KR101219772B1 - 석탄가스화 복합 발전 시스템 - Google Patents

석탄가스화 복합 발전 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101219772B1
KR101219772B1 KR1020100085089A KR20100085089A KR101219772B1 KR 101219772 B1 KR101219772 B1 KR 101219772B1 KR 1020100085089 A KR1020100085089 A KR 1020100085089A KR 20100085089 A KR20100085089 A KR 20100085089A KR 101219772 B1 KR101219772 B1 KR 101219772B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cooling water
gas
heat exchanger
coal
cooling
Prior art date
Application number
KR1020100085089A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120021051A (ko
Inventor
주용진
서석빈
김시문
김미영
이민철
Original Assignee
한국전력공사
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 한국전력공사 filed Critical 한국전력공사
Priority to KR1020100085089A priority Critical patent/KR101219772B1/ko
Publication of KR20120021051A publication Critical patent/KR20120021051A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101219772B1 publication Critical patent/KR101219772B1/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
    • C10J3/48Apparatus; Plants
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F02C3/26Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension
    • F02C3/28Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension using a separate gas producer for gasifying the fuel before combustion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas- turbine plants for special use
    • F02C6/18Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas- turbine plants for special use using the waste heat of gas-turbine plants outside the plants themselves, e.g. gas-turbine power heat 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
    • 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
    • C10J2300/16Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C10J2300/164Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with conversion of synthesis gas
    • C10J2300/1643Conversion of synthesis gas to energy
    • C10J2300/1653Conversion of synthesis gas to energy integrated in a gasification combined cycle [IGCC]
    • 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
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • 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
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
    • 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
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

본 발명은 석탄가스화 복합 발전 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 석탄가스화 복합 발전 시스템은,
산소와 석탄을 반응시켜 석탄가스를 생성하는 가스화기, 상기 석탄가스의 냉 각과정 및 배열회수 과정에서 생성된 수증기로 터빈을 회전 구동시켜서 발전으로 활용하는 증기터빈을 포함하는 석탄가스화 복합 발전 시스템에 있어서,
상기 가스화기로 공급되는 1차 냉각수를 1250 ~ 1600℃의 석탄가스와 열교환에 의해 수증기로 변환시켜서 상기 증기터빈으로 공급하고, 상기 열교환을 통하여 1차 냉각된 석탄가스를 2차 냉각시키기 위한 냉각장치로 공급하는 상기 가스화기의 제1 열 교환기;
상기 냉각 장치에 의해서 냉각된 석탄가스에 포함된 분진을 윈심력을 이용하여 제거하는 가스정제장치;
상기 제1열교환기에서 공급된 석탄가스를 2차 냉각수에 의해 300 ~ 600℃의 온도로 2차 냉각시키며, 상기 2차 냉각된 석탄가스를 상기 가스정제장치로 공급하고, 사용된 2차 냉각수를 상기 제1 열교환기의 1차 냉각수로 순환시키는 상기 냉각장치의 제2 열교환기;
분진의 점착력 감소를 위해 상기 냉각장치로부터 2차 냉각된 석탄가스의 온도를 3차 냉각수에 의해 3차 냉각시키고, 사용된 3차 냉각수는 상기 제2 열교환기의 상기 2차 냉각수로 순환시키는 상기 가스정제장치의 제3 열교환기;
상기 가스정제장치에서 분진이 제거된 석탄가스로부터 유황 화합물을 제거하는 탈황 장치;
냉각수 공급장치로부터 냉각수를 공급받아 상기 제3 열교환기를 거쳐서 분진이 제거된 석탄가스의 온도를 4차 냉각시키며, 사용된 냉각수는 상기 제3 열교환기의 상기 3차 냉각수로 순환시키는 것을 특징으로 하는 상기 탈황 장치의 제4 열교환기;
상기 탈황 장치의 제4 열교환기를 거친 석탄가스를 연소시켜 발전기와 연결된 회전축을 회전 구동시키는 가스터빈; 및
상기 가스터빈으로부터 연소시 발생하는 배기가스를 공급받는 배열회수 보일러;를 포함하며,
상기 배열회수 보일러는 상기 냉각수 공급장치로부터 공급되는 냉각수로 상기 배기가스와 열교환을 통해 수증기를 생성하여 상기 증기터빈으로 공급하고, 상기 증기터빈에서 사용된 수증기는 복수기를 거쳐서 상기 냉각수 공급장치로 순환시키는 것을 특징으로 한다.

