KR101432489B1 - Coal Characteristic Measuring Apparatus with Pressurized Reactors for Rapid Heating - Google Patents

Coal Characteristic Measuring Apparatus with Pressurized Reactors for Rapid Heating Download PDF

Info

Publication number
KR101432489B1
KR101432489B1 KR1020130040567A KR20130040567A KR101432489B1 KR 101432489 B1 KR101432489 B1 KR 101432489B1 KR 1020130040567 A KR1020130040567 A KR 1020130040567A KR 20130040567 A KR20130040567 A KR 20130040567A KR 101432489 B1 KR101432489 B1 KR 101432489B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reactor
coal
pressure
reaction zone
heating
Prior art date
Application number
KR1020130040567A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
라호원
이재구
서명원
윤상준
김용구
Original Assignee
한국에너지기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국에너지기술연구원 filed Critical 한국에너지기술연구원
Priority to KR1020130040567A priority Critical patent/KR101432489B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101432489B1 publication Critical patent/KR101432489B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/22—Fuels; Explosives
    • G01N33/222—Solid fuels, e.g. coal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/723—Controlling or regulating the gasification process
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity
    • G01N25/22—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

The present invention relates to a coal characteristic measuring apparatus with a pressurized reactor capable of rapid heating and, more specifically, to a coal characteristic measuring apparatus which can measure components by pyrolysis gasification of coal in a condition of various temperatures and pressures including a high temperature and high pressure condition, to identify the characteristics of the coal with various compositions and identify a proper gasification reactor and the operation condition of the gasification reactor for the corresponding coal, and especially, can be operated in a high pressure condition without extremely increasing the thickness of the reactor, and reduce the preheating time and the energy consumed for heating by rapid heating.

Description

급속가열이 가능한 가압반응기를 갖는 석탄특성 측정장치{Coal Characteristic Measuring Apparatus with Pressurized Reactors for Rapid Heating}Technical Field [0001] The present invention relates to a coal characteristic measuring apparatus having a pressurized reactor capable of rapid heating,

본 발명은 급속가열이 가능한 가압반응기를 갖는 석탄특성 측정장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 고온고압조건을 포함하는 다양한 온도와 압력조건에서 석탄의 열분해 및 가스화에 의한 성분측정이 가능하도록 함으로써 다양한 조성을 갖는 석탄의 특성을 파악하여 해당 석탄에 대한 올바른 가스화반응기 설계 및 가스화반응기의 운전조건을 파악할 수 있도록 하며, 특히 반응기의 두께를 크게 증가시키지 않고서도 고압조건에서 운전이 가능하고, 급속가열에 의해 예열시간 단축과 가열에 소모되는 에너지량을 줄일 수 있는 석탄특성 측정장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus for measuring coal characteristics having a pressurized reactor capable of rapid heating, and more particularly, to an apparatus for measuring characteristics of coal by pyrolysis and gasification of coal under various temperature and pressure conditions including high- In addition, it is possible to operate the gasification reactor under the high pressure condition without increasing the thickness of the reactor, and it is possible to perform the preheating And more particularly to a coal characteristic measuring apparatus capable of reducing the amount of energy consumed in shortening the time and heating.

석탄은 산지, 종류와 형태에 따라서 특성이 달라지게 된다. 이러한 석탄의 물리적, 화학적 특성은 열분해 과정시 가열속도, 온도, 압력, 시간과 반응성 가스에 영향을 받게 되며, 상기 반응 조건은 열분해 생성물의 수율과 챠(Char)의 특성에 영향을 주고, 결과적으로 가스화 반응의 최종 생성물의 조성 및 양에 영향을 주게 된다.The characteristics of coal vary depending on the type of production area and type. The physical and chemical properties of the coal are affected by the heating rate, temperature, pressure, time and reactive gas during the pyrolysis process, and the reaction conditions affect the yield and char characteristics of the pyrolysis product, Which affects the composition and amount of the final product of the gasification reaction.

따라서 상기 석탄은 사용 이전에 측정장치를 통해 석탄 특성을 미리 측정하여 파악한 다음 석탄의 특성에 적합한 가스화기의 설계와 운전이 필요하다.Therefore, it is necessary to design and operate the gasifier suited to the characteristics of the coal after measuring the characteristics of the coal in advance through the measuring device before use.

