KR100215216B1 - 가스화기의 플러깅 및 파울링 예측장치 및 예측방법 - Google Patents

가스화기의 플러깅 및 파울링 예측장치 및 예측방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고압에서 운전되는 석탄가스화기에서 고체입자 및 슬래그로 이해 발생하는 플러깅(plugging) 및 파울링(fouling) 현상을 예측하기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 가스화기에 단면적의 변화가 급격한 곳이나 배관시에 파울링이 발생하는 지점의 전 후에 차압을 측정할 수 있는 차압계(pressure differential transmitter)를 설치하고, 각각의 차압계가 설치된 압력측정구를 통하여 퍼지질소를 공급할수 있는 퍼지질소 공급관과 퍼지질소의 유량을 확인할 수 있는 유량계를 설치하여 차압계와 퍼지질소 유량계의 변화에 의해 가스화기의 플러깅 및 파울링의 정도를 예측하는 장치 및 그 장치을 이용한 플러깅과 파울링 예측방법을 제공한다.

Description

가스화기의 프러징 및 파울링 예측장치 및 예측방법
본 발명은 고압으로 운용되는 가스화기에서 고체입자 및 슬래그로 인해 발생되는 플러깅(plugging) 및 파울링(foluing) 현상을 예측하기 위한 장치 및 그 장치을 이용한 플러깅과 파울링 예측방법에 관한 것이다.
일반적으로 가스화기의 슬랙 탭과 같이 단면적이 작은 부분이 고체입자에 의해 막히는 현상이 발생되어 가스화기 내부로 유입되는 입력 손실을 증가시키는 현상이 발생하였다.
그러나 상기와 같이 고체입자에 의해 발생하는 입력의 손실을 정확하게 예측할 수 있는 측정 장치는 아직까지 개발되지 못하고 있으며, 대부분은 가스화기 장치나 설비에 차압계를 설치하여 압력의 변화를 측정함으로써 압력측정 변화에 따라 플러깅과 파울링 형상을 예측하였다.
종래의 차압계에 의한 플러깅과 파울링을 예측하기 위한 압력 변화의 측정 방법은 가스화기의 측벽(12)에 도1에 도시된 바와 같은 압력측정구(13)를 형성하고, 상기 압력측정구(13)에 차압계(14)의 압력측정관을 연결하여 압력의 변화를 측정하였다.
그러나, 상기 압력측정구의 내화벽에 균열이 발생하면 균열이 발생된 부분으로 가스의 유동이 발생되어 측정하고자 하는 위치의 정확한 압력을 측정할 수 없다는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 도1에 도시된 바와 같이 형성되어 있는 압력측정구 내부에 차압계를 삽입할 별도의 서브파이프를 삽입 고정설치함으로써, 차압계를 이용하여 측정하고자 하는 위치의 정확한 압력을 측정하고, 각각의 압력측정구에 퍼지질소를 공급할 수 있는 퍼지질소 공급관과, 상기 퍼지질소의 공급관 입력부에 퍼지질소의 유량을 관찰할 수 있는 유량계를 설치하여, 상기 차압계와 유량계의 변화량을 측정함으로서 가스화기 내의 플러깅과 파울링을 정확히 예측할 수 있는 장치와 예측방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도1은 종래의 가스화기에 형성되어 있는 압력 측정구를 나타낸 단면도.
도2는 본 발명에 따라 가스화기에 형성되어 있는 압력측정구를 나타낸 단면도.
도3은 본 발명에 따른 가스화기의 프러징(plugging) 및 파울링(fouling) 예측장치를 나타낸 도면.
도면의 주요부분에 대한 상세한 설명
11 : 가스화기12 : 가스화기의 벽
13 : 압력측정구14 : 차압계
15 : 서브파이프
PDT : Pressure DifferentialH : High pressure side
L : Low pressure sideFI : Flow Indicator
본 발명은 가스화기 내의 플러깅과 파울링 현상을 예측하기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 가스화기 내의 압력변화를 측정하고자 하는 위치에 형성되어 있는 압력측정구 내부의 차압계가 정확한 차압을 측정하기 위하여 서브파이프를 고정 설치하고, 상기 압력측정구에 퍼지질소를 공급할 수 있는 공급관을 설치하여 가스화기 내의 압력과 퍼지질소의 유입량의 변화량으로 가스화기 내의 플러깅과 파울링을 정확히 예측하기 위한 장치 및 예측방법에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도2는 본 발명에 따라 가스화기의 측벽에 형성되어 있는 압력측정구를 나타낸 것으로, 가스화기의 측벽(12)에 형성되어 있는 압력측정구(13)는 도1에 도시되고 설명된 바와 같으나, 본 발명의 압력측정구(13)에는 차압계(14)에 연결되는 별도의 서브파이프(15)를 가스화기의 압력측정구(13) 내부에 설치한 것이다.
다음에 도3은 도2에 도시된 가스화기 내부의 특정 부분에 대하여 도2에 도시된 바와 같은 압력 측정구를 통하여 측정하는 압력변화를 이용하여 가스화기 내의 플러깅과 파울링을 예측하기 위한 장치의 구성을 나타낸 것으로, 가스화기(11)의 압력을 측정하고자 하는 부분에는 압력측정구가 설치되어 있고, 그 압력측정구에는 차압계가 설치된다. 또한 상기 압력측정구를 통하여 가스화기 내부로 퍼지질소(Purge N2)를 공급하기 위한 관이 설치되며, 상기 퍼지질소 공급관의 퍼지질소 입력부에는 퍼지질수의 유입량을 측정하기 위한 유량계(FI1,FI2,FI3)가 설치된다. 이때 압력계는 가스화기 내부의 단면적이 좁은 스래그 탭의 막힘 현상인 플러깅을 측정하기 위하여 슬랙 챔버 내에 압력측정구와와 퍼지질소 공급관이 설치되며, 가스화기의 후단부 배관에서 발생하는 파울링 현상을 측정하기 위하여 가스화기의 반응부와 가스화기의 후단부 배관에 각각 압력측정구와 퍼지질소 공급관이 설치되며, 상기 각각의 퍼지질소 공급관 입력단에는 유량계가 설치된다.
상술한 바와 같이 구성된 가스화기의 플러깅과 파울링 예측장치을 이용한 플러깅과 파울링의 예측방법은 먼저 가스화기를 운전하기 전에 가스화기의 압력측정 위치로 퍼지질소를 공급하고, 이때의 유량계 각각의 값을 확인한다. 다음에 가스화기를 운전시켜 초기의 제1차압계(PDT1)과 제2차압계(PDT2)의 값을 확인하고 계속해서 시간의 변화에 따른 압력계의 변화를 측정한다. 이때 압력계의 값이 시간에 따른 변화가 없으면 아직 정상작동 중임을 알 수 있다.
계속해서 상기의 차압계의 값과 퍼지질소 공급량을 관찰한다. 이때 만일 PDT1의 값이 증가하고 FI1의 값이 감소되면 슬랩택이 막히기 시작한 것이다. 상기 슬랙택이 완전히 막히게 되면 슬랙탭 하단부의 슬랙챕버의 압력이 퍼지공급압력과 동일하게 되어 슬랙챔버로 공급되는 질소의 유동이 없으므로 FI1의 유량은 0가 된다. 즉 PDT1과 F1의 값으로부터 슬랙탭의 막힘 현상인 플러깅 현상을 예측할 수 있다.
또한 가스화기의 후단부 배관에서 파울링이 발생하게 되면 PDT2의 차압이 증가하게 되므로 이 PDT2의 증가된 압력차로부터 배관부의 파울링 정도를 예측할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 플러깅과 파울링 예측 장치은 차압계와 퍼지질소 유량계를 이용하므로 가스화기 내의 플러깅과 파울링을 정확히 예측할 수 있으며, 차압계를 삽입하기 위한 압력측정구에 서브파이프를 설치하여 그 서브파이프에 차압계를 삽입함으로써 가스화기내의 압력측정을 원하는 위치의 정확한 압력을 측정 할 수 있다.

