KR20140035399A - 증기 생성 시스템 - Google Patents

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KR20140035399A
KR20140035399A KR1020137032995A KR20137032995A KR20140035399A KR 20140035399 A KR20140035399 A KR 20140035399A KR 1020137032995 A KR1020137032995 A KR 1020137032995A KR 20137032995 A KR20137032995 A KR 20137032995A KR 20140035399 A KR20140035399 A KR 20140035399A
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KR
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heat recovery
steam generator
processing chamber
recovery steam
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KR1020137032995A
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Inventor
구스 에프. 슈스
제프리 히슨
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파워다인, 인코포레이티드
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Abstract

증기 생성 시스템은 하나 이상의 플라즈마 아크 토치의 존재 하에 고온으로 가열된 물과 이산화탄소를 전달하고 이 재료들을 수소와 일산화탄소로 변환한다. 변환된 가스는 열 회수 증기 생성기("HRSG")로 전달되어 증기를 생성하고, 이는 증기 터빈에 동력을 공급하기 위해 사용될 수 있다. 원하는 증기 및/또는 전력의 양에 따라, 시스템은 제어 시스템을 사용하여 HRSG에 전달되는 가스의 온도 및 압력을 변경할 수 있다. 제어 시스템은 처리 챔버 내에 추가적 토치가 온라인 상태가 되게 하거나 오프 라인 상태가 되게 하고, 직접적으로 공급 소스로부터의 비가열 가스를 추가하고, HRSG로부터 가스를 전향시키고, HRSG에 전달되는 물의 유동을 변화시킴으로써 이를 수행한다.

Description

증기 생성 시스템 {STEAM GENERATION SYSTEM}
관련 출원 참조
본 특허 문서는 2011년 5월 16일자로 출원된 미국 가출원 제 61/486,615호에 대한 우선권을 주장한다. 이 우선권 주장 출원의 내용은 그 전문이 본 명세서에 참조로 통합되어 있다.
기술 분야
본 문서는 전력 생성 및 다른 용례에 사용하기에 적합한 증기 생성을 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
석탄 연소 전력으로부터의 온실 가스 방출은 현저히, 그리고, 급속하게 증가하고 있다. 미국은 석탄 연소 발전소로부터 연간 거의 이십억 톤의 CO2를 생성하는 것으로 추산되고 있다. 현재, 총 미국 배출량의 27%인 석탄을 연료로 하는 전기로부터의 온실 가스 방출은 2025년에는 1/3만큼 증가할 것으로 예상된다.
본 발명은 전력 생성과 연계하여 화석 연료의 사용을 감소 또는 제거하고, 온실 가스 및 기타 배출물을 감소 또는 제거하는 것을 목적으로 하는 방법 및 시스템을 개시한다.
증기 생성 시스템은 폐루프 방식으로 공급 가스를 처리 챔버에 전달하고, 하나 이상의 플라즈마 아크 토치의 존재 하에서 고온에서 가스를 가열하도록 동작한다. 공급 가스는 플라스마 아크 토치의 존재 하에 자동 점화하지 않는 가스이다. 공급 가스는 증기를 생성하기 위해 열 회수 증기 생성기("HRSG")에 전달되고, 이는 증기 터빈에 동력을 공급하기 위해 사용될 수 있다. 원하는 증기 및/또는 전력의 양에 따라서, 시스템은 HRSG에 전달되는 가스의 유동, 온도 및 압력을 변화시키기 위해 제어 시스템을 사용할 수 있다. 제어 시스템은 추가 플라즈마 아크 토치를 처리 챔버에 온라인 또는 오프라인 상태가 되게 하고, 비가열 공급 가스를 공급 소스로부터 직접적으로 추가하고, HRSG로부터 이격 방향으로 가열된 공급 가스를 전향하고, HRSG에 전달되는 물의 유동을 변화시킨다.
일 실시예에서, 증기 생성 시스템은 이산화탄소 소스, 물 소스, 일차 처리 챔버 및 열 회수 증기 생성기를 포함한다. 일차 처리 챔버는 하우징과, 이산화탄소 소스에 유체 연결되고 이산화탄소 소스로부터 이산화탄소를 수용하도록 구성된 공급 가스 입구와, 물 소스에 유체 연결되고, 물 소스로부터 물을 수용하도록 구성된 물 공급 입구와, 일차 처리 챔버 내의 이산화탄소 및 물을 약 180℃ 내지 20,000℃의 온도까지 가열하고 이산화탄소와 물을 수소 및 일산화탄소로 변환하도록 구성된 적어도 하나의 플라즈마 아크 토치와, 일차 처리 챔버 가스 출구를 포함한다. 열 회수 증기 생성기는 공급 가스 입구에 유체 연결된 가스 복귀부와 함께 일차 처리 챔버 가스 출구에 유체 연결된 가열된 가스 입구를 포함한다. 열 회수 증기 생성기는 일차 처리 챔버로부터 가열된 가스를 수용하고, 가열된 가스를 사용하여 증기를 생성한다. 증기는 전력 생성에 사용되는 증기 터빈 같은 부하에 대한 동력 공급을 위해 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 시스템은 제 1 공급 가스 밸브 작동기를 갖는 제 1 공급 가스 밸브를 더 포함할 수 있다. 제 1 공급 가스 밸브는 입력 측에서 공급 가스 소스 및 출력 측에서 공급 가스 입구와 유체 연결될 수 있다. 제 2 공급 가스 밸브는 제 2 공급 가스 밸브 작동기를 가질 수 있으며, 입력 측에서 공급 가스 소스 및 출력 측에서 가열된 가스 입구와 유체 연결될 수 있다. 시스템은 시스템 모니터를 포함하고, 상기 시스템 모니터는 상기 시스템 모니터와 데이터 통신하면서 상기 시스템 모니터, 제 1 가스 밸브 작동기 및 제 2 공급 가스 밸브 작동기와 작동식으로 통신하는 자동 제어 시스템과 함께 시스템 변수를 나타내는 데이터 신호를 제공하도록 구성된다.
선택적으로, 제 1 파이프는 공급 가스 소스 및 일차 처리 챔버 가스 입구에 유체 연결될 수 있다. 제 2 파이프는 일차 처리 챔버 가스 출구 및 열 회수 증기 생성기의 처리된 가스 입구에 유체 연결될 수 있다. 제 3 파이프는 열 회수 증기 생성기의 처리된 가스 복귀부 및 일차 처리 챔버의 가열된 가스 입구에 유체 연결될 수 있다. 진공 소스는 임의의 파이프 또는 모든 파이프와, 일차 처리 챔버 및 열 회수 증기 생성기의 가스 챔버에 진공을 부여하도록 구성될 수 있다.
자동 제어 시스템은 프로세서와, 프로세서의 활동을 안내하기 위해 프로세서 판독가능 명령의 세트를 저장하도록 구성된 물리적 메모리 장치를 포함할 수 있다. 모니터는 압력 모니터 및/또는 온도 모니터를 포함할 수 있다. 압력 모니터는 가스가 일차 처리 챔버의 가스 출구로부터 열 회수 증기 생성기의 처리 가스 입구로 전달될 때 가스의 압력을 검출하도록 구성될 수 있다. 온도 모니터는 일차 처리 챔버의 가스 출구로부터 열 회수 증기 생성기의 처리 가스 입구로 가스가 전달될 때 가스의 온도를 검출하도록 구성될 수 있다.
