KR102085017B1

KR102085017B1 - Method for operating a bulk material lock

Info

Publication number: KR102085017B1
Application number: KR1020147035332A
Authority: KR
Inventors: 에르하르트 라스; 프레데릭 쥬다스
Original assignee: 레르 리뀌드 소시에떼 아노님 뿌르 레뛰드 에 렉스쁠로아따시옹 데 프로세데 죠르쥬 끌로드
Priority date: 2012-08-15
Filing date: 2013-08-08
Publication date: 2020-03-05
Also published as: IN2014DN08016A; RU2014148491A; WO2014026908A1; KR20150042154A; DE102012107486B3; CN104364355A; RU2606422C2; AU2013304240A1; UA112122C2; AU2013304240B2; ZA201406915B

Abstract

공정 가스의 탈출을 피하기 위해 폐쇄부의 가스 기밀성의 조정이 불활성 가스로 실시될 때까지 가압하는, 연결된 공정 장치를 공정 가스로 충전하기 위해 그 작동 압력으로 가압되는, 자체-밀봉 폐쇄부를 갖는 벌크 재료 로크 작동을 위한 방법.Bulk material lock with self-sealing closure, pressurized to its working pressure to fill the process gas with the process gas, which is pressurized until adjustment of gas tightness of the closure is carried out with an inert gas to avoid escape of the process gas. Method for operation.

Description

METHOD FOR OPERATING A BULK MATERIAL LOCK}

본 발명은 벌크(bulk) 재료로 충전(filling)하기 위한 그 개구가 자체-밀봉 폐쇄부를 갖는 벌크 재료 로크(lock)를 작동시키기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 로크는 공정 가스의 과잉 압력 하에 있는 공정 장치를 충전하도록 작동하며, 비워지기 전에 상기 로크는 장치에 존재하는 압력으로 공정 가스에 의해 가압되며, 또한 충전되기 전에는 대기 압력으로 감압된다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for operating a bulk material lock whose opening for filling with bulk material has a self-sealing closure, the lock being subjected to an overpressure of the process gas. The lock is operated to charge the device, and before being emptied the lock is pressurized by the process gas to the pressure present in the device and further reduced to atmospheric pressure before being charged.

또한, 본 발명은 고정형-베드(fixed-bed) 석탄 기체화장치(gasifier)의 벌크 재료 로크의 작동 중 상기 방법의 사용에 관한 것이다.The invention also relates to the use of the method during operation of the bulk material lock of a fixed-bed coal gasifier.

자체-밀봉 폐쇄부들은 가스-밀봉 또는 액체-밀봉 방식으로 컨테이너 개구와 같은 개구를 폐쇄하기 위해 본 기술분야에 오래 사용되어 왔다. 일반적으로, 이들은 폐쇄부가 개구 앞에 위치되는 메커니즘을 가지므로, 폐쇄부 및 개구의 밀봉 표면은 하나가 다른 하나의 위에 놓이거나 또는 서로 미세하게 가압된다. 자체-밀봉의 원리는 밀봉 표면들을 가스-밀봉 또는 액체-밀봉 방식으로 서로에 대해 가압하는데 필요한 힘의 기본적인 부분이 폐쇄부 메커니즘이 아니라 각각의 공정 장치에 존재하는 가스 또는 액체 압력에 의해 제공되는 것으로 구성되어 있다. Self-sealing closures have long been used in the art to close openings such as container openings in a gas-sealed or liquid-sealed manner. In general, they have a mechanism in which the closure is located in front of the opening, so that the sealing surfaces of the closure and the opening are one on top of the other or are pressed against each other finely. The principle of self-sealing is that the basic part of the force required to press the sealing surfaces against each other in a gas-sealing or liquid-sealing manner is provided by the gas or liquid pressure present in each process apparatus, rather than the closure mechanism. Consists of.

예를 들어, 고정형-베드 석탄 기체화장치를 충전하기 위한 벌크 재료 로크는 자체-밀봉 개구를 가지며, 밀봉 표면을 갖는 둥근 개구가 원뿔형 또는 원뿔-형상의 폐쇄부에 의해 폐쇄된다[인더스트리얼 케미스트리(Industrial Chemistry)의 울만 백과사전, 제6판, 15권, 4.4장, 가스 생산 참조].For example, a bulk material lock for filling a fixed-bed coal gasifier has a self-sealing opening, and a round opening with a sealing surface is closed by a conical or conical-shaped closure [Industrialal See Ulman Encyclopedia, Chemistry, 6th Edition, Volume 15, Chapter 4.4, Gas Production.

