KR101879862B1 - De-Ash in Biomass at Low-Temperature, Manufacturing Method and System of Fuel Production thereof - Google Patents

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김정근
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최종원
박세준
이영주
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송규섭
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한국에너지기술연구원
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Abstract

The present invention relates to a fuel production system for boilers, from which ash-inducible components are removed from fuel. More specifically, the present invention relates to a fuel production system for boilers, from which ash-inducible components are removed. To this end, the ash-inducible components, causing adverse effects such as fouling, slagging, high temperature corrosion, and cracker generation on a surface of a reactor such as reactor walls and heat exchangers, are removed via physicochemical methods from herbaceous, woody, and algal biomass upon an operation of the boiler. After the removal, solid components are applied to firing or co-firing as solid fuel. Liquid components containing the ash-inducible component are subjected to water treatment using a method including acid treatment, alkali treatment, hydrothermal treatment, membrane filtration, ion exchange, flocculation, adsorption, and centrifugation.

Description

저온조건의 바이오매스내 회분유발성분을 제거한 연료 생산 시스템{De-Ash in Biomass at Low-Temperature, Manufacturing Method and System of Fuel Production thereof}Technical Field [0001] The present invention relates to a fuel production system that removes ash-induced components in a low-temperature biomass,

본 발명은 저온조건의 바이오매스내 회분유발성분을 제거한 연료 생산 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초본계, 목질계, 조류(Algae) 바이오매스로부터 보일러 운전시 파울링, 슬래깅, 고온부식, 크링커 생성 등 반응기 벽면, 열교환기 등 전열면에 악영향을 발생하는 회분유발성분을 물리, 화학적 방법을 통하여 제거하고 제거 후 고상성분은 고형연료로 전소 또는 혼소에 활용되며, 회분유발성분을 포함하는 액상성분은 산처리, 알칼리, 열수처리, 막여과, 이온교환, 응집, 흡착, 원심분리를 포함하는 방법을 이용하여 수처리하는 방법을 적용한 저온조건의 바이오매스내 회분유발성분을 제거한 연료 생산 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel production system in which ash-induced components in a biomass at low temperature are removed. More particularly, the present invention relates to a fuel production system that removes ash-induced components from biomass at low temperature, The solid phase component is used as a solid fuel for burning or burning. The solid phase component is removed by physical and chemical methods, and the liquid phase containing the ash-induced component The present invention relates to a fuel production system that removes ash derived components from low temperature biomass by applying water treatment using a method including acid treatment, alkali treatment, hydrothermal treatment, membrane filtration, ion exchange, flocculation, adsorption and centrifugation will be.

이산화탄소 발생량이 가장 많은 요인이며 지구 온난화 문제에 경쟁력이 취약한 에너지원이 화석연료에 기반한 에너지원이다. 따라서 현재 에너지원으로서 세계적으로 이슈화 되고 있는 것 중에 신재생 에너지의 이용 및 보급을 들 수 있으며, 이는 기존의 석유, 석탄 등 화석연료에 비하여 이산화탄소의 배출이 저감되어 지구온난화 및 기후변화에 대응할 수 있는 에너지원이기 때문이다. The energy source that generates the largest amount of carbon dioxide and which is not competitive with global warming is an energy source based on fossil fuel. As a result, the use of renewable energy is one of the issues that are currently being addressed globally as an energy source. This means that the emission of carbon dioxide is reduced compared to conventional fossil fuels such as petroleum and coal, Because it is an energy source.

국내에서는 화석연료의 고갈과 더불어 국제조약인 기후변화협약 대응에 따른 온실가스 감축이 대두되면서 일정규모(500MW) 이상의 발전설비(신재생에너지 설비는 제외)를 보유한 발전사업자(공급의무자)에게 총 발전량의 일정비율 이상을 신·재생에너지를 이용하여 공급토록 의무화한 신재생 에너지공급의무화제도(Renewable Portfolio Standard; RPS)가 도입되었으며 이런 의무공급량 미이행분에 대해서는 공급인증서 평균거래가격의 150% 이내에서 불이행사유, 불이행 횟수 등을 고려하여 과징금을 부과할 수 있도록 법제화 하였다. In Korea, with the depletion of fossil fuels and the reduction of greenhouse gas (GHG) emissions in response to the international treaty, the United Nations Framework Convention on Climate Change, the number of generators (Renewable Portfolio Standard (RPS)), which mandates that renewable energy should be supplied at a rate of more than a certain percentage of the supply certificate, The penalties were imposed so that penalties could be imposed in consideration of the number of reasons and defaults.

이에 따라 신재생에너지를 공급하여 인정받기 위하여 발전사업자가 신·재생에너지 설비를 이용하여 전기를 생산·공급하였음을 증명하는 인증서로 공급의무자는 의무공급량을 신·재생에너지 공급인증서를 구매하여 충당할 수 있는 것으로 공급인증서 발급대상 설비에서 공급된 MWh기준의 신·재생에너지 전력량에 대해 가중치를 곱하여 부여하는 신재생에너지 공급인증서(REC, Renewable Energy Certificate)를 실시하고 있고 신재생에너지 원별 가중치는 환경, 기술개발 및 산업활성화에 미치는 영향, 발전원가, 부존잠재량, 온실가스 배출저감에 미치는 효과 등을 고려하여 정부가 재정하고 3년마다 재검토하고 있다. As a result, it is a certificate certifying that the power generation company has produced and supplied electricity using new and renewable energy facilities in order to receive the new and renewable energy. The supply obligator purchases the new and renewable energy supply certificate (REC) Renewable Energy Certificate (REC) that multiplies the new and renewable energy amount of MWh supplied from the facility subject to the supply certificate by the weight, It is reviewed by the government every three years in consideration of the impact on technological development and industrial revitalization, cost of development, availability potential, and effect on GHG emission reduction.

이에 따라 대규모 석탄화력 발전사에서는 이러한 신재생에너지 공급의무 비중을 달성하기 위하여 석탄의 이산화탄소 발생을 감축시키는 발전 플랜트 연계 및 개선방안으로 석탄 가스화 복합발전(Integrated Gasification Combined Cycle; IGCC), 초초임계압(Ultra Supercritical, USC)기술, CO2 포집 및 저장기술 등의 청정 석탄 기술(Clean Coal Technology, CCT), 및 바이오매스(bio-mass) 혼소 등을 시도하고 있으나 근본적인 문제해결에는 개선 극복해야 할 부분이 다수 존재하고 있는 실정이다.Therefore, in order to achieve the share of renewable energy supply in large-scale coal-fired power generation companies, IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle) and Ultra (Clean Coal Technology, CCT) and biomass fuels (Supercritical, USC) technologies, CO 2 capture and storage technologies, etc. However, there are many areas that need to be overcome to solve fundamental problems. It is a fact that exists.

특히, 바이오매스 혼소의 경우에는 석탄에 비하여 상대적으로 낮은 발열량의 바이오매스를 연소함에 따라 발전효율이 저하된다는 문제점을 안고 있다.Particularly, in the case of biomass coexistence, there is a problem that the power generation efficiency is lowered by burning biomass having a relatively low calorific value as compared with coal.

또한, 혼소를 위해 투입되는 바이오매스와 석탄의 연소특성이 상이하여 석탄을 대상원료로 설계된 기존 발전 설비 내에서 다단연소가 발생하여 설비 운전에 문제점을 발생시킨다. In addition, since combustion characteristics of biomass and coal injected for confluence are different, multi-stage combustion occurs in existing power plant designed for coal as a raw material, causing problems in facility operation.

또한, 바이오매스 내에 포함된 금속성분을 포함하는 무기질 성분에 의한 클링커나 파울링이 발생하는 문제점도 안고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 선행 연구에서는 석탄에 오일계 바이오매스를 혼합시킨 연료를 적용하는 기술이 개발되었다. 이처럼 단순히 석탄과 오일계 바이오매스를 혼합시킨 연료의 경우, 석탄의 표면이 대체로 오일로 코팅되거나 기공 안으로 오일이 일부 함침하게 된다. 하지만 오일 자체의 낮은 표면장력과 오일계 바이오매스와 석탄 표면의 결합력이 부족하여, 석탄과 바이오매스는 각각 기존의 연소 특성을 유지하므로 결과적으로는 다른 연소 특징을 보이게 된다. 따라서 이를 발전소에 적용하면 버너 앞부분에서 오일의 저온 연소 패턴으로 인하여 산소가 우선적으로 과잉 소모하게 되고, 결국 석탄의 연소를 저해하여 미연 탄소(unburned carbon)의 양이 증가하게 되며 발전 효율을 감소시키게 된다.Also, there is a problem that clinker or fouling occurs due to an inorganic component including a metal component contained in the biomass. In order to solve these problems, in the previous research, a technique of applying fuel mixed with oil-based biomass to coal was developed. In the case of fuel simply mixed with coal and oil-based biomass, the surface of the coal is generally coated with oil or partially impregnated with oil into the pores. However, due to the low surface tension of the oil itself and the lack of bonding between the oil-based biomass and the coal surface, coal and biomass retain their existing combustion characteristics, resulting in different combustion characteristics. Therefore, when this is applied to a power plant, oxygen is preferentially consumed excessively due to the low-temperature combustion pattern of the oil in the front part of the burner, which eventually inhibits the combustion of coal, thereby increasing the amount of unburned carbon and decreasing power generation efficiency .

또한, 바이오매스 내의 회분의 대표적인 응집현상은 미분탄 연소로에서 각각 연소로의 복사면 및 대류전달면에서 주로 발생되는 슬래깅(slagging)과 클링커(clinker), 파울링(fouling), 유동층 연소로에서의 회분 응집(agglomeration) 등이다. The typical aggregation phenomena of ash in the biomass is caused by slagging, clinker, fouling, and fluidized bed combustion in the pulverized coal combustion furnace, As well as agglomeration.

발전플랜트의 과열기튜브 고온염소부식, 절탄기튜브 회막힘 현상에 의한 유속변화로 인해 발생되는 마모, 유동층 연소기의 유동사에 의한 튜브 마모, 슈트블로워의 기계적 마모가 예상되며, 연료성분내의 무기성분인 칼륨과 염소성분이 연소과정에 화학결합을 통해 KCl을 생성하면, KCl(용융온도 776℃)은 점성이 강한 물질로 부착이 잘되며 염소 반응 등에 의한 부식을 가속화 시킨다고 알려져 있다.It is expected that the superheater tube of the power plant will be abraded by high temperature chlorine, the abrasion caused by the flow velocity change due to the condenser tube clogging, the tube wear due to the fluidized bed of the fluidized bed combustor and the mechanical wear of the chute blower, KCl (melting temperature 776 ℃) is a viscous material that is well adhered and is known to accelerate corrosion by chlorine reaction when potassium and chlorine form KCl through chemical bonding in the combustion process.

연소로에서 이러한 현상이 발생되면 공정의 효율을 감소시키는 주요 원인이 되고 있을 뿐만 아니라, 궁극적으로 이와 같은 현상이 심화되면 조업을 중단해야 하고, 이로 인해서 막대한 경제적 손실을 초래하게 된다. 회분의 응집현상은 일반적으로 회분 조성, 온도, 입도, 가스분위기, 조업조건 등에 의해서 영향을 받게 되며, 특히 고온에서 회분의 일부가 용융이 되면 이와 같은 현상이 가속화된다.Such a phenomenon in the furnace not only becomes a major cause of the decrease in the efficiency of the process, but ultimately, if such a phenomenon becomes severe, the operation must be stopped, thereby causing a great economic loss. The coagulation phenomena of ash is generally influenced by ash composition, temperature, particle size, gas atmosphere, operating conditions, etc. Especially, when a part of ash is melted at high temperature, such phenomenon accelerates.

한편 상기와 같은 문제점들에 대응하기 위한 다수의 공지된 문헌들을 살펴보면 아래와 같다.Meanwhile, a number of known documents for addressing the above problems are as follows.

일본공개특허 특개2016-125030호에서는 식물을 미립화해, 미립화한 식물을 상압의 물에 담그어, 상압의 물에 담근 상기 식물을 탈수해, 탈수된 상기 식물을 연료로 이용해, 탈수에 의해 얻어진 용액을 비료로 이용하는 식물성 바이오 연료의 개질 방법이 개시되어 있다.Japanese Laid-Open Patent Application No. 2016-125030 discloses a method for preparing a plant by atomizing a plant, immersing the plant into an atmospheric pressure water, dehydrating the plant immersed in atmospheric pressure water, A method of modifying a plant biofuel used as a fertilizer is disclosed.

