WO2014038853A1 - 가스화기 - Google Patents

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WO2014038853A1
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cooling
gasifier
slag
synthesis gas
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이중원
김의식
김성철
김광신
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Korea Electric Power Corp
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Korea Electric Power Corp
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Definitions

  • the present invention relates to a gasifier, and more particularly, to a gasifier capable of removing impurities of syngas by a device provided therein without using a separate device.
  • Gasification Combined Cycle Power Generation means the production of synthesis gas mainly composed of carbon monoxide and hydrogen by incomplete combustion of energy raw materials such as coal and biomass under high temperature and high pressure conditions. Power generation that produces electricity by driving steam turbine together.
  • the raw material is incompletely burned to generate a synthesis gas, and after the synthesis gas is produced, the raw material turns into slag and is discharged to the outside.
  • the synthesis gas produced from the top-down gasifier of the type of gasifier passes through the cooling water provided at the bottom of the gasifier to the side of the gasifier, in which the impurities such as fly ash, coal briquettes, ash, etc. A lot is included.
  • the present invention has been proposed to solve at least some of the above-mentioned problems, and an object thereof is to remove impurities in the gasifier without providing a separate device outside the gasifier to remove impurities contained in the syngas. It is an object of the present invention to provide a gasifier that can reduce installation space and equipment costs.
  • the raw material and the inlet portion is injected with oxygen; and the raw material injected into the inlet causes oxygen and incomplete combustion reaction to produce synthesis gas and slag And a slag tab positioned at a lower end of the reaction part and allowing syngas and slag to flow out to a lower end thereof, and a cooling unit in which syngas and slag flowing out of the slag tab flow in and provided with a cooling material.
  • Synthetic gas discharge portion is provided at the lower end of the tab and the syngas is introduced to the cooling unit and then discharged to the outside; and formed between the cooling unit and the syngas discharge unit to rise in the synthesis gas It provides a gasifier comprising a; dust collector for removing the contained impurities.
  • the dust collector is a removal unit for separating the impurities contained in the synthesis gas from the synthesis gas; And a fixing part surrounding the slag tab at an upper portion of the cooling part and fixed to the inner wall of the gasifier.
  • the removing unit may include graphite and the like.
  • the dust collecting unit may further include a spray unit for spraying the coolant from the top.
  • the slag tab may further include a bubble decomposition unit for reducing the size of the bubbles of the synthesis gas discharged to the lower end.
  • the bubble decomposition unit may be provided in the sawtooth shape on the slag tab.
  • the bubble decomposition unit may be formed of an opening formed at the bottom of the slag tab.
  • the gasifier includes a purifying unit for purifying the cooling material flowing out of the cooling unit; And a recycling unit for recycling the cooling material flowing out of the purification unit back to the cooling unit.
  • the gasifier may further include an injection unit so that the cooling material flowing out of the purification unit is injected from the upper end of the dust collecting unit.
  • FIG. 1 is a front sectional view of a gasifier according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 1;
  • Figure 3 is a perspective view showing another embodiment of the slag tab provided in the gasifier according to an embodiment of the present invention.
  • Gasifier 100 is the inlet portion 111 is a raw material and oxygen is injected from the upper portion; and the reaction unit 112 is a synthesis gas and slag is produced; and the slag tab (slag discharged) 120; and a cooling unit 130 for cooling the slag; and a syngas discharge unit 140 through which the syngas is discharged; and a dust collecting unit 150 for removing impurities in the syngas.
  • an inlet 111 through which the raw material of the gasification reaction and oxygen are introduced is provided at the top of the gasifier 100.
  • the raw material and oxygen introduced into the lower end of the inlet 111 is provided with a reaction unit 112 for producing a synthesis gas by incomplete combustion reaction.
  • the slag tab 120 is provided at the lower end of the reaction unit 112 so that the hot slag remaining after the incomplete combustion reaction of the raw material is discharged from the reaction unit 112, and the slag flowing out at the lower end of the slag tab 120.
  • Cooling unit 130 for cooling the is provided.
