KR960706010A - 염소함유 및 습윤 연료의 효율적 활용방법 - Google Patents

염소함유 및 습윤 연료의 효율적 활용방법 Download PDF

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Abstract

공업, 도시, 농업 폐기물등의 저급연 및 입자를 분쇄하며, 소립자로 만들어서 물로 슬러리화 할 수 있는 갈탄 및 유사한 고체연료등의 저급탄질연료로부터 에너지를 회수하는 방법과 시스템을 개시한다. 슬러리의 알칼리 함유량을 슬러리 중의 할로겐 함유량과 적어도 등가가 될 정도로 조정하고, 슬러리를 가압한 후에 충분히 가열하여 연료중에 화학적으로 결합되어 있는 산소의 상당 부분이 2산화탄소로서 분해되어 탄입자와 할로겐염등이 용해된 불순물로 된 슬러리를 일탈토록 한다. 탄입자를 슬러리로부터 인출하고, 할로겐이 없는 물의 적당량으로 재슬러리함으로서, 그 에너지 밀도를 최대화하기 위해 필요로 하는 점도를 슬러리에 공급한다. 다음에 이 탄슬러리를 그 안화점 이하의 온도에서 공기와 반응시켜서 저급연료의 연료치를 열에너지를 변환하고, 다음에 이 에너지를 터빈(253,255,257)등의 구동용으로 사용한다.

Description

염소함유 및 습윤 연료의 효율적 활용방법
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1도는 도시 고체폐기물(MSR)로 예시되는 고체폐기물을 가압 산화에 적합한, 고 에너지밀도이며, 염소함량이 감소된 탄 슬러리로 변환하는 실시예의 개략적인 입면도이다, 제2도는 농후한 무기질 불순물을 슬러리화하여 분리하고, 알칼리의 존재하에 가압하, 가여하고, 탄 슬러리를 고에너지밀도로 농축하여, 열회수 증기발생기의 증기주입가스터빈내에서 열 산화를 통해 전기에너지를 회수하는 공정으로 된, 고체폐기물로부터 전기에너지를 회수하는 실시예의 개략적인 입면도이다, 제3도는 가스터빈, 열회수 증기발생기 및 복수 증기터빈 발전기으로 된 복합 사이클 에너지변환의 실시예의 개략적인 입면도이다, 제4도는 탄 슬러리의 열 산화가 2단계로 수행되어, 그 단계 사이에서 입자의 이동이 이루어지는 복합 사이클 에너지변환의 실시예의 개략적인 입면도이다.

Claims (49)

  1. 연료치가 비교적 낮은 저급 탄질연료의 에너지를 활용하여 연속적인 가동을 가능케 하는 방법에 있어서; 상기 연료를 슬러리로 하여 공급하고; 상기 슬러리를 거의 액체상태로 유지하도록 가압하고; 상기 가압된 슬러리를 탄질연료의 분자에 화학적으로 결합된 상당량의 산소가 2산화탄소로 분해할 수 있는 온도까지 가열하여, 연료와 발생 가스로부터 파생한 탄입자를 함유한 탄 슬러리를 형성하고; 상기 탄 슬러리중의 상기 탄입자를 산소를 함유한 가스와 반응시켜, 상기 슬러리의 상기 탄입자의 연료치를 열에너지로 변환하고; 상기 열에너지를 이용하는 공정들로 되는 저급 탄질연료 활용방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반응공정은 탄입자를 초기에는 상기 탄입자의 인화점보다 낮은 온도에서 반응시키는 공정으로 되는 활용방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 슬러리와 상기 탄 슬러리는 각각 물을 함유하며, 상기 탄 슬러리중의 물의 양을 상기 가압된 슬러리중의 물의 양보다 적게 하는 공정을 갖는 활용방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 슬러리는 할로겐을 함유하며, 상기 슬러리중의 알칼리 함유량을 적어도 상기 할로겐 함유량의 화학당량과 동등하도록 조정함으로써, 가용성의 할로겐염을 가열공정중에 형성하는 공정을 갖는 활용방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 조정공정은 알칼리를 상기 슬러리에 첨가하는 공정으로 되는 활용방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 할로겐염함유의 탄 슬러리의 잔사로부터 상기 탄입자를 분리하는 공정을 갖는 활용방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 탄슬러리의 잔사로부터 분리된 상기 탄입자에게 실질적으로 할로겐이 없는 물을 첨가하여 상기 탄 슬러리를 형성하는 공정을 갖는 활용방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 물의 첨가공정은 상기 분리공정중에 상기 탄입자로부터 제거한 물의 양보다도 적은 양의 물을 상기 탄입자에게 첨가하는 공정으로 되는 활용방법.