일본공개특허 특개평11-240902호에서는 수용성 헤미셀룰로오스를 포함한 원재료로부터 수용성 헤미셀룰로오스를 수성 매체로 추출하는 온도가 80이상, 140이하에서, pH값이 2 내지 7인 조건에서 추출한 후, 그 추출액을 1.5배이상 농축해, 그 다음에 불용성 물질을 제거하는 것을 특징으로 하는, 수용성 헤미셀룰로오스의 제조법이 개시되어 있다.Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-240902 discloses a method of extracting water from a raw material containing water-soluble hemicellulose at a temperature of 80 or more and 140 or less at a pH of 2 to 7 for extracting water-soluble hemicellulose into an aqueous medium, , And then removing the insoluble matter. The method of producing water-soluble hemicellulose according to claim 1,

일본등록특허 제 2688509호에서는 밀기울을 수세해 수용성 물질을 제거한 후, 0.1~0.4 규정의 알칼리 수용액으로 처리해 헤미셀룰로오스로부터 주로 이루어지는 구분을 알칼리수용액 중에 용출시켜 한계 밖과 막 및 이온교환 수지를 이용해 순으로 정제하는 것을 특징으로 하는 헤미셀룰로오스의 추출·정제법을 개시하고 있다.In Japanese Patent No. 2688509, the bran is washed with water to remove the water-soluble substance, and then treated with an aqueous alkali solution of 0.1 to 0.4. The fraction mainly composed of hemicellulose is eluted into the aqueous alkali solution. And extracting and purifying hemicellulose.

한국등록특허 제10-0476239호에서는 왕겨로부터 수용성 및 불용성 헤미셀룰로오스를 제조하는데 있어서 (1) 왕겨에서 단백질 제거 및 왕겨를 세척하는 공정; (2) 왕겨를 0.5 내지 1M 농도의 수산화나트륨 용액으로 추출하고 여과하는 공정; (3) (2)단계에서 얻은 알칼리 추출용액에 인산을 가해 용액의 pH를 낮추어서 헤미셀룰로오스를 침전으로 회수하는 공정; (4) (3)단계에서 얻어진 침전에 대해 인산 또는 옥살산으로 추가 세척한 다음 oxalate-potassium permanganate처리를 통해 탈색하는 공정; (5) 상기단계에서 얻어진 탈색된 헤미셀룰로오스 분획으로부터 용액의 pH조절을 통해 수용성 및 불용성 헤미셀룰로오스의 선별적인 분리가 가능하되 수용성 헤미셀룰로오스를 회수하는데 있어서 인산을 가해 침전으로 회수하거나 또는 칼슘을 가해 불용성으로 전환한 다음 회수하는 공정; (6) 이와 같은 일련의 연속공정을 통해 얻은 수용성 및 불용성 헤미셀룰로오스를 자연건조 또는 분무건조하여 분말을 얻은 후, 밀링(milling)하고 적절한 크기의 체망을 통과하여 미세분말을 얻는 공정으로 이루어진 왕겨로부터의 수용성 및 불용성 헤미셀룰로오스의 제조방법 을 개시하고 있다.Korean Patent No. 10-0476239 discloses a process for preparing water soluble and insoluble hemicellulose from rice hulls, comprising the steps of (1) removing protein from rice hulls and washing rice hulls; (2) extracting the rice hulls with a sodium hydroxide solution having a concentration of 0.5 to 1 M and filtering the same; (3) adding phosphoric acid to the alkali extraction solution obtained in step (2) to lower the pH of the solution to recover hemicellulose by precipitation; (4) a step in which the precipitate obtained in step (3) is further washed with phosphoric acid or oxalic acid and then decolorized by treatment with oxalate-potassium permanganate; (5) Separation of water-soluble and insoluble hemicelluloses is possible through pH control of the solution from the decolorized hemicellulose fraction obtained in the above step. In the recovery of water-soluble hemicellulose, phosphoric acid is recovered by precipitation or added with calcium to be insoluble The next recovering step; (6) A process for producing fine powder from a rice husk comprising a step of obtaining a powder by natural drying or spray drying the water-soluble and insoluble hemicellulose obtained through a series of such continuous processes, and then milling and passing the fine- Discloses a process for preparing water-soluble and insoluble hemicellulose.

한국특허공보 제10-0413384호에서는 (i) 옥수수껍질로부터 전분 및 단백질을 제거하는 공정; (ii) 전분 및 단백질이 제거된 옥수수껍질을 알칼리 용액으로 추출하고 여과포로 여과하는 공정; (iii) (ii) 단계에서 얻은 알칼리 추출액에 셀룰라제 및 셀로비아제를 처리하여 반응시키는 공정; (iv) (iii) 단계에서 얻은 효소 반응액에 흡착제를 처리하고 막여과를 통하여 여과액을 얻는 공정; (v) 상기 여과액을 정제하는 공정으로 이루어지는 수용성 식이섬유의 제조 방법을 개시하고 있다.Korean Patent Publication No. 10-0413384 discloses a process for removing (i) starch and protein from a corn husk; (ii) a step of extracting the corn husk from which the starch and protein have been removed with an alkaline solution and filtering with a filter cloth; (iii) treating the alkali extract obtained in step (ii) with cellulase and cellobiase to react; (iv) a step of treating the enzyme reaction solution obtained in step (iii) with an adsorbent to obtain a filtrate through membrane filtration; and (v) purifying the filtrate. The present invention also provides a method for producing a water-soluble dietary fiber.

한국특허공보 제10-1457470호에서는 a) 헤미셀룰로오스를 바이오매스로부터 추출하는 단계; b) 헤미셀룰로오스 추출액으로부터 헤미셀룰로오스를 침전 및 분리하는 단계; 및 c) 상기 분리된 헤미셀룰로오스를 제지공정에 투입하는 단계;로 구성되는 건조 지력이 개선된 종이 제조 방법에 있어서, 상기 a) 추출 단계는 70 ~ 180분간 135 ~ 160 에서 NaOH를 전건 바이오매스 대비 12 ~ 25% 첨가하는 고온 알칼리 추출 처리시 추출액비 1:8 ~ 1:16으로 수행하며, 상기 b) 단계에서는 헤미셀룰로오스 추출액에 아세톤을 혼합하여 헤미셀룰로오스를 침전, 분리하며, 상기 c) 단계는 분리된 헤미셀룰로오스의 종이 내 정착을 위하여 디시안디아마이드를 단량체로 하는 분자량 30만 ~ 70만, 양이온성 전하밀도 3 ~ 7 meq/g의 폴리디시안디아미드 전해질을 정착제로 사용하는 것을 특징으로 하는 건조 지력이 개선된 종이 제조 방법이 개시되어 있다.Korean Patent Publication No. 10-1457470 discloses a process for extracting hemicellulose from a biomass; b) precipitating and separating hemicellulose from the hemicellulose extract; And c) introducing the separated hemicellulose into a papermaking process, wherein the a) extracting step comprises the steps of: adding NaOH to the bran biomass at 135-160 for 70-180 minutes; To 25% of the total weight of the extract, the extraction ratio is 1: 8 to 1:16. In the step b), acetone is mixed with the hemicellulose extract to precipitate and separate hemicellulose. In the step c), the separated hemicellulose Characterized in that a polydicyanediamide electrolyte having a molecular weight of 300,000 to 700,000 and a cationic charge density of 3 to 7 meq / g using dicyandiamide as a fixing agent is used as a fixing agent for fixing in paper. A paper manufacturing method is disclosed.

그러나 지금까지 알려진 종래기술들에서는 바이오매스로부터 리그닌을 제거하고 글루코스(glucose)가 주성분인 셀룰로오스와 자일로스(xylose)가 주성분인 헤미셀룰로오스를 추출하기 위해 물리 화학적인 처리를 적용하였으나 산 또는 알칼리와 같은 약품을 사용할 경우에는 약품비가 증가할 뿐만 아니라 사용된 약품을 회수하는 공정이 수반되어야 하므로 공정이 복잡하다는 문제점이 있으며 분리된 성분을 목적하는 원료에 적용하기 위해서는 순도가 높고 부반응물을 최대한 제거하여야 하는 조건이 수반되는 경우가 많았다. 또한, 100℃이상의 고온에서 처리 공정이 진행되므로 에너지 비용이 많이 소요되는 단점이 있었다.However, in the prior arts known to date, lignin is removed from biomass and physicochemical treatment is applied to extract hemicellulose, which is a main component of cellulose and xylose, which glucose is a main component, but a drug such as acid or alkali There is a problem in that the process is complicated because it involves a process of recovering used chemicals as well as an increase in the cost of the medicament. In order to apply the separated ingredients to a desired raw material, In many cases. In addition, since the treatment process proceeds at a high temperature of 100 캜 or more, it is disadvantageous in that a high energy cost is required.

따라서 신재생 에너지의 이용 및 보급을 촉진하고, 바이오매스 연료의 공급 안정성을 확보하기 위해서는, 회분에 기인하는 공정 문제를 근원적으로 배제하기 위한 저온조건에서 기존 탄소유래 바이오매스 성분은 최대한 유지하면서 바이오매스 내의 회분유발성분만을 선택적으로 제거하여 회분 함량이 낮은 연료 물질을 효과적으로 추출 및 분리하고 이를 활용한 보일러용 연료 생산 시스템에 관한 기술개발이 절실히 요구되고 있다.Therefore, in order to promote the utilization and diffusion of new and renewable energy and secure the supply stability of the biomass fuel, it is necessary to maintain the existing carbon-derived biomass component at a low temperature to fundamentally exclude process problems caused by ash, There is a desperate need to develop a technique for producing a fuel production system for a boiler by effectively extracting and separating fuel materials having a low ash content and selectively using only the ash-induced components in the boiler.

일본공개특허 특개2016-125030호Japanese Laid-Open Patent Application No. 2016-125030 일본공개특허 특개평11-240902호Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-240902 일본등록특허 제 2688509호Japanese Patent No. 2688509 한국등록특허 제10-0476239호Korean Patent No. 10-0476239 한국특허공보 제10-0413384호Korean Patent Publication No. 10-0413384 한국특허공보 제10-1457470호Korean Patent Publication No. 10-1457470

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로, 초본계, 목질계, 조류(Algae) 바이오매스로부터 보일러 운전시 파울링, 슬래깅, 고온부식, 크링커 생성 등 반응기 벽면, 열교환기 등 전열면에 악영향을 발생하는 회분유발성분을 물리, 화학적 방법을 통하여 제거하고 제거 후 고상성분은 고형연료로 전소 또는 혼소에 활용되며, 회분유발성분을 포함하는 액상성분은 산처리, 알칼리, 열수처리, 막여과, 이온교환, 응집, 흡착, 원심분리를 포함하는 방법을 이용하여 수처리하는 방법을 적용한 회분유발성분을 제거한 보일러용 연료 생산 시스템을 제공하는 데 있다.DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been devised in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a process for producing a fermentation product, which comprises a reactor wall, a heat exchanger, and the like such as fogging, slagging, The ash-induced components, which cause adverse effects on the heat transfer surface, are removed by physical and chemical methods, and the solid phase components are used for burning or firing with solid fuel. The liquid components including ash derived components are treated with acid, alkali, The present invention is to provide a fuel production system for a boiler in which a batch inducing component to which water treatment is applied using a method including membrane filtration, ion exchange, flocculation, adsorption, and centrifugation is eliminated.

이를 위하여 본 발명에서는 바이오매스를 소정 크기의 원료로 형성하는 분쇄유닛(100); 상기 원료를 저장하는 호퍼(200); 상기 호퍼에 저장된 상기 원료를 후단에 정량 공급하는 원료공급피더(210); 상기 원료공급피더로부터 공급된 원료의 회분유발성분이 최대로 분리되도록 저온의 알칼리 및/또는 산성액으로 처리하는 제1분리유닛(300);을 포함하는 저온조건의 바이오매스내 회분유발성분을 제거한 연료 생산 시스템을 포함할 수 있다.To this end, the present invention comprises a grinding unit 100 for forming a biomass into a raw material of a predetermined size; A hopper 200 for storing the raw material; A raw material supply feeder 210 for supplying the raw material stored in the hopper to a downstream end in a fixed amount; And a first separation unit (300) for treating the feedstock fed from the feeder feeder with a low temperature alkali and / or acidic liquid so that the ash-induced components of the feedstock are separated at the maximum, Fuel production system.

