KR101831897B1 - 플라즈마 열풍을 이용한 바이오오일 회수장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기성 폐기물을 반응기에 투입하여 플라즈마 열풍을 이용한 열분해를 통해 바이오오일을 회수하는 플라즈마 열풍을 이용한 바이오오일 회수장치에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 플라즈마 열풍을 이용한 바이오오일 회수장치는, 플라즈마 열풍을 이용하여 공급받은 유기성 폐기물을 열분해하는 열분해부; 상기 열분해부에서 배출되는 배기가스에 포함된 바이오오일을 분리 및 냉각하여 회수하는 오일회수부; 상기 오일회수부에서 배출되는 배기가스를 상기 열분해부로 공급하여 순환시키는 가스순환부; 및 상기 열분해부 또는 가스순환부의 내부를 보온하기 위한 보온용 열풍을 공급하는 보온열풍공급부;를 포함하여 구성된다.

Description

플라즈마 열풍을 이용한 바이오오일 회수장치{APPARATUS FOR COLLECTING BIO-OIL USING A PLASMA HOT-AIR}
본 발명은 플라즈마 열풍을 이용한 바이오오일 회수장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 유기성 폐기물을 반응기에 투입하여 플라즈마 열풍을 이용한 열분해를 통해 바이오오일을 회수하는 플라즈마 열풍을 이용한 바이오오일 회수장치에 관한 것이다.
최근 다양한 분야에서 발생되는 각종 산업용 폐기물들은 단순한 매립이나 소각 대상이 아닌 RPF( Refuse Plastic Fuel) 또는 RDF( Refuse Derived Fuel) 등과 같은 고형연료로 제조되어 재활용이 되고 있다.
하지만, 유기성 폐기물은 발열량이 낮아서 직접 고형연료로 전환하기에는 경제성이 부족하여 유기성 폐기물을 고온으로 열분해시켜 촤(Char)와 바이오오일로 생산하는 기술이 개발되고 있다.
예를 들어, 한국등록특허 제10-1376737호에는 '바이오오일 제조 장치 및 이를 이용한 바이오오일 제조 공정'에 대해 개시되어 있다.
구체적으로, 사일로에서 바이오매스를 공급받는 반응기, 상기 반응기에서 토출되는 합성가스를 수용한 후 분리공정을 수행하는 사이클론, 상기 사이클론에서 촤와 분리 가능하게 처리된 상기 합성가스에 대한 냉각을 통해 바이오오일을 단계적으로 생산하는 응축부 및 상기 응축부에서 배출된 비응축가스를 분리하여 저장하는 비응축가스 저장부를 포함하여 구성되며, 상기 비응축가스 공급부에 저장된 비응축가스는 상기 반응기에 재공급될 수 있도록 구성된다.
한편, 반응기에 투입된 유기성 폐기물을 급속 열분해 시키기 위하여 450℃ 내지 550℃ 정도의 고온 열풍을 열분해반응 가스로 반응기에 지속적으로 공급하여야 하는데, 상기에 개시된 기술은 기름 또는 가스 연료를 연소시켜 발생하는 고온의 배기가스를 열분해반응가스로 사용하고 있어서 기름 또는 가스를 연소시킬 때 주입되는 연소공기가 연소 반응하고 남은 잉여 산소가 반응기에 공급되어 연속 운전 시 반응기 내의 산소농도가 점차 증가하게 된다.
이러한 이유로, 반응기 내에 잔존하는 산소가 유기성 폐기물을 구성하고 있는 탄소와 결합하여 이산화탄소가스로 전환되어 운전 시간이 길어질수록 바이오오일의 생산량이 급격히 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 장기간 운전 시 점차적으로 바이오오일 생산효율이 낮아지는 문제점이 있고, 연료 연소로 발생되는 고온의 배기가스로 질소가스를 열교환기를 통하여 승온시켜 열분해 반응가스로 사용하면 열 교환에 따른 질소가스의 가온효율이 낮아서 연료소모량이 많아지는 문제점이 있다.
