KR20150133947A - Gasification unit and integrated gasification combined cycle system using the same - Google Patents

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Abstract

Disclosed are a gasification unit to control slag to adhere to an inner circumference of a discharge pipe of the gasification unit from which slag is discharged, and a coal gasification combined-cycle power system using the same. According to the present invention, when the slag generated when coal combusts is discharged to the lower side of the gasification unit, chemical substances capable of coating the inner surface of the gasification unit are injected into a part of the gasification unit from which the slag is discharged. Therefore, the adherence of the slag on the inner surface of the gasification unit from which the slag is discharged is supplied, so a maintenance work for the gasification unit can be simply performed in short time.

Description

가스화유닛 및 이를 사용한 석탄가스화 복합발전 시스템 {GASIFICATION UNIT AND INTEGRATED GASIFICATION COMBINED CYCLE SYSTEM USING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a gasification unit and a coal gasification combined-

본 발명은 슬래그(Slag)가 배출되는 가스화유닛의 배출관의 내주면에 슬래그가 점착되는 것을 억제한 가스화유닛 및 이를 사용한 석탄가스화 복합발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a gasification unit in which slag is prevented from adhering to the inner circumferential surface of a discharge pipe of a gasification unit through which slag is discharged, and a coal gasification combined power generation system using the same.

석탄화력발전은 석탄을 직접 태워서 증기를 발생시키고, 발생된 증기로 증기터빈을 돌려 전기를 생산하는데, 배기가스로 인하여 환경이 오염되는 문제점이 있다.In coal-fired power generation, coal is directly burned to generate steam, and the generated steam is used to turn the steam turbine to generate electricity. The exhaust gas causes pollution of the environment.

그러나, 석탄가스화 복합발전(Integrated Gasification Combined Cycle)은 고온에서 석탄을 부분산화법 등으로 가스화시켜 일산화탄소와 수소로 이루어진 가연성 가스인 합성가스를 생성한 후, 합성가스를 연소시켜 가스터빈을 돌려 전기를 생산한다. 그리고, 가스터빈에서 방출되는 연소배기가스의 배기가스에 의하여 생성되는 증기를 이용하여 증기터빈을 돌려서 다시 전기를 생산한다.However, the Integrated Gasification Combined Cycle (GCC) is a process in which coal is gasified at a high temperature to produce syngas, which is a combustible gas composed of carbon monoxide and hydrogen, by gasification using a partial oxidation method, do. Then, the steam generated by the exhaust gas of the exhaust gas discharged from the gas turbine is used to turn the steam turbine and produce electricity again.

석탄은 슬러리(Slurry) 형태로 투입되거나, 미분탄 형태로 투입된다. 슬러리 형태의 석탄은 산화제인 공기 또는 산소와 함께 물이 투입되고, 미분탄 형태의 석탄은 산화제인 공기 또는 산소와 함께 증기가 투입된다.The coal is put into slurry form or in the form of pulverized coal. The coal in the form of slurry is fed with water, which is an oxidant, with air or oxygen, and coal in the form of pulverized coal is fed with air or oxygen which is an oxidizing agent.

석탄가스화 복합발전은 석탄화력발전에 비하여 효율이 우수할 뿐만 아니라, 이산화탄소 및 황화합물의 배출을 줄일 수 있고, 다양한 합성석유를 추출할 수 있으며, 매장량이 풍부하고, 친환경적이므로 미래형 발전 기술로 주목을 받고 있다.Coal gasification combined cycle power generation is more efficient than coal-fired power generation, can reduce the emission of carbon dioxide and sulfur compounds, can extract a variety of synthetic petroleum, is rich in reserves, and is environmentally friendly. have.

일반적으로, 슬러리를 이용한 석탄가스화 복합발전 시스템은 가스화유닛, 가스터빈, 폐열회수 보일러 및 증기터빈을 포함한다.Generally, a coal gasification combined cycle power generation system using a slurry includes a gasification unit, a gas turbine, a waste heat recovery boiler, and a steam turbine.

상기 가스화유닛은 석탄을 연소하여 합성가스를 생성하고, 상기 가스터빈은 합성가스의 연소시 발생되는 고온 및 고압의 연소배기가스에 의하여 구동하면서 발전기를 구동시킨다. 그리고, 상기 폐열회수 보일러는 상기 가스터빈에서 배출되는 연소배기가스의 배기가스를 열원으로 하여 증기를 발생하고, 상기 증기터빈은 상기 폐열회수 보일러에서 발생된 증기에 의하여 구동하면서 발전기를 구동시킨다.The gasification unit combusts coal to produce syngas, and the gas turbine drives the generator while driving by the high-temperature and high-pressure combustion exhaust gas generated when the synthesis gas is burned. The waste heat recovery boiler generates steam by using the exhaust gas of the exhaust gas discharged from the gas turbine as a heat source, and drives the generator while the steam turbine is driven by the steam generated in the waste heat recovery boiler.

도 1은 종래의 가스화유닛을 보인 도로서, 이를 설명한다.1 illustrates a conventional gasification unit on the road.

도시된 바와 같이, 가스화유닛(10)은 석탄이 투입되는 투입부(미도시), 상기 투입부의 하측 부위와 연통되며 석탄이 연소되는 연소부(미도시), 상기 연소부의 하측 부위와 연통되며 슬래그(Slag)가 배출되는 배출부(11)를 포함한다.As shown in the figure, the gasification unit 10 includes a charging unit (not shown) into which coal is charged, a combustion unit (not shown) communicating with a lower portion of the charging unit and burning coal, And a discharge portion 11 through which a slag is discharged.