상기 측정장치의 측정은 최대한 실제 사용되는 가스화반응기와 유사한 조건에서 이루어져야 보다 정확한 석탄특성을 얻을 수 있다. 즉, 가스화 반응기에서의 석탄가스화 반응은 1,200℃ 이상의 온도에서 짧은 체류시간인 0.4초 이내에 전체 반응이 완료되므로, 초기 단계의 챠(char)와 휘발분의 현상을 이해하기 위해서는 석탄을 저속으로 가열시키는 것보다 실제 반응기와 유사한 조건인 고압, 고온, 급속 열분해 반응 조건에서의 실험 결과를 도출하는 것이 효율적인 가스화기 설계, 운전에 필요하다.The measurement of the measuring apparatus should be performed under conditions similar to those of the actual gasification reactor to obtain more accurate coal characteristics. That is, the coal gasification reaction in the gasification reactor completes the reaction within a short residence time of 0.4 seconds or less at a temperature of 1,200 ° C. or more. Therefore, in order to understand char and volatile matter of the initial stage, It is necessary to derive the experimental results under conditions of high pressure, high temperature and rapid pyrolysis reaction which are similar to those of the actual reactor, for efficient gasifier design and operation.

석탄의 탈휘발 특성을 분석하는 종래 방법에는 여러 가지 방식이 있으며, 대표적으로는 석탄을 고정된 반응기 안에 넣고 온도를 서서히 올리는 고정층 방법과, 일정 온도로 가열되어진 반응기 내에 석탄을 주입하여 측정하는 방식의 흐름형 반응기가 있다. 상기 고정층 방법의 예로는 TGA(Thermo Gravimetric Analysis), proximate analysis등이 있고, 흐름형 반응기의 예로는 Drop tube reactor가 있다. Conventional methods for analyzing the devolatilization characteristics of coal include various methods, such as a fixed bed method in which coal is placed in a fixed reactor and a temperature is gradually raised, and a method in which coal is injected into a reactor heated to a certain temperature There is a flow type reactor. Examples of the fixed bed method include TGA (Thermo Gravimetric Analysis) and proximate analysis. An example of the flow type reactor is a drop tube reactor.

상기 고정층 방법의 반응기인 경우 급속가열하기 어려운 단점이 있고, 압력조건에서 실험이 어려운 점이 있다. In the case of the reactor of the fixed bed method, it is difficult to rapidly heat the reactor, and it is difficult to conduct experiments under the pressure condition.

또한, 흐름형 반응기의 경우 외부 열원을 이용하여 가열하는 방식으로 외부 열원으로부터 열을 공급받는데 시간이 오래 소요되는 단점이 있다. 그리고, 가압 조건에서 실험하기 위해서는 반응기 두께가 압력에 견딜수 있을 정도로 두꺼워져야 하지만 이럴 경우 외부 열원으로부터 열을 전달받아 내부온도를 원하는 조건으로 상승시키기 위해서는 상당한 시간이 소요되는 단점이 있다. Also, in the case of a flow type reactor, it takes a long time to receive heat from an external heat source by heating using an external heat source. In order to perform the experiment under the pressurized condition, the thickness of the reactor must be thick enough to withstand the pressure. However, in this case, it takes considerable time to heat the internal temperature to the desired condition by receiving heat from the external heat source.

따라서, 반응기 내부온도를 실험온도까지 급속 가열시킴은 물론 가압조건에서도 용이하게 석탄 특성을 측정할 수 있는 장치에 대한 연구가 필요한 실정이다.
Therefore, there is a need for research on a device capable of measuring the coal characteristics easily under a pressurized condition as well as rapidly heating the reactor internal temperature to the experimental temperature.

이에 상기 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 석탄특성 측정장치는,In order to solve the above problems, the apparatus for measuring coal characteristics of the present invention comprises:

반응기에 애노드단자와 캐소드단자를 연결하여 전원을 공급하여 두 단자 사이에서 고열을 발생시켜 실험온도까지 급속가열시킬 수 있는 장치의 제공을 목적으로 한다.And an anode terminal and a cathode terminal are connected to the reactor to supply power to generate a high temperature between the two terminals, thereby rapidly heating the system to an experimental temperature.

