KR101438335B1 - Three stage gasifier for the production of low-tar producer gas - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a three-staged gasifier for production of low-tar producer gas which significantly reduces tar without using a catalyst and maximizes hydrogen content. For this, the present invention provides a three-staged gasifier for production of low-tar producer gas which comprises a silo storing solids; a thermal decomposition tunnel decomposing the solid transmitted from the silo into tar and char; a first reactor making gas by using the material received via the thermal decomposition tunnel and external air; a distribution plate passing producer gas generated from the first reactor and blocking tar; a second reactor reducing tar content in the producer gas generated from the first reactor by filling carbon adsorbent. The present invention remarkably inhibits tar without the use of a catalyst when the producer gas is produced, leading to efficiency in productivity improvement and cost reduction.

Description

저타르 발생로가스 생산용 삼단 가스화기{Three stage gasifier for the production of low-tar producer gas}[0001] The present invention relates to a three-stage gasifier for producing a low-

본 발명은 저타르 발생로가스 생산용 삼단 가스화기에 관한 것이며, 구체적으로 촉매를 사용하지 않고 타르를 획기적으로 저감시키고 수소의 함량을 최대화 시킨 저타르 발생로가스 생산용 삼단 가스화기에 관한 것이다.The present invention relates to a three-stage gasifier for producing a low-tar generating furnace gas, and more particularly to a three-stage gasifier for producing a low-tar generating furnace that dramatically reduces tar and maximizes the content of hydrogen without using a catalyst.

환경문제로 인한 청정 재생에너지 생산에 전 세계적인 관심이 집중되면서 여러가지 에너지원에 대한 연구가 진행되고 있다. 이 중, 에너지원으로 많이 사용되고 있는 가스는 여러가지 화학공정을 거쳐 생산되는데, 여기서도 화학공정상 불필요한 물질이 만들어져 문제가 되고 있다.As global attention is focused on the production of clean renewable energy due to environmental problems, various energy sources are under study. Among them, gas which is widely used as an energy source is produced through various chemical processes, and here, unnecessary substances are also created in the chemical process, which is a problem.

발생로가스(producer gas)란 바이오매스, 폐플라스틱, 석탄 등에 한정된 공기를 공급하여 불완전연소시켜 얻어지는 가스를 말하는데 이러한 발생로가스의 생산과정에서 타르(tar)가 발생한다. 이러한 타르는 가스관을 막아 발생로가스의 생산성을 저해시키며, 막힌 관을 뚫기 위하여 장치를 모두 해체하고 타르를 제거한 후 다시 조립하는 과정을 거쳐야 하기 때문에 경제적 손실도 상당해 진다.Producer gas is a gas obtained by supplying air limited to biomass, waste plastics, coal, etc., and incomplete combustion. Tar is generated in the process of producing such gas. These tars obstruct the productivity of gas generated by clogging the gas pipes. In order to drill the clogged pipes, all the devices must be disassembled, the tar must be removed, and then reassembled.

발생로가스 생산과정에서 이러한 타르의 발생을 저감하기 위하여 본 발명자는 등록특허공보 제10-1069574호와 같은 가스화 반응기를 구비한 가스화 장치를 제안한 바 있다.In order to reduce the generation of such tar in the generation of the generated gas, the inventor of the present invention has proposed a gasification apparatus equipped with a gasification reactor such as that of Patent Document 10-1069574.

즉, 도 1을 참조하면, 종래기술에 의한 가스화 반응기는 제1반응기(210) 및 제2반응기(220)로 나뉘어 구성된다. 모래가 충진된 제1반응기에서 열원을 이용하여 열원의 기류를 따라 유동하면서 고체물질의 가스화 반응을 원활히하고, 제2반응기(220)에서는 탄소 흡착제가 충진되어 제1반응기에서 생성된 발생로가스 내의 타르의 함량을 저감시킨다. That is, referring to FIG. 1, the conventional gasification reactor is divided into a first reactor 210 and a second reactor 220. In the first reactor filled with the sand, the gasification reaction of the solid material is smoothly performed while flowing along the air stream of the heat source using the heat source. In the second reactor 220, the carbon adsorbent is filled, Reduce the content of tar.

