KR20120126980A - 가스화기 - Google Patents

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KR20120126980A
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Abstract

석탄 또는 석탄과 유기화합물 등의 원료를 고온에서 가스화하여 제조된 합성가스에 포함된 미가스화된 타르와 촤(char) 등의 성분을 가스화시켜서 외부로 배출하도록 하는 가스화기를 개시한다.
본 발명의 일실시예에 따른 가스화기는 소정의 고온상태에서 원료와 물을 반응시켜 합성가스를 제조하도록 구성된 가스화로(200); 및 상기 가스화로(200)가 내부에 구비되며 상기 가스화로(200)에서 제조된 합성가스가 유입되고 소정 온도에서 소정 시간 동안 유동하여 외부로 배출되도록 구성되어 합성가스에 포함된 미가스화된 성분이 가스화되도록 하는 유동챔버(300); 를 포함하여 구성될 수 있다.
상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 가스화가 이루어져서 합성가스가 제조되는 가스화로를 유동챔버 내에 구비하도록 하여 가스화로에서 제조된 합성가스가 유동챔버에서 소정 온도에서 소정 시간 동안 유동하도록 함으로써 합성가스에 포함된 미가스화된 타르와 촤 등의 성분이 가스화되도록 할 수 있으며, 가스화기의 가스화효율을 높일 수 있고, 가스화기에서 외부로 배출되는 합성가스에 포함된 회재 등의 분순물을 포집하고 합성가스에 포함된 미가스화된 타르와 촤 등의 성분을 가스화로 내로 주입시켜서 가스화되도록 할 수 있으며, 가스화기 후단에 연결된 보일러나 필터 등에 미가스화된 성분이 침착되지 않도록 할 수 있다.

Description

가스화기{GASIFIER}
본 발명은 석탄 또는 석탄과 유기화합물의 혼합물 등의 원료를 고온에서 가스화하여 합성가스를 제조하는 가스화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 석탄 또는 석탄과 유기화합물의 혼합물 등의 원료를 고온에서 가스화하여 제조된 합성가스에 포함된 미가스화된 타르와 촤(char) 등의 성분을 가스화시켜서 외부로 배출하도록 하는 가스화기에 관한 것이다.
가스화기는 원료를 고온에서 가스화하여 합성가스를 제조하는 장치이다. 이러한 가스화기 중 석탄가스화기는 석탄가스화복합발전(Integrated Gasification Combustion Cycle), 합성천연가스(Synthetic Natural Gas)제조 및, 합성석유제조(Coal To Liquid)에 사용되는 일산화탄소와 수소를 주성분으로 하는 합성가스를 생산하는 장치이다.
석탄가스화기에서는 예컨대 1,100℃ 이상의 고온이며 저산소 또는 무산소 상태에서 석탄 또는 석탄과 유기화합물의 혼합물 등의 원료를 주입하고 원료를 물, 즉 수증기와 반응시킨다. 이러한 고온상태에서의 원료와 물의 반응에 의해서, 일산화탄소와 수소가 약 80% 정도 생성되고 온도조건에 따라 메탄과 약간의 암모니아등의 가스가 생성된다.
한편, 석탄가스화기를 고온의 상태로 유지시키기 위하여 석탄가스화기에 주입된 석탄 또는 석탄과 유기화합물 등의 원료의 일부는 석탄가스화기 내로 공급되는 산소와 반응하여 연소열을 발생시켜서 석탄가스화기를 지속적으로 가열한다. 그리고, 석탄 또는 석탄과 유기화합물의 혼합물 등의 원료의 성분 중 가스화되지 않은 회재는 고온의 석탄가스화기 내에서 용융되어 슬래그 형태로 석탄가스화기의 하부를 통하여 외부로 배출된다.
이와 같은 가스화반응은 가역반응으로 가역반응의 상호경쟁에 의하여 합성가스의 조성이 변하게 되며 주로 가스화기의 온도를 조절함으로써 조성을 조절하게 된다.
석탄 또는 석탄과 유기화합물의 혼합물 등의 원료가 가스화기 내부에 주입되었을 때 물리적 과정은 건조와 휘발 및 가스화의 3단계 과정으로 일어난다.
