KR20090036546A - A heat recycling system for use with a gasifier - Google Patents

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KR20090036546A
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안드레아스 창가리스
마가렛 스웨인
케네스 크레이그 캠벨
더글라스 마이클 피즈비
스콧 더글라스 바샴
알리스대어 알란 맥클린
파스칼 보니 마르소
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플라스코에너지 아이피 홀딩스, 에스.엘., 빌바오, 샤프하우젠 브랜치
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Abstract

The present invention provides a system that recycles heat recovered from hot products of a carbonaceous feedstock gasification process back into the gasification process. The hot gaseous products are used to heat working fluids such as air and water to produce hot air, hot water or steam. The heated fluids are used to return heat back to the gasification process. The system also comprises a control system to optimize the efficiency of a gasification process by minimizing energy consumption of the process, while also maximizing energy production.

Description

가스화기와 함께 사용하기 위한 열 재순환 시스템 {A HEAT RECYCLING SYSTEM FOR USE WITH A GASIFIER}Heat recycling system for use with gasifiers {A HEAT RECYCLING SYSTEM FOR USE WITH A GASIFIER}

본 발명은 탄소 함유 공급물의 가스화, 및 구체적으로는 가스화 공정에 의해 발생된 열을 회수하고, 이 열을 그 내부에서 사용하기 위해 및 선택적으로는 외부적 적용을 위해 재순환하는 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system for recovering heat generated by a gasification process of carbon-containing feeds, and specifically gasification, and recycling this heat for use therein and, optionally, for external applications.

가스화는 탄소 함유 공급물, 예를 들어 도시 고체 폐기물(municipal solid waste: MSW) 또는 석탄을 가연성 가스로 전환케 하는 공정이다. 이 가스는 전기, 스팀을 생성하거나 또는 기초 원료로서 사용되어 화학물질 및 액체 연료를 생성시킬 수 있다. 이 가스의 가능한 용도에는 하기한 경우가 포함된다: 내부 가공 및/또는 다른 외부 목적을 위한 스팀의 생산, 또는 스팀 터빈을 통한 전기 생성을 위한 보일러에서의 연소; 전기의 생산을 위한 가스 터빈 또는 가스 엔진에서의 직접적인 연소; 연료 전지; 메탄올 및 다른 액체 연료의 생산; 화학물질 예를 들어 플라스틱 및 비료의 생산을 위한 추가 공급물로서의 용도; 별도의 산업적 연료 가스로서 수소와 일산화탄소들 모두의 배출; 및 다른 산업적 적용.Gasification is a process that converts carbon-containing feeds, such as municipal solid waste (MSW) or coal, into combustible gases. This gas can generate electricity, steam or can be used as a basic raw material to produce chemicals and liquid fuels. Possible uses of this gas include the following: combustion in boilers for the production of steam for internal processing and / or for other external purposes, or for generating electricity through steam turbines; Direct combustion in gas turbines or gas engines for the production of electricity; Fuel cells; Production of methanol and other liquid fuels; Use as an additional feed for the production of chemicals such as plastics and fertilizers; Emissions of both hydrogen and carbon monoxide as separate industrial fuel gases; And other industrial applications.

일반적으로, 가스화 공정은 제어되고/거나 제한된 양의 산소 및 선택적으로는 스팀과 함께 탄소 함유 공급물을 가열된 챔버(가스화기)로 공급하는 것으로 구 성된다. 과량의 산소로 작동되어 CO2, H2O, SOx, 및 NOx를 생산하는 소각 또는 연소와는 달리, 가스화 공정은 CO, H2, H2S 및 NH3을 포함하는 미가공 가스 조성물을 생산한다. 정화(clean-up)시킨 후에, 관심 있는 주요 가스화 생성물은 H2 및 CO이다.In general, the gasification process consists of supplying a carbon-containing feed to a heated chamber (gasifier) with a controlled and / or limited amount of oxygen and optionally steam. Unlike incineration or combustion, which is operated with excess oxygen to produce CO 2 , H 2 O, SO x , and NO x , the gasification process produces a crude gas composition comprising CO, H 2 , H 2 S and NH 3 . To produce. After clean-up, the major gasification products of interest are H 2 and CO.

유용한 공급물은 임의의 도시 폐기물, 산업적 활동에 의해 생성되는 폐기물 및 생의학적인 폐기물, 오수, 슬러지, 석탄, 중유, 석유 코크스, 원유 정련 잔여물(heavy refinery residual), 정련 폐기물, 탄화수소 오염된 오물(soil), 바이오매스 및 농업 폐기물, 타이어 및 다른 유해 폐기물을 포함할 수 있다. 공급물의 유래에 따라 다르나, 휘발성 물질은 H2O, H2, N2, O2, CO2, CO, CH4, H2S, NH3, C2H6, 불포화된 탄화수소 예를 들어 아세틸렌, 올레핀, 방향족, 타르, 탄화수소 액체(오일) 및 숯 (카본 블랙 및 재)을 포함할 수 있다. 공급물이 가열되면서, 물은 증발되는 제 1 성분이다. 건조 공급물의 온도가 증가하면서, 열분해가 일어난다. 열분해 중 공급물은 열적으로 분해되어 타르, 페놀 및 가벼운 휘발성 탄화수소 가스를 방출시키며, 이때 공급물은 숯으로 전환된다.Useful feeds include any municipal waste, waste from industrial activities and biomedical waste, sewage, sludge, coal, heavy oil, petroleum coke, heavy refinery residue, refinery waste, hydrocarbon contaminated waste ( soil), biomass and agricultural waste, tires and other hazardous waste. Depending on the origin of the feed, the volatiles are H 2 O, H 2 , N 2 , O 2 , CO 2 , CO, CH 4 , H 2 S, NH 3 , C 2 H 6 , unsaturated hydrocarbons such as acetylene , Olefins, aromatics, tars, hydrocarbon liquids (oils) and charcoal (carbon black and ash). As the feed is heated, water is the first component to evaporate. As the temperature of the dry feed increases, pyrolysis occurs. During pyrolysis, the feed is thermally decomposed to release tar, phenol and light volatile hydrocarbon gas, which is converted to charcoal.

숯은 유기 및 무기 물질로 구성되는 잔여 고체를 포함한다. 열분해 후, 숯은 건조 공급물보다 더 높은 농도의 탄소를 가지며, 이는 활성탄의 공급원으로서 제공될 수 있다. 고온(>1,200℃)에서 작동하는 가스화기에서, 또는 고온 영역을 갖는 시스템에서, 무기 미네랄 물질은 융합되거나 유리화되어서 슬래그라 불리는 용융된 유리와 같은 물질을 형성한다.Charcoal contains residual solids consisting of organic and inorganic materials. After pyrolysis, the char has a higher concentration of carbon than the dry feed, which can serve as a source of activated carbon. In gasifiers operating at high temperatures (> 1,200 ° C.), or in systems with high temperature regions, the inorganic mineral material is fused or vitrified to form a material such as molten glass called slag.

슬래그가 융합된 유리화 상태에 있기 때문에, 일반적으로 이는 유해하지 않 은 것으로 알려져 있고, 광석, 도로용 베드 또는 다른 건축 재료로 판매되거나 유해하지 않은 물질로서 매립지에 폐기될 수 있다. 가열 공정에서의 극한의 연료 소비, 및 유용한 합성가스 및 고체 물질로 전환될 수 있는 물질을 잔여 폐기물로 처리하는 추가 낭비 때문에, 소각에 의해 폐기물을 폐기하는 것은 덜 바람직해지고 있다.Since the slag is in a fused vitrified state, it is generally known to be nonhazardous and can be sold to ore, road beds or other building materials or disposed of in landfills as a nonhazardous material. Due to the extreme fuel consumption in the heating process and the additional waste of treating materials that can be converted into useful syngas and solid materials into residual waste, it is becoming less desirable to dispose of the waste by incineration.

가스화 공정을 달성하는 수단은 여러 방식으로 다양하지만, 4개의 주요 공학적 요소에 의존한다: 가스화기 내 대기(산소 또는 공기 또는 스팀 함량의 수준); 가스화기의 고안; 내부 및 외부 가열 수단; 및 공정을 위한 작동 온도. 생성 가스의 질에 영향을 주는 요소들에는 하기 것들이 포함된다: 공급물 조성, 제법 및 입자 크기; 가스화기 가열 속도; 체류시간; 건조 또는 슬러리 공급 시스템, 공급물-반응 흐름 기하구조, 건조 재 또는 슬래그 미네랄 제거 시스템의 고안을 이용하는지의 여부를 포함하는 플랜트 구성; 직접 또는 간접 열 생성 및 전달 방법을 사용하는지의 여부; 및 합성가스 정화 시스템. 가스화는 약 650℃ 내지 1200℃ 범위의 온도에서, 진공하, 대기 압력에서 또는 약 100 기압 이하의 압력에서 일반적으로 수행된다.Means for achieving the gasification process vary in many ways, but depend on four main engineering factors: the atmosphere in the gasifier (level of oxygen or air or steam content); Design of gasifiers; Internal and external heating means; And operating temperature for the process. Factors affecting the quality of the product gas include: feed composition, recipe and particle size; Gasifier heating rate; Residence time; Plant configuration, including whether to use a design of a drying or slurry supply system, a feed-reaction flow geometry, a dry ash or slag mineral removal system; Whether to use direct or indirect heat generation and transfer methods; And syngas purification systems. Gasification is generally carried out at temperatures ranging from about 650 ° C. to 1200 ° C., under vacuum, at atmospheric pressure, or at pressures up to about 100 atmospheres.

가스화 공정에 의해 생성된 열을 포획하고, 이 열을 이용하여 전기를 생성하기 위해 제안되는, 일반적으로 통합된 순환 시스템으로 알려져 있는, 많은 시스템이 있다.There are many systems, generally known as integrated circulation systems, that are proposed to capture heat generated by the gasification process and use this heat to generate electricity.

가스화 시스템을 통해 그리고 이 공정에 의해 생산된 상당한 양의 회수가능한 감지가능한 열과 커플링되는 생성 가스에서의 에너지는 이 공정을 가동하기에 충분한 전기를 일반적으로 생산할 수 있고, 이로써 국소적 전기 소비의 비용을 줄일 수 있다. 1 톤의 탄소 함유 공급물을 가스화시키는데 필요한 전력의 양은 공급물의 화학 조성에 직접적으로 의존한다.The energy from the gas produced through the gasification system and coupled with the significant amount of recoverable detectable heat produced by the process can generally produce enough electricity to run the process, thereby reducing the cost of local electricity consumption. Can be reduced. The amount of power needed to gasify one ton of carbon-containing feed is directly dependent on the chemical composition of the feed.

가스화 공정에서 생성된 가스가 "낮은 질"의 탄소 함유 공급물을 사용하여 저온 가스화기에서 생성되는 경향이 있는 일종의 가스와 같은, 매우 다양한 휘발성 물질을 포함하는 경우에는, 이것을 일반적으로 방출가스라 지칭한다. 공급물의 특성 및 가스화기에서의 조건이 CO 및 H2가 우세한 화학 종인 가스를 생성하는 경우에, 이 가스는 합성 가스로 지칭한다. 몇몇 가스화 설비는 가스 질 조절 시스템을 통해 냉각 및 세척 전에, 미정제 방출가스 또는 미정제 합성가스를 더욱 정제된 가스 조성물로 전환하는 기술을 이용한다.If the gas produced in the gasification process contains a wide variety of volatiles, such as a kind of gas that tends to be produced in a low temperature gasifier using a "low quality" carbonaceous feed, this is generally referred to as an emission gas. do. When the characteristics of the feed and the conditions in the gasifier produce a gas in which CO and H 2 are the predominant chemical species, this gas is referred to as syngas. Some gasification plants utilize techniques to convert crude offgas or crude syngas into more refined gas compositions prior to cooling and washing through a gas quality control system.

플라스마 가열 기술을 활용하여 물질을 가스화하는 것은 수년 동안 상업적으로 사용되어 온 기술이다. 플라스마는 고온 발광성 가스이며, 이 가스는 부분적으로 또는 전체적으로 이온화되어 있고, 가스 원자, 가스 이온 및 전자로 구성되어 있다. 플라스마는 이 방식으로 임의의 가스로 생성될 수 있다. 이는 가스가 중성(예를 들어, 아르곤, 헬륨, 네온), 환원성(예를 들어, 수소, 메탄, 암모니아, 일산화탄소), 또는 산화성(예를 들어, 공기, 산소, 이산화탄소)일 수 있기 때문에, 플라스마에서의 화학 반응에 대한 훌륭한 제어를 제공한다. 벌크 상에서, 플라스마는 전기적으로 중성이다.Gasification of materials using plasma heating techniques has been commercially available for many years. The plasma is a high temperature luminescent gas, which is partially or wholly ionized and is composed of gas atoms, gas ions and electrons. The plasma can be generated with any gas in this way. This is because plasma may be neutral (eg, argon, helium, neon), reducing (eg, hydrogen, methane, ammonia, carbon monoxide), or oxidizing (eg, air, oxygen, carbon dioxide). Provides excellent control over chemical reactions in On the bulk, the plasma is electrically neutral.

몇몇 가스화 시스템은 플라스마 열을 이용하여 가스화 공정을 높은 온도에서 가동하고/거나 다른 투입물 또는 반응물의 부가로 또는 이의 부가 없이 더 긴 사슬의 휘발물질 및 타르를 더 작은 분자로 전환, 재구성 또는 개질함에 의해 방출가스/합성가스를 정제한다. 가스상 분자가 플라스마 열과 접촉하게 되는 경우에, 이들은 구성 원자로 분해될 것이다. 이들 원자들의 다수는 다른 투입 분자와 반응하여 새로운 분자를 형성할 것일 반면, 다른 원자들은 자체적으로 재조합할 수 있다. 플라스마 열과 접촉하는 분자의 온도가 감소하면서, 모든 원자는 충분히 재조합된다. 투입 가스가 화학양론적으로 제어될 수 있기 때문에, 출력 가스는 제어되어, 예를 들어, 상당한 수준의 일산화탄소 및 미량 수준의 이산화탄소를 생성할 수 있다.Some gasification systems utilize plasma heat to operate the gasification process at high temperatures and / or convert, reconstitute or modify longer chain volatiles and tars into smaller molecules with or without the addition of other inputs or reactants. Purify offgas / synthesis gas. If gaseous molecules come into contact with plasma heat, they will break down into constituent atoms. Many of these atoms will react with other input molecules to form new molecules, while other atoms can recombine themselves. As the temperature of the molecule in contact with the plasma heat decreases, all atoms are fully recombined. Since the input gas can be stoichiometrically controlled, the output gas can be controlled to produce, for example, significant levels of carbon monoxide and trace levels of carbon dioxide.

플라스마 가열로 달성될 수 있는 매우 높은 온도(3000 내지 7000℃)는 고온 가스화 공정을 가능하게 하며, 여기서 임의의 형태 또는 조합으로 액체, 가스 및 고체를 포함하는 처음 받아들여진 조건(as-received condition)에서의 폐기물을 포함하는 실제 임의의 투입 공급물이 수용될 수 있다. 플라스마 기술은 제 1 가스화 챔버 내에 위치하여 모든 반응이 동시에 일어나게(고온 가스화) 할 수 있거나, 시스템 내에 위치하여 이들이 순차적으로 일어나게(고온 정제가 이루어지는 저온 가스화) 할 수 있거나, 이의 조합일 수 있다.Very high temperatures (3000-7000 ° C.) that can be achieved with plasma heating allow for hot gasification processes, where as-received conditions involving liquids, gases and solids in any form or combination Actually any input feed may be accommodated, including waste from wastewater. Plasma technology may be located in the first gasification chamber to allow all reactions to occur simultaneously (hot gasification), or may be placed in the system to cause them to occur sequentially (cold gasification where high temperature purification takes place), or a combination thereof.

탄소 함유 공급물의 가스화 중에 생성된 가스는 일반적으로 매우 뜨겁지만, 이는 적은 양의 원치않는 화합물을 포함할 수 있고, 이를 사용가능한 생성물로 전환하기 위한 추가 처리가 필요하다. 일단 탄소 함유 물질이 가스 상태로 전환되기만 하면, 금속, 황 화합물 및 재와 같은 요망되지 않는 물질은 가스로부터 제거될 수 있다. 예를 들어, 건조 여과 시스템 및 습윤 스크러버는 종종 가스화 중에 생성된 가스로부터 미립자 물질 및 산성 가스를 제거하는데 사용된다. 가스화 공정 중에 생성된 가스를 처리하기 위한 시스템을 포함하는 다수의 가스화 시스템은 개발되었다. The gas produced during the gasification of the carbon containing feed is generally very hot, but it may contain small amounts of unwanted compounds and requires further treatment to convert them into usable products. Once the carbon containing material has been converted to the gaseous state, unwanted materials such as metals, sulfur compounds and ash can be removed from the gas. For example, dry filtration systems and wet scrubbers are often used to remove particulate matter and acid gases from gases generated during gasification. A number of gasification systems have been developed, including systems for treating gases generated during gasification processes.

이러한 요인들은 예를 들어 미국 특허 6,686,556, 6,630,113, 6,380,507; 6,215,678, 5,666,891, 5,798,497, 5,756,957, 및 미국 특허 출원 2004/0251241, 2002/0144981에 기재되어 있는 여러 상이한 시스템의 고안에서 고려되었다. 미국 특허 4,141,694; 4,181,504; 4,208,191; 4,410,336; 4,472,172; 4,606,799; 5,331,906; 5,486,269, 및 6,200,430를 포함하여, 다양한 용도에서 사용하기 위한 합성가스의 생산을 위해 석탄을 가스화시키는 다양한 기술에 관련된 다수의 특허가 또한 있다.Such factors are described, for example, in US Pat. Nos. 6,686,556, 6,630,113, 6,380,507; 6,215,678, 5,666,891, 5,798,497, 5,756,957, and the design of several different systems described in US patent application 2004/0251241, 2002/0144981. U.S. Patent 4,141,694; 4,181,504; 4,208,191; 4,410,336; 4,472,172; 4,606,799; 5,331,906; There are also a number of patents relating to various techniques for gasifying coal for the production of syngas for use in various applications, including 5,486,269, and 6,200,430.

종래 시스템 및 공정은 연속적으로 변화하는 기초에서 다뤄져야 하는 문제를 적절하게 해소하지 않았다. 이러한 타입의 가스화 시스템의 일부는 가스화 반응으로부터 유용한 가스를 생성시키는 방법을 조정하기 위한 수단을 기재하고 있다. 따라서, 공정 및/또는 전체 공정을 포함하는 단계의 전체적 효능을 최대화하는 방식으로 탄소 함유 공급물을 효율적으로 가스화할 수 있는 시스템을 제공하는 것은 당업계에서는 큰 진보일 것이다.Conventional systems and processes do not adequately address the problems that must be addressed on a continuously changing basis. Some of these types of gasification systems describe means for adjusting the method of producing useful gases from gasification reactions. Thus, it would be a major advance in the art to provide a system that can efficiently gasify carbon-containing feeds in a manner that maximizes the overall efficacy of the process and / or the steps comprising the entire process.

이 배경기술의 내용은 본 발명과의 가능한 관련성이 있는 것으로 출원인에 의해 여겨지는 알려진 정보를 제공하는 목적을 위한 것이다. 상기 언급된 임의의 정보가 본 발명에 대항하여 종래 기술을 구성하는 것으로 반드시 인정하려는 의도 도 아니며 그렇게 해석되어서도 안된다.The contents of this background are for the purpose of providing known information which is considered by the applicant to be as relevant as possible with the present invention. Any information mentioned above is not necessarily to be construed as or constitutes a prior art against the present invention and should not be so interpreted.

발명의 개요Summary of the Invention

본 발명은, 가스화 공정으로부터 감지가능한 열을 회수하고, 이것을 그 내부에서 사용하기 위해 및 선택적으로는 외부적 적용을 위해 재순환함으로써 탄소 함유 공급물의 가스화시 효율을 최적화시키는 시스템을 제공한다.The present invention provides a system for optimizing the efficiency in gasifying a carbon-containing feed by recovering the heat detectable from the gasification process and recycling it for use therein and optionally for external application.

본 발명은 고온 가스로부터 회수된 열을 재순환하고, 재순환된 열을 가스화기로 다시 전달하는 시스템을 제공한다. 특히, 상기 시스템은, 고온 가스를 가스-대-유체 열 교환기 (a gas-to-fluid heat exchanger)로 전달하는 수단으로서, 상기 열 교환기에서는 고온 가스로부터의 열이 유체로 전달되어 가열된 유체 및 냉각된 가스가 생성되는 수단, 및 가열된 유체를 가스화기로 전달하는 수단을 포함한다. 가열된 유체는 가스화기 내로 이동하여 가스화 반응을 일으키는데 필요한 열이 제공된다. 가열된 유체는 또한 선택적으로, 가스화시킬 공급물을 직접 또는 간접적으로 사전 가열시키거나 사전처리하는데 사용될 수 있다.The present invention provides a system for recycling heat recovered from hot gas and transferring the recycled heat back to the gasifier. In particular, the system is a means for delivering a hot gas to a gas-to-fluid heat exchanger, in which heat from the hot gas is transferred to the fluid to produce a heated fluid and Means for producing a cooled gas and means for delivering the heated fluid to the gasifier. The heated fluid moves into the gasifier to provide the heat necessary to cause the gasification reaction. The heated fluid can also optionally be used to preheat or pretreat the feed to be gasified directly or indirectly.

본 발명의 한 구체예에 따르면, 상기 시스템은 또한 시스템의 작동 파라미터를 모니터하기 위한 감지 소자, 및 가스화 공정을 최적화하기 위해 그 시스템 내에서 작동 조건을 조정하기 위한 반응 소자를 포함하는 제어 시스템을 포함하는데, 상기 반응 소자는 감지 소자로부터 입수된 데이터에 따라 시스템 내에서의 작동 조건을 조정하고, 이로써 가스화 공정의 에너지 소모를 최소화시키는 동시에 에너지 생산은 최대화시킴으로써 가스화 공정의 효율을 최적화한다.According to one embodiment of the invention, the system also includes a control system comprising a sensing element for monitoring the operating parameters of the system and a reactive element for adjusting operating conditions within the system to optimize the gasification process. The reaction device optimizes the efficiency of the gasification process by adjusting operating conditions in the system according to the data obtained from the sensing device, thereby minimizing energy consumption of the gasification process while maximizing energy production.

본 발명의 한 양태에 따르면, 가스화 공정에 의해 생산된 고온 가스로부터의 감지가능한 열을 가스-대-유체 열 교환기를 사용하여 가스화 공정으로 다시 재순환시킴으로써 탄소 함유 공급물의 가스화 공정의 효율을 개선시키는 방법이 제공되는데, 상기 방법은 고온 생성 가스를 가스-대-유체 열 교환기로 통과시키는 단계; 냉각 유체를 가스-대-유체 열 교환기로 통과시키는 단계; 고온 생성 가스로부터의 열을 가스-대-유체 열 교환기를 통해 냉각 유체로 전달시켜, 냉각된 생성 가스 출구를 통해 열 교환기를 빠져나오는 냉각된 생성 가스, 및 가열된 유체 출구를 통해 열 교환기를 빠져나오는 가열된 유체를 생성시키는 단계; 및 가열된 유체를 사용하여 탄소 함유 공급물의 가스화 공정을 위한 열을 제공하는 단계를 포함한다.According to one aspect of the invention, a process for improving the efficiency of the gasification process of a carbon-containing feedstock by recycling the detectable heat from the hot gases produced by the gasification process back to the gasification process using a gas-to-fluid heat exchanger. Provided, the method comprising passing a hot product gas through a gas-to-fluid heat exchanger; Passing the cooling fluid through a gas-to-fluid heat exchanger; Heat from the hot product gas is transferred to the cooling fluid through a gas-to-fluid heat exchanger to exit the cooled product gas exiting the heat exchanger through the cooled product gas outlet, and the heat exchanger through the heated fluid outlet. Generating an exiting heated fluid; And providing heat for the gasification process of the carbon containing feed using the heated fluid.

도면의 간단한 설명Brief description of the drawings

본 발명의 이러한 특징 및 다른 특징들은 첨부된 도면을 참고하여 하기한 상세한 설명에서 더욱 자명해지게 될 것이다.These and other features of the present invention will become more apparent from the following detailed description with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른, 가스화 공정의 고온 가스 생성물로부터 회수된 열을 가스화기로 다시 재순환시키기 위한 시스템에 대한 공정 흐름도이다.1 is a process flow diagram for a system for recycling heat recovered from a hot gas product of a gasification process back to a gasifier, according to one embodiment of the invention.

도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른, 열 교환기 및 열 회수 스팀 발생기를 사용하여 가스화 공정의 가스 생성물로부터 열을 회수하는 경우에 대한 공정 흐름도이다.2 is a process flow diagram for recovering heat from a gas product of a gasification process using a heat exchanger and a heat recovery steam generator in accordance with one embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 한 구체예에 따른, 가스화 공정의 가스 생성물로부터 열을 회수하기 위한 열 교환기 및 추가 생성 가스 냉각을 위한 켄치 단계를 포함하는 고온 가스 생성물의 냉각 시스템에 대한 공정 흐름도이다.3 is a process flow diagram for a cooling system of hot gas product comprising a heat exchanger for recovering heat from the gas product of the gasification process and a quench step for further product gas cooling, according to one embodiment of the invention.

도 4A는 본 발명의 한 구체예에 따른, 가스-대-공기 열 교환기에 대한 기능적 요건을 보여주는 개략도이다.4A is a schematic diagram showing functional requirements for a gas-to-air heat exchanger, according to one embodiment of the invention.

도 4B는 본 발명의 한 구체예에 따른, 가스-대-공기 열 교환기를 나타내는 개략도이다.4B is a schematic diagram illustrating a gas-to-air heat exchanger, according to one embodiment of the invention.

도 5는 본 발명의 한 구체예에 따른, 가스-대-공기 열 교환기를 나타내는 개략도이다.5 is a schematic diagram illustrating a gas-to-air heat exchanger, according to one embodiment of the invention.

도 6은 본 발명의 한 구체예에 따른, 변환기 및 이의 다양한 투입에 대한 개략도이다.6 is a schematic diagram of a transducer and its various inputs, according to one embodiment of the invention.

도 7은 본 발명의 다양한 구체예에 따른, 열 회수 스팀 발생기에서 생성 가스로부터의 열 회수에 의해 생성된 교환-스팀의 가능한 최종 용도를 나타내는 개략도이다.7 is a schematic diagram illustrating a possible end use of the exchange-steam generated by heat recovery from the product gas in a heat recovery steam generator, according to various embodiments of the present invention.

