KR19990072003A - 가스화기 및 파워 플랜트 - Google Patents

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KR19990072003A
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combustible
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KR1019980704295A
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로이네 브랜스트룀
안더스 뢰브그렌
디르크 펜후첸
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스죄호름 안네떼
아베베 카본 아베
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Abstract

파워 플랜트는 연소성 물질의 연소가 고온 연소 가스를 형성함에 의해서 일어나도록 되어 있는 연소실 (1), 연소 가스에 의해 구동되도록 적용된 가스 터빈 장치 (13, 14, 20, 27, 30), 그리고 연소 가스를 받아 가스 터빈 장치를 위해 적절한 레벨로 온도를 올리도록 적용된 토핑 연소 장치 (8, 23)로 구성된다. 게다가, 상기의 온도 증가를 얻기 위하여 토핑 연소 장치 (8, 23)에서 연소시키기 위한 연소성 가스를 생성하도록 적용된 독립한 가스화 리액터 (10)가 있다. 가스화 장치 (10)는 가스화에 필요한 산소 함유 가스를 가스화 리액터에 공급하도록 적용된 제 1 도관 부재 (18)와, 가스화 리액터 (10)로부터의 연소성 가스를 토핑 연소 장치 (8, 23)에 공급하도록 적용된 제 2 도관 부재 (9)에 연결된다. 제 2 도관 부재 (9)는 토핑 연소 장치 (8, 23)에 공급되는 상기의 연소성 가스를 냉각시키도록 적용된 냉각 부재 (35)를 포함한다.

Description

가스화기 및 파워 플랜트
본 발명은 연소성 가스가 연료로부터 생성되도록 되어 있는 가스화 리액터 (gasifying reactor), 가스화에 필요한 산소 함유 가스 (oxygen-containing gas)를 가스화 리액터에 공급하도록 배치된 제 1 도관 부재 (first conduit members), 그리고 가스화 리액터로부터 연소성 가스를 방출하도록 배치된 제 2 도관 부재로 구성된, 연소성 가스를 생성시키기 위한 가스화기 (gasifier)에 관한 것이다. 게다가, 본 발명은 연소성 물질의 연소가 고온 연소 가스를 생성하면서 수행되도록 되어 있는 연소실, 상기 연소 가스에 의해 구동되도록 적용된 가스 터빈 장치, 연소 가스를 받아서 가스 터빈 장치를 위해 적절한 레벨로 온도를 올리도록 배치된 토핑 연소 장치 (topping combustion device), 상기의 온도 증가를 일으키기 위하여 토핑 연소 장치에서 연소시키기 위한 연소성 가스를 생성하도록 배치된 가스화 리액터, 가스화에 필요한 산소 함유 가스를 가스화 리액터에 공급하도록 배치된 제 1 도관 부재, 그리고 가스화 리액터로부터 연소성 가스를 토핑 연소 장치에 공급하도록 배치된 제 2 도관 부재로 구성된 파워 플랜트에 관한 것이다. 연소성 물질 또는 연료란 태울 수 있는 모든 연료, 이를테면 석탄, 갈탄, 토탄, 생물체 연료, 유혈암, 페트 코크 (pet coke), 폐기물 (waste), 유류 (oils), 수소가스 그리고 다른 가스 등을 의미한다.
본 발명은 가압 유동층과 관련하여 다른 응용 분야, 이른바 PFBC 파워 플랜트 (pressurized fluidized bed combustion)에서 토의되고 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 그러한 응용 분야에 한정되지 않고 모든 가능한 파워 플랜트, 특히 가스 터빈 플랜트, 그리고 또한 가스화기라 불리는 독립한 가스화 장치와 관련하여 활용될 수 있다.
