KR101100135B1 - Coal gasifier for char recycle and the method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 석탄 촤 재순환을 이용한 석탄 가스화 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 석탄 가스화기의 연료인 미분탄 중에 가스화 반응이 완료되지 못하고 회분 형태로 배출된 석탄 촤를 재순환 시켜서 탄소 전환율(carbon conversion)을 높일 수 있는 기술에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 가스화기 내에서 미분탄의 가스화 반응을 일으켜 합성가스를 생성하는 석탄 가스화 장치에 있어서, 가스화 반응이 완료되지 못하여 상기 가스화기 외부의 촤 용기에 회분형태로 배출된 석탄 촤를, 다시 상기 가스화기에 공급하여 재순환 시키는 것을 특징으로 하는 석탄 촤 재순환을 위한 석탄 가스화 장치가 제공된다.
The present invention relates to a coal gasification apparatus using a coal char recycle and a method thereof, and more particularly, carbon conversion rate is recycled by recycling the coal char discharged in the form of ash without the completion of gasification reaction in the pulverized coal which is the fuel of the coal gasifier. It relates to a technology that can increase the conversion).
According to the present invention, in a coal gasifier which generates a synthesis gas by gasifying coal powder in a gasifier, the coal char discharged in the form of ash to a steam vessel outside the gasifier after the gasification reaction is not completed is again produced. Provided is a coal gasifier for coal char recycle, characterized in that the recirculation is supplied to the gasifier.

Description

석탄 촤 재순환을 위한 석탄 가스화 장치 및 그 방법{COAL GASIFIER FOR CHAR RECYCLE AND THE METHOD THEREOF}Coal gasifier and its method for recirculation of coal {{COAL GASIFIER FOR CHAR RECYCLE AND THE METHOD THEREOF}

본 발명은 석탄 촤 재순환을 이용한 석탄 가스화 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 석탄 가스화기의 연료인 미분탄 중에 가스화 반응이 완료되지 못하고 회분 형태로 배출된 석탄 촤를 재순환 시켜서 탄소 전환율(carbon conversion)을 높일 수 있는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a coal gasification apparatus using a coal char recycle and a method thereof, and more particularly, carbon conversion rate is recycled by recycling the coal char discharged in the form of ash without the completion of gasification reaction in the pulverized coal which is the fuel of the coal gasifier. It relates to a technology that can increase the conversion).

석탄 가스화 복합발전(IGCC : Integrated Gasification Combined Cycle)이란 석탄을 가스화한 후 이를 이용하여 복합발전소를 운전하는 발전기술을 말한다. 즉, 석탄을 고온, 고압 아래에서 수소와 일산화탄소를 주성분으로 한 합성가스로 전환한 뒤 합성가스 중에 포함된 분진과 황 화합물 등 유해물질을 제거하고 천연가스와 유사한 수준으로 정제하여 전기를 생산하는 친환경 발전 기술인 것이다.Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC) refers to power generation technology that operates coal-fired power plants after gasification. In other words, it converts coal into a synthesis gas composed mainly of hydrogen and carbon monoxide under high temperature and high pressure, removes harmful substances such as dust and sulfur compounds contained in the synthesis gas, and purifies to a level similar to natural gas to produce electricity. It is a development technology.

IGCC는 석탄으로부터 합성가스를 생성하는 가스화공정, 합성가스에 포함된 입자 및 황 화합물 등을 제거하여 청정한 합성가스를 만드는 정제공정 및 가스 터빈과 스팀 터빈으로 구성된 복합발전 공정 등으로 나누어진다. The IGCC is divided into a gasification process that generates syngas from coal, a purification process that removes particles and sulfur compounds contained in the syngas, and a clean synthesis gas, and a combined power generation process consisting of a gas turbine and a steam turbine.

IGCC 발전방식은 기존의 미분탄 발전방식에 비해 발전효율의 증대로 인한 20% 내외의 이산화탄소 저감 효과를 얻을 수 있다. 그리고 대기오염물질인 SOx를 95%이상, NOx 발생량을 70%이상 줄일 수 있다. 따라서 우리나라와 같이 국내 에너지원을 해외로부터 거의 전량 수입하는 입장에서는 석탄의 발전 연료로서의 사용이 필수적이고, 이에 대하여 최소한 21세기중반까지 예상되는 환경 규제치를 만족시킬 수 있는 IGCC와 같은 발전방식이 선택될 수밖에 없는 현실이다. The IGCC power generation method can reduce carbon dioxide by around 20% due to the increase in power generation efficiency compared to the conventional pulverized coal power generation method. And it can reduce the air pollutant SOx more than 95% and NOx generation more than 70%. Therefore, in terms of importing almost all domestic energy sources from abroad, such as Korea, it is essential to use coal as a fuel for generation, and thus, a power generation method such as IGCC that can satisfy environmental regulations expected by at least the mid-21st century will be selected. There is no choice but to reality.

IGCC 기술은 수소와 일산화탄소가 주성분인 합성가스를 생산하며, 필요에 따라 수소를 분리, 정제하여 비료 등의 공업원료와 발전효율이 60% 이상까지 이르는 가스화복합 연료전지(IGFC: Integrated Gasification Fuel Cell)의 원료가스로도 사용된다. 또한, IGCC 기술을 통해서는 석탄내 환경오염의 주성분인 황성분을 유용한 상품으로서 판매할 수 있는 순수 유황으로 회수할 수 있다는 큰 장점이 있다. IGCC technology produces syngas mainly composed of hydrogen and carbon monoxide, and separates and purifies hydrogen as needed to produce industrial raw materials such as fertilizers and power generation efficiency up to 60% or more (IGFC: Integrated Gasification Fuel Cell) It is also used as raw material gas. In addition, the IGCC technology has the great advantage that the sulfur component, which is the main component of environmental pollution in coal, can be recovered as pure sulfur that can be sold as a useful product.

일반적으로 석탄가스를 생성하는 가스화기는 고정층 가스화기, 유동층 가스화기, 분류층 가스화기로 분류된다.In general, gasifiers that produce coal gas are classified into fixed bed gasifiers, fluidized bed gasifiers, and fractionated bed gasifiers.

고정층 가스화기는 미분탄이 반응기의 상부에서 공급되어 서서히 하부로 내려오며 증기 및 산화제는 하부에서 공급되어 상부로 이동함으로써 미분탄이 상승가스에 의해 순차적으로 건조, 휘발, 가스화, 연소반응 등의 과정을 거치는 구조로 되어 있다. 이러한 고정층 가스화기는 높은 열회수, 높은 탄소 전환율(carbon conversion), 낮은 산화제 요구량, 양호한 부하 조절성 등의 우수성을 가지고 있으나 가스화기내에서의 석탄 체류시간이 상당히 길기 때문에 대용량화 하기는 어렵다.Fixed-bed gasifier is a structure in which pulverized coal is supplied from the upper part of the reactor and gradually descends to the bottom, and steam and oxidant are supplied from the lower part and moved to the upper part, so that the pulverized coal is sequentially dried, volatilized, gasified, and burned by the rising gas. It is. Such fixed bed gasifiers have high heat recovery, high carbon conversion, low oxidant demand, good load control, etc., but the capacity of coal is difficult because of the long residence time of coal in the gasifier.

유동층 가스화기는 가스화기 내부로 공급되는 미분탄이 산화제와 유동화 상태에서 반응하여 석탄가스를 생성하는 구조로 되어 있다. 유동층 가스화기내에서는 미분탄과 가스가 균일하게 혼합되므로 열전달 및 물질전달이 고정층 가스화기에 비해 빠른 속도로 일어나므로 대용량화가 가능하다.The fluidized bed gasifier has a structure in which pulverized coal supplied into the gasifier reacts with an oxidant in a fluidized state to generate coal gas. In the fluidized bed gasifier, pulverized coal and gas are uniformly mixed, so heat transfer and mass transfer occur at a higher speed than the fixed bed gasifier, thereby enabling a large capacity.