또한, 상기 제1분리유닛에서 처리된 상기 원료를 저온의 알칼리 및/또는 산성액으로 처리하는 제2분리유닛(400);을 포함할 수 있다.The apparatus may further include a second separation unit (400) for treating the raw material processed in the first separation unit with a low temperature alkali and / or acidic liquid.

또한, 상기 제1분리유닛 및 제2분리유닛에서 배출되는 저온의 알칼리 및/또는 산성 폐액의 이온성분을 분리하는 이온분리유닛(500);을 포함할 수 있다.And an ion separation unit (500) for separating ion components of the low temperature alkali and / or acidic waste liquid discharged from the first separation unit and the second separation unit.

또한, 상기 제1분리유닛 및 제2분리유닛에서의 저온 조건은 물의 증발잠열 손실을 배제하기 위한 100 미만일 수 있다.Further, the low-temperature condition in the first separation unit and the second separation unit may be less than 100 for excluding the latent heat loss of evaporation of water.

또한, 상기 제1분리유닛 및 제2분리유닛에서의 저온 조건은 물의 증발잠열 손실을 배제하기 위한 40 내지 80 일 수 있다.The low temperature condition in the first separation unit and the second separation unit may be 40 to 80 to exclude the latent heat loss of evaporation of water.

또한, 상기 제1분리유닛 및 제2분리유닛에 공급되는 산성액은 별도의 바이오매스의 소킹(Soaking)처리를 통하여 생성된 유기산을 이용할 수 있다.The acidic liquid supplied to the first separation unit and the second separation unit may be an organic acid generated through soaking of biomass.

또한, 상기 제1분리유닛 및 제2분리유닛에 공급되는 알칼리액은 수산화나트륨 1 wt% 일 수 있다.The alkali solution supplied to the first separation unit and the second separation unit may be 1 wt% of sodium hydroxide.

또한, 상기 제1분리유닛 및 제2분리유닛에 공급되는 산성액은 아세트산 50wt%일 수 있다.The acidic liquid supplied to the first separation unit and the second separation unit may be 50 wt% acetic acid.

또한, 상기 제1분리유닛 또는 제2분리유닛은 반응시간은 1분 내지 5시간일 수 있다.The reaction time of the first separation unit or the second separation unit may be 1 minute to 5 hours.

또한, 상기 제1분리유닛 및 제2분리유닛에 공급되는 산성액은 산대 물 질량비가 15 내지 4일 수 있다.The acidic liquid supplied to the first separation unit and the second separation unit may have an acid to water mass ratio of 15 to 4.

또한, 상기 폐수처리유닛은 이온 교환 수지 및/또는 막을 이용하여 이온성분을 분리할 수 있다.In addition, the wastewater treatment unit can separate ion components using an ion exchange resin and / or a membrane.

또한, 상기 제1분리유닛 및/또는 제2분리유닛을 통해 공급되는 처리액의 상기 폐수처리유닛으로의 공급을 위해 소정의 처리조건을 만족하기 위한 수처리유닛을 포함할 수 있다.Further, it may include a water treatment unit for satisfying predetermined treatment conditions for supplying the treatment liquid supplied through the first separation unit and / or the second separation unit to the wastewater treatment unit.

또한, 상기 폐수처리유닛에서 이온성분이 분리된 염기성 또는 산성 폐액은 상기 제1분리유닛 및/또는 제2분리유닛으로 리사이클될 수 있다.Further, the basic or acidic waste liquid from which the ion component is separated in the wastewater treatment unit can be recycled to the first separation unit and / or the second separation unit.

또한, 상기 바이오매스는 입경이 10 ㎛ ~ 10 ㎜ 일 수 있다.The biomass may have a particle diameter of 10 to 10 mm.

또한, 상기 폐수처리유닛 후단에는 배출유닛이 추가로 포함될 수 있다.Further, a discharge unit may further be included at the downstream end of the wastewater treatment unit.

본 발명의 저온조건의 바이오매스내 회분유발성분을 제거한 연료 생산 시스템에 따르면, 산이나 알칼리 등의 촉매의 저온 반응조건을 통하여 초본계 또는 목질계 바이오매스로부터 회분유발성분 등을 효과적이면서 쉽게 추출 분리할 수 있어 보일러내 바이오매스 전소 및/또는 혼소를 위한 원료를 선택적으로 확보할 수 있다. According to the fuel production system in which the ash-induced components in the biomass of the present invention are removed at a low temperature, the ash-induced components can be efficiently and easily separated from the herbaceous or woody biomass through the low temperature reaction conditions of the catalyst such as acid or alkali It is possible to selectively secure raw materials for biomass burning and / or confluence in the boiler.

또한, 발명에서 저온조건에서 산, 알칼리 처리함으로써 폐수처리공정이 단순화 및 비용 절감에 기여하며 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌 등의 탄소계 성분의 용출을 최대한 배제할 수 있는 효과가 있다.Further, in the invention, acid and alkali treatment at a low temperature condition contributes to simplification of the wastewater treatment process and cost reduction, and it is possible to eliminate the elution of carbon-based components such as cellulose, hemicellulose and lignin as much as possible.

또한, 바이오매스에 포함된 알칼리 및 알칼리토 금속, 할로겐족 원소 등의 회분유발성분을 효과적으로 제거하여 발전연료에 적용 시 연소시스템 운전 중 발생할 수 있는 클링커, 파울링 및 알칼리 부식 문제를 효과적으로 저감할 수 있다.In addition, it is possible to effectively remove the clinker, fouling and alkali corrosion problems that may occur during the operation of the combustion system when the ash-generating components such as alkaline and alkaline earth metals and halogen elements contained in the biomass are effectively removed and applied to the power generation fuel .

또한, 상기 액상성분(xylose가 대부분인 당)은 기존에 확보한 기술인 저등급 석탄에 함침 후 탄화시키는 하이브리드석탄 공정을 통하여 기존 발전소에 통상 3.5wt%이하의 바이오매스만을 투입 혼소 하는 중요한 원인인 별도의 바이오매스 미분화장치를 구비하지 않고 기존 석탄 미분화설비를 이용하여도 되는 효과가 있다. In addition, the above-mentioned liquid component (sugar in which xylose is mostly contained) is separated from the existing power plant by an amount of less than 3.5 wt% of biomass through the hybrid coal process, It is possible to use an existing coal undifferentiation facility without a biomass subdivision device.

또한, 회분유발성분이 제거된 바이오매스의 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌을 이용하여 성형연료 및 반탄화연료를 생산하므로 유동층 및 미분화 연소로 및 가스화로에 연소 및 가스화 후 바이오매스에 기인하는 회분으로부터 예상되는 클링커 파울링 및 고온부식의 문제를 근원적으로 배제할 수 있는 효과가 있다.It is also expected that ash due to biomass after combustion and gasification in fluidized bed and undifferentiated combustion furnaces and gasification furnaces is produced using the cellulose, hemicellulose and lignin of the biomass from which ash derived components have been removed, The problem of clinker fouling and high-temperature corrosion can be eliminated.

또한, 이온교환 수지 및/또는 멤브레인필터링 공정을 적용하여 바이오매스의 액상성분 중의 회분유발성분을 효과적으로 분리함으로써 처리수를 재활용할 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that the treated water can be recycled by effectively separating the ash-induced components in the liquid component of the biomass by applying an ion exchange resin and / or a membrane filtering process.

또한, 연료성분내의 질소 성분을 제거함으로써 연소 중 발생하는 Fuel NOx를 저감하는 효과가 있다.Further, by removing the nitrogen component in the fuel component, there is an effect of reducing the amount of Fuel NOx generated during combustion.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 회분유발성분을 제거한 보일러용 연료 생산 시스템을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 회분유발성분을 제거한 보일러용 연료 생산 시스템 전 후의 원료의 성분 변화를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 회분유발성분을 제거한 보일러용 연료 생산 시스템 전 후의 원료의 미네랄 성분 변화를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 회분유발성분을 제거한 보일러용 연료 생산 시스템의 알칼리액 처리 조건에서 pH 변화에 따른 회분 제거율을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 회분유발성분을 제거한 보일러용 연료 생산 시스템의 알칼리액 처리 조건에서 온도 변화에 따른 회분 제거율을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 회분유발성분을 제거한 보일러용 연료 생산 시스템의 알칼리액 처리 조건에서 체류시간 변화에 따른 회분 제거율을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 회분유발성분을 제거한 보일러용 연료 생산 시스템의 산성액 처리 조건에서 pH 변화에 따른 회분 제거율을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 회분유발성분을 제거한 보일러용 연료 생산 시스템의 산성액 처리 조건에서 온도 변화에 따른 회분 제거율을 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 회분유발성분을 제거한 보일러용 연료 생산 시스템의 산성액 처리 조건에서 체류시간 변화에 따른 회분 제거율을 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 회분유발성분을 제거한 보일러용 연료 생산 시스템 전 후의 바이오매스 SEM 사진을 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 바이오매스 연소가능한 탄소 화합물분의 잔존량을 나타낸 그래프이다.
1 is a flowchart showing a fuel production system for a boiler in which ash-induced components are removed according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing changes in the composition of raw materials before and after the boiler fuel production system in which the ash-induced components are removed according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing changes in mineral components of raw materials before and after the boiler fuel production system in which the ash-induced components are removed according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the ash removal rate according to the pH change in the alkaline solution treatment condition of the fuel production system for a boiler in which the ash-induced component is removed according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph illustrating the ash removal rate according to the temperature change in the alkaline solution treatment condition of the fuel production system for a boiler in which the ash-induced component is removed according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph illustrating the ash removal rate of the fuel production system for a boiler from which the ash-induced components have been removed according to an embodiment of the present invention, according to the change of the residence time under the alkaline solution treatment condition.
FIG. 7 is a graph showing the ash removal rate according to the pH change in the acidic liquid treatment condition of the fuel production system for a boiler in which the ash-induced component is removed according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing the ash removal rate according to the temperature change in the acidic liquid treatment condition of the fuel production system for a boiler in which the ash-induced component is removed according to an embodiment of the present invention.
9 is a graph showing the ash removal rate of the fuel production system for a boiler from which the ash-induced components are removed according to an embodiment of the present invention, according to the change of the residence time under the acidic solution treatment condition.
FIG. 10 is a photograph of a biomass SEM before and after a fuel production system for a boiler in which ash-induced components are removed according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a graph showing a residual amount of carbonaceous compounds capable of burning biomass according to an embodiment of the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.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 may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, 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, so that there are various equivalents and modifications that can be substituted at the time of the present application It should be understood.

또한 본 발명에서 사용되는 보일러용 연료에 사용되는 석탄은 이탄, 갈탄, 아역청탄, 역청탄 또는 무연탄 등 이 기술분야에서 인식되는 저등급 석탄 중에서 선택된 어느 하나 이상의 것을 의미한다.The coal used for the boiler fuel used in the present invention means any one or more selected from peat, lignite, bituminous coal, bituminous coal or anthracite coal, which are recognized in the art.

바이오 매스 원료로는 목질계와 초본계를 사용할 수 있다. 목질계로는 나무 블럭, 우드칩, 통나무, 나무 가지, 나무 부스러기, 낙엽, 목판, 톱밥, 리그닌, 자일란, 리그노셀룰로오스, 야자나무, PKS(palm kernel shell), 야자섬유질, EFB(empty fruit bunches), FFB(fresh fruit bunches), 야자잎, 야자제분찌꺼기 등을 이용할 수 있다. 초본계로는 옥수수대, 볏짚, 수수대, 사탕수수대, 곡물(쌀, 수수, 커피 등) 허스크, 사탕무잎, 바가스, 기장, 아티초크, 당밀, 아마, 대마, 양마, 면줄기, 담배줄기, 전분질계인 옥수수, 감자, 카사바, 밀, 보리, 라이밀, 기타 전분계 가공 잔재물, 과실류인 아보카도, 자트로파 및 이들의 가공 잔재물 등의 바이오 매스가 사용될 수 있다.As biomass raw materials, woody plants and herbaceous plants can be used. Woody lines include wood blocks, wood chips, logs, tree branches, wood crumbs, leaves, wood boards, sawdust, lignin, xylenes, lignocellulosic, palm trees, palm kernel shells, palm fiber, empty fruit bunches (EFB) , Fresh fruit bunches (FFB), palm leaves, coconut crumbs, and the like. Herbal products include corn stover, straw straw, canteen, sugar cane, grain (rice, millet, coffee, etc.) husks, candy leaves, bagasse, millet, artichoke, molasses, flax, hemp, Biomass such as starchy maize, potato, cassava, wheat, barley, lime, other starch-based remnants, fruit-bearing avocados, jatropha and their processing residues can be used.

