KR101894280B1 - Rapid System and Method for Controlling Air Fuel ratio in Gas Engine for Syngas - Google Patents
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Abstract
생성되는 합성가스 변동 특성에 대응하여 가스엔진의 공연비를 급속 하게 제어하여 엔진의 운전특성을 개선하는 합성가스용 가스엔진 공연비 급속제어 시스템 및 방법에 관한 것으로 가스화기에서 생성되는 합성가스의 동적 유량 및 조성 변화에 대하여 가스엔진의 공연비를 급속하게 제어할 수 있는 효과가 있다.Fuel ratio rapid control system and method for a syngas to improve the operation characteristics of the engine by rapidly controlling the air-fuel ratio of the gas engine in accordance with the generated fluctuation characteristic of the syngas, The air-fuel ratio of the gas engine can be rapidly controlled with respect to the composition change.
Description
본 발명은 합성가스용 가스엔진 공연비 급속제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생성되는 합성가스 변동 특성에 대응하여 가스엔진의 공연비를 급속 하게 제어하여 엔진의 운전특성을 개선하는 합성가스용 가스엔진 공연비 급속제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE
합성가스라는 이름은 연료혼합기체 - 대부분 수소, 일산화탄소, 이산화탄소로 구성 - 을 나타내는 것으로, 합성천연가스의 생산공정에서 중간물로 나옵니다. 하지만, 합성가스는 메탄올, 암모니아, 수소와 같은 다른 생성물을 만드는 데에도 이용됩니다. 일반적으로 가스화(gasification)라고 알려진 공정이 도입됩니다.The name Syngas represents the fuel mixture - mostly composed of hydrogen, carbon monoxide, and carbon dioxide - and is the intermediate in the production of synthetic natural gas. However, syngas is also used to make other products such as methanol, ammonia, and hydrogen. A process commonly known as gasification is introduced.
가스화 공정에서 고체 공급 원료가 기체로 변환되는데 여러 분야에서 사용됩니다. 특히 가스화는 석탄에서 생물 자원에 이르는 원료 형태에 따라 유연하게 적용할 수 있습니다. 더불어, 이러한 접근법으로 황이나 이산화탄소와 같은 생성물을 포획하는 작업을 단순화할 수 있습니다. 이러한 저열량 합성가스는 가격이 매우 저렴하고, 과열산화의 염려가 적어 다양한 연료로 적용되고 있는 실정이다. In the gasification process, the solid feedstock is converted to gas and is used in many fields. Especially gasification can be applied flexibly according to the raw material form from coal to biological resources. In addition, this approach can simplify the task of capturing products such as sulfur or carbon dioxide. These low calorific value syngas are very cheap, and there is little fear of overheat oxidation.
이러한 합성가스가 적용되는 가스엔진의 가스연료 제어장치는 기계식과 전자식으로 나뉠 수 있으며, 후자는 가스연료 인젝터를 사용하여 연료량을 제어하고 전자는 캬뷰레터, 믹서 등을 이용하여 엔진으로 흡입되는 공기의 양에 비례하여 가스연료가 섞이도록 하는 방식이다. LPG나 CNG 연료를 이용하는 방식은 대개 이러하다. The gas fuel control system of the gas engine to which such syngas is applied can be divided into a mechanical type and an electronic type. In the latter, a gas fuel injector is used to control the amount of fuel, and an electron is supplied to the engine through a carburetor, a mixer, It is a way to mix the gas fuel proportional to the amount. This is usually the case with LPG or CNG fuel.
그러나 바이오매스 등으로부터 직접 가스화에 의해 얻어지는 합성가스는 연료 조성이 기본적으로 일정하지 않고, 가스화기 원료공급/가스화기 온도 및 압력/공기유량/외기 온도 등 다양한 원인에 따라 변동이 있다. 따라서 가스화기에는 가스화 조건들을 통제할 수 있는 제어기가 구비되어 있으며, 제어기가 생성되는 합성가스를 모니터링하면서 합성가스 조성을 일정하게 유지하기 위한 제어를 하게 된다. 그럼에도 불구하고, 제어가능한 수준을 넘어서 일정치 이상의 과도한 변동이 생기게 되면 합성가스의 연료 조성이나 유량이 크게 변동하게 된다. However, the syngas obtained by direct gasification from biomass, etc. is basically uneven in fuel composition and varies depending on various causes such as gasifier raw material feed / gasifier temperature and pressure / air flow rate / ambient temperature. Therefore, the gasifier is equipped with a controller that can control the gasification conditions, and the controller controls to keep the synthesis gas composition constant while monitoring the generated synthesis gas. Nevertheless, if excessively above a certain level beyond the controllable level, the fuel composition or flow rate of syngas will vary greatly.
가스화기와 연계된 엔진발전기를 운전하는 경우, 이러한 합성가스의 연료 조성이나 유량이 갑자기 크게 변동하는 경우는 주로 연료의 발열량 하락으로 발전부하를 견디지 못하고 엔진이 정지하는 등 출력에 크게 충격을 주게 된다.When the engine generator connected to the gasifier is operated, when the fuel composition or the flow rate of the syngas fluctuates suddenly, the output of the fuel can not withstand the power generation load and the engine is stopped.
