KR930011069B1 - 환형 노즐 및 이것의 사용을 위한 공정 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

환형 노즐 및 이것의 사용을 위한 공정

제1도는 본 발명의 원리에 따라 제조된 버너 노즐의 부분적인 길이방향 단면도.

제2도는 버너의 실시예를 도시하고 있는 제1도의 라인 A-A을 따라 자른 횡단면도.

제3도는 본 발명의 원리에 따라 제조된 다른 양호한 노즐의 부분적인 길이방향 단면도.

제4도는 상기 버너 노즐의 양호한 실시예를 도시하고 있는 제3도의 라인 B-B를 따른 자른 횡단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 중앙도관 2 : 제2환형 도관

3 : 제2환형 도관 4, 5, 6 : 통로

9 : 노즐 디퓨져 10 : 버너 노즐

11 : 오리퍼스 12 : 냉각 쟈키트

13 : 유입구 14 : 유출구

15, 16 : 유입구 18 : 분배 챔버

30 : 버너 노즐 32a : 제1시그멘트

33 : 디퓨져 34 : 패스너

본 발명은 중공 자유-흐름 반응기내의 가스 함유 자유 산소와 혼합된 이송유체 및 고체 탄소질 연료의 슬러리를 부분적으로 산화시키므로서 형성된 일산화탄소 및 합성가스 혹은 연료 가스 함유 수소의 생성물에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 상기 슬러리 및 산소-함유 가스를 혼합시켜 이러한 혼합물을 반응기속으로 유입시키기 위한 개량된 버너 노즐에 관한 것이다.

3개의 기본 공정의 탄소물질의 기화를 위해서 개발되었다. 이들은 고정 베드 공정, 유체화 베드 공정 및 현수 혹은 연행 공정이다. 이것과 함께 본 발명이 관련되는 상기 연행된 공정의 효율은 가스화로 이끄는 부분적인 산화반응을 수행하기 전에 반응물의 혼합 정도에 의하여 대체로 영향을 받는다. 이송 유체내의 미세하게 분기된 탄소질 연료의 슬러리가 산소 함유 가스와 혼합될 경우에 있어서, 상기 반응물질이 균일하게 혼합되고 이들이 기화되어 가스화 생산물을 형성하도록 점화되는 시간에 매우 훌륭한 소적(droplet)속으로 분무된다는 사실은 매우 중요하다. 환형태의 버너 노즐을 슬러리 및 산소-함유 가스의 혼합물을 반응기속으로 유입시키기 위해서 사용되어 왔다. 예를 들면, 환형태의 버너들은 미합중국 특허 제 4,364,744호 및 제 4,443,230호에 도시되어 있다. 이러한 버너 노즐에서는 상기 혼합물내에서의 원료 및 산소의 적당한 분포, 상기 혼합물의 분무, 버너 노즐 작동의 안정성, 반응기 및 버너 노즐내의 국한된 과열의 감소 및 상기 버너 노즐의 기계적인 마모의 감소를 제공하도록 하는 혼합을 포함한다. 이러한 문제점들에 부과해서, 고 농도의 분기된 고형물을 함유하는 슬러리들은 이들이 상기 버너 노즐을 통과하여 이송될때 환형 통로를 막거나 혹은 부분적으로 막을려는 경향이 있다.

일반적으로, 본 발명은 가스 함유 자유 산소와 혼합된 유체 이송물내의 고체 탄소질 연료를 슬러리의 부분적인 산화에 의하여 수소 및 탄소일산화물을 함유하는 합성가스 혹은 연료가스 혼합물을 제조하기 위한 공정 및 개량된 버너 노즐을 제공한다. 상기 버너 노즐 수단에 의하여, 상기 슬러리 및 산소-함유 가스는 혼합되고, 분무되어 상기 반응기속으로 유입된다. 상기 가스는 대략 섭씨 927도 내지 섭씨 1927도의 온도 및 0.1 내지 24MPa의 압력에서 상기 반응기내에서 제조된다. 이러한 가스를 제조하는 공정 및 반응기들은 미합중국 특허 제 2,716,598호는, 제 3,607,156호 및 제 3,607,157호에 서술되어 있다. 상기 생성된 천연가스는 이러한 제조가스의 최종적인 사용전에 제거하기 위한 부가적인 공정을 필요로 하는 질소, 이산화탄소 및 수소 황화물과 같은 부가적인 부산물 가스를 또한 함유한다. 무기물 슬러리 부산물이 상기 생산가스와 함께 상기 반응기내에서 또한 제조될 것이다.

