KR20130035005A

KR20130035005A - Gasifier synthesis gas cooling system

Info

Publication number: KR20130035005A
Application number: KR1020110099204A
Authority: KR
Inventors: 주지선
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2013-04-08

Abstract

가스화기와 결합하는 합성가스 냉각장치가 제공된다. 가스화기와 결합하는 합성가스 냉각장치는, 합성가스가 유입되는 합성가스 유입구, 상기 합성가스 유입구가 연결되고, 내부에 냉각가스 혼합공간이 형성된 합성가스 혼합조, 상기 합성가스 혼합조의 외측면에 연결되고, 상기 합성가스 혼합조의 내주면을 따라 공기흐름을 형성하도록 제1가스를 공급하는 제1가스관, 상기 합성가스 혼합조의 외측면에 연결되는 제2가스관 및 상기 합성가스 혼합조의 내측면과 이격되게 배치되어 이격 공간을 형성하고, 상기 제2가스관에서 이격 공간으로 유입된 제2가스가 통과되어 상기 합성가스 혼합조로 유입되도록 하는 다공성 부재를 포함한다.There is provided a syngas cooler in combination with a gasifier. Syngas cooling device coupled to the gasifier, the synthesis gas inlet, the synthesis gas inlet, the synthesis gas inlet is connected, the synthesis gas mixing tank having a cooling gas mixing space therein, is connected to the outer surface of the synthesis gas mixing tank A first gas pipe for supplying a first gas to form an air flow along an inner circumferential surface of the syngas mixing tank, a second gas pipe connected to an outer surface of the syngas mixing tank, and spaced apart from an inner side of the syngas mixing tank And a porous member to form a separation space and allow the second gas introduced into the separation space from the second gas pipe to pass through and flow into the synthesis gas mixing tank.

Description

Gasifier Synthesis Gas Cooling System

본 발명은 석탄 가스화기에서 생산된 합성가스를 냉각하는 합성가스 냉각장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a syngas cooler for cooling syngas produced in a coal gasifier.

가스화기는 고체나 액체 연료를 가열하면서 부분 산화하여, 열량을 갖는 가스로 변화시키는 장치이다. 가스화기는 석탄, 중잔유, 폐기물 등을 고온의 환원 분위기에서 가스화시킨다. 이때, 가연분은 가스화 반응되어 CO, H₂, CH₄, CO₂, H₂O, N₂ 및 소량의 탄화수소 등을 주 성분으로 하는 합성가스(syngas)로 발생되고, 불연분은 용융되어 용융슬랙으로 발생된다.A gasifier is a device which partially oxidizes a solid or a liquid fuel while heating, and converts it into a gas having a calorific value. The gasifier gasifies coal, heavy oil, waste, etc. in a high temperature reducing atmosphere. At this time, the flammables are gasified and CO, H ₂ , CH ₄ , CO ₂ , H ₂ O, N ₂ And a small amount of hydrocarbons and the like as syngas, and the incombustibles are melted and generated as molten slag.

가스화기에서 나오는 합성가스는 1400~1500 ℃의 고온으로 발생되며, 냉각, 정제과정을 거쳐 발전용 연료, 화학제품의 원료 등으로 사용될 수 있다. 또한, 가스화기에서 나오는 1400~1600 ℃의 용융슬랙은 급속 냉각하여 도로의 기반재 등의 골재로 활용이 가능하다.Syngas from the gasifier is generated at a high temperature of 1400 ~ 1500 ℃, it can be used as a raw material for power generation fuel, chemical products through cooling and refining process. In addition, the molten slag of 1400 ~ 1600 ℃ coming out of the gasifier can be rapidly cooled to be utilized as aggregates such as the base material of the road.

