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図面 (18)

課題

クエンチ用途と、ガス化装置で発生した廃ガスから同伴液体含有物を相当量除去するよう構成される洗浄機用途との両方に対して冷却チャンバ組立体を改善すること。

解決手段

ガス化装置(10)は、可燃性燃料燃焼させてシンガス及び粒状固体残渣を発生する燃焼室(14)を含む。液体クーラント(32)を有する冷却チャンバ(16)は、燃焼室(14)の下流側に配置される。浸漬管(38)が、燃焼室(14)を冷却チャンバ(16)に結合して配置される。シンガスが浸漬管(38)を介して燃焼室(14)から冷却チャンバ(16)に送られ、液体クーラント(32)に接触させて冷却シンガスを生成する。非対称性又は対称性液体分離器(54)が、冷却チャンバ(16)の出口通路(52)に近接して配置され、環状通路(50)を通って出口通路(52)に送られる冷却シンガスから同伴液体含有物を除去するよう構成される。

概要

背景

通常の石炭ガス化プロセスでは、石炭又はコークスもしくは炭素質ガスなどの粒状炭素質燃料燃焼し、該プロセスは、燃焼室において比較的高温高圧で実施される。噴射される燃料が燃焼室で燃焼又は部分燃焼すると、廃出物が燃焼室のポート又は下端部を通って、燃焼室の下流側に配置された冷却チャンバ吐出される。冷却チャンバは、水などの液体クーラント包含する。燃焼室からの廃出物は、冷却チャンバ内の液体クーラントと接触し、廃出物の温度が低下するようにされる。特定の用途では、冷却チャンバは、シンガス用のクエンチチャンバとして使用することができる。他の特定の用途において、冷却チャンバは、発生シンガスから同伴固体物を除去するための洗浄機として使用することができる。特定の用途において、ガス化装置は、クエンチシステム及び洗浄機の両方を備えることができる。

燃料が石炭又はコークスのような固体である場合、ガス化装置構成により、灰分形態の廃出物の固体部分を冷却チャンバの液体プール内に保留し、次いでスラグスラリーとして吐出することが可能になる。廃出物のガス状成分は、冷却チャンバから吐出されて更に処理される。但し、冷却チャンバを通過する際のガス状成分は、これと共にかなりの量の液体クーラントを運ぶ流出ガス中に同伴する液体の最小量は、プロセス全体に対して好ましくないものとはみなされない。しかしながら、冷却チャンバから下流側の装備に運ばれる過剰な液体は、作動上の問題を引き起こすことが分かっている。

クエンチ用途と、ガス化装置で発生した廃ガスから同伴液体含有物を相当量除去するよう構成される洗浄機用途との両方に対して冷却チャンバ組立体を改善する必要性がある。

概要

クエンチ用途と、ガス化装置で発生した廃ガスから同伴液体含有物を相当量除去するよう構成される洗浄機用途との両方に対して冷却チャンバ組立体を改善すること。ガス化装置(10)は、可燃性燃料を燃焼させてシンガス及び粒状固体残渣を発生する燃焼室(14)を含む。液体クーラント(32)を有する冷却チャンバ(16)は、燃焼室(14)の下流側に配置される。浸漬管(38)が、燃焼室(14)を冷却チャンバ(16)に結合して配置される。シンガスが浸漬管(38)を介して燃焼室(14)から冷却チャンバ(16)に送られ、液体クーラント(32)に接触させて冷却シンガスを生成する。非対称性又は対称性液体分離器(54)が、冷却チャンバ(16)の出口通路(52)に近接して配置され、環状通路(50)を通って出口通路(52)に送られる冷却シンガスから同伴液体含有物を除去するよう構成される。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

