KR20100017912A - 고점결성탄용 버너 및 가스화 노 - Google Patents

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Abstract

고체 연료 유로 및 가스화제 유로를 이중 배관 구조로 한 고점결성탄용 버너에 있어서, 버너 내의 열 전달에 의해 고점결성 고체 연료의 입자가 온도 상승되어 용융·팽창되는 것을 방지 또는 억제하여, 가스화 노를 안정적으로 운전할 수 있게 한다. 입자 형상으로 분쇄된 고점결성 고체 연료를 가스화하는 가스화 노 (10) 의 둘레벽 (11) 을 관통하여 장착되고, 고체 연료를 기류 반송에 의해 가스화 노 (10) 내에 공급하는 고체 연료 유로 (13) 와, 가스화제를 가스화 노 내에 공급하는 가스화제 유로 (14) 가 배치 형성되어 있는 고점결성탄용 버너 (12) 에 있어서, 고체 연료 유로 (13) 의 폐색 상태를 검지하는 폐색 검지 장치 (20) 를 형성하고, 폐색 검지 장치 (20) 가 소정의 폐색 상태를 검출한 경우, 고체 연료의 온도 저감 처리가 실시된다.
Figure P1020097026906
고점결성탄용 버너, 가스화 노

Description

고점결성탄용 버너 및 가스화 노{BURNER FOR HIGHLY CAKING COAL AND GASIFICATION FURNACE}
본 발명은, 석탄 가스화 복합 발전 설비의 고체 연료 가스화 노 등에 적용되는 고점결성탄용 버너 및 가스화 노에 관한 것이다.
종래, 석탄 화력 플랜트의 발전 효율 향상을 목적으로, 이른바 석탄 가스화 복합 발전 플랜트 (IGCC；Integrated Coal Gasification Combined Cycle) 가 개발·실용화되고 있다. 이 석탄 가스화 복합 발전 플랜트 (이하 「IGCC」라고 한다) 는, 석탄을 가스화하여 얻어지는 석탄 가스를 연료로 하여 운전 및 발전되는 가스 터빈 발전기와, 가스 터빈으로부터 배출되는 고온의 연소 배기 가스로부터 배열(排熱) 회수 보일러에서 열 회수하여 얻어지는 증기에 의해 운전 및 발전되는 증기 터빈 발전기를 구비한 구성으로 된다.
이와 같은 IGCC 에 있어서, 석탄 가스를 생성하는 가스화 노에 대한 연료 공급은, 질소, 이산화탄소, 공기 등의 기류를 반송 가스로 하여 입자 형상으로 분쇄된 고체 연료가 버너까지 반송되고, 버너에서 가스화 노의 내부로 분사하여 공급되도록 되어 있다. 한편, 가스화 노는, 시스템의 구성 및 가스화 노 내의 반응면에서, 내부 압력을 높게 설정한 고압 운전이 이루어지고 있다.
이와 같은 고압 운전을 실시하기 위해서, 고압 운용되는 가스화 노는 압력 용기로 되고, 이 압력 용기의 벽면을 관통하는 버너는, 고체 연료 (미분탄, 석유 코크스 등) 및 가스화제 (공기, 산소, 수증기 등) 가 동일 배관 내에 수납되어 있다.
도 10a, 10b 는, 가스화 노의 버너부를 확대한 종래 구조예로서, 압력 용기로 한 가스화 노 (10) 의 둘레벽 (노벽) (11) 을 관통하여 고점결성탄용 버너 (이하 「버너」라고 한다) (12) 가 장착되어 있다. 이 버너 (12) 는, 내측의 고체 연료 유로 (13) 와 외측의 가스화제 유로 (14) 를 동심으로 배치한 이중관 구조로 된다.
고체 연료 유로 (13) 는, 입자 형상으로 분쇄된 고체 연료를 공급하는 고압 연료 공급 장치 (15) 와 연료 공급 배관 (16) 을 개재하여 접속되어 있다. 또한, 고압 연료 공급 장치 (15) 에는, 유량 제어 장치 (17) 에 의해 유량 제어된 반송 가스가 공급된다. 따라서, 고체 연료 유로 (13) 는, 고압 연료 공급 장치 (15) 에서 원하는 공급량으로 조정된 고체 연료를, 유량 제어 장치 (17) 에서 원하는 유량으로 조정된 반송 가스에 의해 가스화 노 (10) 의 내부에 공급한다. 즉, 입자 형상의 고체 연료는, 반송 가스의 기류에 의해 반송되어 가스화 노 (10) 의 내부에 공급된다.
가스화제 유로 (14) 는, 가스화제를 공급하는 가스화제 공급 배관 (17) 과 접속되고, 도시되지 않은 유량 제어 장치에 의해 원하는 공급량으로 조정된 가스화제를 가스화 노 (10) 의 내부에 공급한다.
이와 같이 하여, 가스화 노 (10) 의 내부에 고체 연료, 반송 가스 및 가스화제가 공급됨으로써, 가스화 노 (10) 의 내부에서 소정의 처리가 실시된 고체 연료가 가스화되고, 다음 공정의 가스 정제 설비에 공급된다.