분류층 가스화기는 미분탄과 산화제가 같은 방향으로 공급되며, 미분탄과 산화제 및 증기가 매우 빠른 속도로 가스화기내에 유입된다. 이러한 분류층 가스화기는 다른 형태의 가스화기(고정층 및 유동층 가스화기)에 비해서 산소 요구량이 많고 고온에서 석탄가스화 반응이 진행되므로 석탄중의 회분(ash)은 주로 용융 상태로 중력에 의해 가스화기 하부로 흘러내려와 냉각되어 고체 상태의 슬래그(slag)로 방출된다. 분류층 가스화기의 경우는 탄소 전환율이 특히 좋으며 석탄의 가스화기내 체류시간이 매우 짧아서 대용량화가 가능하다. 분류층 가스화기에 있어서 산소방식을 채택한 경우에는 공기분리장치가 추가로 요구되어 상당히 많은 전력이 필요하게 되나 단위부피당 열용량이 고정층 및 유동층 가스화기에 비해 높기 때문에 대용량의 발전설비용 가스화기 제작에도 다른 형태의 가스화기에 비해 가장 용이하다.The fractionated bed gasifier is supplied with pulverized coal and oxidant in the same direction, and pulverized coal, oxidant and vapor are introduced into the gasifier at a very high speed. Compared with other types of gasifiers (fixed bed and fluidized bed gasifiers), the fractionated bed gasifier has more oxygen demand and coal gasification reaction proceeds at a high temperature, so the ash in coal is mainly melted and moved to the bottom of the gasifier by gravity. It flows down, cools and is released as a slag in the solid state. In the case of the fractionated bed gasifier, the carbon conversion rate is particularly good, and the residence time of coal in the gasifier is very short, thereby enabling a large capacity. In case of adopting the oxygen method in the fractionation bed gasifier, an additional air separation device is required, which requires a lot of electric power.However, since the heat capacity per unit volume is higher than that of the fixed bed and fluidized bed gasifiers, the gasifier for large-capacity power generation facilities is different. It is the easiest compared to the type gasifier.

일반적인 분류층 가스화기의 경우 고온에서 석탄에 포함된 불연물을 용융시켜 슬래그형태로 배출하게 되는데, 원활한 슬래그의 배출을 위해서는 석탄에 포함된 불연물의 성분에 따라 다소 차이가 있지만 가스화기 내부와 슬래그 배출부에서는 1,500℃ 이상의 고온 유지가 필요하게 된다. 따라서 고온에서 견딜 수 있는 고가의 내화재를 여러 겹으로 시공하여 고온에 대비하고 있는 실정이다.In general, the fractionated bed gasifier melts the incombustibles contained in coal at high temperature and discharges them in slag form. For the smooth discharge of slag, it varies slightly depending on the composition of the incombustibles contained in coal, but the inside of the gasifier and the slag discharge part In the case of 1,500 ℃ or more high temperature maintenance is required. Therefore, the situation is to prepare a high temperature by constructing a layer of expensive refractory material that can withstand high temperatures.

하지만 고온의 합성가스가 내화재 표면과 직접 접촉하게 되며 나아가 용융된 슬래그가 내화재 표면을 따라 흘러내리게 되므로 내화재 표면을 계속적으로 침윤, 침식 시키게 되어서, 현재 시공되는 내화재 수명은 가스화기 내부 위치에 따라 조금씩 다르지만 미분탄이 공급되는 부위나 슬래그가 배출되는 부위는 6개월 전후로 알려져 있다.However, since the high temperature synthesis gas is in direct contact with the refractory surface and the molten slag flows down the refractory surface, the refractory surface is continuously infiltrated and eroded. The part where pulverized coal is supplied or the part where slag is discharged is known to be about 6 months old.

따라서 내화재가 손상된 경우에는 정상적인 가스화기 운전이 어려워지므로 내화재 교체가 필요하게 되는데, 이러한 내화재 교체작업을 위해서는 가스화기 운전을 정지해야만 가능하다. 내화재 교체 및 재시공 작업을 위한 운전정지는 석탄가스화기에서 생산된 합성가스를 이용하는 여러 이용설비(전력생산, 화학원료생산, 합성천연가스 생산 등)의 운전도 동시에 중지시키게 된다. 나아가 고가의 내화재의 잦은 교체 및 신규 설치 작업은 가스화기의 유지보수 비용을 과다하게 증가시키게 된다. 그리고 고온에 견딜 수 있는 내화재의 경우 일반적으로 중금속 성분(크롬 등)으로 제조되어 있어서 교체된 손상 내화재의 환경적인 처리 방법도 크게 문제가 되고 있다.Therefore, when the refractory material is damaged, it is difficult to operate the normal gasifier, so it is necessary to replace the refractory material. In order to replace the refractory material, the gasifier operation must be stopped. Operation stop for refractory replacement and reconstruction work will also stop the operation of various facilities (electric power production, chemical raw material production, synthetic natural gas production, etc.) that use the syngas produced from coal gasifiers. Furthermore, frequent replacement and new installation of expensive refractory materials will excessively increase the maintenance costs of gasifiers. In addition, in the case of the refractory material that can withstand high temperature is generally made of heavy metal components (chromium, etc.), the environmental treatment method of the damaged refractory material is also a problem.

그밖에 석탄내의 불연물을 용융처리 하는 가스화기의 경우 운전 안전성 측면에서도 여러 가지 문제점을 야기할 수 있는데, 용융된 슬래그가 원활하게 배출되지 않는 경우 슬래그 배출구가 막힘으로 인한 가스화기 운전정지 문제가 많이 보고되고 있다. 또한 높은 운전온도로 인하여 용융된 미세한 슬래그가 합성가스와 같이 비산하여 가스화기 출구나 합성가스 냉각장치에 부착되어 합성가스 배출 배관을 막거나 비산된 슬래그가 굳어져 합성가스 냉각장치나 열교환장치의 금속재질을 마모 또는 침식시키게 된다.In addition, in the case of gasifiers that melt the incombustibles in coal, there may be various problems in terms of operational safety.If molten slag is not discharged smoothly, many problems of gasifier operation due to blockage of slag outlets are reported. have. In addition, due to the high operating temperature, the molten fine slag is scattered like the syngas and attached to the gasifier outlet or the syngas cooler to block the syngas discharge pipe or the scattered slag is hardened, so that the metal of the syngas cooler or heat exchanger is hardened. It will wear or erode the material.

이를 해결하기 위해 가스화기의 반응온도를 낮게 하여 석탄에 포함된 불연물을 용융시키지 않고 회분 형태로 변환시키는 방안도 고려할 수 있다. 하지만 반응온도를 낮출 경우 일부 미분탄은 가스화 반응이 완료되지 못하고 석탄 촤(char)로 전환되어 불연물과 엉겨서 합성가스에 포함되어 후단 설비로 이동한다. 이렇게 합성가스에 촤가 포함될 경우 가스화기의 성능에 관련된 주요 지표 중 하나인 탄소 전환율이 하락하게 되고, 더구나 후단 설비에 설치된 집진장치에 분진부하가 늘어나 안정적인 운전이 힘들어 지는 문제점이 발생할 수 있다.In order to solve this problem, a method of lowering the reaction temperature of the gasifier and converting the incombustibles contained in the coal into the ash form without melting may be considered. However, when the reaction temperature is lowered, some pulverized coal is not completed gasification reaction, converted to coal char, entangled with incombustibles, included in the synthesis gas, and moved to the downstream equipment. If the synthesis gas is included in this way, the carbon conversion rate, which is one of the main indicators related to the performance of the gasifier, may be reduced, and furthermore, the dust load may be increased in the dust collector installed in the rear end facility, thus making it difficult to operate stably.

