(57)【要約】  回収可能なスラグの部分として使用可能な副生成物を生成するためのサイクロン型リアクターであり、前記リアクターは：燃焼チャンバを定める外側壁を持つハウジング；前記リアクター内に反応物を導入するように構成される入口；前記チャンバの中心軸近くの火炎ゾーン内で前記反応物を燃焼させるように構成されるバーナー；及び前記ハウジングから前記使用可能な副生成物を取り出すように構成される出口；を含み、前記リアクターが、前記反応物の第１の部分を前記火炎ゾーンで発熱反応で燃焼させるように構成され；及び前記リアクターが、前記反応物の第２の部分を、前記外側壁近くで、吸熱反応で、前記スラグ層の部分として前記副生成物を生成するように構成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回収可能なスラグの部分として使用可能な副生成物を生成するためのサイクロン型リアクターであり、前記リアクターは：
燃焼チャンバを定める外側壁を持つハウジング；
前記リアクター内に反応物を導入するように構成される入口；
前記チャンバの中心軸近くの火炎ゾーン内で前記反応物を燃焼させるように構成されるバーナー；及び
前記ハウジングから前記使用可能な副生成物を取り出すように構成される出口；を含み、
前記リアクターが、前記反応物の第１の部分を前記火炎ゾーンで発熱反応で燃焼させるように構成され；及び
前記リアクターが、前記反応物の第２の部分を、前記外側壁近くで、吸熱反応で、前記スラグ層の部分として前記副生成物を生成するように構成される、サイクロン型リアクター。
【請求項２】
請求項１に記載のサイクロン型リアクターであり、さらに、前記ハウジングの前記外側壁近くの還元雰囲気を、前記吸熱反応を効果的に促進するために、前記チャンバ内に流体を導入するように構成される第２の入口を含む、サイクロン型リアクター。
【請求項３】
請求項２に記載のサイクロン型リアクターであり、前記第２の入口が、前記チャンバ内に渦を生成するために前記火炎ゾーンの方向に対して接線方向に前記流体を導入する、サイクロン型リアクター。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のサイクロン型リアクターであり、前記ハウジングが実質的に円筒形状であり、前記バーナーが、前記ハウジングの長手方向軸の近くに設けられ、前記火炎ゾーンが前記長手方向軸に沿って実質的に伸びている、サイクロン型リアクター。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のサイクロン型リアクターであり、前記リアクターが、ガスステージング用に構成され、前記反応物の前記第１の部分が、前記反応物の前記第２の部分が消費される前記還元雰囲気から分離された、酸化雰囲気中で燃焼される、サイクロン型リアクター。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のサイクロン型リアクターであり、前記副生成物が、カーバイド、アセチリド及びランタノイドからなる群から選択される、サイクロン型リアクター。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のサイクロン型リアクターであり、前記副生成物が、カルシウムカーバイド、リチウムカーバイド、ナトリウムカーバイド、カリウムカーバイド、ルビジウムカーバイド、セシウムカーバイド、フランシウムカーバイド、ベリリウムカーバイド、ストロンチウムカーバイド、マグネシウムカーバイド、バリウムカーバイド及びラジウムカーバイドからなる群から選択される、サイクロン型リアクター。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のサイクロン型リアクターであり、前記発熱反応が、少なくとも１６００℃の温度で生じる、サイクロン型リアクター。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のサイクロン型リアクターであり、前記ハウジングの前記外側壁が耐火材料を含む、サイクロン型リアクター。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載のサイクロン型リアクターであり、さらにチューブを含み、そこに流体を保持して前記外側壁の前記温度を制御する、サイクロン型リアクター。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のサイクロン型リアクターであり、さらに、前記火炎ゾーン内に調節可能な速度で、第２の流体を導入するように構成される第３の流体を含む、サイクロン型リアクター。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のサイクロン型リアクターであり、前記スラグ層が、液状層と前記液状層に隣接して存在する固体層を含む、サイクロン型リアクター。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のサイクロン型リアクターであり、さらに、前記チャンバ内で生成される前記オフガスを前記チャンバ外に排気するように構成される第２の出口を含む、サイクロン型リアクター。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のサイクロン型リアクターであり、前記スラグ層が、促進添加剤、溶融添加剤、及び触媒添加剤を少なくとも１つを含む、サイクロン型リアクター。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のサイクロン型リアクターを用いる使用可能な副生成物を製造するための方法であり、前記方法は：
前記入口を通して前記リアクターの前記ハウジング内に前記反応物を導入するステップ；
前記反応物の前記第１の部分を前記火炎ゾーンで、発熱反応で燃焼させるためバーナーを用いるステップ；
前記反応物の前記第２の部分を、前記ハウジングの前記外側壁の近くで吸熱反応で消費させて、前記スラグ層の部分として前記副生成物を生成させるステップ；及び
前記副生成物を含む前記スラグ層を、前記ハウジングの前記出口から取り出すステップ；を含み、
前記吸熱反応が、少なくとも１６００℃の温度で生じる、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイクロン型リアクター及びサイクロン型リアクターを用いる使用可能な副生成物を製造する方法に関する。本出願は、米国仮特許出願番号６１／４４４９４４号（２０１１年２月２１日出願）につき優先権を主張するものであり、この全内容は参照されて本出願に援用される。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、一般的には、発熱及び発電のために構成されたリアクターを用いる化学物質及び材料の製造に関する。より具体的には、この出願は、熱を発生させるためだけでなく、カルシウムカーバイド（ＣａＣ２）やその他の化学物質などの種々の応用で使用され得る使用可能な副生成物の製造のための使用のための、改良されたサイクロン型リアクターに関する。
【０００３】
ＣａＣ２は基礎的材料であり、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）などの有用な他の化合物の製造に利用され、また、アセチレンは塩化ビニルやポリ塩化ビニルなどの工業的有機化学物質で共通して使用されている。例えば、次の式に従い、ＣａＣ２は水と反応してアセチレンを生成する。
【０００４】
【化１】
2014509932.tif 000003
ＣａＣ２の製造には多くの異なる方法がある。例えば、ＣａＣ２は、石灰（例えば酸化カルシウム、又はＣａＯ）と炭素の混合物を加熱することで製造され得る。ＣａＣ２はまた、次の反応に表わされるように、電気アーク炉で、１６００〜２１００℃の温度範囲で、コークスと酸化カルシウムとを反応させることで、他の副生成物として一酸化炭素と共に生成され得る。
【０００５】
【化２】
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ＣａＣ２はまた、コークスと酸化カルシウム及び酸素の直接反応により、副生成物として一酸化炭素と共に製造され得る。この反応は化学的に次に式で表される。
【０００６】
【化３】
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特に原油埋蔵量が限定されかつ石炭が豊富な地域では、ＣａＣ２の製造のための新しい方法の開発が望まれる。電気アーク炉を用いるなどのＣａＣ２製造方法は、エネルギー効率が悪く、また環境を悪化される影響を持ち得るものである。例えば、ＣａＣ２や他の炭素系化学物質を、既存の石炭資源を用いた、より効率的、より環境にやさしい方法を用いて製造することが有利である。特に有利なプロセスは、反応物として比較的低品質石炭（即ち低比熱値を持つ石炭）を使用できるプロセスである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、サイクロン型リアクター及びサイクロン型リアクターを用いる使用可能な副生成物を製造する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本出願の１つの実施態様は、回収可能な部分として使用可能な副生成物を製造するためのサイクロン型リアクターに関する。前記リアクターは、燃焼チャンバを定める外側壁を持つハウジング、前記リアクター内に反応物を導入するように構成される入口、前記チャンバの中心軸近くの火炎ゾーン内で前記反応物を燃焼するように構成されるバーナー、前記ハウジングから前記使用可能な副生成物を取り出すために使用するように構成される出口、とを含む。前記リアクターは、前記火炎ゾーンで発熱反応で前記反応物の第１の部分を燃焼させるように構成され、及び前記リアクターは、前記外側壁近くで吸熱反応で前記反応物の第２の部分を変換して前記スラグ層部分として前記副生成物を製造するように構成される。
