KR20200033612A - Individual acid component stripping system in sour fluids - Google Patents

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KR20200033612A KR1020180113114A KR20180113114A KR20200033612A KR 20200033612 A KR20200033612 A KR 20200033612A KR 1020180113114 A KR1020180113114 A KR 1020180113114A KR 20180113114 A KR20180113114 A KR 20180113114A KR 20200033612 A KR20200033612 A KR 20200033612A
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Abstract

The present invention relates to a separation degassing system for acidic fluids, which is capable of preventing fouling, ensures a long-term operation, and reduces operating costs. More specifically, disclosed is a separation degassing system for acidic fluids. According to an embodiment of the present invention, the separation degassing system for acidic fluids comprises: a gasifier generating syngas by causing a gasification reaction of pulverized coal supplied from a pulverization drying facility; a wet scrubber removing fly ash by washing the syngas with washing water; a slag dewatering facility discharging coarse slag from slag generated in the gasifier; an acidic water deaerator separating acidic gas from acidic water generated in the wet scrubber; and an acidic slurry deaerator separating acidic slurry generated in the slag dewatering facility into fine slag and acidic gas.

Description

산성유체의 분리탈기 시스템{Individual acid component stripping system in sour fluids}Individual acid component stripping system in sour fluids

본 발명은 산성유체의 분리탈기 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system for separating and degassing an acidic fluid.

석탄, 바이오매스 등의 에너지 원료를 가스화기에서 고온고압의 조건에서 반응 당량 이하의 산소, 수증기와의 반응을 이용하여 불완전 연소시킴으로써, 일산화탄소와 수소가 주성분인 합성가스를 생산하는 공정을 거쳐 발전에 사용하게 되면 이를 석탄가스화 복합발전공정(IGCC)이라 한다. 이처럼, 석탄을 가스화시키면 발전설비 운전용 연료인 합성가스가 생산되는 반면, 부산물로 슬래그, 이산화탄소, 메탄 등도 발생하게 된다. 이러한 부산물들은 후속 탈기처리 공정에서 서로 화학적으로 반응하여 설비에 퇴적되고, 이로 인해 설비 고장을 유발하거나 부식을 야기시킨다.The energy raw materials such as coal and biomass are incompletely combusted using a reaction with oxygen and water vapor below the reaction equivalent in a high-temperature and high-pressure condition in a gasifier. When used, it is called a coal gasification combined cycle process (IGCC). As described above, gasification of coal produces synthetic gas, which is a fuel for operating power generation facilities, while also generating slag, carbon dioxide, and methane as by-products. These by-products are chemically reacted with each other in a subsequent degassing process, and are deposited in the equipment, thereby causing equipment failure or corrosion.

본 발명은 파울링 현상을 방지하여 장기운전이 가능하며 운용비용을 절감할 수 있는 산성유체의 분리탈기 시스템을 제공한다.The present invention provides a separating and degassing system of acidic fluid that can prevent fouling and allow long-term operation and reduce operating costs.

본 발명에 의한 산성유체의 분리탈기 시스템은 분쇄 건조 설비로부터 공급된 미분탄의 가스화 반응을 일으켜 합성가스를 생성하는 가스화기; 상기 합성가스를 세정수로 세정하여 플라이 애쉬를 제거하는 습식 세정기; 상기 가스화기에서 발생된 슬래그에서 조대 슬래그를 배출하는 슬래그 탈수 설비; 상기 습식 세정기에서 발생된 산성수로부터 산성가스를 분리하는 산성수 탈기기; 및 상기 슬래그 탈수 설비에서 발생된 산성 슬러리를 미세 슬래그와 산성가스로 분리하는 산성 슬러리 탈기기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Separation and degassing system for acidic fluids according to the present invention comprises a gasifier that generates a synthesis gas by causing a gasification reaction of pulverized coal supplied from a pulverization drying facility; A wet scrubber that removes fly ash by washing the syngas with washing water; A slag dewatering facility for discharging coarse slag from the slag generated in the gasifier; An acidic water deaerator for separating acidic gas from the acidic water generated in the wet scrubber; And an acidic slurry deaerator for separating the acidic slurry generated in the slag dewatering facility into fine slag and acidic gas.

