가열한다. 그 다음, 연료는 고온 공기 내에 주입되며, 이로 인해 공기-연료 혼합물이 지점(97)까지 이동된다. 반응 챔버, 예컨대 도 1k의 반응 챔버(500)는, LFL 미만으로 신속하게 전이하는 점선 연결 지점(97 및 98)에 의해 지적된 바와 같이, 공기-연료 혼합물을 산화시키고 반응 챔버 내의 단열 온도를 혼합물의 연소정지 온도 초과로 유지하고 반응 챔버 내의 최대 반응 온도를 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화된다.
In certain aspects, the process starting at
도 1db는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 외부 유체를 가열하는 데 사용된 점진적 산화 공정의 다이어그램(120)이다. 지점(92)에서의 주변 공기는 지점(94)까지 가열되며, 여기서 연료는 예비가열된 공기 내에 주입되며, 이로 인해 공기-연료 혼합물이 지점(96)까지 이동된다. 공기-연료 혼합물이 자가점화 온도 초과임에 따라, 점진적 산화가 시작되며, 이와 동시에 공기-연료 혼합물은, 연료 농도가 지점(122)까지 추가로 감소됨에 따라 공기-연료 혼합물의 온도가 낙하되도록, 예컨대 도 5c의 스팀 코일(5220)을 통해 외부 유체에 열을 전달한다. 그 다음, 연료 농도가 계속적으로 감소됨에 따라 공기-연료 혼합물의 온도는 상승되도록, 공기-연료 혼합물은 외부 유체로부터 멀리 이동되며, 계속적으로 연료 농도가 외부 유체로 열을 손실하지 않으면서 점진적으로 산화시키며, 이로 인해 연료가 완전하게 소모되는 지점(124)까지 이동된다.
1 db is a diagram 120 of a gradual oxidation process used to heat an external fluid, in accordance with certain aspects of the present disclosure. The ambient air at
도 1dc는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 다단계 점진적 산화 공정의 다이어그램(130)이다. 연료가 완전하게 소모됨에 따라 점진 산화가 개시되고 공기-연료 혼합물이 지점(136)까지 진행되도록, 지점(132)에서의 주변 온도 공기-연료 혼합물은 자가점화 온도 초과인 지점(134)까지 가열된다. 고온 공기-희석제 혼합물은 열 교환기를 통과하고 열이 제거되며, 이로 인해 공기-희석제 혼합물이 지점(138)으로 이동된다. 추가적인 연료가 공기-희석제 혼합물 내에 조입되며, 이로 인해 혼합물이 지점(140)으로 이동된다. 혼합물이 자가점화 온도 초과로 여전히 존재함에 따라 점진적 산화 공정이 개시되며, 공정은 연료가 다시 완전하게 소모됨에 따라 라인을 따라 지점(142)까지 이동시킨다. 고온 공기-희석제 혼합물은, 혼합물에서의 모든 산소가 소모될 때까지 지점(142-138-140) 앞에서 그리고 상기 지점의 루프가 수회 반복됨에 따라, 열 교환기를 통해 다시 순환될 수 있음을 알 수 있으며, 모든 경우에 피크 반응 온도들은 열적 NOx 형성 온도 미만으로 유지한다.
1DC is a diagram 130 of a multi-step gradual oxidation process according to certain aspects of the present disclosure. The ambient temperature air-fuel mixture at
도 1e 및 도 1f는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 예시적인 점진적 산화 공정의 흐름도이다. 도 1e는, 산화제, 희석제 및 LEC 및 HEC 연료가 혼합된 후 자가점화 온도까지 가열되며 이로 인해 연료의 점진적 산화가 개시되는 예비-혼합 공정(100)을 개시한다. 도 1e의 공정의 특정 실시양태는 개시된 단계들의 일부만을 포함할 수 있거나, 또는 도 1e에 지적된 것과 다른 순서로 이러한 단계들을 가질 수 있다. 일례로서, 대부분의 완전한 공정은 단계(102)에서 시작하며, 여기서 LEC 연료, 예컨대 랜드필 기체는 단계(102)에서 제공된다.
Figures 1E and 1F are flow diagrams of an exemplary gradual oxidation process in accordance with certain aspects of the present disclosure. FIG. 1 e discloses a
산화제, 예컨대 공기는 단계(104)에서 LEC 연료에 첨가된다. 일부 양태들에서, 첨가된 산화제의 양은, 생성된 산화제-LEC 연료 혼합물에서 연소 가능한 기체의 표적 농도에 도달하기 위해, LEC 연료에서 연소 가능한 기체의 농도에 따라 달라진다. 일부 양태들에서, 첨가된 산화제의 양은, 생성된 산화제-LEC 연료 혼합물에서 산소의 최소 농도에 도달하기 위해, LEC 연료에서 산소의 농도에 따라 달라진다. 일부 양태들에서, LEC 연료에서 연소 가능한 기체 및/또는 산소의 농도는 적어도 주기적으로 측정되며, 단계(104)에서 첨가되는 산화제의 양은 이 측정에 반응하여 조정된다.
An oxidant, such as air, is added to the LEC fuel at
HEC 연료는 선택적으로 단계(106)에서 첨가된다. 일부 양태들에서, 첨가된 HEC 연료의 양은, 생성된 산화제-LEC-HEC 연료 혼합물에서 연소 가능한 기체의 표적 농도에 도달하기 위해, 산화제-LEC 연료 혼합물에서 연소 가능한 기체의 농도에 따라 달라진다. 일부 양태들에서, 산화제-LEC 연료 혼합물에서 연소 가능한 기체의 농도는 적어도 주기적으로 측정되며, 단계(106)에서 첨가되는 HEC 연료의 양은 이 측정에 반응하여 조정된다.
The HEC fuel is optionally added at
단계(108)는 희석제, 예컨대 재순환된 연도 기체를 산화제-연료 혼합물에 첨가한다. 특정 양태들에서, 희석제의 양은 생성된 산화제-연료-희석제 혼합물에서 연소 가능한 기체의 표적 농도에 도달하도록 조정된다. 특정 양태들에서, 재순환된 연도 기체는 또한 산화제-연료 혼합물에 열을 가하며, 이로 인해 단계(112)에서 이후 부가되는 열의 양이 감소된다. 일부 양태들에서, 산화제-연료 혼합물에서 연소 가능한 기체의 농도는 적어도 주기적으로 측정되며, 단계(108)에서 첨가되는 희석제의 양은 이 측정에 반응하여 조정된다. 산화제, LEC 및 HEC 연료, 및 희석제는 단계(110)에서 일반적으로 균일한 혼합물로 혼합된다. 특정 양태들에서, 하나 이상의 단계(104, 106 및 108) 후에 증분적으로 혼합이 이루어진다. 균일한 산화제-연료-희석제 혼합물은 혼합물의 온도가 적어도 혼합물의 자가점화 온도에 도달할 때까지 단계(112)에서 가열된다. 산화제-연료-희석제 혼합물은 단계(114)에서 자가점화하며, 혼합물에서 연료 및 산소가 더 이상 반응하지 않고 공정(100)이 완료될 때까지 단계(116)에서 점진적으로 산화시킨다.
Step 108 adds a diluent, such as a recycled flue gas, to the oxidizer-fuel mixture. In certain embodiments, the amount of diluent is adjusted to reach a target concentration of combustible gas in the resulting oxidizer-fuel-diluent mixture. In certain embodiments, the recycled flue gas also exerts heat on the oxidizer-fuel mixture, thereby reducing the amount of heat that is subsequently added in
도 1f는, 산화제 및 희석제가 혼합된 후 자가점화 온도까지 가열되며 이에 따라 LEC와 HEC 연료의 혼합물이 산화제-희석제 혼합물 내에 주입되고 혼합되는 연료-주입 공정(150)을 개시한다. 도 1f의 공정의 특정 실시양태는 오직 개시된 단계들의 일부만을 포함할 수 있거나, 또는 도 1f에 지적된 것과 다른 순서로 이러한 단계들을 가질 수 있다. 일례로서, 대부분의 완전한 공정은 단계(104a)에서 시작하며, 여기서 산화제가 제공된다. 희석제는 단계(108)에서 산화제에 첨가되고, 단계(110a)에서 혼합되고, 단계(112)에서 적어도 표적 산화제-희석제-연료 혼합물의 자가점화 온도까지 가열된다. 일부 양태들에서, 첨가된 희석제의 양은, 생성된 산화제-희석제 혼합물에서 산소의 표적 농도에 도달하기 위해, 산화제에서 산소의 농도에 따라 달라진다. 특정 양태들에서, 희석제가 재순환된 연도 기체인 경우, 재순환된 연도 기체는 또한 산화제에 열을 가하며, 이로 인해 단계(112)에서 이후 부가되는 열의 양이 감소된다.
1F discloses a fuel-injecting
평행 공정에서, LEC 연료는 단계(102)에서 제공되고, HEC 연료는 단계(106)에서 첨가되고, 단계(110b)에서 혼합된다. 일부 양태들에서, 첨가된 HEC 연료의 양은 생성된 LEC-HEC 연료 혼합물에서 연소 가능한 기체의 표적 농도에 도달하기 위해 LEC 연료에서 연소 가능한 기체의 농도에 따라 달라진다. 일부 양태들에서, LEC 연료에서 연소 가능한 기체의 농도는 적어도 주기적으로 측정되며, 단계(106)에서 첨가되는 HEC 연료의 양은 이 측정에 반응하여 조정된다.
In a parallel process, LEC fuel is provided in
LEC-HEC 연료 혼합물은 단계(152)에서 고온 산화제-희석제 혼합물 내에 주입되고, 단계(110c)에서 혼합된다. 특정 양태들에서, 단계(110c)의 혼합은 산화제-희석제 혼합물을 격동-유인 제트를 통해 산화 챔버 내에 제공하는 것을 포함하고, 연료 혼합물은 격동 산화제-희석제 혼합물 유동 내에 주입된다. 산화제-희석제 혼합물 및 연료 혼합물은 단계(110C)에서 격동 유동에서 신속하게 혼합한 후, 단계(114)에서 자가점화하고, 혼합물에서 연료 및 산소가 더 이상 반응하지 않을 때까지 단계(116)에서 점진적으로 산화시키며, 이로 인해 공정(150)이 완료된다.
The LEC-HEC fuel mixture is injected into the hot oxidizer-diluent mixture at
도 1g는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 예시적인 예비-혼합 산화 시스템(200)의 개략적 다이어그램이다. LEC 연료는 이 실시예에서 랜드필(2020)로부터 기체-수거 파이핑 시스템(204)을 통해 수득되며, LEC 연료 유동(206a)으로서 제공된다. 특정 양태들에서, 예컨대 LEC 연료 유동(206a)의 메테인 함량이 결정된 백분율보다 적으면, HEC 연료(210)가 혼합기(208a) 내에 첨가되며, LEC-HEC 연료 혼합물(206b)가 생성된다. 특정 양태들에서, 예컨대 LEC-HEC 연료 혼합물(206b)의 산소 함량이 결정된 백분율보다 적으면, 산화제(212), 예컨대 공기가 혼합기(208b) 내에 첨가되며, 산화제-연료 혼합물(206c)가 생성된다. 특정 양태들에서, 예컨대 산화제-연료 혼합물(206c)의 산소 함량이 결정된 백분율보다 적으면, 희석제(214), 예컨대 재순환된 연도 기체가 혼합기(208c) 내에 첨가되며, 산화제-희석제-연료 혼합물(206d)이 생성된다. 특정 양태들에서, 혼합기(220)는 산화제-희석제-연료 혼합물(206d)을 추가로 혼합시키도록 제공되며, 균일화된 산화제-희석제-연료 혼합물(206e)이 생성된다. 특정 양태들에서, 압축기 또는 블로어(blower)(222)는 균일화된 산화제-희석제-연료 혼합물(206e)을 가압 및 가열하도록 제공되며, 산화기(224) 내에 도입하게 되는, 가압되고 균일화된 산화제-희석제-연료 혼합물(206f)이 생성된다. 점진적 산화 공정이 완료된 후, 배기(226)는 산화기(224)로부터 방출된다. 특정 양태들에서, 배기(226)의 일부는 희석제(214)를 제공하도록 꺼내진다(tap off). 잔존하는 배기(226)는 다른 시스템들에 제공되거나 또는 분위기로 통기된다.
FIG. 1G is a schematic diagram of an exemplary
도 1h는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 예시적인 주입 점진적 산화 시스템(300)의 개략적 다이어그램이다. 시스템(300)의 다수의 요소들은 앞서 논의된 시스템(200)과 공통적이며, 그들의 설명은 도 1h와 관련하여 반복되지 않는다. 시스템(300)에서, 산화제(212)는 압축기 또는 블로어(222a)로 별도로 압축 및 가열되고, 생성되는 가압된 산화제(304)는 산화기(224)에 제공된다. 특정 양태들에서, 희석제(도 1h에 제시되어 있지 않음)는 압축기(222a) 전에 산화제(212)에 첨가된다. 별도로, LEC-HEC 연료 혼합물(206b)은, 산화기(224) 내에 가압된 산화제-희석제 혼합물(304) 내에 주입되는 가압된 연료 혼합물(302)을 생성시키기 위해, 별도의 압축기 또는 블로어(222b)로 압축 및 가열된다. 연료 혼합물(302)을 산화기 내의 산화제-희석제 혼합물(304) 내에 주입하는 방법들은 이후 도면과 관련하여 논의된다.
FIG. 1H is a schematic diagram of an exemplary implantation
도 1i는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 예시적인 터빈-구동된 동력-발생 시스템의 개략적 다이어그램이다. 시스템(400)의 다수의 요소들은 앞서 논의된 시스템들과 공통적이며, 그들의 설명은 도 1i와 관련하여 반복되지 않는다. 시스템(400)에서, 산화제-희석제-연료 혼합물(206d)은, 터빈(414) 및 동력 발생기(416)에 또한 커플링되는 샤프트(412)에 커플링되어 있는 압축기(410)의 입구에서 제공된다. 압축기(410)로부터 가압된 산화제-희석제-연료 혼합물(206f)은 열 교호나기(418)을 통과하며, 여기서 혼합기(206f)는 배기(420)로부터 열을 흡수한다. 가열된 혼합물(206g)은 산화기(224)에 제공된다. 배기(226)는 에너지의 일부를 고온 압축된 배기(226)로부터 추출하는 터빈(414)에 제공되며, 이로 인해 샤프트(412)를 통해 압축기(410) 및 발생기(416)가 구동된다. 특정 양태들에서, 터빈으로부터의 배기의 일부는 희석제(214)를 제공하도록 꺼내지고, 잔존하는 배기(420)는 앞서 언급된 열 교환기(418)를 통과한 후, 제 2 열 교환기(422)를 통과하며, 여기서 배기 기체는 분기로 배기되기 전에 물(430)의 유동에 의해 추가로 냉각된다. 가열된 물(430)은, 열 교환기(422)를 통과한 후, 고온 물 공급, 빌딩(building), 가열(heating) 또는 다른 적용들과 같은 유리한 사용을 위해 사용될 수 있다.
FIG. 1I is a schematic diagram of an exemplary turbine-driven power-generation system according to certain aspects of the present disclosure. Many of the elements of
도 1j는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 예시적인 터빈-구동된 동력-발생 시스템의 개략적 다이어그램이다. 시스템(450)의 다수의 요소들은 앞서 논의된 시스템들과 공통적이며, 그들의 설명은 도 1j와 관련하여 반복되지 않는다. 시스템(450)은 산화기(224) 앞뒤로 각각 가온기 연소기(454) 및 터빈 연소기(456)를 포함한다. HEC 연료(452)는 가온기 연소기(454) 및 터빈 연소기(456) 각에 선택적으로 제공된다. 이들 연소기(454, 456)를 사용하여 산화기-구동된 터빈의 작동을 개시하는 방법은 앞서 참조된 미국 특허출원 13/289,996에서 기재되어 있다.
FIG. 1J is a schematic diagram of an exemplary turbine-driven power-generation system in accordance with certain aspects of the present disclosure. Many of the elements of
도 1k은 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 예시적인 GO 반응 챔버(500)의 내부 도면이다. GO 반응 챔버(500)는, 특정 양태들에서, 가압된 내부 기체를 견디도록 구조화되어 있는 용기(vessel)(510)를 갖는다. 타워(514)는, 이 실시예에서, 용기(510)의 중심축을 따라 배치되고, 입구(515)를 통해 산화제-희석제-연료 혼합물(530)의 유동을 외부 단부에서 수용하도록 구조화되어 있다. 다수의 배분 파이프(516)는 산화제-희석제-연료 혼합물(530)이 타워로부터 배분 파이프(516) 내로 통과하도록 타워(514)에 커플링되어 있다. 배분 파이프(516) 각각은, 혼합물(530)이 배분 파이프(516)의 내부로부터 용기(510)의 내부로 통과하도록 허용하는 다수의 주입 구멍(도 1k에서 보여지지 않음)을 포함한다. 용기의 내부는 다공성 매질(512)로 적어도 부분적으로 충전된다. 이 매질(512)은 GO 공정으로부터 열을 흡수한 후, 이 열을 미반응된 혼합물(530)로 방출하며, 이로 인해 미반응된 혼합물(530)의 온도가 자가점화 온도 초과로 상승된다. 다공성 매질(512)은 또한 파이프(516)를 통해 주입된 미반응된 산화제-희석제-연료 혼합물로 이전 단계들로부터의 산화의 생성물들을 혼합하는 기능을 한다.
1K is an interior view of an exemplary
특정 양태들에서, GO 반응 챔버(500)는, 온도 감지 요소를 포함하며 반응 챔버(500) 내의 온도를 대변하는 신호를 출력하는 센서(524)를 포함한다. 특정 양태들에서, GO 반응 챔버(500)는, 온도 감지 요소를 포함하며 산화제-희석제-연료 혼합물(530)의 온도를 대변하는 신호를 출력하는 센서(525)를 포함한다. 특정 양태들에서, 센서(524 및 525)로부터의 온도 신호들은, 온도가 연소정지 온도 아래에 잔존하도록, 반응 챔버(500) 내의 온도가 연소정지 온도에 접근하는 경우 반응 챔버(500) 내의 온도를 감소시키는 신호(532)를 출력하는 제어기(529)에 의해 수용된다. 특정 양태들에서, 반응 챔버(500) 내의 온도의 조정은, 산화제-희석제-연료 혼합물(530)의 유동, 산화제-희석제-연료 혼합물(530)의 온도, 보조적 공기-연료 혼합물(540)의 유동, 보조적 공기-연료 혼합물(540)의 온도, 출구(520)를 통한 배기 기체의 유동, 내부 열 교환기를 통한 냉각제의 유동, 예컨대 도 2c에서 제시된 것(도 1k에서 제시되어 있지 않음), 또는 주입 하위시스템(subsystem)을 통해 반응 챔버(500) 내로 도입된 연소 불가능한 유체의 유동(도 1k에서 제시되어 있지 않음) 중 하나 이상을 조정함으로써 달성된다. 특정 양태들에서, 신호(532)는, 산화제-희석제-연료 혼합물(530)의 유속, 조성 및 온도 중 적어도 하나를 제어하도록 구조화된 제어 모듈(531)에 제공된다.
In certain aspects, the
특정 양태들에서, 검출 모듈(527)은, 반응 챔버(500) 내의 반응 온도, 예컨대 센서(524)에서의 온도가 반응 챔버(500) 내의 산화제-희석제-연료 혼합물의 연소정지 온도에 접근하거나 또는 그것을 초과하는 경우, 및 반응 챔버 입구 온도, 즉 센서(525)에서의 산화제-희석제-연료 혼합물(530)의 온도가 자가점화 역치에 접근하거나 또는 그것의 미만으로 낙하하는 경우 중 적어도 하나를 검출하도록 구조화되어 있다.
In certain aspects, the
특정 양태들에서, 제어기(529)는, 반응 챔버로부터 열의 제거 또는 반응 챔버 내의 타워(514)의 입구에서의 산화제-희석제-연료 혼합물(530)의 온도 중 적어도 하나를 변화시키도록 검출 모듈(527)에 기초하여 지시사항을 출력하는 교정 모듈(528)을 포함한다. 특정 양태들에서, 교정 모듈(528)은 예컨대 센서(524)에서 반응 챔버 내의 실제 온도를 연소정지 온도 미만으로 유지하는 것 및/또는 입구 온도를 연료의 자가점화 역치 초과로 유지하는 것을 위하여 구조화되어 있다. 특정 양태들에서, 교정 모듈(529)은, 반응 챔버(500) 내의 기체가 촉매 없이 산화하기 위하여, 타워(514)의 입구에서의 산화제-희석제-연료 혼합물(530)의 온도를 연소정지 온도 초과로 유지하도록 구조화되어 있다. 특정 양태들에서, 제어기(529)는, 연소정지 온도 미만으로 잔존하는 반응 챔버 내의 온도의 감소, 및 산화제-희석제-연료 혼합물(530)의 온도를 자가점화 역치 초과로 유지하기 위해 타워(514)의 입구에서의 산화제-희석제-연료 혼합물(530)의 온도에서의 증가 중 적어도 하나를 결정하도록 구조화되어 있다.
In certain aspects, the controller 529 may be coupled to the
특정 양태들에서, 제어기(529)는, 타워(514)의 입구에서의 산화제-희석제-연료 혼합물(530)의 온도가 산화제-희석제-연료 혼합물(530)의 자가점화 역치에 접근하거나 또는 그것의 미만으로 낙하하는 경우, 타워(514)의 입구에서의 산화제-희석제-연료 혼합물(530)의 온도가 자가점화 역치 초과로 유지하고 반응 챔버(500)가 촉매 없이 반응 챔버(500) 내의 연료의 산화를 유지하기 위하여, 추가적인 열이 산화제-희석제-연료 혼합물(530)에 첨가되게 하는 신호(532)를 출력하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 교정 모듈(528)은, 검출 모듈(527)에 기초하여, 반응 챔버(500) 내에 존재하면서 산화제-희석제-연료 혼합물(530)을 자가점화 및 산화시키기 충분하게 반응 챔버 내에, 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 예컨대 산화제-희석제-연료 혼합물(530)의 유동을 감소시킴으로써 변화시키고/시키거나, 자가점화 지연 시간을 예컨대 산화제-희석제-연료 혼합물(530)의 조성을 조정하거나 또는 가열기(522)로 반응 챔버(500) 내의 온도를 증가시킴으로써 변화시키는 지시사항을 출력한다.
In certain aspects, the controller 529 may be configured such that the temperature of the oxidizer-diluent-fuel mixture 530 at the inlet of the tower 514 approaches the self-ignition threshold of the oxidizer-diluent-fuel mixture 530, The temperature of the oxidizer-diluent-fuel mixture 530 at the inlet of the tower 514 is maintained above the self-ignition threshold and the
특정 양태들에서, 검출 모듈(527)은, 반응 챔버 단독으로 연료의 산화를 지지하지 않도록, 기체의 반응 챔버 입구 온도가 수준에 접근하거나 또는 그것의 미만으로 낙하하는 경우를 검출하도록 구조화되어 있으며, 교정 모듈(528)은, 반응 챔버(500) 내에 존재하면서 자가점화 및 산화시키기 충분하게 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간 및/또는 반응 챔버 내의 자가점화 지연 시간을 검출 모듈(527)에 기초하여 변화시키도록 구조화되어 있다.
In certain aspects, the
일부 실시양태들에서, 반응 챔버 내의 연료 또는 기체 혼합물의 온도는 가연성 하한선 또는 연소정지 온도 초과일 수 있다. 이들 경우에서, 예컨대 HEC 연료 기체를 반응 챔버 내에 혼합하는 경우, 혼합물이 가연성 영역을 통과하는 시간이 존재할 수 있으며, 이는 가연성 상한선 미만 및 가연성 하한선 초과이다. 이 영역 내의 체류 시간은 일부 경우 영역 내의 혼합물의 체류 시간이 혼합물의 온도를 변화시킴으로써 또는 혼합물의 유동을 변화시킴으로써 감소되는 것을 바람직하지 않을 수 있다. 일부 경우에서, 가연성 영역 내의 혼합물의 체류 시간이 자가점화 지연 시간보다 적도록, 혼합물의 온도를 가연성 하한선 또는 연소정지 온도 미만으로 감소시키도록 열이 반응 챔버로부터 유인될 수 있다. 일부 경우에서, 반응 챔버로부터의 혼합물의 유속은 반응 챔버 내의 혼합물의 체류 시간을 감소시키도록 증가될 수 있고; 반응 챔버 내의 혼합물의 이 감소된 체류 시간은 가연성 영역 내에 존재하는 반응 챔버 내의 온도에 노출되는 혼합물의 감소된 체류 시간과 동일할 수 있고, 체류 시간이 자가점화 지연 시간보다 적은 경우를 수용할 수 있다. 일부 경우에서, 반응이 자가점화 지연 시간과 비교되는 요약된 기간 동안 가연성 영역 내로 일시적으로 이동되도록 열이 혼합물에 부가될 수 있다.
In some embodiments, the temperature of the fuel or gas mixture in the reaction chamber may be above the flammability lower limit or the combustion stop temperature. In these cases, for example, when mixing the HEC fuel gas into the reaction chamber, there may be a time for the mixture to pass through the combustible region, which is below the flammable upper limit and above the flammable lower limit. The residence time in this region may not be desirable in some cases, in which the residence time of the mixture in the region is reduced by changing the temperature of the mixture or by changing the flow of the mixture. In some cases, heat may be attracted from the reaction chamber to reduce the temperature of the mixture to below the flammability lower limit or the combustion quiescent temperature, such that the residence time of the mixture in the combustible zone is less than the self-ignition delay time. In some cases, the flow rate of the mixture from the reaction chamber can be increased to reduce the residence time of the mixture in the reaction chamber; This reduced residence time of the mixture in the reaction chamber may be equal to the reduced residence time of the mixture exposed to the temperature in the reaction chamber present in the combustible zone and may be accommodated when the residence time is less than the self-ignition delay time . In some cases, heat may be added to the mixture such that the reaction is temporarily transferred into the combustible region during the summarized period compared to the self-ignition delay time.
일부 경우에서, 가연성 영역 내의 연료의 체류 시간이 자가점화 지연 시간의 약 5% 미만이 되도록, 반응 챔버를 통하는 혼합물의 유동 또는 온도 중 적어도 하나는 제어될 수 있다. 일부 경우에서, 가연성 영역 내의 연료의 체류 시간은 자가점화 지연 시간의 약 5% 내지 약 10%일 수 있다. 일부 경우에서, 가연성 영역 내의 연료의 체류 시간은 자가점화 지연 시간의 약 10% 내지 약 20%일 수 있다. 일부 경우에서, 가연성 영역 내의 연료의 체류 시간은 자가점화 지연 시간의 약 15% 내지 약 25%일 수 있다. 일부 경우에서, 가연성 영역 내의 연료의 체류 시간은 자가점화 지연 시간의 약 25% 내지 약 50%일 수 있다. 일부 경우에서, 가연성 영역 내의 연료의 체류 시간은 자가점화 지연 시간의 약 30% 내지 약 75%일 수 있다.
In some cases, at least one of the flow or temperature of the mixture through the reaction chamber can be controlled such that the residence time of the fuel within the combustible region is less than about 5% of the self-ignition delay time. In some cases, the residence time of the fuel within the combustible region may be from about 5% to about 10% of the self-ignition delay time. In some cases, the residence time of the fuel in the combustible region may be between about 10% and about 20% of the self-ignition delay time. In some cases, the residence time of the fuel in the combustible region may be from about 15% to about 25% of the self-ignition delay time. In some cases, the residence time of the fuel in the combustible region may be from about 25% to about 50% of the self-ignition delay time. In some cases, the residence time of the fuel in the combustible region may be from about 30% to about 75% of the self-ignition delay time.
특정 양태들에서, 제어 모듈(531)은 산화제-희석제-연료 혼합물(530)의 온도를 입구(515)에서 또는 그것의 앞에서 산화제-희석제-연료 혼합물(530)의 자가점화 온도까지 또는 그것의 초과로 상승시키도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버(500)는 산화제-희석제-연료 혼합물(530)을 산화시키고 단열 온도를 산화제-희석제-연료 혼합물(530)의 자가점화 온도 초과로 유지하고 반응 챔버(500)의 최대 실제 온도를 산화제-희석제-연료 혼합물(530)의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있다.
In certain aspects, the
특정 양태들에서, 산화기(500)는, 도 1k에서 제시되어 있지 않은 시스템에서, LEC 연료를 갖는 기체를, 혼합되는 기체들 중 임의의 것의 자가점화 온도 미만의 온도에서 모든 기체가 존재하면서, HEC 연료를 포함하는 기체, 산화제를 포함하는 기체 및 희석제를 포함하는 기체로 이루어진 군의 하나 이상과 혼합함으로써 산화제-희석제-연료 혼합물(530)을 생성시키도록 구조화되어 있다. 또한 산화기(500)는, 산화제-희석제-연료 혼합물(530)의 온도를 적어도 산화제-희석제-연료 혼합물(530)의 자가점화 온도까지 증가시키도록 구조화되어 있으며, 산화제-희석제-연료 혼합물(530)이 자가점화하도록 허용된 후, 자가점화된 산화제-희석제-연료 혼합물(530)이 산화되면서 산화제-희석제-연료 혼합물(530)의 온도가 연소정지 온도 미만으로 유지된다.
In certain embodiments, the
특정 양태들에서, 산화기(500) 내의 다공성 매질(512)은, 반응 챔버의 내부 온도를 연소정지 온도 미만으로 유지하고 연료의 반응 챔버 입구 온도를 연료의 자가점화 온도 초과로 유지하도록 구조화되어 있다. 특정 양태들에서, 산화기(500)의 입구로부터 출구까지의 유동 통로 중 적어도 하나는, 산화제-희석제-연료 혼합물(530)이 산화제-희석제-연료 혼합물(530)의 자가점화 온도 초과인 온도에 도달할 때까지 산화제-희석제-연료 혼합물(530)의 자가점화 온도보다 높은 온도인 다공성 매질(512)의 일부를 통해 산화제-희석제-연료 혼합물(530)에 가하도록 구조화되어 있으며, 이에 따라 유동 통로는 예컨대 도 2gb에서 제시되는 튜브(1055/1060)와 같은 내부 배플을 사용하여 제 1 유동 통로에 대해 일반적으로 마주보는 통로를 따라 출구에 산화하는 산화제-희석제-연료 혼합물(530)을 가하도록 추가로 구조화되어 있다.
In certain aspects, the
일부 실시양태들에서, 제어기(529)는 산화 시스템의 다른 부분들에 가해질 수 있다. 예를 들면, 제어기(529)가 가해질 수 있는 다른 제어가, 2011월 11월 4일자로 출원된 공계류 중인 미국 특허출원 13/289,989 및 2011월 11월 4일자로 출원된 13/289,996에서 기재되어 있으며, 이들 둘다는 출원들 내의 교시내용들이 이 설명의 교시내용과 일관적이지 않은 정도로 그들 전체가 본원에 참고로 인용되어 있다.
In some embodiments, the controller 529 may be applied to other portions of the oxidation system. For example, other controls that the controller 529 may be applied to are described in co-pending U.S. Patent Application No. 13 / 289,989, filed November 4, 2011, and 13 / 289,996, filed November 4, 2011, Both of which are incorporated herein by reference in their entirety to the extent that the teachings in the applications are inconsistent with the teachings of this description.
도 1l는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 스파져(sparger)를 갖는 점진적 산화 시스템(4500)을 통하는 흐름을 개략적으로 제시한다. 도 1l의 공정과 요소들은 도 1k의 산화기(500)와 관련하여 기재되고 있다. 하기 공정들은 산화기를 통하는 공기(4502) 및 연료(4220) 유동으로서 발생한다.Figure 11 schematically illustrates a flow through a
1. 연료/공기 혼합기(4510)는 공기(4502) 및 연료(4220) 중 하나 또는 둘다로부터 초기의 결핍(lean) 공기-연료 혼합물을 생성시킨다.1. The fuel /
2. 가열기(4512)는 공기-연료 혼합물을 자가점화 온도에 근접하는 온도까지 가열시킨다. 또한, 열 교환뿐만 아니라 혼합물의 압축을 통해 열이 부가될 수 있다. 일부 실시양태들에서, 가열된 기체(예컨대, 연도 기체)를 도입시킴으로써 열이 부가될 수 있다.2.
3. 점진적 산화(4518)를 개시하기 위해 가열기(522)(도 1k) 또는 가열기(4516)(도 1l), 예컨대 파일롯(pilot) 버너를 포함할 수 있는 제 1 단계 점진적 산화기. 특정 양태들에서, 이 가열기는 당업계의 숙련자에게 공지된 다양한 유형의 전기 가열기이다. 이의 출력은 미소모된 O2 및 산화 생성물 CO2 및 H2O를 포함하는 고온 기체이다. 이 제 1 산화기(4518) 내로 유동하는 연료와 공기의 일부가 작기 때문에, 산화 반응을 개시하기 위해 자가점화 온도 초과로 혼합물을 가열하는 데 열이 거의 요구되지 않는다. 특정 양태들에서, 다공성 매질을 스타터-연소기 업스트림(starter-combustor upstream)으로 예비가열시킴으로써 제 1 단계에 열이 부가된다. 그 다음, 예비가열된 매질은 산화를 시작하기 위하여 (4516)에서 연료/공기 혼합물을 가열시킨다. 오직 작은 부분의 유동이 가열기(4516)에서 가열된 매질을 통과하기 때문에, 유동 방향에 대해 대향하는 에너지의 열적 상태 및 방사선은, 유동을 계속적으로 가열하는 데 충분하게 높은 온도로 매질을 유지할 수 있다.3. A first stage progressive oxidizer that may include a heater 522 (FIG. 1K) or a heater 4516 (FIG. 11), for example a pilot burner, to initiate
4. 공정(4514, 4520 및 4518)으로서 제시되는 바와 같이, 공기-연료 혼합물의 일부가 분할되고, 이전 공정으로부터의 고온 기체와 혼합되고, 점진적으로 산화되는, 예컨대 도 1k의 스파져(514)의 아암(arm)(516)에서 발생하는 바와 같은 분리-혼합-산화 단계(4530). 산화기(4518)로부터의 이전 산화된 기체들이 고온, 전형적으로 1400℉ 초과 2300℉ 미만이기 때문에, 이들은 혼합기(4520)에서 분리기(4514)로부터 미반응된 연료 및 공기를 가열시키고 산화의 다음 단계의 산화를 개시하도록 기능한다.4. As shown as
5. 단계(4530)의 반복은, 최종 산화기(4518) 후에 어떠한 연료도 잔존하지 않도록, LEC 소오스(4220)로부터 모든 연료를 산화시킨다. 앵커링(anchoring) 제 1 단계에서 산화 공정을 시작하는 것 및 이후 기체의 산화 부분에 대한 단계적 접근(staged-approach)은 점진적 산화 공정이다.
5. The repetition of
도 1m은 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 다단계 GO 반응 챔버의 개략적 도면이다. 이 실시예에서, 챔버(600)는 함께 일련적으로 커플링되어 있는 4개의 반응 챔버(602a, 602b, 602c 및 602d)를 포함한다. 이 실시예에서, 공기-연료 혼합물(604), 예컨대 LEC 연료의 유동은 각 4개의 반응 챔버(602a, 602b, 602c 및 602d) 내에 제공된다. 특정 양태들에서, 반응 챔버(602a, 602b, 602c 및 602d) 내에 제공된 공기-연료 혼합물(604)의 양은 상이하다. 특정 양태들에서, 하나 이상의 여러 공기-연료 혼합물(도 1l에서 제시되어 있지 않음)은 다운스트림 반응 챔버(602b, 602c 및 602d)에 제공된다. 특정 양태들에서, 하나 이상의 여러 공기-연료 혼합물(도 1m에서 제시되어 있지 않음)은 다운스트림 반응 챔버(602b, 602c 및 602d)에 별도로 제공된다. 특정 양태들에서, HEC 연료(도 1m에서 제시되어 있지 않음)는 하나 이상의 반응 챔버(602a, 602b, 602c 및 602d)에 별도로 제공된다.
1M is a schematic diagram of a multi-stage GO reaction chamber according to certain aspects of the present disclosure. In this embodiment, the
도 1n는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 유동화층(fluidized bed) GO 반응 챔버(700)의 개략적 도면이다. 이 실시예에서, 반응 챔버(700)는 매질(720)로 적어도 부분적으로 충전된 용기(710)를 포함하며, 이때 기체는 매질(720)의 최하부(bottom)에서 도입되고, 점차 유동화된다. 유동화된 매질(720)을 혼합물(604)이 통과함에 따라 공기-연료-희석제 혼합물(604)은 점진적으로 산화하며, 배기(226)로서 최상부(top)에서 제거된다. 유동화된 매질은 용기(710) 내에서 순환하며, 산화의 배기 생성물들로부터 입구 반응물까지 열이 전달된다. 용기(710)의 배기 단부 근방의(배기(226)에 근접하는) 유동화된 입자들(720)은 산화의 고온 생성물들에 의해 가열된다. 그 다음, 유동화된 매질은 산화 용기(710)의 입구 단부에 의도적으로 또는 부수적으로(incidentally) 이송된다. 그 다음, 가열된 유동화된 매질은 그들의 열을 유입하는 냉각기 미반응된 공기-연료-희석제 혼합물(604)에 부여하여서, GO 공정에 대해 교시된 바와 같이, 유동을 가열시킨다. 따라서, 유동화된 매질(720)은 산화의 생성물들로부터 공기-연료-희석제 반응물들까지 열을 전달하도록 기능한다. 열을 폐쇄된 화학 반응 시스템에 이동시키도록 특히 GO 공정의 단계적 주입과 조합되는 경우에 유동화층을 실행하는 여러 방식들이 존재하며, 유동화층을 실행하는 것은 가열이 달성되는 방법의 일례이다.
FIG. 1n is a schematic illustration of a fluidized bed
도 1oa는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 재순환층(recirculating bed) GO 반응 챔버(800)의 개략적 도면이다. 이 실시예에서, 반응 챔버(800)는 매질(820)로 적어도 부분적으로 충전된 용기(810)를 포함한다. 매질(820)의 부분(810a)은 용기(810)의 최하부에서 적어도 주기적으로 제거되고, 전달 시스템(820)을 통해 용기(810)의 최상부까지 전송되며, 이에 따라 부분(810a)은 용기(810)의 내부로 회수된다. 동시에, 공기-연료 혼합물(604)의 유동은 용기(810)의 최하부에서 도입되고, 매질(820)을 통해 상향으로 통과한다. 혼합물(604)은 이것이 매질(820)을 통과함에 따라 점진적으로 산화하며, 배기(226)로서 최상부에서 제거된다. 부분(810a)이 최하부에서 제거되면서 용기(810) 내에 존재하는 매질(820)이 다운스트림 이동함에 따라, 최고온 매질(820), 즉 용기(810) 내에 있는 매질(820)의 최상부에 존재하는 매질(820)은 입구를 향하여 이동하며, 이로 인해 매질(820)을 국지적으로 냉각시키고자 하는 유입하는 공기-연료 혼합물(604)의 경향이 해소된다(counteract). 최하부로부터 제거된 저온 매질 부분(810a)은 부분(810a)이 고온의 산화된 기체에 의해 가열된 최상부까지 전달된다.
FIG. 10a is a schematic view of a recirculating bed
도 1ob는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 다른 재순환층 GO 반응 챔버(801)의 개략적 도면이다. 이 실시예에서, 재순환 부분(810b)은, 층(820)의 깊이에서 중간지점과 같은 층(820)의 고온 부분으로부터 유인되고, 파이프(822)를 통해 순환되며, 여기서 재순환 부분(810b)으로부터 열(824)이 추출된다. 저온 부분(810b)은 층(820)의 최상부 위에 낙하하도록 예컨대 최상부에서 챔버(801)로 역으로 제공된다. 재순환 부분(810b)으로부터의 열의 이 추출은 반응 챔버(801)로부터 열을 유인한다. 특정 양태들에서, 부분(810b)의 유속은 반응 챔버(801)의 내부 온도를 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 제어된다.
Fig. 1OB is a schematic diagram of another recycle layer GO
도 1p은, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 연도 기체 재순환을 갖는 GO 반응 챔버(850)의 개략적 도면이다. 용기(810) 및 매질(820)은 도 1o의 GO 산화기(800)의 것과 유사하다. 그러나, 도 1p의 실시예에서, 본원에서 연도 기체로서도 또한 지칭되는 배기 기체(226)의 부분(852)은, 유입하는 공기-연료 혼합물(604)를 가열하고 용기(810) 내에서 고정시키도록, 뿐만 아니라 추가적인 희석제를 유입하는 공기-연료 혼합물(604)에 제공하도록, 재순환되고 용기(810)의 최하부에서 제공된다.
