KR960005757B1 - 고온 고압 가스의 정화 장치 - Google Patents

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에이. 아할스트롬 코포레이숀
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Abstract

내용 없음.

Description

고온 고압 가스의 정화 장치
제1도는 본 발명의 제1실시예에 의한 가압 유동상/필터 장치의 수직단면도.
제2도는 제1도의 도시된 형식의 양초형(candle type) 필터 튜브 및 인접 필터 하우징의 확대 상세 부분 평면도.
제2a도는 필터 튜브를 필터 하우징 벽에 달린 장착시킨 제2도와 유사한 확대 상세 부분 평면도.
제3도는 본 발명의 제2실시예에 의한 가압 필터 장치의 단면도(端面圖).
제4도는 본 발명의 제3실시예에 의한 가압 유동상/필터 장치의 평면도.
제5도는 본 발명의 제5실시예에 의한 필터 장치의 단면도(端面圖).
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10,96,100,120 : 압력용기 2,102 : 유동상 반응기
14 : 반응실 16,104,106 : 분리기
27,76,108,110 : 필터 하우징 30,32,72,74 : 벽
36,70,71,112,114,124 : 필터 튜브
본 발명은 가압 유동상 연소기 또는 가스화 장치의 고온 고압(HTHP, high temperature high pressure)가스의 정화에 관한 것이다.
예를 들면, -고온 고압 연소 가스가 가스 터빈으로 도입되기 전에 효율적으로 정화되어야 하는 최신 복합사이클 장치, -HTHP 가스가 후속 처리되기 전에 효율적으로 정화되어야 하는 가스화 장치, -가스류가 정화되고, 배출가스로부터 촉매가 분리 회수되어야 하는 탄화 수소 처리 공정, -배출물의 고수준 정화가 필요한 폐기물 소각 공정 등과 같은 여러가지 공정에서의 고온 가스류롤부터 입자를 효율적을초 제거하는 것이 매우 중요하다.
현재의 정화 기술은 여러가지 결점이 있는데, 예를 들면, 증기 및 가스터빈이 결합된 신형 복합 사이클 시스템은 발전용으로 효과적으로 이용하기에 복잡하고, 고가이며, 신뢰성이 없다. 가스 터빈의 침식을 방지하기 충분한 정도의 분진 함량을 낮추기 위하여 배출 가스로부터 분진을 제거하는데, 압력 용기 내에서 내화물로 라이닝된 2단계 사이클론(cyclone)을이용하는 것이 제한된 바 있다. 그러나, 매우 미세한 분진은 사이클론내에서 분리되지 않고, 배출 가스와 함께 가스 터빈을 통하여 유동한다. 입자의 법적 배출 한계를 충족시키기 위한 최종 정화는 가스 터빈의 하류에 있는 비 가압 위치에서 통상의 정진기적 집진에 의하여 이루어진다. 이 정화 장치는 가스 터빈을 들어가는 가스에 마모성 입자가 함유되어 터빈부품을 손상시키므로 완전히 만족스럽지는 못하다. 이 장치는 또 복잡하고 공간을 많이 차지하며, 압력 용기의 크기와 원가를 증가시킨다.
고온 배출 가스를 정화시키는데 압력 용기 내의 HTHP 세라믹 필터를 이용하는 것이 제안되었다. 예를 들면, 본 출원인에게 양도된 미국 특허 제4,869,207호 및 특허 지정된 미국 특허 출원 제07/574,550호가 있다. 상기 특허 및 특허 출원은 냉각 또는 비냉각 수평 지지판에 의하여 수직으로 지지되는 양초형(candle type)이나 아사이형(Asahi type)다공 세라믹 필터 튜브를 가진 필터 하우징에 관한 것이다. 이러한 형식의 배치를 이용할 때에는 필터 하우징의 크기가 제한된다. 즉, 튜브의 직경은 약 2-4m 이상 증가될 수 없다. 이들 튜브는 또한 양단이 고정 지지되므로 지지판에 대한 튜브의 밀봉에도 문제가 생긴다. 온도 및 팽창율의 차이도 문제를 일으킨다.