본 발명의 한 실시예는 가스 함유 자유 산소와 혼합된 유체 이송물질내의 고체 탄소질 연료 슬러리의 부분적인 산화에 의하여 수소 및 탄소 일산화물을 함유하는 개량된 가스 혼합물 제조공정을 제공하고 있는데, 상기 부분적으로 산화는 자유-흐름 중공 반응기내에서 일어난다. 그런데, 상기 개량된 제조공정은 다음과 같이 구성되어 있다. (a) 버너 노즐은 제2 및 제3도관사이의 제3통로 및 중앙과 제2도관 사이의 제2환형통로를 형성하는 상기 중앙 도관을 둘러싸고 있는 동축으로 이격된 제2 및 제3도관을 포함하고 있고, 또한 제1, 제2 및 제3통로는 그속의 유입구가 가스 이송 흐름 및 슬러리 이송 흐름용으로 제공된 이들의 상향 단부에서 폐쇄되어 있고 하향 배출 포트에서 개방되어 있는데, 대략 23m/s로 부터 음속까지의 출구 배출속도를 가진 버너의 중앙 도관에 의하여 형성된 제1통로를 통하여 자유산소를 함유하는 제1가스 흐름을 통과시키는 공정과, (b) 23m/s로부너 음속으로까지의 출구배출속도로서 제3환형 통로를 통한 자유산소함유의 제2가스 흐름 통과 공정과, 대략 0.3내지 15m/s의 속도로서 제2환현 통로를 통한 스러리의 흐름통과 공정을 동시에 수행하는 공정과, (c) 미세하게 분기된 고체 탄소질 연료, 유체 이송물질 및 자유산소함유 가스의 균일하게 분산되고 분무된 혼합물을 생성하여 수렴면상의 슬러리의 임펙트 및 제1, 제2 가스 흐름의 전단 적용에 의하여 상기 슬러리 및 제2, 제2 가스 흐름이 혼합되도록, 노즐 디퓨져의 수렴면상의 슬러리 흐름을 임핀징(impingping)하는 공정과, (d) 상기 반응기에 유입되기 전에 혼합물을 또한 분무시키도록 대략 30m/s로부터 음속으로 까지의 속도에서 연장된 출구 오리피스를 통하여 상기 혼합물을 통과시키는 공정과, (e) 일산화수소 및 탄소를 함유하는 부분적으로 산화된 가스 혼합물을 형성하도록 상기 반응기내에서 혼합물을 재반응시키는 공정으로 구성되어 있다.

본 발명의 다른 실시예는 자유 산소를 함유하는 가스와 혼합된 유체 이송물질내의 고체 탄소질 연료 슬러리를 부분적으로 산화시키는 공정에 의하여 수소 및 탄소 일산화물을 함유하는 가스 혼합물의 제조에 사용되는 자유 흐름 반응기용 버너 노즐을 제공하고 있는데, 이것은 자유산소 함유 가스 흐름을 이송하기 위한 중앙 통로를 형성하는 중앙 도관과 ; 슬러리 흐름을 이송하기 위한 상기 중앙 및 제2도관 사이에 제2환형 통로를 형성하는 동축으로 이격된 제2도관과, 자유 산소를 함유하는 가스 흐름을 이송하기 위한 제3도관 및 제2도관 사이의 제3환형 통로를 형성하는 동축으로 이격된 제3도관과 ; 그속의 유입구가 가스이송 흐름 및 슬러리 이송 흐름용으로 제공되어 그들의 상황 흐름 단부에서 폐쇄되고, 상기 중앙, 제2, 제3도관의 종단부에 의하여 형성된 하향 흐름 배출 포트에서 개방되는 제1, 제2, 제3통로와 ; 그위에서 상기 슬러리 흐름이 침해되는 수렴면을 가지고, 상기 중앙 및 제2통로들의 배출구 포트로부터의 병렬위치 하향 흐름내에서, 제3도관의 단부 가까이 위치되어 내부 결속된 노즐 디퓨져와 ; 이것을 통하여 자유 산소 함유의 가스 및 슬러리의 혼합물이 상기 반응기속으로 가속된 속도에서 이송되면서 디퓨져와 내부 결속된 연장된 출구 오리피스로 구성되어 있는데 ; 상기 중앙 및 제2도관에 의하여 형성된 상기 제2통로는 제1연장 시그멘트 및 제 연장 시그멘트를 포함하며, 상기 제1시그멘트는 상기 슬러리 이송 유입구로부터 연장되어 중앙 및 제2도관의 종단부에 의하여 형성된 그것의 배출 포트로 차례로 연장된 제2시그멘트속으로 연장되어 있고, 이것의 횡단면적은 제2시그멘트의 횡단면적보다 대체로 크고 그러므로 연장되어 제2시그멘트와 내부 결곧되는 지점에서 제1시그멘트의 환형 면적 전체에 걸쳐서 대체로 균일한 제1시그멘트내의 슬러리 흐름압력을 제공하고 있다.