  • the slag tab 120 when the synthesis gas generated in the reaction unit 112 flows out, the slag tab 120 has a lower end in contact with a cooling material to dissolve impurities included in the synthesis gas and to cool the temperature of the synthesis gas. It may be provided to be located inside the cooling unit 130.
  • the lower side of the gasifier 100 may be provided with a syngas discharge unit 140 for discharging the syngas passing through the cooling material, the syngas to pass through the syngas discharge unit 140
  • the dust collector 150 may be provided at the upper portion of the cooling unit 130 and at the bottom of the syngas discharge unit 140 in the gasifier 100 so as to remove impurities.
  • the dust collecting unit 150 includes a removing unit 151 for separating impurities contained in the synthesis gas from the synthesis gas, and the removing unit 151 is formed on the inner wall of the gasifier 100. It may be provided as a fixing portion 152 to be fixed.
  • the removal unit 151 may be made of a material such as graphite so that pulverized coal, fly ash, etc. do not pass through the syngas discharge unit 140 and flow back into the cooling material provided in the cooling unit 130. have.
  • the graphite may be introduced into the cooling unit 130, and some of the impurities contained in the synthesis gas may be dissolved in the cooling material, and some may not be dissolved, and flow out to the upper portion.
  • the material constituting the removal unit 151 separating the impurities from the synthesis gas such as graphite, has a sufficient amount of pores so that the synthesis gas from which the impurities are removed can easily flow out to the synthesis gas discharge unit 140. It is preferably provided in the form.
  • the dust collecting part 150 has a removing part 151 made of a material such as graphite having sufficient voids in the gasifier 100, in particular, in the outflow path of the synthesis gas.
  • the inner side surrounds the slag tab 120 and the outer side is fixed to the gasifier inner wall 113 so that the lower end is located above the cooling unit 130 and the upper end is positioned below the syngas discharge unit 140. have.
  • the dust collecting unit 150 is located above the cooling unit 130 so as not to get wet with the cooling material, but must be below the syngas discharge unit 140 through which syngas is discharged.
  • the dust collecting unit 150 is located at the upper portion of the cooling unit 130 and the lower portion of the syngas discharge unit 140 to prevent the synthesis gas from which impurities are not removed into the syngas discharge unit 140.
  • the outer side is in close contact with the gasifier inner wall 113, and the inner side is preferably provided in a hollow cylindrical shape surrounding the slag tab 120.
  • the fixing unit 152 is provided to fix the removal unit 151 provided in the form of small particles such as graphite to be located inside the gasifier.
  • the fixing part 152 is provided in the form of a wire mesh so that a predetermined amount of granules having sufficient air gaps are not separated from each other, and the removal part 151 using various fixing means (not shown) such as bolt nuts or welding. It may be fixed between the cooling unit 130 and the syngas discharge unit 140.
  • the dust collector 150 may easily separate impurities such as coal briquettes and fly ash from the synthesis gas from the synthesis gas in the removal unit 151 and flow out to the cooling unit 130.
  • One side may further include an injection unit 153 for injecting a cooling material toward the dust collector 150.
  • the injection unit 153 for injecting the cooling material is the upper end of the current collector and may be provided in plurality on one side of the gasifier 100, depending on the amount of syngas flowing out of the slag tab 120 It is preferable that the number of injection units 153 and the injection amount of the cooling material injected from the injection unit 153 are determined.
  • the bubble breaker 125 may be provided to reduce the bubble size of the syngas flowing out from the cooling unit 130.
  • the bubble disintegrating unit 125 is provided in the form of a sawtooth (125a) at the bottom of the slag tab 120, or consists of an opening (125b) formed at the bottom of the slag tab 120. Some of the synthesis gas passing through the slag tab 120 passes through the bubble decomposition unit 125 and is discharged in the form of a small bubble size.
  • the cooling unit 130 is provided with a cooling material, the synthesis gas and slag generated in the reaction unit 112 is introduced into the cooling unit 130.
  • the cooling material provided in the cooling unit 130 continues to cool because the synthetic gas containing impurities such as coal briquettes and fly ashes and slag, which are formed after the incomplete combustion, are formed by dissolving small particles. In the past, the cooling material was continuously replaced because it could not be used.
