KR101803461B1 - 연소촉진제의 제조방법 및 그에 의해 얻어진 연소촉진제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연소촉진제의 제조방법 및 그에 의해 얻어진 연소촉진제에 관한 것으로, 상기한 본 발명의 연소촉진제의 제조방법은 물에 수산화나트륨을 부가하여 용해제를 제조하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 제조된 용해제에 붕사를 부가하여 붕사를 용해하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 제조된 혼합액에 글리세린을 부가하여 혼합하는 제3 단계; 상기 제3 단계에서 제조된 혼합액에 과산화수소수를 부가하여 혼합하는 제4 단계; 및 상기 제4 단계에서 제조된 혼합액에 중탄산나트륨을 부가하는 제5 단계로 구성됨을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 연소촉진제의 제조방법은 수산화나트륨과 수산화칼륨을 일정비율로 혼합하여 용해제를 제조하고 여기에 순차적으로 다른 구성성분을 부가하여 제조하므로 용해제 제조 시의 발열반응에 의한 열에 의해 이후에 부가되는 붕사가 쉽게 완전히 용해되며, 붕사이온이 다시 석출되는 것이 방지되어 차후의 공정이 원활하게 진행되어 안정적인 제조공정을 제공하므로 생산성을 향상하고, 이에 의해 제조된 연소촉진제는 빠른 시간 안에 완전 연소를 유도하고 연소 배가스의 농도 감소 및 제산 능력 향상과 함께 연소로 내의 클링커 성장을 억제할 수 있을 뿐만아니라 생성된 클링커를 용이하게 제거할 수 있으면서, 유해 가스의 발생이 없어 대기환경을 오염시키지 않는 연소촉진제를 제공한다.

Description

연소촉진제의 제조방법 및 그에 의해 얻어진 연소촉진제{Manufacturing method of a combustion accelerant and the combustion accelerant obtained by the same method}

본 발명은 연소촉진제의 제조방법 및 그에 의해 얻어진 연소촉진제에 관한 것으로, 보다 자세하게는 각종 폐기물을 포함한 다양한 화석연료의 연소효율을 효과적으로 개선하여 보다 빠른 시간 안에 완전 연소를 유도하고 연소 배가스의 농도 감소 및 제산 능력을 향상함과 함께 연소로 내의 클링커(Clinker) 성장을 억제할 수 있을 뿐만아니라 생성된 클링커를 용이하게 제거할 수 있는 연소촉진제를 획기적인 제조공정에 의해 더욱 용이하게 효과적으로 제조할 수 있는 연소촉진제의 제조방법과 이 방법에 의해 제조된 연소촉진제에 관한 것이다.

