KR20150138498A - Integrated gasification combined cycle system - Google Patents

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KR20150138498A
KR20150138498A KR1020140065152A KR20140065152A KR20150138498A KR 20150138498 A KR20150138498 A KR 20150138498A KR 1020140065152 A KR1020140065152 A KR 1020140065152A KR 20140065152 A KR20140065152 A KR 20140065152A KR 20150138498 A KR20150138498 A KR 20150138498A
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차훈
류광년
김정래
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현대중공업 주식회사
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    • Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]

Abstract

Disclosed is an integrated gasification combined cycle system to supply pulverized coal to a gasification unit by using carbon dioxide. The integrated gasification combined cycle system according to the present invention uses the carbon dioxide compressed in a carbon dioxide compression unit as gas to transfer the pulverized coal to the gasification unit. Then it has an advantage of maintaining a reaction environment inside the gasification unit with a reduction atmosphere since much carbon dioxide is contained in the raw synthetic gas generated in the gasification unit. Accordingly, a producing ratio of the carbon monoxide of a main component of synthetic gas and hydrogen is increased and the carbon dioxide contained in the raw synthetic gas is completely refined in a refining device. Therefore, refining efficiency to refine the raw synthetic gas to pure synthetic gas is improved while collecting efficiency of the pure synthetic gas is improved.

Description

석탄가스화 복합발전 시스템 {INTEGRATED GASIFICATION COMBINED CYCLE SYSTEM}[0001] INTEGRATED GASIFICATION COMBINED CYCLE SYSTEM [0002]

본 발명은 이산화탄소를 이용하여 미분탄을 가스화유닛으로 공급하는 석탄가스화 복합발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a coal gasification combined cycle power generation system for supplying pulverized coal to a gasification unit using carbon dioxide.

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 배기가스의 열을 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 heat of the exhaust gas emitted from the gas turbine is used to rotate the steam turbine to 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, 미분탄을 이용한 석탄가스화 복합발전 시스템은 가스화유닛, 가스터빈, 폐열회수 보일러 및 증기터빈을 포함한다.Generally, a coal gasification combined cycle power generation system using pulverized coal includes a gasification unit, a gas turbine, a waste heat recovery boiler, and a steam turbine.

상기 가스화유닛은 미분탄과 함께 산소와 증기를 공급받아 미분탄을 연소하며, 일산화탄소와 수소로 이루어진 가연성 가스인 원시(Raw) 합성가스를 생성한다. 상기 가스터빈은 정제된 순수 합성가스를 공급받아 합성가스의 연소시 발생되는 고온 및 고압의 연소배기가스에 의하여 구동하면서 발전기를 구동시킨다.The gasification unit supplies oxygen and steam together with the pulverized coal to burn the pulverized coal, and generates raw syngas, which is a combustible gas composed of carbon monoxide and hydrogen. The gas turbine receives the purified pure syngas and drives the generator by driving the high-temperature and high-pressure combustion exhaust gas generated when the synthesis gas is burned.

그리고, 상기 폐열회수 보일러는 상기 가스터빈에서 배출되는 배기가스를 열원으로 하여 증기를 발생하고, 상기 증기터빈은 상기 폐열회수 보일러에서 발생된 증기에 의하여 구동하면서 발전기를 구동시킨다.The waste heat recovery boiler generates steam by using the exhaust gas discharged from the gas turbine as a heat source, and drives the generator while driving the steam turbine by the steam generated in the waste heat recovery boiler.

미분탄은 건조된 상태로 저장용기(미도시)에 저장되고, 상기 저장용기에 저장된 미분탄은 단계적으로 가압되어 상기 가스화유닛으로 공급된다. 이때, 미분탄을 단계적으로 가압하여 상기 가스화유닛으로 공급하기 위한 기체로는 질소가 사용된다. 즉, 소정의 압력을 가지는 질소를 상기 저장용기로 공급하면, 질소와 함께 미분탄이 상기 가스화유닛으로 공급되는 것이다.The pulverized coal is stored in a storage container (not shown) in a dried state, and the pulverized coal stored in the storage container is stepwise pressurized and supplied to the gasification unit. At this time, nitrogen is used as a gas for pressurizing the pulverized coal stepwise and supplying it to the gasification unit. That is, when nitrogen having a predetermined pressure is supplied to the storage container, pulverized coal is supplied to the gasification unit together with nitrogen.

