KR101464919B1 - Hybrid sludge-liquid type biomass mixed fuel, apparatus and manufacturing method thereof - Google Patents

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김정근
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한국에너지기술연구원
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Abstract

The present invention relates to a hybrid sludge-liquid biomass mixed fuel, a device for producing the same, and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a hybrid sludge-liquid biomass mixed fuel, a device for producing the same, and a method for producing the same, wherein sewage sludge including organic or inorganic components is mixed with hydrophilic or hydrophobic liquid biomass in order to be dried and carbonized according to the kind of liquid biomass, so that combustion properties and heat generation rates are improved. Accordingly, problems such as moisture re-adsorption can be solved.

Description

액상 바이오매스를 포함하는 하이브리드 슬러지 혼합연료, 제조장치 및 그 제조 방법{Hybrid sludge-liquid type biomass mixed fuel, apparatus and manufacturing method thereof}Technical Field [0001] The present invention relates to a hybrid sludge mixed fuel including a liquid biomass, a manufacturing method thereof,

본 발명은 하이브리드 슬러지-액상 바이오매스 혼합연료, 제조장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기성 또는 무기성 성분을 포함하는 하수 슬러지와 친수성 또는 소수성 액상 바이오매스를 혼합한 후 액상 바이오매스의 종류에 따라 건조 및 탄화 공정을 거쳐 연소특성 및 발열량을 향상시킨 하이브리드 슬러지-액상 바이오매스 혼합연료, 제조장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hybrid sludge-liquid biomass mixture fuel, a production apparatus and a production method thereof, and more particularly to a hybrid sludge- To a hybrid sludge-liquid biomass mixed fuel, which is improved in combustion characteristics and calorific value through a drying and carbonization process depending on the type of the sludge-liquid biomass fuel.

최근 지속적으로 상승하는 유가와 원자력 에너지의 안정성에 대한 불신 등의 원인으로 에너지원으로서의 석탄에 대한 관심이 다시 고조되고 있다. 그러나 석탄은 화석연료 중 이산화탄소 발생량이 가장 많은 것으로서 지구 온난화 문제를 감안하면 경쟁력이 취약한 에너지원인 셈이다. 따라서 현재 에너지원으로서 세계적으로 이슈화 되고 있는 것 중에 신재생에너지의 이용 및 보급을 들 수 있는데, 이는 기존의 석유, 석탄 등 화석연료에 비하여 이산화탄소의 배출이 저감되어 지구온난화 및 기후변화에 대응할 수 있는 에너지원으로서 각광받고 있기 때문이다. 그러나 국내에서는 아직까지 태양광 또는 풍력 등의 신재생에너지원을 발전용 또는 난방용으로 사용하는 경우에는 화석연료와 비교하면 발전단가 등의 차이로 인하여 획기적인 이용 및 보급이 제한적인 상황이었다.Interest in coal as an energy source is rising again due to rising oil prices and distrust of nuclear energy stability. However, coal is the largest source of carbon dioxide in fossil fuels, which is a poor source of competitiveness given the global warming issue. As a result, the use of renewable energy is one of the issues that are currently being addressed globally as an energy source. This is due to the fact that the emission of carbon dioxide is reduced compared to conventional fossil fuels such as petroleum and coal, This is because it is attracting attention as an energy source. However, in Korea, when new or renewable energy sources such as solar or wind power are used for power generation or heating, land use and diffusion are limited due to differences in generation cost compared to fossil fuels.

한편, 에너지원으로서 세계적으로 이슈화 되고 있는 것 중에 신재생에너지의 이용 및 보급을 들 수 있는데, 이는 기존의 석유, 석탄 등 화석연료에 비하여 이산화탄소의 배출이 저감되어 지구온난화 및 기후변화에 대응할 수 있는 에너지원으로서 각광받고 있기 때문이다. 그러나 국내에서는 아직까지 태양광 또는 풍력 등의 신재생에너지원을 발전용 또는 난방용으로 사용하는 경우에는 화석연료와 비교하면 발전단가 등의 차이로 인하여 획기적인 이용 및 보급이 제한적인 상황이었다.On the other hand, the use of renewable energy is one of the issues that have been raised in the world as an energy source. This means that the emission of carbon dioxide is reduced compared to existing fossil fuels such as petroleum and coal, This is because it is attracting attention as an energy source. However, in Korea, when new or renewable energy sources such as solar or wind power are used for power generation or heating, land use and diffusion are limited due to differences in generation cost compared to fossil fuels.

우리나라도 화석연료의 고갈과 더불어 국제조약인 기후변화협약 대응에 따른 온실가스 감축이 대두되면서 신재생에너지 의무할당제가 거론되기 시작한 이래 2012년부터 신재생에너지 의무할당제(Renewable Portfolio Standard; RPS)가 도입됨으로써 에너지 사업자들에게는 부담으로 작용하는 것이 사실이다.Renewable Portfolio Standard (RPS) has been introduced since 2012, as Korea has been dealing with depletion of fossil fuels and the reduction of greenhouse gas emissions due to the international treaty, the Climate Change Convention. It is a burden to energy providers.

하수 슬러지의 발생량은, 2008년 국내를 기준으로, 유기성 하수슬러지 발생량은 약 290 만톤이고, 유기성 폐수 슬러지 발생량은 257 만톤이다. 또한 유기물이 포함되지 않은 무기성 하수 및 폐수 슬러지 발생량은 약 261 만톤이며, 전체 하수 및 폐수 슬러지 발생량 중에서 배출되는 양의 대부분을 각종 해양 오염을 유발시키는 바다에 투기하고 있는 실정이다.The amount of sewage sludge generated is about 2.9 million tons of organic sewage sludge generated in 2008, and 2.57 million tons of organic waste sludge is generated. In addition, the amount of inorganic sewage and wastewater sludge not containing organic matter is about 2,610,000 tons, and most of the discharged amount of sewage and wastewater sludge is dumped into the sea causing various marine pollution.

하지만 이러한 하수 슬러지를 포함한 폐기물의 해양 배출의 기준이 대폭 강화되고 있으며, 특히 런던협약에 의하여 향후 2012년부터 해양배출이 전면 금지되고 있다.However, the standards for the emission of waste including sewage sludge have been significantly strengthened. In particular, since the London Convention, marine discharges are prohibited in 2012.

한편, 2009년부터 정부에서 유기성 하수 슬러지는 건조 후 석탄과 혼합 연소시키는 방법으로 정책을 정하여 추진하고 있으나, 대부분 폐수 슬러지에 포함된 중금속과 건조한 슬러지의 낮은 발열량과 높은 함수율로 인하여 현재까지 화력발전소에서 석탄과 혼합연소는 활발히 이루어지고 있지 않는 실정이다.Since 2009, the government has decided to implement organic sewage sludge after drying and mixed combustion with coal. However, due to low calorific value and high water content of heavy metals and dry sludge contained in wastewater sludge, And mixed combustion is not actively performed.

또한 바이오매스 혼소의 경우에는 석탄에 비하여 상대적으로 낮은 발열량의 바이오매스를 연소함에 따른 발전효율 감소 등의 문제점을 안고 있다. 즉 단순히 석탄과 오일계 바이오매스를 혼합시킨 연료의 경우, 석탄의 표면이 오일로 코팅되거나 기공 안으로 오일이 함침된다. 하지만 오일자체의 낮은 표면장력 및 오일계 바이오매스와 석탄 표면의 결합력 부족으로 각각의 연료, 즉 석탄과 바이오매스가 각각 기존의 연소 특성을 유지하고 결국 다른 연소 특징을 보이게 된다. 이를 발전소에 적용 시 버너 앞부분에서 오일의 저온 연소 패턴으로 인하여 산소가 우선적으로 과잉 소모하게 되고, 이는 결국 석탄의 연소를 저해하여 미연소탄소(unburned carbon)의 양이 증가하게 되며 발전 효율을 감소시키게 된다.In addition, in the case of biomass coexistence, there is a problem such as reduction in power generation efficiency due to combustion of biomass having a relatively low calorific value as compared with coal. That is, in the case of a fuel simply mixed with coal and oil-based biomass, the surface of the coal is coated with oil or oil is impregnated into the pores. However, due to the low surface tension of the oil itself and the lack of coupling between the oil-based biomass and the coal surface, the respective fuels, namely coal and biomass, maintain their original combustion characteristics and eventually exhibit different combustion characteristics. When this is applied to a power plant, oxygen is preferentially consumed excessively due to the low-temperature combustion pattern of the oil at the front of the burner. As a result, the amount of unburned carbon increases and the power generation efficiency is reduced do.

한국공개특허 제2010-0018818호에서는 생활 하수슬러지를 석탄화력 발전소의 혼합 연료로서 사용하기 위해 습분함량이 80%이상인 슬러지를 마이크로파 열원 적용 및 소수성의 유연탄과 무연탄 혼합기술을 통해 기존의 400℃ 보다 250℃이상 낮은 150℃이하 온도에서 건조하여 석탄화력 발전소 혼합연소용 하수 슬러지탄을 제조하는 방법 및 이 방법을 수행하기 위한 제조장치를 개시하고 있다.Korean Patent Publication No. 2010-0018818 discloses that sludge having a moisture content of 80% or more is used as a mixed fuel of coal-fired power plant by applying microwave heat source and hydrophobic bituminous coal and anthracite- At a temperature of 150 DEG C or lower which is lower than the melting point of the coal-fired power plant, and a manufacturing apparatus for carrying out the method.

