KR100970936B1 - Gasification Process for The Residue from Bio-diesel Refinery by using Gasifier - Google Patents
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Abstract
본 발명은 바이오디젤 정제 잔여물의 가스화방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 가스화장치를 이용하여 바이오디젤 정제과정에서 발생되는 글리세린을 포함하는 잔여물 또는 폐유를 가연성가스화 하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for gasifying a biodiesel refining residue, and more particularly, to a method for combustible gasification of a residue or waste oil containing glycerin generated in a biodiesel refining process using a gasifier.
특히 상기 가스화방법은 공급되는 연료와 산화제의 혼합비율을 조절하여 가연성가스의 생산량을 증가시키도록 하는 등 폐기처리되는 폐유 또는 글리세린으로부터 고농도의 가연성가스를 수취하여 중유나 가스연료를 대체시켜 연료절약 및 비용을 절감시킬 수 있는 방법에 관한 것이다.In particular, the gasification method receives a high concentration of flammable gas from waste oil or glycerin which is disposed of, such as to increase the amount of combustible gas produced by adjusting the mixing ratio of the fuel and the oxidant supplied to replace heavy oil or gas fuel, thereby saving fuel and It is about how to reduce the cost.
본 발명은 가스화장치를 이용하여 바이오디젤 정제잔여물의 가스화방법에 있어서, 바이오디젤 정제 잔여물인 연료를 버너에서 산화제와 혼합하는 산화제혼합과정과; 상기 버너를 통해 연료를 가스화장치 내부의 연소챔버로 공급하고, 900 ~ 1100℃의 고온하에서 가스화반응이 이루어지도록 하는 가스화반응과정과; 상기 가스화반응에 의해 생성된 가스는 물이 담수된 냉각챔버를 통과시켜 불순물을 제거하여 수취하고, 반응 고형물은 호퍼로 분리수집되도록 하는 필터링과정;을 통해 이루어진다.The present invention relates to a gasification method of a biodiesel refining residue using a gasifier, comprising: an oxidant mixing process of mixing a fuel, which is a biodiesel refining residue, with an oxidant in a burner; A gasification reaction process of supplying fuel to the combustion chamber inside the gasifier through the burner and allowing gasification reaction at a high temperature of 900 to 1100 ° C .; The gas generated by the gasification reaction is passed through a cooling chamber in which the water is fresh water to remove impurities, and the filtered solids are separated and collected by a hopper.
바이오디젤, 글리세린, 가스화, 산화제, 가연성가스 Biodiesel, Glycerin, Gasification, Oxidizer, Combustible Gas
Description
본 발명은 바이오디젤 정제 잔여물의 가스화방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 가스화장치를 이용하여 바이오디젤 정제과정에서 발생되는 글리세린을 포함하는 잔여물 또는 폐유를 가연성가스화 하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for gasifying a biodiesel refining residue, and more particularly, to a method for combustible gasification of a residue or waste oil containing glycerin generated in a biodiesel refining process using a gasifier.
특히 상기 가스화방법은 공급되는 연료와 산화제의 혼합비율을 조절하여 가연성가스의 생산량을 증가시키도록 하는 등 폐기처리되는 폐유 또는 글리세린으로부터 고농도의 가연성가스를 수취하여 중유나 가스연료를 대체시켜 연료절약 및 비용을 절감시킬 수 있는 방법에 관한 것이다.In particular, the gasification method receives a high concentration of flammable gas from waste oil or glycerin which is disposed of, such as to increase the amount of combustible gas produced by adjusting the mixing ratio of the fuel and the oxidant supplied to replace heavy oil or gas fuel, thereby saving fuel and It is about how to reduce the cost.
화석연료의 과다 사용에 따른 자원고갈 및 환경오염에 대한 우려가 증가함에 따라 자연과 공존하면서 안정적으로 발전하자는 "지속성장(sustainable development)의 개념이 화두가 되고 있으며, 선진국 중심으로 환경오염 및 온난화 문제를 해결하기 위해 화석연료의 사용에 대한 규제를 강화하고 환경친화성이 높은 신재생에너지의 보급을 확산하려는 정책들이 입안되고 있다.Concerns about resource depletion and environmental pollution caused by excessive use of fossil fuels are increasing, and the concept of "sustainable development", which coexists with nature and develops steadily, has become a hot topic, and environmental pollution and warming problems are centered on developed countries. In order to solve this problem, policies are being enacted to strengthen regulations on the use of fossil fuels and to spread the spread of renewable energy with high environmental friendliness.
