KR102465670B1 - 다수의 드래프트 튜브를 갖는 순환 유동층 가스화 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예는 유동층 가스화기의 반응기에 이산화탄소가 투입되어 장치의 온도가 감소 시, 가스화기 전체의 온도 상승을 용이하게 하고, 프로듀서 가스 생성 효율을 증대시키는 기술을 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 다수의 드래프트 튜브를 갖는 순환 유동층 가스화 장치는, 연소용 연료를 제공받고 유동매질을 이용하여 연소를 수행하는 연소로; 연소로의 내부에 형성되고, 가스화 연료를 제공받으며, 연소로에서 가열된 유동매질을 내부로 유입시켜 유동매질의 열과 연소로 내부의 열을 이용하여 가스화 연료를 열분해시킴으로써 프로듀서 가스를 생성시키는 드래프트튜브; 연소로의 외부에 형성되어 연소로와 연결되고, 연소로로부터 유동매질과 배기가스를 전달받는 외부싸이클론; 외부싸이클론으로부터 배기가스를 전달받고, 배기가스 내 분진을 제거하는 백필터; 및 백필터로부터 전달되는 가스인 청정가스를 저장하고, 청정가스를 드래프트튜브로 공급하는 버퍼탱크;를 포함한다.

Description

다수의 드래프트 튜브를 갖는 순환 유동층 가스화 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR CIRCULATING FLUIDIZED BED GASIFICATION HAVING A MULTITUDE OF DRAFT TUBES}
본 발명은 다수의 드래프트 튜브를 갖는 순환 유동층 가스화 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 유동층 가스화기의 반응기에 이산화탄소가 투입되어 장치의 온도가 감소 시, 가스화기 전체의 온도 상승을 용이하게 하고, 프로듀서 가스 생성 효율을 증대시키는 기술에 관한 것이다.
가스화 공정은 그 반응 및 가스화 생성물의 목적에 따라 가스화기 및 조업 조건 등이 결정되고, 일반적으로 가스화기의 종류에 따라 분류층(Entrained Bed), 이동층(Moving Bed) 및 유동층(Fluidized Bed) 가스화기로 분류될 수 있다.
상기와 같은 장치 중에서, 유동층 가스화기는 상향 흐름을 갖는 반응 기체로 인해 고체층이 부유된 상태로 유동을 하며 혼합되어 가스화 반응을 일으키는 장치로, 고온의 유동매질과 연료 및 산화제의 완전 혼합을 통해 기체-고체의 접촉이 완벽히 일어나며, 이에 따라 반응속도가 빠르고 효율이 증대될 수 있다.
상기와 같은 유동층 가스화기 이용 시, 일반적으로 공기 가스화의 경우 프로듀서 가스의 발열량은 3~6 MJ/Nm3 정도이며, 이산화탄소 가스화의 경우에도 유사한 수준이고 이산화탄소의 투입량은 가스화 연료(바이오매스) 투입량 대비 30~60% 수준이다. 이에 따라, 유동층 가스화기의 반응기에 이산화탄소가 투입되면 장치의 온도가 감소하게 되어 장치의 온도 상승을 위해 열에너지를 더 공급해야 할 수 있다. 또한, 반응기 내 열분해를 위한 공기비가 낮아지게 되면 가연성 가스의 함량이 증가되고 반응기 온도가 감소하는 현상이 발생할 수 있다.