양호형 필터 튜브에서는 튜브의 외부에서 고체가 분리되고, 아사히형 튜브에서는 튜브의 내부에서 고체가 분리된다. 두 형식 모두 고압 역류 공기 또는 가스 펄스에 의하여 주기적으로 세척하여야 한다. 그러나, 현재의 HTHP 필터 기술의 주된 제한은 대용량으로 규모를 확대시키는데 있다.
양초형 하우징 유닛은 내화물로 라이닝된 용기로 제작되고, 지지판은 강 또는 주조할 수 있는 내화물로 제작된다. 현실적으로 필터 하우징의 크기는 구조적인 면에서 제한된다. 즉, 압력 용기 직경의 실용적 한계는 약 2-3m이다. 그러므로, 단순히 필터를 추가하는 것 만으로는 필터 유닛의 규모를 확대시키거나 필터 면적을 증가시킬 수 없다. 왜냐하면, 필터 튜브의 수를 증가시키면 지지판의 면적이 증가하여 압력 용기 자체도 커져야 하기 때문이다. 여과 속도는 현재 약 10cm/s로 제한된다.
내화물로 라이닝된 압력 용기 내의 필터 튜브가 냉각 지지판에 의하여 수직으로 지지되는 아사히형 필터에서도 필터 하우징의 직경은 구조적인 요인으로 인하여 최대 2-4m로 제한된다. 지지판에 요구되는 강성과 내화물로 라이닝된 용기의 팽창으로 인하여, 직경 2m 이상의 대형 수냉 지지판은 제작하기 어렵다.
필터 하우징 자체는 종래에 내화물로 라이닝된 비냉각 벽으로 제작되어 왔다. 하우징의 벽을 냉각시키지 않는 이유로는 -가압된 상태에서 벽을 수냉시키는데 실제적 지식이 거의 없었고, -HTHP 시스템 내로 물을 도입시키는데 관련이 있을 수도 있으며, -압력 용기 내에 있는 하우징의 벽을 냉각시키는 것은 너무 복잡하다고 생각되는 등 몇 가지 이유가 있었다.
필터 하우징도 별도의 압력용기로 제작되고, 하우징의 내부는 절연된다. 그러나, 이 절연층은 300mm정도로 매우 두껍다. 그렇지만 이 별도의 용기는 고압에 견딜 수 없기 때문에 수냉 필터 하우징은 가압시킬 수 없다.
필터 하우징 체적 당 여과 면적이 작은 것도 현존하는 HTHP 필터의 결점이다. 이 필터 유닛은 최대 40MW 발전소에 해당되는 것으로 비교적 작다. 발전소의 규모를 확대시키는데 필터 하우징이나 필터 유닛의 수를 증가시켜야 하므로 300MW인 보통 규모의 발전소에는 적어도 8개의 필터 유닛이 필요하다. 100-500MW의 실용 발전소에는 항상 필터 유닛의 수를 증가시킬 필요가 있다.
2이상의 필터유닛을 조합하여 적층시키거나 나란히 배치시키면 공간을 많이 차지하고, 필터 하우징와 연결되는 가스 및 고체 유동의 HTHP 배관을 복잡하게 한다. 그 결과 장치가 고가로 되고, 손상되기 쉬으며 다른 문제도 생긴다. 또, 다수의 여과실을 적층시키면 적층시키면 조합된 구조에서 팽창 문제를 일으킨다.
다수의 작은 여과실들을 한 압력 용기 내에서 서로 옆으로 배치시키는 것도 비용이 많이 든다. 5바아(bar)이상으로 가압되는 압력 용기의 크기는 전체 원가에 큰 영향을 미치므로, 압력 용기의 크기는 가능한 한 작게 유지되어야 하고, 용기 내의 설비도 가능한 한 조밀하게 배치되어야 한다.
다른 기술 분야에서는 마그라프(Magraf)의 미국 특허 제4,46,240호 및 필리피(Phillippi)의 미국 특허 제4,046,526호에 기재된 것처럼 한 단부만 개방된 수평 필터를 이용하는 것이 알려져 있다. 그러나, 이 필터는 고압이나 고압 필터 유닛에 관한 것이 아니고, 필터 하우징 벽에 냉각되지 않는다.
