KR100386471B1 - 소형 고온고압반응기에 설치된 고체연료공급장치용 보조장치 및 이를 이용한 고체연료공급방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소형 고온고압반응기에 설치된 고체연료공급장치용 보조장치 및 이를 이용한 고체연료공급방법에 관한 것으로, 고체연료공급장치의 보조장치를 반응기와 접촉하는 면에 설치함으로 열충격으로 인한 파열과 부식을 방지하는 고체연료공급용 보조장치 및 고체연료공급방법을 제공하는데 있다. 본 발명은 소형 고온 반응기(4)의 벽면과 고체연료 공급장치가 접촉하는 부분에 설치된 물 자켓(14)으로 구성한 고체연료의 반응장치에 있어서, 상기 물 자켓(14)과 소형 고온 반응기(4)의 접촉면에 설치하여 물과의 직접적인 접촉 및 과냉을 방지토록 구성한 가스실(12)과, 상기 가스실(12) 내에 설치하여 가스를 소형 고온 반응기(4)의 반응영역에 분사토록 구성한 가스유출구(13)를 설치하여 구성된 것과, 이를 이용한 고체연료공급방법을 요지로 한다.

Description

소형 고온고압반응기에 설치된 고체연료공급장치용 보조장치 및 이를 이용한 고체연료공급방법{An auxiliary apparatus for particle supplement ＆ particle feeding method as such for the reactor with high pressure and high temperature}

본 발명은 소형 고온고압반응기에 설치된 고체연료공급장치용 보조장치 및 이를 이용한 고체연료공급방법에 관한 것으로, 자세하게는 고온상태에서 압력을 받는 고체반응용 반응로 또는 연소로에서 층물질(bed material)이 유동하는 고온영역이나, 가스가 유동하는 고온의 난류영역에 고체연료를 공급하는 고체취급기술분야에 관한 것이며, 특히 고온과 고압의 반응영역에 고체연료(석탄, 폐기물)를 원활하게 공급할 수 있는 고체연료의 공급장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 고체연료의 반응장치는 주로 고체 연료를 연소시키는 장치이다. 고체연료의 연소는 어떤 용적을 가진 반응기내에 연료를 일정한 시간에 일정한 량을 공급하여 반응기내에서 연료가 연소하여 고온의 열을 발생한다.

이렇게 발생된 고온의 열은 고체연료가 투입되는 연료의 공급구에서 연소 중에 발생한 가스(gas)나 타르(tar)등이 응축하거나, 공급장치와 반응기가 직접적으로 연결된 상태에 있으므로 열전도에 의하여 열이 전달되어 고체연료가 반응기에 유입되기 전에 공급장치내에서 미리 반응하는 경우가 발생하기도 하였다.

그러나 이렇게 반응기에 유입되기 전에 공급장치에서 일부 반응하거나 연소하는 것을 방지하기 위하여 반응기의 벽면과 공급장치가 접촉하는 부분에 물 자켓(water jacket)을 두어 반응기내의 열이 공급장치로 전달되는 것을 막아 공급기내에서 반응하거나 연소하는 것을 방지되었다.

그러나 상기와 같은 종래의 기술은 고온의 반응기와 상온보다 낮은 물과의 온도차이가 매우 큰 영향으로 물 자켓과 반응기의 접촉부분이 열충격으로 인하여 종종 파열되는 문제점과, 또 반응기의 밑부분에 일정한 크기의 공기분배기를 설치하여 공기를 유입하고, 유동층내에 충전된 층물질을 유동하면서 고체연료를 연소하는 유동층 반응기와 같은 고체반응장치에서는 공급장치의 물 자켓과 반응기의 접촉면이 과냉되므로 인하여 연료가 부착되어 고온의 부식이 발생되는 문제점이 있었다.

한편 고압의 반응기에 연료를 공급하기 위하여 대기상태의 대기압과 압력기밀을 유지하기 위하여 구동모터와 연결되는 연료공급기의 축에 메카니칼 시일(mechanical seal)을 설치하여 압력기밀을 유지하였다.

하지만 상기와 같은 종래 기술은 압력기밀을 유지하는 것은 별 문제가 되지 않지만 연료의 공급장치의 공급되는 연료가 공급방향의 반대방향으로 즉 메카니칼 시일(mechanical seal)쪽으로 흘러 고체연료가 메카니칼 시일(mechanical seal)의 작용을 방해하여 메카니칼 시일(mechanical seal)이 쉽게 고장을 일으키는 원인이 되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 종래의 고체연료공급장치에 발생한 물 자켓과 반응기의 접촉부분이 열충격으로 인하여 종종 파열되는 문제점과, 물 자켓과 반응기의 접촉면이 과냉됨으로 인하여 연료가 부착되어 고온의 부식이 발생하는 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 고체연료공급장치의 보조장치를 반응기와 접촉하는 면에 설치함으로 열충격으로 인한 파열과 부식을 방지하는 고체연료공급용 보조장치 및 고체연료공급방법을 제공하는데 있다.

