KR20140143401A - 가스화 장치 - Google Patents

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Abstract

가스화 장치에 있어서, 8각형 중공 단면 형상을 갖는 가스화로(101)와, 4각형 중공 단면 형상을 갖는 열교환기(102)와, 가스화로(101)의 상부와 열교환기(102)의 하부를 접속하는 접속부(103)를 마련함으로써, 구조의 간소화 및 효율의 향상을 가능하게 한다.

Description

가스화 장치{GASIFICATION DEVICE}
본 발명은 석탄이나 바이오매스 등을 연소·가스화하여 가스 연료를 생성하는 가스화 장치에 관한 것이다.
예컨대, 석탄 가스화 복합 발전 설비는 석탄을 가스화하여, 컴바인드 사이클 발전과 조합하는 것에 의해, 종래형의 석탄 화력에 비해 새로운 고효율화·고환경성을 목표로 한 발전 설비이다. 이 석탄 가스화 복합 발전 설비는 자원량이 풍부한 석탄을 이용 가능한 것도 큰 메리트이며, 적용 탄종을 확대하는 것에 의해 더욱 메리트가 커지는 것이 알려져 있다.
종래의 석탄 가스화 복합 발전 설비는 일반적으로 급탄 장치, 건조 장치, 석탄 가스화 장치, 가스 정제 장치, 가스 터빈 설비, 증기 터빈 설비, 배열 회수 보일러, 가스 정화 장치 등을 구비하고 있다. 따라서, 석탄이 건조되고 나서 분쇄되어, 석탄 가스화 장치에 대해 미분탄으로서 공급되는 동시에, 공기가 도입되어, 이 석탄 가스화 장치에서 석탄이 연소 가스화되어 생성 가스(가연성 가스)가 생성된다. 그리고, 이 생성 가스가 가스 정제되고 나서 가스 터빈 설비에 공급됨으로써 연소되어 고온·고압의 연소 가스를 생성하여, 터빈을 구동한다. 터빈을 구동한 후의 배기 가스는 배열 회수 보일러에서 열에너지가 회수되며, 증기를 생성하고 증기 터빈 설비에 공급되어, 터빈을 구동한다. 이에 의해 발전이 실행된다. 한편, 열에너지가 회수된 배기 가스는 가스 정화 장치에서 유해 물질이 제거된 후, 굴뚝을 거쳐서 대기로 방출된다.
그런데, 석탄 가스화 장치는 가스화로와 열교환기(가스 냉각기)로 구성되어 있다. 가스화로는 공급된 석탄(미분탄)을 압축 공기(산소)에 의해 연소해 가스화함으로써, 가연성 가스(석탄 가스)를 생성한다. 열교환기는 가스화로에서 생성된 가연성 가스를 냉각하는 것이다. 일반적으로, 가스화로와 열교환기는 인접하여 설치되어 있으며, 가스화로에서 생성된 가연성 가스는 배관을 통해 열교환기에 이송되어 냉각된다.
그런데, 석탄 가스화 장치로서 가스화로와 열교환기를 별도로 설치하고, 양자를 배관에 의해 연결하면, 전체 구조가 대형화되는 동시에 설치 비용이 증가되어 버린다고 하는 문제가 있다. 이와 같은 문제를 해결하는 것으로서, 하기 특허문헌 1에 기재된 것이 있다. 이 특허문헌 1에 기재된 석탄 가스화 장치는 가스화로의 상부에 열교환기를 직접 연속 형성한 것이다.
일본 특허 공개 제 1986-221294 호 공보
상술한 종래의 석탄 가스화 장치에 있어서는 가스화로의 상부에 열교환기를 배치하여 일체화하고 있다. 이 경우, 가스화로와 열교환기에서는, 각각의 기능이 상위하기 때문에, 가스화 효율이나 열교환 효율을 향상시키는 것이 곤란하다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하는 것으로서, 구조의 간소화 및 효율의 향상을 가능하게 하는 가스화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가스화 장치는, 연료를 연소·가스화함으로써 가스 연료를 생성하는 가스화 장치로서, 6각형 이상의 다각형 중공 단면 형상을 갖는 가스화로와, 4각형 중공 단면 형상을 갖는 열교환기와, 상기 가스화로의 상부와 상기 열교환기의 하부를 접속하는 접속부를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.
따라서, 가스화로를 육각형 이상의 다각형 중공 단면 형상으로 하는 것에 의해, 연료가 연소함으로써 발생하는 열이 벽부에 전달되며, 여기로부터의 복사열이 적정하게 연료에 작용함으로써, 연료의 가열 불균일을 억제할 수 있는 동시에, 열교환기를 사각형 중공 단면 형상으로 함으로써, 전열관 등을 효율적으로 배치할 수 있다. 그리고, 이 가스화로와 열교환기를 접속부에 의해 접속함으로써, 전체를 1개의 용기로 하여 구성할 수 있어서, 구조를 간소화할 수 있는 동시에, 가스화 효율 및 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 가스화 장치에서는, 상기 가스화로를 구성하는 적어도 2개의 벽부와 상기 열교환기를 구성하는 2개의 벽부가 평행을 이루도록 배치되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 가스화로의 벽부와 열교환기의 벽부를 평행으로 함으로써, 가스화로가 열교환기의 하중을 둘레 방향으로 균등하고 균형있게 받아낼 수 있어서, 가스화로의 좌굴을 방지할 수 있는 동시에, 가스화로의 대형화를 억제할 수 있다.
본 발명의 가스화 장치에서는, 상기 가스화로와 상기 접속부와 상기 열교환기의 외측에 중공 형상을 이루는 압력 용기가 배치되며, 상기 가스화로의 외면이 상기 압력 용기의 내면에 지지되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 연료나 공기 등을 내부에 분사하는 버너가 압력 용기와 가스화로를 관통하여 마련되어 있으며, 가스화로를 압력 용기에 지지함으로써, 가열에 의해 가스화로가 기점이 되어 상하로 연장되게 되어, 이 열신장에 의한 버너에의 악영향을 억제할 수 있다.
본 발명의 가스화 장치에서는, 상기 열교환기는 상단부가 익스펜션 조인트에 의해 상기 압력 용기에 연결되며, 상기 가스화로는 하단부가 상기 압력 용기에 마련되는 슬러그 호퍼의 저류수에 의해 수밀봉되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 가열에 의해 가스화로가 기점이 되어 상하로 연장되어도, 열교환기는 익스펜션 조인트에 의해 그 연장이 흡수되며, 가스화로는 하단부가 저류수에 의해 그 연장이 흡수되게 되어, 압력 용기에 작용하는 응력을 저감할 수 있다.