Description

석탄가스화 복합 발전 시스템{INTEGRATED GASIFICATION COMBINED CYCLE POWER SYSTEM}
본 발명은 석탄가스화 복합 발전 시스템에 관한 것이다.
전력수요의 급증과 에너지 자원의 고갈 및 환경 문제 등이 부각되면서, 이에 대응할 수 있는 고효율의 환경보전성 기술들에 관심이 급증되고 있다. 특히 석탄가스화 복합발전(Integrated Coal Gasification Combined Cycle, IGCC)은 주요한 발전장치로서 중요한 역할이 기대되고 있다. 석탄가스화 복합발전은 기존의 미분탄 연소 발전방식에 비하여 비해 발전효율이 2~5%이상 높다. 또한, 공해물질 배출 특성에 있어서도 매우 우수하여 황산화물(SOx), 질산화물(NOx), 그리고 분진을 대폭 감소시킬 수 있다. 석탄가스화 복합발전은 미분탄을 산화제와 함께 가스화기에 공급하여 석탄가스(CO, H2)를 생성한다. 석탄가스는 가스 냉각기에서 냉각되고, 분진과 유황산화물(H2S, COS)등이 분진 집진 장치로부터 제거된다. 석탄가스화 복합발전은 분진이 제거된 석탄가스는 가스터빈 연료로 사용하여 발전한다. 또한, 석탄가스화 복합발전은 각 장치에서 발생된 열을 회수하여 배열회수 보일러로 공급한다. 배열회수 보일러는 각 장치로부터 공급받은 열을 이용하여 수증기를 생성하고, 생성된 수증기를 증기터빈으로 공급한다.
그러나, 배열회수 보일러와 석탄가스화 복합발전을 구성하는 각 장치가 각각 연계되어 구성이 복잡하다는 단점이 있다.
본 발명은 각 장치간의 연계 구성이 간소화된 석탄가스화 복합 발전 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 열 교환에 의해 생성된 수증기가 직접적으로 증기터빈에 제공됨으로써, 배열회수 보일러와 다른 장치간의 연계 구성이 간소화된 석탄가스화 복합 발전 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 배기가스의 열만을 이용하여 수증기를 생성하는 배열회수 보일러를 포함하는 석탄가스화 복합 발전 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 배기가스만을 고려하여 설계 가능하므로 신뢰성이 향상된 배열회수 보일러를 포함하는 석탄가스화 복합 발전 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면 석탄가스화 복합 발전 시스템이 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면,
산소와 석탄을 반응시켜 석탄가스를 생성하는 가스화기, 상기 석탄가스의 냉 각과정 및 배열회수 과정에서 생성된 수증기로 터빈을 회전 구동시켜서 발전으로 활용하는 증기터빈을 포함하는 석탄가스화 복합 발전 시스템에 있어서,
상기 가스화기로 공급되는 1차 냉각수를 1250 ~ 1600℃의 석탄가스와 열교환에 의해 수증기로 변환시켜서 상기 증기터빈으로 공급하고, 상기 열교환을 통하여 1차 냉각된 석탄가스를 2차 냉각시키기 위한 냉각장치로 공급하는 상기 가스화기의 제1 열 교환기;
상기 냉각 장치에 의해서 냉각된 석탄가스에 포함된 분진을 윈심력을 이용하여 제거하는 가스정제장치;
상기 제1열교환기에서 공급된 석탄가스를 2차 냉각수에 의해 300 ~ 600℃의 온도로 2차 냉각시키며, 상기 2차 냉각된 석탄가스를 상기 가스정제장치로 공급하고, 사용된 2차 냉각수를 상기 제1 열교환기의 1차 냉각수로 순환시키는 상기 냉각장치의 제2 열교환기;
