KR101636505B1 - 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템의 차압 제어 장치 및 이를 구비한 미분탄 가스화 시스템과 미분탄 가스화 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가스화 시스템의 고압 반응기 내부 요동에 무관하게 미분탄을 정량적으로 공급하고, 압력 측정 라인에서의 융착물 또는 축적물의 생성 차단을 통해 정확한 차압 측정에 의한 미분탄의 공급량 변동을 방지함으로써 시스템 전체의 안정적인 운전성과 운용 효율성을 향상시킬 수 있고, 시스템의 수명과 유지관리 측면에서 경제성을 확보할 수 있는 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템의 차압 제어 장치 및 이를 구비한 미분탄 가스화 시스템과 미분탄 가스화 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 분체시료가 충전되는 분체시료 공급장치; 상기 분체시료 공급장치로부터 공급되는 분체시료와 별도 투입되는 산화제를 통해 혼합가스를 생성하는 고압 반응기; 상기 분체시료 공급장치로부터 고압 반응기로의 분체시료 공급을 위한 차압을 생성하도록 제어하는 차압 제어 유닛; 상기 고압 반응기의 운전에 요구되는 압력을 생성하여 상기 차압 제어 유닛으로 제공하는 차압 유지 유닛; 및 가스가 공급되고 배출되는 라인에 구비되어 가스의 유량을 조절하는 유량 조절 유닛;을 포함하는 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템이 제공된다.
본 발명에 따르면, 분체시료가 충전되는 분체시료 공급장치; 상기 분체시료 공급장치로부터 공급되는 분체시료와 별도 투입되는 산화제를 통해 혼합가스를 생성하는 고압 반응기; 상기 분체시료 공급장치로부터 고압 반응기로의 분체시료 공급을 위한 차압을 생성하도록 제어하는 차압 제어 유닛; 상기 고압 반응기의 운전에 요구되는 압력을 생성하여 상기 차압 제어 유닛으로 제공하는 차압 유지 유닛; 및 가스가 공급되고 배출되는 라인에 구비되어 가스의 유량을 조절하는 유량 조절 유닛;을 포함하는 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템이 제공된다.
Description
본 발명은 기류수송방식에 의해 공급되는 미분탄을 이용하여 운전되는 석탄가스화기와 같은 미분탄 가스화 가스화 시스템 및 미분탄 가스화 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스화 시스템의 고압 반응기 내부 요동에 무관하게 미분탄을 정량적으로 공급하고, 압력 측정 라인에서의 융착물 또는 축적물의 생성 차단을 통해 정확한 차압 측정에 의한 미분탄의 공급량 변동을 방지함으로써 시스템 전체의 안정적인 운전성과 운용 효율성을 향상시킬 수 있고, 시스템의 수명과 유지관리 측면에서 경제성을 확보할 수 있는 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템의 차압 제어 장치 및 이를 구비한 미분탄 가스화 시스템과 미분탄 가스화 방법에 관한 것이다.
고온/고압으로 운전되는 석탄가스화기 등과 같은 반응기를 포함하는 미분탄 가스화 시스템은 분체시료(석탄, 코크스 등)를 이송하기 위한 고압 분체시료 공급장치를 포함한다.
이러한 고압 분체시료 공급장치로부터 분체시료의 공급 시 고밀도 대량 이송을 위하여 기류수송에 의해 이송하는 방식을 적용하고 있다. 이러한 고압 분체시료 공급장치는 일반적으로 질소, CO2 등의 가스를 이송용 가스로 사용하면서 기류수송 방식에 의해 고온/고압 조건으로 운전되는 반응기보다 높은 압력으로 운전되면서 공급하고자 하는 분체시료의 양에 따라 반응기와 분체시료 공급장치 사이의 차압 크기를 결정한 후 일정하게 차압을 유지하면서 분체시료를 이송하게 된다.
도 1은 기류수송 방식에 의해 분체시료를 수송하는 종래 기술에 따른 미분탄 가스화 시스템의 전체 구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템은, 고압 분체시료 공급장치(1) 내에 채워진 분체시료(예를 들어, 석탄 등의 미분탄)는 유량조절밸브(2)를 통하여 유입되는 질소나 CO2 등의 고압가스에 의해 분체시료 이송라인(3)을 통해 고압 반응기(4)로 공급되며, 이 고압 반응기(4) 내에서는 산화제 공급라인(5)을 통해 고압 반응기(4)로 공급되는 산화제(예를 들어, 산소)와 반응하여 혼합가스를 생성하여 가스 배출라인(6)을 통해 후 공정으로 진행된다.
