KR20110029393A - Regeneration apparatus and its method for filtration system with ceramic candle filters - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 세라믹 캔들 필터가 구비된 집진시스템의 탈진장치와 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 석탄가스화에 의하여 생성된 합성가스에 다량 함유되어 있는 분진과 같은 입자상 물질을 제거하기 위한 집진시스템의 집진쳄버 내부에 다수의 세라믹 캔들 필터들로 이루어진 다수의 필터 다발들에 부착된 분진들을 필터표면으로부터 제거하기 위하여 각 필터 다발들에 역-분사(back-pulsing) 가스를 공급하는 세라믹 캔들 필터가 구비된 집진시스템의 탈진장치와 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a dust collecting apparatus and method for collecting a dust collecting system equipped with a ceramic candle filter, and more particularly, to a dust collecting system for removing particulate matter such as dust contained in a large amount of syngas produced by coal gasification. A ceramic candle filter is provided to supply back-pulsing gas to each of the filter bundles to remove dusts from the filter surface attached to the plurality of filter bundles consisting of a plurality of ceramic candle filters inside the dust collecting chamber. The present invention relates to a dust collecting device and a method thereof.
석탄가스화 복합발전(IGCC)과 같은 고온고압의 합성가스를 이용한 발전공정에서는 합성가스 내에 함유되어 있는 분진과 같은 입자상 물질로 인한 다양한 문제점들이 발생되고 있는데, 가스화장치에서 발생된 고온고압의 합성가스는 미세한 입자상 물질을 다량 함유하고 있어서, IGCC 집진설비 후단에 위치하고 있는 탈황설비 또는 터빈 등의 장치의 부식과 침식으로 인한 하부장치들의 수명 단축 및 석탄가스화 복합발전시스템 정지를 야기할 수 있기 때문에 합성가스 내의 입자상 물질의 농 도를 1 ppm 이하로 낮출 수 있는 집진시스템이 요구된다.In the power generation process using high temperature and high pressure synthesis gas such as coal gasification combined cycle (IGCC), various problems are caused by particulate matter such as dust contained in the synthesis gas. Because it contains a large amount of fine particulate matter, it may shorten the life of sub-units due to corrosion and erosion of equipment such as desulfurization facilities or turbines located at the rear of IGCC dust collector and stop the coal gasification combined cycle system. There is a need for a dust collection system capable of reducing the concentration of particulate matter to less than 1 ppm.
현재 상용되는 IGCC 발전공정에 적용되고 있는 대표적인 대용량 집진시스템으로는 미국 Pinon Pine과 Wilsonville 그리고 네덜란드 Buggenum에 설치된 집진장치를 대표적 사례로 들 수 있는바, 여기서 적용되는 대용량 집진장치에는 직경 60㎜, 길이 1500㎜의 세라믹 캔들 필터 수백 개가 설치되며, 이들 개별 필터에 대한 집진과 탈진이 용이하게 이루어지도록 다수의 필터를 다발로 묶는 방식이 사용된다.Representative examples of large-capacity dust collectors applied to commercial IGCC power generation processes are dust collectors installed in Pinon Pine, Wilsonville, and Buggenum in the United States. Hundreds of ceramic candle filters are installed, and a plurality of filters are bundled to facilitate collection and dedusting of these individual filters.
특히 네덜란드 Buggenum의 집진장치에는 48개의 필터로 이루어진 18개의 필터 다발이 병렬 방식으로 총 864개의 세라믹 캔들 필터가 설치되어 있으며, 각 필터 다발에는 대형 벤츄리가 설치되어 그 벤츄리를 통하여 고압의 역-분사 가스를 공급함으로써 원활한 필터의 탈진이 가능하게 하고 있다.In particular, the Dutch dust collector of Buggenum has 18 filter bundles of 48 filters installed in parallel, and a total of 864 ceramic candle filters are installed. Each filter bundle is equipped with a large venturi. By supplying, it is possible to smoothly filter out dust.