본 발명의 가스화 장치에서는, 상기 가스화로와 상기 접속부와 상기 열교환기는, 벽부가 연직 방향으로 연장되며 둘레 방향으로 병설되는 복수의 전열관에 의해 구성되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 가스화로와 접속부와 열교환기를 상하로 연속하는 전열관에 의해 구성함으로써, 구조를 간소화할 수 있는 동시에, 가스화로로부터 열교환기를 향해서 열교환 매체가 각 전열관을 통해 이동하게 되어, 가스화 효율 및 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 가스화 장치에서는, 상기 열교환기는 상하 방향을 따라서 복수의 열교환부가 배설되며, 적어도 최하방에 위치하는 상기 열교환부는 상단 벽부에 고정된 비임 부재로부터 매달림 기구를 거쳐서 매달림 지지되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 가스화로에 가까워서 비교적 온도가 높은 영역에 배치되는 열교환부를 상단 벽부로부터 매달림 지지함으로써, 이 열교환부 및 그 지지부의 열에 의한 손상을 억제할 수 있다.
본 발명의 가스화 장치에서는, 상기 매달림 기구는 냉각 매체가 유통 가능한 냉각관에 의해 구성되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 매달림 기구를 냉각관으로 함으로써, 냉각 매체에 의해 매달림 기구를 냉각하는 것이 가능해져, 열교환부 및 그 지지부의 열에 의한 손상을 억제할 수 있다.
본 발명의 가스화 장치에서는, 상기 복수의 열교환부는 절탄기와 과열기와 증발기에 의해 구성되며, 상기 냉각관은 상기 절탄기로의 급수관 또는 상기 증발기의 전열관 또는 벽부를 형성하는 전열관에 의해 구성되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 냉각관을, 열교환기를 구성하는 급수관이나 전열관에 의해 구성함으로써, 별도 냉각수원이나 냉각관을 마련할 필요가 없어서, 제조 비용의 증가를 억제할 수 있다.
본 발명의 가스화 장치에 의하면, 육각형 이상의 다각형 중공 단면 형상을 갖는 가스화로와, 사각형 중공 단면 형상을 갖는 열교환기와, 가스화로의 상부와 열교환기의 하부를 접속하는 접속부를 마련하므로, 전체를 1개의 용기로 하여 구성할 수 있어서, 구조를 간소화할 수 있는 동시에, 가스화 효율 및 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 가스화 장치를 나타내는 개략도,
도 2는 실시예 1의 가스화 장치를 나타내는 평면 개략도,
도 3은 실시예 1의 가스화 장치가 적용된 석탄 가스화 복합 발전 설비의 개략 구성도,
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 가스화 장치를 나타내는 개략도,
도 5는 본 발명의 실시예 3에 따른 가스화 장치를 나타내는 개략도.
이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 가스화 장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것이 아니며, 또한, 실시예가 복수가 있는 경우에는, 각 실시예를 조합하여 구성하는 것도 포함하는 것이다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 가스화 장치를 나타내는 개략도이며, 도 2는 실시예 1의 가스화 장치를 나타내는 평면 개략도이며, 도 3은 실시예 1의 가스화 장치가 적용된 석탄 가스화 복합 발전 설비의 개략 구성도이다.
실시예 1의 석탄 가스화 복합 발전 설비(IGCC : Integrated　Coal Gasification　Combined　Cycle)는 공기를 산화제로 하여 가스화 장치에서 석탄 가스를 생성하는 공기 연소 방식을 채용하며, 가스 정제 장치에서 정제한 후의 석탄 가스를 연료 가스로서 가스 터빈 설비에 공급하여 발전을 실행하고 있다. 즉, 실시예 1의 석탄 가스화 복합 발전 설비는 공기 연소 방식(공기 취입)의 발전 설비이다.
실시예 1에 있어서, 도 3에 나타내는 바와 같이, 석탄 가스화 복합 발전 설비(10)는 급탄 장치(11), 유동층 건조 장치(12), 미분탄기(밀)(13), 석탄 가스화 장치(14), 차(char) 회수 장치(15), 가스 정제 장치(16), 가스 터빈 설비(17), 증기 터빈 설비(18), 발전기(19), 배열 회수 보일러(HRSG : Heat　Recovery　Steam　Generator)(20)를 갖고 있다.
급탄 장치(11)는 원탄 벙커(21)와 석탄 공급기(22)와 크러셔(23)를 갖고 있다. 원탄 벙커(21)는 석탄을 저류할 수 있으며, 소정량의 석탄을 석탄 공급기(22)에 투하할 수 있다. 석탄 공급기(22)는 원탄 벙커(21)로부터 투하된 석탄을 컨베이어 등에 의해 반송하며, 크러셔(23)에 투하할 수 있다. 이 크러셔(23)는 투하된 석탄을 소정의 크기로 파쇄할 수 있다.
유동층 건조 장치(12)는 급탄 장치(11)에 의해 투입된 석탄에 대해 건조용 증기(과열 증기)를 공급함으로써, 이 석탄을 유동시키면서 가열 건조하는 것이며, 석탄이 함유하는 수분을 제거할 수 있다. 그리고, 이 유동층 건조 장치(12)는 하부로부터 취출된 건조 완료의 석탄을 냉각하는 냉각기(31)가 마련되며, 건조 냉각 완료의 건조탄이 건조탄 벙커(32)에 저류된다. 또한, 유동층 건조 장치(12)는 상부로부터 취출된 증기에서 건조탄의 입자를 분리하는 건조탄 사이클론(33)과 건조탄 전기 집진기(34)가 마련되며, 증기로부터 분리된 건조탄의 입자가 건조탄 벙커(32)에 저류된다. 또한, 건조탄 전기 집진기(34)에서 건조탄이 분리된 증기는, 증기 압축기(35)에서 압축되고 나서 유동층 건조 장치(12)에 건조용 증기로서 공급된다.
미분탄기(13)는 석탄 분쇄기로서, 유동층 건조 장치(12)에 의해 건조된 석탄(건조탄)을 세밀한 입자 형상으로 분쇄하여 미분탄을 제조하는 것이다. 즉, 미분탄기(13)는, 건조탄 벙커(32)에 저류된 건조탄이 석탄 공급기(36)에 의해 투하되며, 이 건조탄을 소정 입경 이하의 석탄, 즉, 미분탄으로 하는 것이다. 그리고, 미분탄기(13)에서 분쇄된 후의 미분탄은 미분탄 버그 필터(37a, 37b)에 의해 반송용 가스로부터 분리되어, 미분탄 공급 호퍼(38a, 38b)에 저류된다.
석탄 가스화 장치(14)는 미분탄기(13)에서 처리된 미분탄이 공급 가능한 동시에, 차 회수 장치(15)에서 회수된 차(석탄의 미연분)가 되돌려져 리사이클 가능하게 되어 있다.