종래로부터 안정적인 연소를 위해, 각종 폐기물을 포함한 다양한 화석연료를 연소하는 연소로에서 연소 효율을 향상시키기 위한 다양한 수단들이 연구되어 왔다. 이러한 다양한 수단들 중 촉매 작용을 통해 연소로 내의 완전연소를 촉진하는 연소촉진제가 그 대표적인 예가 될 것이다. 완전 연소가 되기 위해서는 3T 즉, 충분한 온도(Temperature)와 연소 시간(Time), 혼합 또는 난류도(Tubulence)를 만족시켜야 한다. 그러나, 실제 소각로는 폐기물의 종류와 함수율 및 상태에 따라 필요한 연소 시간이 각각 다르며, 설비의 형상 및 운전 방법과 클링커의 형성으로 인하여 연소로 내의 난류도의 크기가 달라 대부분의 소각로에서의 완전 연소가 매우 어려운 실정이다. 실제 충분한 온도와 연소시간은 소각로를 운전할 때 인위적으로 조절이 가능한 변수이나 혼합의 정도는 시설의 설비요소로서 플랜트 설계 및 시공에 의해 좌우되기 때문에 운영할 때는 거의 증감이 불가능한 요소이다. 따라서, 현장에서 완전 연소 효율을 개선하기 위해서는 연소 시간과 연소 온도를 적절히 제어하는 방법을 모색하여 적용하는 것이 유일한 방법이었다. 이러한 연소 시간과 연소 온도를 적절히 제어하기 위해서는 소각로의 전문적인 지식과 반입되는 폐기물 및 화석연료의 특성, 그리고 현장 시스템에 대한 충분한 노하우(Know-How)가 축적되어야 하나, 대부분의 운영 현장은 이러한 요소가 부재한 채로 경험에만 전적으로 의존하여 운영하고 있다. 이로 인하여 대부분의 현장은 연소실 및 보일러의 연속 가동 일수가 20일을 넘기지 못하고 있으며, 클링커가 성장하여 가동을 멈춘 후 재정비를 해야만 했고, 또한 소각량을 증가시킬 경우 배가스의 발생이 촉진되어 후단 배가스 처리설비의 운영에 부담을 더욱 가중시키게 되는 문제점이 있었으며, 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 다양한 방안에 제안되어 왔는데, 예를 들어 대한민국 특허등록번호 제10-0485193호(특허문헌 1)에서는 "스케일과 클링커 제거 및 생성방지, 대기오염물질 저감에 효과적인 연소촉진제"라는 명칭으로, "붕사 20 내지 45중량부, 과산화수소 10 내지 25중량부, 트리에탄올아민 20 내지 40중량부, 산화아연(ZnO) 5 내지 15중량부, 및 이산화망간 1 내지 8중량부를 함유하는 조성물 100중량부에 물 100 내지 300 중량부를 혼합하여 구성되는 크링크 및 스케일을 방지하는 연소촉진제"를 개시하고 있으며, 대한민국 특허공개공보 제2006-0081654호(특허문헌 2)에는 연료의 연소를 촉진하고 기관 내 불순물을 제거하여 열 전달을 증가시켜 열효율을 향상시킬 뿐만 아니라, 유해 배기가스의 방출을 저감시키기 위한 것으로, "과산화수소 8∼40 중량부, 아민계 안정제 8∼40 중량부, 붕사(borax) 10∼40 중량부, 수산화나트륨 16∼40 중량부 및 잔부로 물을 포함하는 연료용 첨가 조성물"을 개시하고 있다.

또한, 상기한 문제점을 해결하기 위한 연소촉진 물질의 제조방법도 제안되어 왔는데, 예를 들어, 대한민국 특허공개공보 제2011-0111840호(특허문헌 3)에는 연료 첨가제의 제조방법에 대한 것으로, "11~13 중량%의 수산화나트륨, 27~31 중량%의 붕사, 12~16 중량%의 과산화수소, 19~21 중량%의 트리에탄올아민, 1~3 중량%의 황산칼륨, 20~23 중량%의 물을 포함하는 제1 수용액을 준비하는 단계; 탄산칼륨을 물에 섞어서 교반하여 탄산칼륨 수용액을 만드는 단계; 상기 탄산칼륨 수용액에 과산화수소를 혼합하되, 온도가 50℃ 이하가 되도록 제어하면서 상기 과산화수소를 혼합하는 단계; 과산화수소가 혼합된 상기 탄산칼륨 수용액에 75~80℃의 온도로 가열된 트리에탄올아민을 섞어서 제2 수용액을 준비하는 단계; 및 상기 제1 수용액에 상기 제2 수용액을 약 10~20 중량%의 비율로 혼합하는 단계를 포함하는 연료 첨가제의 제조방법"을 개시하고 있다.

