KR100643253B1

KR100643253B1 - 가스화 노

Info

Publication number: KR100643253B1
Application number: KR1020057023060A
Authority: KR
Inventors: 노리히사 미요시; 세이이치로 도요다; 슈고 호소다; 노부타카 가시마; 가츠토시 나루세; 가츠유키 아오키; 신지 세키가와; 슈이치 나가토; 히로시 하시모토
Original assignee: 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
Priority date: 1997-12-18
Filing date: 1998-12-18
Publication date: 2006-11-13
Also published as: KR20010033218A; JP4243919B2; US7618469B2; AU734203B2; AU1683999A; KR100595042B1; KR20050117592A; US20050144844A1; RU2220187C2; CA2314986C; HK1035203A1; ID26163A; BR9815349A; EP1043385A4; CN1129662C; CN1271176C; EP1043385A1; CN1515654A; BR9815349B1; US20080263952A1

Abstract

본 발명은 통합형 가스화 노에 관한 것이다.

구체적으로는 (1) 경계면을 가지는 유동층 내에서 유동매체를 가스화하는 가스화실, (2) 동일한 경계면을 가지는 유동층 내에서 가스화실에서의 가스화에 따라 발생하는 숯을 연소시켜 유동매체를 가열하는 숯 연소실 및 (3) 에너지회수장치를 구비하고, (1) 및 (2)는 일체로 구성됨과 동시에 유동층의 경계면으로부터 연직방향 위쪽을 칸막이벽으로 칸막이하고, 이 칸막이벽의 하부에는 (1), (2) 사이를 연통하는 개구부가 설치되어 있고, 이 개구부를 통하여 (2)측으로부터 (1)측으로 (2)에서 가열된 유동매체를 이동시키는 구성으로 한다.

이와 같이 함으로써 가스화실과 숯 연소실 사이에 특별한 압력밸런스제어나 기계적인 유동매체의 핸들링수단을 필요로 하지 않고, 성상이 뛰어난 생성가스를 안정되게 얻을 수 있으며, 고효율의 동력회수를 초래하는 연료의 가스화가 가능하다. 또 연료로서 염소를 함유하는 가연성의 폐기물을 사용한 경우에도 증기과열기(관) 등의 부식이 적은 고효율발전을 가능하게 한다.

Description

가스화 노{GASIFICATION FURNACE}

도 1은 본 발명의 통합형 가스화 노의 기본적인 개념을 나타내는 구성도,

도 2는 노 바닥의 경사 및 칸막이 벽에 트랩을 설치한 경우의 도 1의 변형예를 나타내는 도,

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 통합형 가스화 노의 압력제어기능의 설명도,

도 4는 본 발명의 통합형 가스화 노를 원통형의 노로 구체화한 실시형태의 구조도,

도 5는 도 4의 유동층 부분의 수평단면도,

도 6은 도 5의 변형예를 나타내는 도,

도 7은 본 발명의 통합형 가스화 노를 직사각형의 노로 구체화한 실시형태의 수평단면도,

도 8은 도 7의 변형예를 나타내는 도,

도 9는 본 발명의 상압형의 통합형 가스화 노의 실시형태의 설명도,

도 10은 도 9의 통합형 가스화 노를 사용한 복합사이클발전시스템의 실시형태의 설명도,

도 11은 본 발명의 통합형 가스화 노를 사용한 복합사이클발전시스템의 실시형태의 설명도,

도 12는 도 11의 변형예를 나타내는 도,

도 13은 상압형의 통합형 가스화 노로부터의 생성가스로부터 동력회수하는 시스템의 일례를 나타내는 설명도,

도 14는 가압형의 통합형 가스화 노로부터의 생성가스로부터 동력회수하는 시스템의 일례를 나타내는 설명도,

도 15는 상압형의 통합형 가스화 노로부터의 생성가스로부터 동력회수하는 시스템에 종래의 보일러를 조합시킨 시스템의 일례를 나타내는 설명도,

도 16은 가압형의 통합형 가스화 노로부터의 생성가스로부터 동력회수하는 시스템에 종래의 보일러를 조합시킨 시스템의 일례를 나타내는 설명도,

도 17은 종래의 2탑순환형 가스화 노의 설명도,

도 18은 종래의 유동층노를 사용한 복합발전시스템의 설명도이다.

본 발명은 석탄이나 도시쓰레기 등의 연료의 가스화 노(爐)에 관한 것으로서, 현재 세계 각국에서는 석탄을 사용한 고효율 발전시스템에 관하여 각종 시도가 이루어지고 있다. 발전효율의 향상을 도모하기 위해서는 석탄이 가지는 화학에너지를 어떻게 고효율로 전기에너지로 변환할 수 있을 지가 중요하나, 최근 그 개발의 방향성이 재고되고 있다. 가스화 복합발전(IGCC)은 석탄을 가스화하여 일단 청정한 화학에너지로 하고, 그 후 연료전지로 직접 전기에너지로 변환하거나, 고온의 가스터빈으로 고효율 발전을 행하고자 하는 기술이다. 그러나 완전가스화를 지향한 기술이기 때문에, 가스화부분의 반응온도를 재가 용융하는 온도영역까지 높이지 않으면 안되고, 용융슬래그의 배출문제나 내화재료의 내구성 등에 많은 과제를 안고 있다. 또한 열에너지의 일부가 재의 용융잠열로 소비되거나 일부러 고온으로 배출되는 생성가스를 가스정제를 위하여 예를 들어 450℃ 정도로 까지 내리지 않으면 안되어 그때의 현열 손실이 매우 큰 것과, 또 안정되게 고온을 얻기 위하여 산소 또는 산소가 풍부한 공기를 공급할 필요가 있는 등의 문제가 있다. 이 때문에 순 에너지변환효율이 높아지지 않을 뿐만 아니라, 이와 같이 하여 겨우 얻은 생성가스를 이용하여 고효율로 발전하는 기술이 완성되어 있지 않아, 현시점에서는 순 발전효율은 결코 높지 않다는 것이 판명되어 있다.

즉, 가스화 복합발전(IGCC)에 있어서는, 최종적으로 화학에너지를 전기에너지로 변환되는 기술의 효율에 상한이 있기 때문에 전체로서의 효율향상의 한계가 있다. 따라서 최근 주목을 받고 있는 고효율 발전기술은, 단순히 가스터빈입구의 가스온도의 상한온도의 가스를 될 수 있는 한 대량으로 발생시켜 가스터빈으로부터의 발전전력출력비를 높이고자 하는 것이다. 그 대표적인 것이 토핑사이클 발전시스템이나 개량형 가압 유동층 노에 의한 발전시스템이다.

개량형의 가압 유동층 노에 의한 발전시스템은, 먼저 가압가스화 노에서 석탄을 가스화하고 발생한 미연카본(unburned carbon, 소위 숯(char))을 가압 숯연소기로 연소하나, 이 숯연소기로부터의 연소가스와 가스화 노로부터의 생성가스를 각각 클리닝한 후, 토핑연소기로 혼합연소시켜 고온가스를 얻어 가스터빈을 구동하고 자 하는 것이다. 이 가압 유동층 노에 의한 발전시스템에 있어서 중요한 것은, 어떻게 가스터빈에 대한 유입가스 유량을 높일 것인가 이나, 이것을 제약하는 조건으로서 가장 큰 것이 생성가스의 클리닝이다.

생성가스의 클리닝은 환원분위기에서의 탈황반응의 최적온도의 관계상, 통상 450℃정도까지 냉각할 필요가 있다. 이에 대하여 가스터빈입구의 가스온도는 높을 수록 효율이 높아지기 때문에, 될 수 있는 한 고온으로 해야 한다. 현재상태에서는 가스터빈 구성재료의 내열성, 내식성의 제약으로부터, 1200℃정도로까지 높이는 것이 일반적이다. 즉, 가스클리닝의 온도 450℃로부터 가스터빈입구 온도의 1200 ℃까지 가스의 온도를 올리는 것만큼의 발열량을 가지는 것이 생성가스에는 요구된다.

따라서 개량형의 가압 유동층 노에 의한 발전시스템에 있어서는, 될 수 있는 한 소량으로, 또한 단위발열량이 높은 생성가스를 얻는 방향에서 시스템의 개발이 진행되어야 한다. 왜냐하면, 450℃에서 클리닝해야 할 생성가스량이 감소하면, 냉각에 의한 현열 손실이 줄고, 또한 생성가스에 요구되는 최저필요 발열량이 낮아도 된다. 또한 생성가스의 발열량이 가스터빈입구의 소요의 가스온도로 상승시키는 데 필요한 발열량 이상이면, 연소공기비를 올려 가스터빈에 유입하는 가스량을 증가시킬 수 있기 때문에, 더욱 발전효율의 향상을 기대할 수 있기 때문이다.

또 최근 도시쓰레기 등을 연료로서 적극적으로 이용하도록 고효율 쓰레기연소발전기술의 개발이 진행되고 있으나, 쓰레기중에는 염소가 고농도로 함유되어 있는 경우가 있기 때문에 전열관의 부식문제로부터 열회수시의 증기온도를 400℃이상 으로는 올릴 수 없다는 문제가 있다. 이 때문에 이 문제를 극복할 수 있는 기술개발이 기다려지고 있다.

종래의 석탄 등을 연료로 한 가스화 노의 대표적인 것으로서 도 17에 나타내는 바와 같은 2탑 순환식 가스화 노가 있다. 2탑 순환식 가스화 노는 가스화 노와 숯연소로의 2노(탑)로 구성되고, 가스화 노와 숯연소로의 사이에서 유동매체나 숯를 순환하여 가스화에 필요한 열량을 숯연소로에서 숯의 연소열에 의해 가열된 유동매체의 현열로 가스화 노에 공급하고자 하는 것이다. 가스화 노에서 발생한 생성가스를 연소시킬 필요가 없기 때문에 생성가스의 발열량을 높게 유지할 수 있다는 특징이 있다. 그러나 2탑순환방식은 가스화 노, 숯연소로 사이의 충분한 입자순환량의 확보, 입자순환량제어, 안정운전이라는 고온입자의 취급면의 과제와, 숯연소로의 온도제어가 다른 조작과 독립하여 행할 수 없다는 운용면의 과제로부터 대규모의 실기건설에까지는 이르지 않았다.

이것에 대하여 최근 도 18에 나타내는 바와 같이 숯연소로의 연소가스를 전량 가스화 노로 유도하여 입자의 순환에 의한 현열공급만으로서는 부족되기 쉬운 가스화용 열량을 보충하고자 하는 기술이 제안되어 있다. 그러나 이 시스템은 숯연소로로부터 배출되는 연소가스를 전량 가스화 노로 유도하기 위하여「될 수 있는 한 소량의, 또한 발열량이 높은 생성가스를 얻는 것이 좋다」라는 개량형 가압 유동층 노에 의한 발전시스템의 원칙에 반하고 있다. 즉 숯연소가스의 양이 가스화 노에서의 가스화 또는 유동화에 필요한 양 이상이 되면 생성가스가 여분의 숯연소가스에 의해 희석되기 때문에 발열량이 저하할 뿐만 아니라, 혼합된 여분의 숯연소 가스까지도 환원분위기에서의 가스클리닝을 위하여 450℃까지 냉각되게 되어 적정한 가스터빈 입구온도로까지 가스온도를 올리는 데 필요한 열량은 증가하게 된다. 또 반대로 숯연소가스량이 부족되면 가스화 노의 유동화가 불충분하게 되거나, 가스화 노의 온도가 저하하기 때문에, 가스화 노에 공기를 공급할 필요가 생긴다. 따라서 이 시스템을 성립시키기 위해서는 시스템에 가장 적합한 한정된 사용탄종류를 선정하지 않을 수 없음이 예상된다. 이 한정된 탄종류로부터 조금이라도 어긋나면 여분의 숯연소가스까지도 450℃까지 냉각하지 않으면 안되거나, 가스화 노에 공기를 도입함으로써 생성가스의 발열량이 저하되기 때문에 시스템 전체의 효율을 저하시키게 됨은 물론이다.

또 이 시스템에 있어서는 숯연소로의 온도제어는 층높이를 변화시켜 층내의 전열면적을 변화시키는 방식으로, 저부하시에는 층상에 노출된 전열관에 의해 연소가스가 냉각되기 때문에 가스화 노의 온도나 유동화속도 등이 변하기 때문에 가스화 반응속도에도 영향을 주어 시스템의 안정조업이 어렵게 된다는 문제가 있다.

이와 같은 상황을 감안하여 본 발명자들은 1개의 유동층 노의 내부에 가스화실, 숯 연소실, 저온연소실의 3개를 각각 격벽을 사이에 두고 설치한 통합형 가스화 노를 고안하고 있다. 이것은 다시 숯 연소실과 가스화실, 숯 연소실과 저온연소실은 각각 인접하여 설치하고 있다. 이 통합형 가스화 노는 상기한 2탑순환방식의 과제를 극복하도록 고안한 것으로, 숯 연소실과 가스화실 사이에 대량의 유동매체순환을 가능하게 하고 있기 때문에 유동매체의 현열만으로 가스화를 위한 열량을 충분히 공급할 수 있고, 개량형 유동층 노를 사용한 발전시스템의 원칙인 「될 수 있는 한 소량의, 또한 발열량이 높은 생성가스를 얻는다」는 것을 가장 용이하게 실현할 수 있는 가능성이 있는 기술이다.