  9. 제2항에 있어서, 상기 공급공정은 고체 폐기물을 공급하고; 상기 폐기물을 부수고; 상기 폐기물을 물과 혼합하여 폐기물 슬러리를 형성하고; 상기 폐기물을 펄프화하고; 상기 폐기물 슬러리를 밀도 분리하여 상기 폐기물로부터 상기 폐기물 슬러리중에 존재하는 부스러기, 금속 및 유리를 제거하고; 그 후에 상기 폐기물 슬러리로부터 물의 일부를 제거하여 탄질연료 슬러리를 형성하는 공정들로 되는 활용방법.
  10. 제2항에 있어서, 상기 공급공정은 고체 화석연료를 공급하고; 상기 고체 화석연료를 분쇄하여 상기 고체 화석연료를 선과하여 그것으로부터 불연성 물질을 제거하고 고체 화석연료의 슬러리를 형성하는 공정들로 되는 활용방법.
  11. 제2항에 있어서, 상기 공급공정은 임업 폐기물 및 농업 폐기물중의 적어도 하나를 탄질연료로서 공급하고, 상기 연료의 크기를 비교적 작은 폐기물 입자로 감소시키고, 상기 작은 페기물 입자를 물에 현탁하여 상기 슬러리를 형성하는 공정들로 되는 활용방법.
  12. 제2항에 있어서, 상기 공급공정은 양이온 함유의 저급 탄질연료를 공급하여; 상기 연료를 물에 실어서 슬러리를 형성하고; 상기 슬러리에 양이온의 용해를 위한 촉진제를 첨가하는 공정들로 되는 활용방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 첨가제에 의한 슬러리의 공급공정은 상기 슬러리에 계면활성제, 산, 과산화물, 금속이 온 붕쇄제중의 적어도 하나를 첨가하는 공정으로 되는 활용방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 반응공정은 가압반응기내에서 상기 탄입자를 반응시켜 고온 생성가스를 생성하고; 상기 고온 생성가스로부터 미립상 고체를 포함하여 고체를 제거하는 공정들로 되며, 한편 이용공정은 가스터빈 내의 고온 생성가스를 활용하여 기계에너지를 발생하는 공정으로 되는 활용방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 반응공정은 상기 탄입자를 약 1600~2600℉에서 반응시키는 공정으로 되는 활용방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 반응공정은 상기 슬러리를 산소를 함유한 가스의 일부와 밀접하게 혼합하고; 상기 탄입자를 상기 혼합물과 반응시켜 고체입자가 실린 고온 연료가스를 형성하고; 상기 고온 연료가스로부터 상기 실려있는 고체 입자를 분리하며 청정가스를 형성하고; 상기 청정가스를 산소를 함유한 상기 가스의 잔사와 반응시켜 고온 생성가스를 형성하고; 상기 고온 생성가스로 터빈을 구동하는 공정들로 되는 활용방법.
  17. 제16항에 있어서, 고온 연료가스를 형성하는 상기 슬러리의 반응공정은 약 900~1600℉의 온도에서 이루어지는 활용방법.
  18. 제16항에 있어서, 고온 연료가스를 생성하는 상기 슬러리의 반응공정은 고체입자의 순환식 유동상을 갖는 유동상 반응기에서 실시하는 활용방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 반응기는 저부, 상부 및 그 사이에 위치한 상류방향의 반응영역으로 구성되며, 고온 연료가스를 형성하는 상기 반응공정은 산소함유 가스를 상기 반응기의 저부에 주입하고, 탄 슬러리를 상기 반응기의 저부의 윗 부분에 도입하는 공정으로 되는 활용방법.
  20. 제14항에 있어서, 증기를 발생하는 열회수 증기발생기를 배치하고, 터빈으로부터 토출된 생성가스를 상기 증기발생기에 인도하여 증기를 발생하고, 상기 발생된 증기의 적어도 일부를 터빈에 공급하기 전의 고온 생성가스 중에 주입하여 그것으로부터 생성되는 기계에너지량을 증가시키는 공정을 갖는 활용방법.
  21. 제14항에 있어서, 열회수 증기발생기를 비치하고, 터빈으로부터 토출된 생성가스를 상기 증기발생기에 인도하여 증기를 발생하고, 상기 발생된 증기로 상기 터빈을 구동하여 기계에너지를 생성하는 공정을 갖는 활용방법.