건조과정은 가스화기에 주입되기 전에 석탄 또는 석탄과 유기화합물의 혼합물 등의 원료에 자연적으로 포함된 수분이 가스화기로 주입되는 순간 가열되면서 100℃ 이상에서 증발하여 이탈하는 과정이다. 휘발과정은 석탄 또는 석탄과 유기화합물의 혼합물 등의 원료에 포함된 유기성분 중 분자량이 낮은 유기화합물이 400℃ 정도에서 기화되는 과정이다. 그리고, 가스화는 석탄 또는 석탄과 유기화합물 의 혼합물 등의 원료에 포함된 탄소가 물, 즉 수증기와 반응하여 일산화탄소와 수소를 생성하는 과정이다. 또한, 건조과정에서 증발된 수분과 휘발과정에서 기화된 유기화합물은 가스화기에서 반응하여 일산화탄소와 수소 등의 가스를 생성한다.
이러한 가스화반응 중에는 가스화기의 높이의 제한조건 때문에 석탄 또는 석탄과 유기화합물의 혼합물 등의 원료가 충분히 높은 온도에서 충분한 시간 동안 체류되는 조건을 가질 수 없다는 문제점이 있다. 이에 따라, 제조된 합성가스 중에 타르와 촤 등의 미가스화된 성분이 발생하게 된다는 문제점이 있다. 그리고, 이와 같이 미가스화된 타르와 촤 등의 성분은 가스화기 후단에 연결된 보일러나 필터 등의 장치에 침착된다는 문제점이 있다. 이에 따라, 보일러 효율이 감소되고 필터의 수명을 감소시켜 결과적으로 공정 전체의 안정성을 저해함으로써 가스화기의 효율을 감소시킨다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 가스화기에서 발생하는 요구 또는 문제들 중 적어도 어느 하나를 인식하여 이루어진 것이다.
본 발명의 목적의 일 측면은 가스화가 이루어져서 합성가스가 제조되는 가스화로를 유동챔버 내에 구비하도록 하는 것이다.
본 발명의 목적의 다른 측면은 가스화로에서 제조된 합성가스가 유동챔버에서 소정 온도에서 소정 시간 동안 유동하도록 하는 것이다.
본 발명의 목적의 또 다른 측면은 합성가스에 포함된 미가스화된 타르와 촤 등의 성분이 가스화되도록 하는 것이다.
본 발명의 목적의 또 다른 측면은 가스화기의 가스화효율을 높일 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 목적의 또 다른 측면은 가스화기에서 외부로 배출되는 합성가스에 포함된 회재 등의 분순물을 포집하고 합성가스에 포함된 미가스화된 타르와 촤 등의 성분을 가스화로 내로 주입시켜서 가스화되도록 하는 것이다.
본 발명의 목적의 또 다른 측면은 가스화기 후단에 연결된 보일러나 필터 등에 미가스화된 성분이 침착되지 않도록 하는 것이다.
상기 과제들 중 적어도 하나의 과제를 실현하기 위한 일실시 형태와 관련된 가스화기는 다음과 같은 특징을 포함할 수 있다.
본 발명은 기본적으로 가스화가 이루어져서 합성가스가 제조되는 가스화로를 유동챔버 내에 구비하여 가스화로에서 제조된 합성가스가 유동챔버에서 소정 온도에서 소정 시간 동안 유동하도록 하는 것을 기초로 한다.
본 발명의 일실시 형태에 따른 가스화기는 소정의 고온상태에서 원료와 물을 반응시켜서 합성가스를 제조하도록 구성된 가스화로; 및 가스화로가 내부에 구비되며 가스화로에서 제조된 합성가스가 유입되고 소정 온도에서 소정 시간 동안 유동한 후 외부로 배출되도록 구성되어 합성가스에 포함된 미가스화된 성분이 가스화되도록 하는 유동챔버; 를 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 가스화로에는 원료와 물이 주입되며 원료와 물이 반응하여 가스화되는 소정의 온도를 유지하도록 구성된 주입부; 및 일측은 주입부에 연결되고 타측은 개방되어 주입부에 주입된 원료와 물이 고온상태로 유동하면서 반응하여 합성가스로 된 후 유동챔버에 유입되도록 하는 가스화부; 가 형성될 수 있다.
또한, 상기 주입부는 유동챔버 내부의 하부에 위치하고 가스화부의 개방된 타측은 유동챔버 내부의 상부에 위치하며 유동챔버의 하부에는 가스배출구가 구비되어 합성가스는 유동챔버의 상부에 유입되고 하부로 유동한 후 외부로 배출될 수 있다.
그리고, 상기 주입부의 단면적은 가스화부의 단면적보다 클 수 있다.
