KR101167633B1 - 하이브리드 가스화 시스템 - Google Patents

하이브리드 가스화 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101167633B1
KR101167633B1 KR1020110138965A KR20110138965A KR101167633B1 KR 101167633 B1 KR101167633 B1 KR 101167633B1 KR 1020110138965 A KR1020110138965 A KR 1020110138965A KR 20110138965 A KR20110138965 A KR 20110138965A KR 101167633 B1 KR101167633 B1 KR 101167633B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reaction chamber
gasifier
gasification system
syngas
hybrid
Prior art date
Application number
KR1020110138965A
Other languages
English (en)
Inventor
이은도
양원
박동호
이정우
김영두
문지홍
김광수
양창원
김범종
Original Assignee
한국생산기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생산기술연구원 filed Critical 한국생산기술연구원
Priority to KR1020110138965A priority Critical patent/KR101167633B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101167633B1 publication Critical patent/KR101167633B1/ko
Priority to US14/366,007 priority patent/US9416327B2/en
Priority to PCT/KR2012/011330 priority patent/WO2013095073A1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/54Gasification of granular or pulverulent fuels by the Winkler technique, i.e. by fluidisation
    • C10J3/56Apparatus; Plants
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09BDISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B3/00Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48Apparatus; Plants
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48Apparatus; Plants
    • C10J3/482Gasifiers with stationary fluidised bed
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48Apparatus; Plants
    • C10J3/485Entrained flow gasifiers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72Other features
    • C10J3/721Multistage gasification, e.g. plural parallel or serial gasification stages
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72Other features
    • C10J3/82Gas withdrawal means
    • C10J3/84Gas withdrawal means with means for removing dust or tar from the gas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0916Biomass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913Carbonaceous raw material
    • C10J2300/093Coal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0946Waste, e.g. MSW, tires, glass, tar sand, peat, paper, lignite, oil shale
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953Gasifying agents
    • C10J2300/0956Air or oxygen enriched air
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0983Additives
    • C10J2300/0993Inert particles, e.g. as heat exchange medium in a fluidized or moving bed, heat carriers, sand
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141Feedstock
    • Y02P20/145Feedstock the feedstock being materials of biological origin

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)

Abstract

본 발명은 미분연료를 주로 활용하는 분류층 가스화기와 상대적으로 다양한 성상을 가지는 연료의 가스화에 활용되는 유동층 가스화기의 장점을 동시에 가지는 하이브리드형 가스화 시스템을 제공한다.
이를 위한 본 발명은 고온으로 운전되는 제 1 반응 챔버의 외부에 700~900 사이에서 운전되는 제 2 반응 챔버가 둘러싸인 구조를 도입함에 따라 단열효과, 부가적인 열교환이 가능함과 동시에 열손실을 최소화하는 하이브리드 가스화 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 제 1 반응 챔버에서 생성된 합성가스 내 미반응물 및 타르가 제 2 반응 챔버에서 반응하여 전체 가스화 효율을 높이는 시스템을 제공하는 것이다.

