KR101269397B1 - 가연성 폐기물 가스화 장치 및 이 장치에 의해 폐기소각재를 흡착제로 제조하는 방법 - Google Patents

가연성 폐기물 가스화 장치 및 이 장치에 의해 폐기소각재를 흡착제로 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차르 연소로에서 연소되어 생성된 폐기소각재와, 연소장치에서 생성된 폐기소각재를, 폐열보일러에서 생성된 스팀을 제공하여 제올라이트 물질로 합성시켜 흡착성능 및 이온교환성능이 부여된 흡착제로 제조하는 가연성 폐기물 기체화 장치와, 이 장치를 이용하여 폐기소각재를 흡착제로 제조하는 방법을 제공한다.

Description

가연성 폐기물 가스화 장치 및 이 장치에 의해 폐기소각재를 흡착제로 제조하는 방법{Combustible Waste Gasification apparatus and method for manufacturing adsorbent by thereof}
본 발명은 가연성 폐기물 가스화 장치 및 이 장치에 의해 폐기소각재를 흡착제로 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐기소각재를 제올라이트 물질로 합성시켜 흡착성과 이온교환성능을 부여하여 흡착제로서 재활용이 가능하도록 함과 동시에 폐기소각재의 발생량을 줄여 환경을 개선하도록 한 가연성 폐기물 가스화 장치 및 이 장치에 의해 폐기소각재를 흡착제로 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 폐기물의 처리 방법 중의 하나로서 소각로를 이용한 소각처리방법이 있다. 이 소각처리방법은 매립방법보다 폐기물의 부피 및 무게를 줄일 수 있지만 대기오염 물질이 발생되므로 철저한 오염방지 시설을 갖추어야 하는 어려움이 따른다.
소각처리장치 즉, 가연성 폐기물의 가스화장치는 소각로와 함께 가연성 폐기물을 균일하게 소각로로 공급하는 전처리설비, 배출가스의 열을 회수하고 배출가스를 냉각시키는 폐열보일러, 배출가스 중의 오염물질을 제거하는 배출가스처리설비 등으로 구성된다.
도 1은 종래의 가연성 폐기물 가스화장치를 도시한 구성도로서, 도시된 바와 같이, 가연성 폐기물을 공급하는 폐기물 공급장치(10)와, 이 폐기물 공급장치(10)로부터 제공되는 가연성 폐기물을 무산소 또는 저산소 상태에서 간접적으로 가열하여 열분해하는 로터리 킬른(Rotary kiln)식의 열분해장치(20)를 포함한다.
여기서, 열분해장치(20)가 가연성 폐기물을 열분해하는 과정에서는 부산물로서 가연성 가스와 탄화물인 차르(char)(92)가 생성된다.
이에 따라, 가연성 폐기물 가스화장치는 차르(90)를 연소하여 폐기소각재로 생성시키는 차르 연소로(92)와, 가연성 가스를 제공받아 완전연소시키는 연소장치(30)를 포함하고, 그 외에 폐열보일러(50), 건조기(60), 가스순환수단(72,74,76) 및 열교환기(80)를 더 포함한다.
상기 폐열보일러(50)는 연소장치(30)로부터 연소가스를 제공받아 스팀을 생성하고, 건조기(60)는 열분해장치(20)에 의한 가연성 폐기물의 기체화 단계 전에 가연성 폐기물을 건조하며, 폐기물 공급장치(10)는 상기 건조기(60)에 의해 건조된 가연성 폐기물을 열분해장치(20)에 공급하는 기능을 담당한다.
또한, 가스순환수단(72,74,76)은 연소장치(30)로부터 배출되는 연소가스의 일부가 열분해장치(20), 건조기(60)를 순차적으로 경유한 후, 연소장치(30)로 되돌아오도록 순환시키고, 열교환기(80)는 가스순환수단(72,74,76)에 의하여 연소장치(30)로 되돌아오는 가스(폐가스)와 연소장치(30)에 공급되는 외부공기(연소공기) 간의 열교환을 이룬다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 가연성 폐기물 가스화장치는, 앞서 설명한 바와 같이, 열분해장치(20)가 가연성 폐기물을 열분해하는 과정에서는 부산물로서 가연성 가스와 탄화물인 차르(90)가 생성된다고 하였다.
