KR100786317B1 - 가스화 용융로 시스템의 분진포집장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스화 용융로 시스템의 분진포집장치에 관한 것이다.

본 발명은, 가스화 용융로에서 배출되는 고온, 고압의 합성가스중에 함유되어 있는 분진을 제거하기 위해 밀폐된 하우징내에 집진필터가 수직방향으로 복수개 구비되고 상기 집진필터와 상기 하우징의 내벽 사이에는 상기 합성가스를 선회 이동시키기 위한 격벽이 구비되며 상기 격벽에 대응되는 상기 하우징의 측벽상에는 상기 합성가스가 유입되는 유입구가 구비되는 가스화 용융로 시스템의 분진포집장치에 있어서, 상기 격벽과 상기 하우징의 내벽 사이의 통로에 구비되어 상기 합성가스의 흐름에 일부 저항을 주며 전체적으로 균일하게 관통공이 형성되는 다공판인 일부차단수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 선회공간부를 통한 조대 분진의 1차적 제진과 함께 집진필터를 통한 미세 분진의 2차적 제진이 실시되게 됨과 아울러, 집진필터들에 대한 합성가스의 균등 공급이 가능하게 되므로, 제진효율이 대폭 향상될 수 있음은 물론, 집진필터의 파손을 방지할 수 있게 되고, 집진필터의 세정 주기를 연장시킬 수 있음에 따라 세정용 질소가스의 첨가에 따른 합성가스의 조성 변화를 방지하여 후속공정의 안정성도 확보할 수 있는 효과가 있다.

가스화, 용융로, 배기, 합성, 가스, 분진, 포집, 제진, 집진, 필터, 격벽, 선회, 역세정

Description

가스화 용융로 시스템의 분진포집장치{ASH COLLECTING APPARATUS OF A GASIFICATION MELTING FURNACE SYSTEM}

도 1은 종래의 가스화 용융로 시스템의 분진포집장치를 보여주는 개략도,

도 2는 도 1의 A선 절단에 따른 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 가스화 용융로 시스템의 분진포집장치를 보여주는 개략도,

도 4는 도 3의 B선 절단에 따른 단면도,

도 5는 도 3의 "C" 부분에 대한 확대도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1, 1' : 유입구 2 : 하우징

3 : 흡기실 4 : 배기실

5 : 집진필터 5-1 : 집진 부하량 과다 집진필터

6 : 격리고정판 7 : 벤츄리

8 : 역세정용 질소가스 배관 9 : 유출구

10 : 분진배출구 11 : 분진 함유 합성가스

12 : 격벽 13 : 다공판

13a : 관통공 14 : 선회공간부

본 발명은 가스화 용융로 시스템의 분진포집장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 격벽을 구비하여 격벽 내부 공간을 통해 합성가스가 선회 이동되면서 1차적으로 함유된 조대 분진이 제진되도록 하고, 이후 2차적으로 집진필터를 통해 미세 분진이 제진되도록 하게 되는 가스화 용융로 시스템의 분진포집장치에 관한 것이다.

일반적으로, 가스화 용융로 시스템에서는 다양한 물성과 성상을 갖는 가연성 폐기물 등을 가스화 용융로에서 용융하게 되면, 고온, 고압상태의 분진 함유 합성가스(배기가스)가 배출되게 되는 바, 이러한 합성가스중에 함유되어 있는 분진을 원활히 제거한 다음, 해당 합성가스를 후속공정으로 공급하여 화학연료로서 이용되도록 하게 된다.

이때, 가스화 용융로에서 배출되는 배기가스인 합성가스중에 함유되어 있는 분진을 포집하여 제거하기 위하여 분진포집장치가 이용되게 되며, 이를 도 1에 나타낸다.

분진포집장치는, 밀폐되어 내부에 소정 공간을 형성하는 원통형의 하우징(2)을 구비하며, 해당 하우징(2) 내부는 상부측에 수평방향으로 구비되는 격리고정판(6)에 의해 상부 공간부와 하부 공간부로 구획되게 되고, 하부 공간부는 분진 함유 합성가스(11)가 흡입되게 되는 흡기실(3)이 되게 되고, 상부 공간부는 분진이 제거 된 합성가스가 통과하게 되는 배기실(4)이 되게 된다.

그리고, 흡기실(3) 하부측의 하우징(2)의 측벽에는 분진을 함유하는 합성가스(11)가 유입되게 되는 유입구(1)가 형성되게 되고, 배기실(4)의 상단부에는 분진이 제거된 합성가스가 유출되게 되는 유출구(9)가 형성되게 된다.