분진의 점착력 감소를 위해 상기 냉각장치로부터 2차 냉각된 석탄가스의 온도를 3차 냉각수에 의해 3차 냉각시키고, 사용된 3차 냉각수는 상기 제2 열교환기의 상기 2차 냉각수로 순환시키는 상기 가스정제장치의 제3 열교환기;
상기 가스정제장치에서 분진이 제거된 석탄가스로부터 유황 화합물을 제거하는 탈황 장치;
냉각수 공급장치로부터 냉각수를 공급받아 상기 제3 열교환기를 거쳐서 분진이 제거된 석탄가스의 온도를 4차 냉각시키며, 사용된 냉각수는 상기 제3 열교환기의 상기 3차 냉각수로 순환시키는 것을 특징으로 하는 상기 탈황 장치의 제4 열교환기;
상기 탈황 장치의 제4 열교환기를 거친 석탄가스를 연소시켜 발전기와 연결된 회전축을 회전 구동시키는 가스터빈; 및
상기 가스터빈으로부터 연소시 발생하는 배기가스를 공급받는 배열회수 보일러;를 포함하며,
상기 배열회수 보일러는 상기 냉각수 공급장치로부터 공급되는 냉각수로 상기 배기가스와 열교환을 통해 수증기를 생성하여 상기 증기터빈으로 공급하고, 상기 증기터빈에서 사용된 수증기는 복수기를 거쳐서 상기 냉각수 공급장치로 순환시키는 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합 발전 시스템이 제공된다.
본 발명의 실시예에 따른 석탄가스화 복합 발전 시스템은 각 장치간의 연계 구성이 간소화 된다.
본 발명의 실시예에 따른 석탄가스화 복합 발전 시스템은 배열회수 보일러 설계 시 배기가스 만을 고려하여 설계 가능하므로 신뢰성이 향상될 수 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 석탄가스화 복합 발전 시스템에 관한 예시도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등수분 내지 대체수분을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 석탄가스화 복합 발전 시스템에 관하여 상세히 설명한다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 석탄가스화 복합 발전 시스템에 관한 예시도이다.
도1을 참고하면, 석탄가스화 복합 발전 시스템은 공기 분리 장치(100), 가스화기(200), 냉각 장치(300), 가스 정제 장치(400), 탈황 장치(500), 가스터빈(600), 배열회수 보일러(700), 증기터빈(800), 냉각수 공급 장치(930), 복수기(920) 및 발전기(900)를 포함한다.
공기 분리 장치(100)는 공기를 산소와 질소로 분리한다. 공기 분리 장치(100)는 공기 압축기(610)로부터 압축된 공기를 공급 받는다. 여기서, 공기 압축기(610)는 가스터빈(600)의 공기 압축기(610)가 될 수 있다. 즉, 가스터빈(600)의 공기 압축기(610)가 압축 한 공기의 일부가 공기 분리 장치(100)로 공급되는 것일 수 있다. 또는 공기 압축기(610)는 독립적인 장치로 공기 분리 장치(100)와 연결되어 압축 공기를 공기 분리 장치(100)로 공급할 수 있다. 공기 분리 장치(100)는 압축된 공기로부터 산소와 질소의 액화 온도차이를 이용하여 산소와 질소로 분리한다. 공기 분리 장치(100)는 공기로부터 분리된 산소를 가스화기(200)로 공급한다. 또한, 공기 분리 장치(100)는 공기로부터 분리된 질소를 가스터빈(600)으로 공급한다.