또한, 상기 주입부에는 주입부에 원료와 물을 주입하는 하나 이상의 주입관; 및 주입부의 온도를 원료와 물이 반응하여 가스화되는 소정의 온도로 높이기 위해서 주입부에 연료와 산소를 주입하며 점화원이 구비된 예열관; 이 유동챔버를 관통하여 연결될 수 있다.
그리고, 상기 주입관에는 원료와 물이 혼합되어 슬러리 형태로 공급될 수 있다.
또한, 상기 주입관은 이중관으로 이루어지며 내측관으로는 원료 또는 물이나 원료와 물이 혼합되어 슬러리 형태로 공급되어서 주입부에 주입되고, 외측관으로는 산소가 공급되어서 주입부에 주입됨으로써 주입부에서 원료의 일부가 연소되도록 g할 수 있다.
그리고, 상기 유동챔버는 가스화로가 내부에 구비되는 챔버본체; 및 챔버본체의 개방된 일측을 덮는 덮개; 를 포함할 수 있다.
또한, 합성가스가 유입되는 유동챔버의 부분에는 유동챔버에 유입되는 합성가스에 물을 분사하는 물분사관이 연결될 수 있다.
그리고, 상기 유동챔버를 관통하여 가스화로에 연결되며 가스화로에서 가스화되지 않은 용융된 불순물이 유입되어 외부로 배출되도록 구성된 불순물 배출부; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 불순물 배출부와 가스화로를 연결하는 연결부에는 용융된 불순물의 유입속도를 줄이는 감속부재가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 감속부재는 링형상이며 내화물로 이루어질 수 있다.
또한, 일측은 유동챔버에 구비되는 가스배출구에 연결되고 타측은 유동챔버를 관통하여 가스화로에 연결되며 유동챔버에서 배출되는 합성가스에 포함된 불순물을 포집하여 외부로 배출하고 합성가스에 포함된 미가스화된 성분이 가스화로에서 가스화되도록 구성된 순환부; 를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 순환부는 일측이 가스배출구에 연결되어 합성가스의 일부가 유입되는 포집관; 포집관의 타측에 연결되어 합성가스에 포함된 불순물을 포집하여 외부로 배출하도록 구성된 포집부; 및 일측은 포집부에 연결되고 타측은 가스화로에 연결되는 순환관; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 원료는 석탄 또는 석탄과 유기화합물의 혼합물일 수 있다.
그리고, 상기 가스화로는 내화물로 이루어지며, 유동챔버는 철피와 철피의 내부에 구비되는 내화물로 이루어질 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 가스화가 이루어져서 합성가스가 제조되는 가스화로를 유동챔버 내에 구비할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 가스화로에서 제조된 합성가스가 유동챔버에서 소정 온도에서 소정 시간 동안 유동하도록 할 수 있다.
그리고 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 합성가스에 포함된 미가스화된 타르와 촤 등의 성분이 가스화되도록 할 수 있다.
그리고 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 가스화기의 가스화효율을 높일 수 있다.
그리고 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 가스화기에서 외부로 배출되는 합성가스에 포함된 회재 등의 불순물을 포집하고 합성가스에 포함된 미가스화된 타르와 촤 등의 성분을 가스화로 내로 주입시켜서 가스화되도록 할 수 있다.
그리고 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 가스화기 후단에 연결된 보일러나 필터 등에 미가스화된 성분이 침착되지 않도록 할 수 있다.
도1은 본 발명에 따른 가스화기의 일실시예의 단면도이다.
도2는 본 발명에 따른 가스화기의 순환부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도3은 본 발명에 따른 가스화기의 일실시예의 작동을 나타내는 단면도이다.
도4는 본 발명에 따른 가스화기의 일실시예의 가스화로 부분을 확대하여 나타내는 단면도이다.
상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 가스화기에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 하겠다.
이하, 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적인 특징을 이해시키기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예들에 의해 본 발명의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하, 설명되는 실시예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시하는 것이다. 따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다. 그리고, 이하, 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.
본 발명과 관련된 실시예들은 기본적으로 가스화가 이루어져서 합성가스가 제조되는 가스화로를 유동챔버 내에 구비하여 가스화로에서 제조된 합성가스가 유동챔버에서 소정 온도에서 소정 시간 동안 유동하도록 하는 것을 기초로 한다.
도1에 도시된 실시예와 같이 본 발명에 따른 가스화기(100)는 가스화로(200)와, 유동챔버(300)를 포함하여 구성될 수 있다.
