KR100896933B1 - 목질계 바이오매스 자원을 이용하는 회전식 스토커 가스화반응기를 구비한 가스화시스템 - Google Patents

목질계 바이오매스 자원을 이용하는 회전식 스토커 가스화반응기를 구비한 가스화시스템 Download PDF

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김재호
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고창복
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한국에너지기술연구원
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Abstract

본 발명은 목질계 바이오매스 자원을 이용하는 회전식 스토커 가스화 반응기를 구비한 가스화시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 폐목과 같이 다양한 크기의 바이오매스 자원을 원료로 사용할 수 있도록 가스화반응기 내에 회전식 스토커를 구비시켜 상기 회전식스토커에 의해 열분해 또는 연소된 물질을 분쇄하여 회재의 회수가 용이하게 이루어지도록 함으로써 가스화 반응기 내의 채널링 현상을 방지와 가스화제의 균일한 공급이 가능하도록 하고, 상기 가스화반응기에서 생성된 합성가스는 사이클론과 열교환기에 의해 정제되도록 한 회전식 스토커 가스화 반응기를 구비한 가스화시스템에 관한 것이다.
본 발명은 바이오매스를 운반하는 콘베어밸트와, 상기 바이오매스를 공급받아 열분해와 연소에 의해 합성가스를 생성하는 가스화반응기와, 상기 가스화반응기에서 생성된 합성가스의 고체와 기체를 분리하는 사이클론을 포함하는 가스화시스템에 있어서, 상기 가스화반응기는, 외부에 워터자켓이 형성되고 상부에는 고체의 바이오매스를 내입시키기 위한 주입구가 형성되며, 상부측면에는 형성된 합성가스를 배출하는 합성가스배출구가 형성되되, 상기 주입구에는 이중 나이프밸브를 설치하여 정량의 바이오매스를 유입시키도록 하는 반응부와; 상기 반응부의 하부에 연통설치되고 측면과 하부면에 냉각수유입구와 냉각수배출구가 각각 형성되어 유입된 냉각수를 담수하여 회재를 포집하도록 하고, 측면에는 회재배출구가 형성된 회재포집부와; 상기 반응부에 원판의 그레이트와 상기 그레이트를 회전시키기 위한 회전 축으로 구성되어 상기 그레이트에 적층된 바이오매스 회재를 회전시키면서 파쇄하는 회전스토커와; 상기 회전스토커의 회전축에 회전시키도록 회재포집부의 저면에 설치되는 구동수단;을 포함하여 구성된다.
바이오매스, 가스화, 열분해, 스토커, 분쇄

Description

목질계 바이오매스 자원을 이용하는 회전식 스토커 가스화 반응기를 구비한 가스화시스템{Gasification system with Rotary stoker gasification reactor using wood biomass sources}
본 발명은 목질계 바이오매스 자원을 이용하는 회전식 스토커 가스화 반응기를 구비한 가스화시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 폐목과 같이 다양한 크기의 바이오매스 자원을 원료로 사용할 수 있도록 가스화반응기 내에 회전식 스토커를 구비시켜 상기 회전식스토커에 의해 열분해 또는 연소된 물질을 분쇄하여 회재의 회수가 용이하게 이루어지도록 함으로써 가스화 반응기 내의 채널링 현상을 방지와 가스화제의 균일한 공급이 가능하도록 하고, 상기 가스화반응기에서 생성된 합성가스는 사이클론과 열교환기에 의해 정제되도록 한 회전식 스토커 가스화 반응기를 구비한 가스화시스템에 관한 것이다.
에너지원의 대부분을 수입에 의존하는 우리나라에서는 국가안보의 차원에서나 지속적인 경제성장을 유지하기 위하여 에너지 수입의존도를 최대한 감소시킬 수 있는 장기적인 에너지원 수급정책의 수립과 근본적인 청정 대체에너지의 개발이 필수적인 상황이다.
이러한 현실에서 바이오매스는 화석연료의 고갈과 환경오염에 대한 우려를 해소할 수 있는 대체에너지의 한 분야로 주목받고 있다.
이러한 바이오매스란 태양에너지를 받은 식물과 미생물의 광합성에 의하여 생성되는 식물체, 균체와 이를 먹고 살아가는 동물체를 포함하는 생물유기체를 지칭하는 용어이다. 따라서, 바이오매스 자원은 곡물 등의 전분질계 자원과 임목 및 볏짚, 왕겨와 같은 농부산물을 포함하는 셀룰로오스계의 자원, 사탕수수, 사탕무우와 같은 당질계의 자원 및 음식폐기물 등의 유기성 폐기물에 이르기까지 포함하는 포괄적인 의미를 갖는다.
