KR101546373B1 - 석탄 가스화기용 연료분사장치의 운용방법 및 석탄 가스화기용 연료분사장치 - Google Patents

석탄 가스화기용 연료분사장치의 운용방법 및 석탄 가스화기용 연료분사장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 석탄 가스화기용 연료분사장치의 운용방법 및 석탄 가스화기용 연료분사장치에 관한 것으로서, 상기 산화제의 유입량 및 상기 복수 개의 선회기들 중 특정 선회기를 선정할 수 있도록 구비되는 컨트롤 유닛의 입력부를 통해 상기 미분탄의 종류, 상기 미분탄의 유입량 및 상기 가스화 생성물질의 요구 수율을 입력하는 단계; 상기 컨트롤 유닛에 기 저장된 데이터베이스를 통해 상기 특정 선회기를 선정하고, 상기 산화제 유입량을 선정하여 출력부를 통해 출력하는 단계; 및 선정된 유입량의 상기 산화제를 상기 산화제관에 공급하고, 선정된 상기 특정 선회기를 상기 냉각바디에 설치하여 상기 석탄 가스화기용 연료분사장치를 작동시키는 단계를 포함한다.

Description

석탄 가스화기용 연료분사장치의 운용방법 및 석탄 가스화기용 연료분사장치{Operating method of Fuel injection device for Coal Gasifier and Fuel injection device for Coal Gasifier}
본 발명은 석탄 가스화기용 연료분사장치 및 이를 구비하는 석탄 가스화설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미분탄과 산화제의 혼합특성을 향상시켜 수율이 향상된 가스화 생성물질을 생성하여 분사할 수 있는 석탄 가스화기용 연료분사장치의 운용방법 및 석탄 가스화기의 연료분사장치에 관한 것이다.
미분탄 버너는 기존 석탄화력 발전소와 산업용 보일러에서 실제로 연료의 연소를 수행하는 핵심적인 설비이다. 그런데 최근에 미분탄 버너는 이산화탄소 배출과, 연료비 절감을 해결해야 하는 문제점을 갖고 있다.
이산화탄소는 기후 변화에 가장 큰 원인이며, 이산화탄소의 최대 배출지인 화력발전소 및 산업용 보일러에서 이산화탄소 배출의 저감이 절실히 요구되고 있다. 또한, 화석 연료는 매장량이 한정되어 있기 때문에 연료비를 저감시킬 수 있는 기술 개발도 요구되고 있다.
청정 석탄 이용기술(clean coal using technology)은 전술한 바와 같은 문제들을 해결하도록 집중적인 기술 개발이 이루어지고 있는 분야이다. 이들 기술은 대부분의 전처리 및 분무가 용이한 미분탄을 이용하거나, 슬러리(slurry) 방식의 가스화를 추진하고 있다.
그런데 미분탄을 이용하는 경우에는 미분탄이 공급되는 과정에서 골고루 분포되지 않거나 산화제와 고루 혼합되지 않을 수 있고, 석탄 슬러리를 이용하는 경우에는 석탄 슬러리와 산화제가 효과적으로 빠르게 혼합되지만 석탄 슬러리가 공급되는 관(노즐)에 조금씩 남아 유로가 막히는 문제점이 발생된다.
이러한 문제점을 해소하기 위해서, 스월러를 연료분자장치에 설치하기도 하지만, 스월러에서 분사되는 미분탄/산화제 혼합물의 스월링 범위가 한정적이어서, 다양한 미분탄 종류, 미분탄 유입량, 최종 생성물의 수율을 커버하기 어려운 단점이 있다.