관련된 선행기술로는 도 1의 한국등록특허 제10-1453538호(2014.10.15)에서는 유량조절밸브(15), 가스연료 공급라인(31) 및 연료보상부(40)에 기술적 특징이 있는 가스터빈 엔진에 바이오 가스를 공급하는 바이오 가스 공급부, 상기 바이오 가스의 발열량과 동일한 열량을 갖도록 공기와 혼합된 공기희석 가스연료를 공급하는 가스연료 공급부 및 상기 바이오 가스의 발생량 변동 시 상기 바이오 가스와 공기희석 가스연료가 합류되는 합류점에서의 압력 변동에 따라 상기 가스연료 공급부로부터 공급되는 공기희석 가스연료의 공급량을 조절하여 전체 연료의 공급량을 보상하는 연료 보상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈용 연료공급장치를 개시하고 있다. Related Prior Art Korean Patent No. 10-1453538 (2014.10.15) of FIG. 1 discloses a gas turbine having a technical characteristic in a
도 2의 일본공개특허 제2004-278468호(2004.10.07)에서는 저칼로리 가스 연료 공급계(1), 고칼로리 가스 연료 공급계(2), 메탄가 조정용 가스(3), 연소 속도 조정용 가스(4), 고칼로리 가스 연료 희석용 압축 공기 공급계(5), 연료 공급 장치(10), 제어 밸브(혼합 수단)(11~15)에 기술적 특징이 있는 공기와 연료가스를 혼합하고, 연소실로 연소시키는 연소 기관에 연료가스를 공급하는 연료 공급 장치에 있어서 생물 가스를 포함한 저칼로리 가스 연료와 고칼로리 가스 연료를 혼합해 상기 연료가스로서 상기 연소 기관에 공급하는 혼합 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 장치가 개시되어 있다.2, the low calorie gas
한국 등록특허 제10-0877719호(2008.12.31)에서는 디젤 자동차의 테일머플러 후방에 위치하는 배기관에 설치되어 배기가스 내의 하이드로카본의 농도를 측정하는 HC농도센서와, 상기 HC농도센서로부터 입력된 하이드로카본의 농도를 기초로 하여 파일럿 분사 연료량의 조절여부를 판단하는 엔진제어부와, 상기 엔진제어부에 의해서 출력된 제어 신호에 의해서 파일럿 분사 연료량을 조절하는 인젝터를 포함하는 것을 특징으로 하는 파일럿 연료분사 시스템에 대하여 개시되어 있다.Korean Patent Registration No. 10-0877719 (Dec. 31, 2008) discloses an HC concentration sensor which is disposed in an exhaust pipe located behind a tail muffler of a diesel automobile and measures the concentration of hydrocarbon in the exhaust gas, An engine control unit for determining whether the pilot injection fuel amount is adjusted based on the concentration of carbon, and an injector for adjusting the pilot injection fuel amount by the control signal outputted by the engine control unit. .
일본 공개특허 제2000-314326호(2000.11.14)에서는 저칼로리 가스를 주연료로 사용해, 주연료 압축기로 압축된 상기 저칼로리 가스를 연소기로 연소해, 상기 연소기로 얻어진 연소 가스에 의해 터빈을 운전하는 가스터빈 시스템에 있어서 상기 저칼로리 가스, 불활성 가스 및 공기를 상기 주연료 압축기에 공급하기 위한 주연료 공급 설비와 보조 연료를 상기 연소기에 공급하기 위한 보조 연료 공급 설비와 상기 저칼로리 가스, 상기 불활성 가스, 상기 공기 및 상기 보조 연료의 각각에 대해서 유량을 조정하는 유량 조정 수단과 상기 저칼로리 가스에 의한 상기 터빈의 운전에서 상기 보조 연료에 의한 상기 터빈의 운전으로 전환하는 취지의 지시를 입력하기 위한 입력 수단과 상기 입력 수단에서 상기 지시가 입력되었을 때, 상기 저칼로리 가스의 유량을 줄여, 상기 저칼로리 가스의 감소한 분의 유량에 따라 상기 불활성 가스의 유량을 늘림과 동시에, 상기 저칼로리 가스와 상기 불활성 가스와의 체적비를 일정하게 유지한 채로 상기 저칼로리 가스와 상기 불활성 가스로 구성되는 혼합 가스의 유량을 줄여, 상기 혼합 가스의 감소한 분의 유량에 따라 또한 상기 혼합 가스의 폭발 한계의 범위에 들어가지 않도록 상기 공기의 유량을 늘려, 상기 공기의 증가한 분의 유량에 따라 상기 보조 연료의 유량을 늘리도록, 상기 각 유량 조정 수단을 제어함으로써, 상기 주연료 압축기에 상기 공기만을 공급하고 상기 보조 연료에 의한 상기 터빈의 운전으로 전환하는 제어 수단를 구비하는 것을 특징으로 하는 가스터빈 시스템이 개시되어 있다. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-314326 (Nov. 14, 2000) discloses a method of combusting a low-calorie gas compressed by a main fuel compressor with a low-calorie gas as a main fuel and combusting the gas with a combustion gas obtained by the combustor A main fuel supply system for supplying the low-calorie gas, an inert gas and air to the main fuel compressor, an auxiliary fuel supply system for supplying an auxiliary fuel to the combustor, and an auxiliary fuel supply system for supplying the low- An input means for inputting an instruction to switch from the operation of the turbine by the low calorie gas to the operation of the turbine by the auxiliary fuel, When the instruction is input by the means for decreasing the flow rate of the low calorie gas , The flow rate of the inert gas is increased in accordance with the flow rate of the reduced amount of the low calorie gas and the flow rate of the mixed gas composed of the low calorie gas and the inert gas Increasing the flow rate of the air so as not to fall within the explosion limit of the mixed gas according to the flow rate of the reduced amount of the mixed gas and increasing the flow rate of the auxiliary fuel according to the flow rate of the increased amount of the air And a control means for controlling the respective flow rate regulating means so as to supply only the air to the main fuel compressor and to switch the operation of the turbine by the auxiliary fuel.
Bibhuti B. Sahoo., et al., Applied Thermal Engineering, Vol.49, 31 December 2012, Pages 139-146에서는 H2: CO ratio에 따른 내연 엔진 연소 및 배출가스 특성에 대한 연구로, 수소 조성을 기준으로 CO혼합비에 따른 연소효율, NOx 배출거동에 대하여 개시하고 있다.In this study, the combustion characteristics of the internal combustion engine according to the H2: CO ratio and the characteristics of the exhaust gas were investigated. Combustion efficiency and NOx emission behavior according to mixing ratio.
그러나, 가스화기에서 생성되는 합성가스의 동적 조성 또는 유량 변화에 따른 가스엔진의 공연비 급속 제어를 위한 기술과는 관련이 없는 것이다. 즉, 바이오매스 등 고형연료의 가스화를 통한 합성가스 연료의 조성이 크게 변동하여 발열량이 크게 하락하는 경우, 공기량을 줄이고 연료의 공급량을 크게 증가시켜야 한다. 기존 가스연료의 경우, 연료의 체적기준 공기연료비는 CNG가 9.52, 부탄이 30.94 정도이다. 즉 연료보다 공기가 각각 10배, 30배 많은 양이어서 연료량을 제어하기가 용이하다. However, this is not related to the technology for rapid control of the air-fuel ratio of the gas engine according to the dynamic composition or flow rate change of the syngas produced in the gasifier. That is, if the composition of the syngas fuel through the gasification of the solid fuel such as biomass greatly changes and the calorific value greatly decreases, the amount of the air and the fuel supply amount should be greatly increased. In the case of conventional gas fuels, the fuel-to-air fuel ratio based on the volume of fuel is about 9.52 for CNG and 30.94 for butane. That is, the amount of air is 10 times and 30 times that of fuel, respectively, so that it is easy to control the amount of fuel.
