KR101156884B1

KR101156884B1 - 바이오매스 가스화 시스템 및 그 운전 방법

Info

Publication number: KR101156884B1
Application number: KR1020067017640A
Authority: KR
Inventors: 요시후미 이토; 마사히로 후쿠시마; 케니치 사사우치
Original assignee: 쥬가이로 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2004-03-03
Filing date: 2005-02-14
Publication date: 2012-06-20
Also published as: JP2005247992A; JP4312632B2; US20070175095A1; EP1724326A1; WO2005085397A1; KR20070004667A; CN1926222A; CN1926222B; EP1724326A4

Abstract

과제

연료 가스 중의 타르분에 의해 발생되는 장해를 저지하는 것이 가능함과 동시에 해당 타르분을 포함한 연료 가스를 열적으로 유효하게 이용할 수 있는 바이오매스 가스화 시스템 및 그 운전 방법을 제공한다.

해결 수단

바이오매스로부터 연료 가스를 생성하는 가스화로(1)로부터 이용 시스템(2)에 연료 가스를 공급하는 공급계(3)에 연료 가스 중의 타르분을 열분해 처리하는 것이 가능한 처리 온도로 온도가 상승되는 가스 개질탑(4)을 설치한다. 가스 개질탑(4)의 온도가 처리 온도보다 낮을 때에는 해당 가스 개질탑(4)으로부터의 연료 가스를 가스화로(1)에 가스화로용 연료로 도입하는 연료 가스 도입계(5)를 설치한다.

Description

바이오매스 가스화 시스템 및 그 운전 방법{SYSTEM FOR GASIFICATION OF BIOMASS AND METHOD FOR OPERATION THEREOF}

본 발명은 연료 가스 중의 타르분(分)에 의해 발생되는 장해를 저지하는 것이 가능함과 동시에, 해당 타르분을 포함한 연료 가스를 열적으로 유효하게 이용할 수 있는 바이오매스 가스화 시스템 및 그 운전 방법에 관한 것이다.

목재 칩이나 계분(鷄糞, poultry manure) 등의 바이오매스를 원료로 하고, 이것을 가스화로(Gasification Furnace)에 있어서 무산소하에서 600℃～900℃의 고온으로 가열하여 열분해함으로써 연료 가스를 생성하는 바이오매스 가스화 시스템이 알려져 있다. 이 시스템에서는 바이오매스의 유기 가연분이 200℃～600℃에서 가스화되게 되며, 이렇게 얻어진 연료 가스를 공급계를 통해 후단(後段)의 연소 발전이나 가스 엔진 발전, 연료 전지 등과 같은 여러 가지의 발전 시스템에 공급하여 발전용 연료로서 이용하도록 한 바이오매스 가스화 발전 시스템이 최근 각광을 받고 있다.

가스화로에서 생성된 연료 가스에는 고분자의 탄화수소인 타르분이 포함되어 있다. 타르분은 350℃ 이상의 고온에서는 가스 상태이나, 저온이 되면 응집하여 배관 등 각 부분에 부착하여 폐색 등의 문제를 일으키게 한다. 이와 같이 연료 가 스가 타르분을 포함하고 있는 것에 기인하는 문제를 해결하기 위하여, 본 발명자들은 바이오매스로부터 생성되는 연료 가스의 유통경로에 연료 가스를 유통시키는 다공(多孔) 형상으로 형성되고, 또한 가열되어 1100℃ 이상의 열을 축열하는 축열체를 설치하여 구성한 바이오매스 가스화 시스템의 연료 가스 개질 장치를 제안한 바 있다(일본국 특원 제2003-292568호 참조). 타르분은 1100℃ 이상의 온도에서 가열하면, 이를 열분해하여 제거할 수 있다. 이때, 상기 가스 개질 장치에서는 연료 가스에 순산소나 공기를 첨가하도록 하고, 그때의 산화 반응열로 1100℃ 이상이라는 처리 온도를 확보하여 연료 가스 중의 타르분을 열분해하도록 하고 있었다.

