KR101981400B1 - 일종의 고정 액위 폐 스토브를 갖는 기화로 - Google Patents

일종의 고정 액위 폐 스토브를 갖는 기화로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일종의 고정된 액위의 폐 스토브를 갖는 기화로에 관한 것으로, 상부가 기화 섹션으로 정의되고, 중부가 방사 섹션으로 정의되며, 하부가 냉각 섹션으로 정의된 외부 케이스를 포함한다. 기화 섹션 내부는 멤브레인 벽을 포함한다. 기화 섹션 내부는 멤브레인 벽을 포함하며, 멤브레인 벽이 한정하는 내부 구역은 기화실이다. 방사 섹션 내부는 방사 내장형 폐 스토브 어셈블리를 포함하고, 방사 내장형 폐 스토브 어셈블리가 한정하는 내부 구역은 방사실이다. 냉각 섹션이 한정하는 구역은 냉각실이다. 상기 기화로는 높은 재 융융점의 석탄을 석탄가스를 생성하는 데 사용할 수 있고, 뜨거운 석탄가스의 방사열을 수증기의 형식으로 회수하여, 기화로 구조를 통해 기화로 설비의 액위가 대체적으로 일정하게 유지할 수 있도록 하여 인위적인 개입이 필요 없으므로 근본적으로 기화로 운행의 안전을 보장한다.

Description

일종의 고정 액위 폐 스토브를 갖는 기화로{Constant Liquid Level Gasification Furnace with Waste Boiler}
본 발명은 석탄 가스의 기술 분야에 관한 것으로 구체적으로 일종의 고정 액위 폐 스토브를 갖는 기화로에 관한 것이다.
본 발명의 기화로는 석탄가스 스토브이고, 또는 석탄가스발생로(gas producer)라고 칭한다. 석탄을 기화연료하여 가연성 기체를 제조하는 스토브이다. 폐 스토브(폐열 보일러 또는 여열 보일러(waste boiler)이며, 생산 과정 중의 고온 물류를 열원으로 이용하여 증기를 생산하는 열교환기이다. 생산공정 중 고온 물류의 냉각기이자, 여열을 이용해 증기를 제공하는 동력장치이다.
관련 기술 중의 기화로는 예를 들면 방사 내장형 폐 스토브 어셈블리의 폐 스토브를 갖는 기화로이며, 기화 분야의 많은 인가 및 승인을 받았다. 잔재를 연소할 수 있는 높은 재 용융점의 염가 석탄의 특성은 사용자의 효율성 및 이익을 제고하고, 고온의 석탄가스의 방사열을 증기로 회수하여 필요한 온도로 다시 석탄가스 용수를 냉각시킨다. 폐 스토브를 갖는 기존의 기화로는 잿물 유량을 조절하여 냉각실 액위를 제어하고 수막 통로를 액위 이하의 안전한 위치에 있도록 해야 한다. 단, 인위적 조작 및 계측을 통한 액위 제어 안전상의 위험성이 존재하며 안전성을 보장할 수 없다.
하기 특허문헌 1에는 일종의 냉각 과정의 기화로 냉각실 액위유지장치를 공개했고, 기화로 본체, 세척기, 고압응축탱크 및 응축 펌프를 포함한다. 그 중, 기화로 본체의 제품 기체배출기관과 세척기는 연결되어 있고, 고압응축탱크는 응축 펌프를 통해 각각 기화로 본체, 제품 기체배출기관 및 세척기에 연결되어 있다. 또한, 응축액체 보충 호스를 포함하며, 응축액체 보충 호스는 기화로 본체의 제품 기체배출기관의 응축액체 주입 호스와 연결되어 있다. 기화로 본체의 중압 질소가스 기관 상단에 연결 볼트가 설치되어 있고, 중압 질소가스 가스진입관에는 각각 정지 밸브가 설치되어 있다. 기화로 운행주기 증가, 스토브가 넘어지는 횟수의 감소, 경제적 손실 감소 및 안전 리스크 최소화 등이 그 장점이다.