제 1 공급 가스 밸브는 제어 시스템으로부터 제 1 공급 가스 밸브 작동기로의 명령에 응답하여 일차 처리 챔버로의 이산화탄소의 유동의 가변적으로 제어할 수 있다. 제 2 공급 가스 밸브는 제어 시스템으로부터 제 2 공급 가스 밸브 작동기로의 명령에 응답하여, 가스 공급 소스로부터 열 회수 증기 생성기의 가열된 가스 입구로의 이산화탄소의 유동을 가변적으로 제어할 수 있다. 일부 실시예에서, 제 2 공급 가스 밸브는 혼합 밸브일 수 있다.
각 플라즈마 아크 토치는 자동 제어 시스템과 작동식으로 통신하는 프로그램 가능한 작동기를 포함할 수 있으며, 작동기는 프로세서로부터의 명령에 응답하여, 그 대응 토치의 작동을 가변적으로 제어한다.
또한, 시스템은 제어 시스템과 작동식으로 통신하는 프로그램 가능한 제 1 투-웨이 션트 밸브 작동기를 갖는 제 1 투-웨이 션트 밸브(first two-way shunt valve)를 포함할 수 있다. 제 1 션트 밸브는 입력 측의 제 2 공급 가스 밸브 및 가스 출구와 유체 소통할 수 있다. 또한, 시스템은 제어 시스템과 작동식으로 통신하는 프로그램 가능한 제 2 투-웨이 션트 밸브 작동기를 갖는 제 2 프로그램 가능한 투-웨이 션트 밸브를 포함할 수 있다. 제 2 션트 밸브는 출력 측 상에서 공급 가스 입구와 유체 소통할 수 있다. 또한, 시스템은 제 1 투-웨이 션트 밸브 및 제 2 투-웨이 션트 밸브와 유체 소통하는 션트 라인을 포함할 수 있다. 제 1 투-웨이 션트 밸브는 밸브 입력 측으로부터 처리 가스 입구부 또는 션트 라인 중 어느 하나로 가스 유동을 안내하도록 제 1 투-웨이 션트 밸브 작동기를 통해 시스템 제어기에 의해 제어될 수 있으며, 제 2 투-웨이 션트 밸브는 처리된 가스 복귀부 또는 션트 라인 중 어느 하나로부터 제 2 투-웨이 션트 밸브의 출력 측으로 가스 유동을 안내하도록 제 2 투-웨이 션트 밸브 작동기를 통해 시스템 제어기에 의해 제어될 수 있다.
선택적으로, 자동 제어 시스템은 제어 시스템과 작동식으로 통신하는 물 제어 밸브 작동기를 갖는 물 제어 밸브를 포함할 수 있고, 작동기는 시스템 제어기로부터의 명령에 응답하여 열 회수 증기 생성기로의 물 유동을 가변적으로 제어한다.
또한, 시스템은 냉간 시동 동안 적어도 하나의 플라즈마 아크 토치에 전력을 전달하도록 구성된 전력 소스를 포함할 수 있다. 전력 소스는 전력 공급부와 전기 통신하는 생성기 또는 자동 전달 스위치를 포함한다.
또한, 시스템은 제 1 열 회수 증기 생성기의 가스 복귀부와 유체 소통하는 가스 입구를 갖는 제 2 열 회수 증기 생성기를 포함할 수 있다. 제 2 열 회수 증기 생성기는 제 1 열 회수 증기 생성기로부터 가스를 수용하고 증기를 생성하기 위해 가스를 사용할 수 있다. 연결 밸브는 제어 시스템과 작동식으로 연결된 프로그램 가능한 연결 밸브 작동기를 가질 수 있다. 연결 밸브는 입력 측에서 제 1 열 회수 증기 생성기의 처리된 가스 복귀부와, 그리고, 출력 측 상에서 제 2 열 회수 증기 생성기의 처리된 가스 입구와 유체 연결될 수 있다.
일부 실시예에서, 증기 생성 방법은 일차 처리 챔버에 물과 이산화탄소를 제어 가능하게 전달하는 단계와, 일차 처리 챔버 내의 이산화탄소와 물을 약 180℉ 내지 약 36,000℉인 온도까지 가열하기 위해 적어도 하나의 플라즈마 아크 토치를 제어하고 이산화탄소와 물을 수소와 일산화탄소를 포함하는 배기 가스 혼합물로 변환하는 단계와, 비가열 이산화탄소의 일부 체적을 배기 가스와 제어 가능하게 혼합하여 가스 혼합물을 형성하는 단계와, 열 회수 증기 생성기의 입력부에 가스 혼합물을 전달하는 단계와, 열 회수 증기 생성기의 출력부로부터의 배기를 재가열을 위해 일차 처리 챔버에 복귀시키는 단계를 포함한다. 일차 처리 챔버, 열 회수 증기 생성기 및 일차 처리 챔버와 열 회수 증기 생성기 사이에서 가스를 전달하는 배관은 정상 동작 동안 가스가 대기로 배기되지 않도록 폐쇄된 시스템으로서 동작할 수 있다.
선택적으로, 이 방법은 일차 처리 챔버, 열 회수 증기 생성기 및 일차 처리 챔버와 열 회수 생성기 사이에서 가스를 전달하는 배관 중 일부 또는 모두를 폐쇄된 시스템으로 가스를 전달하기 이전에 배기시키는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 이 방법은 적어도 하나의 시스템 모니터로 적어도 하나의 시스템 변수를 감시하는 단계와, 하나 이상의 모니터로부터의 시스템 변수 데이터를 제어 시스템에 제공하는 단계와, 제어 시스템을 사용하여 플라즈마 아크 토치 또는 토치, 일차 처리 시스템으로의 가스 전달 및/또는 가열된 가스와의 비가열 가스의 혼합을 제어하는 단계를 포함한다. 제어 시스템에 의해 제공된 제어는 시스템 변수 데이터에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 또한, 이 방법은 열 회수 증기 생성기의 입력으로부터 열 회수 증기 생성기의 출력으로 가스 혼합물 중 일부 또는 모두를 제어 가능하게 전향시키는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 이 방법은 적어도 하나의 열 회수 증기 생성기로부터 제 2 열 회수 증기 생성기로 가스 혼합물 중 적어도 일부를 제어 가능하게 전달하는 단계와, 제 2 열 회수 증기 생성기의 출력으로부터 일차 처리 챔버로 재가열을 위해 가스 혼합물을 복귀시키는 단계를 포함한다.
도 1은 증기 생성 시스템의 요소를 개시하는 블록도.
도 2는 증기 생성 시스템과 함께 사용할 수 있는 플라즈마 아크 토치의 요소를 예시하는 도면.
도 3은 증기 생성 시스템의 다양한 요소의 도면.
도 4는 증기 생성 처리의 요소를 설명하는 흐름도.