현재 지구상에는 건조중량으로 약 1.8 내지 2 조 톤의 바이오매스가 존재하고, 이 양의 약 10% 에 해당하는 2,000 억 톤의 바이오매스가 매년 생산되고 있으며, 이는 지구상에 내려 쬐는 태양에너지의 약 0.1%가 바이오매스로 축적되고 있는 것에 해당하며, 또한 바이오매스는 근본적으로 CO2 에 의한 환경영향이 제로이기 때문에 화석연료에 비해 매력적인 에너지원이 아닐 수 없다.
즉, 석유로 대표되는 화석연료의 고갈 위험에 따른 급격한 가격 변동, 에너지 이용 시스템의 신뢰성 약화와 점점 더 증가하는 온실가스에 의한 환경 파괴가 사회적으로 큰 문제로 대두되면서 자원 고갈의 위험이 없이 지속적으로 이용할 수 있으며 환경에 대한 우려가 거의 없는 바이오매스가 에너지의 자급자족의 핵심 자원으로서 인식되고 있다.
특히 바이오매스로부터 생산되는 청정 연료인 합성가스로부터 열, 전력, 액체 연료, 기초 화학 원료 물질들을 생산할 수 있는 후속 공정들이 개발되면서 가스화 공정은 세계 각국의 주관심사가 되고 있다.
특허등록 제0659497호(2006.12.13 등록)의 농임산폐기물의 유동층 열분해 및 가스화 장치와 그 방법에서는 연료의 정량공급장치와 가스화반응기가 구비되어 있어 공급된 바이오매스가 가스화반응기 하부에서 유동화가스에 의해 유동되면서 열분해 및 연소가 발생되어 합성가스를 생성시키도록 한다.
즉, 종래 가스화장치는 유동화에 의해 열분해와 연소를 촉진시키는 구조로 되어 있어 사용되는 바이오매스도 균질화시켜 사용해야 원활한 유동이 이루어질 수 있으며, 또한 회재의 배출이 어려운 단점이 있다.
따라서 상기 종래장치를 사용할 경우에는 폐목재와 같이 비교적 큰 물질의 사용시 가스기의 막힘현상이 발생되는 단점이 있으므로, 이를 해소하기 위한 구조의 가스화 장치의 연구가 필요한 실정이다.
상기 과제를 해소하기 위한 본 발명의 목질계 바이오매스 자원을 이용하는 회전식 스토커 가스화 반응기를 구비한 가스화시스템은,
바이오매스를 운반하는 콘베어밸트와, 상기 바이오매스를 공급받아 열분해와 연소에 의해 합성가스를 생성하는 가스화반응기와, 상기 가스화반응기에서 생성된 합성가스의 고체와 기체를 분리하는 사이클론을 포함하는 가스화시스템에 있어서, 상기 가스화반응기는, 외부에 워터자켓이 형성되고 상부에는 고체의 바이오매스를 내입시키기 위한 주입구가 형성되며, 상부측면에는 형성된 합성가스를 배출하는 합성가스배출구가 형성되되, 상기 주입구에는 이중 나이프밸브를 설치하여 정량의 바이오매스를 유입시키도록 하는 반응부와; 상기 반응부의 하부에 연통설치되고 측면과 하부면에 냉각수유입구와 냉각수배출구가 각각 형성되어 유입된 냉각수를 담수하여 회재를 포집하도록 하고, 측면에는 회재배출구가 형성된 회재포집부와; 상기 반응부에 원판의 그레이트와 상기 그레이트를 회전시키기 위한 회전축으로 구성되어 상기 그레이트에 적층된 바이오매스 회재를 회전시키면서 파쇄하는 회전스토커와; 상기 회전스토커의 회전축에 회전시키도록 회재포집부의 저면에 설치되는 구동수단;을 포함하여 구성된다.