Description

하이브리드 가스화 시스템{hybrid gasification system}
본 발명은 하이브리드 가스화 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미분연료를 주로 활용하는 분류층 가스화기와 상대적으로 다양한 성상을 가지는 연료의 가스화에 활용되는 유동층 가스화기의 장점을 동시에 가지는 하이브리드형 가스화 시스템에 관한 것이다.
전통적인 화학 석유 에너지(석탄, 석유 천연가스) 매장량의 지속적인 감소 및 화학 석유 에너지 사용으로 인한 환경오염 문제가 인류의 생존과 발전에 직접적인 위협을 초래함에 따라, 재생 가능하고 환경친화적인 에너지에 대한 관심 및 발전은 각국 정부의 공동의 관심이 되고 있다.
바이오매스(biobass)는 식물이 광합성작용을 거쳐 생성하는 유기물질로, 분포가 넓고 사용량이 크며 화학 석유 에너지에 비해 깨끗하며, CO2 배출량이 제로인 장점을 구비하고 있어, 중요한 재생 가능 에너지로 주목되고 있다. 열화학, 생물화학 등 방법을 통하여 바이오매스를 합성 가스 또는 액체 연료로 전환 가능하며, 발전, 생산공업 연료, 화학공업제품 등에 사용 가능하여, 기존의 에너지 변환 시스템에 큰 변화 없이 석유화학 에너지의 상당량을 대체할 수 있어 세계 각국에서 우선적으로 발전시키고 있는 신재생에너지원이다.
바이오매스를 합성가스 또는 액체 연료로 전환하는 방법은 여러 가지이며, 바이오매스 가스화 기술은 기타 기술과 비교할 경우 활용 가능한 바이오매스의 종류 범위가 넓고 확장성이 더욱 크다.
바이오매스의 가스화 과정은 열화학 전환 과정으로, 바이오매스 원료와 가스제(공기, 산소, 수증기, 이산화탄소 등)가 고온하에서 화학반응을 일으켜 고체 바이오매스 원료로 하여금 탄소, 수소, 산소 등 원소로 구성된 탄화수소를 주성분으로 하는 혼합가스로 전환하는 과정으로, 상기 혼합가스는 통상적으로 합성가스로 불리운다.
가스화 과정 중 생성되는 합성가스의 조성은, 가스화 시 사용되는 바이오매스 원료의 특성에 일차적으로 영향을 받으며, 가스화제 종류 및 가스화기 유형, 온도 및 압력과 같은 반응 조건에 따라 달라지게 된다. 일반적으로 가스화 공정 개발 방향은 원하는 합성가스 조성을 얻는 것을 기본으로 하며, 가스화 과정 중의 타르유 함량을 감소함과 동시에, 시스템의 가스화 효율, 탄소 전환율 및 합성가스 중의 (CO 및 H2)의 함량을 최대화 하려는데 있다.
전술한 바와 같은 사안을 해결하기 위하여 크게 분류층 가스화기 및 유동층 가스화기가 제공된다.
일반적으로 분류층 가스화기는 수십~백 마이크론 단위의 미분연료를 산화제에 함께 분사하여 1600도 이상의 고온 연소영역을 형성하고 주위에 과량의 미분연료를 투입하여 가스화를 수행하는 것이 일반적이며, 미분화가 쉬운 석탄의 가스화에 주로 활용되고 있으나 바이오매스, 바이오매스 촤 및 전처리된 고함수 바이오매스(건조 하수슬러지) 등을 미분화하여 활용할 수 있다. 또한, 구조가 간단하므로 높은 압력에서 운전 가능한 가압 가스화 시스템으로의 적용이 용이한 특징을 가진다.
유동층 가스화기는 수 밀리에서 수 센티미터 크기의 연료 사용이 가능하며 일반적으로 모래를 열매체 및 유동화 물질로 사용하므로 발열량이 낮고(또한 발열랑의 변동이 심하고) 다양한 성상을 가지는 폐기물, 바이오매스, 저급석탄(미분연료로 활용이 불가능한)의 가스화에 활용된다.
유동층 가스화기 운전을 위해서는 유동화를 위해 일정 압력, 일정유량, 일정온도 이상의 기체가 요구되며 주로 분산판을 통해 유동층 가스화제를 공급하여 가스화를 수행한다.
가스화 시스템에서 생성되는 합성가스는 정제하여 연료로 사용하거나 촉매 전환공정을 거쳐 화학원료 생산에 활용하며 이 과정에서 합성가스 내 발생되는 타르 및 미연분, 분진에 대한 처리가 필수적이다.
그러나, 정제과정에서 합성가스는 냉각되게 되고 이때 손실되는 현열은 폐열 회수를 통해 이용하게 되지만 폐열 회수 효율은 높지 않은 문제점이 존재한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 분류층 가스화기와 유동층 가스화기의 장점을 취한 하이브리드 형태로 분류층 가스화를 통해 생산된 고온의 합성가스를 분산판을 통해 유동층 가스화기에 공급하여 유동층 반응부의 가스화제로 이용하는 하이브리드 가스화 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 고온으로 운전되는 제 1 반응 챔버의 외부에 700~900 사이에서 운전되는 제 2 반응 챔버가 둘러싸인 구조를 도입함에 따라 열손실을 최소화하는 하이브리드 가스화 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 제 1 반응 챔버에서 생성된 합성가스 내 미반응물 및 타르가 제 2 반응 챔버에서 반응하여 전체 가스화 효율을 높이는 시스템을 제공하는 것이다.
