KR101989002B1 - 가스화 반응기 안으로 연료를 운반하기 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스화 반응기(1) 안으로 연료들을 운반하기 위한 장치에 관한 것이며, 이 장치는 벌크 재료 컨테이너(2), 이 벌크 재료 컨테이너(21)의 배출물이 내측으로 이어지고 가스화 반응기(1)의 측면 공급 개구(12)에 연결될 수 있는 운반 파이프(3), 및 운반 파이프(3)에 배열되는 기계적 운반 장치를 포함한다. 운반 장치(4)는 운반 파이프(19)의 제 1 원통형 섹션으로 이동 가능하게 안내되는 유압식 구동 가능한 플런저(10)에 의해 형성되고, 운반 파이프(3)는 제 2 축방향 섹션(20)에 압착 콘(11)을 형성하기 위해 연료의 운반 방향으로 연속으로 감소되는 내부 횡단면을 갖는다.

Description

가스화 반응기 안으로 연료를 운반하기 위한 장치 {DEVICE FOR CONVEYING FUELS INTO A GASIFICATION REACTOR}
본 발명은, 벌크 재료 컨테이너, 이 벌크 재료 컨테이너의 배출물이 내측으로 이어지고 가스화 반응기의 측면 공급(infeed) 개구에 연결될 수 있는 운반 파이프, 및 운반 파이프에 배치되는 기계적 운반 장치를 포함하는 가스화 반응기 안으로 연료들을 운반하기 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명은 또한 고정 층을 수용하기 위한 가스화 구역 및 유동 층을 수용하기 위한 연소 구역을 포함하는 가스화 장치에 관한 것이며, 가스화 구역 및 연소 구역은 협착기(constriction) 또는 사이펀(siphon)과 같은 통문형(sluice-like) 장치에 의해 각각 2 개의 위치들에서 층 재료(bed material)의 순환을 허용하도록 상호 연결되고, 가스화 구역은 연소 가능한 재료를 이송하기 위해 공급 개구, 특히 증기 또는 CO2 를 분사하기 위한 가스 배기부 및 노즐 바닥부를 포함하고, 연소 구역은 가스화 구역으로부터 연소 구역으로 들어가는 층 재료의 유동화를 위한 공기 공급부를 포함한다.
이러한 타입의 가스화 장치는 특허 문서 AT 405937 B 로부터 공지된다. 이러한 타입의 가스화 장치는 이질의, 유기 연료들 및 합성물들을 업그레이드하기 위해 그리고 이들로부터, 전기 발생을 위해 또는 유기 생성물들의 합성을 위해 적절한, 높은 칼로리 값을 갖는 연료 가스 또는 가능한 한 질소가 없는 합성 가스를 얻기 위해 사용될 수 있다. 이러한 점에서, 연료는 증기 및/또는 CO2 에 의해 유동화되고 유동화 가스들 또는 가스화 물질(증기 및/또는 CO2)과 반응되는 고정 유동 층으로서 구성되는 가스화 구역 안으로 유입되고 층 재료로부터의 열의 도움에 의해 탈가스되고 공기의 배제에 의해 부분적으로 가스화된다. 발생되는 생성 가스(product gas)는 그 후 배출되고 비가스화된 남아있는 연료를 갖는 냉각된 층 재료는 협착기와 같은 통문형 장치들을 통하여 연소 구역으로 이송된다. 연소 구역에서, 층 재료는 신속하게 이동하는 유동 층을 형성하기 위해, 공기를 사용하여 남아있는 연료와 유동화되고, 남아있는 연료는 연소된다. 예컨대 사이폰인 통문형 장치들을 통하여 사이클론(cyclone)으로 연소 배기 가스를 추출한 후에, 층 재료는 가스화 구역의 고정 유동 층에 이송된다.
특히, 니켈 및/또는 니오븀을 기본으로 하는 촉매식 활성 층 재료를 사용함으로써, 탈가스 및 가스화 시 형성되는 가스는, 실질적으로 단지 CO, CO2 및 H2 만이 연소 가능한 구성성분들로서 증기와 함께 존재하거나, 높은 칼로리 값을 갖는 메탄 부화 가스가 발생되는 한, 정화된다. 또한, 가스화 온도는 대략 800℃ 로부터 650℃ 로 감소될 수 있다.