여기서 생성되는 차르(90)는 다시 차르 연소로(92)에서 연소되어 폐기소각재(94)로 배출된 후, 매립을 통해 처분된다.
또한, 가연성 가스를 제공받아 완전연소시키는 연소장치(30)에서도 연소에 따른 폐기소각재(32)가 배출된 후, 역시 매립을 통해 처분된다.
그런데, 차르 연소로(92)에서 연소된 폐기소각재(94)와 연소장치(30)의 가연성 가스를 완전연소시킴에 따라 발생되는 폐기소각재(32)는, 대부분 금속, 유리 토사 등의 무기질과 회분 등으로 구성되는데, 그 성분에 따라 기준치를 초과하는 중금속이 검출되면 환경오염을 예방하고자 매립을 하지 못하게 된다.
따라서, 기준치를 초과하는 중금속이 검출되는 폐기소각재는 별도의 무해화 및 안정화 처리시설을 거쳐 재처리됨으로써, 설비비가 많이 소요되는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점에 착안하여 안출된 것으로서, 열분해장치가 가연성 폐기물을 열분해하는 과정에서 부산물로서 생성되는 차르를 연소시킴에 따라 발생되는 폐기소각재와, 연소장치가 가연성 가스를 완전연소시킴에 따라 발생되는 폐기소각재를 제올라이트 물질로 합성하여 흡착제로 재활용하도록 함으로써, 환경오염을 예방함은 물론 폐기소각재의 재처리 설비를 줄여 결국 설비비를 줄일 수 있도록 한 가연성 폐기물 가스화장치 및 이 장치에 의해 폐기소각재를 흡착제로 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가연성 폐기물 가스화장치는, 가연성 폐기물을 공급하는 폐기물 공급장치와; 상기 폐기물 공급장치로부터 제공되는 가연성 폐기물을 열분해하는 열분해장치와; 상기 열분해장치에 의해 가연성 폐기물이 열분해됨에 따라 생성되는 차르를 연소시키는 차르 연소로와; 상기 열분해장치에 의해 가연성 폐기물이 열분해됨에 따라 생성되는 가연성가스를 완전연소시키는 연소장치와; 상기 연소장치로부터 연소가스를 제공받아 스팀을 생성하는 폐열보일러 및; 상기 차르 연소로의 차르 연소와, 상기 연소장치의 가연성 가스 완전연소에 따라 생성되는 폐기소각재가 공급되고, 이 폐기소각재를 상기 폐열보일로로부터 스팀을 제공받아 제올라이트 물질로 합성하여 흡착제로 제조하는 흡착제 제조장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 흡착제 제조장치는, 상기 폐기소각재를 제올라이트 물질로 합성하기 위한 혼합물이 담겨지는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 혼합물은, 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화칼륨(KOH)과, 실리콘(Si), 알루미늄(Al) 성분의 혼합물을 적용하는 것이 바람직한데, 더욱 바람직하게는 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화칼륨(KOH) 30~100중량%, 규산나트륨(Na2SiO3) 0~35중량%, 알루민산나트륨(NaAlO2) 0~35중량% 비율로 혼합된 혼합물 또는, 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화칼륨(KOH) 30~100중량%, 규산나트륨(Na2SiO3) 0~35중량%, 알루민산나트륨(NaAlO2) 0~35중량% 비율로 혼합된 분말에 물을 섞은 겔 상태의 혼합물인 것을 적용하는 것이다.
