KR970063877A

KR970063877A - High Reliability High Efficiency Coal Gasification Combined Power Generation System and Power Generation Method

Info

Publication number: KR970063877A
Application number: KR1019960004186A
Authority: KR
Inventors: 김종신; 김종영; 안달홍; 박명호
Original assignee: 이종훈; 한국전력공사
Priority date: 1996-02-22
Filing date: 1996-02-22
Publication date: 1997-09-12
Also published as: KR100194555B1

Abstract

본 발명은 고신뢰도 고효율 석탄가스와 복합발전 시스템 및 전력 발생방법에 관한 것이다. 본 발명의 석탄가스와 복합발전 시스템은, 외부의 공기를 산소와 질소로 분리하는 산소분리장치(12)와, 상기한 산소분리장치(12)로부터 공급된 산소와 슬러리 상태의 석탄을 반응시켜 석탄가스를 생성하며, 생성된 고온의 석탄가스를 중온 가스정제장치(23,24)와, 외부공기를 압축하여 가스터빈 연소기(5)가 요구하는 압력까지 압축시키기 위한 공기압축기(6)와, 상기한 중온 가스정제장치(23,24)에서 청정화된 석탄가스를 상기한 산소분리장치(12)에서 공급된 질소 및 상기한 공기압축기(6)에서 공급된 압축공기를 사용하여 연소시키기 위한 가스터빈 연소기(5)와, 상기한 가스터빈 연소기(5)에서 연소된 가스를 이용하여 동력을 발생시켜 발전기(8)를 구동하기 위한 가스터빈(7)과, 상기한 가스터빈(7)의 팽창기에서 나오는 가스의 현열을 회수하는 증기터빈(10)의 구동에 필요한 증기를 생성하고 배기가스를 굴뚝으로 배출시키기 위한 폐열회수보일러(9)와, 상기한 폐열회수보일러(9)에서 생성된 과열증기를 팽창시켜 발전기(8)를 구동하기 위한 증기터빈(10)과, 상기한 증기터빈(10)으로부터 배출된 증기를 응축하여 상기한 폐열회수보일러(9)의 급수로 공급하는 복수기(13)을 포함한다.The present invention relates to a high reliability high efficiency coal gas, a combined power generation system, and a power generation method. The coal gas and combined-cycle power generation system of the present invention comprises an oxygen separator (12) for separating outside air into oxygen and nitrogen, and a reactor for reacting coal supplied from the oxygen separator (12) An air compressor (6) for generating high-temperature coal gas, a medium-temperature gas purifier (23, 24) for compressing the outside air and compressing the generated high-temperature coal gas to a pressure required by the gas turbine combustor (5) A gas turbine combustor for burning purified coal gas in an intermediate-temperature gas purifier (23, 24) using nitrogen supplied from the oxygen separator (12) and compressed air supplied from the air compressor (6) A gas turbine 7 for generating power using the gas combusted in the gas turbine combustor 5 to drive the generator 8 and a gas turbine 7 for generating power from the gas turbine 7, Steam turbine (10) for recovering the sensible heat of gas A waste heat recovery boiler 9 for generating steam required for driving and discharging the exhaust gas to a chimney and a steam turbine 12 for expanding superheated steam generated in the waste heat recovery boiler 9 to drive the generator 8 And a condenser 13 for condensing the steam discharged from the steam turbine 10 and supplying the condensed steam to the water supply of the waste heat recovery boiler 9.

Description

고신뢰도 고효율 석탄가스화 복합발전 시스템 및 전력 발생방법High Reliability High Efficiency Coal Gasification Combined Power Generation System and Power Generation Method

본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음Since this is a trivial issue, I did not include the contents of the text.

제1도는 종래기술에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템의 일례를 나타낸 개략적인 블럭 구성도.FIG. 1 is a schematic block diagram showing an example of a conventional coal gasification combined cycle power generation system.

제2도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템의 개략적인 블럭 구성도.FIG. 2 is a schematic block diagram of a coal gasification combined cycle power generation system according to a preferred embodiment of the present invention; FIG.