발명이 해결하고자 하는 과제

그런데, 가스화로로부터 공급되어 오는 연료 가스의 온도는 600℃ 정도이며, 이것을 순산소 등만을 사용하여 그 산화 반응열에 의해 1100℃ 이상이라는 처리 온도까지 온도를 상승시키기에는 상당한 시간을 필요로 하며, 그 기간중에는 타르분을 제거할 수 없었다. 구체적으로, 바이오매스를 가스화로에 투입하기 시작하여 연료 가스의 생성을 개시한 시점에서는 개질 장치의 온도가 연료 가스 온도에 상당하고, 그 후 처리 온도에 도달할 때까지의 개질 장치의 시동 온도상승 기간 중에는 타르분을 열분해할 수 없었다.

타르분이 제거되어 있지 않은 연료 가스를 그대로 이것을 이용하는 가스 엔진 등의 이용 시스템에 공급하면 여러 가지의 문제가 발생한다. 특히, 이용 시스템에 연료 가스를 공급하는 공급계에 개질 장치를 경과한 후의 연료 가스를 청정화할 목적으로 냉각 처리하는 냉각 탑 등의 냉각 장치가 설치되어 있으면, 그 냉각 작용에 의해 타르분이 응집하고 이에 의해 냉각 장치의 내부가 오염되거나 폐색을 일으킬 가능성이 있으며, 시스템의 계속적인 운전에 지장을 초래할 우려가 있는 동시에, 또 이것을 회피하기 위한 유지관리(maintenance) 작업이 필요하게 된다는 과제가 있었다.

본 발명은 상기 종래의 과제를 감안하여 창안된 것으로서, 연료 가스 중의 타르분에 의해 발생되는 장해를 저지하는 것이 가능함과 동시에, 해당 타르분을 포함하는 연료 가스를 열적으로 유효하게 이용할 수 있는 바이오매스 가스화 시스템 및 그 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명에 관한 바이오매스 가스화 시스템은, 바이오매스로부터 연료 가스를 생성하는 가스화로와, 상기 가스화로로부터 이용 시스템에 연료 가스를 공급하는 공급계와, 상기 공급계에 개도(開度) 조정이 가능하게 설치된 공급계 댐퍼와, 상기 공급계에 설치되고, 연료 가스를 상기 가스화로로부터 유인하는 공급계 팬과, 상기 공급계에 설치되고, 연료 가스 중의 타르분을 열분해 처리하는 것이 가능한 처리 온도로 온도가 상승되는 개질 장치와, 상기 개질 장치와 상기 공급계 댐퍼와의 사이에 상기 공급계로부터 분기시켜서 설치되고, 상기 가스화로에 접속되어, 연료 가스를 상기 공급계로부터 당해 가스화로에 도입하기 위한 도입 라인과, 상기 도입 라인에 설치되고, 연료 가스를 상기 공급계로부터 끌어들이는 도입계 팬과, 상기 도입 라인에 설치된 개도 조정이 가능한 도입계 댐퍼와, 상기 개질 장치의 온도를 검출하여 출력하는 온도 센서와, 상기 온도 센서로부터 상기 개질 장치의 온도가 입력되고, 상기 개질 장치의 온도가 처리 온도보다 낮을 때에는 상기 개질 장치로부터의 연료 가스를 상기 가스화로에 가스화로용 연료로서 도입하기 위해서, 상기 도입계 댐퍼를 열고 또한 상기 도입계 팬을 기동하는 것과 동시에 상기 공급계 댐퍼를 닫고 또한 상기 공급계 팬을 정지하는 제어 신호를 출력하는 한편, 상기 개질 장치의 온도가 처리 온도 이상이 되었을 때에는, 상기 개질 장치로부터의 연료 가스를 상기 이용 시스템에 도입하기 위해서, 상기 도입계 댐퍼를 닫고 또한 상기 도입계 팬을 정지시키는 것과 동시에 상기 공급계 댐퍼를 열고 또한 상기 공급계 팬을 기동하는 제어 신호를 출력하는 제어기를 구비한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 제어기는, 상기 가스화로의 연소 운전을, 그 기동시에는 화석 연료의 연소로 제어하고, 상기 개질 장치의 온도가 처리 온도보다 낮은 온도일 때에는, 상기 도입 라인으로부터 도입되는 연료 가스의 연소로 제어하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관한 바이오매스 가스화 시스템의 운전 방법은 바이오매스 가스화 시스템을 이용하여, 상기 개질 장치의 온도가 처리 온도보다 낮을 때에 상기 개질 장치로부터의 연료 가스를 상기 가스화로에 가스화로용 연료로서 도입하고, 상기 개질 장치의 온도가 처리 온도 이상이 되었을 때에 상기 개질 장치로부터의 연료 가스를 상기 이용 시스템에 도입하도록 한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 가스화로는, 상기 제어기에 의한 제어로, 그 기동시는 화석 연료로 연소 운전이 개시되고, 그 후, 상기 개질 장치의 온도가 처리 온도보다 낮은 온도일 때에는, 상기 도입 라인으로부터 도입되는 연료 가스로 연소 운전되는 것을 특징으로 한다.

