KR102502400B1 - 석탄가스화 복합화력 발전소 고온가스 발생기내 2종류의 가스를 별도 연소 가능한 가스 연소기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 석탄가스화 복합화력 발전소 고온가스 발생기내 2종류의 가스를 별도 연소 가능한 가스 연소기에 관한 것이다.
부연하면, Coal Mill Drying Sytem에서 핵심 장치인 석탄가스화 복합화력(IGCC, Integrated Gas Combined Cycle) 가스연소기로서, 종래 독일에서 수입되오던 복합가스연소기를 국산화 개발하여, 수입 대체 효과와 비용 절감을 달성하고 긴급 사후 관리 서비스 발생시 신속 대응에 따른 경제적 손실을 줄일 수 있는, 석탄가스화 복합화력 발전소 고온가스 발생기내 2종류의 가스를 별도 연소 가능한 가스 연소기에 관한 것이다.

Description

석탄가스화 복합화력 발전소 고온가스 발생기내 2종류의 가스를 별도 연소 가능한 가스 연소기{Gas Burner}

본 발명은 석탄가스화 복합화력 발전소(IGCC, Integrated Gas Combined Cycle) 미분탄 건조 시스템(Coal Mill Drying System)의 고온 가스 발생기(Hot Gas Generator)에 적용되는 가스 연소기에 관한 것이다.

부연하면 고온가스 발생기의 핵심장치인 가스 연소기로서 종래 독일에서 수입되어 오던 가스 연소기를 국산화 개발하여, 수입대체 효과와 비용절감을 달성하고 긴급 사후 관리 서비스 발생시 신속 대응에 따른 경제적 손실을 줄일 수 있는 석탄가스화 복합화력 발전소에 적용되는 가스 연소기에 관한 것이다.

고온 가스 발생기는 석탄가스화 복합화력 발전소([표 1] 참조) 내 에서 천연가스(Natural Gas) 나 합성가스(Synthetic Gas)를 연료로 하여 연소용 공기와 적정하게 혼합 연소 되어 발생된 고온의 가스를 이용 석탄이나 폐기물 등을 건조해(수분 제거) 주는 역할을 한다.

이러한 가스 연소기는 석탄가스화 복합화력 발전소에 설치되는 경우 [표 2]와 같이 석탄 분쇄 및 건조계통(Coal Mill Drying System(CMDS))내 분쇄기(Mill)에서 미분(Grinding)되어 미분화 된 석탄 즉 미분탄에 부착되어 있는 수분을 제거(건조)시켜 주는 고온 가스 발생기내 고온 가스 발생을 위해 연소용 가스와 연소용 공기를 적절하게 혼합하여 연소시켜 주는 역할을 한다.

미분탄에 부착된 수분을 제거한 건조된 미분탄은 석탄가스화기의 석탄연소기(Coal Burner)까지 이송하는 동안 수분을 머금고 있는 미분탄보다 이송관 내부 및 관련기기(백필터, 컨베이어, Coal Silo)와의 마찰력이 적어 이송 동력이 적게 소요 될 뿐 만 아니라 관로 막힘 현상을 줄이고, 접촉되는 관로 및 기기의 부식을 최소화 하는 역할을 한다.

이러한 석탄 분쇄 및 건조계통 구성품으로서 가스 연소기를 포함하고 있는 고온 가스 발생기(Hot Gas Generator)에 대하여 [표 3]을 통하여 살펴 보도록 한다.

가스 연소기는 천연가스 또는 발전소나 플랜트에서 자체 생산한 합성가스 및 공정가스를 연소시켜 석탄 가스발생기의 석탄 연소기에서 필요한 미분탄을 건조 시켜 주기 위하여 석탄 분쇄 및 건조계통 내에서 운전되어 불활성 가스를 발생시키는 고온 가스 발생기의 핵심 장치이다.