또한, 상기 흡착제 제조장치에는 폐열보일러로부터 설정시간동안 300~350℃의 스팀이 제공되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 가연성 폐기물 가스화장치에 의해 폐기소각재를 흡착제로 제조하는 방법은, (a) 차르 연소로에서 연소되어 생성된 폐기소각재와, 연소장치에서 생성된 폐기소각재가 흡착제 제조장치로 공급되는 단계; (b) 폐열보일러로부터 고온의 스팀이 상기 흡착제 제조장치로 공급되는 단계 및; (c) 상기 흡착제 제조장치에 공급된 폐기소각재가 상기 흡착제 제조장치에 담겨진 혼합물과 스팀에 의해 제올라이트 물질로 합성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 흡착제 제조장치에는, 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화칼륨(KOH) 30~100중량%, 규산나트륨(Na2SiO3) 0~35중량%, 알루민산나트륨(NaAlO2) 0~35중량% 비율로 혼합된 혼합물 또는, 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화칼륨(KOH) 30~100중량%, 규산나트륨(Na2SiO3) 0~35중량%, 알루민산나트륨(NaAlO2) 0~35중량% 비율로 혼합된 분말에 물을 섞은 겔 상태의 혼합물이 담겨지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 흡착제 제조장치에는, 상기 폐열보일러로부터 설정시간동안 300~350℃의 스팀이 제공되는 것이 바람직한데, 여기서 상기 설정시간은 6~24시간인 것이 좋다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 가연성 폐기물 가스화장치 및 그 장치에 의해 폐기소각재를 흡착제로 제조하는 방법에 따르면, 열분해장치가 가연성 폐기물을 열분해하는 과정에서 부산물로서 생성되는 차르를 연소시킴에 따라 발생되는 폐기소각재와, 연소장치가 가연성 가스를 완전연소시킴에 따라 발생되는 폐기소각재를 제올라이트 물질로 합성하여 흡착제로 재활용함으로써, 환경오염이 줄어듦은 물론 폐기소각재의 재처리 설비를 줄여 결국 설비비를 줄일 수 있게 되는 효과가 제공된다.
도 1은 종래의 가연성 폐기물 가스화 장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 가연성 폐기물 가스화 장치의 구성도.
도 3은 도 2에서 흡착제 제조장치의 확대 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 가연성 폐기물 가스화장치에 의해 폐기소각재 표면에서 상기와 같은 제올라이트 물질이 합성된 SEM 사진.
도 5는 폐기소각재를 이용한 제올라이트 물질이 생성된 것을 나타낸 SEM 사진.
도 6은 폐기소각재를 이용한 제올라이트 물질이 생성된 상태에서의 XRD 분석결과를 나타낸 그래프.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 가연성 폐기물 가스화장치의 구성도이고, 도 3은 도 2에서 흡착제 제조장치를 도시한 구성도이다.
참고로, 본 발명을 설명함에 있어서, 종래에 있어서와 동일한 부분에 있어서는 동일부호를 부여하여 설명하기로 한다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가연성 폐기물 가스화장치는, 가연성 폐기물을 공급하는 폐기물 공급장치(10)와, 이 폐기물 공급장치(10)로부터 제공되는 가연성 폐기물을 무산소 또는 저산소 상태에서 간접적으로 가열하여 열분해하는 로터리 킬른(Rotary kiln)식의 열분해장치(20)를 포함한다.
여기서, 열분해장치(20)가 가연성 폐기물을 열분해하는 과정에서는 부산물로서 가연성 가스와 탄화물인 차르(90)가 생성된다.
이에 따라, 가연성 폐기물 가스화장치는 차르(90)를 연소하여 폐기소각재(94)로 생성시키는 차르 연소로(92)와, 가연성 가스를 제공받아 완전연소시키는 연소장치(30)를 포함하고, 그 외에 폐열보일러(50), 건조기(60), 가스순환수단(72,74,76) 및 열교환기(80)를 더 포함한다.
여기서, 연소장치(30)는 가연성 가스를 완전연소시킴에 따라 역시 폐기소각재(32)가 생성된다.
상기 폐열보일러(50)는 연소장치(30)로부터 연소가스를 제공받아 스팀을 생성하고, 건조기(60)는 열분해장치(20)에 의한 가연성 폐기물의 기체화 단계 전에 가연성 폐기물을 건조하며, 폐기물 공급장치(10)는 상기 건조기(60)에 의해 건조된 가연성 폐기물을 열분해장치(20)에 공급하는 기능을 담당한다.
