KR101482993B1 - 폐기물 합성가스의 전환 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐기물 합성가스의 전환 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 외부에서 전달받은 폐기물을 공급하는 폐기물 공급부; 상기 폐기물 공급부로부터 공급받은 폐기물을 용융시켜서 합성가스를 생성시키는 용융로; 생성된 합성가스와 외부로부터 공급된 물을 열교환시켜서 스팀을 생성시키고, 합성가스의 온도를 낮추는 열회수부; 온도가 낮아진 합성가스에 포함된 오염물질들을 일정 수준 이상으로 제거하는 합성가스 정제부; 오염물질이 일정 수준 이상으로 제거된 합성가스의 성상을 변화시키는 개질 공정이 수행되는 합성가스 개질부; 개질 공정을 거친 합성가스를 원료물질로 전환하는 원료물질 전환부; 상기 열회수부에서 생성된 스팀을 일부 전달받아서 상기 합성가스 개질부로 공급하는 개질 공정 스팀 공급부; 상기 열회수부에서 생성된 스팀을 일부 전달받아서 전달받은 스팀의 열을 상기 합성가스 개질부로 공급하는 개질 공정 열 공급부; 및 상기 열회수부에서 생성된 스팀을 일부 전달받아서 전달받은 스팀의 열을 상기 원료물질 전환부로 공급하는 원료물질 전환 공정 열 공급부를 포함하는 폐기물 합성가스의 전환 시스템을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 폐기물 합성가스의 전환 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 도시화와 산업화가 진행됨에 따라 자원의 소모가 증가하고 있으며, 이에 비례하여 폐기물이 발생하고 있다. 이러한 폐기물은 땅에 묻거나 소각시 환경오염물질을 발생시킬 수 있어 처리에 주의가 요구되고 있다.
최근에는 이러한 폐기물을 효과적으로 처리함과 동시에 물질의 재이용 및 폐열의 재사용이 가능한 폐기물의 활용 방안이 개발되어 사용되고 있다. 이러한 폐기물의 활용방안 중 하나로서 폐기물을 가스화하여 재활용하는 방안이 각광받고 있는데, 이를 위한 폐기물의 가스화 시스템은 폐기물과 산소를 가스화기로 투입하고, 이들을 혼합하여 반응시킨 후, 이들을 열회수설비, 냉각설비, 집진설비, 탈염설비, 탈황설비 등을 거치며 적절한 정제를 한 후, 가스엔진 발전시스템에서 발전을 하거나, 이들을 더욱 고도정제설비에서 고도정제하여 연료전지 발전시스템을 적용하여 발전을 한다.
이러한 폐기물 가스화 시스템을 통해 얻어진 합성가스는 합성가스 전환 시스템으로 공급되어 H2와 CO의 조성비의 조건에 따라 다양한 원료물질의 제조가 이루어진다. 합성가스 내의 H2와 CO의 조성비 조정을 이용해 원료물질을 제조하기 위해서는 수성가스전환반응(WGSR: Water Gas Shift Reaction)을 이용한 H2와 CO의 조성비 조정, 촉매를 이용한 원료물질 합성 등이 필요하다. 여기서, 수성가스전환반응은 합성가스 내의 CO와 외부에서 공급된 증기와의 촉매반응에 의해 합성가스 내의 H2와 CO2의 농도가 증가되는 반응이다.
그런데, 종래의 합성가스 전환 시스템은 합성가스의 개질 및 개질된 합성가스를 전환하는 과정에서 필요한 열에너지와 스팀을 외부로부터 공급받으므로, 에너지 소모가 높다는 문제가 있다.
또한, 에너지 공급을 위한 설비 및 스팀 발생을 위한 설비가 별도로 필요하게 되어 공간 활용도가 낮다는 문제가 있다.
