KR101943747B1 - 미세 슬래그의 폐열량 재활용 시스템 및 그의 재활용 방법 - Google Patents

미세 슬래그의 폐열량 재활용 시스템 및 그의 재활용 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐기 처분되는 미세 슬래그의 열량을 재활용할 수 있는 미세 슬래그의 폐열량 재활용 시스템 및 그의 재활용 방법에 관한 것이다.
일례로, 미분기로부터 공급된 미분탄의 가스화 반응을 일으켜 합성가스를 생성하는 가스화기; 상기 가스화기에서 발생된 미세 슬래그를 이송시키는 슬래그 이송장치; 및 상기 미세 슬래그에 포함된 수분을 제거하는 미세 슬래그 탈수장치;를 포함하고, 상기 미세 슬래그 탈수장치에서 탈수된 미세 슬래그는 상기 가스화기로 재공급되어 상기 미세 슬래그가 보유하고 있는 열량을 재활용하는 것을 특징으로 하는 미세 슬래그의 폐열량 재활용 시스템을 개시한다.

Description

미세 슬래그의 폐열량 재활용 시스템 및 그의 재활용 방법{Recycling system of waste heat quantity of fine slag and recycling method thereof}
본 발명은 미세 슬래그의 폐열량 재활용 시스템 및 그의 재활용 방법에 관한 것이다.
석탄, 바이오매스 등의 에너지 원료를 가스화기에서 고온고압의 조건에서 반응 당량 이하의 산소, 수증기와의 반응을 이용하여 불완전 연소시킴으로써, 일산화탄소와 수소가 주성분인 합성가스를 생산하는 공정을 거쳐 발전에 사용하게 되면 이를 석탄가스화 복합발전공정(IGCC)이라 한다. 이러한 석탄가스화 복합발전공정(IGCC)에서 합성가스를 생산하고 부산물로 발생되는 미세 슬래그는 전량 폐기 처리한다. 상기 미세 슬래그는 가스화기에서 가스화 공정을 거친 상태임에도 상당한 열량을 가지고 있고, 이를 회처리장에 매립하여 폐기 처분하는 경우 부수적인 환경오염을 유발하게 된다.
본 발명은 폐기 처분되는 미세 슬래그의 열량을 재활용할 수 있는 미세 슬래그의 폐열량 재활용 시스템 및 그의 재활용 방법을 제공한다.
본 발명에 의한 미세 슬래그의 폐열량 재활용 시스템은 미분기로부터 공급된 미분탄의 가스화 반응을 일으켜 합성가스를 생성하는 가스화기; 상기 가스화기에서 발생된 미세 슬래그를 이송시키는 슬래그 이송장치; 및 상기 미세 슬래그에 포함된 수분을 제거하는 미세 슬래그 탈수장치;를 포함하고, 상기 미세 슬래그 탈수장치에서 탈수된 미세 슬래그는 상기 가스화기로 재공급되어 상기 미세 슬래그가 보유하고 있는 열량을 재활용하는 것을 특징으로 한다.
상기 미세 슬래그 탈수장치에서 탈수된 미세 슬래그의 함수율은 50~60wt% 일 수 있다.
상기 미세 슬래그 탈수장치는 고속회전으로 미세 슬래그를 탈수시키는 원심 분리기로 이루어질 수 있다.
상기 미세 슬래그 탈수장치는 탈수된 미세 슬래그를 상기 미분기의 상부로 이송시키는 컨베이어 벨트; 및 상기 컨베이어 벨트로부터 이송된 미세 슬래그를 상기 미분기에 공급하는 더블로타리 밸브를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 미세 슬래그의 폐열량 재활용 방법은 가스화기에서 발생된 슬래그 중 미세 슬래그를 분리하여 슬래그 이송장치를 통해 미세 슬래그 탈수장치로 이송하는 미세 슬래그 분리 단계; 상기 미세 슬래그 탈수장치로 미세 슬래그를 탈수하는 미세 슬래그 탈수 단계; 및 탈수된 미세 슬래그를 상기 가스화기에 재공급하여 미세 슬래그가 보유하고 있는 열량을 재활용하는 미세 슬래그 재활용 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 미세 슬래그 탈수 단계에서는 상기 미세 슬래그의 함수율이 50~60wt% 가 되도록 탈수시킬 수 있다.