AT 405937 B 에 설명된 가스화 장치는 탄소질 재료, 특히 예컨대 바이오매스, 석탄, 합성물 또는 미리 분류된 쓰레기와 같은 이질 또는 유기 연료들의 가스화에 적합하고, CO, CO2, H2 및 가능하게는 CH4 그리고 더 높은 탄화수소를 함유하는 혼합 가스가 발생된다. 가스화가 전체적으로 니켈 또는 니오븀 촉매의 존재 하에서 일어난다면, 예컨대 CH4 와 같은 탄화수소가 또한 CO 및 H2 로 변환된다. 공기의 입장의 회피는 실질적으로 질소가 없는 생성 가스가 얻어지는 것을 의미하며, 이는 높은 발열량을 갖는다.
보통 벌크 재료의 형태인 연료를 가스화 반응기에 공급하는 것은 보통 기계적 운반 장치의 도움에 의해 실행된다. 이와 관련하여, 따라서 운반 장치는 가스화 반응기에 의해 좌우되는 일련의 특정 요구 사항들을 따라야만 한다. 예로서, 운반 장치는 가스화 반응기에 만연한 최대 800℃ 의 온도 때문에 높은 열 부하를 받으며, 그리하여 운반 장치에 대한 충분한 냉각의 제공을 보장하기 위한 관리가 취해져야만 한다. 또한, 운반 장치는 가스화 공정을 손상시키지 않도록 공기를 배제해야 한다. 게다가, 공기는 가스화 공정에 해로운 영향을 갖지 않도록 운반 장치로부터 안전하게 배제되어야만 한다. 또한, 구조는 예컨대, 낮은 마모 레벨 및 따라서 낮은 보수 비용을 보장하도록 되어야 한다. 마지막으로, 운반 장치는 예컨대, 연료의 양호한 투여(dosing)를 가능하게 하도록 되어야 한다.
AT 405937 B 의 요지에서, 가스화 구역의 고정 층 안으로 또는 고정 층 상으로의 운반은 스크류 컨베이어의 도움에 의해 실행된다. 하지만, 이는 일련의 단점들, 즉 스크류 컨베이어가 냉각되기 어렵고, 스크류의 채움(filling)의 변동성 때문에, 공기를 적절하게 배제시키는 것이 어렵다는 단점들을 겪는다. 또한, 스크류 컨베이어는 고장나기 쉬운데, 이는 스크류 컨베이어가 고장날 때마다 수리를 위해 가스화 반응기를 정지시켜야하기 때문에 단점이다.
따라서 모든 타입들의 유기 연료들이 가스화 챔버 안으로 연속적으로 전달될 수 있고 유입될 수 있는 가스화 반응기들을 위한 운반 장치를 제공하는 것이 목적이다. 특히, 장치는 동일한 방식으로 다양한 밀도들 및 다양한 조성들을 갖는 연료들을 운반하기에 적절해야 한다. 또한, 상기 설명된 스크류 컨베이어와 연관된 단점들이 회피되어야 한다.
본 발명은 상기 설명된 타입의 가스화 반응기들을 위한 운반 장치를 제안함으로써 이러한 목적을 달성하며, 본질적으로, 운반 장치는 운반 파이프의 제 1 원통형 섹션에서 이동 가능하게 안내되는 유압식 구동 가능한 플런저(plunger)에 의해 형성되고, 운반 파이프는 제 2 축방향 섹션으로 압착 콘(cone)을 형성하기 위해 연료를 운반하는 방향으로 연속으로 감소되는 내부 횡단면을 갖는다. 바람직하게는, 압착 콘은 운반 방향으로 제 2 운반 파이프 섹션의 마지막 3 번째에 위치된다. 따라서 본 발명은 높은 이용성 및, 부가적으로 균일한 투여에 의해 낮은 보수 비용의 이점을 갖는 유압식 운반을 제안한다. 유압식 구동은 더 큰 힘들이 운반 방향으로 가해지는 것을 가능하게 하여서, 예컨대 AT 405937 B 에 설명된 타입의 가스화 반응기의 경우에, 연료는 연료 층의 상부 표면 안으로 강제될 수 있고, 이때 유동 층에서의 양호한 혼합이 보장되고 가스화 챔버에서의 펄싱(pulsing)이 회피된다. 이러한 방식으로, 따라서 연료는 전방 스트로크 동안 균일한 비율로 연속으로 운반된다. 플런저의 후방 스트로크가 너무 큰 방해 없이 다음의 운반 사이클에 도달하기 위해 그 후 더 높은 속도에서 실행된다.
본 발명의 유압식 운반 장치에 의해, 폭넓은 상이한 본질들의 연료, 특히 목재 칩들, 다양한 쓰레기 부분들, 석탄, 다른 유기 농업적으로 파생된 재료들 또는 제지 산업으로부터의 페이스트형 가연성 폐기물을 운반하는 것을 가능하게 한다.
