KR20190114990A - 고체 연료 입자들의 운반 가능한 가연성 가스 현탁액 - Google Patents

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KR20190114990A
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제임스 에스. 스웬슨
시몬 케이 호드슨
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페닉스 어드밴스드 테크놀로지스, 리미티드
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Abstract

운반 가능한 가연성 가스 현탁액은 기체 캐리어 내에 현탁된 고체 연료 입자들을 포함한다. 고체 연료 입자들은 충분히 작은 입자 크기를 갖기 때문에 그들은 운반 중에 현탁된 상태로 남아 있게 된다. 기체 캐리어는 활성 가스 및 비활성 가스를 포함할 수 있다. 고체 연료 입자들은 석탄에서 유도된 고체 탄소질 물질을 포함할 수 있다. 고체 연료 입자들의 기타 예들은 바이오매스, 정제된 바이오 제품들 및 가연성 폴리머 입자들을 포함한다. 가연성 가스 현탁액은 종래의 기체 탄화수소 연료에 비교 가능한 기압에서 에너지 밀도를 갖도록 맞춰질 수 있다. 기체 가연성 연료는 2 내지 100 범위의 대기에서 압력이 가해질 수 있다.

Description

고체 연료 입자들의 운반 가능한 가연성 가스 현탁액
본 발명은 고체 연료 입자들의 운반 가능한 가연성 가스 현탁액에 관한 것이다. 가스 현탁액은 운반 기체에 현탁되는 고체 연료 입자들을 포함한다. 가스는 공기, 산소, 그들의 혼합물과 같이 활성일 수 있고, 또 가스는 질소와 같이 비활성일 수 있다. 고체 연료 입자들의 가스 현탁액은 종래의 기체 탄화수소 연료와 유사한 에너지 특성을 갖도록 구성될 수 있다.
가연성 연료의 에너지 밀도는 단위 체적 마다 연소에 의해 생산되는 열에너지 양의 표시이다. 아래 표 1은 표준 온도 및 압력(NTP)에서 네 종류의 일반적인 가연성 가스에 대한 보통의 체적 에너지 밀도를 기재한다. 표준 온도 및 압력은 20℃ 및 1 atm에서 이루어지도록 이해된다.
선택된 가연성 가스의 체적 에너지 밀도

가연성 가스

열 함유량(Btu/lb)
체적 에너지 밀도(Btu/m3)
천연 가스 21,000 37,038
메탄 23,811 35,698
프로판 21,564 89,471
부탄 21,640 118,745
종래의 가연성 가스에 대한 알맞은 대체물을 제공하는 것은 기술의 발전일 수 있다. 가연성 가스에 대한 에너지 요건을 충족시키기 위해 요구되는대로 체적의 에너지 밀도가 수정될 수 있는 가연성 가스를 제공하는 것은 더욱 진보한 기술의 발전일 수 있다. 종래의 가연성 가스와 비슷한 운반 가능한 가연성 가스를 제공하는 것은 더욱 더 진보한 기술의 발전일 수 있다.
본 발명은 고체 연료 입자들의 운반 가능한 가연성 가스 현탁액에 관한 것이다. 가연성 가스 현탁액은 대부분, 체적으로, 종래의 기체 탄화수소 연료와 비슷한 에너지 밀도를 갖는 가연성 가스를 제공하기 위해 고체 연료 입자들이 현탁된 기체 캐리어로 구성된다. 가스 탄화수소의 비제한적 예는 천연 가스, 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 및 그들의 가스 유도체를 포함한다. 기체 캐리어는 활성이거나 비활성일 수 있다. 활성 가스의 비제한적 예는 공기, 산소 및 그 혼합물을 포함한다. 비활성 가스의 비제한적 예는 질소를 포함한다.
고체 연료 입자들은 운반되고 사용되는 동안에 현탁된 상태로 남아 있기 위해 충분히 작은 입자 크기를 갖는다. 이는 고체 연료 입자들의 밀도 및 고체 연료 입자들이 현탁되는 기체 캐리어의 밀도 모두에 의해 영향을 받는다. 고체 연료 입자들은 일반적으로 60 ㎛ 보다 작은 입자 크기를 갖고, 바람직하게는 40 ㎛ 보다 작은 입자 크기를 갖는다. 일부 비제한적 실시예에서, 고체 연료 입자들은 30 ㎛ 보다 작은 입자 크기를 가질 수 있다. 일부 비제한적 실시예에서, 고체 연료 입자들은 20 ㎛ 보다 작은 입자 크기를 가질 수 있다. 고체 연료 입자들은 10 ㎛ 보다 작은 입자 크기를 가질 수 있다. 고체 연료 입자들은 5 ㎛ 보다 작은 입자 크기를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 고체 연료 입자들은 20 ㎛ 보다 작은 평균 입자 크기를 갖는다. 일부 비제한적 실시예에서, 고체 연료 입자들은 10 ㎛ 보다 작은 평균 입자 크기를 갖는다. 다른 비제한적 실시예에서, 고체 연료 입자들은 5 ㎛ 보다 작은 평균 입자 크기를 갖는다. 고체 연료 입자들은 2.5 ㎛ 보다 작은 평균 입자 크기를 가질 수 있다.
