KR20200125304A

KR20200125304A - 플러그 생성부를 포함하는 스크류 피더 타입의 고압 분체연료 연속 공급장치

Info

Publication number: KR20200125304A
Application number: KR1020190049386A
Authority: KR
Inventors: 이지은; 정석우; 권인구; 정종선
Original assignee: 고등기술연구원연구조합; 주식회사 쎄인텍
Priority date: 2019-04-26
Filing date: 2019-04-26
Publication date: 2020-11-04
Also published as: KR102214425B1

Abstract

본원 발명은 스크류 피터, 스크류 가압부를 포함하는 분체연료 연속 공급장치로서, 스크류 피터를 통해서 분체연료를 가압하여 공급함으로써, 반영구적이며 안정적으로 분체를 고압반응기에 공급할 수 있는 장점이 있다.
또한 본원 발명은 스크류 피터 타입의 고압 분체연료 연속 공급장치에 있어서, 토출부의 급격한 압력 상승 및 이에 따른 장치의 파손을 막고, 플러그 형태의 분체연료가 이상없이 토출될 수 있다.

Description

플러그 생성부를 포함하는 스크류 피더 타입의 고압 분체연료 연속 공급장치{Screw Feeder Type High Pressure Continuous Feeding Machine of Particle Fuel Comprising Plug Generator}

본원 발명은 플러그 생성부를 포함하는 스크류 피더 타입의 고압 분체연료 연속 공급장치에 관한 것으로서, 구체적으로 상압의 미분탄, 화학연료 등의 분체연료를 고압용기 또는 고압반응기에 연속적으로 공급하기 위한 스크류 피더 타입의 장치에 있어서, 고압 분체연료를 토출하는 최종 부분의 고압 분체연료가 플러그 형태로 토출될 수 있도록 하는 플러그 생성부가 부가된 스크류 피더 타입의 장치에 관한 것이다.

석탄 가스화 복합발전(Integrated Gasification Combined Cycle, 이하 'IGCC')이란 석탄 가스화 후 이를 이용하여 복합발전소를 운전하는 발전기술을 말한다. 즉, 석탄을 고온, 고압에서 수소와 일산화탄소를 주성분으로 한 합성가스로 전환한 뒤, 분진과 황 화합물 등 유해물질을 제거하고 천연가스와 유사한 수준으로 정제한 후 전기를 생산하는 원료로 사용하는 친환경 발전 기술이다.

IGCC는 석탄으로부터 합성가스를 생성하는 가스화공정, 합성가스에 포함된 입자 및 황 화합물 등을 제거하여 청정한 합성가스를 만드는 정제공정, 및 가스 터빈과 스팀 터빈으로 구성된 복합발전 공정 등으로 나누어진다.

IGCC 발전방식은 기존의 미분탄 발전방식에 비해 발전효율이 높아 20% 내외의 이산화탄소 저감 효과를 얻을 수 있다. 또한, 대기 오염물질인 SOx를 95%이상, NOx 발생량을 70%이상 줄일 수 있다. 우리나라는 에너지원을 해외로부터 거의 전량 수입하기 때문에 경제적인 석탄을 발전 연료로 사용해야 한다.

또한 계속 강화되는 환경 규제로 인해서 최소 21세기 중반까지는 IGCC와 같은 친환경 발전 방식을 계속 개발해야 한다.

IGCC 기술은 연소 외에도 수소와 일산화탄소가 주성분인 합성가스를 생산하고 필요에 따라 수소를 분리, 정제하여 비료 등의 공업원료나 발전효율이 60% 이상까지 이르는 가스화 복합 연료전지(IGFC: Integrated Gasification Fuel Cell)의 원료가스 공급에도 활용된다. IGCC 기술을 통해서 석탄 내 환경오염의 주성분인 황 성분을 유용한 상품으로서 판매할 수 있는 순수 유황으로 회수할 수 있다.