그러나 이 기술은 숯연소가스와 생성가스 사이의 밀봉이 완전하지 않기 때문에 가스화실과 숯 연소실의 압력밸런스제어가 잘되지 않으면 연소가스와 생성가스가 혼합되어 생성가스의 성상을 저하시킨다는 문제가 있다.

또 쓰레기연소 발전시스템의 분야에서는, 쓰레기를 열분해하여 염소성분을 휘발분과 함께 휘산시켜 염소함유량이 대폭으로 감소된 나머지 숯의 연소열로 증기과열을 행하여 고효율 발전을 하고자 한다는 제안이 이루어져 있다. 그러나 통상 일반쓰레기의 열분해로서는 거의 숯은 발생하지 않기 때문에, 증기과열에 필요한 숯연소열을 얻지 못할 가능성이 높다. 또 열매체로서의 유동매체와 숯은 가스화실측으로부터 숯 연소실측으로 유입되도록 되어 있으나, 질량균형의 점에서 동량의 유동매체를 숯 연소실측으로부터 가스화실측으로 되돌릴 필요가 있으나, 종래의 방법에서는 컨베이어 등을 사용하여 기계적으로 반송할 수 밖에 없어 고온입자의 핸들링의 곤란함, 현열손실이 많다는 과제를 안고 있다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 가스화노와 숯연소로 사이에 특별한 압력밸런스제어나 기계적인 유동매체의 핸들링수단을 필요로 하지 않고 성상이 뛰어난 생성가스를 안정되게 얻을 수 있고, 고효율의 동력회수가 가능한 연료의 가스화 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또 연료로서 염소를 함유하는 가연성의 폐기물을 사용한 경우에도 증기과열기(관) 등의 부식이 적고, 고 효율발전이 가능한 통합형 가스화 노를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서는 도 1 및 도 13에 나타내는 바와 같이, 고온의 유동매체를 내부에서 유동시켜 경계면을 가지는 가스화실 유동층을 형성하고, 상기 가스화실 유동층 내에서 연료를 가스화하는 가스화실(1)과; 고온의 유동매체를 내부에서 유동시켜 경계면을 가지는 숯 연소실 유동층을 형성하고, 가스화실(1)에서의 가스화에 따라 발생하는 숯을 상기 숯 연소실 유동층 내에서 연소시켜 상기 유동매체를 가열하는 숯 연소실(2)과; 가스화실(1)에서 발생한 가스를 연료로서 사용하는 제 1 에너지회수장치(109)를 구비하고 ; 가스화실(1)과 숯 연소실(2)은 일체로 구성되어 있고; 가스화실(1)과 숯 연소실(2)은 상기 각각의 유동층의 경계면으로부터 연직방향 위쪽에 있어서는 가스의 유동이 없도록 제 1 칸막이벽(15)에 의해 칸막이되고; 제 1 의 칸막이벽(15)의 하부에는 가스화실(1)과 숯 연소실(2)을 연통하는 제 1 개구부(25)가 설치되어 있고, 제 1 개구부(25)를 통하여 숯 연소실(2)측으로부터 가스화실(1)측으로 숯 연소실(2)에서 가열된 유동매체를 이동시키도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성하면 가스화실과 숯 연소실은 일체로 구성되어 있기 때문에, 가스화실과 숯 연소실 사이에서의 유동매체의 취급을 편안하게 할 수 있다. 또 가스화실과 숯 연소실은 경계면보다 위쪽에 있어서 가스의 유통이 없도록 칸막이벽에 의해 칸막이되어 있기 때문에, 가스화실에서 생성된 가스와 숯 연소실에서의 연소가스의 혼합이 거의 일어나지 않는다. 또한 가스터빈과 같은 동력회수장치인 에너지회수장치를 구비하기 때문에 예를 들어 공기압축기와 같은 유체기계를 구동하거 나, 발전기를 구동하는 형태로 동력의 회수, 에너지의 회수를 할 수 있다.

또한 연료 가스화 시스템에서의 유동층은 연직방향 아래쪽에 있는 유동매체를 농후하게 포함하는 농후층(dense bed)과, 그 농후층의 연직방향위쪽에 있는 유동매체와 다량의 가스가 공존하는 스플래시존으로 이루어진다. 유동층의 위쪽 즉 스플래시존의 위쪽에는 유동매체를 거의 포함하지 않고 가스를 주체로 하는 프리보드부(freeboard)가 있다. 본 발명에서 말하는 경계면은 소정의 두께를 가진 상기 스플래시존을 말하나, 또 스플래시존의 상면과 하면(농후층의 상면)의 중간에 있는 가상적인 면으로 잡아도 좋고, 또한 칸막이벽에 의해 칸막이하여 농후층의 상면보다 위쪽에 있어서는 가스의 유통이 없도록 하는 것이 바람직하다.

또 연료의 가스화 시스템에서는 다시 가스화실(1)과 숯 연소실(2)은 상기 각각의 유동층의 경계면으로부터 연직방향 위쪽에 있어서는 가스의 유통이 없도록 제 2 칸막이벽(11)에 의해 칸막이되고; 제 2 칸막이벽(11)의 하부에는 가스화실(1)과 숯 연소실(2)을 연통하는 제 2 개구부(21)가 설치되어 있으며, 제 2 개구부(21)를 통하여 가스화실(1)측으로부터 숯 연소실(2)측으로 유동매체를 이동시키도록 구성하여도 좋다.

이와 같이 구성하면 제 2 개구부(21)를 통하여 가스화실(1)측으로부터 숯 연소실(2)측으로 유동매체가 이동하기 때문에, 가스화실(1)에서 숯이 발생할 때, 그 숯은 유동매체와 함께 숯 연소실(2)로 이동하고, 또한 가스화실(1)과 숯 연소실(2) 사이의 유동매체의 질량균형이 유지된다.

또, 이상의 연료의 가스화 시스템에서는 가스화실(1) 및 숯 연소실(2)과 일 체로 구성된 열회수실(3)을 구비하고; 가스화실(1)과 열회수실(3)은 직접적인 가스의 유통이 없도록 칸막이 하거나 또는 서로 접하지 않 도록 배치하여도 좋으며, 이와 같이 하면 가스화실에서 생성한 가스와 열회수실중의 연소가스와의 혼합을 거의 일으키지 않고 열회수를 할 수 있다. 또 열회수실을 구비하기 때문에, 연료에 따라서는 가스화실에서 발생하는 숯의 양과 숯 연소실에서 유동매체의 가열에 필요로 하는 숯량의 밸런스가 깨지는 일이 있으나, 그 차는 열회수실에서의 열회수량을 가감함으로써 조정할 수 있다.

또한 제 1 에너지회수장치(109)에서 연료로서 사용한 후의 가스와, 숯 연소실(2)로부터의 연소가스를 도입하는 보일러(111)를 구비하도록 하여도 좋다. 여기서 전형적으로는 제 1 에너지회수장치는 가스터빈유닛(109) 내지는 그 출력터빈(106)이고, 여기서 연료로서 사용한 후의 가스는, 그 가스터빈의 연소기(l05)로 연소하여 출력터빈부(106)에서 에너지를 회수한 후의 배기가스이다. 이 배기가스는 열에너지를 아직 상당히 가지고 있기 때문에, 보일러(111)에서 그 열을 회수한다.

또 이상의 시스템에서는 가스화실(1)의 유동화가스로서 무산소가스를 사용하 도록 하는 것이 바람직하다. 여기서 무산소가스란 거의 산소를 포함하지 않은 가스를 말하며, 적어도 산소농도가 가스화실에서 생성된 생성가스를 실질적으로 연소시킬 정도에 도달하지 않는 가스를 말한다. 이때는 무산소가스를 사용하기 때문에 생성가스가 실질적으로 연소하지 않고 발열량이 높은 생성가스를 얻을 수 있다.

또 도 14에 나타내는 바와 같이 연료의 가스화 시스템에서는 가스화실(1) 및 숯 연소실(2)이 대기압보다 높은 압력으로 가압되도록 구성되고; 숯 연소실(2)로부터의 연소가스에 의해 구동되는 제 2 에너지회수장치(141)를 구비하고; 제 1 에너지회수장치(109)에서 연료로서 사용한 후의 가스와, 제 2 에너지회수장치(141)로부터의 연소가스를 도입하는 보일러(111)를 구비하도록 하여도 좋다.

이와 같이 구성하면, 숯 연소실로부터의 연소가스가 온도에너지 외에 압력에너지도 가지기 때문에 제 2 에너지회수장치, 전형적으로는 가스터빈의 출력터빈부와 같은 구조를 가지는 동력회수터빈으로, 그 연소가스로부터 동력의 회수를 할 수 있다. 또 가스화실에서 발생한 생성가스를 가스터빈에 부속된 가스압축기를 개재하지 않고 그대로 가스터빈의 연소기(105)로 유도하고 그곳에서 연소된 가스를 가스터빈의 출력터빈부(106)로 도입하여 동력을 발생시킬 수 있다. 따라서 가스 터빈부속의 가스압축기를 불필요하게 할 수 있다. 단 가스터빈의 소요압력과 발생된 생성가스의 압력에 차가 있을 때는 그 차를 보상하는 압력을 발생하는 가스압축기를 설치하여도 좋다.

상기 목적을 달성하기 위하여 연료의 가스화 시스템은 도 1 및 도 11에 나타내는 바와 같이, 고온의 유동매체를 내부에서 유동시켜 경계면을 가지는 가스화실 유동층을 형성하고, 상기 가스화실 유동층내에서 연료를 가스화하는 가스화실(1)과; 고온의 유동매체를 내부에서 유동시켜 경계면을 가지는 숯 연소실 유동층을 형성하고, 가스화실(1)에서의 가스화에 따라 발생하는 숯을 상기 숯 연소실 유동층내에서 연소시켜 상기 유동매체를 가열함과 동시에 연소가스를 발생시키는 숯 연소실(2)과; 가스화실(1)에서 발생한 가스를 연소시켜 숯 연소실(2)에서 발생하는 상기 연소가스를 가열하는 조연실(53, stabilizing combustion chamber)과; 조연실(53)에서 가열된 연소가스로부터 에너지를 회수하는 에너지회수장치(55)를 구비하고; 가스화실 (1)과 숯 연소실(2)은 일체로 구성되며, 또한 대기압보다 높은 압력으로 가압되도록 구성되어 있고; 가스화실(1)과 숯 연소실(2)은 상기 각각의 유동층의 경계면으로부터 연직방향 위쪽에 있어서는 가스의 유통이 없도록 제 1 칸막이벽(15)에 의해 칸막이되고; 제 1 칸막이벽(15)의 하부에는 가스화실(1)과 숯 연소실(2)을 연통하는 제 1 개구부(25)가 설치되어 있으며, 제 1 개구부(25)를 통하여 숯 연소실(2)측으로부터 가스화실(1)측으로 숯 연소실(2)에서 가열된 유동매체를 이동시키도록 구성된다.

이와 같이 구성하면 가스화실(1)과 숯 연소실(2)은 일체로 구성되고, 또한 대기압보다 높은 압력으로 가압되도록 구성되기 때문에, 숯 연소실내의 산소분압을 높혀 연소상태를 양호하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라 숯 연소실로부터의 연소가스로부터 에너지회수장치로서의 예를 들어 동력회수터빈으로 에너지의 회수를 할 수 있다. 또 조연실을 구비하기 때문에 가스화실로부터의 생성가스를 여기서 태움으로써 숯 연소실로부터의 연소가스를 예를 들어 1200℃라는 고온으로 가열할 수 있다. 따라서 예를 들어 동력회수터빈으로 고효율의 동력회수를 할 수 있다.

또 연료의 가스화 시스템에서는 또한 가스화실(1)과 숯 연소실(2)은 상기 각각의 유동층 경계면으로부터 연직방향 위쪽에 있어서는 가스의 유통이 없도록 제 2 칸막이벽(11)에 의해 칸막이되고; 제 2 칸막이벽(11)의 하부에는 가스화실(1)과 숯 연소실(2)을 연통하는 제 2 개구부(21)가 설치되어 있고, 제 2 개구부(21)를 통하 여 가스화실(1)측으로부터 상기 숯 연소실(2)측으로 유동매체를 이동시키도록 구성하여도 좋다.

또한 연료의 가스화시스템에서는 가스화실(1) 및 숯 연소실(2)과 일체로 구성된 열회수실(3)을 구비하고; 가스화실(1)과 열회수실(3)은 직접적인 가스의 유통이 없도록 칸막이하거나 또는 서로 접하지 않도록 배치하여도 좋다.

또한 연료의 가스화 시스템에서는 에너지회수장치(55)에서 에너지를 회수한 후의 가스를 도입하는 보일러(58)를 구비하도록 하여도 좋고, 이때는 에너지회수장치 (55)에서 에너지를 회수된 후에도 아직 열에너지를 남기고 있는 배기가스로부터 보일러에 의해 열회수를 도모할 수 있다.

