KR0160006B1 - A complex generation of electric power system in coal gas - Google Patents
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Abstract
본 발명은 석탄가스화 복합발전 시스템을 개시한다.The present invention discloses a coal gasification combined cycle system.
본 발명은, 석탄가스를 생성하는 가스화기와 ; 가스화기로 부터 생성된 석탄가스와 물을 반응시켜 석탄가스내의 암모니아를 제거하는 습식세정기와; 암모니아가 제거된 석탄가스를 연소기를 통해 연소시켜 이 연소 가스에 의해 동력을 발생시키는 가스터빈과, 가스터빈으로 부터 배출된 고온의 배기가스로 부터 증기 터빈을 구동시키기 위한 증기를 발생시키는 폐열회수보일러와; 배기가스를 대기로 배출시키는 연돌과; 연돌을 통해 배출되는 배기가스로 부터의 열을 흡수하여 폐열회수보일러로 공급하는 보조 열회수 수단; 을 포함하여 된 것으로서, 연돌을 통해 손실되는 열을 보조 열회수 수단을 통해 흡수하여 높은 온도로 변화시킨 다음 폐열회수보일러로 보내 잉여분의 증기를 얻을 수 있는 효과가 있다. 따라서 석탄가스화 복합발전 시스템의 효율을 향상시킨 것은 물론이고, 열손실이 최소화된 이점이 있다.The present invention is a gasifier for generating coal gas; A wet cleaner for reacting coal gas generated from the gasifier with water to remove ammonia from the coal gas; A waste gas recovery boiler that generates coal to drive a steam turbine from a gas turbine that generates power by the combustion gas by burning ammonia-free coal gas through a combustor. Wow; A stack for exhausting exhaust gas into the atmosphere; Auxiliary heat recovery means for absorbing heat from the exhaust gas discharged through the stack and supplying it to the waste heat recovery boiler; As it is included, the heat lost through the stack is absorbed through the auxiliary heat recovery means to change to a high temperature and then sent to the waste heat recovery boiler has the effect of obtaining excess steam. Therefore, as well as improving the efficiency of the coal gasification combined cycle system, there is an advantage that the heat loss is minimized.
Description
제1도는 종래 석탄가스화 복합 발전 시스템의 개략도.1 is a schematic diagram of a conventional coal gasification combined cycle system.
제2도는 본 발명에 따른 석탄가스화 복합 발전 시스템의 개략도.2 is a schematic diagram of a coal gasification combined cycle power generation system according to the present invention.
제3도는 본 발명에 있어서, 수소저장실간의 수소이동상태를 보인 그래프.3 is a graph showing the state of hydrogen migration between the hydrogen storage chamber in the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 가스화기 3 : 가스정제장치1: gasifier 3: gas purifier
6 : 연소기 7 : 가스터빈6: combustor 7: gas turbine
8 : 폐열회수보일러 9 : 증기터빈8: waste heat recovery boiler 9: steam turbine
12 : 연돌 20,30 : 제1, 2수소금속 저장실12: stack 20,30: first and second hydrogen metal storage chamber
21,31 : 제1, 2통로 32,22,23,24 : 제1, 2, 3, 4열교환기21,31: 1st, 2nd channel 32,22,23,24: 1st, 2, 3, 4 heat exchanger
33,24 : 제1, 2히이터 40 : 방열기33,24: 1st, 2nd heater 40: radiator
본 발명은 석탄가스화 복합발전 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가스터빈으로 부터 배출되는 배기가스의 폐열을 이용하여 증기터빈의 열효율을 향상시키도록 한 석탄가스화 복합 발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a coal gasification combined cycle system, and more particularly, to a coal gasification combined cycle power plant to improve the thermal efficiency of the steam turbine by using the waste heat of the exhaust gas discharged from the gas turbine.