또한, 제1반응기(210) 및 제2반응기(220) 사이에는 발생로가스는 통과시키고 타르는 차단하는 분산판(221)이 구비된다.Between the first reactor 210 and the second reactor 220, a dispersion plate 221 for passing generation gas and blocking tar is provided.

상기한 가스화 반응기를 구비한 가스화 장치는 타르 저감에 어느 정도 효과가 있지만 아직도 반응기 이후에 전기집진기 등의 설치가 필요할 경우가 있어 공정상에 비용이 많이 들 수 있다. 또한, 촉매를 사용하게 되면 비용이 월등히 상승하게 되며 공정이 매우 복잡해 지는 단점이 있다.The gasification apparatus equipped with the gasification reactor has some effect on tar reduction, but it may still be necessary to install an electrostatic precipitator after the reactor, which may be expensive in the process. In addition, when the catalyst is used, the cost is significantly increased and the process becomes very complicated.

따라서, 촉매를 사용하지 않고 타르를 획기적으로 저감시킬 수 있는 방법이 요구되고 있다.Therefore, there is a demand for a method capable of remarkably reducing tar without using a catalyst.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 발생로가스를 생산할 때 촉매를 사용하지 않고 타르를 획기적으로 저감시키며, 수소의 함량을 최대화 시킬 수 있는 저타르 발생로가스 생산용 가스화기를 제공하는 것이 목적이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a gasifier for producing gas with low tar which can remarkably reduce the tar without using a catalyst when producing the furnace gas and maximize the content of hydrogen Purpose.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고형물질이 저장되는 사일로; 상기 사일로로부터 이송된 고형물질을 타르 및 촤(char)로 분해하는 사전열분해터널;In order to achieve the above object, the present invention provides a silo for storing a solid material; A pre-pyrolysis tunnel for decomposing the solid material transferred from the silo into tar and char;

상기 사전열분해터널을 통해 유입된 물질과 외부로부터 유입되는 공기를 반응시켜 가스화하는 제1반응기; 상기 제1반응기에서 생성된 발생로가스는 통과시키고 타르는 차단시키는 분산판; 탄소흡착제가 충진되어 상기 제1반응기에서 생성된 발생로가스 내의 타르 함량을 저감시키는 제2반응기를 포함하여 구성되는 저타르 발생로가스 생산용 삼단 가스화기를 제공한다.A first reactor for reacting the gas introduced through the pre-pyrolysis tunnel with air introduced from the outside to gasify the gas; A dispersion plate through which the generated furnace gas generated in the first reactor passes and which blocks the tar; And a second reactor filled with a carbon adsorbent to reduce the content of tar in the generation gas generated in the first reactor.

상기 사전열분해터널은 전기가열코일에 의하여 500℃ 내지 800℃로 가열되는 것이 바람직하다.Preferably, the pre-cracking tunnel is heated by an electric heating coil to 500 ° C to 800 ° C.

상기 사일로와 사전열분해터널의 사이의 관에는 냉각수와 접촉하는 냉각부가 구비될 수 있다.The pipe between the silo and the pre-cracking tunnel may be provided with a cooling part in contact with the cooling water.

상기 사전열분해터널 내부에는 스크류피더가 구비되어 상기 고형물질이 이송되는 것이 바람직하다.The pre-pyrolysis tunnel is preferably provided with a screw feeder to transfer the solid material.

상기 사전열분해터널의 내부로 질소가 주입되는 압력생성부가 구비될 수 있다.And a pressure generating unit into which nitrogen is injected into the pre-pyrolysis tunnel.

상기 분산판은 니켈로 형성되는 것이 바람직하다.The dispersion plate is preferably formed of nickel.