특히 에너지의 대부분을 수입에 의존하는 우리나라에서는 국가안보와 지속적인 경제성장을 유지하기 위해 에너지 수입의존도를 최대한 감소시킬 수 있는 장기적인 에너지 수급정책의 수립과 근본적인 청정 대체에너지 개발이 필수적이다.In Korea, where most of the energy depends on imports, it is essential to establish long-term energy supply and demand policies and fundamentally develop clean alternative energy to reduce energy import dependence as much as possible to maintain national security and sustainable economic growth.
상기 연구되는 다양한 신재생에너지원 중 식물로 대표되는 바이오매스로부터 생산되는 바이오에너지는 기체, 액체, 고체 등 형태를 갖는 에너지로 저장성이 우수하다는 장점을 가지고있어 수송용 연료 및 화학산업 원료, 전기생산 연료로서 활용이 가능하다. 바이오에너지는 사용시 발생하는 이산화탄소가 바이오에너지의 주원료인 식물이 성장할 때 흡수하므로 대기중 CO₂농도증가에 기여하지 않는 CO₂- neutral 에너지로 국제사회에서 인정되고 있으며, 이러한 장점 때문에 전 세계적으로 바이오에너지 보급은 매우 활성화되어 있으며 앞으로도 지속적으로 증가할 것으로 전망되고 있다.Bio-energy produced from biomass represented by plants among the various renewable energy sources studied above has the advantage of excellent storage properties as energy having a form of gas, liquid, solid, etc. It can be used as fuel. Bioenergy is absorbed by plants when carbon dioxide, which is the main raw material of bioenergy, grows, and is recognized by the international community as CO₂-neutral energy that does not contribute to the increase of CO2 concentration in the air. It is very active and is expected to continue to increase in the future.
상기 바이오에너지의 대표적인 예가 바이오디젤이며, 현재 유럽에서 생산되는 바이오 액체 연료 중 약 75% 정도를 차지하고 있다. 상기 바이오디젤은 식물성 유지(팜오일, 쌀겨, 폐식용유, 대두유, 유채유 등)에 알코올과 촉매를 첨가하여 에스테르반응이 이루어지도록 한 후 글리세린은 제거한고 남은 지방산 메틸에스테르로서 순도가 95%이상인 것을 말한다.A representative example of the bioenergy is biodiesel, which currently accounts for about 75% of the bio liquid fuels produced in Europe. The biodiesel refers to vegetable oils (palm oil, rice bran, waste edible oil, soybean oil, rapeseed oil, etc.) added with alcohol and a catalyst to allow ester reaction to be carried out. .
좀더 상세히 설명하면, 상기 바이오디젤은 재료를 선별하는 과정과 착유과정, 정제과정, 바이오디젤 합성과정, 글리세린추출과정, 바이오디젤 정제과정으로 제조되며, 상기 추출되는 글리세린은 에너지화 공정에서 폐기되어 다른 분야에 사용되고 있다. 그러나 상기 글리세린은 고온에서 스팀과 반응하여 수소를 포함하는 합성가스를 생산하게 됨으로 이러한 원리를 이용하면 가연성가스를 생산할 수 있으므로, 최종적으로는 바이오에너지 생산의 다변화를 가져올 수 있다. 따라서, 상기 글리세린을 이용하여 가연성가스의 생산량을 증대시킬 수 있는 연구가 필요한다.In more detail, the biodiesel is prepared by the process of screening materials, milking, purification, biodiesel synthesis, glycerin extraction, biodiesel purification, the extracted glycerin is discarded in the energyization process It is used in the field. However, the glycerin reacts with steam at a high temperature to produce a synthesis gas containing hydrogen, and thus, by using this principle, it is possible to produce flammable gas, which can finally bring about diversification of bioenergy production. Therefore, there is a need for a study that can increase the amount of combustible gas production using the glycerin.