이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 기존의 가스화기 반응온도보다 낮은 약 1200℃ 내외의 반응온도에서 가스화기를 가동하더라도 탄소 전환율을 높일 수 있도록, 연소가 완료되지 못한 석탄 촤를 재순환시켜 가스화할 수 있는 석탄 가스화 장치 및 그 방법을 제공하고자 하는 것이다. The present invention for solving the above problems, the gasification by recycling the coal incomplete combustion is not completed so that the carbon conversion rate can be increased even if the gasifier is operated at a reaction temperature of about 1200 ℃ lower than the conventional gasifier reaction temperature It is an object of the present invention to provide a coal gasifier and a method thereof.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 가스화기 내에서 미분탄의 가스화 반응을 일으켜 합성가스를 생성하는 석탄 가스화 장치에 있어서, 가스화 반응이 완료되지 못하여 상기 가스화기 외부의 촤 용기에 회분형태로 배출된 석탄 촤를, 다시 상기 가스화기에 공급하여 재순환 시키는 것을 특징으로 하는 석탄 촤 재순환을 위한 석탄 가스화 장치가 제공된다.According to the present invention for achieving the above object, in the coal gasification apparatus for generating a synthesis gas by the gasification reaction of the pulverized coal in the gasifier, the gasification reaction is not completed and discharged in the form of ash to the tank vessel outside the gasifier Provided is a coal gasifier for recirculating coal chops, wherein the pulverized coal chops are supplied to the gasifier again for recycling.

상기 석탄 촤 재순환은 상기 촤 용기와 상기 가스화기 사이의 압력차를 이용하는 것이 바람직하다.The coal dust recirculation preferably uses the pressure difference between the steam vessel and the gasifier.

상기 촤 용기의 촤 저장량을 감지하는 레벨 감지기와, 상기 레벨 감지기에서 일정량 이상의 촤 저장량을 감지한 경우에 가스를 공급하여 상기 촤 용기의 내부압력을 증가시킬 수 있도록 상기 촤 용기에 연결된 가스공급배관과, 상기 촤 용기에서 상기 가스화기로 촤를 재순환 시킬 수 있도록 상기 촤 용기와 상기 가스화기를 연결하는 촤 공급배관을 포함하는 것이 바람직하다.A level sensor for sensing the volume of water stored in the vessel and a gas supply pipe connected to the vessel for supplying gas to increase the internal pressure of the vessel when the level sensor senses a predetermined amount of volume in the vessel. Preferably, the fan vessel includes a fin feed pipe connecting the fin vessel and the gasifier to recycle the fin from the fin vessel to the gasifier.

여기서 상기 가스는 질소가스 또는 합성가스인 것이 바람직하다.The gas is preferably nitrogen gas or syngas.

상기 촤 용기와 상기 가스화기 사이의 압력차를 일정하게 유지하면서 촤를 재순환시키기 위하여 상기 촤 용기에는 압력을 조절할 수 있는 벤트(vent)밸브가 연결된 것이 바람직하다. It is preferred that a vent valve capable of regulating pressure be connected to the vessel to recirculate the vessel while maintaining a constant pressure difference between the vessel and the gasifier.

상기 석탄 촤가 선회 기류 중에 부유하여 원심력의 작용에 의해서 이동하다가 벽에 충돌하면 기류에서 분리되어 포집될 수 있도록 하는 사이클론과 상기 가스화기는 일체로 형성된 것이 바람직하다. It is preferable that the cyclone and the gasifier are integrally formed so that the coal 부유 floats in the swirling air flow and moves under the action of centrifugal force and then collides with the wall to be collected from the airflow.

여기서 상기 사이클론의 내부에는 합성가스의 흐름을 유도하여 상기 합성가스를 후단설비 측으로 배출할 수 있는 유도배관이 형성된 것이 바람직하다. Here, it is preferable that an induction pipe is formed inside the cyclone to induce the flow of syngas to discharge the syngas to the rear end side.

상기 촤 용기는 상기 가스화기에 연결된 촤 저장용기와, 상기 촤 저장용기에 촤 이송배관으로 연결된 촤 공급용기를 포함하며, 상기 촤 공급용기와 상기 가스화기는 촤 공급배관으로 연결되어, 상기 촤 저장용기에서 상기 촤 이송배관을 통하여 상기 촤 공급용기로 이송된 석탄 촤를 상기 촤 공급배관을 통하여 상기 가스화기로 재순환시키는 것이 바람직하다. The fin container includes a fin storage container connected to the gasifier, and a fin supply container connected to the fin storage vessel by a fin transport pipe, wherein the fin supply container and the gasifier are connected by fin supply pipes. It is preferable to recycle the coal 이송 transferred to the char supply vessel through the char feed pipe to the gasifier through the char feed pipe.

상기 촤 저장용기에서 상기 촤 공급용기로 촤가 이송된 이후에 상기 촤 저장용기와 상기 가스화기의 압력을 동일하게 하기 위하여 상기 촤 저장용기와 상기 가스화기는 압력 균등화 배관에 의해 연결된 것이 바람직하다. In order to equalize the pressure between the reservoir storage vessel and the gasifier after the transfer of the vessel from the vessel storage vessel to the vessel supply vessel, the vessel reservoir and the gasifier are preferably connected by a pressure equalization pipe.

상기 촤 저장용기와 상기 촤 공급용기에는 촤 저장량을 감지하는 레벨 감기지가 각각 설치되며, 상기 레벨 감지기에서 일정량 이상의 촤 저장량을 감지한 경우에 가스를 공급하여 상기 촤 저장용기와 상기 촤 공급용기의 내부압력을 증가시킬 수 있도록 상기 촤 저장용기와 상기 촤 공급용기에 각각 연결된 가스공급배관을 포함하는 것이 바람직하다. Each of the reservoir reservoir and the vessel feeding container is provided with a level winding paper for sensing the reservoir storage amount, and when the level detector detects an amount of reserve of a predetermined amount or more, gas is supplied to supply the gas to the inside of the reservoir reservoir and the vessel supply vessel. It is preferable to include a gas supply pipe connected to each of the fin reservoir and the fin feed container so as to increase the pressure.

여기서 상기 가스는 질소가스 또는 압축된 합성가스인 것이 바람직하다.The gas is preferably nitrogen gas or compressed syngas.

상기 촤 저장용기와 상기 촤 공급용기의 압력을 조절하기 위하여 상기 촤 저장용기와 상기 촤 공급용기에는 각각 벤트(vent)밸브가 연결된 것이 바람직하다. In order to control the pressure of the fin reservoir and the fin feed vessel, it is preferable that a vent valve is connected to the fin reservoir and the fin feed vessel, respectively.

상기 가스화기 하단에는 재순환 된 석탄 촤가 공급될 수 있도록 보조공급노즐이 연결되어 있으며, 상기 가스화기의 내부 하단에는 상기 보조공급노즐을 통해 공급되는 재순환 된 석탄 촤의 반응시간 확보를 위해 반응공간이 형성된 것이 바람직하다. An auxiliary supply nozzle is connected to a lower end of the gasifier to supply recycled coal ,, and a reaction space is provided at an inner lower end of the gasifier to secure a reaction time of the recycled coal 되는 supplied through the auxiliary supply nozzle. It is preferred that it is formed.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 가스화기 내에서 미분탄의 가스화 반응을 일으켜 합성가스를 생성하는 석탄 가스화 방법에 있어서, 가스화 반응이 완료되지 못한 회분형태의 석탄 촤를 상기 가스화기 외부의 촤 저장용기에 배출시키는 단계와; 상기 촤 저장용기와 촤 공급용기를 연결하는 촤 이송배관을 통하여 상기 촤 공급용기로 석탄 촤를 이송하는 단계와; 상기 촤 공급용기와 상기 가스화기를 연결하는 촤 공급배관을 통하여 상기 가스화기로 석탄 촤를 재순환 시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄 촤 재순환을 위한 석탄 가스화 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, in the coal gasification method for generating a synthesis gas by the gasification reaction of the pulverized coal in the gasifier, the coal storage vessel in the form of ash in which the gasification reaction is not completed, the bin storage vessel outside the gasifier Ejecting to; Transporting coal 촤 to the 촤 feed vessel through a 촤 transfer pipe connecting the 촤 storage vessel and the 촤 feed vessel; Recycling the coal char to the gasifier through a char feed pipe connecting the char feed container and the gasifier; Provided is a coal gasification method for coal 촤 recycling, comprising a.

