KR820001935B1

KR820001935B1 - Method for the gasfication of coal

Info

Publication number: KR820001935B1
Application number: KR7902916A
Authority: KR
Inventors: 거노트 스타우딩거 닥터
Original assignee: 닥터 보겔; 보에스트-알핀 아크티엔 게젤샤프트; 닥터 슈미트
Priority date: 1979-08-27
Filing date: 1979-08-27
Publication date: 1982-10-20

Abstract

Synthesis gas is manufd. by gasifying coal dust; the process provides for in-situ generation of steam and prevention of residual water pollution. The pocess comprises: (a) gasifying coal dust in a cyclonic burner using an O-steam-CO2 mixt.; (b) passing the resulting primary gas upward through a bed of coal of large particles placed in a gasifier having a vertical passage; (c) scrubbing the primary gas by water to remover HCN; and (d) passing a liq. coal slag across a partition into a water bath and cooling the slag by a ject of purified water to produce process steam.

Description

Coal Gasification Method

제1도는 본 발명에 사용되는 가스화장치의 종단면도.1 is a longitudinal cross-sectional view of a gasifier used in the present invention.

제2도는 제1도의Ⅰ-Ⅰ선 단면도.2 is a cross-sectional view taken along the line I-I of FIG.

제3도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도.3 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG.

제4도는 본 발명에서 얻어진 냉각수의 순환과정을 나타내는 개략도.Figure 4 is a schematic diagram showing the circulation of the cooling water obtained in the present invention.

본 발명은 산소 또는 산소함유가스와 수증기 및 필요에 따라서는 탄산가스를 사용하여 석탄을 기화하는 방법에 관한 것으로서, 석탄을 버어너 특히 사이클론 버어너에서 산소 또는 산소함유가스와 수증기 및 필요에 따라 탄산가스를 주입하여 가스화하고 생성된 일차 가스를 수직형가스화기에 충전된 굵은 석탄, 예를들면 상면과 저면이노출된 석탄 괴체층을 통하여 상향 역류 시키므로서 목적하는 가스생생성물과 액체 슬래그를 얻는 방법에 관한것이다.The present invention relates to a method of vaporizing coal using oxygen or oxygen-containing gas and water vapor and carbon dioxide gas, if necessary, in which the coal is burner, in particular cyclone burner, oxygen or oxygen-containing gas and water vapor and carbon dioxide as needed Method of obtaining the desired gas product and liquid slag by injecting gas to gasify and back-up the produced primary gas through coarse coal filled with vertical gasifier, for example, upper and lower surfaces, through exposed coal aggregate layer. It's about.

본 발명에 사용하는 석탄으로는 무연탄, 역청탄, 갈탄, 카본 블랙과 같은 유리탄소를 함유하는 각종 연료들이다. 고체분말 연료 대신 액체 또는 기체 연료들도 사용할 수 있다.Coal used in the present invention includes various fuels containing free carbon such as anthracite, bituminous coal, lignite and carbon black. Liquid or gaseous fuels may be used instead of solid powder fuel.

본 발명에 의하면 일산화탄소와 수소를 함유하는 가스가 생성되는 바 이러한 형태의 가스는 그 조성에따라 연소기용 연료로 사용할 수도 있고 암모니아, 메타놀, 탄화수소, 포스겐 및 옥소-알콜류의 합성에 사용할수도 있다.According to the present invention, a gas containing carbon monoxide and hydrogen is produced. This type of gas may be used as a fuel for a combustor or a synthesis of ammonia, methanol, phosgene, and oxo-alcohols depending on the composition.

본 발명이 기초로 하고 있는 자체 가열가스화에 따르면 가압하의 석탄 덩어리 특히 적층상태로 압력을 받는 석탄 덩어리를 가스화 시킴과 동시에 가압하의 석탄 분말을 기화하여아 하는 바, 이때의 작업은 회분소결점이상의 온도와 슬래그가 액상으로 가스화기에서 장출되도록하는 온도 조건하에서 이루어지도록 하여야한다. 석탄 적층제로 존재하는 석탄 덩어리들은 가스화기의 저부에서 공급되는 뜨거운 일차 가스에 대한 냉각 및 여과장치로서의 역할을 한다. 작업공정에 사용되는 열은 산소에 의한 석탄 분말의 부분연소에 의하여 공급된다. 석탄의 자체 가스화에 대하여는 다음의 세가지 원리가 알려졌다.According to the self-heating gasification on which the present invention is based, it is necessary to gasify coal lumps under pressure, especially coal lumps under pressure in a stacked state, and to vaporize coal powders under pressure. And slag are to be made under temperature conditions such that the liquid phase is discharged from the gasifier. The coal masses present as coal deposits serve as a cooling and filtering device for the hot primary gas supplied from the bottom of the gasifier. The heat used in the work process is supplied by partial combustion of coal powder by oxygen. Three principles are known for the self-gasification of coal.

1. 미세한 석탄 분말을 사용하여 고온, 저메탄함유율의 가스를 제조하는 유동식 분체 가스화.1.Fluid powder gasification using fine coal powder to produce high temperature, low methane content gas.