도 5는 프로그래밍 명령을 처리할 수 있는 연산 장치의 선택적 요소를 도시하는 블록도.
본 발명은 설명된 특정 시스템, 장치 및 방법에 제한되지 않으며, 그 이유는 이들이 변화될 수 있기 때문이다. 또한, 본 문서에 사용된 용어는 단지 특정 형태 또는 실시예를 설명하는 목적을 위한 것이며, 그 범주를 제한하고자 하는 것은 아니다. 이하의 설명 및 첨부 청구범위에서 사용될 때, 단수 형태 "일" 및 "이"는 문맥상 명료히 달리 나타나지 않는 한 복수에 대한 언급을 포함한다. 달리 규정되지 않는 한, 본 문서에 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 기술 분야의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 동일한 의미를 갖는다.
본 문서는 전기 생성 및 기타 용도를 위한 증기 생성을 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 짧은 시동 주기를 선택적 예외로 하면, 본 방법 및 시스템은 석탄, 오일, 천연 가스 및 오일 세일(oil shale), 바이오매스, 연료, 코크, 원유 코크, 차르(char), 타르, 목재 폐기물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 프로판, 부탄 및 에탄 같은 어떠한 화석 연료도 사용하지 않을 수 있다.
도 1은 증기를 사용하여 전력을 생성하기 위한 시스템을 예시하는 블록도이다. 도시된 바와 같이, 시스템은 일차 처리 챔버("PPC")(10) 및 열 회수 증기 생성기("HRSG")(20)를 포함한다. PPC(10)는 이하에 설명된 바와 같은 하나 이상의 플라즈마 아크 토치에 의해 생성된 내부 온도를 견디도록 구성된 하우징을 포함한다. 시스템 디자인 요건에 따라, PPC 및/또는 그 하우징은 능동 냉각 시스템 및/또는 절연 라이닝을 포함할 수 있다. PPC(10)는 가스 출구(18)와 함께 하나 이상의 가스 입구(16) 및 액체 입구(19)를 포함한다. 다르게는, PPC는 어떠한 가스도 PPC로부터 탈출할 수 없도록 밀봉된다. PPC 하우징의 구조는 파열 없이 0 파운드 퍼 스퀘어 인치의 진공(PSIV) 내지 약 14.7 PSIV 사이의 압력 같은 진공 압력을 유지하게 충분하다.
PPC(10)는 PPC(10)를 가열하기 위해 사용되는 하나 이상의 플라즈마 아크 토치(15, 17)를 포함한다. 설명의 용이성을 위해, 용어 "토치" 또는 "토치들"이 이하에서 플라즈마 아크 토치를 지칭하기 위해 사용된다. 토치는 PPC(10) 내의 온도를 약 350℉ 내지 약 36,000℉(약 180℃ 내지 약 20,000℃)의 범위까지 상승시킬 수 있다. 다양한 실시예에서, PPC(10)는 챔버 내의 가스의 혼합 및 토치로의 분배를 용이하게 하기 위해 회전시킬 수 있는 원심 유닛일 수 있다. 적절한 시스템의 일 예는 캘리포니아주 유키아 소재의 Retech Systems, LLC로부터 입수할 수 있는 원심 처리("PACT") 시스템이다. 다른 실시예에서, PPC(10)는 비원심형 또는 고정 유닛일 수 있다. 다른 실시예에서, 가스 입구(16), 액체 입구(19) 또는 양자 모두는 노즐을 포함할 수 있으며, 이 노즐은 난류를 생성하고 토치의 아크로의 가스의 이동을 촉진하는 방향으로 챔버 내에 가스 또는 액체를 도입하도록 챔버 벽에 관하여 각지게 위치된다.
다양한 유형의 플라즈마 토치가 사용될 수 있다. 예로서, 도 2는 공급 가스를 가열하기에 효과적인 비전달 아크 토치(350)를 예시한다. 비전달 아크 토치에서, 토치는 애노드 및 캐소드 양자 모두를 수납하고, 캐소드는 애노드의 하류에 있다. 동작시, 아크는 토치 내에서 발생되고, 전극이 토치 내부에 있지만 플라즈마는 토치를 통해 높은 가스 유동의 결과로서 토치의 단부를 초과하여 연장한다. 선택적으로, 비전달 아크 플라즈마 토치에는 가스가 대기로 배기되지 않도록 가스 백플로우 칼라가 설치될 수 있다. 대안적으로, 시스템은 전달 아크 토치를 사용할 수 있지만, 이런 시스템은 또한 토치를 위한 용융물로서 기능하기 위한 원료와, 원료를 용융시킴으로써 생성된 배기물로부터 오염물을 제거하기 위한 가스 세정 시스템을 필요로 한다. 각 토치는 동작 명령을 수신하기 위해 처리 제어 시스템(45)과 통신하는 작동기를 포함할 수 있다. 토치의 추가적 세부사항은 후술될 것이다.
도 1을 다시 참조하면, 공급 가스 소스(80)는 PPC(10)에 가열 대상의 가압된 가스를 제공한다. 다양한 실시예서, 가스는 이산화탄소(CO2)이지만, 이는 PPC(10)의 처리 온도 하에서 자연 연소 또는 작동 점화되지 않는 산소, 아르곤 또는 임의의 다른 가스나 그 혼합물을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 공급 가스는 PPC의 동작 온도 범위 이내인 작동 점화 온도를 갖는 재료가 PPC 내로 도입되지 않도록 실질적으로 순수할 수 있다. 특정 실시예에서, 공급 가스는 실질적 순수 CO2이다. 다른 실시예에서, 이는 93-95% CO2와 5-7% 아르곤의 혼합물 같은 CO2와 아르곤의 혼합물일 수 있다. 선택적으로, 공급 가스 소스(80)는 가압된 탱크일 수 있으며, 이 가압된 탱크는 적절한 밸브가 개방될 때 PPC(10) 내로 분사되도록 압력 하에 공급 가스를 보유한다. 대안적으로, 펌프(84)는 원하는 압력 또는 유량에서 제어 하에 PPC에 공급 가스를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 특정 실시예에서, 가스 공급 소스(80)는 압력 해제 밸브(88)를 포함한다. 제어 밸브(71)는 원하는 압력 및/또는 유량으로 공급 라인 파이프(25)를 통해 PPC(10) 내로 공급 가스를 도입하기 위해 개방될 수 있다. PPC(10) 내로의 공급 가스 유량은 HRSG 내에서의 열 전달을 최적화하고 PPC 내에서의 가열을 최적화하기 위해 제어될 수 있다.
물 소스(91)는 PPC(10)에서 가열되는 물을 제공한다. 선택적으로, 펌프 및/또는 밸브(93)는 원하는 압력 또는 유량으로 제어 하에 PPC에 물을 공급하기 위해 사용될 수 있다. 공급 가스 제어 밸브(71) 및 물 공급 제어 밸브(93)는 처리 제어기(45)와 전기적으로 통신하는 제어 밸브 작동기를 포함할 수 있다. 밸브는 제어기로부터의 명령에 응답하여 부분적으로 또는 완전히 개방 또는 폐쇄되어 PPC(10) 내로의 물 및/또는 가스의 유동을 제어하는 기능을 제공할 수 있다.
