KR101507956B1 - 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 시스템 및 방법 - Google Patents

유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 특히 유기성 폐기물에 포함된 불순물을 선별하여 공급하는 공급부와; 상기 공급부를 통해 투입되는 불순물이 선별된 유기성 폐기물을 반탄화 처리하는 연료화부와; 상기 연료화부에서 반탄화 처리되어 배출되는 고형 연료를 일정 크기로 분쇄하여 공급하는 연료 공급부와; 상기 연료 공급부로부터 공급되는 고형 연료를 발열 및 흡열 반응을 통해 가스를 생산하는 가스화부; 및 가스화부에서 발생된 가스를 열원으로 동작되어 전기 또는 난방열을 생산하는 발전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 동일 부지에서 유기성 폐기물을 선별한 후 이를 반탄화시켜 고형 연료를 제조한 다음 이를 가스화기로 투입하여 가스를 생성하고, 생성된 가스를 열병합 발전기로 공급하여 전기와 난방열을 생산하도록 함으로써 유기성 폐기물의 분리처리, 지역간 이동으로 인한 자원의 낭비와 오염물질의 이동에 따른 환경오염 문제를 해결하고, 유기성 폐기물을 재활용하여 전기 및 난방열을 생산함으로써 에너지 절약을 수행하며, 유기성 폐기물을 발생지역에서 신속하게 전량 에너지화시킬 수 있다.

Description

유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 시스템 및 방법{STEAM SUPPLY AND POWER GENERATION ENERGY SYSTEM USING ORGANIC WASTE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 유기성 폐기물을 선별한 후 이를 반탄화시켜 고형 연료를 제조한 다음 이를 가스화기로 투입하여 가스를 생성하고, 생성된 가스를 열병합 발전기로 공급하여 전기와 난방열을 생산하도록 하는 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 가정 및 식당 등에서 배출되는 음식물 쓰레기, 하수 슬러지, 산업 현장에서 버려지는 폐수 슬러지, 축사 등에서 발생되는 가축 분뇨, 농업 부산물 등과 같은 각종 유기성 폐기물은 자연상태 그대로 배출되는 경우에 토양과 하천 등을 오염시키고 각종 환경 문제 및 사회문제를 일으킨다.
하수 슬러지, 폐수 슬러지, 음식 쓰레기, 축산분뇨 등의 유기성 폐기물의 국내에서 발생하는 양은 500만톤 이상이며, 이들 유기성 폐기물은 현재 사료화, 퇴비, 복토재 등으로 재활용되고 있으나 수요처 감소, 토양 오염으로 인하여 많은 어려움을 겪고 있다.
이 중에서 하수 슬러지, 폐수 슬러지 발생량은 처리장의 증설에 따라 증가할 것으로 예상된다. 하수 슬러지는 건조후 연료화하여 석탄과 혼합연소 방법 등으로 처리하는 방법으로 처리할 수 있으나, 폐수 슬러지에는 다양한 중금속 및 연소 시 유해가스 발생 물질인 유황, 염소 등이 다량 포함되어, 건조 후 직접 연소하는데 많은 제약이 있다. 또한 음식 쓰레기는 혐기성 소화처리를 거친 후에도 다량의 잔류물이 발생하고 높은 농도의 염분이 포함되어 있어, 이들을 건조하여 연소하면 연소실 및 열교환기 등에 염분부식을 일으키는 문제가 생긴다.
