KR101163677B1

KR101163677B1 - 마이크로 열병합 발전시스템

Info

Publication number: KR101163677B1
Application number: KR1020090107960A
Authority: KR
Inventors: 박영배; 박종갑
Original assignee: 박영배
Priority date: 2009-11-10
Filing date: 2009-11-10
Publication date: 2012-07-09
Also published as: KR20110051403A

Abstract

본 발명은 마이크로 열병합 발전시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 폐기물을 용융시켜서 발생된 고열의 가스로 증기를 생성하고, 이 증기를 통해 발전(發電)과 난방 등의 에너지로 변환함과 동시에, 용융로 및 소각로의 가열원을 화석연료를 배제하고 고열의 플라스마를 사용함으로써 환경친화적이면서도 경제적인 마이크로 열병합 발전시스템을 제공할 목적으로, 폐기물투입부(10)를 통해 유입된 폐기물을 제1전자파버너(30)의 코로나방전 및 전자기파에 의해 발생된 플라스마로 용융시키고 상기 용융물을 냉각시키도록 물이 저장된 침전조(25)를 포함하는 용융부(20); 내부에 상기 용융부(20)에서 발생된 열가스가 경유하는 가열관(51)이 설치되고, 기화기(54)를 통해 기화된 기체가 상기 가열관(51)에 의해 증기로 변환되게 하는 증발부(50); 상기 침전조(25)에서 발생된 가스를 제2전자파버너(30')의 코로나방전 및 전자기파에 의해 발생된 플라스마로 용융시키고, 연소된 가스를 정화하는 제2저수조(64)를 포함하는 연소부(60); 상기 연소부(60)와 연결되어 가스를 집진 처리하는 집진부(70); 및 상기 증발부(50)에서 생성된 증기를 이용하여 에너지로 전환하는 에너지전환부(80);로 이루어진 열병합 발전시스템이 개시된다.

Description

마이크로 열병합 발전시스템{MICRO COGENERATION SYSTEM}

본 발명은 마이크로 열병합 발전시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 폐기물을 용융시켜서 발생된 고열의 가스를 이용하여 증기를 생성하고, 이 증기를 이용하여 발전(發電)을 할 수 있도록 함에 있어서, 용융로와 그로부터 발생한 유해가스를 처리하기 위한 연소로의 각 열원을 화석연료를 배제하고 코로나방전 및 전자기파방전에 의해 생성된 고열의 플라스마를 이용함으로써 친환경적이면서도 경제적인 마이크로 열병합 발전시스템에 관한 것이다.

일반적으로 열병합발전(熱倂合發電)은 폐열을 지역난방 또는 공정용 열원으로 사용하는 전기와 열을 동시에 생산, 공급하는 발전방식으로서, 예컨대 화력발전소에서 증기 터빈으로 발전기를 구동하고 터빈의 배기를 이용해서 지역난방을 하는 것을 예로 들 수 있는데, 더욱 상세하게는 화력발전소에서 석탄이나 석유와 같은 화석에너지(석탄, 석유)를 태워서 물을 끓이고, 끓은 물을 이용해 증기 터빈을 돌려 전기를 생산하는 동시에, 이 물을 난방으로 사용하는 것이다.

이러한 열병합발전 방식은 열효율이 크게 제고되므로, 연료를 절감하는 효과를 수반하기 때문에 국외는 물론이고 국내의 화력발전소 역시 열병합 발전 방식을 채택하여 에너지 자원을 절감하고 있는 추세이다.

그러나 종래의 열병합발전 방식에 있어서 증기를 생산하기 위해 물을 끓이는 열원을 석유나 석탄과 같은 화석 연료를 사용하기 때문에 유지비용이 과다하는 등의 비용 절감 효과가 현저하지 않을 뿐 아니라, 석유 혹은 석탄을 연소시키는 경우 일산화탄소나 이산화탄소 등의 유해 가스가 방출되므로 환경오염의 문제점이 대두되고 있다.