따라서, 본 발명의 목적은 가압 연소나 가스화되는 관련된 공정에 이용되는 HTHP 세라믹 필터유닛을 제공하여 상기 문제를 극복하고, 염가의 간단하고 신뢰성 있는 HTHP 정화 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 물이나 증기로 냉각되는 벽과 필터 하우징 내에 수평으로 배치되는 다수의 양초형 다공성 세라믹 필터 튜브를 가진 필터 하우징이 포함되는 HTHP 세라믹 필터 유닛을 둘러 싸는 수직 압력 용기가 제공되는데, 필터들은 주로 필터 하우징의 적어도 하나의 물이나 증기로 냉각되는 벽에 있는 구멍에 의하여 그 개방 단부들이 지지된다.
한가지 실시예에서는 압력 용기가 연소기나 가스화 장치 또는 고온 가스를 발생시키는 다른 반응기 등의 유동상 반응기도 둘러 싼다. 이 유동상 반응기는 고속 또는 순환 유동상(CFB, circulating fluidized bed)이나, 저속 또는 기포 유동상(bubbling fluidized bed)을 가질 수 있다. CFB 반응기에는 배출 가스에 함유되어 반응실의 상부로부터 배출되는 순환 상 입자를 분리시키는 제1입자 분리기와, 분리된 상 입자를 반응실의 하부로 재순환시키는 귀환 도관이 포함된다.
이 실시예에서 HTHP 세라믹 필터는 저속 또는 기포 유동상 반응기의 경우 반응실의 가스 출구와 연결되고, 고속 또는 순환 유동상 반응기의 경우 제1입자 분리기의 가스 출구와 연결된다.
CFB 반응기에 대한 바람직한 실시예에서, 반응실과 제1이자 분리기 및 HTHP 세라믹 필터는 장치가 가능한한 소형의 되도록 압력 용기 내에서 서로 인접하게 배치된다.
필터 하우징의 벽은 수관벽(water tube wall) 또는 박막벽으로 제작되고, 인접한 튜브와 핀(fin)은 용접 연결되어 기밀 공간을 형성시킨다. 수벽(water wall)은 앞으로 상세히 기술될 것처럼 내외측이 절연된다. 본 발명에 의하여 수벽에 있는 인접 튜브사이의 핀(fin)은 종래의 것보다 넓다. 튜브 사이의 핀은 필터 튜브의 연결이 용이하도록 60-50mm 연장되고, 튜브 자체의 직경은 약 30-60mm이다. 핀이 이처럼 넓기 때문에 이들은 고온 손상이나 연소를 방지하기 위하여 절연되어야 한다.
본 발명에 의하여 필터 하우징 내외측에 큰 압력 차이가 없으므로 압력 용기 내에 수냉 가압 필터실을 설치할 수 있다.
세라믹 필터 튜브가 설치된 필터 하우징에는 열충격에 의하여 세라믹 튜브가 균열, 파손될 위험이 항상 존재한다. 이는 세라믹 튜브와 지지 구조 사이에 온도 차이가 있을 때 특히 그렇다. 뿐만 아니라, 내화물로 라이닝되고 냉각되지 않는 벽이 가열될 경우, 금속 부재에 갑작스런 온도 상승이 생겨 세라믹 튜브의 극히 일부에만 전달되는 경우에는 온도 조절이 쉽지 않다. 세라믹 튜브를 따른 온도 차이는 튜브를 손상시키기 쉽다. 그러나, 본 발명에서처럼 필터 하우징의 벽을 냉각시키면 벽의 온도 조절이 쉽고 항상 예측할 수 있어 열충격으로 인한 손상의 위험이 최소로 된다. 필터 하우징 벽을 냉각시킬 때의 다른 장점은 다음과 같다. (1) 필터 하우징에 팽창의 더 용이한 조절, (2) 세라믹 튜브 지지 구조의 더 용이한 배치, (3) 벽의 고온 부식(예컨대 알칼리 염에 의한)방지, (4) 필터 하우징내의 온도 저하와 더 용이한 취급, (5) 장치의 더 짧은 시간 내의 시동 및 높은 온도 변화감내, 가스 입구는 필터 하우징의 상부에 설치되는 것이 바람직하며, 가스는 하우징 내에 수평으로 배치된 다수의 다공성 양초형 필터 튜브를 통하여 하우징 내를 가로질러 하향 유동한다. 필터 튜브는 개방된 가스 출구 단부가 물 또는 증기 냉각 벽의 핀 부분 중의 하나에 있는 구멍이나, 2이상의 이러한 벽에 의하여 고정지지되는 것이 바람직하다. 가스가 주위의 압력용기로부터 필터 하우징 내로 누설되는 것을 방지하기 위하여 필터 튜브와 수벽의 구멍 사이의 환상 간격은 밀봉된다.
