KR19980065288A

KR19980065288A - Coal Gasifier Pressurization System

Info

Publication number: KR19980065288A
Application number: KR1019970000181A
Authority: KR
Inventors: 유영돈; 윤용승
Original assignee: 이우복; 사단법인 고등기술연구원연구조합
Priority date: 1997-01-07
Filing date: 1997-01-07
Publication date: 1998-10-15
Also published as: KR100233874B1

Abstract

본 발명은 고압에서 운전되는 석탄가스화기를 가압하는 장치에 관한 것으로, 특히 퍼지질소를 공급하는 배관에 질소가열기를 설치하여 가압하는 질소를 200℃ 정도로 예열하고, 상기 예열된 질소를 이용하여 상압에서 1300℃정도로 예열된 가스화기의 출구밸브를 닫고 순간적으로 운전압력까지 가압하는 석탄가스화기의 가압장치을 제공한다.The present invention relates to an apparatus for pressurizing a coal gasifier operated at high pressure, and in particular, by installing a nitrogen heater in a pipe for supplying purge nitrogen, preheating the pressurized nitrogen to about 200 ° C., and using the preheated nitrogen at normal pressure. The present invention provides a pressurization device for a coal gasifier that closes an outlet valve of a gasifier preheated to about 1300 ° C. and pressurizes it to an operating pressure.

Description

Coal Gasifier Pressurization System

본 발명은 고압으로 운용되는 가스화기에 고압의 예열된 질소를 공급하여 석탄가스화기를 운전 압력까지 단시간내에 가압시키는 석탄가스화기의 가압장치에 관한 것이다.The present invention relates to a pressurization device of a coal gasifier which supplies a high pressure preheated nitrogen to a gasifier operated at high pressure and pressurizes the coal gasifier to a working pressure in a short time.

일반적으로 석탄가스화기 복합발전 장치의 석탄가스화기는 20기압 이상의 고압에서 운전된다. 따라서, 석탄가스화기를 운전하기 위해서는 석탄가스화기 내부를 20기압 정도로 가압시키는 것이 반듯이 필요하다.In general, the coal gasifier of the coal gasifier combined cycle unit is operated at a high pressure of 20 atm or more. Therefore, to operate the coal gasifier, it is necessary to pressurize the inside of the coal gasifier to about 20 atmospheres.

종래의 석탄가스화기를 가압시키는 방법으로 두가지의 장치이 사용되는데, 먼저 그 첫 번째 방법은 상압에서 석탄가스화기를 예열시키기 위하여 에열버너를 이용하여 석탄가스화기를 예열시킨 후, 상기 예열버너를 끄고 석탄가스화기에 미분탄과 산화제를 공급하여 반응시킨다. 이때 미분탄과 산화제의 가스화 반응으로 생성되는 가스를 이용하여 상압에서부터 원하는 운전압력까지 석탄가스화기를 가압시킨다. 상기 장치을 사용하는 경우 석탄가스화기를 가압시킬 경우 2기압을 승압시키는데 보통 4시간 정도가 소요된다. 도1는 상기 가압장치을 사용하는 경우 가스화기의 예열과정부터 시간에 다른 압력과 온도의 분포를 나타낸 것이다.Conventionally, two apparatuses are used as a method of pressurizing a coal gasifier, and the first method is to preheat the coal gasifier using an heat burner to preheat the coal gasifier at atmospheric pressure, and then turn off the preheat burner to the coal gasifier. It is reacted by supplying pulverized coal and oxidizing agent. At this time, using the gas produced by the gasification reaction of the pulverized coal and the oxidant to pressurize the coal gasifier from the normal pressure to the desired operating pressure. In the case of using such a device, it takes about 4 hours to pressurize 2 atm when pressurizing a coal gasifier. Figure 1 shows the distribution of different pressures and temperatures in time from the preheating process of the gasifier when using the pressurizing device.

다음에 두 번째 장치으로 예열버너를 이용하여 상압에서 가스화기의 예열이 완료되면, 예열버너를 끄고 메탄과 산소 버너를 점화시켜 발생되는 연소가스를 이용하여 가스화기 출구 압력조절 밸브를 서서히 닫아 석탄가스화기를 운전압력까지 가압시킨다. 상기 장치을 사용하여 상압에서 석탄가스화기를 가압시킬 경우 5기압까지 가압시키는데 약 3시간 정도의 시간이 소요된다. 도2는 상기 가압장치을 사용하는 경우 가스화기의 예열과정부터 시간에 다른 압력과 온도의 분포를 나타낸 것이다.Next, when the gasifier is preheated at normal pressure using the preheat burner as the second device, turn off the preheat burner and slowly close the gasifier outlet pressure control valve using the combustion gas generated by igniting the methane and oxygen burner to produce coal gasification. Pressurize the machine to the operating pressure. When using the apparatus to pressurize the coal gasifier at atmospheric pressure it takes about 3 hours to pressurize to 5 atm. Figure 2 shows the distribution of different pressures and temperatures in time from the preheating process of the gasifier when using the pressurizing device.

