KR101400669B1 - Gasification device of solid hydrocarbon using microwave plasma torch - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마이크로웨이브 플라즈마 토치를 이용한 고체 탄화수소 연료의 가스화 장치에 관한 것이다. 더욱 상게하게는 액체 및/또는 기체 탄화수소 연료를 활용한 고체 탄화수소 연료의 마이크로웨이브 플라즈마 토치에 의하 가스화 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus for gasifying a solid hydrocarbon fuel using a microwave plasma torch. More particularly, to a gasification apparatus using a microwave plasma torch of solid hydrocarbon fuel utilizing liquid and / or gaseous hydrocarbon fuel.
석탄가스화복합발전(IGCC; Integrated Gasification Combined Cycle)이란, 석탄을 수소(H2)와 일산화탄소(CO)를 주성분으로 한 합성가스로 전환한 뒤 이 가스로 가스터빈을 돌리는 방식으로 전기를 생산하는 형태의 발전을 의미한다.Integrated gasification combined cycle (IGCC) is a type of converting electricity from coal gas to synthetic gas mainly composed of hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO) .
석탄가스화복합발전을 이용할 경우 세계적으로 널리 분포하고 매장량이 풍부한 석탄 자원을 이용하여 발전을 할 수 있다는 점에서 가장 큰 장점이 있다. 또한 석탄가스화복합발전의 경우 열효율이 높아 단위 발전전력량당 이산화탄소, 황산화물, 질소산화물, 분진의 발생량을 절감할 수 있으며, 플랜트 출력에 대한 증기터빈 출력의 비가 낮아 온배수의 발생량을 절감할 수 있는 등 환경성이 매우 우수한 기술로 평가받고 있다. 또한 이산화탄소 분리저장기술, 수소생산기술, 연료전지와 연계한 시스템 등에 응용이 가능한 미래형 발전의 중추적인 기술로 주목을 받고 있다.Coal gasification combined cycle power generation has the greatest advantage in that it can be developed using coal resources that are widely distributed worldwide and rich in reserves. In the case of coal gasification combined cycle power generation, it is possible to reduce the amount of carbon dioxide, sulfur oxide, nitrogen oxides, and dust per unit power generation due to high thermal efficiency, and the steam turbine output ratio to the plant output is low, It is regarded as an excellent technology for environment. In addition, it is attracting attention as a pivotal technology of future type power generation that can be applied to carbon dioxide separation storage technology, hydrogen production technology, and fuel cell related system.
석탄 가스화 복합 발전의 경우 종래의 석탄을 이용한 화력발전보다 효율 및 환경 오염 면에서 장점이 있을 뿐 아니라 다양한 분야와 결합이 가능한 장점이 있다.In the case of coal gasification combined-cycle power generation, there is an advantage in terms of efficiency and environmental pollution, as well as being able to combine with various fields, as compared with conventional thermal power generation using coal.
그러나 종래의 석탄 가스화 복합 발전의 경우 석탄의 가스화 공정에 있어 고온로의 복사열에 의하여 석탄을 가스화하게 되므로 가스화기의 가동을 위하여 섭씨 1300~1500도로의 예열이 필요하므로, 가스화기의 예열을 위한 시간 및 비용이 많이 소요되게 된다. 또한 가스화를 위하여 25기압 이상의 고압을 요하게 되므로 가스화기 자체의 소형화가 매우 어렵고 가스화기의 제어 또한 어려운 문제점이 있었다.However, in the case of the conventional coal gasification combined cycle power generation system, the coal is gasified by the radiant heat of the high temperature in the gasification process of the coal. Therefore, the preheating of 1300 to 1500 degrees Celsius is required for the operation of the gasifier, And it becomes costly. In addition, since a high pressure of 25 atm or higher is required for gasification, it is very difficult to miniaturize the gasifier itself, and control of the gasifier is also difficult.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 플라즈마 가스화기를 이용한 석탄의 가스화 기술이 제안되었다. 플라즈마를 이용할 경우 종래에 비해 저압(1기압) 공정으로 석탄의 가스화가 가능하며 가스화기 자체의 소형화가 가능하다는 장점이 있다.In order to solve such a problem, a coal gasification technology using a plasma gasifier has been proposed. When using plasma, it is possible to gasify coal by a low-pressure (1 atm) process as compared with the prior art, and it is advantageous that the gasifier itself can be miniaturized.
