KR101484813B1 - 석탄, 석유코크스, 오일, 타르와 같은 분말형, 고체 또는 액체 연료를 가스화하기 위한 방법 및 반응기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반응기벽들이 냉각재 사이클을 이용해 냉각되는, 탄소 함유 연료들을 산소 함유 가스화제를 갖고 가스화하기 위한 냉각된 반응기들 안의 고온 부하를 받은 유닛들을 냉각시키기 위한 방법에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 누출이 생길 경우 반응기로부터 냉각 사이클 안으로 재료들이 들어가는 것을 확실히 막는 것이다. 상기 목적은, 냉각되어야 하는 유닛들, 예컨대 가스화 버너들, 버너 머플들 등등이 자기 자신의 냉각 사이클을 갖추고 있으며, 이 냉각 사이클은 주 냉각 사이클과 직접 연결되어 있음으로써 달성된다.

Description

석탄, 석유코크스, 오일, 타르와 같은 분말형, 고체 또는 액체 연료를 가스화하기 위한 방법 및 반응기{METHOD AND REACTORS FOR GASIFYING DUSTY, SOLID, OR LIQUID FUELS SUCH AS COAL, PETROLEUM COKE, OIL, TAR, OR THE LIKE}
본 발명은, 반응기벽들이 냉각재 사이클을 이용해 냉각되는, 탄소 함유 연료들을 산소 함유 가스화제를 갖고 가스화하기 위한 냉각된 반응기들 안의 고온 부하를 받는 (high-temperature loaded) 유닛들을 냉각시키기 위한 방법에 관한 것이다.
상응하는 반응기 안에서의 가스화 과정은 높은 온도들에서 진행된다. 열흐름 (heat flow) 의 배출로부터 주변을 보호하기 위해, 반응기벽들을 상응하는 주 냉각 시스템 (main cooling system) 을 이용해 냉각시키는 것이 공지되어 있다. 반응기 안에 내부 구조물이 제공되어 있기 때문에, 이것을 마찬가지로 상응하여 냉각시키고, 그리고 온도레벨로 조정하는 것이 필요하며, 이로써 이 부품들의 긴 수명이 달성된다. 상기 부품들은 예컨대 가스화기, 버너 등등일 수 있다.
가스화기 안으로 돌출하는 버너를 자기 자신의 냉각 사이클을 통해 냉각시키고, 이때 수용 용기로부터 유래하는 냉각재는 버너의 냉각 후, 및 열교환기를 통한 상응하는 열방출 후 상기 수용 용기에게 다시 공급되는 것이 EP 0 986 622 B1 으로부터 공지되어 있다. 상기 수용 용기에는 질소를 위한 공급 라인이 토치 (torch) 쪽으로의 배출부와 똑같이 존재하며, 상기 배출부는 압력조절을 통해 가스화기와 연결되어 있다. 상기 수용 용기 안의 상태는 검출 및 조절된다. 상기 공지의 방법의 단점은 누출시 냉각 사이클 안으로 들어갈 수 있는 CO 또는 H2 뿐만 아니라 발생된 가스 안에 존재하는 다른 성분들, 예컨대 염 (salt), 황화수소 및 다른 원소들이 냉각 사이클 안에서 너무 큰 문제를 초래할 수 있다는 것이다. 즉, 예컨대 입자들이 라인들을 차단하거나 또는 마모를 초래할 수 있으며, 염화물은 부식 촉진 등등을 초래할 수 있다.
본 발명의 목적은 이러한 유형의 재료들이 냉각 사이클 안으로 들어가는 것을 확실히 막는 적절한 냉각방법을 제공하는 것이다.
이 목적은, 본 발명에 따르면 냉각되어야 하는 유닛들, 예컨대 가스화 버너들, 버너 머플들 등등이 자기 자신의 냉각 사이클 (cooling cycle) 을 갖추고 있으며, 이 냉각 사이클은 주 냉각 사이클과 직접 연결되어 있음으로써 달성된다.
본 발명과 함께 일련의 장점이 달성되며, 특히 상기 주 냉각 사이클의 압력레벨을 직접 2차 냉각 사이클(들)에 적용하는 것이 가능하고, 이를 위해 본 발명에 따르면 각각의 유닛 냉각 사이클은 상기 주 냉각 사이클의 압력레벨에서 작동된다.
그 밖의 구현형태에 따르면, 상기 유닛 냉각 사이클은 주 냉각 시스템의 보상 용기 (compensating vessel, 증기 드럼) 와 작동적으로 연결되어 있을 수 있다.
본 발명의 특별한 구현형태에 따르면, 상기 유닛 냉각 사이클 안에서의 액체 손실시 상기 주 냉각 사이클로부터의 공급이 수행된다. 예컨대, 상기 유닛 냉각 사이클 안에서 누출이 발생하면, 그 후 도입되는, 상기 주 냉각 사이클로부터의 공급은 즉시 신호로서 평가될 수 있으며, 상기 신호는 누출 통지를 작동시킨다.