또한, 본 발명의 유압식 운반 장치는 간단한 방식으로 가스화 챔버로부터 공기를 배제시키는데 사용될 수 있고, 이는 특히 압착 콘의 연료의 압착에 의해 보강된다. 공기의 배제는 가스화 공정의 품질에 대하여 본질적인 요인이다. 압착 콘은 가스화 장치의 중요한 구성요소인데, 이는 개구 횡단면을 더 작게 제조함으로써, 압착 압력을 조정하거나 다양한 타입들의 연료의 공극들의 축소를 가능하게 하기 때문이다. 이러한 방식으로, 압착 압력은 또한 가스화 반응기에서 발생되는 가스의 순도 및 품질에 관하여 중요하다. 연료의 높은 압착 때문에, 연료의 플러그가 운반 파이프 내측에 발생되고 이는 공기를 배제하는 우수하고 신뢰할 수 있는 수단을 구성한다.
이와 관련하여 유리하게는, 연료의 플러그는 가스화 반응기에 가능한 한 가깝게 배치되고, 즉 공기 배제가 가능한 한 가스화 반응기의 공급 개구의 바로 근처에서 발생한다. 이러한 방식으로, 가스화 반응기의 복사열은 연료 운반 구역으로의 접근을 불가능하게 하며, 이는 그 후 운반 장치에 과도한 열 부하를 유도하고, 따라서 냉각 비용을 증가시킬 것이다. 따라서, 본 발명의 운반 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 압착 콘을 포함하는 제 2 운반 파이프 섹션이 가스화 반응기의 공급 개구에 연결된다. 이와 관련하여 바람직하게는, 압착 콘은 공급 개구에 직접 통합된다.
상이한 연료들은 상이한 정도의 압착을 요구할 수 있다. 따라서, 특히 유리하게는, 압착 콘에 의해 설정된 압착 정도는 각각의 연료에 대하여 적응될 수 있다. 이와 관련하여, 바람직한 실시예에서, 압착 콘을 포함하는 제 2 운반 파이프 섹션은 별도의 교환 가능한 파이프 부분으로서 구성된다. 운반 장치를 작동시키기 위해 따라서 복수의 교환 가능한 파이프 부분들이 재고에 보유될 수 있으며 이들 각각은 상이한 압착 정도를 갖는 압착 콘을 포함하고, 이용되는 연료에 의존하여, 적절한 압착 정도를 갖는 파이프 부분이 설치될 수 있다.
교환 가능한 파이프 부분 또는 압착 콘이 가스화 반응기 안으로 직접 이어질 때 압착 콘을 포함하는 제 2 운반 파이프 섹션은 유리하게는 피팅을 끼워 넣음으로써 가스화 반응기의 공급 개구에 연결될 수 있다. 이러한 타입의 피팅은 과도한 열 부하에 대항하여 압착 콘의 전방을 보호하려는 것이다. 이는 콘이 850 내지 950℃ 의 복사 온도가 예상될 수 있는 가스화 반응기의 유동 층의 높이에 있을 때 특히 유리하다. 피팅은 또한, 그 개구 직경이 그의 콘 각도의 함수인 압착 콘과 가스화 반응기의 공급 개구 사이의 천이를 제공하는 역할을 한다. 따라서, 각각 상이한 콘은 각각의 피팅을 갖는다. 연소 가능한 재료는 피팅을 통하여 압착 콘으로부터 가스화 반응기 안으로 운반되고, 피팅은 가스화 반응기의 공급 개구의 내경으로 연속적인 천이를 제공하기 위해 운반 방향으로 증가하는 내경을 가질 수 있다.
교환 가능한 파이프 부분의 설치 및 해체를 용이하게 하기 위해, 바람직한 실시예에서, 제 1 운반 파이프 섹션을 형성하는 파이프 부분과 교환 가능한 제 2 파이프 부분은 운반 파이프의 중간 섹션을 형성하는 어댑터를 통하여 상호 연결된다. 어댑터는 압착 콘을 그의 끝 위치로부터 빼내는 것을 가능하게 하기 위해 압착 콘이 변경될 때 제거된다. 특히 유리한 방식으로, 어댑터는 반경 방향으로 운반 파이프로부터 제거될 수 있다.