특히 이러한 가스화기는 IGCC(석탄가스화 복합 발전)에서 발전용 원료 합성가스를 공급하기 위한 핵심적인 장치로 가스화기의 효율 향상과 안정적인 운전을 위한 장치 개발에 대한 연구가 활발히 진행중이다.
In particular, these gasifiers are a key device for supplying raw material synthesis gas for power generation in IGCC (coal gasification combined cycle power generation), and researches on developing devices for improving efficiency and stable operation of gasifiers are being actively conducted.

한편, 가스화기에는 합성가스의 발생위치에 따라 상향식 및 하향식 가스화기로 분류될 수 있다. 또한, 가스화 대상 물질인 석탄은 가연성 물질과 불연성 물질인 회분으로 이루어져있다. 가스화기 내에서 가연성 성분은 환원분위기에 의해서 수소 및 일산화탄소가 주성분인 합성가스로 전환되고, 불연분인 회분은 1400~1600℃의 고온에서 용융되어 가스화기 하부로 흘러내린다. 이 경우, 일부 용융된 회분 성분이 상승하는 합성가스에 포함되어 가스화가 상부로 이동될 수 있다. 가스화기 상부로 이동된 용융된 회분 성분은 가스화기 후단에 위치하는 열교환기의 전열관이나 배관에 부착될 수 있으며, 이는 가스화기의 열교환 효율을 떨어뜨리거나, 가스화기의 배관을 막아서 가스화기 운전 장애를 일으킨다.On the other hand, the gasifier may be classified into a bottom-up and top-down gasifier according to the generation position of the synthesis gas. In addition, coal, which is a gasification target material, is composed of a combustible material and a non-combustible ash. In the gasifier, the combustible component is converted into a synthesis gas composed mainly of hydrogen and carbon monoxide by a reducing atmosphere, and the ash, which is a non-flammable ash, is melted at a high temperature of 1400 to 1600 ° C and flows down the gasifier. In this case, some molten ash component may be included in the rising syngas to move the gasification upward. The molten ash component transferred to the upper part of the gasifier may be attached to the heat pipe or pipe of the heat exchanger located in the rear part of the gasifier, which may reduce the heat exchange efficiency of the gasifier or block the gasifier pipe, thereby preventing the gasifier from operating. Causes

따라서, 이러한 합성가스에 혼합되어 가스화기의 상부로 이동하는 불연성 회분을 순간적으로 냉각시켜서 회분 부착에 따른 문제점을 방지하는 것이 필요하다.Therefore, it is necessary to cool the non-combustible ash mixed with such syngas and moving to the upper portion of the gasifier instantaneously to prevent problems due to ash adhesion.

이와 관련하여, 한국공개특허 제2001-0054551호에는 "석탄가스의 타르 제거 장치"에 관해 개시되어 있다. 한국공개특허 제2001-0054551호의 발명은 석탄가스화에서 발생하는 석탄가스의 성분 분석시 석탄이 열분해하면서 생성되는 휘발분 중의 타르나 나프탈렌등과 같은 고형물을 제거하는 장치에 관한 것이다.
In this regard, Korean Patent Laid-Open No. 2001-0054551 discloses a "tar removal apparatus of coal gas". The invention of Korean Patent Laid-Open No. 2001-0054551 relates to a device for removing solids such as tar or naphthalene in volatiles generated by coal pyrolysis when analyzing the composition of coal gas generated from coal gasification.

한국공개특허 제2001-0054551호, "석탄가스의 타르 제거 장치"Korean Laid-Open Patent No. 2001-0054551, "Tar removal apparatus of coal gas"

상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 가스화기와 열교환기의 사이에 설치되어, 가스화기에서 발생되는 합성가스의 온도를 회분의 용융온도 이하로 낮추는 가스화기 합성가스 냉각장치를 제공한다.In order to solve the above problems of the prior art, the present invention is provided between the gasifier and the heat exchanger, to provide a gasifier syngas cooling device for lowering the temperature of the synthesis gas generated in the gasifier below the melting temperature of the ash. .