아크 플라즈마 가스화기의 경우 안정적으로 플라즈마를 발생시키기 위하여 질소, 아르곤 등의 불활성 가스를 이용하여 플라즈마를 발생시키고 가스화노로 산소 또는 스팀 등의 산화제 가스를 넣어 유기물을 가스화하는 것이 일반적이다. 이와 같은 방법은 가스화 및 발전 효율을 떨어뜨리게 되며 후단 설비의 부하가 많이 걸린다는 단점이 있다.In the case of an arc plasma gasifier, in order to generate a plasma stably, it is general to generate plasma by using an inert gas such as nitrogen or argon, and to add an oxidizing gas such as oxygen or steam into the gasifying furnace to gasify the organic substance. This method has a disadvantage in that the efficiency of gasification and power generation is lowered and the load of the downstream equipment is increased.
이러한 단점을 보완하고자, 마이크로웨이브 플라즈마 가스화기에 의한 미분탄의 가스화 장치가 소개되었다. 마이크로웨이브 플라즈마 가스화기의 경우, 산소 또는 스팀을 이용하여 플라즈마를 안정적으로 발생시킬 수 있으나, 고온의 플라즈마 영역을 벗어나게 되면 급격히 온도가 떨어질 뿐만 아니라, 플라즈마 내의 유기물 체류 시간이 짧고 가스화 노의 온도를 고온으로 유지하기 어려워 가스화 효율이 떨어진다.To overcome these disadvantages, an apparatus for gasification of pulverized coal by a microwave plasma gasifier has been introduced. In the case of a microwave plasma gasifier, it is possible to stably generate plasma by using oxygen or steam. However, as the temperature is lowered suddenly as it goes out of the high temperature plasma region, the organic material retention time in the plasma is short, So that the gasification efficiency is lowered.
본 발명은 상기 안출된 문제점을 극복하고, 더욱 효율적인 마이크로웨이브 플라즈마 가스화기를 제공하여, 고온의 플라즈마를 더욱 용이하게 유도하고, 적은 전기 에너지로도 가스화가 가능하도록 하는 발명을 아래 구성과 같이 제공하기에 이르렀다.
The present invention overcomes the above-mentioned problems and provides a more efficient microwave plasma gasifier, which can more easily induce a high-temperature plasma and gasify it with a small amount of electric energy. It came.
본 발명은, 도파관, 방전관, 가스 주입부 및 점화부를 포함하는 전자파에 기초한 플라즈마 토치 발생 장치에 기초하여, 고체 탄화수소의 가스화를 하는 장치에 관한 것이다. 전자파 플라즈마 토치 발생 구성 및 석탄 가스화 플라즈마 가스화기에 대한 내용은, 출원번호 제 10-2009-0069777호, 제 10-2010-0121234호, 제 10-2012-0059880호가 참조되면, 상기 특허들은 본원에 참조로서 그래도 통합된다. The present invention relates to an apparatus for gasifying solid hydrocarbons based on an electromagnetic wave-based plasma torch generator including a wave guide, a discharge tube, a gas injection unit, and an ignition unit. The contents of the electromagnetic plasma torch generation configuration and the coal gasification plasma gasifier are described in Application Serial No. 10-2009-0069777, No. 10-2010-0121234, No. 10-2012-0059880, As well.