또한, 흡기실(3) 내부에는 전술한 격리고정판(6)에 그 상단부가 관통되는 방식으로 고정되도록 복수개의 집진필터(5)가 수직방향으로 구비되게 되며, 이 집진필터(5)는 원주방향을 따라 서로 일정간격씩 이격되도록 구비되게 되고, 물론 이들 집진필터(5)는 통과되는 합성가스중에 함유되어 있는 분진을 여과하게 포집하게 된다.

나아가, 격리고정판(6)의 상면상으로 조금 돌출되는 부분의 각 집진필터(5)에 대해서는 포집에 따라 부착되게 되는 분진들을 탈락시켜 제거하기 위한 수단으로서 벤츄리(venturi)(7)가 대응되게 하나씩 구비되게 되며, 이들 벤츄리(7)는 역세정용 질소가스 배관(8)에 모두 연결되어 있어, 역세정용 질소가스 배관(8)으로부터 공급되는 질소가스를 해당하는 집진필터(5)측으로 하향되도록 분사하게 됨으로써, 집진필터(5)상에 부착되어 있는 분진들이 탈락되어 제거되도록 하게 된다.

덧붙여, 전술한 흡기실(3)의 하단부에는 전술한 벤츄리(7)의 작용을 통해 집진필터들(5)로부터 탈락되어 낙하되게 되는 분진이 외부로 배출되도록 하기 위한 분진배출구(10)가 형성되어 있다.

따라서, 그 작용은, 가스화 용융로(미도시)의 출구로부터 배출되는 고온, 고압상태의 분진 함유 합성가스(11)는 하우징(2)의 하부측에 형성되어 있는 유입구 (1)를 통해 흡기실(3) 내부로 유입되게 되며, 흡기실(3)의 하부측으로 유입된 분진 함유 합성가스(11)는 상승하는 흐름, 즉 상승류를 형성하게 되고, 이에 따라 분진 함유 합성가스(11)가 상승되면서 수직방향으로 구비되어 있는 복수개의 집진필터(5)를 하부측에서 상부측으로 통과하게 되고, 이 과정에서 합성가스중에 함유되어 있는 분진은 집진필터들(5)에서 포집되어 제거되게 되며, 함유된 분진이 제거된 합성가스는 집진필터(5)의 상단부를 통해 배기실(4)내로 배출되어 유입되게 되고, 배기실(4)로 유입된 합성가스는 이후 계속적으로 상승하여 결국 배기실(4) 상단부의 유출구(9)를 통해 유출되어 후속공정으로 이송되게 된다.

그리고, 이상과 같은 분진 포집 공정이 진행됨에 따라, 집진필터들(5)에는 포집된 분진들이 부착되게 되고, 시간이 지남에 따라 부착된 분진들에 의하여 점차 분진포집능이 저하되게 되므로, 일정시간마다 집진필터들(5)에 부착된 분진을 탈락시켜 제거하게 된다.

이를 위해, 분진 포집 공정이 진행되고 있는 도중에 한개 또는 두개씩의 집진필터(5)에 대하여 대응하는 벤츄리(7)에서 하향되도록(합성가스의 흐름과는 역방향) 질소가스가 분사되어 집진필터(5)에 부착되어 있는 분진을 주기적으로 제거하게 되며, 이로써 집진필터들(5)의 분진포집능이 양호하게 유지되도록 할 수 있고, 물론 이때 벤츄리(7)에서 분사되는 질소가스는 역세정용 질소가스 배관(8)으로부터 공급되게 된다.

즉, 일 예로, 두개의 집진필터(5)에 대해 (역)세정이 실시되었다면, 이후 일정시간 경과후 다음의 두개의 집진필터(5)에 대해 (역)세정이 실시되는 순환 사이 클 방식을 통해 전체적으로 세정이 실시되게 된다.

그리고, 이러한 세정을 통해 집진필터들(5)로부터 탈락되는 분진들은 낙하하여 흡기실(3) 하단부에 형성되어 있는 분진배출구(10)를 통해 외부로 배출되게 된다.

그러나, 이상과 같은 종래의 분진포집장치에서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 유입구(1)를 통해 흡입되는 분진 함유 합성가스(11)는 고온, 고압상태인데 해당 합성가스가 직접 집진필터(5)에 접촉하게 되므로, 고온, 고압의 합성가스(11)에 의해 집진필터들(5)이 손상되어 그 수명이 저하되게 되는 문제점이 있었다.