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood from the following description.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 가스화기와 결합하는 합성가스 냉각장치는, 합성가스가 유입되는 합성가스 유입구, 상기 합성가스 유입구가 연결되고, 내부에 냉각가스 혼합공간이 형성된 합성가스 혼합조, 상기 합성가스 혼합조의 외측면에 연결되고, 상기 합성가스 혼합조의 내주면을 따라 공기흐름을 형성하도록 제1가스를 공급하는 제1가스관, 상기 합성가스 혼합조의 외측면에 연결되는 제2가스관 및 상기 합성가스 혼합조의 내측면과 이격되게 배치되어 이격 공간을 형성하고, 상기 제2가스관에서 이격 공간으로 유입된 제2가스가 통과되어 상기 합성가스 혼합조로 유입되도록 하는 다공성 부재를 포함한다.In order to achieve the above object, the syngas cooling device coupled to the gasifier according to an aspect of the present invention, the synthesis gas inlet, the synthesis gas inlet, the synthesis gas inlet is connected, the cooling gas mixing space formed therein A first gas pipe connected to an outer surface of the gas mixing tank and the syngas mixing tank, and configured to supply a first gas to form an air flow along an inner circumferential surface of the syngas mixing tank, and a second gas pipe connected to an outer surface of the syngas mixing tank And a porous member disposed to be spaced apart from an inner surface of the gas pipe and the synthesis gas mixing tank to form a separation space, and allowing the second gas introduced into the separation space from the second gas pipe to pass through the synthesis gas mixing tank.

여기서, 상기 제1가스관은 상기 합성가스 혼합조의 외측면의 일측으로 편중되게 연결될 수 있다.Here, the first gas pipe may be connected to be biased toward one side of the outer surface of the synthesis gas mixing tank.

여기서, 상기 제1가스관은 상기 합성가스 혼합조의 내측면 측으로 상기 제1가스를 공급하여, 상기 냉각가스 혼합공간에 나선 형태의 기류를 형성할 수 있다.Here, the first gas pipe may supply the first gas to the inner side of the synthesis gas mixing tank to form a spiral air stream in the cooling gas mixing space.

여기서, 상기 다공성 부재는 상기 제2가스가 통과할 수 있는 다수의 공극들을 포함하는 것일 수 있다.
Here, the porous member may include a plurality of pores through which the second gas can pass.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 가스화기와 결합되는 합성가스 냉각장치를 이용한 합성가스 냉각 방법은, 합성가스 혼합조의 외측면에 연결된 제1가스관을 통해 제1가스를 공급하여, 상기 합성가스 혼합조의 내주면을 따라 공기흐름을 형성하는 단계, 상기 합성가스 혼합조의 내부에 형성된 냉각가스 혼합공간으로 합성가스를 유입시켜서 상기 제1가스와 혼합시키는 단계, 상기 합성가스 혼합조의 외측면에 연결된 제2가스관을 통해 제2가스를 공급하는 단계 및 상기 공급된 제2가스가 다공성 부재를 통과하여 상기 냉각가스 혼합공간으로 유입되어, 상기 합성가스를 냉각시키는 단계를 포함한다.In addition, the syngas cooling method using a syngas cooling device coupled to the gasifier according to another aspect of the present invention, by supplying a first gas through a first gas pipe connected to the outer surface of the syngas mixing tank, Forming an air flow along an inner circumferential surface, injecting syngas into a cooling gas mixing space formed inside the syngas mixing tank and mixing the first gas with a second gas pipe connected to an outer surface of the syngas mixing tank; And supplying a second gas through the gas and flowing the supplied second gas into the cooling gas mixing space through the porous member to cool the syngas.

여기서, 상기 제1가스는 상기 합성가스 혼합조의 외측면의 일측으로 편중되게 연결된 상기 제1가스관을 통해 공급될 수 있다.Here, the first gas may be supplied through the first gas pipe which is biased to one side of the outer surface of the synthesis gas mixing tank.

