KR101529823B1 - Integrated gasification combined cycle system - Google Patents

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KR101529823B1
KR101529823B1 KR1020140061112A KR20140061112A KR101529823B1 KR 101529823 B1 KR101529823 B1 KR 101529823B1 KR 1020140061112 A KR1020140061112 A KR 1020140061112A KR 20140061112 A KR20140061112 A KR 20140061112A KR 101529823 B1 KR101529823 B1 KR 101529823B1
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김규종
김정래
오태영
권신호
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현대중공업 주식회사
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Abstract

The present invention provides an integrated gasification combined cycle system which collects fly ash by supplying carbon dioxide compressed in a carbon dioxide compression unit to a fly ash collecting unit. According to the present invention, an integrated gasification combined cycle system supplies carbon dioxide compressed in a carbon dioxide compression unit to a fly ash collecting unit which separates and collects fly ash. As a result of the process, raw synthetic gas generated in a gasification unit contains high levels of carbon dioxide, and carbon dioxide contained in raw synthetic gas will completely be purified in the carbon dioxide compression unit. Accordingly, the purification efficiency of raw synthetic gas will improve, and the collection efficiency of pure carbon dioxide will also improve. Moreover, carbon dioxide does not have any effect on a reactive environment of a modification/conversion unit which converts carbon monoxide contained in synthetic gas into carbon dioxide and hydrogen, which may result in improved efficiency in purifying hydrogen and carbon dioxide generated in the modification/separation unit. The present invention allows low-temperature nitrogen produced in an air separation unit of an existing gasification combined cycle system to be used in other units than the gasification unit, thereby enabling an efficient use of energy.

Description

석탄가스화 복합발전 시스템 {INTEGRATED GASIFICATION COMBINED CYCLE SYSTEM}[0001] INTEGRATED GASIFICATION COMBINED CYCLE SYSTEM [0002]

본 발명은 이산화탄소 압축유닛에서 압축된 이산화탄소를 플라이애쉬(Fly Ash) 집진유닛으로 공급하여 플라이애쉬를 집진하는 석탄가스화 복합발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a coal gasification combined cycle power generation system for collecting fly ash by supplying carbon dioxide compressed in a carbon dioxide compression unit to a fly ash collecting unit.

석탄화력발전은 석탄을 직접 태워서 증기를 발생시키고, 발생된 증기로 증기터빈을 돌려 전기를 생산하는데, 배기가스로 인하여 환경이 오염되는 문제점이 있다.In coal-fired power generation, coal is directly burned to generate steam, and the generated steam is used to turn the steam turbine to generate electricity. The exhaust gas causes pollution of the environment.

그러나, 석탄가스화 복합발전(Integrated Gasification Combined Cycle)은 고온에서 석탄을 부분산화법 등으로 가스화시켜 일산화탄소와 수소로 이루어진 가연성 가스인 합성가스를 생성한 후, 합성가스를 연소시켜 가스터빈을 돌려 전기를 생산한다. 그리고, 가스터빈에서 방출되는 배기가스의 열을 이용하여 증기터빈을 돌려서 다시 전기를 생산한다.However, the Integrated Gasification Combined Cycle (GCC) is a process in which coal is gasified at a high temperature to produce syngas, which is a combustible gas composed of carbon monoxide and hydrogen, by gasification using a partial oxidation method, do. Then, the heat of the exhaust gas emitted from the gas turbine is used to rotate the steam turbine to produce electricity again.

석탄은 슬러리(Slurry) 형태로 투입되거나, 미분탄 형태로 투입된다. 슬러리 형태의 석탄은 산화제인 공기 또는 산소와 함께 물이 투입되고, 미분탄 형태의 석탄은 산화제인 공기 또는 산소와 함께 증기가 투입된다.The coal is put into slurry form or in the form of pulverized coal. The coal in the form of slurry is fed with water, which is an oxidant, with air or oxygen, and coal in the form of pulverized coal is fed with air or oxygen which is an oxidizing agent.

석탄가스화 복합발전은 석탄화력발전에 비하여 효율이 우수할 뿐만 아니라, 이산화탄소 및 황화합물의 배출을 줄일 수 있고, 다양한 합성석유를 추출할 수 있으며, 매장량이 풍부하고, 친환경적이므로 미래형 발전 기술로 주목을 받고 있다.Coal gasification combined cycle power generation is more efficient than coal-fired power generation, can reduce the emission of carbon dioxide and sulfur compounds, can extract a variety of synthetic petroleum, is rich in reserves, and is environmentally friendly. have.

일반적으로, 미분탄을 이용한 석탄가스화 복합발전 시스템은 가스화유닛, 정제장치, 가스터빈, 폐열회수 보일러 및 증기터빈을 포함한다.Generally, a coal gasification combined cycle power generation system using pulverized coal includes a gasification unit, a refinery, a gas turbine, a waste heat recovery boiler, and a steam turbine.

상기 가스화유닛은 미분탄과 함께 산소와 증기를 공급받아 미분탄을 연소하며, 일산화탄소와 수소로 이루어진 가연성 가스인 원시(Raw) 합성가스를 생성한다.The gasification unit supplies oxygen and steam together with the pulverized coal to burn the pulverized coal, and generates raw syngas, which is a combustible gas composed of carbon monoxide and hydrogen.

