KR101424709B1 - Device and system for collecting carbon dioxide - Google Patents

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KR101424709B1
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오현영
박병철
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현대제철 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 회수장치는 이산화탄소 포집 흡수제가 이산화탄소와 이산화탄소 흡수제로 기액 분리되어 이산화탄소 흡수제가 재생되는 회수반응조, 제1 열매체유가 상기 회수반응조의 일방향에서 타방향으로 회수반응조를 감싸며 순환되도록 제1 열매체유를 공급하는 제1 열매체유공급조 및 제2 열매체유가 상기 회수반응조의 타방향에서 일방향으로 회수반응조를 감싸며 순환되도록 제2 열매체유를 공급하는 제2 열매체유공급조를 포함할 수 있다.The carbon dioxide recovery apparatus according to an embodiment of the present invention includes a recovery tank in which a carbon dioxide absorbent is separated from carbon dioxide and a carbon dioxide absorbent to regenerate a carbon dioxide absorbent and a first storage oil circulates around the collection tank in one direction of the recovery tank, And a second heat transfer fluid supply hole for supplying the second heat transfer fluid to circulate the first heat transfer fluid and the second heat transfer fluid around the recovery reaction tank in one direction from the other direction of the recovery reaction trough .

Description

이산화탄소 회수장치{DEVICE AND SYSTEM FOR COLLECTING CARBON DIOXIDE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a carbon dioxide recovery device,

본 발명은 이산화탄소 회수장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열손실을 최소화하여 흡수제로부터 이산화탄소를 효율적으로 회수하는 이산화탄소 회수장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a carbon dioxide recovery apparatus, and more particularly, to a carbon dioxide recovery apparatus that efficiently recovers carbon dioxide from an absorbent by minimizing heat loss.

최근 대기 중 이산화탄소 증가에 따른 지구온난화는 인류가 해결하여야 할 중요한 환경문제 중에 하나이다. 이런 이산화탄소는 화석연료 연소 시에 대량으로 배출되며, 화력 발전소 또는 제철소와 같은 경우에 특히 문제가 된다. 따라서 화석연료를 연소한 후에 발생한 배기가스 중에서 이산화탄소만을 분리하여 제거하는 기술이 개발되고 있으며, 이미 개발된 이산화탄소분리기술로는 크게 흡수법, 흡착법, 심냉법, 막분리법이 있다.Recently, global warming due to the increase of atmospheric carbon dioxide is one of the important environmental problems that humanity should solve. Such carbon dioxide is emitted in large quantities during the burning of fossil fuels and is particularly problematic in the case of thermal power plants or steelworks. Therefore, technologies for separating and removing only carbon dioxide from the exhaust gas generated after fossil fuel combustion have been developed. The carbon dioxide separation techniques already developed are largely absorption, adsorption, deep-cooling, and membrane separation methods.

그 중에서 흡수법은 이산화탄소를 포함하고 있는 연소 또는 공정가스와 이산화탄소를 흡수할 수 있는 각종 용액(흡수제)을 접촉시켜 이산화탄소를 선택적으로 분리하는 방법으로 화력 발전소 또는 제철소에 많이 적용되고 있다.Among them, the absorption method is a method of selectively separating carbon dioxide by contacting the combustion or process gas containing carbon dioxide with various solutions (absorbent) capable of absorbing carbon dioxide, and is widely applied to thermal power plants or steelworks.

하지만, 흡수법은 이산화탄소를 포집한 흡수제가 이산화탄소를 분리하여 재생되는 과정에서 이산화탄소 흡수 및 분리 전체 공정의 70% 내지 80%의 전력을 소모하는 문제점이 있다. 또한, 최근 고순도의 이산화탄소 분리 및 흡수제 재생시스템은 주로 리보일러에 의한 가열방식이 사용되고 있으나, 이는 공정상 열손실을 초래하는 문제점이 있다.
However, the absorption method suffers from the problem that 70% to 80% of the total amount of carbon dioxide absorption and separation is consumed in the process of recovering the carbon dioxide by absorbing the carbon dioxide. In recent, a high purity carbon dioxide separation and absorbent regeneration system is mainly used by a reboiler heating method, which causes a problem of heat loss in the process.