더욱 상세하게는, 본 발명은, 전자파 발진기로부터 발생된 전자파를 전달하는 도파관; 상기 도파관의 말단부에 위치하고, 상기 도파관을 관통하는 방전관; 상기 방전관 내로 방전 가스를 주입하는 가스 주입부; 상기 방전관 내의 플라즈마에 점화를 하여 플라즈마 토치를 발생시키는 점화부; 상기 플라즈마 토치 발생 영역으로, 고체 탄화수소를 주입하는 제 1 연료 주입부; 및 상기 플라즈마 토치 발생 영역으로 액체 및 기체 중 어느 하나의 탄화수소 연료를 주입하는 제 2 연료 주입부를 포함하는, 플라즈마 가스화 장치를 제공한다. More particularly, the present invention relates to a waveguide for transmitting electromagnetic waves generated from an electromagnetic wave oscillator; A discharge tube located at a distal end of the waveguide and passing through the waveguide; A gas injection unit for injecting a discharge gas into the discharge tube; An ignition unit for igniting a plasma in the discharge tube to generate a plasma torch; A first fuel injection unit injecting solid hydrocarbons into the plasma torch generation region; And a second fuel injection unit for injecting any one of liquid and gaseous hydrocarbon fuel into the plasma torch generation region.
이러한 구성의 본 발명의 플라즈마 가스화 장치는플라즈마 화염 토치로 또는 플라즈마 자체로 액체 또는 기체 탄화수소 연료를 공급할 수 있도록 하여서, 고온의 플라즈마 화염이 생성되도록 유도할 수 있다. 고온의 플라즈마 화염은 고체 탄화수소 연료의 가스화 효율을 극대화 시킨다. The plasma gasification apparatus of the present invention having such a configuration can supply liquid or gaseous hydrocarbon fuel to the plasma flame torch or the plasma itself, thereby inducing generation of a high temperature plasma flame. The high temperature plasma flame maximizes the gasification efficiency of the solid hydrocarbon fuel.
또한, 액체 또는 기체 탄화수소 연료를 공급하여서, 플라즈마 발생에 소비되는 전기 에너지 사용량을 현저히 저감 시킬 수 있다.Further, by supplying a liquid or gaseous hydrocarbon fuel, the amount of electric energy consumed in plasma generation can be remarkably reduced.
한편, 상기 플라즈마 가스화 장치는 가스화로에 연결될 수 있는데, 본 발명의 플라즈마 가스화 장치는 상기 가스화로의 온도를 고온으로 유지하도록 할 수 있다.Meanwhile, the plasma gasification apparatus can be connected to a gasification furnace, and the plasma gasification apparatus of the present invention can maintain the temperature of the gasification furnace at a high temperature.
상기 방전관은 상기 도파관의 관통에 의해 두 측으로 나눠지는데, 상기 플라즈마 토치가 발생되는 상기 방전관의 제 1 개구에, 유체 소통 가능하도록 연결된 제 1 하우징; 및 상기 방전관의 제 1 개구 반대측의 제 2 개구에, 유체 소통 가능하도록 연결되어 있는 제 2 하우징을 포함한다.The discharge tube being divided into two sides by penetration of the waveguide, the first housing being fluidly connected to a first opening of the discharge tube in which the plasma torch is generated; And a second housing fluidly connected to a second aperture on the opposite side of the first aperture of the discharge tube.
상기 1 연료 주입부 및 상기 제 2 연료 주입부는 상기 제 1 하우징을 관통하여 연료를 주입하도록 구성된다.The one fuel injection portion and the second fuel injection portion are configured to inject fuel through the first housing.
본 발명의 일 측면으로서, 상기 제 2 연료 주입부와 상기 제 1 연료 주입부가 방전관으로부터 멀어지는 순서대로 위치시켜, 고체 탄화수소 연료의 가스화의 효율을 극대화 시킬 수 있다.In one aspect of the present invention, the second fuel injection unit and the first fuel injection unit are located in the order of distance from the discharge tube, thereby maximizing the efficiency of gasification of the solid hydrocarbon fuel.
