KR20170136141A - Combined cycle power generation system - Google Patents

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KR20170136141A
KR20170136141A KR1020160067696A KR20160067696A KR20170136141A KR 20170136141 A KR20170136141 A KR 20170136141A KR 1020160067696 A KR1020160067696 A KR 1020160067696A KR 20160067696 A KR20160067696 A KR 20160067696A KR 20170136141 A KR20170136141 A KR 20170136141A
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gasifier
cathode
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KR1020160067696A
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김규종
김대희
김정래
김현정
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현대중공업 주식회사
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Abstract

A combined power generation system is disclosed. The combined power generation system according to the present invention is configured to supply syngas separated from an acid gas eliminator of a gasification portion to an anode of a fuel cell through a reformer and to supply oxygen generated from a gas separator of the gasification portion to a cathode of the fuel cell. In addition, since syngas of an unreacted anode and oxygen of the cathode are supplied to a gasifier of the gasification portion and then used, the present invention may reduce production cost.

Description

복합발전 시스템 {COMBINED CYCLE POWER GENERATION SYSTEM}{COMBINED CYCLE POWER GENERATION SYSTEM}

본 발명은 가스화부에서 생성된 합성가스(Syngas)를 연료전지부의 연료로 공급하고, 연료전지부에서 배출되는 미연소 합성가스 및 산소를 가스화부의 가스화기의 연료로 사용하는 복합발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a combined power generation system for supplying synthesis gas (Syngas) generated by a gasification unit to fuel of a fuel cell unit and using uncombusted synthesis gas and oxygen discharged from the fuel cell unit as fuel for a gasifier of the gasification unit will be.

복합발전(Combined Cycle Power Generation)은 기체원료, 액체원료, 화석원료 또는 유기성원료를 가스화하여 정제한 다음 합성가스(Syngas)를 생성하고, 합성가스의 연소시 발생하는 연소가스로 가스터빈을 회전시켜 1차로 발전하며, 가스터빈에서 배출되는 배기가스를 이용하여 증기를 생성한 다음, 생성된 증기로 증기터빈을 회전시켜 2차로 발전하는 기술이다. 복합발전은 두 차례에 걸쳐 발전하기 때문에 열효율이 우수하고, 환경오염이 적은 장점이 있다.Combined Cycle Power Generation is the process of gasification of gas, liquid, fossil, or organic raw materials to produce Syngas, and the gas turbine is rotated by the combustion gas generated during the combustion of syngas It is a technology that generates steam by using exhaust gas discharged from a gas turbine, and then generates steam by rotating the steam turbine by the generated steam. Combined power generation has two advantages: it has excellent thermal efficiency and low environmental pollution.

그리고, 연료전지(Fuel Cell)는 수소를 포함하고 있는 연료 및 산소를 지속적으로 공급하고, 공급된 수소와 공급된 산소의 전기화학적 반응으로 전기에너지를 생성하는 기술이다.A fuel cell is a technology for continuously supplying fuel and oxygen containing hydrogen, and generating electrical energy by electrochemical reaction between supplied hydrogen and supplied oxygen.

그러므로, 가스화부와 연료전지를 적절하게 조합하면 효율적인 복합발전 시스템을 구현할 수 있으므로, 이에 따른 연구개발이 한창 진행중이다.Therefore, an efficient combined-cycle power generation system can be realized by appropriately combining the gasification unit and the fuel cell, and research and development thereof is in full swing.

복합발전 시스템과 관련한 선행기술은 한국등록특허공보 제10-1543168호(2015년 08월 07일) 등에 개시되어 있다.Prior art relating to the combined power generation system is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1543168 (August 07, 2015).