고압가스 공급라인(7)을 통해 고압 분체시료 공급장치(1)로 공급되는 고압가스는 고압 분체시료 공급장치(1)의 압력을 고압 반응기(4)보다 높은 압력으로 일정하게 유지할 수 있도록 공급되는데, 고압 분체시료 공급장치(1)와 고압 반응기(4) 사이의 고압 반응기 압력측정라인(8)과 고압 분체시료 공급장치 압력측정 라인(9)에 구비된 차압 트랜스미터(10)의 측정값이 차압 트랜스미터 신호 라인(11)을 통해 벤트(vent)용 압력조절밸브(12)를 제어하여 고압가스 벤트 라인(13)을 통해 벤팅하면서 차압을 일정하게 유지시키며 작동이 이루어진다.
미설명부호 14는 고압 분체시료 공급장치(1)로 공급되는 고압가스의 유량을 표시하는 유량계이고, 미설명부호 15는 유량계(14)의 신호를 유량조절밸브(2)로 전달하도록 연결되는 유량계 신호라인이다.
이러한 종래 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템에 있어서 고압 분체시료 공급장치(1)와 고압 반응기(4) 사이에서 유지되는 차압의 크기에 따라 분체시료의 공급량이 결정되게 되는데, 차압이 증가하면 공급량이 증가하고 차압이 감소하면 공급량 역시 감소하게 된다.
그러나 종래 기술의 경우 고온/고압으로 운전되는 석탄가스화기 등과 같은 고압 반응기(4)에서 기류수송으로 공급되는 분체시료가 별도로 공급되는 산화제와 만나 짧은 시간에 격렬한 화학적 반응을 진행하면서 고압 반응기(4)의 내부 압력에 작은 요동(fluctuation)이 지속적으로 발생하게 되며, 고압 반응기(4) 내부에서 이런 압력 요동이 발생하게 되면 차압 트랜스미터(10)에서 이를 감지한 후 차압을 일정하게 유지하기 위하여 고압 분체시료 공급장치(1)의 벤트 압력조절밸브(12)에 신호를 전달함으로써 고압 분체시료 공급장치(1)에도 내부 압력의 요동이 발생하면서 공급량의 변동이 발생하게 되어 공급량이 일정하게 유지되지 못하는 문제점이 있다.
또한, 이러한 종래 기술에서, 석탄 등과 같은 분체시료는 고온/고압 조건의 고압 반응기(4) 내에서 산화제와 반응하여 가스 상태로 전환되는 유기물 성분과, 회분처럼 반응에 참여하지 않고 비산재(분진)로 배출되는 무기물 성분으로 구분되어 생성된다.
그러나 고압 반응기(6)에서 생성된 무기물 성분인 회분의 경우 고온 조건에서 일부 용융상태로 변하면서 고압 반응기의 압력측정을 위한 고압 반응기 압력측정 라인(8)의 유입부에 점착되거나 라인 내부에 쌓이면서 정확한 압력측정을 방해하는 요인으로 작용하게 되며, 이와 같이 고압 반응기의 압력측정 라인의 연결부가 비산재의 점착에 의해 막히거나 압력측정 라인 내부에 비산재가 쌓일 경우 고압 반응기와 고압 분체시료 공급장치 간에 차압 측정이 부정확하게 이루어짐으로써 고압 분체시료 공급장치의 공급량에 변동이 발생하게 되는 문제점이 있다.
본 발명과 관련하여 고압분체시료 공급시스템에 대해서는 대한민국 등록특허공보 제10-0287005호(2001.01.18.) 및 대한민국 등록특허공보 제10-1371292호(2012.03.03.)에 제안되어 있다.
이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 가스화 시스템의 고압 반응기 내부 요동에 무관하게 미분탄을 정량적으로 공급하고, 압력 측정 라인에서의 융착물 또는 축적물의 생성 차단을 통해 정확한 차압 측정에 의한 미분탄의 공급량 변동을 방지함으로써 시스템 전체의 안정적인 운전성과 운용 효율성을 향상시킬 수 있고, 시스템의 수명과 유지관리 측면에서 경제성을 확보할 수 있는 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템의 차압 제어 장치 및 이를 구비한 미분탄 가스화 시스템과 미분탄 가스화 방법을 제공하고자 한다.
구체적으로, 본 발명은 고압 반응기의 내부 압력 요동이나 압력 측정 라인에 비산재의 융착 또는 적체에 의해 발생하는 고압 분체시료 공급장치에서의 분체시료 공급량 변동을 방지하도록 분진을 포함하지 않고 가스만 공급하는 구성요소를 통해 고압 분체시료 공급장치의 차압을 제어할 수 있으며, 석탄가스화기 등과 같이 고온/고압 조건에서 공급되는 분체시료와 산화제의 격렬한 화학적 반응에 의해 발생하는 반응기 내부 압력의 요동, 분체시료의 반응에서 생성되는 비산재(분진)가 압력 측정 라인에 융착되거나 적체되어 발생하는 부정확한 차압 측정 등과 같은 문제점에 의한 분체시료의 공급량 변동 문제를 해결함으로써 고압 분체시료 공급장치로부터 일정한 분체시료 공급이 가능한 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템의 차압 제어 장치 및 이를 구비한 미분탄 가스화 시스템과 미분탄 가스화 방법을 구현하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 측면에 따르면, 분체시료 공급장치에서 고압 반응기로 고압의 기류수송 방식으로 분체시료를 공급하는 미분탄 가스화 시스템에서 분체시료 공급장치와 고압 반응기 간의 차압을 제어하기 위한 장치에 있어서, 고압 분체시료 공급장치로 고압가스를 공급하는 공급라인에서 분지된 라인에 구비되는 차압 유지 유닛을 포함하고, 상기 차압 유지 유닛은 고압가스의 수송압력을 상기 고압 반응기의 운전 설정압으로 유지하도록 구성되는 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템의 차압 제어 장치가 제공된다.