2. 중간 입도의 석탄을 사용하고 중간온도의 가스를 얻는 유동층상 가스화.2. Fluidized bed gasification using medium particle coal and obtaining gas at medium temperature.

3. 석탄덩이를 사용하여 저온의 가스를 얻으며 코오크스를 사용하지 않으면서 고메탄함유율의 가스를 얻는 수직형 가스화.3. Vertical gasification using coal lumps to obtain low-temperature gas and high-methane-containing gas without coke.

최근에는 유동성 분체 가스화 방법과 수직형 가스화 방법을 결합시키므로서 이들의 장점만을 이용하기 위한 각종방법이 제안되었다. 예를들면 처음 기술한 방법은 독일특허458879 호에 공개되었는 바, 이 방법에서는 석탄을 선별하여 덩어리와 분말로 분리하고 덩어리를 수직형 가스화기에 공급하면서 분말을 버어너에서 그스화시켜 생성된 일차 가스를 수직형 가스화기에 보내어 석탄 덩어리를 건조하고 가스화하는 것이다. 이 방법에 의하면 액체슬래그는 석탄덩어리 적층체의 하부 경사 노출면 전방에 있는 가스화기의 경사저면에 모여 여기에서 슬래그 배출구로 배출된다. 이공정은 수증기 분사에 의한 공지방법으로 제어된다.In recent years, various methods have been proposed to use only the advantages thereof by combining a fluidized powder gasification method and a vertical gasification method. For example, the first method described is published in German Patent 458879, which sorts coal, separates it into chunks and powders, and feeds the chunks into a vertical gasifier, thereby producing a primary gas produced by gasifying the burner. The gas is sent to a vertical gasifier to dry and gasify the coal mass. According to this method, the liquid slag collects on the inclined bottom of the gasifier in front of the lower inclined exposed surface of the coal mass stack and is discharged from the slag outlet. This process is controlled by a known method by steam injection.

이 방법에 의하면 가압하에 작업하는 경우 슬래그를 배출하는데 문제가 있고 수증기를 공급하기 위하여 외부동력을 사용하여야하는 경제적인 문제점이 있다.According to this method, when working under pressure, there is a problem of discharging slag and an economic problem of using external power to supply water vapor.

독일특허288588호에서는 가스화방법의 열균형을 개선하기 위하여 수직형 가스화기의 하방 내부에서 배출되는 슬래그를 냉각하고 이들을 수욕에서 입상화하는 방법이 알려졌다. 이 경우에는 액상슬래그를 탱크에 수집하여 수직형 기화기 밑에 부설된 수욕상으로 주입하고 이때 생성된 수증기를 슬래그 용융 구역위의 수직형가스화기 상방에 주입하는 바, 이는 수증기가 수직형 반응기의 저부에 들어가지 못하도록 하는 것이다. 이 방법의 결점은 생성된 수증기를 공정용수증기로 사용하지 않으므로 액상 슬래그의 열함량을 최대로 이용할 수 없다는 것이다.In German Patent No. 288588, a method of cooling the slag discharged from the lower side of the vertical gasifier and granulating them in a water bath is known to improve the thermal balance of the gasification method. In this case, the liquid slag is collected in a tank and injected into the water bath installed under the vertical vaporizer, and the generated steam is injected above the vertical gasifier above the slag melting zone. It is to prevent you from entering. The drawback of this method is that the produced water vapor is not used as process water vapor and therefore the maximum heat content of the liquid slag is not available.

슬래그배드 발생기는 케미칼 인제니어 테크닉(chem,Ing,Tech) 1956년 1호 25내지 30페이지에 알려졌는바, 이장치에서는 미세한 연료 및 가스화제가 서로 다른 노즐을 통하여 수직형 가스화기의 내부 저면에서 넘쳐흐르는 슬래그 면위로 하향 경사지게 분사되도록 되었고 넘쳐 흐르는 액상 슬래그는 수직형 가스 화기의 저면밑에 부설된 물속에 이송되어 입상화되도록 되었다. 이 장치의 결점은 가스화작업중에 공급되는 수증기를 별도로 제조하는 것이다.The slag bad generator was known from chem, Ing, Tech 1, 25, 30, 1956, in which fine fuel and gasifiers overflowed from the inner bottom of the vertical gasifier through different nozzles. The slag was sprayed downwardly on the flowing slag surface and the overflowing liquid slag was transported into the water laid under the bottom of the vertical gasifier and granulated. The drawback of this device is the separate production of the steam supplied during the gasification operation.

두 개의 측면 분체 가스화기에 의하여 공급되는 일차가스가 수직형 가스화기의 적층체를 통과 하도록된 독일특허 1042817호에 의하면 석탄 분말은 석탄이나 코크스의 적층체와 접촉하기전에 산소와 반응하여야 한다. 이 방법에서는 회분이 액체 상태나 건조상태로 배출될 수 있다. 그러나 압력하의 수직형 가스화기부로터 액상슬래그를 배출하는 것은 복잡한 기구를 필요로하므로 전술한 방법들은 압력하에 가스화하는데 적당하지 않다. 또한 공지방법에 의하면 현저한 양의 슬래그 현열이 손실된다.According to German Patent No. 1042817, which allows the primary gas supplied by two side powder gasifiers to pass through a stack of vertical gasifiers, the coal powder must react with oxygen before contacting the stack of coal or coke. In this method, the ash can be discharged in a liquid or dry state. However, discharging the liquid slag from the vertical gasifier section under pressure requires a complicated mechanism, so the above-mentioned methods are not suitable for gasification under pressure. In addition, according to the known method, a significant amount of slag sensible heat is lost.