슬래그는 용융되어 배출부(11)를 통하여 배출되며, 점성이 강하므로, 배출부(11)의 내면에 용이하게 점착되어 고착될 수 있다. 특히, 단면적이 작은 배출부(11)의 배출관(11a)은 단시간에 슬래그에 막힐 수 있으므로, 배출관(11a)을 포함한 배출부(11)의 주기적인 유지보수가 필요하다.The slag is melted and discharged through the discharge portion 11 and is viscous so that it can be easily adhered and fixed to the inner surface of the discharge portion 11. [ Particularly, since the discharge pipe 11a of the discharge portion 11 having a small cross-sectional area can be clogged with slag in a short time, periodic maintenance of the discharge portion 11 including the discharge pipe 11a is required.

그런데, 종래의 석탄가스화 복합발전 시스템은 가스화유닛(10)의 배출부(11)에 슬래그가 점착되는 것을 억제하는 아무런 수단이 없으므로, 배출관(11a)이 단시간에 막힐 수 있다. 그러면, 석탄가스화 복합발전 시스템을 정시시킨 상태에서 가스화유닛(10)의 배출부(11)에 대한 유지보수 작업을 하여야 하므로, 유지보수 작업이 불편할 뿐만 아니라 장시간이 소요되는 단점이 있다.However, in the conventional coal gasification combined cycle power generation system, there is no means for suppressing adhesion of slag to the discharge portion 11 of the gasification unit 10, so that the discharge pipe 11a can be clogged in a short time. Therefore, the maintenance work for the discharge unit 11 of the gasification unit 10 must be performed in a state in which the coal gasification combined cycle power generation system is in a normal state, which is disadvantageous in that maintenance work is inconvenient and a long time is required.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 모든 문제점들을 해결할 수 있는 가스화유닛 및 이를 사용한 석탄가스화 복합발전 시스템을 제공하는 것일 수 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a gasification unit and a coal gasification combined power generation system using the same, which can solve all the problems of the prior art.

본 발명의 다른 목적은 유지보수 작업이 간편할 뿐만 아니라 단시간에 유지보수 작업을 할 수 있는 가스화유닛 및 이를 사용한 석탄가스화 복합발전 시스템을 제공하는 것일 수 있다.It is another object of the present invention to provide a gasification unit that can perform maintenance work in a short time, as well as maintenance work, and a coal gasification combined power generation system using the same.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 가스화유닛은, 투입된 석탄을 연소하며, 석탄의 연소시 생성된 합성가스는 일측으로 배기하고 슬래그(Slag)는 하측으로 배출하는 본체; 슬래그가 배출되는 상기 본체의 부위로 화학물질을 분사하여 슬래그가 배출되는 상기 본체의 부위 내면에 상기 슬래그가 점착되는 것을 억제하는 분사모듈을 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a gasification unit, comprising: a main body for burning supplied coal, discharging a syngas produced when coal is burned to one side, and discharging a slag to the lower side; And a spray module for injecting a chemical substance into a portion of the main body through which the slag is discharged to inhibit the slag from sticking to the inner surface of the main body from which the slag is discharged.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템은, 석탄을 연소하여 합성가스를 생성하는 가스화유닛; 상기 가스화유닛에서 생성된 합성가스의 연소시 발생하는 연소배기가스를 연료로 구동하는 가스터빈; 상기 가스터빈에서 배출되는 연소배기가스의 배기가스를 열원으로 하여 증기를 발생하는 폐열회수 보일러; 상기 폐열회수 보일러에서 발생된 증기에 의하여 구동하는 증기터빈을 포함하며, 상기 가스화유닛은, 생성된 합성가스는 상기 가스터빈측으로 배기하고 슬래그(Slag)는 하측으로 배출하는 본체; 슬래그가 배출되는 상기 본체의 부위로 화학물질을 분사하여 슬래그가 배출되는 상기 본체의 부위 내면에 상기 슬래그가 점착되는 것을 억제하는 분사모듈을 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a coal gasification combined cycle power generation system including: a gasification unit for combusting coal to produce a syngas; A gas turbine for driving a combustion exhaust gas generated upon combustion of the syngas generated in the gasification unit with fuel; A waste heat recovery boiler for generating steam by using the exhaust gas of the exhaust gas discharged from the gas turbine as a heat source; And a steam turbine driven by the steam generated in the waste heat recovery boiler, wherein the gasification unit exhausts the generated syngas to the gas turbine side and discharges the slag to the lower side; And a spray module for injecting a chemical substance into a portion of the main body through which the slag is discharged to inhibit the slag from sticking to the inner surface of the main body from which the slag is discharged.

본 발명의 실시예에 따른 가스화유닛 및 이를 사용한 석탄가스화 복합발전 시스템은, 석탄의 연소시 발생되는 슬래그가 가스화유닛의 하측으로 배출될 때, 슬래그가 배출되는 가스화유닛의 부위로 가스화유닛의 내면을 코팅할 수 있는 화학물질이 주입된다. 그러면, 슬래그가 배출되는 가스화유닛의 부위 내면에 슬래그가 점착되는 것이 억제되므로, 가스화유닛의 유지보수 작업이 간편할 뿐만 아니라 단시간에 유지보수 작업을 할 수 있다.A gasification unit and a coal gasification combined cycle power generation system using the same according to an embodiment of the present invention are characterized in that when the slag generated in the combustion of coal is discharged to the lower side of the gasification unit, The chemicals that can be coated are injected. Thus, since the slag is prevented from adhering to the inner surface of the part of the gasification unit from which the slag is discharged, the maintenance work of the gasification unit is simple and the maintenance work can be performed in a short time.

도 1은 종래의 가스화유닛을 보인 도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템의 구성을 보인 도.
도 3은 도 2에 도시된 가스화유닛 부위의 확대 단면도.1 shows a conventional gasification unit.
2 is a view showing a configuration of a coal gasification combined cycle power generation system according to an embodiment of the present invention.
3 is an enlarged cross-sectional view of the gasification unit portion shown in Fig.

