KR100742272B1

KR100742272B1 - 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치 및 그자동충진제어방법

Info

Publication number: KR100742272B1
Application number: KR1020060056684A
Authority: KR
Inventors: 정우현; 김문현; 윤용승; 정석우
Original assignee: 고등기술연구원연구조합
Priority date: 2006-06-23
Filing date: 2006-06-23
Publication date: 2007-07-24

Abstract

본 발명은 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치 및 그 자동충진제어방법에 관한 것이다.

본 발명의 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치는, 미분탄이 분배호퍼로부터 공급되어 계량호퍼에서 계량된 후, 상압상태의 충진용기로 충진되고, 상기 충진용기가 고압상태로 된 다음, 상기 충진용기로부터 주입용기로 충진된 후, 상기 주입용기로부터 가스화기로 공급되게 되는 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치에 있어서, 상기 충진용기의 가압을 위한 충진용기가압장치를 구비하되, 상기 충진용기가압장치는, 상기 충진용기의 가압에 사용될 가스를 저장하여 공급하는 가압용 가스저장탱크와, 상기 충진용기의 초기 가압시 개방되어 상기 충진용기를 일정 수준까지 가압하게 되는 주가압밸브와, 상기 충진용기의 후반 가압시 개방되어 상기 충진용기에 대한 미세 가압을 실시하게 되는 미량가압밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치의 미분탄 자동충진제어방법은, 미분탄 자동충진 여부 판단 및 시작 단계 Ⅰ과, 상압충진 단계 Ⅱ와, 가압충진 단계 Ⅲ과, 추가충진 판단 및 완료 단계 Ⅳ를 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 미분탄 재충진 과정이 자동화되게 되므로, 기존에 수동작업에 따라 운전자에게 불편함이 초래되고 조작 실수에 의해 사고가 유발되던 것이 방지될 수 있게 되며, 또한 주가압밸브 이외에 미량가압밸브를 추가적으로 이용하여 충진용기에 대한 가압을 1회에 정확하게 맞출 수 있게 되므로, 압력 불량에 따른 가스화기로의 악영향이 최소화되고 미분탄 재충진 시점이 원활히 결정될 수 있게 되어 가스화기의 안정적인 운전이 가능하도록 하게 되는 효과가 있게 된다.

석탄, 미분탄, 가스화기, 합성가스, 충진, 재충진, 고압, 상압, 계량

Description

석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치 및 그 자동충진제어방법{PULVERIZED COAL SUPPLYING APPARATUS OF A COAL GASFICATION REACTOR SYSTEM AND AUTOMATIC CONTROL METHOD FOR RE-FILLING THE PULVERIZED COAL IN THE SAME}

도 1은 종래의 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치에 대한 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치에 대한 구성도,

도 3은 본 발명에 따라 미분탄 자동충진시 충진용기에 대한 가압조절 방식을 설명하는 도면,

도 4는 본 발명에 따른 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치의 미분탄 자동충진제어방법을 개괄적으로 설명하는 도면,

도 5(도 5a 내지 도 5c)는 본 발명에 따른 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치의 미분탄 자동충진제어방법에 대한 순서도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 가스화기 2 : 주입용기

3 : 충진용기 4 : 주입용기측 돔밸브

5 : 충진용기측 돔밸브 6, 7 : 돔밸브 기밀용 솔레노이드밸브

8 : 미분탄공급 차단밸브 9 : 스크류피더

10 : 스크류피더 구동모터 11 : 주입용기 교반기용 모터

11-1 : 주입용기 교반기 12 : 충진용기 교반기용 모터

12-1 : 충진용기 교반기 13 : 충진용기 벤트밸브

14 : 이송용 질소 공급밸브 15 : 이송용 질소 유량조절계

16 : 압력균등화밸브 17 : 주입용기 로우 레벨스위치

18 : 주입용기 하이 레벨스위치 19 : 충진용기 레벨스위치

20 : 충진용기 가압용 질소저장탱크 21 : 충진용기 주가압밸브

21-1 : 충진용기 미량가압밸브 22, 23 : 차압측정트랜스미터

24 : 계량호퍼 25 : 계량호퍼 게이트밸브

26 : 로드셀 27 : 분배호퍼 게이트밸브

28 : 퍼지용 질소 공급밸브 29 : 분배호퍼

본 발명은 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치 및 그 자동충진제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고압상태에서 운전되는 가스화기에 대해 원료인 미분탄을 연속 공급함에 따라 소모되는 미분탄을 자체적으로 재충진하는 과정을 자동화하여, 기존에 수동 재충진시 발생되던 운전자의 조작 실수로 인한 사고를 예방하고 보다 안정화된 가스화기의 운전이 가능하도록 하게 되는 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치 및 그 자동충진제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 석탄가스화기 시스템은 일종의 연소로인 가스화기(gasifier)를 이용하여 원료인 미분탄을 산화제와 가스화 반응시켜, 미분탄내의 탄화수소 성분이 일산화탄소(CO) 및 수소(H₂)가 주성분인 합성가스로 전환되어 생성되도록 하게 되며, 이러한 석탄가스화기 시스템에서는 원료인 미분탄을 가스화기 내부로 연속적으로 공급하기 위한 미분탄 공급장치가 구비되게 된다.

도 1은 종래의 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치에 대한 구성도이다.