종래의 PFBC 파워 플랜트에서, 유동층은 유동층이 저장된 연소실을 둘러싸고 있는 압력 용기 (pressure vessel)로부터 압축된 공기의 형태로 유동층 아래에 있는 유동 노즐 (fluidizing nozzles)을 통해 연소 공기를 공급받는다. 연소 공정중에 생성된 연소 가스는 유동층 표면 위의 프리 보드 (free board)를 통과하고, 그 후에 정화되어 가스 터빈으로 전달된다. 연소 가스는 가스 터빈을 구동시키고, 가스 터빈은 한편으로는 발전기를, 또 한편으로는 압력 용기에 압축 공기를 공급하는 컴프레서를 구동시킨다. 유동층에서, 연료는 대개 850℃ 정도의 온도에서 연소된다. 증기를 발생시키기 위하여, 튜브 설비 형태의 증기 발생기가 유동층 안에 놓인다. 에너지는 증기 시스템에서 증기가 전달되는 증기 터빈을 통해 유동층에 의해 공급된다. 전(全)부하에서는, 모든 튜브 설비가 유동층 내에 놓인다. PFBC 플랜트는 연료가 대기 압력 조건에 있는 유동층 안에서 연소되는 다른 유형의 플랜트와 비교해서 발생된 효과와 관련하여 플랜트 부피가 작은 특징이 있다. 게다가, PFBC 플랜트의 효율은 높다. 더욱이, PFBC 플랜트에서의 연소는 환경적, 경제적 관점에서 유리한 조건에서 수행된다.
PFBC 기술에 관련되고 실질적으로 높은 효율을 방해하는 한가지 문제점은 예컨대 석탄의 연소가 유동층에서 수행되는 온도의 상한이 석탄의 질에 따라 보통 약 850 내지 950℃ 정도 된다는 것이다. 이것은 PFBC 파워 플랜트의 가스 터빈을 위한 구동 가스가 대략 유동층에서의 온도 정도의 온도를 갖는다는 것을 의미한다. 터빈 효과는 구동 가스의 증가된 온도와 함께 크게 오르기 때문에 플랜트의 가스 터빈 부분으로부터 최적 레벨의 효과에 도달하기 위하여 1200 내지 1500℃ 까지의 더 높은 가스 온도를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 결점을 제거하기 위해, PFBC 연소실을 나가는 가스의 온도를 연료가 연소되는 토핑 연소실에 의해 올리는 것이 제안되어 왔다. 구동 가스가 토핑 연소실을 통과하기 때문에, 가스 터빈으로 공급되기 전에 온도가 증가될 수 있다. 그러한 기술은 SE-B-458 995로부터 알려져 있다. 더욱이, 이 문서에는 토핑 연소실을 위한 연료가 가스화 리액터에 의해 어떻게 생성될 수 있는가 하는 것이 기술되어 있는데, 가스화 리액터에서는 화학량론 조건하 (under-stoichiometric conditions)에 있는 석탄이 토핑 연소실로 공급되는 연소성 가스를 생성하면서 가스화된다.
가스화 리액터에서 생성된 연소성 가스는 가스화 리액터를 나갈 때 약 800 내지 1000℃의 비교적 높은 온도를 갖는다. 더욱이, 가스화 리액터를 나가는 연소성 가스는 그렇게 높은 온도에서 점성이 있는 용융 형태로 생길 수 있는 먼지 입자를 포함한다. 그 때문에 도관 부재에서 제공된 연소성 가스의 정화 필터는 순식간에 막힐 것이다. 게다가, 연소성 가스를 함유하는 고온 먼지는 가스 흐름을 조절하기 위해 제공될 수 있는 조절 밸브에서 문제를 일으킨다. 이러한 문제를 극복하기 위해, 물의 증발 및 증기의 과열에 의해 냉각되도록 값비싸고 복잡한 조절 밸브를 이용하는 것이 알려져 있다.
게다가, 연소성 가스가 파워 플랜트, 예컨대 가스 터빈 앞에 배치된 토핑 연소실에서 연소시키기 위해 이용되는 경우에, 이런 먼지 입자에 의해 가스 터빈에 침식과 부식이 일어나 빠른 마모를 가져온다. 연소성 가스를 정화하기 위하여, 가스를 함유하고 있는 고온 먼지가 가스화 리액터의 출구에 있는 사이클론 분리기를 통과하도록 하는 것이 제안되어 왔다. 그러나, 그런 분리기는 필터만큼 효과적이지 않고, 특히 가스 터빈에 공급될 가스에 요구되는 높은 정화 레벨에는 불충분하다.