FIG. 1P is a schematic diagram of a
특정 양태들에서, GO 반응 챔버(850)는, 산소 센서, 예컨대 도 1k의 센서(524)를 포함하는 데, 이는 반응 챔버(850) 내의 산소 함량 수준을 결정하며 산소 함량 수준을 대표하는 신호를 제공하도록 구조화되어 있다. 특정 양태들에서, 제어기(도 1p에서 제시되어 있지 않음)는 산소 함량 수준을 수용하며, 반응 챔버의 출구로부터 수용되고 반응 챔버 내의 연료의 산화로부터 생성 기체들을 함유하는 연도 기체(852)를 산소 함량 수준에 기초하여 반응 챔버(850) 내에 도입시키는 지시사항을 출력한다.
In certain aspects, the
특정 실시양태들에서, 산화기는, 저에너지-함량(LEC) 연료와, 고에너지-함량(HEC) 연료, 산화제-포함(OC) 기체 및 희석제-함유(DC) 기체의 군 중 하나 이상의 혼합물을 갖는 기체를 수용하도록 구조화된 반응 챔버 입구를 포함할 수 있다. 기체 혼합물은 기체 혼합물의 자가점화 온도 미만인 온도에서 존재하도록 조절될 수 있다. 산화기는 또한 반응 챔버 내에 배치된 열 교환 매질을 포함할 수 있다. 매질은 반응 챔버의 내부 온도를 연소정지 온도 미만으로 유지하고 연료의 반응 챔버 입구 온도를 연료의 자가점화 온도 초과로 유지하도록 구조화될 수 있다. 반응 챔버는 적어도 하나의 유동 통로를 챔버를 통해 입구로부터 출구까지 제공할 수 있다. 유동 통로는, 기체 혼합물이 기체 혼합물의 자가점화 온도 초과인 온도에 도달할 때까지 기체 혼합물의 자가점화 온도보다 높은 온도인 매질을 통하는 제 1 통로를 통해 입구 내에 기체를 유입하도록 구조화될 수 있고, 이에 따라 유동 통로는 매질을 통하는 제 2 통로를 통해 산화하는 기체 혼합물을 출구에 가하도록 추가로 구조화되며, 제 2 통로는 일반적으로 제 1 유동 통로에 대향적이다. 이의 실시예들은 도 2ga 내지 도 2i에 예시되어 있다.
In certain embodiments, the oxidizing group is selected from the group consisting of a low energy-content (LEC) fuel and a mixture of one or more of the group of high energy-content (HEC) fuel, oxidizer-containing (OC) And a reaction chamber inlet structured to receive the gas. The gas mixture may be adjusted to be present at a temperature below the self-ignition temperature of the gas mixture. The oxidizer may also include a heat exchange medium disposed within the reaction chamber. The medium can be structured to maintain the internal temperature of the reaction chamber below the combustion stop temperature and maintain the reaction chamber inlet temperature of the fuel above the self-ignition temperature of the fuel. The reaction chamber may provide at least one flow passage through the chamber from the inlet to the outlet. The flow path can be structured to introduce gas into the inlet through a first passageway through the medium at a temperature above the self-ignition temperature of the gas mixture until the gas mixture reaches a temperature above the self-ignition temperature of the gas mixture, The flow passageway is further structured to pass the oxidizing gas mixture through the second passageway through the medium to the outlet, and the second passageway is generally generally opposite the first flow passageway. Embodiments thereof are illustrated in Figures 2G-2I.
특정 실시양태들에서, 본원에 개시된 산화 방법은, 저에너지-함량(LEC) 연료와, 고에너지-함량(HEC) 연료, 산화제-포함(OC) 기체 및 희석제-함유(DC) 기체의 군 중 하나 이상의 혼합물을 갖는 기체를 수용하도록 구조화된 챔버 입구를 통해 반응 챔버 내에 수용하는 단계로서, 기체 혼합물은 기체 혼합물의 자가점화 온도 미만인 온도로 존재하는 단계; 반응 챔버 내에 배치된 열 교환 매질에 의해 반응 챔버의 내부 온도를 연소정지 온도 미만으로 유지하고, 열 교환 매질을 통해 열을 전달함으로써 연료의 반응 챔버 입구 온도를 연료의 자가점화 온도 초과로 유지하고, 기체 혼합물이 기체 혼합물의 자가점화 온도 초과인 온도에 도달할 때까지 기체 혼합물의 자가점화 온도보다 높은 온도인 매질을 통하는 제 1 통로를 통해 입구 내에 기체를 유입하는 단계; 및 매질을 통하는 제 2 통로를 통해 기체를 챔버 출구에 가하며, 제 2 통로는 일반적으로 제 1 유동 통로에 대향적인 단계를 포함한다.
In certain embodiments, the oxidation method disclosed herein is a process for the production of a fuel having a low energy-content (LEC) fuel and a high energy-content (HEC) fuel, an oxidant-containing (OC) gas and a diluent- Accepting a gas mixture in a reaction chamber through a structured chamber inlet to receive a gas having a mixture of at least two gases, wherein the gas mixture is at a temperature below the self-ignition temperature of the gas mixture; Maintaining the internal temperature of the reaction chamber below the combustion stop temperature by the heat exchange medium disposed in the reaction chamber and transferring heat through the heat exchange medium to maintain the reaction chamber inlet temperature of the fuel above the self- Introducing gas into the inlet through a first passageway through the medium at a temperature above the self-ignition temperature of the gas mixture until the gas mixture reaches a temperature above the self-ignition temperature of the gas mixture; And a second passageway through the medium to the chamber outlet, the second passageway generally including an opposite step to the first flow passageway.
특정 실시양태들에서, 반응 챔버는 촉매 없이 제 1 및 제 2 유동 통로들 중 적어도 하나를 따라 기체 혼합물의 산화를 유지하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 반응 챔버는, 반응 챔버로부터의 열 교환 매질을 순환시킴으로써 혼합물의 산화를 기체 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있다. 특정 실시양태들에서, 시스템은, 기체를 반응 챔버 출구로부터 수용하고 기체를 팽창시키도록 구조화되어 있는 터빈 또는 피스톤 엔진 중 적어도 하나를 추가로 포함한다. 특정 실시양태들에서, 기체 혼합물은 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함한다.
In certain embodiments, the reaction chamber is structured to maintain oxidation of the gas mixture along at least one of the first and second flow passages without a catalyst. In certain embodiments, the reaction chamber is structured to maintain the oxidation of the mixture below the combustion stop temperature of the gas mixture by circulating the heat exchange medium from the reaction chamber. In certain embodiments, the system further comprises at least one of a turbine or piston engine that is configured to receive gas from the reaction chamber outlet and expand the gas. In certain embodiments, the gas mixture is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, Pentane, n-pentane, acetylene, hexane, and carbon monoxide.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된 산화기는, 저에너지-함량(LEC) 연료와, 고에너지-함량(HEC) 연료 기체, 산화제-포함(OC) 기체 및 희석제-함유(DC) 기체의 군 중 적어도 하나의 혼합물을 갖는 기체를 수용하도록 구조화되어 있다. 기체 혼합물은 기체 혼합물의 자가점화 온도 미만인 온도에서 존재하도록 조절될 수 있다. 산화기는, 기체 혼합물의 온도를 적어도 기체 혼합물의 자가점화 온도까지 증가시키며 이로 인해 기체 혼합물을 자가점화시키도록, 그리고 자가점화된 기체 혼합물을 산화시키면서 기체 혼합물의 온도를 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화된 열 제어기를 또한 가질 수 있다.
In certain embodiments, the oxidizing groups described herein are selected from the group consisting of a low energy-content (LEC) fuel, a high energy-content (HEC) fuel gas, an oxidant-containing (OC) gas, and a diluent- And is structured to accommodate a gas having a single mixture. The gas mixture may be adjusted to be present at a temperature below the self-ignition temperature of the gas mixture. The oxidizer is configured to increase the temperature of the gas mixture to at least the self-ignition temperature of the gas mixture thereby self-igniting the gas mixture, and to maintain the temperature of the gas mixture below the combustion stop temperature while oxidizing the self- Lt; RTI ID = 0.0 > controller. ≪ / RTI >
일부에서, 본원에 기재된, 연료를 산화시키기 위한 방법은, 저에너지-함량(LEC) 연료를 갖는 기체를, 고에너지-함량(HEC) 연료를 포함하는 기체, 산화제를 포함하는 기체 및 희석제를 포함하는 기체의 군 중 하나 이상과 혼합하는 단계로서, 기체 모두는 혼합되는 기체들 중 임의의 것의 자가점화 온도 미만의 온도로 존재하는 단계; 기체 혼합물의 온도를 적어도 기체 혼합물의 자가점화 온도까지 증가시키고 기체 혼합물을 자가점화시키는 단계; 및 자가점화된 기체 혼합물을 산화시키면서 기체 혼합물의 온도를 연소정지 온도 미만으로 유지하는 단계를 포함한다.
In part, a method for oxidizing a fuel, as described herein, comprises contacting a gas having a low energy-content (LEC) fuel with a gas comprising a high energy-content (HEC) fuel, Mixing at least one of the groups of gases, wherein all of the gases are at a temperature below the self-ignition temperature of any of the gases being mixed; Increasing the temperature of the gas mixture to at least the self-ignition temperature of the gas mixture and self-igniting the gas mixture; And maintaining the temperature of the gas mixture below the termination temperature while oxidizing the self-ignited gas mixture.
특정 실시양태들에서, 산화기는, 저에너지-함량(LEC) 연료와, 고에너지-함량(HEC) 연료, 산화제-포함(OC) 기체 및 희석제-함유(DC) 기체의 군 중 적어도 하나의 혼합물을 갖는 기체를 수용하도록 구조화된 입구를 포함할 수 있다. 기체 혼합물은 기체 혼합물의 자가점화 온도 미만인 온도에서 존재하도록 조절될 수 있다. 제어기(예컨대, 열 제어기)는 결정된 범위의 저에너지-함량(LEC) 연료 및 고에너지-함량(HEC) 연료와 혼합된 산화제와 함께 기체를 포함하는 제 1 기체 혼합물의 적어도 자가점화 온도까지 기체를 가열하도록 구조화될 수 있다. 또한, 입구(예컨대, 주입기)는, 제 1 기체가 제 1 기체 혼합물의 적어도 자가점화 온도까지 가열된 후, LEC 연료 기체와 HEC 연료의 제 2 기체 혼합물을 주입하도록 구조화되어 있다. 입구 또는 주입기는, 기체가 반응 챔버 내에 주입되는 경우 제 1 기체 혼합물과 실질적으로 동일한 비율의 LEC와 HEC 기체를 생성시키도록 선택된 주입의 속도에서 LEC와 HEC 기체의 비율을 주입할 수 있다. 반응 챔버는, 제 2 기체 혼합물에 대해 그리고 제 1 기체 혼합물을 자가점화시키기 위해 점화 지연 시간보다 적은 시간에서 실질적으로 균일한 제 1 기체 혼합물을 생성시키도록 산화제를 함유하는 가열된 기체와 혼합시키도록 그리고 제 1 기체 혼합물의 온도를 자가점화된 제 1 기체 혼합물을 산화시키면서 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화될 수 있다.
In certain embodiments, the oxidizing group comprises a mixture of a low energy-content (LEC) fuel and at least one of the group of high energy-content (HEC) fuel, oxidizer-containing (OC) gas and diluent- Lt; RTI ID = 0.0 > structured < / RTI > The gas mixture may be adjusted to be present at a temperature below the self-ignition temperature of the gas mixture. A controller (e.g., a thermal controller) is configured to heat the gas to at least the self-ignition temperature of the first gas mixture comprising the gas with the oxidizer mixed with the determined range of low energy-content (LEC) fuel and high energy- Lt; / RTI > The inlet (e.g., injector) is also configured to inject a second gas mixture of LEC fuel gas and HEC fuel after the first gas is heated to at least the self-ignition temperature of the first gas mixture. The inlet or injector may inject a ratio of LEC and HEC gas at a rate of injection selected to produce substantially equal proportions of LEC and HEC gas as the first gas mixture when the gas is injected into the reaction chamber. The reaction chamber is adapted to mix with the heated gas containing the oxidizing agent to produce a substantially uniform first gas mixture for the second gas mixture and for a time less than the ignition delay time to self ignite the first gas mixture And to maintain the temperature of the first gas mixture below the combustion stop temperature while oxidizing the self-ignited first gas mixture.
특정 실시양태들에서, 본원에 기재된 산화 방법은, 저에너지-함량(LEC) 연료와 고에너지-함량(HEC) 연료의 결정된 범위와 혼합된 산화제와 함께 기체를 포함하는 제 1 기체 혼합물의 적어도 자가점화 온도까지 제 1 기체 혼합물을 가열하는 단계; 가열한 후, LEC 연료 기체와 HEC 연료의 제 2 기체 혼합물을 주입하는 단계로서, LEC와 HEC 기체의 비율 및 주입 속도는 산화제를 포함하는 가열된 기체 내에 주입되는 경우와 실질적으로 동일한 제 1 기체 혼합물을 생성시키도록 선택되는 단계; 제 1 기체 혼합물을 자가점화시키면서 제 2 기체 혼합물을 위한 점화 지연 시간보다 적은 시간에서 실질적으로 균질한 제 1 기체 혼합물을 생성시키는 속도에서, 주입된 제 2 기체 혼합물을 산화제가 함유된 가열된 제 1 기체 혼합물과 혼합하는 단계; 및 자가점화된 제 1 기체 혼합물을 산화시키면서, 제 1 기체 혼합물의 온도를 연소정지 온도 미만으로 유지하는 단계를 포함한다.
In certain embodiments, the oxidation method described herein is a process for the preparation of a gas mixture comprising at least self-ignition of a first gas mixture comprising a gas with an oxidizer mixed with a determined range of low energy-content (LEC) fuel and high-energy-content Heating the first gas mixture to a temperature; Injecting a second gas mixture of LEC fuel gas and HEC fuel after heating, wherein the ratio of LEC to HEC gas and the feed rate are substantially the same as when injected into a heated gas comprising an oxidant, The method comprising: At a rate to produce a substantially homogeneous first gas mixture at a time less than the ignition delay time for the second gas mixture while self-igniting the first gas mixture, the injected second gas mixture is heated to a first heated first Mixing with a gas mixture; And maintaining the temperature of the first gas mixture below the combustion stop temperature while oxidizing the self-ignited first gas mixture.
도 1qa 및 도 1qb는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 구조화된 반응 요소(864)들을 갖는 GO 반응 챔버(860)를 제시한다. 도 1qa는, 이 실시예에서, 구조화된 반응 요소(864)들의 스택을 함유하는 용기(862)의 개략적 도면이다.Figures 1 qa and 1qb illustrate a
도 1qb는, 디스크(866)의 두께를 통해 다수의 구멍(868)으로 디스크(866)로서 형성되는 예시적인 구조화된 반응 요소(864)를 제시한다. 특정 실시양태들에서, 디스크(866)의 엣지(edge)들은 적층된 요소(864)들 사이에 갭(gap)을 제공하도록 상승되며, 이로 인해 공기-연료 혼합물이 반응 요소(864)들의 스택을 통과함에 따라 공기-연료 혼합물의 측방향 유동이 허용된다. 용기(862)에서 적층되는 경우, 요소(864)들은, 인접한 요소(864)들의 구멍(868)들이 정렬되지(line up) 않으며 이로 인해 요소(864)들의 스택을 통해 더욱 많은 구불구불한 통로(serpentine path)가 제공되도록 중심점에 대해 무작위적으로 회전될 수 있다.
Figure lqb illustrates an exemplary
용기(862) 내의 구조화된 매질의 다른 예로서, 압출된 금속 또는 세라믹, 예컨대 근청석(cordierite)은 배기구(exit)(226)에 근접하게 유동의 다운스트림으로부터 유동의 업스트림까지 열을 전도하도록 기능할 것이다. 이는 입구 공기-연료 혼합물(604)을 자가점화 온도 초과로 가열하고 산화 반응들을 개시하도록 기능할 것이다.
As another example of a structured medium in the
열 Heat 소오스로서의As a source 점진적 Gradual 산화기Oxidizer
도 2a는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 공정 열(process heating)을 산업 공정에 제공하도록 열 교환기(1010)에 커플링된 산화기(224)의 개략적 도면이다. 도 2a에서, 점진적 산화 반응물 기체(604)들은 산화기(224) 내에 유입되고, 점진적 산화를 겪고, 열이 거부되는 열 교환기(1010)를 통과하는 생성 기체(1015)로서 유출되며, 생성 기체들은 감소된 온도에서 배기(1030)로서 분위기로 배기된다. 열 교환기(1010)의 다른 경로에 유입되는 것은 저온 유체(1020), 예컨대 공기, 물 또는 산업용 유체이며, 이는 유리하게 가열되며 그의 사용 지점으로 유동하는 고온 유체(1025)로서 배기된다(도 2a에서 제시되어 있지 않음). 열 교환기(1010)는 공-유동(co-flow), 역-유동(counterflow), 횡-유동(cross-flow), 또는 본원에 기재 및 예시된 다른 열 교환기 사양들의 임의의 것, 또는 당업계에게 공지될 수 있는 다른 것으로서 구조화될 수 있다. 오염물-부재 고온 기체들로 구성되는 점진적 산화 반응 생성물(1015)들은, 개별적 편안함을 위한 주거 공간, 또는 가정용의 일정 부피의 물, 또는 가열이 요구되는 임의의 산업용 물질을 가온시키기 위해, 공기의 스트림을 유리하게 가열하는 열 교환기에 가해진다.
2A is a schematic diagram of an
도 2b는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 공정 물질(1055)을 가열하도록 가열 챔버(1050)에 커플링된 산화기(224)의 개략적 도면이다. 공기-연료 혼합물(604)은 산화기(224) 내에 유입되며, 여기서 이는 점진적 산화를 겪고 생성 기체(1015)로서 유출되며, 이어서 이는 물질(1055)이 고온 기체에 의해 유리하게 가열되는 가열 챔버(1050) 내에 진행되며, 이어서 기체들은 배기(1030)로서 가열 챔버로부터 유출되고 분위기에 배기된다. 물질(1055)은 유리한 열을 사용하여 해동(thawing), 용융, 증발, 승화, 건조, 베이킹, 경화, 소결(sintering) 또는 하소(calcining) 중 하나 이상에 의해 가공될 수 있다. 유사한 실시양태에서(도 2b에서 제시되어 있지 않음), 통기가 충분하여서 산호 결핍의 유해한 수준들을 방지하는 경우, 고온의 점진적 산화 반응 생성물들은 편안한 가열을 위한 점유 공간 내에 가해진다. 다른 유사한 실시양태에서(도 2b에서 제시되어 있지 않음), 고온 생성물들은 흡수-냉장 사이클을 위해 운동(motive) 에너지를 제공하기 위해 흡수 냉각기(absorption chiller)에 가해진다.
FIG. 2B is a schematic diagram of
도 2c는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 유체가 통과하는 내부 열 교환기(1060)를 포함하는 산화기(224)의 개략적 도면이다. 열 교환기(1060)는 산화기(224) 반응 챔버의 내부에 배치된다. 공기-연료 혼합물(604)은 산화기(224) 내에 유입되고 점진적 산화를 겪는다. 저온 유체(1020)는 열 교환기(1060) 내에 유입되고, 점진적 산화 공정에 의해 발생된 열적 에너지의 일부는 열 교환기(1060)를 통해 유체에 전달된다. 냉각된 생성 기체들은 배기(1030)로서 유출된다. 고온 유체(1025)는 열 교환기(1060)로부터 유출되고 그의 사용 지점에 가해진다(도 2c에서 제시되어 있지 않음). 산화기(224)의 예시적 실시양태는 튜브들로 내부가 라이닝된 용기를 포함하며, 여기서 공기는 튜브들을 통해 이송된다.
2C is a schematic diagram of an
특정 실시양태들에서, 열 교환기(1060)에서 적어도 하나의 부분적으로 증발하는 유체인 저온 유체(1020) 중 하나를 사용하여 산화기(224)의 반응 챔버로부터 열이 유인되며, 저온 유체(1020)는 기체이거나, 또는 저온 유체(1020)는 증발 없이 온도가 증가되는 유체이다. 특정 실시양태들에서, 산화기(224)의 반응 챔버로부터 유인되는 열의 양은, 저온 유체(1020)의 유속을 제어하는 것, 고온 유체(1025)의 유속을 제어하는 것, 또는 저온 유체(1020) 및 고온 유체(1025) 중 적어도 하나의 온도를 제어하는 것 중 하나 이상에 의해 조정된다. 특정 양태들에서, 저온 유체(1020)는 산화기(224) 내의 내부 온도보다 적은 온도에서 존재하며, 여기서 반응 챔버는 내부 온도를 공기-연료 혼합물(604) 내의 연료의 자가점화 온도 초과 그리고 공기-연료 혼합물(604) 내의 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있다.
In certain embodiments, heat is drawn from the reaction chamber of the
도 2d는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 내부 열 교환기(1060)를 다수 포함하는 산화기(224)의 다른 실시양태의 개략적 도면이다. 도 2c와 유사하게, 공기-연료 혼합물(604)은 산화기(224) 내에 유입되며, 여기서 점진적 산화가 발생하고, 열적 에너지의 일부가 열 교환기(1070)를 통해 저온 유체(1020)에 전달되며, 이는 점진적 산화기(224)의 내부에 배치된다. 특정 실시양태들에서, 열 교환기(1060)들은, 불완전한 벽 절연을 통해 분위기로 달리 소멸되는 유리한 열을 대부분 흡수하기 위해 산화기 용기의 외부 주변부의 내부에 근접하게 위치하는 열 제거 표면들(도 2d에서 제시되어 있지 않음)을 다수 포함한다.
Figure 2D is a schematic diagram of another embodiment of
도 2e는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 공정 물질의 배치(batch)들이 가열되는 인접하는 반응 대역들(1080A-1080C)과 함께 다수의 점진적 산화 대역들(1075A-1075C)을 포함하는 산화기(224)의 개략적 도면이다. 공기-연료 혼합물(604)은, 점진적 산화 대역들(1075A-1075C)에 각각 가해지는 3개의 별도의 반응물 스트림(1090A, 1090B 및 1090C)에서 산화기(224) 내에 유입되며, 여기서 점진적 산화 및 기체로부터의 발열 에너지의 방출이 발생한다. 산업용 과립 물질(도 2e에서 보여지지 않음)은 반응 대역들(1075A-1075C) 내에 배치되며, 여기서 이들은 반응 기체들에 의해 유동화되고 배치 방식으로 유리하게 가열된다. 열 제거 표면의 분획은, 내부 구성요소들에 대한 손상이 발생할 수 있는 지점 아래로 국지 온도들을 감소시키기 위해 점진적 산화 공정으로부터의 유리한 열을 충분하게 흡수하는 방식으로 배치된다. 점진적 산화 공정으로부터의 생성 기체들은 분위기 또는 다른 최종 사용에 유출되는 단일 배기 스트림(1030) 내에 재조합된다. 유사한 실시양태에서(도 2e에서 제시되어 있지 않음), 내부 구성요소들을 과열 및 손상시키지 않고서 점진적 산화 공정이 더욱 큰 에너지-방출-밀도에서 작동되게 허용하도록(이로 인해, 더욱 작은 전체 반응기 부피가 되도록), 추가적인 열 제거 표면들이 제공된다.
Figure 2e illustrates that according to certain aspects of the present disclosure, batches of process materials include a plurality of
도 2f는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 공정 물질(1105)의 연속적 유동(continuous flow)들이 가열되는 인접하는 반응 대역들(1120A-1120C)과 함께 다수의 점진적 산화 대역들(1075A-1075C)을 포함하는 산화기(224)의 개략적 도면이다. 도 2e에서와 같이, 공기-연료 혼합물(604)은, 점진적 산화 대역들(1075A-1075C)에 각각 가해지는 3개의 별도의 반응물 스트림(1090A, 1090B 및 1090C)에서 산화기(224) 내에 유입되며, 여기서 점진적 산화 및 기체로부터의 발열 에너지의 방출이 발생한 후, 분위기에 유출되는 단일 배기(1030) 내에 생성 기체 스트림들이 재조합된다. 저온의 미반응되고 과립형 산업용 물질들(1105A-1105C)은 반응 대역들(1120A-1120C) 내에 유입되며, 여기서 물질들은 점진적 산화 반응물 기체들에 의해 유동화되고, 연속적인 방식으로, 산화기(224)로부터 제거되는 유리하게 변경된 조건(1110A-1110C)으로 가열된다.
Figure 2f illustrates that in accordance with certain aspects of the present disclosure, a plurality of
반응 대역들(1120A-1120C)의 다운스트림 측부에는, 유리하게 가열된 과립 물질들의 일부를 보유하고 밸런스(balance)(1110A-1110C)를 허용하며 이에 따라 변경된 물질들이 이후 사용을 위해 수거되는(도 2f에서 제시되어 있지 않음) 둑(weir)(1085A-1085C)이 존재한다. 점진적 산화 공정의 다단계 각각은 독립적으로 과립 공정 물질의 순환하는 유동화층의 존재 하에서 실시되며, 이는 점진적 산화 기체들로부터의 열로 인해 물질(1105A-1105C) 자체가 건조, 경화, 소결, 하소 또는 다른 열적-유인된 변경을 겪으면서, 동시적으로, 반응하는 점진적 산화 기체들과 열을 교환한다. 과립 물질을 유리하게 변경시키는 순환하는 유동화층 공정은 각각의 점진적 산화 단계에서 배치식 또는 연속적 방식으로 실시될 수 있다. 연속적 방식에서, 저온의 미반응된 과립 물질(1105A-1105C)의 첨가 속도는 점진적 산화 공정이 확실하게 켄칭되지(quench) 않고 소화되지 않도록 충분하게 작아야 한다. 특정 실시양태들에서, 반응 대역들(1120A-1120C)에 연속적으로 첨가되는 저온의 미반응된 과립 물질(1105A-1105C)의 매스(mass) 속도는 반응 대역들(1120A-1120C) 내에 유입되는 점진적 산화 기체들의 매스 유속의 1 내지 20%이다.
On the downstream side of the
도 2ga 및 도 2gb는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 산화기 요소(1150)의 예시적 디자인 상세설명의 사시도와 단면도이다. 계속적으로 점진적으로 산화한 후, 지점 C에서 완전 산화된 생성 기체로서 산화기 요소(1150)로부터 유출되면서, 유입하는 공기-연료 혼합물(604)이 더 작은 파이프(1060)를 통해 유동하는 지점 A에서 내부 파이프(1060) 내에 유입된 후, 지점 B에서 내부 파이프(1060)로부터 유출되고, 내부 파이프(1060)와 외부 파이프(1055) 사이로 역-유동하는 공정을 형성하도록 2개의 동심(concentric) 파이프들(1055 및 1060)이 사용된다. 공기-연료 혼합물(604)은 파이프(1060)의 외부로 역-유동하는 고온 생성 기체에 의해 내부 파이프(1060)를 통해 가열된다.
Figs. 2G and 2Gb are perspective and cross-sectional views of exemplary design details of the
도 2h은, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 도 2ga 및 도 2gb의 산화기를 사용하는 온도들의 플로트(plot)이다. 혼합물은, 내부 파이프(1060)와 외부 파이프(1055) 사이로 역-유동하는 고온 기체로부터 점진적 산화 반응이 시작되는 경우의 온도(T2)로의 열 전달에 의해 내부 파이프(1060)를 통한 유동의 시작 부분 도중 가열된다. 점진적 산화 공정에서 화학적 에너지의 발열적 방출은, 반응의 대부분이 이미 발생되는 경우의 T3까지 온도를 상승시킨다. 그 다음, 기체는 2개의 동심 파이프들(1055 및 1060) 사이의 중간 섹션 내로 유입되고, 개시 유동으로 역으로(back counter) 유동시킨다. 기체 온도는 계속적으로 연속된 점진적 산화로 인해 약간 증가시킬 수 있거나, 또는 열이 외부 파이프(1055)로 소실됨에 따라 감소할 수 있다. 그 다음, 기체는 이동을 유지하고, 내부 파이프(1060)의 벽을 통해 유입하는 (더욱 차가운) 공기-연료 혼합물(604)과 열적 에너지를 교환하며, 이로 인해 생성 기체가 T4까지 냉각된다.
Figure 2h is a plot of temperatures using the oxidizer of Figures 2g and 2gb, in accordance with certain aspects of the present disclosure. The mixture begins to flow through the
도 2i는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 도 2ga 및 도 2gb의 산화기 요소를 사용하는 산화기 조립체의 사시도이다. 조립체(1200)는, 이 실시예에서 원통형 용기인 하우징(1205)에 배치된 다수의 요소들(1150)을 포함한다. 특정 실시양태들에서, 용기(1205)는 원형 이외의 형상이다. 특정 실시양태들에서, 용기(1205)는 가압된다. 2개의 꽉찬 단면 플레이트들(1210 및 1220)은 용기(1205) 내부를 가로질러 배치된다. 내부 파이프(1160)들은 플레이트(1210)를 관통하고, 외부 파이프(1055)들은 플레이트(1220)에 부착된다. 별도의 경로(1225)들은 플레이트(1220)를 통해 제공된다. 용기(1205)들 통해 유동하는 공기-연료 혼합물(604)은 앞서 도 2ga 및 도 2gb와 관련하여 논의된 바와 같이 파이프(1060 및 1055)를 통해 내부 파이프(1060)들 각각 내로 통과한 후, 경로(1225)들을 통해 외부 파이프(1055)의 외부로 지나간다. 공기-연료 혼합물(604)이 생성 기체로 전환됨에 따라, 혼합물은 동일한 길이의 용기(1205)를 통해 3회 운행한다: (1) 내부 파이프(1060)를 통해, (2) 내부 및 외부 파이프(1060 및 1055) 사이로, 및 (3) 외부 파이프(1055)의 외부와 용기(1205) 사이의 부피를 통해. 이는 추가의 열 교환을 제공하고, 더욱 높은 효율 및 더 작은 부피의 산화기 조립체(1200)를 촉진시킨다.
Figure 2i is a perspective view of an oxidizer assembly using the oxidizer element of Figures 2g and 2gb, in accordance with certain aspects of the present disclosure.
왕복 엔진을 위한 For a reciprocating engine 슈네펠Schnepel (( SchnepelSchnepel ) 사이클) cycle
도 3a는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 예시적인 슈네펠 사이클 동력 발생 시스템(3000)의 개략도이다. 도 1g의 공기-연료 혼합물(206e)을 참고하여 기재된 바와 같이 LEC 연료, HEC 연료, 산화제 및 희석제의 혼합물을 포함하는 공기-연료 혼합물(3005)은, 왕복 실린더들을 갖는 통상의 내연 엔진들에서 발견되는 크랭크샤프트(crankshaft)와 대체적으로 유사한 크랭크샤프트(3034)에 연결 로드(3032)를 통해 커플링된 피스톤(3030a)을 갖는 압축기 실린더(3010)에 제공된다. 특정 양태들에서, 압축기 실린더(3010)는, 왕복 실린더들을 갖는 통상의 내연 엔진들의 일부와 대체적으로 유사한, 조립체로서의, 점선 박스(3036)에 의해 지적된 바와 같은 구동 조립체(3036)의 부품이다. 피스톤(3030a)이 압축기 실린더(3010) 내에서 하강함에 다라, 공기-연료 혼합물(3005)은 제어 가능한 인테이크 밸브를 통해 내부 공간(3015) 내에 유인된다(도 3a에서 제시되어 있지 않음). 피스톤(3030a)이 그의 스트로크의 최하부에 근접하는 경우, 인테이크 밸브는 폐쇄한다. 피스톤(3030a)이 상승함에 따라, 내부 부피(3015)는 감소되며, 이로 인해 공기-연료 혼합물(3005)이 압축된다. 피스톤(3030a)이 지정된 지점에 도달하는 경우, 출구 밸브(도 3a에서 제시되어 있지 않음)는 개방하고 내부 공간(3015)을 라인(3040)에 연결하며, 이로 인해 압축된 공기-연료 혼합물(3005)이 라인(3040) 내에 유동하게 허용된다. 이 실시예에서, 압축된 공기-연료 혼합물(3005)은 리쿠퍼레이터(3045)를 통과한 후, 라인(3050)을 통해 열 교환기(3055) 내, 이어서 라인(3060) 내 및 산화기(224) 내까지 통과한다.
3A is a schematic diagram of an exemplary Shnepel cycle
앞서 기재된 바와 같이, 공기-연료 혼합물(3005)은 산화기(224) 내에서 점진적으로 산화되고, 라인(3065)에서 고온 연소 생성 기체로서 유출된다. 이 고온 기체는 열 교환기(3055)의 제 2 측부에 경유되며, 여기서 고온 기체는 그의 열적 에너지의 일부를 유입하는 공기-연료 혼합물(3050)에 전달한다. 그 다음, 생성 기체는 라인(3070)을 통해 팽창기 실린더(3020)의 내부 공간(3025) 내에 유동한다.
As previously described, the air-
작동시, 입구 밸브(도 3a에서 제시되어 있지 않음)는, 고온 가압된 생성 기체가 내부 공간(3025) 내에 유동할 수 있도록, 피스톤(3030a)이 최상부-데드-중심(top-dead-center)에서 또는 그것의 직후에 존재하는 경우에 개방한다. 크랭크샤프트(3034)가 회전하고 피스톤(3030b)이 팽창기 실린더(3020) 내에서 하강함에 따라, 고온의 가압된 새성물 기체는 계속적으로 내부 공간(3025) 내로 유동하며, 이로 인해 전체 스트로크에 대해 내부 공간(3025) 내에서의 일정한 압력이 유지된다.
In operation, the inlet valve (not shown in FIG. 3A) is configured to allow the
작동의 특정 양태들에서, 입구 밸브는 피스톤(3030b)이 그의 운행의 최하부에 도달하기 전에 폐쇄한다. 피스톤이 그의 중간 지점으로부터 최하부-데드-중심(bottom-dead-center)까지 운행함에 따라, 기체 압력은 감소하고 팽창 부피 공동(expanding volumetric cavity)으로 인해 냉각한다.
In certain aspects of operation, the inlet valve closes before the
압축기 실린더(3010)와 팽창기 실린더(3020)는 공통의 크랭크샤프트(3034)에 커플링되어 있으며, 크랭크샤프트(3034)의 회전의 약 180°에 의해, 즉 피스톤(3030a)이 그의 스트로크의 최하부에 존재하는 경우 피스톤(3030b)은 그의 스트로크의 최상부에 존재함으로써, 서로 오프셋한다(offset). 내부 공간(3025)에서의 압력이 압축기 실린더(3010)에서의 압축 스트로크의 단부에 도달되는 최대 압력에 또는 그것의 근접하게 존재하면서, 압축기 실린더(3010)의 내부 공간(3025)에서 공기-연료 혼합물(3005)이 이 실시예에서 대기압으로 존재함에 따라, 피스톤(3030b)이 하강하고 피스톤(3030a)이 상승하면서, 회전의 180° 대부분에 대한 불균형한 힘이 존재한다. 이는 크랭크샤프트(3034)의 회전을 구동시키는 불균형한 힘이다. 이 힘은 또한 발생기(416)의 회전을 구동시키며, 이로 인해 동력이 생성된다. 특정 양태들에서, 발생기(416)는 전기를 발생시킨다. 특정 양태들에서, 발생기(416)는 가압된 유체를 발생시키거나, 또는 기계적 작업을 생성시킨다. 압축기 실린더(3010)의 피스톤(3030b)이 그의 스트로크의 최상부에 도달함에 따라, 내부 공간(3015)에서의 압력이 내부 공간(3025)에서의 압력과 거의 동일한 짧은 기간이 존재한다. 이 기간 동안 순수한 구동력이 존재하지 않지만, 증가된 회전 관성을 제공하기 위해 플라이휠(flywheel)(도 3a에서 제시되어 있지 않음)을 포함할 수 있는 회전하는 크랭크샤프트의 관성은, 압축기 실린더(3010)가 새로운 공기-연료 혼합물(3005)에서 유인되고 팽창기 실린더가 라인(3080)을 통해 내부 공간(3025)으로부터 기체를 배기시킨 후, 그리고 기체가 배기(3085)로서 배기된 후에 리쿠퍼레이터(3045)를 통해 크랭크샤프트가 최상부-데드-중심을 지나게 할 것이다.
The compressor cylinder 3010 and the
특정 양태들에서, 구동 조립체(3036)는 공기-연료 혼합물(3005)을 수용하는 인테이크를 갖는 스플릿 사이클(split cycle) 왕복 엔진으로서 지칭되고, 압축기 실린더(3010)는 왕복 엔진에 커플링된 압축 챔버로서 지칭되고, 내부 공간(3015)은 왕복 피스톤 챔버로서 지칭된다. 특정 양태들에서, 산화기(224)는, 제 1 입구를 통해 압축 챔버로부터 혼합물을 수용하고, 혼합물의 연소정지 온도 미만이고 촉매 없이 혼합물을 산화시키기 충분한 내부 온도에서 혼합물의 산화를 유지하도록 구조화되어 있는 산화 챔버로서 지칭된다. 특정 양태들에서, 팽창기 실린더(3020)는 산화 챔버로부터 가열된 산화 생성 기체를 수용하고 팽창 챔버 내에서 생성 기체를 팽창시키며 이로 인해 왕복 엔진이 구동되는 팽창 챔버로서 지칭된다.
The
도 3b는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 동력 발생 시스템(3000)의 개념적 도면이다. 엔진 조립체(3036)는 중앙에 장착되고, 리쿠퍼레이터(3045) 및 열 교환기(3055)를 통해 산화기(224)가 하나의 단부에서 부착된다. 이 실시예에서, LEC 연료, 예컨대 원격의(remote) 랜드필(202)(도 3b에서 제시되어 있지 않음)로부터의 것은 라인(3007)을 통해 제공되고, 공기-연료 혼합물(3005)은 지적된 박스에서 생성된다.
3B is a conceptual diagram of a
도 3c는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 예시적인 슈네펠 사이클 동력 발생 시스템(3000)의 개략적 도면이다. 시스템(3100)의 다수의 요소들은 시스템(3000)과 공통적이며, 그들의 설명은 도 3c와 관련하여 반복되지 않는다. 시스템(3100)은 압축기(3105)에 커플링된 터빈(3110)을 포함한다. 압축기(3105)는, 피스톤 압축기(3010)로부터의 출력을 시스템 압력까지 변환시키기 충분한 압축을 제공하는 압축기(3105)를 갖는 시스템(3000)과 비교하여 피스톤 압축기(3010)의 압축 비율이 감소되도록, 왕복 피스톤 압축기(3010)과 직렬로 기능한다. 특정 양태들에서, 시스템(3100)의 시스템 압력은 시스템(3000)의 시스템 압력보다 높으며, 이로 인해 효율이 개선된다. 압축기(3105)의 출력은 열 교환기(3055)를 통해 산화기(224) 내로 통과한다. 산화기(224)의 출력은 열 교환기(3055)를 통해 피스톤 팽창기(3020) 내로 통과하기 전에 터빈(3110)을 통과한 후, 가압된 기체는 분위기로 배기된다. 시스템(3100)에서 도 3c에서 제시된 다양한 번호매김된 지점들에서 유체의 절대 압력과 온도는 도 3c의 도면 아래의 표에 예시함으로써 제공된다.
3C is a schematic diagram of an exemplary Shnepel cycle
도 3d는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 예시적인 슈네펠 사이클 동력 발생 시스템(3150)의 개략적 도면이다. 시스템(3150)의 다수의 요소들은 시스템(3100)과 공통적이며, 그들의 설명은 도 3d와 관련하여 반복되지 않는다. 이 실시예에서, 공기-연료 혼합물(3005)은 압축기(3105)에 의해 가압된 후, 피스톤 압축기(3010)에 제공되며, 이는 시스템(3100)의 구조와 반대이다. 시스템(3500)에서 도 3d에서 제시된 다양한 번호매김된 지점들에서 유체의 절대 압력과 온도는 도 3d의 도면 아래의 표에 제공된다.
FIG. 3D is a schematic diagram of an exemplary Shown Nepal cycle
도 3e는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 예시적인 슈네펠 사이클 동력 발생 시스템(3200)의 개략적 도면이다. 시스템(3200)의 다수의 요소들은 앞서 제공된 시스템들과 공통적이며, 그들의 설명은 도 3e와 관련하여 반복되지 않는다. 이 실시예에서, 산화기(224)로부터의 출력은 피스톤 압축기(3010)에 경유되고, 이어서 열 교환기(3055)를 통해 터빈(3110)에 경유된 후, 기체가 배기된다.
