KR101619325B1 - apparus and process - Google Patents

apparus and process Download PDF

Info

Publication number
KR101619325B1
KR101619325B1 KR1020150166221A KR20150166221A KR101619325B1 KR 101619325 B1 KR101619325 B1 KR 101619325B1 KR 1020150166221 A KR1020150166221 A KR 1020150166221A KR 20150166221 A KR20150166221 A KR 20150166221A KR 101619325 B1 KR101619325 B1 KR 101619325B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
control device
oxygen concentration
flow control
storage tank
Prior art date
Application number
KR1020150166221A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
홍성구
최선화
이태호
강구
Original Assignee
한국농어촌공사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국농어촌공사 filed Critical 한국농어촌공사
Priority to KR1020150166221A priority Critical patent/KR101619325B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101619325B1 publication Critical patent/KR101619325B1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02—Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C10J3/20—Apparatus; Plants
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/82—Gas withdrawal means
    • C10J3/84—Gas withdrawal means with means for removing dust or tar from the gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/02—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C5/00—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C7/00—Methods or apparatus for discharging liquefied, solidified, or compressed gases from pressure vessels, not covered by another subclass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0916—Biomass
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/25—Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)

Abstract

The present invention relates to a producing apparatus of fuel gas using biomass synthetic gas and an operating method thereof and, more specifically, to a producing apparatus of fuel gas using biomass synthetic gas, which can replace conventional heating energy by producing combustible fuel gas using biomass of wood chips, wood pellets and rice straws, and to an operating method thereof.

Description

바이오매스 합성가스를 이용한 연료용 가스의 생산장치 및 그 운전 방법{apparus and process}Apparatus for producing fuel gas using biomass syngas and method of operating the same -

본 발명은 바이오매스 합성가스를 이용한 연료용 가스의 생산장치 및 그 운전 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 우드칩, 우드펠렛 및 볏짚의 바이오매스를 가연성 연료 가스를 생산하고, 기존의 난방용 에너지를 대체할 수 있는 바이오매스 합성가스를 이용한 연료용 가스의 생산장치 및 그 운전 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for producing a fuel gas using biomass synthesis gas and a method of operating the same, and more particularly, to a system and method for producing a fuel gas using biomass synthesis gas, And more particularly, to an apparatus for producing a fuel gas using an alternative biomass synthesis gas and a method of operating the same.

바이오매스 가스화는 열화학적 공정의 한 종류로서, 가연성 물질을 완전연소를 위한 이론공기량보다 적은 양의 공기 혹은 산화제를 공급하여 일산화탄소와 수소, 그리고 소량의 메탄으로 구성되는 합성가스를 생산하는 공정이다. 바이오매스 합성가스에는 타르와 분진이 포함되어 이를 기존의 가스연료를 이용하는 설비에 적용하기 위해서는 정제과정이 요구된다.Biomass gasification is a type of thermochemical process that produces a syngas composed of carbon monoxide, hydrogen, and a small amount of methane by supplying an amount of air or oxidant that is less than the theoretical air volume for complete combustion of the combustible material. Biomass syngas includes tar and dust, and purification processes are required to apply it to existing gaseous fuels.

가스화를 통해 생산되는 가스는 내연기관, 가스터빈, 버너 등에 적용이 가능하나 천연가스나 액화석유가스(LPG) 등에 비해 발열량이 낮은 단점이 있으며, 가스화 반응기의 운전 조건에 따라서는 가연성 성분의 농도가 낮아져 연소가 곤란한 경우도 발생한다.Gas produced by gasification can be applied to internal combustion engines, gas turbines, burners, etc. However, it has a disadvantage in that it generates less heat than natural gas or liquefied petroleum gas (LPG), and depending on the operating conditions of the gasification reactor, It may be difficult to burn.

가스화 공정을 적용하면 우드칩이나 우드펠렛과 같은 목질계 바이오매스와 볏짚이나 갈대 등의 초본계 바이오매스를 이용하여 저열량 합성가스를 생산할 수 있다. 바이오매스 합성가스의 일반적인 조성은 가연성 성분인 일산화탄소가 10~20%, 수소가 8~15%, 그리고 메탄이 최고 5% 정도를 차지하고 있고 나머지는 이산화탄소와 질소로 구성된다. 바이오매스 합성가스는 불균질한 연료의 특성으로 인해 가스 조성은 변하며 때로는 가연성 기체 조성이 낮아져 안정적인 연소가 어려울 수 있다.Gasification processes can produce low calorific syngas using woody biomass such as wood chips or wood pellets and herbaceous biomass such as rice straw or reed. Typical compositions of biomass syngas consist of 10 to 20% of carbon monoxide, 8 to 15% of hydrogen, and up to 5% of methane, while the rest are composed of carbon dioxide and nitrogen. Biomass syngas may change its gas composition due to the heterogeneous nature of the fuel, and sometimes its combustible gas composition may be low, making stable combustion difficult.