【０００９】
本出願の他の実施態様は、サイクロン型リアクターで使用可能な副生成物を製造するための方法に関する。前記方法は、前記リアクターのハウジング内に入口を通じて反応物を導入し、前記ハウジングの中心近くの火炎ゾーンに設けられる発熱反応で前記反応物の第１の部分を燃焼させるためにバーナーを使用し、前記ハウジングの外側壁近くの吸熱反応で前記反応物の第２の部分を消費して、スラグ層の部分として前記副生成物を製造し；及び前記副生成物を含む前記スラグ層を前記ハウジングの出口から取り出す、ことを含む。前記吸熱反応は、少なくとも１６００℃の温度で起こり得る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、例示的実施態様によるリアクターを含むシステムの模式図である。
【図２】図２は、他の例示的実施態様によるリアクターを含むシステムの模式図である。
【図３】図３は、図２の線３−３に沿った前記リアクターの断面図である。
【図４】図４は、図２の前記システムの側面図である。
【図５】図５は、ひとつの例示的実施態様による前記システムで使用するためのリアクターのひとつの例示的実施態様の斜視図である。
【図６】図６は、図５で示される前記リアクターの側面図である。
【図７】図７は、図５で示されるリアクターのひとつの例示的実施態様の断面図である。
【図８】図８は、図７で示されるリアクターの部分的断面図である。
【図９】図９は、前記出口端部近くの第１の位置で、前記リアクターの前記壁に沿ったスラグ材料の種々の層のフロー（流れ）を示す模式図である。
【図１０】図１０は、前記出口端部近くの第２の位置で、前記リアクターの前記壁に沿ったスラグ材料の種々の層のフロー（流れ）を示す模式図である。
【図１１】図１１は、リアクターの他の例示的実施態様の側面図である。
【図１２】図１２は、ひとつの例示的コンピュータモデル化リアクターを評価する、計算流体力学コンピュータモデルの結果を示すグラフである。
【図１３】図１３は、前記コンピュータモデル化リアクターの長さにわたる前記スラグ層内のＣａＯからＣａＣ２への変換を評価する、コンピュータ予想モデルの結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ひとつの例示的実施態様によれば、改良され修正されたリアクター（例えばサイクロン型バーナー又はリアクター）は、限定されるものではないが、カルシウムカーバイド（ＣａＣ２）、リチウムカーバイド（Ｌｉ２Ｃ２）、ナトリウムカーバイド（Ｎａ２Ｃ２）、カリウムカーバイド（Ｋ２Ｃ２）、マグネシウムカーバイド（Ｍｇ２Ｃ３又はＭｇＣ２）などの炭素系化学物質などの化学物質又は材料の製造のために使用され得る。前記改良リアクターは有利には、既存の技術の修正を用いて、容易に利用可能な材料を用いてかかる化学物質又は材料を製造し、広い応用の化学物質を製造することを可能にする。
【００１２】
従来のサイクロンバーナーは、通常は、石炭火力発電所で使用され、ここで低灰分溶融温度を持つ石炭が、熱及び電力を生成するために燃焼される。かかるサイクロンバーナーは、通常は約１２００℃から１６００℃の間の温度で操作される。対照的に、１６００℃を超える温度で起こる酸化カルシウム（ＣａＯ）からＣａＣ２への炭素熱還元反応を達成するために、１６００〜２５００℃の熱ガス及び火炎温度が必要であり、これは従来の発電所で使用されるサイクロンバーナーを特に非好適なものとする。
【００１３】
ひとつの例示的実施態様によれば、部分的酸化反応が前記化学物質を生成するために使用され、反応物（例えば石灰及び石炭）が固体として前記システム内に導入され、好適な位置と入口条件で１又は複数の入口を用いて前記リアクター内に運ばれる。前記リアクターは、ガスステージングモードで操作されるように構成され、そこで、前記反応物（例えば炭素）の第１の部分が、追加の導入された酸素（又は空気）と共に発熱反応して一酸化炭素及び二酸化炭素（高反応温度を含む）を生成する。前記反応物の第１の部分の燃焼からの放射熱伝達などにより必要なエネルギーが導入されて、前記反応物の第２の部分（例えば炭素）は次に消費されるか、又は前記ＣａＯと吸熱反応してＣａＣ２とＣＯへ変換される。前記リアクターで、時間に関して前記２つの反応（例えば発熱反応と吸熱反応）が実質的に同時に起こるか、又は前記リアクターの２つの異なる領域又は位置で起こり得る。高反応温度を誘導する前記発熱反応は、前記リアクターの長手軸中心近くの前記リアクターの中心、例えば火炎ゾーン領域内の酸化雰囲気内で起こる。ＣａＯから使用可能な副生成物（例えばＣａＣ２）を製造する吸熱反応は、少なくとも部分的に液状（又は溶融）スラグ相で起こり得るものであり、前記スラグは、還元雰囲気下で前記リアクターの壁の内側表面に沿って設けられる層を形成する。前記ＣａＣ２を含む液状スラグ層は次に、前記リアクターから続いて例えばアセチレン製造又は他の望ましい使用のために取り出される。
【００１４】
ひとつの例示的実施態様によると、改良サイクロン型バーナーは、熱及び電力の製造と同様に使用可能な副生成物を製造することを可能にする。かかる改良されたサイクロン型バーナーは、現在使用されている従来のサイクロン型バーナーとはいくつかの点で異なる。第１に、前記リアクターは、ガスステージングモードで操作されるように構成され、ここで、操作の際に前記リアクター内に２つの分離されたゾーンが存在することである。前記第１ガスゾーンは燃焼又は火炎ゾーンであり、これは、前記リアクター軸にそって実質的に配置され、そこでは酸化条件が存在し、反応物（例えば炭素）の第１の部分を完全に（又は実質的に完全に）燃焼させて、二酸化炭素（ＣＯ２）を生成して炭素の熱含量を完全に使用してこのゾーンに高温度を達成させる。前記第２のガスゾーンは、前記第１のゾーンから離れ、例えば前記リアクターの外側壁の近くに生じ、そこではカルシウムカーバイド（ＣａＣ２）をスラグ層の一部分として形成することを可能にする。前記第１のゾーン（即ち、燃焼ゾーン）から前記壁スラグ層への熱伝達は放射熱伝達により起こり、高温度を与え、かかる高温度は、前記反応物の第２の部分（例えば炭素）を消費して前記副生成物（例えばＣａＣ２）を製造する吸熱反応を起こさせる。前記２つのガスゾーンの混合を最小限にして安定なガス層形成（例えば層状流）を保証することが好ましい。従って、前記２つのガスゾーンの混合は、例えば、前記リアクター内の渦と軸ガス流特性を調整することで制御（例えば低減、最小化）することができる。
【００１５】
次に、前記リアクターのアスペクト比（即ち、長さと直径の比率）は、従来のサイクロン型バーナーよりも大きく、より長い中心線火炎ゾーンを与えて、反応物（例えばＣａＯ、Ｃ）が高温度を達成するために、及びＣａＣ２などの使用可能な副生成物を形成する反応を完了するために、十分な滞留時間を持つことを可能にする。
【００１６】
第３に、好ましくはＣＯ富化区分を持つ排ガスリサイクル流が、前記リアクターに、例えば入口を通じて導入され、前記還元反応条件を前記リアクター壁に支持してカーバイド形成反応を促進することができる。
【００１７】
第４に、カーバイド化反応のための反応物が別々に供給されない場合、前記リアクター内に設けられる粉末化石炭バーナー（例えばリアクター軸に沿って）は、Ｃ又はＣａＯなどの前記燃料のより効率的な混合を可能にするように、及び、酸素（及び／又は空気）を例えば前記中心火炎ゾーンでできるだけ（１）に近い化学量論量となるようにしてより迅速な熱放出かつ高温度を与えることを容易にすることが可能になるように最適化される。例えば前記粉末化石炭の粒子直径は、前記リアクター内への供給に先立って、減少され得る。前記石炭のより小さいサイズの粒子は、前記ガス相内でより長く分散され、これにより前記リアクター内でより効率的に粒子堆積流を与えることが可能となる。
【００１８】
前記に加えて、本発明者はまた、ここで開示されたリアクター内で反応物のより小さいサイズの粒子を使用することが、従来のサイクロン型バーナーで使用される粒子に比較して有利である、ことを見出した。前記バーナーのための前記より小さいサイズの粒子の使用は、より迅速な熱放出を可能にし、前記副生成物を製造するために必要とされる高温壁温度を達成することを助ける。
【００１９】