상술한 종래의 석탄가스화기를 가압하는 장치에는 다음과 같은 문제점들이 있다.The above-mentioned conventional apparatus for pressurizing a coal gasifier has the following problems.

먼저, 상술한 첫 번째 가압장치은 미분탄과 산화제가 공급되면서 가압되는 장치이므로 승압과정에의 미분탄과 산화제의 막힌다는 문제점이 있다. 또한, 급속한 승압시 가스화기 내부의 압력이 미분탄과 산화제의 공급압력보다 높게되어 역압으로 역화현상 발생하므로 승압률을 매우 완만하게 하여야 한다. 따라서 가스화기를 운전압력까지 도달시키기 위한 시간이 장시간을 필요로하는 등의 운전상 많은 문제점이 있다.First, since the first pressurizing device is pressurized while the pulverized coal and the oxidant are supplied, there is a problem that the pulverized coal and the oxidant are blocked in the boosting process. In addition, since the pressure inside the gasifier is higher than the supply pressure of the pulverized coal and the oxidizing agent during rapid boosting, backfire occurs due to the back pressure. Therefore, there are many problems in operation such as requiring a long time for reaching the gasifier to the operating pressure.

다음에 석탄가스화기를 가압시키는 상기 두 번째 장치은 상압에서 가스버너를 이용하여 예열이 완료된 후, 메탄과 산소 버너를 이용하여 가압하는 방식이기 때문에 가스화기를 고온상태로 유지시키면서 비교적 단시간 내에 가압시킨다는 장점도 있지만 국부적으로 고온의 영역이 형성되어 가스화기 내부의 내화벽에 손상을 초래할 수 있다는 문제점이 있다. 또한 메탄과 산소 버너를 추가로 설치해야 하므로 장치가 복잡해 진다는 문제점이 있다.Next, the second apparatus for pressurizing the coal gasifier has a merit that the gasifier is pressurized within a relatively short time while maintaining a high temperature state because the pressurization is performed using a methane and an oxygen burner after the preheating is completed using the gas burner at normal pressure. There is a problem that a locally high temperature region is formed which may cause damage to the fire wall inside the gasifier. In addition, since the methane and oxygen burners need to be additionally installed, there is a problem that the device becomes complicated.

따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 석탄가스화기에 퍼지질소를 공급하는 배관에 질소를 일정온도로 가열할 수 있는 질소가열기를 설치하여 이미 예열된 가스화기의 출구 밸브를 닫고 상기 예열된 질소가열기에 의해 가열된 질소가스를 이용하여 순간적으로 가스화기를 운전압력까지 가압시키는 장치을 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the present invention is to solve the above problems by installing a nitrogen heater to heat the nitrogen to a constant temperature in the pipe for supplying the purge nitrogen to the coal gasifier to close the outlet valve of the already preheated gasifier and It is an object of the present invention to provide an apparatus for pressurizing a gasifier to an operating pressure instantaneously using nitrogen gas heated by a nitrogen heater.

도1은 종래의 가압장치의 한 예인 LPG와 공기를 이용한 상압 예열버너로 예열을 시킨 후 상압에서 미분탄과 산화제를 공급하여 발생된 가스화 반응의 생성가스를 이용한 석탄가스화기 가압장치로 가스화기를 가압시킬때의 시간에 따른 압력 및 온도 분포를 나타낸 그래프.1 is a preliminary preheating burner using LPG and air, which is an example of a conventional pressurization device, and then pressurizes the gasifier with a coal gasifier pressurizing device using the generated gas of the gasification reaction generated by supplying pulverized coal and an oxidant at normal pressure. Graph of pressure and temperature distribution over time.

도2은 종래의 가압장치의 다른 예인 가스화기의 예열이 완료된 후 메탄과 산소버너를 점화시켜 생성되는 가스를 이용하여 생성가스를 가압하는 방식의 석탄가스화기 가압장치로 가스화기를 가압시킬때의 시간에 따른 압력 및 온도 분포를 나타낸 그래프.Figure 2 is a time when pressurizing the gasifier with a coal gasifier pressurizing device of the method of pressurizing the generated gas using a gas generated by igniting methane and oxygen burner after the preheating of the gasifier, another example of a conventional pressurizing device, is completed. Graph showing pressure and temperature distributions.

도3는 본 발명에 따른 가압장치을 나타낸 도면.Figure 3 shows a pressurizing device according to the present invention.

도4은 본 발명에 따른 가압장치을 이용하여 석탄가스화기를 가압시킬 때의 시간에 따른 압력 및 온도분포를 나타낸 그래프.Figure 4 is a graph showing the pressure and temperature distribution over time when pressurizing the coal gasifier using the pressure device according to the present invention.