본 발명은 가스화 공정을 통해 생산되는 바이오매스 합성가스가 열량이 낮은 특성을 고려하여 농업시설 난방을 위한 연료로 사용하기 위한 방법을 제공하기 위한 것이다. The present invention provides a method for using a biomass synthesis gas produced through a gasification process as a fuel for heating an agricultural facility in consideration of a characteristic of low calorie.

본 발명의 과제의 해결수단은 Means for Solving the Problems of the Present Invention

합성가스를 제조할 수 있는 바이오매스가 저장된 바이오매스 가스화기; 상기 바이오매스 가스화기에 연결되어 있으며, 합성가스 중에 포함된 수분, 분진 및 타르 성분을 제거하는 가스응축 및 정제장치; 상기 가스응축 및 정제장치에 연결되어 있으며, 가스 정제 후에 합성가스에 함유된 산소가 일정 농도 이상인 경우 폭발의 위험성이 있으므로 폭발을 방지하도록 설치된 산소농도 검출 및 가스 흐름 제어장치; 상기 산소농도 검출 및 가스 흐름 제어장치에 연결되어 있으며, 저압의 가스가 저장될 수 있도록 설치된 가스 저장조; 상기 산소농도 검출 및 가스 흐름 제어장치에 연결되어 있으며, 상기 산소농도 검출 및 가스 흐름 제어장치의 내부에 함유된 산소 농도가 일정치 이상인 경우 상기 산소농도 검출 및 가스 흐름 제어장치의 합성가스를 가스 저장조로 보내지 않고 연돌장치로 보내 연료로 연소시킬 수 있도록 설치된 연돌장치; 상기 가스 저장조에 연결되어 있으며, 기체 연료 탱크로부터 소량의 가스를 혼합하여 발열량을 1,100 kcal/Nm3 이상으로 상승시키는 가스혼합 장치; 상기 가스혼합 장치에 연결되어 있으며, 가스 저장조에 저압으로 저장된 가스의 발열량을 조절하기 위하여 수소, 일산화탄소 및 메탄의 농도를 검출한 후, LPG 및 천연가스 중에서 선택된 발열량이 높은 상용가스를 공급할 수 있는 상용가스가 저장된 기체연료탱크; 상기 가스혼합 장치에 연결되어 있으며, 가스혼합 장치의 합성가스와 기체연료탱크의 상용가스가 충분한 혼합이 이루어지도록 설치된 안정화 탱크; 및 상기 안정화 탱크에 연결되어 있는 가스연료공급망 및 이용설비;로 이루어지도록 형성하여 달성하였다.A biomass gasifier storing biomass capable of producing a syngas; A gas condensing and purifying device connected to the biomass gasifier for removing moisture, dust, and tar components contained in the syngas; An oxygen concentration detection and gas flow control device connected to the gas condensing and purifying device and installed to prevent explosion when there is a risk of explosion when the concentration of oxygen contained in the synthesis gas is higher than a predetermined concentration after the gas purification; A gas storage tank connected to the oxygen concentration detection and gas flow control device and configured to store a low pressure gas; Wherein the oxygen concentration detecting and gas flow control device is connected to the oxygen concentration detecting and gas flow control device, and when the oxygen concentration contained in the oxygen concentration detecting and gas flow control device is equal to or more than a predetermined value, A stacking device installed in the stacking device so as to be able to combust as fuel; And a small amount of gas is mixed from the gas fuel tank to generate a calorific value of 1,100 kcal / Nm 3 Or more; And a control unit connected to the gas mixing unit for detecting the concentration of hydrogen, carbon monoxide and methane in order to control the calorific value of the gas stored in the gas reservoir at a low pressure, A gaseous fuel tank storing gas; A stabilization tank connected to the gas mixing device and installed so that the syngas of the gas mixing device and the commercial gas of the gaseous fuel tank are mixed sufficiently; And a gas fuel supply network and a utilization facility connected to the stabilization tank.

본 발명에 따르면 다양한 바이오매스로부터 저열량 합성가스를 생산한 후, 합성가스의 특성을 고려하고 안정적인 연소가 가능한 기존의 난방용 연료를 대체할 수 있으며, 화석연료 대체효과를 기대할 수 있고, 다양한 바이오매스를 활용함으로써 에너지 자급에 기여할 수 있다. 본 발명은 합성가스의 안정적인 활용을 위하여 LPG나 천연가스를 일정 양을 혼합하여 발열량을 높이고 안정적인 연소가 가능한 연료가스의 생산과 공급한다.According to the present invention, it is possible to produce a low-calorie syngas from a variety of biomass, to replace the conventional heating fuel capable of stable combustion considering the characteristics of the syngas, to replace fossil fuels, It can contribute to energy self-sufficiency. The present invention relates to the production and supply of fuel gas which can increase the calorific value and stably combust by mixing a certain amount of LPG or natural gas for stable utilization of syngas.