IGCC와 같은 가스화 플랜트, 특히 건식 가스화 플랜트에서는 미분탄의 계속적인 공급을 위하여 미분탄 등의 분체연료를 저장하는 저장호퍼(storage hopper), 항상 가스화기 또는 고압반응기 압력보다 높은 고압 상태로 운전되며 분체연료를 기류수송 방식으로 가스화기에 공급하는 공급호퍼(feed hopper), 가압과 상압 상태를 반복하면서 상압 상태인 저장호퍼의 분체연료를 가압 상태인 공급호퍼로 계속 공급하는 록호퍼(lock-hopper) 등으로 구성되는 고압 분체연료 공급장치를 사용하고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래 고압 분체연료 공급장치에서, 공급호퍼(20) 내부에 채워진 분체연료는, 정상운전 상태에서 고압질소공급밸브(23)를 통해 공급되는 질소가스에 의해 분체연료이송라인(22) 및 이송라인개폐밸브(21)를 통해 고압반응기에 연속적으로 공급된다. 공급호퍼(20) 내 분체연료가 감소되면, 이송라인개폐밸브(21)가 잠기면서 공급호퍼(20)에 분체연료를 재충진하기 위한 재충진 과정이 진행된다.

재충진 과정에서는 저장호퍼(10)의 저장호퍼개폐밸브(12)가 열리면서, 저장호퍼(10) 내 분체연료가 상압의 록호퍼(14)로 일정량 공급된다. 분체연료가 록호퍼(14)에 채워지면, 저장호퍼개폐밸브(12)가 닫히고 고압질소공급밸브(16)가 열리면서, 고압질소공급밸브(16)를 통해 공급되는 질소가스에 의해 록호퍼(14)가 고압의 공급호퍼(20)와 동일한 압력까지 가압된다. 이때, 차압트랜스미터(19)는 록호퍼(14) 및 공급호퍼(20)가 동일한 압력에 도달하였는가를 측정한다.

록호퍼(14)에 대한 가압이 완료되면, 고압질소공급밸브(16)가 닫히고 이퀄라이징밸브(18)가 열린 상태에서, 돔밸브(17)가 열리면서 록호퍼(14) 내 분체연료가 중력에 의해 공급호퍼(20)로 재충진된다. 록호퍼(14) 내 분체연료가 공급호퍼(20)로 재충진되면, 돔밸브(17)가 닫히고 이퀄라이징밸브(18)가 닫힌 후, 벤트밸브(15)가 열리면서 록호퍼(14)의 내부 압력이 감압된다. 록호퍼(14)의 내부가 벤트밸브(15)를 통해 상압으로 떨어지면, 공급호퍼(20)의 재충진 과정이 완료된다. 이후, 분체연료의 재충진 과정은 고압 분체연료 공급장치의 정상운전 중 일정시간 간격으로 계속 반복된다.

이러한 종래 고압 분체연료 공급장치의 경우, 작동을 위해 고압질소를 이용한 가압 및 감압 장치, 벤트되는 분진의 여과를 위한 고압 필터시스템, 순서에 따른 제어를 위한 정압/차압 계측기 등의 추가적인 설비가 필요하고 복잡한 절차에 따라 분체연료 주입이 이루어진다는 단점이 있다. 이와 함께 연속식이 아닌 회분식(batch)으로 분체연료 주입이 이루어져 공급호퍼 내 일정한 레벨 유지가 불가능하고, 록호퍼를 공급호퍼와 동일한 압력까지 가압하는 과정에서 질소가스가 계속적으로 사용되며, 분체연료 내 수분 함량이 다소 높을 경우 브리징(bridging) 현상에 의해 록호퍼에서 공급호퍼로 분체연료가 막혀서 내려오지 않는 문제점이 발생한다(도 2 참조). 브리징 현상은 수분 및 압력에 의해서 록호퍼 내의 분체연료가 눌려 제대로 외부로 배출되지 못하는 현상이다. 회분식 공급 문제를 해결하기 위해서 복수의 고압 분체연료 공급장치를 도입하는 경우가 있지만, 이러한 경우에도 펄스 형태의 연속식 공급만이 가능하며, 설비에 소요되는 비용이 배가된다는 문제점이 있다.