可燃性燃料燃焼させてシンガスを発生する燃焼室(14)と、前記燃焼室(14)の下流側に配置された液体クーラント(32)を有する冷却チャンバ(16)と、前記燃焼室(14)を前記冷却チャンバ(16)に結合し、前記燃焼室(14)からのシンガスを前記冷却チャンバ(16)に送って前記液体クーラント(32)に接触させ、冷却シンガスを生成するよう構成される浸漬管(38)と、前記浸漬管(38)を囲繞するドラフト管(46)であってそれらの間に環状通路(50)を画成するドラフト管(46)と、前記冷却チャンバ(16)の出口通路(52)に近接して配置され、前記環状通路(50)を通って前記出口通路(52)に送られる冷却シンガスから同伴液体含有物を除去するよう構成される非対称性又は対称性液体分離器(54)とを備えるガス化装置(10)。

請求項2

前記冷却チャンバ(16)がガス化装置(10)用クエンチチャンバを備える、請求項1記載のガス化装置(10)。

請求項3

前記冷却チャンバ(16)が洗浄機を含む、請求項1記載のガス化装置(10)。

請求項4

前記非対称性又は対称性液体分離器(54)が、前記浸漬管(38)に結合したデフレクタ(56)であって前記環状通路(50)から冷却シンガスの流れを向け直すよう構成されるデフレクタ(56)を含む、請求項1記載のガス化装置(10)。

請求項5

前記非対称性又は対称性液体分離器(54)が、前記デフレクタ(56)に設けられた複数のフィン(58)であって前記環状通路(50)を通って前記出口通路(52)に送られる冷却シンガスから同伴液体含有物を除去するよう構成される複数のフィン(58)を含む、請求項4記載のガス化装置(10)。

請求項6

前記非対称性又は対称性液体分離器(54)が円錐形ファセット又は円形分離器を含む、請求項1記載のガス化装置(10)。

請求項7

前記非対称性又は対称性液体分離器(54)が、前記円錐形ファセット又は円形の分離器に設けられた複数のバッフル要素(106、114)であって前記環状通路(50)を通って前記出口通路(52)に送られる冷却シンガスから同伴液体含有物を除去するよう構成される複数のバッフル要素(106、114)を含む、請求項6記載のガス化装置(10)。

請求項8

前記非対称性又は対称性液体分離器(54)が、互いに隣接するバッフル要素(106、114)間にチャンネル(108)を含んでいて、該チャンネル(108)が前記除去された同伴液体を流出させるよう構成される、請求項7記載のガス化装置(10)。

請求項9

可燃性燃料を燃焼させてシンガスを発生する燃焼室(14)と、前記燃焼室(14)の下流側に配置された液体クーラントを有する冷却チャンバ(16)と、前記燃焼室(14)を前記冷却チャンバ(16)に結合し、前記燃焼室(14)からのシンガスを前記冷却チャンバ(16)に送って前記液体クーラントに接触させ、冷却シンガスを生成するよう構成される浸漬管(38)と、前記浸漬管(38)を囲繞するドラフト管(46)であってそれらの間に環状通路(50)を画成するドラフト管(46)と、前記冷却チャンバ(16)の出口通路(52)に近接して配置され、前記環状通路(50)を通って前記出口通路(52)に送られる冷却シンガスから同伴液体含有物を除去するよう構成されるフィン付きの非対称性又は対称性液体分離器(54)とを備えるガス化装置(10)。

請求項10

可燃性燃料を燃焼させてシンガスを発生する燃焼室(14)と、前記燃焼室(14)の下流側に配置された液体クーラントを有する冷却チャンバ(16)と、前記燃焼室(14)を前記冷却チャンバ(16)に結合し、前記燃焼室(14)からのシンガスを前記冷却チャンバ(16)に送って前記液体クーラントに接触させ、冷却シンガスを生成するよう構成される浸漬管(38)と、前記浸漬管(38)を囲繞するドラフト管(46)であってそれらの間に環状通路(50)を画成するドラフト管(46)と、前記冷却チャンバ(16)の出口通路(52)に近接して配置され、前記環状通路(50)を通って前記出口通路(52)に送られる冷却シンガスから同伴液体含有物を除去するよう構成される非対称性又は対称性のファセット又は円形液体分離器(54)とを備えるガス化装置(10)。