JP-A-5/87315는 유동층이 있는 가스화 리액터, 유동층이 있는 연소실 그리고 토핑 연소실을 포함하는 파워 플랜트를 나타낸다. 가스화 리액터와 연소실에서 나온 연소 가스는 정화되어 연소가 일어나는 토핑 연소실로 공급된다. 토핑 연소실에서 나온 연소 가스는 발전기와, 그리고 가스화 리액터, 연소실 및 토핑 연소실로 공급되는 공기를 압축하는 컴프레서를 구동시키는 가스 터빈을 구동시킨다. 토핑 연소실로 공급된 연소 공기는 연소실의 유동층 안에 제공된 공기 튜브에 의해 열 교환된다.
JP-A-5/93513은 연소성 가스를 생성하기 위한 가스화 리액터를 갖춘 파워 플랜트를 나타낸다. 연소성 가스는 정화되어 토핑 연소실로 공급된다. 가스화 리액터에서 형성된 잔여 고체물은 그것이 연소되는 유동층을 포함하는 연소실로 공급된다. 연소실에서 나온 연소 가스도 정화되어 토핑 연소실로 공급된다. 또한, 토핑 연소실은 외부에서 산소를 공급받고 연소가 일어나서 토핑 연소실에서 생성된 연소 가스는 가스 터빈을 구동시키기 위하여 이용된다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 상기 문제점을 제거하고, 가스화 리액터를 나가는 가스가 차후의 공정 단계에서 더 나은 방식으로 활용될 수 있도록 처리하는 것이다.
이 목적은 최초에 정의되고, 제 2 도관 부재에 배치되어 가스화 리액터를 나가는 연소성 가스를 냉각시키도록 적용된 부재를 특징으로 하는 가스화 장치에 의해 얻어진다. 가스화 리액터를 나가는 연소성 가스의 온도를 그런 방법으로 낮추므로써 차후의 장비에서 스트레스가 줄어든다. 특히, 온도를 600℃ 아래로 낮추는 것이 가능하여서 가스에 있는 먼지 입자가 고체 형태로 되어 차후의 장비에 들러 붙어 막지 않을 것이다.
일실시예에 따르면, 냉각 부재의 하류에 있는 제 2 도관 부재에 제공되어, 냉각된 연소성 가스를 정화하도록 적용된 정화 부재가 있다. 그 때문에, 정화 부재는 필터를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 냉각 부재에 의해, 그러한 필터는 종래의 구조로 될 수 있는데, 즉 값비싼 소결된 세라믹 고온 가스 필터 (sintered ceramic hot gas filter)는 필요하지 않다. 게다가, 상기의 냉각 부재의 하류에 있는 제 2 도관에 제공되어, 가스화 리액터를 나가는 연소성 가스의 양을 조절하도록 적용된 조절 밸브가 하나 이상 있을 수 있다. 또한 그러한 조절 밸브는 종래의 구조로 될 수 있고, 냉각 목적을 위하여 특별한 설비를 예를 들어 설명할 필요가 없다.
본 발명의 그 밖의 실시예에 따르면, 냉각 부재는 가스화 리액터에 공급되는 산소 함유 가스에 의해 연소성 가스를 냉각시키도록 적용된 열 교환기를 포함한다. 그런 설비에 의해, 연소성 가스를 냉각시킬 때 열 에너지를 회복하여 이 에너지를 앞으로의 가스화 공정에서 활용하는 것이 가능하다.
그 밖의 실시예에 따르면, 그렇게 냉각된 연소성 가스는 제 2 도관 부재에 연결되어 고온 연소 가스를 생성하는 동안에 연소성 가스를 연소하도록 적용된 연소 장치에 공급되기에 적절하다. 바람직하게는, 적어도 부분적으로 고온 연소 가스에 의해 구동되도록 배치된 가스 터빈과, 그리고 가스 터빈에 의해 구동되고 압축된 산소 함유 가스를 가스화 리액터에 공급하기 위한 제 1 도관 부재에 연결된 출구를 갖고 있는 컴프레서가 있을 수 있다. 더 높은 압력의 연소성 가스와 연소 장치로의 적절한 공급을 확실히 하기 위해, 추가의 컴프레서가 가스 터빈에 의해 구동되는 컴프레서의 하류에 있는 제 1 도관 부재에 배치되어 가스화 리액터에 공급되는 산소 함유 가스를 더욱 압축하도록 적용될 수 있다.