대한민국등록특허 제10-1281578호
본 발명은 미분탄과 산화제의 혼합특성을 향상시켜 수율이 향상된 가스화 생성물질을 생성하여 분사할 수 있는 석탄 가스화기용 연료분사장치의 운용방법 및 석탄 가스화기의 연료분사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 산화제관 및 미분탄관, 상기 산화제관 및 상기 미분탄관을 냉각시키도록 상기 산화제관 및 상기 미분탄관을 둘러싸며 형성되는 냉각바디와, 산화제 및 미분탄이 토출되며 생성되는 가스화 생성물질이 선회류를 형성할 수 있도록 상기 냉각바디에 선택적으로 착탈 가능하게 설치되는 복수 개의 선회기들을 포함하는 석탄 가스화기용 연료분사장치의 운용방법에 있어서, 상기 산화제의 유입량 및 상기 복수 개의 선회기들 중 특정 선회기를 선정할 수 있도록 구비되는 컨트롤 유닛의 입력부를 통해 상기 미분탄의 종류, 상기 미분탄의 유입량 및 상기 가스화 생성물질의 요구 수율을 입력하는 단계; 상기 컨트롤 유닛에 기 저장된 데이터베이스를 통해 상기 특정 선회기를 선정하고, 상기 산화제 유입량을 선정하여 출력부를 통해 출력하는 단계; 및 선정된 유입량의 상기 산화제를 상기 산화제관에 공급하고, 선정된 상기 특정 선회기를 상기 냉각바디에 설치하여 상기 석탄 가스화기용 연료분사장치를 작동시키는 단계를 포함하는 석탄 가스화기용 연료분사장치의 운용방법을 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은, 산화제관 및 미분탄관, 상기 산화제관 및 상기 미분탄관을 냉각시키도록 상기 산화제관 및 상기 미분탄관을 둘러싸며 형성되는 냉각바디와, 산화제 및 미분탄이 토출되며 생성되는 가스화 생성물질이 선회류를 형성할 수 있도록 상기 냉각바디에 선택적으로 착탈 가능하게 설치되는 복수 개의 선회기들을 포함하는 석탄 가스화기용 연료분사장치에 있어서, 상기 산화제의 유입량 및 상기 복수 개의 선회기들 중 특정 선회기를 선정하는 컨트롤 유닛을 더 포함하며, 상기 컨트롤 유닛은, 상기 미분탄의 종류, 상기 미분탄의 유입량 및 상기 가스화 생성물질의 요구 수율을 입력하는 입력부; 및 기 저장된 데이터베이스를 통해 상기 미분탄의 종류, 상기 미분탄의 유입량 및 상기 가스화 생성물질의 요구 수율로부터 선정된 상기 특정 선회기 및 상기 산화제의 유입량을 출력해내는 출력부를 포함하는 석탄 가스화기용 연료분사장치를 제공한다.
본 발명에 따른 석탄 가스화기용 연료분사장치의 운용방법 및 석탄 가스화기용 연료분사장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 미분탄 유입량, 미분탄 종류, 산화제 유입량 및 선회기 종류에 따른 가스화 생성물질의 수율에 대한 데이터베이스가 구비되어 있으며, 석탄 가스화기용 연료분사장치를 작동하기 전 기 저장된 데이터베이스를 활용하여 미분탄 유입량, 미분탄 종류 및 가스화 생성물질의 요구 수율을 입력하면 이에 대한 산화제 유입량 및 선회기의 종류를 선정할 수 있어 최적의 상태로 석탄 가스화기용 가스화 생성물질을 생성할 수 있다. 이에 따라 석탄 가스화기용 연료분사장치의 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
둘째, 선회기에 의해 생성되는 선회류의 선회율에 따른 복수 개의 선회기들을 구비하고, 선회기의 외주면과 선회기가 설치되는 냉각바디의 내주면에 나사산들을 형성하여 선회기가 냉각바디에 착탈 할 수 있는 구조이다. 특히, 가스화 생성물질의 수율에 따라 선회기를 교체할 수 있어 상기 석탄 가스화기용 연료분사장치의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 산화제가 공급되는 산화제관의 입구측에 댐퍼를 형성함으로써, 산화제관의 개폐 면적을 조절할 수 있어 실제 가스화 생성물질의 수율이 요구 수율에 도달하지 않으면 산화제 유입량을 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 석탄 가스화기용 연료분사장치의 구성이 도시된 블록도이다.
도 2는 도 1에 따른 석탄 가스화기용 연료분사장치의 구조가 도시된 단면도이다.