또한, 유기성 폐기물이 급속 열분해 되면서 생성되는 반응물에서 회수된 바이오오일은 일반적인 기름에 비하여 점도가 높고 상온에서 쉽게 경화되어 반응기의 내부 표면 및 싸이크론의 내부 표면 등에 달라붙어 굳어짐에 따라 흘러내리지 않게 되어 회수가 되지 않는 현상이 자주 발생하여 회수율이 떨어지게 되는 문제점이 있을 뿐만 아니라 반응기의 내부 표면 및 싸이크론의 내부 표면에 고착된 오일을 청소하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
또한, 반응기에서 열분해되어 발생되는 반응물에서 바이오오일을 회수하기 위하여 반응기 후단에 설치된 응축회수설비에서 분사되는 오일에 의해 증기 상태의 바이오오일 입자가 냉각되면서 응축되어 대부분 회수되지만 미세한 미스트 입자의 바이오오일은 응축되지 않고 배기가스와 함께 배기가스 순환 덕트를 통해 재순환하므로 배기가스 순환 덕트와 송풍기 날개에 오일이 고착되어 기계고장의 중요한 원인이 되는 문제점도 있다.
한국등록특허 제10-1376737호(등록일자 2014년03월14일)
상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 열분해 반응가스가 질소가스로만 공급되는 플라즈마 열풍기에 의해 발생된 플라즈마 열풍을 이용하여 열분해를 하게 되므로, 전체 시스템 내에 산소 공급이 근원적으로 차단되므로 운전 시간이 길어지더라도 바이오오일의 생산량이 저하되지 않고 안정적인 운전이 지속될 수 있도록 하고, 또한, 반응기, 사이클론, 전기집진기가 2중 격벽 구조로 형성되고, 2중 격벽 사이로 보온용 열풍이 공급됨에 따라 벽면 전체를 지속적으로 보온시킴에 따라 점도가 높은 바이오오일이 반응기, 사이클론, 전기집진기의 내측 벽면에 부착되어 고착되는 것을 억제하여 회수효율을 높이고 청소주기를 길게 할 수 있는 플라즈마 열풍을 이용한 바이오오일 회수장치를 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바이오오일 회수장치는, 플라즈마 열풍을 이용하여 공급받은 유기성 폐기물을 열분해하는 열분해부; 상기 열분해부에서 배출되는 배기가스에 포함된 바이오오일을 분리 및 냉각하여 회수하는 오일회수부; 상기 오일회수부에서 배출되는 배기가스를 상기 열분해부로 공급하여 순환시키는 가스순환부; 및 상기 열분해부 또는 가스순환부의 내부를 보온하기 위한 보온용 열풍을 공급하는 보온열풍공급부;를 포함한다.
바람직하게, 상기 열분해부는, 상기 유기성 폐기물을 공급받아 열분해된 배기가스를 상기 오일회수부로 배출하는 반응기; 및 플라즈마 열풍과 상기 가스순환부에서 공급되는 배기가스를 혼합하여 상기 반응기의 내부로 혼합된 열풍을 공급하는 플라즈마 열풍기;를 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 반응기는 2중 격벽 구조로 형성되고, 상기 보온열풍공급부는 상기 반응기의 2중 격벽 사이로 보온용 열풍을 공급하여 상기 반응기의 내부를 보온할 수 있다.
바람직하게, 상기 반응기의 내측 저부에는 상기 플라즈마 열풍기와 연결된 복수의 유동노즐 또는 다공판이 구비되고, 상기 복수의 유동노즐 또는 다공판을 통해 상기 혼합된 열풍이 반응기의 내부로 공급될 수 있다.
바람직하게, 상기 플라즈마 열풍은 질소가스를 케리어 가스로 하여 생성될 수 있다.
바람직하게, 상기 플라즈마 열풍과 상기 가스순환부에서 공급되는 배기가스가 혼합된 열풍은 450℃ 내지 550℃일 수 있다.
바람직하게, 상기 오일회수부는, 상기 열분해부에서 배출되는 배기가스를 수용한 후 분리공정을 수행하는 사이클론; 상기 사이클론의 후단에 연결되어 상기 사이클론에서 촤와 분리 가능하게 처리된 배기가스를 냉각 및 응축시켜 통해 바이오오일을 회수하는 냉각응축기; 및 상기 냉각응축기의 후단에 연결되어 상기 냉각응축기에서 회수되지 않은 미세입자 상의 바이오오일을 전기집진방식으로 회수하는 전기집진기;를 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 사이클론 및 전기집진기는 2중 격벽 구조로 형성되고, 상기 보온열풍공급부는 상기 사이클론 및 전기집진기의 2중 격벽 사이로 보온용 열풍을 공급하여 상기 사이클론 및 전기집진기의 내부를 보온할 수 있다.