운반 장치가 최대 850 내지 950℃ 의 온도가 만연한 가스화 반응기로 직접 이어지기 때문에, 운반 장치는 유리하게는 적어도 가스화 반응기에 인접한 영역에서 냉각되어서, 연료는 운반 파이프에서 가스화를 시작하지 않는다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 가스화 반응기의 공급 개구에 인접한 운반 파이프의 단부 섹션이 냉각 장치의 냉각 자켓(cooling jacket)에 의해 둘러싸인다. 냉각 자켓은 하나 이상의 냉각 유체 입구 및 냉각 유체 출구를 포함하고, 냉각 유체, 예컨대 물은 이를 통하여 유동할 수 있다. 바람직하게는, 냉각수 출구 온도는 60℃ 를 초과하지 않는데, 이는 상기 온도를 초과한다면, 아마도 연료에 함유된 임의의 플라스틱이 용융되기 시작할 것이기 때문이다.
따라서, 이와 관련하여 바람직하게는, 냉각 자켓은 압착 콘이 제공되는 적어도 운반 파이프 섹션을 둘러싼다. 바람직하게는, 냉각 자켓은 운반 파이프 섹션과 유닛을 형성한다.
냉각 유체 온도는 운반 파이프 및 내부에 배치되는 연료에 작용하는 열 부하의 표시기이며, 따라서 제어 목적들을 위해 용이하게 사용될 수 있다. 이와 관련하여, 본 발명의 다른 실시예에서, 냉각 유체 입구 및 냉각 유체 출구는 냉각 자켓에 연결되고, 온도 센서가 냉각 유체 출구를 통하여 냉각 자켓으로부터 빼내어지는 냉각 유체의 출구 온도를 측정하기 위해 제공되며, 그의 측정된 값들은 연속적인 작동 동안 측정된 냉각 유체 온도의 함수로서 처리량을 제어하기 위해 냉각 유체 순환 펌프의 구동부와 협동하는 제어 장치에 이송된다. 제어는, 예컨대 시동 및 최대 순환 펌프 동력 동안, 플런저의 전방 스트로크가 측정된 온도 값들의 함수로서 더 빠르게 또는 더 느리게 전진되도록 할 수 있다.
가스화 반응기의 시동 및 정지 동안, 압착 콘에는 연료가 없거나 더 이상의 연료가 없는 것이 가능하여서, 고온 가스가 반응기로부터 운반 시스템으로의 진입을 얻을 수 있고 운반 파이프 또는 벌크 재료 컨테이너 내의 번-백(burn-back)을 야기할 수 있다. 이를 회피하기 위해, 바람직한 실시예에서, 제 1 운반 파이프 섹션에는 운반 방향에 수직으로 변위될 수 있는 잠금 밸브(shut-off valve)가 제공된다.
다른 안전 수단은 운반 파이프에 대한 불활성 가스 연결부를 제공하는 것이다. 가스화 장치를 불활성화시키기 위해, 불활성 가스, 예컨대 질소가 유닛 안으로 고의로 이송되어서, 시동 또는 정지 동안, 또는 고장 동안, 가스의 폭발성 혼합물이 생성되지 않을 수 있다. 심각한 고장들에 대하여, 잠금 밸브를 폐쇄함으로써 가스화 장치로의 연료 공급을 부가적으로 분리시키는 것이 기본적으로 필요하다.
피스톤을 위한 구동부를 형성하는 유압식 실린더 또는 플런저의 전체 길이를 감소시키기 위해, 플런저의 전방면은 바람직하게는 운반 방향으로 연장될 수 있는 플런저의 일부로서 형성된다. 이러한 방식으로, 필요하다면 플런저가 연장될 수 있다. 연장은, 예컨대 플런저 내에 수납되는 유압식 실린더의 도움에 의해 실행된다. 정상 작동에서, 즉 연료의 연속적인 운반을 위해, 플런저는 비-연장된 상태로 작동된다. 운반 시스템 내의 연료가 가능한 한 어댑터를 지나서 배출되어야 하는 단지 비움 스트로크(emptying stroke)를 위해, 플런저의 길이는 연장 가능한 전방 부분을, 예컨대 500 내지 1000㎜ 만큼 연장시킴으로써 연장될 것이다. 따라서, 비움 스트로크 동안, 플러저의 안내 능력은 개선된다. 비움 스트로크를 시작하기 위해, 플런저는, 운반 파이프 안으로의 연료의 진입을 완전히 차단하도록, 플런저가 벌크 재료 컨테이너 아래에 도달할 때까지 최초에는 운반 방향으로 그의 최대 작업 스트로크에 걸쳐 활주한다. 그 이후에, 플런저의 연장 가능한 전방 부분이, 짧은 플러그가 떠나갈 때까지 여전히 운반 파이프에 있는 연료를 제거하기 위해 자동으로 연장된다. 플런저가 다시 이동된 후에, 잠금 밸브가 불활성화를 시작하거나 유닛을 정지시키기 위해 폐쇄될 수 있다.