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.It should be noted that, in the specification of the present invention, the same reference numerals as in the drawings denote the same elements, but they are numbered as much as possible even if they are shown in different drawings.

한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of the terms described in the present specification should be understood as follows.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.The word " first, "" second," and the like, used to distinguish one element from another, are to be understood to include plural representations unless the context clearly dictates otherwise. The scope of the right should not be limited by these terms.

"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the terms "comprises" or "having" does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목 각각 뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.It should be understood that the term "at least one" includes all possible combinations from one or more related items. For example, the meaning of "at least one of the first item, the second item and the third item" means not only the first item, the second item or the third item, but also the second item and the second item among the first item, Means any combination of items that can be presented from more than one.

"위에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우 뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.The term "above" means not only when a configuration is formed directly on top of another configuration, but also when a third configuration is interposed between these configurations.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스화유닛 및 이를 사용한 석탄가스화 복합발전 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a gasification unit and a coal gasification combined power generation system using the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템의 구성을 보인 도로서, 이를 설명한다.FIG. 2 illustrates the construction of a coal gasification combined cycle power generation system according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템은 가스화유닛(110)을 포함할 수 있다. 가스화유닛(110)은 슬러리(Slurry) 형태의 석탄을 공급받고, 산소를 공급받아, 슬러리 형태의 석탄을 연소하여 일산화탄소와 수소로 이루어진 가연성 가스인 원시(Raw) 합성가스를 생성할 수 있다. 원시 합성가스에는 이산화탄소, 황화카르보닐(COS) 및 황화수소가 포함될 수 있으며, 이산화탄소, 황화카르보닐(COS) 및 황화수소가 산성 가스이다.As shown, the coal gasification combined cycle power generation system according to an embodiment of the present invention may include a gasification unit 110. The gasification unit 110 is supplied with slurry coal in the form of slurry and burns coal in slurry form to generate raw syngas, which is a combustible gas composed of carbon monoxide and hydrogen. The raw syngas may include carbon dioxide, carbonyl sulfide (COS) and hydrogen sulfide, and carbon dioxide, carbonyl sulfide (COS), and hydrogen sulfide are acidic gases.

가스화유닛(110)으로 슬러리 형태의 석탄을 공급하기 위하여, 분쇄기(141)는 물과 함께 유입된 석탄을 분쇄하고, 슬러리 형태의 석탄은 펌프(143)에 의하여 가스화유닛(110)으로 공급될 수 있다.In order to supply coal in the form of slurry to the gasification unit 110, the crusher 141 crushes the coal introduced with the water, and the slurry coal is supplied to the gasification unit 110 by the pump 143 have.

그리고, 가스화유닛(110)으로 산소를 공급하기 위하여, 공기압축기(151)는 공기를 소정 압력으로 압축하고, 압축된 공기는 건조기(153)에서 건조된 후, 공기분리유닛(155)으로 공급된다. 공기분리유닛(155)은 공기를 냉각시켜 산소와 질소로 분리할 수 있다. 공기가 소정 온도로 냉각되면 산소와 질소의 끓는점의 차이로 인하여 산소와 질소로 분리된다. 그러면, 산소는 펌프(157)에 의하여 가스화유닛(110)으로 공급될 수 있고, 질소는 펌프(159)에 의하여 후술할 가스터빈(171)의 연소기(171b)로 공급될 수 있다.Then, in order to supply oxygen to the gasification unit 110, the air compressor 151 compresses the air to a predetermined pressure, and the compressed air is dried in the dryer 153 and then supplied to the air separation unit 155 . The air separation unit 155 can cool the air to separate it into oxygen and nitrogen. When the air is cooled to a predetermined temperature, it is separated into oxygen and nitrogen because of the difference in boiling point between oxygen and nitrogen. Then oxygen can be supplied to the gasification unit 110 by the pump 157 and nitrogen can be supplied by the pump 159 to the combustor 171b of the gas turbine 171 which will be described later.

석탄에는 불연소 물질인 석탄회분이 대략 2∼20％ 정도 함유되어 있다.Coal contains about 2 to 20% of coal fly ash.

석탄회분의 대략 20％는 가스화유닛(110)의 고온의 연소열에 의해 용융되며, 여러 입자가 응결된 슬래그(Slag)가 되어 물과 함께 가스화유닛(110)의 하부측을 통하여 외부로 배출될 수 있다. 그리고, 석탄회분의 나머지 대략 80％는 각 입자별로 연소되어 합성가스의 흐름에 따라 비산하며, 석탄회분이 함유된 원시 합성가스는 정제된 후 가스터빈(171)의 연소기(171b)로 공급될 수 있다.Approximately 20% of the coal ash is melted by the high-temperature combustion heat of the gasification unit 110, and the slag becomes a slag in which various particles are condensed, and is discharged to the outside through the lower side of the gasification unit 110 together with water have. Then, the remaining approximately 80% of the coal ash is burned for each particle and scattered according to the flow of the synthesis gas, and the raw syngas containing the coal fly ash can be purified and supplied to the combustor 171b of the gas turbine 171 .

전술한 바와 같이, 석탄의 연소시 발생하는 슬래그와 물은 가스화유닛(110)의 하부측에 연통 설치된 호퍼(128)를 통하여 외부로 배출될 수 있다.As described above, the slag and water generated when the coal is burned can be discharged to the outside through the hopper 128 communicated with the lower side of the gasification unit 110.