하기 특허문헌 2에는 일종의 기화로 냉각실 액위의 정밀 측량에 사용되는 시스템을 공개했고, 기화로 냉각실, 차압액위계를 포함한다. 상기한 기화로 냉각실 하부에는 밀도연산모듈과 신호라인을 통해 연결된 더블 차압 액위 변송기가 설치되어 있다. 밀도연산모듈은 신호라인을 통해 차압액위계와 연결되어 있다. 상기 더블 차압 액위 변송기의 윗부분과 아랫부분은 각각 기화로 냉각실의 하부에 설치되어 있다. 또한, 윗부분과 기화로 냉각실이 상호 연결된 부위는 최소 운행 액위와 스토브 액위 사이에 위치해 있다. 이러한 정밀 측량시스템은 액위의 실제 고도를 실시간으로 측량할 수 있을 뿐 아니라 난로의 액위 측량을 확보할 수 있다.
중국 특허 등록 공고번호 CN202881213U 중국 특허 출원 공고번호 CN104101402A
그러나 상술한 바와 같은 특허문헌에 개시된 기화로 액위 유지 방법과 장치 구조는 복잡하고, 비용도 높은 편이며 여전히 인위적 조작이 필요하다. 이 때문에 본 분야 중에 더욱 간단한 구조, 설치 보호의 편의성이 필요하며, 인위적 조작이 아닌 근본적으로 기화로 액위가 안전한 기화로 제품을 보장하는 것이 필요하다.
또한, 에너지 절감 및 에너지 종합 이용이라는 측면에서 고려하여, 이 기화로는 폐 스토브 어셈블리를 가져야 한다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 일종의 고정된 액위의 폐 스토브를 갖는 기화로를 제공한다. 본 기화로는 높은 재 용융점의 석탄을 석탄가스 생성에 사용할 수 있고, 뜨거운 석탄가스의 방사열을 수증기로 회수하며, 기화로 구조를 통해 기화로 설비의 액위를 대체적으로 일정하게 유지할 수 있어 인위적 개입이 불필요하며 이로써 근본적으로 기화로 운행 안전을 보장할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 일종의 고정된 액위의 폐 스토브를 갖는 기화로는 외부 케이스와 내부 어셈블리를 포함하며, 외부 케이스의 내부공간의 상부가 기화 섹션으로 정의되고, 중부가 방사 섹션으로 정의되며, 하부가 냉각 섹션으로 정의된다.
기화 섹션 내부는 버너, 멤브레인 및 내열 통로를 포함한다. 그 중, 멤브레인 벽이 한정하는 내부구역은 기화실이다.
방사 섹션 내부는 방사 내장형 폐 스토브 어셈블리다. 그 중, 방사 내장형 폐 스토브 어셈블리가 한정하는 내부구역은 방사실이다.
냉각 섹션 내부는 냉각수입구, 냉각수막 발생기, 수막 통로, 석탄가스 출구 및 잔재물 출구를 포함한다. 그 중, 냉각 섹션이 한정하는 구역은 냉각실이다.
더 나아가, 버너는 외부 케이스의 꼭대기부에 있으며, 버너는 외부 케이스와 멤브레인 벽을 관통하여 기화실 내부에 진입한다. 기화실의 하부에는 내열 통로가 설치되어 있다.
더 나아가, 내열 통로는 방사실 내부에 펼쳐져 있고, 방사실의 하부에는 수막 통로가 설치되어 있다.
더 나아가, 수막 통로는 냉각실 액위 이하까지 펼쳐져 있다. 냉각수 입구는 냉각수막 발생기와 연결되어 있고, 냉각수막 발생기는 수막 통로 상단과 연결되어 있다. 석탄가스 출구는 냉각 섹션 외부 케이스에 설치되어 있다.
더 나아가, 외부 케이스 축 방향이 높은 상황에서 수막 통로의 하단은 석탄가스 출구의 하부보다 낮아 세척된 잿물이 오버플로 방식을 통해 석탄가스 출구까지 넘쳐 흐르게 되며 세척된 석탄가스와 함께 다음 섹션으로 이송 된다.
하나의 실시방식 중에서 외부 케이스 축 방향이 높은 상황에서 수막 통로의 하단은 석탄가스 출구의 하부보다 50~200㎝ 낮고, 50~100㎝이 우수하며, 80~100㎝가 더욱 우수하다.
하나의 실시방식 중에서 방사 내장형 폐 스토브 어셈블리는 양면 수냉벽 설치방식 혹은 부분 양면 수냉벽설치방식을 사용한다.
본 발명 기술방안의 특징은 다음을 포함한다.