연료의 연속적인 운반을 위해, 연료가 벌크 재료 컨테이너에서 뭉치지 않고 브리징(bridging)되려는 경향이 없는 것이 중요하며, 이에 의해 연료가 중력 하에서 벌크 재료 컨테이너의 밖으로 떨어지는 것이 방지되고 따라서 운반 파이프 안으로의 배출을 방지한다. 배출은, 바람직한 실시예에 따른 바와 같이, 벌크 재료 컨테이너가 배출 호퍼(hopper)를 포함한다면 기본적으로 촉진된다. 이와 관련하여, 연료는 벌크 재료 컨테이너 내에서의 브리징을 방지하고 또한 플런저에 의해 운반될 때 막힘들을 방지하기 위해 대략 4 내지 5㎝ 직경의 입자들로 분쇄되어야 한다. 더 높은 동력 유닛들에서, 분쇄된 연료는 더 큰 운반 구성요소들에 비례하여 대응적으로 더 클 수 있지만, 입자 직경은 단지 최대 8㎝ 까지이다.
벌크 재료 컨테이너의 막힘은 바람직하게는, 운반의 방향으로 전방에 있고, 운반 파이프 축선의 법선에 대해 0 내지 20°, 바람직하게는 5 내지 15°의 각도로 에워싸는 벽을 갖는 배출 호퍼를 제공함으로써 더 방지된다. 상기 벽은 따라서 하방으로 비교적 가파르게 경사져서 연료는 운반 방향으로 플런저에 의해 벽에 가해지는 압력으로 인해 쌓일 기회를 갖지 않게 된다. 가스화 반응기에 가까운 벌크 재료 컨테이너의 벽의 상기 가파르게 경사진 구성은 가스화 반응기에 가깝게 벌크 재료 컨테이너를 배치하는데 더 기여하여서, 운반 경로는 감소될 수 있다.
게다가, 운반 방향으로 볼 때 배출 호퍼의 후방 벽은 운반 파이프 축선의 법선에 대해 10 내지 40°, 바람직하게는 20 내지 35°의 각도로 에워싸고, 이에 의해 또한 이 벽은 비교적 가파르게 경사진다.
하지만, 만약 벌크 재료 컨테이너의 출구 영역에서 막힘들이 여전히 발생한다면, 이들은 바람직하게는 배출 호퍼의 배출 개구의 영역에 연료를 위한 분쇄 장치를 제공함으로써 제거될 수 있고, 이 분쇄 장치는 바람직하게는 둘레에 걸쳐 분포된 복수의 공기 분사 개구들을 포함한다.
다른 바람직한 실시예에 따르면, 수평에 대하여 측정된 경사 각도가 바람직하게는 5°내지 30°이고, 운반 파이프의 축선이 하방으로 경사질 때, 가스화 챔버로부터 직접 콘의 출구 구역으로 또는 추가로 운반 파이프 안으로 층 재료가 침투하는 것이 대부분 방지된다. 또한, 연료는 가스화 반응기의 유동 층으로 항상 의도적으로 강제된다.
본 발명은 이제 첨부된 도면들에 개략적으로 예시된 예시적인 실시예들의 도움에 의해 더 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 운반 장치를 갖는 가스화 반응기의 단면도를 도시하고,
도 2는 15°경사진 운반 파이프를 포함하는 본 발명에 따른 장치의 단면도를 도시하고,
도 3은 교환 가능한 제 2 운반 파이프 섹션과 가스화 반응기 사이의 천이 구역에서의 도 2의 실시예의 상세도를 도시한다.
도 1은 연료들을 운반하기 위한 장치에 연결되는 가스화 반응기(1)를 도시하며, 이는 벌크 재료 컨테이너(2), 벌크 재료 컨테이너(2)로부터의 배출물이 내측으로 이어지는 운반 파이프(3), 및 운반 파이프(3)에 배치되는 기계적 운반 장치(4)를 포함한다. 가스화 반응기(1)는 특히 AT 405937 B 에 설명된 것과 같은 반응기이다.