상기 차압 유지 유닛은 상기 고압 분체시료 공급장치로 공급되는 공급라인에서 분지되는 고압가스 분지라인; 상기 고압가스 분지라인과 상기 고압 분체시료 공급장치 사이에 구비되어 소정 압력을 생성시키도록 구성되는 압력 설정 수단; 및 상기 압력 설정 수단과 상기 고압 분체시료 공급장치의 연결 라인에 구비되어 분체시료의 수송을 위한 상기 고압 분체시료 공급장치와 상기 고압 반응기 간의 차압을 제어하는 차압 트랜스미터를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 압력 설정 수단은 그 압력 설정 수단에서 설정되는 압력이 상기 고압 반응기가 운전되는 운전 설정압으로 제어되도록 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 분체시료가 충전되는 분체시료 공급장치; 상기 분체시료 공급장치로부터 공급되는 분체시료와 별도 투입되는 산화제를 통해 혼합가스를 생성하는 고압 반응기; 상기 분체시료 공급장치로부터 고압 반응기로의 분체시료 공급을 위한 차압을 생성하도록 제어하는 차압 제어 유닛; 상기 분체시료 공급장치로 고압가스를 공급하는 공급라인에서 분지된 공급가스 분지라인과 상기 차압 트랜스미터 사이에 연결되고, 상기 고압 반응기의 운전에 요구되는 압력을 생성하여 상기 차압 제어 유닛으로 제공하는 차압 유지 유닛; 및 가스가 공급되고 배출되는 라인에 구비되어 가스의 유량을 조절하는 유량 조절 유닛;을 포함하는 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템이 제공된다.
상기 차압 제어 유닛은 차압 트랜스미터, 및 상기 분체시료 공급장치와 연결되고, 상기 차압 트랜스미터의 측정값에 근거하여 상기 분체시료 공급장치의 가스공급 압력을 제어하는 벤트용 압력조절밸브를 포함하며, 상기 차압 트랜스미터는 상기 분체시료 공급장치와 차압 유지 유닛 사이에서 차압을 생성하도록 구비되는 것이 바람직하다.
상기 차압 유지 유닛은 고압가스가 공급되는 공급라인에서 분지된 공급가스 분지라인; 상기 공급가스 분지라인에 설치되고 압력을 일정 압력으로 유지시키기 위한 압력 설정 수단; 및 상기 압력 설정 수단에서 설정된 압력을 상기 차압 제어 유닛으로 제공하도록 연결되는 설정압력 연결 라인;을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 압력 설정 수단은 상기 공급가스 분지라인에 구비되는 정압 유지 부재; 상기 정압 유지 부재에 구비되는 정압 트랜스미터; 상기 정압 유지 부재에 연결되는 정압 설정용 고압가스 벤트 라인; 및 상기 정압 설정용 고압가스 벤트 라인에 구비되어 상기 정압 트랜스미터의 신호에 따라 압력을 조절하는 압력 조절 밸브;를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제3 측면에 따르면, 분체시료 공급장치에서 고압 반응기로 고압의 기류수송 방식으로 분체시료를 공급하여 가스화하는 미분탄 가스화 시스템에서 분체시료 공급장치와 고압 반응기 간의 차압을 제어하기 위한 미분탄 가스화 방법에 있어서, 상기 분체시료 공급장치로 고압가스를 공급하는 공급라인에서 분지된 라인에 압력용기를 설치하여 상기 압력 용기를 정압으로 유지되도록 설정함으로써, 상기 분체시료 공급장치와 상기 압력 용기와의 차압을 상기 분체시료 공급장치로 제공하는 것을 특징으로 하는 기류수송 방식의 미분탄 가스화 방법이 제공된다.