3E is a schematic diagram of an exemplary Shnepel cycle
도 3f는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 예시적인 슈네펠 사이클 동력 발생 시스템(3250)의 개략적 도면이다. 시스템(3250)의 다수의 요소들은 앞서 제공된 시스템들과 공통적이며, 그들의 설명은 도 3f와 관련하여 반복되지 않는다. 이 실시예에서, 공기-연료 혼합물(3005)은 터빈-구동된 압축기(3105)에서 압축된다. 산화기(224)로부터의 배기는, 터빈(3110)을 통과하고 배기되기 전에, 열 교환기(3055) 이어서 피스톤 팽창기(3020)를 통과한다.
3F is a schematic diagram of an exemplary Shnepel cycle
도 3g는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 예시적인 슈네펠 사이클 동력 발생 시스템(3300)의 개략적 도면이다. 시스템(3300)의 다수의 요소들은 앞서 제공된 시스템들과 공통적이며, 그들의 설명은 도 3g와 관련하여 반복되지 않는다. 이 실시예는, 산화기(224)로부터의 출력이 피스톤 팽창기(3020)에 제공된 후, 열 교환기(3055)까지 통과하는 것을 제외하고는 시스템(3250)과 유사하다.
3G is a schematic diagram of an exemplary Shnepel cycle
도 3h는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 예시적인 슈네펠 사이클 동력 발생 시스템(3350)의 개략적 도면이다. 시스템(3350)의 다수의 요소들은 앞서 제공된 시스템들과 공통적이며, 그들의 설명은 도 3h와 관련하여 반복되지 않는다. 이 실시예는, 산화기(224)로부터의 출력이, 피스톤 팽창기(3020)에 도달하기 전에, 열 교환기(3055)에 제공되며, 이어서 터빈(3110)을 통과한 후, 가스가 배기되는 것을 제외하고는 시스템(3250)과 유사하다.
FIG. 3H is a schematic diagram of an exemplary Shnepel cycle
도 3i는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 예시적인 슈네펠 사이클 동력 발생 시스템(3400)의 개략적 도면이다. 시스템(3400)의 다수의 요소들은 앞서 제공된 시스템들과 공통적이며, 그들의 설명은 도 3i와 관련하여 반복되지 않는다. 이 실시예는, 산화기(224)로부터의 출력이, 피스톤 팽창기(3020)에 도달하기 전에, 열 교환기(3055)에 제공되며, 이어서 터빈(3110)을 통과한 후, 가스가 배기되는 것을 제외하고는 시스템(3200)과 유사하다.
Figure 3i is a schematic diagram of an exemplary Shnepel cycle
도 3j는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 예시적인 슈네펠 사이클 동력 발생 시스템(3450)의 개략적 도면이다. 시스템(3450)의 다수의 요소들은 앞서 제공된 시스템들과 공통적이며, 그들의 설명은 도 3j과 관련하여 반복되지 않는다. 이 실시예는, 산화기(224)로부터의 출력이, 터빈(3110)에 도달하기 전에, 열 교환기(3055)에 제공되며, 이어서 피스톤 팽창기(3020)를 통과한 후, 가스가 배기되는 것을 제외하고는 시스템(3200)과 유사하다.
3J is a schematic diagram of an exemplary Shnepel cycle
점진적 산화를 사용하는 공정 장비Process equipment using progressive oxidation
도 4a는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 3-단계 점진적 산화기 유체 가열기 시스템(4000)의 개략도이다. 예비-혼합된 공기-연료 혼합물(4005)은 일련의 3개의 산화기(4010a, 4010b 및 4010c)에 제공된다. 특정 양태들에서, 3개의 산화기(4010a, 4010b 및 4010c)는 실질적으로 동일하다. 공기-연료 혼합물(4005)은 제 1 산화기(4010a) 내에 유입되며, 여기서 연료는 공기에서 산소의 부분에 의해 소모되고, 고온 연소 생성물(4035a)이 생성된다. 생성물(4035a)은 연료 대 산화기의 비율이 결핍됨, 즉 과도한 공기에 따라, 산소를 함유한다. 고온 연소 생성물(4035a)은 제 1 유체 열 교환기(4020a)를 통해 가해지고, 여기서 열은 고온 연소 생성물(4035a)로부터 열 전달 유체에, 이 실시예에서 물(430)에 전달되며, 이는 더욱 뜨거운 유체로서, 이 실시예에서 스팀(4040)으로서 유출된다. 특정 양태들에서, 열 전달 유체, 예컨대 오일 또는 기체는 물(430) 대신에 제공되고, 출력은 고온의 열 전달 유체이다.
4A is a schematic diagram of a three-stage progressive oxidizer
특정 양태들에서, 제 1 산화기(4010a)는, 제 1 반응 챔버 내의 제 1 내부 온도를 제 1 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지하면서, 촉매 없이 제 1 반응 챔버 내에서 제 1 연료, 즉 공기-연료 혼합물(4005)의 연료 성분의 점진적 산화를 유지하도록 구조화되어 있는 제 1 반응 챔버로서 지칭된다.
In certain embodiments, the
그 다음, 생성 기체(4035a)는 제 2 산화기(4010b) 내에 통과하고, LEC 연료(4007)와 혼합된다. 특정 양태들에서, LEC 연료(4007)는 산화기(4010b)에 제공되기 전에 산화제, 희석제 또는 연도 기체, 및 HEC 연료(도 4a에서 제시되어 있지 않음) 중 하나와 혼합된다. 생성된 혼합물의 연료는 혼합물에서 산소의 부분에 의해 소모되고, 고온 연소 생성물(4035b)이 생성된다. 고온 연소 생성물(4035b)은 제 2 유체 가열기(4020b) 내에 가해지고, 여기서 열은 고온 연소 생성물(4035b)로부터 스팀(4040)으로서 유출하는 물(430)의 별도의 유동까지 전달되며, 이는 제 1 열 교환기(4020a)로부터의 스팀(4040)과 혼합된다.
The
특정 양태들에서, 제 2 산화기(4010b)는, 촉매 없이 점진적 산화 공정에서 제 2 연료, 즉 고온 연소 생성물(4035a)에서의 잔존 연료 및 새로이 도입된 LEC 연료(4007)의 점진적 산화를 유지하도록 구조화되어 있는 제 2 반응 챔버로서 지칭된다. 특정 양태들에서, 제 2 산화기(4010b)는, 제어기(도 4a에서 제시되어 있지 않음)의 부품인 프로세서에 커플링된 산소 센서(도 4a에서 제시되어 있지 않음)를 포함하며, 여기서 프로세서는 산소 함량 수준을 결정하도록 구조화되어 있다.
In certain aspects, the
그 다음, 생성 기체(4035b) 또는 연도 기체는 제 3 산화기(4010c) 내에 통과하고, 추가의 LEC 연료(4007)와 혼합된다. 특정 양태들에서, 산화기(4010c)에 제공되는 LEC 연료(4007)는, 산화기(4010c)에 제공되기 전에 산화제, 희석제 또는 연도 기체, 및 HEC 연료(도 4a에서 제시되어 있지 않음) 중 하나와 혼합된다. 특정 양태들에서, 산화기(4010c)에 제공된 공기-연료 혼합물은 산화기(4010b)에 제공된 공기-연료 혼합물과 상이하다. 산화기(4010c)에서 생성된 혼합물의 연료는 혼합물에서 산소의 부분에 의해 소모되고, 고온 연소 생성물(4035c)이 생성된다. 이들 고온 연소 생성물(4035c)은 제 3 유체 열 교환기(4020c) 내에 가해지고, 여기서 열은 고온 연소 생성물(4035c)로부터 스팀(4040)으로서 유출하는 물(430)의 별도의 유동까지 전달되며, 이는 제 1 및 제 2 열 교환기(4020a 및 4020b)로부터의 스팀(4040)과 혼합된다.
The
점진적 산화, 기체 온도를 감소시키는 유체로의 열 전달, 및 새로운 연료의 도입의 다수의 단계들(도 4a)은, 고온 연소 생성물(4035c)로부터 배기하는 산소의 양을 감소시키면서, 기체 온도를 열적 NOx 온도 역치 미만으로 제한하는 데 사용될 수 있다. 연료(4005 및 4007)로부터 스팀(4040)까지 전달된 에너지의 양에 의해 측정되는 높은 효율은, 고온 연소 생성물(4035c)을 통해 시스템(4000)으로부터 나오는 산소 함량이 가능한 낮게, 전형적으로 3 내지 5부피%이 되도록 제공한다. 이는 또한 유출하는 고온 연소 생성물(4035c)이 가능한 차갑게 되도록 제공한다. 하나의 단계에서 연료를 산화시키고자 한다면, 연료 대 공기 비율은 화학량론적 값에 근접하게 되며, 이는 고온을 산출하게 된다. 예를 들면, 화학량론적 배분에서 메테인의 단열 반응 온도는, 열적 NOx의 형성에 대한 2300℉의 역치보다 크게 높은, 3484℉이다. 도 4a의 단계적 공정은, 더욱 많은 연료가 도입 및 산화될 수 있도록, 그리고 산소 대부분이 고온 및 열적 NOx를 생성시키지 않고서 H2O 및 CO2의 형성에서 시스템으로부터 제거될 수 있도록, 3개의 산화기(4010a, 4010b 및 4010c)로부터의 다양한 기체 유동(4035a, 4035b, 4035c)을 냉각시킨다.
The multiple stages of progressive oxidation, heat transfer to the fluid reducing the gas temperature, and introduction of fresh fuel (FIG. 4A) reduce the amount of oxygen exhausted from the
입력 소오스, 이 실시예에서 물(430)로부터 출력, 이 실시예에서 스팀(4040)까지의 유체 유동의 다른 구조화는 당업계의 숙련자에게 분명할 것이다. 시스템(4000)은 더욱 적은 또는 더욱 많은 수의 산화기들 및 열 교환기들을 가질 수 있다. 하나 이상의 열 교환기(4020a, 4020b) 등은 출력 유체의 온도를 증가시키도록 직렬로 연결될 수 있다. 각 산화기(4010a, 4010b) 등에 제공된 공기-연료 혼합물은 상이할 수 있고, 연소 생성물 유동(4035a, 4035b) 등에서 산소의 측정에 응답하여 조정 가능하다.
Other structural configurations of the input source, in this embodiment the water flow from the
점진적 산화기 유체 가열기 배열(4000)은 3개의 단계들에서 연료와 공기의 효율적 산화 및 유체에 의한 열적 에너지의 포획을 촉진시킨다. 제 1 단계는, 연료의 점진적 산화를 가능하게 하며 제 1 유체 가열기 내에 가해지는 고온 저방출 생성 기체 스트림을 생성시키는 제 1 점진적 산화기를 포함하며, 여기서 제 1 유체 스트림은 유리하게 가열된다. 제 1 단계 산화기(4010a) 내에 유입되는 연료(4005)의 플래쉬백(flashback)과 폭발의 성향을 감소 또는 제거하기 위하여, 공기-연료 혼합물(4005)에서 연료의 농도는 연료의 더욱 낮은 가연성 제한 농도의 약 20 내지 90%로 제한된다. 특정 양태들에서, 연료 함량을 25 내지 50%로 제한하는 것이 바람직하다. 특정 양태들에서, 공기-연료 혼합물(4005)의 허용 가능한 연료 농도를 제한하는 적용 가능한 발화 안전 표준이 존재할 수 있다.
The progressive oxidizer fluid heater arrangement (4000) facilitates the efficient oxidation of fuel and air and the capture of thermal energy by the fluid in three steps. The first step includes a first gradual oxidation unit that enables gradual oxidation of the fuel and produces a hot low effluent gas stream that is applied to the first fluid heater, wherein the first fluid stream is advantageously heated. The concentration of the fuel in the air-
제 1 산화기(4010a)에서 연료의 산화 후, 생성 기체(4035a)는 대략 1500 내지 2300℉의 온도에서 약 11 내지 19% 산소, 더불어 이산화탄소 및 수증기를 함유한다. 특정 양태들에서, 산화 공정은 생성 기체(4035a)의 온도가 1600 내지 2000℉이 되도록 제어된다. 그의 열의 일부를 열 전달 유체로 전달한 후, 생성 기체(4035a)는 700 내지 1300℉, 더욱 바람직하게는 900 내지 1200℉의 온도에서 존재한다. 이러한 감소된 온도에서, 연료 스트림(4007)은 증각적인 반응을 겪지 않고서 생성 기체(4035a) 내에 블렌딩될 수 있으며, 이는 1400℉에서 또는 그것의 초과의 온도에서 발생할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 혼합된 생성 기체(4035a)와 연료(4007)의 온도는, 0.01 내지 5초의 점화 지연 후에 산화 반응들을 개시하기 충분하게 높다. 특정 양태들에서, 점화 지연은 0.1 내지 0.5초이다.
After oxidation of the fuel in the
점화 지연이 일어난 후, 혼합물은 발생하는 연료의 효율적 산화를 위한 바람직한 위치인 제 2 산화기(4010b) 내에 유입될 것이다. 제 2 산화기(4010b)는 제 2 유체 가열기(4020b) 내에 가해지는 온도, 바람직하게는 1600 내지 2000℉의 온도에서 2 내지 16% 산소를 갖는 고온 생성 기체 스트림(4035b)을 생성시키며, 이의 열적 에너지의 일부는 열 전달 유체에 전달된다. 그 다음, 생성 기체(4035b)의 온도는 900 내지 1200℉로 감소되고, LEC 연료(4007)의 제 2 스트림은 조기(premature) 반응 없이 생성 기체(4035b)에서 블렌딩된다. 연료(4007)와 생성 기체(4035b)의 혼합물은 제 3 산화기(4010c) 내에 유입되고, 여기서 산화 공정은 반복되며, 1.5 내지 14% 산소와 함께 배기 기체(4035c)가 생성된다. 특정 양태들에서, 점진적 산화 및 이어서 유체 가열의 2개 및 6개의 단계들 사이에서 조합될 수 있으며, 궁극적 목표는 1.5 내지 5% 산소 및 대략 150 내지 700℉의 온도를 갖는 최종 생성 기체 스트림을 생성시킨다. 특정 양태들에서, 최종 생성 기체 스트림의 온도는 대략 250 내지 400℉이다. 가열된 유체 스트림은 도 4a에서 제시된 바와 같이 함께 조합될 수 있거나, 또는 멀리 떨어져 잔존할 수 있다.
After the ignition delay has occurred, the mixture will enter the
도 4b는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 3-단계 점진적 산화기 유체 가열기 시스템(4100)의 다른 실시양태이다. 공기-연료 혼합물(4005)은 제 1 산화기(4110a) 내에 유입되며, 여기서 연료는 공기-연료 혼합물(4005)에서 산소의 부분에 의해 소모되며, 제 1 스팀 코일(4120a)을 통과하고 액체 물의 스트림(4130)을 비등시켜 포화된 스팀(4105)을 만드는 열을 생성시킨다. 냉각된 생성 기체들(4035a)은 제 1 산화기(4110a)로부터 유출되고, 추가의 LEC 또는 HEC 연료 및 희석제(4007)와 혼합되며, 이에 따라 혼합물은 제 2 점진적 산화기(4110b) 내에 유입된다. 제 1 산화기(4110a)에서의 반응과 유사하게, 연료-생성 기체 혼합물에서의 연료는 혼합물에서 열의 부분에 의해 소모되며, 제 1 스팀 코일(4120b)을 통과하고 액체 물의 스트림(4130)을 비등시켜 포화된 스팀(4105)을 만드는 열을 생성시킨다. 냉각된 기체들(4035b)은 제 2 산화기(4110b)로부터 유출되고, 추가의 연료(4007)와 혼합되며, 이에 따라 혼합물은 제 3 산화기(4110c) 내에 유입되고, 여기서 공정은 반복하며, 제 3 스팀 코일(4120c)에서 액체 물(4130)을 가열시켜서 포화된 스팀(4105)을 만든다.
FIG. 4B is another embodiment of a three-stage progressive oxidizer
당업계의 숙련자에게는, 유체 가열 시스템(4100)이 다양한 열 전달 유체들과 함께 사용될 수 있음이 분명할 것이다. 예를 들면, 오일은 하나 이상의 산화기(4110A, 4110b) 등 내에서 그로부터 열을 흡수하는 데 사용될 수 있다. 여러 유형의 열 교환 유체들의 별도의 유동들은 하나 이상의 산화기(4110a, 4110b) 등에 개별적으로 제공될 수 있고, 외부 시스템들(도 4b에서 제시되어 있지 않음)에 의해 별도의 사용을 위해 제공될 수 있다. 특정 양태들에서, 하나 이상의 산화기(4120A, 4120B) 등은 직렬로 연결될 수 있다.
It will be apparent to those skilled in the art that
부분적으로-냉각된 생성 기체들(4035c)은 이코노마이져(economizer)(4140) 내에 가해지며, 여기서 생성 기체들(4035c)에서 허용 가능한 열은 하위냉각된(subcooled) 액체 물 스트림(4150)의 온도를 물의 포화 온도보다 약간 적은 온도까지 상승시킨다. 냉각된 생성 기체들(4035d)은 분위기로 배기된다.
The partially-cooled
도 4a의 더욱 일반적인 유체 가열기와 유사하지만, 시스템(4100)의 구별 특징들 중 하나는 점진적 산화기와 동일한 유닛 내로의 유체 가열 요소, 즉 스팀 코일의 설치이다. 바람직한 온도는 이전 실시양태(prior embodiment)에서와 동일한 범위를 갖고, 각 단계의 출구에서의 산소 수준은 이전 실시양태에서와 동일하다. 최종 열 회수 유닛, 즉 이코노마이져(4140)는, 분위기로 배기되기 전에 기체들로부터 가능한 많은 열을 추출하기 위하여 생성 기체 스트림의 꼬리 단부(tail end)에 첨가된다. 스팀 코일(4120a, 4120b, 4120c)은 산화기(4110a, 4110b, 4110c)의 다공성 세라믹층에서 구현될 수 있거나, 또는 층의 최상부 아래에 매달릴 수 있다. 특정 양태들에서, 추가적인 층 높이 또는 다공성 부분적 방사성 쉴드는, 점진적 산화 반응들이 완료되기 전에 스팀 코일(4120a, 4120b, 4120c)의 상대적으로 차가운 표면들에 의해 기체들이 확실하게 켄칭되지 않도록 도와주기 위하여, 점진적 산화 대역과 스팀 발생 대역 사이에 첨가될 수 있다.
4A, but one of the distinguishing features of the
도 4c는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 단일-단계 리쿠퍼러티브(recuperative) 유체 가열 시스템(4200)의 다른 실시양태이다. 공기(4210)는 리쿠퍼레이터(3045)의 저온 측부 내에 가해지며, 여기서 이는 열을 수용하고, 이것이 LEC 연료(4220)에 첨가되는 감소된-산소 재순환된 생성 기체들(4225)과 조합되는 예비가열된 공기 스트림으로서 유출된다. 특정 양태들에서, LEC 연료(4220)는 HEC 연료를 포함한다. 특정 양태들에서, LEC 또는 HEC 연료는 리쿠퍼레이터(3045) 내에 유입되기 전에 공기(4210)와 혼합될 수 있다.
4C is another embodiment of a single-stage recuperative
공기-연료 희석제 혼합물은 산화기(224) 내에 유입되며, 여기서 연료는 산소의 부분 및 생성된 열에 의해 소모된다.
The air-fuel diluent mixture enters the
액체 물 스트림(4230)은 스팀 코일(4240)에 가해지는 고온 물 스트림을 생성시키기 위해 이코노마이져(3055)에서 가열된다. 산화 공정으로부터의 열의 부분은 스팀 코일(4240)을 통해 고온 물 내에 전달되며, 이로 인해 유리한 사용을 위한 스팀(4242)이 생성된다. 부분적으로-냉각된 생성 기체들은 산화기(224)로부터 유출되고, 2개의 스팀들로 분리된다. 생성 기체들의 부분은 재순환 블로어(4245)를 통해 가해지며, 여기서 생성 기체들은 약간 더 높은 압력에서 유출되고, 앞서 기재된 바와 같이 공기-연료 스트림과 조합된다. 생성 기체들의 잔여 부분은 이코노마이져(3055)를 통과하고, 여기서 더 많은 열이 제거되며, 이로 인해 유입 물(4230)이 가열된 후, 냉각된 생성 기체들은 리쿠퍼레이터(3045)의 고온 측부를 통과하고, 여기서 추가적인 열이 제거되며, 이로 인해 완전하게-냉각된 생성 기체들이 분위기에 유출되기 전에 유입하는 공기(4210)가 가열된다.
The
시스템은, 생성 기체들(4225)의 재순환을 통해 산화기(224) 내에 유입하는 혼합물의 산소 농도를 12% 미만, 바람직하게는 9% 미만으로 유지함으로써 예비-혼합된 공기-연료 혼합물의 플래쉬백과 폭발을 억제한다. 재순환은 산화기 입구 온도에 대해 700 내지 1300℉, 바람직하게는 900 내지 1200℉의 범위로 제공한다. 재순환을 통해, 이 실시양태는 또한 산화기를 통해 총 고온 기체 유속을 배기 유동의 1.5 내지 4.0배, 바람직하게는 2.0 내지 3.0배로 발생시킨다. 더욱 높은 공온 기체 유속은 산화기(224) 내에서의 더욱 많은 열 전달 표면적의 설치 및 더욱 많은 양의 스팀의 생성을 허용한다. 스팀 코일로의 열 전달을 실행하는 기체 스트림의 특정 열(specific heat)(cp)은 또한 더 적은 CO2, 더 적은 H2O 및 더 많은 O2를 갖는 산화 생성물들의 특정 열보다 높다. 더 높은 특정 열은 저온 스트림과 고온 스트림 사이에 고정된 온도 차이와 함께 열 전달을 위해 더욱 높은 포텐셜을 이끌어 낸다.
The system can maintain the oxygen concentration of the mixture entering the
시스템(4200)은 물(4230)을 온도를 그의 비점 바로 아래까지 상승시킴으로써 생성 기체 스트림으로부터 열을 회수하는 이코노마이져(3055)를 혼용하고 있다. 시스템(4200)은 또한 연소 공기를 그것이 산화기(224) 내에 유입하기 전에 예비가열시킴으로써 추가적인 열을 회수하는 리쿠퍼레이터(3045)를 혼용하고 있다. 이 리쿠퍼레이터(3045)는 산화기(224) 내에서 점진적 산화 공정을 개시하도록 첨가되는 보조적 열의 양을 감소시키거나 또는 제거하며, 또한 배기에서의 열의 손실을 감소시킨다.
도 4d는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 2-단계 수관형(water-tube type)의 스팀 발생 시스템(4300)의 다른 실시양태이다. 공기-연료 혼합물(4005)은 산화기(4321)의 최하부 입구에서 제공된다. 공기-연료 혼합물(4005)은 스파져 트리(sparger tree)(4322)를 통해 유동하고 다공성 매질(512) 내에 유입되며, 여기서 점진적 산화가 발생하고, 모든 연료가 산소의 부분에 의해 소모된다. 고온 생성물 연도 기체의 부분(4315)은 층(512)으로부터 유출되고 스팀 코일(4325)을 통과하며, 여기서 열이 기체로부터 제거되고, 고온 기체의 더욱 작은 부분(4314)은 코어 대역을 통과하며, 여기서 어떠한 스팀 코일도 배치되지 않고 어떠한 열도 제거되지 않는다. 제 1 스팀 코일(4325)은 동봉체(enclosure)의 외주부 주변에 배열되어서, 동봉체의 중심축에 대해 상향으로 유동하는 생성 기체들(4314)은 고온으로 잔존하며, 상부 섹션에서만 발생하는 제 2 단계 점진적 산화를 위한 점화 소오스로서 기능할 것이다.
4D is another embodiment of a two-stage water-tube type
추가적인 LEC 연료 또는 HEC 연료는 산화기(4321)의 중간 대역 내에 주입되고 생성 기체들(4315)과 혼합하여서, 콘(cone)(4324)의 벽들을 관통하는 다수의 수평 스포크(horizontal spoke)를 통해 반전된 스파져 콘(4324) 내에 유입하는 산화제-희석제-연료 혼합물(4316)을 형성한다. 이들 스포크는 거의 균일한 방식으로 혼합물(4316)을 배분하도록 다수의 주입 구멍들을 갖는다. 고온 기체 부분(4314)은 최하부에서 개구부를 통해 반전된 스파져 콘(4324) 내에 유입하고, 혼합물 스트림(4316)의 점진적 산화를 개시하도록 기능하며, 이로 인해 추가적인 연료가 소모되고 감소된-산소 고온 생성물 스트림(4317)이 발생된다.
Additional LEC fuel or HEC fuel is injected into the middle zone of the
생성물 스트림(4317)은 스팀 코일(4326)을 통해 가해지며, 여기서 열이 생성물 스트림(4317)으로부터 제거된 후, 냉각된 생성 기체들(4318)로서 산화기(4321)로부터 유출된다. 물(4353)은 거의 포화된 상태로 각각의 스팀 코일(4325 및 4326) 내에 수용되고, 포화된 스팀 스트림(4354)으로서 유출한다. 2단계 수관형 점진적 산화기 스팀 발생기(4300)는 단일 동봉체에서 배열되고, 제 2 단계에서 기체 압력 낙하를 감소시키기 위한 수단들로 장착된다. 수직 동봉체는 연료를 산화시키고 고온 생성 기체 스트림을 생성시키기 위한 제 1 점진적 산화기를 혼용하고, 이어서 생성물 스트림으로부터 열을 제거하기 위해 스팀 코칠의 제 1 세트(수관(water tube))을 혼용하고 있다.
The
최종 코일(4326)에 가해진 물 또는 스팀의 양은, 배기(4318)로서 분위기로 배출되기 전에 기체 유동(4317)으로부터 가능한 많은 열을 제거하기 위해 이전 단계들보다 높을 수 있다. 주요 또는 중간 단계들(4316)로부터 유출됨에 따라 생성 기체 온도를 900℉ 초과로 유지하는 것이 바람직하지만, 900℉ 미만으로 낙하시키는 것은 900℉ 초과의 온도가 요구되는 후속적 점진적 산화기가 존재하지 않으므로 다단계 시스템의 최종 단계에서는 고려사항이 아니다. 스팀 발생 표면적 및/또는 임의의 이코노마이져 표면적은 최종 단계에서 열 제거의 목적을 달성하는 데 요구되는 것만큼 클 수 있다.
The amount of water or steam applied to the
도 4e는 본 개시내용의 특정 양태들에 따른 2-단계 연관형(fire-tube type)의 유체 가열 시스템(4400)의 다른 실시양태이다. 공기-연료 혼합물(4005)은 스파져 트리(4422)의 최하부 대역 내에 유입된다. 공기-연료 혼합물(4005)은 스파져 트리(4422)를 통해 유동하고 다공성 세라믹(512)의 층을 내에 유입되며, 여기서 점진적 산화가 발생하고 모든 연료는 산소의 부분에 의해 소모된다. 고온 생성 기체(4319)는 다공성 매질(512)로부터 유출되고 연관(4425) 내에 유입되며, 여기서 열은 주위 물(4451)에 의해 기체로부터 제거된다.
FIG. 4E is another embodiment of a two-stage fire-tube type
추가적인 LEC 또는 HEC 연료(4220) 및 선택적으로는 희석제(제시되어 있지 않음)는 산화제-희석제-연료 혼합물을 형성하기 위해 냉각된 생성물 스트림(4319)과 혼합되며, 이는 제 2 스파져(4426) 및 다공성 매질(512)의 제 2 층 내에 수용되고, 여기서 추가적인 연료는 소모되고, 감소된-산소 고온 생성물 스트림(4415)이 발생되고, 열이 주위 물(4451)에 의해 제거되는 연관(4429)을 통해 가해진다. 냉각된 생성 기체들(4415)은 플레넘(plenum)(4430)에서 수거되고, 냉각된 배기 스트림(4417)으로서 산화기로부터 유출된다. 2개의 점진적 산화 대역들은 점진적 산화 반응들의 원하지 않는 켄칭을 이끌어 내는 반응물 기체들의 과도한 냉각을 방지하기 위해 절연된 벽들(4424, 4428)을 갖는다. 물(4451)은 하위냉각된 또는 근접-포화된 상태들에서 점진적 산화기 동봉체(4401) 내에 수용되고, 포화된 스팀(4452)으로서 유출된다. 특정 양태들에서, 추가적인 가열 표면들은 그의 비점보다 실질적으로 높은 온도까지 스팀(4452)을 과열시키기 위해 첨가된다. 특정 양태들에서, 물(4451)은 가압되어서, 더욱 높은 포화된 스팀 온도를 이끌어 낸다.
Additional LEC or
유출 기체 온도를 250 내지 400℉까지 감소시키면서 최종 배기 기체 스트림에서의 산소를 1.5 내지 5.0%까지 감소시킴으로써, 모든 사이클 효율은 85 내지 90%로 예측되며, 이는 80 내지 86% 사이클 효율에서 작동하는 통상의 스팀 발생기에 비해 개선된 것을 나타낸다. 증가된 사이클 효능은 동일한 유용한 열 출력에 대한 감소된 연료 사용에 상응한다.
By reducing the outlet gas temperature to 250 to 400 ° F and reducing the oxygen in the final exhaust gas stream to 1.5 to 5.0%, all cycle efficiencies are predicted to be 85 to 90%, which is typical for 80 to 86% Of the steam generator. The increased cycle efficacy corresponds to reduced fuel use for the same useful heat output.
점진적 산화 온도들을 약 2300℉ 미만, 바람직하게는 2000℉ 미만으로 유지함으로써, 열적 NOx의 형성이 감소된다. 통상적인 버너는 2300℉를 초과하는 최대 반응 온도를 갖는 화염을 가지며, 점진적 산화 공정보다 실질적으로 많은 NOx를 발생시킨다.
By maintaining the progressive oxidation temperatures below about 2300 DEG F, preferably below 2000 DEG F, the formation of thermal NOx is reduced. Conventional burners have flames with maximum reaction temperatures in excess of 2300 ° F and produce substantially more NOx than progressive oxidation processes.
특정 양태들에서, 전기 가열 요소들(도 4e에서 제시되어 있지 않음)은 그 위치에서 공기-연료 혼합물(4005) 또는 산화제-희석제-연료 혼합물의 산화를 개시하는 데 도움이 되도록 산화기 단계들 중 하나 또는 모두의 입구에서 배치된다.
In certain aspects, the electrical heating elements (not shown in FIG. 4E) may be used to assist in initiating the oxidation of the air-
특정 양태들에서, 다공성 세라믹 매질(512)은 일정 양으로 감소되거나 또는 존재하지 않으며, 반응 온도는 개방 부피로 더욱 높게 허용된다. 더욱이, 다고성 매질이 제거되면, 총 유동의 더욱 큰 분획이 최종 스파져(4426)에 배분될 수 있다.
In certain aspects, the porous ceramic medium 512 is reduced or absent in a certain amount, and the reaction temperature is allowed to be higher with an open volume. Moreover, when the multi-solid medium is removed, a larger fraction of the total flow can be distributed to the
특정 양태들에서, 내부 압력은 연료가 오직 라인 압력을 사용하여, 즉 기체 압력 부스터 없이 각 단계에서 첨가될 수 있기 충분히 낮게 유지된다.
In certain aspects, the internal pressure is maintained low enough that the fuel can only be added using line pressure, i. E. Without adding a gas pressure booster, at each step.
특정 양태들에서, 이코노마이져 또는 리쿠퍼레이터(도 4d 또는 도 4e에서 제시되어 있지 않음)는 생성 기체들로부터 연소의 습도를 응축시키도록 또는 대안적으로 증기 상으로 물을 남기도록 첨가된다.
In certain aspects, an economizer or recuperator (not shown in Figure 4d or Figure 4e) is added to condense the humidity of combustion from the product gases or alternatively to leave water in the vapor phase.
특정 양태들에서, 도 1m에서 제시된 시스템과 유사한 유동화층(도 4d 또는 도 4e에서 제시되어 있지 않음)은 산화기(4321, 4401)에서 열 피드백과 점화를 촉진시키도록, 뿐만 아니라 스팀 코일에 대한 열 전달을 향상시키도록 다공성 매질(512)을 대체한다. 다른 선택사양들로는 도 1o 및 도 1pa/도 1pb에서 제시된 시스템과 유사하게 연도 기체 재순환 및 구조화된 매질이 포함된다.
In certain aspects, a fluidized layer (not shown in FIG. 4D or FIG. 4E) similar to the system shown in FIG. 1M may be used to facilitate thermal feedback and ignition in
도 4f는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 스파져를 갖는 점진적 산화 시스템(4600)을 통하는 흐름을 개략적으로 제시한다. 도 4f의 공정들과 요소들은 단계 1-6가 달성되는 도 1l의 시스템(4500)과 관련하여 기재되며, 이는 시스템(4500)의 지점 A로부터의 출력을 수용하는 것으로 제시된다. 특정 양태들에서, 공기(4602) 및 연료(4220)는 예컨대 시스템(4500)의 혼합기(4510)와 유사한 혼합기를 상요하여 혼합되고, 도 4f에서 지점 A 대신에 제공된다. 지점 A로부터 유입되는 기체 혼합물은 하기 공정 단계들을 겪는다.Figure 4f schematically illustrates a flow through a
7. 하부 섹션으로부터 떠나는 고온 기체는 부분들(4315 및 4314)로 분할되며, 여기서 부분(4315)은 열 교환기, 예컨대 도 4d의 코일(4325), 및 고온 기체로부터 추출된 열의 부분을 통과하며, 이로 인해 기체가 자가점화 온도에 근접하는 온도까지 냉각된다. 이 단계는 스팀을 발생시키기 위해 또는 다른 액체를 기화시키기 위해 추출된 열을 사용한다.7. The hot gas leaving the bottom section is divided into
8. 이 실시예에서, 연료(422)는 스트림(4314 및 4315) 둘다의 내부에 주입된다. 부분(4314)은 각 단계(4630)에서 혼합되는 부분들에서 점진적 산화를 개시하기 충분하게 고온이다.
8. In this embodiment,
하이브리드hybrid 사이클 및 점진적 산화 Cycle and gradual oxidation
도 5a는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 스팀 발생 및 추가적인 연료 주입을 혼용하는 예시적인 점진적 산화 시스템(5100)의 개략적 다이어그램이다. 압축기(410)는, 앞서 도 1i에서 제시된 바와 같이, 터빈(414) 및 동력 발생기(416)에 추가로 커플링된 샤프트에 커플링되어 있다. 공기-연료 혼합물(5102)은, 혼합물(206f)을 터빈 배기(420)로부터의 열로 가열하는 열 교환기(418)에 가압된 공기-연료 혼합물(206f)을 제공하는 압축기(410)에 제공된다. 고온의 가압된 혼합물(206g)은 산화기(224) 내에 이송된다. 특정 양태들에서, 추가적인 공기-연료 혼합물(5104)은 산화기 내에 주입된다. 특정 양태들에서, 공기-연료 혼합물(5104)은 오직 LEC 또는 HEC 연료만을 포함한다. 공기-연료 혼합물(206g 및 5104)은 산화기(224)에서 점진적으로 산화되고, 고온 연도 기체(226)는 터빈(414)에 배기된다. 터빈을 통과하면서, 에너지는 고온 연도 기체(226)로부터 추출되고, 냉각되고 팽창된 터빈 배기(420)는 열 교환기(418)로 역으로 통과한다. 열 교환기(418)를 통과한 후, 연도 기체(420)는 여전히 자유 산소를 포함할 수 있다. 추가적인 공기-연료 혼합물(5112)은 연도 기체를 재가열하여 고온 연도 기체(5111)를 생성시키도록 덕트 버너(5110) 내의 연도 기체(420) 내에 주입되며, 이는 이어서 열 교환기(422)를 통과하며, 여기서 열은 고온 연도 기체(5111)로부터 물(430)에 전달되며, 이로 인해 최종 사용에 제공되는 스팀(5108)이 생성된다(도 5a에서 제시되어 있지 않음). 이후, 냉각된 연도 기체는 분위기에 대한 배기 스트림(5106)으로서 배기된다. 특정 양태들에서, 공기-연료 혼합물(5102)은 오직 공기를 포함하고, 연료는 공기-연료 혼합물(5104)로부터 제공된다.
5A is a schematic diagram of an exemplary
도 5b는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 스팀 발생 및 동시발생(cogeneration)을 혼용하는 예시적인 점진적 산화 시스템(5200)의 개략적 다이어그램이다. 시스템(5200)의 다수의 요소들은 앞서 논의된 시스템(5100)과 공통적이며, 그들의 설명은 도 5b와 관련하여 반복되지 않는다. 시스템(5200)에서, 스팀-발생 코일(5220)은 산화기(224)에서 매립된다. 산화기(224) 내의 산화 공정으로부터의 열의 추출은 최대 반응 온도를 감소시키며, 이로 인해 스팀(5204)을 발생시키면서 NOx 형성이 감소된다. 그 다음, 공기-연료 혼합물(5104)은 코일(5220)의 "다운스트림"인 산화기(224) 내의 냉각된 기체 내에 주입되며, 이로 인해 추가적인 연소가 터빈(414) 내로의 배기(226)에서의 산소 수준을 감소시키게 허용된다. 추가적인 연료의 이 주입 및 배기(226) 내의 산소를 감소시키는 추가적인 연소는 터빈(414)을 통한 매스 유동을 증가시키고, 배기 기체(226)의 특정 열을 증가시키고, 특정 열의 비율을 감소시키며, 이로 인해 터빈(414)의 동력 출력이 증가된다. 시스템(5200)은 덕트 버너(5110)를 제거하고, 코일(5220)로부터의 스팀을 여전히 발생시킨다. 코일들(5220)이 시스템(5200)의 피크 온도에서 작동함에 따라, 스팀(5204)은 시스템(5100)에서 생성된 스팀(5108)보다 높은 온도 또는 압력으로 존재할 것이다.
FIG. 5B is a schematic diagram of an exemplary
특정 양태들에서, 스팀(5230)은 산화기(224) 내의 작업 유체 내에 주입된다. 산화기(224) 내의 점진적 산화 공정에서의 스팀의 주입은 화학량론-근접 공기-연료 비율로 연소하면서 방출을 감소시키는 것을 돕는다. 특정 양태들에서, 스팀(5230)의 주입은 존재하는 불활성 수증기로 인해 예비-혼합된 공기-연료 혼합물(206a)이 공기-연료 혼합물(206a)의 가연성 범위를 초과하지 않고서 화학량론 비율에 더욱 근접하게 허용한다. 특정 양태들에서, 스팀은 점진적 산화 공정에서 추가로 보조하는 산화기(224) 내의 와류 유동 패턴을 생성시키는 방식으로 주입된다. 특정 양태들에서, 스팀(5230)은 방사성 구멍들을 갖는 축 파이프(도 5b에서 제시되어 있지 않음)를 통해 도입되고, 산화기(224)의 주변부 주위에 배치된다. 특정 양태들에서, 코일(5220)로부터의 스팀(5204)은 스팀(5230)으로서 회수되며, 스팀(5204)이 산화기(224) 내의 압력과 동일하거나 또는 그보다 높게 존재한다면, 스팀(5230)이 이미 가압되어 있기 때문에 기생적 에너지 손실이 더욱 적다.
In certain aspects, steam 5230 is injected into the working fluid in
도 5c는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 내부냉각(intercooling)을 사용하는 이중 압축기(410, 5308)를 혼용하는 예시적인 점진적 산화 시스템(5300)의 개략적 다이어그램이다. 시스템(5300)의 다수의 요소들은 앞서 논의된 시스템(5100 및 5200)과 공통적이며, 그들의 설명은 도 5c와 관련하여 반복되지 않는다. 인터쿨러(intercooler)(5304)의 사용은 더욱 높은 총 압축이 압축기들(410 및 5308)을 가로지르게 허용하며, 이로 인해 시스템(5300)의 효율이 개선된다. 인터쿨러(5304)는 (5308)에 의해 추가로 압출되는 스팀(5302)을 냉각시킨다. 압축기(5308) 내로의 더욱 낮은 온도는 열역학적 작업의 양, 즉 기체를 압축시키는 데 사용되는 동력을 감소시킨다. 인터쿨러는 (5310)에서의 유동이 인터쿨러(5304) 없이 존재하는 것보다 낮은 온도에서 존재하도록 허용한다. 이는 더욱 많은 열적 에너지가 리쿠퍼레이터(418)에서 회수되도록 허용한다. 리쿠퍼레이터(418)에서 회수된 에너지의 양은 터빈 배기(420)와 리쿠퍼레이터 입구 온도(5210) 사이의 온도 차이에 비례한다.
