KR19980076832A - 석탄가스화기의 조성가스 분석용 관로 세척 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 석탄가스화 발전 시스템의 반응로에서 조성되는 가스를 분석기로 도입하는 분석 관로가 고형물질 등에 의해 막힌 경우에 이를 무리없이 제거할 수 있도록 한 조성가스 분석용 관로 세척 장치에 관한 것으로 종래의 복합발전 시스템에 적용되는 조성가스 분석장치에 따르면, 반응로에서 발생하는 미세한 분진 등에 의하여 고형 물질이 분석 관로내에 점착되고 이에 의해 분석 관로가 막히는 현상이 종종 발생하는데 이에 따라 조성 가스의 연속적인 분석이 어려워지므로써 반응로내의 가스상태를 명확히 분석할 수 없는 문제점이 있었던바 본 발명은 온라인 분석기와 반응로를 상호 연결하는 분석 관로의 임의지점에 형성되어 온라인 분석기의 분석 관로 막힘신호를 수신한 프로그래머블 로직 컨트롤러에 의하여 작동되는 개폐수단, 상기 개폐수단의 일측에 연결되어 분석 관로내에 세척용 가스를 주입하여 막힘을 제거하는 세척수단으로 구성되어 온라인 분석기로 석탄가스를 도입하는 분석 관로가 고형물질에 의하여 막힌 경우에 분석 관로내에 점착된 고형물질을 자동으로 제거하므로써 조성가스의 성분 분석을 연속적으로 수행할 수 있도록 하는 효과가 있는 석탄가스화기의 조성가스 분석용 관로 세척 장치이다.

Description

석탄가스화기의 조성가스 분석용 관로 세척 장치

본 발명은 석탄가스화기의 조성가스 분석용 관로 세척 장치에 관한 것으로, 특히 석탄가스화 발전 시스템의 반응로에서 조성되는 가스를 분석기로 도입하는 관로가 고형물질 등에 의해 막힌 경우에 이를 무리없이 제거할 수 있도록 한 석탄가스화기의 조성가스 분석용 관로 세척 장치에 관한 것이다.

일반적으로 석탄가스는 석탄을 고온 건류(1000℃ 이상)하여 얻어낸 조제가스를 정제한 것으로 공업용 또는 발전용 연료로 사용된다.

석탄으로부터 공업용 연료를 얻기 위해서는 석탄을 미분탄의 상태로 반응로에 투입하고 불완전 연소를 시키게 되는데, 이 과정에서 연료가스의 원료가 되는 휘발성 물질을 모을 수가 있다. 다음, 이렇게 모아진 휘발성 물질을 정제하면 최종적으로 발전용 연료가 얻어지게 된다.

도 1 은 일반적인 석탄가스화기를 이용한 복합발전 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 일반적인 석탄가스화기를 이용한 복합발전 시스템은 개략적으로 석탄을,등의 가연성 가스 연료로 전환하는 석탄 가스화 장치(10), 석탄 가스 내의 황성분 및 고형 입자(분진) 등을 제거하는 가스 정화 장치(20), 석탄 가스를 연소시켜 발생하는 에너지로 터빈을 돌려 전기를 생산하는 가스 터빈 장치(30) 및 가스 터빈 장치(30)에서 발생되는 폐열을 이용하여 전기를 추가 생산하는 증기 터빈 장치(40)로 구성된다.

석탄 가스화 장치(10)에서는 반응로(12)로 이송된 미분탄을 불완전 연소시켜서 가연성의 가스 연료를 생성한다. 이렇게 생성된 가스 연료는 가스 정화 장치(20)의 일부를 이루는 냉각기(22) 및 사이클론 집진기(24)를 거쳐 정제되는데, 이에 따라 그 속에 함유된 분진 및 유황 성분이 제거된다.