여기서, 상기 공기흐름을 형성하는 단계는, 상기 제1가스관으로부터 공급되는 상기 제1가스가 상기 합성가스 혼합조의 내측면을 따라서 회전하는 나선 형태의 기류를 형성하는 단계일 수 있다.
Here, the forming of the air flow may include forming a spiral air stream in which the first gas supplied from the first gas pipe rotates along an inner surface of the syngas mixing tank.

상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 사항들은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술된 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to fully inform the owner of the scope of the invention.

전술한 본 발명의 가스화기 합성가스 냉각장치의 과제 해결 수단 중 하나에 의하면, 짧은 시간 및 좁은 공간을 이용하여 가스화기에서 발생되는 합성가스를 효과적으로 원하는 온도 이하로 냉각시켜서, 회분부착에 따른 후단 공정에서의 문제점들을 방지할 수 있다.
According to one of the problem solving means of the gasifier syngas cooling apparatus of the present invention described above, by using a short time and a narrow space to effectively cool the syngas generated in the gasifier below the desired temperature, the post-stage process according to the ashing Problems can be avoided.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스화기와 결합되는 합성가스 냉각장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 합성가스 냉각장치의 세부 구성도이다.1 is a view showing a syngas cooling device combined with a gasifier according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a detailed configuration of the syngas cooling apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다.The present invention may be variously modified and have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail with reference to the accompanying drawings.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
In addition, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless otherwise stated.

상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 합성가스 냉각장치는 가스화기의 합성가스 배출구에 결합되어, 가스화기에서 발생된 고온의 합성가스를 냉각가스를 이용하여 단시간에 원하는 온도로 냉각시키게 된다. 또한, 합성가스에 혼합되어 유입된 회분의 부착을 효과적으로 방지한다.
Synthesis gas cooling apparatus according to an embodiment of the present invention to solve the above problems is coupled to the synthesis gas outlet of the gasifier, the high temperature synthesis gas generated in the gasifier to a desired temperature in a short time using the cooling gas Cooled. In addition, it effectively prevents the adhesion of the ash which is mixed into the synthesis gas.

이하, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 실시를 위한 합성가스 냉각장치의 구체적인 내용을 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a specific content of the syngas cooling device for the implementation of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스화기와 결합되는 합성가스 냉각장치를 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 합성가스 냉각장치(100)는 가스화기(10)에 결합되어 가스화기(10)로부터 발생된 고온의 합성가스를 인입하여 냉각 가스를 혼합하여 원하는 온도로 냉각시킨다.1 is a view showing a syngas cooling device combined with a gasifier according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the syngas cooling apparatus 100 is coupled to the gasifier 10 to introduce a high temperature syngas generated from the gasifier 10 to mix cooling gases to cool to a desired temperature.

가스화기(10)는 일반적으로 석탄 등을 이용하며, 가스화기(10) 내부로 투입된 석탄 등의 가연성 성분은 환원분위기에 의해서 수소 및 일산화탄소가 주성분인 고온의 합성가스로 전환된다. 이를 위해, 가스화기(10)의 내부에 구비된 가스화기 버너(11)를 이용한다.The gasifier 10 generally uses coal and the like, and combustible components such as coal introduced into the gasifier 10 are converted into a high temperature synthesis gas mainly composed of hydrogen and carbon monoxide by a reducing atmosphere. To this end, the gasifier burner 11 provided in the gasifier 10 is used.

한편, 불연성 성분인 회분은 1400~1600℃의 고온에서 용융되어 가스화기(10) 내부에서 용융슬랙으로 변화하고, 이 용융슬랙은 가스화기(10)의 하부에 형성된 가스화기 출구배관을 통해 외부로 배출된다.On the other hand, the ash, which is a non-combustible component, is melted at a high temperature of 1400-1600 ° C. and changed into a molten slack in the gasifier 10, and the molten slack is transferred to the outside through the gasifier outlet pipe formed at the bottom of the gasifier 10. Discharged.