그러나 벤츄리를 이용한 필터의 탈진 시 너무 높은 압력의 역-분사 가스를 사용하기 때문에 탈진에 의하여 필터에 가해지는 충격력이 너무 강하게 작용하여 필터에 높은 피로를 가함으로써 필터의 수명을 단축시키는 문제가 발생하였다.However, when the venturi-based filter is exhausted, the reverse injection gas of too high pressure is used, so the impact force applied to the filter by the exhaustion acts so strongly that it causes a high fatigue to the filter, thereby shortening the filter life. .
이에 따라 탈진에 의하여 필터에 가해지는 충격력을 낮추기 위하여 새로운 방식의 탈진장치 및 방법의 개발이 필요하다.Accordingly, in order to lower the impact force applied to the filter by exhaustion, it is necessary to develop a new type of dust removal apparatus and method.
이에 상기와 종래 문제점을 해결하기 위해 본 발명을 안출한 것으로, 본 발명은 탈진에 의하여 필터에 가해지는 충격력을 낮추기 위해 역-분사 압력을 낮게하여 탈진시 누적되는 피로를 경감하여 필터수명을 연장 사용할 수 있는 세라믹 캔들 필터가 구비된 집진시스템의 탈진장치와 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다. In order to solve the above and the conventional problems, the present invention is devised, the present invention can be used to extend the filter life by reducing the anti-injection pressure to reduce the impact force applied to the filter by exhaustion to reduce the fatigue accumulated during the exhaustion It is an object of the present invention to provide a dust collecting device and a method for collecting a dust collecting system equipped with a ceramic candle filter.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 세라믹 캔들 필터가 구비된 집진시스템의 탈진방법은, 고안 고압의 합성가스를 이용한 발전공정에서 합성가스 내에 함유되어 있는 입자상 물질을 집진하도록 하단에 호퍼가 구비된 집진하우징과, 상기 집진하우징 내에 설치되어 하부의 집진쳄버와 상부의 청정 가스쳄버로 구획하는 격벽, 상기 격벽의 저면에 설치되어 필터링 한 가스를 청정 가스쳄버로 통과시키는 다수의 세라믹 캔들 필터, 상기 세라믹 캔들 필터들이 여러 개로 묶은 필터 다발, 상기 필터 다발의 탈진을 위하여 역-분사 가스를 공급하도록 청정 가스쳄버에 설치되는 탈진장치로 구성된 세라믹 캔들 필터가 구비된 집진시스템의 탈진방법에 있어서, 상기 필터 다발의 세라믹 캔들 필터 표면에서의 입자상 물질들의 원활한 집진단계와 상기 필터 다발에 부착 형성된 분진 층의 원활한 탈진단계로 이루어진다.In the dust collection method of the dust collecting system with a ceramic candle filter according to the present invention for achieving the above object, a hopper at the bottom to collect the particulate matter contained in the synthesis gas in the power generation process using the high-pressure synthesis gas A dust collecting housing provided, a partition installed in the dust collecting housing and partitioned into a lower dust collecting chamber and an upper clean gas chamber, a plurality of ceramic candle filters installed at a bottom of the partition to pass the filtered gas to the clean gas chamber, In the dust collection method of the dust collecting system having a ceramic candle filter comprising a filter bundle of the ceramic candle filters bundled into a plurality, a dust extraction device which is installed in a clean gas chamber to supply a reverse injection gas for the dust of the filter bundle. Smooth collection of particulate matter on the surface of the ceramic candle filter of the filter bundle It comprises a smooth exhaustion step of the particulate layer formed attached to the filter bundles.