これに代えて、前記リアクター軸又は火炎ゾーンに沿っての供給などの前記リアクターゾーン内に前記反応物及びオイルを共供給することが、前記副生成物の形成を促進するために利用され得る。他の変更例は、前記リアクター内に導入される反応物としてオイルのみを使用することである。直径が１００μｍ未満の直径を持つ油滴などのオイルの小滴が生成され、前記反応を燃焼させるためのバーナーの火炎ゾーン内に供給され得る。エネルギー集約型粉砕プロセスを含む石炭小粒子を製造することとは対照的に、小油滴は、標準の噴霧ノズルを用いて容易に製造され得る。粒子サイズの比較的小さい滴はより迅速に熱を放出し、またより効率的な前記壁への熱移動を可能にし、それにより、カーバイド形成プロセスのために必要なより高い壁温度を与える結果となる。ガス滞留時間及び従って熱伝達効率は、前記プロセスの小スケール（又はパイロット装置）では特に重要となり得ることから、前記オイル共燃焼は本質的に有利であり、一方で逆に、本技術の大規模スケールでの応用では、オイル共燃焼はそれほど有利なものとはならない。
【００２０】
加えて、前記リアクターへ供給する前に、前記石炭は、例えば石炭乾燥処理を通じて前記石炭中の水分を低減し、前記石炭の有効熱含量を増加させるために処理され得る。他の変更例として、高品質（より高い熱含量）石炭を使用し得る。
【００２１】
図１から４は、石炭、石灰及び酸素又は空気などの導入反応物を利用して、熱（これは電力生成に使用され得る）生成と同様にＣａＣ２などの使用可能な副生成物を製造するように構成されるシステムの例示的実施態様を示す。前記石炭及び石灰（例えばＣａＯ）反応物は、前記システム内に大きい塊又は微粉末として供給され、これらは１又は複数の粉砕又は破砕装置を通過させて反応物のサイズを低減させ得る。粉末化反応物（例えば石炭、コークス又はＣ及びＣａＯ）が次に空気と共に（又は酸素、又はこれらの組み合わせ）前記リアクター内に供給され、酸化カルシウム（ＣａＯ）からＣａＣ２への炭素熱還元反応が１６００℃を超える温度で起こる。
【００２２】
図１に示されるように、システム１の例示的実施態様は、入口アセンブリ２、出口アセンブリ３及びリアクター４を含む。前記入口アセンブリ２は、１又は複数の反応物を前記リアクター４に導入するように構成され、前記出口アセンブリ３は、前記リアクター４から１又は複数の副生成物を回収するように構成される。前記入口アセンブリ２は、１又は複数の供給装置２１を含み、これは反応物を前記リアクター４内に、コンベア２２を通して導入するように構成される。前記入口アセンブリ２はまた、粉砕又は破砕装置２３を含み、これは、前記供給装置２１から受けた前記反応物の粒子サイズを低減するように構成される。従って、前記入口アセンブリ２は、前記リアクター４内に導入されるそれぞれの反応物のための供給装置２１に直列して配置される粉砕装置２３を含み得る。前記反応物は次に、前記粉砕装置２３から直接、場合により複数の反応物（例えば反応物、共反応物）を混合するように構成される中間供給装置２４から、又は供給装置２１から直接前記リアクター内に供給され得る。
【００２３】
前記システムはさらに、追加の装置又は部品を同様に含むことが可能であり、これらは図１及び図２に示される。例えば、前記システムは、さらに、前記リアクター内の反応により生成された熱から電力を製造するための発電装置１５を含み、前発電装置１５は、蒸気タービンと組み合わせるように構成される。他の例として、前記システムは、１又は複数のファンアセンブリ１６を含み、これは前記空気及び／又は酸素のフロー、例えば一次的又は二次的流体（例えば空気、酸素これらの組み合わせ）を反応中に補助するために前記リアクター内に強制的に導入させることができる。さらには、発電プロセスのための蒸気を生成させる下流容器又装置１７が、小さい化学量論的比率（例えば約１）が必要なリアクター内での不完全燃焼による残留燃料成分又は一酸化炭素（ＣＯ）の燃焼に使用され得る。
【００２４】
図２〜４に示されるように、システムの他の例示的実施態様１０１は、入口アセンブリ１０２及びリアクター１０４を含む。入口アセンブリ１０２は、２つの供給装置１２１と１２３を含み、それぞれの供給装置１２１、１２３は、反応物（又は複数の反応物）をコンベア１２２により前記リアクター４内に導入（例えば投入）するように構成される。石炭などの最初の投入反応物は、前記第１の供給装置１２１内に供給され、第２の投入反応物は、前記第２の供給装置１２１内に投入され得る。前記第１及び第２の反応物は、異なっていても、同じであってもよい。例えば、石炭は前記第１の供給装置１２１内に投入され、石灰が前記第２の供給装置１２３内に投入され得る。示されるように、前記コンベア１２２は、前記投入反応物を前記リアクター１０４への供給を補助するために重力を利用するように構成される。しかし、留意すべきことは、前記コンベア１２２は、全ての好適な方法を利用し得るということであり、例えば強制空気流又は重力と強制空気流との組み合わせの方法を利用でき、これらにより前記反応物を入口アセンブリ１０２からリアクター１０４へ搬送する、ということである。例えば、ブロワーやファンアセンブリは、前記反応物の前記リアクター１０４への搬送において補助するために強制的に空気流を与えることができる。図３に示されるように、前記システム１０１は、さらに、リアクター１０４のハウジング１０５の操作温度を、以下詳細に説明するように制御するために、温度制御装置を含む。
【００２５】
前記リアクター１０４は、前記リアクター１０４内に反応物又は他の材料を導入するように構成されるいくつかの入口を含み得る。図２及び図４に示されるように、リアクター１０４は、第１の反応物が導入されるように構成される第１の入口１０６、空気を導入されるように構成される第２の入口１０７、及びリサイクルガスが導入されるように構成される第３の入口１０９を含む。しかし、留意すべきことは前記リアクターは異なるように構成され得るということである。
【００２６】
図５〜１０は、リアクター２０４の他の例示的実施態様を示す、これは熱の生成と、１又は複数の投入反応物から生成される１又は複数の副生成物（例えばＣａＣ２）を製造するように構成される。例えば、前記投入反応物は、酸化カルシウム（ＣａＯ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、石炭、コークス、石灰、これらの組み合わせ又は全ての他の好適な材料を含み得る。さらには、１又は複数の共反応物がまた、１又は複数の導入反応物と共に使用され得る。例えば、前記共反応物は、酸化物、水酸化物、炭酸塩（例えば、カルシウム、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウムなどの）又は全ての他の好適な元素又は化合物を含み得る。他の例として、前記反応物及び／又は共反応物は、メタン、バイオマス又はその他の再生可能な資源、都市固体廃棄物及び／又は全ての炭素系材料からなる化合物を含み得る。
【００２７】
リアクター２０４は、第１の端部２５１（例えば入口端部）と第２の端部２５２（例えば出口端部）、第１の入口２０６（例えば一次入口）、第２の入口２０７（例えば二次入口）、及びバーナー２０８を含む、実質的に円筒形状ハウジング２０５を含む。ひとつの例示的実施態様によると、前記第１の入口２０６と前記バーナー２０８は、前記リアクター２０４の前記第１の端部２５１に設けられる。前記第１の入口２０６は、前記バーナー２０８と接続される（例えば組み合わせ）ように構成され、かつ前記バーナー２０８に反応物及び／又は共反応物を供給するように構成される。前記接続された第１の入口２０６とバーナー２０８は、前記ハウジング２０５の前記第１の端部２５１と接続され、及び前記バーナー２０８は、前記ハウジング２０５の中心長手軸２５３に沿って配列され得る。この配置は、前記バーナー２０８から、前記中心長手軸２５３に沿って前記ハウジング２０５を中心部分を通って伸びる火炎ゾーンを形成し得る。示されるように、前記第２の入口２０７は、前記ハウジング２０５の前記第１の端部２５１と前記第２の端部２５２との間の前記ハウジング２０５の外側壁２５０へ接続されるように構成される。前記第２の入口２０７は、反応物及び共反応物を前記ハウジング２０５内に導入するように構成される。
【００２８】
前記リアクター２０４のハウジング２０５は、実質的に円筒形状又は樽形状を持ち、外側壁２５０と中心長手軸（例えば中間軸）２５３を含み、前記外側壁２５０は、第１の端部２５１から第２の端部２５２へ伸びている。前記ハウジング２０５は、チャンバ２５４を定め（例えば燃焼チャンバ）、そこで前記ガスステージング条件又は操作が起こるように構成されている。前記ハウジング２０５の前記第１及び第２の端部２５１、２５２は、任意の好適な形状を持ち得る。例えば、前記第１の端部２５１は、円錐形状である得る。
【００２９】
ハウジング２０５は、水平方向に拡張するように構成され得るし、及び／又は傾けられるように構成され得る（例えば、前記第１の端部から前記第１の端部へ内側方向に又は外側方向に）。前記ハウジング２０５は、また、前記スラグ出口（第２の端部２５２）へ前記スラグ流が流れるように、前記より低い端部に水平方向に関してある傾斜角を持つように構成され得る。他の実施態様によると、前記ハウジングは、前記第１の端部で前記より低い端部とある傾斜角を持つように構成され、又は垂直に伸びるように構成され得る。前記ハウジング２０５が、傾斜した壁、斜め壁を持つか、又はある傾斜角付きで構成される場合、前記ハウジングは、重力を利用することなどで、前記スラグ層２１３の流速及び／又は滞留時間を制御することができる。加えて、前記ハウジング２０５は、例えば前記中心長手軸２５３上に固定して構成され得るか又は可動に構成され得る。例えば、前記ハウジング２０５は、前記中心長手軸周りに回転可能に構成され得る。また例えば、前記ハウジング２０５は、振動するように構成されることができ、これは、前記ハウジング内の反応に影響を与えることを可能にし、例えば前記ハウジング２０５内の前記スラグ層２１３の流れに影響を与え得る。