  • the gasifier 100 is provided with a purification unit 160 for purifying the cooling material flowing out of the cooling unit 130 at the lower portion of the cooling unit 130, the purification unit
  • the recirculation unit 170 is provided with the cooling material flowing out from the 160 flowing back into the cooling unit.
  • the recirculation unit 170 includes a pump 173 so that the purified cooling material passes through the purification unit 160 to be recycled, and the cooling material is returned to the inlet 176 of the cooling unit 130. It may include a first recirculation pipe 171 to be introduced and a second recirculation pipe 172 to be introduced into the injection unit 153.
  • first recirculation pipe 171 and the second recirculation pipe 172 may be controlled by the first valve 174 and the second valve 175, the amount of inflow or inflow.
  • the controller 177 may further include a controller 177 for controlling the injection amount and the injection timing of the cooling material flowing into the injection unit 153 through the second recirculation pipe 172.
  • fossil raw materials such as pulverized coal introduced from the inlet 111, oxygen are introduced, and incomplete combustion occurs in the reaction unit 112, and carbon monoxide is caused by such incomplete combustion. Syngas and slag containing hydrogen, etc. are produced.
  • the synthesis gas and the slag generated in the reaction unit 112 are introduced into the cooling unit 130 through the slag tab 120.
  • the lower end of the slag tab 120 is provided so as to be located inside the cooling material provided in the cooling unit 130, both the synthesis gas and the slag flows into the cooling unit 130.
  • the synthesis gas is changed into a small size while passing through the bubble cracking unit 125, and impurities such as pulverized coal and fly ash in the synthesis gas from the cooling material. Is primarily dissolved in these cooling materials and separated from the syngas.
  • the dust collecting unit 150 is provided with a removing unit 151 for separating such residual impurities from the synthesis gas, which will be described using graphite as an example.
  • the graphite is slid from the surface of the graphite when it is in contact with the residual material such as fly ash, pulverized coal, and the like, causing the remaining impurities in the synthesis gas to fall toward the cooling unit 130 in the gravity direction.
  • the syngas from which impurities are removed flows out to the syngas discharge unit 140 and the impurities flow into the cooling unit 130 and are discharged from the gasifier 100 together with the cooling material.
  • graphite is only one example of constituting the removal unit 151, and of course, various materials capable of separating such impurities from the synthesis gas are also possible.
  • the slag is discharged from the slag tab 120 to the cooling unit 130 and cooled by the cooling material, and the outside of the gasifier 100 through the outlet 131 of the lower end of the gasifier 100. Spills into.
  • cooling material including such materials may be reused again through the purification unit 160.
  • the cooling fluid from which impurities are removed by the purifying unit 160 is recycled by the recirculating unit 160 so that the cooling material is supplied without supplying a new cooling material from the outside of the gasifier 100.
  • a part of the first recirculation pipe 171 passes through the inlet part 176 of the side of the gasifier 100 and is used to cool the slag and syngas, and the other part of the second recirculation pipe 172. Through the injection unit 153 is reused.

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Abstract

본 발명은 상부에서 원료와 산소가 주입되는 입구부;와 상기 입구부로 주입된 원료가 산소와 불완전 연소반응을 일으켜 합성가스와 슬래그가 생산되는 반응부;와 상기 반응부의 하단에 위치하며 합성가스와 슬래그가 하단으로 유출되는 슬래그 탭;과 상기 슬래그탭에서 유출되는 합성가스와 슬래그가 유입되고 냉각물질이 구비되는 냉각부;와 상기 슬래그탭 하단에 구비되고 합성가스가 상기 냉각부에 유입된 후 상승하여 외부로 배출되는 합성가스 배출부;와 상기 냉각부와 상기 합성가스 배출부 사이에 형성되어 상기 냉각부에서 상승하는 합성가스에 포함되어 있는 불순물을 제거하는 집진부;를 포함하여 구성되는 가스화기에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명의 일실시예에 의한 가스화기에 의하면, 합성가스 내에 포함되어 있는 불순물을 제거하기 위해 가스화기 외부에서 별도의 집진부를 포함하지 않고 가스화기 내부에 상기 집진부를 포함하여 설비공간이 감소 되고 설비 비용 또한 감소 되는 효과를 제공한다.