또한 도 15, 도 16에 나타내는 바와 같이 연료의 가스화 시스템에서 보일러(58)는 상기 도입되는 가스 외에 다른 연료를 연소시키도록 구성하여도 좋고, 이때는 보일러가 필요로 하는 열량과, 숯 연소실 등으로부터 공급되는 열량의 밸런스가 깨지더라도 그 차를 다른 연료로 보충할 수 있다. 따라서 예를 들어 보일러로서 종래의 보일러(131)를 사용하는 경우 등에 대응할 수 있다.

또한 종래의 보일러를 리파워링하는 방법은 도 15 또는 도 16에 나타내는 바와 같이, 종래의 보일러(131)를 제공하는 공정과; 종래의 보일러(131)에 연소가스를 공급하는 앞서 살펴 본 연료의 가스화 시스템을 제공하는 공정을 구비한다.

이 방법에서는 종래의 보일러에 상기한 바와 같은 연료의 가스화 시스템을 연소가스를 공급하도록 접속하기 때문에 예를 들면 미분탄을 연료로 하는 많은 종래 보일러와 같이 효율이 나쁘고 탄산가스의 배출량도 많은 보일러를 고효율의 에 너지발생시스템으로 개조, 즉 리파워링할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시형태에 관하여 도 1 내지 도 16을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명중의 가스화 노부분의 기본적인 구성을 모식적으로 표현한 것이다. 도 1에 나타내는 실시형태의 통합형 가스화 노(101)는 열분해, 즉 가스화, 숯연소, 열회수의 3가지의 기능을 각각 담당하는 가스화실(1), 숯 연소실(2), 열회수실(3)을 구비하고, 예를 들어 전체가 원통형 또는 직사각형을 이룬 노체 내에 수납되어 있다. 가스화실(1), 숯 연소실(2), 열회수실(3)은 칸막이벽(11, 12, 13, 14, 15)으로 분할되어 있고, 각각의 바닥부에 유동매체를 포함하는 농후층인 유동층이 형성된다. 각 실의 유동층, 즉 가스화실 유동층, 숯 연소실 유동층, 열회수실 유동층의 유동매체를 유동시키기 위하여 각 실(1, 2, 3)의 바닥인 노 바닥에는 유동매체중에 유동화가스를 불어 넣는 산기장치(gas diffuser)가 설치되어 있다. 산기장치는 노 바닥부에 깔린 예를 들어 다공판을 포함하여 구성되고, 이 다공판을 넓이 방향으로 분할하여 복수의 챔버로 분할되어 있고, 각 실내의 각 부의 공탑속도(superficial velocity)를 바꾸기 위하여 산기장치의 각 챔버로부터 다공판을 통하여 분출하는 유동화가스의 유속을 변화시키도록 구성하고 있다. 공탑속도가 실의 각 부에서 상대적으로 다르기 때문에 각 실내의 유동매체도 실의 각부에서 유동층태가 다르고, 그 때문에 내부선회류가 형성된다. 도면에 있어서 산기장치에 나타내는 백색화살표의 크기는 분출되는 유동화가스의 유속을 나타내고 있다. 예를 들어 2b로 나타내는 부분의 굵은 화살표는 2a로 나타내는 부분의 가늘은 화살표보 다도 유속이 크다.

가스화실(1)과 숯 연소실(2)의 사이는 칸막이벽(11)으로 칸막이되고, 숯 연소실(2)과 열회수실(3)의 사이는 칸막이벽(12)으로 칸막이되며, 가스화실(1)과 열회수실(3)의 사이는 칸막이벽(13)으로 칸막이되어 있다. 즉 개개의 노로서 구성되어 있지 않고, 1개의 노로서 일체로 구성되어 있다. 이 가스화 노(101)에서는 칸막이벽 (11)이 본 발명의 제 2 칸막이벽을 구성한다. 또한 숯 연소실(2)의 가스화실(1)과 접하는 면의 근방에는 유동매체가 하강하도록 침전숯 연소실(4)을 설치한다. 즉 숯 연소실(2)은 침전숯 연소실(4)과 침전숯 연소실(4) 이외의 숯 연소실 본체부로 나누어진다. 이 때문에 침전숯 연소실(4)을 숯 연소실의 다른 부분(숯 연소실 본체부)과 칸막이하기 위한 칸막이벽(14)이 설치된다. 또 침전숯 연소실(4)과 가스화실(1)은 본 발명의 제 1 칸막이벽으로서의 칸막이벽(15)으로 칸막이되어 있다.

여기서 유동층과 경계면에 관하여 설명한다. 유동층은 그 연직방향 아래쪽부에 있는 유동화가스에 의해 유동층태로 놓여져 있는 유동매체(예를 들어 규사) 를 농후하게 포함하는 농후층과, 그 농후층의 연직방향 위쪽부에 있는 유동매체와 다량의 가스가 공존하고, 유동매체가 기세좋게 튀어 오르고 있는 스플래시존으로 이루어진다. 유동층의 위쪽 즉 스플래시존의 위쪽에는 유동매체를 거의 포함하지 않고 가스를 주체로 하는 프리보드부가 있다. 본 발명에서 말하는 경계면은 소정의 두께를 가진 상기 스플래시존를 말하나, 또 스플래시존의 상면과 하면(농후층의 상면)의 중간에 있는 가상적인 면으로 잡더라도 좋다.

또 「유동층의 경계면으로부터 연직방향 위쪽에 있어서는 가스의 유통이 없도록 칸막이벽에 의해 칸막이되고」라고 할 때, 또한 경계면보다 아래쪽 농후층의 상면보다 위쪽에 있어서 가스의 유통이 없도록 하는 것이 바람직하다.

가스화실(1)과 숯 연소실(2）사이의 칸막이벽(11)은 노의 천정(19)으로부터 노 바닥(산기장치의 다공판)을 향하여 대략 전면적으로 칸막이되어 있으나, 하단은 노 바닥에 접하는 일은 없고, 노 바닥 근방에 제 2 개구부(21)가 있다. 단 이 개구부(21)의 상단이 가스화실 유동층 경계면, 숯 연소실 유동층 경계면의 어느 경계면보다도 상부에까지 도달하는 일은 없다. 더욱 바람직하게는 개구부(21)의 상단이 가스화실 유동층의 농후층의 상면, 숯 연소실 유동층의 농후층의 상면의 어느것보다도 상부에까지 도달하는 일은 없도록 한다. 환언하면, 개구부(21)는 항상 농후층에 잠입되어 있도록 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 가스화실(1)과 숯 연소실 (2)은 적어도 프리보드부에서는 다시 말하면 경계면보다 위쪽에 있어서는, 더욱 바람직하게는 농후층의 상면보다 위쪽에서는 가스의 유통이 없도록 칸막이벽에 의해 칸막이되어 있게 된다.

또 숯 연소실(2)과 열회수실(3) 사이의 칸막이벽(12)은 그 상단이 경계면 근방, 즉 농후층의 상면보다는 위쪽이나, 스플래시존의 상면보다는 아래쪽에 위치하고 있고, 칸막이벽(12)의 하단은 노 바닥 근방까지이며, 칸막이벽(11)과 같이 하단이 노 바닥에 접하는 일은 없고, 노 바닥 근방에 농후층의 상면보다 위쪽에 도달하는 일이 없는 개구(22)가 있다.

가스화실(1)과 열회수실(3) 사이의 칸막이벽(13)은 노 바닥으로부터 노의 천 정에 걸쳐 완전히 연장되어 있다. 침전숯 연소실(4)을 설치하도록 숯 연소실(2)내를 칸막이하는 칸막이벽(14)의 상단은 유동층의 경계면근방이고, 하단은 노 바닥에 접하고 있다. 칸막이벽(14)의 상단과 유동층의 관계는 칸막이벽(12)과 유동층의 관계와 동일하다. 침전숯 연소실(4)과 가스화실(1)을 칸막이하는 칸막이벽(15)은, 칸막이벽(11)과 동일하며, 노의 천정으로부터 노 바닥을 향하여 대략 전면적으로 칸막이되어 있고, 하단은 노 바닥에 접하는 일은 없으며, 노 바닥 근방에 제 1 개구부(25)가 있고, 이 개구의 상단이 농후층의 상면보다 밑에 있다. 즉 제 1 개구부(25)와 유동층의 관계는 제 2 개구부(21)와 유동층의 관계와 동일하다.

가스화실에 투입된 석탄, 쓰레기 등의 연료는 유동매체로부터 열을 받아 열분해하여 가스화된다. 전형적으로는 연료는 가스화실에서는 연소하지 않고, 이른바 건류(乾溜, carbonization)된다. 남은 건류숯은 유동매체와 함께 칸막이벽(11)의 하부에 있는 개구부(21)로부터 숯 연소실(2)로 유입된다. 이와 같이 하여 가스화실(1)로부터 도입된 숯은 숯 연소실(2)에서 연소되어 유동매체를 가열한다. 숯 연소실(2)에서 숯의 연소열에 의해 가열된 유동매체는 칸막이벽(12)의 상단을 넘어서 열회수실(3)로 유입되고, 열회수실내에서 경계면보다도 아래쪽에 있도록 배치된 층내 전열관(41)으로 수열되어 냉각된 후, 다시 제 2 칸막이벽(12)의 하부개구(22)를 통하여 숯 연소실(2)로 유입된다.

가스화실(1)에 투입된 가연물의 휘발분은 순식간에 가스화되고, 계속해서 고형탄소분(숯)의 가스화가 비교적 완만하게 일어난다. 따라서 가스화실(1)내에 있어서의 숯의 체류시간[가스화실(1)에 투입된 숯이 숯 연소실(2)을 빠져나가기까지 의 시간]은 연료의 가스화 비율(탄소전환율) 등을 결정하는 중요한 팩터가 될 수 있다.

규사 등을 유동매체로서 사용한 경우, 숯의 비중이 유동매체의 비중과 비교하여 작기 때문에, 주로 층의 상부로 집중하여 숯이 축적된다. 상기한 바와 같이 가스화실로의 유동매체의 유입 및 가스화실로부터 숯 연소실로의 유동매체의 유출이 칸막이벽 하개구부에서 생기는 노구조로 한 경우, 주로 층상부에 존재하는 숯보다도 주로 층하부에 존재하는 유동매체쪽이 가스화실로부터 숯 연소실로 유출하기 쉽고, 반대로 숯은 가스화실로부터 숯 연소실로 유출하기 어렵다. 따라서 그 만큼 가스화실이 완전혼합층으로 되어 있는 경우보다도 숯의 가스화실에서의 평균체류시간을 길게 유지하는 것이 가능하게 된다.

그 경우 침전숯 연소실(4)로부터 가스화실(1)로 유입된 유동매체는 가스화실내에서 층내에 널리 혼합되는 일 없이, 주로 가스화실 하부만을 통과하여 숯 연소실로 유출되게 되나, 그 경우에 있어서도 가스화실 노바닥으로부터 공급되는 유동화가스와 유동매체가 열교환을 행하여 유동화가스로부터 숯에 열을 전함으로써 간접적으로 숯의 가스화에 사용되는 열을 유동매체의 현열로부터 공급하는 것이 가능하게 된다.

또 가스화실내 유동화가스속도를 제어하고, 상기 가스화실내 선회류의 양상을 제어함으로써 가스화실내에서의 유동매체와 숯의 혼합상태를 변화시키는 것이 가능하고, 그것에 의하여 숯의 가스화실내 평균체류시간의 제어가 가능하게 된다.

한편, 본 노구조에 있어서는 가스화실과 숯 연소실의 압력차를 제어함으로써 가스화실내 유동층 높이를 자유롭게 변화시키는 것이 가능하기 때문에 그 방법을 사용하여도 가스화실내 숯체류시간을 제어하는 것이 가능하다.

여기서, 열회수실(3)은 본 발명의 연료의 가스화시스템에 필수는 아니다. 즉, 가스화실(1)에서 주로 휘발성분이 가스화한 후에 남는 주로 카본으로 이루어지는 숯의 양과, 숯 연소실(2)에서 유동매체를 가열하는 데 필요하게 되는 숯의 양이 대략 같으면 유동매체로부터 열을 빼앗게 되는 열회수실(3)은 불필요하다. 또 상기 숯의 양의 차가 작으면, 예를 들어 가스화실(1)에서의 가스화 온도가 높은 듯하게 되고, 가스화실(1)에서 발생하는 CO 가스의 양이 증가한다는 형으로 밸런스상태가 유지된다.

그러나 도 1에 나타내는 바와 같이 열회수실(3)을 구비하는 경우는, 숯의 발생량이 큰 석탄으로부터 거의 숯을 발생시키지 않는 도시쓰레기까지 폭넓게 많은 종류의 연료에 대응할 수 있다. 즉, 어떠한 연료이더라도 열회수실(3)에 있어서의 열회수량을 가감함으로써 숯 연소실(2)의 연소온도를 적절하게 조절하여 유동매체의 온도를 적절하게 유지할 수 있다.

한편 숯 연소실(2)에서 가열된 유동매체는 제 4 칸막이벽(14)의 상단을 넘어서 침전숯 연소실(4)로 유입되고, 이어서 칸막이벽(15)의 하부에 있는 개구부(25)로부터 가스화실(1)로 유입한다.