필터 하우징 내의 필터 튜브의 배치는 필요에 따라 변할 수 있다. 예를 들면, 이들 튜브는 수직으로 정렬되어 수평을 향하거나, 수직을 엇갈리게 정렬되어(이 경우 공간이 절약됨) 수평을 향하거나, 필터 튜브의 외면에 입자가 쉽게 축적되지 못하도록 경사지게 배치될 수 있다. 튜브가 수평을 향하면서 수직으로 열을 지어 배치되므로, 필터 하우징이나 압력 용기의 직경을 증가시키지 않고 유닛이 수직으로 팽창될 수 있다.
또, 상부 열에서 분리된 입자가 수직으로 간격이 있는 열 사이의 자유공간 내로 떨어질 수 있도록 튜브가 수직으로 간격을 두고 엇갈리게 수평열을 이루는 것을 포함하여 달리 배치시키는 것도 가능하다.
다수의 수직으로 간격이 있는 열을 짓도록 배치한 경우, 정비 및/또는 검사를 위해 공간이 확보되도록 예컨대, 매 5열 또는 10열마다 필터 튜브를 배치하지 않는 것이 바람직하다. 필터 하우징 내의 이 여분의 공간은 필터 튜브의 조립, 세척 및 교체를 용이하게 한다.
필터 튜브의 폐쇄단부는 필터 하우징의 대향벽이나, 이 대향벽으로부터 돌출한 부재에 의하여 이동 가능하게 지지된다. 다른 실시예에서는 필터튜브가 필터 하우징에 배치된 냉각 격벽에 의하여 지지되고, 또 다른 실시예에서는 필터 튜브들이 서로 지지하도록 배치될 수도 있다. 본 발명은 특정 지지 구조에 한정되지 않는다.
필터 튜브의 가스출구는 필터 하우징과 인접 배치된 매니폴드실(manifold chamber)로 연결된다. 필터 하우징으로 유입되는 오염된 가스는 필터 튜브를 가로질러 하향 유동하면서, 가스는 필터 튜브 내로 들어가고, 필터 튜브에 의하여 분리된 입자는 하우징의 하부에 있는 입자 출구로 떨어진다. 필터 튜브로부터 매니폴드실로 유입되는 정화된 가스는 공통된 출구를 통하여 압력 용기로부터 배출되는 것이 바람직하나, 2이상의 가스출구가 이용될 수도 있다.
본 발명은 압력용기; 압력 용기 내에 지지되고 가스출구를 가진 반응실이 있는 유동상 반응기; 압력용기내에서 반응기 근처에 설치된 필터 유닛이 포함되며, 필터 유닛은 가스 출구와 연결된 입구와 적어도 하나의 정화 가스 출구 및 적어도 하나의 입자 출구를 가지는 고온 고압 가스의 정화장치에 관한 것이다.
또, 본 발명은 압력 용기; 압력 용기 내에서 유동상 반응기의 가스 출구와 연결되는 필터 유닛이 포함되고; 필터 유닛은 다수의 수평으로 배치된 다공성 세라믹 필터 튜브가 수용되는 적어도 하나의 오염 가스실과, 세라믹 필터 튜브로부터 정화된 가스를 받아 들이는 적어도 하나의 정화 가스실을 가지며, 오염 가스실은 입자 출구를 가지고, 저와 가스실은 정화 가스 출구를 가지는 고온 고압 가스의 정화 장치에 관한 것이다.