【００３０】
前記ハウジング２０５の外側壁２５０は、１又は複数の材料層を含み得る。例えば、前記ハウジング２０５の外側壁２５０は、前記ハウジング２０５に強度と耐性を与えるように構成され、かつ前記リアクター２０４内で生じる非常に高温度（例えば１６００〜２５００℃）に耐性をもつように構成される内部層を含み得る。前記ハウジング２０５の前記外側壁２５０の外側層は、鋼（又は他の好適な高強度材料）からできており、前記ハウジング２０５の壁２５０の内側層は、耐火材料又は金属、例えばニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、又はレニウム（Ｒｅ）及び／又は、有利に比較的高温度抵抗性を示すそれらの合金からできている。前記内側耐火層はまた、他の絶縁材料からできている、例えば、シリコン又はシリコン系化合物、又はセラミックス（例えばジルコニウム酸化物、アルミニウム酸化物、マグネシウム酸化物、イットリウム酸化物、シリコンカーバイド、シリコン窒化物、ホウ素窒化物、ムライト、チタン酸アルミニウム、タングステンカーバイドなど）からできている。前記内側耐火層は、前記外側層の内側表面を覆うクラッド又はライニングとして構成されるか、別のチューブとして形成されて次に前記外側層に隣接して設けられるか、又は他の任意の好適な方法で構成され得る。留意すべきことは、前記外側及び内側層は、他の好適な材料又は方法で作られ得ることであり、ここで開示されるそれらの材料及び方法はこれらをなんら限定するものではない、ということである。
【００３１】
前記耐火性に加えて、前記リアクター２０４はまた、スラグ層２１３の形成を、前記ハウジング１０５の前記外側壁２５０を、操作の際に、前記リアクター２０４内の高温度から遮蔽するための他の方法として利用することができる。前記外側壁２５０の内側表面に沿って前記スラグの堆積物が形成されると、内側溶融層２１３ｂ（例えば溶融膜層）及び外側固体層２１３ａの両方が形成され、そこで前記固化層２１３ａの結果として自己絶縁効果が生じることとなる。前記固化層２１３ａは、前記リアクター２０４のコア部での高温度に比較して、有効温度を前記外側壁２５０に近い温度に減少させる。この自己絶縁効果は、前記外側壁２５０を形成する材料を保護し得る。
【００３２】
前記ハウジング２０５はさらに１又は複数のチューブ２５６を含み、これは前記ハウジング２０５の前記外側壁２５０の少なくとも１部分を囲むように構成されている。前記チューブ２５６は、流体（例えば水、オイル、空気）を搬送するように構成され、これは、前記外側壁２５０を冷却するなどの前記リアクター２０４の操作の際に前記外側壁２５０の温度を制御するために使用され得る。ひとつの例示的実施態様によると、複数のチューブ２５６は、前記ハウジングの環状周りを包むような環状形状であり得る。この構成で、前記複数のチューブ２５６は、前記ハウジング周りに並べて配置され得る。他の例示的実施態様によると、チューブ２５６は螺旋形状であり、前記ハウジング２０５の前記外側壁２５０周りを巻包むように構成され得る。図７は、前記リアクター２０４を切断断面図であり、前記チューブ２５６の螺旋形状配置か、又は並べて配置される複数の環状チューブ２５６を示す。
【００３３】
図７に示されるように、前記チューブ２５６は、半環状断面を持ち、前記半環状断面の端部２５６ａは、前記外側壁２５０と直接隣接して、前記チューブ２５６と前記外側壁２５０の間に前記流体が通過できるように空洞（キャビティ）２５７（例えばチャンネル）を形成する。従って、前記流体は直接前記ハウジング２０５の前記外側壁２５０の外側表面と接触して、前記ハウジング２０５の前記壁２５０の温度をより効果的に制御することを可能にする。
【００３４】
前記流体は、熱交換装置などの温度制御装置から前記チューブ２５６内に向けられ得る。さらには、前記流体はチューブ２５６から出て、熱力学サイクルを形成するために前記温度制御装置内に戻され得る。従って、例えば、前記流体は、前記流体が前記壁２５０を通過する際に前記ハウジング２０５の前記外側壁２５０から熱を吸収し、前記それぞれのチューブ２５６の壁へいくらかの熱を伝達することが可能である。前記壁内の熱は次に、対流により前記それぞれのチューブ２５６上を通過する第２の流体（例えば空気）により吸収され、一方で前記第１の流体内に残る熱が前記温度制御装置により吸収され得る。
【００３５】
図３に示されるように、前記リアクター１０４の複数のチューブ１５６は、前記ハウジング１０５周りに伸び、又前記ハウジング１０５から、前記複数のチューブ１５６を流通する流体の温度を制御するように構成される装置１１９へ伸びる。従って、前記温度制御装置１１９は、前記システム１０１の一部として構成され、前記リアクター１０４の近くに設けられる。前記システム１０１は複数の温度制御装置１１９を含み得る。
【００３６】
前記ハウジング２０５は、１つの開口部２５８又は複数の開口部を含み、反応物（及び使用される場合は共反応物）を導入し、操作の際に形成される使用可能な副生成物及び他の物質を取り出す。図６に示されるように、前記ハウジング２０５は、２つの入口開口部を、第１の入口開口部２５８ａ及び第２の入口開口部２５８ｂの形で含む。前記第１の入口開口部２５８ａは、前記ハウジング２０５の前記第１の端部２５１内に設けられ、前記バーナー２０８及び／又は前記第１の入口２０６と流通状態になるように構成される。言い換えると、前記ハウジング２０５の前記第１の入口開口部２５８は、前記第１の入口２０６を通過する前記反応物がバーナー２０８で着火されて、前記第１の入口開口部２５８ａを通って、かつ前記中心長手方向軸２５３にそって火炎ゾーンを生成するように、構成される。前記第２の開口部２５８ｂは、前記ハウジング２０５の前記外側壁２５０内に設けられ、前記第２の入口２０７からの前記反応物及び／又は共反応物と流体流通状態になるように構成される。
【００３７】
図６に示されるように、前記ハウジング２０５は、第１の出口開口部２５８ｃ及び第２の出口開口部２５８ｄの形で２つの出口開口部を含む。前記第１の出口開口部２５８ｃは、前記リアクター２０４から前記スラグ層２１３の一部分として生成された副生成物（例えばＣａＣ２）を取り出すことを可能にするように構成される。前記第１の出口開口部２５８ｃは、前記ハウジング２０５の前記外側壁の底部に沿って前記第２の端部２５２内に設けられ、前記第１の出口開口部２５８ｃを通って直接流れることを可能にすることなどで、前記スラグ相２１３と副生成物の取り出しを容易に補助することができる。前記第２の出口開口部２５８ｄは、前記反応で生成したオフガス（例えばＣＯ）をそれを通じて前記チャンバ２５４から除去され得るように構成される。前記第２の前記開口部２５８ｄは前記ハウジング２０５の前記第２の端部２５２内の中心部分に配置され得るか、前記ハウジング２０５に沿ったいずれかの場所に配置され得る。留意すべきことは、前記第１の出口開口部２５８ｃ及び第２の出口開口部２５８ｄは、ひとつの出口開口部に統合し得ることであり、これは共に、前記スラグ層２１３及び関連する副生成物の取り出しを可能にし、同様に前記反応からのオフガスを放出（逃がす）させることを可能にする、ということである。
【００３８】
ひとつの例示的実施態様によると、前記第１の入口２０６は、前記一次反応物（例えば粉末石炭、粉末石灰、空気、酸素）を、前記バーナー２０８が前記ハウジング２０５の燃焼チャンバ内で前記反応物を着火し得る位置へ搬送又は移送するように構成される。前記第１の入口２０６は、パイプ又は中空部材として使用され、これは前記システムの導入アセンブリからなどの前記反応物が流通するための通路を定める。前記第１の入口２０６は、実質的に直線方向（例えば垂直に）、非直線方向（例えば弓型に）又は他の好適な方向に伸びて、前記反応物をリアクター２０４へ搬送して前記ハウジング２０５内での反応を容易にする。
【００３９】
前記第１の入口２０６は、前記入口から前記リアクター２０４を通過して材料（例えば反応物）の繰り返し搬送（又は移送）のために十分な強度と耐久性を持つ任意の好適な材料から形成される。前記第１の入口２０６は、前記リアクター２０４の前記バーナーに接続される第１の端部を含み（又は前記バーナーに隣接する前記ハウジング２０５に直接）、及び前記一次反応物を前記第１の入口２０６へ供給する装置（例えば導入アセンブリ）に接続される第２の端部を含む。前記第１の入口２０６は、前記反応物の前記ハウジング２０５内への流速を調節可能に制御するように構成されるダンパー又はその他の装置を含み得る。従って、前記第１の入口２０６は、一次反応物を前記バーナー内に、制御された方法で前記リアクター２０４内の前記反応物を燃焼させるための制御された（及び調節された）流速で導入可能にする。前記第１の入口２０６は、前記反応物を前記入口を通じて前記リアクター２０４内に押しこむ調節可能な速度を生成するために調節可能な圧力を持つように構成され得る。
【００４０】
