KR20180130897A - 가스화기 연계 합성가스 혼소 엔진 가동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 석탄 및 폐수를 가스화하여 발전하는 석탄 및 폐수의 가스화 발전 시스템에 있어서, 가스화기의 효율을 높임과 동시에 가스와 경유를 연료로 이용하는 혼소 발전기의 효율을 높일 수 있는 장치에 관한 것으로서 석탄 및 폐수 슬러리를 하기 슬러리 가스화기에 공급하는 석탄 및 폐수 슬러리 공급부, 산소 또는 공기 중 적어도 하나를 산화제로 사용하여 상기 석탄 및 폐수 슬러리를 가스화하여 가스 및 슬러그를 생성하는 슬러리 가스화기, 상기 가스 및 별도로 공급되는 경유를 연료로 이용하는 혼소 엔진을 포함하는 발전장치, 상기 슬러리 가스화기와 상기 발전장치의 공급라인 사이에 설치되는 유량제어밸브(FCV, Flow Control Valve), 상기 슬러기 가스화기와 플레어 스택의 공급라인 사이에 설치되는 압력조절밸브(PCV, Pressure Control valve)를 포함한다.
특히 기존의 가스화기에서는 초과되는 가스를 단순히 플레어 스택으로 보내어야만 했으나, 본 발명은 혼소 발전기에 안정적인 연료인 가스를 보낼 수 있어 발전에 있어서 최대의 효과를 낼 수 있을 뿐만 아니라 가스화기 반응 자체 또한 계속적으로 최적의 조건을 유지할 수 있는 장점이 있다.

Description

가스화기 연계 합성가스 혼소 엔진 가동 방법{Method of operating synthetic gas dual fuel engine with gasification system}
본 발명은 가스화기 연계 합성가스 혼소 엔진 가동 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 다양한 종류의 산업폐수와 석탄 혼합 슬러리에 따른 가스화기를 이용한 가연성의 합성가스를 생산시키고, 이를 혼소 엔진의 연료로서 사용하는 것이다.
안정적인 에너지원 확보는 미래의 인류에게 있어 식량자원 확보와 마찬가지로 가장 중요한 과제로 대두되고 있으며, 지속가능한 발전을 위해서는 재생에너지 개발 및 이용이 무엇보다도 중요하지만, 현재 기술수준을 고려하면 상당량의 에너지는 여전히 화석연료에 의존하지 않을 수 없는 상태이다.
이러한 화석연료 중 양적으로 가장 풍부하게 존재하는 석탄은 고체 상태로 존재하여 취급하기가 곤란할 뿐만 아니라 이용시 오일이나 가스에 비하여 연소조절이 어렵고 환경공해문제를 야기하기 때문에 이용범위가 제한되어 있다.
석탄은 우리나라 총에너지 소비의 28%를 차지할 만큼 중요한 연료이다. 발전 및 제철분야에서 필수적인 연료 및 원료로 사용되고 있을 뿐만 아니라, 다른 많은 분야에서도 아직은 그 가치를 충분히 발휘하고 있기 때문에, 향후 산업용 에너지원으로서 깨끗하고 효율적으로 이용될 수 있는 방안이 마련되어야 한다.
석탄을 발전에 적용하는 방식으로는 직접 연소한 열로 증기를 생산하는 방식과 석탄으로부터 합성가스를 생산하고 생산된 합성가스로부터 발전이 이루어지는 석탄가스화 방식이 있다. 상기 석탄가스화는 완전 연소에 필요한 산소량보다 적은 양의 산소를 사용하는 것이다. 고온, 가압조건에서 석탄은 산소, 수증기와 반응하여 CO와 H2를 주요성분으로 하는 합성가스를 생산하는 것으로서 석탄화학 공업에서 매우 중요한 기술이다.
또 다른 방식은 석탄가스화 열병합발전은 고온 조건하에서 석탄을 가스로 전환한 다음, 이 가스를 내연기관, 가스터빈, 연료전지 등에서 연소하여 전력을 생산하는 복합발전 방식이다.
가스화기에서 생산되는 합성가스는 일반적으로 LPG, CNG와 같은 고발열량 가스연료에 비해 발열량이 낮고 반응성 및 화염속도도 큰 차이를 보이고 있다. 이를 보완하기 위해서 디젤과 합성가스의 이중 연료를 사용하는 혼소엔진 또는 혼소발전기가 사용될 수 있다.