도 8은 본 발명의 한 구체예에 따른, 교환-공기를 변환기로 전달시키는 배관 시스템을 나타내는 개략도이다.8 is a schematic diagram illustrating a piping system for delivering exchange-air to a converter according to one embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 한 구체예에 따른, 시스템 내에서의 다양한 온도 제어에 대한 높은 수준의 구상을 나타내는 개략도이다.9 is a schematic diagram illustrating a high level of conception for various temperature control within a system, in accordance with an embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 한 구체예에 따른, 가스 흐름/압력 제어 서브시스템의 높은 수준에서의 조망을 나타내는 개략도이다.10 is a schematic diagram illustrating a high level view of a gas flow / pressure control subsystem, in accordance with an embodiment of the present invention.

도 11A 내지 11I는 본 발명의 다양한 구체예를 개략적으로 보여주는 공정 흐름도이다.11A-11I are process flow diagrams schematically illustrating various embodiments of the present invention.

도 12는 본 발명의 한 구체예에 따른 가스화기의 한 구체예에 대한 단면도를 나타내는데, 여기에는 공급물 입구, 가스 출구, 고체 잔여물 출구, 및 교환-공기 입구의 위치가 상세히 표시되어 있다.Figure 12 shows a cross-sectional view of one embodiment of a gasifier according to one embodiment of the present invention, in which the positions of the feed inlet, gas outlet, solid residue outlet, and exchange-air inlet are shown in detail.

도 13은 가스화기의 한 구체예에 대한 중심 세로 단면도를 나타내는데, 여기에는 공급물 입구, 가스 출구, 및 공기 박스의 위치가 상세히 표시되어 있다.FIG. 13 shows a central longitudinal cross-sectional view of one embodiment of a gasifier, detailing the location of the feed inlet, the gas outlet, and the air box.

도 14는 도 13에 도시된 가스화기의 공기 박스 조립체를 상세히 도시하고 있다.FIG. 14 shows the air box assembly of the gasifier shown in FIG. 13 in detail.

발명의 상세한 설명Detailed description of the invention

달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술 용어 및 과학 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

본원에 사용된 용어 "약"은 공칭 값으로부터 ±10%의 변동을 의미한다. 그러한 변동은, 이것이 구체적으로 언급되는 지에는 상관없이 항상 본원에 제공된 임의의 소정 값에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.As used herein, the term “about” means a variation of ± 10% from the nominal value. Such variation is to be understood as always being included in any given value provided herein, whether or not specifically mentioned.

본 발명의 목적을 위해, 용어 합성 가스는 가스화 공정의 생성물을 의미하는데, 여기에는 메탄, 질소 및 수증기와 같은 다른 가스상 성분에 추가하여 일산화탄소, 수소 및 이산화탄소가 포함될 수 있다.For the purposes of the present invention, the term syngas means the product of a gasification process, which may include carbon monoxide, hydrogen and carbon dioxide in addition to other gaseous components such as methane, nitrogen and water vapor.

본원에 사용된 용어 "교환-공기"는, 본 발명에 따라 가스-대-공기 열 교환기를 사용하여 생성 가스로부터의 감지가능한 열을 사용하여 가열된 후의 공기를 의미한다. 본원에 기술된 시스템을 사용하여, 산소 또는 부화된 공기를 포함하나 이들로 제한되지 않는 공기 이외의 가스를 가열시키는 것은 본 발명의 범위 내에 있다.As used herein, the term “exchange-air” means air after being heated using senseable heat from the product gas using a gas-to-air heat exchanger according to the invention. It is within the scope of the present invention to heat gases other than air, including but not limited to oxygen or enriched air, using the systems described herein.

본원에 사용된 용어 "변환기"는 탄소 함유 공급물을, 생성 가스로도 지칭되는 미정제 합성가스 생성물로 변환시키는 장치를 의미한다. 상기 변환기는 가스화기 및 플라즈마 가스 재구성기 (reformulator)를 포함한다.As used herein, the term “converter” refers to an apparatus for converting a carbon containing feed into a crude syngas product, also referred to as product gas. The transducer includes a gasifier and a plasma gas reformer.

본원에 사용된 용어 "(탄소 함유) 공급원"은 본 발명의 가스화 공정으로 가스화시키기에 적합한 임의의 탄소 함유 물질일 수 있으며, 여기에는 이들로 제한되는 것은 아니나 임의의 폐기물, 석탄 (석탄 연소형 발전기에 사용하기에는 적합하지 않은 낮은 등급의, 다량의 황 함유 석탄을 포함함), 석유 코크스, 중유, 바이오매스, 오수 슬러지, 펄프 및 제지기로부터의 슬러지 및 농업 폐기물이 포함될 수 있다. 가스화시키기에 적합한 폐기물은 유해 및 비-유해 폐기물 모두, 예컨대 도시 폐기물, 산업 활동에 의해 생성된 폐기물 (페인트 슬러지, 오프-스펙 (off-spec) 페인트 생성물, 소모된 흡수제), 자동차 플러프 (fluff), 폐 타이어 및 생체의료 폐기물, 재순환시키기에 적합하지 않은 임의의 탄소 함유 물질, 예컨대 재순환불가능한 플라스틱, 오수 슬러지, 석탄, 중유, 석유 코크스, 무거운 정련 잔여물, 정련 폐기물, 탄화수소 오염된 고체 폐기물 및 바이오매스, 농업 폐기물, 타이어, 유해 폐기물, 산업 폐기물 및 바이오매스가 포함된다. 가스화시키기에 유용한 바이오매스의 예에는 이들로 제한되는 것은 아니나, 울 (wool) 찌꺼기 또는 생 울, 과일, 채소 및 곡물 가공으로부터의 잔여물, 제지기로부터의 잔여물, 짚, 풀 및 거름이 포함된다.As used herein, the term "(carbon containing) source" may be any carbon containing material suitable for gasifying with the gasification process of the present invention, including but not limited to any waste, coal (coal fired generator) Low grades, including large quantities of sulfur containing coal, which are not suitable for use in petroleum), petroleum coke, heavy oil, biomass, sewage sludge, sludge from pulp and paper machines, and agricultural waste. Suitable wastes for gasification include both hazardous and non-hazardous wastes, such as municipal waste, waste produced by industrial activities (paint sludge, off-spec paint products, absorbents consumed), automotive fluff ), Waste tires and biomedical wastes, any carbon containing material not suitable for recycling, such as non-recyclable plastics, sewage sludge, coal, heavy oil, petroleum coke, heavy refining residues, refining wastes, hydrocarbon contaminated solid wastes, and Biomass, agricultural waste, tires, hazardous waste, industrial waste and biomass. Examples of biomass useful for gasification include, but are not limited to, wool dregs or raw wool, residues from fruit, vegetable and grain processing, residues from paper machines, straw, grass and manure do.

본원에 사용된 용어 "생성 가스"는 일반적으로, 오염물질을 제거하도록 고안된 공정에 의해 냉각되고 세척되기 전에 가스화 설비에 의해 생성된 가스를 의미한다. 가스화 설비의 고안에 따라 달라지나, 이 용어는 예를 들어 미정제 방출가스, 미정제 합성가스, 개질된 방출가스 또는 개질된 합성가스를 지칭하는데 사용될 수 있다.As used herein, the term “product gas” generally refers to a gas produced by a gasification plant before being cooled and washed by a process designed to remove contaminants. Depending on the design of the gasification plant, this term can be used, for example, to refer to crude off-gas, crude syngas, reformed off-gas or reformed syngas.

본원에 사용된 용어 "가스-대-공기 열 교환기" 및 "가스 열 교환기"는 번갈아가면서 사용되며, 이는 고온 가스 생성물로부터 공기로 감지가능한 열을 전달시키는데 사용된 열 교환기를 의미한다.As used herein, the terms "gas-to-air heat exchanger" and "gas heat exchanger" are used interchangeably, which means heat exchangers used to transfer detectable heat from hot gas products to air.

"감지 소자"는 공정의 특성, 공정 입력 또는 공정 출력을 감지하도록 구성된 시스템의 임의 소자를 설명하도록 정의되는데, 상기 특징은 시스템의 하나 이상의 국소적인, 지역적인 및/또는 전체적인 과정을 모니터, 조절 및/또는 제어하는데 사용가능한 특성 값으로 표시될 수 있다. 감지 소자는, 이들로 제한되는 것은 아니나 센서; 검출기; 모니터; 분석기; 또는 공정, 유체 및/또는 물질 온도, 압력, 흐름, 조성 및/또는 다른 그러한 특성, 및 시스템 내의 임의의 소정 지점에서의 물질 위치 및/또는 배치, 및 시스템 내에 사용된 임의 공정 장치의 임의 작동 특성을 감지하기 위한 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.A “sensing element” is defined to describe any element of a system configured to sense a characteristic of a process, process input or process output, wherein the feature monitors, adjusts and monitors one or more local, regional and / or overall processes of the system. And / or may be indicated by characteristic values available for control. The sensing element includes, but is not limited to, a sensor; Detectors; monitor; An analyzer; Or process, fluid and / or material temperature, pressure, flow, composition and / or other such properties, and the location and / or placement of materials at any given point in the system, and any operating characteristics of any process apparatus used within the system. May include any combination thereof.

"반응 소자"는 하나 이상의 사전 결정되거나 컴퓨터화된 제어 파라미터에 따라 그와 함께 작동적으로 관련된 공정 장치를 작동시키기 위해 감지된 특성에 응답하도록 구성된 시스템의 임의 소자를 설명하도록 정의되는데, 상기 하나 이상의 제어 파라미터는 목적하는 공정 결과를 제공하도록 정의된다. 반응 소자는 이들로 제한되는 것은 아니나 드라이버, 정적 및/또는 동력학적으로 가변되는 전력 공급원, 유도체 (inducer), 및 하나 이상의 제어 파라미터를 기초로 장치에 물리적 작용을 부여하도록 구성될 수 있는 임의의 다른 소자를 포함할 수 있다. 반응 소자는 이들로 제한되는 것은 아니나 물질 투입 메커니즘, 플라즈마 열 공급원, 첨가제 투입 수단, 가스 송풍기, 첨가제 투입 송풍기, 가스 흐름 조절기, 첨가제 투입 흐름 조절기, 고체 잔여물 처리기, 첨가제 투입 조절기 및 플라즈마 열 공급원 조절기를 포함할 수 있는 다양한 공정 장치, 및 임의의 국소적, 지역적 및/또는 전체적 공정에 영향을 미치도록 작동가능한 그러한 다른 공정 장치에 작동가능하게 연결될 수 있다.“Responsive element” is defined to describe any element of a system configured to respond to a sensed characteristic to operate a process device that is operably associated therewith in accordance with one or more predetermined or computerized control parameters. Control parameters are defined to provide the desired process results. The reactive element is not limited to these, but may be configured to impart a physical action to the device based on a driver, statically and / or dynamically varying power source, inducer, and one or more control parameters. It may include a device. Reaction elements are not limited to these, but are not limited to material input mechanisms, plasma heat sources, additive input means, gas blowers, additive input blowers, gas flow regulators, additive input flow regulators, solid residue handlers, additive input regulators and plasma heat source regulators. And may be operatively connected to various processing apparatus, which may include and to such other processing apparatus operable to affect any local, regional and / or overall process.

본 발명은 공정의 에너지 소모는 최소화시키면서 에너지 생성은 최대화시킴으로써 탄소 함유 공급물을 가스상 생성물로 가스화시키는 공정에서 효율을 최적화시키기 위한 시스템을 제공한다. 구체적으로, 본 발명은, 가스화 공정으로부터의 감지가능한 열이 효율적으로 회수되며 이 회수된 열이 시스템 내에서의 하나 이상의 공정 및 선택적으로는 시스템 외부의 공정으로 전달되는, 가스화기와 함께 사용하기 위한 열 재순환 시스템을 제공한다.The present invention provides a system for optimizing efficiency in a process for gasifying a carbon-containing feed into a gaseous product by minimizing energy consumption of the process while maximizing energy production. In particular, the present invention relates to heat for use with a gasifier wherein the detectable heat from the gasification process is efficiently recovered and transferred to one or more processes within the system and optionally to processes outside the system. Provide a recycling system.

상기 시스템은 고온의 생성 가스로부터 열을 회수하기 위한 열 교환 시스템으로서, 이 열 교환기가 생성 가스로부터의 감지가능한 열을 적합한 유체로 전달시키는 열 교환 시스템을 포함한다. 이 열 교환 공정에 적합한 유체에는 이들로 제한되는 것은 아니나, 공기, 물, 오일 또는 다른 가스, 예컨대 질소 또는 이산화탄소가 포함된다. 구체적으로, 상기 시스템은 가스화 공정의 고온 생성 가스를 가스-대-유체 열 교환기로 전달하기 위한 도관 시스템으로서, 상기 열 교환기에서는 고온 생성 가스로부터의 열이 유체로 전달되어 가열된 유체 및 냉각된 생성 가스가 생성되는 도관 시스템을 포함한다. 상기 시스템은 가열된 유체를 가스화 공정으로 전달하기 위한 다른 도관 시스템을 추가로 포함한다.The system is a heat exchange system for recovering heat from a hot product gas, which includes a heat exchange system that transfers detectable heat from the product gas to a suitable fluid. Fluids suitable for this heat exchange process include, but are not limited to, air, water, oil or other gases such as nitrogen or carbon dioxide. Specifically, the system is a conduit system for delivering a hot product gas of a gasification process to a gas-to-fluid heat exchanger, in which heat from the hot product gas is transferred to the fluid to produce heated fluid and cooled production. A conduit system from which gas is produced. The system further includes another conduit system for delivering the heated fluid to the gasification process.

한 구체예에서, 가스-대-유체 열 교환기는, 열이 생성 가스로부터 공기로 전달되어 가열된 교환 공기가 생성되는 가스-대-공기 열 교환기이다. 한 구체예에서, 상기 가스-대-유체 열 교환기는, 열이 물로 전달되어 가열된 물 또는 스팀이 생성되는 열 회수 스팀 발생기이다.In one embodiment, the gas-to-fluid heat exchanger is a gas-to-air heat exchanger in which heat is transferred from the product gas to air to produce heated exchange air. In one embodiment, the gas-to-fluid heat exchanger is a heat recovery steam generator in which heat is transferred to water to produce heated water or steam.

도 1에 개략적으로 도시된 본 발명의 한 구체예에 따르면, 여기에는 가스화 공정 동안에 생성된 열을 변환기 (1000)로 다시 전달하여 가스화 반응을 유도하기 위한 열 재순환 시스템 (5000)이 도시되어 있다. 한 구체예에서는, 이는, 가스-대-공기 열 교환기 (5100)에서 변환기 (1000)에서 생성된 고온의 생성 가스 (5020)로부터의 열과 함께 공기 (5010)를 가열하여 가열된 공기 생성물 (이하, 이것을 교환-공기 (5015)라고 함) 및 냉각된 생성 가스 (5025)을 생성시키고, 가열된 교환-공기 (5015)를 변환기 (1000)로 다시 이동시킴으로써 수행된다.According to one embodiment of the invention, schematically illustrated in FIG. 1, there is shown a heat recycling system 5000 for transferring heat generated during the gasification process back to the converter 1000 to induce a gasification reaction. In one embodiment, this is achieved by heating the air 5010 with heat from the hot product gas 5020 produced in the converter 1000 in a gas-to-air heat exchanger 5100 to produce a heated air product (hereinafter, This is done by generating exchange-air 5015) and cooled product gas 5025, and moving the heated exchange-air 5015 back to the converter 1000.

따라서, 회수된 감지가능한 열이 가스화 공정으로 다시 재순환됨으로써 공급물을 건조, 휘발 및 가스화시키는 단계를 위한 외부 공급원으로부터 요구된 에너지 투입 량이 감소되기 때문에, 열 효율이 이 시스템에 의해서 최적화된다. 회수된 감지가능한 열은 또한, 규정된 생성 가스 품질을 성취하는데 필요한 플라즈마 열의 양을 최소화시키는 역할을 할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의해 탄소 함유 공급물의 효율적인 가스화가 가능하며, 여기서 가스화에 필요한 열은, 고온의 생성 가스로부터 회수된 감지가능한 열을 사용하여 가열된 고온의 교환-공기에 의해 제공된다. Thus, thermal efficiency is optimized by this system because the recovered detectable heat is recycled back to the gasification process, thereby reducing the amount of energy input required from an external source for drying, volatilizing and gasifying the feed. The recovered detectable heat may also serve to minimize the amount of plasma heat required to achieve the defined product gas quality. Thus, the present invention enables efficient gasification of the carbon-containing feed, wherein the heat required for gasification is provided by hot exchange-air heated using detectable heat recovered from the hot product gas.

생성 가스로부터 가열된 교환-공기로 전달된 감지가능한 열은 또한 외부 가열을 위한 적용뿐만 아니라, 가스화 공정 중의 다른 어느 곳에서의 가열을 위한 적용을 위해 사용될 수 있다.The detectable heat transferred from the product gas to the heated exchange-air can also be used for applications for heating elsewhere in the gasification process, as well as for applications for external heating.

예를 들어, 가열된 교환-공기는 가스화시킬 공급원을 사전가열시키거나 사전처리하기 위해 직접 또는 간접적으로 사용될 수 있다. 직접적인 가열/사전 가열 단계의 경우에, 교환-공기는 공급물로 직접 통과하여 수분을 가열 및/또는 제거한다. 간접적인 가열/사전처리 단계의 경우에, 열은 가열된 교환-공기로부터 오일로 (또는 스팀을 생성시키기 위해 물로) 전달되는데, 여기서 가열된 오일 (또는 스팀 생성물)이 공급물 건조기/사전 가열기의 벽을 가열시키는데 사용된다. 모든 경우에, 감지가능한 열의 재순환에 의해, 이들 가열 적용을 위해 요구된 에너지 투입 량이 최소화된다.For example, heated exchange-air can be used directly or indirectly to preheat or pretreat the source to be gasified. In the case of a direct heating / preheating step, the exchange-air passes directly through the feed to heat and / or remove moisture. In the case of an indirect heating / pretreatment step, heat is transferred from the heated exchange-air to the oil (or to water to produce steam), where the heated oil (or steam product) is transferred to the feed dryer / preheater. Used to heat the wall. In all cases, by recognizing the recycling of heat, the energy input required for these heating applications is minimized.

따라서, 가열된 교환-공기로부터의 열을 관심있는 임의의 작업 유체로 전달하는 것은 본 발명의 범위 내에 있다. 상기한 주목되는 작업 유체로는 이들로 제한되는 것은 아니나, 오일, 물, 또는 다른 가스, 예컨대 질소 또는 이산화탄소가 포함된다. 열이 공기 이외의 작업 유체로 전달되는 경우, 적합한 열 교환 시스템이 사용된다.Thus, it is within the scope of the present invention to transfer heat from heated exchange-air to any working fluid of interest. The working fluids noted above include, but are not limited to, oils, water, or other gases such as nitrogen or carbon dioxide. If heat is transferred to a working fluid other than air, a suitable heat exchange system is used.

열이 가스-대-공기 열 교환기에서 회수된 후에, 생성 가스는 비록 냉각된다 하더라도, 여전히 지나치게 많은 열을 함유하고 있어서 당업계에 공지된 여과 및 처리 단계를 거칠 수 있다. 따라서, 본 발명은 선택적으로, 상기한 후속하는 여과 및 처리 단계 전에 생성 가스를 추가로 냉각시키는 것을 제공한다.After heat is recovered in the gas-to-air heat exchanger, the product gas, although cooled, still contains too much heat and can be subjected to filtration and treatment steps known in the art. Thus, the present invention optionally provides for further cooling of the product gas prior to the subsequent filtration and treatment steps described above.

도 2에 도시된 구체예에서, 열 재순환 시스템 (5001)은 가스-대-공기 열 교환기 (5102) 중에서 고온의 생성 가스 (5020)으로부터의 열을 사용하여 공기 (5010)를 가열시켜 가열된 공기 생성물 (이하, 이것을 교환-공기 (5015)라고 함) 및 부분적으로 냉각된 생성 가스 (5023)를 생성시키며, 상기 가열된 교환-공기는 변환기 (1000) 내로 다시 통과한다.In the embodiment shown in FIG. 2, thermal recirculation system 5001 uses air from hot product gas 5020 in a gas-to-air heat exchanger 5102 to heat air 5010 to heat the air. Product (hereinafter referred to as exchange-air 5015) and partially cooled product gas 5023 are produced, and the heated exchange-air is passed back into converter 1000.

열 재순환 시스템 (5001)은 또한, 부분적으로 냉각된 생성 가스 (5023)가 가스-대-공기 열 교환기 (5102)를 통과한 후에 상기 생성 가스 (5023)으로부터 추가적인 열을 회수하기 위한 서브시스템을 포함한다. 따라서, 상기 시스템 (5001)은 열 회수 스팀 발생기 (5302)를 추가로 포함하며, 이에 의해 생성 가스로부터 회수된 추가적인 열이 물 (5030)을 스팀 (이를 교환-스팀 (5035)이라 함)으로 변환시켜 충분히 냉각된 생성 가스 생성물 (5025)을 생성시키는데 사용된다.Thermal recirculation system 5001 also includes a subsystem for recovering additional heat from the product gas 5023 after the partially cooled product gas 5023 passes through the gas-to-air heat exchanger 5102. do. Thus, the system 5001 further includes a heat recovery steam generator 5302 whereby additional heat recovered from the product gas converts water 5030 into steam (called exchange-steam 5035). To produce a sufficiently cooled product gas product 5025.

열 회수 스팀 발생기에서 생성된 교환-스팀은 스팀 터빈과 같은 하류 에너지 발생기를 가동시키는데 및/또는 직접 가동방식의 터빈에서 사용될 수 있고/있거나, 가스화 공정에 추가될 수 있다. 상기 교환-스팀은 또한, 예를 들어 역청사(tar sand)로부터 오일을 추출하기 위한 다른 시스템에서 또는 국소 가열 적용에서 사용될 수 있거나, 이들의 목적을 위해 국소적인 산업적 클라이언트에게 공급될 수 있다. 한 구체예에서, 생성 가스로부터의 열을 사용하여 생성된 스팀은 포화된 스팀이다. 다른 구체예에서, 생성 가스로부터의 열을 사용하여 생성된 스팀은 과열된 스팀이며, 이것은 물과 생성 가스, 또는 포화된 스팀과 생성 가스 사이에서의 열 교환을 통해 직접적으로 생성될 수 있다.The exchange-steam generated in the heat recovery steam generator can be used to run downstream energy generators, such as steam turbines, and / or can be used in direct operated turbines and / or added to the gasification process. The exchange-steam can also be used, for example, in other systems for extracting oil from tar sand or in topical heating applications, or can be supplied to local industrial clients for their purposes. In one embodiment, the steam produced using heat from the product gas is saturated steam. In another embodiment, the steam generated using heat from the product gas is superheated steam, which can be produced directly through heat exchange between water and product gas, or saturated steam and product gas.

본 발명의 시스템은, 공급물이 (방출가스 중간체를 통해) 고온의 미정제 가스상 생성물로 변환되는 변환기와 함께 사용하기 위한 것이다. 본 발명에 사용하기 위한 전형적인 변환기는 가스화시킬 공급물을 투입하기 위한 공급물 입구, 가열된 교환-공기를 제공하여 가스화 공정을 가동시키기 위한 하나 이상의 교환-공기 입구, 고온의 공급물 가스 출구, 및 선택적으로 하나 이상의 공정 첨가제 입구를 포함한다. 상기 변환기는 또한 가스화 공정의 방출가스 중간체를 미정제 생성 가스로 변환시키기 위한 하나 이상의 플라즈마 열 공급원을 포함한다.The system of the present invention is for use with a converter in which the feed is converted (via the effluent gas intermediate) to a high temperature crude gaseous product. Typical converters for use in the present invention include a feed inlet for inputting a feed to gasify, one or more exchange-air inlets for providing heated exchange-air to run the gasification process, and a hot feed gas outlet, and Optionally one or more process additive inlets. The converter also includes one or more plasma heat sources for converting the offgas intermediate of the gasification process into the crude product gas.

상기 시스템이, 부분적으로 냉각된 생성 가스가 가스-대-공기 열 교환기를 통과한 후에 이 생성 가스로부터 추가적인 열을 회수하기 위한 시스템을 포함하지 않는 경우에는, 처리 전에 생성 가스를 추가로 냉각시키기 위한 다른 시스템이 제공될 수 있다. 도 3에 도시된 한 구체예에서, 가스-대-공기 열 교환기 (5103)에서 고온의 생성 가스 (5020)를 냉각시켜 부분적으로 냉각된 생성 가스 (5023) 및 가열된 교환-공기 (5015)를 생성시키는 시스템 (5003)은 또한, 처리 전에 생성 가스를 추가로 냉각시키기 위한 건식 켄치 단계 (6103)을 포함한다. 상기한 건식 켄치 단계는, 후속하는 여과 및 처리 단계에서 필요할 수 있는 냉각된 생성 가스 (5025)를 제공하기 위해 제어된 양의 분무된 물 (6030)을 첨가함으로써 생성 가스로부터 과량의 열을 제거하도록 제공된다. 처리 전에 생성 가스를 추가로 냉각시키기에 적합한 시스템의 선택은 당업자의 지식 범위 내에 있다.If the system does not include a system for recovering additional heat from the product gas after the partially cooled product gas has passed through the gas-to-air heat exchanger, Other systems may be provided. In one embodiment shown in FIG. 3, the hot product gas 5020 is cooled in a gas-to-air heat exchanger 5103 to partially cool the product gas 5023 and the heated exchange-air 5015. The generating system 5003 also includes a dry quench step 6103 for further cooling the product gas prior to processing. The dry quench step described above is adapted to remove excess heat from the product gas by adding a controlled amount of sprayed water 6030 to provide cooled product gas 5025 that may be needed in subsequent filtration and processing steps. Is provided. The selection of a system suitable for further cooling the product gas prior to treatment is within the knowledge of those skilled in the art.

본 발명의 한 구체예에 따르면, 본 발명의 시스템은 또한 시스템의 작동 파라미터를 모니터하는 감지 소자, 및 가스화 공정을 최적화하도록 시스템 내에서 작동 조건을 조정하는 반응 소자를 포함하는 제어 서브시스템을 포함하는데, 상기 반응 소자는 감지 소자로부터 입수된 데이터에 따라 시스템 내에서의 작동 조건을 조정하여, 이에 의해 공정의 에너지 소모는 최소화시키면서 에너지 생성은 최대화시킴으로써 가스화 공정의 효율을 최적화시킨다.According to one embodiment of the invention, the system also includes a control subsystem comprising a sensing element for monitoring the operating parameters of the system and a reactive element for adjusting operating conditions within the system to optimize the gasification process. In addition, the reaction element adjusts the operating conditions in the system according to the data obtained from the sensing element, thereby optimizing the efficiency of the gasification process by maximizing energy generation while minimizing the energy consumption of the process.