도 3 내지 도 5는 도 1에 따른 석탄 가스화기용 연료분사장치에 설치되는 선회기의 다양한 실시 형태가 도시된 것이다.
도 6은 도 1 따른 석탄 가스화기용 연료분사장치의 운용방법에 대해 도시한 흐름도이다.
도 1 내지 도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄 가스화기용 연료분사장치(100)가 도시되어 있다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄 가스화기용 연료분사장치(100)를 살펴보면, 상기 석탄 가스화기용 연료분사장치(100)는, 산화제관(110), 미분탄관(120), 냉각바디(130), 산화기(140)들 및 컨트롤 유닛(150)을 포함한다. 상기 산화제관(110)은 산화제가 공급되어 토출되는 유로가 형성된 관이다. 상기 산화제관(110)은 길이 방향을 따라 중공이 형성된 원통형으로 형성되는 것이 일반적이나, 이에 한정되지 않고 단면이 사각형 또는 삼각형 등 다양한 형상의 단면을 갖는 관으로 형성될 수도 있다. 본 실시예에서는 상기 산화제관(110)이 도면에 도시된 바와 같이 원통형으로 형성된다. 상기 산화제관(110)을 통해 공급되어 토출되는 산화제로는 산소(O2), 공기 또는 스팀(steam) 중 어느 하나이거나, 혹은 모두 공급될 수도 있다.
상기 산화제관(110)의 입구측에는 상기 산화제관(110)으로 공급되는 상기 산화제의 유입량을 증가 또는 감소시킬 수 있도록 댐퍼(111)가 설치된다. 상기 댐퍼(111)는 상기 산화제관(110)을 개방하거나 차폐하는데, 상기 댐퍼(111)에 의한 상기 산화제관(110)의 개폐 면적을 조절하여 상기 산화제관(110)으로 공급되는 상기 산화제의 유입량을 증가 또는 감소시킬 수 있다. 이에 대해서는 후술에서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
상기 미분탄관(120)은 미분탄이 공급되어 토출되는 유로가 형성된 관이다. 상기 미분탄관(120)은 상기 산화제관(110)과 마찬가지로 길이 방향을 따라 중공이 형성된 원통형으로 형성되는 것이 일반적이나, 이에 한정되지 않고 단면이 사각형 또는 삼각형 등 다양한 형상의 단면을 갖는 관으로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 산화제관(110)과 마찬가지로 상기 미분탄관(120)도 원통형으로 형성된다.
도 2를 참조하여 보면, 상기 미분탄관(120)이 상기 산화제관(110)에 끼워진 형태로 도시되어 있으나, 이는 본 실시예에 해당하는 것일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 미분탄관(120) 및 상기 산화제관(110)은 나란하게 배치되어 구비될 수도 있다.
상기 냉각바디(130)는 상기 산화제관(110) 및 상기 미분탄관(120)을 둘러싸며 형성되어 상기 산화제관(110) 및 상기 미분탄관(120)을 냉각시킨다. 상기 산화제관(110) 및 상기 미분탄관(120)은 상기 산화제 및 상기 미분탄의 유동에 의해 온도가 상승하게 된다. 따라서 상기 냉각바디(130)에 의해 상기 산화제관(110) 및 상기 미분탄관(120)을 냉각시킨다.
상기 냉각바디(130)는 이중관 구조로 형성된다. 상기 냉각바디(130)는 상기 산화제관(110) 및 상기 미분탄관(120)을 둘러싸는 제1 냉각수유로관(131) 및 상기 제1 냉각수유로관(131)을 둘러싸며, 일 단이 상기 냉각수유로관(131)의 일 단과 연통되는 제2 냉각수유로관(133)을 포함한다.