본 발명의 목적은 가스화부에서 생성된 합성가스(Syngas)를 연료전지부로 공급하여 발전하고, 연료전지부에서 배출되는 미연소 합성가스를 가스화부의 가스화기의 연료로 사용함으로써, 원가를 절감할 수 있는 복합발전 시스템을 제공하는 것일 수 있다.An object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of reducing costs by supplying synthesis gas (Syngas) generated by a gasification unit to a fuel cell unit and generating electricity, and using uncombusted synthesis gas discharged from a fuel cell unit as fuel for a gasifier To provide a combined power generation system.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 복합발전 시스템은, 공기를 산소와 질소로 분리하는 공기분리기와 원료 및 상기 공기분리기에서 생성된 산소를 공급받아 합성가스(Syngas)를 생성하는 가스화기를 가지는 가스화부; 상기 가스화부에서 생성된 합성가스를 연소시켜 발전하는 발전부; 상기 가스화부에서 생성된 합성가스를 수소와 이산화탄소로 개질하는 개질기, 상기 개질기로부터 수소와 이산화탄소를 공급받는 애노드(Anode)와 상기 공기분리기로부터 산소를 공급받는 캐소드(Cathode)를 가지면서 전기화학 반응으로 발전하는 연료전지를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a combined-cycle power generation system including an air separator for separating air into oxygen and nitrogen, a gasification unit for generating syngas by supplying the raw material and oxygen generated from the air separator, A gasifier having a group; A power generator for generating electricity by burning a syngas generated in the gasification unit; A reformer for reforming the synthesis gas produced by the gasification unit into hydrogen and carbon dioxide, an anode for receiving hydrogen and carbon dioxide from the reformer, and a cathode for receiving oxygen from the air separator, And a fuel cell that generates electricity.

본 실시예에 따른 복합발전 시스템은, 가스화부의 산성가스제거기에서 분리 생성된 합성가스를 개질기를 통하여 연료전지의 애노드로 공급하고, 가스화부의 공기분리기에서 생성된 산소를 연료전지의 캐소드로 공급한다. 그리고, 미반응한 애노드의 합성가스 및 캐소드의 산소가 가스화부의 가스화기로 공급되어 사용되므로, 원가가 절감되는 효과가 있을 수 있다.The combined-cycle power generation system according to the present embodiment supplies syngas separated from the acid gas eliminator of the gasification unit to the anode of the fuel cell through the reformer, and supplies the generated oxygen from the gas separator to the cathode of the fuel cell. In addition, since the unreacted anode synthesis gas and oxygen in the cathode are supplied to the gasifier of the gasification unit and used, the cost may be reduced.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 복합발전 시스템의 구성을 보인 도.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 복합발전 시스템의 구성을 보인 도.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a configuration of a combined power generation system according to a first embodiment of the present invention; FIG.
2 is a view showing a configuration of a combined 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.

"및/또는"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및/또는 제3항목"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 또는 제3항목들 중 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.It should be understood that the term "and / or" includes all possible combinations from one or more related items. For example, the meaning of "first item, second item and / or third item" may include not only the first item, the second item or the third item but also two of the first item, Means a combination of all items that can be presented from the above.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결된다 또는 설치된다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 설치될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결된다 또는 설치된다"라고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "∼사이에"와 "바로 ∼사이에" 또는 "∼에 이웃하는"과 "∼에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected or installed" to another element, it may be directly connected or installed with the other element, although other elements may be present in between. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected or installed" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. On the other hand, other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.

이하에서는, 본 발명의 실시예들에 따른 복합발전 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a combined 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 복합발전 시스템의 구성을 보인 도이고, 도 2는 도 1에 도시된 폐열회수보일러 및 연료전지의 확대도이다.FIG. 1 is a view showing the construction of a combined power generation system according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of a waste heat recovery boiler and a fuel cell shown in FIG.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 복합발전 시스템은 가스화부(100), 발전부(200) 및 연료전지부(300)를 포함할 수 있다.As shown in the figure, the combined power generation system according to the first embodiment of the present invention may include a gasification unit 100, a power generation unit 200, and a fuel cell unit 300.

먼저, 가스화부(100)에 대하여 설명한다.First, the gasification unit 100 will be described.

