KR102032483B1 - The method and apparatus for collection of bio-oil produced from slow pyrolysis - Google Patents
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Abstract
저속 열분해를 통해 생성된 바이오 오일 포집 방법 및 장치가 개시된다. 구체적으로, 냉각 분사 장치(110)를 포함하는 제1 포집부(100); 상기 제1 포집부(100)의 일측에 위치하는 제1 배출구(130); 상기 제1 포집부(100)에 유체 소통 가능하게 연결되는 유체 분리부(300)를 포함하며, 상기 유체 분리부(300)는, 수분 저장 탱크(310); 및 상기 수분 저장 탱크(310)의 하측에 위치되며, 상기 수분 저장 탱크(310)와 유체 소통 가능하게 연결되고, 그 내부에 가열 장치(322)를 포함하는 타르 저장 탱크(320)를 포함하는 저속 열분해 생성물 포집 장치 및 이를 이용한 저속 열분해 생성물 포집 방법이 개시된다.Disclosed are a bio oil capture method and apparatus produced through slow pyrolysis. Specifically, the first collecting unit 100 including the cooling spray device 110; A first outlet 130 positioned at one side of the first collecting part 100; And a fluid separator 300 connected in fluid communication with the first collector 100, wherein the fluid separator 300 includes: a water storage tank 310; And a tar storage tank 320 positioned below the moisture storage tank 310, in fluid communication with the moisture storage tank 310, and including a heating device 322 therein. A pyrolysis product capture device and a low speed pyrolysis product capture method are disclosed.
Description
저속 열분해를 통해 생성된 바이오 오일 포집 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 저속 열분해시 발생하는 타르와 수분의 혼합물에 포함된 타르를 효과적으로 포집하고 함유된 수분량을 저감시켜 고품위의 바이오 오일을 생성할 수 있는 저속 열분해 생성물 포집 장치 및 이를 이용한 생성물 포집 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method and an apparatus for capturing bio oil generated through low speed pyrolysis, and more particularly, to collecting high quality bio oil by effectively collecting tar contained in a mixture of tar and water generated at low speed pyrolysis and reducing water content. It relates to a low-speed pyrolysis product capture device that can be produced and a product capture method using the same.
석탄, 석유 등 화석 연료의 고갈 및 연소시 발생하는 부산물로 인한 환경 오염에 의한 피해가 부각되면서, 대체 연료 개발의 필요성이 증가하고 있다.As the damage caused by the depletion of coal and petroleum fuels such as by-products from burning and by-products is highlighted, the need for alternative fuels is increasing.
특히, 바이오 매스(bio mass), 즉 태양 에너지를 받아 유기물을 합성하는 식물체와 이들을 식량으로 하는 동물, 미생물 등의 생물 유기체를 이용하여 기존의 에너지원을 대체하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다.In particular, researches are being actively conducted to replace existing energy sources by using biomass, ie, plants that synthesize organic matter by receiving solar energy, and biological organisms such as animals and microorganisms using them as food.
대체 연료로서 바이오 매스(bio mass)를 활용하기 위한 기술 중 열분해를 들 수 있다. 열분해는 열적 분해를 통해 바이오 촤(bio char), 타르(바이오 오일(bio oil, 열분해 가스 등)를 생산할 수 있는 열처리 방법으로서, 산소를 공급하지 않거나 산소가 매우 적은 상태에서 적절한 온도(보통 200℃ 내지 1,000℃) 조건에서 운전하는 기술을 말한다.Pyrolysis is a technique for utilizing biomass as an alternative fuel. Pyrolysis is a heat treatment method that can produce bio char and tar (bio oil, pyrolysis gas, etc.) through thermal decomposition. To 1,000 ° C.).
열분해는 그 속도에 따라 크게 저속, 중속, 급속 열분해로 나눌 수 있으며, 가열 속도가 느리고 온도가 낮을수록 생성되는 고형물의 비율이 증가하는 경향이 있다.Pyrolysis can be largely divided into low speed, medium speed, and rapid pyrolysis depending on the speed, and the slower heating rate and the lower temperature tend to increase the proportion of solids produced.
따라서, 저속, 특히 저온 조건까지 포함한 저속 열분해가 바이오 촤 생산에 가장 이상적인 방법으로 많이 활용된다. 저속 열분해는 분해 대상인 바이오 매스를 분당 5℃ 내지 10℃ 정도로 천천히 승온시켜 약 400℃ 내지 600℃ 정도로 온도를 유지하며, 몇 시간 내지 일주일 정도의 긴 시간 동안 열분해를 수행한다.Therefore, low speed pyrolysis, including low temperature, especially low temperature conditions, is the most suitable method for biofuel production. Slow pyrolysis is a temperature of about 5 to 10 ℃ per minute to slowly increase the temperature of decomposition biomass to maintain a temperature of about 400 to 600 ℃, pyrolysis is carried out for a long time of several hours to a week.