고체 연료 입자들은 에너지 연료 물질 또는 가연성 연료 물질의 미분된 입자들로 구성된다. 고체 연료 입자들은 에너지 연료 물질 또는 가연성 연료 물질의 단일 소스에서 유도될 수 있고, 또는 다른 에너지 연료 물질 또는 가연성 연료 물질의 블렌드나 혼합물이 사용될 수 있다. 비제한적인 일 실시예에서, 고체 연료 입자들은 석탄에서 유도된 탄소질 물질을 포함하여, 분탄(fine coal) 입자들로 구성된다. 석탄에서 유도된 탄소질 물질은 내재하는 미네랄 물질이 실질적으로 없도록 충분히 작은 크기를 가질 경우, 석탄에서 유도된 고체 탄화수소로 불린다. 일부 실시예들에서, 고체 연료 입자들은 석탄에서 유도된 고체 탄화수소 입자들로 구성된다.
일부 실시예들에서, 석탄에서 유도된 고체 탄소질 물질은 석탄에서 유도된 미네랄 물질의 감소량 및 황의 감소량을 함유한다. 비제한적인 일 실시예에서, 석탄에서 유도된 고체 탄소질 물질은 1 중량% 보다 적은 석탄에서 유도된 미네랄 물질을 함유한다. 비제한적인 일 실시예에서, 석탄에서 유도된 고체 탄소질 물질은 0.5 중량% 보다 적은 황을 함유한다.
본 원 발명에 개시된 기체 캐리어 내에 현탁된 고체 연료 입자들은 때로는 마이크로 클린 카본 연료(Micro Clean Carbon Fuel(μCCF))로 불린다.
분산제는 미세한 입자들의 응집을 억제하기 위해 석탄에서 유도된 고체 탄소질 물질과 함께 사용될 수 있다. 비제한적인 일 실시예에서, 분산제는 유기산으로 구성된다. 분산제는 선형, 고리형, 포화된 또는 불포화된 카르복시산 및 폴리카르복시산으로부터 선택된 유기산일 수 있다. 현재의 바람직한 일 실시예에서, 분산제는 시트르산(citric acid: 구연산)이다. 다른 비제한적 실시예에서, 분산제는 리그노술폰산염(lignosulfonate) 기반의 계면활성제이다. 사용될 수 있는 또 다른 분산제 등급은 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide) 분산제와 같은 비이온 분산제를 포함한다.
고체 연료 입자들은 또한 폐유기물을 포함하여, 유기물로부터 유도될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 고체 연료 입자들은 폐바이오매스로부터 유도된다. 또, 고체 연료 입자들은 설탕, 전분, 셀룰로오스, 밀가루 등과 같이, 정제된 바이오 제품이 될 수 있다. 또, 고체 연료 입자들은 자연적으로 발생하거나 합성된 임의의 고체 연료 화합물, 예를 들어, 임의의 탄소질 물질로 구성될 수 있다.
본 발명의 목적은 종래의 기체 탄화수소 연료의 체적 에너지 밀도(volumetric energy density)와 비슷한 체적 에너지 밀도를 갖는 고체 연료 입자들의 가연성 가스 현탁액을 제공하는 것이다.
비제한적인 일 실시예에서, 고체 연료 입자들은 30 ㎛ 보다 작은 크기 및 5000 Btu/lb 보다 큰 에너지 밀도를 갖는다. 다른 비제한적인 실시예에서, 고체 연료 입자들은 30 미크론 보다 작은 크기 및 500 kg/m3 보다 큰 밀도를 갖는다. 또 다른 비제한적인 실시예에서, 고체 연료 입자들은 5000 Btu/lb 보다 큰 에너지 밀도 및 500 kg/m3 보다 큰 밀도를 갖는다. 고체 연료 입자 크기, 에너지 밀도 및 밀도 값이 다양할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 역청탄(bituminous coal)은 12,500 내지 15,000 Btu/lb 범위의 건조량 기준에서 에너지 밀도를 가질 수 있는 반면에, 약연탄(lower rank coal) 및 바이오 솔리드는 10,000 내지 13,000 Btu/lb 범위의 건조량 기준에서 에너지 밀도를 가질 수 있다. 고체 연료와 관련된 물은 에너지 밀도를 낮춘다. 부분적으로 산화된 고체 연료 입자들은 비산화된 연료 입자들과 비교하여 더 낮은 에너지 밀도를 갖는다.
비제한적인 일 실시예에서, 기체 캐리어는 공기이고, 고체 연료 입자들은 석탄에서 유도된 고체 탄소질 물질로 구성되고 10 ㎛ 보다 작은 입자 크기를 가지며, 고체 연료 입자들의 가연성 가스 현탁액은 25,000 내지 120,000 Btu/m3 범위의 기압에서 체적 에너지 밀도를 갖는다.
비제한적인 일 실시예에서, 가연성 가스 현탁액은 2 내지 100 범위의 대기에서 압력을 갖는다. 가압은 가연성 가스 현탁액이 가압된 가스 분배 파이프라인을 통해 운반될 수 있도록 한다. 중국에서, 예를 들어, 천연 가스는 약 60의 대기 압력에서 분배된다. 미국에서, 천연 가스는 약 100의 대기 압력에서 분배된다.
가연성 가스 현탁액을 운반하는 방법은 가연성 가스 현탁액을 형성하기 위해 기체 캐리어 내에서 고체 연료 입자들을 현탁시키는 것을 포함할 수 있다. 가연성 가스 현탁액은 운반에 적합한 압력으로 가압될 수 있다. 그러한 압력은 일반적으로 장거리 운반에 대해 60 내지 100의 대기(atm) 범위이다. 주거용 가스 배전 선로는 약 1 내지 7 atm (15 내지 120 psi(pound per square inch))의 범위이다. 집으로 들어가는 가스 분배는 종종 약 0.25 psi까지 감소하도록 규제된다.