본 발명에 의하면, 발생로가스 생산시 촉매를 사용하지 않고 타르의 발생을 획기적으로 억제하여 생산성 향상 및 비용절감에 효율적이다.According to the present invention, generation of tar is suppressed remarkably without using a catalyst in the generation of generated gas, so that productivity is improved and cost is effectively reduced.

또한, 스팀 및 촉매를 사용하지 않고 수소의 함량을 최대화할 수 있다.In addition, the content of hydrogen can be maximized without using steam and a catalyst.

도 1은 종래기술에 의한 가스화반응기의 구조를 나타내는 구조도;
도 2는 본 발명에 따른 저타르 발생로가스 생산용 삼단 가스화기의 전체적인 구성을 나타내는 구성도;
도 3은 도 2에서 사전열분해터널의 구조를 더 자세하게 나타낸 구조도;
도 4는 종래기술 및 본 발명에 따른 실험결과를 나타내는 비교데이터.1 is a structural view showing the structure of a conventional gasification reactor;
FIG. 2 is a view showing the overall configuration of a three-stage gasifier for producing low-tar generating gas according to the present invention;
FIG. 3 is a structural view of the pre-pyrolysis tunnel in more detail in FIG. 2; FIG.
4 is a comparative data showing the results of experiments according to the prior art and the present invention.

본 발명의 실시예의 구성 및 작용에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. The configuration and operation of the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 저타르 발생로가스 생산용 삼단 가스화기는 사일로(110), 스크류피더(112), 사전열분해터널(120), 냉각부(122), 압력생성부(126), 제1반응기(130), 열원공급부(132), 분산판(150), 제2반응기(140), 정제수단(160)을 포함하여 구성된다.2, the three-stage gasifier for producing low-tar generating gas according to the present invention includes a silo 110, a screw feeder 112, a pre-thermal decomposition tunnel 120, a cooling unit 122, a pressure generating unit 126, A first reactor 130, a heat source supply unit 132, a dispersion plate 150, a second reactor 140, and a purification unit 160.

상기 사일로(110)에는 고형물질이 저장된다. 상기 고형물질은 폐플라스틱, 폐타이어, 석탄 등의 고형연료가 사용될 수 있으며, 특히 식물의 광합성을 통해 태양에너지가 유기물질로 변화된 바이오매스가 사용되는 것이 바람직하다.The silo 110 stores solid matter. The solid material may be a solid fuel such as waste plastics, waste tires, coal, and the like. In particular, biomass in which solar energy is converted into organic material through photosynthesis of plants is preferably used.

상기 사일로(110)에 저장된 고형물질은 공급관(111)을 통하여 사전열분해터널로 이송된다. 사전열분해터널(120)은 고형물질을 타르(tar)와 차(char)로 분해시키는 역할을 한다.The solid material stored in the silo 110 is transferred to the pre-pyrolysis tunnel through the supply pipe 111. The pre-pyrolysis tunnel 120 serves to decompose solid matter into tar and char.

구체적으로 상기 사전열분해터널(120)은 일정 길이의 원기둥 터널로 구성될 수 있으며 이 터널 외주면에는 전기히터(124)가 설치되어 사전열분해터널 내부를 500℃ ~ 800℃로 가열한다. 이러한 열분해 과정에서 산소가 주입되지 않으면 고형물질이 사전열분해터널 내부를 통과하면서 타르와 촤로 분해된다. Specifically, the pre-pyrolysis tunnel 120 may be a cylindrical tunnel having a predetermined length. An electric heater 124 is installed on the outer surface of the tunnel to heat the inside of the pyrolysis tunnel to 500 to 800 ° C. When oxygen is not injected during the pyrolysis process, the solid material passes through the inside of the pre-pyrolysis tunnel and decomposes into tar and gypsum.