상기 촤 공급용기로 석탄 촤를 이송하는 단계는, 상기 촤 저장용기에 연결된 가스공급배관을 통하여 공급된 가스에 의해 상기 촤 저장용기의 내부압력을 증가시켜 이루어지며, 상기 촤 공급용기로 석탄 촤를 이송한 이후에는 상기 촤 이송배관을 페쇄 한 후에 상기 촤 저장용기의 압력을 원상태로 복귀시키는 것이 바람직하다. Transferring coal 기로 to the 촤 feed container, by increasing the internal pressure of the 촤 storage container by the gas supplied through the gas supply pipe connected to the 촤 storage container, the coal 기로 to the 촤 supply container. After the transfer, it is preferable to return the pressure of the vessel storage vessel to its original state after closing the vessel transfer piping.

상기 가스화기로 석탄 촤를 재순환 시키는 단계는, 상기 촤 공급용기에 연결된 가스공급배관을 통하여 공급된 가스에 의해 상기 촤 공급용기의 내부압력을 증가시켜 이루어지며, 상기 가스화기로 석탄 촤를 재순환 시키는 과정에서 상기 촤 공급용기와 상기 가스화기의 압력차를 일정하게 유지하여 석탄 촤가 일정하게 상기 가스화기로 공급될 수 있도록 상기 촤 공급용기의 압력을 조절하는 것이 바람직하다. Recycling the coal char with the gasifier is performed by increasing the internal pressure of the char feed container by the gas supplied through the gas supply pipe connected to the char feed container, and recycling the coal char with the gasifier. It is preferable to maintain the pressure difference between the steam feed container and the gasifier to adjust the pressure of the steam feed container so that the coal steam can be supplied to the gasifier constantly.

여기서 상기 가스는 질소가스 또는 압축된 합성가스인 것이 바람직하다.The gas is preferably nitrogen gas or compressed syngas.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 기존의 가스화기 반응온도보다 낮은 약 1200℃ 내외의 반응온도에서 가스화기를 가동하더라도 탄소 전환율을 높일 수 있도록, 연소가 완료되지 못한 석탄 촤를 재순환시켜 가스화할 수 있는 석탄 가스화 장치 및 그 방법이 제공될 수 있다.According to the present invention as described above, even if the gasifier is operated at a reaction temperature of about 1200 ℃ lower than the conventional gasifier reaction temperature, it is possible to recycle and gasify the coal 못한 not completed combustion, so as to increase the carbon conversion rate Coal gasifiers and methods can be provided.

그에 따라 본 발명에 의하면, 가스화기의 운전 중 슬래그가 발생하지 않으므로 고온의 슬래그에 의한 내화재의 침윤, 침식이 줄어들어 내화재의 수명이 길어지게 된다. 따라서 기존의 가스화기 운전시 잦은 내화재 교체로 인하여 발생하던 운전정지 및 내화재 재시공기간이 줄어들게 될 뿐 아니라, 장기간의 가스화 운전이 가능해져서 합성가스를 이용하는 전력 생산이나 화학연료전환 등의 설비 운전이 안정적으로 가능해진다.Accordingly, according to the present invention, since slag does not occur during operation of the gasifier, infiltration and erosion of the refractory material due to high temperature slag are reduced, and thus the life of the refractory material is long. As a result, the operation stops and refractory reconstruction periods caused by frequent refractory replacement during gasifier operation are reduced, and the gasification operation is possible for a long time, so that the operation of facilities such as power generation or chemical fuel conversion using synthetic gas is stable. It becomes possible.

또한 본 발명에 의하면, 낮은 가스화기 반응온도로 인하여 고온에서 견딜 수 있는 고가의 내화재를 사용하지 않아도 되므로 초기 시공비용이나 유지보수비용이 매우 저렴해질 뿐만 아니라, 중금속 성분이 많이 함유된 고온용 내화재의 사용이 줄어들게 되어 손상된 내화재의 환경적 처리 문제도 해결할 수 있다.In addition, according to the present invention, since it is not necessary to use expensive fireproof materials that can withstand high temperatures due to the low gasifier reaction temperature, not only the initial construction cost and the maintenance cost are very low, but also Reduced use also solves the environmental problems of damaged refractory materials.

도 1은 본 발명에 따른 석탄 가스화 장치를 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 석탄 가스화기 내부 하단의 형상을 비교 설명하기 위한 개략도.
1 is a schematic view showing a coal gasifier according to the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram for comparing the shape of the inner bottom of the coal gasifier according to the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 석탄 촤 재순환을 위한 석탄 가스화 장치를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a coal gasifier for coal char recycling according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 석탄 촤 재순환을 위한 석탄 가스화 장치는, 가스화기 내부(1)에서 미분탄이 가스화 반응을 일으켜 합성가스를 생성할 때 미처 가스화 반응이 완료되지 못하여 가스화기(2) 외부의 촤 용기에 회분(ash)형태로 배출된 석탄 촤를 다시 가스화기(2)에 공급하여 재순환 시킬 수 있도록 한다.As shown in FIG. 1, in the coal gasifier for coal char recirculation according to a preferred embodiment of the present invention, the gasification reaction is completed when the pulverized coal produces a gasification reaction in the gasifier 1 to generate a synthesis gas. If not, the coal 배출 discharged in the form of ash into the ash container outside the gasifier 2 is supplied to the gasifier 2 so that it can be recycled.

이때 석탄 촤 재순환은 가스화기(2)와 촤 용기의 압력차를 이용하여 이루어질 수 있기 때문에 촤 용기에는 가스공급배관으로서 질소공급배관(36, 46)이 연결될 수 있다. 즉, 질소공급배관(36, 46)을 통하여 공급된 질소로 인하여 촤 용기는 상대적으로 가스화기(2)에 비하여 고압상태가 될 수 있으므로 촤 용기에서 가스화기(2)로 석탄 촤가 재순환될 수 있다. 다만 본 발명의 바람직한 실시예에서는 촤 용기에 질소가스가 공급되는 것을 예시하고 있지만 질소가스 대신 압축기(미도시)를 통하여 압축된 합성가스가 공급될 수도 있다.At this time, because the coal 촤 recycle can be made by using the pressure difference between the gasifier 2 and the 촤 vessel, the 촤 vessel may be connected to the nitrogen supply pipes 36 and 46 as gas supply pipes. That is, due to the nitrogen supplied through the nitrogen supply pipes 36 and 46, the vessel can be relatively high pressure compared to the gasifier 2, so that coal 촤 can be recycled from the vessel to the gasifier 2. have. However, although the preferred embodiment of the present invention illustrates that nitrogen gas is supplied to the vessel, the compressed syngas may be supplied through a compressor (not shown) instead of nitrogen gas.

가스화기(2)에는 연료인 미분탄과 산화제를 공급할 수 있도록 미분탄 공급노즐(4)이 연결될 수 있다. 미분탄 공급노즐(4)을 통하여 공급된 미분탄과 산화제는 고온의 가스화기 내부(1)에서 가스화 반응을 일으켜 수소와 일산화탄소가 주성분인 합성가스를 발생시킨다. The pulverized coal supply nozzle 4 may be connected to the gasifier 2 so as to supply pulverized coal, which is a fuel, and an oxidant. The pulverized coal and the oxidant supplied through the pulverized coal supply nozzle 4 cause a gasification reaction inside the hot gasifier 1 to generate a synthesis gas mainly composed of hydrogen and carbon monoxide.

