KR19980076831A - 슬랙탭 막힘 방지 기능을 가지는 석탄가스화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 석탄가스화 복합발전 시스템 내의 석탄가스화 장치에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 석탄가스화 장치 상의 가스화기 내에서 석탄이 가스화될 때 형성되는 용융 슬랙이 가스화기 하부로 원활히 배출되지 못하고 슬랙탭 부근에서 응고됨으로써 발생되는 가스화기의 운전 정지 상황을 미연에 방지하는 석탄가스화 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 슬랙탭 막힘 방지 기능을 가지는 석탄가스화 장치는 슬랙탭의 막힘 여부를 슬랙탭을 기준으로 한 가스화기 상부와 하부의 압력차에 의하여 확인하고, 슬랙탭이 막힌 경우에는 가스화기 상부의 고온의 생성가스를 가스화기 하부로 유도함으로써 슬랙탭 부근에 응고된 용융 슬랙을 제거한다.

Description

슬랙탭 막힘 방지 기능을 가지는 석탄가스화 장치

본 발명은 석탄가스화 복합발전 시스템의 석탄가스화 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가스화기 내에서 석탄의 가스화시 형성되는 용융 슬랙이 원활히 가스화기 하부로 배출되지 못하고 슬랙탭 부근에서 응고됨으로써 발생되는 가스화기의 운전 정지 상황을 미연에 방지하는 기능을 가지는 석탄가스화 장치에 관한 것이다.

도 1은 석탄가스화 복합발전 시스템의 구성도이고, 도 2는 도 1의 가스화기의 내부를 확대하여 도시한 구성도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 석탄가스화 복합발전 시스템은 석탄을와를 포함한 가연성 가스로 전환하는 석탄가스화 장치(20)와, 생성된 가스 내의 황성분 및 고형 입자를 제거하는 가스정화 장치(80)와, 연소된 석탄가스로 가스터빈(110)을 돌려 전기를 생산하는 가스터빈 장치(120) 및 가스터빈 장치(120)에서 배출되는 배기가스의 폐열로 발생시킨 증기로 증기터빈(150)을 돌려 전기를 생산하는 증기터빈 장치(160)로 구성된다.

석탄이 석탄가스화 장치(20)의 가스화기(10)내로 유입되면 가스화 반응에 의해 석탄 내의 탄소 성분은 가스를 생성하고 석탄 내의 무기물은 녹아서 용융 슬랙(slag : 광재라고도 하며, 용광로 등에서 광석이나 금속을 녹일 때 쇳물 위에 뜨거나 찌꺼기로 남는 것의 총칭이다.)을 형성한다. 이 용융 슬랙은 가스화기(10) 하부에 구비된 냉각수(2)로 흘러 들어가 응고되어 덩이 형태로 수거된다. 그리고, 가스화기(10)의 내부에는 용융 슬랙이 가스화기(10) 하부에 구비된 냉각수(2)로 잘 흘러 들어가도록 유도하고 가스화기(10) 내로 유입된 석탄이 냉각수에 빠지는 것을 방지하기 위한 슬랙탭(102)이 구비된다.

그러나, 용융 슬랙이 슬랙탭(102)을 거쳐 가스화기(10)의 하부로 원활히 배출되지 못하면 가스화기(10)의 벽면을 타고 흘러내리다가 상대적으로 온도가 낮은 슬랙탭(102) 부근에서 응고되어 슬랙탭(102)을 막는다. 슬랙탭(102)이 막히면 가스화기(10)의 정상적인 운전이 방해되므로 가스화기(10)를 계속해서 정상적으로 운전하려면 슬랙탭(102)을 막고 있는 용융 슬랙을 제거해야 한다.

상기 문제를 해결하기 위하여 사용되는 방법으로는 가스화기(10)의 가동을 멈추고 가스화기(10)를 분해한 뒤 슬랙탭(102) 부근에 단단하게 응고된 용융 슬랙을 분쇄용 공구로 깨뜨리는 방법이나 슬랙탭(102)의 하단부에 버너를 설치하여 슬랙탭(102) 주위를 고온으로 가열함으로써 응고된 용융 슬랙을 녹여내는 방법이 있다.

그러나, 전술한 방법들을 이용할 때에는 가스화기(10)의 정상적인 가동을 일시적으로 중단해야 하는 문제점과 가동을 중단하였던 가스화기(10)를 다시 원래의 고온, 고압 상태로 만드는 데 상당히 많은 시간과 에너지가 소비되는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 석탄가스화 장치 상의 가스화기 내에서 형성된 용융 슬랙이 가스화기 하부로 원활히 배출되지 못하고 슬랙탭 부근에서 응고됨으로써 발생되는 가스화기의 운전 정지 상황을 미연에 방지하기 위한 석탄가스화 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 석탄가스화 복합발전 시스템을 도시한 구성도.

도 2는 도 1의 가스화기의 내부를 확대하여 도시한 구성도.