이러한 유기성 폐기물의 열분해/가스화를 이용한 처리방법은 널리 이용되고 있으나, 현재까지는 생성된 열분해 가스를 연소하여 수증기 또는 온수를 산업이나 난방에 이용하거나, 아니면 지리적으로 여의치 않을 경우 단순히 연소하여 외부로 배출하는 방법이 주로 이용되었다. 최근 화석에너지 가격의 급등으로 유기성 폐기물을 안정적으로 처리한 후 잉여에너지를 효과적으로 활용하는 방안의 일환으로 열분해 처리 후 발생하는 열분해 가스를 연소하여 증기/가스터빈을 구동하여 전력으로 생산하는 방안이 적극 고려되고 있으나, 폐기물을 열분해 공정을 이용하여 얻은 열분해 가스는 발열량이 LNG 또는 LPG와 비교하여 30~70% 정도이므로 증기터빈을 이용할 경우 전기 생산 효율이 20~25% 정도로 매우 낮다. 그러나 LNG 또는 LPG를 전용으로 연소하여 증기터빈을 구동할 경우 발전 효율이 40% 이상이다.
그러나 유기성 폐기물 중에서 염소(Cl) 성분 또는 염분(NaCl)이 포함된 음식폐기물이나 [0006] 크롬(Cr), 수은, 알루미늄 등의 다양한 중금속이 포함된 폐수슬러지를 건조 후 연소하거나 열분해/가스화 처리하는 기술은 중금속 및 염소가스 처리의 어려움으로 인하여 상용화되지 못하고 있다. 이들 폐기물은 공통적으로 수분농도가 80% 정도로 높아 건조공정에 많은 에너지가 필요하므로 높은 처리비용으로 인하여 큰 어려움을 겪고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 국내 특허등록공보 10-1189588호(바이오매스 고형체 제조시스템 및 제조방법), 국내 특허공개공보 10-2012-0117774호(반탄화 및 파쇄에 의하여 고체 또는 페이스트형 에너지 원료로부터 미립 연료를 생성하는 장치 및 방법), 국내 특허등록공보 10-1170614호(석탄화력발전용 보일러에 석탄과 혼소 가능한 바이오콜 생산을 위한 반탄화 제조공정), 국내 공개특허공보 10-2011-0032532호(폐기물의 열분해/가스화법을 이용한 연료전지 열병합 발전 시스템) 등이 개발되어 출원되었다.
그러나, 국내 특허등록공보 10-1189588호, 특허공개공보 10-2012-0117774호, 국내 특허등록공보 10-1170614호는 유기성 폐기물을 반탄화시켜 고형 연료를 제고하고, 이를 발전 설비의 연료로 직접 이용하기 때문에 연소시 각종 환경 오염 물질이 발생하고, 또한 고형 연료를 별도의 발전 설비로 이동시켜야만 되는 문제점이 있다.
또한, 국내 공개특허공보 10-2011-0032532호는 가연성 폐기물에 열분해/가스화 공정을 적용하여 H2, CO를 비롯하여 CH4, CO2, H2O, H2S, HCl, N2 등 다양한 열분해가스를 생산한 후, 상기 열분해 가스를 용융탄산염형 연료전지(MCFC) 또는 고체산화물 연료전지(SOFC) 등에 공급하여 연료로 사용할 수 있는 연료전지 열병합 발전 시스템에 관한 것이나, 이는 유기성 폐기물을 처리하지 못하는 문제점이 있다.
또한, 이러한 기존 방식(음식물 쓰레기, 하수슬러지 및 축산분뇨 연료화)은 별도의 화석연료(LNG, 경유 등)를 사용하여 단순한 폐기물 처리에 주된 목적이 있고, 신재생에너지로서 효과성이 있는 연료화에는 문제가 있다.