즉, 합성가스(11)의 고온상태는 집진필터(5)에 대해 열적 손상을 가하게 되고, 합성가스(11)의 고압상태는 집진필터(5)에 대해 기계적인 타격을 가해 마모 등을 일으키게 되므로, 집진필터(5)의 내구성을 저하시키게 되는 것으로, 이러한 문제점은 합성가스(11)가 유입되는 유입구(1)에 근접되도록 위치되어 있는 집진필터들(5-1)에서 더욱 심각하게 발생되게 된다.

둘째, 흡입되는 합성가스(11)중에 함유되어 있는 모든 분진들은 다른 포집수단이 없으므로 모두 집진필터(5)에서 포집되게 되고, 이에 따라 집진필터(5)에의 분진 부하량이 가중되게 되어, 질소가스를 이용하는 세정 주기도 빨라지게 됨으로써, 세정시 분사되는 질소가스가 합성가스(11)에 다량 첨가되게 되어, 합성가스(11)의 조성을 비바람직하게 변화시키게 됨으로써, 해당 합성가스(11)를 이용하는 후속공정의 안정성을 해치게 되는 문제점도 있었다.

세째, 분진 함유 합성가스(11)가 하부측 유입구(1)를 통해 흡입됨에 따라, 해당 유입구(1) 근방에 위치하고 있는 집진필터들(5-1)에만 합성가스(11)가 집중되게 되므로, 해당 부분의 집진필터들(5-1)에만 분진 부하량이 더욱 가중되게 됨으로써, 전체적인 집진효율을 저하시키게 됨과 아울러, 해당 부분의 집진필터들(5-1)의 내구성을 심각하게 저하시키게 되는 문제점도 있었다.

즉, 흡기실(3)내에 균등하게 구비되어 있는 복수개의 집진필터들(5)에 대하여 흡입된 합성가스(11)가 고르게 분산되어 공급되지 못하고, 일측의 것들(5-1)에만 편중되게 공급되는 문제점이 있었다.

이 점과 관련하여, 분진 부하가 가중되는 집진필터(5-1)에 대해서는 세정하더라도 탈진되지 않는 분진층이 잔존하게 되고, 또한 이러한 잔존 분진층에는 이후에도 계속적으로 분진들이 누적되게 됨으로써, 심한 경우 인접하는 집진필터들(5-1)의 잔존 분진층간이 서로 이어지는 애쉬 브리지(ash bridge) 현상이 발생되게 됨으로써, 애쉬 브리지가 형성된 부분과 탈진된 부분과의 경계에서 차가운 역세정 질소가스에 의한 열적 피로도가 가중되게 됨으로써, 해당 부분에서 쉽게 파손이 발생되게 되는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 집진필터와 하우징 내벽 사이에 격벽을 설치하여 고온, 고압상태의 분진 함유 합성가스가 직접적으로 분진필터에 공급되지 않도록 하면서, 흡입되는 합성가스가 먼저 격벽 내부의 통로를 따라 선회 이동되면서 사이클론(cyclone) 작용을 통해 함유된 조대 분진이 제거되도록 하고, 이후 조대 분진이 제거된 합성가스가 집진필터측에 공급되어 함유된 미세 분진이 제거되도록 함으로써, 전반적으로 집진필터의 수명이 연장되도록 하면서, 집진효율도 향상되도록 하고, 안정적인 공정 수행도 가능하도록 하게 되는 가스화 용융로 시스템의 분진포집장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가스화 용융로 시스템의 분진포집장치는, 가스화 용융로에서 배출되는 고온, 고압의 합성가스중에 함유되어 있는 분진을 제거하기 위해 밀폐된 하우징내에 집진필터가 수직방향으로 복수개 구비되고 상기 집진필터와 상기 하우징의 내벽 사이에는 상기 합성가스를 선회 이동시키기 위한 격벽이 구비되며 상기 격벽에 대응되는 상기 하우징의 측벽상에는 상기 합성가스가 유입되는 유입구가 구비되는 가스화 용융로 시스템의 분진포집장치에 있어서, 상기 격벽과 상기 하우징의 내벽 사이의 통로에 구비되어 상기 합성가스의 흐름에 일부 저항을 주며 전체적으로 균일하게 관통공이 형성되는 다공판인 일부차단수단을 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 3은 본 발명에 따른 가스화 용융로 시스템의 분진포집장치를 보여주는 개략도이다.