대한민국 공개특허 10-2011-0114189(2011년 10월 09일 공개), 탄소 포집 저장 시스템 및 히트펌프Korean Patent Publication No. 10-2011-0114189 (published on October 09, 2011), carbon capture storage system and heat pump

본 발명의 목적은 이산화탄소 회수장치에서 흡수제와 이산화탄소 분리시 열 손실을 방지하여 전력효율을 높일 수 있는 이산화탄소 회수장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a carbon dioxide recovery device that can prevent heat loss during separation of an absorbent and carbon dioxide in a carbon dioxide recovery device, thereby increasing power efficiency.

본 발명의 다른 목적은 이산화탄소 회수장치에서 온도를 균등하게 실현하여 순도 및 분리효율을 향상할 수 있는 이산화탄소 회수장치 및 방법을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide an apparatus and a method for recovering carbon dioxide which can realize a uniform temperature in the carbon dioxide recovery apparatus and improve the purity and separation efficiency.

본 발명의 일 측면에 따르면, 이산화탄소 회수장치가 제공된다.According to an aspect of the invention, an apparatus for recovering carbon dioxide is provided.

본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 회수장치는 이산화탄소 포집 흡수제가 이산화탄소와 이산화탄소 흡수제로 기액 분리되어 이산화탄소 흡수제가 재생되는 회수반응조, 제1 열매체유가 상기 회수반응조의 일방향에서 타방향으로 회수반응조를 감싸며 순환되도록 제1 열매체유를 공급하는 제1 열매체유공급조 및 제2 열매체유가 상기 회수반응조의 타방향에서 일방향으로 회수반응조를 감싸며 순환되도록 제2 열매체유를 공급하는 제2 열매체유공급조를 포함할 수 있다.
The carbon dioxide recovery apparatus according to an embodiment of the present invention includes a recovery tank in which a carbon dioxide absorbent is separated from carbon dioxide and a carbon dioxide absorbent to regenerate a carbon dioxide absorbent and a first storage oil circulates around the collection tank in one direction of the recovery tank, And a second heat transfer fluid supply hole for supplying the second heat transfer fluid to circulate the first heat transfer fluid and the second heat transfer fluid around the recovery reaction tank in one direction from the other direction of the recovery reaction trough .

본 발명의 실시예에 따르면, 이산화탄소 회수장치에서 흡수제와 이산화탄소 분리시 열 손실을 방지하여 전력효율을 높일 수 있다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to prevent the heat loss in separating the absorbent and the carbon dioxide in the carbon dioxide recovery device, thereby increasing the power efficiency.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 이산화탄소 회수장치에서 온도를 균등하게 실현하여 순도 및 분리효율을 향상할 수 있다.
Further, according to the embodiment of the present invention, the temperature can be evenly realized in the carbon dioxide recovery device, and the purity and the separation efficiency can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 회수장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 회수장치의 상세도.1 is a configuration diagram of a carbon dioxide recovery device according to an embodiment of the present invention;
2 is a detailed view of a carbon dioxide recovery device according to an embodiment of the present invention;

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

이하, 본 발명에 따른 이산화탄소 회수장치 및 방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, an embodiment of a carbon dioxide recovery apparatus and method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like or corresponding components throughout. A duplicate description will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 회수장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a carbon dioxide recovery device according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 이산화탄소 회수장치의 구성은 도 1에 도시된 바와 같이, 흡수제저장조(10), 제1이송펌프(20), 이산화탄소흡수장치(100), 이산화탄소회수장치(200), 제2이송펌프(30) 및 이산화탄소저장조(40)를 포함한다.1, the structure of a carbon dioxide recovery device according to the present invention includes an absorbent storage tank 10, a first transfer pump 20, a carbon dioxide absorption device 100, a carbon dioxide recovery device 200, (30) and a carbon dioxide storage tank (40).