미세하게 세분된 연료로부터 연료 가스혼합물을 제조하는 방법은 독일특허 908516호에 알려졌는 바, 이 방법에서는 일부의 석탄이 사이클론 버어너와 같은 버어너에서 가스화제인 산소 및 수증기와 함께 연소되고 생성된 일차 가스는 석탄과의 사이에 일어나는 화학반응과 일차 가스의 냉각에서 생성되는 잔류 석탄으로된 유동층을 통과하게 된다.A method for producing a fuel gas mixture from finely divided fuels is known from German Patent 908516, in which some coal is burned and produced with oxygen and water vapor, which is a gasification agent in burners such as cyclone burners. The gas passes through a fluidized bed of residual coal produced by the chemical reaction between coal and the cooling of the primary gas.

이방법은 제1단계의 직류법에 의한 비교적 높은 시공 수율과 제2단계의 역류법에 의한 효율적인 열이용의 효과를 동시에 얻는다. 그러나 이방법은 유동층이 응결되므로 버어너가 건조회분만을 생성하는 경우에 이용할 수 있다.This method simultaneously obtains a relatively high construction yield by the direct current method of the first stage and efficient heat utilization by the reverse flow method of the second stage. However, this method can be used when the burner produces only dry ash because the fluidized bed is condensed.

본 발명의 목적은 전술한 형태의 방법을 간단하면서 경제적으로 실시할 수 있도록 개선하는 것으로서, 더 상세히 설명하면 액상 슬래그의 열을 더 효과적으로 이용하는 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to improve the method of the above-described form in a simple and economical manner, and in more detail, to provide a method of more effectively utilizing the heat of the liquid slag.

본 발명에 의하면 수직형 가스화기의 액상 슬래그를 슬래그배드에 수집하고 가스화기에 장설된 냉각 수욕속으로 위어(weir)를 통하여 유출되도록 하되 위어와 냉각수욕사이에서 낙하되는 액상슬래그에 물을 분사시켜 슬래그를 냉각시켜 액상 슬래그가 미세화되게하고 생성된 수증기를 공정 수증기로서 석탄덩어리 즉 석탄적층체의 하부노출면으로 공급하므로서 목적하는 바가 달성된다.According to the present invention, the liquid slag of the vertical gasifier is collected in the slag bed and discharged through the weir into the cooling water bath installed in the gasifier, but water is injected into the liquid slag falling between the weir and the cooling water bath. The desired goal is achieved by cooling the slag to allow the liquid slag to be refined and supplying the generated steam to the coal mass, ie, the lower exposed surface of the coal laminate, as process steam.

이와 같이하면 액상슬래그의 열을 대부분 효율적으로 이용할 수 있고 생성된 수증기는 석탄 덩어리 즉 석탄 적층체의 하부노출면으로 공급되기 전에 버어너에서 공급되는 이산화탄소함유 일차가스와 혼합할수 있다. 2내지 10%의 회분 함량을 갖는 석탄의 경우에는 가스의 조성에 맞추기 위하여 그 이상의 수증기를 필요로 하지 않는다. 석탄의 회분함량이 20%이상이면 본 발명에 의한 공정중에 다량의 수증기가 발생하므로 모든 수증기를 공정 수증기로 사용하지 않고 일부를 유출시키거나 석탄 건조 또는 동력용으로 사용 할 수 있다.In this way, most of the heat of the liquid slag can be used efficiently, and the produced water vapor can be mixed with the carbon dioxide-containing primary gas supplied from the burner before being fed to the coal lump, that is, the lower exposure surface of the coal stack. Coal with a ash content of 2 to 10% does not require more water vapor to match the composition of the gas. If the ash content of coal is 20% or more, a large amount of water vapor is generated during the process according to the present invention, so that all of the water vapor may be used as a process steam or used for drying coal or for power.

본 발명의 공정에 사용된 냉각수, 가스정제에서 발생하는 응축수 및 공정중에 나오는 모든 폐수는 분사용 물로 사용할수있다. 그 결과 본 발명에 의한 공정은 작업중에 나오는 폐수를 배출시켜 버릴 필요가 없고 다른 공정에서 나오는 폐수도 사용할 수 있다는 이점을 갖는다.Cooling water used in the process of the present invention, condensate from gas purification, and all waste water from the process can be used as water for injection. As a result, the process according to the present invention has the advantage that it is not necessary to discharge the wastewater discharged during the operation, and wastewater from other processes can be used.