가연성 가스 현탁액을 운반하는 방법의 비제한적인 일 실시예에서, 가연성 가스 현탁액은 90 중량% 보다 큰 운반 기체로 구성되고, 고체 연료 입자들은 석탄에서 유도된 고체 탄소질 물질로 구성되고 30 ㎛ 보다 작은 입자 크기를 갖는다.
위에서 언급한 방법 및 본 원 발명의 기타 특징들 및 이점들이 쉽게 이해될 수 있도록, 위에서 간략하게 기술된 본 원 발명의 더 자세한 설명이 첨부된 도면에서 예시되는 그 상세한 실시예들을 참조하여 제공될 것이다. 이 도면들이 본 원 발명의 일반적인 실시예들만을 묘사하고 따라서 그 범위를 한정하도록 고려되지 않는 것을 이해하면서, 본 원 발명은 첨부한 도면들의 사용을 통해 추가적으로 특별하고 상세하게 기술되고 설명될 것이다.
도 1은 입자 크기에 의해 고체 연료 입자들을 분리하는 일부 예에 사용된 사이클론의 개략도를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 사이클론의 상부로 나간 미세한 입자들 및 사이클론의 하부로 나간 더 큰 입자들의 입경(particle diameter)에 의한 차등 체적의 그래프이다. 도 2는 또한 사이클론에 반영된 석탄 입자들의 입자 크기 분산을 도시한다.
도 3은 입자 크기에 의해 고체 연료 입자들을 분리하는 일부 예에 사용된 사이클론의 개략도를 도시한다.
도 4는 도 3에 도시된 사이클론의 상부로 나간 미세한 입자들 및 사이클론의 하부로 나간 더 큰 입자들의 입경에 의한 차등 체적의 그래프이다.
본 개시는 고체 연료 입자들의 가연성 가스 현탁액에 관한 것이다. 고체 연료 입자들의 가스 현탁액은 종래의 기체 탄화수소 연료와 유사한 에너지 특성을 갖도록 구성될 수 있다.
분탄 입자들과 같은 미세한 고체 연료 입자들은 공기 중에서 현탁되어 운반될 수 있다. 이러한 공기 중에서의 미세한 고체 연료 입자들의 블렌드는, 열을 생산하고 일을 하기 위해 파이프라인 내부에 운반되어 사용의 말기에 연소되는 경우 가연성 가스와 같이 반응한다. 운반하는데 사용된 그러한 블렌드는 물질의 새로운 조성물이다. 아래 표 2는 예를 들어 표준 온도 및 압력에서 공기 중에 현탁된 미세한 고체 연료 입자들의 블렌드의 중량 퍼센트, 체적 퍼센트 및 체적 에너지 밀도의 아웃라인을 나타낸다. 분탄은 아래 표의 결과에서 미세한 고체 연료 입자들로서 사용되어 왔다. 분탄 입자들은 1.2 kg/m3의 밀도 및 14,500 Btu/lb의 열 함유량을 지녔다. 천연 가스는 가장 흔하게 사용되는 가연성 가스이다. 기술된 50 중량%의 미세한 고체 연료 입자들의 블렌드는 39,120 Btu/m3의 체적 에너지 밀도를 지니고, 이는 천연 가스와 유사하다. 50 중량%에서의 고체 연료 입자들의 체적 퍼센트는 0.1%이다. 질량 및 체적 퍼센트가 증가할수록, 공기 중에서 미세한 고체 연료 입자들을 현탁함으로써 형성되는 가연성 가스의 체적 에너지 함량이 지속적으로 증가한다. 95 중량%의 고체 연료 입자들의 블렌드는 오직 1.9%의 체적 퍼센트를 지니고 체적 에너지 밀도는 729,877 Btu/m3이며, 이는 표준 온도 및 압력에서 천연 가스의 체적 에너지 함량 보다 약 20배 많은 것이다.

공기 및 미세한 고체 연료 입자들의 가연성 가스

질량% μCCF
체적% μCCF
체적 에너지 밀도(Btu/m3)
1% 0% 396
10% 0.01% 4,351
20% 0.03% 9,787
30% 0.04% 16,775
40% 0.07% 26,089
50% 0.10% 39,120
60% 0.15% 58,650
70% 0.24% 91,155
80% 0.41% 156,002
85% 0.58% 220,628
90% 0.91% 349,228
95% 1.90% 729,877
고체 연료 입자들의 가연성 가스 현탁액은 현탁된 고체 연료 입자들의 혼합 및 기체 캐리어로 구성되는 다상(multi-phase) 연료 조성물이다. 기체 캐리어는 활성이거나 비활성일 수 있다. 활성 가스의 비제한적인 예들은 공기, 산소 및 그 혼합물을 포함한다. 비활성 가스의 비제한적인 일례는 질소이다.
고체 연료 입자들은 에너지 연료 물질 또는 가연성 연료 물질의 미분된 입자들로 구성된다. 비제한적인 일 실시예에서, 고체 연료 입자들은 분탄 입자들로 구성된다. 더 상세하게, 분탄 입자들은 석탄에서 유도된 탄소질 물질로 구성된다. 내재하는 미네랄 물질이 실질적으로 없도록 충분히 작은 크기로 분쇄될 때, 석탄에서 유도된 탄소질 물질은 석탄에서 유도된 고체 탄화수소로서 존재한다. 다른 비제한적인 실시예에서, 고체 연료 입자들은 석탄에서 유도된 고체 탄화수소 입자들로 존재한다.