한편, 정제과정을 통해 얻어진 가스 연료는 이후에 가스 터빈 장치(30)의 연소기(32)에서 연소되고, 이 때 발생하는 연소 에너지에 의해 터빈이 가동되므로써 전기가 생산된다. 나아가, 가스터빈을 가동시키게 되면 여기에서 폐열이 발생되는데, 증기 터빈 장치(40)는 그 폐열회수 보일러(42)를 통해서 이러한 폐열을 회수하여 전기를 추가 생산하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 석탄가스화 발전 시스템은 일반적인 화력 발전 시스템에 비하여 연료 효율이 높고 또한 유황 등의 공해물질을 줄일 수가 있게 된다.

도 2는 도 1에 도시한 복합발전 시스템에 적용되는 조성가스 분석장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 종래의 복합발전 시스템에 적용되는 조성가스 분석장치에서는 반응로(12)와 연결된 분석 관로(52)를 통하여 분석하고자 하는 가스를 온라인 분석기(on-line analyzer)(50)로 도입한다. 다음, 온라인 분석기(50)는 도입된 조성가스의 성분을 분석한 후에 그 결과를 프로그래머블 로직 컨트롤러(60)에 보내고, 상기 프로그래머블 로직 컨트롤러(60)에서는 이렇게 보내진 데이터를 저장수단에 저장함과 동시에 관리자가 알 수 있도록 분석된 데이터를 외부에 표시하므로써 반응로(12)내의 상황을 알 수 있게 된다.

그러나 전술한 바와 같은 종래의 복합발전 시스템에 적용되는 석탄가스화기의 조성가스 분석장치에 따르면, 반응로에서 발생하는 미세한 분진 등에 의하여 고형 물질이 분석 관로내에 점착되고 이에 의해 분석 관로가 막히는 현상이 종종 발생하는데 이에 따라 조성 가스의 연속적인 분석이 어려워지므로써 반응로내의 가스상태를 명확히 분석할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 석탄가스화 복합 발전 시스템의 반응로에서 생성되는 석탄가스의 조성을 검출하기 위하여 석탄가스를 온라인 분석기로 도입하는 분석 관로가 막힌 경우에 분석 관로내에 점착된 고형물질을 자동으로 제거하므로써 조성가스의 성분 분석을 연속적으로 수행할 수 있도록 한 석탄가스화기의 조성가스 분석용 관로 세척 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 일반적인 석탄가스화기를 이용한 복합발전 시스템을 개략적으로 도시한 구성도,

도 2는 도 1에 도시한 복합발전 시스템에서 조성가스 분석장치를 개략적으로 도시한 구성도,

도 3은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 석탄가스화기를 이용한 복합발전 시스템에 있어서의 조성가스 분석용 관로 세척 장치를 보인 구성도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10: 석탄 가스화 장치, 12: 반응로,

20: 가스 정화 장치, 24: 사이클론,

30: 가스 터빈 장치, 32: 연소기,

40: 스팀 터빈 장치, 42: 폐수회수 보일러

50: 온라인 분석기, 52: 분석용 관로,

60: 제어기, 62,116: 신호선,

100: 삼방향 볼 밸브, 102,104,106: 연결공,

108: 엑츄에이터, 110: 가스 연결관,

112: 압력조절기. 114: 가스 보관통.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 석탄 가스화 복합발전 시스템의 석탄가스화기 반응로와 연결되어 가스의 성분을 분석하는 온라인 분석기, 상기 온라인 분석기의 분석결과를 조회 및 저장하는 프로그래머블 로직 컨트롤러(Programmable logic controller)를 구비하는 석탄가스화기 조성가스 분석장치에 있어서, 상기 온라인 분석기와 반응로를 상호 연결하는 분석 관로의 임의지점에 형성되어 온라인 분석기의 분석 관로 막힘신호를 수신한 프로그래머블 로직 컨트롤러에 의하여 작동되는 개폐수단, 상기 개폐수단의 일측에 연결되어 분석 관로내에 세척용 가스를 주입하여 막힘을 제거하는 세척수단으로 구성된다.

도 3은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템에 있어서의 조성가스 분석용 관로 세척 장치를 보인 구성도이다.