그러나, 상기 특허문헌 1의 발명은 안정화제인 트리에탄올아민과 금속 산화물을 사용함으로 인하여 매연 및 슬래그 발생은 어느 정도 억제할 수는 있으나, 연소 후 클링크가 로 벽면에 딱딱하게 고착되는 문제점이 여전히 있으며, 상기 특허문헌 2는 부식성이 높은 수산화나트륨 및 아민계열의 안정제를 다량 사용하므로 연소로의 수명과 연소시 질소산화물이 발생하고 봄 가을의 날씨에도 쉽게 빙결되는 문제점이 있고, 더욱이 붕사의 결합을 깨뜨려 용해시키기 위해 강알칼리 조건에서 트리에탄올아민을 첨가해야만 하는데, 이 과정이 매우 복잡하고 반응시간이 길어 비효율적이더. 또한, 상기 특허문헌들에 개시된 조성물은 연소로에 투입하여 사용시에 암모니아 가스가 발생하여 작업자의 건강에 해로울 뿐만 아니라 주변 대기 환경을 오염시키는 문제점이 있다. 또한, 상기 특허문헌 3의 제조방법 발명은 상기와 같은 근본적인 문제점에 부가하여, 제시된 제조공정이 복잡하고 각 구성분이 용해가 제대로 되지 않아 각 제조 단계의 원활한 진행을 어렵게 하여 생산성이 떨어질 뿐 아니라 생산수율이 저하하고 비용이 증가한다는 단점이 있다.

이에, 본 발명자 등은 상기한 종래 기술에 있어서 해결되어야 할 문제점을 인식하여, 연소효율을 개선시켜 빠른 시간 내에 완전 연소를 유도하고 연소 배가스의 농도 감소 및 제산 능력 향상과 함께 연소로 내의 클링커 성장을 억제할 수 있을 뿐만아니라 생성된 클링커를 용이하게 제거할 수 있으면서 대기환경을 오염시키지 않는 연소촉진제를 보다 용이하고 효과적으로 제조할 수 있는 연소촉진제의 제조방법에 대해 예의 연구하여 본 발명을 완성하게 되었다.

특허문헌 1: 대한민국 특허등록번호 제10-0485193호 특허문헌 2: 대한민국 특허공개공보 제2006-0081654호 특허문헌 3: 대한민국 특허공개공보 제2011-0111840호

본 발명은 상기한 종래 기술에 있어서의 기술적인 문제점을 감안하여 된 것으로, 본 발명의 주요 목적은 빠른 시간 안에 완전 연소를 유도하고 연소 배가스의 농도 감소 및 제산 능력 향상과 함께 연소로 내의 클링커 성장을 억제할 수 있을 뿐만아니라 생성된 클링커를 용이하게 제거할 수 있는 연소촉진제를 더욱 용이하고 효과적으로 제조할 수 있는 연소촉진제의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 연소촉진제 사용시 암모니아와 같은 유해 가스의 발생이 없어 대기환경을 오염시키지 않는 연소촉진제의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기한 제조방법에 의해 얻어진 것으로 연소로 운영의 편의성을 획기적으로 개선하면서 액상의 연소촉진제로서 결빙의 우려가 없고 질소산화물을 발생하지 않는 연소촉진제를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 또한 상기한 명확한 목적 이외에 이러한 목적 및 본 명세서의 전반적인 기술로부터 이 분야의 통상인에 의해 용이하게 도출될 수 있는 다른 목적을 달성함을 그 목적으로 할 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연소촉진제의 제조방법은;

물 100 내지 130중량부에 수산화나트륨(NaOH) 4 내지 7중량부와 수산화칼륨(KOH) 2 내지 3중량부를 부가하여 용해제를 제조하는 제1 단계;

상기 제1 단계에서 제조된 용해제에 붕사(Na₂B₄O₇·10H₂O) 12 내지 16중량부를 부가하여 붕사를 용해하는 제2 단계;

상기 제2 단계에서 제조된 혼합액에 글리세린(Glycerin; C₃H₅(OH)₃) 12 내지 17중량부를 부가하여 혼합하는 제3 단계;

상기 제3 단계에서 제조된 혼합액에 과산화수소수(H₂O₂) 8 내지 12중량부를 부가하여 혼합하는 제4 단계; 및

상기 제4 단계에서 제조된 혼합액에 중탄산나트륨을 부가하는 제5 단계로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 중탄산나트륨은 전체 중량의 2.5 내지 3.5중량부로 부가함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 제조방법은 혼합 완료된 연소촉진제를 상온으로 냉각하는 냉각공정을 더 포함함을 특징으로 한다.

