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KR19980079750A - 연소실 및 냉각실을 구비한 합성 가스 생성기 - Google Patents

연소실 및 냉각실을 구비한 합성 가스 생성기 Download PDF

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KR19980079750A
KR19980079750A KR1019980005276A KR19980005276A KR19980079750A KR 19980079750 A KR19980079750 A KR 19980079750A KR 1019980005276 A KR1019980005276 A KR 1019980005276A KR 19980005276 A KR19980005276 A KR 19980005276A KR 19980079750 A KR19980079750 A KR 19980079750A
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KR
South Korea
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cooling
chamber
combustion chamber
cooling chamber
gas
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Application number
KR1019980005276A
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Inventor
데케 볼프강
그루흘케 볼프람
헤링 위르겐
쾨흐넨 클라우스
Original Assignee
보이테
만 구테호프눙쉬테 악티엔게젤샤프트
쾨니히
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Abstract

본 발명은 연소실 중에서 부분 산화에 의해 생성되는 가스를 생성, 냉각 및 정제하기 위한, 연소실 및 냉각실을 구비한 합성 가스 생성기에 관한 것이다. 연소실(3) 및 냉각실(7)은 연결 채널(7)에 의해 상호 연결되는 별개의 챔버이다. 냉각실(7)의 가스 유입 구역에는 냉각 매체(8)를 미세한 분포로 유용 가스 중에 분사하는 노즐 헤드(9, 34)가 달린 노즐 바아(10, 11)가 배치된다. 냉각실(7)의 내부의 냉각 구역은 유용 가스/냉각 매체 혼합 구역에 접속된다. 냉각실의 유출구에는 원추형부(20)가 배치된다. 원추형부(20)에 후속하여 수욕(21)이 배치된다. 유용 가스는 원추형부(20)의 배후측 구역으로 180°전향되어 가스 배출관(23)을 경유하여 합성 가스 생성기를 떠난다.