또한 본 발명은 반응기 두께를 증가시키기 않아도 가압조건에서 특성을 측정할 수 있는 장치의 제공을 다른 목적으로 한다.
It is another object of the present invention to provide a device capable of measuring properties under a pressurized condition without increasing the reactor thickness.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 석탄특성 측정장치는,According to an aspect of the present invention,

반응기에 배출되는 성분을 분석하여 석탄의 특성을 측정하는 장치에 있어서, 수직관으로 상단부에서 유입된 석탄을 중간의 반응구역에서 가스화 반응시켜 하단부으로 배출시키는 반응기와; 상기 반응기의 반응구역 상부에 결합되는 애노드단자와, 상기 반응구역 하부에 결합되는 캐소드단자와, 상기 두 단자에 전원을 공급하는 전원공급부로 이루어져 전원이 인가되면 애노드단자와 캐소드단자 사이의 반응기 반응구역을 직접 통전에 의해 발열되도록 하는 가열장치;를 포함하여 이루어지고, 상기 반응기의 반응구역에는 배출구가 형성된 다수의 구획판을 설치하여 반응구역을 다층으로 구획하되, 상기 구획판은 반응기 내벽면으로부터 45~70°의 하향 경사를 갖는 타원형으로, 경사면의 하단에 배출구가 형성되어 가스화물질이 구획된 층을 순차적으로 하향이동하면서 반응이 이루어지도록 한다. An apparatus for measuring characteristics of coal by analyzing a component discharged to a reactor, the apparatus comprising: a reactor for gasifying coal introduced from a top end thereof into a middle reaction zone and discharging the coal to a bottom end; An anode terminal coupled to an upper portion of the reaction zone of the reactor, a cathode terminal coupled to a lower portion of the reaction zone, and a power supply unit supplying power to the two terminals. When power is applied, Wherein the reaction zone of the reactor is divided into a plurality of reaction zones by providing a plurality of partition plates each having an outlet formed therein, And an outlet is formed at the lower end of the inclined surface so that the reaction is performed while sequentially moving downward the partitioned layer of the gasified material.

또한, 상기 반응기는 외부에 가압자켓이 더 설치될 수 있고, 상기 반응기의 반응구역 내부에는 다수의 구획판을 설치하여 유로길이 증가로 반응시간을 증가시킬 수 있다.
Further, the reactor may be provided with a pressure jacket on the outside, and a plurality of partition plates may be installed in the reaction zone of the reactor to increase the reaction time by increasing the channel length.

상기 해결수단에 의한 본 발명의 석탄특성 측정장치는,The coal characteristic measuring apparatus of the present invention by the above-

반응기에 애노드단자와 캐소드단자를 연결하여 전원을 공급함으로써 두 단자 사이의 온도를 급속하게 가열하여 원하는 온도에서의 석탄특성 측정이 신속하게 이루어지도록 할 수 있다.The anode terminal and the cathode terminal are connected to the reactor to supply the power, so that the temperature between the two terminals can be rapidly heated to rapidly measure the coal characteristic at the desired temperature.

또한 본 발명은 반응기의 외부에 가압자켓을 형성하여 반응기의 내외부 압력차를 줄여 반응기에 작용하는 압력을 낮출수 있으므로, 반응기 내부압력 대비 반응기 두께를 얇게 형성해 상대적으로 신속한 가열이 가능하고 가열에 소모되는 에너지량을 줄일 수 있는 유용한 장치의 제공이 가능하게 되었다.
In addition, since the pressure acting on the reactor can be reduced by reducing the pressure difference between the inside and the outside of the reactor by forming the pressure jacket on the outside of the reactor, the reactor can be heated relatively quickly by forming the reactor thickness thinner than the pressure inside the reactor. It becomes possible to provide a useful device capable of reducing the amount of energy.

도 1은 본 발명에 따른 측정장치를 도시한 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 가압자켓이 설치된 측정장치를 도시한 개략도.
도 3은 반응기 내압과 반응기 설계두께의 상관관계를 도시한 그래프.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 구획판이 형성된 반응기를 도시한 단면도 및 개략사시도. 1 is a schematic view showing a measuring apparatus according to the present invention;
2 is a schematic view showing a measuring apparatus provided with a pressure jacket according to the present invention;
3 is a graph showing the correlation between reactor internal pressure and reactor design thickness.
4A and 4B are a cross-sectional view and a schematic perspective view showing a reactor having a partition plate according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 또한 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the appended drawings illustrate only the contents and scope of technology of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention based on these examples.

도 1을 참조한 바와같이 본 발명에 따른 석탄특성 측정장치(10)는 수직으로 형성된 반응기(20)와, 상기 반응기의 내부온도를 상승시키는 가열장치(30)를 포함하여 이루어진다.Referring to FIG. 1, an apparatus 10 for measuring coal characteristics according to the present invention includes a vertically formed reactor 20 and a heating device 30 for raising the internal temperature of the reactor.