다른 종래 기술로는, 석탄 등의 탄소 미분 원료를 가스화 원료로 하고, 질소 가스 등의 가스화 원료의 반송 가스 및 산소나 공기 등의 산화제를 사용하여, 탄소 미분 원료 회(灰) 의 용융점 이상의 온도에서 원료를 가스화하는 분류층(噴流層) 방식의 미분 원료 가스화 장치에 있어서, 가스화 원료의 반송 라인이 가스화 장치 내에 공급되는 출구부 근방의 상류측에, 질소 가스, 탄산 가스, 불활성 가스 등의 가스를 반송 라인 출구부를 향하여 분출하고, 가스화 원료와 합류시키기 위한 가스 분출 노즐을 형성하는 것이 공지되어 있다. 이 가스 분출 노즐은, 가스화 원료 반송 라인의 출구부에 부착된 슬러그 등을 불어서 날려 보내는 것으로서, 버너 출구부에 부착물이 없는 상태를 항상 유지할 수 있게 된다. (예를 들어 특허 문헌 1 참조)
또한, 미분탄 등의 고체 연료와 공기 등의 기체의 혼합체를 연료로 하여 연소시키는 미분 고체 연료 연소 장치에 있어서, 연료 2 차 공기의 일부 또는 바람 상자 밖에서 공급되는 압축 공기를 기류로서 불어넣는 보조 혼합 노즐을 형성함으로써, 혼합기(氣) 노즐의 마모 저감 및 연료의 부착 퇴적을 방지하는 기술이 개시되어 있다. (예를 들어 특허 문헌 2 참조)
특허 문헌 1 : 일본 특허공보 평8-3361호 (도 1 참조)
특허 문헌 2 : 일본 특허 제3790489호
발명의 개시
상기 서술한 도 10a, 10b 의 종래 기술에 의하면, 고체 연료를 가스화하는 가스화 노 (10) 가 고압 운용됨으로써, 기류 반송되는 고체 연료의 입자간 거리는 가까운 상태에 있다. 즉, 고체 연료 유로 (13) 내를 기류 반송되는 고체 연료는, 공간에 대한 고체 연료 충전율이 매우 높은 상태에 있다.
한편, 고체 연료 유로 (13) 와 가스화제 유로 (14) 를 동심 이중 배관 구조로 한 버너 (12) 에 있어서는, 양 유로 (13, 14) 사이의 열 전달률이 높아지기 때문에, 고온측의 가스화제에 의해 저온측의 고체 연료를 가열하는 열량이 커진다.
이 때문에, 가스화제로부터 가열을 받는 고체 연료의 입자 온도가 높아지고, 온도 상승된 고체 연료의 입자가 용융·팽창된다. 이 때, 고체 연료의 점결성이 높은 경우에는, 용융·팽창된 고체 연료의 인접 입자끼리가 덩어리져 연소 불량이 되는 문제, 혹은, 용융·팽창된 고체 연료가 고체 연료 유로 (13) 의 내벽면에 부착되어 버너 (12) 를 폐색시킨다는 문제가 일어날 수 있다. 또한, 이와 같은 문제의 발생은, 미분탄이나 석유 코크스 등의 고체 연료뿐만 아니라, 예를 들어 오일 잔사 및 플라스틱 등과 같이 점결성이 높은 다른 고체 연료를 사용하는 가스화 노의 버너에 있어서도 동일하다.
이와 같이, 점결성이 높은 고체 연료를 가스화하는 가스화 노에 사용되는 고점결성탄용 버너에 있어서는, 고체 연료 유로 및 가스화제 유로를 동심 이중 배관 구조로 한 버너 내의 열 전달에 의해, 고체 연료 입자가 온도 상승되어 용융·팽창됨으로써 발생하는 문제의 해결이 요망된다.
본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 고체 연료 유로 및 가스화제 유로를 이중 배관 구조로 한 고점결성탄용 버너에 있어서, 버너 내의 열 전달에 의해 고점결성 고체 연료의 입자가 온도 상승되어 용융·팽창되는 것을 방지 또는 억제하여, 가스화 노를 안정적으로 운전할 수 있게 하는 고점결성탄용 버너 및 가스화 노를 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서 하기 수단을 채용하였다.
본 발명에 관련된 고점결성탄용 버너는, 입자 형상으로 분쇄된 고점결성 고체 연료를 가스화하는 가스화 노의 노벽을 관통하여 장착되고, 상기 고체 연료를 기류 반송에 의해 가스화 노 내에 공급하는 고체 연료 유로와, 가스화제를 가스화 노 내에 공급하는 가스화제 유로가 이중관 구조로 배치 형성되어 있는 고점결성탄용 버너에 있어서, 상기 고체 연료 유로의 폐색 상태를 검지하는 폐색 상태 검지 수단을 형성하고, 그 폐색 상태 검지 수단이 소정의 폐색 상태를 검출한 경우, 상기 고체 연료의 온도 저감 처리가 실시되는 것이다.
이와 같은 고점결성탄용 버너에 의하면, 고체 연료 유로의 폐색 상태를 검지하는 폐색 상태 검지 수단을 형성하고, 그 폐색 상태 검지 수단이 소정의 폐색 상태를 검출한 경우, 고체 연료의 온도 저감 처리가 실시되기 때문에, 고체 연료 유로의 유로 폐색 진행 상황에 따라 유로 폐색의 원인이 되는 고체 연료 온도를 저감시켜, 고점결성 고체 연료의 입자가 온도 상승되는 것에 의한 용융·팽창을 방지 또는 억제할 수 있다.
상기 발명에 있어서, 상기 온도 저감 처리는, 상기 기류 반송의 반송 가스량을 증가시키는 제어 신호의 출력인 것이 바람직하고, 이로써, 고체 연료 유로 내에 있어서의 고체 연료 및 반송 가스의 체류 시간이 저감되기 때문에, 고체 연료와 고온의 가스화제의 교환 열량을 저감시킬 수 있다.
상기 발명에 있어서, 상기 온도 저감 처리는, 상기 가스화제의 온도를 저하시키는 제어 신호의 출력인 것이 바람직하고, 이로써, 가열측이 되는 가스화제 온도의 저하에 의해 고체 연료 유로 내를 흐르는 고체 연료 및 반송 가스의 온도차가 저감되기 때문에, 고체 연료와 고온의 가스화제의 교환 열량을 저감시킬 수 있다.
상기 발명에 있어서, 상기 온도 저감 처리는, 상기 기류 반송의 반송 가스량을 증가시키는 제어 신호의 출력과, 상기 가스화제의 온도를 저하시키는 제어 신호의 출력의 병용인 것이 바람직하고, 이로써, 고체 연료 유로 내에 있어서의 고체 연료 및 반송 가스의 체류 시간 저감, 그리고, 가스화제의 온도와 고체 연료 유로 내를 흐르는 고체 연료 및 반송 가스의 온도차 저감에 의해, 고체 연료와 고온의 가스화제의 교환 열량 저감을 한층 더 효율적으로 실시할 수 있다.