더욱이, 이러한 유해가스를 정화하기 위해 별도의 정화장치를 설치해야 하므로 설치 비용이 과다하여 결국, 소형 규모의 아파트 등에서는 열병합 발전시스템을 설치하지 못하고 있는 실정이며, 따라서 열병합발전 시스템의 범용화를 실현하지 못하고 있는 문제점이 있다.

상기의 문제점을 해소하기 위해 마련된 본 발명의 목적은, 폐기물을 용융시켜서 발생된 고열의 가스로 증기를 생성하고, 이 증기를 통해 발전(發電)과 난방 등의 에너지로 변환함과 동시에, 용융로 및 소각로의 가열원을 화석연료를 배제하고 고열의 플라스마를 사용함으로써 환경친화적이면서도 경제적인 마이크로 열병합 발전시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 폐기물투입부(10)를 통해 유입된 폐기물을 제1전자파버너(30)의 코로나방전 및 전자기파에 의해 발생된 플라스마로 용융시키고 상기 용융물을 냉각시키도록 물이 저장된 침전조(25)를 포함하는 용융부(20); 내부에 상기 용융부(20)에서 발생된 열가스가 경유하는 가열관(51)이 설치되고, 기화기(54)를 통해 기화된 기체가 상기 가열관(51)에 의해 증기로 변환되게 하는 증발부(50); 기 침전조(25)에서 발생된 가스를 제2전자파버너(30')의 코로나방전 및 전자기파에 의해 발생된 플라스마로 용융시키고, 연소된 가스를 정화하는 제2저수조(64)를 포함하는 연소부(60); 기 연소부(60)와 연결되어 가스를 집진 처리하는 집진부(70); 및 상기 증발부(50)에서 생성된 증기를 이용하여 에너지로 전환하는 에너지전환부(80);로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 폐기물을 처리할 때 사용되는 열원을 비롯하여 용융로에서 발생한 유해가스를 연소시키는 열원을 모두 코로나방전 및 전자기파 방전에 의한 고열의 플라스마를 사용하고, 석탄이나 석유와 같은 화석연료를 배제하므로 점점 고갈되어가는 지하자원을 절약할 수 있을 뿐 아니라 화석연료의 연소시 발생하는 유해가스를 발생하지 않기 때문에 환경오염을 최소화할 수 있음은 물론 오존 파괴를 예방할 수 있는 효과가 있으며, 나아가 증발로에서 생성된 증기를 이용하여 전기 등 각종 에너지를 생산할 수 있게 되어 경제적이면서도 환경친화적인 열병합 발전시스템이 제공된다.

이하, 본 발명의 실시예를 나타낸 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하며, 예시된 도면의 구조는 본 발명의 바람직한 형태를 보인 일 실시 형태일 뿐 본 발명을 제한하는 것으로 의도된 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 열병합 발전시스템의 전체 구성을 보인 도면이다.

도 1을 참조하는 바와 같이 본 발명의 열병합 발전시스템은, 코로나방전 및 전자기파에 의해 발생된 고열의 플라스마로 폐기물을 용융시키는 용융부(20)와, 상기 용융부(20)에서 발생된 고열의 가스를 이용하여 물을 증기화시키는 증발부(50)와, 상기 용융부(20)에서 발생된 유해가스를 처리하는 연소부(60) 및 집진부(70), 그리고 상기 증발부(50)에서 생성된 고열의 증기를 이용하여 전기를 축전 혹은 발전하여 에너지화하는 에너지교환부(80)로 대별된다.

도 2는 본 발명에 따른 열병합 발전시스템의 버너 및 폐기물 용융부를 보인 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 용융로의 전자파 버너를 보인 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참조하는 바와 같이 용융부(20) 입구에 폐기물을 투입하기 위한 폐기물 투입부(10)가 마련되는 한편, 용융부(20) 내부로 유입되는 폐기물을 고열의 열원으로 용융시키기 위해 제1전자파버너(30)가 마련되고, 또한 상기 열원의 연소시 화력을 증가시키기 위해 용융부(20) 내부로 수소-산소 기체를 분사하는 연소용 기체발생기(40)가 더 구비될 수 있다.