본 설비구조는 합리적이며 설치 보호 또한 편의성이 있다. 기화로 구조설계를 통해 기화로 설비의 액위를 기본으로 고정 유지할 수 있고, 인위적 개입이 불필요하며, 이로써 근본적으로 기화로 운행의 안정을 보장할 수 있다. 멤브레인 벽은 기화 섹션 외부 케이스 보호장치로서 기화 섹션 케이스 온도가 초과하지 않도록 안정성을 보장해주며, 기화내부 반응온도의 영향을 받지 않으며, 잔재의 높은 융융점에 그대로 노출되게 된다. 방사 내장형 폐 스토브 어셈블리의 주요 역할은 뜨거운 석탄가스의 방사열을 흡수해 수증기를 생성해 파워 셋이 발전할 수 있도록 하는 것이다. 또한, 방사 섹션 케이스 보호장치를 겸하기도 하며 방사 섹션 케이스의 온도가 안정적일 수 있도록 보장해준다. 냉각실에는 잔재물 출구가 설치되지 않아도 되고 냉각실 액위를 제어하지 않아도 되며, 넘쳐흐르게 하여 냉각된 석탄가스와 함께 기화로에 배출되며, 냉각실 액위 고도는 고정을 유지한다. 이는 냉각 섹션 케이스 온도가 초과하는 위험을 원천 봉쇄하며, 이 구조형식은 폐 스토브를 가지는 기화로 설비 자체가 안전을 보장할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명 실시 예의 고정된 액위의 폐 스토브를 갖는 기화로의 단면 개략도이다.
도 2는 기화 섹션의 단면 개략도이다.
도 3은 방사 섹션의 단면 개략도이다.
도 4는 냉각 섹션의 단면 개략도이다.
아래의 실시 예 및 첨부 도면을 통해 본 발명의 기술 안에 대해 진일보로 설명한다. 상기 실시 예의 예시는 첨부 도면에 도시되어 있는데 그 중, 동일한 부호는 동일하거나 유사한 구성 요소 혹은 동일하거나 유사한 기능을 구비한 구성 요소를 나타낸다. 아래의 참조도면을 참조하여 설명한 실시 예는 단지 예시적인 것으로 본 발명을 설명하기 위함이고, 본 발명에 대해 해석을 돕는 것이 그 취지이며 절대 본 발명에 대한 한계로 이해하면 안 될 것이다.
도 1 내지 도 4에서 표시된 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시 예 중 고정된 액위의 폐 스토브를 갖는 기화로의 전체 구조 단면 개략도 및 기화 섹션, 방사 섹션 및 냉각 섹션의 구조 단면 개략도를 나타낸다. 그 중 고정된 액위의 폐 스토브를 갖는 기화로(0)는 외부 케이스(1)와 내부 어셈블리를 포함하며, 외부케이스(1) 내부 공간의 상부는 기화 섹션(2)으로 정의하고, 중간부는 방사 섹션(3), 하부는 냉각 섹션(4)으로 정의한다.
기화 섹션(2) 내부는 버너(201), 멤브레인 벽(202) 및 내열 통로(203)를 포함한다. 그 중 멤브레인 벽(202)이 한정하는 내부구역은 기화실(20) 이다.
방사 섹션(3) 내부는 방사 내장된 폐 스토브 어셈블리(301)를 포함한다. 그 중 방사 내장형 폐 스토브 어셈블리(301)가 한정하는 내부구역은 방사실(30) 이다.
냉각 섹션(4) 내부는 냉각수입구(401), 냉각수막 발생기(402), 수막 통로(403), 석탄가스 출구(404) 및 잔재물 출구(405)를 포함한다. 그 중, 냉각 섹션(4)이 한정하는 구역은 바로 냉각실(40) 이다.
버너(201)는 외부 케이스(1)의 꼭대기부에 설치되어 있다. 버너(201)는 외부 케이스(1)와 멤브레인 벽(202)을 관통하여 기화실(20) 내부로 진입한다. 기화실 (20)의 하부에는 내열 통로(203)가 설치되어 있다.
내열 통로(203)는 방사실(30) 내부까지 펼쳐져 있고, 방사실(30)의 하부에는 수막 통로(403)가 설치되어 있다.