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

흡기실(3) 내부의 상부측에 위치하는 격리고정판(6)에 현수되는 방식으로 원통형태의 하우징(2) 내부에는 원주방향을 따라 서로 일정간격 이격되도록 복수개의 집진필터들(5)이 수직방향으로 구비되게 되는데, 본 발명에서는 이러한 집진필터들(5)을 외측에서 감싸도록 집진필터들(5)과 하우징(2)의 내벽 사이에 추가적으로 원통형의 격벽(12)이 구비되게 됨과 아울러, 구비되는 해당 격벽(12)에 대응되는 하우징(2)의 측벽상에 유입구(1')가 구비되게 된다.

그리고, 도 4에 나타낸 바와 같이, 격벽(12)과 하우징(2)의 내벽 사이에 형성되는 통로인 선회공간부(14)에는 해당 통로를 차단하도록 원주방향을 따른 일정간격마다 다공판(13)이 수직방향으로 구비되게 되며, 해당 다공판(13)상에는 도 5의 부분 확대도를 통해 나타낸 바와 같이, 전체적으로 균일하게 관통공(13a)이 형성되어 있다.

따라서, 가스화 용융로(미도시)의 출구로부터 배출되는 고온, 고압상태의 분진 함유 합성가스(11)는 흡기실(3) 상부측에 형성되어 있는 유입구(1')를 통해 격벽(12)과 하우징(2) 내벽 사이의 선회공간부(14)내로 유입되어, 선회공간부(14)를 따라 유도되어 선회 이동되면서 소정의 원심력을 갖고 격벽(12)의 측면 및 선회공간부(14)내에 구비되어 있는 다공판(13)에 강하게 부딪히게 됨으로써, 함유되어 있 는 상대적으로 입자크기가 큰 조대 분진들이 부딪힘에 따라 낙하되어 제진되도록 하게 되며, 낙하되는 조대 분진들은 흡기실(3) 하단부에 형성되어 있는 분진배출구(10)를 통해 외부로 배출되게 된다.

그리고, 이때 선회공간부(14)를 통해 합성가스(11)가 이동되는 과정에서 합성가스(11)는 재분포되어 편중됨 없는 균일한 분포를 이루게 되며, 이와 같은 균일 분포 작용은 선회공간부(14)내에 구비되어 있는 다공판(13)의 존재에 의해 더더욱 확실하게 실시되게 되고, 즉 합성가스(11)의 일부는 다공판(13)의 관통공들(13a)을 통해 그대로 진행되나 그 나머지 일부는 다공판(13)의 폐쇄된 부분에 부딪혀 확산된 다음 진행하는 과정을 반복하게 되므로, 더더욱 균일하게 분포될 수 있게 되는 것이다.

이어서, 선회공간부(14)를 통해 선회 이동되어 결국 선회공간부(14)의 개방된 하단부측으로 이동되는 합성가스(11)는 해당하는 선회공간부(14)의 하단부측에서 유출되어 흡기실(3)내로 유입되게 되며, 유입된 합성가스(11)는 흡기실(3)내에서 상승하는 흐름, 즉 상승류를 형성하여 상승되면서 수직방향으로 구비되어 있는 복수개의 집진필터들(5)을 하부측에서 상부측으로 통과하면서 잔존되어 있는 미세 분진들이 집진필터들(5)에 의해 포집되어 제거되게 되고, 이에 따라 미세 분진까지 완전하게 제거된 합성가스는 이후 집진필터들(5)의 상단부를 통해 배기실(4)내로 배출되어 유입되게 된 후, 계속적으로 상승하여 종국에는 배기실(4)의 상단부에 구비되어 있는 유출구(9)를 통해 유출되어 후속공정으로 이송되게 된다.

물론, 이상과 같은 분진 포집 공정이 진행됨에 따라, 집진필터들(5)상에는 포집된 미세 분진들이 부착되어 분진 포집능을 저하시키게 되므로, 부착된 해당 분진들을 제거시키기 위하여 종래와 동일하게 주기적으로 벤츄리(7)를 통한 역세정이 실시되게 된다.

이로써, 본 발명에 따르면, 선회공간부(14)를 통해 1차적으로 조대 분진들이 제거되고, 이후 2차적으로 잔존하는 미세 분진들이 집진필터(5)에서 포집되어 제거되게 되므로, 전체적으로 제진효율이 대폭 향상되게 되면서, 집진필터(5)에의 분진 부하량도 감소되게 된다.