또는 본 발명의 다른 측면으로서, 상기 가스 주입부 및 상기 제 2 연료 주입부는 제 2 하우징을 통해 가스를 주입하도록 구성된다. 이러한 구성은 액체 또는 기체 탄화수소 연료의 상기 언급된 역할의 공간적 및 시간적 확장을 가능하도록 한다.Or as another aspect of the present invention, the gas injection portion and the second fuel injection portion are configured to inject gas through the second housing. This arrangement allows spatial and temporal expansion of the above-mentioned role of liquid or gaseous hydrocarbon fuel.
상기 제 2 연료 주입부는 분사 방식으로 연료를 주입하도록 구성된다. 분사 방식을 제공함으로서, 기체 또는 액체 탄화수소 연료의 가연율을 높이고, 균일한 분산을 가능하도록 하여, 고체 탄화수소 연료의 가스화의 효율을 극대화 시킨다.The second fuel injecting portion is configured to inject fuel in an injection manner. By providing the injection method, the combustibility of the gas or liquid hydrocarbon fuel can be increased and uniform dispersion can be achieved, thereby maximizing the efficiency of gasification of the solid hydrocarbon fuel.
상기 제 2 하우징의 외면은 가열장치로 가열되어 상기 제 2 하우징 내부의 온도를 올리도록 구성된다. 바람직하게는, 상기 가열장치는 상기 제 2 연료 주입부로 주입되는 연료의 기화 가능 온도로, 상기 제 2 하우징의 내부의 온도를 올리도록 구성된다. 액체 탄화수소 연료의 방전관 내부로의 직접 주입은 상기 방전관 내부의 플라즈마 발생의 효율을 낮출 수 있어, 상기 가열장치로 상기 제 2 하우징의 내부 온도를 올려 액체 탄화수소 연료의 기화 상태에서 상기 방전관 내부로 주입되도록 유도함으로써, 플라즈마 발생 효율의 악화를 막을 수 있다.
The outer surface of the second housing is configured to be heated by the heating device to raise the temperature inside the second housing. Preferably, the heating device is configured to raise the temperature inside the second housing to a vaporizable temperature of the fuel injected into the second fuel injection portion. Direct injection of the liquid hydrocarbon fuel into the discharge tube can lower the efficiency of plasma generation inside the discharge tube and increase the internal temperature of the second housing by the heating device to be injected into the discharge tube in the vaporized state of the liquid hydrocarbon fuel The deterioration of the plasma generation efficiency can be prevented.
상기 방전 가스는 스팀, 공기, 산소 및 불활성 가스 중 어느 하나 이상이다. 상기 가스들은 예시적인 것이면 예시된 가스에 발명의 범위가 한정되는 것이 아니다.The discharge gas may be at least one of steam, air, oxygen, and an inert gas. The gas is not limited in scope to the gas exemplified by way of example.
상기 고체 탄화수소는 미분탄이다. The solid hydrocarbon is pulverized coal.
상기 제 2 연료 주입부를 통해 주입되는 연료는, 등유, 경유, 휘발유, 메탄가스인, 상기 연료들은 예시적인 것이면 예시된 연료에 발명의 범위가 한정되는 것이 아니다.
The fuel injected through the second fuel injection unit is not limited to the fuel exemplified by the kerosene, the light oil, the gasoline, and the methane gas.
본 발명의 다른 측면으로서, 상기 제 1 하우징은 가스화기에 연결된다. 다수의 본 발명의 플라즈마 발생장치가 상기 제 1 하우징의 가스화기에 연결되어 고체 탄화수소 연료의 가스화를 가능하다록 할 수 있다. 이에 대한 자세한 내용은 대한민국 특허출원 제 10-2012-0059880호가 참조되며, 이는 본 발명에 참조로서 그대로 통합되어 있다.
In another aspect of the present invention, the first housing is connected to a gasifier. A number of inventive plasma generators may be connected to the gasifier of the first housing to enable gasification of the solid hydrocarbon fuel. For further details, reference is made to Korean Patent Application No. 10-2012-0059880, which is incorporated herein by reference in its entirety.
도 1은 본 발명의 플라즈마 가스화 장치의 단면도를 예시한다.