技術分野

0001

本発明は、広義にはガス化装置に関し、具体的には、ガス化装置用冷却チャンバ組立体に関する。

背景技術

0002

通常の石炭ガス化プロセスでは、石炭又はコークスもしくは炭素質ガスなどの粒状炭素質燃料燃焼し、該プロセスは、燃焼室において比較的高温高圧で実施される。噴射される燃料が燃焼室で燃焼又は部分燃焼すると、廃出物が燃焼室のポート又は下端部を通って、燃焼室の下流側に配置された冷却チャンバに吐出される。冷却チャンバは、水などの液体クーラント包含する。燃焼室からの廃出物は、冷却チャンバ内の液体クーラントと接触し、廃出物の温度が低下するようにされる。特定の用途では、冷却チャンバは、シンガス用のクエンチチャンバとして使用することができる。他の特定の用途において、冷却チャンバは、発生シンガスから同伴固体物を除去するための洗浄機として使用することができる。特定の用途において、ガス化装置は、クエンチシステム及び洗浄機の両方を備えることができる。

0003

燃料が石炭又はコークスのような固体である場合、ガス化装置構成により、灰分形態の廃出物の固体部分を冷却チャンバの液体プール内に保留し、次いでスラグスラリーとして吐出することが可能になる。廃出物のガス状成分は、冷却チャンバから吐出されて更に処理される。但し、冷却チャンバを通過する際のガス状成分は、これと共にかなりの量の液体クーラントを運ぶ流出ガス中に同伴する液体の最小量は、プロセス全体に対して好ましくないものとはみなされない。しかしながら、冷却チャンバから下流側の装備に運ばれる過剰な液体は、作動上の問題を引き起こすことが分かっている。

0004

クエンチ用途と、ガス化装置で発生した廃ガスから同伴液体含有物を相当量除去するよう構成される洗浄機用途との両方に対して冷却チャンバ組立体を改善する必要性がある。

先行技術

0005

米国特許第7028995号明細書

課題を解決するための手段

0006

本発明の例示的な実施形態によれば、ガス化装置は、可燃性燃料を燃焼させてシンガス及び粒状固体残渣を発生する燃焼室を含む。液体クーラントを有する冷却チャンバは、燃焼室の下流側に配置される。浸漬管が燃焼室を冷却チャンバに結合して配置される。シンガスは浸漬管を介して燃焼室から冷却チャンバに送られ、液体クーラントに接触させて冷却シンガスを生成する。非対称性又は対称性液体分離器が冷却チャンバの出口通路近接して配置され、環状通路を通って出口通路に送られる冷却シンガスから同伴液体含有物を除去するよう構成される。

0007

本発明の別の例示的な実施形態によれば、フィン付き非対称性又は対称性液体分離器が冷却チャンバの出口通路に近接して配置され、環状通路を通って出口通路に送られる冷却シンガスから同伴液体含有物を除去するよう構成される。

0008

本発明の別の例示的な実施形態によれば、非対称性又は対称性のファセット又は円形液体分離器が冷却チャンバの出口通路に近接して配置され、環状通路を通って出口通路に送られる冷却シンガスから同伴液体含有物を除去するよう構成される。

図面の簡単な説明

0009

本発明の例示的な実施形態に係る液体分離器を備えた例示的な冷却チャンバを有するガス化装置の線図。
本発明の例示的な実施形態に係る液体分離器の線図。
本発明の例示的な実施形態に係る液体分離器を有する冷却チャンバの一部の線図。
本発明の例示的な実施形態に係る液体分離器を有する冷却チャンバの一部の線図。
本発明の例示的な実施形態に係る液体分離器を有する冷却チャンバの一部の線図。
本発明の例示的な実施形態に係る液体分離器を有する冷却チャンバの一部の線図。
本発明の例示的な実施形態に係るフィン構成の線図。
本発明の例示的な実施形態に係るフィン構成の線図。
本発明の例示的な実施形態に係るフィン構成の線図。
本発明の例示的な実施形態に係る単一列のフィン構成を備えた液体分離器を有する冷却チャンバの一部の線図。
本発明の例示的な実施形態に係る複数列のフィン構成を備えた液体分離器を有する冷却チャンバの一部の線図。
本発明の例示的な実施形態に係る1つの列に沿った傾斜フィン構成を備えた液体分離器を有する冷却チャンバの一部の線図。
本発明の例示的な実施形態に係る交互のフィン構成を備えた液体分離器を有する冷却チャンバの一部の線図。
本発明の例示的な実施形態に係る液体分離器を有する洗浄機の線図。
本発明の例示的な実施形態に係るファセット又は円形の液体分離器の線図。
本発明の例示的な実施形態に係るファセット液体分離器の線図。
本発明の例示的な実施形態に係る円形の液体分離器の線図。