아울러, 본 발명은 분류층 가스화기 하단에 적당한 규모의 유동층 반응부를 두어 제 1 반응 챔버에서 발생되는 미반응물을 추가적으로 반응시켜 탄소 전환율을 높이는 하이브리드 가스화 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 가스화 시스템은 중공의 가스화로; 상기 가스화로의 내부 중앙에 위치하는 제 1 반응 챔버; 상기 가스화로 내에 상기 제 1 반응 챔버를 둘러싸도록 위치하는 제 2 반응 챔버; 및 상기 제 1 반응 챔버 및 상기 제 2 반응 챔버의 하부에 위치하는 합성가스 이송부;를 포함하고, 미분연료 주입관을 통하여 상기 제 1 반응 챔버의 내부로 유입되는 미분연료는 상기 제 1 반응 챔버에서 합성가스로 전환되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 하이브리드 가스화 시스템은, 상기 제 2 반응 챔버의 하단부에 위치하는 제 1 분산판을 더 포함하고, 상기 제 1 반응 챔버에서 생성된 상기 합성가스는 상기 제 1 분산판을 통해 상기 제 2 반응 챔버로 유입되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 하이브리드 가스화 시스템은, 상기 가스화로 내부의 상기 합성가스 이송부의 하부에 위치하며, 제 2 분산판을 구비하는 유동층 반응부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 유동층 반응부는, 상기 합성가스 이송부에 잔류하는 미반응물을 상기 제 2 분산판을 통해 상기 합성가스로 전환되도록 반응시키는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 하이브리드 가스화 시스템은, 상기 가스화로의 상부면과 연통하는 합성가스 유출관; 및 상기 가스화로의 측면 및 하면과 연통하여 고형 폐기물이 투입되는 고형 폐기물 유입관;을 포함하고, 상기 합성가스 유출관은, 상기 제 2 반응 챔버 내의 합성가스가 상기 가스화로의 외부로 배출되는 것을 특징으로 한다.
전술한 바에 따른 하이브리드 가스화 시스템에 있어서, 상기 하이브리드 가스화 시스템은, 상기 제 2 반응 챔버에 연통하는 순환 유로부;를 더 포함하고, 상기 순환 유로의 일측은 상기 제 2 반응 챔버의 상부에 형성된 제 1 관통홀에 삽입되며, 상기 순환 유로의 타측은 상기 제 2 반응 챔버의 측부에 형성된 제 2 관통홀에 삽입되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 순환 유로부는, 외부와 연통하는 유출관 및 상기 순환유로부 내로 공기를 공급하는 공기 노즐을 더 포함하고, 상기 제 2 반응 챔버 내의 합성가스는 상기 제 2 관통홀, 상기 순환 유로 및 상기 제 1 관통홀의 순서대로 순환한 후, 상기 유출관을 통해 외부로 배출되는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명은 분류층 가스화기와 유동층 가스화기의 장점을 취한 하이브리드 형태로 가스화로 내에서 생산된 고온의 합성가스를 유동층 반응부로 하여 분산판을 통해 유동층 가스화기에 공급함에 따라 분류층에서 생산된 고온 합성가스의 현열을 유동층 가스화기에서 활용함으로써 열효율이 증대되는 효과가 발생한다.
또한, 본 발명은 고온으로 운전되는 제 1 반응 챔버의 외부에 700~900 사이에서 운전되는 제 2 반응 챔버가 둘러싸인 구조를 도입함에 따라 단열효과, 부가적인 열교환이 가능함과 동시에 열손실을 최소화하는 하이브리드 가스화 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 분류층 가스화기 하단에 적당한 규모의 유동층 반응부를 두어 제 1 반응 챔버에서 발생되는 미반응물을 추가적으로 반응시켜 탄소 전환율을 높이는 하이브리드 가스화 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 분류층 가스화기에서 생성된 합성가스가 유동층 가스화기를 통과하며 추가적인 가스화 반응이 발생되며 타르 및 분진 등의 정제하는 효과가 있다.
아울러, 본 발명은 유동화 물질을 모래 대신 돌로마이트(Dolomite) 또는 올리빈(Olivine) 등 타르 분해에 효과적인 물질을 쓸 경우 추가적인 정제 효과가 있다.
나아가, 본 발명은 석탄과 폐기물, 바이오매스를 혼합가스화 하는 것은 공급량에 편차가 심한 폐기물과 바이오매스 원료 특성을 보완하는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 하이브리드 가스화 시스템을 나타낸 일 방향에서의 단면도,