발전소 석탄 가스화기에서 자체 생산한 합성 가스(공정가스)와 외부로부터 공급 받는 LNG가스 2종류를 연소시킬 수 있는 이종 가스 별도 연소 가능한 복합 구조식 가스 버너는 운전 측면에서 아주 효율적이고 경제적이다.

또한, 고온 가스 발생기 연소기에서의 완전 연소는 연료 절감 뿐만 아니라 고온 가스 내 의 일산화탄소(CO)를 관리해야 하며 공정 내에서의 화재 폭발의 위험을 줄일 수 있기 때문에 연소용 가스와 연소용 공기의 적절혼합에 의한 완전 연소가 중요하다.

출원번호 1020047008896, 폐가스에너지발생기 출원번호 1020037004007, 가스발생기 출원번호 1020017008633, 가스발생기 출원번호 1020177031102, 가스발생기 출원번호 1020047007207, 가스발생기

본 발명의 목적은 석탄 가스화 복합화력 발전소(IGCC, Integrated Gas Combined Cycle)의 석탄 분쇄 및 건조 계통(Coal Mill Drying System)내 가스 연소기로서, 종래 독일에서 수입되어 오던 가스 연소기를 국산화 개발하여, 수입대체 효과와 비용 절감을 달성하고 긴급 사후 관리 서비스 발생시 신속 대응에 따른 경제적 손실을 줄일 수 있는, 석탄가스화 복합화력 발전소에 적용되는 가스 연소기를 제공하는 데 있다.

상술된 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로 본 발명에 따른 석탄가스화 복합화력 발전소 고온가스 발생기내 2종류의 가스를 별도 연소 가능한 가스 연소기는, 스타트버너가 결합되고, 일측에 LC가스(Low calorific 가스, Natural 가스)가 주입되는 LC가스 인젯이 구비된 메인버너와;

상기 메인버너의 하측에 결합되되 일측에 연소용 공기가 주입되는 연소용 공기 인젯이 구비된 제2 하우징과;

상기 제2 하우징에 결합되며 일측에 공정가스가 주입되는 공정가스 인젯이 구비된 제1 하우징과

상기 제1 하우징에 결합되는 프로텍티브 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제1 하우징 내부에는,

제2 하우징의 공정가스 인젯을 통해 유입된 공정가스가 통과하는 다수의 튜브 노즐과, 메인버너 천공자켓으로 유입된 LC가스의 사양이 다른 다수의 튜브 노즐이 제2 하우징 안쪽으로 통과할 수 있도록 하는 공간과 천공자켓이 구성되되,

상기 천공자켓은,

다수 개의 봉 형상의 구조로 구성되어 제1 하우징의 원주방향을 따라 일정간격으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 가스 연소기는 석탄 가스화 복합화력 발전소 석탄 분쇄 및 건조화 시스탬( Coal Mill Drying System)내 핵심장치로서, 종래 독일에서 수입 되어 오던 가스 연소기(Gas Burner)를 국산화 개발하여, 수입 대체 효과와 비용 절감을 달성하고 긴급 사후 관리 서비스 발생시 신속 대응에 따른 경제적 손실을 줄일 수 있다.

도 1 및 도 1a은 본 발명에 따른 석탄가스화 복합화력 발전소 고온가스 발생기내 2종류의 가스를 별도 연소 가능한 가스 연소기를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 석탄가스화 복합화력 발전소 고온가스 발생기내 2종류의 가스를 별도 연소 가능한 가스 연소기의 연소용 공기를 공급하는 제1 하우징을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 석탄가스화 복합화력 발전소 고온가스 발생기내 2종류의 가스를 별도 연소 가능한 가스 연소기의 제1 하우징에 결합된 천공자켓의 일예를 나타낸 것이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.

본 발명은 석탄가스화 복합화력 발전소 고온가스 발생기내 2종류의 가스를 별도 연소 가능한 가스 연소기에 관한 것이다.