상기 과제를 해소하기 위한 본 발명의 가스화장치를 이용한 바이오디젤 정제잔여물의 가스화방법은, Gasification method of the biodiesel purification residues using the gasifier of the present invention for solving the above problems,
가스화장치를 이용하여 바이오디젤 정제잔여물의 가스화방법에 있어서, 바이오디젤 정제 잔여물인 연료를 버너에서 산화제와 혼합하는 산화제혼합과정과; 상기 버너를 통해 연료를 가스화장치 내부의 연소챔버로 공급하고, 900 ~ 1100℃의 고온하에서 가스화반응이 이루어지도록 하는 가스화반응과정과; 상기 가스화반응에 의해 생성된 가스는 물이 담수된 냉각챔버를 통과시켜 불순물을 제거하여 수취하고, 반응 고형물은 호퍼로 분리수집되도록 하는 필터링과정;을 통해 이루어진다.A gasification method of a biodiesel refining residue using a gasifier, comprising: an oxidant mixing step of mixing a fuel, which is a biodiesel refining residue, with an oxidant in a burner; A gasification reaction process of supplying fuel to the combustion chamber inside the gasifier through the burner and allowing gasification reaction at a high temperature of 900 to 1100 ° C .; The gas generated by the gasification reaction is passed through a cooling chamber in which the water is fresh water to remove impurities, and the filtered solids are separated and collected by a hopper.
이상에서 상세히 기술한 바와 같이 본 발명의 가스화장치를 이용한 바이오디젤 정제잔여물의 가스화방법은,As described in detail above, the gasification method of the biodiesel refining residue using the gasifier of the present invention,
바이오디젤 정제공정에서의 잔여물인 글리세린 또는 폐유를 연료로 하여 가스화장치에 투입해 연소시키되, 투입시 산화제와 일정비율로 혼합하여 연소가 용이하게 이루어지도록 함은 물론 고온상태에서의 열분해를 촉진시켜 수소, 일산화탄소 및 메탄과 같은 가연성가스의 생산을 증가시키도록 하였다.Glycerin or waste oil, which is a residue from the biodiesel refining process, is put into the gasifier for combustion, and mixed with an oxidizing agent at a constant ratio to facilitate combustion, as well as promoting pyrolysis at a high temperature. To increase the production of flammable gases such as carbon monoxide, and methane.
또한, 산소 이외에 일반 공기를 산화제로 투입하여 유사한 생산효과를 수득할 수 있고, 공급되는 연료와 산화제의 혼합비율을 조절하여 가연성가스의 생산량을 증가시키도록 하는 등 폐기처리되는 폐유 또는 글리세린으로부터 고농도의 가연성가스를 수취하여 중유나 가스연료를 대체시켜 연료절약 및 비용을 절감시킬 수 있는 유용한 방법의 제공이 가능하게 되었다.In addition, a similar production effect can be obtained by adding general air as an oxidant in addition to oxygen, and by adjusting the mixing ratio of the fuel and the oxidant supplied to increase the yield of flammable gas, such as high concentration from waste oil or glycerin which is disposed of. By receiving flammable gas, it is possible to provide a useful way to replace heavy oil or gas fuel, thereby saving fuel and reducing costs.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
먼저 본 발명의 제조방법에 사용되는 가스화장치(10)는 도 1a를 참조한 바와같이 상단에 버너(20)가 장착되고, 내부에는 상측의 연소챔버(30)와, 하측의 냉각챔버(40)로 분리구성된다. 상기 연소챔버(30)는 연료탱크로부터 공급되는 연료에 산화제를 혼합한 연료를 공급받아 이를 연소시켜 고온상태에서 가스화반응이 이루어지도록 하여 가연성가스를 발생시킨다. 여기서 상기 연소챔버(30)로 공급되는 연료에는 상기 가스화반응이 용이하게 이루어지도록 도 1b를 참조한 바와같이 스팀제조장치(90)를 통해 스팀이 더 혼합될 수 있다. First, the
또한, 상기 냉각챔버(40)에는 물이 담수되어 있어 상부의 연소챔버(30)에서 발생된 합성가스가 물을 통과하여 외부로 배출되도록 한다.In addition, the