가스화유닛(110)에서 생성된 합성가스는 냉각기(161)로 유입될 수 있고, 냉각기(161)에서 냉각된 합성가스는 집진기(162)로 유입될 수 있다. 집진기(162)는 합성가스에 함유된 석탄재를 집진하여 물과 함께 제거할 수 있으며, 석탄재가 제거된 합성가스는 제1가스정제유닛(Purification Unit)(163)으로 유입될 수 있다. 제1가스정제유닛(163)은 석탄재가 제거된 합성가스를 가수분해하여 황 성분을 제거할 수 있다.The syngas produced in the gasification unit 110 may be introduced into the cooler 161 and the syngas cooled in the cooler 161 may be introduced into the dust collector 162. The dust collector 162 may collect the coal ash contained in the syngas and remove it together with the water. The syngas from which the coal ash is removed may be introduced into the first gas purification unit 163. The first gas purification unit 163 can remove the sulfur component by hydrolyzing the synthesis gas from which coal ash is removed.

황 성분이 제거된 합성가스는 복수의 열교환기(165a ∼ 165d), 제2가스정제유닛(166) 및 포화기(167)를 순환한 후, 필터(168)를 거쳐서 가스터빈(171)으로 유입될 수 있다.The synthesis gas from which the sulfur component has been removed circulates through the plurality of heat exchangers 165a to 165d, the second gas purification unit 166 and the saturator 167 and then flows into the gas turbine 171 through the filter 168 .

상세히 설명하면, 황 성분이 제거된 합성가스는 복수의 열교환기(165a ∼ 165d)로 순차적으로 유입되어 냉각될 수 있고, 냉각된 합성가스는 제2가스정제유닛(166)에서 산 성분이 제거될 수 있으며, 산 성분이 제거된 합성가스는 포화기(167)에서 중화될 수 있다.In detail, the synthesis gas from which the sulfur component has been removed can be sequentially introduced into the plurality of heat exchangers 165a to 165d to be cooled, and the cooled synthesis gas is removed from the second gas purification unit 166 And the syngas from which the acid component has been removed can be neutralized in the saturator 167.

즉, 황 성분이 제거된 합성가스는 냉각 → 산 성분 제거 → 중화 → 냉각의 과정을 적정하게 순환한 후 산 성분이 제거되며, 산 성분이 제거된 합성가스는 필터(168)에서 필터링된 후, 순수 합성가스의 상태로 가스터빈(171)의 연소기(171b)로 유입될 수 있다. 순수 합성가스가 연료 가스이다.That is, the synthetic gas from which the sulfur component has been removed is properly circulated after cooling → acid component removal → neutralization → cooling, and then the acid component is removed, and the synthetic gas from which the acid component has been removed is filtered by the filter 168, And may be introduced into the combustor 171b of the gas turbine 171 in the state of pure syngas. The pure syngas is the fuel gas.

가스터빈(171)은 압축기(171a), 연소기(171b) 및 터빈(171b)을 포함할 수 있다.The gas turbine 171 may include a compressor 171a, a combustor 171b, and a turbine 171b.

압축기(171a)는 공기를 압축할 수 있고, 연소기(171b)는 압축기(171a) 및 필터(168)로부터 공기 및 순수 합성가스를 각각 공급받아 순수 합성가스를 연소할 수 있다. 그리고, 터빈(171c)은 연소기(171b)에서 배출되는 연소배기가스에 의하여 구동하면서, 발전기(172)를 구동시킬 수 있다.The compressor 171a can compress the air and the combustor 171b can supply pure air and pure syngas from the compressor 171a and the filter 168 to burn the pure syngas. The turbine 171c can drive the generator 172 while being driven by the combustion exhaust gas discharged from the combustor 171b.

연소기(171b)에서 순수 합성가스가 연소될 때, 연료공급라인이 떨리거나, 화염면의 상호 작용으로 연소가 비정상적으로 일어나면, 연소기(171b)가 주기적으로 진동할 수 있다. 상기 연료공급라인의 떨림이나, 화염면의 상호 작용에 의한 비정상적인 연소는 연소기(171b)의 연소 온도가 고온일수록 심하다. 연소기(171b)가 진동하면, 연소기(171b)가 손상될 수 있다.When the pure syngas is combusted in the combustor 171b, if the fuel supply line is shaken or the combustion occurs abnormally due to the interaction of the flame side, the combustor 171b may periodically vibrate. The abnormal combustion caused by the vibration of the fuel supply line or the interaction of the flame surface becomes more severe as the combustion temperature of the combustor 171b is higher. When the combustor 171b vibrates, the combustor 171b may be damaged.

상기와 같이, 연소기(171b)의 연소 온도가 소정 이상의 고온이 되므로 인하여 연소기(171b)가 손상되는 것을 방지하기 위하여, 전술한 바와 같이, 공기분리유닛(155)에서 분리되어 배출되는 질소가 연소기(171b)로 공급될 수 있다.As described above, in order to prevent the combustor 171b from being damaged due to the combustion temperature of the combustor 171b being higher than a predetermined temperature, the nitrogen discharged from the air separation unit 155 is discharged to the combustor 171b.

연소기(171b)에서 발생된 연소배기가스는 터빈(171c)을 구동시킨 후, 터빈(171c)에서 고온의 배기가스로 배출될 수 있다. 그리고, 터빈(171c)에서 배출된 연소배기가스의 배기가스는 폐열회수 보일러(174)로 유입되어 증기를 발생시키는 열원으로 작용할 수 있다.The combustion exhaust gas generated in the combustor 171b may be exhausted from the turbine 171c to a high temperature exhaust gas after driving the turbine 171c. The exhaust gas from the combustion exhaust gas discharged from the turbine 171c may flow into the waste heat recovery boiler 174 and serve as a heat source for generating steam.

폐열회수 보일러(174)에서 증기를 생성하기 위한 열원으로는 열교환기(165d)에서 공급되는 합성가스일 수도 있다. 그리고, 폐열회수 보일러(174)에는 가스화유닛(110)에서 슬러리 형태의 석탄을 연소할 때 발생하는 증기가 유입될 수 있다.The heat source for generating steam in the waste heat recovery boiler 174 may be a syngas supplied from the heat exchanger 165d. The waste heat recovery boiler 174 may be supplied with steam generated when the slurry coal is burned in the gasification unit 110.