여기서, 각 실사이의 유동매체의 유동층태 및 이동에 관하여 설명한다.

가스화실(1)의 내부에서 침전숯 연소실(4) 사이의 칸막이벽(15)에 접하는 면의 근방은 침전숯 연소실(4)의 유동화와 비교하여 강한 유동화상태가 유지되는 강 유동화영역(1b)으로 되어 있다. 전체로서는 투입된 연료와 유동매체의 혼합확산이 촉진되도록 장소에 따라 유동화가스의 공탑속도를 변화시키는 것이 좋고, 일례로서 도 1에 나타낸 바와 같이 강유동화영역(1b) 외에 약유동화영역(1a)을 설치하여 선회류를 형성시키도록 한다.

숯 연소실(2)은 중앙부에 약유동화영역(2a), 주변부에 강유동화영역(2b)을 가지며, 유동매체 및 숯이 내부선회류를 형성하고 있다. 가스화실(1), 숯 연소실(2)내의 강유동화영역의 유동화속도는 5Umf이상, 약유동화영역의 유동화속도는 5Umf 이하로 하는 것이 가장 적합하나, 약유동화영역과 강유동화영역에 상대적인 명확한 차를 설치하면 이 범위를 넘어서도 특별히 지장은 없다. 숯 연소실(2)내의 열회수실(3) 및 침전숯 연소실(4)에 접하는 부분에는 강유동화영역(2b)을 배치하도록 하는 것이 좋다. 또 필요에 따라 노 바닥에는 약유동화영역측으로부터 강유동화역측으로 내려가는 것 같은 구배를 설치하는 것이 좋다(도 2). 여기서 "Umf"란 최저유동화속도(유동화가 시작되는 속도)를 1Umf로 한 단위이다. 즉 5Umf는 최저유동화속도의 5배의 속도이다.

이와 같이 숯 연소실(2)과 열회수실(3)의 칸막이벽(12) 근방의 숯 연소실측(2)의 유동화상태를 열회수실(3)측의 유동화상태보다도 상대적으로 강한 유동화상태로 유지함으로써 유동매체는 칸막이벽(12)의 유동층의 경계면 근방에 있는 상단을 넘어서 숯 연소실(2)측으로부터 열회수실(3)측으로 유입되고, 유입된 유동매체는 열회수실 (3)내의 상대적으로 약한 유동화상태 즉 고밀도상태를 위해 아래쪽(노 바닥방향) 으로 이동하고, 칸막이벽(12)의 노 바닥 근방에 있는 하단(의 개구22) 을 빠져나가 열회수실(3)측으로부터 숯 연소실(2)측으로 이동한다.

마찬가지로 숯 연소실(2)의 본체부와 침전숯 연소실(4)의 칸막이벽(14) 근방의 숯 연소실 본체부측의 유동화상태를 침전숯 연소실(4)측의 유동화상태보다도 상대적으로 강한 유동화상태로 유지함으로써 유동매체는 칸막이벽(14)의 유동층의 경계면 근방에 있는 상단을 넘어서 숯 연소실(2) 본체부의 측으로부터 침전숯 연소실(4)측으로 이동유입된다. 침전숯 연소실(4)측으로 유입된 유동매체는 침전숯 연소실(4)내가 상대적으로 약한 유동화상태 즉 고밀도상태를 위해 아래쪽(노 바닥방향)으로 이동하고, 칸막이벽(15)의 노 바닥 근방에 있는 하단의 개구(25)를 빠져나가 침전숯 연소실(4)측으로부터 가스화실(1)측으로 이동한다. 또한 여기서 가스화실(1)과 침전숯 연소실(4)의 칸막이벽(15) 근방의 가스화실(1)측의 유동화상태는 침전숯 연소실 (4)측의 유동화상태보다도 상대적으로 강한 유동화상태로 유지되어 있다. 이것은 유동매체의 침전숯 연소실(4)로부터 가스화실(1)로의 이동을 유인작용에 의하여 돕는다.

마찬가지로 가스화실(1)과 숯 연소실(2) 사이의 칸막이벽(11) 근방의 숯 연소실(2)측의 유동화상태는 가스화실(1)측의 유동화상태보다도 상대적으로 강한 유동화상태로 유지되어 있다. 따라서 유동매체는 칸막이벽(11)의 유동층의 경계면보다 아래 쪽, 바람직하게는 농후층의 상면보다도 아래쪽에 있는(농후층에 잠긴) 개구 (21)를 통하여 숯 연소실(2)측으로 유입된다.

일반적으로는 A, B의 2개의 실 사이의 유동매체의 이동은 A, B실이 상단이 경계면의 높이 근방에 있는 칸막이벽(X)에 의해 구획되어 있을 때는 그 칸막이벽 (X) 근방의 A실과 B실의 유동화상태를 비교하고, 예를 들어 A실측의 유동화상태가 B실측의 유동화상태보다도 강하게 유지되어 있으면, 유동매체는 칸막이벽(X)의 상단을 넘어서 A실측으로부터 B실측으로 유입이동한다. 또 A, B실이 하단이 경계면보다 아래쪽, 바람직하게는 농후층의 상면보다 아래쪽에 있는(농후층에 잠긴) 칸막이벽(Y)에 의해 칸막이되어 있을 때, 환언하면 경계면보다도 아래쪽에 개구를, 또는 농후층에 잠긴 개구를 가지는 칸막이벽(Y)에 의해 칸막이되어 있을 때는 그 칸막이벽(Y) 근방의 A실과 B실의 유동화상태를 비교하고, 예를 들어 A실측의 유동화상태가 B실측의 유동화상태보다도 강하게 유지되어 있으면, 유동매체는 칸막이벽 (Y) 하단의 개구를 잠행하여 B실측으로부터 A실측으로 유입이동한다. 이는 A실측의 유동매체가 상대적으로 강한 유동층태의 유인작용에 의한 것이라고도 할 수 있고, B실측이 상대적으로 약한 유동층태로 의한 B실내의 유동매체의 밀도가 A실측보다도 높은 것에 의한다고도 할 수 있다. 또 이상과 같은 각 실사이의 유동매체의 이동이 한 부분에서 생기기 때문에 깨지려고 하는 각 실사이의 질량균형의 평형상태를 유지하도록 다른 부분에서 각 실사이의 유동매체의 이동이 생기는 경우도 있다.

또 1개의 실을 획성하는 칸막이벽으로서의, 또는 1개의 실내의 칸막이벽으로서의 칸막이벽(X)의 상단과, 마찬가지로 칸막이벽(Y)의 하단과의 상대적관계에 관하여 말하면 상단을 넘어서 유동매체를 이동시키고자 하는 칸막이벽(X)의 그 상단은 하단을 유동매체를 잠행으로 이동시키고자 하는 칸막이벽의 그 하단보다도, 연직방향 위쪽에 위치한다. 이와 같이 구성함으로써 그 실에 유동매체를 충전하여 유동화시켰을 때 유동매체의 충전량을 적절히 결정하면 상기 상단을 유동층의 경계면 근방에 위치시키고, 또 상기 하단을 농후층에 잠기게 하도록 설정할 수 있으며, 칸막이벽 근방의 유동화의 강도를 상기한 바와 같이 적절히 설정함으로써 유동매체를 칸막이벽(X) 또는 칸막이벽(Y)에 관하여 소정의 방향으로 이동시킬 수 있다. 또 칸막이벽(Y)에 의해 칸막이되는 2개의 실사이의 가스의 유통을 없앨 수 있다.

이상의 것을 도 1의 경우에 적용시켜 설명하면, 숯 연소실(2)과 열회수실(3)은 상단이 경계면의 높이 근방에 있고, 하단이 농후층에 잠긴 칸막이벽(12)으로 칸막이되어 있으며, 칸막이벽(12) 근방의 숯 연소실(2)측의 유동화상태가 칸막이벽 (12) 근방의 열회수실(3)측의 유동화상태보다도 강하게 유지되어 있다. 따라서 유동매체는 칸막이벽(12)의 상단을 넘어서 숯 연소실(2)측으로부터 열회수실(3)측으로 유입이동하고, 또 칸막이벽(12)의 하단을 잠행하여 열회수실(3)측으로부터 숯 연소실(2)측으로 이동한다.

또 숯 연소실(2)과 가스화실(1)은 하단이 농후층에 잠긴 제 1 칸막이벽(15)에 의해 칸막이되어 있고, 칸막이벽(15)의 숯 연소실측에는 상단이 경계면의 높이 근방에 있는 칸막이벽(14)과 칸막이벽(15)을 포함하는 칸막이벽으로 획성된 침전숯 연소실(4)이 설치되고, 칸막이벽(14) 근방의 숯 연소실(2) 본체부측의 유동화상태가 칸막이벽(14) 근방의 침전숯 연소실(4)측의 유동화상태보다도 강하게 유지되어 있다. 따라서 유동매체는 칸막이벽(14)의 상단을 넘어서 숯 연소실(2)의 본체부측에서 침전숯 연소실(4)측으로 유입이동한다. 이와 같이 구성함으로써 침전숯 연소실(4)로 유입된 유동매체는 적어도 질량균형을 유지하도록 칸막이벽(15)의 하단을 잠행하여 빠져나가 침전숯 연소실(4)로부터 가스화실(1)로 이동한다. 이때 칸막이벽(15) 근방의 가스화실(1)측의 유동화상태가 칸막이벽(15) 근방의 침전숯 연소실(4)측의 유동화상태보다도 강하게 유지되어 있으면, 유인작용에 의해 유동매체의 이동이 촉진된다. 또한 가스화실(1)과 숯 연소실(2) 본체부는 하단이 농후층에 잠긴 제 2 칸막이벽(11)으로 칸막이되어 있다. 침전숯 연소실(4)로부터 가스화실(1)로 이동하여 온 유동매체는 이전의 질량균형을 유지하도록 칸막이벽(11)의 하단을 잠행하여 숯 연소실(2)로 이동하나, 이때 칸막이벽(11) 근방의 숯 연소실(2)측의 유동화상태가, 칸막이벽 (11) 근방의 가스화실(1)측의 유동화상태보다도 강하게 유지되어 있으면, 이전의 질량균형을 유지하도록 할 뿐만 아니라 강한 유동화상태에 의하여 유동매체는 숯 연소실(2)측으로 유인되어 이동한다.

도 1의 실시형태에서는 유동매체의 침전을 숯 연소실(2)의 일부인 침전숯 연소실(4)에서 행하게 하고 있으나, 동일한 구성을 가스화실(1)의 일부에, 구체적으로는 개구(21)부분에 도시 생략한 말하자면 침전가스화실이라고 할만한 형으로 설치하여도 좋다. 즉 침전가스화실의 유동화상태를 인접하는 가스화실 본체부의 그것보다도 상대적으로 약하게 하여 가스화 본체부의 유동매체가 침전가스화실에 칸막이 벽의 상단을 넘어 유입하여 침전한 유동매체가 개구(21)를 통하여 숯 연소실로 이동한다. 이때 침전숯 연소실(4)은 침전가스화실과 병설하여도 좋고, 설치하지 않아도 좋다. 침전가스화실을 설치하면 도 1의 경우와 마찬가지로 유동매체는 숯 연소실(2)로부터 개구(25)를 통하여 가스화실(1)로, 또 가스화실(1)로부터 개구(21)를 통하여 숯 연소실(2)로 이동한다.

열회수실(3)은 전체가 균등하게 유동화되어 통상은 최대에서도 열회수실에 접한 숯 연소실(2)의 유동화상태보다 약한 유동화상태가 되도록 유지된다. 따라서 열회수실(3)의 유동화가스의 공탑속도는 0∼3Umf 사이에서 제어되고, 유동매체는 완만하게 유동하면서 침전유동층을 형성한다. 또한 여기서 OUmf란 유동화가스가 멈춘 상태이다. 이와 같은 상태로 하면 열회수실(3)에서의 열회수를 최소로 할 수 있다. 즉 열회수실(3)은 유동매체의 유동화상태를 변화시킴으로써 회수열량을 최대로부터 최소의 범위로 임의로 조절할 수 있다. 또 열회수실(3)에서는 유동화를 실 전체에서 똑같이 출발, 정지 또는 강약을 조절하여도 좋으나, 그 일부 영역의 유동화를 정지하고 다른 유동화상태에 두는 것도 할 수 있으며, 그 일부 영역의 유동화상태의 강약을 조절하여도 좋다.