본 발명의 실시예들은 폐기물의 가스화를 통해 생성된 합성가스를 메탄올 등의 원료물질로 전환하는 공정에 있어서, 에너지 효율이 높고 공간 집약적 시스템 구성이 가능한 폐기물 합성가스의 전환 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 외부에서 전달받은 폐기물을 공급하는 폐기물 공급부; 상기 폐기물 공급부로부터 공급받은 폐기물을 용융시켜서 합성가스를 생성시키는 용융로; 생성된 합성가스와 외부로부터 공급된 물을 열교환시켜서 스팀을 생성시키고, 합성가스의 온도를 낮추는 열회수부; 온도가 낮아진 합성가스에 포함된 오염물질들을 일정 수준 이상으로 제거하는 합성가스 정제부; 오염물질이 일정 수준 이상으로 제거된 합성가스의 성상을 변화시키는 개질 공정이 수행되는 합성가스 개질부; 개질 공정을 거친 합성가스를 원료물질로 전환하는 원료물질 전환부; 상기 열회수부에서 생성된 스팀을 일부 전달받아서 상기 합성가스 개질부로 공급하는 개질 공정 스팀 공급부; 상기 열회수부에서 생성된 스팀을 일부 전달받아서 전달받은 스팀의 열을 상기 합성가스 개질부로 공급하는 개질 공정 열 공급부; 및 상기 열회수부에서 생성된 스팀을 일부 전달받아서 전달받은 스팀의 열을 상기 원료물질 전환부로 공급하는 원료물질 전환 공정 열 공급부를 포함하는 폐기물 합성가스의 전환 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 용융로로 공급된 폐기물에 포함된 무기물이 용융되어 생성되는 슬랙을 균질화 시키는 슬랙 균질화부를 더 포함하고, 상기 열회수부는, 상기 슬랙 균질화부에서 발생되는 폐열을 추가적으로 공급받아서 스팀을 생성시키는 폐기물 합성가스의 전환 시스템이 제공될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 외부에서 전달받은 폐기물을 공급하는 폐기물 공급부; 상기 폐기물 공급부로부터 공급받은 폐기물을 용융시켜서 합성가스를 생성시키는 용융로; 상기 용융로로 공급된 폐기물에 포함된 무기물이 용융되어 생성되는 슬랙을 균질화 시키는 슬랙 균질화부; 상기 슬랙 균질화부에서 발생되는 폐열을 이용하여 외부로부터 공급된 물을 스팀으로 전환하는 열회수부; 온도가 낮아진 합성가스에 포함된 오염물질들을 일정 수준 이상으로 제거하는 합성가스 정제부; 오염물질이 일정 수준 이상으로 제거된 합성가스의 성상을 변화시키는 개질 공정이 수행되는 합성가스 개질부; 개질 공정을 거친 합성가스를 원료물질로 전환하는 원료물질 전환부; 상기 열회수부에서 생성된 스팀을 일부 전달받아서 상기 합성가스 개질부로 공급하는 개질 공정 스팀 공급부; 상기 열회수부에서 생성된 스팀을 일부 전달받아서 전달받은 스팀의 열을 상기 합성가스 개질부로 공급하는 개질 공정 열 공급부; 및 상기 열회수부에서 생성된 스팀을 일부 전달받아서 전달받은 스팀의 열을 상기 원료물질 전환부로 공급하는 원료물질 전환 공정 열 공급부를 포함하는 폐기물 합성가스의 전환 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 슬랙 균질화부를 구성하는 균질화로는 2중 단열구조로 구성되고, 상기 열회수부는, 상기 단열구조의 단열층에 삽입된 수관을 포함하고, 상기 수관으로 물이 공급되어 열교환에 의해 스팀이 생성되는 폐기물 합성가스의 전환 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 합성가스 개질부에서 일어나는 개질 공정은 수성가스전환반응(WGSR: Water Gas Shift Reaction)인 폐기물 합성가스의 전환 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 원료물질은 메탄올이고, 상기 원료물질 전환부는 전환식(CO+2H2→CH3OH)에 따라 메탄올을 생성시키는 폐기물 합성가스의 전환 시스템이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 폐기물의 가스화를 통해 생성된 합성가스를 메탄올 등의 원료물질로 전환하는 공정에 있어서, 가스화 공정에서 발생하는 폐열을 회수하여 필요공정에 사용함으로써 에너지 효율이 높아지고, 스팀 발생 및 에너지 공급을 위한 부대설비가 줄어 컴펙트한 시스템 구성이 가능하여 효율적인 공간 운영이 가능하다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 폐기물 합성가스의 전환 시스템을 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 폐기물 합성가스의 전환 시스템을 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 폐기물 합성가스의 전환 시스템을 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 폐기물 합성가스의 전환 시스템을 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 폐기물 합성가스의 전환 시스템을 도시한 개념도이다.