발명의 효과

본 발명에 관한 바이오매스 가스화 시스템 및 그 운전 방법에 있어서는, 연료 가스 중의 타르분을 열분해 처리하는 것이 가능한 처리 온도로 온도상승 되는 개질 장치의 온도가 처리 온도보다 낮을 때에는, 그 온도가 온도 센서로부터 입력되는 제어기의 제어에 의해서, 개질 장치로부터의 연료 가스를, 가스화로에 연료로서 도입하는 구성을 갖추어, 타르분을 포함한 연료 가스를 가스화로로 연소시키도록 했으므로, 개질 장치보다 연료 가스의 흐름 방향 하류 측의 공급계, 예를 들면 이용 시스템에, 타르분을 포함한 연료 가스가 유입하는 것에 의해서 유발되는 오손이나 폐색 등의 장해 발생을 방지할 수 있는 것과 동시에, 또 거기에 따르는 유지관리 작업이 불필요하게 될 수 있다. 그리고 또, 타르분을 포함한 연료 가스를 가스화로로 연소시킬 수 있어, 열적으로 유효하게 이용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 바이오매스 가스화 시스템의 바람직한 일 실시형태를 나타내는 개략 구성도이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명에 관한 바이오매스 가스화 시스템 및 그 운전 방법의 바람직한 일 실시형태를 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 실시형태에 관한 바이오매스 가스화 시스템은, 기본적으로 도 1에 나타낸 바와 같이 바이오매스로부터 연료 가스를 생성하는 가스화로(1)와, 가스화로(1)로부터 이용 시스템(2)에 연료 가스를 공급하는 공급계(3)에 설치되고, 연료 가스 중의 타르분을 열분해 처리 하는 것이 가능한 처리 온도로 온도가 상승되는 개질 장치로서의 가스 개질탑(4)과, 가스 개질탑(4)의 온도가 처리 온도보다 낮을 때에는 해당 가스 개질탑(4)으로부터의 연료 가스를 가스화로(1)에 가스화로용 연료로 도입하는 연료 가스 도입계(5)를 구비하여 구성된다.

가스화로(1)는 바이오매스 장입(裝入) 장치(6)로부터 투입되는 바이오매스를 그 내부에서 600℃～900℃의 온도로 가열 처리함으로써 연료 가스를 생성하는 노체(爐體)(7)와, 이 노체(7)에 가열 처리를 하기 위한 열풍을 공급하는 열원으로서 800℃～1000℃에서 가동되는 열풍 발생로(8)로 구성된다. 열풍 발생로(8)에는 열풍을 생성하기 위해 등유나 중유 등의 화석 연료를 연소시키는 버너(9)가 설치된다. 그리고, 이 열풍 발생로(8)에서 생성된 열풍은 열풍 순환 팬(10)에 의해 노체(7)의 사이에서 순환되도록 되어 있다. 또, 이 열풍 발생로(8)에는 열풍을 생성하기 위한 연료로서, 연료 가스 생성 후의 탄화물 잔류물이 노체(7)로부터, 또는 연료 가스 도입계(5)로부터 연료 가스가 도입되는 동시에, 연소 작용을 유지하기 위한 연소용 공기를 이것에 공급하는 연소용 공기 공급계(11)가 접속된다.