여기서 상기 연소챔버(30)와 냉각챔버(40)는 관체로 형성된 이중격벽(50)에 의해 유로가 분리구성되고, 이중격벽에 형성되는 유로를 따라 연소시 발생된 합성가스가 이동되도록 한다. 더 상세히는 연소챔버(30)와 냉각챔버(40) 사이에는 챔버 내주면으로부터 중앙으로 돌출된 테이퍼부(31)를 형성하고, 상기 테이퍼부에 서로 다른 직경을 갖는 두개의 원통체인 이중격벽 중 내측격벽(51)이 부착되어 상부 연소챔버(30)에서 발생된 가연성가스 및 기타물질이 유입되도록 한다. 또한 큰 직경을 갖는 외측격벽(52)은 상기 테이퍼부(31)와 일정거리 이격된 하측에 위치하도록 하여 내측격벽(51)와 외측격벽(52)의 하단부가 서로 다른 층에 위치하도록 형성한다. Here, the
상기한 구조를 갖는 이중격벽(50)은 냉각챔버(40)에 담수된 물에 의해 일정부분이 잠기게 형성됨으로 내측격벽을 통해 유입된 기체성분은 압력에 의해 밀려 내측격벽의 하단에서 양측으로 밀려난다. 또한 가압력이 낮춰짐에 따라 기체성분은 외측격벽(52)의 내면을 따라 다시 상승하면서 냉각챔버의 상측공간에 포집되고 이에 연통된 배출관(60)을 통해 가스화장치의 외부로 배출되어 수취한다. 또한, 미반 응물질과 슬래그와 같은 입자성분은 냉각챔버(40)의 담수에 침강되어 하부의 호퍼(70)에서 포집제거된다.The
상기 가스화장치를 이용한 본 발명에 따른 가스화방법은, 도 2a와 도 2b를 참조한 바와같이 바이오디젤 정제 잔여물인 글린세린이 주성분인 연료를 산화제와 혼합하는 과정(P1)이 선행되어 이루어진다.The gasification method according to the present invention using the gasifier is preceded by a process (P1) of mixing a fuel composed of glycerin, the residue of biodiesel refining, with an oxidant, as shown in FIGS. 2A and 2B.
상기 산화제는 가스화장치 내의 연소챔버에서 연소가 용이하게 이루어지도록 하는 것이다. 상기 산화제로는 일반적으로 사용되는 산소 이외에 공기를 직접 혼합하여 사용할 수 있다. 여기서 상기 산화제로 산소를 사용할 경우에는 연료 1에 대해 산화제 0.7~1.0 중량비를 혼합사용함이 바람직하고, 산화제로 공기를 사용할 경우에는 연료 1에 대해 산화제 1.8~2.4 중량비로 혼합사용되는 것이 바람직하다. 상기 설정값 이하로 공급할 경우에는 연소가 잘 이루어지지 않는 문제점이 있으며, 상기 값 이상으로 공급할 경우에는 연소효율이 증대효과가 미비함으로 상기 범위내로 혼합사용되는 것이 바람직하다.The oxidant is to facilitate the combustion in the combustion chamber in the gasifier. The oxidant may be used by directly mixing air in addition to the oxygen generally used. In the case where oxygen is used as the oxidizing agent, it is preferable to mix and use 0.7 to 1.0 weight ratio of oxidizing agent with respect to fuel 1, and when using air as the oxidizing agent, it is preferable to mix and use 1.8 to 2.4 weight ratio of oxidizing agent with respect to fuel 1. When supplying below the set value, there is a problem that combustion does not occur well. When supplying above the value, it is preferable to use the mixture within the above range because the combustion efficiency is not increased.
상기 비율로 혼합된 연료는 연소챔버에서 가스화반응과정(P2)이 이루어진다. 상기 과정은 연료가 버너를 통해 가스화장치 내부의 연소챔버로 공급되고, 고온고압하에서 가스화반응이 이루어지도록 하여 연소가스와 스팀이 반응하여 가연성 가스인 수소 및 일산화탄소를 생산하는 과정이다.The fuel mixed at the above ratio is gasified in the combustion chamber (P2). The process is a process in which fuel is supplied to the combustion chamber inside the gasifier through a burner, and the gasification reaction is performed under high temperature and high pressure so that combustion gas and steam react to produce hydrogen and carbon monoxide, which are combustible gases.
이때 상기 연소챔버는 1~2톤/일 용량일때 에 공급되는 연료의 주입량은 40~45kg/h로하여 가연성가스의 생성비율이 높게 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 또한 연소온도는 900~1100℃를 유지하도록 하여 가연성가스의 생성비율이 높게 형성되도록 하는 것이 바람직하다.At this time, the combustion chamber is 1-2 ton / day It is preferable that the injection rate of the fuel supplied at the capacity is 40 to 45 kg / h so that the formation rate of the combustible gas is high. In addition, the combustion temperature is preferably maintained to 900 ~ 1100 ℃ to form a high rate of generation of flammable gas.