상기 발명에 있어서, 상기 폐색 상태 검지 수단은, 상기 고체 연료 유로의 버너 입구와, 그 버너 입구보다 하류측의 적소(適所) 사이의 차압(差壓) 을 검출하고, 그 차압으로부터 환산되는 유량 손실 계수가 소정값 이상까지 증가한 경우에 폐색 상태를 검출한 것으로 판단하는 것이 바람직하고, 이로써, 가스화 노의 압력, 고체 연료의 유량 및 반송 가스의 유량에 따라 변화되는 차압을 환산하여 얻어지는 유량 손실 계수로부터, 고체 연료 유로의 유로 폐색 상황을 확실하게 판단할 수 있다.
상기 발명에 있어서, 상기 폐색 상태 검지 수단은, 버너 입구와 그 버너 입구보다 하류측의 적소 사이에서 검출한 제 1 차압과, 상기 고체 연료 유로의 상류측에 접속되는 연료 공급 배관에 설정한 임의의 구간에서 계측되는 제 2 차압의 차압비로부터 환산되는 유량 손실 계수가 소정값 이상으로 증가한 경우에 폐색 상태를 검출한 것으로 판단하는 것이 바람직하고, 이로써, 가스화 노의 압력, 고체 연료의 유량 및 반송 가스의 유량에 의한 영향을 받지 않는 차압비에 의해 얻어지는 유량 손실 계수로부터, 고체 연료 유로의 유로 폐색 상황을 확실하게 판단할 수 있다.
상기 발명에 있어서, 상기 온도 저감 처리는, 상기 고체 연료 유로의 내벽면 온도를 검출하고, 그 내벽면 온도를 상기 고체 연료의 점결성에 따라 결정되는 설정 온도 이상이 되지 않도록 감시하는 상한 감시 수단을 구비하고 있는 것이 바람직하고, 이로써, 유로 폐색의 문제가 발생하지 않는 가장 높은 온도에서 효율적으로 운전할 수 있게 된다.
본 발명의 가스화 노는, 입자 형상으로 된 고점결성탄 등의 고체 연료를 기류 반송에 의해 가스화 노 내에 공급하고, 가스화제와 함께 고압 환경하에서 가스화 처리하는 압력 용기의 가스화 노가, 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 고점결성탄용 버너를 구비하고 있다.
이와 같은 가스화 노에 의하면, 상기 서술한 고점결성탄용 버너를 구비하고 있기 때문에, 고점결성탄용 버너에 있어서의 고체 연료 유로의 유로 폐색 진행 상황에 따라 유로 폐색의 원인이 되는 고체 연료 온도를 저감시켜, 고점결성 고체 연료의 입자가 온도 상승되는 것에 의한 용융·팽창을 방지 또는 억제할 수 있다.
상기 서술한 본 발명에 의하면, 점결성이 높은 고체 연료를 가스화하는 가스화 노에 사용되는 고점결성탄용 버너에 있어서, 고체 연료 유로 및 가스화제 유로를 동심 이중 배관 구조로 한 버너 내의 열 전달에 의해 고체 연료 입자가 온도 상승되어 고체 연료 입자가 용융·팽창되는 것을 방지 또는 억제할 수 있게 된다. 따라서, 고점결성 고체 연료가 온도 상승되어 용융·팽창된 인접 입자끼리가 덩어리져 연소 불량의 원인이 되는 것, 혹은, 고체 연료 유로의 내벽면에 부착되어 폐색시키는 것을 방지할 수 있기 때문에, 고점결성탄용 버너 및 가스화 노를 안정적으로 운전할 수 있게 된다. 또한, 고점결성탄용 버너 및 가스화 노에 사용할 수 있는 점결성이 높은 고체 연료에 대하여, 적용 범위를 확대할 수도 있게 된다.
도 1 은, 본 발명에 관련된 고점결성탄용 버너 및 가스화 노의 제 1 실시형태를 나타내는 요부의 구성도이다.
도 2 는, 석탄 가스화 복합 발전 플랜트 (IGCC) 의 개요를 나타내는 블록도이다.
도 3 은, 제 1 실시형태에서의 폐색 검지 장치에 대하여, 제어예를 나타내는 플로우 차트이다.
도 4 는, 본 발명에 관련된 고점결성탄용 버너 및 가스화 노의 제 2 실시형태를 나타내는 요부의 구성도이다.
도 5 는, 본 발명에 관련된 고점결성탄용 버너 및 가스화 노의 제 3 실시형태를 나타내는 요부의 구성도이다.
도 6 은, 도 5 에 나타낸 제 3 실시형태의 변형예로서, 고점결성탄용 버너 및 가스화 노의 요부를 나타내는 구성도이다.
도 7 은, 본 발명에 관련된 고점결성탄용 버너 및 가스화 노의 제 4 실시형태를 나타내는 요부의 구성도이다.
도 8 은, 도 7 에 나타낸 제 4 실시형태의 변형예로서, 고점결성탄용 버너 및 가스화 노의 요부를 나타내는 구성도이다.
도 9 는, 본 발명에 관련된 고점결성탄용 버너 및 가스화 노의 제 5 실시형태를 나타내는 요부의 구성도이다.
도 10a 는, 고점결성탄용 버너 및 가스화 노의 종래예를 나타내는 구성도이다.
도 10b 는, 도 10a 의 A-A 화살표 방향에서 본 것이다.
부호의 설명
10 : 가스화 노
11 : 둘레벽 (노벽)
12 : 고점결성탄용 버너 (버너)
13 : 고체 연료 유로
14 : 가스화제 유로
20, 20A ∼ F : 폐색 검지 장치
30 : 온도 제어 장치
40 : 온도 센서
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명에 관련된 고점결성탄용 버너 및 가스화 노의 일 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.