또한, 가스순환수단(72,74,76)은 연소장치(30)로부터 배출되는 연소가스의 일부가 열분해장치(20), 건조기(60)를 순차적으로 경유한 후, 연소장치(30)로 되돌아오도록 순환시키고, 열교환기(80)는 가스순환수단(72,74,76)에 의하여 연소장치(30)로 되돌아오는 가스(폐가스)와 연소장치(30)에 공급되는 외부공기(연소공기) 간의 열교환을 이룬다.
한편, 열분해장치(20)가 가연성 폐기물을 열분해하는 과정에서는 부산물로서 생성된 탄화물인 차르(90)를 차르 연소로(92)에서 연소시킴에 따라 발생된 폐기소각재(94)와, 가연성 가스를 연소장치(30)에서 완전연소시킴에 따라 발생되는 폐기소각재(32)를 공급받음과 더불어 폐열보일러(50)에 의해 생성된 스팀을 제공받아 상기 폐기소각재(32,94)를 흡착제로 제조하기 위한 흡착제 제조장치(100)를 더 포함한다.
상기 흡착제 제조장치(100)에는 폐기소각재(32,94)를 제올라이트 물질로 합성하기 위한 혼합물(110)이 담겨져 있다.
상기 혼합물(110)은, 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화칼륨(KOH)과, 실리콘(Si), 알루미늄(Al) 성분으로 이루어지는데, 여기서, 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화칼륨(KOH)과, 실리콘(Si), 알루미늄(Al) 성분의 혼합물(110)은 분말 상태로 흡착제 제조장치(100)에 담겨질 수도 있으며, 물과 혼합되어 겔(Gel) 상태로 담겨질 수도 있는데, 그 상세한 성분 구성은 하기에서 상술하기로 한다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 가연성 폐기물 가스화장치를 이용하여 폐기소각재를 흡착제로 제조하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 열분해장치(20)가 가연성 폐기물을 열분해하는 과정에서는 부산물로서 생성된 탄화물인 차르(90)는 차르 연소로(92)에서 소각되어 폐기소각재(94)로 생성된 후, 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화칼륨(KOH)과, 실리콘(Si), 알루미늄(Al) 성분의 혼합물(110)이 담겨진 흡착제 제조장치(100)로 공급된다.
또한, 연소장치(30)에서 가연성 가스를 완전연소시킴에 따라 발생된 폐기소각재(32)도 상기 흡착제 제조장치(100)로 공급된다.
여기서, 폐기소각재(32,94)는 다음의 표와 같은 구성성분으로 이루어짐으로써, 제올라이트 합성이 가능함을 알 수 있다.
구성성분 함량(중량 %)
SiO2 37.12
Al2O3 10.84
Fe2O3 4.91
CaO 33.88
MgO 2.53
Na2O 2.81
K2O 1.47
P2O5 3.11
SO3 2.38
TiO2 0.95
즉, 위의 표에서와 같이 폐기소각재(32,94)는 제올라이트 합성에 필요한 Na(또는 K, Ca), Al, Si, O 등의 성분이 고르게 분포하고 있어 제올라이트 합성이 가능함을 알 수 있다.
다만, 제올라이트의 골격구성 물질은 규소성분(SiO2)와 알루미늄 성분(Al2O3)가 전체 중량의 30~40%, 10% 내외이므로 합성되는 제올라이트의 양을 증가시키기 위해서는 추가적으로 규산나트륨(Na2SiO3), 알루민산나트륨(NaAlO2)을 주입하는 것이 바람직하며, 특히 Si/Al 비를 적정하게 유지하기 위하여 알루미늄 성분의 주입량을 조절할 필요가 있다.
또한, 제올라이트 골격유도물질로 사용되는 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화칼륨(KOH)은 폐기소각재 내에 존재하는 Si, Al 등의 성분을 용출시키는 작용을 하게 되고, 용출된 Si, Al 성분이 수분 및 Na(또는 K)와 고온에서 반응하여 분말 또는 액상형태의 폐기소각재 표면에서 제올라이트 물질로 생성되기 때문에, 흡착제 제조장치(100)에는 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화칼륨(KOH)과, 실리콘(Si), 알루미늄(Al) 성분의 혼합물(110)을 제공하는 것이다.