부연하면, Coal Mill Drying Sytem에서 핵심 장치인 석탄가스화 복합화력(IGCC, Integrated Gas Combined Cycle) 연소기로서, 종래 독일에서 수입되오던 발전용 가스연소기를 국산화 개발하여, 수입 대체 효과와 비용 절감을 달성하고 긴급 사후 관리 서비스 발생시 신속 대응에 따른 경제적 손실을 줄일 수 있는, 석탄가스화 복합화력 발전소 고온가스 발생기내 2종류의 가스를 별도 연소 가능한 가스 연소기에 관한 것이다.

도 1 및 도 1a은 본 발명에 따른 석탄가스화 복합화력 발전소 고온가스 발생기내 2종류의 가스를 별도 연소 가능한 가스 연소기를 나타낸 것이다.

첨부된 도면의 도 1 및 도 1a에 따른 본 발명의 핫가스(Hot Gas, 고압가스) 연소기는, 스타트버너가 결합되고, 일측에 LC가스(Low calorific 가스, Natural Gas)가 주입되는 LC가스 인젯이 구비된 메인버너와; 상기 메인버너의 하측에 결합되되 일측에 공정가스(Synthetic Gas, 합성가스)가 주입되는 공정가스 인젯이 구비된 제2 하우징과; 상기 제2 하우징에 결합되며 일측에 연소용 공기가 주입되는 연소용 공기 인젯이 구비된 제1 하우징과; 상기 제1 하우징에 결합되는 프로텍티브 하우징;을 포함한다.

이때, 상술된 설명에 있어서, 종래 가스연소기를 통해 부연될 수 있는 설명은 종래 가스연소기 기술을 참조하도록 하고, 이는 통상의 기술자에게 자명할 수 있다.

예컨대, 각 구성 간의 결합은 볼트를 통해 결합되는 것을 의미한다.

또한, 이때, 상기 제2 하우징과 메인버너는 내부에 버너머플을 포함하고, 제1 하우징 내부에는 연소용 공기 인젯을 통해 유입된 연소용 공기가 제1 하우징 내부로 유입되도록 하기 위한 천공자켓이 구성되는데, 종래 연소기와 다르게 본 발명에 따른 연소기는, 연소용 가스가 지나가는 지름이 서로 다른 2종류의 튜브노즐로서 다수 개의 봉 형상의 구조로 구성되어 일정간격을 제1 하우징의 원주방향을 따라 통과하도록 구성된다.

또한, 상기 제2 하우징, 제1 하우징, 메인버너 하우징 및 프로텍티브 하우징은 단부에 확장된 플랜지를 구성하여 볼트와 너트를 이용하여 결합된다. 그리고 각 구성들은 내부에 중공튜브를 포함하여 메인버너와 공정가스버너의 화력이 프로텍티브 하우징의 단부에 형성된 가스아울렛을 통해 고온의 핫가스가 배출될 수 있도록 한다.

이러한 천공자켓의 결합은 첨부된 도면의 도 2를 참조하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 석탄가스화 복합화력 발전소 가스연소기 내 2종류의 가스를 별도 연소 가능한 가스 연소기의 제1 하우징을 나타낸 것이다.

첨부된 도면의 도 2에 따른 제1 하우징은 내부에 중공을 포함하고, 연소용 공기가 스타트버너, LC가스버너, 공정가스 버너에 각각 필요한 양이 분배될 수 있는 구조로 되어 있으며, 볼트 및 너트의 결합을 위한 볼트홀이 형성된 플랜지가 제1 하우징의 외측방향으로 더 돌출되도록 형성된다.

이러한 제1 하우징의 플랜지에는 봉 형상의 제2 하우징의 천공자켓이 결합되기 위한 결합홀이 형성되며, 연 이어서 제2 하우징 결합홀에는 메인버너 천공자켓이 결합되는 것이다.