  22. 제14항에 있어서, 상기 고온 생성가스를 그 노점에 가까운 온도까지 냉각한후, 상기 고온 생성가스를 물 세정조로 인도하여, 상기 물 세정조에서 상기 고온 생성가스를 그 노점 이하로 냉각하고, 상기 고온 생성가스의 증기의 일부를 고체로 응축하여 상기 가스에 실어서 상기 고체를 습윤하고, 상기 고온 생성가스로부터 습윤된 고체를 분리하여 미립상 슬러리를 형성하고, 나머지 상기 고온 생성가스를 냉각공정전의 고온 생성가스의 온도에 가까운 온도까지 재열하는 공정들을 갖는 활용방법.
  23. 제1항에 있어서, 상기 탄 슬러리로부터 발생한 가스를 분리하는 공정을 갖는 활용방법.
  24. 제14항에 있어서, 상기 제거공정은 복수의 자기 심블로 된 분리기를 비치하고, 상기 생성가스를 상기 심블에 통과시켜 미립자를 상기 심블의 표면에 상류방향을 향해서 보존토록 하고, 간헐적으로 가스를 후류(backflowing)하여 축적된 상기 미립자를 상기 심블의 상류방향 표면으로부터 제거하는 공정들로 되는 활용방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 자기 심블은 다공질이며, 상기 고온 생성가스의 상기 심블 통과공정은 상기 고온 생성가스의 적어도 일부가 상기 다공질 자기 심블을 통과하여 흐르는 공정으로 되는 활용방법.
  26. 제16항에 있어서, 상기 탄입자의 반응공정은 산소를 함유한 상기 가스중에서 상기 슬러리와 혼합될 산소의 양을 조정하여 고온 연료가스를 형성하는 다음 공정이 상기 고온 연료가스에 실린 대부분의 고체입자의 융점온도 이상의 온도에서 이루어지도록 하여 상기 실려있는 입자를 용융하고; 그 후에 용융된 입자의 온도를 그 입자의 응고 온도 이하로 낮추어서 상기 고온 연로가스중의 상기 입자가 용고물 형태로 상기 고온 연료가스에 실리도록 하는 공정돌로 되는 활용방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 반응공정시에 상기 고온생성가스를 형성하는 온도는 2200~2900℉의 범위인 활용방법.
  28. 제26항에 있어서, 상기 냉각공정은 상기 생성가스의 적어도 일부를 냉각하고, 상기 청정가스의 소정량을 상기 고온 연료가스에 첨가햐여 용융입자를 응고시키는 공정들로 되는 활용방법.
  29. 제16항에 있어서, 상기 슬러리와 산소를 함유한 상기 가스의 혼합공정은 상기 슬러리와 혼합되는 산소함유 가스의 양을 조정하여 고온 연료가스가 실려있는 대부분의 고체입자의 융점 이상의 온도가 되어 상기 입자를 용융하고; 용융된 입자의 온도를 그 응고온도 이하로 낮추어서 상기 고온 연료가스에 용고질 고체입자를 실른 공정들로 되는 활용방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 조정공정은 상기 탄 슬러리에 첨가하는 산소함유 가스의 양을 상기 고온 연료가스의 온도가 약 2200~2900℉의 범위가 되도록 조정하는 공정으로 되는 활용방법.
  31. 제14항에 있어서, 상기 탄입자의 반응방법은 상기 탄 슬러리를 1차 반응단계에서, 상기 고온 연료가스의 온도가 상기 생성가스중의 대부분의 고체의 융점을 초과하게 하여 상기 고체가 상기 생성가스에 소구체로서 실릴 수 있도록 선택된 산소함유 가스이 일정량과 반응시키고; 그 후에 산소함유 가스의 나머지 양을 첨가하여 고온 생성가스의 온도를 소구체의 응고점 이하로 낮추어서 상기 소구체를 용고질 입자로 응고시키는 공정들로 되는 활용방법.
  32. 제31항에 있어서, 상기 제거공정은 상기 고온 생성가스를 상기 물 세정조에 통과시켜 청정가스를 형성하는 공정으로 되고, 응고공정은 상기 물 세정조로부터 나온 청정가스를 상기 용융 소구를 함유한 상기 고온 연료가스와 혼합하여 상기 소구체를 상기 고온 생성가스에 실리는 용고입자로 응고시키는 공정으로 되는 활용방법.