종래의 공지 장치에 비하여 여러가지 장점을 갖는 본 발명의 특징은, -세라믹 피터 튜브들의 한 단부는 물 및/또는 증기로 냉각되는 벽에 고정되고, 다른 단부는 자유롭게 움직일 수 있거나 앞으로 기술될 바와 같이 여러가지 방법으로 지지되므로 열 팽창/수축 등으로 인한 이동이 약간 허용되고; -세라믹 필터 튜브가 수직벽 사이에 대체로 수평으로 조립되며; -벽의 팽창/수축이 균일하도록 벽이 냉각되고; -닥성 세라믹 튜브들이 엇갈리거나 다른 조밀한 형태로 밀집 배치되어 공지의 장치보다 훨씬 소형 구조를 가지며; -현존하는 필터 유닛보다 훨씬 대혀인 필터 유닛을 제작할수 있어 원가 및 차지하는 면적을 크게 감소시킬 수 있다는 것이다. HTHP 필터가 압력 용기 내에 수용되고, 종래의 HTHP 필터에 비하여 단위 체적당 여과 면적이 훨씬 크므로 본 발명에 의한 장치의 제작 비용이 현저히 감소된다. 본 발명의 다른 목적 및 장점은 다음의 설명으로부터 잘 알 수 있을 것이다.
제1도에는 고온 고체 순환 장치를 가진 가압 유동상 반응기(PCFB, 12)가 내부에 지되어 있는 압력용기(10)가 포함되는 본 발명의 한가지 실시예가 도시되어 있다. CFB 반응기에는 반응실(14), 사이클론 한가지 실시예가 도시되어 있다. CFB 반응기에는 반응실(14), 사이클론 입자 분리기(16) 및 귀환 도관(18)이 포함된다. CFB 반응기에서는 공기가 격판(20)을 통하여 공급되고, 반응실(14)내에서 탄소실 물질이 연소된다. 장치내에서 고체 입자의 순환이 계속되도록 배출 가스에 함유된 입자는 사이클론 분리기(16)에서 분리되어 도관(18)을 통하여 반응실의 하부로 되돌아 간다.
압축기(24)로부터 도관(22)을 통하여 압력 용기(10)내로 공기를 도입시켜 압력 용기(10)내의 압력이 5바아(bar) 이상, 바람직하기로는 5 내지 약 20바아 사이로 유지된다. 격판(20)을 통한 압력 강한 매우 미미하므로 반응실(14) 및 사이클론(16) 내의 압력도 5 내지 약 20바아이다.
사이클론 분리기(16)로부터 나온 부분적으로 정화된 고온 배출 가스는 입구 도관(26)을 통하여 양면이 절연되고 물 및/또는 증길 냉각되는 벽(30,32)을 가진 HTHP 필터 하우징, 즉, 필터 유닛(28)으로 유입된다. 앞으로 상세히 기술될 것처럼 배출 가스는 HTHP 유닛에서 정화되고, 분리된 고온 입자는 도관(34)을 통하여 도시되지 않은 출구로 배출된다.
이 실시예에서는 필터 하우징(28) 및 매니폴드실(40)에 공통된 벽에 개방 단부(38)가 연결되는 다수의 수평으로 배치된 양초형 다공성 세라믹 튜브(36)가 필터 하우징에 포함된다. 이 실시예에서 필터 튜브의 길이는 약 1-2.5m이고, 내경은 약 40mm, 외경은 약 60mm이다. 매니폴드실(40)은 도관(42)에 의하여 압력 용기의 외부에 있는 가스 터빈(44)과 연결된다.
제2도에 도시되고, 앞으로 상세히 기술될 것처럼 필터 하우징(28)내에 배출 가스로부터 입자를 분리시키는 양초형 필터(36)는 그 개방 단부(38)가 냉각벽(30)의 구멍(48)내에 고정 지지되는 다공성 세라믹 튜브인 것이 바람직하다. 세라믹 튜브(36)의 다른 폐쇄 단부는 반대편 냉각벽(32)에 연결된 지지부재(50)에 의하여 지지되지만, 벽(32) 자체에 의하여 지지될 수도 있다.
배출 가스는 사이클론 분리기(16)로부터 필터 하우징 내로 유입되고, 제1도에서 화살표로 표시된 바와 같이 하우징 내에서 튜브(36)를 가로질러 하향 유동하면서 튜브 내로 유입된다. 가스는 필터 튜브(36)의 다공성 세라믹 벽(52)을 통하여 각 튜브의 내부 공간(54)으로 유입되면 정화된다.
세라믹 필터 튜브(36)를 통한 압력 강하는 일반적으로 약 0.1 내지 약 1바아(bar)이므로 매니폴드실(40)내의 압력은 반응실(14) 및 필터 하우징(28)의 압력보다 약간 낮다.