상기 반응기(20)는 내부가 밀폐된 관체로 상단부에는 특성분석 대상을 공급하는 연료공급관(23)과 가스화기체 공급관(24)이 연통설치되어 있다. 상기 연료공급관(23)은 석탄분체가 유입되는 것으로 이송이 용이하도록 질소를 이송가스로 사용되며, 질소이외에 불활성가스를 대체사용할 수 있다. 상기 가스화기체 공급관(24)으로는 가스화반응이 이루어지도록 O2, CO2, H2, H2O 중 어느 하나 또는 복수를 선택공급할 수 있다. The reactor 20 has a closed tube body, and a fuel supply pipe 23 and a gasification gas supply pipe 24 are connected to each other at an upper end to supply a characteristic analysis object. The fuel supply pipe 23 is used as a transfer gas for the purpose of facilitating the transfer of coal powder into the fuel supply pipe 23. In addition to nitrogen, an inert gas may be used instead. One or a plurality of O 2 , CO 2 , H 2 , and H 2 O may be selectively supplied to the gasification gas supply pipe 24 so as to perform a gasification reaction.

또한 반응기(20)의 하단부에는 가스화반응에 의해 생성된 합성가스와 회재, 챠 등의 입자성분을 배출시키는 배출관(25)이 형성된다. In addition, a discharge pipe 25 for discharging a synthesis gas and a particulate matter such as a fly ash, char, etc. produced by the gasification reaction is formed at the lower end of the reactor 20.

상기 배출관(25)에는 사이클론(50)을 설치하여 가스성분인 합성가스와 입자성분을 분리하도록 하고, 상기 분리된 합성가스는 이송관(60)을 통해 성분분석장치(70)로 유입되어 실시간 성분분석이 이루어지도록 한다.
A cyclone 50 is installed in the discharge pipe 25 to separate the synthesis gas and the particulate component from the gas component. The separated synthesis gas flows into the component analyzer 70 through the transfer pipe 60, Let the analysis take place.

상기 가열장치(30)는 애노드(anode)단자(31)와, 캐소드(cathode)단자(32)와, 전원공급부(33)로 이루어진다. 상기 애노드단자(31)는 반응기 상부에 결합되고, 캐소드단자(32)는 반응기 하부에 결합되며, 상기 애노드단자와 캐소드단자는 전원공급부(33)와 연결되어 전원을 공급받는다. 상기 반응기(20)는 애노드단자(31)와 캐소드단자(32)가 결합된 두 연결부분 사이가 가스화 반응이 이루어지는 반응구역(21)이며, 전원공급부(33)에서 전원이 인가되면 애노드단자(31)와 캐소드단자(32) 사이의 반응구역에서 발열이 이루어져 반응기 온도를 상승시킨다. 이때 상기 전원공급부(33)는 제어부(80)와 연결되고 상기 반응기의 반응구역(21)에는 온도측정센서를 설치하여 온도측정값에 따라 제어부(80)에서 전원공급부(33)의 공급량을 조절하여 반응기온도를 원하는 온도로 설정할 수 있다.
The heating device 30 includes an anode terminal 31, a cathode terminal 32, and a power supply unit 33. The anode terminal 31 is coupled to the upper portion of the reactor, the cathode terminal 32 is coupled to the lower portion of the reactor, and the anode terminal and the cathode terminal are connected to the power supply unit 33 to receive power. The reactor 20 is a reaction zone 21 in which a gasification reaction is performed between two connection portions where the anode terminal 31 and the cathode terminal 32 are coupled and when the power is supplied from the power supply unit 33, And the cathode terminal 32, thereby raising the temperature of the reactor. At this time, the power supply unit 33 is connected to the control unit 80 and a temperature measurement sensor is installed in the reaction zone 21 of the reactor to adjust the supply amount of the power supply unit 33 in the control unit 80 according to the temperature measurement value The reactor temperature can be set to the desired temperature.

한편 본 발명의 반응기(20)에는 외부에 가압자켓(40)이 더 설치될 수 있다. 상기 가압자켓(40)은 반응기를 전체 내포하도록 하거나 도 2를 참조한 바와같이 반응기의 반응구역(21)을 내포하도록 형성할 수 있다. 상기 가압자켓(40)은 가압운전시 반응기(20)에 작용하는 압력을 낮추기 위한 것으로 가압자켓의 내부압력은 반응기 내부압력과 대기압 사이의 압력으로 설정할 수 있으며, 바람직하게는 반응기 내부압력보다 4~8 bar 낮은 압력으로 형성하는 것이다. Meanwhile, the reactor 20 of the present invention may be further provided with a pressure jacket 40 on the outside. The pressure jacket 40 may be configured to encapsulate the reactor as a whole or to enclose the reaction zone 21 of the reactor as referenced in FIG. The pressure of the pressure jacket 40 may be set to a pressure between the internal pressure of the reactor and the atmospheric pressure, 8 bar low pressure.