도 1은 가스화를 통한 합성가스의 생산과 상업용 기체 연료를 혼합한 연료 가스 생산에 대한 흐름도.
도 2는 가스화를 통한 합성가스의 생산과 상업용 기체 연료를 혼합한 연료 가스 생산에 대한 흐름도.1 is a flow chart of the production of syngas by gasification and the production of fuel gas by mixing a commercial gaseous fuel.
2 is a flow chart of the production of syngas by gasification and the production of fuel gas by mixing a commercial gaseous fuel.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings of preferred embodiments thereof.

명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.It is to be understood that the words or words used in the specification and claims are not to be construed in a conventional or dictionary sense and that the inventor can reasonably define the concept of a term in order to best explain its invention in the best possible way And should be construed in light of the meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

본 발명은 도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이 합성가스를 제조할 수 있는 바이오매스가 저장된 바이오매스 가스화기(1); 상기 바이오매스 가스화기(1)에 연결되어 있으며, 합성가스 중에 포함된 수분, 분진 및 타르 성분을 제거하는 가스응축 및 정제장치(2); 상기 가스응축 및 정제장치(2)에 연결되어 있으며, 가스 정제 후에 합성가스에 함유된 산소가 일정 농도 이상인 경우 폭발의 위험성이 있으므로 폭발을 방지하도록 설치된 산소농도 검출 및 가스 흐름 제어장치(3); 상기 산소농도 검출 및 가스 흐름 제어장치(3)에 연결되어 있으며, 저압의 가스가 저장될 수 있도록 설치된 가스 저장조(4); 상기 산소농도 검출 및 가스 흐름 제어장치(3)에 연결되어 있으며, 상기 산소농도 검출 및 가스 흐름 제어장치(3)의 내부에 함유된 산소 농도가 일정치 이상인 경우 상기 산소농도 검출 및 가스 흐름 제어장치(3)의 합성가스를 가스 저장조(4)로 보내지 않고 연돌장치(6)로 보내 연료로 연소시킬 수 있도록 설치된 연돌장치(6); 상기 가스 저장조(4)에 연결되어 있으며, 기체 연료 탱크(7)로부터 소량의 가스를 혼합하여 발열량을 1,100 kcal/Nm3 이상으로 상승시키는 가스혼합장치(5); 상기 가스혼합 장치(5)에 연결되어 있으며, 가스 저장조(4)에 저압으로 저장된 가스의 발열량을 조절하기 위하여 수소, 일산화탄소 및 메탄의 농도를 검출한 후, LPG 및 천연가스 중에서 선택된 발열량이 높은 상용가스를 공급할 수 있는 상용가스가 저장된 기체연료탱크(7); 상기 가스혼합장치(5)에 연결되어 있으며, 가스혼합장치(5)의 합성가스와 기체연료탱크(7)의 상용가스가 충분한 혼합이 이루어지도록 설치된 안정화 탱크(8); 및 상기 안정화 탱크(8)에 연결되어 있는 가스연료공급망 및 이용설비(9);로 이루어진 것을 특징으로 하는 바이오매스 합성가스를 이용한 연료용 가스의 생산장치에 관한 것이다.The present invention relates to a biomass gasifier (1) storing biomass capable of producing a syngas, as shown in Figs. 1 and 2; A gas condensing and purifying device (2) connected to the biomass gasifier (1) for removing water, dust and tar components contained in the synthesis gas; An oxygen concentration detection and gas flow control device (3) connected to the gas condensing and purifying device (2) and installed to prevent explosion when there is a risk of explosion when the concentration of oxygen contained in the synthesis gas is more than a predetermined concentration after gas purification; A gas storage tank (4) connected to the oxygen concentration detection and gas flow control device (3) and installed to store low pressure gas; Wherein the oxygen concentration detection and gas flow control device (3) is connected to the oxygen concentration detection and gas flow control device (3), and when the oxygen concentration contained in the oxygen concentration detection and gas flow control device (3) (6) installed to be capable of combusting the synthesis gas of the combustion gas (3) to the stacking device (6) without being sent to the gas storage tank (4); And a small amount of gas is mixed from the gas fuel tank 7 to generate a calorific value of 1,100 kcal / Nm 3 (5); The concentration of hydrogen, carbon monoxide and methane is detected in order to control the calorific value of the gas stored in the gas reservoir 4 at a low pressure in the gas reservoir 4, A gas fuel tank (7) storing a commercial gas capable of supplying gas; A stabilization tank 8 connected to the gas mixing device 5 and provided so that the syngas of the gas mixing device 5 and the commercial gas of the gas fuel tank 7 are mixed sufficiently; And a gas fuel supply network and a utilization facility (9) connected to the stabilization tank (8). The present invention relates to an apparatus for producing a fuel gas using biomass synthesis gas.

본 발명에 있어서 가스 저장조(4)는 저장조 내부의 산소 유입으로 인한 폭발을 방지하기 위하여 산소 센서와 유량 제어 설비를 갖춘 계측제어설비가 설치된 것을 특징으로 한다.In the present invention, the gas storage tank (4) is equipped with a metering control device having an oxygen sensor and a flow rate control device to prevent explosion due to oxygen inflow into the storage tank.