즉, 석탄 가스화 장치(14)는 가스 터빈 설비(17)[압축기(61)]로부터 압축 공기 공급 라인(41)이 접속되어 있으며, 이 가스 터빈 설비(17)에서 압축된 압축 공기가 공급 가능하게 되어 있다. 공기 분리 장치(42)는 대기 중의 공기로부터 질소와 산소를 분리 생성하는 것이며, 제 1 질소 공급 라인(43)이 석탄 가스화 장치(14)에 접속되고, 이 제 1 질소 공급 라인(43)에 미분탄 공급 호퍼(38a, 38b)로부터의 급탄 라인(44a, 44b)이 접속되어 있다. 또한, 제 2 질소 공급 라인(45)도 석탄 가스화 장치(14)에 접속되며, 이 제 2 질소 공급 라인(45)에 차 회수 장치(15)로부터의 차 복귀 라인(46)이 접속되어 있다. 또한, 산소 공급 라인(47)은 압축 공기 공급 라인(41)에 접속되어 있다. 이 경우, 질소는 석탄이나 차의 반송용 가스로서 이용되며, 산소는 산화제로서 이용된다.
석탄 가스화 장치(14)는, 예컨대, 2단 2실 분류상(噴流床) 형식의 가스화로를 갖고, 내부에 공급된 석탄, 차, 공기(산소), 또는 가스화제로서의 수증기를 연소·가스화하는 동시에, 이산화탄소를 주성분으로 하는 가연성 가스(생성 가스, 석탄 가스)가 발생하며, 이 가연성 가스를 가스화제로 하여 가스화 반응이 일어난다. 또한, 석탄 가스화 장치(14)는 미분탄의 혼입한 이물을 제거하는 이물 제거 장치(48)가 마련되어 있다. 이 경우, 석탄 가스화 장치(14)는 분류상 가스화로에 한정하지 않으며, 유동상 가스화로나 고정상 가스화로로 해도 좋다. 그리고, 이 석탄 가스화 장치(14)는 차 회수 장치(15)를 향해 가연성 가스의 가스 생성 라인(49)이 마련되어 있으며, 차를 포함하는 가연성 가스가 배출 가능하게 되어 있다. 이 경우, 가스 생성 라인(49)에 가스 냉각기를 마련함으로써, 가연성 가스를 소정 온도까지 냉각하고 나서 차 회수 장치(15)에 공급하면 좋다.
차 회수 장치(15)는 집진 장치(51)와 공급 호퍼(52)를 갖고 있다. 이 경우, 집진 장치(51)는 1개 또는 복수의 버그 필터나 사이클론에 의해 구성되며, 석탄 가스화 장치(14)에서 생성된 가연성 가스에 함유되는 차를 분리할 수 있다. 그리고, 차가 분리된 가연성 가스는 가스 배출 라인(53)을 통해 가스 정제 장치(16)로 이송된다. 공급 호퍼(52)는 집진 장치(51)에서 가연성 가스로부터 분리된 차를 저류하는 것이다. 또한, 집진 장치(51)와 공급 호퍼(52) 사이에 빈을 배치하고, 이 빈에 복수의 공급 호퍼(52)를 접속하도록 구성해도 좋다. 그리고, 공급 호퍼(52)로부터의 차 복귀 라인(46)이 제 2 질소 공급 라인(45)에 접속되어 있다.
가스 정제 장치(16)는 차 회수 장치(15)에 의해 차가 분리된 가연성 가스에 대하여, 유황 화합물이나 질소 화합물 등의 불순물을 없앰으로써, 가스 정제를 실행하는 것이다. 그리고, 가스 정제 장치(16)는 가연성 가스를 정제하여 연료 가스를 제조하며, 이것을 가스 터빈 설비(17)에 공급한다. 또한, 이 가스 정제 장치(16)에서는, 차가 분리된 가연성 가스 중에는 아직 유황분(H2S)이 포함되어 있기 때문에, 아민 흡수액에 의해 제거함으로써, 유황분을 최종적으로는 석고로 회수하여, 유효하게 이용한다.
가스 터빈 설비(17)는 압축기(61), 연소기(62), 터빈(63)을 갖고 있으며, 압축기(61)와 터빈(63)은 회전축(64)에 의해 연결되어 있다. 연소기(62)는 압축기(61)로부터 압축 공기 공급 라인(65)이 접속되는 동시에, 가스 정제 장치(16)로부터 연료 가스 공급 라인(66)이 접속되며, 터빈(63)에 연소 가스 공급 라인(67)이 접속되어 있다. 또한, 가스 터빈 설비(17)는 압축기(61)로부터 석탄 가스화 장치(14)로 연장되는 압축 공기 공급 라인(41)이 마련되어 있으며, 중도부에 승압기(68)가 마련되어 있다. 따라서, 연소기(62)에서는, 압축기(61)로부터 공급된 압축 공기와 가스 정제 장치(16)로부터 공급된 연료 가스를 혼합하여 연소하며, 터빈(63)에서, 발생한 연소 가스에 의해 회전축(64)을 회전함으로써 발전기(19)를 구동할 수 있다.
증기 터빈 설비(18)는 가스 터빈 설비(17)에 있어서의 회전축(64)에 연결되는 터빈(69)을 갖고 있으며, 발전기(19)는 이 회전축(64)의 기단부에 연결되어 있다. 배열 회수 보일러(20)는 가스 터빈 설비(17)[터빈(63)]로부터의 배기 가스 라인(70)에 마련되어 있으며, 공기와 고온의 배기 가스 사이에서 열교환을 실행함으로써, 증기를 생성하는 것이다. 그 때문에, 배열 회수 보일러(20)는 증기 터빈 설비(18)의 터빈(69)과의 사이에 증기 공급 라인(71)이 마련되는 동시에, 증기 회수 라인(72)이 마련되며, 증기 회수 라인(72)에 복수기(73)가 마련되어 있다. 따라서, 증기 터빈 설비(18)에서는, 배열 회수 보일러(20)로부터 공급된 증기에 의해 터빈(69)이 구동되어, 회전축(64)을 회전시킴으로써 발전기(19)를 구동할 수 있다.
그리고, 배열 회수 보일러(20)에서 열이 회수된 배기 가스는 가스 정화 장치(74)에 의해 유해 물질이 제거되며, 정화된 배기 가스는 굴뚝(75)으로부터 대기로 방출된다.
여기서, 실시예 1의 석탄 가스화 복합 발전 설비(10)의 작동에 대해 설명한다.
실시예 1의 석탄 가스화 복합 발전 설비(10)에 있어서, 급탄 장치(11)에서, 원탄(석탄)이 원탄 벙커(21)에 저류되어 있고, 이 원탄 벙커(21)의 석탄이 석탄 공급기(22)에 의해 크러셔(23)에 투하되며, 여기서 소정의 크기로 파쇄된다. 그리고, 파쇄된 석탄은 유동층 건조 장치(12)에 의해 가열 건조된 후, 냉각기(31)에 의해 냉각되며, 건조탄 벙커(32)에 저류된다. 또한, 유동층 건조 장치(12)의 상부로부터 취출된 증기는 건조탄 사이클론(33) 및 건조탄 전기 집진기(34)에 의해 건조탄의 입자가 분리되며, 증기 압축기(35)에 압축되고 난 후 유동층 건조 장치(12)에 건조용 증기로서 되돌려진다. 한편, 증기로부터 분리된 건조탄의 입자는 건조탄 벙커(32)에 저류된다.