바람직하게, 상기 전기집진기는 평판형 전기집진기 또는 원통형 전기집진기 중 어느 것을 사용하여 1대 또는 2대 이상이 직렬로 연결되도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 가스순환부는, 상기 오일회수부에서 배출되는 배기가스를 저장하는 저장조; 및 상기 저장조에 저장된 배기가스를 상기 열분해부로 공급하는 송풍기;를 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 보온열풍공급부는, 보온열을 발생하는 연소버너; 및 상기 보온열을 송풍하여 공급하는 송풍기;를 포함하여 구성될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명은, 톱밥, 팜유 찌꺼기, 목초, 농산 잔재물 등의 유기성 폐기물을 반응기에 투입 후 반응기 하부에 플라즈마 토치에서 질소가스를 케리어 가스로 사용하여 발생시킨 고온의 플라즈마 열풍을 열분해반응가스로 공급하여 유기성 폐기물을 구성하고 있는 여러 성분 중 탄소성분을 열분해시켜 발생되는 반응물 중에서 경제성이 있는 촤(Char) 와 바이오오일을 냉각, 포집, 재순환 과정을 통해 안정적으로 회수할 수 있는 이점이 있다.
또한, 열분해 반응가스가 질소가스로만 공급되는 플라즈마 열풍기에 의해 발생된 플라즈마 열풍을 이용하여 열분해를 하게 되므로, 전체 시스템 내에 산소 공급이 근원적으로 차단되므로 운전 시간이 길어지더라도 바이오오일의 생산량이 저하되지 않고 안정적인 운전이 지속될 수 있다는 이점이 있다.
또한, 반응기, 사이클론, 전기집진기가 2중 격벽 구조로 형성되고, 2중 격벽 사이로 보온용 열풍이 공급됨에 따라 벽면 전체를 지속적으로 보온시킴에 따라 점도가 높은 바이오오일이 반응기, 사이클론, 전기집진기의 내측 벽면에 부착되어 고착되는 것을 억제하여 회수효율을 높이고 청소주기를 길게 하는 이점이 있다.
또한, 전기집진기를 통해 배기가스 내의 미세한 바이오오일 미스트를 포집하여 배기가스의 순환 사용에 따른 바이오오일 미스트가 기기에 부착하는 것을 방지하여 기기의 고장요인을 줄여서 설비의 사용수명을 연장시키는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 열풍을 이용한 바이오오일 회수장치의 구성요소 간 전체적인 연결관계를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 열풍을 이용한 바이오오일 회수장치의 열분해부를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 열풍을 이용한 바이오오일 회수장치의 오일회수부를 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 열풍을 이용한 바이오오일 회수장치의 가스순환부를 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 열풍을 이용한 바이오오일 회수장치의 보온열풍공급부를 도시한 구성도이다.
본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.
제1, 제2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1구성요소로 명명될 수 있다.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 열풍을 이용한 바이오오일 회수장치의 구성요소 간 전체적인 연결관계를 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 열풍을 이용한 바이오오일 회수장치의 열분해부를 도시한 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 열풍을 이용한 바이오오일 회수장치의 오일회수부를 도시한 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 열풍을 이용한 바이오오일 회수장치의 가스순환부를 도시한 구성도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 열풍을 이용한 바이오오일 회수장치의 보온열풍공급부를 도시한 구성도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 열풍을 이용한 바이오오일 회수장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 열분해부(100), 오일회수부(200), 가스순환부(300) 및 보온열풍공급부(400)를 포함하여 구성된다.
상기 열분해부(100)는 플라즈마 열풍을 이용하여 공급받은 유기성 폐기물을 열분해하는 구성요소이다.
상기 오일회수부(200)는 상기 열분해부(100)에서 배출되는 배기가스에 포함된 바이오오일을 분리 및 냉각하여 회수하는 구성요소이다.
상기 가스순환부(300)는 상기 오일회수부(200)에서 배출되는 배기가스를 상기 열분해부(100)로 공급하여 순환시키는 구성요소이다.
상기 보온열풍공급부(400)는 상기 열분해부(100) 또는 가스순환부(300)의 내부를 보온하기 위한 보온용 열풍을 공급하는 부분이다.