기체화장치를 석탄으로 충전하기 위해, 빈 벌크 재료 로크는 초기에 대기 압력으로 감압되며, 그 후 충전 개구가 개방되고, 석탄이 로크 내로 충전된다. 그 후, 폐쇄부를 둥근 충전 개구 내로 기계적으로 가압함으로써 로크의 충전 개구가 폐쇄된다. 그 후, 로크는 가스 발생기의 공정 압력에 대응하는 압력에 도달될 때까지 공정 가스로 가압된다. To fill the gasifier with coal, the empty bulk material lock is initially depressurized to atmospheric pressure, after which the filling opening is opened and coal is filled into the lock. The filling opening of the lock is then closed by mechanically pressing the closure into the round filling opening. The lock is then pressurized with the process gas until a pressure corresponding to the process pressure of the gas generator is reached.

로크의 내부에서 자체-밀봉 충전 개구를 완벽히 밀봉하기에 충분한 초기 압력에 아직 도달되지 않은 가압의 초기 상태에서, 공정 가스는 충전 개구를 통해 로크로부터 탈출한다. 공정 가스의 탈출은 고정형-베드 석탄 기체화의 경우에 문제가 되는데, 그 이유는 탈출하는 합성가스가 독성이고 또한 이것이 대기 중의 산소와 혼합될 때 폭발성이기 때문이다.In an initial state of pressurization that has not yet reached an initial pressure sufficient to completely seal the self-sealing fill opening inside the lock, the process gas escapes from the lock through the fill opening. The escape of the process gas is a problem in the case of fixed-bed coal gasification because the syngas exiting is toxic and it is explosive when mixed with oxygen in the atmosphere.

지금까지, 이 문제는 일반적으로 탈출하는 공정 가스를 가능한 한 멀리 수집하고 또한 이를 예를 들어 플레어(flare) 시스템을 통해 안전하게 제거함으로써 해결하였다. Up to now, this problem has generally been solved by collecting the escaping process gas as far as possible and removing it safely, for example via a flare system.

이것은 예를 들어 로크를 충전하기 위해 충전 개구 상에 놓이는 슈트(chute)가 이것이 로크의 충전 개구를 완전히 둘러싸고 그리고 탈출하는 가스를 수집하도록 형성된 재킷을 갖는 것으로 달성되었다. 그 후, 재킷은 가스를 안전하게 제거하는 추출(extraction) 시스템에 연결된다. This has been achieved, for example, by a chute lying on the filling opening to fill the lock with a jacket that is configured to collect gas that completely surrounds and escapes the filling opening of the lock. The jacket is then connected to an extraction system that safely removes the gas.

DD 23900 A1호는 이 가스의 안전한 제거를 위한 다른 방법을 개시하고 있다. 벌크 재료 로크의 상류에, 충전 바스켓(basket)으로 지칭되는 단단히 설치된 도싱(dosing) 탱크가 제공된다. 로크로부터 탈출하는 가스는 충전 바스켓에 의해 수집된다. 불활성 가스를 정화함으로써, 위험한 공정 가스가 충전 바스켓으로부터 배출되며, 또한 충전 바스켓에 연결된 도관을 통해 제거된다. DD 23900 A1 discloses another method for the safe removal of this gas. Upstream of the bulk material lock, a tightly installed dosing tank, referred to as a filling basket, is provided. Gas escaping from the lock is collected by the filling basket. By purifying the inert gas, dangerous process gases are discharged from the filling basket and are also removed through conduits connected to the filling basket.

이들 방법의 단점은 이들이 상당히 고가인 설비를 요구한다는 점이다. 따라서 이러한 단점을 피하는 벌크 재료 로크를 작동시키기 위한 방법을 제공하는 것이 목적이다. The disadvantage of these methods is that they require a fairly expensive installation. It is therefore an object to provide a method for operating a bulk material lock that avoids this disadvantage.