Description

연소실 및 냉각실을 구비한 합성 가스 생성기
본 발명은 연소실 중에서 부분 산화에 의해 생성되는 가스를 생성, 냉각 및 정제하기 위한, 연소실 및 냉각실을 구비한 합성 가스 생성기에 관한 것이다.
그러한 형식의 합성 가스 생성기는 다양한 구조의 구성으로 공지되어 있다.
예컨대 석탄, 기름, 슬러지(sludge), 폐합성물, 천연 가스 등과 같은 연료를 부분 산화시키면, 합성 가스가 생성되어 다양한 용도로 이용된다.
그 중의 몇 가지 용도는 다음과 같다:
- G D 설비용 합성 가스의 생성
- 도시 가스의 생성
- 화학 설비로의 합성 가스의 공급
- 고급 가스(H2및 CO)의 제조에 수반되는 폐기물(슬러지, 합성물, 증류 잔류물)의 제거
- 강 제조시의 환원에 사용하기 위한 H2의 생성
사용상의 필요 여하에 따라서는, 부분 산화에 의해 생성된 가스에 후속하여 폐열 장치 또는 냉각 장치가 접속된다. 냉각 장치에서는, 예컨대 물과 같은 냉각 매체가 가스에 공급되어 가스를 냉각시킨다.
본 발명의 목적은 유용 가스를 생성하여 냉각시키고, 불순물의 고체 및 액체 미립자로부터 정제하는 데에 매우 효율적인 장치를 제공하는 것이다.
그러한 목적은 청구 범위의 독립항 및 종속항들에 기재된 특징들에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 연소기를 경유하여 연료 및 산소가 연소실 중에 도입되고, 부분 산화에 의해 유용 가스가 생성되며, 생성된 유용 가스는 연결 채널을 경유하여 냉각실의 냉각 구역에 공급된다. 유용 가스는 냉각실의 유입구에서 그 전둘레에 걸쳐 균일하게 배치된 노즐 시스템에 의해 냉각되는데, 그 노즐 시스템은 유용 가스에 냉각 매체를 분사한다. 필요에 따라서는, 노즐 바아들로 이루어지는 하나 이상의 노즐 평면이 배치될 수 있다.
유용 가스는 분사된 냉각 매체에 의해 그 온도가 하강하여 냉각된다. 유용 가스는 냉각된 후에 원추형부를 경유하여 고속으로 냉각실을 떠나서 수욕(水浴)에 부딪치고, 그 다음에 180°전향되어 가스 배출관으로 인도된다.
원추형부를 통과한 이후의 높은 속도 및 급격한 전향에 의해, 대부분의 고체 미립자 및 물방울이 수욕 중으로 축출된다. 따라서, 유용 가스가 정제된 상태로 물방울이 없이 합성 가스 생성기를 떠나게 된다.
냉각실의 벽은 냉각될 수도 있고 냉각되지 않을 수도 있다. 냉각되지 않는 벽은 세라믹 재료로 라이닝되고, 냉각되는 벽은 수냉식의 관-브리지-관 벽으로 이루어진다.
연소실 및 냉각실을 구비한 합성 가스 생성기는 하나의 유닛으로서 공통의 압력 용기에 배치될 수 있다. 그와는 다르게, 연소실 및 냉각실이 별개의 유닛으로서 구성되어 플랜지 연결에 의해 전체 유닛으로 결합될 수도 있다.
가스는 연소실 내에서 연소기에 의해 생성된다. 냉각은 노즐 바아의 냉각 노즐을 경유하여 미세한 분포로 냉각실에 도입되는 냉각 매체에 의해 실시된다. 고체 및 액적은 가스를 유출 원추형부에서 고속으로 가속시켜 수욕에 충돌시키고, 이어서 가스 배출구쪽으로 180°전향시킴에 의해 정제된다.
이하, 본 발명을 개략적으로 도시된 첨부 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 냉각 장치가 통합된 합성 가스 생성기의 단면도,
도 2는 냉각 장치가 분리된 합성 가스 생성기의 단면도,
도 3은 냉각 바스킷을 구비한 냉각 장치의 단면도,
도 4는 노즐이 달린 노즐 바아의 배열을 나타내는 도 3의 선 A-B를 따른 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
3 : 연소실
4 ; 세라믹 재료
6 : 연결 채널
7 : 냉각실
7a : 혼합 구역
8 : 냉각 매체
9, 29 : 노즐 헤드
10, 11 : 노즐 바아
12 : 냉각 매체 접속관
13 : 냉각 가스 접속관
14, 15 : 흐름 제어 부품
16, 17 : 유량계
19 : 관통로
20 : 원추형부
21 : 수욕
23 : 가스 배출관
25 : 유입관
26 : 배출관
27 : 라이닝
28 : 사행형 냉각관
31 : 압력 용기
33 : 플랜지 연결부
41 : 냉각 바스킷
48 : 밀봉부
도 1에 나타낸 바와 같이, 연료(1)는 연소기(2)를 경유하여 연소실(3) 중에 도달된다. 연료(1)는 연소실(3) 중에서 기화된다. 즉, 유용 가스가 생성된다. 연소실(3)은 세라믹 재료(4)로 라이닝되고, 그에 따라 연소실(3)의 압력 외벽(5)이 매우 높은 온도로부터 보호된다. 세라믹 재료의 열전도도가 낮기 때문에, 기화는 거의 단열적으로 이루어진다. 그러한 단열 효과는 기화 효율에 매우 유리하게 작용한다.