상기 폐기물 투입부(10)는 이송수단으로서 모터(12)의 구동에 연동하여 회전하는 스크류(13)를 포함하여 구성되고, 상기 스크류(13)의 일측에 폐기물을 저장하는 호퍼(11)가 구비되며 타측에는 폐기물을 용융로(21)의 입구로 배출하는 배출구(14)가 구비된다.

이때 상기 배출구(14)에 상기 모터(12)의 구동에 연동하여 회전하는 분산날개(15)를 설치하는 경우 스크류(13)를 통해 이송된 폐기물이 용융로(21) 내부에 투입될 때 덩어리지지 않도록 분산시킬 수 있다.

상기 용융부(20)는 내부가 일정 공간이 형성되고 일측에 폐기물이 투입되도록 하는 입구가 형성되고 타측에 용융물이 배출되도록 하는 출구가 형성되는 용융로(21)와, 상기 배출된 용융물을 냉각시키는 침전조(25)를 포함하여 구성되며, 용융로(21)의 출구 측에는 증발부(50)와 연결된 제1배기관(24)이 구비되고, 상기 침전조(25)는 연소부(60)와 연결된 제2배기관(26)이 구비된다.

도 2 및 도 3을 참조하는 바와 같이 상기 제1전자파버너(30)는 일정 길이의 하우징(31) 내부에 송풍기(34)에서 발생한 공기가 주입되고 상기 하우징(31) 중앙 및 내벽에 각각 제1전극(37) 및 제2전극(37')이 상호 이격 설치되며 각 전극(37)(37') 사이에 석영관(38)이 개재된 코로나방전부와, 전자기파가 흐르는 도파로(33) 일측에 또 다른 하부 석영관(38')이 구비되고 상기 하부 석영관(38') 상단에 상기 하우징(31) 단부가 결합되어 하부 석영관(38')으로 전자기파가 도달함으로써 코로나방전부에서 생성된 이온화 기체에 전자기파를 가하는 전자기파발생부와, 상기 석영관(38) 저부에 설치되어 기체를 점화시키는 방전극(39)을 포함하여 구성된다.

더욱 구체적으로 상기 코로나방전부는 일정 길이를 가진 하우징(31)을 포함하고, 상기 하우징(31)의 일측(상부)에는 하우징(31) 내부에 공기를 주입하는 용도로 적어도 하나 이상의 에어분사기가 설치되며 타측(하부) 하단에는 플랜지가 형성되어 전자기파발생부(32)의 도파로(33)에 볼트 등의 고정수단으로 체결된다.

상기 하우징(31)의 상단 중심에는 방전극(39)이 하우징 내측으로 관통하여 나사 체결되고, 상기 하우징(31)의 내부 중심에는 제1전극(37)이 형성되는데, 상기 방전극(39)과 제1전극(37)은 전기적으로 서로 연결되어 있다.

또한 하우징(31)의 내벽에는 상기 제1전극(37)과 일정 거리 이격 설치된 제2전극(37')이 형성되며, 상기 제2전극(37')은 하우징(31)의 측면에서 관통한 전극을 통해 통전(通電)된다. 상기 하우징 내벽의 제2전극(37') 내면에는 석영관(38)이 설치되는 한편, 상기 제2전극(37')과 하우징(31) 내벽 사이에는 절연체가 개재되어 제2전극(37')과 하우징(31)을 절연시킨다.

상기 석영관은 하우징(31) 내부에 설치된 상부 석영관(38)과 도파로(33) 상의 홀에 설치되는 하부 석영관(38')으로 분리되며, 각 석영관 사이에는 쉴드링(38")과 금속링이 설치된다.

상기 쉴드링(38")은 세라믹 등으로 된 일종의 절연물로 되어 상부 석영관(38)과 하부 석영관(38')을 상호 분리, 절연시키고, 그 하부에 위치한 금속링은 하우징(31)과 하부 석영관(38')을 상호 통전시키는 마그네트론 전극이다.