이상에서 상세히 기술한 바와 같이 본 발명의 목질계 바이오매스 자원을 이용하는 회전식스토커 가스화반응기를 구비한 가스화시스템은,
폐목과 같이 다양한 크기의 바이오매스 자원을 원료로 사용할 수 있도록 가 스화반응기 내에 회전식 스토커를 구비시켜 상기 회전식스토커에 의해 열분해 또는 연소된 물질을 분쇄하여 회재의 회수가 용이하게 이루어지도록 함으로써 가스화 반응기 내의 채널링 현상을 방지와 가스화제의 균일한 공급이 가능하도록 하고, 상기 가스화반응기에서 생성된 합성가스는 사이클론과 열교환기에 의해 정제되어 발열량이 우수한 합성가스의 제조가 가능하도록 하는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 과 도 2를 참조한 바와같이 본 발명에 따른 회전식스토커 가스화반응기를 구비한 가스화시스템(1)은 다양한 크기의 바이오매스 자원들을 가스화반응기(2)로 공급하기 위해 바이오매스를 가스화반응기의 상부로 이동시키는 제1콘베어밸트(11)와 상기 제1콘베어밸트에서 바이오매스를 공급받아 수평이동에 의해 가스화반응기로 투입시키는 제2콘베어밸트(12)가 설치된다. 상기 제2콘베어밸트는 바이오매스의 무게를 전자식으로 측정하고 이를 제어기에 전달함으로써 가스화반응기로의 정량 주입을 가능하도록 할 수 있다.
상기 제2콘베어밸트(12)를 통과한 바이오매스는 가스화반응기(2)로 투입되기 이전에 이중으로 설치된 나이프밸브(23)에 투입된 후 나이프밸브의 작동에 의해 가스화반응기의 내부로 주입된다.
여기서 나이프밸브(23)는 상부와 하부 이중으로 구성되며, 1차적으로는 상부 나이프밸브를 개방하여 상하나이프밸브 사이의 공간에 바이오매스를 공급받고 상부나이프밸브를 닫은 후 상기 공간에 질소 또는 이산화탄소와 같은 비활성가스를 주입시켜 공기 중의 산소를 제거한다. 산소가 제거된 상태에서 하부나이프밸브를 개방하여 가스화반응기 내에 바이오매스를 공급시킨다. 상기 산소를 제거하는 것은 본 발명의 가스화반응기는 반응기내에서 생성된 합성가스의 배출구가 상부 측면에 형성되어 바이오매스 공급시 산소가 같이 공급되면 배출되는 합성가스와 반응하여 연소가 이루어질 수 있으므로, 이를 방지하기 위한 것이다.
상기 과정으로 바이오매스를 공급받은 가스화반응기(2)는 내부에서 건조와 열분해, 가스화, 연소가 순차적으로 이루어져 회재는 하부로 포집되고, 생성된 수소와 일산화탄소의 혼합물인 합성가스는 가스화반응기의 상부 측면에 형성된 합성가스배출구(24)를 통해 배출이 이루어진다.
상기 합성가스배출구(24)를 통해 배출되는 합성가스에는 합성가스 뿐만아니라 미량의 회재와 미반응된 soot와 기타 타르성분이 혼합되어 있으므로 이를 분리하여 합성가스의 순도를 높이기 위해 사이클론(13)을 통과시켜 고체와 기체의 분리가 이루어지도록 한다.
상기 1차적으로 고체성분을 제거한 합성가스는 열교환기(14)를 통과시켜 최종적으로 타르를 제거하며, 이와같이 정제된 합성가스는 보일러 또는 가스 엔진과 연계된 배출관을 통해서 이송되어 사용되거나 탱크에 저장되도록 한다.
상기한 바와같이 구성되는 가스화시스템(1)에서의 가스화반응기(2)를 더 상 세하게 설명하면, 도 3 내지 도 5를 참조한 바와같이 본 발명에 따른 가스화반응기(2)는 바이오매스의 건조, 열분해, 가스화, 연소반응이 이루어지는 반응부(20)와, 상기 반응부의 하부에 연통설치된 회재포집부(30)와, 상기 반응부 내에 설치되어 회전하는 회전스토커(40)와, 상기 회재포집부의 저면에 설치되어 회전스토커를 구동시키는 구동수단(50)을 포함하여 구성된다.
상기 반응부(20)의 외부에는 워터자켓(21)을 구비하여 반응부에서의 발생된 열이 외부로 손실되는 것을 회수하도록 하였다. 따라서, 상기 워터자켓의 하부에는 냉각수유입구(25)가 형성되고, 상측에는 냉각수배출구(26)가 형성되도록 하여 하부에서 유입된 냉각수가 반응부의 열에 의해 증기로 상변화되어 배출되도록 한다.