상기 제어 서브시스템은 또한 생성된 생성 가스의 조성 (즉, 발열량)을 최적화시키고 임의로 이 시스템이 안전한 작동 파라미터 내에서 유지되도록 하는데 사용될 수 있다.The control subsystem can also be used to optimize the composition (ie, calorific value) of the resulting product gas and optionally keep the system within safe operating parameters.

열 교환기heat transmitter

본 발명은 가스화 공정 동안에 생성된 열을 가스화기로 다시 전달하여 가스화 반응을 유도하는 시스템을 제공한다. 이는, 생성 가스로부터의 열을 적합한 작업 유체로 전달시키기 위해 열 교환 시스템 (예를 들어, 가스-대-유체 열 교환기)을 사용하여 고온의 생성 가스로부터 감지가능한 열을 회수하고, 이로써 가열된 유체 및 냉각된 생성 가스를 생성시킴으로써 성취될 수 있다. 한 구체예에서, 가스-대-유체 열 교환기에서 생성된 가열된 유체는 가스화기 내로 다시 이동한다.The present invention provides a system for transferring heat generated during the gasification process back to the gasifier to induce a gasification reaction. It uses a heat exchange system (eg a gas-to-fluid heat exchanger) to transfer heat from the product gas to a suitable working fluid, thereby recovering detectable heat from the hot product gas, thereby heating the heated fluid. And by producing cooled product gas. In one embodiment, the heated fluid produced in the gas-to-fluid heat exchanger moves back into the gasifier.

한 구체예에서, 가스-대-유체 열 교환기는 하나 이상의 가스-대-공기 열 교환기를 포함한다.In one embodiment, the gas-to-fluid heat exchanger includes one or more gas-to-air heat exchangers.

가스-대-공기 열 교환기에 대한 기능적 요건은 도 4A에 도시되어 있는데, 여기에서 고온의 생성 가스 (5020) 및 공기 (5010)가 각각 가스-대-공기 열 교환기 (5104A)를 통과하고, 이로써 감지가능한 열이 고온의 생성 가스 (5020)로부터 공기 (5010)(공정 공기 송풍기 (5012)에 의해 송풍됨)로 전달되어 가열된 교환-공기 (5015) 및 냉각된 생성 가스 (5025)가 제공된다.Functional requirements for the gas-to-air heat exchanger are shown in FIG. 4A, where hot product gases 5020 and air 5010 pass through the gas-to-air heat exchanger 5104A, respectively. Sensable heat is transferred from hot product gas 5020 to air 5010 (blowing by process air blower 5012) to provide heated exchange-air 5015 and cooled product gas 5025. .

다양한 부류의 열 교환기가 본 발명의 시스템에 사용될 수 있으며, 이러한 열 교환기에는 쉘(shell) 및 튜브(tube) 열 교환기, 직선형의 단일 통과 고안 및 U-튜브 열 교환기, 반복 통과 고안 열 교환기, 및 판 유형의 열 교환기가 포함된다. 적합한 열 교환기의 선택은 당업자의 지식 범위 내에 있다.Various classes of heat exchangers can be used in the system of the present invention, such heat exchangers include shell and tube heat exchangers, straight single pass and U-tube heat exchangers, repeat pass designed heat exchangers, and Plate type heat exchangers are included. Selection of a suitable heat exchanger is within the knowledge of those skilled in the art.

일부 미립자 물질이 생성 가스 중에 존재할 것이어서, 가스-대-공기 열 교환기는 높은 수준의 미립자 로딩에 대해 특이적으로 고안된다. 입자 크기는 전형적으로 0.5 내지 100 마이크론이다. 도 4B에 도시된 한 구체예에서, 열 교환기는 단일 통과 수직 흐름형 열 교환기 (5104B)인데, 여기에서 생성 가스 (5020)는 튜브 면으로 유동하며, 공기 (5010)는 쉘 면 상에서 유동한다. 단일 통과 수직 흐름형 열 교환기의 구체예에서, 생성 가스 (5020)는 "원스 쓰루 (once through)" 고안으로 수직으로 유동하는데, 이로써 미립자 물질의 축적 또는 이에 의한 부식이 일어날 수 있는 영역이 최소화된다.Some particulate material will be present in the product gas such that the gas-to-air heat exchanger is specifically designed for high levels of particulate loading. The particle size is typically from 0.5 to 100 microns. In one embodiment shown in FIG. 4B, the heat exchanger is a single pass vertical flow type heat exchanger 5104B, where product gas 5020 flows to the tube face and air 5010 flows on the shell face. In an embodiment of a single pass vertical flow type heat exchanger, the product gas 5020 flows vertically in a "once through" design, thereby minimizing areas where accumulation of particulate matter or corrosion may occur thereby. .

생성 가스의 속도는 부식을 여전히 최소화시키면서, 자가 세척을 위해 충분히 높도록 유지되어야 한다. 한 구체예에서, 가스 속도는 3000 내지 5000 m/분이다. 정상적인 흐름 조건 하에서, 가스 속도는 약 3800 m/분 내지 약 4700 m/분이다.The rate of product gas should be kept high enough for self cleaning while still minimizing corrosion. In one embodiment, the gas velocity is between 3000 and 5000 m / min. Under normal flow conditions, the gas velocity is from about 3800 m / min to about 4700 m / min.

공기 투입 온도 및 고온의 생성 가스에서의 상당한 차로 인해서, 가스-대-공기 열 교환기 내의 각 튜브는 바람직하게는 튜브 파열을 방지하기 위해 개개의 팽창 벨로우즈 (expansion bellows)를 구비하고 있다. 튜브 파열은, 단일 튜브가 막히게 되고 이에 따라 튜브 번들의 나머지 부분이 더 이상 팽창/수축하지 않게 되는 경우에 발생할 수 있다. 공정 공기 압력이 생성 가스 압력을 초과하는 그러한 구체예에서, 튜브 파열은 가스 혼합물로 유입되는 공기로부터 기인하는 문제들로 인해 높은 위험을 제공한다.Due to the significant difference in air input temperature and hot product gases, each tube in the gas-to-air heat exchanger is preferably equipped with individual expansion bellows to prevent tube rupture. Tube rupture can occur when a single tube is blocked and the rest of the tube bundle no longer expands / contracts. In those embodiments where the process air pressure exceeds the product gas pressure, the tube rupture presents a high risk due to problems resulting from the air entering the gas mixture.

본 발명의 한 구체예에서, 상기 시스템은 간헐적으로, 즉 필요에 따라 다수의 개시 및 중단이 이루어지도록 작동된다. 따라서, 상기 장치는 반복된 열 팽창 및 수축을 견디도록 고안되어야 하는 것이 중요하다.In one embodiment of the invention, the system is operated intermittently, ie, to allow for a number of start-ups and interruptions as needed. Therefore, it is important that the device be designed to withstand repeated thermal expansion and contraction.

튜브 누출로 인한 잠재적인 위험을 최소화하기 위해, 본 발명의 시스템은, 예를 들어 도 5에서는 생성 가스 입구 (5521)에 위치한 온도 전달장치, 및 가스-대-공기 열 교환기의 생성 가스 출구 (5526)에 위치한 온도 전달장치 (5582), 및 교환-공기 출구 (5517)에 위치한 온도 전달장치 (5583)와 같은 하나 이상의 개별 온도 존송기를 추가로 포함한다. 온도 전달장치가 가스-대-공기 열 교환기 (5105)의 생성 가스 출구 (5526)와 연합되는 경우에, 온도 전달장치는 교환-공기가 생성 가스 도관 내로 누출되는 경우에 연소로부터 발생되는 온도 상승을 검출하도록 위치한다. 온도 상승이 검출되면 산소 공급원을 제거하기 위해 공정 공기 송풍기 (5012)의 자동 조업이 중단될 것이다.In order to minimize the potential risk due to tube leakage, the system of the present invention, for example, the temperature transmitter located at the product gas inlet 5501 in FIG. 5, and the product gas outlet 5526 of the gas-to-air heat exchanger. And one or more individual temperature zone transmitters, such as a temperature transmitter 5552 located at), and a temperature transmitter 5583 located at exchange-air outlet 5517. When the temperature transmitter is associated with the product gas outlet 5526 of the gas-to-air heat exchanger 5105, the temperature transmitter is responsible for the temperature rise resulting from combustion when the exchange-air leaks into the product gas conduit. Positioned to detect. If a rise in temperature is detected, automatic operation of the process air blower 5012 will stop to remove the oxygen source.

온도 전달장치가 가스-대-공기 열 교환기 (5105)의 교환-공기 출구 (5517)와 연합하는 경우에, 이 온도 전달장치는 교환-공기의 온도가 가스화 공정에 필요한 설정된 온도 범위 내에서 유지되게 하는데 사용된다. 공급물의 과열을 야기할 수 있는, 지나치게 많이 가열된 교환-공기 (또는 지나치게 고온의 교환-공기)가 가스화 공정으로 공급되는 것을 피하기 위해, 제어 밸브 (5590)가 개방되어 과량의 교환-공기를 대기로 배기시킨다.In the case where the temperature transmitter is associated with the exchange-air outlet 5517 of the gas-to-air heat exchanger 5105, this temperature transmitter ensures that the temperature of the exchange-air is maintained within the set temperature range required for the gasification process. It is used to To avoid supplying excessively heated exchange-air (or excessively hot exchange-air) to the gasification process, which may cause overheating of the feed, control valve 5590 is opened to await excess exchange-air. Exhaust to

또한, 열 교환기에는 필요에 따라 장비설치, 검사 및 유지를 위한 포트, 및 도관의 수리 및/또는 세척을 위한 포트가 설치된다.In addition, the heat exchanger is provided with ports for equipment installation, inspection and maintenance, and ports for repair and / or cleaning of conduits as necessary.

한 구체예에서, 가스-대-유체 열 교환기는 열 회수 스팀 발생기인데, 상기 발생기는 교환-스팀을 생성시키는데 회수된 열을 사용한다. 한 구체예에서, 물이 저온 스팀의 형태로 열 교환기 내로 제공된다. 다른 구체예에서는, 생성된 교환-스팀은 포화되거나 과열된 스팀이다.In one embodiment, the gas-to-fluid heat exchanger is a heat recovery steam generator, which uses the recovered heat to produce an exchange-steam. In one embodiment, water is provided into the heat exchanger in the form of cold steam. In another embodiment, the resulting exchange-steam is saturated or superheated steam.

이렇게 생성된 교환-스팀은 가스화 공정에 대한 공정 스팀 첨가제로 사용될 수 있거나, 터빈을 가동시켜 전력을 발생시키거나 회전하는 공정 장치, 예를 들어 가스 송풍기를 가동시키는데 사용될 수 있다.The exchange-steam thus produced can be used as a process steam additive for gasification processes, or it can be used to run process equipment, such as gas blowers, to run turbines to generate or rotate power.

전력을 발생시키거나 회전하는 공정 장치를 가동시키기 위해 변환 공정 중에 사용되지 않는 스팀은 다른 상업적 목적, 예컨대 국소적 가열 적용에서 또는 역청사로부터 오일의 추출을 개선시키기 위해 사용될 수 있다. 교환-스팀은 또한 공급물 처리기에서 공급물을 간접적으로 가열시켜서 변환기에서 가스화시키기 전에 공급물을 건조시키는데 사용될 수 있다.Steam that is not used during the conversion process to run a process unit that generates or rotates power can be used for other commercial purposes, such as in local heating applications or to improve the extraction of oil from backwash. Exchange-steam can also be used to dry the feed before gasification in the converter by indirectly heating the feed in the feed processor.

본 발명의 시스템의 한 구체예에 사용된 열 회수 스팀 발생기는 쉘 및 튜브 열 교환기인데, 여기서는 생성 가스가 튜뷰를 통해 수직으로 유동하고 물은 쉘 면 상에서 비등한다.The heat recovery steam generators used in one embodiment of the system of the present invention are shell and tube heat exchangers, where the product gas flows vertically through the tubue and water boils on the shell face.

열 회수 스팀 발생기를 위한 열 교환 시스템은, 몇몇의 미립자 물질이 생성 가스 중에 존재할 것임을 이해하는 가운데 고안된다. 또한, 여기에서의 생성 가스의 속도는 또한 부식을 최소화하면서 튜브의 자가 세척을 위해 충분히 높은 수준에서 유지된다.Heat exchange systems for heat recovery steam generators are designed with the understanding that some particulate matter will be present in the product gas. In addition, the rate of product gas here is also maintained at a high enough level for self cleaning of the tube while minimizing corrosion.

본 발명의 시스템과 함께 사용하기 위한 변환기Converter for use with the system of the present invention

본 발명의 시스템은 공급물을 가스상 생성물로 변환시키기 위한 변환기를 포함한다. 상기한 변환은 공급물의 가스화, 및 중간체 가스상 생성물의 재구성을 경유하여 일어난다. 공급물의 가스화 단계는 하기 과정들을 포함한다: i) 잔여 수분을 제거하기 위해 공급물을 건조시키는 과정, ii) 건조된 공급물 중에서 휘발성 구성성분을 휘발시켜 숯 중간체를 생성시키는 과정, 및 iii) 상기 숯을 방출가스 및 재로 변환시키는 과정. 따라서, 가스화 공정의 가스상 생성물은 휘발성 구성성분 및 방출가스를 포함하며, 이들에 선택적으로 재구성 단계가 실시되어 가스상 생성물이 제공된다. 한 구체예에서, 재구성 단계는 플라즈마 보조된 재구성 단계이다.The system of the present invention includes a converter for converting the feed into a gaseous product. The conversion described above takes place via gasification of the feed and reconstitution of the intermediate gaseous product. The gasification of the feed includes the following steps: i) drying the feed to remove residual moisture, ii) volatilizing the volatile components in the dried feed to produce a charcoal intermediate, and iii) The process of converting charcoal into emissions and ashes. Thus, the gaseous product of the gasification process comprises volatile components and offgases, which are optionally subjected to a reconstitution step to provide the gaseous product. In one embodiment, the reconstruction step is a plasma assisted reconstruction step.

따라서, 변환기는 하나 이상의 공급물 입구, 하나 이상의 교환-공기 입구, 가스 출구, 및 고체 잔여물 출구를 구비한 내화물로 라이닝된 챔버(refractory-lined chamber)를 포함한다. 상기 변환기는 또한 선택적으로 하나 이상의 공정 첨가제 입구, 및 하나 이상의 플라즈마 열 공급원을 포함한다.Thus, the converter comprises a refractory-lined chamber with one or more feed inlets, one or more exchange-air inlets, a gas outlet, and a solid residue outlet. The transducer also optionally includes one or more process additive inlets, and one or more plasma heat sources.

한 구체예에서, 변환기는 수평 배향된 가스화기인데, 여기에서는 공급물이 가스화기의 일단부에 위치한 공급물 입구를 통해 가스화기로 유입된다. 공급물은 이것이 가스화기의 타단부에 위치한 고체 잔여물 출구 쪽으로 이동함에 따라 가스화된다.In one embodiment, the converter is a horizontally oriented gasifier, where the feed enters the gasifier through a feed inlet located at one end of the gasifier. The feed is gasified as it moves towards the solid residue outlet located at the other end of the gasifier.

가스화 공정은 또한 당업계에 공지된 바와 같은 다수의 표준 가스화기 중 하나에서 수행될 수 있다. 당업계에 공지된 가스화기의 예에는 이들로 제한되는 것은 아니나, 동반된 (entrained) 흐름 반응기 용기, 유동층 반응기 및 회전형 노 반응기가 포함되며, 이들 각각은 고체, 미립자, 슬러리, 액체, 가스 또는 이들의 조합체 형태의 공급물을 수용하도록 구성된다. 가스화기는 넓은 범위의 길이-대-직경의 비 (length-to-diameter ratio)를 가질 수 있으며, 수직으로 또는 수평으로 배향될 수 있다.The gasification process can also be performed in one of a number of standard gasifiers as known in the art. Examples of gasifiers known in the art include, but are not limited to, entrained flow reactor vessels, fluidized bed reactors, and rotary furnace reactors, each of which may be solid, particulate, slurry, liquid, gas, or And a feed in the form of a combination thereof. Gasifiers can have a wide range of length-to-diameter ratios and can be oriented vertically or horizontally.

이러한 각각의 구체예에서, 가스화 공정은 본 발명에 따르면, 적절하게 구성된 가열 유체 입구를 통해 가열된 유체를 도입시킴으로써 촉진된다. 한 구체예에서, 가스화 공정은 교환-공기 입구를 통해 가열된 교환-공기를 도입시킴으로써 촉진된다.In each of these embodiments, the gasification process is facilitated by introducing heated fluid through a suitably configured heating fluid inlet, in accordance with the present invention. In one embodiment, the gasification process is facilitated by introducing heated exchange-air through the exchange-air inlet.

본 발명에 따르면, 가열된 유체는 필요 시에, 독립적인 가열된 유체 공급 및 분배 시스템을 통해 가스화기의 다양한 영역 내로 제공될 수 있다. In accordance with the present invention, the heated fluid can be provided into various regions of the gasifier, if necessary, through an independent heated fluid supply and distribution system.

한 구체예에서, 가열된 유체 공급 및 분산 시스템은 가열된 교환-공기를 가스화 영역 내로 도입시킬 수 있는 교환-공기 입구를 포함한다.In one embodiment, the heated fluid supply and dispersion system includes an exchange-air inlet capable of introducing the heated exchange-air into the gasification zone.

이들 입구는 변환기 내에 위치하여 가열된 교환-공기를 변환기 전체를 통해 분배하여 공급물의 가스화를 개시하고 유도한다. 한 구체예에서, 교환-공기 입구는 가스화기의 바닥에 위치한 천공 (perforation)을 포함한다. 한 구체예에서, 교환-공기는 가스화기의 벽에 위치한 천공을 포함한다.These inlets are located in the transducer and distribute the heated exchange-air through the transducer to initiate and direct gasification of the feed. In one embodiment, the exchange-air inlet comprises a perforation located at the bottom of the gasifier. In one embodiment, the exchange-air includes a perforation located on the wall of the gasifier.

한 구체예에서, 교환-공기 입구는 각 영역에 대한 개별적인 공기 박스를 포함하며, 이로부터 고온의 교환-공기가 변환기 바닥에 있는 천공을 통해 상기 영역으로 이동할 수 있다. 한 구체예에서, 교환-공기 입구는 각 영역에 대해 독립적으로 제어된 분사기 (sparger)이다.In one embodiment, the exchange-air inlet includes a separate air box for each zone from which hot exchange-air can move to the zone through a perforation in the bottom of the transducer. In one embodiment, the exchange-air inlet is a sparger controlled independently for each zone.

임의로, 공정 진행 동안 교환-공기 입구의 막힘을 방지하기 위해서, 입구 구멍 사이즈는, 이것이 제한 및 이에 따라 각 구멍을 가로지르는 압력 강하를 형성하도록 선택된다. 상기한 압력 강하는 폐기물 입자가 입구 구멍으로 유입하는 것을 방지하기에 충분하다. 상기 입구 구멍은, 임의로, 입자가 구멍 내에서 부딪히지 않도록 상부 면을 향해 외방으로 테이퍼 형상으로 될 수 있다.Optionally, in order to prevent clogging of the exchange-air inlet during the process, the inlet hole size is chosen such that it forms a limit and thus a pressure drop across each hole. This pressure drop is sufficient to prevent waste particles from entering the inlet hole. The inlet hole may optionally be tapered outwardly toward the top surface such that particles do not collide in the hole.

변환기는, 공급물을 생성 가스로 변환시키는 공정 (즉, 가스화 및 재구성 단계)이 모두 상기 시스템 내의 단일 영역 또는 챔버에서 일반적으로 수행되도록 고안될 수 있다.The converter may be designed such that the process of converting the feed to the product gas (ie, the gasification and reconstitution steps) are all generally performed in a single area or chamber within the system.

변환기는 또한, 공급물의 생성 가스로의 변환 공정이 하나 초과의 영역에서 일어나도록, 즉 가스화 및 재구성 단계가 서로 어느 정도로 분리되어 시스템 내에서의 개별 영역에서 일어나도록 고안될 수 있다. 이러한 종류의 변환기에서, 공정은 챔버 내의 하나 초과의 영역에서, 개별 챔버에서, 또는 이들 몇몇의 조합 위치에서 일어나며, 여기서 상기 영역들은 서로 유체 소통된다.The converter may also be designed such that the process of converting the feed to the product gas takes place in more than one zone, ie the gasification and reconstitution steps are separated to some extent from each other in a separate zone within the system. In a transducer of this kind, the process takes place in more than one area in the chamber, in a separate chamber, or in some combination of these, where the areas are in fluid communication with each other.

다수 영역의 변환기에서, 제 1 또는 주요, 영역 또는 챔버 (이는 또한 가스화기로 지칭됨)는 공급물을 건조시키고 (잔여 수분이 존재하는 경우), 공급물의 휘발성 구성성분을 추출하고, 생성되는 숯을 가스상 생성물 및 재로 변환시켜, 방출가스 생성물을 생성하도록 공급물을 가열시키는데 사용되는 반면, 제 2 영역 또는 챔버 (이는 또한 재구성기로 지칭됨)은 방출가스 및 휘발성 물질이 생성 가스로 완전히 변환되도록 플라즈마 열 및 다른 공정 첨가제 (예를 들어, 공기 및/또는 스팀)를 적용하는데 사용된다. 둘 이상의 개별 영역 또는 챔버가 공급물의 가스화 및 방출가스의 생성 가스로의 변환을 위해 사용되는 경우에, 변환기의 최종 영역을 빠져나오는 가스는 생성 가스이다.In a multi-zone converter, the first or main, zone or chamber (also referred to as gasifier) dries the feed (if residual moisture is present), extracts the volatile constituents of the feed and extracts the resulting charcoal. It is used to heat the feed to convert gaseous products and ash to produce offgas products, while the second zone or chamber (also referred to as reconstructor) allows plasma heat to be completely converted into offgas and volatiles into the offgas. And other process additives (eg, air and / or steam). If two or more separate zones or chambers are used for gasification of the feed and conversion of the offgas to the product gas, the gas exiting the final area of the converter is the product gas.

한 구체예에서, 가스화 공정의 다양한 단계들은 가스화기의 다양한 영역에서 수행될 수 있다. 당업자는 개념적으로, 가스화기의 임의 위치에서의 조건이 가스화기를 무한한 수의 영역으로 분리함으로써 그러한 특정 위치에서 공급 물질의 특성에 따라 최적화될 수 있음을 이해할 것이다. 그러나, 이러한 개념의 실제적 구체예는, 가스화기를, 더욱 큰 영역의 일반적이거나 평균적인 공급 물질의 특성에 따라 최적화된 유한한 수의 영역으로 분리시키는 것이다. 따라서, 가스화기를 공급물의 특성에 따라 달라지나 2개, 3개, 4개 또는 그 이상의 영역으로 분리시킬 수 있음이 당업자에게 자명할 것이다.In one embodiment, the various steps of the gasification process may be performed in various regions of the gasifier. One skilled in the art will understand that, conceptually, the conditions at any location of the gasifier can be optimized according to the nature of the feed material at that particular location by separating the gasifier into an infinite number of regions. However, a practical embodiment of this concept is to separate the gasifier into a finite number of regions optimized according to the characteristics of the larger or more common or average feed materials. Thus, it will be apparent to those skilled in the art that the gasifier may be separated into two, three, four or more zones depending on the nature of the feed.

본 발명의 한 구체예에 따르면, 가스화 공정의 각 단계는, 적합하게 구성된 교환-공기 입구를 통해 적당량의 가열된 교환-공기를 도입시킴으로써 촉진된다.According to one embodiment of the invention, each step of the gasification process is facilitated by introducing an appropriate amount of heated exchange-air through a suitably configured exchange-air inlet.

공급물은, 공급물이 가스상 생성물로 완전하고 효율적으로 변환되도록 하기 위해, 공급물을 가열된 교환-공기 또는 다른 가열된 유체로 최적으로 노출되도록 배치되는 하나 이상의 공급물 입구를 통해 도입된다.The feed is introduced through one or more feed inlets arranged to optimally expose the feed to heated exchange-air or other heated fluid in order to ensure that the feed is completely and efficiently converted to a gaseous product.

한 구체예에서, 본 발명의 시스템은, 변환기로 도입되기 전에 또는 전용 HCF (high carbon feedstock) 입구를 통해 공급물과 함께 탄소 함량이 높은 공급물 (high carbon feedstock: HCF), 예컨대 플라스틱 파편을 공급하여, 더욱 높거나 더욱 낮은 탄소 투입에 대한 공정 요구에 대한 신속한 응답을 가능케 하여 요구된 가스 품질을 충족시킨다.In one embodiment, the system of the present invention feeds a high carbon feedstock (HCF), such as plastic debris, with the feed prior to introduction into the converter or through a dedicated high carbon feedstock (HCF) inlet. This allows for a quick response to process demands for higher or lower carbon inputs to meet the required gas quality.

선택적인 공정 첨가제 입구는 산소, 공기, 산소 풍부 공기, 스팀 또는 가스화 공정에 유용한 기타 가스와 같은 가스를 변환기로 첨가하기 위해 제공된다. 상기 공정 첨가제 입구는 공기 투입 포트, 스팀 투입 포트, 교환-공기 투입 포트 및 교환-스팀 투입 포트를 포함할 수 있다. 이들 포트는 변환기 전체를 걸쳐 공정 첨가제의 최적 분배를 위해 변환기 내에 위치한다. 상기 스팀 첨가제는 열 회수 스팀 발생기에 의해 제공될 수 있다.An optional process additive inlet is provided for adding gas, such as oxygen, air, oxygen rich air, steam, or other gases useful for the gasification process, to the converter. The process additive inlet may comprise an air input port, a steam input port, an exchange-air input port and an exchange-steam input port. These ports are located in the transducer for optimal dispensing of process additives throughout the transducer. The steam additive may be provided by a heat recovery steam generator.

교환-공기 중의 산소는 또한 요구되는 생성 가스를 생산하고 최대 량의 탄소를 제거하기 위한 화학적 성질을 균형맞추는데 사용된다. 산소는 또한 일산화탄소, 이산화탄소, 수소 및 다른 큰 탄화수소 입자를 생산하는 발열 반응을 개시시키거나 이의 속도를 증가시킨다. 가열된 교환-공기 및/또는 다른 가열된 유체에 의해 제공된 열과 함께 발열 반응으로부터 발생된 열은 함께 변환기 내의 공정 온도를 증가시킨다.Oxygen in the exchange-air is also used to balance the chemical properties to produce the required product gas and to remove the maximum amount of carbon. Oxygen also initiates or increases the rate of exothermic reactions that produce carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen and other large hydrocarbon particles. The heat generated from the exothermic reaction together with the heat provided by the heated exchange-air and / or other heated fluid together increases the process temperature in the converter.