상기 목적은 청구항 1의 전체 특징에 따른 방법에 의해 해결된다. 로크가 벌크 재료로 충전되고 또한 개구가 기계적으로 폐쇄된 후, 필요한 내부 압력에 도달될 때까지, 로크는 초기에 불활성 가스로 가압되며, 이것은 가스 기밀성에 도달하기 위한 자체-밀봉 폐쇄부에 의해 요구된다. 이 지점에서 발생하는 가스의 탈출은 위험하지 않은데, 그 이유는 가스가 불활성이기 때문이다. 일단 자체-밀봉 폐쇄부의 가스 기밀성이 도달되었을 때, 추가적인 압력 증가를 위해, 일반적으로 연결된 장치에 존재하는 공정 압력까지 공정 가스가 로크에 사용된다. This object is solved by a method according to the general feature of claim 1. After the lock is filled with the bulk material and the opening is mechanically closed, the lock is initially pressurized with an inert gas until the required internal pressure is reached, which is required by the self-sealing closure to reach gas tightness. do. The escape of the gas occurring at this point is not dangerous because the gas is inert. Once the gas tightness of the self-sealing closure is reached, the process gas is used in the lock up to the process pressure normally present in the connected apparatus for further pressure increase.

본 발명의 유리한 양태에 있어서, 질소가 불활성 가스로 사용된다. 질소는 비독성이며 또한 일반적으로 저렴한 비용으로 사용할 수 있다. In an advantageous embodiment of the invention, nitrogen is used as the inert gas. Nitrogen is non-toxic and generally available at low cost.

본 발명의 다른 유리한 양태에 있어서, 벌크 재료가 비어있는 로크는 이것이 대기 압력으로 감압된 후 그리고 이것이 다시 벌크 재료로 재워지기 전에 불활성 가스로 정화된다. 공정에 있어서, 즉 감압 및 정화 중, 로크로부터 가스의 배출은 로크에 연결된 특별한 도관을 통해 그리고 로크를 벌크 재료로 충전하기 위한 개구를 통하지 않고 실시된다. 로크를 불활성 가스로 정화함으로써, 로크를 벌크 재료로 충전할 때 공정 가스가 로크의 충전 개구를 통해 주변으로 탈출하는 것이 피해진다. In another advantageous aspect of the invention, the lock with empty bulk material is purged with an inert gas after it is depressurized to atmospheric pressure and before it is refilled with the bulk material. In the process, ie during depressurization and purification, the evacuation of the gas from the lock is carried out through a special conduit connected to the lock and without opening through the opening for filling the lock with bulk material. By purging the lock with an inert gas, it is avoided that process gas escapes to the surroundings through the filling opening of the lock when filling the lock with bulk material.

본 발명의 다른 유리한 양태에 있어서, 도입된 불활성 가스에 의해 자체-밀봉 폐쇄부가 가스-기밀 방식으로 폐쇄된 후, 로크의 압력은 가스를 불활성 가스로 배출함으로써 로크가 공정 가스에 의해 추가로 가압되기 전에 폐쇄부의 가스 기밀성을 유지할 수 있을 정도로 낮아진다. 자체-밀봉 폐쇄부를 폐쇄하는 것은 폐쇄부 본체가 상당한 힘으로 폐쇄부 시트의 최적의 위치 내로 가압되어야만 하는 폐쇄에 대해, 일반적으로 폐쇄부의 기밀성을 유지하는데 나중에 필요한 것 보다 더 높은 압력을 요구한다. 이 위치가 달성되었을 때, 압력이 낮아질 수 있는데, 그 이유는 오직 폐쇄부만 이 위치로 유지되어야 하기 때문이다. 기밀성을 유지하기 위해 불활성 가스를 로크로부터 가능한 한 멀리 배출함으로써, 벌크 재료를 로크로부터 반응기 내로 건네줄 때 덜 불활성인 가스가 반응기 내로 들어가서 공정 가스를 오염시키는 것이 달성된다. In another advantageous aspect of the present invention, after the self-sealing closure is closed in a gas-tight manner by the introduced inert gas, the pressure of the lock causes the lock to be further pressurized by the process gas by discharging the gas into the inert gas. Low enough to maintain the gas tightness of the closure before. Closing the self-sealing closure requires a higher pressure than that required later to maintain the airtightness of the closure for closures where the closure body must be pressed into the optimal position of the closure sheet with considerable force. When this position is achieved, the pressure can be lowered because only the closure should be kept in this position. By discharging the inert gas as far as possible from the lock to maintain airtightness, it is achieved that less inert gas enters the reactor and contaminates the process gas when passing bulk material from the lock into the reactor.