전자기파발생부(32)에서 생성된 전자기파가 도파로(33)를 경유하여 하부 석영관(38')에 도달하기까지 상호 분리되도록 하기 위해 도파로(33)를 상/하로 분리하는 격벽을 설치할 수 있으며, 이 경우 작은 용량의 전자기파발생부(32)가 복수 개 설치되어 있어 비용이나 소형화 측면에서 바람직하다.

또한, 도 3과 같이 상기 도파로(33) 주변에는 냉각수가 순환할 수 있도록 일측에 유입구와 배출구가 구비된 냉각수 케이스(33')를 설치하는 경우 상기 전자기파(M)로 인해 발생하는 열을 냉각수가 순환하여 열을 식힐 수 있다.

이러한 구성에 의해서 송풍기(34)에서 생성된 공기가 하우징(31) 내부로 주입됨과 동시에 제1전극(37)과 제2전극(37')에 전기를 인가하면, 제1전극과 제2전극 사이에 코로나방전이 일어나서 공기가 이온화된다. 이후 하부 석영관(38') 내부로 흐르는 이온 기체는 전자기파(M)에 조사되어 이온화가 가속화되며, 방전극(39)에서의 아크에 의해 이온화가 가속된 기체가 폭발하여 고열의 플라스마를 발생시켜서 상기 용융로(21)에 투입되는 폐기물을 용융시킬 수 있게 된다.

이때 플라스마 화염이 발생하는 부분에 수소-산소 가스를 분사하면 화력을 증강시킬 수 있게 되며, 이를 위해 상기 용융로(21)에는 복수 개의 분사기(45)가 설치된다.

연소용 기체발생기(40)는 물(W)이 저장된 컨테이너 저부에 적어도 한 쌍이 근접하도록 전극(41)이 설치되고, 상기 전극(41) 주변에 코일(42)을 형성하여서 된 물전기분해방식일 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

상기 연소용 기체는 예컨대 수소-산소 기체일 수 있고, 또는 파라하이드로겐(횡수소)일 수 있다. 연소용 기체 중 하나인 횡수소는 높은 연소특성을 가진 정수소(orthohydrogen)와 달리 수소의 느린 연소 형태를 가지며, 이러한 특성으로 인해 가스렌지와 같이 요리기구의 화염원으로 사용되기에 적합한 것으로 알려져 있지만, 상기 연소용 기체발생기(40)에서 생성된 기체는 연소 가능한 것이면 그 종류에 제한이 없다.

상기 연소용 기체발생기(40)가 수소-산소기체를 생산하도록 하는 경우, 예시된 바와 같은 구조의 물 전기분해 방식을 적용할 수 있는데, 이 경우 어떠한 화학촉매제를 첨가하지 않고 물로만 생성할 수 있으므로 제조 및 환경 측면에서 유리하다.

한편, 도 2에서 제1저수조(1)는 물이 저장되어 본 발명의 시스템 적소에 물을 공급하기 위한 것으로, 예컨대 용융로(21)의 벽 내부에 형성된 냉각수로(22)에 유입되어 용융로(21)의 과열을 방지할 수 있고, 또한 상기 연소용 기체발생기(40) 내부로 물을 보충하거나 혹은 상기 침전조(25)로 물을 보충하는 기능을 가진 것인데, 이러한 물의 순환 작용에 대해서는 후술하여 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 열병합 발전시스템의 증발부(50)를 보인 구성도이다.

도 1 및 도 4를 참조하는 바와 같이 증발부(50)는, 내부에 상기 용융부(20) 와 제1배기관(24)을 통해 연결되어 용융로(21)에서 생성된 고열의 가스가 흐르는 코일 형태의 가열관(51)이 형성되고 상단이 에너지교환부(80)로 통하는 증발관(57)이 구비된 증발로(50')와, 상기 증발로(50') 저부에 연결되어 중발로(50') 내측으로 물을 안개 상으로 분무하는 기화기(54)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 증발로(50') 벽 내측에는 상기 가열관(51)과 연결된 냉각수로(52)가 형성되고, 상기 냉각수로(52)는 상기 폐기물 투입부(10)와 통하는 제2회수관(56)과 연결될 수 있으며, 또한 증발로(50') 저부는 제1회수관(55)이 연결되어, 증발로(50') 내부에서 발생한 결로 등의 물을 제1회수관(55)을 통해 회수하여 상기 기화기(54)로 송기하여 다시 한 번 물을 안개상으로 기화시켜서 증발로(50') 내부로 분무하여 재사용할 수 있다.