특허문헌 1은 종래의 록호퍼 시스템을 개선한 것으로서 록호퍼에서 공급호퍼로 분체연료가 공급될 때 이에 대한 이송량을 정확하기 측정하기 어렵다는 문제점을 해결하기 위한 것이다. 이를 위해서 특허문헌 1은 록호퍼와 공급호퍼 사이에 플렉시블관을 도입하여 압력 변화에 대응하게 하고, 가압시 또는 배기시에 발생되는 플렉시블관의 팽창 및 수축에 따른 거리만큼 플렉시블관의 상부에 위치하는 록호퍼를 상하로 이동시킴으로써, 각 호퍼에 적재된 분체연료의 무게를 정확하게 측정하도록 한 장치이다.

특허문헌 2는 펌프 세그먼트를 갖는 고체 공급 펌프에 관한 것으로서, 다수의 연결된 카트리지가 폐쇄 곡선을 형성하여 트랙을 따라서 계속적으로 순환운동을 하고 상기 카트리지는 고체 공급물을 계속 공급하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 그러나 상기 장치는 본원 발명에서 적용하고자 하는 고온, 고압의 가스화기에 직접 분체연료를 직접 공급할 수 있을 만큼 고압에 견딜 수 있도록 설계되지 않았다.

특허문헌 3은 순환 형태의 무한궤도에 의해서 고체 공급물을 이송하는 장치에 관한 것이다. 이 또한 본원 발명에서 적용하고 있는 고온, 고압의 가스화기에 직접 분체연료를 공급할 수 있는 방법은 아니며 단순히 상압에서 적용이 가능한 기술이다.

특허문헌 4는 로터리 디스크의 회전에 의해서 고체 공급물을 공급하는 장치에 관한 것으로서 Posimetric pump에 의한 장치이다. 현재 해당 장치는 68bar 조건에서 공급이 가능한 장비를 제공하고 있다.

특허문헌 5는 고압용 고체 공급물을 제공하기 위한 펌프로서 한쌍의 무한궤도가 맞물리면서 그 틈을 이용하여 가압된 고체 공급물을 공급하는 장치이다.

그러나 특허문헌 4, 5의 경우에는 완벽한 씰링 문제로 인해서 장기간 상업적 규모로 사용시 일부 분체연료가 누출된다는 문제점이 있을 뿐만 아니라 본원에서 요구하는 고압에서는 누출이 너무 심해 사용이 불가능하다는 문제점이 있다.

한편 본원 발명자에 의한 고압호스, 고압롤러, 할로우핀 체인을 이용한 분체연료 연속 공급장치(대한민국 특허출원번호 10-2017-0106858) 및 씰링플레이트가 결합된 고압호스, 고압롤러, 할로우핀 체인을 이용한 분체연료 연속 공급장치(대한민국 특허출원번호 10-2017-0121120)는 고압호스를 고압롤러를 사용하여 압착하여 분체연료를 고압장치에 공급할 수 있는 장치로서 도 3에 개략도를 나타내었다. 상기 장치는 종래에는 제공하지 못하였던 분체를 고압장치에 연속적으로 공급할 수 있으면서 실질적으로 연속 사용이 가능한 최초의 장치이다. 그러나 상기 장치를 운용함에 있어서 최대 압력이 20bar이며, 고압호스의 수명에 따른 장비의 교체 등에 따른 개선사항이 필요하다는 점을 발견하였다.