수막 통로(403)는 냉각실(40) 액위 이하까지 펼쳐져 있다. 냉각수 입구(401)는 냉각수막 발생기(402)와 연결되어 있고, 냉각수막 발생기(402)는 수막 통로(403) 상단과 연결되어 있다. 석탄가스 출구(404)는 냉각 섹션 외부 케이스(1)에 설치되어 있다. 외부 케이스(1) 축 방향이 높은 가운데 수막 통로(403)의 하단은 석탄가스 출구(404)의 하단보다 낮아야 한다. 하나의 실시 방식 중에서 수막 통로 (403)의 하단은 외부 케이스(1) 축 방향이 높은 가운데 석탄가스 출구(404)의 하단보다 100㎝ 낮다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 고정된 액위의 폐 스토브를 갖는 기화로에 관한 작업과정을 묘사한 것이다.
석탄가스 반응원료로서 물이 들어간 석탄 액체 및 산소는 버너(201)를 통해 기화실(20)에 혼합 및 주입하고, 기화실(20) 내에 기화반응이 발생해 석탄가스 및 잔재가 생성된다. 멤브레인 벽(202)은 기화 섹션 케이스 보호장치로서 기화 섹션 케이스(1)의 온도를 안정적으로 보호 및 유지할 수 있고, 기화실(20) 내부 반응온도의 영향을 받지 않아 잔재의 높은 융융점에 그대로 노출되게 된다.
반응으로 생성된 석탄가스 및 잔재는 기화실(20) 하부의 내열 통로(203)에서 방사 내장형 폐 스토브 어셈블리(301)로 진입된다. 방사 내장형 폐 스토브 어셈블리(301)의 주요 역할은 뜨거운 석탄가스의 방사열을 흡수하여 증기를 만들어 파워 셋이 발전을 하도록 하는 것이다. 또한, 방사 섹션(3) 케이스의 보호장치 역할을 겸하기도 하며, 온도를 안정적으로 유지시켜 준다. 하나의 실시 방식 중에서 방사 내장형 폐 스토브 어셈블리(301)는 부분 단면 수냉벽 설치방식을 사용했다.
방사실(30)로 온 석탄가스와 잔재는 수막 통로(403)를 거쳐 냉각실(40) 액면 이하로 진입하고, 석탄가스와 잔재는 수욕 중에 기포가 생겨 세척 후 온도가 내려간다. 냉각수는 냉각수입구(401)를 통해 냉각수막 발생기(402)에 진입해 수막을 형성한다. 수막은 수막 통로(403)의 많은 잔재가 지속적으로 흘러내려 가도록 하여 잔재가 쌓여 막히는 것을 방지해주며, 수막 통로(403) 내벽에 물이 고루 잘 퍼질 수 있도록 하여 수막 통로(403)의 온도를 균일하게 유지해 어느 한쪽으로만 온도가 높아 변형이 일어나지 않도록 한다. 냉각수는 주로 석탄가스의 세척 및 온도 낮추기에 사용된다. 냉각수와 석탄가스는 이동 및 열 전도 후 잿물로 변하며, 석탄가스 중의 미세한 잔재는 다시 잿물로 흘러들어간다. 잿물은 석탄가스 출구(404)까지 오버플로 방식을 통해 넘쳐 흘러, 세척된 석탄가스와 함께 다음 섹션으로 이송된다. 크기가 큰 잔재는 냉각실 (40) 하부에 침전하였다가 잔재물 출구(405)로 배출된다.
상기 실시 예 중에서 냉각실은 잔재물 출구가 설치되어 있지 않고 냉각실 액위를 제어하지 않으며 세척된 잿물을 오버플로 방식을 통해 넘쳐 흐르게 하여 냉각된 석탄가스와 함께 기화로에 배출된다. 냉각실 액위 높이는 기본으로 고정 유지된다. 이러한 구조로 설치한 이유는 냉각 섹션 케이스의 온도가 초과하여 위험하지 않도록 원천 봉쇄하고, 폐 스토브를 갖는 기화로 설비 자체의 본질적인 안전을 도모하여 인위 조작 및 계측 모니터링의 오류 및 착오 발생을 방지하려 함이다.
상술한 바와 같이 일반적인 설명 및 구체적 실시 예로 본 발명에 대해 상세하게 설명했으나, 본 발명을 기초로 수정 혹은 개진을 진행할 수 있다. 이는 당업자에게 자명한 것이다. 때문에 본 발명의 취지의 범위에서 벗어나지 않는 선에서 행해진 수정 및 개진은 모두 본 발명이 청구하고자 하는 권리 범위에 해당된다.