상기 압력 용기에 설정된 정압은 상기 고압 반응기가 운전되는 운전 설정압으로 되도록 제어되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제4 측면에 따르면, 분체시료가 채워진 분체시료 공급장치에서 산화제가 투입되는 고압 반응기로 기류수송 방식으로 미분탄을 공급하여 합성가스를 생산하는 미분탄 가스화 방법에 있어서, 분체시료 공급장치로 고압가스를 공급하는 고압가스 공급단계; 상기 고압가스 공급단계에서 공급되는 고압가스를 분기시키는 고압가스 분기단계; 분기된 고압가스를 일정 압력으로 설정되도록 제어하는 분기가스 압력 설정 단계; 설정된 분기가스의 일정 압력을 제공받고, 상기 분체시료 공급장치에서 고압 반응기로의 분체시료 공급을 위한 차압을 생성하도록 제어하는 차압 생성 단계; 상기 생성된 차압에 의해 분체시료 공급장치로부터 고압 반응기로 분체시료를 수송하는 분체시료 수송 단계; 및 상기 고압 반응기로 산화제를 투입하여 분체시료와의 화학반응을 통해 합성가스를 생성하는 합성가스 생성 단계;를 포함하는 기류수송 방식의 미분탄 가스화 방법에 제공된다.
상기 기류수송 방식의 미분탄 가스화 방법은 고압가스의 공급, 고압가스의 압력 설정 및 차압의 생성 과정에서 고압가스의 유량을 조절하는 유량 조절 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 압력 설정 단계에서 설정되는 압력은 고압 반응기의 운전에 요구되는 운전 설정압 또는 고압 반응기의 운전에 필요한 압력에 상응한 압력으로 설정되는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명에 따른 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템의 차압 제어 장치 및 이를 구비한 미분탄 가스화 시스템과 미분탄 가스화 방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 본 발명은 고압 반응기의 운전압력을 일정한 압력으로 제어함으로써 석탄가스화기 등과 같이 고온/고압 조건에서 공급되는 분체시료와 산화제의 격렬한 화학적 반응에 의해 발생하는 고압 반응기 내부 압력의 요동에 의한 고압 분체시료 공급장치에서의 분체시료 공급량 변동을 방지할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 본 발명은 일반적으로 분체시료와 산화제의 고온 반응에 의해 발생하는 비산재에 의한 고압 반응기의 압력 측정 라인의 유입부 융착이나 라인 내부에 비산재가 쌓임으로써 발생하는 부정확한 차압 측정에 의한 분체시료의 공급량 변동 문제를 해결함으로써 고압 분체시료 공급장치로부터 일정한 분체시료 공급이 가능한 효과가 있다.
셋째, 본 발명은 가스화 시스템의 고압 반응기의 내부 요동에 무관하게 미분탄을 정량적으로 공급하고, 압력 측정 라인에서의 융착물 또는 축적물의 생성 차단을 통해 정확한 차압 측정에 의한 미분탄의 공급량 변동을 방지함으로써 시스템 전체의 안정적인 운전성과 운용 효율성을 향상시킬 수 있고, 시스템의 수명과 유지관리 측면에서 경제성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 기류수송 방식에 의해 분체시료를 수송하는 종래 기술에 따른 미분탄 가스화 시스템의 전체 구성을 개략적으로 도시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템의 전체 구성을 개략적으로 도시한 구성도, 그리고
도 3은 본 발명에 따른 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템의 제어 방법을 도시한 플로차트이다.
도 2는 본 발명에 따른 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템의 전체 구성을 개략적으로 도시한 구성도, 그리고
도 3은 본 발명에 따른 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템의 제어 방법을 도시한 플로차트이다.
이하에서 설명되는 본 발명에 따른 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템의 차압 제어 장치 및 이를 구비한 미분탄 가스화 시스템과 미분탄 가스화 방법은 석탄 등의 미분탄을 가스화하여 합성가스를 생산하는 시스템 및 방법에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템의 차압 제어 장치 및 이를 구비한 미분탄 가스화 시스템과 미분탄 가스화 방법은, 가스화 시스템의 고압 반응기의 내부 요동에 무관하게 미분탄을 정량적으로 공급 및 압력 측정 라인에서의 융착물 또는 축적물의 생성 차단을 통해 정확한 차압 측정에 의한 미분탄의 공급량 변동을 방지함으로써 시스템 전체의 안정적인 운전성과 운용 효율성을 향상시킬 수 있고, 시스템의 수명과 유지관리 측면에서 경제성을 확보할 수 있는 특징이 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지의 명확화를 위하여 그 상세한 설명을 생략하거나 간략히 한다.
먼저, 본 발명에 따른 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템의 차압 제어 장치는, 분체시료 공급장치에서 고압 반응기로 고압의 기류수송 방식으로 분체시료를 공급하는 미분탄 가스화 시스템에서 분체시료 공급장치와 고압 반응기 간의 차압을 제어하기 위한 장치에 있어서, 고압 분체시료 공급장치로 고압가스를 공급하는 공급라인에서 분지된 라인에 연결되고, 유지되는 압력을 상기 고압 반응기를 운전하고자 하는 압력과 동일한 압력으로 제어하는 차압 유지 유닛을 포함한다.
