KR101322107B1 - High Efficient Coal Gasfier - Google Patents

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Abstract

본 발명은 석탄 가스화기에 관한 것으로서, 제1 반응기의 측벽에 배치되며, 원료 석탄과 스팀 및 산소의 가스를 상기 제1 반응기 내로 공급하는 원료 및 가스 공급구; 상기 제1 반응기의 상부에 배치되며, 상기 제1 반응기 내에서의 가스화 반응에 의해 형성된 1차 합성가스를 배출하는 합성가스 유동관; 및 상기 제1 반응기의 하부에 배치되며, 가스화 반응 부산물인 슬래그를 제1 반응기로부터 배출하는 슬래그 배출구를 포함하는 분류층 반응기; 및 원료 석탄을 제2 반응기 내부로 공급하는 원료 공급구; 및 상기 제2 반응기 상부에 배치되며, 상기 제2 반응기 내에서의 가스화 반응에 의해 생성된 2차 합성가스를 배출하는 합성가스 배출구를 포함하는 유동층 반응기로 구성되고, 상기 유동층 반응기는 상기 분류층 반응기의 합성가스 유동관을 통해 분류층 반응기의 상부에 배치되며, 상기 합성가스 유동관에 의해 1차 합성가스가 상기 유동층 반응기 내로 공급되는 석탄 가스화기가 제공된다.The present invention relates to a coal gasifier, disposed on the side wall of the first reactor, the raw material and gas supply port for supplying the gas of the raw coal and steam and oxygen into the first reactor; A syngas flow tube disposed on an upper portion of the first reactor and discharging a primary syngas formed by a gasification reaction in the first reactor; And a fractionation bed reactor disposed under the first reactor and including a slag outlet for discharging slag which is a gasification reaction by-product from the first reactor. A raw material supply port for supplying raw coal to the second reactor; And a syngas outlet disposed above the second reactor, the syngas outlet for discharging secondary syngas generated by the gasification reaction in the second reactor, wherein the fluidized bed reactor is the fractionated bed reactor. It is disposed on top of the fractionation bed reactor through the syngas flow tube of, the coal gasifier is provided by the syngas flow tube is supplied with the primary syngas into the fluidized bed reactor.

Description

저급탄 활용이 가능한 고효율 석탄 가스화기{High Efficient Coal Gasfier}High Efficient Coal Gasfier with Low Coal Application

본 발명은 석탄 가스화기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 저급탄에 대하여 적용하기에 적합한 석탄 가스화기에 관한 것이다.The present invention relates to a coal gasifier, and more particularly to a coal gasifier suitable for application to low coal.

기존의 석탄 가스화기에는 Lurgi와 같은 고정층 반응기, SES와 같은 유동층 반응기, Shell, GE, SIMMENS 등의 대부분의 업체에서 석탄 가스화를 위한 상업화 단계에서 채택하는 분류층 형태의 반응기 등이 사용되고 있다. 각 반응기 형태는 나름대로의 장단점을 가지고 있다.
Conventional coal gasifiers include fixed bed reactors such as Lurgi, fluidized bed reactors such as SES, and fractionated bed reactors adopted by most companies such as Shell, GE, and SIMMENS in the commercialization stage for coal gasification. Each reactor type has its advantages and disadvantages.

대부분의 석탄 가스화기에 적용되고 있는 분류층 반응기는 도 1에 나타낸 바와 같은 구조를 가지며, 반응기의 운전 온도가 고온으로서, 고온의 합성가스가 반응기에서 배출되는데, 이에 따라 냉가스 효율이 유동층 반응기에 비하여 낮다는 문제점이 있다.
The fractionated bed reactor applied to most coal gasifiers has a structure as shown in FIG. 1, and the reactor is operated at a high temperature, and high temperature syngas is discharged from the reactor. There is a problem that is low.