상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연소촉진제는;

물 100 내지 130중량부에 수산화나트륨(NaOH) 4 내지 7중량부와 수산화칼륨(KOH) 2 내지 3중량부를 부가하여 용해제를 제조하는 단계; 상기 단계에서 제조된 용해제에 붕사(Na₂B₄O₇·10H₂O) 12 내지 16중량부를 부가하여 붕사를 용해하는 단계; 상기 단계에서 제조된 혼합액에 글리세린(Glycerin; C₃H₅(OH)₃) 12 내지 17중량부를 부가하여 혼합하는 단계; 상기 단계에서 제조된 혼합액에 과산화수소수(H₂O₂) 8 내지 12중량부를 부가하여 혼합하는 단계; 및 상기 단계에서 제조된 혼합액에 중탄산나트륨을 부가하는 단계에 의해 제조된 것임을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 연소촉진제의 제조방법은 수산화나트륨과 수산화칼륨을 일정비율로 혼합하여 용해제를 제조하고 여기에 순차적으로 다른 구성성분을 부가하여 제조하므로 용해제 제조 시의 발열반응에 의한 열에 의해 이후에 부가되는 붕사가 쉽게 완전히 용해되며, 이후 글리세린을 부가하므로 붕사이온이 다시 석출되는 것이 방지되어 차후의 공정이 원활하게 진행되어 안정적인 제조공정을 제공하므로 생산성을 향상하고, 이에 의해 제조된 연소촉진제는 빠른 시간 안에 완전 연소를 유도하고 연소 배가스의 농도 감소 및 제산 능력 향상과 함께 연소로 내의 클링커 성장을 억제할 수 있을 뿐만아니라 생성된 클링커를 용이하게 제거할 수 있으면서, 질소산화물 또는 암모니아와 같은 유해 가스의 발생이 없어 대기환경을 오염시키지 않는 연소촉진제를 제공하여 상기한 종래의 문제점을 해결한다. 또한, 본 발명의 연소촉진제는 완전 연소를 촉진하여 연료 자체의 발열량을 100% 발현함으로서 연소로 내의 연소온도를 높이고 연소시 발생되는 오염물질의 원천적인 저감과 중탄산나트륨 작용에 의해 클링커의 생성강도를 약하게 하여 제거를 용이하게 하므로 정비시간을 단축시킬 수 있는 연소촉진제를 제공하는 산업상 유용한 발명이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 연소촉진제의 개략적인 제조 공정을 나타내는 플로우 챠트이고,
도 2는 본 발명에 따른 연소촉진제를 사용하기 전과 사용한 후의 2차 연소실 크링커의 큰 개선효과를 나타내는 사진이고,
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 연소촉진제를 사용하기 전과 사용한 후의 각 연료를 사용한 보일러 내 수관의 큰 개선효과를 나타내는 사진이다.

이하, 본 발명을 첨부도면은 참고로 하여 바람직한 실시형태에 의해 보다 상세히 설명하기로 한다. 하지만, 본 발명의 범주가 여기에 한정되는 것이 아님은 물론이다.

본 명세서에서, 본 실시형태는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로서, 본 발명의 범주는 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시형태들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명하지 않는다.

본 명세서에서 사용된 용어들은 실시형태를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 결코 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않은 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 연소촉진제는, 여기에 한정되는 것은 아니지만, 폐기물을 비롯한 화석연료의 연소속도 및 연소온도를 증가시켜 연소 효율를 향상시키고, 클링커의 생성을 억제하고, 또한 생성된 클링커 및 스케일의 탈착이 용이하도록 하며, 연소 배가스를 제어할 수 있도록 하는 것으로, 본 발명은 이들 연소촉진제의 제조 방법을 제공한다.

특히, 본 발명은 연소촉진제로서 완전연소를 촉진하도록 활성화 에너지를 낮추고 산소 공급을 극대화시키게 된다.

예를 들어, 폐기물 및 화석연료가 빨리 연소되도록 하기 위해서는 산소와 빨리 결합할 수 있도록 반응속도를 높여야 하는데, 이러한 연료의 연소반응은 일반적으로 아래의 화학식 1과 같이 표현될 수 있다.

또한, 연료의 반응속도는 아래의 수학식 1과 같이 표현된다.