그러나 기존 석탄가스화 기술은 대규모의 석탄가스화복합발전(IGCC), 석탄액화(CTL), 석탄이용 합성천연가스생산 (SNG) 위주로 개발되었으며, 특히 고비용의 산소분리장치를 이용한 순산소 가스화 기술개발에 주력되어 왔다.
특허문헌 1은 가변형 가스화기가 구비된 발전과 연소보일러 겸용 가스화 장치 및 그 운전방법에 관한 것으로서, 합성가스로 구동되는 연소보일러 및 발전엔진을 하나의 가스화기에 연계하여 설치하고, 상기 가스화기는 사용분야에 따라 상향류 또는 하향류 방식을 선택적으로 적용하여 사용분야에 적합한 합성가스를 생산할 수 있는 가스화 장치 및 그 운전방법에 관한 것이다.
특허문헌 2 및 3은 바이오가스 또는 가변 조성 연료를 사용하는 혼소 엔진에 관한 것으로 유량 제어가 중요성에 대해서 언급은 하고 있지만, 가스화기와 연계하여 제어하는 방법에 관한 것은 아니다.
특히 습식 석탄가스화는, 합성가스 생산을 극대화하기 위해서는 가스화기 후단의 압력 조절이 매우 중요하다. 반면에, 상기 가스화기 후단에 배치되는 혼소발전기의 경우 안정적인 운전을 위해서 일정한 유량의 제어가 필수적이다. 그러나 가스화기와 혼소발전기를 동시에 효율적으로 운전할 수 있는 기술이 현재까지 개발되어 있지 않다.
대한민국 등록특허공보 제1218976호 대한민국 등록특허공보 제1487014호 대한민국 등록특허공보 제1088887호
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 석탄 및 폐수를 가스화하여 발전하는 석탄 및 폐수의 가스화 발전 시스템에 있어서, 가스화기의 효율을 높임과 동시에 가스와 경유를 연료로 이용하는 혼소 발전기의 효율을 높이기기 위한 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1양태는 석탄 및 폐수를 가스화하여 발전하는 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 시스템에 있어서, 석탄 및 폐수 슬러리를 하기 슬러리 가스화기에 공급하는 석탄 및 폐수 슬러리 공급부, 산소 또는 공기 중 적어도 하나를 산화제로 사용하여 상기 석탄 및 폐수 슬러리를 가스화하여 가스 및 슬러그를 생성하는 슬러리 가스화기, 상기 가스 및 별도로 공급되는 경유를 연료로 이용하는 혼소 엔진을 포함하는 발전장치, 상기 슬러리 가스화기와 상기 발전장치의 공급라인 사이에 설치되는 유량제어밸브(FCV, Flow Control Valve), 상기 슬러리 가스화기와 플레어 스택의 공급라인 사이에 설치되는 압력조절밸브(PCV, Pressure Control valve)를 포함하는 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 시스템을 제공한다.
본 발명의 제2양태는 상기 석탄 및 폐수 슬러리 공급부는 석탄 및 폐수를 공급받아 혼합하여 균일한 슬러리로 제조하는 슬러리 혼합장치, 상기 균일한 슬러리를 공급받아 저장하는 슬러리 저장장치, 상기 슬러리 저장장치의 슬러리를 이송하여 상기 슬러리 가스화기로 공급하기 위한 펌프를 포함하는 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 시스템을 제공한다.
본 발명의 제3양태는 상기 슬러리 가스화기 후단에 상기 슬러그를 배출시키기 위한 슬러그 배출장치 및 상기 가스를 정제하는 가스정제장치를 포함하는 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 시스템을 제공한다.
본 발명의 제4양태는 상기 슬러리 가스화기는 습식분류층 가스화기인 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 시스템을 제공한다.
본 발명의 제5양태는 상기 가스정제장치는 사이클론, 더스트필터, 탈유장치를 포함하는 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 시스템을 제공한다.
본 발명의 제6양태는 상기 석탄 및 폐수 슬러리에서 석탄의 함량은 50~80중량%인 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 시스템을 제공한다.