본 목적은 최초에 정의되고, 그리고 제 2 도관 부재에 배치되어 토핑 연소 장치에 공급되는 연소성 가스를 냉각시키도록 적용된 부재를 특징으로 하는 파워 플랜트에 의해서도 얻어진다. 그리하여, 그러한 냉각 부재는 연소성 가스에 있는 먼지 입자를 효과적으로 제거할 수 있게 하고, 그래서 대단히 정화된 연소 가스를 가스 터빈으로 공급하는 것이 보장된다.
파워 플랜트의 바람직한 실시예는 종속항 제 12항 내지 제 24항에서 한정된다. 특히, 토핑 연소 장치는 연소실과 가스 터빈 사이에 제공된 토핑 연소실을 포함할 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 게다가, 가스 터빈 장치는 하나 이상의 제 1 터빈과 제 2 터빈을 포함할 수 있고, 더욱이 토핑 연소 장치는 제 1 터빈과 제 2 터빈 사이에 제공되어 제 2 터빈으로 들어 가기 전에 제 1 터빈을 통과한 연소 가스의 온도를 올리도록 적용된 재열 장치를 포함할 수 있다.
본 발명은 다른 실시예에 의해 보다 더 상세히 설명될 텐데, 그 중의 하나가 첨부된 도면에 설명되어 있다. 도면의 도 1은 복합 가스 및 증기 사이클을 갖춘 PFBC-파워 플랜트를 개략적으로 나타낸다.
PFBC-파워 플랜트, 즉 가압 유동층에서 미립자 연료 (particulate fuel)를 연소시키기 위한 플랜트가 도 1에 개략적으로 나타나 있다. 상기 플랜트는 대개 104㎥정도의 부피를 가지며 예컨대 약 16 바아로 가압될 수 있는 용기 (2) 안에 넣어진 연소실 (1)을 포함한다. 연소실 (1)의 가압을 위한 그리고 연소실 (1)내의 유동층 (4)을 유동화시키기 위한, 압축된 산소 함유 가스 (3), 도시된 예에서의 공기가 압력 용기 (2)로 공급된다. 압축 공기는 연소실 (1)에 넣어진 유동층 (4)을 유동화시키기 위하여 연소실 바닥에 배치된, 개략적으로 표시된 유동 노즐 (5)을 통해 연소실 (1)로 공급된다. 유동층 (4)은 유동층 물질, 과립 흡착제 그리고 미립자 연료, 바람직하게는 유동층 (4)으로 공급되는 유동 공기 (fluidizing air)에서 연소되는 분탄(crushed coal)으로 형성된다. 그리고나서 유동층 (4)으로부터 나온 연소 가스는, 예에서, 세라믹 타입이며 고압용일 수 있는 고온 필터로 형성된 정화 설비 (6)와 인터셉트 밸브 (7)에 의해 토핑 연소실 (8)로 전달된다. 또한, 토핑 연소실 (8)로 연소성 가스가 도관 (9)을 통해 알려진 유형의 가스화 리액터 (10)로부터 추가의 고온 필터 (11)를 지나 공급된다. 토핑 연소실 (8)로 들어 가는 연소성 가스의 흐름은 조절 밸브 (9a)에 의해 조절된다. 토핑 연소실에서, 연소성 가스는 고압 컴프레서 (13)로부터 도관 (12)을 통해 압축된 공기의 공급과 관련하여 도시되지 않은 버너에 의해 연소되고, 토핑 연소실 (8)을 나가는 가스가 약 1200 ~ 1500℃의 온도를 가지도록, 연소실 (1)에서 나오는 연소 가스의 온도를 올리기 위하여 연소실 (1)로부터 나오는 연소 가스와 혼합되는데, 이렇게 하여야 상기의 혼합 가스가 고압 터빈 형태의 제 1 가스 터빈 (14)을 구동시키기 위한 구동 가스로서 적절하게 된다. 결과적으로 토핑 연소실 (8)때문에 상기의 연소 가스의 온도는 약 850 ~ 950℃에서 약 1200 ~ 1500℃로 상승되었다. 고압 터빈 (14)과 고압 컴프레서 (13)는 유용한 전기 에너지가 생산될 수 있는 발전기 (15)와 동일한 축에 제공된다. 고압 컴프레서는 또한 압축 공기를 PFBC 연소실 (1)로 도관 (12)이 분기되는 도관 (16)을 통해 공급한다. 그 때문에, 인터셉트 밸브 (17)는 고압 컴프레서와 연소실 (1) 사이에 제공된다. 또한, 고압 컴프레서 (13)는 가스화 리액터 (10)에서 가스화시키기 위해 도관 (18)을 통해 공기를 공급한다. 연소성 가스의 생성중에 가스화 리액터 (10)에서 생성된 잔여 연료는 연료 도관 (19)을 통해 연소실 (1) 내의 유동층 (4)에 공급될 수 있다.