상기 정제장치는 플라이애쉬 집진유닛, 플라이애쉬가 제거된 합성가스에 함유된 황화카르보닐(COS)과 시안화수소(HCN)를 황화수소(H2S)와 암모니아(NH3)로 변환시키고 생성된 황화수소 및 암모니아를 제거하는 정제유닛, 합성가스 중에 함유된 일산화탄소를 물과 반응시켜 수소와 이산화탄소로 변환시키고 생성된 수소와 이산화탄소를 분리하는 변성/분리유닛, 분리된 이산화탄소를 포집하여 압축하는 이산화탄소 압축유닛 등을 포함한다.The purification apparatus converts the carbonyl sulfide (COS) and hydrogen cyanide (HCN) contained in the flyash dust collecting unit, the flyash-removed syngas to hydrogen sulfide (H2S) and ammonia (NH3), and generates hydrogen sulfide and ammonia A denitration / separation unit for converting the carbon monoxide contained in the syngas to water and converting it into hydrogen and carbon dioxide and separating the generated hydrogen and carbon dioxide, a carbon dioxide compression unit for capturing and compressing the separated carbon dioxide, and the like .

상기 가스터빈은 정제된 합성가스의 연소시 발생되는 고온 및 고압의 연소배기가스에 의하여 구동하면서 발전기를 구동시키고, 상기 폐열회수 보일러는 상기 가스터빈에서 배출되는 연소배기가스의 배기가스를 열원으로 하여 증기를 발생한다. 그리고, 상기 증기터빈은 상기 폐열회수 보일러에서 발생된 증기에 의하여 구동하면서 발전기를 구동시킨다.The gas turbine drives the generator while being driven by the high-temperature and high-pressure combustion exhaust gas generated during combustion of the purified syngas, and the waste heat recovery boiler uses the exhaust gas of the exhaust gas discharged from the gas turbine as a heat source, Occurs. The steam turbine drives the generator while being driven by the steam generated in the waste heat recovery boiler.

상기 정제장치의 상기 플라이애쉬 집진유닛은 상기 가스화유닛에서 발생된 고온 고압의 합성가스를 정제하여 플라이애쉬를 분리한 후, 플라이애쉬의 압력을 순차적으로 감압시키고, 냉각시켜 집진한다.The flyash dust collecting unit of the refining apparatus purifies the high-temperature, high-pressure syngas generated in the gasification unit to separate the fly ash, then sequentially depressurizes the pressure of the fly ash, and cool it to collect dust.

상기와 같은 종래의 석탄가스화 복합발전 시스템은 플라이애쉬 집진유닛으로 공기분리유닛에서 생성된 질소를 공급하여 플라이애쉬의 압력을 감압한다. 그런데, 상기 플라이애쉬 집진유닛은 상기 가스화유닛 및 상기 정제장치의 다른 유닛과 연통되기도 하므로, 상기 가스화유닛에서 생성된 원시 합성가스에는 질소 성분이 많이 함유되게 된다. 그러면, 원시 합성가스를 순수 합성가스로 정제하는 정제효율이 저하되고, 합성가스에 함유된 일산화탄소를 수소와 이산화탄소로 변성시키는 변성/분리유닛의 효율도 저하된다. 따라서, 순수 이산화탄소의 수거효율 및 수소의 생산성이 저하되는 단점이 있다.The conventional coal gasification combined cycle power generation system as described above supplies nitrogen generated in the air separation unit to the fly ash dust collecting unit to reduce the pressure of the fly ash. However, since the flyash dust collection unit is in communication with the gasification unit and the other units of the purification apparatus, the raw syngas produced in the gasification unit contains a large amount of nitrogen components. Then, the purification efficiency of purifying the raw syngas with pure synthetic gas is lowered, and the efficiency of the denaturing / separating unit for denaturing the carbon monoxide contained in the syngas to hydrogen and carbon dioxide is lowered. Therefore, there is a drawback that the collection efficiency of pure carbon dioxide and the productivity of hydrogen are lowered.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 모든 문제점들을 해결할 수 있는 석탄가스화 복합발전 시스템을 제공하는 것일 수 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a coal gasification combined cycle power generation system capable of solving all the problems of the prior art.

본 발명의 다른 목적은 원시 합성가스를 순수 합성가스로 정제하는 정제효율을 향상시킬 수 있고, 순수 이산화탄소의 수거효율 및 수소의 생산성을 향상시킬 수 있는 석탄가스화 복합발전 시스템을 제공하는 것일 수 있다.It is another object of the present invention to provide a coal gasification combined cycle power generation system capable of improving refining efficiency for purifying raw syngas into pure syngas and improving the efficiency of collection of pure carbon dioxide and productivity of hydrogen.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템은, 미분탄을 공급받아 합성가스를 생성하는 가스화유닛; 상기 가스화유닛으로부터 합성가스를 공급받아 합성가스에 함유된 플라이애쉬(Fly Ash)를 제거하는 플라이애쉬 집진유닛과 플라이애쉬가 제거된 합성가스에 함유된 이산화탄소를 압축하는 이산화탄소 압축유닛을 포함하는 정제장치; 상기 정제장치에서 정제된 합성가스를 연료로 구동하면서 발전기를 구동시키는 가스터빈을 포함하며, 상기 이산화탄소 압축유닛에서 압축된 이산화탄소를 이용하여 상기 플라이애쉬 집진유닛의 압력을 단계적으로 감압할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a coal gasification combined cycle power generation system including: a gasification unit for generating a synthesis gas by supplying pulverized coal; And a carbon dioxide compression unit for compressing carbon dioxide contained in the syngas from which fly ash has been removed and a fly ash collection unit for receiving a syngas from the gasification unit to remove fly ashes contained in the synthesis gas, ; And a gas turbine for driving the generator while driving the purified syngas in the purifier. The pressure of the fly-ash dust collecting unit can be reduced stepwise by using the carbon dioxide compressed in the carbon dioxide compression unit.