한편, 도 2에 나타낸 바와 같은 종래의 유동층 반응기에서는 반응온도를 재의 용융온도인 1300℃ 전후보다 충분히 낮은 온도인 약 950~1000℃로 유지하여 석탄의 가스화를 수행한다. 이로 인해 석탄 입자 표면이 일부 용융되는 경우에 입자 간의 응집으로 인한 입자 크기 증가 및 입자 크기의 증가로 인해 입자가 하부로 낙하하여 유동층이 붕괴되는 현상을 방지하여 안정적인 운전을 도모하고 있다. 이와 같은 낮은 운전온도로 인해 열 손실이 분류층 반응기에 비하여 작아, 가스화의 효율이 높고, 이에 따라 저급탄을 이용하는 데에도 적합한 장점이 있다.
Meanwhile, in the conventional fluidized bed reactor as shown in FIG. 2, the reaction temperature is maintained at about 950 to 1000 ° C., which is sufficiently lower than around 1300 ° C., which is the melting temperature of ash, to perform gasification of coal. As a result, when the surface of the coal particles is partially melted, the particle size is increased due to the aggregation between the particles and the particle size is increased, thereby preventing the particle from falling down and collapsing the fluidized bed. Due to such a low operating temperature, the heat loss is smaller than that of the fractionated bed reactor, the gasification efficiency is high, and thus there is an advantage also suitable for using low-grade coal.

그러나, 이러한 유동층 반응기는 운전온도가 높아지는 경우에는 유동층의 붕괴를 초래하여 안정적인 운전을 도모할 수 없게 되므로, 운전온도의 엄격한 관리가 요구된다. 또한 반응온도가 낮기 때문에, 타르가 발생하여 배출되는 합성가스에 타르가 포함되어 배출되는 문제가 있으며, 미반응 탄소가 고상의 재와 함께 반응기 하부로 배출되어 탄소 전환율이 분류층 가스화기에 비하여 낮다는 문제점이 있다.
However, such a fluidized bed reactor causes a collapse of the fluidized bed when the operating temperature increases, so that stable operation cannot be achieved. Therefore, strict management of the operating temperature is required. In addition, since the reaction temperature is low, there is a problem that tar is contained in the syngas discharged due to the generation of tar, and the unreacted carbon is discharged to the bottom of the reactor together with the solid ash, so that the carbon conversion rate is lower than that of the fractionated bed gasifier. Has a problem.

나아가, 분류층 반응기에서는 슬래그 형태로 배출되는 것에 비하여 유동층 반응기에서는 고상의 재가 배출되어 환경적으로 청정하지 못하고, 재활용에 제한적인 문제가 있다.Furthermore, the solid bed is discharged from the fluidized bed reactor due to the discharge of slag in the fractionated bed reactor, which is not environmentally clean, and there is a limited problem in recycling.

일본 공개특허공보 평05-032977호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 05-032977

본 발명에서는 유동층 반응기와 분류층 반응기의 단점을 극복하면서도 저급탄을 사용하는 경우에도 가스화 효율의 저하가 상대적으로 적은 반응기를 갖는 석탄 가스화기를 제공하고자 한다.In the present invention, to overcome the disadvantages of the fluidized bed reactor and the fractionated bed reactor, even when using low-grade coal to provide a coal gasifier having a relatively low reduction in gasification efficiency.

본 발명의 다른 구현예에 있어서, 반응 부산물로 미세 분진의 발생을 억제하고, 슬래그를 생성하도록 하여 친환경적인 가스화기를 제공하고자 한다.In another embodiment of the present invention, by suppressing the generation of fine dust as the reaction by-products, and to produce a slag to provide an environmentally friendly gasifier.

본 발명은 석탄 가스화기에 관한 것으로서, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 제1 반응기의 측벽에 배치되며, 원료 석탄과 스팀 및 산소의 가스를 상기 제1 반응기 내로 공급하는 원료 및 가스 공급구; 상기 제1 반응기의 상부에 배치되며, 상기 제1 반응기 내에서의 가스화 반응에 의해 형성된 1차 합성가스를 배출하는 합성가스 유동관; 및 상기 제1 반응기의 하부에 배치되며, 가스화 반응 부산물인 슬래그를 제1 반응기로부터 배출하는 슬래그 배출구를 포함하는 분류층 반응기; 및 원료 석탄을 제2 반응기 내부로 공급하는 원료 공급구; 및 상기 제2 반응기 상부에 배치되며, 상기 제2 반응기 내에서의 가스화 반응에 의해 생성된 2차 합성가스를 배출하는 합성가스 배출구를 포함하는 유동층 반응기로 구성되고, 상기 유동층 반응기는 상기 분류층 반응기의 합성가스 유동관을 통해 분류층 반응기의 상부에 배치되며, 상기 합성가스 유동관에 의해 1차 합성가스가 상기 유동층 반응기 내로 공급되는 석탄 가스화기가 제공된다.
The present invention relates to a coal gasifier, according to an embodiment of the present invention, disposed on the side wall of the first reactor, the raw material and gas supply port for supplying the gas of the raw coal and steam and oxygen into the first reactor; A syngas flow tube disposed on an upper portion of the first reactor and discharging a primary syngas formed by a gasification reaction in the first reactor; And a fractionation bed reactor disposed under the first reactor and including a slag outlet for discharging slag which is a gasification reaction by-product from the first reactor. A raw material supply port for supplying raw coal to the second reactor; And a syngas outlet disposed above the second reactor, the syngas outlet for discharging secondary syngas generated by the gasification reaction in the second reactor, wherein the fluidized bed reactor is the fractionated bed reactor. It is disposed on top of the fractionation bed reactor through the syngas flow tube of, the coal gasifier is provided by the syngas flow tube is supplied with the primary syngas into the fluidized bed reactor.