도 6은 본 발명의 시스템과 함께 사용하기 위한 변환기의 한 구체예와 관련된 다양한 입력 및 출력을 요약하고 있는 개략도이다. 이 구체예는, 공급물 입구 (2604)를 구비하는 수평 배향된 가스화기 (2006)를 포함하는 변환기 (1006)를 포함하는데, 여기에서 공급물은 도시 고체 폐기물 (MSW) 및 탄소 함량이 높은 공급물 HCF (예컨대 플라스틱)의 조합물을 포함한다. 변환기 (1006)는 가스화 반응에 필요한 교환-공기 (5015)를 제공하도록 위치한 다수 교환-공기 입구 (2619A, 2619B 및 2619C)를 구비하고 있다. 상기 변환기는 또한, 플라즈마 재구성 반응에 필요한 공기 및 스팀 첨가제를 제공하기 위해 플라즈마 토치 (3008)에 근접하게 위치한 교환-공기 입구 (3616) 및 스팀 입구 (3630)를 구비하고 있다. 변환기 (1006)는 고체 잔여물 처리 챔버 (4620)와 소통되는 고체 잔여물 출구 (2608)를 구비한다.6 is a schematic diagram summarizing various inputs and outputs associated with one embodiment of a transducer for use with the system of the present invention. This embodiment includes a converter 1006 that includes a horizontally oriented gasifier 2006 having a feed inlet 2604, where the feed is a municipal solid waste (MSW) and high carbon content feed. Combinations of water HCF (such as plastic). The converter 1006 has a number of exchange-air inlets 2621A, 2619B and 2619C positioned to provide the exchange-air 5015 required for the gasification reaction. The transducer also has an exchange-air inlet 3616 and a steam inlet 3630 located proximate to the plasma torch 3008 to provide the air and steam additives required for the plasma reconstruction reaction. The transducer 1006 has a solid residue outlet 2608 in communication with the solid residue processing chamber 4620.

물질은, 가스화 공정의 특정 단계 (건조, 휘발, 숯의 재로의 변환)를 촉진시키기 위해 가스화기를 통해 측면으로 이동한다. 이러한 가스화기를 통한 물질의 측면 이동은 하나 이상의 측면 전달 유닛을 사용함으로써 이루어지는데, 상기 측면 전달 유닛에는 이들로 제한되는 것은 아니나 이동가능한 선반, 이동가능한 플랫폼, 푸셔 램 (pusher ram), 플로우 (plow), 스크류 부재 또는 벨트가 포함될 수 있다.The material travels laterally through the gasifier to facilitate certain stages of the gasification process (drying, volatilization, conversion of char to ash). Lateral movement of material through such gasifiers is achieved by using one or more side transfer units, including but not limited to movable shelves, movable platforms, pusher rams, flows. , Screw members or belts may be included.

하나 이상의 측면 전달 유닛은 통합된 방식으로 작용할 수 있거나, 개별 측면 전달 유닛은 독립적으로 작용할 수 있다. 물질 유속 및 파일 높이를 최적으로 제어하기 위해서, 개별 측면 전달 유닛은 가변하는 속도, 가변하는 이동 거리 및 가변하는 이동 빈도에서 개별적으로 이동할 수 있다. 상기 측면 전달 유닛은 가스화기의 가혹한 조건에서 효과적으로 작동할 수 있어야 하며, 특히 고온에서 작동할 수 있어야 한다.One or more side delivery units may work in an integrated manner, or individual side delivery units may work independently. In order to optimally control the mass flow rate and pile height, the individual side delivery units can move individually at varying speeds, varying travel distances and varying travel frequencies. The side delivery unit should be able to operate effectively in the harsh conditions of the gasifier, in particular at high temperatures.

상기 변환기는, 고온 (예를 들어, 약 1100℃ 내지 1400℃의 온도)의 비가압된 반응을 위한 용기에 사용하기에 적합한 당업계에 공지된 통상적인 난연 물질 중 하나 또는 이들의 조합체일 수 있는 난연 물질로 라이닝된다. 그러한 난연 물질의 예에는 이들로 제한되는 것은 아니나 고온에서 소성된 세라믹 (예컨대 알루미늄 옥사이드, 알루미늄 니트라이드, 알루미늄 실리케이트, 붕소 니트라이드, 지르코늄 포스페이트, 크롬 옥사이드), 유리 세라믹, 및 주로 실리카, 알루미나 및 티타니아를 함유하는 고온 알루미나 벽돌이 포함된다.The transducer may be one or a combination of conventional flame retardant materials known in the art suitable for use in a vessel for unpressurized reaction at high temperature (eg, a temperature of about 1100 ° C. to 1400 ° C.). Lined with flame retardant material. Examples of such flame retardant materials include, but are not limited to, ceramics fired at high temperatures (such as aluminum oxide, aluminum nitride, aluminum silicate, boron nitride, zirconium phosphate, chromium oxide), glass ceramics, and primarily silica, alumina, and titania. It contains a high temperature alumina brick containing.

상기 고체 잔여물 출구는 변환기로부터 가스화 반응의 고체 부산물을 제거할 수 있게 위치한다. 가스화 공정의 상기한 고체 부산물은 고체 잔여물로도 지칭되며, 이는 숯, 재, 슬래그 또는 이들의 일부 조합물의 형태를 취할 수 있으며, 이 고상의 부산물은 변환기로부터 적절하게 구성된 출구를 통해 연속적으로 또는 간헐적으로 제거된다. 숯은 가스상 생성물로 완전하게 전환되기 전에 제거될 수 있거나, 재로 추가로 변환시키기 위해 가스화기에 남아있을 수 있다. 이후, 상기 재 생성물은 고체 잔여물 출구를 통해, 예를 들어 재 수거 챔버, 또는 선택적으로는 추가 가공을 위한 고체 잔여물 처리 챔버로 제거된다. 변환기에서 적합한 고체 잔여물 제거용 출구의 고안 및 위치는 시스템의 요건, 및 제거할 부산물의 유형에 따라, 당업자의 지식을 이용하여 선택된다.The solid residue outlet is positioned to remove solid by-products of the gasification reaction from the converter. The solid by-products of the gasification process are also referred to as solid residues, which can take the form of charcoal, ash, slag or some combination thereof, which solids by-products are continuously or through an appropriately configured outlet from the converter. It is removed intermittently. The char may be removed before complete conversion to gaseous product or may remain in the gasifier for further conversion to ash. The ash product is then removed via a solid residue outlet, for example into a recollection chamber, or optionally a solid residue treatment chamber for further processing. The design and location of suitable outlets for solid residue removal in the converter are selected using the knowledge of those skilled in the art, depending on the requirements of the system and the type of by-products to be removed.

고체 잔여물 출구는 일반적으로 챔버 바닥에 또는 챔버 바닥 가까이에 위치하여, 잔여물이 중력 흐름을 이용하여 능동적으로 제거될 수 있게 한다. 몇몇의 시스템은 선택적으로 변환기의 바닥으로부터 잔여물을 능동적으로 수송하기 위해 고체 잔여물 제거 시스템을 이용한다. 상기한 능동적인 고체 잔여물의 제거는 당업계에 공지된 다양한 장치 중 하나에 의해 이루어질 수 있다. 이러한 장치의 예에는 이들로 제한되는 것은 아니나, 스크류, 푸셔 램, 수평의 회전하는 패들, 수평의 회전하는 아암, 및 수평의 회전하는 휠이 포함된다.The solid residue outlet is generally located at or near the chamber bottom, allowing the residue to be actively removed using gravity flow. Some systems optionally use a solid residue removal system to actively transport residue from the bottom of the converter. The removal of the active solid residues described above can be accomplished by one of a variety of devices known in the art. Examples of such devices include, but are not limited to, screws, pusher rams, horizontal rotating paddles, horizontal rotating arms, and horizontal rotating wheels.

가스화 공정의 고체 잔여물 (예를 들어, 재 부산물)이 슬래그로 추가로 변환되는 그러한 구체예에서, 재의 슬래그로의 변환은 고상 잔여물 처리 챔버에서 이루어진다. 플라즈마 열 공급원이 고체 잔여물 처리 챔버에 사용되어 재를 슬래그로 용융시킬 수 있다. 예를 들어 약 1100℃ 내지 약 1600℃의 온도에서 용융된 슬래그는 고체 잔여물 처리 챔버로부터 주기적으로 또는 연속적으로 소모되어, 이후 냉각되어 고체 슬래그 물질을 형성할 수 있다. 이러한 슬래그 물질은 매립 폐기된다. 이 고체 생성물은 통상적인 사용을 위해 응집체로 추가로 분해될 수 있다. 다르게는, 상기 용융된 슬래그는 용기 내로 부어져서 잉곳, 벽돌, 타일 또는 유사 건축 재료를 형성할 수 있다.In those embodiments in which the solid residue (eg ash by-product) of the gasification process is further converted to slag, the conversion of ash to slag occurs in the solid residue treatment chamber. A plasma heat source can be used in the solid residue treatment chamber to melt the ash into slag. For example, molten slag at a temperature of about 1100 ° C. to about 1600 ° C. may be periodically or continuously consumed from the solid residue processing chamber and then cooled to form a solid slag material. This slag material is landfilled. This solid product can be further broken down into aggregates for normal use. Alternatively, the molten slag can be poured into a container to form ingots, bricks, tiles or similar building materials.

가스화 공정의 고체 잔여물이 몇몇의 변환되지 않은 탄소를 함유하는 경우에, 슬래그 처리 단계의 플라즈마 열은 상기한 미변환 탄소가 연료적 가치를 지닌 고온의 가스상 생성물로 완전히 변환되게 해준다. 이러한 가스상 생성물을 잔여 가스라 지칭한다. 한 구체예에서, 열은 잔여물 전용의 가스-대-공기 열 교환기를 사용하여 고온의 잔여물 가스로부터 회수되어, 가열된 공기 생성물 및 냉각된 잔여물 가스를 생성한다. 상기 냉각된 잔여물 가스는 선택적으로 전용의 가스 처리기 서브시스템에서 추가로 처리되어 가스 생성물을 생성시키는데, 이 가스 생성물은 주요 가스화 공정의 가스상 생성물과 조합될 수 있다.In the case where the solid residue of the gasification process contains some unconverted carbon, the plasma heat of the slag treatment step causes the aforementioned unconverted carbon to be completely converted into hot gaseous products of fuel value. This gaseous product is referred to as residual gas. In one embodiment, heat is recovered from the hot residue gas using a gas-to-air heat exchanger dedicated to the residue, producing heated air product and cooled residue gas. The cooled residue gas is optionally further processed in a dedicated gas handler subsystem to produce a gas product, which can be combined with the gaseous product of the main gasification process.

처리 단계 전에 생성 가스를 추가로 냉각시키기 위한 시스템System for further cooling the product gas before the processing step

가스-대-유체 열 교환기에 추가하여, 본 발명은 선택적으로 처리 단계 전에 생성 가스를 추가로 냉각시키기 위한 시스템을 포함한다. 한 구체예에서, 세척 및 처리 전에 생성 가스를 추가로 냉각시키기 위한 시스템은 또한 추가적인 열의 회수를 제공한다. 생성 가스로부터 추가적인 감지가능한 열을 회수하고자 하는 경우에, 열은 상기 생성 가스로부터 다른 작업 유체, 예를 들어 물, 오일 또는 공기로 전달된다. 상기한 실시예의 생성물은 각각 가열된 물 (또는 스팀), 가열된 오일, 또는 추가적인 고온의 공기를 포함할 수 있다.In addition to the gas-to-fluid heat exchanger, the present invention optionally includes a system for further cooling the product gas prior to the treatment step. In one embodiment, the system for further cooling the product gas prior to washing and processing also provides additional heat recovery. If it is desired to recover additional detectable heat from the product gas, the heat is transferred from the product gas to another working fluid, for example water, oil or air. The products of the foregoing embodiments may each comprise heated water (or steam), heated oil, or additional hot air.

한 구체예에서, 본 발명의 시스템은 부분적으로 냉각된 생성 가스로부터의 열을 물로 전달시키는 열 교환기를 사용하여 생성 가스로부터 추가의 감지가능한 열을 회수하여, 가열된 물 또는 스팀, 및 추가로 냉각시킬 가스를 생성시킨다. 한 구체예에서, 이 단계에 사용된 열 교환기는 열 회수 스팀 발생기이며, 이것은 회수된 열을 사용하여 교환-스팀을 생성시킨다. 한 구체예에서, 물이 저온 스팀의 형태로 열 교환기 내로 제공된다. 다른 구체예에서, 생성된 상기한 교환-스팀은 포화되거나 과열된 스팀이다.In one embodiment, the system of the present invention recovers additional detectable heat from the product gas using a heat exchanger that transfers heat from the partially cooled product gas to water, thereby heating heated water or steam, and further cooling. To produce gas. In one embodiment, the heat exchanger used in this step is a heat recovery steam generator, which uses the recovered heat to produce an exchange-steam. In one embodiment, water is provided into the heat exchanger in the form of cold steam. In another embodiment, the above exchange-steam produced is saturated or superheated steam.

도 7은 본 발명의 한 구체예에 따른, 가스-대-공기 열 교환기 (5107)와 열 회수 스팀 발생기 (5307) 사이에서의 관계를 도시한다. 열 회수 스팀 발생기 (5307) 내에서 발생된 교환-스팀 (5035)은 다양한 하류 어플리케이션에 사용될 수 있다. 도 7은 본 발명의 다양한 구체예에 따른, 열 회수 스팀 발생기를 사용하여 생성된 교환-스팀에 대한 다양한 가능한 최종 용도 (라벨 A 내지 G)를 도시한다.7 shows a relationship between a gas-to-air heat exchanger 5107 and a heat recovery steam generator 5307, according to one embodiment of the invention. The exchange-steam 5035 generated in the heat recovery steam generator 5307 can be used for various downstream applications. 7 illustrates various possible end uses (labels A through G) for exchange-steam produced using a heat recovery steam generator, in accordance with various embodiments of the present invention.

예를 들어, 옵션 D에 도시된 바와 같이, 생성된 교환-스팀 (5035)은 본 발명의 한 구체예에서 공정 스팀 첨가제로서 변환기 (1007) 내로 이동할 수 있다. 상기 교환-스팀 (5035)은 공급물을 생성 가스로 최대로 변환시키기 위해 충분한 유리 산소 및 수소를 보장하도록 가스화 공정 동안에 공정 스팀 첨가제로서 사용될 수 있다. 산소 함유 공정 첨가제로 스팀을 사용하는 것은, 스팀의 낮은 비용 및 취급의 용이함 때문에 바람직하다. 스팀은 또한 가스화 공정의 목적하는 생성물일 수 있는 수소를 포함한다.For example, as shown in option D, the resulting exchange-steam 5035 may move into converter 1007 as a process steam additive in one embodiment of the present invention. The exchange-steam 5035 may be used as a process steam additive during the gasification process to ensure sufficient free oxygen and hydrogen to convert the feed to the product gas to the maximum. The use of steam as an oxygen containing process additive is preferred because of its low cost and ease of handling. Steam also contains hydrogen, which may be the desired product of the gasification process.

생성된 교환-스팀은 또한 터빈 (5715)을 통과하여, 회전하는 공정 장치, 예를 들어 교환-공기 송풍기 (5712)(옵션 B), 또는 생성 가스 송풍기 (5722)(옵션 C)를 가동시킬 수 있다.The generated exchange-steam may also pass through turbine 5715 to operate a rotating process apparatus, for example exchange-air blower 5712 (option B), or product gas blower 5722 (option C). have.

변환 공정 또는 회전 공정 장비를 가동시키는데 사용되지 않는 스팀은 기타 상업적 목적, 예를 들어 스팀 터빈(5705)의 사용을 통한 전기의 생성(옵션 A) 또는 국소적 가열 어플리케이션(5710)(옵션 E)에서 사용될 수 있거나, 이의 목적을 위해 국소적인 산업적 클라이언트에 공급될 수 있거나, 이는 역청사(tar sand)(5780)로부터의 오일 추출을 개선시키는데 사용될 수 있다(옵션 F). 교환-스팀은 또한 공급물 제어기(5767) 내의 열 공급물에 간접적으로 사용될 수 있고, 이에 의해 변환기 내에서의 가스화 전에 공급물을 건조시킬 수 있다(옵션 G).Steam that is not used to run the conversion process or rotary process equipment may be used for other commercial purposes, for example in the generation of electricity through the use of steam turbines (5705) or in local heating applications (5710) (option E). It may be used, or may be supplied to a local industrial client for this purpose, or it may be used to improve oil extraction from tar sand 5780 (option F). The exchange-steam can also be used indirectly with the heat feed in feed controller 5767, thereby allowing the feed to dry before gasification in the converter (option G).

조절 전에 생성 가스를 추가로 냉각시키기 위한 시스템이 추가 열의 회수를 포함하지 않는 구체예에서, 냉각 단계는 건식 켄치 단계를 포함하며, 여기서 생성 가스 온도는 분무된 물의 직접 제어(단열 포화) 주입에 의해 감소된다.In embodiments in which the system for further cooling the product gas prior to conditioning does not include recovery of additional heat, the cooling step includes a dry quench step, where the product gas temperature is controlled by direct controlled (thermal saturation) injection of sprayed water. Is reduced.

한 구체예에서, 다양한 시스템 또는 공정의 냉각이 필요한 경우, 과량의 열은 수 냉각 단계에 의해 제거(및 회수)될 수 있다. 가열된 생성 가스는 차례로 가스화 공정의 다른 곳에서 사용하기 위한 열 작업 유체를 가열하는데 사용될 수 있다. 가열된 물 스트림은 가스 조절 시스템 또는 플라스마 열원 냉각 시스템에서의 가스 냉각 공정을 포함하나 이에 제한되지는 않는 다양한 공급원으로부터 유래된다. 가열된 물은 또한 다양한 어플리케이션을 위한 오일을 예비 가열하는데 사용될 수 있다.In one embodiment, when cooling of various systems or processes is required, excess heat can be removed (and recovered) by a water cooling step. The heated product gas may in turn be used to heat the thermal working fluid for use elsewhere in the gasification process. The heated water streams are derived from various sources, including but not limited to gas cooling processes in gas conditioning systems or plasma heat source cooling systems. Heated water can also be used to preheat oil for various applications.

도관 시스템Conduit system

도관 시스템은 시스템의 하나의 구성요소로부터 또 다른 구성요소로 가스를 이동시키기 위해 사용된다. 따라서, 시스템은 고온 생성 가스 생성물을 감지가능한 열의 회수를 위한 열 교환기로 이동시키기 위한 생성 가스 도관 시스템을 포함한다. 시스템은 또한 가열된 교환-공기를 변환기로 이동시키기 위한 교환-공기 도관 시스템을 포함하고, 여기서 이는 교환-공기 입구를 통해 변환기로 도입된다. 도관 시스템은 통상적으로 가스가 운반되는 하나 이상의 파이프 또는 라인을 이용한다.Conduit systems are used to move gas from one component of the system to another. Thus, the system includes a product gas conduit system for moving the hot product gas product to a heat exchanger for recoverable heat. The system also includes an exchange-air conduit system for moving the heated exchange-air to the converter, where it is introduced into the converter through the exchange-air inlet. Conduit systems typically use one or more pipes or lines through which gas is carried.

시스템이 열 회수 시스템 발생기를 포함하는 경우, 시스템은 또한 상기 나열된 하나 이상의 어플리케이션에서 사용하기 위한 가열된 교환-스템을 이동시키기 위한 교환-스팀 도관 시스템을 포함할 것이다. 교환-스팀 도관 시스템은 평행으로 연결되어 흐르는 다수의 파이프 또는 분지된 도관의 시스템을 포함할 수 있으며, 제공된 분지는 특정 어플리케이션에 대해 지정된다.If the system includes a heat recovery system generator, the system will also include an exchange-steam conduit system for moving the heated exchange-stem for use in one or more of the applications listed above. The exchange-steam conduit system may comprise a system of multiple pipes or branched conduits flowing in parallel connection and provided branches are designated for a particular application.

도관 시스템 가스 라인을 위한 물질 및 크기 명세는 가스의 안전하고 효과적인 운반을 제공하는 데 필요한 바에 따라 선택된다. 운반되는 가스가 고온 생성 가스인 경우, 고안 두께 및 사용되는 내화물의 유형은 부식을 방지하기 위해 산성 가스 이슬점을 초과하여 유지되도록 하기 위해 쉘 벽 온도가 약 200℃가 되는 것을 보장하도록 선택된다. 한 구체예에서, 고온 생성 가스 라인은 탄소 강철이고, 내화물이 라이닝(lining)된다. 한 구체예에서, 가열된 교환-공기 라인은 스테인리스 강철 배관을 포함한다.Material and size specifications for the conduit system gas line are selected as needed to provide safe and effective delivery of the gas. If the gas carried is a hot product gas, the thickness of the design and the type of refractory used are selected to ensure that the shell wall temperature is about 200 ° C. in order to be kept above the acid gas dew point to prevent corrosion. In one embodiment, the hot product gas line is carbon steel and the refractory is lining. In one embodiment, the heated exchange-air line comprises stainless steel tubing.

고온 생성 가스로부터 회수될 수 있는 감지가능한 열의 양을 최대화시키고, 가열된 교환-공기 또는 교환 스팀의 냉각을 최소화시키기 위해, 주위 환경으로의 열 손실을 최소화시키는 수단이 도관 시스템에 임의로 제공된다. 열 손실은, 예를 들어 당 분야에 공지된 바와 같은 단열재를 넣고, 도관의 길이를 최소화시키는 플랜트를 고안하는 것을 포함하여, 도관 주위의 단열 배리어의 사용을 통해 최소화될 수 있다. 이는 고온 도관에 대해 특히 중요하다.In order to maximize the amount of senseable heat that can be recovered from the hot product gases and to minimize cooling of the heated exchange-air or exchange steam, means are optionally provided in the conduit system to minimize heat loss to the surrounding environment. Heat loss can be minimized through the use of thermal barriers around the conduits, including, for example, by incorporating insulation as known in the art and designing a plant that minimizes the length of the conduits. This is particularly important for high temperature conduits.

한 구체예에서, 가열된 교환-공기가 단일 파이프 내의 가스-대-공기 열 교환기에서 배출된 후, 여러 작은 직경의 파이프로 분할되어, 가열된 교환-공기를 필요로 하는 변환기의 다양한 영역으로 제공된다. 배관 시스템의 각각의 분지는 가열된 공기의 흐름을 필요로 하는 변환기의 다양한 영역으로 제어하기 위한 공기 흐름 제어 밸브를 포함한다.In one embodiment, the heated exchange-air is discharged from the gas-to-air heat exchanger in a single pipe and then divided into several smaller diameter pipes to provide various areas of the converter that require heated exchange-air. do. Each branch of the piping system includes an air flow control valve for controlling the various areas of the transducer that require the flow of heated air.

생성 가스 배관 시스템은 임의로 가스 생성물의 유속을 처리하기 위한 수단을 제공하는 시스템의 전체에 걸쳐 위치된, 하나 이상의 흐름 조절 장치 및/또는 송풍기를 이용한다.The product gas piping system utilizes one or more flow control devices and / or blowers, optionally located throughout the system, which provide a means for treating the flow rate of the gas product.

교환-공기 도관 시스템은 임의로 교환-공기의 유속을 제어하기 위해 필요로 하는 시스템의 전체에 걸쳐 위치된, 하나 이상의 흐름 조절 장치, 유속계 및/또는 송풍기를 이용할 것이다. 한 구체예에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 교환-공기(5015)의 흐름을 가스화 영역의 각각의 수준으로 제어하기 위해 교환-공기 흐름 제어 밸브(5890A, 5890B 및 5890C)가 제공된다. 제어 밸브는 가스화기(2008)에 대한 공기 입구(2812, 2814 및 2816)로의 교환-공기의 흐름을 제어한다. 한 구체예에서, 제어 밸브(5890A, 5890B 및 5890C)는 가스화기의 각각의 영역에 도입되는 교환-공기(5015)의 양을 조절하기 위해 독립적으로 제어가능하다.The exchange-air conduit system will optionally utilize one or more flow control devices, flow meters, and / or blowers, located throughout the system as needed to control the flow rate of the exchange-air. In one embodiment, as shown in FIG. 8, exchange-air flow control valves 5590A, 5890B, and 5890C are provided to control the flow of exchange-air 5015 to each level of the gasification zone. The control valve controls the flow of exchange-air to the air inlets 2812, 2814 and 2816 for the gasifier 2008. In one embodiment, control valves 5590A, 5890B and 5890C are independently controllable to adjust the amount of exchange-air 5015 introduced into each region of the gasifier.

한 구체예에서, 재구성기(3008)로의 교환-공기의 흐름을 제어하기 위한 하나의 교환-공기 흐름 제어 밸브(5892)가 존재한다. 이러한 구체예에서, 교환-공기는 공정 첨가제로 제공된다.In one embodiment, there is one exchange-air flow control valve 5892 for controlling the flow of exchange-air to the reconstructor 3008. In this embodiment, the exchange-air is provided as a process additive.

교환-공기 도관은 또한 임의로 유출 출구 또는 임의의 추가 열 교환 시스템으로 교환-공기를 전환시키기 위한 수단을 포함한다.The exchange-air conduit also optionally includes means for diverting the exchange-air to an outlet outlet or any further heat exchange system.

흐름 조절 장치, 및/또는 송풍기, 및/또는 전환 수단은 임의로 하기에 상세하게 논의되는 바와 같이 제어 서브시스템에 의해 제어된다.The flow regulating device, and / or the blower, and / or the switching means are optionally controlled by the control subsystem as discussed in detail below.

도관 시스템은 또한 임의로 통상적인 도관의 유지뿐만 아니라 수리 및/또는 세척을 수행하기 위한 시스템으로의 접근을 제공하는 서비스 포트를 포함할 것이다.The conduit system will also optionally include a service port that provides access to the system for performing repair and / or cleaning as well as maintenance of conventional conduits.

플라스마 열원Plasma heat source

본 발명의 시스템은 가스화 공정에 의해 생성된 방출가스를 생성 가스로 전환시키기 위한 하나 이상의 플라스마 열원을 이용한다. 플라스마 열원은 또한 고형 잔여물을 용해시키고 제어하기 위한 고형 잔여물 제어기에 제공된다.The system of the present invention utilizes one or more plasma heat sources for converting offgas produced by the gasification process into product gas. The plasma heat source is also provided to a solid residue controller for dissolving and controlling the solid residue.