가스화기(1)는 미분탄 공급장치로부터 미분탄을 공급받아 해당 미분탄을 고압, 고온하에서 가스화 반응시켜 합성가스를 제조하게 된다.

주입용기(injection vessel)(2)는 고압상태로 운전되는 가스화기(1)에 대해 미분탄을 연속적으로 공급하게 되며, 가스화기(1)의 고압상태에 대응되도록 항시 고압상태로 유지되게 되고, 그 상부측에는 후술하는 충진용기(3)와의 사이에 반구형 밸브인 돔(dome)밸브(4)가 구비되게 되며, 이 돔밸브(4)에 대해서는 해당 밸브를 링형태로 감싸고 있는 고무재질의 시트(seat)(미도시) 내부로 기밀용 고압질소를 주입하여 해당 돔밸브(4)를 기밀시키기 위한 기밀용 솔레노이드밸브(6)가 별도로 구비되게 된다.

충진용기(lock vessel)(3)는 미분탄을 먼저 충진한 다음 하부측의 주입용기(2)로 공급하게 되며, 미분탄 충진을 위해 상압상태와 고압상태를 반복하게 되고, 그 상부측에는 후술하는 계량호퍼(24)와의 사이에 돔밸브(5)가 구비되게 되며, 이 돔밸브(5)에 대해서는 해당 밸브를 링형태로 감싸고 있는 고무재질의 시트 내부 로 기밀용 고압질소를 주입하여 해당 돔밸브(5)를 기밀시키기 위한 기밀용 솔레노이드밸브(7)가 별도로 구비되게 된다.

미분탄공급 차단밸브(8)는 주입용기(2)로부터 가스화기(1)로의 미분탄의 공급을 개폐하게 되는 것으로, 운전 이상시에 긴급히 폐쇄되어 주입용기(2)와 가스화기(1)간이 차단되도록 하게 된다.

스크류피더(screw feeder)(9)는 주입용기(2)로부터 가스화기(1)측으로 미분탄을 정량 공급하기 위한 수단으로, 구비된 스크류를 적정 회전수로 회전시키기 위한 구동모터(10)를 구비한다.

이송용 질소 공급밸브(14)는 주입용기(2)로부터 미분탄을 가스화기(1)측으로 기류 수송하기 위한 이송용 질소를 공급 또는 차단하게 된다.

이송용 질소 유량조절계(MFC ; Mass Flow Controller)(15)는 공급되는 이송용 질소의 유량을 조절하게 된다.

주입용기 로우(low) 레벨스위치(17)는 주입용기(2)내의 미분탄량이 로우 위치까지 감소된 것을 감지하여 해당 주입용기(2)로의 미분탄 재충진 개시 시점이 결정되도록 하게 된다.

주입용기 하이(high) 레벨스위치(18)는 주입용기(2)내의 미분탄량이 하이 위치까지 채워지는 것을 감지하여 미분탄 재충진 과정이 종료되도록 하게 된다.

충진용기 레벨스위치(19)는 적정한 1회 충진량의 미분탄이 충진용기(3)내에 충진되는 것을 감지하게 된다.

전술한 주입용기(2) 및 충진용기(3)내에는 각각 그들 내부에 충진되어 있는 미분탄을 교반하여 해당 미분탄이 원활히 배출되도록 하기 위한 교반기(11-1, 12-1)가 설치되어 있으며, 해당 교반기(11-1, 12-1)에 대해서는 그 회전 구동을 위하여 구동모터(11, 12)가 각각 구비되어 있다.

충진용기 벤트(vent)밸브(13)는 충진용기(3)가 가압되는 시점에서는 차단되고, 충진용기(3)가 감압되는 시점에서는 개방되는 것으로, 그 개방에 따라서는 충진용기(3)내의 가압용 질소가스가 후술하는 분배호퍼(29)측으로 배출되어 분배호퍼(29)에서 퍼지(purge)용으로 재활용되도록 하게 되며, 이와 같이 질소가스가 벤트되는 경우에는 충진용기(3)내에 잔류하는 미분탄도 함께 분배호퍼(29)측으로 배출되어 분배호퍼(29)로 회수되게 된다.

압력균등화밸브(16)는 미분탄 재충진 과정중 개방되어 주입용기(2)와 충진용기(3)간의 압력이 동일하도록 만들게 된다.

충진용기 가압용 질소저장탱크(20)는 충진용기(3)의 가압에 사용될 질소가스를 저장하여 공급하게 된다.

충진용기 주가압밸브(21)는 충진용기(3)의 가압을 위해 질소저장탱크(20)로부터 공급되는 질소를 공급 또는 차단하게 된다.

여기서, 전술한 충진용기 가압용 질소저장탱크(20)와 충진용기 주가압밸브(21)는 충진용기(3)의 가압에 사용되는 장치 부분이므로, 이들을 합해 충진용기가압장치라 할 수 있다.

주입용기/가스화기간 차압측정트랜스미터(PDT)(22)는 주입용기(2)와 가스화기(1)간의 차압을 측정하는 계기로서, 주입용기(2)로부터 가스화기(1)로의 미분탄 공급라인이 막히거나 압력 이상으로 가스화기(1)측으로부터 역류가 발생되는 등의 이상 상황을 검출하여 비상조치를 취할 수 있도록 하게 된다.