한국공개특허 제2010-0032664호에서는 적어도 80%이상의 함습 하수 슬러지를 활용가능한 건 슬러지탄으로 제조함에 있어, 105℃의 낮은 온도에서 30분 가량 짧은 시간에 건조할 수 있게 한 것으로, 습 슬러지를 받는 습슬러지 공급 투입부와, 건조된 슬러지탄을 배출하기 위한 배출부를 구비하고, 습슬러지에 마이크로파를 인가하여 건슬러지탄을 생성하기 위한 마이크로파 인가수단을 포함하는 마이크로파 건조장치를 포함하고, 마이크로파 건조장치는 공급된 습 슬러지를 소정의 속도로 회전시키면서 건조되는 건 슬러지탄을 배출부를 보내도록된 스크류 날개를 내장하는 원통형상의 내통, 및 습슬러지에 마이크로파를 인가하기 위한 마이크로파 인가수단이 장착된 외통을 구비하고, 습슬러지 공급 투입부는 원통형상의 내통의 일단부측에 위치되고, 배출부는 내통의 대향되는 다른 일단부측에 위치되는 습 슬러지를 화력발전소 혼합연소용 슬러지탄으로 제조하기 위한 장치가 개시되어 있다.Korean Patent Publication No. 2010-0032664 discloses that at least 80% of the humidified sewage sludge can be dried at a low temperature of 105 ° C in a short time of about 30 minutes in the case of using dry sludge charcoal which can utilize humidified sewage sludge. And a microwave drying device including a wet sludge feed input part and a discharge part for discharging dry sludge charcoal and microwave application means for applying a microwave to the wet sludge to generate dry sludge charcoal, A cylindrical inner cylinder having a screw vane in which the dry sludge char is dried to be supplied with the discharge portion while rotating the supplied moist sludge at a predetermined speed and an outer cylinder equipped with a microwave applying means for applying a microwave to the wet sludge And the wet sludge supply and input portion is located at one end side of the cylindrical inner cylinder, Has a device is disclosed for the preparation of a wet sludge that is located at the other end side that is opposite of the inner tube into the sludge burnt for thermal power plant mixed combustion.

한국공개특허 제2012-0027623호에서는 탈수된 슬러지의 함수율을 더 낮추어 위해서 슬러지에 초음파 처리를 하여 함수율을 85%에서 72%로 조절하고 에너지의 회수를 위하여 대기로 대출되는 열원에 대하여 열교환기를 설치하며 열분해시 유기물의 손실에 따른 슬러지 자체의 잠열감소에 대배하여 탄화로의 운전조건을 기존의 400℃ 전후에서 345℃로 낮추고 접촉시간을 줄이는 대신에 회전식 로타리 킬린 방식으로 운전 탈수된 슬러지를 초음파 처리조와 반입호퍼, 탈수슬러지 컨베이, 정량공급장치, 건조기, 로타리킬린이 있는 탄화장치를 거치는 하수슬러지의 탄화연료 제조장치을 개시하고 있다.In Korean Unexamined Patent Publication No. 2002-0027623, the water content of the sludge is further ultrasonically treated to lower the water content of the dehydrated sludge to adjust the water content from 85% to 72%, and a heat exchanger is installed for the heat source circulated to the atmosphere for energy recovery Reduction of the latent heat of the sludge itself due to the loss of organic matter during pyrolysis reduces the operating conditions of the furnace from around 400 ° C to 345 ° C and reduces the contact time by using a rotary rotary kiln system instead of operating the dewatered sludge by ultrasonic treatment Discloses an apparatus for producing carbonized fuel of sewage sludge which is carried through a carbonization apparatus having a carry-in hopper, a dehydrated sludge conveyor, a quantitative feeder, a drier, and a rotary kiln.

한국특허공보 제10-1195416호에서는 저급탄에 존재하는 친수성 표면을 바이오매스 유래 물질의 탄소성분으로 코팅하여 소수성으로 개질함으로써 건조 후에도 수분의 재흡착이 억제된, 석탄 고유의 천연 탄소성분과 인공 탄소성분이 혼성된 고발열량의 하이브리드 석탄 및 그를 제조하는 방법으로써 석탄을 바이오매스 유래 물질의 용액으로 반죽하여 페이스트를 형성하는 단계, ii) 상기 페이스트를 탄화로에 투입하여 바이오매스 유래 물질의 건조 및 탄화를 동시에 수행하는 단계를 포함하는, 석탄의 친수성 표면에 바이오매스 유래 탄소성분이 코팅된 고발열량의 하이브리드 석탄을 제조하는 방법으로서, 상기 (ii)단계를 수행하기 전에 상온, 상압 분위기에서 페이스트를 5~240 시간 숙성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고발열량의 하이브리드 석탄을 제조하는 방법을 개시하고 있다.Korean Patent Publication No. 10-1195416 discloses that the hydrophilic surface present in the lower carbon is coated with the carbon component of the biomass-derived material and is modified to be hydrophobic so that the natural carbon component inherent to the coal and the artificial carbon And a method of producing the hybrid coal, comprising the steps of: kneading a coal with a solution of a biomass-derived material to form a paste; ii) feeding the paste into a carbonization furnace to dry and carbonize the biomass- Wherein the step (ii) is carried out at room temperature and under an atmospheric pressure to prepare a paste. The method comprises the steps of: (i) mixing the paste with a biomass-derived carbon component; ≪ / RTI > to < RTI ID = 0.0 > 240 < Discloses a method for producing lead coal.

한국특허공보 특1984-0001778호에서는 공기가 배제된 상태에서 약 40미크론 이하의 크기로 원료석탄을 분쇄하여 소수성 석탄부분과 친수성분진 부분을 형성하고 수용액과 상기 부분들을 접촉시켜 분진을 함유하는 입자에는 흡습성을 주고 석탄 부분을 함유하는 입자는 실질적으로 건조된 상태로 남게한 뒤 석탄부분과 분진을 분리하고 석탄부분과 액체를 혼합하는 것으로 구성된 미립자 석탄-액체 혼합물의 제조방법이 개시되어 있다.Korean Patent Publication No. 1984-0001778 discloses a method of pulverizing raw coal to a size of about 40 microns or less in the air-free state to form a hydrophobic coal portion and a hydrophilic dust portion, bringing the aqueous solution and the portions into contact with each other, A method of producing a particulate coal-liquid mixture comprising providing a hygroscopic and leaving the coal-containing particles substantially dry, separating the coal portion and the dust, and mixing the coal portion and the liquid.

한국특허공보 10-1210928호에서는 수분을 포함하고 있는 원탄 또는 건조탄의 친수성 기공 및 친수성 표면에 바이오디젤 생산공정의 부산물인 글리세롤을 함침시키고 건조하여 소수성으로 개질함으로써 건조 후에도 수분의 재흡착이 현저하게 억제된In Korean Patent Publication No. 10-1210928, glycerol, which is a by-product of the biodiesel production process, is impregnated into the hydrophilic pores and hydrophilic surfaces of raw coal or dry coal containing moisture, and then dried and hydrophobically modified so that reabsorption of moisture remarkably occurs even after drying Suppressed

고발열량 하이브리드 석탄에 관한 것으로 본 발명에 의하여 제조되는 글리세롤이 함침된 고발열량 하이브리드 석탄은 수분의 재흡착이 현저하게 억제되어 건조석탄의 높은 발열량을 그대로 유지할 수 있어 고급탄처럼 발전소용 미분연료로 그대로 사용할 수 있고, 석탄에 함침된 글리세롤로 인하여 발전소의 이산화탄소 배출량을 저감할 수 있는 효과가 있는 것으로 알려져 있다.The high heating capacity hybrid coal impregnated with glycerol produced by the present invention produced by the present invention remarkably suppresses reabsorption of moisture and can keep the high calorific value of dry coal as it is, It is known that glycerol impregnated with coal has an effect of reducing the amount of carbon dioxide emitted by a power plant.

또한 이로 인해 신재생에너지의 이용 및 보급을 촉진하고, 바이오매스 연료의 공급 안정성을 확보하기 위하여 다양한 바이오매스 유래 물질을 이용할 수 있는 획기적인 기술개발에 대한 요구가 대두되고 있다. 따라서 슬러지 처리의 다양한 방법과 친환경적이고 보다 경제적인 처리 방법이 절실히 요구되고 있는 실정이다.In order to promote the utilization and diffusion of renewable energy and secure the supply stability of biomass fuel, there is a demand for development of a breakthrough technology that can utilize various biomass-derived materials. Therefore, various methods of sludge treatment and environmentally friendly and economical treatment methods are desperately required.

그러나 이러한 요건에 맞는 연료, 연료제조 장치 및 연료제조방법 기술은 아직까지 제시된 바 없다.
However, no fuel, fuel manufacturing apparatus and fuel manufacturing method technology meeting these requirements have been proposed yet.