도 2는 본 발명의 다른 측면으로서, 액체 및/또는 기체 탄화수소 공급부가 방전가스 주입 측에 위치하는, 플라즈마 가스화 장치의 단면도를 예시한다.
도 3은 도 2에 예시된 플라즈마 가스화 장치에서, 제 2 하우징의 외면에 가열 장치가 구비된 플라즈마 가스화 장치를 예시하는 단면도이다. 1 illustrates a cross-sectional view of a plasma gasification apparatus of the present invention.
Fig. 2 illustrates, in accordance with another aspect of the present invention, a cross-sectional view of a plasma gasification apparatus wherein a liquid and / or gaseous hydrocarbon feed is located at the discharge gas injection side.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a plasma gasification apparatus having a heating device on an outer surface of a second housing in the plasma gasification apparatus illustrated in FIG. 2. FIG.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전자파-고주파 혼성 플라즈마 토치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an electromagnetic-high frequency hybrid plasma torch according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are enlarged to illustrate the present invention in order to clarify the present invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a part or a combination thereof is described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
도 1은 본 발명의 플라즈마 가스화 장치의 단면도를 예시한다. 도 1에서 예시하는 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 가스화 장치(100)는, 전자파 발진기로부터 발생된 전자파(111)를 전달하는 도파관(110); 상기 도파관(110)의 말단부에 위치하고, 상기 도파관을 관통하는 방전관(120); 상기 방전관(120) 내로 방전 가스를 주입하는 가스 주입부(130); 상기 방전관(120) 내의 플라즈마에 점화를 하여 플라즈마 토치를 발생시키는 점화부(140); 상기 플라즈마 토치 발생 영역으로, 고체 탄화수소를 주입하는 제 1 연료 주입부(150); 및 상기 플라즈마 토치 발생 영역으로 액체 및 기체 중 어느 하나의 탄화수소 연료를 주입하는 제 2 연료 주입부(160)를 포함한다.1 illustrates a cross-sectional view of a plasma gasification apparatus of the present invention. 1, the
상기 방전관(120)은 상기 도파관의 관통에 의해 두 측으로 나눠진다. 즉 제 1 개구(122) 측 및 제 2 개구(123) 측으로 나누어진다. 상기 제 1 개구 측은 플라즈마 화염이 발생되는 영역이고, 상기 제 2 개구 측은 플라즈마 소스 가스가 공급되는 영역이다. 상기 방전관(120)은, 상기 플라즈마 토치(123)가 발생되는 상기 방전관(120)의 제 1 개구(121)에, 유체 소통 가능하도록 연결된 제 1 하우징(170)을 포함한다. 상기 제 1 하우징은 단열 및 내열재로 구성된다. 또한, 상기 방전관(120)의 제 2 개구(123)에, 유체 소통 가능하도록 연결되어 있는 제 2 하우징(180)을 포함한다. 상기 1 연료 주입부(150) 및 상기 제 2 연료 주입부(160)는 상기 제 1 하우징(170)을 관통하여 연료를 주입하도록 구성된다. 더욱 상세하게는, 상기 제 2 연료 주입부(160)와 상기 제 1 연료 주입부(150)가 방전관(120)으로부터 멀어지는 순서대로 위치한다.The
방전관(120) 내의 방전공간(121)에는 방전가스, 예컨대 공기, 산소, 스팀 등이 상기 가스 주입부(130)를 통해 주입된다. 도파관(110)에 의해 전달된 전자파에 의해 상기 방전관(120) 내의 방전공간(121)에는, 플라즈마가 발생된다. 점화장치(140)에 의해 점화가 되면 방전관의 제 1 개구(122)의 외측으로 화염(123)이 발생된다. 상기 화염으로 액체 및/또는 기체 탄화수소연료, 예컨대 등유, 경유, 휘발유, 메탄 가스 등이 제 2 연료 주입부(160)를 통해 공급된다. 고체 탄화수소 연료, 예컨대 미분탄이 제 1 연료 주입부(150)을 통해 공급된다. 상기 제 2 연료 주입부를 통해 주입된 액체 및/또는 기체 탄화수소연료는 플라즈마 토치를 물리적 및 시간적으로 더욱 확장시킨다. 상기 제 1 연료 주입부로 주입된 연료인 미분탄은 플라즈마 화염 하에서 가스화 반응을 일으킨다.