가스화부(100)는 기체원료, 액체원료, 화석원료(化石燃料) 또는 유기성원료를 연소하여 가연성 가스인 합성가스(Syngas)를 생성할 수 있으며, 가스화기(110), 공기분리기(130), 폐수처리기(140) 및 정제장치(150)를 포함할 수 있다.The gasification unit 100 may generate a syngas, which is a combustible gas, by burning a gas raw material, a liquid raw material, a fossil raw material (fossil fuel), or an organic raw material and includes a gasifier 110, an air separator 130, A wastewater treatment device 140 and a purification device 150.

특히, 석탄을 원료로 하여 합성가스를 생성한 후 발전하는 시스템을 석탄가스화 복합발전 시스템이라 한다. 석탄은 슬러리(Slurry) 형태로 투입되거나, 미분탄 형태로 투입될 수 있다. 슬러리 형태의 석탄은 산화제인 공기 또는 산소와 함께 물이 투입되고, 미분탄 형태의 석탄은 산화제인 공기 또는 산소와 함께 증기가 투입된다.In particular, a system that generates electricity after producing syngas from coal as a raw material is called a coal gasification combined cycle power generation system. Coal may be put into slurry form or into pulverized coal form. 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.

이하에서는, 화석원료인 미분탄을 원료로 사용하는 것을 예로 들어 설명한다.Hereinafter, the use of pulverized coal, which is a fossil raw material, as a raw material will be described as an example.

가스화기(110)는 미분탄을 연소하여 원시(Raw) 합성가스를 생성할 수 있다. 미분탄을 가스화기(110)로 공급하기 위하여, 석탄저장용기(121)와 석탄저장용기(121)에 저장된 석탄을 분쇄하는 분쇄기(125)가 마련될 수 있다.The gasifier 110 may combust the pulverized coal to produce a raw syngas. A pulverizer 125 for pulverizing coal stored in the coal storage vessel 121 and the coal storage vessel 121 may be provided to supply the pulverized coal to the gasifier 110. [

가스화기(110)에서 미분탄을 연소하기 위해서는 산화제인 산소가 필요하며, 공기분리기(130)는 공기를 산소와 질소로 분리하여 산소를 생성할 수 있다. 즉, 불순물이 제거된 압축공기를 냉각시키면 산소와 질소의 끓는점의 차이로 인하여 공기는 저온의 액체산소와 저온의 액체질소로 분리되며, 공기분리기(130)에서 분리 생성된 액체산소는 열교환을 거친 후 메인산소관로(132)를 통하여 가스화기(110)로 공급될 수 있다.In order to burn the pulverized coal in the gasifier 110, oxygen, which is an oxidizing agent, is required, and the air separator 130 can generate oxygen by separating air into oxygen and nitrogen. That is, when the compressed air from which the impurities are removed is cooled, the air is separated into low-temperature liquid oxygen and low-temperature liquid nitrogen due to the difference in boiling point of oxygen and nitrogen, and the liquid oxygen separated and generated in the air separator 130 is heat- And may be supplied to the gasifier 110 through the main oxygen conduit 132.

가스화기(110)에서 미분탄이 연소됨으로 인하여 생성된 원시 합성가스에는 이산화탄소, 황화카르보닐(COS) 및 황화수소가 포함될 수 있으며, 이산화탄소, 황화카르보닐(COS) 및 황화수소가 산성 가스이다.The raw syngas produced by the combustion of the pulverized coal in the gasifier 110 may include carbon dioxide, carbonyl sulfide (COS), and hydrogen sulfide, and carbon dioxide, carbonyl sulfide (COS), and hydrogen sulfide are acid gases.

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

석탄회분의 대략 20%는 가스화기(110)의 고온의 연소열에 의해 용융되어 여러 입자가 응결된 슬래그(Slag)가 되어 물과 함께 가스화기(110)의 하부와 연통 설치된 호퍼(미도시)를 통하여 외부로 배출될 수 있다.Approximately 20% of the coal ash is melted by the high-temperature heat of combustion of the gasifier 110 to become a slag in which various particles are condensed, and a hopper (not shown) communicated with the lower part of the gasifier 110 together with water So that it can be discharged to the outside.