본 발명에 있어서 가스 저장조(4)는 합성가스의 발열량 변화를 완충하기 위하여 합성가스 생산량의 1/10 (부피%) 이상의 용량을 저장할 수 있는 것을 특징으로 한다.The gas storage tank 4 according to the present invention is characterized in that it is capable of storing a capacity of 1/10 (volume%) or more of the production amount of the synthesis gas in order to buffer the change in calorific value of the synthesis gas.

본 발명은 합성가스를 제조할 수 있는 바이오매스가 저장된 바이오매스 가스화기(1); 상기 바이오매스 가스화기(1)에 연결되어 있으며, 합성가스 중에 포함된 수분, 분진 및 타르 성분을 제거하는 가스응축 및 정제장치(2); 상기 가스응축 및 정제장치(2)에 연결되어 있으며, 가스 정제 후에 합성가스에 함유된 산소가 일정 농도 이상인 경우 폭발의 위험성이 있으므로 폭발을 방지하도록 설치된 산소농도 검출 및 가스 흐름 제어장치(3); 상기 산소농도 검출 및 가스 흐름 제어장치(3)에 연결되어 있으며, 저압의 가스가 저장될 수 있도록 설치된 가스 저장조(4); 상기 산소농도 검출 및 가스 흐름 제어장치(3)에 연결되어 있으며, 상기 산소농도 검출 및 가스 흐름 제어장치(3)의 내부에 함유된 산소 농도가 일정치 이상인 경우 상기 산소농도 검출 및 가스 흐름 제어장치(3)의 합성가스를 가스 저장조(4)로 보내지 않고 연돌장치(6)로 보내 연료로 연소시킬 수 있도록 설치된 연돌장치(6); 상기 가스 저장조(4)에 연결되어 있으며, 가스 저장조(4)에 저압으로 저장된 가스의 발열량을 조절하기 위하여 수소, 일산화탄소 및 메탄의 농도를 검출한 후, LPG 및 천연가스 중에서 선택된 발열량이 높은 상용가스를 공급하여 발열량을 1,100 kcal/Nm3 이상으로 상승시킬 수 있는 상용가스가 저장된 기체연료탱크(7); 및 상기 가스 저장조(4)에 연결되어 있는 가스연료공급망 및 이용설비(9);로 이루어진 것을 특징으로 하는 바이오매스 합성가스를 이용한 연료용 가스의 생산장치에 관한 것이다.The present invention relates to a biomass gasifier (1) storing biomass capable of producing syngas; A gas condensing and purifying device (2) connected to the biomass gasifier (1) for removing water, dust and tar components contained in the synthesis gas; An oxygen concentration detection and gas flow control device (3) connected to the gas condensing and purifying device (2) and installed to prevent explosion when there is a risk of explosion when the concentration of oxygen contained in the synthesis gas is more than a predetermined concentration after gas purification; A gas storage tank (4) connected to the oxygen concentration detection and gas flow control device (3) and installed to store low pressure gas; Wherein the oxygen concentration detection and gas flow control device (3) is connected to the oxygen concentration detection and gas flow control device (3), and when the oxygen concentration contained in the oxygen concentration detection and gas flow control device (3) (6) installed to be capable of combusting the synthesis gas of the combustion gas (3) to the stacking device (6) without being sent to the gas storage tank (4); The control unit 4 detects the concentration of hydrogen, carbon monoxide and methane in order to control the calorific value of the gas stored in the gas reservoir 4 at a low pressure in the gas reservoir 4, To provide a calorific value of 1,100 kcal / Nm 3 A gas fuel tank (7) storing a commercial gas which can be elevated above a predetermined temperature; And a gas fuel supply network and a utilization facility (9) connected to the gas reservoir (4). The present invention relates to an apparatus for producing a fuel gas using biomass synthesis gas.

도 1과 같이 본 발명에서 가스화기(1)는 바이오매스를 이용하여 합성가스를 생산하게 되며, 합성가스 중에 포함된 수분, 분진 및 타르 성분을 제거하는 가스응축 및 정제장치(2)를 거친 후, 저압의 가스 저장조(4)에 저장된다. 가스 정제 후에 합성가스 내 산소가 일정 농도 이상인 경우 폭발의 위험성이 있으므로, 이를 방지하기 위하여 산소농도 검출 및 가스 흐름 제어장치(3)를 설치한다. 산소 농도가 일정치 이상인 경우 합성가스는 저장조(4)로 가지 않고 연돌(6)로 보내어져 연소된다. 가스 저장조(4)에 저압으로 저장된 가스의 발열량을 조절하기 위하여 수소, 일산화탄소 및 메탄의 농도를 검출한 후, LPG나 천연가스와 같이 발열량이 높은 상용화된 별도의 기체연료탱크(7)로부터 소량의 가스를 혼합하여 발열량을 1,100 kcal/Nm3이상으로 상승시키는 가스혼합장치(5)가 설치되어 있다. 본 발명은 합성가스와 상용 가스와 충분한 혼합이 이루어지도록 안정화 탱크(8)를 갖는다.As shown in FIG. 1, the gasifier 1 of the present invention produces synthesis gas using biomass. After passing through the gas condensation and purification apparatus 2 for removing water, dust and tar components contained in the syngas, , And is stored in the gas storage tank 4 at a low pressure. When the concentration of oxygen in the synthesis gas is higher than a certain concentration after the gas purification, there is a risk of explosion. Therefore, the oxygen concentration detection and gas flow control device 3 is installed to prevent this. When the oxygen concentration is equal to or more than a predetermined value, the synthesis gas is sent to the stack 6 without burning to the storage tank 4 and burned. After the concentration of hydrogen, carbon monoxide and methane is detected in order to regulate the calorific value of the gas stored in the gas storage tank 4 at a low pressure, a small amount of gas is supplied from a commercial gaseous fuel tank 7 having a high calorific value such as LPG or natural gas And a gas mixing device 5 for mixing the gases to raise the calorific value to 1,100 kcal / Nm 3 or more. The present invention has a stabilization tank (8) so that sufficient mixing with synthesis gas and commercial gas can be achieved.