흡수제저장조(10)는 이산화탄소 흡수제를 저장한다. 이산화탄소 흡수제는 예를 들면, 암모니아 또는 아민계 이산화탄소 흡수제일 수 있으며, 이를 한정하지 않는다.The absorbent storage tank 10 stores the carbon dioxide absorbent. The carbon dioxide absorbent may be, for example, ammonia or an amine carbon dioxide absorbent, but is not limited thereto.

제1이송펌프(20)는 흡수제저장조(10)에 저장된 이산화탄소 흡수제를 이산화탄소흡수장치(100)에 이송하여 공급한다.The first transfer pump 20 transfers the carbon dioxide absorbent stored in the absorbent storage tank 10 to the carbon dioxide absorbing device 100 to supply it.

이산화탄소흡수장치(100)는 이산화탄소를 함유한 가스와 이산화탄소 흡수제를 반응시켜 이산화탄소 포집 흡수제를 생성한다. 여기서, 이산화탄소를 함유한 가스는 예를 들면, 배기가스(exhaust gas) 또는 배가스(flue gas)일 수 있으며, 이를 한정하지 않는다.The carbon dioxide absorbing device 100 reacts a carbon dioxide-containing gas with a carbon dioxide absorbent to produce a carbon dioxide absorbing absorbent. Here, the gas containing carbon dioxide may be, for example, an exhaust gas or a flue gas, but is not limited thereto.

이산화탄소회수장치(200)는 이산화탄소흡수장치(100)에서 배출된 이산화탄소 포집 흡수제에서 이산화탄소를 분리하여 회수한다.The carbon dioxide recovery apparatus 200 separates and recovers carbon dioxide from the carbon dioxide collection absorbent discharged from the carbon dioxide absorption apparatus 100.

이산화탄소회수장치(200)는 회수반응조 주위에 열매체유를 공급하여 이산화탄소와 이산화탄소흡수제의 기액분리를 촉진하여 이산화탄소를 회수한다. 여기서, 열매체유는 열에너지를 함유할 수 있는 액체로 정의되며, 그 종류는 한정하지 않는다.The carbon dioxide recovery device 200 supplies thermal oil around the recovery reaction tank to facilitate gas-liquid separation of carbon dioxide and carbon dioxide absorbent to recover carbon dioxide. Here, the heat medium oil is defined as a liquid that can contain thermal energy, and the kind thereof is not limited.

이산화탄소회수장치(200)는 보온장치로 열매체유 공급라인을 감싸 열매체유의 열손실 방지하여 전력효율을 높일 수 있다.The carbon dioxide recovery device 200 can heat the heating oil supply line by the heat retaining device to prevent the heat loss of the heating oil, thereby enhancing the power efficiency.

이산화탄소회수장치(200)에 대해서는 도 2에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.The carbon dioxide recovery apparatus 200 will be described in more detail with reference to FIG.

제2이송펌프(30)는 이산화탄소회수장치(200)에서 이산화탄소가 회수되고 재생된 이산화탄소흡수제를 이송라인을 통하여 흡수제저장조(10)로 공급한다. 따라서, 이산화탄소 흡수제는 이산화탄소가 흡수되고, 재생되어 이산화탄소 흡수 및 회수시스템을 계속적으로 순환될 수 있다.The second transfer pump 30 recovers carbon dioxide from the carbon dioxide recovery apparatus 200 and supplies the regenerated carbon dioxide absorbent to the absorbent storage tank 10 through a transfer line. Therefore, the carbon dioxide absorbent can absorb and regenerate carbon dioxide, and the carbon dioxide absorption and recovery system can be continuously circulated.

이산화탄소저장조(40)는 이산화탄소회수장치(200)에서 회수된 고농도의 이산화탄소가 저장된다.
The carbon dioxide storage tank 40 stores carbon dioxide at a high concentration recovered in the carbon dioxide recovery apparatus 200.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 회수장치의 상세도이다. 2 is a detailed view of a carbon dioxide recovery device according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 이산화탄소회수장치(200)는 회수반응조(210), 제1 열매체유공급조(220), 제1열매체유이송펌프(222), 제1열매체유순환펌프(224), 제1열매체유순환라인(226), 제2 열매체유공급조(230), 제2열매체유이송펌프(232), 제2열매체유순환펌프(234), 제2열매체유순환라인(236) 및 보온장치(240)를 포함한다.2, the carbon dioxide recovery apparatus 200 includes a recovery reaction tank 210, a first heat medium oil feed tank 220, a first heat medium oil transfer pump 222, a first heat medium circulation pump 224, The second heat medium oil transfer pump 232, the second heat medium circulation pump 234, the second heat medium circulation line 236, and the thermostat 240. The second heat medium oil transfer pump 232, the second heat medium oil circulation pump 234, do.