実施例

0010

本発明のこれら及び他の特徴、態様並びに利点は、図面全体を通して同じ参照符号が同様の部分を表す添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むとより良好に理解されるようになるであろう。

0011

本明細書で開示される例示的な実施形態によれば、燃焼室の下流側でシンガスの温度を低下させるよう構成された冷却チャンバ組立体を有するガス化装置が開示される。ガス化装置は、燃焼室の下流側に配置された液体クーラントを包含する冷却チャンバを含む。燃焼室から発生するシンガスは、浸漬管を介して冷却チャンバに送られ、液体クーラントに接触して冷却シンガスを生成する。ガス化装置はまた、燃焼室を冷却チャンバに結合し、燃焼室から冷却チャンバにシンガスを直接送って液体クーラントに接触させて、冷却シンガスを生成するよう構成される浸漬管を含む。浸漬管を囲繞するドラフト管が配置され、それらの間に環状通路を画成する。冷却チャンバの出口通路に近接して液体分離器が配置され、環状通路を通り出口通路に送られる冷却シンガスから同伴液体含有物を除去するよう構成される。1つの態様において、液体分離器は対称性液体分離器である。別の実施形態において、液体分離器は非対称性液体分離器である。幾つかの実施形態において、冷却チャンバはクエンチ用途に使用される。他の特定の実施形態において、冷却チャンバは洗浄用途に使用される。冷却シンガスは、環状通路を通って送られて液体分離器に衝突し、冷却シンガスから同伴する液体含有物を除去した後、該冷却シンガスは出口通路を通って送られる。同伴液体の除去を実現するのに使用される特徴部は、本明細書では「液体分離器」と呼ばれる。液体分離器は、単一の構成要素又は組立体とすることができる。幾つかの実施形態では、液体分離器は、浸漬管に結合されたフィン付きデフレクタを含む。他の実施形態では、液体分離器は、円錐形のファセット又は円形分離器を含む。例示的な液体分離器を設けることにより、出口通路を通って下流側構成要素に送られるシンガス中の液体含有物の同伴がかなり低減される。図1から15を参照しながら、以下で具体的な実施形態を詳細に検討する。

0012

図1を参照すると、例示的なガス化装置10が開示される。ガス化装置10は、上端部において燃焼室14を収容する外側シェル12と、下端部において冷却チャンバ16とを含む。燃焼室14は、通常の動作温度に耐えることができる耐火壁18を備える。バーナー20は、通路22を介して燃料源24に結合される。石炭、コークス、又は同様のものなどの微粉炭素質燃料を含む燃料ストリームは、燃焼室14の上側壁部上に取り外し可能に配置されたバーナー20を介して燃焼室14内に供給される。

0013

可燃性燃料を燃焼室14で燃焼し、シンガス及び粒状固体残渣を含む廃出物が生成される。高温の廃出物が、燃焼室14からシェル12の下端部に設けられた冷却チャンバ16に送給される。冷却チャンバ16は、加圧源30に結合され、液体クーラント32(好ましくは水)のプールを冷却チャンバ16に供給するよう構成される。冷却チャンバ16内の液体クーラントのレベルは、燃焼室14から冷却チャンバ16に送給される廃出物の状態に応じた効率的な動作を確保するように所要の高さに維持される。ガス化装置シェル12の下端部には吐出ポートが備えられ、ここを通って水及び微粒子スラリー形態で冷却チャンバ16から除去される。