공급계(3)는 가스화로(1)와 가스 엔진 등의 이용 시스템(2)의 사이에 이들을 접속하도록 설치되고 연료 가스가 유통되는 공급 라인(12)과, 공급 라인(12)에 설치되어 유통되는 연료 가스로부터 열회수하는 열교환기(13)와, 공급 라인(12)에 열교환기(13)의 후단에 위치시켜서 설치되고 연료 가스를 청정화할 목적으로 냉각하는 가스 냉각탑(14)과, 공급 라인(12)에 가스 냉각탑(14)의 출구측에 위치시켜서 개도(開度) 조정이 자유롭게 설치되고 가스화로 내압을 제어하는 공급계 댐퍼(15) 와, 공급계 라인(12)에 공급계 댐퍼(15)와 이용 시스템(2)의 사이에 위치시켜서 설치되고 연료 가스를 가스화로(1)로부터 유인하는 공급계 팬(16)으로 구성된다. 그리고, 공급계 댐퍼(15)가 열림으로써 공급계 팬(16)에 의해 가스화로(1)에서 생성된 연료 가스가 이용 시스템(2)으로 공급되도록 되어 있다.

열교환기(13)에 대해서는, 열풍 발생로(8)에 연소용 공기를 공급하는 연소용 공기 공급계(11)가 접속되고, 회수한 열에 의해 연소용 공기를 가열하도록 되어 있다. 연소용 공기 공급계(11)는 열풍 발생로(8)에 접속되고 연소용 공기가 유통되는 공급 배관(17)과, 공급 배관(17)에 연소용 공기를 보내는 송풍 팬(18)과, 공급 배관(17)의 도중에 설치되고 예를 들면 연료 가스의 열교환기 출구 온도를 400℃ 정도로 유지하는 등과 같이 송풍량을 제어하도록 개도 제어되는 제어 댐퍼(19)로 구성된다.

공급계(3)의 공급 라인(12)에는 가스화로(1)와 열교환기(13)의 사이에 위치하고, 가스화로(1)로부터 공급되는 연료 가스로부터 타르분을 제거하기 위한 가스 개질탑(4)이 설치된다. 이 가스 개질탑(4)에는 그 내부를 경과하는 연료 가스에 혼합됨으로써 산화 반응하여 그 반응열로 가스 개질탑(4)의 온도를 상승시키는 순산소나 공기를 도입하기 위한 제어 노즐(20)이 설치된다. 가스 개질탑(4)은 내열강의 외부에 보온 구조를 가하여 구성되어 있고, 내부 가스의 열은 해당 가스 개질탑(4)으로의 축열과 방열에 의해 일부 소비되게 된다. 가스 개질탑(4)의 온도는 시동 온도상승 시에는 이를 경과하는 연료 가스의 온도에 상당하고, 그 후 산화 반응열에 의해 서서히 온도가 상승되어 가며, 통상의 가동 상태에서는 연료 가스 중 에 포함된 타르분을 열분해하여 제거하는 것이 가능한 처리 온도인 1100℃ 이상으로 온도가 상승되도록 되어 있다.