이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 폐기물 합성가스의 전환 시스템을 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 폐기물 합성가스의 전환 시스템(1)은 사업장 또는 가정에서 발생한 폐기물을 가스화하여 얻어진 H2 및 CO가 함유된 합성가스 메탄올 등의 원료물질로 전환하여 활용되도록 하는 시스템이다. 이를 위해, 폐기물 합성가스의 전환 시스템(1)은 폐기물을 공급하는 폐기물 공급부(10), 폐기물을 용융시켜서 합성가스를 생성하는 용융로(20), 폐기물이 용융되어 생성된 슬랙(22)을 균질화하여 회수하는 슬랙 균질화부(30), 생성된 합성가스의 열을 일부 회수하는 열회수부(40), 열이 회수된 합성가스를 정제하는 합성가스 정제부(50), 정제된 합성가스를 개질하는 합성가스 개질부(60), 개질된 합성가스를 소정의 반응을 거쳐서 메탄올로 전환하는 메탄올 전환부(70), 합성가스 개질부(60)로 개질 공정에 필요한 스팀을 공급하는 개질 공정 스팀 공급부(80), 합성가스 개질부(60)로 개질 공정에 필요한 열을 공급하는 개질 공정 열 공급부(90) 및 메탄올 전환부(70)로 메탄올 전환 공정에 필요한 열을 공급하는 메탄올 전환 공정 열 공급부(100)를 포함할 수 있다.
각 부의 구체적인 구성을 설명하기에 앞서, 본 명세서의 도면에서 각 블록을 연결하는 실선은 합성가스가 프로세스별로 이동하는 라인을 의미하고, 점선은 열을 공급하는 수단인 열매체를 의미한다. 또한, 본 실시예에서 상기 열매체는 물이 열을 받아서 상변화된 스팀(steam)인 경우를 예로 들어 설명한다. 합성가스는 별도의 이송장치 없이 확산에 의해 이송되는 것도 가능하고, 각각의 합성가스 이송라인(21, 41, 51, 61)에 합성가스를 불어내는 블로워(blower)가 제공되는 것도 가능하다. 또한, 각 스팀 공급 라인(42, 43, 44)에는 스팀을 공급하기 위한 펌프(미도시)가 제공될 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 최종적으로 합성가스를 전환시키고자 하는 물질이 메탄올인 경우를 예로 들어 설명하나, 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.
폐기물 공급부(10)는 외부에서 집하된 사업장 또는 가정에서 발생한 폐기물을 전달받아서 용융로(20)로 공급할 수 있다. 상기 폐기물은 일반적으로 고상 폐기물이나 액상 폐기물을 포함할 수 있다. 폐기물 공급부(10)를 통하여 공급된 폐기물은 용융로(20)에서 용융되어 합성가스가 생산되며, 이때 폐기물에 포함된 무기물은 용융되어 슬랙(22)으로 생성되고, 생성된 슬랙(22)은 슬랙 균질화부(30)를 거쳐 회수되어 배출구(23)를 통해 외부로 배출되어 활용될 수 있다. 슬랙 균질화부(30)는 슬랙(22)을 균질화시키는 장치이며, 슬랙 균질화부(30)의 구체적인 균질화 매커니즘은 주지의 기술 상식에 해당하므로, 자세한 설명은 생략하겠다.