배출하는 슬래그의 집단류가 많음에 따라 2내지 10회에 걸쳐 물의 집단류를 분사하는 것이 슬래그의 입상화와 수증기발생에 유리함이 입증되었다. 이와 같은 목적을 위하여는 물을 20내지 10m/s의 유속으로 분사하는 것이 유리하다. 필요에 따라서는 물의 집단류 또는 유속을 조절하므로서 입자의 강도를 조절할 수도 있다.As the mass of slag discharged is large, spraying the mass of water over 2 to 10 times has proved to be advantageous for the granulation and steam generation of slag. For this purpose it is advantageous to spray water at a flow rate of 20 to 10 m / s. If necessary, the strength of the particles can be controlled by controlling the flow or flow of water.

특히 본 발명에 의하면 버어너로부터의 일차 가스류가 슬래그배드의 표면을 향하게 하는 것이 유리하다.In particular according to the invention it is advantageous to direct the primary gas stream from the burner towards the surface of the slag bed.

그러면 슬래그배드에 부유하는 석탄을 완전히 가스화할 수 있고 슬래그배드가 비교적 높은 온도로 유지되고 유동성으로 되게할 수 있다. 더구나 일차가스가 액상 슬래그의 흐름에 역류되게 위어를 향하도록하면 부유하는 석탄에 의한 괴상체가 위어에 형성되지 않게 할수 있다.The coal suspended in the slag bed can then be fully gasified and the slag bed maintained at a relatively high temperature and rendered fluid. Furthermore, directing the primary gas toward the weir countercurrent to the flow of liquid slag prevents the formation of masses from the floating coal in the weir.

일차 가스 분사류는 물분사류가 배출되는 슬래그에 충돌하는 위치에 가깝게되도록 배치하므로서 슬래그가 미세화될 때 발생하는 수증기가 일차 가스의 분사류와 함께 석탄 덩어리 즉 석탄 적층체의 하부노출면으로 향하여 이동되도록 하는 것이 유리하다. 그러면 슬래그가 미세화될 때 발생된 수증기를 효과적으로 석탄적층체에 공급할 수 있다.The primary gas injection stream is placed close to the location where the water injection stream collides with the discharged slag so that the water vapor generated when the slag is refined moves along with the injection stream of the primary gas toward the coal mass, or the lower exposure surface of the coal stack. It is advantageous to. Then, the steam generated when the slag is refined can be effectively supplied to the coal laminate.

냉각수욕에서 생성된 입상 슬래그와 물의 혼합은 냉각수욕에서 배출하여 입상 슬래그를 여과 분리하고 정제한다음 냉각수를 물의 분사에 순환 사용하므로 필요시 외부의 물을 일부 첨가하는 경우는 있지만 가스화공정중에 폐수로 폐기되는 물은 없게된다. 제품의 정제용으로 사용된 세척수는 이황화수소와 이황화탄소가 잔류되게 공기로 스트립핑하여 시안화수소를 제거한 후 부가적인 물로 사용할 수 있다. 일차 가스화 위어방향으로 유입되어 석탄 적층체 하부 노출면으로 흐르는 전체 수증기증의 산소공급량을 높이면 냉각수에 함유된 가스중의 시안화수소가 흡수되므로 시안화수소가 슬래그와 반응하여 착시안화물을 형성하는 것을 방지할 수 있다.The mixture of granular slag and water produced in the cooling water bath is discharged from the cooling water bath to filter and separate the granular slag, and then the cooling water is circulated to spray the water, so some external water is added if necessary. No water is discarded. The wash water used for purification of the product can be used as additional water after removing hydrogen cyanide by stripping with air to leave hydrogen disulfide and carbon disulfide. Increasing the oxygen supply of the total water vapor flowing in the primary gasification weir and exposed to the lower surface of the coal stack absorbs hydrogen cyanide in the gas contained in the cooling water, thus preventing hydrogen cyanide from reacting with slag to form complex cyanide. can do.

냉각수와 입상 슬래그의 혼합물로부터 입상슬래그를 여과하기전에 압력을 낮추므로서 생성되는 수증기를 이용할수도 있다.It is also possible to use steam produced by lowering the pressure before filtering the granular slag from a mixture of cooling water and granular slag.

본 발명의 방법에 사용하는 장치는 석탄덩어리를 장입하게 된 수직형 가스화기와 석탄덩어리가 쌓인 적층체의 하부노출면을 향하여 분사하는 일차 가스제조용 버어너로 구성된다. 더 구체적으로 설명하면 석탄덩어리 특히 적층체의 하부 노출면의 전방에 챔버가 있고 일차 가스생성용 버어너는 석탄 덩어리방향 즉 적층체의 하부 노출면으로 향하도록 전기한 챔버내로 돌출되었으며, 이챔버의 하방에는 위어를 갖는 슬래그배드 탱크와 냉각수용기 있고 위어의 대향위치에 물분사기가 장설되었다.The apparatus used in the method of the present invention is composed of a vertical gasifier into which a lump of coal is charged, and a burner for producing primary gas, which is injected toward the lower exposure surface of the stack in which the lump of coal is accumulated. More specifically, there is a chamber in front of the lump of coal, in particular the lower exposed surface of the stack, and the burner for primary gas generation protrudes into the chamber that is directed toward the coal mass, ie, the lower exposed surface of the stack. Downwards, weir slag-bad tanks and cooling water vessels were installed, and water jets were placed at opposite positions of the weirs.