0014

図示の実施形態では、燃焼室14の狭窄部分36が浸漬管38を介して冷却チャンバ16に結合される。高温廃出物は、燃焼室14から浸漬管38の通路40を介して冷却チャンバ16内の液体クーラント32に送給される。リング42は、浸漬管38に近接して配置されて加圧源30に結合され、浸漬管内壁湿潤状態に維持し、廃出物の下降流を最適に収容するようにする。浸漬管38の下端部44は、鋸歯状にされ、液体クーラント32の表面下に位置して、廃出物の冷却を効率的に達成することができる。

0015

ドラフト管46は冷却チャンバ16内に位置付けられる。ドラフト管46は、ガス化装置シェル12内に固定支持された細長円筒形本体を含む。ドラフト管46の下側部分は、液体クーラント32中に浸漬される。円筒形本体48は、その上端部においてリング42に隣接して終端するが、該リングから間隔を置いて配置される。円筒形本体48はまた、浸漬管38から間隔を置いて配置され、環状通路50を画成する。シンガスは、液体クーラント32と接触し、冷却シンガスを生成する。次いで、冷却シンガスは、環状通路50を通って冷却チャンバ16の出口通路52に向けて移動する。

0016

上述のように、廃出物のガス状成分は、冷却チャンバ16から出口通路52を介して吐出されて更に処理される。図示の実施形態では、冷却チャンバ16は、クエンチチャンバである。他の特定の実施形態において、冷却チャンバは、シンガスから同伴固体物を除去するよう構成された洗浄機である。但し、クエンチチャンバを通過する際のガス状成分は、これと共にかなりの量の液体クーラントを運ぶことが従来から知られている。冷却チャンバから下流側の装備に運ばれる過剰な液体は、作動上の問題を引き起こすことが分かっている。

0017

図示の実施形態において、液体分離器54は、冷却チャンバ16の出口通路52に近接して配置される。本明細書における図示の実施形態では、液体分離器54は対称性液体分離器である点に留意されたい。液体分離器54は、浸漬管38に結合され、冷却シンガスの流れを環状通路50から下向きの方向に向け直すよう構成されるデフレクタ56を含む。図示の実施形態において、デフレクタ56は球面状とすることができる。他の実施形態においては、他の形状のデフレクタもまた想定される。デフレクタ56には複数のフィン58が設けられる。デフレクタ56によって向きを変えられる冷却シンガスは、一連妨害物すなわちフィン58に強制的に通過させる。シンガスの流れは、デフレクタ56の出口においてより均等に分散される。正常なクエンチ冷却の途中では、冷却ガスストリームは、これと共に一定量の液体クーラントを運ぶことになる。しかしながら、冷却ガスストリームがデフレクタ56及びフィン58に衝突すると、シンガスの流速が低下し、同伴液体含有物がシンガスから除去される。デフレクタ56はまた、液体クーラント32が冷却チャンバ16の出口通路に飛散するのを防ぐ。

0018

図示の実施形態では、デフレクタ56は、冷却シンガスの一部を冷却チャンバ16内のデフレクタ56の上流側領域に送るための複数の孔57を含むことができる。これにより、シンガス流均一性が向上し、更にシンガス中の液体含有物の同伴が低減される。特定の実施形態において、デフレクタ56は、孔56を利用することができ、フィン58がなくてもよい。本明細書において、図示のガス化装置は例示的な実施形態であり、他の構成のガス化装置も想定される点に留意されたい。本明細書において、用語「冷却チャンバ」は、ガス化装置の構成に関係なくクエンチシステム又は洗浄機を指すことになる点に留意されたい。液体分離器の他の実施形態を後続の図を参照しながら以下で検討する。