유용 가스 및 액체 슬래그는 위쪽으로부터 아래쪽으로 흘러서 연소실을 떠나고, 연결 채널(6)을 경유하여 고속으로 냉각실(7) 중에 도달된다. 냉각실(7)에서는, 노즐 바아(10, 11)의 노즐 헤드(9, 29)를 경유하여 유용 가스 중에 도입되는 냉각 매체(8), 바람직하게는 물에 의해 냉각이 이루어진다.
노즐 바아(10, 11)는 필요 여하에 따라 여러 평면에 배치될 수 있다. 노즐 바아는 냉각 매체 접속관(12) 및 냉각 가스(예컨대 질소) 접속관(13)을 구비한다. 양 접속관에는 흐름 제어 부품(14, 15) 및 유량계(16, 17)가 마련되어 냉각 매체의 냉각실 중으로의 균일한 도입이 보장된다. 물을 냉각 매체로서 사용할 경우, 질소가 세정 매체 및 불활성화 매체로서 사용된다.
노즐 바아(10, 11)는 압력 외측 접속관(18)에 플랜지식으로 연결되고, 세라믹 라이닝을 관통하여 냉각실(7)의 냉각 공간 중의 냉각 위치에 조립된다.
세라믹 라이닝에 적절한 관통로(19)를 배치하는 것에 의해, 손상 시에 또는 검사의 이유로 노즐 바아(10, 11)를 외부로부터 냉각 공간의 밖으로 빼낼 수 있다.
그러한 출입의 용이성으로 인해, 합성 가스 생성기의 냉각에 시간이 소모되는 것과, 내부로부터 구조를 검사 및 수리하는 것이 생략된다.
냉각실의 원추형부(20)의 본체는 강으로 이루어지는데, 그 본체는 냉각 매체가 추진되는 사행형 냉각관에 의해 둘러싸인다. 그에 의해, 고온 공간에 대한 원추형부(20)의 형상 안정성이 보장되는 한편, 원추형 강 본체의 세라믹 라이닝이 손상을 입지 않는 것도 보장된다.
내부에 냉각부가 있는 이중 벽(도시를 생략)의 원추형부를 선택한 경우에는, 사행형 냉각관(28)에 의한 원추형부(20)의 냉각을 실시하지 않아도 된다.
냉각실(7)에서 냉각된 유용 가스는 좁아지는 원추형부(20)를 경유하여 냉각실(7)을 떠나게 된다. 유용 가스는 고체 미립자 및 냉각 매체 액적, 예컨대 물방울을 동반하여 안내되고, 원추형부(20)에서 강력하게 가속되어 정면으로 수욕(21)에 인도된다. 높은 속도와, 고체 미립자 및 냉각 매체의 액체 미립자의 상대적으로 큰 질량으로 인해, 그 미립자들은 가스 배출관(23)쪽으로 180°전향되지 않고, 수욕(21)의 표면에 충돌하여 수욕에 흡수되고, 그러한 방식으로 가스류로부터 축출된다. 고체 및 액체 미립자로부터 정제된 가스는 180°전향되어 정적 공간(22)을 통과한 후에 가스 배출관(23)을 경유하여 합성 가스 생성기를 떠나게 된다.
수욕 중에 침강된 고체 미립자, 예컨대 슬래그는 고체 배출관(24)을 경유하여 배출된다.
압력 용기(5, 31)의 내측에 있는 유용 가스 접촉 구역은 라이닝(27)에 의해 부식 및 과도한 온도로부터 보호된다.
도 2는 별개의 냉각실(7)을 구비한 합성 가스 생성기를 나타낸 것이다. 그 기본 원리 및 작업 방식은 도 1에 대해 설명된 것과 동일하다. 단지, 연소실(3) 및 냉각실(7)용으로 2개의 압력 용기(30, 31)가 존재하고, 그 2개의 압력 용기(30, 31)가 플랜지 연결부(33)에 의해 결합되어 완성 유닛을 형성한다는 점에서만 차이가 있다.
도 3은 냉각 장치가 통합된 합성 가스 생성기를 나타낸 것이다. 도 3에서는, 냉각실(7)이 냉각 시스템을 구비한다.
냉각 시스템은 냉각 바스킷(41)과, 가스 밀봉된 냉각관들의 용접 구조물과, 환형 분배기(43) 및 환형 집수기(44)를 구비한 브리지로 이루어진다. 환형 분배기(43) 및 환형 집수기(44)에는 압력 용기를 통해 안내되는 급수관(45) 또는 배수관(46)이 마련된다. 그러한 급수관 또는 배수관이 마련되는 구역에는, 냉각 시스템의 고정점(47)도 마련되고, 그에 따라 냉각 바스킷(41)이 아래쪽으로 자유롭게 팽창될 수 있다.
노즐 바아(10, 11)를 냉각 바스킷(41)을 통해 안내하는 것은 DE 195 33 908 A1에 개시된 바와 같다.
도 4(도 3의 단면 A-B)는 냉각실(7)에서의 냉각 바아(10, 11)의 위치를 보여주고 있다.
본 발명에 따라 연소실 내에서 연소기에 의해 가스를 생성하고, 노즐 바아의 냉각 노즐을 경유하여 냉각실에 도입되는 냉각 매체에 의해 냉각을 실시하며, 가스를 원추형부에서 가속시켜 수욕에 충돌시키면서 180°전향시킴에 의해 고체 및 액적으로부터 정제하는 것에 의해, 유용 가스의 생성, 냉각 및 정제에 매우 효율적이고, 시간도 적게 소모되는 합성 가스 생성기가 제공된다.