충진용기/주입용기간 차압측정트랜스미터(23)는 충진용기(3)와 주입용기(2)간의 차압을 측정하는 계기로서, 측정되는 차압이 충진용기(3)에 대한 가압정도를 판단하는 기준으로 이용되어 충진용기(3)에 대한 주가압밸브(21)의 개폐 시점을 결정할 수 있도록 하고, 또한 충진용기(3) 가압 완료후 주입용기(2)로의 미분탄을 충진해도 좋을지에 대해 판단할 수 있도록 하게 된다.

계량호퍼(weighing hopper)(24)는 후술하는 분배호퍼(29)로부터 재충진을 위해 공급되는 미분탄의 양을 계량한 후 충진용기(3)측으로 공급하게 된다.

계량호퍼 게이트밸브(gate valve)(25)는 전술한 계량호퍼(24)의 하부측에 구비되어 개폐 작동되는 것으로, 계량호퍼(24)로부터 충진용기(3)로의 미분탄의 낙하 공급을 개폐하게 된다.

로드셀(load cell)(26)은 계량호퍼(24)내로 공급되는 미분탄의 양을 계량하게 된다.

분배호퍼(distribution hopper)(29)는 미분탄을 저장하고 있다가 다수개의 미분탄공급장치측의 계량호퍼(24)로 분배하여 공급하게 된다.

분배호퍼 게이트밸브(27)는 분배호퍼(29)의 하부측에 설치되어 개폐 작동되는 것으로, 분배호퍼(29)로부터 계량호퍼(24)로의 미분탄의 낙하 공급을 개폐하게 된다.

퍼지용 질소 공급밸브(28)는 분배호퍼(29)내의 미분탄을 퍼지하여 원활히 배 출되도록 하기 위한 질소가스를 공급 또는 차단하게 된다.

이상과 같은 구성을 갖는 미분탄공급장치에 있어서, 주입용기(2)로부터 가스화기(1)로 미분탄이 연속 공급됨에 따라 주입용기(2)내의 미분탄이 소모되게 되면, 재차 주입용기(2)내로 미분탄을 재충진하게 되는데, 종래에는 이 재충진 작업이 운전자의 수동작업에 의해 복잡하게 실시되고 있는 상황이다.

즉, 운전자는 각종 신호를 모니터링하면서 운전화면상에 구현되어 있는 수많은 밸브들 및 구성요소들을 조작하여 미분탄이 재충진되도록 하고 있다.

따라서, 이러한 수동작업에 따라 운전자가 쉽게 피로해지고, 운전자의 조작 실수가 자주 발생되어 사고를 유발시키고 있는 실정이다.

한편, 충진용기(3)에 대한 가압을 미세 조절이 불가능한 하나의 주가압밸브(21)만으로 실시하고 있어, 충진용기(3)에 대한 정확한 압력조정을 위해 주가압밸브(21) 및 벤트밸브(13)의 반복 개폐 조작을 통해 힘들게 맞추게 되므로, 압력조절 과정에 많은 시간이 소요되고, 그 가압이 여러 차례 반복됨에 따라 충진용기(3)내의 미분탄이 가압되는 질소에 의해 다져져 이후 주입용기(2)로 원활히 배출되지 못하게 되며, 또한 정확한 압력조절도 힘들어 충진용기(3)와 주입용기(2)간의 차압이 큰 상태에서 주입용기(2)로의 충진이 진행될 경우 서로 연통되어 있는 주입용기(2)와 가스화기(1)간의 차압도 급격하게 높아지게 되어 스크류피더(9)를 통해 순간적으로 많은 양의 미분탄이 공급되어 미분탄공급라인이 막히게 되거나, 가스화기(1)에 연결되어 있는 다른 미분탄공급라인들에도 영향이 미쳐져 전반적으로 가스화기(1)의 안정적인 운전이 불가능하게 되며, 압력조절 불량에 따라 주입용기(2)측 이 가스화기(1)측보다 압력이 낮게 될 경우 가스화기(1)내에서 생성되는 고온의 합성가스가 역류되어 미분탄공급장치를 폭발시키게 되는 대형사고로 이어질 수 있는 문제점도 발생되고 있다.

또한, 수동작업을 통해 충진용기(3)에 대한 여러번의 가압과 감압을 반복하게 될 경우, 감압시 벤트밸브(13)를 개방하면, 재충진을 위해 충진용기(3)내에 미리 채워둔 미분탄이 분배호퍼(29)측으로 유실되게 되어 분배호퍼(29)로부터의 충진용기(3)로의 재충진을 재차 실시해야 하므로, 운전자의 피로도를 대폭 가중시키고도 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 미분탄 재충진 과정을 자동화하여 기존에 수동작업에 의해 재충진함에 따라 발생되던 운전자의 조작 실수로 의한 사고를 예방하고 보다 안정적인 가스화기의 운전이 가능하도록 하게 되며, 또한 충진용기의 가압을 위하여 주가압밸브 이외에 미량가압밸브를 추가하여 충진용기에 대한 압력조절이 1회에 정확하게 실시되도록 하게 되는 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치 및 그 자동충진제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치는, 미분탄이 분배호퍼로부터 공급되어 계량호퍼에서 계량된 후, 상압상태의 충진용기로 충진되고, 상기 충진용기가 고압상태로 된 다음, 상기 충진용기로부터 주입용기로 충진된 후, 상기 주입용기로부터 가스화기로 공급되게 되는 석탄가스화 기 시스템의 미분탄 공급장치에 있어서, 상기 충진용기의 가압을 위한 충진용기가압장치를 구비하되, 상기 충진용기가압장치는, 상기 충진용기의 가압에 사용될 가스를 저장하여 공급하는 가압용 가스저장탱크와, 상기 충진용기의 초기 가압시 개방되어 상기 충진용기를 일정 수준까지 가압하게 되는 주가압밸브와, 상기 충진용기의 후반 가압시 개방되어 상기 충진용기에 대한 미세 가압을 실시하게 되는 미량가압밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치의 미분탄 자동충진제어방법은, 미분탄 자동충진 여부 판단 및 시작 단계 Ⅰ과, 상압충진 단계 Ⅱ와, 가압충진 단계 Ⅲ과, 추가충진 판단 및 완료 단계 Ⅳ를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치에 대한 구성도이다.