상기 가스화유닛에서 생성된 원시 합성가스는 정제유닛에서 황 성분, 산성 성분, 수소 및 이산화탄소가 제거된 후, 상기 가스터빈으로 공급된다. 그리고, 상기 정제유닛에서 분리된 이산화탄소는 이산화탄소 압축유닛에서 압축되어 별도의 저장탱크로 이송된다.The raw syngas produced in the gasification unit is supplied to the gas turbine after the sulfur component, the acid component, the hydrogen and the carbon dioxide are removed from the purification unit. The carbon dioxide separated from the purification unit is compressed in the carbon dioxide compression unit and transferred to a separate storage tank.

그런데, 상기와 같은 종래의 석탄가스화 복합발전 시스템은 미분탄 이송용 가스로 질소를 사용하므로, 미분탄과 함께 질소가 상기 가스화유닛으로 공급된다. 그러면, 상기 가스화유닛에서 생성된 원시 합성가스에는 질소 성분이 많이 함유되어 있다. 그러므로, 원시 합성가스를 순수 합성가스로 정제함에 있어서, 정제효율이 저하되고, 순수 이산화탄소의 수거효율이 저하되는 단점이 있다.However, since the conventional coal gasification combined cycle power generation system uses nitrogen as pulverized coal conveying gas, nitrogen is supplied to the gasification unit together with pulverized coal. Then, the raw syngas produced in the gasification unit contains a large amount of nitrogen component. Therefore, in refining the raw syngas with pure syngas, the purification efficiency is lowered and the collection efficiency of pure carbon dioxide is lowered.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 모든 문제점들을 해결할 수 있는 석탄가스화 복합발전 시스템을 제공하는 것일 수 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a coal gasification combined cycle power generation system capable of solving all the problems of the prior art.

본 발명의 다른 목적은 원시 합성가스를 순수 합성가스로 정제함에 있어서, 정제효율을 향상시킬 수 있고, 순수 이산화탄소의 수거효율을 향상시킬 수 있는 석탄가스화 복합발전 시스템을 제공하는 것일 수 있다.It is another object of the present invention to provide a coal gasification combined cycle power generation system capable of improving refining efficiency and improving the collection efficiency of pure carbon dioxide in purifying raw syngas by pure syngas.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템은, 미분탄을 저장하는 미분탄저장용기; 상기 미분탄저장용기로부터 미분탄을 공급받아 합성가스를 생성하는 가스화유닛; 상기 가스화유닛으로부터 합성가스를 공급받아 합성가스에 함유된 이산화탄소를 압축하는 이산화탄소 압축유닛을 포함하는 정제유닛; 상기 정제유닛에서 정제된 합성가스를 연료로 구동하면서 발전기를 구동시키는 가스터빈을 포함하며, 상기 이산화탄소 압축유닛에서 압축된 이산화탄소를 이용하여 상기 미분탄저장용기의 미분탄을 상기 가스화유닛으로 공급할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a coal gasification combined cycle power generation system including: a pulverized coal storage vessel for storing pulverized coal; A gasification unit that receives the pulverized coal from the pulverized coal storage vessel and generates synthesis gas; A purification unit including a carbon dioxide compression unit that receives synthesis gas from the gasification unit and compresses carbon dioxide contained in the synthesis gas; And a gas turbine for driving the generator while driving the syngas purified by the purification unit with the fuel. The carbon dioxide compressed in the carbon dioxide compression unit may be used to supply the pulverized coal of the pulverized coal storage vessel to the gasification unit.

상기 이산화탄소 압축유닛에서 압축된 이산화탄소를 상기 미분탄저장용기로 공급하기 위한 이산화탄소 공급유로가 마련되고, 상기 이산화탄소 공급유로는 상기 이산화탄소 압축유닛에서 이산화탄소를 외부로 이송하기 위한 이산화탄소 이송유로에서 분기될 수 있다.A carbon dioxide supply passage for supplying carbon dioxide compressed by the carbon dioxide compression unit to the pulverized coal storage container is provided and the carbon dioxide supply passage may be branched from the carbon dioxide transfer passage for transferring carbon dioxide from the carbon dioxide compression unit to the outside.

