KR0138690B1 - 고온·고압용 석탄가스화 슬러리버너 - Google Patents
고온·고압용 석탄가스화 슬러리버너Info
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Abstract
본 발명은 산소를 산화제로 사용하는 고온·고압용 석탄가스화 슬러리버너에 관한 것으로서, 버너 내부의 구조를 단순화하여 전체를 일체로 구성하고 버너의 내부의 좁은 공간에 냉각수가 적절히 순환하도록 배플을 설치 하였으며, 슬러리 공급관 내부에 1차 산소 주입관이 삽입되며, 연료주입구 가장자리의 산소·슬러리 믹싱 홀을 통하여 다른 2차산소가 고속으로 분사를 행하여 분사효과를 높이는 외부 혼합식 분무방식을 가지며, 열 팽창에 의한 버너의 파손을 방지하기 위하여 수축·팽창을 흡수하는 완충 스프링을 구비한 슬라이딩 장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.
Description
제1도는 본 발명의 슬러리버너 구조도.
제2도는 제1도에서 A부분의 상세도.
제3도는 제1도에서 B부분의 상세도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 버너 몸체 2 : 냉각수 순환장치
3 : 슬라이딩 튜브 4 : 연료 주입구
5 : 2차 산소 주입관 6, 6' : 산소·슬러리 믹싱 홀
7 : 슬라이딩 장치 8, 8' : 완충 스프링
본 발명은 산소를 산화제로 사용하는 고온·고압용 석탄가스화 슬러리버너에 관한 것이다.
전력의 효율적인 수급과 환경의 보호를 위하여, 세계 선진국에서 다양한 방법으로 전력생산을 도모하고 있으며, 특히 석유나 가스에 비하여 엄청난 매장량이 있는 석탄의 이용이 계속적으로 연구 추진되고 있는 실정이다. 석탄을 이용하는 연구에 있어서도 특히 청정석탄이용기술(Clean Coal Technology)은 세계적으로 집중투자가 이루어지는 분야이며, 분류층 석탄가스화는 선진의 몇몇 국가에서 상업화를 위한 연구 개발에 박차를 가하고 있다. 이들은 기술은 대부분의 전처리 및 분무가 용이한 미분탄을 이용한 기술을 응용하고 있으며, 극히 소수만이 슬러리 방식의 가스화를 추진하고 있다.
일반적으로 사용되는 가스나 기름버너는 상압과 일반 연소상태의 온도(1000℃ 이하)에서 이용되는 버너로 연소의 효율을 증대시키고, 고부하에 적용할 수 있도록 공기 및 연료의 선회기를 부착하여 사용하고 있다. 이러한 장치의 부착으로 버너의 내부구조가 복잡하게 된다. 그러나 이러한 장치는 가스용 버너에 있어서는 효과적인 시스템으로 여겨지고 있으나, 고온(1500∼2000℃) 고압(20∼40 기압)및 산소를 산화제로서사용되는 슬러리용 버너로는 쉽게 내부의 막힘 현상과 고온·고압에 의한 연결 부위의 파열 및 슬러리의 막힘 현상이 발생하게 되며 고온의 열에 쉽게 녹아 버리게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 선행기술의 문제점을 보완하여 버너의 구조를 단순화하여 분무효율을 극대화하며 적은량의 연료에 대하여서도 효율적인 분무효과와 열 팽창에 의한 버너의 파열을 방지할 수 있도록 한 고온·고압용 석탄가스화 슬러리버너를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 버너 내부의 구조를 단순화하여 전체를 일체로 구성하고 버너의 내부의 좁은 공간에 냉각수가 적절히 순환하고 냉각효과를 증대시키기 위하여 배플(Baffle)을 설치하며, 슬러리 공급관 내부에 1차 산소 주입관을 삽입하고, 연료주입구 가장자리의 산소·슬러리 믹싱 홀을 통하여 다른 2차 산소가 고속으로 분사를 행하여 분사효과를 높이는 외부혼합식 분무방식을 가지며, 열 팽창에 의한 버너의 파손을 방지하기 위하여 수축·팽창을 흡수하는 완충 스프링을 구비한 슬라이딩 장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.