도 2 는, 석탄 가스화 복합 발전 플랜트 (IGCC) 의 개요를 나타내는 블록도이다. 이 IGCC 는, 석탄 (고체 연료) 을 가스화하여 얻어지는 석탄 가스를 연료로 하여 발전하는 복합 발전 설비이다. 즉, IGCC 는, 석탄 등의 고체 연료를 건조시켜 분쇄하여 입자 형상의 고체 연료로 하는 고체 연료 건조 분쇄 장치 (1) 와, 입자 형상의 고체 연료를 반송 가스에 의한 기류 반송을 하여 공급하는 고압 연료 공급 장치 (2) 와, 가스화 노의 내부에 기류 반송된 고체 연료 및 가스화제의 공급을 받음으로써, 고체 연료를 가스화하여 석탄 가스화 가스를 얻는 가스화 노 설비 (3) 와, 가스화 노 설비 (3) 에서 생성된 석탄 가스 중에 함유되는 불순물 등을 제거하여 정제하는 가스 정제 설비 (4) 와, 가스 터빈 발전기 및 증기 터빈 발전기로 이루어지는 복합 발전 설비 (5) 를 주된 구성 요소로 한다.
가스 터빈 발전기는, 정제된 석탄 가스를 연료로 하여 가스 터빈을 운전하고, 가스 터빈의 축 출력에 의해 구동되어 발전을 실시하는 발전기이다.
증기 터빈 발전기는, 가스 터빈 발전기의 가스 터빈으로부터 배출된 고온의 연소 배기 가스를 배열 회수 보일러에 도입하고, 연소 배기 가스로부터 열 회수하 여 얻어진 증기의 에너지를 사용하여 운전되는 증기 터빈의 축 출력에 의해 구동되어 발전을 실시하는 발전기이다.
＜제 1 실시형태＞
상기 서술한 IGCC 의 가스화 노 설비 (3) 에는, 도 1 에 도시된 바와 같이, 압력 용기의 가스화 노 (10) 가 형성되어 있다. 이 가스화 노 (10) 에는, 압력 용기를 구성하는 노벽인 둘레벽 (11) 을 관통하여, 고점결성탄용 버너 (이하 「버너」라고 한다) (12) 가 장착되어 있다.
버너 (12) 는, 내측에 배치한 고체 연료 유로 (13) 와 외측에 배치한 가스화제 유로 (14) 가 동심의 이중관 구조로 된다.
고체 연료 유로 (13) 는, 입자 형상으로 분쇄된 고점결성 고체 연료를 가스화 노 (10) 내에 공급하는 연료 공급 유로이다. 이 고체 연료 유로 (13) 는, 연료 공급 배관 (16) 을 개재하여 고압 연료 공급 장치 (15) 에 접속되어 있다.
고압 연료 공급 장치 (15) 는, 입자 형상으로 분쇄된 고체 연료의 공급을 받아, 원하는 고체 연료 공급량을, 반송 가스를 사용한 기류 반송에 의해 가스화 노 (10) 에 공급하기 위한 장치이다. 이 고압 연료 공급 장치 (15) 에는, 유량 제어 장치 (17) 및 반송 가스 공급 배관 (19) 을 통해 반송 가스가 공급되도록 되어 있다. 또한, 이 경우의 기류 반송에 사용할 수 있는 반송 가스로는, 질소, 이산화탄소 및 공기 등이 있다.
가스화제 유로 (14) 는, 가스화제 공급 배관 (18) 을 개재하여 가스화제 공급원 (도시 생략) 에 접속되어 있다. 이 가스화제 유로 (14) 는, 원하는 유량 으로 조정된 고온의 가스화제를 가스화 노 (10) 의 내부에 공급한다. 또한, 이 경우에 사용할 수 있는 가스화제로는, 공기, 산소 및 증기 등이 있다.
이와 같이, 버너 (12) 는, 입자 형상으로 분쇄된 고점결성 고체 연료를 가스화하는 가스화 노 (10) 의 둘레벽 (노벽) (11) 을 관통하여 장착되고, 고체 연료를 기류 반송에 의해 가스화 노 (10) 내에 공급하는 고체 연료 유로 (13) 와, 가스화제를 가스화 노 내에 공급하는 가스화제 유로 (14) 가 이중관 구조로 배치 형성되어 있다.
그리고, 상기 서술한 버너 (12) 는, 고체 연료 유로 (13) 의 폐색 상태를 검지하는 폐색 상태 검지 수단으로서 형성된 폐색 검지 장치 (20) 를 구비하고 있다. 이 폐색 검지 장치 (20) 는, 고체 연료 유로 (13) 의 버너 입구와, 버너 입구보다 하류측의 적소로서 가스화 노 (10) 의 내압 사이의 차압 (Pa) 을 검출하고, 그 차압 (Pa) 으로부터 환산되는 유량 손실 계수가 소정값 이상까지 증가한 경우에, 고체 연료 유로 (13) 의 폐색 상태를 검출한 것으로 판단한다. 도시된 예에서는, 고체 연료 유로 (13) 의 버너 입구측 압력 (P1) 과, 가스화 노 (10) 의 내압 (P2) 을 검출하고, 양 압력 (P1 및 P2) 으로부터 차압 (Pa) 을 산출한다. 또한, 여기서 산출하는 차압 (Pa) 에 대해서는, 가스화 노 (10) 의 내압 (P2) 대신에 버너 출구 압력 (P3) 을 채용해도 된다.