가스화로(200)는 도3와 도4에 도시된 바와 같이 소정의 고온상태에서 원료와 물을 반응시켜서 합성가스를 제조하도록 구성될 수 있다. 이러한 가스화로(200)는 내화물로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 가스화로(200)가 고온상태를 유지할 수 있다. 그러나, 가스화로(200)를 이루는 재료는 내화물에 한정되지 않고, 고온상태를 유지할 수 있는 재료라면 주지의 어떠한 재료라도 가능하다.
가스화로(200)에는 도1에 도시된 실시예와 같이 주입부(210)와, 가스화부(220)가 형성될 수 있다.
주입부(210)는 원료와 물이 주입되며 원료와 물이 반응하여 가스화되는 소정의 온도를 유지하도록 구성될 수 있다. 이를 위해서, 주입부(210)에는 도1에 도시된 실시예와 같이 하나 이상의 주입관(211)과, 예열관(212)이 유동챔버(300)를 관통하여 연결될 수 있다.
주입관(211)을 통해서 원료와 물을 주입부(210)에 주입할 수 있다. 이를 위해서, 주입관(211)은 원료공급원(도시되지 않음) 또는 물공급원(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 또한, 주입관(211)에는 원료와 물이 혼합되어 슬러리 형태로 공급될 수 있다. 이에 따라, 주입부(210)에 슬러리 형태로 원료와 물이 주입될 수 있다.
이러한 주입관(211)은 이중관으로 이루어질 수 있다. 이러한 경우, 이중관 중 내측관으로는 원료 또는 물이나 원료와 물이 혼합되어 슬러리 형태로 공급되어서 주입부(210)에 주입될 수 있다. 외측관으로는 산소가 공급되어서 주입부(210)에 주입될 수 있다. 이에 따라, 주입부(210)에서 원료의 일부가 연소될 수 있고 주입부(210)의 온도가 원료와 물이 반응하여 가스화되는 소정의 온도로 유지되도록 할 수 있다.
주입부(210)에 주입되는 원료는 석탄 또는 석탄과 유기화합물의 혼합물일 수 있다. 그러나, 주입부(210)에 주입되는 원료는 석탄 또는 석탄과 유기화합물의 혼합물에 한정되지 않고, 고온상태에서 물과 반응하여 가스화될 수 있는 원료라면 어떠한 것이라도 가능하다.
또한, 예열관(212)을 통해서 주입부(210)에 예컨대, LNG 등의 연료와 산소가 주입될 수 있다. 이를 위해서, 예열관(212)은 연료공급원(도시되지 않음)과 산소공급원(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 그리고, 예열관(212)에는, 예컨대 점화플러그 등과 같은 점화원(도시되지 않음)이 구비될 수 있다. 이에 따라, 도3과 도4에 도시된 바와 같이 예열관(212)을 통해서 연료와 산소가 주입부(210)에 공급된 상태에서, 예열관(212)에 구비된 점화원에 의해서 주입부(210)에서 연료가 점화되어 연소될 수 있다. 그리고, 주입부(210)의 온도가 원료와 물이 반응하여 가스화되는 소정의 온도, 예컨대 1500℃ 이상의 온도로 높아질 수 있다.
이와 같이, 주입부(210)의 온도가 연료와 물이 반응하여 가스화되는 소정의 온도로 높아진 상태에서, 도3과 도4에 도시된 바와 같이 주입관(211)을 통하여 원료와 물이 주입부(210)에 주입되면, 원료에 자연적으로 포함된 수분이 증발하는 건조과정과, 원료에 포함된 유기성분 중 분자량이 낮은 유기화합물이 기화되는 휘발과정이 일어난다. 그리고, 증발된 수분과 휘발된 원료는 후술할 가스화부(220)를 유동하면서 가스화반응에 의해서 가스화되어 합성가스가 제조된다.
도1에 도시된 실시예와 같이 주입부(210)의 단면적은 가스화부(220)의 단면적보다 클 수 있다. 주입부(210)의 단면적이 가스화부(220)의 단면적보다 크기 때문에, 전술한 바와 같이 원료와 물 또는 산소나 연료와 산소의 주입이 용이하게 이루어질 수 있다. 이에 따라, 원료와 물이 반응하는 시간이 길어질 수 있다. 그리고, 원료와 물의 반응에 의한 가스화가 용이하게 이루어질 수 있다. 또한, 가스화로 인해서 주입부(210)의 압력이 상승될 수 있으나, 주입부(210)의 단면적이 가스화부(220)의 단면적보다 크기 때문에, 주입부(210)의 압력이 급격히 상승되지 않고 완만하게 상승될 수 있다. 이에 따라, 가스화로 인한 주입부(210)의 급격한 압력상승에 의해서 주입부(210)를 이루는 내화물이 손상되는 것이 방지될 수 있다.