상기 차압 유지 유닛은 고압 분체시료 공급장치로 공급되는 공급라인에서 분지되는 고압가스 분지라인, 상기 고압가스 분지라인과 상기 고압 분체시료 공급장치 사이에 구비되어 상기 고압 반응기의 운전에 대한 필요 압력을 발생시키는 압력 설정 수단, 및 상기 압력 설정 수단과 상기 고압 분체시료 공급장치의 연결 라인 상에 구비되어 상기 고압 분체시료 공급장치와 상기 고압 반응기 간의 차압을 제어하는 차압 트랜스미터를 포함한다.
상기 압력 설정 수단은 그 압력 설정 수단에서 설정되는 압력이 상기 고압 반응기을 운전하고자 하는 압력과 동일한 압력으로 제어되도록 구성된다.
이하에서는 상기한 차압 제어 장치를 포함하는 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템의 구성에 대하여 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템의 전체 구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.
본 발명에 따른 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 분체시료가 충전되어 있는 분체시료 공급장치(100); 고압가스원(101)에 의해 상기 분체시료 공급장치(100)로부터 공급된 분체시료와 별도 투입되는 산화제(예를 들어, 산소)를 통해 혼합가스를 생성하는 고압 반응기(200); 상기 분체시료 공급장치(100)로부터 고압 반응기(200)로 공급되도록 하기 위한 차압을 생성하도록 제어하는 차압 제어 유닛(300); 상기 고압 반응기(200)의 운전에 요구되는 압력을 생성하여 상기 차압 제어 유닛으로 제공하는 차압 유지 유닛(400); 및 가스가 공급되고 배출되는 가스공급/배출 라인에 구비되어 가스의 유량을 조절하는 유량 조절 유닛을 포함한다.
도면에서 실선으로 나타낸 라인은 가스 및/또는 분체시료가 공급되거나 배출되는 물리적 라인을 나타낸 것이고, 점선으로 나타낸 라인은 가스의 압력을 제어하기 위한 압력 제어 라인이며, 점선 화살표로 나타낸 라인은 전기적 신호의 전달을 통해 해당 구성요소를 제어하는 전기적 제어 라인을 나타낸다.
상기 분체시료 공급장치(100)는 석탄이나 코크스 등의 미분탄과 같은 분체시료가 채워져 있으며, 외부에서 고압 조건 하에서 공급되는 고압가스원(예를 들어, 질소나 이산화탄소)의 기류수송 방식에 의해 그 내부의 분체시료가 고압 반응기(200)로 이송되도록 구성된다.
이러한 분체시료 공급장치(100)는 해당 기술분야에서 잘 알려진 기술을 채용할 수 있으며, 이의 세부 구성에 대해서는 상세한 설명은 생략한다.
상기 고압 반응기(200)는 분체시료 이송라인(210)을 통해 분체시료 공급장치(100)로부터 분체시료를 공급받고, 또한 별도의 라인을 통해 산화제(예를 들어, 산소)가 투입되어, 그 내부에서 분체시료와 산화제 간의 화학적 반응을 통해 합성가스를 생성하게 된다.
상기 차압 제어 유닛(300)은 상기 분체시료 공급장치(100)와 고압 반응기(200) 간의 차압을 설정하기 위한 차압 트랜스미터(310); 및 상기 분체시료 공급장치(100)와 연결되고, 상기 차압 트랜스미터(310)의 측정값에 근거하여 분체시료 공급장치(100)의 가스공급 압력을 제어하는 벤트용 압력조절밸브(320)를 포함한다.
후술하겠지만, 상기 차압 트랜스미터(310)는 분체시료 공급장치(100)와 고압 반응기(200) 사이에 연결되는 종래와 달리, 분체시료 공급장치(100)와 차압 유지 유닛(400)의 압력 설정 수단 사이에 연결된다.
상기 차압 유지 유닛(400)은 분체시료 공급장치로 고압가스를 공급하는 공급라인(110)에서 분지된 공급가스 분지라인(410)과 상기 차압 제어 유닛(300)(즉, 차압 제어 유닛의 차압 트랜스미터(310)) 사이에 연결되고, 상기 고압 반응기(200)의 운전에 요구되는 압력을 갖도록 구성되는 것이다.
구체적으로, 상기 차압 유지 유닛(400)은 고압가스가 공급되는 공급라인(110)에서 분지된 공급가스 분지라인(410); 상기 공급가스 분지라인(410)에 설치되고 압력을 일정 압력으로 유지시키기 위한 압력 설정 수단(420); 및 상기 압력 설정 수단(420)에서 설정된 압력을 상기 차압 제어 유닛(300)으로 제공하도록 연결되는 설정압력 연결 라인(430)을 포함한다.
상기 압력 설정 수단(420)은 압력 용기와 같은 정압 유지 부재(421)와, 상기 정압 유지 부재(421)에 구비되는 정압 트랜스미터(422)와, 상기 정압 유지 부재(421)에 연결되는 정압 설정용 고압가스 벤트 라인(423), 및 상기 정압 트랜스미터(422)의 신호를 전달받고 상기 정압 설정용 고압가스 벤트 라인(423)에 구비되는 압력 조절 밸브(424)를 포함한다.
