KR101490236B1

KR101490236B1 - 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치 및 이를 운용하는 방법

Info

Publication number: KR101490236B1
Application number: KR20140072936A
Authority: KR
Inventors: 김종표; 홍선일; 손진국; 정응진
Original assignee: 삼양에코너지 주식회사
Priority date: 2014-06-16
Filing date: 2014-06-16
Publication date: 2015-02-04

Abstract

본 발명은 가스화기에서 바이오매스, 석탄 또는 폐기물을 연소시켜 발생된 합성가스를 연료로 생산하는 합성가스 생산 유닛; 및 상기 가스화기를 포함하는 구성부 중 어느 하나와 탈착 가능하게 결합되거나, 상기 구성부 중 어느 하나를 상기 합성가스 생산 유닛으로부터 분리하여 상호 연결 가능한 것으로, 상기 구성부 중 어느 하나의 내부에 고착된 타르를 향하여 고체 상태의 미세한 이산화탄소 입자를 분사하여 상기 고착된 타르를 제거하는 CO2 세정 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하여, 합성가스의 생산 공정에서 발생되는 타르를 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치 및 이를 운용하는 방법에 관한 것이다.

Description

합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치 및 이를 운용하는 방법{CO2 CLEANING APPARATUS FOR TAR REMOVE OF SYNTHESIS GAS MANUFACTURING PLANT AND OPERATING METHOD OF THIS}

본 발명은 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치 및 이를 운용하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 합성가스의 생산 공정에서 발생되는 타르를 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치 및 이를 운용하는 방법에 관한 것이다.

가스화 공정은 합성가스의 생산 공정에서 바이오매스, 석탄, 폐기물 등의 고체상 물질을 열, 화학적 에너지 변환 방법에 의하여 기체상 물질로 변환하고, 이를 통하여 수소(H₂), 일산화탄소(CO), 메탄(CH₄) 등의 합성가스를 생산하는 기술이다.

이렇게 생산된 합성가스는 보일러의 열원으로 대체하거나 내연 기관의 연료로 활용하거나, 이러한 내연 기관을 가동시키면서 동시에 전기를 생산하는 등의 다양한 분야에 활용할 수 있으며, 이러한 가스화 공정에서 타르가 발생한다.

타르는 유기물의 열분해에 의해 생성되는 다갈색 또는 흑색의 점성이 높은 액상물질이며, 이러한 타르는 바이오매스나 석탄 또는 폐기물 등의 고체상 물질로부터 합성가스 생산 공정을 통하여 합성가스를 생산하는 과정에서 발생하며, 고착된 타르로 인하여 부품들 및 장비를 교환해야하기 때문에 고가의 비용이 발생되는 것이다.

등록특허 제10-1367370호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 합성가스의 생산 공정에서 발생되는 타르를 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치 및 이를 운용하는 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 가스화기에서 바이오매스, 석탄 또는 폐기물을 연소시켜 발생된 제1 합성가스에 섞여있는 분진 및 타르를 열교환기와 배관을 거치고 복수의 집진 장치를 거쳐 제거하고 응축기로 응축시켜 남은 순수한 제2 합성가스를 연료로 생산하는 합성가스 생산 유닛; 및 상기 가스화기와 상기 열교환기와 상기 배관과 상기 복수의 집진 장치와 상기 응축기를 포함하는 구성부 중 어느 하나와 탈착 가능하게 결합되거나, 상기 구성부 중 어느 하나를 상기 합성가스 생산 유닛으로부터 분리하여 상호 연결 가능한 것으로, 상기 구성부 중 어느 하나의 내부에 고착된 타르를 향하여 고체 상태의 미세한 이산화탄소 입자를 분사하여 상기 고착된 타르를 제거하는 CO2 세정 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치를 제공할 수 있다.