상기 제2 냉각수유로관(133)에는 상기 냉각수가 공급되는 제1 노즐(132)이 설치되고, 상기 제1 냉각수유로관(131)에는 유동하면서 온도가 상승된 상기 냉각수를 배출하는 제2 노즐(134)이 설치된다. 즉, 상기 냉각수가 상기 제1 노즐(132)을 통해 상기 제2 냉각수유로관(133)으로 공급되어 상기 제1 냉각수유로관(131)으로 유동하면서 상기 산화제관(110) 및 상기 미분탄관(120)과 열교환하여 상기 산화제관(110) 및 상기 미분탄관(120)을 냉각시키고 온도가 상승된 냉각수가 상기 제1 냉각수유로관(131)에 설치된 상기 제2 노즐(134)을 통해 배출된다.
한편, 상기 제1 냉각수유로관(131)의 일 단부의 내주면에는 후술될 상기 선회기(140)가 착탈 가능하게 결합될 수 있도록 설정 깊이만큼 제1 나사산(131a)이 형성된다. 보다 구체적으로는 상기 산화제관(110) 및 상기 미분탄관(120)을 통해 유동된 상기 산화제 및 상기 미분탄이 토출되는 측에 형성된다. 상기 제1 나사산(131a)이 형성되는 깊이는 상기 선회기(140)의 높이와 대응되거나, 상기 선회기(140)의 높이보다 더 길게 형성될 수도 있다.
상기 선회기(140)는 상기 냉각바디(130)에 착탈 가능하게 결합된다. 보다 구체적으로는 상기 산화제 및 상기 미분탄이 토출되는 측으로 결합된다. 상기 산화제 및 상기 미분탄은 상기 산화제관(110) 및 상기 미분탄관(120)으로 토출되면서 혼합된다. 상기 선회기(140)가 상기 냉각바디(130)에 착탈 가능하게 결합됨으로써, 상기 산화제관(110) 및 상기 미분탄관(120)에서 토출되는 상기 산화제 및 상기 미분탄이 선회류를 형성하여 상기 산화제 및 상기 미분탄의 혼합특성이 향상된다.
상기 선회기(140)는 길이 방향을 따라 중공이 형성된 원통형 형태의 몸체를 포하며, 상기 몸체의 외주면에는 제2 나사산(141)이 형성된다. 상기 선회기(140)의 외주면에 상기 제2 나사산(141)이 형성됨으로써, 상기 제2 나사산(141)과 상기 제1 나사산(131a)의 나사 결합으로 상기 선회기(140)가 상기 냉각바디(130)에 착탈 가능하게 설치된다.
한편, 상기 중공을 통해 상기 산화제관(110) 및 상기 미분탄관(120)에서 토출된 상기 산화제와 상기 미분탄이 상기 선회기(140)를 통해 선회류를 형성하여 혼합되면서 상기 가스화 생성물질로 생성되어 토출된다. 즉, 상기 선회기(140)의 내주면에는 선회류 형성을 위한 선회류 유도 블레이드(143)들이 설치된다.
상기 선회류 유도 블레이드(143)들은 상기 선회기(140)의 내주면에 둘레 방향을 따라 상호 이격되어 복수 개 형성된다. 상기 각 선회류 유도 블레이드(143)는 상기 선회기(140)의 중심축을 기준으로 설정 경사 각도(θ)만큼 경사지게 형성된다. 따라서 상기 산화제와 상기 미분탄이 혼합되어 생성된 상기 가스화 생성물질은 상기 선회기(140)에 형성된 상기 선회류 유도 블레이트(143)들에 의해 유동 경로가 안내되고, 상기 선회기(140)를 통해 토출되는 상기 가스화 생성물질은 선회류의 형태로 토출된다. 상기 선회류 유도 블레이드(143)들의 경사를 결정하는 설정 경사 각도(θ)에 따라 상기 선회기(140)의 선회율이 결정된다. 하나의 상기 선회기(140)에 형성되는 복수 개의 상기 선회류 유도 블레이드(143)는 모두 동일한 설정 경사 각도(θ)만큼 경사져 설치된다.
상기 선회기(140)는 상기 선회기(140)를 통해 토출되는 상기 가스화 생성물질의 선회율에 따라 복수 개로 분류된다. 전술한 바와 같이, 상기 선회류 유도 블레이드(143)들의 상기 설정 경사 각도(θ)에 따라 상기 각 선회기(140)에서 요구되는 선회율이 결정되므로, 상기 각 선회기마다 설치된 상기 선회류 유도 블레이드들의 설정 경사 각도는 모두 다르다.