상기 이산화탄소 압축유닛에서 압축된 이산화탄소를 상기 미분탄저장용기로 공급하기 위한 이산화탄소 공급유로가 마련되고, 상기 이산화탄소 공급유로는 상기 이산화탄소 압축유닛과 연통될 수 있다.A carbon dioxide supply passage for supplying carbon dioxide compressed by the carbon dioxide compression unit to the pulverized coal storage container is provided, and the carbon dioxide supply passage can communicate with the carbon dioxide compression unit.

상기 미분탄저장용기는 석탄을 분쇄하는 분쇄기와 상기 가스화유닛 사이에 복수개가 직렬로 배치되어 연통 설치되고, 각각의 상기 미분탄저장용기의 미분탄을 필터링하기 위한 필터가 선택적으로 설치되며, 각각의 상기 미분탄저장용기와 상기 필터로 이산화탄소가 각각 공급될 수 있다.The pulverized coal storage container is provided with a plurality of pulverizers for pulverizing coal and a plurality of pulverizers disposed in series between the pulverizer and the gasification unit, and a filter for filtering the pulverized coal of each of the pulverized coal storage vessels is selectively installed, Carbon dioxide can be supplied to the vessel and the filter, respectively.

상기 이산화탄소 공급유로는 메인공급유로와 상기 메인공급유로에서 분기된 분기공급유로를 포함하고, 상기 메인공급유로와 상기 분기공급유로에는 압축기 및 밸브가 각각 설치될 수 있다.The carbon dioxide supply passage includes a main supply passage and a branch supply passage branched from the main supply passage, and a compressor and a valve may be installed in the main supply passage and the branch supply passage, respectively.

본 발명의 실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템은, 미분탄을 이송하여 가스화유닛으로 공급하기 위한 가스로 이산화탄소 압축유닛에서 압축된 이산화탄소를 사용한다. 그러면, 가스화유닛에서 발생되는 원시(Raw) 합성가스에는 이산화탄소가 많이 함유되게 되므로, 가스화유닛 내부의 반응 환경을 환원 분위기로 유지하는데 유리하다. 이로 인해, 합성가스의 주 성분인 일산화탄소와 수소 생성 비율이 증가하게 될 뿐만 아니라, 원시 합성가스에 함유된 이산화탄소는 정제장치에서 완전하게 정제된다. 그러므로, 원시 합성가스를 순수 합성가스로 정제하는 정제효율이 향상됨과 동시에 순수 이산화탄소의 수거효율이 향상될 수 있다.The coal gasification combined cycle power generation system according to the embodiment of the present invention uses carbon dioxide compressed in a carbon dioxide compression unit as a gas for transferring pulverized coal and supplying it to the gasification unit. Then, raw syngas generated in the gasification unit contains a large amount of carbon dioxide, so that it is advantageous to maintain the reaction environment inside the gasification unit in a reducing atmosphere. This not only increases the carbon monoxide and hydrogen production rate, which are the main components of the syngas, but also the carbon dioxide contained in the raw syngas is completely purified in the purification apparatus. Therefore, the refining efficiency for purifying the raw syngas with the pure syngas can be improved and the collection efficiency of the pure carbon dioxide can be improved.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템의 구성을 보인 도.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템의 구성을 보인 도.1 is a view showing a configuration of a coal gasification combined cycle power generation system according to a first embodiment of the present invention;
2 is a view showing a configuration of a coal gasification combined cycle power generation system according to a second embodiment of the present invention;

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 실시예들에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a coal gasification combined cycle power generation system according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템의 구성을 보인 도이다.1 is a view showing a configuration of a coal gasification combined cycle power generation system according to a first embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템(100)은 석탄저장용기(111)를 포함할 수 있다. 석탄저장용기(111)에 저장된 석탄은 분쇄기(113)에서 미분탄으로 분쇄되어 건조되며, 건조된 미분탄은 제1필터(121)에서 필터링된 후, 미분탄저장용기(130)로 공급될 수 있다.As shown, the coal gasification combined cycle power generation system 100 according to the first embodiment of the present invention may include a coal storage vessel 111. The coal stored in the coal storage vessel 111 is pulverized and dried in the pulverizer 113 by the pulverized coal and dried pulverized coal may be filtered by the first filter 121 and then supplied to the pulverized coal storage vessel 130.