FIG. 5C is a schematic diagram of an exemplary
도 5d는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 스타터 점진적 산화기를 혼용하는 예시적인 점진적 산화 시스템의 개략적 다이어그램이다. 시스템(5400)의 다수의 요소들은 앞서 논의된 시스템(5100, 5200 및 5300)과 공통적이며, 그들의 설명은 도 5d와 관련하여 반복되지 않는다. 공기-연료 혼합물(5102)은 가온되고 압축된 공기-연료 혼합물(5408)의 유동으로서 산화기(224)의 입구에 제공된다. 스타터 산화기(5420)의 사용은, 개방 화염에서 HEC 연료를 연소시키는 통상의 연소기를 사용하는 것과 비교하여 감소된 양의 NOx 형성과 함께, 주요 산화기(224)가 작업 온도까지, 즉 가온되고 압축된 공기-연료 혼합물(5408)의 자가점화 온도 초과로 허용된다(예컨대, 도 1j). 스타터 산화기(5420)는 공기-연료 혼합물(5428)의 공급이 제공되며, 특정 실시양태들에서는 블로어(5422)로 가압된다. 고온 연소 생성 기체들, 예컨대 연도 기체는 스타터 산화기(5420)의 출구로부터 산화기(224) 위의 입구까지 제공된다. 특정 실시양태들에서, 스타터 산화기(5420)로부터의 연도 기체는 가온되고 압축된 공기-연료 혼합물(5408)과 동일한 입구를 통해 산화기(224) 내에 유입된다. 밸브(5426)는 주요 산화기(224)가 작업 온도에 도달하고 압축기/터빈(410/414) 하위시스템(subsystem)이 시작되는 경우 이 시작 하위시스템을 차단하도록(shut off) 제공된다. 시스템(5400)에서, 필터들(5402 및 5424)은 각각의 공기-연료 혼합물(5102 및 5428)로부터 특정 및 다른 원하지 않는 구성요소들을 제거하도록 제공된다.
Figure 5d is a schematic diagram of an exemplary gradual oxidation system that mixes a starter gradual oxidizer, in accordance with certain aspects of the present disclosure. The many elements of the
도 5d의 스타터 점진적 산화기를 사용하는 장점들은 시스템의 시작 동안 기준 오염물, 예컨대 NOx의 방출의 감소를 포함한다. 또한, 이는 시작 연소 시스템을 위한 연료의 별도의 HEC 공급을 유지하는 것 이외의 부위에서 네이티브(native) LEC 기체의 사용을 허용한다.
Advantages of using the starter progressive oxidizer of Figure 5d include a reduction in the emission of reference pollutants, such as NOx, during the start of the system. It also allows the use of native LEC gas at sites other than maintaining a separate HEC supply of fuel for the starting combustion system.
도 5e는, 본 개시내용의 특정 양태들에 따라, 물(430) 주입의 다중 지점들(5504, 5510, 5516 및 5522)을 혼용하는 예시적인 점진적 산화 시스템(5500)의 개략적 다이어그램이다. 시스템(5500)의 다수의 요소들은 앞서 논의된 시스템(5100 내지 5300)과 공통적이며, 그들의 설명은 도 5a 내지 도 5d와 관련하여 반복되지 않는다. 각각의 주입 지점에 후속적인 공정들(5504, 5510, 5516 및 5522)은, 주입된 물의 증발의 잠재적 열로 인해 공정 출력 기체 유동을 냉각시키면서 공정 입력에서 일부 양의 물을 기체로 증발시킬 것이다. 물 주입은 오직 개별 위치에서만 또는 다른 주입 위치들과 조합하여 전략적으로 실시될 수 있다.
5E is a schematic diagram of an exemplary
위치(5504)에서의 물 주입은 압축기(410)의 입구 유동 스트림 온도를 냉각시키는 데 사용될 수 있다. 더욱 낮은 입구 온도는 기체 터빈 사이클 내에 유입되는 유체의 밀도를 증가시키며, 이는 동력 출력을 증가시킨다. 더욱 낮은 압축기 입구 온도들은 기체(5508)를 압축시키는 데 사용된 작업의 양(동력)을 감소시키며, 발생기(416)를 구동시키는 데 더욱 많은 샤프트 동력(412)이 허용 가능하게 된다.
The water injection at
위치(5510, 5516)에서 및 열 교환기(418) 내로의 물 주입은 터빈 사이클의 동력 출력을 증가시킨다. 펌프에 의해 전형적으로 실시되는 바와 같은 액체 물의 압축은, 압축기(410)에서 기체 혼합물을 압축시키는 것보다 더욱 효율적일 수 있다. 이들 사이클은 종종 당업계에서 "습한 공기 사이클(humid air cycles)"로서 지칭된다. 따라서, 시스템(5500)은 점진적 산화 공정으로 인해 열적 NOx를 생성시키지 않으면서 사이클에서 물 주입의 유리한 효과들에 대해 영향(leverage)을 미칠 수 있다.
Water injection at
리쿠퍼레이터(418)에서 물의 주입과 증발은 이전 문단에서 나열된 열역학적 사이클 성능 장점들보다 많게 존재할 수 있다. 리쿠퍼레이터(418)는 배기 유동(5526)에 의해 자연적으로 가열된다. 물의 증발은 (5512)와 (5514) 사이의 유동의 효과적인 열 전달 계수를 증가시킬 수 있으며, 이로 인해 더욱 작은 물리적 열 교환기가 가능해진다.
Water injection and evaporation at
물을 주입하는 다른 실시양태들과 방법들은 또한 본원에 제공된 설명에 따라 사용될 수 있다. 예를 들면, 물을 산화 시스템 내에 주입하는 다른 시스템들과 방법들은, 교시내용이 본 설명과 불일치하지 않은 정도로 그의 전체가 본원에 참고로 인용되고 있는, 2011년 3월 15일자로 출원된 미국 특허출원 13/048,796에 기재되어 있다.
Other embodiments and methods of injecting water may also be used in accordance with the description provided herein. For example, other systems and methods for injecting water into the oxidation system are well known to those of ordinary skill in the art, as taught in U.S. Pat. 13 / 048,796.
도 5f는 다양한 시스템의 배기의 전형적인 기체 함량의 다이어그램(5600)이다. 통상적인 기체 터빈들은 일반적으로 배기 스트림에서 잔여 자유 산소 대략 9질량% 초과로 작동하는 것으로 관찰될 수 있다. 동시에 스팀을 발생시키면서 도 5b 및 도 5c의 산화기에서 점진적 산화 기술들을 사용함으로써, 산화기들 및 기체 터빈 사이클들로부터 유출되는 산소 함량은 낮은 데, 바람직하게는 1.5 내지 5% 범위로 존재할 것이다. 도 5f는 이것을 통상의 기체 터빈들에 대한 범위 미만으로 존재하는 것으로 나타낸다. 그러므로, 점진적 산화기/스팀 발생기, 도 5b의 시스템(5200)에서 오염물-부재 연도 기체와 스팀의 동시 발생은 당업계에서 새로운 것이다. 이 서류에서 앞서 논의된 바와 같이, 더욱 낮은 산소 및 더욱 높은 수준의 CO2 및 H2O는 브레이턴(Brayton) 기체 터빈 사이클에 대해 유리하다.
Figure 5f is a diagram 5600 of a typical gas content of exhaust of various systems. Conventional gas turbines can generally be observed to operate at greater than about 9 mass% residual free oxygen in the exhaust stream. By using progressive oxidation techniques in the oxidizer of FIGS. 5B and 5C while simultaneously generating steam, the oxygen content flowing out of the oxidizer and gas turbine cycles will be low, preferably in the range of 1.5 to 5%. Figure 5f shows this as being below the range for conventional gas turbines. Therefore, the simultaneous generation of contaminant-free flue gas and steam in the gradual oxidizer / steam generator,
점진적 산화 시스템의 제어는 다수의 방식들로 실시될 수 있다. 특정 양태들에서, 완전한 산화를 확실하게 보장하는 방법은 산화기 용기 내의 연료와 공기 혼합물의 체류 시간을 변경시킨다. 특정 양태들에서, 기체 터빈은 점진적 산화기를 공급하고, 터빈은 예컨대 다양한 속도 발생기들 및 동력 전자기기(electronic 또는 인버터들(inverter)을 사용하여 그의 회전 속도를 변경시키도록 구조화되어 있다. 특정 양태들에서, 팬은 연료와 공기 혼합물을 예컨대 도 2a에서 제시된 바와 같이 산화기에 공급하고, 팬은 가변적 속도 구동에 의해 가동되며, 팬 속도는 산화기 내의 체류 시간을 증가시키기 위해 감소된다.
The control of the gradual oxidation system can be implemented in a number of ways. In certain embodiments, a method of ensuring complete oxidation alters the residence time of the fuel and air mixture in the oxidizer vessel. In certain aspects, the gas turbine supplies a gradual oxidizer, and the turbine is structured to change its rotational speed, for example, using various speed generators and power electronics (electronic or inverters). Certain aspects The fan supplies the fuel and air mixture to the oxidizer, e.g., as shown in FIG. 2A, the fan is driven by variable speed drive, and the fan speed is reduced to increase the residence time in the oxidizer.
일부 실시양태들에서, 본원에 기재된 산화 시스템들은 가요적, 효율적 및 청정 방식으로 연료를 산화시키기 위해 사용될 수 있다. 본원에 기재된 산화 반응들은 폐기 물질들의 산화를 위한 및 그에 의해 공기 오염의 방지 또는 최소화를 위한 방법들을 제공한다. 예를 들면, 산화 반응들이 어떻게 사용되는 방법들과 시스템들은, 교시내용이 본 설명과 불일치하지 않은 정도로 그의 전체가 본원에 참고로 인용되고 있는, 2011년 5월 25일자로 출원된 미국 특허출원 13/115,910 및 2011년 5월 25일자로 출원된 미국 특허출원 13/115,902에 제공되어 있다.
In some embodiments, the oxidation systems described herein may be used to oxidize fuel in a flexible, efficient, and clean manner. The oxidation reactions described herein provide methods for oxidation of waste materials and thereby preventing or minimizing air contamination. For example, the methods and systems in which the oxidation reactions are used are described in U.S. Patent Application No. 13 / 548,501, filed May 25, 2011, the entire contents of which are incorporated herein by reference, to the extent that the teachings are not inconsistent with this description / 115,910 filed May 25, 2011 and in United States Patent Application Serial No. 13 / 115,902 filed May 25,
앞선 설명은 당업계의 숙련자가 본원에 기재된 다양한 양태들을 실시할 수 있도록 제공된다. 상기한 것이 가장 우수한 모드 및/또는 다른 실시예들인 것으로 기재되어 있지만, 이들 양태들에 대한 다양한 변경들이 당업계의 숙련자에게 용이하게 분명해질 것이며, 본원에 한정된 일반적 원리들은 다른 양태들에 적용될 수 있다. 추가로, 다양한 실시양태들이 여러 섹션들, 문단들에서 여러 도면들을 참조하여 묘사될지라도, 달리 표기되지 않는다면, 다양한 실시양태들이 다른 기재된 실시양태들과 조합될 수 있다. 따라서, 특허청구범위는 본원에 제시된 양태들에 국한되고자 하는 것이 아니지만, 완전한 범위가 특허청구범위의 언어와 일치하도록 조화되는 것이며, 여기서 단수로 요소를 언급하는 것은 "하나 이상의(one or more)" 이외에 특별하게 지적되지 않는다면 "하나(one) 그리고 오직 하나(only one)"를 의미하는 것은 아니다. 달리 특별하게 지적되지 않는다면, 용어 "세트(a set)" 및 "일부 또는 부분(some)"은 하나 이상을 지칭하는 것이다. 제목(heading) 및 하위제목(subheading)은 존재한다면 오직 편의를 위해 사용되며 개시내용을 제한하는 것은 아니다.
The foregoing description is provided to enable any person skilled in the art to practice the various aspects described herein. While the foregoing is described as being the best mode and / or other embodiments, various modifications to these aspects will be readily apparent to those skilled in the art, and the generic principles defined herein may be applied to other aspects . In addition, although various embodiments are described herein with reference to the various figures in the various sections, paragraphs, various embodiments may be combined with other described embodiments, unless otherwise indicated. It is, therefore, to be understood that the claims are not intended to be limited to the aspects set forth herein, but are to be accorded the full scope consistent with the language of the claims, and the singular references to the singular elements herein are meant to be synonymous with "one or more" Unless specifically indicated, it does not mean "one and only one". Unless specifically stated otherwise, the terms "a set" and "some" Headings and subheadings, if any, are used only for convenience and do not limit the disclosure.
개시된 공정들에서 단계들의 특정 순서 또는 체계(hierarchy)는 예시적인 접근들의 예시인 것으로 이해된다. 디자인 선호에 기초하여, 공정들에서 단계들의 특정 순서 또는 체계는 재배열될 수 있는 것으로 이해된다. 일부 단계들은 동시에 실시될 수 있다. 첨부된 방법 청구항들은 다양한 단계들의 요소들을 샘플 순서로 제공하며, 제공된 특정 순서 또는 체계를 제한하고자 하는 것은 아니다.
It is understood that the particular order or hierarchy of steps in the disclosed processes is exemplary of exemplary approaches. Based on design preferences, it is understood that the particular order or scheme of steps in the processes may be rearranged. Some steps may be performed simultaneously. The appended method claims are provided by way of example with elements of the various steps and are not intended to limit the particular order or scheme provided.
용어, 예컨대 이 개시내용에서 사용되는 바와 같은 "최상부(top)", "최하부(bottom)", "전방(front)", "후방(rear)" 등은, 참조의 통상적인 중력학적(gravitational) 프레임에서보다 오히려, 참조의 임의적(arbitrary) 프레임을 참조하는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 최상부 표면, 최하부 표면, 전방 표면 및 후방 표면은 참조의 중력학적 프레임에서 상향으로, 하향으로, 대각선으로 또는 수평으로 연장될 수 있다.
The terms " top, ""bottom,"" front, "" rear ", and the like as used in this disclosure are intended to include any conventional gravitational, It should be understood that rather than referring to a frame, it refers to an arbitrary frame of reference. Thus, the top surface, bottom surface, front surface, and back surface may extend upward, downward, diagonally, or horizontally in a gravitational frame of reference.
문구, 예컨대 "양태(aspect)"는 이러한 양태가 본 기술에 필수적인 것 또는 이러한 양태가 본 기술의 모든 구조들에 적용되는 것을 의미하는 것은 아니다. 일 양태와 관련된 개시내용은 모든 구조들 또는 하나 이상의 구조들에 적용될 수 있다. 양태와 같은 문구는 하나 이상의 양태들 또는 그것의 반대를 지칭할 수 있다. 문구, 예컨대 "실시양태(embodiment)"는 이러한 실시양태가 본 기술에 필수적인 것 또는 이러한 실시양태가 본 기술의 모든 구조들에 적용되는 것을 의미하는 것은 아니다. 일 실시양태와 관련된 개시내용은 모든 실시양태들 또는 하나 이상의 실시양태들에 적용될 수 있다. 실시양태와 같은 문구는 하나 이상의 실시양태들 또는 그것의 반대를 지칭할 수 있다.
The phrase, for example, "aspect" does not imply that this aspect is essential to the present technique or that such aspect applies to all structures of the present technique. The disclosure relating to one aspect may be applied to all structures or one or more structures. A phrase such as an aspect may refer to one or more aspects or vice versa. The phrase "embodiment" does not imply that this embodiment is essential to the present technology, or that such an embodiment applies to all structures of the present technology. The disclosure relating to one embodiment may be applied to all embodiments or one or more embodiments. The phrases such as the embodiment can refer to one or more embodiments or vice versa.
문자 "예시적인(exemplary)"은 본원에서 "실시예(example) 또는 예시(illustration)로서 기능하는 것"을 의미하는 데 사용된다. 본원에서 "예시적인" 것으로서 기재된 임의의 양태 또는 디자인은 다른 양태들 또는 디자인들에 비해 필연적으로 바람직한 것 또는 유리한 것으로서 간주되는 것은 아니다.
The word "exemplary" is used herein to mean "serving as an example or illustration. &Quot; Any aspect or design described herein as "exemplary " is not necessarily to be construed as preferred or advantageous over other aspects or designs.
본원에서 사용되는 바와 같이, "적어도 하나의 A, B 및 C, 또는 A, B 및 C 중 적어도 하나(at least one of A, B and C)" 또는 "적어도 하나의 A, B 또는 C(at least one of A, B or C)"를 인용하는 열거내용은, A, B 및 C 모두를 비롯하여, 오직 A, 오직 B, 오직 C, 또는 A, B 및 C의 임의의 조합을 의미하는 것이다.
As used herein, "at least one of A, B and C, or at least one of A, B and C" or "at least one of A, B or C (at quot; least one of A, B or C) "means any combination of A, only B, only C, or A, B and C, including both A, B and C.
당업계의 숙련자에게 공지된 또는 이후에 공지되어 있는 이 개시내용 전반에 걸쳐 기재된 다양한 양태들의 요소들에 대한 모든 구조적 및 기능적 등가물들은 본원에서 참고로 표기하여 혼용하며 특허청구범위에 의해 포함되고자 한다. 더욱이, 본원 어디에도 이러한 개시내용이 특허청구범위에서 명시적으로 인용되는 것과 관계없이 공적으로 제시되는 것으로(dedicate to the public) 개시되지 않는다. 요소가 문구 "~을 위한 수단(means for)"를 사용하여 표기적으로 인용되지 않거나, 또는, 방법 청구항의 경우, 요소가 문구 "~을 위한 단계(step for)"를 사용하여 인용되지 않는다면, 어떠한 청구항 요소들도 35 U.S.C. §112, 6째 문단의 조문들(provisions of 35 U.S.C. §112, sixth paragraph) 하에 간주되지 않는다. 더욱이, 용어 "포함하는(include)", "갖는(have)" 등은 설명 또는 특허청구범위에서 사용되는 경우, 이러한 용어는, "포함하는(comprise)"이 특허청구범위에서 전이어(transitional word)로서 사용되는 경우로 해석되는 바와 같이, 용어 "포함하는(comprise)"와 유사한 방식으로 포함되고자 한다.All structural and functional equivalents to the elements of the various aspects disclosed throughout this disclosure, which are known to those skilled in the art or which are known to those skilled in the art, are hereby incorporated by reference and are intended to be encompassed by the claims. Moreover, nothing herein disclosed discloses to the public, regardless of what is explicitly recited in the claims. If an element is not quoted using the phrase " means for "or, in the case of a method claim, if the element is not quoted using the phrase " step for" No claim elements are set forth in 35 USC Shall not be considered under the provisions of §112, sixth paragraph (provisions of 35 U.S.C. §112, sixth paragraph). Furthermore, the terms " include, "" having ", " have ", and the like, when used in either the description or the claims, Quot; comprise " as used herein, the term " comprise "
Claims (537)
(a) 반응 챔버 내의 반응 온도가 반응 챔버 내의 연료의 연소정지(flameout) 온도에 근접하는 경우 또는 (b) 반응 챔버 입구 온도가 자가점화(autoignition) 역치에 근접하는 경우 중 적어도 하나인 경우를 검출하는 검출 모듈; 및
검출 모듈에 기초하여, (i) 반응 챔버로부터 열의 제거 또는 (ii) 반응 챔버의 입구 온도 중 적어도 하나를 변화시키는 지시사항(instruction)을 출력하는 교정(correction) 모듈
을 포함하며,
교정 모듈은 (i) 반응 챔버 내의 실제 온도를 연소정지 온도 미만까지 유지하는 것 또는 (ii) 입구 온도를 연료의 자가점화 역치 초과로 유지하는 것 중 적어도 하나를 위하여 구조화되는,
연료를 산화시키기 위한 시스템.
An oxidizer structured to maintain an oxidation process without a catalyst, the oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the reactor having a reaction chamber structured to receive a gas comprising an oxidizable fuel through an inlet;
(a) the case where the reaction temperature in the reaction chamber is close to the flameout temperature of the fuel in the reaction chamber, or (b) the case where the reaction chamber inlet temperature is close to the autoignition threshold value is detected Detecting module And
Based on the detection module, a correction module, which outputs instructions to (i) remove heat from the reaction chamber or (ii) change the temperature of the inlet of the reaction chamber,
/ RTI >
The calibration module is configured for at least one of (i) maintaining the actual temperature in the reaction chamber below the combustion stop temperature, or (ii) maintaining the inlet temperature above the self-
A system for oxidizing fuel.
교정 모듈이, 열 교환기에 의해 반응 챔버로부터 열을 제거하는 지시사항을 출력하는 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the calibration module outputs instructions to remove heat from the reaction chamber by a heat exchanger.
교정 모듈이, 유체에 의해 반응 챔버로부터 열을 제거하는 지시사항을 출력하는 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the calibration module outputs instructions to remove heat from the reaction chamber by the fluid.
교정 모듈이, 입구 온도를 상승시키는 지시사항을 출력하는 시스템.
The method according to claim 1,
The calibration module outputs instructions to raise the inlet temperature.
반응 챔버 내에 배치된 열 교환기를 추가로 포함하는 시스템.
5. The method of claim 4,
Further comprising a heat exchanger disposed within the reaction chamber.
반응 챔버가, 산화 가능한 연료의 산화를 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있는 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the reaction chamber is structured to maintain oxidation of the oxidizable fuel below the combustion stop temperature.
반응 챔버 내의 온도가 2300℉를 초과하는 경우, 교정 모듈이 반응 챔버로부터 열을 제거하는 지시사항을 출력하는 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the calibration module outputs instructions to remove heat from the reaction chamber when the temperature in the reaction chamber exceeds 2300 DEG F.
반응 챔버로부터 기체를 수용하고 기체를 팽창시키는 터빈을 추가로 포함하는 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising a turbine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas.
연료 혼합물을 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 연료 혼합물을 포함하는 기체를 수용하고 압축하는 압축기를 추가로 포함하는 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising a compressor to receive and compress the gas comprising the fuel mixture prior to introducing the fuel mixture into the reaction chamber.
산화 가능한 연료가 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하는 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, Pentane, acetylene, hexane, and carbon monoxide.
(a) 반응 챔버 내의 반응 온도가 반응 챔버 내의 연료의 연소정지 온도에 근접하는 경우 또는 (b) 반응 챔버 입구 온도가 자가점화 역치에 근접하는 경우 중 적어도 하나인 경우를 검출하는 검출 모듈; 및
검출 모듈에 기초하여, (i) 반응 챔버 내의 실제 온도를 연소정지 온도 미만까지 유지하는 것, 또는 (ii) 입구 온도를 연료의 자가점화 역치 초과로 유지하는 것 중 적어도 하나에 대한 지시사항을 출력하는 교정 모듈
을 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 시스템.
An oxidizer structured to maintain an oxidation process without a catalyst, the oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the reactor having a reaction chamber structured to receive a gas comprising an oxidizable fuel through an inlet;
(a) a detection module for detecting when the reaction temperature in the reaction chamber is close to the combustion stop temperature of the fuel in the reaction chamber, or (b) when the reaction chamber inlet temperature is close to the self-ignition threshold; And
(I) maintaining an actual temperature in the reaction chamber below the combustion stop temperature, or (ii) outputting instructions for at least one of maintaining the inlet temperature above the self-ignition threshold of the fuel Calibration module
/ RTI >
A system for oxidizing fuel.
교정 모듈이, 반응 챔버로부터 열을 제거하는 지시사항을 열 교환기에 출력하는 시스템.
12. The method of claim 11,
The calibration module outputs instructions to the heat exchanger to remove heat from the reaction chamber.
교정 모듈이, 유체에 의해 반응 챔버로부터 열을 제거하는 지시사항을 출력하는 시스템.
12. The method of claim 11,
Wherein the calibration module outputs instructions to remove heat from the reaction chamber by the fluid.
교정 모듈이, 입구 온도를 상승시키는 지시사항을 출력하는 시스템.
12. The method of claim 11,
The calibration module outputs instructions to raise the inlet temperature.
반응 챔버 내에 배치된 열 교환기를 추가로 포함하는 시스템.
15. The method of claim 14,
Further comprising a heat exchanger disposed within the reaction chamber.
반응 챔버가, 산화 가능한 연료의 산화를 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있는 시스템.
12. The method of claim 11,
Wherein the reaction chamber is structured to maintain oxidation of the oxidizable fuel below the combustion stop temperature.
반응 챔버 내의 온도가 2300℉를 초과하는 경우, 교정 모듈이 반응 챔버로부터 열을 제거하는 지시사항을 출력하는 시스템.
12. The method of claim 11,
Wherein the calibration module outputs instructions to remove heat from the reaction chamber when the temperature in the reaction chamber exceeds 2300 DEG F.
(a) 반응 챔버 내의 반응 온도가 반응 챔버 내의 연료의 연소정지 온도에 근접하는 경우 또는 (b) 반응 챔버 입구 온도가 자가점화 역치로 낙하하거나 그에 근접하는 경우 중 적어도 하나인 경우를 검출하는 프로세서(processor)
를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 시스템.
An oxidizer structured to maintain an oxidation process without a catalyst, the oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the reactor having a reaction chamber structured to receive a gas comprising an oxidizable fuel through an inlet; And
(a) a case in which the reaction temperature in the reaction chamber is close to the combustion stop temperature of the fuel in the reaction chamber, or (b) the case in which the reaction chamber inlet temperature falls or approaches the self-ignition threshold, processor)
/ RTI >
A system for oxidizing fuel.
프로세서에 기초하여, 반응 챔버로부터 열을 제거함으로써 연료의 연소정지 온도 미만으로 잔존하기 위하여 반응 챔버 내의 실제 온도를 감소시키는 교정 모듈을 추가로 포함하는 시스템.
19. The method of claim 18,
Further comprising a calibration module that, based on the processor, reduces the actual temperature in the reaction chamber to remain below the combustion stop temperature of the fuel by removing heat from the reaction chamber.
프로세서에 기초하여, 반응 챔버 내의 산화 가능한 연료의 체류 시간을 증가시킴으로써 입구 온도를 연료의 자가점화 역치 초과로 상승시키는 교정 모듈을 추가로 포함하는 시스템.
19. The method of claim 18,
Further comprising a calibration module that, based on the processor, raises the inlet temperature to above the self-ignition threshold of the fuel by increasing the residence time of the oxidizable fuel in the reaction chamber.
하나 이상의 입구들에서 또는 그것의 앞에서, 적어도 하나의 기체 중 하나 이상의 온도를, 반응 챔버 내의 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체를 포함하는 생성된 혼합물의 자가점화 온도 초과가 되게 유지하도록 구조화된 가열기를 포함하며,
반응 챔버는 (a) 혼합물을 산화시키도록, 그리고 (b) 반응 챔버 내의 단열 온도를 혼합물의 연소정지 온도 초과로 유지하고 반응 챔버 내의 최대 반응 온도를 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있는,
연료를 산화시키기 위한 산화기.
(i) one or more inlets structured to apply at least one gas of fuel, oxidizing agent or diluent into the reaction chamber, and (ii) one or more outlets structured to apply reaction products from the reaction chamber; And
At or above one or more inlets, the temperature of at least one of the at least one gas is adjusted to maintain the self-ignition temperature of the resulting mixture comprising fuel, oxidizer or at least one gas of the diluent in the reaction chamber And a heater,
The reaction chamber is structured to (a) oxidize the mixture, and (b) maintain the adiabatic temperature in the reaction chamber above the mixture's quench stop temperature and keep the maximum reaction temperature in the reaction chamber below the quenching temperature of the mixture ,
Oxidizer for oxidizing fuel.
반응 챔버로부터 열을 제거하도록 구조화된 열 추출기를 추가로 포함하는 산화기.
22. The method of claim 21,
An oxidizer further comprising a heat extractor structured to remove heat from the reaction chamber.
열 추출기가, 스팀을 발생시킴으로써 반응 챔버로부터 열을 제거하도록 구조화되어 있는 산화기.
23. The method of claim 22,
A heat extractor is structured to remove heat from the reaction chamber by generating steam.
반응 챔버가 단일 입구를 포함하는 산화기.
22. The method of claim 21,
Wherein the reaction chamber comprises a single inlet.
산화기가, 혼합물이 단일 입구를 통해 반응 챔버 내에 도입되는 유속(flow rate)을 변화시키도록 구조화되어 있는 산화기.
25. The method of claim 24,
Wherein the oxidizer is structured to vary the flow rate at which the mixture is introduced into the reaction chamber through a single inlet.
가열기가, 반응 생성물들로부터의 열을 하나 이상의 입구들에서 또는 그것의 앞에서 혼합물에 전달하는 열 교환기를 포함하는 산화기.
22. The method of claim 21,
Wherein the heater comprises a heat exchanger for transferring heat from the reaction products to the mixture at or at one or more inlets.
가열기가, 하나 이상의 입구들에서 또는 그것의 앞에서 희석제를 연료와 혼합시키도록 구조화되어 있는 산화기.
22. The method of claim 21,
Wherein the heater is structured to mix the diluent with the fuel at or at one or more inlets.
산화기가, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 스팀을 발생시키도록 구조화되어 있는 산화기.
22. The method of claim 21,
Wherein the oxidizer is structured to generate steam using heat from the reaction products.
산화기가, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 동력 발생을 위한 발생기(generator)를 구동시키도록 구조화되어 있는 산화기.
22. The method of claim 21,
Wherein the oxidizer is structured to drive a generator for power generation using heat from reaction products.
산화기가, 반응 챔버로부터의 반응 생성물들을 팽창시키도록 구조화된 터빈 또는 피스톤 엔진에 의해 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있는 산화기.
30. The method of claim 29,
Wherein the oxidizer is structured to drive the generator by a turbine or piston engine structured to expand the reaction products from the reaction chamber.
산화기가, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 산화기를 통과하지 않은 물질을 가열하도록 구조화되어 있는 산화기.
22. The method of claim 21,
Wherein the oxidizer is structured to heat the material that has not passed through the oxidizer using heat from the reaction products.
산화기가, 반응 생성물들이 출구를 통해 반응 챔버로부터 가해지는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있는 산화기.
22. The method of claim 21,
Wherein the oxidizer is structured to vary the flow rate of reaction products exiting the reaction chamber through the outlet.
산화기가, 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체 중 하나 이상이 하나 이상의 입구들을 통해 반응 챔버 내에 도입되는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있는 산화기.
22. The method of claim 21,
Wherein the oxidizer is structured to vary the flow rate at which at least one of the fuel, oxidizer or diluent gas is introduced into the reaction chamber through the one or more inlets.
입구에서 또는 그것의 근방에서 혼합물의 유동 또는 혼합물의 압력 중 적어도 하나를 변화시키도록 구조화된 조정기(regulator)를 추가로 포함하는 산화기.
22. The method of claim 21,
An oxidizer further comprising a regulator configured to vary at least one of a flow of the mixture or a pressure of the mixture at or near the inlet.
하나 이상의 입구들에서 또는 그것의 근방에서 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 온도, 유속 또는 압력 중 적어도 하나를 변화시키도록 구조화된 조정기를 추가로 포함하는 산화기.
22. The method of claim 21,
An oxidizer further comprising a regulator structured to vary at least one of the temperature, flow rate or pressure of the fuel, oxidant or diluent at or near the at least one of the inlets.
입구에서 또는 그것의 앞에서, 유입 기체의 온도를, 반응 챔버 내의 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체를 포함하는 생성된 혼합물의 자가점화 온도 초과로 유지하기 위한 수단을 포함하며,
반응 챔버는 (a) 혼합물을 산화시키도록, 그리고 (b) 반응 챔버 내의 단열 온도를 혼합물의 연소정지 온도 초과로 유지하고 반응 챔버 내의 최대 반응 온도를 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있는,
연료를 산화시키기 위한 산화기.
a reaction chamber having (i) an inlet structured to inject at least one gas of fuel, oxidant or diluent into the reaction chamber, and (ii) an outlet structured to apply reaction products from the reaction chamber; And
Means for maintaining the temperature of the inlet gas at or above the inlet at an excess of the self-ignition temperature of the resulting mixture comprising at least one gas of fuel, oxidant or diluent in the reaction chamber,
The reaction chamber is structured to (a) oxidize the mixture, and (b) maintain the adiabatic temperature in the reaction chamber above the mixture's quench stop temperature and keep the maximum reaction temperature in the reaction chamber below the quenching temperature of the mixture ,
Oxidizer for oxidizing fuel.
반응 챔버가 다수의 입구들을 포함하는 산화기.
37. The method of claim 36,
Wherein the reaction chamber comprises a plurality of inlets.
반응 챔버가 다수의 출구들을 포함하는 산화기.
37. The method of claim 36,
Wherein the reaction chamber comprises a plurality of outlets.
온도를 상승시키기 위한 수단이, 반응 생성물들로부터의 열을 입구에서 또는 그것의 앞에서 혼합물에 전달하는 열 교환기를 포함하는 산화기.
37. The method of claim 36,
Wherein the means for raising the temperature comprises a heat exchanger for transferring heat from the reaction products to the mixture at or near the inlet.
온도를 상승시키기 위한 수단이, 입구에서 또는 그것의 앞에서 희석제를 연료와 혼합시키도록 구조화되어 있는 산화기.
37. The method of claim 36,
Wherein the means for raising the temperature is structured to mix the diluent with the fuel at or near the inlet.
산화기가, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 스팀을 발생시키도록 구조화되어 있는 산화기.
37. The method of claim 36,
Wherein the oxidizer is structured to generate steam using heat from the reaction products.
산화기가, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 동력 발생을 위한 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있는 산화기.
37. The method of claim 36,
Wherein the oxidizer is structured to drive the generator for power generation using heat from the reaction products.
산화기가, 반응 챔버로부터의 반응 생성물들을 팽창시키도록 구조화된 터빈 또는 피스톤 엔진에 의해 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있는 산화기.
43. The method of claim 42,
Wherein the oxidizer is structured to drive the generator by a turbine or piston engine structured to expand the reaction products from the reaction chamber.
산화기가, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 산화기를 통과하지 않은 물질을 가열하도록 구조화되어 있는 산화기.
37. The method of claim 36,
Wherein the oxidizer is structured to heat the material that has not passed through the oxidizer using heat from the reaction products.
산화기가, 혼합물이 입구를 통해 반응 챔버 내에 도입되는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있는 산화기.
37. The method of claim 36,
Wherein the oxidizer is structured to vary the flow rate at which the mixture is introduced into the reaction chamber through the inlet.
산화기가, 반응 생성물들이 출구를 통해 반응 챔버로부터 가해지는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있는 산화기.
37. The method of claim 36,
Wherein the oxidizer is structured to vary the flow rate of reaction products exiting the reaction chamber through the outlet.
입구에서 또는 그것의 근방에서 혼합물의 유동 또는 혼합물의 압력 중 적어도 하나를 변화시키도록 구조화된 조정기를 추가로 포함하는 산화기.
37. The method of claim 36,
Further comprising a regulator structured to vary at least one of the flow of the mixture or the pressure of the mixture at or near the inlet.
혼합물의 산화 도중 또는 그것의 후에 반응 챔버로부터 열을 제거하는 열 추출기(heat extractor)를 추가로 포함하는 산화기.
37. The method of claim 36,
Further comprising a heat extractor for removing heat from the reaction chamber during or after oxidation of the mixture.
하나 이상의 입구들에서 또는 그것의 앞에서, 적어도 하나의 기체의 하나 이상의 온도를, 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체를 포함하는 반응 챔버 내의 생성된 혼합물의 자가점화 온도 미만으로 유지하도록 구조화된 조정기; 및
반응 챔버 내에 위치하며, 반응 챔버 내의 생성된 혼합물의 온도가 자가점화 온도 초과로 증가되도록, 하나 이상의 입구들에서 또는 그것의 근방에서 유입하는 생성된 혼합물을 가열하도록 구조화된 열 교환기를 포함하며,
반응 챔버는 (a) 혼합물을 산화시키도록, 그리고 (b) 반응 챔버 내의 단열 온도를 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하고 반응 챔버 내의 최대 반응 온도를 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있는,
연료를 산화시키기 위한 산화기.
(i) one or more inlets structured to apply at least one gas of fuel, oxidizing agent or diluent into the reaction chamber, and (ii) one or more outlets structured to apply reaction products from the reaction chamber;
At or above one or more inlets, the temperature of at least one of the at least one gas is controlled to maintain the temperature of the at least one gas below the self-ignition temperature of the resulting mixture in the reaction chamber comprising at least one gas of fuel, oxidizer or diluent. ; And
A heat exchanger structured to heat the resulting mixture entering at or near one or more inlets, such that the temperature of the resulting mixture in the reaction chamber is increased above the self-ignition temperature,
The reaction chamber is structured to (a) oxidize the mixture, and (b) maintain the adiabatic temperature in the reaction chamber below the burn-stop temperature of the mixture and keep the maximum reaction temperature in the reaction chamber below the burn- ,
Oxidizer for oxidizing fuel.
반응 챔버가 단일 입구를 포함하는 산화기.
50. The method of claim 49,
Wherein the reaction chamber comprises a single inlet.
산화기가, 혼합물이 하나 이상의 입구들을 통해 반응 챔버 내에 도입되는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있는 산화기.
51. The method of claim 50,
Wherein the oxidizer is structured to vary the flow rate at which the mixture is introduced into the reaction chamber through the one or more inlets.
산화기가, 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체 중 하나 이상이 하나 이상의 입구들을 통해 반응 챔버 내에 도입되는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있는 산화기.
50. The method of claim 49,
Wherein the oxidizer is structured to vary the flow rate at which at least one of the fuel, oxidizer or diluent gas is introduced into the reaction chamber through the one or more inlets.
반응 생성물들로부터의 열을 하나 이상의 입구들에서 또는 그것의 앞에서 혼합물에 전달하는 가열기를 추가로 포함하는 산화기.
50. The method of claim 49,
Further comprising a heater for delivering heat from the reaction products to the mixture at or at one or more inlets.
조정기가, 하나 이상의 입구들에서 또는 그것의 앞에서 희석제를 연료와 혼합시키도록 구조화되어 있는 산화기.
50. The method of claim 49,
Wherein the regulator is structured to mix the diluent with the fuel at or in front of the one or more inlets.
산화기가, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 스팀을 발생시키도록 구조화되어 있는 산화기.
50. The method of claim 49,
Wherein the oxidizer is structured to generate steam using heat from the reaction products.
산화기가, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 동력 발생을 위한 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있는 산화기.
50. The method of claim 49,
Wherein the oxidizer is structured to drive the generator for power generation using heat from the reaction products.
산화기가, 반응 챔버로부터의 반응 생성물들을 팽창시키도록 구조화된 터빈 또는 피스톤 엔진에 의해 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있는 산화기.
57. The method of claim 56,
Wherein the oxidizer is structured to drive the generator by a turbine or piston engine structured to expand the reaction products from the reaction chamber.
산화기가, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 산화기를 통과하지 않은 물질을 가열하도록 구조화되어 있는 산화기.
50. The method of claim 49,
Wherein the oxidizer is structured to heat the material that has not passed through the oxidizer using heat from the reaction products.
산화기가, 반응 생성물들이 출구를 통해 반응 챔버로부터 가해지는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있는 산화기.
50. The method of claim 49,
Wherein the oxidizer is structured to vary the flow rate of reaction products exiting the reaction chamber through the outlet.
입구에서 또는 그것의 근방에서 혼합물의 유동 또는 혼합물의 압력 중 적어도 하나를 변화시키도록 구조화된 제어기(controller)를 추가로 포함하는 산화기.
50. The method of claim 49,
Further comprising a controller configured to vary at least one of the flow of the mixture or the pressure of the mixture at or near the inlet.
하나 이상의 입구들에서 또는 그것의 근방에서 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 온도, 유속 또는 압력 중 적어도 하나를 변화시키도록 구조화된 제어기를 추가로 포함하는 산화기.
50. The method of claim 49,
Further comprising a controller structured to vary at least one of a temperature, a flow rate or a pressure of at least one of the fuel, the oxidant or the diluent at or near the one or more inlets.