그리고, 집진필터(5)에의 분진 부하량 감소에 따라 질소가스를 이용하는 역세정 주기도 상대적으로 연장될 수 있게 되므로, 질소가스의 다량 첨가에 따른 합성가스(11)의 조성 변화도 방지하여 해당 합성가스(11)를 화학연료로서 이용하게 되는 후속공정의 안정성도 확보할 수 있게 된다.

또한, 유입구(1')를 통해 유입되는 고온, 고압상태의 합성가스(11)가 직접 집진필터(5)로 공급되지 않게 되므로, 고온, 고압상태의 합성가스(11)에 의해 집진필터(5)가 손상되는 것도 방지할 수 있게 된다.

나아가, 선회공간부(14) 및 그 내부에 구비되는 다공판(13)의 작용을 통해 합성가스는 편중됨 없이 집진필터들(5)에 균등하게 공급될 수 있게 되므로, 집진필터(5)가 부분적으로 파손되는 문제도 방지할 수 있게 된다.

덧붙여, 전술한 격벽(12) 및 다공판(13)의 재질로는 합성가스(11)의 고온, 고압상태에 대한 내구성이 우수하면서도, 합성가스(11)중에 함유되어 있는 부식성 성분에 대한 내구성도 양호한 금속재질이 이용될 수 있으며, 바람직하게는 스테인 레스(sus) 재질이 이용될 수 있다.

그리고, 도 3에서 유입구(1')가 격벽(12)의 중간 정도의 높이에 구비되는 것으로 나타내었는데, 이는 너무 하부측에 구비되지만 않는다면 충분한 1차 제진 효과 및 균일 분포 효과를 제공할 수 있기 때문이다.

또한, 도 3에서 집진필터(5)에 대하여 상대적으로 격벽(12)의 길이가 짧은 것으로 나타내었으나, 이는 격벽(12)의 길이가 너무 길게 된다면 자중이 무겁게 되어 격리고정판(6)과의 고정 개소에서 파손이 발생될 수 있고, 자유단으로 되는 그 하단부가 유동되는 합성가스(11)의 영향으로 진동되어 여러 부수적인 문제점을 야기시킬 수 있기 때문에, 이러한 점들을 고려하여 그와 같이 구성시킨 것이다.

나아가, 선회공간부(14)내를 통해 이동되는 합성가스(11)의 흐름에 강제적으로 일부 저항을 주기 위하여 다공판(13)이 구비되는 것으로 하였으나, 이와 같은 일부차단수단으로는 다공판(13) 형태 이외에도 이동되는 합성가스(11)의 일부는 원활히 통과시키면서 또한 일부는 원활히 통과시키지 않을 수 있는 것이라면 어떠한 형태의 것이라도 채용될 수 있음은 물론이다.

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, 선회공간부를 통한 조대 분진의 1차적 제진과 함께 집진필터를 통한 미세 분진의 2차적 제진이 실시되게 됨과 아울러, 집진필터들에 대한 합성가스의 균등 공급이 가능하게 되므로, 제진효율이 대폭 향상될 수 있음은 물론, 집진필터의 파손을 방지할 수 있게 되고, 집진필터의 세정 주기를 연장시킬 수 있음에 따라 세정용 질소가스의 첨가에 따른 합성가스의 조성 변화를 방지하여 후속공정의 안정성도 확보할 수 있는 효과가 달성될 수 있다.

Claims (2)

1. 가스화 용융로에서 배출되는 고온, 고압의 합성가스중에 함유되어 있는 분진을 제거하기 위해 밀폐된 하우징내에 집진필터가 수직방향으로 복수개 구비되고 상기 집진필터와 상기 하우징의 내벽 사이에는 상기 합성가스를 선회 이동시키기 위한 격벽이 구비되며 상기 격벽에 대응되는 상기 하우징의 측벽상에는 상기 합성가스가 유입되는 유입구가 구비되는 가스화 용융로 시스템의 분진포집장치에 있어서,

   상기 격벽과 상기 하우징의 내벽 사이의 통로에 구비되어 상기 합성가스의 흐름에 일부 저항을 주며 전체적으로 균일하게 관통공이 형성되는 다공판인 일부차단수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스화 용융로 시스템의 분진포집장치.
2. 삭제

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