KR100230885B1 - Pressurization apparatus of coal gassification system using pressurized burner - Google Patents

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Abstract

본 발명은 석탄 가스화기장치에 관한 것으로서, 본 발명은 고압에서 운전되는 가스화기 내에서 승압버너를 이용하여 운전 압력까지 가스화기 예열 및 가압을 동시에 행하는 가스 운전 시스템을 제공함으로서, 기존의 미분탄과 산화제를 사용하는 방식에서 발생하는 막힘의 문제가 해결되도록 하고, 역압으로 인한 역화 현상이 없도록 하며, 승압 시간을 단축시킬 수 있도록 한 승압버너를 이용한 석탄 가스화기 가압장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention relates to a coal gasifier, and the present invention provides a gas operating system that simultaneously performs preheating and pressurization of a gasifier to an operating pressure by using a booster burner in a gasifier operated at a high pressure. It is an object of the present invention to provide a coal gasifier pressurization apparatus using a boost burner to solve the problem of clogging caused by using the method, to prevent backfire due to back pressure, and to shorten the boosting time.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해서 가스화기, 예열버너로 구성되어 미분탄과 산화제의 불완전 연소에 의해 휘발성 물질을 얻기 위한 석탄 가스화기장치에 있어서, 가스화기 일측에 승압버너를 더 설치하고, 가스화기 운전 압력까지 승압버너를 이용하여 메탄과 산소를 연소시키며, 연소에 의하여 생성된 연소가스를 이용하여 가스화기 내부온도를 고온으로 유지하면서 운전 압력까지 가압 시키는 특징이 있다.The present invention is a coal gasifier comprising a gasifier and a preheat burner to obtain a volatile substance by incomplete combustion of pulverized coal and an oxidant, in order to achieve the above object, further comprising a booster burner on one side of the gasifier, Combustion of methane and oxygen is carried out using a booster burner up to the operating pressure of the firearm, and pressurized to the operating pressure while maintaining the internal temperature of the gasifier using a combustion gas generated by the combustion.

Description

승압버너를 이용한 석탄 가스화기 가압장치Coal gasifier pressurization device using boost burner

본 발명은 승압버너를 이용한 석탄 가스화기 가압장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가스화기, 예열버너 그리고 승압버너로 구성되어 고압에서 추가로 설치된 승압버너는 가스화기 내부 온도를 고온의 상태로 유지하면서 가스화기 내부 압력을 운전 압력인 30기압까지 승압시키는 승압버너를 이용한 석탄 가스화기 가압장치에 관한 것이다.The present invention relates to a coal gasifier pressurization apparatus using a booster burner, and more particularly, a booster burner, which is composed of a gasifier, a preheat burner and a booster burner, is further installed at a high pressure while maintaining the temperature inside the gasifier at a high temperature. The present invention relates to a coal gasifier pressurization apparatus using a booster burner that boosts the gasifier internal pressure to 30 atm, which is an operating pressure.

일반적으로 석탄가스는 석탄을 고온 건류(1000℃ 이상)하여 얻어낸 조제가스를 정제한 것으로 가정용이나 공업용 연료로 사용된다.In general, coal gas is a refined crude gas obtained by coal drying at high temperature (1000 ° C. or higher), and is used as a domestic or industrial fuel.

이처럼 석탄으로부터 도시가스용 연료나 공업용 연료를 얻기 위해서 석탄은 미분탄의 상태로 화기에 투입되어 불완전 연소를 거치게 되면 휘발성 물질이 모아지게 된다. 이때 모아진 불완전 연소 물질인 휘발성 물질은 정제과정을 거쳐 일상생활에 필요한 도시가스용 연료나 발전소의 연료로 사용하게 된다.Thus, in order to obtain city gas fuel or industrial fuel from coal, coal is put into fire in the form of pulverized coal and undergoes incomplete combustion to collect volatile substances. At this time, the collected volatile materials, which are incomplete combustion materials, are used as fuel for city gas or fuel for power plants through daily refining processes.

다음은 전술한 불완전 연소된 물질을 얻기 위한 석탄 가스화기를 나타낸 것으로서, 화기내의 가압장치에 관한 것이다.The following shows a coal gasifier for obtaining the above incompletely burned material, and relates to a pressurization apparatus in the firearm.