따라서, 혼합물(110)은, 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화카륨(KOH) 30~980중량%, 규산나트륨(Na2SiO3) 1~35중량%, 알루민산나트륨(NaAlO2) 1~35중량% 비율로 혼합된 것을 적용함이 바람직하다.
상기와 같이, 차르 연소로(92)에서 연소되어 생성된 폐기소각재(94)와, 연소장치(30)에서 생성된 폐기소각재(32)를 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화칼륨(KOH)과, 실리콘(Si), 알루미늄(Al) 성분의 차르 활성화 혼합물(110)이 담겨진 흡착제 제조장치(100)로 공급하여 고르게 혼합시킨 상태에서, 상기 흡착제 제조장치(100) 내부에 폐열보일러(50)를 통해 생성된 고온의 스팀을 설정시간동안 공급하게 되면, 폐기소각재(32,94)의 표면에 제올라이트 물질이 합성됨을 알 수 있었다.
여기서, 폐열보일러(50)를 통해 공급되는 스팀의 온도는 150~700℃인 것이 바람직하며, 더욱 바람직한 최적 온도는 350~500℃임을 수차례 실험을 통해 알 수 있었으며, 스팀 공급시간에 따른 반응시간 또한 1~24시간인 것이 바람직하며, 더욱 바람직한 최적 반응시간은 6~24시간임을 수차례 실험을 통해 알 수 있었다.
이와 같은 방법으로 제올라이트 물질을 합성한 결과, 하이드록시 소달라이트(hydroxy sodalite), 소달라이트(sodalite), 제올라이트 P(zeolite P), 파주어사이트(faujasite-Na), 하이드록시캔크리나이트(hydroxy cancrinite), 캐버사이트(chabazite) 등의 제올라이트 물질이 합성되었다.
도 4는 본 발명에 따른 가연성 폐기물 가스화장치에 의해 폐기소각재 표면에서 상기와 같은 제올라이트 물질이 합성된 SEM 사진이고, 도 5는 폐기소각재를 이용한 제올라이트 물질이 생성된 것을 나타낸 SEM 사진이며, 도 6은 폐기소각재를 이용한 제올라이트 물질이 생성된 상태에서의 XRD 분석결과를 나타낸 그래프이다.
상기와 같이 본 발명에 따른 가연성 폐기물 가스화장치에 의해 폐기소각재(32,94)가 제올라이트 물질로 합성화되면, 흡착성능 및 이온교환능력을 갖게 되어 흡착제로서 이용가능성이 매우 높아지게 된다.
예컨대, 가연성 폐기물이나 바이오매스 가스화를 통한 에너지화 공정에서 가스터빈이나 가스엔진을 적용하여 에너지를 생산하기 위해서는 타르제거가 필수적이다.
가스화 공정에서 타르는 넓은 의미로 유기성 가스화 생성물 중 응축할 수 있는 물질을 의미하고, 대개는 벤젠을 포함한 방향족탄화수소를 일컫는다.
종래에 타르 제거를 위한 방법으로 가스화 후단 공정에서 습식세정, 여과 등의 물리적 제거방법이 많이 사용되었지만, 이는 폐수 발생 문제, 냉각 및 재가열에 의한 복합가스화 공정의 효율이 감소되는 문제가 발생되기 때문에 이를 보완하기 위해 촉매고온개질방법과 연계해서 사용하는 경우가 많았었다.
이에, 최근에는 유동층 및 고정층 가스화로의 운전시 발생되는 타르의 제거를 위하여 규사를 대신하여 제올라이트류(zeolite material), 소성 돌로마이트(calcined dolomite : 백운석), 감람석(olivine), 니켈 촉매(Ni catalyst) 등이 적용가능한 것으로 밝혀지고는 있으나, 고온에서 운전되는 소각로 및 가스화로의 특성상 불활성화가 빠르게 진행되면서 촉매로서의 수명단축 및 강도 부족 등의 이유로 기술 적용이 어려운 문제점이 있었다.
특히 제올라이트는 분자체, 고체산 등의 특성을 갖고 있어 타르 제거에 있어 그 적용가능성이 높을 것으로 판단되나, 역시 고온에서 운전되는 소각로 및 가스화로의 특성상 비활성화가 빠르게 진행되면서 그 적용이 어려운 문제점이 있었다.