폐쇄부의 기밀성을 손상시키지 않고서 로크의 압력이 어디까지 낮아질 수 있다는 것은 루틴 실험을 실행하는 숙련자에 의해 용이하게 달성될 수 있다. It can be readily accomplished by the skilled person performing routine experimentation that the pressure of the lock can be lowered to a certain extent without compromising the tightness of the closure.

특히 유리하게도, 본 발명에 따른 방법은 고정형-베드 석탄 기체화장치의 작동 중 사용될 수 있다. 그에 따라 생산된 공정 가스는 그 일산화탄소 및 수소 함량 때문에 특히 독성이 있고 폭발성이므로, 이 가스의 탈출은 작업하는 사람 및 설비의 안전을 특히 위험하게 한다. 이 기술을 지배하는 큰 전체 크기로 인해, 폐쇄부의 가스 기밀성은 일반적으로 4 바아(g) 위의 압력에만 도달된다. 이것은 이 압력에 도달할 때까지 다량의 공정 가스가 로크로부터 탈출한다는 것을 의미한다. Particularly advantageously, the process according to the invention can be used during the operation of a fixed-bed coal gasifier. The process gas produced thereby is particularly toxic and explosive because of its carbon monoxide and hydrogen content, so the escape of this gas poses a particularly dangerous safety for the workers and the installation. Due to the large overall size that governs this technique, the gas tightness of the closure is generally only reached at pressures above 4 bar (g). This means that a large amount of process gas escapes from the lock until this pressure is reached.

본 발명에 따른 방법의 사용은 이들 위험한 가스의 탈출을 간단한 방법으로 방지하며, 또한 충전 개구로부터 빠져나오는 공정 가스를 수집 및 배출하도록 설계된 장치들이 불필요해진다. The use of the method according to the invention prevents the escape of these dangerous gases in a simple way and also eliminates the need for devices designed to collect and discharge process gases exiting the filling opening.

본 발명의 추가적인 전개, 장점, 및 가능한 적용은 하기의 예시적인 실시예의 설명 및 도면으로부터 취해질 수 있다. 설명된 및/또는 도시된 모든 특징은 청구범위 또는 배경 참조에 포함되는 것과는 독립적으로 그 자체로 또는 임의의 조합으로 본 발명을 형성한다. Further developments, advantages, and possible applications of the present invention can be taken from the description and drawings of the following exemplary embodiments. All of the features described and / or shown form the invention by itself or in any combination, independent of what is included in the claims or the background reference.

도 1은 본 발명에 따른 방법에 의해 작동되는 고정형-베드 석탄 기체화장치를 위한 벌크 재료 로크를 도시하고 있다.Figure 1 shows a bulk material lock for a fixed-bed coal gasifier operated by the method according to the invention.

도 1은 예를 들어 벌크 재료 로크(2)를 통해 벌크 재료로 충전되는 반응기(1)의 상부 부분을 도시하고 있다. 벌크 재료(3)는 호퍼(4)에 의해 벌크 재료 로크(2) 내로 충전된다. 반응기(1)는 자체-밀봉 폐쇄부(5)를 통해 로크(2)에 대해 밀봉될 수 있으며, 또한 상기 로크는 다시 자체-밀봉 폐쇄부(6)를 통해 대기에 대해 밀봉될 수 있다. 폐쇄부(5, 6)는 기계적인 폐쇄부 작동기(5a, 6a)를 갖는다.FIG. 1 shows the upper part of the reactor 1 which is filled with bulk material, for example via a bulk material lock 2. The bulk material 3 is filled into the bulk material lock 2 by the hopper 4. The reactor 1 can be sealed to the lock 2 via a self-sealing closure 5, which in turn can be sealed to the atmosphere via a self-sealing closure 6. The closures 5, 6 have mechanical closure actuators 5a, 6a.