상기 사전열분해터널(120)에는 스크류피더(112)가 설치되어 고형물질의 이송을 돕는다. 이러한 스크류피더(112)는 모터(113)에 의하여 축이 회전함으로써 고형물질이 일정 속도로 안정적으로 이송될 수 있도록 해준다. 즉, 축 주위에는 나선형의 스크류가 형성되어 축이 회전하면서 고형물질이 나선형의 스크류를 따라 이동하게 된다.The pre-pyrolysis tunnel 120 is provided with a screw feeder 112 to help convey the solid material. The screw feeder 112 rotates the shaft by the motor 113 so that the solid material can be stably transported at a constant speed. That is, a spiral screw is formed around the shaft so that the solid material moves along the spiral screw while the shaft rotates.

한편, 상기 사전열분해터널(120)의 입구측에는 고형물질의 공급관을 냉각시키는 냉각부(122)가 구비된다. 구체적으로 상기 냉각부(122)는 고형물질 공급관을 둘러싸며 직교된 냉각수가 흐르는 냉각수관으로 구비될 수 있다.On the other hand, at the inlet side of the pre-pyrolysis tunnel 120, there is provided a cooling unit 122 for cooling the solid material supply pipe. Specifically, the cooling unit 122 may be provided as a cooling water pipe surrounding the solid material supply pipe and through which orthogonal cooling water flows.

상기 사전열분해터널(120)의 온도는 매우 높기 때문에 고형물질의 공급관이나 스크류피더 등의 기능에 악영향을 미칠 수 있다. 상기 냉각부는 이러한 성능의 저하를 방지하며, 공급관에 고형물질이 눌러 붙지 않도록 하는 역할을 한다.Since the temperature of the pre-thermal decomposition tunnel 120 is very high, it may adversely affect the functions of the solid feed pipe and the screw feeder. The cooling unit prevents the deterioration of performance and prevents the solid material from pressing on the supply pipe.

상기 사전열분해터널(120)을 통과한 고형물질은 제1반응기(130)로 진입하게 된다. 이때, 상기 제1반응기(130)의 하부에는 열원공급부(132)에 의하여 예열된 공기가 공급된다. 이러한 공기의 압력에 의하여 사전열분해터널(120)을 통과한 물질이 제1반응기로 원활하게 진입하기 어려워지는 문제가 있다. 즉, 상기 스크류피더에 의하여 고형물질을 이송한다고 하더라도 제1반응기 내부의 높은 압력 때문에 제1반응기로의 주입에 문제가 생긴다.The solid material having passed through the pre-pyrolysis tunnel 120 enters the first reactor 130. At this time, air preheated by the heat source supply unit 132 is supplied to the lower portion of the first reactor 130. There is a problem that it is difficult for the material passing through the pre-pyrolysis tunnel 120 to smoothly enter the first reactor due to the pressure of the air. That is, even if the solid material is transported by the screw feeder, there is a problem in injection into the first reactor because of the high pressure inside the first reactor.

이러한 문제를 해결하기 위하여 압력생성부(126)가 구비된다. 도 3을 참조하면, 압력생성부(126)에서는 질소를 공급하여 주며 상기 질소는 고형물질과 함께 스크류피더를 따라 이동한다. 이렇게 이동한 질소의 압력은 제1반응기 내부의 압력과 상쇄되어 사전열분해터널(120)을 통과한 타르와 촤는 원활하게 제1반응기로 들어가게 된다.To solve this problem, a pressure generating unit 126 is provided. Referring to FIG. 3, in the pressure generating unit 126, nitrogen is supplied, and the nitrogen moves along the screw feeder together with the solid material. The pressure of the nitrogen thus moved is canceled with the pressure inside the first reactor so that the gas passing through the pre-pyrolysis tunnel 120 smoothly enters the first reactor.

압력생성부(126)에 의하여 주입되는 기체는 반드시 질소여야 하는 것은 아니고 공기를 주입시킬 수도 있다. The gas injected by the pressure generating unit 126 is not necessarily nitrogen, and air may be injected.