종래의 석탄가스화 복합발전 시스템은 제1도에 개략적으로 도시되어 있는 바와 같이, 석탄가스를 생성하는 가스화기(1)와, 이 가스화기(1)에 의해 생성된 석탄가스내의 황성분과 고형 입자를 제거하는 가스정제장치(3)와, 석탄가스와 물을 반응시켜 석탄가스내의 암모니아(NH3)를 분리시키는 습식세정기(4)와, 가스정제장치(3)와 습식세정기(4)에 의해 정화(淨化)된 석탄가스를 연소기(6)를 통해 연소시켜 이 연소 가스의 팽창에 의해 동력을 발생시키는 가스터빈(7)과, 가스터빈(7)에서 배출된 배기가스의 열을 회수하는 페열회수보일러(8)에 의해 증기를 생성하여 이 증기를 유입팽창시켜 동력을 발생시키는 증기터빈(9)으로 구성된다.In the conventional coal gasification combined cycle power generation system, as schematically shown in FIG. 1, a gasifier 1 for generating coal gas and a sulfur component and solid particles in coal gas generated by the gasifier 1 are used. Purification by a gas purifier 3 to be removed, a wet cleaner 4 for reacting coal gas and water to separate ammonia (NH 3 ) in the coal gas, and a gas purifier 3 and a wet cleaner 4. The gas turbine 7 which generates the coal gas by burning through the combustor 6 and generate | occur | produces power by the expansion of this combustion gas, and the waste heat recovery which collect | recovers the heat of the exhaust gas discharged from the gas turbine 7 It consists of the steam turbine 9 which produces | generates steam by the boiler 8, inflows and expands this steam, and produces power.
그리고 전술한 가스화기(1)와 가스정제장치(3) 사이에는, 가스화기(1)로 부터 생성되어 가스정제장치(3)로 공급되는 고온의 석탄가스와 연소기(6)로 공급되는 정제된 석탄가스를 열교환시켜 가스정제장치(3)로 공급되는 석탄가스를 냉각시킴과 동시에 연소기(6)로 공급되는 정제된 석탄가스를 예열시키는 열교환기(2)가 설치된다.In addition, between the gasifier 1 and the gas purifier 3 described above, the high temperature coal gas generated from the gasifier 1 and supplied to the gas purifier 3 and purified gas supplied to the combustor 6 is purified. A heat exchanger 2 is installed to heat the coal gas to cool the coal gas supplied to the gas purifier 3 and to preheat the purified coal gas supplied to the combustor 6.
이와 같이 종래 석탄가스화 복합발전 시스템의 작동을 설명하면 먼저 가스화기(1)에서는 산소와 증기 등을 유입하여 미분탄과 반응시킴으로써, 석탄가스를 생성하게 되고, 이 생성된 석탄가스는 가스정제장치(3)를 거치면서 고형입자와 황성분 등이 제거되게 된다. 그리고 습식세정기(4)에서 물과 반응하여 암모니아가 제거된 후 가스정제장치(3)를 빠져나가게 된다.As described above, the operation of the conventional coal gasification combined cycle system is performed. First, in the gasifier 1, oxygen and steam are introduced and reacted with pulverized coal to generate coal gas, and the generated coal gas is a gas purification device 3. ), The solid particles and sulfur components are removed. Then, the ammonia is removed by reacting with the water in the wet cleaner 4 to exit the gas purifier 3.
한편, 이와 같이 가스정제장치(3)에서 빠져 나온 정제된 석탄가스는 열교환기(2)를 거쳐 가스화기(1)에서 생성된 고온의 석탄가스와 열교환되어 예열된 후 연소기(6)로 유입되고, 연소기(6)내에서 공기압축기(5)로 부터 공급된 압축공기와 혼합된 상태로 연소되어 고온가스를 발생시키게 된다.On the other hand, the purified coal gas discharged from the gas purification device 3 is heat-exchanged with the high temperature coal gas generated in the gasifier 1 through the heat exchanger 2, and is preheated, and then flows into the combustor 6. In the combustor 6, the gas is combusted in a mixed state with the compressed air supplied from the air compressor 5 to generate hot gas.
그리고 고온의 연소가스는 가스터빈(7)으로 들어가 팽창되면서 가스터빈(7)을 작동시키고, 이에 따라 발전기(13)가 구동되어 전력을 발생시키게 된다.The high temperature combustion gas enters the gas turbine 7 and expands to operate the gas turbine 7, thereby driving the generator 13 to generate electric power.