그러나 합성가스의 경우는 체적기준 공기연료비가 약 1 ~ 2 정도여서 엔진의 흡입량 기준으로 연료나 공기나 비슷한 양이 되는 경우도 있다. 같은 체적으로 엔진에 공급되었으나, 발열량이 갑자기 저하한 경우는 불활성 성분이 증가하여 연소에 참여하는 가스의 양이 크게 줄어든 경우에 해당한다. 이것은 연료의 양을 2배로 증가시켜야 하나 연소실 체적이 제한되므로 당장 적용될 수 없다. 또한, 연료 중 활성성분이 적으므로 공기가 과잉공급된 경우여서 공기양을 줄여야 한다.However, in the case of syngas, the air fuel ratio of volume is about 1 ~ 2, so that the amount of fuel or air may be similar to the amount of intake of the engine. If the engine is supplied with the same volume but the sudden drop in calorific value is due to an increase in the inert component, the amount of gas involved in the combustion is greatly reduced. This requires a twofold increase in the amount of fuel but can not be applied immediately because the volume of the combustion chamber is limited. In addition, since the amount of active component in fuel is low, air is supplied in an excess amount, so the amount of air should be reduced.
따라서 상기와 같은 합성가스의 동적 조성 및 유량변화에 따라서 공연비를 급속하게 제어하기 위한 목적을 달성하기 위해서는 경제적이면서도 높은 운전 효율을 갖는 새로운 공연비 급속제어 시스템 및 방법의 개발이 절실히 필요한 상황이다.Therefore, in order to achieve the object of rapidly controlling the air-fuel ratio according to the dynamic composition and flow rate of the synthesis gas, it is urgently required to develop a new air-fuel ratio rapid control system and method which are economical and have high operation efficiency.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 생성되는 합성가스 변동 특성에 대응하여 가스엔진의 공연비를 급속 하게 제어하여 엔진의 운전특성을 개선하는 합성가스용 가스엔진 공연비 급속제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is conceived to solve the problems described above, and its object is to provide a syngas gas engine air-fuel ratio rapid control system and method capable of improving the operation characteristics of an engine by rapidly controlling the air- And to provide the above objects.
상기 문제점을 해결하기 위하여 안출한 본 발명은, 하나 이상의 카본 리소스를 이용하여 합성가스를 생성하는 가스화기(1000); 엔진 실린더를 포함하며, 합성가스로 구동하는 엔진 본체(2100); 상기 엔진 본체 일측에 배치되며, 상기 엔진 실린더에 상기 합성가스를 공급하는 합성가스 공급 유닛(2200); 상기 합성가스 공급 유닛과 연결되며, 상기 합성가스의 공급량을 조절하면서 공급하는 합성가스 압력 조정기(2300); 상기 합성가스 공급 유닛으로부터 유입되는 상기 합성가스와 공기의 혼합비를 조절하고, 상기 합성가스와 공기를 혼합하는 믹서 혼합기(2400); 하나 이상의 합성 가스 공급부와 연결되며, 상기 믹서 혼합기에서 공기와 혼합된 바이오가스를 상기 엔진 본체 내부로 유입하는 흡기부(2500); 상기 합성가스 공급 유닛에서 상기 바이오가스의 공급량 및 상기 믹스 혼합기에서 상기 합성가스와 상기 공기의 혼합량을 제어하는 엔진 운전제어부(2600); 및 상기 엔진 본체에서의 소정의 SHV에 따라 엔진 본체에 연결된 상기 흡기부로 합성가스를 다단 주입하는 엔진제어기(2700);를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성가스용 가스엔진 공연비 급속제어 시스템일 수 있다.In order to solve the above problems, the present invention provides a gasifier (1000) for generating synthesis gas using one or more carbon resources; An engine body (2100) including an engine cylinder and driven by syngas; A syngas supply unit (2200) disposed at one side of the engine body for supplying the syngas to the engine cylinder; A syngas pressure regulator 2300 connected to the syngas supply unit for regulating the supplied amount of the syngas; A mixer mixer (2400) for adjusting a mixture ratio of the synthesis gas and air introduced from the synthesis gas supply unit and mixing the synthesis gas and air; An intake part (2500) connected to the at least one syngas supply part, for introducing the biogas mixed with the air into the engine body in the mixer mixer; An engine operation control unit (2600) for controlling the supply amount of the biogas in the syngas supply unit and the mixing amount of the syngas and the air in the mix mixer; And an engine controller (2700) for multi-stage injection of syngas into the intake unit connected to the engine body according to a predetermined SHV in the engine main body.
또한, 상기 엔진제어기는 상기 믹서혼합기 및/또는 흡기관에 공급되는 합성가스 공급량 및 공기연료비에 따른 공기를 주입할 수 있다.In addition, the engine controller may inject air according to the amount of the syngas supplied to the mixer mixer and / or the intake pipe and the air fuel ratio.
또한, 상기 가스화기는 하나 이상의 운전 변수에 따라 가스화기를 제어하면서 합성가스를 생성하는 가스화기 제어기를 포함할 수 있다.The gasifier may also include a gasifier controller that generates a syngas while controlling the gasifier in accordance with one or more operating variables.
또한, 상기 엔진제어기는 엔진 본체에서 연소시 하기 식으로 정의된 SHV가 1보다 작다면 흡기관 또는 믹서 혼합기에 1단이상으로 합성가스를 공급할 수 있다. In addition, the engine controller may supply the syngas to the intake pipe or the mixer mixer at one or more stages if the SHV defined by the following formula is less than 1 during combustion in the engine body.
SHV = 합성가스 발열량/가스엔진 운전 한계 발열량 SHV = syngas calorific value / gas engine operation limit calorific value
또한, 상기 엔진제어기가 흡기관에 공급하는 가스는 상기 가스화기에서 생성된 합성가스가 아닌 발열량을 갖는 연료일 수 있다.In addition, the gas supplied to the intake pipe by the engine controller may be a fuel having a calorific value rather than the syngas produced in the gasifier.
또한, 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출한 본 발명은, 상기 가스화기는 하나 이상의 운전 변수에 따라 합성가스를 생성하는 제1단계; 상기 합성가스는 상기 합성가스 공급유닛 및 압력조정기에 의해 믹서 혼합기에 유입되며 상기 엔진제어기에 의해 소정의 공기연료비에 따라 공기를 주입하는 제2단계; 상기 믹서 혼합기에서 공기와 혼합된 합성가스는 상기 흡기부를 거쳐 상기 엔진 본체에서 연소되는 제3단계; 및 상기 엔진 본체의 SHV가 1보다 크면 배기하고 1보다 작으면 상기 흡기관 또는 믹서 혼합기에 1단 이상으로 합성가스를 공급하는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성가스용 가스엔진 공연비 급속제어 방법일 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a gasifier comprising: a first step of generating a syngas according to at least one operating parameter; A second step of introducing the syngas into the mixer mixer by the syngas supply unit and the pressure regulator, and injecting air according to a predetermined air fuel ratio by the engine controller; A third step in which the syngas mixed with air in the mixer mixer is burned in the engine body via the intake unit; And a fourth step of supplying the syngas to the intake tractor or the mixer mixer at one or more stages if the engine has an SHV of greater than 1, Control method.