가스화기(200)는 석탄 그리고 산소와 같은 산화제를 이용하여 석탄가스를 생성한다. 석탄가스는 주로 일산화 탄소(CO)와 수소(H2)를 주성분으로 갖는 가연성 가스일 수 있다. 이때 생성된 석탄가스는 대략 1250℃ ~ 1600℃정도의 고온이다. 가스화기(200)는 고온의 석탄가스를 1차 냉각을 시킨다. 예를 들어, 가스화기는 제1 열 교환기(210)를 통해 고온의 석탄 가스를 1차 냉각시킬 수 있다. 즉, 제1 열 교환기(210)에 공급된 냉각수에 의해서 고온의 석탄가스의 온도를 감소시킬 수 있다. 이때, 제1 열 교환기(210)의 냉각수는 고온의 석탄가스를 냉각시키면서 회수한 열 에너지에 의해서 수증기로 변한다. 이와 같이 가스화기(200)는 고온의 석탄 가스를 냉각 시 발생하는 수증기를 증기터빈(800)으로 공급한다. 또한, 가스화기(200)는 1차 냉각된 석탄 가스를 냉각 장치(300)로 공급한다.
냉각 장치(300)는 가스화기에서 배출되는 고온의 석탄가스를 후단 장치에 공급하기 적합한 온도까지 냉각 시킨다. 냉각 장치(300)는 석탄가스를 대략 300~600℃ 정도의 온도까지 냉각 시킨다. 예를 들어, 석탄가스는 냉각 장치(300)의 제3 열 교환기(310)를 통과하는 냉각수에 의해서 열 에너지가 회수되어 온도가 감소될 수 있다. 냉각 장치(300)는 2차 냉각된 석탄 가스를 가스 정제 장치(400)로 공급한다. 냉각 장치(300)의 석탄 가스의 2차 냉각 시 사용된 제2 열 교환기(310)의 냉각수는 가스화기(200)의 제1 열 교환기(310)로 공급될 수 있다. 즉, 석탄 가스의 2차 냉각에 의해 회수한 열 에너지를 갖는 냉각수가 제1 열 교환기(310)로 공급되어, 가스화기에서 생성된 석탄 가스의 열 에너지를 회수할 수 있다.
가스 정제 장치(400)는 석탄가스의 분진 성분을 제거한다. 여기서, 분진은 석탄가스에 존재하는 먼지, 비산재 등과 같은 고체 입자이다. 가스 정제 장치(400)는 회전하는 석탄가스의 원심력을 이용하여 석탄 가스에 비해 비중이 큰 분진을 제거할 수 있다. 가스 정제 장치(400)에 공급된 석탄 가스의 분진은 고온으로 점착성이 크기 때문에 원심력만으로는 완벽히 분진이 제거되지 않는다. 따라서, 가스 정제 장치(400) 분진의 점착성 감소를 위해 석탄가스의 온도를 더 감소 시킬 수 있다. 이를 위해 가스 정제 장치(400)는 제4 열 교환기(410)를 통해서 석탄가스의 온도를 감소 시킬 수 있다. 가스 정제 장치는 분진이 제거된 석탄 가스를 탈황 장치(500)로 전송한다. 또한, 가스 정제 장치(400)는 석탄가스를 냉각하기 위해 사용된 제4 열 교환기(410)의 냉각수를 냉각 장치(300)로 공급할 수 있다.
탈황 장치(500)는 분진이 제거된 석탄가스로부터 유황 화합물을 제거한다. 유황 화합물은 대기 오염원이므로, 탈황 장치(500)를 통해서 석탄가스에 포함된 유황 화합물을 제거한다. 탈황 장치(500)는 유황 화합물이 제거된 석탄가스인 청정 석탄가스를 가스터빈(600)으로 공급한다. 탈황 장치(500)는 제5 열 교환기(510)를 통해서 석탄가스를 냉각 시킨다. 이때, 제5 열 교환기(510)는 냉각수를 냉각수 공급 장치(930)로부터 공급받는다. 탈황 장치(500)의 제5 열 교환기(510)에서 사용된 냉각수는 가스 정제 장치(400)의 제4 열 교환기(410)로 공급할 수 있다.
가스터빈(600)은 공기 압축기(610), 연소기(620) 및 터빈(630)을 포함한다.
공기 압축기(610)는 대기중의 공기를 흡입하여 압축한다. 공기 압축기(610)는 압축된 공기를 연소기(620)로 공급할 수 있다. 또는 공기 압축기(610)는 공기 분리 장치(100)와 연결되어 있다면, 공기 분리 장치(100)로 압축 공기를 공급할 수 있다.