여기서, 상기 합성가스 생산 유닛은, 상기 가스화기와 집진 장치 사이를 상호 연결하는 제1 배관과, 상기 제1 배관상에 장착되어 상기 가스화기로부터 배출된 제1 합성가스를 냉각시키는 제1 열교환기와, 상기 복수의 집진 장치를 구성하는 것으로, 상기 제1 배관과 연결되어 상기 제1 합성가스를 선회시켜 상기 제1 합성가스에 포함된 분진을 분리하는 사이클론(cyclone)과, 상기 복수의 집진 장치를 구성하는 것으로, 상기 사이클론으로부터 배출된 상기 제1 합성가스에 물을 투입하여 상기 제1 합성가스에 포함된 분진을 분리하는 스크러버(scrubber)와, 상기 사이클론과 상기 스크러버를 상호 연결하는 제2 배관과, 상기 제2 합성가스의 생산을 위하여 상기 스크러버로부터 배출되는 상기 제1 합성가스가 흐르는 유로를 형성하는 제3 배관을 포함하며, 상기 CO2 세정 유닛은 상기 제1, 2, 3 배관과 상기 제1 열교환기와 상기 사이클론과 상기 스크러버와 상호 탈착 가능하게 연결되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 합성가스 생산 유닛은, 상기 제3 배관과 연결되어, 상기 스크러버로부터 배출되는 상기 제1 합성가스를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기로부터 배출되는 상기 제1 합성가스에 잔존하는 미세 분진 및 타르를 여과하는 필터 시스템과, 상기 응축기와 상기 필터 시스템을 상호 연결하는 제5 배관과, 상기 필터 시스템을 통하여 배출되는 상기 제2 합성가스가 흐르는 유로를 형성하는 제6 배관을 더 포함하며, 상기 CO2 세정 유닛은 상기 제4, 5, 6 배관과 상기 응축기 및 상기 필터 시스템과 상호 탈착 가능하게 연결되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 합성가스 생산 유닛은, 상기 제5 배관상에 장착되며 상기 제1 합성가스의 배출 압력과 유량을 조절하여 상기 필터 시스템측으로 이송시키는 블로워를 더 포함하며, 상기 CO2 세정 유닛은 상기 블로워와 상호 탈착 가능하게 연결되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 합성가스 생산 유닛은, 상기 제2 배관상에 장착되어 상기 사이클론으로부터 배출된 제1 합성가스를 냉각시키는 제2 열교환기를 더 포함하며, 상기 CO2 세정 유닛은 상기 제2 열교환기와 상호 탈착 가능하게 연결되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 합성가스 생산 유닛은, 상기 스크러버에 물을 공급하는 물 처리부와, 상기 물 처리부로부터 상기 스크러버로 공급되는 물이 흐르는 제7 배관과, 상기 제7 배관을 통해 공급되어 상기 스크러버에서 사용된 물이 다시 상기 물 처리부로 회수되는 제8 배관과, 상기 제8 배관상에 장착되어 상기 스크러버로부터 배출된 상기 사용된 물을 냉각시키는 제3 열교환기를 더 포함하며, 상기 CO2 세정 유닛은 상기 제7, 8 배관과 상기 물 처리부 및 상기 제3 열교환기와 상호 탈착 가능하게 연결되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 합성가스 생산 유닛은,상기 복수의 집진 장치를 구성하는 것으로, 상기 제3 배관과 연결되며, 상기 스크러버로부터 배출된 상기 제1 합성가스에 전하를 흘려서 상기 제1 합성가스에 포함된 고체 및 액체 입자를 상기 제1 합성가스로부터 분리하는 전기 집진기와, 상기 전기 집진기로부터 배출되는 상기 제1 합성가스를 응축시키는 응축기와, 상기 전기 집진기와 상기 응축기를 상호 연결하는 제4 배관을 더 포함하며, 상기 CO2 세정 유닛은 상기 제3, 4 배관과 상기 전기 집진기 및 상기 응축기와 상호 탈착 가능하게 연결되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 합성가스 생산 유닛은, 상기 제6 배관과 연결되어 상기 필터 시스템으로부터 배출되는 상기 제2 합성가스를 연료로 공급받아 가동되는 내연기관 엔진과, 상기 내연기관 엔진에 구비된 것으로 상기 내연기관 엔진의 가동에 따른 전력을 생산하는 발전기를 더 포함하며, 상기 CO2 세정 유닛은 상기 내연기관 엔진 및 상기 발전기와 상호 탈착 가능하게 연결되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치는, 상기 구성부에 각각 장착되어 상기 CO2 세정 유닛과 전기적으로 연결되고, 상기 구성부 각각의 내부에 타르가 고착된 것을 감지하는 감시부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 감시부는, 상기 구성부에 각각 장착되어 타르 등의 점성 유체가 고착되는 것을 감지하는 점도 센서와, 상기 점도 센서 및 상기 CO2 세정 유닛과 전기적으로 연결되어 상기 점도 센서가 감지한 점도의 수치가 설정값 범위를 벗어나면 작동 신호를 상기 CO2 세정 유닛에 전달하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 CO2 세정 유닛은, 액체 또는 기체 상태의 이산화탄소를 드라이이아이스의 팰릿(pallet) 형태로 제조하는 고체 CO2 생성부와, 상기 고체 CO2 생성부와 배관 연결되고, 일정 정도의 분사 압력을 생성시키는 압축기와, 상기 압축기 및 상기 고체 CO2 생성부와 배관 연결되고, 일정 정도의 분사 압력으로 고체 CO2 생성부로부터 공급되는 상기 팰릿으로부터 미세한 고체 CO2 분말을 상기 구성부측으로 분사하는 노즐부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명은 가스화기에서 바이오매스, 석탄 또는 폐기물을 연소시켜 발생된 제1 합성가스에 섞여있는 분진 및 타르를 열교환기와 배관을 거치고 복수의 집진 장치를 거쳐 제거하고 응축기로 응축시켜 남은 순수한 제2 합성가스를 연료로 생산하는 합성가스 생산 유닛에서 상기 가스화기와 상기 열교환기와 상기 배관과 상기 복수의 집진 장치와 상기 응축기를 포함하는 구성부 중 적어도 하나에 타르가 고착된 것을 파악하는 제1 단계; 상기 구성부 중 상기 타르가 고착된 부분을 상기 합성가스 생산 유닛으로부터 분리하는 제2 단계; 상기 구성부 중 어느 하나의 내부에 고착된 타르를 향하여 고체 상태의 미세한 이산화탄소 입자를 분사하는 CO2 세정 유닛을 상기 구성부 중 어느 하나와 상호 연결하고, 상기 이산화탄소 입자를 분사하여 상기 고착된 타르를 제거하는 제3 단계; 및 상기 구성부 중 어느 하나와 상기 CO2 세정 유닛의 연결을 해제하고 상기 구성부 중 어느 하나를 상기 합성가스 생산 유닛에 재조립하는 제4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치를 운용하는 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 가스화기에서 바이오매스, 석탄 또는 폐기물을 연소시켜 발생된 제1 합성가스에 섞여있는 분진 및 타르를 열교환기와 배관을 거치고 복수의 집진 장치를 거쳐 제거하고 응축기로 응축시켜 남은 순수한 제2 합성가스를 연료로 생산하는 합성가스 생산 유닛에서 상기 가스화기와 상기 열교환기와 상기 배관과 상기 복수의 집진 장치와 상기 응축기를 포함하는 구성부 각각에 감시부를 장착하는 제1 단계; 상기 감시부가 상기 구성부 각각에 타르가 고착된 것을 실시간으로 감지하고 정보를 서버로 전달하는 제2 단계; 상기 감시부가 감지한 정보에 따라 고체 상태의 미세한 이산화탄소 입자를 분사하는 CO2 세정 유닛을 준비하여 상기 구성부 중 어느 하나에 연결하는 제3 단계; 상기 CO2 세정 유닛으로부터 상기 이산화탄소 입자를 분사하여 상기 구성부 중 어느 하나에 고착된 타르를 제거하는 제4 단계; 및 상기 구성부 중 어느 하나와 상기 CO2 세정 유닛의 연결을 해제하는 제5 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치를 운용하는 방법을 제공할 수도 있다.