회수반응조(210)는 주위에 공급되는 열매체유의 열에너지에 의해 이산화탄소와 이산화탄소흡수제가 기액 분리된다.In the recovery reaction tank 210, the carbon dioxide and the carbon dioxide absorbent are subjected to gas-liquid separation by heat energy supplied to the surrounding heat medium.

제1 열매체유공급조(220)는 제1 열매체유를 가열하고, 가열된 제1 열매체유가 제1열매체유이송펌프(222) 및 제1열매체유순환펌프(224)를 통하여 회수반응조(210) 주위에 순환되도록 공급한다. 여기서, 가열된 제1 열매체유는 회수반응조(210)에 열에너지를 전달한다.The first heat medium fluid reservoir 220 heats the first heat medium oil and the heated first heat medium oil is circulated around the recovery reaction vessel 210 through the first heat medium oil transfer pump 222 and the first heat medium circulation pump 224 To be circulated. Here, the heated first heat medium oil transfers heat energy to the recovery reaction tank 210.

제1 열매체유공급조(220)는 제1 열매체유공급라인(226)를 통하여 제1 열매체유가 회수반응조(210)의 일방향에서 타방향으로 회수반응조(210)를 감싸며 순환되도록 공급한다.The first heat medium oil reservoir 220 supplies the first heat medium oil through the first heat medium oil supply line 226 so that the first heat medium oil circulates around the recovery tank 210 in one direction of the recovery tank 210.

제2 열매체유공급조(230)는 제2 열매체유를 가열하고, 가열된 제2 열매체유가 제2열매체유이송펌프(232) 및 제2열매체유순환펌프(234)를 통하여 회수반응조(210) 주위에 순환되도록 공급한다. 여기서, 가열된 제2 열매체유는 회수반응조(210)에 열에너지를 전달한다.The second heating medium oil hydraulic tank 230 heats the second heating oil and the heated second heating oil flows around the recovery tank 210 through the second heating oil oil transfer pump 232 and the second heat medium oil circulation pump 234 To be circulated. Here, the heated second heat medium oil transfers heat energy to the recovery reaction tank 210.

제2 열매체유공급조(230)는 제2 열매체유공급라인(236)를 통하여 제2 열매체유가 회수반응조(210)의 타방향에서 일방향으로 회수반응조(210)를 감싸며 순환되도록 공급한다.The second heat medium oil reservoir 230 supplies the second heat medium oil through the second heat medium oil supply line 236 so that the second heat medium oil circulates around the recovery reaction vessel 210 in one direction from the other direction of the recovery reaction tank 210.

즉, 제1 열매체유공급조(220)에서 공급되는 열매체유는 제2 열매체유공급조(230)에서 공급되는 열매체유와 서로 교차하여 회수반응조(210)를 감싸며 순환될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소회수장치(200)는 회수반응조(210)의 각 부분에 일정하게 열에너지가 전달될 수 있어 이산화탄소가 더욱 효율적으로 회수될 수 있다.That is, the heat medium oil supplied from the first heat medium fluid reservoir 220 intersects with the heat medium oil supplied from the second heat medium fluid reservoir 230, and circulates around the recovery reaction vessel 210. Therefore, in the carbon dioxide recovery apparatus 200 according to an embodiment of the present invention, thermal energy can be constantly transferred to each part of the recovery reaction tank 210, so that carbon dioxide can be recovered more efficiently.

