KR20150042154A - 벌크 재료 로크를 작동시키기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

공정 가스의 탈출을 피하기 위해 폐쇄부의 가스 기밀성의 조정이 불활성 가스로 실시될 때까지 가압하는, 연결된 공정 장치를 공정 가스로 충전하기 위해 그 작동 압력으로 가압되는, 자체-밀봉 폐쇄부를 갖는 벌크 재료 로크 작동을 위한 방법.

Description

벌크 재료 로크를 작동시키기 위한 방법{METHOD FOR OPERATING A BULK MATERIAL LOCK}

본 발명은 벌크(bulk) 재료로 충전(filling)하기 위한 그 개구가 자체-밀봉 폐쇄부를 갖는 벌크 재료 로크(lock)를 작동시키기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 로크는 공정 가스의 과잉 압력 하에 있는 공정 장치를 충전하도록 작동하며, 비워지기 전에 상기 로크는 장치에 존재하는 압력으로 공정 가스에 의해 가압되며, 또한 충전되기 전에는 대기 압력으로 감압된다.

또한, 본 발명은 고정형-베드(fixed-bed) 석탄 기체화장치(gasifier)의 벌크 재료 로크의 작동 중 상기 방법의 사용에 관한 것이다.

자체-밀봉 폐쇄부들은 가스-밀봉 또는 액체-밀봉 방식으로 컨테이너 개구와 같은 개구를 폐쇄하기 위해 본 기술분야에 오래 사용되어 왔다. 일반적으로, 이들은 폐쇄부가 개구 앞에 위치되는 메커니즘을 가지므로, 폐쇄부 및 개구의 밀봉 표면은 하나가 다른 하나의 위에 놓이거나 또는 서로 미세하게 가압된다. 자체-밀봉의 원리는 밀봉 표면들을 가스-밀봉 또는 액체-밀봉 방식으로 서로에 대해 가압하는데 필요한 힘의 기본적인 부분이 폐쇄부 메커니즘이 아니라 각각의 공정 장치에 존재하는 가스 또는 액체 압력에 의해 제공되는 것으로 구성되어 있다.

예를 들어, 고정형-베드 석탄 기체화장치를 충전하기 위한 벌크 재료 로크는 자체-밀봉 개구를 가지며, 밀봉 표면을 갖는 둥근 개구가 원뿔형 또는 원뿔-형상의 폐쇄부에 의해 폐쇄된다[인더스트리얼 케미스트리(Industrial Chemistry)의 울만 백과사전, 제6판, 15권, 4.4장, 가스 생산 참조].

기체화장치를 석탄으로 충전하기 위해, 빈 벌크 재료 로크는 초기에 대기 압력으로 감압되며, 그 후 충전 개구가 개방되고, 석탄이 로크 내로 충전된다. 그 후, 폐쇄부를 둥근 충전 개구 내로 기계적으로 가압함으로써 로크의 충전 개구가 폐쇄된다. 그 후, 로크는 가스 발생기의 공정 압력에 대응하는 압력에 도달될 때까지 공정 가스로 가압된다.

로크의 내부에서 자체-밀봉 충전 개구를 완벽히 밀봉하기에 충분한 초기 압력에 아직 도달되지 않은 가압의 초기 상태에서, 공정 가스는 충전 개구를 통해 로크로부터 탈출한다. 공정 가스의 탈출은 고정형-베드 석탄 기체화의 경우에 문제가 되는데, 그 이유는 탈출하는 합성가스가 독성이고 또한 이것이 대기 중의 산소와 혼합될 때 폭발성이기 때문이다.

지금까지, 이 문제는 일반적으로 탈출하는 공정 가스를 가능한 한 멀리 수집하고 또한 이를 예를 들어 플레어(flare) 시스템을 통해 안전하게 제거함으로써 해결하였다.

이것은 예를 들어 로크를 충전하기 위해 충전 개구 상에 놓이는 슈트(chute)가 이것이 로크의 충전 개구를 완전히 둘러싸고 그리고 탈출하는 가스를 수집하도록 형성된 재킷을 갖는 것으로 달성되었다. 그 후, 재킷은 가스를 안전하게 제거하는 추출(extraction) 시스템에 연결된다.

DD 23900 A1호는 이 가스의 안전한 제거를 위한 다른 방법을 개시하고 있다. 벌크 재료 로크의 상류에, 충전 바스켓(basket)으로 지칭되는 단단히 설치된 도싱(dosing) 탱크가 제공된다. 로크로부터 탈출하는 가스는 충전 바스켓에 의해 수집된다. 불활성 가스를 정화함으로써, 위험한 공정 가스가 충전 바스켓으로부터 배출되며, 또한 충전 바스켓에 연결된 도관을 통해 제거된다.

이들 방법의 단점은 이들이 상당히 고가인 설비를 요구한다는 점이다. 따라서 이러한 단점을 피하는 벌크 재료 로크를 작동시키기 위한 방법을 제공하는 것이 목적이다.

