KR20120056091A - 탄소연료의 가스화 복합설비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄소연료의 가스화 복합설비에 관한 것으로, 합성가스를 생성하는 반응기, 수분을 함유한 탄소연료와 상기 반응기에서 생성된 상기 합성가스가 유입되며, 상기 탄소연료의 수분함량과 상기 합성가스의 온도를 감소시키는 건조기 및 상기 건조기로부터 배출된 상기 탄소연료와 상기 합성가스를 분리하여 수분함량이 감소된 상기 탄소연료를 상기 반응기에 공급하고, 온도가 감소된 상기 합성가스를 정화기에 공급하는 분리기를 포함하여, 별도의 열교환기를 채용하지 않더라도 반응기에서 생성된 합성가스를 순환시켜 수분을 함유한 탄소연료와 혼합함으로써 합성가스의 냉각과 탄소연료의 건조를 동시에 달성할 수 있다.

Description

탄소연료의 가스화 복합설비{Integrated Gasification Apparatus for Carbonaceous Fuel}

본 발명은 탄소연료의 가스화 복합설비에 관한 것이다.

가스화란 고체연료로부터 가연성 가스연료를 제조하는 기술로써 아주 오래된 고전적 기술이지만, 여전히 개발이 이루어지고 있는 분야이다. 인류가 사용해왔던 연료의 역사는 지금도 취사나 난방용으로 사용되고 있는 나무에서 석탄, 가스, 오일, 전기 등으로 변화되었다.

산업적으로 탄소연료(일반적으로 석탄이라고 지칭되며, 역청탄, 아역청탄, 갈탄, 및 무연탄 등으로 분류됨.)를 사용하게 된 것은 18세기 후반 영국의 산업혁명에서 비롯되었다. 이 당시에는 금속공업용 환원제로써 숯(charcoal)을 코크스로 대체하는 용도이거나, 도시가스로 이용하는 분야로 시작되었다. 탄소연료의 가스화 생성물인 가연성 가스연료를 합성가스(synthesis gas)라 부르는데, 이는 지구상에 천연적으로 매장된 천연가스(natural gas)가 아닌 인위적으로 제조된 가스라는 것을 의미한다. 합성가스의 이용은 도시 가로등에서 시작하여 점차 고체연료 대체용이거나 화학원료제조 목적으로 확대되었고, 최근에는 전력생산이나 합성연료제조용으로 활용하게 되었다.

이러한 탄소연료 가스화는 탄소연료가 반응기 내로 공급된 산화제와의 산화반응 및 반응기 내에서 생성된 이산화탄소, 수증기, 수소 등의 기체와의 산화/환원반응에 의하여 주성분이 수소와 일산화탄소인 합성가스를 생성하는 것이다.

이렇게 생성된 합성가스는 고온가스로 석탄 가스화 복합발전기술(IGCC) 또는 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 공정 등에 이용될 수 있는데, 이러한 기술에 적용하기 위해서는 고온의 합성가스를 냉각하는 열교환기를 필수적으로 요구하게 되었다.

종래에는 별도의 대용량의 열교환기를 가스화 복합설비에 채용하여 반응기에서 생성된 고온의 합성가스를 냉각하였기 때문에 가스화 복합설비가 대형화되고, 설비비용이 상승하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 별도의 열교환기를 채용하지 않고, 반응기에서 생성된 합성가스를 순환시켜 고수분을 함유한 탄소연료와 혼합함으로써 합성가스의 냉각과 탄소연료의 건조를 동시에 달성할 수 있는 탄소연료의 가스화 복합설비를 제안하는 것을 목적으로 한다.

또한, 반응기에서 생성된 합성가스를 예비적으로 냉각시키는 소용량의 열교환기를 더 포함하고, 반응기에서 생성된 합성가스를 선택적으로 배출하는 유량분배기를 더 포함하여, 고수분을 함유한 탄소연료의 건조와 합성가스의 냉각을 효율적으로 달성할 수 있다.