또한 상기 반응부(20)의 상단에는 주입구(22)가 형성되고, 상기 주입구에는 상술된 바와같이 이중의 나이프밸브(23)가 장착되어 정량의 바이오매스가 유입되도록 한다.
또한, 상기 반응부의 상부측면에는 반응기 내에서 생성된 합성가스를 외부로 배출시키기 위해 합성가스배출관(15)이 결합된 합성가스배출구(24)가 형성된다.
다음으로 상기 반응부(20)의 하부에 설치된 회재포집부(30)는 측면에 냉각수유입구(35)가 형성되고 하부에는 냉각수배출구(36)가 형성되어 항상 일정량의 냉각수가 담지되도록 한다. 상기 냉각수의 담지는 생성된 합성가스가 누출을 방지하고 연소에서 발생된 회재는 담수된 냉각수에 의해 냉각되도록 한다.
또한, 상기 회재포집부(30)에 포집된 회재는 스크류콘베어(미도시)에 의해 외부로 배출되도록 하여 회재포집부의 포집용량을 조절한다.
상기 회전스토커(40)는 상기 반응부(20) 내에 설치되는 것으로, 원판의 그레이트(41)와 상기 그레이트를 회전시키기 위한 회전축(42)으로 구성되며, 상기 회전축의 구동은 외부에 설치되는 구동수단(50)에 의해 이루어진다.
상기 회전스토커의 그레이트(41)는 유입된 바이오매스가 안착되는 부분으로써 하나의 그레이트로 구성되거나 도시된 바와같이 다수개가 적층되는 형태로 구성될 수 있다. 상기 다수개로 형성될 경우에는 상하 그레이트(41)간에 일정간격 이격되도록 하고, 적층된 그레이트 중 최상부의 그레이트 직경을 최소로 하고, 하부의 그레이트 직경을 크게 하는 등 상부에서 하부로 갈수록 그레이트의 직경이 점진적으로 크게 형성되도록 하여 적재되는 바이오매스의 회재 분쇄가 용이하게 이루어지도록 한다.
예컨대 공급되는 바이오매스가 목질계와 같이 큰 덩어리 형태이기 때문에 연소한 후에도 회재가 덩어리화되어 있으므로, 상기 그레이트(41)의 회전에 의해 덩어리화된 회재가 분쇄되어 하부의 회재포집부(30)로 용이하게 포집되도록 하는 것이다.
아울러 상기 회전스토커(40)의 회전축(42)에는 바이오매스를 연소시키기 위한 가스화제공급관(44)을 더 연결할 수 있다. 이 때 상기 회전축(42)은 회전이 이루어지기 때문에 가스화제공급관은 로터리조인트(43)를 이용하여 회전축(42)과 결합되도록 하는 것이 바람직하다.
그리고 도 6을 참조한 바와같이 상기 회전축(42)에는 상술된 각 그레이트(41) 사이에 가스화제배출구(422)를 형성하여 가스화제공급관을 통해 유입된 가스화제가 회전축 내부의 가스화제주입유로(421)를 따라 이동되어 가스화제배출구(422)를 통해 반응부(20)로 배출이 이루어진다. 여기서 상기 가스화제배출구는 적층된 그레이트(41) 사이의 이격공간에 형성되되 회전축(42)의 외주면을 따라 다수개가 형성되도록 함으로써 회전축을 중심으로하여 방사상으로 분사가 이루어져 가스화제의 공급이 균일하게 이루어질수 있다.
또한 도 7을 참조한 바와같이 상기 각 그레이트(41)면에는 다수의 통공(411)이 형성되도록 하여 하부에서 분사되는 가스화제가 상기 통공을 통해 상부로 공급되게 할 수 있다.
다음으로 상기 회전스토커(40)의 회전축(42)을 회전시키기 위한 구동수단(50)은 도 4와 도 5를 참조한 바와같이 회전축(42)을 지지하기 위한 복수의 지지암(51)과, 상기 회전축에 회전동력을 전달시키기 위한 모터(52)로 구성된다. 상기 모터(52)의 동력전달은 밸트 또는 기어 등 다양한 전달방법에 의해 이루어질 수 있으며, 상기 모터(52) 및 지지암(51)의 고정은 도시된 바와같이 가스화반응기(2)의 회재포집부(30) 저면에 고정설치되거나 별도의 지반에 설치된 하우징에 고정설치되도록 하는 등 간단한 설계상의 구조변경에 의해 적용될 수 있다.