상기 정제장치는 플라이애쉬가 제거된 합성가스에 함유된 일산화황(COS)과 시안화수소(HCN)를 황화수소(H2S)와 암모니아(NH3)로 변환시키는 가수분해유닛과 생성된 황화수소와 암모니아를 제거하는 산성가스 제거유닛을 포함하는 정제유닛; 정제유닛에서 정제된 합성가스에 함유된 일산화탄소를 물과 반응시켜 수소와 이산화탄소로 변환시키고 생성된 수소와 이산화탄소를 분리하는 변성/분리유닛을 더 포함하고, 상기 이산화탄소 압축유닛은 상기 변성/분리유닛에 분리된 이산화탄소를 포집하여 압축할 수 있다.The purification apparatus includes a hydrolysis unit for converting sulfur monoxide (COS) and hydrogen cyanide (HCN) contained in syngas from which fly ash is removed into hydrogen sulfide (H2S) and ammonia (NH3), and hydrogen sulfide and ammonia A purification unit including an acidic gas removal unit; Further comprising: a denaturing / separating unit for reacting the carbon monoxide contained in the purified syngas in the purification unit with water to convert it into hydrogen and carbon dioxide, and separating the generated hydrogen and carbon dioxide, and the carbon dioxide compacting unit is connected to the denaturing / Separated carbon dioxide can be captured and compressed.

상기 이산화탄소 압축유닛에서 압축된 이산화탄소를 상기 플라이애쉬 집진유닛으로 공급하기 위한 이산화탄소 공급유로가 마련되고, 상기 이산화탄소 공급유로는 상기 이산화탄소 압축유닛에서 이산화탄소를 외부로 이송하기 위한 이산화탄소 이송유로에서 분기될 수 있다.A carbon dioxide supply channel for supplying carbon dioxide compressed by the carbon dioxide compression unit to the fly ash dust collecting unit is provided and the carbon dioxide supply channel may be branched from the carbon dioxide transfer channel for transferring carbon dioxide to the outside in the carbon dioxide compression unit .

상기 이산화탄소 압축유닛에서 압축된 이산화탄소를 상기 플라이애쉬 집진유닛으로 공급하기 위한 이산화탄소 공급유로가 마련되고, 상기 이산화탄소 공급유로는 상기 이산화탄소 압축유닛과 연통될 수 있다.A carbon dioxide supply passage for supplying carbon dioxide compressed by the carbon dioxide compression unit to the fly-ash dust collecting unit is provided, and the carbon dioxide supply passage can communicate with the carbon dioxide compression unit.

상기 플라이애쉬 집진유닛은, 상기 가스화유닛에서 배출된 합성가스를 정제하여 플라이애쉬를 분리하는 필터; 상기 필터로부터 플라이애쉬를 공급받아 감압하는 제1용기; 상기 제1용기로부터 플라이애쉬를 공급받아 냉각 및 감압하는 제2용기; 상기 제2용기로부터 플라이애쉬를 공급받아 냉각하는 제3용기를 포함하고, 상기 이산화탄소 압축유닛에서 압축된 이산화탄소는 상기 필터, 상기 제1용기, 상기 제2용기 및 상기 제3용기로 각각 공급될 수 있다.Wherein the flyash dust collection unit comprises: a filter for purifying the syngas discharged from the gasification unit to separate fly ash; A first vessel for receiving and reducing the fly ash from the filter; A second vessel for receiving and cooling the fly ash from the first vessel and for reducing the pressure; Wherein the carbon dioxide compressed by the carbon dioxide compression unit is supplied to the filter, the first vessel, the second vessel, and the third vessel, respectively, have.

상기 이산화탄소 공급유로는 메인공급유로와 상기 메인공급유로에서 분기된 분기공급유로를 포함하고, 상기 메인공급유로와 상기 분기공급유로에는 압력조절기 및 히터가 각각 설치될 수 있다.The carbon dioxide supply passage includes a main supply passage and a branch supply passage branched from the main supply passage, and a pressure regulator and a heater may be respectively installed in the main supply passage and the branch supply passage.

본 발명의 실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템은, 플라이애쉬(Fly Ash)를 분리하여 집진하는 플라이애쉬 집진유닛으로 이산화탄소 압축유닛에서 압축된 이산화탄소를 공급한다. 그러면, 가스화유닛에서 발생되는 원시 합성가스에는 이산화탄소가 많이 함유되게 되고, 원시 합성가스에 함유된 이산화탄소는 이산화탄소 압축유닛에서 완전하게 정제된다. 그러므로, 원시 합성가스의 정제효율이 향상됨과 동시에 순수 이산화탄소의 수거효율이 향상될 수 있다.The coal gasification combined cycle power generation system according to an embodiment of the present invention supplies compressed carbon dioxide from a carbon dioxide compression unit to a flyash dust collection unit for collecting and collecting fly ash. Then, the raw syngas generated in the gasification unit contains a large amount of carbon dioxide, and the carbon dioxide contained in the raw syngas is completely purified in the carbon dioxide compression unit. Therefore, the refining efficiency of the raw syngas can be improved and the collection efficiency of the pure carbon dioxide can be improved.