여기서 상기 집진단계에서는 모든 상기 필터 다발을 통하여 입자상 물질이 부유한 합성가스가 필터 표면을 통하여 집진된 후, 각 필터 다발의 개구면에 설치된 탈진가스 공급부의 분지관 배출구들을 통하여 청정한 합성가스가 배출되어 상기 집진하우징의 상기 청정 가스쳄버에 모인 후, 상기 집진하우징으로부터 하부 공정으로 배출된다.Here, in the dust collecting step, the synthesis gas having the particulate matter suspended through all the filter bundles is collected through the filter surface, and then the clean synthesis gas is discharged through the branch pipe outlets of the exhaust gas supply unit installed at the opening surface of each filter bundle. After collecting in the clean gas chamber of the dust collecting housing, it is discharged from the dust collecting housing to the lower process.
그리고 상기 탈진단계에서는 모든 상기 필터 다발들 중에서 임으로 선택된 하나의 상기 필터 다발의 개구면에 설치된 탈진가스 공급부의 분지관 배출구를 막은 후, 고압의 탈진가스를 임의로 선택된 하나의 상기 필터 다발의 개구면에 설치된 탈진가스 공급부를 통하여 필터 다발에 공급함으로써 필터 다발에 부착된 분진 층을 필터표면으로부터 제거하고, 임으로 선택된 하나의 필터 다발에 대하여 완료되면, 필터 다발의 개구면에 설치된 탈진가스 공급부의 분지관 배출구를 연 후, 다른 필터 다발들에 위와 같은 탈진 공정이 반복 수행된다.In the exhausting step, a branch pipe outlet of the exhaust gas supply unit installed at an opening surface of one of the filter bundles randomly selected from all the filter bundles is blocked, and a high-pressure exhaust gas is optionally applied to the opening surface of one of the filter bundles. By removing the dust layer attached to the filter bundle from the filter surface by supplying it to the filter bundle through an installed dedusting gas supply unit, and once completed for one selected filter bundle, the branch pipe outlet of the dust removal gas supply unit installed at the opening of the filter bundle. After opening, the same dedusting process is repeated on the other filter bundles.
이상에서 기술한 바와 같이 본 발명에 따른 세라믹 캔들 필터가 구비된 집진시스템의 탈진장치 및 그 방법은, 각 필터 다발의 개구면에 설치된 탈진가스 공급부의 배출구를 막는 상태에서 고압의 탈진가스를 필터 다발에 역-분사함으로써, 기존의 벤츄리를 이용한 탈진방법에서와 같이 필터 다발의 출구가 열린 상태에서 필터 다발로 탈진가스를 공급하는 경우에 비하여 월등히 낮은 압력의 탈진가스로도 필터 표면에 부착된 분진들을 충분히 제거할 수 있기 때문에 주기적으로 수행되는 탈진단계에 의하여 필터에 누적되는 피로를 경감함으로써 필터의 수명을 연장하여 사용할 수 있다.As described above, the dust collecting apparatus and method of the dust collecting system equipped with the ceramic candle filter according to the present invention, the high-pressure dust exhaust gas filter in the state of blocking the outlet of the exhaust gas supply unit provided on the opening surface of each filter bundle By back-injection, the dust on the surface of the filter