본 발명은 탄소연료의 가스화 복합설비에 관한 것으로, 합성가스를 생성하는 반응기, 수분을 함유한 탄소연료와 상기 반응기에서 생성된 상기 합성가스가 유입되며, 상기 탄소연료의 수분함량과 상기 합성가스의 온도를 감소시키는 건조기 및 상기 건조기로부터 배출된 상기 탄소연료와 상기 합성가스를 분리하여 수분함량이 감소된 상기 탄소연료를 상기 반응기에 공급하고, 온도가 감소된 상기 합성가스를 정화기에 공급하는 분리기를 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 건조기에 유입되는 상기 탄소연료의 수분함량이 20 중량 % 내지 60 중량 % 인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 건조기에 공급되는 상기 합성가스의 온도범위가 500 ℃ 내지 950 ℃ 인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 건조기에 유입되는 상기 탄소연료의 입도는 2 ㎜ 이하인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 건조기에 유입되는 상기 합성가스의 압력범위가 1 기압 내지 50 기압인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 건조기에서 배출된 상기 탄소연료의 수분함량이 1 중량 % 내지 10 중량 % 인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 건조기에서 배출된 상기 합성가스의 온도범위가 150 ℃ 내지 300 ℃ 인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 건조기는 기류 건조기가 채용되며, 상기 탄소연료와 상기 합성가스는 상기 기류 건조기의 하측으로 공급된 후 열교환을 거치며 상측으로 배출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 건조기는 기류 건조기가 채용되며, 상기 탄소연료와 상기 합성가스는 상기 기류 건조기의 상측으로 공급된 후 열교환을 거치며 하측으로 배출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 반응기와 상기 건조기 사이에 배치되어 상기 반응기에서 배출한 상기 합성가스를 1차적으로 냉각시키는 예비 열교환기를 더 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 예비 열교환기에서 배출된 상기 합성가스를 상기 건조기와 상기 정화기에 분배하여 공급하는 유량분배기를 더 포함한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따른 탄소연료의 가스화 복합설비는 고온의 합성가스를 냉각하기 위한 열교환기를 별도로 구비하지 않더라도, 고온의 합성가스를 순환시켜 고수분을 함유한 탄소연료와 혼합함으로써 합성가스의 냉각과 탄소연료의 건조를 동시에 달성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 가스화 복합설비는 반응기로부터 유출된 합성가스를 예비적으로 냉각하는 소용량의 열교환기를 포함하여 건조기에 유입되는 합성가스의 온도를 조절할 수 있다.

그리고, 반응기로부터 유출된 합성가스 중 일부는 건조기에 공급하고 일부는 정화기에 공급하는 유량분배기를 더 포함하여 건조기에 공급되는 탄소연료의 유량에 부합하는 합성가스를 공급함으로써 합성가스의 냉각률과 탄소연료의 건조율을 조절할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 탄소연료의 가스화 복합설비를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 탄소연료의 가스화 복합설비의 변형예를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 탄소연료의 가스화 복합설비를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 탄소연료의 가스화 복합설비의 변형예를 개략적으로 도시한 구성도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 가스화 복합설비는 반응기에서 배출된 합성가스의 온도를 낮추기 위해 별도의 열교환기를 구성하지 않고, 탄소연료와 합성가스가 유입되는 건조기를 구비하여 탄소연료가 함유한 수분과 합성가스의 열을 이용함으로써 합성가스를 냉각시키고 탄소연료를 건조시킬 수 있다.

이때, 본 발명에 따른 가스화 복합설비는 건조기에서 배출되는 탄소연료의 수분함량이 1 중량 % 내지 10 중량 % 범위를 갖도록 구성될 수 있으며, 건조기에서 배출되는 합성가스의 온도는 150 ℃ 내지 300 ℃ 범위를 갖도록 구성될 수 있다. 이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스화 복합설비에 대해 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 탄소연료의 가스화 복합설비를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 탄소연료의 가스화 복합설비의 변형예를 개략적으로 도시한 구성도이다.

본 명세서에서 탄소연료는 석탄원료로, 휘발분이 적은 무연탄을 제외한 역청탄, 아역청탄, 갈탄 등을 포함한다.

본 실시예에 따른 가스화 복합설비(1000)는 반응기(100), 건조기(200), 분리기(300), 정화기(400)를 포함하여 구성된다. 상기 구성요소들은 파이프와 같이 유체를 이동시키는 연결수단을 통해 결합되어 합성가스 또는 탄소연료가 유출되거나 공급된다.