본 발명의 제7양태는 석탄 및 폐수 슬러리를 하기 슬러리 가스화기에 공급하는 단계, 슬러리 가스화기에서 산소 또는 공기 중 적어도 하나를 산화제로 사용하여 상기 석탄 및 폐수 슬러리를 가스화하여 가스 및 슬러그를 생성하는 단계, 상기 가스 및 별도로 공급되는 경유를 연료로 이용한 혼소 엔진을 사용하여 발전하는 단계;를 포함하는 석탄 및 폐수를 가스화하여 발전장치의 원료로 사용하는 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 방법에 있어서, 상기 슬러리 가스화기와 상기 혼소 엔진의 공급라인 사이에 설치되는 유량제어밸브(FCV, Flow Control Valve)를 사용하여 상기 혼소 엔진에 공급되는 상기 가스의 유량을 일정하게 제어함과 동시에 상기 슬러기 가스화기와 플레어 스택의 공급라인 사이에 설치되는 압력조절밸브(PCV, Pressure Control valve)를 사용하여 상기 가스화기의 압력을 일정하게 제어하는 것을 포함하는 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 방법을 제공한다.
본 발명의 제8양태는 상기 석탄 및 폐수 슬러리를 하기 슬러리 가스화기에 공급하는 단계는 석탄 및 폐수를 공급받아 혼합하여 균일한 슬러리로 제조하는 슬러리 혼합 단계, 상기 균일한 슬러리를 공급받아 저장하는 단계, 상기 저장된 슬러리를 상기 슬러리 가스화기에 공급하는 단계를 포함하는 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 방법을 제공한다.
본 발명의 제9양태는 상기 슬러리 가스화기에서 생산되는 가스를 정제하는 단계가 추가되는 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 방법을 제공한다.
본 발명의 제10양태는 상기 슬러리 가스화기는 습식분류층 가스화기인 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 방법을 제공한다.
본 발명의 제11양태는 상기 석탄 및 폐수 슬러리에서 석탄의 함량은 50~80중량%인 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 방법을 제공한다.
본 발명은 석탄 및 폐수를 가스화하여 발전하는 석탄 및 폐수의 가스화 발전 시스템에 있어서, 가스화기의 효율을 높임과 동시에 가스와 경유를 연료로 이용하는 혼소 발전기의 효율을 높일 수 있다.
특히 기존의 가스화기에서는 초과되는 가스를 단순히 플레어 스택으로 보내어야만 했으나, 본 발명은 혼소 발전기에 안정적인 연료인 가스를 보낼 수 있어 발전에 있어서 최대의 효과를 낼 수 있을 뿐만 아니라 가스화기 반응 자체 또한 계속적으로 최적의 조건을 유지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 시스템의 전체 구성도이다.
본 발명의 석탄 및 폐수를 가스화하여 발전하는 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 시스템에 대한 개략도가 도 1에 기재되어 있다.
석탄 및 폐수 슬러리를 공급받아 혼합하여 균일한 슬러리로 제조하는 슬러리 혼합장치, 상기 균일한 슬러리를 공급받아 저장하는 슬러리 저장장치, 상기 슬러리 저장장치의 슬러리를 이송하여 상기 슬러리 가스화기로 공급하기 위한 슬러리 공급펌프, 산소 또는 공기 중 적어도 하나를 산화제로 사용하여 상기 석탄 및 폐수 슬러리를 가스화하여 가스 및 슬러그를 생성하는 슬러리 가스화기, 상기 슬러리 가스화기 후단에 상기 슬러그를 배출시키기 위한 슬러그 배출장치 및 상기 가스를 정제하는 가스정제장치, 상기 가스 및 별도로 공급되는 경유를 연료로 이용하는 혼소 엔진을 포함하는 발전장치, 및 상기 슬러리 가스화기와 상기 발전장치의 공급라인 사이에 설치되는 유량제어밸브(FCV, Flow Control Valve), 상기 슬러기 가스화기와 플레어 스택의 공급라인 사이에 설치되는 압력조절밸브(PCV, Pressure Control valve)를 포함한다.
상기 가스정제장치는 사이클론, 더스트필터, 탈유장치를 포함한다.
특히 석탄 및 폐수 슬러리에서 석탄의 함량은 50~80중량%이다.
아울러, 제어부 상기의 장치를 제어할 수 있는 제어부를 추가로 포함한다.