건조탄 벙커(32)에 저류되는 건조탄은 석탄 공급기(36)에 의해 미분탄기(13)에 투입되며, 여기서, 세밀한 입자 형상으로 분쇄되어 미분탄이 제조되며, 미분탄 버그 필터(37a, 37b)를 거쳐서 미분탄 공급 호퍼(38a, 38b)에 저류된다. 이 미분탄 공급 호퍼(38a, 38b)에 저류되는 미분탄은 공기 분리 장치(42)로부터 공급되는 질소에 의해 제 1 질소 공급 라인(43)을 통해 석탄 가스화 장치(14)에 공급된다. 또한, 후술하는 차 회수 장치(15)에서 회수된 차가, 공기 분리 장치(42)로부터 공급되는 질소에 의해 제 2 질소 공급 라인(45)을 통해 석탄 가스화 장치(14)에 공급된다. 또한, 후술하는 가스 터빈 설비(17)로부터 추기된 압축 공기가 승압기(68)에서 승압된 후, 공기 분리 장치(42)로부터 공급되는 산소와 함께 압축 공기 공급 라인(41)을 통해 석탄 가스화 장치(14)에 공급된다.
석탄 가스화 장치(14)에서는, 공급된 미분탄 및 차가 압축 공기(산소)에 의해 연소하여, 미분탄 및 차가 가스화함으로써, 이산화탄소를 주성분으로 하는 가연성 가스(석탄 가스)를 생성할 수 있다. 그리고, 이 가연성 가스는 석탄 가스화 장치(14)로부터 가스 생성 라인(49)을 통해 배출되며, 차 회수 장치(15)로 이송된다.
이 차 회수 장치(15)에서, 가연성 가스는, 우선, 집진 장치(51)에 공급됨으로써, 여기서 가연성 가스로부터 이 가스에 함유되는 차가 분리된다. 그리고, 차가 분리된 가연성 가스는 가스 배출 라인(53)을 통해 가스 정제 장치(16)로 이송된다. 한편, 가연성 가스로부터 분리된 미립 차는 공급 호퍼(52)에 퇴적되며, 차 복귀 라인(46)을 통해 석탄 가스화 장치(14)로 되돌려져 리사이클된다.
차 회수 장치(15)에 의해 차가 분리된 가연성 가스는, 가스 정제 장치(16)에서, 유황 화합물이나 질소 화합물 등의 불순물이 제거되어 가스 정제되어, 연료 가스가 제조된다. 그리고, 가스 터빈 설비(17)에서는, 압축기(61)가 압축 공기를 생성하여 연소기(62)에 공급하면, 이 연소기(62)는 압축기(61)로부터 공급되는 압축 공기와 가스 정제 장치(16)로부터 공급되는 연료 가스를 혼합하여 연소함으로써 연소 가스를 생성하고, 이 연소 가스에 의해 터빈(63)을 구동함으로써, 회전축(64)을 거쳐서 발전기(19)를 구동하여, 발전을 실행할 수 있다.
그리고, 가스 터빈 설비(17)에 있어서의 터빈(63)으로부터 배출된 배기 가스는, 배열 회수 보일러(20)에서, 공기와 열교환을 실행함으로써 증기를 생성하고, 이 생성한 증기를 증기 터빈 설비(18)에 공급한다. 증기 터빈 설비(18)에서는, 배열 회수 보일러(20)로부터 공급된 증기에 의해 터빈(69)을 구동함으로써, 회전축(64)을 거쳐서 발전기(19)를 구동하여, 발전을 실행할 수 있다.
그 후, 가스 정화 장치(74)에서는, 배열 회수 보일러(20)로부터 배출된 배기 가스의 유해 물질이 제거되며, 정화된 배기 가스가 굴뚝(75)으로부터 대기로 방출된다.
이하, 상술한 석탄 가스화 복합 발전 설비(10)에 있어서의 석탄 가스화 장치(14)에 대해 상세하게 설명한다.
석탄 가스화 장치(14)는, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 6각형 이상의 다각형 중공 단면 형상을 갖는 가스화로(101)와, 4각형 중공 단면 형상을 갖는 열교환기(102)와, 가스화로(101)의 상부와 열교환기(102)의 하부를 접속하는 접속부(103)를 갖고 있다. 그리고, 가스화로(101)를 구성하는 적어도 2개의 벽부와 열교환기(102)를 구성하는 2개의 벽부가 평행을 이루도록 배치되어 있다.
가스화로(101)는 상부로부터 리덕터부(111), 디퓨저부(112), 컨덕터부(113)로 구성되어 있으며, 리덕터부(111)가 8각형 중공 단면 형상을 이루고, 컨덕터부(113)가 32각형 중공 단면 형상을 이루고 있으며, 디퓨저부(112)는 8각형 중공 단면으로부터 32각형 중공 단면으로 이행하는 중공 단면 형상으로 되어 있다. 또한, 열교환기(102)는 4각형 중공 단면 형상을 이루고 있으며, 접속부(103)는 4각형 중공 단면으로부터 8각형 중공 단면으로 이행하는 중공 단면 형상으로 되어 있다.
또한, 실시예 1에서는, 가스화로(101)의 리덕터부(111)를 8각형 중공 단면 형상으로 하고, 컨덕터부(113)를 32각형 중공 단면 형상으로 했지만, 이러한 형상에 한정되는 것은 아니다. 즉, 가스화로(101)[리덕터부(111), 컨덕터부(113)]는 6각형 이상의 다각형 중공 단면 형상, 바람직하게는, 4의 배수인 다각형 중공 단면 형상이면 좋다. 그리고, 가스화로(101)가 4의 배수인 다각형 중공 단면 형상이면, 4개의 벽부가 4각형 중공 단면 형상을 이루는 열교환기(102)의 전체(4개)의 벽부와 평행이 된다.
즉, 실시예 1에서는, 가스화로(101)의 리덕터부(111)는 노 벽(벽부)(101a, 101b)이 교대로 연결된 정8각형을 이루고, 열교환기(102)는 노 벽(벽부)(101a)이 연결된 정4각형을 이루고 있으며, 노 벽(101a)과 노 벽(102a)이 평행을 이루도록, 가스화로(101)의 리덕터부(111)가 열교환기(102)와 접속부(103)에 의해 접속되어 있다.