반응기(100)는 탄소연료를 사용하여 가스화 공정을 통해 합성가스를 생성한다. 가스화란 탄소연료를 연료용 가스로 개질하는 것을 의미하며, 탄소연료의 연소열을 이용하여 탄소연료와 수증기의 개질 반응을 통해 합성가스를 생성하는 공정을 말한다. 합성가스는 수소, 일산화탄소, 이산화탄소, 질소, 수증기, 메탄 등을 포함하며 상기 물질이 합성가스의 약 95 중량% 를 차지한다.

반응기(100)에서 배출되는 합성가스는 가스터빈 등에 유입되어 석탄 가스화 복합발전기술(IGCC)과 같은 전력생산에 사용되거나, Fe나 Co 촉매상에서 합성가스로부터 액체 탄화수소를 만드는 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 공정에 사용될 수 있다.

반응기(100)에서 생성된 합성가스는 800 ℃ 내지 980 ℃ 온도범위의 고온가스로 1 기압 내지 50 기압으로 배출된다.

반응기에서 배출되는 합성가스의 온도범위와 압력범위는 본 발명에 포함된 반응기로 채용될 수 있는 가스화기의 종류와 용량에 따라 상기 범위에서 변형되어 실시될 수 있고, 본 발명에서 반응기로 채용되는 가스화기는 분류층 가스화기, 고속유동층 가스화기를 포함하여 공지된 범위안에서 어떠한 가스화기도 채용될 수 있다.

건조기(200)는 수분을 함유한 탄소연료와 반응기(100)로부터 생성된 합성가스가 유입된 후 배출되는데, 이러한 과정에서 열교환이 이루어져 탄소의 수분함량과 합성가스의 온도는 감소된다.

건조기(200)에 유입되는 합성가스는 반응기(100)에서 배출된 직후보다 좀 더 낮은 온도범위를 갖는다. 건조기(200)에 유입되는 합성가스는 500 ℃ 내지 950 ℃의 온도범위를 갖는데, 반응기(100)에서 배출된 후 자연냉각되거나, 소형의 열교환기(미도시)를 통해 합성가스를 예비적으로 냉각시킴으로서 상기 범위의 온도를 갖게 된다.

건조기(200)에 유입된 수분을 함유한 탄소연료는 고온의 합성가스와 혼합되어 합성가스와 열교환이 이루어짐으로써 합성가스의 온도를 감소시키는 역할을 수행하고, 건조된 탄소연료는 반응기(100)에 유입되어 합성가스의 원료가 된다.

이때, 건조기(200)에 유입되는 탄소연료의 수분함량은 20 중량 % 내지 60 중량 % 인 것이 바람직하다. 수분함량이 상기 범위 미만인 경우 합성가스의 냉각효율이 떨어지며, 상기 범위를 초과하는 경우 반응기(100)에 유입되는 탄소연료의 수분함량이 높아 합성가스의 제조효율이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 건조기(100)로 유입되는 탄소연료의 입도는 2 ㎜ 이하인 것이 바람직하다. 탄소연료의 입도가 큰 경우 합성가스와의 접촉면적이 협소하여 합성가스와 탄소연료와의 열교환이 효율적으로 이루어지지 않으므로 합성가스의 냉각효율이 미약하다.

따라서, 탄소연료와 합성가스의 접촉면적을 증가시키기 위해 탄소연료의 입도는 2 ㎜ 이하인 것이 바람직하고, 이는 탄소연료가 건조기(200)로 유입되기 전 분쇄기(미도시)를 통해 탄소연료를 분쇄함으로써 조절될 수 있다.

건조기(200)는 다양한 종류의 건조기가 채용될 수 있으나, 도 1에 도시된 것과 같이, 기류 건조기(200 : flash dryer)가 채용되는 것이 바람직하다.

기류 건조기(200)가 채용되는 경우, 도 1에 도시된 것과 같이 탄소연료와 합성가스가 기류 건조기(200)의 하측으로 공급된 후 상측으로 배출될 수 있다.

예를 들어, 기류 건조기(200)의 하측면으로 탄소연료가 유입되고, 기류 건조기(200)의 하면으로 고온의 합성가스가 유입된다. 이때, 유입되는 합성가스의 압력에 의해 합성가스와 탄소연료가 건조기(200)의 상측으로 이동하며 열교환을 하고 배출된다.