한국공개특허 제2010-0018818호Korea Patent Publication No. 2010-0018818 한국공개특허 제2010-0032664호Korean Patent Publication No. 2010-0032664 한국공개특허 제2012-0027623호Korea Patent Publication No. 2012-0027623 한국특허공보 제10-1195416호Korean Patent Publication No. 10-1195416 한국특허공보 특1984-0001778호Korean Patent Publication No. 1984-0001778 한국특허공보 10-1210928호Korean Patent Publication No. 10-1210928

본 발명은 상기와 같은 연구를 수행하기 위해 안출된 발명으로 본 발명의 목적은 하이브리드 슬러지-액상 바이오매스 혼합연료, 제조장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기성 또는 무기성 성분을 포함하는 하수 슬러지와 친수성 또는 소수성 액상 바이오매스를 혼합한 후 액상 바이오매스의 종류에 따라 건조 및 탄화 공정을 거쳐 연소특성 및 발열량을 향상시킨 하이브리드 슬러지-액상 바이오매스 혼합연료, 제조장치 및 그의 제조방법을 제공하는 데에 있다.
The present invention has been devised to carry out the above-mentioned researches, and it is an object of the present invention to provide a hybrid sludge-liquid phase biomass mixed fuel, a manufacturing apparatus and a manufacturing method thereof, and more particularly to a hybrid sludge- Liquid biomass mixed fuel, a manufacturing method thereof, and a method of manufacturing the hybrid sludge-liquid biomass mixed fuel, wherein the combustion characteristic and the calorific value are improved through the drying and carbonization processes depending on the kind of the liquid biomass after mixing the hydrophilic or hydrophobic liquid biomass with the sewage sludge To provide.

상기의 목적을 달성하기 위한 것으로 친수성 또는 소수성 액상 바이오매스 중 어느 하나 이상의 액상 바이오매스를 포함하는 하수슬러지 혼합연료의 제조 방법에 있어서, 친수성 또는 소수성 액상 바이오매스를 하수슬러지와 혼합하여 혼합물을 형성하는 제1 단계; 상기 혼합물에 바인더를 첨가하여 혼합연료를 형성하는 제2 단계; 상기 혼합연료를 건조하는 제3 단계; 상기 혼합연료에 포함된 액상 바이오매스의 기화온도가 105℃보다 높은 경우 탄화하는 제4 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 친수성 또는 소수성 액상 바이오매스 중 어느 하나 이상의 액상 바이오매스를 포함하는 하수슬러지 혼합연료의 제조 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, there is provided a method for producing a sewage sludge blended fuel comprising at least one of liquid hydrophilic biomass and hydrophilic liquid biomass, wherein the hydrophilic or hydrophobic liquid biomass is mixed with sewage sludge to form a mixture A first step; A second step of adding a binder to the mixture to form a mixed fuel; A third step of drying the mixed fuel; A fourth step of carbonizing when the vaporization temperature of the liquid biomass contained in the mixed fuel is higher than 105 ° C; Wherein the liquid biomass is at least one of hydrophilic and hydrophobic liquid biomass.

상기 제1 단계에서, 상기 액상 바이오매스 0 초과 내지 100 미만 중량%와 상기 하수슬러지 0 초과 내지 100 미만 중량%를 포함할 수 있다.In the first step, the liquid biomass may include more than 0 to less than 100% by weight of the liquid biomass, and more than 0 to less than 100% by weight of the sewage sludge.

상기 액상 바이오매스는 리그노셀루로즈(ligno-cellulose) 및 자당(sucrose), 이당(maltose), 젖당(lactose), 탄수화물(starch)의 효소를 포함한 당류(saccharide), 글루코스(glucose)와 프룩토오스(fructose) 및 갈락토스(galactose)를 포한함 단당류(monosaccharide)와 글리세롤(glycerol), 글리세롤 잔여물(crude glycerol) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 친수성 바이오매스 또는 팜유, 유채유, 대두유, 자트로파유, 옥수수유, 코코넛유, 해바라기씨유, 카놀라유를 포함하는 모든 식물성 오일 및 그의 잔여물, 우지 및 어유 등의 모든 동물성 오일, 모든 폐기름 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.The liquid biomass may be selected from the group consisting of ligno-cellulose and saccharides including enzymes of sucrose, maltose, lactose and starch, glucose and fructose, Characterized in that it comprises at least one of monosaccharide, glycerol and crude glycerol, which contains fructose and galactose, or a hydrophilic biomass or palm oil, rapeseed oil, soybean oil, And may include any one or more of all vegetable oils and their residues, including canola oil, corn oil, coconut oil, sunflower oil, canola oil, all animal oils such as tallow and fish oil, and all the waste oil.

상기 혼합연료에 석탄 파우더를 혼합하는 제5 단계를 추가로 포함할 수 있다.And a fifth step of mixing coal powder with the mixed fuel.

상기 제5 단계에서, 상기 혼합연료에 대해서 0 초과 내지 50 중량% 이하의 석탄 파우더를 더 포함할 수 있다.In the fifth step, coal powder may be added in an amount of more than 0 to 50% by weight with respect to the mixed fuel.

상기 슬러지는 유기성 하수슬러지, 유기성 폐수 슬러지, 무기성 하수슬러지, 무기성 폐수 슬러지 중 어느 하나 또는 2 이상을 포함할 수 있다.The sludge may comprise any one or more of organic sewage sludge, organic wastewater sludge, inorganic sewage sludge, and inorganic wastewater sludge.

상기 제2 단계에서, 상기 혼합물에 대해서 0 초과 내지 50 중량% 이하의 바인더를 더 포함될 수 있다.In the second step, more than 0 to 50% by weight of the binder may be added to the mixture.

상기 제3 단계에서, 온도범위는 80℃이상 내지 105℃이하로 건조가 수행될 수 있다.In the third step, the drying may be performed in a temperature range of 80 ° C or more to 105 ° C or less.

상기 제4 단계에서, 탄화 온도는 105℃초과 내지 300℃이하일 수 있다.In the fourth step, the carbonization temperature may be higher than 105 ° C and lower than 300 ° C.

상기 바인더는 물의 존재 형태인 순수, 담수, 기수, 염수, 또는 알코올과 물의 혼합매와 같은 수계 용매와 헥산 등의 지방족 탄화수소류 ; 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메틸나프탈렌 등의 방향족 탄화수소류 ; 퀴놀린, 피리딘 등의 복소고리 화합물 ;아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류 ; 아세트산메틸, 아크릴산메틸 등의 에스테르류 ; 디에틸렌트리아민, N,N-디메틸아미노프로필아민 등의 아민류 ; 디에틸에테르, 프로필렌옥사이드, 테트라히드로푸란 (THF) 등의 에테르류 : N-메틸피롤리돈 (NMP), 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등의 아미드류 ; 헥사메틸포스팔아미드, 디메틸술폭사이드 등의 비프로톤성 극성 용매와 같은 유기계 용매 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.The binder may be an aqueous solvent such as pure water, fresh water, nordic acid, brine, or a mixture of alcohol and water in the form of water, and aliphatic hydrocarbons such as hexane; Aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene and methylnaphthalene; Heterocyclic compounds such as quinoline and pyridine, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and cyclohexanone; Esters such as methyl acetate and methyl acrylate; Amines such as diethylenetriamine and N, N-dimethylaminopropylamine; Ethers such as diethyl ether, propylene oxide and tetrahydrofuran (THF); amides such as N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide and dimethylacetamide; And an organic solvent such as an aprotic polar solvent such as hexamethylphosphoramide, dimethylsulfoxide, and the like.

상기 석탄은 이탄, 갈탄, 아역청탄, 역청탄 또는 무연탄 중에서 선택된 어느 하나 또는 2이상의 것을 혼합할 수 있다.The coal may be any one or two or more selected from among peat, lignite, sub-bituminous coal, bituminous coal and anthracite coal.

상기 혼합연료는 상압 내지 10MPa의 압력조건에서 형성될 수 있다.The mixed fuel may be formed under a pressure condition of atmospheric pressure to 10 MPa.

또한 본 발명은 상기 방법 중 어느 한 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 친수성 또는 소수성 액상 바이오매스 중 어느 하나 이상의 액상 바이오매스를 포함하는 하수슬러지 혼합연료를 제공한다.The present invention also provides a sewage sludge mixed fuel comprising at least one liquid biomass of hydrophilic or hydrophobic liquid biomass, which is produced by any one of the above methods.

상기 액상 바이오매스를 포함하는 하수슬러지 혼합연료의 연소특성은 반응성이 다른 연료의 혼합에 의한 독립된 연소특성이 아닌 단일 연료의 연소특성을 나타낸다.The combustion characteristics of the sewage sludge mixed fuel including the liquid biomass show the combustion characteristics of a single fuel rather than the independent combustion characteristics due to the mixing of the fuel having different reactivity.

또한 본 발명은 상기 제1 단계 및 제2 단계는 혼합기에서, 상기 제3 단계는 건조기에서, 상기 제4 단계는 탄화기에서 수행되는 것을 특징으로 하는 친수성 또는 소수성 액상 바이오매스 중 어느 하나 이상의 액상 바이오매스를 포함하는 하수슬러지 혼합연료 제조 장치를 제공한다.Further, the present invention is characterized in that the first step and the second step are carried out in a mixer, the third step is carried out in a drier, and the fourth step is carried out in a carbonizer. The liquid biomass of any one of hydrophilic or hydrophobic liquid biomass The present invention also provides a sewage sludge mixed fuel producing apparatus comprising the above-

상기 혼합기는 유체의 혼합을 위한 것으로 그 형태에 특별한 한정을 두는 것은 아니다. 텀플링 믹서(Tumbling mixer), 컨벡티브(Convective) 믹서, 플루다이즈드(Fludized) 믹서, 하이 쉬어(High shear) 믹서 중 어느 하나 이상의 혼합기를 적용할 수 있으며 이것에 한정되는 것은 아니다. The mixer is for mixing fluids and is not particularly limited in its form. But not limited to, a mixer such as a Tumbling mixer, a Convective mixer, a Fludized mixer, and a High shear mixer.