한편, 전술한 가스터빈(7)에서 배출된 고온의 배기가스는 폐열회수보일러(8)로 인도되어 펌프(11)에 의해 폐열회수보일러(3)로 공급되는 가압된 물과 열교환됨으로써 증기를 발생시키게 되고, 이 증기는 증기터빈(9)으로 인도되어 증기터빈(9)을 작동시킴으로써 이를 통해 발전기(14)가 구동되어 전력을 발생시키게 된다.On the other hand, the hot exhaust gas discharged from the gas turbine 7 described above is led to the waste heat recovery boiler 8 and heat-exchanges with pressurized water supplied to the waste heat recovery boiler 3 by the pump 11 to generate steam. This steam is led to the steam turbine (9) to operate the steam turbine (9) through which the generator 14 is driven to generate power.
이때 전술한 폐열회수보일러(8)로 유입된 배기가스는 연돌(12)을 통해 대기(大氣)로 배출되고 증기터빈(9)에서 배출된 증기는 응측기(10)로 유입 응축되어 펌프(11)에 의해 폐열회수보일러(8)로 재 순환되어 증기발생원으로 사용된다.At this time, the exhaust gas introduced into the waste heat recovery boiler 8 is discharged to the atmosphere through the stack 12, and the steam discharged from the steam turbine 9 flows into the condenser 10 to condense and pump 11 Is recycled to the waste heat recovery boiler (8) and used as a steam generator.
그러나 상술한 종래의 석탄가스화 복합 발전 시스템에 있어서는, 연돌(12)을 통해 배출되는 배기가스가 잔열(70-80℃)을 포함한 채 배출됨으로써 열손실이 발생되는 문제점이 야기되었다. 특히 이와 같은 문제점은 대형발전소일 경우 더욱 심각하게 대두된다 할 것이다.However, in the conventional coal gasification combined cycle power generation system described above, the exhaust gas discharged through the stack 12 is discharged with residual heat (70-80 ° C.), thereby causing a problem of heat loss. In particular, this problem will be more serious in the case of large power plants.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 연돌을 통해 배출되는 배기가스로 부터의 잔열을 흡수하여 이를 스팀터빈의 열효율을 향상시킴으로써, 열손실을 최소화 할 수 있는 석탄가스화 복합발전 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention was created in order to solve such a conventional problem, by absorbing the residual heat from the exhaust gas discharged through the stack to improve the thermal efficiency of the steam turbine, coal gasification power generation that can minimize the heat loss The purpose is to provide a system.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 석탄가스화 복합 발전시스템은, 석탄가스를 생성하는 가스화기와; 상기 가스화기로 부터 생성된 석탄가스와 물을 반응시켜 석탄가스내의 암모니아를 제거하는 습식세정기와; 상기 습식세정기에 의해 암모니아가 제거된 석탄가스를 연소기를 통해 연소시켜 이 연소가스에 의해 동력을 발생시키는 가스터빈과; 상기 가스터빈으로 부터 배출된 고온의 배기가스로 부터 증기터빈을 구동시키기 위한 증기를 발생시키는 폐열회수보일러와; 상기 가스터빈으로 부터 배출된 배기가스를 대기로 배출시키는 연돌과; 상기 연돌을 통해 배출되는 배기가스로 부터의 열을 흡수하여 폐열회수보일러로 공급하는 보조 열회수 수단;을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a coal gasification combined cycle system according to the present invention includes a gasifier for generating coal gas; A wet cleaner for reacting the coal gas generated from the gasifier with water to remove ammonia in the coal gas; A gas turbine configured to burn coal gas from which ammonia has been removed by the wet cleaner through a combustor to generate power by the combustion gas; A waste heat recovery boiler for generating steam for driving the steam turbine from the hot exhaust gas discharged from the gas turbine; A stack for discharging exhaust gas discharged from the gas turbine to the atmosphere; And an auxiliary heat recovery means for absorbing heat from the exhaust gas discharged through the stack and supplying the heat to the waste heat recovery boiler.