예컨대, 상기 반응기(20)는 30 bar의 가압조건에서 운전되면 반응기 내부압력이 30bar가 된다. 이때 반응기의 외부는 대기압(1bar)이므로 반응기 내부와 외부의 압력차는 대략 29bar 가 되어 반응기 외벽은 29 bar의 압력이 작용한다. For example, when the reactor (20) is operated under a pressurizing condition of 30 bar, the pressure inside the reactor becomes 30 bar. At this time, since the outside of the reactor is at atmospheric pressure (1 bar), the pressure difference between the inside and the outside of the reactor becomes about 29 bar, and the pressure of the outside wall of the reactor is 29 bar.

하지만 가압자켓(40)을 설치하여 가압자켓의 내부압력을 25bar로 설정하면, 반응기(20) 내부압력은 30bar 이고 반응기 외부압력은 25bar 이므로 반응기 외벽에 작용하는 압력은 5bar이다. However, if the inner pressure of the pressure jacket is set to 25 bar by providing the pressure jacket 40, the pressure inside the reactor 20 is 30 bar and the pressure outside the reactor is 25 bar, so that the pressure acting on the outer wall of the reactor is 5 bar.

이는 반응기(20)에 작용하는 압력이 낮으므로 반응기의 두께를 줄일 수 있고, 반응기의 두께가 줄어들면 반응기를 원하는 온도까지 가열하는데 사용하는 에너지 소모량을 줄일 수 있다. 즉, 반응기의 두께는 내부압력에 따라 두께가 가변되며 이는 가열에 소모되는 에너지량과 상관관계가 있는 것이다. This can reduce the thickness of the reactor because the pressure acting on the reactor 20 is low and reduce the thickness of the reactor to reduce the energy consumption used to heat the reactor to the desired temperature. That is, the thickness of the reactor varies in accordance with the internal pressure, which is correlated with the amount of energy consumed in heating.

상기 반응기 두께는 하기 수학식1에 의해 계산된다. The reactor thickness is calculated by the following equation (1).

[수학식1][Equation 1]

Figure 112013032135912-pat00001
Figure 112013032135912-pat00001

(반응기 재질: STS304, P: 최고사용 압력, D: 부식여유 제외한 동체 내경, σa: 재료의 허용인장 응력, η: 용접이음효율, α: 부식여유)
(Reactor material: STS304, P: Maximum operating pressure, D: Inner diameter of the fuselage except corrosion margin, σa: Allowable tensile stress of material, η: Welding efficiency, α: Corrosion allowance)

수학식1을 참조한 바와같이 반응기의 두께는 압력에 따라 증가됨을 알 수 있다. 이러한 반응기의 두께가 증가되면 가열을 위해 인가되는 전기에너지 량과 가열시간이 증가된다. As can be seen from Equation (1), the thickness of the reactor increases with pressure. When the thickness of such a reactor is increased, the amount of electric energy to be applied for heating and the heating time are increased.

따라서 본 발명은 반응기(20)의 내부압력은 허용압력까지 가압가능하게 하면서도 전기가 인가되는 반응기의 두께는 내부 허용압력 대비 설계두께보다 상당량 줄임으로써 가열시 에너지소모량을 줄일 수 있다. Therefore, the present invention allows the internal pressure of the reactor 20 to be pressurized to a permissible pressure, while the thickness of the reactor to which electricity is supplied can be reduced to a considerable amount compared with the internal allowable pressure, thereby reducing energy consumption during heating.

즉, 상술한 바와같이 반응기 30bar, 가압자켓 25bar로 설정할 경우 반응기(20)에 작용하는 압력은 5bar이므로, 압력에 따른 반응기 두께값을 나타낸 그래프인 도 3을 참조하여 반응기 두께를 비교하면, 가압자켓 없이는 반응기 두께를 30bar에 해당하는 4.89mm로 설계하여야 하나, 가압자켓을 설치하면 5bar에 해당하는 0.80mm의 두께로 설계하여도 내부압력에 대응할 수 있는 것이다. 그러므로 반응기 가열시 소모되는 에너지를 절감하면서 신속한 가열이 가능하게 되었다. That is, as described above, when the pressure of the reactor 20 is set to 30 bar and the pressure jacket 25 bar, the pressure acting on the reactor 20 is 5 bar. Therefore, when comparing the thicknesses of the reactors with reference to FIG. 3, The reactor should be designed to have a thickness of 4.89 mm corresponding to 30 bar. However, even if the pressure jacket is designed to have a thickness of 0.80 mm corresponding to 5 bar, it can cope with the internal pressure. Therefore, rapid heating can be achieved while reducing the energy consumed in the reactor heating.