대한민국 등록특허 제10-1845863호(발명의 명칭: 가스화 장치의 제어시스템)에서는, 공기를 공급하는 공기 공급장치; 상기 공기 공급장치에서 공급되는 공기를 예열하여 반응장치로 고온의 공기를 공급하는 열 공급장치; 가스화 원료를 상기 반응장치로 투입하는 원료 투입장치; 내부에 유동매체가 충진되고 상기 원료 투입장치로부터 원료를 제공받고 상기 열 공급장치로부터 고온의 공기를 공급받아 유동층 가스화 반응이 일어나는 가스화 반응기와, 상기 가스화 반응기의 상부에 배치되며 상기 가스화 반응기에서 프로듀서가스와 함께 배출되는 타르를 흡착하는 활성탄이 저장된 고정층 반응기를 포함하는 2단 유동층 가스화 반응장치; 상기 반응장치에서 생산된 프로듀서 가스를 공급받아 정제하는 정제장치; 상기 정제장치로부터 정제되는 프로듀서 가스의 냉각을 위해 냉각수를 공급하는 냉각수 공급장치; 상기 냉각수 공급장치로부터 공급되는 냉각수를 이용하여 상기 정제장치에서 정제된 프로듀서 가스를 냉각시키는 냉각장치; 상기 냉각장치에서 냉각된 프로듀서 가스의 수소의 농도, 일산화탄소의 농도 및 타르의 농도를 측정하는 측정장치; 및 상기 측정장치에서 측정된 프로듀서 가스의 수소, 일산화탄소 및 타르의 농도에 따라 상기 가스화 반응장치를 운전하도록 제어하는 제어장치를 포함하는 시스템이 개시되어 있다.
대한민국 등록특허 제10-1845863호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 유동층 가스화기의 반응기에 이산화탄소가 투입되어 장치의 온도가 감소 시, 가스화기 전체의 온도 상승을 용이하게 하는 것이다.
그리고, 본 발명의 목적은, 연소 시 발생하는 이산화탄소를 재사용하여 이산화탄소를 감축하도록 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 연소용 연료를 제공받고 유동매질을 이용하여 연소를 수행하는 연소로; 상기 연소로의 내부에 형성되고, 가스화 연료를 제공받으며, 상기 연소로에서 가열된 유동매질을 내부로 유입시켜 유동매질의 열과 상기 연소로 내부의 열을 이용하여 상기 가스화 연료를 열분해시킴으로써 프로듀서 가스를 생성시키는 드래프트튜브; 상기 연소로의 외부에 형성되어 상기 연소로와 연결되고, 상기 연소로로부터 유동매질과 배기가스를 전달받는 외부싸이클론; 상기 외부싸이클론으로부터 상기 배기가스를 전달받고, 상기 배기가스 내 분진을 제거하는 백필터; 및 상기 백필터로부터 전달되는 가스인 청정가스를 저장하고, 상기 청정가스를 상기 드래프트튜브로 공급하는 버퍼탱크;를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 연소로의 내부에 형성되고, 상기 드래프트튜브로부터 전달받은 상기 프로듀서 가스와 유동매질을 분리시키는 내부싸이클론을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 내부싸이클론은, 상기 드래프트튜브로부터 전달받은 상기 프로듀서 가스와 유동매질을 분리시키는 분리부, 상기 분리부의 상부에 결합되고 분리된 상기 프로듀서 가스를 상기 연소로의 외부로 배출시키는 프로듀서가스배출관, 및 상기 분리부의 하부에 결합되고 분리된 유동매질을 상기 연소로의 내부로 배출시키는 유동매질배출관을 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 드래프트튜브는, 상기 연소로의 내부에 형성되고 상기 가스화 연료와 상기 연소로 내부의 유동매질이 유동하는 유로를 제공하는 가스화부, 상기 가스화부의 하부에 결합되고, 외부로부터 전달받은 상기 가스화 연료 및 상기 버퍼탱크로부터 전달받은 상기 청정가스를 상기 가스화부로 전달하는 튜브유입부, 및 상기 가스화부의 상부에 결합되고, 상기 가스화부에서 생성된 상기 프로듀서 가스와 상기 가스화부를 통과한 유동매질을 상기 내부싸이클론으로 전달하는 튜브배출부를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 가스화부는, 상기 가스화부의 하부에 형성되고 상기 연소로의 내부에서 가열된 유동매질이 유입되는 유동매질유입구를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 연소로의 하부에 형성되고 상기 연소용 연료를 연소시켜 상기 연소로의 내부를 가열시키는 버너를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 드래프트튜브 내부의 