본 문서에 설명된 임의의 또는 모든 제어 밸브(제어 밸브(71, 93) 같은)는 프로그램 가능하고, 및/또는 제어 밸브는 다양한 결정된 양으로 밸브를 개방 및 폐쇄하기 위해 프로그램 가능한 작동기를 포함할 수 있다. 임의의 또는 모든 제어 밸브는 유동 제어 밸브, 온도 제어 밸브, 열경화성 혼합 밸브, 자동 처리 제어 밸브 또는 다양한 원-웨이 및 투-웨이 밸브를 포함하는 다른 유형의 밸브 같은 다양한 유형으로 이루어질 수 있다. PPC에 전달된 물 및 CO2의 상대적 양은 대략 50% 물과 대략 50% CO2 같이 변할 수 있다. 다른 조합도 가능하다.
가스 및 물이 PPC(10)에 진입한 이후, 하나 이상의 토치(15, 17)는 약 350℉, 약 1000℉, 약 2000℉, 약 2200℉, 약 2400℉, 약 2500℉, 약 2850℉, 약 2850℉, 약 3500℉, 약 5000℉ 또는 약 350℉와 약 36,000℉(약 180℃ 내지 약 20,000℃) 사이의 임의의 온도 같은 원하는 온도로 가스를 가열하도록 작동될 수 있다.
선택적으로, 공급 라인은 공급 가스 소스(80)를 하나 이상의 토치(15, 17)에 직접적으로 연결하여 토치에 추가적 연료로서 가스를 제공한다. 추가적으로, PPC는 분당 3 내지 20 회전의 속도 같이 PPC를 회전시키는 모터를 구비할 수 있다.
물과 CO2가 토치의 존재 하에 PPC에 진입할 때, PPC의 열 및 압력은 물 및 CO2가 H2 및 CO 배기 가스 혼합물로 변환되게 한다. 혼합물은 약 1 부(part) H2와 약 2 부 CO일 수 있지만 다른 혼합물도 가능하다. 산소(O2) 같은 다른 재료가 배기 가스 내에 존재할 수 있다.
배기 가스 혼합물이 출구(18)를 통해 PPC(10)를 벗어나고, 전달 배관(25)을 통해 열 회수 증기 생성기(HRSG)(20)로 안내된다. 적절한 HRSG는 NEM(네덜란드 레이덴)에 의해 제조된 열 회수 보일러이지만, 다른 열 회수 증기 생성기가 사용될 수 있다. 상승된 온도를 수용하는 것을 돕기 위해, 세라믹 또는 다른 적절한 내화 재료로 HRSG(20)의 부분을 라이닝하는 것이 유리할 수 있다. HRSG(20)는 PPC(10)로부터 가열된 배기 가스 스트림을 수용하기 위한 입구(22)와, HRSG(20)로부터 다시 PPC(10)로 재가열을 위해 가스 스트림을 배출하기 위한 출구(24)를 포함한다. 대안적으로, 후술된 바와 같이, 일부 가스는 제 1 PPC로 다시 전달되는 대신 제 2 PPC로 전달될 수 있다.
HRSG(20)은 통상적으로 소스(27)로부터 물 입구(26)를 통해 물을 수용하며, 물을 증기(29)로 변화시키기 위해 가열된 가스를 사용한다. 증기는 전기의 생성을 위해 증기 터빈 생성기 같은 부하(100)로 안내되고, 증기는 부하 요건에 의한 필요한 압력에 따라 전달된다. 특정 실시예에서, 증기가 터빈을 작동시킨 이후, 증기(및/또는 증기로부터 초래되는 물)는 HRSG(20)에서의 재사용을 위해 물 소스(27)로 복귀될 수 있다.
특정 실시예에서, 시스템은 터빈(100)을 회전시키기 위해 사용되는 증기의 압력 및/또는 유동을 제어함으로써 증기 터빈 생성기가 생성하는 전력의 양을 변화시킬 수 있다. 시스템은 HRSG(20)로의 물 및 가열된 가스의 유동과 온도를 제어 가능하게 변화시킴으로써 HRSG(20)를 벗어나는 증기의 유동 및 압력을 증가 또는 감소시켜 이를 수행할 수 있다.
프로세서와 유형의 컴퓨터 판독가능 메모리를 포함하는 처리 제어기(45)는 시스템 내의 다양한 지점으로부터 처리 파라미터를 수신하고 원하는 결과를 도출하도록 가스 및 물의 적절한 유량 및 온도 레이트를 결정하도록 명령으로 프로그램될 수 있다. 예로서, 제어기(45)는 PPC 출구(18) 및/또는 HRSG 입구(22)에서의 온도, 압력 및/또는 유량 같은 배기 가스 파라미터를 감시하는 하나 이상의 센서(61) 및 온도 센서(62)로부터 배기 및/또는 공급 가스 압력 및 온도 데이터를 수신할 수 있다.
증기 생성을 증가시키기 위해, 처리 제어기(45)는 PPC 공급 가스 입구 제어 밸브(71)가 더 넓게 개방되고 PPC(10)에 더 많은 공급 가스를 전달하도록 명령을 전송할 수 있다. 시스템은 바이패스 제어 밸브(72)가 개방하도록 작동시키고, 직접적으로 가스 소스(80)로부터 HRSG 공급 가스 입구(22)로, 그리고, 선택적으로 혼합 밸브(69)를 통해 추가적 비가열 공급 가스를 전달할 수 있다. 특정 실시예에서, 공급 가스 소스(80)는 가압될 수 있으며 및/또는 펌프(86)는 결정된 압력 및 유량에서 혼합 밸브(69)에 비가열 공급 가스를 안내하기 위해 사용될 수 있다. 이런 실시예에서, 소스(80)로부터 직접적으로 전달된 공급 가스는 두 개의 가스 스트림이 혼합될 때 PPC 출구(18)로부터 배기 가스의 온도를 감소시킬 수 있다. 따라서, HRSG 입구(22)에서 원하는 온도를 유지하기 위해, 처리 제어기(45)는 하나 이상의 추가적 토치(15 또는 17)를 작동시켜 PPC 출구 가스의 온도를 증가시키도록 PPC에 명령을 전송할 수 있다. 대안적으로, 추가적 공급 가스는 혼합물의 온도를 감소시키면서 가스 혼합물 부분 체적을 증가시킴으로써 HRSG 하류로의 열 전달의 효율을 증가시킬 수 있다. 특정 실시예에서, 두 개의 가스 스트림의 균등한 혼합을 촉진하기 위해 가열된 공급 가스 배관 및 비가열 공급 가스 배관의 접합부에서 혼합 밸브(69)는 서모스태틱 혼합 밸브일 수 있다. 다양한 실시예에서, 처리 제어기(45)는 또한 물 제어 밸브(76)에 명령을 전송하여 물 소스(27)로부터 HRSG의 물 흡입부(26)로의 물 제어를 변화시킬 수 있다.