상기와 같은 구성 및 실시예의 본 발명에 따르면, CO2 세정 유닛을 합성가스 생산 유닛의 구성부 중 하나와 상호 탈착 가능하게 연결시켜 미세한 이산화탄소 입자를 분사하여 고착된 타르를 효과적으로 제거할 수 있다.

특히, 본 발명은 경우에 따라 합성가스 생산 유닛의 구성부 중 하나를 합성가스 생산 유닛으로부터 분리하여 CO2 세정 유닛과 연결시켜 세정할 수도 있으며, 구성부 각각에 감시부를 장착하여 해당 감시부가 타르가 고착된 것을 파악한 후 CO2 세정 유닛을 연결하여 세정할 수도 있는 등 설치 및 시공 환경에 따라 다양한 대응이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치의 전체적인 구성을 나타낸 블록 개념도
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치의 전체적인 구성을 나타낸 블록 개념도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치를 운용하는 방법을 나타낸 블록 선도
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치를 운용하는 방법을 나타낸 블록 선도

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다.

상단, 하단, 상면, 하면, 또는 상부, 하부 등의 용어는 구성요소에 있어 상대적인 위치를 구별하기 위해 사용되는 것이다.

예를 들어, 편의상 도면상의 위쪽을 상부, 도면상의 아래쪽을 하부로 명명하는 경우, 실제에 있어서는 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 상부는 하부로 명명될 수 있고, 하부는 상부로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 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 명세서상에 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.

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 의미가 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치의 전체적인 구성을 나타낸 블록 개념도이며, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치의 전체적인 구성을 나타낸 블록 개념도이다.

그리고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치를 운용하는 방법을 나타낸 블록 선도이며, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치를 운용하는 방법을 나타낸 블록 선도이다.

본 발명은 도시된 바와 같이 합성가스 생산 유닛(100)과 CO2 세정 유닛(200)을 포함하는 구성임을 파악할 수 있다.