그리고, 이산화탄소는 합성가스에 함유된 일산화탄소를 이산화탄소와 수소로 변환시키는 변성/변환유닛의 반응환경에 아무런 영향을 끼치지 않으므로, 변성/분리유닛에서 생성되는 수소와 이산화탄소의 정제효율이 향상될 수 있다.Since the carbon dioxide has no influence on the reaction environment of the conversion / conversion unit for converting the carbon monoxide contained in the synthesis gas into carbon dioxide and hydrogen, the purification efficiency of hydrogen and carbon dioxide produced in the conversion / separation unit can be improved .

그리고, 종래의 석탄가스화 복합발전 시스템의 공기분리유닛에서 생성된 저온의 질소를 가스화유닛 이외의 다른 사용처에 사용할 수 있으므로, 에너지를 효율적으로 사용할 있다.Since the low-temperature nitrogen generated in the air separation unit of the conventional coal gasification combined cycle power generation system can be used for use other than the gasification unit, energy can be efficiently used.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템의 구성을 보인 도.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템의 구성을 보인 도.1 is a view showing a configuration of a coal gasification combined cycle power generation system according to a first embodiment of the present invention;
2 is a view showing a configuration of a coal gasification combined cycle power generation system according to a second embodiment of the present invention;

본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.It should be noted that, in the specification of the present invention, the same reference numerals as in the drawings denote the same elements, but they are numbered as much as possible even if they are shown in different drawings.

한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of the terms described in the present specification should be understood as follows.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.The word " first, "" second," and the like, used to distinguish one element from another, are to be understood to include plural representations unless the context clearly dictates otherwise. The scope of the right should not be limited by these terms.

"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the terms "comprises" or "having" does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목 각각 뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.It should be understood that the term "at least one" includes all possible combinations from one or more related items. For example, the meaning of "at least one of the first item, the second item and the third item" means not only the first item, the second item or the third item, but also the second item and the second item among the first item, Means any combination of items that can be presented from more than one.

"위에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우 뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.The term "above" means not only when a configuration is formed directly on top of another configuration, but also when a third configuration is interposed between these configurations.

이하에서는, 본 발명의 실시예들에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a coal gasification combined cycle power generation system according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템의 구성을 보인 도이다.1 is a view showing a configuration of a coal gasification combined cycle power generation system according to a first embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템(100)은 가스화유닛(110)을 포함할 수 있다. 가스화유닛(110)은 건조된 미분탄과 함께 증기와 산화제인 산소를 공급받을 수 있으며, 미분탄을 연소하여 일산화탄소와 수소로 이루어진 가연성 가스인 원시(Raw) 합성가스를 생성할 수 있다. 원시 합성가스에는 이산화탄소, 황화카르보닐(COS) 및 황화수소가 포함될 수 있으며, 이산화탄소, 황화카르보닐(COS) 및 황화수소가 산성 가스이다.As shown, the coal gasification combined cycle power generation system 100 according to the first embodiment of the present invention may include a gasification unit 110. The gasification unit 110 can receive the steam and the oxidant oxygen together with the dried pulverized coal, and burns the pulverized coal to produce a raw synthetic gas which is a combustible gas composed of carbon monoxide and hydrogen. The raw syngas may include carbon dioxide, carbonyl sulfide (COS) and hydrogen sulfide, and carbon dioxide, carbonyl sulfide (COS), and hydrogen sulfide are acidic gases.

석탄을 가스화하여 많은 양의 합성가스를 생성하기 위해서는 가스화유닛(110)을 고온 고압의 조건으로 유지해야 한다. 이로 인해, 가스화유닛(110)의 온도를 석탄에 함유된 불연성 물질인 석탄 회분의 용융점(1200∼1600℃)으로 유지하여 가스화 반응의 효율을 향상시킨다.In order to gasify the coal to produce a large amount of synthesis gas, the gasification unit 110 must be maintained under high-temperature and high-pressure conditions. Thus, the temperature of the gasification unit 110 is maintained at the melting point (1200 to 1600 ° C) of the coal ash, which is an incombustible substance contained in coal, to improve the efficiency of the gasification reaction.

석탄에는 불연소 물질인 석탄 회분이 대략 2∼20％ 정도 함유되어 있다.Coal contains approximately 2 to 20% of coal ash, which is a non-combustible material.

석탄 회분의 대략 20％는 고온의 연소열에 의해 용융되며, 여러 입자가 응결된 슬래그(Slag)가 되어 물과 함께 가스화유닛(110)의 하부와 연통 설치된 호퍼(미도시)를 통하여 외부로 배출될 수 있다.Approximately 20% of the coal ash is melted by the heat of combustion at a high temperature and the slag becomes a slag in which various particles are condensed and discharged to the outside through a hopper (not shown) communicated with the lower part of the gasification unit 110 together with water .

그리고, 석탄 회분의 나머지 대략 80％는 각 입자별로 연소되어 합성가스의 흐름에 따라 비산한다. 비산하는 석탄 회분에 플라이애쉬(Fly Ash)가 함유되어 있으며, 플라이애쉬는 알루미나와 실리카가 주성분으로 콘크리트의 혼화재로 주로 사용된다.The remaining 80% of the coal ash is burned by each particle and scattered according to the flow of the synthesis gas. Fly ash is contained in scattering coal ash, and fly ash is mainly used as an admixture of concrete as main component of alumina and silica.