국내 특허등록공보 10-1189588호 특허공개공보 10-2012-0117774호 국내 특허등록공보 10-1170614호 국내 공개특허공보 10-2011-0032532호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 동일 부지에서 유기성 폐기물을 선별한 후 이를 반탄화시켜 고형 연료를 제조한 다음 이를 가스화기로 투입하여 가스를 생성하고, 생성된 가스를 열병합 발전기로 공급하여 전기와 난방열을 생산하도록 함으로써 유기성 폐기물의 분리처리, 지역간 이동으로 인한 자원의 낭비와 오염물질의 이동에 따른 환경오염 문제를 해결하고, 유기성 폐기물을 재활용하여 전기 및 난방열을 생산함으로써 에너지 절약을 수행하며, 유기성 폐기물을 발생지역에서 신속하게 전량 에너지화시킬 수 있도록 하는 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 가스 발전기와 가스화기에서 발생된 열을 유기성 폐기물을 반탄화시키는 열과 유기성 폐기물을 건조시키는 열로 사용하여 시스템 내에서 초기 구동시를 제외하고, 별도의 화석 연료를 미사용하여 신재생에너지의 효과를 극대화시키고, 오일 가열기와 반탄화 반응기에서 배출되는 배출 증기를 발전부로 유입되는 난방열과 열교환시켜 난방열을 가열시킴으로써 에너지 효율을 증대시킬 수 있도록 하는 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 시스템 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
유기성 폐기물에 포함된 불순물을 선별하여 공급하는 공급부와; 상기 공급부를 통해 투입되는 불순물이 선별된 유기성 폐기물을 반탄화 처리하는 연료화부와; 상기 연료화부에서 반탄화 처리되어 배출되는 고형 연료를 일정 크기로 분쇄하여 공급하는 연료 공급부와; 상기 연료 공급부로부터 공급되는 고형 연료를 발열 및 흡열 반응을 통해 가스를 생산하는 가스화부; 및 가스화부에서 발생된 가스를 열원으로 동작되어 전기 또는 난방열을 생산하는 발전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 시스템은 상기 연료화부에서 배출되는 배출 증기를 상기 발전부로 유입되는 난방열과 열교환시키는 열교환부를 더 포함한다.
여기에서 또한, 상기 공급부는 투입된 유기성 폐기물을 일정하게 배출하는 스크류와; 상기 스크류를 통해 배출되는 유기성 폐기물에서 불순물을 선별하는 선별기를 포함한다.
여기에서 또, 상기 연료화부는 매체유를 가열하여 수분을 제거하는 오일 가열기와; 상기 오일 가열기에서 배출되는 증발 수분을 응축시키는 증발 수분 응축기와; 상기 오일 가열기로부터 수분이 제거된 매체유가 내부에 저장되고, 일정 조건에서 상기 공급부로부터 투입되는 유기성 폐기물을 매체유로 가열하여 반탄화시켜 고형 연료를 제조하는 반탄화 반응기; 및 상기 반탄화 반응기에서 배출되는 고형 연료의 유분을 제거하는 탈유기를 포함한다.
여기에서 또, 상기 반탄화 반응기는 대기압이고, 무산소 환경에서 200~300℃로 10~60분간 매체유로 유기성 폐기물을 가열한다.
여기에서 또, 상기 반탄화 반응기는 상기 가스화부와 발전부로부터 배출되는 발생열을 반탄화열로 이용한다.
여기에서 또, 상기 연료 공급부는 상기 연료화에서 배출되는 고형 연료를 상기 가스화부로 전달하는 피더와; 상기 피더의 상단에 설치되어 고형 연료를 일정 크기로 파쇄하는 파쇄기를 포함한다.
여기에서 또, 상기 가스화부는 고형 연료 내의 탄소, 수소 성분을 가스화하여 합성 가스로 전환하는 가스화기와; 상기 가스화기에서 배출되는 합성 가스 및 배출 가스를 정제하는 정제 설비를 포함한다.
여기에서 또, 상기 발전부는 상기 가스화부에서 배출되는 합성 가스로 동작되어 전기를 생산하는 가스 발전기와; 상기 가스 발전기에서 배출되는 고온의 배가스와 물을 열교환시켜 난방수를 생산하는 배가스 열교환기를 포함한다.
여기에서 또, 상기 유기성 폐기물은 상기 가스화부와 발전부로부터 배출되는 발생열에 의해 건조된다.