바이오 매스 원료로는 조류(algae)를 사용할 수 있다. 조류로는 녹조류(Green algae), 남조류(Cyanobacteria), 규조류(Diatom), 홍조류, Chlorella, Spirulina, Dunaliella, Porphyridium, Phaeodactylum 등이 사용될 수 있다.Algae can be used as biomass feedstock. Green algae, Cyanobacteria, Diatom, Red algae, Chlorella, Spirulina, Dunaliella, Porphyridium, Phaeodactylum can be used as algae.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 애쉬프로 바이오매스를 이용한 복합 연료 생산 시스템을 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a composite fuel production system using ashprobiomass according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 회분유발성분을 제거한 보일러용 연료 생산 시스템을 나타낸 흐름도이다.1 is a flowchart showing a fuel production system for a boiler in which ash-induced components are removed according to an embodiment of the present invention.

바이오매스를 소정 크기의 원료로 형성하는 분쇄유닛(100); 상기 원료를 저장하는 호퍼(200); 상기 호퍼에 저장된 상기 원료를 후단에 정량 공급하는 원료공급피더(210); 상기 원료공급피더로부터 공급된 원료의 회분유발성분이 최대로 분리되도록 저온의 알칼리 및/또는 산성액으로 처리하는 제1분리유닛(300);을 포함하는 저온조건의 바이오매스내 회분유발성분을 제거한 연료 생산 시스템을 포함할 수 있다.A crushing unit (100) for forming the biomass into a raw material of a predetermined size; A hopper 200 for storing the raw material; A raw material supply feeder 210 for supplying the raw material stored in the hopper to a downstream end in a fixed amount; And a first separation unit (300) for treating the feedstock fed from the feeder feeder with a low temperature alkali and / or acidic liquid so that the ash-induced components of the feedstock are separated at the maximum, Fuel production system.

상기 바이오매스는 1세대 바이오매스, 2세대 바이오매스, 3세대 바이오매스 중 어느 하나 또는 2 이상일 수 있다.The biomass may be one or more of first generation biomass, second generation biomass, and third generation biomass.

바람직하게는 억새, EFB(Empty Fruit Bunches), 케나프, 옥수수대, 왕겨 일 수 있다.Preferably, it may be a herb, Empty Fruit Bunches (EFB), kenaf, cornstalk, or rice hull.

상기 소정 크기는 500mm이하 일 수 있다. The predetermined size may be 500 mm or less.

바람직하게는 10μm 내지 300mm이하 일 수 있다.Preferably 10 mu m to 300 mm or less.

더욱 바람직하게는 20mm 내지 50mm이하 일 수 있다. More preferably 20 mm to 50 mm or less.

상기 입자 사이즈를 벗어날 경우, 분쇄비용이 과다하게 소요되거나, 회분유발성분의 제거 효율이 낮아질 수 있다.If the particle size is out of the above range, the pulverization cost may be excessively high or the removal efficiency of the ash-induced component may be lowered.

상기 분쇄유닛은 파쇄(crushing) 및/또는 분쇄(grinding)를 수행할 수 있다. 상기 분쇄유닛은 압축, 충격, 마찰, 전단, 굽힘 중 어느 하나 이상의 물리 특성을 이용할 수 있으며 절단 등 바이오매스의 크기를 줄이는 동시에 표면적을 넓히는 목적을 달성할 수 있다면 그 방법에 제한이 되지 않는다.The crushing unit may perform crushing and / or grinding. The crushing unit can use any of physical characteristics such as compression, impact, friction, shearing and bending, and the method is not limited as long as it can achieve the purpose of reducing the size of the biomass such as cutting and enlarging the surface area.

상기 분쇄유닛은 죠크러셔(Jaw crusher), 자이레토리크러셔(Gyratory crusher), 롤크러셔(Roll crusher), 에지러너(Edge runner), 햄머크러셔(Hammer crusher), 볼밀(Ball mill), 제트밀(Jet mill), 디스크크러셔(Disk crusher) 중 어느 하나 일 수 있다. The crushing unit may be a jaw crusher, a gyratory crusher, a roll crusher, an edge runner, a hammer crusher, a ball mill, a jet mill mill, and a disk crusher.

상기 원료공급피더는 후단에 정량적으로 상기 원료를 공급할 수 있는 장치라면 특별히 제한되지 않는다. 바람직하게는 스크류피더, 락호퍼가 있다.The raw material supply feeder is not particularly limited as long as it can supply the raw material quantitatively to the downstream end. Preferably, there are a screw feeder and a lock hopper.

상기 회분유발성분이란 연소반응에 사용되는 바이오매스에 포함된 무기물 성분 중 반응 후단의 반응기 벽면, 열교환기, 후단 배가스 처리 설비의 표면에 물리, 화학적으로 부착되어 파울링, 슬래깅, 부식, 크링커 생성등을 유발하는 회분유발성분을 의미한다.The ash-induced component is physically and chemically adhered to the surface of the reactor wall, the heat exchanger, and the downstream-end flue gas treating facility of the downstream reaction part among the inorganic components contained in the biomass used in the combustion reaction to generate fouling, slagging, corrosion, And the like.

상기 회분유발성분은 알칼리, 알칼리토 금속, 할로겐족 원소일 수 있다.The ash-generating component may be an alkali, an alkaline earth metal, or a halogen group element.

바람직하게는 나트륨, 칼륨, 염소일 수 있다. Preferably, it may be sodium, potassium or chlorine.

상기 소정 온도의 열수처리를 위한 주입수의 온도는 40℃ 내지 500℃일 수 있다. 바람직하게는 120℃ 내지 300℃일 수 있으며 더욱 바람직하게는 180℃ 내지 220℃일 수 있다. 상기 공급원료가 상기 회분유발성분 분리유닛내에 체류하는 시간은 30분 내지 2시간일 수 있다.The temperature of the injection water for the hydrothermal treatment of the predetermined temperature may be 40 ° C to 500 ° C. Preferably 120 ° C to 300 ° C, and more preferably 180 ° C to 220 ° C. The time for the feedstock to stay in the ash-derived component separation unit may be from 30 minutes to 2 hours.

상기 소정 온도의 열수처리를 통하여 상기 연료는 반탄화 될 수 있다.The fuel can be semi-carbonated through hot water treatment at the predetermined temperature.

상기 연료가 반탄화되면서 단위 연료당 발열량은 상승할 수 있다. As the fuel becomes semi-carbonated, the calorific value per unit fuel can be increased.

상기 반탄화 연료의 발열량은 저위발열량 기준 3,500kcal/kg 내지 4,500kcal/kg일 수 있다. The calorific value of the semi-carbonated fuel may be 3,500 kcal / kg to 4,500 kcal / kg on the basis of the low calorific value.

상기 온도 및 시간조건을 벗어나면 제거성분의 효율이 낮아지거나 공정 비용이 많이 소요된다. Beyond the above temperature and time conditions, the efficiency of the removed component is low or the process cost is high.

상기 단위공급원료 당 투입되는 열수양은 바이오매스의 종류에 따라 달라지며, BTW(Biomass to Water, kg/kg)으로 정의될 수 있다. 바람직하게는 0.02 내지 0.5일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.11 내지 0.18일 수 있다(억새 기준, 우드펠릿, 옥수수대 1kg/6kg).The amount of heat input per unit feedstock varies depending on the type of biomass, and may be defined as BTW (Biomass to Water, kg / kg). Preferably from 0.02 to 0.5, and more preferably from 0.11 to 0.18 (based on weight, wood pellets, 1 kg / 6 kg of corn).

상기 BTW비를 벗어나게 되면 유발성분의 분리 효율이 낮아지게 된다.If the BTW ratio is exceeded, the separation efficiency of the induced component becomes low.

상기 제1분리유닛 및/또는 제2분리유닛의 전단 또는 후단에 분리 효율 조절을 위한 물, 산성용액, 염기성용액을 주입할 수 있다. Acid, or basic solution for controlling the separation efficiency may be injected into the front end or the rear end of the first separation unit and / or the second separation unit.

상기 물은 온수, 열수, 증기일 수 있다.The water may be hot water, hot water, or steam.

상기 산성용액은 아세트산, 질산, 염산, 황산, 불산, 개미산 중 어느 하나 또는 2 이상일 수 있다.The acidic solution may be any one or two or more of acetic acid, nitric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, and formic acid.

상기 혼소 조건은 기존 화석연료 대비 1wt% 내지 50wt%일 수 있다. 바람직하게는 3wt% 내지 40wt%일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 5wt% 내지 30wt%일 수 있다.The blending condition may be 1 wt% to 50 wt% of the conventional fossil fuel. , Preferably from 3 wt% to 40 wt%, and more preferably from 5 wt% to 30 wt%.

상기 분리유닛에서 배출되는 액상성분에 상기 회분유발성분이 포함될 수 있다. The ash-induced component may be contained in the liquid component discharged from the separation unit.

상기 액상성분은 소량의 유기화합물 및 회분유발성분을 포함하는 수용액일 수 있다. 상기 유기화합물은 탄소, 수소, 질소, 산소, 황 성분을 주요 구성성분으로 할 수 있다. 바람직하게는 상기 액상성분은 헤미셀룰로오스, 유기산, 푸르푸랄, 5-hydroxymethylfufural (5-HMF) 및 무기물을 포함할 수 있다.The liquid component may be an aqueous solution containing a small amount of organic compound and ash-generating component. The organic compound may include carbon, hydrogen, nitrogen, oxygen, and sulfur. Preferably, the liquid component may comprise hemicellulose, organic acid, furfural, 5-hydroxymethylfufural (5-HMF) and inorganic.

상기 분리유닛에서 배출되는 고상성분은 상기 회분유발성분이 분리된 가연성 성분을 포함될 수 있다.The solid phase component discharged from the separation unit may include a combustible component in which the ash-induced component is separated.

상기 가연성 성분은 유기화합물일 수 있다. 상기 가연성 성분은 탄소, 수소, 질소, 산소, 황 성분을 주요 구성성분으로 할 수 있다. 상기 가연성 성분은 상기 단위 질량당 원료의 탄소, 수소, 질소, 산소, 황에서 탄소 분율은 증가하고, 수소, 질소, 산소, 황 성분은 감소하는 것에 특징이 있다.The combustible component may be an organic compound. The combustible component may include carbon, hydrogen, nitrogen, oxygen, and sulfur. The combustible component is characterized in that the carbon fraction of carbon, hydrogen, nitrogen, oxygen and sulfur of the raw material per unit mass is increased and the hydrogen, nitrogen, oxygen and sulfur components are decreased.

상기 액상성분의 pH는 6이하일 수 있다. The pH of the liquid component may be 6 or less.

더욱 바람직하게는 pH는 2.5에서 4이하일 수 있다.More preferably, the pH may be 2.5 to 4 or less.

상기 액상성분의 pH는 상기 원료내의 유기산에 의해 pH가 낮아지는 것에 기술적 특징이 있다. 상기 유기산으로는 acetic acid, formic acid, propanoic acid, 4-hydroxy-butanoic acid, 2-butenoic acid 등이 있다. The pH of the liquid component has a technical feature that the pH is lowered by the organic acid in the raw material. Examples of the organic acid include acetic acid, formic acid, propanoic acid, 4-hydroxybutanoic acid, and 2-butenoic acid.

추가적으로 회분유발성분 분리유닛의 반응성 향상을 위해 산액인 acetic acid(C2H4O2), formic acid(HCOOH), propanoic acid(CH3CH2COOH), 4-hydroxy-butanoic acid, 2-butenoic acid, 황산(H2SO4), 염산(HCl), 질산(HNO3), 인산(H3PO4), 과초산(C2H4O3), 초산(CH3COOH), 옥살산(C2H2O4) 중 어느 하나 이상을 추가로 투입할 수 있다. In order to improve the reactivity of the ash-induced component separation unit, acetic acid (C 2 H 4 O 2 ), formic acid (HCOOH), propanoic acid (CH 3 CH 2 COOH), 4-hydroxybutanoic acid, at least one of sulfuric acid (H2SO4), hydrochloric acid (HCl), nitric acid (HNO3), phosphoric acid (H3PO4), peracetic acid (C2H4O3), acetic acid (CH3COOH) and oxalic acid (C2H2O4).

상기 산액의 첨가량은 전체 투입 열수량 대비 10wt% 이상 일 수 있다.The added amount of the acid solution may be 10 wt% or more based on the total input heat amount.

상기 산액의 첨가에 의한 pH는 바람직하게는 4이하 일 수 있다.The pH by adding the acid solution may preferably be 4 or less.