연료 가스 도입계(5)는 가스 냉각탑(14)의 전단(前段), 즉 연료 가스의 흐름 방향 상류측에 있으며, 또한 열교환기(13)의 후단에서 공급 라인(12)으로부터 분기되어 열풍 발생로(8)에 접속되고, 가스 냉각탑(14)에 유입하기 전의 열교환기(13)를 경과한 350℃ 이상의 온도를 갖는 연료 가스가 유통되는 도입 라인(21)과, 도입 라인(21)에 설치되고 연료 가스를 공급 라인(12)으로부터 끌어들이는 도입계 팬(22)과, 도입 라인(21)에 도입계 팬(22)의 전단에 위치시켜서 개도 조정이 자유롭게 설치되고 공급계 댐퍼(15)와 연계하여 가스화로 내압을 제어하는 도입계 댐퍼(23)와, 가스 개질탑(4)의 온도를 검출하여 출력하는 열전대(熱電帶) 등의 온도 센서(24)와, 온도 센서(24)로부터 가스 개질탑(4)의 온도가 입력되는 동시에 가스 개질탑(4)의 온도가 처리 온도보다 낮을 때에 가스 개질탑(4)으로부터의 연료 가스를 열풍 발생로(8)에 가스화로용 연료로서 도입 제어하기 위해 도입계 댐퍼(23)의 개도를 제어하거나 도입계 팬(22)의 운전을 제어하는 제어 신호를 출력하는 제어기(25)로 구성된다.

제어기(25)는 온도 센서(24)로 검출되는 가스 개질탑(4)의 온도가 처리 온도보다 낮을 때에는 도입계 댐퍼(23)를 여는 동시에 도입계 팬(22)을 기동하고, 가스 개질탑(4)으로부터 열교환기(13)를 거쳐 공급 라인(12)에 유통하는 연료 가스를 연료 가스 도입계(5)의 도입 라인(21)에 끌어들여 열풍 발생로(8)에 공급하도록 되어 있다. 본 실시형태에서는, 제어기(25)는 공급계(3)의 공급계 댐퍼(15)나 공급계 팬(16)을 제어하는 제어 신호도 출력하도록 되어 있으며, 연료 가스를 열풍 발생로(8)에 공급할 때에 필요에 따라 공급계 댐퍼(15)를 닫는 동시에 공급계 팬(16)을 정지시키도록 되어 있다. 한편, 가스 개질탑(4)의 온도가 처리 온도 이상으로 되었을 때에는, 제어기(25)는 도입계 댐퍼(23)를 닫는 동시에 도입계 팬(22)을 정지시키는 한편, 공급계 댐퍼(15)를 여는 동시에 공급계 팬(16)을 기동하고, 공급 라인(12)을 유통하는 연료 가스를 가스 냉각탑(14)을 향해 유통시키도록 되어 있다.

또, 제어기(25)는 버너(9)의 기동?정지나 연소량을 제어하는 제어 신호를 출력하고, 열풍 발생로(8)에서의 연소 운전을 화석 연료를 사용한 연소와, 연료 가스 도입계(5)로부터 연료 가스가 도입될 때에 해당 연료 가스에 의한 연소로 전환하는 연소 전환 제어 수단으로서도 기능한다. 또한, 제어기(25)는 이들 이외에도 바이오매스 가스화 시스템 전체의 운전 제어를 위해 연소용 공기 공급계(11)의 제어 댐퍼(19)의 개도 제어나 송풍 팬(18)의 운전 제어를 행하거나, 또 제어 노즐(20)을 제어하는 제어 신호 등도 출력하도록 되어 있다.

다음으로, 본 발명에 관한 바이오매스 가스화 시스템의 운전 방법에 대해 설명한다. 가스 개질탑(4)의 온도는 바이오매스 가스화 시스템의 기동으로부터 그 시동 온도상승 기간 중에는 연료 가스 중의 타르분을 열분해 처리하는 것이 가능한 처리 온도보다 낮으며, 가스 개질탑(4)의 이 온도 상태가 온도 센서(24)에 의해 검출되어 제어기(25)에 입력된다.

바이오매스 가스화 시스템의 기동에 즈음해서는 가스화로(1)의 열풍 발생로(8)에서 열풍이 생성되는 동시에 바이오매스 장입 장치(6)에 의해 노체(7) 내에 바이오매스가 투입된다. 열풍 발생로(8)의 기동에 즈음해서는 제어기(25)에 의해 버너(9)로 화석 연료를 연소시킴으로써 운전이 개시되어 열풍이 생성된다. 이때, 제어기(25)는 필요에 따라 연소용 공기 공급계(11)의 제어 댐퍼(19)와 송풍 팬(18)을 제어하고, 연소용 공기를 열풍 발생로(8)로 공급한다. 열풍 발생로(8)에서 생성된 열풍은 열풍 순환 팬(10)에 의해 열풍 발생로(8)와 노체(7) 사이에서 순환되고, 노체(7) 내에서는 이 열풍에 의해 바이오매스의 가열 처리가 개시되어 연료 가스가 서서히 생성되어 간다. 또, 이 연료 가스의 생성에 수반하여 잔류물이 발생한다. 이 잔류물은 연료로서 순차적으로 열풍 발생로(8)로 보내진다.