여기에서 또, 상기 공급부, 연료화부, 연료 공급부, 가스화부, 발전부 및 열교환부는 동일 부지에 단일 시스템으로 설치된다.
본 발명의 다른 특징은,
공급부를 통해 유기성 폐기물에 포함된 불순물을 선별하여 공급하는 공급 단계와; 상기 공급부를 통해 투입되는 불순물이 선별된 유기성 폐기물을 연료화부에서 반탄화 처리하는 반탄화 처리 단계와; 상기 연료화부에서 반탄화 처리되어 배출되는 고형 연료를 연료 공급부에서 일정 크기로 분쇄하여 공급하는 연료 공급 단계와; 상기 연료 공급부로부터 공급되는 고형 연료를 가스화부에서 발열 및 흡열 반응을 통해 가스를 생산하는 가스화 단계; 및 상기 가스화부에서 발생된 가스를 발전부로 공급하여 전기 또는 난방열을 생산하는 열병합 발전 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 방법은 상기 연료화부에서 배출되는 배출 증기와 상기 발전부로 유입되는 난방열을 열교환부를 이용하여 열교환시키는 열교환 단계를 더 포함한다.
여기에서 또한, 상기 공급 단계는 상기 가스화부와 발전부로부터 배출되는 발생열에 의해 상기 유기성 폐기물을 건조시킨다.
여기에서 또, 상기 반탄화 처리 단계는 상기 가스화부와 발전부로부터 배출되는 발생열을 반탄화열로 이용한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 시스템 및 방법에 따르면, 동일 부지에서 유기성 폐기물을 선별한 후 이를 반탄화시켜 고형 연료를 제조한 다음 이를 가스화기로 투입하여 가스를 생성하고, 생성된 가스를 열병합 발전기로 공급하여 전기와 난방열을 생산하도록 함으로써 유기성 폐기물의 분리처리, 지역간 이동으로 인한 자원의 낭비와 오염물질의 이동에 따른 환경오염 문제를 해결하고, 유기성 폐기물을 재활용하여 전기 및 난방열을 생산함으로써 에너지 절약을 수행하며, 유기성 폐기물을 발생지역에서 신속하게 전량 에너지화시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 가스 발전기와 가스화기에서 발생된 열을 유기성 폐기물을 반탄화시키는 열과 유기성 폐기물을 건조시키는 열로 사용하여 시스템 내에서 초기 구동시를 제외하고, 별도의 화석 연료를 미사용하여 신재생에너지의 효과를 극대화시키고, 오일 가열기와 반탄화 반응기에서 배출되는 배출 증기를 발전부로 유입되는 난방열과 열교환시켜 난방열을 가열시킴으로써 에너지 효율을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 시스템의 구성을 나타낸 시스템 구성도이다.
이하, 본 발명에 따른 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 시스템의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 시스템의 구성을 나타낸 시스템 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 시스템(1)은, 공급부(10)와, 연료화부(20)와, 연료 공급부(30)와, 가스화부(40)와, 발전부(50) 및 열교환부(60)로 이루어진다.
먼저, 공급부(10)는 스크류(11)와, 선별기(13)로 이루어진다.
스크류(11)는 차량이나 저장조로부터 투입되는 유기성 폐기물을 일정하게 배출한다.
선별기(13)는 스크류(11)를 통해 배출되는 유기성 폐기물에서 불순물을 선별한다. 이때, 선별기(13)는 선택에 따라 금속 선별기와, 이물질 선별기 등이 사용될 수 있다.
그리고, 연료화부(20)는 오일 가열기(21)와, 증발 수분 응축기(23)와, 반탄화 반응기(25)와, 탈유기(27)로 이루어진다.
오일 가열기(21)는 탱크 형태로 형성되고, 내부에 히터와 교반기가 구비되어 매체유를 가열하여 수분을 제거한다. 이때, 매체유는 폐식용유, 폐오일, 정제연료유 등이 사용된다.