온도를 측정하는 센서인 튜브온도센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 튜브온도센서로부터 온도 측정 정보를 전달받고, 상기 드래프트튜브 내부의 온도에 따라 상기 버너로 제어 신호를 전달하여 상기 버너의 화력을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 연소용 연료가 상기 연소로로 제공되어 상기 연소로 내부의 온도가 증가하는 제1단계; 상기 연소로에서 생성된 상기 배기가스가 상기 외부싸이클론와 상기 백필터를 통과하면서 상기 청정가스가 생성되어 상기 버퍼탱크에 저장되는 제2단계; 상기 드래프트튜브로 상기 가스화 연료가 제공되고, 상기 버퍼탱크로부터 상기 드래프트튜브로 상기 청정가스가 제공되며, 연소로 내부에서 가열된 유동매질이 드래프트튜브로 유입되는 제3단계; 상기 가스화 연료가 상기 드래프트튜브를 통과하면서 상기 연소로 내부에서 상기 드래프트튜브로 전달된 열과 유동매질의 열에 의해 열분해되어 상기 프로듀서 가스가 생성되는 제4단계; 및 상기 드래프트튜브로부터 배출된 상기 프로듀서 가스와 유동매질이 상기 내부싸이클론을 통과하면서 분리되어, 상기 프로듀서 가스가 상기 연소로의 외부로 배출되고 유동매질이 상기 연소로의 내부로 배출되는 제5단계;를 포함한다.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 순환 유동층 연소로 내부에 가스화기로써 드래프트튜브가 내재되어 가스화기로 청정가스의 이산화탄소 또는 물이 제공되어 가스화기의 온도가 하강하여 가스화 연료에 대한 열분해 효율이 저하되는 현상을 방지할 수 있다는 것이다.
또한, 연소로 내에 드래프트튜브가 내재되어 연소로의 내부 온도를 제어함으로써 드래프트튜브 전체에 대한 온도 제어가 용이하다는 것이다.
그리고, 본 발명의 효과는, 상기된 청정가스 내 이산화탄소는 연소로에서 발생한 것을 재사용하는 것이므로, 에너지 생산뿐만 아니라 이산화탄소 감축을 수행할 수 있다는 것이다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스화 장치에 대한 개략도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스화 장치에 대한 개략도이다. 도 1에서 보는 바와 같이, 연소용 연료를 제공받고 유동매질을 이용하여 연소를 수행하는 연소로(310); 연소로(310)의 내부에 형성되고, 가스화 연료를 제공받으며, 연소로(310)에서 가열된 유동매질을 내부로 유입시켜 유동매질의 열과 연소로(310) 내부의 열을 이용하여 가스화 연료를 열분해시킴으로써 프로듀서 가스를 생성시키는 드래프트튜브(100); 연소로(310)의 외부에 형성되어 연소로(310)와 연결되고, 연소로(310)로부터 유동매질과 배기가스를 전달받는 외부싸이클론(320); 외부싸이클론(320)으로부터 배기가스를 전달받고, 배기가스 내 분진을 제거하는 백필터(330); 및 백필터(330)로부터 전달되는 가스인 청정가스를 저장하고, 청정가스를 드래프트튜브(100)로 공급하는 버퍼탱크(340);를 포함한다.
여기서, 연소로(310) 내 충진 물질로써 유동매질은 유동사(모래), 올리빈, 벤토나이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 유동매질이 상기와 같은 물질로 형성된다고 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
외부싸이클론(320)은 종래기술에 의한 싸이클론(cyclone)의 구조로 형성될 수 있고, 백필터(330)(bag filter)와 버퍼탱크(340)(buffer tank)도 종래기술에 의해 형성될 수 있다. 외부싸이클론(320)에서는 유동매질과 배기가스가 분리되고, 외부싸이클론(320)에서 분리된 유동매질은 다시 연소로(310)로 공급되어 재사용될 수 있다.
가스화 연료로는 바이오매스, 폐플라스틱 등이 이용될 수 있으며, 이와 같은 가스화 연료가 열분해되어 생성되는 프로듀서 가스(producer gas)에는 일산화탄소(CO), 수소(H2), 메탄(CH4) 등이 포함될 수 있다. 그리고, 청정가스에는 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)이 포함될 수 있으며, 청정가스에 포함된 이산화탄소와 물이 드래프트튜브(100)로 공급되어 가스화 원료의 열분해 시 필요한 산화제로 이용될 수 있다.