설명에 앞서, 종래와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부기하고, 그 상세한 설명은 일부 생략함을 밝힌다.

본 발명에 따르면, 주가압밸브(21)만으로는 충진용기(3)에 대한 정확하고도 신속한 가압을 실시할 수 없는 문제점을 해결하고자, 주가압밸브(21)에 대한 바이패스(by-pass)라인을 통해 미량가압밸브(21-1)를 추가적으로 구비하게 되며, 물론 해당 미량가압밸브(21-1)는 충진용기(3)의 가압을 위해 충진용기(3)로 공급되는 질소가스의 양을 미세하게 조절하게 된다.

이와 같이, 미량가압밸브(22-1)가 추가되게 됨에 따라, 1회의 가압과정만으로도 충진용기(3)에 대한 정확한 가압이 실시될 수 있게 되므로, 압력 불량에 따른 가스화기(1)로의 악영향을 최소화할 수 있게 되고, 또한 미분탄 재충진에 소요되는 시간이 일정하게 됨에 따라 가스화기(1) 운전 상황에 따라 미분탄 재충진 시점을 결정할 수 있게 되어, 보다 안정화된 가스화기(1) 운전이 가능하도록 할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명에 따라 미분탄 자동충진시 충진용기에 대한 가압조절 방식을 설명하는 도면이다.

주입용기(2)측의 고압상태에 상응되도록 충진용기(3)를 상압상태로부터 고압상태로 가압할 시, 각 진행 단계는 충진용기/주입용기간 차압측정트랜스미터(23)의 차압 신호값에 따라 결정되어 순차적으로 진행되게 되며, 각 단계별 기준점은 가스화기(1)의 운전 조건 및 미분탄공급장치의 크기 등에 따라서 다소 유동적으로 결정될 수 있다.

충진용기(3)는 상압상태에서 계량호퍼(24)로부터 미분탄을 공급받아 저장하게 되고, 이후 고압상태로 되게 된 다음, 그 내부의 미분탄을 주입용기(2)측으로 공급하게 된다.

즉, 계량호퍼(24)로부터 미분탄을 공급받은 상태에서 충진용기(3)측은 상압상태이고 주입용기(2)측은 고압상태이므로, 그들간의 차압측정트랜스미터(23)에서 측정되는 차압값은 +값을 갖게 된다.

이 상태로부터 주가압밸브(21)가 개방되어 충진용기(3)내로 가압용 질소가 공급되어 충진용기(3)내의 압력이 점차 가압되게 되면, 차압측정트랜스미터(23)에서 측정되는 차압값은 점차 줄어들게 되며, 이와 같은 주가압밸브(21)의 개방에 따라 충진용기(3) 내부가 어느 정도 적정하게 가압되게 되면, 주가압밸브(21)는 닫히게 된 다음, 이어서 미량가압밸브(21-1)가 개방되어(1단계 기준점), 이후 나머지 후반 가압을 실시하게 되며, 이와 같은 후반 가압이 진행됨에 따라 어느 시점에서 차압값은 0이 되게 된다.

이때, 바람직하게 미량가압밸브(21-1)는 개폐를 반복하는 것에 의해 후반 가압을 실시할 수 있다.

그리고, 이상적으로는 차압값이 0이 되도록 맞추어야 하나, 실제적으로는 항시 위험한 역류가 아예 발생되지 않도록 해야 하고, 또한 차압측정트랜스미터(23) 자체에서의 오차도 존재할 수 있다는 점 등을 고려하여 충진용기(3)측이 주입용기(2)측에 비해 조금 높은 고압상태로 되도록 맞추게 된다.

그러나, 조금 높은 압력으로 맞추되, 추후 충진용기/주입용기간 압력균등화밸브(16)를 열었을 때 해당 압력차이로 인해 가스화기(1)측에 악영향이 미치지 않게 되는 범위내에서 조금 압력이 높도록 해야 한다.

즉, 차압값이 0을 지나 조금 -측으로 이동되는 시점에서 미량가압밸브(21-1)는 닫혀지게 되며, 이 시점이 2단계 기준점이 되게 된다.

그 후, 차압측정트랜스미터(23)에서 측정되는 차압값의 변동(fluctuation)이 안정화되는 경과 시간 등을 고려하여 일정시간 이상 차압값이 일정하게 유지되는지를 확인하게 되며, 만약 이 과정에서 충진용기(3)측의 압력이 과다하게 상승되는 경우에는 벤트밸브(13)를 짧은 시간 개방한 다음 폐쇄하게 된다.