상기 제1반응기(130)는 열원공급부(132)를 거쳐 공급되는 예열된 공기, 수증기 및 사전열분해터널을 빠져 나온 산물 자체의 열원 등을 이용하여 연소시킴으로써 가스를 생성하는 역할을 한다. 이러한 제1반응기(130)는 그 내부에 일정량의 모래가 충진되며, 열원공급부(132)로부터 예열된 공기를 일측으로 공급받을 수 있도록 구성된다. 여기서, 모래는 열원공급부로부터 공급되는 공기 및 수증기의 기류를 따라 유동하면서 고형물질의 원활한 가스화 반응을 돕는 역할을 한다. 즉, 제1반응기(130)는 유동층 반응기로서 전형적인 바이오매스(biomass) 가스화가 일어나며, 공정 중에 바이오촤(bio-char)가 생성될 수 있다.The first reactor 130 serves to generate gas by using preheated air supplied through the heat source supply unit 132, water vapor, and a heat source of the product itself, which exits the pre-pyrolysis tunnel. The first reactor 130 is filled with a predetermined amount of sand and is supplied with the preheated air from the heat source supply unit 132 to one side. Here, the sand flows along the air stream of steam and steam supplied from the heat source supply part, and plays a role of facilitating smooth gasification reaction of the solid material. That is, the first reactor 130 is a fluidized bed reactor, and typical biomass gasification occurs, and a bio-char can be generated during the process.

한편, 제2반응기(140)는 제1반응기의 내부 중에서 상부 쪽에 설치하도록 제1반응기의 내측 상단에 고정된다. 따라서, 제2반응기는 제1반응기의 열원을 그대로 이용한다. 이러한 제2반응기(140)는 제1반응기의 내측 둘레와 일정 간격을 두고 설치되는 것으로서, 하부를 제외하고 제1반응기와 폐쇄되는 구조를 갖는다. 또한, 제2반응기는 그 하부에 제1반응기와 연통하는 분산판(150)을 갖는다.On the other hand, the second reactor 140 is fixed to the inner upper end of the first reactor so as to be installed on the upper side of the interior of the first reactor. Thus, the second reactor uses the heat source of the first reactor as it is. The second reactor 140 is installed at a predetermined interval from the inner circumference of the first reactor and has a structure closed with the first reactor except for the lower portion. The second reactor also has a distributor plate 150 in its lower portion in communication with the first reactor.

여기서, 상기 분산판(150)는 제1반응기 내에서 생성되는 발생로가스가 상승기류를 따라 유동하여 원활하게 통과하지만, 바이오촤는 통과하지 못하도록 마이크로미터 사이즈의 다수의 구멍을 갖도록 구성된다. 또한, 분산판의 구멍은 제2반응기 내에 충진되는 탄소 흡착제가 하부의 제1반응기로 유출되지 못하는 크기를 갖는다. 이러한 분산판는 다수의 구멍을 갖는 니켈판으로 구성될 수 있다. 이러한 니켈판은 비용절감을 위하여 철계 금속판에 도금된 니켈판으로 구성될 수 있다.Here, the dispersion plate 150 is configured to have micrometer-sized holes so that the generated furnace gas generated in the first reactor flows along the ascending air stream and smoothly passes but does not pass through the bio-disc. Further, the holes of the dispersion plate have such a size that the carbon adsorbent filled in the second reactor can not flow out to the first reactor underneath. Such a dispersion plate may be composed of a nickel plate having a plurality of holes. Such a nickel plate may be composed of a nickel plate plated with an iron-based plate to reduce the cost.