또한, 상기 믹서 혼합기로의 1단 이상으로 공급여부는 상기 SHV가 α 보다 크거나 같다면, 믹서 혼합기의 강도가 발생할 수 있으므로 소량의 합성가스를 믹서 혼합기로 공급할 수 있다.If the SHV is equal to or greater than?, The mixer mixer may be supplied with a small amount of syngas to the mixer mixer.
또한, 상기 믹서 혼합기로의 1단 이상으로 공급여부는 상기 SHV가 α 보다 작다면, 믹서 혼합기의 강도 저하가 발생하지 않으므로 다량의 합성가스를 흡기관으로 공급할 수 있다.
If the SHV is smaller than?, It is possible to supply a large amount of syngas to the intake pipe because the strength of the mixer mixer does not decrease.
본 발명의 합성가스용 가스엔진 공연비 급속제어 시스템 및 방법에 의하면, 가스화기에서 생성되는 합성가스의 동적 유량 및 조성 변화에 대하여 가스엔진의 공연비를 급속하게 제어할 수 있는 효과가 있다. According to the gas engine air-fuel ratio rapid control system and method for syngas of the present invention, there is an effect that the air-fuel ratio of the gas engine can be rapidly controlled with respect to the dynamic flow rate and composition change of the syngas produced in the gasifier.
또한, 합성가스 연료의 발열량 저하에 따른 가스엔진의 발전부하에 대하여 유연하게 대응할 수 있는 효과가 있다. In addition, there is an effect that the generation load of the gas engine can be flexibly coped with the decrease in the calorific value of the syngas fuel.
또한, 엔진 본체의 운전 정지등의 문제를 근본적으로 제어할 수 있는 효과가 있다. Further, there is an effect that the problem such as the operation stop of the engine main body can be fundamentally controlled.
또한, 추가적인 가스엔진의 운전 제어 유닛을 추가 할 필요 없이 합성가스 공급 조건을 제어함으로써 장치 및 운전 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
Further, there is an effect that the apparatus and operation cost can be reduced by controlling the syngas supply condition without adding an additional operation control unit of the gas engine.
도 1은 선행 기술인 바이오가스와 추가적이 가스 연료를 혼합하는 가스터빈 연소기의 구성도이다.
도 2는 선행기술인 저칼로리가스, 고칼리가스, 메탄가스 등을 혼합하는 가스터빈 연소기의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 가스화기 운전에 따른 합성가스 조성의 동적 변화 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예인 가스화기와 연계된 가스엔진 공연비 급속제어 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예인 가스화기의 합성가스 동적 변화에 따른 합성가스제어 순서도이다. 1 is a block diagram of a gas turbine combustor that mixes the prior art biogas with an additional gaseous fuel.
FIG. 2 is a configuration diagram of a gas turbine combustor in which a low-calorie gas, a high-calorie gas, and a methane gas are mixed.
3 is a graph of the dynamic change of the synthesis gas composition according to the gasifier operation of the present invention.
FIG. 4 is a rapid control configuration diagram of the gas engine air-fuel ratio associated with the gasifier, which is one embodiment of the present invention.
5 is a flow chart of synthesis gas control according to the dynamic change of the synthesis gas of the gasifier, which is one embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 따른 정전분무와 선회류를 이용한 습식 집진 장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a wet dust collector using electrostatic spraying and a swirl flow according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The use of the terms "comprises", "having", or "having" in this application is intended to specify the presence of stated features, integers, steps, components, parts, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Also, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
도 1은 선행 기술인 바이오가스와 추가적이 가스 연료를 혼합하는 가스터빈 연소기의 구성도이다. 1 is a block diagram of a gas turbine combustor that mixes the prior art biogas with an additional gaseous fuel.
도 2는 선행기술인 저칼로리가스, 고칼리가스, 메탄가스 등을 혼합하는 가스터빈 연소기의 구성도이다. FIG. 2 is a configuration diagram of a gas turbine combustor in which a low-calorie gas, a high-calorie gas, and a methane gas are mixed.
도 3은 본 발명의 가스화기 운전에 따른 합성가스 조성의 동적 변화 그래프이다. 3 is a graph of the dynamic change of the synthesis gas composition according to the gasifier operation of the present invention.
도 4는 본 발명의 일실시예인 가스화기와 연계된 가스엔진 공연비 급속제어 구성도이 이다.4 is a gas engine air-fuel ratio rapid control construction diagram associated with a gasifier, which is an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일실시예인 가스화기의 합성가스 동적 변화에 따른 합성가스도 1에 제어 순서도이다. FIG. 5 is a control flow chart of the synthesis gas according to the synthesis gas dynamic change of the gasifier, which is one embodiment of the present invention,
도 4에 도시된 바와 같이 엔진 운전제어부(600)가 각 센서로부터 받은 신호와, 합성가스 운전시 내부 프로세서에 의해서 이미 설정된 제한값 및 표준값과의 편차에 의해서 실제 공급되는 가스조절 밸브를 동작하도록 하는 신호처리 프로세스를 아래와 같이 순서적으로 나타내고 있다.As shown in FIG. 4, the engine operation control unit 600 receives a signal from each sensor to operate a gas control valve that is actually supplied by a deviation between a limit value and a standard value already set by the internal processor in the synthesis gas operation The processing process is shown in order as follows.
합성가스 엔진 시스템은 합성가스를 포함한 다양한 연료에 의해 시동을 걸고, 공회전으로 워밍한 후 정격 회전수로 운전한다.The syngas engine system is started by various fuels including synthesis gas, warmed by idling and operated at the rated speed.
그리고 나서 엔진 운전제어부에 전원을 공급하여 합성가스 운전을 준비한다. 발전기(미도시)가 일정 범위, 예를 들어 정격 출력의 15 ~ 20 %의 부하 내에 있을 경우, 엔진 운전제어부는 발전기에서 보내진 발전 출력을 직류 신호로 바꾸어 주는 발전출력 변환기(미도시)로부터 신호를 입력 받는다.Then, power is supplied to the engine operation control unit to prepare for syngas operation. When the generator (not shown) is within a certain range, for example, 15% to 20% of the rated output, the engine operation control unit receives a signal from the generator output converter (not shown), which converts the generator output sent from the generator into a DC signal Receive input.