한편, 본 실시예의 플라즈마 열풍을 이용한 바이오오일 회수장치의 초기 운전 시에는, 연속 운전할 때 순환되는 저온의 배기가스 내에 산소가 유입되는 것을 차단하기 위하여 모든 설비 내에는 질소가스를 충진한 후 운전을 개시하는 것이 바람직하다.
먼저, 상기 열분해부(100)에 대하여 설명하도록 한다.
상기 열분해부(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 반응기(101)와 플라즈마 열풍기(108)를 포함하여 구성된다.
상기 반응기(101)는 상기 유기성 폐기물을 공급받아 열분해된 배기가스를 상기 오일회수부(200)로 배출하는 구성요소로서, 외벽이 2중벽 구조로 형성되어 수직으로 배열된 원통형상의 본체(102)를 포함하여 구성된다.
상기 2중벽 구조의 사이에는 상기 보온열풍공급부(400)에서 공급되는 보온용 열풍이 공급되고, 상기 보온용 열풍에 의해 상기 반응기(101)의 내부가 보온이 될 수 있으며, 이에 따라, 반응기(101) 내부의 내벽에 점도가 높은 바이오오일이 부착되어 고착되는 것을 억제할 수 있다.
구체적으로, 상기 반응기(101)의 본체(102)가 2중벽 구조의 외벽의 일 지점에 보온열풍 유입구(112)가 형성되고, 2중벽 구조의 외벽의 타 지점에 보온열풍 유출구(113)가 형성되며, 상기 보온열풍공급부(400)로부터 공급되는 약 150℃ 내지 400℃의 열풍에 의해 반응기(101)의 벽면 온도가 평균 300℃가 될 수 있도록 유지시키게 된다.
한편, 상기 반응기(101)의 전체적은 형상을 이루는 본체(102)의 내측 저부 바닥에는 상기 플라즈마 열풍기(108)와 연결되어 상기 플라즈마 열풍기(108)에서 공급되는 열풍을 상기 반응기(101)의 내부로 공급하는 복수의 유동노즐(103)이 구비되고, 상기 본체(102)의 하부에는 상기 플라즈마 열풍기(108)와 연결된 공급구(109)가 형성되며, 상기 공급구(109)를 통해 공급되는 열풍이 복수의 유동노즐(103)을 통해 열풍이 균등하게 공급될 수 있다. 상기 열풍이 균등하게 공급하기 위하여 상기 복수의 유동노즐(103)을 대체하여 다공성 판을 통해 열풍이 상기 다공성 판을 통과하여 분사될 수 있도록 할 수도 있다.
또한, 상기 본체(102)의 상부 일측에는 유기성 폐기물을 투기하기 위한 원료투입 컨베이어(104)가 설치되고, 상기 원료투입 컨베이어(104)를 통해 공급되는 유기성 폐기물이 반응기(101)의 내부로 공급되도록 하는 원료투입구(105)가 형성된다.
또한, 상기 본체(102)의 중앙부 타측에는 유동사 저장탱크(106)로부터 공급되는 유동사를 반응기(101)의 내부로 공급하기 위한 유동사 투입구(107)가 형성되고, 상기 본체(102)의 하부 타측에는 공급된 유동사를 토출하기 위한 유동사 토출구(110)가 형성되며, 유동사 토출구(110) 후단에는 토출된 유동사를 유동사 저장탱크(106)로 이송해 주는 연결 컨베이어(111)가 설치된다.
상기 플라즈마 열풍기(108)는 자체적으로 생성된 플라즈마 열풍과 상기 가스순환부(300)에서 공급되는 배기가스를 혼합하여 상기 반응기(101)의 내부로 혼합된 열풍(플라즈마 열풍과 배기가스가 혼합된 혼합 열풍)을 공급하는 구성요소이다.
구체적으로, 상기 플라즈마 열풍기(108)는 로켓형태로 형성되어 입구부(도 2의 좌측부)에 플라즈마 토치(114)가 구비되고, 중간부에 배기가스 순환 덕트(115)가 연결되며, 출구부(도 2의 우측부)는 상기 공급구(109)에 연결된다.
한편, 상기 플라즈마 토치(114)는 음극(116)과 양극(117)으로 구성되어 있고, 음극(116)과 양극(117) 사이에 직류의 고전류를 인가시키면 음극(116)과 양극(117) 사이에 플라즈마 불꽃이 발생하게 되고, 이때, 반응가스인 질소가스를 플라즈마 토치(114)로 불어넣으면 대략 1200℃ 내지 1500℃의 질소가스 기반 초고온 플라즈마 화염이 발생하게 된다.