상기 공급되는 연료는 자체적으로 수분이 다량 함유되어 있어 연소시 함유된 수분과 반응하여 가연성가스를 생산하나, 상기 반응성을 더 향상시키기 위해 연소챔버로의 연료공급이전인 산화제 혼합과정의 전 공정으로 연료에 스팀을 공급하는 스팀공급과정(P4)이 더 이루어질 수 있다. The supplied fuel itself contains a large amount of water to produce a combustible gas by reacting with the moisture contained in the combustion, but in order to further improve the reactivity, the fuel is a whole process of the oxidant mixing process before the fuel supply to the combustion chamber. Steam supply process (P4) for supplying steam to the may be further made.
상기한 과정을 수행한 연료는 연소챔버에서 가스화반응이 이루어지고, 이 때 생성된 수소를 포함한 합성가스는 필터링과정(P3)을 통해 이물질을 제거하여 순도가 향상된 수소 및 기타 가연성가스를 수취한다.The fuel is subjected to the gasification reaction in the combustion chamber, the synthesis gas including hydrogen generated at this time to remove the foreign matter through the filtering process (P3) to receive hydrogen and other flammable gas of improved purity.
예컨데, 연소챔버에서 생성된 합성가스는 하부의 냉각챔버에 공급되는데 이때 냉각챔버로 이송되는 과정에서 냉각챔버의 담수에 일부가 잠긴 이중격벽을 통과하면서 가스성분과 입자성분이 분리된다. 즉, 이중격벽을 통과하면서 연소반응후 남은 잔재와 미반응물질등의 중량체는 침강되어 호퍼에 포집되도록 하고, 합성가스는 이중격벽의 내측격벽하단을 통과하여 외측격벽 사이의 유로를 따라 상승하여 냉각챔버의 상측공간에 포집되고, 포집된 합성가스는 정제공정에 의해 수소와 같은 가연성가스를 생산하는 것이다. 또한, 상기 합성가스는 냉각챔버의 담수를 통과하는 과정에서 K, Na등의 알카리금속은 담수에 용해됨으로 냉각챔버 상측에 포집된 합성가스의 순도를 향상시킬 수 있다. For example, the synthesis gas generated in the combustion chamber is supplied to the lower cooling chamber, where gas and particle components are separated while passing through a double partition wall partially submerged in fresh water of the cooling chamber. That is, while the heavy bulk material such as the residues and unreacted substances remaining after the combustion reaction passes through the double bulkheads, it is settled and collected in the hopper, and the syngas passes through the bottom of the inner bulkhead of the double bulkhead and rises along the flow path between the outer bulkheads. The syngas collected in the upper space of the cooling chamber is collected by the refining process to produce a combustible gas such as hydrogen. In addition, the synthesis gas may improve the purity of the synthesis gas collected on the upper side of the cooling chamber by the alkali metal such as K, Na is dissolved in the fresh water in the process of passing through the fresh water of the cooling chamber.
실시예Example
바이오디젤 정제 후의 잔여물을 연료로 하여 가스화장치를 이용해 가연성가스를 생산하였다.Combustible gas was produced using a gasifier using the residue after biodiesel purification as a fuel.
이 때 상기 연료의 공업분석 및 원소 분석값을 표1에 나타내었다.At this time, the industrial analysis and the elemental analysis of the fuel are shown in Table 1.
연소챔버로의 연료는 40 ~ 45 kg/h 의 속도로 공급하였다.Fuel to the combustion chamber was fed at a rate of 40 to 45 kg / h.
상기한 바와같이 공급되는 연료에 산화제로써 공기 또는 산소를 공급하고, 산화제/연료비를 변화시켜 연소챔버에 투입해 연소시켰다.As described above, air or oxygen was supplied to the fuel to be supplied as an oxidant, and the oxidant / fuel ratio was changed to enter the combustion chamber and combusted.
실험예 1 - 산화제로는 산소를 사용하였고, 산소/연료의 혼합비는 0.7부터 시작하여 1.2 까지 산소의 혼합비를 단계적으로 증가시켰으며, 이 때 발생된 합성가스의 조성비를 측정하여 도 3에 표시하였다. Experimental Example 1 Oxygen was used as the oxidizing agent, and the mixing ratio of oxygen / fuel was gradually increased from 0.7 to 1.2, and the composition ratio of the generated synthesis gas was measured and shown in FIG. 3. .