이때, 용융된 회분의 일부가 상승하는 합성가스의 흐름에 포함되어 가스화기 상부로 빠져나가게 된다. 합성가스에 혼합된 용융된 회분의 일부는 1400~1600℃의 고온의 합성 가스와 함께 합성가스 유입구(110)를 통해 가스화기(10)의 상부에 결합된 합성가스 냉각장치(100)로 인입된다.At this time, a part of the molten ash is included in the flow of the syngas to rise to exit the upper gasifier. A portion of the molten ash mixed in the syngas is introduced into the syngas cooler 100 coupled to the upper portion of the gasifier 10 through the syngas inlet 110 together with the syngas having a high temperature of 1400 to 1600 ° C. .

합성가스 냉각장치(100)는 가스화기(10)의 상부에 결합될 수 있으며, 합성가스 유입구(110), 제1 냉각가스 유입관(120) 및 제2 냉각가스 유입관(130)을 통해 각각 가스화기(10)에서 발생된 합성가스와, 제1 냉각가스와 제2 냉각가스를 내부로 인입한다. 냉각장치의 내부로 인입된 합성가스는 제1 냉각가스 및 제2 냉각가스와 혼합되어 원하는 온도까지 냉각된 후 합성가스 냉각장치(100)의 외부로 배출된다. 이때, 합성가스 냉각장치(100)에서 배출된 냉각된 합성가스는 열교환기(미도시)로 보내질 수 있다.Syngas cooling device 100 may be coupled to the upper portion of the gasifier 10, respectively through the synthesis gas inlet 110, the first cooling gas inlet pipe 120 and the second cooling gas inlet pipe 130 Syngas generated from the gasifier 10, the first cooling gas and the second cooling gas are introduced into the interior. The synthesis gas introduced into the cooling apparatus is mixed with the first cooling gas and the second cooling gas, cooled to a desired temperature, and then discharged to the outside of the syngas cooling apparatus 100. At this time, the cooled syngas discharged from the syngas cooling apparatus 100 may be sent to a heat exchanger (not shown).

이하에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 합성가스 냉각장치(100)의 세부 구성 및 합성가스의 냉각 과정을 설명하기로 한다.
Hereinafter, the detailed configuration of the syngas cooling apparatus 100 and the cooling process of the syngas will be described.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 합성가스 냉각장치의 세부 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 합성가스 냉각장치(100)는 합성가스 유입구(110), 제1 냉각가스 유입관(120), 제2 냉각가스 유입관(130), 냉각가스 혼합조(140), 이격 공간(145) 및 다공성 매체부(150)를 포함한다.Figure 2 is a detailed configuration of the syngas cooling apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the syngas cooling apparatus 100 includes a syngas inlet 110, a first cooling gas inlet pipe 120, a second cooling gas inlet pipe 130, and a cooling gas mixing tank 140. , The separation space 145 and the porous medium portion 150.

합성가스 유입구(110)는 가스화기(10)의 합성가스 배출구(미도시)에 결합되어, 가스화기(10)로부터 발생된 고온의 합성가스를 인입시킨다. 상향식 가스화기의 경우, 합성가스는 가스화기의 상부로 배출되므로 합성가스 유입구(110)는 가스화기(10)의 상부에 결합될 수 있다. 합성가스 유입구(110)는 합성가스 냉각장치(100)의 하부에 결합되며, 합성가스 유입구(110)와 결합되는 합성가스 냉각장치(100)의 하부에는 측면으로부터 제1 냉각가스를 유입시키기 위한 제1 냉각가스 유입관(120)이 형성되어 있다. 이 경우, 제1 냉각가스 유입관(120)은 하나 이상 형성되어 있을 수 있으며, 본 실시예에서는 합성가스 냉각장치(100)의 측면 하부에 두 개의 제1 냉각가스 유입관(120)이 180도 간격으로 대칭되게 형성되어 있다.The syngas inlet 110 is coupled to a syngas outlet (not shown) of the gasifier 10 to introduce a high temperature syngas generated from the gasifier 10. In the case of the bottom-up gasifier, since the syngas is discharged to the upper portion of the gasifier, the syngas inlet 110 may be coupled to the upper portion of the gasifier 10. Syngas synthesis inlet 110 is coupled to the lower portion of the syngas cooling device 100, the lower portion of the syngas cooling device 100 coupled to the synthesis gas inlet 110, the first for introducing the first cooling gas from the side 1 cooling gas inlet pipe 120 is formed. In this case, one or more first cooling gas inlet pipes 120 may be formed. In the present embodiment, two first cooling gas inlet pipes 120 may be 180 degrees below the side surface of the syngas cooling device 100. It is formed symmetrically at intervals.