적층체의 하부노출면은 챔버내에 직접 노출되어있고 일차가스를 생성하는 버어너가 챔버내에 돌출되었다. 슬래그가 세분화될때 발생하는 수증기와 일차가스는 이챔버속에서 혼합된다. 슬래그배드의 표면이 챔버의 저면을 형성하는 경우 액상슬래그는 완만하게 위어위를 통하여 슬래그배드로부터 배출된다.The lower exposed surface of the stack was directly exposed in the chamber and burners generating primary gas protruded into the chamber. Water vapor and primary gas generated when the slag is broken down are mixed in the chamber. When the surface of the slag bed forms the bottom of the chamber, the liquid slag is gently discharged from the slag bed through the weir.

만약 일차가스를 생성하는 버어너중의 최소한 하나라도 슬래그배드의 표면을 향하도록 하면 위어위에서 슬래그가 고결되는 것을 방지할 수 있다.If at least one of the burners that produce primary gas is directed at the surface of the slag bed, it can prevent the slag from solidifying on the weir.

본 발명에 의하면 버어너와 물분사기는 냉각수욕과 챔버사이의 수증기통로에 있는 위어 바로위나 바로밑을 향하게 하는 것이 좋다. 이와 같이 장치하면 액체슬래그가 세분화될때 생성된 수증기가 버어너에서 분사되는 일차가스와 혼합되어 적층체의 하부 노출면으로 효과적으로 이동되게 된다.According to the present invention, the burner and the water injector may be directed directly above or just below the weir in the water vapor passage between the cooling water bath and the chamber. In this arrangement, when the liquid slag is subdivided, the generated water vapor is mixed with the primary gas injected from the burner to effectively move to the lower exposed surface of the stack.

냉각수관으로 구성된 압력용기내에 적층체를 장입하면 수직가스화기를 형성하는 압력요기의 열응력을 감소시키게되는 이점이 있다. 본 발명에서 특징으로 하는 적층체의 하부 노출면은 챔버의 상면을 구성하는 용기의 측벽을 내측으로 돌출시키므로서 간단하게 형성 할수있다.Loading the laminate in a pressure vessel composed of cooling water pipes has the advantage of reducing the thermal stress of the pressure vessel forming the vertical gasifier. The lower exposed surface of the laminate characterized in the present invention can be simply formed by projecting inward the sidewall of the container constituting the upper surface of the chamber.

일차 가스가 적층체의 하부 노출면으로 분사되면 일차 가스류로부터의 슬래그방울이 여과된다해도 충분한 가스화가 일어난다. 석탄덩어리들을 적층체의 하부 노출면으로 이송시키는 수냉식스크류 컨베이어를 장설하면 하부노출면이 유동적이면서 일정하게 새로와지게되어 가스화가 더 잘일어난다.If the primary gas is injected into the lower exposed surface of the laminate, sufficient gasification occurs even if slag droplets from the primary gas stream are filtered. The installation of a water-cooled screw conveyor that transports coal masses to the lower exposed surface of the stack allows the lower exposed surface to be fluid and consistently refreshed, resulting in better gasification.

본 발명의 장치에서는 물분사기와 연결된 냉각수 배출구를 갖는 입상 슬래그 필터를 냉각수욕후방에 연결하거나 필요에따라 압력 배제용기 내부에서 연결하므로서 폐수를 재사용할 수 있다. 이하 본 발명의 방법을 첨부도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.In the apparatus of the present invention, the wastewater can be reused by connecting the granular slag filter having the cooling water outlet connected to the water sprayer to the rear of the cooling water bath or, if necessary, inside the pressure excluding vessel. Hereinafter, the method of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

수직형 가스화기는 외부 단열층(33)을 갖는 압력용기(1)로 구성되는 바, 압력용기(1)의 상단부는 수직으로되고 하단부는 경사지게형성 되었다. 석탄덩어리는 라인(5)로 유입되는 수증기와 같은 불활성가스로 세척되는 장입밸브(4)를 통하여 압력용기(1)의 상부에 장입된다. 석탄 덩어리가 압력용기(1)속에 냉각 수관으로 형성된 냉각용기(3)에 도달하면 상부노출면(12)을 갖는 적층체(11)로 된다. 냉각용기(3)의 수관들은 냉각수 공급관(7)이 연결된 상부 환상분산관(29)와 수직관(30)으로 연결된 하부 환상 분산관(31)로부터 냉각수를 공급받는다. 냉각용기(3)을 통하여 상승하는 냉각수는 상부의 환상집수관(28)을 통하여 배출관(8)으로 배출된다. 냉각용기(3)은 하부에 내측으로 돌출된 돌출부(20)을 갖고 있는바 이돌출부(20)밑에는 챔버(21)가 형성된다.Vertical gasifier is composed of a pressure vessel (1) having an outer insulation layer 33, the upper end of the pressure vessel (1) is formed vertically and the lower end is inclined. The coal mass is charged to the upper portion of the pressure vessel 1 through a charging valve 4 which is washed with inert gas such as water vapor flowing into the line 5. When the coal mass reaches the cooling vessel 3 formed of the cooling water pipe in the pressure vessel 1, it becomes a laminate 11 having an upper exposure surface 12. The water pipes of the cooling vessel 3 receive the cooling water from the upper annular dispersion pipe 29 to which the cooling water supply pipe 7 is connected and the lower annular dispersion pipe 31 connected to the vertical pipe 30. Cooling water rising through the cooling vessel 3 is discharged to the discharge pipe 8 through the annular collecting pipe 28 of the upper portion. The cooling vessel 3 has a protrusion 20 protruding inwardly in the lower portion thereof, and a chamber 21 is formed under the protrusion 20.