본 발명의 바람직한 한 특징은, 상기 보조 열회수 수단은, 그 내부에 각각 안정된 수소저장금속과 불안정된 수소저장금속이 내장된 제1, 2수소금속 저장실과; 상기 제1, 2수소금속 저장실간에 순환로를 형성하며, 그 내부에 수소가스가 충진된 제1, 2통로와; 상기 연돌과 제2수소금속 저장실간에 마련되어 연돌을 통해 배출되는 폐열을 불안정된 수소저장금속에 공급하는 제1열교환기와; 상기 불안정된 수소저장금속의 수소증발속도와 수소압력을 높이기 위해 제2수소금속 저장실의 일측에 마련되는 제1히이터와, 상기 제1수소금속 저장실의 안정된 수소저장금속으로 부터 추출된 열을 폐열가스 보일러로 이동시키기 위한 제2열교환기와; 열교환이 완료된 안정된 수소저장금속의 수소를 제2통로를 통해 제2수소금속 저장실의 불안정된 수소저장금속에 흡착시키기 위한 제3열교환기와; 상기 안정된 수소저장금속의 수소증발속도와 수소압력을 높이기 위해 제1수소금속저장실의 일측에 마련되는 제2히이터와, 상기 제2수소금속저장실과 제4열교환기를 통해 연결되어 제2수소금속 저장실내의 온도를 연돌을 통해 배출되는 폐열가스의 온도에 비하여 상대적으로 낮게 유지하기 위한 방열기;를 포함하는 것에 있다.According to one preferred feature of the present invention, the auxiliary heat recovery means includes: first and second hydrogen metal storage chambers each having a stable hydrogen storage metal and an unstable hydrogen storage metal therein; First and second passages forming a circulation path between the first and second hydrogen metal storage chambers and filled with hydrogen gas; A first heat exchanger provided between the stack and the second hydrogen metal storage chamber to supply waste heat discharged through the stack to the unstable hydrogen storage metal; In order to increase the hydrogen evaporation rate and the hydrogen pressure of the unstable hydrogen storage metal, waste heat gas is extracted from the first heater provided at one side of the second hydrogen metal storage chamber and the stable hydrogen storage metal of the first hydrogen metal storage chamber. A second heat exchanger for moving to the boiler; A third heat exchanger for adsorbing hydrogen of the stable hydrogen storage metal after heat exchange to the unstable hydrogen storage metal of the second hydrogen metal storage chamber through the second passage; In order to increase the hydrogen evaporation rate and hydrogen pressure of the stable hydrogen storage metal, a second heater provided on one side of the first hydrogen metal storage chamber, and the second hydrogen metal storage chamber and the fourth heat exchanger are connected to the second hydrogen metal storage chamber. The radiator for maintaining the temperature of the relative heat relative to the temperature of the waste heat gas discharged through the stack;
본 발명의 바람직한 다른 한 특징은, 상기 안정된 수소저장금속은 CaNi5H4이고, 상기 불안정된 수소저장금속은 LaNi5H6인 것에 있다.Another preferred feature of the invention is that the stable hydrogen storage metal is CaNi 5 H 4 , the unstable hydrogen storage metal is LaNi 5 H 6 .
이와 같은 본 발명은 연돌을 통해 배출되는 배기가스로 부터의 잔열을 흡수하여 폐열회수보일러로 공급함으로써, 이를 통해 잔여분의 증기를 발생시킬 수 있어 증기터빈의 열효율을 더 한층 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.As such, the present invention absorbs the residual heat from the exhaust gas discharged through the stack and supplies the waste heat to the waste heat recovery boiler, thereby generating residual steam, thereby further improving the thermal efficiency of the steam turbine. .
이하 본 발명에 따른 석탄가스화 복합발전시스템의 바람직한 실시예를 제2도 및 제3도를 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the coal gasification combined cycle system according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.
제2도에서 제1도에 도시된 부분과 동일부분에는 동일부호를 부여하였다.In FIG. 2, the same reference numerals are given to the same parts as those shown in FIG.
이에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 석탄가스화 복합 발전시스템은, 석탄가스를 생성하는 가스화기(1)와, 이 가스화기(1)에 의해 생성된 석탄가스내의 황성분과 고형입자를 제거하는 가스정제장치(3)와, 석탄가스와 물을 반응시켜 석탄가스내의 암모니아(NH3)를 분리시키는 습식세정기(4)와, 가스정제장치(3)와 습식세정기(4)에 의해 정화(淨化)된 석탄가스를 연소기(6)를 통해 연소시켜 이 연소가스의 팽창에 의해 동력을 발생시키는 가스터빈(7)과, 가스터빈(7)에서 배출된 배기가스의 열을 회수하는 폐열회수보일러(8)에 의해 증기를 생성하여 이 증기를 유입팽창시켜 동력을 발생시키는 증기터빈(9)으로 구성된다.As shown therein, the coal gasification combined cycle power generation system according to the present invention includes a gasifier 1 for generating coal gas and a gas purifier for removing sulfur components and solid particles in coal gas generated by the gasifier 1. The device 3, a wet cleaner 4 for reacting coal gas and water to separate ammonia (NH 3 ) in the coal gas, and purified by the gas purifier 3 and the wet cleaner 4 A gas turbine 7 which burns coal gas through a combustor 6 to generate power by expansion of the combustion gas, and a waste heat recovery boiler 8 which recovers heat of exhaust gas discharged from the gas turbine 7. It is composed of a steam turbine (9) for generating steam by inflowing and expanding the steam to generate power.