수학식 1에서 v는 반응속도이고, k는 속도 상수이고, a와 b는 각 화합물의 몰수이며, m과 n은 반응차수이다.

연소 반응속도를 나타낸 수학식 1에서 알 수 있듯이 반응속도(v)는 산소(O₂)의 농도에 비례하기 때문에 산소의 농도를 증가시켜주게 되면 연소속도 또한 증가하게 된다. 연소실 내에 산소농도를 증가시키기 위해서는 송풍량을 증가시켜야 하나 송풍량을 증가시킬 경우, 외부 공기유입에 따른 열손실로 인하여 연소실 온도가 낮아져 완전연소에 필요한 연소시간이 증가하게 되고 종국에는 불완전연소로 인하여 강열감량이 증가하는 경우가 발생될 수 있으며, 다량의 공기 중의 질소가 연소로 내에서 산화되어 열적 질소 산화물(Thermal NOx)의 생성이 촉진될 우려가 있다. 이를 위하여 중탄산나트륨을 첨가함으로서 고온에서 탄산염이 환원되어 이산화탄소로 전환될 때 발생되는 발생기 산소가 연소에 직접적으로 관여하여 연소실내의 산소농도를 증가시켜 연소속도를 촉진시키는 역할을 한다.

따라서, 본 발명에서는 연소촉진제의 제조방법으로서, 특정한 공정에 의해 제조된 용해제에 기타 구성성분을 순차적으로 부가하여 제조하는 제조방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 연소촉진제의 개략적인 제조 공정을 나타내는 플로우 챠트이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 연소촉진제의 제조방법은 물 1000 내지 1300kg에 수산화나트륨(NaOH) 40 내지 70kg과 수산화칼륨(KOH) 20 내지 30kg을 부가하여 용해제를 제조하는 제1 단계를 포함한다. 상기 제1 단계에서 수산화나트륨과 수산화칼륨의 강알칼리의 발열반응이 일어나 혼합액이 60 내지 70℃, 경우에 따라서는 80℃ 이상으로 온도가 상승하게 된다. 이러한 발열반응에 의한 온도 상승으로 별도의 가온 단계를 필요치 않고 차후의 붕사 및 글리세린의 부가 공정에서 각 성분의 혼합을 용이하게 한다. 상기 제1 단계는 바람직하기로는 쟈켓이 부착되고 교반기가 장착된 탱크에서 수행되고, 탱크에 물 1000 내지 1300kg에 사입하고, 60 내지 90rpm으로 교반하면서 수산화나트륨(NaOH) 40 내지 70kg과 수산화칼륨(KOH) 20 내지 30kg을 부가하여 수행될 수 있다.

상기 제1 단계에서 수산화나트륨과 수산화칼륨 사입 완료 후 바람직하기로는 1시간 내지 1시간 30분 더 교반한 후, 여기에 붕사(Na₂B₄O₇·10H₂O) 120 내지 160kg을 부가하여 붕사를 용해하는 제2 단계 공정을 진행한다. 이때, 상기 제2단계 공정에서도 동일한 속도로 교반을 진행하면서 혼합작업을 진행하는데, 붕사가 용해제의 알칼리에 의해 붕사가 이온화(Na₂B₄O₇ ^2-)하면서 완전히 용해된다.

상기 제2 단계에서 제조된 혼합액에 글리세린(Glycerin) 120 내지 170kg을 계속 교반하면서 부가하여 혼합하는 제3 단계 공정이 순차적으로 진행되는데, 상기 제3 단계에서 부가된 글리세린은 상기 제2 단계에서 이온화된 붕사 이온이 다시 석출되는 것을 방지하는 작용을 한다. 상기 제2 단계 및 제3 단계는 별도의 가온 또는 냉각을 가함이 없이 진행되는데 이렇게 되므로, 얻어진 혼합 용액의 온도가 서서히 떨어져 주변 온도에 따라서는 40℃까지도 떨어지지만, 통상 50 내지 60℃를 유지한다.