가스화유닛(110)에서 생성된 원시 합성가스는 정제장치(120)를 흐르면서 정제될 수 있다. 정제장치(120)는 플라이애쉬 집진유닛(130), 정제유닛(140), 변성/분리유닛(150) 및 이산화탄소 압축유닛(160) 등을 포함할 수 있다.The raw syngas produced in the gasification unit 110 may be purified while flowing through the purification apparatus 120. The purification apparatus 120 may include a flyash dust collection unit 130, a purification unit 140, a denaturation / separation unit 150, and a carbon dioxide compression unit 160.

플라이애쉬 집진유닛(130)은 원시 합성가스에 함유된 플라이애쉬를 분리한 후, 집진하여 제거할 수 있으며, 필터(131), 제1용기(132), 제2용기(133), 제3용기(134) 및 배출용기(135)를 포함할 수 있다.The fly ash dust collecting unit 130 can separate and remove the fly ash contained in the raw syngas, and can filter and remove the filter 131, the first container 132, the second container 133, (134) and a discharge vessel (135).

필터(131)는 일측이 가스화유닛(110)과 연통될 수 있으며, 가스화유닛(110)에서 유입된 원시 합성가스에 함유된 플라이애쉬를 분리할 수 있다. 필터(131)에서 플라이애쉬가 제거된 합성가스는 정제유닛(140)으로 공급되거나, 필요에 따라 가스화유닛(110)으로 재유입될 수 있다.The filter 131 can communicate with the gasification unit 110 on one side and can separate the fly ash contained in the raw syngas introduced from the gasification unit 110. The synthesis gas from which the fly ash has been removed from the filter 131 may be supplied to the purification unit 140 or may be reintroduced into the gasification unit 110 as required.

필터(131)에서 분리된 플라이애쉬는 제1용기(132)로 유입되어 감압되고, 제1용기(132)에서 감압된 플라이애쉬는 제2용기(133)로 유입되어 냉각 및 감압된다. 그리고, 제2용기(133)의 플라이애쉬는 제3용기(134)로 유입되어 감압되며, 제3용기(134)의 플라이애쉬는 배출용기(135)로 유입되어 저장탱크(미도시)측으로 배출된다.The fly ash separated from the filter 131 flows into the first vessel 132 and is depressurized. The fly ash decompressed in the first vessel 132 flows into the second vessel 133 and is cooled and decompressed. The fly ash of the second container 133 flows into the third container 134 and is decompressed. The fly ash of the third container 134 flows into the discharge container 135 and is discharged to the storage tank (not shown) do.

즉, 원시 합성가스에 함유된 플라이애쉬는 플라이애쉬 집진유닛(130)에서 분리된 후, 순차적으로 감압되어 집진된다. 이때, 필터(131)와 제1용기(132) 사이, 제1용기(132)와 제2용기(133) 사이, 제2용기(133)와 제3용기(134) 사이 및 제3용기(134)와 배출용기(135) 사이에는 밸브(137)가 각각 설치될 수 있으며, 밸브(137)는 필터(131)와 제1용기(132) 사이, 제1용기(132)와 제2용기(133) 사이, 제2용기(133)와 제3용기(134) 사이 및 제3용기(134)와 배출용기(135) 사이를 각각 선택적으로 개폐할 수 있다.That is, the fly ash contained in the raw syngas is separated from the fly-ash dust collecting unit 130, and thereafter is sequentially decompressed and collected. At this time, the gap between the filter 131 and the first container 132, between the first container 132 and the second container 133, between the second container 133 and the third container 134, A valve 137 may be provided between the filter 131 and the first container 132 and between the first container 132 and the second container 133 And between the second container 133 and the third container 134, and between the third container 134 and the discharge container 135, respectively.

플라이애쉬 집진유닛(130)은 제1보조필터(139a), 제2보조필터(139b) 및 제3보조필터(139c)를 더 포함할 수 있다. 제1보조필터(139a)는 필터(131)와 제1용기(132)의 플라이애쉬를 필요에 따라 정제하여 순환시킬 수 있고, 제2보조필터(139b)는 제2용기(133)와 배출용기(135)의 플라이애쉬를 필요에 따라 정제하여 순환시킬 수 있으며, 제3보조필터(139c)는 제2용기(133)와 제3용기(134)의 플라이애쉬를 필요에 따라 정제하여 순환시킬 수 있다.The fly ash dust collecting unit 130 may further include a first auxiliary filter 139a, a second auxiliary filter 139b, and a third auxiliary filter 139c. The first auxiliary filter 139a can purify and circulate the fly ash of the filter 131 and the first vessel 132 as necessary and the second auxiliary filter 139b can circulate the fly ash of the filter 131 and the first vessel 132, The fly ash of the second container 133 and the third container 134 may be purified and circulated as necessary. The third auxiliary filter 139c may circulate the fly ash of the second container 133 and the third container 134, have.

정제유닛(140)은 플라이애쉬가 제거된 합성가스에 함유된 황화카르보닐(COS)과 시안화 수소(HCN)를 황화수소(H2S)와 암모니아(NH3)로 변환시키는 가수분해유닛, 황화수소 및 암모니아를 합성가스로부터 분리하는 산성가스 제거유닛을 포함할 수 있다.The purification unit 140 is a unit for synthesizing carbon monoxide sulfide (COS) and hydrogen cyanide (HCN) contained in syngas from which fly ash is removed, a hydrolysis unit for converting hydrogen sulphide (H2S) and ammonia (NH3), hydrogen sulfide and ammonia And an acid gas removing unit for separating the gas from the gas.