Description

가스화기
본 발명은 가스화기에 관한 것이며, 상세하게는 별도의 장치에 의하지 않고 내부에 구비된 장치에 의해 합성가스의 불순물을 제거할 수 있는 가스화기에 관한 것이다.
가스화 복합 발전이란 석탄, 바이오 매스 등의 에너지 원료를 고온 고압조건에서 불완전 연소시킴으로써 일산화탄소와 수소가 주성분인 합성가스를 생산하고, 이때 생성된 합성가스와 이 때 발생되는 열 에너지를 사용하여 가스터빈과 증기터빈을 함께 구동시켜 전기 등을 생산하는 발전을 말한다.
이러한 가스화 복합 발전 설비에 구비되는 가스화기에서는 원료가 불완전 연소되어 합성가스가 생성되고 이러한 합성가스가 생성된 후 원료가 슬래그로 변하여 외부로 배출된다.
그런데 상기 가스화기의 종류 중 하향식 가스화기에서 생산된 합성가스는 가스화기 하단에 구비되는 냉각수를 통과하여 가스화기의 측면으로 유출되는데, 이때 생성된 합성가스에서는 비산회, 미연탄분, 애쉬 등 불순물이 많이 포함되어 있다.
종래의 발전 설비에는 합성가스에서 이러한 불순물을 제거하기 위해 상기 가스화기 외부에 별도의 집진 장치 구비되었는데, 이러한 별도의 집진 장치는 발전 설비에서 공간적 제약과 비용 측면에서 불리한 문제가 있었다.
본 발명에서는 상기 종래 문제점 중 적어도 일부를 해소하기 위해 제안된 것으로서, 그 목적은 합성가스 내에 포함되어 있는 불순물을 제거하기 위해 가스화기 외부에 별도의 장치를 구비하지 않고 가스화기 내부에서 불순물을 제거할 수 있도록 하여 설치 공간과 설비 비용이 감소되는 가스화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 측면에서 본 발명은, 상부에서 원료와 산소가 주입되는 입구부;와, 상기 입구부로 주입된 원료가 산소와 불완전 연소반응을 일으켜 합성가스와 슬래그가 생산되는 반응부;와, 상기 반응부의 하단에 위치하며 합성가스와 슬래그가 하단으로 유출되는 슬래그 탭;과, 상기 슬래그탭에서 유출되는 합성가스와 슬래그가 유입되고 냉각물질이 구비되는 냉각부;와, 상기 슬래그탭 하단에 구비되고 합성가스가 상기 냉각부에 유입된 후 상승하여 외부로 배출되는 합성가스 배출부;와, 상기 냉각부와 상기 합성가스 배출부 사이에 형성되어 상기 냉각부에서 상승하는 합성가스에 포함되어 있는 불순물을 제거하는 집진부;를 포함하여 구성되는 가스화기를 제공한다.
바람직하게, 상기 집진부는 합성가스에 포함되어 있는 불순물을 합성가스에서 분리시키는 제거부; 및 상기 제거부를 상기 냉각부의 상부에서 슬래그탭을 둘러싸며 상기 가스화기 내벽에 고정시키는 고정부;를 포함하여 구성될 수 있다.
또한 바람직하게, 상기 제거부는 흑연 등을 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 집진부는 상단에서 냉각수가 분사되도록 하는 분사부;를 더 포함할 수 있다.
또한 바람직하게, 상기 슬래그탭은 하단에 배출되는 합성가스의 기포의 크기를 작게 하는 기포분해부;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 기포분해부는 상기 슬래그탭에 톱니모양으로 구비될 수 있다.