다른 실시예에서, 고체 연료 입자들은 폐유기물을 포함하여, 유기물로부터 유도된다. 또 다른 실시예에서, 고체 연료 입자들은 폐바이오매스로부터 유도된다. 폐바이오매스의 비제한적인 예는 톱밥, 식물 컷팅, 목편(wood chip), 식물 줄기를 포함한다. 또, 고체 연료 입자들은 정제된 바이오 제품일 수 있다. 정제된 바이오 제품의 비제한적인 예는 설탕, 전분, 셀룰로오스, 밀가루 등을 포함한다. 또, 고체 연료 입자들은 합성된 임의의 고체 연료 화합물로 구성될 수 있다. 합성된 고체 연료 화합물의 비제한적인 예는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 고무 등과 같은 폴리머를 포함하는 합성된 고체 연료 화합물을 포함한다. 합성된 고체 연료 화합물은 폐폴리머를 포함하여, 폐유기물일 수 있다. 폐폴리머의 비제한적인 예는 폐타이어, 폴리프로필렌 장바구니 및 스티로폼을 포함한다.
고체 연료 입자들은 에너지 연료 물질 또는 가연성 연료 물질의 단일 소스에서 유도될 수 있다. 대안적으로, 고체 연료 입자들은 상이한 에너지 연료 물질 또는 가연성 연료 물질의 블렌드 또는 혼합물에서 유도될 수 있다.
고체 연료 입자들은 저장, 운반 및/또는 사용 시 실질적 기간 동안 그들이 기체 캐리어 내에서 쉽게 현탁되고 현탁된 상태로 남도록 하는 크기를 갖는다. 스토크스의 법칙은 레이놀즈의 수가 작을 경우 (예를 들어 매우 작은 구형 입자들에 대해) 그것이 유체 또는 가스를 통과할 때의 마찰력 또는 항력을 정의한다. 항력이 중력 가속도와 동일해질 때, 종단 속도(terminal velocity)는 이러한 매우 작은 입자들에 대해 계산될 수 있다. 이 경우는 잔잔한 공기의 항력 외에 다른 힘은 없는 것으로 가정한다. 따라서, 스토크스의 법칙은 직경이 약 250 미크론 보다 작을 경우 공기 또는 기타 가스 또는 유체에 주어진 밀도에서 구의 침강 속도를 계산하는데 사용될 수 있다:
Figure pct00001
여기에서,
d는 구의 기하학적 지름(m)이고
Ws는 구의 밀도(kg/m3)이고
Wa는 공기의 밀도(kg/m3)이고
g는 중력으로 인한 가속도(m/s2)이며
η는 유체의 속도(kg/(m*s))이다.
표 3은 스토크스의 법칙을 사용하여 Ws = 1200 kg/m3, Wa = 1.2 kg/m3, g = 9.8 m/s2, 및 η = 1.81 x 10-5 kg/(m*s)일 때 0.5 미크론에서 60 미크론까지의 직경에 대해 표준 온도 및 압력에서 공기에 존재하는 구형 입자들의 계산된 침강 속도를 나타낸다.

직경(μm)
침강 속도(m/s)
0.5 9.01 x 10-6
1 3.61 x 10-5
2.5 2.25 x 10-4
5 9.01 x 10-4
10 3.61 x 10-3
20 1.44 x 10-2
30 3.25 x 10-2
60 1.19 x 10-1
현탁액 내 입자들의 침강 속도를 초과하는 속도로 이동하는 가연성 가스 현탁액은 입자들을 현탁된 상태로 유지할 것이다.
스토크스의 법칙 및 위에서 논의된 바로부터, 더 낮은 밀도를 갖는 입자들은 또한 더 낮은 침강 속도를 지닌다는 것이 이해될 것이다. 더 작고 더 밀도가 높은 고체 연료 입자들과 비교하여 더 큰 입자 크기 및 더 낮은 밀도를 갖는 기체 캐리어 내의 고체 연료 입자들을 현탁시키는 것이 가능하다. 따라서, 고체 연료 입자들의 상이한 유형 및 크기는 가연성 가스 연료 내에서 현탁되어 현탁된 상태로 남을 수 있다.
위에서 주지된 바와 같이, 고체 연료 입자들은 60 μm 보다 작은 입자 크기, 더 바람직하게는 40 μm 보다 작은 입자 크기를 가져야 한다. 비제한적인 일 실시예에서, 고체 연료 입자들은 30 μm 보다 작은 입자 크기를 갖는다. 다른 실시예에서, 고체 연료 입자들은 20 μm 보다 작은 직경을 갖는다. 또 다른 일 실시예에서, 고체 연료 입자들은 10 μm 보다 작은 직경을 갖는다. 일 실시예에서, 고체 연료 입자들은 5 μm 보다 작은 직경을 갖는다. 일부 실시예에서, 고체 연료 입자들은 20 μm 보다 작은 평균 입자 크기를 갖는다. 일부 비제한적인 실시예에서, 고체 연료 입자들은 10 μm 보다 작은 평균 입자 크기를 갖는다. 또 다른 실시예에서, 고체 연료 입자들은 5 μm 보다 작은 평균 직경을 갖는다. 또 다른 비제한적인 실시예에서, 고체 연료 입자들은 2.5 μm 보다 작은 평균 크기를 갖는다. 비제한적인 실시예에서, 고체 연료 입자들의 99%는 40 μm 보다 작다. 비제한적인 일 실시예에서, 고체 연료 입자들의 99%는 모두 20 μm 보다 작다. 다른 비제한적인 실시예에서, 고체 연료 입자들의 99%는 모두 10 μm 보다 작다. 또 다른 비제한적인 실시예에서, 더 큰 크기 및 더 낮은 밀도의 고체 연료 입자들은 성공적으로 사용될 수 있다.