도 1과 같이 본 발명에서 본 발명에 있어서 가스 저장조(4)는 저장조 내부의 산소 유입으로 인한 폭발을 방지하기 위하여 산소 센서와 유량 제어 설비를 갖춘 계측제어설비가 설치된 것이 바람직하다.As shown in FIG. 1, in the present invention, the gas storage tank 4 is preferably provided with a metering control unit having an oxygen sensor and a flow rate control unit to prevent explosion due to oxygen inflow into the storage tank.

도 1과 같이 본 발명에 있어서 가스 저장조(4)는 합성가스의 발열량 변화를 완충하기 위하여 합성가스 생산량의 1/10 (부피%) 이상의 용량을 저장할 수 있는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 1, it is preferable that the gas storage tank 4 of the present invention is capable of storing a capacity of 1/10 (volume%) or more of the synthesis gas production amount in order to buffer the change in the calorific value of the synthesis gas.

본 발명은 바이오매스 합성가스의 열량 변화에 따른 연소의 불안정성을 회피하고 안정적인 연소가 가능토록 기존 상업용 기체 연료를 혼합하여 공급하는 설비와 그 운전 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a facility for mixing conventional commercial gaseous fuels so that stable combustion can be avoided by avoiding unstable combustion due to a change in the calorific value of the biomass synthesis gas and a method of operating the same.

도 2와 같이 본 발명은 상용 가스를 혼합하는 방법에 있어서 별도의 가스혼합장치(5)와 안정화 탱크(8)를 갖지 않고 저압 가스 저장조(4)에 상용가스를 직접 주입하여 발열량을 1,100 kcal/Nm3 이상으로 상승시킬 수 있는 방법에 관한 것이다.2, in the method of mixing commercial gas, a commercial gas is directly injected into the low-pressure gas storage tank 4 without using a separate gas mixing device 5 and a stabilization tank 8 to generate a calorific value of 1,100 kcal / Nm 3 Of the total amount of water.

본 발명은 합성가스 중에 수분과 타르가 저압 가스 저장조(4) 하부에서 축적되도록 유도하고, 제거하여 혼합 기체연료 배관이나 활용 설비의 운전 안정성을 제고하는 장치를 갖는 것이 바람직하다.It is preferable that the present invention has an apparatus for guiding and accumulating water and tar in the syngas in the lower portion of the low-pressure gas storage tank 4 and removing the mixed gas fuel pipe and the operation stability of the utilization equipment.

표1 은 합성가스 조성 예와 각각의 경우 프로판 가스로 구성되었다고 가정된 LPG를 부피비로 혼합하여 발열량을 1,100kcal/Nm3이상으로 조정한 예를 보여주고 있다. 가스화기(1)에서 생산된 합성가스의 조성이 양호하여 발열량이 사례 1과 같이 1,100kcal/Nm3 이상인 경우에는 별도의 가스 혼합이 요구되지 않으며, 사례 2, 3 및 4와 같이 발열량이 1,100 kcal/Nm3 이하인 경우 안정적인 연소와 발열량 확보를 위하여 보조 연료가 계산된 양만큼 주입, 혼합되어 이후 가스 활용 설비로 공급된다. 발열량의 조절을 위하여 천연가스를 이용할 수 있으며, 혼합 비율은 천연가스의 발열량을 고려하여 결정한다. 또한 혼합되는 LPG의 조성이 다른 경우 프로판과 부탄 등의 성분비와 이에 따른 발열량을 고려하여 혼합비율을 결정한다.Table 1 shows an example of the syngas composition example and the case where LPG is assumed to be composed of propane gas in each case, and the calorific value is adjusted to 1,100 kcal / Nm3 or more by mixing at a volume ratio. The composition of the syngas produced in the gasifier (1) was good and the calorific value was 1,100 kcal / Nm 3 , The gas mixture is not required. When the calorific value is less than 1,100 kcal / Nm 3 as in cases 2, 3 and 4, the supplementary fuel is injected and mixed by the calculated amount for stable combustion and heat generation, Equipment. Natural gas can be used to control the calorific value, and the mixing ratio is determined considering the calorific value of natural gas. When the composition of the mixed LPG is different, the blending ratio is determined by taking into consideration the composition ratio of propane and butane, and the calorific value.