입구에서 또는 그것의 앞에서, 유입 기체의 온도를, 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체를 포함하는 반응 챔버 내의 생성된 혼합물의 자가점화 온도 미만으로 유지하기 위한 수단; 및
반응 챔버 내에 위치하며, 반응 챔버 내의 생성된 혼합물의 온도가 자가점화 온도 초과로 증가되도록, 하나 이상의 입구들에서 또는 그것의 근방에서 유입하는 생성된 혼합물을 가열하도록 구조화된 열 교환기를 포함하며,
반응 챔버는 (a) 혼합물을 산화시키도록, 그리고 (b) 반응 챔버 내의 단열 온도를 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하고 반응 챔버 내의 최대 반응 온도를 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있는,
연료를 산화시키기 위한 산화기.
a reaction chamber having (i) an inlet structured to inject at least one gas of fuel, oxidant or diluent into the reaction chamber, and (ii) an outlet structured to apply reaction products from the reaction chamber;
Means for maintaining the temperature of the inlet gas at or below the inlet at less than the self-ignition temperature of the resulting mixture in the reaction chamber comprising at least one gas of fuel, oxidant or diluent; And
A heat exchanger structured to heat the resulting mixture entering at or near one or more inlets, such that the temperature of the resulting mixture in the reaction chamber is increased above the self-ignition temperature,
The reaction chamber is structured to (a) oxidize the mixture, and (b) maintain the adiabatic temperature in the reaction chamber below the burn-stop temperature of the mixture and keep the maximum reaction temperature in the reaction chamber below the burn- ,
Oxidizer for oxidizing fuel.
반응 챔버가 다수의 입구들을 포함하는 산화기.
63. The method of claim 62,
Wherein the reaction chamber comprises a plurality of inlets.
반응 챔버가 다수의 출구들을 포함하는 산화기.
63. The method of claim 62,
Wherein the reaction chamber comprises a plurality of outlets.
온도를 유지하기 위한 수단이, 반응 생성물들로부터의 열을 입구에서 또는 그것의 앞에서 혼합물에 전달하는 열 교환기를 포함하는 산화기.
63. The method of claim 62,
Wherein the means for maintaining the temperature comprises a heat exchanger for transferring heat from the reaction products to the mixture at or near the inlet.
온도를 유지하기 위한 수단이, 입구에서 또는 그것의 앞에서 희석제를 연료와 혼합시키도록 구조화되어 있는 산화기.
63. The method of claim 62,
Wherein the means for maintaining the temperature is structured to mix the diluent with the fuel at or near the inlet.
산화기가, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 스팀을 발생시키도록 구조화되어 있는 산화기.
63. The method of claim 62,
Wherein the oxidizer is structured to generate steam using heat from the reaction products.
산화기가, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 동력 발생을 위한 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있는 산화기.
63. The method of claim 62,
Wherein the oxidizer is structured to drive the generator for power generation using heat from the reaction products.
산화기가, 반응 챔버로부터의 반응 생성물들을 팽창시키도록 구조화된 터빈 또는 피스톤 엔진에 의해 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있는 산화기.
69. The method of claim 68,
Wherein the oxidizer is structured to drive the generator by a turbine or piston engine structured to expand the reaction products from the reaction chamber.
산화기가, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 산화기를 통과하지 않은 물질을 가열하도록 구조화되어 있는 산화기.
63. The method of claim 62,
Wherein the oxidizer is structured to heat the material that has not passed through the oxidizer using heat from the reaction products.
산화기가, 혼합물이 입구를 통해 반응 챔버 내에 도입되는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있는 산화기.
63. The method of claim 62,
Wherein the oxidizer is structured to vary the flow rate at which the mixture is introduced into the reaction chamber through the inlet.
산화기가, 반응 생성물들이 출구를 통해 반응 챔버로부터 가해지는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있는 산화기.
63. The method of claim 62,
Wherein the oxidizer is structured to vary the flow rate of reaction products exiting the reaction chamber through the outlet.
입구에서 또는 그것의 근방에서 혼합물의 유동 또는 혼합물의 압력 중 적어도 하나를 변화시키도록 구조화된 제어기를 추가로 포함하는 산화기.
63. The method of claim 62,
Further comprising a controller structured to vary at least one of the flow of the mixture or the pressure of the mixture at or near the inlet.
하나 이상의 입구들에서 또는 그것의 앞에서, 적어도 하나의 기체의 하나 이상의 온도를, 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체를 포함하는 반응 챔버 내의 생성된 혼합물의 자가점화 온도 미만으로 유지하도록 구조화된 조정기;
반응 챔버 내에 위치하며, 반응 챔버 내의 생성된 혼합물의 온도가 자가점화 온도 초과로 증가되도록, 하나 이상의 입구들에서 또는 그것의 근방에서 유입하는 생성된 혼합물을 가열하도록 구조화된 열 교환기; 및
반응 챔버 내의 혼합물이 자가점화 온도 초과로 증가된 후 반응 챔버로부터의 열을 제거하는 열 추출기를 포함하며,
반응 챔버는 (a) 혼합물을 산화시키도록, 그리고 (b) 반응 챔버 내의 단열 온도를 혼합물의 연소정지 온도 초과로 유지하고 반응 챔버 내의 최대 반응 온도를 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있는,
연료를 산화시키기 위한 산화기.
(i) one or more inlets structured to apply at least one gas of fuel, oxidizing agent or diluent into the reaction chamber, and (ii) one or more outlets structured to apply reaction products from the reaction chamber;
At or above one or more inlets, the temperature of at least one of the at least one gas is controlled to maintain the temperature of the at least one gas below the self-ignition temperature of the resulting mixture in the reaction chamber comprising at least one gas of fuel, oxidizer or diluent. ;
A heat exchanger structured to heat the resulting mixture entering at or near one or more inlets such that the temperature of the resulting mixture in the reaction chamber is increased above the self-ignition temperature; And
And a heat extractor for removing heat from the reaction chamber after the mixture in the reaction chamber is increased to above the self-ignition temperature,
The reaction chamber is structured to (a) oxidize the mixture, and (b) maintain the adiabatic temperature in the reaction chamber above the mixture's quench stop temperature and keep the maximum reaction temperature in the reaction chamber below the quenching temperature of the mixture ,
Oxidizer for oxidizing fuel.
열 추출기가 스팀을 발생시킴으로써 반응 챔버로부터의 열을 제거하도록 구조화되어 있는 산화기.
75. The method of claim 74,
Wherein the heat extractor is structured to remove heat from the reaction chamber by generating steam.
열 교환기가 반응 챔버 내의 다공성 매질을 포함하는 산화기.
75. The method of claim 74,
Wherein the heat exchanger comprises a porous medium in the reaction chamber.
열 교환기가 반응 챔버 내의 유동 매질을 포함하는 산화기.
75. The method of claim 74,
Wherein the heat exchanger comprises a flow medium within the reaction chamber.
열 교환기가, 반응 챔버를 통해 순환되는 매질을 포함하는 산화기.
75. The method of claim 74,
Wherein the heat exchanger comprises a medium that is circulated through the reaction chamber.
열 교환기가 튜브-인-튜브(tube-in-tube) 열 교환기를 포함하는 산화기.
75. The method of claim 74,
Wherein the heat exchanger comprises a tube-in-tube heat exchanger.
반응 챔버가 단일 입구를 포함하는 산화기.
75. The method of claim 74,
Wherein the reaction chamber comprises a single inlet.
조정기가, 하나 이상의 입구들에서 또는 그것의 앞에서 희석제를 연료와 혼합시키도록 구조화되어 있는 산화기.
75. The method of claim 74,
Wherein the regulator is structured to mix the diluent with the fuel at or in front of the one or more inlets.
산화기가, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 동력 발생을 위한 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있는 산화기.
75. The method of claim 74,
Wherein the oxidizer is structured to drive the generator for power generation using heat from the reaction products.
산화기가, 반응 챔버로부터의 반응 생성물들을 팽창시키도록 구조화된 터빈 또는 피스톤 엔진에 의해 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있는 산화기.
75. The method of claim 74,
Wherein the oxidizer is structured to drive the generator by a turbine or piston engine structured to expand the reaction products from the reaction chamber.
산화기가, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 산화기를 통과하지 않은 물질을 가열하도록 구조화되어 있는 산화기.
75. The method of claim 74,
Wherein the oxidizer is structured to heat the material that has not passed through the oxidizer using heat from the reaction products.
산화기가, 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체 중 하나 이상이 하나 이상의 입구들을 통해 반응 챔버 내에 도입되는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있는 산화기.
75. The method of claim 74,
Wherein the oxidizer is structured to vary the flow rate at which at least one of the fuel, oxidizer or diluent gas is introduced into the reaction chamber through the one or more inlets.
산화기가, 반응 생성물들이 출구를 통해 반응 챔버로부터 가해지는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있는 산화기.
75. The method of claim 74,
Wherein the oxidizer is structured to vary the flow rate of reaction products exiting the reaction chamber through the outlet.
입구에서 또는 그것의 근방에서 혼합물의 유동 또는 혼합물의 압력 중 적어도 하나를 변화시키도록 구조화된 조정기를 추가로 포함하는 산화기.
75. The method of claim 74,
Further comprising a regulator structured to vary at least one of the flow of the mixture or the pressure of the mixture at or near the inlet.
하나 이상의 입구들에서 또는 그것의 앞에서, 적어도 하나의 기체의 하나 이상의 온도를, 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체를 포함하는 반응 챔버 내의 생성된 혼합물의 자가점화 온도 미만으로 유지하기 위한 수단;
반응 챔버 내에 위치하며, 반응 챔버 내의 생성된 혼합물의 온도가 자가점화 온도 초과로 증가되도록, 하나 이상의 입구들에서 또는 그것의 근방에서 유입하는 생성된 혼합물을 가열하도록 구조화된 열 교환기; 및
반응 챔버 내의 혼합물이 자가점화 온도 초과로 증가된 후 반응 챔버로부터의 열을 제거하기 위한 수단을 포함하며,
반응 챔버는 (a) 혼합물을 산화시키도록, 그리고 (b) 반응 챔버 내의 단열 온도를 혼합물의 연소정지 온도 초과로 유지하고 반응 챔버 내의 최대 반응 온도를 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있는,
연료를 산화시키기 위한 산화기.
a reaction chamber having (i) an inlet structured to inject at least one gas of fuel, oxidant or diluent into the reaction chamber, and (ii) an outlet structured to apply reaction products from the reaction chamber;
Means for maintaining at least one temperature of the at least one gas at or below the one or more inlets at a temperature below the self-ignition temperature of the resulting mixture in the reaction chamber comprising at least one gas of fuel, oxidant or diluent;
A heat exchanger structured to heat the resulting mixture entering at or near one or more inlets such that the temperature of the resulting mixture in the reaction chamber is increased above the self-ignition temperature; And
Means for removing heat from the reaction chamber after the mixture in the reaction chamber has been increased to above the self-ignition temperature,
The reaction chamber is structured to (a) oxidize the mixture, and (b) maintain the adiabatic temperature in the reaction chamber above the mixture's quench stop temperature and keep the maximum reaction temperature in the reaction chamber below the quenching temperature of the mixture ,
Oxidizer for oxidizing fuel.
열을 제거하기 위한 수단이, 스팀을 발생시킴으로써 반응 챔버로부터의 열을 제거하도록 구조화되어 있는 산화기.
90. The method of claim 88,
Wherein the means for removing heat is structured to remove heat from the reaction chamber by generating steam.
열 교환기가 반응 챔버 내의 다공성 매질을 포함하는 산화기.
90. The method of claim 88,
Wherein the heat exchanger comprises a porous medium in the reaction chamber.
열 교환기가 반응 챔버 내의 유동 매질을 포함하는 산화기.
90. The method of claim 88,
Wherein the heat exchanger comprises a flow medium within the reaction chamber.
열 교환기가, 반응 챔버를 통해 순환되는 매질을 포함하는 산화기.
90. The method of claim 88,
Wherein the heat exchanger comprises a medium that is circulated through the reaction chamber.
반응 챔버가 다수의 입구들을 포함하는 산화기.
90. The method of claim 88,
Wherein the reaction chamber comprises a plurality of inlets.
반응 챔버가 다수의 출구들을 포함하는 산화기.
90. The method of claim 88,
Wherein the reaction chamber comprises a plurality of outlets.
유지하기 위한 수단이, 입구에서 또는 그것의 앞에서 희석제를 연료와 혼합시키도록 구조화되어 있는 산화기.
90. The method of claim 88,
Wherein the means for maintaining the oxidizer is structured to mix the diluent with the fuel at or near the inlet.
산화기가, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 동력 발생을 위한 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있는 산화기.
90. The method of claim 88,
Wherein the oxidizer is structured to drive the generator for power generation using heat from the reaction products.
산화기가, 반응 챔버로부터의 반응 생성물들을 팽창시키도록 구조화된 터빈 또는 피스톤 엔진에 의해 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있는 산화기.
90. The method of claim 88,
Wherein the oxidizer is structured to drive the generator by a turbine or piston engine structured to expand the reaction products from the reaction chamber.
산화기가, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 반응 챔버를 통과하지 않은 물질을 가열하도록 구조화되어 있는 산화기.
90. The method of claim 88,
Wherein the oxidizer is structured to heat the material that has not passed through the reaction chamber using heat from the reaction products.
산화기가, 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체 중 하나 이상이 입구를 통해 반응 챔버 내에 도입되는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있는 산화기.
90. The method of claim 88,
Wherein the oxidizer is structured to change the flow rate at which at least one of the fuel, oxidizer or diluent gas is introduced into the reaction chamber through the inlet.
산화기가, 반응 생성물들이 출구를 통해 반응 챔버로부터 가해지는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있는 산화기.
90. The method of claim 88,
Wherein the oxidizer is structured to vary the flow rate of reaction products exiting the reaction chamber through the outlet.
입구에서 또는 그것의 근방에서 혼합물의 유동 또는 혼합물의 압력 중 적어도 하나를 변화시키도록 구조화된 조정기를 추가로 포함하는 산화기.
90. The method of claim 88,
Further comprising a regulator structured to vary at least one of the flow of the mixture or the pressure of the mixture at or near the inlet.
반응 챔버 내의 단열 반응 온도가 연소정지 온도에 근접하는 경우, 반응 챔버로부터 열이 유출되어서 반응 챔버 내의 실제 온도를 연소정지 온도를 초과하지 않는 온도까지 감소되도록, 반응 챔버로부터 열을 유인하기 위한 수단
을 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 시스템.
An oxidizer structured to maintain a gradual oxidation of fuel in the reaction chamber, the oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the reactor having a reaction chamber structured to receive a gas comprising an oxidizable fuel through an inlet; And
Means for drawing heat from the reaction chamber such that heat is released from the reaction chamber to reduce the actual temperature in the reaction chamber to a temperature not exceeding the combustion quench temperature when the adiabatic reaction temperature in the reaction chamber is close to the combustion quench temperature
/ RTI >
A system for oxidizing fuel.
반응 챔버로부터 열을 유인하기 위한 수단이 열 교환기를 포함하는 시스템.
103. The method of claim 102,
Wherein the means for attracting heat from the reaction chamber comprises a heat exchanger.
반응 챔버로부터 열을 유인하기 위한 수단이 유체를 포함하는 시스템.
103. The method of claim 102,
Wherein the means for attracting heat from the reaction chamber comprises a fluid.
반응 챔버로부터 열을 유인하기 위한 수단이, 스팀을 발생시키기 위한 수단을 포함하는 시스템.
103. The method of claim 102,
Wherein the means for attracting heat from the reaction chamber comprises means for generating steam.
열을 유인하기 위한 수단이, 반응 챔버 내의 실제 온도가 연소정지 온도까지 증가하는 경우 반응 챔버로부터 열을 유인하도록 구조화되어 있는 시스템.
103. The method of claim 102,
Wherein the means for attracting heat is structured to draw heat from the reaction chamber when the actual temperature in the reaction chamber increases to a termination temperature.
반응 챔버의 입구에서, 기체의 온도를 연료의 자가점화 온도 초과로 상승시키기 위한 수단을 추가로 포함하는 시스템.
103. The method of claim 102,
Further comprising, at an inlet of the reaction chamber, means for raising the temperature of the gas to above the self-ignition temperature of the fuel.
수단이 산화기 내의 열 교환기를 포함하는 시스템.
107. The method of claim 107,
Wherein the means comprises a heat exchanger within the oxidizer.
반응 챔버가, 촉매 없이 산화 가능한 연료의 점진적 산화를 유지하도록 구조화되어 있는 시스템.
103. The method of claim 102,
Wherein the reaction chamber is structured to maintain a gradual oxidation of the oxidizable fuel without catalyst.
수단이, 반응 챔버 내의 온도가 2300℉를 초과하는 경우 반응 챔버로부터 열을 유인하도록 구조화되어 있는 시스템.
103. The method of claim 102,
Wherein the means is structured to draw heat from the reaction chamber when the temperature in the reaction chamber is greater than 2300 [deg.] F.
반응 챔버로부터 기체를 수용하고 기체를 팽창시키는 터빈을 추가로 포함하는 시스템.
103. The method of claim 102,
Further comprising a turbine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas.
연료 혼합물을 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 연료 혼합물을 포함하는 기체를 수용하고 압축하는 압축기를 추가로 포함하는 시스템.
103. The method of claim 102,
Further comprising a compressor to receive and compress the gas comprising the fuel mixture prior to introducing the fuel mixture into the reaction chamber.
산화 가능한 연료가 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하는 시스템.
103. The method of claim 102,
Wherein the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, Pentane, acetylene, hexane, and carbon monoxide.
반응 챔버 내의 단열 반응 온도가 연소정지 온도에 근접하는 경우, 반응 챔버 내의 실제 온도가 연소정지 온도를 초과하지 않는 수준까지 감소되도록, 반응 챔버로부터 열을 유인하도록 구조화되어 있는 열 교환기
를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 시스템.
An oxidizer structured to maintain a gradual oxidation process within the reaction chamber, the oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the reactor having a reaction chamber structured to receive a gas comprising an oxidizable fuel through an inlet; And
A heat exchanger structured to draw heat from the reaction chamber such that the actual temperature in the reaction chamber is reduced to a level that does not exceed the combustion quiescent temperature when the adiabatic reaction temperature in the reaction chamber is close to the combustion quiescent temperature
/ RTI >
A system for oxidizing fuel.
열 교환기가, 반응 챔버 내의 실제 온도가 연소정지 온도까지 증가하는 경우 반응 챔버로부터 열을 유인하도록 구조화되어 있는 시스템.
115. The method of claim 114,
Wherein the heat exchanger is structured to draw heat from the reaction chamber when the actual temperature in the reaction chamber increases to a combustion stop temperature.
반응 챔버로부터 기체를 수용하고 기체를 팽창시키는 터빈을 추가로 포함하는 시스템.
115. The method of claim 114,
Further comprising a turbine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas.
연료 혼합물을 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 연료 혼합물을 포함하는 기체를 수용하고 압축하는 압축기를 추가로 포함하는 시스템.
115. The method of claim 114,
Further comprising a compressor to receive and compress the gas comprising the fuel mixture prior to introducing the fuel mixture into the reaction chamber.
열 교환기가, 반응 챔버의 입구에서, 기체의 온도를 연료의 자가점화 온도 초과로 상승시키도록 구조화되어 있는 시스템.
115. The method of claim 114,
Wherein the heat exchanger is structured to raise the temperature of the gas at the inlet of the reaction chamber to above the self-ignition temperature of the fuel.
열 교환기가 반응 챔버 내에 도입된 유체를 포함하는 시스템.
115. The method of claim 114,
Wherein the heat exchanger comprises a fluid introduced into the reaction chamber.
열 교환기가 반응 챔버로부터 유체를 배출하도록(evacuate) 구조화되어 있는 시스템.
121. The method of claim 118,
Wherein the heat exchanger is structured to evacuate fluid from the reaction chamber.
열 교환기가, 스팀을 발생시키기 위한 수단을 포함하는 시스템.
115. The method of claim 114,
Wherein the heat exchanger comprises means for generating steam.
반응 챔버가, 촉매 없이 산화 가능한 연료의 점진적 산화를 유지하도록 구조화되어 있는 시스템.
115. The method of claim 114,
Wherein the reaction chamber is structured to maintain a gradual oxidation of the oxidizable fuel without catalyst.
열 교환기가, 반응 챔버 내의 온도가 2300℉를 초과하는 경우 반응 챔버로부터 열을 유인하도록 구조화되어 있는 시스템.
115. The method of claim 114,
Wherein the heat exchanger is structured to draw heat from the reaction chamber when the temperature in the reaction chamber exceeds 2300 [deg.] F.
산화 가능한 연료가 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하는 시스템.
115. The method of claim 114,
Wherein the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, Pentane, acetylene, hexane, and carbon monoxide.
반응 챔버 내의 단열 반응 온도가 연소정지 온도에 근접하는 경우, 반응 챔버 내의 실제 온도가 연소정지 온도를 초과하지 않도록, 반응 챔버로부터 열을 유인하는 단계
를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 방법.
1. An oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the method comprising: receiving a gas comprising an oxidizable fuel in an oxidizer having a reaction chamber structured to maintain a gradual oxidation process of the fuel in the reaction chamber; And
Withdrawing heat from the reaction chamber so that the actual temperature in the reaction chamber does not exceed the combustion quench temperature when the adiabatic reaction temperature in the reaction chamber is close to the combustion quench temperature
/ RTI >
A method for oxidizing fuel.
터빈에서 반응 챔버로부터의 기체를 팽창시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
126. The method of claim 125,
Further comprising inflating the gas from the reaction chamber in the turbine.
연료 혼합물을 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 압축기로 연료를 압축하는 것을 추가로 포함하는 방법.
126. The method of claim 125,
Further comprising compressing the fuel with a compressor prior to introducing the fuel mixture into the reaction chamber.
반응 챔버로부터 열을 유인하는 것이, 반응 챔버 내에 유체를 도입시키는 것을 포함하는 방법.
126. The method of claim 125,
Introducing a fluid into the reaction chamber to entrain heat from the reaction chamber.
반응 챔버로부터 유체를 배출시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
127. The method of claim 128,
Further comprising discharging fluid from the reaction chamber.
유체를 스팀의 형태로 반응 챔버로부터 배출하는 방법.
129. The method of claim 129,
Wherein the fluid is withdrawn from the reaction chamber in the form of steam.
반응 챔버가, 촉매 없이 산화 가능한 연료의 점진적 산화를 유지하는 방법.
126. The method of claim 125,
Wherein the reaction chamber maintains a gradual oxidation of the oxidizable fuel without catalyst.
반응 챔버 내의 온도가 2300℉를 초과하는 경우, 반응 챔버로부터 열을 유인하는 방법.
126. The method of claim 125,
And when the temperature in the reaction chamber exceeds 2300 DEG F, withdrawing heat from the reaction chamber.
산화 가능한 연료가 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
126. The method of claim 125,
Wherein the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, Pentane, acetylene, hexane, and carbon monoxide.
반응 챔버 내의 실제 온도가 연소정지 온도 미만으로 잔존하도록, 반응 챔버 내의 온도를 감소시키는 단계
를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 방법.
1. An oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the process comprising the steps of: receiving a gas comprising an oxidizable fuel in an oxidizer having a reaction chamber structured to maintain the temperature in the reaction chamber so as to progressively oxidize the fuel in the reaction chamber; ; And
Reducing the temperature in the reaction chamber so that the actual temperature in the reaction chamber remains below the combustion stop temperature
/ RTI >
A method for oxidizing fuel.
온도를 감소시키는 것이, 반응 챔버로부터 열을 유인하는 것을 포함하는 방법.
136. The method of claim 134,
Wherein reducing the temperature comprises entrainment of heat from the reaction chamber.
터빈에서 반응 챔버로부터의 기체를 팽창시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
136. The method of claim 134,
Further comprising inflating the gas from the reaction chamber in the turbine.
연료 혼합물을 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 압축기로 연료를 압축하는 것을 추가로 포함하는 방법.
136. The method of claim 134,
Further comprising compressing the fuel with a compressor prior to introducing the fuel mixture into the reaction chamber.
온도를 감소시키는 것이, 반응 챔버 내에 유체를 도입시키는 것을 포함하는 방법.
136. The method of claim 134,
Wherein reducing the temperature comprises introducing a fluid into the reaction chamber.
반응 챔버로부터 유체를 배출시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
136. The method of claim 138,
Further comprising discharging fluid from the reaction chamber.
유체를 스팀의 형태로 반응 챔버로부터 배출하는 방법.
144. The method of claim 139,
Wherein the fluid is withdrawn from the reaction chamber in the form of steam.
반응 챔버가, 촉매 없이 산화 가능한 연료의 점진적 산화를 유지하는 방법.
136. The method of claim 134,
Wherein the reaction chamber maintains a gradual oxidation of the oxidizable fuel without catalyst.
반응 챔버 내의 온도가 2300℉를 초과하지 않도록, 온도를 감소시키는 방법.
136. The method of claim 134,
Wherein the temperature in the reaction chamber does not exceed 2300 [deg.] F.
산화 가능한 연료가 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
136. The method of claim 134,
Wherein the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, Pentane, acetylene, hexane, and carbon monoxide.
반응 챔버 내의 온도가 연소정지 온도에 근접하는 경우, 온도가 연소정지 온도 미만으로 잔존하도록, 반응 챔버 내의 온도를 감소시키는 신호를 출력하는 단계
를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 방법.
Determining a temperature in the reaction chamber of the oxidizer structured to maintain the gradual oxidation of the oxidizable fuel with an inlet and an outlet; And
Outputting a signal to reduce the temperature in the reaction chamber so that the temperature remains below the combustion stop temperature when the temperature in the reaction chamber is close to the combustion stop temperature
/ RTI >
A method for oxidizing fuel.
신호가, 반응 챔버로부터의 열을 제거하는 지시사항을 포함하는 방법.
144. The method of claim 144,
Wherein the signal includes instructions to remove heat from the reaction chamber.
신호가, 유체를 반응 챔버 내에 도입시킴으로써 온도를 감소시키는 지시사항을 포함하는 방법.
144. The method of claim 144,
Wherein the signal comprises instructions to reduce the temperature by introducing fluid into the reaction chamber.
신호가, 반응 챔버로부터의 유체를 배출시키는 지시사항을 포함하는 방법.
145. The method of claim 146,
Wherein the signal comprises instructions to drain fluid from the reaction chamber.
반응 챔버로부터의 유체를 배출시키는 지시사항이, 유체를 스팀의 형태로 배출시키는 것을 포함하는 방법.
145. The method of claim 147,
The instructions for draining fluid from the reaction chamber include discharging the fluid in the form of steam.
산화 가능한 연료의 데이터에 기초하여, 반응 챔버 내의 단열 반응 온도를 반복적으로 계산하는 것을 추가로 포함하는 방법.
144. The method of claim 144,
Further comprising: iteratively calculating an adiabatic reaction temperature in the reaction chamber based on the data of the oxidizable fuel.
반응 챔버 내의 온도를 감소시키는 신호를, 반응 챔버 내의 온도가 2300℉를 초과하는 경우 출력하는 방법.
144. The method of claim 144,
Wherein a signal for reducing the temperature in the reaction chamber is output when the temperature in the reaction chamber exceeds 2300 DEG F.
온도가 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나의 연소정지 온도에 접근하는 경우, 반응 챔버로부터의 열을 유인하는 신호를 출력하는 방법.
144. The method of claim 144,
Wherein the temperature is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, , And when the combustion quenching temperature of at least one of acetylene, hexane, and carbon monoxide is approached, a signal that attracts heat from the reaction chamber is output.
온도가 연소정지 온도까지 증가하는 경우, 반응 챔버로부터의 열을 유인하는 신호를 출력하는 방법.
144. The method of claim 144,
And when the temperature is increased to the combustion stop temperature, outputting a signal that attracts heat from the reaction chamber.
반응 챔버 내의 온도가 연소정지 온도에 근접하는 경우, 반응 챔버로부터의 열을 유인하는 신호를 열 교환기에 출력하는 단계
를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 방법.
Determining a temperature in the reaction chamber of the oxidizer structured to maintain the gradual oxidation of the oxidizable fuel with an inlet and an outlet; And
Outputting a signal to the heat exchanger, which attracts heat from the reaction chamber, when the temperature in the reaction chamber is close to the combustion stop temperature
/ RTI >
A method for oxidizing fuel.
신호가, 액체를 반응 챔버 내에 도입시킴으로써 반응 챔버로부터의 열을 유인하는 지시사항을 포함하는 방법.
155. The method of claim 153,
Wherein the signal comprises instructions to attract heat from the reaction chamber by introducing liquid into the reaction chamber.
신호가, 반응 챔버로부터의 유체를 배출시키는 지시사항을 포함하는 방법.
156. The method of claim 154,
Wherein the signal comprises instructions to drain fluid from the reaction chamber.
반응 챔버로부터의 유체를 배출시키는 지시사항이, 유체를 스팀의 형태로 배출시키는 지시사항을 포함하는 방법.
The method of claim 155,
Wherein the instructions for draining the fluid from the reaction chamber include instructions for draining the fluid in the form of steam.
반응 챔버로부터의 열을 유인하는 신호를, 반응 챔버 내의 온도가 2300℉를 초과하는 경우 출력하는 방법.
155. The method of claim 153,
A method for outputting a signal that draws heat from a reaction chamber when the temperature in the reaction chamber exceeds 2300 DEG F.
온도가 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나의 연소정지 온도를 초과하는 경우, 반응 챔버로부터의 열을 유인하는 신호를 출력하는 방법.
155. The method of claim 153,
Wherein the temperature is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, , And when the combustion stop temperature of at least one of acetylene, hexane, and carbon monoxide is exceeded, a signal that attracts heat from the reaction chamber is output.
반응 챔버 내의 온도가 반응 챔버 내의 연료의 연소정지 온도에 근접하는 경우를 센서로 결정하는 단계
를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 방법.
Determining a temperature in the reaction chamber of the oxidizer structured to maintain the gradual oxidation of the oxidizable fuel with an inlet and an outlet; And
Determining when the temperature in the reaction chamber is close to the combustion stop temperature of the fuel in the reaction chamber as the sensor
/ RTI >
A method for oxidizing fuel.
반응 챔버 내의 계산된 단열 반응 온도가 연소정지 온도를 초과하는 경우, 반응 챔버 내의 온도를 감소시키는 신호를 출력하는 것을 추가로 포함하는 방법.
159. The method of claim 159,
Further comprising outputting a signal to reduce the temperature in the reaction chamber when the calculated adiabatic reaction temperature in the reaction chamber exceeds the combustion stop temperature.
계산된 단열 반응 온도가 반응 챔버 내의 산화 가능한 연료 및 산화제에 기초하는 방법.
160. The method of claim 160,
Wherein the calculated adiabatic reaction temperature is based on oxidizable fuel and oxidant in the reaction chamber.
신호가, 반응 챔버로부터의 열을 제거하는 지시사항을 포함하는 방법.
160. The method of claim 160,
Wherein the signal includes instructions to remove heat from the reaction chamber.
신호가, 액체를 반응 챔버 내에 도입시킴으로써 온도를 감소시키는 지시사항을 포함하는 방법.
160. The method of claim 160,
Wherein the signal comprises instructions for reducing the temperature by introducing a liquid into the reaction chamber.
반응 챔버 내의 온도를 감소시키는 신호를, 반응 챔버 내의 온도가 2300℉를 초과하는 경우 출력하는 방법.
160. The method of claim 160,
Wherein a signal for reducing the temperature in the reaction chamber is output when the temperature in the reaction chamber exceeds 2300 DEG F.
온도가 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나의 연소정지 온도를 초과하는 경우, 반응 챔버로부터의 열을 유인하는 신호를 출력하는 방법.
160. The method of claim 160,
Wherein the temperature is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, , And when the combustion stop temperature of at least one of acetylene, hexane, and carbon monoxide is exceeded, a signal that attracts heat from the reaction chamber is output.
(a) 반응 챔버 내의 실제 온도가 연료의 연소정지 온도에 근접하거나 또는 그것까지 증가하는 것, 및 (b) 반응 챔버 입구 온도가 연료의 자가점화 역치 미만에 접근하거나 또는 그것까지 낙하하는 것 중 적어도 하나의 경우, (i) 반응 챔버로부터의 열의 제거 및 (ii) 반응 챔버의 입구 온도 중 적어도 하나를 변화시키는 단계
를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 방법.
1. An oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the method comprising: receiving a gas comprising an oxidizable fuel in an oxidizer having a reaction chamber structured to maintain an oxidation process of the gas; And
(a) the actual temperature in the reaction chamber approaches or exceeds the combustion stop temperature of the fuel, and (b) at least one of the reaction chamber inlet temperatures approaching or falling below the self-ignition threshold of the fuel In one case, the step of (i) removing heat from the reaction chamber and (ii) changing at least one of the inlet temperature of the reaction chamber
/ RTI >
A method for oxidizing fuel.
반응 챔버의 실제 온도를 연소정지 온도 미만으로 유지하는 방법.
169. The method of claim 166,
Wherein the actual temperature of the reaction chamber is kept below the combustion stop temperature.
반응 챔버의 입구 온도를, 촉매 없이 연료의 산화를 지지하는 수준까지 증가시키는 방법.
169. The method of claim 166,
Wherein the inlet temperature of the reaction chamber is increased to a level that supports oxidation of the fuel without catalyst.
입구 온도를 자가점화 역치 초과로 증가시키는 방법.
169. The method of claim 166,
A method for increasing inlet temperature above a self-ignition threshold.
기체의 온도를, 반응 챔버 내에 배치된 열 교환기에 의해 증가시키는 방법.
169. The method of claim 166,
Wherein the temperature of the gas is increased by a heat exchanger disposed in the reaction chamber.
터빈 또는 피스톤 엔진에서 반응 챔버 출구로부터의 기체를 팽창시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
169. The method of claim 166,
Further comprising inflating the gas from the reaction chamber outlet in a turbine or piston engine.
연료 혼합물을 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 압축기로 연료를 압축하는 것을 추가로 포함하는 방법.
169. The method of claim 166,
Further comprising compressing the fuel with a compressor prior to introducing the fuel mixture into the reaction chamber.
반응 챔버로부터의 열의 제거가, 액체를 반응 챔버 내에 도입시키는 것을 포함하는 방법.
169. The method of claim 166,
Wherein removal of heat from the reaction chamber comprises introducing a liquid into the reaction chamber.
반응 챔버로부터 액체를 배출시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
172. The method of claim 173,
Further comprising discharging liquid from the reaction chamber.
액체를 스팀의 형태로 반응 챔버로부터 배출시키는 방법.
174. The method of claim 174,
Wherein the liquid is withdrawn from the reaction chamber in the form of steam.
반응 챔버가 촉매 없이 산화 가능한 연료의 점진적 산화를 유지하는 방법.
169. The method of claim 166,
Wherein the reaction chamber maintains a gradual oxidation of the oxidizable fuel without catalyst.
반응 챔버 내의 온도가 2300℉를 초과하는 경우, 열을 반응 챔버로부터 제거하는 방법.
169. The method of claim 166,
When the temperature in the reaction chamber exceeds 2300 DEG F, heat is removed from the reaction chamber.
산화 가능한 연료가 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
169. The method of claim 166,
Wherein the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, Pentane, acetylene, hexane, and carbon monoxide.
(i) 반응 챔버 내의 단열 반응 온도가 연료의 연소정지 온도에 근접하는 경우 반응 챔버로부터의 열의 제거; 및 (ii) 반응 챔버 입구 온도가 연료의 자가점화 역치 미만으로 낙하하는 경우 반응 챔버의 입구 온도 중 적어도 하나를 증가시키는 단계
를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 방법.
1. An oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the method comprising: receiving a gas comprising an oxidizable fuel in an oxidizer having a reaction chamber structured to maintain a progressive oxidation process; And
(i) removal of heat from the reaction chamber when the adiabatic reaction temperature in the reaction chamber is close to the combustion stop temperature of the fuel; And (ii) increasing at least one of the inlet temperature of the reaction chamber when the reaction chamber inlet temperature falls below the self-ignition threshold of the fuel
/ RTI >
A method for oxidizing fuel.
반응 챔버의 실제 온도를 연소정지 온도 미만으로 유지하는 방법.
179. The method of claim 179,
Wherein the actual temperature of the reaction chamber is kept below the combustion stop temperature.
반응 챔버의 입구 온도를, 촉매 없이 연료의 산화를 지지하는 수준까지 증가시키는 방법.
179. The method of claim 179,
Wherein the inlet temperature of the reaction chamber is increased to a level that supports oxidation of the fuel without catalyst.
입구 온도를 자가점화 역치 초과로 증가시키는 방법.
179. The method of claim 179,
A method for increasing inlet temperature above a self-ignition threshold.
기체 온도를 반응 챔버 외부에 배치된 열 교환기에 의해 증가시키고, 반응 챔버 내에 도입시키기 전에 기체를 열 교환기에 통과시키는 방법.
179. The method of claim 179,
The gas temperature is increased by a heat exchanger disposed outside the reaction chamber and the gas is passed through the heat exchanger before introduction into the reaction chamber.
(i) 반응 챔버 내의 반응 온도가 연료의 연소정지 온도에 근접하는 경우, 반응 챔버의 실제 온도가 연소정지 온도 미만으로 유지되도록, 반응 챔버로부터의 열의 제거; 및 (ii) 반응 챔버 입구 온도가 연료의 자가점화 역치 미만으로 낙하하는 경우, 반응 챔버의 입구 온도가 촉매 없이 연료의 산화를 지지하는 수준 초과로 유지되도록, 반응 챔버의 입구 온도 중 적어도 하나를 증가시키는 단계
를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 방법.
1. An oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the method comprising: receiving a gas comprising an oxidizable fuel in an oxidizer having a reaction chamber structured to maintain a gradual oxidation process without a catalyst; And
(i) removal of heat from the reaction chamber such that the actual temperature of the reaction chamber is kept below the combustion stop temperature when the reaction temperature in the reaction chamber is close to the combustion stop temperature of the fuel; And (ii) increasing at least one of the inlet temperature of the reaction chamber so that the inlet temperature of the reaction chamber is maintained above the level that supports the oxidation of the fuel without the catalyst when the reaction chamber inlet temperature falls below the self-ignition threshold of the fuel Step
/ RTI >
A method for oxidizing fuel.
입구 온도를 자가점화 온도 초과로 유지하는 방법.
184. The method of claim 184,
Wherein the inlet temperature is maintained above the self-ignition temperature.
기체의 반응 챔버 입구 온도가 제 1 반응 챔버 내에 유입되는 기체의 자가점화 역치에 근접하거나 또는 그것의 미만으로 낙하하는 경우를 검출하는 검출 모듈; 및
검출 모듈에 기초하여, 반응 챔버 내의 기체가 촉매 없이 산화하도록, 반응 챔버의 입구 온도를 변화시켜서 입구 온도를 자가점화 역치 초과로 유지하는 지시사항을 출력하는 교정 모듈
을 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 시스템.
An oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the oxidizer having a reaction chamber structured to receive a gas comprising an oxidizable fuel through an inlet and maintain an oxidation process in the reaction chamber;
A detection module for detecting when the reaction chamber inlet temperature of the gas falls close to or falls below the self-ignition threshold of the gas entering the first reaction chamber; And
A calibration module for outputting an instruction to vary the inlet temperature of the reaction chamber to keep the inlet temperature above the self-ignition threshold, so that the gas in the reaction chamber is oxidized without catalyst,
/ RTI >
A system for oxidizing fuel.
교정 모듈이, 입구 온도를 상승시키는 지시사항을 열 교환기에 출력하는 시스템.
189. The method of claim 186,
The calibration module outputs instructions to the heat exchanger to raise the inlet temperature.
열 교환기가 반응 챔버 내에 배치되어 있는 시스템.
189. The method of claim 187,
Wherein a heat exchanger is disposed in the reaction chamber.
반응 챔버가, 기체의 산화를 반응 챔버 내의 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있는 시스템.
189. The method of claim 186,
Wherein the reaction chamber is structured to maintain the oxidation of the gas below the combustion stop temperature of the fuel in the reaction chamber.
반응 챔버로부터 기체를 수용하고 기체를 팽창시키는 터빈 또는 피스톤 엔진을 추가로 포함하는 시스템.
189. The method of claim 186,
Further comprising a turbine or piston engine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas.
연료 혼합물을 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 연료 혼합물을 포함하는 기체를 수용하고 압축하는 압축기를 추가로 포함하는 시스템.
189. The method of claim 186,
Further comprising a compressor to receive and compress the gas comprising the fuel mixture prior to introducing the fuel mixture into the reaction chamber.
산화 가능한 연료가 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하는 시스템.
189. The method of claim 186,
Wherein the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, Pentane, acetylene, hexane, and carbon monoxide.
기체의 반응 챔버 입구 온도가 연료의 자가점화 역치를 향하여 낙하하는 경우를 검출하는 검출 모듈; 및
검출 모듈에 기초하여, 입구 온도를 자가점화 역치 초과로 유지하는 교정 모듈
을 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 시스템.
An oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the oxidizer having a reaction chamber structured to receive a gas comprising an oxidizable fuel through an inlet and maintain an oxidation process in the reaction chamber;
A detecting module for detecting when the reaction chamber inlet temperature of the gas drops toward the self-ignition threshold of the fuel; And
Based on the detection module, the calibration module maintains the inlet temperature above the self-
/ RTI >
A system for oxidizing fuel.