가스화로(1)에서의 연료 가스의 생성 개시 시점에서는, 제어기(25)는 제어 노즐(20)을 제어하여 가스 개질탑(4)으로의 순산소 등의 공급을 개시하는 동시에, 가스 개질탑(4)의 온도가 처리 온도 이하인 것을 검출하는 온도 센서(24)로부터의 출력에 따라 연료 가스를 연료 가스 도입계(5)를 통해 열풍 발생로(8)에 도입하는 제어를 실행한다. 구체적으로, 제어기(25)는 연료 가스 도입계(5)의 도입계 팬(22)을 기동하며, 또 도입계 댐퍼(23)를 열고 노체(7)의 로내 압력을 -20Pa 정도로 조정한다. 또 필요에 따라 공급계(3)의 공급계 댐퍼(15)를 닫음 상태로 유지한다. 도입계 팬(22)에 의한 흡인 작용으로 연료 가스는 가스화로(1)로부터 공급계(3)의 공급 라인(12)으로 보내져서 가스 개질탑(4)으로 유입된다. 가스화로(1)로부터 유출되는 연료 가스의 온도는 대체로 600℃ 정도이다.

가스 개질탑(4)에 유입된 연료 가스는 순산소 등과 서로 섞여 산화 반응열을 발생하고, 이에 의해 서서히 가스 개질탑(4)의 온도를 상승시킨다. 예를 들면, 제 어기(25)는 가스 개질탑(4)의 시간당의 온도 상승율이 500℃/h가 되도록 제어 노즐(20)을 제어한다. 그런데, 연료 가스의 생성 개시 시점에서는, 가스 개질탑(4)의 온도는 이에 유입되는 연료 가스 온도에 상당하며, 연료 가스 중의 타르분을 열분해 처리하여 제거할 수 있는 1100℃ 이상의 처리 온도에는 도달해있지 않기 때문에 연료 가스는 타르분을 포함한 채로 가스 개질탑(4)으로부터 유출되게 된다. 가스 개질탑(4)으로부터 유출된 600℃ 부근의 연료 가스는 열교환기(13)에 유입되고, 여기서 연소용 공기를 가열하여 400℃ 정도로 온도가 하강하여 유출된다. 열교환기(13)로부터 유출된 350℃ 이상의 온도를 갖는 타르분을 포함한 연료 가스는 도입계 팬(22)에 의해 도입 라인(21)에 도입되고, 열풍 발생로(8)로 보내져서 연소된다.

바이오매스 가스화 시스템의 기동후, 열풍 발생로(8)에는 상기 잔류물에 더하여 연료 가스 도입계(5)로부터 연료 가스가 도입되게 되고, 이들 잔류물 및 연료 가스와 연소용 공기 공급계(11)로부터 공급되는 연소용 공기와의 산화 반응에 의해 열풍의 생성이 가능해진다. 제어기(25)는, 열풍 발생로(8)의 기동시는 버너(9)로 화석 연료를 연소시키는 한편, 잔류물 및 연료 가스가 공급되도록 되었을 때에는 열풍 발생로(8)의 온도 제어에 따라 버너(9)를 조여서 제어하고, 잔류물 및 연료 가스로 열풍의 생성을 유지할 수 있게 되었을 때에는 버너(9)를 소화하는 제어를 행한다. 또, 제어기(25)는 제어 댐퍼(19)의 개도를 제어함으로써 연소용 공기의 공급량을 조절하고, 열풍 발생로(8)의 온도가 일정해지도록 제어한다.