도시되어 있는 PFBC 파워 플랜트는 고압 터빈 (14) 및 고압 컴프레서 (13)와 동일한 축 (21)에 제공되는, 중간 압력 터빈 형식의 추가의 가스 터빈 (20)을 갖기 때문에 진보된 유형의 것이다. 고압 터빈 (14)에서 팽창되고, 더 낮은 온도를 갖는 가스는 도관 (22)을 통해 이른바 재열 연소실을 포함하는 재열 장치 (23)로 전달된다. 재열 연소실 (23)은, 조절 밸브 (9b)에 의해 조절되고 가스화 리액터 (10)에서 시발되는 상기의 연소성 가스의 흐름과, 고압 컴프레서(13)로부터 압축된 공기를, 도 1에 나타낸 토핑 연소실 (8)과 동일한 방법으로 도관 (24 및 25) 각각을 통해 받아 들이는데, 이에 따라 이 연소성 가스는 도시되어 있지 않은 버너에 의해 연소되고 그렇게 형성된 고온 가스는 도관 (26)을 통해 중간 압력 터빈 (20)으로 더욱 공급되기 전에 온도를 다시 한번 올리기 위하여 고압 터빈 (14)에서 나온 연소 가스와 함께 혼합된다. 이렇게 하여, 중간 압력 터빈 (20)의 영향은 크게 증가될 수 있다.
중간 압력 터빈 (20)에서 팽창된 연소 가스는 저압 터빈 (27)으로 공급된다. 저압 터빈 (27)을 나가는 연소 가스는 절약장치(economizer) (28)에서 이용될 에너지를 포함한다. 저압 터빈 (27)은 저압 컴프레서 (30)가 제공된 축 (29)에 제공된다. 저압 컴프레서 (13)는 필터 (31)를 통하여 대기 공기(atmospheric air)를 공급받는다. 따라서 저압 컴프레서 (13)는 저압 터빈 (27)에 의해 구동되고 그 출구로부터 고압 컴프레서 (13)에 제 1단계에서 압축된 공기를 공급한다. 바람직하게는, 저압 터빈 (27)의 입구에 안내 날개 설비에 제어가능한 안내 날개형태의 도시되어 있지 않은 흐름 조절 장치가 제공되어 제 2축의 회전수가 변경될 수 있도록 한다. 저압 컴프레서 (30)와 고압 컴프레서 (13) 사이에 중간 냉각기 (32)가 고압 컴프레서 (13)의 입구로 공급되는 공기의 온도를 낮추기 위해 제공된다.
게다가, 파워 플랜트는 유동층 (4) 안에 놓인 튜브 설비에 의해 나타낸 증기 터빈 측부 (steam turbine side)를 포함하는데, 그 안의 물은 유동층 (4) 안에서 수행된 연소에 의해 발생된 열을 받기 위한 유동층 물질과 튜브 사이의 열 교환에 의해 순환되고, 증발되고, 과열된다.