상기 산성수 탈기기와 상기 산성 슬러리 탈기기는 서로 분리되어 개별적으로 동작하여 탄산칼슘염의 생성을 방지할 수 있다.The acidic water degassing machine and the acidic slurry degassing machine are separately operated to prevent the production of calcium carbonate salts.

상기 산성 슬러리 탈기기에서 발생된 미세 슬래그는 상기 분쇄 건조 설비로 재공급되어 보유한 열량이 재활용될 수 있다. The fine slag generated in the acidic slurry degasser can be re-supplied to the pulverization drying facility, and the amount of heat retained can be recycled.

상기 산성수 탈기기 및 상기 산성 슬러리 탈기기에서 발생된 폐수를 처리하는 폐수 처리 설비를 더 포함할 수 있다.The acidic water degasser and the acid slurry degasser may further include a wastewater treatment facility for treating the wastewater generated.

본 발명의 일 실시예에 따른 산성유체의 분리탈기 시스템은 산성수와 산성 슬러리를 처리하는 탈기기를 서로 분리하여, 산성수 탈기기 및 산성 슬러리 탈기기로 각각 구비함으로써, 산성수에 존재하는 탄산 이온과 산성 슬러리에 존재하는 칼슘 이온이 서로 결합하여 탄산칼슘염이 생성되는 것을 방지할 수 있다. The degassing system for acidic fluids according to an embodiment of the present invention separates deaerators for treating acidic water and acidic slurry from each other, and is provided with acidic deaerator and acidic slurry deaerator, respectively, so that carbonic acid present in acidic water The ions and the calcium ions present in the acidic slurry can be prevented from being formed by bonding with each other.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 산성유체의 분리탈기 시스템은 석탄 가스화기 설비의 장기적 연속운전을 가능하게 하여, 정비 또는 점검에 따른 운용비용을 절감할 수 있다.Accordingly, the separating and degassing system for acidic fluids according to an embodiment of the present invention enables long-term continuous operation of a coal gasifier, thereby reducing operating costs due to maintenance or inspection.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산성유체의 분리탈기 시스템을 도시한 블럭도이다.1 is a block diagram showing a separation and degassing system of an acidic fluid according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.The embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those of ordinary skill in the art, and the following embodiments can be modified in various other forms, and the scope of the present invention is as follows. It is not limited to the Examples. Rather, these examples are provided to make the present disclosure more faithful and complete, and to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. In addition, the same reference numerals in the drawings refer to the same elements. As used herein, the term “and / or” includes any and all combinations of one or more of the listed items.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산성유체의 분리탈기 시스템을 도시한 블럭도이다.1 is a block diagram showing a separation and degassing system of an acidic fluid according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 산성유체의 분리탈기 시스템(100)은 분쇄 건조 설비(110), 가스화기(120), 습식 세정기(130), 산성수 탈기기(140), 슬래그 탈수 설비(150), 산성 슬러리 탈기기(160) 및 폐수 처리 설비(170)를 포함한다.Referring to Figure 1, the separation and degassing system 100 of an acidic fluid according to an embodiment of the present invention is a pulverizing and drying facility 110, a gasifier 120, a wet scrubber 130, an acidic water degasser 140 , Slag dewatering equipment 150, acid slurry degasser 160 and wastewater treatment equipment 170.

상기 분쇄 건조 설비(110)는 에너지 원료인 석탄을 분쇄함과 동시에 건조 질소로 건조하여 미분탄의 형태로 만들고, 상기 미분탄을 가스화기(120)로 이송하는 장치이다. The pulverizing and drying facility 110 is a device that pulverizes coal, which is an energy raw material, and then dry it with dry nitrogen to form pulverized coal, and transports the pulverized coal to the gasifier 120.