필터 튜브(36)에 의하여 가스로부터 분리된 입자는 필터 하우징(28)내에서 출구 도관(34)으로 하향 유동하고, 필터 하우징(28)에서 나오는 정화된 가스는 매니폴드실(40)을 거쳐 압축기(24) 및 발전기(46)를 구동시키는 가스 터빈(44)으로 도입된다. 가스는 필터 유닛(28)내의 높은 압력과 매니폴드실(40)내의 낮은 압력으로 인하여 튜브(36)내로 유입되는 반면, 필터 튜브(36)에 의하여 분리된 무거운 입자는 필터 하우징의 하부 및 출구 도관(34)로 단순히 낙하할 뿐이다.
배출 가스로부터 분리된 입자는 필터 튜브(36)에서 제거되지 않으면 그 표면의 기공을 막을 우려가 있다. 따라서, 출구 도관(34)으로 세척 낙하 시킬때, 각 필터 튜브의 표면으로부터 입자를 제거하여 세라믹 튜브를 세척하기 위하여, 매니폴드(40) 또는 전체 장치로부터 개별 필터 튜브(36)내로 역류 펄스 제트(reverse pulse jet)를 도입시킬 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 각 필터 튜브(36)는 냉각벽(30)의 구멍(48)내에 지지되고, 이 냉각벼은 다시 핀(fin, 56)으로 연결된 일련의 수관(55)으로 구성된다. 튜브(36)의 직경은 앞서 언급한 바와 같이 약 30 내지 60mm이고, 핀(56)의 넓이는 약 60 내지 150mm이다. 구멍(48)은 제2도에 도시된 바와 같이 핀(56)에 형성되는 것이 바람직하다. 벽(30)의 내면은 두께 약 70-200mm의 주조 가능한 내마모성 내열 내화 라이닝(58)으로 절연된다. 이 두께는 50-150mm로 충분하다. 여러가지 면에서 라이닝(58)은 예컨대 벽(30)의 핀(56)을 통하여 연장된 스텃(stud, 도시되지 않음)으로 체결되는 미리 제작된 판의 형태로 이루어질 수 있다.
벽(30)의 외면은 코아울(koawool) 또는 알루미늄, 산화물 섬유 등이 함유된 다른 다공성 경량 섬유 절연재와 같이 경량 물질(60)로 절연된다.
벽(30)의 외부는 그 외부(실 (40)의 내부)의 가스가 깨끗하고 내부(하우징(28)의 내부)에서 처럼 마모성 입자가 함유되어 있지 않으므로, 내부와같이 내마모성을 가질 필요가 없다.
수관벽(30)의 온도는 비교적 일정하고 예측 가능하며, 시동 및 정지시 조절할 수 있고, 이는 세라믹 튜브(36)가 어떻게 벽(30)에 지지되어야 하는 가를 고려할 때 유리한 점이다.
제2도에 가장 잘 도시된 바와 같이 튜브(36)의 바깥쪽으로 확장된 개방 단부(38)는 구멍(48)내에 고정 연결된다. 개방 단부, 즉, 출구 단부(38)의 둘레에는 환상 부싱(64), 편평 강철 링(66) 및 하나 이상의 체결구(68, 예; 볼트)로 가스켓(62)이 형성된다. 가스켓의 내부 공간, 즉, 부싱(64)과 확장된 출구 단부(38) 사이에는 절연물질(70)이 채워지고, 이 필터 튜브(36)와 핀(56)사이까지 들어간다.
필터 튜브(36)의 다른 단부는 대향벽(32)에 연결된 부재(50)에 의하여 이동 가능하게 지지된다. 각 필터 튜브(36)의 폐쇄 단부는 온도 변화 등에 의하여 각각의 지지 부재(50)에 대하여 이동할 수 있어야 하므로, 지지부재에 고정되어서는 안된다. 이와 다른 지지 구조도 이용할 수 있는데, 예를 들면, 흠이 있는 지지 부재가 핀(56)에 장착되어 필터 튜브의 폐쇄 단부에 있는 체결 부재가 그 속에 결합될 수도 있다.