도 1a 는 종래의 석탄 가스화기 장치의 예열 상태를 도시한 개략도이고, 도 1b 는 종래의 석탄 가스화기 장치에서 예열버너의 분리를 도시한 개략도이다..FIG. 1A is a schematic diagram showing a preheating state of a conventional coal gasifier, and FIG. 1B is a schematic diagram showing separation of a preheat burner in a conventional coal gasifier.

도 1a 및 도 1b 에 도시된 바와 같이 종래의 석탄 가스화기 시스템의 구성은 본체가 되는 가스화기(10)와 가스화기 예열버너(12)로 구성된다.As shown in FIGS. 1A and 1B, the conventional coal gasifier system includes a gasifier 10 serving as a main body and a gasifier preheat burner 12.

한편 석탄 가스화기 시스템의 운전은 다음과 같다. 즉 가스화기 예열버너(12)를 이용하여 상압 상태에서 가스화기 내부 내화벽(14)의 온도를 1200℃ 정도까지 예열한다. 그리고 가스화기(10) 내의 예열이 완료된 상태에서 예열버너(12)를 끄고, 예열버너(12)를 가스화기(10)로부터 분리시킨다.Meanwhile, the operation of the coal gasifier system is as follows. That is, the gasifier preheat burner 12 is used to preheat the temperature of the gasifier internal fire wall 14 to about 1200 ° C. under normal pressure. In the state where the preheating in the gasifier 10 is completed, the preheat burner 12 is turned off, and the preheat burner 12 is separated from the gasifier 10.

예열버너(12)를 가스화기(10)로부터 분리시킨 후 게이트 밸브(16)를 폐쇄하여 가스화기(10)로부터 완전히 고립시키고, 미분탄과 산소를 공급 노즐(18)을 통해서 가스화기(10) 내로 공급하여 가스화 반응을 진행시킨다.After separating the preheat burner 12 from the gasifier 10, the gate valve 16 is closed and completely isolated from the gasifier 10, and pulverized coal and oxygen are introduced into the gasifier 10 through the supply nozzle 18. It supplies and advances a gasification reaction.

만약 운전 압력이 30 기압이면 이와 같이 상압에서 미분탄과 산소를 공급하여 가스화 반응을 진행시키면서 가스화기 출구(도시하지 않음)에 위치한 가스화기 압력조절밸브(도시하지 않음)를 닫으면서 가스화기 내부 압력을 증가시켜 원하는 운전 압력에 도달시킨다.If the operating pressure is 30 atm, while supplying pulverized coal and oxygen at normal pressure, the gasification reaction proceeds while closing the gasifier pressure control valve (not shown) located at the outlet of the gasifier (not shown). Increase to reach the desired operating pressure.

이처럼 종래의 가스화 방법은 상압에서 미분탄과 산화제를 공급하여 원하는 가스화기 압력으로 도달하는 운전 방법이 이용된다.As described above, the conventional gasification method uses an operation method of supplying pulverized coal and an oxidant at normal pressure to reach a desired gasifier pressure.

그러나 종래의 방법에서는 미분탄과 산화제가 공급되면서 가압하는 시스템이므로 승압 과정에서의 미분탄과 산화제의 막힘이 발생하는 문제점이 있다.However, in the conventional method, since the powdered coal and the oxidant are pressurized while being fed, there is a problem that clogging of the pulverized coal and the oxidant occurs during the boosting process.

다른 문제점은 급속한 승압시 가스화기 내부의 압력이 미분탄과 산화제의 공급 압력보다 높게 되어 역압으로 인한 역화 현상이 발생하고, 또한 승압 시간이 오래 걸리는 등의 운전상에 많은 문제점이 있다.Another problem is that the pressure inside the gasifier during rapid boosting is higher than the supply pressure of the pulverized coal and the oxidizing agent, so that a backfire phenomenon occurs due to the back pressure, and there are many problems in operation such as a long boosting time.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 고압에서 운전되는 가스화기 내에서 승압버너를 이용하여 운전 압력까지 가스화기 예열 및 가압을 동시에 행하는 가스화기 운전 시스템을 제공함으로서, 기존의 미분탄과 산화제를 사용하는 방식에서 발생하는 막힘의 문제가 해결되도록 한 승압버너를 이용한 석탄 가스화기 가압장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a gasifier operating system that simultaneously performs the preheating and pressurization of the gasifier to the operating pressure by using a booster burner in the gasifier operated at high pressure, It is an object of the present invention to provide a coal gasifier pressurization apparatus using a boost burner to solve the problem of clogging caused by the use of pulverized coal and an oxidant.