상기 장비를 개선 및 개발 과정에서 본원 발명자는 스크류 피더 타입의 고압 분체연료 연속 공급장치(대한민국 특허출원번호 10-2018-0073500, 이하 '종래장치')를 개발하였다. 종래장치는 분체연료를 고압으로 공급함에 있어서, 스크류 피더를 사용하여 분체연료를 가압하고 고압 분체연료가 말단에서 플러그 형태로 토출되어 고압 반응기 등으로 공급되게 하는 장치이다. 여기서 플러그 형태라는 것은 분체연료가 가압되어 종래장치 내부 형태에 따라 원기둥 형태로 뭉쳐진 것으로서 수분이 없는 상태임에도 불구하고 가압에서 의해서 압착된 분체가 어느 정도의 모양을 유지할 수 있는 상태이다.

종래장치에 있어서 분체연료가 가압된 플러그 상태로 토출되어야만 스크류 피더 내부로 역압이 걸리는 것을 막을 수 있기 때문에 종래장치에 있어서 플러그 형태로 분체연료가 공급되는 것이 반드시 필요하다.

종래장치는 스크류에 의해서 분체연료가 가압 이송되면서 설정된 압력 이상이 될 경우 종래장치의 토출부를 막고 있는 경사면을 구비한 가압플러그(고압 분체가 플러그 형태로 생기는 플러그와 다른 것으로서 종래장치의 토출부를 막고 있는 별도의 금속제 플런지로서 말단이 경사부를 구비하고 있음)가 밀리면서 분체연료가 플러그 형태로 고압 반응기 또는 호퍼로 공급되게 되어 있다.

종래장치의 가압플러그는 가압된 분체연료의 토출 압력이 10bar와 같은 설정된 압력 이상이 될 경우 이를 지지하고 있는 유압 실린더가 뒤로 밀리면서 분체연료의 플러그가 외부로 배출되어야 한다.

공급되는 연료가 유체가 아닌 분자단위에서의 비연속적 형태인 분체라는 점 때문에 가압플러그로 전달되는 압력 또한 비연속적인 형태로 나타나는 것으로 보인다. 이로 인해서 설정 압력이 10bar임에도 불구하고 유압실린더에 걸리는 압력이 순간적으로 40bar 또는 100bar까지 튀는 현상이 발견되었다.

이러한 경우 분체연료 플러그가 배출되지 않고, 내부에 순간적으로 걸리는 압력으로 인해서 스크류 피터가 파손되는 경우까지 발생하였다.

또한 종래장치에 있어서, 분체연료를 가압하는 과정에서 발생하는 열이 내부에 수증기를 생성하고 이러한 수증기가 토출부에서 응축함으로써 분체연료의 플러깅 현상이 강화되어 상기와 같은 문제점이 발생되는 것으로 보인다.

등록특허공보 제1590135호 미국특허공보 제8579103호 미국특허공보 제8739962호 미국특허공보 제5497873호 미국특허공보 제8439185호

본원 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스크류 피더 타입의 고압 분체연료 연속 공급장치에 있어서, 토출부의 급격한 압력 상승 및 이에 따른 장치의 파손을 막고, 플러그 형태의 분체연료가 이상없이 토출될 수 있는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본원 발명은 공급부, 가압부, 조절부를 포함하는 분체연료를 고압용기 또는 고압반응기에 연속적으로 공급하기 위한 분체연료 연속 공급장치에 있어서,

상기 공급부는 공급부의 장치를 구동하기 위한 동력을 공급하는 공급부구동장치; 공급부스크류에 분체연료를 공급하는 분체연료공급부; 상기 분체연료공급부로부터 공급받은 분체연료를 스크류작용에 의해서 가압부공급부로 이송하는 공급부스크류;를 포함하고,

상기 가압부는 가압부의 장치를 구동하기 위한 동력을 공급하는 가압부구동장치; 상기 가압부공급부로 이송된 분체연료를 스크류에 의해서 가압하며 분체연료배출부로 이송하는 가압부스크류;를 포함하고,

상기 조절부는 조절부의 장치를 제어하는 조절부구동장치; 상기 가압부스크류에 의해서 밀려나오는 분체연료의 흐름을 조절하는 플러그플런지; 상기 플러그플런지의 위치를 제어하는 스템을 포함하고, 상기 플러그플런지의 위치를 제어하는 스템은 유압이 아닌 공압에 의해서 제어되며, 상기 가압부스크류에 의해서 가압되어 이송되는 분체연료가 설정된 압력 이상이 될 경우 상기 플러그플런지가 밀리면서 분체연료를 분체연료배출부로 배출하는 분체연료 연속 공급장치를 제공한다.