이때, 2 ㎜ 이하의 입도를 갖는 탄소연료를 기류 건조기(200)에 유입한 경우, 건조기(200)에 공급되는 합성가스의 유압이 다소 낮다고 하더라도, 건조기(200)의 상측으로 배출시키기에 용이한 장점을 갖는다.

또한, 도 2에 도시된 것과 같이 가스화 복합설비(1000')는 기류 건조기(200)를 채용하되 탄소연료와 합성가스가 기류 건조기(200)의 상측으로 공급되고, 하측으로 배출될 수도 있다.

예를 들어, 기류 건조기(200)의 상측면에서 탄소연료가 유입되고, 건조기(200)의 상측면으로 고온의 합성가스가 유입된다.

반응기(100)의 상단으로 합성가스가 배출되는 경우 기류 건조기(200)의 상측면으로 합성가스를 유입함으로써 반응기(100)와 기류 건조기(200) 사이에 단순한 유로(예를 들면, 파이프) 설계를 달성할 수 있어 가스화 복합설비의 제조비용이 감소하고 공간활용도가 향상되는 장점이 있다.

이렇듯 본 발명에 따른 가스화 복합설비는 건조기(200)에 다량의 수분을 함유한 탄소연료와 고온의 합성가스를 유입시킴으로써 고온의 합성가스를 냉각하기 위한 대용량의 열교환기를 설치할 필요가 없이 합성가스를 냉각할 수 있다. 또한, 반응기에 공급하는 탄소연료의 수분을 조절하기 위한 별도의 건조기를 추가할 필요가 없어 설비가 단순해지고 설비비용이 감소한다.

본 발명에 따른 가스화 복합설비는 건조기(200)에서 배출되는 합성가스는 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 공정과 같이 합성가스를 이용하는 후속공정에서 효율을 향상시키기 위해 150 ℃ 내지 300 ℃의 온도범위를 갖는 것이 바람직하다.

또한, 건조기(200)에서 배출되는 탄소연료는 반응기(100)에서 합성가스의 생성효율을 향상시키기 위해 수분함량이 1 중량 % 내지 10 중량 %인 것이 바람직하다.

건조기(200)를 통해 배출되는 합성가스의 온도와 탄소연료의 수분함량(이하, 건조기의 건조성능)은 건조기(200)에 유입되는 합성가스의 온도와 압력, 탄소연료의 초기 수분함량과 입도 및 건조기(200)에 유입되는 합성가스와 탄소연료의 혼합중량비에 의해 결정되는데, 배출되는 합성가스의 온도와 탄소연료의 수분함량이 상술한 범위를 갖기 위해 건조기(200)에 유입되는 합성가스와 탄소연료의 중량비는 1:1 내지 1:30의 범위(건조기에 유입되는 합성가스가 500 ℃ 내지 950 ℃의 온도범위이며, 건조기에 유입되는 탄소연료의 수분함량이 20 중량 % 내지 60 중량 %인 경우)를 갖는 것이 바람직하다.

도 1 및 도 2에 도시된 가스화 복합설비에 대해 시뮬레이션을 실시한 결과, 평균입도가 350 ㎛, 초기 수분함량이 28 중량 %인 탄소연료가 건조기(200)에 유입되고, 반응기(100)에서 생성된 950 ℃의 합성가스가 7.2 기압으로 건조기(200)에 유입되었을 때(탄소연료와 합성가스의 혼합중량비는 1:5 내지 1:20의 범위) 건조기에서 배출되는 합성가스의 온도는 270 ℃이며, 탄화수소의 수분함량은 1 중량 % 내지 5 중량 %의 범위를 나타내었다.

건조기(200)를 통해 배출된 탄소연료와 합성가스는 분리기(300)에 유입된다. 탄소연료와 합성가스는 혼합된 상태로 배출되기 때문에 분리기(300)는 탄소연료와 냉각된 합성가스를 분리하여 반응기(100)에 탄소연료를 공급하고, 합성가스를 정화기(400)에 공급한다. 이러한 분리기(300)는 싸이클론이 채용될 수 있다.

