KR100426178B1 - 가스화기의 냉각 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스화기의 냉각 장치에 관한 것이다.

본 발명은 가스화기 본체 하부에 위치하는 퀀처 내부에 슬랙탭으로부터 생성가스와 슬랙을 유도하여 냉각 처리할 수 있도록 원통관이 하방으로 이어지며, 내경이 점점 확대된 하부는 다수개의 통공과 같이 냉각수에 담겨지게 설치되는 안내관과; 상기 퀀처내에 담겨져 있는 냉각수 수위를 감지하는 레벨게이지와; 상기 레벨게이지에 의하여 측정된 냉각수 수위를 통제하는 콘트롤 밸브로 이루어진 것을 특징으로 한다. 따라서 가스화기에서 생성된 고온의 생성가스와 슬랙이 가스화기 하부 퀀처내에서 저장된 냉각수와 분무되는 냉각수에 의하여 냉각됨으로서, 냉각의 위한 별도 장치의 설치공간 확보가 필요없게 되었으며, 설비가 감소되어 비용이 절감되는 효과가 있다. 또한, 퀀처 내부에 생성가스를 유도하기 위한 안내관은, 생성가스와 저장된 냉각수와의 접촉이 촉진되어 냉각 효율이 증대되는 효과가 있다.

Description

가스화기의 냉각 장치{CHILLER OF GASIFIER}

본 발명은 가스화기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가스화기에서 가스화 반응을 진행하면서 생성된 생성가스와 불연성분인 슬랙을 냉각시켜 배출시키는 가스화기의 냉각 장치에 관한 것이다.

일반적으로 고온, 고압 조건에서 운전되는 가스화기의 경우 공급되는 시료(석탄, 폐유 등등..)가 산화제와 가스화 반응을 진행하면서 시료중에 함유된 가연성분은 생성가스(일산화탄소, 수소)로 전환되고 불연성분인 회재(灰災)는 용융되어 슬랙(slag) 형태로 배출된다.

이 때 배출되는 생성가스와 슬랙은 상당히 높은 온도에서 배출이 이루어지므로 냉각 과정을 거치게 되는데, 보통의 생성가스 경우에는 냉각수의 직접 분사에 의한 급냉 방식의 냉각 타워(Water Spray Tower)를 통과하며 냉각이 이루어지거나 열교환기를 통과하면서 냉각시키는 간접 열교환 방식을 적용하며, 슬랙의 경우에는 냉각수 저장조에 고온의 용융 슬랙이 떨어지면서 급냉되는 방식을 별도로 적용하고 있다.

도 1은 종래의 가스화기 냉각시스템을 도시한 개략도로서, 가스화 반응을 진행하는 가스화기(1)와, 가스화기(1)의 후단에 냉각수가 직접 분사되어 급냉시키는 냉각타워(2)와, 급냉된 생성가스에 포함된 입자를 제거하는 집진장치(3)로 구성된다.

여기서 원통의 가스화기(1)는 상단부에는 생성가스가 배출되어 냉각타워(2)로 유입되는 토출구(4)가 형성되고, 하부에는 냉각수가 담겨져 있는 퀀처(Quencher:5)와 퀀처(5)내에 용융슬랙을 냉각수로 잘 흘러 들어가도록 유도하는 슬랙탭(slag tap:6)이 형성된다. 그리고 가스화기(1)의 내측으로는 고온 및 고압에 견딜 수 있는 내화재(7)가 겹겹히 설치되며, 그 내화재(7)를 관통한가스화기(1)의 측부에 시료 및 산화재가 투입되는 투입구(8)가 설치된다.

상기 투입구(8)를 통하여 투입된 시료(폐유, 미분탄 등등..)와 산화재는 가스화기(1) 내에서 가스화 반응을 진행하면서 시료중에 함유된 생성가스가 가스화기(1) 상단의 토출구(4)로 빠져나가 냉각타워(2)로 유입된다. 냉각타워(2)에서는 냉각수의 분사에 의하여 고온의 생성가스가 냉각되며, 냉각된 생성가스는 집진장치(3)를 통과하면서 입자가 제거된다.

한편, 가스화기(1)내에서 발생되는 불연성분인 회재는 용융되어 슬랙 형태로 슬랙탭(6)의 냉각수에 떨어져 급냉시키게 된다.