이 신호는 엔진 운전제어부에 설정된 발전기의 출력값 일정 범위, 예를 들어 정격 출력의 15~20% 범위 내에 있을 경우, 엔진 운전제어부는 합성가스 공급 유닛의 가스압력 차단밸브에 출력 전원을 공급하여 합성가스가 엔진 본체 실린더로 유입되도록 한다.When this signal is within a certain range of the output value of the generator set in the engine operation control unit, for example, within the range of 15 to 20% of the rated output, the engine operation control unit supplies the output power to the gas pressure shutoff valve of the syngas supply unit, To the engine body cylinder.
발전기의 출력조건에 따라 가스 유량 조절부가 비례적으로 개방된다. 엔진 운전제어부는 발전기의 출력과 비례하여 합성가스의 공급량을 정하고, 이에 해당하는 출력 신호, 예를 들어 PWM(pulse-width modulation) 펄스 신호를 가스 유량 조절부로 보낸다. 가스 유량 조절부는 출력 신호의 크기, 예를 들어 PWM 펄스 신호의 펄스 폭에 비례하여 밸브의 개방 정도가 정해진다. 또한 사용조건에 따라 출력 신호에 오프셋 값을 주어 실제의 합성가스의 공급량을 보다 미세하게 조정할 수 있다.Depending on the output condition of the generator, the gas flow rate regulator is proportionally opened. The engine operation control unit determines the supply amount of the syngas in proportion to the output of the generator and sends an output signal corresponding thereto, for example, a pulse-width modulation (PWM) pulse signal to the gas flow rate regulator. The gas flow rate regulator determines the opening degree of the valve in proportion to the magnitude of the output signal, for example, the pulse width of the PWM pulse signal. In addition, an offset value may be given to the output signal according to the use condition, so that the actual supply amount of the syngas can be finely adjusted.
엔진 제어부는 배기부에 설치된 공연비 검출 센서로부터 입력된 신호와 엔진 운전제어부에 기설정된 공연비의 신호와 비교하여, 그 차이의 크기를 따라 가스 유량 조절부에 보내는 출력신호의 크기를 제어함으로써 합성가스의 공급량을 조정할 수 있다.The engine control unit compares the signal inputted from the air-fuel ratio detection sensor provided in the exhaust unit with the signal of the air-fuel ratio set in advance by the engine operation control unit, and controls the magnitude of the output signal sent to the gas flow rate control unit according to the magnitude of the difference, The supply amount can be adjusted.
하나 이상의 카본 리소스를 이용하여 합성가스를 생성하는 가스화기(1000); 엔진 실린더를 포함하며, 합성가스로 구동하는 엔진 본체(2100); 상기 엔진 본체 일측에 배치되며, 상기 엔진 실린더에 상기 합성가스를 공급하는 합성가스 공급 유닛(2200); 상기 합성가스 공급 유닛과 연결되며, 상기 합성가스의 공급량을 조절하면서 공급하는 합성가스 압력 조정기(2300); 상기 합성가스 공급 유닛으로부터 유입되는 상기 합성가스와 공기의 혼합비를 조절하고, 상기 합성가스와 공기를 혼합하는 믹서 혼합기(2400); 하나 이상의 합성 가스 공급부와 연결되며, 상기 믹서 혼합기에서 공기와 혼합된 바이오가스를 상기 엔진 본체 내부로 유입하는 흡기부(2500); 상기 합성가스 공급 유닛에서 상기 바이오가스의 공급량 및 상기 믹스 혼합기에서 상기 합성가스와 상기 공기의 혼합량을 제어하는 엔진 운전제어부(2600); 및 상기 엔진 본체에서의 소정의 SHV에 따라 엔진 본체에 연결된 상기 흡기부로 합성가스를 다단 주입하는 엔진제어기(2700);를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성가스용 가스엔진 공연비 급속제어 시스템일 수 있다.A gasifier (1000) for producing syngas using one or more carbon resources; An engine body (2100) including an engine cylinder and driven by syngas; A syngas supply unit (2200) disposed at one side of the engine body for supplying the syngas to the engine cylinder; A syngas pressure regulator 2300 connected to the syngas supply unit for regulating the supplied amount of the syngas; A mixer mixer (2400) for adjusting a mixture ratio of the synthesis gas and air introduced from the synthesis gas supply unit and mixing the synthesis gas and air; An intake part (2500) connected to the at least one syngas supply part, for introducing the biogas mixed with the air into the engine body in the mixer mixer; An engine operation control unit (2600) for controlling the supply amount of the biogas in the syngas supply unit and the mixing amount of the syngas and the air in the mix mixer; And an engine controller (2700) for multi-stage injection of syngas into the intake unit connected to the engine body according to a predetermined SHV in the engine main body.
가스화기 내부의 온도는 촤(Char) 연소영역 및 휘발분 연소 영역에서 측정한다. 촤 연소영역에서는 온도가 휘발분 연소영역에서 가스화되는 온도보다 다소 낮게 나타난다. 가스화기의 가스화부 온도는 750~900도, 휘발분이 연소되는 가스화부에서는 850~1,100도 수준으로 나타난다. 공급된 바이오매스(예: 목본계, 초본계, 슬러지, 저등급탄 등)의 조성 및 가스화기 운전조건에 따라 제조된 합성가스 조성은 다양하게 생성된다. 공기량 공급비(O2/바이오매스 무게비)에 따라 CO2 발생량이 증가하여 발열량은 감소하는 경향이 나타난다.The temperature inside the gasifier is measured in the Char combustion region and the volatile fraction combustion region. In the combustion region, the temperature is somewhat lower than the gasification temperature in the volatile fractional combustion region. The temperature of the gasification part of the gasifier is in the range of 750 to 900 degrees, and in the gasification part in which volatile matter is combusted, the temperature is in the range of 850 to 1,100 degrees. The composition of the syngas produced according to the composition of the supplied biomass (for example, neck base, herbaceous system, sludge, low grade coal, etc.) and gasifier operating conditions are variously produced. The amount of generated CO 2 increases according to the air supply ratio (O 2 / biomass weight ratio), and the calorific value tends to decrease.