적용 시점에서 지속적인 기간 동안 적절한 높은 화염 온도를 발달시키는 다양한 시판되는 플라스마 열원이 시스템에 이용될 수 있다. 일반적으로, 이러한 플라스마 열원은 외부 전력으로 약 100 kW 내지 6 MW 크기로 이용가능하다. 플라스마 열원은 하나 이상의 조합의 적절한 작업 가스를 이용할 수 있다. 적절한 작업 가스의 예는 공기, 아르곤, 헬륨, 네온, 수소, 메탄, 암모니아, 일산화탄소, 산소, 질소, 및 이산화탄소를 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 한 구체예에서, 플라스마 열원은 방출가스를 생성 가스로 전환시키는데 필요한 약 900℃ 내지 약 1300℃를 초과하는 가스화기 내의 온도를 발생시키기 위해 플라스마 매질로서 공기를 이용하여 연속적으로 수행된다.Various commercially available plasma heat sources can be used in the system that develop an appropriate high flame temperature for a sustained period of time at the point of application. In general, such plasma heat sources are available from about 100 kW to 6 MW in external power. The plasma heat source may utilize one or more combinations of suitable working gases. Examples of suitable working gases include, but are not limited to, air, argon, helium, neon, hydrogen, methane, ammonia, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, and carbon dioxide. In one embodiment of the invention, the plasma heat source is continuously performed using air as the plasma medium to generate a temperature in the gasifier above about 900 ° C. to about 1300 ° C. required to convert the offgas to the product gas.

이러한 양태에서, 다수의 대안적 플라스마 기술이 본 발명에 사용하기에 적합하다. 예를 들어, 적절하게 선택된 전극 물질을 이용하는 이행형 아크 및 비-이행형 아크 토치 (둘 모두 AC 및 DC)가 사용될 수 있는 것이 이해된다. 유도적으로 커플링된 플라스마 토치(ICP)가 또한 사용될 수 있는 것이 또한 이해된다. 적절한 플라스마 열원의 선택은 당업자의 지식 범위 내에 해당된다.In this aspect, a number of alternative plasma techniques are suitable for use in the present invention. For example, it is understood that transitional arc and non-running arc torches (both AC and DC) using appropriately selected electrode materials can be used. It is also understood that inductively coupled plasma torches (ICP) may also be used. Selection of the appropriate plasma heat source is within the knowledge of those skilled in the art.

본 발명의 한 구체예에서, 하나 이상의 플라스마 열원은 방출가스의 생성 가스로의 전환을 최적화시키도록 위치될 것이다. 하나 이상의 플라스마 열원의 위치는 예를 들어 시스템이 하나의 단계 또는 두 단계의 가스화 공정을 이용하는지의 여부에 따라 가스화 시스템의 고안에 따라 선택된다. 예를 들어, 두 단계의 가스화 공정을 이용하는 구체예에서, 플라스마 열원은 방출가스가 재구성 챔버 또는 재구성 구역으로 진입하기 위해 통과되는 입구와 관련하여 배치되거나, 상기 입구의 방향으로 향하게 될 수 있다. 하나의 단계의 가스화 공정을 이용하는 구체예에서, 하나 이상의 플라스마 열원은 가스화기의 코어에 달할 수 있다. 모든 경우에, 플라스마 열원의 위치는 시스템의 필요조건에 따라 선택되고, 방출가스의 생성 가스로의 최적 변환을 위해 선택된다.In one embodiment of the present invention, one or more plasma heat sources will be positioned to optimize the conversion of offgas to product gas. The location of one or more plasma heat sources is selected depending on the design of the gasification system, for example depending on whether the system uses one or two stage gasification processes. For example, in embodiments utilizing a two-step gasification process, the plasma heat source may be disposed relative to the inlet through which discharge gas passes to enter the reconstitution chamber or reconstruction zone, or may be directed in the direction of the inlet. In embodiments utilizing a one step gasification process, one or more plasma heat sources may reach the core of the gasifier. In all cases, the location of the plasma heat source is chosen according to the requirements of the system and for optimal conversion of offgas to product gas.

한 구체예에서, 플라스마 재구성기에서 사용된 플라스마 열은 DC 비-이행형 아크에 의해 제공된다.In one embodiment, the plasma heat used in the plasma reconstructor is provided by a DC non-following arc.

한 구체예에서, 플라스마 열원은 하나 이상의 공기 및/또는 스팀 입구 포트에 인접하여 위치되어, 공기 및/또는 스팀 첨가제가 플라스마 열원의 플라스마 방출의 경로로 주입된다.In one embodiment, the plasma heat source is located adjacent one or more air and / or steam inlet ports such that air and / or steam additives are injected into the path of plasma release of the plasma heat source.

한 추가 구체예에서, 플라스마 열원은 이동가능하거나, 고정되거나, 이 둘이 조합될 수 있다.In one further embodiment, the plasma heat source may be mobile, fixed, or a combination of both.

한 구체예에서, 고형 잔여물 제어기에서 사용된 플라스마 열은 DC 비이행형 아크 토치에 의해 제공된다. 또 다른 구체예에서, 고형 잔여물 제어기에서 사용된 플라스마 열은 DC 이행형 아크 토치에 의해 제공된다.In one embodiment, the plasma heat used in the solid residue controller is provided by a DC non-following arc torch. In another embodiment, the plasma heat used in the solid residue controller is provided by a DC transitional arc torch.

제어 시스템Control system

본 발명의 효율을 최적화시키기 위해, 본 발명이 수행되는 조건뿐만 아니라 본 발명에 따른 시스템의 작업 조건을 제어하기 위한 시스템이 또한 임의로 제공된다. 가스 생성물의 최종 용도가 전기를 발생시키는 것인 경우, 제어 서브시스템은 또한 가스 조성 및 압력이 전기를 생성하는데 사용된 가스 엔진/발생기의 허용 한계 내로 유지되는 것을 보장함으로써 최적 에너지 생성을 제공한다.In order to optimize the efficiency of the invention, a system is also optionally provided for controlling the operating conditions of the system according to the invention as well as the conditions under which the invention is carried out. If the end use of the gas product is to generate electricity, the control subsystem also provides optimum energy generation by ensuring that the gas composition and pressure are kept within acceptable limits of the gas engine / generator used to generate the electricity.

본 발명의 한 구체예에서, 제어 시스템은 본원에 기재된 다양한 시스템 및/또는 서브시스템에서 수행되고/되거나 이에 의해 수행된 하나 이상의 공정의 제어를 제공할 수 있고/있거나, 상기 공정에 영향을 미치는 본원에서 고려된 하나 이상의 공정 장치의 제어를 제공할 수 있다. 일반적으로, 제어 시스템은 본 발명의 다양한 구체예가 작업될 수 있는 범위 내에서 또는 이와 관련하여, 제공된 시스템, 서브시스템 또는 이의 구성요소와 관련되고/되거나, 시스템, 예를 들어 가스화 시스템 내에서 수행된 하나 이상의 총체적 공정과 관련된 다양한 국소 및/또는 국부적 공정을 작동적으로 제어할 수 있고, 이에 따라 규정된 결과에 대한 상기 공정의 영향에 대해 적합된 제어 시스템의 다양한 제어 파라미터를 조정할 수 있다. 따라서, 다양한 감지 소자 및 반응 소자는 제어 시스템(들)을 통해, 또는 이의 하나 이상의 구성요소와 관련하여 분포되고, 다양한 공정, 반응물 및/또는 생성물 특성을 획득하고, 이러한 특성을 요망되는 결과를 달성하는데 도움이 되는 상기 특성의 적합한 범위와 비교하고, 하나 이상의 제어가능한 공정 장치를 통해 진행 공정중 하나 이상에서의 변화를 이행함으로써 반응하도록 사용된다.In one embodiment of the present invention, a control system may provide control of one or more processes performed by and / or performed by the various systems and / or subsystems described herein and / or affect the processes. It may provide control of one or more process equipment contemplated by. In general, a control system is associated with, and / or performed within, a system, eg, a gasification system, provided a system, subsystem, or component thereof, within or in connection with the various embodiments of the present invention. Various local and / or local processes associated with one or more of the overall processes can be operatively controlled, thereby adjusting various control parameters of the control system adapted to the effect of the process on the defined results. Accordingly, various sensing elements and reaction elements are distributed through the control system (s) or in connection with one or more components thereof, obtain various process, reactant and / or product properties, and achieve these properties with the desired results. It is used to react by implementing a change in one or more of the processes in progress through one or more controllable process equipment, and comparing it with a suitable range of the above characteristics that are helpful to.

일반적으로, 제어 시스템은 예를 들어 감지 소자에서 수행된 시스템(들), 공정(들), 이에 위해 제공된 투입물(들), 및/또는 이에 의해 발생한 배출(물)과 관련된 하나 이상의 특성을 감지하기 위한 하나 이상의 감지 소자를 포함한다. 감지된 특성(들)의 대표적인 특성 값을 평가하기 위해 상기 감지 소자에 하나 이상의 컴퓨팅 플랫폼이 통신 연결되고, 이는 선택된 작업 및/또는 하류 결과에 대해 적합한 특성을 특성규명하도록 규정된 값의 소정의 범위를 지닌 특성 값(들)을 비교하고, 상기 소정의 범위의 특성 값을 유지시키는데 도움이 되는 하나 이상의 공정 제어 파라미터를 계산하도록 형성된다. 따라서, 다수의 반응 소자는 시스템, 공정, 투입물 및/또는 배출물에 영향을 주어 감지된 특성을 조정하기 쉬운 하나 이상의 공정 장치에 작동적으로 연결될 수 있고, 이에 따라 계산된 공정 제어 파라미터(들)을 평가하고 공정 장치(들)을 수행하기 위한 컴퓨팅 플랫폼(들)에 통신 연결된다.In general, the control system detects one or more characteristics related to, for example, the system (s), process (s), inputs (s) provided therefor, and / or emissions (water) generated by the sensing element. One or more sensing elements. One or more computing platforms are communicatively coupled to the sensing element to evaluate representative characteristic values of the sensed characteristic (s), which ranges from a prescribed value to characterize suitable characteristics for the selected task and / or downstream result. And to calculate one or more process control parameters that help to compare the characteristic value (s) with and maintain the predetermined range of characteristic values. Thus, a number of reaction elements can be operatively connected to one or more process equipment that affects the system, process, inputs and / or emissions and is easy to adjust the sensed properties, and thus calculate the calculated process control parameter (s). And is communicatively connected to the computing platform (s) for evaluating and performing the process device (s).

한 구체예에서, 제어 시스템은 탄소 함유 공급물의 가스로의 전환과 관련된 다양한 시스템, 공정, 투입물 및/또는 배출물의 피드백, 피드포워드 및/또는 예측 제어를 제공하여, 상기와 관련하여 수행된 하나 이상의 공정의 효율을 증진시킨다. 예를 들어, 다양한 공정 특성이 평가되고, 상기 공정에 영향을 미치도록 제어가능하게 조정될 수 있고, 이는 공급물의 발열량 및/또는 조성, 생성 가스의 특성(예를 들어, 발열량, 온도, 압력, 흐름, 조성, 탄소 함량 등), 상기 특성에 대해 허용되는 변화 정도, 및 투입 비용-대-배출물의 가치를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 열원 전력, 첨가제 공급 속도(들)(예를 들어, 산소, 산화체, 스팀 등), 공급물 공급 속도(들) (예를 들어, 하나 이상의 별개의 공급 및/또는 혼합 공급), 가스 및/또는 시스템 압력/흐름 조절기(예를 들어, 송풍기, 안전 및/또는 제어 밸브, 플레어 등) 등을 포함하나, 이에 제한되지는 않는 다양한 제어 파라미터에 대한 연속적 및/또는 실시간 조정은 하나 이상의 공정-관련 특성이 고안 및/또는 하류 어플리케이션에 따라 평가되고 최적화되는 방식으로 수행될 수 있다.In one embodiment, the control system provides feedback, feedforward and / or predictive control of various systems, processes, inputs and / or emissions associated with the conversion of the carbon containing feed to gas, thereby providing one or more processes performed in connection with the above. To promote efficiency. For example, various process characteristics may be evaluated and controllably adjusted to affect the process, which may include the calorific value and / or composition of the feed, the nature of the product gas (eg, calorific value, temperature, pressure, flow). , Composition, carbon content, etc.), the degree of change allowed for the property, and the value of the input cost-to-emissions. Heat source power, additive feed rate (s) (eg, oxygen, oxidants, steam, etc.), feed feed rate (s) (eg, one or more separate feeds and / or mixed feeds), gas and / or Or continuous and / or real-time adjustments to various control parameters, including but not limited to system pressure / flow regulators (eg, blowers, safety and / or control valves, flares, etc.), and the like. The characteristics can be performed in a manner that is evaluated and optimized according to the design and / or downstream application.

대안적으로, 또는 추가로, 제어 시스템은 적절한 작업을 보장하고, 임의로 표준 적용시 조절 표준 내에서 공정(들)이 수행되도록 보장하기 위해, 제공된 시스템의 다양한 구성요소의 작업을 모니터하도록 형성될 수 있다.Alternatively, or in addition, the control system may be configured to monitor the operation of the various components of the provided system to ensure proper operation and, optionally, to ensure that the process (s) are carried out within the control standard upon application of the standard. have.

한 구체예에 따르면, 제어 시스템은 제공된 시스템의 전체 에너지 영향을 모니터하고 제어하는데 추가로 사용될 수 있다. 예를 들어, 제공된 시스템은, 예를 들어 시스템에 의해 수행된 공정중 하나 이상을 최적화시키고, 다시 이러한 공정에 의해 생성된 에너지(예를 들어, 폐열)의 회수를 증가시킴으로써 에너지 영향이 감소되거나 다시 최소화되도록 수행될 수 있다. 대안적으로, 또는 추가로, 제어 시스템은 제어 공정(들)을 통해 발생된 생성 가스의 조성 및/또는 기타 특성(예를 들어, 온도, 압력, 흐름 등)을 조정하도록 형성될 수 있으며, 이러한 특성이 하류 사용에만 적합할 뿐만 아니라, 효과적 및/또는 최적 사용을 위해 실질적으로 최적화되도록 한다. 예를 들어, 생성 가스가 전기 생성을 위한 제공된 유형의 가스 엔진을 가동시키기 위해 사용되는 구체예에서, 생성 가스의 특성은 이들 특성이 상기 엔진의 최적 투입 특성과 최적으로 일치되도록 조정될 수 있다.According to one embodiment, the control system can be further used to monitor and control the overall energy impact of the provided system. For example, provided systems can reduce or reenerge energy impacts, for example, by optimizing one or more of the processes performed by the system and again increasing the recovery of energy (eg, waste heat) generated by such processes. May be performed to be minimized. Alternatively, or in addition, the control system may be configured to adjust the composition and / or other properties (eg, temperature, pressure, flow, etc.) of the product gas generated through the control process (s), such as Not only are the properties suitable for downstream use, but they are also substantially optimized for effective and / or optimal use. For example, in embodiments in which the product gas is used to run a gas engine of a provided type for generation of electricity, the properties of the product gases can be adjusted such that these properties are optimally matched to the optimum input characteristics of the engine.

한 구체예에서, 다양한 구성요소에서의 반응물 및/또는 생성물 체류 시간, 또는 전체 공정의 다양한 공정과 관련한 한도 또는 성능 지침이 충족되고/되거나 최적화되도록 하기 위해, 제어 시스템이 제공된 공정을 조정하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상류 속도는 하나 이상의 후속되는 하류 공정과 실질적으로 일치하도록 제어될 수 있다.In one embodiment, the control system is configured to adjust the process provided to ensure that the reactant and / or product residence times in the various components, or limit or performance guidelines relating to the various processes of the overall process, are met and / or optimized. Can be. For example, the upstream speed can be controlled to substantially match one or more subsequent downstream processes.

또한, 다양한 구체예에서 제어 시스템은 연속적 및/또는 실시간 방식으로, 제공된 공정의 다양한 양태를 순차적 및/또는 동시적 제어를 위해 적합화될 수 있다.In addition, in various embodiments the control system may be adapted for sequential and / or simultaneous control of various aspects of a provided process, in a continuous and / or real time manner.

일반적으로, 제어 시스템은 곧 사용되는 적용에 적합한 임의의 유형의 제어 시스템 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템은 실질적으로 중앙집중 제어 시스템, 분산 제어 시스템, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 중앙집중 제어 시스템은 일반적으로 다양한 국소 및/또는 원거리(remote) 감지 장치 및 제어 공정과 관련된 다양한 특성을 각각 감지하도록 형성된 반응 소자와 소통하고, 제어 공정에 직접 또는 간접적으로 영향을 미치도록 적합된 하나 이상의 제어가능한 공정 장치를 통해 반응하도록 형성된 중추 제어기를 포함할 것이다. 중앙집중 구조를 이용하여, 대부분의 계산은 중앙집중 프로세서 또는 프로세서들을 통해 중추적으로 수행되며 상기 공정의 제어를 수행하기 위해 필요한 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 대부분은 동일한 위치에 위치된다.In general, the control system may include any type of control system structure suitable for the application to be used soon. For example, the control system may comprise substantially a centralized control system, a distributed control system, or a combination thereof. Centralized control systems are generally suited to communicate with a variety of local and / or remote sensing devices and reactive elements each configured to sense various characteristics associated with the control process, and to directly or indirectly affect the control process. It will include a central controller configured to react through the above controllable process apparatus. Using a centralized structure, most of the calculations are performed centrally through a centralized processor or processors and most of the hardware and / or software needed to perform the control of the process is located at the same location.

분산 제어 시스템은 일반적으로 국소 및/또는 국부적 특성을 모니터하는 각각의 감지 소자 및 반응 소자와 각각 소통하고, 국소 공정 또는 하위공정에 영향을 미치도록 형성된 국소 및/또는 국부적 공정 장치를 통해 반응할 수 있는 두개 이상의 분산 제어기를 포함할 것이다. 소통은 또한 다양한 네트워크 형태를 통해 분산 제어기 사이에서 발생할 수 있고, 여기서 제 1 제어기를 통해 감지된 특성은 이곳에서의 반응에 대해 제 2의 제어기와 소통될 수 있고, 이러한 원거리 반응은 제 1의 위치에서 감지된 특성에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 하류 생성 가스의 특성은 하류 모니터링 장치에 의해 감지될 수 있고, 상류 제어기에 의해 제어되는 변환기와 관련된 제어 파라미터를 조정함으로써 조정될 수 있다. 분산 구조에서, 제어 하드웨어 및/또는 소프트웨어는 또한 제어기 사이에 분산되고, 여기서 동일하지만 모듈 방식으로 형성된 제어 계획이 각각의 제어기에서 수행될 수 있거나, 다양한 협동적 제어 계획이 각각의 제어기에서 수행될 수 있다.Distributed control systems generally communicate with respective sensing elements and reaction elements that monitor local and / or local characteristics, respectively, and can react through local and / or local process equipment configured to affect local processes or subprocesses. It will include two or more distributed controllers. Communication may also occur between distributed controllers through various network types, where a characteristic sensed through the first controller may communicate with a second controller for a response therein, such a remote response being at a first location. This may affect the perceived characteristics in the system. For example, the characteristics of the downstream product gas can be sensed by the downstream monitoring device and adjusted by adjusting control parameters associated with the transducer controlled by the upstream controller. In a distributed architecture, control hardware and / or software may also be distributed among the controllers, where the same but modularly formed control scheme may be performed at each controller, or various cooperative control schemes may be performed at each controller. have.

대안적으로, 제어 시스템은 개별적인 소통적으로 연결된 국소, 국부 및/또는 총체적 제어 서브시스템으로 세분될 수 있다. 이러한 구조는 제공된 공정 또는 일련의 서로 관련된 공정이 발생할 수 있도록 하며, 다른 국소 제어 서브시스템과의 최소 상호작용으로 국소적으로 제어될 수 있다. 이후, 총체적인 마스터 제어 시스템은 각각의 개별적 제어 서브시스템과 소통하여, 총체적 결과를 위해 필요한 국소 공정을 조정한다.Alternatively, the control system may be subdivided into separate, communicatively connected local, local and / or overall control subsystems. This structure allows a given process or series of interrelated processes to occur and can be controlled locally with minimal interaction with other local control subsystems. The overall master control system then communicates with each individual control subsystem to adjust the local processes necessary for the overall result.

본 발명의 제어 시스템은 상기 구조중 임의의 것, 또는 본 명세서의 일반적인 범위 및 특성에 해당하는 것으로 간주되는 당 분야에 통상적으로 공지된 임의의 기타 구조를 사용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 상황에서 제어되고 수행된 공정은, 적용시 관련 상류 또는 하류 공정에 사용되는 임의의 중추 및/또는 원격 제어 시스템과의 임의의 외부 소통과 함께, 전용 국소 환경에서 제어될 수 있다. 대안적으로, 제어 시스템은 국부 및/또는 총체적 공정을 협동적으로 제어하도록 고안된 국부 및/또는 총체적 제어 시스템의 하위 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 모듈 제어 시스템은 국부 및/또는 총체적 제어에 필요한 모듈간 소통을 제공하면서 제어 모듈이 시스템의 다양한 하위 구성요소를 상호작용적으로 제어하도록 고안될 수 있다.The control system of the present invention may use any of the above structures, or any other structure commonly known in the art that is deemed to fall within the general scope and characteristics of the present specification. For example, a process controlled and performed in the context of the present invention may be controlled in a dedicated local environment, with any external communication with any central and / or remote control system used in the relevant upstream or downstream process, when applied. Can be. Alternatively, the control system may include subcomponents of the local and / or overall control system designed to cooperatively control the local and / or the overall process. For example, a module control system may be designed such that the control module interactively controls various subcomponents of the system while providing intermodule communication for local and / or overall control.

제어 시스템은 일반적으로 하나 이상의 중추 네트워크 방식의 프로세서 및/또는 분산 프로세서, 다양한 감지 소자로부터의 흐름 감지 특성을 수용하기 위한 하나 이상의 입력장치, 및 다양한 반응 소자에 대해 신규하거나 업데이트된 제어 파라미터를 소통하기 위한 하나 이상의 출력장치를 포함한다. 제어 시스템의 하나 이상의 컴퓨팅 플랫폼은 또한 다양한 미리 결정되고/되거나 재조정된 제어 파라미터, 설정 또는 바람직한 시스템 및 공정 특성 작업 범위를 저장하기 위한 하나 이상의 국소 및/또는 원격 컴퓨터 가독성 매체(예를 들어, ROM, RAM, 분리가능한 매체, 국소 및/또는 네트워크 접근 매체 등), 시스템 모니터링 및 제어 소프트웨어, 작업 데이터 등을 포함할 수 있다. 임의로, 컴퓨터 플랫폼은 또한, 직접 또는 다양한 데이터 저장 장치를 통해, 공정 시뮬레이션 데이터 및/또는 시스템 파라미터 최적화 및 모델링 수단으로 접근할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 플랫폼에는 제어 시스템으로의 관리 접근(시스템 업그레이드, 유지, 변경, 새로운 시스템 모듈에 대한 적합화 및/또는 장비 등)을 제공하는 하나 이상의 임의의 그래프 식의 사용자 인터페이스 및 입력 주변 장치, 뿐만 아니라 외부 공급원의 데이터 및 정보와 소통하기 위한 다양한 임의의 출력 주변장치(예를 들어, 모뎀, 네트워크 연결, 프린터 등)가 장비될 수 있다.The control system generally communicates new or updated control parameters for one or more central networked and / or distributed processors, one or more inputs to accommodate flow sensing characteristics from various sensing elements, and various reactive elements. One or more output devices. One or more computing platforms of the control system may also include one or more local and / or remote computer readable media (eg, ROM, for storing various predetermined and / or readjusted control parameters, settings or desired system and process characteristic work ranges). RAM, removable media, local and / or network access media, etc.), system monitoring and control software, working data, and the like. Optionally, the computer platform may also have access to process simulation data and / or system parameter optimization and modeling means, either directly or through various data storage devices. In addition, the computing platform may include one or more arbitrary graphical user interfaces and input peripherals that provide management access to the control system (such as system upgrades, maintenance, changes, adaptations to new system modules, and / or equipment), as well as In addition, various arbitrary output peripherals (eg, modems, network connections, printers, etc.) may be equipped for communicating with data and information from external sources.

공정 시스템, 및 하위공정 시스템중 임의의 하나는 하드웨어를 독점적으로 포함하거나 하드웨어와 소프트웨어의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 하위공정 시스템중 어떤 것도 하나 이상의 비례(P), 통합(I) 또는 시차(D) 제어기, 예를 들어 P-제어기, I-제어기, PI-제어기, PD 제어기, PID 제어기 등의 임의의 조합물을 포함할 수 있다. P, I 및 D 제어기의 조합물의 이상적인 선택은 가스화 시스템의 반응 공정의 일부의 동역학 및 지연 시간 및 조합물을 제어하기 위한 작업 조건의 범위, 및 조합 제어기의 동역학 및 지연 시간에 좌우되는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 상기 조합은 감지 소자를 통해 특성의 값을 연속적으로 모니터하고, 관찰값과 특정값 사이의 차이를 감소시키기 위해 반응 소자를 통해 상기 모니터링 값과 적절한 조정이 이루어지는 각각의 제어 소자에 영향을 미치는 특정 값과 비교할 수 있는 아나로그 배선 형태로 수행될 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 조합이 혼합 디지털 하드웨어 소프트웨어 환경에서 수행될 수 있음이 당업자에게 추가로 명백할 것이다. 추가적인 임의의 샘플링, 데이터 획득 및 디지털 처리의 관련 효과는 당업자에게 널리 공지되어 있다. P, I, D 조합 제어는 피드포워드 및 피드백 제어 계획으로 수행될 수 있다.Any one of the process system, and subprocess system, may include hardware exclusively or any combination of hardware and software. Any combination of subprocess systems may have any combination of one or more proportional (P), integrated (I) or parallax (D) controllers, such as P-controllers, I-controllers, PI-controllers, PD controllers, PID controllers, and the like. It may include. The ideal choice of a combination of P, I and D controllers will depend on the dynamics and delay time of some of the reaction processes of the gasification system and the range of operating conditions for controlling the combination, and the dynamics and delay time of the combination controller. Will be obvious. The combination continuously monitors the value of the characteristic through the sensing element, and the specific value affecting each control element through which the monitoring value and the appropriate adjustment are made via the reactive element to reduce the difference between the observed value and the specific value. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention can be performed in the form of analog wirings that can be compared with. It will be further apparent to those skilled in the art that the combination may be performed in a mixed digital hardware software environment. The additional effects of any optional sampling, data acquisition and digital processing are well known to those skilled in the art. P, I, D combination control may be performed with a feedforward and feedback control scheme.