폐수처리기(140)는 가스화기(110)에서 배출된 물을 처리할 수 있으며, 폐수처리기(140)에서 처리된 물은 가스화기(110)으로 재유입될 수 있다.The wastewater processor 140 can process the water discharged from the gasifier 110 and the treated water in the wastewater processor 140 can be reintroduced into the gasifier 110.

그리고, 석탄회분의 나머지 대략 80%는 각 입자별로 연소되어 원시 합성가스의 흐름에 따라 비산하며, 정제장치(150)는 가스화기(110)에서 생성된 석탄회분이 함유된 원시 합성가스를 정제할 수 있다.The remaining approximately 80% of the coal ash is burned by each particle and scattered according to the flow of the raw syngas, and the purification apparatus 150 can purify the raw syngas containing the coal fly ash produced in the gasifier 110 have.

정제장치(150)는 원시 합성가스에 함유된 플라이애쉬를 포함한 분진을 분리한 후 집진하여 제거하는 분진제거기(151), 분진이 제거된 합성가스를 가수분해하여 황 성분을 제거하는 가수분해기(153), 황 성분이 제거된 합성가스를 산성가스와 순수 합성가스로 분리하는 산성가스제거기(155) 및 산성가스를 황과 황산으로 분리하여 배출하는 황제거기(157)를 포함할 수 있다.The purification apparatus 150 includes a dust eliminator 151 for separating and removing dust including fly ash contained in the raw syngas, and a hydrolysis unit 153 for removing sulfur components by hydrolyzing the dust- An acid gas remover 155 for separating the synthesis gas from which the sulfur component has been removed into an acid gas and a pure syngas, and an emitter 157 for separating and discharging the acid gas into sulfur and sulfuric acid.

이때, 가수분해기(153)에서 황 성분이 제거된 가스는 폐수처리기(140)로 유입되어 처리될 수 있고, 폐수처리기(140)는 사워가스(Sour Gas)를 황제거기(157)로 이송할 수 있다. 그리고, 황제거기(157)는 테일가스(Tail Gsa)를 사용처로 이송할 수 있다.At this time, the gas from which the sulfur component has been removed in the hydrolysis unit 153 can be introduced into the wastewater treatment unit 140 and treated, and the wastewater treatment unit 140 can transfer the sour gas to the wastewater treatment unit have. Then, the emitter (157) can transfer tail gas (Tail Gsa) to use.

산성가스제거기(155)에서 분리된 순수 합성가스는 발전부(200)로 공급되어 발전을 할 수 있다.The pure syngas separated from the acid gas eliminator 155 is supplied to the power generator 200 to generate electricity.

다음에는, 발전부(200)에 대하여 설명한다.Next, the power generation section 200 will be described.

발전부(200)는 가스터빈(210), 폐열회수보일러(220), 증기터빈(230) 및 복수기(240)를 포함할 수 있다.The power generation unit 200 may include a gas turbine 210, a waste heat recovery boiler 220, a steam turbine 230, and a condenser 240.

가스터빈(210)은 산성가스제거기(155)에서 분리된 순수 합성가스를 공급받아 발전기를 구동할 수 있다. 상세히 설명하면, 가스터빈(210)은 공기를 압축하는 압축기, 상기 압축기 및 상기 산성가스제거기로부터 공기 및 합성가스를 각각 공급받아 합성가스를 연소하는 연소기 및 상기 연소기에서 생성된 연소가스에 의하여 구동하면서 발전기를 구동하는 터빈을 포함할 수 있다.The gas turbine 210 can receive the pure syngas separated from the acid gas remover 155 and drive the generator. In detail, the gas turbine 210 includes a compressor for compressing air, a combustor for combusting synthesis gas by receiving air and synthesis gas from the compressor and the acid gas remover, respectively, and a combustion gas generated by the combustor And a turbine that drives the generator.

상기 터빈을 구동시킨 연소가스는 고온 상태로 배출될 수 있으며, 폐열회수보일러(220)는 가스터빈(210)에서 배출된 배기가스를 이용하여 증기를 생성할 수 있다.The combustion gas that drives the turbine may be discharged at a high temperature, and the waste heat recovery boiler 220 may generate steam using the exhaust gas discharged from the gas turbine 210.