또한, 본 발명의 측정장치(10)는 측정시 승압이 이루어지므로 제어부(80)와 연계하여 반응기(20) 내부의 압력이 증가되는량 만큼 가압자켓(40)의 압력도 증가시켜 반응기 외벽이 받는 압력을 일정하게 유지되도록 할 수 있다.
Since the pressure in the measuring apparatus 10 of the present invention is increased during the measurement, the pressure of the pressure jacket 40 is increased by an amount in which the pressure inside the reactor 20 is increased in association with the control unit 80, The pressure can be kept constant.

도 4a와 도 4b를 참조한 바와같이 본 발명의 측정장치(10)는 반응기(20) 내부에 다수의 구획판(22)이 설치될 수 있다. 4A and 4B, the measuring apparatus 10 of the present invention may be provided with a plurality of partition plates 22 inside the reactor 20.

상기 구획판(22)은 반응기 내부 유로길이를 증가시켜 유입된 가스화 반응시간이 증가되도록 한 것으로, 다수개를 형성할 경우에는 도시된 바와같이 지그재그 형태로 형성하여 최대한 굴곡되면서 이동되도록 할 수 있다. 이러한 구획판(22)은 반응기 내벽면에 접하여 설치되므로 전원인가에 따른 반응기 가열시 구획판도 함께 가열되어 반응기의 축 중심부분에도 열을 전달하여 내부온도를 최대한 균일하게 상승시킬 수 있다. The partition plate 22 increases the gasification reaction time by increasing the length of the passage in the reactor. When a plurality of gasification reaction chambers are formed, the partition plate 22 may be formed in a zigzag shape as shown in FIG. Since the partition plate 22 is disposed in contact with the inner wall surface of the reactor, the partition plate is also heated when the reactor is heated according to the application of power, so that the inner temperature can be maximally uniformly increased by transmitting heat to the central portion of the reactor.

또한, 상기 구획판(22)은 반응기 내벽면으로부터 45~70°로 하향 형성하여 유로를 최대한 굴곡지게 형성할 수 있다. 상기 70° 이상의 각도에서는 구획판이 수평에 가까워 내부 가스이동에 큰 저항으로 작용하고 공급되는 석탄이 구획판에 쌓일 수 있으며, 45° 이하에서는 유로길이의 증가정도가 미비함으로 상기 범위 내로 구획판각도를 형성하는 것이 바람직하다. Further, the partition plate 22 may be formed at a 45 to 70 ° angle from the inner wall surface of the reactor so that the flow path can be bent as much as possible. At an angle of 70 ° or more, the partition plate is horizontally close to serve as a large resistance to the movement of the inner gas, and the supplied coal can be accumulated in the partition plate. When the angle is less than 45 °, the increase in the channel length is insufficient. .

또한 상기 구획판(22)은 반응기(20) 내부 전체에 형성할 수 있으나, 도시된 바와같이 반응기에서 실질적으로 반응이 이루어지는 반응구역(21) 내에만 설치할 수 있다.Further, the partition plate 22 may be formed entirely inside the reactor 20, but it may be installed only in the reaction zone 21 where the reaction is substantially performed in the reactor as shown in the figure.

아울러 상기 구획판(22)은 반응구역(21)을 다층으로 구획하는 형태로 제공될 수 있다. 상기 구획판은 반응구역을 다층으로 구획하고 경사면 하단에 구획판의 배출구(221)를 형성하여 내부 가스화물질이 구획된 층을 순차적으로 하향이동하면서 반응이 이루어지도록 할 수 있다. 이와같이 구획판에 의해 다층으로 구획한 형태는 구획판을 최대한 넓게 형성할 수 있으므로, 가열시 반응기의 내부 공간에 열전달이 더 용이하게 이루어져 신속한 가열이 가능하도록 할 수 있다.
In addition, the partition plate 22 may be provided in a form of dividing the reaction zone 21 into multiple layers. The partition plate may divide the reaction zone into multiple layers and form a discharge port 221 of the partition plate at the lower end of the slope so that the reaction can be performed while sequentially moving the partitioned layers of the internal gasification material downward. Since the partition plate is divided into multiple layers by the partition plate, the partition plate can be formed as wide as possible, so that heat can be easily transferred to the internal space of the reactor during heating, thereby enabling quick heating.