상기 건조기는 유체의 건조를 위한 것으로 그 형태에 특별한 한정을 두는 것은 아니다. 대류건조기, 복사건조기, 접촉건조기, 열풍건조기, 동결건조기 중 어느 하나 이상의 건조기를 적용할 수 있으며 이건에 한정되는 것은 아니다.The dryer is for drying the fluid and is not particularly limited in its form. A convection drier, a radiation dryer, a contact drier, a hot air drier, and a freeze drier may be applied, but the present invention is not limited thereto.

상기 탄화기는 혼합 유체의 탄화를 위한 것으로 탄화조건 및 장치의 형태에 특별한 한정을 두는 것은 아니다. 탄화를 위한 비산화성 유체는 질소, 아르곤등의 기상 유체 중 어느 하나 이상을 적용할 수 있으며 이것에 한정되는 것은 아니며, 온도 및 압력 조건 역시 대상 유체의 탄화조건에 따라 결정되는 것으로 특별히 한정되지 않는다.
The carbonization is for carbonization of the mixed fluid, and there is no particular limitation on the conditions of carbonization and the form of the apparatus. The non-oxidizing fluid for carbonization may be at least one of gas phase fluids such as nitrogen and argon. The temperature and pressure conditions are not particularly limited as long as they are determined according to the carbonization conditions of the target fluid.

본 발명의 액상 바이오매스를 포함하는 하이브리드 슬러지 혼합연료, 제조장치 및 그 제조 방법에 따르면, 친수성 및 소수성의 액상 바이오매스를 슬러지의 기공 안으로 함침됨에 따라 슬러지와 상기 액상 바이오매스의 결합력을 향상시킬 수 있다. 이로 인해 액상 바이오매스가 함침된 슬러지, 즉 하이브리드 슬러지는 기존 슬러지에 비해서 발열량 증가로 인한 연료 효율을 향상시킬 수 있다.According to the hybrid sludge mixed fuel including the liquid biomass of the present invention, the manufacturing apparatus and the manufacturing method thereof, the hydrophilic and hydrophobic liquid biomass is impregnated into the pores of the sludge to improve the binding force between the sludge and the liquid biomass have. Therefore, sludge impregnated with liquid biomass, that is, hybrid sludge, can improve fuel efficiency due to an increase in calorific value compared to conventional sludge.

더욱이 본 발명에 따른 하이브리드 슬러지는 상기 액상 바이오매스의 연소 패턴을 슬러지의 연소패턴과 거의 동일한 패턴으로 연소할 수 있기 때문에 미연소탄소(unburned carbon)의 발생량을 줄여 발전효율의 향상을 가져 올 수 있게 된다. 게다가, 당밀과 같은 액상 바이오매스를 사용한 하이브리드 슬러지의 경우 표면의 소수성으로 인하여 수분 재흡착 감소에 따른 수송비 절감이 가능하게 된다.Further, since the hybrid sludge according to the present invention can burn the combustion pattern of the liquid biomass substantially in the same pattern as the combustion pattern of the sludge, the generation amount of unburned carbon can be reduced, do. In addition, in the case of hybrid sludge using liquid biomass such as molasses, it is possible to reduce transportation costs due to reduction of moisture adsorption due to hydrophobicity of the surface.

본 발명에 따른 하이브리드 슬러지는 발열량의 증가와 함께 투-인-원 연료(Two-in-one fuel)의 연소 특징을 보이기 때문에, 하이브리드 슬러지를 자체적인 연료로 이용하여 발전소 등에 사용할 수 있게 된다.
The hybrid sludge according to the present invention exhibits a combustion characteristic of a two-in-one fuel together with an increase in a calorific value, so that the hybrid sludge can be used for a power plant or the like by using the hybrid sludge as its own fuel.

도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 슬러지의 제조 방법에 따른 흐름도이다.
도 2는 당밀을 함침한 하이브리드 슬러지와 하수 슬러지의 기공 크기 분포를 보여주는 그래프이다.
도 3은 글리세롤을 함침한 하이브리드 슬러지와 하수 슬러지의 기공 크기 분포를 보여주는 그래프이다.
도 4는 당밀을 함침한 하이브리드 슬러지와 하수 슬러지의 van Krevelen diagram을 보여주는 그래프이다.
도 5는 글리세롤을 함침함 하이브리드 슬러지와 하수 슬러지의 van Krevelen diagram을 보여주는 그래프이다.
도 6은 건조된 하수슬러지와 탄화된 하수슬러지의 연소 패턴을 보여주는 그래프이다.
도 7은 건조된 당밀과 탄화된 당밀의 연소 패턴을 보여주는 그래프이다.
도 8은 글리세롤과 건조된 하수슬러지, 그리고 글리세롤이 함침된 하이브리드 슬러지의 연소 패턴을 보여주는 그래프이다.
도 9는 과량의 글리세롤을 함침시킨 하이브리드 슬러지의 연소 패턴을 보여주는 그래프이다.
도 10은 당밀을 함친시킨 하이브리드 슬러지의 연소 패턴을 보여주는 그래프이다.
도 11은 탄화시킨 당밀과 하수 슬러지의 단순 혼합(simple blending)의 연소 패턴을 보여주는 그래프이다.
도 12는 글리세롤을 함침한 하이브리드 슬러지와 하수 슬러지의 화학적 구조 변화를 보여주는 그래프이다.
도 13은 당밀을 함침한 하이브리드 슬러지와 하수 슬러지의 화학적 구조 변화를 보여주는 그래프이다.
도 14는 당밀을 함침한 하이브리드 슬러지와 건조된 하수 슬러지의 접촉각(contact angle)을 비교한 사진이다.
도 15는 당밀을 이용한 하이브리드 슬러지와 건조된 하수 슬러지의 수분 재흡착율을 비교한 그래프이다.
1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a hybrid sludge according to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the pore size distribution of hybrid sludge impregnated with molasses and sewage sludge; FIG.
3 is a graph showing pore size distribution of hybrid sludge and sewage sludge impregnated with glycerol.
FIG. 4 is a graph showing a van Krevelen diagram of hybrid sludge impregnated with molasses and sewage sludge; FIG.
5 is a graph showing the van Krevelen diagram of hybrid sludge and sewage sludge impregnated with glycerol.
6 is a graph showing the combustion pattern of the dried sewage sludge and the carbonated sewage sludge.
FIG. 7 is a graph showing the combustion pattern of dried molasses and carbonized molasses.
8 is a graph showing the combustion patterns of glycerol, dried sewage sludge, and glycerol impregnated hybrid sludge.
9 is a graph showing the combustion pattern of a hybrid sludge impregnated with an excessive amount of glycerol.
10 is a graph showing a combustion pattern of hybrid sludge mixed with molasses.
11 is a graph showing the combustion pattern of simple molten molasses and sewage sludge.
12 is a graph showing the chemical structure change of hybrid sludge and sewage sludge impregnated with glycerol.
13 is a graph showing a chemical structure change of hybrid sludge impregnated with molasses and sewage sludge;
14 is a photograph showing a contact angle of a hybrid sludge impregnated with molasses and a contact angle of dried sewage sludge.
15 is a graph comparing moisture reabsorption rates of hybrid sludge using molasses and dried sewage sludge.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면에 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명을 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout.

또한 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 기재된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Also, the terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should properly define the concept of the term to describe its invention in the best way The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the constitutions described in the embodiments described herein are merely the most preferred embodiments of the present invention, and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention. Therefore, various equivalents which can be substituted at the time of application It should be understood that variations can be made.

본 발명은 슬러지의 기공 안으로 친수성 및 소수성의 액상 바이오매스를 함침을 통하여 제조함으로써 연료의 고품위화 및 단일 연소 패턴(Two-in-one fuel combustion pattern)에 대한 하이브리드 슬러지 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다. 또한, 본 발명은 슬러지와, 친수성 및 소수성의 액상 바이오매스를 포함하는 하이브리드 슬러지를 제공한다. 또한, 본 발명에 따른 하이브리드 슬러지에 있어서, 상기 친수성 및 소수성의 액상 바이오매스는 상기 슬러지와 혼합한 후 건조과정(80-105도) 을 통하여 제조할 수 있다. 그 중, 당밀과 같은 형태의 액상 바이오매스의 경우 탄화과정(200-300도)을 통하여 탄소(carbon)의 함량을 비약적으로 증가시킬 수 있으며 친수성 및 소수성의 액상 바이오매스를 슬러지와 혼합하는 단계와, 상기 액상 바이오매스와 슬러지의 혼합물을 건조(80-105도)를 통해 슬러지의 기공 안으로 함침하여 제조하는 단계와, 당밀과 같은 형태의 액상 바이오매스의 경우 탄화(200-300도)의 과정을 포함하는 하이브리드 슬러지의 제조 방법을 제공한다. 그리고 본 발명에 따른 하이브리드 슬러지의 제조 방법에 있어서, 상기 혼합하는 단계에서, 상기 친수성 및 소수성의 액상 바이오매스를 상기 슬러지 대비 0.1 내지 100 중량%가 포함되게 혼합할 수 있다.The present invention provides a hybrid sludge for a high-quality fuel and a two-in-one fuel combustion pattern and a method of manufacturing the same, by preparing hydrophilic and hydrophobic liquid biomass into the pores of the sludge through impregnation have. The present invention also provides a hybrid sludge comprising sludge and hydrophilic and hydrophobic liquid biomass. In addition, in the hybrid sludge according to the present invention, the hydrophilic and hydrophobic liquid biomass may be prepared through mixing with the sludge and drying (80-105 degrees). In the case of liquid biomass like molasses, it is possible to dramatically increase the carbon content through the carbonization process (200-300 ° C), mixing the hydrophilic and hydrophobic liquid biomass with the sludge , Impregnating a mixture of the liquid biomass and sludge into the pores of the sludge through drying (80-105 degrees), and carbonizing (200-300 degrees) in the case of liquid biomass such as molasses The present invention also provides a method for producing a hybrid sludge. In the method of manufacturing hybrid sludge according to the present invention, in the mixing step, the hydrophilic and hydrophobic liquid biomass may be mixed with 0.1 to 100% by weight of the sludge.