정화기(400)는 분리기(300)로부터 공급된 합성가스를 정화한다. 분리기(300)에서 열교환을 통해 냉각된 합성가스는 미분, 황화합물 등과 같은 이물질을 포함할 수 있다. 그에 따라, 가스화 복합설비(1000, 1000')에서 생산된 합성가스를 연료가스로 사용하기 위해 합성가스의 정화공정이 요구된다.

정화기(400)는 미분, 타르, 왁스와 같은 입자형태의 이물질을 제거하기 위한 세라믹 필터로 구성되거나, 물 세정장치 또는 탈황장치로 구성될 수 있다. 물 세정장치는 합성가스에 포함된 수증기를 제거하는 효과가 있으며, 탈황장치는 황화합물 또는 질소화합물을 제거한다.

이러한 공정에 따른 가스화 복합설비(1000, 1000')는 최종적으로 정화기(400)를 통해 이물질이 제거된 합성가스를 석탄 가스화 복합발전기술(IGCC), 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 공정 등에 공급한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 탄소연료의 가스화 복합설비를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 4는 도 3에 도시된 탄소연료의 가스화 복합설비의 변형예를 개략적으로 도시한 구성도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 탄소연료의 가스화 복합설비(2000: 이하, 가스화 복합설비)에 대해 설명하기로 한다. 다만, 도 1을 참조하여 설명한 구성과 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 실시예에 따른 가스화 복합설비(2000)는 반응기(100)에서 배출된 고온의 합성가스를 예비적으로 냉각하여 건조기(200)에 공급하는 예비 열교환기(500)를 더 포함한다.

반응기(100)에서 배출되는 합성가스는 800 ℃ 내지 980 ℃의 온도범위를 갖는데, 건조기(200)에 유입되는 합성가스는 500 ℃ 내지 950 ℃의 온도범위를 갖는 것이 바람직하므로, 예비 열교환기(600)를 통해 합성가스를 예비적으로 냉각시킨다.

종래의 가스화 복합설비는 반응기에서 배출된 합성가스를 150 ℃ 내지 300 ℃의 온도범위로 낮추기 위해 대용량의 열교환기가 필요했던 것과 달리, 본 발명에 따른 가스화 복합설비(2000)는 합성가스를 예비적으로 냉각하는 용도로 열교환기를 사용하기 때문에 소용량의 열교환기가 채용된다.

한편, 도 3에서 예비 냉각된 합성가스와 탄소연료가 기류 건조기(200)의 상측으로 유입되고 있으나 이에 한정되지 않고, 도 1에 도시된 것과 같이 기류 건조기(200)의 하측으로 유입될 수도 있고, 그 밖의 다른 건조기가 채용될 수도 있다.

도 4에 도시된 가스화 복합설비(2000')는 예비 열교환기(500)에서 배출된 합성가스를 건조기(200)와 정화기(400)에 분배하여 공급하는 유량분배기(600)를 더 포함한다. 도 4에는 도 3과 달리 합성가스와 탄소연료가 기류 건조기(200)의 하측으로 유입되는 가스화 복합설비를 예시적으로 도시하고 있다.

유량분배기(600)는 입구가 하나이고, 출구가 두 개인 연결파이프와 두 개의 출구로 배출되는 혼합가스의 유량을 조절하는 유량조절밸브를 포함하여 구성된다.

유량분배기(600)를 더 포함하는 가스화 복합설비(2000')는 탄소연료의 유량에 적합한 유량의 합성가스를 건조기(200)에 공급할 수 있는 장점을 갖는다. 건조기(200)에 공급된 탄소연료에 과량의 합성가스가 공급되는 것을 방지함으로써 반응기(100)에 공급되는 탄소연료의 수분함량을 결정할 수 있다.

한편, 건조기(200)에 공급되지 않는 잔여의 혼합가스는 정화기(400)에 공급된다. 이러한 잔여의 혼합가스는 분리기에서 배출된 혼합가스와 함께 정화기에서 미분, 황화합물 등과 같은 이물질이 제거된다.

도 3 및 도 4에 도시된 가스화 복합설비에 대해 시뮬레이션을 실시한 결과, 평균입도가 1000 ㎛, 초기 수분함량이 38 중량 %인 탄소연료가 건조기(200)에 유입되고, 반응기(100)에서 생성된 620 ℃의 합성가스가 5.9 기압으로 건조기(200)에 유입되었을 때(합성가스의 혼합중량비는 1:1 내지 1:30의 범위) 건조기(200)에서 배출되는 합성가스의 온도는 250 ℃이며, 탄화수소의 수분함량은 5 중량 % 내지 10 중량 %의 범위를 나타내었다.