상기 목적은 청구항 1의 전체 특징에 따른 방법에 의해 해결된다. 로크가 벌크 재료로 충전되고 또한 개구가 기계적으로 폐쇄된 후, 필요한 내부 압력에 도달될 때까지, 로크는 초기에 불활성 가스로 가압되며, 이것은 가스 기밀성에 도달하기 위한 자체-밀봉 폐쇄부에 의해 요구된다. 이 지점에서 발생하는 가스의 탈출은 위험하지 않은데, 그 이유는 가스가 불활성이기 때문이다. 일단 자체-밀봉 폐쇄부의 가스 기밀성이 도달되었을 때, 추가적인 압력 증가를 위해, 일반적으로 연결된 장치에 존재하는 공정 압력까지 공정 가스가 로크에 사용된다.

본 발명의 유리한 양태에 있어서, 질소가 불활성 가스로 사용된다. 질소는 비독성이며 또한 일반적으로 저렴한 비용으로 사용할 수 있다.

본 발명의 다른 유리한 양태에 있어서, 벌크 재료가 비어있는 로크는 이것이 대기 압력으로 감압된 후 그리고 이것이 다시 벌크 재료로 재워지기 전에 불활성 가스로 정화된다. 공정에 있어서, 즉 감압 및 정화 중, 로크로부터 가스의 배출은 로크에 연결된 특별한 도관을 통해 그리고 로크를 벌크 재료로 충전하기 위한 개구를 통하지 않고 실시된다. 로크를 불활성 가스로 정화함으로써, 로크를 벌크 재료로 충전할 때 공정 가스가 로크의 충전 개구를 통해 주변으로 탈출하는 것이 피해진다.

본 발명의 다른 유리한 양태에 있어서, 도입된 불활성 가스에 의해 자체-밀봉 폐쇄부가 가스-기밀 방식으로 폐쇄된 후, 로크의 압력은 가스를 불활성 가스로 배출함으로써 로크가 공정 가스에 의해 추가로 가압되기 전에 폐쇄부의 가스 기밀성을 유지할 수 있을 정도로 낮아진다. 자체-밀봉 폐쇄부를 폐쇄하는 것은 폐쇄부 본체가 상당한 힘으로 폐쇄부 시트의 최적의 위치 내로 가압되어야만 하는 폐쇄에 대해, 일반적으로 폐쇄부의 기밀성을 유지하는데 나중에 필요한 것 보다 더 높은 압력을 요구한다. 이 위치가 달성되었을 때, 압력이 낮아질 수 있는데, 그 이유는 오직 폐쇄부만 이 위치로 유지되어야 하기 때문이다. 기밀성을 유지하기 위해 불활성 가스를 로크로부터 가능한 한 멀리 배출함으로써, 벌크 재료를 로크로부터 반응기 내로 건네줄 때 덜 불활성인 가스가 반응기 내로 들어가서 공정 가스를 오염시키는 것이 달성된다.

폐쇄부의 기밀성을 손상시키지 않고서 로크의 압력이 어디까지 낮아질 수 있다는 것은 루틴 실험을 실행하는 숙련자에 의해 용이하게 달성될 수 있다.

특히 유리하게도, 본 발명에 따른 방법은 고정형-베드 석탄 기체화장치의 작동 중 사용될 수 있다. 그에 따라 생산된 공정 가스는 그 일산화탄소 및 수소 함량 때문에 특히 독성이 있고 폭발성이므로, 이 가스의 탈출은 작업하는 사람 및 설비의 안전을 특히 위험하게 한다. 이 기술을 지배하는 큰 전체 크기로 인해, 폐쇄부의 가스 기밀성은 일반적으로 4 바아(g) 위의 압력에만 도달된다. 이것은 이 압력에 도달할 때까지 다량의 공정 가스가 로크로부터 탈출한다는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 방법의 사용은 이들 위험한 가스의 탈출을 간단한 방법으로 방지하며, 또한 충전 개구로부터 빠져나오는 공정 가스를 수집 및 배출하도록 설계된 장치들이 불필요해진다.

본 발명의 추가적인 전개, 장점, 및 가능한 적용은 하기의 예시적인 실시예의 설명 및 도면으로부터 취해질 수 있다. 설명된 및/또는 도시된 모든 특징은 청구범위 또는 배경 참조에 포함되는 것과는 독립적으로 그 자체로 또는 임의의 조합으로 본 발명을 형성한다.

도 1은 본 발명에 따른 방법에 의해 작동되는 고정형-베드 석탄 기체화장치를 위한 벌크 재료 로크를 도시하고 있다.