본 발명에 따른 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 방법은 석탄 및 폐수를 공급받아 혼합하여 균일한 슬러리로 제조하는 슬러리 혼합 단계, 상기 균일한 슬러리를 공급받아 저장하는 단계, 상기 저장된 슬러리를 상기 슬러리 가스화기에 공급하는 단계, 슬러리 가스화기에서 산소 또는 공기 중 적어도 하나를 산화제로 사용하여 상기 석탄 및 폐수 슬러리를 가스화하여 가스 및 슬러그를 생성하는 단계, 상기 슬러리 가스화기에서 슬러그를 배출하면서 생산되는 가스를 정제하는 단계; 상기 가스 및 별도로 공급되는 경유를 연료로 이용한 혼소 엔진을 사용하여 발전하는 단계;를 포함하는 석탄 및 폐수를 가스화하여 발전장치의 원료로 사용하는 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 방법에 있어서, 상기 슬러리 가스화기와 상기 혼소 엔진의 공급라인 사이에 설치되는 유량제어밸브(FCV, Flow Control Valve)를 사용하여 상기 혼소 엔진에 공급되는 상기 가스의 유량을 일정하게 제어함과 동시에 상기 슬러리 가스화기와 플레어 스택의 공급라인 사이에 설치되는 압력조절밸브(PCV, Pressure Control valve)를 사용하여 상기 가스화기의 압력을 일정하게 제어한다. 이때 상기 슬러리 가스화기는 습식분류층 가스화기인 것이 바람직하다. 또한, 상기 석탄 및 폐수 슬러리에서 석탄의 함량은 50~80중량%이다.
산업폐수를 석탄과 혼합하여 슬러리화하여 1100℃ 이상에서 운전되는 가스화기로 공급하는 경우, 아래 표 1에 기재된 석탄의 가스화를 통한 에너지 생산과 동시에 폐수 내 중금속류는 석탄회재 슬래그에 안정화되어 배출되며 VOCs는 연소됨으로써 산업폐수의 추가비용 없이 완벽한 처리가 가능하다는 특징을 갖는다.
Figure pat00001
또한, 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 시스템은 상기 산소 또는 공기 중 적어도 하나를 공급하기 위한 압축기를 도입할 수 있다. 고비용의 순산소 제조 시스템이 아닌 컴프레서를 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 폐수와 균일하게 혼합되고 석탄 가스화의 효율을 향상시키기 위하여 상기 석탄을 폐수와 혼합하기 전에 석탄의 평균 지름 100㎛ 이하로 균일하게 파쇄하는 파쇄장치를 추가로 도입하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 석탄의 함량이 상기 슬러리의 50~80 wt.%인 것을 특징으로 한다. 석탄의 함량이 50 wt.%이하인 경우 가스화 효율이 낮고, 80 wt.% 이상인 경우 점도가 증가하여 이송 비용 증가로 인한 공정 단가가 상승하는 단점이 있다.
또한, 석탄과 폐수의 슬러리의 분산도를 향상시키기 위하여, 슬러리에 분산제가 추가로 포함되는 것을 특징으로 한다. 분산제는, 나프탈렌술폰산과 그 염; 석유술폰산과 그 염; 리그닌술폰산과 그 염; 및 이들의 포름알데히드 축합물; 폴리옥시에틸렌알킬에테르 황산에스테르와 그 염; 폴리옥시에틸렌알킬아릴 에테르 황산 에스테르와 그 염; 폴리글리세롤 황산염; 멜라민수지술폰산과 그 염;으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 한다.
또한, 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 시스템 분산형 전력 시스템으로 적용되는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 시스템은 습식 분류층 가스화의 경우 석탄/폐수 슬러리를 펌프를 이용하여 가스화기로 공급됨으로써 건식 분류층 가스화에 비해 연료공급 시스템이 매우 간단하며, 시설비 측면에서도 저렴하고, 산업폐수를 사용하여 가스화에 필요한 물의 공급비용 절감과 동시에 폐수를 열적으로 동시 처리가 가능하다는 장점을 가지고 있어 분산형 발전기술에 적합할 뿐만 아니라 환경적으로 친화적이라는 장점을 가지고 있다.
제일 앞 공정에 있는 가스화기가 압력을 올리게 되며, 합성가스 발전용 엔진(혼소 엔진)은 유량을 바탕으로 운전을 하게 된다. 자동차가 연료를 일정한 양으로 소비하는 것처럼, 엔진도 발전량에 필요한 연료양을 필요로 하기 때문이다.