가스화 반응기(1)는 고정 층(7)을 수용하기 위한 가스화 구역(6) 그리고 유동 층을 수용하기 위한 연소 구역(도면에 도시되지 않음)을 포함한다. 가스화 반응기(1) 및 연소 구역(도면에 도시되지 않음)은 통문형 장치(8)를 통하여 하부 영역에서 상호 연결되고, 가스화 구역은, 특히 증기 또는 CO2 의 분사를 위해 가스 배기부(도면에 도시되지 않음) 및 노즐 바닥부(9)를 포함한다.
기계적 운반 장치(4)는 운반 파이프(3)의 제 1 원통형 섹션(19)에 변위 가능하게 안내되는 유압식 구동 가능한 플런저(10)를 포함한다. 플런저(10)는 도면에서 번호 10으로 나타낸 후방 위치와 번호 10'으로 도시된 전방 위치 사이에서 앞뒤로 이동될 수 있다. 또한, 운반 파이프(3)의 제 2 축방향 섹션(20)은, 압착 콘(11)을 형성하기 위해 연료의 운반 방향으로 연속으로 감소하는 내부 횡단면을 포함한다. 압착 콘(11)을 포함하는 운반 파이프 섹션(5)은 교환 가능하고 피팅(13)을 통하여 가스화 반응기(1)의 공급 개구(12)에 연결된다.
냉각 장치의 냉각 자켓(15)에 의해 둘러싸이는 교환 가능한 운반 파이프 섹션(5)은 플랜지 연결부의 도움에 의해 어댑터(14)에 연결된다. 냉각 자켓(15)은 냉각 유체 입구(16)와 냉각 유체 출구(17)를 포함한다. 냉각 유체 출구(17)는, 냉각 자켓을 통하는 통로에 의해 가열된 냉각 유체가 냉각되는 열 교환기(26)에 연결되고, 이때 냉각 유체가 냉각 유체 입구(16)를 통하여 냉각 장치에 한번 더 공급된다.
운반 파이프 섹션(5)이 변경되는 것을 가능하게 하기 위해, 먼저 어댑터(14)가 제거되어야만 하며, 이에 의해 어댑터(14)의 플랜지 연결부들이 2 개의 경계를 형성하는 운반 파이프 섹션들로부터 해제되고 어댑터(14)는 운반 파이프 축선에 수직으로 뻗어있는 파이프로부터 제거된다. 따라서 형성된 갭은 그 후 압착 콘(11)을 갖는 운반 파이프 섹션(5)이 운반 방향에 대향하는 방향으로 그의 위치로부터 수평으로 후퇴되고 새로운 운반 파이프 섹션(5)으로 교환되는 것을 가능하게 한다. 교환은 압착 콘(11)의 상이한 압착 정도를 갖는 파이프들이 사용될 수 있는 것을 초래한다.
제 1 운반 파이프 섹션(19)에는 운반 장치에 수직으로 변위될 수 있는 잠금 밸브(18)가 제공된다. 가스화 반응기(1)의 시동 또는 정지시에, 연료가 아직 압착 콘(11)에 존재하지 않거나 연료가 변위 가능한 잠금 밸브(18)를 가동시킴으로써 더 이상 존재하지 않는다면, 운반 파이프(3) 또는 벌크 재료 컨테이너(2)의 번-백이 방지될 수 있다. 운반 파이프는, 필요하다면 운반 파이프의 내부 안으로 불활성 가스를 이송하기 위해 불활성 가스 연결부(28)를 또한 포함한다.
벌크 재료 컨테이너(2)는 호퍼의 형상, 즉 벌크 재료 컨테이너(2)의 배출 개구(21)로 원뿔형으로 테이퍼지는 형상이다. 이와 관련하여, 벌크 재료 컨테이너(2)의 운반 방향으로 볼 때 전방 벽(29)은, 벌크 재료 컨테이너(2)의 전방 벽(29)에서의 연료의 막힘들을 방지하기 위해, 운반 방향으로 볼 때 후방 벽(30)보다 더 큰 경사 각도를 갖는다. 배출 호퍼의 배출 개구(21)의 영역에 분쇄 장치(27)가 배열되며, 이는 상세히 도시되지 않고, 예컨대 공기가 공급되고 둘레에 걸쳐 분포되는 복수의 공기 노즐들을 포함한다. 유닛에 연료를 공급하기 위해, 컨베이어 벨트(23)가 벌크 재료 컨테이너(2)의 공급 영역(22)에 연결된다. 게다가, 본 발명에 따른 장치에는, 필요하다면 운반 파이프(3)의 제 1 섹션(19)으로의 접근을 가능하게 하는 세척 슈트(cleaning chute; 24)가 제공된다.