용융로(20)에서 생성된 고온의 합성가스는 이송라인(21)를 통해 열회수부(40)로 이송되어 열이 일부 회수될 수 있다. 열회수부(40)는 통상적인 열교환기일 수 있고, 고온의 합성가스와 외부로부터 공급되는 물이 열교환하여 스팀이 생성되고 합성가스의 온도는 낮아지도록 구성된 장치일 수 있다. 용융로(20)에서 배출되는 합성가스의 온도는 대략 1100~1300℃이며, 열회수부(40)에서 열이 일부 회수된 후 열회수부(40)에서 배출되는 합성가스의 온도는 250~300℃까지 낮아질 수 있다.
열회수부(40)에서 생성된 스팀 중 일부는 스팀공급라인(42)을 통해 개질 공정 스팀 공급부(80)로 이송될 수 있고, 나머지는 스팀공급라인(43, 44)을 통해 개질 공정 열 공급부(90)와 메탄올 전환 공정 열 공급부(100)로 각각 분기되어 이송될 수 있다. 이때, 스팀이 이송되는 동안 스팀의 열이 외부로 발산되는 것을 방지하기 위해 상기 스팀공급라인(42, 43, 44)은 단열재로 둘러싸이도록 구성될 수 있다.
열회수부(40)에서 열교환 후 배출되는 온도가 낮아진 합성가스는 이송라인(41)을 통해 합성가스 정제부(50)로 이송되어 합성가스에 포함된 오염물질들을 일정 수준 이상으로 제거하는 정제 공정이 수행될 수 있다. 용융로(20)에서 생성된 합성가스는 주요성분으로 CO, H2를 가지며, 분진, HCl, HCN, NH3, H2S와 같은 일부 오염물질을 포함할 수 있다. 이러한 합성가스를 메탄올과 같은 화학원료로 전환하기 위해서는 정제 공정을 거쳐서 일정 수준 이상의 품질을 확보해야 한다.
또한, 열회수부(40)를 거치면서 합성가스의 온도가 정제 공정에 적합한 온도로 낮아짐으로써, 별도의 냉각장치 없이 바로 합성가스 정제부(50)에서 정제 공정이 이루어질 수 있다. 합성가스 정제부(50)는 습식, 건식 또는 습식과 건식을 모두 포함한 형태로 반응로가 구성될 수 있는데, 합성가스의 온도가 열회수부(40)를 거치면서 이미 낮아진 상태이므로, 유입되는 합성가스에 물을 스프레이 형태로 분사하여 온도를 낮추는 습식 반응로를 적용할 필요는 없고, 건식 반응로로 구성되는 것도 가능하다.
정제된 합성가스는 이송라인(51)을 통해 합성가스 개질부(60)로 공급될 수 있다. 합성가스 개질부(60)는 공급된 합성가스의 메탄올 전환 공정에 적합하도록 합성가스의 성상을 변화시키는 개질 공정이 수행될 수 있으며, 개질 공정은 예를 들어, 합성가스에 포함된 H2의 비율을 높이는 반응을 일으키는 공정일 수 있다. 이를 위해, 합성가스 개질부(60)는 개질 공정의 화학 반응이 일어나는 반응로로 구성될 수 있다. 합성가스 개질부(60)에서 일어나는 반응은 촉매를 이용한 수성가스전환반응(WGSR: Water Gas Shift Reaction)일 수 있다. 수성가스전환반응에 사용되는 촉매는 일 예로 Fe2O3/Cr2O3 촉매가 사용될 수 있고, 수성가스전환반응의 결과로 합성가스에 함유된 H2의 농도가 높아져서 합성가스의 H2와 CO의 조성비가 변화될 수 있다. 이때, 수성가스전환반응은 아래의 반응식에 따라 일어나는 화학 반응이다.