도 4 및 도 5에는 상기 선회기(140, 140a)의 각기 다른 실시 형태에 따른 상기 선회기(140, 140a)의 단면도가 도시되어 있다. 도 4 및 도 5를 참조하여 보면, 상기 각 선회기(140, 140a)에 형성된 상기 선회류 유도 블레이드(143, 143a)들은 서로 다른 설정 경사 각도(θ, θ`)로 형성된 것을 알 수 있다. 도 4에 도시된 상기 선회기(140)에 형성된 상기 선회류 유도 블레이드(143)들의 설정 경사 각도(θ,)는 도 5에 도시된 상기 선회기(140a)에 형성된 상기 선회류 유도 블레이드(143a)들의 설정 경사 각도(θ`)보다 더 작게 형성된 것을 알 수 있다. 상기 선회류 유도 블레이드의 경사 각도가 작을수록 선회반경이 작기 때문에 선회류를 형성하며 유동되는 시간이 짧아 선회율도 낮아진다. 반면, 상기 선회류 유도 블레이드들의 설정 경사 각도가 클수록 선회반경이 크기 때문에 선회류를 형성하며 유동되는 시간이 길이 선회율도 높아진다.
도면에는 두 가지 형태의 상기 선회기(140, 140a)들만 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예시적으로 상기 설정 경사 각도(θ, θ`)는 10°내지 80°의 범위에서 선정되며, 10° 내지 30°단위로 상기 선회류 유도 블레이드들을 제작할 수 있다.
한편, 상기 선회기(140)의 내주면에는 센서(145)가 더 설치될 수 있다. 상기 센서(145)는 상기 가스화 생성물질의 수율을 측정하여 상기 가스화 생성물질의 수율이 상기 요구 수율의 설정 오차 범위 내에 포함되는지의 여부를 판단하기 위해 구비된다.
상기 컨트롤 유닛(150)은 상기 산화제관(110)에 공급될 상기 산화제의 유입량 및 상기 복수 개의 선회기들 중 특정 선회기를 선정하기 위해 구비된다. 상기 컨트률 유닛(150)은 입력부(151), 데이터베이스(152) 및 출력부(153)를 포함한다. 상기 컨트롤 유닛(150)으로 상기 산화제의 유입량 및 상기 특정 선회기를 선정하기 위해 상기 입력부(151)를 통해서는 상기 미분탄의 종류, 상기 미분탄의 유입량 및 상기 가스화 생성물질의 요구 수율을 입력한다.
상기 데이터베이스(152)에는 실험을 통해 도출된 상기 미분탄의 종류, 상기 미분탄의 유입량, 상기 산화제의 유입량 및 상기 선회기들의 종류에 따른 상기 가스화 생성물질의 수율이 데이터로 저장된다. 따라서 상기 입력부(151)를 통해 상기 미분탄의 종류, 상기 미분탄의 유입량 및 상기 가스화 생성물질의 요구 수율을 입력하면 상기 데이터베이스(152)를 통해 상기 산화제 유입량 및 상기 특정 선회기를 선정할 수 있다.
상기 데이터베이스(152)를 기초로 상기 산화제 유입량 및 상기 특정 선회기가 선정되면 상기 출력부(153)를 통해 출력해내어, 작업자는 출력된 정보를 통해 상기 산화제관(110)에 선정된 유입량의 상기 산화제를 공급하고, 상기 냉각바디(130)에 선정된 상기 특정 산화기(140)를 설치한다. 상기 데이터베이스(1520는 램(RAM)과 같은 메모리 도는 어플리케이션의 형태로 제공될 수도 있다.