폐색 검지 장치 (20) 가 소정의 폐색 상태를 검출한 경우에는, 고체 연료의 온도 저감 처리가 실시된다. 이 온도 저감 처리는, 기류 반송의 반송 가스량을 증가시키는 제어 신호를 출력함으로써, 고체 연료 유로 (13) 내에 있어서의 고체 연료 및 반송 가스의 체류 시간을 저감시키는 것이다. 즉, 동심 이중관 구조의 버너 (12) 에 있어서, 고체 연료 유로 (13) 내를 흐르는 고체 연료의 유속을 증가시킴으로써, 저온측의 고체 연료와 고온측의 가스화제 사이에서 열 교환하는 시간이 단축되기 때문에, 고체 연료와 가스화제 사이의 교환 열량은 저감된다. 이 결과, 고체 연료가 주위를 흐르는 고온의 가스화제에 가열되어 고체 연료의 입자가 용융·팽창되는 온도까지 상승되는 것을 방지 또는 억제할 수 있다.
이하, 폐색 검지 장치 (20) 내에서 이루어지는 제어예에 대하여, 도 3 의 플로우 차트에 기초하여 설명한다.
최초 단계 (S1) 에서 제어가 시작된 후에는, 다음 단계 (S2) 로 진행되어 「운전 계속인가?」에 대하여 판단한다. 이 결과, 가스화 노 (10) 의 운전을 계속하는 YES 의 경우에는, 다음 단계 (S3) 로 진행되어 차압 (Pa) 을 검출한다. 이 경우의 차압 (Pa) 은, 고체 연료 유로 (13) 의 버너 입구측 압력 (P1) 및 가스화 노 (10) 의 내압 (P2) 을 검출하여 얻어지는 것이다. 또한, 단계 (S2) 에 있어서, 가스화 노 (10) 의 운전을 계속하지 않는 NO 의 경우에는, 다음 단계 (S8) 로 진행되어 제어를 종료한다.
단계 (S3) 에서 검출한 차압 (Pa) 은, 다음 단계 (S4) 에서 유로 손실 계수 (λ) 로 환산된다. 즉, 고체 연료의 입자를 기류 반송하는 경우, 차압 (Pa) 은 가스화 노 (10) 의 내부 압력, 고체 연료의 유량 및 반송 가스의 유량에 따라 변화되기 때문에, 고체 연료 유로의 유로 폐색 상황을 확실하게 판단하기 위해서는, 차압 (Pa) 을 환산하여 얻어지는 유로 손실 계수 (λ) 에 기초한 판단이 바람직하다. 이 유로 손실 계수 (λ) 는, 고체-기체 2 상류(相流) 의 압력 손실을 구하는 공지된 수식(數式) 에 사용되는 값이다. 즉, 상기 서술한 차압 (Pa) 은 압력 손실에 상당하는 값이기 때문에, 이 압력 손실을 구하는 공지된 수식 및 차압 (Pa) 의 검출값으로부터, 실제의 버너 (12) 에 있어서의 유로 손실 계수 (λ) 를 산출할 수 있다.
단계 (S4) 에서 산출된 유로 손실 계수 (λ) 는, 다음 단계 (S5) 에서 「유로 손실 계수는 소정값 이상인가?」에 대하여 판단된다. 이 결과, 유로 손실 계수 (λ) 가 소정값 이상으로 큰 YES 의 경우에는, 고체 연료 유로 (13) 를 흐르는 고체 연료 및 반송 가스의 고기 2 상류에 있어서, 소정값 이상으로 큰 압력 손실이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 즉, 고체 연료 유로 (13) 의 내벽면에 고체 연료가 부착되어 유로 단면적이 좁아지는 등, 고기 2 상류의 압력 손실이 증가하는 상황이 된 것으로 판단할 수 있기 때문에, 다음 단계 (S6) 로 진행되어 반송 가스 유량의 증가 지령을 출력한다. 또한, 단계 (S5) 에서 유로 손실 계수 (λ) 가 소정값보다 작은 NO 의 경우에는, 현상황의 운전에 문제가 없는 것으로 판단하고, 상기 서술한 단계 (S2) 로 진행되어 동일한 제어 플로우를 반복한다.
단계 (S6) 에서 반송 가스 유량의 증가 지령이 출력되면, 다음 단계 (S7) 로 진행되어 반송 가스 유량이 증가된다. 즉, 유량 제어 장치 (17) 가 증가 지령을 받음으로써, 고압 연료 장치 (17) 에 공급하는 반송 가스의 유량을 증가시키는 조작이 실시된다.
이 결과, 고체 연료 유로 (13) 내를 기류 반송하는 반송 가스량이 증가되고, 고체 연료 및 반송 가스가 고체 연료 유로 (13) 내를 흐르는 유속을 증가시키기 때문에, 고체 연료가 유로 내에 체류하는 시간은 저감된다. 즉, 고체 연료 유로 (13) 내를 흐르는 저온측의 고체 연료는, 외주를 흐르는 고온의 가스화제로부터 가열을 받는 시간이 단축되기 때문에, 고체 연료의 온도 상승을 방지 또는 억제할 수 있다.
이렇게 하여 반송 가스량을 증가시키는 제어가 실시된 후에는, 다시 단계 (S2) 로 돌아와 동일한 제어 플로우를 반복한다.
이와 같은 폐색 검지 장치 (20) 의 제어에 의해, 고체 연료 유로 (13) 의 폐색 상태를 검지한 경우에는, 고체 연료의 온도 저감 처리로서 반송 가스의 유량이 증가되어 유속을 증가시키기 때문에, 고체 연료 유로 (13) 의 유로 폐색 진행 상황에 따라 유로 폐색의 원인이 되는 고체 연료 온도의 상승을 저감시킬 수 있다. 따라서, 고점결성 고체 연료의 입자는, 고체 연료의 종류에 따라 상이한 소정 온도 이상의 고온이 되는 것이 방지 또는 억제되기 때문에, 용융이나 팽창에 의한 벽면 부착이나 덩어리지는 것에 대해서도 방지 또는 억제된다.
＜제 2 실시형태＞
본 발명의 제 2 실시형태를 도 4 에 기초하여 설명한다. 또한, 도 4 에 있어서, 상기 서술한 실시형태와 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하여 그 상세한 설명은 생략한다.