압력 용기(104)는 중공 원통 형상을 이루며, 상단부에 가스 배출구(121)가 형성되는 한편, 하단부에 슬러그 배출구(122)가 형성되어 있다. 이 압력 용기(104)는 내부에 가스화로(101)와 접속부(103)와 열교환기(102)가 배치되어 있다. 즉, 가스화로(101)와 접속부(103)와 열교환기(102)는 소정의 공간부(105)를 거쳐서 그 외측에 압력 용기(104)가 배치되어 있으며, 가스화로(101)에 있어서의 리덕터부(111)의 외면이 지지부(106)에 의해 압력 용기(104)의 내면에 지지되어 있다.
그리고, 열교환기(102)는 상단부가 익스펜션 조인트(123)에 의해 압력 용기의 상단부에 연결되며, 가스 배출구(121)에 연통하고 있다. 압력 용기(104)는 하부에 슬러그 호퍼(124)가 마련되어 있으며, 가스화로(101)는 하단부, 즉, 컨덕터부(113)로부터 아래로 뻗은 링 형상을 이루는 연장부(114)가 이 슬러그 호퍼(124)의 저류수에 침수되어 수밀봉되어 있다.
또한, 가스화로(101)는, 리덕터부(111)에 둘레 방향으로 균등 간격으로 배치되는 복수의 버너(115)로 이루어지는 연소 장치가 배치되며, 컨덕터부(113)에 균등 간격으로 배치되는 복수의 버너(116, 117)로 이루어지는 2조의 연소 장치가 배치되어 있다. 이 각 버너(115, 116, 117)는 외부로부터 압력 용기(104) 및 가스화로(101)를 관통하여 대략 수평을 이루도록 고정되어 있다. 그리고, 가스화로(101)의 지지부(106)는 버너(115)의 상방에 위치하고 있다. 이 경우, 지지부(106)는 이 위치에 한정되지 않으며, 디퓨저부(112)나 컨덕터부(113)에 마련해도 좋다. 즉, 각 버너(115, 116, 117)의 근방인 것이 바람직하다.
또한, 버너(115)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제 1 질소 공급 라인(43)과 급탄 라인(44a, 44b)이 집합한 라인이 접속되고, 버너(116)는 차 복귀 라인(46)이 접속되며, 버너(117)는, 산소 공급 라인(47)과 압축 공기 공급 라인(41)이 집합한 라인이 접속된다.
한편, 열교환기(102)는 상하 방향을 따라서 복수의 열교환부로서, 상방으로부터 절탄기(이코노마이저)(131), 과열기(슈퍼히터)(132, 133), 증발기(이배퍼레이터)(134)가 배치되어 있다.
가스화로(101)와 접속부(103)와 열교환기(102)는, 노 벽이 연직 방향으로 연장되며 둘레 방향으로 병설되는 복수의 전열관(141)에 의해 구성되어 있다. 구체적으로, 노 벽은 전열관(141)과 핀(142)이 교대로 용접에 의해 연결되어 있으며, 이 전열관(141)과 핀(142)은 스테인리스제로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 각 전열관(141) 및 핀(142)은 가스화로(101)에서 8각형 단면, 열교환기(102)에서 4각형 단면을 형성하며, 8각형 단면의 가스화로(101)와 4각형 단면의 열교환기(102)가 접속부(103)에 의해 접속된다. 이 접속부(103)는 전열관(141)의 형상을 변경하는 일 없이, 전열관(141)의 배치, 핀(142)의 형상, 전열관(141)과 핀(142)의 연결 위치 등을 변경함으로써, 가스화로(101)와 열교환기(102)를 접속한다.
그리고, 가스화로(101)와 접속부(103)와 열교환기(102)는, 노 벽이 연직 방향으로 연장되는 동일한 수의 전열관(141)에 의해 구성된다. 즉, 각 전열관(141)은 가스화로(101)로부터 접속부(103)를 거쳐서 열교환기(102)까지 연장 설치되어 있으며, 일부의 전열관(141)이 절단되는 일 없이, 또한, 다른 전열관이 증가되는 일 없이, 동일한 전열관(141)이 상하로 연장되며 둘레 방향으로 병설됨으로써, 가스화로(101)와 접속부(103)와 열교환기(102)의 노 벽이 형성되어 있다.
그리고, 복수의 전열관(141)은, 하단부가 헤더(header)(141a)에 모이며, 상단부가 헤더(141b)에 모여 있다. 증기 드럼(151)은 하강관(152)을 거쳐서 헤더(141a)에 연결되는 동시에, 상승관(153)을 거쳐서 헤더(141b)에 연결되어 있으며, 하강관(152)에 순환 펌프(154)가 마련되어 있다. 또한, 하강관(152)은 분기관(155)이 마련되고, 이 분기관(155)은 증발기(134)의 전열관(134a)의 일단부(입구 헤더)에 연결되며, 이 전열관(134a)의 타단부(출구 헤더)에 연결된 배송관(156)은 증기 드럼(151)에 연결되어 있다.
외부로부터의 급수관(157)은 절탄기(131)의 전열관(131a)의 일단부(입구 헤더)에 연결되며, 이 전열관(131a)의 타단부(출구 헤더)에 연결된 송수관(158)은 증기 드럼(151)에 연결되어 있다. 또한, 증기 드럼(151)으로부터의 증기관(159)은 분기하여 과열기(132, 133)의 전열관(132a, 133a)의 일단부(입구 헤더)에 연결되며, 이 전열관(132a, 133a)의 타단부(출구 헤더)에 연결된 증기 배출관(160)은 도시하지 않은 증기 터빈에 연결되어 있다.
열교환기(102)는 절탄기(131)보다 상방에 비임 부재(161)가 배치되어 있으며, 이 비임 부재(161)는 단부가 노 벽[전열관(141) 및 핀(142)]에 용접에 의해 연결되어 있다. 또한, 열교환기(102)는 상하 방향을 따라서 매달림 기구로서의 복수의 냉각관(162)이 배치되어 있으며, 하단부가 급수관(157)에 연결되는 한편, 상단부가 비임 부재(161)에 지지된 후, 송수관(158)에 연결되어 있다. 그리고, 2개의 과열기(132, 133)와 증발기(134)는 매달림 금구(132b, 133b, 134b)를 거쳐서 복수의 냉각관(162)에 매달림 지지되어 있다. 또한, 절탄기(131)는 노 벽[전열관(141) 및 핀(142)]에 용접에 의해 고정된 지지판(131b)에 탑재 지지되어 있다.
즉, 열교환기(102)는 가스화로(101)에 가까운 하부일수록 온도가 높기 때문에, 용접의 내구성이 엄격하다. 그 때문에, 하방에 위치하는 2개의 과열기(132, 133)와 증발기(134)를, 상방의 비임 부재(161)로부터 복수의 냉각관(162)을 거쳐서 매달고, 상방에 위치하는 절탄기(131)를, 노 벽에 용접된 지지판(131b)에 탑재하고 있다. 이 경우, 열교환기(102)의 온도 조건에 따라서, 2개의 과열기(132, 133)도 노 벽에 지지판을 용접하여 탑재 지지해도 좋다.