前記バーナー２０８は、円筒形状であり、前記ハウジング２０５の前記第１の端部へ接続されるように構成され得るものであり、これにより前記バーナー２０８は、実質的に前記ハウジング２０５とリアクター２０４の中心長手方向軸２５３に整列される。前記バーナー２０８は、前記リアクター２０４内で発熱反応で前記反応物（例えば一次反応物）の第１の部分の燃焼の目的のための火炎ゾーン２１１を生成するように構成される。図７に示されるように、前記バーナー２０８で生成された前記火炎ゾーン２１１は、前記バーナー２０８から前記ハウジング２０５内の燃焼チャンバ２５４を通って、前記中心長手方向軸２５３に沿って伸びるように構成される。言い換えると、前記バーナー２０８は、前記チャンバ２５４の中心付近での発熱反応で前記反応物の第１の部分の燃焼を容易にするように構成され得る、ということである。前記バーナー２０８は、前記火炎ゾーン２１１で前記反応物を燃焼させる火炎を生成するための、現在知られている、又は将来開発される装置を含み得る。前記バーナー２０８は、前記第１の入口２０６から前記一次反応物を受けて方向付けて前記一次反応物に前記火炎ゾーン２１１を生成させ、前記火炎ゾーンは前記ハウジング２０５の前記第１の端部２５１から前記ハウジング２０５の前記中心長手方向軸２５３に沿って前記第２の端部２５２へ伸びる。
【００４１】
ひとつの例示的実施態様によれば、前記第２の入口２０７は、流体（例えば二次空気、酸素）を導入アセンブリなどの供給源から前記リアクター２０４内に導入するように構成される。言い換えると、前記第２の入口２０７は、１又は複数の追加の（又は二次的）反応物を前記リアクター２０４へ導入し得る。前記第２の入口２０７は、パイプ又は中空チューブ部材として提供され、これは前記流体がそこを通過する通路を定める。
【００４２】
前記第２の入口２０７は、前記ハウジング２０５の前記第１及び第２の端部の間で、前記ハウジング２０５の前記外側壁２５０へ接続されるか、前記ハウジング２０５の任意の位置に接続されるように構成され得る。図５及び６に示されるように、前記第２の入口２０７は、前記火炎ゾーン２１１（即ち、主反応物の燃焼が起こる領域）の方向及び／又は前記リアクター２０４内で渦を生成するために前記中心長手方向に関して接線方向に二次空気を含む流体を導入するように構成される。前記第２の入口２０７からの前記流体により生じる渦は、力（例えば遠心力）を発生し、これは前記反応物（例えば炭素及びＣａＯ）を前記ハウジング２０５の前記外側壁２５０方向に分配し、そこで分配された反応物は、還元雰囲気下でスラグ層２１３を形成し、副生成物（例えばＣａＣ２）を生成する。前記第２の入口２０７は、前記第２の入口２０７を通過して前記ハウジング２０５内を通過する前記流体（又は反応物）の流速を調節するか又は調節可能に制御するように構成されるダンパー又はその他の装置を含み得る。加えて、前記第２の入口２０７は、前記リアクターは、前記第１の入口２０６を通過して導入される前記一次空気の温度とは異なる温度を持つ前記リアクター２０４内への空気を導入することができる。例えば、前記二次空気の温度は、約１００〜１１００℃の間の温度へ上げることができる。
【００４３】
前記第２の入口２０７の酸素供給又はガス供給は、強く制御され、前記炭素がカーバイド反応の生成に先立ち消費されることを防止し得る。強く制御されない場合には、前記カーバイド反応の条件下で、前記炭素は一酸化炭素へ燃焼して、前記カーバイド反応のための炭素が前記カーバイド生成の開始の前に消費され得ることとなる。従って、前記堆積ゾーン又は前記第２の入口２０７を通過して導入される反応物内には炭素の化学量論的量よりもやや過剰な量が存在し、ある程度の一酸化炭素が生成され得る。前記不完全燃焼による一酸化炭素は、カーバイド反応と同様に、次に、発熱反応領域などの前記リアクター２０４の内部又は中心領域で酸素と混合されると完全に又は少なくとも部分的に二酸化炭素へ燃焼され得る。
【００４４】
前記リアクター２０４の前記複雑な要求及び反応条件をさらに制御し及び／又は変更するために、第３の入口（例えば供給）が設けられる。図５及び６に示されるように、前記リアクター２０４は、第３の入口２０９（例えば三次入口）を含み、これは前記リアクター２０４の前記第１の端部２５１に隣接して設けられ、流体（例えば二次流体）を前記バーナー２０８へ導入して、前記火炎ゾーン２１１に沿って前記反応物の燃焼を容易にすることを助けるように構成される。前記第３の入口２０９は、パイプ又は中空チューブ部材として設けられ、前記火炎ゾーン２１１内の前記反応物の燃焼を補助するための調節可能な速度で二次流体（例えば空気、酸素）を導入するように構成される。前記第３の入口２０９は、前記ハウジング２０５の前記中心長手方向軸２５３に実質的に沿う方向で前記二次流体を導入するように構成されるか、又は前記リアクター２０４内の渦を生成するために前記中心長手方向軸２５３に対して斜め方向で前記流体を導入するように構成され得る。前記第３の入口２０９（又は追加の入口）は、前記入口を通過して前記ハウジング２０５内に通過する前記流体（又は反応物）の流速を調節又は調節可能に制御されるように構成されるダンパー又はその他の装置を含み得る。留意すべきことは、ここで開示されるリアクター（例えばリアクター２０４）は、前記反応物の流れを調節するために構成されるいくつかの数の入口を含み得る、ということである。例えば、追加の入口は、渦を改善するために前記リアクター２０４の前記ハウジング２０５の前記壁に沿って構成され得るが、ここで開示される入口はなんら限定するものではない。
【００４５】
リアクター２０４は、さらに、出口２１０（例えばスラグ出口）を含み、これは前記ハウジング２０５などの前記リアクター２０４から１又は複数の副生成物（例えばＣａＣ２）を伴う前記スラグ材料又は前記スラグ層２１３の取り出しを容易にするように構成され得る。図６に示されるように、前記出口２１０は、前記ハウジング２０５の前記第２の端部２５２の前記第１の出口開口部２５８ｃに隣接して配置される。前記出口２１０は、前記リアクター２０４の前記外側壁２５０の底部近くに設けられて、操作（例えばガスステージング操作）の際に前記リアクター２０４のハウジング２０５の外側壁２５０の内側表面上に形成される前記スラグ層２１３（例えば流体スラグ層）の回収を容易にする。前記出口２１０は、望ましい副生成物を含む前記スラグ層２１３の選択的な調節可能な取り出しが可能になるようにタップ又は弁を含み得る。前記出口２１０は、固化するまで前記スラグ層２１３の不活性化処理及び／又はスラグ材料の冷却のために前記出口２１０を通過する流れを妨げないなどが可能となるように構成され得る。例えば、流体（例えばオイル、液化窒素）急冷剤を前記出口２１０内から導入することができ、又は続いて前記スラグ層２１３を前記出口２１０から取り出して、前記スラグ材料の冷却及び固化を促進し得る。
【００４６】
前記入口（例えば第１、第２及び第３）で使用される流体（例えば一次、二次、三次）は、空気、酸素又はこれらの組み合わせ、又は、ＣＯ富化排ガス部分などの前記リアクター２０４からの再使用排ガスを含み、これにより前記リアクター２０４のハウジング２０５の外側壁２５０に沿ったカーバイド生成反応に必要な還元雰囲気を作り出すことが可能である。例えば再使用排ガスは、冷却され、圧縮され、次いで前記リアクター２０４へ再導入される際に再加熱され得る。また、前記再使用排ガスは、前記リアクター２０４から、前記ハウジング２０５内の前記第２の出口開口部２５８ｄなどの追加のガス出口を通じて取り出され得る。これに代えて、前記追加のガス出口は、前記ハウジング２０５の前記外側壁２５０の近くに設けられるか、前記ハウジング２０５の任意の位置に設けられ得る。さらに、前記第２の入口２０７及び第３の入口２０９は、前記反応物の部分（例えば、ＣａＯ、Ｃ、石炭）を、前記粒子堆積の位置及び均一性を変化させるか、又は前記ハウジング２０５の前記外側壁に沿った堆積の速度を変化させるために供給するために使用され得る。コンピュータシミュレーション（例えばＣＦＤ分析）は、堆積が前記プロセスであまり初期の段階で生じる場合には、前記リアクター２０４の下流部分での前記堆積速度は減少される、ということを示唆する。極端な場合には、堆積の減少は、前記リアクター２０４の一部がスラグでカバーされないこととなり、これにより前記壁の耐火性を悪化させ、時間経過と共にカバーされていない耐火性の耐久性（例えば寿命）を減少させることとなる。前記下流堆積速度はまた、前記第３の入口２０９により影響され得る。例えば、前記第３の入口２０９は、前記堆積層の接線方向の分布及び／又は軸方向移送を支持し、又は提供して前記外側壁２５０に沿った下流堆積を促進する。
【００４７】
