KR102188391B1 - 산성유체의 분리탈기 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파울링 현상을 방지하여 장기운전이 가능하며 운용비용을 절감할 수 있는 산성유체의 분리탈기 시스템에 관한 것이다.
일례로, 분쇄 건조 설비로부터 공급된 미분탄의 가스화 반응을 일으켜 합성가스를 생성하는 가스화기; 상기 합성가스를 세정수로 세정하여 플라이 애쉬를 제거하는 습식 세정기; 상기 가스화기에서 발생된 슬래그에서 조대 슬래그를 배출하는 슬래그 탈수 설비; 상기 습식 세정기에서 발생된 산성수로부터 산성가스를 분리하는 산성수 탈기기; 및 상기 슬래그 탈수 설비에서 발생된 산성 슬러리를 미세 슬래그와 산성가스로 분리하는 산성 슬러리 탈기기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 산성유체 분리탈기 시스템을 개시한다.

Description

산성유체의 분리탈기 시스템{Individual acid component stripping system in sour fluids}
본 발명은 산성유체의 분리탈기 시스템에 관한 것이다.
석탄, 바이오매스 등의 에너지 원료를 가스화기에서 고온고압의 조건에서 반응 당량 이하의 산소, 수증기와의 반응을 이용하여 불완전 연소시킴으로써, 일산화탄소와 수소가 주성분인 합성가스를 생산하는 공정을 거쳐 발전에 사용하게 되면 이를 석탄가스화 복합발전공정(IGCC)이라 한다. 이처럼, 석탄을 가스화시키면 발전설비 운전용 연료인 합성가스가 생산되는 반면, 부산물로 슬래그, 이산화탄소, 메탄 등도 발생하게 된다. 이러한 부산물들은 후속 탈기처리 공정에서 서로 화학적으로 반응하여 설비에 퇴적되고, 이로 인해 설비 고장을 유발하거나 부식을 야기시킨다.
본 발명은 파울링 현상을 방지하여 장기운전이 가능하며 운용비용을 절감할 수 있는 산성유체의 분리탈기 시스템을 제공한다.
본 발명에 의한 산성유체의 분리탈기 시스템은 분쇄 건조 설비로부터 공급된 미분탄의 가스화 반응을 일으켜 합성가스를 생성하는 가스화기; 상기 합성가스를 세정수로 세정하여 플라이 애쉬를 제거하는 습식 세정기; 상기 가스화기에서 발생된 슬래그에서 조대 슬래그를 배출하는 슬래그 탈수 설비; 상기 습식 세정기에서 발생된 산성수로부터 산성가스를 분리하는 산성수 탈기기; 및 상기 슬래그 탈수 설비에서 발생된 산성 슬러리를 미세 슬래그와 산성가스로 분리하는 산성 슬러리 탈기기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 산성수 탈기기와 상기 산성 슬러리 탈기기는 서로 분리되어 개별적으로 동작하여 탄산칼슘염의 생성을 방지할 수 있다.
상기 산성 슬러리 탈기기에서 발생된 미세 슬래그는 상기 분쇄 건조 설비로 재공급되어 보유한 열량이 재활용될 수 있다.
상기 산성수 탈기기 및 상기 산성 슬러리 탈기기에서 발생된 폐수를 처리하는 폐수 처리 설비를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 산성유체의 분리탈기 시스템은 산성수와 산성 슬러리를 처리하는 탈기기를 서로 분리하여, 산성수 탈기기 및 산성 슬러리 탈기기로 각각 구비함으로써, 산성수에 존재하는 탄산 이온과 산성 슬러리에 존재하는 칼슘 이온이 서로 결합하여 탄산칼슘염이 생성되는 것을 방지할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 산성유체의 분리탈기 시스템은 석탄 가스화기 설비의 장기적 연속운전을 가능하게 하여, 정비 또는 점검에 따른 운용비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산성유체의 분리탈기 시스템을 도시한 블럭도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산성유체의 분리탈기 시스템을 도시한 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 산성유체의 분리탈기 시스템(100)은 분쇄 건조 설비(110), 가스화기(120), 습식 세정기(130), 산성수 탈기기(140), 슬래그 탈수 설비(150), 산성 슬러리 탈기기(160) 및 폐수 처리 설비(170)를 포함한다.
상기 분쇄 건조 설비(110)는 에너지 원료인 석탄을 분쇄함과 동시에 건조 질소로 건조하여 미분탄의 형태로 만들고, 상기 미분탄을 가스화기(120)로 이송하는 장치이다.