고체 연료 입자들이 현탁된 상태로 남아 있는 동안의 시간 기간(time period)은 가연성 가스 현탁액의 의도된 사용에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 가연성 가스 현탁액이 즉각적인 사용에 대한 요구에 따라 준비될 경우, 현탁액 시간 기간은 몇 초, 몇 분 또는 몇 시간과 같이 짧을 수 있다. 반대로, 가연성 가스 현탁액이 일정 기간 동안 저장될 경우, 실질적인 현탁액 시간 기간은 며칠, 몇 주 또는 몇 달로 측정될 수 있다. 더 미세한 크기의 고체 연료 입자들은 자연스럽게 더 큰 크기의 고체 연료 입자들과 비교하여 더 긴 시간 기간 동안 현탁된 상태로 남을 수 있을 것임이 이해될 것이다. 약 10 μm의 크기를 갖는 입자는 몇 분 내지 몇 시간 동안 현탁된 상태로 남을 수 있는 반면, 약 2.5 μm의 크기를 갖는 입자는 며칠 또는 몇 주 동안 현탁된 상태로 남을 수 있다.
개시된 일 실시예에서, 기체 캐리어는 공기로 구성되고 현탁된 고체 연료 입자들은 석탄에서 유도된 탄소질 물질을 포함하는 분탄 입자들로 구성된다. 공기와 블렌드되는 석탄 입자들의 양은 기압에서, 약 5 중량% 또는 그 보다 작은 범위부터일 수 있다. 석탄 입자들은 30 μm 보다 작은 평균 입자 크기를 가질 수 있다.
분산제는 입자 응집을 감소시키기 위해 분탄 입자들에 첨가될 수 있다. 비제한적인 일 실시예에서, 분산제는 유기산이다. 분산제는 선형, 고리형, 포화된 또는 불포화된 카르복시산 및 폴리카르복시산으로부터 선택된 유기산일 수 있다. 현재의 바람직한 일 실시예에서, 분산제는 시트르산이다. 다른 비제한적인 실시예에서, 분산제는 리그노술폰산염 기반의 계면활성제이다. 사용될 수 있는 다른 분산제 등급은 폴리에틸렌옥사이드 분산제와 같은 비이온 분산제이다.
다음의 비제한적인 예들은 개시된 고체 연료 입자들의 가연성 가스 현탁액에 관련되는 일부 실시예를 예시하기 위해 주어진다. 이들 예는 현재 개시된 발명에 따라 실시될 수 있는 여러 유형의 실시예 중에서 종합적이거나 완전한 것이 아님을 이해해야 한다.
예 1
스토크스 법칙에 의해 예측된 바와 같이, 분탄 입자들이 잔잔한 공기에서 침강하는지 여부를 테스트하기 위한 실험이 설계되었다. 우선, 작은 사이클론을 통해 석탄 입자들을 통과함으로써 규정된 크기의 분탄 입자들이 획득되었다. 사이클론은 크기에 기반하여 이동하는 물 또는 공기 내의 입자들을 분류하는데 사용될 수 있는 장치이다.
이 실험에서 사용된 사이클론은 도 1에 묘사된다. 그것은 약 4.7 mm의 하부 개구 및 14.5 mm의 상부 개구를 지녔고 105 mm의 크기였다. 분 당 1.9 리터의 비율로 작동하는 작은 진공 펌프는 사이클론의 상부 포트에 연결되었다. 하부 포트로 빠진 큰 입자들은 캡 또는 그릿 팟(grit pot)에 수집되었다. 기류(airstream) 내 사이클론의 상부로 운반된 작은 입자들은 진공에 들어가기 전에 고운 거름 종이 상에 수집되었다. 도 2는 사이클론의 상부로 나가는 더 작은 입자들 및 사이클론의 하부로 나가는 더 큰 입자들에 대한 입자 크기 분석 그래프를 도시한다. 사이클론에 공급된 석탄 입자들의 입자 크기 분산 또한 도 2에 도시된다. 상부로 나가는 미세한 입자들은 평균 4.4 μm의 입자 크기를 지녔다. 사이클론의 하부로 나가는 입자들은 평균 18.8 μm의 입자 크기를 지녔다.
사이클론은 그 후 도 3에 도시되는 바와 같이 설정되었다. 이 설정에서, 사이클론을 나가는 미세한 입자들은 두 면에 1.5”의 직경 창을 구비한 2.25”의 내벽 길이를 갖는 스테인리스강 큐브 박스를 통과함으로써, 박스를 통해서 현탁된 입자들을 볼 수 있었다. 진공 펌프의 체적 공기 흐름은 분 당 1.9 리터로 측정되었다. 사이클론에서 스틸 박스로 가는 배관 및 스틸 박스에서 진공 펌프로 가는 배관은 6.9 mm의 내부 직경을 지녔다. 진공 펌프의 체적 공기 유량에 기초하여, 관 내의 공기 유속은 0.85 m/s가 되도록 계산되었다. 박스 내의 공기 유속은 더 큰 단면이 용기가 되고 0.0096 m/s가 되도록 계산되었기 때문에 느려진다.