즉, 2단계 기준점과 3단계 기준점 사이 범위로 차압값이 적정하게 유지되도록 하게 되며, 이 적정범위내에 있는 시점에서 주입용기(2)측의 돔밸브(4)가 개방되어 충진용기(3)와 주입용기(2)측이 연통되게 된다.

한편, 본 발명에서는 이상과 같은 충진용기(3)에 대한 압력조절 방식을 이용하여 미분탄 재충진 과정을 자동화함으로써 기존에 수동작업에 의해 재충진함에 따라 발생되던 운전자의 조작 실수로 의한 사고를 예방하고 보다 안정적인 가스화기(1)의 운전이 가능하도록 하게 되는데, 이하에서는 그 자동화 제어방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 도 4는 본 발명에 따른 미분탄 공급장치의 미분탄 자동충진제어방법을 개괄적으로 설명하는 도면이다.

본 발명에 따른 미분탄공급장치의 미분탄 자동충진제어방법은,

미분탄 자동충진 여부 판단 및 시작 단계 Ⅰ(후술하는 단계 S1 ~ 단계 S2 포함),

상압충진 단계 Ⅱ(후술하는 단계 S3 ~ 단계 S14 포함),

가압충진 단계 Ⅲ(후술하는 단계 S15 ~ 단계 S33 포함),

추가충진 판단 및 완료 단계 Ⅳ(후술하는 단계 S34 ~ 단계 S35 포함)로 이루어지게 된다.

그리고, 전술한 상압충진 단계 Ⅱ(단계 S3 ~ 단계 S14)는,

미분탄 계량 단계 Ⅱ-1(단계 S3 ~ 단계 S7),

미분탄 공급 단계 Ⅱ-2(단계 S8 ~ 단계 S14)로 세부 구성되게 된다.

또한, 전술한 가압충진 단계 Ⅲ(단계 S15 ~ 단계 S33)는,

가압 및 압력조절 단계 Ⅲ-1(단계 S15 ~ 단계 S24),

미분탄 가압충진 단계 Ⅲ-2(단계 S25 ~ 단계 S33)로 세부 구성되게 된다.

여기서, 상기 가압 및 압력조절 단계 Ⅲ-1(단계 S15 ~ 단계 S24)는,

주가압 단계 Ⅲ-1-1(단계 S15 ~ 단계 S18),

미량가압 및 압력조절 단계 Ⅲ-1-2(단계 S19 ~ 단계 S21),

가압충진 조건조절 단계 Ⅲ-1-3(단계 S22 ~ 단계 S24)로 세부 구성되게 된다.

이하에서는 각 세부 단계들을 도 5(도 5a 내지 도 5c)를 참조로 순차적으로 설명하기로 한다.

먼저, 지속적으로 운전되는 가스화기(1)로 미분탄을 연속 공급함에 따라 주입용기(2)내의 미분탄량은 점차 감소되어 적정 한도 이하로 감소되게 되면, 주입용기(2)내의 로우 레벨스위치(17)가 이를 감지함으로써 미분탄 재충진 시점이 도래했음을 알리게 된다(S1).

그러면, 해당 신호를 확인한 운전자가 미분탄 자동충진 과정이 개시되도록 하거나, 자동적으로 자동충진 과정이 개시되게 된다(S2).

이어서, 분배호퍼(29)측 게이트밸브(27)가 수초간 개방된 다음 폐쇄되는 것에 의해 분배호퍼(29)로부터 하부측의 계량호퍼(24)내로 미분탄이 공급되게 되며(S3), 이 과정에서 분배호퍼(29)측 게이트밸브(27)가 개방되는 때에는 퍼지용 질소 공급밸브(28)가 개방되어 분배호퍼(29)내로 퍼지용 질소가 공급되게 됨으로써 분배호퍼(29)내에 고착되거나 브리징(bridging)되어 있는 미분탄도 원활히 하부측으로 배출되어 공급되게 된다(S4).

다음으로, 분배호퍼(29)로부터 계량호퍼(24)내로 공급된 미분탄은 그 양이 계량호퍼(24)측의 로드셀(26)에 의해 계량되게 되며(S5), 그 계량된 값이 적정한 무게값 이상인지가 판단되어(S6), 적정하지 않은 경우에는 전술한 단계 S3로 복귀하게 된다.

그리고, 만약 계량된 무게값이 적정 무게값 이상이어서 이상이 없는 경우에는 이어서 충진용기(3)측 돔밸브 기밀용 솔레노이드밸브(7)에 의해 돔밸브(5)로부터 기밀용 가스가 배출되어 해당 돔밸브(5)의 기밀상태가 해제되게 된 다음(S7), 충진용기(3)측 돔밸브(5)가 개방되게 되며(S8), 또한 이어서 계량호퍼(24)측 게이트밸브(25)가 개방되어(S9), 계량호퍼(24)내의 미분탄이 낙하되어 하부측의 충진용기(3)내로 공급되어 충진되게 됨과 동시에 계량호퍼(24) 내부는 비워지게 된다.

이 과정에서도, 계량호퍼(24)에 대한 무게변화는 계속적으로 로드셀(26)에서 계측되고 있으므로, 계량호퍼(24) 내부가 적정하게 비워지는 시점이 확인되게 되 면(S10), 개방되어 있던 계량호퍼(24)측의 게이트밸브(25)가 폐쇄되게 된다(S11).