플런저(10)는, 유닛이 정지되는 경우, 운반 파이프(3)로부터 연료를 운반하도록 작용하는 절첩 부분(25)을 수납한다. 이를 위해, 플런저는 최초에 위치(10')로 구동되고 그 후 플런저(10)의 연장 가능한 부분(25)이 연장된다.
유닛을 시동시킬 때, 플런저(10)의 전방 이동은 가스화 반응기의 온도 증가의 함수로서 제어될 수 있다. 가스화 반응기의 가열 단계 동안, 연료는 온도를 일정하게 유지하기 위해 온도 센서(31)의 도움에 의해 측정된 냉각 유체 온도의 온도 증가에 따라 공급된다. 이를 위해, 냉각 자켓의 냉각 유체 출구 온도는 연속적으로 감시된다. 시동 단계에서 냉각 유체 출구 온도가 용납될 수 없을 정도로 높다면, 플런저(10)는 공급 개구(12)에서 연료의 하류 가스화에 의해 야기되는, 가스화 구역으로부터의 너무 큰 복사열로부터 압착 콘의 내부를 보호하기 위해 더 많은 재료를 천천히 푸시할 수 있다. 또한, 냉각 유체 펌프(33)의 순환은 온도 증가에 따라 증가된다. 플런저(10)의 속도는, 가스화 반응기의 온도 증가에 대응하여 또한 증가될 수 있어서, 대략 850℃ 의 최종 온도가 가스화 구역에 도달될 때, 유닛의 구성에 대응하는 연료의 요구 양이 가스화 용 반응기에서 이용 가능하다. 온도 의존 제어를 위해, 온도 센서(31)가 제어 장치(32)에 연결되고, 여기서 냉각 유체 펌프(33)를 위한 제어 신호들이 발생된다. 제어 라인(34)이 제어 신호들을 펌프 유닛에 전달하기 위해 제공된다.
도 2는 운반 파이프(3)의 하방으로 경사진 축선을 포함하는 도 1의 장치의 수정된 구성을 통한 단면도를 도시한다. 경사진 운반 파이프 축선은 수평에 대하여 15°의 각도이다.
도 3의 상세한 예시로부터 볼 수 있는 바와 같이, 운반 파이프의 압착 콘(11)을 포함하는 교환 가능한 파이프 부분(5)은 피팅(13)을 통하여 가스화 반응기(1)의 공급 개구(12)에 연결된다.

Claims (16)

  1. 가스화 반응기 안으로 연료를 운반하기 위한 장치로서, 벌크 재료 컨테이너, 상기 벌크 재료 컨테이너의 배출물이 내측으로 이어지고 가스화 반응기의 측면 공급 개구에 연결될 수 있는 운반 파이프, 및 상기 운반 파이프에 배치되는 기계적 운반 장치를 포함하는, 가스화 반응기 안으로 연료를 운반하기 위한 장치에 있어서,
    상기 운반 장치는 운반 파이프(3)의 제 1 원통형 섹션(19) 내에서 이동 가능하게 안내되는 유압식 구동 가능한 플런저에 의해 형성되고, 상기 운반 파이프(3)는 제 2 축방향 섹션(20) 내에 압착 콘(11)을 형성하기 위해 연료의 운반 방향으로 연속으로 감소되는 내부 횡단면을 갖고,
    상기 압착 콘(11)을 포함하는 제 2 운반 파이프 섹션(20)은 별도의 교환 가능한 파이프 부분(5)으로서 구성되고,
    각각이 상이한 압착 정도를 갖는 압착 콘을 포함하는 복수의 교환 가능한 파이프 부분들이 재고에 보유될 수 있어서, 이용되는 원료에 의존하여 상응하는 압착 정도를 갖는 파이프 부분이 상기 별도의 교환 가능한 파이프 부분으로 설치될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    가스화 반응기 안으로 연료를 운반하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압착 콘(11)을 포함하는 제 2 운반 파이프 섹션(20)이 가스화 반응기(1)의 공급 개구(12)에 연결되는 것을 특징으로 하는,
    가스화 반응기 안으로 연료를 운반하기 위한 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 압착 콘(11)을 포함하는 제 2 운반 파이프 섹션(20)은 피팅(13)을 끼워넣음으로써 가스화 반응기(1)의 공급 개구(12)에 연결되는 것을 특징으로 하는,
    가스화 반응기 안으로 연료를 운반하기 위한 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 운반 파이프 섹션(19)을 형성하는 파이프 부분 및 교환 가능한 제 2 파이프 부분(5)은 운반 파이프의 중간 섹션을 형성하는 어댑터(14)를 통하여 상호 연결되고, 상기 어댑터(14)는 반경 방향으로 운반 파이프(3)로부터 제거될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    가스화 반응기 안으로 연료를 운반하기 위한 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 플런저(10)는 플런저가 운반 방향으로의 그의 최대 작업 스트로크를 완료한 후에 운반 파이프(3) 안으로의 연료의 진입을 완전히 차단하는 것을 특징으로 하는,