또한 본 발명은 쓰레기 처리 공장에서의 쓰레기 슬러그의 건조시 스프레이 노즐로서의 사용과 같은 다른 적용에도 사용될 수 있는 개량된 플러그 저항 노즐을 제공한다. 상기 노즐은, 동시에 상기 노즐내의 환형통로를 부분적으로 혹은 완전하게 플러그 시키도록 이러한 농동의 슬러리의 경향을 감소시키면서, 미세하게 분리된 고 농도의 고형물을 가진 슬러리와 가스의 효과적인 균일한 혼합물을 제공하도록 설계된다.

본 발명의 다른 실시예는 이송 유체내에서 미세하게 분리된 고농도의 고형물을 가진 슬러리와 가스 흐름을 혼합시키기 위한 개량된 플러그 저항 노즐을 제공하는데, 이것은 가스 흐름을 이송하기 위한 중앙 도관 ; 슬러리 흐름을 이송하기 위한 제2도관 및 중앙 도관 사이의 제2환형 통로를 형성하는 동축으로 이격된 제2도관과 ; 가스 흐름을 이송하기 위한 제2 및 제3도관 사이의 제3환형 통로를 형성하는 동축으로 이격된 제3도관으로 구성되며 ; 상기 제1, 제2, 제3통로는, 그속의 유입구가 가스 및 슬러리 이송 흐름용으로 제공된 그들의 상향 흐름 단부에서 폐쇄되고, 상기 중앙 제2 및 제2도관들의 종단부에 의하여 형성된 하향 흐름 배출 포트에서 개방되고 ; 상기 중앙 및 제2도관에 의하여 형성된 제2통로는 제1시그멘트 및 제2환형 시그멘트를 포함하는데, 상기 제1시그멘트는 중앙 및 제2도관의 종단부에 의하여 형성된 그것의 배출 포트로 차례로 연장된 제2시그멘트속으로 또한 상기 슬러리 이송 유입구로부너 연장되고, 상기 제1시그멘트의 단면적이 상기 제2시그멘트의 단면적보다 대체로 크고 그러므로서 그것이 침해되어 제2시그멘트와 내부 결속된 지점에서 제1시그멘트의 환형 구역 전체에 걸쳐서 대체로 균일한 제1시그멘트내의 슬러리 흐름의 압력을 제공한다.

또한 본 발명의 노즐은 다른 적용에 사용될 수 있는데, 이것의 노즐은 예를 들면, 쓰레기 처리 공장의 쓰레기 소각 공정 혹은 건조공정에서, 가스와 균일하게 혼합될 미세하게 분리된 고 농도의 고형물을 가진 슬러리를 처리하는데 용구된다. 본 발명의 양호한 실시예에 있어서, 수단이 슬러리 통로내의 고형물의 분리에 의한 틀어막음 및 통로단면 전체의 균일한 흐름 제공을 감소시키도록 제공되는데, 상기 수단은 상기 환형 슬러리 통로내의 균일한 환형 압력의 유지를 포함한다. 이러한 특성은 상기 노즐이 기화 버너 노즐로서 뿐아니라, 다른 노즐의 적용에도 유용하게 한다.