가스 개질탑(4)의 온도가 처리 온도에 도달할 때까지의 시동 온도상승 기간 중에는 이상과 같은 운전 제어가 행해지고, 가스 개질탑(4)으로부터의 연료 가스는 연료 가스 도입계(5)에 도입되어 열풍 발생로(8)로 계속 공급된다.

한편, 연료 가스와 순산소의 산화 반응열에 의한 온도상승에 의해 가스 개질탑(4)의 온도가 처리 온도에 도달하면 해당 가스 개질탑(4)에서는 연료 가스 중의 타르분을 열분해 처리하여 제거할 수 있으며, 타르분이 제거된 연료 가스가 가스 개질탑(4)으로부터 유출되게 된다. 이 온도 상태가 온도 센서(24)에 의해 검출되면, 제어기(25)는 연료 가스의 유통 경로를 전환하는 제어를 실행하고 연료 가스는 공급계(3)를 통해 가스 엔진 등의 이용 시스템(2)으로 공급된다.

구체적으로, 제어기(25)는 도입계 댐퍼(23)를 서서히 닫는 동시에 공급계 댐퍼(15)를 서서히 열고, 또 공급계 팬(16)을 기동하는 동시에 도입계 팬(22)을 정지시킨다. 이에 의해, 가스화로(1)로부터의 연료 가스는 가스 냉각탑(14)으로 유입되도록 되어 해당 가스 냉각탑(14)에서 청정화되고, 이 청정화된 연료 가스가 이용 시스템(2)에 공급된다. 연료 가스가 이용 시스템(2)에 공급되게 되면 연료 가스의 열풍 발생로(8)로의 도입이 정지되지만, 이 시점에서는 가스화로(1)에서 다량의 잔류물이 발생하고 있어 이를 이용하여 열풍 발생로(8)를 연소 운전할 수 있으며, 열풍의 생성을 유지할 수 있다. 또 필요에 따라 버너(9)의 운전이 재개된다.

또한, 바이오매스 가스화 시스템을 정지하는 경우에 대해 설명하면, 제어기(25)에 의해 제어 노즐(20)에 의한 순산소의 공급이 정지되어 가스 개질탑(4)의 온도는 순차적으로 저하되어 간다. 이것에 의해 가스 개질탑(4)의 온도는 처리 온도보다 낮아지기 때문에, 제어기(25)는 연료 가스 도입계(5)에 연료 가스를 보내는 제어를 실행하게 되며, 타르분을 포함한 연료 가스는 열풍 발생로(8)에서 소각되게 된다.

이상 설명한 실시형태에 관한 바이오매스 가스화 시스템 및 그 운전 방법에서는, 연료 가스 중의 타르분을 열분해 처리하는 것이 가능한 처리 온도로 온도가 상승되는 가스 개질탑(4)의 온도가 처리 온도보다 낮을 때에는, 가스 개질탑(4)으로부터의 연료 가스를 열풍 발생로(8)에 연료로서 도입하는 연료 가스 도입계(5)를 구비하고, 350℃ 이상의 온도를 갖는 해당 타르분을 포함한 연료 가스를 열풍 발생로(8)에서 연소시키도록 하였으므로, 가스 개질탑(4)보다 연료 가스의 흐름 방향 하류측의 공급계(3), 예를 들면 가스 냉각탑(14)이나 이용 시스템(2)에 타르분을 포함한 연료 가스가 유입됨으로써 발생되는 오손(汚損)이나 폐색 등의 장해 발생을 저지할 수 있는 동시에, 또 그에 따른 유지관리 작업 등도 불필요하게 할 수 있다. 또한, 타르분을 포함한 연료 가스를 열풍 발생로(8)에서 연소시킬 수 있어서 그 열적 유효 활용을 달성할 수 있다.