본 발명에 따른 가스화기 연계 가스 혼소 엔진은 다음과 같은 절차에 따라 가동하고 셧다운 한다.
1. 가스화기 점검
가스화기 운전 전 사전점검, 가압 테스트, IO 테스트, 계측기 및 펌프 작동상태 점검
2. 가스화기 예열
LNG 이용 사전 예열, 승온속도 25℃/min, 반응기 내부온도 1000℃ 까지 승온.
3. 가스화 운전
1) 석탄 슬러리 calibration-공급량 조건 확인
2) 석탄 슬러리 버너 조립
3) 석탄 슬러리 및 산소 공급
4) O2/coal ratio 0.9-1.1, Equivalence ratio 0.3-0.5 운전
5) 가스화기 온도 1100-1200℃, 압력 1-2bar, 합성가스 유량 50-90Nm3/h 운전
4. 가스화기 운전이 안정화되면, 합성가스 혼소엔진 가동 준비
5. 가스화기에서 압력 조절 밸브(PCV)를 고정한 상태로 유지
6. 합성가스엔진 방향으로 유량조절밸브(FCV)를 5% 단위로 개방
7. 합성가스 혼소 엔진 운전
1) 엔진 전원 공급
2) 엔진 가동, 디젤 사용하여 예열 20분
- 냉각수 온도 70-80℃, 1800RPM 고정
3) 부하기 load 설정, 안정화 대기 5분
4) Flow control valve (FCV) 45% 개방
- 합성가스 유량에 적합한 FCV 조절 필요
5) 합성가스 혼소 운전
8. 합성가스 혼소 엔진 셧다운 절차
1) FCV 차단
2) 부하기 load 제거
3) 엔진 안정화 3분, 디젤 사용
4) 엔진 off
5) 전원 공급 차단
Automatic Battery Charger (ABC) 전원 유지
9. 가스화기 종료
1) 산소 공급 종료
2) 슬러리 공급 종료
3) 압력 해제
4) 질소 퍼지-분석기에서 CO, H2 농도가 0% 될 때까지 퍼지
5) 메인 버너 해체
이상, 도면을 참조하여 본 발명의 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 시스템에 관한 내용을 상세히 설명하였으나, 상기 기술적 특징과 관련된 사항 이외에 본 발명을 실시함에 필요한 부수적인 요소들은 이 출원이 속하는 기술 분야에서 통상적인 기술 내용에 따라 가감이 가능한 것이므로 이에 대한 구체적인 사항은 기재를 생략하며, 이 출원이 속하는 기술 분야에서 일반적으로 알려진 주지 또는 관용의 기술이 필요에 따라 본 발명에 적용될 수 있다.
또한, 앞서 설명한 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술 될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (11)

  1. 석탄 및 폐수를 가스화하여 발전하는 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 장치에 있어서,
    석탄 및 폐수 슬러리를 하기 슬러리 가스화기에 공급하는 석탄 및 폐수 슬러리 공급부;
    산소 또는 공기 중 적어도 하나를 산화제로 사용하여 상기 석탄 및 폐수 슬러리를 가스화하여 가스 및 슬러그를 생성하는 슬러리 가스화기;
    상기 가스 및 별도로 공급되는 경유를 연료로 이용하는 혼소 엔진을 포함하는 발전장치;
    상기 슬러리 가스화기와 상기 발전장치의 공급라인 사이에 설치되는 유량제어밸브(FCV, Flow Control Valve);
    상기 슬러기 가스화기와 플레어 스택의 공급라인 사이에 설치되는 압력조절밸브(PCV, Pressure Control valve);
    를 포함하는 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 석탄 및 폐수 슬러리 공급부는 석탄 및 폐수를 공급받아 혼합하여 균일한 슬러리로 제조하는 슬러리 혼합장치;
    상기 균일한 슬러리를 공급받아 저장하는 슬러리 저장장치;
    상기 슬러리 저장장치의 슬러리를 이송하여 상기 슬러리 가스화기로 공급하기 위한 펌프;
    를 포함하는 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 슬러리 가스화기 후단에 상기 슬러그를 배출시키기 위한 슬러그 배출장치; 및
    상기 가스를 정제하는 가스정제장치;
    를 포함하는 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 슬러리 가스화기는 습식분류층 가스화기인 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 가스정제장치는 사이클론, 더스트필터, 탈유장치를 포함하는 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 석탄 및 폐수 슬러리에서 석탄의 함량은 50~80중량%인 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 장치.