여기서, 상술한 본 실시예의 석탄 가스화 장치(14)의 작동에 대해 설명한다.
석탄 가스화 장치(14)에 있어서, 가스화로(101)에서, 버너(115)에 의해 질소와 미분탄이 투입되어 점화되는 동시에, 버너(116, 117)에 의해 차와 압축 공기(산소)가 투입되어 점화된다. 그러면, 컴버스터부(113)에서는, 미분탄과 차의 연소에 의해 고온 연소 가스가 발생한다. 또한, 컴버스터부(113)에서는, 미분탄과 차의 연소에 의해 고온 가스 중에서 용융 슬러그가 생성되며, 이 용융 슬러그가 노 벽에 부착하는 동시에, 노 바닥에 낙하하며, 최종적으로 슬러그 호퍼(124) 내의 저수로 배출된다. 그리고, 컴버스터부(113)에서 발생한 고온 연소 가스는 디퓨저부(112)를 통해 리덕터부(111)로 상승한다. 이 리덕터부(111)에서는, 미분탄이 고온 연소 가스와 혼합하며, 고온의 환원 분위기장(雰圍氣場)에서 가스화 반응이 실행되어 이산화탄소를 주성분으로 하는 가연성 가스(석탄 가스)가 생성된다.
이때, 급수관(157)으로부터 절탄기(131)로 급수가 실행되며, 급수가 여기에서 가열된 후, 송수관(158)을 통해 증기 드럼(151)에 이송된다. 이 증기 드럼(151)은 급수를 순환 펌프(154)에 의해 하강관(152)을 통해 노 벽으로서의 복수의 전열관(141)의 하부에 이송하는 동시에, 분기관(155)을 통해 증발기(134)에 이송한다. 그리고, 급수가 복수의 전열관(141)을 상승할 때, 가스화로(101), 접속부(103), 열교환기(102)가 냉각되며, 상승관(153)을 통해 증기 드럼(151)에 이송된다. 또한, 증발기(134)는 열교환기(102) 내를 상승하는 가연성 가스에 의해 급수를 가열하고, 기수 혼합 상태에서 배송관(156)을 통해 증기 드럼(151)으로 이송한다.
또한, 증기 드럼(151)은 기수 분리가 실행되고, 증기를 증기관(159)에 의해 과열기(132, 133)에 이송하며, 여기에서 과열된다. 과열기(132, 133)는 열교환기(102) 내를 상승하는 가연성 가스에 의해 증기를 과열하며, 생성한 과열 증기를 증기 배출관(160)으로부터 증기 터빈으로 이송한다.
이와 같이 실시예 1의 가스화 장치에 있어서는, 8각형 중공 단면 형상을 갖는 가스화로(101)와, 4각형 중공 단면 형상을 갖는 열교환기(102)와, 가스화로(101)의 상부와 열교환기(102)의 하부를 접속하는 접속부(103)를 마련하고 있다.
따라서, 가스화로(101)를 8각형 중공 단면 형상으로 함으로써, 미분탄이 연소하는 것에 의해 발생하는 열이 벽부에 전달되며, 여기에서부터의 복사열이 적정하게 미분탄에 작용함으로써, 미분탄의 가열 불균형을 억제할 수 있는 동시에, 열교환기(102)를 4각형 중공 단면 형상으로 함으로써, 전열관(141) 등을 효율적으로 배치할 수 있다. 그리고, 이 가스화로(101)와 열교환기(102)를 접속부(103)에 의해 접속함으로써, 전체를 하나의 용기로서 구성할 수 있어서, 구조를 간소화할 수 있는 동시에, 가스화 효율 및 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
이 경우, 가스화로(101)를 8각형 중공 단면 형상으로 하고, 열교환기(102)를 4각형 중공 단면 형상으로 함으로써, 각각 4개의 벽부(101a, 102a)가 평행을 이루도록 배치된다. 따라서, 가스화로(101)가 열교환기(102)의 하중을 둘레 방향으로 균등하고 균형있게 받아낼 수 있어서, 가스화로(101)의 좌굴을 방지할 수 있는 동시에, 가스화로(101)의 대형화를 억제할 수 있다.
실시예 1의 가스화 장치에서는, 가스화로(101)와 접속부(103)와 열교환기(102)의 외측에 중공 형상을 이루는 압력 용기(104)를 배치하며, 가스화로(101)의 외면을 압력 용기(104)의 내면에 지지하고 있다. 따라서, 미분탄이나 공기 등을 내부에 분사하는 버너(115, 116, 117)가 압력 용기(104)와 가스화로(101)를 관통하여 마련되어 있으며, 가스화로(101)를 압력 용기(104)에 지지함으로써, 가열에 의해 가스화로(101)가 기점이 되어 상하로 연장되게 되며, 이 열신장에 의해 버너(115, 116, 117)의 방향이 바뀌거나 변형하거나 하는 일이 없이, 버너(115, 116, 117)에의 악영향을 억제할 수 있다.
실시예 1의 가스화 장치에서는, 열교환기(102)의 상단부를 익스펜션 조인트(123)에 의해 압력 용기(104)에 연결하며, 가스화로(101)의 하단부를 압력 용기(104)에 마련되는 슬러그 호퍼(124)의 저류수에 의해 수밀봉하고 있다. 따라서, 가열에 의해 가스화로(101)가 기점이 되어 상하로 연장되어도, 열교환기(102)는 익스펜션 조인트(123)에 의해 그 신장이 흡수되며, 가스화로(101)는 하단부가 저류수에 의해 그 신장이 흡수되게 되어, 압력 용기(104)에 작용하는 응력을 저감할 수 있다.
실시예 1의 가스화 장치에서는, 가스화로(101)와 접속부(103)와 열교환기(102)의 벽부를, 연장 방향으로 연장하며 둘레 방향으로 병설되는 복수의 전열관(141) 및 핀(142)에 의해 구성하고 있다. 따라서, 전체를 상하로 연속하는 전열관(141) 및 핀(142)에 의해 구성함으로써, 구조를 간소화할 수 있는 동시에, 가스화로(101)로부터 열교환기(102)를 향해 냉각수가 각 전열관(141)을 통해 이동하게 되어, 가스화 효율 및 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
실시예 1의 가스화 장치에서는, 열교환기(102)에, 상하 방향을 따라서 복수의 열교환부로서의 절탄기(131)와 과열기(132, 133)와 증발기(134)를 배설하고, 과열기(132, 133)와 증발기(134)를 상단 벽부에 고정된 비임 부재(161)에 의해 매달림 지지하고 있다. 따라서, 가스화로(101)에 가까워서 비교적 온도가 높은 영역에 배치되는 과열기(132, 133)와 증발기(134)를 상단 벽부로부터 매달림 지지함으로써, 이 과열기(132, 133)와 증발기(134)의 지지부의 열에 의한 손상을 억제할 수 있다.