HRSG(20)가 배기 가스 혼합물의 열을 사용하여 증기를 생성한 이후, 배기 가스 혼합물은 통상적으로 충분한 온도 강하를 받으며, 그 중 일부 또는 모두는 물과 CO2로 다시 변환될 수 있다. HRSG 배기는 변하는 양의 물 및 CO2와 함께 약 1 부 H2 및 2 부 CO를 포함할 수 있다. 다른 혼합물이 가능하다. HRSG 배기는 파이프 시스템(33)을 통해 HRSG의 공급 가스 출구(24)로부터 다시 PPC(10)로 채널링됨으로써 재사용될 수 있다. 물 및 CO2 중 일부 또는 모두는 처리에서 소실될 수 있다. 예로서, 약 15%의 물 및 약 50%의 CO2가 처리에서 소실될 수 있다. 선택적으로, PPC(10)에 직접적으로 잔여 물 및 CO2를 전달하는 대신, 시스템은 물을 물 소스(91)로 복귀시키고, CO2를 공급 가스 소스(80)로 복귀시킴으로써 필요시까지 보유할 수 있다. 선택적으로, 압력 릴리프가 필요한 경우, 하나 이상의 제어 밸브(74) 및 릴리프 밸브(75)가 가스를 배기부로 제어 가능하게 전달하기 위해 사용될 수 있다. 처리 제어기(45)는 밸브(74, 75)의 개방 및 폐쇄를 제어하기 위해 밸브의 작동기에 명령을 전달할 수 있다.
다른 실시예에서, 가열 및 비가열 가스의 혼합물은 처리 제어기(45)와 전기적으로 통신하는 작동기를 갖는 션트 밸브(77, 79)에 의해 제어되는 션트 라인(23)에 의해 도입부로부터 HRSG로 전향될 수 있다. 이 구성은 터빈으로부터 최소 전력 출력이 바람직할 때 사용될 수 있다.
선택적으로, 시스템이 동작하기 이전에, 진공 소스(82)가 PPC(10), HRSG(20) 및 PPC(10)와 HRSG(20) 사이의 모든 배관을 포함하는 시스템의 일부 또는 모두에 진공을 인가하여 시스템으로부터 모든 비의도적 가스 및 다른 오염물을 제거할 수 있다. 진공은 0 파운드 퍼 스퀘어 인치의 진공(PSIV) 내지 약 14.7 PSIV 같은, PPC의 동작 온도 하에서 작동 점화할 수 있는 임의의 가스를 실질적으로 제거하는 임의의 레벨로 적절히 인가된다.
특정 실시예에서, 동작 동안, PPC 내의 플라즈마 아크 토치(15, 17)는 증기 터빈 생성기(100)에 의해 생성되는 전기에 의해 동력 공급된다. 그러나, 토치(15, 17)는 터빈 생성기(100)가 동작하지 않을 때의 "냉간 시동"시 동력 상승을 위해 여전히 전력을 필요로 한다. 이런 상황에서, 시스템은 토치(15, 17) 및 다른 PPC 구성 요소를 냉간 시동하기 위해 사용되는 생성기(55)를 포함할 수 있다. 2MW 내지 5 MW의 전력을 생성할 수 있는 디젤 생성기 같은 임의의 적절한 생성기가 사용될 수 있다. 대안적으로, 로컬 전력 그리드로부터의 전력이 자동 전달 스위치(ATS)를 통해 냉간 시동을 실행하기 위해 사용될 수 있다.
선택적으로, 시스템은 제 2 터빈(200)을 동작시키기 위해 추가적 증기를 생성하도록 이차 처리 챔버("SPC")(110) 및 제 2 HRSG(120)를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, SPC 및 제 2 HRSG는 자립형 시스템일 수 있으며, 이는 도 1에 표시된 바와 같이 그 소유의 가스 공급 소스, 진공 펌프, 물 펌프 및 다른 구성 요소 같은 PPC 및 제 1 HRSG와 연계된 임의의 또는 모든 구성 요소를 포함한다. 대안적으로, 이런 제 2 시스템은 제 1 HRSG의 출구(24)로부터 공급 가스가 물 소스(191) 및 제 2 가스 소스(180) 및/또는 SPC 입구(116)로 안내되도록 제 1 HRSG(20)와 상호 연결될 수 있다. 이 출구 가스 및 물은 제 2 가스 소스(180)로부터의 가스 및 제 2 물 소스(191)로부터의 물과 혼합되고, SPC(110)에서 처리되며, 결과적 배기 가스가 제 2 HRSG(120)에서 사용된다. 상호 의존하는 다양한 구성 요소가 사용될 수 있다. 이들 실시예 중 임의의 것에서, SPC(110) 및 제 2 HRSG(120)는 그 소유의 처리 제어기에 의해, 또는, 더 통상적으로는, 제 1 세트의 장비를 취급하는 동일한 처리 제어기(45)에 의해 제어될 수 있다. SPC(110)는 원심 또는 비원심 디자인을 갖는 유닛일 수 있다.
PPC(10)에서와 같이, SPC(110)는 하나 이상의 토치(115, 117)를 포함한다. 또한, SPC는 물 입구(119), 가스 입구(116) 및 가스 출구(118)를 가질 수 있다. SPC(110)는 물 제어 밸브(193), 가스 제어 밸브(171), 배기 가스 밸브(173) 및 제 2 진공 소스(182)와 연계될 수 있다. 제 2 공급 가스 소스(180)는 가스를 직접적으로 제 2 HRSG 및 압력 해제 밸브(188)로 전달하기 위해 가스를 PPC(10), 펌프(186) 및 밸브(172)로 전달하도록 펌프(184)를 포함하거나 그와 연계될 수 있다. 혼합 밸브(169)는 SPC(110)로부터의 배기 가스를 직접적으로 소스로부터의 공급 가스와 조합할 수 있다. 하나 이상의 센서(161, 162)는 압력, 온도 및/또는 다른 정보를 검출하고 이를 제어기(45)에 전달할 수 있다. 전력 소스(155)는 시동 동안 토치(115, 117)에 전력을 제공할 수 있다.
제 2 HRSG(120)는 HRSG(120)로부터 다시 SPC(110)로 재가열을 위해 가스 스트림을 배출하도록 SPC(110)와 출구(124)로부터의 배기 가스 스트림을 수용하기 위한 입구(122)를 포함한다. 제 2 HRSG(120)는 통상적으로 물 입구(126)를 통해 소스(127)로부터 물을 수용하며, 물을 증기(129)로 변환하기 위해 가열된 물을 사용한다. 증기는 전기의 생성을 위해 증기 터빈 생성기 같은 부하(200)로 안내되고, 증기는 부하 요건에 의해 요구되는 압력으로 전달된다. 특정 실시예에서, 증기가 터빈을 작동시킨 이후, 증기는 HRSG(120)에서의 재사용을 위해 물 소스(127)로 다시 재안내될 수 있다. HRSG로부터 배기된 가스는 선택적으로 하나 이상의 펌프, 진공 소스(182) 및 밸브(174)에 의해 다시 SPC(110) 및/또는 PPC(10)로 전달될 수 있다. 릴리프 밸브(175)는 산소 같은 비의도적 부산물을 배출 및/또는 압력을 경감시키기 위해 사용될 수 있다.