이와 같이, 계량호퍼(24)내의 계량된 미분탄이 충진용기(3)내로 공급되어 충진용기(3)가 적정하게 채워지게 되면 충진용기(3)내의 레벨스위치(19)가 이를 감지하여(S12), 개방되어 있던 충진용기(3)측 돔밸브(5)가 폐쇄되도록 하게 되며(S13), 한편 전술한 단계 S12에서 계량호퍼(24)로부터 공급된 미분탄량이 부족하여 충진용기(3)내의 레벨스위치(19)가 감지하지 못하게 된다면, 분배호퍼(29)로부터 미분탄이 재차 공급되도록 하기 위해 전술한 단계 S3로 복귀하게 된다.

이어서, 전술한 바와 같이 충진용기(3)내로 미분탄이 적정하게 공급 완료되어 해당 충진용기(3)측 돔밸브(5)가 폐쇄되게 된(S11) 다음에는 돔밸브 기밀용 솔레노이드밸브(7)가 작동되어 해당 돔밸브(6)를 기밀시키게 되어(S14), 상압상태인 상부측의 계량호퍼(24)에 대한 해당 충진용기(3)의 내부적 연통이 완전히 차단되도록 하게 된다.

그리고, 개방되어 있던 충진용기(3)측 벤트밸브(13)가 폐쇄되게 되며(S15), 이어서 충진용기(3)측 주가압밸브(21)가 개방되어(S16), 가압용 질소가 충진용기(3)내로 공급되게 됨으로써, 충진용기(3)는 점차 가압되어 고압상태로 되게 된다.

이때, 점차 가압되는 충진용기(3)와, 항시 고압상태로 있게 되는 주입용기(2)간의 차압을 측정하는 충진용기/주입용기간 차압측정트랜스미터(23)가 충진용기(3)에 대한 가압과정에서 계속적으로 차압을 측정하여(S17), 주입용기(2)의 고압상태에 대하여 어느 정도 적정하게 근접하는 정도로 충진용기(3)가 가압되는 시점 에서, 충진용기(3)측의 주가압밸브(21)가 폐쇄되도록 하게 된다(S18).

이어서, 충진용기(3)측의 미량가압밸브(21-1)가 개폐를 반복하여(S19), 충진용기(3)에 대한 후반 가압이 실시되게 되며, 후반 가압이 완전히 실시되어 충진용기(3)의 고압상태가 주입용기(2)의 고압상태에 대해 기본적으로는 동일하면서 바람직하게는 조금 상회하게 되는 시점이 차압측정트랜스미터(23)에 의한 차압 측정을 통해 확인되게 되면(S20), 해당 시점에서 충진용기(3)측 미량가압밸브(21-1)의 개폐가 중지되게 된다(S21).

다음으로, 충진용기/주입용기간 차압측정트랜스미터(23)를 이용하여 충진용기(3)측의 고압상태가 주입용기(2)측의 고압상태에 대해 조금 상회하는 상태가 일정시간 이상 유지되는지가 확인되어(S22), 만약 일정시간 이상 적정 차압 상태가 유지되는 것이 확인되는 경우에는 이어서 충진용기/주입용기간 압력균등화밸브(16)가 개방되어(S25), 충진용기(3)와 주입용기(2)간의 압력이 균등화되게 된다.

그리고, 전술한 단계 S22에서, 만약 적정 차압 상태가 유지되지 못하게 된다면, 이어서 충진용기(3)측 벤트밸브(13)가 개방된 다음 폐쇄되는 것(S23)에 의해, 먼저 충진용기(3) 내부의 압력이 조금 감압된 후, 충진용기/주입용기간 차압측정트랜스미터(23)를 이용한 차압 확인을 통해 충진용기(3)의 가압정도가 어느 정도인지를 확인하여(S24), 확인되는 충진용기(3)의 가압정도 상태에 따라 이후 주가압밸브(21)를 개방하는 단계 S16이나 미량가압밸브(21-1)를 개방하는 단계 S19로 선택적으로 복귀되게 된다.

한편, 압력균등화밸브(16)가 개방되어 충진용기(3)와 주입용기(2)간의 압력 이 균등화되는 전술한 단계 S25 다음에는, 주입용기(2)측 돔밸브 기밀용 솔레노이드밸브(6)에 의해 주입용기(2)측 돔밸브(4)로부터 기밀용 가스가 배출되어 해당 돔밸브(4)의 기밀상태가 해제되게 된 후(S26), 주입용기(2)측 돔밸브(4)가 개방되어(S27), 충진용기(3)내의 미분탄이 하부측의 주입용기(2)내로 낙하 공급되어 충진되게 되며, 이때 충진용기(3)측의 교반기(12-1)가 작동되어 충진용기(3)내의 미분탄을 교반하게 됨으로써 미분탄의 배출이 원활히 이루어지도록 하게 된다(S28).