연소로(310) 내에서는 순환 유동층 방식으로 연소가 수행될 수 있으며, 연소로(310) 내에서 가열된 유동매질이 유동하여 연소가 수행될 수 있다. 도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 가스화 장치는, 연소로(310)로 연소용 연료를 공급하는 연소용연료공급부(410), 및 일단이 연소용연료공급부(410)에 연결되고 타단이 연소로(310)에 연결되어 연소용연료공급부(410)로부터 연소로(310)의 내부로 유동하는 연소용 연로에 유로를 제공하는 연료공급관(420)을 포함할 수 있다.
본 발명의 가스화 장치는, 연소로(310)의 내부에 형성되고, 드래프트튜브(100)로부터 전달받은 프로듀서 가스와 유동매질을 분리시키는 내부싸이클론(200)을 더 포함할 수 있다. 그리고, 내부싸이클론(200)은, 드래프트튜브(100)로부터 전달받은 프로듀서 가스와 유동매질을 분리시키는 분리부(210), 분리부(210)의 상부에 결합되고 분리된 프로듀서 가스를 연소로(310)의 외부로 배출시키는 프로듀서가스배출관(220), 및 분리부(210)의 하부에 결합되고 분리된 유동매질을 연소로(310)의 내부로 배출시키는 유동매질배출관(230)을 구비할 수 있다.
여기서, 분리부(210)는 종래기술에 의한 싸이클론(cyclone)의 구조로 형성될 수 있으며, 드래프트튜브(100)로부터 전달받은 프로듀서 가스와 유동매질을 분리시켜 프로듀서 가스는 분리부(210)의 상부로 배출하고 유동매질은 분리부(210)의 하부로 배출할 수 있다. 분리부(210)의 상부로 배출된 프로듀서 가스는 프로듀서가스배출관(220)을 따라 유동한 후 연소로(310)의 외부로 배출될 수 있다. 그리고, 분리부(210)의 하부로 배출된 유동매질은 유동매질배출관(230)을 따라 유동한 후 연소로(310)의 내부로 배출되어 연소로(310)의 유동매질로 재사용될 수 있다.
드래프트튜브(100)는 복수 개로 형성될 수 있으며, 이와 같이 드래프트튜브(100)가 형성되는 경우 하나의 연소로(310) 내부에서 복수의 가스화가 수행되어 가스화 연료를 이용한 프로듀서 가스 생성 효율이 증대될 수 있다. 연소로(310)의 내부에서 복수 개의 드래프트튜브(100) 각각이 내부싸이클론(200)을 둘러싸는 형상으로 형성되어 복수 개의 드래프트튜브(100) 각각에서 생성된 프로듀서 가스가 내부싸이클론(200)으로 취합될 수 있다. 이에 따라, 연소로(310)의 내부에 배치되는 드래프트튜브(100)의 수를 증대시킬 수 있어 프로듀서 가스 생성량을 증대시킬 수 있으며, 드래프트튜브(100) 배치에 대한 공간 효율도 증대시킬 수 있다. 다만, 드래프트튜브(100)와 내부싸이클론(200)의 배치가 이에 한정되는 것은 아니다.
드래프트튜브(100)는, 연소로(310)의 내부에 형성되고 가스화 연료와 연소로(310) 내부의 유동매질이 유동하는 유로를 제공하는 가스화부(110), 가스화부(110)의 하부에 결합되고, 외부로부터 전달받은 가스화 연료 및 버퍼탱크(340)로부터 전달받은 청정가스를 가스화부(110)로 전달하는 튜브유입부(120), 및 가스화부(110)의 상부에 결합되고, 가스화부(110)에서 생성된 프로듀서 가스와 가스화부(110)를 통과한 유동매질을 내부싸이클론(200)으로 전달하는 튜브배출부(130)를 구비할 수 있다. 그리고, 가스화부(110)는, 가스화부(110)의 하부에 형성되고 연소로(310)의 내부에서 가열된 유동매질이 유입되는 유동매질유입구(111)를 더 구비할 수 있다. 여기서, 가스화부(110)는 열전달이 용이한 소재로 형성될 수 있다.