도 1는 본 발명의 고온고압반응기에 고체연료공급용 보조장치의 설치도이고,

도 2는 본 발명의 고체연료 공급용 보조장치 상세도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 가스상자 (2) : 가스분배기

(3) : 반응물질 (4) : 소형 고온 반응기

(5) : 고체연료저장호퍼 (6) : 고체연료 공급장치

(7) : 메카니칼 시일 (8) : 커플링

(9) : 구동모터 (10): 고체연료 역류방지용 브라켓트

(11): 가스주입구 (12): 가스실

(13): 가스유출구 (14): 물 자켓(water jacket)

(15): 물 주입구 (16): 물 유출구

(17): 공급장치와 체결용 플랜지

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 소형 고온 반응기(4) 외부로부터 인입된 가스가 체류하는 반응기 하부에 위치한 가스상자(1)와, 이 가스를 압력강하 시켜 반응물질(3)이 유동하는 소형 고온 반응기(4)에 유입하여 반응을 일으키도록 하는 가스분배기(2)와, 구동모터(9)에 의하여 커플링(8)으로 회전력이 전달되고 고체연료저장호퍼(5)에서 소형 고온 반응기(4)로 고체연료를 공급하는 고체연료공급장치(6)와, 상기 구동모터와 연결되는 고체 연료공급장치의 축에 설치하여 압력기밀을 유지하도록 한 메카니칼 시일(7)과, 소형 고온 반응기(4)의 벽면과 고체연료 공급장치가 접촉하는 부분에 설치된 물 자켓(14)으로 구성한 고체연료 반응장치의 연료공급장치에 있어서,상기 물 자켓(14)과 소형 고온 반응기(4)의 접촉면 사이에 설치하여 소형 고온반응기(4)와 물자켓(14)의 물과 직접적인 접촉 및 과냉을 방지토록 구성한 가스실(12)과, 상기 가스실(12) 내부에 설치되어 가스를 소형 고온 반응기(4)의 반응영역에 분사토록 구성한 가스유출구(13)로 구성한 것을 특징으로 한다.따라서 기존의 물 자켓(14)과 소형 고온 반응기(4)의 접촉면에 가스실(12)을 두어 물과의 직접적인 접촉을 방지하여 물 자켓(14)과 소형 고온 반응기(4)의 접촉부분이 열충격으로 인하여 종종 파열되는 것을 막고, 소형 고온 반응기(4)의 접촉면이 과냉으로 응축이 되므로 인하여 연료가 부착되어 부식이 발생하는 것을 방지하였다.

또한 한편 가스실(12)에서 가스를 가스유출구(13)를 통해 소형 고온 반응기(4)의 반응영역에 분사함으로써 공급기에서 반응영역으로 유입되는 고체연료를 자유낙하 시키지 않고 반응영역에 널리 퍼질 수 있도록 하였다.

이것은 반응영역에 국부적으로 연료가 쌓여 과열하는 것을 방지하도록 하였다.

그리고 고체연료가 역류하여 메카니칼 시일(mechanical seal, 7)의 작용을 방해하여 메카니칼 시일(7)이 쉽게 고장을 일으키는 원인 등의 문제점을 해결하기 위하여 고체연료공급장치(6)와 메카니칼 시일(7)사이에 고체역류방지용 브라켓트(10)를 설치하여 이를 방지하였다.

이하 본 발명의 실시예인 구성과 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 고온고압반응기에 고체연료공급용 보조장치의 설치도를 도시하고 있는데, 그 구성을 보면 소형 고온 반응기(4) 외부로부터 인입된 가스가 체류하는 반응기 하부에 위치한 가스상자(1)와, 이 가스를 압력강하 시켜 반응물질(3)이 유동하는 소형 고온 반응기(4)에 유입하여 반응을 일으키도록 하는 가스분배기(2)와, 구동모터(9)에 의하여 커플링(8)으로 회전력이 전달되고 고체연료저장호퍼(5)에서 소형 고온 반응기(4)로 고체연료를 공급하는 고체연료공급장치(6)와, 상기 구동모터와 연결되는 고체 연료공급장치의 축에 설치하여 압력기밀을 유지하도록 한 메카니칼 시일(7)과, 소형 고온 반응기(4)의 벽면과 고체연료 공급장치가 접촉하는 부분에 설치된 물 자켓(14)으로 구성한 고체연료의 반응장치의 연료공급장치가 보이고, 여기에 본 발명의 구성을 이루는 상기 물 자켓(14)과 소형 고온 반응기(4)의 접촉면 사이에 설치하여 소형 고온반응기(4)와 물자켓(14)의 물과 직접적인 접촉 및 과냉을 방지토록 구성한 가스실(12)과, 상기 가스실(12) 내부에 설치되어 가스를 소형 고온 반응기(4)의 반응영역에 분사토록 구성한 가스유출구(13)가 도시되어 있다.

상기 고체연료공급장치(6)와 메카니칼 시일(7)사이에 고체역류방지용 브라켓트(10)를 설치하여 구성하였다.