또한 바람직하게, 상기 기포분해부는 상기 슬래그탭 하단에 형성된 개구로 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 가스화기는 상기 냉각부에서 유출되는 냉각물질을 정화시키는 정화부; 및 상기 정화부에서 유출되는 냉각물질을 다시 상기 냉각부로 재순환시키는 재순환부;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 가스화기는 상기 정화부에서 유출되는 냉각물질이 상기 집진부의 상단에서 분사되도록 분사부;를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예에 의한 가스화기에 의하면, 합성가스 내에 포함되어 있는 불순물을 제거하기 위해 가스화기 외부에 별도의 장치를 구비하지 않고 가스화기 내부에서 불순물을 제거할 수 있도록 하여 설치 공간과 설비 비용이 감소되는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 가스화기의 정단면도.
도 2는 도 1에서 A-A'의 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 가스화기 내에 구비되는 슬래그 탭의 다른 실시예를 나타내는 사시도.
이하 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다.
먼저, 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명인 가스화기의 기술적 특징을 이해시키는데 적합한 실시예들이다. 다만, 본 발명이 이하에서 설명되는 실시예에 한정하여 적용되거나 설명되는 실시예에 의해 본 발명의 기술적 특징이 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 기술범위에서 다양한 변형 실시가 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 의한 가스화기(100)는 상부에서 원료와 산소가 주입되는 입구부(111);와 합성가스와 슬래그가 생산되는 반응부(112);와 슬래그가 배출되는 슬래그탭(120);과 슬래그가 냉각되는 냉각부(130);와 합성가스가 배출되는 합성가스 배출부(140);와 합성가스 내의 불순물을 제거하는 집진부(150);를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 생성되는 합성가스가 가스화기 하단에서 배출되는 하향식 가스화기(100)의 경우는 가스화기(100)의 상부에서 가스화반응의 원료와 산소가 유입되는 입구부(111)가 구비되고, 상기 입구부(111) 하단에 유입된 원료와 산소가 불완전연소반응을 일으켜 합성가스를 생산하는 반응부(112)를 구비한다.
상기 반응부(112)의 하단에는 원료의 불완전연소반응 후 잔여물인 고온의 슬래그가 반응부(112)에서 배출되도록 슬래그탭(120)이 구비되고, 상기 슬래그탭(120)의 하단에는 유출되는 슬래그를 냉각시키는 냉각부(130)가 구비된다.
이때, 상기 반응부(112)에서 생성되는 합성가스가 유출될 때 냉각물질과 접촉하여 상기 합성가스 내부에 구비되는 불순물을 용해시키고 상기 합성가스의 온도를 냉각시키기 위해 상기 슬래그탭(120) 하단이 상기 냉각부(130)의 내부에 위치하도록 구비될 수 있다.
한편, 상기 가스화기(100)의 하부 측면에는 상기 냉각물질을 통과하는 합성가스가 배출되는 합성가스 배출부(140)가 구비될 수 있는데, 합성가스가 상기 합성가스 배출부(140)를 통과하기 전에 불순물을 제거할 수 있도록 상기 가스화기(100) 내에서 상기 냉각부(130) 상부와 상기 합성가스 배출부(140) 하단에서 집진부(150)가 구비될 수 있다.
도 1과 도 2를 참조하면, 상기 집진부(150)는 합성가스 내부에 포함되어 있는 불순물을 합성가스에서 분리시키는 제거부(151)와 이러한 제거부(151)가 상기 가스화기(100) 내벽에 고정될 수 있도록 고정부(152)로 구비될 수 있다.
먼저, 상기 제거부(151)는 미분탄, 비산회 등이 합성가스 배출부(140)를 통과하지 못하고 상기 냉각부(130)에 구비되는 냉각물질로 다시 유입될 수 있도록 흑연 등과 같은 물질로 구비될 수 있다.
흑연을 예를 들어 설명하면, 먼저 상기 냉각부(130)에 유입되어 합성가스 내부에 포함되어 있는 불순물들 중 일부는 냉각물질에 용해되고 일부는 용해되지 못하고 상부로 유출된다.
이때 합성가스내에 포함되는 미분탄, 비산회 등을 이루는 미세 분자들이 부딪치며 진행하던 방향으로 이동하지 못하고 미끌어져 합성가스와 분리될 수 있도록, 이러한 불순물들이 표면에 부딪쳤을 때 미끄러지는 성질을 갖는 흑연이 상기 가스화기 내부에 구비될 수 있다.