상기 버너 노즐은 중앙 통로 및 두개의 환형 통로를 형성하는 중앙 도관을 둘러싸는 동축의 제2 및 제3도관을 가진 중앙 도관으로 구성된다. 상기 중앙 및 환형 통로를 그속의 유입구가 가스 및 슬러리 이송 흐름용으로 제공되는 그들의 상향 단부에서 폐쇄되고 상기 중앙 및 환형 도관의 종단부에 의하여 형성된 이들의 하향 배출 포트에서 개방된다. 상기 버너 노즐은 중앙 및 제1환형 통로의 배출 포트로부터의 병렬 위치 하향 흐름내에 있는 제3도관의 단부 가까이에 위치되어 내부 접속된 노즐 디퓨져를 포함한다. 또한 상기 버너 노즐은 상기 디푸져와 내부 접속된 출구 오리피스를 포함한다.

상기 버너 노즐의 작동시 가스 이송 흐름 및 슬러리 이송 흐름은 상향 흐름 유입구로 유입된다. 상기 가스 이송 흐름은 분리되어 상기 중앙 축방향 통로 및 외부 환형 통로를 통하여 통과하는 반면에, 상기 슬러리 이송 흐름은 상기 중앙 통로 및 외부 환형 통로 사이의 중간 환형 통로를 통하여 동시에 통과하고, 그러므로서 산소 함유 가스의 중앙축 흐름 및 상기 동일 가스의 외부 환형 흐름 사이의 환형 슬러리 흐름을 둘러싸게 된다. 상기 슬러리 흐름 및 가스 흐름은 이들 각각의 통로의 배출 포트를 통하여 배출되고 또한 상기 슬러리 흐름은 노즐 디퓨져의 수렴면상에 충돌되는데, 그리하여 상기 슬러리 흐름 및 가스 흐름은 미세하게 분리된 고체 탄소질 연료, 유체 이송물질 및 자유 산소 함유 가스의 균일하게 분산되어 분무된 혼합물을 생성하도록 가스 흐름의 전단 작용에 의하여 상기 디퓨져의 수렴면상의 슬러리의 임펙트에 의하여 혼합된다. 그후, 이러한 혼합물은 상기 반응기로 유입되기 전에 또 분무되도록 가속도로 연장된 출구 오리피스를 통과한다.

본 발명의 다른 특징은 상술된 설명으로부터 본 기술분야의 당업자에게 명백할 것이고 또한 후술되는 첨부도면에 대한 상세한 설명을 포함하는 상세한 사실로 더욱 명백해질 것이다.

이후 도면을 참조한 후술되는 설명은 본 발명의 원리가 적용되는 방법을 서술할 것이지만 본 발명의 정신을 제한하는 의미로서는 해설되지 않을 것이다.

제1 내지 제4도에 있어서 버너 노즐(10, 30)이 도시되어 있다. 버너 노즐(10)은 통로(4)를 형성하는 중앙 도관(1) ; 환형 통로(5)를 형성하는 동축의 제2환형 도관(2) ; 환형 통로(6)를 형성하는 동축의 제3환형 도관(3)를 포함하고 있다. 상기 통로(5)는 공간(17)에 의하여 통로(4, 6)와 이격 관계를 이루고 유지되어 있다. 공간(17)은 통로(5)내의 슬러리 흐름의 불필요한 혼란을 방지하도록 최소로 유지되어야 한다. 상기 통로(4, 5, 6)는 그속의 유입구(15, 16)가 슬러리 및 가스 이송 흐름용으로 제공되는 벽(7a, 7b, 7c)에 의하여 그들의 상향 단부에서 폐쇄된다. 분배 챔버(18)가 환형 통로(5)속으로의 상기 슬러리 이송 흐름을 균일하게 이송하도록 제공된다. 상기 통로(4, 5, 6)는 도관(1, 2, 3)의 종단부에 의하여 형성된 그들의 하향 단부들에서 배출 포트(8a, 8b, 8c)를 갖고 있다. 튜브(19)가 가스 이동 흐름의 전달용 통로들(4, 6)사이의 개방 연통을 제공하도록 사용된다.