가스화부(220)는 도1에 도시된 실시예와 같이 일측은 주입부(210)에 연결될 수 있다. 그리고, 타측은 개방될 수 있다. 이에 따라, 전술하고 도3에 도시된 바와 같이 원료와 물이 고온상태로 유동하면서 반응하여 합성가스로 될 수 있다. 그리고, 유동챔버(300)에 유입될 수 있다. 전술한 바와 같이, 가스화부(220)의 단면적이 주입부(210)의 단면적보다 작기 때문에, 원료와 물이 고온상태로 용이하게 유동하면서 반응하여 합성가스로 될 수 있다.
도1에 도시된 실시예와 같이 유동챔버(300)는 가스화로(200)가 내부에 구비될 수 있다. 이에 따라, 전술하고 도3에 도시된 바와 같이 가스화로(200)에서 제조된 합성가스가 유동챔버(300)에 유입될 수 있다. 그리고, 유동챔버(300)는 유입된 합성가스가 소정 온도, 예컨대 1100℃ 정도에서 소정 시간 동안 유동한 후 외부로 배출되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 합성가스에 포함된 타르와 촤 등의 미가스화된 성분이 유동챔버(300)를 유동하면서 가스화되어 외부로 배출될 수 있다. 그러므로, 가스화기의 가스화효율을 높일 수 있다. 그리고, 가스화기 후단에 연결된 보일러나 필터 등에 타르나 촤 등과 같은 미가스화된 성분이 침착되지 않도록 할 수 있다. 그러므로, 타르나 촤 등과 같은 미가스화된 성분에 의해서 보일러 효율이 감소되지 않도록 할 수 있고, 필터의 수명이 감소되지 않도록 할 수 있다.
한편, 주입부(210)는 도1에 도시된 실시예와 같이 유동챔버(300) 내부의 하부에 위치할 수 있다. 그리고, 가스화부(220)의 개방된 타측은 유동챔버(300) 내부의 상부에 위치할 수 있다. 또한, 유동챔버(300)의 하부에는 가스배출구(311)가 구비될 수 있다. 이에 따라, 도3에 도시된 바와 같이 합성가스가 유동챔버(300)의 상부로 유입되어 하부로 유동한 후 외부로 배출될 수 있다. 그러므로, 합성가스가 소정 온도에서 유동하는 시간이 비교적 많아질 수 있어서, 타르나 촤 등의 합성가스에 포함된 미가스화된 성분의 가스화가 용이하게 이루어질 수 있다.
도1에 도시된 실시예와 같이 유동챔버(300)는 챔버본체(310)와, 덮개(320)를 포함할 수 있다. 챔버본체(310)에는 도시된 실시예와 같이 가스화로(200)가 내부에 구비될 수 있다. 그리고, 덮개(320)는 챔버본체(310)의 개방된 일측, 즉 도시된 실시예에서는 상부를 덮을 수 있다.
유동챔버(300)는 철피와 철피의 내부에 구비되는 내화물로 구비될 수 있다. 이에 따라, 철피에 의해서 유동챔버(300)의 외형이 유지될 수 있으며 내화물에 의해서 유동챔버(300) 내부를 고온의 합성가스가 유동할 수 있다.
한편, 도1에 도시된 실시예와 같이 합성가스가 유입되는 유동챔버(300)의 부분, 즉 도시된 실시예에서 유동챔버(300)의 덮개(320)에는 물분사관(321)이 연결될 수 있다. 이러한 물분사관(321)에 의해서 전술한 바와 같이 가스화로(200)에서 제조되어 챔버본체(310)에 유입되는 합성가스에 도3에 도시된 바와 같이 물을 분사할 수 있다. 이를 위해서, 물분사관(321)은 물공급원(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 이와 같이 물분사관(321)에 의해서 유동챔버(300)에 유입되는 합성가스에 물을 분사하면, 합성가스에 포함된 회재 등의 불순물(S)이 냉각될 수 있다. 그리고, 이에 따라 도3과 도4에 도시된 바와 같이 회재 등의 불순물(S)이 가스화로(200)로 낙하하고 용융되어 후술할 바와 같이 가스화로(200)에 연결된 불순물 배출부(400)에 유입될 수 있다. 이에 의해서, 합성가스에 포함된 회재 등의 불순물(S)을 제거할 수 있다. 그리고, 물분사관(321)의 물분사각도를 조절하여 가스화로(200)에서 제조된 합성가스가 용이하게 유동챔버(300)에 유입되도록 합성가스의 유동을 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 가스화기(100)는 도1에 도시된 실시예와 같이 불순물 배출부(400)를 더 포함할 수 있다. 불순물 배출부(400)는 유동챔버(300)를 관통하여 가스화로(200), 즉 도시된 실시예에서는 가스화로(200)의 주입부(210)에 연결될 수 있다. 이를 위해서, 도시된 실시예와 같이 불순물 배출부(400)는 연결부(230)에 의해서 가스화로(200)의 주입부(210)에 연결될 수 있다. 이러한 불순물 배출부(400)는 가스화로(200)에서 가스화되지 않은 회재 등의 용융된 불순물(S)이 유입되어 외부로 배출되도록 구성될 수 있다. 이를 위해서, 불순물 배출부(400)는 용융된 불순물(S)이 냉각되도록 냉각수(도시되지 않음)가 담길 수 있다. 그리고, 냉각된 회재 등의 불순물(S)을 파쇄하는 그라인더 등의 파쇄장치(420)와 파쇄된 불순물(S)을 외부로 배출하는 스크류 컨베이어 등의 이송장치(430)가 구비될 수 있다.