상기 공급부구동장치는 상기 공급부스크류를 회전하기 위한 장치이며, 상기 공급부스크류는 상기 분체연료를 수평으로 이동시킨다.

상기 가압부구동장치는 상기 가압부스크류를 회전하기 위한 장치이며, 상기 가압부스크류는 가압부실린더, 상기 가압부실린더 내부에 축방향따라 배치되는 가압부스크류축, 상기 가압부스크류축에 스크류 형태로 부착되는 가압부스크류날개를 포함한다.

상기 가압부스크류축의 외경은 가압부공급부에서 분체연료배출부쪽까지 일정한 크기를 유지한다.

상기 가압부스크류축날개의 피치는 가압부공급부에서 분체연료배출부쪽으로 갈수록 감소한다.

상기 가압부실린더 및 상기 가압부스크류축 및 상기 가압부스크류날개는 금속 재질로 이루어질 수 있다.

상기 가압부실린더와 상기 가압부스크류날개 최외측간의 간격은 0.01 내지 10㎛이다.

상기 조절부구동장치는 설정된 압력에 따라서 상기 스템을 지지하며, 상기 가압부스크류 및 플러그플런지에 의해서 플러그를 형성하며 이송되는 분체연료가 설정된 압력 이상이 될 경우 분체연료를 분체연료배출부로 배출하는 것은 상기 가압되어 이송되는 분체연료가 설정된 압력 이하일 경우에는 상기 가압부실린더와 플러그플런지가 접한 상태로 있고, 상기 플러그를 형성하며 이송되는 분체연료가 설정된 압력을 초과하는 힘을 가질 경우 상기 가압부실린더와 상기 플러그플런지가 벌어지면서 상기 분체연료가 상기 분체연료배출부로 배출된다.

상기 조절부구동장치는 상기 스템이 지지할 수 있는 한계 압력을 설정할 수 있고, 기체에 의해서 상기 압력이 조절되며, 상기 기체의 의해서 압력을 조절하는 부분은 별도의 챔버가 있어 상기 가압부실린더 내부의 급작스럽 압력 상승이 상기 챔버에 의해서 완충될 수 있다.

상기 플러그플런지가 상기 가압부실린더와 접하는 면의 플러그플런지는 평면, 곡면, 플러그 형태 중 하나 이상이다.

상기 공급부스쿠류, 상기 조절부, 상기 가압부실린더에는 내부 분체연료의 온도를 제어할 수 있는 장치가 부가될 수 있다.

본원 발명은 기존의 록호퍼 시스템을 대체하면서, 분체연료가 전혀 누출되지 않으면서, 연속적으로 분체연료를 공급할 수 있으며, 운전이 편리하고, 설치 및 운영비가 저렴하다는 효과가 있다. 또한 고압호스 등에 따른 부품의 교체가 거의 필요없는 반영구적으로 작동이 가능하다는 장점이 있다.