도 2는 도 1의 고형 연소로 내부로 투입되는 폐기물과 미분연료 및 합성가스의 기포유동층을 나타낸 흐름도,
도 2는 도 1의 모식도,
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 하이브리드 가스화 시스템을 나타낸 일 방향에서의 단면도, 및
도 5는 도 4의 도 1의 고형 연소로 내부로 투입되는 폐기물과 미분연료 및 합성가스의 순환유동층을 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 하이브리드 가스화 시스템을 이루는 구성요소들은 필요에 따라 일체형으로 사용되거나 각각 분리되어 사용될 수 있다. 또한, 사용 형태에 따라 일부 구성요소를 생략하여 사용 가능하다.
본 발명에 따른 하이브리드 가스화 시스템(100)의 바람직한 실시 예를 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 기술되어야 할 것이다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 하이브리드 가스화 시스템(100)을 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 하이브리드 가스화 시스템(100)은 중공의 가스화로(110), 가스화로(110)의 내부 중앙에 위치하는 제 1 반응 챔버(120), 가스화로(110) 내에 제 1 반응 챔버(120)를 둘러싸도록 위치하는 제 2 반응 챔버(130), 제 1 반응 챔버(120) 및 제 2 반응 챔버(130)의 하부에 위치하는 합성가스 이송부(140), 가스화로(110)의 하부에 위치하는 분산판(150), 제 2 반응 챔버(130)와 연통하는 연통부(160) 및 가스화로(110) 내부의 합성가스 이송부(140)의 하부에 위치하는 유동층 반응부(170)를 포함한다.
가스화로(110)는 내부가 빈 중공의 형태로서, 이와 같은 가스화로(110)의 내부에는 고압의 합성가스가 유동하므로 압력을 견딜 수 있도록 제작되는 것이 바람직하다. 또한, 가스화로(110)는 외부와 연통할 수 있는 구조로 되어 있으며, 이에 대한 구체적인 내용은 후술하도록 한다.
제 1 반응 챔버(120)는 가스화로(110)의 내부 중앙에 위치하며, 그 상부에는 후술되는 미분연료 주입관(163)이 위치하여 상호 연통한다. 이러한 제 1 반응 챔버(120)의 내부에는 미분연료 주입관(163)을 통하여 상기 제 1 반응 챔버(120)의 내부로 유입되는 미분연료가 제 1 반응 챔버(120)에서 합성가스로 전환되도록 한다.
제 2 반응 챔버(130)는 가스화로(110) 내에 제 1 반응 챔버(120)를 둘러싸도록 위치하며, 이러한 제 2 반응 챔버(130)는 제 2 반응 챔버(130)의 상부 일측에 위치하는 제 1 관통홀(131) 및 제 2 반응 챔버(130)의 측면 상부에 위치하는 제 2 관통홀(132)을 포함한다.
제 1 관통홀(131)은 도 1에 도시된 바와 같이 제 2 반응 챔버(130)에서 생성된 합성가스를 외부로 배출하는 역할을 수행한다.
제 2 관통홀(132)은 도 1에 도시된 바와 같이 고형 폐기물을 제 2 반응 챔버(130)로 공급하는 통로의 역할을 한다.
합성가스 이송부(140)는 제 1 반응 챔버(120) 및 제 2 반응 챔버(130)의 하부에 위치한다. 이러한 합성가스 이송부(140)는 제 1 반응 챔버(120) 및 제 2 반응 챔버(130)와 연통하도록 구성됨에 따라 제 1 반응 챔버(120)에서 생성된 합성가스가 유입될 수 있다.
또한, 합성가스 이송부(140)는 유입된 합성가스를 제 2 반응 챔버(130)로 이송하는 역할을 수행한다.
분산판(150)은 제 2 반응 챔버(130)의 하단부에 위치하는 제 1 분산판(151) 및 유동층 반응부(170)에 하부에 위치하는 제 2 분산판(152)을 포함한다.
제 1 분산판(151)은 제 1 반응 챔버(120)에서 생성되어 합성가스 이송부(140)를 유동하는 합성가스가 제 1 분산판(130)에 분무화된 상태로 유입되게 한다.
한편, 제 1 분산판(151)은 반응하지 않은 미분연료가 제 2 반응 챔버(130)의 내부로 유입되는 것을 막아 다시 반응할 수 있도록 유도하는 역할을 수행한다.
제 2 분산판(152)은 유동층 반응부(170)의 중앙부에 위치하며, 이러한 제 2 분산판(152)은 제 1 분산판(151)과 동일한 역할을 수행한다.
다시 말해, 합성가스 이송부(140)에서 낙하한 미반응 연료를 에어로졸 상태로 미분화하여 합성가스 이송부(140)로 재공급한다.