합성가스 가연성분 농도에 따른 사례별 LPG 가스  Synthetic gas LPG gas by case according to flammable concentration 가스 종류 및
발열량
(kcal/Nm3)Gas type and
Calorific value
(kcal / Nm3) 사례 1Case 1 사례 2Case 2 사례 3Case 3 사례 4Case 4 농도density 발열량Calorific value 농도density 발열량Calorific value 농도density 발열량Calorific value 농도density 발열량Calorific value CO : 2,874CO: 2,874 16.0%16.0% 460 460 12.0%12.0% 345  345 16.0%16.0% 460  460 10.0%10.0% 287 287 H2 : 2,447 H2: 2,447 16.0%16.0% 392  392 12.0%12.0% 294  294 15.0%15.0% 367    367 10.0%10.0% 245 245 CH4 : 8,099 CH4: 8,099 4.0%4.0% 324  324 3.0%3.0% 243  243 3.0%3.0% 243  243 3.0%3.0% 243 243 합성가스 발열량Syngas calorific value 1,175 1,175 881  881 1,070 1,070 775 775 C3H8 : 20,660 C3H8: 20,660 0.0%0.0% -      - 1.1%1.1% 227  227 0.2%0.2% 41    41 1.6%1.6% 331 331 LPG 혼합후 발열량Calorific value after mixing LPG 1,175 1,175 1,109 1,109 1,111 1,111 1,106 1,106

1: 가스화기 2: 가스응축 및 정제장치
3: 산소농도 검출 및 가스 흐름 제어장치 4: 가스 저장조
5: 가스혼합 장치 6: 연돌장치
7: 기체연료탱크 8: 안정화 탱크
9: 가스연료공급망 및 이용설비1: Gasifier 2: Gas condensing and purifying device
3: Oxygen concentration detection and gas flow control device 4: Gas storage tank
5: gas mixing device 6: stacking device
7: Gaseous fuel tank 8: Stabilization tank
9: Gas Fuel Supply Network and Facilities

Claims (4)