60kg/h 수준으로 바이오매스를 공급하면 125~132Nm3/h 정도의 합성가스를 제조할 수 있다. 본 가스화기에 의한 타르 발생량은 10~30% 수준보다 휠씬 낮은 5~15ppm 수준으로 개질반응기나 정제과정에서 제거하면 가스엔진에서 이용이 가능한 수준임을 알 수 있다.When the biomass is supplied at a level of 60 kg / h, synthesis gas of about 125 to 132 Nm 3 / h can be produced. The amount of tar produced by this gasifier is 5 ~ 15ppm, which is much lower than the level of 10 ~ 30%, and it can be seen that it can be used in the gas engine when it is removed in the reforming reactor or purification process.
(실시예 1)(Example 1)
이론 공연비값이 1인 경우에 설정되는 공연비의 신호가 대략 200 ~ 300 mV로 나타난다고 하면, 공연비 검출 센서에서 실체 측정하는 범위에 대한 전압 신호가 이 범위 밖으로 벗어나는 경우 공기와 합성가스의 비율을 조절한다. 공연비 검출 센서에서 200 mV 미만의 신호가 검출되는 경우, 가스의 양이 적은 것으로 판단하여 가스 유량 조절부에서 가스 유량을 증가하도록 조절한다. 반대로 공연비 검출 센서에서 300 mV 초과의 신호가 검출되는 경우, 가스의 양이 많은 것으로 판단하여 가스 유량 조절부에서 가스 유량을 감소하도록 조절한다. If the signal of the air-fuel ratio set when the stoichiometric air-fuel ratio value is 1 is about 200 to 300 mV, if the voltage signal for the range to be measured by the air-fuel ratio detection sensor deviates from this range, do. When a signal of less than 200 mV is detected in the air-fuel ratio detection sensor, it is determined that the amount of gas is small and the gas flow rate is adjusted to increase in the gas flow rate regulator. On the contrary, when a signal exceeding 300 mV is detected in the air-fuel ratio detection sensor, it is determined that the amount of gas is large and the gas flow rate is adjusted to decrease in the gas flow rate regulator.
상기 엔진 운전제어부의 합성가스 유량 조절에도 불구하고 가스화기의 합성가스 조성 및 유량의 동적 변화에 따라 엔진 본체의 발열량이 저하되면 SHV값에 따라 엔진 제어기를 통하여 합성가스를 흡기부 또는 믹서 혼합기에 공급한다. If the calorific value of the engine body is lowered due to the dynamic change of the synthesis gas composition and the flow rate of the gasifier in spite of the control of the syngas flow rate of the engine operation control unit, the syngas is supplied to the intake unit or the mixer mixer do.
상기 엔진제어기는 상기 믹서 혼합기 및/또는 흡기관에 공급되는 합성가스 공급량 및 공기연료비에 따른 공기를 주입할 수 있다.The engine controller may inject air according to the amount of the syngas supplied to the mixer mixer and / or the intake pipe and the air fuel ratio.
상기 가스화기는 하나 이상의 운전 변수에 따라 가스화기를 제어하면서 합성가스를 생성하는 가스화기제어기(1100)를 포함할 수 있다.The gasifier may include a
상기 가스화기제어기의 운전변수는 가스화기에 한 위치 이상에서 측정되는 온도, 압력, 합성가스조성일 수 있다.The operating parameters of the gasifier controller may be temperature, pressure, syngas composition measured at more than one location in the gasifier.
상기 가스화기제어기는 하기 식과 같이 운전변수를 설정된 운전조건과 비교하여 운전조건을 제어할 수 있다.The gasifier controller can control the operating conditions by comparing the operating parameters with the set operating conditions as shown in the following equation.
Tn, Pn, Comp. n, … = Tset, Pset, Comp. set, … set = 센싱위치, set = 설정조건T n , P n , Comp. n , ... = T set , P set , Comp. set , ... set = sensing position, set = setting condition
상기 엔진제어기는 엔진 본체에서 연소시 하기 식으로 정의된 SHV가 1보다 작다면 흡기관 또는 믹서 혼합기에 1단이상으로 합성가스를 공급할 수 있다.The engine controller may supply the syngas to the intake pipe or the mixer mixer in one or more stages if the SHV defined by the following formula is smaller than 1 when the engine is combusted in the engine body.
SHV = 합성가스 발열량/가스엔진 운전 한계 발열량SHV = syngas calorific value / gas engine operation limit calorific value
상기 SHV는 연료-공기 혼합기의 강도(Fuel-air mixture strength with regard to that of engine operation limit)를 나타낸 값이다.The SHV is a value indicative of the fuel-air mixture strength in relation to the engine operation limit.
SHV는 연료-공기 혼합기의 강도를 나타내는 값으로, SHV<1 의 의미는 공급된 합성가스의 발열량이 감소하여 엔진의 출력저하가 발생하는 경우를 의미한다.SHV is a value indicating the strength of the fuel-air mixer, and SHV <1 means that the output of the engine is lowered due to a decrease in the calorific value of the supplied syngas.
상기 SHV<1의 부가적인 의미는 엔진으로 공급된 합성가스 연료공급량 변동이 없는 상태에서 발열량이 갑자기 적어져서 가스엔진의 급격한 출력저하가 발생하는 경우로 볼 수 있으며, 이 때 α: 연료-공기 혼합기의 강도 저하를 나타내는 0과 1사이의 threshold SHV 값를 정의한다.The additional meaning of SHV < 1 can be seen as a case where the amount of heat generated suddenly decreases in the state where there is no change in the supply amount of the syngas fuel supplied to the engine and a sudden decrease in output of the gas engine occurs. Lt; RTI ID = 0.0 > SHV < / RTI >
상기 SHV<1인 경우, 합성가스의 흡기관 또는 믹서 혼합기로의 1단 이상으로 공급여부는 상기 SHV가 α 보다 크거나 같다면, 믹서 혼합기의 연료강도 강하가 발생할 수 있으므로 소량의 합성가스를 믹서 혼합기로 공급할 수 있다. If the SHV is less than or equal to 1, the syngas may be supplied to the intake pipe or the mixer mixer in one or more stages. If the SHV is greater than or equal to a, the fuel strength of the mixer mixer may drop. Mixer.
상기 소량의 합성가스는 상기 믹서 혼합기의 연료-공기 혼합기 강도저하 또는 강도 초과를 발생시키지 않는다면 그 주입량에 제한되는 것은 아니다.The small amount of syngas is not limited to the amount of the fuel gas-air mixture, unless the fuel gas-air mixture strength of the mixer mixer is lowered or exceeded.
SHV가 α 보다 작다면, 연료-공기 혼합기의 강도 회복 가능성이 낮으므로, 흡기관으로 다량의 합성가스를 1단 이상으로 공급할 수 있다.If the SHV is smaller than?, The possibility of restoring the strength of the fuel-air mixer is low, so that a large amount of syngas can be supplied in one or more stages by the intake pipe.