그리고, 이와 같이 충진용기(3)내의 미분탄이 주입용기(2)내로 낙하 공급되는 과정이 미리 설정되어 있는 시간동안 유지된(S29) 다음에는 주입용기(2)측 돔밸브(4)가 폐쇄되어(S30), 미분탄의 낙하 공급이 중지되게 된 후, 주입용기(2)측 돔밸브 기밀용 솔레노이드밸브(6)에 의해 주입용기(2)측 돔밸브(4)로 기밀용 가스가 주입되어 해당 돔밸브(4)가 기밀되게 되고(S31), 지금까지 개방되어 있던 압력균등화밸브(16)가 폐쇄되게 됨으로써(S32), 충진용기(3)와 주입용기(2)간의 내부적 연통이 완전히 차단되게 되며, 이어서 충진용기(3)측 벤트밸브(13)가 개방되어(S33) 충진용기(3) 내부는 상압상태로 되게 됨으로써, 다음 차례의 미분탄 재충진을 위해 대기하게 된다.

이로써, 주입용기(2)에 대한 미분탄 충진과정은 모두 완료되게 되는데, 즉 주입용기(2)내로 충진 완료된 미분탄량이 적정하여 해당 주입용기(2)내에 구비되어 있는 하이 레벨스위치(18)가 감지하는 경우(S34)에는 그대로 과정이 종료되게 되는 것이며(S35), 만약 충진된 미분탄량이 부족하여 하이 레벨스위치(18)가 감지하지 못하는 경우에는 분배호퍼(29)로부터 미분탄이 추가적으로 공급되도록 하기 위해 전술한 단계 S3로 복귀되게 된다.

덧붙여, 이상과 같이 주입용기(2)로의 미분탄의 재충진이 완료되게 되면, 물론 재충진된 해당 미분탄은 이후 스크류피더(9)의 작동 및 이송용 질소의 공급을 통해 운전중인 가스화기(1)내로 공급되게 된다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

본 발명에 따르면, 미분탄 재충진 과정이 자동화되게 되므로, 기존에 수동작업에 따라 운전자에게 불편함이 초래되고 조작 실수에 의해 사고가 유발되던 것이 방지될 수 있게 되며, 또한 주가압밸브 이외에 미량가압밸브를 추가적으로 이용하여 충진용기에 대한 가압을 1회에 정확하게 맞출 수 있게 되므로, 압력 불량에 따른 가스화기로의 악영향이 최소화되고 미분탄 재충진 시점이 원활히 결정될 수 있게 되어 가스화기의 안정적인 운전이 가능하도록 하게 되는 효과가 달성될 수 있다.

Claims

미분탄이 분배호퍼로부터 공급되어 계량호퍼에서 계량된 후, 상압상태의 충진용기로 충진되고, 상기 충진용기가 고압상태로 된 다음, 상기 충진용기로부터 주입용기로 충진된 후, 상기 주입용기로부터 가스화기로 공급되게 되는 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치에 있어서,

상기 충진용기의 가압을 위한 충진용기가압장치를 구비하되,

상기 충진용기가압장치는,

상기 충진용기의 가압에 사용될 가스를 저장하여 공급하는 가압용 가스저장탱크와,

상기 충진용기의 초기 가압시 개방되어 상기 충진용기를 일정 수준까지 가압하게 되는 주가압밸브와,

상기 충진용기의 후반 가압시 개방되어 상기 충진용기에 대한 미세 가압을 실시하게 되는 미량가압밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치.
제 1항의 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치에서의 미분탄 자동충진제어방법으로,

미분탄 자동충진 여부 판단 및 시작 단계 Ⅰ과,

상압충진 단계 Ⅱ와,

가압충진 단계 Ⅲ과,

추가충진 판단 및 완료 단계 Ⅳ를 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치의 미분탄 자동충진제어방법.
제 2 항에 있어서,

상기 상압충진 단계 Ⅱ는,

미분탄 계량 단계 Ⅱ-1과,

미분탄 공급 단계 Ⅱ-2를 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치의 미분탄 자동충진제어방법.
제 2 항에 있어서,

상기 가압충진 단계 Ⅲ는,

가압 및 압력조절 단계 Ⅲ-1과,

미분탄 가압충진 단계 Ⅲ-2를 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치의 미분탄 자동충진제어방법.
제 4 항에 있어서,

상기 가압 및 압력조절 단계 Ⅲ-1은,

주가압 단계 Ⅲ-1-1과,

미량가압 및 압력조절 단계 Ⅲ-1-2와,

가압충진 조건조절 단계 Ⅲ-1-3을 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치의 미분탄 자동충진제어방법.
제 2 항에 있어서,

상기 미분탄 자동충진 여부 판단 및 시작 단계 Ⅰ은,

상기 주입용기내의 소모된 미분탄량이 상기 주입용기내의 로우 레벨스위치에서 감지되는 단계 S1과,

상기 주입용기측 상기 로우 레벨스위치의 감지에 따라 자동충진 과정이 개시되는 단계 S2를 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치의 미분탄 자동충진제어방법.
제 3 항에 있어서,

상기 미분탄 계량 단계 Ⅱ-1은,

분배호퍼측 게이트밸브가 개방된 다음 폐쇄되어 상기 분배호퍼로부터 상기 계량호퍼내로 미분탄이 공급되는 단계 S3와,

상기 분배호퍼측 상기 게이트밸브 개방시 상기 분배호퍼내로 퍼지용 질소가 공급되는 단계 S4와,

상기 계량호퍼로 공급된 미분탄량이 상기 계량호퍼측의 로드셀에 의해 계량되는 단계 S5와,

상기 로드셀에서 계량된 무게값이 적정 무게값 이상인지가 판단되는 단계 S6 과,

상기 단계 S6에서의 판단 결과, 적정한 경우, 충진용기측 돔밸브의 기밀상태가 해제되는 단계 S7을 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치의 미분탄 자동충진제어방법.
제 3 항에 있어서,