도 1에서 점선으로 표시된 화살표는 연소로(310)의 내부에서 가스화부(110)의 내부로 유동하는 유동매질의 경로를 표시할 수 있다. 도 1에서 보는 바와 같이, 청정가스에 포함된 이산화탄소와 물(수분) 및 가스화 연료가 튜브유입부(120)를 통해 가스화부(110)로 공급되면, 연소로(310)의 내부에서 가열되어 유동하는 고온의 유동매질이 유동매질유입구(111)로 빨려 들어가게 되고, 연소로(310) 내부의 열로 가열된 가스화부(110)의 열에너지와 가스화부(110)의 내부로 유입된 유동매질의 열에너지에 의해 가스화 연료가 열분해됨으로써 프로듀서 가스가 생성될 수 있다.
상기와 같이, 순환 유동층 연소로(310) 내부에 가스화기로써 드래프트튜브(100)가 내재되어 가스화기로 이산화탄소 또는 물이 제공되어 가스화기의 온도가 하강하여 가스화 연료에 대한 열분해 효율이 저하되는 현상을 방지할 수 있다.
연소로(310)의 외부에는 드래프트튜브(100)로 가스화 연료를 공급하는 가스화연료공급부(430)가 형성될 수 있다. 튜브유입부(120)에는 가스화연료공급부(430)로부터 가스화 연료가 전달됨과 동시에 버퍼탱크(340)로부터 청정가스에 포함된 이산화탄소와 물이 전달되어, 이들이 혼합된 가스화 원료가 가스화부(110)로 유동할 수 있다.
가스화 원료는 가스화부(110)로 유입된 후 가스화부(110)의 하부로부터 상부로 유동하면서 연소로(310) 내부로부터 가스화부(110)로 전달된 열과 가스화부(110)로 유입된 유동매질의 열을 제공받아 열분해될 수 있으며, 이에 따라, 프로듀서 가스가 생성될 수 있다. 상기와 같이, 청정가스 내 이산화탄소는 연소로(310)에서 발생한 것이고, 이와 같이 이산화탄소를 재사용하는 방식이기 때문에, 본 발명의 가스화 장치는 에너지 생산뿐만 아니라 이산화탄소 감축 측면에서도 우수한 효과를 구현할 수 있다.
열분해에 의해 생성된 프로듀서 가스와 열분해에 이용된 후 온도가 감소된 유동매질은 내부싸이클론(200)의 분리부(210)로 유동하고, 분리부(210)에서 프로듀서 가스와 유동매질이 분리되어 상기와 같이 각각 연소로(310)의 외부와 내부로 배출될 수 있다.
본 발명의 가스화 장치는, 연소로(310)의 하부에 형성되고 연소용 연료를 연소시켜 연소로(310)의 내부를 가열시키는 버너(350)를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 가스화 장치는, 드래프트튜브(100) 내부의 온도를 측정하는 센서인 튜브온도센서(140)를 더 포함할 수 있다. 튜브온도센서(140)는 가스화부(110)에 부착되어 가스화부(110) 내부의 온도를 실시간으로 측정할 수 있다.
그리고, 본 발명의 가스화 장치는, 튜브온도센서(140)로부터 온도 측정 정보를 전달받고, 드래프트튜브(100) 내부의 온도에 따라 버너(350)로 제어 신호를 전달하여 버너(350)의 화력을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다. 이와 동시에, 제어부는 연소용연료공급부(410)로 제어 신호를 전달하여 연소용 연료의 양을 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부에는 가스화부(110) 내부의 적정 온도인 가스화 기준온도 범위에 대한 데이터가 사전에 저장될 수 있으며, 가스화부(110)로 가스화 원료가 공급되는 등의 이유로 튜브온도센서(140)의 측정에 의해 가스화부(110) 내부의 온도가 감소되어 가스화 기준온도 범위 하한 값보다 낮은 것으로 측정되는 경우, 제어부는 버너(350)와 연소용연료공급로 제어 신호를 전달하여 연소용 연료의 양을 증대시키고 버너(350)의 화력을 증대시켜 연소로(310) 내부의 온도를 증가시킴으로써 가스화부(110) 내부의 온도를 증대시킬 수 있다. 그리고, 튜브온도센서(140)의 측정에 의해 가스화부(110) 내부의 온도가 증가되어 가스화 기준온도 범위 상한 값보다 높은 것으로 측정되는 경우, 제어부는 버너(350)와 연소용연료공급로 제어 신호를 전달하여 연소용 연료의 양을 감소시키고 버너(350)의 화력을 감소시켜 연소로(310) 내부의 온도를 감소시킴으로써 가스화부(110) 내부의 온도를 감소시킬 수 있다.