다음 단계는 제4 단계로, 상기 제3 단계에서 제조된 혼합 용액에 과산화수소수(H₂O₂) 80 내지 120kg을 부가하여 혼합하는 단계를 진행하는데, 이때 과산화수소수의 부가는 격렬한 반응을 일으켜 혼합 용액의 온도를 100℃ 이상으로 상승시킨다. 그런데, 이렇게 온도가 높아지면 과산화수소수의 용융비가 저하하여 용액 내 용존 산소량이 현저히 감소하는 문제점이 발생한다. 따라서, 본 발명의 바람직할 실시형태에 따르면, 상기 제4 단계의 과산화수소수의 부가 전에, 바람직하기로는 적어도 30분 전부터 탱크 쟈켓의 쿨러를 가동하여 탱크 내부의 온도를 낮게 유지하도록 한다. 바람직하기로는 상기 제4 단계의 과산화수소수의 부가에 따른 온도 상승이 70℃를 넘지 않도록 냉각기를 가동한다.

상기 제4 단계에서 제조된 혼합 용액에, 교반 및 냉각하면서 중탄산나트륨을 부가하여 최종적인 연소촉진제를 제조한다. 이때 상기 중탄산나트륨은 바람직하기로는 연소촉진제 전체 중량의 2.5 내지 3.5중량%로 부가할 수 있다. 통상적으로 폐기물은 소각시 클링커가 연소실 내벽에 딱딱하게 고착되는데, 본 발명의 구성성분이 중탄산나트륨이 분해될 때 발생한 이산화탄소가 클링커 형성 억제제 역할을 하거나 클링커를 부풀어 오르게 하면서 강도를 약하게 하여 제거를 용이하게 한다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 본 발명의 제조방법은 혼합 완료된 연소촉진제는 일반적으로 40℃ 정도를 하고 있는데, 이를 상온으로 냉각하는 냉각공정을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 연소 촉진제의 제조방법에서, 상기 제2 단계에서 제조된 혼합액에 글리세린(glycerin)을 부가하는데, 본 발명에서 사용되는 글리세린은 대표적인 3가 알코올로 글리세롤이라고도 지칭되는 것으로, 무색, 점주, 감미(甘味)있는 흡습성 액체이며, 어는점이 20℃이고, 끓는점이 171℃이다. 따라서, 본 발명에 따라 부가된 글리세린은 발열반응으로 온도가 상승된 용해제에 붕사가 용해된 적어도 40℃이상의 혼합 용액에 부가되므로 외부 온도가 낮은 환경에서도 별도의 용해없이 사용할 수 있어 제조상의 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따라 글리세린을 사용하여 제조된 연소 촉진제는 종래의 트리에탄올아민과 같은 아민계열의 계면활성제를 사용한 것과 달리 질소산화물을 발생하지 않아 환경친화적인 연소 촉진제를 제공할 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 연소촉진제의 제조방법은 수산화나트륨과 수산화칼륨을 일정비율로 혼합하여 용해제를 제조하고 여기에 순차적으로 다른 구성성분을 부가하여 제조하므로 용해제 제조 시의 발열반응에 의한 열에 의해 이후에 부가되는 붕사가 쉽게 완전히 용해되며, 이후 글리세린을 부가하여 붕사 이온이 다시 석출되는 것이 방지되고 온도 제어를 통해 차후의 공정이 원활하게 진행하여 안정적인 제조공정을 제공하므로 생산성을 향상하고, 이에 의해 제조된 연소촉진제는 빠른 시간 안에 완전 연소를 유도하고 연소 배가스의 농도 감소 및 제산 능력 향상과 함께 연소로 내의 클링커 성장을 억제할 수 있고, 또한 생성된 클링커도 중탄산나트륨의 포옴 형성 작용에 의해 용이하게 제거할 수 있으며, 더욱이, 아민계 화합물의 사용을 배제하므로 질소산화물 또는 암모니아와 같은 유해 가스의 발생이 없어 대기환경을 오염시키지 않는 연소촉진제를 제공한다.