개선 또는 피드백 제어에서, 적절한 감지 소자를 통해 모니터되는 제어 파라미터 또는 제어 변수의 값은 특정 값 또는 범위와 비교된다. 제어 신호는 두개의 값 사이의 편차를 기초로 하여 결정되며, 이러한 편차를 감소시키기 위해 제어 소자가 제공된다. 통상적인 피드백 또는 반응 제어 시스템은 적합화 및/또는 예측 구성요소를 포함하도록 추가로 적합될 수 있고, 제공된 조건에 대한 반응은 보상 작용에서 잠재적인 초과량을 제한하면서 감지된 특성에 대한 반응적 반응을 제공하는 모델링되고/되거나 이전에 모니터된 반응에 따라 맞춤화될 수 있음이 인지될 것이다. 예를 들어, 제공된 시스템 형태에 대해 제공된 획득 데이터 및/또는 과거 데이터가 이전의 반응이 모니터되고 요망되는 결과를 제공하도록 조정된 최적 값으로부터의 제공된 범위에 해당하는 것으로 감지된 시스템 및/또는 공정 특성에 대한 반응을 협동적으로 조정하는데 사용될 수 있다. 이러한 적합화 및/또는 예측 제어 계획은 당 분야에 널리 공지되어 있고, 본 발명의 일반적인 범위 및 특성을 벗어나는 것으로 간주되지 않는다.In refinement or feedback control, the value of a control parameter or control variable monitored through a suitable sensing element is compared with a specific value or range. The control signal is determined based on the deviation between the two values, and a control element is provided to reduce this deviation. Conventional feedback or response control systems may be further adapted to include adaptation and / or prediction components, and the response to a given condition may be reactive to perceived properties while limiting potential excess in compensatory action. It will be appreciated that it may be customized according to the modeled and / or previously monitored response providing. For example, system and / or process characteristics in which acquired acquisition data and / or historical data for a given system configuration fall within the provided range from an optimal value adjusted to monitor the previous response and provide the desired results. It can be used to cooperatively adjust the response to. Such adaptation and / or predictive control schemes are well known in the art and are not considered to be outside the general scope and nature of the present invention.

제어 구성요소Control components

상기 정의되고 기재된 본 발명의 상황에 고려되는 감지 소자가 시스템 전체에 걸쳐 특정된 위치에서의 온도 및 가스 유속, 가스 압력, 가스화기 내의 공급물 더미의 높이, 가스 조성 및 발열량을 포함하나, 이에 제한되지 않는 하나 이상의 파라미터를 모니터하기 위해 제공된다.Sensing elements contemplated in the context of the present invention as defined and described above include, but are not limited to, temperature and gas flow rate, gas pressure, height of the feed pile in the gasifier, gas composition and calorific value at specified locations throughout the system. It is provided to monitor one or more parameters that are not.

상기 정의되고 기재된 바와 같이 본 발명의 상황에서 고려되는 반응 구성요소는 공정과 관련하여 제공된 제어 파라미터의 조정에 의해 제공된 공정에 영향을 미치도록 형성된 공정-관련 장치에 작동적으로 연결된 다양한 제어 구성요소를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 예를 들어, 하나 이상의 반응 구성요소를 통해 본 발명의 상황에서 작동가능한 공정 장치는 공기 및 생성 가스 송풍기, 공급물 투입, 압력 및 온도 조절기, 측면 이동 유닛 및 플라스마 열원을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 따라서, 제어 서브시스템의 반응 구성요소에 의해 조정될 수 있는 작업 조건의 예는 교환-공기 유속(즉, 공정 공기 송풍기 속도), 공급물 투입 속도, 공급물 투입의 비(예를 들어, 고탄소 공급물에 대한 MSW), 시스템의 압력, 측면 이동 유닛의 이동, 스팀과 같은 공정 첨가제의 투입 속도, 및 플라스마 열원에 대한 전력중 하나 이상을 포함한다.As defined and described above, the reaction components contemplated in the context of the present invention may comprise various control components operatively connected to a process-related device configured to affect a process provided by adjustment of control parameters provided in connection with the process. It may include, but is not limited thereto. For example, process equipment operable in the context of the present invention via one or more reaction components may include, but is not limited to, air and product gas blowers, feed inputs, pressure and temperature regulators, side transfer units, and plasma heat sources. It doesn't work. Thus, examples of operating conditions that can be adjusted by the reaction components of the control subsystem include the exchange-air flow rate (ie process air blower speed), feed input rate, ratio of feed input (eg high carbon feed). One or more of MSW relative to water, pressure of the system, movement of the lateral moving unit, input rate of process additives such as steam, and power to the plasma heat source.

본 발명의 한 구체예에서, 제어 서브시스템은 시스템의 전체에 걸쳐 위치된 위치의 온도를 모니터하기 위한 온도 감지 소자를 포함한다. 온도를 모니터하기 위한 온도 감지 소자는 온도 전달장치, 예를 들어 필요에 따라 시스템 내의 위치에 설치된 열전기쌍 또는 광온도계일 수 있다.In one embodiment of the invention, the control subsystem includes a temperature sensing element for monitoring the temperature of a location located throughout the system. The temperature sensing element for monitoring the temperature may be a temperature transmitter, for example a thermocouple or photothermometer, installed at a location in the system, as desired.

도 9는 시스템 내의 온도를 모니터하고 제어하기 위한 다양한 수단의 개관을 도시하며, 이는 온도 전달장치 및 흐름 조절기가 시스템 전체에 걸쳐 설치된 위치를 나타낸다. 예를 들어, 온도 전달장치(5982)는 가스-대-공기 열 교환기 생성 가스 출구(5926)에서의 생성 가스의 온도를 모니터하기 위해 위치된다. 온도 전달장치(5981)는 또한 가스-대-공기 열 교환기(5109)의 교환-공기 출구(5917)에서 가열된 교환-공기(5015)의 온도를 모니터하기 위해 위치된다.9 shows an overview of various means for monitoring and controlling temperature within a system, which illustrates where the temperature transmitter and flow regulator are installed throughout the system. For example, temperature transmitter 5982 is positioned to monitor the temperature of the product gas at gas-to-air heat exchanger product gas outlet 5926. Temperature transmitter 5981 is also positioned to monitor the temperature of the heated exchange-air 5015 at the exchange-air outlet 5917 of the gas-to-air heat exchanger 5109.

온도 전달장치는 또한 가스화 및 재구성 공정 동안 공정 온도를 모니터하기 위해 변환기 전체에 걸쳐 위치될 수 있다. 예를 들어, 가스화 공정이 발생하는 변환기의 영역에서의 온도 모니터링은 공급물이 용해되거나 덩어리지는 온도에 도달함이 없이, 가능한 한 오랫동안 가능한 한 높은 온도에서 공급물 더미를 유지시킴으로써 최적 전환 효율을 보장한다. 가스화 공정의 다양한 단계에 필요한 온도를 안정시키기 위해, 제어 밸브(5994A, 5994B 및 5994C)에 대한 조정을 통해 가열된 교환-공기의 가스화기(2009)의 제공된 영역으로의 흐름을 조정함으로써 더미 내에서의 온도 제어가 달성된다. 다양한 단계에서의 온도는 온도 전달장치(5984A, 5984B 및 5984C) 각각에 의해 측정된다. 가스화 공정의 다양한 단계에서 온도를 조절하는 것은 또한 측면 전달 유닛에 의한 가스화기를 통한 공급물의 제어된 이동에 의해 달성될 수 있다.Temperature transmitters may also be located throughout the transducer to monitor the process temperature during the gasification and reconstitution process. For example, temperature monitoring in the area of the converter where the gasification process takes place ensures optimum conversion efficiency by keeping the feed pile at the highest possible temperature for as long as possible without reaching the temperature at which the feed melts or clumps. do. In order to stabilize the temperature required for the various stages of the gasification process, adjustments to the control valves 5994A, 5994B, and 5994C are carried out in the pile by adjusting the flow of the heated exchange-air to the provided area of the gasifier 2009. Temperature control is achieved. The temperature at the various stages is measured by temperature transmitters 5984A, 5984B and 5984C, respectively. Adjusting the temperature at various stages of the gasification process can also be achieved by controlled movement of the feed through the gasifier by the side delivery unit.

변환기의 재구성 영역(3009)에서의 온도는 온도 전달장치(5983)에 의해 모니터된다. 플라스마 토치(2980)에 대한 전력은 방출가스, 휘발물질, 타르 및 매연을 소정의 가스 생성물로 완전히 재구성시키기 위한 최적 온도를 유지시키기 위해 재구성 영역(3009)의 온도를 안정화시키기 위해 필요에 따라 조정될 수 있다.The temperature in the reconstruction zone 3009 of the transducer is monitored by temperature transmitter 5983. Power to the plasma torch 2980 may be adjusted as needed to stabilize the temperature of the reconstruction zone 3009 to maintain an optimal temperature for complete reconstitution of the offgas, volatiles, tar and soot to the desired gaseous products. have.

가열된 교환-공기의 온도를 측정하기 위해 교환-공기 출구(5917)에 설치된 온도 전달장치(5981)는 열 재순환 공정이 공기가 가스화 공정에 사용하기에 적절한 온도로 가열되는 것을 보장하는 조건하에서 수행되는 것을 보장한다. 예를 들어, 가스화기에 사용하기 위한 교환-공기의 최적 온도가 약 600℃인 경우, 교환-공기의 온도가 예를 들어 625℃를 초과하지 않도록 보장하기 위해 공기 출구 스트림에 설치된 온도 전달장치가 사용될 것이다. 공급물을 과열시킬 수 있는 가스화 공정에 대해 너무 많이 가열된 교환-공기(또는 너무 고온인 교환-공기)를 회피하기 위해, 제어 밸브(5990)는 과량의 교환-공기를 대기로 배출하도록 개방된다.A temperature transfer device 5981 installed at the exchange-air outlet 5917 to measure the temperature of the heated exchange-air is performed under conditions that ensure that the heat recycle process is heated to a temperature suitable for use in the gasification process. To ensure that For example, if the optimum temperature of the exchange-air for use in the gasifier is about 600 ° C., a temperature transmitter installed in the air outlet stream may be provided to ensure that the temperature of the exchange-air does not exceed, for example, 625 ° C. Will be used. To avoid too much heated exchange-air (or too hot exchange-air) for a gasification process that can overheat the feed, control valve 5900 is opened to vent excess exchange-air to the atmosphere. .

따라서, 대기로 교환-공기를 배출하기 위한 제어 밸브(5990)를 제어하는 수단이 또한 임의로 제공된다. 예를 들어, 몇몇 예에서, 장비 사정(예를 들어, 중단 과정을 시작하는 경우)으로 인해 공정에 필요한 것보다 많은 공기를 가열시키는 것이 필요하다. 이러한 예에서, 교환-공기는 필요에 따라 방출될 수 있다.Thus, means are also optionally provided for controlling the control valve 5590 for discharging exchange-air to the atmosphere. For example, in some instances, it is necessary to heat more air than is needed for the process due to equipment circumstances (eg when starting an interruption process). In this example, exchange-air can be released as needed.

본 발명의 한 구체예에 따르면, 제어 전략은 최적 가열 교환-공기 배출 온도, 예를 들어 약 600℃에 대해 고정된 설정점을 설정한다. 이러한 한 구체예에서, 가스-대-공기 열 교환기를 통한 교환-공기 흐름이 감소되는 경우에도, 가스-대-공기 열 교환기의 배출 가스 온도는 동일하게 유지될 것이다. 따라서, 가스-대-공기 열 교환기를 통해 감소된 공기 흐름은 가스-대-공기 열 교환기에서 배출되어, 다음 단계의 공정, 예를 들어 열 회수 스팀 발생기로 진입하는 생성 가스의 온도를 증가시킨다. 그러나, 시스템을 통한 기류가 감소되는 경우, 생성 가스 흐름은 또한 그 결과로서 감소될 것이고, 열 회수 스팀 발생기에 대해 증가된 생성 가스 투입 온도만 잠시 높을 것이다. 예를 들어, 기류가 50%로 감소되는 경우, 스팀 발생기에서 잠시 관찰되는 최대 생성 가스 투입 온도는 약 800℃이고, 이는 상기 고안의 온도 범위에 해당된다.According to one embodiment of the invention, the control strategy sets a fixed set point for an optimum heat exchange-air discharge temperature, for example about 600 ° C. In one such embodiment, even if the exchange-air flow through the gas-to-air heat exchanger is reduced, the exhaust gas temperature of the gas-to-air heat exchanger will remain the same. Thus, the reduced air flow through the gas-to-air heat exchanger exits the gas-to-air heat exchanger, increasing the temperature of the product gas entering the next step of the process, for example the heat recovery steam generator. However, if the airflow through the system is reduced, the product gas flow will also be reduced as a result and only the increased product gas input temperature for the heat recovery steam generator will be briefly high. For example, when the airflow is reduced to 50%, the maximum product gas input temperature observed briefly in the steam generator is about 800 ° C., which corresponds to the temperature range of the above invention.

가스-대-공기 열 교환기 입구의 온도를 모니터하는 것은 또한 각각의 열 교환기가 상기 장치의 이상적인 작업 온도를 초과하지 않도록 하는 생성 가스의 온도 보장할 수 있다. 예를 들어, 가스-대-공기 열 교환기에 대한 고안 온도가 1050℃인 경우, 열 교환기에 대한 입구 가스 스트림 상의 온도 전달장치로부터 수득된 온도 데이터가 최적 생성 가스 온도를 유지시키기 위해 시스템을 통한 교환-공기 유속 및 플라스마 열 전력 둘 모두를 제어하는데 사용될 수 있다. 또한, 가스-대-공기 열 교환기의 생성 가스 출구에서의 생성 가스 온도의 측정은 감지가능한 열의 최적량이 열 회수 단계에서의 생성 가스로부터 회수되는 것을 보장하는데 유용할 수 있다.Monitoring the temperature of the gas-to-air heat exchanger inlet can also ensure the temperature of the product gas such that each heat exchanger does not exceed the ideal working temperature of the device. For example, if the design temperature for a gas-to-air heat exchanger is 1050 ° C., the temperature data obtained from the temperature transfer device on the inlet gas stream for the heat exchanger may be exchanged through the system to maintain the optimum product gas temperature. It can be used to control both air flow rate and plasma thermal power. In addition, the measurement of the product gas temperature at the product gas outlet of the gas-to-air heat exchanger may be useful to ensure that the optimum amount of detectable heat is recovered from the product gas in the heat recovery step.

가스를 배출하는 변환기의 온도가 소정의 제한을 초과하는 경우, 이는 시스템이 유지를 위해 중지되어야 하는 시점에서 튜브가 플러깅(plugging)되기 시작하는 것을 나타낼 수 있다. 따라서, 필요에 따라 편리한 점검 및 유지를 위한 포트를 지니는 열 교환기가 제공된다.If the temperature of the gas venting converter exceeds a predetermined limit, this may indicate that the tube begins to plug at the point where the system should be stopped for maintenance. Thus, a heat exchanger having a port for convenient inspection and maintenance is provided as necessary.

본 발명의 한 구체예에서, 제어 서브시스템은 가스화 시스템을 통해 압력 및 가스 유속을 모니터하기 위한 감지 소자를 포함한다. 이러한 압력 감지 소자는 예를 들어 가스화기의 수직 벽 상의 시스템 또는 가스 저장 탱크와 같은 가스화 시스템의 하류 구성요소와 관련하여 위치된 압력 센서, 예를 들어 압력 변환기, 압력 전달장치 또는 압력 탭을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the control subsystem includes a sensing element for monitoring pressure and gas flow rate through the gasification system. Such a pressure sensing element may comprise a pressure sensor, for example a pressure transducer, a pressure transmitter or a pressure tap, located in relation to a system on the vertical wall of the gasifier or a downstream component of the gasification system such as a gas storage tank. Can be.

시스템 내의 압력 및 가스 흐름과 관련된 데이터는 토치 전력 또는 고형 잔여물 물질의 첨가 속도와 같은 파라미터에 대한 조정이 필요한 지의 여부를 결정하기 위한 제어 서브시스템에 의해 사용된다.Data relating to pressure and gas flow in the system is used by the control subsystem to determine whether adjustments to parameters such as torch power or rate of addition of solid residue material are needed.

본 발명의 한 구체예에서, 제어 서브시스템은 시스템 내의 압력을 조정함으로써, 특정한 규정된 허용한도 내로 시스템 내의 요망되는 압력을 유지시키는 반응 구성요소를 포함한다. 예를 들어, 생성 가스 송풍기 속도 또는 교환-공기 투입 속도가 조정되는 경우, 야기된 임의의 압력 변화는 제어 서브시스템에 의해 결정되는 바와 같은 특정 작업 파라미터에 대한 조정에 의해 교정된다.In one embodiment of the present invention, the control subsystem includes a reaction component that adjusts the pressure within the system to maintain the desired pressure within the system within certain defined tolerances. For example, if the product gas blower speed or the exchange-air input speed is adjusted, any pressure change caused is corrected by adjustment to a particular working parameter as determined by the control subsystem.

도 10은 시스템을 통한 생성 가스 압력 및 흐름을 모니터하고 제어하기 위한 다양한 수단의 개관을 도시한다. 하류 가스 저장 탱크(7010) 상의 압력 전달장치(7095)는 변환기(1010)에서의 교환-공기 흐름 제어 밸브에 신호를 보내고, 이에 의해, 예를 들어 가스 저장 탱크 압력에서의 감소는 신호를 보내 가스화기(2010)으로의 교환-공기 흐름을 증가시키며, 이의 반대도 마찬가지이다. 가스화기(2010)으로의 교환-공기의 흐름은 제어 밸브(5994A, 5994B 및 5994C)를 이용하여 제어된다. 가스화기(2010)으로 전달된 교환-공기(5015)의 증가된 양은 공급물이 가스화되는 속도를 증가시키고, 이에 의해 증가된 생성 가스(5020) 흐름(및 시스템 압력에서의 증가)을 발생시킨다.10 shows an overview of various means for monitoring and controlling product gas pressure and flow through the system. The pressure transmitter 7095 on the downstream gas storage tank 7010 signals the exchange-air flow control valve at the transducer 1010, whereby, for example, a decrease in gas storage tank pressure signals the gas. It increases the exchange-air flow to the firearm 2010 and vice versa. Exchange-air flow to gasifier 2010 is controlled using control valves 5994A, 5994B, and 5994C. The increased amount of exchange-air 5015 delivered to the gasifier 2010 increases the rate at which the feed is gasified, thereby generating an increased product gas 5020 flow (and an increase in system pressure).

가스화기(2010)에서의 교환-공기(5015)에 대한 수요량의 임의의 변화는 압력 전달장치(5095)에 의해 측정되는 바와 같이 공정 공기 송풍기 방출압에 영향을 미치고, 이후 공정 공기 송풍기(5012) 상의 가변 주파수 드라이브(VFD)에서 속도가 조정된다. 공정 공기 송풍기(5012)의 속도는 저장 탱크(7010)에서 낮은 압력이 검출되는 경우에 증가되고, 상기 속도는 저장 탱크에서 높은 압력이 검출되는 경우에 감소된다. 증가된 양의 가스가 생성되는 경우, 제어 서브시스템은 또한 상기 압력 증가를 감소시키기 위해 가스 송풍기 VFD 상의 속도를 자동적으로 조정할 수 있으며, 보다 많은 가스가 저장 탱크로 전달되어 저장 탱크 압력이 증가한다.Any change in the demand for exchange-air 5015 in the gasifier 2010 affects the process air blower discharge pressure as measured by the pressure transmitter 5095 and then the process air blower 5012. The speed is adjusted in a variable frequency drive (VFD). The speed of the process air blower 5012 is increased when low pressure is detected in the storage tank 7010, and the speed is decreased when high pressure is detected in the storage tank. If an increased amount of gas is produced, the control subsystem can also automatically adjust the speed on the gas blower VFD to reduce the pressure increase, and more gas is delivered to the storage tank to increase the storage tank pressure.

시스템을 통해 위치된 압력 센서에 의해 획득된 데이터에 대한 반응에서, 하류 유도 송풍기의 속도는 시스템 내의 압력이 증가(이에 따라 팬의 속도가 감소함)하거나 감소(이에 따라 팬의 속도가 증가함)하는지의 여부에 따라 조정된다. 한 구체예에서, 시스템 전체에 걸친 지점에서의 압력과 관련된 데이터는 연속적인 방식을 기초로 하여 수득되고, 이에 따라 제어 서브시스템이 소정의 설정 지점 내의 시스템 압력을 유지시키는 속도로 팬을 빈번히 조정하도록 한다.In response to data obtained by a pressure sensor located through the system, the speed of the downstream induction blower increases or decreases the pressure in the system (and thus the speed of the fan), thereby increasing the speed of the fan. It is adjusted according to whether or not. In one embodiment, data relating to pressure at points throughout the system is obtained on a continuous basis, such that the control subsystem frequently adjusts the fan at a rate that maintains system pressure within a predetermined set point. do.

한 구체예에서, 시스템은 가스가 주위환경으로 배출되는 것을 방지하기 위해 대기압에 비해 약간의 마이너스 압력하에서 유지된다.In one embodiment, the system is maintained under some negative pressure relative to atmospheric pressure to prevent the gas from escaping into the environment.

한 구체예에서, 내부압은 가스화기의 외부로부터 생성 가스를 당김으로써 작용하는 가스화기의 하류에 위치된 유도 송풍기를 이용하여 조정된다. 따라서, 사용되는 유도 송풍기는 시스템을 대기압 또는 이보다 마이너스인 압력으로 유지시킨다. 한 구체예에서, 제어 밸브는 하류 가스 송풍기에 의해 제거되는 가스의 흐름을 증가시키거나 제한하는 가스 출구 라인에 제공된다.In one embodiment, the internal pressure is adjusted using an induction blower located downstream of the gasifier that acts by pulling the product gas from the outside of the gasifier. Thus, the induction blower used maintains the system at atmospheric pressure or a pressure lower than that. In one embodiment, a control valve is provided in the gas outlet line that increases or restricts the flow of gas removed by the downstream gas blower.

플러스 압력이 유지되는 시스템에서, 송풍기는 생성 가스의 제거 속도가 감소되거나, 정지되도록 작동되어, 가스는 시스템 전체에 걸쳐 밀려 나가게 되어 보다 높은(플러스) 압력이 발생한다.In a system where the positive pressure is maintained, the blower is operated to reduce or stop the removal rate of the produced gas, so that the gas is pushed out throughout the system to generate a higher (plus) pressure.

가스 흐름에서의 변동은 가스화 공정에서의 비-균일 상태(예를 들어, 토치의 기능불량, 가스 라인의 봉쇄, 또는 공급물 투입의 방해)의 결과로서 발생할 수 있다. 가스 흐름에서의 변동이 지속되는 경우, 시스템은 이러한 문제가 해결될때까지 정지될 수 있다.Fluctuations in gas flow can occur as a result of non-uniform conditions (eg, malfunction of the torch, blockage of the gas line, or disturbance of feed input) in the gasification process. If fluctuations in the gas flow persist, the system can be stopped until this problem is resolved.

가스화 공정 동안의 고탄소 공급물, 공기 및/또는 스팀 공정 첨가제의 첨가가 전환 화학에 영향을 미칠 수 있으므로, 생성 가스 조성물을 모니터하는 것이 요망된다. 본 발명의 한 구체예에서, 제어 서브시스템은 생성 가스의 조성을 모니터하기 위한 감지 소자를 포함한다. 생성 가스의 조성을 모니터하는 것은 예를 들어 가스 분석기에 의해 달성될 수 있다. 가스 분석기는 예를 들어 생성 가스의 수소, 일산화탄소 및/또는 이산화탄소 함량을 결정할 수 있다. 생성 가스의 화학 조성을 결정하는데 사용될 수 있는 한 방법은 가스 크로마토그래피(GC) 분석을 통하는 것이다. 이러한 분석의 샘플 지점은 시스템 전체에 걸쳐 위치될 수 있다. 한 구체예에서, 가스 조성은 가스의 적외선 스펙트럼을 측정하는 푸리에 변환 적외선(FTIR) 분석기를 이용하여 측정된다.Since addition of high carbon feed, air and / or steam process additives during the gasification process can affect the conversion chemistry, it is desirable to monitor the product gas composition. In one embodiment of the invention, the control subsystem comprises a sensing element for monitoring the composition of the product gas. Monitoring the composition of the product gas can be achieved, for example, by a gas analyzer. The gas analyzer can, for example, determine the hydrogen, carbon monoxide and / or carbon dioxide content of the product gas. One method that can be used to determine the chemical composition of the product gas is through gas chromatography (GC) analysis. Sample points of this analysis can be located throughout the system. In one embodiment, the gas composition is measured using a Fourier Transform Infrared (FTIR) analyzer that measures the infrared spectrum of the gas.

고온 가스 분석 장치가 존재하지만, 조성은 일반적으로 생성 가스가 냉각되고, 미립자 물질 및 기타 오염물질을 제거하는 조절 단계를 거친 후에 측정된다.Although hot gas analyzers exist, the composition is generally measured after the product gas is cooled and subjected to a control step to remove particulate matter and other contaminants.

생성 가스 조성은 가스화되는 공급물의 조성(예를 들어, MSW 대 HCF의 비), 뿐만 아니라 가스화 및 재구성 반응에 첨가되는 공기 및/또는 스팀 공정 첨가제의 양을 조절함으로써 제어될 수 있다. 따라서, 제어 서브시스템은 MSW 대 HCF의 비, 공급 스트림의 첨가 속도, 뿐만 아니라 변환기에 첨가되는 공기 및/또는 스팀 공정 첨가제의 양을 제어하는 수단을 제공한다.The product gas composition can be controlled by adjusting the composition of the gasified feed (eg, the ratio of MSW to HCF), as well as the amount of air and / or steam process additives added to the gasification and reconstitution reaction. Thus, the control subsystem provides a means for controlling the ratio of MSW to HCF, the rate of addition of the feed stream, as well as the amount of air and / or steam process additives added to the converter.

본 발명의 한 구체예에서, 제어 서브시스템은 가스화기 및/또는 재구성기로의 공기 투입의 속도 및/또는 양을 조정하기 위한 수단을 포함한다. 본 발명의 한 구체예에서, 제어 서브시스템은 재구성기로의 스팀 투입의 속도 및/또는 양을 조정하기 위한 수단을 포함한다.In one embodiment of the invention, the control subsystem comprises means for adjusting the speed and / or amount of air input to the gasifier and / or the reconstructor. In one embodiment of the invention, the control subsystem comprises means for adjusting the speed and / or amount of steam input to the reconstructor.

본 발명의 한 구체예에서, 제어 서브시스템은 요망되는 가스 조성을 제공하기 위해 고탄소 투입 또는 저탄소 투입에 요구되는 공정에 응하여 가스화기로의 고탄소 공급물(HCF) 투입의 첨가 속도를 조정하는 수단을 포함한다.In one embodiment of the invention, the control subsystem comprises means for adjusting the rate of addition of the high carbon feed (HCF) input to the gasifier in response to the process required for the high carbon input or the low carbon input to provide the desired gas composition. Include.