정제유닛(140)에서 정제된 합성가스는 변성/분리유닛(150)으로 유입될 수 있으며, 변성/분리유닛(150)은 합성가스 중에 함유된 일산화탄소를 물과 반응시켜 수소와 이산화탄소로 변환시키고, 생성된 수소와 이산화탄소를 분리할 수 있다.The syngas purified in the purification unit 140 may be introduced into the denaturing / separating unit 150, which converts the carbon monoxide contained in the syngas to water and hydrogen and carbon dioxide, The generated hydrogen and carbon dioxide can be separated.

그리고 이산화탄소 압축유닛(160)은 변성/분리유닛(150)에서 분리된 이산화탄소를 포집 및 압축할 수 있고, 압축된 이산화탄소는 별도의 저장탱크(미도시) 측으로 이송될 수 있다.Then, the carbon dioxide compression unit 160 can collect and compress the carbon dioxide separated in the denaturing / separating unit 150, and the compressed carbon dioxide can be transferred to a separate storage tank (not shown).

이산화탄소를 포함한 산 성분이 제거된 순수 합성가스는 연소기(171)로 유입될 수 있고, 연소기(171)는 순수 합성가스를 연소할 수 있다. 그리고, 순수 합성가스의 연소시 발생되는 고온 및 고압의 연소배기가스에 의하여 가스터빈(173)이 구동하면서, 발전기(미도시)를 구동한다.The pure synthesis gas from which the acid component including carbon dioxide has been removed can be introduced into the combustor 171, and the combustor 171 can combust pure syngas. Then, the gas turbine 173 is driven by the high-temperature and high-pressure combustion exhaust gas generated in the combustion of the pure syngas to drive the generator (not shown).

연소기(171)에서 발생된 연소배기가스는 가스터빈(173)을 구동시킨 후, 가스터빈(173)에서 고온의 배기가스로 배출될 수 있고, 가스터빈(173)에서 배출된 연소배기가스의 배기가스는 폐열회수 보일러(미도시)로 유입되어 증기를 발생시키는 열원으로 작용할 수 있다.The combustion exhaust gas generated in the combustor 171 can be discharged to the hot exhaust gas from the gas turbine 173 after driving the gas turbine 173 and the exhaust gas from the exhaust gas exhausted from the gas turbine 173 And may act as a heat source that flows into the waste heat recovery boiler (not shown) and generates steam.

그리고, 상기 폐열회수 보일러에서 생성된 증기는 상기 증기터빈을 구동시킬 수 있고, 상기 증기터빈의 구동에 의하여 발전기가 발전을 하는 것이다. 상기 폐열회수 보일러에서 증기 생성에 사용된 연소배기가스의 배기가스는 상기 폐열회수 보일러의 내부에 설치된 탈질(脫窒)모듈(미도시) 등에 의해 정제된 후, 대기로 배출될 수 있다.The steam generated in the waste heat recovery boiler can drive the steam turbine, and the generator generates electricity by driving the steam turbine. The exhaust gas of the combustion exhaust gas used for generating steam in the waste heat recovery boiler may be refined by a denitration module (not shown) installed inside the waste heat recovery boiler, and then discharged to the atmosphere.

전술한 바와 같이, 필터(131)에서 분리된 플라이애쉬는 순차적으로 감압된 후 집진되므로, 필터(131), 제1용기(132)와 제2용기(133)와 제3용기(134)의 내부를 적절하게 감압시켜야 한다.As described above, since the fly ash separated from the filter 131 is sequentially decompressed and then collected, the filter 131, the inside of the first container 132, the second container 133, and the third container 134 Should be suitably decompressed.

본 발명의 제1실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템(100)은 이산화탄소 압축유닛(160)에서 압축된 이산화탄소를 이용하여 필터(131)와 제1용기(132)와 제2용기(133)와 제3용기(134)의 내부를 감압할 수 있다.The coal gasification combined cycle power generation system 100 according to the first embodiment of the present invention uses the carbon dioxide compressed in the carbon dioxide compression unit 160 to filter the filter 131, the first vessel 132, the second vessel 133, The inside of the third container 134 can be depressurized.

압축된 이산화탄소를 필터(131)와 제1용기(132)와 제2용기(133)와 제3용기(134)로 공급하기 위하여, 이산화탄소 공급유로(CSL)가 설치될 수 있고, 이산화탄소 공급유로(CSL)는 이산화탄소 압축유닛(160)에서 압축된 이산화탄소를 외부로 이송하기 위한 이산화탄소 이송유로(CTL)에서 분기될 수 있다.A carbon dioxide supply passage CSL may be provided to supply the compressed carbon dioxide to the filter 131 and the first container 132, the second container 133 and the third container 134, CSL may be branched from the carbon dioxide transfer passage (CTL) for transferring the carbon dioxide compressed in the carbon dioxide compression unit 160 to the outside.

이산화탄소 압축유닛(160)의 이산화탄소는 필터(131) 및 제1 내지 제3용기(132, 133, 134)로 각각 공급될 수 있다. 이를 위하여, 이산화탄소 공급유로(CSL)는 메인공급유로(MSL)와 분기공급유로(BSL)를 포함할 수 있다. 메인공급유로(MSL)는 제3용기(134)로 이산화탄소를 공급할 수 있고, 분기공급유로(BSL)는 필터(131)와 제1용기(132)로 이산화탄소를 공급할 수 있다.The carbon dioxide in the carbon dioxide compression unit 160 may be supplied to the filter 131 and the first to third vessels 132, 133, and 134, respectively. For this purpose, the carbon dioxide supply passage CSL may include a main supply passage MSL and a branch supply passage BSL. The main supply line MSL can supply carbon dioxide to the third vessel 134 and the branch supply line BSL can supply carbon dioxide to the filter 131 and the first vessel 132.