본 발명의 제2 구현예에 있어서, 상기 석탄 가스화기는 사이클론에 의해 제거된 미세입자가 상기 분류층 반응기에 재공급될 수 있다.
In a second embodiment of the present invention, the coal gasifier may be supplied back to the fractionation bed reactor fine particles removed by a cyclone.

본 발명의 제3 구현예에 따르면, 상기 유동층 반응기는 운전 온도가 1000 내지 1100℃의 범위일 수 있다.According to a third embodiment of the present invention, the fluidized bed reactor may have an operating temperature in the range of 1000 to 1100 ℃.

본 발명의 가스화기를 적용함으로써 배출되는 미반응 탄소성분을 최소화할 수 있어, 저급탄을 사용하더라도 기존 유동층 반응기에 비하여 슬래그 형태로 배출되는 회분 내 탄소성분의 배출량을 저감시킬 수 있다.
By applying the gasifier of the present invention it is possible to minimize the unreacted carbon component discharged, it is possible to reduce the emissions of the carbon component in the ash discharged in the form of slag compared to the existing fluidized bed reactor even when using low-grade coal.

또한 본 발명의 가스화기를 적용함으로써 용융 슬래그를 물로 급냉한 고형의 회분을 배출함으로써 환경적인 문제점을 극복할 수 있다.
In addition, by applying the gasifier of the present invention it is possible to overcome the environmental problems by discharging the solid ash of the molten slag quenched with water.

나아가, 기존 분류층 반응기에 비하여 열효율이 높아 저급탄을 사용하여 가스화하는데 적합하다.Furthermore, the thermal efficiency is higher than that of a conventional fractionated bed reactor, so it is suitable for gasification using lower coal.

도 1은 종래의 가스화기 내의 유동층 반응기 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 가스화기 내의 분류층 반응기 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 가스화기로서, 분류층 반응기 상에 유동층 반응기가 구비된 가스화기 및 이에 따른 개략적인 가스화 공정을 나타내는 도면이다.
1 is a view schematically showing a fluidized bed reactor structure in a conventional gasifier.
2 is a view schematically showing a fractionation bed reactor structure in a conventional gasifier.
3 is a gasifier according to one embodiment of the present invention, a diagram showing a gasifier equipped with a fluidized bed reactor on a fractionation bed reactor and a schematic gasification process accordingly.

본 발명은 석탄의 가스화에 저급탄을 사용하더라도 가스화 효율이 높은 석탄 가스화기를 제공하고자 한다.
The present invention is to provide a coal gasifier with high gasification efficiency even if low coal is used for gasification of coal.

이하, 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다. 그러나, 이하의 설명 및 첨부 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시적인 것으로서, 본 발명은 이로 한정되는 것이 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following description and the accompanying drawings are for illustrative purposes only, and the present invention is not limited thereto.

본 발명에서 제공되는 석탄 가스화기는 도 3에 나타낸 바와 같이, 하부에 분류층 반응기를 상부에 유동층 반응기를 배치하는 2단 반응기 형태를 갖는다. 이와 같은 구조의 2단 반응기를 사용함으로써 상기한 분류층 반응기 및 유동층 반응기를 각각 단독으로 사용할 때 나타나는 각각의 단점을 동시에 해결할 수 있다.
As shown in FIG. 3, the coal gasifier provided in the present invention has a two-stage reactor type in which a fractionation bed reactor is disposed at the bottom and a fluidized bed reactor is disposed at the top. By using a two-stage reactor having such a structure, it is possible to simultaneously solve each of the disadvantages of using the fractionated bed reactor and the fluidized bed reactor alone.