각 실 사이의 칸막이벽은 기본적으로는 모두 수직벽이나, 필요에 따라 트랩부를 설치하여도 좋다. 예를 들어 도 2에 나타내는 바와 같이 칸막이벽(12, 14)의 숯 연소실(2)의 유동층의 경계면 근방에 중심방향의 트랩부(32)를 설치하도록 하여 도 좋다. 이에 따라 칸막이벽 근방에서 유동매체의 흐름방향을 교정하여 내부선회류의 형성을 촉진할 수도 있다. 또 연료중에 포함되는 비교적 큰 불연물은 가스화실(1)의 노 바닥에 설치한 불연물 배출구(33)로부터 배출한다. 또 각 실의 노 바닥면은 수평이어도 좋으나, 도 2에 나타내는 바와 같이, 유동매체 흐름의 체류부를 만들지 않도록 하기 위하여 노 바닥 근방의 유동매체의 흐름에 따라 노 바닥을 경사시켜도 좋다. 또한 불연물 배출구는 가스화실(1)의 노 바닥뿐만 아니라, 숯 연소실(2) 또는 열회수실(3)의 노 바닥에 설치하여도 좋다. 가스화실(1)의 유동화가 스로서 가장 바람직한 것은 생성가스를 승압하여 리사이클사용하는 것이다. 이와 같이 하면, 가스화실로부터 나오는 가스는 순수하게 연료에서 발생한 가스만이 되고, 매우 고품질의 가스를 얻을 수 있다. 그것이 불가능한 경우는 수증기 등, 될 수 있는 한 산소를 함유하지 않은 가스(무산소가스)를 사용하는 것이 좋다. 가스화시의 흡열반응에 의해 유동매체의 층온이 저하하는 경우는 필요에 따라 무산소가스에 더하여 산소 또는 산소를 함유하는 가스, 예를 들어 공기를 공급하여 생성가스의 일부를 연소시키도록 하여도 좋다. 숯 연소실(2)에 공급하는 유동화가스는 숯연소에 필요한 산소를 포함하는 가스, 예를 들어 공기, 산소와 증기의 혼합가스를 공급한다. 또 열회수실(3)에 공급하는 유동화가스는 공기, 수증기, 연소배기가스 등을 사용한다.

가스화실(1)과 숯 연소실(2)의 유동층의 상면(스플래시존의 상면)보다 위쪽 부분 즉 프리보드부는 완전하게 칸막이벽으로 구획되어 있다. 다시 말하면 유동층의 농후층의 상면보다 위쪽 부분 즉 스플래시존 및 프리보드부는 완전히 칸막이벽으로 칸막이되어 있기 때문에, 도 3a 및 도 3b에 나타내는 바와 같이 숯 연소실(2)과 가스화실(1)의 각각의 압력(P1, P2)의 밸런스가 다소 흐트러지더라도 쌍방의 유동층의 경계면의 위치 차, 또는 농후층의 상면의 위치 차, 즉 층높이 차가 다소 변화할 뿐으로 흐트러짐을 흡수할 수 있다. 즉 가스화실(1)과 숯 연소실(2)은 칸막이벽 (15)으로 칸막이되어 있기 때문에 각각의 실의 압력(P1, P2)이 변동하더라도 이 압력차는 층높이 차로 흡수할 수 있고, 어느쪽인가의 층이 개구(25)의 상단으로 하강할 때까지 흡수가능하다. 따라서 층높이 차로 흡수할 수 있는 숯 연소실(2)과 가스화실(1)의 프리보드의 압력차(P1-P2 또는 P2-P1)의 상한치는 서로를 칸막이하는 칸막이벽(15) 하부 개구(25)의 상단으로부터의 가스화실 유동층의 헤드와, 숯 연소실 유동층의 헤드와의 헤드차와 대략 같다.

이상 설명한 실시형태의 통합형 가스화 노(101)에서는 1개의 유동층 노의 내부에 가스화실, 숯 연소실, 열회수실의 3개를 각각 격벽을 사이에 두고 설치하고, 또한 숯 연소실과 가스화실, 숯 연소실과 열회수실은 각각 인접하여 설치되어 있다. 이 통합형 가스화 노(101)는 2탑순환방식의 노와 달리 숯 연소실과 가스화실 사이에 대량의 유동매체순환을 가능하게 하고 있기 때문에 유동매체의 현열만으로 가스화를 위한 열량을 충분히 공급할 수 있고, 개량형 가압유동층 노를 사용한 발전시스템의 원칙인「될 수 있는 한 소량의, 또한 발열량이 높은 생성가스를 얻는다」라는 것을 가장 용이하게 실현할 수 있다.

또한 본 발명의 실시형태에서는 숯연소가스와 생성가스 사이의 밀봉이 완전하게 되기 때문에 가스화실과 숯 연소실의 압력균형제어가 잘 이루어져 연소가스와 생성가스가 섞이는 일이 없고, 생성가스의 성상을 저하시키는 일도 없다.

또 열매체로서의 유동매체와 숯은 가스화실(1)측으로부터 숯 연소실(2)측으로 유입되도록 되어 있고, 또한 동량의 유동매체가 숯 연소실(2)측으로부터 가스화실 (1)측으로 되돌아가도록 구성되어 있기 때문에, 자연스럽게 질량균형이 얻어져 유동매체를 숯 연소실(2)측으로부터 가스화실(1)측으로 되돌리기 위하여 컨베이어 등을 사용하여 기계적으로 반송할 필요도 없고, 고온입자의 핸들링의 곤란함, 현열손실이 많다는 문제도 없다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에서는 도 1에 나타내는 바와 같이 1개의 유동층 노내에 연료의 열분해·가스화, 숯연소 및 층내열회수의 3가지의 기능을 공존시키고, 숯 연소실내의 고온유동매체를 열분해·가스화의 열원공급의 열매체로서 가스화실에 공급하는 통합형 가스화 노에 있어서, 상기 가스화실과 열회수실은 칸막이벽에 의해 노 바닥으로부터 천정에 걸쳐 완전히 칸막이하거나 또는 서로 접하지 않도록 배치하고, 또한 가스화실과 숯 연소실은 유동층의 경계면보다 상부에 있어서는 완전하게 칸막이벽으로 칸막이하고, 이 칸막이벽 근방의 가스화실측의 유동화상태의 강도와 숯 연소실측의 유동화상태의 강도의 상대적인 관계를 소정의 관계로 유지함으로써 상기 칸막이벽의 노 바닥 근방에 설치한 개구부를 통하여 숯 연소실측으로부터 가스화실측으로 유동매체를 이동시키도록 구성되어 있다. 또 가스화실측으로부터 숯 연소실측으로 숯을 포함한 유동매체를 이동시키도록 구성되어 있다.

이 실시형태에 의하면 가스화실과 숯 연소실은 유동층의 경계면보다 상부에 있어서는 완전하게 칸막이벽으로 칸막이되어 있기 때문에, 각각의 실의 가스압력이 변동하여도 압력밸런스가 깨져 연소가스와 생성가스가 섞인다는 문제를 일으키지 않는다. 이 때문에 가스화실과 숯 연소실 사이에 특별한 압력밸런스제어를 필요로 하지 않는다. 그리고 상기 칸막이벽 근방의 가스화실측의 유동화상태와 숯 연소실측의 유동화상태의 강약을 소정의 상태로 유지함으로써 상기 칸막이벽의 노 바닥 근방에 설치한 개구부를 통하여 숯 연소실측으로부터 가스화실측으로 안정되게 유동매체를 대량으로 이동시킬 수 있다. 이 때문에 숯 연소실측으로부터 가스화실측 으로의 유동매체의 이동에 기계적인 고온입자의 핸들링수단을 필요로 하지 않는다.

상기 통합형 가스화 노에서는 상기 숯 연소실내의 가스화실에 접한 부분에 설치한 약유동화영역을 침전숯 연소실로 하고, 노 바닥으로부터 유동층 경계면 근방까지 도달하는 칸막이벽에 의해 다른 숯 연소실과 구분하여 구성하여도 좋고, 또 상기 숯 연소실, 침전숯 연소실, 가스화실내에 각각 강유동화영역과 약유동화영역을 설치하여 각 실내에 유동매체의 내부선회류를 생기게 하도록 구성하여도 좋다.

또한 이상의 통합형 가스화 노에서는 상기 열회수실을 숯 연소실의 강유동화영역에 접하도록 배치하고, 이 열회수실과 숯 연소실은 노 바닥 근방에 개구부를 구비하며 또한 그 상단이 유동층 경계면 근방까지 도달하는 칸막이벽으로 칸막이하고, 또 칸막이 벽 근방의 숯 연소실측의 유동화상태를 열회수실측의 유동화상태보다도 상대적으로 강하게 하여 유동매체의 순환력을 생기게 하도록 하여도 좋고, 또 상기 열회수실을 침전숯 연소실의 강유동화영역에 접하도록 배치하고, 상기 열회수실과 침전숯 연소실은 노 바닥 근방에 개구부를 구비하며, 또 그 상단이 유동층 경계면 근방까지 도달하는 칸막이벽으로 칸막이하고, 또한 칸막이벽 근방의 침전숯 연소실측의 유동화상태를 열회수실측의 유동화상태보다도 상대적으로 강하게 하여 유동매체의 순환력을 생기게 하도록 하여도 좋다.

또 상기 가스화실의 유동화가스로서는 무산소가스를 사용하나, 이 이른바 무산소가스로서는 수증기 등의 전혀 산소를 함유하지 않은 가스를 사용하도록 하여도 좋다.

또 상기 가스화실, 숯 연소실, 열회수실의 각 실의 노 바닥면을 노 바닥 근 방의 유동매체의 유선을 따라 경사시켜도 좋고, 상기 숯 연소실내의 가스화 노에 접한 약유동화영역의 유동화상태를 제어함으로써, 상기 가스화실의 온도를 조절하도록 구성하여도 좋다.

도 4는 본 발명을 연직방향으로 중심축선을 가지는 원통형의 노에 적용한 경우의 실시형태이다. 원통형의 통합형 가스화 노(10)의 노내에는 외벽과 동심의 원통형 칸막이벽(1Oa)이 설치되어 있고, 이 칸막이벽(1Oa)의 안쪽은 숯 연소실(2)을 형성하고 있다. 이 칸막이벽(10a)의 바깥쪽에서 숯 연소실을 둘러싸는 둥근고리형상의 부분에는 침전숯 연소실(4), 가스화실(1), 열회수실(3)이 각각 부채형상(2개의 대소의 동심원으로 형성되는 둥근 고리형상 영역을 2개의 반경으로 베어낸 형상, 말하자면 부채의 종이 부분의 형상)으로 배치되어 있다. 가스화실(1), 열회수실 (3)은 각각 침전숯 연소실(4)을 사이에 끼워 반대측에 배치되어 있다. 이와 같이 원통형으로 형성하면 뒤에서 설명하는 도 11에 나타내는 통합형 가스화 노와 같이, 노를 압력용기에 수용하기 쉽다. 또한 통합형 가스화 노(10)의 기본적 구조는 가압되어 있는 점, 또 압력용기(50)에 수용하기 쉽게 배치되어 있는 점을 제외하고, 도 1의 가스화 노(101)와 동일하다.

도 5는 도 4에 나타내는 실시형태의 유동층 부분의 수평단면도이다. 중앙부에 숯 연소실(2), 주변부에 가스화실(1), 그 반대측에 열회수실(3)이 설치되고, 가스화실(1)과 열회수실(3) 사이에 부채형의 침전숯 연소실(4)이 2개소 설치되어 있다. 부채형 가스화실(1)의 노 바닥에 설치된 산기장치도 복수로 분할되어 있고, 부채형의 양쪽 끝부는 공탑속도를 빠르게 한 강유동화영역(1b)이, 중앙부에는 공탑 속도를 상대적으로 느리게 한 약유동화영역(1a)이 설치되고, 가스화실내의 유동매체도 강유동화영역에서 불어올려 약유동화영역에서 침전하는 내부선회류를 형성하고 있다. 이 선회류에 의하여 가스화실에 투입된 연료(F)가 가스화실(1)내의 전면에 널리 확산되어 가스화실을 효과적으로 이용할 수 있다.

가스화실(1)의 유동화가스는 주로 생성가스를 리사이클하여 사용하거나, 수증기나 연소배기가스라는 산소를 함유하지 않은 가스를 사용한다. 그러나 가스화실의 온도가 너무 내려가는 것 같은 경우에는 필요에 따라 산소 또는 산소를 함유한 가스, 예를 들어 공기를 혼입시켜도 좋다. 가스화실(1)과 숯 연소실(2)간의 칸막이벽 (11)에는 노 바닥 부근에 개구부(21)가 설치되어 있고, 그 개구부(21) 이외는 천정에 걸쳐 완전하게 칸막이되어 있다. 가스화실(1)에서 열분해, 가스화를 끝낸 연료 (F)가 그 개구부를 통하여 숯 연소실(2)측으로 유출된다. 개구(21)는 가스화실(1)의 전면에 걸쳐 설치하여도 좋으나, 약유동화영역에 한하여 설치하여도 좋다. 또한 도 5에 있어서 검은 화살표는 노 바닥부의 칸막이벽 개구부 등을 개재한 침전류에 의한 유동매체의 이동경로를 나타내고, 회색의 화살표는 칸막이벽 상단부 등을 타고 넘은 상승류에 의한 유동매체의 이동경로를 나타낸다.

가스화실(1)의 운전온도는 연료에 따라 최적온도로 조절할 수 있다. 석탄과같이 비교적 가스화율이 낮고, 숯의 발생이 많은 연료의 경우는 가스화실의 온도를 800∼900℃로 유지함으로써 높은 가스화율을 얻을 수 있다. 또 도시쓰레기와 같이 거의 숯을 발생하지 않는 연료의 경우는 층온도를 350∼450℃로 유지함으로써 탈염소작용은 유지하면서 휘발분의 방출속도를 억제한 안정된 운전을 행할 수 있다.