연통부(160)는 제 2 반응 챔버(130)와 연통하며, 이러한 연통부(160)는 가스화로(110)의 상부면과 연통하는 합성가스 유출관(161), 가스화로(110)의 측면 및 하면과 연통하여 고형 폐기물이 투입되는 고형 폐기물 유입관(162) 및 가스화로(110)의 상부 중앙에 위치하는 미분연료 주입관(163)을 포함한다.
합성가스 유출관(161)은 가스화로(110)의 상부면과 연통한다. 보다 상세하게 합성가스 유출관(161)은 제 2 반응 챔버(130) 내의 합성가스가 가스화로(110)의 외부로 배출되는 토출구 기능을 한다.
고형 폐기물 유입관(162)은 가스화로(110)의 측면 및 하면과 연통하여 고형 폐기물이 투입되며, 이러한 고형 폐기물 유입관(162)은 고형 폐기물을 가스화로(110) 내부의 제 2 반응 챔버(130) 및 유동층 반응부(170)로 투입한다.
미분연료 주입관(163)은 가스화로(110)의 상부 중앙에 위치하며, 이러한 미분연료 주입관(163)은 외부로부터 공급되는 미분연료가 제 1 반응 챔버(120) 내로 유입될 수 있는 통로이다.
유동층 반응부(170)는 가스화로(110) 내부의 합성가스 이송부(140)의 하부에 위치한다. 이러한 유동층 반응부(170)는 합성가스 이송부(140)에 잔류하는 미반응물을 제 2 분산판(152)을 통해 상기 합성가스로 전환되도록 반응시키는 역할을 수행한다.
전술한 본 발명의 제 1 실시예에서는 기포 유동층 형태로 구성함에 따라 기포 유동층의 경우는 중소형 규모에 유리한 측면이 있다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 하이브리드 가스화 시스템(100')을 설명하되, 전술한 제 1 실시예와 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하고 추가적인 구성요소에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 하이브리드 가스화 시스템(100')은 가스화로(110), 제 1 반응 챔버(120), 제 2 반응 챔버(130), 합성가스 이송부(140), 분산판(150), 유동층 반응부(170) 및 제 2 반응 챔버(130)에 연통하는 순환 유로부(180)를 포함한다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 하이브리드 가스화 시스템(100')은 전술한 고형 폐기물 유입관(162)을 더 포함할 수 있다.
순환 유로부(180)는 제 1 관통홀(131) 및 제 2 관통홀(132)와 연통하는 순환 유로(181), 순환 유로(181)의 상부와 연통하는 유출관(182) 및 순환 유로(181)의 하부와 연통하는 공기 노즐(183)을 포함한다.
순환 유로(181)의 일측은 제 2 반응 챔버(130)의 상부에 형성된 제 1 관통홀(131)에 삽입되며, 순환 유로(181)의 타측은 제 2 반응 챔버(130)의 측부에 형성된 제 2 관통홀(132)에 삽입된다.
유출관(182)은 순환 유로(181)의 상부와 연통하며, 이러한 유출관(182)은 전술한 합성가스 유출관(161)과 같이 제 1 반응 챔버(120) 내의 합성가스가 가스화로(110)의 외부로 배출되도록 돕는다.
공기 노즐(183)은 순환 유로(181)의 하부와 연통함으로써 외부와 연통하는 유출관(182) 및 순환유로(181) 내로 가스화제를 공급하는 역할을 수행하며, 이를 통해 고체 순환량을 조절하는 역할을 한다.
전술한 바와 같은 본 발명의 제 2 실시예에서 제 2 반응 챔버(130) 내의 합성가스는 제 2 관통홀(132), 순환 유로(181) 및 제 1 관통홀(131)의 순서대로 순환한 후, 유출관(182)을 통해 외부로 배출된다.
한편, 전술한 바와 같이 본 발명은 기포 유동층 형태로 구성된 제 1 실시예 및 순환(고속) 유동층 형태로 구성된 제 2 실시예의 각각의 발명으로 목적에 따라 취사선택하여 사용할 수 있음에 유의한다.
전술한 제 2 실시예에 따른 본 발명에서는 순환(고속) 유동층 형태로 구성할 수 있으며, 이 경우에는 중대형 규모에 유리한 측면이 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 하이브리드 가스화 시스템
110 : 가스화로
120 : 제 1 반응 챔버
130 : 제 2 반응 챔버
131 : 제 1 관통홀
132 : 제 2 관통홀
140 : 합성가스 이송부
150 : 분산판
151 : 제 1 분산판
152 : 제 2 분산판
160 : 연통부
161 : 합성가스 유출관
162 : 고형 폐기물 유입관
163 : 미분연료 주입관
170 : 유동층 반응부
180 : 순환유로부
181 : 순환 유로
182 : 유출관
183 : 공기 노즐