한편, 본 발명에 따른 가스화 복합설비와 가스화 복합설비에서 공급되는 합성가스를 이용하여 액화 탄화수소를 생성하는 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 설비까지의 시뮬레이션을 실시하여 에너지 효율과 이산화탄소 배출량을 산출하였다.

본 발명에 따른 가스화 복합설비를 채용하는 경우 종래의 열교환기를 사용하여 합성가스를 냉각하는 가스화 설비에 비해 에너지효율이 8 % 내지 12 % 향상되고, 이산화탄소 배출이 9% 내지 15% 절감되는 결과를 얻을 수 있었다.

종래의 열교환기를 사용하여 합성가스를 냉각하는 가스화 설비의 경우 수냉식 또는 공냉식으로 합성가스를 냉각할 때 열교환기 구동시키기 위한 전력이 요구되어 전력소비량이 증가하는 문제점이 있었다.

본 발명은 반응기에서 생성된 합성가스를 순환시킴으로써 탄소연료의 수분을 이용하여 자연냉각시키게 되므로 전력소비량이 종래의 가스화 설비에 비해 약 8 % 내지 12 % 감소하고, 그에 따라 이산화탄소 배출이 9% 내지 15% 절감된다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

1000, 1000', 2000, 2000' : 탄소연료의 가스화 복합설비
100 : 반응기 200 :건조기
300 : 분리기 400 : 정화기
500 : 예비 열교환기 600 : 유량분배기

Claims (11)

1. 합성가스를 생성하는 반응기;
   수분을 함유한 탄소연료와 상기 반응기에서 생성된 상기 합성가스가 유입되며, 상기 탄소연료의 수분함량과 상기 합성가스의 온도를 감소시키는 건조기; 및
   상기 건조기로부터 배출된 상기 탄소연료와 상기 합성가스를 분리하여 수분함량이 감소된 상기 탄소연료를 상기 반응기에 공급하고, 온도가 감소된 상기 합성가스를 정화기에 공급하는 분리기;
   를 포함하는 탄소연료의 가스화 복합설비.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 건조기에 유입되는 상기 탄소연료의 수분함량은 20 중량 % 내지 60 중량 % 인 것을 특징으로 하는 탄소연료의 가스화 복합설비.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 건조기에 공급되는 상기 합성가스의 온도범위는 500 ℃ 내지 950 ℃ 인 것을 특징으로 하는 탄소연료의 가스화 복합설비.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 건조기에 유입되는 상기 탄소연료의 입도는 2 ㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 탄소연료의 가스화 복합설비.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 건조기에 유입되는 상기 합성가스의 압력범위는 1 기압 내지 50 기압인 것을 특징으로 하는 탄소연료의 가스화 복합설비.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 건조기에서 배출된 상기 탄소연료의 수분함량은 1 중량 % 내지 10 중량 % 인 것을 특징으로 하는 탄소연료의 가스화 복합설비.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 건조기에서 배출된 상기 합성가스의 온도범위는 150 ℃ 내지 300 ℃ 인 것을 특징으로 하는 탄소연료의 가스화 복합설비.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 건조기는 기류 건조기가 채용되며, 상기 탄소연료와 상기 합성가스는 상기 기류 건조기의 하측으로 공급된 후 열교환을 거치며 상측으로 배출되는 것을 특징으로 하는 탄소연료의 가스화 복합설비.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 건조기는 기류 건조기가 채용되며, 상기 탄소연료와 상기 합성가스는 상기 기류 건조기의 상측으로 공급된 후 열교환을 거치며 하측으로 배출되는 것을 특징으로 하는 탄소연료의 가스화 복합설비.
   
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응기와 상기 건조기 사이에 배치되어 상기 반응기에서 배출한 상기 합성가스를 1차적으로 냉각시키는 예비 열교환기를 더 포함하는 탄소연료의 가스화 복합설비.
    
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 예비 열교환기에서 배출된 상기 합성가스를 상기 건조기와 상기 정화기에 분배하여 공급하는 유량분배기를 더 포함하는 탄소연료의 가스화 복합설비.
    

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