상기 미세 슬래그 탈수장치는 고속회전으로 미세 슬래그를 탈수시키는 원심 분리기로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세 슬래그의 폐열량 재활용 시스템 및 그의 재활용 방법은 가스화기에서 발생되는 부산물인 미세 슬래그를 탈수시킨 후 미분기를 거쳐 가스화기에 재공급함으로써, 미세 슬래그가 보유하고 있는 열량을 재활용 또는 회수할 수 있게 된다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 슬래그의 폐열량 재활용 시스템을 도시한 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 미세 슬래그 탈수장치를 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 슬래그의 폐열량 재활용 시스템의 재활용 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 슬래그의 폐열량 재활용 시스템을 도시한 블럭도이다. 도 2는 도 1에 도시된 미세 슬래그 탈수장치를 도시한 개략도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 슬래그의 폐열량 재활용 시스템(100)은 미분기(110), 가스화기(120), 슬래그 이송장치(130), 미세 슬래그 탈수장치(140) 및 폐수 처리 설비(150)를 포함한다.
일반적으로, 석탄, 바이오매스 등의 에너지 원료를 가스화기에서 고온고압의 조건에서 반응 당량 이하의 산소, 수증기와의 반응을 이용하여 불완전 연소시킴으로써, 일산화탄소와 수소가 주성분인 합성가스를 생산하는 공정을 거쳐 발전에 사용하게 되면 이를 석탄가스화 복합발전공정(IGCC)이라 한다. 이러한 석탄가스화 복합발전공정(IGCC)에서 합성가스를 생산하고 부산물로 발생되는 미세 슬래그는 전량 폐기 처리한다. 그러나, 본 발명은 폐기 처리되는 미세 슬래그의 열량을 재활용, 즉 회수하기 위한 시스템을 제공한다.
상기 미분기(110)는 에너지 원료인 석탄을 분쇄하여 미분탄의 형태로 만들어 상기 가스화기(120)에 공급한다.
상기 가스화기(120)는 상기 미분기(110)에서 공급되는 미분탄의 가스화 반응을 일으켜 합성가스(syngas)를 생성한다. 여기서, 가스화 반응은 상기 미분기(110)에서 공급되는 미분탄을 고온고압의 조건에서 당량 이하의 산소(O2), 수증기(H2O)와의 반응을 이용하여 불완전 연소시킴으로써, 일산화탄소(CO)와 수소(H2)가 주성분인 합성가스를 생산하는 것이다. 상기 가스화기(120)에서는 합성가스 이외에 부산물로 슬래그가 발생된다. 여기서 슬래그는 상당히 높은 온도를 지니고 있으며, 상대적으로 입자가 크고 거친 조대 슬래그와 입자가 작으며 슬러리 형태의 미세 슬래그를 포함한다. 여기서, 상기 미세 슬래그는 건식기준 3,500kcal/kg의 열량을 보유하고 있다.
상기 슬래그 이송장치(130)는 상기 가스화기(120)에서 생성된 슬래그를 컨베이어 밸트와 같은 이송수단을 통해 이송시킨다. 구체적으로, 상기 슬래그 이송장치(130)는 슬래그 중 조대 슬래그를 폐기물 처리 장치로 이송시켜, 조대 슬래그를 폐기 처분한다. 또한, 상기 슬래그 이송장치(130)는 슬래그 중 미세 슬래그를 미세 슬래그 탈수장치(140)로 이송하여, 미세 슬래그가 보유하고 있는 열량이 재활용(또는 회수)될 수 있도록 한다.