또한 본 발명의 다른 목적은 역압으로 인한 역화 현상이 없도록 하고, 승압시간을 단축시킬 수 있도록 함에 있다.In addition, another object of the present invention is to prevent the backfire phenomenon due to the back pressure, it is possible to shorten the boosting time.

도 1a 는 종래의 석탄 가스화기 장치의 예열 상태를 도시한 개략도.1A is a schematic diagram showing a preheated state of a conventional coal gasifier.

도 1b 는 종래의 석탄 가스화기 장치에서 예열버너의 분리를 도시한 개략도.Figure 1b is a schematic diagram showing the separation of the preheat burner in a conventional coal gasifier.

도 2 는 본 발명의 승압버너를 이용한 가스화기 가압 장치를 도시한 개략도.Figure 2 is a schematic diagram showing a gasifier pressurization device using the boost burner of the present invention.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

10. 가스화기 12. 예열버너10. Gasifier 12. Preheat Burner

14. 내화벽 16. 게이트 밸브14. Fireproof wall 16. Gate valve

18. 공급 노즐 20. 슬랙탭18. Supply nozzle 20. Slack tap

30. 승압버너30. Boost Burner

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해서 다음과 같이 구성된다. 즉 가스화기, 예열버너로 구성되어 미분탄과 산화제의 불완전 연소에 의해 휘발성 물질을 얻기 위한 석탄 가스화기장치에 있어서, 가스화기 일측에 승압버너를 더 설치하고, 가스화기 운전 압력까지 승압버너를 이용하여 메탄과 산소를 연소시키며, 연소에 의하여 생성된 연소가스를 이용하여 가스화기 내부온도를 고온으로 유지하면서 운전 압력까지 가압 시키는 특징이 있다.The present invention is configured as follows in order to achieve the above object. That is, in a coal gasifier comprising a gasifier and a preheat burner to obtain a volatile substance by incomplete combustion of pulverized coal and an oxidant, a booster burner is further provided on one side of the gasifier, and the booster burner is used to the gasifier operating pressure. Combustion of methane and oxygen, using the combustion gas generated by the combustion to pressurize to the operating pressure while maintaining the internal temperature of the gasifier at a high temperature.

전술한 구성에서 가스화기의 운전 압력은 30 기압 이상으로 할 수 있다.In the above-described configuration, the operating pressure of the gasifier can be 30 atm or more.

또한 전술한 가스화기의 운전 정지시 승압버너를 이용하여 메탄과 산소를 연소시켜 미분탄의 연소에 의해 발생되는 슬랙이 가스화기 내부의 슬랙탭 주위에서 응고되지 않도록 계속 고온으로 유지되도록 할 수 있다.In addition, when the gasifier stops operating, the booster burner burns methane and oxygen so that the slag generated by the combustion of pulverized coal is kept at a high temperature so as not to solidify around the slack tap inside the gasifier.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention;

도 2 는 본 발명의 승압버너를 이용한 가스화기 가압 장치를 도시한 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing a gasifier pressurization device using the boost burner of the present invention.

도 2 에 도시된 바와 같이 본 발명의 가스화기 시스템은 가스화기(10), 예열버너(12) 및 승압버너(30)로 크게 구성된다. 본 발명에서 추가로 설치된 승압버너(30)는 가스화기(10) 내부의 온도를 고온의 상태로 유지하면서 가스화기 내부 압력을 운전 압력인 30 기압까지 승압시키는 역할을 하게 된다.As shown in FIG. 2, the gasifier system of the present invention includes a gasifier 10, a preheat burner 12, and a boost burner 30. The booster burner 30 additionally installed in the present invention serves to boost the gasifier pressure up to 30 atm, which is an operating pressure while maintaining the temperature inside the gasifier 10 at a high temperature.