더욱 바람직하게는 pH는 2.5에서 4이하일 수 있다.More preferably, the pH may be 2.5 to 4 or less.

상기 액상성분 중 유기화합물을 분리한 pH가 낮은 수용액은 상기 제1분리유닛 및/또는 제2분리유닛;으로 재순환 시키는 것을 포함할 수 있다. The aqueous solution having a low pH, from which the organic compound is separated from the liquid component, may be recycled to the first separation unit and / or the second separation unit.

상기 액상성분 중 유기화합물을 제거하기 위해 원심분리, 응집, 흡착, 여과막, 이온교환수지 중 어느 하나 이상을 적용할 수 있다.In order to remove the organic compound from the liquid component, at least one of centrifugal separation, flocculation, adsorption, filtration membrane and ion exchange resin may be applied.

상기 원료는 상기 제2분리유닛으로 공급되기 전에 알칼리 및/또는 산성용액으로 처리되는 제1분리유닛에 공급될 수 있다.The raw material may be supplied to a first separation unit which is treated with an alkali and / or an acidic solution before being fed to the second separation unit.

상기 제1분리유닛에서 생성된 전처리 고상성분은 상기 제2분리유닛으로 공급되고, 제1분리유닛 액상성분은 분리 배출될 수 있다. The pretreatment solid-phase component generated in the first separation unit is supplied to the second separation unit, and the first separation unit liquid-phase component can be separated and discharged.

상기 제1분리유닛 고상성분은 유기화합물일 수 있다. 상기 가연성 성분은 탄소, 수소, 질소, 산소, 황 성분을 주요 구성성분으로 할 수 있다. 상기 가연성 성분은 상기 단위 질량당 원료의 탄소, 수소, 질소, 산소, 황에서 탄소 분율은 증가하고, 수소, 질소, 산소, 황 성분은 감소하는 것에 특징이 있다.The first separation unit solid phase component may be an organic compound. The combustible component may include carbon, hydrogen, nitrogen, oxygen, and sulfur. The combustible component is characterized in that the carbon fraction of carbon, hydrogen, nitrogen, oxygen and sulfur of the raw material per unit mass is increased and the hydrogen, nitrogen, oxygen and sulfur components are decreased.

상기 제1분리유닛 액상성분은 소량의 유기화합물 및 무기물을 포함하는 수용액일 수 있다. 상기 유기화합물은 탄소, 수소, 질소, 산소, 황 성분을 주요 구성성분으로 할 수 있다. 바람직하게는 상기 유기화합물은 리그닌일 수 있다. 바람직하게는 상기 무기물은 Al, Si, P, Ca, Ti, Mn, Fe 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.The first separation unit liquid phase component may be an aqueous solution containing a small amount of an organic compound and an inorganic substance. The organic compound may include carbon, hydrogen, nitrogen, oxygen, and sulfur. Preferably, the organic compound may be lignin. Preferably, the inorganic material may include at least one of Al, Si, P, Ca, Ti, Mn, and Fe.

상기 고상성분을 적용하여 성형연료를 제조하기 위한 성형연료유닛;을 추가로 포함할 수 있다.And a molded fuel unit for producing the molded fuel by applying the solid phase component.

상기 액상성분의 이온성분 분리를 위해 멤브레인필터 유닛을 추가로 포함할 수 있다.And may further include a membrane filter unit for ion component separation of the liquid component.

상기 멤브레인필터유닛은 마이크로필터, 울트라필터, 나노필터, 역삼투막 중 어느 하나 또는 2이상일 수 있다. 또한, 상기 멤브레인필터유닛의 전단 또는 후단에 pH, 농도조절을 위한 물, 산성용액, 염기성용액을 주입할 수 있다. 또한, 상기 멤브레인필터유닛 전단 또는 후단에 수분증발, 원심분리, 석출, 침전, 응집, 흡착 중 어느 하나 이상의 방법을 이용하여 액상성분내 고체성분을 분리할 수 있다. 상기 액상성분내 헤미셀룰로오스는 정제분리하여 식이섬유 대용으로 사용할 수 있다.The membrane filter unit may be any one or more of a micro filter, an ultrafilter, a nanofilter, and a reverse osmosis membrane. In addition, water, an acidic solution, and a basic solution can be injected to the front or rear end of the membrane filter unit for pH and concentration control. In addition, the solid component in the liquid component can be separated by using one or more methods such as evaporation, centrifugation, precipitation, precipitation, coagulation, and adsorption at the front end or the rear end of the membrane filter unit. Hemicellulose in the liquid component can be separated and used as dietary fiber.

상기 제1분리유닛 또는 제2분리유닛의 후단에 세척을 위한 세척유닛 및 수분제거유닛 중 어느 하나 또는 2개 유닛이 추가될 수 있다.One or two units of a cleaning unit and a moisture removal unit for cleaning may be added to the rear end of the first separation unit or the second separation unit.

상기 보일러내 바이오매스 전소 및/또는 혼소를 위한 회분유발성분을 제거한 연료 생산 시스템에서 생산된 연료일 수 있다.Or a fuel produced in a fuel production system in which the ash-generating component for biomass burning and / or confluence in the boiler is removed.

또한, 상기 바이오매스는 리그노셀룰로오스 기반의 초본, 목질계 바이오매스를 의미하며 상기 바이오매스에 속하는 물질이라면 제한을 두지 않는다. 또한 제1세대 또는 3세대 바이오매스도 적용 가능함은 자명하다. 리그노셀룰로오스의 주요 성분인 셀룰로오스는 글루코오스(glucose)가 β-1,4 결합으로 연결된 안정된 구조의 다당류이다. 또 다른 주요 성분인 5탄당인 자일로스(xylose)의 중합체로 구성되고 그 외에도 5탄당인 아라비노스(arabinose), 6탄당인 만노스(mannose), 갈락토스(galactose), 글루코스, 람노스(rhamnose) 등의 중합체로 구성된다. In addition, the biomass refers to lignocellulose-based herbaceous and woody biomass, and the material belonging to the biomass is not limited. It is also apparent that first- or third-generation biomass is also applicable. Cellulose, which is a major component of lignocellulose, is a stable polysaccharide in which glucose is linked by β-1,4 bonds. Another major component is a polymer of xylose, which is a pentane. In addition, it is composed of a polymer such as 5-valent arabinose, 6-valent mannose, galactose, glucose, rhamnose, etc. Of a polymer.

글루칸(glucan)은 포도당으로 구성되는 다당의 총칭으로 D-글루코오스 끼리의 결합양식에 따라 다양한 종류가 있으며, 부제탄소원자의 배치에 의해 크게 α-글루칸과 β-글루칸으로 나누어진다. α-글루칸에는 아밀로스(α-1,4결합), 아밀로펙틴(α-1,4와 α-1,6결합), 글리코겐(α-1,4와 α-1,6결합), 세균의 덱스트란(α-1,6결합) 등이 포함된다. β-글루칸의 대표적인 것으로는 셀룰로오스(β-1,4결합), 갈조류의 라미나란(β-1,3결합), 지의류의 리케난(β-1,3과 β-1,4 결합) 등이 있다.Glucan is a generic term for polysaccharides composed of glucose. There are various types of polysaccharides depending on the binding style of D-glucose. They are largely divided into α-glucan and β-glucan by the arrangement of the adduct carbon atoms. The α-glucan includes amylose (α-1,4 bond), amylopectin (α-1,4 and α-1,6 bonds), glycogen (α-1,4 and α-1,6 bonds), bacterial dextran (? -1,6 bond), and the like. Typical examples of? -glucan include cellulose (? -1,4-linked), brown alga laminaran (? -1,3-linked), lichenous lichenan (? -1,3 and? -1,4-linked) have.

자일란이 포함된 액상 성분에는 자일란(xylan). 글루쿠로노자일란(glucuronoxylan), 아라비노자일란(arabinoxylan), 글루코만난(glucomannan), 자일로글루칸(xyloglucan)등이 포함될 수 있다. 상기 기재된 성분으로 자일란이 포함된 액상 성분은 제한되는 것은 아니며, 투입되는 바이오매스의 성분에 따라 다양한 성분들이 분리될 수 있다.The liquid component containing xylan includes xylan (xylan). Glucuronoxylan, arabinoxylan, glucomannan, xyloglucan, and the like may be included. The liquid component containing xylan as the above-described components is not limited, and various components may be separated depending on the components of the biomass to be injected.

당류는 상기 기재된 화합물에 한정되는 것이 아니며, 2세대 바이오매스의 종류에 따라 다양하게 생성이 가능하다. 따라서, 탄소수에 따라 2탄당, 3탄당, 4탄당, 5탄당, 6탄당으로 분류되며, 2탄당으로 글리코알데히드(Glycoaldehyde), 3탄당으로 글리세라알데히드(Glyceraldehyde), 디하드로시아세톤(Dihydroxyacetone), 4탄당으로 에리드로우즈(erythrose), 에리드루로우즈(erythrulose), 5탄당으로 리보우즈(ribose), 아라비노우즈(arabinose), 자일로스(xylose), 리부로우즈(ribulose), 자이루로우즈(xylulose), 6탄당으로 포도당, 글리코우즈(glucose), 과당, 프락토우즈(fructose), 갈락토우즈(galactose), 만노우즈(mannose)가 있을 수 있다. The saccharides are not limited to the above-described compounds and can be variously produced depending on the kind of the second generation biomass. Therefore, it is divided into 2, 3, 4, 5, and 6-carbon sugars according to the number of carbon atoms. Glycoaldehyde, Glyceraldehyde, Dihydroxyacetone, , Erythrose, erythrulose, pentose, ribose, arabinose, xylose, ribulose, and Zylurozu as quaternary sugars. xylulose and 6-carbon sugars can be glucose, glucose, fructose, fructose, galactose and mannose.

단당류 2개가 결합한 것 이당류로는 젖당, 유당, 락토우즈, 엿당, 맥아당, 말토우즈, 설탕, 슈크로즈, 트레할로우즈(trehalose), 멜리보우즈(melibiose), 셀로비오즈가 있을 수 있다.Examples of the disaccharide to which two monosaccharides are combined may include lactose, lactose, lactose, glucose, maltose, maltose, sugar, sucrose, trehalose, melibiose and cellobiose.

2~10분자의 당이 결합된 당인 소당류로는 3당류로 라피노우즈, 멜레지토우즈(melezitose), 말토리오즈(maltoriose)가, 4당류로는 스타치오즈, 스트로도우즈(schrodose)가 있으며 올리고당으로 갈락토올리고당, 이소말토올리고당, 프락토올리고당이 있을 수 있다. Examples of the small sugars that are sugar-bonded sugars having 2 to 10 molecules include raffinose, melezitose and maltoriose as three saccharides, starchose and schrodose as four saccharides, And oligosaccharides may be galactooligosaccharides, isomaltooligosaccharides, and fructooligosaccharides.

다당류로는 단순다당류로 5탄당들이 결합된 펜토산(pentosan)으로 자이란(xylan), 아라반(araban) 등이 있을 수 있다.Examples of the polysaccharides include pentosan, which is a simple polysaccharide with pentoses attached thereto, and may include xylan and araban.

6탄당들이 축합된 헥소산(hesoxan)으로는 전분, 녹말(starch), 글루코오스의 중합체로 아밀로우즈, 호정(dextrin), 글리코겐(glycogen), 섬유소(cellulose), 프록탄(fructan), 갈락탄(galactan), 만난(mannan) 등이 있을 수 있다.Hexoxanes condensed with 6-valent sugars include starch, starch, polymers of glucose such as amylose, dextrin, glycogen, cellulose, fructan, galactan galactan, mannan, and the like.

복합다당류로는 한천(agar), 알긴산(alginic acid), 가라지난(carrageenan), 키틴(chitin), 헤미셀룰로오스(hemicellulose), 펙틴(pectin) 등이 있을 수 있다. Composite polysaccharides may include agar, alginic acid, carrageenan, chitin, hemicellulose, pectin, and the like.