一次反応物（例えば空気、酸素、粉末石炭及び粉末石灰）は、制御された流速で、前記第１の入口２０６を通って、前記リアクター２０４内に移送され、そこでバーナー２０８がいくらかの前記一次反応物の燃焼を開始させて、火炎ゾーン２１１を生成し、これは、前記ハウジング２０５の前記中心長手方向軸２５３に沿って前記中空リアクター２０４の前記中心領域を通る。前記反応物（例えば石炭からの炭素）の第１部分（例えばいくらかの粒子）は前記火炎ゾーン２１１の酸化雰囲気で酸素と発熱反応し、非常に高温度を生成し、同様に一酸化炭素や二酸化炭素などの副生成物を生成する。前記流体及び／又は二次流体（例えば空気、酸素、再使用排ガス、これらの組み合わせ）が前記リアクター２０４に、燃焼反応物の前記火炎ゾーン２１１に実質的に接線方向で前記外側壁２５０に沿って、前記リアクター２０４内に渦を生じる速度で入り、それにより遠心力を生成し、これが炭素及びＣａＯの粒子を前記リアクター２０４の前記ハウジング２０５の前記外側壁２５０の前記内側表面に沿って分布させる。前記外側壁２５０に沿って堆積した前記反応物（例えば炭素及びＣａＯ）の第２の部分は、前記還元雰囲気で反応して、例えば前記スラグ層２１３を吸熱反応で生成し、これにより使用可能な副生成物（例えばＣａＣ２）を生成する。前記第２の入口２０７からの前記流体により形成される接線方向速度及び前記火炎ゾーン２１１（例えば一次空気、三次空気）及び／又は前記第３の入口２０９からの前記第２の流体により形成される前記軸方向速度は、重力と組み合わされて、前記液状スラグ層を前記リアクター２０４の前記外側壁の前記内側表面に沿って流動させることが可能となる。使用可能な副生成物（例えばＣａＣ２）を含む前記スラグ層２１３（例えば液状スラグ層）は次いで、前記リアクター２０４の出口２１０などから取り出されて、前記スラグ材料から使用可能な副生成物（例えばＣａＣ２）を回収するために処理される。
【００４８】
外部材料の前記リアクター２０４への供給は、前記スラグ溶融温度を変更し又は制御するために必要である。高すぎる溶融温度は、液状スラグ層形成を妨げ、一方低すぎる温度は、カーバイド生成反応を阻害し、同様に、あまりに薄い液状膜を形成させ、液体の速度があまりに大きくなり滞留時間が短くしてしまう。ＣａＯ及びＣａＣ２の融点は比較的高い（例えばそれぞれ約２６００℃、及び２３００℃）。従って、質量比１：１のＣａＯ及びＣａＣ２の共融混合物が好ましい、というのは望ましい温度範囲の約１８１０℃の最小融点を与えるからである（例えば１６００〜２５００℃）。
【００４９】
図７から１０に示されるように、前記リアクター２０４は、前記堆積反応物から前記ハウジング２０５の外側壁２５０の内側表面に沿ってスラグ層２１３の形成を導くように構成される。前記スラグ層２１３はいくつかの層を含み得る。前記スラグ層２１３は、固化溶融層２１３ａを含み、これは前記リアクター２０４の温度制御された外側壁２５０と接触することから冷却される。前記リアクター２０４のハウジング２０５の外側壁２５０の内側表面と接している前記固化溶融層２１３ａは、前記リアクター１０４の運転開始後固化スラグから形成される。前記固化溶融層２１３ａはまた、前記ハウジング２０５の外側壁２５０を保護するが、、というのは前記リアクター２０４で生成する高温度は非常に高く前記壁２５０の耐火層を損傷させ得るからである。前記リアクター２０４は、前記入口の位置と方向付けることにより、又は前記リアクター２０４を傾けることで、渦を生成して、前記ハウジング２０５の外側壁２５０の内側表面に沿ってスラグが堆積することを保証し、又は前記壁２５０の位置を冷却して高温度への安定性を保証するように構成され得る。前記固化溶融層２１３ａの速度はなく、これにより、前記リアクター２０４の前記中心領域又は酸化雰囲気領域に存在する非常な高温度から前記リアクター２０４のハウジング２０５の前記外側壁２５０を絶縁するために補助することができる。前記スラグ層２１３は、溶融膜層２１３ｂを含み、これは前記ＣａＣ２を生成するための還元雰囲気を含む前記固化溶融層２１３に隣接している。前記溶融膜層２１３ｂは液状であり、ある速度（これは前記リアクター２０４内の速度により誘起され得る）を持ち、これが前記液状スラグを前記リアクター２０４のハウジング２０５の前記第２の端部２５２の方に押し付けて、前記出口２１０を通って前記使用可能な副生成物（ＣａＣ２）を回収することを可能にする。前記スラグ層２１３はまた、硬い反応物層２１３ｃを含み、これは前記スラグ層２１３の前記液状溶融膜層２１３ｂと、前記チャンバとの間にある。
【００５０】
前記スラグ層２１３の形成は、例えば前記スラグ層の特性（例えば溶融、流れなど）を変更する材料（例えば添加物）の導入により変更され調節され得る。例えば、溶融促進剤が、前記リアクター２０４内に導入されて、操作の際にリアクター２０４内で前記スラグ層２１３の形成を促進し、前記炭素熱反応が溶融状態でより低い温度で実施され得る。他の例として、前記添加剤は、灰の溶融を低下させ、前記溶融物で前記ＣａＯの溶解が生じる温度を低下させるように構成される溶融添加剤（ｆｌｕｘａｎｔｓ）として作用し得るものである。前記添加剤は、前記液溶融膜層２１３ｂなどの前記スラグ層２１３の前記粘度を変更（例えば低下させる）することなどで、前記溶融物の流れを促進するように構成され、これにより前記炭素が、前記液状層内に自由に動くことが可能となり、このことが前記ＣａＣ２の生成を促進するための前記炭素とＣａＯとの間の反応を促進し得ることとなる。他の例として、触媒添加剤が、前記リアクター２０４内に導入され、前記スラグ層２１３の部分として前記溶融物内で前記副生成物（例えばＣａＣ２）の形成を促進することが可能となる。前記液状溶融膜層２１３ｂ内などの前記スラグ層２１３内のＣａＣ２の存在は、さらなるＣａＣ２化合物を形成する化学反応を促進するように作用し得る。この場合、前記リアクター２０４内に供給される導入反応物は、前記吸熱反応の際に前記ハウジング２０５の外側壁２５０の近くで前記スラグ層２１３内でＣａＣ２の形成において触媒として作用するためのＣａＣ２内にドープされ得る。前記リアクター２０４内のＣａＣ２の最初の存在はまた、共晶混合物を形成し、それにより前記融点を低下させてＣａＣ２の形成を促進させる。前記添加物（例えば溶融促進剤、フラクサント（ｆｌｕｘａｎｔｓ）、触媒）は、前記リアクターに、前記リアクターの入口（例えば第１、第２、第３）を通じて、反応物又は共反応物として導入され得る。前記添加剤は、ミネラル、元素又は任意の好適な化合物（例えばシリカ、アルミナ）を含み得る。触媒添加物の例は、カーバイド（例えばＣａＣ２）、酸化物（例えば酸化マンガン）及び／又はある金属（例えば銅）を含み得る。促進添加物の例は、とりわけ、非揮発性アルカリ及びアルカリ土類金属酸化物、水酸化物及び／又は炭酸塩（例えばカリウム、ナトリウム、ストロンチウム、バリウム）を含み得る。
【００５１】
図１１は、前記リアクター内の反応により、熱と副生成物（例えばＣａＣ２）を生成するための反応物（例えば石炭及び石灰）を受けるように構成されるリアクターの他の例示的実施態様を示す。示されるように、前記リアクター３０４のハウジング３０５の全体の直径Ａは、約１４０．９７ｃｍ（５５．５インチ）、前記ハウジングの直径Ｂは、約５２．０７ｃｍ（２０．５インチ）、前記ハウジング３０５の前記第２の出口３５８ｄの直径Ｃは、約７１．４４ｃｍ（２８．１２５インチ）、前記ハウジング３０５の直径Ｄは、約９０．１７ｃｍ（３５．５インチ）、前記外側壁３５０の長さＥは、約２１４．６３ｃｍ（８４．５インチ）、前記ハウジング３０５の長さＦは、約１９．０５ｃｍ（７．５インチ）、前記ハウジング３０５の長さＧは、約４０．３２ｃｍ（１５．８７５インチ）、前記第２の入口３０７の長さＨは、約１１１．１３ｃｍ（４３．７５インチ）、前記第２の入口３０７の高さＩは、約１６．１９ｃｍ（６．３７５インチ）、長さＪは約３８．１ｃｍ（１５インチ）、長さＫは約２１．５９ｃｍ（８．５インチ）、長さＬは約２７．９４ｃｍ（１１インチ）、直径Ｍは約２２．２３ｃｍ（８．７５インチ）、及び直径Ｎは、約４５．０９８ｃｍ（１７．７５インチ）である。前記リアクター３０４の異なる構成について与えられる寸法は、例示のためのものであり、留意すべきことは、この実施態様は、１つのリアクターの例示であり、前記寸法は、ここで開示されたリアクターの他の実施態様の構成を限定するものではない、ということである。さらに、前記リアクターの寸法構成は、異なるパラメータに合わせて変更され得る。例えば、異なる寸法のリアクターは、異なるサイズのシステム（例えば、石炭燃焼炉システム又はバーナー２０８型）に適合させて構成され得る。例えば、前記リアクターの長さと前記リアクターの直径とのアスペクト比は、より長い火炎ゾーンのために、同様に前記反応物が、ハウジングの壁に沿って、実質的に全ての反応物が使用可能な副生成物（例えばＣａＣ２）へ変換されるための温度を達成し得るための十分な滞留時間のために、増加させることができる。
【００５２】
図１１のリアクター３０４は、コンピュータモデル化を用いてシミュレーションされ、かかるリアクターの結果について予想可能なツールとして数値計算流体力学（ＣＦＤ）コンピュータソフトウェアを用いて評価された。この分析は作業モデルとして実施されたものではなく、むしろコンピュータシミュレーションモデルを介して実施された。表１（以下に与えられている）は、ＣＦＤ分析を用いて実施例１を評価するためのコンピュータシミュレーションソフトウェアに代入されたパラメータ（それぞれのパラメータの代表的値）を列記する。
【００５３】
【表１】
2014509932.tif 000006