상기 분류층 반응기는 본 발명에 따른 가스화기의 주 반응기로서, 상기 분류층 반응기와 측면에는 가스화의 원료인 석탄과 스팀 및 산소가 공급되는 원료 공급구를 복수 개 가지며, 반응기의 하부에는 가스화 후에 용융 슬래그를 배출하는 용융 슬래그 배출구를 구비하며, 나아가, 반응기의 상부에 석탄의 가스화에 의해 생성된 1차 합성가스를 배출하는 1차 합성가스 배출구를 갖는다.
The fractionated bed reactor is a main reactor of the gasifier according to the present invention, and the fractionated bed reactor and the side have a plurality of raw material supply ports supplied with coal, steam, and oxygen, which are raw materials for gasification, and melted after gasification in the lower part of the reactor. It has a molten slag outlet for discharging slag, and further has a primary syngas outlet for discharging primary syngas generated by gasification of coal at the top of the reactor.

상기 분류층 반응기는 일반적으로 사용되는 분류층 반응기와 유사한 특성을가지며, 내부의 운전온도는 재의 용융온도보다 높은 온도에서 운전된다. 따라서 분류층 반응기의 운전온도는 석탄의 종류에 따라 상이할 수 있으나, 내부 온도를 1350℃ 내지 1500℃로 유지하는 것이 바람직하다. 상기 온도범위에서 석탄을 가스화함으로써 재를 용융시킬 수 있어, 용융 슬래그의 형성이 가능하여, 이를 재활용할 수 있다.
The fractionated bed reactor has characteristics similar to those of a commonly used fractionated bed reactor, and the operating temperature therein is operated at a temperature higher than the melting temperature of ash. Therefore, the operating temperature of the fractionation bed reactor may be different depending on the type of coal, it is preferable to maintain the internal temperature from 1350 ℃ to 1500 ℃. Ash can be melted by gasifying coal in the above temperature range, so that molten slag can be formed, and it can be recycled.

상기 분류층 반응기 내부로 합성 가스 생성을 위한 대상 원료인 석탄과 가스가 공급된다. 이때, 상기 공급되는 가스로는 고온의 스팀과 산소를 주입할 수 있다.
Coal and gas which are target raw materials for syngas production are supplied into the fractionation bed reactor. In this case, the supplied gas may inject high temperature steam and oxygen.

상기 분류층 반응기 내에서 석탄이 가스화되어 일산화탄소와 수소를 포함하는 합성가스가 형성되고, 형성된 합성가스는 분류층 반응기의 상부를 통해 배출된다. 한편, 석탄의 가스화에 의해 형성된 재는 용융되어 용융 슬래그를 형성하고, 상기 용융 슬래그는 분류층 반응기의 하부를 통해 배출된다.
Coal is gasified in the fractionation bed reactor to form a synthesis gas including carbon monoxide and hydrogen, and the formed synthesis gas is discharged through an upper portion of the fractionation bed reactor. On the other hand, the ash formed by the gasification of coal is melted to form molten slag, which is discharged through the bottom of the fractionation bed reactor.

상기 분류층 반응기의 상부에는 유동층 반응기가 배치된다. 상기 유동층 반응기는 본 발명의 가스화기에서 보조적 반응기의 역할을 하는 것으로서, 상기 유동층 반응기는 원료인 석탄을 장입하는 원료 공급구를 포함하며, 상부에 2차 합성가스를 배출하기 위한 2차 합성가스 배출구를 갖는다.
The fluidized bed reactor is disposed above the fractionated bed reactor. The fluidized bed reactor serves as a secondary reactor in the gasifier of the present invention, the fluidized bed reactor includes a raw material supply port for charging coal as a raw material, secondary synthesis gas outlet for discharging the secondary synthesis gas on the top Has