제1반응기와 제2반응기를 구획하는 분산판는 타르 저감 및 암모니아 분해를 동시에 진행할 수 있다. 즉, 니켈분산판은 아래에 표시한 반응식에 따라 제1반응기에서 생성되는 타르를 분해하여 발생로가스 내의 타르 함량을 감소시키는 타르분해 촉매작용 및 제1반응기에서 생성되는 암모니아를 분해하여 발생로가스 내의 암모니아 함량을 감소시키는 암모니아 분해 촉매작용을 발휘하여 바이오매스로부터 얻어진 가스 중의 타르 및 암모니아의 함량을 감소시킬 수 있다.The dispersion plate for partitioning the first reactor and the second reactor can simultaneously perform tar reduction and ammonia decomposition. That is, the nickel dispersion plate decomposes the tar produced in the first reactor according to the reaction formula shown below to decompose the tar decomposition catalytic action to reduce the tar content in the generated gas and decomposes the ammonia generated in the first reactor, The amount of tar and ammonia in the gas obtained from the biomass can be reduced by exerting an ammonia decomposition catalytic action to reduce the ammonia content in the biomass.

i) 타르분해 촉매작용 : CnHx(타르) → CmHy(작은 분자의 타르 또는 가벼운 탄화수소) + H2 i) Tar decomposition catalysis: C n H x (tar) → C m H y (small molecule tar or light hydrocarbons) + H 2

ii) 암모니아 분해 촉매작용 : 2NH3 → N2 + 3H2 ii) Ammonia decomposition catalysis: 2NH 3 → N 2 + 3H 2

니켈분산판은 질소성분을 많이 함유하는 하수 슬러지의 가스화에서 특히 암모니아의 함량을 극적으로 감소시킬 수 있으므로 중요하다. 상기와 같이 본 발명에 게시된 니켈분산판을 사용하면 유동층 반응기 내부에 니켈촉매입자층을 사용하는 구성 또는 반응기 외부에 별도의 고정층 니켈 촉매탑을 사용하는 구성에 비하여 니켈 손실 및 니켈 비활성화 현상을 감소시킬 수 있는 장점이 있다. 즉, 니켈분산판은 유동층 반응기 내부에 니켈 촉매입자층을 사용하는 구성을 채택하는 경우 유동층 내에서 유체 유동에 의하여 휩슬려 배출되는데 수반되는 니켈촉매의 손실을 방지할 수 있으며, 이러한 이유로 이 경우 제2고정층 니켈촉매탑을 추가로 설치하여 운전하여야 하는데 소요되는 에너지 문제를 해결할 수 있다.Nickel dispersion plates are important because they can dramatically reduce the ammonia content, especially in the gasification of sewage sludge containing a large amount of nitrogen. As described above, when the nickel dispersion plate according to the present invention is used, the nickel loss and the nickel deactivation phenomenon can be reduced compared to the configuration using the nickel catalyst particle layer inside the fluidized bed reactor or using the separate fixed bed nickel catalyst tower outside the reactor There are advantages to be able to. That is, the nickel dispersion plate can prevent the loss of the nickel catalyst which is entrained by the fluid flow in the fluidized bed when adopting a configuration using a nickel catalyst particle layer inside the fluidized bed reactor. For this reason, It is possible to solve the energy problem due to the operation of installing a fixed bed nickel catalyst tower.

또한, 니켈분산판을 사용하는 경우 니켈분산판에 코크스가 침착되어 발생하는 니켈의 비활성화가 감소하는 장점이 있다. 일반적인 니켈촉매는 황, 타르 등에 의해 비활성화가 급속히 진행되며, 황함량이 적은 목재 등의 바이오매스, 폴리올레핀계 폐플라스틱 등이 가스화되는 경우 주된 비활성화 루트는 타르 침착으로 인한 코크스의 생성이지만, 본 발명에 따른 가스화 장치에서는 모래 또는 타르분해촉매 등의 유동층 물질의 활발한 움직임으로 인하여 니켈분산판와의 연속적 충돌이 일어나 코크스의 박리가 진행되므로 비활성화가 급격히 줄어들 수 있다.In addition, when a nickel dispersion plate is used, there is an advantage that inactivation of nickel generated by deposition of coke on the nickel dispersion plate is reduced. In general nickel catalysts are inactivated rapidly by sulfur, tar and the like. When biomass such as wood having low sulfur content, polyolefin waste plastic, etc. is gasified, the main deactivation route is generation of coke due to tar deposition. The continuous movement of the fluidized bed material such as sand or tar decomposition catalysts causes a continuous collision with the nickel dispersion plate and the detachment of the coke proceeds so that the inactivation can be drastically reduced.