A discharge gas such as air, oxygen, steam, or the like is injected into the
도 2는 본 발명의 다른 측면으로서, 액체 및/또는 기체 탄화수소 공급부가 방전가스 주입 측에 위치하는, 플라즈마 가스화 장치의 단면도를 예시한다. 도 2에 예시된 본 발명의 일 형태는, 제 2 연료 주입부(160)가 제 2 하우징(180) 측으로부터 공급되는 방식을 예시한다. Fig. 2 illustrates, in accordance with another aspect of the present invention, a cross-sectional view of a plasma gasification apparatus wherein a liquid and / or gaseous hydrocarbon feed is located at the discharge gas injection side. One embodiment of the present invention illustrated in FIG. 2 illustrates a manner in which the second
방전관(120) 내의 방전공간(121)에는 방전가스, 예컨대 공기, 산소, 스팀 등이 상기 가스 주입부(130)를 통해 주입된다. 그리고 제 2 연료 주입부(160)를 통해, 액체 및/또는 기체 탄화수소연료, 예컨대 등유, 경유, 휘발유, 메탄 가스 등이 제 2 연료 주입부(160)를 통해 공급된다. 바람직하게는 기체 탄화수소 연료가 공급된다. 도파관(110)에 의해 전달된 전자파에 의해 상기 방전관(120) 내의 방전공간(121)에는, 플라즈마가 발생된다. 점화장치(140)에 의해 점화가 되면 방전관의 제 1 개구(122)의 외측으로 화염(123)이 발생된다. 상기 플라즈마 화염은 상기 제 2 연료가 없는 화염에 비해 물리적 및 시간적으로 확장된 화염이다. 고체 탄화수소 연료, 예컨대 미분탄이 제 1 연료 주입부(150)을 통해 공급된다. 상기 제 1 연료 주입부로 주입된 연료인 미분탄은 플라즈마 화염 하에서 가스화 반응을 일으킨다.
A discharge gas such as air, oxygen, steam, or the like is injected into the
도 3은 도 2에 예시된 플라즈마 가스화 장치에서, 제 2 하우징의 외면에 가열 장치가 구비된 플라즈마 가스화 장치를 예시하는 단면도이다. 도 3에 예시된 바와 같이, 제 2 하우징(180)의 외면은 가열장치(310)로 둘러싸여 있다. 상기 가열장치(310)는 상기 제 2 연료 주입부(180)로 주입되는 연료를 기화시켜서 상기 방전관으로 주입되는 액체의 탄화수소 연료는 기화된 상태로 방전관에 주입된다.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a plasma gasification apparatus having a heating device on an outer surface of a second housing in the plasma gasification apparatus illustrated in FIG. 2. FIG. As illustrated in FIG. 3, the outer surface of the
도 4는 본 발명의 플라즈마 가스화 장치가 가스화기에 결합되는 예를 예시한다. 도 4에 도시된 바와 같이 다수의 플라즈마 가스화 장치는 가스화기에 연결되어 미분탄의 가스화를 이룰 수 있다.
Fig. 4 illustrates an example in which the plasma gasification apparatus of the present invention is coupled to a gasifier. As shown in FIG. 4, a plurality of plasma gasification apparatuses may be connected to a gasifier to achieve gasification of pulverized coal.