0 : 고정된 액위의 폐 스토브를 갖는 기화로
1 : 외부 케이스 2 : 기화 섹션
3 : 방사 섹션 4 : 냉각 섹션
20 : 기화실 30 : 방사실
40 : 냉각실 201 : 버너
202 : 멤브레인 벽 203 : 내열 통로
301 : 방사 내장형 폐 스토브 어셈블리
401 : 냉각수입구 402 : 냉각수막 발생기
403 : 수막 통로 404 : 석탄가스 출구
405 : 잔재물 출구

Claims (9)

  1. 외부 케이스와 내부 어셈블리를 포함하고, 상기 외부 케이스의 내부 공간의 상부는 기화 섹션이고, 중부는 방사 섹션이며, 하부는 냉각 섹션인 고정된 액위의 폐 스토브를 갖는 기화로로서,
    상기 기화 섹션 내부는 외부 케이스의 상부에 위치한 버너, 멤브레인 벽 및 내열 통로를 포함하고 그 중, 상기 멤브레인 벽이 한정하는 내부 구역은 기화실이며,
    상기 방사 섹션 내부는 방사 내장형 폐 스토브 어셈블리를 포함하고 그 중, 상기 방사 내장형 폐 스토브 어셈블리가 한정하는 내부 구역은 방사실이며,
    상기 냉각 섹션 내부는 냉각수 입구, 냉각수막 발생기, 수막 통로, 석탄가스 출구 및 잔재물 출구를 포함하고 그 중, 상기 냉각 섹션이 한정하는 구역은 냉각실이고,
    외부 케이스 축 방향 높이에서 상기 수막 통로의 하단은 상기 석탄가스 출구의 하단 가장자리보다 낮아 세척 후의 잿물로 하여금 오버플로 방식을 통해 석탄가스 출구까지 넘쳐 흐르게 하며 세척된 석탄가스와 함께 다음 섹션으로 이송하게 하는 것을 특징으로 하는 고정된 액위의 폐 스토브를 갖는 기화로.
  2. 제1항에서,
    상기 버너는 외부 케이스와 멤브레인 벽을 관통하여 상기 기화실 내부에 진입하여 상기 기화실 하부에는 내열 통로가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 고정된 액위의 폐 스토브를 갖는 기화로.
  3. 제2항에서,
    상기 내열 통로는 방사실 내부로 뻗어 있고, 상기 방사실의 하부에는 수막 통로가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 고정된 액위의 폐 스토브를 갖는 기화로.
  4. 제3항에서,
    상기 수막 통로는 냉각실 액위 이하까지 뻗어 있고, 상기 냉각수 입구는 냉각수막 발생기와 연결되어 있으며, 상기 냉각수막 발생기는 수막 통로 상단과 연결되어 있으며, 상기 석탄가스 출구는 냉각 섹션 외부 케이스에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 고정된 액위의 폐 스토브를 갖는 기화로.
  5. 삭제
  6. 제1항에서,
    외부 케이스 축 방향 높이에서, 상기 수막 통로의 하단은 석탄가스 출구의 하단 가장자리보다 50~200㎝ 낮은 것을 특징으로 하는 고정된 액위의 폐 스토브를 갖는 기화로.
  7. 제6항에서,
    외부 케이스 축 방향 높이에서, 상기 수막 통로의 하단은 석탄가스 출구의 하단 가장자리보다 50~100㎝ 낮은 것을 특징으로 하는 고정된 액위의 폐 스토브를 갖는 기화로.
  8. 제7항에서,
    외부 케이스 축 방향 높이에서, 상기 수막 통로의 하단은 석탄가스 출구의 하단 가장자리보다 80~100㎝ 낮은 것을 특징으로 하는 고정된 액위의 폐 스토브를 갖는 기화로.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에서,
    상기 방사 내장형 폐 스토브 어셈블리는 양면 수냉벽 설치 방식이나 또는 부분 양면 수냉벽 설치 방식을 사용하는 것을 특징으로 하는 고정된 액위의 폐 스토브를 갖는 기화로.
KR1020170151242A 2017-01-10 2017-11-14 일종의 고정 액위 폐 스토브를 갖는 기화로 KR101981400B1 (ko)

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