이 실시형태에서는, 폐색 상태를 검지한 경우, 폐색 검지 장치 (20A) 에 의해 실시되는 온도 저감 처리가 상이하다. 즉, 상기 서술한 실시형태에서의 반 송 가스량의 증량 대신에, 가스화제의 온도를 저하시키는 제어 신호를 출력한다는 온도 저감 처리를 실시하는 것이다.
이하, 가스화제의 온도를 저하시키는 온도 저감 제어를 구체적으로 설명한다. 이 온도 저감 제어를 가능하게 하기 위해서, 가스화제 공급 배관 (18) 에는 온도 제어 장치 (30) 가 형성되어 있다.
온도 제어 장치 (30) 는, 폐색 검지 장치 (20A) 로부터 출력되는 가스화제 온도의 저하 지령을 받아, 온도가 상이한 가스화제의 혼합 비율을 조정하거나 하여, 버너 (12) 의 가스화제 유로 (14) 에 공급되는 최종적인 가스화제 온도를 제어하는 기능을 갖고 있다.
이와 같은 폐색 검지 장치 (20A) 및 온도 제어 장치 (30) 의 제어를 실시함으로써, 상기 서술한 실시형태와 동일하게 하여 고체 연료 유로 (13) 의 폐색 상태를 검지한 경우에는, 고체 연료의 온도 저감 처리로서 가스화제의 온도가 저하된다. 이 때문에, 고체 연료 유로 (13) 의 유로 폐색 진행 상황에 따라, 유로 폐색의 원인이 되는 고체 연료 온도의 상승을 저감시킬 수 있게 된다. 따라서, 고점결성 고체 연료의 입자는, 고체 연료의 종류에 따라 상이한 소정 온도 이상의 고온이 되는 것이 방지 또는 억제되기 때문에, 용융이나 팽창에 의한 벽면 부착이나 덩어리지는 것에 대해서도 방지 또는 억제된다.
＜제 3 실시형태＞
본 발명의 제 3 실시형태를 도 5 에 기초하여 설명한다. 또한, 도 5 에 있어서, 상기 서술한 실시형태와 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하여 그 상세 한 설명은 생략한다.
이 실시형태에서는, 폐색 상태를 검지하는 폐색 상태 검지 수단이 상이하다. 즉, 유로 폐색 상태의 판단 기준으로서, 상기 서술한 실시형태에서의 차압 (Pa) 을 환산한 유로 손실 계수 (λ) 대신에, 차압비에 기초하여 환산된 유로 손실 계수 (λ') 를 채용한다.
구체적으로 설명하면, 본 실시형태의 폐색 상태 검지 수단인 폐색 검지 장치 (20B) 는, 버너 입구의 압력 (P1) 과 버너 입구보다 하류측이 되는 가스화 노 (10) 의 내압 (P2) 사이에서 검출한 제 1 차압 (Pa) 과, 고체 연료 유로 (13) 의 상류측에 접속되는 연료 공급 배관 (16) 에 설정한 임의의 구간에서 계측되는 제 2 차압 (Pb) 의 차압비로부터 환산되는 유량 손실 계수 (λ') 가 소정값 이상으로 증가한 경우에 폐색 상태를 검출한 것으로 판단한다. 도시된 예에서는, 연료 공급 배관 (16) 의 적소에 정한 2 지점의 고정 측정 위치에서 2 개의 압력 (P4, P5) 을 검출하고, 양 압력 (P4, P5) 사이에 발생한 차압 (Pb) 이 제 2 차압이 된다. 즉, 제 2 차압 (Pb) 은, 연료 공급 배관 (16) 에 설정한 소정의 유로 길이를 흐른 고기 2 상류에 발생하는 압력 손실과 대략 일치하는 것이다.
따라서, 제 1 차압 (Pa) 과 제 2 차압 (Pb) 의 차압비는, 가스화 노 (10) 의 압력, 고체 연료의 유량 및 반송 가스의 유량에 의한 영향을 받지 않는 값이 되기 때문에, 이 차압비에 의해 얻어지는 유량 손실 계수 (λ') 를 기준으로 하면, 고체 연료 유로 (13) 의 유로 폐색 상황을 확실하게 판단할 수 있다. 즉, 유량 손실 계수 (λ') 가 소정값 이상인지의 여부를 판단 기준으로 하여, 이 유량 손실 계수 (λ') 가 소정값 이상으로 큰 경우를 소정의 폐색 상태로 판단하도록 하면, 고체 연료 유로 (13) 의 유로 폐색 상황을 한층 더 확실하게 판단할 수 있다.
도 5 에 나타내는 실시형태에서는, 소정의 폐색 상태를 검출한 경우의 온도 저감 처리로서 반송 가스의 유량을 증가시키는 제어가 실시되지만, 도 6 에 나타내는 변형예와 같이, 소정의 폐색 상태를 검출한 경우에는, 폐색 검지 장치 (20C) 의 온도 저감 처리로서 가스화제의 온도를 저하시켜도 된다.
＜제 4 실시형태＞
본 발명의 제 4 실시형태를 도 7 에 기초하여 설명한다. 또한, 도 7 에 있어서, 상기 서술한 실시형태와 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하여 그 상세한 설명은 생략한다.
이 실시형태에서는, 고체 연료 유로 (13) 의 폐색 상태를 검지한 경우, 폐색 검지 장치 (20D) 의 온도 저감 처리가, 기류 반송의 반송 가스량을 증가시키는 제어 신호의 출력과, 가스화제의 온도를 저하시키는 제어 신호의 출력을 병용하여 실시된다. 즉, 반송 가스의 유량을 증가시켜 고체 연료 유로 (13) 내에 있어서의 고체 연료 및 반송 가스의 체류 시간을 저감시킴과 함께, 가스화제의 온도와 고체 연료 유로 (13) 내를 흐르는 고체 연료 및 반송 가스의 온도차를 저감시킴으로써, 고체 연료와 고온의 가스화제의 교환 열량 저감을 한층 더 효율적으로 실시하는 것이다.