한편, 상기 제2반응기(140)는 제1반응기에서 생성된 발생로가스 내의 타르를 흡착하거나 분해하여 타르의 함량을 줄이는 역할을 하는 것으로서, 그 내부에 일정량의 탄소 흡착제(활성탄 또는 바이오촤)가 충진된다. 여기서, 탄소 흡착제는 발생로가스 내의 타르를 흡착하여 타르의 함량을 줄이거나 타르의 분해를 촉진하는 촉매역할을 하여 그 함량을 줄일 뿐만 아니라, 발생로가스 내의 수분과의 반응을 촉진시켜 수소 생산을 돕는 역할을 한다.Meanwhile, the second reactor 140 has a function of adsorbing or decomposing tar in the generation gas generated in the first reactor to reduce the content of tar, and a certain amount of carbon adsorbent (activated carbon or bio-zeolite) Lt; / RTI > Here, the carbon adsorbent not only reduces the content of tar in the generation gas by reducing the content of tar or promoting the decomposition of tar, but also promotes the reaction with moisture in the generated gas to produce hydrogen. It helps.

본 실시예와 같이 사전열분해터널(120), 제1반응기(130) 및 제2반응기(140)를 포함하는 삼단 가스화기는 고형의 투입물을 사전열분해터널을 이용하여 타르 및 촤로 전환시켜 가스화 반응성을 향상시키고, 제2반응기에서 소량의 타르가 활성탄에 흡착되므로 활성탄의 비활성화가 매우 느리게 나타나며, 또한 사전열분해터널을 통과한 타르와 촤의 제1반응기에서의 분해반응 및 가스화 반응을 통해 소량의 타르가 타르 크래킹 장치(즉, 제2반응기)로 유입되므로 유동층과 타르 크래킹 장치 사이에 존재하는 분산판의 플러깅(plugging)현상이 급감된다.The three-stage gasifier including the pre-pyrolysis tunnel 120, the first reactor 130 and the second reactor 140, as in the present embodiment, converts the solid input into tar and gas using a pre-pyrolysis tunnel to improve gasification reactivity In addition, since a small amount of tar is adsorbed on activated carbon in the second reactor, the deactivation of activated carbon is very slow. Also, through the decomposition reaction and the gasification reaction in the first reactor of tar and tulle passing through the pre- The plugging of the dispersing plate existing between the fluidized bed and the tar cracking device is significantly reduced due to the flow into the cracking device (i.e., the second reactor).

또한, 삼단 가스화기에서는 타르의 분해가 왕성해지므로 이로 인해 수소생산이 급격하게 증가한다.In addition, in the three-stage gasifier, the decomposition of tar becomes strong, which causes the hydrogen production to increase sharply.

한편, 도 4를 참조하면 제1반응기만 사용될 때, 제1반응기 및 제2반응기가 사용될 때, 사전열분해터널, 제1반응기 및 제2반응기를 사용할 때의 실험결과를 알 수 있다. 이 실험에 사용된 공급재료는 바이오매스로 250~425μm 크기의 건조 하수 슬러지 1kg을 사용하고, 탄소 흡착제로 활성탄 500g을 사용하였다.On the other hand, referring to FIG. 4, when the first reactor and the second reactor are used, experimental results when using the pre-pyrolysis tunnel, the first reactor, and the second reactor can be seen when only the first reactor is used. 1 kg of dry sewage sludge with a size of 250 ~ 425 μm was used as the biomass feed material and 500 g of activated carbon was used as carbon adsorbent.