따라서 장입되는 석탄은 돌출부(20)을 통과하여 밑으로 내려올 때 전체 공간이 완전히 채워지지않게 되므로 돌출부(20)바로밑에 노출면(13)이 형성되면서 챔버(21)가 형성되게되는 것이다. 적층체(11)은 냉각용기(3)의 저부에 냉각수관에 의하여 형성된 슬래그 배드 탱크(22)에 놓이게 된다. 돌출부(20)하방에 위치하는 냉각용기(3)의 내면과 슬래그 배드 탱크(22)의 내면은 내화재(32)로 내장한다. 적층체(11)의 하부 노출면(13)은 적층체와 대향되게 슬래그배드탱크(22)의 단부에 형성된 위어(16)로 부터 떨어져 있다. 제3도에 도시된 바와 같이 위어(16)는 V자형 단면으로 형성한다.Therefore, the charged coal is not completely filled when passing down through the protrusions 20, so that the chamber 21 is formed while the exposed surface 13 is formed directly under the protrusions 20. The laminate 11 is placed in the slag bad tank 22 formed by the cooling water pipe at the bottom of the cooling vessel 3. The inner surface of the cooling vessel 3 located below the protrusion 20 and the inner surface of the slag bad tank 22 are incorporated into the refractory material 32. The lower exposed surface 13 of the stack 11 is away from the weir 16 formed at the end of the slag bad tank 22 opposite the stack. As shown in FIG. 3, the weir 16 has a V-shaped cross section.

수직형 가스화기가 가동중에는 하부 노출면(13)과 위어(16)사이에 슬래그가 모이고 이 슬래그배드(14)의 표면은 챔버(21)의 저면으로 된다. 챔버(21)의 외부는 내화재(32)를 갖는 냉각용기(3)으로 이루어진다. 위어(16)가 형성된 압력용기(1)의 주벽에는 버어너(2)가 설치되어 있어서 분탄, 산소 또는 산소함유가스 및 필요에 따라서 수증기를 공급한다. 버어너(2)에 의하여 형성된 일차 가스분사류(15)는 적층체(11)의 하부 노출면(13) 및 슬래그배드(14)의 상면을 향하여 하향경사지게 분사되는 바, 그 결과 하부 노출면(13)에서 강력한 가스화가 일어나고 일차 가스분사류(15)가 위어(16)위로 흐르는 슬래그의 흐름에 대향되게 분사되므로서 슬래그배드(14)과 위어(16)위에서 석탄이 괴상으로 응축되는 것을 방지할 수 있게된다.While the vertical gasifier is in operation, slag is collected between the lower exposed surface 13 and the weir 16 and the surface of the slag bed 14 becomes the bottom of the chamber 21. The outside of the chamber 21 is composed of a cooling vessel 3 having a refractory material 32. The burner 2 is installed in the circumferential wall of the pressure vessel 1 in which the weir 16 is formed to supply powdered coal, oxygen or oxygen-containing gas, and water vapor as necessary. The primary gas injection stream 15 formed by the burner 2 is injected downwardly inclined toward the upper surface of the lower exposed surface 13 and the slag bed 14 of the stack 11, and as a result, the lower exposed surface ( 13) strong gasification occurs and the primary gas injection stream 15 is injected against the flow of slag over the weir 16 to prevent coal from condensing on the slag bed 14 and the weir 16 in bulk. Will be.