폐열회수보일러(220)로 유입되어 증기를 생성하는데 사용된 배기가스는 정제된 후 배출될 수 있고, 증기터빈(230)은 폐열회수보일러(220)에서 생성된 증기를 공급받아 구동하면서 또 다른 발전기를 구동할 수 있다. 그리고, 증기터빈(230)의 구동에 사용된 증기는 복수기(240)에서 응축되어 폐열회수보일러(220)로 재유입될 수 있다.The exhaust gas introduced into the waste heat recovery boiler 220 and used to generate steam can be purified and discharged. The steam turbine 230 is supplied with steam generated in the waste heat recovery boiler 220, Can be driven. The steam used to drive the steam turbine 230 may be condensed in the condenser 240 and re-introduced into the waste heat recovery boiler 220.

폐열회수보일러(220)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 본체(221)를 포함할 수 있고, 본체(221)의 일측면 및 타측면에는 가스터빈(210)에서 배출되는 배기가스가 유입되는 유입부(221a) 및 배출되는 굴뚝 등으로 마련된 배출부(221b)가 각각 형성될 수 있다.2, the waste heat recovery boiler 220 may include a main body 221, and exhaust gas discharged from the gas turbine 210 flows into one side surface and the other side surface of the main body 221 An inlet portion 221a and a discharge portion 221b formed of a chimney or the like may be respectively formed.

본체(221)의 내부에는 본체(221)로 유입된 배기가스의 여열(余熱)로 물을 가열하는 이코노마이저(Economizer)(221), 본체(221)로 유입된 배기가스의 열로 이코노마이저(223)에서 전달된 물을 증기화하는 증발기(224), 증발기(224)에서 전달된 증기를 가열하여 과열증기를 생성하는 과열기(225)가 설치될 수 있다. 과열기(225)에서 생성된 과열증기에 의하여 증기터빈(230)이 구동하면서 발전을 할 수 있다.An economizer 221 for heating the water with residual heat of the exhaust gas flowing into the main body 221 in the main body 221 and an economizer 221 for heating the water by heat of the exhaust gas flowing into the main body 221 from the economizer 223 An evaporator 224 for vaporizing the delivered water, and a superheater 225 for heating superheated steam delivered from the evaporator 224 to generate superheated steam. The superheated steam generated in the superheater 225 can generate power while the steam turbine 230 is driven.

그리고, 유입부(221a)측 본체(211)의 내부에는 과열기(225)를 가열하기 위한 버너(227)가 설치될 수 있으며, 버너(227)는 연료를 연소하여 과열기(225)를 가열한다.A burner 227 for heating the superheater 225 may be installed in the main body 211 on the inflow portion 221a and the burner 227 heats the superheater 225 by burning the fuel.

다음에는, 연료전지부(300)에 대하여 설명한다.Next, the fuel cell unit 300 will be described.

연료전지부(300)는 개질기(310)와 연료전지(310)를 포함할 수 있다.The fuel cell unit 300 may include a reformer 310 and a fuel cell 310.

개질기(310)는 가스화부(100)의 산성가스제거기(155)에서 분리된 생성된 순수 합성가스를 공급받아 합성가스를 수소와 이산화탄소로 개질할 수 있다. 그리고, 연료전지(320)는 수소와 이산화탄소를 공급받는 애노드(Anode)(321)와 가스화부(100)의 공기분리기(130)로부터 산소를 공급받는 캐소드(Cathode)(325)를 포함할 수 있으며, 고체산화물을 전해질로 사용하는 고체산화물 연료전지로 마련되는 것이 바람직한다.The reformer 310 is capable of reforming the synthesis gas into hydrogen and carbon dioxide by receiving the generated pure syngas separated from the acid gas remover 155 of the gasification unit 100. The fuel cell 320 may include an anode 321 supplied with hydrogen and carbon dioxide and a cathode 325 supplied with oxygen from the air separator 130 of the gasification unit 100 , And a solid oxide fuel cell using a solid oxide as an electrolyte.