상기 컨트롤 유닛(150)은 노트북, 데스크탑 또는 무선 단말기로 적용될 수 있다. 이때, 상기 입력부(151)는 키보드 또는 터치패드이며, 상기 출력부(153)는 모니터 또는 디스플레이 패널일 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄 가스화기용 연료분사장치의 운용방법에 대해 도시되어 있다. 전술한 상기 석탄 가스화기용 연료분사장치(100)의 운용방법을 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
상기 석탄 가스화기용 연료분사장치(100)를 작동시키기 위해서는 먼저, 컨트롤 유닛(150)의 입력부(151)를 통해 미분탄의 종류, 미분탄의 유입량 및 가스화 생성물질의 요구 수율을 입력한다. (S105 단계) 상기 컨트롤 유닛(150)은 기 저장된 데이터베이스(152)에 기초하여 입력된 상기 미분탄의 종류, 미분탄의 유입량 및 가스화 생성물질의 요구 수율에 따른 산화제의 유입량 및 복수 개의 선회기들 중 특정 선회기(140)를 선정하고,(S110 단계) 상기 컨트롤 유닛(150)의 출력부(153)를 통해 출력한다.
사용자는 상기 출력부(153)를 통해 출력된 정보를 확인하여, 선정된 상기 특정 선회기(140)를 상기 석탄 가스화기용 연료분사장치(100)의 냉각바디(130)에 설치하고, 선정된 유입량의 상기 산화제를 산화제관(110)으로 공급한다. 이와 동시에, 미분탄관(120)으로 상기 미분탄을 동시에 공급한 후, 상기 석탄 가스화기용 연료분사장치(100)를 작동시킨다.
상기 석탄 가스화기용 연료분사장치(100)가 작동되면, 상기 산화제관(110) 및 상기 미분탄관(120)으로 공급된 상기 산화제 및 상기 미분탄이, 상기 산화제관(110) 및 상기 미분탄관(120)을 유동하여 토출되고, 상기 특정 선회기(140)를 유동하면서 선회류를 형성하면서 혼합되어 상기 가스화 생성물질을 생성한다. 이때, 상기 특정 선회기(140)에는 센서(145)가 구비되어 있어 상기 특저 선회기(140)를 통해 토출되는 상기 가스화 생성물질의 수율을 측정한다.(S115 단계)
상기 센서(145)를 통해 측정된 상기 가스화 생성물질의 수율을 상기 컨트롤 유닛(150)의 입력부를 통해 입력된 상기 가스화 생성물질의 요구 수율(이하, 요구 수율)과 비교하여 측정된 상기 가스화 생성물질의 수율이 상기 요구 수율의 설정 오차범위 내에 속하는지를 판단한다.(S120 단계)
이때, 상기 가스화 생성물질의 수율이 상기 요구 수율의 설정 오차범위 내에 속하지 않으면, 상기 산화제의 유입량을 설정 범위 내에서 증가 또는 감소시켜 상기 산화제 유입량을 조절한다.(S125 단계) 상기 산화제의 유입량을 조절하는 것은 상기 산화제관(110)에 설치된 댐퍼(111)에 의해 이루어진다. 상기 댐퍼(111)는 전술한 바와 같이 상기 산화제관(110)의 입구측에 설치되어 상기 산화제관(110)의 개폐 면적을 조절하여 상기 산화제관(110)으로 공급되는 상기 산화제의 유입량이 증가 또는 감소되도록 조절한다.
상기 산화제의 유입량을 설정 범위 내에서 증가 또는 감소시켜 조절하면서 생성된 상기 가스화 생성물질의 수율이 상기 요구 수율에 속하는지 판단한다.(S130 단계) 상기 산화제의 유입량을 조절하면서도 상기 가스화 생성물질의 수율이 상기 요구 수율의 설정 오차범위에 속하지 않으면, 상기 냉각바디(130)에 설치된 상기 특정 선회기를 교체한다.(S135 단계) 이때 교체되는 선회기는 상기 냉각바디(130)에 설치되어 있던 선회기보다 선회율이 높은 선회기를 선정하여 교체한다.(S135 단계)
교체된 선회기를 상기 냉각바디(130)에 재설치 후, 상기 석탄 가스화기용 연료분사장치(100)를 작동하여 상기 가스화 생성물질의 수율이 상기 요구 수율의 설정 오차범위에 속하는지 판단한다.(S140 단계)
상기 가스화 생성물질의 수율이 상기 요구 수율의 설정 오차범위에 포함되면 생성된 상기 가스화 생성물질을 분사하고(S145 단계), 만약 상기 가스화 생성물질의 수율이 상기 요구 수율의 설정 오차범위에 포함되지 않는다면 전술한 상기 산화제의 유입량을 증가 또는 감소시켜 조절(S125 단계) 및 상기 선회기의 교체(S140 단계)를 반복하여 상기 가스화 생성물질의 수율을 상기 요구 수율의 설정 오차범위에 포함되도록 조절한 후, 생성된 상기 가스화 생성물질을 연료로 분사한다.