그런데, 선택적으로 개폐되는 밸브(137) 및 제1 내지 제3보조필터(139a, 139b, 139c)에 의하여 필터(131)와 제1용기(132), 제1용기(132)와 제2용기(133), 제2용기(133)와 제3용기(134) 및 제3용기(134)와 배출용기(135)는 상호 연통되므로, 이산화탄소는 필터(131) 및 제1 내지 제3용기(132, 133, 134)로 각각 공급되는 것이다.The filter 131 and the first container 132, the first container 132, and the second container 132, which are selectively opened and closed by the valve 137 and the first to third auxiliary filters 139a, 139b, The second container 133 and the third container 134 and the third container 134 and the discharge container 135 are in communication with each other so that the carbon dioxide is supplied to the filter 131 and the first to third containers 132, 133 and 134, respectively.

분기공급유로(BSL)를 통하여 필터(131)와 제1용기(132)로 공급되는 이산화탄소의 압력은 메인공급유로(MSL)를 통하여 제3용기(134)로 공급되는 이산화탄소의 압력에 비하여 높아야 함은 당연하다.The pressure of the carbon dioxide supplied to the filter 131 and the first vessel 132 through the branch supply passage BSL must be higher than the pressure of the carbon dioxide supplied to the third vessel 134 through the main supply passage MSL Of course.

그리고, 플라이애쉬 집진유닛(130)으로 공급되는 이산화탄소의 압력을 조절하기 위하여, 메인공급유로(BSL) 및 분기공급유로(BSL)에는 압력조절기(181)가 설치될 수 있고, 히터(183)가 설치될 수 있다.The main supply passage BSL and the branch supply passage BSL may be provided with a pressure regulator 181 and a heater 183 may be provided to regulate the pressure of the carbon dioxide supplied to the fly- Can be installed.

본 발명의 제1실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템(100)은 플라이애쉬를 분리하여 집진하는 플라이애쉬 집진유닛(130)으로 이산화탄소 압축유닛(160)에서 압축된 이산화탄소를 공급한다. 그러면, 가스화유닛(110)에서 발생되는 원시 합성가스에는 이산화탄소가 많이 함유되게 되고, 원시 합성가스에 함유된 이산화탄소는 변성/분리유닛(150)에 순수 합성가스와 분리된 후, 이산화탄소 압축유닛(160)에서 완전하게 정제된다. 그러므로, 원시 합성가스의 정제효율이 향상됨과 동시에 순수 이산화탄소의 수거효율이 향상된다.The coal gasification combined cycle power generation system 100 according to the first embodiment of the present invention supplies compressed carbon dioxide from the carbon dioxide compression unit 160 to a fly ash dust collecting unit 130 for collecting and collecting fly ash. Then, the raw syngas generated in the gasification unit 110 contains a large amount of carbon dioxide, the carbon dioxide contained in the raw syngas is separated from the pure syngas in the denitration / separation unit 150, and then the carbon dioxide compression unit 160 ). ≪ / RTI > Therefore, the refining efficiency of the raw syngas is improved and the collection efficiency of the pure carbon dioxide is improved.

그리고, 이산화탄소는 합성가스에 함유된 일산화탄소를 이산화탄소와 수소로 변환시키는 변성/변환유닛(150)의 반응환경에 아무런 영향을 끼치지 않으므로, 변성/분리유닛(150)에서 생성되는 수소와 이산화탄소의 정제효율이 향상된다.Since the carbon dioxide has no influence on the reaction environment of the denaturing / converting unit 150 for converting the carbon monoxide contained in the syngas into carbon dioxide and hydrogen, the purification of hydrogen and carbon dioxide produced in the denaturing / separating unit 150 The efficiency is improved.

그리고, 종래의 석탄가스화 복합발전 시스템의 공기분리유닛에서 생성된 저온의 질소를 가스화유닛 이외의 다른 사용처에 사용할 수 있으므로, 에너지를 효율적으로 사용할 수 있다.Since the low-temperature nitrogen generated in the conventional air separation unit of the coal gasification combined cycle power generation system can be used in a place other than the gasification unit, energy can be efficiently used.

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템의 구성을 보인 도로서, 제1실시예와의 차이점만을 설명한다.FIG. 2 is a view showing a configuration of a coal gasification combined cycle power generation system according to a second embodiment of the present invention, and only differences from the first embodiment will be described.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템(200)은 이산화탄소 공급유로(CSL)가 이산화탄소 압축유닛(260)에서 분기될 수 있다. 그 이외의 구성은 제1실시예와 동일하다.As shown in the figure, in the coal gasification combined cycle power generation system 200 according to the second embodiment of the present invention, the carbon dioxide supply passage (CSL) may be branched in the carbon dioxide compression unit 260. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Will be clear to those who have knowledge of. Therefore, the scope of the present invention is defined by the appended claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

110: 가스화유닛
120: 정제장치
130: 플라이애쉬 집진유닛
140: 정제유닛
150: 변성/분리유닛
160: 이산화탄소 압축유닛
171: 연소기
173: 가스터빈110: Gasification unit
120: Purification device
130: fly ash collecting unit
140: Purification unit
150: denaturation / separation unit
160: carbon dioxide compression unit
171: Combustor
173: Gas turbine

Claims (6)