숯 연소실(2)의 노 바닥에 설치된 산기장치는 중앙부와 주변부로 분할되어 있고, 중앙부가 약유동화영역(2a), 주변부가 강유동화영역(2b)이 되도록 산기하고 있다. 강유동화영역(2b)은 유동매체가 불어올리는 상승유동층을, 약유동화영역(2a)은 반대로 유동매체가 하강하는 침전유동층을 형성하여 전체로서 내부선회류를 형성하고 있다.

숯 연소실(2)은 숯연소를 완결시키고, 또한 가스화실(1)에 대한 현열공급을 용이하게 하기 위하여 될 수 있는 한 고온으로 유지하는 것이 좋고, 층온도는 900 ℃부근으로 유지하는 것이 바람직하다. 일반적으로 내부에서 발열반응이 생기는 유동층연소의 경우, 900℃부근에서의 운전에서는 응집(agglomeration)형성의 위험성이 높아지나, 상기 실시형태의 경우는 숯 연소실내의 선회류에 의하여 열확산, 숯확산이 촉진되고, 응집형성이 없는 안정된 숯연소가 가능하게 된다. 여기서 응집이란, 유동매체나 연료의 재분이 용융하여 단단하게 굳어진 것을 말한다.

침전숯 연소실(4)은 침전유동층을 형성하도록 전체로서 약유동화상태로 하는 것이 바람직하나, 도 4에 나타내는 바와 같이, 침전숯 연소실(4)내부에는 열확산을 촉진하기 위하여 약유동화영역(4a)과 강유동화영역(4b)을 설치하고, 가스화실에 접한 측이 침전유동층이 되도록 내부선회류를 형성하여도 좋다.

이 실시형태에 있어서 침전숯 연소실(4)과 열회수실(3) 사이의 칸막이벽(16)은 도 4에 나타내는 바와 같이 하단이 노 바닥에 접하고 있고, 상단은 유동층의 경계면보다도 매우 높은 위치까지이고, 침전숯 연소실(4)과 열회수실(3) 사이의 유동매체의 흐름을 방지하고 있다. 왜냐하면 석탄과 같이 고정카본이 많은 연료에 있 어서는 침전숯 연소실로부터 가스화실로 유입되는 유동매체는 될 수 있는 한 고온인 쪽이 바람직하며, 열회수실(3)에서 냉각된 유동매체가 혼합되는 것 및 가스화실(1)로 유입해야 할 고온의 유동매체가 열회수실(3)로 유입되는 것은 바람직하지 않기 때문이다,

단, 본 발명을 쓰레기의 가스화연소에 제공할 경우는 칸막이벽(16)의 상단은 유동층 경계면의 근방까지로 하고, 노 바닥 부근에는 개구를 설치하여 침전숯 연소실(4)과 열회수실(3) 사이의 유동매체순환을 생기게 하여도 좋다. 왜냐하면 쓰레기와 같이 숯생성비율이 낮은 연료의 경우, 가스화실의 온도를 내려 가스화율을 저하시키지 않으면 숯 연소실내의 연소온도가 부족되기 때문이다. 이와 같은 경우에는 도 6에 나타내는 바와 같이, 열회수실(3)의 노 바닥의 산기장치를 분할하고, 또한 열회수실(3)을 칸막이벽(16a)으로 칸막이하여 하나는 숯 연소실용, 또 하나는 침전숯 연소실용으로 함으로써 숯 연소실과 가스화실의 온도를 각각 독립적으로 제어하는 것이 가능하게 된다. 이때 침전숯 연소실(4)의 노 바닥의 산기장치에 관해서도 열회수실(3)에 접한 부분이 강유동화영역(4b)을 형성하도록 분할하는 것이 좋다.

열회수실(3)에는 방사상으로 층내 전열관(41)이 배치되어 있고, 숯 연소실 (2)로부터 칸막이벽(12)을 넘어 유입된 유동매체는 그곳에서 냉각되고, 칸막이벽 (12) 하부의 개구부(22)로부터 다시 숯 연소실(2)에 되돌아오나, 주변부를 향하여 층내관 피치가 넓어져 있음으로써 유동매체가 층내관군을 흐를 때의 저항이 주변부쪽이 작다. 이 때문에 숯 연소실(2)로부터 유입된 유동매체는 주변부에도 균일하 게 분산되고, 열회수실(3)의 용적 전체를 유효하게 이용할 수 있기 때문에, 전체로서 콤팩트한 구조가 된다.

도 7은 본 발명의 직사각형 노에서의 실시형태이다. 본 발명을 상압으로 실시하는 경우는 특히 가스화 노 외벽을 내압구조로 할 필요는 없기 때문에, 이와 같은 직사각형 노가 제작면에서도 가장 적합하다.

연료의 종류에 따라 가스화 노의 온도를 내려 운전하는 쪽이 바람직한 경우에는 도 7에 나타내는 바와 같이 상기한 원통형 노와 같이 열회수실(3)을 숯 연소실용과 침전숯 연소실용으로 각각 칸막이벽(l3, 16)으로 칸막이하여 가스화실(1)에 공급하는 유동매체의 온도를 숯 연소실(2)의 온도와 독립하여 제어할 수 있도록 하는 것이 좋다.

또 도 7에 나타내는 바와 같이 직사각형 노에 적용한 경우, 숯 연소실(2)의 약유동화영역과 열회수실(3)이 접한 부분의 유동매체는 쌍방이 모두 약유동화상태 이기 때문에 명확한 이동방향이 정해지지 않고 열매체로서 유효하게 기능하지 않는 경우가 있다. 이와 같은 경우는 도 8에 나타내는 바와 같이, 그 부분을 노 밖으로 개방하고, 예를 들어 리사이클숯의 공급구를 설치하는 등, 유효하게 이용하여도 좋다.

도 9는 상압의 유동층 노에 본 발명을 적용한 실시형태이다.

이 실시형태에 있어서는 연료중에 염소를 함유하고 있더라도, 상기와 같이 열회수실(3)에 배치된 층내 전열관(41)이나 숯 연소실 프리보드부의 전열관(42)은 거의 염소와 접촉하는 일이 없기 때문에 증기온도를 종래의 쓰레기소각로의 최고증 기온도인 350℃이상은 물론, 500℃이상으로까지 높일 수 있다. 또 숯 연소실(2)로부터 가스화실(1)측으로 연소가스를 불어넣는 장소는 연소가스중의 잔류산소가 가연가스와 반응하여 고온이 되기 때문에, 숯의 연소, 석회석의 탈탄산화가 촉진되고, 연소효율, 탈황효율을 향상시킬 수 있다. 이때 숯 연소실(2)로부터 가스화실 (1)로 불어넣을 때의 압력손실분은 약 200∼400mmAq 정도가 되나, 칸막이벽(15)의 하단으로부터 유동층 경계면까지의 유동층의 헤드는 통상 1500∼2000mmAq 이상이기 때문에 도 3a 및 도 3b에 나타내는 바와 같이 가스화실의 층높이가 숯 연소실의 층높이보다 약간 층높이가 낮아질 뿐으로 자연스럽게 압력차를 유지할 수 있어, 특별한 제어는 불필요하다.

도 10은 본 발명의 통합형 가스화 노로부터 발생한 가스를 사용하여 재를 용융하는 경우의 프로세스플로우이다. 이 실시형태에 있어서는 상압의 노체(10)내에 가스화실(1), 숯 연소실(2), 열회수실(3), 침전숯 연소실(4) 등을 구비하고, 유동매체를 대량으로 이들의 각 실을 순환시킴으로써 안정된 운전을 가능하게 하는 것은 상기한 각 실시형태와 동일하다. 이 실시형태에 있어서는 가스화실(1)의 열분해가스의 일부는 고온용융화로(54)에 도입되고 재의 용융열처리에 이용된다. 나머지 열분해가스는 숯연소가스와 함께 폐열보일러에서 열을 취하고 백필터로 제진한 후 배기된다.

도 11은 본 발명의 통합가스화 노를 복합사이클발전시스템에 이용한 경우의 실시형태를 나타낸다.

본 발명의 통합형 가스화 노(10)가 압력용기(50) 속에 배치되어 가압하에서 운전된다. 가스화 노(10)의 외벽이 압력용기를 겸한 일체구조이어도 좋다. 가스화실(1)에서 발생한 가연가스의 일부는 상압의 고온용융로(54)에 공급되어 재의 용융열로서 이용된다. 나머지 가연가스는 숯연소가스와 같이 고온집진기(51)에서 제진된 후, 본 발명의 조연실로서의 토핑연소기(53)로 유도되고 본 발명의 에너지회수장치로서의 가스터빈부(55)에 공급하기 위한 고온배기가스를 생성한다. 가스터빈부 (55)는 통상의 가스터빈의 출력터빈부와 같은 장치로서 동력회수터빈이라고도 부른다.

숯 연소실(2)의 상부에는 필요에 따라 전열관(42)을 설치하여도 좋다. 연료중에 염소가 함유되어 있는 경우에도 염소는 가스화실(1)에서 발생하는 생성가스측에 대개가 함유되기 때문에 본 실시형태에 있어서의 숯연소가스는 거의 염소를 함유하지 않는다. 따라서 전열관(42)은 증기과열기로서 500℃ 이상의 증기과열에 사용할 수 있다. 열회수실(3)내에 배치된 층내 전열관(41)은 전열관(42)보다도 더한 부식환경은 아니기 때문에 증기과열기로서는 전열관(42)보다도 고온으로까지 대응할 수 있다. 연료중의 염소농도가 비교적 높은 경우는 가연가스측의 염소농도도 높아지기 때문에 가연가스의 전량을 고온용융로(54)측으로 유도하여 토핑연소기(53), 가스터빈부(55)의 부식을 방지한다.

도 11에 나타내는 가압유동층 노에 의한 발전시스템은 먼저 가압가스화 노에서 석탄을 가스화하고, 발생한 미연카본(소위 숯)을 가압숯 연소실(2)에서 연소하나, 이 숯 연소실(2)로부터의 연소가스와 가스화실(1)로부터의 생성가스를 각각 고온집진기(51, 52)로 클리닝한 후, 토핑연소기(53)에서 혼합연소시켜 고온가스를 얻 어 가스터빈부(55)를 구동한다. 고온집진기(51, 52)로서는 세라믹필터, 내열합금을 사용한 금속필터 또는 사이클론세퍼레이터 등이 사용된다.

이 가압유동층 노에 의한 발전시스템에 있어서 중요한 것은 어떻게 가스터빈부(55)에 대한 유입가스의 온도를 가스터빈측에서 정하는 허용최고온도까지 높일 수 있을 것인가 이나, 이것을 제약하는 조건으로서 가장 큰 것이 생성가스의 클리닝이다. 여기서 클리닝이란 예를 들어 탈황이다. 탈황은 예를 들어 가스터빈부의 터빈날개의 보호를 위해 필요하다.

생성가스의 클리닝은 환원분위기에서의 탈황반응의 최적온도의 관계상, 통상 450℃정도까지 냉각할 필요가 있다. 이에 대하여 가스터빈의 입구가스 온도는 높을 수록 효율이 높아지기 때문에, 될 수 있는 한 고온으로 해야 한다. 현재상태에서는 가스터빈 구성재료의 내열성, 내식성의 제약으로부터 1200℃정도로 까지 높이는 것이 일반적이다. 즉 가스클리닝의 온도 450℃로부터 가스터빈 입구온도의 1200℃까지 가스의 온도를 올리는 만큼의 발열량을 가지는 것이 생성가스에는 요구된다. 또한 도 11에는 도시 생략하였으나, 가스화실(1)과 고온집진기(52) 사이의 가스경로에는 생성가스쿨러가 설치되어 가스를 예를 들어 450℃정도까지 냉각하고, 또한 전형적으로는 탈황장치도 설치된다. 이것은 가스터빈날개의 보호를 위해 행하여진다. 또한 숯 연소실로부터의 가스경로에는 가스쿨러나 탈황장치는 통상은 불필요하다. 그것은 노내에는 석회석이 투입되고 또 석회석은 유동매체와 같이 순환하고 있으며, 숯 연소실(2)은 또 산소가 존재하는 산화분위기에 있기 때문에, 유 황분은 CaSO₄로서 제거되기 때문이다.

따라서 개량형 가압유동층 노에 의한 발전시스템에 있어서는 될 수 있는 한 소량으로 또한 단위발열량이 높은 생성가스를 얻는 방향에서 시스템의 개발이 진행되어야 한다. 왜냐하면 450℃에서 클리닝해야 할 생성가스량이 감소되면, 냉각에의한 현열손실이 줄고, 또한 생성가스에 요구되는 최저필요 발열량이 낮아도 된다. 또한 생성가스의 발열량이 가스터빈입구의 원하는 가스온도로 상승시키는 데 필요한 발열량 이상이면 연소공기비를 올려 가스터빈에 유입되는 가스량을 증가시킬 수 있기 때문에 더욱 발전효율의 향상을 기대할 수 있기 때문이다.