상기 미세 슬래그 탈수장치(140)는 상기 슬래그 이송장치(130)를 통해 공급된 미세 슬래그를 탈수시킨다. 구체적으로, 상기 미세 슬래그 탈수장치(140)는 상기 미세 슬래그의 함수율을 약 50~60wt% 로 탈수시켜 상기 미분기(110)에 재공급한다.
상기 미세 슬래그 탈수장치(140)는 원심 분리기(141), 컨베이어 벨트(142) 및 더블로타리 밸브(143)를 포함한다.
상기 원심 분리기(141)는 원심력에 의해 고체와 액체를 분리하기 위한 분리기다. 상기 원심 분리기(141)는 원통형으로 이루어지고, 내부에 중심축이 형성되어 있다. 상기 원심 분리기(141)에 미세 슬래그가 공급되면 모터(M)에 의해 중심축이 고속으로 회전함으로써, 상기 원심 분리기(141)는 미세 슬래그에 포함된 수분을 분리시킨다. 이와 같이, 미세 슬래그 탈수장치(140)는 미세 슬래그에 포함된 함수율을 약 50~60wt% 로 탈수시켜, 미세 슬래그의 점착성에 따른 미분기(110)의 막힘 현상을 해소할 수 있게 된다. 또한, 미세 슬래그 탈수장치(140)는 원심 분리기(141)를 사용함으로써 탈수된 미세 슬래그가 미분기(110)로 연속적으로 공급되는 능력을 향상시킬 수 있게 된다.
상기 원심 분리기(141)에 의해 분리된 수분은 폐수 처리 설비로 이동되어 폐수 처리되고, 탈수된 미세 슬래그는 상기 미분기(110)로 이송된다. 구체적으로, 상기 원심 분리기(141)를 통하여 탈수된 미세 슬래그는 컨베이어 벨트(142)를 통해 미분기(110)의 상부로 이송된 후, 더블로타리 밸브(143)를 통해 상기 미분기(110)로 바로 공급된다. 상기 미분기(110)로 공급된 탈수된 슬래그는 가스화기(120)에 재공급된다. 즉, 탈수된 미세 슬래그가 보유하고 있는 열량을 그대로 간직한 채 가스화기(120)에 공급되어 재연소되므로, 미세 슬래그의 보유 열량을 재활용할 수 있게 된다. 상기 가스화기(120)에 공급된 미세 슬래그는 재연소 과정에서 보유열량을 방출한 후 조대 슬래그화 되어 슬래그 이송장치(130)를 통해 이송된 후 폐기 처리된다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 슬래그의 폐열량 재활용 시스템(100)은 가스화기(120)에서 발생되는 부산물인 미세 슬래그를 탈수시킨 후 미분기(110)를 거쳐 가스화기(120)에 재공급함으로써, 미세 슬래그가 보유하고 있는 열량을 재활용 또는 회수할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 슬래그의 폐열량 재활용 시스템의 재활용 방법을 도시한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 슬래그의 폐열량 재활용 시스템의 재활용 방법은 미세 슬래그 분리 단계(S10), 미세 슬래그 탈수 단계(S20) 및 미세 슬래그 재연소 단계(S30)를 포함한다. 도 1 및 도 2를 참조하며, 도 3의 각 단계들을 설명하기로 한다.
상기 미세 슬래그 분리 단계(S10)에서는 가스화기(120)에서 발생된 슬래그 중 미세 슬래그를 분리하여 미세 슬래그 탈수장치(140)로 이송한다. 상기 가스화기(120)에서 발생된 슬래그는 슬래그 이송장치(130)를 통해 이송될 수 있으며, 슬래그 중 조대 슬래그는 폐기물 처리 장치로 이송되고, 미세 슬래그는 미세 슬래그 탈수 장치(140)로 이송된다.