미분탄저장용기(130)는 복수개가 직렬형태로 배치되어 연통 설치될 수 있으며, 후술할 가스화유닛(140)으로 미분탄을 공급할 수 있다. 예를 들면, 미분탄저장용기(130)는 분쇄기(113)측과 일측이 연통된 제1미분탄저장용기(131), 제1미분탄저장용기(131)의 타측과 일측이 연통된 제2미분탄저장용기(133) 및 제2미분탄저장용기(131)의 타측과 일측이 연통되고, 타측은 가스화유닛(140)과 연통된 제3미분탄저장용기(135)를 포함할 수 있다. 그리하여, 미분탄은 분쇄기(113)측인 제1미분탄저장용기(131)에서 가스화유닛(140)측인 제3미분탄저장용기(135)로 가면서 단계적으로 가압되면서, 가스화유닛(140)으로 공급될 수 있다.A plurality of the pulverized coal storage vessels 130 may be arranged in series and communicated with each other, and the pulverized coal may be supplied to the gasification unit 140 to be described later. For example, the pulverized coal storage vessel 130 includes a first pulverized coal storage vessel 131 in communication with the pulverizer 113 side, a second pulverized coal storage vessel 131 in which the other side of the first pulverized coal storage vessel 131 is in communication with the second pulverized coal storage vessel 131, And a third pulverized coal storage vessel 135 communicating with the other side of the second pulverized coal storage vessel 133 and one side and the other side connected to the gasification unit 140. Thus, the pulverized coal may be supplied to the gasification unit 140 while being gradually pressurized to the third pulverized coal storage vessel 135, which is the side of the gasification unit 140, from the first pulverized coal storage vessel 131, which is the pulverizer 113 side.

제1필터(121)에서 제1미분탄저장용기(131)로 공급된 미분탄은 제2필터(123)와 제1미분탄저장용기(131)를 순환하면서 필터링될 수 있고, 제1미분탄저장용기(131)에서 제2미분탄저장용기(133)로 공급된 미분탄은 제3필터(125)와 제2미분탄저장용기(133)를 순환하면서 필터링될 수 있다. 그리고, 제2미분탄저장용기(133)에서 제3미분탄저장용기(135)로 공급된 미분탄은 가스화유닛(140)으로 유입될 수 있다. 이때, 필요에 따라, 제2미분탄저장용기(133)의 미분탄은 제2필터(123)로 유입될 수 있고, 제3미분탄저장용기(135)의 미분탄은 제2필터(123) 또는 제3필터(125)로 유입될 수 있다.The pulverized coal supplied from the first filter 121 to the first pulverized coal storage vessel 131 can be filtered while being circulated through the second filter 123 and the first pulverized coal storage vessel 131, The pulverized coal supplied to the second pulverized coal storage vessel 133 may be filtered while being circulated through the third filter 125 and the second pulverized coal storage vessel 133. The pulverized coal supplied from the second pulverized coal storage vessel 133 to the third pulverized coal storage vessel 135 may be introduced into the gasification unit 140. At this time, the pulverized coal of the second pulverized coal storage vessel 133 may be introduced into the second filter 123, and the pulverized coal of the third pulverized coal storage vessel 135 may be introduced into the second filter 123 or the third filter 123, (Not shown).

미분탄이 제1미분탄저장용기(131)에서 제3미분탄저장용기(135)로 가면서 단계적으로 가압될 수 있고, 미분탄이 제1미분탄저장용기(131)와 제2필터(123)를 순환할 수 있고, 미분탄이 제2미분탄저장용기(133)와 제3필터(125)를 순환할 수 있고, 제3미분탄저장용기(135)의 미분탄이 제2필터(123) 또는 제3필터(125)로 유입될 수 있기 위해서는 소정의 압력이 필요한데, 이는 후술한다.The pulverized coal can be stepwise pressurized while moving from the first pulverized coal storage vessel 131 to the third pulverized coal storage vessel 135 and pulverized coal can be circulated through the first pulverized coal storage vessel 131 and the second filter 123 , The pulverized coal may circulate through the second pulverized coal storage vessel 133 and the third filter 125 and the pulverized coal of the third pulverized coal storage vessel 135 may flow into the second filter 123 or the third filter 125 A predetermined pressure is required, which will be described later.