Claims (7)

  1. 중공의 가스화로;
    상기 가스화로의 내부 중앙에 위치하는 제 1 반응 챔버;
    상기 가스화로 내에 상기 제 1 반응 챔버를 둘러싸도록 위치하는 제 2 반응 챔버;
    상기 제 2 반응 챔버의 하단부에 위치하는 제 1 분산판; 및
    상기 제 1 반응 챔버 및 상기 제 2 반응 챔버의 하부에 위치하는 합성가스 이송부;를 포함하고,
    미분연료 주입관을 통하여 상기 제 1 반응 챔버의 내부로 유입되는 미분연료는 상기 제 1 반응 챔버에서 합성가스로 전환되며,
    상기 제 1 반응 챔버에서 생성된 상기 합성가스는 상기 제 1 분산판을 통해 상기 제 2 반응 챔버로 유입되는 것을 특징으로 하는,
    하이브리드 가스화 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하이브리드 가스화 시스템은,
    상기 가스화로 내부의 상기 합성가스 이송부의 하부에 위치하며, 제 2 분산판을 구비하는 유동층 반응부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    하이브리드 가스화 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유동층 반응부는, 상기 합성가스 이송부에 잔류하는 미반응물을 상기 제 2 분산판을 통해 상기 합성가스로 전환되도록 반응시키는 것을 특징으로 하는,
    하이브리드 가스화 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하이브리드 가스화 시스템은,
    상기 가스화로의 상부면과 연통하는 합성가스 유출관; 및
    상기 가스화로의 측면 및 하면과 연통하여 고형 폐기물이 투입되는 고형 폐기물 유입관;
    을 포함하고,
    상기 합성가스 유출관은, 상기 제 2 반응 챔버 내의 합성가스가 상기 가스화로의 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는,
    하이브리드 가스화 시스템.
  6. 제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 하이브리드 가스화 시스템에 있어서,
    상기 하이브리드 가스화 시스템은, 상기 제 2 반응 챔버에 연통하는 순환 유로부;를 더 포함하고,
    상기 순환 유로의 일측은 상기 제 2 반응 챔버의 상부에 형성된 제 1 관통홀에 삽입되며,
    상기 순환 유로의 타측은 상기 제 2 반응 챔버의 측부에 형성된 제 2 관통홀에 삽입되는 것을 특징으로 하는,
    하이브리드 가스화 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 순환 유로부는,
    외부와 연통하는 유출관 및 상기 순환유로부 내로 가스화제를 공급하는 공기 노즐을 더 포함하고,
    상기 제 2 반응 챔버 내의 합성가스는 상기 제 2 관통홀, 상기 순환 유로 및 상기 제 1 관통홀의 순서대로 순환한 후, 상기 유출관을 통해 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는,
    하이브리드 가스화 시스템.
KR1020110138965A 2011-12-21 2011-12-21 하이브리드 가스화 시스템 KR101167633B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110138965A KR101167633B1 (ko) 2011-12-21 2011-12-21 하이브리드 가스화 시스템
US14/366,007 US9416327B2 (en) 2011-12-21 2012-12-21 Hybrid gasification system
PCT/KR2012/011330 WO2013095073A1 (ko) 2011-12-21 2012-12-21 하이브리드 가스화 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110138965A KR101167633B1 (ko) 2011-12-21 2011-12-21 하이브리드 가스화 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101167633B1 true KR101167633B1 (ko) 2012-07-20