그러나 이러한 종래 가스화기는 별도의 냉각장치를 설치하여야 하기 때문에 공간이 필요하고 설치비용이 증가하게 된다. 또한, 냉각타워를 설치하여 생성가스를 냉각시키는 방식에서는 고온의 생성가스와 분무되는 냉각수와의 접촉에 의하여 급냉이 이루어지지만 분무되는 냉각수가 수증기로 증발되면서 배기가스의 유량이 급격히 증가하게 되므로 후단 공정의 설비 또한 그 규모가 커지게 되며 후단 공정에서 온도가 낮아질 경우에는 수증기가 재차 냉각됨에 따라 응축수가 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 가스화기에서 생성된 고온의 생성가스와 슬랙을 냉각시키기 위하여 각각 별도의 냉각장치를 적용하는 것이 아니라 그 기능이 통합된 하나의 퀀처에서 이루어지는 가스화기 냉각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 가스화기 본체 하부에 위치하는 퀀처 내부에 슬랙탭으로부터 생성가스와 슬랙을 유도하여 냉각 처리할 수 있도록 원통관이 하방으로 이어지며, 내경이 점점 확대된 하부는 다수개의 통공과 같이 냉각수에 담겨지게 설치되는 안내관과; 상기 퀀처내에 담겨져 있는 냉각수 수위를 감지하는 레벨게이지와; 상기 레벨게이지에 의하여 측정된 냉각수 수위를 통제하는 콘트롤 밸브로 이루어진 것을 특징으로 하는 가스화기의 냉각 장치를 제공한다.

도 1은 종래의 가스화기 냉각시스템을 도시한 개략도이고,

도 2는 본 발명에 따른 가스화기의 냉각 장치의 확대 구성도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 가스화기 12 : 본체

14 : 내화재 16 : 슬랙탭(slag tap)

20 : 퀀처(Quencher) 21 : 가스배출구

22 : 슬랙배출구 30 : 안내관

32 : 통공 40 : 냉각수 유입관

42 : 분무노즐 50 : 냉각수

60 : 레벨게이지 70 : 콘트롤밸브

80 : 저장조

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 가스화기의 냉각 장치의 확대 구성도이다.

고온의 생성가스 및 용융슬랙을 냉각시키기 위한 가스화기(10)는 본체(12)와 본체(12) 하부로 이어진 퀀처(20)로 구성된다.

여기서 본체(12)는 고온에서의 반응을 위하여 그 내벽에 겹겹의 내화재(14)가 설치되며, 본체(12)의 하부에는 가스화반응에 의해 용융되어 흘러내리는 용융슬랙을 유도하기 위한 슬랙탭(16)이 설치된다.

그리고 하방으로 갈수록 내경이 축소되는 깔대기 형상의 퀀처(20)는 생성된 생성가스가 배출되는 가스배출구(21)가 일측에 설치되며, 하면에는 슬랙이 저장조(80)로 떨어지는 슬랙배출구(22)가 설치된다. 그리고 퀀처(20) 내부에 슬랙탭(16)으로부터 이어져 슬랙탭(16)을 통하여 빠져나오는 용융슬랙과 고온의 생성가스를 유도하는 안내관(30)이 축방향으로 설치된다.

안내관(30)은 부식에 강한 스테인레스 재질로 제작된다.

안내관(30)은 측부에 분무노즐(42)과 분무노즐(42)에 냉각수를 공급하는 냉각수 유입관(40)이 대향되는 상태로 설치된다.

또한, 안내관(30)은 하부로 이어질수록 내경이 확대되며, 확대된 하부 외주면에는 불규칙적으로 다수개의 통공(32)이 형성된다.

그리고 안내관(30)의 확대된 하부는 퀀처(20)내에 일정한 수위로 담겨져 있는 냉각수(50)에 담겨지게 설치된다.

한편, 퀀처(20)내에 담겨져 있는 냉각수(50)의 수위를 감지하는 레벨게이지(60)가 퀀처(20) 일측에 설치되며, 레벨게이지(60)에 의하여 측정된 냉각수(50) 수위를 통제하는 콘트롤 밸브(70)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 가스화기의 냉각 장치의 작동은 다음과 같다.

가스화기(10) 내부에서 공급되는 시료와 산화제의 반응에 의하여 발생하는 생성가스와 용융슬랙은 가스화기(10)의 슬랙탭(16)을 통과하면서 퀀처(20)로 유입된다.