표시된 바와같이 산소의 혼합비가 증가되면서 수소와 메탄의 비율이 줄어들면서 이산화탄소의 조성비가 증가됨을 알수 있다. 이는 과다 산소공급에 따라 연소되는 가스성분이 많아 가연성가스로의 변환율이 떨어짐을 알 수 있다. 따라서, 산소/연료의 혼합비는 0.7 ~ 1.0으로 공급하는 것이 바람직하다.As shown, the composition ratio of carbon dioxide increases as the ratio of hydrogen and methane decreases as the mixing ratio of oxygen increases. It can be seen that the conversion rate to combustible gas is reduced because a lot of gas components are burned according to the excess oxygen supply. Therefore, the mixing ratio of oxygen / fuel is preferably supplied at 0.7 to 1.0.
도 4는 실험과정에서의 합성가스발열량과, 연소시 연소챔버의 온도와, 냉가스효율 및 탄소전환량을 계산하여 표시하였다.4 shows the calculated amount of syngas generated during the experiment, the temperature of the combustion chamber during combustion, the cold gas efficiency and the carbon conversion amount.
표시된 바와같이 합성가스발열량은 0.7 ~ 1.0의 혼합비 범위에서 가장 높게 나타났으며, 이 때 연소챔버의 온도는 1000℃ 전후를 나타내고 점차적으로 증가됨을 알 수 있다. 이는 가연성가스가 연소되어 가연성가스의 혼합비가 감소되는 것으로 유추할 수 있다. 또한, 냉가스효율은 점차적으로 낮아짐을 알수 있으며, 탄소전환량은 소폭 증가되는 것으로 나타났다.As indicated, the amount of syngas generated was highest in the mixing ratio range of 0.7 to 1.0. At this time, the temperature of the combustion chamber was about 1000 ° C. and gradually increased. It can be inferred that the combustible gas is burned and the mixing ratio of the combustible gas is reduced. In addition, it can be seen that the cold gas efficiency gradually decreases, and the carbon conversion is slightly increased.
따라서, 산화제로 산소를 사용할 경우에는 산소/연료의 혼합비를 0.7 ~ 1.0으로 형성하는게 바람직하다. 이때 합성가스발열량은 2300 ~ 2500 kcal/Nm3 이고, 연소챔버의 온도는 950 ~ 1050℃ 이고, 냉가스효율은 50~65% 이고, 탄소전환량은 80 ~ 95% 임을 알 수 있다.Therefore, when oxygen is used as the oxidizing agent, it is preferable to form an oxygen / fuel mixture ratio of 0.7 to 1.0. At this time, the amount of syngas generated is 2300 ~ 2500 kcal / Nm 3 It can be seen that the temperature of the combustion chamber is 950 ~ 1050 ℃, the cold gas efficiency is 50 ~ 65%, the carbon conversion amount is 80 ~ 95%.
실험예 2 - 산화제로는 공기를 사용하였고, 공기/연료의 혼합비는 1.4, 1.6, 1.9, 2.6로 하여 수회 반복 실험하였으며, 이 때 발생된 합성가스의 조성비를 측정하여 도 5에 표시하였다 Experimental Example 2 -Air was used as the oxidizing agent, and the air / fuel mixing ratio was 1.4, 1.6, 1.9, 2.6, and repeated several times. The composition ratio of the generated synthesis gas was measured and shown in FIG.
표시된 바와같이 각 혼합비에 따른 발생가스의 량은 거의 동일한 수준을 유지함을 알 수 있으며, CH4의 경우에는 1.8~2.4 의 공기/연료 혼합비를 정점으로 하여 점차적으로 낮아짐을 알 수 있다. 따라서, 공기/연료 혼합비를 1.8 ~ 2.4 로 조성했을 때 가장 많은 가연성가스를 수취함을 알수 있다. As indicated, it can be seen that the amount of gas generated according to each mixing ratio is maintained at about the same level, and in the case of CH 4 , the air / fuel mixture ratio of 1.8 to 2.4 is gradually lowered. Therefore, it can be seen that the most combustible gas is received when the air / fuel mixture ratio is set at 1.8 to 2.4.
도 6은 공기/연료 혼합비를 달리하여 가스화실험을 하였고, 이 때의 합성가스발열량과, 연소시 연소챔버온도와, 냉가스효율 및 탄소전환량을 계산하여 표시하였다.6 shows the gasification experiments with different air / fuel mixture ratios, and calculated and displayed the amount of syngas generated at this time, the combustion chamber temperature during combustion, the cold gas efficiency and the carbon conversion amount.