상기 반응에 참여하는 산으로는 황산(H2SO4), 염산(HCl), 질산(HNO3), 인산(H3PO4), 과초산(C2H4O3), 초산(CH3COOH), 옥살산(C2H2O4) 등이 있을 수 있다. 상기 산은 기재된 산으로 한정되는 것이 아니며 헤미셀룰로오스와 셀룰로오스의 분해하는 산이라면 어느 것이든 사 상기 반응에 참여하는 염기로는 sodium hydroxide, calcium hydroxide, 우레아 등이 있을 수 있다. 상기 염기는 기재된 염기로 한정되는 것이 아니며 반응특성을 증진시키는 염기라면 어느 것이든 사용 가능하다. The acid participating in the reaction are sulfuric acid (H 2 SO 4), hydrochloric acid (HCl), nitric acid (HNO 3), phosphoric acid (H 3 PO 4), and acetic acid (C 2 H 4 O 3) , acetic acid (CH 3 COOH), oxalic acid (C 2 H 2 O 4 ), and the like. The acid is not limited to the acid described above, and any acid which decomposes hemicellulose and cellulose may be used. Examples of the base involved in the reaction include sodium hydroxide, calcium hydroxide, urea, and the like. The base is not limited to the base described, and any base that promotes the reaction characteristics can be used.

상기 반응에 참여하는 이온성 액체로는 이미다졸리움계 화합물로 1-에틸아크릴레이트-3-메틸이미다졸리움 클로라이드 (1-ethylacrylate-3- methylimidazolium chloride), 1-부틸-3-메틸이미다졸리움 클로라이드 (1-buthyl- 3-methylimidazolium chloride), 1-부틸-3-메틸이미다졸리움 테트라플루오로보레이트(1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate), 1-부틸-3-메틸이미다졸리움 헥사플루오로포스페이트(1-butyl-3-methylimidazolium hexafluoro phosphate), 1-부틸-3-메틸이미다졸리움 트리플루오로메탄술포네이트(1-butyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate), 1-에틸-3-메틸이미다졸리움 아세테이트(1-ethyl-3-methylimidazolium acetate), 1-벤질-3-메틸이미다졸리움 클로라이드(1-benzyl-3-methylimidazoliumchloride), 1,3-디메틸이미다졸리움메틸 술페이트(1,3-dimethylimidazoliummethyl sulfate), 1-부틸-3-메틸이미다졸리움 클로라이드, 1-에틸-3-메틸이미다졸리움 아세테이트 등이 있을 수 있으며, 에틸메틸이미다졸리엄 클로라이드([EMIM]Cl), 에틸메틸이미다졸리엄 브로민([EMIM]Br), 에틸메틸이미다졸리엄 요오드([EMIM]I), 1-에틸-3-메틸 이미다졸리움, 1-에틸 이미다졸리움 니트레이트, 1-에틸 이미다졸리움 브로마이드, 1-에틸-3-메틸 이미다졸리움 클로라이드, 1-에틸-이미다졸리움 클로라이드, 1,2,3-트리메틸 이미다졸리움 메틸 설페이트, 1-메틸 이미다졸리움 클로라이드, 1-부틸-3-메틸 이미다졸리움, 1-부틸-3-메틸 이미다졸리움 테트라클로로알루미네이트, 1-에틸-3-메틸 이미다졸리움 테트라클로로알루미네이트, 1-에틸-3-메틸 이미다졸리움 하이드로겐설페이트, 1-부틸-3-메틸 이미다졸리움 하이드로겐설페이트, 메틸이미다졸리움 클로라이드, 1-에틸-3-메틸 이미다졸리움 아세테이트, 1-부틸-3-메틸 이미다졸리움 아세테이트, Tris-2(하이드록시 에틸) 메틸암모늄 메틸설페이트, 1-에틸-3-메틸 이미다졸리움 에틸설페이트, 1-에틸-3-메틸 이미다졸리움 메탄설포네이트, 메틸-트리-n-부틸암모늄 메틸설페이트, 1-부틸-3-메틸 이미다졸리움 클로라이드, 1-에틸-3-메틸 이미다졸리움 클로라이드, 1-에틸-3-메틸 이미다졸리움 티오시아네이트, 1-부틸-3-메틸 이미다졸리움 티오시아네이트, 1-뷰틸-3-메틸이미다졸륨클로라이드, 1-뷰틸-3-메틸이미다졸륨나이트레이트, 1-뷰틸-3-메틸이미다졸륨아세테이트, 1-뷰틸-3-메틸이미다졸륨테트라플로로보레이트, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨클로라이드, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨나이트레이트, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨아세테이트, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨테트라플로로보레이트, 1-알리-3-메틸이미다졸륨클로라이드, 1-알리-3-메틸이미다졸륨나이트레이트, 1-알리-3-메틸이미다졸륨아세테이트, 1-알리-3-메틸이미다졸륨테트라플로로보레이트가 있을 수 있다. 상기 이온성 액체는 기재된 이온성 액체로 한정되는 것이 아니며, 반응특성을 증진시키는 것이라면 어느 것이든 사용 가능하다.Examples of the ionic liquid participating in the reaction include imidazolium compounds such as 1-ethyl acrylate-3-methylimidazolium chloride, 1-butyl-3-methylimidazolium chloride, Butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, 1-butyl-3-methylimidazolium chloride, 1-butyl- Butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate, 1-butyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate, 1-ethyl-3-methylimidazolium 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate, 1-benzyl-3-methylimidazoliumchloride, 1,3-dimethylimidazoliummethylsulfate, sulfate, 1-butyl-3-methylimidazolium chloride, 1- Ethylimidazolium bromide ([EMIM] Br), ethylmethylimidazolium acetate, and the like, and ethylmethylimidazolium chloride ([EMIM] Cl) Ethyl imidazolium bromide, 1-ethyl-3-methyl imidazolium chloride, 1-ethyl imidazolium bromide, 1-ethyl imidazolium iodide, Ethyl-imidazolium chloride, 1,2,3-trimethyl imidazolium methyl sulfate, 1-methyl imidazolium chloride, 1-butyl-3-methyl imidazolium, Ethyl-3-methyl imidazolium hydrogensulfate, 1-butyl-3-methyl imidazolium hydrogensulfate, methylimidazole 1-ethyl-3-methyl imidazolium acetate, 1-butyl-3- Ethyl-3-methyl imidazolium methanesulfonate, methyl-tri- methyl-imidazolium acetate, tris-2- butyl-3-methyl imidazolium chloride, 1-ethyl-3-methyl imidazolium chloride, 1-ethyl-3-methyl imidazolium thiocyanate, 1-butyl- Methylimidazolium nitrate, 1-butyl-3-methylimidazolium acetate, 1-butyl-3-methylimidazolium chloride, Methylimidazolium nitrate, 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate, 1- (2-methylimidazolium) acetate, 1- Ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, 1-allyl-3-methylimidazolium chloride, 1-allyl-3-methyl Imidazolium nitrate, 1-methyl-3-Ali are imidazolium acetate, 1-methyl-3-Ali may be a borate as imidazolium tetra flow. The ionic liquid is not limited to the ionic liquid described above, and any ionic liquid can be used as long as it improves the reaction characteristics.

상기 제1분리유닛 및/또는 제2분리유닛에 투입되는 효소, 산, 알칼리, 이온성 액체 중 어느 하나 또는 2 이상이 투입되는 양은 반응조건에 따라 투입되지 않을 수도 있다.The amount of one or more of the enzyme, acid, alkali, and ionic liquid injected into the first separation unit and / or the second separation unit may not be injected depending on the reaction conditions.

또한, 상기 유닛을 통해 상기 고상성분이 고온고압 반응에 참여하면서 푸르푸랄(furfural)등의 화합물이 생성될 수 있다.Also, a compound such as furfural can be generated through the unit while the solid phase component participates in a high-temperature high-pressure reaction.

이러한 회분유발성분이 제거된 연료는 유동층, 화격자, 미분화 보일러 및 가스화기 등에 사용할 수 있으며, 연소 및 가스화 과정 중 연료중 금속원소를 포함하는 무기질 성분에 기인하는 클링커 파울링 등의 막힘현상 및 알칼리계 금속에 기인하는 부식현상을 근원적을 배제할 수 있다. The fuel from which the ash-induced component is removed can be used in a fluidized bed, a grate, an undifferentiated boiler, a gasifier, and the like. In the course of combustion and gasification, clogging of clinker fouling caused by inorganic components including metal elements, It is possible to eliminate the root cause of the corrosion caused by the metal.

또한, 상기 제1분리유닛에서 처리된 상기 원료를 저온의 알칼리 및/또는 산성액으로 처리하는 제2분리유닛(400);을 포함할 수 있다.The apparatus may further include a second separation unit (400) for treating the raw material processed in the first separation unit with a low temperature alkali and / or acidic liquid.

또한, 상기 제1분리유닛 및 제2분리유닛에서 배출되는 저온의 알칼리 및/또는 산성 폐액의 이온성분을 분리하는 이온분리유닛(500);을 포함할 수 있다.And an ion separation unit (500) for separating ion components of the low temperature alkali and / or acidic waste liquid discharged from the first separation unit and the second separation unit.

또한, 상기 제1분리유닛 및 제2분리유닛에서의 저온 조건은 물의 증발잠열 손실을 배제하기 위한 100 미만일 수 있다.Further, the low-temperature condition in the first separation unit and the second separation unit may be less than 100 for excluding the latent heat loss of evaporation of water.

또한, 상기 제1분리유닛 및 제2분리유닛에서의 저온 조건은 물의 증발잠열 손실을 배제하기 위한 40 내지 80 일 수 있다.The low temperature condition in the first separation unit and the second separation unit may be 40 to 80 to exclude the latent heat loss of evaporation of water.

상기 제1분리유닛 또는 제2분리유닛의 저온조건은 60일 수 있다.The low temperature condition of the first separation unit or the second separation unit may be 60 minutes.

상기 제1분리유닛 또는 제2분리유닛의 저온조건은 60일 수 있다.The low temperature condition of the first separation unit or the second separation unit may be 60 minutes.

또한, 상기 제1분리유닛 및 제2분리유닛에 공급되는 산성액은 별도의 바이오매스의 소킹(Soaking)처리를 통하여 생성된 유기산을 이용할 수 있다.The acidic liquid supplied to the first separation unit and the second separation unit may be an organic acid generated through soaking of biomass.

또한, 상기 제1분리유닛 및 제2분리유닛에 공급되는 알칼리액은 수산화나트륨 1 wt% 일 수 있다.The alkali solution supplied to the first separation unit and the second separation unit may be 1 wt% of sodium hydroxide.

또한, 상기 제1분리유닛 및 제2분리유닛에 공급되는 산성액은 아세트산 50wt%일 수 있다.The acidic liquid supplied to the first separation unit and the second separation unit may be 50 wt% acetic acid.

또한, 상기 제1분리유닛 또는 제2분리유닛은 반응시간은 1분 내지 5시간일 수 있다. 상기 반응시간은 바람직하게는 5분 내지 2시간일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 8분 내지 1시간일 수 있다. 상기 반응시간보다 작으면 바이오매스내의 회분유발성분의 제거효율이 낮아지면 상기 반응시간보다 크면 바이오매스내의 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 및 리그닌성분이 용출되어 바이오매스 연료의 열량이 낮아지게 된다. The reaction time of the first separation unit or the second separation unit may be 1 minute to 5 hours. The reaction time may be preferably from 5 minutes to 2 hours, more preferably from 8 minutes to 1 hour. If the reaction time is lower than the reaction time, the removal efficiency of the ash-induced components in the biomass is lowered. If the reaction time is longer than the reaction time, the cellulose, hemicellulose and lignin components in the biomass are eluted and the calorific value of the biomass fuel is lowered.

상기 제1분리유닛 또는 제2분리유닛의 알칼리액 처리시 반응시간은 30분일 수 있다.The reaction time in the alkaline solution treatment of the first separation unit or the second separation unit may be 30 minutes.

상기 제1분리유닛 또는 제2분리유닛의 산성액 처리시 반응시간은 1시간일 수 있다.The reaction time in the acidic solution treatment of the first separation unit or the second separation unit may be one hour.

또한, 상기 제1분리유닛 및 제2분리유닛에 공급되는 산성액은 산대 물 질량비가 15 내지 4일 수 있다. 상기 산대 물 질량비는 바람직하게는 12 내지 6일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 10 내지 8일 수 있다. 상기 산대 물의 질량비를 벗어나면 후단 분리유닛에서 산성액을 회수하는데 비용이 많이 소요된다.The acidic liquid supplied to the first separation unit and the second separation unit may have an acid to water mass ratio of 15 to 4. The mass ratio of the acid groups may be preferably 12 to 6, and more preferably 10 to 8. If the mass ratio of the acid component is out of the range, it takes a lot of cost to recover the acid component from the rear end separator.