또한 상기 기화기(54)는 상기 용융로(21) 벽의 냉각수로(22)와 연결된 제2냉각수관(3)이 연결되어, 용융로(21)의 냉각수로(22)에서 공급된 물을 기화시키도록 할 수 있다.

상기 증발부(50) 내에서 기화된 증기는 가열관(51)에 의해서 고온으로 가열되어 증발관(57)을 통해 에너지교환부(80)로 이송되어 발전(發電)된다.

도 1을 참조하는 바와 같이 에너지발전부(80)는, 상기 증발부(50)에서 생성된 고온의 증기를 이용하여 에너지를 생성하는 것으로, 그 예로써 열교환발전기(81)나 열회수보일러(82) 등을 들 수 있다.

열교환발전기(81)는, 일종의 열전기(熱電氣)발전기(Thermoelectric generator)로서 제베크효과를 이용한 발전 방식일 수 있다. 즉 2종류의 금속 또는 반도체를 접속하여 한쪽 접속점에 열을 가하면 그 접속점은 고온으로, 다른쪽 접속점은 저온으로 된다. 이와 같이 두 접속점에 온도차를 주면 두 금속 사이, 또는 반도체 사이에 열기전력이 발생하고, 그 사이 접속된 부하에 열전류가 흐르는데, 상기 증발부(50)에서 생성된 고온의 증기를 일측 금속 혹은 반도체의 한쪽 접속점을 가열시키기 위한 열원으로 사용된다.

또한, 상기 열회수보일러(82)는 일종의 폐압회수터빈(Exergy recovery turbine)일 수 있으며 폐압회수터빈은 사용처에 증기를 공급할 수 있으면서도 전기를 생산할 수 있는 장치이며, 이들 열교환발전기(81) 도는 열회수보일러(82) 등은 공지된 것이므로 이에 관한 상세한 설명은 생략한다.

그 외에 상기 에너지교환부(80)는, 스팀 보일러(83)나 온수 보일러(84), 온수 난방기(85), 저장용 탱크(86)를 포함할 수 있으며, 기타 증기를 활용할 수 있는 모든 수단을 포함한다.

도 5는 본 발명에 따른 열병합 발전시스템의 폐기가스 처리부로서 연소부(60)와 집진부(70)를 보인 구성도이다.

도 1 및 도 5를 참조하는 바와 같이, 연소부(60)는 상기 용융부(20)의 침전조(25)에서 발생된 유해가스를 제2배기관(26)으로 유도하여 연소시키기 위해 마련된 것으로서, 고열의 플라스마를 연소 열원으로 사용되는 소각로(60')와 상기 소각로(60') 저부에 설치된 제2저수조(64)와, 상기 제2저수조(64)에서 공급되는 물이 분무되고 상기 소각로(60')와 연통된 분무관(62)으로 구성되고, 상기 연소부(60)에서 처리된 잔여가스는 이송관(63)을 통해 집진부(70)로 이송된다.

더욱 구체적으로 상기 연소부(60)는 전술한 바와 같이 기체 환경 하에서 코로나방전을 일으키는 제2코로나방전부(31')와 전자기파를 발생시키는 제2전자파발생기(32')를 포함하여 고열의 플라스마를 발생시키는 제2전자파버너(30')가 구비되며, 이에 대해서는 앞서 상세히 설명된 바 있으므로, 반복 설명은 생략한다.

상기 플라스마 발생 부분에는 제2배기관(26)이 연결되어 침전조(25)에서 발생한 유해가스가 플라스마에 분출되어 소각된다. 이때 유해가스의 연소효율을 높이기 위해 전술한 바와 같은 연소용 기체발생기(40)를 더 설치하여 상기 연소부(60)의 소각로(60') 내에 예컨대 수소-산소 기체를 불어놓어도 좋다.