상기 가스 유출구(13)는 고체연료공급장치(6)와 소형 고온 반응기(4)와 접촉부분에서 고체연료공급장치(6)의 하부쪽에서 동심원을 따라 다수개가 설치된다.

도 2는 본 발명의 고체연료 공급용 보조장치의 상세도를 도시하고 있는데, (가)는 정면도이고, (나)는 측면도이다.

상기에서 도시된 바와 같이 본 발명의 장치는 물주입구(15)로 물이 주입되어 물 자켓(14)에 채워진 상태로 냉각을 하고 데워진 물은 물 유출구(16)로 유출된다.

이때 물 자켓(14)과 소형 고온 반응기(4)와의 접촉면에 가스실(12)을 두고 가스주입구(11)에서 가스를 주입하면 가스유출구(13)로 가스가 유출되면서 소형 고온 반응기(4)내의 반응영역으로 고체연료가 널리 퍼지게 하는 역할을 하게 된다.

상기 가스 유출구(13)는 고체연료공급장치(6)와 소형 고온 반응기(4)와 접촉부분에서 고체연료공급장치(6)의 하부쪽에서 동심원을 따라 다수개가 설치된다.

고체연료 공급장치와 본 발명의 장치는 체결용 플랜지(17)를 사용하여 결합시킨다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상기와 같은 발명은 고온 고압의 반응기에 고체연료를 공급하는 보조장치에 있어서, 기존의 물 자켓(water jacket)과 소형 고온 반응기의 접촉면에 가스실(gas room)을 두어 물과의 직접적인 접촉을 방지하여 물 자켓과 반응기의 접촉부분이 열충격으로 인하여 종종 파열되는 것을 막고, 반응기의 접촉면이 과냉으로 응축이 되므로 인하여 연료가 부착되어 부식이 발생하는 것을 방지하였다.

또 가스실에서 가스를 반응기의 반응영역에 분사함으로서 공급기에서 반응영역으로 유입되는 고체연료를 자유낙하 시키지 않고 반응영역에 널리 퍼질 수 있도록 함으로써 반응영역에 국부적으로 연료가 쌓여 과열하는 것을 방지하도록 한 효과가 있어서 산업상 이용 크게 기대되는 발명이다.

Claims (5)

1. 소형 고온 반응기(4) 외부로부터 인입된 가스가 체류하는 반응기 하부에 위치한 가스상자(1)와, 이 가스를 압력강하 시켜 반응물질(3)이 유동하는 소형 고온 반응기(4)에 유입하여 반응을 일으키도록 하는 가스분배기(2)와, 구동모터(9)에 의하여 커플링(8)으로 회전력이 전달되고 고체연료저장호퍼(5)에서 소형 고온 반응기(4)로 고체연료를 공급하는 고체연료공급장치(6)와, 상기 구동모터와 연결되는 고체 연료공급장치의 축에 설치하여 압력기밀을 유지하도록 한 메카니칼 시일(7)과, 소형 고온 반응기(4)의 벽면과 고체연료 공급장치가 접촉하는 부분에 설치된 물 자켓(14)으로 구성한 고체연료 반응장치의 연료공급장치에 있어서,

   상기 물 자켓(14)과 소형 고온 반응기(4)의 접촉면 사이에 설치하여 소형 고온반응기(4)와 물자켓(14)의 물과 직접적인 접촉 및 과냉을 방지토록 구성한 가스실(12)과, 상기 가스실(12) 내부에 설치되어 가스를 소형 고온 반응기(4)의 반응영역에 분사토록 구성한 가스유출구(13)로 구성한 것을 특징으로 하는 소형 고온고압반응기에 설치된 고체연료공급장치용 보조장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 소형 고온 반응기에 외부로부터 인입된 가스는 가스상자(1)에서 체류하고 이 가스는 가스분배기(2)을 통하여 압력강하가 발생하면서 반응물질(3)이 유동하는 반응기(4)에 유입되어 반응을 일으키도록 하고, 이때 고체연료의 공급은 구동모터(9)에 의하여 커플링(8)으로 회전력이 전달되고 고체연료저장호퍼(5)에서 고체연료공급장치(6)에 의하여 반응기로 공급되도록 하는 단계를 거치는 고온 고압의 반응기에 고체연료를 공급하는 방법에 있어서,

   상기 물 자켓(14)과 소형 고온 반응기(4)의 접촉면 사이에 가스실(12)을 설치하여 소형반응기의 반응열과 물자켓내 물과의 직접적인 접촉 및 과냉을 방지토록 한 상태에서 고체연료를 공급하고, 공급된 고체 연료는 상기 가스실(12)의 가스유출구(13)를 통해 공급되는 가스를 소형 고온 반응기(4)의 반응영역에 직접 분사함으로써 고체연료공급공급장치(6)에서 반응영역으로 유입되는 고체연료를 자유낙하 시키지 않고 반응영역에 널리 퍼트리도록 한 고체연료공급방법을 특징으로 하는 소형 고온고압반응기에 설치된 고체연료공급장치용 보조장치를 이용한 고체연료공급방법