  33. 연료치가 비교적 낮으며, 할로겐을 함유한 저급 탄질연료의 에너지를 활용하여 연속적인 가동을 가능케 하는 방법에 있어서; 상기 연료를 물에 현탁하여 슬러리를 형성하고; 상기 슬러리의 알칼리 함유량을 조정하여 슬러리중의 할로겐 함유량의 화학당량과 적어도 같게하고; 상기 슬러리를 거의 액체상태로 유지하도록 가입하고; 상기 슬러리가 가입되는 동안에 탄질연료의 분자에 화학적으로 결합된 상당량의 산소가 2산화탄소로 분해할 수 있는 온도까지 가열하여, 탄입자와 용해한 할로겐염을 함유한 슬러리를 형성하고; 상기 슬러리와 그것에 용해된 상기 할로겐염으로부터 탄입자를 분리하고; 상기 탄입자에 거의 할로겐이 없는 물의 소정량을 첨가하여 비교적 고 에너지밀도의, 할로겐이 감소된 탄 슬러리를 형성하고; 상기 탄 슬러리중의 상기 탄입자를 산소함유 가스와 초기에는 상기 탄입자의 인화점온도보다 낮은 온도에서 반응시킴로써, 상기 탄 슬러리의 연료치를 열에너지로 변화하고; 상기 열에너지를 이용하는 공정들로 되는 저급 탄질연료 활용방법.
  34. 수분과 할로겐을 함유한 저급 탄질연료로부터 얻은 청정한 고온가스로 가스터빈을 연속적으로 구동하는 방법에 있어서; 수분함유 연료 슬러리와 그중에 현탁된 탄질연료를 공급하고; 상기 슬러리의 알칼리 함유량을 상기 슬러리의 할로겐 함유량의 화학당량과 적어도 거의 같게 되도록 조정하고; 상기 슬러리를 거의 액상상태로 유지할 수 있도록 가압하고; 상기 슬러리를 가압하면서 상기 연료의 분자중에 2산화탄소로서 화학적으로 결합되어 있는 산소의 적어도 상당량을 상기 연료로부터 제거하고, 또한 상기 연료로부터 탄입자를, 상기 할로겐으로부터 가용성 할로겐염을, 그리고 발생가스를 형성하는 데 충분한 온도까지 가열하고; 상기 슬러리로부터 상기 발생가스와 상기 탄 슬러리 및 상기 용해한 할로겐염을 분리하고; 상기 할로겐염이 용해된 물로부터 상기 탄입자를 분리하고; 상기 탄입자를 소정량의 할로겐이 없는 물로 재슬러리화하여 고 에너지밀도의 할로겐이감소된 탄 슬러리를 형성하고; 상기 탄 슬러리를 가압하고; 산소함유 가스를 가압하고; 상기 탄 슬러리와 상기 산소함유 가스를 연장형 산화반응기의 입구영역에서 혼합하고; 상기 탄입자를 증기의 존재하, 가압하여 산화하고, 상기 탄 슬러리-가스 혼합물을 1600-2900℉의 범위로 유지함으로써, 증기와 고체입자를 함유한 생성가스를 형성하고; 상기 생성가스로부터 미립자를 제거하여 미립자가 제거된 청정한 가스-증기 혼합물을 형성하고; 상기 가스-증기 혼합물로 상기 가스터빈을 구동하는 공정들로 되는 저급 탄질연료 활용방법.
  35. 수분과 할로겐을 함유한 저급 탄질연료로부터 얻은 청정한 고온가스로 가스터빈을 연속적으로 구동하는 방법에 있어서; 수분함유 연료 슬러리와 그중에 실려있는 탄질연료를 공급하고; 상기 슬러리의 알칼리 함유량을 상기 슬러리의 할로겐 함유량의 화학당량과 적어도 거의 같게 되도록 조정하고; 상기 슬러리를 거의 액상상태로 유지할 수 있도록 가압하고; 상기 슬러리를 가압하면서 상기 연료의 분자중에 2산화탄소로서 화학적으로 결합되어 있는 산소의 적어도 상당량을 상기 연료로부터 제거하고, 또한 상기 연료로부터 탄입자를, 상기 할로겐으로부터 가용성 할로겐염을, 그리고 발생가스를 형성하는 데 충분한 온도까지 가열하고; 상기 슬러리로부터 상기 발생가스와 상기 탄 슬러리 및 상기 용해한 할로겐염을 분리하고; 상기 할로겐염이 용해된 물로부터 상기 탄입자를 분리하고; 상기 탄입자를 소정량의 할로겐이 없는 물로 재슬러리화하여 고 에너지밀도의 할로겐이감소된 탄 슬러리를 형성하고; 상기 탄 슬러리를 가압하고; 산소함유 가스를 가압하고; 상기 탄 슬러리와 상기 산소함유 가스를 연장형 산화반응기의 흡입구영역에서 혼합하고; 상기 탄입자를 증기의 존재하, 가입하여 산화함으로써 증기와 고체를 함유한 고온 생성가스를 형성하고; 상기 산화공정 중의 압력과 거의 동일한 압력의 상기 고온 생성가스로부터 열에너지의 일부를 추출하고; 상기 생성가스로부터 고체를 제거하여 청정한 가스-증기 혼합물을 형성하고; 상기 가스-증기 혼합물로 상기 가스터빈을 구동하는 공정들로 되는 저급 탄질연료 활용방법.