합성가스 생산 유닛(100)은 가스화기(101)에서 바이오매스, 석탄 또는 폐기물을 연소시켜 발생된 제1 합성가스에 섞여있는 분진 및 타르를 열교환기와 배관을 거치고 복수의 집진 장치(102)를 거쳐 제거하고 응축기(103)로 응축시켜 남은 순수한 제2 합성가스를 연료로 생산하는 것이다.

참고로, 제1 합성가스는 제2 합성가스에 비하여 분진과 타르 등 불순물이 포함된 것을 의미하며, 후술할 필터 시스템(150)을 통하여 제2 합성가스가 배출되기까지는 전부 제1 합성가스라 칭한다.

CO2 세정 유닛(200)은 가스화기(101)와 열교환기와 배관과 복수의 집진 장치(102)와 응축기(103)를 포함하는 구성부 중 어느 하나와 탈착 가능하게 결합되거나, 구성부 중 어느 하나를 합성가스 생산 유닛(100)으로부터 분리하여 상호 연결 가능한 것으로, 구성부 중 어느 하나의 내부에 고착된 타르를 향하여 고체 상태의 미세한 이산화탄소 입자를 분사하여 고착된 타르를 제거하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며, 다음과 같은 다양한 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.

합성가스 생산 유닛(100)은 전술한 바와 같이 바이오매스, 석탄 또는 폐기물로부터 합성가스를 생산하기 위한 것으로, 제1, 2, 3 배관(111, 112, 113)과 사이클론(131), 스크러버(132) 를 포함하는 것을 알 수 있다.

제1 배관(111)은 가스화기(101)와 집진 장치(102) 사이를 상호 연결하는 것으로, 가스화기(101)로부터 배출되는 제1 합성가스가 흐르는 유로를 형성한다.

제1 열교환기(121)는 제1 배관(111)상에 장착되어 가스화기(101)로부터 배출된 제1 합성가스를 냉각시키는 것이다.

사이클론(131, cyclone)은 복수의 집진 장치(102)를 구성하는 것으로, 제1 배관(111)과 연결되어 제1 합성가스를 선회시켜 제1 합성가스에 포함된 분진을 분리하는 것이다.

스크러버(132, scrubber)는 복수의 집진 장치(102)를 구성하는 것으로, 사이클론(131)으로부터 배출된 제1 합성가스에 물을 투입하여 제1 합성가스에 포함된 분진을 분리하는 것이다.

제2 배관(112)은 사이클론(131)과 스크러버(132)를 상호 연결하는 것으로, 사이클론(131)으로부터 배출되는 제1 합성가스가 흐르는 유로를 형성한다.

제3 배관(113)은 제2 합성가스의 생산을 위하여 스크러버(132)로부터 배출되는 제1 합성가스가 흐르는 유로를 형성하는 것이다.

따라서, CO2 세정 유닛(200)은 제1, 2, 3 배관(111, 112, 113)과 제1 열교환기(121)와 사이클론(131)과 스크러버(132) 와 상호 탈착 가능하게 연결되어 세정을 실시할 수 있다.

이때, 합성가스 생산 유닛(100)은 최종적으로 제2 합성가스를 생산하기 위하여 응축기(103)와 제4 배관(114)과 필터 시스템(150)과 제5 배관(113)과 제6 배관(116)을 더 포함할 수 있다.

응축기(103)는 제3 배관(113)과 연결되어, 스크러버(132)로부터 배출되는 제1 합성가스를 응축시키는 역할을 수행한다.

필터 시스템(150)은 응축기(103)로부터 배출되는 제1 합성가스에 잔존하는 미세 분진 및 타르를 여과하는 역할을 수행한다.

여기서, 필터 시스템(150)은 제1 합성가스의 성질에 따라 성능이 우수한 파인 필터(fine filter)를 채용하거나, 일반적인 백필터, 테프론 필터 등 다양한 것을 선택적으로 채용하여 사용할 수도 있음은 물론이다.

제5 배관(115)은 응축기(103)와 필터 시스템(150)을 상호 연결하여 응축기(103)로부터 배출되는 제1 합성가스가 흐르는 유로를 제공하게 된다.

제6 배관(116)은 필터 시스템(150)를 통하여 배출되는 제2 합성가스가 흐르는 유로를 형성하는 것이다.

따라서, CO2 세정 유닛(200)은 제4, 5, 6 배관(114, 115, 116)과 응축기(103) 및 필터 시스템(150)과 상호 탈착 가능하게 연결되어 세정을 실시할 수 있게 된다.