제3도는 제2도에 도시된 석탄 가스화 복합발전 시스템의 석탄 가스화기 상세도.3 is a detailed view of the coal gasifier of the coal gasification combined cycle power generation system shown in FIG. 2;

Claims

외부의 공기를 산소와 질소로 분리하는 산소분리장치(12)와, 상기한 산소분리장치(12)로부터 공급된 산소와 슬러리 상태의 석탄을 반응시켜 석탄가스를 생성하며, 생성된 고운의 석탄가스를 중온 가스정제장치(23,24)가 필요로 하는 온도인 300 내지 400℃까지 냉각시키기 위한 가스화기(21)와, 상기한 가스화기(21)에서 생성된 석탄가스 중의 미연탄소 및 먼지를 제거하기 위한 중온 가스집진장치(23) 및 석탄가스 중의 유황성분을 제거하기 위한 중온 가스탈황장치(24)로 구성된 중온 가스정제장치(23,224)와, 외부공기를 압축하여 가스터빈 연소기(5)가 요구하는 압력까지 압축시키기 위한 공기압축기(6)와, 상기한 중온 가스정제장치(23,24)에서 청정화된 석탄가스를 상기한 산소분리장치(12)에서 공급된 질소 및 상기한 공기압축기(6)에서 공급된 압축공기를 사용하여 연소시키기 위한 가스터빈 연소기(5)와, 상기한 가스터빈 연소기(5)에서 연소된 가스를 이용하여 동력을 발생시켜 발전기(8)를 구동하기 위한 가스터빈(7)과, 상기한 가스터빈(7)의 팽창기에서 나오는 가스의 현열을 회수하는 증기터빈(10)의 구동에 필요한 증기를 생성하고 배기가스를 굴뚝으로 배출시키기 위한 폐열회수보일러(9)와, 상기한 폐열회수보일러(9)에서 생성된 과열증기를 팽창시켜 발전기(8)를 구동하기 위한 증기터빈(10)과, 상기한 증기터빈(10)으로부터 배출된 증기를 응축하여 상기한 폐열회수보일러(9)의 급수로 공급하는 복수기(13)를 포함하는 석탄가스화 복합발전 시스템.An oxygen separator 12 for separating the outside air into oxygen and nitrogen, and a reactor for generating coal gas by reacting the oxygen supplied from the oxygen separator 12 with the coal in the slurry state, A gasifier 21 for cooling the gas to a temperature required by the medium-temperature gas purifiers 23 and 24 from 300 to 400 DEG C, and a gasifier 21 for removing unburnt carbon and dust in the coal gas generated by the gasifier 21 Temperature gas purifier (23, 224) composed of a mesophilic gas dust collector (23) for purifying the coal gas and a mesophilic gas desulfurizer (24) for removing the sulfur component in the coal gas, And an air compressor (6) for compressing the coal gas purified by the above-described medium-temperature gas purifying apparatus (23, 24) to the pressure of the air compressor (6) Using compressed air supplied by A gas turbine 7 for generating power by using the gas combusted in the gas turbine combustor 5 to drive the generator 8, A waste heat recovery boiler 9 for generating steam necessary for driving the steam turbine 10 for recovering the sensible heat of the gas emitted from the expander of the waste heat recovery boiler 7 and discharging the exhaust gas to the chimney, A steam turbine 10 for expanding the superheated steam generated by the steam turbine 10 to drive the generator 8 and a steam turbine 10 for condensing the steam discharged from the steam turbine 10 and supplying the steam to the water supply of the waste heat recovery boiler 9 A coal gasification combined cycle power generation system comprising a condenser (13).

제1항에 있어서, 상기한 중온 가스집진장치(23)에서 제거된 미연탄소를 상기한 가스화기(21)로 재순환시키기 위한 미연탄소분 재순환장치를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합발전 시스템.2. The coal gasification combined cycle power generation system according to claim 1, further comprising an unburned carbonaceous recycle apparatus for recycling the unburned carbon removed in the above-mentioned mesophilic gas dust collector (23) to the gasifier (21) .