상기 가스화기(120)는 상기 분쇄 건조 설비(110)에서 공급되는 미분탄의 가스화 반응을 일으켜 합성가스(syngas)를 생성한다. 여기서, 가스화 반응은 상기 분쇄 건조 설비(110)에서 공급되는 미분탄을 고온고압의 조건에서 당량 이하의 산소(O2), 수증기(H2O)와의 반응을 이용하여 불완전 연소시킴으로써, 일산화탄소(CO)와 수소(H2)가 주성분인 합성가스를 생산하는 것이다. 이러한 합성가스는 발열량을 갖고 있으며, 상기 가스화기(120)는 석탄가스화 복합발전공정(IGCC)의 핵심 설비이다. 가스화기(120)에서는 합성가스 이외에 부산물로 슬래그가 발생된다. 여기서 슬래그는 상당히 높은 온도를 지니고 있으며, 상대적으로 입자가 크고 거친 조대 슬래그와 입자가 작으며 슬러리 형태의 미세 슬래그를 포함한다. 특히, 미세 슬래그는 건식기준 3,500kcal/kg의 열량을 보유하고 있다.The gasifier 120 causes a gasification reaction of the pulverized coal supplied from the pulverization drying facility 110 to generate syngas. Here, the gasification reaction is performed by incomplete combustion of the pulverized coal supplied from the pulverizing and drying facility 110 under the conditions of high temperature and high pressure, using the reaction with oxygen (O2) or water vapor (H2O) equal to or less than that of carbon monoxide (CO) and hydrogen ( H2) is the main component to produce syngas. The syngas has a calorific value, and the gasifier 120 is a core facility of a coal gasification combined cycle (IGCC). In the gasifier 120, slag is generated as a by-product in addition to the synthesis gas. Here, the slag has a fairly high temperature, relatively large particles, coarse coarse slag and small particles, and includes fine slag in the form of a slurry. In particular, the fine slag possesses a calorific value of 3,500 kcal / kg on a dry basis.

상기 습식 세정기(130)는 상기 가스화기(120)에서 생성된 합성가스를 세정수로 씻어 합성가스에 포함된 플라이 애쉬를 제거한다. 상기 습식 세정기(130)에서 플라이 애쉬가 제거된 합성가스는 후속공정으로 이동하여 연료로 사용될 수 있다. 또한, 상기 습식 세정기(130)에서는 플라이 애쉬가 제거된 합성가스 이외에 산성수가 발생하게 된다. 산성수에는 황화수소(H2S), 암모니아(NH3) 등의 산성가스가 함유되어 있다. 더불어, 산성수에는 합성가스 성분 중 하나인 이산화탄소가 탄산이온(CO3 2-)의 형태로 존재하고 있다. 이러한 산성가스는 인체에 유해한 독성가스이기 때문에 산성수 탈기기(140)를 통해 분리하고 제거되는 공정을 거친다. The wet scrubber 130 washes the synthetic gas generated by the gasifier 120 with washing water to remove fly ash contained in the synthetic gas. The synthetic gas from which the fly ash is removed from the wet scrubber 130 can be used as a fuel by moving to a subsequent process. In addition, in the wet scrubber 130, acidic water is generated in addition to the synthetic gas from which the fly ash is removed. The acidic water contains acidic gases such as hydrogen sulfide (H 2 S) and ammonia (NH 3 ). In addition, carbon dioxide, one of syngas components, is present in acidic water in the form of carbonate ions (CO 3 2- ). Since this acid gas is a toxic gas harmful to the human body, it is separated and removed through an acidic water degasser 140.