또한, 합성가스 생산 유닛(100)은 제5 배관(115) 상에 장착되고, 제1 합성가스의 배출 압력과 유량을 조절하여 필터 시스템(150)측으로 이송시키는 블로워(140)를 더 포함하는 실시예의 적용이 가능하다.

여기서, CO2 세정 유닛(200)은 블로워(140)와 상호 탈착 가능하게 연결되어 세정을 실시할 수 있다.

또한, 합성가스 생산 유닛(100)은, 제2 배관(112)상에 장착되어 사이클론(131)으로부터 배출된 제1 합성가스를 냉각시키는 제2 열교환기(122)를 더 포함하며, CO2 세정 유닛(200)은 제2 열교환기(122)와 상호 탈착 가능하게 연결되어 세정을 실시할 수 있게 된다.

한편, 합성가스 생산 유닛(100)은 스크러버(132)의 물 공급을 위한 물 처리부(160)와 제7, 8 배관(117, 118) 및 제3 열교환기(123)를 더 포함할 수 있다.

물 처리부(160)는 스크러버(132)에 물을 공급하는 것이며, 제7 배관(117)은 물 처리부(160)로부터 스크러버(132)로 공급되는 물이 흐르는 유로를 형성하고, 제8 배관(118)은 제7 배관(117)을 통해 공급되어 스크러버(132)에서 사용된 물이 다시 물 처리부(160)로 회수되는 유로를 형성한다.

제3 열교환기(123)는 제8 배관(118)상에 장착되어 스크러버(132)로부터 배출된 사용된 물을 냉각시키며, 물 처리부(160)의 가동 부하를 줄여주기 위한 것이다.

따라서, CO2 세정 유닛(200)은 제7, 8 배관(117, 118)과 물 처리부(160) 및 제3 열교환기(123)와 상호 탈착 가능하게 연결되어 세정을 실시할 수 있다.

한편, 합성가스 생산 유닛(100)은 도 2와 같이 전기 집진기(133)를 더 포함하는 실시예를 적용할 수도 있음은 물론이다.

즉, 전기 집진기(133)는 복수의 집진 장치(102)를 구성하는 것으로, 제3 배관(113)과 연결되며, 스크러버(132)로부터 배출된 제1 합성가스에 전하를 흘려서 제1 합성가스에 포함된 고체 및 액체 입자를 제1 합성가스로부터 분리하는 것이다.

응축기(103)는 이러한 전기 집진기(133)로부터 배출되는 제1 합성가스를 응축시키게 되고, 전기 집진기(133)와 응축기(103)는 제4 배관(114)에 의하여 상호 연결된다.

제4 배관(114)은 전기 집진기(133)와 응축기(103)를 상호 연결하여 전기 집진기(133)로부터 배출되는 제1 합성가스가 흐르는 유로를 제공하게 된다.

따라서, CO2 세정 유닛(200)은 제3, 4 배관(113, 114)과 전기 집진기(133) 및 응축기(103)와도 상호 탈착 가능하게 연결되어 세정을 실시할 수 있다.

한편, 합성가스 생산 유닛(100)은 제6 배관(116)과 연결되어 필터 시스템(150)으로부터 배출되는 제2 합성가스를 연료로 공급받아 가동되는 내연기관 엔진(170)과, 내연기관 엔진(170)에 구비된 것으로 내연기관 엔진(170)의 가동에 따른 전력을 생산하는 발전기(172)를 더 포함할 수 있다.

여기서, CO2 세정 유닛(200)은 내연기관 엔진(170) 및 발전기(172)와 상호 탈착 가능하게 연결되어 세정을 실시할 수도 있을 것이다.

이때, CO2 세정 유닛(200)은 합성가스에 포함된 타르가 고착되어 오염된 내연기관 엔진(170)의 주요 부품, 즉 인터쿨러, 터보차저, 밸브, 혼합기 및 발전기(172)와 상호 탈착 가능하게 연결되어 세정을 실시하게 된다.

또한, 내연기관 엔진(170)과 연결된 제6 배관(116)상에는 필터 시스템(150)으로부터 배출되는 제2 합성가스를 일시 수용하는 합성가스 버퍼 탱크(180)를 더 구비할 수도 있다.

이상과 같이 본 발명은 구성부 각각을 합성가스 생산 유닛(100)으로부터 분리하여 CO2 세정 유닛(200)과 연결하여 세정할 수도 있으며, 경우에 따라 합성가스 생산 유닛(100)의 구성부에 타르가 고착된 것을 감지하면, 구성부를 합성가스 생산 유닛(100)으로부터 분리하지 않고 CO2 세정 유닛(200)을 연결하여 세정할 수도 있다.