이하 본 발명을 첨부 도면 제1도 내지 제3도에 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도는 본 발명의 슬러리버너 구조도로써, 버너 몸체(1), 냉각수 순환장치(2), 슬라이딩 튜브(1차 산소 주입관), 연료 주입구(4), 2차 산소 주입관(5), 산소·슬러리 믹싱 홀(Oxygen Slurry Mixing Hole), (6, 6'), 슬라이딩 장치(7) 및 완충 스프링(Shock Absorber Spring), (8, 8')으로 구성되어 지는 본 발명은 슬러리 흐름속도를 30∼50cm/sec로 적절히 맞추어 버너 내에서 슬러리에 포함된 석탄의 입자가 침전이 되는 현상을 방지하고, 또한 지나친 가속에 의한 침식을 방지하였으며, 또한 슬러리의 흐름이 내부의 돌출 부위에 의한 정체로 침전이 되지 않도록 구조를 단순화하기 위하여 내부의 턱을 없애고 완만한 각이 이루어지도록 하였다.
또한, 본 발명은 고압의 상태에서 사용되기 때문에 완전히 기밀이 이루어져야 한다. 그러므로 반응로 내부에 들어갈 부위에 대하여 모든 부위를 특수용접 방법에 의한 접합을 하였다. 즉 버너 전체가 한 몸체로 구성이 되어 있기 때문에 상당히 압력에서도 견딜 수 있도록 설계가 되었다.
본 발명의 연료 분사방법에 있어서는, 외부혼합식 분무방식으로 고온·고압으로 흔히 발생될 수 있는 내부의 연료가 화염전달속도 보다 느릴때 발생되는 역화현상을 방지하였다. 분무의 효과를 극대화하기 위하여 2차산소를 연료주입구(4)외부와 슬러리공급관 내부에 산소주입관(3)을 십입하였다. 석탄가스화의 특징상 2차공기를 대신하여 산화제로서 99% 산소가 이용되고 있다.
산소주입관(3)은 또한 내부에서 상하 이동이 가능하도록 설계가 되어 있어, 내부의 연소형태에 따라 위치의 변경이 가능하도록 하였다. 산소주입관(3)의 또다른 특징은 소량의 슬러리에 대하여도 최대의 분무효과를 얻을 수 있기 때문에 부하의 변동에 효율적인 대처가 가능하다. 또한 가장자리에는 또다른 2차산소가 연료의 주입구(4)의 주위에서 15∼30˚각도로 90m/sec의 고속으로 분사를 시켜주기 때문에 다량의 연료에 대하여도 완벽한 분사효과를 얻을 수 있다. 일반적인 외부혼합식버너는 이러한 고속에서는 화염이 꺼지는 현상이 발생하나, 본 발명의 버너는 1500℃이상의 고온에서 이용되기 때문에 오히려 연료와 산소의 혼합을 촉진하여 화염의 안정을 가져다 준다. 또한 주어진 고속의 분무로 인하여 화염의 길이를 1m까지 확장하여 반응로 전체의 온도를 균일하게 유지하여 반응이 적절히 일어나고 반응로 내부의 온도를 균일하게 유지함으로서 발생되는 슬래그의 응고를 방지할 수 있도록 하였다. 또한 2차산소와 슬러리의 충돌 각을 적절히 유지함으로써 고속의 충돌 가스로 인한 버너의 끝이 침식되지 않도록 하였으며, 높은 온도의 가스가 버너에 도달하지 못하게 하는 보호 기능을 아울러 할 수 있도록 하였으며, 고온의 상태에서 운전되기 때문에 버너의 내부에 물로서 냉각을 할 수 있도록 설계가 이루어 졌으며, 좁은 공간내에서 냉각수가 적절히 순환이 이루어질 수 있도록 배플(도시 없음)을 설치하였다.
수냉식 버너의 단점으로 버너의 외벽과 내벽의 온도차가 크게 발생하므로, 장치의 취약 부분인 용접부위의 파열이 발생된다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 버너의 벽이 자유로이 이완 및 수축을 할 수 있도록 슬라이딩장치(7)를 하였으며, 팽창 및 수축된 양을 흡수하도록 스프링(8, 8')을 부착하였다. 이러한 장치는 반응로 내부와 버너의 외부와 내부의 온도차가 1500℃이상 되어도 변형이 발생되지 않는 특징이 있다.
이와 같이 구성되어진 본 발명은 기존의 버너와 비교하여 구조가 단순하여 슬러리의 막힘이 없고 선회기가 없는 대신에 고속의 분사로 분무효과를 극대화하였고, 1차산소의 주입을 연료관 내부에 삽입하여 적은 량의 연료에 대하여서도 효율적인 분무효과를 얻을 수 있도록 하였다.