본 발명에서 사용되는 석탄은 이탄, 갈탄, 아역청탄, 역청탄 또는 무연탄 중에서 선택된 어느 하나의 것을 수 있다.The coal used in the present invention may be any one selected from peat, lignite, bituminous coal, bituminous coal and anthracite.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 소수성 석탄-바이오매스 그래뉼 연료 및 그의 제조방법을 더욱 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in more detail with reference to the drawings, in which the hydrophobic coal-biomass granular fuel and the method for its preparation are described in detail.

본 발명에 따른 하이브리드 슬러지는 슬러지와 친수성 및 소수성의 액상 바이오매스를 포함한다. 이때 슬러지는 생슬러지(raw sludge)와 탈수된 상태(sludge cake)의 슬러지를 전부 포함한다. 슬러지로는 유기성 하수 슬러지, 유기성 폐수 슬러지, 무기성 하수 슬러지, 무기성 폐수 슬러지를 포함하며, 이것에 한정되는 것은 아니다.The hybrid sludge according to the present invention comprises sludge and hydrophilic and hydrophobic liquid biomass. At this time, the sludge includes all sludge of raw sludge and sludge cake. The sludge includes, but is not limited to, organic sewage sludge, organic wastewater sludge, inorganic sewage sludge, and inorganic wastewater sludge.

바이오액은 친수성 및 소수성의 액상 바이오매스로, 예컨대 친수성 바이오매스는 리그노셀루로즈(ligno-cellulose) 및 자당(sucrose), 이당(maltose), 젖당(lactose), 탄수화물(starch)의 효소를 포함한 당류(saccharide), 글루코스(glucose)와 프룩토오스(fructose) 및 갈락토스(galactose)를 포한함 단당류(monosaccharide)와 글리세롤(glycerol), 글리세롤 잔여물(crude glycerol)을 포함한 모든 친수성 계열의 바이오매스를 포함하며 이것에 한정되는 것은 아니다.Biological liquids are hydrophilic and hydrophobic liquid biomass, for example, hydrophilic biomass includes ligno-cellulose and enzymes of sucrose, maltose, lactose, and starch. All hydrophilic biomass, including saccharide, glucose and fructose, and galactose, including monosaccharides, glycerol, and glycerol residues, But are not limited thereto.

또한, 소수성 바이오매스는 팜유, 유채유, 대두유, 자트로파유, 옥수수유, 코코넛유, 해바라기씨유, 카놀라유를 포함하는 모든 식물성 오일 및 그의 잔여물, 우지 및 어유등의 모든 동물성 오일, 모든 폐기름등과 같이 모든 소수성 계열의 바이오매스를 포함하여 이것에 한정되는 것은 아니다.In addition, the hydrophobic biomass may be any animal oil such as palm oil, rape oil, soybean oil, jatropha oil, corn oil, coconut oil, sunflower oil, canola oil and all vegetable oils and their residues, all animal oils such as tallow and fish oil, Including, but not limited to, all hydrophobic families of biomass.

이와 같은 본 발명에 따른 하이브리드 슬러지의 제조 방법을 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 슬러지의 제조 방법에 따른 흐름도이다.The method of manufacturing the hybrid sludge according to the present invention will now be described with reference to FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a hybrid sludge according to the present invention.

먼저 S10단계에서 슬러지와 친수성 및 소수성의 액상 바이오매스를 준비하고, 슬러지-상기 액상 바이오매스의 혼합물을 제조한다. 상기 액상 바이오매스와 슬러지의 균일한 혼합을 위해 상기 액상 바이오매스는 약간의 물과 혼합한 뒤 슬러지와 혼합시킨다. 이때 상기 액상 바이오매스는 슬러지 기준으로 0.1 내지 100 중량%가 사용될 수 있다.First, in step S10, sludge and hydrophilic and hydrophobic liquid biomass are prepared, and a mixture of the sludge and the liquid biomass is prepared. For homogenous mixing of the liquid biomass and the sludge, the liquid biomass is mixed with some water and mixed with the sludge. The liquid biomass may be used in an amount of 0.1 to 100% by weight based on sludge.

그리고 슬러지의 기공 안으로 충분히 친수성 및 소수성의 액상 바이오매스가 함침될 수 있도록 혼합한 뒤 S20의 단계인 80 내지 105도에서 건조함으로써 하이브리드 슬러지를 제조할 수 있다. 이 상태에서 S30 단계인 200 내지 300도에서 탄화시킨 하이브리드 슬러지는 당과 같은 액상 바이오매스를 사용한다.The hybrid sludge can be prepared by mixing the hydrophilic and hydrophobic liquid biomass into the pores of the sludge so that the liquid biomass can be impregnated, and then drying the slurry at 80 to 105 deg. In this state, the hybrid sludge carbonized at 200 to 300 deg., Which is the step S30, uses liquid biomass such as sugar.

여기서 제조과정을 나뉜 것은 액상 바이오매스의 형태 차이로 온도에 따라(S20, S30 단계) 기화(evaporation)되는 점이 다르기 때문에 그에 따라 연료의 제조 형태가 바뀌게 된다.Here, the manufacturing process is divided according to the difference in shape of the liquid biomass (step S20, step S30), so that evaporation of the liquid biomass differs.

이와 같은 본 발명에 따른 제조 방법으로 만들어진 하이브리드 슬러지는 투-인-원 연료(Two-in-one fuel)의 연소 특징을 보이게 된다. 이때 슬러지의 기공 부피만큼의 상기 액상 바이오매스가 슬러지의 연소패턴으로 전환이 되며, 과량의 상기 액상 바이오매스, 즉 슬러지의 표면에 결합된 상기 액상 바이오매스는 기존의 연소패턴이 나타나게 된다. 이와 같이 슬러지의 기공 안으로 함침된 상기 액상 바이오매스만이 슬러지와 거의 동일한 연소패턴을 보인다.The hybrid sludge produced by the method according to the present invention exhibits combustion characteristics of a two-in-one fuel. At this time, the liquid biomass as much as the pore volume of the sludge is converted into the combustion pattern of the sludge, and the excess liquid biomass, that is, the liquid biomass bonded to the surface of the sludge, shows an existing combustion pattern. Thus, only the liquid biomass impregnated into the pores of the sludge shows almost the same combustion pattern as the sludge.

이와 같은 본 발명에 따른 하이브리드 슬러지의 특성을 평가하기 위해서, 실시 예에 따른 하이브리드 슬러지는 다음과 같이 제조하였다.In order to evaluate the characteristics of the hybrid sludge according to the present invention, the hybrid sludge according to the embodiment was manufactured as follows.

슬러지는 폐수처리장(wastewater treatment plant; Daejeon, Korea)에서 함수율 70%이상을 가진 슬러지 케이크(sludge cake)을 이용하였으며, 상기 액상 바이오매스로는 당밀(molasses)과 글리세롤(pure grade glycerol, Duksan)을 이용하였다.The sludge used in the wastewater treatment plant (Daejeon, Korea) was a sludge cake with a water content of 70% or more. Molasses and pure grade glycerol (Duksan) were used as the liquid biomass. Respectively.

본 실시예에 따른 하이브리드 슬러지의 제조 과정으로는 슬러지에 일정량의 상기 액상 바이오매스를 소량의 물을 첨가하여 습식 합침(wet impregnation)시킨다. 다음으로 80-105도 건조를 통하여 슬러지의 기공 안으로 상기 액상 바이오매스가 충분히 함침 될 수 있도록 해준다. 글리세롤을 이용한 하이브리드 슬러지의 경우 80-105도 건조과정을 통해서 완성이 가능하다.In the manufacturing process of the hybrid sludge according to this embodiment, a certain amount of the liquid biomass is added to the sludge by wet impregnation with a small amount of water. Next, 80-105 also allows the liquid biomass to be sufficiently impregnated into the pores of the sludge through drying. Hybrid sludge using glycerol can be completed in 80-105 degree drying process.

여기서 당밀을 이용한 하이브리드 슬러지의 경우 추가로 200-300도의 질소(N2) 분위기에서 사전탄화(pre-carbonization) 과정을 거쳐서 완성된다. 제조된 하이브리 슬러지는 상기 액상 바이오매스의 종류에 따라 각기 다른 특성을 갖는 것이 특징이다.In this case, the hybrid sludge using molasses is further pre-carbonized in a nitrogen (N 2) atmosphere at a temperature of 200-300 ° C. The produced hybrid sludge has different characteristics depending on the kind of the liquid biomass.

이렇게 만들어진 하이브리드 슬러지의 기공구조의 변화, 연료와 연소 특성, 화학적인 구조 변화, 소수성에 대한 분석을 실시하였다.Changes in pore structure, fuel and combustion characteristics, chemical structural changes, and hydrophobicity of the hybrid sludge were analyzed.