소각로(60')에서 연소되어 남은 재는 제2저수조(64)에 저장된 물 속에 포집되고, 포집되지 않은 유해가스 혹은 비산물은 분무관(62)으로 이송되며, 상기 분무관(62) 내부는 모터(66) 동작에 의해서 제2저수조(64) 내의 물이 흡입되어 안개상으로 분무되기 때문에 유해가스 혹은 비산물이 제2저수조(64) 내로 포집될 수 있다.

상기 소각로(60') 벽에는 예컨대 제1냉각수관(2)을 통해 냉각수가 순환하는 냉각수로(61)가 설치될 수 있고, 상기 냉각수로(61)를 순환한 냉각수는 제3회수관(65)을 통해서 상기 증발부(50)의 기화기(54)로 송기되어 증발로(50') 내에서 안개 상으로 분무되게 할 수 있다.

상기 집진부(70)는 연소부(60)에서 처리되지 않은 잔여 가스를 제거하기 위해 마련된 것으로서 상부에는 송풍기와 같은 배출기(74)가 구비되고, 내측에는 상기 이송관(63)을 통해 유입된 정제가스를 여과하는 흡착기(72)와, 제거기(73)가 구 비되며, 제거기(73)의 상부와 흡착기(72)의 하부에는 각각 물분사관(71)이 설치된다.

상기 흡착기(72)는 물리적 흡착제가 도포된 필터막이 사용되고, 상기 제거기(73)는 벌집형상으로 된 일종의 격막으로써 정제가스에 함입된 분진이나 물방울 등을 제거한다.

물분사관(71)은 다수개의 노즐이 형성되어 고압으로 집진부(70)의 상,하부에서 흡착기(72)와 제거기(73)에 대해 물을 분사시킴으로써 정제가스에 함입된 입자를 포집하여 침전시킬 수 있다.

전술한 제2저수조(64)와 집진부(70)의 하부에는 각각 폐수회수관(75)와 연결된 드레인이 구비되어서 제2저수조(64)의 pH농도가 증가하거나 집진부(70)의 저부에 낙하된 침전물을 폐수회수관(75)을 통해 폐기물튜입부(10)의 호퍼(11)로 이송시켜서 다시 용융시킨다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 열병합 발전시스켐의 작용을 설명하며, 이를 통해 본 발명이 더욱 구체화될 것이다.

도 1 내지 도 5를 참조하는 바와 같이, 폐기물이 용융로(21) 내에서 고열의 플라스마에 의해 용융되면, 고온의 가스와 용융물이 생성된다. 용융물은 침전조(25) 내에 투입되어 급속 냉각되어 별도 처리되는데, 이때 침전조(25) 내에는 용융물이 물 속에 투입되어 냉각되는 동안 물이 증발하여 기체가 생성된다.

이렇게 용융로(21)에서 발생한 고온의 가스는 제1배기관(24)을 통해 증발로(50') 내의 가열관(51)을 경유하여 어느정도 냉각되어 액체 형태로 되고, 이는 증발로(50') 내벽의 냉각수로(52)를 경유하여 제2회수관(56)을 통해 폐기물투입부(10) 측으로 송기되어 다시 용융된다.

상기 침전조(25)에서 발생한 증기는 제2배기관(26)을 통해 연소부(60)의 소각로(60')로 투입되어 연소되고, 연소시 남은 가스 혹은 분진 등은 제2저수조(64)를 비롯하여 분무관(62) 및 집진부(70)를 통해 정화 처리된다.

한편, 제1저수조(1)에 저장된 물의 순환 작용은 다음과 같다.

제1저수조(1) 내의 물은 제1냉각수관(2)을 통해 용융로(21) 내벽의 냉각수로(22)로 투입되고, 냉각수로(22)를 경유한 물은 제2냉각수관(3)을 통해 기화기(54)로 유입되어 기체 상으로 기화된 다음, 증발로(50') 내에서 더욱 가열되어 증발관(57)을 통해 전술한 에너지교환부(80)로 송기된다.