합성가스 냉각장치(100)의 몸통부에 해당하는 합성가스 혼합조(140)의 외측면에는 제2 냉각가스를 인입시키기 위한 제2 냉각가스 유입관(130)이 하나 이상 형성되어 있다. 제2 냉각가스 유입관(130)을 통해 유입된 제2 냉각가스는 합성가스 혼합조(140)의 내측면과 다공성 매체부(150)의 외측면 사이의 공간인 이격 공간(145)으로 확산되며, 다공성 매체부(150)를 통과하여 후술할 제2 냉각가스 혼합공간(162)로 유입될 수 있다.At least one second cooling gas inlet pipe 130 for introducing a second cooling gas is formed on an outer surface of the synthesis gas mixing tank 140 corresponding to the trunk portion of the synthesis gas cooling device 100. The second cooling gas introduced through the second cooling gas inlet pipe 130 is diffused into the separation space 145 which is a space between the inner surface of the synthesis gas mixing tank 140 and the outer surface of the porous medium portion 150. After passing through the porous medium unit 150, it may be introduced into the second cooling gas mixing space 162 which will be described later.

제2 냉각가스 유입관(130)을 통해 인입된 제2 냉각가스는 이격 공간(145)에 일정 농도 이상으로 축적된다. 이 경우, 이격 공간(145)는 제2 냉각가스의 확산을 위해 원통형으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 일 실시예에서는 합성가스 냉각장치(100)는 원통형으로 이루어져 있으며, 합성가스 냉각장치(100)의 내부에 형성된 다공성 매체부(150)도 마찬가지로 원통형으로 이루어져 있다. 따라서, 제2 냉각가스 유입관(130)을 통해 유입된 제2 냉각가스는 이격 공간(145)에 고르게 확산될 수 있다. 물론, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지는 않으며, 원통형 이외의 다른 형태를 통해서도 동일하거나 유사한 효과가 발생될 수 있음은 자명하다.The second cooling gas introduced through the second cooling gas inflow pipe 130 is accumulated at a predetermined concentration or more in the separation space 145. In this case, the separation space 145 may be formed in a cylindrical shape for the diffusion of the second cooling gas. For example, in the exemplary embodiment of FIG. 2, the syngas cooling device 100 is formed in a cylindrical shape, and the porous medium portion 150 formed in the syngas cooling device 100 is similarly formed in a cylindrical shape. Therefore, the second cooling gas introduced through the second cooling gas inlet pipe 130 may be evenly spread in the space 145. Of course, the scope of the present invention is not limited thereto, and it is apparent that the same or similar effects may be generated through other forms than cylindrical forms.