그리고 전술한 가스화기(1)와 가스정제장치(3) 사이에는, 가스화기(1)로 부터 생성되어 가스정제장치(3)로 공급되는 고온의 석탄가스와 연소기(6)로 공급되는 정제된 석탄가스를 열교환시켜 가스정제장치(3)로 공급되는 석탄가스를 냉각시킴과 동시에 연소기(6)로 공급되는 정제된 석탄가스를 예열시키는 열교환기(2)가 설치된다. 또한 가스터빈(7)으로 부터 배출되고 폐열회수보일러(8)를 통과한 배기가스가 배출되는 연돌(12)이 마련된다.In addition, between the gasifier 1 and the gas purifier 3 described above, the high temperature coal gas generated from the gasifier 1 and supplied to the gas purifier 3 and purified gas supplied to the combustor 6 is purified. A heat exchanger 2 is installed to heat the coal gas to cool the coal gas supplied to the gas purifier 3 and to preheat the purified coal gas supplied to the combustor 6. In addition, the stack 12 is discharged from the gas turbine (7) and discharged through the waste heat recovery boiler (8) is provided.
이 때 전술한 연돌(12)과 폐열회수보일러(8) 사이에는 본 발명의 특징적인 요소를 갖는 것으로서, 연돌(12)을 통해 배출되는 배기가스로 부터의 잔열을 흡수하여 폐열회수보일러(8)에 공급하기 위한 보조 열회수 수단이 마련된다.At this time, the above-described stack 12 and the waste heat recovery boiler (8) having a characteristic element of the present invention, by absorbing the residual heat from the exhaust gas discharged through the stack 12 waste heat recovery boiler (8) Auxiliary heat recovery means for supplying is provided.
전술한 보조 열회수 수단을 구성함에 있어서는, 그 내부에 각각 안정된 수소저장금속과 불안정된 수소저장금속이 내장된 제1, 2수소금속 저장실(20, 30)을 구비한다. 그리고 이 제1, 2수소금속 저장실(20, 30)에는 그 내부에 수소가스가 충진된 제1, 2통로(21, 31)이 마련되어 있어 제1, 2수소금속 저장실(20, 30)간에 순환통로를 형성하고 있다.In constructing the above-described auxiliary heat recovery means, first and second hydrogen metal storage chambers 20 and 30 in which a stable hydrogen storage metal and an unstable hydrogen storage metal are respectively provided therein. The first and second hydrogen metal storage chambers 20 and 30 are provided with first and second passages 21 and 31 filled with hydrogen gas therein to circulate between the first and second hydrogen metal storage chambers 20 and 30. It forms a passage.
이 때 전술한 안정된 수소저장금속으로는 CaNi5H4을 사용함이 바람직하고 불안정된 수소저장금속으로는 LaNi5H6을 사용함이 바람직하다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 수소를 저장할 수 있는 금속 예를 들어 MgH2, Mg2Ni4, VH2, LaNi5H7, ZrxTigCrzFerHw, TixZrgMnzVuCrvHw 등도 적절히 사용가능하다 할 것이다. 단 여기서 x, y, z, u, v, w는 수소저장금속의 배합여부에 따라 변화되는 숫자임.At this time, CaNi 5 H 4 is preferably used as the stable hydrogen storage metal, and LaNi 5 H 6 is preferably used as the unstable hydrogen storage metal. However, the present invention is not limited thereto, and metals capable of storing hydrogen may be appropriately used, for example, MgH 2 , Mg 2 Ni 4 , VH 2 , LaNi 5 H 7 , ZrxTigCrzFerHw, TixZrgMnzVuCrvHw, and the like. Where x, y, z, u, v, w is a number that varies depending on whether the hydrogen storage metal is incorporated.