Family

ID=46717221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110138965A KR101167633B1 (ko) 2011-12-21 2011-12-21 하이브리드 가스화 시스템

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9416327B2 (ko)
KR (1) KR101167633B1 (ko)
WO (1) WO2013095073A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101522213B1 (ko) * 2014-09-19 2015-05-21 한국생산기술연구원 가스화 장치 및 가스화 방법
KR101598982B1 (ko) * 2014-11-13 2016-03-02 한국에너지기술연구원 고온 플라즈마/이중 유동층 하이브리드 가스화 반응장치 및 이를 이용한 합성가스 생산방법

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104531222B (zh) * 2014-12-26 2017-03-01 北京雷浩环保能源技术有限公司 利用喷动床反应器的煤热解系统及方法
CN104762107B (zh) * 2015-04-20 2017-10-24 新奥科技发展有限公司 气流床气化系统及气流床气化工艺
CN111088078B (zh) * 2018-10-23 2022-09-27 中国石油化工股份有限公司 一种气流床气化炉及碳质原料的气化方法
TWI707031B (zh) * 2018-12-12 2020-10-11 行政院原子能委員會核能研究所 具共用結構之氣化反應器
US11572518B2 (en) * 2019-11-25 2023-02-07 Wormser Energy Solutions, Inc. Char preparation system and gasifier for all-steam gasification with carbon capture