그런데, 이러한 흑연과 같이 불순물을 합성가스와 분리시키는 제거부(151)를 구성하는 물질은 불순물이 제거된 합성가스가 상기 합성가스 배출부(140)로 쉽게 유출될 수 있도록 하기 위해 공극이 충분한 알갱이 형태로 구비되는 것이 바람직하다.
그런데, 도 1과 도 2를 참조하면, 상기 집진부(150)는 충분한 공극을 구비하는 흑연 등과 같은 물질로 이루어진 제거부(151)가 상기 가스화기(100) 내부에, 특히 합성가스의 유출 경로에 위치하도록 내측은 상기 슬래그탭(120)을 감싸고 외측은 가스화기 내벽(113)에 고정되며 하단은 냉각부(130) 상부에 위치하고 상단은 상기 합성가스 배출부(140) 하부에 위치되도록 구비될 수 있다.
즉, 상기 집진부(150)는 상기 냉각물질에 젖지 않도록 상기 냉각부(130)의 상부에 위치하되, 합성가스가 배출되는 상기 합성가스 배출부(140) 하단에 있어야 한다.
그리고, 상기 집진부(150)는 상기 냉각부(130) 상부와 상기 합성가스 배출부(140) 하단에 위치하며 상기 합성가스 배출부(140)로 불순물이 제거되지 않은 합성가스가 유입되는 것을 방지하기 위해 상기 외측은 상기 가스화기 내벽(113)에 밀착되고, 내측은 상기 슬래그탭(120)을 둘러싸는 내부가 빈 원통형 형상으로 구비됨이 바람직하다.
그런데 흑연과 같이 크기가 작은 알갱이 형태로 구비되는 상기 제거부(151)가 상기 가스화기 내부에 위치하기 위해 이를 고정하는 고정부(152)가 구비된다.
상기 고정부(152)는 일 실시예로, 충분한 공극을 가진 일정량의 알갱이가 서로 분리되지 않도록 철망형태로 구비되며 볼트 너트나 용접등 다양한 고정수단(미도시)을 이용하여 상기 제거부(151)를 상기 냉각부(130) 상부와 상기 합성가스 배출부(140) 사이에 고정시킬 수 있다.
또한, 상기 집진부(150)는 상기 합성가스에서 미연탄, 비산회 등 불순물들이 상기 제거부(151)에서 합성가스와 분리되는 것이 용이하고 상기 냉각부(130)로 유출되도록 하기 위해, 상기 가스화기 내벽(113) 일측에 상기 집진부(150) 상부를 향해 냉각물질을 분사하는 분사부(153)을 더 포함할 수 있다.
그런데, 이러한 냉각물질을 분사하는 분사부(153)는 상기 집전부의 상단이며 상기 가스화기(100)의 일측에 복수개가 구비될 수 있으며 상기 슬래그탭(120)에서 유출되는 합성가스의 양에 따라 분사부(153)의 개수 및 분사부(153)에서 분사되는 냉각물질의 분사량등이 결정되는 것이 바람직하다.
한편, 이러한 합성가스 내에 포함된 미연탄, 비산회 등의 불순물의 제거가 용이하게 하기 위해 상기 합성가스가 상기 제거부(151)에서 흑연 등과 접촉할 때 접촉 면적이 넓게 하는 것이 바람직하다.
이를 위해 상기 냉각부(130)에서 유출되는 합성가스의 기포 크기를 작게 하는 기포분해부(125)가 구비될 수 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 기포분해부(125)는 상기 슬래그탭(120)의 하단에 톱니 형태(125a)로 구비되거나, 상기 슬래그탭(120) 하단에 형성된 개구(125b)로 이루어져 상기 슬래그탭(120)을 통과하는 합성가스 중 일부는 상기 기포분해부(125)를 통과하여 기포의 크기가 작은 형태로 배출된다.
한편, 상기 냉각부(130)에는 냉각물질이 구비되고, 상기 반응부(112)에서 생성된 합성가스와 슬래그가 상기 냉각부(130)에 유입된다.