석탄가스화 복합발전 시스템의 반응로(12)에서 발생하는 석탄가스를 분석하는 온라인 분석기(50)가 분석 관로(52)에 의하여 반응로(12)와 상호 연결된다. 이러한 온라인 분석기(50)와 분석 관로(52)의 사이 임의지점에 세방향으로 연결공(102)(104)(106)이 천공되어 상호 연통되고 엑츄에이터(108)에 의하여 일측 연결공(106)이 개폐되는 삼방향 볼 밸브(100)가 형성되며 이러한 삼방향 볼 밸브(100)의 양측 연결공(102)(104)에는 온라인 분석기(50)와 반응로(12)의 분석 관로(52)가 각각 연결되어 반응로(12)와 온라인 분석기(50)를 상호 연통하되 일측의 연결공(106)이 엑츄에이터(108)에 의하여 개폐되는 개폐수단이 형성된다.

상기 삼방향 볼 밸브(100)의 일측 연결공(106)에는 가스 연결관(110)의 일측단이 체결되고 그 끝단에 세척용 가스를 공급하는 세척수단이 형성된다. 이러한 세척수단은 상기 가스 연결관(110)내의 압력에 따라 일방향으로 개방되는 압력조절기(112)와 이에 연결되며 내부에 세척용 가스가 충진된 가스 보관통(114)으로 구성된다.

이때 상기 압력조절기(112)는 가스 보관통(114)내에 고압으로 유출되는 세척용 가스의 압력을 일차적으로 강하(降下)하는 압력조절기능을 수행함이 바람직하다.

또한 상기 가스 보관통(114)에 충진된 세척용 가스는 반응로(12)내에서 생성되어 온라인 분석기(50)로 유입되는 석탄가스의 조성에 영향을 미치지 않는 불활성 가스를 사용한다.

한편 상기 온라인 분석기(50)와 연결되어 분석된 석탄가스 성분을 외부에 표시하며 데이터를 저장하는 프로그래머블 로직 컨트롤러(60)에 온라인 분석기(50)에서의 가스 분석 신호입력이 중단되면 임의시간동안 엑츄에이터(108)를 작동시켜 상기 삼방향 볼 밸브(100)의 가스 연결관(110)측 연결공(106)을 개방하도록 프로그래밍한다.

미설명부호 62와 116은 신호선을 표시한 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도면을 참조하면 석탄가스화 복합 발전 시스템의 반응로(12)와 분석 관로(52)로 상호 연결되는 온라인 분석기(50)에 의하여 반응로(12)내에서 생성되는 석탄가스의 조성이 분석된다.

이때 상기 석탄가스내에 함유된 미세한 분진이 분석 관로(52)내에 점착되면서 점차 분석 관로(52)의 내부가 막히고 반응로(12)에서 온라인 분석기(50)로의 석탄가스 이송이 중단되며 이에따라 온라인 분석기(50)에서 석탄가스의 조성분석을 할 수 없게 된다.

이렇게 온라인 분석기(50)에서의 가스분석 데이터가 중단되면 상기 온라인 분석기(50)에서 수신되는 분석 데이터를 저장하고 출력하는 프로그래머블 로직 컨트롤러(60)에서 가스조성의 분석 데이터 신호가 중단됨을 인지함과 동시에 임의시간동안 상기 삼방향 볼 밸브(100)의 가스연결관(110)측 연결공(106)을 개방하도록 프로그래밍되어 이에 연결된 엑츄에이터(108)를 작동한다.

이렇게 상기 프로그래머블 로직 컨트롤러(60)에 의하여 삼방향 볼 밸브(100)의 연결공(106)이 개방되고 이때 압력조절기(112)에 의해서 상기 가스연결관(110)에 연결된 가스화반응기(12)에 비해 상대적으로 고압의 가스 보관통(114)과, 고형물질이 표면에 점착되어 막혀있는 분석 관로(52)사이의 압력차를 5kg/cm²부터 시작하여 분석관로(52)의 막힘상태가 해소될 때까지 서서히 상승시킨다.