다공성 매체부(150)는 다공성 성질을 가지는 소재로 이루어지며, 다공성 매체부(150)는 제2 냉각가스가 통과될 수 있을 크기의 공극들이 형성되어 있다. 다공성 매체부(150)는 원통형의 형상으로 이루어져 있으며, 다공성 매체부(150)의 내부에는 냉각가스와 합성가스가 혼합되는 영역인 냉각가스 혼합공간(160)이 형성되어 있다. 이격 공간(145)에 퍼져있는 제2 냉각가스는 다공성 매체부(150)를 통과하여 제2 냉각가스 혼합공간(162)에 유입되어, 제2 냉각가스 혼합공간(162)에서 합성가스와 혼합된다. 이러한 혼합 과정을 통해 고온으로 인입된 합성가스를 냉각하게 된다.The porous medium portion 150 is made of a material having a porous property, the porous medium portion 150 is formed with pores of a size through which the second cooling gas can pass. The porous medium portion 150 has a cylindrical shape, and a cooling gas mixing space 160, which is a region where the cooling gas and the synthesis gas are mixed, is formed in the porous medium portion 150. The second cooling gas spread in the separation space 145 is introduced into the second cooling gas mixing space 162 through the porous medium unit 150 and mixed with the synthesis gas in the second cooling gas mixing space 162. . Through this mixing process, the synthesis gas introduced at a high temperature is cooled.

다공성 매체부(150)의 내부에 형성되는 냉각가스 혼합공간(160)에서는 합성가스 유입구(110)를 통해 유입된 고온의 합성가스와, 제1 냉각가스 유입관(120)을 통해 유입된 제1 냉각가스, 및 제2 냉각가스 유입관(130)을 통해 유입된 제2 냉각가스가 혼합된다.In the cooling gas mixing space 160 formed in the porous medium unit 150, the high temperature synthesis gas introduced through the synthesis gas inlet 110 and the first gas introduced through the first cooling gas inlet tube 120 are provided. The cooling gas and the second cooling gas introduced through the second cooling gas inlet pipe 130 are mixed.

냉각가스 혼합공간(160)은 하부의 제1 냉각가스 혼합공간(161)와 상부의 제2 냉각가스 혼합공간(162)로 구분될 수 있다. 제1 냉각가스 혼합공간(161)는 하측에 합성가스 유입구(110)가 연결되어 있어서 하측으로부터 합성가스를 인입시킨다. 또한, 측면에는 제1 냉각가스 유입관이 중앙으로부터 일측으로 편중되게 연결되어 있어서, 제1 냉각가스 혼합공간(161)의 내측면측으로 제1 냉각가스를 분사하여 제1 냉각가스 혼합공간(161) 내에서 나선형태의 기류를 형성시킬 수 있다. 이를 통해, 인입된 합성가스는 제1 냉각가스가 형성하는 나선형태의 기류와 혼합되어 나선형태로 제2 냉각가스 혼합공간(162)으로 유입될 수 있다.The cooling gas mixing space 160 may be divided into a first cooling gas mixing space 161 in the lower portion and a second cooling gas mixing space 162 in the upper portion. In the first cooling gas mixing space 161, the synthesis gas inlet 110 is connected to the lower side thereof to allow the synthesis gas to be introduced therefrom. In addition, the first cooling gas inlet pipe is connected to one side from the center to one side, the first cooling gas mixing space 161 by injecting the first cooling gas to the inner side of the first cooling gas mixing space 161. It is possible to form a spiral airflow in the chamber. Through this, the introduced synthesis gas may be mixed with the spiral air stream formed by the first cooling gas and introduced into the second cooling gas mixing space 162 in a spiral shape.

제2 냉각가스 혼합공간(162)에서, 다공성 매체부(150)를 통과하여 유입된 제2 냉각가스는 상기 제1 냉각가스와 혼합되어 나선형태로 상승하는 합성가스와 혼합되고, 이에 의해 합성가스의 온도를 낮추게 된다. 이때, 합성가스가 나선 형태로 제2 냉각가스 혼합공간(162)의 내측면을 따라 회전하며 상승하게 되므로 제2 냉각가스 혼합공간(162)의 내측면에서 빠져나오는 제2 냉각가스와 잘 혼합되게 되며, 합성가스가 제2 냉각가스 혼합공간(162) 내부에서 머무르는 시간도 증가하게 되어 냉각 효과가 증가하게 된다.In the second cooling gas mixing space 162, the second cooling gas introduced through the porous medium portion 150 is mixed with the syngas rising in a spiral form by mixing with the first cooling gas, thereby syngas Will lower the temperature. At this time, the synthesis gas is rotated along the inner surface of the second cooling gas mixing space 162 in a spiral form so as to be mixed with the second cooling gas exiting from the inner surface of the second cooling gas mixing space 162. In addition, the time that the synthesis gas stays in the second cooling gas mixing space 162 also increases, thereby increasing the cooling effect.