본 발명이 마찬가지로 제공하는 바와 같이, 상기 유닛 냉각 사이클 안의 냉각매체의 온도 설정은 급수 (feed water) 및 보일러수 (boiler water) 와의 간접적인 열교환 및/또는 급수 및 보일러수와의 혼합이 수행됨으로써 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 상기 방법을 실행하기 위해, 또한 도입부에 기술된 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 또한 탄소 함유 연료들을 가스화하기 위한 반응기를 위한 주 냉각 사이클, 및 상기 냉각 사이클 안에 통합된 증기 드럼을 가진 시설을 제공하며, 상기 시설은 반응기에 할당된 유닛들, 예컨대 가스화 버너들 등등을 냉각시키기 위한 하나 또는 다수의 유닛 냉각 사이클에 의해 그 탁월함을 나타내고, 이때, 상기 주 사이클의 압력레벨이 상기 유닛 냉각 사이클 안에도 존재하도록 상기 유닛 냉각 사이클은 상기 주 사이클의 증기 드럼과 작동적으로 연결되어 있다.
한 구현형태에 따르면, 상기 유닛 냉각 사이클과 상기 주 냉각 사이클 사이의 연결 라인 안에는 누출 감시부가 제공되어 있을 수 있다.
본 발명의 그 밖의 특징, 상세 내용 및 장점은 하기의 설명 및 도면에 나타나 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 시설의 기본적인 접속을 나타내는 도면이다.
도 2 는 본 발명에 따른 시설의 접속 변형예를 나타내는 도면이다.
도면들에 도시되어 있는 시설은 예컨대 잘게 분해된 액체 또는 고체 연료들을 산소 함유 가스화제를 갖고 가스화하기 위한 냉각된 반응기의 버너들의 심하게 열응력을 받은 표면들의 냉각 또는 온도조절을 위한 시스템에 관한 것임을 우선 참조하도록 하며, 상기 버너들은 1200 내지 2000℃ 범위에서의 슬래그 용융점을 초과하는 온도들에서 작동하고, 이때 압력은 0.3 내지 8 MPa 이며, 하나 또는 다수의 버너 및 하나 또는 다수의 버너평면을 구비하고, 상응하는 반응기는 도면들에 별도로 도시되어 있지 않으며, 냉각된 멤브레인 표면들 (membrane surfaces) 에 대한 입구 및 출구만 도시되어 있다.
도 1 에 도시되어 있는 예에서, 상응하는 냉각면 (2) 의 위쪽에 도시되어 있는 버너 헤드 (3) 를 가진 1 로 표시되어 있는 가스화 버너를 냉각시키기 위한 유닛 냉각 사이클은 일점쇄선으로 둘러싸여 있으며 "A" 로 표시되어 있고, 이때, 냉각되어야하는 그 밖의 유닛들이 제공되어 있을 수 있고, 상응하는 냉각면들은 도면에 2a 및 2b 로 표시되어 있다. 상기 유닛 냉각 사이클의 냉각재는 사이클에서 라인 (4) 을 통해 안내되며, 냉각면 (2) 으로부터 펌프 (5) 를 이용해 6 으로 표시된 열교환기를 거쳐 되돌아 냉각면 (2) 안으로 안내된다.
연결 라인 (7) 을 통해, 상기 유닛 냉각 사이클은 "B" 로 표시된 주 냉각 사이클의 증기 드럼 (8) 과 함께 안내되어 있으며, 이때 상기 주 냉각 사이클의 냉각면 안으로의 유입부는 9 로 표시되어 있고, 증기 드럼 (8) 쪽으로의 역류는 10 으로 표시되어 있으며, 상기 주 냉각 사이클 "B" 의 보일러수 순환 펌프는 참조 부호 11 을 지니고 있다. 연결 라인 (7) 으로부터 증기 드럼 (8) 으로의 상기 유닛 냉각 사이클에는 누출 감시부 (12 로 표시되어 있음) 가 제공되어 있다. 상기 유닛 냉각 사이클 "A" 안의 압력이 떨어지면 상기 주 냉각 사이클로부터 냉각재가 자동으로 공급되며, 그리고 누출 경보가 울린다.
도 1 에는 2 개의 온도 조절 시스템 "C" 및 "D" 가 도시되어 있으며, 상기 온도 조절 시스템들은 개별적으로 또는 조합되어 이용될 수 있다. 상기 조절 시스템 "C" 는 TC 부재 (13) 와 혼합 밸브 (14) 로 구성된다.
상기 유닛 냉각 시스템의 가열 또는 냉각면들로부터의 역류시의 끓음에 맞서 조절부 "D" 가 제공되어 있을 수 있고, 상기 조절부는 마찬가지로 TC 부재 (15) 와 밸브 (16) 로 구성된다.
도 2 는 접속 변형예를 나타내며, 이 경우 모든 동일한 시설 부품들은 도 1 에서와 동일한 참조 부호를 지니고 있고, 경우에 따라서는 문자 "a" 가 추가되어 있다.
도 1 에 도시되어 있는 것과는 달리, 이 경우에는 새로운 온도 조절 시스템 "E" 가 상응하는 TC 부재 (13a) 및 혼합 밸브 (14a) 를 갖고 도입되며, 상기 혼합 밸브는 열교환기 (6) 를 우회하는 우회 라인 (17) 을 가압한다. 알 수 있는 바와 같이, 이 우회 안내를 통해, 상응하는 온도조절이 수행될 수 있다.
물론 상기 기술된 본 발명의 실시예들은 기본 사상에서 벗어나지 않으면서 여러 측면에서 변경될 수 있다.