도 11의 시스템에서는 숯 연소실(2)로부터의 연소가스는 세라믹필터 등의 고온집진기(51)로 집진, 제진된 후, 터빈부(55)에 유도되어 동력이 회수된다. 이때 연소가스는 직접 터빈부(55)에 유도하여도 좋으나, 이 연소가스의 온도는 그다지 높지 않기 때문에 동력회수의 효율은 반드시 높지는 않다. 따라서 집진기(51)로부터의 연소가스는 토핑연소기(53)에 유도된다. 한편 가스화실(1)로부터 이끌어 내여진 생성가스(가연가스)는 세라믹필터 등의 집진기(52)로 집진, 제진된 후, 토핑연소기(53)로 유도되고, 여기서 연소된다. 상기한 숯 연소실로부터의 연소가스에 있어서는 조연이라는 것이 된다. 이 연소열에 의해 숯 연소실로부터의 연소가스(및 조연 사용된 생성가스의 연소가스)는 1200℃(출력터빈부의 내열온도에 따라서는 1300℃도 가능)정도의 고온가스가 된다. 이 고온가스를 출력터빈부(동력회수장치)(55)에 공급한다. 이와 같은 장치에 있어서는 숯 연소실(2)과 토핑연소기(53)를 합한 것이 통상의 가스터빈의 연소기에 상당한다.

그리고 출력터빈부의 회전축에 감속기를 개재하고, 또는 직접 연결된 발전기(57)를 구동하여 전력을 발생한다. 또한 도 11의 실시형태에서는 출력터빈부 (55)의 회전축에는 압축기(전형적으로는 축류공기압축기)(56)가 직결되어 있고, 압축공기를 발생한다. 이 압축공기는 주로 숯 연소실(2)의 연소공기로서 숯 연소실(2)에 공급된다. 또 일부는 토핑연소기(53)에 공급된다. 무엇보다도 토핑연소기(53)에서는 통상은 숯 연소실(2)로부터의 배기가스중에 남는 산소로 생성가스를 연소시킬 수 있다. 또한 이 실시형태에서는 압력용기(50)내는 5∼10kg/cm²(0.5~1.0MPa) 정도로 가압된다. 압력용기(50)내는 출력터빈부(55)의 시방에 맞추어, 예를 들어 30kg/cm²(3.0MPa) 정도로까지 가압하여도 좋다.

도 11의 실시형태에서는 출력가스터빈부(55)에는 숯 연소실(2)로부터의 연소가스와 가스화실(1)로부터의 생성가스를 유도하기 위하여 이들을 한 번 혼합하는 예비혼합실로서도 토핑연소기(53)가 필요하나, 출력가스터빈부(55)에 가스화실(1)로부터의 생성가스만을 유도하는 경우에는 뒤에서 설명하는 도 14의 가스터빈유닛(109)에 부속되는 연소기(105)에 직접 생성가스를 도입하여도 좋다. 가스화실(1)로부터의 생성가스만을 유도하는 경우는 열량이 높은 가스를 연료로 하여 가스터빈(55)을 운전할 수 있다.

또 출력터빈부(55)로부터 배출된 배기가스는 경로(125)를 통하여 폐열보일러 (58)에 유도되고, 그후 배기가스경로(128)를 통하여 도시 생략한 탈황, 탈질산장치 등을 거쳐, 도시 생략한 굴뚝으로 방출된다.

한편 폐열보일러(58)에서는 배기가스의 열을 회수하여 수증기를 발생한다. 이 수증기는 수증기배관(127)을 통하여 증기터어빈(112)에 공급되고, 증기터어빈 (112)의 회전축에 감속기를 개재하여 또는 직접 연결된 발전기(113)를 구동하여 전력을 발생한다. 증기터어빈(112)에 공급되는 수증기에는 전열관(41, 42)으로부터의 수증기를 포함해서도 좋다.

도 12는 본 발명의 통합형 가스화 노를 복합사이클발전시스템에 이용한 경우의 다른 실시형태를 나타낸다.

석탄과 같이 비교적 발열량이 높은 연료의 경우, 고온용융로를 완전연소상태로 하지 않아도 용융에 충분한 온도로까지 올릴 수 있기 때문에, 이와 같은 경우에는 고온용융로(54) 대신에 고온가스화 노(60)를 배치하여 가스를 생성하는 것이 효과적이다. 고온가스화 노로서는 가스도 슬래그도 아래쪽으로 유동시키고, 가스의 열로 슬래그를 과열하여 슬래그의 냉각에 의한 유동불량을 방지하면서 가스를 한번 물밑을 잠행하여 급냉하는 타입의 가스화 노가 가장 적합하다. 왜냐하면 이와 같이하여 얻어진 생성가스는 염소를 거의 함유하지 않고, 화학원료로는 물론, 가스터빈연료로서도 이용하는 것이 가능하기 때문이다. 도 11의 경우와 같이, 도 12의 실시형태에 있어서도 토핑연소기(53)에는 출력가스터빈부(55)가 접속되어 있고, 또한 공기압축기(56), 폐열보일러(58)가 설치되어 있다. 또한 도 11의 경우와 같이 증기터어빈(112)과 발전기(113)에 의해 동력회수가 도모되고 있다.

도 13을 참조하여 본 발명의 상압형의 통합형 가스화 노(상압 ICFG)에 동력 회수장치를 구비한 경우의 일 실시형태를 설명한다. 이것은 이른바 ICFG 복합발전시스템이라 하는 시스템이다. 예를 들어 도 1에서 설명한 통합형 가스화 노(101)의 가스화실(1)에 접속한 생성가스를 이끌어 내는 생성가스경로(121), 경로(121)를 따라 배치된 생성가스쿨러(102), 숯콜렉터(103)가 이 순서로 배치되어 있다. 숯콜렉터(103)의 하부에는 수집된 숯을 숯 연소실(2)로 되돌리는 도관(122)이 접속되어 있다. 또 숯콜렉터(103)에는 숯을 분리하여 깨끗하게 된 생성가스를 가스터빈의 연소실(105)로 유도하는 도관(123)이 접속되어 있다. 또 도관(123)의 도중에는 생성가스압축기(104)가 설치되어 있다. 압축기(104)는 대략 대기압인 상압으로 가스화 노로부터 발생된 가스를 출력터빈부(106)가 요구하는 압력까지 승압하기 위한 것이다. 압축기(104)는 가스의 유량 및 토출압력에 따라 왕복운동형의 압축기이어도 좋고, 원심식 압축기로 하여도 좋다. 압축할 가스는 가스화실에서 발생한 생성가스, 즉 비교적 소량으로 높은 열량의 연료이기 때문에, 압축기(104)의 동력을 일부러 크게 할 일이 없다.

이와 같이 이 실시형태에서는 제 1 에너지회수장치로서의 가스 터빈(109)에서는 숯 연소실(2)로부터의 연소가스로부터 독립하여 가스화실(1)에서 발생한 열량이 높은 생성가스만을 연료로서 사용한다. 즉 숯 연소실(2)로부터의 연소가스와 혼합하지 않고, 또 그 연소가스를 가열하는 데 사용하는 것 같은 일도 없으며, 그 연소가스로부터 독립하여 연료로서 제 1 에너지회수장치로 유도되어 사용된다.

출력터빈부(106)의 회전축에는 공기압축기(107)가 직결되어 있고, 공기압축기(107)에 의해 공급되는 공기와 압축기(104)로 압축된 생성가스가 연소기(105)속 에서 연소되어 1200℃정도의 고온의 연소가스로 되어, 출력가스터빈부(106)에 공급되어 동력을 발생한다. 또 출력터빈부(106)의 회전축에는 감속기를 개재하여 또는 직접 발전기(108)의 회전축이 연결되어 있고, 전력의 형태로 동력을 회수할 수 있도록 구성되어 있다. 출력터빈부(106)로부터의 연소가스(배기가스)는 경로(125)를 통하여 배출된다.

한편 숯 연소실(2)및 열회수실(3)로부터의 연소가스(배기가스)는 열회수해야 할 현열은 가지나, 연료로서의 발열량은 함유되어 있지 않고, 동력회수해야 할 압력도 가지지 않는다. 이 가스는 경로(124)를 통하여 배출된다. 경로(124)와 경로 (125)는 합류하여 경로(126)가 되고 폐열보일러(111)로 유도된다. 여기서 배기가스로부터의 열에 의해 수증기가 발생되고, 그 수증기는 수증기배관(127)을 통하여 증기터어빈(112)으로 유도된다. 증기터어빈(112)의 회전축에는 감속기를 개재하여 또는 직접적으로 발전기(113)의 회전축이 연결되어 있고 전력의 형태로 동력이 회수된다.

폐열보일러(111)에서 열이 회수되어 온도가 내려 간 연소가스(배기가스)는 경로(128)를 통하여 필요에 따라 탈황장치, 탈질산장치, 제진장치중 1개이상의 장치를 경유하여 청정하게 된 후, 굴뚝(115)으로부터 방출된다.

또한 도 15에 나타내는 바와 같이 본 발명의 실시형태의 통합형 가스화 노 (10 또는 101)는　신설의 배기가스(폐열)보일러(111)에 한정하지 않고, 종래의 보일러(131)에 접속하여 설치하여도 좋다. 이때는 종래의 보일러가 필요로 하는 연료의 양과 통합형 가스화 노(101)가 공급하는 생성가스 및 연소가스의 차분은 예를 들어 미분탄 등의 다른 연료를 연료공급로(132)를 통하여 공급함으로써 보충하여도 좋다. 이와 같이 하여 비용을 들이지 않고 생성가스로부터 고효율로 동력을 회수하고, 또 배기가스에 남겨진 에너지를 회수하는 장치를 구성할 수 있다. 이와 같이 구성하면 발생하는 전력 등의 에너지에 대하여 상대적으로 CO₂가스배출량이 많은 종래의 보일러를 고효율의 시스템으로 개조할 수 있다. 즉 리파워링이다.

이상의 실시형태에서는 에너지회수장치인 동력회수장치로서는 가스터빈의 출력터빈부(106)를 사용하였으나, 연료로서의 생성가스의 발생량에 따라서는 가스연료식의 디젤엔진을 사용하여도 좋다.

도 14를 참조하여 본 발명의 가압형의 통합형 가스화 노에 동력회수장치를 구비한 경우의 일 실시형태를 설명한다. 이것은 도 13의 대략 대기압으로 운전되는 상압형에 대하여 통합형 가스화 노(10)가 압력용기(50) 속에 배치되고, 대기압보다 높은 압력으로 가압된 가압하에서 운전된다. 그 점은 도 11에서 설명한 것 과 동일하다. 가스화실(1)이 가압하에 있기 때문에 생성가스를 가스터빈유닛(109)에 공급함에 있어서 도 13의 형태와 달리 가스압축기(104)가 필요하지 않다. 따라서 경로(123)에 가스압축기(104)가 설치되지 않는다. 단 특히 가스터빈으로서 표준의 가스터빈를 사용하여 그 운전압력이 가압형의 통합형 가스화 노의 압력보다도 높은 경우에는 그 압력차를 보상하는 분만큼 승압하는 가스압축기를 설치한다. 이와 같은 가스압축기의 압축비는 통상보다 작아도 된다.

또 숯 연소실(2)로부터의 연소가스는 대기압보다 높은 압력을 가지고 있기 때문에 이것을 경로(124)를 통하여 세라믹필터 등의 집진기(110)로 유도하여 청정하게 한 후, 제 2 에너지회수장치로서의 동력회수 터빈(141)에 공급한다. 동력회수 터빈(141)의 구조는 통상의 가스터빈이 출력터빈부와 동일하다. 동력회수 터빈(141)의 회전축에는 공기압축기(전형적으로는 축류압축기)(142)가 통상은 직결되어 있고, 압축기(142)로 만들어진 압축공기는 숯 연소실(2)이나 열회수실 (3)의 노내 유동공기로서 이용된다. 또 동력회수 터빈(141)의 회전축에는 발전기(143)가 감속기를 거쳐 또는 직접 연결되어 있고, 전기에너지를 발생한다.

동력회수 터빈(141)으로 압력에너지를 회수한 후의 배기가스는 경로 (131)를 통하여 배출되고, 출력터빈부(106)로부터의 배기가스경로(125)와 합류하여 폐열보일러(111)로 유도된다. 그외는 도 13의 실시형태와 동일하기 때문에 중복설명은 생략한다.

또한 도 16에 나타내는 바와 같이 도 14의 경우의 폐열보일러(111)를 종래의 미분탄을 연료로 하는 보일러로 하여도 좋다. 이것은 도 13의 실시형태에 대한 도 15의 실시형태의 관계와 동일하다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 가스화실에서는 숯 연소실로부터 유입되는 고온의 유동매체로 형성되는 유동층내에서 연료가 가스화되기 때문에 가스화실로부터 나가는 가스는 순수하게 연료로부터 발생한 가스이거나 또는 연료로부터 발생한 가스와 가스화실의 유동화에 최저한 필요한 유동화가스와의 혼합가스가 대부분이며, 발열량이 높다. 또한 숯연소가스와 생성가스가 섞이는 일이 없기 때문에, 발열량 이 높은 가스를 얻을 수 있고, 그와 같은 생성가스로부터 에너지회수장치를 사용하여 고효율로 동력 등의 에너지를 회수할 수 있다.