도 2는 본 발명에 따른 연소촉진제를 사용하기 전과 사용한 후의 2차 연소실 크링커의 큰 개선효과를 나타내는 사진이다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 연소촉진제의 일 성분인 중탄산나트륨이 고온에서 탄산염이 환원되어 발생되는 이산화탄소가 크랭크 형성에 작용하여 그 내부에 잔존하므로 크랭크가 단단하지 않고 제거를 용이하게 할 수 있는 다기공성으로 형성된다.

도 3a 및 b는 본 발명에 따른 연소촉진제를 사용하기 전과 사용한 후의 각 연료를 사용한 보일러 내 수관의 큰 개선효과를 나타내는 사진이다. 도 3에 나타난 바와 같이, 상기 본 발명에 따른 연소 촉진제는 완전 연소를 촉진하여 연료 자체의 발열량을 100% 발현함으로서 연소로 내의 연소온도를 높이고, 아울러 연소실 화실 내의 클링커 생성을 현저하게 줄이고 또한 수관 보일러 내 스케일의 생성을 효과적으로 억제한다.

이와 같이, 본 발명에 따라 제조된 연소 촉진제는 폐기물을 비롯한 화석연료의 연소시 발생되는 오염물질의 원천적인 저감과 클링커의 성장을 억제할 뿐만 아니라 클링커의 생성강도를 약하게 하여 정비시간을 단축시키고 완전 연소를 통해 발열량을 극대화시킬 수 있게 한다.

이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범위를 이들 실시예에 한정하기 위한 것이 아님은 물론이다.

실시예 1

교반기와 쟈켓이 부착된 탱크에 물 1000kg를 사입하고 약 70rpm으로 교반하면서 수산화나트륨 40kg과 수산화칼륨 20kg을 부가하여 용해제를 제조하였다. 이때 혼합액 온도는 약 70℃였다. 약 1시간 더 교반한 후, 여기에 붕사 120kg을 부가하여 교반을 지속하면서 붕사를 용해하고, 이어서 글리세린(Glycerin) 120kg을 계속 교반하면서 부가하여 혼합하였다. 이어서, 탱크에 부착된 쟈켓에 브라인을 가하여 탱크를 냉각하면서 상기 혼합액에 과산화수소수(H₂O₂) 80kg을 교반을 지속하면서 서서히 부가하였다. 이렇게 제조된 혼합 용액에, 교반 및 냉각을 계속하면서 중탄산나트륨을 40kg을 부가하고 지속적으로 교반 및 냉각을 하여 상온의 최종적인 연소촉진제를 제조하였다.

실시예 2

교반기와 쟈켓이 부착된 탱크에 물 1300kg를 사입하고 약 80rpm으로 교반하면서 수산화나트륨 70kg과 수산화칼륨 30kg을 부가하여 용해제를 제조하였다. 이때 혼합액 온도는 약 80℃였다. 약 1시간 30분 더 교반한 후, 여기에 붕사 160kg을 부가하여 교반을 지속하면서 붕사를 용해하고, 이어서 글리세린(Glycerin) 170kg을 계속 교반하면서 부가하여 혼합하였다. 이어서, 탱크에 부착된 쟈켓에 브라인을 가하여 탱크를 냉각하면서 상기 혼합액에 과산화수소수(H₂O₂) 120kg을 교반을 지속하면서 서서히 부가하였다. 이렇게 제조된 혼합 용액에, 교반 및 냉각을 계속하면서 중탄산나트륨을 55kg을 부가하고 지속적으로 교반 및 냉각을 하여 상온의 최종적인 연소촉진제를 제조하였다.

비교예 1

중탄산나트륨을 부가하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 같이 하여 연소촉진제를 제조하였다.

비교예 2

글리세린을 트리에탄올아민으로 대체하는 것을 제외하고는 실시예 1과 같이 하여 연소촉진제를 제조하였다.

비교예 3

12kg의 수산화나트륨, 30kg의 붕사, 14kg의 과산화수소, 20kg의 트리에탄올아민, 2kg의 황산칼륨, 20kg의 물을 포함하는 제1 수용액을 준비한다.