계속해서, 상기 유량 조절 유닛은 고압가스 공급라인(110)에 설치되는 공급가스 유량 조절 수단(510, 520), 및 상기 공급가스 분지라인(410)에 설치되는 분지 공급가스 유량 조절 수단(530, 540)을 포함한다.
상기 각 유량 조절 수단은 유량을 표시하는 유량계(510, 530) 및 상기 유량계(510)에 접속되고 그 유량계에 의해 유량 조절 동작을 실행하는 유량 조절 밸브(520, 540)을 포함한다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템의 동작을 간략히 살펴보면, 별도 소형의 정압 유지 부재(압력 용기)(421)가 설치되고 분지되어 유입되는 고압가스를 유량 조절 밸브(540)를 통해 일정량 공급함과 동시에, 정압 유지 부재(421)에 설치된 정압 트랜스미터(422)의 측정값 신호를 전달받아 압력 조절 밸브(424)가 작동하여, 정압 유지 부재(421)의 압력을 정압으로 일정하게 유지시킨다.
그리고 본 발명은 고압 반응기(200)에 차압 트랜스미터(310)의 한쪽 라인을 연결하는 대신 정압 유지 부재(421) 측과 연결함으로써 고압 분체시료 공급장치(100)와 정압 유지 부재(421) 간의 차압을 설정값으로 일정하게 유지시킨다.
이와 같이 본 발명에 의한 방식으로 고압 분체시료 공급장치의 차압 제어를 진행할 경우 고압 반응기를 운전하고자 하는 압력과 동일한 압력으로 고압가스만을 이용하여 소형 정압 유지 부재(압력용기)의 운전압력을 유지함으로써 고압 분체시료 공급장치와의 차압을 요동없이 일정하게 유지할 수 있어, 실제 고압 반응기에서는 격렬한 화학적 반응에 의해 압력의 요동이 발생하더라도, 분체시료 공급장치로부터 안정적으로 분체시료의 공급이 가능하게 된다.
다음으로, 본 발명에 따른 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템의 미분탄 가스화 방법을 설명한다.
본 발명에 따른 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템의 제어 방법은, 분체시료 공급장치에서 고압 반응기로 고압의 기류수송 방식으로 분체시료를 공급하여 가스화하는 미분탄 가스화 시스템에서 분체시료 공급장치와 고압 반응기 간의 차압을 제어하기 위한 방법에 있어서, 고압 분체시료 공급장치로 고압가스를 공급하는 공급라인에서 분지시키고, 분지되어 공급되는 고압가스를 정압으로 하고, 정압으로 제어된 유압을 분체시료 공급장치와 고압 반응기 간에 분체시료의 공급을 위한 차압을 설정하는 차압 설정 측으로 제공되어 설정된 차압이 상기 분체시료 공급장치로 제공하는 것을 포함한다.
상기 분지되어 공급되는 고압가스의 정압은 상기 고압 반응기가 운전되는 운전 설정압으로 되도록 제어된다.
구체적으로, 본 발명에 따른 기류수송 방식의 미분탄 가스화 전체 시스템에서의 미분탄 가스화 방법에 대하여 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 본 발명에 따른 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템의 제어 방법을 도시한 플로차트이다.
본 발명에 따른 기류수송 방식의 미분탄 가스화 방법은, 분체시료(또는 미분탄)가 채워진 분체시료 공급장치에서 산화제가 투입되는 고압 반응기로 기류수송 방식으로 미분탄을 공급하여 합성가스를 생산하는 미분탄 가스화 방법에 있어서, 분체시료(미분탄) 공급장치로 고압가스를 공급하는 고압가스 공급단계(S100); 상기 고압가스 공급단계에서 공급되는 고압가스를 분기시키는 고압가스 분기단계(S200); 분기된 고압가스를 일정 압력으로 설정되도록 제어하는 분기가스 압력 설정 단계(S300); 분기가스 압력을 전달받고, 상기 분체시료 공급장치에서 고압 반응기로의 분체시료 공급을 위한 차압을 생성하도록 제어하는 차압 생성 단계(S400); 상기 생성된 차압에 의해 분체시료 공급장치로부터 고압 반응기로 분체시료를 수송하는 분체시료 수송 단계(S500); 및 상기 고압 반응기로 산화제를 투입하여 분체시료와 화학반응을 통해 합성가스를 생성하는 합성가스 생성 단계(S600)를 포함한다.
또한, 본 발명은 고압가스의 공급, 고압가스의 압력 설정 및 차압의 생성 과정에서 고압가스의 유량을 조절하는 유량 조절 단계(S700)를 더 포함한다.
상기 압력 설정 단계(S300)에서 설정되는 압력은 고압 반응기의 운전에 요구되는 운전 설정압, 즉 고압 반응기를 운전하고자 하는 압력과 동일한 압력으로 설정되도록 제어된다.