그런데, 상기 냉각부(130)에 구비되어 있는 냉각물질에는 미연탄, 비산회 등 불순물이 포함되어 있는 합성가스와 불완전 연소된 후에 잔여물이 작은 알갱이로 형성되는 슬래그가 유입되어 용해되므로 냉각물질을 계속 사용할 수 없어 종래에는 냉각물질을 계속 교체하였다.
그런데, 본 발명의 일 실시예에 의한 가스화기(100)는 상기 냉각부(130) 하단에는 상기 냉각부(130)에서 유출되는 냉각물질을 정화시키는 정화부(160)가 구비되고, 상기 정화부(160)에서 유출된 냉각물질이 다시 상기 냉각부로 유입되는 재순환부(170)가 구비된다.
상기 재순환부(170)는 상기 정화부(160)를 통과하여 정화된 냉각물질이 재순환 될 수 있도록 펌프(173)을 구비하고, 상기 냉각부(130)의 유입부(176)로 다시 냉각물질이 유입되는 제1재순환관(171)과 상기 분사부(153)으로 유입시키는 제2재순환관(172)을 포함하여 구비될 수 있다.
또한 상기 제1재순환관(171)과 상기 제2재순환관(172)는 각각 제1밸브(174)와 제2밸브(175)에 의해 유입량이나 유입여부가 조절될 수 있다.
그리고, 상기 제2재순환관(172)을 통해 상기 분사부(153)로 유입되는 냉각물질의 분사되는 양과 분사되는 시기를 제어할 수 있는 제어기(177)가 더 포함되어 구성될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스화기(100)의 작용 효과에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 가스화기(100)는 상기 입구부(111)에서 유입되는 미분탄 등 화석원료, 산소가 유입되어 상기 반응부(112)에서 불완전 연소가 일어나며, 이러한 불완전 연소에 의해 일산화탄소, 수소 등이 포함되는 합성가스와 슬래그가 생성된다.
하향식 가스화기(100)의 경우 상기 반응부(112)에서 생성되는 합성가스와 슬래그는 상기 슬래그탭(120)을 거쳐 상기 냉각부(130)로 유입된다.
특히, 상기 슬래그탭(120)의 하단이 상기 냉각부(130)에 구비되어 있는 냉각물질 내부에 위치하도록 구비되어 합성가스와 슬래그 모두 상기 냉각부(130)로 유입된다.
먼저, 도 1에서 화살표로 표시되는 합성가스의 흐름을 중심으로 살펴보면, 합성가스는 상기 기포분해부(125)를 통과하면서 크기가 작은 형태로 변하게 되며, 냉각물질에서 합성가스 내에 미분탄, 비산회 등 불순물은 이러한 냉각물질에서 1차적으로 용해되어 합성가스에서 분리된다.
하지만, 합성가스는 일부는 냉각물질에 용해되지만, 다른 일부는 다시 상기 냉각부(130)의 상부로 떠오르게 되어 상기 합성가스 배출부(140)로 유출된다.
이때, 상기 합성가스 배출부(140)를 통과하기 전에 상기 합성가스 배출부(140)와 상기 냉각부(130) 사이에 구비되는 상기 집진부(150)에 의해 합성가스의 잔여 불순물들이 제거된다.
상기 집진부(150)는 일 실시예로, 내부에 이러한 잔여 불순물을 합성가스와 분리시키는 제거부(151)가 구비되는데 흑연을 예로 들어 설명한다.
흑연은 비산회, 미분탄 등 잔여물질과 접촉시 흑연의 표면에서 미끌어지게 하여 다시 중력방향인 상기 냉각부(130) 방향으로 합성가스내의 잔여 불순물을 낙하하게 한다.
그 결과, 불순물이 제거되는 합성가스는 합성가스 배출부(140)로 유출되고 불순물은 상기 냉각부(130)로 유입되어 상기 냉각물질과 함께 상기 가스화기(100)에서 배출된다.