상기와 같이, 기포 유동층 연소기인 연소로(310) 내에 가스화기인 드래프트튜브(100)가 내재되어 연소로(310)의 내부 온도를 제어함으로써 드래프트튜브(100) 전체에 대한 온도 제어가 용이할 뿐만 아니라, 복수 개의 드래프트튜브(100) 각각에 대해 동시적으로 온도 제어를 수행할 수 있다. 그리고, 이와 같이 드래프트튜브(100)의 온도를 제어함으로써 가스화 연료의 열분해에 필요한 열에너지를 지속적으로 드래프트튜브(100)로 제공할 수 있어 프로듀서 가스 생성 효율을 증대시킬 수 있다.
본 발명의 가스화 장치를 포함하는 바이오매스 연료화 시스템이 형성될 수 있다. 바이오매스 연료화 시스템에는 본 발명의 가스화 장치에 의해 생성된 프로듀서 가스를 공급받아 합성연료로 사용할 수 있도록 정제하는 정제필터를 포함하여, 프로듀서 가스가 합성연료로 변화될 수 있다.
이하, 본 발명의 가스화 장치를 이용한 가스화 방법에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 제1단계에서, 연소용 연료가 연소로(310)로 제공되어 연소로(310) 내부의 온도가 증가할 수 있다. 그리고, 제2단계에서, 연소로(310)에서 생성된 배기가스가 외부싸이클론(320)와 백필터(330)를 통과하면서 청정가스가 생성되어 버퍼탱크(340)에 저장될 수 있다.
다음으로, 제3단계에서, 드래프트튜브(100)로 가스화 연료가 제공되고, 버퍼탱크(340)로부터 드래프트튜브(100)로 청정가스가 제공되며, 연소로(310) 내부에서 가열된 유동매질이 드래프트튜브(100)로 유입될 수 있고, 제4단계에서, 가스화 연료가 드래프트튜브(100)를 통과하면서 연소로(310) 내부에서 드래프트튜브(100)로 전달된 열과 유동매질의 열에 의해 열분해되어 프로듀서 가스가 생성될 수 있다.
그 후, 제5단계에서, 드래프트튜브(100)로부터 배출된 프로듀서 가스와 유동매질이 내부싸이클론(200)을 통과하면서 분리되어, 프로듀서 가스가 연소로(310)의 외부로 배출되고 유동매질이 연소로(310)의 내부로 배출될 수 있다. 상기된 제1단계 내지 제5단계에 기대된 사항 외 나머지 사항은 상기된 본 발명의 가스화 장치에 대한 설명 사항과 동일할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 드래프트튜브 110 : 가스화부
111 : 유동매질유입구 120 : 튜브유입부
130 : 튜브배출부 140 : 튜브온도센서
200 : 내부싸이클론 210 : 분리부
220 : 프로듀서가스배출관 230 : 유동매질배출관
310 : 연소로 320 : 외부싸이클론
330 : 백필터 340 : 버퍼탱크
350 : 버너 410 : 연소용연료공급부
420 : 연료공급관 430 : 가스화연료공급부

Claims (10)

  1. 연소용 연료를 제공받고 유동매질을 이용하여 연소를 수행하는 연소로;
    상기 연소로의 내부에 형성되고, 가스화 연료를 제공받으며, 상기 연소로에 서 가열된 유동매질을 내부로 유입시켜 유동매질의 열과 상기 연소로 내부의 열을 이용하여 상기 가스화 연료를 열분해시킴으로써 프로듀서 가스를 생성시키는 드래프트튜브;
    상기 연소로의 외부에 형성되어 상기 연소로와 연결되고, 상기 연소로로부터 유동매질과 배기가스를 전달받는 외부싸이클론;
    상기 외부싸이클론으로부터 상기 배기가스를 전달받고, 상기 배기가스 내 분진을 제거하는 백필터;
    상기 백필터로부터 전달되는 가스인 청정가스를 저장하고, 상기 청정가스를 상기 드래프트튜브로 공급하는 버퍼탱크; 및
    상기 연소로의 내부에 형성되고, 상기 드래프트튜브로부터 전달받은 상기 프로듀서 가스와 유동매질을 분리시키는 내부싸이클론을 포함하고,