상기 분류층 반응기와 유동층 반응기는 분류층 반응기에서 형성된 1차 합성가스의 유동을 위한 유동관에 의해 서로 연결되어 있으며, 상기 유동관을 통해 분류층 반응기에서 형성된 1차 합성가스는 상기 분류층 반응기의 상부에 배치되는 유동층 반응기로 공급된다. 이때, 상기 주 반응기인 분류층 반응기에서 상기 유동층 반응기로 공급되는 1차 합성가스는 1300℃ 이상의 고온으로서, 1차 합성가스를 유동층 반응기 내에 공급하여 재이용함으로써 유동층 반응기 내에 공급되는 석탄의 열분해 반응 및 가스화 반응을 유도할 수 있다. 따라서, 석탄의 열분해 반응 및 가스화 반응을 위해 별도의 가스를 공급할 필요가 없다. 나아가 유동층 반응기에서는 1차 합성가스를 이용하여 열분해 반응 및 가스화 반응을 유도할 수 있으므로, 기존의 분류층 반응기에 비하여 열효율을 향상시킬 수 있어, 반응성이 높은 저급탄을 사용하더라도 높은 효율로 가스화 반응을 도모할 수 있다.
The fractionation bed reactor and the fluidized bed reactor are connected to each other by a flow tube for the flow of the primary synthesis gas formed in the fractionation bed reactor, the primary synthesis gas formed in the fractionation bed reactor through the flow tube is located at the top of the fractionation bed reactor It is fed to a fluidized bed reactor placed. In this case, the primary synthesis gas supplied to the fluidized bed reactor from the fractionated bed reactor, which is the main reactor, is a high temperature of 1300 ° C. or more, and the pyrolysis and gasification of coal supplied into the fluidized bed reactor is supplied by reusing the primary synthesis gas into the fluidized bed reactor. Can induce a reaction. Therefore, it is not necessary to supply a separate gas for the pyrolysis and gasification reaction of coal. Furthermore, in the fluidized bed reactor, the primary synthesis gas can be used to induce the pyrolysis reaction and gasification reaction, so that the thermal efficiency can be improved as compared with the conventional fractionated bed reactor. We can plan.

또한, 본 발명에 따른 2단 반응기 중 상부 유동층 반응기에서는 기존의 단독 유동층 반응기의 반응온도인 약 950~1000℃보다 높은 약 1000~1100 도시로 유지하여도 원활한 운전을 이룰 수 있다. 왜냐하면 핫 스팟(hot spot)이 발생하여 일부 입자의 표면이 용융되어 입자간의 응집을 야기하더라도, 응집된 입자가 외부로 배출되는 것이 아니라 하부의 분류층 반응기로 낙하하게 되며, 이때 낙하된 입자는 추가의 열분해 및 가스화 반응이 일어나게 되어 탄소가 제거될 뿐만 아니라, 최종적으로 재는 용융되어 배출되기 때문에, 종래의 유동층 반응기에서 입자의 용융으로 인한 유동층의 붕괴현상을 방지할 수 있게 되어, 운전의 안정성 저해를 방지할 수 있다.
In addition, the upper fluidized bed reactor of the two-stage reactor according to the present invention can achieve a smooth operation even if maintained at about 1000 ~ 1100 city higher than the reaction temperature of the conventional single fluidized bed reactor of about 950 ~ 1000 ℃. Because if a hot spot occurs and the surface of some particles melt and cause agglomeration between particles, the agglomerated particles will fall to the lower fractionation layer reactor instead of being discharged to the outside, where the dropped particles will be added. Pyrolysis and gasification reaction of not only causes carbon to be removed, but also ash is finally melted and discharged, thereby preventing the fluidized bed from collapsing due to melting of particles in the conventional fluidized bed reactor. It can prevent.

나아가, 본 발명에 따른 상부 유동층 반응기의 반응온도는 종래의 단독 유동층 반응기에 비하여 반응기 내부의 온도가 높기 때문에 타르의 발생도 억제할 수 있다.
Furthermore, since the reaction temperature of the upper fluidized bed reactor according to the present invention is higher than the conventional single fluidized bed reactor, the generation of tar can be suppressed.