또한 본원 발명은 스크류 피터 타입의 고압 분체연료 연속 공급장치에 있어서, 토출부의 급격한 압력 상승 및 이에 따른 장치의 파손을 막고, 플러그 형태의 분체연료가 이상없이 토출될 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 고압 분체연료 공급장치로서, 록호퍼를 사용하여 분체연료를 공급하는 장치의 개략도이다.
도 2는 종래기술에 따른 고압 분체연료 공급장치 록호퍼 내에서 분체연료 내 수분 함량이 다소 높을 경우 록호퍼가 작동함에도 내부 분체연료가 배출되지 않고 고착화되는 브리징 현상에 대한 사진이다. 록호퍼 내부 초기 분체연료인 미분탄이 제대로 공급되는 경우와 브리징 현상으로 잔류하는 경우를 보여준다.
도 3은 본원 발명의 발명자가 개발한 분체연료 연속 공급장치의 사시도이다.
도 4는 본원 발명의 일 실시예에 따른 분체연료 연속 공급장치의 사시도이다.
도 5는 본원 발명의 일 실시예에 따른 분체연료 연속 공급장치의 측면도이다.
도 6은 본원 발명의 일 실시예에 따른 분체연료 연속 공급장치의 상면도이다.
도 7은 도 6의 AA'에 따른 단면도이다.
도 8은 도 7의 점선 부분을 확대한 도면이다.
도 9는 도 7의 점선 부분을 확대한 도면으로 본원 발명에 따른 플러그플런지의 다른 콘 형태에 대한 예제이다.

이하 본원 발명에 대한 구체적인 내용을 도 4 내지 도 9을 참조하여 설명한다.

본원 발명은 공급부(100), 가압부(200), 조절부(300)를 포함하는 분체연료를 고압용기 또는 고압반응기에 연속적으로 공급하기 위한 분체연료 연속 공급장치에 한 것이다. 공급부(100)는 공급부(100)의 장치를 구동하기 위한 동력을 공급하는 공급부구동장치(110); 공급부스크류(130)에 분체연료를 공급하는 분체연료공급부(120); 상기 분체연료공급부(120)로부터 공급받은 분체연료를 스크류작용에 의해서 가압부공급부(220)로 이송하는 공급부스크류(130);를 포함한다.

공급부구동장치(110)는 상기 공급부스크류(130)를 회전하기 위한 장치이며, 통상적으로 모터가 사용된다. 상기 공급부스크류(130)는 상기 분체연료를 수평으로 이동시킨다. 공급부스크류(130)을 통해서 분체연료를 수직상방 또는 하방으로 이동하는 것도 가능하나, 수평 또는 수직하방으로 공급하는 것이 바람직하다.

가압부(200)는 가압부(200)의 장치를 구동하기 위한 동력을 공급하는 가압부구동장치(210); 상기 가압부공급부(220)로 이송된 분체연료를 스크류에 의해서 가압하며 분체연료배출부(340)로 이송하는 가압부스크류(230);를 포함한다.

상기 가압부구동장치(210)는 상기 가압부스크류(230)를 회전하기 위한 장치이며, 통상적으로 모터가 사용된다. 상기 가압부스크류(230)는 가압부실린더(240), 상기 가압부실린더(240) 내부에 축방향따라 배치되는 가압부스크류축(234), 상기 가압부스크류축(234)에 스크류 형태로 부착되는 가압부스크류날개(232)를 포함한다. 상기 가압부스크류축(234)의 외경은 가압부공급부(220)에서 분체연료배출부(340)쪽까지 일정한 크기를 유지한다. 가압부스크류축날개(232)의 피치는 가압부공급부(220)에서 분체연료배출부(340)쪽으로 갈수록 감소할 수 있다. 피치가 감소하는 것은 가압부공급부(220)에서 분체연료배출부(340)쪽으로 갈수록 압력 또는 부하가 증가하기 때문에 이를 위해서 실제 압력이 받는 면적을 줄이기 위한 것이다.

가압부실린더(240) 및 상기 가압부스크류축(234) 및 상기 가압부스크류날개(232)의 재질에는 특별히 한정하지 않으나, 압력, 온도, 분체연료라는 특성을 고려할 때 금속 재질, 특히 스테인리스스틸을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 상기 가압부실린더(240)와 상기 가압부스크류날개(232) 최외측간에 의해서 가입이 되며 실링이 되기 때문에 이들 사이의 간격은 0.01 내지 10㎛인 것이 바람직하며, 압력이 더 높은 경우에는 간격이 더 줄어들 수 있다.