is sufficiently reduced even with a low pressure exhaust gas compared to the case where the exhaust gas is supplied to the filter bundle while the outlet of the filter bundle is open as in the conventional dust extraction method using a venturi. Since it can be removed, it is possible to extend the life of the filter by reducing the fatigue accumulated in the filter by the dedusting step is performed periodically.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 탈진장치(20)를 갖춘 집진시스템(10)은 도 1과 도 2에 도시되어 있는바, 즉 본 발명은 격벽(31)에 의하여 하부의 집진쳄버(11)와 상부의 청정가스 쳄버(12)로 구획되면서, 상기 집진쳄버(11) 내부에 다수의 세라믹 캔들 필터(13)들이 여러 개의 필터 다발(14)로 구성되어 설치되고, 이 집진쳄버(11)의 상부 쪽에는 집진쳄버(11)로 분진이 포함된 합성가스를 유입시키기 위한 분진가스 유입구(15)가 설치되며, 상기 청정가스 쳄버(12)로부터 분진이 제거된 청정한 합성가스가 유출되기 위한 청정가스 유출구(16)가 설치되고, 상기 필터 다발(14)로부터 탈진되어 중력 침강된 분진들을 저장하기 위한 호퍼(17)가 상기 집진쳄버(11)의 하부 쪽에 설치되어 개폐되는 분진 배출구(18)를 통하여 외기와 연결되어 이루어진 세라믹 캔들 필터가 구비된 집진시스템의 탈진장치에 있어서, 상기 필터 다발(14)에 낀 분진 층을 제거하기 위해 이 필터 다발(14)의 개구면에는 고압의 탈진가스를 분사시키기 위한 탈진가스 공급부(21)가 설치되되, 상기 탈진가스 공급부(21)에는 세라믹 캔들 필터(13)를 통하여 집진 처리된 청정한 합성가스가 상기 청정가스 쳄버(12)로 이송되기 위한 분지관 배출구(22)가 설치되며, 이 분지관 배출구(21)를 개폐하기 위한 밸브/공압 피스톤(23)이 청정가스 쳄버(12)의 외부에서 작동되도록 설치되고, 고압의 탈진가스를 탈진가스 저장조(25)를 통하여 필터 다발(14)로 펄스방식으로 공급하기 위한 솔레노이드 밸브(24)가 고압의 탈진가스 저장조(25)와 파 이프(26) 사이에 설치되어 이루어진 구조로 되어 있다.The dust collecting
상기와 같은 탈진장치(20)를 갖춘 집진시스템을 이용한 본 발명의 탈진방법은 다음과 같이 이루어진다.The dust removal method of the present invention using the dust collecting system having the
입자상 물질인 미세분진이 함유된 합성가스가 분진가스 유입구(15)를 통하여 집진쳄버(11) 내부로 유입된 후, 집진쳄버(11) 내에 부유된 분진들을 세라믹 캔들 필터(13)들을 향하여 이송되어 필터 표면에 분진들이 부착되어 분진 층을 형성하고, 세라믹 캔들 필터(13)들의 기공을 통하여 관통하는 분진이 제거된 청정한 합성가스를 탈진가스 공급부(210과 분지관 배출구(22)를 지나 청정가스 쳄버(12)로 이송된다.Synthetic gas containing particulate matter, which is a particulate matter, is introduced into the
모든 필터 다발(14)들을 통하여 모든 분지관 출구(22)들을 통하여 배출된 청정 합성가스는 청정가스 쳄버(12)에 모인 후, 청정가스 유출구(16)를 집진시스템(10)을 빠져나가게 된다. 이와 같이 집진공정이 이루어지면서 필터 양단의 압력손실이 특정한 압력손실에 도달하거나 또는 특정한 운전시간이 경과한 후에는 세라믹 캔들 필터(13) 표면에 형성된 두꺼운 분진 층은 집진시스템(10)의 운전 압력손실을 증가시키기 때문에 세라믹 캔들 필터(13) 표면의 분진 층을 제거하여야 한다.The clean syngas discharged through all the
상기 세라믹 캔들 필터(13) 표면에 형성된 분진 층을 제거하기 위하여 각각의 필터 다발(14)들에 대한 탈진공정이 수행되어야 하며, 수행된 탈진공정의 순서는 도 3과 같이 이루어진다.In order to remove the dust layer formed on the surface of the