상기 가스화반응기(2)에는 반응부(20)의 상측 및 중간부분과 회재포집부의 하부에 각각 투시창(16)을 구비하여 내부 상태를 육안으로 확인가능하도록 할 수 있으며, 상기 반응부(20)의 중단에 감지센서(60)를 장착하여 반응부에 적재되는 바이오매스의 량을 체크하도록 하여 미달시 나이프밸브(23)를 작동시켜 바이오매스의 공급량을 증가시키고, 초과시에는 나이프밸브의 작동을 지연시켜 바이오매스의 공급을 제한하도록 할 수 있다. 이 때 사용되는 감지센서는 적외선을 이용한 센서 또는 중량을 체크하는 센서등 공지된 다양한 수단의 적용이 가능하다.
상기한 구조의 가스화반응기(2)는 워터자켓(21)에 의해 손실되는 열회수가 가능하며, 가스화반응기 내에 주입된 바이오매스는 회전스토커(40)의 그레이트(41)로부터 적층되며, 회전축(42)에서 공급되는 가스화제에 의해 최하층에서는 연소가 이루어지고, 상층으로 갈수록 가스화 열분해 건조과정이 이루어진다. 즉, 바이오매스가 투입되면 고열에 노출되면서 건조와 열분해, 가스화 연소가 순차적으로 이루어지고, 연소가 완료된 바이오매스는 회재가 되면서 회전스토커의 하부 회재포집부(30)로 배출되는데 이러한 과정에서 상부에 쌓인 바이오매스는 점차적으로 하부층으로 이동되어 상술된 바와같은 각 과정이 순차적으로 이루어지는 것이다.
또한, 상기 바이오매스 가스화반응기(20)는 700-1,000℃ 사이의 고온과 상압에서 20bar까지의 가압 상태에서 운전되며, 이 때 상기 가스화반응기에서 적층된 바이오매스는 하단부터 상측으로 연소부분, 가스화부분, 열분해부분, 건조부분으로 구획되어질 수 있으며, 각 부분에서 연소는 700℃이상, 가스화는 850℃이상, 열분해는 450℃이상을 유지하도록 하는 것이 열효율에 좋다.
상기 바이오매스를 가스화 시키는 가스화제로서 공기 또는 산소가 주입되며, 본 발명의 모든 부속은 고온, 고압의 조건에서 작동하기 위하여 스테인리스 스틸(SUS-316 이상)과 같이 고강도와 내식성을 갖는 재질로 제조된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시 예를 제시한다. 그러나 하기의 실시 예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
본 발명의 회전식스토커 가스화반응기를 구비한 가스화시스템 중 가스화반응기에 바이오매스를 80kg/h의 속도로 투입하고, 가스화반응기는 상압에서 약 1000℃로 구동하여 사이클론과 열교환기를 통과하면서 정제된 합성가스의 성분을 분석해 도 8에 표시하였고, 실험시간의 진행에 따른 발열량의 분포상태를 도 9에 표시하였다.
본 발명의 가스화반응시 가스화반응기 내부의 channeling 현상이 일어나지 않도록 가스화제 공급방법을 회전형으로 운전하였다.
가스화반응에 의해 생성된 생성물의 분포는 고상 5%, 액상 15%, 기상 80% 였으며 기상 생성물의 대부분은 수소, 일산화탄소로 이루어져 있다.
가스화반응기의 반복 운전을 통하여, 1,100~1,500 kcal/Nm3의 발열량을 가지는 양호한 합성가스를 얻을 수 있었다.
한편, 상기 서술한 예는, 본 발명을 설명하고자하는 예일 뿐이다. 따라서 본 발명이 속하는 기술분야의 통상적인 전문가가 본 상세한 설명을 참조하여 부분변경 사용한 것도 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연한 것이다.
도 1과 도 2는 본 발명에 따른 가스화시스템의 정면도 및 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 가스화반응기의 개략단면도.
도 4와 도 5는 본 발명의 가스화반응기의 요부를 확대도시한 개략도.
도 6과 도 7은 본 발명에 따른 회전스토커를 도시하 개략단면도.
도 8은 본 발명에 따른 가스화시스템의 구동시간에 따라 생성된 합성가스의 조성비의 변화를 나타낸 그래프.