보온장치(240)는 제1열매체유공급라인(226) 및 제2열매체유공급라인(236)을 감싸 제1열매체유공급라인(226) 및 제2열매체유공급라인(236)을 통해 회수반응조(210)로 공급되는 열에너지의 손실을 방지하거나, 제1열매체유공급라인(226) 및 제2열매체유공급라인(236)에서 방출되는 열에너지의 손실을 방지한다. 보온장치(240)는 열에너지의 전달을 방지하는 다양한 재질 및 다양한 구조가 적용될 수 있음은 당업자에게 자명하다.The warming device 240 surrounds the first heating medium oil supply line 226 and the second heating medium oil supply line 236 and circulates the first heating medium oil feeding line 226 and the second heating medium oil feeding line 236 through the first heat medium oil feeding line 226 and the second heating medium oil feeding line 236, To prevent the loss of heat energy supplied to the first heat medium oil supply line (22) and the second heat medium oil supply line (236). It will be apparent to those skilled in the art that various materials and various structures for preventing transfer of thermal energy can be applied to the warming device 240.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit of the invention as set forth in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.

10: 흡수제저장조
40: 이산화탄소저장조
100: 이산화탄소흡수장치
200: 이산화탄소회수장치
210: 회수반응조
220: 제1 열매체유공급조
230: 제2 열매체유공급조
240: 보온장치10: absorbent storage tank
40: Carbon dioxide storage tank
100: Carbon dioxide absorption device
200: Carbon dioxide recovery device
210: recovery tank
220: First heat medium well feed
230: Second heat medium well feed
240: Thermostat

Claims (4)

이산화탄소 포집 흡수제가 이산화탄소와 이산화탄소 흡수제로 기액 분리되어 이산화탄소 흡수제가 재생되는 회수반응조;
제1 열매체유가 상기 회수반응조의 일방향에서 타방향으로 회수반응조를 감싸며 순환되도록 제1 열매체유를 공급하는 제1 열매체유공급조; 및
제2 열매체유가 상기 회수반응조의 타방향에서 일방향으로 회수반응조를 감싸며 순환되도록 제2 열매체유를 공급하는 제2 열매체유공급조를 포함하고,
상기 제1 열매체유와 상기 제2 열매체유는 서로 교차하여 상기 회수반응조를 감싸며 순환되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 회수장치.
A recovery tank in which the carbon dioxide capture absorbent is vapor-liquid separated by carbon dioxide and carbon dioxide absorbent to regenerate the carbon dioxide absorbent;
A first heat medium pouring grease supplying the first heat medium oil so that the first heat medium oil circulates around the recovery tank in one direction from the one direction of the recovery tank; And
And a second heat medium fluid supply hole for supplying the second heat transfer fluid so that the second heat transfer fluid circulates around the recovery reaction tank in one direction from the other direction of the recovery reaction vessel,
Wherein the first heat medium oil and the second heat medium oil cross each other and circulate around the recovery reaction tank.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 열매체유를 상기 회수반응조로 순환시키는 제1 열매체유공급라인; 및
상기 제2 열매체유를 상기 회수반응조로 순환시키는 제2 열매체유공급라인을 더 포함하는 이산화탄소 회수장치.
The method according to claim 1,
A first heat medium oil supply line for circulating the first heat medium oil to the recovery reaction tank; And
And a second heat medium oil supply line for circulating the second heat medium oil to the recovery reaction tank.
제3항에 있어서,
상기 제1열매체유공급라인 및 상기 제2열매체유공급라인을 감싸 상기 제1열매체유공급라인 및 상기 제2열매체유공급라인을 통해 상기 회수반응조로 공급되는 열에너지의 손실을 방지하거나, 상기 제1열매체유공급라인 및 상기 제2열매체유공급라인에서 방출되는 열에너지의 손실을 방지하는 보온장치를 더 포함하는 이산화탄소 회수장치.The method of claim 3,
The first heat medium oil supply line and the second heat medium oil supply line are wrapped around the first heat medium oil supply line and the second heat medium oil supply line to prevent loss of thermal energy supplied to the recovery tank through the first heat medium oil supply line and the second heat medium oil supply line, Further comprising a thermostat device for preventing loss of thermal energy emitted from the heating oil supply line and the second heating oil supply line.
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