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3840354A (en) * 1972-03-23 1974-10-08 Us Interior Three-stage gasification of coal
US4823712A (en) * 1985-12-18 1989-04-25 Wormser Engineering, Inc. Multifuel bubbling bed fluidized bed combustor system
JP2012513501A (ja) * 2008-12-23 2012-06-14 ウォームサー エナジー ソリューションズ,インコーポレーテッド 温和ガス化複合サイクル発電装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
논문1;PROCEEDINGS OF THE ASME 2011 INTERNATIONAL MECHANICAL ENGINEERING CONGRESS AND EXPOSITION (2011,11)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101522213B1 (ko) * 2014-09-19 2015-05-21 한국생산기술연구원 가스화 장치 및 가스화 방법
WO2016043484A1 (ko) * 2014-09-19 2016-03-24 한국생산기술연구원 가스화 장치 및 가스화 방법
US10352559B2 (en) 2014-09-19 2019-07-16 Korea Institute Of Industrial Technology Gasification apparatus and gasification method
KR101598982B1 (ko) * 2014-11-13 2016-03-02 한국에너지기술연구원 고온 플라즈마/이중 유동층 하이브리드 가스화 반응장치 및 이를 이용한 합성가스 생산방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20140314629A1 (en) 2014-10-23
US9416327B2 (en) 2016-08-16
WO2013095073A1 (ko) 2013-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101167633B1 (ko) 하이브리드 가스화 시스템
Umeki et al. High temperature steam-only gasification of woody biomass
CN103555370B (zh) 含碳有机物气化方法、及气化炉
JP5114412B2 (ja) 固体燃料の分離型流動層ガス化方法およびガス化装置
AU2008364497B2 (en) High-temperature gasification process using biomass to produce synthetic gas and system therefor
KR101625140B1 (ko) 외적으로 가열된 극초단파 플라즈마 가스화기 및 합성가스 제조 방법
KR101625152B1 (ko) 극초단파 플라즈마 바이오매스 가스화 고정층 가스화기 및 방법
CN108485710B (zh) 一种可协同气化处理废液、浆料和煤粉的气化炉和方法
CN101326268A (zh) 在高温下且用外部能源的生物质和有机废物的气化设备
KR20110052604A (ko) 바이오매스에서 저-타르 합성가스를 생산하는 방법 및 장치
US20120080647A1 (en) Method and system for producing synthetic gas from biomass by high temperature gasification
CN102089406A (zh) 煤气化炉
JP2012510530A (ja) バイオマスから合成ガスを製造するための高温ガス化方法とシステム
KR101336920B1 (ko) 바이오매스의 고온 가스화 방법 및 이의 시스템
JP2014074144A (ja) 三塔式循環流動層による石炭/バイオマス共ガス化方法及びその装置
KR102032823B1 (ko) 열 교환기가 구비된 순환 유동층 가스화기
WO2013014995A1 (ja) 石炭ガスの製造方法およびメタンの製造方法
KR101598982B1 (ko) 고온 플라즈마/이중 유동층 하이브리드 가스화 반응장치 및 이를 이용한 합성가스 생산방법
CN106635171A (zh) 一种生物质加压气化生产煤气的方法及设备
KR101522213B1 (ko) 가스화 장치 및 가스화 방법
US20240026237A1 (en) Process for Gasifying an Organic Material and Plant for Carrying Out Said Process
CN104927922B (zh) 移动床加压煤气化生产富甲烷煤气的工艺和装置
CN202465607U (zh) 一种外热型微波等离子气化炉
JP5886443B2 (ja) 合成ガスの生成方法及び装置
KR101223460B1 (ko) 고체연료 분류층 가스화 고압 평판화염 반응기용 버너

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150713

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160701

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170703

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180702

Year of fee payment: 7