도 9는 본 발명에 따른 가스화시스템의 구동시간에 따라 생성된 합성가스의 발열량 변화를 나타낸 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 가스화시스템
11 : 제1콘베어밸트 12 : 제2콘베어밸트
13 : 사이클론 14 : 열교환기
15 : 합성가스배출관 16 : 투시창
2 : 가스화반응기
20 : 반응부
21 : 워터자켓 22 : 주입구
23 : 나이프밸브 24 : 합성가스배출구
25,35 : 냉각수유입구 26,36 : 냉각수배출구
30 : 회재포집부
31 : 회재배출구
40 : 회전스토커
41 : 그레이트 42 : 회전축
43 : 로터리조인트 44 : 가스화제공급관
411 : 통공 421 : 가스화제주입유로
422 : 가스화제배출구
50 : 구동수단
51 : 지지암 52 : 모터
60 : 감지센서

Claims (6)

  1. 바이오매스를 운반하는 콘베어밸트(11,12)와, 상기 바이오매스를 공급받아 열분해와 연소에 의해 합성가스를 생성하는 가스화반응기(2)와, 상기 가스화반응기에서 생성된 합성가스의 고체와 기체를 분리하는 사이클론(13)을 포함하는 가스화시스템(1)에 있어서,
    상기 가스화반응기(2)는, 외부에 워터자켓(21)이 형성되고 상부에는 고체의 바이오매스를 내입시키기 위한 주입구(22)가 형성되며, 상부측면에는 형성된 합성가스를 배출하는 합성가스배출구(24)가 형성되되, 상기 주입구에는 이중 나이프밸브(23)를 설치하여 정량의 바이오매스를 유입시키도록 하는 반응부(20)와;
    상기 반응부의 하부에 연통설치되고 측면과 하부면에 냉각수유입구(35)와 냉각수배출구(36)가 각각 형성되어 유입된 냉각수를 담수하여 회재를 포집하도록 하고, 측면에는 회재배출구(31)가 형성된 회재포집부(30)와;
    상기 반응부 내에 설치되는 원판의 그레이트(41)와 상기 그레이트를 회전시키기 위한 회전축(42)으로 구성되어 상기 그레이트에 적층된 바이오매스 회재를 회전시키면서 파쇄하는 회전스토커(40)와;
    상기 회전스토커의 회전축에 회전시키도록 회재포집부(30)의 저면에 설치되는 구동수단(50);을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 목질계 바이오매스 자원을 이용하는 회전식 스토커 가스화 반응기를 구비한 가스화시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전스토커(40)의 그레이트(41)는 다수개가 일정간격으로 적층 구성되도록 하되, 상기 적층된 각 그레이트는 상층이 하층보다 작은 직경을 갖도록 형성됨을 특징으로 하는 목질계 바이오매스 자원을 이용하는 회전식 스토커 가스화 반응기를 구비한 가스화시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 회전축(42)에는 가스화제 공급관(44)을 연결하여 회전축내부에 형성된 가스화제주입유로(421)로 공급된 가스화제가 유동되도록 하고, 상기 다수로 적층된 그레이트(41) 사이의 각 회전축에는 외주면을 따라 다수의 가스화제 배출구(422)가 형성되어 가스화제가 그레이트 사이의 공간으로 분사되도록 한 것을 특징으로 하는 목질계 바이오매스 자원을 이용하는 회전식 스토커 가스화 반응기를 구비한 가스화시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 그레이트(41)에는 다수의 통공(411)이 그레이트의 면에 형성되어 회전축(42)의 가스화제배출구(422)로 분사된 가스화제가 통공을 통해 상부로 공급되도록 한 것을 특징으로 하는 목질계 바이오매스 자원을 이용하는 회전식 스토커 가스화 반응기를 구비한 가스화시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 구동수단(50)은 회전스토커의 회전축(42)을 지지하는 복수의 지지암(51)과, 밸트에 의해 회전축에 동력을 전달하는 모터(52)로 구성됨을 특징으로 하는 목질계 바이오매스 자원을 이용하는 회전식 스토커 가스화 반응기를 구비한 가스화시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 반응부(20)의 중단에는 감지센서(60)를 장착하여 가스화반응기 내에 적재된 바이오매스의 량이 기준선 이하일 경우 주입구(22)를 개방시켜 바이오매스가 공급되도록 한 것을 특징으로 하는 목질계 바이오매스 자원을 이용하는 회전식 스토커 가스화 반응기를 구비한 가스화시스템.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100967906B1 (ko) 2009-12-24 2010-07-06 더블유비엠과학기술 주식회사 바이오매스 열분해 가스 발생 시스템 및 그 발생 방법