상기 조절부(300)는 조절부(300)의 장치를 제어하는 조절부구동장치(310); 가압부스크류(230)에 의해서 밀려나오는 분체연료의 흐름을 조절하는 플러그플런지(330); 상기 플러그플런지(330)의 위치를 제어하는 스템(320)을 포함하고, 상기 플러그플런지(330)의 위치를 제어하는 스템(320)은 유압이 아닌 공압에 의해서 제어되며, 상기 가압부스크류(230)에 의해서 가압되어 이송되는 분체연료가 설정된 압력 이상이 될 경우 상기 플러그플런지(330)가 밀리면서 분체연료를 분체연료배출부(340)로 배출한다.

구체적으로 상기 조절부구동장치(310)는 설정된 압력에 따라서 상기 스템(320)을 지지한다. 상기 가압부스크류(230)에 의해서 가압되어 이송되는 분체연료가 설정된 압력 이상이 될 경우 분체연료를 분체연료배출부(340)로 배출하는 구체적인 기작은 상기 가압되어 이송되는 분체연료가 설정된 압력 이하일 경우에는 상기 가압부실린더(240)와 플러그플런지(330)가 접한 상태로 있음으로 해서 실링이 되며, 상기 가압되어 이송되는 분체연료가 설정된 압력을 초과할 경우 상기 가압부실린더(240)와 상기 플러그플런지(330)가 떨어지면서 상기 분체연료가 상기 분체연료배출부(340)로 배출된다. 이는 가압된 분체연료의 압력이 플러그플런지(330)를 뒤로 후퇴시킬 수 있기 때문이다. 즉, 상기 조절부구동장치(310)는 상기 스템(320)이 지지할 수 있는 한계 압력을 설정할 수 있는 장치인 것이다.

한편 도 8에서는 상기 플러그플런지(330)에 관련하여 상기 가압부실린더(240)와 접하는 면의 플러그플러지(330)는 평면인 것을 나타내고 있다. 도 9은 이와 관련하여 가압부실린더(240)와 접하는 면의 플러그플러지(330)가 곡면인 콘플런지(335)를 도시하고 있다. 콘플런지(335)는 평면인 플러그플는지(330)에 대비하여 급작스럽 압력 상승을 막아 분체연료의 플러그가 더 원활하게 배출되게 한다.

한편, 온도제어를 위해서 상기 공급부스쿠류(130), 상기 조절부(300), 상기 가압부실리더(240)에는 내부 분체연료의 온도를 제어할 수 있는 장치가 부가될 수 있다. 이는 가압에 의해서 분체연료의 온도가 올라가거나 내려가면서 내부 수증기가 응축되어 분체연료가 응집되는 것을 막아준다.

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.

10 : 저장호퍼
12 : 저장호퍼개폐밸브
14 : 록호퍼
15 : 벤트밸브
16 : 고압질소공급밸브
17 : 돔밸브
18 : 이퀄라이징밸브
19 : 차압트랜스미터
20 : 공급호퍼
21 : 이송라인개폐밸브
22 : 분체연료이송라인
23 : 고압질소공급밸브
100 : 공급부
110 : 공급부구동장치
120 : 분체연료공급부
130 : 공급부스크류
200 : 가압부
210 : 가압부구동장치
220 : 가압부공급부
230 : 가압부스크류
232 : 가압부스크류날개
234 : 가압부스크류축
240 : 가압부실린더
300 : 조절부
310 : 조절부구동장치
320 : 스템
330 : 플러그플런지
335 : 콘플런지
340 : 분체연료배출부