이러한 본 발명에 따른 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템의 차압 제어 장치 및 이를 구비한 미분탄 가스화 시스템과 미분탄 가스화 방법은 석탄 등의 미분탄을 가스화하여 합성가스를 생산하는 시스템 및 방법에 적용될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템의 차압 제어 장치 및 이를 구비한 미분탄 가스화 시스템과 미분탄 가스화 방법은, 고압 반응기의 운전압력을 일정한 압력으로 제어함으로써 석탄가스화기 등과 같이 고온/고압 조건에서 공급되는 분체시료와 산화제의 격렬한 화학적 반응에 의해 발생하는 고압 반응기 내부 압력의 요동에 의한 고압 분체시료 공급장치에서의 분체시료 공급량 변동을 방지하는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 일반적으로 분체시료와 산화제의 고온 반응에 의해 발생하는 비산재에 의한 고압 반응기의 압력 측정 라인의 유입부 융착이나 라인 내부에 비산재가 쌓임으로써 발생하는 부정확한 차압 측정에 의한 분체시료의 공급량 변동 문제를 해결함으로써 고압 분체시료 공급장치로부터 일정한 분체시료 공급이 가능한 이점이 있다.
또한, 본 발명은 가스화 시스템의 고압 반응기의 내부 요동에 무관하게 미분탄을 정량적으로 공급 및 압력 측정 라인에서의 융착물 또는 축적물의 생성 차단을 통해 정확한 차압 측정에 의한 미분탄의 공급량 변동을 방지함으로써 시스템 전체의 안정적인 운전성과 운용 효율성을 향상시킬 수 있고, 시스템의 수명과 유지관리 측면에서 경제성을 확보할 수 있는 이점이 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템의 차압 제어 장치 및 이를 구비한 미분탄 가스화 시스템과 미분탄 가스화 방법은, 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시 예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
100: 분체시료 공급장치
101: 고압가스원
200: 고압 반응기
300: 차압 제어 유닛
310: 차압 트랜스미터
320: 벤트용 압력조절밸브
400: 차압 유지 유닛
410: 공급가스 분지라인
420: 압력 설정 수단
421: 정압 유지 부재
422: 정압 트랜스미터
423: 고압가스 벤트 라인
424: 압력 조절 밸브
430: 설정압력 연결 라인
510, 530: 유량계
520, 540: 유량 조절 밸브
S100: 고압가스 공급단계
S200: 고압가스 분기단계
S300: 분기가스 압력 설정 단계
S400: 차압 생성 단계
S500: 분체시료 수송 단계
S600: 합성가스 생성 단계
S700: 유량 조절 단계
101: 고압가스원
200: 고압 반응기
300: 차압 제어 유닛
310: 차압 트랜스미터
320: 벤트용 압력조절밸브
400: 차압 유지 유닛
410: 공급가스 분지라인
420: 압력 설정 수단
421: 정압 유지 부재
422: 정압 트랜스미터
423: 고압가스 벤트 라인
424: 압력 조절 밸브
430: 설정압력 연결 라인
510, 530: 유량계
520, 540: 유량 조절 밸브
S100: 고압가스 공급단계
S200: 고압가스 분기단계
S300: 분기가스 압력 설정 단계
S400: 차압 생성 단계
S500: 분체시료 수송 단계
S600: 합성가스 생성 단계
S700: 유량 조절 단계
Claims (12)
- 분체시료 공급장치에서 고압 반응기로 고압의 기류수송 방식으로 분체시료를 공급하는 미분탄 가스화 시스템에서 분체시료 공급장치와 고압 반응기 간의 차압을 제어하기 위한 장치에 있어서,
고압 분체시료 공급장치로 고압가스를 공급하는 공급라인에서 분지된 라인에 구비되는 차압 유지 유닛을 포함하고,
상기 차압 유지 유닛은 고압가스의 수송압력을 정압으로 유지하도록 구성되는
기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템의 차압 제어 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 차압 유지 유닛은
상기 고압 분체시료 공급장치로 공급되는 공급라인에서 분지되는 고압가스 분지라인;
상기 고압가스 분지라인과 상기 고압 분체시료 공급장치 사이에 구비되어 소정 압력을 생성시키도록 구성되는 압력 설정 수단; 및
상기 압력 설정 수단과 상기 고압 분체시료 공급장치의 연결 라인에 구비되어 분체시료의 수송을 위한 상기 고압 분체시료 공급장치와 상기 고압 반응기 간의 차압을 제어하는 차압 트랜스미터를 포함하는
기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템의 차압 제어 장치.
- 청구항 2에 있어서,
상기 압력 설정 수단은 그 압력 설정 수단에서 설정되는 압력이 정압으로 제어되도록 구성되는
기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템의 차압 제어 장치.