전술된 바와 같은 분석 결과는 다음과 같다.The results of the analysis as described above are as follows.

하이브리드 슬러지의 기공 구조 변화Pore structure change of hybrid sludge

하수 슬러지는 10~200 nm의 매우 넓은 범위의 기공을 가지고 있으며, 이러한 기공으로 친수성 및 소수성 액상 바이오매스가 함침함에 따라 기공 체적(pore volume)이 감소하게 된다. 게다가 상기 액상 바이오매스가 함침된 뒤 건조의 과정을 거치면서 하수슬러지의 5-10nm의 메조기공(meso pore)들이 생겨나게 된다. 이는 상기 액상 바이오매스가 건조의 과정에서 하수슬러지의 내부에 존재하는 세포벽들의 균혈이 일어나서 생겨나는 결과로 하수슬러지의 메조기공에 존재하는 물 대신에 상기 액상 바이오매스로 채움으로써 하수슬러지와 결합된 하나의 연료로 만들어지게 된다. (도 2 및 도 3, 표 1)Sewage sludge has a very wide range of pores ranging from 10 to 200 nm, and pore volume decreases as hydrophilic and hydrophobic liquid biomass is impregnated with these pores. In addition, after the liquid biomass is impregnated, the mesopores of 5-10 nm of the sewage sludge are generated through the drying process. This is because the liquid biomass is produced by the occurrence of blood coagulation of cell walls existing in the inside of the sewage sludge during the drying process. As a result, the liquid biomass is filled with the liquid biomass instead of the water existing in the mesopores of the sewage sludge, Of fuel. (Figs. 2 and 3, Table 1)

Figure 112014053497636-pat00001
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여기서 “SD”는 건조된 하수 슬러지를 나타내고, “HSK”는 하이브리드 슬러지를 나타낸다. “SD/***”은 *** ℃에서 건조된 SD를 나타낸다. “HSK/***/M##”은 *** ℃에서 건조된 SD와, SD 대비 당밀(M)이 ## 중량%를 함침시켜 제조한 HSK를 나타낸다. “HSK/***/G##”은 *** ℃에서 건조된 SD와, SD 대비 글레세롤(G)이 ## 중량%를 함침시켜 제조한 HSK를 나타낸다.
&Quot; SD " represents a dried sewage sludge, and " HSK " represents a hybrid sludge. &Quot; SD / *** " indicates SD dried at *** C. &Quot; HSK / *** / M ## " indicates HSK prepared by impregnating ## SD by molybdenum (M) relative to SD and SD dried at *** C. &Quot; HSK / *** / G ## " indicates HSK prepared by impregnating ## SD by Glycerol (G) relative to SD and SD dried at *** C.

하이브리드 슬러지의 연료 특성Fuel Characteristics of Hybrid Sludge

하수 슬러지는 높은 수분 함량으로 인하여 발열량이 매우 낮다. 그렇기 때문에 발전소 등에서 단일연료로의 사용이 불가능하며 효율도 매우 낮은 문제가 있다. 하지만, 하이브리드 슬러지의 경우 친수성 및 소수성의 액상 바이오매스의 결합으로 인하여 발열량 및 탄소의 증가를 보이게 된다. 상기 액상 바이오매스의 종류에 따라서 다른 연료 특성을 보이게 되는데, 우선 글리세롤 기반의 하이브리드 슬러지의 경우 휘발성 물질로 이루어진 글리세롤로 인하여 제조된 하이브리드 슬러지의 경우 글리세롤의 함량이 증가됨에 따라 휘발분의 성분이 증가하게 된다. 당밀 기반의 하이브리드 슬러지의 경우 당밀의 탄화과정으로 인하여 당밀의 함량이 증가됨에 따라 제조된 당밀 기반의 하이브리드 슬러지의 경우 탄소의 함량이 증가하게 된다. 처리하기 전의 하수슬러지에 비해서는 바이오액의 종류에 관계없이 탄소와 휘발분의 성분이 증가하고 발열량도 급격하게 증가하는 특징을 가지게 된다. (표 2, 3)Sewage sludge has a very low calorific value due to its high moisture content. Therefore, it is impossible to use the fuel as a single fuel in a power plant and the efficiency is very low. However, in the case of hybrid sludge, the combination of hydrophilic and hydrophobic liquid biomass leads to an increase in calorific value and carbon. In the case of the hybrid sludge based on the glycerol-based hybrid sludge, in the case of the hybrid sludge produced by the glycerol composed of the volatile substance, the content of the volatile component increases as the glycerol content increases . In case of molasses - based hybrid sludge, molybdenum content is increased due to carbonization process of molasses, and carbon content is increased in molybdenum - based hybrid sludge. Compared to sewage sludge before treatment, carbon and volatile components are increased and calorific value is rapidly increased regardless of the type of biosol. (Tables 2 and 3)

이를 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, van Krevelen diagram에 적용하여 나타내 보면 처리하기 전의 하수슬러지에 비하여 왼쪽 밑으로 이동된 것을 볼 수 있다. 이는 하이브리드 슬러지가 만들어지는 과정에서 탈탄산반응 (decarboxylation), 탈수 (dehydration), 탈메틸화 (demethanation)되어 하수 슬러지의 석탄화(coalification)가 진행되었기 때문이다.As shown in FIG. 4 and FIG. 5, when applied to the van Krevelen diagram, it can be seen that the sludge was moved to the lower side of the sewage sludge before the treatment. This is due to the decarboxylation, dehydration and demethanation of coal sludge in the course of the production of hybrid sludge.

이처럼 하수슬러지에 비하여 발열량의 증가와 연료의 고품위화, 그리고 상기 액상 바이오매스에 따른 연료의 특성이 다르게 나타나는 것 또한 하이브리드 슬러지의 중요한 특징이다.It is also an important feature of the hybrid sludge that the increase in the calorific value, the high quality of the fuel and the characteristics of the fuel according to the liquid biomass are different from those of the sewage sludge.

Figure 112014053497636-pat00002
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Figure 112014053497636-pat00003
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하이브리드 슬러지의 연소 패턴Combustion Pattern of Hybrid Sludge

하이브리드 슬러지의 연소 특성을, 도 6 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 도 6은 건조된 하수슬러지와 250도에서 탄화시킨 하수슬러지의 연소패턴을 보여주는 그래프이고, 도 7은 건조된 당밀과 250도에서 탄화시킨 당밀의 연소패턴을 보여준다. 도 8에서는 글리세롤과 건조된 하수슬러지, 그리고 하수슬러지에 5%의 글리세롤을 함친시킨 하이브리드 슬러지의 연소패턴을 보여준다. 도 8을 보면 글리세롤의 연소 패턴은 150도 부근에서 연소(evaporation)하기 시작하며 200도가 넘어가면 모두 연소되어 버린다. 글리세롤이 5% 함침된 하이브리드 슬러지는 건조된 하수슬러지와 비슷한 연소 패턴을 보이나 과량(5% 이상)의 글리세롤이 포함된 도 9의 경우 글리세롤의 연소 패턴이 나타나는 것을 확인 할 수 있다. 이는 하수슬러지의 기공의 표면적에 따라 다른 결과로 표면적이 큰 하수슬러지의 경우 더욱 많은 양의 상기 액상 바이오매스를 함침 시킬 수 있게 된다.6 to 11 are graphs showing combustion patterns of hybrid sludge, FIG. 6 is a graph showing combustion patterns of sewage sludge carbonized at 250 degrees with dried sewage sludge, FIG. 7 is a graph showing combustion patterns of dried molasses and 250 degrees Shows the combustion pattern of carbonized molasses. Figure 8 shows the combustion pattern of glycerol, dried sewage sludge, and hybrid sludge with 5% glycerol in sewage sludge. Referring to FIG. 8, the combustion pattern of glycerol starts to evaporate at about 150 degrees, and when it goes beyond 200 degrees, it is burned. Hybrid sludge impregnated with 5% glycerol showed a combustion pattern similar to that of dried sewage sludge, but it can be seen that the combustion pattern of glycerol is shown in FIG. 9 in which excess (5% or more) of glycerol is contained. This is due to the different surface area of the pores of the sewage sludge, which can impregnate a larger amount of the liquid biomass in the case of sewage sludge having a large surface area.

도 10은 건조된 하수슬러지와 당밀을 함침시킨 하이브리스 슬러지의 연소 패턴을 나타난 것이다. 당밀을 함침시킨 하이브리드 슬러지의 경우 글리세롤을 함침시킨 하이브리드 슬러지와 다르게 과량을 함침시킴에도 불과하고 하수슬러지의 연소패턴을 그대로 유지하게 된다. 이는 당밀의 경우 200-300도 부근에서 탄화를 통하여 액상에서 고상의 형태로 변형되게 되는데 탄화된 당밀이 하수슬러지의 기공안에서 고착화되어 인공 탄소(artificial carbon)의 형태를 가지게 되어 과량을 함침하더라도 단일 연소 패턴(Two-in-one fuel combustion pattern)이 보여 지게 되는 것이다. 하지만 기공안이 아닌 블랜딩(blending)하여 연소하게 되면 도 11에서와 같이 당밀의 연소 패턴이 나타나게 된다. Fig. 10 shows the combustion pattern of the hybris sludge impregnated with dried sewage sludge and molasses. Unlike hybrid sludge impregnated with glycerol, hybrid sludge impregnated with molasses is not only impregnated with excessive amount but also maintains the combustion pattern of sewage sludge. In the case of molasses, molasses is transformed from liquid to solid phase through carbonization at around 200-300 ° C. Carbonized molasses is fixed in the pores of sewage sludge to form artificial carbon, A two-in-one fuel combustion pattern will be seen. However, when the blend is burned rather than in the pore, the combustion pattern of molasses appears as shown in FIG.