상기의 설명에서는 상기 가스화 생성물질의 수율이 상기 요구 수율의 설정 오차범위에 속할 때까지 상기 산화제의 유입량을 조절하거나, 상기 선회기를 교체하면서 보정한 후, 생성된 상기 가스화 생성물질을 연료로 분사하는 것을 예로 들어 설명하였다. 그러나 이에 한정되지 않고, 상기 석탄 가스화기용 연료분사장치의 작동 중에도 상기 가스화 생성물질의 수율을 상기 요구 수율의 설정 오차범위에 포함하도록 보정할 수도 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 석탄 가스화기용 연료분사장치
110: 산화제관 111: 댐퍼
120: 미분탄관 130: 냉각바디
131: 제1 냉각수유로관 133: 제2 냉각수유로관
132: 제1 노즐 134: 제2 노즐
133a: 제1 나사산
140: 선회기 141: 제2 나사산
143: 선회류 유도 블레이드 150: 컨트롤 유닛
151: 제1 입력부 152: 데이터베이스
153: 출력부

Claims (13)

  1. 산화제관 및 미분탄관, 상기 산화제관 및 상기 미분탄관을 냉각시키도록 상기 산화제관 및 상기 미분탄관을 둘러싸며 형성되는 냉각바디와, 산화제 및 미분탄이 토출되며 생성되는 가스화 생성물질이 선회류를 형성할 수 있도록 상기 냉각바디에 선택적으로 착탈 가능하게 설치되는 복수 개의 선회기들을 포함하는 석탄 가스화기용 연료분사장치의 운용방법에 있어서,
    상기 산화제의 유입량 및 상기 복수 개의 선회기들 중 특정 선회기를 선정할 수 있도록 구비되는 컨트롤 유닛의 입력부를 통해 상기 미분탄의 종류, 상기 미분탄의 유입량 및 상기 가스화 생성물질의 요구 수율을 입력하는 단계;
    상기 컨트롤 유닛에 기 저장된 데이터베이스를 통해 상기 특정 선회기를 선정하고, 상기 산화제 유입량을 선정하여 출력부를 통해 출력하는 단계; 및
    선정된 유입량의 상기 산화제를 상기 산화제관에 공급하고, 선정된 상기 특정 선회기를 상기 냉각바디에 설치하여 상기 석탄 가스화기용 연료분사장치를 작동시키는 단계를 포함하는 석탄 가스화기용 연료분사장치의 운용방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 석탄 가스화기용 연료분사장치를 작동시키는 단계는,
    상기 특정 선회기를 통해 토출되는 상기 가스화 생성물질의 수율을 측정하여, 상기 가스화 생성물질이 상기 요구 수율의 설정 오차범위에 포함되지 않으면, 상기 산화제관을 통해 공급되는 상기 산화제 유입량을 설정 범위 내에서 증가 또는 감소시키는 제1 보정단계를 포함하는 석탄 가스화기용 연료분사장치의 운용방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 석탄 가스화기용 연료분사장치를 작동시키는 단계는,
    상기 제1 보정단계 이후, 상기 가스화 물질의 수율을 재 측정하여 상기 가스화 물질의 수율이 상기 요구 수율이 설정 오차범위에 포함되지 않으면, 상기 복수 개의 선회기들 중 다른 특정 선회기를 선정하여 설치하는 제2 보정단계를 포함하는 석탄 가스화기용 연료분사장치의 운용방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 보정단계에서 선정되는 상기 다른 특정 선회기는, 상기 출력부를 통해 출력하는 단계에서 선정되는 상기 특정 선회기보다 선회율이 높은 것인 석탄 가스화기용 연료분사장치의 운용방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 석탄 가스화기용 연료분사장치를 작동시키는 단계에서는,
    상기 선회기에서 토출되는 상기 가스화 생성 물질의 수율이 상기 요구 수울의 설정 오차 범위에 포함할 때가지 상기 제1 보정단계 및 상기 제2 보정단계를 반복하는 석탄 가스화기용 연료분사장치의 운용방법.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 산화제관에는 댐퍼가 설치되며,
    상기 제1 보정단계에서 상기 산화제 유입량을 설정 범위내에서 증가 또는 감소시킬 수 있도록 상기 댐퍼로 상기 산화제관의 개폐 면적을 조절하는 석탄 가스화기용 연료분사장치의 운용방법.