표 3에 따르면, 60 μm 직경 입자의 공기에서 현탁된 입자들에 대한 침강 속도는 0.12 m/s이고, 30 μm 입자의 침강 속도는 0.033 m/s이고, 20 μm 입자의 침강 속도는 0.014 m/s이며, 10 μm 입자의 침강 속도는 0.0036 m/s이다. 도 2로부터, 일부 30 및 60 μm 입자들은 공급 입자들 내에 있다. 배관 내부의 공기 유속은 이 범위 내의 입자들에 대한 침강 속도 보다 크고, 따라서 그들은 배관 내부로 운반될 수 있을 것이다. 그러나, 박스 내부의 공기 유속은 이러한 입자들의 침강 속도 보다 낮다. 이에 따라, 30 미크론 보다 큰 입자들은 이 실험 설정의 체적 공기 유량을 갖는 박스 내부의 현탁액에 남을 것으로 예상되지 않는다.
표 3에 따라, 10 μm 입자의 침강 속도는 0.0036 m/s이다. 박스 내부의 공기 유속은 10 μm 입자들의 침강 속도 보다 큰 0.0096 m/s이다. 따라서, 10 μm 입자들 및 더 작은 입자들은 공기가 분 당 1.9 리터의 체적비로 그것을 통과하여 흐를 때 박스 내부의 현탁액에 남을 것으로 예상된다.
여기에 기술되고 도 3에 도시된 실험 설정이 작동되고 있을 때, 사이클론의 상부로 나가서 박스 내부로 이동하는 입자들은 4.4 μm의 평균 입자 크기를 지녔다. 빛은 박스의 뒤쪽 창을 통해 비추었다. 그것이 박스로 들어가는 관의 체적으로부터 박스의 체적까지 확장되었을 때 입자들은 기류 내에서 이동하면서 관찰될 수 있었다. 펌프가 켜진 채였고 입자들이 사이클론에 전달된 한, 입자들은 박스의 하부로 침강하지 않고 박스로 들어갔고 박스에서 나갔다.
펌프가 꺼진 경우, 공기의 흐름은 중단되었다. 입자들은 그 후 박스의 하부로 느리게 표류하는 것이 관찰될 수 있었다. 입자들이 1 cm를 이동하는데 요구되는 시간은 0.001 m/s의 침강 속도에 상응하여, 대략적으로 10초가 되는 것으로 측정되었다. 이 침강 속도는 5 μm 직경 입자에 대해 계산된 0.0009 m/s의 침강 속도에 부합한다.
사이클론은 그 다음 실험 설정으로부터 제거되어, 흡입관은 박스 내부에 입자들을 공급했다. 위에 언급된 바와 같이, 임의의 30 μm 및 60 μm의 입자들은 배관 내로의 운반이 예상되지만, 두 개의 상이한 단면적에 대해 계산된 공기 유속에 기초하여, 박스에 들어간 후 곧 침강이 예상된다. 공급 장치 내의 약 10 μm 크기 범위의 입자들은 박스 내의 공기 유속이 그들의 침강 속도를 초과하기 때문에 박스 내에 현탁되어 남아 있을 것으로 예상된다.
실험 설정으로부터 사이클론을 제거함으로써 공급 장치가 박스 내부에 직접적으로 도입되었을 때, 더 높은 밀도의 입자들이 박스 내에서 시각적으로 관찰되었다. 진공 펌프는 멈추었고 공기 유속은 제로(0)가 되었으며, 입자들은 더 큰 직경의 입자들의 집단을 나타내며 더 빠르게 침강하는 것으로 관찰되었다. 입자들이 1 cm를 이동하는데 요구되는 시간은 0.012 m/s의 침강 속도에 상응하여, 대략적으로 0.8초가 되는 것으로 측정되었다. 박스 내부의 공기 유속은 체적 유량으로부터 계산되었고 단면적은 0.0096 m/s가 되도록 계산되었으며, 이는 측정된 0.012 m/s의 침강 속도 보다 약간 더 낮다. 침강 속도를 측정하는 육안법은 충분히 정확하지 않을 수 있다. 그러나, 두 속도가 동일한 규칙이 있고 서로 밀접하다는 사실은 입자의 침강 속도 보다 큰 공기 유속이 현탁액 내의 그 입자를 유동 가스 내에 유지시킬 것이라는 가정을 입증한다. 10 μm 직경 입자에 대한 침강 속도는 0.0036 m/s가 되도록 계산되었다. 이에 따라, 입자들은 평균적으로 10 μm 보다 크고 30 μm 보다는 작아야 한다. 사실, 18.25 μm의 직경을 갖는 입자는 표준 압력 및 온도에서 0.012 m/s의 공기 내 침강 속도를 가질 것이다.
예 2
더 큰 사이클론이 분말 포집 시스템(powder capture system)의 일부로써 사용되었다. 콘(cone)의 크고 작은 치수는 각각 27.5 cm 및 7.3 cm였다. 사이클론은 61 cm의 크기였다. 도 4는 사이클론의 하부에서 작은 개구를 나가는 큰 입자들 및 사이클론의 상부를 나가는 에어스트림과 함께 운반되는 작은 입자들의 입경에 의한 차등 체적에 대한 그래프를 도시한다. 평균 입자 크기는 각각 21.4 μm 및 6.2 μm였다. 큰 입자들은 위의 예 1에서 논의된 작은 사이클론으로 한 실험에 사용된 공급 원료였음을 주목해야 한다. 평균 입자 크기를 갖는 미세한 입자들은 도관의 측벽에 대한 눈에 띌 만한 침강 없이 50 피트 위로 금속 도관 내에서 운반되었다.