제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 가스화기(21)는, 상기한 산소분리장치(12)로부터 공급된 산소와 슬러리 상태의 석탄이 투입되는 원료공급구(32), 석탄가스를 배출시키기 위한 가스배출구(330, 석탄 중의 회분이 응용된 슬래그를 배출시키기 위한 슬래그 배출구(40), 냉각수가 공급되는 냉각수 공급구(37), 냉각수가 배출되는 냉각수 배출구(34)가 구비된 본체와, 상기한 본체의 상부에 형성되고 상기한 원료공급부(32)를 통해 공급된 석탄을 1,200 내지 1,500℃에서 석탄가스화 반응시켜 석탄가스를 생성하기 위한 반응기(31)와, 상기한 본체의 하부에 형성되고 상기한 반응기(31)에서 생성된 석탄가스를 1차 냉각시키기 위한 수조(39)와, 상기한 반응기(31) 출구 및 수조(39)를 연결하여 석탄가스가 수조(39) 내부의 냉각수를 통과하도록 경로를 제공하는 내부 실린더(35)와, 상기한 수조(39)의 냉각수를 통과하여 상기한 수조(39)의 냉각수를 통과하여 상승하는 석탄가스의 이동경로를 제공하기 위한 외부 실린더(36)와, 상기한 외부 실린더(36)의 상단과 일정간격 상부로 이격형성되어 상기한 외부 실린더(36)를 통해 상승된 석탄가스에 냉각수를 분사하여 석탄가스의 온도를 300 내지 450℃로 2차 냉각시키기 위한 링형 수분사장치(38)로 구성된 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합발전 시스템.The gasifier (21) according to any one of claims 1 to 3, wherein the gasifier (21) comprises a raw material supply port (32) into which oxygen supplied from the oxygen separator (12) A slag outlet 40 for discharging the slag to which the ash in the coal is applied, a cooling water supply port 37 for supplying cooling water, and a cooling water discharge port 34 for discharging the cooling water, A reactor 31 formed at the upper portion of the main body and generating coal gas by reacting coal supplied through the raw material supply unit 32 at a temperature of 1,200 to 1,500 ° C to form coal gas; The water tank 39 for cooling the coal gas generated in the reactor 31 is connected to the outlet of the reactor 31 and the water tank 39 so that the coal gas passes through the cooling water in the water tank 39 An internal cylinder 35 An outer cylinder 36 for passing the cooling water of the water tank 39 through the cooling water of the water tank 39 to provide a moving path of the coal gas, Shaped water injection device 38 for cooling the temperature of the coal gas to 300 to 450 ° C by spraying cooling water to the coal gas raised through the outer cylinder 36, And a gas turbine.

제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 중온 가스집진장치는 300 내지 450℃의 온도에서 석탄가스 중의 먼지 및 미연탄소를 제거할 수 있는 세라믹 필터로 구성된 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합발전 시스템.The coal gasification combined cycle power generation system of claim 1 or 2, wherein the atmospheric gas dust collector comprises a ceramic filter capable of removing dust and unburnt carbon in the coal gas at a temperature of 300 to 450 ° C.

제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 중온 가스탈황장치는 석탄가스중의 염화수소산, 염화암모늄 알칼리 및 암모니아 등의 불순물을 제거하기 위한 스크러버를 포함하는 수세정장치와, 석탄가스중의 시안화수소를 촉매를 이용하여 전환시켜 제거하기 위한 고정층 반응기와, 흡착제를 사용하여 석탄가스 중의 황 화합물을 제거하기 위한 흡수탑과, 흡착제를 재생하며 원소 황을 생성하기 위한 재생탑이 구비된 유동층 탈황 반응기로 구성된 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합발전 시스템.The mesophilic gas desulfurization apparatus according to claim 1 or 2, wherein the mesophilic gas desulfurization apparatus comprises: a water washing apparatus including a scrubber for removing impurities such as hydrochloric acid, ammonium chloride, and ammonia in a coal gas; A fixed bed reactor for converting and removing hydrogen using a catalyst; an absorption tower for removing sulfur compounds in the coal gas using an adsorbent; and a fluidized bed desulfurization reactor having a regeneration tower for regenerating the adsorbent and producing elemental sulfur And a gas turbine.