연소기(620)는 탈황 장치(500), 공기 분리 장치(100) 및 공기 압축기(610)로부터 각각 공급받은 청정 석탄가스, 압축공기 및 질소를 연소한다. 연소기(620)는 청정 석탄가스, 압축공기 및 질소를 연소 시, 이상적인 완전 반응이 일어나는 경우 이산화탄소와 수증기를 생성할 수 있다. 또한, 연소기(620)는 청정 석탄가스, 압축공기 및 질소 연소 시, 불완전 반응 또는 열 해리 현상 등에 따라 일산화탄소, 탄화수소, 연기(Smoke), 질산화물, 황산화물 등을 포함한 배기가스를 생성하게 된다. 연소기(620)는 생성되는 수증기를 증기터빈(800)에 공급할 수 있다. 또한, 연소기(620)는 생성한 배기가스를 터빈(630)으로 공급한다.
터빈(630)은 연소기(620)로부터 공급받은 배기가스를 사용하여 회전 구동한다. 터빈(630)은 회전 구동에 사용된 배기가스를 배열회수 보일러(700)로 공급한다.
배열회수 보일러(700)는 증기터빈(800)에 공급할 수증기를 생성한다. 배열회수 보일러는 가스터빈(600)에서 발생한 배기가스를 공급받는다. 배열회수 보일러(700)는 가스터빈(600)으로부터 공급받은 배기가스가 통과하도록 구성된다. 또한, 배열회수 보일러(700)는 냉각수 공급 장치(930)로부터 냉각수를 공급받는다. 배열회수 보일러(700)는 공급받은 냉각수에 의해서 배기가스의 열 에너지를 회수할 수 있다. 즉, 배열회수 보일러(700)는 배기가스와 제2 열 교환기(710)의 냉각수 간의 열 교환을 통해서 수증기가 발생하도록 한다. 배열회수 보일러는 배기가스의 열을 이용하여 수증기를 생산한 후, 배기가스를 연돌(910)을 통해 외부로 배출되도록 한다.
증기터빈(800)은 가스화기(200) 및 배열회수 보일러(700)에서 생성된 수증기를 공급받는다. 증기터빈(800)은 공급받은 수증기를 이용하여 터빈을 구동시킨다.
증기터빈(800)은 고압 증기터빈(810) 및 중/저압 증기터빈(820)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 고압 증기터빈(810)은 배열회수 보일러(700)에서 생성된 수증기 중에서 기준 온도 이상의 수증기를 공급받아 사용될 수 있다.
중/저압 증기터빈(820)은 배열회수 보일러(700)에서 생성된 수증기 중에서 기준 온도 이하의 수증기를 공급받아 사용될 수 있다. 여기서, 기준 온도는 고압 수증기와 중/저압 수증기를 구분하는 기준으로, 고압 증기터빈(810) 및 중/저압 증기터빈(820)이 각각 허용할 수 있는 수증기의 온도이다. 따라서, 가스화기(200)에서 공급된 수증기는 역시, 기준 온도 이하일 경우 중/저압 증기터빈(820)으로 공급된다. 그러나, 가스화기(200)에서 공급된 수증기가 기준 온도 이상일 경우, 고압 증기터빈(810)으로 공급될 수 있다. 중/저압 증기터빈(820)은 고압 증기터빈(810)에서 사용된 수증기를 공급받아 터빈 회전에 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 증기터빈(800)을 고압 증기터빈(810)과 중/저압 증기터빈(820)을 사용하여 구성하였지만, 이에 한정되지 안는다. 즉, 증기터빈(800)은 고압 증기터빈(810), 중 /저압 증기터빈(820) 중 어느 하나만을 이용하여 구성될 수 있다.
증기터빈(800)은 터빈 구동에 이용된 수증기를 복수기(920)로 공급한다.
복수기(920)는 수증기를 냉각시켜 냉각수를 생성한다. 복수기(920)는 증기터빈(800)으로부터 수증기를 공급 받는다. 복수기(920)는 공급된 수증기의 증발열을 회수함으로써, 냉각수를 생성한다. 복수기(920)는 생성한 냉각수를 냉각수 공급 장치(930)로 공급한다.