즉, 본 발명은 구성부에 각각 장착되어 CO2 세정 유닛(200)과 전기적으로 연결되고, 구성부 각각의 내부에 타르가 고착된 것을 감지하는 감시부(190)를 더 구비할 수도 있다.

여기서, 감시부(190)는 구성부에 각각 장착되어 타르 등의 점성 유체가 고착되는 것을 감지하는 점도 센서(191)와, 점도 센서(191) 및 CO2 세정 유닛(200)과 전기적으로 연결되어 점도 센서(191)가 감지한 점도의 수치가 설정값 범위를 벗어나면 작동 신호를 CO2 세정 유닛(200)에 전달하는 컨트롤러(192)를 포함하는 것을 알 수 있다.

이때, CO2 세정 유닛(200)은 고체 CO2 생성부(210)와 압축기(220)와 노즐부(230)를 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.

고체 CO2 생성부(210)는 액체 또는 기체 상태의 이산화탄소를 드라이이아이스의 팰릿(pallet) 형태로 제조하는 것이다.

압축기(220)는 고체 CO2 생성부(210)와 배관 연결되고, 일정 정도의 분사 압력을 생성시키는 것이다.

노즐부(230)는 압축기(220) 및 고체 CO2 생성부(210)와 배관 연결되고, 일정 정도의 분사 압력으로 고체 CO2 생성부(210)로부터 공급되는 팰릿으로부터 미세한 고체 CO2 분말을 구성부측으로 분사하는 것이다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따른 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치를 운용하는 방법에 대하여 도 3을 참조하면서 설명하고자 한다.

우선, 합성가스 생산 유닛(100)에서 가스화기(101)와 열교환기와 배관과 복수의 집진 장치(102)와 응축기(103)를 포함하는 구성부 중 적어도 하나에 타르가 고착된 것을 파악한다(S1: 제1 단계).

이후, 구성부 중 타르가 고착된 부분을 합성가스 생산 유닛(100)으로부터 분리한다(S2: 제2 단계).

계속하여, 구성부 중 어느 하나의 내부에 고착된 타르를 향하여 고체 상태의 미세한 이산화탄소 입자를 분사하는 CO2 세정 유닛(200)을 구성부 중 어느 하나와 상호 연결하고, 이산화탄소 입자를 분사하여 고착된 타르를 제거한다(S3: 제3 단계).

다음으로, 세정이 완료되면 구성부 중 어느 하나와 CO2 세정 유닛(200)의 연결을 해제하고 구성부 중 어느 하나를 합성가스 생산 유닛(100)에 재조립한다(S4: 제4 단계).

또한, 본 발명은 도 4와 같이 전술한 감시부(190)를 통하여 타르의 고착 상태를 파악하고 CO2 세정 유닛(200)을 합성가스 생산 유닛(100)의 구성부에 결합시키는 실시예를 적용할 수도 있다.

즉, 합성가스 생산 유닛(100)에서 가스화기(101)와 열교환기와 배관과 복수의 집진 장치(102)와 응축기(103)를 포함하는 구성부 각각에 감시부(190)를 장착한다(S1: 제1 단계).

이후, 감시부(190)가 구성부 각각에 타르가 고착된 것을 실시간으로 감지하고 정보를 서버로 전달한다(S2: 제2 단계).

계속하여, 감시부(190)가 감지한 정보에 따라 고체 상태의 미세한 이산화탄소 입자를 분사하는 CO2 세정 유닛(200)을 준비하여 구성부 중 어느 하나에 연결한다(S3: 제3 단계).

다음으로, CO2 세정 유닛(200)으로부터 이산화탄소 입자를 분사하여 구성부 중 어느 하나에 고착된 타르를 제거하는 작업을 실시한다(S4: 제4 단계).

세정이 완료되면, 구성부 중 어느 하나와 CO2 세정 유닛(200)의 연결을 해제한다(S5: 제5 단계).

이상과 같이 본 발명은 합성가스의 생산 공정에서 발생되는 타르를 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치 및 이를 운용하는 방법을 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.

100...합성가스 생산 유닛
101...가스화기
102...집진 장치
103...응축기
111...제1 배관
112...제2 배관
113...제3 배관
114...제4 배관
115...제5 배관
116...제6 배관
117...제7 배관
118...제8 배관
121...제1 열교환기
122...제2 열교환기
123...제3 열교환기
131...사이클론
132...스크러버
133...전기 집진기
140...블로워
150...필터 시스템
160...물 처리부
170...내연기관 엔진
172...발전기
180...합성가스 버퍼 탱크
190...감시부
191...점도 센서
192...컨트롤러
200...CO2 세정 유닛
210...고체 CO2 생성부
220...압축기
230...노즐부
S1...제1 단계
S2...제2 단계
S3...제3 단계
S4...제4 단계
S5...제5 단계