상기 산성수 탈기기(140)는 상기 습식 세정기(130)에서 발생된 산성수를 산성가스와 폐수로 분리한다. 예를 들어, 상기 산성수 탈기기(140)는 탈기기 내부에 열을 가해(스팀 주입) 녹아있던 산성가스를 유체 외부로 뽑아내는 가열 탈기반응 사용할 수 있다. 산성수 탈기기(140)를 통해 분리된 산성가스는 산성가스 처리설비(미도시)로 이송되어 처리되고, 폐수는 폐수 처리 설비(170)로 보내진다. The acidic water degasser 140 separates the acidic water generated in the wet scrubber 130 into acidic gas and wastewater. For example, the acidic water degasser 140 may use a heated degassing reaction to apply heat to the inside of the degasser (steam injection) to extract dissolved acid gas to the outside of the fluid. The acidic gas separated through the acidic water degasser 140 is transferred to an acidic gas treatment facility (not shown) for treatment, and the wastewater is sent to a wastewater treatment facility 170.

상기 슬래그 탈수 설비(150)는 상기 가스화기(120)에서 발생된 슬래그 중 조대 슬래그와 미세 슬래그를 분리한다. 상기 슬래그 탈수 설비(150)에서 슬래그와 물을 접촉시키면, 상대적으로 입자가 큰 조대 슬래그는 하부에 가라앉게 되고 미세 슬래그는 물에 떠있게 된다. 또한, 슬래그 탈수 설비(150)의 하부에 가라앉은 조대 슬래그는 열량이 없으므로, 외부로 배출하여 폐기된다. 반면, 미세 슬래그는 열량을 보유하고 있기 때문에 열량을 재활용하기 위해 산성 슬러리 탈기기(160)를 거쳐 분쇄 건조 설비(110)로 보내진다. 즉, 상기 슬래그 탈수 설비(150)에서는 슬래그를 조대 슬래그와 미세 슬래그로 분리하여, 조대 슬래그는 외부로 배출하고 미세 슬래그는 산성 슬러리 탈기기(160)로 보낸다. 여기서, 미세 슬래그는 황화수소, 암모니아 등의 산성가스가 녹아 있는 슬러리 형태로 이루어진다. 즉, 슬래그 탈수 설비(150)에서 산성가스가 녹아 있는 산성 슬러리가 산성 슬러리 탈기기(160)로 이송된다. The slag dewatering facility 150 separates coarse slag and fine slag among slag generated in the gasifier 120. When the slag and water are brought into contact with the slag dewatering facility 150, the coarse slag with relatively large particles sinks in the lower portion and the fine slag floats in the water. In addition, the coarse slag sinking in the lower portion of the slag dewatering facility 150 has no heat, so it is discharged to the outside and discarded. On the other hand, since the fine slag retains the amount of heat, it is sent to the crushing and drying facility 110 through the acid slurry deaerator 160 to recycle the amount of heat. That is, in the slag dewatering facility 150, the slag is separated into coarse slag and fine slag, the coarse slag is discharged to the outside, and the fine slag is sent to the acidic slurry degasser 160. Here, the fine slag is made of a slurry in which acid gases such as hydrogen sulfide and ammonia are dissolved. That is, in the slag dewatering facility 150, the acidic slurry in which the acidic gas is dissolved is transferred to the acidic slurry degasser 160.