    가스화 반응기 안으로 연료를 운반하기 위한 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 운반 파이프(3)의 공급 개구(12)에 인접한 가스화 반응기(1)의 단부 섹션은 냉각 장치의 냉각 자켓(15)에 의해 둘러싸이고, 상기 냉각 자켓(15)은 압착 콘(11)이 형성된 적어도 운반 파이프 섹션을 둘러싸는 것을 특징으로 하는,
    가스화 반응기 안으로 연료를 운반하기 위한 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 운반 파이프 섹션(19)에는, 운반 방향에 수직으로 변위될 수 있는 잠금 밸브(18)가 제공되는 것을 특징으로 하는,
    가스화 반응기 안으로 연료를 운반하기 위한 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 운반 파이프(3)는 불활성 가스 연결부(28)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    가스화 반응기 안으로 연료를 운반하기 위한 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 플런저(10)의 전방면은 운반 방향으로 연장될 수 있는 플런저(10)의 부분(25)에 형성되는 것을 특징으로 하는,
    가스화 반응기 안으로 연료를 운반하기 위한 장치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 벌크 재료 컨테이너(2)는 배출 호퍼를 포함하고, 운반 방향으로 볼 때 배출 호퍼의 전방 벽(29)은 운반 파이프 축선의 법선에 대해 0 내지 20°의 각도로 에워싸는 것을 특징으로 하는,
    가스화 반응기 안으로 연료를 운반하기 위한 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 운반 방향으로 볼 때 배출 호퍼의 후방 벽(30)은 운반 파이프 축선의 법선에 대해 10 내지 40°의 각도로 에워싸는 것을 특징으로 하는,
    가스화 반응기 안으로 연료를 운반하기 위한 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 배출 호퍼의 배출 개구(21)의 영역의 연료를 위해 분쇄 장치(27)가 제공되며, 이는 둘레에 걸쳐 분포된 복수의 공기 분사 개구들을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    가스화 반응기 안으로 연료를 운반하기 위한 장치.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 운반 파이프(3)의 축선은 하방으로 경사지고, 수평에 대하여 측정된 경사 각도는 5°내지 30°인 것을 특징으로 하는,
    가스화 반응기 안으로 연료를 운반하기 위한 장치.
  15. 제 7 항에 있어서,
    상기 냉각 자켓(15)에 냉각 유체 입구(16)와 냉각 유체 출구(17)가 연결되고, 온도 센서(31)가 냉각 자켓(15)으로부터 냉각 유체 출구(16)를 통하여 후퇴되는 냉각 유체의 온도를 측정하기 위해 제공되고 그의 측정된 값들은 제어 장치(32)에 이송되며, 상기 제어 장치는 냉각 유체(17)가 측정된 냉각 유체 온도의 함수로서 운반되는 단위 시간 당 비율을 제어하기 위해 냉각 유체 순환 펌프(33)의 구동부와 협동하는 것을 특징으로 하는,
    가스화 반응기 안으로 연료를 운반하기 위한 장치.
  16. 고정 층(7)을 수용하기 위한 가스화 구역(6) 및 유동 층을 수용하기 위한 연소 구역을 포함하는 가스화 장치(1)로서, 상기 가스화 구역(6) 및 연소 구역은, 층 재료의 순환을 가능하게 하기 위해, 각각의 경우에 통문형(sluice-like) 장치에 의해 2 개의 위치들에서 상호 연결되고, 상기 가스화 구역은 연소 가능한 재료를 공급하기 위해 공급 개구(12), 증기 또는 CO2 를 분사하기 위한 가스 배기부 및 노즐 바닥부(9)를 포함하고, 상기 연소 구역은 가스화 구역(6)으로부터 연소 구역으로 들어가는 층 재료의 유동화를 위한 공기 공급부를 포함하는, 가스화 장치에 있어서,
    제 1 항 또는 제 2 항에 따른 운반 장치(4)가 공급 개구(12)에 연결되고, 상기 운반 장치(4)는 연료를 고정 층(7) 안으로 또는 고정 층(7) 상으로 운반하도록 배치되는 것을 특징으로 하는,
    가스화 장치.
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