가스화기(2) 하단에는 재순환 된 석탄 촤가 공급될 수 있도록 보조공급노즐(5)이 연결될 수 있다. 하지만 이때 보조공급노즐(5)은 가스화기(2) 하단에 연결되므로 재순환된 석탄 촤가 가스화 반응을 일으켜 합성가스로 전환될 수 있는 반응시간이 부족할 수 있다. 즉 가스화기 내부(1) 하단이 도 2에 도시된 바와 같이 형성될 경우에는 화살표 방향과 같이 석탄 촤가 바로 합성가스의 흐름을 따라 이동하게 되므로 석탄 촤가 합성가스로 전환할 반응시간이 부족할 수 있다. 하지만 도 1에 도시된 바와 같이 가스화기 내부(1) 하단에 움푹 파인 일정한 반응공간(7)이 형성될 경우에는 석탄 촤가 가스화기 내부(1)에 머무를 수 있는 시간이 길어질 수 있으므로 합성가스로 전환하는데 필요한 시간을 확보하는데 유리할 수 있다.An auxiliary supply nozzle 5 may be connected to the bottom of the gasifier 2 so that the recycled coal 촤 may be supplied. However, at this time, since the auxiliary supply nozzle 5 is connected to the bottom of the gasifier 2, the recycled coal 촤 may cause a gasification reaction, and thus may not have a reaction time that may be converted into syngas. In other words, when the bottom of the gasifier 1 is formed as shown in FIG. 2, the coal 촤 moves directly along the flow of the synthesis gas as shown in the arrow direction, and thus the reaction time for converting the coal 촤 into the synthesis gas may be insufficient. have. However, as shown in FIG. 1, when a constant reaction space 7 is formed in the bottom of the gasifier 1, coal chops may be longer to stay in the gasifier 1. It may be advantageous to secure the time required for the conversion.

다만 가스화기(1) 상부에 연결된 촤 공급노즐(3)을 통해서도 재순환된 석탄 촤가 공급될 수 있는데 이때는 가스화기 내부(2)에서 석탄 촤가 낙하하면서 합성가스로 전환될 수 있는 충분한 반응시간이 확보될 수 있다.However, the recycled coal 수 can also be supplied through the 촤 supply nozzle 3 connected to the upper part of the gasifier 1, in which case sufficient reaction time is allowed to be converted into syngas as the coal 낙하 falls in the gasifier 2. Can be secured.

가스화기(2)는 효율적인 석탄 촤의 포집을 위해 사이클론(13)과 일체로 형성될 수 있다. 보다 상세하게는, 석탄 촤가 사이클론(13) 내의 합성가스 선회 기류 중에 부유하여 원심력의 작용에 의해서 이동하다가 사이클론(13) 내벽에 충돌하면 기류에서 분리되어 아래로 포집될 수 있다. 이때 사이클론(13) 내부에 형성된 유도배관(15)으로 인해 석탄 촤와 분리된 합성가스는 유도배관(15)을 따라 화살표 방향과 같이 상부로 이동하여 후단설비 측으로 배출된다. 이렇게 배출된 합성가스는 후단설비 측에 있는 가스터빈의 동력원이 될 수 있다. The gasifier 2 may be integrally formed with the cyclone 13 for the efficient collection of coal char. In more detail, when the coal mud floats in the syngas swirling air flow in the cyclone 13 and moves by the action of centrifugal force, and collides with the inner wall of the cyclone 13, it may be separated from the air flow and collected down. At this time, the synthesis gas separated from the coal 내부 due to the induction pipe 15 formed in the cyclone 13 is moved upward in the direction of the arrow along the induction pipe 15 and discharged to the rear end side. The syngas discharged in this way may be a power source for the gas turbine on the rear end side.

여기서 상기 촤 용기는 고압상태에서 안정적으로 석탄 촤를 재순환시킬 수 있도록 촤 저장용기(30)와 촤 공급용기(40)를 포함할 수 있다. 즉 가스화기(2) 외부로 배출된 석탄 촤는 1차적으로 촤 저장용기(30)에 모이게 되며, 일정량 이상 모인 석탄 촤가 촤 공급용기(40)로 이송되면 촤 공급용기(40)에서 가스화기(2)로 석탄 촤가 공급되어 재순환 될 수 있다. Here, the steam container may include a steam storage container 30 and a steam feed container 40 so as to stably recycle coal coal at a high pressure. That is, the coal 배출 discharged to the outside of the gasifier 2 is primarily collected in the 촤 storage container 30, and when coal 인 collected at a predetermined amount is transferred to the 촤 supply container 40, the gasifier in the 촤 supply container 40. (2) Coal chops are fed and can be recycled.

보다 상세하게는, 사이클론(13)의 하단은 사이클론 차단밸브(21)를 통하여 촤 저장용기(30)와 연결될 수 있다. 석탄 촤를 포집할 때는 사이클론 차단밸브(21)가 개방되어 있는 상태이므로 촤 저장용기(30)의 하단으로 석탄 촤가 쌓이게 된다. 촤 저장용기(30)에는 제 1 레벨 감지기(35)가 연결될 수 있다. 제 1 레벨 감지기(35)는 촤 저장용기(30)의 하단에 쌓이게 되는 석탄 촤의 양을 감지하며, 일정량의 석탄 촤가 쌓이게 되면 사이클론 차단밸브(21)는 폐쇄되어 사이클론(13)과 촤 저장용기(30)는 공간적으로 분리될 수 있다. More specifically, the lower end of the cyclone 13 may be connected to the shock storage container 30 through the cyclone shutoff valve 21. Since the cyclone shutoff valve 21 is open when the coal is collected, coal 으로 is accumulated at the lower end of the storage container 30. The first level detector 35 may be connected to the storage container 30. The first level detector 35 detects the amount of coal 되는 accumulated at the bottom of the 촤 storage container 30, and when a certain amount of coal 촤 is accumulated, the cyclone shutoff valve 21 is closed to store the cyclone 13 and the 촤 storage. The container 30 can be spatially separated.

사이클론 차단밸브(21)가 폐쇄된 이후에는 제 1 질소조절밸브(37)를 개방하여 촤 저장용기(30)에 연결된 제 1 질소공급배관(36)을 통하여 질소가스가 촤 저장용기(30) 내부로 공급될 수 있다. 질소가스의 공급으로 촤 저장용기(30) 내부의 압력은 증가할 수 있다. 이때 촤 저장용기(30)와 촤 공급용기(40)의 압력 차이를 측정하는 제 1 차압전송기(DPT, 50)는, 촤 저장용기(30)의 가압정도를 감지하여 이송에 적합한 가압 범위에 도달하면 촤 이송밸브(39)를 개방시킴으로써 촤 이송배관(38)을 통하여 촤 저장용기(30)와 차 공급용기(40)를 연결하여 석탄 촤가 촤 공급용기(40)로 이송될 수 있도록 한다. 이때 제 2 벤트밸브(42)가 개방되어 촤 이송시 촤 저장용기(30)에서 촤 공급용기(40)로 유입되는 질소를 배출시켜 촤 공급용기(40)가 추가적으로 가압되지 않도록 할 수 있다.After the cyclone shutoff valve 21 is closed, the first nitrogen control valve 37 is opened to allow nitrogen gas to flow into the storage container 30 through the first nitrogen supply pipe 36 connected to the storage container 30. Can be supplied. By supplying nitrogen gas, the pressure inside the storage container 30 may increase. At this time, the first differential pressure transmitter (DPT, 50) measuring the pressure difference between the storage container 30 and the supply container 40 detects the pressure of the storage container 30 and reaches a pressure range suitable for transport. By opening the 촤 feed valve 39, the 촤 storage container 30 and the car supply container 40 are connected through the 촤 transfer pipe 38 so that the coal 촤 can be transferred to the 촤 supply container 40. In this case, the second vent valve 42 may be opened to discharge nitrogen introduced into the supply container 40 from the storage container 30 during transporting so that the supply container 40 may not be further pressurized.