CO+H2O↔CO2+H2 ΔH=-41.2kJ/mol
위의 식에서 알 수 있듯이, 수성가스전환반응은 물이 반응물로서 참여하는 반응으로서, 물(스팀)이 합성가스 개질부(60)로 공급될 필요가 있다. 이를 위해, 합성가스 개질부(60)는 개질 공정 스팀 공급부(80)와 연결되어 스팀을 공급받을 수 있다. 나아가, 수성가스전환반응은 흡열반응이므로, 반응 온도를 설정해 주는 것이 매우 중요하며, 반응 온도에 따라 H2의 발생율도 달라진다. 수성가스전환반응에 필요한 열 공급을 위해, 합성가스 개질부(60)는 개질 공정 열 공급부(90)와 연결되어 추가적인 열을 공급받을 수 있다. 개질 공정 스팀 공급부(80) 및 개질 공정 열 공급부(90)의 구체적인 구성 및 작용에 관해서는 후술하겠다.
본 실시예에서는 합성가스 개질부(60)에서 일어나는 화학반응이 수성가스전환반응인 경우를 예로 들어 설명하나, 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니고, 합성가스를 구성하는 물질 및 조성비를 변화시키고자 하는 물질에 따라 화학반응의 종류가 정해질 수 있다.
개질된 합성가스는 이송라인(61)을 통해 메탄올 전환부(70)로 이송되어 메탄올 전환반응이 일어날 수 있고, 이를 통해 메탄올이 생성되어 외부로 보내져서 활용될 수 있다. 합성가스가 수성가스전환반응을 거쳐서 H2로 전환되는 개질 공정을 거쳐서 메탄올로 전환하기 위한 최적의 조성이 된 상태에서 메탄올 전환반응이 일어날 수 있다. 메탄올 전환 반응은 촉매 반응이며, Cu/ZnO 촉매가 사용될 수 있다. 이때, 메탄올 전환 반응은 아래의 반응식에 따라 일어나는 화학 반응이다.
CO+2H2→CH3OH
상기 반응은 200∼300℃의 온도 조건이 유지되어야 하며, 이를 위하여 메탄올 전환부(70)는 메탄올 전환 공정 열 공급부(100)로부터 열을 공급받을 수 있다.
한편, 개질 공정 스팀 공급부(80)는 열회수부(40)로부터 스팀을 공급받아서 개질 공정에 필요한 양만큼을 합성가스 개질부(60)로 공급할 수 있고, 이를 위해, 도시하지 않은 스팀 저장조와 제어밸브를 포함할 수 있다. 개질 공정 열 공급부(90)는 공급받은 고온의 스팀을 합성가스 개질부(60)의 반응로 내부를 관통하여 설치되는 열교환용 튜브(미도시)를 통해 유동시켜서 반응로 내부의 가스와 간접적으로 열교환시킬 수 있고, 이로써 반응 온도를 조절할 수 있다. 마찬가지로, 메탄올 전환 공정 열 공급부(100)도 메탄올 전환부(70)의 반응로 내부를 관통하여 설치되는 열교환용 튜브(미도시)를 통해 공급받은 고온의 스팀을 유동시켜서 반응로 내부의 가스와 간접적으로 열교환시킬 수 있고, 이로써 반응 온도를 조절할 수 있다. 이를 위해 개질 공정 열 공급부(90)와 메탄올 전환 공정 열 공급부(100)는 스팀의 유량을 조절하는 유량 제어 밸브(미도시)를 포함할 수 있다.
이상과 같은 구성을 갖는 본 실시예에 따른 폐기물 합성가스의 전환 시스템(1)은 가스화 공정에서 발생하는 합성가스의 폐열을 열회수부(40)에서 회수하여 재사용함으로써 에너지 효율이 높아지고, 합성가스 개질 공정에 필요한 스팀을 발생시키기 위한 설비와 반응 온도 조절을 위한 열에너지 공급을 위한 부대설비가 줄어 컴펙트한 시스템 구성이 가능하여 효율적인 공간 운영이 가능하다는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명의 제 2 실시예에 대하여 도 2를 참고하여 설명하겠다. 본 실시예에 따른 폐기물 합성가스의 전환 시스템(2)은 제 1 실시예에 비하여 열회수부(40)의 열 회수 대상이 다르다는 점에서 차이가 있으므로, 차이점을 위주로 설명하며, 동일한 설명 및 도면부호는 제 1 실시예를 원용하겠다. 도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 폐기물 합성가스의 전환 시스템을 도시한 개념도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 폐기물 합성가스의 전환 시스템(2)에 있어서, 용융로(20)에 공급된 폐기물 중 가연분은 반응하여 합성가스로 생산되고, 폐기물에 포함된 무기질은 용융되어 슬랙(22)으로 생성되는데, 생성된 슬랙(22)은 슬랙 균질화부(30)를 거쳐서 균질해진 후 배출구(23)를 통해 배출된다.