기술된 실시예들 및 예들은 모든 점에서 모두 예로써만 간주되어야 하고, 제한적이 되어서는 안된다. 본 원 발명의 범위는, 따라서, 위의 설명 보다는 첨부된 청구범위에 의해 나타내어진다. 청구범위의 동등성의 의미 및 범위 내에서 이루어지는 모든 변화는 그들의 범위 내에서 수용되어야 한다.

Claims (25)

  1. 기체 캐리어; 및
    기체 캐리어 내에 현탁되는 고체 연료 입자들로 구성되는 운반 가능한 가연성 가스 현탁액으로서,
    고체 연료 입자들은 40 ㎛ 보다 작은 입자 크기를 갖는 운반 가능한 가연성 가스 현탁액.
  2. 청구항 1에 있어서,
    기체 캐리어는 공기, 산소, 및 그 혼합물로부터 선택되는 운반 가능한 가연성 가스 현탁액.
  3. 청구항 1에 있어서,
    고체 연료 입자들은 5000 BTU/lb 보다 큰 열 함유량을 갖는 가연성 입자들로 구성되는 운반 가능한 가연성 가스 현탁액.
  4. 청구항 1에 있어서,
    고체 연료 입자들은 500 kg/m3 보다 큰 밀도를 갖는 가연성 입자들로 구성되는 운반 가능한 가연성 가스 현탁액.
  5. 청구항 1에 있어서,
    고체 연료 입자들은 5000 BTU/lb 보다 큰 열 함유량 및 500 kg/m3 보다 큰 밀도를 갖는 가연성 입자들로 구성되는 운반 가능한 가연성 가스 현탁액.
  6. 청구항 1에 있어서,
    고체 연료 입자들은 석탄에서 유도된 고체 탄소질 물질로 구성되는 운반 가능한 가연성 가스 현탁액.
  7. 청구항 6에 있어서,
    석탄에서 유도된 고체 탄소질 물질은 1 중량% 보다 적은 석탄에서 유도된 미네랄 물질을 포함하는 운반 가능한 가연성 가스 현탁액.
  8. 청구항 6에 있어서,
    석탄에서 유도된 고체 탄소질 물질은 0.5 중량% 보다 적은 황을 포함하는 운반 가능한 가연성 가스 현탁액.
  9. 청구항 6에 있어서,
    석탄에서 유도된 고체 탄소질 물질에 관련된 분산제로 더 구성되는 운반 가능한 가연성 가스 현탁액.
  10. 청구항 9에 있어서,
    분산제는 유기산으로 구성되는 운반 가능한 가연성 가스 현탁액.
  11. 청구항 10에 있어서,
    분산제는 시트르산으로 구성되는 운반 가능한 가연성 가스 현탁액.
  12. 청구항 10에 있어서, 분산제는 선형, 고리형, 포화된 또는 불포화된 카르복시산 및 폴리카르복시산으로부터 선택되는 운반 가능한 가연성 가스 현탁액.
  13. 청구항 1에 있어서,
    고체 연료 입자들은 폐바이오매스로 구성되는 운반 가능한 가연성 가스 현탁액.
  14. 청구항 1에 있어서,
    고체 연료 입자들은 설탕, 전분 및 셀룰로오스로부터 선택된 정제된 바이오 제품으로 구성되는 운반 가능한 가연성 가스 현탁액.
  15. 청구항 1에 있어서,
    고체 연료 입자들은 가연성 유기 폴리머 입자들로 구성되는 운반 가능한 가연성 가스 현탁액.
  16. 청구항 1에 있어서,
    고체 연료 입자들은 30 ㎛ 보다 작은 평균 입자 크기를 갖는 운반 가능한 가연성 가스 현탁액.
  17. 청구항 1에 있어서,
    고체 연료 입자들은 20 ㎛ 보다 작은 입자 크기를 갖는 운반 가능한 가연성 가스 현탁액.
  18. 청구항 1에 있어서,
    고체 연료 입자들은 10 ㎛ 보다 작은 입자 크기를 갖는 운반 가능한 가연성 가스 현탁액.
  19. 청구항 1에 있어서,
    고체 연료 입자들은 5 ㎛ 보다 작은 입자 크기를 갖는 운반 가능한 가연성 가스 현탁액.
  20. 청구항 1에 있어서,
    가연성 가스 현탁액은 2 내지 100 범위의 대기에서 압력을 갖는 운반 가능한 가연성 가스 현탁액.
  21. 가연성 가스 현탁액을 형성하기 위해 기체 캐리어 내에 고체 연료 입자들을 현탁시키고;
    약 2 내지 100 범위의 대기에서 운반하기에 적합한 압력까지 가연성 가스 현탁액을 가압하는 것으로 구성되는 가연성 가스 현탁액을 운반하는 방법으로서,
    고체 연료 입자들은 운반 시 기체 캐리어 내에 현탁되어 남아 있도록 하기 위해 충분히 작은 크기를 갖는 가연성 가스 현탁액을 운반하는 방법.