폐열회수 보일러(174)에서 증기 생성에 사용된 연소배기가스의 배기가스는 폐열회수 보일러(174)의 내부에 설치된 탈질(脫窒)모듈(미도시) 등에 의해 정제된 후, 대기로 배출될 수 있다.The exhaust gas of the combustion exhaust gas used for generating steam in the waste heat recovery boiler 174 may be purified by a denitration module (not shown) installed inside the waste heat recovery boiler 174 and then discharged to the atmosphere .

폐열회수 보일러(174)에서 생성된 증기의 일부는 가스화유닛(110)으로 유입되어, 가스화유닛(110)의 슬러리 형태의 석탄을 건조하는데 사용될 수 있다. 폐열회수 보일러(174)에서 가스화유닛(110)으로 유입되는 증기는 폐열회수 보일러(174)와 가스화유닛(110) 사이를 순환할 수 있다. 폐열회수 보일러(174)의 증기는 펌프(174a)에 의하여 가스화유닛(110)으로 공급될 수 있고, 폐열회수 보일러(174)에서 가스화유닛(110)으로 유입되는 증기는 필요에 따라 분기되어 폐열회수 보일러(174)로 재유입될 수도 있다.A portion of the steam generated in the waste heat recovery boiler 174 may be introduced into the gasification unit 110 and used to dry the slurry coal in the gasification unit 110. The steam entering the gasification unit 110 in the waste heat recovery boiler 174 can circulate between the waste heat recovery boiler 174 and the gasification unit 110. The steam of the waste heat recovery boiler 174 can be supplied to the gasification unit 110 by the pump 174a and the steam flowing into the gasification unit 110 from the waste heat recovery boiler 174 is branched as needed, May be reintroduced into the boiler (174).

폐열회수 보일러(174)에서 생성된 증기는 증기터빈(176)을 구동시킬 수 있고, 증기터빈(176)의 구동에 의하여 발전기(177)가 발전을 하는 것이다.The steam generated in the waste heat recovery boiler 174 can drive the steam turbine 176 and the generator 177 generates electricity by driving the steam turbine 176.

증기터빈(176)의 구동에 사용된 증기는 배출된 후, 냉각기(178)에서 냉각 응축된 후, 펌프(179)에 의하여 펌핑되어 열교환기(165b)로 유입될 수 있다. 열교환기(165b)로 유입된 응축수는 열교환기(165a ∼ 165d)를 흐르는 황 성분이 제거된 합성가스를 냉각시키는 냉각수로 작용한 후, 폐열회수 보일러(174)로 재유입될 수 있다.The steam used to drive the steam turbine 176 may be discharged and then cooled and condensed in the cooler 178 and then pumped by the pump 179 to enter the heat exchanger 165b. The condensed water flowing into the heat exchanger 165b may be reintroduced into the waste heat recovery boiler 174 after acting as cooling water for cooling the synthesis gas from which the sulfur component removed from the heat exchangers 165a to 165d is removed.

석탄의 연소시 발생하는 슬래그는 용융되어 가스화유닛(110)의 하부를 통하여 배출되며, 점성이 강하다. 이로 인해, 슬래그가 배출되는 가스화유닛(110) 부위의 내면에 슬래그가 용이하게 점착되어 고착될 수 있다.The slag generated during the combustion of coal melts and is discharged through the lower part of the gasification unit 110, and is highly viscous. Thus, the slag can be easily adhered and fixed to the inner surface of the gasification unit 110 where the slag is discharged.

본 발명의 일 실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템은 슬래그가 배출되는 가스화유닛(110)의 부위에 슬래그가 점착되는 것을 억제할 수 있도록 구성되는데, 이를 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명한다. 도 3은 도 2에 도시된 가스화유닛 부위의 확대 단면도이다.The coal gasification combined cycle power generation system according to an embodiment of the present invention is configured to suppress adhesion of slag to a portion of a gasification unit 110 through which slag is discharged, which will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3 . 3 is an enlarged sectional view of the gasification unit portion shown in Fig.

도시된 바와 같이, 가스화유닛(110)은 본체(120)와 분사모듈(130)을 포함할 수 있다.As shown, the gasification unit 110 may include a body 120 and an injection module 130.

본체(120)는 상측 부위가 분쇄기(141)측 및 공기분리유닛(155)측과 연통되며 석탄 및 산소가 투입되는 투입부(121), 상측 부위가 투입부(121)의 하측과 연통되며 석탄이 연소되는 연소부(123), 연소부(123)의 하측과 연통되며 슬러리가 배출되는 배출부(125)를 포함할 수 있다. 그리고, 배출부(125)는 상측 부위가 연소부(123)의 하측과 연통되는 상측배출관(125a)과 상측 부위가 상측배출관(125a)의 하측과 연통되며 상측배출관(125a) 보다 작은 직경으로 형성된 하측배출관(125b)을 포함할 수 있다. 이때, 하측배출관(125b)의 하측 부위가 호퍼(128)와 연통될 수 있다.The upper portion of the main body 120 communicates with the side of the crusher 141 and the side of the air separation unit 155 and is provided with a charging portion 121 through which coal and oxygen are charged and an upper portion communicating with the lower portion of the charging portion 121, And a discharge unit 125 communicating with the lower side of the combustion unit 123 and discharging the slurry. The discharge section 125 has an upper discharge tube 125a communicating with the lower side of the combustion section 123 and an upper section communicating with a lower side of the upper discharge tube 125a and formed with a smaller diameter than the upper discharge tube 125a And a lower discharge pipe 125b. At this time, the lower side of the lower discharge pipe 125b can communicate with the hopper 128. [