본 발명의 한 구체예에서, 제어 서브시스템은 가스화기로의 MSW의 첨가 속도를 조정하기 위한 수단을 포함한다. MSW 및 임의로 HCF 투입은 첨가되는 물질의 형태에 필요한 바에 따라 선택되고 적합된 다수의 가능한 투입 수단을 이용하여 가스화기로 첨가된다. 물질은 예를 들어 회전 스크류 또는 오거(auger) 메커니즘을 이용하여 연속적인 방식으로 첨가될 수 있다. 대안적으로, 물질은 예를 들어 필요한 비율로 물질을 첨가하는 푸셔 램(pusher ram)을 이용하여 불연속적인 방식으로 첨가될 수 있다.In one embodiment of the invention, the control subsystem comprises means for adjusting the rate of addition of the MSW to the gasifier. MSW and optionally HCF dosing are added to the gasifier using a number of possible dosing means selected and adapted as needed for the type of material to be added. The material may be added in a continuous manner, for example using a rotating screw or auger mechanism. Alternatively, the material may be added in a discontinuous manner, for example using a pusher ram to add the material in the required proportions.

한 구체예에서, 공급물 투입 속도는 드라이브 모터 가변 주파수 드라이브(VDF)를 통해 공급물 스크류 운반장치 속도를 조정함으로써 제어된다. 투입 속도는 가열된 교환-공기 투입의 가열 능력에 따라 필요에 따라 조정될 것이다.In one embodiment, the feed dosing speed is controlled by adjusting the feed screw carrier speed via a drive motor variable frequency drive (VDF). The dosing rate will be adjusted as needed according to the heating capacity of the heated exchange-air dosing.

시스템은 변환기 내의 안정적인 공정 조건을 유지시키기 위해 더미 높이(또는 수준)를 모니터하고 제어하기 위한 수단을 추가로 포함할 수 있다. 이는 변환기 내에서의 안정적인 더미 높이를 유지시키는 능력을 제공한다. 더미 높이를 조절하는 것은 낮은 수준에서 발생할 수 있는 교환-공기 주입으로부터의 물질의 유체화를 방지하고, 또한 높은 수준에서 발생할 수 있는 제한된 기류로부터 생성되는 더미를 통한 불량한 온도 분포를 방지한다. 안정적인 더미 높이를 유지시키는 것은 또한 일정한 변환기 체류 시간을 보장한다.The system may further comprise means for monitoring and controlling the pile height (or level) to maintain stable process conditions in the transducer. This provides the ability to maintain a stable dummy height in the transducer. Adjusting the pile height prevents fluidization of material from exchange-air injections that can occur at low levels, and also prevents poor temperature distribution through the pile resulting from limited airflow that can occur at high levels. Maintaining a stable dummy height also ensures a constant transducer residence time.

가스화기 내의 일련의 수준 스위치는 더미 깊이를 측정한다. 한 구체예에서, 수준 스위치는 변환기 내의 지점에서 고형 물질의 존재 또는 부재를 검출하는, 가스화기의 한면에 방출기 및 다른 한면에 수신기를 지니는 마이크로파 장치이다.A series of level switches in the gasifier measures pile depth. In one embodiment, the level switch is a microwave device having an emitter on one side of the gasifier and a receiver on the other side that detects the presence or absence of solid matter at a point in the transducer.

본 발명의 한 구체예에서, 가스화기의 다양한 영역을 통해 가스화되는 물질을 이동시키기 위한 측면 이동 유닛이 제공된다. 가스화기 내의 공급물의 양 및 위치는 측면 이동 유닛의 공급 속도 및 이동, 뿐만 아니라 가열된 교환-공기 투입량의 작용이다. 따라서, 이러한 구체예에서, 제어 서브시스템은 필요에 따라 가스화기의 다양한 영역을 통한 물질의 이동을 제어하는 수단을 포함한다.In one embodiment of the present invention, a lateral movement unit is provided for moving a gasified substance through various regions of the gasifier. The amount and location of the feed in the gasifier is a function of the feed rate and movement of the lateral movement unit, as well as the heated exchange-air input. Thus, in this embodiment, the control subsystem includes means for controlling the movement of material through the various regions of the gasifier as needed.

한 구체예에서, 측면 이동 유닛은 램이며, 공급물은 스트로크 길이 및 빈도에 의해 결정되는 속도로 가스화기의 다양한 영역을 통해 운반된다. 예를 들어, 제어 서브시스템은 제한 스위치, 또는 램 스트로크의 길이, 속도 및/또는 빈도를 제어하기 위한 컴퓨터에 의해 제어되는 가변 속도 모터 드라이브와 같은 왕복운동 제어의 기타 수단을 이용하여, 각각의 스트로크에 의해 이동되는 물질의 양이 제어될 수 있다.In one embodiment, the lateral movement unit is a ram and the feed is carried through various regions of the gasifier at a speed determined by stroke length and frequency. For example, the control subsystem utilizes each stroke using other means of reciprocating control, such as a limit switch or a computer controlled variable speed motor drive to control the length, speed and / or frequency of the ram stroke. The amount of material moved by can be controlled.

한 구체예에서, 측면 이동 유닛은 하나 이상의 스크류 운반장치를 포함하고, 가스화기를 통한 물질의 이동 속도는 드라이브 모터 가변 주파수 드라이브를 통해 운반장치 속도를 조정함으로써 제어된다.In one embodiment, the lateral movement unit comprises one or more screw conveyers, wherein the rate of movement of the material through the gasifier is controlled by adjusting the conveyer speed via a drive motor variable frequency drive.

본 발명의 한 구체예에서, 제어 서브시스템은 플라스마 열원의 전력, 및 임의로 위치를 조정하기 위한 수단을 포함한다. 예를 들어, 변환기의 가스 출구에서의 생성 가스의 온도가 너무 높은 경우, 제어 서브시스템은 플라스마 열원의 전력 등급을 감소시킬 수 있다.In one embodiment of the invention, the control subsystem comprises a power for the plasma heat source, and optionally means for adjusting the position. For example, if the temperature of the product gas at the gas outlet of the converter is too high, the control subsystem may reduce the power rating of the plasma heat source.

가스화 시스템의 이용/공정Use / Process of Gasification System

본 발명에 따른 시스템은 일반적으로 가열된 교환-공기의 가열 효과에 적용되는 변환기로 공급물을 통과시키는 단계를 포함하는 공급물의 가스화 공정을 이용하여 공급물을 가스화시킨다. 교환-공기에 의한 가열 후, 공급물은 건조되고, 건조된 공급물 내의 휘발성 성분은 휘발된다. 본 발명의 한 구체예에서, 가열된 교환-공기는 추가로 생성된 숯의 이의 가스성 성분으로의 완전한 전환을 가동시키고, 재 부산물을 남긴다. 건조, 휘발 및 연소 단계의 조합 생성물은 방출가스를 생성시키고, 이는 추가로 플라스마 열원으로부터의 열에 적용되어, 방출가스를 일산화탄소, 이산화탄소, 수소, 수증기(및 가스화 공정에서의 공기의 사용으로 인한 질소)를 포함하는 고온 가스 생성물로 전환시킨다. 스팀 및/또는 공기 공정 첨가제는 임의로 가스화 단계 및/또는 방출가스 전환 단계에서 첨가될 수 있다.The system according to the invention generally gasifies the feed using a gasification process of the feed comprising passing the feed through a converter adapted to the heating effect of the heated exchange-air. After heating with exchange-air, the feed is dried and the volatile components in the dried feed are volatilized. In one embodiment of the invention, the heated exchange-air further activates the complete conversion of the resulting char to its gaseous component and leaves ash by-products. The combination product of the drying, volatilization and combustion stages produces emissions, which are further applied to the heat from the plasma heat source, which releases the emissions to carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen, water vapor (and nitrogen due to the use of air in the gasification process). Convert to a hot gas product comprising a. Steam and / or air process additives may optionally be added in the gasification step and / or in the offgas conversion step.

본 발명의 한 구체예에서, 공정은 부산물을 제 2의 플라스마 열원에 의한 가열에 적용시켜 슬래그 생성물을 형성시키는 단계를 추가로 포함한다.In one embodiment of the invention, the process further comprises subjecting the byproduct to heating by a second plasma heat source to form a slag product.

본 발명의 공정은 열 교환기를 통해 고온 가스 생성물을 통과시키는 단계, 고온 생성 가스로부터 공기로 열을 전달하여 가열된 교환-공기 및 냉각된 생성 가스를 생성시키는 단계, 및 탄소 함유 공급물의 가스화에서 가열된 교환-공기를 이용하는 단계를 추가로 포함한다.The process of the present invention comprises passing a hot gas product through a heat exchanger, transferring heat from the hot product gas to air to produce heated exchange-air and cooled product gas, and heating in gasification of the carbon-containing feed. Using the exchange-air that has been adapted.

본 발명의 공정은 냉각된 가스 생성물을 제 2의 열 교환기로 통과시키는 단계, 제 1의 냉각 가스로부터 물로 열을 전달하여 추가로 냉각된 가스 및 스팀을 생성시키는 단계를 추가로 포함한다.The process of the present invention further includes passing the cooled gas product to a second heat exchanger, transferring heat from the first cooling gas to water to produce further cooled gas and steam.

본 발명의 공정은 가스화 공정을 가동시키기 위한 열을 생성하고, 회전 기계를 가동시키고, 플라스마 열원의 전력을 공급하기 위해 소모되어야 하는 전기의 양을 차감시킴으로써 알짜 전환 효율을 최대화시킨다. 전기를 발생시키는 목적을 지니는 적용을 위해, 효율은 (예를 들어 들어빈에 전력을 공급하거나 연료 전지 기술에서) 전체 가스화 공정에 의해 소모된 에너지와 생성 가스를 이용하여 발생된 에너지의 양을 비교함으로써 측정되고, 스팀 터빈에 전력을 공급하기 위한 스팀을 발생시키는 감지가능한 열의 회수를 통해 측정된다.The process of the present invention maximizes net conversion efficiency by generating heat to run the gasification process, running the rotary machine, and subtracting the amount of electricity that must be consumed to power the plasma heat source. For applications aimed at generating electricity, efficiency compares the amount of energy generated by using the product gas with the energy consumed by the entire gasification process (eg in powering a bin or in fuel cell technology). It is measured by means of recoverable heat recovery that generates steam for powering the steam turbine.

가스화 공정은 공급물 투입 속도중 하나 이상, 교환-공기 유속, 생성 가스 유속, 스팀 공정 첨가제 투입 속도 및 유속/압력에서의 변화에 기초하여 플라스마 열원에 공급되는 전력의 양, 및 생성 가스의 온도 및/또는 조성중 하나 이상을 조정하는 피드백 제어 단계를 추가로 포함할 수 있다. 따라서, 피드백 제어 단계는 합성 가스의 유속, 온도 및/또는 조성이 허용가능한 범위 내에서 유지되는 것을 가능케 한다.The gasification process includes the amount of power supplied to the plasma heat source based on one or more of the feed dosing rate, exchange-air flow rate, product gas flow rate, steam process additive input rate, and flow rate / pressure, and the temperature of the product gas and And / or a feedback control step of adjusting one or more of the compositions. Thus, the feedback control step enables the flow rate, temperature and / or composition of the synthesis gas to be maintained within an acceptable range.

본 발명의 한 구체예에서, 공정은 변환기에 첨가하기 전에 탄소 함유 공급물을 예비 가열하는 단계를 추가로 포함한다.In one embodiment of the invention, the process further comprises preheating the carbon containing feed prior to adding to the converter.

한 구체예에서, 본 발명에 따른 가스화 공정은 공급물을 가스화시키기에 적합한 온도로 가스화기를 가열시키기 위한 교환-가스의 용도를 이용한다. 시스템의 개시 단계에서 통상적으로 이용되는 또 다른 구체예에서, 공기는 시스템으로 공급되고, 이에 따라 이는 플라스마 열 또는 가스화 공정에서의 기타 단계로부터 회수된 열을 이용하여 가열되어 고온 개시 가스를 생성시킬 수 있고, 이후 이는 가스-대-공기 열 교환기로 진입하여 가열된 교환-공기를 발생시킨다. 교환-공기는 가스화기를 가열시키기 위해 교환-공기 입구로 이동되고, 전체 공정은 화석 연료의 사용 없이 가동될 수 있다.In one embodiment, the gasification process according to the present invention utilizes the use of exchange-gas for heating the gasifier to a temperature suitable for gasifying the feed. In another embodiment conventionally used in the initiation phase of the system, air is supplied to the system, which can thus be heated using heat recovered from plasma heat or other steps in the gasification process to produce a hot initiation gas. Which then enters the gas-to-air heat exchanger to generate heated exchange-air. Exchange-air is moved to the exchange-air inlet to heat the gasifier, and the entire process can be run without the use of fossil fuels.

도 11A 내지 11I는 본 발명에 따른 열의 재순환을 위한 다양한 옵션을 도시한다.11A-11I illustrate various options for recycling heat in accordance with the present invention.

도 11A는 본 발명의 한 구체예를 기술하는 공정 흐름도이며, 여기서 고온 생성 가스(5020A)는 변환기(1000A) 내의 탄소 함유 공급물을 가스화시킴으로써 생성된다. 고온 생성 가스(5020A)는 열 교환기(5100A)를 통해 통과되며, 열은 고온 생성 가스(5020A)로부터, 가열된 교환-공기(5015A) 및 냉각된 생성 가스(5025A)를 생성시키기 위해 공기 송풍기(5012A)에 의해 열 교환기를 통해 송풍된 공기(5010A)로 전달된다. 이후, 가열된 교환-공기(5015A)는 다시 변환기(1000A)로 통과되어, 가스화 공정을 가동시킨다. 이후, 냉각된 생성 가스(5025A)는 가스 조절 시스템(6000A) 통해 통과되기 전에 건식 켄치 단계(6111A)에 의해 추가로 냉각된다. 냉각 및 세척 후의 생성 가스는 이후 가스 엔진(5060A)에서 연소되고, 고온 연소 가스(5061A)가 대기로 배기된다.11A is a process flow diagram describing one embodiment of the present invention, wherein hot product gas 5020A is generated by gasifying a carbon-containing feed in converter 1000A. The hot product gas 5020A is passed through a heat exchanger 5100A, and heat is passed from the hot product gas 5020A to produce heated exchange-air 5015A and cooled product gas 5025A. 5012A) to the blown air 5010A through the heat exchanger. The heated exchange-air 5015A is then passed back to converter 1000A to start the gasification process. Thereafter, the cooled product gas 5025A is further cooled by a dry quench step 6111A before passing through the gas conditioning system 6000A. The generated gas after cooling and washing is then burned in the gas engine 5060A, and the hot combustion gas 5051A is exhausted to the atmosphere.

도 11B는 본 발명의 한 구체예를 기술하는 공정 흐름도이며, 여기서 고온 생성 가스(5020B)는 변환기(1000B) 내의 탄소 함유 공급물을 가스화시킴으로써 생성된다. 고온 생성 가스는 열 교환기(5100B)를 통해 통과되며, 열은 고온 생성 가스(5020B)로부터, 가열된 교환-공기(5015B) 및 냉각된 생성 가스(5023B)를 생성시키기 위해 공기 송풍기(5012B)에 의해 열 교환기를 통해 송풍된 공기(5010B)로 전달된다. 이후, 가열된 교환-공기(5015B)는 다시 변환기(1000B)로 통과되어, 가스화 공정을 가동시킨다. 가스 조절 시스템(6000B)를 통해 통과되기 전에 열 회수 스팀 발생기(5300B)를 통해 생성 가스를 통과시킴으로써 냉각된 생성 가스(5023B)로부터 추가의 열이 회수된다. 추가 열은 물(5030B)로 전달되어, 스팀(5035B)을 생성시킨다. 냉각 및 세척 후, 생성 가스는 이후 가스 엔진(5060B)에서 연소되고, 고온 연소 가스(5061B)가 대기로 배기된다.FIG. 11B is a process flow diagram describing one embodiment of the present invention, wherein hot product gas 5020B is generated by gasifying a carbon containing feed in converter 1000B. The hot product gas is passed through heat exchanger 5100B, and heat is passed from the hot product gas 5020B to the air blower 5012B to produce heated exchange-air 5015B and cooled product gas 5023B. By air to the blown air 5010B. The heated exchange-air 5015B is then passed back to converter 1000B to start the gasification process. Additional heat is recovered from the cooled product gas 5023B by passing the product gas through a heat recovery steam generator 5300B before passing through the gas conditioning system 6000B. Additional heat is transferred to water 5030B, producing steam 5035B. After cooling and washing, the product gas is then combusted in gas engine 5060B and hot combustion gas 5051B is exhausted to the atmosphere.

도 11C는 도 11B의 구체예를 기술하는 공정 흐름도이며, 가스 엔진으로부터의 고온 연소 가스(5061B)는 제 2의 열 회수 스팀 발생기(5300C)를 통해 통과되고, 고온 연소 가스로부터의 열은 물(5030C)로 전달되어 스팀(5030C)을 발생시킨다.FIG. 11C is a process flow diagram describing the embodiment of FIG. 11B wherein hot combustion gas 5051B from a gas engine is passed through a second heat recovery steam generator 5300C, and heat from the hot combustion gas is reduced to water ( 5030C) to generate steam 5030C.

도 11D는 도 11B의 구체예를 기술하는 공정 흐름도이며, 열 회수 스팀 발생기(5300B)에서 발생된 스팀(5035B)이 전기를 발생시키는 스팀 터빈(5065D)에 전력을 공급하기 위해 사용된다.FIG. 11D is a process flow diagram describing the embodiment of FIG. 11B in which steam 5035B generated in heat recovery steam generator 5300B is used to power a steam turbine 5065D that generates electricity.

도 11E는 도 11C의 구체예를 기술하는 공정 흐름도이며, 열 회수 스팀 발생기(5300B 및 5300C)에서 발생된 스팀(5035B 및 5035C)은 전기를 발생시키는 스팀 터빈(5065E)에 전력을 공급하기 위해 조합되고 사용된다.FIG. 11E is a process flow diagram describing the embodiment of FIG. 11C, wherein steams 5035B and 5035C generated in heat recovery steam generators 5300B and 5300C are combined to power a steam turbine 5065E that generates electricity. And is used.

도 11F는 도 11B의 구체예를 기술하는 공정 흐름도이며, 가열된 교환-공기(5015B)는 또한, 가스화를 위해 변환기(1000B)로 공급되기 전에, 공급물(5088F)을 예비 건조시키기 위해 공급물 제어기(5067F)로 통과된다.FIG. 11F is a process flow diagram describing the embodiment of FIG. 11B wherein the heated exchange-air 5015B is also fed to predry the feed 5088F before being fed to the converter 1000B for gasification. Passed to controller 5067F.

도 11G는 도 11B의 구체예를 기술하는 공정 흐름도이며, 열 회수 스팀 발생기(5300B)에서 발생된 스팀(5035B)이 공급물 제어기(5067G)를 간접적으로 가열하기 위해 사용되며, 이에 의해 가스화를 위한 변환기(1000B)로 공급되기 전에 공급물(5088G)이 예비 건조된다.FIG. 11G is a process flow diagram describing the embodiment of FIG. 11B wherein steam 5035B generated in the heat recovery steam generator 5300B is used to indirectly heat the feed controller 5067G and thereby for gasification. Feed 5088G is pre-dried before being fed to converter 1000B.

도 11H는 본 발명의 한 구체예를 기술하는 공정 흐름도이며, 고온 생성 가스(5020H)는 변환기(1000H) 내의 탄소 함유 공급물을 가스화시킴으로써 생성된다. 고온 생성 가스(5020H)는 열 교환기(5100H)를 통해 통과되고, 열은 고온 생성 가스(5020H)로부터, 가열된 교환-공기(5015H) 및 냉각된 생성 가스(5025H)를 생성시키기 위해 공기 송풍기(5012H)에 의해 열 교환기를 통해 송풍된 공기로 전달된다. 이후, 가열된 교환-공기(5015H)는 다시 변환기(1000H)로 통과되어, 가스화 공정을 가동시킨다. 이후, 냉각된 생성 가스는 가스 조절 시스템을 통해 통과된다. 냉각 및 세척 후, 생성 가스는 이후 가스 엔진(5060H)에서 연소되고, 고온 연소 가스(5061H)가 대기로 배기된다. 이러한 구체예는 고형 잔여물 조절 단계를 포함하고, 여기서 고형 잔여물 제어기(4020H)에서 생성된 고온 가스는 또한 열 교환기(5105H)를 통해 통과되고, 고온 가스로부터의 열은 열 교환기(5105H)를 통해 송풍되는 공기(5110H)으로 전달되어 제 2의 가열된 공기 생성물(5115H)을 생성시킨다. 제 2의 가열된 공기 생성물(5115H)은 이후 공급물 제어기(5067H)를 간접적으로 가열시키기 위해 사용되고, 이에 의해 가스화를 위한 변환기(1000H)로 공급되기 전에 공급물(5088H)이 예비 건조된다.FIG. 11H is a process flow diagram describing one embodiment of the present invention, wherein hot product gas 5020H is generated by gasifying a carbon containing feed in converter 1000H. The hot product gas 5020H is passed through a heat exchanger 5100H, and heat passes from the hot product gas 5020H to an air blower (5015H) to produce heated exchange-air 5015H and cooled product gas 5025H. 5012H) to the blown air through the heat exchanger. The heated exchange-air 5015H is then passed back to converter 1000H to start the gasification process. The cooled product gas is then passed through a gas conditioning system. After cooling and washing, the product gas is then combusted in gas engine 5060H, and hot combustion gas 5051H is exhausted to the atmosphere. This embodiment includes a solid residue control step, where the hot gas produced at the solid residue controller 4020H is also passed through the heat exchanger 5105H, and heat from the hot gas is passed through the heat exchanger 5105H. It is delivered to air 5210H that is blown through to produce a second heated air product 5115H. Second heated air product 5115H is then used to indirectly heat feed controller 5067H, whereby feed 5088H is pre-dried before being fed to converter 1000H for gasification.

도 11I는 본 발명의 한 구체예를 기술하는 공정 흐름도이며, 고온 생성 가스(5020I)는 변환기(1000I) 내의 탄소 함유 공급물을 가스화시킴으로써 생성된다. 고온 생성 가스(5020I)는 열 교환기(5100I)를 통해 통과되고, 열은 고온 생성 가스(5020I)로부터, 가열된 교환-공기(5015I) 및 냉각된 생성 가스(5025I)를 생성시키기 위해 공기 송풍기(5012I)에 의해 열 교환기를 통해 송풍된 공기로 전달된다. 이후, 가열된 교환-공기(5015I)는 다시 변환기(1000I)로 통과되어, 가스화 공정을 가동시킨다. 이후, 냉각된 생성 가스(5025I)는 가스 조절 시스템(6000I)을 통해 통과되고, 가스 생성물(7000I)을 저장하고 균질화시키기 위한 시스템으로 통과된다. 이후, 생성 가스(5125I)의 일부는 가스 엔진(5060I)에서 연소되고, 고온 연소 가스(5061I)가 대기로 배기되는 반면, 생성 가스(5125I)의 또 다른 일부는 가스 버너(5067I)에서 연소되어 또 다른 가스화 시스템의 변환기(1005I)를 예비 가열시키기 위한 열을 생성시킨다.11I is a process flow diagram describing one embodiment of the present invention, wherein hot product gas 5020I is generated by gasifying a carbon containing feed in converter 1000I. The hot product gas 5020I is passed through a heat exchanger 5100I, and heat passes from the hot product gas 5020I, to produce heated exchange-air 5015I and cooled product gas 5025I. 5012I) to the blown air through the heat exchanger. The heated exchange-air 5015I is then passed back to converter 1000I to start the gasification process. The cooled product gas 5025I is then passed through gas conditioning system 6000I and into a system for storing and homogenizing gaseous product 7000I. Subsequently, a portion of the product gas 5125I is combusted in the gas engine 5060I and the hot combustion gas 5051I is exhausted to the atmosphere, while another part of the product gas 5125I is combusted in the gas burner 5067I. Generates heat to preheat the converter 1005I of another gasification system.

본 발명은 이제 특정한 예를 참조로 하여 기술될 것이다. 하기의 실시예는 본 발명의 구체예를 기술하기 위한 것이며, 본 발명을 어떤 방식으로든 제한하고자 함이 아님이 이해될 것이다.The invention will now be described with reference to specific examples. It is to be understood that the following examples are intended to illustrate embodiments of the invention and are not intended to limit the invention in any way.

일반적으로, 본 발명의 시스템은 가스화 반응이 발생하도록 하기에 충분한 열에 공급물이 적용되는 변환기로 교환-공기가 공급됨으로써 이용된다.In general, the system of the present invention is used by supplying exchange-air to a converter in which the feed is applied to sufficient heat to cause the gasification reaction to occur.

도 12 및 13에 도시된 예시적 구체예에서, 가스화기(2100 및 2200) 각각은 3개 층의 수준 또는 단계를 지니는 계단 모양의 층을 지닌다. 임의로, 각각의 층 수준은 약 5 내지 약 10°로 경사진다. 단계-층 가스화기에서, 개별적 단계(층 수준)은 가스화 공정의 각각의 건조, 휘발 및 숯-대-재 전환 단계에 적절한 조건을 제공하며, 이에 의해 가스화 공정의 최적화가 이루어진다.In the exemplary embodiment shown in FIGS. 12 and 13, each of the gasifiers 2100 and 2200 has a staircase layer with three levels or stages. Optionally, each layer level is inclined from about 5 to about 10 degrees. In a stage-bed gasifier, individual stages (layer level) provide suitable conditions for each drying, volatilization, and char-to-reconversion stage of the gasification process, thereby optimizing the gasification process.

이러한 예시적 가스화기의 각각에서, 공급물은 첫번째 단계로 공급되고, 여기서 약간의 휘발 및 숯-대-재 전환과 함께 주요 공정이 건조 공정이 되도록 하는 조건이 제공된다. 이러한 단계의 정상 온도 범위(물질 더미의 바닥에서 측정됨)는 300 내지 900℃이다.In each of these exemplary gasifiers, the feed is fed to the first stage, where conditions are provided along with some volatilization and char-to-reconversion to make the main process dry. The normal temperature range of this stage (measured at the bottom of the pile of materials) is 300 to 900 ° C.

이후, 건조된 공급물이 제 2의 단계로 이동되고, 여기서 작은 규모(나머지)의 건조 작업뿐만 아니라 약간의 숯-대-재 전환과 함께 주요 공정이 숯을 형성시키는 건조된 공급물의 휘발이 되도록 하는 조건이 제공된다. 이러한 단계의 정상 온 도 범위는 400 내지 950℃이다.The dried feed is then moved to a second stage, where the main process, with a small scale (rest) drying operation as well as some char-to-reconversion, causes the volatilization of the dried feed to form char. Conditions are provided. The normal temperature range of this step is 400 to 950 ° C.

이후, 숯은 제 3의 단계로 이동되고, 여기서 보다 적은 양(나머지)의 휘발과 함께 주요 공정이 숯-대-재 전환이 되도록 하는 조건이 제공된다. 정상 온도 범위는 600 내지 1000℃이다.The char is then moved to a third stage where conditions are provided such that the main process is char-to-reconversion with less volatilization (rest). The normal temperature range is 600 to 1000 ° C.