Claims (12)
상기 도파관의 말단부에 위치하고, 상기 도파관을 관통하는 방전관;
상기 방전관 내로 방전 가스를 주입하는 가스 주입부;
상기 방전관 내의 플라즈마에 점화를 하여 플라즈마 토치를 발생시키는 점화부;
상기 플라즈마 토치 발생 영역으로, 고체 탄화수소를 주입하는 제 1 연료 주입부; 및
상기 플라즈마 토치 발생 영역으로 액체 및 기체 중 어느 하나의 탄화수소 연료를 주입하는 제 2 연료 주입부를 포함하고,
상기 방전관은 상기 도파관의 관통에 의해 두 측으로 나눠지는데,
상기 플라즈마 토치가 발생되는 상기 방전관의 제 1 개구에, 유체 소통 가능하도록 연결된 제 1 하우징; 및
상기 방전관의 제 1 개구 반대측의 제 2 개구에, 유체 소통 가능하도록 연결되어 있는 제 2 하우징을 포함하며,
상기 가스 주입부 및 상기 제 2 연료 주입부는 상기 제 2 하우징을 통해 가스를 주입하도록 구성되고,
상기 제 2 하우징의 외면은 가열장치로 가열되어 상기 제 2 하우징 내부의 온도를 올리도록 구성되는,
플라즈마 가스화 장치.
A waveguide for transmitting an electromagnetic wave generated from the electromagnetic wave oscillator;
A discharge tube located at a distal end of the waveguide and passing through the waveguide;
A gas injection unit for injecting a discharge gas into the discharge tube;
An ignition unit for igniting a plasma in the discharge tube to generate a plasma torch;
A first fuel injection unit injecting solid hydrocarbons into the plasma torch generation region; And
And a second fuel injection unit for injecting any one of liquid and gas hydrocarbon fuel into the plasma torch generation region,
The discharge tube is divided into two sides by the penetration of the waveguide,
A first housing fluidly connected to a first opening of the discharge vessel in which the plasma torch is generated; And
And a second housing fluidly connected to a second aperture on the opposite side of the first aperture of the discharge tube,
Wherein the gas injection portion and the second fuel injection portion are configured to inject gas through the second housing,
The outer surface of the second housing being heated by a heating device to raise the temperature inside the second housing,
Plasma gasification apparatus.
상기 1 연료 주입부 및 상기 제 2 연료 주입부는 상기 제 1 하우징을 관통하여 연료를 주입하도록 구성되는,
플라즈마 가스화 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the one fuel injection portion and the second fuel injection portion are configured to inject fuel through the first housing,
Plasma gasification apparatus.
상기 제 2 연료 주입부와 상기 제 1 연료 주입부가 방전관으로부터 멀어지는 순서대로 위치하는,
플라즈마 가스화 장치.
The method of claim 3,
Wherein the second fuel injecting portion and the first fuel injecting portion are located in a direction away from the discharge tube,
Plasma gasification apparatus.
상기 제 2 연료 주입부는 분사 방식으로 연료를 주입하도록 구성되는,
플라즈마 가스화 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the second fuel injector is configured to inject fuel in an injected manner,
Plasma gasification apparatus.
상기 가열장치는 상기 제 2 연료 주입부로 주입되는 연료의 기화 가능 온도로, 상기 제 2 하우징의 내부의 온도를 올리도록 구성되는,
플라즈마 가스화 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the heating device is configured to raise the temperature of the interior of the second housing to a vaporizable temperature of the fuel injected into the second fuel injecting section,
Plasma gasification apparatus.
상기 방전 가스는 스팀, 공기, 산소 및 불활성 가스 중 어느 하나 이상인,
플라즈마 가스화 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the discharge gas is at least one of steam, air, oxygen, and inert gas,
Plasma gasification apparatus.
상기 고체 탄화수소는 미분탄인,
플라즈마 가스화 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the solid hydrocarbon is pulverized coal,
Plasma gasification apparatus.
상기 제 2 연료 주입부를 통해 주입되는 연료는, 등유, 경유, 휘발유 및 메탄가스 중 어느 하나 이상인,
플라즈마 가스화 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the fuel injected through the second fuel injecting portion is at least one of kerosene, light oil, gasoline, and methane gas,
Plasma gasification apparatus.
상기 제 1 하우징은 가스화기에 연결되는,
플라즈마 가스화 장치.
The method according to claim 1,
The first housing is connected to a gasifier,
Plasma gasification apparatus.
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