압축 공기를 가스화 리액터 (10)로 공급하기 위한 고압 컴프레서 (13)로부터의 도관 (18)은 컴프레서 장치 (34)를 포함하는데, 이것은 도시된 예에서 부스터 컴프레서 (booster compressor)라 불린다. 바람직하게는, 이것은 전기 모터에 의해 구동되지만, 튜브 설비 (33)로부터 증기를 공급받는 증기 터빈에 의해 구동될 수도 있다. 도관 (18)을 지나는 공기 흐름을 조절하기 위해, 전기 모터는 속도 조절 수단을 가질 수 있고 또는 회전가능한 안내 날개 설비가 컴프레서 (34) 안이나 앞에 제공될 수 있다. 가스화 리액터 (10)에 의해 공급되는 가스 흐름이 토핑 연소실 (8)에 도달하는 연소 가스 흐름보다 더 높은 압력을 갖는 것이 바람직하므로, 가스화 리액터 (10)로 공급되는 공기의 가스 압력은 이 컴프레서 (34)에 의해 더욱 증가될 수 있다. 이 때문에, 연소성 가스는 모든 압력 상황에서 간단한 방법으로 토핑 연소실 (8) 및/또는 재열 연소실 (23)로 공급될 수 있다. 가스화 리액터 (10)에서, 액체 또는 고체 연료, 이 예에서는 미립자 석탄이 가스화되어, 화학량론 공정하에서 연소성 가스를 알려진 방법으로 발생시킨다. PFBC 유동층 (4)보다 더 높은 압력에서 동작하는 독립한 가스화 장치를 이런 식으로 제공하는 목적은, 연소실에서 연료 흐름을 조절하고 고르게 분배할 수 있게 하기 위하여 가스화 리액터 (10)에서의 가스는 연소실 (8, 23)에서의 압력보다 더 높은 압력을 가져야 한다는 것이다. 따라서, PFBC 연소실 (1)의 가능한 압력 16 바아에서, 약 26 바아의 압력이 가스화 리액터 (10)에서 얻어질 수 있다.
더욱이, 고압 컴프레서 (13)로부터의 도관 (18)은 컴프레서 장치 (34)의 하류에 제공된 열 교환기 (35)를 포함한다. 가스화 리액터 (10)로부터의 도관 (9)도 열 교환기 (35)를 지나 연장한다. 결과적으로, 이것은 가스화 리액터 (10)로 공급되는 비교적 찬 압축 공기가 가스화 리액터 (10)를 나가는 매우 고온의 연소성 가스 (800 ~ 1000℃)와 열 교환될 것이라는 것을 의미한다. 따라서, 열 교환기 (35)를 지나 전달된 가스의 온도는 600℃ 아래의 매우 낮은 온도로 낮춰질 수 있고, 이것은 더 높은 온도에서 용융 형태로 생기는 먼지 입자들이 열 교환기 (35)를 지난 후에는 고체 형태로 될 것이라는 것을 의미한다. 그 때문에, 이 가스와 용융된 먼지 입자들이 고온 필터 (11)를 막을 위험이 크게 줄어든다. 더욱이, 필터 (11)는 종래의 기술로 생산될 수 있는데, 즉 연소성 가스의 온도가 더 낮춰졌으므로, 소결된 세라믹 고온 가스 필터를 사용할 필요가 없다. 이 온도 감소의 또 하나의 이점은 조절 밸브 (9a, 9b)가 종래의 구조로 될 수 있는데, 즉 이 조절 밸브 (9a, 9b)의 기능을 확실히 하기 위해 물의 증발 및 증기의 과열에 의한 정교한 냉각을 제공할 필요가 없다는 것이다. 그러한 냉각은 매우 값비싸고 광범위한 조절 및 안전 장비를 필요로 한다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 차후의 청구범위 내에서 여러 변형이 가능하고, 본 발명의 기본 사상에서 벗어남 없이 그 기술 분야의 전문가에게 분명한 것으로 보여야 한다.
예를 들어, 2개의 가스 터빈만을 갖는 플랜트, 즉 도 1의 중간 압력 터빈이 없는 플랜트를 제공하는 것이 가능할 수 있을 것이다. 그 때문에, 재열 연소실 (23)은 고압 터빈 (14)에서 나와서 저압 터빈 (27)으로 공급되는 연소 가스의 온도를 올리는데, 그런 경우에 저압 터빈은 상기보다 더 높은 압력을 가진 가스를 받을 것이고 그러므로 중간 압력 터빈이라 불릴 수도 있을 것이다.