다음으로, 탄산칼륨을 물에 섞어서 교반하여 탄산칼륨 수용액을 만들고 상기 탄산칼륨 수용액에 과산화수소를 혼합하되, 온도가 50℃ 이하가 되도록 제어하면서 상기 과산화수소를 혼합하고 과산화수소가 혼합된 상기 탄산칼륨 수용액에 80℃의 온도로 가열된 트리에탄올아민을 섞어서 제2 수용액을 준비한다.

상기 제1 수용액에 상기 제2 수용액을 약 15 중량%의 비율로 혼합하여 연료 첨가제를 제조하였다.

상기 실시예 1 내지 2에 따른 연소촉진제는 붕사가 용해제에 쉽게 용해되고 차후의 공정이 순조롭게 진행되었으며, 이렇게 제조된 연소촉진제를 사용한 결과 클링커의 생성이 억제되었을 뿐만아니라 생성된 클링커도 도 2에 도신된 바와 같이 다공성으로 푸석푸석하게 형성되어 제거가 용이하였다. 반면 비교예 1에 따라 제조된 연소촉진제를 사용한 경우 사용전과 클링커의 형태 변화가 거의 없었다. 또한, 비교예 2에 따라 제조된 연소촉진제는 사용시 암모니아 가스가 발생하여 문제가 있었고, 비교예 3의 연소 첨가제는 각 구성분의 용해가 용이하기 않았을 뿐만아니라 제조된 연소 첨가제를 사용한 결과 상기한 종래의 문제점을 나타냈다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 연소촉진제의 제조방법에 대한 기술적 사상이 바람직한 실시형태로 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시형태는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (3)

1. 수산화나트륨, 수산화칼륨, 붕사, 글리세린, 과산화수소수 및 중탄산나트륨으로 구성되는 연소촉진제의 제조방법에 있어서, 상기 방법은;
   물 100 내지 130중량부에 수산화나트륨(NaOH) 4 내지 7중량부와 수산화칼륨(KOH) 2 내지 3중량부를 부가하고 1시간 내지 1시간 30분 교반해줌으로써, 강알칼리의 발열반응이 일어나 혼합액인 용해제가 60~80℃가 되도록 하는 제1 단계;
   상기 제1 단계에서 60~80℃가 된 용해제에 별도의 가온 단계없이 붕사와 글리세린을 순서대로 혼합하되, 먼저 붕사(Na₂B₄O₇·10H₂O) 12 내지 16중량부를 부가하여 붕사를 용해하는 제2 단계;
   이온화된 붕사이온이 다시 석출되지 않도록 상기 제2 단계에서 제조된 혼합액에 글리세린(Glycerin; C₃H₅(OH)₃) 12 내지 17중량부를 부가하여 혼합하되, 제1 단계의 강알칼리 발열반응에 의한 열을 계속 이용함으로써 별도의 가온 단계없이도 50~60℃의 온도범위에서 수행되어지는 제3 단계;
   상기 제3 단계에서 제조된 혼합액에 과산화수소수(H₂O₂) 8 내지 12중량부를 부가하여 혼합하되, 바로 혼합할 경우 혼합액의 온도가 100℃ 이상 상승하여 과산화수소수의 용존비 저하로 인한 용존 산소량의 현저한 감소가 문제될 것이므로, 상기 과산화수소수를 혼합하기 전에 탱크쟈켓의 쿨러를 가동하여 탱크 내부 온도를 낮춰줌으로써 과산화수소수 부가에 따른 온도 상승이 70℃를 넘지않는 범위 내에서 수행되어지는 제4 단계; 및
   상기 제4 단계에서 제조된 혼합액에 중탄산나트륨을 부가한 다음, 상온이 될 때까지 냉각해주는 제5 단계로 구성됨을 특징으로 하는 연소촉진제의 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 제4 단계의 중탄산나트륨은 전체 중량의 2.5 내지 3.5중량부로 부가함을 특징으로 하는 연소촉진제의 제조방법.
   
3. 청구항 제1항 또는 제2항의 제조방법에 따라 제조된 것임을 특징으로 하는 연소촉진제.
   

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