- 미분탄을 포함하는 분체시료를 가스화하는 기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템에 있어서,
상기 분체시료가 충전되는 분체시료 공급장치;
상기 분체시료 공급장치로부터 공급되는 분체시료와 별도 투입되는 산화제를 통해 혼합가스를 생성하는 고압 반응기;
상기 분체시료 공급장치로부터 고압 반응기로의 분체시료 공급을 위한 차압을 생성하도록 제어하는 차압 제어 유닛;
상기 분체시료 공급장치로 고압가스를 공급하는 공급라인에서 분지된 공급가스 분지라인과 상기 차압 트랜스미터 사이에 연결되고, 상기 고압 반응기의 운전에 요구되는 압력을 생성하여 상기 차압 제어 유닛으로 제공하는 차압 유지 유닛; 및
가스가 공급되고 배출되는 라인에 구비되어 가스의 유량을 조절하는 유량 조절 유닛;을 포함하는
기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템.
- 청구항 4에 있어서,
상기 차압 제어 유닛은
차압 트랜스미터 및 상기 분체시료 공급장치와 연결되고, 상기 차압 트랜스미터의 측정값에 근거하여 상기 분체시료 공급장치의 가스공급 압력을 제어하는 벤트용 압력조절밸브를 포함하며,
상기 차압 트랜스미터는 상기 분체시료 공급장치와 차압 유지 유닛 사이에서 차압을 생성하도록 구비되는
기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템.
- 청구항 4에 있어서,
상기 차압 유지 유닛은
고압가스가 공급되는 공급라인에서 분지된 공급가스 분지라인;
상기 공급가스 분지라인에 설치되고 압력을 일정 압력으로 유지시키기 위한 압력 설정 수단; 및
상기 압력 설정 수단에서 설정된 압력을 상기 차압 제어 유닛으로 제공하도록 연결되는 설정압력 연결 라인;을 포함하는
기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템.
- 청구항 6에 있어서,
상기 압력 설정 수단은
상기 공급가스 분지라인에 구비되는 정압 유지 부재;
상기 정압 유지 부재에 구비되는 정압 트랜스미터;
상기 정압 유지 부재에 연결되는 정압 설정용 고압가스 벤트 라인; 및
상기 정압 설정용 고압가스 벤트 라인에 구비되어 상기 정압 트랜스미터의 신호에 따라 압력을 조절하는 압력 조절 밸브;를 포함하는
기류수송 방식의 미분탄 가스화 시스템.
- 분체시료 공급장치에서 고압 반응기로 고압의 기류수송 방식으로 분체시료를 공급하여 가스화하는 미분탄 가스화 시스템에서 분체시료 공급장치와 고압 반응기 간의 차압을 제어하기 위한 미분탄 가스화 방법에 있어서,
상기 분체시료 공급장치로 고압가스를 공급하는 공급라인에서 분지된 라인에 압력용기를 설치하여 상기 압력용기를 정압으로 유지되도록 설정함으로써, 상기 분체시료 공급장치와 상기 압력 용기와의 차압을 상기 분체시료 공급장치로 제공하는 것을 특징으로 하는
기류수송 방식의 미분탄 가스화 방법.
- 삭제
- 분체시료가 채워진 분체시료 공급장치에서 산화제가 투입되는 고압 반응기로 기류수송 방식으로 미분탄을 공급하여 합성가스를 생산하는 미분탄 가스화 방법에 있어서,
분체시료 공급장치로 고압가스를 공급하는 고압가스 공급단계;
상기 고압가스 공급단계에서 공급되는 고압가스를 분기시키는 고압가스 분기단계;
분기된 고압가스를 일정 압력으로 설정되도록 제어하는 분기가스 압력 설정 단계;
설정된 분기가스의 일정 압력을 제공받고, 상기 분체시료 공급장치에서 고압 반응기로의 분체시료 공급을 위한 차압을 생성하도록 제어하는 차압 생성 단계;
상기 생성된 차압에 의해 분체시료 공급장치로부터 고압 반응기로 분체시료를 수송하는 분체시료 수송 단계; 및
상기 고압 반응기로 산화제를 투입하여 분체시료와의 화학반응을 통해 합성가스를 생성하는 합성가스 생성 단계;를 포함하는
기류수송 방식의 미분탄 가스화 방법.
- 청구항 10에 있어서,
상기 기류수송 방식의 미분탄 가스화 방법은
고압가스의 공급, 고압가스의 압력 설정 및 차압의 생성 과정에서 고압가스의 유량을 조절하는 유량 조절 단계를 더 포함하는
기류수송 방식의 미분탄 가스화 방법.
- 청구항 10에 있어서,
상기 압력 설정 단계에서 설정되는 압력은 고압 반응기의 운전에 필요한 압력에 상응한 압력으로 설정되는
기류수송 방식의 미분탄 가스화 방법.
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| CN110776002A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-02-11 | 遵宝钛业有限公司 | 一种精确控制氯化炉反应过程的装置及其方法 |
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