Claims (13)

  1. 연소실 중에서 부분 산화에 의해 생성되는 가스를 생성, 냉각 및 정제하기 위한, 연소실 및 냉각실을 구비한 합성 가스 생성기에 있어서, 연소실(3) 및 냉각실(7)은 연결 채널(6)에 의해 상호 연결되는 별개의 챔버이고, 냉각실(7)의 가스 유입 구역에는 냉각 매체(8)를 미세한 분포로 유용 가스 중에 분사하는 냉각 노즐(9)이 달린 노즐 바아(10, 11)가 배치되며, 냉각실(7)의 내부의 냉각 구역은 유용 가스/냉각 매체 혼합 구역(7a)에 접속되고, 냉각실의 유출구에는 원추형부(20)가 배치되며, 원추형부에 후속하여 수욕(21)이 배치되고, 유용 가스는 원추형부(20)의 배후측 구역으로 180°전향되어 가스 배출관(23)을 경유하여 연소실(3) 및 냉각실(7)을 구비한 합성 가스 생성기를 떠나는 것을 특징으로 하는 연소실 및 냉각실을 구비한 합성 가스 생성기.
  2. 제1항에 있어서, 노즐 바아(10, 11)는 냉각실(7)의 유입구에서 여러 높이의 평면에 배치되고, 그러한 여러 높이의 평면에서 원주 방향으로 상호 떨어지거나 동렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 연소실 및 냉각실을 구비한 합성 가스 생성기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 노즐 바아(10, 11)는 냉각실(7) 속에 상이한 깊이로 돌출되는 것을 특징으로 하는 연소실 및 냉각실을 구비한 합성 가스 생성기.
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 노즐 바아(10, 11)는 교환이 가능하고 임의의 필요 요건에 적합한 노즐 헤드(9, 29)를 구비하는 것을 특징으로 하는 연소실 및 냉각실을 구비한 합성 가스 생성기.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 연소실(3) 및 냉각실(7)은 세라믹 재료(4)로 라이닝되는 것을 특징으로 하는 연소실 및 냉각실을 구비한 합성 가스 생성기.
  6. 제1항에 있어서, 연소실(3)은 세라믹 재료(4)로 라이닝되고, 냉각실(7)은 냉각 바스킷(41)으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 연소실 및 냉각실을 구비한 합성 가스 생성기.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 외부로부터 냉각실(7) 속으로 삽입되는 노즐 바아(10, 11)는 관통 구역(관통로)(19)에서 밀봉되거나, 냉각 바스킷(41)과 함께 구성되는 경우에는 밀봉부(48)를 구비하는 것을 특징으로 하는 연소실 및 냉각실을 구비한 합성 가스 생성기.
  8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 연소실(3) 및 냉각실(7)은 공통의 압력 용기로 통합되거나(도 1), 플랜지 연결부(33)에 의해 전체 유닛으로 결합되는 별개의 유닛(도 2)으로 조립되는 것을 특징으로 하는 연소실 및 냉각실을 구비한 합성 가스 생성기.
  9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 노즐 바아(10, 11)는 유입관 및 배출관(25, 26)을 경유하여 냉각 매체를 공급받는 직접적인 냉각부를 구비하는 것을 특징으로 하는 연소실 및 냉각실을 구비한 합성 가스 생성기.
  10. 제1항 내지 제9항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 압력 용기(31)의 내측부는 냉각실(7)의 측하방에 있는 유용 가스 접촉 구역에서 라이닝(27)에 의해 부식 및 과온도로부터 보호되는 것을 특징으로 하는 연소실 및 냉각실을 구비한 합성 가스 생성기.
  11. 제1항 내지 제10항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 노즐 바아(10, 11)에는 흐름 제어 부품(14) 및 유량계(16)를 구비한 냉각 매체 접속관(12)을 경유하여 물이 공급되고, 흐름 제어 부품(15) 및 유량계(17)를 구비한 냉각 가스 접속관(13)을 경유하여 질소와 같은 냉각 가스가 공급되는 것을 특징으로 하는 연소실 및 냉각실을 구비한 합성 가스 생성기.
  12. 제1항 내지 제11항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 냉각실(7)의 원추형부(20)는 사행형 냉각관(28)으로 권취된 강 본체를 구비하고, 내측부에서 세라믹 재료로 라이닝되는 것을 특징으로 하는 연소실 및 냉각실을 구비한 합성 가스 생성기.
  13. 제1항 또는 제12항에 있어서, 냉각실(7)의 원추형부(20)는 냉각식 이중 벽 구조물로 구성되고, 그 구조물의 내측부는 세라믹으로 라이닝되는 것을 특징으로 하는 연소실 및 냉각실을 구비한 합성 가스 생성기.
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