그러나, 본 발명에 따른 가연성 폐기물 가스화장치와, 이 장치에 의해 제조된 흡착제(폐기소각재를 이용한 제올라이트 합성 물질)를 고온에서 운전되는 소각로 및 가스화로 등에 흡착제로서 충전하여 적용하게 되면, 타르의 흡착에 따른 제거효율이 매우 향상될 수 있을 것이다.
이상에서와 같은 본 발명의 실시 예에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수도 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시 예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 폐기물 공급장치 20 : 열분해장치
30 : 연소장치 32 : 폐기소각재
50 : 폐열보일러 60 : 건조기
72,74,76 : 가스순환수단 80 : 열교환기
90 : 차르 92 : 차르 연소로
94 : 폐기소각재 100 : 흡착제 제조장치
110 : 혼합물

Claims (10)

  1. 가연성 폐기물을 건조하는 건조기;
    상기 건조기에 의해 건조된 가연성 폐기물을 공급하는 폐기물 공급장치;
    상기 폐기물 공급장치로부터 제공되는 가연성 폐기물을 열분해하는 열분해장치;
    상기 열분해장치에 의해 가연성 폐기물이 열분해됨에 따라 생성되는 차르를 연소시키는 차르 연소로;
    상기 열분해장치에 의해 가연성 폐기물이 열분해됨에 따라 생성되는 가연성가스를 완전연소시키는 연소장치;
    상기 연소장치로부터 연소가스를 제공받아 스팀을 생성하는 폐열보일러;
    상기 연소장치로부터 배출되는 연소가스의 일부가 상기 열분해장치 및 상기 건조기를 순차적으로 경유한 후에 상기 연소장치로 되돌아오도록 순환시키는 가스순환수단;
    상기 가스순환수단에 의하여 연소장치로 되돌아오는 가스(폐가스)와 연소장치에 공급되는 외부공기를 열교환시키는 열교환기; 및
    상기 차르 연소로의 차르 연소와, 상기 연소장치의 가연성 가스 완전연소에 따라 생성되는 폐기소각재가 공급되고, 이 폐기소각재를 상기 폐열보일러로부터 스팀을 제공받아 제올라이트 물질로 합성하여 흡착제로 제조하는 흡착제 제조장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물 가스화장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 흡착제 제조장치는,
    상기 폐기소각재를 제올라이트 물질로 합성하기 위한 혼합물이 담겨진 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물 가스화 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 혼합물은,
    수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화칼륨(KOH)과, 실리콘(Si), 알루미늄(Al) 성분의 혼합물인 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물 가스화 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 흡착제 제조장치에는 폐열보일러로부터 설정시간동안 300~350℃의 스팀이 제공되는 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물 가스화 장치.
  7. 제1항, 제2항, 제3항, 제6항 중에서 어느 한 항에 기재된 가연성 폐기물 가스화 장치를 이용하여 폐기소각재를 흡착제로 제조하기 위한 방법에 있어서,
    (a) 차르 연소로에서 연소되어 생성된 폐기소각재와, 연소장치에서 생성된 폐기소각재가 흡착제 제조장치로 공급되는 단계;
    (b) 폐열보일러로부터 고온의 스팀이 상기 흡착제 제조장치로 공급되는 단계 및;
    (c) 상기 흡착제 제조장치에 공급된 폐기소각재가 상기 흡착제 제조장치에 담겨진 혼합물과 스팀에 의해 제올라이트 물질로 합성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물 가스화 장치에 의해 폐기소각재를 흡착제로 제조하는 방법.


  8. 삭제
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 흡착제 제조장치에는,
    상기 폐열보일러로부터 설정시간동안 300~350℃의 스팀이 제공되는 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물 가스화 장치에 의해 폐기소각재를 흡착제로 제조하는 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 설정시간은 6~24시간인 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물 가스화 장치에 의해 폐기소각재를 흡착제로 제조하는 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109207178A (zh) * 2018-08-08 2019-01-15 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种城市垃圾热解气化耦合燃煤电站发电系统
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