상기 다량의 합성가스는 상기 믹서 혼합기의 연료-공기 혼합기 강도저하 또는 강도 초과를 발생시키지 않는다면 그 주입량에 제한되는 것은 아니다.The large amount of syngas is not limited to the amount of the fuel gas-air mixture to be injected unless the fuel-air mixture strength of the mixer mixer is lowered or exceeded.
상기 혼합가스의 1단 이상의 공급은 바람직하게는 3단 이상일 수 있다. 더욱 바람직하게는 5단 이상 10단까지 다단일 수 있다. The supply of one or more stages of the mixed gas may be preferably three or more stages. More preferably 5 or more and 10 or less.
상기 다단공급 단수보다 적거나 많다면 엔진의 운전 효율이 저하되거나, 심각한경우, 정지될 수 있다. If the number of the multi-stage feed stages is smaller or larger than the number of multi-stage feed stages, the operation efficiency of the engine may be lowered or, in the case of serious cases, stopped.
상기 엔진제어기가 흡기관에 공급하는 가스는 상기 가스화기에서 생성된 합성가스가 아닌 발열량을 갖는 연료일 수 있다.The gas supplied by the engine controller to the intake pipe may be a fuel having a calorific value rather than a syngas generated in the gasifier.
상기 연료는 탄소수 1 내지 5의 탄화수소계 연료일 수 있다.The fuel may be a hydrocarbon-based fuel having 1 to 5 carbon atoms.
(실시예 2)(Example 2)
합성가스 엔진 시스템은 이론 공연비 값이 1이 되도록 합성 가스의 공급량을 조절한다. 가스 유량 조절부의 개방 정도를 조정할 때, 엔진 운전제어부는 엔진 본체에 설치된 노킹센서로부터 주파수 신호 또는 전압 신호를 입력 받는다. 이 때 엔진 운전 도중 엔진 본체에 노킹이 발생하면, 엔진 운전제어부는 노킹 발생시의 주파수를 받아들여 합성가스 유량 조절부로 보내는 출력 신호의 크기를 조정할 수 있다. 노킹센서로부터 수신한 주파수 신호 또는 전압 신호를 엔진 본체의 캠 타이밍센서에서 수신한 신호와 비교할 때, 주파수 또는 전압 신호 값이 설정값에서 벗어나 상당한 변동하는 경우에 노킹이 발생한 것으로 판단할 수 있다.The syngas engine system adjusts the feed rate of the syngas so that the stoichiometric air / fuel ratio value is 1. When adjusting the opening degree of the gas flow rate regulating portion, the engine operation control portion receives a frequency signal or a voltage signal from a knocking sensor provided in the engine body. At this time, if knocking occurs in the engine body during engine operation, the engine operation control unit can receive the frequency at the time of knocking and adjust the size of the output signal sent to the synthesis gas flow rate regulator. When comparing the frequency signal or the voltage signal received from the knocking sensor with the signal received by the cam timing sensor of the engine body, it can be determined that knocking has occurred when the frequency or voltage signal value fluctuates significantly beyond the set value.
엔진 본체에 장착된 노킹 센서로부터 받는 신호는 엔진이 정상적으로 운전시에는 주파수 6kHz 이하, 전압 200mV 이하의 일정한 출력신호를 받는다고 하면, 엔진의 노킹이 발생시에는 진동 시 수반되는 가속도에 따라 주파수 변동이 발생하여 주파수는 8 ~ 16 kHz, 전압은 설정값에서 +/-300 mV 이상의 출력신호를 송출한다. 이와 같이 노킹을 발생한 것을 감지하면, 합성가스 유량 조절부에 보내는 출력 신호의 크기를 감소하도록 제어함으로써 합성가스의 공급량을 조정할 수 있다. 또한 엔진 운전제어부는 배기부에 설치된 온도센서로부터 온도 입력 신호를 입력 받는데, 엔진 운전제어부는 기설정된 배기가스 기준온도 값과 온도센서로부터 수신한 온도 값을 비교하여, 그 차이의 크기를 따라 가스 유량 조절부에 보내는 출력 신호의 크기를 제어함으로써 합성가스의 공급량을 조정할 수 있다. If the signal received from the knocking sensor mounted on the engine body receives a constant output signal of a frequency of 6 kHz or less and a voltage of 200 mV or less at the time of normal operation of the engine, the frequency fluctuation occurs according to the acceleration The output frequency is 8 ~ 16 kHz and the voltage is more than +/- 300 mV at the setting value. When the knocking is detected in this manner, the supply amount of the synthesis gas can be adjusted by controlling the size of the output signal sent to the synthesis gas flow rate regulator to be reduced. Further, the engine operation control unit receives the temperature input signal from the temperature sensor installed in the exhaust part. The engine operation control unit compares the preset exhaust gas reference temperature value with the temperature value received from the temperature sensor, and calculates the gas flow rate The supply amount of the syngas can be adjusted by controlling the size of the output signal sent to the regulator.
또한, 가스화기에서 생성되는 합성가스의 조성 및 유량의 동적 변화에 따른 엔진 본체의 발열량 변화를 측정하여 제어 수준에서 벗어나는 가스엔진 운전 제어방법은 상기 가스화기는 하나 이상의 운전 변수에 따라 합성가스를 생성하는 제1단계; 상기 합성가스는 상기 합성가스 공급유닛 및 압력조정기에 의해 믹서 혼합기에 유입되며 상기 엔진제어기에 의해 소정의 공기연료비에 따라 공기를 주입하는 제2단계; 상기 믹서 혼합기에서 공기와 혼합된 합성가스는 상기 흡기부를 거쳐 상기 엔진 본체에서 연소되는 제3단계; 및 상기 엔진 본체의 SHV가 1보다 크면 배기하고 1보다 작으면 상기 흡기관 또는 믹서 혼합기에 1단 이상으로 합성가스를 공급하는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성가스용 가스엔진 공연비 급속제어 방법일 수 있다.Further, in the gas engine operation control method of measuring the change in the calorific value of the engine main body according to the dynamic change of the composition and the flow rate of the synthesis gas produced in the gasifier, the gasifier is operated at a controlled level, A first step; A second step of introducing the syngas into the mixer mixer by the syngas supply unit and the pressure regulator, and injecting air according to a predetermined air-fuel ratio by the engine controller; A third step in which the syngas mixed with air in the mixer mixer is burned in the engine body via the intake unit; And a fourth step of supplying the syngas to the intake tractor or the mixer mixer at one or more stages if the engine has an SHV of greater than 1 and exhausts and is less than 1, Control method.