한편, 상부 유동층 반응기에서 반응이 완료된 2차 합성가스는 반응기 상부의 배출구를 통해 배출된다. 이때, 상기 배출되는 2차 합성가스에는 미분재 등의 미세입자를 포함할 수 있는데, 이러한 미세입자를 포집하여 불순물이 없는 합성가스만을 가스화기로부터 배출하여 원하는 합성가스를 얻을 수 있다.
On the other hand, the secondary synthesis gas is completed in the upper fluidized bed reactor is discharged through the outlet of the reactor top. In this case, the discharged secondary synthesis gas may include fine particles such as fine powder, and by collecting these fine particles, only the synthesis gas free of impurities may be discharged from the gasifier to obtain a desired synthesis gas.

한편, 상기 싸이클론에 의해 포집되는 미세 입자는 하부의 분류층 반응기로 재투입할 수 있다. 상기 분류층 반응기로 재투입되는 미세입자는 미반응된 탄소 성분이 열분해 및 가스화 반응에 이용되어 탄소 전환율을 높일 수 있으며, 나아가, 재는 용융되어 슬래그 형태로 분류층 반응기 하부로 배출시킬 수 있다. 상기 미세 입자는 분류층 반응기 내로 원료 및 가스 공급구를 통해 반응기 내로 공급될 수 있으며, 별도의 투입구를 통해 공급될 수 있다.
On the other hand, the fine particles collected by the cyclone may be re-introduced into the bottom fractionation bed reactor. The fine particles re-introduced into the fractionation layer reactor may increase the carbon conversion rate by using unreacted carbon components in pyrolysis and gasification reactions, and further, the ash may be melted and discharged into the fractionation layer reactor in the form of slag. The fine particles may be supplied into the reactor through the raw material and the gas supply port into the fractionation bed reactor, may be supplied through a separate inlet.

상기 배출되는 용융 슬래그는 미반응 재를 포함하지 않아 환경적으로 청정하며, 시멘트 등으로 안정적으로 재활용할 수 있다.
The discharged molten slag does not contain an unreacted material is environmentally clean, and can be stably recycled to cement or the like.

따라서, 본 발명의 가스화기를 사용함으로써 종래의 유동층 반응기의 단점인 타르 배출, 낮은 탄소전화율, 고상의 재 배출과 같은 문제점을 해결할 수 있으며, 이와 함께 종래 분류층 반응기의 단점인 낮은 열효율과 저급탄 사용에 따른 추가적인 열효율 저하의 문제를 해결할 수 있다.
Therefore, by using the gasifier of the present invention, problems such as tar discharge, low carbon conversion rate, and solid ash discharge, which are disadvantages of the conventional fluidized bed reactor, can be solved, and low thermal efficiency and low coal use, which are disadvantages of the conventional fractionated bed reactor, are also used. This can solve the problem of additional thermal efficiency degradation.

이하, 본 발명을 실시예를 들어, 보다 구체적으로 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples.

실시예Example

비교예Comparative Example 1 One

유동층 반응기를 갖는 가스화기의 반응기 내에 석탄을 장입하고, 하부에 스팀과 산소를 공급하면서 반응기 내부 온도를 950℃로 유지하여 합성 가스를 얻었다. 상기 얻어진 합성가스를 반응기의 상부로 배출하여 포집하고, 반응이 완료된 고형 회분은 반응기 하부의 배출구를 통해 배출하였다.
Coal was charged into the reactor of the gasifier having a fluidized bed reactor, and the synthesis | combination gas was obtained by maintaining the reactor internal temperature at 950 degreeC, supplying steam and oxygen to the lower part. The obtained synthesis gas was discharged and collected to the top of the reactor, and the solid ash of the reaction was discharged through the outlet of the bottom of the reactor.

상기 반응기 하부의 배출구를 통해 배출된 고형 회분을 분석하였는바, 탄소 함량은 고형회분 중량의 3%이었다. 그리고, 상기 얻어진 합성가스에 타르 함량을 분석하였는바, 소량의 타르가 포함되어 있었다. 한편, 원료로서 공급된 상기 석탄에 대하여 가스화된 합성가스로의 전환율을 계산하였는바 전환율은 68%이었다.
The solid ash discharged through the outlet of the reactor bottom was analyzed, the carbon content was 3% of the solid ash weight. The tar content was analyzed in the obtained synthesis gas, and a small amount of tar was included. On the other hand, the conversion rate to the gasified synthesis gas was calculated for the coal supplied as the raw material, and the conversion rate was 68%.