상기 가스화기(120)는 상기 분쇄 건조 설비(110)에서 공급되는 미분탄의 가스화 반응을 일으켜 합성가스(syngas)를 생성한다. 여기서, 가스화 반응은 상기 분쇄 건조 설비(110)에서 공급되는 미분탄을 고온고압의 조건에서 당량 이하의 산소(O2), 수증기(H2O)와의 반응을 이용하여 불완전 연소시킴으로써, 일산화탄소(CO)와 수소(H2)가 주성분인 합성가스를 생산하는 것이다. 이러한 합성가스는 발열량을 갖고 있으며, 상기 가스화기(120)는 석탄가스화 복합발전공정(IGCC)의 핵심 설비이다. 가스화기(120)에서는 합성가스 이외에 부산물로 슬래그가 발생된다. 여기서 슬래그는 상당히 높은 온도를 지니고 있으며, 상대적으로 입자가 크고 거친 조대 슬래그와 입자가 작으며 슬러리 형태의 미세 슬래그를 포함한다. 특히, 미세 슬래그는 건식기준 3,500kcal/kg의 열량을 보유하고 있다.
상기 습식 세정기(130)는 상기 가스화기(120)에서 생성된 합성가스를 세정수로 씻어 합성가스에 포함된 플라이 애쉬를 제거한다. 상기 습식 세정기(130)에서 플라이 애쉬가 제거된 합성가스는 후속공정으로 이동하여 연료로 사용될 수 있다. 또한, 상기 습식 세정기(130)에서는 플라이 애쉬가 제거된 합성가스 이외에 산성수가 발생하게 된다. 산성수에는 황화수소(H2S), 암모니아(NH3) 등의 산성가스가 함유되어 있다. 더불어, 산성수에는 합성가스 성분 중 하나인 이산화탄소가 탄산이온(CO3 2-)의 형태로 존재하고 있다. 이러한 산성가스는 인체에 유해한 독성가스이기 때문에 산성수 탈기기(140)를 통해 분리하고 제거되는 공정을 거친다.
상기 산성수 탈기기(140)는 상기 습식 세정기(130)에서 발생된 산성수를 산성가스와 폐수로 분리한다. 예를 들어, 상기 산성수 탈기기(140)는 탈기기 내부에 열을 가해(스팀 주입) 녹아있던 산성가스를 유체 외부로 뽑아내는 가열 탈기반응 사용할 수 있다. 산성수 탈기기(140)를 통해 분리된 산성가스는 산성가스 처리설비(미도시)로 이송되어 처리되고, 폐수는 폐수 처리 설비(170)로 보내진다.
상기 슬래그 탈수 설비(150)는 상기 가스화기(120)에서 발생된 슬래그 중 조대 슬래그와 미세 슬래그를 분리한다. 상기 슬래그 탈수 설비(150)에서 슬래그와 물을 접촉시키면, 상대적으로 입자가 큰 조대 슬래그는 하부에 가라앉게 되고 미세 슬래그는 물에 떠있게 된다. 또한, 슬래그 탈수 설비(150)의 하부에 가라앉은 조대 슬래그는 열량이 없으므로, 외부로 배출하여 폐기된다. 반면, 미세 슬래그는 열량을 보유하고 있기 때문에 열량을 재활용하기 위해 산성 슬러리 탈기기(160)를 거쳐 분쇄 건조 설비(110)로 보내진다. 즉, 상기 슬래그 탈수 설비(150)에서는 슬래그를 조대 슬래그와 미세 슬래그로 분리하여, 조대 슬래그는 외부로 배출하고 미세 슬래그는 산성 슬러리 탈기기(160)로 보낸다. 여기서, 미세 슬래그는 황화수소, 암모니아 등의 산성가스가 녹아 있는 슬러리 형태로 이루어진다. 즉, 슬래그 탈수 설비(150)에서 산성가스가 녹아 있는 산성 슬러리가 산성 슬러리 탈기기(160)로 이송된다.