또한 상기 버너 노즐(10)은, 슬러리 및 산소 함유 산소를 가속도로 상기 반응기속으로 이송시키는 연장된 출구 오리피스 및 통로(5)를 통하여 통과하는 슬러리를 침입시키기 위한 수렴면(9a)를 가진 노즐 디퓨져(9)를 포함하고 있다. 이러한 실시예에서, 상기 디퓨져(9)는 도관(3)의 연속 확대이다. 상기 디퓨져(9)가 예를 들면, 고온, 화학적 손상 및 기계적 마모등의 피해를 받는 가혹한 환경의 결과로서, 만약 필요하지 않다면, 예를 들어 텅스텐 카바이드 혹은 실리콘 카바이드와 같은, 고부식 저하와 터프니스(toughness) 및 마모 특성을 갖는 물질로 상기 디퓨져(9)를 구성하는 것은 바람직하다. 그러므로 노즐(10)의 잔류부는 강철과 같은 금속으로 구성될 수 있다. 또한 상기 오리피스(11)의 벽(11a) 및 디퓨져(9)를 냉각시키기 위한 물유입구(13), 유출구(14)를 가진 냉각 쟈키트(12)를 설치하는 것이 유익하다. 노즐(10)의 오리피스(11)는 원통형 설계이지만, 또한 역전 혹은 수렴벽(11a)을 갖을 것이다. 또한, 비록 임계가 필요하지 않지만, 상기 오리피스(11)의 길이는 상기 슬러리 가스 혼합물용의 고전단력 지역내에서 부가적인 시간을 제공하고, 또한 상기 반응기속으로 이송되는 혼합물의 높은 분무력을 제공하도록 그 구경보다 더욱 길다.

제3, 4도에는 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있다. 버너 노즐(30)의 부재가 제1, 2도의 버너 노즐(10)과 동일한 도면부호를 갖고 제3, 4도에 도시되어 있다. 버너 노즐(30)은 중앙 및 제2환형 도관의 변경을 포함하는데, 상기 노즐 디퓨져 및 출구 오리피스의 변화를 포함함과 동일하게, 중앙 가스 통로 및 슬러리 통로를 변화시킨다. 따라서, 버너 노즐(30)은 제1시그멘트(32a) 및 제2시그멘트(32b)를 가진 환형 통로를 형성하는 환형 도관 단면(31a, 31b)를 포함하고 있다. 시그멘트(32a)의 단면 구역은 시그멘트(32b)의 단면보다 대체로 넓다. 상기 유입구(15)로부터의 슬러리 이송흐름은 시그멘트(32a)로 직접 이송되고, 그러므로서, 노즐(10)의 가스 튜브(19)에 대한 필요성을 없애고 또한 상기 가스 이송 흐름의 통로(4, 6)속으로의 직접 흐름을 허용한다. 이것은 통로 시그멘트(32a, 32b)속으로의 슬러리 흐름의 적은 혼란을 제공한다. 필요하다면, 패스너(34)가 어떠한 구조적인 문제점을 극복하도록 포함될 수 있다.

또한 버너 노즐(30)은 디퓨져(33)가 도관(3)에 의하여 위치에 유지되는 통로 시그멘트(32b)로 부터 슬러리 흐름을 침범하기 위한 수렴면(99)을 가진 세라믹 노즐 디퓨져(33)를 포함하고 있다. 예를 들면, 조밀상의 알루미나 내화물질로 디퓨져(33)를 제조하는데 사용될 수 있는 공지된 많은 세라믹 물질이 있다. 세라믹 디퓨져의 사용은 수렴면(9a)을 제공할 뿐 아니라, 반응기내에서 생성된 열로부터 상기 노즐 절연시킬 수 있다.