비교예Comparative Example 2 2

상기 분류층 반응기를 갖는 가스화기의 반응기 측면에 설치된 원료 공급관을 통해 반응기 내에 석탄을 장입하면서, 스팀과 산소를 유사한 공급 조건으로 함께 공급한 후, 반응기 내부 온도를 1400℃로 유지하여 석탄의 열분해 및 가스화 반응을 수행하여 가스를 얻었다. 상기 얻어진 합성가스를 반응기의 상부로 배출하여 포집하고, 반응이 완료된 용융 슬래그를 반응기 하부의 배출구를 통해 배출하였다.
After charging coal into the reactor through a raw material supply pipe installed at the reactor side of the gasifier having the fractionation bed reactor, steam and oxygen were supplied together under similar supply conditions, and then the temperature inside the reactor was maintained at 1400 ° C. The gasification reaction was carried out to obtain a gas. The obtained synthesis gas was discharged and collected to the top of the reactor, and the molten slag in which the reaction was completed was discharged through the outlet of the bottom of the reactor.

원료로서 공급된 상기 석탄에 대하여 가스화된 합성가스로의 전환율을 계산하였는바, 가스화 효율은 비교예 1보다 조금 낮은 65%임을 확인하였다.
The conversion rate to gasified synthesis gas was calculated for the coal supplied as a raw material, and the gasification efficiency was found to be 65% which is slightly lower than that of Comparative Example 1.

실시예Example 1 One

분류층 반응기의 상부에 유동층 반응기를 설치하였다. 이때, 상기 분류층 반응기와 유동층 반응기 사이에는 가스의 유동을 위한 유동관이 형성되어 있으며, 상기 유동층 반응기 내에 총 장입 석탄의 약 30%를 장입하였다.A fluidized bed reactor was installed on top of the fractionated bed reactor. At this time, a flow tube for gas flow is formed between the fractionation bed reactor and the fluidized bed reactor, and about 30% of the total charged coal is charged in the fluidized bed reactor.

상기 분류층 반응기의 측면에 가스화 원료인 석탄과 함께 실시예 2와 동일한 조건으로 스팀 및 산소를 주입하고 반응기 내부 온도를 1400℃로 유지하여 석탄의 열분해 및 가스화 반응을 수행하여 가스를 얻었다. 상기 얻어진 합성가스는 분류층 반응기 상부의 유동관을 통해 유동층 반응기 내로 공급되었다. 이때, 상기 합성가스는 온도가 대략 1300℃이었다. 한편, 반응이 완료된 용융 슬래그는 반응기 하부로 배출하였다.Steam and oxygen were injected to the side of the fractionation bed reactor with coal as a gasification raw material under the same conditions as in Example 2, and the pyrolysis and gasification of coal were carried out by maintaining the reactor internal temperature at 1400 ° C. to obtain a gas. The obtained syngas was fed into the fluidized bed reactor through a flow tube above the fractionated bed reactor. At this time, the synthesis gas was about 1300 ℃ temperature. Meanwhile, the molten slag in which the reaction was completed was discharged to the bottom of the reactor.

상기 유동층 반응기 내의 온도를 1100℃로 유지하여 석탄의 열분해 및 가스화 반응을 유도하여, 얻어진 합성가스를 반응기 상부의 배출구를 통해 배출한 후, 사이클론을 통해 합성 가스 내에 포함된 미세 입자를 제거한 후, 합성가스를 포집하였다. The temperature in the fluidized bed reactor was maintained at 1100 ° C. to induce pyrolysis and gasification reaction of coal, and the obtained synthesis gas was discharged through the outlet of the upper part of the reactor, and then fine particles contained in the synthesis gas were removed through a cyclone, followed by synthesis The gas was collected.

한편, 사이클론에 의해 제거된 미세 입자는 상기 석탄 및 가스 공급관을 통해 공급하였다.
On the other hand, the fine particles removed by the cyclone was supplied through the coal and gas supply pipe.

상기 투입된 원료에 대하여 포집된 가스화된 합성가스로의 전환율을 계산하였는바, 가스화 효율은 비교예 1 및 2의 가스화 효율보다 높은 75%이었다.
The conversion rate to the gasified synthesis gas collected for the charged raw materials was calculated, the gasification efficiency was 75% higher than the gasification efficiency of Comparative Examples 1 and 2.