또한, 도 8 에 나타내는 변형예의 폐색 검지 장치 (20E) 는, 고체 연료 유로 (13) 의 폐색 상태를 검지하는 판단 기준으로서, 차압 (Pa) 을 환산한 유로 손실 계수 (λ) 대신에, 차압비에 기초하여 환산된 유로 손실 계수 (λ') 를 채용하고 있다. 따라서, 반송 가스의 유량 증가에 의한 고체 연료 유로 (13) 내에 있어서의 고체 연료 및 반송 가스의 체류 시간 저감과, 가스화제의 온도와 고체 연료 유로 (13) 내를 흐르는 고체 연료 및 반송 가스의 온도차 저감의 병용에 의해, 고체 연료와 고온의 가스화제의 교환 열량 저감을 한층 더 효율적으로 실시함과 함께, 유량 손실 계수 (λ') 가 소정값 이상인지의 여부를 판단 기준으로 하여, 고체 연료 유로 (13) 의 유로 폐색 상황을 한층 더 확실하게 판단할 수 있다.
＜제 5 실시형태＞
본 발명의 제 5 실시형태를 도 9 에 기초하여 설명한다. 또한, 도 9 에 있어서, 상기 서술한 실시형태와 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하여 그 상세한 설명은 생략한다.
이 실시형태의 폐색 검지 장치 (20F) 는, 온도 저감 처리를 실시할 때, 고체 연료 유로 (13) 의 내벽면 온도 (T) 를 검출하고, 내벽면 온도 (T) 가 고체 연료의 점결성에 따라 결정되는 설정 온도 이상이 되지 않도록 감시하는 상한 감시 수단이 되는 온도 센서 (40) 를 구비하고 있다. 이 온도 센서 (40) 는, 가장 온도가 높아지는 출구 부근에 설치하여 고체 연료 유로 (13) 의 내벽면 온도를 검출하는 것이 바람직하고, 이 센서 (40) 에서 검출한 내벽면 온도 (T) 는 폐색 검지 장치 (20F) 에 입력된다.
한편, 폐색 검지 장치 (20F) 에는, 사용하는 고체 연료의 점결성을 나타내는 용융 온도, 유동 온도 및 고화 온도 등에 대하여, 미리 측정한 값이 입력되어 있 다. 그리고, 폐색 검지 장치 (20F) 에서는, 이들 입력값에 기초하여, 실제로 사용하는 고체 연료의 점결성에 따라 결정되는 상한의 설정 온도가 결정된다.
따라서, 실제의 내벽면 온도 (T) 가 상한의 설정 온도 이상이 되지 않도록, 반송 가스량의 증가, 가스화제의 온도 저하, 혹은, 반송 가스량의 증가 및 가스화제의 온도 저하를 병용한 온도 저감 처리를 실시하면, 유로 폐색의 문제가 발생하지 않는 가장 높은 온도에서 효율적으로 운전할 수 있게 된다. 즉, 고체 연료를 가스화할 때, 내벽면 온도 (T) 가 상한의 설정 온도 이상이 되지 않도록 감시하면서 운전함으로써, 고체 연료의 용융·팽창에 의한 버너 (12) 의 폐색 방지와 양호한 운전 효율을 양립시킬 수 있다.
또한, 차압 (Pa, Pb) 의 차압비나 차압 (Pa) 을 사용한 온도 저감 처리와 병용하면, 고체 연료의 점결성에 편차가 있는 경우에도, 설정 온도가 지나치게 낮아 가스화 노 (10) 의 운전 효율을 저하시킨다는 위험이나, 설정 온도가 지나치게 높아 버너 폐색을 발생시킨다는 위험을 회피할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 고점결성탄용 버너 (12) 및 가스화 노 (10) 에 의하면, 점결성이 높은 고체 연료를 가스화하는 가스화 노 (10) 에 사용되는 고점결성탄용 버너 (12) 는, 고체 연료 유로 (13) 및 가스화제 유로 (14) 를 동심 이중 배관 구조로 한 버너 내의 열 전달에 의해 고체 연료 입자가 온도 상승되어 고체 연료 입자가 용융·팽창되는 것을 방지 또는 억제할 수 있게 된다. 따라서, 고점결성 고체 연료가 온도 상승되어 용융·팽창된 인접 입자끼리가 덩어리져 연소 불량의 원인이 되는 것, 혹은, 고체 연료 유로 (13) 의 내벽면에 부착되어 버너 폐색 이 되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 고점결성탄용 버너 (12) 및 가스화 노 (10) 를 안정적으로 운전할 수 있게 된다. 또한, 고점결성탄용 버너 (12) 및 가스화 노 (10) 에 사용할 수 있는 점결성이 높은 고체 연료에 대해서도, 그 적용 범위를 확대할 수 있다.
또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 고점결성 고체 연료를 석탄으로 하여 설명했지만, 고점결성 고체 연료는, 미분탄이나 석유 코크스 등에 한정되지 않고, 예를 들어 오일 잔사 및 플라스틱 등과 같이 점결성이 높은 다른 고체 연료를 사용하는 가스화 노의 버너에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 서술한 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 적절히 변경할 수 있다.