0019

図2を参照すると、液体分離器54が開示される。上述のように、液体分離器54は、冷却チャンバの出口通路に近接して配置される。液体分離器54は、浸漬管に結合され、該浸漬管とドラフト管との間の環状通路から下向きの方向に冷却シンガスの流れを向け直すよう構成される球面状デフレクタ56を含む。デフレクタ56上には複数のフィン58が配置される。図示の実施形態において、10個のフィン58がデフレクタ56に設けられている。フィン58は、円方向60に沿って配置される。冷却ガスストリームがデフレクタ56及びフィン58に衝突すると、流れの運動量が消失して流速が低下し、結果として同伴液体含有物がシンガスから除去される。

0020

図3を参照すると、冷却チャンバ16の一部が開示される。液体分離器62が冷却チャンバ16の出口通路52に近接して配置される。図示の実施形態において、液体分離器62は対称性液体分離器である。液体分離器62は、浸漬管38に結合され、該浸漬管38とドラフト管46との間の環状通路50から下向きの方向に冷却シンガスの流れを向け直すよう構成される楕円形デフレクタ64を含む。

0021

図4を参照すると、冷却チャンバ16の一部が開示される。液体分離器66が冷却チャンバ16の出口通路52に近接して配置される。図示の実施形態において、液体分離器66は対称性液体分離器である。液体分離器66は、浸漬管38に結合され、該浸漬管38とドラフト管46との間の環状通路50から下向きの方向に冷却シンガスの流れを向け直すよう構成される矩形デフレクタ68を含む。

0022

図5を参照すると、冷却チャンバ16の一部が開示される。液体分離器67が冷却チャンバ16の出口通路52に近接して配置される。図示の実施形態において、液体分離器67は非対称性液体分離器である。液体分離器67は、浸漬管38に結合され、該浸漬管38とドラフト管46との間の環状通路50から下向きの方向に冷却シンガスの流れを向け直すよう構成されるデフレクタ69を含む。

0023

図6を参照すると、冷却チャンバ16の一部が開示される。液体分離器70が冷却チャンバ16の出口通路52に近接して配置される。液体分離器70は対称性液体分離器である。液体分離器70は、浸漬管38に結合され、該浸漬管38とドラフト管46との間の環状通路50から下向きの方向に冷却シンガスの流れを向け直すよう構成される台形デフレクタ69を含む。

0024

図7を参照すると、デフレクタ(図示せず)に設けられた複数のフィン74が開示される。図示の実施形態において、フィン74は、直線状フィンを含み、多角形の形で配列される。

0025

図8を参照すると、デフレクタ(図示せず)に設けられた複数のフィン76が開示される。図示の実施形態において、フィン76は、湾曲フィンを含み、円形の形で配列される。

0026

図9を参照すると、デフレクタ(図示せず)に設けられた複数のフィン78が開示される。図示の実施形態において、フィン78の1つのセットは、半径方向80に沿って配置することができ、フィン78の別のセットは、接線方向82に沿って配置することができる。

0027

図10を参照すると、図1の実施形態による冷却チャンバ16の一部が開示される。液体分離器54は、浸漬管38に結合され、該浸漬管38とドラフト管46との間の環状通路50から下向きの方向に冷却シンガスの流れを向け直すよう構成される球面状デフレクタ56を含む。デフレクタ56には複数のフィン58が設けられる。図示の実施形態において、フィン58は単一の列に沿って配置される。

0028

図11を参照すると、図1の実施形態による冷却チャンバ16の一部が開示される。図示の実施形態において、デフレクタ56には複数のフィン58が設けられ、複数の列に沿って配置される。

0029

図12を参照すると、図1の実施形態による冷却チャンバ16の一部が開示される。図示の実施形態において、デフレクタ56には複数のフィン58が設けられ、1つの列に沿って傾斜して配置される。

0030

図13を参照すると、液体分離器84が開示される。図示の実施形態において、液体分離器84は、デフレクタ90に設けられるフィンの2つのセット86、88を含む。フィンの2つのセット86、88は、円形方向の2つの列にそれぞれ沿って配置される。1つの実施形態において、1つの列に沿ったフィンのセット85は、他の列のフィンのセット88に対して交互して配置される。