WO2013129771A1 (ko) * 2012-02-27 2013-09-06 전북대학교산학협력단 선회식 가스주입구가 형성된 고정층 바이오매스 가스화장치
CN104152183A (zh) * 2014-08-26 2014-11-19 陆福明 多点式催化生物质气化机
WO2017043791A1 (ko) * 2015-09-10 2017-03-16 주식회사 대원지에스아이 무유동매체 업드래프트형 열분해 가스화 반응로
KR101721823B1 (ko) * 2015-11-06 2017-04-10 정동규 가연성 폐기물 및 바이오매스 자원을 이용하는 상향식 가스화 반응기
KR101841168B1 (ko) 2016-06-10 2018-03-22 한국기계연구원 유기물질의 가스화 장치
KR101856475B1 (ko) * 2016-12-30 2018-05-10 대한민국 바이오 오일 제조를 위한 상하 비대칭 반응기
KR20180079148A (ko) * 2016-12-30 2018-07-10 대한민국(산림청 국립산림과학원장) 바이오 오일 제조를 위한 전처리 일체형 반응기
KR20230071410A (ko) * 2021-11-16 2023-05-23 주식회사 와이에스에이치 석유계 함침 피치 제조방법 및 이를 통해 제조된 석유계 함침 피치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100659497B1 (ko) 2005-03-25 2006-12-20 한국에너지기술연구원 농임산폐기물의 유동층 열분해 및 가스화 장치와 그 방법
KR100784851B1 (ko) 2007-01-12 2007-12-14 한국에너지기술연구원 저타르 배출형 바이오매스 가스화 장치
KR20080040629A (ko) * 2005-06-10 2008-05-08 베에스 레포머 게엠베하 고정 베드 가스화 반응기

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100659497B1 (ko) 2005-03-25 2006-12-20 한국에너지기술연구원 농임산폐기물의 유동층 열분해 및 가스화 장치와 그 방법
KR20080040629A (ko) * 2005-06-10 2008-05-08 베에스 레포머 게엠베하 고정 베드 가스화 반응기
KR100784851B1 (ko) 2007-01-12 2007-12-14 한국에너지기술연구원 저타르 배출형 바이오매스 가스화 장치

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100967906B1 (ko) 2009-12-24 2010-07-06 더블유비엠과학기술 주식회사 바이오매스 열분해 가스 발생 시스템 및 그 발생 방법
WO2013129771A1 (ko) * 2012-02-27 2013-09-06 전북대학교산학협력단 선회식 가스주입구가 형성된 고정층 바이오매스 가스화장치
KR101363270B1 (ko) * 2012-02-27 2014-02-13 전북대학교산학협력단 선회식 가스주입구가 형성된 고정층 바이오매스 가스화장치
CN104152183A (zh) * 2014-08-26 2014-11-19 陆福明 多点式催化生物质气化机
WO2017043791A1 (ko) * 2015-09-10 2017-03-16 주식회사 대원지에스아이 무유동매체 업드래프트형 열분해 가스화 반응로
KR101721823B1 (ko) * 2015-11-06 2017-04-10 정동규 가연성 폐기물 및 바이오매스 자원을 이용하는 상향식 가스화 반응기
KR101841168B1 (ko) 2016-06-10 2018-03-22 한국기계연구원 유기물질의 가스화 장치
KR101856475B1 (ko) * 2016-12-30 2018-05-10 대한민국 바이오 오일 제조를 위한 상하 비대칭 반응기
KR20180079148A (ko) * 2016-12-30 2018-07-10 대한민국(산림청 국립산림과학원장) 바이오 오일 제조를 위한 전처리 일체형 반응기
KR101887028B1 (ko) * 2016-12-30 2018-08-10 대한민국 바이오 오일 제조를 위한 전처리 일체형 반응기
KR20230071410A (ko) * 2021-11-16 2023-05-23 주식회사 와이에스에이치 석유계 함침 피치 제조방법 및 이를 통해 제조된 석유계 함침 피치
KR102696761B1 (ko) 2021-11-16 2024-08-21 주식회사 와이에스에이치 석유계 함침 피치 제조방법 및 이를 통해 제조된 석유계 함침 피치

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