청정한 합성가스가 분지관 배출구(22)를 통하여 배출되는 과정에서, 집진쳄버(11)와 청정가스 쳄버(12) 사이의 차압이 특정한 값에 도달하게 되면 첫 번째 필 터 다발(14)과 연결된 분지관 배출구(22)를 닫고, 운전압력보다 1 ~ 5 bar 더 높은 압력으로 탈진가스 저장조(25)에 저장된 탈진가스를 첫 번째 필터 다발(14)과 연결된 솔레노이드밸브(24)를 50 ~ 300 msec 시간 동안 개폐함으로써 이 솔레노이드 밸브(24)와 탈진가스 공급부(21)를 통하여 첫 번째 필터 다발(14)에 공급하여 첫 번째 필터 다발(14)의 탈진이 이루어지게 된다.When clean syngas is discharged through the
탈진이 이루어지는 0 ~ 10 sec 시간 동안 첫 번째 분지관 배출구(22)를 닫힌 상태로 유지한 후, 정해진 시간이 경과하고 나면 첫 번째 필터 다발(14)과 연결된 분지관 배출구(22)를 열고, 0 ~ 10 sec 시간이 경과된 후 두 번째 필터 다발(14)과 연결된 분지관 배출구(22)를 닫으면서 첫 번째 필터 다발(14)에 대하여 이루어졌던 탈진작업이 반복 수행된다.The first
이와 같이 탈진작업이 마지막 필터 다발(14)까지 완료되면 집진시스템(10)의 탈진공정은 완료된다.As such, when the dust removal operation is completed up to the
즉, 본 발명의 탈진방법은 도 3을 참고로 체계적으로 다시 설명하면, 고온고압의 합성가스를 이용한 발전공정에서 합성가스 내에 함유되어 있는 미세분진인 입자상 물질을 집진하도록 구비된 집진시스템(10)과, 상기 집진시스템의 하부에 설치되어 분진이 포함된 합성가스를 유입하기 위한 분진가스 유입구(15)를 갖춘 집진쳄버(11)와 상부 청정가스 쳄버(12), 상기 집진쳄버(11)에 설치된 다수의 세라믹 캔들 필터(13)와 상기 세라믹 캔들 필터(13)들을 특정한 개수들로 묶어 놓은 필터 다발(14), 상기 필터 다발(14)에 탈진가스를 분사하도록 청정가스 쳄버(12)에 설치되는 탈진가스 공급부(21), 분지관 배출구(22), 밸브-공압 피스톤(23), 솔레노이드 밸브(24), 탈진가스 저장조(25)와 이들을 연결하는 파이프(26)들로 구성된 탈진장치(20)로 구성되어 필터 다발(14)들에 부착된 분진 층을 제거하기 위한 집진시스템(10)의 탈진 운전방법에 있어서, 상기 분진가스 유입구(15)를 통하여 세라믹 캔들 필터(13)들의 그룹들로 구성된 필터 다발(14)로 이송되어 분진 입자들로 구성된 분진 층이 형성되어 필터링이 이루어지는 집진단계(S1)와;That is, the dust removal method of the present invention is systematically described again with reference to FIG. And a
상기 집진단계(S1) 동안 집진시스템(10)의 차압이 특정한 수준에 도달하게 되면 첫 번째 필터 다발(14)의 개구면에 설치된 탈진가스 공급부(21)와 연결된 분지관 배출구(22)를 닫아 첫 번째 필터 다발(14)을 통한 가스의 흐름을 차단하는 필터 다발 가스흐름 차단단계(S2);When the differential pressure of the dust collecting
상기 필터다발 가스흐름 차단단계(S2)가 완료된 후, 고압의 탈진가스가 저장된 탈진가스 저장조(25)와 솔밸브(24)와 탈진가스 공급부(21)를 통해 탈진가스를 분사하여 첫 번째 필터 다발(14)에 형성된 분진 층을 제거시키는 분진 층 제거단계(S3);After the filter bundle gas flow blocking step (S2) is completed, the first filter bundle by injecting the dedusting gas through the degassing
상기 분진 층 제거단계(S3)에서 특정한 시간이 경과된 후, 첫 번째 필터 다발(14)로의 가스흐름을 재개하기 위하여 분지관 배출구(22)를 다시 열어주는 필터 다발 가스흐름 재개단계(S4) 및;After the specific time has elapsed in the step of removing the dust layer (S3), the filter bundle gas flow resume step (S4) of reopening the
상기 필터 다발 가스흐름 재개단계(S4)가 완료된 후, 이후 모든 필터 다발(14)들에 대하여 순차적으로 첫 번째 필터 다발(14)에서와 같은 방식으로 순환하는 집진 재개단계(S5)를 포함하여 구성되어 있다.After the filter bundle gas flow resumption step (S4) is completed, and then comprises a dust collection resume step (S5) for circulating in the same manner as in the