미분탄을 공급받아 합성가스를 생성하는 가스화유닛;
상기 가스화유닛으로부터 합성가스를 공급받아 합성가스에 함유된 플라이애쉬(Fly Ash)를 제거하는 플라이애쉬 집진유닛과 플라이애쉬가 제거된 합성가스에 함유된 이산화탄소를 압축하는 이산화탄소 압축유닛을 포함하는 정제장치;
상기 정제장치에서 정제된 합성가스를 연료로 구동하면서 발전기를 구동시키는 가스터빈을 포함하며,
상기 이산화탄소 압축유닛에서 압축된 이산화탄소를 이용하여 상기 플라이애쉬 집진유닛의 압력을 단계적으로 감압하는 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합발전 시스템.A gasification unit that receives the pulverized coal to produce a synthesis gas;
And a carbon dioxide compression unit for compressing carbon dioxide contained in the syngas from which fly ash has been removed and a fly ash collection unit for receiving a syngas from the gasification unit to remove fly ashes contained in the synthesis gas, ;
And a gas turbine for driving the generator while driving the purified syngas in the refiner,
And the pressure of the fly-ash dust collecting unit is reduced stepwise by using the carbon dioxide compressed by the carbon dioxide compression unit. 제1항에 있어서,
상기 정제장치는 플라이애쉬가 제거된 합성가스에 함유된 일산화황(COS)과 시안화수소(HCN)를 황화수소(H2S)와 암모니아(NH3)로 변환시키는 가수분해유닛과 생성된 황화수소와 암모니아를 제거하는 산성가스 제거유닛을 포함하는 정제유닛;
정제유닛에서 정제된 합성가스에 함유된 일산화탄소를 물과 반응시켜 수소와 이산화탄소로 변환시키고 생성된 수소와 이산화탄소를 분리하는 변성/분리유닛을 더 포함하고,
상기 이산화탄소 압축유닛은 상기 변성/분리유닛에 분리된 이산화탄소를 포집하여 압축하는 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합발전 시스템.The method according to claim 1,
The purification apparatus includes a hydrolysis unit for converting sulfur monoxide (COS) and hydrogen cyanide (HCN) contained in syngas from which fly ash is removed into hydrogen sulfide (H2S) and ammonia (NH3), and hydrogen sulfide and ammonia A purification unit including an acidic gas removal unit;
Further comprising a denaturation / separation unit for converting the carbon monoxide contained in the purified syngas in the purification unit into water, hydrogen and carbon dioxide, and separating the generated hydrogen and carbon dioxide,
Wherein the carbon dioxide compression unit collects the separated carbon dioxide in the denaturing / separating unit and compresses the collected carbon dioxide. 제1항에 있어서,
상기 이산화탄소 압축유닛에서 압축된 이산화탄소를 상기 플라이애쉬 집진유닛으로 공급하기 위한 이산화탄소 공급유로가 마련되고,
상기 이산화탄소 공급유로는 상기 이산화탄소 압축유닛에서 이산화탄소를 외부로 이송하기 위한 이산화탄소 이송유로에서 분기된 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합발전 시스템.The method according to claim 1,
A carbon dioxide supply passage for supplying carbon dioxide compressed by the carbon dioxide compression unit to the fly-ash dust collecting unit is provided,
Wherein the carbon dioxide supply passage is branched from the carbon dioxide transfer passage for transferring carbon dioxide to the outside from the carbon dioxide compression unit. 제1항에 있어서,
상기 이산화탄소 압축유닛에서 압축된 이산화탄소를 상기 플라이애쉬 집진유닛으로 공급하기 위한 이산화탄소 공급유로가 마련되고,
상기 이산화탄소 공급유로는 상기 이산화탄소 압축유닛과 연통된 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합발전 시스템.The method according to claim 1,
A carbon dioxide supply passage for supplying carbon dioxide compressed by the carbon dioxide compression unit to the fly-ash dust collecting unit is provided,
And the carbon dioxide supply passage is in communication with the carbon dioxide compression unit. 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 플라이애쉬 집진유닛은, 상기 가스화유닛에서 배출된 합성가스를 정제하여 플라이애쉬를 분리하는 필터; 상기 필터로부터 플라이애쉬를 공급받아 감압하는 제1용기; 상기 제1용기로부터 플라이애쉬를 공급받아 냉각 및 감압하는 제2용기; 상기 제2용기로부터 플라이애쉬를 공급받아 냉각하는 제3용기를 포함하고,
상기 이산화탄소 압축유닛에서 압축된 이산화탄소는 상기 필터, 상기 제1용기, 상기 제2용기 및 상기 제3용기로 각각 공급되는 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합발전 시스템.The method according to claim 3 or 4,
Wherein the flyash dust collection unit comprises: a filter for purifying the syngas discharged from the gasification unit to separate fly ash; A first vessel for receiving and reducing the fly ash from the filter; A second vessel for receiving and cooling the fly ash from the first vessel and for reducing the pressure; And a third vessel for receiving and cooling the fly ash from the second vessel,
And the carbon dioxide compressed in the carbon dioxide compression unit is supplied to the filter, the first vessel, the second vessel, and the third vessel, respectively. 제5항에 있어서,
상기 이산화탄소 공급유로는 메인공급유로와 상기 메인공급유로에서 분기된 분기공급유로를 포함하고,
상기 메인공급유로와 상기 분기공급유로에는 압력조절기 및 히터가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합발전 시스템.6. The method of claim 5,
Wherein the carbon dioxide supply passage includes a main supply passage and a branch supply passage branched from the main supply passage,
And a pressure regulator and a heater are installed in the main supply passage and the branch supply passage, respectively.
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