リアクター３０４の実施例１のＣＦＤモデルについて、石炭、酸化カルシウム（ＣａＯ）及び一次燃焼空気は、前記ハウジング３０５の前記第１の入口開口部３５８ａへ、前記ハウジング３０５の前記第１の端部３５１で前記スクロールバーナー３０８に隣接する位置で、前記第１の入口３０６から導入される。二次空気を含む流体は、前記ハウジング３０５へ、前記ハウジング３０５の前記外側壁３５０に隣接する、接線方向に構成される第２の入口３０７を通じて導入される。三次空気を含む第２流体は、前記ハウジング３０５へ、前記中心長手方向軸３５３に沿った第１の入口開口部３５８ａを通じて導入される。前記リアクター３０４のコンピュータ分析実行の際に、前記石炭粒子の最初の部分は、前記中心長手方向軸３５３に沿って前記火炎ゾーン内に分散して動いている間に燃焼され、及び前記石炭粒子の第２の部分は前記リアクター３０４の渦運動により起こされる遠心加速に、部分的により、ＣａＯと共に前記外側壁３５０の内側表面上に堆積される。前記リアクター３０４は、前記第２の入口３０７に近くにスタッド付き（冷却された）壁部分が設けられ、前記壁３５０の残部は耐火ライニングされている。
【００５４】
留意すべきは、このＣＦＤモデルは、石炭燃焼のみが考慮されており、前記ハウジングの前記外側壁に沿って前記スラグ層の部分としてカルシウムカーバイド（ＣａＣ２）の適切な反応条件を主に確立するためにモデル化された。前記スラグ層でのカーバイド生成を制御する複雑な流体力学、質量移動及び反応現象は、ＣＦＤモデルでは捕捉されず、従って、以下議論される別の実施例（マルチスケールモデル化方法）で別に考慮された。従って、実施例１のＣＦＤモデルの主な出力は、実施例２での１次元モデルで使用される前記膜計算のための入力として作用する前記壁温度分布であった。実施例１のＣＦＤモデルの結果（即ち出力）は以下表２に与えられる。
【００５５】
【表２】
2014509932.tif 000007
前記外側壁に沿って前記スラグ層の部分としてカルシウムカーバイド生成を評価するために、前記リアクター長さにわたる局所壁温度分布が実施例１のＣＤＦモデルで評価された。図１２は、実施例１のＣＦＤモデルについて前記反応軸に沿って平均壁温度の結果を示し、この結果は次に以下説明されるように前記リアクター３０４の実施例２の１次元モデルで使用された。図１２で示されるように、実施例１のＣＤＦモデルは、１６００℃を超えて前記リアクターに沿って平均壁温度を予想した。１６００℃を超える温度は、カルシウムカーバイド（ＣａＣ２）を生成すると考えられる。従って前記コンピュータモデル化に基づいて、前記石炭、酸化カルシウム（ＣａＯ）及び空気からＣａＣ２の製造のための条件は、前記ガスステージングプロセスを利用するように構成されるここでの開示に従って構成されたリアクターの燃焼チャンバ内に存在し得る。さらに、実施例１のＣＦＤモデルはまた、前記モデル化リアクターの前記外側壁に沿って１５００００ｐｐｍを超えるＣＯ、及び前記モデル化リアクターの前記中心軸に沿ってほぼゼロｐｐｍのＣＯ含有量であるＣＯ含有量（即ち濃度）が予想される。従って、前記発熱反応を容易にする前記リアクターの前記中心軸に沿って前記酸化条件が存在し、及び吸熱反応を容易にする前記リアクターの外側壁に沿っての還元条件が、実施例１のＣＦＤモデルで存在する。従って、前記モデルが前記軸に沿っての炭素からＣＯ２への完全変換（例えば酸化）を予想するように、使用可能な副生成物ＣａＣ２を生成するために望ましい前記ガスステージングが実施例１のＣＦＤモデルで達成される。
【００５６】
前記スラグ層内でＣａＣ２を生成するための前記リアクター内での前記流体力学、熱伝達、質量移動及び速度論に関連する予想される結果を評価するために実施例２の１次元モデルが実行された。前記モデル化を単純にするために、図８から１０で示されるリアクターが、実施例２の１次元反応モデルで評価された。図９は、石炭燃焼は完全ではない前記リアクター入口の近く（例えば前記第１の端部）で前記ギャップ２１４とスラグ層２１３の流れプロフィルを示す。従って、前記ギャップ２４１速度は比較的低く、最大溶融膜（又は溶融スラグ）２１３ｂ速度もまた対応して低い。前記モデルで、前記壁層は、前記耐火物上の固化スラグ２１３ａ、溶融スラグ２１３ｂ及び前記溶融スラグ２１３ｂの上部に浮遊する溶融前固化反応物２１３ｃ（例えば石炭及びＣａＯ粒子）からなる。図１０は、石炭燃焼がほぼ完了する前記リアクター出口に向かう（例えば前記第２端部）ギャップ２１４及びスラグ層２１３の流れプロフィルを示す。従って、前記ガス２１４速度は、比較的高く、最大液状溶融膜（又は溶融スラグ）２１３ｂ速度は対応して高い。前記溶融スラグ２１３ｂの上部に浮遊する前記固体反応物２１３ｃは、前記溶融スラグ層自体中で前記最大溶融スラグ２１３ｂ速度で動くと仮定されている。前記溶融スラグ２１３ｂの速度は、前記外側壁２５０が近づくにつれて減少することが示される。さらに、前記粒子堆積は、前記入口又は第１の端部に近い前記リアクター２０４の所与の長さにわたり起こることが仮定されている。前記ＣａＣ２生成反応は、前記溶融スラグ２１３ｂの上部に浮遊する前記固相２１３ｃ内で起こることが仮定される。前記モデルでは、いくらかのＣａＣ２が前記リアクターに添加され、混合物融点を低減させて、ＣａＯとＣａＣ２の共晶効果を生成させる。表３（以下）は、１次元反応モデル化を用いて実施例２を評価するためのコンピュータシミュレーションソフトウェアに入力されたパラメータと仮定を列記する（それぞれのパラメータ又は仮定についてそれぞれの値と共に）。
【００５７】
【表３】
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図１３は、前記リアクターの外側壁の長さに沿って前記スラグ層内のＣａＯからＣａＣ２へのコンピュータ予測変換を示す。示されるように、いくらかのＣａＣ２が前記リアクターの入口を通して導入され、ＣａＯが、前記粒子堆積ゾーンに対応する前記リアクターの長さにわたり前記入口から導入される。このコンピュータモデルは、ＣａＣ２生成は、前記ＣａＯの添加と十分高温度が達成されることで起こることを予想する。このコンピュータモデルはまた、約１ｍ（３９．３７インチ）後に、前記リアクター内で平衡に達し、そこでＣａＯのほとんど９７％がＣａＣ２へ変換されることを予想する。
【００５８】
また留意すべきことは、前記リアクターは、カルシウムカーバイド（ＣａＣ２）に代えて、またはこれに加えて、リチウムカーバイド（Ｌｉ２Ｃ２）、ナトリウムカーバイド（Ｎａ２Ｃ２）、カリウムカーバイド（Ｋ２Ｃ２）、及びマグネシウムカーバイド（Ｍｇ２Ｃ３又はＭｇＣ２）などの周期律表での１又は２族の元素から形成される他のカーバイド（これらの限定されるものではない）を含む他の使用可能な副生成物を生成するように構成され得る、ということである。例えば、前記リアクターは、水酸化ナトリウム（又は炭酸ナトリウム）及び炭素から、ナトリウムカーバイド（Ｎａ２Ｃ２）及び一酸化炭素を生成するように構成され得る。ナトリウムカーバイドは、水と反応してアセチレント水酸化ナトリウムを生成する。また、前記リアクター内で、遷移金属元素（例えば周期律表第１１族）から、金属元素（例えば周期律表１２族）から、ランタニド（例えばランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、テルビウム（Ｔｂ））、鋼、金属シリコン、アルミニウム、又は他のカーバイドから、他のアセチリドが形成され得る、ということが考えられ得る。例えば、銅カーバイド（Ｃｕ２Ｃ２）又は亜鉛カーバイド（ＺｎＣ２）が前記リアクター内で形成され得る。また、前記リアクターは、生体由来の炭素含有材料、例えばバイオマス、バイオコール、バイオチャー又はこれらの組み合わせ物などを供給して、生体由来カーバイドなどの生体由来化学物を製造することが可能になる。他の例示的実施態様によると、ここで説明されるシステム及び技術は、鉄酸化物を鉄元素に還元するなどの他の還元反応を実施するために使用され得る。
【００５９】
ここで使用される用語、「約」、「ほぼ」、「実質的に」及びこれらと類似する用語は、本開示が関連する技術主題の分野の当業者により共通して受け入れられる使用と整合する広い意味を持つことが意図されている。当業者により理解されるべきことは、これらの用語は、ここで記載され請求される構成を説明することを可能にすることを意図するものであり、これらの構成の範囲を与えられた正確な数値範囲の限定することを意図するものではない、ということである。従って、これらの用語は、ここで記載され請求される前記技術主題の、実質的ではない又は重要ではない変更や修正などは、特許請求の範囲で示される本発明の範囲に含まれる、ということを示すものとして解釈されるべきである。
【００６０】
留意すべきことは、種々の実施態様を説明するためのものとしてここで使用される用語「例示」は、かかる実施態様が可能性のある例、代表例、及び／又は可能な実施態様の説明であることを示すことを意図されている（かかる用語は、かかる実施態様が必ずしも特別な又は最高の例を示すものではない、ということを意図する）。
【００６１】
ここで使用される用語「接続され」、「組み合わされ」などは、２つの部材が直接または間接的にお互いに結合されることを意味する。かかる結合は、静的（永久的）又は可動的（例えば取り外し可能又は移動可能）であり得る。かかる結合は、前記２つの部材又は前記２つの部材と他の追加の中間部材を用いて、前記２つの部材と共に、又は前記２つの部材と他の追加の中間部材と共に、統合的にお互いに一体物として形成される。
【００６２】
ここで要素の位置についての参照（例えば「上部」、「底部」、「上」、「下」など）は、単に図において種々の要素の方向を説明するためだけに使用される。留意されるべきことは、種々の要素の方向は、他の例示的実施態様では異なり得ることであり、かかる変更は、本開示に含まれることが意図される、ということである。