교정 모듈이, 입구 온도를 유지하는 지시사항을 열 교환기에 출력하는 시스템.
193. The method of claim 193,
The calibration module outputs instructions to the heat exchanger to maintain the inlet temperature.
열 교환기가 반응 챔버 내에 배치되어 있는 시스템.
198. The method of claim 194,
Wherein a heat exchanger is disposed in the reaction chamber.
반응 챔버가, 반응 챔버 내의 실제 온도를 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있는 시스템.
193. The method of claim 193,
Wherein the reaction chamber is structured to maintain the actual temperature in the reaction chamber below the combustion stop temperature of the fuel.
반응 챔버로부터 기체를 수용하고 기체를 팽창시키는 터빈 또는 피스톤 엔진을 추가로 포함하는 시스템.
193. The method of claim 193,
Further comprising a turbine or piston engine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas.
기체를 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 연료 혼합물을 포함하는 기체를 수용하고 압축하는 압축기를 추가로 포함하는 시스템.
193. The method of claim 193,
Further comprising a compressor to receive and compress the gas comprising the fuel mixture prior to introducing the gas into the reaction chamber.
산화 가능한 연료가 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하는 시스템.
193. The method of claim 193,
Wherein the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, Pentane, acetylene, hexane, and carbon monoxide.
연료가 반응 챔버 내에서 자가점화 역치 초과 및 연료의 연소정지 온도 미만에서 산화하도록, 반응 챔버 입구 온도를 연료의 자가점화 역치 초과로 유지하는 열 교환기
를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 시스템.
An oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the oxidizer having a reaction chamber structured to receive a gas comprising an oxidizable fuel through an inlet and maintain the oxidation process; And
A heat exchanger for maintaining the reaction chamber inlet temperature above the self-ignition threshold of the fuel so that the fuel oxidizes within the reaction chamber above the self-ignition threshold and below the combustion stop temperature of the fuel
/ RTI >
A system for oxidizing fuel.
반응 챔버 입구 온도가 자가점화 역치에 근접하는 경우를 검출하는 검출 모듈을 추가로 포함하는 시스템.
214. The apparatus of claim 200,
Further comprising a detection module for detecting when the reaction chamber inlet temperature is close to a self-ignition threshold.
열 교환기가 반응 챔버 내에 배치되어 있는 시스템.
214. The apparatus of claim 200,
Wherein a heat exchanger is disposed in the reaction chamber.
반응 챔버로부터 기체를 수용하고 기체를 팽창시키는 터빈 또는 피스톤 엔진을 추가로 포함하는 시스템.
214. The apparatus of claim 200,
Further comprising a turbine or piston engine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas.
연료 혼합물을 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 연료 혼합물을 포함하는 기체를 수용하고 압축하는 압축기를 추가로 포함하는 시스템.
214. The apparatus of claim 200,
Further comprising a compressor to receive and compress the gas comprising the fuel mixture prior to introducing the fuel mixture into the reaction chamber.
산화 가능한 연료가 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하는 시스템.
214. The apparatus of claim 200,
Wherein the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, Pentane, acetylene, hexane, and carbon monoxide.
(a) 실제 반응 온도가 연료의 연소정지 온도에 근접하거나 또는 그것을 초과하는 것, 및 (b) 입구 온도가 연료의 자가점화 역치 미만에 접근하거나 또는 그것까지 낙하하는 것 중 적어도 하나의 경우를 센서로 결정하는 단계; 및
(i) 연소정지 온도 미만으로 잔존하도록 반응 챔버 내의 실제 반응 온도의 감소 및 (ii) 입구 온도를 자가점화 역치 초과로 유지하도록 입구 온도에서의 증가 중 적어도 하나를 결정하는 단계
를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 방법.
Determining at least one of (i) the actual reaction temperature of the fuel in the reaction chamber and (ii) the inlet temperature of the reaction chamber in an engineered reaction chamber having an inlet and an outlet and maintaining an oxidation process of the oxidizable fuel;
(a) the actual reaction temperature approaches or exceeds the combustion stop temperature of the fuel, and (b) the at least one of the inlet temperature approaches or falls below the self-ignition threshold of the fuel, ; And
determining at least one of (i) a reduction in the actual reaction temperature in the reaction chamber to remain below the combustion stop temperature and (ii) an increase in inlet temperature such that the inlet temperature is maintained above the self-ignition threshold
/ RTI >
A method for oxidizing fuel.
실제 반응 온도의 감소가 반응 챔버로부터의 열의 제거를 포함하는 방법.
207. The method of claim 206,
Wherein the reduction of the actual reaction temperature comprises the removal of heat from the reaction chamber.
반응 챔버로부터의 열의 제거가, 유체를 반응 챔버 내에 도입시키는 것을 포함하는 방법.
207. The method of claim 207,
Wherein removal of heat from the reaction chamber comprises introducing fluid into the reaction chamber.
열의 제거가, 유체를 반응 챔버로부터 배출시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
203. The method of claim 208,
Wherein removal of the heat further comprises draining the fluid from the reaction chamber.
반응 챔버가 유체를 스팀의 형태로 배출시키도록 구조화되어 있는 방법.
219. The method of claim 209,
Wherein the reaction chamber is structured to discharge the fluid in the form of steam.
입구 온도에서의 증가가, 연료를 열 교환기를 통해 가하는 것을 포함하는 방법.
207. The method of claim 206,
Wherein an increase in inlet temperature comprises applying fuel through a heat exchanger.
열 교환기가 반응 챔버 내에 배치되어 있는 방법.
213. The method of claim 211,
Wherein a heat exchanger is disposed in the reaction chamber.
연소정지 온도가 약 2300℉인 방법.
207. The method of claim 206,
RTI ID = 0.0 > 2300 F. < / RTI >
산화 가능한 연료가 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
207. The method of claim 206,
Wherein the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, Pentane, acetylene, hexane, and carbon monoxide.
(a) 실제 반응 온도가 연료의 연소정지 온도에 근접하거나 또는 그것을 초과하는 것, 및 (b) 반응 챔버 입구 온도가 연료의 자가점화 역치 미만에 접근하거나 또는 그것까지 낙하하는 것 중 적어도 하나의 경우를 결정하는 단계; 및
(i) 연소정지 온도 미만으로 유지되도록 반응 챔버 내의 실제 온도를 감소시키거나 또는 실제 온도의 증가를 감소시키는 것 및 (ii) 입구 온도를 연료의 자가점화 역치 초과로 증가시키는 것 중 적어도 하나의 지시사항을 출력하는 단계
를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 방법.
Determining at least one of (i) the actual reaction temperature of the fuel in the reaction chamber and (ii) the inlet temperature of the reaction chamber in an engineered reaction chamber having an inlet and an outlet and maintaining an oxidation process of the oxidizable fuel;
(a) the actual reaction temperature approaches or exceeds the combustion stop temperature of the fuel, and (b) at least one of the reaction chamber inlet temperatures approaches or falls below the self-ignition threshold of the fuel ; And
(i) decreasing the actual temperature in the reaction chamber or reducing the increase in actual temperature so as to remain below the combustion stop temperature, and (ii) increasing the inlet temperature to above the self- Steps to Print
/ RTI >
A method for oxidizing fuel.
출력이 반응 챔버로부터의 열을 제거하는 지시사항을 포함하는 방법.
215. The method of claim 215,
Wherein the output includes instructions to remove heat from the reaction chamber.
유체를 반응 챔버 내에 도입시킴으로써 반응 챔버로부터의 열을 제거하는 것을 추가로 포함하는 방법.
216. The method of claim 216,
Further comprising removing heat from the reaction chamber by introducing fluid into the reaction chamber.
열의 제거가, 유체를 반응 챔버로부터 배출시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
219. The method of claim 217,
Wherein removal of the heat further comprises draining the fluid from the reaction chamber.
유체를 스팀의 형태로 반응 챔버로부터 배출시키는 방법.
219. The method of claim 218,
Wherein the fluid is withdrawn from the reaction chamber in the form of steam.
출력이, 연료를 열 교환기를 통해 가함으로써 입구 온도를 증가시키는 것을 포함하는 방법.
215. The method of claim 215,
Wherein the output includes increasing the inlet temperature by applying fuel through the heat exchanger.
열 교환기가 반응 챔버 내에 배치되어 있는 방법.
215. The method of claim 215,
Wherein a heat exchanger is disposed in the reaction chamber.
연소정지 온도가 약 2300℉인 방법.
215. The method of claim 215,
RTI ID = 0.0 > 2300 F. < / RTI >
산화 가능한 연료가 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
215. The method of claim 215,
Wherein the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, Pentane, acetylene, hexane, and carbon monoxide.
기체의 반응 챔버 입구 온도가 연료의 자가점화 역치 미만에 근접하거나 또는 그것까지 낙하하는 경우, (i) 입구 온도가 자가점화 역치 초과로 유지되고, (ii) 반응 챔버가 촉매 없이 반응 챔버 내의 연료의 산화를 유지하도록, 추가적인 열을 기체에 도입시키는 단계
를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 방법.
1. An oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the method comprising: receiving a gas comprising an oxidizable fuel in an oxidizer having a reaction chamber structured to maintain an oxidation process; And
(I) the inlet temperature is maintained above the self-ignition threshold, and (ii) the reaction chamber is maintained at a temperature below the self-ignition threshold of the fuel in the reaction chamber Introducing additional heat into the gas to maintain oxidation,
/ RTI >
A method for oxidizing fuel.
추가적인 열을 열 교환기에 의해 도입시키는 방법.
224. The method of claim 224,
A method for introducing additional heat by a heat exchanger.
열 교환기가 반응 챔버 내에 배치되어 있는 방법.
222. The method of claim 225,
Wherein a heat exchanger is disposed in the reaction chamber.
반응 챔버가, 산화 가능한 연료의 산화를 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지하는 방법.
224. The method of claim 224,
Wherein the reaction chamber maintains the oxidation of the oxidizable fuel below the combustion stop temperature of the fuel.
반응 챔버로부터 기체를 수용하고 기체를 팽창시키는 터빈 또는 피스톤 엔진을 추가로 포함하는 방법.
224. The method of claim 224,
Further comprising a turbine or piston engine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas.
연료 혼합물을 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 연료 혼합물을 포함하는 기체를 수용하고 압축하는 압축기를 추가로 포함하는 방법.
224. The method of claim 224,
Further comprising a compressor for receiving and compressing the gas comprising the fuel mixture before introducing the fuel mixture into the reaction chamber.
산화 가능한 연료가 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
224. The method of claim 224,
Wherein the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, Pentane, acetylene, hexane, and carbon monoxide.
기체의 반응 챔버 입구 온도가 연료의 자가점화 역치 미만에 근접하거나 또는 그것까지 낙하하는 경우, 입구 온도를 자가점화 역치 초과의 수준까지 증가시키는 단계
를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 방법.
1. An oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the method comprising: receiving a gas comprising an oxidizable fuel in an oxidizer having a first reaction chamber structured to maintain an oxidation process of the fuel; And
Increasing the inlet temperature to a level above the self-ignition threshold if the reaction chamber inlet temperature of the gas is close to or falls below the self-ignition threshold of the fuel
/ RTI >
A method for oxidizing fuel.
반응 챔버가 촉매 없이 반응 챔버 내의 연료의 점진적 산화를 유지하는 방법.
240. The method of claim 231,
Wherein the reaction chamber maintains gradual oxidation of the fuel in the reaction chamber without a catalyst.
입구 온도를 열 교환기에 의해 증가시키는 방법.
240. The method of claim 231,
Wherein the inlet temperature is increased by a heat exchanger.
열 교환기가 반응 챔버 내에 배치되어 있는 방법.
240. The method of claim 233,
Wherein a heat exchanger is disposed in the reaction chamber.
반응 챔버가, 연료의 산화를 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있는 방법.
240. The method of claim 231,
Wherein the reaction chamber is structured to maintain the oxidation of the fuel below the combustion termination temperature of the fuel.
반응 챔버로부터 기체를 수용하고 기체를 팽창시키는 터빈 또는 피스톤 엔진을 추가로 포함하는 방법.
240. The method of claim 231,
Further comprising a turbine or piston engine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas.
연료 혼합물을 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 연료 혼합물을 포함하는 기체를 수용하고 압축하는 압축기를 추가로 포함하는 방법.
240. The method of claim 231,
Further comprising a compressor for receiving and compressing the gas comprising the fuel mixture before introducing the fuel mixture into the reaction chamber.
산화 가능한 연료가 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
240. The method of claim 231,
Wherein the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, Pentane, acetylene, hexane, and carbon monoxide.
입구 온도가 자가점화 역치 초과로 잔존하도록, 기체의 입구 온도를 증가시키는 신호를 출력하는 단계
를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 방법.
Determining a case where the inlet temperature of the gas containing oxidizable fuel at the inlet approaches or falls below the self-ignition threshold of the fuel in the reaction chamber structured to maintain the oxidation process with an inlet and an outlet; And
Outputting a signal to increase the inlet temperature of the gas such that the inlet temperature remains above the self-ignition threshold value
/ RTI >
A method for oxidizing fuel.
신호가, 기체를 열 교환기로 가열시키는 지시사항을 포함하는 방법.
239. The method of claim 239,
Wherein the signal comprises instructions for heating the gas to a heat exchanger.
열 교환기가 반응 챔버 내에 배치되어 있는 방법.
241. The method of claim 240,
Wherein a heat exchanger is disposed in the reaction chamber.
반응 챔버가, 연료의 산화를 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있는 방법.
239. The method of claim 239,
Wherein the reaction chamber is structured to maintain the oxidation of the fuel below the combustion termination temperature of the fuel.
반응 챔버가, 연료의 산화를 약 2300℉ 미만으로 유지하도록 구조화되어 있는 방법.
239. The method of claim 239,
Wherein the reaction chamber is structured to maintain the oxidation of the fuel at less than about 2300 [deg.] F.
반응 챔버로부터 기체를 수용하고 기체를 팽창시키는 터빈 또는 피스톤 엔진을 추가로 포함하는 방법.
239. The method of claim 239,
Further comprising a turbine or piston engine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas.
연료 혼합물을 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 연료 혼합물을 포함하는 기체를 수용하고 압축하는 압축기를 추가로 포함하는 방법.
239. The method of claim 239,
Further comprising a compressor for receiving and compressing the gas comprising the fuel mixture before introducing the fuel mixture into the reaction chamber.
산화 가능한 연료가 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
239. The method of claim 239,
Wherein the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, Pentane, acetylene, hexane, and carbon monoxide.
기체의 반응 챔버 입구 온도가 기체의 자가점화 역치 미만에 근접하거나 또는 그것까지 낙하하는 경우를 검출하는 단계; 및
반응 챔버 내의 온도가 연소정지 온도 미만으로 잔존하면서 기체 입구 온도가 자가점화 온도 초과로 유지되도록, 입구 온도를 증가시키는 지시사항을 출력하는 단계
를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 방법.
A method of oxidizing fuel in a system containing a gas containing an oxidizable fuel, in an oxidizer having a reaction chamber structured to maintain the gradual oxidation of the fuel without catalyst, comprising: a reaction chamber having an inlet and an outlet; ,
Detecting a case where the reaction chamber inlet temperature of the gas is close to or falls below the self-ignition threshold of the gas; And
Outputting an instruction to increase the inlet temperature such that the temperature in the reaction chamber remains below the combustion stop temperature and the gas inlet temperature remains above the self-ignition temperature
/ RTI >
A method for oxidizing fuel.
지시사항이, 열 교환기에 의해 기체에 대한 열 전달을 증가시키는 방법.
26. The method of claim 247,
Wherein the instructions increase the heat transfer to the gas by the heat exchanger.
열 교환기가 반응 챔버 내에 배치되어 있는 방법.
248. The method of claim 248,
Wherein a heat exchanger is disposed in the reaction chamber.
반응 챔버가, 연료의 산화를 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있는 방법.
26. The method of claim 247,
Wherein the reaction chamber is structured to maintain the oxidation of the fuel below the combustion termination temperature of the fuel.
반응 챔버가, 연료의 산화를 약 2300℉ 미만으로 유지하도록 구조화되어 있는 방법.
26. The method of claim 247,
Wherein the reaction chamber is structured to maintain the oxidation of the fuel at less than about 2300 [deg.] F.
반응 챔버로부터 기체를 수용하고 기체를 팽창시키는 터빈 또는 피스톤 엔진을 추가로 포함하는 방법.
26. The method of claim 247,
Further comprising a turbine or piston engine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas.
기체를 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 연료 혼합물을 포함하는 기체를 수용하고 압축하는 압축기를 추가로 포함하는 방법.
26. The method of claim 247,
Further comprising a compressor to receive and compress the gas comprising the fuel mixture prior to introducing the gas into the reaction chamber.
연료의 점진적 산화가 반응 챔버 내에서 유지되도록, 반응 챔버 내의 실제 온도는 연소정지 온도 미만 및 자가점화 역치 초과의 수준으로 유지되는,
연료를 산화시키기 위한 방법.
Determining, as a sensor, when the inlet temperature of the gas containing oxidizable fuel at the inlet approaches the self-ignition threshold of the gas in the reaction chamber structured to maintain the oxidation process with an inlet and an outlet,
The actual temperature in the reaction chamber is maintained at a level below the combustion stop temperature and above the self-ignition threshold, so that the gradual oxidation of the fuel is maintained in the reaction chamber.
A method for oxidizing fuel.
자가점화 역치 초과로 잔존하도록 기체의 입구 온도를 증가시키는 신호를 출력하는 것을 추가로 포함하는 방법.
254. The method of claim 254,
Further comprising outputting a signal to increase the inlet temperature of the gas so as to remain above the self-ignition threshold value.
신호가, 열 교환기에 의해 기체에 대한 열 전달을 증가시키는 지시사항을 포함하는 방법.
254. The method of claim 254,
Wherein the signal comprises instructions to increase heat transfer to the gas by the heat exchanger.
열 교환기가 반응 챔버 내에 배치되어 있는 방법.
263. The method of claim 256,
Wherein a heat exchanger is disposed in the reaction chamber.
반응 챔버 내에 배치되며, (i) 반응 챔버의 내부 온도를 연소정지 온도 미만으로 유지하고 (ii) 연료의 반응 챔버 입구 온도를 연료의 자가점화 온도 초과로 유지하도록 구조화된 열 교환 매질을 포함하며,
매질은 반응 챔버 외부에서 순환하며 이로 인해 반응 챔버로부터 열을 유인하여서 내부 온도가 연소정지 온도 미만으로 유지되는,
연료를 산화시키기 위한 시스템.
An oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the oxidizer comprising: (a) an oxidizer having a reaction chamber structured to receive a gas comprising an oxidizable fuel through an inlet, and (b) maintain the oxidation process of the gas; And
And a heat exchange medium structured to maintain (i) the internal temperature of the reaction chamber below the combustion stop temperature and (ii) the reaction chamber inlet temperature of the fuel above the self-ignition temperature of the fuel,
The medium is circulated outside the reaction chamber, thereby drawing heat from the reaction chamber and maintaining the internal temperature below the termination temperature,
A system for oxidizing fuel.
매질의 순환이, 입구에서 기체를 가열하고 연료의 입구 온도를 자가점화 온도 초과로 유지하도록 구조화되어 있는 시스템.
259. The method of claim 258,
Wherein the circulation of the medium is structured to heat the gas at the inlet and maintain the inlet temperature of the fuel above the self-ignition temperature.
매질의 순환이, 반응 챔버 내의 기체로부터 열을 유인하여서 기체의 내부 온도를 기체의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있는 시스템.
259. The method of claim 258,
Wherein the circulation of the medium is structured to draw heat from the gas in the reaction chamber to keep the internal temperature of the gas below the gaseous quench temperature of the gas.
매질이, 반응 챔버를 통해 순환되는 다수의 스틸(steel) 구조들을 포함하는 시스템.
259. The method of claim 258,
Wherein the medium comprises a plurality of steel structures that are circulated through the reaction chamber.
매질이, 반응 챔버를 통해 순환되는 유체를 포함하는 시스템.
259. The method of claim 258,
Wherein the medium comprises a fluid circulated through the reaction chamber.
매질이 순환하는 속도가, 내부 온도 및 입구 온도 중 적어도 하나에 기초하는 시스템.
259. The method of claim 258,
Wherein the rate at which the medium circulates is based on at least one of an internal temperature and an inlet temperature.
매질이 반응 챔버 외부에서 순환하는 경우, 매질로부터 열이 유인되는 시스템.
The method according to claim 1,
When the medium circulates outside the reaction chamber, heat is drawn from the medium.
반응 챔버 내의 산화 후에 반응 챔버의 입구를 향해 생성 기체의 적어도 일부가 향하고 생성 기체를 입구에서 반응 챔버 내에 도입시키는 재순환 경로를 포함하며,
생성 기체의 도입은 기체의 입구 온도를 기체의 자가점화 온도 초과로 증가시키는,
연료를 산화시키기 위한 시스템.
An oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the reaction chamber being structured to receive a gas comprising an oxidizable fuel through an inlet, the oxidizer being structured to maintain an oxidation process of the gas in the reaction chamber; And
And a recycle path for introducing the product gas into the reaction chamber at the inlet, wherein at least a portion of the product gas is directed toward the inlet of the reaction chamber after oxidation in the reaction chamber,
The introduction of the product gas increases the inlet temperature of the gas to above the self-ignition temperature of the gas,
A system for oxidizing fuel.
생성 기체의 재순환이 반응 챔버 내의 산소 함량 수준을 감소시키는 시스템.
264. The method of claim 265,
Wherein recirculation of the product gas reduces the level of oxygen content in the reaction chamber.
재순환되는 생성 기체의 양이 입구 온도에 기초하는 시스템.
264. The method of claim 265,
Wherein the amount of recycled product gas is based on the inlet temperature.
재순환되는 생성 기체의 양이 반응 챔버의 내부 온도에 기초하는 시스템.
264. The method of claim 265,
Wherein the amount of recycled product gas is based on the internal temperature of the reaction chamber.
반응 챔버 내에 배치되며, (i) 반응 챔버의 내부 온도를 연소정지 온도 미만으로 유지하고 (ii) 연료의 반응 챔버 입구 온도를 연료의 자가점화 온도 초과로 유지하도록 구조화된 열 교환 매질을 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 시스템.
An oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the reaction chamber being structured to receive a gas comprising an oxidizable fuel through an inlet, the oxidizer being structured to maintain an oxidation process of the gas in the reaction chamber; And
(Ii) a heat exchange medium structured to maintain the reaction chamber inlet temperature of the fuel above the self-ignition temperature of the fuel, and (iii)
A system for oxidizing fuel.
열 교환 매질이 유체를 포함하는 시스템.
269. The method of claim 269,
Wherein the heat exchange medium comprises a fluid.
유체가 순환되며, 매질의 순환이, 입구에서 기체를 가열하고 기체의 입구 온도를 기체의 자가점화 온도 초과로 유지하도록 구조화되어 있는 시스템.
269. The method of claim 269,
Wherein the fluid is circulated and the circulation of the medium is structured to heat the gas at the inlet and maintain the inlet temperature of the gas above the self-ignition temperature of the gas.
열 교환 매질이 모래(sand)를 포함하는 시스템.
269. The method of claim 269,
Wherein the heat exchange medium comprises sand.
열 교환 매질이 다수의 균일하게 적층된 구조물들을 포함하는 시스템.
269. The method of claim 269,
Wherein the heat exchange medium comprises a plurality of uniformly stacked structures.
열 교환 매질이 다수의 적층된 디스크(disk)를 포함하며, 각각은 기체가 유동하도록 허용되어 있는 다수의 천공들을 갖는 시스템.
269. The method of claim 269,
A heat exchange medium comprising a plurality of stacked disks, each having a plurality of perforations allowing gas to flow therethrough.
열 교환 매질이 반응 챔버 내의 열을 입구를 향하여 전도하도록 구조화되며, 이로 인해 입구를 통해 수용되는 기체가 자가점화 온도 초과로 가열되는 시스템.
269. The method of claim 269,
Wherein the heat exchange medium is structured to conduct heat in the reaction chamber toward the inlet, whereby the gas received through the inlet is heated to a temperature above the self-ignition temperature.
왕복 엔진에 커플링되어 있는, 혼합물을 왕복 피스톤 챔버에서 압축하는 압축 챔버;
혼합물을 압축 챔버로부터 제 1 입구를 통해 수용하고 내부 온도에서 혼합물의 산화를 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하며 촉매 없이 혼합물을 산화시키기 충분하도록 구조화되어 있는 산화 챔버; 및
산화 생성 기체를 산화 챔버로부터 수용하고 팽창 챔버 내의 생성 기체를 왕복 피스톤을 통해 팽창시키는 팽창 챔버(expansion chamber)
를 포함하는,
스플릿 사이클 왕복 엔진(split cycle reciprocating engine).
An intake for receiving an air-fuel mixture comprising a mixture of air and gaseous fuel;
A compression chamber coupled to the reciprocating engine for compressing the mixture in the reciprocating piston chamber;
An oxidation chamber adapted to receive the mixture from the compression chamber through the first inlet and to maintain the oxidation of the mixture at an internal temperature below the combustion quench temperature of the mixture and to oxidize the mixture without catalyst; And
An expansion chamber for receiving the oxidation-producing gas from the oxidation chamber and for expanding the product gas in the expansion chamber through the reciprocating piston,
/ RTI >
Split cycle reciprocating engine.
산화 챔버가, 혼합물의 입구 온도를 혼합물의 자가점화 온도 초과로 유지하도록 구조화되어 있는 시스템.
274. The method of claim 276,
Wherein the oxidation chamber is structured to maintain the inlet temperature of the mixture above the self-ignition temperature of the mixture.
혼합물을 산화 챔버 내에 도입시키기 전, 생성 기체로부터 열을 유인하고 혼합물을 가열하도록 구조화된 열 교환기를 추가로 포함하는 시스템.
274. The method of claim 276,
Further comprising a heat exchanger structured to draw heat from the product gas and heat the mixture before introducing the mixture into the oxidation chamber.
열 교환기가 튜브-인-튜브 열 교환기를 포함하는 시스템.
278. The method of claim 278,
Wherein the heat exchanger comprises a tube-in-tube heat exchanger.
산화 챔버 내에 배치된 열 교환 매질을 추가로 포함하는 시스템.
274. The method of claim 276,
Further comprising a heat exchange medium disposed within the oxidation chamber.
매질이, 산화 챔버의 입구를 향해 열을 전도함으로써 산화 챔버의 내부 온도를 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있으며, 산화 챔버의 입구에서 매질은 산화 챔버 내에 도입되는 혼합물에 의해 냉각되는 시스템.
29. The method of claim 280,
Wherein the medium is structured to maintain the internal temperature of the oxidation chamber below the combustion stop temperature by conducting heat toward the inlet of the oxidation chamber and wherein the medium at the inlet of the oxidation chamber is cooled by the mixture introduced into the oxidation chamber.
연료가 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하는 시스템.
274. The method of claim 276,
Wherein the fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, butylene- , Acetylene, hexane, and carbon monoxide.
(i) 공기와 기체 연료의 혼합물을 포함하는 기체 공기-연료 혼합물을 수용하며, 혼합물을 압축 챔버에 가하도록 구조화되어 있는 인테이크; (ii) 촉매 없이 혼합물을 산화시키기 충분하게, 혼합물을 압축 챔버로부터 수용하고 내부 반응 챔버 온도에서 혼합물의 산화를 유지하도록 구조화되어 있는 반응 챔버를 포함하는 가열 사이클을 포함하며,
팽창 챔버는 산화 생성 기체를 반응 챔버로부터 수용하고 팽창 챔버 내의 생성 기체를 왕복 피스톤을 통해 팽창시키도록 구조화되어 있는,
스플릿 사이클 왕복 엔진.
(i) at least one compression chamber having a reciprocating piston therein and (ii) at least one expansion chamber having a reciprocating piston therein; And
(i) an intake configured to receive a gaseous air-fuel mixture comprising a mixture of air and gaseous fuel, the mixture being introduced into the compression chamber; (ii) a reaction chamber comprising a reaction chamber structured to receive the mixture from the compression chamber and maintain the oxidation of the mixture at an internal reaction chamber temperature, sufficient to oxidize the mixture without catalyst,
Wherein the expansion chamber is structured to receive the oxidation product gas from the reaction chamber and to expand the product gas in the expansion chamber through the reciprocating piston,
Split cycle reciprocating engine.
반응 챔버가 입구를 포함하며, 반응 챔버가 입구에서 혼합물의 입구 온도를 혼합물의 자가점화 온도 초과로 유지하도록 구조화되어 있는 시스템.
29. The method of claim 283,
Wherein the reaction chamber comprises an inlet and wherein the reaction chamber is structured to maintain the inlet temperature of the mixture at the inlet above the self-ignition temperature of the mixture.
혼합물을 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 반응 챔버의 생성 기체로부터 열을 유인하고 혼합물을 가열하도록 구조화된 열 교환기를 추가로 포함하는 시스템.
29. The method of claim 283,
Further comprising a heat exchanger structured to draw heat from the product gas of the reaction chamber and heat the mixture before introducing the mixture into the reaction chamber.
열 교환기가 튜브-인-튜브 열 교환기를 포함하는 시스템.
284. The method of claim 285,
Wherein the heat exchanger comprises a tube-in-tube heat exchanger.
생성 기체가 반응 챔버 내에 역으로 가해지며 반응 챔버 내에 도입된 공기-연료 혼합물과 조합되는 시스템.
284. The method of claim 285,
Wherein the product gas is added back into the reaction chamber and combined with the air-fuel mixture introduced into the reaction chamber.
반응 챔버 내에 배치된 열 교환 매질을 추가로 포함하는 시스템.
29. The method of claim 283,
Further comprising a heat exchange medium disposed within the reaction chamber.
매질이, 반응 챔버의 입구를 향해 열을 전도함으로써 반응 챔버의 내부 온도를 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있으며, 산화 챔버의 입구에서 매질은 산화 챔버 내에 도입되는 혼합물에 의해 냉각되는 시스템.
298. The apparatus of claim 288,
Wherein the medium is structured to maintain the internal temperature of the reaction chamber below the combustion quench temperature of the mixture by conduction of heat towards the inlet of the reaction chamber and wherein the medium at the inlet of the oxidation chamber is cooled by a mixture introduced into the oxidation chamber .
연료가 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하는 시스템.
29. The method of claim 283,
Wherein the fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, butylene- , Acetylene, hexane, and carbon monoxide.
왕복 엔진에 커플링된 압축 챔버로 혼합물을 압축하고 혼합물을 왕복 피스톤 챔버에서 압축하는 단계;
혼합물을 압축 챔버로부터 입구를 통해 수용하고 반응 챔버의 내부 온도에서 연료의 산화를 촉매 없이 유지하도록 구조화된 산화 챔버에서 혼합물을 산화시키는 단계; 및
왕복 피스톤 챔버에 커플링된 왕복 피스톤 챔버에서의 반응 챔버로부터 가열된 생성 기체를 팽창시키며 이로 인해 왕복 엔진이 구동되는 단계를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 방법.
Receiving a gaseous air-fuel mixture comprising a mixture of air and gaseous fuel via an intake;
Compressing the mixture into a compression chamber coupled to a reciprocating engine and compressing the mixture in a reciprocating piston chamber;
Oxidizing the mixture in a structured oxidation chamber to receive the mixture from the compression chamber through the inlet and maintain the oxidation of the fuel at the internal temperature of the reaction chamber without catalyst; And
Expanding the heated product gas from the reaction chamber in the reciprocating piston chamber coupled to the reciprocating piston chamber, thereby driving the reciprocating engine.
A method for oxidizing fuel.
반응 챔버의 내부 온도를 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지하는 방법.
29. The method of claim 291,
Wherein the internal temperature of the reaction chamber is kept below the combustion stop temperature of the fuel.
반응 챔버에서의 온도가 연소정지 온도에 근접하거나 또는 그것까지 상승하는 경우 반응 챔버로부터 열을 제거하는 것을 추가로 포함하는 방법.
29. The method of claim 292,
Further comprising removing heat from the reaction chamber when the temperature in the reaction chamber approaches or rises to a combustion stop temperature.
입구에서의 혼합물의 온도를 혼합물의 자가점화 온도 초과로 유지하는 방법.
29. The method of claim 291,
Wherein the temperature of the mixture at the inlet is maintained above the self-ignition temperature of the mixture.
반응 챔버에서의 혼합물을 산화시키기 전, 열 교환기에 의해 혼합물을 가열시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
29. The method of claim 291,
Further comprising heating the mixture by a heat exchanger prior to oxidizing the mixture in the reaction chamber.
열 교환기가 반응 챔버 내에 배치되어 있는 방법.
298. The method of claim 295,
Wherein a heat exchanger is disposed in the reaction chamber.
반응 챔버의 입구에서 혼합물의 입구 온도가 혼합물의 자가점화 온도 미만인 방법.
29. The method of claim 296,
Wherein the inlet temperature of the mixture at the inlet of the reaction chamber is below the self-ignition temperature of the mixture.
혼합물을 열 교환기 내에서 자가점화 온도 초과의 온도까지 가열하는 방법.
29. The method of claim 296,
Wherein the mixture is heated in the heat exchanger to a temperature above the self-ignition temperature.
혼합물을 압축 챔버로부터 입구를 통해 수용하도록 구조화된 반응 챔버에서, 혼합물을 연료의 자가점화 온도 초과 및 연료의 연소정지 온도 미만으로 산화시키는 단계; 및
왕복 엔진에 커플링된 왕복 피스톤 챔버에서 반응 챔버로부터 생성 기체를 팽창시키며 이로 인해 왕복 엔진이 구동되는 단계
를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 방법.
Compressing an air-fuel mixture comprising a mixture of air and gaseous fuel in a reciprocating piston compression chamber coupled to a reciprocating engine;
Oxidizing the mixture to a temperature above the self-ignition temperature of the fuel and below the temperature of the combustion stop of the fuel, in a reaction chamber structured to receive the mixture from the compression chamber through the inlet; And
The step of expanding the product gas from the reaction chamber in the reciprocating piston chamber coupled to the reciprocating engine, thereby driving the reciprocating engine
/ RTI >
A method for oxidizing fuel.
반응 챔버의 내부 온도를 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하는 방법.
29. The method of claim 299,
Wherein the internal temperature of the reaction chamber is maintained below the combustion quench temperature of the mixture.
반응 챔버에서의 단열 온도가 연소정지 온도 초과에 근접하거나 또는 그것까지 상승하는 경우 반응 챔버로부터 열을 제거하는 것을 추가로 포함하는 방법.
41. The method of claim 300,
Further comprising removing heat from the reaction chamber when the adiabatic temperature in the reaction chamber approaches or exceeds the burn-stop temperature.
입구에서의 혼합물의 온도를 혼합물의 자가점화 온도 초과로 유지하는 방법.
29. The method of claim 299,
Wherein the temperature of the mixture at the inlet is maintained above the self-ignition temperature of the mixture.
반응 챔버에서의 연료를 산화시키기 전, 열 교환기에 의해 혼합물을 가열시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
29. The method of claim 299,
Further comprising heating the mixture by a heat exchanger before oxidizing the fuel in the reaction chamber.
열 교환기가 반응 챔버 내에 배치되어 있는 방법.
41. The method of claim 303,
Wherein a heat exchanger is disposed in the reaction chamber.
반응 챔버의 입구에서 혼합물의 입구 온도가 혼합물의 자가점화 온도 미만인 방법.
41. The method of claim 304,
Wherein the inlet temperature of the mixture at the inlet of the reaction chamber is below the self-ignition temperature of the mixture.
혼합물을 열 교환기 내에서 자가점화 온도 초과의 온도까지 가열하는 방법.
41. The method of claim 304,
Wherein the mixture is heated in the heat exchanger to a temperature above the self-ignition temperature.
반응 챔버 내의 혼합물을 혼합물의 자가점화 온도 초과 및 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 점진적으로 산화시키도록 구조화된 반응 챔버에, 압축 피스톤으로부터의 혼합물을 가하는 단계; 및
반응 챔버로부터의 생성 기체를 왕복 엔진에 커플링된 왕복 팽창 피스톤에서의 팽창에 가하며 이로 인해 왕복 엔진이 구동되는 단계
를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 방법.
Applying an air-fuel mixture comprising a mixture of air and gaseous fuel to compression in a reciprocating compression piston coupled to a reciprocating engine;
Applying a mixture from a compression piston to a reaction chamber structured to progressively oxidize the mixture in the reaction chamber to a self-ignition temperature of the mixture below the combustion quench temperature of the mixture; And
The generation gas from the reaction chamber is added to the expansion in the reciprocating expansion piston coupled to the reciprocating engine, whereby the reciprocating engine is driven
/ RTI >
A method for oxidizing fuel.
반응 챔버의 온도가 연소정지 온도에 근접하거나 또는 그것을 초과하는 경우를 센서로 결정하는 것을 추가로 포함하는 방법.
317. The method of claim 307,
Further comprising determining as a sensor that the temperature of the reaction chamber is close to or exceeding the combustion termination temperature.
반응 챔버에서의 온도가 연소정지 온도 미만으로 유지되도록, 반응 챔버에서의 온도가 연소정지 온도에 근접하는 경우 반응 챔버로부터의 열의 제거를 가하는 것을 추가로 포함하는 방법.
31. The method of claim 308,
Further comprising applying heat removal from the reaction chamber when the temperature in the reaction chamber is close to the combustion quench temperature such that the temperature in the reaction chamber is maintained below the combustion quench temperature.
반응 챔버 내의 내부 온도를 약 2300℉ 미만으로 유지하는 것을 추가로 포함하는 방법.
317. The method of claim 307,
RTI ID = 0.0 > 2300 F < / RTI > within the reaction chamber.
반응 챔버의 출구로부터 수용되며 반응 챔버 내의 연료의 산화로부터의 생성 기체를 함유하는 연도 기체(flue gas)를, 결정된 산소 함량 수준에 기초하여 반응 챔버 내에 도입시키는 지시사항을 출력하는 단계
를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 방법.
Determining an oxygen content level in the reaction chamber structured to progressively oxidize fuel in the gas mixture with an inlet and an outlet and without a catalyst; And
Outputting instructions for introducing flue gas received from the outlet of the reaction chamber and containing product gas from the oxidation of the fuel in the reaction chamber into the reaction chamber based on the determined oxygen content level
/ RTI >
A method for oxidizing fuel.
연도 기체를 도입시키는 것이, 연도 기체를 기체 혼합물과 혼합하는 것을 포함하는 방법.
313. The method of claim 311,
Introducing the flue gas comprises mixing the flue gas with the gas mixture.
반응 챔버 내의 내부 온도가 연료의 연소정지 온도에 근접하는 지를 결정하는 것을 추가로 포함하는 방법.
313. The method of claim 311,
Further comprising determining whether the internal temperature in the reaction chamber is close to the combustion quench temperature of the fuel.
반응 챔버 내의 단열 온도가 연료의 연소정지 온도에 근접하는 경우, 반응 챔버 내의 내부 온도를 감소시키는 지시사항을 출력하는 것을 추가로 포함하는 방법.
313. The method of claim 313,
Further comprising outputting an instruction to reduce the internal temperature in the reaction chamber when the adiabatic temperature in the reaction chamber is close to the combustion stop temperature of the fuel.
지시사항이 반응 챔버로부터 열을 제거하는 것을 포함하는 방법.
314. The method of claim 314,
Wherein the instructions comprise removing heat from the reaction chamber.
지시사항을 출력하는 것이, 반응 챔버 내의 연료의 연소정지 온도를 변화시키도록 구조화되어 있는 방법.
313. The method of claim 311,
Wherein outputting the instructions is structured to change the combustion stop temperature of the fuel in the reaction chamber.
반응 챔버 입구에서 기체 혼합물의 입구 온도를 결정하는 것을 추가로 포함하는 방법.
313. The method of claim 311,
Further comprising determining an inlet temperature of the gas mixture at the inlet of the reaction chamber.
입구 온도가 자가점화 온도 초과로 유지되도록, 입구 온도가 연료의 자가점화 온도에 근접하는 경우 입구에서 기체 혼합물의 온도를 증가시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
317. The method of claim 317,
Further comprising increasing the temperature of the gas mixture at the inlet when the inlet temperature is close to the self-ignition temperature of the fuel such that the inlet temperature is maintained above the self-ignition temperature.
온도를 증가시키는 것이, 반응 챔버 입구에서 또는 그것에 근접하게 연도 기체를 기체 혼합물과 혼합하는 것을 포함하는 방법.
318. The method of claim 318,
Wherein increasing the temperature comprises mixing the flue gas with the gas mixture at or near the inlet of the reaction chamber.