한편, 도1에 도시된 실시예와 같이 불순물 배출부(400)와 가스화로(200), 즉 가스화로(200)의 주입부(210)를 연결하는 연결부(230)에는 감속부재(410)가 구비될 수 있다. 이에 의해서, 도3과 도4에 도시된 바와 같이 주입부(210)에서 용융되어 주입부(210)의 내벽과 연결부(230)의 내벽을 따라 유동하는 회재 등의 불순물(S)이 감속부재(410)에 걸릴 수 있다. 이에 따라, 불순물(S)의 불순물 배출부(400)로의 유입속도를 줄일 수 있다. 따라서, 내화물로 이루어지는 가스화로(200), 즉 도시된 실시예에서는 가스화로(200)의 주입부(210)가 용융된 불순물(S)의 유동에 의해서 손사되는 것을 방지할 수 있다.
이러한 감속부재(410)는 도1에 도시된 실시예와 같이 링형상일 수 있다. 그리고, 내화물로 이루어질 수 있다. 그러나, 감속부재(410)의 형상은 특별히 한정되지 않고, 연결부(230)에 구비되어 용융된 불순물(S)의 유입속도를 줄일 수 있는 것이라면 주지의 어떠한 형상 또는 재료도 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 가스화기(100)는 도1에 도시된 실시예와 같이 순환부(500)를 더 포함할 수 있다. 순환부(500)의 일측은 유동챔버(300)에 구비되는 가스배출구(311)에 연결될 수 있다. 또한, 타측은 유동챔버(300)를 관통하여 가스화로(200), 즉 도시된 실시예에서는 가스화로(200)의 주입부(210)에 연결될 수 있다. 그리고, 유동챔버(300)에서 배출되는 합성가스에 포함된 불순물(S)을 포집하여 외부로 배출하고 합성가스에 포함된 타르와 촤 등의 미가스화된 성분이 가스화로(200)에서 가스화되도록 구성될 수 있다.
이를 위해서, 도1과 도2에 도시된 실시예와 같이 순환부(500)는 포집관(510), 포집부(520) 및, 순환관(530)을 포함할 수 있다.
포집관(510)은 도1과 도2에 도시된 실시예와 같이 일측이 유동챔버(300)의 가스배출구(311)에 연결될 수 있다. 도시된 실시예와 같이 포집관(510)은 가스배출구(311)의 하부에 연결될 수 있다. 이에 따라, 도3과 도4에 도시된 바와 같이 가스배출구(311)로 배출되는 합성가스의 일부가 포집관(510)에 유입될 수 있다. 그리고, 합성가스에 포함된 회재 등의 불순물(S) 또는 타르와 촤 등의 미가스화된 성분은 합성가스보다 밀도가 크기 때문에, 합성가스의 하부에 포함되어 합성가스와 함께 유동하거나 유동챔버(300)의 하부에 쌓을 수 있다. 그러나, 도3과 도4에 도시된 바와 같이 합성가스에 포함되거나 유동챔버(300)의 하부에 쌓인 회재 등의 불순물(S) 또는 타르와 촤 등의 미가스화된 성분은 합성가스와 함께 가스배출구(311)의 하부에 연결된 포집관(510)에 유입될 수 있다. 이러한 포집관(510)의 형상은 특별히 한정되지 않고, 합성가스의 일부가 용이하게 유입되는 형상이라면 주지의 어떠한 형상이라도 가능하다.