Claims (8)

  1. 입자 형상으로 분쇄된 고점결성 고체 연료를 가스화하는 가스화 노의 노벽을 관통하여 장착되고, 상기 고체 연료를 기류 반송에 의해 가스화 노 내에 공급하는 고체 연료 유로와, 가스화제를 가스화 노 내에 공급하는 가스화제 유로가 이중관 구조로 배치 형성되어 있는 고점결성탄용 버너에 있어서,
    상기 고체 연료 유로의 폐색 상태를 검지하는 폐색 상태 검지 수단을 형성하고, 그 폐색 상태 검지 수단이 소정의 폐색 상태를 검출한 경우, 상기 고체 연료의 온도 저감 처리가 실시되는 고점결성탄용 버너.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 저감 처리가, 상기 기류 반송의 반송 가스량을 증가시키는 제어 신호의 출력인 고점결성탄용 버너.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 저감 처리가, 상기 가스화제의 온도를 저하시키는 제어 신호의 출력인 고점결성탄용 버너.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 저감 처리가, 상기 기류 반송의 반송 가스량을 증가시키는 제어 신호의 출력과, 상기 가스화제의 온도를 저하시키는 제어 신호의 출력의 병용인 고점결성탄용 버너.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폐색 상태 검지 수단은, 상기 고체 연료 유로의 버너 입구와, 그 버너 입구보다 하류측의 적소 사이의 차압을 검출하고, 그 차압으로부터 환산되는 유량 손실 계수가 소정값 이상까지 증가한 경우에 폐색 상태를 검출한 것으로 판단하는 고점결성탄용 버너.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폐색 상태 검지 수단은, 버너 입구와 그 버너 입구보다 하류측의 적소 사이에서 검출한 제 1 차압과, 상기 고체 연료 유로의 상류측에 접속되는 연료 공급 배관에 설정한 임의의 구간에서 계측되는 제 2 차압의 차압비로부터 환산되는 유량 손실 계수가 소정값 이상으로 증가한 경우에 폐색 상태를 검출한 것으로 판단하는 고점결성탄용 버너.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 저감 처리가, 상기 고체 연료 유로의 내벽면 온도를 검출하고, 그 내벽면 온도를 상기 고체 연료의 점결성에 따라 결정되는 설정 온도 이상이 되지 않도록 감시하는 상한 감시 수단을 구비하고 있는 고점결성탄용 버너.
  8. 입자 형상으로 된 고점결성탄 등의 고체 연료를 기류 반송에 의해 가스화 노 내에 공급하고, 가스화제와 함께 고압 환경하에서 가스화 처리하는 가스화 노가, 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 고점결성탄용 버너를 구비하고 있는 가스화 노.
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5489265B2 (ja) * 2009-07-16 2014-05-14 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 廃棄物溶融炉及びその操業方法
US8500877B2 (en) * 2010-05-17 2013-08-06 General Electric Company System and method for conveying a solid fuel in a carrier gas
JP5620171B2 (ja) * 2010-07-15 2014-11-05 電源開発株式会社 ガス化炉
US8869598B2 (en) * 2010-08-11 2014-10-28 General Electric Company Methods and systems for monitoring a seal assembly
US8544334B2 (en) 2010-11-03 2013-10-01 Yokogawa Corporation Of America Systems, methods, and apparatus for compensating atmospheric pressure measurements in fired equipment
CN103185340B (zh) * 2011-12-30 2015-11-25 中冶长天国际工程有限责任公司 防堵焦油的烧嘴系统及采用上述系统的烧嘴焦油处理方法
KR101319256B1 (ko) * 2012-03-05 2013-10-17 주식회사 경동나비엔 연소기기용 가스 공기 혼합장치
JP6096105B2 (ja) * 2013-12-20 2017-03-15 三菱日立パワーシステムズ株式会社 チャー回収システムおよびチャー搬送方法
TR201819990T4 (tr) * 2014-06-27 2019-01-21 Tuerkiye Bilimsel Ve Teknolojik Arastirma Kurumu Tuebitak Bi̇r kömür besleme si̇stemi̇.
JP6022662B1 (ja) * 2015-07-21 2016-11-09 株式会社イクロス 固形燃料の燃焼装置
JP7123569B2 (ja) * 2018-02-19 2022-08-23 三菱重工業株式会社 粉体燃料供給装置、ガス化炉設備およびガス化複合発電設備ならびに粉体燃料供給装置の制御方法
JP6615252B2 (ja) * 2018-03-01 2019-12-04 川崎重工業株式会社 石油ピッチ燃料用バーナおよびその使用方法
US11732891B2 (en) 2019-06-21 2023-08-22 Onpoint Technologies, Llc Combustion system with inferred fuel and associated methods
EP3988842A1 (en) * 2019-06-21 2022-04-27 OnPoint Technologies, LLC Systems and methods for detecting discrepancy in a combustion system
EP4023942A1 (en) 2019-06-21 2022-07-06 OnPoint Technologies, LLC Combustion heater control system with dynamic safety settings and associated methods
CN110643393B (zh) * 2019-10-21 2021-02-02 空气化工产品神华(上海)气化技术有限公司 多通道水煤浆烧嘴控制系统

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5920409A (ja) * 1982-07-23 1984-02-02 Sumitomo Metal Ind Ltd 微粉炭吹込み方法
GB8324644D0 (en) * 1983-09-14 1983-10-19 Boc Group Plc Apparatus for burning fuel
JPH083361B2 (ja) * 1989-06-20 1996-01-17 バブコツク日立株式会社 微粉原料ガス化用バーナ及び微粉原料ガス化装置
JPH086102B2 (ja) * 1989-10-20 1996-01-24 バブコツク日立株式会社 噴流層ガス化装置
KR0138690B1 (ko) 1995-03-08 1998-05-01 손영목 고온·고압용 석탄가스화 슬러리버너
JPH10292182A (ja) * 1997-04-17 1998-11-04 Babcock Hitachi Kk ガス化装置及び該装置の運転方法
RU2282105C2 (ru) * 2000-08-04 2006-08-20 Бабкок-Хитачи Кабусики Кайса Горелка, работающая на твердом топливе, и способ сжигания топлива при использовании горелки, работающей на твердом топливе
US6835229B2 (en) * 2002-01-22 2004-12-28 Isg Technologies Inc. Method and apparatus for clearing a powder accumulation in a powder delivery tube
JP3790489B2 (ja) * 2002-03-25 2006-06-28 三菱重工業株式会社 微粉固体燃料燃焼装置
DE102006030079B4 (de) * 2006-06-28 2009-01-22 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Inbetriebnahme von Flugstrom-Vergasungsreaktoren hoher Leistung mit Kombinationsbrenner und Mehrbrenneranordnung

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