상기한 바와같이 구성되는 석탄특성 측정장치(10)는 반응기(20) 외부에 가압자켓(40)이 더 설치되어 반응기 외부압력을 대기압보다는 높은 압력으로 형성함으로써 반응기 두께를 상대적으로 얇게 형성할 수 있다. 상기 반응기의 두께가 얇아지면 전기인가에 따른 가열과정에서 소모되는 전기에너지량을 줄일 수 있고 급속가열이 가능하여 측정하고자 하는 석탄이 어느 온도와 압력에서 가연성가스의 수취율을 높일 수 있는지에 대한 특성파악을 신속하게 할 수 있다.
The apparatus for measuring coal characteristics 10 configured as described above may further include a pressurizing jacket 40 provided outside the reactor 20 to form a relatively thinner reactor thickness by forming the pressure outside the reactor at a pressure higher than atmospheric pressure . When the thickness of the reactor is reduced, it is possible to reduce the amount of electric energy consumed in the heating process according to the electric power application, and to rapidly characterize the ability of the coal to be measured to increase the receiving rate of the combustible gas at the temperature and pressure Can be performed quickly.

10 : 측정장치
20 : 반응기
21 : 반응구역 22 : 구획판
23 : 연료공급관 24 : 가스화기체 공급관
25 : 배출관 221 : 배출구
30 : 가열장치
31 : 애노드단자 32 : 캐소드단자
33 : 전원공급부
40 : 가압자켓
50 : 사이클론
60 : 이송관
70 : 성분분석장치
80 : 제어부10: Measuring device
20: Reactor
21: reaction zone 22: partition plate
23: fuel supply pipe 24: gasification gas supply pipe
25: discharge pipe 221: discharge port
30: Heating device
31: anode terminal 32: cathode terminal
33: Power supply
40: Pressure jacket
50: Cyclone
60: conveying pipe
70: Component analyzer
80:

Claims (4)

반응기에 배출되는 성분을 분석하여 석탄의 특성을 측정하는 장치에 있어서,
수직관으로 상단부에서 유입된 석탄을 중간의 반응구역(21)에서 가스화 반응시켜 하단부으로 배출시키는 반응기(20)와;
상기 반응기의 반응구역 상부에 결합되는 애노드단자(31)와, 상기 반응구역 하부에 결합되는 캐소드단자(32)와, 상기 두 단자에 전원을 공급하는 전원공급부(33)로 이루어져 전원이 인가되면 애노드단자와 캐소드단자 사이의 반응기 반응구역을 직접 통전에 의해 발열되도록 하는 가열장치(30);를 포함하여 이루어지고,
상기 반응기의 반응구역에는 배출구(221)가 형성된 다수의 구획판(22)을 설치하여 반응구역을 다층으로 구획하되, 상기 구획판(22)은 반응기 내벽면으로부터 45~70°의 하향 경사를 갖는 타원형으로, 경사면의 하단에 배출구(221)가 형성되어 가스화물질이 구획된 층을 순차적으로 하향이동하면서 반응이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 석탄특성 측정장치.An apparatus for measuring characteristics of coal by analyzing components discharged to a reactor,
A reactor 20 for gasifying the coal introduced from the upper end portion through a vertical tube into an intermediate reaction zone 21 and discharging the coal to the lower end;
An anode terminal 31 coupled to an upper portion of the reaction zone of the reactor, a cathode terminal 32 coupled to a lower portion of the reaction zone, and a power supply unit 33 for supplying power to the two terminals. And a heating device (30) for heating the reactor reaction zone between the terminal and the cathode terminal by direct energization,
The reaction zone of the reactor is provided with a plurality of partition plates 22 each having an outlet 221 formed therein to divide the reaction zone into multiple layers. The partition plate 22 has a downward inclination of 45 to 70 degrees from the inner wall surface of the reactor And an outlet (221) is formed at the lower end of the inclined surface so that the reaction is performed while sequentially moving downward the partitioned layers of the gasified material. 제1항에 있어서,
상기 반응기(20)는 외부에 가압자켓(40)이 더 설치되고, 상기 가압자켓의 내부압력은 반응기 내부압력과 대기압 사이의 압력으로 설정하는 것을 특징으로 하는 석탄특성 측정장치.The method according to claim 1,
Wherein the reactor (20) is further provided with a pressure jacket (40) on the outside thereof, and the internal pressure of the pressure jacket is set to a pressure between the internal pressure of the reactor and the atmospheric pressure. 삭제delete 삭제delete
KR1020130040567A 2013-04-12 2013-04-12 Coal Characteristic Measuring Apparatus with Pressurized Reactors for Rapid Heating KR101432489B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130040567A KR101432489B1 (en) 2013-04-12 2013-04-12 Coal Characteristic Measuring Apparatus with Pressurized Reactors for Rapid Heating