석탄 촤가 촤 저장용기(30)에서 촤 공급용기(40)로 이송될 경우 촤 공급용기(40)에 연결된 제 2 레벨감지기(45)가 적정량의 석탄 촤가 이송된 것을 감지한 경우에는 촤 이송배관(38)에 설치된 촤 이송밸브(39)를 폐쇄하게 된다. 이때 촤 저장용기(30)는 고압의 상태이므로 촤 저장용기(30)에 연결된 제1 벤트밸브(32)를 개방시켜 제 1벤트배관(31)을 통하여 질소가스를 배출시킴으로써 촤 저장용기(30)의 내부압력을 감소시킬 수 있다. 질소가스 배출을 통하여 사이클론(13)과 촤 저장용기(30)의 압력이 비슷하게 되면 압력 균등화 밸브(23)를 개방하고 촤 저장용기(30)와 사이클론(13)은 압력 균등화 배관(22)을 통하여 연결되므로 압력이 동일하게 된다. When coal 촤 is transferred from 촤 storage container 30 to 촤 supply container 40, when the second level sensor 45 connected to the 용 supply container 40 detects that an appropriate amount of coal 이송 has been transferred, The shock feed valve 39 installed in the pipe 38 is closed. At this time, 촤 the storage container 30 is in a high pressure state 를 by opening the first vent valve 32 connected to the storage container 30 to discharge nitrogen gas through the first vent pipe 31 촤 storage container 30 The internal pressure of the can be reduced. When the pressure of the cyclone 13 and the reservoir reservoir 30 is similar through the discharge of nitrogen gas, the pressure equalization valve 23 is opened, and the reservoir 30 and the cyclone 13 are connected through the pressure equalization pipe 22. The pressures are equal because they are connected.

사이클론(13)과 촤 저장용기(30)의 압력이 동일하게 되면, 폐쇄하였던 사이클론 차단밸브(21)를 다시 개방하여 촤 저장용기(30)에 석탄 촤를 포집할 수 있다.When the pressure of the cyclone 13 and the fin storage vessel 30 is the same, the closed cyclone shutoff valve 21 can be opened again to collect coal char in the fin storage vessel 30.

한편, 촤 공급용기(40)에는 제 2 질소조절밸브(47)가 개방되어 촤 공급용기(40)에 연결된 제 2 질소공급배관(46)을 통하여 질소가스가 계속 공급되고 있는 상태이다. 나아가 석탄 촤가 촤 공급용기(40)로 이송이 완료된 이후에는 촤 이송배관(38)이 페쇄된 상태이므로 촤 공급용기(40)는 가압상태를 유지할 수 있다. On the other hand, the second supply valve 40 is open to the second nitrogen control valve 47 is a state in which nitrogen gas is continuously supplied through the second nitrogen supply pipe 46 connected to the supply container (40). Furthermore, after the transfer of coal to the feed container 40 is completed, the feed pipe 38 is closed, so that the feed container 40 may maintain a pressurized state.

촤 공급용기(40)는 가스화기(2)에 비하여 상대적으로 높은 내부압력을 가지므로 촤 공급배관(48)을 통하여 촤 공급용기(40)에서 가스화기(2)로 석탄 촤가 공급되어 재순환될 수 있다. 이때 안정적인 석탄 촤의 재순환을 위하여 촤 공급용기(40)에는 제 2 벤트배관(41)이 연결될 수 있다. 즉 가스화기(2)와 촤 공급용기(40)의 압력 차이를 측정하는 제 2 차압전송기(DPT, 51)는, 제 2 벤트배관(41)에 설치된 제 2 벤트밸브(42)를 조절하여 가스화기(2)와 촤 공급용기(40)의 압력 차이를 일정하게 유지시켜 항상 일정량의 석탄 촤가 재순환될 수 있도록 할 수 있다.촤 Since the supply container 40 has a relatively high internal pressure than the gasifier 2, the coal 촤 is supplied to the gasifier 2 from the supply container 40 through the supply pipe 48 to be recycled. Can be. At this time, the second vent pipe 41 may be connected to the 촤 supply container 40 for the stable recycling of coal 촤. That is, the second differential pressure transmitters (DPT, 51) for measuring the pressure difference between the gasifier (2) and the fuel supply container (40) control the second vent valve (42) provided in the second vent pipe (41). By maintaining a constant pressure difference between the fire 2 and the steam supply container 40, a certain amount of coal 촤 can be recycled at all times.

도면에는 도시되지 않았지만 촤 공급배관(48)은 가스화기(2)의 상부에 있는 촤 공급노즐(3)이나 가스화기(2) 하부에 있는 보조공급노즐(5)에 선택적으로 연결될 수 있다. 따라서 석탄 촤의 상태에 따라서 알맞게 촤 공급노즐(3)이나 보조공급노즐(5)에 촤 공급배관(48)을 연결하여 석탄 촤를 재순환시킬 수 있다.Although not shown in the figure, the fin supply pipe 48 may be selectively connected to the fin supply nozzle 3 at the top of the gasifier 2 or to the secondary supply nozzle 5 at the bottom of the gasifier 2. Therefore, according to the state of the coal char, it is possible to recycle the coal char by connecting the char feed pipe 48 to the char feed nozzle 3 or the auxiliary feed nozzle 5.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 석탄 촤 재순환을 위한 석탄 가스화 장치의 작용을 설명한다. 본 발명에 따른 석탄 가스화 장치는 낮은 운전온도에서 그 효과를 더욱 발휘할 수 있다. 예를 들면, 기존 가스화 장치의 반응온도인 1,500℃ 보다 낮은 대략 1,200℃ 내외에서 장치를 운전할 경우 고온의 용융상태인 슬래그가 배출되지 않는 대신 탄소 전환율(carbon conversion)이 떨어질 수 있지만 이때 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 촤 재순환을 이용한 석탄 가스화 장치를 사용할 경우 탄소 전환율을 높일 수 있다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described the operation of the coal gasifier for coal char recycling according to the present invention. The coal gasifier according to the present invention can further exert its effect at low operating temperatures. For example, when the device is operated at about 1,200 ° C. lower than the reaction temperature of 1,500 ° C. of the conventional gasifier, the high temperature molten slag may not be discharged, but carbon conversion may be lowered. In the case of using the coal gasifier using the recycle according to the embodiment it is possible to increase the carbon conversion rate.

도 1에 도시된 바와 같이, 가스화기 내부(1)에 미분탄 공급노즐(4)을 통하여 미분탄과 산화제가 공급되면 적정온도로 가열된 가스화기 내부(1)에서 자발적인 가스화 반응이 진행될 수 있다. As shown in FIG. 1, when pulverized coal and an oxidant are supplied to the inside of the gasifier 1 through the pulverized coal supply nozzle 4, a spontaneous gasification reaction may proceed in the inside of the gasifier 1 heated to an appropriate temperature.

가스화기 내부(1)에서 합성가스가 생성되어 화살표 방향과 같이 이동하게 되며 사이클론(13) 내부에서는 합성가스가 유도배관(15)의 외측을 따라 선회 기류를 형성하게 되어 가스화 반응이 완료되지 못한 석탄 촤는 사이클론 벽에 부딪친 후 아래로 포집된다. 합성가스에는 가스화 반응이 완료된 석탄 입자가 포함되어 있으며 이러한 석탄 입자는 불연물(inflammable material) 성분만 남아서 입자가 작으므로 유도배관(15)의 내측을 따라 합성가스와 함께 상승하여 사이클론(13) 상부로 이동하여 합성가스 냉각장치(미도시)나 열교환기(미도시)를 거친 다음 집진장치(미도시)에 포집되고, 결국 불연물이 제거된 순수한 합성가스가 후단 설비 측에 공급될 수 있다. In the gasifier 1, the synthesis gas is generated and moves in the direction of the arrow. In the cyclone 13, the synthesis gas forms a swirling air stream along the outside of the induction pipe 15, and thus the gasification reaction is not completed. After hitting the cyclone wall, it is collected down. The synthesis gas contains coal particles which have been completed gasification reaction, and since these coal particles have only small inflammable material components, the particles are small. Therefore, the coal particles rise together with the synthesis gas along the inside of the induction pipe 15 to the upper portion of the cyclone 13. It may be moved and passed through a syngas cooler (not shown) or a heat exchanger (not shown), and then collected in a dust collector (not shown), and thus, pure syngas, from which non-combustibles have been removed, may be supplied to the downstream equipment side.