가열된 또는 비가열 가스의 혼합물은 션트 밸브(177, 179)에 의해 제어되는 션트 라인에 의해 도입부로부터 HRSG로 전달될 수 있다. 이 구성은 터빈으로부터 최소의 전력 출력이 바람직할 때 사용될 수 있다.
따라서, 방법 및 시스템은 다수의 스테이지를 포함할 수 있고, 이를 통해, 공급 가스 스트림이 순차적으로 통과하며, 각 스테이지는 처리 챔버 또는 반응기와 열 회수 증기 생성기(HRSG)를 포함하고, HRSG는 처리 챔버에 대해 하류에 있다.
상술한 바와 같이, 도 2는 예시적 비전달 플라즈마 아크 토치(350)의 개략도이다. 도 2는 전방 전극(310), 후방 전극(312), 절연체(318), 아크 가스 공급부(320) 및 플라즈마 가스(330)를 도시한다.
도 3은 입구(22)와 출구(24)를 갖는 제 1 HRSG(20)와 유체 소통하는 일차 처리 챔버(10)와, 입구(32) 및 출구(34)를 갖는 이차 처리 유닛(30) 및 입구(116)와 출구(198)를 갖는 제 2 HRSG(110)를 도시하는 수직 실시예의 도면이다. 일차 처리 챔버(10)는 가스 출구(18), 플라즈마 아크 토치(15) 및 선택적 원심 모터(400)를 갖는다.
다양한 실시예에서, 본 문서에 설명된 방법 및 시스템은 화석 연료의 연소 및 SOx 및 NOx 같은 가스상 오염물과 CO2 같은 온실 가스의 동시적 배기 없이 증기 생성을 위해 사용될 수 있다. 특정 실시예에서, 생성되는 증기는 전기의 생성을 위해 증기 터빈 생성기에 대한 동력 공급을 위해 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 장치는 상업적 건물이나 해양 선박 상에서의 전기, 온수 및 냉수의 생성을 위해 적합하다. 다양한 실시예에서, 장치는 상업적 건물의 난방, 냉방, 환기, 온수 및 내부 조명 시스템의 조합된 사용에 관한 총 연간 에너지 및 전력 비용을 기준 건물에 비해 실질적으로 감소시킬 수 있다.
도 4는 증기 생성 처리의 일 예를 예시한다. 일부 실시예에서, 증기 생성 방법은 일차 처리 챔버로의 이산화탄소 및 물의 제어 가능한 전달 단계(401), 약 180℃ 내지 약 36,000℃인 온도까지의 일차 처리 챔버 내의 물 및 이산화탄소의 가열 및 이산화탄소와 물의 수소와 일산화탄소를 포함하는 배기 가스 혼합물로의 변환을 위한 적어도 하나의 플라즈마 아크 토치의 제어 단계(403), 비가열 이산화탄소의 일부 체적을 배기 가스와 혼합하여 가스 혼합물을 형성하는 선택적 제어 가능한 혼합 단계(405), 열 회수 증기 생성기의 입력부로의 가스 혼합물의 전달 단계(419) 및 열 회수 증기 생성기의 출력부로부터 일차 처리 챔버로의 재가열을 위한 배기의 복귀 단계(421)를 포함할 수 있다. 일차 처리 챔버, 열 회수 증기 생성기 및 일차 처리 챔버와 열 회수 증기 생성기 사이에서 가스를 전달하는 배관은 정상 동작 동안 가스가 대기로 배기되지 않도록 폐쇄된 시스템으로서 작용할 수 있다.
선택적으로, 이 방법은 일차 처리 챔버, 열 회수 증기 생성기 및 일차 처리 챔버와 열 회수 증기 생성기 사이에서 가스를 전달하는 모든 배관을 폐쇄된 시스템으로의 가스 전달 이전에 배기시키는 단계(399)를 포함할 수 있다. 또한, 이 방법은 적어도 하나의 시스템 모니터로 적어도 하나의 시스템 변수를 감시하는 단계(409)와, 적어도 하나의 모니터로부터 제어 시스템으로 시스템 변수 데이터를 제공하는 단계와(413), 플라즈마 아크 토치, 일차 처리 챔버로의 가스 전달 및/또는 비가열 가스와 가열된 가스와의 혼합을 제어하기 위해 제어 시스템을 사용하는 단계(415)를 포함한다. 예로서, 시스템은 모니터의 출력을 분석하고 HRSG로부터의 배기의 유동과 함께 일차 처리 챔버로의 가스 유동을 결정하기 위해 분광사진 분석을 사용한다. 원하는 HRSG 배기 조합(1 부 H2 대 2 부 CO 같은)을 유지하기 위해, 시스템은 일차 처리 챔버에 진입하는 CO2 및 H2의 상대적 양을 증가 또는 감소시킬 수 있다. 제어 시스템에 의해 제공되는 제어는 시스템 변수 데이터에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 또한, 이 방법은 열 회수 증기 생성기의 입력부로부터 열 회수 증기 생성기의 출력부로의 가스 혼합물 중 일부 또는 모두의 제어 가능한 전향 단계(417)를 포함할 수 있다.
또한, 이 방법은 적어도 하나의 열 회수 증기 생성기로부터 제 2 열 회수 증기 생성기의 입력부로 가스 혼합물의 적어도 일부를 제어 가능하게 전달하는 단계(423)를 포함할 수 있다. 선택적으로, 가스는 가스가 제 2 열 회수 증기 생성기에 전달되기 이전에 제 2 처리 챔버에서 가열될 수 있다. 제 2 열 회수 증기 생성기가 가스를 사용하여 증기를 생성한 이후, 이 방법은 제 2 열 회수 증기 생성기의 출력부로부터 일차 처리 챔버로 재가열을 위해 가스 혼합물을 복귀시키는 단계(425)를 포함할 수 있다.
도 5는 상술한 처리 제어 구성 요소를 수용 또는 구현하기 위해 사용될 수 있는 내부 하드웨어의 블록도를 도시한다. 버스(600)는 하드웨어의 다른 예시된 구성 요소를 상호 연결하는 주 정보 하이웨이로서 기능한다. CPU(605)는 프로세서이며, 프로그램을 실행하기 위해 필요한 계산 및 로직 연산을 수행하는 시스템의 중앙 처리 유닛이다. 도 5에 도시된 하나 이상의 다른 요소와 함께 또는 그와 연계하여, CPU(605)는 처리 장치, 연산 장치 또는 프로세서이며, 이런 용어가 본 명세서에서 사용된다. 판독 전용 메모리(ROM)(610) 및 임의 접근 메모리(RAM)(615)는 메모리 장치의 예를 구성한다.
제어기(620)는 하나 이상의 선택적인 유형의, 컴퓨터 판독가능 메모리 장치(625)와 시스템 버스(600) 사이의 인터페이스를 제공한다. 이들 메모리 장치(625)는 예로서, 외부 또는 내부 DVD 또는 CD ROM 드라이브, 하드 드라이브, 플래시 메모리, USB 드라이브 등을 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 이들 다양한 드라이브 및 제어기들은 선택적 장치이다. 또한, 메모리 장치(625)는 임의의 소프트웨어 모듈 또는 명령, 보조 데이터를 저장하기 위한 개별 파일, 결과 또는 보조 데이터의 그룹을 저장하기 위한 공용 파일 또는 상술한 바와 같이 결과 정보, 보조 데이터 및 관련 정보를 저장하기 위한 하나 이상의 데이터베이스를 포함하도록 구성될 수 있다.