상기 제1냉각수관(2)은 침전조(25)와 연소용 기체발생기(40), 제2저수조(64) 등과 연결되어 필요시 물을 보충할 수 있으며, 또한 전자기파 발생부(32)와 연결되어 냉각수가 유입되도록 할 수 있다.

도 1과 같이 제1냉각수관(2)이 연소부(60)의 냉각수로(61)와 연결된 경우, 소각로(60')의 과열을 방지할 수 있고, 냉각수로(61)에 투입된 물은 상기 증발부(50)의 기화기(54)로 송기되도록 한다. 또한. 제1냉각수관(2)은 집진기(70)의 상하부에 설치된 물분사관(71)과 연결되어 집진기(70) 내부로 물이 분사되게 한다.

이와 같이 냉각수를 순환시키는 경우 최소의 설치 비용으로 구조가 간단한 시스템을 구축할 수 있으므로 효율적인 열병합 발전시스템을 제공할 수 있다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지 만, 본 발명의 요지와 범위로 부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구의 범위에 속함은 자명하다.

도 2는 본 발명에 따른 열병합 발전시스템의 버너 및 폐기물 용융부를 보인 구성도이다.

도 3은 본 발명에 따른 용융로의 전자파 버너를 보인 구성도이다.

도 4는 본 발명에 따른 열병합 발전시스템의 증발부를 보인 구성도이다.

도 5는 본 발명에 따른 열병합 발전시스템의 폐기가스 처리부로서 연소부와 집진부를 보인 구성도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1: 제1저수조 2, 3: 제1, 2냉각수관

10: 폐기물투입부 11: 폐기물 호퍼

12, 53, 66: 모터

13: 스크류 15: 분산날개

20: 용융부 21: 용융로

22, 52, 61: 냉각수로

23: 배출구 24, 26: 제1, 2배기관

25: 침전조

30, 30': 제1, 2전자파 버너

31: 하우징 32: 전저파발생부

33: 도파로

35: 플라스마발생부 38: 석영관

39: 방전극

40: 연소용 기체발생기 45: 분사기

50: 증발부 51: 가열관

54: 기화기 55, 56, 65: 제1, 2, 3회수관

57: 증발관

60: 연소부 60': 소각로

61: 냉각수로 62: 분무관

63: 이송관 64: 제2저수조

70: 집진부 71: 물분사관

72: 흡착기 73: 제거기

74: 배출기 75: 폐수회수관

80: 발전부 81: 열교환발전기

82: 열회수보일러

Claims

증기를 이용한 열병합 발전시스템에 있어서,

폐기물투입부(10)를 통해 유입된 폐기물을 제1전자파버너(30)의 코로나방전 및 전자기파에 의해 발생된 플라스마로 용융시켜서 용융물을 형성하는 용융로(21)와, 상기 용융물을 냉각시키도록 물이 저장된 침전조(25)를 포함하는 용융부(20);

내부에 상기 용융부(20)에서 발생된 열가스가 경유하는 가열관(51)이 설치되고, 기화기(54)를 통해 기화된 기체가 상기 가열관(51)에 의해 증기로 변환되게 하는 증발부(50);

상기 침전조(25)에서 발생된 가스를 제2전자파버너(30')의 코로나방전 및 전자기파에 의해 발생된 플라스마로 연소시키는 소각로(60')와, 상기 소각로에서 연소된 가스를 정화하는 제2저수조(64)를 포함하는 연소부(60);

상기 연소부(60)와 연결되어 가스를 집진 처리하는 집진부(70); 및

상기 증발부(50)에서 생성된 증기를 이용하여 에너지로 전환하는 에너지전환부(80);로 이루어진 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템.
제 1항에 있어서,

상기 폐기물 투입부(10)는 이송수단으로서 모터(12)의 구동에 연동하여 회전하는 스크류(13)를 포함하고, 상기 스크류(13)의 일측에 폐기물을 저장하는 호퍼(11)가 구비되며 타측에 폐기물을 용융로(21)의 입구로 배출하는 배출구(14)가 구비된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템.
제 2항에 있어서,