슬랙 균질화부(30)에는 용융된 슬랙(22)이 굳지 않고 흐를 수 있도록 열에너지가 지속적으로 공급된다. 이때 발생되는 열에너지가 열회수부(40)로 공급될 수 있다. 구체적으로, 슬랙 균질화부(30)를 구성하는 균질화로는 2중 단열구조로 단열층에 수관을 설치할 수 있으며, 내부온도는 1400℃~1500℃이고 단열층의 온도는 약 1000~1100℃인 것이 보통이다. 열회수부(40)는 상기 단열층에 삽입된 수관을 포함할 수 있으며, 외부로부터 상기 수관으로 물이 공급되어 열을 전달받아서 스팀이 생성될 수 있다. 이렇게 생성된 스팀은 스팀 공급 라인(42, 43, 44)을 통해 각 부로 공급될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 폐기물 합성가스의 전환 시스템(2)은 슬랙 균질화부(30)의 폐열을 회수하여 활용할 수 있다는 장점이 있으나, 용융로(20)에서 발생된 합성가스의 온도를 낮추지 못하므로, 정제 공정에 적합한 온도로 낮추기 위해, 합성가스 정제부(50)는 유입되는 합성가스에 물을 스프레이 형태로 분사하여 온도를 낮추는 습식 반응로가 적용될 필요가 있다.
한편, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 폐기물 합성가스의 전환 시스템(3)을 도 3을 참조하여 설명하겠다. 제 3 실시예는 제 1 실시예에 비하여 열회수부(40)의 구성에 있어서 차이가 있으므로, 차이점을 위주로 설명하며, 동일한 설명 및 도면부호는 제 1 실시예를 원용하겠다. 도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 폐기물 합성가스의 전환 시스템을 도시한 개념도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 폐기물 합성가스의 전환 시스템(3)의 열회수부(40)는 용융로(20)에서 생성된 합성가스의 열과 슬랙 균질화부(30)에서 발생되는 폐열을 모두 활용하여 사용하도록 구성되는 바, 제 1 및 제 2 실시예에 비하여 폐열 회수 효율을 극대화시킬 수 있다는 장점이 있다.
이상 본 발명의 실시예들에 따른 폐기물 합성가스의 전환 시스템의 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
1, 2, 3: 폐기물 합성가스의 전환 시스템
10: 폐기물 공급부 20: 용융로
30: 슬랙 균질화부 40: 열회수부
50: 합성가스 정제부 60: 합성가스 개질부
70: 메탄올 전환부 80: 개질 공정 스팀 공급부
90: 개질 공정 열 공급부 100: 메탄올 전환 공정 열 공급부
10: 폐기물 공급부 20: 용융로
30: 슬랙 균질화부 40: 열회수부
50: 합성가스 정제부 60: 합성가스 개질부
70: 메탄올 전환부 80: 개질 공정 스팀 공급부
90: 개질 공정 열 공급부 100: 메탄올 전환 공정 열 공급부
Claims (6)
- 외부에서 전달받은 폐기물을 공급하는 폐기물 공급부;
상기 폐기물 공급부로부터 공급받은 폐기물을 용융시켜서 합성가스를 생성시키는 용융로;
생성된 합성가스와 외부로부터 공급된 물을 열교환시켜서 스팀을 생성시키고, 합성가스의 온도를 낮추는 열회수부;
온도가 낮아진 합성가스에 포함된 오염물질들을 일정 수준 이상으로 제거하는 합성가스 정제부;
오염물질이 일정 수준 이상으로 제거된 합성가스의 성상을 변화시키는 개질 공정이 수행되는 합성가스 개질부;
개질 공정을 거친 합성가스를 원료물질로 전환하는 원료물질 전환부;
상기 열회수부에서 생성된 스팀을 일부 전달받아서 상기 합성가스 개질부로 공급하는 개질 공정 스팀 공급부;
상기 열회수부에서 생성된 스팀을 일부 전달받아서 전달받은 스팀의 열을 상기 합성가스 개질부로 공급하는 개질 공정 열 공급부; 및