가스화유닛(140)은 미분탄과 함께 증기와 산화제인 산소를 공급받아, 미분탄을 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.The gasification unit 140 can supply steam and oxidant, oxygen together with the pulverized coal, and burn the pulverized coal to generate a 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(140)에서 미분탄을 연소할 때 발생하는 슬래그와 물은 가스화유닛(140)과 연통 설치된 호퍼(미도시)를 통하여 외부로 배출될 수 있고, 가스화유닛(140)에서 생성된 원시 합성가스는 복수의 정제장치(150)를 흐르면서 정제될 수 있다.The slag and water generated when the pulverized coal is burned in the gasification unit 140 can be discharged to the outside through a hopper (not shown) communicated with the gasification unit 140, and the raw syngas Can be purified while flowing through a plurality of purifier devices 150.

정제장치(150)는 분진제거유닛(151), 수성가스변환유닛(153), 산성가스제거유닛(155) 및 이산화탄소 압축유닛(157) 등을 포함할 수 있다.The purification apparatus 150 may include a dust removal unit 151, a water gas conversion unit 153, an acidic gas removal unit 155, a carbon dioxide compression unit 157, and the like.

분진제거유닛(151)은 합성가스를 냉각시켜 미립자 물질을 제거할 수 있으며, 일부의 황화카르보닐(COS)을 가수분해하여 황화수소 및 이산화탄소로 변환할 수 있다. 수성가스변환유닛(153)에서는 합성가스의 일산화탄소와 수분이 반응하여 수소와 이산화탄소로 전환될 수 있으며, 산성가스제거유닛(155)에서는 황화수소가 제거될 수 있다. 그리고 이산화탄소 압축유닛(157)에서는 이산화탄소를 포집 및 압축할 수 있고, 압축된 이산화탄소는 별도의 저장탱크(미도시) 측으로 이송될 수 있다.The dust removing unit 151 can cool the syngas to remove particulate matter, and hydrolyze some of the carbonyl sulfide (COS) to convert it to hydrogen sulfide and carbon dioxide. In the water gas conversion unit 153, the carbon monoxide and the moisture of the syngas react with each other to be converted into hydrogen and carbon dioxide. In the acidic gas removal unit 155, hydrogen sulfide can be removed. The carbon dioxide compression unit 157 can collect and compress carbon dioxide, and the compressed carbon dioxide can be transferred to a separate storage tank (not shown).

이산화탄소를 포함한 산 성분이 제거된 순수 합성가스는 연소기(161)로 유입될 수 있고, 연소기(161)는 순수 합성가스를 연소할 수 있다. 그리고, 순수 합성가스의 연소시 발생되는 고온 및 고압의 연소배기가스에 의하여 가스터빈(163)이 구동하면서, 발전기(미도시)를 구동한다.The pure syngas from which the acid component including carbon dioxide has been removed can be introduced into the combustor 161 and the combustor 161 can combust pure syngas. Then, the gas turbine 163 is driven by the high-temperature and high-pressure combustion exhaust gas generated during the combustion of the pure syngas to drive the generator (not shown).

연소기(161)에서 발생된 연소배기가스는 가스터빈(163)을 구동시킨 후, 가스터빈(163)에서 고온의 배기가스로 배출될 수 있고, 가스터빈(163)에서 배출된 연소배기가스의 배기가스는 폐열회수 보일러(미도시)로 유입되어 증기를 발생시키는 열원으로 작용할 수 있다.The combustion exhaust gas generated in the combustor 161 can be exhausted to the hot exhaust gas in the gas turbine 163 after driving the gas turbine 163 and the exhaust gas of the exhaust gas exhausted from the gas turbine 163 And may act as a heat source that flows into the waste heat recovery boiler (not shown) and generates steam.