한편, 배기가스가 배출되는 연돌(12)과 제2수소금속 저장실(30)간에는 연돌(12)을 통해 배출되는 배기가스의 폐열을 불안정된 수소저장금속에 공급하는 제1열교환기(32)가 마련되며, 특히 제2수소금속저장실(30)의 일측에는 불안정된 수소저장금속의 수소증발속도와 수소압력을 높이기 위해 제1히이터(33)가 마련된다.Meanwhile, a first heat exchanger 32 for supplying waste heat of the exhaust gas discharged through the stack 12 to the unstable hydrogen storage metal is disposed between the stack 12 and the second hydrogen metal storage chamber 30 where the exhaust gas is discharged. In particular, one side of the second hydrogen metal storage chamber 30 is provided with a first heater 33 to increase the hydrogen evaporation rate and hydrogen pressure of the unstable hydrogen storage metal.
전술한 제1수소금속 저장실(20)에는 제1수소금속 저장실(20)내의 안정된 수소저장금속으로 부터 추출한 열을 폐열가스 보일러(8)로 이동시키기 위한 제2열교환기(22)가 마련된다.The first hydrogen metal storage chamber 20 described above is provided with a second heat exchanger 22 for transferring heat extracted from the stable hydrogen storage metal in the first hydrogen metal storage chamber 20 to the waste heat gas boiler 8.
또한 연돌(12)과 제1수소금속저장실(20)간에는, 열교환이 완료된 제1수소금속저장실(20) 내의 안정된 수소저장금속의 수소를 제2통로(31)를 통해 제2수소금속 저장실(30)의 불안정된 수소저장금속에 흡착시키기 위한 제3열교환기(23)가 마련된다. 이 때 제1수소금속 저장실(20)의 일측에는 안정된 수소저장금속의 수소증발속도와 수소압력을 높이기 위한 제2히이터(24)가 마련된다.In addition, between the stack 12 and the first hydrogen metal storage chamber 20, the hydrogen of the stable hydrogen storage metal in the first hydrogen metal storage chamber 20 in which heat exchange is completed is transferred through the second passage 31 to the second hydrogen metal storage chamber 30. A third heat exchanger (23) is provided for adsorbing on the unstable hydrogen storage metal. At this time, one side of the first hydrogen metal storage chamber 20 is provided with a second heater 24 for increasing the hydrogen evaporation rate and hydrogen pressure of the stable hydrogen storage metal.
한편, 전술한 제2수소금속 저장실(30)은 연돌(12)을 통해 배출되는 배기가스의 폐열에 비하여 상대적으로 낮은 온도를 유지하여야만 폐열의 흡수가 용이한바, 이를 위하여 제2수소금속 저장실(30)의 일측에는 제4열교환기(34)를 통해 연결되는 방열기(40)가 위치된다.On the other hand, the above-described second hydrogen metal storage chamber 30 is easy to absorb the waste heat only to maintain a relatively low temperature compared to the waste heat of the exhaust gas discharged through the stack 12, for this purpose, the second hydrogen metal storage chamber 30 On one side of the heat sink is connected to the heat sink 40 through the fourth heat exchanger (34).
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 석탄가스화 복합 발전 시스텝의 작동을 설명하면 다음과 같다.The operation of the coal gasification combined cycle system according to the present invention configured as described above is as follows.
먼저, 가스화기(l)내로 질소에 의해 미분탄이 유입되고 동시에 포화증기 및 산소가 유입되어 이들간의 가스화반응에 의해 석탄가스가 생성된다. 이 때 발생되는 재는 가스화기(1)의 하단부로 배출된다.First, pulverized coal is introduced into the gasifier 1 by nitrogen, and saturated steam and oxygen are introduced at the same time, and coal gas is generated by the gasification reaction therebetween. Ash generated at this time is discharged to the lower end of the gasifier (1).
이 때 전술한 가스화기(1)에서 생성된 석탄가스는 열교환기(2)에 의해 냉각되어 가스정제장치(3)로 유입되며 가스정제장치(3)에 의해 고형입자 및 황성분이 제거된다.At this time, the coal gas generated in the above-described gasifier 1 is cooled by the heat exchanger 2 and introduced into the gas purifier 3, and the solid particles and sulfur components are removed by the gas purifier 3.