냉각수 공급 장치(930)는 복수기(920) 및 외부에서 냉각수를 공급 받을 수 있다. 냉각수 공급 장치(930)는 배열회수 보일러(700) 및 탈황 장치(500)로 공급 받은 냉각수를 공급한다.
본 발명의 실시예에서는 냉각수 공급 장치(930)가 냉각수를 공급하는 장치로 배열회수 보일러(700) 및 탈황 장치(500)를 예를 들어 설명하였지만, 이에 한정되지 않는다. 즉, 배열회수 보일러(700)는 냉각 장치(300), 가스 정제 장치(400) 및 탈황 장치(500) 등과 같이 냉각수가 필요한 어느 장치로도 냉각수 공급이 가능하다.
발전기(900)는 전력을 생산한다. 발전기(900)는 증기터빈(800)의 회전기에 의해서 전기를 생산한다. 즉, 발전기는 증기터빈(800)의 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환한다. 본 발명의 실시예에서는 가스터빈(600)과 증기터빈(800)의 동일축 상에 연결되어 발전하는 발전기(900)가 하나만 도시되어 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 가스터빈(600)과 증기터빈(800) 각각에 의해서 발전하는 발전기가 개별적으로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 석탄가스화 복합 발전 시스템에서 배열회수 보일러(700)는 다른 장치에서 발생하는 열을 제외하고 배기가스 열을 이용해서 수증기를 발생시킨다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 가스화기(200), 냉각장치(300), 가스 세정장치(400) 및 탈황 장치(500)의 열 교환기의 냉각수 통로가 서로 연계되어 있다. 즉, 탈황 장치(500)에서 시작하여 가스화기(200)까지 냉각수가 이동하면서, 열 에너지를 회수한다. 이와 같이 냉각수에 의해서 회수된 열 에너지를 의해서 발생한 수증기는 직접적으로 증기터빈(800)에 공급되어 사용된다.
본 발명의 실시예에서 증기터빈(800)에 수증기를 공급하는 장치로 가스화기(200), 가스터빈(600) 및 배열회수 보일러(700)로 기재되어 있지만 이에 한정되지 않는다. 즉, 냉각 장치(300), 가스 세정 장치(400) 및 탈황 장치(500) 등과 같은 각각의 장치에서 생성된 수증기를 직접 증기터빈(800)으로 공급할 수 있도록 변경 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 석탄가스화 복합 발전 시스템은 가스화기, 냉각장치, 가스 세정장치 및 탈황 장치와 배열회수 보일러 간의 열 교환이 생략되기 때문에 장치 구성간의 연계가 간략하게 되어 운전 신뢰도가 향상된다. 또한, 배열회수 보일러는 다른 장치와의 열 교환은 생략하고 공급되는 배기가스를 기준으로 설계하면 되므로, 배열회수 보일러의 신뢰도를 향상 시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 공기 분리 장치 200 : 가스화기
210 : 제1 열 교환기 300 : 냉각 장치
310 : 제3 열 교환기 400 : 가스 정제 장치
410 : 제4 열 교환기 500 : 탈황 장치
510 : 제5 열 교환기 600 : 가스터빈
610 : 공기 압축기 620 : 연소기
630 : 터빈 700 : 배열회수 보일러
710 : 제2 열 교환기 800 : 증기터빈
810 : 고압 증기터빈 820 : 중/저압 증기터빈
900 : 발전기 910 : 연돌
920 : 복수기 930 : 냉각수 공급 장치