0031

図14を参照すると、例示的な冷却チャンバ85が開示される。図示の実施形態において、冷却チャンバ85は洗浄機である。ドラフト管87は、冷却チャンバ85内で浸漬管89を囲んで配置される。ドラフト管87の下側部分は、液体クーラント91内に浸漬される。ドラフト管87と浸漬管89との間に環状通路93が画成される。シンガスが液体クーラント91と接触し、同伴固体粒子を冷却してこれをシンガスから除去する。

0032

図示の実施形態において、液体分離器95が環状通路93の出口に近接して配置される。液体分離器95は、浸漬管89に結合され、冷却シンガスの流れを環状通路93から下向きの方向に向け直すよう構成されるデフレクタ97を含む。デフレクタ97には、複数のフィン(図示せず)を設けることができる。デフレクタ97によって向きを変えられる冷却シンガスは、一連のフィンに強制的に通過させることができる。結果として、シンガスの流れの運動量が消失し、利用可能な流れ面積がより効率的に使用される。次いで、シンガスは、ドラフト管87と壁101との間のスペース99を通って上向きの方向に流れ、上側から流出する。

0033

本明細書で説明される実施形態によれば、デフレクタ、フィン、又はこれらの組み合わせを設けることにより、冷却シンガスの流速の低下、更に液体クーラントと冷却チャンバの出口との間のガス流路距離の増大が促進される。これは、冷却チャンバにおけるガス及び液体クーラント混合物滞留時間を増大させる結果となり、同伴液体含有物の冷却シンガスからの除去が向上することになる。一般に、デフレクタ及びフィンは、冷却チャンバ内でのシンガスの流れに対する蛇行経路を生成することができる。

0034

本明細書では、図1から14を参照すると、デフレクタの形状は用途に応じて変わることができる点に留意されたい。フィンの数、形状、及び配列もまた、用途に応じて変更及び最適化することができる。上記で検討した種々の実施形態の様々な並び替え及び組み合わせも想定することができる。

0035

図15を参照すると、冷却チャンバ92が開示される。図示の実施形態において、ドラフト管94は、冷却チャンバ92内で浸漬管96を囲んで位置付けられる。冷却シンガスは、浸漬管96とドラフト管94との間に形成された環状通路98を通り、冷却チャンバ92の出口通路100に向けて移動する。液体分離器102は、出口通路100に近接し、冷却チャンバ92内の浸漬管96及びドラフト管94を囲んで配置される。シンガスは、冷却チャンバ92内で液体クーラント104に接触することにより冷却される。液体分離器102は、ファセット又は円形の液体分離器とすることができる。図示の実施形態において、液体分離器102は、円錐形の液体分離器である。1つの実施形態において、液体分離器102は、非対称性液体分離器とすることができる。別の実施形態では、液体分離器102は、対称性液体分離器とすることができる。後続の図を参照しながら、液体分離器をより詳細に説明する。

0036

図16を参照すると、図15に示す実施形態による液体分離器102が開示される。図示の実施形態において、分離器102は、対称性ファセット分離器である。図示の分離器102は、複数のスプラッシュプレート105と、該スプラッシュプレート105に設けられる複数のV字形バッフル要素106とを含む。バッフル要素106は、該バッフル要素106間に形成されるチャンネル108を備えて収束するパターンで配列される。バッフル要素106は、分離器102の半径方向に沿って流れ面積を制限する。各チャンネル108にはパイプ110が結合される。浸漬管とドラフト管との間の環状通路から出る冷却シンガスは、分離器102を通って送られる。冷却シンガスは、慣性力に起因してスプラッシュプレート105の内壁に接して送られる。バッフル要素106は、冷却シンガスストリームから液体含有物を分離するよう構成される。換言すると、分離器102の収束する流れ面積に起因して、シンガス流れは、液体と気体密度差により層状になる。気相は、流れ成層に起因して分離器102において半径方向に沿って内向き変位される。液体含有物は、バッフル要素106上で凝集する傾向になる。除去された同伴液体含有物は、チャンネル108を介してパイプ110内に流出された後、冷却チャンバ内に送られる。幾つかの実施形態では、バッフル要素106は、スプラッシュプレート105の表面に垂直に設けることができる。他の特定の実施形態において、バッフル要素106は、スプラッシュプレート105の表面に対して上向きの角度で配置することができる。