로크(2)는 호퍼(4) 및 개방 폐쇄부(6)를 통해 벌크 재료(3)로 충전된다. 폐쇄부(5)는 폐쇄된다. 폐쇄부(6)는 그 후 장치(6a)에 의해 기계적으로 폐쇄된다. 폐쇄부 본체(6b)는 폐쇄부 시트(6c) 앞에 위치된다. 그 후, 로크(2)가 도관(7)을 통해 불활성 가스로 가압되며, 거기에서 초기에 가스는 로크에서의 가스 압력 축적이 폐쇄부 본체(6b)를, 개방된 갭(gap)이 이들 사이에 남아있도록 단단히 폐쇄부 시트(6c) 내로 가압할 때까지 폐쇄부(6)를 통해 로크로부터 탈출한다. 도관(9)을 통해, 그 후 불활성 가스가 로크로부터 배출될 수 있으므로, 후속으로 로크(2)를 반응기(1) 내로 비웠을 때, 반응기의 가스 대기압이 불필요할 정도로 불활성 가스로 로딩되지 않는다. 불활성 가스를 로크로부터 배출함으로써, 로크의 압력은 폐쇄부(6)의 기밀성이 손상되지 않을 정도로만 낮아져야 한다. The lock 2 is filled with the bulk material 3 through the hopper 4 and the open closure 6. The closure 5 is closed. The closure 6 is then mechanically closed by the device 6a. The closure body 6b is located in front of the closure sheet 6c. The lock 2 is then pressurized with an inert gas through the conduit 7, where initially the gas accumulates gas pressure buildup in the lock and closes the body 6b with an open gap between them. Escape from the lock through the closure 6 until it is pressed firmly into the closure sheet 6c so that it remains at. Through the conduit 9, the inert gas can then be discharged from the lock, so that when the lock 2 is subsequently emptied into the reactor 1, the gas atmospheric pressure of the reactor is not loaded with the inert gas unnecessarily. By discharging the inert gas from the lock, the pressure of the lock must be low enough that the airtightness of the closure 6 is not impaired.

도관(7, 8)을 통해, 로크(2)는 폐쇄부(6)가 개방되기 전에 불활성 가스로 정화될 수 있으며, 공정 가스 또는 정화 가스가 도관(8)을 통해 배출된다. Through the conduits 7 and 8, the lock 2 can be purged with an inert gas before the closure 6 is opened and process gas or purge gas is discharged through the conduit 8.

폐쇄부(6)가 가스-기밀 방식으로 폐쇄된 후, 로크(2)는 반응기(1)로부터 공정 가스에 의해 도관(9)을 통해 추가로 가압된다. 따라서 압력 보상이 로크(2)와 반응기(1) 사이에 달성되었으며, 폐쇄부(5)가 기계적으로 개방되고, 또한 벌크 재료가 로크로부터 반응기내로 배출된다.After the closure 6 is closed in a gas-tight manner, the lock 2 is further pressurized through the conduit 9 by the process gas from the reactor 1. Thus pressure compensation has been achieved between the lock 2 and the reactor 1, the closure 5 is mechanically open and the bulk material is discharged from the lock into the reactor.

1: 반응기의 상부 부분 2: 벌크 재료 로크
3: 벌크 재료 4: 호퍼
5, 6: 자체-밀봉 폐쇄부 5a, 6a: 기계적 폐쇄부 작동기
6b: 폐쇄부 본체 6c: 폐쇄부 시트
7: 도관 불활성 가스 8: 가스를 배출하기 위한 도관
9: 공정 가스로 로크를 가압하기 위한 도관1: upper part of reactor 2: bulk material lock
3: bulk material 4: hopper
5, 6: self-sealing closure 5a, 6a: mechanical closure actuator
6b: Closure Body 6c: Closure Sheet
7: Conduit Inert Gas 8: Conduit for Venting Gas
9: Conduit to press lock with process gas

Claims

A method of operating a bulk material lock, the opening for filling with bulk material having a self-sealing closure, the opening acting to fill a process apparatus under excess pressure of the process gas.
The lock is pressurized by the process gas to the pressure present in the process apparatus before being emptied, and also depressurized to atmospheric pressure before being filled,
After filling the lock with bulk material and mechanically closing the opening, the lock is pressurized by an inert gas until the self-sealing closure closes the opening in a gas-tight manner, and in this state And further pressurized by said process gas only after it has been reached.

The method of claim 1,
And said inert gas is comprised of nitrogen.

The method according to claim 1 or 2,
And after said lock is depressurized to atmospheric pressure, before said lock is filled with bulk material again, said lock is purged with an inert gas.

The method according to claim 1 or 2,
After the self-sealing closure is closed in a gas-tight manner, the pressure of the lock is lowered to the extent that it is possible to maintain gas tightness of the self-sealing closure, after which the lock is further pressurized with process gas. A method of operating a bulk material lock.

The method according to claim 1 or 2,
Using said method during operation of a bulk material lock of a fixed-bed coal gasifier.