Claims

공급부, 가압부, 조절부를 포함하는 분체연료를 고압용기 또는 고압반응기에 연속적으로 공급하기 위한 분체연료 연속 공급장치에 있어서,
상기 공급부는 공급부의 장치를 구동하기 위한 동력을 공급하는 공급부구동장치;
공급부스크류에 분체연료를 공급하는 분체연료공급부;
상기 분체연료공급부로부터 공급받은 분체연료를 스크류작용에 의해서 가압부공급부로 이송하는 공급부스크류;를 포함하고,
상기 가압부는 가압부의 장치를 구동하기 위한 동력을 공급하는 가압부구동장치;
상기 가압부공급부로 이송된 분체연료를 스크류에 의해서 가압하며 분체연료배출부로 이송하는 가압부스크류;를 포함하고,
상기 조절부는 조절부의 장치를 제어하는 조절부구동장치;
상기 가압부스크류에 의해서 밀려나오는 분체연료의 흐름을 조절하는 플러그플러지;
상기 플러그플런지의 위치를 제어하는 스템을 포함하고, 상기 플러그플런지의 위치를 제어하는 스템은 유압이 아닌 공압에 의해서 제어되며, 상기 가압부스크류에 의해서 가압되어 이송되는 분체연료가 설정된 압력 이상이 될 경우 상기 플러그플런지가 밀리면서 분체연료를 분체연료배출부로 배출하는 분체연료 연속 공급장치.
제1항에 있어서,
상기 공급부구동장치는 상기 공급부스크류를 회전하기 위한 장치이며,
상기 공급부스크류는 상기 분체연료를 수평으로 이동시키는 분체연료 연속 공급장치.
제1항에 있어서,
상기 가압부구동장치는 상기 가압부스크류를 회전하기 위한 장치이며,
상기 가압부스크류는 가압부실린더, 상기 가압부실린더 내부에 축방향따라 배치되는 가압부스크류축, 상기 가압부스크류축에 스크류 형태로 부착되는 가압부스크류날개를 포함하는 분체연료 연속 공급장치.
제3항에 있어서,
상기 가압부스크류축의 외경은 가압부공급부에서 분체연료배출부쪽까지 일정한 크기를 유지하는 분체연료 연속 공급장치.
제3항에 있어서,
상기 가압부스크류축날개의 피치는 가압부공급부에서 분체연료배출부쪽으로 갈수록 감소하는 분체연료 연속 공급장치.
제3항에 있어서,
상기 가압부실린더 및 상기 가압부스크류축 및 상기 가압부스크류날개는 금속 재질로 이루어진 분체연료 연속 공급장치.
제3항에 있어서,
상기 가압부실린더와 상기 가압부스크류날개 최외측간의 간격은 0.01 내지 10㎛인 분체연료 연속 공급장치.
제1항에 있어서,
상기 조절부구동장치는 설정된 압력에 따라서 상기 스템을 지지하며,
상기 가압부스크류에 의해서 가압되어 이송되는 분체연료가 설정된 압력 이상이 될 경우 분체연료를 분체연료배출부로 배출하는 것은 상기 가압되어 이송되는 분체연료가 설정된 압력 이하일 경우에는 상기 가압부실린더와 플러그 플런지가 접한 상태로 있고, 상기 가압되어 이송되는 분체연료가 설정된 압력을 초과할 경우 상기 가압부실린더와 상기 플러그플런지가 떨어지면서 상기 분체연료가 상기 분체연료배출부로 배출되는 것인 분체연료 연속 공급장치.
제8항에 있어서,
상기 조절부구동장치는 상기 스템이 지지할 수 있는 한계 압력을 설정할 수 있고, 기체에 의해서 상기 압력이 조절되며, 상기 기체의 의해서 압력을 조절하는 부분은 별도의 챔버가 있어 상기 가압부실린더 내부의 급작스럽 압력 상승이 상기 챔버에 의해서 완충될 수 있는 분체연료 연속 공급장치.
제8항에 있어서,
상기 플러그플런지가 상기 가압부실린더와 접하는 면의 플러그플러지는 평면, 곡면, 플러그 형태 중 하나 이상인 분체연료 연속 공급장치.
제1항에 있어서,
상기 공급부스쿠류, 상기 조절부, 상기 가압부실린더에는 내부 분체연료의 온도를 제어할 수 있는 장치가 부가된 분체연료 연속 공급장치.