그리고 가스정제장치(3)를 나온 석탄가스는 습식세정기(4)로 유입되어 물을 거치면서 석탄가스내의 암모니아가 물에 용해된 상태로 석탄가스로 부터 분리된다.The coal gas from the gas purifier 3 is introduced into the wet cleaner 4 and separated from the coal gas in a state in which ammonia in the coal gas is dissolved in water while passing through the water.
전술한 암모니아성분이 제거된 석탄가스는 열교환기(2)를 거치는 과정에서 가스화기(1)로 부터 나온 고온의 석탄가스와 열교환을 거쳐 예열된 상태로 연소기(6)로 공급된다.The coal gas from which the ammonia component is removed is supplied to the combustor 6 in a preheated state through heat exchange with hot coal gas from the gasifier 1 in the course of passing through the heat exchanger 2.
이 때 연소기(6)내에서는 정제된 석탄가스와 공기압축기(5)로 부터 압축된 공기가 반응하여 고온의 연소가스가 생성되고, 이 생성된 고온의 연소가스는 가스터빈(7)에 유입되어 대기압까지 팽창되면서 가스터빈(7)을 작동시킴으로써 발전기(13)가 구동되어 전력을 발생시키게 된다.At this time, in the combustor 6, the purified coal gas and the compressed air from the air compressor 5 react to generate a high temperature combustion gas, and the generated high temperature combustion gas flows into the gas turbine 7 By operating the gas turbine 7 while expanding to atmospheric pressure, the generator 13 is driven to generate power.
한편, 가스터빈(7)에서 나온 고온의 배기가스는 폐열회수보일러(8)로 인도되어 펌프(11)에 의해 폐열회수보일러(8)로 공급되는 가압된 물과 열교환됨으로써 증기를 발생시킨다. 그리고 이 발생된 증기는 증기터빈(9)으로 인도되어 증기터빈(9)을 작동시키고 이에 따라 발전기(14)가 구동되어 전력을 발생시키게 된다.On the other hand, the hot exhaust gas from the gas turbine 7 is led to the waste heat recovery boiler 8 and heat-exchanges with pressurized water supplied to the waste heat recovery boiler 8 by the pump 11 to generate steam. And the generated steam is led to the steam turbine (9) to operate the steam turbine (9) accordingly the generator 14 is driven to generate power.
전술한 폐열치수보일러(8)로 유입된 배기가스는 연돌(12)을 통해 대기로 배출되고, 증기터빈(9)에서 배출된 증기는 응축기(10)로 유입 응측되어 펌프(11)에 의해 폐열회수보일러(8)로 재순환되어 증기 발생원으로 사용된다.The exhaust gas introduced into the waste heat dimensional boiler 8 is discharged to the atmosphere through the stack 12, and the steam discharged from the steam turbine 9 flows into the condenser 10 to be condensed into the waste heat by the pump 11. It is recycled to the recovery boiler 8 and used as a steam generator.
한편, 연돌(12)을 통해 대기로 배출되는 배기가스는 소정온도(70-80℃)의 단열을 갖고 있는 바, 이 배기가스의 잔열은 본 발명의 특징적인 요소를 갖고 있는 보조 열 회수수단을 통해 회수되어 폐열회수보일러(8)로 공급원으로써, 잉여분의 증기를 발생시키게 되어 증기터빈의 구동효율이 즉, 발전효율이 향상됨은 물론이고, 열손실이 최소화된다.On the other hand, the exhaust gas discharged to the atmosphere through the stack 12 has a heat insulation of a predetermined temperature (70-80 ℃), the residual heat of the exhaust gas is a secondary heat recovery means having a characteristic element of the present invention As a supply source to the waste heat recovery boiler 8 is recovered, the excess steam is generated, so that the driving efficiency of the steam turbine is improved, that is, the power generation efficiency is improved, and heat loss is minimized.