상술한 바와 같은 임의의 방법 및 시스템을 수행하기 위한 프로그램 명령, 소프트웨어 또는 상호작용 모듈은 ROM(610) 및/또는 RAM(615) 내에 저장될 수 있다. 선택적으로, 프로그램 명령은 콤팩트 디스크, 디지털 디스크, 플래시 메모리, 메모리 카드, USB 드라이브, Blu-rayTM 디스크 같은 광학 디스크 저장 매체 및/또는 다른 기록 매체 같은 유형의 컴퓨터 판독가능한 매체 상에 저장될 수 있다.
선택적 디스플레이 인터페이스(640)는 버스(600)로부터의 정보가 청각적, 시각적, 그래픽 또는 영숫자 형태로 디스플레이(645) 상에 표시될 수 있게 한다. 이 정보는 현재의 업무 티켓 및 연계된 임무에 관한 정보를 포함할 수 있다. 외부 장치와의 통신은 다양한 통신 포트(650)를 사용하여 이루어질 수 있다. 예시적 통신 포트(650)는 인터넷 또는 지역 네트워크 같은 통신 네트워크에 부착될 수 있다.
또한, 하드웨어는 키보드(660) 또는 마우스, 조이스틱, 터치 스크린, 원격 제어부, 포인팅 장치, 비디오 입력 장치 및/또는 오디오 입력 장치 같은 다른 입력 장치(665) 같은 입력 장치로부터 데이터를 수신할 수 있게 하는 인터페이스(655)를 포함할 수 있다.
예 1: PPC 및 SPC의 출구 온도는 양자 모두 약 2400℉(1316℃)와 같다.
PPC 및 SPC에 의해 생성된 가스의 출구 온도는 플라즈마 아크 토치를 선택적으로 켜거나 끄고 챔버 내로 전달되는 가스의 유량을 제어함으로써 제어될 수 있다. 5,000 ft3 (141,584 l)의 체적의 일차 처리 챔버 및 10,100 ft3 (286,000 l)의 체적의 이차 처리 챔버를 위해 이들 입력이 제공되면, 일차 처리 챔버 및 이차 처리 챔버로부터 전달된 가스의 출구 온도는 양자 모두 약 2400℉(1316℃)일 수 있다.
처리 챔버의 체적 용량은 1000 ft3 (28,300 l) 내지 100,000 ft3 (2,830,000 l) 이상의 범위일 수 있다. 제 1 HRSG 및 제 2 HRSG의 결과적 출구 온도는 양자 모두 약 50℉(10℃)일 수 있다. 다른 온도도 가능하다.
상술한 다양한 특징 및 기능과 그 대안은 다수의 다른 시스템 또는 용례로 조합될 수 있다. 개시된 실시예는 이들을 특정하게 설명하고자 하는 것일 뿐만 아니라 또한, 본 기술 분야의 당업자에 의해 이루어질 수 있는 다양한 현재 예상되지 않거나 예기되지 않은 대안, 변형, 변경 또는 개선을 포함하는 것을 의도한다.

Claims (22)

  1. 증기 생성 시스템에 있어서,
    이산화탄소 소스;
    물 소스;
    일차 처리 챔버;
    열 회수 증기 생성기를 포함하고,
    상기 일차 처리 챔버는
    하우징,
    상기 이산화탄소 소스에 유체 연결되면서 상기 이산화탄소 소스로부터 이산화탄소를 수용하도록 구성되는 공급 가스 입구,
    상기 물 소스에 유체 연결되면서 상기 물 소스로부터 물을 수용하도록 구성된 물 공급 입구,
    상기 일차 처리 챔버 내의 이산화탄소와 물을 약 180℃ 내지 20,000℃의 온도까지 가열하고 상기 이산화탄소와 물을 수소와 일산화탄소로 전환시키도록 구성된 적어도 하나의 플라즈마 아크 토치, 및
    일차 처리 챔버 가스 출구를 포함하고,
    상기 열 회수 증기 생성기는
    상기 일차 처리 챔버 가스 출구에 유체 연결된 가열된 가스 입구, 및
    가스 복귀부를 포함하고,
    상기 열 회수 증기 생성기는 상기 일차 처리 챔버 가스 출구로부터 가열된 가스를 수용하고 가열된 가스를 사용하여 증기를 생성하는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1 공급 가스 밸브 작동기를 갖는 제 1 공급 가스 밸브로서, 입력 측 상에서 상기 이산화탄소 소스와 유체 연결되고, 출력 측 상에서 상기 공급 가스 입구와 유체 연결되는, 상기 제 1 공급 가스 밸브;
    제 2 공급 가스 밸브 작동기를 갖는 제 2 공급 가스 밸브로서, 입력 측 상에서 상기 이산화탄소 소스와 유체 연결되고, 출력 측 상에서 상기 가열된 가스 입구와 유체 연결되는, 상기 제 2 공급 가스 밸브;
    복수의 시스템 모니터들로서, 시스템 변수를 나타내는 데이터 신호를 제공하도록 각각 구성되는 상기 복수의 시스템 모니터들; 및
    자동 제어 시스템으로서, 상기 복수의 시스템 모니터들과 데이터 통신하고 상기 시스템 모니터들, 상기 제 1 공급 가스 밸브 작동기 및 상기 제 2 공급 가스 밸브 작동기와 작동식으로 통신하는 상기 자동 제어 시스템을 더 포함하는 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 증기를 수용하고 증기를 사용하여 전력을 생성하도록 구성되는 터빈을 더 포함하는 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 이산화탄소 소스 및 상기 일차 처리 챔버 가스 입구에 유체 연결된 제 1 파이프;
    상기 일차 처리 챔버 가스 출구와 상기 열 회수 증기 생성기의 가열된 가스 입구에 유체 연결되는 제 2 파이프;
    상기 열 회수 증기 생성기의 가스 복귀부와 상기 일차 처리 챔버의 공급 가스 입구에 유체 연결되는 제 3 파이프;
    상기 파이프들, 상기 일차 처리 챔버 및 상기 열 회수 증기 생성기의 가스 챔버 각각에 진공을 부여하도록 구성되는 진공 소스를 더 포함하는 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 자동 제어 시스템은
    프로세서 및 상기 프로세서의 활동을 안내하기 위해 프로세서 판독가능 명령들의 적어도 하나의 세트를 저장하도록 구성된 물리적 메모리 장치를 포함하는 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 모니터들은 압력 모니터와 온도 모니터 중 어느 하나 또는 양자 모두를 포함하는 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 시스템 모니터들은 압력 모니터를 포함하고, 상기 압력 모니터는 상기 가열된 가스가 상기 일차 처리 챔버 가스 출구로부터 상기 열 회수 증기 생성기로 전달될 때 상기 가열된 가스의 압력을 검출하도록 구성되는 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 모니터들은 온도 모니터를 포함하고, 상기 온도 모니터는 상기 가열된 가스가 상기 일차 처리 챔버로부터 상기 열 회수 증기 생성기의 가열된 가스 입구로 전달될 때 상기 가열된 가스의 온도를 검출하도록 구성되는 시스템.