실시예 1의 가스화 장치에서는, 비임 부재(161)로부터 냉각관(162)을 매달림 지지하며, 이 냉각관(162)에 절탄기(131)로의 급수관(157)을 연결하는 동시에, 냉각관(162)에 의해 과열기(132, 133)와 증발기(134)를 매달림 지지하고 있다. 따라서, 냉각관(162)을 매달림 기구로 함으로써, 냉각수에 의해 과열기(132, 133)나 증발기(134)의 매달림 금구(132b, 133b, 134b)를 냉각하는 것이 가능해져, 지지부의 열에 의한 손상을 억제할 수 있다. 또한, 냉각관(162)에 절탄기(131)로의 급수관(157)을 연결함으로써, 별도 냉각수원이나 냉각관을 마련할 필요가 없어서, 제조 비용의 증가를 억제할 수 있다.
실시예 2
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 가스화 장치를 나타내는 개략도이다. 또한, 상술한 실시예와 동일한 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.
실시예 2에 있어서, 도 4에 나타내는 바와 같이, 석탄 가스화 장치(14)는 가스화로(101)와 열교환기(102)가 접속부(103)에 의해 접속되며 구성되어 있다. 가스화로(101)는 8각형 중공 단면 형상을 이루는 리덕터부(111), 디퓨저부(112), 32각형 중공 단면 형상을 이루는 컨덕터부(113)로 구성되고, 가스화로(101)의 정8각형을 이루는 리덕터부(111)의 상부와 정4각형을 이루는 열교환기(102)의 하부가 접속부(103)에 의해 접속되며, 노 벽(101a)과 노 벽(102a)(도 2 참조)이 평행을 이루고 있다.
그리고, 가스화로(101)와 접속부(103)와 열교환기(102)는 소정의 공간부(105)를 거쳐서 그 외측에 압력 용기(104)가 배치되며, 가스화로(101)에 있어서의 리덕터부(111)의 외면이 지지부(106)에 의해 압력 용기(104)의 내면에 지지되어 있다. 열교환기(102)는 상단부가 익스펜션 조인트(123)에 의해 압력 용기의 상단부에 연결되며, 가스화로(101)는 하단부가 슬러그 호퍼(124)의 저류수에 침수되어 수밀봉되어 있다.
또한, 열교환기(102)는 상하 방향을 따라서 상방으로부터 절탄기(131), 과열기(132, 133), 증발기(134)가 배치되어 있다.
가스화로(101)와 접속부(103)와 열교환기(102)는, 노 벽이 연직 방향으로 연장되며 둘레 방향으로 병설되는 복수의 전열관(141)과 핀(142)에 의해 구성되어 있다. 증기 드럼(151)은 하강관(152)을 거쳐서 전열관(141)의 하부에 연결되는 동시에, 상승관(153)을 거쳐서 전열관(141)의 상부에 연결되어 있다. 또한, 하강관(152)으로부터의 분기관(155)은 증발기(134)의 전열관(134a)에 연결되며, 배송관(156)을 거쳐서 증기 드럼(151)에 연결되어 있다. 급수관(157)은 절탄기(131)의 전열관(131a)에 연결되며, 송수관(158)을 거쳐서 증기 드럼(151)에 연결되어 있다. 또한, 증기 드럼(151)으로부터의 증기관(159)은 과열기(132, 133)의 전열관(132a, 133a)에 연결되며, 증기 배출관(160)을 거쳐서 증기 터빈에 연결되어 있다.
그리고, 열교환기(102)는 절탄기(131)보다 상방에 비임 부재(161)가 배치되어 있으며, 이 비임 부재(161)는, 단부가 노 벽[전열관(141) 및 핀(142)]에 용접에 의해 연결되어 있다. 또한, 열교환기(102)는 상하 방향을 따라서 매달림 기구로서의 복수의 냉각관(171)이 배치되어 있으며, 하단부가 증발기(134)의 전열관(134a)에 연결되는 한편, 상단부가 비임 부재(161)에 지지된 후, 급수관(157)에 연결되어 있다. 그리고, 2개의 과열기(132, 133)와 증발기(134)는 매달림 금구(132b, 133b, 143b)를 거쳐서 복수의 냉각관(171)에 매달림 지지되어 있다. 또한, 절탄기(131)는 노 벽[전열관(141) 및 핀(142)]에 용접에 의해 고정된 지지판(131b)에 탑재 지지되어 있다.
즉, 열교환기(102)는 가스화로(101)에 가까운 하부일수록 온도가 높으므로, 용접의 내구성이 엄격하다. 그 때문에, 하방에 위치하는 2개의 과열기(132, 133)와 증발기(134)를, 상방의 비임 부재(161)로부터 복수의 냉각관(171)을 거쳐서 매달고, 상방에 위치하는 절탄기(131)를, 노 벽에 용접된 지지판(131b)에 탑재하고 있다.
또한, 본 실시예의 석탄 가스화 장치(14)의 작동은 실시예 1과 마찬가지이므로 설명은 생략한다.
이와 같이 실시예 2의 가스화 장치에 있어서는, 가스화로(101)의 상부와 열교환기(102)의 하부를 접속부(103)에 의해 접속하며, 열교환기(102)에, 절탄기(131)와 과열기(132, 133)와 증발기(134)를 배설하고, 과열기(132, 133)와 증발기(134)를 상단 벽부에 고정된 비임 부재(161)에 의해 냉각관(171)을 거쳐서 매달림 지지하고 있다. 따라서, 가스화로(101)에 가까워서 비교적 온도가 높은 영역에 배치되는 과열기(132, 133)와 증발기(134)를 상단 벽부로부터 매달림 지지함으로써, 이 과열기(132, 133)와 증발기(134)의 지지부의 열에 의한 손상을 억제할 수 있다.
이 경우, 냉각관(171)에 증발기(134)의 전열관(134a)을 연결하고 있다. 따라서, 냉각관(171)을 매달림 기구로 함으로써, 냉각수에 의해 과열기(132, 133)나 증발기(134)의 매달림 금구(132b, 133b, 134b)를 냉각하는 것이 가능해져, 지지부의 열에 의한 손상을 억제할 수 있다. 또한, 냉각관(171)에 증발기(134)의 전열관(134a)을 연결함으로써, 별도 냉각수원이나 냉각관을 마련할 필요가 없어서, 제조 비용의 증가를 억제할 수 있다.
실시예 3
도 5는 본 발명의 실시예 3에 따른 가스화 장치를 나타내는 개략도이다. 또한, 상술한 실시예와 동일한 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.