비교실험 결과, 사전열분해터널, 제1반응기 및 제2반응기의 삼단 가스화기를 사용하였을 때 수소발생은 28.77%로 급격하게 증가하였고, 발생로가스 내에 타르함량은 22mg/m2으로 급격하게 감소하였음을 알 수 있다.As a result of the comparative experiments, hydrogen production was rapidly increased to 28.77% when the three-stage gasifier of the pre-pyrolysis tunnel, the first reactor and the second reactor was used, and the content of tar in the generation gas was abruptly decreased to 22 mg / m 2 Able to know.

상기에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, and variations and modifications may be made without departing from the scope of the invention. It will be understood that the present invention can be changed.

110 : 사일로 120 : 사전열분해터널
122 : 냉각부 126 : 압력생성부
130 : 제1반응기 140 : 제2반응기
150 : 분산판110: Silo 120: Pre-pyrolysis tunnel
122: cooling section 126: pressure generating section
130: first reactor 140: second reactor
150: Dispersion plate

Claims (6)

고형물질이 저장되는 사일로;
상기 사일로로부터 이송된 고형물질을 타르 및 촤(char)로 분해하는 사전열분해터널;
상기 사전열분해터널을 통해 유입된 물질과 외부로부터 유입되는 공기를 반응시켜 가스화하는 제1반응기;
상기 제1반응기에서 생성된 발생로가스는 통과시키고 타르는 차단시키는 분산판;
탄소흡착제가 충진되어 상기 제1반응기에서 생성된 발생로가스 내의 타르 함량을 저감시키는 제2반응기를 포함하여 구성되는 저타르 발생로가스 생산용 삼단 가스화기.A silo in which the solid material is stored;
A pre-pyrolysis tunnel for decomposing the solid material transferred from the silo into tar and char;
A first reactor for reacting the gas introduced through the pre-pyrolysis tunnel with air introduced from the outside to gasify the gas;
A dispersion plate through which the generated furnace gas generated in the first reactor passes and which blocks the tar;
And a second reactor filled with a carbon adsorbent to reduce the content of tar in the generation gas generated in the first reactor. 제1항에 있어서,
상기 사전열분해터널은 전기가열코일에 의하여 500℃ 내지 800℃로 가열되는 것을 특징으로 하는 저타르 발생로가스 생산용 삼단 가스화기.The method according to claim 1,
Wherein the pre-pyrolysis tunnel is heated by an electric heating coil to 500 ° C to 800 ° C. 제2항에 있어서,
상기 사일로와 사전열분해터널의 사이의 관에는 냉각수와 접촉하는 냉각부가 구비되는 것을 특징으로 하는 저타르 발생로가스 생산용 삼단 가스화기.3. The method of claim 2,
And a cooling section in contact with the cooling water is provided in the pipe between the silo and the pre-pyrolysis tunnel. 제1항에 있어서,
상기 사전열분해터널 내부에는 스크류피더가 구비되어 상기 고형물질이 이송되는 것을 특징으로 하는 저타르 발생로가스 생산용 삼단 가스화기.The method according to claim 1,
Wherein the pre-pyrolysis tunnel is provided with a screw feeder to transfer the solid material. 제1항에 있어서,
상기 사전열분해터널의 내부로 질소가 주입되는 압력생성부가 구비되는 것을 특징으로 하는 저타르 발생로가스 생산용 삼단 가스화기.The method according to claim 1,
And a pressure generating unit into which nitrogen is injected into the pre-pyrolysis tunnel. 제1항에 있어서,
상기 분산판는 니켈로 형성되는 것을 특징으로 하는 저타르 발생로가스 생산용 삼단 가스화기.The method according to claim 1,
Wherein the dispersion plate is formed of nickel. ≪ RTI ID = 0.0 > 21. < / RTI >
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