Claims (15)

  1. 산소와 석탄을 반응시켜 석탄가스를 생성하는 가스화기, 상기 석탄가스의 냉 각 과정 및 배열회수 과정에서 생성된 수증기로 터빈을 회전 구동시켜서 발전으로 활용하는 증기터빈을 포함하는 석탄가스화 복합 발전 시스템에 있어서,
    상기 가스화기로 공급되는 1차 냉각수를 1250 ~ 1600℃의 석탄가스와 열교환에 의해 수증기로 변환시켜서 상기 증기터빈으로 공급하고, 상기 열교환을 통하여 1차 냉각된 석탄가스를 2차 냉각시키기 위한 냉각장치로 공급하는 상기 가스화기의 제1 열 교환기;
    상기 냉각 장치에 의해서 냉각된 석탄가스에 포함된 분진을 윈심력을 이용하여 제거하는 가스정제장치;
    상기 제1열교환기에서 공급된 석탄가스를 2차 냉각수에 의해 300 ~ 600℃의 온도로 2차 냉각시키며, 상기 2차 냉각된 석탄가스를 상기 가스정제장치로 공급하고, 사용된 2차 냉각수를 상기 제1 열교환기의 1차 냉각수로 순환시키는 상기 냉각장치의 제2 열교환기;
    분진의 점착력 감소를 위해 상기 냉각장치로부터 2차 냉각된 석탄가스의 온도를 3차 냉각수에 의해 3차 냉각시키고, 사용된 3차 냉각수는 상기 제2 열교환기의 상기 2차 냉각수로 순환시키는 상기 가스정제장치의 제3 열교환기;
    상기 가스정제장치에서 분진이 제거된 석탄가스로부터 유황 화합물을 제거하는 탈황 장치;
    냉각수 공급장치로부터 냉각수를 공급받아 상기 제3 열교환기를 거쳐서 분진이 제거된 석탄가스의 온도를 4차 냉각시키며, 사용된 냉각수는 상기 제3 열교환기의 상기 3차 냉각수로 순환시키는 것을 특징으로 하는 상기 탈황 장치의 제4 열교환기;
    상기 탈황 장치의 제4 열교환기를 거친 석탄가스를 연소시켜 발전기와 연결된 회전축을 회전 구동시키는 가스터빈; 및
    상기 가스터빈으로부터 연소시 발생하는 배기가스를 공급받는 배열회수 보일러;를 포함하며,
    상기 배열회수 보일러는 상기 냉각수 공급장치로부터 공급되는 냉각수로 상기 배기가스와 열교환을 통해 수증기를 생성하여 상기 증기터빈으로 공급하고, 상기 증기터빈에서 사용된 수증기는 복수기를 거쳐서 상기 냉각수 공급장치로 순환시키는 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합 발전 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 증기터빈은 고압 증기터빈 또는 중/저압 증기터빈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합 발전 시스템.
  14. 삭제
  15. 삭제
KR1020100085089A 2010-08-31 2010-08-31 석탄가스화 복합 발전 시스템 KR101219772B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100085089A KR101219772B1 (ko) 2010-08-31 2010-08-31 석탄가스화 복합 발전 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100085089A KR101219772B1 (ko) 2010-08-31 2010-08-31 석탄가스화 복합 발전 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120021051A KR20120021051A (ko) 2012-03-08
KR101219772B1 true KR101219772B1 (ko) 2013-01-09