상기 배출구(14)에 모터의 구동에 연동하여 회전하는 분산날개(15)가 설치된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템.
제 1항에 있어서,

상기 용융부(20)는 내부에 일정 공간이 형성되고 일측에 폐기물 투입용 입구가 형성되고 타측에 용융물 배출용 출구가 형성되는 용융로(21)와,

상기 배출된 용융물을 냉각시키도록 물이 저장된 침전조(25)를 포함하되,

용융로(21)의 출구 측에 증발부(50)와 통하는 제1배기관(24)이 연결되고, 상기 침전조(25)는 연소부(60)와 통하는 제2배기관(26)이 연결된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템.
제 1항에 있어서,

상기 제 1, 2전자파버너는, 공기가 주입되는 하우징(31) 내의 중앙 및 내벽에 각각 제1전극 및 제2전극이 이격 설치되며 각 전극 사이에 석영관이 개재된 코로나방전부와,

전자기파가 흐르는 도파로 일측에 상기 하우징 단부가 결합되고, 도파로 내의 하부 석영관으로 전자기파가 도달하게 한 전자기파발생부와,

상기 도파로 내의 하부 석영관 저부에 설치되어 기체를 점화시키는 방전극을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템.
제 1항에 있어서,

상기 증발부(50)는, 내부에 상기 용융부(20)에서 발생된 가스가 경유하는 가열관(51)이 구비되고, 상단이 에너지교환부(80)로 통하는 증발관(57)이 구비된 증발로(50')와,

상기 증발로(50') 저부에 연결되어 중발로(50') 내측으로 물을 분무시키는 기화기(54)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템.
제 6항에 있어서,

상기 증발로(50') 저부에 기화기(54)와 통하는 제1회수관(55)이 연결되어 증발로(50') 내에 생성된 물을 회수하여 다시 증발로 내부로 분무하게 된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템.
제 6항에 있어서,

상기 기화기(54)는 상기 용융부(20)의 용융로(21) 벽에 설치된 냉각수로(22)와 제2냉각수관(3)으로 연결되어, 냉각수로(22)의 물을 기화시키게 된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템.
제 6항에 있어서,

상기 기화기(54)는 상기 연소부(60)의 소각로(60') 벽에 설치된 냉각수로(61)와 제3회수관(65)으로 연결되어, 냉각수로(61)의 물을 기화시키게 된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템.
제 6항에 있어서,

상기 가열관(51)은 증발로(50') 벽의 냉각수로(52)와 연결되고, 상기 냉각수로(52)는 제2회수관(56)을 통해 상기 폐기물투입부(10)와 연결되어 용융부(20)에서 발생된 가스가 폐기물투입부(10)로 순환되게 한 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템.
제 1항에 있어서,

상기 연소부(60)는, 침전조(25)와 제2배기관(26)으로 연결되고 상부에 제2전자파버너(30')가 설치되며 저부에 제2저수조(64)가 구비된 소각로(60')를 포함하되,

상기 소각로(60')와 연통하여 연소시 발생한 가스가 주입되고, 상기 제2저수조(64)의 물을 분무하는 분무관(62)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템.
제 1항에 있어서,

상기 집진부(70)는, 상부에 송풍용 배출기(74)가 구비되고, 내측에 상기 연소부(60)에서 이송된 가스를 여과하는 흡착기(72) 및 제거기(73)가 구비되며, 제거기(73)의 상부와 흡착기(72)의 하부에는 각각 물분사관(71)이 설치된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템.
제 1항에 있어서,

상기 용융로(21) 또는 소각로(60') 내에 연소용 기체를 분사하도록 하는 연소용 기체발생기와 연결된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템.
제 13항에 있어서,

상기 연소용 기체발생기는, 물(W)이 저장된 컨테이너 저부에 적어도 한 쌍이 근접하도록 전극(41)이 설치되고, 상기 전극(41) 주변에 코일(42)을 형성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템.
제 1항에 있어서,

상기 제2저수조(64) 또는 집진부(70) 하단은 폐수회수관(75)을 통해 폐기물투입부(10)와 연결되어 침전물을 다시 용융시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템.