한편, 합성가스 유입구(110)와 다공성 매체부(150)가 만나는 부분에서 제2 냉각가스의 유입에 따라 냉각된 회분이 국부적으로 부착될 수 있다. 제1 냉각가스는 나선형태의 기류를 생성하며 다공성 매체부(150)의 내측면을 따라 상승하면서, 다공성 매체부(150)의 내측면에 유체커튼을 형성하여서 합성가스에 포함된 회분의 부착을 방지하게 된다.
Meanwhile, the ash cooled according to the inflow of the second cooling gas may be locally attached at a portion where the synthesis gas inlet 110 and the porous medium 150 meet. The first cooling gas generates a spiral airflow and rises along the inner surface of the porous medium portion 150, and forms a fluid curtain on the inner surface of the porous medium portion 150 to prevent adhesion of ash contained in the syngas. Will be prevented.

이와 같은 구성의 합성가스 냉각장치를 통해 짧은 시간과 작은 면적을 이용하여 가스화기에서 발생되는 합성가스와 용융된 회분을 원하는 온도 이하로 냉각시킬 수 있는 효과가 발생하며, 이에 따라서 후단 공정에서 회분 부착에 따른 많은 문제점을 예방하는 것이 가능하다.
Through the syngas cooling device having such a configuration, the syngas generated from the gasifier and the molten ash generated by the gasifier can be cooled below a desired temperature by using a short time and a small area. It is possible to prevent many problems caused by.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

Claims

In the syngas cooler coupled to the gasifier,
Syngas inlet through which syngas flows,
A synthesis gas mixing tank connected to the synthesis gas inlet and having a cooling gas mixing space formed therein;
A first gas pipe connected to an outer surface of the syngas mixing tank and supplying a first gas to form an air flow along an inner circumferential surface of the syngas mixing tank;
A second gas pipe connected to an outer surface of the synthesis gas mixing tank;
A porous member disposed to be spaced apart from an inner surface of the synthesis gas mixing tank to form a separation space, and a second gas introduced into the separation space from the second gas pipe to pass through the synthesis gas mixing tank
Including, syngas cooling device.

The method of claim 1,
The first gas pipe is connected to one side of the outer side of the synthesis gas mixing tank biased, syngas cooling device.

The method of claim 1,
And the first gas pipe supplies the first gas to an inner side of the synthesis gas mixing tank to form a spiral air stream in the cooling gas mixing space.

The method of claim 1,
The porous member is a syngas cooling device comprising a plurality of pores through which the second gas can pass.

In the syngas cooling method using the syngas cooler combined with the gasifier,
Supplying a first gas through a first gas pipe connected to an outer surface of a syngas mixing tank to form an air flow along an inner circumferential surface of the syngas mixing tank,
Injecting the synthesis gas into the cooling gas mixing space formed in the synthesis gas mixing tank and mixing with the first gas,
Supplying a second gas through a second gas pipe connected to an outer surface of the synthesis gas mixing tank;
The supplied second gas is introduced into the cooling gas mixing space through the porous member to cool the synthesis gas
Comprising, syngas cooling method.

The method of claim 5, wherein
The first gas is supplied through the first gas pipe is connected to the one side of the outer surface of the syngas mixing tank biased, syngas cooling method.

The method of claim 5, wherein
Forming the air flow,
And forming a spiral air stream in which the first gas supplied from the first gas pipe rotates along an inner surface of the syngas mixing tank.

The method of claim 5, wherein
The porous member comprises a plurality of pores through which the second gas can pass, syngas cooling method.