버너 노즐(10, 30)과 같은 환형 노즐내의 미세하게 분리된 고형물의 고농축의 슬러리의 처리는 유제 이송물지로부터 분리되어 미세하게 분기된 고형물의 문제점을 야기시킬 것이다. 이러한 일의 발생 가능성을 방지하도록 또한 상기 환형 흐름 통로의 전체 단면을 가로지르는 균일흐름을 제공하도록, 노즐(10)은 분배 챔버(18)를 포함하고 또한 노즐(30)은 상기 슬러리 통로를 형성하는 연합된 시그멘트(32a, 23b)를 포함한다. 상기 두개의 노즐(10, 30)에 있어서, 슬러리 흐름용 통로의 시그멘트 혹은 상향 챔버는 상기 하향 시그멘트보다 대체로 큰 단면적을 갖고 있다. 상세한 예시에서와 같이, 노즐(30)과 유사하게 설계된 노즐은, 그속의 중앙 가스 흐름 통로가 7.6cm의 구경과 40.6cm의 길이로 갖고, 또한 슬러리 통로의 제1시그멘트는 중앙 통로 주위에 대략 3.8cm의 환형 단면 두께와 10cm의 길이를 갖고 있으며, 또한 슬러리 통로의 제2시그멘트는 0.6cm의 환형 단면 두께 및 30.5cm의 길이를 갖는 금속 파이프로 구성된다.

더욱 큰 상향 흐름 챔버 혹은 시그멘트내의 슬러리 흐름은 상향 흐름 시그멘트가 상기 통로의 하향 흐름 환형부와 내부 결합되어 있는 지점에서 상향 흐름 시그멘트의 환형 구역 전체에 대체로 균일한 압력을 제공하는데, 따라서 상기 슬러리 흐름의 환형 흐름 방향 주위의 흐름 변화를 대체로 감소시킨다. 또한, 상기 접속지점에서의 이러한 균일한 환형 압력은 그 배출 포트로의 슬러리 통로 하향 흐름의 환형부내에서 일어는 압력 강하가 대략 20퍼센트 이하가 되도록 유입구 하향 흐름으로부터 통로의 환형부와의 내부 결합 지점까지의 슬러리 통로의 상향 흐름부를 설계하므로서 유지된다.

슬러리와 가스 혼합물의 요구되는 균일한 분산 및 기화를 생성하도록, 상기 각통의 통로를 통한 상기 가스 및 양호한 슬러리 흐름 속도가 다음의 범위내로 유지되는 가가 결정된다. 중앙 축 통로를 통과하는 상기 가스 흐름은 대략 23m/s에서 음속까지의 출구 배출 속도를 갖는다. 외부 환형 통로를 통과하는 가스 흐름은 대략 23m/s 에서 음속으로까지의 출구 배출 속도를 갖는다. 상기 제2 혹은 중간 환형 통로를 통과하는 상기 슬러리 흐름은 대략 0.3 내지 15m/s 의 출구 배출 속도를 갖는다. 노즐의 출구 오리피스를 통한 반응기 속으로의 슬러리 및 가스 혼합물의 속도는 대략 30m/s 내지 음속으로 까지이다.

Claims (11)