상기 열회수부에서 생성된 스팀을 일부 전달받아서 전달받은 스팀의 열을 상기 원료물질 전환부로 공급하는 원료물질 전환 공정 열 공급부를 포함하는 폐기물 합성가스의 전환 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 용융로로 공급된 폐기물에 포함된 무기물이 용융되어 생성되는 슬랙을 균질화 시키는 슬랙 균질화부를 더 포함하고,
상기 열회수부는,
상기 슬랙 균질화부에서 발생되는 폐열을 추가적으로 공급받아서 스팀을 생성시키는 폐기물 합성가스의 전환 시스템. - 외부에서 전달받은 폐기물을 공급하는 폐기물 공급부;
상기 폐기물 공급부로부터 공급받은 폐기물을 용융시켜서 합성가스를 생성시키는 용융로;
상기 용융로로 공급된 폐기물에 포함된 무기물이 용융되어 생성되는 슬랙을 균질화 시키는 슬랙 균질화부;
상기 슬랙 균질화부에서 발생되는 폐열을 이용하여 외부로부터 공급된 물을 스팀으로 전환하는 열회수부;
온도가 낮아진 합성가스에 포함된 오염물질들을 일정 수준 이상으로 제거하는 합성가스 정제부;
오염물질이 일정 수준 이상으로 제거된 합성가스의 성상을 변화시키는 개질 공정이 수행되는 합성가스 개질부;
개질 공정을 거친 합성가스를 원료물질로 전환하는 원료물질 전환부;
상기 열회수부에서 생성된 스팀을 일부 전달받아서 상기 합성가스 개질부로 공급하는 개질 공정 스팀 공급부;
상기 열회수부에서 생성된 스팀을 일부 전달받아서 전달받은 스팀의 열을 상기 합성가스 개질부로 공급하는 개질 공정 열 공급부; 및
상기 열회수부에서 생성된 스팀을 일부 전달받아서 전달받은 스팀의 열을 상기 원료물질 전환부로 공급하는 원료물질 전환 공정 열 공급부를 포함하는 폐기물 합성가스의 전환 시스템. - 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 슬랙 균질화부를 구성하는 균질화로는 2중 단열구조로 구성되고,
상기 열회수부는,
상기 단열구조의 단열층에 삽입된 수관을 포함하고,
상기 수관으로 물이 공급되어 열교환에 의해 스팀이 생성되는 폐기물 합성가스의 전환 시스템. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 합성가스 개질부에서 일어나는 개질 공정은 수성가스전환반응(WGSR: Water Gas Shift Reaction)인 폐기물 합성가스의 전환 시스템. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원료물질은 메탄올이고,
상기 원료물질 전환부는 하기의 전환식에 따라 메탄올을 생성시키는 폐기물 합성가스의 전환 시스템.
전환식: CO+2H2→CH3OH
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| KR20140097005A KR101482993B1 (ko) | 2014-07-30 | 2014-07-30 | 폐기물 합성가스의 전환 시스템 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR20230049799A (ko) * | 2021-10-06 | 2023-04-14 | 두산에너빌리티 주식회사 | 열분해가스 개질시스템 |
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| KR101107384B1 (ko) | 2007-11-02 | 2012-01-19 | 에스케이에너지 주식회사 | 플라즈마 열분해 공정 기술을 이용하여 폐기물로부터합성가스의 정제 공정 및 장치 |
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2014
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