도 3은 본 발명의 슬랙탭 막힘 방지 기능을 가지는 석탄가스화 장치를 도시한 구성도.*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

2. 냉각수 10. 가스화기

20. 석탄가스화 장치 80. 가스정화 장치

102. 슬랙탭 104a. 압력 전달관

104b. 압력 전달관 106. 압력 배출관

110. 가스터빈 120. 가스터빈 장치

150. 증기터빈 160. 증기터빈 장치

200. 차압 감지기 220. 제어기

240. 전자 제어 밸브 260. 냉각수관

270. 수동 제어 밸브 280. 수동 제어 밸브

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 슬랙탭 막힘 방지 기능을 가지는 석탄가스화 장치는 석탄이 가스화될 때 발생되는 용융 슬랙이 냉각수로 잘 흘러 들어가도록 유도하고 유입된 석탄이 냉각수에 빠지는 것을 방지하기 위한 슬랙탭이 설치된 가스화기를 구비한 석탄가스화 장치에 있어서, 상기 슬랙탭을 기준으로 한 상기 가스화기 상부와 하부의 압력차를 감지하는 차압 감지기; 상기 가스화기 상부 및 하부의 압력을 각각 상기 차압 감지기로 전달하는 압력 전달관; 일측단은 상기 슬랙탭을 기준으로 한 상기 가스화기의 하부에 위치하고 타측단은 대기 중에 위치하여 상기 가스화기 내의 압력을 배출하는 압력 배출관; 상기 압력 배출관을 개폐하는 전자 제어 밸브 및 상기 차압 감지기에서 제공된 감지 신호에 의거하여 상기 슬랙탭의 막힘 여부를 판단하고 그 결과에 따라 상기 전자 제어 밸브의 개폐를 통제하는 제어기를 구비하고, 상기 압력 배출관의 개방에 따라 형성된 상기 가스화기 내외의 압력차에 의하여 상기 슬랙탭을 막고 있는 용융 슬랙을 제거하도록 된 것을 특징으로 한다.

전술한 구성에 있어서, 상기 슬랙탭을 기준으로 하여 상기 가스화기의 하부에 위치하는 상기 압력 배출관의 끝단을 상기 슬랙탭의 중심에서 약간 벗어난 위치에 상기 가스화기의 아래쪽을 향하게 설치하면 상기 용융 슬랙에 의하여 상기 압력 배출관이 막히는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 상기 압력 배출관을 냉각시키는 냉각수관을 더 구비하면 가스화기 내에서 발생한 고온, 고압의 가스에 의해 압력 배출관과 전자 제어 밸브가 파손되는 것을 막을 수 있다.

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 슬랙탭 막힘 방지 기능을 가지는 석탄가스화 장치의 양호한 실시예에 대해서 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 슬랙탭 막힘 방지 기능을 가지는 석탄가스화 장치를 도시한 구성도이다.

도 3에 도시한 바와 같이 본 발명의 슬랙탭 막힘 방지 기능을 가지는 석탄가스화 장치는 슬랙탭(102)을 기준으로 한 가스화기(10) 상부와 하부의 압력차를 감지하는 차압 감지기(200)와, 상기 가스화기(10) 상부 및 하부의 압력을 각각 상기 차압 감지기(200)로 전달하는 압력 전달관(104a, 104b)과, 일측단은 상기 슬랙탭(102)을 기준으로 한 상기 가스화기(10)의 하부에 위치하고 타측단은 대기 중에 위치하여 상기 가스화기(10) 내의 압력을 배출하는 압력 배출관(106)과, 상기 압력 배출관(106)을 개폐하는 전자 제어 밸브(240) 및 상기 차압 감지기(200)에서 제공된 감지 신호에 의거하여 상기 슬랙탭(102)의 막힘 여부를 판단하고 그 결과에 따라 상기 전자 제어 밸브(240)의 개폐를 통제하는 제어기(220)와, 상기 압력 배출관(106)을 냉각시키는 냉각수관(260)과, 생성가스의 진행 경로 상에 전자 제어 밸브(240)의 뒤쪽으로 설치된 수동 제어 밸브(280)와, 자동 제어 밸브(240) 주위에 설치된 바이패스 및 바이패스 상에 설치된 수동 제어 밸브(270)로 이루어진다.

가스화기(10)내에서 석탄이 가스화될 때 형성된 용융 슬랙은 가스화기(10)의 벽면을 따라 흐르다가 입구가 작은 슬랙탭(102)을 지나면서 조금씩 가스화기(10) 하부의 냉각수로 떨어진다. 이 과정에서 용융 슬랙이 가스화기(10) 하부의 냉각수(2)의 영향으로 상대적으로 온도가 낮은 슬랙탭(102)을 지나면서 응고되면 슬랙탭(102)이 점진적으로 막히게 된다. 이에 따라 석탄이 가스화되어 발생하는 가스화기(10) 상부의 생성가스가 가스화기(10) 하부로 이동되지 못하여 가스화기(10) 하부의 압력이 가스화기(10) 상부의 압력에 비해 상대적으로 낮아진다. 가스화기(10) 상부와 하부의 서로 다른 두 압력이 압력 유도관(104a, 104b)을 통해 각각 차압 감지기(200)로 전달되면 압력차가 감지된다.