석탄 촤는, 사이클론(13) 하부에 연결된 촤 저장용기(30)에 포집되며 이후 순차적으로 촤 공급용기(40), 가스화기(2)로 이동하여 재순환 될 수 있으며 이에 대해서는 상술하였으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. Coal 촤 can be collected in the 촤 storage container 30 connected to the lower portion of the cyclone 13 and subsequently recycled to the 촤 supply container 40 and the gasifier 2 can be recycled. Let's do it.

석탄 촤가 가스화기(2)로 재순환 된 경우 다시 가스화 반응을 일으킬 수 있으므로 기존 석탄 가스화기보다 낮은 온도에서 작동하는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 석탄 가스화기의 낮아진 탄소 전환율을 보상해 줄 수 있다.When the coal char is recycled to the gasifier (2) it can cause a gasification reaction again to compensate for the lower carbon conversion rate of the coal gasifier according to a preferred embodiment of the present invention operating at a lower temperature than the existing coal gasifier .

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 석탄 촤 재순환을 위한 석탄 가스화 방법을, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a coal gasification method for coal char recycling according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명의 일 실시예에 따라 가스화기(2) 내에서 미분탄의 가스화 반응을 일으켜 합성가스를 생성하는 석탄 가스화 방법은, 가스화 반응이 완료되지 못한 회분(ash)형태의 석탄 촤를 상기 가스화기(2) 외부의 촤 저장용기(30)에 배출시키는 단계와; 상기 촤 저장용기(30)와 촤 공급용기(40)를 연결하는 촤 이송배관(38)을 통하여 상기 촤 공급용기(40)로 석탄 촤를 이송하는 단계와; 상기 촤 공급용기(40)와 상기 가스화기(2)를 연결하는 촤 공급배관(48)을 통하여 상기 가스화기로 석탄 촤를 재순환 시키는 단계; 를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a coal gasification method of generating a synthesis gas by gasifying coal dust in the gasifier 2 includes ash coal in the form of ash in which the gasification reaction is not completed. 2) discharging to an external heat storage container 30; Transferring coal to the char supply vessel (40) through a char transport pipe (38) connecting the char reservoir (30) and the char feed vessel (40); Recirculating coal chops to the gasifier through a chopped feed pipe (48) connecting the chopped feed container (40) and the gasifier (2); It may include.

이때, 상기 촤 공급용기(40)로 석탄 촤를 이송하는 단계에 있어서, 촤 저장용기(30)의 압력을 증가시켜야 석탄 촤를 촤 공급용기(40)로 이송시킬 수 있으므로 촤 저장용기(30)에 연결된 제 1 질소공급배관(36)을 통하여 촤 저장용기(30)에 질소를 공급할 수 있다. 또한, 석탄 촤를 촤 공급용기(40)로 이송시킨 후에는 다시 석탄 촤를 촤 저장용기(30)에 포집하여야 하므로 촤 저장용기에 연결된 제 1벤트벨브(32)를 조절하여 촤 저장용기(30)의 압력을 원상태로 복귀시킬 수 있다.At this time, in the step of transferring the coal 로 to the 촤 supply container 40, the coal 촤 can be transferred to the 촤 supply container 40 only by increasing the pressure of the 촤 storage container 30, the 촤 storage container 30 Through the first nitrogen supply pipe 36 connected to the nitrogen can be supplied to the storage container (30). In addition, after the coal 촤 is transferred to the 촤 supply container 40, the coal 다시 should be collected in the 촤 storage container 30 again, so that the first vent valve 32 connected to the 촤 storage container is adjusted to adjust the 촤 storage container 30. ) Can be returned to its original state.

상기 가스화기(2)로 석탄 촤를 재순환 시키는 단계에 있어서, 촤 공급용기(40)의 압력을 증가시켜야 석탄 촤를 다시 가스화기(2)로 공급하여 석탄 촤를 재순환시킬 수 있으므로 촤 공급용기(40)에 연결된 제 2 질소공급배관(46)을 통하여 촤 공급용기(40)에 질소를 공급할 수 있다. 또한, 석탄 촤의 안정적인 공급을 위하여 제 2 차압전송기(DPT, 51)를 통하여 촤 공급용기(40)에 연결된 제 2 벤트밸브(42)를 조절하여 촤 공급용기(40)와 가스화기(2)의 압력차를 일정하게 유지할 수 있다. In the step of recirculating coal 로 with the gasifier 2, the pressure of the 촤 feed container 40 must be increased so that the coal 촤 can be fed back into the gasifier 2 to recycle the coal 있으므로 so that the coal feed container ( Through the second nitrogen supply pipe 46 connected to 40 may be supplied to the nitrogen supply vessel (40). In addition, by controlling the second vent valve 42 connected to the feed container 40 through the second differential pressure transmitter (DPT, 51) for the stable supply of coal to the fuel feed container 40 and the gasifier (2) The pressure difference can be kept constant.

이와 같이 본 발명의 석탄 촤 재순환을 이용한 석탄 가스화 장치 및 그 방법에 따르면, 가스화기 반응온도가 다소 낮아지더라도 석탄 촤를 재순환 시킬 수 있는 구조를 가질 수 있기 때문에 탄소전환율이 낮아지는 것을 방지하며 용융상태인 고온의 슬래그가 발생하지 않아 내화재 수명이 길어질 수 있다. Thus, according to the coal gasification apparatus and method using the coal 촤 recycle of the present invention, since the gasifier reaction temperature is slightly lowered may have a structure that can recycle the coal 하며 to prevent the carbon conversion rate is lowered and melted The high temperature slag does not occur in the state, the life of the refractory can be long.

또한, 본 발명의 석탄 촤 재순환을 이용한 석탄 가스화 장치 및 그 방법에 따르면, 가스화기와 사이클론이 일체로 형성될 수 있으므로 가스화 반응이 완료되지 못한 석탄 촤가 사이클론을 통해 보다 효율적으로 포집될 수 있다.In addition, according to the coal gasification apparatus and method using the coal char recirculation of the present invention, since the gasifier and the cyclone can be formed integrally, the coal char can not be completed the gasification reaction can be more efficiently collected through the cyclone.

이상과 같이 본 발명에 따른 석탄 촤 재순환을 이용한 석탄 가스화 장치 및 그 방법을, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였다. 하지만 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
As mentioned above, the coal gasification apparatus and its method using the coal dust recycling which concerns on this invention were demonstrated with reference to the preferable Example of this invention. However, the present invention is not limited to the embodiments and drawings described above, and various modifications and changes may be made by those skilled in the art to which the present invention pertains within the scope of the claims.

1: 가스화기 내부 2: 가스화기
3: 촤 공급노즐 4: 미분탄 공급노즐
5: 보조공급노즐 7: 반응공간
13: 사이클론 15: 유도배관
21: 사이클론 차단밸브 22: 압력 균등화 배관
23: 압력 균등화 밸브 30: 촤 저장용기
31: 제 1 벤트배관 32: 제 1 벤트밸브
34: 촤 저장용기 배출밸브 35: 제 1 레벨 감지기
36: 제 1 질소공급배관 37: 제 1 질소조절밸브
38: 촤 이송배관 39: 촤 이송밸브
40: 촤 공급용기 41: 제 2 벤트배관
42: 제 2 벤트밸브 44: 촤 공급용기 배출밸브
45: 제 2 레벨 감지기 46: 제 2 질소공급배관
47: 제 2 질소조절밸브 48: 촤 공급배관
49: 촤 공급밸브 50: 제 1 차압전송기(DPT)
51: 제 2 차압전송기(DPT)
1: inside gasifier 2: gasifier
3: 촤 supply nozzle 4: pulverized coal supply nozzle
5: auxiliary supply nozzle 7: reaction space
13: cyclone 15: induction piping
21: cyclone shutoff valve 22: pressure equalization pipe
23: Pressure equalization valve 30: Shock reservoir
31: first vent pipe 32: first vent valve
34: 촤 reservoir discharge valve 35: first level detector
36: first nitrogen supply pipe 37: first nitrogen control valve
38: 촤 Feed piping 39: 촤 Feed valve
40: supply container 41: second vent piping
42: second vent valve 44: 촤 supply container discharge valve
45: second level detector 46: second nitrogen supply piping
47: second nitrogen control valve 48: supply piping
49: 촤 supply valve 50: first differential pressure transmitter (DPT)
51: second differential pressure transmitter (DPT)