따라서 상기와 같이 압력조절기(112)에 의한 압력차 상승으로 가스 보관통(114)에 충진된 고압의 세척용 가스가 가스연결관(110)을 통하여 분석 관로(52)내로 분출되면서 분석 관로(52)에 점착되어있던 고형 물질을 고압의 세척용 가스로 제거하여 분석 관로(52)내의 막힘상태를 해소한다.

이렇게 분석 관로(52)의 고형물질이 세척용 가스에 의하여 제거되면 반응로(12)에서 온라인 분석기(50)로의 석탄가스 이송이 재개되고 이때 세척용 가스와 석탄가스가 온라인 분석기(50)로 인입되나 불활성 가스로 이루어진 세척용 가스는 석탄가스와 반응하지 않고 온라인 분석기(50)에서 불활성 가스인 상태로 조성이 검출되므로 석탄가스의 분석에 영향을 미치지 않는다.

상기 온라인 분석기(50)에서 석탄가스의 조성분석 데이터가 재송신되면 프로그래머블 로직 컨트롤러(60)에서 엑츄에이터(108)를 역방향으로 작동시켜 삼방향 볼 밸브(100)의 가스연결관(110)측 연결공(106)이 닫힌다. 따라서 가스연결관(110)과 가스 보관통(114) 사이의 압력이 일정하게 되고 이에 일방향으로 개방된 압력조절기(112)가 닫히면서 세척용 가스의 방출이 중단되고 반응로(12)와 온라인 분석기(50)를 연결하는 분석 관로(52)만이 개방된 초기상태가 되어 석탄가스의 분석작업이 재수행된다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 석탄가스화 복합 발전 시스템의 반응로에서 생성되는 석탄가스의 조성을 검출하기 위하여 석탄가스를 온라인 분석기로 도입하는 분석 관로가 막힌 경우에 분석 관로내에 점착된 고형물질을 세척용 가스로 제거하므로써 조성가스의 성분 분석을 연속적으로 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 복합발전 시스템의 반응로와 분석 관로로 연결되어 가스의 성분을 분석하는 온라인 분석기, 상기 온라인 분석기의 분석결과를 조회 및 저장하는 프로그래머블 로직 컨트롤러를 구비하는 석탄가스화기의 조성가스 분석장치에 있어서,

   상기 온라인 분석기와 반응로를 상호 연결하는 분석 관로의 임의지점에 형성되어 온라인 분석기의 분석 관로 막힘신호를 수신한 프로그래머블 로직 컨트롤러에 의하여 작동되는 개폐수단;

   상기 개폐수단의 일측에 연결되어 분석 관로내에 세척용 가스를 주입하여 분석 관로내의 막힘을 제거하는 세척수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 석탄가스화기의 조성가스 분석용 관로 세척 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 개폐수단은 일측단에 반응로가 연결되고 양측단에는 각각 분석 관로와 가스 공급관이 연결되는 연결공을 형성하는 삼방향 볼 밸브;

   상기 프로그래머블 로직 컨트롤러의 신호에 따라 정·역 작동되어 상기 삼방향 볼 밸브의 가스 공급관측 연결공을 개폐하는 엑츄에이터로 구성되는 것을 특징으로 하는 석탄가스화기의 조성가스 분석용 관로 세척 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 세척수단은 가스 공급관의 일측 임의지점에 형성되어 관로내의 차압을 조절하는 압력조절기;

   일측단이 상기 가스 공급관에 연결되어 압력조절기로 내측에 충진된 세척용 가스를 분출하는 가스 보관통으로 구성되는 것을 특징으로 하는 석탄가스화기의 조성가스 분석용 관로 세척 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 세척용 가스는 석탄가스의 조성에 영향을 미치지 않는 불활성 가스로 구비되는 것을 특징으로 하는 석탄가스화기의 조성가스 분석용 관로 세척 장치.