연료전지(320)는 캐소드(325)에서 산소의 환원 반응에 의해 생성된 산소 이온이 전해질을 통해 애노드(321)로 이동하여, 애노드(321)에 공급된 수소와 반응함으로써 물을 생성한다. 이때, 애노드(321)에서 전자가 생성되고 캐소드(325)에서 전자가 소모되므로, 애노드(321)와 캐소드(325)를 연결하여 전류를 발생시켜 발전을 한다.The fuel cell 320 generates water by reacting oxygen supplied to the anode 321 with the oxygen ions generated by the reduction reaction of oxygen in the cathode 325 to the anode 321 through the electrolyte. At this time, since electrons are generated in the anode 321 and electrons are consumed in the cathode 325, the anode 321 and the cathode 325 are connected to generate a current to generate electricity.

산성가스제거기(155)에서 분리된 생성된 순수 합성가스를 개질기(310)로 공급하기 위하여 합성가스관로(411)가 설치될 수 있고, 합성가스관로(411)에는 합성가스관로(411)의 개폐 정도(程度)를 조절하는 제1밸브(413)가 설치될 수 있다.A synthetic gas pipe line 411 may be installed to supply the pure synthetic gas separated from the acid gas eliminator 155 to the reformer 310 and the synthetic gas pipe line 411 may be provided with a synthetic gas pipe 411, A first valve 413 may be provided to adjust the degree of the valve.

그리고, 공기분리기(130)에서 생성된 산소를 캐소드(325)로 공급하기 위하여, 메인산소관로(132)에는 산소분기관로(421)가 분기 설치될 수 있고, 산소분기관로(421)에는 산소분기관로(421)의 개폐 정도를 조절하는 제2밸브(423)가 설치될 수 있다.In order to supply the oxygen generated in the air separator 130 to the cathode 325, the main oxygen conduit 132 may be provided with an oxygen branch conduit 421 branched from the oxygen branch conduit 421, A second valve 423 may be provided to adjust the opening and closing degree of the oxygen branch tractor 421.

본 발명의 제1실시예에 따른 복합발전 시스템은 가스화부(100)의 산성가스제거기(155)에서 분리 생성된 순수 합성가스를 연료전지(320)의 애노드(321)로 공급하고, 공기분리기(130)에서 생성된 산소를 연료전지(320) 캐소드(325)로 공급하여 발전하므로, 연료전지(320)로 연료 및 산소를 공급하기 위한 별도의 장치가 필요 없다. 그러므로, 원가가 절감될 수 있다.The combined power generation system according to the first embodiment of the present invention supplies the pure synthetic gas generated by the acid gas remover 155 of the gasification unit 100 to the anode 321 of the fuel cell 320, The oxygen generated in the fuel cell 320 is supplied to the cathode 325 of the fuel cell 320 so that a separate device for supplying fuel and oxygen to the fuel cell 320 is not required. Therefore, the cost can be reduced.

제2실시예Second Embodiment

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 복합발전 시스템의 구성을 보인 도로서, 제1실시예와의 차이점만을 설명한다.FIG. 2 illustrates a configuration of a 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 복합발전 시스템은 애노드(321)로 공급된 수소와 이산화탄소 중, 미반응 수소와 이산화탄소인 합성가스는 연료전지(320)의 외부로 배출될 수 있고, 캐소드(325)로 공급된 산소 중, 미반응 산소는 연료전지(320)의 외부로 배출될 수 있다.As shown, in the combined-cycle power generation system according to the second embodiment of the present invention, among the hydrogen and carbon dioxide supplied to the anode 321, unreacted hydrogen and carbon dioxide are discharged to the outside of the fuel cell 320 And unreacted oxygen in the oxygen supplied to the cathode 325 may be discharged to the outside of the fuel cell 320.