용융슬랙은 슬랙탭(16)과 안내관(30)을 통과하면서 퀀처(20) 내부에 저장된 냉각수(50)에 떨어져 급냉되고, 슬랙배출구(22)를 통하여 저장조(80)로 떨어지게 된다.

생성가스는 슬랙탭(16)과 안내관(30)을 통과하면서 안내관(30)의 일측에 설치된 분무노즐(42)에서 분사되는 냉각수에 의하여 일차적으로 급냉이 이루어지게된다. 분무노즐(42)로 공급되는 냉각수는 냉각수 유입관(40)으로부터 공급된다.

상기 일차적으로 급냉된 생성가스는 퀀처(20) 내부의 냉각수(50)를 통과하면서 재차 냉각이 이루어진 후, 퀀처(20)의 가스배출구(21)를 통하여 후단 공정으로 빠져나가게 된다.

한편, 생성가스를 냉각시키기 위하여 분무노즐(42)에서 분사되는 냉각수는 고온의 생성가스와 반응하면서 일부는 수증기로 전환되고 나머지는 안내관(30)의 벽면에 부딪치면서 아래로 떨어지는데, 고온의 생성가스 흐름을 유도하는 안내관(30)은 냉각수의 분무에 의하여 별도의 냉각장치 없이 과열되지 않는 상태로 보호된다.

그리고 분무노즐(42)에서 분무되는 냉각수중 고온의 생성가스와 접촉하면서 수증기로 전환된 가스는 생성가스에 포함된 상태로 안내관(30)을 통하여 퀀처(20) 내부의 냉각수(50)와 2차적으로 접촉하면서 다시 액체 상태의 물로 전환된다.

그런데 액체 상태의 물로 전환되는 냉각상태에서는, 수증기 상태에서 재차 응축되는 냉각수 및 분무되는 냉각수중 수증기로 전환되지 않고 안내관(30)을 냉각시키면서 떨어지는 냉각수(50)에 의하여 퀀처(20) 내부의 냉각수(50) 수위가 증가될 수 있으므로 증가되는 냉각수(50)의 수위를 레벨게이지(60)로 하여 감지하게 된다.

따라서 퀀처(20) 내부의 냉각수(50) 수위는 레벨게이지(60)의 감지에 의한 신호가 콘트롤밸브(70)로 전달되어 조절된다.

레벨게이지(60)에서 냉각수(50)가 감지될 경우 콘트롤밸브(70)가 열리면서냉각수(50)를 외부로 배출하게 된다.

또한, 안내관(30)을 통하여 유도되는 생성가스는 안내관(30)의 통공(32)을 통하여 냉각수(50)와 접촉하면서 빠져나가게 된다. 통공(32)은 생성가스와 저장된 냉각수(50)와의 접촉이 촉진되어 냉각 효율이 증대되며, 통공(32)이 없을 경우 발생할 수 있는 퀀처(20) 내부 냉각수(50)의 큰 수위변동 및 가스화기(10) 내의 압력변동을 감소시키게 된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하 청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변경실시가 가능할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명인 가스화기의 냉각 장치는, 가스화기에서 생성된 고온의 생성가스와 슬랙이 가스화기 하부 퀀처내에서 저장된 냉각수와 분무되는 냉각수에 의하여 냉각됨으로서, 냉각의 위한 별도 장치의 설치공간 확보가 필요없게 되었으며, 설비가 감소되어 비용이 절감되는 효과가 있다.

또한, 퀀처 내부에 생성가스를 유도하기 위한 안내관은, 생성가스와 저장된 냉각수와의 접촉이 촉진되어 냉각 효율이 증대되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 가스화기 본체 하부에 위치하는 퀀처 내부에 슬랙탭으로부터 생성가스와 슬랙을 유도하여 냉각 처리할 수 있도록 원통관이 하방으로 이어지며, 내경이 점점 확대된 하부는 다수개의 통공과 같이 냉각수에 담겨지게 설치되는 안내관과;

   상기 퀀처내에 담겨져 있는 냉각수 수위를 감지하는 레벨게이지와;

   상기 레벨게이지에 의하여 측정된 냉각수 수위를 통제하는 콘트롤 밸브로 이루어진 것을 특징으로 하는 가스화기의 냉각 장치.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 안내관은 스테인레스 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 가스화기의 냉각 장치.
3. 제 1 항에 있어서;

   상기 안내관의 측부에 냉각수를 분무노즐로 분사하기 위한 냉각수 유입구가 설치된 것을 특징으로 하는 가스화기의 냉각 장치.