또한 화염의 길이가 길어서 반응로 전체에 균일한 온도를 유지할 수 있다. 수냉식 냉각방식을 이용하여 고온에서 사용할 수 있도록 하였고, 열 팽창에 의한 버너의 파열을 방지할 수 있도록 자유로이 수축 팽창이 일어나며, 이를 스프링이 흡수할 수 있도록 한 것으로 버너의 수명이 연장 되는 경제적인 효과와 연소효율의 증대로 에너지 절약은 물론 환경보호 측면에서 그 효과가 기대되는 것이다.
Claims (4)
- 버너 내부의 구조를 단순화하여 전체를 일체로 구성하고 버너의 내부의 좁은 공간에 냉각수가 적절히 순환하고 냉각효과를 증대시키기 위하여 배플(Baffle)을 설치 하며, 슬러리 공급관 내부에 1차 산소 주입관을 삽입하며, 연료주입구 가장자리의 산소·슬러리 믹싱 홀을 통하여 다른 2차산소가 고속으로 분사를 행하여 분사효과를 높이는 외부혼합식 분무방식을 가지며, 열 팽창에 의한 버너의 파손을 방지하기 위하여 수축·팽창을 흡수하는 완충 스프링을 구비한 슬라이딩 장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고온·고압용 석탄가스화 슬러리버너.
- 제1항에 있어서, 버너 내에서 슬러리에 포함된 석탄입자의 침전을 방지하기 위하여 슬러리의 흐름속도를 30∼50cm/sec로 적절히 맞추며 버너 내부의 턱을 없애고 완만한 각을 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 고온·고압용 석탄가스화 슬러리버너.
- 제1항에 있어서, 산소 주입관은 내부의 연소형태에 따라 상·하 이동이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 고온·고압용 석탄가스화 슬러리버너.
- 제1항에 있어서, 산소·슬러리 믹싱 홀을 통하여 분사되는 2차 산소는 15∼30˚각도로 분사 되는 것을 특징으로 하는 고온·고압용 석탄가스화 슬러리버너.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019950004692A KR0138690B1 (ko) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | 고온·고압용 석탄가스화 슬러리버너 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1019950004692A KR0138690B1 (ko) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | 고온·고압용 석탄가스화 슬러리버너 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR960034372A KR960034372A (ko) | 1996-10-22 |
| KR0138690B1 true KR0138690B1 (ko) | 1998-05-01 |
Family
ID=19409392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1019950004692A KR0138690B1 (ko) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | 고온·고압용 석탄가스화 슬러리버너 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR0138690B1 (ko) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100930904B1 (ko) * | 2008-07-23 | 2009-12-10 | 한국에너지기술연구원 | 2중혼합구조를 갖는 고온-고압용 석탄 및 코크스 가스화기버너 |
| KR101223262B1 (ko) * | 2010-12-28 | 2013-01-17 | 부산대학교 산학협력단 | 분말 연료 공급장치 |
| US8667912B2 (en) | 2007-11-26 | 2014-03-11 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Burner for highly caking coal, and gasifier |
| KR101536742B1 (ko) * | 2013-10-11 | 2015-07-15 | 주식회사 포스코 | 석탄 가스화기의 연료 공급기 |
| KR20160127903A (ko) | 2015-04-27 | 2016-11-07 | 한국에너지기술연구원 | 팁 교체형 가스화기용 버너, 그 가스화기용 버너의 작동방법 및 그 가스화기용 버너가 적용된 가스화기 및 가스화 시스템 |
| KR20190035303A (ko) * | 2017-09-26 | 2019-04-03 | 한국생산기술연구원 | 가압 순산소 미분탄 버너 |
-
1995
- 1995-03-08 KR KR1019950004692A patent/KR0138690B1/ko not_active IP Right Cessation
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| US8667912B2 (en) | 2007-11-26 | 2014-03-11 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Burner for highly caking coal, and gasifier |
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| KR20160127903A (ko) | 2015-04-27 | 2016-11-07 | 한국에너지기술연구원 | 팁 교체형 가스화기용 버너, 그 가스화기용 버너의 작동방법 및 그 가스화기용 버너가 적용된 가스화기 및 가스화 시스템 |
| KR20190035303A (ko) * | 2017-09-26 | 2019-04-03 | 한국생산기술연구원 | 가압 순산소 미분탄 버너 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR960034372A (ko) | 1996-10-22 |
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