  7. 산화제관 및 미분탄관, 상기 산화제관 및 상기 미분탄관을 냉각시키도록 상기 산화제관 및 상기 미분탄관을 둘러싸며 형성되는 냉각바디와, 산화제 및 미분탄이 토출되며 생성되는 가스화 생성물질이 선회류를 형성할 수 있도록 상기 냉각바디에 선택적으로 착탈 가능하게 설치되는 복수 개의 선회기들을 포함하는 석탄 가스화기용 연료분사장치에 있어서,
    상기 산화제의 유입량 및 상기 복수 개의 선회기들 중 특정 선회기를 선정하는 컨트롤 유닛을 더 포함하며,
    상기 컨트롤 유닛은,
    상기 미분탄의 종류, 상기 미분탄의 유입량 및 상기 가스화 생성물질의 요구 수율을 입력하는 입력부; 및
    기 저장된 데이터베이스를 통해 상기 미분탄의 종류, 상기 미분탄의 유입량 및 상기 가스화 생성물질의 요구 수율로부터 선정된 상기 특정 선회기 및 상기 산화제의 유입량을 출력해내는 출력부를 포함하는 석탄 가스화기용 연료분사장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 각 선회기는,
    내부에 중공이 형성되며, 외주면에 나사산이 형성된 몸체; 및
    상기 내부에 선회류를 유도할 수 있도록 둘레 방향을 따라 상호 이격되어 설치된 복수 개의 선회류 유도 블레이드들을 포함하는 석탄 가스화기용 연료분사장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 복수 개의 선회기들은 상기 선회류의 선회율에 따라 분류되며, 상기 각 선회기의 상기 선회류 유도 블레이드들의 경사각도에 따라 상기 선회율이 상이한 석탄 가스화기용 연료분사장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 각 선회기에는 토출되는 상기 가스화 생성물질의 수율을 측정할 수 있도록 설치되는 센서를 더 포함하는 석탄 가스화기용 연료분사장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 산화제관은 개폐 면적을 조절할 수 있는 댐퍼를 포함하며,
    상기 센서를 통해 측정된 상기 가스화 생성물질의 수율이 상기 요구 수율의 설정 오차범위에 포함되지 않으면, 상기 산화제관을 통해 공급되는 상기 산화제 유입량을 설정 범위 내에서 증가 또는 감소시키기 위해 상기 산화제관의 개폐 면적을 조절할 수 있는 석탄 가스화기용 연료분사장치.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 냉각바디는 이중관 구조를 가지며,
    상기 이중관 구조는,
    상기 산화제관 및 상기 미분탄관을 둘러싸는 제1 냉각수유로관; 및
    상기 제1 냉각수유로관을 둘러싸며, 일 단이 상기 제1 냉각수유로관의 일 단과 연통되는 제2 냉각수유로관을 포함하는 석탄 가스화기용 연료분사장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 냉각수유로관의 일 단부 내주면에는 상기 나사산과 체결 결합될 수 있도록 설정 길이만큼 나사산이 형성되는 석탄 가스화기용 연료분사장치.
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