한편, 설계 조건에 따라서 제1 하우징의 천공자켓이 결합된 결합홀의 구조는 첨부된 도면의 도 3과 같이 달라질 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 석탄가스화 복합화력 발전소 고온가스 발생기내 2종류의 가스를 별도 연소 가능한 가스 연소기의 제1 하우징에 결합된 천공자켓의 일예를 나타낸 것이다.

첨부된 도면의 도 3에 따르면, 제1 하우징의 플랜지에 형성된 결합홀은 상면 일측에 결합홀의 주변부에 인접하게 형성된 삽입홈이 원주방향을 따라 오목하게 형성된다.

이러한 삽입홈을 통해 브라켓이 결합되는데, 상기 브라켓은 링 형상으로 구성되되, 상측 단부가 'ㄱ'자 형상으로 돌출되고, 브라켓의 측면에는 원주방향을 따라 형성된 홈부가 오목하게 형성되며 브라켓의 원주방향을 따라 연장된다.

이러한 상기 홈부에는 스프링이 내삽되며, 상기 스프링은 홈부에 다수 개 내삽되되, 내삽된 상태로 결합홀의 내벽에 맞닿아 고정되도록 한다.

한편, 상기 브라켓은 내열성을 가지는 얇은 금속판의 재질을 가지는데, 도 3에서는 본 발명을 설명하기 위하여 폭을 다소 넓게 도시하였다.

이때, 얇은 금속판의 재질을 가짐에 따라 홈부는 얕게 형성될 수도 있고, 혹은 생략되어도 무방하다.

이때, 결합홀의 내경은 천공자켓의 외경에 대응되며, 상기 천공자켓이 브라켓의 내경에 내삽되면, 스프링의 밀어주는 힘에 의해, 브라켓이 천공자켓을 고정해 줄 수 있도록 한다.

즉, 상술된 연소용 공기 인젯을 통해 주입되는 연소용 공기는, 천공자켓이 다수 개 배열된 상태에서 사이 공간을 통해 제1 하우징의 내부로 유입될 수 있다.

상기에서 도면을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도면의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.

Claims (2)

1. 스타트버너가 결합되고, 일측에 LC가스(Low calorific 가스)가 주입되는 LC가스 인젯이 구비된 메인버너와;
   상기 메인버너의 하측에 결합되되 일측에 공정가스가 주입되는 공정가스 인젯이 구비된 제2 하우징과;
   상기 제2 하우징에 결합되며 일측에 연소용 공기가 주입되는 연소용 공기 인젯이 구비된 제1 하우징과;
   상기 제1 하우징에 결합되는 프로텍티브 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 석탄가스화 복합화력 발전소 고온가스 발생기내 2종류의 가스를 별도 연소 가능한 가스 연소기에 있어서,
   상기 제1 하우징 내부에는,
   연소용 공기 인젯을 통해 유입된 연소용 공기가 제1 하우징 내부로 유입되도록 하기 위한 천공자켓이 구성되되,
   상기 천공자켓은,
   다수 개의 봉 형상의 구조로 구성되어 제1 하우징의 원주방향을 따라 지름이 서로 다른 2종류의 튜브노즐이 일정간격으로 구성되고,
   상기 제1 하우징의 플랜지에 형성된 결합홀은, 상면 일측에 결합홀의 주변부에 인접하게 형성되고 제1 하우징의 플랜지의 원주방향을 따라 오목하게 형성된 삽입홈을 포함하되,
   상기 삽입홈을 통해 브라켓이 결합되고, 상기 브라켓은 링 형상으로 구성되되, 상측 단부가 'ㄱ'자 형상으로 돌출되고, 브라켓의 측면에는 원주방향을 따라 형성된 홈부가 오목하게 형성되며 브라켓의 원주방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는, 석탄가스화 복합화력 발전소 고온가스 발생기내 2종류의 가스를 별도 연소 가능한 가스 연소기.
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