상기 미분탄 공급 단계 Ⅱ-2는,

충진용기측 돔밸브가 개방되는 단계 S8과,

계량호퍼측 게이트밸브가 개방되어 상기 계량호퍼로부터 상기 충진용기로 미분탄이 공급되어 충진되게 됨과 아울러 상기 계량호퍼가 비워지는 단계 S9와,

상기 계량호퍼내의 미분탄의 무게를 측정하는 로드셀에서의 계측을 통해 상기 계량호퍼 내부가 비워지는 시점이 확인되는 단계 S10과,

상기 단계 S10에서 상기 계량호퍼 내부가 적정하게 비워지는 것이 확인되는 시점에서 상기 계량호퍼측 상기 게이트밸브가 폐쇄되는 단계 S11과,

상기 충진용기내에 공급되어 충진된 적정 미분탄량이 상기 충진용기내의 레벨스위치에서 감지되는 단계 S12와,

상기 충진용기측 상기 돔밸브가 폐쇄되는 단계 S13과,

상기 충진용기측 상기 돔밸브가 기밀화되는 단계 S14를 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치의 미분탄 자동충진제어방법.
제 5 항에 있어서,

상기 주가압 단계 Ⅲ-1-1은,

충진용기측 벤트밸브가 폐쇄되는 단계 S15와,

상기 충진용기측 주가압밸브가 개방되어 가압용 가스가 상기 충진용기내로 공급되게 됨으로써 상기 충진용기가 초기 가압되는 단계 S16과,

상기 충진용기의 초기 가압정도를 충진용기/주입용기간 차압측정트랜스미터가 차압으로 측정하여 적정한지 판단하는 단계 S17과,

상기 단계 S17에서 판단 결과, 적정한 경우, 상기 주가압밸브가 폐쇄되는 단계 S18를 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치의 미분탄 자동충진제어방법.
제 5 항에 있어서,

상기 미량가압 및 압력조절 단계 Ⅲ-1-2는,

충진용기측 미량가압밸브가 개폐를 반복하여 상기 충진용기에 대한 후반 가압이 실시되는 단계 S19와,

상기 충진용기의 후반 가압정도를 충진용기/주입용기간 차압측정트랜스미터가 차압으로 측정하여 적정한지 판단하는 단계 S20과,

상기 단계 S20에서 판단 결과, 적정한 경우, 상기 미량가압밸브가 폐쇄되는 단계 S21을 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치의 미분탄 자동충진제어방법.
제 5 항에 있어서,

상기 가압충진 조건조절 단계 Ⅲ-1-3은,

충진용기/주입용기간 차압측정트랜스미터를 이용한 차압 측정을 통해 상기 충진용기의 적정 가압된 상태가 일정시간 유지되는지가 확인되는 단계 S22와,

상기 단계 S22에서 확인 결과, 유지되지 않는 경우, 상기 충진용기측 벤트밸브가 개방된 다음 폐쇄되어 상기 충진용기의 압력이 조금 감압되는 단계 S23과,

상기 충진용기/주입용기간 차압측정트랜스미터를 이용한 차압 측정을 통해 상기 충진용기내의 가압정도를 확인하여 상기 충진용기에 대한 주가압밸브를 이용하는 가압 단계나 미량가압밸브를 이용하는 가압 단계로 복귀하도록 하는 단계 S24를 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치의 미분탄 자동충진제어방법.
제 4 항에 있어서,

상기 미분탄 가압충진 단계 Ⅲ-2는,

충진용기/주입용기간 차압측정트랜스미터를 이용한 차압 측정을 통해 상기 충진용기측의 적정 가압된 상태가 일정시간 유지되는지가 확인된 후, 충진용기/주입용기간 압력균등화밸브가 개방되어 상기 충진용기와 상기 주입용기간의 압력이 균등화되게 되는 단계 S25와,

상기 주입용기측 돔밸브의 기밀상태가 해제되는 단계 S26과,

상기 주입용기측 상기 돔밸브가 개방되어 상기 충진용기로부터 상기 주입용기로 미분탄이 공급되는 단계 S27과,

상기 단계 S27 진행시, 상기 충진용기내의 교반기가 작동되어 상기 충진용기로부터 미분탄이 원활히 배출되도록 하는 단계 S28과,

상기 단계 S27에서의 상기 돔밸브의 개방이 설정되어 있는 시간동안 유지되는 단계 S29와,

상기 주입용기측 상기 돔밸브가 폐쇄되는 단계 S30와,

상기 주입용기측 상기 돔밸브가 기밀화되게 되는 단계 S31과,

상기 충진용기/주입용기간 압력균등화밸브가 폐쇄되는 단계 S32와,

상기 충진용기측 벤트밸브가 개방되는 단계 S33을 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치의 미분탄 자동충진제어방법.
제 2 항에 있어서,

상기 추가충진 판단 및 완료 단계 Ⅳ는,

상기 주입용기내로 충진된 미분탄량이 적정하여 상기 주입용기내의 하이 레벨스위치가 감지하는 단계 S34와,

미분탄 자동충진 과정이 종료되는 단계 S35를 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄가스화기 시스템의 미분탄 공급장치의 미분탄 자동충진제어방법.