저속 열분해를 통해 생산된 바이오 촤는 토양에 활용할 경우 토양질 개량 및 온실가스를 반 영구적으로 격리할 수 있고, 또다른 생성물인 바이오 오일 및 가스를 연료 및 열원으로 사용하여 온실가스 저감 효과 및 에너지 효율 향상 효과를 달성할 수 있다.Bio Soap produced through low-speed pyrolysis can improve soil quality and semi-permanently sequester greenhouse gases when used in soil, and use other products, bio oil and gas, as fuel and heat source to reduce greenhouse gas and energy efficiency. The improvement effect can be achieved.
한편, 저속 열분해 결과 생성되는 물질에는 고체 형태의 바이오 촤 뿐만 아니라, 액체 성분의 바이오 오일 및 기체 성분의 열분해 가스도 포함된다. 그런데, 바이오 촤 생성을 위해 저속 열분해시 생성되는 바이오 오일의 경우 내부에 수분을 다량으로 함유하고 있어, 바이오 오일을 대체 연료로 활용하기 위해서는 함유된 수분을 제거하는 과정이 요구된다.On the other hand, materials produced as a result of low speed pyrolysis include not only solid biofuel, but also bio-oil in liquid component and pyrolysis gas in gas component. However, bio oils produced during low-speed pyrolysis for bio fuel generation contain a large amount of water therein, and thus, in order to utilize bio oils as alternative fuels, a process of removing water contained therein is required.
한국등록특허문헌 제10-0508997호는 코크스 오븐에서 발생한 코크스 오븐가스를 냉각시켜 분리한 중질타르를 재활용하기 위한 처리 방법을 개시한다. 구체적으로, 원심분리기를 이용하여 중질타르에 함유된 수분을 제거한 후, 미분 코크스와 혼합하여 연료를 생성할 수 있는 처리 방법을 개시한다.Korean Patent Publication No. 10-0508997 discloses a treatment method for recycling heavy tar separated by cooling the coke oven gas generated in the coke oven. Specifically, the present invention discloses a treatment method capable of generating fuel by removing moisture contained in heavy tar using a centrifuge and then mixing with finely divided coke.
그런데, 이러한 유형의 처리 방법은 원심 분리기를 가동하기 위한 별도의 동력이 요구되므로, 바이오 매스 활용을 위해 더 많은 에너지가 소모된다는 단점이 있다. 또한, 중질타르를 어떤 식으로 포집할 수 있는지 여부에 대한 고찰이 없다는 한계를 포함한다.By the way, this type of treatment method requires a separate power to operate the centrifuge, there is a disadvantage that more energy is consumed to utilize the biomass. It also includes the limitation that there is no consideration as to how heavy tar can be collected.
한국등록특허문헌 제10-1387655호는 복수의 싸이클론 및 습식 스크러버를 이용하여 가스화로에서 발생한 합성가스 내의 타르를 포집하여 바이오 매스로 활용할 수 있는 바이오 매스 가스화 합성가스 정제장치를 개시한다.Korean Patent Laid-Open No. 10-1387655 discloses a biomass gasification syngas purification apparatus that can collect tar in a syngas generated in a gasifier using a plurality of cyclones and a wet scrubber and use it as a biomass.
그런데, 이러한 유형의 정제장치는 약 1,200℃ 내지 1,500℃의 고온에서 작동하는 가스화로에서 발생하는 합성가스 내의 타르 포집에만 이용될 수 있을 뿐, 저속 열분해 수행시 생성되는 물질 내에 함유된 타르 포집에는 적용할 수 없다는 한계가 있다.By the way, this type of refining apparatus can only be used for collecting tar in syngas generated in a gasifier operating at a high temperature of about 1,200 ° C to 1,500 ° C, and is applied to tar trapping contained in a material generated during low-speed pyrolysis. There is a limit that cannot be.
저속 열분해에서는 높은 점성의 타르가 상당량 배출되는데, 높은 점성의 타르를 제거하기 위해 별도의 습식 스크러버를 구비해야만 하는 한계 역시 존재한다.In slow pyrolysis, high viscosity tars are emitted, with the limitation that a separate wet scrubber must be provided to remove the high viscosity tars.