그런데, 상기 집진부(150)의 상부에 구비되는 분사부(153)에서 냉각물질이 분사되는 경우에는 상기 집진부(150)를 통과하는 합성가스에 포함될 수 있는 잔여 불순물이 제거된다.
또한, 상기 집진부(150)에서 합성가스 내의 불순물이 제거부(151)와 접촉하면서 하부로 미끌어질 때 냉각물질이 분사되어 이러한 불순물이 상기 제거부(151)에 구비된 흑연 등의 표면에 달라붙지 못하게 하여 더욱 미끌어져 상기 냉각부(130)로 유입되어 상기 가스화기(100) 외부로 유출된다.
그런데, 흑연은 상기 제거부(151)를 구성하는 하나의 예에 불과하고 이러한 불순물을 합성가스와 분리시킬 수 있는 다양한 물질도 가능함은 물론이다.
그리고, 슬래그는 상기 슬래그탭(120)에서 상기 냉각부(130)로 유출되어 상기 냉각물질에 의해 냉각되며 상기 가스화기(100)의 하단의 유출부(131)를 통해 상기 가스화기(100) 외부로 유출된다.
이때, 상기 슬래그의 유입 뿐만 아니라 상기 합성가스에 포함되었던 불순물들이 상기 냉각부(130)로 유입되는데 이러한 물질들이 포함된 냉각물질은 상기 정화부(160)를 거쳐 다시 재사용될 수 있다.
그리고, 상기 정화부(160)에 의해 불순물이 제거된 냉각유체는 상기 재순환부(160)에 의해 다시 재순환되어 상기 가스화기(100) 외부에서 새로운 냉각물질 공급없이 냉각물질이 공급된다.
즉, 일부는 상기 제1재순환관(171)을 거쳐 상기 가스화기(100) 측면의 유입부(176)로 다시 유입되어 슬래그와 합성가스를 냉각시키는데 사용되고 다른 일부는 상기 제2재순환관(172)을 거쳐 상기 분사부(153)로 유입되어 재사용된다.
이러한 냉각물질의 재순환을 통하여 환경적인 이점 뿐만 아니라 비용감소의 효과도 제공하게 된다.
본 발명은 지금까지 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (9)

  1. 상부에서 원료와 산소가 주입되는 입구부;
    상기 입구부로 주입된 원료가 산소와 불완전 연소반응을 일으켜 합성가스와 슬래그가 생산되는 반응부;
    상기 반응부의 하단에 위치하며 합성가스와 슬래그가 하단으로 유출되는 슬래그 탭;
    상기 슬래그탭에서 유출되는 합성가스와 슬래그가 유입되고 냉각물질이 구비되는 냉각부;
    상기 슬래그탭 하단에 구비되고 합성가스가 상기 냉각부에 유입된 후 상승하여 외부로 배출되는 합성가스 배출부;
    상기 냉각부와 상기 합성가스 배출부 사이에 형성되어 상기 냉각부에서 상승하는 합성가스에 포함되어 있는 불순물을 제거하는 집진부;
    를 포함하여 구성되는 가스화기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 집진부는
    합성가스에 포함되어 있는 불순물을 합성가스에서 분리시키는 제거부; 및
    상기 제거부를 상기 냉각부의 상부에서 슬래그탭을 둘러싸며 상기 가스화기 내벽에 고정시키는 고정부;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가스화기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제거부는 흑연 등을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가스화기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 집진부는 상단에서 냉각물질이 분사되도록 하는 분사부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스화기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 슬래그탭은 하단에 배출되는 합성가스의 기포의 크기를 작게 하는 기포분해부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스화기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기포분해부는 상기 슬래그탭에 톱니모양으로 구비되는 것을 특징으로 하는 가스화기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 기포분해부는 상기 슬래그탭 하단에 형성된 개구로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스화기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 냉각부에서 유출되는 냉각물질을 정화시키는 정화부; 및
    상기 정화부에서 유출되는 냉각물질을 다시 상기 냉각부로 재순환시키는 재순환부;
    를 더 포함하여 구성되는 가스화기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 정화부에서 유출되는 냉각물질이 상기 집진부의 상단에서 분사되도록 분사부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스화기.
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