합성가스를 제조할 수 있는 바이오매스가 저장된 바이오매스 가스화기(1);
상기 바이오매스 가스화기(1)에 연결되어 있으며, 합성가스 중에 포함된 수분, 분진 및 타르 성분을 제거하는 가스응축 및 정제장치(2); 상기 가스응축 및 정제장치(2)에 연결되어 있으며, 가스 정제 후에 합성가스에 함유된 산소가 일정 농도 이상인 경우 폭발의 위험성이 있으므로 폭발을 방지하도록 설치된 산소농도 검출 및 가스 흐름 제어장치(3); 상기 산소농도 검출 및 가스 흐름 제어장치(3)에 연결되어 있으며, 저압의 가스가 저장될 수 있도록 설치된 가스 저장조(4); 상기 산소농도 검출 및 가스 흐름 제어장치(3)에 연결되어 있으며, 상기 산소농도 검출 및 가스 흐름 제어장치(3)의 내부에 함유된 산소 농도가 일정치 이상인 경우 상기 산소농도 검출 및 가스 흐름 제어장치(3)의 합성가스를 가스 저장조(4)로 보내지 않고 연돌장치(6)로 보내 연료로 연소시킬 수 있도록 설치된 연돌장치(6); 상기 가스 저장조(4)에 연결되어 있으며, 기체 연료 탱크(7)로부터 소량의 가스를 혼합하여 발열량을 1,100 kcal/Nm3 이상으로 상승시키는 가스혼합 장치(5); 상기 가스혼합 장치(5)에 연결되어 있으며, 가스 저장조(4)에 저압으로 저장된 가스의 발열량을 조절하기 위하여 수소, 일산화탄소 및 메탄의 농도를 검출한 후, LPG 및 천연가스 중에서 선택된 발열량이 높은 상용가스를 공급할 수 있는 상용가스가 저장된 기체연료탱크(7); 상기 가스혼합 장치(5)에 연결되어 있으며, 가스혼합 장치(5)의 합성가스와 기체연료탱크(7)의 상용가스가 충분한 혼합이 이루어지도록 설치된 안정화 탱크(8); 및 상기 안정화 탱크(8)에 연결되어 있는 가스연료공급망 및 이용설비(9);로 이루어진 것을 특징으로 하는 바이오매스 합성가스를 이용한 연료용 가스의 생산장치.
A biomass gasifier (1) storing biomass capable of producing syngas;
A gas condensing and purifying device (2) connected to the biomass gasifier (1) for removing water, dust and tar components contained in the synthesis gas; An oxygen concentration detection and gas flow control device (3) connected to the gas condensing and purifying device (2) and installed to prevent explosion when there is a risk of explosion when the concentration of oxygen contained in the synthesis gas is more than a predetermined concentration after gas purification; A gas storage tank (4) connected to the oxygen concentration detection and gas flow control device (3) and installed to store low pressure gas; Wherein the oxygen concentration detection and gas flow control device (3) is connected to the oxygen concentration detection and gas flow control device (3), and when the oxygen concentration contained in the oxygen concentration detection and gas flow control device (3) (6) installed to be capable of combusting the synthesis gas of the combustion gas (3) to the stacking device (6) without being sent to the gas storage tank (4); And a small amount of gas is mixed from the gas fuel tank 7 to generate a calorific value of 1,100 kcal / Nm 3 (5); The concentration of hydrogen, carbon monoxide and methane is detected in order to control the calorific value of the gas stored in the gas reservoir 4 at a low pressure in the gas reservoir 4, A gas fuel tank (7) storing a commercial gas capable of supplying gas; A stabilization tank 8 connected to the gas mixing device 5 and provided so that the syngas of the gas mixing device 5 and the commercial gas of the gas fuel tank 7 are mixed sufficiently; And a gas fuel supply network and a utilization facility (9) connected to the stabilization tank (8).
제 1항에 있어서, 상기 가스 저장조(4)는 저장조 내부의 산소 유입으로 인한 폭발을 방지하기 위하여 산소 센서와 유량 제어 설비를 갖춘 계측제어설비가 설치된 것을 특징으로 하는 바이오매스 합성가스를 이용한 연료용 가스의 생산장치.
2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the gas storage tank (4) is provided with a metering control device having an oxygen sensor and a flow rate control device for preventing explosion due to oxygen inflow into the storage tank Gas production equipment.
제 1항에 있어서, 상기 가스 저장조(4)는 합성가스의 발열량 변화를 완충하기 위하여 합성가스 생산량의 1/10 (부피%) 이상의 용량을 저장할 수 있는 것을 특징으로 하는 바이오매스 합성가스를 이용한 연료용 가스의 생산장치.
2. The method according to claim 1, wherein the gas storage tank (4) is capable of storing a capacity of 1/10 (vol%) or more of the amount of synthesis gas production to buffer the change in calorific value of the synthesis gas. Gas producing device.
합성가스를 제조할 수 있는 바이오매스가 저장된 바이오매스 가스화기(1);
상기 바이오매스 가스화기(1)에 연결되어 있으며, 합성가스 중에 포함된 수분, 분진 및 타르 성분을 제거하는 가스응축 및 정제장치(2);
상기 가스응축 및 정제장치(2)에 연결되어 있으며, 가스 정제 후에 합성가스에 함유된 산소가 일정 농도 이상인 경우 폭발의 위험성이 있으므로 폭발을 방지하도록 설치된 산소농도 검출 및 가스 흐름 제어장치(3);
상기 산소농도 검출 및 가스 흐름 제어장치(3)에 연결되어 있으며, 저압의 가스가 저장될 수 있도록 설치된 가스 저장조(4);
상기 산소농도 검출 및 가스 흐름 제어장치(3)에 연결되어 있으며, 상기 산소농도 검출 및 가스 흐름 제어장치(3)의 내부에 함유된 산소 농도가 일정치 이상인 경우 상기 산소농도 검출 및 가스 흐름 제어장치(3)의 합성가스를 가스 저장조(4)로 보내지 않고 연돌장치(6)로 보내 연료로 연소시킬 수 있도록 설치된 연돌장치(6);
상기 가스 저장조(4)에 연결되어 있으며, 가스 저장조(4)에 저압으로 저장된 가스의 발열량을 조절하기 위하여 수소, 일산화탄소 및 메탄의 농도를 검출한 후, LPG 및 천연가스 중에서 선택된 발열량이 높은 상용가스를 공급하여 발열량을 1,100 kcal/Nm3 이상으로 상승시킬 수 있는 상용가스가 저장된 기체연료탱크(7); 및
상기 가스 저장조(4)에 연결되어 있는 가스연료공급망 및 이용설비(9);로 이루어진 것을 특징으로 하는 바이오매스 합성가스를 이용한 연료용 가스의 생산장치.


A biomass gasifier (1) storing biomass capable of producing syngas;
A gas condensing and purifying device (2) connected to the biomass gasifier (1) for removing water, dust and tar components contained in the synthesis gas;
An oxygen concentration detection and gas flow control device (3) connected to the gas condensing and purifying device (2) and installed to prevent explosion when there is a risk of explosion when the concentration of oxygen contained in the synthesis gas is more than a predetermined concentration after gas purification;
A gas storage tank (4) connected to the oxygen concentration detection and gas flow control device (3) and installed to store low pressure gas;
Wherein the oxygen concentration detection and gas flow control device (3) is connected to the oxygen concentration detection and gas flow control device (3), and when the oxygen concentration contained in the oxygen concentration detection and gas flow control device (3) (6) installed to be capable of combusting the synthesis gas of the combustion gas (3) to the stacking device (6) without being sent to the gas storage tank (4);
The control unit 4 detects the concentration of hydrogen, carbon monoxide and methane in order to control the calorific value of the gas stored in the gas reservoir 4 at a low pressure in the gas reservoir 4, To provide a calorific value of 1,100 kcal / Nm 3 A gas fuel tank (7) storing a commercial gas which can be elevated above a predetermined temperature; And
And a gas fuel supply network and a utilization facility (9) connected to the gas storage tank (4).