또한, 비록 토핑 연소실 (8)이 있는 경우에 재열 연소실 (23)의 이점이 적절히 활용될 수 있다는 것이 주목되어야 한다고 할지라도, 본 발명에 따른 PFBC 플랜트가 토핑 연소실 (8)을 갖는 것이 바람직하지만 꼭 필요한 것은 아니다.
가스 터빈이 2 이상 있는 경우에는, 원한다면 연소 가스의 경로에 있는 제 2 가스 터빈과 제 3 가스 터빈 사이에 재열 연소실을 제공하는 것도 물론 가능하다.
독립한 가스화 리액터 (10)로 들어가는 공기는 고압 컴프레서 (13)로부터 취해질 필요는 없고, 대기로부터 직접 공급되어 하나 또는 몇 단계에서 컴프레서에 의해 원하는 레벨로 압축될 수 있다.
본 발명에 따른 열 교환기 (36)를 갖는 도시된 가스화 리액터 (10)는 상기의 것과 다른 플랜트에서 활용될 수도 있다. 예를 들면, 가스화 리액터 (10)에서 나온 연소성 가스는 연소 및 가스 터빈의 구동을 위해 활용될 수 있다.

Claims (24)

  1. 연소성 가스가 연료로부터 생성되게 하는 가스화 리액터 (10), 가스화에 필요한 산소 함유 가스를 가스화 리액터 (10)로 공급하도록 배치된 제 1 도관 부재 (18), 그리고 가스화 리액터 (10)로부터 연소성 가스를 방출하도록 배치된 제 2 도관 부재 (9)로 구성된 연소성 가스를 생성하는 가스화기에 있어서,
    제 2 도관 부재 (9)에 배치되어 가스화 리액터 (10)를 나가는 연소성 가스를 냉각시키도록 적용된 부재 (35)를 특징으로 하는 가스화기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기의 냉각 부재 (35)의 하류에 있는 제 2 도관 부재(9)에 제공되어 냉각된 연소성 가스를 정화시키도록 적용된 정화 부재 (11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스화기.
  3. 제 2항에 있어서, 정화 부재 (11)는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스화기.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기의 냉각 부재 (35)의 하류에 있는 제 2 도관 부재 (9)에 제공되어 가스화 리액터 (10)를 나가는 연소성 가스의 양을 조절하도록 적용된 하나 이상의 조절 밸브 (9a, 9b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스화기.
  5. 제 2항 또는 제 3항, 및 제 4항에 있어서, 조절 밸브 (9a, 9b)는 정화 부재 (11)의 하류에 제공되는 것을 특징으로 하는 가스화기.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기의 냉각 부재 (35)는 가스화 리액터로 공급되는 산소 함유 가스 (18)에 의해 연소성 가스를 냉각시키도록 적용된 열 교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스화기.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 도관 부재 (18)에 연결되어 가스화 리액터 (10)에 공급되는 산소 함유 가스를 압축하도록 적용된 컴프레서 (34, 13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스화기.
  8. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 도관 부재 (9)에 연결되어 고온 연소 가스를 형성하면서 연소성 가스를 연소하도록 적용된 연소 장치 (8, 23)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스화기.
  9. 제 8항에 있어서, 적어도 부분적으로 고온 연소 가스에 의해 구동되도록 배치된 가스 터빈 (14)과, 그리고 가스 터빈 (14)에 의해 구동되며 압축된 산소 함유 가스를 가스화 리액터로 공급하기 위하여 제 1 도관 부재 (18)에 연결된 출구를 갖는 컴프레서 (13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스화기.
  10. 제 9항에 있어서, 가스 터빈 (14)에 의해 구동되는 컴프레서 (13)의 하류에 있는 제 1 도관 부재 (18)에 배치되어 가스화 리액터 (10)로 공급되는 산소 함유 가스를 더욱 압축하도록 적용된 추가의 컴프레서 (34)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스화기.