증발 수분 응축기(23)는 오일 가열기(21)에서 배출되는 증발 수분을 응축시키고, 발생 증기를 하기에서 설명할 열교환부(60)로 배출시킨다. 이때, 증발 수분 응축기(23)는 응축을 위해 별도의 냉각열이 공급될 수도 있다. 또한, 증발 수분 응축기(23)는 발생 증기를 하기에서 설명할 열교환부(60)로 배출시킨다.
반탄화 반응기(25)는 탱크 형태로 형성되고, 내부에 히터와 교반기가 구비되어 오일 가열기(21)로부터 수분이 제거된 매체유가 내부에 저장되고, 일정 조건에서 공급부(10)의 스크류(11)를 통해 선별기(13)를 통과하여 투입되는 유기성 폐기물을 매체유로 가열하여 반탄화시켜 고형 연료를 제조한다. 이때, 반탄화 반응기(25)는 대기압이고, 무산소 환경에서 200~300℃로 10~60분간 매체유로 유기성 폐기물을 가열하는 것이 바람직하다. 또한, 고형 연료는 함수율 2~5%, 유분 10%, 발열량 5000㎉/㎏의 조건을 만족하는 것이 바람직하다. 이때, 반탄화 반응기(25) 내부의 매체유는 오일 가열기(21)를 순환하도록 구성되고, 발생 증기를 열교환부(60)로 배출시킨다. 또한, 반탄화 반응기(25)는 하기에서 설명할 가스화부(40)와 발전부(50)로부터 공급되는 발생열을 반탄화열로 이용한다.
탈유기(27)는 반탄화 반응기(25)에서 배출되는 고형 연료의 유분을 제거한다. 이때, 탈유기(27)에서 제거된 유분은 오일 가열기(21)로 배출된다.
또한, 연료 공급부(30)는 피더(31)와, 파쇄기(33)로 구성된다.
피더(31)는 컨베이어 형태로서 탈유기(27)에서 유분이 제거된 고형 연료를 가스화부(40)로 전달한다.
파쇄기(33)는 상부에 고형 연료를 일정 크기로 파쇄한다.
또, 가스화부(40)는 가스화기(41)와, 정제 설비(43)로 구성된다.
가스화기(41)는 통상의 가스화 방법이 적용되는 구조로서 고형 연료 내의 탄소, 수소 성분을 가스화하여 CO, H2, CH4가 주성분인 합성가스(synthesis gas, syngas)로 전환한다. 이때, 가스화기(41)는 가스의 연속 발생을 위해 복수개가 병렬로 설치될 수도 있다. 이때, 가스화기(41)는 발생열을 반탄화 반응기(25)와 공급부(10)로 공급하여 반탄화열과 유기성 폐기물을 건조시키는 건조열로 사용되도록 하여 시스템 내에서 초기 구동시를 제어하고, 별도의 화석 연료를 사용하지 않도록 할 수 있다.
정제 설비(43)는 가스화기(41)에서 배출되는 합성 가스 및 배출 가스를 정제하여 COS, H2S 등의 황 화합물을 제거한다.
또, 발전부(50)는 가스 발전기(51)와, 배가스 열교환기(53)로 구성된다.
가스 발전기(51)는 가스 터빈, 가스 엔진 등이 적용되고, 가스화부(40)의 가스화기(41)에서 배출되는 합성 가스로 동작되어 전기를 생산하고, 이를 각 세대로 공급한다. 이때, 가스 발전기(51)는 발생열을 반탄화 반응기(25)와 공급부(10)로 공급하여 반탄화열과 유기성 폐기물을 건조시키는 건조열로 사용되도록 하여 시스템 내에서 초기 구동시를 제어하고, 별도의 화석 연료를 사용하지 않도록 할 수 있다.