【００６３】
次のことを留意することが重要である、即ち、種々の例示的実施態様で示される前記リアクターの構成及び配置は、説明をするためだけのものである、ということである。いくつかの実施態様のみが詳細に開示され説明されてきたが、この開示により当業者は容易に次のことを理解するであろう、即ち、多くの修正（例えば、サイズ、寸法、構造、形状及び種々の要素の比率、パラメータ値の変更、配置構成、使用材料、色、方向の変更など）が、ここで記載された主題の新規な教示及び利点から大きく離れることなく、可能である、ということである。例えば、統合的に形成されるように示される要素は、複数の部品又は要素から構成され得るものであり、要素の配置は逆転又は変更され得るものであり、かつ離された要素の配置の性質や数を変更または変化させ得るものである。プロセス又は方法のステップの順番又は配列は、異なる実施態様に従い変更可能であり再配列させることが可能である。他の置換、修正、変更及び省略もまた、本発明の範囲から離れることなく種々の例示的実施態様の設計、操作条件及び配置においてなさなれることが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年10月22日(2013.10.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回収可能なスラグ層の部分として、使用可能な副生成物を製造するためのサイクロン型リアクターであり、前記リアクターは：
第１の端部から第２の端部へ伸び、及び燃焼チャンバを定める外側壁を含むハウジング；
前記リアクター内に反応物を導入するように構成される入口；
前記第１の端部に配置され、前記チャンバの中心軸近くの火炎ゾーン内で前記反応物を燃焼するように構成されるバーナー；
前記第２の端部に設けられ、及び前記ハウジングから前記副生成物を取り出すように構成される第１の出口；及び
前記第２の端部に配置され、前記ハウジングから前記オフガスを除去するように構成される第２の出口を含み；
前記リアクターが、前記反応物の第１の部分を前記火炎ゾーン内で発熱反応で燃焼させるように構成され；及び
前記リアクターが、前記反応物の第２の部分を、前記外側壁近くで、吸熱反応で、燃焼させて、ゼンキスラグ層の部分として前記副生成物を生成するように構成される、サイクロン型リアクター。
【請求項２】
請求項１に記載のサイクロン型リアクターであり、さらに温度制御装置を含み、これは前記ハウジングの前記温度を制御するように構成され、前記温度制御装置は、少なくとも１つのチューブを含み、前記チューブは前記ハウジングの前記外側壁の少なくとも一部分を取り囲むように構成される、サイクロン型リアクター。
【請求項３】
請求項２に記載のサイクロン型リアクターであり、前記少なくとも１つのチューブが中空半環状断面形状を持ち、これは前記外側壁の外側表面と接触し、前記チューブと前記外側壁との間に空洞が形成され、前記空洞を流体が通過する、サイクロン型リアクター。
【請求項４】
請求項３に記載のサイクロン型リアクターであり、前記少なくとも１つのチューブが螺旋形状であり、前記ハウジングを取り囲む、サイクロン型リアクター。
【請求項５】
請求項１に記載のサイクロン型リアクターであり、前記第１の入口が、前記第１の端部に設けられ、及び前記第１の入口が、調節可能な速度で前記反応物を導入するための調節可能な圧力を持つように構成される、サイクロン型リアクター。
【請求項６】
請求項５に記載のサイクロン型リアクターであり、さらに、前記外側壁に接続され、流体を前記チャンバ内に導入して、前記吸熱反応を効果的にするために前記ハウジングの前記外側壁近くの還元雰囲気を促進するように構成される、第２の入口を含む、サイクロン型リアクター。
【請求項７】
請求項６に記載のサイクロン型リアクターであり、前記第２の入口が、前記導入された流体の前記流速を調節するように構成されるダンパーを含み、及び前記第２の入口が、前記チャンバ内に渦を形成するように前記中心軸に対して接線方向で前記流体を導入する、サイクロン型リアクター。
【請求項８】
請求項７に記載のサイクロン型リアクターであり、さらに、前記中心軸に対してある斜角の方向に第２の流体を導入するように構成される第３の入口を含み、及び前記第３の入口は、前記第２の流体を前記火炎ゾーン内へ調節可能な速度で導入する、サイクロン型リアクター。
【請求項９】
請求項８に記載のサイクロン型リアクターであり、前記ハウジングの前記外側壁が外側層及び内側層を含み、これらは２つの異なる材料から形成され、前記外側層は、前記内側層に比較してより高強度を持つ材料から形成され、及び前記内側層は、前記外側層に比較してより高温度抵抗性を持つ材料で形成される、サイクロン型リアクター。
【請求項１０】
請求項１に記載のサイクロン型リアクターであり、前記ハウジングの前記外側壁が外側層及び内側層を含み、これらは２つの異なる材料から形成され、前記外側層は、前記内側層に比較してより高強度を持つ材料から形成され、及び前記内側層は、前記外側層に比較してより高温度抵抗性を持つ材料で形成される、サイクロン型リアクター。
【請求項１１】
請求項１０に記載のサイクロン型リアクターであり、前記ハウジングの前記外側壁の前記内側層が、ニオブ、モリブデン、タンタル、タングステン、ジルコニウム及びレニウムの少なくとも１つを含む、サイクロン型リアクター。
【請求項１２】
請求項１に記載のサイクロン型リアクターであり、前記ハウジングが、前記第２の端部が前記第１の端部よりも低くなるようにある傾斜角で設けられ、前記第１の出口が、前記外側壁の前記底部に沿って配置され、及び前記第１の出口が前記リアクターから前記副生成物の調節可能な回収を与えるように構成される弁を含む、サイクロン型リアクター。
【請求項１３】
サイクロン型リアクターを用いて使用可能な副生成物を製造する方法であり、前記方法は：
前記リアクターのハウジング内に入口を通じて反応物を導入するステップを含み、前記ハウジングはチャンバを定め、第１の端部から第２の端部へ伸びる外側壁を含み；
前記チャンバ内の火炎ゾーンで与えられる前記反応物の第１の部分を発熱反応で燃焼させるために、前記第１の端部に配置されるバーナーを用いるステップ；
前記ハウジングの前記外側壁近くで、吸熱反応で、前記反応物の第２の部分を消費してスラグ層の部分として前記副生成物を生成させ；及び
前記副生成物を含む前記スラグ層を、前記ハウジング内の、前記第２の端部に設けられる出口を通して取り出し；
前記吸熱反応が、少なくとも１６００℃の温度で生じる、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であり、さらに、前記第２の端部に設けられる第２の出口を通じてオフガスを除去することを含み、前記第２の出口が前記スラグ層取り出しのための出口の上に設けられる、方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であり、前記リアクターが、ガスステージング用に構成され、前記反応物の前記第１の部分が、前記反応物の第２の部分が消費される還元雰囲気から分離された酸化雰囲気で燃焼される、方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であり、前記反応物が、炭素系材料及び金属酸化物を含み、及び
前記炭素系材料の前記第１の部分が前記チャンバ内で燃焼し、及び前記炭素系材料の第２の部分が前記スラグ層内に前記金属酸化物と共に堆積され、
前記スラグ層内で前記炭素系材料の前記第２の部分及び前記金属酸化物の間で吸熱反応が生じて前記副生成物を形成する、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であり、前記炭素系材料が、バイオマス、バイオコール、バイオチャー、メタン又はこれらの組み合わせから由来する、方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載に方法であり、前記副生成物が、カーバイド、アセチリド及びランタノイドからなる群から選択される、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であり、前記副生成物が、カルシウムカーバイド、リチウムカーバイド、ナトリウムカーバイド、カリウムカーバイド、ルビジウムカーバイド、セシウムカーバイド、フランシウムカーバイド、ベリリウムカーバイド、ストロンチウムカーバイド、マグネシウムカーバイド、バリウムカーバイド及びラジウムカーバイドからなる群から選択される、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であり、
前記リアクターが、前記外側壁に接続され、流体を前記チャンバ内に導入して、前記吸熱反応を効果的にするために前記ハウジングの前記外側壁近くの還元雰囲気を促進するように構成される、第２の入口を含み、
前記第２の入口が、前記導入された流体の前記流速を調節するように構成されるダンパーを含み、
前記第２の入口が、前記チャンバ内に渦を形成するように前記火炎ゾーンの方向に対して接線方向で前記流体を導入し、及び前記流体が、１００〜１１００℃の高温度を持つ、方法。
【国際調査報告】
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