이로써, 상기 액상 바이오매스의 형태에 따른 하이브리드 슬러지의 연소패턴은 다양한 결과를 보이나, 기공안에 상기 액상 바이오매스가 결합되어 있을 경우에만 투-인-원 연료(Two-in-one fuel)의 연소 특징을 보이게 된다.Thus, the combustion pattern of the hybrid sludge according to the type of the liquid biomass shows various results. However, only when the liquid biomass is combined with the pores, the combustion characteristics of the two-in-one fuel .

하이브리드 슬러지의 화학적 구조 변화Chemical Structure Change of Hybrid Sludge

하이브리드 슬러지를 제조하게 되면 상기 액상 바이오매스의 종류와 처리온도에 따라 화학적인 구조가 다르게 변화하게 된다. 우선 도 12에 나타낸 글리세롤 기반의 하이브리드 슬러지의 경우 3,600~3,200 cm-1 범위에서, 수산기(hydroxyl groups)의 O-H 기능기가 글리세롤의 함량이 증가함에 따라 상승하게 되며 이는 글리세롤에 포함된 산소(oxygen)와 수소(hydrogen)의 영향이라 할 수 있다. 하지만, 도 13에 나타낸 당밀 기반의 하이브리드 슬러지의 경우 200-300도의 탄화과정을 통하여 친수성 성향을 띠는 3,600~3,200 cm-1 범위의 수산기(hydroxyl groups)의 O-H 기능기와 2,960~2,840 cm-1 범위의 CH 기능기의 감소하게 된다. 또한, 2,400~2,300 cm-1 범위의 P=O 포스폰산은 증가하게 되며 1,650~1,600cm-1 범위의 아민기(NH2)은 감소하게 된다. 이와 같이, 글리세롤 기반의 하이브리드 슬러지의 경우 친수성의 상태를 나타내며, 당밀 기반의 하이브리드 슬러지의 경우 소수성의 형태로 바뀌게 된다. When the hybrid sludge is produced, the chemical structure varies depending on the kind of the liquid biomass and the treatment temperature. First, in the case of the glycerol-based hybrid sludge shown in FIG. 12, OH functional groups of the hydroxyl groups rise in the range of 3,600 to 3,200 cm -1 as the content of glycerol increases, This is the effect of hydrogen. However, in the case of the molasses-based hybrid sludge shown in FIG. 13, OH functional groups of hydroxyl groups in the range of 3,600 to 3,200 cm-1 and 2,960 to 2,840 cm-1 Of the CH functional groups. In addition, the P = O phosphonic acid in the range of 2,400 to 2,300 cm -1 increases and the amine group (NH 2) in the range of 1,650 to 1,600 cm -1 decreases. Thus, the glycerol-based hybrid sludge shows a hydrophilic state and the molasses-based hybrid sludge turns into a hydrophobic form.

하이브리드 슬러지의 소수성Hydrophobicity of hybrid sludge

하이브리드 슬러지를 제조하게 될 경우 상기 액상 바이오매스의 종류에 따라 처리하는 방법이 다르며 그 중 당밀 기반의 하이브리드 슬러지의 경우 표면의 강한 소수성으로 인하여 수분 재흡착과 수송비용의 감소 효과를 들 수 있다. In case of producing hybrid sludge, the method of treatment is different according to the type of the liquid biomass, and in the case of the molasses-based hybrid sludge, the moisture adsorption and the transportation cost are reduced due to the strong hydrophobicity of the surface.

도 14에 나타난 접촉각 측정의 경우 표면의 소수성을 가시화 하여 나타낸 결과로 물이 흡수되는 하수슬러지에 비하여 당밀 기반의 하이브리드 슬러지의 경우 물이 흡수되지 않고 물방울의 형태를 유지하고 있는 것을 알 수 있다. 여기서, 통상 접촉각이 70도를 넘어가게 되면 소수성이라 하며 연잎과 같이 150도를 넘어가게 되면 초발수 표면이라 한다. 이러한 하이브리드 슬러지는 연잎과 유사한 강한 소수성을 띠게 되는 것이 특징이다. 게다가, 도 15에 나타낸 극한의 상황(과량의 물에 담가서 교반(20분 이상)한 뒤 측정)에서의 수분 재흡착(내부 수분 재흡착률 측정)의 경우도 하수슬러지에 비해 약 70프로 감소된 수분의 재흡착율을 나타내고 있다. In the case of the contact angle measurement shown in FIG. 14, the hydrophobicity of the surface was visualized. As a result, it can be seen that, in the case of the molasses-based hybrid sludge, the water is not absorbed and the shape of the water droplet is maintained as compared with the sewage sludge in which water is absorbed. Here, when the contact angle exceeds 70 degrees, it is said to be hydrophobic, and when the contact angle exceeds 150 degrees like a lotus leaf, it is called a super water-repellent surface. This hybrid sludge is characterized by strong hydrophobicity similar to lotus leaf. In addition, in the case of the extreme conditions shown in Fig. 15 (measurement of the internal moisture absorption rate of water) in the case of immersing in excess water (stirring after 20 minutes or more)), And shows the re-adsorption rate of water.

따라서 본 실시예에 따른 하이브리드 슬러지는 수분으로 인한 발전소의 효율 감소와 수송비용의 증가를 막을 수 있다.Therefore, the hybrid sludge according to the present embodiment can prevent the efficiency of the power plant due to moisture and the transportation cost from being increased.

한편, 본 도면에 개시된 실시예는 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments disclosed in the drawings are merely examples of specific examples for the purpose of understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

Claims (15)