실시예 3에 있어서, 도 5에 나타내는 바와 같이, 석탄 가스화 장치(14)는 가스화로(101)와 열교환기(102)가 접속부(103)에 의해 접속되어 구성되어 있다. 가스화로(101)는 8각형 중공 단면 형상을 이루는 리덕터부(111), 디퓨저부(112), 32각형 중공 단면 형상을 이루는 컨덕터부(113)로 구성되며, 가스화로(101)의 정8각형을 이루는 리덕터부(111)의 상부와 정4각형을 이루는 열교환기(102)의 하부가 접속부(103)에 의해 접속되며, 노 벽(101a)과 노 벽(102a)(도 2 참조)이 평행을 이루고 있다.
그리고, 열교환기(102)는 절탄기(131)보다 상방에 비임 부재(161)가 배치되어 있으며, 이 비임 부재(161)는, 단부가 노 벽[전열관(141) 및 핀(142)]에 용접에 의해 연결되어 있다. 또한, 열교환기(102)는 상하 방향을 따라서 매달림 기구로서의 복수의 냉각관(181)이 배치되어 있으며, 하단부가 노 벽을 구성하는 전열관(141)에 연결되는 한편, 상단부가 비임 부재(161)에 지지된 후, 다시 전열관(141)에 연결되어 있다. 그리고, 2개의 과열기(132, 133)와 증발기(134)는 매달림 금구(132b, 133b, 134b)를 거쳐서 복수의 냉각관(181)에 매달림 지지되어 있다. 또한, 절탄기(131)는 노 벽[전열관(141) 및 핀(142)]에 용접에 의해 고정된 지지판(131b)에 탑재 지지되어 있다.
이와 같이 실시예(3)의 가스화 장치에 있어서는, 가스화로(101)의 상부와 열교환기(102)의 하부를 접속부(103)에 의해 접속하며, 열교환기(102)에, 절탄기(131)와 과열기(132, 133)와 증발기(134)를 배설하고, 과열기(132, 133)와 증발기(134)를 상단 벽부에 고정된 비임 부재(161)에 의해 냉각관(181)을 거쳐서 매달림 지지하고 있다. 따라서, 가스화로(101)에 가까워서 비교적 온도가 높은 영역에 배치되는 과열기(132, 133)와 증발기(134)를 상단 벽부로부터 매달림 지지함으로써, 이 과열기(132, 133)와 증발기(134)의 지지부의 열에 의한 손상을 억제할 수 있다.
이 경우, 냉각관(181)에 노 벽을 구성하는 전열관(141)을 연결하고 있다. 따라서, 냉각관(181)을 매달림 기구로 함으로써, 냉각수에 의해 과열기(132, 133)나 증발기(134)의 매달림 금구(132b, 133b, 134b)를 냉각하는 것이 가능해져, 지지부의 열에 의한 손상을 억제할 수 있다. 또한, 냉각관(181)에 전열관(141)을 연결함으로써, 별도 냉각수원이나 냉각관을 마련할 필요가 없어서, 제조 비용의 증가를 억제할 수 있다.
또한, 상술한 실시예에서는, 열교환기(102) 내에 매달림 기구로서의 냉각관(162, 171, 181)을 배치하고, 절탄기(131)로의 급수관(157), 증발기(134)의 전열관(134b), 노 벽을 구성하는 전열관(141)을 연결했지만, 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다. 즉, 별도로, 냉각관(162, 171, 181)을 마련하지 않고, 절탄기(131)로의 급수관(157)을 연장하거나, 증발기(134)의 전열관(134b)이나 노 벽을 구성하는 전열관(141)의 일부를 배치 변경하여 마련해도 좋다.
또한, 상술한 실시예에서는, 연료로서 석탄을 사용했지만, 고품위탄이나 저품위탄이어도 적용 가능하며, 또한, 석탄에 한정하지 않고, 재생 가능한 생물 유래의 유기성 자원으로서 사용되는 바이오매스라도 좋으며, 예컨대, 간벌재, 폐재목, 유목, 풀류, 폐기물, 진흙, 타이어 및 이들을 원료로 한 리사이클 연료(펠릿이나 칩) 등을 사용하는 것도 가능하다.
11 : 급탄 장치 12 : 유동층 건조 장치
13 : 미분탄기 14 : 석탄 가스화 장치
15 : 차 회수 장치 16 : 가스 정제 장치
17 : 가스 터빈 설비 18 : 증기 터빈 설비
19 : 발전기 20 : 배열 회수 보일러
101 : 가스화로 102 : 열교환기
103 : 접속부 104 : 압력 용기
111 : 리덕터부 112 : 디퓨저부
113 : 컨덕터부 115, 116, 117 : 버너
123 : 익스펜션 조인트 124 : 슬러그 호퍼
131 : 절탄기(열교환부) 132, 133 : 과열기(열교환부)
134 : 증발기(열교환부) 141 : 전열관
142 : 핀 151 : 증기 드럼
152 : 하강관 153 : 상승관
157 : 급수관 159 : 증기관
161 : 비임 부재 162, 171, 181 : 냉각관

Claims (8)

  1. 연료를 연소·가스화함으로써 가스 연료를 생성하는 가스화 장치에 있어서,
    6각형 이상의 다각형 중공 단면 형상을 갖는 가스화로와,
    4각형 중공 단면 형상을 갖는 열교환기와,
    상기 가스화로의 상부와 상기 열교환기의 하부를 접속하는 접속부를 구비하는 것을 특징으로 하는
    가스화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스화로를 구성하는 적어도 2개의 벽부와 상기 열교환기를 구성하는 2개의 벽부가 평행을 이루도록 배치되는 것을 특징으로 하는
    가스화 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 가스화로와 상기 접속부와 상기 열교환기의 외측에 중공 형상을 이루는 압력 용기가 배치되며, 상기 가스화로의 외면이 상기 압력 용기의 내면에 지지되는 것을 특징으로 하는
    가스화 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 열교환기는, 상단부가 익스펜션 조인트에 의해 상기 압력 용기에 연결되며, 상기 가스화로는, 하단부가 상기 압력 용기에 마련되는 슬러그 호퍼의 저류수에 의해 수밀봉되는 것을 특징으로 하는
    가스화 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스화로와 상기 접속부와 상기 열교환기는, 벽부가 연직 방향으로 연장되며 둘레 방향으로 병설되는 복수의 전열관에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는
    가스화 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 열교환기는 상하 방향을 따라서 복수의 열교환부가 배설되며, 적어도 최하방에 위치하는 상기 열교환부는 상단 벽부에 고정된 비임 부재로부터 매달림 기구를 거쳐서 매달림 지지되는 것을 특징으로 하는
    가스화 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 매달림 기구는, 냉각 매체가 유통 가능한 냉각관에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는
    가스화 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 열교환부는 절탄기와 과열기와 증발기에 의해 구성되며, 상기 냉각관은 상기 절탄기로의 급수관 또는 상기 증발기의 전열관 또는 벽부를 형성하는 전열관에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는
    가스화 장치.
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