Claims

가스화기에서 바이오매스, 석탄 또는 폐기물을 연소시켜 발생된 제1 합성가스에 섞여있는 분진 및 타르를 열교환기와 배관을 거치고 복수의 집진 장치를 거쳐 제거하고 응축기로 응축시켜 남은 순수한 제2 합성가스를 연료로 생산하는 합성가스 생산 유닛; 및
상기 가스화기와 상기 열교환기와 상기 배관과 상기 복수의 집진 장치와 상기 응축기를 포함하는 구성부 중 어느 하나와 탈착 가능하게 결합되거나, 상기 구성부 중 어느 하나를 상기 합성가스 생산 유닛으로부터 분리하여 상호 연결 가능한 것으로, 상기 구성부 중 어느 하나의 내부에 고착된 타르를 향하여 고체 상태의 미세한 이산화탄소 입자를 분사하여 상기 고착된 타르를 제거하는 CO2 세정 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 합성가스 생산 유닛은,
상기 가스화기와 집진 장치 사이를 상호 연결하는 제1 배관과,
상기 제1 배관상에 장착되어 상기 가스화기로부터 배출된 제1 합성가스를 냉각시키는 제1 열교환기와,
상기 복수의 집진 장치를 구성하는 것으로, 상기 제1 배관과 연결되어 상기 제1 합성가스를 선회시켜 상기 제1 합성가스에 포함된 분진을 분리하는 사이클론(cyclone)과,
상기 복수의 집진 장치를 구성하는 것으로, 상기 사이클론으로부터 배출된 상기 제1 합성가스에 물을 투입하여 상기 제1 합성가스에 포함된 분진을 분리하는 스크러버(scrubber)와,
상기 사이클론과 상기 스크러버를 상호 연결하는 제2 배관과,
상기 제2 합성가스의 생산을 위하여 상기 스크러버로부터 배출되는 상기 제1 합성가스가 흐르는 유로를 형성하는 제3 배관을 포함하며,
상기 CO2 세정 유닛은 상기 제1, 2, 3 배관과 상기 제1 열교환기와 상기 사이클론과 상기 스크러버와 상호 탈착 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 합성가스 생산 유닛은,
상기 제3 배관과 연결되어 상기 스크러버로부터 배출되는 상기 제1 합성가스를 응축시키는 응축기와,
상기 응축기로부터 배출되는 상기 제1 합성가스에 잔존하는 미세 분진 및 타르를 여과하는 필터 시스템과,
상기 응축기와 상기 필터 시스템을 상호 연결하는 제5 배관과,
상기 필터 시스템을 통하여 배출되는 상기 제2 합성가스가 흐르는 유로를 형성하는 제6 배관을 더 포함하며,
상기 CO2 세정 유닛은 상기 제5, 6 배관과 상기 응축기 및 상기 필터 시스템과 상호 탈착 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 합성가스 생산 유닛은,
상기 제5 배관상에 장착되며 상기 제1 합성가스의 배출 압력과 유량을 조절하여 상기 필터 시스템측으로 이송시키는 블로워를 더 포함하며,
상기 CO2 세정 유닛은 상기 블로워와 상호 탈착 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 합성가스 생산 유닛은,
상기 제2 배관상에 장착되어 상기 사이클론으로부터 배출된 제1 합성가스를 냉각시키는 제2 열교환기를 더 포함하며,
상기 CO2 세정 유닛은 상기 제2 열교환기와 상호 탈착 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 합성가스 생산 유닛은,
상기 스크러버에 물을 공급하는 물 처리부와,
상기 물 처리부로부터 상기 스크러버로 공급되는 물이 흐르는 제7 배관과,
상기 제7 배관을 통해 공급되어 상기 스크러버에서 사용된 물이 다시 상기 물 처리부로 회수되는 제8 배관과,
상기 제8 배관상에 장착되어 상기 스크러버로부터 배출된 상기 사용된 물을 냉각시키는 제3 열교환기를 더 포함하며,
상기 CO2 세정 유닛은 상기 제7, 8 배관과 상기 물 처리부 및 상기 제3 열교환기와 상호 탈착 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 합성가스 생산 유닛은,
상기 복수의 집진 장치를 구성하는 것으로, 상기 제3 배관과 연결되며, 상기 스크러버로부터 배출된 상기 제1 합성가스에 전하를 흘려서 상기 제1 합성가스에 포함된 고체 및 액체 입자를 상기 제1 합성가스로부터 분리하는 전기 집진기와,
상기 전기 집진기로부터 배출되는 상기 제1 합성가스를 응축시키는 응축기와,
상기 전기 집진기와 상기 응축기를 상호 연결하는 제4 배관을 더 포함하며,