위어(16)위로 흐르는 액상 슬래그는 수증기를 통기공(24)에서 슬래그류(流)(17)을 형성하면서 하향 낙하된다. 압력용기(1)의 벽에 장설된 물분사기(23)는 낙하하는 슬래그류에 압력수의 분사류(18)을 분사하므로서 액상슬래그가 세분화되면서 냉각된다. 동시에 수증기가 생성되어 수증기통기공(24)를 통하여 챔버(21)속으로 유입된 후 일차가스분사류(15)에 함유하여 적층체(11)의 하부노출면(13)속으로 유입된다. 일차 가스분사류(15)와 압력수 분사류(18)는 작업과정을 조정 제어하거나 공정상의 필요에 따른 냉각수를 얻기위하여 조절할수 있다. 여분의 수증기는 수증기 배출구(25)를 통하여 배출할 수있다. 미분쇄되고 최소한 일부나마 냉각된 슬래그는 압력용기(1)의 슬래그배드탱크(22)하방에 장설된 수조(19)에 주입되면서 압력수분사류(18)의 냉각수로 입상화된다음 입상화된 슬래그와 냉각수의 혼합물은 배출밸브(26)를 통하여 수조(19)에서 배출된다. 배출밸브(26)와 인접하게 위치하는 압력용기(26)의 최저 하단부에는 응축수배출구(27)를 형성하여 작업공정중에 압력용기(1)내에서 응축된 수증기를 배출할 수 있게 한다.The liquid slag flowing over the weir 16 falls downward while forming the slag flow 17 in the vent 24. The water sprayer 23 mounted on the wall of the pressure vessel 1 is cooled while the liquid slag is subdivided by spraying the injection stream 18 of pressure water onto the falling slag. At the same time, water vapor is generated and introduced into the chamber 21 through the water vapor hole 24 and then contained in the primary gas injection stream 15 to be introduced into the lower exposure surface 13 of the stack 11. The primary gas injection stream 15 and the pressure water injection stream 18 can be adjusted to control the work process or to obtain cooling water according to the needs of the process. The excess water vapor can be discharged through the water vapor outlet 25. The pulverized and at least partially cooled slag is injected into the water tank 19 installed under the slag bad tank 22 of the pressure vessel 1 and granulated with the cooling water of the pressure water injection 18 and then granulated slag. The mixture of and the cooling water is discharged from the water tank 19 through the discharge valve 26. A condensate outlet 27 is formed at the lower end of the pressure vessel 26 adjacent to the discharge valve 26 to discharge the condensed water vapor in the pressure vessel 1 during the working process.

적층체(11)의 석탄덩어리는 냉각제가 흐르는 컨베이어 스크류를 갖는 하향 경사지게 장설된 두개의 공급장치(9)(10)에 의하여 하부 노출면(13)방향으로 공급된다. 압력용기(1)의 상부에는 가스배출구(6)을 형성하여 가스생성물을 배출할수 있게 하는 바 가스배출구(6)에는 냉각용기(3)의 냉각수관과 연결되는 냉각수관을 장설하거나 별도의 냉각수관을 장설할 수 있다.The lumps of coal of the stack 11 are fed in the direction of the lower exposed surface 13 by two feeders 9, 10 mounted obliquely downward with a conveyor screw through which coolant flows. A gas outlet 6 is formed on the upper portion of the pressure vessel 1 to discharge the gas product. The gas outlet 6 has a cooling water pipe connected to the cooling water pipe of the cooling container 3 or a separate cooling water pipe. Can be installed.

제4도에 의하면 입상슬래그와 냉각수의 혼합물이 배출밸브(26)을 통하여 수증기 배출구(35)가 형성된 압력해제용기(34)에 장입되고 이어서 입상슬래그 필터(36)으로 이송되어 입상물질은 입상물질배출구(38)로 배출되고 냉각수는 냉각수 배출구(37)를 통하여 펌프(4)로 들어가서 환수관(41)을 거쳐 물분사기(23)로 환수시킨다. 펌프(40)앞의 수관(39)은 냉각수 배출구(37)와 환수관(41)사이에 연결한다.According to FIG. 4, the mixture of the granular slag and the cooling water is charged into the pressure release container 34 in which the water vapor outlet 35 is formed through the discharge valve 26, and then transferred to the granular slag filter 36 so that the granular material is granular material. The discharged to the discharge port 38 and the cooling water enters the pump 4 through the cooling water discharge port 37 and returns to the water sprayer 23 through the return pipe 41. The water pipe 39 in front of the pump 40 is connected between the cooling water outlet 37 and the return pipe 41.

전술한 방법은 미세한 입자를 비교적 많이 함유하는 석탄의 가스화에 관한것이다. 액체슬래그에 함유된 열을 작업공정에 이용하므로 가열경비가 절감된다. 슬래그는 액상으로 존재할 때 미세화되므로 형성되는 슬래그의 입자가 소형으로되어 장출하기가 용이함은 물론이고 후처리도 용이하다. 본 발명의 가스화방법에 의하면 환경오염폐수가 생성되지않고 대부분의 폐수는 재사용할 수있다. 본 발명의 방법중에는 메탄이 많이 함유되지 않은 공업용가스와 메탄이 많이 함유된 탄화수소 합성용 가스가 동일한 반응기에서 제조된다. 밀폐함이 없이 적층체(11)를 소성하는 것과 냉각수증기를 사용하는 것은 본 발명에 의한 특징중의 하나이다.The method described above relates to the gasification of coal, which contains a relatively large amount of fine particles. The heating cost is saved because the heat contained in the liquid slag is used in the work process. Since the slag is refined when present in the liquid phase, the particles of the slag to be formed are small and easy to be loaded, as well as easy post-treatment. According to the gasification method of the present invention, most of the wastewater can be reused without generating environmental pollution wastewater. In the process of the present invention, industrial gas free of methane and hydrocarbon synthesis gas containing high methane are produced in the same reactor. Firing the laminate 11 and using cooling water vapor without sealing is one of the features of the present invention.