Family

ID=46129533

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100085089A KR101219772B1 (ko) 2010-08-31 2010-08-31 석탄가스화 복합 발전 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101219772B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101634594B1 (ko) * 2015-08-25 2016-06-29 두산중공업 주식회사 보일러 급수를 순환시켜 석탄가스화 복합 발전 설비를 냉각하는 순환수 시스템을 이용한 석탄가스화 버너의 냉각 장치

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107905860B (zh) * 2017-12-19 2024-04-19 北京京诚泽宇能源环保工程技术有限公司 一种转炉煤气发电设备及方法
KR102459374B1 (ko) * 2021-02-08 2022-10-28 한국전력공사 개조 석탄 화력 발전 시스템 및 이를 이용한 발전 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970002011B1 (ko) * 1993-10-12 1997-02-20 고등기술연구원 연구조합 증기발생 가스화기를 구비한 석탄가스화 복합발전 시스템
KR100194555B1 (ko) * 1996-02-22 1999-06-15 이종훈 고신뢰도 고효율 석탄가스화 복합발전 시스템 및전력발생방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970002011B1 (ko) * 1993-10-12 1997-02-20 고등기술연구원 연구조합 증기발생 가스화기를 구비한 석탄가스화 복합발전 시스템
KR100194555B1 (ko) * 1996-02-22 1999-06-15 이종훈 고신뢰도 고효율 석탄가스화 복합발전 시스템 및전력발생방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101634594B1 (ko) * 2015-08-25 2016-06-29 두산중공업 주식회사 보일러 급수를 순환시켜 석탄가스화 복합 발전 설비를 냉각하는 순환수 시스템을 이용한 석탄가스화 버너의 냉각 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120021051A (ko) 2012-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6046612B2 (ja) 低エミッショントリプルサイクル発電システム及び方法
US7892324B2 (en) Systems and methods for carbon dioxide capture
US8752384B2 (en) Carbon dioxide capture interface and power generation facility
JP2011202668A (ja) 発電設備
JP2014515800A (ja) 低エミッションタービンシステムにおける二酸化炭素捕捉システム及び方法
WO2009142608A2 (en) Power generation system incorporating multiple rankine cycles
KR101693865B1 (ko) 탄소 포획 냉각 시스템 및 방법
JP2012032145A (ja) Co2を回収するためのシステム及び方法
KR101219772B1 (ko) 석탄가스화 복합 발전 시스템
KR101644237B1 (ko) 복합화력발전 시스템
JP2003292976A (ja) 燃料ガス化設備及び燃料ガス化複合発電設備
US11913360B2 (en) Method for operating a power plant in order to generate electrical energy by combustion of a carbonaceous combustible, and corresponding system for operating a power plant
KR101593827B1 (ko) 복합화력발전 시스템
JPH03237222A (ja) 石炭ガス化複合発電プラント
KR101592765B1 (ko) 복합화력발전 시스템
JP5412205B2 (ja) ガスタービンプラント及びこれを備えたガス化燃料発電設備
KR100357281B1 (ko) 중온 집진장치를 이용한 복합 발전시스템 및 그 시스템을이용한 복합 발전방법
JP2013253611A (ja) ガスタービンプラント、その運転方法、及びガスタービンプラントを備えたガス化燃料発電設備
JP6014319B2 (ja) 合成ガスからのガス状副生成物の除去システム
JP2011174454A (ja) ガス化発電プラント
JP2012167615A (ja) ガス化複合発電プラントおよびこの起動方法
JP2004143377A (ja) 石炭ガス複合発電における固体状ハイドロカーボンの処理方法
JPH10331606A (ja) 酸素吹き込み石炭ガス化複合発電装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for 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: 20160105

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170102

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180103

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181227

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191226

Year of fee payment: 8