(i) 결정된 산소 함량 수준 및 (ii) 입구 온도 중 적어도 하나에 기초하여, 반응 챔버의 출구로부터 수용되며 반응 챔버 내의 연료의 산화로부터의 가열된 생성 기체를 함유하는 연도 기체를, (a) 결정된 산소 함량 수준이 미리 결정된 역치에 근접하거나 또는 그것의 이상인 것 및 (b) 입구 온도가 연료의 자가점화 온도에 근접하거나 또는 그것의 미만인 것 중 적어도 하나인 경우 반응 챔버 내에 도입시키는 단계
를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 방법.
(i) determining at least one of an oxygen content level in the reaction chamber having an inlet and an outlet and structured to progressively oxidize fuel in the gas mixture without a catalyst and (ii) an inlet temperature of the gas mixture at the inlet of the reaction chamber;
(i) a determined gas content level from the oxidation of the fuel in the reaction chamber, received from an outlet of the reaction chamber, based on at least one of (i) a determined oxygen content level and Wherein the oxygen content level is close to or above a predetermined threshold and (b) the inlet temperature is at least one of being close to or less than the self-ignition temperature of the fuel,
/ RTI >
A method for oxidizing fuel.
연도 기체를 도입시키는 것이, 연도 기체를 기체 혼합물과 혼합하는 것을 포함하는 방법.
33. The method of claim 320,
Introducing the flue gas comprises mixing the flue gas with the gas mixture.
반응 챔버 내의 내부 온도가 연료의 연소정지 온도에 근접하는 지를 결정하는 것을 추가로 포함하는 방법.
33. The method of claim 320,
Further comprising determining whether the internal temperature in the reaction chamber is close to the combustion quench temperature of the fuel.
반응 챔버 내의 단열 온도가 연료의 연소정지 온도에 근접하는 경우, 반응 챔버 내의 내부 온도를 감소시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
324. The method of claim 322,
Further comprising reducing the internal temperature in the reaction chamber when the adiabatic temperature in the reaction chamber is close to the combustion quench temperature of the fuel.
내부 온도를 감소시키는 것이, 반응 챔버로부터 열을 제거하는 것을 포함하는 방법.
329. The method of claim 323,
Wherein reducing the internal temperature comprises removing heat from the reaction chamber.
반응 챔버 내의 산소 함량을 감소시킴으로써 반응 챔버 내의 연소정지 온도를 증가시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
33. The method of claim 320,
Further comprising increasing the combustion stop temperature in the reaction chamber by reducing the oxygen content in the reaction chamber.
결정된 산소 함량 수준에 기초하여, 반응 챔버의 출구로부터 수용되며 반응 챔버 내의 연료의 산화로부터의 가열된 생성 기체를 함유하는 연도 기체를, 반응 챔버 내에 도입시키는 단계
를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 방법.
Determining a level of oxygen content in the reaction chamber having an inlet and an outlet and structured to progressively oxidize fuel in the gas mixture without a catalyst; And
Introducing flue gas received from the outlet of the reaction chamber and containing the heated product gas from the oxidation of the fuel in the reaction chamber into the reaction chamber based on the determined oxygen content level
/ RTI >
A method for oxidizing fuel.
연도 기체를 도입시키는 것이, 연도 기체를 기체 혼합물과 혼합하는 것을 포함하는 방법.
326. The method of claim 326,
Introducing the flue gas comprises mixing the flue gas with the gas mixture.
연도 기체를 반응 챔버 입구에서 또는 그것의 근접하게 기체 혼합물과 혼합하는 방법.
327. The method of claim 327,
Wherein the flue gas is mixed with the gas mixture at or near the inlet of the reaction chamber.
반응 챔버 내의 내부 온도가 연료의 연소정지 온도에 근접하거나 또는 그것을 초과하는 지를 결정하는 것을 추가로 포함하는 방법.
326. The method of claim 326,
Further comprising determining whether the internal temperature in the reaction chamber is close to or exceeds the combustion stop temperature of the fuel.
반응 챔버 내의 단열 온도가 연료의 연소정지 온도에 근접하거나 또는 그것을 초과하는 경우, 반응 챔버 내의 내부 온도를 감소시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
329. The method of claim 329,
Further comprising reducing the internal temperature in the reaction chamber when the adiabatic temperature in the reaction chamber is close to or exceeds the combustion quench temperature of the fuel.
내부 온도를 감소시키는 것이, 반응 챔버로부터 열을 제거하는 것을 포함하는 방법.
330. The method of claim 330,
Wherein reducing the internal temperature comprises removing heat from the reaction chamber.
반응 챔버 내의 산소 함량을 변화시킴으로써 반응 챔버 내의 연소정지 온도를 변화시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
34. The method of claim 331,
Further comprising changing the combustion stop temperature in the reaction chamber by varying the oxygen content in the reaction chamber.
입구 온도가 연료의 자가점화 온도 미만에 근접하거나 또는 그것까지 낙하하는 경우, 반응 챔버로부터 적어도 부분적으로 산화된 생성 기체를 포함하는 연도 기체를 입구에서 또는 그것에 근접하게 기체 혼합물 내에 도입시킴으로써, 기체 혼합물의 입구 온도를 증가시키는 단계를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 방법.
In a first reaction chamber having an inlet and an outlet and structured to maintain a gradual oxidation process without a catalyst, the inlet temperature of the gas mixture comprising the oxidizable fuel approaches or falls below the self-ignition temperature of the fuel at the inlet of the reaction chamber Determining a case of performing the method; And
By introducing a flue gas containing at least partially oxidized product gas from the reaction chamber into the gas mixture at or near the inlet, when the inlet temperature is close to or falls below the self-ignition temperature of the fuel, And increasing the inlet temperature.
A method for oxidizing fuel.
제 1 반응 챔버에서 제 1 연료의 산화로부터 가열된 생성 기체를 포함하는 연도 기체를, 제 2 반응 챔버 내에 도입시키는 단계;
제 2 연료를 제 2 반응 챔버 내에 도입시키는 단계; 및
제 2 반응 챔버에서의 제 2 연료를 촉매 없이 점진적 산화 공정에서 산화시키는 단계를 포함하며,
제 1 반응 챔버 내의 제 1 내부 온도는 제 1 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지하는,
연료를 산화시키기 위한 방법.
Progressively oxidizing the first fuel in the first gas mixture in a first reaction chamber structured to maintain the gradual oxidation of the first fuel in the first reaction chamber without a catalyst;
Introducing a flue gas containing a product gas heated from the oxidation of the first fuel in the first reaction chamber into the second reaction chamber;
Introducing a second fuel into the second reaction chamber; And
Oxidizing the second fuel in the second reaction chamber in a gradual oxidation process without catalyst,
The first internal temperature in the first reaction chamber is maintained below the combustion stop temperature of the first fuel,
A method for oxidizing fuel.
제 2 반응 챔버 내의 제 2 내부 온도를 제 2 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지하는 것을 추가로 포함하는 방법.
334. The method of claim 334,
Further comprising maintaining the second internal temperature in the second reaction chamber below the combustion stop temperature of the second fuel.
제 2 반응 챔버 내의 단열 온도가 제 2 반응 챔버 내의 제 2 연료의 연소정지 온도에 근접하거나 또는 그것을 초과하는 경우, 제 2 반응 챔버 내의 제 2 내부 온도를 감소시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
34. The method of claim 335,
Further comprising reducing the second internal temperature in the second reaction chamber when the adiabatic temperature in the second reaction chamber is close to or exceeds the combustion stop temperature of the second fuel in the second reaction chamber.
제 2 내부 온도를 감소시키는 것이, 제 2 반응 챔버로부터 열을 제거하는 것을 포함하는 방법.
34. The method of claim 336,
Reducing the second internal temperature comprises removing heat from the second reaction chamber.
제 2 연료의 연소정지 온도가 제 1 연료의 연소정지 온도보다 높은 방법.
34. The method of claim 335,
And the combustion stop temperature of the second fuel is higher than the combustion stop temperature of the first fuel.
제 1 반응 챔버 내의 단열 온도가 제 1 반응 챔버 내의 제 1 연료의 연소정지 온도에 근접하거나 또는 그것을 초과하는 경우, 제 1 반응 챔버 내의 제 1 내부 온도를 감소시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
334. The method of claim 334,
Further comprising reducing the first internal temperature in the first reaction chamber when the adiabatic temperature in the first reaction chamber is close to or exceeds the combustion stop temperature of the first fuel in the first reaction chamber.
제 1 내부 온도를 감소시키는 것이, 제 1 반응 챔버로부터 열을 제거하는 것을 포함하는 방법.
34. The method of claim 339,
Wherein reducing the first internal temperature comprises removing heat from the first reaction chamber.
제 1 반응 챔버 입구에서 기체 혼합물의 제 1 입구 온도를 결정하는 것을 추가로 포함하는 방법.
334. The method of claim 334,
Further comprising determining a first inlet temperature of the gas mixture at the inlet of the first reaction chamber.
제 1 입구 온도가 자가점화 온도 초과로 유지되도록, 제 1 입구 온도가 제 1 반응 챔버 내의 제 1 연료의 자가점화 온도 미만에 근접하거나 또는 그것까지 낙하하는 경우, 제 1 입구 온도를 증가시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
34. The method of claim 341,
If the first inlet temperature is close to or falls below the self-ignition temperature of the first fuel in the first reaction chamber such that the first inlet temperature remains above the self-ignition temperature, an increase in the first inlet temperature is added ≪ / RTI >
제 2 반응 챔버 입구에서 제 2 입구 온도를 결정하는 것을 추가로 포함하는 방법.
334. The method of claim 334,
And determining a second inlet temperature at a second reaction chamber inlet.
제 2 입구 온도가 자가점화 온도 초과로 유지되도록, 제 2 입구 온도가 제 2 반응 챔버 내의 제 2 연료의 자가점화 온도 미만에 근접하거나 또는 그것까지 낙하하는 경우, 제 2 입구 온도를 증가시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
34. The method of claim 343,
Increasing the second inlet temperature is further added if the second inlet temperature is close to or falls below the self-ignition temperature of the second fuel in the second reaction chamber so that the second inlet temperature remains above the self-ignition temperature ≪ / RTI >
제 2 입구 온도를 증가시키는 것이, 연도 기체를 도입시켜서 제 2 반응 챔버 입구에서 또는 그것에 근접하게 제 2 연료와 혼합하는 것을 추가로 포함하는 방법.
344. The method of claim 344,
Wherein increasing the second inlet temperature further comprises mixing flue gas with the second fuel at or near the inlet of the second reaction chamber.
제 1 반응 챔버에서 제 1 연료의 산화로부터 가열된 생성 기체를 포함하는 연도 기체를, 촉매 없이 점진적 산화를 유지하도록 구조화된 제 2 반응 챔버 내에 도입시키는 단계;
제 2 반응 챔버 내의 산소 함량 수준을 프로세서로 결정하는 단계;
제 2 연료를 제 2 반응 챔버 내에 도입시키는 단계; 및
제 2 반응 챔버에서의 제 2 연료를 촉매 없이 점진적 산화 공정에서 산화시키는 단계를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 방법.
Progressively oxidizing the first fuel in the first gas mixture in a first reaction chamber structured to maintain the gradual oxidation of the first fuel in the first reaction chamber without a catalyst;
Introducing a flue gas comprising a product gas heated from the oxidation of the first fuel in the first reaction chamber into a second reaction chamber structured to maintain progressive oxidation without catalyst;
Determining a level of oxygen content in the second reaction chamber as a processor;
Introducing a second fuel into the second reaction chamber; And
Oxidizing the second fuel in the second reaction chamber in a gradual oxidation process without catalyst.
A method for oxidizing fuel.
제 2 반응 챔버 내로의 연도 기체의 도입의 제 2 챔버 내의 양과 분포가, 결정된 산소 함량 수준에 기초하는 방법.
34. The method of claim 346,
Wherein the amount and distribution within the second chamber of introduction of flue gas into the second reaction chamber is based on the determined oxygen content level.
제 1 반응 챔버 내의 제 1 내부 온도를 제 1 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지하는 방법.
34. The method of claim 346,
Wherein the first internal temperature in the first reaction chamber is maintained below the combustion stop temperature of the first fuel.
제 2 반응 챔버 내의 제 2 내부 온도를 제 2 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지하는 것을 추가로 포함하는 방법.
34. The method of claim 346,
Further comprising maintaining the second internal temperature in the second reaction chamber below the combustion stop temperature of the second fuel.
제 2 반응 챔버 내의 단열 온도가 제 2 반응 챔버 내의 제 2 연료의 연소정지 온도에 근접하거나 또는 그것을 초과하는 경우, 제 2 반응 챔버 내의 제 2 내부 온도를 감소시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
35. The method of claim 349,
Further comprising reducing the second internal temperature in the second reaction chamber when the adiabatic temperature in the second reaction chamber is close to or exceeds the combustion stop temperature of the second fuel in the second reaction chamber.
제 2 내부 온도를 감소시키는 것이, 제 2 반응 챔버로부터 열을 제거하는 것을 포함하는 방법.
35. The method of claim 350,
Reducing the second internal temperature comprises removing heat from the second reaction chamber.
제 1 반응 챔버 내의 단열 온도가 제 1 반응 챔버 내의 제 1 연료의 연소정지 온도에 근접하거나 또는 그것을 초과하는 경우, 제 1 반응 챔버 내의 제 1 내부 온도를 감소시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
34. The method of claim 346,
Further comprising reducing the first internal temperature in the first reaction chamber when the adiabatic temperature in the first reaction chamber is close to or exceeds the combustion stop temperature of the first fuel in the first reaction chamber.
제 1 내부 온도를 감소시키는 것이, 제 1 반응 챔버로부터 열을 제거하는 것을 포함하는 방법.
35. The method of claim 352,
Wherein reducing the first internal temperature comprises removing heat from the first reaction chamber.
제 1 반응 챔버 입구에서 기체 혼합물의 제 1 입구 온도를 결정하는 것을 추가로 포함하는 방법.
34. The method of claim 346,
Further comprising determining a first inlet temperature of the gas mixture at the inlet of the first reaction chamber.
제 1 입구 온도가 자가점화 온도 초과로 유지되도록, 제 1 입구 온도가 제 1 반응 챔버 내의 제 1 연료의 자가점화 온도 미만에 근접하거나 또는 그것까지 낙하하는 경우, 제 1 입구 온도를 증가시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
354. The method of claim 354,
If the first inlet temperature is close to or falls below the self-ignition temperature of the first fuel in the first reaction chamber such that the first inlet temperature remains above the self-ignition temperature, an increase in the first inlet temperature is added ≪ / RTI >
제 2 반응 챔버 입구에서 제 2 입구 온도를 결정하는 것을 추가로 포함하는 방법.
34. The method of claim 346,
And determining a second inlet temperature at a second reaction chamber inlet.
제 2 입구 온도가 자가점화 온도 초과로 유지되도록, 제 2 입구 온도가 제 2 반응 챔버 내의 제 2 연료의 자가점화 온도 미만에 근접하거나 또는 그것까지 낙하하는 경우, 제 2 입구 온도를 증가시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
35. The method of claim 356,
Increasing the second inlet temperature is further added if the second inlet temperature is close to or falls below the self-ignition temperature of the second fuel in the second reaction chamber so that the second inlet temperature remains above the self-ignition temperature ≪ / RTI >
제 2 입구 온도를 증가시키는 것이, 연도 기체를 도입시켜서 제 2 반응 챔버 입구에서 또는 그것에 근접하게 제 2 연료와 혼합하는 것을 추가로 포함하는 방법.
35. The method of claim 357,
Wherein increasing the second inlet temperature further comprises mixing flue gas with the second fuel at or near the inlet of the second reaction chamber.
제 2 입구 및 제 2 출구를 가지며, 제 2 산화 가능한 연료를 포함하는 제 2 기체를 수용하도록 구조화되고, 제 2 연료의 점진적 산화 공정을 유지하도록 구조화된 제 2 반응 챔버를 포함하며,
제 1 및 제 2 반응 챔버는 각 반응 챔버에서 내부 온도를 각 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있고,
제 2 반응 챔버는, 가열된 생성 기체를 포함하는 연도 기체를 제 1 반응 챔버에서 제 1 연료의 산화로부터 제 2 입구를 통해 제 2 반응 챔버 내에 수용하도록 구조화되어 있는,
연료를 산화시키기 위한 시스템.
A first reaction chamber structured to receive a first gas comprising a first oxidizable fuel and having a first inlet and a first outlet and structured to maintain a progressive oxidation process of the first fuel; And
A second reaction chamber structured to receive a second gas comprising a second oxidizable fuel and having a second inlet and a second outlet and structured to maintain a progressive oxidation process of the second fuel,
The first and second reaction chambers are structured to maintain the internal temperature in each reaction chamber below the combustion stop temperature of each fuel,
The second reaction chamber is structured to receive flue gas containing the heated product gas from the oxidation of the first fuel in the first reaction chamber through the second inlet into the second reaction chamber,
A system for oxidizing fuel.
반응 챔버들 중 적어도 하나 내에 배치되어 있으며, 반응 챔버의 내부 온도를 단열 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있는 열 교환 매질을 추가로 포함하는 시스템.
35. The method of claim 359,
Further comprising a heat exchange medium disposed within at least one of the reaction chambers and structured to maintain the internal temperature of the reaction chamber below the adiabatic combustion stop temperature.
각 반응 챔버 내의 단열 온도가 각 연료의 연소정지 온도에 근접하거나 또는 그것을 초과하는 경우, 제 1 또는 제 2 반응 챔버 중 적어도 하나가 각 내부 온도를 감소시키도록 구조화되어 있는 시스템.
35. The method of claim 359,
Wherein at least one of the first or second reaction chambers is structured to reduce each internal temperature when the adiabatic temperature in each of the reaction chambers approaches or exceeds the combustion stop temperature of each fuel.
제 1 및 제 2 반응 챔버 중 적어도 하나가, 열 교환기에 의해 각 반응 챔버로부터 열을 제거함으로써 각 내부 온도를 감소시키도록 구조화되어 있는 시스템.
36. The method of claim 361,
Wherein at least one of the first and second reaction chambers is structured to reduce each internal temperature by removing heat from each reaction chamber by a heat exchanger.
열 교환기가, 각 반응 챔버 내에 도입된 유체를 포함하는 시스템.
35. The method of claim 362,
Wherein the heat exchanger comprises a fluid introduced into each reaction chamber.
열 교환기가, 각 반응 챔버로부터 유체를 배출시키도록 구조화되어 있는 시스템.
36. The method of claim 363,
Wherein a heat exchanger is configured to discharge fluid from each reaction chamber.
열 교환기가, 스팀을 발생시키기 위한 수단을 포함하는 시스템.
36. The method of claim 363,
Wherein the heat exchanger comprises means for generating steam.
열 교환기가, 각 반응 챔버 내의 온도가 2300℉를 초과하는 경우, 각 반응 챔버로부터 열을 유인하도록 구조화되어 있는 시스템.
36. The method of claim 363,
Wherein the heat exchanger is structured to draw heat from each reaction chamber when the temperature in each of the reaction chambers exceeds 2300 [deg.] F.
제 1 입구에서 제 1 입구 온도가 제 1 연료의 자가점화 온도 미만에 접근하거나 또는 그것까지 낙하하는 경우, 제 1 반응 챔버가, 제 1 입구에서 제 1 기체의 온도를 증가시키도록 구조화되어 있는 시스템.
35. The method of claim 359,
Wherein the first reaction chamber is structured to increase the temperature of the first gas at the first inlet when the first inlet temperature at the first inlet approaches or falls below the self-ignition temperature of the first fuel, .
제 2 입구에서 제 2 입구 온도가 제 2 연료의 자가점화 온도 미만에 접근하거나 또는 그것까지 낙하하는 경우, 제 2 반응 챔버가, 제 2 입구에서 제 2 기체의 온도를 증가시키도록 구조화되어 있는 시스템.
35. The method of claim 359,
Wherein the second reaction chamber is structured to increase the temperature of the second gas at the second inlet when the second inlet temperature approaches or falls below the self-ignition temperature of the second fuel at the second inlet, .
제 2 입구에서 제 2 기체의 제 2 입구 온도가 제 2 연료의 자가점화 온도 미만에 접근하거나 또는 그것까지 낙하하는 경우, 제 2 반응 챔버가, 연도 기체를 제 2 기체와 혼합시키도록 구조화되어 있는 시스템.
35. The method of claim 359,
If the second inlet temperature of the second gas at the second inlet approaches or falls below the self-ignition temperature of the second fuel, the second reaction chamber is structured to mix the flue gas with the second gas system.
제 2 반응 챔버 내의 연도 기체의 분포가, (i) 제 2 입구에서 제 2 기체의 제 2 입구 온도 및 (ii) 제 2 반응 챔버의 내부 온도 중 적어도 하나에 기초하는 시스템.
35. The method of claim 359,
Wherein the distribution of flue gas in the second reaction chamber is based on at least one of (i) a second inlet temperature of the second gas at the second inlet, and (ii) an internal temperature of the second reaction chamber.
반응 챔버들 중 적어도 하나로부터 기체를 수용하는 터빈 또는 피스톤 엔진을 추가로 포함하는 시스템.
35. The method of claim 359,
Further comprising a turbine or piston engine that receives gas from at least one of the reaction chambers.
터빈이 기체를 제 2 반응 챔버로부터 수용하는 시스템.
37. The method of claim 371,
Wherein the turbine receives gas from the second reaction chamber.
반응 챔버들 중 적어도 하나 내에 연료 혼합물을 도입시키기 전, 연료 혼합물을 포함하는 기체를 수용하고 압축하는 압축기를 추가로 포함하는 시스템.
35. The method of claim 359,
Further comprising a compressor to receive and compress the gas comprising the fuel mixture prior to introducing the fuel mixture into at least one of the reaction chambers.
제 2 기체를 제 2 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 압축기가 제 2 기체를 압축하도록 구조화되어 있는 시스템.
37. The method of claim 373,
Wherein the compressor is structured to compress the second gas prior to introducing the second gas into the second reaction chamber.
유체가 반응 챔버 내에 도입됨에 따라 유체가 가열되도록, 반응 챔버의 내부 온도보다 낮은 입구 온도인 유체를 산화 공정 도중 반응 챔버 내에 도입시키도록 구조화되어 있는 입구; 및
가열된 유체를 반응 챔버로부터 추출하도록 구조화되어 있는 출구를 포함하며,
반응 챔버는 내부 온도를 연료의 자가점화 온도 초과 및 연료의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있는,
연료를 산화시키기 위한 시스템.
An oxidizer having a reaction chamber structured to receive and oxidize a gas mixture comprising an oxidizable fuel in a gradual oxidation process in a reaction chamber;
An inlet configured to introduce fluid into the reaction chamber during the oxidation process, the fluid having an inlet temperature lower than the internal temperature of the reaction chamber so that the fluid is heated as the fluid is introduced into the reaction chamber; And
And an outlet configured to extract the heated fluid from the reaction chamber,
The reaction chamber is structured to maintain the internal temperature above the self-ignition temperature of the fuel and below the combustion stop temperature of the fuel.
A system for oxidizing fuel.
입구가, 액체를 반응 챔버 내에 도입시키도록 구조화되어 있는 시스템.
375. The method of claim 375,
Wherein the inlet is structured to introduce liquid into the reaction chamber.
액체가, 반응 챔버 내의 하나 이상의 코일을 통과시킴으로써 반응 챔버 내에 도입되는 시스템.
37. The method of claim 376,
Wherein liquid is introduced into the reaction chamber by passing through at least one coil in the reaction chamber.
코일들이 반응 챔버와의 유체 소통으로 존재하지 않는 시스템.
37. The method of claim 377,
Wherein the coils are not in fluid communication with the reaction chamber.
액체가 반응 챔버 내의 기체 혼합물과 혼합되도록, 액체를 반응 챔버 내에 주입함으로써 반응 챔버 내에 액체가 도입되는 시스템.
37. The method of claim 376,
Wherein liquid is introduced into the reaction chamber by injecting liquid into the reaction chamber such that the liquid is mixed with the gas mixture in the reaction chamber.
입구가, 유체를 반응 챔버 내에 기체로서 도입시키도록 구조화되어 있는 시스템.
375. The method of claim 375,
Wherein the inlet is structured to introduce fluid into the reaction chamber as a gas.
기체가, 반응 챔버 내의 하나 이상의 코일을 통과시킴으로써 반응 챔버 내에 도입되는 시스템.
398. The apparatus of claim 380,
Wherein gas is introduced into the reaction chamber by passing one or more coils through the reaction chamber.
코일들이, 반응 챔버 내에서 기체와 기체 혼합물의 혼합을 허용하지 않는 시스템.
39. The method of claim 381,
Wherein the coils do not allow mixing of the gas and gas mixture within the reaction chamber.
기체가 반응 챔버 내의 기체 혼합물과 혼합되도록, 기체를 반응 챔버 내에 주입함으로써 기체가 반응 챔버 내에 도입되는 시스템.
398. The apparatus of claim 380,
Wherein gas is introduced into the reaction chamber by injecting gas into the reaction chamber such that the gas is mixed with the gas mixture in the reaction chamber.
출구가, 가열된 유체를 반응 챔버로부터 기체로서 추출하도록 구조화되어 있는 시스템.
375. The method of claim 375,
Wherein the outlet is structured to extract the heated fluid as a gas from the reaction chamber.
기체가 반응 챔버 내의 기체 혼합물과 혼합되도록, 출구가 기체를 반응 챔버 내에 다시 가하도록 구조화되어 있는 시스템.
394. The method of claim 384,
Wherein the outlet is structured to return the gas back into the reaction chamber so that the gas is mixed with the gas mixture in the reaction chamber.
반응 챔버 내의 단열 반응 온도가 연소정지 온도에 근접하는 경우, 유체가 반응 챔버 내에 도입되는 시스템.
375. The method of claim 375,
Wherein the fluid is introduced into the reaction chamber when the adiabatic reaction temperature in the reaction chamber is close to the combustion stop temperature.
입구 온도가 연료의 자가점화 온도 미만인 시스템.
375. The method of claim 375,
Wherein the inlet temperature is below the self-ignition temperature of the fuel.
산화 가능한 연료가 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하는 시스템.
375. The method of claim 375,
Wherein the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, Pentane, acetylene, hexane, and carbon monoxide.
유체가 반응 챔버 내에 도입됨에 따라 유체가 가열되도록, 입구 온도에서 반응 챔버의 내부 온도보다 낮은 입구 온도인 유체를 산화 공정 도중 반응 챔버 내에 도입시키는 단계; 및
가열된 유체를 반응 챔버로부터 추출하는 단계를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 방법.
An oxidizer having a reaction chamber structured to receive and oxidize fuel in a progressive oxidation process in the reaction chamber and structured to maintain the internal temperature above the self-ignition temperature of the fuel and below the combustion stop temperature of the fuel, Adding a gas mixture;
Introducing a fluid having an inlet temperature lower than the internal temperature of the reaction chamber at the inlet temperature into the reaction chamber during the oxidation process so that the fluid is heated as the fluid is introduced into the reaction chamber; And
And extracting the heated fluid from the reaction chamber.
A method for oxidizing fuel.
유체를 액체로서 반응 챔버 내에 도입시키는 방법.
399. The method of claim 389,
A method for introducing fluid into a reaction chamber as a liquid.
액체를, 반응 챔버 내의 하나 이상의 코일을 통과시킴으로써 반응 챔버 내에 도입시키는 방법.
39. The method of claim 390,
Wherein the liquid is introduced into the reaction chamber by passing one or more coils through the reaction chamber.
액체가 반응 챔버 내의 기체 혼합물과 혼합되도록, 액체를 반응 챔버 내에 주입하는 방법.
39. The method of claim 390,
A method for injecting a liquid into a reaction chamber such that the liquid is mixed with a gas mixture in the reaction chamber.
유체를 기체로서 반응 챔버 내에 도입시키는 방법.
399. The method of claim 389,
Wherein the fluid is introduced as a gas into the reaction chamber.
기체를 반응 챔버 내의 하나 이상의 코일을 통과시킴으로써, 기체를 반응 챔버 내에 도입시키는 방법.
41. The method of claim 393,
A method for introducing gas into a reaction chamber by passing gas through at least one coil in a reaction chamber.
기체가 반응 챔버 내의 기체 혼합물과 혼합되도록, 기체를 반응 챔버 내에 주입하는 방법.
41. The method of claim 393,
A method for injecting a gas into a reaction chamber such that the gas is mixed with a gas mixture in the reaction chamber.
가열된 유체를 가열된 기체로서 반응 챔버로부터 추출하는 방법.
399. The method of claim 389,
Wherein the heated fluid is extracted from the reaction chamber as a heated gas.
가열된 기체가 반응 챔버 내의 기체 혼합물과 혼합되도록, 가열된 기체를 반응 챔버 내에 다시 가하는 것을 추가로 포함하는 방법.
41. The method of claim 396,
Further comprising applying heated gas back into the reaction chamber such that the heated gas is mixed with the gas mixture in the reaction chamber.
산화 가능한 연료가 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
399. The method of claim 389,
Wherein the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, Pentane, acetylene, hexane, and carbon monoxide.
하나 이상의 입구에서 또는 그것의 앞에서, 적어도 하나의 기체의 하나 이상의 온도를, 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체를 포함하는 반응 챔버 내의 생성된 혼합물의 자가점화 온도 초과로 유지하도록 구조화된 가열기를 포함하며,
반응 챔버는 (a) 혼합물을 산화시키도록, 그리고 (b) 반응 챔버 내의 단열 온도 및 최대 반응 온도를 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있는,
연료를 산화시키기 위한 산화기.
(i) at least one inlet structured to inject at least one gas of fuel, oxidant or diluent into the reaction chamber, and (ii) at least one outlet structured to apply reaction products from the reaction chamber; And
At or above one or more entrances, the at least one temperature of the at least one gas is maintained at a temperature above the self-ignition temperature of the resulting mixture in the reaction chamber comprising at least one gas of fuel, oxidant or diluent, ≪ / RTI &
The reaction chamber is structured to (a) oxidize the mixture, and (b) maintain the adiabatic temperature and the maximum reaction temperature in the reaction chamber below the combustion quench temperature of the mixture.
Oxidizer for oxidizing fuel.
반응 챔버가 단일 입구를 포함하는 산화기.
41. The method of claim 399,
Wherein the reaction chamber comprises a single inlet.
산화기가, 혼합물이 입구를 통해 반응 챔버 내에 도입되는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있는 산화기.
41. The method of claim 400,
Wherein the oxidizer is structured to vary the flow rate at which the mixture is introduced into the reaction chamber through the inlet.
가열기가, 반응 생성물들로부터의 열을 하나 이상의 입구에서 또는 그것의 앞에서 혼합물에 전달하는 열 교환기를 포함하는 산화기.
41. The method of claim 399,
Wherein the heater comprises a heat exchanger for transferring heat from the reaction products to the mixture at one or more inlets or in front of it.
가열기가, 하나 이상의 입구에서 또는 그것의 앞에서 적어도 하나의 산화제 또는 희석제를 연료와 혼합시키도록 구조화되어 있는 산화기.
41. The method of claim 399,
Wherein the heater is structured to mix at least one oxidant or diluent with the fuel at or in more than one inlet.
산화기가, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 스팀을 발생시키도록 구조화되어 있는 산화기.
41. The method of claim 399,
Wherein the oxidizer is structured to generate steam using heat from the reaction products.
산화기가, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 동력 발생을 위한 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있는 산화기.
41. The method of claim 399,
Wherein the oxidizer is structured to drive the generator for power generation using heat from the reaction products.
산화기가, 반응 챔버로부터의 반응 생성물들을 팽창시키도록 구조화된 터빈 또는 피스톤 엔진에 의해 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있는 산화기.
41. The method of claim 405,
Wherein the oxidizer is structured to drive the generator by a turbine or piston engine structured to expand the reaction products from the reaction chamber.
산화기가, 산화기를 통과하지 않은 물질을 가열하기 위해 반응 생성물들로부터의 열을 사용하도록 구조화되어 있는 산화기.
41. The method of claim 399,
Wherein the oxidizer is structured to use heat from the reaction products to heat the material that has not passed through the oxidizer.
산화기가, 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체 중 하나 이상이 하나 이상의 입구를 통해 반응 챔버 내에 도입되는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있는 산화기.
41. The method of claim 399,
Wherein the oxidizer is structured to vary the flow rate at which at least one of the fuel, oxidizer or diluent gas is introduced into the reaction chamber through the at least one inlet.
산화기가, 반응 생성물들이 출구들을 통해 반응 챔버로부터 가해진 유속을 변화시키도록 구조화되어 있는 산화기.
41. The method of claim 399,
Wherein the oxidation unit is structured such that the reaction products vary the flow rate exerted from the reaction chamber through the outlets.
입구에서 또는 그것의 근방에서 혼합물의 유동 또는 혼합물의 압력 중 적어도 하나를 변화시키도록 구조화된 조정기를 추가로 포함하는 산화기.
41. The method of claim 400,
Further comprising a regulator structured to vary at least one of the flow of the mixture or the pressure of the mixture at or near the inlet.
하나 이상의 입구에서 또는 그것의 근방에서 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 온도, 유속 또는 압력 중 적어도 하나를 변화시키도록 구조화된 조정기를 추가로 포함하는 산화기.
41. The method of claim 399,
Further comprising a regulator structured to vary at least one of the temperature, flow rate or pressure of at least one of the fuel, oxidant or diluent at or near the at least one inlet.
입구에서 또는 그것의 앞에서, 유입 기체의 온도를, 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체를 포함하는 반응 챔버 내의 생성된 혼합물의 자가점화 온도 초과로 유지하기 위한 수단을 포함하며,
반응 챔버는 (a) 혼합물을 산화시키도록, 그리고 (b) 반응 챔버 내의 단열 온도 및 최대 반응 온도를 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있는,
연료를 산화시키기 위한 산화기.
a reaction chamber having (i) an inlet structured to inject at least one gas of fuel, oxidant or diluent into the reaction chamber, and (ii) an outlet structured to apply reaction products from the reaction chamber; And
Means for maintaining the temperature of the inlet gas at or above the inlet at an excess of the self-ignition temperature of the resulting mixture in the reaction chamber comprising at least one gas of fuel, oxidizer or diluent,
The reaction chamber is structured to (a) oxidize the mixture, and (b) maintain the adiabatic temperature and the maximum reaction temperature in the reaction chamber below the combustion quench temperature of the mixture.
Oxidizer for oxidizing fuel.
반응 챔버가 다수의 입구들을 포함하는 산화기.
41. The method of claim 412,
Wherein the reaction chamber comprises a plurality of inlets.
반응 챔버가 다수의 출구들을 포함하는 산화기.
41. The method of claim 412,
Wherein the reaction chamber comprises a plurality of outlets.
온도를 상승시키기 위한 수단이, 반응 생성물들로부터의 열을 입구에서 또는 그것의 앞에서 혼합물에 전달하는 열 교환기를 포함하는 산화기.
41. The method of claim 412,
Wherein the means for raising the temperature comprises a heat exchanger for transferring heat from the reaction products to the mixture at or near the inlet.
온도를 상승시키기 위한 수단이, 입구에서 또는 그것의 앞에서 희석제를 연료와 혼합시키도록 구조화되어 있는 산화기.
41. The method of claim 412,
Wherein the means for raising the temperature is structured to mix the diluent with the fuel at or near the inlet.
산화기가, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 스팀을 발생시키도록 구조화되어 있는 산화기.
41. The method of claim 412,
Wherein the oxidizer is structured to generate steam using heat from the reaction products.
산화기가, 반응 생성물들로부터의 열을 사용하여서 동력 발생을 위한 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있는 산화기.
41. The method of claim 412,
Wherein the oxidizer is structured to drive the generator for power generation using heat from the reaction products.
산화기가, 반응 챔버로부터의 반응 생성물들을 팽창시키도록 구조화된 터빈 또는 피스톤 엔진에 의해 발생기를 구동시키도록 구조화되어 있는 산화기.
418. The method of claim 418,
Wherein the oxidizer is structured to drive the generator by a turbine or piston engine structured to expand the reaction products from the reaction chamber.
산화기가, 산화기를 통과하지 않은 물질을 가열하기 위해 반응 생성물들로부터의 열을 사용하도록 구조화되어 있는 산화기.
41. The method of claim 412,
Wherein the oxidizer is structured to use heat from the reaction products to heat the material that has not passed through the oxidizer.
산화기가, 혼합물이 입구를 통해 반응 챔버 내에 도입되는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있는 산화기.
41. The method of claim 412,
Wherein the oxidizer is structured to vary the flow rate at which the mixture is introduced into the reaction chamber through the inlet.
산화기가, 반응 생성물들이 출구를 통해 반응 챔버로부터 가해진 유속을 변화시키도록 구조화되어 있는 산화기.
41. The method of claim 412,
Wherein the oxidizing group is structured such that the reaction products vary the flow rate exerted from the reaction chamber through the outlet.
입구에서 또는 그것의 근방에서 혼합물의 유동 또는 혼합물의 압력 중 적어도 하나를 변화시키도록 구조화된 조정기를 추가로 포함하는 산화기.
41. The method of claim 412,
Further comprising a regulator structured to vary at least one of the flow of the mixture or the pressure of the mixture at or near the inlet.
산화기가, 연료, 산화제 또는 희석제의 적어도 하나의 기체 중 하나 이상이 하나 이상의 입구를 통해 반응 챔버 내에 도입되는 유속을 변화시키도록 구조화되어 있는 산화기.
41. The method of claim 412,
Wherein the oxidizer is structured to vary the flow rate at which at least one of the fuel, oxidizer or diluent gas is introduced into the reaction chamber through the at least one inlet.
제 1 반응 챔버와 분리되어 있는 제 2 반응 챔버로서, 제 2 입구 및 제 2 출구를 가지며, 산화 가능한 연료를 포함하는 제 2 기체 및 연도 기체를 입구를 통해 수용하도록 구조화되고, 제 2 기체의 점진적 산화를 유지하도록 구조화된 제 2 반응 챔버를 포함하며,
연도 기체는, 및 제 2 반응 챔버 내의 내부 온도가 제 2 기체의 자가점화 온도 초과일 때까지 제 1 입구로부터 제 2 입구까지 소통되는,
연료를 산화시키기 위한 시스템.
A first inlet having a first inlet and a first outlet and structured to receive a first gas comprising an oxidizable fuel through a first inlet and configured to maintain progressive oxidation of the first gas and to communicate the flue gas through the first inlet; A first reaction chamber; And
A second reaction chamber separated from the first reaction chamber, the second reaction chamber having a second inlet and a second outlet, the second gas comprising flammable fuel and the flue gas being structured to receive through the inlet, A second reaction chamber structured to maintain oxidation,
Wherein the flue gas is communicated from the first inlet to the second inlet until the internal temperature in the second reaction chamber is above the self-
A system for oxidizing fuel.
내부 온도가 자가점화 온도 초과인 후, 연도 기체가 제 1 출구로부터 제 2 입구까지 소통되지 않는 시스템.
43. The method of claim 425,
Wherein the flue gas is not communicated from the first outlet to the second inlet after the internal temperature is above the self-ignition temperature.
각 반응 챔버 내의 내부 온도가 각 연료의 연소정지 온도에 근접하거나 또는 그것을 초과하는 경우, 제 1 또는 제 2 반응 챔버 중 적어도 하나가 각 내부 온도를 감소시키도록 구조화되어 있는 시스템.
43. The method of claim 425,
Wherein at least one of the first or second reaction chambers is structured to reduce each internal temperature when the internal temperature in each of the reaction chambers approaches or exceeds the combustion stop temperature of each fuel.
제 1 또는 제 2 반응 챔버 중 적어도 하나가, 각 반응 챔버로부터 열을 제거함으로써 각 내부 온도를 감소시키도록 구조화되어 있는 시스템.
42. The method of claim 427,
Wherein at least one of the first or second reaction chambers is structured to reduce each internal temperature by removing heat from each reaction chamber.
제 1 및 제 2 반응 챔버 중 적어도 하나가, 열 교환기에 의해 열을 제거하도록 구조화되어 있는 시스템.
41. The method of claim 428,
Wherein at least one of the first and second reaction chambers is structured to remove heat by a heat exchanger.
열 교환기가, 각 반응 챔버 내에 도입된 유체를 포함하는 시스템.
43. The method of claim 429,
Wherein the heat exchanger comprises a fluid introduced into each reaction chamber.
열 교환기가, 각 반응 챔버로부터 유체를 배출시키도록 구조화되어 있는 시스템.
43. The method of claim 429,
Wherein a heat exchanger is configured to discharge fluid from each reaction chamber.