또한, 상기 폐수처리유닛은 이온 교환 수지, 이온교환막 및/또는 막을 이용하여 이온성분을 분리할 수 있고, 폐수에 포함된 이온을 제거 분리할 수 있다면 특별히 제한하지 않는다. 일예로 상기 이온교환 수지는 Ba2 +, Pb2 +, Sr2 +, Ca2 +, Ni2 +, Cd2+, Cu2 +, Zn2 +, Tl+, Ag+, Cs+, Rb+, K+, NH4+, Na+, Li+ 중 어느 하나 또는 2 이상의 양이온을 선택적으로 분리할 수 있는 양이온교환수지 일 수 있다. The wastewater treatment unit is not particularly limited as long as the ion component can be separated using the ion exchange resin, the ion exchange membrane and / or the membrane, and the ions contained in the wastewater can be removed and separated. The ion-exchange resin as an example is Ba 2 +, Pb 2 +, Sr 2 +, Ca 2 +, Ni 2 +, Cd 2+, Cu 2 +, Zn 2 +, Tl +, Ag +, Cs +, Rb + , K + , NH4 + , Na + , Li + , or a cation exchange resin capable of selectively separating two or more cations.

또한 상기 이온교환 수지는 Citrate, SO4 2-, Oxalate, I-, NO3 -, CrO4 2 -, Br-, SCN-, Cl-, Formate, Acetate, F-, OH- 중 어느 하나 또는 2 이상의 음이온을 선택적으로 분리할 수 있는 음이온교환수지 일 수 있다. In addition, the ion exchange resin is Citrate, SO 4 2-, Oxalate, I -, NO 3 -, CrO 4 2 -, Br -, SCN -, Cl -, Formate, Acetate, F -, OH - or any one of 2 Or an anion exchange resin capable of selectively separating the above-mentioned anions.

여기서, 상기 음이온교환수지와 양이온교환수지는 넓은 pH 영역에서 사용이 가능하도록 강산성 양이온교환수지 또는 강염기성 음이온교환수지를 사용하는 것이 바람직하다.Here, the anion exchange resin and the cation exchange resin preferably use a strongly acidic cation exchange resin or a strong basic anion exchange resin so that they can be used in a wide pH range.

상기 막은 폐수 중에 포함되어 있는 양이온 및/또는 음이온 물질을 분리할 수 있는 나노여과막, 역삼투막 중 어느 하나 또는 2 이상일 수 있다.The membrane may be any one or more of a nanofiltration membrane and a reverse osmosis membrane capable of separating cation and / or anion substances contained in wastewater.

한편, 상기 제1분리유닛 및/또는 제2분리유닛으로부터 배출되는 폐수에는 회분유발성분을 포함한 각종 입자상 물질이 함유될 수 있고, 이러한 물질들은 양이온교환수지 또는 음이온교환수지의 이온교환능력을 저하시키고, 게다가 이온교환수지 사이의 공극을 폐쇄시킨다. 또 나노여과막 또는 역삼투막을 사용하는 양이온 또는 음이온을 제거하고자 하는 경우, 상기한 입자상 물질로 인해 투과성능이 급격히 저하될 수 있으므로 적절한 전처리 유닛을 구비하는 것이 바람직하다.On the other hand, the wastewater discharged from the first separation unit and / or the second separation unit may contain various particulate matter including ash-induced components, and these materials may deteriorate the ion exchange ability of the cation exchange resin or the anion exchange resin , And furthermore, the pores between the ion exchange resins are closed. In addition, when a cation or anion using a nanofiltration membrane or a reverse osmosis membrane is to be removed, it is preferable to provide an appropriate pretreatment unit since the above-mentioned particulate matter may cause a sharp decrease in the permeation performance.

일예로 상기 전처리 유닛은 응집 및/또는 침전공정을 도입하거나, 또는 비교적 기공이 큰 한외여과막이나 정밀여과막으로 입자상 물질을 사전에 제거한 후 이온교환수지, 나노여과막 또는 역삼투막에 공급할 수 있다.For example, the pretreatment unit may introduce an aggregation and / or precipitation process, or may be supplied to an ion exchange resin, a nanofiltration membrane, or a reverse osmosis membrane after previously removing particulate matter with an ultrafiltration membrane or a microfiltration membrane having relatively large pores.

또한, 상기 폐수처리유닛에서 이온성분이 분리된 염기성 또는 산성 폐액은 상기 제1분리유닛 및/또는 제2분리유닛으로 리사이클될 수 있다.Further, the basic or acidic waste liquid from which the ion component is separated in the wastewater treatment unit can be recycled to the first separation unit and / or the second separation unit.

또한, 상기 바이오매스는 입경이 10 ㎛ ~ 10 ㎜ 일 수 있다.The biomass may have a particle diameter of 10 to 10 mm.

또한, 상기 폐수처리유닛 후단에는 배출유닛이 추가로 포함될 수 있다.Further, a discharge unit may further be included at the downstream end of the wastewater treatment unit.

폐수처리유닛에는 이온교환수지, 분리막, 응집, 흡착 등이 포함될 수 있음은 자명하다. 사익 폐수처리유닛으로부터 제거 분리된 이온물질들은 위탁처리 등을 통해 매립 또는 소각하고, 이들 물질이 제거된 처리수는 수계(하천, 강 등)로 방류하는 배출유닛이 추가로 포함될 수 있다. 상기 배출유닛은 펌프 일 수 있다. It is clear that the wastewater treatment unit may include ion exchange resins, separation membranes, flocculation, adsorption, and the like. The ionic materials removed from the sanitary wastewater treatment unit may be further buried or incinerated through a consignment treatment or the like, and the treated water from which these substances have been removed may be discharged to the water system (river, river, etc.). The discharge unit may be a pump.

(실시예)(Example)

바이오매스 원시료를 105℃ 오븐에 건조시켜서 수분을 제거한다. 건조된 시료(예 EFB) 일부에 물을 넣어서 점도 5000cP이하로 유지한다. 상기 조건은 EFB의 경우, EFB 대 물의 중량비 1대 3이다. 상기 수용액에 NaOH 1wt%을 투입한다. 상기 처리액을 반응기에 넣고 60℃ 온도에서 10분 유지시킵니다. 교반기는 rpm 10 내지 1000으로 교반한다. 상기 60℃는 분당 2℃ 승온조건으로 반응시간은 40분이다. The biomass source sample is dried in an oven at 105 ° C to remove moisture. Water is added to a portion of the dried sample (eg EFB) to maintain the viscosity below 5000 cP. In the case of EFB, the above condition is 1: 3 by weight ratio of EFB to water. 1 wt% of NaOH is added to the aqueous solution. The process solution is added to the reactor and maintained at 60 ° C for 10 minutes. The stirrer is stirred at rpm 10-1000. The reaction temperature is 60 ° C at a rate of 2 ° C per minute and the reaction time is 40 minutes.

반응 후, 처리액을 1um 필터를 이용해서 고액 분리를 진행한다. 회수된 고체는 105℃ 오븐에서 건조한다. 상기 오븐에서 회수한 시료 1wt% 대 acetic acid 수용액 3wt%의 비율 (처리액과 acetic acid의 비율은 1:1)로 교반한다.  After the reaction, the treatment liquid is subjected to solid-liquid separation using a 1-μm filter. The recovered solid is dried in an oven at 105 ° C. The ratio of 1wt% of sample recovered from the oven to 3wt% of acetic acid aqueous solution (ratio of acetic acid to treatment solution is 1: 1) is stirred.

상기 처리액을 상기 반응기에 넣고 60℃, 10분 유지시킨다. 상기 과정을 통해서 처리액에 포함된 Na 이온을 상기 반응기에서 acetic acid로 제거한다. The treatment liquid is placed in the reactor and maintained at 60 DEG C for 10 minutes. Through this process, Na ions contained in the treatment liquid are removed as acetic acid in the reactor.

상기 반응이 종료된 처리액을 1um 필터로 고액분리한다. 잔여물은 증류수로 세척한다. The reaction liquid in which the reaction is terminated is subjected to solid-liquid separation with a 1-μm filter. The residue is washed with distilled water.

최종적으로 105℃ 오븐에서 건조시켜 바이오매스내 회분유발성분인 금속성분이 제거된 바이오매스가 배출된다. Finally, the dried biomass is dried in an oven at 105 ° C to remove the metal component, which is the ash-induced component in the biomass.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 회분유발성분을 제거한 보일러용 연료 생산 시스템 전 후의 원료의 성분 변화를 나타낸 것이다.FIG. 2 is a graph showing changes in the composition of raw materials before and after the boiler fuel production system in which the ash-induced components are removed according to an embodiment of the present invention.

원료로 고려중인 바이오매스는 초본계, 목본계, 조류(Algae) 등이 있으며, 그 중 도 2에는 초본계 바이오매스인 억새, 옥수수대와 목본계인 소나무를 이용한 연료특성 분석결과를 나타내었다. 본 공정을 거쳐서 만들어진 회분 유발성분이 제거된 바이오매스는 dry basis 기준 77~97% 이상의 제거효율을 보였으며, 평균적으로 약 10%정도의 발열량 향상 효과를 가져왔다. 또한, 추가적으로 연료 자체의 Fuel NOx 생성물질과 SOx 생성 물질인 N과 S의 수치가 약 80%정도 저감된 것을 볼 수 있다. 석탄에 비해 바이오매스 연료가 가진 낮은 발열량이나 회분에 의한 영향을 본 전처리 공정을 통해 개선이 가능하다.The biomass considered as a raw material includes herbaceous tree, neck tree, and algae. Among them, FIG. 2 shows the result of analysis of fuel characteristics using herbaceous biomass such as herbaceous, cornstalks and woody pine trees. The biomass from which the ash-induced components were removed through this process showed a removal efficiency of 77-97% or more on a dry basis and an average improvement of about 10% in calorific value. In addition, it can be seen that the numerical values of the fuel NOx generating material and SOx producing materials N and S of the fuel itself are reduced by about 80%. It can be improved through the pretreatment process which shows the low calorific value of the biomass fuel as compared with the coal and the ash effect.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 회분유발성분을 제거한 보일러용 연료 생산 시스템 전 후의 원료의 미네랄 성분 변화를 나타낸 것이다.FIG. 3 is a graph showing changes in mineral components of raw materials before and after the boiler fuel production system in which the ash-induced components are removed according to an embodiment of the present invention.

도 3은 회분 유발성분이 제거된 연료의 회분특성을 나타내었다. Melting point가 349 ℃로 가장 낮게 형성되어 있는 K2O의 경우 제거효율이 99% 이상에 달하고 있으며, 1,132 ℃의 melting point을 가진 Na2O의 경우 제거효율이 95%에 달하고 있다. 이처럼 회분 유발성분을 제거함으로써 보일러 튜브나 벽면에 생성되는 슬래깅, 파울링, 클링커 등의 생성 유발물질을 사전에 차단하고 안정적인 보일러 가동율 유지가 가능하다. (일반적인 바이오매스 전소보일러의 경우 가동율 70% 미만)FIG. 3 shows the ash characteristics of the fuel from which the ash-induced component has been removed. K 2 O, which has the lowest melting point at 349 ° C, has a removal efficiency of over 99%, and Na 2 O with a melting point of 1,132 ° C has a removal efficiency of 95%. By eliminating the ash-induced components, it is possible to prevent generation of slagging, fouling, and clinker generated in the boiler tube or wall in advance, and to maintain stable boiler operation rate. (Less than 70% utilization rate for general biomass boiler)

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 회분유발성분을 제거한 보일러용 연료 생산 시스템의 알칼리액 처리 조건에서 pH 변화에 따른 회분 제거율을 나타낸 것이다.FIG. 4 is a graph showing the ash removal rate according to the pH change in the alkaline solution treatment condition of the fuel production system for a boiler in which the ash-induced component is removed according to an embodiment of the present invention.

도 4는 알카리영역에서의 회분추출율과 가연성물질인 ALB의 회수율을 나타낸 그래프이다. 본 특허에서 개발하고자 하는 바이오매스내 회분유발성분을 제거한 연료는 고체물질인 가연성물질을 최대한 유지하면서 회분유발성분만 제거하는 것을 특징으로 잡고 있다. pH 13.4 이상의 영역에서는 회분유발성분의 제거효율이 감소함과 동시에 ALB의 수율도 감소함을 알 수 있다. 이에, 가장 극대화 조건인 pH 13.3 ~ 13.4 영역에서의 회분추출이 이루어져야한다.4 is a graph showing the ash extraction rate in the alkaline region and the recovery rate of ALB as a combustible material. The fuel that is removed from the ash-induced components in the biomass to be developed in this patent is characterized in that only the ash-induced components are removed while maintaining the combustible substance as the solid substance as much as possible. In the region above pH 13.4, the removal efficiency of ash-induced components is decreased and the yield of ALB is also decreased. Therefore, batch extraction should be performed in the range of pH 13.3 ~ 13.4 which is the most maximizing condition.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 회분유발성분을 제거한 보일러용 연료 생산 시스템의 알칼리액 처리 조건에서 온도 변화에 따른 회분 제거율을 나타낸 것이다.FIG. 5 is a graph illustrating the ash removal rate according to the temperature change in the alkaline solution treatment condition of the fuel production system for a boiler in which the ash-induced component is removed according to an embodiment of the present invention.