또, 열풍 발생로(8)의 연소 운전을 화석 연료와 연료 가스로 전환하는 연소 전환 제어 수단으로서의 제어기(25)를 구비하고, 열풍 발생로(8)의 기동시에는 화석 연료로 연소 운전을 개시하고, 그 후 가스 개질탑(4)의 온도가 처리 온도보다 낮은 온도일 때에는 가스 개질탑(4)으로부터 도입되는 연료 가스로 연소 운전하도록 하였으므로, 타르분을 포함한 연료 가스가 유통되는 가스 개질탑(4)의 시동 온도상승 기간 중, 즉 바이오매스 가스화 시스템의 기동시에 있어서, 해당 연료 가스를 가스화로 연료로서 열적으로 유효하게 활용할 수 있으며, 기동시에 필요한 화석 연료의 사용량을 삭감할 수 있어 시스템의 연비를 개선할 수 있다.

Claims

바이오매스로부터 연료 가스를 생성하는 가스화로와,

상기 가스화로로부터 이용 시스템에 연료 가스를 공급하는 공급계와,

상기 공급계에 개도(開度) 조정이 가능하게 설치된 공급계 댐퍼와,

상기 공급계에 설치되고, 연료 가스를 상기 가스화로로부터 유인하는 공급계 팬과,

상기 공급계에 설치되고, 연료 가스 중의 타르분을 열분해 처리하는 것이 가능한 처리 온도로 온도가 상승되는 개질 장치와,

상기 개질 장치와 상기 공급계 댐퍼와의 사이에 상기 공급계로부터 분기시켜서 설치되고, 상기 가스화로에 접속되어, 연료 가스를 상기 공급계로부터 당해 가스화로에 도입하기 위한 도입 라인과,

상기 도입 라인에 설치되고, 연료 가스를 상기 공급계로부터 끌어들이는 도입계 팬과,

상기 도입 라인에 설치된 개도 조정이 가능한 도입계 댐퍼와,

상기 개질 장치의 온도를 검출하여 출력하는 온도 센서와,

상기 온도 센서로부터 상기 개질 장치의 온도가 입력되고, 상기 개질 장치의 온도가 처리 온도보다 낮을 때에는 상기 개질 장치로부터의 연료 가스를 상기 가스화로에 가스화로용 연료로서 도입하기 위해서, 상기 도입계 댐퍼를 열고 또한 상기 도입계 팬을 기동하는 것과 동시에 상기 공급계 댐퍼를 닫고 또한 상기 공급계 팬을 정지하는 제어 신호를 출력하는 한편, 상기 개질 장치의 온도가 처리 온도 이상이 되었을 때에는, 상기 개질 장치로부터의 연료 가스를 상기 이용 시스템에 도입하기 위해서, 상기 도입계 댐퍼를 닫고 또한 상기 도입계 팬을 정지시키는 것과 동시에 상기 공급계 댐퍼를 열고 또한 상기 공급계 팬을 기동하는 제어 신호를 출력하는 제어기를 구비한 것을 특징으로 하는 바이오매스 가스화 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 제어기는, 상기 가스화로의 연소 운전을, 그 기동시에는 화석 연료의 연소로 제어하고, 상기 개질 장치의 온도가 처리 온도보다 낮은 온도일 때에는, 상기 도입 라인으로부터 도입되는 연료 가스의 연소로 제어하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 가스화 시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 바이오매스 가스화 시스템을 이용하여,

상기 개질 장치의 온도가 처리 온도보다 낮을 때에 상기 개질 장치로부터의 연료 가스를 상기 가스화로에 가스화로용 연료로서 도입하고, 상기 개질 장치의 온도가 처리 온도 이상이 되었을 때에 상기 개질 장치로부터의 연료 가스를 상기 이용 시스템에 도입하도록 한 것을 특징으로 하는 바이오매스 가스화 시스템의 운전 방법.
청구항 3에 있어서,

상기 가스화로는, 상기 제어기에 의한 제어로, 그 기동시는 화석 연료로 연소 운전이 개시되고, 그 후, 상기 개질 장치의 온도가 처리 온도보다 낮은 온도일 때에는, 상기 도입 라인으로부터 도입되는 연료 가스로 연소 운전되는 것을 특징으로 하는 바이오매스 가스화 시스템의 운전 방법.