그리고, 상기 폐열회수 보일러에서 생성된 증기는 상기 증기터빈을 구동시킬 수 있고, 상기 증기터빈의 구동에 의하여 발전기가 발전을 하는 것이다. 상기 폐열회수 보일러에서 증기 생성에 사용된 연소배기가스의 배기가스는 상기 폐열회수 보일러의 내부에 설치된 탈질(脫窒)모듈(미도시) 등에 의해 정제된 후, 대기로 배출될 수 있다.The steam generated in the waste heat recovery boiler can drive the steam turbine, and the generator generates electricity by driving the steam turbine. The exhaust gas of the combustion exhaust gas used for generating steam in the waste heat recovery boiler may be refined by a denitration module (not shown) installed inside the waste heat recovery boiler, and then discharged to the atmosphere.

전술한 바와 같이, 미분탄이 제1미분탄저장용기(131)에서 제3미분탄저장용기(135)로 가면서 단계적으로 가압될 수 있고, 미분탄이 제1미분탄저장용기(131)와 제2필터(123)를 순환할 수 있고, 미분탄이 제2미분탄저장용기(133)와 제3필터(125)를 순환할 수 있고, 제2미분탄저장용기(133)의 미분탄이 제2필터(123)로 유입될 수 있고, 제3미분탄저장용기(135)의 미분탄이 제2필터(123) 또는 제3필터(125)로 유입될 수 있기 위해서는 소정의 압력이 필요하다.As described above, the pulverized coal can be stepwise pressurized from the first pulverized coal storage vessel 131 to the third pulverized coal storage vessel 135, and the pulverized coal is introduced into the first pulverized coal storage vessel 131 and the second filter 123, The pulverized coal of the second pulverized coal storage vessel 133 can be circulated through the second pulverized coal storage vessel 133 and the third filter 125 and the pulverized coal of the second pulverized coal storage vessel 133 can be introduced into the second filter 123 And a predetermined pressure is required for the pulverized coal of the third pulverized coal storage vessel 135 to be introduced into the second filter 123 or the third filter 125.

본 발명의 제1실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템(100)은 미분탄을 가압시키거나, 순환시키기 위하여 이산화탄소 압축유닛(157)에서 압축된 이산화탄소를 이용할 수 있다.The coal gasification combined cycle power generation system 100 according to the first embodiment of the present invention can use carbon dioxide compressed in the carbon dioxide compression unit 157 to pressurize or circulate the pulverized coal.

이를 위하여, 이산화탄소 압축유닛(157)에서 압축된 이산화탄소를 미분탄저장용기(130)로 공급하기 위한 이산화탄소 공급유로(CSL)가 설치될 수 있고, 이산화탄소 공급유로(CSL)는 이산화탄소 압축유닛(157)에서 압축된 이산화탄소를 외부로 이송하기 위한 이산화탄소 이송유로(CTL)에서 분기될 수 있다.For this purpose, a carbon dioxide supply passage (CSL) for supplying the carbon dioxide compressed in the carbon dioxide compression unit 157 to the pulverized coal storage vessel 130 may be provided, and the carbon dioxide supply passage CSL may be provided in the carbon dioxide compression unit 157 And may be branched in the carbon dioxide transfer passage (CTL) for transferring the compressed carbon dioxide to the outside.

이산화탄소 압축유닛(157)의 이산화탄소는 제1 내지 제3미분탄저장용기(131, 133, 135)로 각각 공급될 수 있다. 이를 위하여, 이산화탄소 공급유로(CSL)는 메인공급유로(MSL)와 분기공급유로(BSL)를 포함할 수 있다. 메인공급유로(MSL)는 가스화유닛(140)과 연통된 제3미분탄저장용기(135) 및 제2미분탄저장용기(133)로 이산화탄소를 공급할 수 있고, 분기공급유로(BSL)는 메인공급유로(BSL)에서 분기되어 제1미분탄저장용기(131)로 각각 이산화탄소를 공급할 수 있다.Carbon dioxide of the carbon dioxide compression unit 157 may be supplied to the first to third pulverized coal storage vessels 131, 133, and 135, respectively. For this purpose, the carbon dioxide supply passage CSL may include a main supply passage MSL and a branch supply passage BSL. The main supply line MSL can supply carbon dioxide to the third pulverized coal storage vessel 135 and the second pulverized coal storage vessel 133 communicated with the gasification unit 140. The branch supply flow path BSL is connected to the main supply flow path BSL to supply carbon dioxide to the first pulverized coal storage vessel 131, respectively.