Claims (17)

가스화기 내에서 미분탄의 가스화 반응을 일으켜 합성가스를 생성하는 석탄 가스화 장치에 있어서,
가스화 반응이 완료되지 못하여 상기 가스화기 외부의 촤 용기에 회분형태로 배출된 석탄 촤를, 다시 상기 가스화기에 공급하여 재순환 시키고,
상기 가스화기 하단에는 재순환 된 석탄 촤가 공급될 수 있도록 보조공급노즐이 연결되어 있으며,
상기 가스화기의 내부 하단에는 상기 보조공급노즐을 통해 공급되는 재순환 된 석탄 촤의 반응시간 확보를 위해 반응공간이 형성된 것을 특징으로 하는 석탄 촤 재순환을 위한 석탄 가스화 장치.
In the coal gasifier which produces a synthesis gas by gasifying coal powder in a gasifier,
The coal gas discharged in the form of ash into the steam container outside the gasifier because the gasification reaction was not completed is supplied to the gasifier again and recycled.
The auxiliary supply nozzle is connected to the bottom of the gasifier so that the recycled coal 촤 can be supplied,
Coal gasifier for recirculating coal 촤, characterized in that the reaction space is formed at the inner bottom of the gasifier to ensure the reaction time of the recycled coal 공급 supplied through the auxiliary supply nozzle.
청구항 1에 있어서,
상기 석탄 촤 재순환은 상기 촤 용기와 상기 가스화기 사이의 압력차를 이용하는 것을 특징으로 하는 석탄 촤 재순환을 위한 석탄 가스화 장치.
The method according to claim 1,
The coal charcoal recycling is a coal gasifier for coal char recycling, characterized in that to use the pressure difference between the steam container and the gasifier.
청구항 1에 있어서,
상기 촤 용기의 촤 저장량을 감지하는 레벨 감지기와,
상기 레벨 감지기에서 일정량 이상의 촤 저장량을 감지한 경우에 가스를 공급하여 상기 촤 용기의 내부압력을 증가시킬 수 있도록 상기 촤 용기에 연결된 가스공급배관과,
상기 촤 용기에서 상기 가스화기로 촤를 재순환 시킬 수 있도록 상기 촤 용기와 상기 가스화기를 연결하는 촤 공급배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄 촤 재순환을 위한 석탄 가스화 장치.
The method according to claim 1,
A level detector for detecting a volume of storage of the volume container;
A gas supply pipe connected to the vessel in order to supply gas when the level detector detects a predetermined amount of volume of the vessel and increase the internal pressure of the vessel;
And a fin feed pipe connecting the fin vessel and the gasifier to recycle the fin from the fin vessel to the gasifier.
청구항 3에 있어서,
상기 가스는 질소가스 또는 압축된 합성가스인 것을 특징으로 하는 석탄 촤 재순환을 위한 석탄 가스화 장치.
The method according to claim 3,
The gas is a coal gasifier for coal char recycle, characterized in that the nitrogen gas or compressed synthesis gas.
청구항 2에 있어서,
상기 촤 용기와 상기 가스화기 사이의 압력차를 일정하게 유지하면서 촤를 재순환시키기 위하여 상기 촤 용기에는 압력을 조절할 수 있는 벤트(vent)밸브가 연결된 것을 특징으로 하는 석탄 촤 재순환을 위한 석탄 가스화 장치.
The method according to claim 2,
And a vent valve capable of regulating the pressure in order to recirculate the steam while maintaining a constant pressure difference between the steam vessel and the gasifier.
청구항 1에 있어서,
촤가 선회 기류 중에 부유하여 원심력의 작용에 의해서 이동하다가 벽에 충돌하면 기류에서 분리되어 포집될 수 있도록 하는 사이클론과 상기 가스화기는 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 석탄 촤 재순환을 위한 석탄 가스화 장치.
The method according to claim 1,
And a cyclone which is floated in the swirling air stream and moves by the action of centrifugal force, and collides with the wall so as to be separated and collected in the airflow, and the gasifier is formed integrally.
청구항 6에 있어서,
상기 사이클론의 내부에는 합성가스의 흐름을 유도하여 상기 합성가스를 후단설비 측으로 배출할 수 있는 유도배관이 형성된 것을 특징으로 하는 석탄 촤 재순환을 위한 석탄 가스화 장치.
The method of claim 6,
Coal gasifier for coal 석탄 recycling, characterized in that the induction pipe is formed inside the cyclone to induce the flow of the synthesis gas to discharge the synthesis gas to the rear end equipment side.
청구항 1에 있어서,
상기 촤 용기는 상기 가스화기에 연결된 촤 저장용기와, 상기 촤 저장용기에 촤 이송배관으로 연결된 촤 공급용기를 포함하며,
상기 촤 공급용기와 상기 가스화기는 촤 공급배관으로 연결되어, 상기 촤 저장용기에서 상기 촤 이송배관을 통하여 상기 촤 공급용기로 이송된 석탄 촤를 상기 촤 공급배관을 통하여 상기 가스화기로 재순환시키는 것을 특징으로 하는 석탄 촤 재순환을 위한 석탄 가스화 장치.
The method according to claim 1,
The fin container includes a fin storage container connected to the gasifier, and a fin supply container connected to the fin storage container by a fin transport pipe,
The char feed container and the gasifier are connected to a char feed pipe, and the char char transported from the char reservoir to the char feed container via the char feed pipe is recycled to the gasifier through the char feed pipe. Coal gasifier for recirculating coal sludge.
청구항 8에 있어서,
상기 촤 저장용기에서 상기 촤 공급용기로 촤가 이송된 이후에 상기 촤 저장용기와 상기 가스화기의 압력을 동일하게 하기 위하여 상기 촤 저장용기와 상기 가스화기는 압력 균등화 배관에 의해 연결된 것을 특징으로 하는 석탄 촤 재순환을 위한 석탄 가스화 장치.
The method according to claim 8,
The coal storage container and the gasifier is connected by a pressure equalization pipe so as to equalize the pressure of the gas storage container and the gasifier after the air is transferred from the gas storage container to the fuel supply container. 석탄 coal gasifier for recycling.
청구항 8에 있어서,
상기 촤 저장용기와 상기 촤 공급용기에는 촤 저장량을 감지하는 레벨 감기지가 각각 설치되며,
상기 레벨 감지기에서 일정량 이상의 촤 저장량을 감지한 경우에 가스를 공급하여 상기 촤 저장용기와 상기 촤 공급용기의 내부압력을 증가시킬 수 있도록 상기 촤 저장용기와 상기 촤 공급용기에 각각 연결된 가스공급배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄 촤 재순환을 위한 석탄 가스화 장치.
The method according to claim 8,
The cold storage container and the cold feed container are provided with a level winding paper for sensing the amount of cold storage.
When the level detector detects a predetermined amount or more of gas, the gas supply pipes respectively connected to the gas reservoir and the gas supply vessel may be supplied to supply gas to increase the internal pressure of the gas reservoir and the gas supply vessel. Coal gasifier for coal 촤 recycling, characterized in that it comprises.
청구항 10에 있어서,
상기 가스는 질소가스 또는 압축된 합성가스인 것을 특징으로 하는 석탄 촤 재순환을 위한 석탄 가스화 장치.
The method according to claim 10,
The gas is a coal gasifier for coal char recycle, characterized in that the nitrogen gas or compressed synthesis gas.
청구항 8에 있어서,
상기 촤 저장용기와 상기 촤 공급용기의 압력을 조절하기 위하여 상기 촤 저장용기와 상기 촤 공급용기에는 각각 벤트(vent)밸브가 연결된 것을 특징으로 하는 석탄 촤 재순환을 위한 석탄 가스화 장치.
The method according to claim 8,
And a vent valve is connected to each of the fin reservoir and the fin feed vessel to adjust the pressure of the fin reservoir and the fin feed vessel.
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