한편, 포집관(510)에 유입되지 않은 합성가스는 가스배출구(311)를 통해 외부로 배출되어, 예컨대 가스배출구(311)에 연결된 보일러(도시되지 않음)에 유입될 수 있다.
도1과 도2에 도시된 실시예와 같이 포집부(520)는 포집관(510)의 타측에 연결될 수 있다. 그리고, 합성가스에 포함된 회재 등의 불순물(S)을 포집하여 외부로 배출하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 포집부(520)는 합성가스에 포함된 회재 등의 불순물(S)을 포집할 수 있도록 포집공간이 형성될 수 있다. 이러한 포집공간에 도3과 도4에 도시된 바와 같이 합성가스와 함께 포집관(510)에 유입된 회재 등의 불순물(S)이 포집될 수 있다. 그리고, 포집부(520)에는 도시된 실시예와 같이 배출관(521)이 연결될 수 있다. 그리고, 배출관(521)에는 밸브가 구비될 수 있다. 따라서, 소정량의 회재 등의 불순물(S)이 포집부(520)에 포집되면, 밸브를 열어서 합성가스가 배출관(521)을 통해서 외부로 배출되도록 할 수 있다. 이에 의해서, 포집부(520)에 포집된 회재 등의 불순물(S)이 합성가스와 함께 외부로 배출될 수 있다.
그러나, 포집부(520)의 구성은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 회재 등의 불순물(S)을 포집할 수 있도록 필터가 구비되는 등, 합성가스에 포함된 회재 등의 불순물(S)을 포집하여 외부로 배출할 수 있는 구성이라면 주지의 어떠한 구성이라도 가능하다.
순환관(530)의 일측은 도1과 도2에 도시된 실시예와 같이 포집부(520)에 연결될 수 있다. 그리고, 타측은 가스화로(200), 즉 도시된 실시예에서는 가스화로(200)의 주입부(210)에 연결될 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같이 포집부(520)에서 회재 등의 불순물(S)이 제거된 합성가스는 순환관(530)을 통해 가스화로(200)의 주입부(200)에 재유입될 수 있다. 이에 따라, 합성가스에 포함된 타르와 촤 등의 미가스화된 성분은 가스화로(200)에서 가스화될 수 있다. 그리고, 합성가스에 포함된 회재 등의 불순물(S)이 가스화로(200)에서 용융되어 전술한 바와 같이 불순물 배출부(400)에 유입된 후 외부로 배출될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 가스화기를 사용하면, 가스화가 이루어져서 합성가스가 제조되는 가스화로를 유동챔버 내에 구비하도록 하여 가스화로에서 제조된 합성가스가 유동챔버에서 소정 온도에서 소정 시간 동안 유동하도록 함으로써 합성가스에 포함된 미가스화된 타르와 촤 등의 성분이 가스화되도록 할 수 있으며, 가스화기의 가스화효율을 높일 수 있고, 가스화기에서 외부로 배출되는 합성가스에 포함된 회재 등의 분순물을 포집하고 합성가스에 포함된 미가스화된 타르와 촤 등의 성분을 가스화로 내로 주입시켜서 가스화되도록 할 수 있으며, 가스화기 후단에 연결된 보일러나 필터 등에 미가스화된 성분이 침착되지 않도록 할 수 있다.
상기와 같이 설명된 가스화기는 상기 설명된 실시예의 구성이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
100 : 가스화기 200 : 가스화로
210 : 주입부 211 : 주입관
212 : 예열관 220 : 가스화부
230 : 연결부 300 : 유동챔버
310 : 챔버본체 311 : 가스배출구
320 : 덮개 321 : 물분사관
400 : 불순물 배출부 410 : 감속부재
420 : 파쇄장치 430 : 이송장치
500 : 순환부 510 : 포집관
520 : 포집부 521 : 배출관
530 : 순환관 S : 불순물

Claims (16)

  1. 소정의 고온상태에서 원료와 물을 반응시켜서 합성가스를 제조하도록 구성된 가스화로(200); 및
    상기 가스화로(200)가 내부에 구비되며 상기 가스화로(200)에서 제조된 합성가스가 유입되고 소정 온도에서 소정 시간 동안 유동한 후 외부로 배출되도록 구성되어 합성가스에 포함된 미가스화된 성분이 가스화되도록 하는 유동챔버(300);
    를 포함하여 구성된 가스화기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가스화로(200)에는
    원료와 물이 주입되며 원료와 물이 반응하여 가스화되는 소정의 온도를 유지하도록 구성된 주입부(210); 및
    일측은 상기 주입부(210)에 연결되고 타측은 개방되어 상기 주입부(210)에 주입된 원료와 물이 고온상태로 유동하면서 반응하여 합성가스로 된 후 상기 유동챔버(300)에 유입되도록 하는 가스화부(220);
    가 형성된 것을 특징으로 하는 가스화기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 주입부(210)는 상기 유동챔버(300) 내부의 하부에 위치하고 상기 가스화부(220)의 개방된 타측은 상기 유동챔버(300) 내부의 상부에 위치하며 상기 유동챔버(300)의 하부에는 가스배출구(311)가 구비되어 합성가스는 상기 유동챔버(300)의 상부에 유입되고 하부로 유동한 후 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 가스화기.