상기 산성 슬러리 탈기기(160)는 상기 슬래그 탈수 설비(150)로부터 유입된 산성 슬러리를 산성가스와 미세 슬래그로 분리한다. 예를 들어, 상기 산성 슬러리 탈기기(160)는 산성 슬러리를 반건식 탈수하여, 산성가스와 미세 슬래그로 분리한다. 산성 슬러리 탈기기(160) 통해 분리된 산성가스는 산성가스 처리설비(미도시)로 이송되어 처리되고, 발생된 폐수는 폐수 처리 설비로 보내진다. 또한, 산성 슬러리 탈기기(160)에서 분리된 미세 슬래그는 분쇄 건조 설비(110)로 보내져, 미세 슬래그가 보유하고 있는 열량을 재활용하게 된다. 한편, 산성 슬러리에는 연료인 석탄과 플럭스인 석회석에서 기인한 칼슘 이온이 다량 존재하고 있다. The acidic slurry degasser 160 separates the acidic slurry introduced from the slag dewatering facility 150 into acidic gas and fine slag. For example, the acidic slurry degasser 160 semi-dry dehydrates the acidic slurry to separate it into acidic gas and fine slag. The acidic gas separated through the acidic slurry degasser 160 is transferred to an acidic gas treatment facility (not shown) for treatment, and the generated wastewater is sent to a wastewater treatment facility. In addition, the fine slag separated from the acidic slurry deaerator 160 is sent to the pulverization drying facility 110 to recycle the amount of heat held by the fine slag. On the other hand, a large amount of calcium ions derived from coal as a fuel and limestone as a flux are present in the acidic slurry.

폐수 처리 설비(170)는 산성수 탈기기(140) 및 산성 슬러리 탈기기(160)에서 발생된 폐수를 물리적, 화학적, 생물학적으로 처리하여 방류수질 기준 이내로 충족시킨 후 방류한다. The wastewater treatment facility 170 physically, chemically, and biologically treats the wastewater generated by the acidic water degasser 140 and the acidic slurry degasser 160 to meet the discharged water quality standards and discharges the wastewater.

상기와 같이, 본 발명에 따른 산성유체의 분리탈기 시스템(100)은 산성수를 처리하는 산성수 탈기기(140)와 산성 슬러리를 처리하는 산성 슬러리 탈기기(160)를 분리시킴으로써, 산성수와 산성 슬러리가 서로 결합하여 불순물이 생성되고 퇴적하는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 산성유체 분리탈기 시스템(100)은 산성수에 존재하는 탄산 이온과 산성 슬러리에 존재하는 칼슘 이온이 서로 결합하여 탄산칼슘염이 생성되는 것을 방지할 수 있다. As described above, the separation and degassing system 100 of the acidic fluid according to the present invention separates the acidic water degassing device 140 for treating acidic water and the acidic slurry degassing device 160 for treating acidic slurry, The acidic slurry can be combined with each other to prevent impurities from being formed and deposited. Specifically, the acidic fluid separation and degassing system 100 according to the present invention can prevent the formation of calcium carbonate by combining carbonate ions present in acidic water with calcium ions present in the acidic slurry.

일반적으로, 석탄을 가스화시킨 후 발생되는 부산물인 산성수와 산성 슬러리는 하나의 탈기기에서 동시에 처리된다. 이 경우, 탈기기 내에서 산성수에 존재하는 탄산 이온과 산성 슬러리에 존재하는 칼슘 이온이 서로 결합하여 탄산칼슘염이 생성된다. 더불어, 이러한 탄산칼슘염에 의해 탈기기 내부가 막히는 화학적 파울링이 발생하여, 탈기기의 고장 및/또는 정지를 유발하게 된다. Generally, acidic water and acidic slurry, which are by-products generated after gasification of coal, are simultaneously treated in one deaerator. In this case, the carbonate ions present in the acidic water and the calcium ions present in the acidic slurry are combined with each other in the deaerator to produce a calcium carbonate salt. In addition, chemical fouling of the inside of the deaerator is generated by the calcium carbonate, which causes breakage and / or stoppage of the deaerator.