분사모듈(130)은 슬래그가 배출되는 본체(120)의 배출부(125)의 내면으로 화학물질을 분사하여 슬래그가 배출되는 배출부(125)의 내면에 슬래그가 점착되는 것을 억제할 수 있으며, 지지부재(131), 저장탱크(133), 주입관(135) 및 증기유입관(137)을 포함할 수 있다.The injection module 130 can suppress the adhesion of the slag to the inner surface of the discharge portion 125 through which the chemical is sprayed to the inner surface of the discharge portion 125 of the main body 120 through which the slag is discharged, A support member 131, a storage tank 133, an injection tube 135, and a steam inlet tube 137. [

지지부재(131)는 판형상으로 형성되어 상측배출관(125a)과 접하는 하측배출관(125b)의 외면에 결합될 수 있다. 저장탱크(133)에는 배출부(125)의 내면을 코팅시킬 수 있는 화학물질이 저장될 수 있으며, 주입관(135)은 지지부재(131)의 하면에 지지 설치될 수 있다.The support member 131 may have a plate shape and may be coupled to the outer surface of the lower discharge pipe 125b contacting the upper discharge pipe 125a. The storage tank 133 may store chemicals capable of coating the inner surface of the discharge portion 125 and the injection tube 135 may be installed on the lower surface of the support member 131.

주입관(135)의 일단부는 하측배출관(125b)에 관통 설치되어 하측배출관(125b)의 내부와 연통될 수 있고, 타측은 저장탱크(133)와 연통될 수 있다. 그리하여, 저장탱크(133)의 화학물질은 주입관(135)을 통하여 하측배출관(125b)의 내면으로 주입될 수 있다.One end of the injection pipe 135 may communicate with the inside of the lower discharge pipe 125b while the other end of the injection pipe 135 may communicate with the storage tank 133 through the lower discharge pipe 125b. Thus, the chemical in the storage tank 133 can be injected through the injection tube 135 into the inner surface of the lower drain pipe 125b.

하측배출관(125b)의 내면으로 화학물질을 분사 주입하기 위하여, 주입관(135)에는 펌프(135a)와 제1밸브(135b)가 설치될 수 있다. 그리고, 하측배출관(125b)의 내면 전체로 화학물질을 균일하게 분사 주입하기 위하여, 주입관(135)은 하측배출관(125b)을 기준으로 복수개가 방사상으로 설치될 수 있다.A pump 135a and a first valve 135b may be installed in the injection pipe 135 to inject chemicals into the inner surface of the lower discharge pipe 125b. A plurality of injection pipes 135 may be installed radially with respect to the lower discharge pipe 125b in order to uniformly inject chemicals into the entire inner surface of the lower discharge pipe 125b.

하측배출관(125b)과 연통된 상측배출관(125a)의 하측 부위는 깔때기 형상으로 형성되므로, 슬래그가 점착되기 어렵다. 그러나, 하측배출관(125b)과 연통된 주입관(135)의 일단부측의 형상을 적절하게 형성하면, 화학물질이 상측배출관(125a)의 하측 부위로 주입되게 할 수 있다. Since the lower portion of the upper discharge pipe 125a communicated with the lower discharge pipe 125b is formed in a funnel shape, the slag is hardly adhered. However, if the shape of one end of the injection pipe 135 communicated with the lower discharge pipe 125b is suitably formed, the chemical can be injected into the lower side of the upper discharge pipe 125a.

그리하여, 석탄의 연소시 발생된 슬래그가 배출부(125)를 통하여 배출될 때, 화학물질을 배출부(125)의 내면으로 분사하여 주입하면, 배출부(125)의 내면에 화학물질이 묻게되고, 슬래그에 화학물질이 혼합되어 배출부(125)의 내면에 묻게되므로, 배출부(125)의 내면이 코팅된다. 그러면, 배출부(125)의 내면에 슬래그가 점착되는 것이 억제된다. 이때, 화학물질은 유기화합물인 에테르(Ether)인 것이 바람직하다.Thus, when the slag generated in the combustion of coal is discharged through the discharge portion 125, when the chemical is injected into the inner surface of the discharge portion 125 and injected, the chemical is deposited on the inner surface of the discharge portion 125 , The chemical is mixed with the slag and buried in the inner surface of the discharge portion 125, so that the inner surface of the discharge portion 125 is coated. Then, the slag is prevented from sticking to the inner surface of the discharge portion 125. At this time, the chemical substance is preferably an ether which is an organic compound.

본 실시예에 따른 가스화유닛(110)의 분사모듈(130)은 발생되는 슬래그의 양에 따라 배출부(125)로 주입되는 화학물질의 양을 조절할 수 있다.The injection module 130 of the gasification unit 110 according to the present embodiment can control the amount of the chemical material injected into the discharge part 125 according to the amount of generated slag.