그리고, 미분탄이 제1미분탄저장용기(131)와 제2필터(123)를 순환할 수 있고, 미분탄이 제2미분탄저장용기(133)와 제3필터(125)를 순환할 수 있으며, 제2미분탄저장용기(133)의 미분탄이 제2필터(123)로 유입될 수 있고, 제3미분탄저장용기(135)의 미분탄이 제2필터(123) 또는 제3필터(125)로 유입될 수 있도록 적절한 압력의 이산화탄소가 공급될 수 있다.The pulverized coal can circulate through the first pulverized coal storage vessel 131 and the second filter 123 and the pulverized coal can circulate through the second pulverized coal storage vessel 133 and the third filter 125, The pulverized coal of the pulverized coal storage vessel 133 may be introduced into the second filter 123 and the pulverized coal of the third pulverized coal storage vessel 135 may be introduced into the second filter 123 or the third filter 125 Appropriate pressure of carbon dioxide can be supplied.

미분탄저장용기(130) 및 제2필터(123)와 제3필터(125)로 공급되는 이산화탄소의 압력을 조절하기 위하여, 메인공급유로(BSL) 및 분기공급유로(BSL)에는 압축기(171) 및 밸브(173)가 각각 설치될 수 있다.The main supply passage BSL and the branch supply passage BSL are provided with compressors 171 and 176 for controlling the pressure of carbon dioxide supplied to the pulverized coal storage vessel 130 and the second filter 123 and the third filter 125, A valve 173 may be provided.

본 발명의 제1실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템(100)은 미분탄을 이송하여 가스화유닛(140)으로 공급하기 위한 가스로 이산화탄소 압축유닛(157)에서 압축된 이산화탄소를 사용한다. 그러면, 가스화유닛(140)에서 발생되는 원시 합성가스에는 이산화탄소가 많이 함유되게 되므로, 가스화유닛(140) 내부의 반응 환경을 환원 분위기로 유지하는데 유리하다. 이로 인해, 합성가스의 주 성분인 일산화탄소와 수소 생성 비율이 증가하게 될 뿐만 아니라, 원시 합성가스에 함유된 이산화탄소는 정제장치에서 완전하게 정제된다. 그러므로, 원시 합성가스의 정제효율이 향상됨과 동시에 순수 이산화탄소의 수거효율이 향상된다.The coal gasification combined cycle power generation system 100 according to the first embodiment of the present invention uses carbon dioxide compressed in the carbon dioxide compression unit 157 as a gas for transferring pulverized coal and supplying it to the gasification unit 140. Then, since the raw syngas generated in the gasification unit 140 contains a large amount of carbon dioxide, it is advantageous to maintain the reaction environment inside the gasification unit 140 in a reducing atmosphere. This not only increases the carbon monoxide and hydrogen production rate, which are the main components of the syngas, but also the carbon dioxide contained in the raw syngas is completely purified in the purification apparatus. Therefore, the refining efficiency of the raw syngas is improved and the collection efficiency of the pure carbon dioxide is improved.

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템의 구성을 보인 도로서, 제1실시예와의 차이점만을 설명한다.FIG. 2 is a view showing a configuration of a coal gasification combined cycle power generation system according to a second embodiment of the present invention, and only differences from the first embodiment will be described.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템(200)은 이산화탄소 공급유로(CSL)가 이산화탄소 압축유닛(257)에서 분기될 수 있다. 그 이외의 구성은 제1실시예와 동일하다.As shown in the figure, in the coal gasification combined cycle power generation system 200 according to the second embodiment of the present invention, the carbon dioxide supply passage (CSL) may be branched in the carbon dioxide compression unit 257. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

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.