  4. 제2항에 있어서, 상기 주입부(210)의 단면적은 상기 가스화부(220)의 단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 가스화기.
  5. 제2항에 있어서, 상기 주입부(210)에는
    상기 주입부(210)에 원료와 물을 주입하는 하나 이상의 주입관(211); 및
    상기 주입부(210)의 온도를 원료와 물이 반응하여 가스화되는 소정의 온도로 높이기 위해서 상기 주입부(210)에 연료와 산소를 주입하며 점화원이 구비된 예열관(212);
    이 상기 유동챔버(300)를 관통하여 연결된 것을 특징으로 하는 가스화기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 주입관(211)에는 원료와 물이 혼합되어 슬러리 형태로 공급되는 것을 특징으로 하는 가스화기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 주입관(211)은 이중관으로 이루어지며 내측관으로는 원료 또는 물이나 원료와 물이 혼합되어 슬러리 형태로 공급되어서 상기 주입부(210)에 주입되고, 외측관으로는 산소가 공급되어서 상기 주입부(210)에 주입됨으로써 상기 주입부(210)에서 원료의 일부가 연소되도록 하는 것을 특징으로 하는 가스화기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 유동챔버(300)는
    상기 가스화로(200)가 내부에 구비되는 챔버본체(310); 및
    상기 챔버본체(310)의 개방된 일측을 덮는 덮개(320);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스화기.
  9. 제1항에 있어서, 합성가스가 유입되는 상기 유동챔버(300)의 부분에는 상기 유동챔버(300)에 유입되는 합성가스에 물을 분사하는 물분사관(321)이 연결된 것을 특징으로 하는 가스화기.
  10. 제1항에 있어서, 상기 유동챔버(300)를 관통하여 상기 가스화로(200)에 연결되며 상기 가스화로(200)에서 가스화되지 않은 용융된 불순물(S)이 유입되어 외부로 배출되도록 구성된 불순물 배출부(400); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스화기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 불순물 배출부(400)와 가스화로(200)를 연결하는 연결부(230)에는 용융된 불순물(S)의 유입속도를 줄이는 감속부재(410)가 구비되는 것을 특징으로 하는 가스화기.
  12. 제11항에 있어서, 상기 감속부재(410)는 링형상이며 내화물로 이루어진 것을 특징으로 하는 가스화기.
  13. 제1항에 있어서, 일측은 상기 유동챔버(300)에 구비되는 가스배출구(311)에 연결되고 타측은 상기 유동챔버(300)를 관통하여 상기 가스화로(200)에 연결되며 상기 유동챔버(300)에서 배출되는 합성가스에 포함된 불순물(S)을 포집하여 외부로 배출하고 합성가스에 포함된 미가스화된 성분이 상기 가스화로(200)에서 가스화되도록 구성된 순환부(500); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스화기.
  14. 제13항에 있어서, 상기 순환부(500)는
    일측이 상기 가스배출구(311)에 연결되어 합성가스의 일부가 유입되는 포집관(510);
    상기 포집관(510)의 타측에 연결되어 합성가스에 포함된 불순물(S)을 포집하여 외부로 배출하도록 구성된 포집부(520); 및
    일측은 상기 포집부(520)에 연결되고 타측은 상기 가스화로(200)에 연결되는 순환관(530);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스화기.
  15. 제1항에 있어서, 상기 원료는 석탄 또는 석탄과 유기화합물의 혼합물인 것을 특징으로 하는 가스화기.
  16. 제1항에 있어서, 상기 가스화로(200)는 내화물로 이루어지며, 상기 유동챔버(300)는 철피와 철피의 내부에 구비되는 내화물로 이루어진 것을 특징으로 하는 가스화기.
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