본 발명에 의한 방법은 약 1050℃정도의 높은 가스배출온도로 작업할 수도 있다. 그리고 생성물은 극히 낮은 비율로 메탄을 함유한다. 예를들면 (35)기압의 절대 압력을 압력용기(1)내에 유지할 수 있다. (40)기압의 절대 압력을 갖는 수증기가 압력용기의 냉각수관내에서 생성되는 바, 이들의 대부분은 가스정화에 사용할 수있고 여분의 압력은 산소공장에 보내거나 전력생산용으로 사용할 수있다.The process according to the invention can also work at gas discharge temperatures as high as about 1050 ° C. And the product contains methane in an extremely low proportion. For example, it is possible to maintain an absolute pressure of 35 atm in the pressure vessel 1. (40) Water vapor with an absolute pressure of atmospheric pressure is produced in the cooling water line of the pressure vessel, most of which can be used for gas purification and the extra pressure can be sent to the oxygen plant or for power generation.

버어너로는 석탄분말, 산소 및 수증기 또는 이산화탄소가 균일하게 혼합되도록 화학반응을 일으키고 슬래그의 액상 방울이 일차분리되는 반응장치의형태의 것을 사용하는 것이 유리하다. 이러한 목적에는 사이클론 버어너가 특히 적당하다. 버어너(2)로 부터 쳄버(21)속으로 분사되는 일차 가스분사류는 거의 슬래그의 액상 방울을 포함하지 않는다. 잔류하는 미세한 슬래그의 액상방울들은 하부노출면(13)에서 적층체(11)속으로 통과할때 분리되므로 덩어리로 되지 아니한다. 일차 가스는 이산화탄소를 포함하지만 적층체속으로 들어가기전에 수증기와 혼합된다. 이산화탄소와 수증기는 다음 반응식에 따라 적층체(11)의 탄소와 반응한다.As the burner, it is advantageous to use a type of reactor in which a chemical reaction is performed so that coal powder, oxygen and water vapor or carbon dioxide are uniformly mixed, and the liquid droplets of slag are first separated. Cyclone burners are particularly suitable for this purpose. The primary gas injection stream injected from the burner 2 into the chamber 21 contains almost no liquid droplets of slag. Liquid droplets of the remaining fine slag are separated when passing into the stack 11 from the lower exposure surface 13, and thus do not become agglomerates. The primary gas contains carbon dioxide but mixes with water vapor before entering the stack. Carbon dioxide and water vapor react with carbon of the laminate 11 according to the following reaction formula.

C+H₂O=CO+H₂ C + H ₂ O = CO + H ₂

C+CO₂=2COC + CO ₂ = 2CO

두 반응은 모두 흡열반응이므로 일차가스는 급격히 냉각된다. 가스배출구의 온도는 적층체(11)의 높이에 따라 조절할 수 있는 바 층의 높이에 따라 다르지만 300℃내지 1200℃범위내이다.Both reactions are endothermic, so the primary gas is cooled rapidly. The temperature of the gas outlet depends on the height of the bar layer which can be adjusted according to the height of the laminate 11, but is in the range of 300 ° C to 1200 ° C.

가스내의 메탄함량은 석탄의 품질과 적층체(11)상부의 쳄버내에서 가스가 접촉하는 온도 및 시간에 의하여 결정된다. 예를들면 합성용가스와 같이 메탄함유율이 적은 가스를 필요로하는 경우에는 950내지 1200℃의 온도에서의 접촉시간을 3내지 10초로하고 메탄함유율이 많은 가스는 250내지 800℃온도와 0내지 5초의 접촉 시간에서 제조된다.The methane content in the gas is determined by the quality of the coal and the temperature and time the gas is in contact in the chamber above the stack 11. For example, when a gas with low methane content is required, such as synthetic gas, the contact time at a temperature of 950 to 1200 ° C is 3 to 10 seconds, and a gas having a high methane content is 250 to 800 ° C and 0 to 5 Prepared in contact time of seconds.

석탄덩어리로 된 적층체(11)는 특정높이로 하여야 할 뿐만 아니라 일차가스와 석탄덩어리에서 제조된 분해생성물이 통과되도록하여야한다. 원료물질들은 석탄덩어리들은 평균입도가 10mm이고 최저 입도가 5mm이하인 경우에는 충분히 흐르게 된다. 석탄의 가장 큰 덩어리는 100mm이상되지 않아야 한다. 장입할때의 문제점을 피하기 위하여는 석탄의 입도를 50mm이하로 한정시키는 것이 좋다.The coal mass stack 11 should not only have a specific height but also allow the decomposition products produced from the primary gas and coal mass to pass through. Raw materials will flow sufficiently when coal masses have an average particle size of 10 mm and a minimum particle size of 5 mm or less. The largest mass of coal should not be more than 100mm. To avoid problems when charging, it is recommended to limit the particle size of coal to 50mm or less.

Claims

The powdered coal is gasified from the burner to oxygen or oxygen-containing gas and, if necessary, the primary gas generated together with water vapor and carbon dioxide is flowed back up through the stack of coal masses to produce product gas and liquid slag. In the gasification method, the liquid slag is collected in the slag bed so as to flow out into the cooling water bath installed below the vertical gas wag, but in the opposite direction to the flow of the liquid slag toward the surface of the slag bed formed in front of the coal stack. In order to inject the primary gas and spray the water while the liquid slag falls into the cooling water bath, it refines the slag and at the same time generates water vapor and mixes the produced water vapor with the primary gas to be supplied to the coal mass stack. Characterized by the method of gasification of coal.