Claims (9)

  1. 반응기벽들이 냉각재 사이클을 이용해 냉각되는, 탄소 함유 연료들을 산소 함유 가스화제를 갖고 가스화하기 위한 냉각된 반응기들 안에서 고온 부하를 받은 유닛들을 냉각시키기 위한 방법에 있어서,
    냉각되어야 하는 유닛들은 자기 자신의 냉각 사이클을 갖추고 있으며, 이 냉각 사이클은 주 냉각 사이클과 직접 연결되어 있고,
    상기 유닛 냉각 사이클은 상기 주 냉각 사이클의 압력레벨에서 작동되는 것을 특징으로 하는 냉각 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유닛 냉각 사이클은 주 냉각 시스템의 보상 용기와 작동적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유닛 냉각 사이클 안에서의 액체 손실시 상기 주 냉각 사이클로부터의 공급이 수행되는 것을 특징으로 하는 냉각 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유닛 냉각 사이클 안으로 냉각매체가 도입될시 누출 통지가 작동되는 것을 특징으로 하는 냉각 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유닛 냉각 사이클 안의 냉각매체의 온도는 급수 및 보일러수와의 간접적인 열교환, 그리고 급수 및 보일러수와의 혼합 중 하나 이상을 통해 설정되는 것을 특징으로 하는 냉각 방법.
  7. 탄소 함유 연료들을 가스화하기 위한 반응기를 위한 주 냉각 사이클, 및 상기 냉각 사이클 안에 통합된 증기 드럼을 가진, 제 1 항에 따른 방법을 실행하기 위한 시설에 있어서,
    주 냉각 사이클 (B) 의 압력레벨이 버너 냉각 사이클 (A) 안에도 존재하도록 버너 냉각 사이클 (A) 이 주 냉각 사이클 (B) 의 증기 드럼 (8) 과 작동적으로 연결되어 있는, 반응기에 할당된 가스화 버너 (2) 들을 냉각시키기 위한 하나 또는 다수의 유닛 냉각 사이클 (A) 들을 특징으로 하는 시설.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 버너 냉각 사이클 (A) 과 상기 주 냉각 사이클 (B) 사이의 연결 라인 (7) 안에는 누출 감시부 (12) 가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 시설.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 버너 냉각 사이클 (A) 안에는, 증기 드럼 (8) 을 가압하는 것과 함께 상기 버너 냉각 사이클 (A) 로부터의 열을 흡수하기 위한 열교환기 (6) 가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 시설.
KR1020117000439A 2008-07-24 2009-07-17 석탄, 석유코크스, 오일, 타르와 같은 분말형, 고체 또는 액체 연료를 가스화하기 위한 방법 및 반응기 KR101484813B1 (ko)

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