배가스 열교환기(53)는 가스 발전기(51)에서 배출되는 고온의 배가스와 물을 열교환시켜 난방수를 생산한다. 이때, 발생된 난방수는 지역 난방 배관을 통해 각 세대에 공급된다.
또, 열교환부(60)는 통상의 열교환기로서, 연료화부(20)의 오일 가열기(21)와, 반탄화 반응기(25)에서 배출되는 배출 증기를 발전부(50)로 유입되는 난방열(지역난방 회수수)과 열교환시켜 난방열을 가열시킨다.
한편, 본 발명에 따른 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 시스템(1)은, 공급부(10), 연료화부(20), 연료 공급부(30), 가스화부(40) 및 발전부(50) 및 열교환부(60)가 동일 부지에 단일 시스템으로 설치되고, 해당 지역에서 수거되는 유기성 폐기물을 처리하고, 해당 지역에 전기와 지역 난방수를 공급하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 시스템의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 차량이나 저장조로부터 공급부(10)의 스크류(11)에 유기성 폐기물이 투입되면 이의 회전에 따라 유기성 폐기물이 분쇄되면서 일정하게 선별기(13)로 배출되고, 선별기(13)에서 유기성 폐기물에 포함된 불순물을 선별하여 연료화부(20)의 반탄화 반응기(25)로 투입한다. 이때, 유기성 폐기물에 포함된 생활 폐기물 등은 필요에 따라 육안으로도 선별할 수 있다. 또한, 유기성 폐기물은 가스화기(41)와 가스 발전기(51)로부터 배출되는 발생열에 의해 선별 과정에서 건조된다.
그러면, 반탄화 반응기(25)는 투입된 유기성 폐기물을 매체유로 가열하여, 즉 기름으로 튀겨 반탄화시켜 고형 연료를 제조하여 탈유기(27)로 배출한다. 이때, 가스화기(41)와 가스 발전기(51)로부터 배출되는 발생열이 반탄화 반응기(25)로 공급되어 반탄화열로 이용된다.
이어서, 탈유기(27)는 고형 연료에서 유분을 제거하여 연료 공급부(30)의 피더(31)로 배출한다.
피더(31)를 통해 이동되는 고형 연료는 파쇄기(33)에 의해 일정 크기로 파쇄된 후, 피더(31)에 의해 가스화부(40)의 가스화기(41)로 투입된다.
고형 연료가 가스화기(41)로 투입되면, 이는 합성가스(synthesis gas, syngas)로 전환된 후 정제 설비(43)를 통해 정제되어 발전부(50)의 가스 발전기(51)로 공급된다. 이때, 정제 설비(43)를 통해 배출되는 가스를 별도의 저장 시설에 저장한 후 가스 발전기(51)로 공급할 수도 있다.
가스 발전기(51)가 동작되면 전기가 발생하게 되고, 배가스 열교환기(53)는 가스 발전기(51)에서 배출되는 고온의 배가스와 물을 열교환시켜 난방수를 생산한다. 이때, 연료화부(20)의 증발 수분 응축기(23)와 반탄화 반응기(25)에서 배출되는 배출 증기는 열교환부(60)로 공급되어 열교환부(60)에서 발전부(50)로 유입되는 난방열과 열교환시킨다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10 : 공급부 11 : 스크류
13 : 선별기 20 : 연료화부
21 : 오일 가열기 23 : 증발 수분 응축기
25 : 반탄화 반응기 27 : 탈유기
30 : 연료 공급부 31 : 피더
33 : 파쇄기 40 : 가스화부
41 : 가스화기 43 : 정제 설비
50 : 발전부 51 : 가스 발전기
53 : 배가스 열교환기 60 : 열교환부

Claims (15)

  1. 유기성 폐기물에 포함된 불순물을 선별하여 공급하는 공급부와;
    매체유를 가열하여 수분을 제거하는 오일 가열기와, 상기 오일 가열기에서 배출되는 증발 수분을 응축시키는 증발 수분 응축기와, 상기 오일 가열기로부터 수분이 제거된 매체유가 내부에 저장되고, 일정 조건에서 상기 공급부로부터 투입되는 유기성 폐기물을 매체유로 가열하여 반탄화시켜 고형 연료를 제조하는 반탄화 반응기 및 상기 반탄화 반응기에서 배출되는 고형 연료의 유분을 제거하는 탈유기를 구비하는 연료화부와;
    상기 연료화부에서 반탄화 처리되어 배출되는 고형 연료를 일정 크기로 분쇄하여 공급하는 연료 공급부와;
    상기 연료 공급부로부터 공급되는 고형 연료를 발열 및 흡열 반응을 통해 가스를 생산하는 가스화부; 및
    가스화부에서 발생된 가스를 열원으로 동작되어 전기 또는 난방열을 생산하는 발전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 시스템은,