제어기(220)는 차압 감지기(200)의 감지 신호에 의거하여 슬랙탭(102)의 막힘 여부를 판단하고 판단 결과에 따라 가스화기(10) 하부에 설치된 압력 배출관(106) 상의 전자 제어 밸브(240)의 개폐를 통제한다. 압력 배출관(106) 상에 설치된 전자 제어 밸브(240)가 열리면 가스화기(10) 내부와 외부 사이의 급격한 압력차로 인하여 가스화기(10) 상부의 고온, 고압 가스가 슬랙탭(102)을 거쳐 가스화기(10) 하부로 흐른다. 이에 따라 슬랙탭(102) 부근에서의 용융 슬랙의 고형화가 방지된다.

그리고, 가스화기(10)의 하부로 유도된 생성가스는 압력 배출관(106)을 통해 가스화기(10)의 외부로 나온다.

가스화기(10)의 내부로 들어가는 압력 배출관(106)의 끝단은 슬랙탭(102)의 중심에서 약간 벗어난 위치에 가스화기(10)의 아래쪽을 향하게 설치하여 용융 슬랙이 떨어지면서 압력 배출관(106)을 막는 현상을 방지한다.

그리고, 압력 배출관(106) 상에 냉각수관(260)을 설치하여 가스화기(10)의 외부로 나오는 고온의 생성가스를 냉각시켜 고온의 생성가스로부터 압력 배출관(106) 및 전자 제어 밸브(240)를 보호한다.

전자 제어 밸브(240)의 작동 이상으로 인하여 슬랙탭(102)이 막히지 않았음에도 불구하고 압력 배출관(106)의 끝에서 생성가스가 검출될 때는 생성가스의 진행 경로 상에서 전자 제어 밸브(240)의 뒤쪽으로 설치된 수동 제어 밸브(280)를 닫아 생성가스의 유출을 막는다.

그리고, 슬랙탭(102)이 막혔음에도 불구하고 전자 제어 밸브(240)의 작동 이상으로 인하여 전자 제어 밸브(240)가 열리지 않을 때에는 바이패스 상에 설치된 수동 제어 밸브(270)를 열어 가스화기(10) 상부의 고온, 고압 가스가 슬랙탭(102)을 거쳐 가스화기(10) 하부로 흐르도록 유도한다.

본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.

이상에서와 같이 본 발명의 슬랙탭 막힘 방지 기능을 가지는 석탄가스화 장치에 따르면, 석탄가스화 장치 상의 가스화기 내에서 석탄의 가스화시 형성되는 용융 슬랙이 가스화기 하부로 원활히 배출되지 못하고 슬랙탭 부근에서 응고됨으로써 발생되는 가스화기의 운전 정지 상황을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 석탄이 가스화될 때 발생되는 용융 슬랙이 냉각수로 잘 흘러 들어가도록 유도하고 가스화기 내로 유입된 석탄이 냉각수에 빠지는 것을 방지하기 위한 슬랙탭이 설치된 가스화기를 구비한 석탄가스화 장치에 있어서,

   상기 슬랙탭을 기준으로 한 상기 가스화기 상부와 하부의 압력차를 감지하는 차압 감지기;

   상기 가스화기 상부 및 하부의 압력을 각각 상기 차압 감지기로 전달하는 압력 전달관;

   일측단은 상기 슬랙탭을 기준으로 한 상기 가스화기의 하부에 위치하고 타측단은 대기 중에 위치하여 상기 가스화기 내의 압력을 배출하는 압력 배출관;

   상기 압력 배출관을 개폐하는 전자 제어 밸브 및 상기 차압 감지기에서 제공된 감지 신호에 의거하여 상기 슬랙탭의 막힘 여부를 판단하고 그 결과에 따라 상기 전자 제어 밸브의 개폐를 통제하는 제어기를 구비하고,

   상기 압력 배출관의 개방에 따라 형성된 상기 가스화기 내외의 압력차에 의하여 상기 슬랙탭을 막고 있는 용융 슬랙을 제거하도록 된 것을 특징으로 하는 석탄가스화 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 슬랙탭을 기준으로 하여 상기 가스화기의 하부에 위치하는 상기 압력 배출관의 끝단을 상기 슬랙탭의 중심에서 약간 벗어난 위치에 상기 가스화기의 아래쪽을 향하게 설치하여 상기 용융 슬랙에 의하여 상기 압력 배출관이 막히는 것을 방지할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 석탄가스화 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 압력 배출관을 냉각시키는 냉각수관을 더 구비한 것을 특징으로 하는 석탄가스화 장치.