0037

本明細書で検討した実施形態によれば、スプラッシュプレート105及びバッフル要素106を設けることにより、冷却シンガスの流速の低下、更に液体クーラントと冷却チャンバの出口通路との間のガス流路距離の増大が促進される。これは、冷却チャンバにおけるガス及び液体クーラント混合物の滞留時間を増大させる結果となり、同伴液体含有物の冷却シンガスからの除去が向上することになる。シンガスの流れの半径方向速度軸方向速度よりも小さいので、分離器102から流出するシンガス中の同伴液体含有物の量が低減される。一般に、スプラッシュプレート105及びバッフル要素106は、冷却チャンバ内でのシンガスの流れに対する蛇行経路を生成することができる。分離器102はまた、シンガス中の液体含有物の再同伴を阻止する。

0038

図17を参照すると、円形液体分離器112が開示される。図示の実施形態において、分離器112は非対称性液体分離器である。図示の液体分離器112は、複数のV字形バッフル要素114を含む。バッフル要素114は、該バッフル要素114間に形成されるチャンネル116を備えて収束するパターンで配列される。本明細書では、バッフル要素114は、円形液体分離器112において均一には設けられていない。バッフル要素114は、液体分離器112において半径方向に沿って流れ面積を制限する。各チャンネル116にはパイプ118が結合される。

0039

図1から17に示す同伴軽減機構は、互いに別個に又は組み合わせて利用することができる。更に、理解できるように、同伴軽減機構の相対的サイズ、形状、幾何学的寸法は変えることができる。特定の実施形態では液体分離器に対称性の幾何寸法を利用しているが、本明細書では、特定の用途において非対称性の構造を利用できる点に留意されたい。例えば、所与の構成から1つ又はそれ以上のフィンを取り除くことにより、液体分離器の機能を依然として保持しながら、コスト削減を達成することができる。同伴軽減機構は、初期製造時に冷却チャンバにおいて利用することができ、或いは、既存の冷却ユニット及び/又は洗浄機に後付けすることができる。更に、同伴軽減機構は、システムの作動性及び制御の改善を達成するために、とりわけ、炭素燃料のタイプ、システム効率システム負荷、又は環境条件など、動作パラメータに基づいて調整することができる。

0040

本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。

0041

本発明の特定の特徴のみを本明細書で例示し説明してきたが、当業者であれば、多くの変更形態及び変形が想起されるであろう。従って、本発明の真の精神の範囲内にあるこのような変更形態及び変更全ては、添付の請求項によって保護されるものとする点を理解されたい。

0042

10ガス化装置
12外側シェル
14燃焼室
16冷却チャンバ
18耐火壁
20バーナー
22通路
24燃料源
26 通路
28燃焼支持ガス
30加圧源
32液体クーラント
34吐出ポート
36狭窄部分
38 浸漬管
40 通路
42リング
44下端部
46ドラフト管
48細長い円筒形本体
50環状通路
52出口通路
54液体分離器
56デフレクタ
57 孔
58フィン
60 円方向
62 液体分離器
64楕円デフレクタ
66 液体分離器
67 液体分離器
68矩形デフレクタ
69 デフレクタ
70 液体分離器
72台形デフレクタ
74 フィン
76 フィン
78 フィン
80半径方向
82 接線方向
84 液体分離器
85 冷却チャンバ
86 フィン
87 ドラフト管
88 フィン
89 浸漬管
90 デフレクタ
91 液体クーラント
92 冷却チャンバ
93 環状通路
94 ドラフト管
95 液体分離器
96 浸漬管
97 デフレクタ
98 環状通路
99スペース
100 出口通路
101 壁
102 液体分離器
104 液体クーラント
105スプラッシュプレート
106 V字形バッフル要素
108チャンネル
110パイプ
112円形液体分離器
114 V字形バッフル要素
116 チャンネル

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