한편 메탄을 연료로 사용한 이유는 가스화기(10)의 운전 압력인 30 기압에서도 연료가 기체 상태로 유지되기 때문이다.On the other hand, the reason why methane is used as a fuel is that the fuel is maintained in a gaseous state even at 30 atmospheres, which is an operating pressure of the gasifier 10.

이하 가스화기 시스템의 운전을 기술한다.The operation of the gasifier system is described below.

가스화기(10) 내부의 압력이 상압 상태에서 통상적인 LPG(Liquefied Petroleum Gas, 액화 석유 가스)와 공기를 사용하는 예열버너(12)를 이용하여 가스화기(10) 내부의 내화벽(14) 온도를 1200℃ 정도로 예열한다. 내화벽(14)의 온도가 1200℃ 정도로 예열되면 LPG와 공기를 사용하는 예열버너(12)의 점화율(Firing Rate)을 감소시키고, 감소된 점화율 만큼 메탄과 산소를 사용하는 승압버너(30)를 공급한다.Temperature of the fire wall 14 inside the gasifier 10 by using a preheat burner 12 that uses conventional LPG (Liquefied Petroleum Gas) and air at a pressure inside the gasifier 10 at atmospheric pressure. Preheat to about 1200 ℃. When the temperature of the fireproof wall 14 is preheated to about 1200 ° C., the firing rate of the preheat burner 12 using LPG and air is reduced, and the booster burner using methane and oxygen by the reduced ignition rate 30 is obtained. ).

한편 승압버너(30)의 점화율을 점점 증가시키고, 반면 LPG와 공기를 사용한 예열버너(12)의 점화율을 점점 감소시킨다. 그리고 예열버너(12)를 완전히 끄고 대신 가스화기(10) 내의 모든 점화율을 승압버너(30)를 이용하여 공급한다. 이때 승압버너(30)의 발열량은 최소한 가스화기(10) 내의 온도를 1200℃ 정도로 유지시킬 수 있을 정도이어야 한다.Meanwhile, the ignition rate of the boost burner 30 is gradually increased, while the ignition rate of the preheat burner 12 using LPG and air is gradually decreased. Then, the preheat burner 12 is completely turned off, and instead, all the ignition rates in the gasifier 10 are supplied using the boost burner 30. In this case, the calorific value of the boost burner 30 should be at least enough to maintain the temperature in the gasifier 10 at about 1200 ° C.

예열버너(12)는 가스화기(10)로부터 완전히 분리시키고, 게이트 밸브(16)를 이용하여 가스화기(10)로부터 완전히 고립시키고, 가스화기(10) 후단에 설치된 압력조절밸브(도시하지 않음)를 닫기 시작하여 가스화기(10) 내부 압력을 상승시킨다.The preheat burner 12 is completely separated from the gasifier 10, completely isolated from the gasifier 10 using the gate valve 16, and a pressure control valve (not shown) installed at the rear of the gasifier 10. Start to close the gasifier 10 to increase the pressure.

가스화기(10)의 내부 압력이 운전 압력(30 기압)에 도달하면 승압버너(30)를 끄고, 가스화기(10)의 내부를 고온, 고압의 상태로 유지한 채로 가스화기(10) 내부에 공급 노즐(18)을 통해서 미분탄과 산화제를 공급하여 가스화를 시킨다.When the internal pressure of the gasifier 10 reaches the operating pressure (30 atm), the booster burner 30 is turned off, and the inside of the gasifier 10 is maintained inside the gasifier 10 while keeping the interior of the gasifier 10 at a high temperature and a high pressure. Pulverized coal and an oxidant are supplied through the supply nozzle 18, and gasification is carried out.

가스화기(10)의 운전이 끝날 때 메탄과 산소를 사용하는 승압버너(30)를 다시 켜 슬랙탭(20) 부위를 고온의 상태로 계속 유지시켜 운전 정지시 슬랙탭(20) 주위에서 슬랙(재가 녹아 유동되는 물질)이 응고되는 경우를 방지하여 슬랙탭(20)이 막히지 않도록 한다.When the gasifier 10 is finished, the booster burner 30 using methane and oxygen is turned on again to keep the slack tap 20 at a high temperature so that the slack around the slack tap 20 is stopped. The melted material flows to prevent the solidification of the material to prevent the slack tab 20 from clogging.