친수성 또는 소수성 액상 바이오매스 중 어느 하나 이상의 액상 바이오매스를 포함하는 하수슬러지 혼합연료의 제조 방법에 있어서,
친수성 또는 소수성 액상 바이오매스를 하수슬러지와 혼합하여 혼합물을 형성하는 제1 단계;
상기 혼합물에 바인더를 첨가하여 혼합연료를 형성하는 제2 단계;
상기 혼합연료를 건조하는 제3 단계;
상기 혼합연료에 포함된 액상 바이오매스의 기화온도가 105℃보다 높은 경우 탄화하는 제4 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 친수성 또는 소수성 액상 바이오매스 중 어느 하나 이상의 액상 바이오매스를 포함하는 하수슬러지 혼합연료의 제조 방법.
A method for producing a sewage sludge mixed fuel comprising a liquid biomass of any one of hydrophilic or hydrophobic liquid biomass,
Mixing a hydrophilic or hydrophobic liquid biomass with sewage sludge to form a mixture;
A second step of adding a binder to the mixture to form a mixed fuel;
A third step of drying the mixed fuel;
A fourth step of carbonizing when the vaporization temperature of the liquid biomass contained in the mixed fuel is higher than 105 ° C;
Wherein the liquid biomass comprises at least one of hydrophilic or hydrophobic liquid biomass.
제1항에 있어서,
상기 제1 단계에서, 상기 액상 바이오매스 0 초과 내지 100 미만 중량%와 상기 하수슬러지 0 초과 내지 100 미만 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 친수성 또는 소수성 액상 바이오매스 중 어느 하나 이상의 액상 바이오매스를 포함하는 하수슬러지 혼합연료의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein in the first step, the liquid biomass comprises more than 0 to less than 100% by weight of the liquid biomass, and more than 0 to less than 100% by weight of the sewage sludge, and the hydrophilic or hydrophobic liquid biomass Wherein the method comprises the steps of:
제1항에 있어서,
상기 액상 바이오매스는 리그노셀루로즈(ligno-cellulose) 및 자당(sucrose), 이당(maltose), 젖당(lactose), 탄수화물(starch)의 효소를 포함한 당류(saccharide), 글루코스(glucose)와 프룩토오스(fructose) 및 갈락토스(galactose)를 포한함 단당류(monosaccharide)와 글리세롤(glycerol), 글리세롤 잔여물(crude glycerol) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 친수성 바이오매스 또는 팜유, 유채유, 대두유, 자트로파유, 옥수수유, 코코넛유, 해바라기씨유, 카놀라유를 포함하는 모든 식물성 오일 및 그의 잔여물, 우지 및 어유 등의 모든 동물성 오일, 모든 폐기름 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 소수성 액상 바이오매스 중 어느 하나 이상의 액상 바이오매스를 포함하는 하수슬러지 혼합연료의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The liquid biomass may be selected from the group consisting of ligno-cellulose and saccharides including enzymes of sucrose, maltose, lactose and starch, glucose and fructose, Characterized in that it comprises at least one of monosaccharide, glycerol and crude glycerol containing fructose and galactose, or hydrophilic biomass or palm oil, rapeseed oil, soybean oil, Which comprises at least one of all of vegetable oils including vegetable oil, jatropha oil, corn oil, coconut oil, sunflower seed oil, canola oil and all of its vegetable oil and its residues, all animal oils such as tallow and fish oil, Wherein the biomass comprises one or more liquid biomass.
제1항에 있어서,
상기 혼합연료에 석탄 파우더를 혼합하는 제5 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 친수성 또는 소수성 액상 바이오매스 중 어느 하나 이상의 액상 바이오매스를 포함하는 하수슬러지 혼합연료의 제조 방법.
The method according to claim 1,
And a fifth step of mixing coal powder with the mixed fuel. The method for producing a sewage sludge blended fuel according to claim 1, wherein the liquid biomass is at least one of hydrophilic and hydrophobic liquid biomass.
제4항에 있어서,
상기 제5 단계에서, 상기 혼합연료에 대해서 0 초과 내지 50 중량% 이하의 석탄 파우더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친수성 또는 소수성 액상 바이오매스 중 어느 하나 이상의 액상 바이오매스를 포함하는 하수슬러지 혼합연료의 제조 방법.
5. The method of claim 4,
The method according to claim 1, further comprising, in the fifth step, a coal powder in an amount of more than 0 to 50% by weight with respect to the mixed fuel, and the hydrophilic or hydrophobic liquid biomass Gt;
제1항에 있어서,
상기 슬러지는 유기성 하수슬러지, 유기성 폐수 슬러지, 무기성 하수슬러지, 무기성 폐수 슬러지 중 어느 하나 또는 2 이상을 포함하는 슬러지인 것을 특징으로 하는 친수성 또는 소수성 액상 바이오매스 중 어느 하나 이상의 액상 바이오매스를 포함하는 하수슬러지 혼합연료의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Characterized in that the sludge is a sludge containing any one or more of organic sewage sludge, organic wastewater sludge, inorganic sewage sludge, inorganic wastewater sludge, and / or hydrophilic or hydrophobic liquid biomass. Wherein the method comprises the steps of:
제1항에 있어서,
상기 제2 단계에서, 상기 혼합물에 대해서 0 초과 내지 50 중량% 이하의 바인더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친수성 또는 소수성 액상 바이오매스 중 어느 하나 이상의 액상 바이오매스를 포함하는 하수슬러지 혼합연료의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The method for producing a sewage sludge mixed fuel according to any one of claims 1 to 3, wherein the liquid biomass is at least one of hydrophilic and hydrophobic liquid biomass. .
제1항에 있어서,
상기 제3 단계에서, 온도범위는 80℃이상 내지 105℃이하로 건조가 수행되는 것을 특징으로 하는 친수성 또는 소수성 액상 바이오매스 중 어느 하나 이상의 액상 바이오매스를 포함하는 하수슬러지 혼합연료의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the drying is performed at a temperature ranging from 80 ° C to 105 ° C in the third step. The method according to claim 1, wherein the liquid biomass is at least one of hydrophilic and hydrophobic liquid biomass.
제1항에 있어서,
상기 제4 단계에서, 탄화 온도는 105℃ 초과 내지 300℃ 이하인 것을 특징으로 하는 친수성 또는 소수성 액상 바이오매스 중 어느 하나 이상의 액상 바이오매스를 포함하는 하수슬러지 혼합연료의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the carbonization temperature in the fourth step is higher than 105 ° C and lower than 300 ° C. 2. The method according to claim 1, wherein the liquid biomass is at least one of hydrophilic and hydrophobic liquid biomass.
제1항에 있어서,
상기 바인더는 물의 존재 형태인 순수, 담수, 기수, 염수, 또는 알코올과 물의 혼합매와 같은 수계 용매와 헥산 등의 지방족 탄화수소류 ; 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메틸나프탈렌 등의 방향족 탄화수소류 ; 퀴놀린, 피리딘 등의 복소고리 화합물 ;아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류 ; 아세트산메틸, 아크릴산메틸 등의 에스테르류 ; 디에틸렌트리아민, N,N-디메틸아미노프로필아민 등의 아민류 ; 디에틸에테르, 프로필렌옥사이드, 테트라히드로푸란 (THF) 등의 에테르류 : N-메틸피롤리돈 (NMP), 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등의 아미드류 ; 헥사메틸포스팔아미드, 디메틸술폭사이드 등의 비프로톤성 극성 용매와 같은 유기계 용매 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 친수성 또는 소수성 액상 바이오매스 중 어느 하나 이상의 액상 바이오매스를 포함하는 하수슬러지 혼합연료의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The binder may be an aqueous solvent such as pure water, fresh water, nordic acid, brine, or a mixture of alcohol and water in the form of water, and aliphatic hydrocarbons such as hexane; Aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene and methylnaphthalene; Heterocyclic compounds such as quinoline and pyridine, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and cyclohexanone; Esters such as methyl acetate and methyl acrylate; Amines such as diethylenetriamine and N, N-dimethylaminopropylamine; Ethers such as diethyl ether, propylene oxide and tetrahydrofuran (THF); amides such as N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide and dimethylacetamide; A hydrophilic or hydrophobic liquid biomass characterized by containing at least one of an organic solvent such as an amphoteric polar solvent such as hexamethylphosphoric acid, A method of manufacturing a fuel.
제5항에 있어서,
상기 석탄은 이탄, 갈탄, 아역청탄, 역청탄 또는 무연탄 중에서 선택된 어느 하나 또는 2이상의 것을 혼합한 것을 특징으로 하는 친수성 또는 소수성 액상 바이오매스 중 어느 하나 이상의 액상 바이오매스를 포함하는 하수슬러지 혼합연료의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
The method for producing a sewage sludge mixed fuel according to any one of claims 1 to 3, wherein the coal is any one or more selected from among peat, lignite, bituminous coal, bituminous coal, and anthracite coal or a hydrophilic or hydrophobic liquid biomass .
제1항에 있어서,
상기 혼합연료는 상압 내지 10MPa의 압력조건에서 형성되는 것을 특징으로 하는 친수성 또는 소수성 액상 바이오매스 중 어느 하나 이상의 액상 바이오매스를 포함하는 하수슬러지 혼합연료의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the mixed fuel is formed under a pressure condition of atmospheric pressure to 10 MPa. The method according to claim 1, wherein the liquid biomass is a hydrophilic or hydrophobic liquid biomass.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 친수성 또는 소수성 액상 바이오매스 중 어느 하나 이상의 액상 바이오매스를 포함하는 하수슬러지 혼합연료.
13. A sewage sludge blended fuel comprising at least one liquid biomass of hydrophilic or hydrophobic liquid biomass, which is produced by the method of any one of claims 1 to 12.
제1항 내지 제3항, 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 것을 특징으로 하며, 또한 하수슬러지 혼합연료의 연소특성은 반응성이 다른 연료의 혼합에 의한 독립된 연소특성이 아닌 단일 연료의 연소특성을 나타내는 것을 특징으로 하는 친수성 또는 소수성 액상 바이오매스 중 어느 하나 이상의 액상 바이오매스를 포함하는 하수슬러지 혼합연료.
Characterized in that the combustion characteristics of the sewage sludge blended fuel are not independent combustion characteristics due to the mixing of the fuel with different reactivity, Wherein the liquid biomass comprises at least one of hydrophilic or hydrophobic liquid biomass, characterized by exhibiting combustion characteristics of a single fuel.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190108065A (en) * 2018-03-13 2019-09-23 다이도 토쿠슈코 카부시키가이샤 Carbonization treatment method and carbonization treatment equipment
KR20200129520A (en) * 2019-05-09 2020-11-18 한국중부발전(주) Preparation method of glycerol-impregnated modified hybrid coal
CN113004959A (en) * 2021-03-18 2021-06-22 深圳市华镛环境工程有限公司 Formula for preparing biomass clean fuel from municipal domestic sludge
CN115161092A (en) * 2022-08-09 2022-10-11 耒阳市马王塘林业有限公司 Production method of smokeless biomass fuel

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR840001778B1 (en) * 1980-05-19 1984-10-19 마이크로 퓨얼스, 인코오포레이티드 Process for particulate coal-in-liquid mixture
KR20100018818A (en) * 2008-08-07 2010-02-18 한국전력공사 Method and apparatus for preparing sewage sludge fuel for the blended combustion at coal fired plant using microwave
KR20120027623A (en) * 2010-09-13 2012-03-22 주식회사 천지이엔지 Carbonization fuel manufacturing equipment of sewage sludge

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR840001778B1 (en) * 1980-05-19 1984-10-19 마이크로 퓨얼스, 인코오포레이티드 Process for particulate coal-in-liquid mixture
KR20100018818A (en) * 2008-08-07 2010-02-18 한국전력공사 Method and apparatus for preparing sewage sludge fuel for the blended combustion at coal fired plant using microwave
KR20120027623A (en) * 2010-09-13 2012-03-22 주식회사 천지이엔지 Carbonization fuel manufacturing equipment of sewage sludge

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190108065A (en) * 2018-03-13 2019-09-23 다이도 토쿠슈코 카부시키가이샤 Carbonization treatment method and carbonization treatment equipment
KR102190158B1 (en) 2018-03-13 2020-12-11 다이도 토쿠슈코 카부시키가이샤 Carbonization treatment method and carbonization treatment equipment
KR20200129520A (en) * 2019-05-09 2020-11-18 한국중부발전(주) Preparation method of glycerol-impregnated modified hybrid coal
KR102271800B1 (en) 2019-05-09 2021-07-01 한국중부발전(주) Preparation method of glycerol-impregnated modified hybrid coal
CN113004959A (en) * 2021-03-18 2021-06-22 深圳市华镛环境工程有限公司 Formula for preparing biomass clean fuel from municipal domestic sludge
CN115161092A (en) * 2022-08-09 2022-10-11 耒阳市马王塘林业有限公司 Production method of smokeless biomass fuel

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