한편, 반응기(101)에 공급하기에 적절한 반응가스의 온도는 대략 500℃ 정도이므로, 플라즈마 열풍기(108) 내부에서 배기가스 순환 덕트(115)로부터 공급되는 저온의 순환 배기가스와 혼합하여 450℃ 내지 550℃ 범위의 반응가스를 생성하여 반응기(101)로 공급하게 된다.
상술한 바와 같은 열분해부(100)를 통해, 반응기(101)의 본체(102) 내부로 공급된 톱밥, 팜유 찌꺼기, 목초, 농산 잔재물 등의 유기성 폐기물을 열분해시킬 수 있게 된다.
다음으로, 상기 오일회수부(200)에 대하여 설명하도록 한다.
상기 오일회수부(200)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 사이클론(201), 냉각응축기(202) 및 전기집진기(204)를 포함하여 구성된다.
상기 사이클론(201)은 상기 열분해부(100)에서 열분해 되어 배출되는 배기가스를 수용한 후 입자상 물질을 원심력으로 분리하여 촤(Char)를 회수하는 구성요소로서, 외벽이 2중벽 구조로 형성된다.
상기 사이클론(201)의 2중벽 구조의 사이에는 상기 보온열풍공급부(400)에서 공급되는 보온용 열풍이 공급되고, 상기 보온용 열풍에 의해 상기 반응기(101)의 내부가 보온이 될 수 있으며, 이에 따라, 반응기(101) 내부의 내벽에 점도가 높은 바이오오일이 부착되어 고착되는 것을 억제할 수 있다.
구체적으로, 상기 사이클론(201)의 2중벽 구조의 외벽의 일 지점과 타 지점에 각각 보온열풍이 유입되는 유입구와 유입된 보온열풍이 유출되는 유출구가 형성되며, 상기 보온열풍공급부(400)로부터 공급되는 약 150℃ 내지 400℃의 열풍에 의해 사이클론(201)의 벽면 온도가 평균 300℃가 될 수 있도록 유지시키게 된다.
상기 사이클론(201)의 중심 하부에는 원심분리된 촤가 모여 회수되고, 상기 사이클론(201)의 상부를 통해 냉각응축기(202)로 바이오오일이 포함된 배기가스가 공급된다.
상기 냉각응축기(202)는 상기 사이클론(201)의 후단에 연결되어 상기 사이클론(201)에서 촤와 분리 가능하게 처리된 배기가스를 냉각 및 응축시켜 통해 바이오오일을 회수하는 구성요소로서, 냉각응축방식을 통해 바이오오일을 회수하게 된다.
예를 들어, 상기 냉각응축기(202)는 1대 또는 2대 이상이 직렬로 연결되도록 구성될 수 있으며, 냉각응축기(202)를 통해 응축된 바이오오일은 별도의 오일보관탱크(미도시)에 보관될 수 있다.
한편, 상기 냉각응축기(202)에서 바이오오일의 응축은 상기 오일보관탱크에 회수된 바이오오일을 냉각응축기(202) 상부에 설치된 분사노즐(203)을 통하여 분사시키는 방식을 통해 이뤄질 수 있으며, 운전 초기에는 냉각응축기(202)에서 회수된 바이오오일이 없으므로 바이오오일이 일정량 회수되기 전까지는 응축액으로 파라핀유나 바이오오일과 물성이 유사한 오일을 응축액으로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 전기집진기(204)는 상기 냉각응축기(202)의 후단에 연결되어 상기 냉각응축기(202)에서 회수되지 않은 미세입자 상의 바이오오일을 회수하는 구성요소로서, 전기집진방식을 통해 바이오오일을 회수하게 된다.
상기 냉각응축기(202)에서 가스에 포함된 바이오오일이 거의 포집되지만, 냉각응축기(202)에서 배출되는 배기가스 중에는 응축되지 않고 재비산하는 미세입자 상의 바이오오일이 잔존하게 되는데, 이러한 미세입자 상의 바이오오일을 포집하기 위하여 상기 냉각응축기(202)의 후단에 1대 또는 2대 이상이 직렬로 연결되도록 구비된다.
한편, 상기 전기집진기(204)의 외벽은 2중 격벽 구조로 형성되고, 상기 보온열풍공급부(400)는 상기 전기집진기(204)의 2중 격벽 사이로 보온용 열풍을 공급하여 상기 전기집진기(204)의 내부를 보온하도록 구성된다.