한편, 상기 가스화기에서 배출된 용융 슬래그 내의 탄소 함량을 분석하였는바, 1% 이하로 존재하였다.
On the other hand, the carbon content in the molten slag discharged from the gasifier was analyzed, it was present in less than 1%.

상기 실시예 1과 비교예 1 및 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 저급 석탄을 사용하였을 때, 실시예 1에 따른 가스화기를 사용함으로써 가스화율을 향상시킬 수 있음은 물론, 합성가스 내의 타르의 함량을 저감시킬 수 있어, 보다 효율적인 가스화 반응을 수행할 수 있음을 알 수 있다.
As can be seen from Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, when lower coal is used, the gasification rate can be improved by using the gasifier according to Example 1, as well as the tar content in the synthesis gas. It can be seen that it can be reduced, so that a more efficient gasification reaction can be performed.

또한, 가스화 공정 중에 슬래그를 잔류물로 생성시켜 미세분진의 발생을 억제할 수 있으므로 재처리가 불필요하며, 나아가, 얻어진 슬래그는 재활용할 수 있어, 환경친화적이다. In addition, since the slag can be produced as a residue during the gasification process to suppress the generation of fine dust, reprocessing is unnecessary, and the obtained slag can be recycled and environmentally friendly.

그리고, 가스화 효율이 높고 최종 가스화기 배출 합성가스의 온도가 낮아 반응성이 높은 저급탄 사용에 적합하다.In addition, the high gasification efficiency and the low temperature of the final gasifier exhaust synthesis gas is suitable for the use of low reactivity coal is highly reactive.

Claims (3)

제1 반응기의 측벽에 배치되며, 원료 석탄과 스팀 및 산소의 가스를 상기 제1 반응기 내로 공급하는 원료 및 가스 공급구; 상기 제1 반응기의 상부에 배치되며, 상기 제1 반응기 내에서의 가스화 반응에 의해 형성된 1차 합성가스를 배출하는 합성가스 유동관; 및 상기 제1 반응기의 하부에 배치되며, 가스화 반응 부산물인 슬래그를 제1 반응기로부터 배출하는 슬래그 배출구를 포함하는 분류층 반응기; 및
원료 석탄을 제2 반응기 내부로 공급하는 원료 공급구; 및 상기 제2 반응기 상부에 배치되며, 상기 제2 반응기 내에서의 가스화 반응에 의해 생성된 2차 합성가스를 배출하는 합성가스 배출구를 포함하는 유동층 반응기로 구성되고,
상기 유동층 반응기는 상기 분류층 반응기의 합성가스 유동관을 통해 분류층 반응기의 상부에 배치되며, 상기 합성가스 유동관에 의해 1차 합성가스가 상기 유동층 반응기 내로 공급되는 석탄 가스화기.
A raw material and gas supply port disposed on a side wall of the first reactor and configured to supply gas of raw coal, steam, and oxygen into the first reactor; A syngas flow tube disposed on an upper portion of the first reactor and discharging a primary syngas formed by a gasification reaction in the first reactor; And a fractionation bed reactor disposed under the first reactor and including a slag outlet for discharging slag which is a gasification reaction by-product from the first reactor. And
A raw material supply port for supplying raw coal to the second reactor; And a syngas outlet disposed above the second reactor, the syngas outlet for discharging secondary syngas generated by the gasification reaction in the second reactor.
The fluidized bed reactor is disposed above the fractionated bed reactor through a syngas flow tube of the fractionated bed reactor, and the primary syngas is supplied into the fluidized bed reactor by the syngas flow tube.
제 1항에 있어서, 상기 석탄 가스화기는 사이클론을 포함하고, 상기 사이클론은 상기 합성가스 배출구에서 배출된 상기 2차 합성가스로부터 미세입자를 포집하고, 상기 미세입자를 상기 분류층 반응기에 재공급하는 석탄 가스화기.
The coal gasifier of claim 1, wherein the coal gasifier comprises a cyclone, wherein the cyclone collects fine particles from the secondary syngas discharged from the syngas outlet and supplies the fine particles to the fractionation bed reactor. Gasifier.
제 1항에 있어서, 상기 유동층 반응기는 운전 온도가 1000 내지 1100℃인 것을 특징으로 하는 석탄 가스화기.The coal gasifier of claim 1, wherein the fluidized bed reactor has an operating temperature of 1000 to 1100 ° C.
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