    상기 연료화부에서 배출되는 배출 증기를 상기 발전부로 유입되는 난방열과 열교환시키는 열교환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급부는,
    투입된 유기성 폐기물을 일정하게 배출하는 스크류와;
    상기 스크류를 통해 배출되는 유기성 폐기물에서 불순물을 선별하는 선별기를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 반탄화 반응기는,
    대기압이고, 무산소 환경에서 200~300℃로 10~60분간 매체유로 유기성 폐기물을 가열하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 반탄화 반응기는,
    상기 가스화부와 발전부로부터 배출되는 발생열을 반탄화열로 이용하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 공급부는,
    상기 연료화에서 배출되는 고형 연료를 상기 가스화부로 전달하는 피더와;
    상기 피더의 상단에 설치되어 고형 연료를 일정 크기로 파쇄하는 파쇄기를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스화부는,
    고형 연료 내의 탄소, 수소 성분을 가스화하여 합성 가스로 전환하는 가스화기와;
    상기 가스화기에서 배출되는 합성 가스 및 배출 가스를 정제하는 정제 설비를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 발전부는,
    상기 가스화부에서 배출되는 합성 가스로 동작되어 전기를 생산하는 가스 발전기와;
    상기 가스 발전기에서 배출되는 고온의 배가스와 물을 열교환시켜 난방수를 생산하는 배가스 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기성 폐기물은,
    상기 가스화부와 발전부로부터 배출되는 발생열에 의해 건조되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 시스템.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 공급부, 연료화부, 연료 공급부, 가스화부, 발전부 및 열교환부는,
    동일 부지에 단일 시스템으로 설치되는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 시스템.
  12. 제 1 항의 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 시스템을 이용한 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 방법에 있어서,
    공급부를 통해 유기성 폐기물에 포함된 불순물을 선별하여 공급하는 공급 단계와;
    상기 공급부를 통해 투입되는 불순물이 선별된 유기성 폐기물을 연료화부에서 반탄화 처리하는 반탄화 처리 단계와;
    상기 연료화부에서 반탄화 처리되어 배출되는 고형 연료를 연료 공급부에서 일정 크기로 분쇄하여 공급하는 연료 공급 단계와;
    상기 연료 공급부로부터 공급되는 고형 연료를 가스화부에서 발열 및 흡열 반응을 통해 가스를 생산하는 가스화 단계; 및
    상기 가스화부에서 발생된 가스를 발전부로 공급하여 전기 또는 난방열을 생산하는 열병합 발전 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 방법은,
    상기 연료화부에서 배출되는 배출 증기와 상기 발전부로 유입되는 난방열을 열교환부를 이용하여 열교환시키는 열교환 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 공급 단계는,
    상기 가스화부와 발전부로부터 배출되는 발생열에 의해 상기 유기성 폐기물을 건조시키는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 반탄화 처리 단계는,
    상기 가스화부와 발전부로부터 배출되는 발생열을 반탄화열로 이용하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물을 이용한 열병합 발전 통합 에너지화 방법.
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