제2a도에는 수냉벽(30)속에 튜브(36)를 장착시키는 다른 구조가 도시되어 있다. 여기서는 '를 붙인 동일한 부호가 대응되는 부재를 나타내는데, 각 튜브(36')의 개방 단부(38')는 볼트(68')에 의하여 환상 부싱(64')으로 벽(30')의 내면에 고정된다. 튜브(36')의 내부 공간(54')은 벽(30')의 구멍(48')가 정렬되고, 이는 다시 절연재(60')의 구멍(59)과 정렬되어 하우징(28')으로부터 튜브(36')로 유입되는가스가 실(40)로 향하도록 한다.
이 구조로 필터 튜브의 길이가 약간 짧아져 튜브가 필터 하우징 내로 부터 조립될 수 있도록 한다.
이상 기술된 실시예에서 반응기(14) 및 분리기(16)는 용기(10) 차체 내에 설치할 필요는 없고, 입구 도관(26)이 분리기와 용기(10) 내에 있는 필터 하우징(28)이 연결되게 하여 용기 밖에 설치될 수도 있다.
제3도에는 본 발명의 또 다른 실시예가 도시되어 있는데, 2조의 세라믹 튜브(70,71)가 대형 필터 하우징(76)의 외측 냉각벽(72,74)에 의하여 지지되고, 2조의 튜브의 폐쇄 단부는 냉각 격벽(78)에 고정된 지지대(77)에 의하여 느슨하게 지지된다. 따라서, 필터 하우징(76)은 각각 정화 가스출구(88,90)로 통하여 매니폴드실(84,86)을 가진 2부분(80,82)으로 분리된다. 하우징의 각 부분(80,82)은 분리된 입자를 유닛으로부터 반출시키는 입자 출구(92,94)를 가진다. 외벽(72,74) 및 격벽(78)은 앞의 실시예에서처럼 튜브/핀 벽으로 구성되어, 다공성 세라믹 튜브와 각각의 벽 사이에 유사한 장착 구조를 가진다.
필터 하우징(76)은 은선으로 표시된 압력 용기(96)내에 장착되고, 오염된 가스는 단일 입구(98)를 통하여 하우징으로 도입된다. 이 입구는 압력용기(96)내에 장착된 사이클론 분리기와 반응기(제1도의 실시예의 16,14와 유사)로부터의 출구 도관과 연결되어 하우징의 배후에 설치되거나, 압력용기의 외부에 위치한 분리기 및 반응기와 연결될 수 있다. 필터 하우징의 작동은 앞서 기술된 실시예와 유사하다.
제4도는 본 발명의 제3실시예로서, 반응기(102)의 배출 가스가 한쌍의 사이클론 분리기(104,106)로 유입되고, 여기서 각각 한 쌍의 인접한 필터 하우징(108,110)으로 가스가 공급되며, 이들은 모두 압력 용기(102)내에 수용된다. 하우징(108,110)에는 각각 필터 튜브(112,114)가 수평으로 열을 지어 배치된다. 도시되지는 않았지만 이러한 수평열은 다수가 수직으로 정렬되어 있다. 필터 튜브는 매니폴드실(116,118)과 연결되고, 다른 것은 구조적으로나 기능적으로 앞으 실시예와 유사하다.
제5도는 본 발명의 제4실시예로서, 압력 용기(120)에 수용된 필터하우징(122)내에 양초형 필터 튜브(12)가 더 조밀하게 수직으로 정렬된다. 튜브(124)들은 필터 하우징(122)의 대향벽(126,128)으로부터 교대로 지지된다. 각 필터 튜브의 자유 단부, 즉 폐색 단부는 지지 부재(130)를 통하여 바로 밑에 있는 튜브의 고정 단부에 의하여 지지된다. 그러므로, 필터 튜브(124)의 확대 개방 단부가 도시된 조밀 구조에 필터 튜브가 가깝게 집적되는 것을 방해하지 않는다. 이 실시예에서는 정화 가스 출구(136,138)를 각각 가진 한 쌍의 정화 가스실(132,134)이 필터 하우징의 양측에 형성된다. 가스로부터 분리된 입자는 하우징의 하부에 있는 단일 출구로 떨어진다. 제5도의 실시예도 앞의 실시예와 유사하게 작동한다.
앞의 실시예와 마찬가지로 관련된 반응기/분리기는 용기(120)내에 수용될 수도 있고, 수용되지 않을 수도 있다.