구체적으로, 상기 전기집진기(204)의 2중 격벽 구조의 외벽의 일 지점과 타 지점에 각각 보온열풍이 유입되는 유입구와 유입된 보온열풍이 유출되는 유출구가 형성되며, 상기 보온열풍공급부(400)로부터 공급되는 약 150℃ 내지 400℃의 열풍에 의해 사이클론(201)의 벽면 온도가 평균 300℃가 될 수 있도록 유지시키게 된다.
한편, 상기 전기집진기(204)는 집진판이 평평한 평판형 전기집진기 또는 집진판이 원통형인 원통형 전기집진기 중 어느 것을 사용하여도 무방하지만, 배기가스에 함유된 액적 상태의 미스트 포집 효율을 높이기 위해서는 원통형 전기집진기가 바람직하고, 안정적 운전을 위해서는 평판형 전기집진기가 바람직하며, 미스트 포집 효율과 안정적인 운전을 모두 도모하기 위하여 원통형 전기집진기와 평판형 전기집진기를 연결하여 구성하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 오일회수부(200)를 통해, 열분해부(100)에서 공급되 배기가스에 함유된 바이오오일을 회수할 수 있게 되며, 특히, 전기집진기(204)를 통해 배기가스에 함유된 미세입자 상의 바이오오일까지 포집 및 회수하게 되므로, 바이오오일 미세입자가 각 구성요소의 내부에 부착되어 고착됨에 따른 기계고장을 방지하고, 바이오오일의 회수율을 최대화할 수 있게 된다.
다음으로, 상기 가스순환부(300)에 대하여 설명하도록 한다.
상기 가스순환부(300)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 저장조(301)와 송풍기(302)를 포함하여 구성된다.
상기 저장조(301)는 상기 오일회수부(200)에서 배출되는 배기가스를 저장하는 구성요소이고, 상기 송풍기(302)는 상기 저장조(301)에 저장된 배기가스를 상기 열분해부(100)로 공급하는 구성요소이다.
구체적으로, 상기 송풍기(302)는 상기 플라즈마 열풍기(108)의 중간부에 연결된 순환 덕트(115)를 통해 상기 저장조(301)에 저장된 배기가스가 상기 플라즈마 열풍기(108)의 내부로 공급되도록 한다.
한편, 상기 저장조(301) 및 배기가스 순환 덕트(115)는 밀폐형 구조로 구성되는 것이 바람직하며, 이는, 배기가스가 순환하면서 외부 공기가 유입되어 산소가 포함되지 않아야 하기 때문이며, 유기성 폐기물이 열분해되면서 발생하는 반응물 중에서 촤(Char)와 바이오오일은 회수되지만, 나머지는 가스화하여 배기가스에 포함되어 운전이 지속되면 배기가스량이 점차 많아지므로 배기가스 저장조(301) 상부에 가스 벤트 밸브(303)를 부착하여 배기가스 중의 일부가 수동 또는 자동으로 배출될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 가스순환부(300)를 통해, 바이오오일이 회수되고 저온이 된 배기가스를 상기 플라즈마 열풍기(108)로 재공급하여 플라즈마 열풍의 온도를 적절하게 조절할 수 있게 된다.
다음으로, 상기 보온열풍공급부(400)에 대하여 설명하도록 한다.
상기 보온열풍공급부(400)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 연소버너(401)와 송풍기(402)를 포함하여 구성된다.
상기 연소버너(401)는 LNG나 기름을 연료로 사용하는 연소를 통해 보온열을 발생하는 구성요소이고, 상기 송풍기(402)는 상기 보온열을 송풍하여 공급하는 구성요소이다.
구체적으로, 상기 송풍기(402)는 상기 반응기(101), 사이클론(201), 전기집진기(204)의 각 보온열풍 유입구를 통해 열풍이 공급될 수 있도록 송풍한다.
상술한 바와 같은 보온열풍공급부(400)를 통해, 상기 반응기(101), 사이클론(201), 전기집진기(204)의 벽면 온도가 평균 300℃가 될 수 있도록 유지시킬 수 있게 되며, 이를 통해 바이오오일의 내측 벽면을 따라 잘 흘러내리도록 하여 포집효율을 높이고, 회수설비 내부청소 주기를 길게 할 수 있게 된다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.