  9. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 공급 가스 밸브는 상기 자동 제어 시스템으로부터 상기 제 1 공급 가스 밸브 작동기로의 명령에 응답하여 상기 일차 처리 챔버 내로의 이산화탄소의 유동을 가변적으로 제어하고; 그리고
    상기 제 2 공급 가스 밸브는 상기 자동 제어 시스템으로부터 상기 제 2 공급 가스 밸브 작동기로의 명령에 응답하여 상기 이산화탄소 소스로부터 상기 열 회수 증기 생성기의 가열된 가스 입구로의 이산화탄소 유동을 가변적으로 제어하는 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 플라즈마 아크 토치들 각각은 상기 자동 제어 시스템과 작동식으로 통신하는 작동기를 포함하고, 상기 작동기는 상기 프로세서로부터의 명령에 응답하여 그 대응 토치의 작동을 가변적으로 제어하는 시스템.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 자동 제어 시스템과 작동식으로 통신하는 제 1 투-웨이 션트 밸브 작동기를 갖는 제 1 투-웨이 션트 밸브로서, 입구 측 상에서 상기 제 2 공급 가스 밸브 및 상기 일차 처리 챔버 가스 출구와 유체 연통하는, 상기 제 1 투-웨이 션트 밸브;
    상기 자동 제어 시스템과 작동식으로 통신하는 제 2 투-웨이 션트 밸브 작동기를 갖는 제 2 투-웨이 션트 밸브로서, 출구 측 상에서 상기 일차 처리 챔버 공급 가스 입구와 유체 연통하는, 상기 제 2 투-웨이 션트 밸브; 및
    상기 제 1 투-웨이 션트 밸브 및 상기 제 2 투-웨이 션트 밸브와 유체 연통하는 션트 라인을 더 포함하고,
    상기 제 1 투-웨이 션트 밸브는 상기 밸브 입구 측으로부터 상기 처리된 가스 입력부 또는 상기 션트 라인 중 어느 하나에 가스 유동을 안내하도록 상기 제 1 투-웨이 션트 밸브 작동기를 통해 상기 시스템 제어기에 의해 제어될 수 있고, 상기 제 2 투-웨이 션트 밸브는 상기 처리된 가스 복귀부 또는 상기 션트 중 어느 하나로부터 상기 제 2 투-웨이 션트 밸브 출구 측으로 가스 유동을 안내하도록 상기 제 2 투-웨이 션트 밸브 작동기를 통해 상기 시스템 제어기에 의해 제어될 수 있는 시스템.
  12. 제 2 항에 있어서, 상기 제어 시스템과 작동식으로 통신하는 물 제어 밸브 작동기를 갖는 물 제어 밸브를 더 포함하고, 상기 물 제어 밸브 작동기는 상기 자동 제어 시스템으로부터의 명령에 응답하여 상기 열 회수 증기 생성기 내로의 물의 유동을 가변적으로 제어하는 시스템.
  13. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 공급 가스 밸브는 혼합 밸브를 포함하는 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서, 냉간 시동 동안 상기 플라즈마 아크 토치들 중 적어도 하나에 전력을 전달하도록 구성된 전력 소스를 더 포함하는 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 전력 소스는 생성기 또는 전력 공급장치와 전기적으로 소통하는 자동 전달 스위치를 포함하는 시스템.
  16. 제 1 항에 있어서, 제 2 열 회수 증기 생성기를 더 포함하고,
    상기 제 2 열 회수 증기 생성기는 상기 제 1 열 회수 증기 생성기의 가스 복귀부와 유체 연통하는 가스 입구를 포함하고,
    상기 제 2 열 회수 증기 생성기는 상기 제 1 열 회수 증기 생성기로부터 가스를 수용하고, 상기 가스를 사용하여 증기를 생성하는 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서, 제어 시스템과 작동식으로 연결된 연결 밸브 작동기를 갖는 연결 밸브를 더 포함하고, 상기 연결 밸브는 입력 측 상에서 상기 제 1 열 회수 증기 생성기의 처리된 가스 복귀부와 유체 연결되고, 출구 측 상에서 상기 제 2 열 회수 증기 생성기의 제 2 처리된 가스 입구와 유체 연결되는 시스템.
  18. 이산화탄소와 물을 일차 처리 챔버에 제어 가능하게 전달하는 단계;
    상기 일차 처리 챔버 내의 이산화탄소와 물을 약 180℃ 내지 약 36,000℃인 온도까지 가열하고 상기 이산화탄소와 상기 물을 수소와 일산화탄소를 포함하는 배기 가스 혼합물로 변환하도록 적어도 하나의 플라즈마 아크 토치를 제어하는 단계;
    상기 배기 가스 혼합물을 열 회수 증기 생성기의 입력부로 전달하는 단계; 그리고
    재가열을 위해 상기 열 회수 증기 생성기의 출력부로부터 상기 일차 처리 챔버로 배기를 복귀시키는 단계를 포함하고,
    상기 일차 처리 챔버, 상기 적어도 하나의 열 회수 증기 생성기 및 상기 일차 처리 챔버와 상기 열 회수 증기 생성기 사이에서 가스를 전달하는 모든 배관은 가스가 정상 동작 동안 대기로 배기되지 않도록 폐쇄된 시스템으로서 동작하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 가스를 상기 폐쇄된 시스템으로 전달하기 이전에 상기 일차 처리 챔버, 상기 열 회수 증기 생성기 및 상기 일차 처리 챔버와 상기 열 회수 증기 생성기 사이에서 가스를 전달하는 모든 배관을 배기시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    적어도 하나의 시스템 모니터로 적어도 하나의 시스템 변수를 감시하는 단계;
    상기 적어도 하나의 모니터로부터 제어 시스템으로 시스템 변수 데이터를 제공하는 단계;
    상기 제어 시스템을 사용하여 상기 적어도 하나의 플라즈마 아크 토치, 상기 일차 처리 챔버로의 가스의 전달 및 가열된 가스와 비가열 가스의 혼합 중 적어도 하나를 제어하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제어 시스템에 의해 제공된 제어는 적어도 부분적으로 상기 시스템 변수 데이터에 기초하는 방법.
  21. 제 18 항에 있어서, 상기 열 회수 증기 생성기의 입력부로부터의 배기 가스 혼합물을 상기 열 회수 증기 생성기의 출력부로 제어 가능하게 전향시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 열 회수 증기 생성기로부터의 배기의 적어도 일부를 제 2 열 회수 증기 생성기의 입력부로 제어 가능하게 전달하는 단계; 그리고
    재가열을 위해 상기 제 2 열 회수 증기 생성기의 출력부로부터 상기 일차 처리 챔버로 가스를 복귀시키는 단계를 더 포함하는 방법.
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