저장탱크(133)와 제1밸브(135b) 사이의 주입관(135)의 부위에 펌프(135a)가 설치될 수 있다. 그리고, 저장탱크(133)와 펌프(135a) 사이의 주입관(135)의 부위와 펌프(135a)와 제1밸브(135b)와 사이의 주입관(135)의 부위에는 펌프(135a)에 의하여 펌핑된 화학물질을 저장탱크(133)측으로 우회시키기 위한 바이패스관(139)이 설치될 수 있다. 화학물질을 바이패스관(139)으로 유입시키기 위해서는 제1밸브(135b)에 의하여 주입관(135)이 폐쇄되어야 함은 당연하다.A pump 135a may be installed at a portion of the injection pipe 135 between the storage tank 133 and the first valve 135b. The portion of the injection pipe 135 between the storage tank 133 and the pump 135a and the portion of the injection pipe 135 between the pump 135a and the first valve 135b are connected to each other by a pump 135a A bypass pipe 139 may be provided for bypassing the pumped chemical to the storage tank 133 side. It is natural that the injection tube 135 must be closed by the first valve 135b in order to introduce the chemical into the bypass tube 139. [

증기유입관(137)은 배출부(125)로 증기가 주입될 수 있도록 안내한다. 이를 위하여, 증기유입관(137)의 일측은 주입관(135)과 연통되고, 타측은 폐열회수 보일러(174)와 연통될 수 있다. 증기유입관(137)을 통하여 배출부(125)로 증기를 주입하는 경우에는 가스화유닛(110)을 정지시킨 상태에서 배출부(125)를 세척하고자 하는 경우이다.The steam inlet pipe (137) guides the steam to the discharge portion (125). To this end, one side of the steam inlet pipe 137 communicates with the injection pipe 135, and the other side can communicate with the waste heat recovery boiler 174. In the case where steam is injected into the discharge portion 125 through the steam inlet pipe 137, the discharge portion 125 is to be cleaned while the gasification unit 110 is stopped.

가스화유닛(110)이 정지된 상태는, 본 실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템이 정지된 상태이므로, 폐열회수 보일러(174)에서도 증기를 생성할 수 없다. 그러므로, 증기유입관(137)으로 증기를 공급하고자 할 경우에는, 폐열회수 보일러(174)로 별도의 연료를 공급하여 폐열회수 보일러(174)만을 구동시켜서 증기를 생성할 수 있다.When the gasification unit 110 is stopped, steam can not be generated in the waste heat recovery boiler 174 because the coal gasification combined cycle power generation system according to the present embodiment is stopped. Therefore, when steam is to be supplied to the steam inlet pipe 137, steam may be generated by supplying only the waste heat recovery boiler 174 with a separate fuel to the waste heat recovery boiler 174.

증기유입관(137)에는 펌프(137a) 및 제2밸브(137b)가 각각 설치될 수 있고, 바이패스관(139)에는 제3밸브(139a)가 설치될 수 있다.A pump 137a and a second valve 137b may be respectively installed in the steam inlet pipe 137 and a third valve 139a may be installed in the bypass pipe 139. [

본 발명의 일 실시예에 따른 가스화유닛 및 이를 사용한 석탄가스화 복합발전 시스템은 석탄의 연소시 발생되는 슬래그가 가스화유닛의 하측으로 배출될 때, 슬래그가 배출되는 가스화유닛의 부위로 가스화유닛의 내면을 코팅할 수 있는 화학물질이 주입된다. 그러면, 슬래그가 배출되는 가스화유닛의 부위 내면에 슬래그가 점착되는 것이 억제되므로, 가스화유닛의 유지보수 작업이 간편할 뿐만 아니라 단시간에 유지보수 작업을 할 수 있다.The gasification unit and the coal gasification combined cycle power generation system using the same according to an embodiment of the present invention may be configured such that when the slag generated during the combustion of coal is discharged to the lower side of the gasification unit, The chemicals that can be coated are injected. Thus, since the slag is prevented from adhering to the inner surface of the part of the gasification unit from which the slag is discharged, the maintenance work of the gasification unit is simple and the maintenance work can be performed in a short time.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Will be clear to those who have knowledge of. Therefore, the scope of the present invention is defined by the appended claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

110: 가스화유닛
120: 본체
130: 분사모듈
131: 지지부재
133: 저장탱크
135: 주입관
137: 증기유입관
139: 바이패스관110: Gasification unit
120:
130: injection module
131: Support member
133: Storage tank
135: Injection tube
137: Steam inlet pipe
139: Bypass pipe

Claims (17)