단계에 걸친 이동은 측면 이동 유닛에 의해 촉진되며, 각각의 단계는 임의로 독립적으로 제어되는 측면 이동 유닛에 의해 제공된다.Movement over the steps is facilitated by the lateral moving units, each step being provided by a lateral moving unit which is optionally controlled independently.

도 12에 도시된 가스화기의 구체예에서, 가스화기(2100)는 공급물 투입구(2104), 가스 출구(2106) 및 고형 잔여물 출구(2108)을 지니는, 내화물로 라이닝된 수평으로 배향된 가스화 챔버(2102)를 포함한다. 가스화 챔버(2102)는 다수의 층 수준(2112, 2114 및 2116)을 지니는 계단화된 층을 지닌다. 각각의 층 수준은 교환-공기의 첨가를 가능케 하는 층 수준에 인접한 측벽에 위치된 일련의 교환-공기 입구(2126)를 지닌다. 교환-공기의 투입은 반응 물질의 가스화를 촉진시키도록 조절된다.In the embodiment of the gasifier shown in FIG. 12, the gasifier 2100 has a refractory lined horizontally oriented gasification with a feed inlet 2104, a gas outlet 2106, and a solid residue outlet 2108. Chamber 2102. Gasification chamber 2102 has a stepped layer with multiple floor levels 2112, 2114 and 2116. Each layer level has a series of exchange-air inlets 2126 located on the sidewall adjacent to the layer level to allow addition of exchange-air. The input of exchange-air is adjusted to promote gasification of the reactants.

도 13에 도시된 가스화기의 구체예에서, 가스화기(2200)는 공급물 투입구(2204), 가스 출구(2206) 및 고형 잔여물 출구(2208)를 지니는, 내화물로 라이닝된 수평으로 배향된 가스화 챔버(2202)를 포함한다. 가스화 챔버(2202)는 다수의 층 수준(2212, 2214 및 2216)을 지니는 계단화된 층을 지닌다.In the embodiment of the gasifier shown in FIG. 13, the gasifier 2200 has a refractory lined horizontally oriented gasification with a feed inlet 2204, a gas outlet 2206, and a solid residue outlet 2208. Chamber 2202. Gasification chamber 2202 has a stepped layer with multiple floor levels 2212, 2214, and 2216.

각각의 수준 또는 단계는 가열된 공기가 도입될 수 있는 천공된 층을 지닌다. 각각의 수준 또는 단계를 위한 공기 공급은 독립적으로 제어가능하다. 천공된 층(2270)을 통한 독립적인 공기 공급 및 분포는 각각의 단계에서 층을 형성하는 별개의 공기 박스(2272, 2274 및 2276)에 의해 달성된다.Each level or step has a perforated layer into which heated air can be introduced. The air supply for each level or stage is independently controllable. Independent air supply and distribution through the perforated layer 2270 is achieved by separate air boxes 2272, 2274 and 2276 forming layers in each step.

대표적인 공기 박스는 도 14에 예시되어 있으며, 이는 공기 박스의 천공된 상부 플레이트(2302)뿐만 아니라 교환-공기 도관 시스템으로의 연결을 위한 연결 플랜지(2280)를 명백하게 나타낸다.An exemplary air box is illustrated in FIG. 14, which clearly shows the perforated top plate 2302 of the air box as well as the connecting flange 2280 for connection to the exchange-air conduit system.

이후, 가스화기에서 형성된 방출가스는 플라스마 열원 및 임의로 스팀 및 추가 가열된 교환-공기를 지니는 재구성 챔버에서 추가로 처리된다. 이러한 첨가제는 임의로 규정된 조성을 지닌 생성 가스의 형성을 보장하기 위한 재구성 단계로 첨가된다. 재구성 단계 동안의 온도는 오염 생성물을 최소화시키면서, 규정된 가스 생성물로의 완전한 전환을 보장하기에 적절한 수준에서 반응을 유지시키기에 충분히 높은 온도 범위에서 유지된다. 예시적 구체예에서, 재구성 단계의 온도 범위는 약 900℃ 내지 약 1300℃이다.The offgas formed in the gasifier is then further processed in a reconstitution chamber with a plasma heat source and optionally steam and further heated exchange-air. These additives are added in a reconstitution step to ensure the formation of product gases, optionally having a defined composition. The temperature during the reconstitution step is maintained at a temperature range high enough to maintain the reaction at an appropriate level to ensure complete conversion to the defined gas product while minimizing contaminant products. In an exemplary embodiment, the temperature range of the reconstitution step is about 900 ° C to about 1300 ° C.

재구성 단계 후, 생성 가스의 온도가 너무 높은 경우, 생성 가스의 배출 온도를 감소시키기 위해 임의로 스팀이 첨가된다. 생성 가스는 약 900℃ 내지 약 1100℃의 온도로 플라스마 재구성 구역에서 배출된다. 예시적 구체예에서, 생성 가스 배출 온도는 약 1000℃ +/- 100℃이다. 고온 생성 가스의 유속은 약 6000 Nm3/hr 내지 약 9500 Nm3/hr, 통상적으로 약 7950 Nm3/hr이다. 이후, 고온 생성 가스는 가스-대-공기 열 교환기로 통과된다.After the reconstitution step, if the temperature of the product gas is too high, steam is optionally added to reduce the exhaust temperature of the product gas. The product gas exits the plasma reconstruction zone at a temperature of about 900 ° C to about 1100 ° C. In an exemplary embodiment, the product gas exhaust temperature is about 1000 ° C +/- 100 ° C. The flow rate of the hot product gas is from about 6000 Nm 3 / hr to about 9500 Nm 3 / hr, typically about 7950 Nm 3 / hr. The hot product gas is then passed to a gas-to-air heat exchanger.

본 실시예에서, 공기는 주위 온도, 즉 약 -30 내지 약 40℃에서 가스-대-공기 열 교환기에 진입한다. 공기는 공기 송풍기를 이용하여 시스템을 통해 순환하 며, 약 1000 Nm3/hr 내지 5150 Nm3/hr, 통상적으로 약 4300 Nm3/hr의 속도로 가스-대-공기 열 교환기로 진입한다.In this embodiment, the air enters the gas-to-air heat exchanger at ambient temperature, ie from about −30 to about 40 ° C. Air circulates through the system using an air blower and enters the gas-to-air heat exchanger at a rate of about 1000 Nm 3 / hr to 5150 Nm 3 / hr, typically about 4300 Nm 3 / hr.

본 실시예에서, 공기는 약 500℃ 내지 약 625℃의 온도를 지니는 교환-공기를 생성시키는 열 교환기에서 가열된다. 예시적 구체예에서, 교환-공기 온도는 약 600℃이다. 고온 생성 가스는 차례로 약 500℃ 내지 약 800℃의 온도로 냉각된다. 예시적 구체예에서, 생성 가스 온도는 약 740℃이다. 가열된 교환-공기는 교환-공기 입구를 통해 가스화기로 통과되어, 상기 논의된 바와 같이 공급물을 가스화시킨다.In this embodiment, the air is heated in a heat exchanger that produces exchange-air having a temperature of about 500 ° C to about 625 ° C. In an exemplary embodiment, the exchange-air temperature is about 600 ° C. The hot product gas is in turn cooled to a temperature of about 500 ° C to about 800 ° C. In an exemplary embodiment, the product gas temperature is about 740 ° C. The heated exchange-air is passed through the exchange-air inlet to the gasifier to gasify the feed as discussed above.

예시적 구체예의 가스-대-공기 열 교환기는 생성 가스에 고수준의 미립자를 로딩시키도록 특별히 고안된 쉘-튜브형 열 교환기이고, 여기서 생성 가스는 튜브 측면에서 유동하고, 공기는 쉘 측면에서 역류로 흐른다.The gas-to-air heat exchanger of an exemplary embodiment is a shell-tube heat exchanger specially designed to load high levels of particulates into the product gas, where the product gas flows on the tube side and air flows countercurrently on the shell side.

예시적 구체예에서, 냉각된 생성 가스는 건식 켄치 단계를 이용하여 추가로 냉각되어 생성 가스로부터 과량의 열이 제거되고, 이에 의해 이후의 여과 및 조절 단계에 필요한 냉각된 생성 가스를 발생시킨다. 이후, 냉각된 생성 가스는 가스 조절 단계를 통해 추가로 통과되어 산성 가스, 중금속, 미립자 물질 및 기타 오염물질이 제거된다.In an exemplary embodiment, the cooled product gas is further cooled using a dry quench step to remove excess heat from the product gas, thereby generating the cooled product gas required for subsequent filtration and conditioning steps. The cooled product gas is then further passed through a gas conditioning step to remove acid gases, heavy metals, particulate matter and other contaminants.

가스화 공정의 잔여물 부산물은 전용 플라스마 열원으로 용해되어 잔여물 조절 챔버에서 추가로 제어된다. 잔여물 조절 단계의 생성물은 비활성 슬래그 물질 및 고온의 가스이다.Residue by-products of the gasification process are dissolved into a dedicated plasma heat source and further controlled in the residue control chamber. The product of the residue control step is an inert slag material and a hot gas.

본 발명은 특정한 구체예를 참조로 하여 기술되었으나, 하기에 첨부된 청구의 범위에 기술된 본 발명의 사상 및 범위를 벗어남이 없이 다양한 변형이 있을 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다.While the invention has been described with reference to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the appended claims.

본 명세서에 언급된 공개된 특허 출원을 포함하는 모든 특허, 간행물, 및 데이터베이스 목록의 기재는, 각각의 상기 개별적 특허, 간행물 및 데이터베이스 목록이 참조로서 통합되는 것으로 특별하고 개별적으로 지정된 것과 동일한 범위로, 전체 내용이 참조로서 특별히 포함된다.The descriptions of all patents, publications, and database listings, including published patent applications referred to herein, are to the same extent as each and each individual patent, publication, and database listing are specifically and individually designated as being incorporated by reference. The entire contents are specifically incorporated by reference.

Claims (10)

고온 가스로부터 회수된 열을 탄소 함유 공급물 가스화기로 재순환시키는 시스템으로서,A system for recycling heat recovered from a hot gas to a carbon-containing feed gasifier, 고온 가스를 가스-대-유체 열 교환기로 전달하는 수단으로서, 고온 가스로부터의 열이 유체로 전달되어 가열된 유체 및 냉각된 가스를 생성시키는 수단;Means for delivering hot gas to a gas-to-fluid heat exchanger, the means for transferring heat from the hot gas into the fluid to produce heated fluid and cooled gas; 가열된 유체를 가스화기로 전달하는 수단; 및Means for delivering the heated fluid to the gasifier; And 상기 시스템의 작동 파라미터를 모니터하는 감지 소자, 및 가스화 공정을 최적화시키도록 상기 시스템 내에서의 작동 조건을 조정하는 반응 소자를 포함하는 제어 시스템을 포함하며,A control system comprising a sensing element for monitoring operating parameters of the system and a reactive element for adjusting operating conditions within the system to optimize the gasification process, 상기 반응 소자는 감지 소자로부터 수득된 데이터에 따라 상기 시스템 내의 작동 조건을 조정하여, 공정의 에너지 소모는 최소화하면서 에너지 생성은 최대화시킴으로써 가스화 공정의 효율을 최적화시키는, 고온 가스로부터 회수된 열을 탄소 함유 공급물 가스화기로 재순환시키는 시스템.The reaction element adjusts the operating conditions in the system according to the data obtained from the sensing element to contain carbon recovered from the hot gas, optimizing the efficiency of the gasification process by maximizing energy generation while minimizing the energy consumption of the process. A system for recycling to a feed gasifier. 제 1항에 있어서, 고온 가스가 탄소 함유 공급물 가스화 공정 중에 생성된 가스인 시스템.The system of claim 1, wherein the hot gas is a gas generated during the carbon containing feed gasification process. 제 2항에 있어서, 유체가 공기, 물, 오일, 질소 또는 이산화탄소인 시스템.The system of claim 2 wherein the fluid is air, water, oil, nitrogen or carbon dioxide. 제 3항에 있어서, 유체가 공기이며, 가스-대-유체 열 교환기가 가스-대-공기 열 교환기인 시스템.4. The system of claim 3, wherein the fluid is air and the gas-to-fluid heat exchanger is a gas-to-air heat exchanger. 제 3항에 있어서, 유체가 물이고, 가스-대-유체 열 교환기가 열 회수 스팀 발생기인 시스템.4. The system of claim 3, wherein the fluid is water and the gas-to-fluid heat exchanger is a heat recovery steam generator. 고온 가스로부터 회수된 열을 탄소 함유 공급물 가스화기로 재순환시키는 시스템으로서,A system for recycling heat recovered from a hot gas to a carbon-containing feed gasifier, 고온 가스를 가스-대-공기 열 교환기로 전달하는 수단으로서, 고온 가스로부터의 열이 공기로 전달되어 가열된 공기 및 냉각된 가스를 생성시키는 수단; 및Means for delivering hot gas to a gas-to-air heat exchanger, the means for transferring heat from the hot gas to air to produce heated air and cooled gas; And 가열된 공기를 가스화기로 전달하는 수단을 포함하는, 고온 가스로부터 회수된 열을 탄소 함유 공급물 가스화기로 재순환시키는 시스템.A system for recycling heat recovered from the hot gas to a carbon-containing feed gasifier comprising means for delivering heated air to the gasifier. 제 6항에 있어서, 고온 가스가 탄소 함유 공급물 가스화 공정 중에 가스화기에서 생성된 가스인 시스템.The system of claim 6, wherein the hot gas is a gas produced in a gasifier during the carbon containing feed gasification process. 제 6항에 있어서, 고온 가스를 가스-대-공기 열 교환기로 전달하는 수단이 가스화기 상의 고온 가스 출구와 가스-대-공기 열 교환기 상의 고온 가스 입구 사이에서 유체 소통을 제공하는 고온 가스 도관 시스템을 포함하며, 가열된 공기를 가스화기로 전달하는 수단이 가스-대-공기 열 교환기 상의 공기 출구와 가스화기 상의 공기 입구 사이에서 유체 소통을 제공하는 공기 도관 시스템을 포함하며, 상기 고온 가스는 가스화기로부터 고온 가스 도관을 통해 가스-대-공기 열 교환기로 전달되고, 상기 가열된 공기는 가스-대-공기 열 교환기로부터 공기 도관 시스템을 통해 가스화기의 공기 입구로 전달되는 시스템.7. The hot gas conduit system of claim 6, wherein the means for delivering hot gas to the gas-to-air heat exchanger provides fluid communication between the hot gas outlet on the gasifier and the hot gas inlet on the gas-to-air heat exchanger. Wherein the means for delivering the heated air to the gasifier comprises an air conduit system providing fluid communication between an air outlet on the gasifier and an air outlet on a gas-to-air heat exchanger, the hot gas being a gasifier And from the gas-to-air heat exchanger through the hot gas conduit, the heated air from the gas-to-air heat exchanger to the air inlet of the gasifier through the air conduit system. 가스화 공정에 의해 생산된 고온 가스로부터의 감지가능한 열을, 냉각된 생성 가스 출구와 소통되는 고온 생성 가스 입구 및 가열된 유체 출구와 소통되는 냉각 유체 입구를 포함하는 가스-대-유체 열 교환기를 사용하여 가스화 공정으로 다시 재순환시킴으로써 탄소 함유 공급물의 가스화 공정의 효율을 개선시키는 방법으로서,Detectable heat from the hot gas produced by the gasification process uses a gas-to-fluid heat exchanger comprising a hot product gas inlet in communication with the cooled product gas outlet and a cooling fluid inlet in communication with the heated fluid outlet. A method of improving the efficiency of the gasification process of a carbon-containing feedstock by recycling it back to the gasification process, 고온 생성 가스를 고온 생성 가스 입구를 통해 가스-대-유체 열 교환기로 이동시키는 단계; Moving the hot product gas through a hot product gas inlet to a gas-to-fluid heat exchanger; 냉각 유체를 냉각 유체 입구를 통해 가스-대-유체 열 교환기로 이동시키는 단계; Moving the cooling fluid through the cooling fluid inlet to a gas-to-fluid heat exchanger; 고온 생성 가스로부터의 열을 가스-대-유체 열 교환기를 통해 냉각 유체로 전달시켜, 냉각된 생성 가스 출구를 통해 열 교환기를 빠져나오는 냉각된 생성 가스, 및 가열된 유체 출구를 통해 열 교환기를 빠져나오는 가열된 유체를 생성시키는 단계; 및 Heat from the hot product gas is transferred to the cooling fluid through a gas-to-fluid heat exchanger to exit the cooled product gas exiting the heat exchanger through the cooled product gas outlet, and the heat exchanger through the heated fluid outlet. Generating an exiting heated fluid; And 가열된 유체를 이용하여 탄소 함유 공급물의 가스화 공정을 위한 열을 제공하는 단계를 포함하는 방법.Providing heat for the gasification process of the carbon containing feed using the heated fluid. 제 9항에 있어서, 유체가 공기이고, 가스-대-유체 열 교환기가 가스-대-공기 열 교환기인 방법.10. The method of claim 9, wherein the fluid is air and the gas-to-fluid heat exchanger is a gas-to-air heat exchanger.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220030521A (en) * 2020-09-03 2022-03-11 한국기계연구원 Syngas engine and generation system comprising the same syngas engine

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7024800B2 (en) 2004-07-19 2006-04-11 Earthrenew, Inc. Process and system for drying and heat treating materials
US7024796B2 (en) * 2004-07-19 2006-04-11 Earthrenew, Inc. Process and apparatus for manufacture of fertilizer products from manure and sewage
US7685737B2 (en) 2004-07-19 2010-03-30 Earthrenew, Inc. Process and system for drying and heat treating materials
US7987613B2 (en) * 2004-10-12 2011-08-02 Great River Energy Control system for particulate material drying apparatus and process
US7610692B2 (en) 2006-01-18 2009-11-03 Earthrenew, Inc. Systems for prevention of HAP emissions and for efficient drying/dehydration processes
EP2016335A4 (en) 2006-05-05 2010-06-16 Plascoenergy Ip Holdings Slb A horizontally-oriented gasifier with lateral transfer system
CN101484861B (en) * 2006-05-05 2013-11-06 普拉斯科能源Ip控股公司毕尔巴鄂-沙夫豪森分公司 A gas homogenization system
BRPI0711325A2 (en) 2006-05-05 2011-08-30 Plascoenergy Ip Holdings S L Bilbao Schaffhausen Branch control system for converting a carbonaceous feedstock into gas
NZ573217A (en) * 2006-05-05 2011-11-25 Plascoenergy Ip Holdings S L Bilbao Schaffhausen Branch A facility for conversion of carbonaceous feedstock into a reformulated syngas containing CO and H2
CA2716912C (en) 2007-02-27 2014-06-17 Plasco Energy Group Inc. Gasification system with processed feedstock/char conversion and gas reformulation
US7856737B2 (en) * 2007-08-28 2010-12-28 Mathews Company Apparatus and method for reducing a moisture content of an agricultural product
EP2303993A4 (en) * 2008-06-25 2013-01-23 Nexterra Systems Corp Generating clean syngas from biomass
CN102239271B (en) * 2008-12-03 2014-06-04 杰富意钢铁株式会社 Process for producing sintered ore and sintering apparatus
CN102387839A (en) 2009-02-11 2012-03-21 自然能源系统公司 Process for the conversion of organic material to methane rich fuel gas
EP2401487A4 (en) * 2009-02-24 2013-01-16 Juranitch James Charles High temperature sensible heat recovery system
JP2011202116A (en) * 2010-03-26 2011-10-13 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd System for gasifying raw material to be gasified and method for removing tar
US8667914B2 (en) * 2010-05-07 2014-03-11 Advanced Plasma Power Limited Waste treatment
US20110290637A1 (en) * 2010-05-28 2011-12-01 General Electric Company Sensing and control for plasma-assisted waste gasification
US8480769B2 (en) 2010-07-29 2013-07-09 Air Products And Chemicals, Inc. Method for gasification and a gasifier
CN102121706B (en) * 2010-10-26 2012-12-26 上海交通大学 Biomass gasifying and reburning system for coal-fired boiler
US9321640B2 (en) 2010-10-29 2016-04-26 Plasco Energy Group Inc. Gasification system with processed feedstock/char conversion and gas reformulation
US8882493B2 (en) 2011-03-17 2014-11-11 Nexterra Systems Corp. Control of syngas temperature using a booster burner
US9139737B1 (en) 2011-11-21 2015-09-22 Nanophase Technologies Corporation Multifunctional coated powders and high solids dispersions
DE102012002711A1 (en) * 2012-02-14 2013-08-14 Thyssenkrupp Uhde Gmbh Soil product cooling in a fluidized bed gasification
JP5120823B1 (en) * 2012-02-28 2013-01-16 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 Waste gasification melting furnace
US20140271397A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 General Electric Company Systems and methods for slurry preheating
US9683184B2 (en) * 2013-06-06 2017-06-20 General Electric Company Method and apparatus for gasification
US10710903B2 (en) 2015-01-11 2020-07-14 Elcon Recycling Center (2003) Ltd. Processing contaminated water containing volatile compounds via flash evaporation
US10555892B1 (en) 2017-03-09 2020-02-11 Nanophase Technologies Corporation Functionalized siloxane or polysiloxane coated particles with enhanced light filtering properties
US10590278B2 (en) 2017-04-10 2020-03-17 Nanophase Technologies Corporation Coated powders having high photostability
EP3874010A4 (en) 2018-10-29 2022-08-03 Arb Pyrolysis, LLC Systems and methods for processing carbonaceous feedstock
CN110513687A (en) * 2019-08-07 2019-11-29 广东工业大学 Biomass high-temperature gasification and low nitrogen burning utilization system

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3991557A (en) * 1974-07-22 1976-11-16 Donath Ernest E Process for converting high sulfur coal to low sulfur power plant fuel
US4181504A (en) * 1975-12-30 1980-01-01 Technology Application Services Corp. Method for the gasification of carbonaceous matter by plasma arc pyrolysis
US4141694A (en) * 1977-08-26 1979-02-27 Technology Application Services Corporation Apparatus for the gasification of carbonaceous matter by plasma arc pyrolysis
US4208191A (en) * 1978-05-30 1980-06-17 The Lummus Company Production of pipeline gas from coal
US4272255A (en) * 1979-07-19 1981-06-09 Mountain Fuel Resources, Inc. Apparatus for gasification of carbonaceous solids
US4472172A (en) * 1979-12-03 1984-09-18 Charles Sheer Arc gasification of coal
US4410336A (en) * 1982-02-24 1983-10-18 Combustion Engineering, Inc. Production of pipeline gas from coal
AT384007B (en) * 1984-04-02 1987-09-25 Voest Alpine Ag METHOD FOR PRODUCING SYNTHESIS GAS AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD
SE501334C2 (en) * 1991-11-04 1995-01-16 Kvaerner Pulping Tech Methods of thermally decomposing a carbonaceous feedstock during sub-stoichiometric oxygen supply and apparatus for carrying out the method
JP2977368B2 (en) * 1992-05-01 1999-11-15 三菱重工業株式会社 Coal combustor and its slag discharger
US5937652A (en) * 1992-11-16 1999-08-17 Abdelmalek; Fawzy T. Process for coal or biomass fuel gasification by carbon dioxide extracted from a boiler flue gas stream
US5666891A (en) * 1995-02-02 1997-09-16 Battelle Memorial Institute ARC plasma-melter electro conversion system for waste treatment and resource recovery
US6018471A (en) * 1995-02-02 2000-01-25 Integrated Environmental Technologies Methods and apparatus for treating waste
US5798497A (en) * 1995-02-02 1998-08-25 Battelle Memorial Institute Tunable, self-powered integrated arc plasma-melter vitrification system for waste treatment and resource recovery
US5785923A (en) * 1996-03-08 1998-07-28 Battelle Memorial Institute Apparatus for continuous feed material melting
US6200430B1 (en) * 1998-01-16 2001-03-13 Edgar J. Robert Electric arc gasifier method and equipment
JP3973772B2 (en) * 1998-08-28 2007-09-12 株式会社東芝 Coal gasification combined cycle power plant
US6089169A (en) * 1999-03-22 2000-07-18 C.W. Processes, Inc. Conversion of waste products
WO2000071644A2 (en) * 1999-05-21 2000-11-30 Ebara Corporation Electric power generating system by gasification
TWI241392B (en) * 1999-09-20 2005-10-11 Japan Science & Tech Agency Apparatus and method for gasifying solid or liquid fuel
US6380507B1 (en) * 2000-04-25 2002-04-30 Wayne F. Childs Apparatus for feeding waste matter into a plasma arc furnace to produce reusable materials
DE10047787A1 (en) * 2000-09-20 2002-03-28 Ver Energiewerke Ag Production of fuel gas by total gasification of household waste, pyrolyzes, further gasifies both condensate and coke, then combines all resultant permanent gases
US6513317B2 (en) * 2001-01-11 2003-02-04 General Electric Company Apparatus for controlling nitrogen injection into gas turbine
JP3973840B2 (en) * 2001-01-18 2007-09-12 独立行政法人科学技術振興機構 Solid fuel gasifier
JP2002226877A (en) * 2001-01-29 2002-08-14 Takeshi Hatanaka Method and equipment for producing alternative natural gas equipment
US7229483B2 (en) * 2001-03-12 2007-06-12 Frederick Michael Lewis Generation of an ultra-superheated steam composition and gasification therewith
AU2002307185B8 (en) * 2001-04-04 2005-12-08 Eco-Electric Power Co., Inc. Solid-waste energy plant using catalytic ionic-impact decomposition and combustion product regeneration
WO2003018467A2 (en) * 2001-08-22 2003-03-06 Sasol Technology (Proprietary) Limited Production of synthesis gas and synthesis gas derived products
JP2005517053A (en) * 2002-02-05 2005-06-09 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア Production of synthetic transportation fuel from carbonaceous materials using self-supporting hydrogenation gasification
MXPA04011073A (en) * 2002-05-08 2005-07-14 Edmund Kin On Lau Hazardous waste treatment method and apparatus.
US6638396B1 (en) * 2002-11-04 2003-10-28 Jim S. Hogan Method and apparatus for processing a waste product
US7279655B2 (en) * 2003-06-11 2007-10-09 Plasmet Corporation Inductively coupled plasma/partial oxidation reformation of carbonaceous compounds to produce fuel for energy production
RU2007146271A (en) * 2005-06-03 2009-06-20 Пласко Энерджи Групп Инк., (CA) SYSTEM FOR PROCESSING CARBON-CONTAINING RAW MATERIALS IN GAS OF A SPECIFIC COMPOSITION
EP1896368B1 (en) * 2005-06-28 2013-05-01 Afognak Native Corporation Method and apparatus for automated, modular, biomass power generation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220030521A (en) * 2020-09-03 2022-03-11 한국기계연구원 Syngas engine and generation system comprising the same syngas engine

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WO2007131235A2 (en) 2007-11-15

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