도 5는 앞선 도 4의 실험결과를 바탕으로 pH 13.4 조건에서 온도의 영향을 고려한 것이다. 온도가 증가함에 따라 대체적으로 회분 추출율은 증가하는 것을 알 수 있으며, 80 ℃ 영역에서 가장 극대화된 수치를 볼 수 있다. 하지만 가연성 물질인 ALB의 수율이 낮게 형성되어 있기 때문에 회분 추출율과 가연성 물질 회수율이 좋은 55~65 ℃ 영역이 적정 온도 범위라 할 수 있다.FIG. 5 shows the influence of temperature under a pH 13.4 condition based on the experimental results of FIG. As the temperature increases, the ash extraction rate increases, and the most maximized value can be seen in the 80 ℃ range. However, since the yield of ALB as a combustible material is low, the appropriate temperature range is 55 ~ 65 ℃ where the ash extraction rate and combustible material recovery rate are good.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 회분유발성분을 제거한 보일러용 연료 생산 시스템의 알칼리액 처리 조건에서 체류시간 변화에 따른 회분 제거율을 나타낸 것이다.FIG. 6 is a graph illustrating the ash removal rate of the fuel production system for a boiler from which the ash-induced components have been removed according to an embodiment of the present invention, according to the change of the residence time under the alkaline solution treatment condition.

도 6은 pH 13.4, 온도 60 ℃의 영역에서 체류시간에 따른 영향을 고려한 것이다. 체류시간 10분의 영향에서 회분 추출율이 가장 극대화를 보이고 있으며, 시간이 경과됨에 따라 비슷한 성능을 유지하는 것을 알 수 있다. 회수율의 경우 시간이 지남에 따라 점점 감소하기 때문에 알카리 영역에서의 체류시간은 10분 이상의 시간은 무의미한 조건이라 할 수 있다.Fig. 6 shows the influence of the residence time in the range of pH 13.4 and temperature 60 캜. The retention time of 10 min showed the maximum extraction rate and the similar performance was maintained over time. The recovery time gradually decreases with time, so the residence time in the alkaline region can be said to be a meaningless time of more than 10 minutes.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 회분유발성분을 제거한 보일러용 연료 생산 시스템의 산성액 처리 조건에서 pH 변화에 따른 회분 제거율을 나타낸 것이다.FIG. 7 is a graph showing the ash removal rate according to the pH change in the acidic liquid treatment condition of the fuel production system for a boiler in which the ash-induced component is removed according to an embodiment of the present invention.

도 7은 산성영역에서의 회분추출율과 가연성물질인 ALB의 회수율을 나타낸 그래프이다. 본 특허에서 개발하고자 하는 바이오매스내 회분유발성분을 제거한 연료는 고체물질인 가연성물질을 최대한 유지하면서 회분유발성분만 제거하는 것을 특징으로 잡고 있다. pH가 1.7로 증가하면서 회분 유발성분의 제거효율이 증가하나 1.8 이상이 되면 다시 감소하는 경향을 보이고 있다 이에, 가장 극대화 조건인 pH 1.7 ~ 1.8 영역에서의 회분추출이 이루어져야 한다.7 is a graph showing the ash extraction rate in the acidic region and the recovery rate of ALB as a combustible material. The fuel that is removed from the ash-induced components in the biomass to be developed in this patent is characterized in that only the ash-induced components are removed while maintaining the combustible substance as the solid substance as much as possible. As the pH increases to 1.7, the removal efficiency of the ash-induced components increases. However, when the pH is increased above 1.8, the recovery tendency decreases. Therefore, ash extraction should be performed in the range of 1.7-1.8 which is the maximization condition.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 회분유발성분을 제거한 보일러용 연료 생산 시스템의 산성액 처리 조건에서 온도 변화에 따른 회분 제거율을 나타낸 것이다.8 is a graph showing the ash removal rate according to the temperature change in the acidic liquid treatment condition of the fuel production system for a boiler in which the ash-induced component is removed according to an embodiment of the present invention.

도 8은 앞선 도 7의 실험결과를 바탕으로 pH 1.76 조건에서 온도의 영향을 고려한 것이다. 온도가 증가함에 따라 회분 추출율은 증가하나 60 ℃ 이상의 온도조건에서는 회분 추출율이 감소함을 알 수 있다. 이에, 최적 온도 조건은 50~60 ℃ 영역이 적정 범위라 할 수 있다.FIG. 8 shows the influence of temperature at pH 1.76 based on the experimental results of FIG. As the temperature increases, the ash extraction rate increases, but the ash extraction rate decreases at temperature above 60 ℃. Therefore, the optimum temperature condition is an appropriate range of 50 to 60 占 폚.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 회분유발성분을 제거한 보일러용 연료 생산 시스템의 산성액 처리 조건에서 체류시간 변화에 따른 회분 제거율을 나타낸 것이다.9 is a graph showing the ash removal rate of the fuel production system for a boiler from which the ash-induced components are removed according to an embodiment of the present invention, according to the change of the residence time under the acidic solution treatment condition.

도 9는 pH 1.76, 온도 60 ℃의 영역에서 체류시간에 따른 영향을 고려한 것이다. 체류시간 10분의 영향에서 회분 추출율이 가장 극대화를 보이고 있으며, 시간이 경과됨에 따라 비슷한 성능을 유지하는 것을 알 수 있다. 회수율의 경우 시간이 지남에 따라 점점 감소하기 때문에 산성 영역에서의 체류시간은 10분 이상의 시간은 무의미한 조건이라 할 수 있다.Fig. 9 shows the influence of the residence time in the range of pH 1.76 and temperature 60 캜. The retention time of 10 min showed the maximum extraction rate and the similar performance was maintained over time. Since the recovery rate gradually decreases with time, the residence time in the acidic region can be regarded as a meaningless condition for more than 10 minutes.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 회분유발성분을 제거한 보일러용 연료 생산 시스템 전 후의 바이오매스 SEM 사진을 나타낸 것이다.FIG. 10 is a photograph of a biomass SEM before and after a fuel production system for a boiler in which ash-induced components are removed according to an embodiment of the present invention.

도 10은 처리하지 않은 원 시료(억새)와 회분유발성분을 제거한 억새시료를 SEM을 이용하여 표면 구조 변화를 비교하였다. 원 시료의 경우 표면에 불규칙한 불순물 형태의 미네랄 성분이 다량 포함된 것을 볼 수 있으나, 회분유발성분을 제거한 시료의 경우 깨끗한 상태의 표면 형상을 볼 수 있다. 시료 자체의 구조적인 변화는 일으키지 않으면서, 미네랄성분만을 선택적으로 제거하기에는 본 공정 구성이 가장 적절하다고 볼 수 있다.Figure 10 compares the surface structure changes of untreated raw samples (australia) and ash samples with ash derived components using SEM. In the case of the raw sample, it can be seen that the surface contains a large amount of irregular impurity-type minerals, but in the case of the sample from which the ash-induced component has been removed, a clean surface shape can be seen. The present process configuration is most suitable for selectively removing only mineral components without causing any structural change of the sample itself.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 바이오매스 연소가능한 탄소 화합물분의 잔존량을 나타낸 그래프이다. FIG. 11 is a graph showing a residual amount of carbonaceous compounds capable of burning biomass according to an embodiment of the present invention.

도 11은 기존 바이오에탄올 공정의 전처리를 통한 바이오매스 처리의 경우, 약 20wt%정도의 탄소분만이 잔존하는 것으로 나타났으며, 본 발명의 일실시예에 따른 산 및/또는 염기 처리의 경우, 약 80 wt%이상의 탄소분이 잔존하는 것을 확인할 수 있다.11 shows that about 20 wt% of carbon powder remains in the case of the biomass treatment through the pretreatment of the conventional bioethanol process. In the case of acid and / or base treatment according to an embodiment of the present invention, It can be confirmed that at least 80 wt% of carbon powder remains.

100: 분쇄유닛
200: 호퍼
210: 원료공급피더
300: 제1분리유닛
400: 제2분리유닛
500: 폐수처리유닛
100: Crushing unit
200: Hopper
210: feed feeder
300: first separation unit
400: second separation unit
500: wastewater treatment unit

Claims (15)

바이오매스를 분쇄유닛(100)을 이용하여 5 내지 30mm 크기의 원료로 형성하는 단계;
상기 원료를 호퍼(200)에 저장하는 단계;
상기 호퍼에 저장된 상기 원료를 후단에 원료공급피더(210)로 정량 공급하는 단계;
상기 원료공급피더로부터 보일러에 공급된 원료에 의한 막힘 및 부식현상을 야기하는 K+, Na+, Ca+, Cl-이온이 최대로 분리되도록 40 내지 60℃의 온수에 formic acid, acetic acid, 5-HMF, 푸르푸랄의 혼합인 액상성분으로 제1분리유닛(300)에서 처리하는 단계;를 포함하며,
상기 액상성분의 pH는 3이며,
BTW는 0.125 내지 0.25이고,
반응시간은 30분인 것을 특징으로 하는
발전 연료용 저온조건의 바이오매스내 회분유발성분을 연속적으로 제거하는 연료 생산 방법.
Forming the biomass into a raw material having a size of 5 to 30 mm by using the crushing unit (100);
Storing the raw material in the hopper 200;
Feeding the raw material stored in the hopper to a feedstock feeder 210 at a later stage;
Acetic acid, acetic acid, and acetic acid are added to hot water at 40 to 60 ° C to maximize the separation of K + , Na + , Ca + , and Cl - ions that cause clogging and corrosion by raw materials supplied from the raw material feeder to the boiler. Treating the mixture in a first separation unit (300) with a liquid component, which is a mixture of water, - HF, and furfural,
The pH of the liquid component is 3,
BTW is from 0.125 to 0.25,
The reaction time is 30 minutes.
The ash-induced components in the biomass under low temperature conditions for the power generation fuel are continuously removed Fuel production method.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1분리유닛에서 배출되는 산성 폐액의 이온성분을 분리하는 폐수처리유닛(500);을 포함하며,
상기 폐수처리유닛은 이온 교환 수지 또는 막을 이용하여 이온성분을 분리하고
상기 폐수처리유닛에서 이온성분이 분리된 산성 폐액은 상기 제1분리유닛으로 리사이클 되는 것을 특징으로 하는 발전 연료용 저온조건의 바이오매스내 회분유발성분을 연속적으로 제거하는 연료 생산 방법.
The method according to claim 1,
And a wastewater treatment unit (500) for separating the ion component of the acidic waste liquid discharged from the first separation unit,
The wastewater treatment unit separates ion components using an ion exchange resin or membrane
Wherein the acidic waste liquid from which the ion component is separated from the wastewater treatment unit is recycled to the first separation unit to continuously remove the ash-induced components in the low temperature biomass for the power generation fuel.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1분리유닛에 공급되는 액상성분은 별도의 바이오매스의 소킹(Soaking)처리를 통하여 생성된 유기산을 이용하는 것을 특징으로 하는 발전 연료용 저온조건의 바이오매스내 회분유발성분을 연속적으로 제거하는 연료 생산 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the liquid phase component supplied to the first separation unit is an organic acid generated through a soaking process of the biomass. Production method.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1분리유닛에 공급되는 산성액은 산대 물 질량비가 15 내지 4인 것을 특징으로 하는 발전 연료용 저온조건의 바이오매스내 회분유발성분을 연속적으로 제거하는 연료 생산 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the acidic liquid supplied to the first separation unit has a mass ratio of acid to water of 15 to 4. 15. The fuel producing method according to claim 13,
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제3항에 있어서,
상기 폐수처리유닛 후단에는 배출유닛이 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 발전 연료용 저온조건의 바이오매스내 회분유발성분을 연속적으로 제거하는 연료 생산 방법.
The method of claim 3,
Wherein the waste water treatment unit further comprises a discharge unit at a downstream end of the waste water treatment unit to continuously remove the ash-induced components in the low temperature biomass for power generation fuel.
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