Claims (3)

  1. 가스화 반응로와 슬랙챔버 그리고 배관부에 형성되어 있는 압력측정구와,
    상기 각각의 압력측정구에 연결되어 있는 차압계와,
    상기 차압계들이 측정한 측정값을 알려주는 압력측정계와,
    상기 각각의 압력측정구에 연결되어 있는 퍼지질소 공급관과,
    상기 각각의 퍼지질소 공급관 입력부에 설치되어 있는 퍼지질소 유량계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스화기의 플러깅과 파울링 예측 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력측정구는 가스화기 내부 특정위치의 압력을 정확히 측정하기 위한 서브파이프가 고정설치되어 있는 것을 특징으로 하는 가스화기의 플러깅과 파울링 예측 장치.
  3. 가스화기를 운전하기 전부터 각각의 퍼지질소 유입관을 통해 퍼지질소를 공급하면서 퍼지질소의 유입량을 관찰하는 단계와,
    상기 가스화기를 운전하면서 가스화기 내부의 슬랙챕버와 반응로 내에 설치된 차압계에서 측정된 값을 압력측정계를 통하여 관찰하는 단계와,
    상기 슬랙챕버내의 압력변화 발생시 압력변화와 슬랙챔버로 공급되는 질소의 유입량의 변화값으로 가스화기의 플러깅 정도를 예측하는 단계와,
    상기 가스화기 반응로와 배관부의 압력변화와 질소공급량의 변화량으로 가스화기의 파울링을 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스화기의 플러깅과 파울링 예측 장치을 이용한 플러깅과 파울링 예측방법.
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