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130040567A KR101432489B1 (en) 2013-04-12 2013-04-12 Coal Characteristic Measuring Apparatus with Pressurized Reactors for Rapid Heating

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101432489B1 true KR101432489B1 (en) 2014-08-27

Family

ID=51750956

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130040567A KR101432489B1 (en) 2013-04-12 2013-04-12 Coal Characteristic Measuring Apparatus with Pressurized Reactors for Rapid Heating

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101432489B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002177734A (en) 2000-12-15 2002-06-25 Shunsuke Hosokawa Ultra-short pulse high voltage applying-type gas cleaning apparatus
JP2010526214A (en) 2007-05-04 2010-07-29 プリンシプル エナジー ソリューションズ インコーポレイテッド Method and apparatus for producing hydrocarbons from carbon and hydrogen sources
KR100998934B1 (en) 2008-09-19 2010-12-09 한국에너지기술연구원 Measurement System for High Temperature Reaction of Pulverized Coal
KR20120030667A (en) * 2010-09-20 2012-03-29 한국에너지기술연구원 Method and apparatus for underground coal gasification using microwaves

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002177734A (en) 2000-12-15 2002-06-25 Shunsuke Hosokawa Ultra-short pulse high voltage applying-type gas cleaning apparatus
JP2010526214A (en) 2007-05-04 2010-07-29 プリンシプル エナジー ソリューションズ インコーポレイテッド Method and apparatus for producing hydrocarbons from carbon and hydrogen sources
KR100998934B1 (en) 2008-09-19 2010-12-09 한국에너지기술연구원 Measurement System for High Temperature Reaction of Pulverized Coal
KR20120030667A (en) * 2010-09-20 2012-03-29 한국에너지기술연구원 Method and apparatus for underground coal gasification using microwaves

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Merzari et al. Hydrothermal carbonization of biomass: Design of a bench-Scale reactor for evaluating the heat of reaction
Raheem et al. Optimization of the microalgae Chlorella vulgaris for syngas production using central composite design
Guo et al. Pyrolysis kinetics of biomass (herb residue) under isothermal condition in a micro fluidized bed
JP5261931B2 (en) Fluidized bed gasification method and apparatus
Gibbins et al. Experimental study of coal pyrolysis and hydropyrolysis at elevated pressures using a variable heating rate wire-mesh apparatus
CN109810726B (en) High-temperature high-pressure water-containing mixed working medium generating device and process
CN104880479B (en) A kind of two-part solid fuel fractional order reaction dynamic analysis equipment
Sun et al. Thermogravimetric study of the pyrolysis of two Chinese coals under pressure
CN113939359A (en) Reactor with direct electrical heating
KR101432489B1 (en) Coal Characteristic Measuring Apparatus with Pressurized Reactors for Rapid Heating
KR20150046524A (en) Double tube type fluidized-bed reactor for fast pyrolysis of biomass
Ra et al. Devolatilization characteristics of high volatile coal in a wire mesh reactor
CN104285102B (en) Bleeding point for gasification reactor
Sharma et al. Effect of steam injection location on syngas obtained from an air–steam gasifier
Ouyang et al. A pressurized drop-tube furnace for coal reactivity studies
US20230302421A1 (en) Direct electrical heating of catalytic reactive system
CN204989081U (en) Device of fuel factor among warm reaction sequence such as measurement carbon macromolecule
CN105861064B (en) Coal slurry preheating device and the gasification system and method for using the device
WO2016046699A1 (en) Gasifier and gasification method
US8529645B2 (en) Hydrogasification reactor and method of operating same
CA2867183C (en) Apparatus and method for pyrolyzing coal with wide particle size distribution
CN104277855A (en) Electric heating low-temperature dry distillation furnace, low-temperature dry distillation production device and semicoke production method
CN207811675U (en) A kind of high pressure coal dust rapid pyrolysis apparatus containing input and output material
CN203024581U (en) Electric heating sand bath furnace
CN107025316B (en) Method for monitoring temperature of water-cooled wall gasifier

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170807

Year of fee payment: 4