표시된 바와같이 합성가스발열량과 연소챔버온도는 혼합비가 1.9 일 때 가장 크게 나타남을 알 수 있으며, 상기 연소챔버온도가 가장 높은 것은 상기 혼합비에서 연료가 최적으로 미립화 되었으며, 연소가스가 가장 많이 발생되었음을 유추할 수 있다. 아울러 냉가스효율과 탄소전환량도 점차적으로 증가되면서 혼합비 1.9 부근에서 비율이 완만하게 진행됨을 알수 있다. 이와같이 공기를 사용할 경우에는 실험한 공기/연료 혼합비 중 1.9의 조건일 때 가장 많은 가연성가스를 수취할 수 있다.As indicated, the syngas calorific value and the combustion chamber temperature are shown to be greatest when the mixing ratio is 1.9, and the highest combustion chamber temperature is inferred that the fuel is optimally atomized at the mixing ratio and the most combustion gas is generated. can do. In addition, as the cold gas efficiency and carbon conversion are gradually increased, the ratio is slowly progressing in the vicinity of the mixing ratio 1.9. In the case of using air as described above, the most combustible gas can be received under the condition of 1.9 of the tested air / fuel mixture ratio.
산화제로 공기를 사용할 경우에는 공기/연료 혼합비를 1.8 ~ 2.4 로 조성하여 가장 많은 가연성가스를 수취하도록 하는 것이 바람직하다. 이 때 합성가스발열량은 1700 ~ 1900 kcal/Nm3 이고, 연소챔버의 온도는 950 ~ 1100℃ 이고, 냉가스효율은 50~65% 이고, 탄소전환량은 65 ~ 75% 임을 알 수 있다.When using air as the oxidizing agent, it is preferable to set the air / fuel mixture ratio to 1.8 to 2.4 to receive the most combustible gas. At this time, the amount of syngas generated is 1700 ~ 1900 kcal / Nm 3 The temperature of the combustion chamber is 950 ~ 1100 ℃, the cold gas efficiency is 50 ~ 65%, it can be seen that the carbon conversion amount is 65 ~ 75%.
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.In addition, the above-mentioned example is only an example to demonstrate this invention. Therefore, it is obvious that the ordinary skilled in the art to which the present invention pertains uses the partial change with reference to the detailed description.
도 1a와 도 1b는 가스화장치를 도시한 개략도.1A and 1B are schematic diagrams showing a gasifier.
도 2a와 도 2b는 본 발명에 따른 가스화방법의 흐름도.2a and 2b are flow charts of a gasification method according to the present invention.
도 3은 산소/연료 혼합비에 따른 가스화반응시의 합성가스 조성비를 표시한 그래프.3 is a graph showing the synthesis gas composition ratio during the gasification reaction according to the oxygen / fuel mixture ratio.
도 4는 산소/연료 혼합비에 따른 합성가스발열량과, 연소챔버온도, 냉가스효율, 탄소전환량을 표시한 그래프.Figure 4 is a graph showing the amount of syngas generated according to the oxygen / fuel mixture ratio, combustion chamber temperature, cold gas efficiency, carbon conversion amount.
도 5는 공기/연료 혼합비에 따른 가스화반응시의 합성가스 조성비를 표시한 그래프.5 is a graph showing the synthesis gas composition ratio during the gasification reaction according to the air / fuel mixture ratio.
도 6은 공기/연료 혼합비에 따른 합성가스발열량과, 연소챔버온도, 냉가스효율, 탄소전환량을 표시한 그래프.Figure 6 is a graph showing the amount of syngas generated according to the air / fuel mixture ratio, combustion chamber temperature, cold gas efficiency, carbon conversion amount.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 가스화장치10: gasifier
20 : 버너20: burner
30 : 연소챔버30: combustion chamber
31 : 테이퍼부31: taper part
40 : 냉각챔버40: cooling chamber
50 : 이중격벽50: double bulkhead
51 : 내측격벽 52 : 외측격벽51: inner partition 52: outer partition
60 : 배출관60: discharge pipe
70 : 호퍼70: Hopper
80 : 연료탱크80: fuel tank
90 : 스팀제조장치90: steam production equipment
P1 : 산화제혼합과정P1: Oxidizer Mixing Process
P2 : 가스화반응과정P2: gasification process
P3 : 필터링과정P3: Filtering Process
P4 : 스팀공급과정P4: Steam Supply Process
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