열 교환기가, 스팀을 발생시키기 위한 수단을 포함하는 시스템.
43. The method of claim 429,
Wherein the heat exchanger comprises means for generating steam.
열 교환기가, 각 반응 챔버 내의 온도가 2300℉를 초과하는 경우, 각 반응 챔버로부터 열을 유인하도록 구조화되어 있는 시스템.
43. The method of claim 429,
Wherein the heat exchanger is structured to draw heat from each reaction chamber when the temperature in each of the reaction chambers exceeds 2300 [deg.] F.
제 2 입구에서 제 2 기체의 온도가 제 2 연료의 자가점화 온도 미만에 접근하거나 또는 그것까지 낙하하는 경우, 제 2 반응 챔버가 연도 기체를 제 2 기체와 혼합시키도록 구조화되어 있는 시스템.
43. The method of claim 425,
Wherein the second reaction chamber is structured to mix the flue gas with the second gas when the temperature of the second gas at the second inlet approaches or falls below the self-ignition temperature of the second fuel.
반응 챔버들 중 적어도 하나로부터 기체를 수용하는 터빈 또는 피스톤 엔진을 추가로 포함하는 시스템.
43. The method of claim 425,
Further comprising a turbine or piston engine that receives gas from at least one of the reaction chambers.
터빈이 기체를 제 2 반응 챔버로부터 수용하고 팽창시키는 시스템.
53. The method of claim 435,
Wherein the turbine receives and expands the gas from the second reaction chamber.
반응 챔버들 중 적어도 하나 내에 기체를 도입시키기 전, 기체를 수용하고 압축하는 압축기를 추가로 포함하는 시스템.
43. The method of claim 425,
Further comprising a compressor to receive and compress the gas prior to introducing the gas into at least one of the reaction chambers.
제 2 기체를 제 2 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 압축기가 제 2 기체를 압축하도록 구조화되어 있는 시스템.
437. The method of claim 437,
Wherein the compressor is structured to compress the second gas prior to introducing the second gas into the second reaction chamber.
제 1 반응 챔버와 분리되어 있는 제 2 반응 챔버로서, 입구를 가지며, 산화 가능한 연료를 포함하는 제 2 기체 및 반응 생성물을 수용하도록 구조화되며, 제 2 반응 챔버 내의 내부 온도가 제 2 기체의 자가점화 온도 미만이면서 (i) 제 2 기체의 점진적 산화를 유지하도록, 그리고 (ii) 반응 생성물을 입구를 통해 제 1 반응 챔버로부터 수용하도록 구조화된 제 2 반응 챔버를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 시스템.
A first reaction chamber having an outlet, the first reaction chamber structured to maintain the progressive oxidation of the first gas comprising the oxidizable fuel and to communicate the reaction product through the first outlet; And
A second reaction chamber separated from the first reaction chamber, the second reaction chamber having an inlet, the second gas being structured to receive a reaction product and a second gas comprising an oxidizable fuel, (Ii) a second reaction chamber structured to receive the reaction product from the first reaction chamber through the inlet, the second reaction chamber being below the temperature and maintaining a gradual oxidation of the second gas;
A system for oxidizing fuel.
내부 온도가 자가점화 온도 초과인 후, 반응 생성물들이 제 1 반응 챔버로부터 제 2 반응 챔버까지 소통되지 않는 시스템.
43. The method of claim 439,
Wherein the reaction products are not communicated from the first reaction chamber to the second reaction chamber after the internal temperature exceeds the self-ignition temperature.
각 반응 챔버 내의 내부 온도가 각 연료의 연소정지 온도에 근접하거나 또는 그것을 초과하는 경우, 제 1 또는 제 2 반응 챔버 중 적어도 하나가 각 내부 온도를 감소시키도록 구조화되어 있는 시스템.
43. The method of claim 439,
Wherein at least one of the first or second reaction chambers is structured to reduce each internal temperature when the internal temperature in each of the reaction chambers approaches or exceeds the combustion stop temperature of each fuel.
제 1 또는 제 2 반응 챔버 중 적어도 하나가, 각 반응 챔버로부터 열을 제거함으로써 각 내부 온도를 감소시키도록 구조화되어 있는 시스템.
441. The method of claim 441,
Wherein at least one of the first or second reaction chambers is structured to reduce each internal temperature by removing heat from each reaction chamber.
입구에서 제 2 기체의 온도가 제 2 연료의 자가점화 온도 미만에 접근하거나 또는 그것까지 낙하하는 경우, 제 2 반응 챔버가 반응 생성물을 제 2 기체와 혼합시키도록 구조화되어 있는 시스템.
43. The method of claim 439,
Wherein the second reaction chamber is structured to mix the reaction product with the second gas when the temperature of the second gas at the inlet approaches or falls below the self-ignition temperature of the second fuel.
반응 챔버들 중 적어도 하나로부터 기체를 수용하는 터빈 또는 피스톤 엔진을 추가로 포함하는 시스템.
43. The method of claim 439,
Further comprising a turbine or piston engine that receives gas from at least one of the reaction chambers.
터빈이 기체를 제 2 반응 챔버로부터 수용하고 팽창시키는 시스템.
444. The method of claim 444,
Wherein the turbine receives and expands the gas from the second reaction chamber.
반응 챔버들 중 적어도 하나 내에 기체를 도입시키기 전, 기체를 수용하고 압축하는 압축기를 추가로 포함하는 시스템.
43. The method of claim 439,
Further comprising a compressor to receive and compress the gas prior to introducing the gas into at least one of the reaction chambers.
제 2 기체를 제 2 반응 챔버 내에 도입시키기 전, 압축기가 제 2 기체를 압축하도록 구조화되어 있는 시스템.
44. The method of claim 446,
Wherein the compressor is structured to compress the second gas prior to introducing the second gas into the second reaction chamber.
반응 챔버가 연료를 산화시키지 않도록, 기체의 반응 챔버 온도가 반응 챔버 내의 기체의 자가점화 역치에 근접하거나 또는 그것의 미만으로 낙하하는 경우를 검출하는 검출 모듈; 및
검출 모듈에 기초하여, (i) 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간 및 (ii) 반응 챔버 내에서와 동시에 기체에 대해 자가점화시키고 산화시키기 충분하게 반응 챔버 내의 자가점화 지연 시간 중 적어도 하나를 변화시키는 지시사항을 출력하는 교정 모듈
을 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 시스템.
An oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the oxidizer having a reaction chamber structured to receive a gas comprising an oxidizable fuel through an inlet and maintain the oxidation process;
A detection module that detects when the reaction chamber temperature of the gas falls to or falls below the self-ignition threshold of the gas in the reaction chamber such that the reaction chamber does not oxidize the fuel; And
Based on the detection module, an instruction to change at least one of (i) the residence time of the gas in the reaction chamber and (ii) the self-ignition delay time in the reaction chamber sufficient to self-ignite and oxidize gas to and from the gas simultaneously in the reaction chamber Calibration module for outputting
/ RTI >
A system for oxidizing fuel.
교정 모듈이, 기체의 유동을 반응 챔버를 통해 변동시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 변화시키도록 구조화되어 있는 시스템.
454. The method of claim 448,
Wherein the calibration module is structured to vary the residence time of the gas in the reaction chamber by varying the flow of gas through the reaction chamber.
교정 모듈이, 기체의 유동을 반응 챔버를 통해 감소시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 증가시키도록 구조화되어 있는 시스템.
45. The method of claim 449,
Wherein the calibration module is structured to increase the residence time of the gas in the reaction chamber by reducing the flow of gas through the reaction chamber.
교정 모듈이, 기체의 유동을 반응 챔버의 출구로부터 입구까지 재순환시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 증가시키도록 구조화되어 있는 시스템.
45. The method of claim 449,
Wherein the calibration module is structured to increase the residence time of the gas in the reaction chamber by recirculating the flow of gas from the outlet of the reaction chamber to the inlet.
교정 모듈이, 반응 챔버 내의 기체 온도를 변화시킴으로써 반응 챔버 내의 자가점화 지연 시간을 변화시키도록 구조화되어 있는 시스템.
454. The method of claim 448,
Wherein the calibration module is structured to vary the self-ignition delay time in the reaction chamber by varying the gas temperature in the reaction chamber.
교정 모듈이, 반응 챔버 내의 기체 온도를 가열기로 증가시킴으로써 반응 챔버 내의 자가점화 지연 시간을 감소시키도록 구조화되어 있는 시스템.
46. The method of claim 452,
Wherein the calibration module is structured to reduce the self-ignition delay time in the reaction chamber by increasing the gas temperature in the reaction chamber to a heater.
교정 모듈이, 생성 기체를 출구로부터 입구까지 순환시킴으로써 반응 챔버 내의 자가점화 지연 시간을 감소시키도록 구조화되어 있는 시스템.
46. The method of claim 452,
Wherein the calibration module is structured to reduce the self-ignition delay time in the reaction chamber by circulating the product gas from the outlet to the inlet.
반응 챔버가, 산화 가능한 연료의 산화를 촉매 없이 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있는 시스템.
454. The method of claim 448,
Wherein the reaction chamber is structured to maintain oxidation of the oxidizable fuel below the combustion stop temperature without catalyst.
반응 챔버로부터 기체를 수용하고 기체를 팽창시키는 터빈 또는 피스톤 엔진을 추가로 포함하는 시스템.
454. The method of claim 448,
Further comprising a turbine or piston engine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas.
반응 챔버 내에 연료 혼합물을 도입시키기 전, 연료 혼합물을 포함하는 기체를 수용하고 압축하는 압축기를 추가로 포함하는 시스템.
454. The method of claim 448,
Further comprising a compressor to receive and compress the gas comprising the fuel mixture prior to introducing the fuel mixture into the reaction chamber.
산화 가능한 연료가 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하는 시스템.
454. The method of claim 448,
Wherein the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, Pentane, acetylene, hexane, and carbon monoxide.
반응 챔버가 연료를 산화시키지 않도록, 기체의 반응 챔버 온도가 반응 챔버 내의 기체의 자가점화 역치에 근접하거나 또는 그것의 미만으로 낙하하는 경우를 검출하는 검출 모듈; 및
검출 모듈에 기초하여, (i) 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간 및 (ii) 반응 챔버 내에서와 동시에 기체에 대해 자가점화시키고 산화시키기 충분하게 반응 챔버 내의 자가점화 지연 시간 중 적어도 하나의 변화를 프로세서로 결정하도록 구조화되어 있는 교정 모듈을 포함하며,
산화기는, 체류 시간 및 자가점화 지연 시간 중 적어도 하나에 대한 변화에 기초하여, 기체가 반응 챔버 내에 존재하면서 기체를 산화시키도록 구조화되어 있는,
연료를 산화시키기 위한 시스템.
An oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the oxidizer having a reaction chamber structured to receive a gas comprising an oxidizable fuel through an inlet and maintain the oxidation process;
A detection module that detects when the reaction chamber temperature of the gas falls to or falls below the self-ignition threshold of the gas in the reaction chamber such that the reaction chamber does not oxidize the fuel; And
(I) the residence time of the gas in the reaction chamber, and (ii) at least one of a self-ignition delay time in the reaction chamber sufficient to self-ignite and oxidize the gas with the gas in the reaction chamber, And a calibration module structured to determine a < RTI ID = 0.0 >
The oxidizer is structured to oxidize the gas while it is in the reaction chamber, based on a change in at least one of the residence time and the self-ignition delay time.
A system for oxidizing fuel.
교정 모듈이, 기체의 유동을 반응 챔버를 통해 변동시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 변화시키도록 구조화되어 있는 시스템.
459. The method of claim 459,
Wherein the calibration module is structured to vary the residence time of the gas in the reaction chamber by varying the flow of gas through the reaction chamber.
교정 모듈이, 기체의 유동을 반응 챔버를 통해 감소시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 증가시키도록 구조화되어 있는 시스템.
454. The method of claim 460,
Wherein the calibration module is structured to increase the residence time of the gas in the reaction chamber by reducing the flow of gas through the reaction chamber.
교정 모듈이, 기체의 유동을 반응 챔버의 출구로부터 입구까지 재순환시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 증가시키도록 구조화되어 있는 시스템.
454. The method of claim 460,
Wherein the calibration module is structured to increase the residence time of the gas in the reaction chamber by recirculating the flow of gas from the outlet of the reaction chamber to the inlet.
교정 모듈이, 반응 챔버 내의 기체 온도를 변화시킴으로써 반응 챔버 내의 자가점화 지연 시간을 변화시키도록 구조화되어 있는 시스템.
459. The method of claim 459,
Wherein the calibration module is structured to vary the self-ignition delay time in the reaction chamber by varying the gas temperature in the reaction chamber.
교정 모듈이, 반응 챔버 내의 기체 온도를 가열기로 증가시킴으로써 반응 챔버 내의 자가점화 지연 시간을 감소시키도록 구조화되어 있는 시스템.
459. The method of claim 459,
Wherein the calibration module is structured to reduce the self-ignition delay time in the reaction chamber by increasing the gas temperature in the reaction chamber to a heater.
교정 모듈이, 생성 기체를 출구로부터 입구까지 순환시킴으로써 반응 챔버 내의 자가점화 지연 시간을 감소시키도록 구조화되어 있는 시스템.
459. The method of claim 459,
Wherein the calibration module is structured to reduce the self-ignition delay time in the reaction chamber by circulating the product gas from the outlet to the inlet.
반응 챔버가, 산화 가능한 연료의 산화를 촉매 없이 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있는 시스템.
459. The method of claim 459,
Wherein the reaction chamber is structured to maintain oxidation of the oxidizable fuel below the combustion stop temperature without catalyst.
반응 챔버 온도의 검출에 기초하여, 반응 챔버 내에서와 동시에 연료를 산화시키도록 (i) 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간 및 (ii) 반응 챔버 내의 반응 온도 중 적어도 하나를 증가시키는 지시사항을 출력하는 모듈
을 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 시스템.
An oxidizer having a reaction chamber having an inlet and an outlet, the oxidizer having a reaction chamber structured to receive a gas comprising an oxidizable fuel through an inlet and maintain the oxidation process; And
Outputting instructions to increase at least one of (i) the residence time of the gas in the reaction chamber and (ii) the reaction temperature in the reaction chamber, so as to simultaneously oxidize the fuel in the reaction chamber, based on the detection of the reaction chamber temperature module
/ RTI >
A system for oxidizing fuel.
모듈이, 기체의 유동을 반응 챔버를 통해 변동시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 변화시키도록 구조화되어 있는 시스템.
467. The method of claim 467,
Wherein the module is structured to vary the residence time of the gas in the reaction chamber by varying the flow of gas through the reaction chamber.
모듈이, 기체의 유동을 반응 챔버를 통해 감소시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 증가시키도록 구조화되어 있는 시스템.
468. The method of claim 468,
Wherein the module is structured to increase the residence time of the gas in the reaction chamber by reducing the flow of gas through the reaction chamber.
모듈이, 기체의 유동을 반응 챔버의 출구로부터 입구까지 재순환시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 증가시키도록 구조화되어 있는 시스템.
468. The method of claim 468,
Wherein the module is structured to increase the residence time of the gas in the reaction chamber by recirculating the flow of gas from the outlet of the reaction chamber to the inlet.
모듈이, 반응 챔버 내의 기체 온도를 가열기로 증가시킴으로써 반응 챔버 내의 자가점화 지연 시간을 감소시키도록 구조화되어 있는 시스템.
467. The method of claim 467,
Wherein the module is structured to reduce the self-ignition delay time in the reaction chamber by increasing the gas temperature in the reaction chamber to a heater.
교정 모듈이, 생성 기체를 출구로부터 입구까지 순환시킴으로써 반응 챔버 내의 자가점화 지연 시간을 감소시키도록 구조화되어 있는 시스템.
467. The method of claim 467,
Wherein the calibration module is structured to reduce the self-ignition delay time in the reaction chamber by circulating the product gas from the outlet to the inlet.
검출 모듈에 기초하여, 반응 챔버 내에서와 동시에 기체에 대해 자가점화시키고 산화시키기 충분하게 (i) 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간 및 (ii) 반응 챔버 내의 자가점화 지연 시간 중 적어도 하나를 변화시키는 단계
를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 방법.
In an oxidation system that includes a gas containing an oxidizable fuel in a reaction chamber structured to maintain an oxidation process with an inlet and an outlet, the reaction chamber temperature of the gas is maintained at a level that does not support oxidation of the fuel by itself in the reaction chamber Detecting a case of approaching or falling below it; And
(I) at least one of (i) the residence time of the gas in the reaction chamber and (ii) the self-ignition delay time in the reaction chamber, based on the detection module, sufficient to self-ignite and oxidize the gas simultaneously with the reaction chamber
/ RTI >
A method for oxidizing fuel.
기체의 유동을 반응 챔버를 통해 변동시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 변화시키는 방법.
49. The method of claim 473,
A method for varying the residence time of a gas in a reaction chamber by varying the flow of gas through the reaction chamber.
기체의 유동을 반응 챔버를 통해 감소시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 변화시키는 방법.
48. The method of claim 474,
A method of varying the residence time of a gas in a reaction chamber by reducing the flow of gas through the reaction chamber.
기체의 유동을 반응 챔버의 출구로부터 입구까지 재순환시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 변화시키는 방법.
48. The method of claim 474,
A method for changing the residence time of a gas in a reaction chamber by recirculating a flow of gas from the outlet of the reaction chamber to the inlet.
반응 챔버 내의 기체 온도를 변화시킴으로써 반응 챔버 내의 자가점화 지연 시간을 변화시키는 방법.
49. The method of claim 473,
Wherein the self-ignition delay time in the reaction chamber is varied by changing the gas temperature in the reaction chamber.
반응 챔버 내의 기체 온도를 가열기로 증가시킴으로써 반응 챔버 내의 자가점화 지연 시간을 감소시키는 방법.
48. The method of claim 477,
A method for reducing the self-ignition delay time in a reaction chamber by increasing the gas temperature in the reaction chamber to a heater.
생성 기체를 출구로부터 입구까지 순환시킴으로써 자가점화 지연 시간을 감소시키는 방법.
48. The method of claim 477,
Thereby reducing the self-ignition delay time by circulating the product gas from the outlet to the inlet.
반응 챔버가, 산화 가능한 연료의 산화를 촉매 없이 연소정지 온도 미만으로 유지하는 방법.
49. The method of claim 473,
Wherein the reaction chamber maintains the oxidation of the oxidizable fuel below the combustion stop temperature without the catalyst.
터빈 또는 피스톤 엔진에서 반응 챔버로부터의 생성 기체를 팽창시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
49. The method of claim 473,
Further comprising expanding the product gas from the reaction chamber in the turbine or piston engine.
반응 챔버 내에 기체를 도입시키기 전, 기체를 압축하는 것을 추가로 포함하는 방법.
49. The method of claim 473,
Further comprising compressing the gas prior to introducing the gas into the reaction chamber.
산화 가능한 연료가 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
49. The method of claim 473,
Wherein the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, Pentane, acetylene, hexane, and carbon monoxide.
검출 모듈에 기초하여, 반응 챔버 내에서와 동시에 기체에 대해 자가점화시키고 산화시키기 충분하게 반응 챔버 내의 자가점화 지연 시간을 변화시키는 단계
를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 방법.
In an oxidation system that includes a gas containing an oxidizable fuel in a reaction chamber structured to maintain an oxidation process with an inlet and an outlet, the reaction chamber temperature of the gas is maintained at a level that does not support oxidation of the fuel by itself in the reaction chamber Detecting a case of approaching or falling below it; And
Based on the detection module, changing the self-ignition delay time in the reaction chamber sufficiently to self-ignite and oxidize the gas simultaneously with the reaction chamber
/ RTI >
A method for oxidizing fuel.
자가점화 지연 시간을 변화시키는 것이, 추가 열을 반응 챔버 내에 도입시키며 이로 인해 내부 챔버 온도를 연료의 산화가 유지되는 수준까지 증가시키는 것을 포함하는 방법.
49. The method of claim 484,
Changing the self-ignition delay time comprises introducing additional heat into the reaction chamber, thereby increasing the internal chamber temperature to a level at which oxidation of the fuel is maintained.
기체의 유동을 반응 챔버를 통해 변동시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 변화시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
49. The method of claim 484,
Further comprising varying the residence time of the gas in the reaction chamber by varying the flow of gas through the reaction chamber.
기체의 유동을 반응 챔버를 통해 감소시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 변화시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
49. The method of claim 484,
Further comprising changing the residence time of the gas in the reaction chamber by reducing the flow of gas through the reaction chamber.
기체의 유동을 반응 챔버의 출구로부터 입구까지 재순환시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 변화시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
49. The method of claim 484,
Further comprising changing the residence time of the gas in the reaction chamber by recirculating the flow of gas from the outlet of the reaction chamber to the inlet.
반응 챔버가, 산화 가능한 연료의 산화를 촉매 없이 연소정지 온도 미만으로 유지하는 방법.
49. The method of claim 484,
Wherein the reaction chamber maintains the oxidation of the oxidizable fuel below the combustion stop temperature without the catalyst.
터빈 또는 피스톤 엔진에서 반응 챔버로부터의 생성 기체를 팽창시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
49. The method of claim 484,
Further comprising expanding the product gas from the reaction chamber in the turbine or piston engine.
산화 가능한 연료가 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
49. The method of claim 484,
Wherein the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, Pentane, acetylene, hexane, and carbon monoxide.
연료를 산화시키기 위한 방법.
When the reaction chamber temperature of the gas approaches or falls below a temperature level that does not support the oxidation of the fuel alone, the heat source is introduced into the reaction chamber, which causes the internal reaction chamber temperature to be oxidized Maintaining the oxidation of the oxidizable fuel by increasing the temperature of the oxidizable fuel to a level where it is maintained.
A method for oxidizing fuel.
내부 온도를 증가시키는 것이, 자가점화 지연 시간을 감소시키는 방법.
49. The method of claim 492,
Wherein increasing the internal temperature reduces the self-ignition delay time.
기체의 유동을 반응 챔버를 통해 변동시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 변화시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
49. The method of claim 492,
Further comprising varying the residence time of the gas in the reaction chamber by varying the flow of gas through the reaction chamber.
기체의 유동을 반응 챔버를 통해 감소시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 변화시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
49. The method of claim 492,
Further comprising changing the residence time of the gas in the reaction chamber by reducing the flow of gas through the reaction chamber.
기체의 유동을 반응 챔버의 출구로부터 입구까지 재순환시킴으로써 반응 챔버 내의 기체의 체류 시간을 변화시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
49. The method of claim 492,
Further comprising changing the residence time of the gas in the reaction chamber by recirculating the flow of gas from the outlet of the reaction chamber to the inlet.
반응 챔버가 산화 가능한 연료의 산화를 촉매 없이 연소정지 온도 미만으로 유지하는 방법.
49. The method of claim 492,
Wherein the reaction chamber maintains the oxidation of the oxidizable fuel below the combustion stop temperature without the catalyst.
터빈 또는 피스톤 엔진에서 반응 챔버로부터의 생성 기체를 팽창시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
49. The method of claim 492,
Further comprising expanding the product gas from the reaction chamber in the turbine or piston engine.
산화 가능한 연료가 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
49. The method of claim 492,
Wherein the oxidizable fuel is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, Pentane, acetylene, hexane, and carbon monoxide.
기체 혼합물의 온도를 적어도 기체 혼합물의 자가점화 온도까지 증가시키고 기체 혼합물을 자가점화시키는 단계; 및
자가점화된 기체 혼합물을 산화시키면서 기체 혼합물의 온도를 연소정지 온도 미만으로 유지하는 단계
를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 방법.
A gas containing a high-energy-content (HEC) fuel, a gas comprising an oxidant, and a diluent are mixed by mixing a gas having a low-energy-content (LEC) Forming a gas mixture having at least one of the following groups of gases: both gases are present at a temperature below the self-ignition temperature of any of the gases being mixed;
Increasing the temperature of the gas mixture to at least the self-ignition temperature of the gas mixture and self-igniting the gas mixture; And
Maintaining the temperature of the gas mixture below the combustion stop temperature while oxidizing the self-ignited gas mixture
/ RTI >
A method for oxidizing fuel.
기체 혼합물을 열 교환기에 의해 적어도 자가점화 온도까지 상승시키는 방법.
41. The method of claim 500,
Wherein the gas mixture is heated to at least the self-ignition temperature by a heat exchanger.
촉매 없이 기체 혼합물의 산화를 유지하는 반응 챔버 내에 열 교환기를 배치하는 방법.
50. The apparatus of claim 501,
A method of placing a heat exchanger in a reaction chamber that maintains oxidation of a gas mixture without a catalyst.
촉매 없이 기체 혼합물의 산화를 유지하는 반응 챔버 내의 적어도 자가점화 온도까지 기체 혼합물을 상승시키는 방법.
41. The method of claim 500,
A method for raising a gas mixture to at least a self-ignition temperature in a reaction chamber that maintains oxidation of the gas mixture without a catalyst.
반응 챔버가, 혼합물의 산화를 기체 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하는 방법.
53. The method of claim 503,
Wherein the reaction chamber maintains the oxidation of the mixture below the combustion stop temperature of the gas mixture.
기체를 반응 챔버로부터 수용하는 터빈 또는 피스톤 엔진으로 기체를 팽창시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
53. The method of claim 503,
Further comprising inflating the gas to a turbine or piston engine that receives gas from the reaction chamber.
기체 혼합물이 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
53. The method of claim 503,
Wherein the gas mixture is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, butylane- Tetraene, acetylene, hexane, and carbon monoxide.
가열한 후, LEC 연료 기체와 HEC 연료 기체의 제 2 기체 혼합물을 주입하는 단계로서, LEC와 HEC 연료 기체 대 제 2 기체 혼합물의 주입 속도는 제 1 기체 혼합물에 대한 LEC 연료와 HEC 연료 기체의 비율과 실질적으로 동일한 비율을 생성시키도록 선택되는 단계;
제 1 기체 혼합물을 자가점화시키면서 제 2 기체 혼합물을 위한 발화 지연 시간보다 적은 시간에서 실질적으로 균질한 제 1 기체 혼합물을 생성시키는 속도에서, 제 2 기체 혼합물을 가열된 제 1 기체 혼합물과 혼합하는 단계; 및
자가점화된 제 1 기체 혼합물을 산화시키면서, 제 1 기체 혼합물의 온도를 연소정지 온도 미만으로 유지하는 단계
를 포함하는,
산화 방법.
Heating the first gas mixture to at least the self-ignition temperature of a first gas mixture comprising an oxidizer mixed with a determined range of low energy-content (LEC) fuel gas and high energy-content (HEC) fuel gas;
Injecting a second gas mixture of LEC fuel gas and HEC fuel gas after heating, wherein the injection rate of LEC and HEC fuel gas to second gas mixture is such that the ratio of LEC fuel to HEC fuel gas to first gas mixture Selected to produce substantially the same proportion as the < RTI ID = 0.0 >
Mixing the second gas mixture with the heated first gas mixture at a rate that produces a substantially homogeneous first gas mixture at a time less than the ignition delay time for the second gas mixture while self-igniting the first gas mixture; ; And
Maintaining the temperature of the first gas mixture below the combustion stop temperature while oxidizing the self-ignited first gas mixture
/ RTI >
Oxidation method.
제 1 기체 혼합물을 열 교환기에 의해 적어도 자가점화 온도까지 상승시키는 방법.
507. The method of claim 507,
Wherein the first gas mixture is heated by the heat exchanger to at least the self-ignition temperature.
촉매 없이 제 1 기체 혼합물의 산화를 유지하는 반응 챔버 내에 열 교환기를 배치하는 방법.
508. The method of claim 508,
A method of placing a heat exchanger in a reaction chamber that maintains oxidation of a first gas mixture without a catalyst.
촉매 없이 기체 혼합물의 산화를 유지하는 반응 챔버 내의 적어도 자가점화 온도까지 제 1 기체 혼합물을 상승시키는 방법.
507. The method of claim 507,
A method for raising a first gas mixture to at least a self-ignition temperature in a reaction chamber that maintains oxidation of the gas mixture without a catalyst.
반응 챔버가, 제 2 기체 혼합물의 산화를 기체 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하는 방법.
53. The method of claim 510,
Wherein the reaction chamber maintains the oxidation of the second gas mixture below the combustion stop temperature of the gas mixture.
기체를 반응 챔버로부터 수용하는 터빈 또는 피스톤 엔진으로 기체를 팽창시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
53. The method of claim 510,
Further comprising inflating the gas to a turbine or piston engine that receives gas from the reaction chamber.
제 1 기체 혼합물이 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
53. The method of claim 510,
Wherein the first gas mixture is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, butylane- - pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
반응 챔버 내에 배치된 열 교환 매질에 의해 반응 챔버의 내부 온도를 연소정지 온도 미만으로 유지하는 단계;
열을 열 교환 매질을 통해 전달시킴으로써 반응 챔버 입구 온도를 혼합물의 자가점화 온도 초과로 유지하는 단계;
혼합물이 혼합물의 자가점화 온도 초과의 온도에 도달할 때까지, 혼합물의 자가점화 온도보다 뜨거운 매질을 통해 혼합물을 제 1 통로를 통한 입구 내로의 진입을 가하는 단계; 및
제 1 통로에 대체적으로 대향하는 제 2 통로를 통해 혼합물을 반응 챔버 출구에 가하는 단계
를 포함하는,
연료를 산화시키기 위한 방법.
One or more of a group of low energy-content (LEC) fuel, and a high energy-content (HEC) fuel gas, an oxidant-containing (OC) gas, and a diluent- Containing gas mixture within the inlet of the reaction chamber, the gas mixture having an initial temperature below the self-ignition temperature of the mixture before being received into the inlet;
Maintaining the internal temperature of the reaction chamber below the combustion stop temperature by a heat exchange medium disposed in the reaction chamber;
Maintaining the reaction chamber inlet temperature above the self-ignition temperature of the mixture by passing the heat through the heat exchange medium;
Applying the mixture through a medium which is hotter than the self-ignition temperature of the mixture through the first passage into the inlet until the mixture reaches a temperature above the self-ignition temperature of the mixture; And
Applying a mixture to the reaction chamber outlet through a second passageway generally opposite the first passageway
/ RTI >
A method for oxidizing fuel.
반응 챔버가 촉매 없이 기체 혼합물의 산화를 유지하는 방법.
53. The method of claim 514,
Wherein the reaction chamber maintains oxidation of the gas mixture without a catalyst.
반응 챔버가, 반응 챔버로부터의 열 교환 매질을 순환시킴으로써 혼합물의 산화를 기체 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하는 방법.
53. The method of claim 514,
Wherein the reaction chamber maintains the oxidation of the mixture below the combustion stop temperature of the gas mixture by circulating the heat exchange medium from the reaction chamber.
기체를 반응 챔버 출구로부터 수용하는 터빈 또는 피스톤 엔진으로 기체를 팽창시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
53. The method of claim 514,
Further comprising inflating the gas to a turbine or piston engine that receives gas from the reaction chamber outlet.
기체 혼합물이 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
53. The method of claim 514,
Wherein the gas mixture is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, butylane- Tetraene, acetylene, hexane, and carbon monoxide.
반응 챔버 내에 배치된 열 교환 매질로서, (i) 반응 챔버의 내부 온도를 연소정지 온도 미만으로 유지하도록, 그리고 (ii) 반응 챔버 입구 온도를 혼합물의 자가점화 온도 초과로 유지하도록 구조화된 열 교환 매질; 및
입구로부터의 제 1 유동 통로로서, 혼합물이 기체 혼합물의 자가점화 온도 초과의 온도에 도달할 때까지, 혼합물의 자가점화 온도보다 뜨거운 매질을 통해 혼합물을 입구 내로의 진입을 가하도록 구조화되어 있는 제 1 유동 통로, 및 제 1 유동 통로를 따르는 제 2 유동 통로로서, 출구까지의 기체 혼합물의 산화를 가하도록 구조화되고 제 1 유동 통로에 대체적으로 대향하는 제 2 유동 통로
를 포함하는,
산화기.
1. A reaction chamber having an inlet and an outlet, the inlet having at least one of a low energy-content (LEC) fuel and a high energy-content (HEC) fuel gas, an oxidizer-containing (OC) gas and a diluent- Wherein the gas mixture is present at an initial temperature below the self-ignition temperature of the gas mixture;
A heat exchange medium disposed within the reaction chamber, the heat exchange medium comprising: (i) maintaining the internal temperature of the reaction chamber below the combustion stop temperature, and (ii) a structured heat exchange medium to maintain the reaction chamber inlet temperature above the self- ; And
A first flow passage from the inlet for supplying the mixture into the inlet through a medium which is hotter than the self-ignition temperature of the mixture until the mixture reaches a temperature above the self-ignition temperature of the gas mixture, A second flow passage along the first flow passage, the second flow passage being structured to effect oxidation of the gas mixture to the outlet and generally opposite to the first flow passage,
/ RTI >
Oxidizer.
반응 챔버가, 기체 혼합물의 산화를 촉매 없이 제 1 및 제 2 유동 통로들 중 적어도 하나에 따라 유지하도록 구조화되어 있는 시스템.
53. The method of claim 519,
Wherein the reaction chamber is structured to maintain the oxidation of the gas mixture in accordance with at least one of the first and second flow passages without a catalyst.
반응 챔버가, 반응 챔버로부터의 열 교환 매질을 순환시킴으로써 혼합물의 산화를 기체 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있는 시스템.
53. The method of claim 519,
Wherein the reaction chamber is structured to maintain the oxidation of the mixture below the combustion stop temperature of the gas mixture by circulating the heat exchange medium from the reaction chamber.
기체를 반응 챔버 출구로부터 수용하고 기체를 팽창시키도록 구조화되어 있는 터빈 또는 피스톤 엔진 중 적어도 하나를 추가로 포함하는 시스템.
53. The method of claim 519,
Further comprising at least one of a turbine or piston engine configured to receive gas from the reaction chamber outlet and to expand the gas.
기체 혼합물이 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하는 시스템.
53. The method of claim 519,
Wherein the gas mixture is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, butylane- Acetone, hexane, and carbon monoxide.
(i) 기체 혼합물의 온도를 적어도 혼합물의 자가점화 온도까지 증가시키며 이로 인해 기체 혼합물을 자가점화시키도록, 그리고 (ii) 자가점화된 기체 혼합물을 산화시키면서 기체 혼합물의 온도를 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화된 열 제어기
를 포함하는,
산화기.
1. A reaction chamber having an inlet and an outlet, the inlet having at least one of a low energy-content (LEC) fuel and a high energy-content (HEC) fuel gas, an oxidizer-containing (OC) gas and a diluent- Wherein the gas mixture is present at a temperature below the self-ignition temperature of the mixture; And
(i) increasing the temperature of the gas mixture to at least the self-ignition temperature of the mixture thereby self-igniting the gas mixture, and (ii) maintaining the temperature of the gas mixture below the combustion stop temperature while oxidizing the self- A structured thermal controller
/ RTI >
Oxidizer.
열 제어기가, 혼합물의 온도를 적어도 자가점화 온도까지 상승시키도록 구조화된 열 교환기를 포함하는 시스템.
53. The method of claim 524,
Wherein the thermal controller includes a heat exchanger structured to raise the temperature of the mixture to at least the self-ignition temperature.
열 교환기가 반응 챔버 내에 배치되어 있는 시스템.
53. The method of claim 525,
Wherein a heat exchanger is disposed in the reaction chamber.
혼합물이 반응 챔버 내에 존재한 후, 열 교환기가, 자가점화 온도 초과로 가열하도록 구조화되어 있는 시스템.
53. The method of claim 526,
Wherein the heat exchanger is structured to heat above the self-ignition temperature after the mixture is in the reaction chamber.
반응 챔버가, 혼합물의 산화를 촉매 없이 기체 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있는 방법.
53. The method of claim 524,
Wherein the reaction chamber is structured to maintain the oxidation of the mixture below the combustion stop temperature of the gas mixture without a catalyst.
반응 챔버로부터 기체를 수용하고 기체를 팽창시키는 터빈 또는 피스톤 엔진 중 적어도 하나를 추가로 포함하는 방법.
53. The method of claim 524,
Further comprising at least one of a turbine or piston engine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas.
기체 혼합물이 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
53. The method of claim 524,
Wherein the gas mixture is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, butylane- Tetraene, acetylene, hexane, and carbon monoxide.
제 1 기체 혼합물이 자가점화하도록, 제 1 기체 혼합물을 제 1 기체 혼합물의 적어도 자가점화 온도까지 가열시키도록 구조화된 열 제어기; 및
제 1 기체 혼합물을 적어도 자가점화 온도까지 가열한 후, LEC 연료 기체 및 HEC 연료를 포함하는 제 2 기체 혼합물을 주입하도록 구조화되어 있는 주입기로서, 주입기는, LEC 기체 대 고에너지-함량(HEC) 연료 기체, 산화제-포함(OC) 기체 및 희석제-함유(DC) 기체의 군 중 적어도 하나의 비율로서 실질적으로 동일한 비율의 LEC와 HEC 기체 대 제 2 기체 혼합물을 생성시키도록 선택되는 주입의 비율에서, LEC 및 HEC 기체의 비율을 주입하여서 제 2 기체 혼합물을 형성하는 주입기
를 포함하며,
여기서 반응 챔버는, (i) 제 2 기체 혼합물에 대한 자가점화 지연 시간보다 적은 시간에서 실질적으로 균일한 제 3 기체 혼합물을 생성시키는 속도로, 주입된 제 2 기체를 자가점화된 제 1 기체 혼합물 내에 혼합시키도록, 그리고 (ii) 자가점화된 제 1 기체 혼합물을 산화시키면서 제 1 기체 혼합물의 온도를 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있는
산화기.
1. A reaction chamber having an inlet and an outlet, the inlet having at least one of a low energy-content (LEC) fuel and a high energy-content (HEC) fuel gas, an oxidizer-containing (OC) gas and a diluent- Wherein the gas mixture is present at an initial temperature below the self-ignition temperature of the mixture;
A thermal controller configured to heat the first gas mixture to at least the self-ignition temperature of the first gas mixture such that the first gas mixture self-ignites; And
An injector structured to inject a second gas mixture comprising an LEC fuel gas and a HEC fuel after heating the first gas mixture to at least the self-ignition temperature, the injector comprising an LEC gas to high energy-content (HEC) fuel At a rate of injection selected to produce a substantially equal ratio of LEC and HEC gas to second gas mixture as a ratio of at least one of the group of gas, oxidizer-containing (OC) gas and diluent-containing (DC) An injector for injecting a ratio of LEC and HEC gas to form a second gas mixture
/ RTI >
Wherein the reaction chamber comprises: (i) injecting the injected second gas into the self-ignited first gas mixture at a rate that produces a substantially uniform third gas mixture at a time less than the self-ignition delay time for the second gas mixture And (ii) is configured to oxidize the self-ignited first gas mixture while maintaining the temperature of the first gas mixture below the combustion stop temperature
Oxidizer.
열 제어기가, 혼합물의 온도를 적어도 자가점화 온도까지 상승시키도록 구조화된 열 교환기를 포함하는 시스템.
53. The method of claim 531,
Wherein the thermal controller includes a heat exchanger structured to raise the temperature of the mixture to at least the self-ignition temperature.
열 교환기가 반응 챔버 내에 배치되어 있는 시스템.
535. The method of claim 532,
Wherein a heat exchanger is disposed in the reaction chamber.
반응 챔버가, 반응 챔버 내의 제 1 기체 혼합물의 산화를 촉매 없이 유지하도록 구조화되어 있는 시스템.
53. The method of claim 531,
Wherein the reaction chamber is structured to maintain the oxidation of the first gas mixture in the reaction chamber without a catalyst.
반응 챔버가, 제 2 기체 혼합물의 산화를 촉매 없이 기체 혼합물의 연소정지 온도 미만으로 유지하도록 구조화되어 있는 시스템.
53. The method of claim 531,
Wherein the reaction chamber is structured to maintain the oxidation of the second gas mixture below the combustion stop temperature of the gas mixture without the catalyst.
반응 챔버로부터 기체를 수용하고 기체를 팽창시키는 터빈 또는 피스톤 엔진 중 적어도 하나를 추가로 포함하는 시스템.
53. The method of claim 531,
Further comprising at least one of a turbine or piston engine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas.
제 1 기체 혼합물이 수소, 메테인, 에테인, 에틸렌, 천연가스, 프로페인, 프로필렌, 프로파디엔, n-뷰테인, 아이소-뷰테인, 뷰틸렌-1, 뷰타디엔, 아이소-펜테인, n-펜테인, 아세틸렌, 헥세인 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하는 시스템.
53. The method of claim 531,
Wherein the first gas mixture is selected from the group consisting of hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, iso-butane, butylane- - at least one of pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
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