상기 미세 슬래그 탈수 단계(S20)에서는 상기 슬래그 이송장치(130)에 의해 이송된 미세 슬래그를 미세 슬래그 탈수장치(140)에 투입하여, 미세 슬래그를 탈수 시킨다. 구체적으로, 상기 미세 슬래그는 원심 분리기(141)에 투입된 후, 원심 분리기가 고속으로 회전함으로써, 미세 슬래그에 포함된 수분이 분리된다. 여기서, 상기 미세 슬래그 탈수 장치는 미세 슬래그의 함수율이 약 50~60wt% 가 되도록 미세 슬래그를 탈수 시킨다. 탈수된 미세 슬래그는 컨베이어 벨트(142) 및 더블로타리 밸브(143)를 통해 미분기(110)의 상부로 이송된 후, 미분기(110)에 투입된다.
상기 미세 슬래그 재연소 단계(S30)에서는 탈수된 미세 슬래그가 미분기(110)를 통해 가스화기(120)에 다시 공급되고, 상기 탈수된 미세 슬래그가 가스화기(120)에서 재연소된다. 상기 탈수된 미세 슬래그는 상기 가스화기(120)에서 보유하고 있는 열량을 방출한 후 조대 슬래그화 되어 폐기처리 된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 미세 슬래그의 폐열량 재활용 시스템 및 그의 재활용 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100: 미세 슬래그의 폐열량 재활용 시스템
110: 미분기
120: 가스화기
130: 슬래그 이송장치
140: 미세 슬래그 탈수장치
150: 폐수 처리 설비

Claims (7)

  1. 미분기로부터 공급된 미분탄의 가스화 반응을 일으켜 합성가스를 생성하는 가스화기;
    상기 가스화기에서 발생된 미세 슬래그를 이송시키는 슬래그 이송장치; 및
    상기 미세 슬래그에 포함된 수분을 제거하는 미세 슬래그 탈수장치;를 포함하고,
    상기 미세 슬래그 탈수장치에서 탈수된 미세 슬래그는 상기 미분기를 통해 상기 가스화기로 재공급되어 상기 미세 슬래그가 보유하고 있는 열량을 방출한 후 조대 슬래그화 되어 상기 슬래그 이송장치를 통해 폐기 처리되고,
    상기 미세 슬래그 탈수장치는
    고속회전으로 미세 슬래그를 탈수시키는 원심 분리기;
    탈수된 미세 슬래그를 상기 미분기의 상부로 이송시키는 컨베이어 벨트; 및
    상기 컨베이어 벨트로부터 이송된 미세 슬래그를 상기 미분기에 공급하는 더블로타리 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 슬래그의 폐열량 재활용 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 미세 슬래그 탈수장치에서 탈수된 미세 슬래그의 함수율은 50~60wt% 인 것을 특징으로 하는 미세 슬래그의 폐열량 재활용 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 미분기로부터 공급된 미분탄의 가스화 반응을 일으켜 합성가스를 생성하는 가스화기에서 발생된 슬래그 중 미세 슬래그를 분리하여 슬래그 이송장치를 통해 미세 슬래그 탈수장치로 이송하는 미세 슬래그 분리 단계;
    상기 미세 슬래그 탈수장치로 미세 슬래그를 탈수하는 미세 슬래그 탈수 단계; 및
    탈수된 미세 슬래그를 상기 미분기를 통해 상기 가스화기에 재공급하여 미세 슬래그가 보유하고 있는 열량을 재활용하는 미세 슬래그 재활용 단계;를 포함하고,
    상기 미세 슬래그 탈수장치는
    고속회전으로 미세 슬래그를 탈수시키는 원심 분리기;
    탈수된 미세 슬래그를 상기 미분기의 상부로 이송시키는 컨베이어 벨트; 및
    상기 컨베이어 벨트로부터 이송된 미세 슬래그를 상기 미분기에 공급하는 더블로타리 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 슬래그의 폐열량 재활용 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 미세 슬래그 탈수 단계에서는 상기 미세 슬래그의 함수율이 50~60wt% 가 되도록 탈수시키는 것을 특징으로 하는 미세 슬래그의 폐열량 재활용 방법.
  7. 삭제
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CN110624506B (zh) * 2019-10-24 2022-04-08 陕西利人之星环保科技有限公司 一种利用煤气化炉渣制备净水剂的方法及得到的净水剂

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