상기 믹서 혼합기로의 1단 이상으로 공급여부는 상기 SHV가 α 보다 크거나 같다면, 믹서 혼합기의 강도가 발생할 수 있으므로 소량의 합성가스를 믹서 혼합기로 공급할 수 있다.If the SHV is greater than or equal to?, The mixer mixer may be supplied with a small amount of syngas to the mixer mixer.
상기 믹서 혼합기로의 1단 이상으로 공급여부는 상기 SHV가 α 보다 작다면, 믹서 혼합기의 연료-공기 강도 회복이 발생하지 않으므로 다량의 합성가스를 흡기관으로 공급할 수 있다.If the SHV is smaller than?, The fuel-air strength recovery of the mixer mixer does not occur, so that a large amount of the syngas can be supplied to the intake pipe.
온도센서로부터 수신한 온도 값이 기준 온도값보다 높을 경우, 가스압력 차단밸브의 전원을 차단하여 자동으로 합성가스 다단 공급 모드로 전환하거나, 필요시 가스 유량 조절부 전원을 차단하여 엔진을 비상정지시키거나 공기 유량 조절부를 동작 시켜 엔진에 공급되는 연소공기를 차단할 수 있다.When the temperature value received from the temperature sensor is higher than the reference temperature value, the gas pressure shutoff valve is automatically shut off to switch to the multistage synthesis gas supply mode or, if necessary, Or the air flow rate regulator may be operated to shut off the combustion air supplied to the engine.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
Having thus described a particular portion of the present invention in detail, those skilled in the art will appreciate that these specific embodiments are merely preferred embodiments and that the scope of the present invention is not limited thereby, It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the invention, and that such modifications and variations are intended to fall within the scope of the appended claims.
1000 : 가스화기
1100 : 가스화기 제어기
2100 : 엔진본체
2200 : 합성가스 공급유닛
2300 : 압력조정기
2400 : 믹서 혼합기
2500 : 흡기부
2600 : 엔진 운전제어부
2700 : 엔진제어기1000: Gasifier
1100: Gasifier controller
2100: engine body
2200: Syngas supply unit
2300: Pressure regulator
2400: Mixer Mixer
2500:
2600: engine operation control section
2700: Engine controller
Claims (8)
엔진 실린더를 포함하며, 합성가스로 구동하는 엔진 본체(2100);
상기 엔진 본체 일측에 배치되며, 상기 엔진 실린더에 상기 합성가스를 공급하는 합성가스 공급 유닛(2200);
상기 합성가스 공급 유닛과 연결되며, 상기 합성가스의 공급량을 조절하면서 공급하는 합성가스 압력 조정기(2300);
상기 합성가스 공급 유닛으로부터 유입되는 상기 합성가스와 공기의 혼합비를 조절하고, 상기 합성가스와 공기를 혼합하는 믹서 혼합기(2400);
하나 이상의 합성 가스 공급부와 연결되며, 상기 믹서 혼합기에서 공기와 혼합된 바이오가스를 상기 엔진 본체 내부로 유입하는 흡기부(2500);
상기 합성가스 공급 유닛에서 상기 바이오가스의 공급량 및 상기 믹서 혼합기에서 상기 합성가스와 상기 공기의 혼합량을 제어하는 엔진 운전제어부(2600); 및
상기 엔진 본체에서의 소정의 SHV에 따라 엔진 본체에 연결된 상기 흡기부로 합성가스를 다단 주입하는 엔진제어기(2700);를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성가스용 가스엔진 공연비 급속제어 시스템에 있어서,
상기 가스화기는 하나 이상의 운전 변수에 따라 합성가스를 생성하는 제1단계;
상기 합성가스는 상기 합성가스 공급유닛 및 압력조정기에 의해 믹서 혼합기에 유입되며 상기 엔진제어기에 의해 소정의 공기연료비에 따라 공기를 주입하는 제2단계;
상기 믹서 혼합기에서 공기와 혼합된 합성가스는 상기 흡기부를 거쳐 상기 엔진 본체에서 연소되는 제3단계; 및
상기 엔진 본체의 SHV가 1보다 크면 배기하고 1보다 작으면 흡기관 또는 믹서 혼합기에 5단 이상 10단으로 합성가스를 공급하는 제4단계;를 포함하고,
상기 믹서 혼합기로의 5단 이상으로 공급여부는 상기 SHV가 α 보다 크거나 같다면, 믹서 혼합기의 강도가 발생할 수 있으므로 소량의 합성가스를 믹서 혼합기로 공급하며
상기 믹서 혼합기로의 5단 이상으로 공급여부는 상기 SHV가 α 보다 작다면, 믹서 혼합기의 강도 저하가 발생하지 않으므로 다량의 합성가스를 흡기관으로 공급하는 것을 특징으로 하는 합성가스용 가스엔진 공연비 급속제어 방법.A gasifier (1000) for producing syngas using one or more carbon resources;
An engine body (2100) including an engine cylinder and driven by syngas;
A syngas supply unit (2200) disposed at one side of the engine body for supplying the syngas to the engine cylinder;
A syngas pressure regulator 2300 connected to the syngas supply unit for regulating the supplied amount of the syngas;
A mixer mixer (2400) for adjusting a mixture ratio of the synthesis gas and air introduced from the synthesis gas supply unit and mixing the synthesis gas and air;
An intake part (2500) connected to the at least one syngas supply part, for introducing the biogas mixed with the air into the engine body in the mixer mixer;
An engine operation control unit (2600) for controlling the supply amount of the biogas in the syngas supply unit and the mixing amount of the syngas and the air in the mixer mixer; And
And an engine controller (2700) for multi-stage injecting a syngas into the intake unit connected to the engine body according to a predetermined SHV in the engine body.
The gasifier comprising: a first step of producing synthesis gas according to one or more operating parameters;
A second step of introducing the syngas into the mixer mixer by the syngas supply unit and the pressure regulator, and injecting air according to a predetermined air fuel ratio by the engine controller;
A third step in which the syngas mixed with air in the mixer mixer is burned in the engine body via the intake unit; And
And a fourth step of supplying syngas to the intake pipe or the mixer mixer at five or more stages and at least ten stages if the SHV of the engine body is greater than 1,
If the SHV is equal to or greater than?, The mixer mixer may be supplied with a small amount of syngas to the mixer mixer
Wherein the supply of the syngas to the mixer mixer is performed by supplying a large amount of syngas to the intake pipe because the strength of the mixer mixer does not decrease if the SHV is smaller than? Control method.
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