도 1은 예를 들어 벌크 재료 로크(2)를 통해 벌크 재료로 충전되는 반응기(1)의 상부 부분을 도시하고 있다. 벌크 재료(3)는 호퍼(4)에 의해 벌크 재료 로크(2) 내로 충전된다. 반응기(1)는 자체-밀봉 폐쇄부(5)를 통해 로크(2)에 대해 밀봉될 수 있으며, 또한 상기 로크는 다시 자체-밀봉 폐쇄부(6)를 통해 대기에 대해 밀봉될 수 있다. 폐쇄부(5, 6)는 기계적인 폐쇄부 작동기(5a, 6a)를 갖는다.

로크(2)는 호퍼(4) 및 개방 폐쇄부(6)를 통해 벌크 재료(3)로 충전된다. 폐쇄부(5)는 폐쇄된다. 폐쇄부(6)는 그 후 장치(6a)에 의해 기계적으로 폐쇄된다. 폐쇄부 본체(6b)는 폐쇄부 시트(6c) 앞에 위치된다. 그 후, 로크(2)가 도관(7)을 통해 불활성 가스로 가압되며, 거기에서 초기에 가스는 로크에서의 가스 압력 축적이 폐쇄부 본체(6b)를, 개방된 갭(gap)이 이들 사이에 남아있도록 단단히 폐쇄부 시트(6c) 내로 가압할 때까지 폐쇄부(6)를 통해 로크로부터 탈출한다. 도관(9)을 통해, 그 후 불활성 가스가 로크로부터 배출될 수 있으므로, 후속으로 로크(2)를 반응기(1) 내로 비웠을 때, 반응기의 가스 대기압이 불필요할 정도로 불활성 가스로 로딩되지 않는다. 불활성 가스를 로크로부터 배출함으로써, 로크의 압력은 폐쇄부(6)의 기밀성이 손상되지 않을 정도로만 낮아져야 한다.

도관(7, 8)을 통해, 로크(2)는 폐쇄부(6)가 개방되기 전에 불활성 가스로 정화될 수 있으며, 공정 가스 또는 정화 가스가 도관(8)을 통해 배출된다.

폐쇄부(6)가 가스-기밀 방식으로 폐쇄된 후, 로크(2)는 반응기(1)로부터 공정 가스에 의해 도관(9)을 통해 추가로 가압된다. 따라서 압력 보상이 로크(2)와 반응기(1) 사이에 달성되었으며, 폐쇄부(5)가 기계적으로 개방되고, 또한 벌크 재료가 로크로부터 반응기내로 배출된다.

1: 반응기의 상부 부분 2: 벌크 재료 로크
3: 벌크 재료 4: 호퍼
5, 6: 자체-밀봉 폐쇄부 5a, 6a: 기계적 폐쇄부 작동기
6b: 폐쇄부 본체 6c: 폐쇄부 시트
7: 도관 불활성 가스 8: 가스를 배출하기 위한 도관
9: 공정 가스로 로크를 가압하기 위한 도관

Claims (5)

1. 벌크 재료로 충전하기 위한 그 개구가 자체-밀봉 폐쇄부를 가지며, 상기 개구는 공정 가스의 과잉 압력 하에 있는 공정 장치를 충전하기 위해 작용하며, 비워지기 전에 로크는 공정 가스에 의해 장치에 존재하는 압력으로 가압되고 또한 충전되기 전에 로크는 대기 압력으로 감압되는, 벌크 재료 로크를 작동시키기 위한 방법으로서:
   벌크 재료로 로크를 충전한 후 그리고 개구를 기계적으로 폐쇄한 후, 로크는 불활성 가스에 의해 자체-밀봉 폐쇄부가 개구를 가스-기밀 방식으로 폐쇄할 때까지 그리고 이 상태에 도달한 후에만 로크가 공정 가스에 의해 추가로 가압되는 그런 압력으로 가압되는 것을 특징으로 하는 벌크 재료 로크 작동 방법.
2. 제1 항에 있어서,
   불활성 가스는 실질적으로 질소로 구성되는 것을 특징으로 하는 벌크 재료 로크 작동 방법.
3. 선행하는 항들 중 임의의 항에 있어서,
   벌크 재료가 비워진 로크는 이것이 대기 압력으로 감압된 후, 이것이 다시 벌크 재료로 충전되기 전에, 불활성 가스로 정화되는 것을 특징으로 하는 벌크 재료 로크 작동 방법.
4. 선행하는 항들 중 임의의 항에 있어서,
   자체-밀봉 폐쇄부가 가스-기밀 방식으로 폐쇄된 후, 로크의 압력은 폐쇄부의 가스 기밀을 유지하는 것이 가능할 정도로 낮춰지고, 그 후 로크는 공정 가스로 추가로 감압되는 것을 특징으로 하는 벌크 재료 로크 작동 방법.
5. 고정형-베드 석탄 기체화장치의 벌크 재료 로크의 작동 중 선행하는 항들 중 임의의 항에 따른 발명의 사용.
   

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