이때, 애노드(321)에서 배출되는 미반응 합성가스 및 캐소드(325)에서 배출되는 미반응 산소를 가스화부(100)의 가스화기(110)로 공급하여, 재사용할 수 있다. 그러면, 연료전지(320)에서 배출되는 가스를 재활용할 수 있으므로, 더욱 원가가 절감될 수 있다.At this time, unreacted synthesis gas discharged from the anode 321 and unreacted oxygen discharged from the cathode 325 may be supplied to the gasifier 110 of the gasification unit 100 and reused. Then, since the gas discharged from the fuel cell 320 can be recycled, the cost can be further reduced.

연료전지(320)에서 배출되는 미반응 합성가스 및 미반응 산소를 가스화기(110)로 공급하기 위한 가스관로(431)가 설치될 수 있고, 가스관로(431)에는 연료전지(320)에서 배출되는 미반응 합성가스 및 미반응 산소를 압축하여 가스화기(110)로 공급하기 위한 압축기(433)가 설치될 수 있다.A gas pipe 431 for supplying the unreacted synthesis gas discharged from the fuel cell 320 and the unreacted oxygen to the gasifier 110 may be installed in the gas pipe 431, And a compressor 433 for supplying the unreacted synthesis gas and the unreacted oxygen to the gasifier 110 may be installed.

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.

100: 가스화부
110: 가스화기
130: 공기분리기
200: 발전부
300: 연료전지부
320: 연료전지
100: gasifier
110: Gasifier
130: air separator
200:
300: fuel cell unit
320: Fuel cell

Claims (4)

공기를 산소와 질소로 분리하는 공기분리기와 원료 및 상기 공기분리기에서 생성된 산소를 공급받아 합성가스(Syngas)를 생성하는 가스화기를 가지는 가스화부;
상기 가스화부에서 생성된 합성가스를 연소시켜 발전하는 발전부;
상기 가스화부에서 생성된 합성가스를 수소와 이산화탄소로 개질하는 개질기, 상기 개질기로부터 수소와 이산화탄소를 공급받는 애노드(Anode)와 상기 공기분리기로부터 산소를 공급받는 캐소드(Cathode)를 가지면서 전기화학 반응으로 발전하는 연료전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합발전 시스템.
A gasifier having an air separator for separating air into oxygen and nitrogen, and a gasifier for supplying a raw material and oxygen generated in the air separator to produce syngas;
A power generator for generating electricity by burning a syngas generated in the gasification unit;
A reformer for reforming the synthesis gas produced by the gasification unit into hydrogen and carbon dioxide, an anode for receiving hydrogen and carbon dioxide from the reformer, and a cathode for receiving oxygen from the air separator, And a fuel cell for generating electricity.
제1항에 있어서,
상기 애노드에서 배출되는 미반응 합성가스 및 상기 캐소드에서 배출되는 미반응 산소는 상기 가스화기로 공급되는 것을 특징으로 하는 복합발전 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein unreacted synthesis gas discharged from the anode and unreacted oxygen discharged from the cathode are supplied to the gasifier.
제2항에 있어서,
상기 애노드에서 배출되는 미반응 합성가스 및 상기 캐소드에서 배출되는 미반응 산소는 압축되어 상기 가스화기로 공급되는 것을 특징으로 하는 복합발전 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein unreacted synthesis gas discharged from the anode and unreacted oxygen discharged from the cathode are compressed and supplied to the gasifier.
제2항에 있어서,
상기 애노드에서 배출되는 미반응 합성가스 및 상기 캐소드에서 배출되는 미반응 산소를 상기 가스화기로 공급하기 위한 가스관로가 설치되고,
상기 가스관로에는 상기 애노드에서 배출되는 미반응 합성가스 및 상기 캐소드에서 배출되는 미반응 산소를 압축하는 압축기가 설치된 것을 특징으로 하는 복합발전 시스템.
3. The method of claim 2,
A gas pipe for supplying an unreacted synthesis gas discharged from the anode and unreacted oxygen discharged from the cathode to the gasifier,
Wherein the gas conduit is provided with a compressor for compressing unreacted synthesis gas discharged from the anode and unreacted oxygen discharged from the cathode.
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