도면의 주요부분에 대한 상세한 설명Detailed description of the main parts of the drawings

11 : 산소 공급압력 조절부12: 산소가열기11: oxygen supply pressure control unit 12: oxygen heater

13 : 제1산소유량 조절부14 : 제2산소유량 조절부13: first oxygen flow rate adjusting unit 14: second oxygen flow rate adjusting unit

15 : 질소 공급압력 조절부16 :퍼지질소 유량조절부15: nitrogen supply pressure control unit 16: purge nitrogen flow control unit

17 : 수송용질소 유량조절부18 : 질소 가열기17: nitrogen flow control unit for transport 18: nitrogen heater

본 발명은 석탄가스화기를 운전압력까지 가압시키는 가압장치에 관한 것이다.The present invention relates to a pressurizing device for pressurizing a coal gasifier to an operating pressure.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도3은 본발명에 따른 석탄가스화기를 원하는 압력까지 가압시키는 가압장치에 관한 것으로, 가스화기에 산소를 공급하는 산소공급부(11), 질소를 공급하는 질소 공급부(15)로 구성된다.3 relates to a pressurizing device for pressurizing a coal gasifier according to the present invention to a desired pressure, and comprises an oxygen supply unit 11 for supplying oxygen to the gasifier and a nitrogen supply unit 15 for supplying nitrogen.

상술한 바와 같은 석탄가스화기의 가압장치 동작 방법은, 먼저 석탄가스화기를 예열버너를 이용하여 1200℃ 이상으로 예열시킨다. 상기와 같이 예열이 완료되면 가스화기의 출구에 설치된 압력조절밸브와 가스화기로 공급되는 모든 연결 배관을 닫아 가스화기를 외부로 부터 밀폐시킨다. 다음에 질소공급관중 퍼지질소 용량 조절부(16)에 설치되어 있는 질소 가열기(18)를 이용하여 질소를 일정한 온도로 가열시키고, 가열된 질소를 가스화기로 공급하여 가스화기를 가압한다. 상기 가열된 질소가스에 의하여 가스화기 내부가 운전압력에 도달하면 퍼지질소 유량조절부(16)의 질소 가열기를 오프시키고, 정상적인 퍼지 질소를 적정 유량만큼 가스화기에 공급한다. 이후에 미분탄과 산화제를 공급하고 상기 가스화기 후단에 설치된 약간씩연다.In the method of operating a pressurization device for a coal gasifier as described above, first, the coal gasifier is preheated to 1200 ° C. or more using a preheat burner. When the preheating is completed as described above to close the gasifier from the outside by closing the pressure control valve installed at the outlet of the gasifier and all connecting pipes supplied to the gasifier. Next, nitrogen is heated to a constant temperature using a nitrogen heater 18 installed in the purge nitrogen capacity adjusting unit 16 in the nitrogen supply pipe, and the heated nitrogen is supplied to the gasifier to pressurize the gasifier. When the inside of the gasifier reaches the operating pressure by the heated nitrogen gas, the nitrogen heater of the purge nitrogen flow rate adjusting unit 16 is turned off, and normal purge nitrogen is supplied to the gasifier at an appropriate flow rate. Thereafter, the pulverized coal and the oxidant are supplied and slightly opened after the gasifier.

상술한 가스화기 가압장치을 이용하여 가스화기를 가압할 경우 압력의 상승은 도4에 도시된 바와 같이 12기압으로 가압시키는데 약 10분정도의 시간이 소용된다.When pressurizing the gasifier using the above-described gasifier pressurization device, the increase in pressure takes about 10 minutes to pressurize to 12 atmospheres as shown in FIG.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 가스화기 가압장치은 가스화기를 운전가능한 압력으로 가압시키 위한 시간이 짧으므로 단시간내에 가스화기를 운전할 수 있다.As described above, the gasifier pressurizing apparatus according to the present invention can operate the gasifier within a short time since the time for pressurizing the gasifier to the operational pressure is short.

또한 가스화기를 가압하는데 메탄버너를 사용하지 않아도 되므로 설비를 단순화 할수 있으며, 가스화기가 가열된 질소에 의해 가압된 상태에서 미분탄과 산화제를 공급하므로 가압된 질소 분위기에서 처음 반응이 시작되므로 미분탄과 산화제의 급격한 반응으로 인하여 가스화기 내벽이 손상되는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the methane burner does not need to be used to pressurize the gasifier, the equipment can be simplified. Since the gasifier supplies the pulverized coal and the oxidant while the gasifier is pressurized by the heated nitrogen, the first reaction is started in the pressurized nitrogen atmosphere, so the rapid The reaction can prevent the gasifier inner wall from being damaged.

Claims

In the nitrogen supply unit for supplying purge nitrogen and pulverized coal transport nitrogen to the gasifier,

Gas purifier pressurizing device, characterized in that the nitrogen heating unit for heating nitrogen to a predetermined temperature is installed in the purge nitrogen flow rate control unit for adjusting the flow rate of the purge nitrogen.

Preheating the gasifier to a constant temperature using a preheat burner;

When the gasifier is preheated by the preheat burner, shutting off the pressure control valve installed at the rear end of the gasifier and all supply valves connected to the gasifier;

When all the valves are blocked, supplying nitrogen to a gasifier by heating nitrogen with a nitrogen heater installed in the purge nitrogen flow rate adjusting unit;

And when the heated nitrogen pressurizes the gasifier to an operational pressure, turning off the nitrogen heater and supplying only purge nitrogen.