투입된 석탄을 연소하며, 석탄의 연소시 생성된 합성가스는 일측으로 배기하고 슬래그(Slag)는 하측으로 배출하는 본체;
슬래그가 배출되는 상기 본체의 부위로 화학물질을 분사하여 슬래그가 배출되는 상기 본체의 부위 내면에 상기 슬래그가 점착되는 것을 억제하는 분사모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스화유닛.A main body for combusting the coal to be injected, a syngas generated at the time of burning coal to be exhausted to one side and a slag to be discharged downward;
And a spray module for injecting a chemical substance into a portion of the main body through which the slag is discharged, thereby suppressing adhesion of the slag to the inner surface of the main body through which the slag is discharged. 제1항에 있어서,
상기 분사모듈은,
화학물질이 저장된 저장탱크;
일측은 상기 본체의 내부와 연통되고, 타측은 상기 저장탱크와 연통되어 상기 저장탱크의 화학물질이 상기 본체의 내부로 주입되도록 안내하는 주입관을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스화유닛.The method according to claim 1,
The injection module includes:
A storage tank in which chemicals are stored;
And an injection pipe communicating with the inside of the main body at one side and communicating with the storage tank at the other side for guiding the chemical of the storage tank into the inside of the main body. 제2항에 있어서,
상기 주입관은 복수개가 상기 본체를 중심으로 방사상으로 설치된 것을 특징으로 하는 가스화유닛.3. The method of claim 2,
Wherein a plurality of the injection pipes are installed radially with respect to the main body. 제2항에 있어서,
상기 분사모듈은,
일측이 상기 주입관과 연통되어 슬래그가 배출되는 상기 본체의 부위로 증기를 분사하기 위한 증기유입관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스화유닛.3. The method of claim 2,
The injection module includes:
Further comprising a steam inlet pipe communicating with the injection pipe at one side thereof for spraying steam to a portion of the main body through which the slag is discharged. 제4항에 있어서,
상기 주입관에는 펌프와 제1밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 가스화유닛.5. The method of claim 4,
Wherein the injection pipe is provided with a pump and a first valve. 제5항에 있어서,
상기 저장탱크와 상기 제1밸브 사이의 상기 주입관의 부위에 상기 펌프가 설치되고,
상기 저장탱크와 상기 펌프 사이의 상기 주입관의 부위와 상기 펌프의 상기 제1밸스 사이의 상기 주입관의 부위에는 상기 펌프에 의하여 펌핑된 화학물질을 상기 저장탱크측으로 우회시키는 바이패스관이 연통 설치된 것을 특징으로 하는 가스화유닛.6. The method of claim 5,
The pump is installed at a portion of the injection pipe between the storage tank and the first valve,
A bypass pipe for bypassing the chemical pumped by the pump to the storage tank is communicated with a portion of the injection pipe between the portion of the injection pipe between the storage tank and the pump and the first valve of the pump Wherein the gasification unit is a gasification unit. 제6항에 있어서,
상기 증기유입관 및 상기 바이패스관에는 제2밸브 및 제3밸브가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 가스화유닛.The method according to claim 6,
And a second valve and a third valve are installed in the steam inlet pipe and the bypass pipe, respectively. 제2항에 있어서
상기 본체에는 상기 주입관이 지지되는 지지부재가 설치된 것을 특징으로 하는 가스화유닛.The method according to claim 2, wherein
Wherein the main body is provided with a support member for supporting the injection pipe. 석탄을 연소하여 합성가스를 생성하는 가스화유닛;
상기 가스화유닛에서 생성된 합성가스의 연소시 발생하는 연소배기가스를 연료로 구동하는 가스터빈;
상기 가스터빈에서 배출되는 연소배기가스의 배기가스를 열원으로 하여 증기를 발생하는 폐열회수 보일러;
상기 폐열회수 보일러에서 발생된 증기에 의하여 구동하는 증기터빈을 포함하며,
상기 가스화유닛은,
생성된 합성가스는 상기 가스터빈측으로 배기하고 슬래그(Slag)는 하측으로 배출하는 본체;
슬래그가 배출되는 상기 본체의 부위로 화학물질을 분사하여 슬래그가 배출되는 상기 본체의 부위 내면에 상기 슬래그가 점착되는 것을 억제하는 분사모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합발전 시스템.A gasification unit for burning coal to produce a syngas;
A gas turbine for driving a combustion exhaust gas generated upon combustion of the syngas generated in the gasification unit with fuel;
A waste heat recovery boiler for generating steam by using exhaust gas from the combustion exhaust gas discharged from the gas turbine as a heat source;
And a steam turbine driven by the steam generated in the waste heat recovery boiler,
The gasification unit includes:
A main body for discharging the generated syngas to the gas turbine side and discharging the slag to the lower side;
And a spray module for injecting a chemical substance into a portion of the main body through which the slag is discharged, thereby suppressing adhesion of the slag to the inner surface of the main body through which the slag is discharged. 제9항에 있어서,
상기 분사모듈은,
화학물질이 저장된 저장탱크;
일측은 상기 본체의 내부와 연통되고, 타측은 상기 저장탱크와 연통되어 상기 저장탱크의 화학물질이 상기 본체의 내부로 주입되도록 안내하는 주입관을 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합발전 시스템.10. The method of claim 9,
The injection module includes:
A storage tank in which chemicals are stored;
And an injection pipe communicating with the inside of the main body at one side and communicating with the storage tank at the other side to guide the chemical of the storage tank into the main body. 제10항에 있어서,
상기 주입관은 복수개가 상기 본체를 중심으로 방사상으로 설치된 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합발전 시스템.11. The method of claim 10,
Wherein a plurality of the injection pipes are radially installed around the main body. 제10항에 있어서,
상기 분사모듈은,
일측이 상기 주입관과 연통되어 슬래그가 배출되는 상기 본체의 부위로 증기를 분사하기 위한 증기유입관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합발전 시스템.11. The method of claim 10,
The injection module includes:
Further comprising a steam inlet pipe communicating with the injection pipe at one side thereof for spraying steam to a portion of the main body through which the slag is discharged. 제12항에 있어서,
상기 증기유입관의 타측은 상기 폐열회수 보일러측과 연통되어 증기를 공급받는 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합발전 시스템.13. The method of claim 12,
And the other side of the steam inlet pipe communicates with the waste heat recovery boiler side to receive steam. 제13항에 있어서,
상기 주입관에는 펌프와 제1밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합발전 시스템.14. The method of claim 13,
Wherein the injection pipe is provided with a pump and a first valve. 제14항에 있어서,
상기 저장탱크와 상기 제1밸브 사이의 상기 주입관의 부위에 상기 펌프가 설치되고,
상기 저장탱크와 상기 펌프 사이의 상기 주입관의 부위와 상기 펌프의 상기 제1밸스 사이의 상기 주입관의 부위에는 상기 펌프에 의하여 펌핑된 화학물질을 상기 저장탱크측으로 우회시키는 바이패스관이 연통 설치된 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합발전 시스템.15. The method of claim 14,
The pump is installed at a portion of the injection pipe between the storage tank and the first valve,
A bypass pipe for bypassing the chemical pumped by the pump to the storage tank is communicated with a portion of the injection pipe between the portion of the injection pipe between the storage tank and the pump and the first valve of the pump Wherein the coal gasification combined power generation system comprises: 제15항에 있어서,
상기 증기유입관 및 상기 바이패스관에는 제2밸브 및 제3밸브가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합발전 시스템.16. The method of claim 15,
And a second valve and a third valve are installed in the steam inlet pipe and the bypass pipe, respectively. 제10항에 있어서
상기 본체에는 상기 주입관이 지지되는 지지부재가 설치된 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합발전 시스템.The method of claim 10, wherein
Wherein the main body is provided with a support member for supporting the injection pipe.
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