그러나, 본 발명은 산성수와 산성 슬러리를 처리하는 탈기기를 서로 분리하여 개별적으로 동작하도록, 산성수 탈기기(140) 및 산성 슬러리 탈기기(160)로 각각 구비함으로써, 산성수에 존재하는 탄산 이온과 산성 슬러리에 존재하는 칼슘 이온이 서로 결합하여 탄산칼슘염이 생성되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 석탄 가스화기 설비의 장기적 연속운전을 가능하게 하여, 정비 또는 점검 비용을 절감할 수 있다. However, according to the present invention, the acidic water degasser 140 and the acidic slurry degasser 160 are respectively provided to separate and operate the degasser treating the acidic water and the acidic slurry separately from each other. The ions and the calcium ions present in the acidic slurry can be prevented from being formed by bonding with each other. Accordingly, the present invention enables long-term continuous operation of the coal gasifier facility, thereby reducing maintenance or inspection costs.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 산성유체의 분리탈기 시스템을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment for implementing the separation and degassing system of the acidic fluid according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the present invention as claimed in the following claims Anyone who has ordinary knowledge in the field to which the present invention belongs, without departing from the gist of the present invention, will be said to have the technical spirit of the present invention to the extent that various changes can be implemented.

100: 산성유체의 분리탈기 시스템 110: 분쇄 건조 설비
120: 가스화기 130: 습식 세정기
140: 산성수 탈기기 150: 슬래그 탈수설비
160: 산성 슬러리 탈기기 170: 폐수 처리 설비100: acidic fluid separation and degassing system 110: grinding drying equipment
120: gasifier 130: wet scrubber
140: acid water dehydrator 150: slag dewatering equipment
160: acid slurry deaerator 170: wastewater treatment facility

Claims (4)

분쇄 건조 설비로부터 공급된 미분탄의 가스화 반응을 일으켜 합성가스를 생성하는 가스화기;
상기 합성가스를 세정수로 세정하여 플라이 애쉬를 제거하는 습식 세정기;
상기 가스화기에서 발생된 슬래그에서 조대 슬래그를 배출하는 슬래그 탈수 설비;
상기 습식 세정기에서 발생된 산성수로부터 산성가스를 분리하는 산성수 탈기기; 및
상기 슬래그 탈수 설비에서 발생된 산성 슬러리를 미세 슬래그와 산성가스로 분리하는 산성 슬러리 탈기기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 산성유체 분리탈기 시스템.A gasifier that generates a synthesis gas by causing a gasification reaction of the pulverized coal supplied from the pulverization drying facility;
A wet scrubber that removes fly ash by washing the syngas with washing water;
A slag dewatering facility for discharging coarse slag from the slag generated in the gasifier;
An acidic water deaerator for separating acidic gas from the acidic water generated in the wet scrubber; And
And an acidic slurry deaerator for separating the acidic slurry generated in the slag dewatering facility into fine slag and acidic gas. 제 1 항에 있어서,
상기 산성수 탈기기와 상기 산성 슬러리 탈기기는 서로 분리되어 개별적으로 동작하여 탄산칼슘염의 생성을 방지하는 것을 특징으로 하는 산성유체 분리탈기 시스템.According to claim 1,
The acidic water degassing machine and the acidic slurry degassing machine are separated from each other to operate separately to prevent the generation of an acidic fluid separation and degassing system. 제 1 항에 있어서,
상기 산성 슬러리 탈기기에서 발생된 미세 슬래그는 상기 분쇄 건조 설비로 재공급되어 보유한 열량이 재활용 되는 것을 특징으로 하는 산성유체 분리탈기 시스템.According to claim 1,
The fine slag generated in the acidic slurry degasser is re-supplied to the pulverization drying facility, so that the amount of heat retained is recycled. 제 1 항에 있어서,
상기 산성수 탈기기 및 상기 산성 슬러리 탈기기에서 발생된 폐수를 처리하는 폐수 처리 설비를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산성유체 분리탈기 시스템. According to claim 1,
An acidic fluid separation and degassing system further comprising a wastewater treatment facility for treating the wastewater generated by the acidic water degasser and the acidic slurry degasser.
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JP2000328071A (en) * 1999-03-12 2000-11-28 Ube Ind Ltd Process for recycling gas, waste water and particulate slag in waste gasification treatment
KR101165186B1 (en) * 2011-09-19 2012-07-11 박정봉 Method and apparatus for collecting and removing fouling material in gasification system

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