  7. 석탄 및 폐수 슬러리를 하기 슬러리 가스화기에 공급하는 단계;
    슬러리 가스화기에서 산소 또는 공기 중 적어도 하나를 산화제로 사용하여 상기 석탄 및 폐수 슬러리를 가스화하여 가스 및 슬러그를 생성하는 단계;
    상기 가스 및 별도로 공급되는 경유를 연료로 이용한 혼소 엔진을 사용하여 발전하는 단계;를 포함하는 석탄 및 폐수를 가스화하여 발전장치의 원료로 사용하는 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 방법에 있어서,
    상기 슬러리 가스화기와 상기 혼소 엔진의 공급라인 사이에 설치되는 유량제어밸브(FCV, Flow Control Valve)를 사용하여 상기 혼소 엔진에 공급되는 상기 가스의 유량을 일정하게 제어함과 동시에
    상기 슬러기 가스화기와 플레어 스택의 공급라인 사이에 설치되는 압력조절밸브(PCV, Pressure Control valve)를 사용하여 상기 가스화기의 압력을 일정하게 제어하는 것을 포함하는 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 석탄 및 폐수 슬러리를 하기 슬러리 가스화기에 공급하는 단계는 석탄 및 폐수를 공급받아 혼합하여 균일한 슬러리로 제조하는 슬러리 혼합 단계;
    상기 균일한 슬러리를 공급받아 저장하는 단계;
    상기 저장된 슬러리를 상기 슬러리 가스화기에 공급하는 단계;
    를 포함하는 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 슬러리 가스화기에서 생산되는 가스를 정제하는 단계가 추가되는 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 슬러리 가스화기는 습식분류층 가스화기인 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 석탄 및 폐수 슬러리에서 석탄의 함량은 50~80중량%인 석탄 및 폐수의 가스화 복합발전 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR900005100B1 (ko) * 1986-12-26 1990-07-19 우베고오산 가부시기가이샤 고체연료-물슬러리 혼합물 및 그 제조방법
KR100742159B1 (ko) * 2006-04-04 2007-07-25 한국에너지기술연구원 바이오매스 가스화에 의한 열병합 발전방법
KR101088887B1 (ko) 2011-08-01 2011-12-07 한국기계연구원 연속적인 연료량 제어를 통한 발전용 엔진의 시동 제어방법
KR101218976B1 (ko) 2012-06-26 2013-01-09 한국에너지기술연구원 가변형 가스화기가 구비된 발전과 연소보일러 겸용 가스화 장치 및 그 운전방법
KR20130111431A (ko) * 2012-03-30 2013-10-10 제너럴 일렉트릭 캄파니 제철소에서의 동력 발전용 시스템 및 방법
KR101487014B1 (ko) 2013-05-28 2015-01-26 군산대학교산학협력단 바이오가스를 이용하는 혼소 엔진 시스템 및 이의 제어 방법
KR101617754B1 (ko) * 2015-04-27 2016-05-04 한국에너지기술연구원 분산형 석탄 및 폐수의 가스화 발전 시스템

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR900005100B1 (ko) * 1986-12-26 1990-07-19 우베고오산 가부시기가이샤 고체연료-물슬러리 혼합물 및 그 제조방법
KR100742159B1 (ko) * 2006-04-04 2007-07-25 한국에너지기술연구원 바이오매스 가스화에 의한 열병합 발전방법
KR101088887B1 (ko) 2011-08-01 2011-12-07 한국기계연구원 연속적인 연료량 제어를 통한 발전용 엔진의 시동 제어방법
KR20130111431A (ko) * 2012-03-30 2013-10-10 제너럴 일렉트릭 캄파니 제철소에서의 동력 발전용 시스템 및 방법
KR101218976B1 (ko) 2012-06-26 2013-01-09 한국에너지기술연구원 가변형 가스화기가 구비된 발전과 연소보일러 겸용 가스화 장치 및 그 운전방법
KR101487014B1 (ko) 2013-05-28 2015-01-26 군산대학교산학협력단 바이오가스를 이용하는 혼소 엔진 시스템 및 이의 제어 방법
KR101617754B1 (ko) * 2015-04-27 2016-05-04 한국에너지기술연구원 분산형 석탄 및 폐수의 가스화 발전 시스템

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