이를 좀더 자세히 설명하면, 제1열교환기(32)를 통해 연돌(12)을 통해 배출되는 배기가스로 부터의 잔열을 흡수하여 제2수소금속저장실(30)내의 불안정된 수소저장금속을 가열시키고, 동시에 제1히이터(33)를 통해 제2수소금속 저장실(30)내를 가열시킨다. 이에 의해서는 불안정된 수소저장금속의 증발속도와 수소압력(PH)이 높아지게 된다.In more detail, by absorbing the residual heat from the exhaust gas discharged through the stack 12 through the first heat exchanger 32 to heat the unstable hydrogen storage metal in the second hydrogen metal storage chamber 30, At the same time, the inside of the second hydrogen metal storage chamber 30 is heated through the first heater 33. This increases the evaporation rate and hydrogen pressure (P H ) of the unstable hydrogen storage metal.
이와 같이 불안정된 수소저장금속으로 부터 증발된 높은 압력을 갖고 있는 수소는 제1통로(21)를 통해 제1수소금속 저장실(20)내로 공급되어 안정된 수소저장금속에 흡착되고 동시에 안정된 수소저장금속이 화학반응을 일으킴으로써, 열을 방출하게 된다 따라서 제1수소금속 저장실(20)내의 온도는 소정온도(TH)까지 올라가게 되고, 동시에 제2열교환기(22)를 통해 폐열회수보일러(8)로 공급되어 잉여분의 증기를 발생시키게 된다.Hydrogen having high pressure evaporated from the unstable hydrogen storage metal is supplied into the first hydrogen metal storage chamber 20 through the first passage 21 to be adsorbed to the stable hydrogen storage metal and at the same time stable hydrogen storage metal By causing a chemical reaction, heat is released. Therefore, the temperature in the first hydrogen metal storage chamber 20 rises to a predetermined temperature T H , and at the same time, the waste heat recovery boiler 8 passes through the second heat exchanger 22. It is then supplied to generate excess steam.
한편 열교환이 완료된 후 안정된 수소저장금속을 연돌(12)과 제1수소금속 저장실(20)간에 설치된 제3열교환기(23)와 제2히이터(24)를 통해 가열하여 증발시킨다.Meanwhile, after the heat exchange is completed, the stable hydrogen storage metal is heated and evaporated through the third heat exchanger 23 and the second heater 24 provided between the stack 12 and the first hydrogen metal storage chamber 20.
이와 같이 안정된 수소저장금속에서 증발된 수소는 제2통로(31)을 통해 제2수소금속 저장실(30)내의 불안정된 수소저장금속으로 흡착되어짐으로써, 결과적으로 제3도에 도시된 바와 같이, 제1, 2수소금속 저장실(20, 30)간에 충진된 수소가 제1, 2통로(21, 31)을 통해 순환되게 된다. 이때 제2수소금속 저장실(30)은 연돌(12)을 통해 배출되는 배기가스에 비하여 상대적으로 낮은 온도를 유지하여야만 수소의 흡착이 용이하고, 또한 잔열의 흡수가 용이한 바, 이를 위하여 제2수소금속 저장실(30)에는 제4열교환기(34)와 방열기(40)가 마련되어 있어 적정한 온도를 유지할 수 있게 된다.The hydrogen evaporated in the stable hydrogen storage metal is adsorbed to the unstable hydrogen storage metal in the second hydrogen metal storage chamber 30 through the second passage 31, and as a result, as shown in FIG. Hydrogen filled between the first and second hydrogen metal storage chambers 20 and 30 is circulated through the first and second passages 21 and 31. In this case, the second hydrogen metal storage chamber 30 has to maintain a relatively low temperature compared with the exhaust gas discharged through the stack 12 to easily adsorb hydrogen and to absorb residual heat. The fourth heat exchanger 34 and the radiator 40 are provided in the metal storage chamber 30 to maintain an appropriate temperature.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템에 의하면, 연돌을 통해 손실되는 열을 보조 열 회수수단을 통해 흡수하여 높은 온도로 변화시킨 다음 폐열회수보일러로 보내 잉여분의 증기를 얻을 수 있는 효과가 있다. 따라서 석탄가스화 복합발전 시스템의 효율을 향상시킨 것은 물론이고, 열손실이 최소화된 이점이 있다.As described above, according to the coal gasification combined cycle system according to the present invention, the heat lost through the stack can be absorbed through the auxiliary heat recovery means, converted to a high temperature, and then sent to a waste heat recovery boiler to obtain excess steam. There is. Therefore, as well as improving the efficiency of the coal gasification combined cycle system, there is an advantage that the heat loss is minimized.
Claims (3)
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