상기 산성 슬러리 탈기기(160)는 상기 슬래그 탈수 설비(150)로부터 유입된 산성 슬러리를 산성가스와 미세 슬래그로 분리한다. 예를 들어, 상기 산성 슬러리 탈기기(160)는 산성 슬러리를 반건식 탈수하여, 산성가스와 미세 슬래그로 분리한다. 산성 슬러리 탈기기(160) 통해 분리된 산성가스는 산성가스 처리설비(미도시)로 이송되어 처리되고, 발생된 폐수는 폐수 처리 설비로 보내진다. 또한, 산성 슬러리 탈기기(160)에서 분리된 미세 슬래그는 분쇄 건조 설비(110)로 보내져, 미세 슬래그가 보유하고 있는 열량을 재활용하게 된다. 한편, 산성 슬러리에는 연료인 석탄과 플럭스인 석회석에서 기인한 칼슘 이온이 다량 존재하고 있다.
폐수 처리 설비(170)는 산성수 탈기기(140) 및 산성 슬러리 탈기기(160)에서 발생된 폐수를 물리적, 화학적, 생물학적으로 처리하여 방류수질 기준 이내로 충족시킨 후 방류한다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 산성유체의 분리탈기 시스템(100)은 산성수를 처리하는 산성수 탈기기(140)와 산성 슬러리를 처리하는 산성 슬러리 탈기기(160)를 분리시킴으로써, 산성수와 산성 슬러리가 서로 결합하여 불순물이 생성되고 퇴적하는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 산성유체 분리탈기 시스템(100)은 산성수에 존재하는 탄산 이온과 산성 슬러리에 존재하는 칼슘 이온이 서로 결합하여 탄산칼슘염이 생성되는 것을 방지할 수 있다.
일반적으로, 석탄을 가스화시킨 후 발생되는 부산물인 산성수와 산성 슬러리는 하나의 탈기기에서 동시에 처리된다. 이 경우, 탈기기 내에서 산성수에 존재하는 탄산 이온과 산성 슬러리에 존재하는 칼슘 이온이 서로 결합하여 탄산칼슘염이 생성된다. 더불어, 이러한 탄산칼슘염에 의해 탈기기 내부가 막히는 화학적 파울링이 발생하여, 탈기기의 고장 및/또는 정지를 유발하게 된다.
그러나, 본 발명은 산성수와 산성 슬러리를 처리하는 탈기기를 서로 분리하여 개별적으로 동작하도록, 산성수 탈기기(140) 및 산성 슬러리 탈기기(160)로 각각 구비함으로써, 산성수에 존재하는 탄산 이온과 산성 슬러리에 존재하는 칼슘 이온이 서로 결합하여 탄산칼슘염이 생성되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 석탄 가스화기 설비의 장기적 연속운전을 가능하게 하여, 정비 또는 점검 비용을 절감할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 산성유체의 분리탈기 시스템을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100: 산성유체의 분리탈기 시스템 110: 분쇄 건조 설비
120: 가스화기 130: 습식 세정기
140: 산성수 탈기기 150: 슬래그 탈수설비
160: 산성 슬러리 탈기기 170: 폐수 처리 설비

Claims (4)

  1. 분쇄 건조 설비로부터 공급된 미분탄의 가스화 반응을 일으켜 합성가스를 생성하는 가스화기;
    상기 합성가스를 세정수로 세정하여 플라이 애쉬를 제거하는 습식 세정기;
    상기 가스화기에서 발생된 슬래그에서 조대 슬래그를 배출하는 슬래그 탈수 설비;
    상기 습식 세정기에서 발생된 산성수로부터 산성가스를 분리하는 산성수 탈기기; 및
    상기 슬래그 탈수 설비에서 발생된 산성 슬러리를 미세 슬래그와 산성가스로 분리하는 산성 슬러리 탈기기;를 포함하고,
    상기 산성수 탈기기와 상기 산성 슬러리 탈기기는 서로 분리되어 개별적으로 동작하여, 상기 산성수 탈기기 내의 탄산 이온과 상기 산성 슬러리 탈기기 내의 칼슘 이온이 결합하여 탄산칼슘염이 생성되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 산성유체 분리탈기 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 산성 슬러리 탈기기에서 발생된 미세 슬래그는 상기 분쇄 건조 설비로 재공급되어 보유한 열량이 재활용 되는 것을 특징으로 하는 산성유체 분리탈기 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 산성수 탈기기 및 상기 산성 슬러리 탈기기에서 발생된 폐수를 처리하는 폐수 처리 설비를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산성유체 분리탈기 시스템.
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JP2000328071A (ja) * 1999-03-12 2000-11-28 Ube Ind Ltd 廃棄物ガス化処理におけるガスと排水と微粒スラグのリサイクル方法
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