1. 자유-흐름 중공 반응기내에서의, 자유 산소 함유가스와 혼합된 유체 이송 물질내의 고형 탄소질 연료의 슬러리의 부분적인 산화에 의하여 일산화탄소 및 수소를 함유하는 가스 혼합물 제조 공정에 있어서, 버너 노즐은 제2 및 제3 도관 사이의 중앙과 제2 도관 및 제3통로 사이의 제2환형 통로를 형성하는 중앙 도관을 둘러싸고 있는 동축으로 이격된 제2, 제3도관을 포함하며, 제1, 제2, 제3통로는 그속의 유입구가 가스 이송흐름 및 이송 흐름용으로 제공되는 그들의 상향 흐름단부들에서 폐쇄되고 또한 하향흐름 배출 포트들에서 개방되는데, 대략 23m/s 내지 음속까지의 출구 배출 속도로써 버너의 중앙 도관에 의하여 형성되는 자유 산소를 함유하는 제1가스 흐름을 제1통로로 통과시키는 공정과 또한 대략 0.3 내지 15m/s의 출구 배출 속도로써 자유 산소 함유 제2 가스 흐름을 제3환형 통로로 통과시키는 공정과 또한 대략 0.3 내지 15m/s의 출구 배출 속도로써 슬러리의 흐름을 제2환형 통로로 통과시키는 공정을 동시에 수행하는 공정과, 미세하게 분기된 고형물 탄소질 연료와 유체 이송 물질 및 자유 산소 섬유 가스의 균일하게 분산되어 분무된 합성물을 생성하도록 제1 및 제2가스 흐름의 전단 작용 및 수렴면상의 슬러리의 충격에 의하여 슬러리 흐름 및 제1 제2가스흐름을 혼합시켜, 노즐 디퓨져의 수렴면상의 슬러리 흐름을 충돌시키는 공정과, 상기 반응기내에서 유입되기 전에 상기 혼합물을 더욱 분무시키도록 대략 30m/s 내지 음속으로의 가속도로 상기 혼합물을 연장된 출구 오리피스를 통과시키는 공정과, 일산화 수소 및 탄소를 함유하는 부분적으로 산화된 가스 혼합물을 형성하도록 상기 반응기내에서 상기 혼합물을 재반응시키는 공정으로 구성된 것을 특징으로 하는 환형 느즐의 사용을 위한 가스 혼합물 제조공정.
2. 제1항에 있어서, 상기 디퓨져가 상기 출구 오리피스에 접속된 제3도관의 연속적인 수렴단면인 것을 특징으로 하는 환형 노들의 사용을 위한 가스 혼합물 제조공정.
3. 제1항에 있어서, 상기 디퓨져가 상기 플러그를 통하여 연장되어 있는 출구 오리피스를 가진 제3도관에 의하여 위치에 지지되어 있는 분리된 플러그인 것을 특징으로 하는 환형 노들의 사용을 위한 가스 혼합물 제조공정.
4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제2통로는 연장된 제1시그멘트 및 제2환형 시그멘트를 포함하고 있는데, 상기 제1시그멘트는 슬러리 이송유입구로부터 연장되어 차례로 그 배출포트로 연장된 상기 제2시그멘트로 수렴되고, 상기 제1시그멘트의 횡단구역은 상기 제2시그멘트의 횡단구역보다 대체로 넓고, 그러므로서 수렴되어 상기 제2시그멘트와 내부 접속되는 지점에서 상기 제1시그멘트의 환형 구역 전체에서 걸쳐서 대체로 균일한 제1시그멘트 내의 슬러리 흐름 압력을 제공하는 것을 특징으로 하는 환형 노들의 사용을 위한 가스 혼합물 제조공정.
5. 제4항에 있어서, 상기 슬러리 이송 유입구로부터 제1시그멘트가 제2시그멘트와 내부 결속된 지점까지도 슬러리 흐름에 대한 압력강하가 내부 접속 지점으로부터 제2시그멘트의 배출 포트까지의 상기 슬러리 흐름에 대한 압력강하의 대략 20퍼센트 미만인 것을 특징으로 하는 환형 노들의 사용을 위한 가스 혼합물 제조공정.
6. 자유 산소 함유의 가스와 혼합된 유체 이송 물질내의 고체 탄소 연료 슬러리를 부분적인 산화 공정에 의하여 일산화탄소 및 수소를 함유하는 가스 제조에 사용되는 자유 흐름 중공 반응기용 버너 노즐에 있어서, 자유 산소 함유 가스 흐름을 이송하기 위한 중앙 통로를 형성하는 중앙 도관과 ; 슬러리 흐름을 이송하도록 상기 중앙 및 제2도관 사이에 제2환형 통로를 형성하는 이격된 동축의 제2도관과 ; 자유 산소 함유 가스 흐름을 이송하기 위하여 제2 및 제3도관 사이에 제3환형 통로를 형성하는 이격된 동축의 제3도관과 ; 그속의 유입구가 가스 이송 흐름 및 슬러리 이송 