숯연소가스와 혼합하여 가스터빈 등, 동력회수장치로 대표되는 에너지회수장치에 유도하는 고온가스를 용이하게 얻을 수 있고, 발전 등 에너지회수효율의 향상이 가능하게 된다. 또 연료가 휘발분이 상당히 크게 다른 다양한 연료이어도 숯 연소실이나 가스화실의 온도제어를 자유롭게 할 수 있기 때문에, 설비의 개조를 행하는 일 없이 대응할 수 있다.

또 염소를 함유하는 도시쓰레기와 같은 연료를 이용하는 경우에도 연료 내의 염소의 대부분은 가스화실에서 가스측으로 방출되고 숯 연소실로 유입되는 숯중에는 거의 잔류하지 않는다. 이 때문에 숯 연소실, 열회수실의 가스중의 염소농도는 현저하게 낮은 레벨로 유지되고, 열회수실에 배치한 층내관을 과열기관으로서 고온의 증기회수를 행하여도 고온부식의 위험성은 거의 없고, 동력회수장치와 더불어 고효율의 에너지회수가 가능하게 된다.

결국, 본 발명은 석탄이나 도시쓰레기 등의 연료를 가스화하여 연소하고, 또한 그 에너지를 회수하는 시스템 및 가스화 노에 유용하다.

Claims

가스화 노에 있어서,

가연성 가스와 숯을 생성하도록 연료를 열분해 및 가스화하는 가스화 실;

상기 가스화 실로부터 공급된 숯을 연소시키는 숯 연소실;

상기 가스화 실을 상기 숯 연소실로부터 분리시키고, 유동매체와 숯이 상기 가스화 실로부터 상기 숯 연소실로 직접 공급되도록 상기 가스화 노의 유동층의 경계면 하부에 설치되는 공급 개구부를 구비하는 칸막이벽; 및

상기 숯 연소실 내에 배치되고, 상기 가스화 노의 유동층의 경계면 하부에 위치하는 복귀 개구부를 구비하는 침전 숯 연소실로 이루어지고,

상기 침전 숯 연소실은 유동매체가 상기 침전 숯 연소실을 거쳐 하강하고 상기 복귀 개구부를 거쳐 상기 가스화 실로 이동함으로써 상기 숯 연소실로부터 상기 가스화 실로 유동매체가 복귀되도록 상기 침전 숯 연소실의 형태 및 배치가 결정되는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 1항에 있어서,

상기 복귀 개구부 및 상기 공급 개구부는 , 상기 가스화 노의 유동층의 농후층 부분의 상부면의 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 1항에 있어서,

상기 복귀 개구부 및 상기 공급 개구부는, 상기 가스화 노의 노 바닥 근방에 위치하는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 1항에 있어서,

상기 유동층 상에 가연물질을 공급시키기 위한 가연물질 공급포트를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 1항에 있어서,

상기 가스화 노로부터 불연물질을 배출시키기 위한 불연물질 배출포트를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 1항에 있어서,

상기 유동매체로부터 열을 회수하기 위한 열 회수실을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 1항에 있어서,

상기 가스화 실에는 무산소가스로 이루어지는 가스화 제(agent)가 공급되는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 1항에 있어서,

상기 숯 연소실에는 산소를 함유하는 산화제가 공급되는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 1항에 있어서,

상기 숯 연소실에는 보조연료를 공급하기 위한 연료공급포트가 더욱 구비되는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 1항에 있어서,

가연성 가스 내에 포함되어 있는 재(ash)와 상기 가스화 실로부터 배출되어 슬래깅 노에 도입되는 숯을 용융시키기 위한 슬래깅 노를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 10항에 있어서,

상기 숯 연소실은, 상기 숯 연소실로부터 배출된 배기가스의 재를 회수하고, 상기 회수된 재를 상기 슬래깅 노에 도입시키는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 1항에 있어서,

상기 칸막이벽은 제 1 칸막이벽과, 상기 침전 숯 연소실을 형성하기 위하여 상기 숯 연소실 내에 위치하는 제 2 칸막이벽으로 이루어지고,

상기 제 2 칸막이벽은, 상기 가스화 노의 바닥에 접하는 하단부와, 상기 유 동층의 경계면에서 상단부를 가지는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
가스화 노에 있어서,

가연성 가스와 숯을 생성하도록 연료를 열분해 및 가스화하는 가스화 실;

상기 가스화 실로부터 공급된 숯을 연소시키는 숯 연소실;

상기 가스화 실 내에 배치되고, 상기 가스화 노의 유동층의 경계면 하부에 위치하는 공급 개구부를 구비하는 침전 가스화 실; 및

상기 가스화 실로부터 상기 숯 연소실을 분리시키고, 유동매체가 상기 숯 연소실로부터 상기 가스화 노로 직접 복귀되도록 상기 가스화 노의 유동층 경계면 하부에 위치하는 복귀 개구부를 구비하는 칸막이벽으로 이루어지고,

상기 침전 가스화 실은, 유동매체 및 숯이 상기 침전 가스화 실을 거쳐 하강하고 상기 공급 개구부를 거쳐 상기 숯 연소실로 이동함으로써, 상기 가스화 실로부터 상기 숯 연소실로 유동매체 및 숯이 공급되도록 상기 침전 가스화 실의 형태 및 배치가 결정되는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 13항에 있어서,

상기 복귀 개구부 및 상기 공급 개구부는, 상기 가스화 노의 유동층의 농후층 부분의 상부면의 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 13항에 있어서,

상기 복귀 개구부 및 상기 공급 개구부는, 상기 가스화 노의 노 바닥 근방에 위치하는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 13항에 있어서,

상기 유동층 상에 가연물질을 공급시키기 위한 가연물질 공급포트를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 13항에 있어서,

상기 가스화 노로부터 불연물질을 배출시키기 위한 불연물질 배출포트를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 13항에 있어서,

상기 유동매체로부터 열을 회수하기 위한 열 회수실을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 13항에 있어서,

상기 가스화 실에는 무산소가스로 이루어지는 가스화 제(agent)가 공급되는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 13항에 있어서,

상기 숯 연소실에는 산소를 함유하는 산화제가 공급되는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 13항에 있어서,

상기 숯 연소실에는 보조연료를 공급하기 위한 연료공급포트가 더욱 구비되는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 13항에 있어서,

가연성 가스 내에 포함되어 있는 재(ash)와 상기 가스화 실로부터 배출되어 슬래깅 노에 도입되는 숯을 용융시키기 위한 슬래깅 노를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 22항에 있어서,

상기 숯 연소실은, 상기 숯 연소실로부터 배출된 배기가스의 재를 회수하고, 상기 회수된 재를 상기 슬래깅 노에 도입시키는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 13항에 있어서,

상기 칸막이벽은 제 1 칸막이벽과, 상기 침전 가스화 실을 형성하기 위하여 상기 가스화 실 내에 위치하는 제 2 칸막이벽으로 이루어지고,

상기 제 2 칸막이벽은, 상기 가스화 노의 바닥에 접하는 하단부와, 상기 유 동층의 경계면에서 상단부를 가지는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
가스화 노에 있어서,

가연성 가스와 숯을 생성하도록 연료를 열분해 및 가스화하는 가스화 실;

상기 가스화 실로부터 공급된 숯을 연소시키는 숯 연소실;

상기 숯 연소실을 상기 가스화 실로부터 분리시키고, 유동매체와 숯이 상기 가스화 실로부터 상기 숯 연소실로 직접 공급되도록 상기 가스화 노의 유동층의 경계면 하부에 설치되는 공급 개구부를 구비하는 칸막이벽; 및

상기 숯 연소실 내에 배치되고, 상기 가스화 노의 유동층의 경계면 하부에 위치하는 복귀 개구부를 구비하는 침전 숯 연소실로 이루어지고,

상기 침전 숯 연소실은, 유동매체가 상기 침전 숯 연소실을 거쳐 하강하고 상기 복귀 개구부를 거쳐 상기 가스화 실로 이동함으로써 상기 숯 연소실로부터 상기 가스화 실로 유동매체가 복귀되도록 상기 침전 숯 연소실의 형태 및 배치가 결정되고,

상기 가스화 실은, 유동매체의 내부 선회류를 발생시키는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 25항에 있어서,

상기 숯 연소실은 유동매체의 내부 선회류를 발생시키는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 25항에 있어서,

상기 복귀 개구부 및 상기 공급 개구부는 , 상기 가스화 노의 유동층의 농후층 부분의 상부면의 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 25항에 있어서,

상기 복귀 개구부 및 상기 공급 개구부는, 상기 가스화 노의 노 바닥 근방에 위치하는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 25항에 있어서,

상기 유동층 상에 가연물질을 공급시키기 위한 가연물질 공급포트를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 25항에 있어서,

상기 가스화 노로부터 불연물질을 배출시키기 위한 불연물질 배출포트를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 25항에 있어서,

상기 유동매체로부터 열을 회수하기 위한 열 회수실을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 25항에 있어서,

상기 가스화 실에는 무산소가스로 이루어지는 가스화 제(agent)가 공급되는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 25항에 있어서,

상기 숯 연소실에는 산소를 함유하는 산화제가 공급되는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 25항에 있어서,

상기 숯 연소실에는 보조연료를 공급하기 위한 연료공급포트가 더욱 구비되는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 25항에 있어서,

가연성 가스 내에 포함되어 있는 재(ash)와 상기 가스화 실로부터 배출되어 슬래깅 노에 도입되는 숯을 용융시키기 위한 슬래깅 노를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 35항에 있어서,

상기 숯 연소실은, 상기 숯 연소실로부터 배출된 배기가스의 재를 회수하고, 상기 회수된 재를 상기 슬래깅 노에 도입시키는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 25항에 있어서,

상기 칸막이벽은 제 1 칸막이벽과, 상기 침전 숯 연소실을 형성하기 위하여 상기 숯 연소실 내에 위치하는 제 2 칸막이벽으로 이루어지고,

상기 제 2 칸막이벽은, 상기 가스화 노의 바닥에 접하는 하단부와, 상기 유동층의 경계면에서 상단부를 가지는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
가스화 노에 있어서,

가연성 가스와 숯을 생성하도록 연료를 열분해 및 가스화하는 가스화 실;

상기 가스화 실로부터 공급된 숯을 연소시키는 숯 연소실;

상기 가스화 실 내에 배치되고, 상기 가스화 노의 유동층의 경계면 하부에 위치하는 공급 개구부를 구비하는 침전 가스화 실; 및

상기 가스화 실로부터 상기 숯 연소실을 분리시키고, 유동매체가 상기 숯 연소실로부터 상기 가스화 노로 직접 복귀되도록 상기 가스화 노의 유동층 경계면 하부에 위치하는 복귀 개구부를 구비하는 칸막이벽으로 이루어지고,

상기 침전 가스화 실은, 유동매체 및 숯이 상기 침전 가스화 실을 거쳐 하강하고 상기 공급 개구부를 거쳐 상기 숯 연소실로 이동함으로써, 상기 가스화 실로부터 상기 숯 연소실로 유동매체 및 숯이 공급되도록 상기 침전 가스화 실의 형태 및 배치가 결정되고,

상기 숯 연소실은 유동매체의 내부 선회류를 발생시키는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 38항에 있어서,

상기 가스화 실은 유동매체의 내부 선회류를 발생시키는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 38항에 있어서,

상기 복귀 개구부 및 상기 공급 개구부는 , 상기 가스화 노의 유동층의 농후층 부분의 상부면의 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 38항에 있어서,

상기 복귀 개구부 및 상기 공급 개구부는, 상기 가스화 노의 노 바닥 근방에 위치하는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 38항에 있어서,

상기 유동층 상에 가연물질을 공급시키기 위한 가연물질 공급포트를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 38항에 있어서,

상기 가스화 노로부터 불연물질을 배출시키기 위한 불연물질 배출포트를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 38항에 있어서,

상기 유동매체로부터 열을 회수하기 위한 열 회수실을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 38항에 있어서,

상기 가스화 실에는 무산소가스로 이루어지는 가스화 제(agent)가 공급되는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 38항에 있어서,

상기 숯 연소실에는 산소를 함유하는 산화제가 공급되는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 38항에 있어서,

상기 숯 연소실에는 보조연료를 공급하기 위한 연료공급포트가 더욱 구비되는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 38항에 있어서,

가연성 가스 내에 포함되어 있는 재(ash)와 상기 가스화 실로부터 배출되어 슬래깅 노에 도입되는 숯을 용융시키기 위한 슬래깅 노를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 48항에 있어서,

상기 숯 연소실은, 상기 숯 연소실로부터 배출된 배기가스의 재를 회수하고, 상기 회수된 재를 상기 슬래깅 노에 도입시키는 것을 특징으로 하는 가스화 노.
제 38항에 있어서,

상기 칸막이벽은 제 1 칸막이벽과, 상기 침전 가스화 실을 형성하기 위하여 상기 가스화 실 내에 위치하는 제 2 칸막이벽으로 이루어지고,

상기 제 2 칸막이벽은, 상기 가스화 노의 바닥에 접하는 하단부와, 상기 유동층의 경계면에서 상단부를 가지는 것을 특징으로 하는 가스화 노.