  11. 연소성 물질의 연소가 고온 연소 가스를 형성하면서 수행되도록 된 연소실 (1), 상기 연소 가스에 의해 구동되도록 적용된 가스 터빈 장치 (14, 20, 27), 연소 가스를 받아서 가스 터빈 장치를 위해 적절한 레벨로 온도를 올리도록 배치된 토핑 연소 장치 (8, 23), 상기의 온도 증가를 일으키기 위해 토핑 연소 장치 (8, 23)에서 연소시키기 위한 연소성 가스를 생성하도록 배치된 가스화 리액터 (10), 가스화에 필요한 산소 함유 가스를 가스화 리액터 (10)에 공급하도록 배치된 제 1 도관 부재 (18), 그리고 가스화 리액터 (10)에서 나온 연소성 가스를 토핑 연소 장치 (8, 23)로 공급하도록 배치된 제 2 도관 부재 (9)로 구성된 파워 플랜트에 있어서,
    제 2 도관 부재 (9)에 배치되어 토핑 연소 장치 (8, 23)로 공급되는 연소성 가스를 냉각시키도록 적용된 부재 (35)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 플랜트.
  12. 제 11항에 있어서, 상기의 냉각 부재 (35)의 하류에 있는 제 2 도관 부재 (9)에 제공되어 토핑 연소 장치 (8, 23)로 공급되기 전에 냉각된 연소성 가스를 정화하도록 적용된 정화 부재 (11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 플랜트.
  13. 제 12항에 있어서, 정화 부재는 필터 (11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 플랜트.
  14. 제 11항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기의 냉각 부재 (35)의 하류에 있는 제 2 도관 부재 (9)에 제공되어 토핑 연소 장치 (8, 23)로 공급되는 연소성 가스의 양을 조절하도록 적용된 하나 이상의 조절 밸브 (9a, 9b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 플랜트.
  15. 제 12항 또는 제 13항, 및 제 14항에 있어서, 조절 밸브 (9a, 9b)는 정화부재 (11)의 하류에 제공되는 것을 특징으로 하는 파워 플랜트.
  16. 제 11항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기의 냉각 부재 (35)는 가스화 리액터 (10)로 공급되는 산소 함유 가스 (18)에 의해 연소성 가스를 냉각시키도록 적용된 열 교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 플랜트.
  17. 제 11항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 도관 부재 (18)에 연결되어 가스화 리액터 (10)에 공급되는 산소 함유 가스를 압축하도록 적용된 컴프레서 (13, 34)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 플랜트.
  18. 제 17항에 있어서, 컴프레서 (13)는 가스 터빈 장치 (14)에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 파워 플랜트.
  19. 제 18항에 있어서, 가스 터빈 장치 (14)에 의해 구동되는 컴프레서 (13)의 하류에 있는 제 1 도관 부재 (18)에 배치되어 가스화 리액터 (10)에 공급되는 산소 함유 가스를 더욱 압축하도록 적용된 추가의 컴프레서 (34)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 플랜트.
  20. 제 11항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서, 토핑 연소 장치 (8, 23)는 연소실과 가스 터빈 장치 사이에 제공된 토핑 연소실 (8)을 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 플랜트.
  21. 제 11항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서, 가스 터빈 장치는 하나 이상의 제 1 터빈 (14)과 제 2 터빈 (20, 27)을 포함하고, 토핑 연소 장치는 제 1 터빈과 제 2 터빈 사이에 제공되어 제 2 터빈 (20, 27)으로 들어가기 전에 제 1 터빈 (14)을 통과한 연소 가스의 온도를 올리도록 적용된 재열 장치 (23)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 플랜트.
  22. 제 11항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서, 연소실 (1)은 유동층 (4)을 포함하는 유형이라는 것을 특징으로 하는 파워 플랜트.
  23. 제 22항에 있어서, 유동층은 가압되는 것을 특징으로 하는 파워 플랜트.
  24. 제 18항 및 제 23항에 있어서, 상기의 가압은 가스 터빈 장치 (14, 20, 27)에 의해 구동되는 컴프레서 (10, 13)에 의해 만들어지는 것을 특징으로 하는 파워 플랜트.
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