    상기 드래프트튜브는, 상기 연소로의 내부에 형성되고 상기 가스화 연료와 상기 연소로 내부의 유동매질이 유동하는 유로를 제공하는 가스화부, 상기 가스화부의 하부에 결합되고 외부로부터 전달받은 상기 가스화 연료 및 상기 버퍼탱크로부터 전달받은 상기 청정가스를 상기 가스화부로 전달하는 튜브유입부, 및 상기 가스화부의 상부에 결합되고 상기 가스화부에서 생성된 상기 프로듀서 가스와 상기 가스화부를 통과한 유동매질을 상기 내부싸이클론으로 전달하는 튜브배출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 다수의 드래프트 튜브를 갖는 순환 유동층 가스화 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부싸이클론은,
    상기 드래프트튜브로부터 전달받은 상기 프로듀서 가스와 유동매질을 분리시키는 분리부,
    상기 분리부의 상부에 결합되고 분리된 상기 프로듀서 가스를 상기 연소로의 외부로 배출시키는 프로듀서가스배출관, 및
    상기 분리부의 하부에 결합되고 분리된 유동매질을 상기 연소로의 내부로 배출시키는 유동매질배출관을 구비하는 것을 특징으로 하는 다수의 드래프트 튜브를 갖는 순환 유동층 가스화 장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스화부는, 상기 가스화부의 하부에 형성되고 상기 연소로의 내부에서 가열된 유동매질이 유입되는 유동매질유입구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다수의 드래프트 튜브를 갖는 순환 유동층 가스화 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 연소로의 하부에 형성되고 상기 연소용 연료를 연소시켜 상기 연소로의 내부를 가열시키는 버너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 드래프트 튜브를 갖는 순환 유동층 가스화 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 드래프트튜브 내부의 온도를 측정하는 센서인 튜브온도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 드래프트 튜브를 갖는 순환 유동층 가스화 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 튜브온도센서로부터 온도 측정 정보를 전달받고, 상기 드래프트튜브 내부의 온도에 따라 상기 버너로 제어 신호를 전달하여 상기 버너의 화력을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 드래프트 튜브를 갖는 순환 유동층 가스화 장치.
  9. 청구항 1, 청구항 3 및 청구항 5 내지 청구항 8 중 선택되는 어느 하나의 항에 의한 다수의 드래프트 튜브를 갖는 순환 유동층 가스화 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 연료화 시스템.
  10. 청구항 1의 다수의 드래프트 튜브를 갖는 순환 유동층 가스화 장치를 이용한 다수의 드래프트 튜브를 갖는 순환 유동층 가스화 방법에 있어서,
    연소용 연료가 상기 연소로로 제공되어 상기 연소로 내부의 온도가 증가하는 제1단계;
    상기 연소로에서 생성된 상기 배기가스가 상기 외부싸이클론와 상기 백필터를 통과하면서 상기 청정가스가 생성되어 상기 버퍼탱크에 저장되는 제2단계;
    상기 드래프트튜브로 상기 가스화 연료가 제공되고, 상기 버퍼탱크로부터 상기 드래프트튜브로 상기 청정가스가 제공되며, 연소로 내부에서 가열된 유동매질이 드래프트튜브로 유입되는 제3단계;
    상기 가스화 연료가 상기 드래프트튜브를 통과하면서 상기 연소로 내부에서 상기 드래프트튜브로 전달된 열과 유동매질의 열에 의해 열분해되어 상기 프로듀서 가스가 생성되는 제4단계; 및
    상기 드래프트튜브로부터 배출된 상기 프로듀서 가스와 유동매질이 상기 내부싸이클론을 통과하면서 분리되어, 상기 프로듀서 가스가 상기 연소로의 외부로 배출되고 유동매질이 상기 연소로의 내부로 배출되는 제5단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 드래프트 튜브를 갖는 순환 유동층 가스화 방법.
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