이상 본 발명은 가장 실제적이고 바람직하다고 생각되는 실시예를 중심으로 기술되었지만, 본 발명은 이상 기술된 실시예로만 제한되지 않으며, 다음의 청구범위 내에서 다양한 수정과 균등한 배치도 여기에 포함된다.
박막벽은 수직이나 나선형으로 배치된 튜브로 구성될 수 있다.

Claims (16)

  1. -압력용기(10,96,100,120); -압력용기내에 있으며, 다수의 공극필터튜브(36;70,71;112,114;124) 및 필터튜브로부터의 정화가스를 수용하기 위한, 정화개스출구(42,88,90,90;136,138)을 포함되는 최소한 하나의 정화가스실(40;84;116,118;132,134)을 가지며, 유동방 반응기 가스출구(26)와 통해있는 필터유닛을 포함하는 고온 고압가스의 정화장치에 있어서, -상기 필터 유닛이 유동상반응기 가스출구(26)에 연결된 최소한 하나의 오염 가스실(28;76;108,110:122)을 가지며; -상기 다수의 다공성 필터 튜브들이 오염가스실에 거의 수평으로 설치되고, 각각의 다공성 필터튜브가 오염가스실에 폐쇄단부를 가지며 염가스실의 하나의 벽에 있는 개구에 설치된 개방단부(38)를 가져서 최소한 하나의 청정가스실로 이끌고; 상기 개구(48)를 갖는 오염가스실의 벽 또는 벽들이 냉각벽이며 오염가스실이 입자출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 고압가스의 정화장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다공성 필터 튜브가 세라믹 물질로 이루어지는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 각 필터 튜브의 개방단부가 절연부싱(70)에 의해 개구(48)에 지지되는 장치.
  4. 제1항에 있어서, 냉각벽이 내마모 및 내열 물질로 내부 라이닝된 장치.
  5. 제1항에 있어서, 냉각벽이 섬유성 절연물질(58,58'/60,60')로 내부 및/또는 외부 라이닝된 장치.
  6. 제4항에 있어서, 냉각벽이 섬유성 절연물질(58,58'/60,60')로 내부 및/또는 외부 라이닝된 장치.
  7. 제1항에 있어서, 몇개의 튜브는 냉각벽으로부터 연장하고 나머지 튜브들은 엇갈린 배열로 있는 냉각벽의 맞은편에 있는 것으로부터 연장하는데 튜브의 폐쇄단부가 인접하는 하부 튜브상에 지지되는 장치.
  8. 제1항에 있어서, 오염 가스실(76)이 중앙에 배치된 격벽(78)에 의해 실질적으로 분할되고, 다수의 튜브들중 몇개는 냉가벽 중 하나(72)에서 연장하고 나머지(71)는 벽의 맞은편에 있는 것으로 부터 연장하며, 모든 튜브(70,71)의 폐쇄단부는 격벽(78) 중 한쪽 또는 다른쪽상에 지지되는 장치.
  9. 제3항에 있어서, 각 튜브의 폐쇄단부가 냉각벽의 맞은편에 있는 것으로부터 연장하는 부재(50)에 의해 지지되는데 이 부재가 상기 튜브의 이동을 허용하는 장치.
  10. 제1항에 있어서, 냉각벽이 핀(56)에 의해 상호연결된 다수의 물 또는 증기 튜브들(55)을 포함하는 장치.
  11. 제10항에 있어서, 필터튜브가 개방단부(38)에서 오염 가스실과 정화가스실을 분리하는 냉각벽 중 하나에 있는 핀(56)에 설치되는 장치.
  12. 제11항에 있어서, 필터튜브가 오염가스실을 마주보는 핀의 표면에 설치되는 장치.
  13. 제11항에 있어서, 필터튜브가 정화가스실을 마주보는 핀의 표면에 설치되는 장치.
  14. 제11항에 있어서, 필터튜브가 세라믹 필터튜브인 장치.
  15. 제11항에 있어서, 유동상 반응기(14,102) 및 유동방반응기 가스출구가 압력용기(10,100)내에 위치되는 장치.
  16. 제15항에 있어서, 최소한 하나의 입자분리기(16;104,106)가 유동상 반응기 및 필터유닛 사이에 배치되는 장치.
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