석탄과 물에 소량의 계면활성제를 첨가 및 혼합하여 가스화기(21)에 주입이 용이하도록 슬러리로 제조하는 단계와, 대기중의 공기를 압축 및 냉각 후 재가열하여 비등점 차이를 이용하여 질소와 산소를 분리하는 단계와, 상기 단계에서 제조된 석탄 슬러리와 산소를 가스화기(21)에서 당량비 이하로 반응시켜 가연성가스인 일산화탄소 및 수소가 주성분인 석탄가스를 생성하고 생성된 석탄가스를 수중통과 및 수분사시켜 중온 가스정제장치(23,24)의 요구온도인 300 내지 450℃까지 냉각하는 단계와, 상기 단계에서 냉각된 석탄가스를 중온 가스집진장치(23,24)를 사용하여 석탄가스 중의 미연탄소 및 먼지를 가스터빈(7)의 가동에 요구되는 일정 수준까지 제거하는 단계와, 상기 단계에서 먼지가 제거된 석탄가스를 중온 가스탈황장치(23,24)를 사용하여 석탄가스 중의 유황성분을 제거하고 청정 석탄가스를 생성하며, 제거된 유황성분 가스를 순수 유황으로 회수하는 단계와, 상기 단계에서 얻어진 청정가스와 공기압축기(6)로부터 공급된 공기를 가스터빈 연소기(5)에서 혼합 및 연소하여 고온의 연소가스를 생성하는 단계와, 상기 단계에서 얻어진 고온의 연소가스를 가스터빈(7)에서 팽창시켜 열 에너지를 일 및 전기에너지로 변환시키는 단계와, 상기 단계에서 팽창된 후의 배기가스를 폐열회수보일러(9)에 통과시켜 배기가스가 보유한 폐열을 이용한 증기를 생성하는 단계와, 상기 단계에서 생성된 과열증기를 증기터빈(10)에서 팽창시켜 열에너지를 일 및 전기에너지로 변환시키는 단계를 포함하는 전력 발생방법.Adding a small amount of a surfactant to coal and water to prepare a slurry so as to be easily injected into the gasifier 21; and reheating the air in the air, compressing and cooling the air, Separating the coal slurry produced in the step and the oxygen in the gasifier (21) at a rate equal to or less than the equivalence ratio to generate coal gas, which is a main component of carbon monoxide and hydrogen, and passing the generated coal gas through water Cooling the coal gas to 300 to 450 DEG C, which is a required temperature of the medium-temperature gas purifying apparatus (23, 24); and cooling the coal gas cooled in the step Removing dust to a predetermined level required for the operation of the gas turbine (7), and removing the dust from the coal gas by using the mesophilic gas desulfurization device (23, 24) Removing the sulfur component in the gas turbine combustor 5 to generate clean coal gas and recovering the removed sulfur component gas as pure sulfur; Mixing the high-temperature combustion gas and the high-temperature combustion gas to produce a high-temperature combustion gas, expanding the high-temperature combustion gas obtained in the step in the gas turbine 7 to convert heat energy into one and electric energy, Generating steam using the waste heat held by the exhaust gas by passing the exhaust gas after the exhaust gas through the waste heat recovery boiler 9 and expanding the superheated steam generated in the step by the steam turbine 10 to generate heat energy as electricity and electric energy And converting the power of the power supply.

제6항에 있어서, 상기한 미연탄소 및 먼지 제거단계에서 제거된 미연탄소를 집진장치(23) 하부에서 질소를 작동매체로 하는 에젝타 방식으로 수송하고, 노즐을 통해 가스화기(21)로 유입시켜 연소되지 않는 미연탄소를 전량 가스화하는 미연탄소 재순환단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 발생방법.7. The method as claimed in claim 6, wherein the unburned carbon removed in the step of removing unburnt carbon and dust is transported in the lower part of the dust collector (23) by an ejector method using nitrogen as an operating medium, Further comprising an unburnt carbon recycle step of gasifying the entire amount of unburnt carbon which is not combusted.

※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.※ Note: It is disclosed by the contents of the first application.