상기 CO2 세정 유닛은 상기 제3, 4 배관과 상기 전기 집진기 및 상기 응축기와 상호 탈착 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 합성 가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 합성가스 생산 유닛은,
상기 제6 배관과 연결되어 상기 필터 시스템으로부터 배출되는 상기 제2 합성가스를 연료로 공급받아 가동되는 내연기관 엔진과,
상기 내연기관 엔진에 구비된 것으로 상기 내연기관 엔진의 가동에 따른 전력을 생산하는 발전기를 더 포함하며,
상기 CO2 세정 유닛은 상기 내연기관 엔진 및 상기 발전기와 상호 탈착 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치는,
상기 구성부에 각각 장착되어 상기 CO2 세정 유닛과 전기적으로 연결되고, 상기 구성부 각각의 내부에 타르가 고착된 것을 감지하는 감시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 감시부는,
상기 구성부에 각각 장착되어 타르 등의 점성 유체가 고착되는 것을 감지하는 점도 센서와,
상기 점도 센서 및 상기 CO2 세정 유닛과 전기적으로 연결되어 상기 점도 센서가 감지한 점도의 수치가 설정값 범위를 벗어나면 작동 신호를 상기 CO2 세정 유닛에 전달하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성가스 생산 설비용 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 CO2 세정 유닛은,
액체 또는 기체 상태의 이산화탄소를 드라이이아이스의 팰릿(pallet) 형태로 제조하는 고체 CO2 생성부와,
상기 고체 CO2 생성부와 배관 연결되고, 일정 정도의 분사 압력을 생성시키는 압축기와,
상기 압축기 및 상기 고체 CO2 생성부와 배관 연결되고, 일정 정도의 분사 압력으로 고체 CO2 생성부로부터 공급되는 상기 팰릿으로부터 미세한 고체 CO2 분말을 상기 구성부측으로 분사하는 노즐부를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치.
가스화기에서 바이오매스, 석탄 또는 폐기물을 연소시켜 발생된 제1 합성가스에 섞여있는 분진 및 타르를 열교환기와 배관을 거치고 복수의 집진 장치를 거쳐 제거하고 응축기로 응축시켜 남은 순수한 제2 합성가스를 연료로 생산하는 합성가스 생산 유닛에서 상기 가스화기와 상기 열교환기와 상기 배관과 상기 복수의 집진 장치와 상기 응축기를 포함하는 구성부 중 적어도 하나에 타르가 고착된 것을 파악하는 제1 단계;
상기 구성부 중 상기 타르가 고착된 부분을 상기 합성가스 생산 유닛으로부터 분리하는 제2 단계;
상기 구성부 중 어느 하나의 내부에 고착된 타르를 향하여 고체 상태의 미세한 이산화탄소 입자를 분사하는 CO2 세정 유닛을 상기 구성부 중 어느 하나와 상호 연결하고, 상기 이산화탄소 입자를 분사하여 상기 고착된 타르를 제거하는 제3 단계; 및
상기 구성부 중 어느 하나와 상기 CO2 세정 유닛의 연결을 해제하고 상기 구성부 중 어느 하나를 상기 합성가스 생산 유닛에 재조립하는 제4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치를 운용하는 방법.
가스화기에서 바이오매스, 석탄 또는 폐기물을 연소시켜 발생된 제1 합성가스에 섞여있는 분진 및 타르를 열교환기와 배관을 거치고 복수의 집진 장치를 거쳐 제거하고 응축기로 응축시켜 남은 순수한 제2 합성가스를 연료로 생산하는 합성가스 생산 유닛에서 상기 가스화기와 상기 열교환기와 상기 배관과 상기 복수의 집진 장치와 상기 응축기를 포함하는 구성부 각각에 감시부를 장착하는 제1 단계;
상기 감시부가 상기 구성부 각각에 타르가 고착된 것을 실시간으로 감지하고 정보를 서버로 전달하는 제2 단계;
상기 감시부가 감지한 정보에 따라 고체 상태의 미세한 이산화탄소 입자를 분사하는 CO2 세정 유닛을 준비하여 상기 구성부 중 어느 하나에 연결하는 제3 단계;
상기 CO2 세정 유닛으로부터 상기 이산화탄소 입자를 분사하여 상기 구성부 중 어느 하나에 고착된 타르를 제거하는 제4 단계; 및
상기 구성부 중 어느 하나와 상기 CO2 세정 유닛의 연결을 해제하는 제5 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성가스 생산 설비의 타르 제거용 이산화탄소 세정 장치를 운용하는 방법.