상기 필터 다발 가스흐름 차단단계(S2)의 개시는 세라믹 캔들 필터(13) 표면 여과속도가 1 ~ 3 ㎝/s 일 때 분진들이 부착된 필터에 의한 차압이 1000 ~ 3000㎜H2O일 때 이루어지며, 상기 탈진가스 저장조(25)의 가스압력을 집진시스템(10)의 운전압력보다 1 ~ 5bar 더 높은 압력으로 운전하도록 되어 있다.The start of the filter bundle gas flow blocking step S2 is performed when the differential pressure by the filter with dust is 1000 to 3000 mmH 2 O when the surface of the
그리고 상기 분지관 배출구(22)를 개방하여 필터 다발 가스흐름 재개단계(S4)를 완료한 후, 다음 필터 다발(14)의 필터 다발 가스흐름 차단단계(S2) 사이의 시간간격을 0 ~ 10 sec로 유지하도록 되어 있다.After the
또한, 본 발명에서는 상기 분지관 배출구(22)를 닫지 않고 항상 열린 상태에서 집진과 탈진을 운전하도록 되어 있다.In addition, in this invention, dust collection and dust removal are operated in the always open state, without closing the said branch
한편, 상기 서술한 예는, 본 발명을 설명하고자 하는 예일 뿐이다. 따라서 본 발명이 속하는 기술분야의 통상적인 전문가가 본 상세한 설명을 참조하여 부분변경 사용한 것도 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연한 것이다.In addition, the above-mentioned example is only an example to demonstrate this invention. Therefore, it is obvious that the ordinary skilled in the art to which the present invention pertains uses the partial change with reference to the detailed description.
도 1은 본 발명에 따른 탈진장치를 갖춘 집진시스템의 개략도,1 is a schematic diagram of a dust collecting system having a dust extraction device according to the present invention,
도 2 (A)와 (B)는 본 발명의 요부인 탈진장치의 확대 평면과 측면 개략도,Figure 2 (A) and (B) is an enlarged plane and side view schematic view of the dust removal apparatus that is the main part of the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 탈진방법의 흐름도이다.3 is a flowchart of a dust removal method according to the present invention.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 --Explanation of symbols for the main parts of the drawings-
10 : 집진시스템, 11 : 집진쳄버,10: dust collecting system, 11: dust collecting chamber,
12 : 청정가스 쳄버, 13 : 세라믹 캔들 필터,12: clean gas chamber, 13: ceramic candle filter,
14 : 필터 다발, 15 : 분진가스 유입구,14: bundle of filters, 15: dust gas inlet,
16 : 청정가스 유출구, 17 : 호퍼,16: clean gas outlet, 17: hopper,
18 : 분진 배출구, 20 : 탈진장치,18: dust outlet, 20: dust exhaust device,
21 : 탈진가스 공급부, 22 : 분지관 배출구,21: exhaust gas supply unit, 22: branch pipe outlet,
23 : 밸브 / 공압 피스톤, 24 : 솔레노이드 밸브,23: valve / pneumatic piston, 24: solenoid valve,
25 : 탈진가스 저장조, 26 : 파이프,25: dedusted gas storage tank, 26: pipe,
31 : 격벽.31: bulkhead.
Claims (8)
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