한편 가스화기(10) 후단에 설치된 압력조절밸브(도시하지 않음)를 서서히 열어 가스화기(10) 내부 압력을 감소시키고, 그리고 미분탄과 산화제의 공급량을 서서히 감소시킨다.Meanwhile, the pressure control valve (not shown) installed at the rear end of the gasifier 10 is gradually opened to reduce the pressure inside the gasifier 10, and the supply amount of pulverized coal and oxidant is gradually reduced.

가스화기(10) 내부의 압력이 상압으로 되면 미분탄과 산화제의 공급을 차단하고, 메탄과 산소를 사용하는 승압버너(30)는 가스화기(10) 내부의 슬랙이 완전히 흘러내릴 때까지 승압버너(30)의 점화율을 유지시킨다.When the pressure inside the gasifier 10 reaches atmospheric pressure, the supply of pulverized coal and oxidant is cut off, and the booster burner 30 using methane and oxygen has a booster burner until the slack inside the gasifier 10 flows completely. Maintain an ignition rate of 30).

가스화기(10) 내부의 슬랙이 완전히 흘러내리면 승압버너(30)를 끈다.When the slag inside the gasifier 10 flows down completely, the booster burner 30 is turned off.

본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면 미분탄과 산화제를 반응시켜 발생된 생성가스를 이용하여 가스화기를 가압시키는 것보다 메탄과 산소를 사용하는 승압버너의 연소가스를 이용하여 가스화기를 가압시키므로 운전 및 제어가 용이한 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the gasifier is pressurized using the combustion gas of the booster burner using methane and oxygen, rather than pressurizing the gasifier using the generated gas generated by reacting pulverized coal and the oxidant. There is one effect.

또한 단시간 내에 가스화기를 운전압력에 도달시킬 수 있고, 승압버너를 슬랙탭 부근에 설치하여 운전 정지시 슬랙이 슬랙탭 주위에서 응고되어 슬랙탭이 막히는 것을 방지하는 효과가 있다.In addition, the gasifier can reach the operating pressure within a short time, and the booster burner is installed near the slack tap, thereby preventing the slag from solidifying around the slack tap and stopping the slack tap.

Claims (3)

가스화기, 예열버너로 구성되어 미분탄과 산화제의 불완전 연소에 의해 휘발성 물질을 얻기 위한 석탄 가스화기장치에 있어서,A coal gasifier comprising a gasifier and a preheat burner for obtaining volatile substances by incomplete combustion of pulverized coal and an oxidant, 상기 가스화기 일측에 메탄과 산소를 사용하는 승압버너를 더 설치하고, 가스화기 운전 압력까지 상기 승압버너를 이용하여 메탄과 산소를 연소시키며, 연소에 의하여 생성된 연소가스를 이용하여 가스화기 내부온도를 고온으로 유지하면서 운전 압력까지 가압 시키는 것을 특징으로 하는 승압버너를 이용한 석탄 가스화기 가압장치.A booster burner using methane and oxygen is further installed on one side of the gasifier, and methane and oxygen are combusted by using the booster burner to the gasifier operating pressure, and the internal temperature of the gasifier using the combustion gas generated by the combustion. Pressurized coal gasifier using a booster burner, characterized in that to pressurize to the operating pressure while maintaining a high temperature. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가스화기의 운전 압력은 30 기압 이상인 것을 특징으로 하는 승압버너를 이용한 석탄 가스화기 가압장치.The operating pressure of the gasifier is coal gasifier pressurization apparatus using a boost burner, characterized in that more than 30 atm. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 가스화기의 운전 정지시 상기 승압버너를 이용하여 메탄과 산소를 연소시켜 상기 미분탄의 연소에 의해 발생되는 슬랙이 상기 가스화기 내부의 슬랙탭 주위에서 응고되지 않도록 계속 고온으로 유지되도록 한 것을 특징으로 하는 승압버너를 이용한 석탄 가스화기 가압장치.When the gasifier stops operating, the booster burner burns methane and oxygen so that the slag generated by the combustion of the pulverized coal is kept at a high temperature so as not to solidify around the slack tap inside the gasifier. Coal gasifier pressurization device using a boost burner.
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