  22. 청구항 21에 있어서,
    고체 연료 입자들은 석탄에서 유도된 고체 탄소질 물질로 구성되고 40 ㎛ 보다 작은 입자 크기를 갖는 가연성 가스 현탁액을 운반하는 방법.
  23. 청구항 21에 있어서,
    고체 연료 입자들은 석탄에서 유도된 고체 탄소질 물질로 구성되고 20 ㎛ 보다 작은 입자 크기를 갖는 가연성 가스 현탁액을 운반하는 방법.
  24. 가연성 가스 현탁액을 형성하기 위해 기체 캐리어 내에 고체 연료 입자들을 현탁시키고;
    고체 연료 입자들의 침강 속도를 초과하는 속도로, 가스 연료 분산 파이프라인을 통해 가연성 가스 현탁액을 흐르게 하는 것으로 구성되는 가연성 가스 현탁액을 운반하는 방법.
  25. 청구항 24에 있어서,
    고체 연료 입자들은 석탄에서 유도된 고체 탄소질 물질로 구성되고 30 ㎛ 보다 작은 평균 입자 크기를 가지며 속도는 3.25 x 10-2 m/s를 초과하는 가연성 가스 현탁액을 운반하는 방법.
KR1020197023171A 2017-01-06 2018-01-05 고체 연료 입자들의 운반 가능한 가연성 가스 현탁액 KR20190114990A (ko)

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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020172319A1 (en) * 2019-02-19 2020-08-27 Omnis Advanced Technologies (Hk) Ltd. Thermal fracture and microcarbon separation of coal particles

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1736243A (en) * 1925-04-22 1929-11-19 Fuller Lehigh Co Apparatus for feeding and metering pulverulent material
US2709675A (en) * 1949-04-16 1955-05-31 Consolidation Coal Co Treatment of agglomerative carbonaceous solids
US2842319A (en) 1952-11-05 1958-07-08 Reerink Wilhelm Method of producing ultra-clean coal
US3347599A (en) * 1965-04-26 1967-10-17 Transcontinental Gas Pipeline Method of transporting granular solids in a gas
DE2437856A1 (de) * 1974-08-06 1976-02-19 Lutz Tilo Kayser Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen druckfoerderung von feinstueckigem massengut
DE2643298A1 (de) * 1976-09-25 1978-04-06 Davy Bamag Gmbh Verfahren zur kontinuierlichen vergasung von feinteiligem, kohlenstoffhaltigem material
JPS5958092A (ja) * 1982-09-29 1984-04-03 Babcock Hitachi Kk 石炭スラリの製造法
CA1248905A (en) * 1983-02-14 1989-01-17 Maarten J. Van Der Burgt Process for transporting particulate material
LU84686A1 (fr) * 1983-03-11 1984-11-14 Arbed Dispositif d'acceleration de particules solides
EP0130788B1 (en) * 1983-06-28 1987-01-28 Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha Process for producing a coal-water slurry
DE3436624A1 (de) * 1984-10-05 1986-04-10 Norddeutsche Affinerie AG, 2000 Hamburg Vorrichtung zur erzeugung zuendfaehiger feststoff/gas-suspensionen
US4552076A (en) * 1984-11-19 1985-11-12 Combustion Engineering, Inc. Coal fired furnace light-off and stabilization using microfine pulverized coal
SU1761777A1 (ru) * 1986-03-19 1992-09-15 Отделение Института химической физики АН СССР Способ получени горючих газов из твердого углеродсодержащего топлива
US4702181A (en) * 1986-11-24 1987-10-27 Aluminum Company Of America Cyclone separator
JP2738705B2 (ja) * 1988-07-14 1998-04-08 バブコツク日立株式会社 微粉炭バーナおよびそれを用いた微粉炭燃焼装置
JP3285595B2 (ja) * 1991-07-09 2002-05-27 三菱重工業株式会社 微粉固体燃料燃焼装置
JPH07190335A (ja) * 1993-12-27 1995-07-28 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 石炭焚ボイラのＮＯｘ低減方法
JP2961071B2 (ja) * 1995-06-02 1999-10-12 株式会社神戸製鋼所 高炉への微粉炭吹込み方法及び微粉炭吹込みバーナ
AU2003273621B2 (en) 2002-10-29 2008-02-07 Ucc Energy Pty Limited Process for demineralising coal
CN100430647C (zh) * 2005-11-24 2008-11-05 武汉工业学院 生物质燃料分段悬浮燃烧工艺
CN1916381B (zh) * 2006-09-05 2010-09-08 陈丽君 可燃粉末内燃机
KR101590447B1 (ko) * 2006-11-17 2016-02-18 서머힐 바이오매스 시스템즈, 아이엔씨. 분말 연료, 이의 분산물, 및 이와 관련된 연소장치
US8221513B2 (en) * 2008-01-29 2012-07-17 Kellogg Brown & Root Llc Low oxygen carrier fluid with heating value for feed to transport gasification
JP5166910B2 (ja) * 2008-01-29 2013-03-21 三菱重工業株式会社 石炭ガス化炉の起動方法および起動装置
US8163045B2 (en) * 2009-12-29 2012-04-24 Sharps Compliance, Inc Method and system of making a burnable fuel
US10024533B2 (en) * 2014-06-16 2018-07-17 Ctp Biotechnology Llc System and process for combusting cleaned coal and beneficiated organic-carbon-containing feedstock
US11377612B2 (en) * 2016-10-13 2022-07-05 Omnis Advanced Technologies, LLC Gaseous combustible fuel containing suspended solid fuel particles

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