  36. 제35항에 있어서, 상기 생성가스로부터의 고체 제거공정은; 상기 생성가스를 간접적인 열교환에 의해 상기 생성가스의 노점에 가까운 온도까지 냉각하고; 상기 생성가스를 물고 접촉시켜 그 노점 이하의 온도까지 더 냉각시켜서, 상기 생성가스중의 고체입자가 실려있는 증기 부분을 응축하여, 상기 고체입자를 회분 슬러리의 형태로 상기 생성가스로부터 제거하고; 그 후에 상기 생성가스를, 그 증기의 상당량이 농축되어 상기 탄 슬러리의 잠열이 유용한 온도로 회수되어 탈수된 생성가스를 형성할 수 있는 온도까지 더욱 냉각하고; 상기 탈수된 생성가스를 상기 고온 생성가스와 간접적으로 열교환하여 재열하고; 상기 재열되고 탈수된 생성가스로 가스터빈을 구동하는 공정들로 되는 활용방법.
  37. 제16항에 있어서, 상기 슬러리를 상기 산소함유 가스의 일부와 혼합하는 공정은 상기 슬러리와 혼합된 상기 산소함유 가스중의 산소 농도를 조정하여 상기 고온 연료가스의 온도가 상기 실려있는 고체입자의 대부분의 융점 이상이 되도록 하여 상기 입자를 용융하고, 상기 용융된 입자의 온도를 그 기화온도로 이하로 낮춤으로써 용도된 고체입지를 상기 고온 연료가스에 실는 공정으로 되는 활용방법.
  38. 제20항에 있어서, 상기 발생 증기의 다른 부분을 상기 터빈으로 직접 돌리는 공정을 갖는 활용방법.
  39. 제20항에 있어서, 상기 발생 증기의 다른 부분의 열에너지를 터빈 구동용 이외의 용도로 돌리는 공정을 갖는 활용방법.
  40. 제1항에 있어서, 연료를 슬러리로 공급하는 상기 고정은 석탄과 다른 비교적 저급의 탄질연료로 된 슬러리를 형성하는 공정들로 되는 활용방법.
  41. 제4항에 있어서, 상기 슬러리의 알칼리 함유량을 조정하는 공정은 상기 슬러리중의 알칼리 함유량을 상기 할로겐 함유량의 화학당량 이하로 조정하는 공정으로 되는 활용방법.
  42. 제6항에 있어서, 상기 탄 슬러리로부터 제거한 탄 입자를 청수로 세정한 후에, 세정된 탄입자를 청수로 재슬러리화하는 공정을 갖는 활용방법.
  43. 제6항에 있어서, 상기 탄 슬러리의 적어도 일부를 분쇄하는 공정을 갖는 활용방법.
  44. 제1항에 있어서, 상기 가열공정시에 나오는 무기입자를 밀도에 의해 분리하는 공정을 갖는 활용방법.
  45. 제1항에 있어서, 상기 가열공정은 상기 탄 슬러리로부터 증기를 회수하고, 상기 회수된 증기를 상기 연료슬러리와 혼합하는 공정들로 되는 활용방법.
  46. 제45항에 있어서, 상기 회수공정은 상기 탄 슬러리에 가해지는 압력을 감소시키는 공정으로 되는 활용방법.
  47. 제1항에 있어서, 상기 슬러리를 적어도 1000센티포이스 이상의 점도로 하는 공정을 갖는 활용방법.
  48. 제46항에 있어서, 상기 탄슬러리를 점진적으로 감압하여 복수 압력의 증기를 회하고, 각 압력레벨의 증기가 점감하면서 점증하는 방향으로 부분적으로 가압되는 유체 슬러리로 흐를 수 있도록 상기 연료 슬러리를 점진적으로 가압하는 활용방법.
  49. 제48항에 있어서, 상기 탄 슬러리로부터 증기를 회수하는 각 점진적 공정은 사이클론 분리기에서 실시하는 활용방법.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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