140: 가스화유닛
130: 미분탄저장용기
150: 정제유닛
161: 연소기
163: 가스터빈140: Gasification unit
130: Pulverized coal storage container
150: Purification unit
161: Combustor
163: Gas turbine

Claims (5)

미분탄을 저장하는 미분탄저장용기;
상기 미분탄저장용기로부터 미분탄을 공급받아 합성가스를 생성하는 가스화유닛;
상기 가스화유닛으로부터 합성가스를 공급받아 합성가스에 함유된 이산화탄소를 압축하는 이산화탄소 압축유닛을 포함하는 정제유닛;
상기 정제유닛에서 정제된 합성가스를 연료로 구동하면서 발전기를 구동시키는 가스터빈을 포함하며,
상기 이산화탄소 압축유닛에서 압축된 이산화탄소를 이용하여 상기 미분탄저장용기의 미분탄을 상기 가스화유닛으로 공급하는 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합발전 시스템.A pulverized coal storage vessel for storing pulverized coal;
A gasification unit that receives the pulverized coal from the pulverized coal storage vessel and generates synthesis gas;
A purification unit including a carbon dioxide compression unit that receives synthesis gas from the gasification unit and compresses carbon dioxide contained in the synthesis gas;
And a gas turbine for driving the generator while driving the syngas purified in the purification unit with fuel,
And the carbon monoxide in the pulverized coal storage vessel is supplied to the gasification unit by using the carbon dioxide compressed in the carbon dioxide compression unit. 제1항에 있어서,
상기 이산화탄소 압축유닛에서 압축된 이산화탄소를 상기 미분탄저장용기로 공급하기 위한 이산화탄소 공급유로가 마련되고,
상기 이산화탄소 공급유로는 상기 이산화탄소 압축유닛에서 이산화탄소를 외부로 이송하기 위한 이산화탄소 이송유로에서 분기된 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합발전 시스템.The method according to claim 1,
A carbon dioxide supply passage for supplying carbon dioxide compressed by the carbon dioxide compression unit to the pulverized coal storage vessel is provided,
Wherein the carbon dioxide supply passage is branched from the carbon dioxide transfer passage for transferring carbon dioxide to the outside from the carbon dioxide compression unit. 제1항에 있어서,
상기 이산화탄소 압축유닛에서 압축된 이산화탄소를 상기 미분탄저장용기로 공급하기 위한 이산화탄소 공급유로가 마련되고,
상기 이산화탄소 공급유로는 상기 이산화탄소 압축유닛과 연통된 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합발전 시스템.The method according to claim 1,
A carbon dioxide supply passage for supplying carbon dioxide compressed by the carbon dioxide compression unit to the pulverized coal storage vessel is provided,
And the carbon dioxide supply passage is in communication with the carbon dioxide compression unit. 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 미분탄저장용기는 석탄을 분쇄하는 분쇄기와 상기 가스화유닛 사이에 복수개가 직렬로 배치되어 연통 설치되고,
각각의 상기 미분탄저장용기의 미분탄을 필터링하기 위한 필터가 선택적으로 설치되며,
각각의 상기 미분탄저장용기와 상기 필터로 이산화탄소가 각각 공급되는 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합발전 시스템.The method according to claim 2 or 3,
Wherein said pulverized coal storage container comprises a plurality of pulverizers for pulverizing coal and a plurality of said pulverizers disposed in series between said pulverizer and said gasification unit,
A filter for filtering the pulverized coal of each of the pulverized coal storage vessels is selectively installed,
And the carbon dioxide is supplied to each of the pulverized coal storage vessel and the filter, respectively. 제4항에 있어서,
상기 이산화탄소 공급유로는 메인공급유로와 상기 메인공급유로에서 분기된 분기공급유로를 포함하고,
상기 메인공급유로와 상기 분기공급유로에는 압축기 및 밸브가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합발전 시스템.5. The method of claim 4,
Wherein the carbon dioxide supply passage includes a main supply passage and a branch supply passage branched from the main supply passage,
And a compressor and a valve are installed in the main supply passage and the branch supply passage, respectively.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107954218A (en) * 2017-12-13 2018-04-24 航天长征化学工程股份有限公司 Coal grinding and pulverized coal conveying system

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