100:열분해부 101:반응기
102:본체 103:유동노즐
104:원료투입 컨베이어 105:원료투입구
106:유동사 저장탱크 107:유동사 투입구
108:플라즈마 열풍기 109:공급구
110:유동사 토출구 111:연결 컨베이어
112:보온열풍 유입구 113:보온열풍 유출구
114:플라즈마 토치 115: 배기가스 순환 덕트
116:음극 117:양극
200:오일회수부 201:사이클론
202:냉각응축기 203:분사노즐
204:전기집진기 300:가스순환부
301:저장조 302, 402:송풍기
303:가스 벤트 밸브 400:보온열풍공급부
401:연소버너

Claims (11)

  1. 2중 격벽 구조로 형성되어 유기성 폐기물을 공급받아 열분해된 배기가스를 오일회수부로 배출하는 반응기, 질소가스 기반의 플라즈마 열풍과 가스순환부에서 공급되는 배기가스를 혼합하여 상기 반응기의 내부로 혼합된 열풍을 공급하는 플라즈마 열풍기를 포함하여 구성되고, 상기 혼합된 열풍을 이용하여 공급받은 유기성 폐기물을 열분해하는 열분해부;
    2중 격벽 구조로 형성되어 상기 열분해부에서 배출되는 배기가스를 수용한 후 분리공정을 수행하는 사이클론, 상기 사이클론의 후단에 연결되어 상기 사이클론에서 촤와 분리 가능하게 처리된 배기가스를 냉각 및 응축시켜 통해 바이오오일을 회수하는 냉각응축기, 2중 격벽 구조로 형성되어 상기 냉각응축기의 후단에 연결되어 상기 냉각응축기에서 회수되지 않은 미세입자 상의 바이오오일을 전기집진방식으로 회수하는 전기집진기를 포함하여 구성되어, 상기 열분해부에서 배출되는 배기가스에 포함된 바이오오일을 분리 및 냉각하여 회수하는 오일회수부;
    상부에 가스 벤트 밸브가 구비되고 상기 오일회수부에서 배출되는 배기가스를 저장하는 밀폐형 구조로 구성된 저장조, 상기 저장조에 저장된 배기가스를 상기 열분해부로 공급하는 송풍기를 포함하여 구성되어, 상기 오일회수부에서 배출되는 배기가스를 상기 열분해부로 공급하여 순환시키는 가스순환부; 및
    보온열을 발생하는 연소버너, 상기 보온열을 송풍하여 공급하는 송풍기를 포함하여 구성되어, 상기 반응기, 사이클론, 전기집진기의 2중 격벽 사이로 보온용 열풍을 공급하여 내부를 보온하기 위한 보온용 열풍을 공급하는 보온열풍공급부;를 포함하도록 구성되며,
    상기 플라즈마 열풍기의 입구부에는 음극과 양극으로 구성된 플라즈마 토치가 구비되고, 상기 플라즈마 열풍기의 중간부는 외부공기의 유입차단을 위해 밀폐형 구조로 구성된 배기가스 순환 덕트를 통해 상기 저장조와 연결되며, 상기 플라즈마 열풍기의 출구부는 상기 반응기와 연결되도록 구성되고,
    상기 플라즈마 토치의 음극과 양극 사이에 직류의 고전류를 인가함에 따라 플라즈마 불꽃이 발생되도록 하고, 산소 공급이 차단된 상태로 지속적으로 질소가스를 상기 플라즈마 토치로 불어넣어 질소가스 기반의 플라즈마 열풍이 발생되도록 하며, 상기 저장조의 가스 벤트 밸브를 통해 배기가스 중의 일부가 배출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 바이오오일 회수장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반응기의 내측 저부에는 상기 플라즈마 열풍기와 연결된 복수의 유동노즐 또는 다공판이 구비되고, 상기 복수의 유동노즐 또는 다공판을 통해 상기 혼합된 열풍이 반응기의 내부로 공급되는 것을 특징으로 하는 바이오오일 회수장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 열풍과 상기 가스순환부에서 공급되는 배기가스가 혼합된 열풍은 450℃ 내지 550℃인 것을 특징으로 하는 바이오오일 회수장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전기집진기는 평판형 전기집진기 또는 원통형 전기집진기 중 어느 것을 사용하여 1대 또는 2대 이상이 직렬로 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오오일 회수장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
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