흐름용으로 제공된 이들의 상향 흐름 단부에서 폐쇄되고 또한 상기 중앙, 제2, 제3도관의 종단부에 의하여 형성된 하향 하름 배출 포트에서 개방되는 제1, 제2 및 제3통로와 ; 슬러리 흐름이 충돌되는 수렴면을 가지고, 상기 중앙 및 제2통로의 배출구로부터의 병렬위치 하향 흐름내에서, 상기 제3도관의 단부 가까이 위치되어 내부 결속된 노즐 디퓨져와 ; 슬러리 및 자유 산소 함유 가스의 혼합물이 상기 반응기 속으로 가속된 속도로 이송되며, 상기 디푸져와 상호연결 연장된 출구 오리피스와 ; 제1시그멘트 및 제2시그멘트를 포함하는, 상기 중앙 및 제2도관에 의하여 형성된 제2통로로 구성되는데, 상기 제1시그멘트는 슬러리 이송 유입구로부터 연장되어 상기 중앙 및 제2도관의 종단부에 의하여 형성된 그것의 배출구로 차례로 연장된 제2시그멘트로 수렴되고, 상기 제1시그멘트의 횡단면 구역은 상기 제2시그멘트의 횡단면 구역보다 대체로 넓고 그러므로서 수렴되고, 상기 제2시그멘트와 내부 접속된 지점에서 제1시그멘트의 환형 구역 전체에 걸쳐서 대체로 균일한 제1시그멘트 내의 슬러리 흐름 압력을 제공하는 것을 특징으로 하는 환형 노들의 사용을 위한 가스 혼합물 제조공정.
7. 제6항에 있어서, 상기 디퓨져가 상기 출구 오리피스에 접속된 제3도관의 연속적인 수렴단면인 것을 특징으로 하는 자유 흐름 중공 반응기용 버너 노즐.
8. 제6항에 있어서, 상기 디퓨져가 상기 플러그를 통하여 연장되어 있는 출구 오리피스를 가진 제3도관에 의하여 위치에 지지되어 있는 분리된 플러그인 것을 특징으로 하는 자유 흐름 중공 반응기용 버너 노즐.
9. 가스흐름을 가진 이송 유체내에 미세하게 분리된 고농동의 고형물을 가진 슬러리를 혼합시키기 위한 개량된 플러그 저항 노즐에 있어서, 가스 흐름을 이송하기 위한 중앙 도관과 ; 슬러리 흐름을 이송하기 위한 제2도관 및 중앙 도관 사이에 제2환형 통로를 형성하는 이격된 공통축의 제2도관과 ; 가스 흐름을 이송하기 위하여 제2도관 및 제3도관사이에 제3환형 통로를 형성하는 이격된 공통축의 제3도관과 ; 그속의 유입구가 가스 이송 흐름 및 슬러리 이송 흐름용으로 제공되는 이들의 상향 흐름 단부에서 폐쇄되고 또한 상기 중앙, 제2 및 제3도관의 종단부에 의하여 형성된 하향 흐름 배출 포트에서 개방되는 제1, 제2 및 제3통로로 구성되어 있는데, 상기 제2통로는 제1시그멘트 및 제2시그멘트를 포함하며 상기 중앙 및 제2도관에 의하여 형성되고, 상기 제1시그멘트는 상기 슬러리 이송 유입구로부터 연장되어 상기 중앙 및 제2도관의 종단부에 의하여 형성된 그 배출 포트로 차례로 연장된 상기 제2시그멘트속으로 수렴되어 있고, 상기 제1시그멘트의 횡단면 구역은 상기 제2시그멘트의 횡단면 구역보다 대체로 넓고 그러므로서 수렴되어 상기 제2시그멘트와 내부 결합된 지점에서 제1시그멘트로의 환형 구역 전체에서 걸쳐서 균일한 제1시그멘트내의 슬러리 흐름 압력을 제공하고 있는 것을 특징으로 하는 자유 흐름 중공 반응기용 버너 노즐.
10. 제6항, 7항 또는 8항에 있어서, 상기 제1 및 제2시그멘트의 횡단 구역이 이송 유입구로부터, 상기 제1시그멘트가 상기 내부 결속된 지점에서 상기 제2시그멘트의 배출 포트까지의 슬러리 흐름에 대한 압력강하의 대략 20퍼센트 이하인 제2시그멘트와 내부 결속된 지점까지의 슬러리 흐름에 대한 압력강하를 제공하도록 조절되는 것을 특징으로 하는 자유 흐름 중공 반응기용 버너 노즐.
11. 제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2시그멘트의 횡단 구역이 슬러리 이송 유입구로부터, 상기 제1시그멘트가 상부 내부 결속된 지점에서 상기 제2시그멘트의 배출 포트까지의 슬러리 흐름에 대한 압력 강하의 대략 20퍼센트 이하인 제2시그멘트와 내부 결속된 지점까지 의 슬러리 흐름에 대한 압력 강하를 제공하도록 조절되는 것을 특징으로 하는 자유 흐름 중공 반응기용 버너 노즐.

Images