KR1020150166221A 2015-11-26 2015-11-26 apparus and process KR101619325B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150166221A KR101619325B1 (en) 2015-11-26 2015-11-26 apparus and process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150166221A KR101619325B1 (en) 2015-11-26 2015-11-26 apparus and process

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101619325B1 true KR101619325B1 (en) 2016-05-11

Family

ID=56026373

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150166221A KR101619325B1 (en) 2015-11-26 2015-11-26 apparus and process

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101619325B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101839232B1 (en) 2016-10-17 2018-03-15 한국서부발전 주식회사 Unified Monitoring System for Toxic Gas and Liquid in IGCC Power Plant
KR20210093407A (en) 2020-01-17 2021-07-28 비엔지코리아(주) Manufacturing method of mixed fuel which mixed the refined gas obtained by thermal decomposition of biomass
KR20210138821A (en) 2020-05-11 2021-11-22 비엔지코리아(주) Manufacturing method of water gas for fuel by low temperature pyrolysis of biomass

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101402221B1 (en) 2012-12-13 2014-06-03 포스코에너지 주식회사 Lng combined cycle power plant and power generating method utilizing a small-medium scale gasification system for improving generating efficiency
JP2014125577A (en) 2012-12-27 2014-07-07 Biomass Energy Kk Method of producing production gas, production apparatus and tar removal apparatus

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101402221B1 (en) 2012-12-13 2014-06-03 포스코에너지 주식회사 Lng combined cycle power plant and power generating method utilizing a small-medium scale gasification system for improving generating efficiency
JP2014125577A (en) 2012-12-27 2014-07-07 Biomass Energy Kk Method of producing production gas, production apparatus and tar removal apparatus

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101839232B1 (en) 2016-10-17 2018-03-15 한국서부발전 주식회사 Unified Monitoring System for Toxic Gas and Liquid in IGCC Power Plant
KR20210093407A (en) 2020-01-17 2021-07-28 비엔지코리아(주) Manufacturing method of mixed fuel which mixed the refined gas obtained by thermal decomposition of biomass
KR102451497B1 (en) * 2020-01-17 2022-10-11 비엔지코리아(주) Manufacturing method of mixed fuel which mixed the refined gas obtained by thermal decomposition of biomass
KR20210138821A (en) 2020-05-11 2021-11-22 비엔지코리아(주) Manufacturing method of water gas for fuel by low temperature pyrolysis of biomass

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chun et al. Heavy duty gas turbines in petrochemical plants: Samsung's Daesan plant (Korea) beats fuel flexibility records with over 95% hydrogen in process gas
US7650744B2 (en) Systems and methods of reducing NOx emissions in gas turbine systems and internal combustion engines
US8529646B2 (en) Integrated system and method for production and vaporization of liquid hydrocarbon fuels for combustion
Casleton et al. System issues and tradeoffs associated with syngas production and combustion
EP1547971A2 (en) System and method for cogeneration of hydrogen and electricity
KR101619325B1 (en) apparus and process
KR20090081997A (en) Steam methane reformer and hydrogen station having it using high performing metal fiber burner
WO2007102032A2 (en) Two-stage combined cocurrent-countercurrent gasifier
WO2008068596A3 (en) Biomass gasification system and method, for the production of combustible gas
WO2022257282A1 (en) System and method for reducing carbon dioxide emission of coal-fired unit by using ammonia combustion
Stolecka et al. Analysis of hazards related to syngas production and transport
KR101287184B1 (en) Biomass torrefaction device
CL2021001008A1 (en) Systems and methods for processing carbonaceous foods
Nemitallah et al. Approaches for clean combustion in gas turbines
US20090188449A1 (en) Method to enhance and improve solid carbonaceous fuel combustion systems using a hydrogen-rich gas
Leicher et al. Impact of hydrogen admixture on combustion processes–Part I: Theory
Sitanggang Performance and emission analysis of hydrogen and natural gas cofiring in combined cycle gas turbine power generation
Tan et al. Numerical investigation of biomass and liquefied natural gas driven oxy-fuel combustion power system
WO2015016049A1 (en) Fuel-cell system
US8545580B2 (en) Chemically-modified mixed fuels, methods of production and uses thereof
Wang et al. Oxyfuel cofiring characteristics of biomass with ultralow volatile carbon-based fuels
KR101590120B1 (en) Gasification system for fuel substitution of industrial fired boiler
Nakazono et al. A Study of Stoichiometric Bio-Mass Gas Engine
CN216512854U (en) Combustible gas thermal plasma improvement system containing high alkane organic matter
Valler et al. NOx formation by synthesis gas–natural gas co-firing

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190502

Year of fee payment: 4