본 발명의 목적은, 저속 열분해시 발생하는 생성물 내에 포함된 타르 및 수분을 효과적으로 포집하고, 포집된 타르 및 수분의 혼합물로부터 타르를 효율적으로 분리하여 수분 함량이 낮은 고품위의 바이오 오일을 생성할 수 있는 저속 열분해 생성물 포집 장치 및 이를 이용한 포집 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to efficiently capture the tar and water contained in the product generated during low-speed pyrolysis, and to efficiently separate the tar from the mixture of the collected tar and water to produce a high quality bio oil having a low moisture content. The present invention provides a low speed pyrolysis product collecting device and a collecting method using the same.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 냉각 분사 장치(110)를 포함하는 제1 포집부(100); 상기 제1 포집부(100)의 일측에 위치하는 제1 배출구(130); 상기 제1 포집부(100)에 유체 소통 가능하게 연결되는 유체 분리부(300)를 포함하며, 상기 유체 분리부(300)는, 수분 저장 탱크(310); 및 상기 수분 저장 탱크(310)의 하측에 위치되며, 상기 수분 저장 탱크(310)와 유체 소통 가능하게 연결되고, 그 내부에 가열 장치(322)를 포함하는 타르 저장 탱크(320)를 포함하는 저속 열분해 생성물 포집 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, the first
또한, 상기 제1 배출구(130)에 그 일측이 유체 소통 가능하게 연결되며, 전기 집진 장치(210)를 포함하는 제2 포집부(200)를 포함하며, 상기 제2 포집부(200)는 상기 유체 분리부(300)와 유체 소통 가능하게 연결될 수 있다.In addition, one side of the
또한, 상기 제1 배출구(130)는 상기 제1 포집부(100)의 상측에 위치될 수 있다.In addition, the
또한, 상기 전기 집진 장치(210)는 상기 제2 포집부(200)의 상측에 위치될 수 있다.In addition, the
또한, 상기 제1 포집부(100)에 제1 배가스가 유입되면, 상기 냉각 분사 장치(110)에서 분사되는 수분에 의해 상기 제1 배가스 내의 타르 및 수분의 제1 혼합물이 응축되어 상기 제1 배가스와 분리될 수 있다.In addition, when a first exhaust gas flows into the
또한, 분리된 상기 타르 및 수분의 제1 혼합물은 상기 제1 포집부(100)의 하측에 위치하는 제1 낙하구(140)를 통과하여 상기 유체 분리부(300)로 이동될 수 있다.In addition, the separated first mixture of tar and water may be moved to the
또한, 상기 타르 및 수분의 제1 혼합물이 분리된 제2 배가스는 상기 제1 포집부(100)에서 배출되어 상기 제2 포집부(200)로 유입되고, 상기 전기 집진 장치(220)에 의해 상기 제2 배가스 내의 타르 및 수분의 제2 혼합물이 정전기적 반응에 의해 상기 제2 배가스와 분리될 수 있다.In addition, the second exhaust gas from which the first mixture of tar and water is separated is discharged from the
또한, 분리된 상기 타르 및 수분의 제2 혼합물은 상기 제2 포집부(200)의 하측에 위치하는 제2 낙하구(240)를 통과하여 상기 유체 분리부(300)로 이동될 수 있다.In addition, the separated second mixture of tar and water may be moved to the
또한, 상기 유체 분리부(300)에 이동된 상기 타르 및 수분의 제1 혼합물 및 상기 타르 및 수분의 제2 혼합물이 포함하는 타르 및 수분은 밀도 차이에 의해 분리되어, 상기 분리된 수분은 상기 수분 저장 탱크(310)에 저장되고, 상기 분리된 타르는 상기 타르 저장 탱크(320)에 저장될 수 있다.In addition, the tar and water contained in the first mixture of tar and water and the second mixture of tar and water moved to the
또한, 상기 타르 저장 탱크(320) 내에 저장된 상기 타르는 상기 가열 장치(322)에 의해 가열될 수 있다.In addition, the tar stored in the
또한, 상기 가열 장치(322)의 가열 온도는 150℃일 수 있다.In addition, the heating temperature of the
또한, 본 발명은, 상기한 저속 열분해 생성물 포집 장치에 사용되는 저속 열분해 생성물 포집 방법으로서, (a) 제1 배가스가 상기 제1 포집부(100)에 유입되는 단계; (b) 상기 냉각 분사 장치(110)에서 분사된 수분에 의해 상기 제1 배가스 내의 타르 및 수분의 제1 혼합물이 응축되어 상기 제1 배가스와 분리되는 단계; (c) 상기 타르 및 수분의 제1 혼합물이 분리된 제2 배가스가 상기 제2 포집부(200)에 유입되는 단계; 및 (d) 상기 전기 집진 장치(210)에서 발생하는 정전기적 인력에 의해 상기 제2 배가스 내의 타르 및 수분의 제2 혼합물이 상기 제2 배가스와 분리되는 단계;를 포함하는 저속 열분해 생성물 포집 방법을 제공한다.In addition, the present invention, a low-speed pyrolysis product capture method used in the low-speed pyrolysis product capture device, the method comprising the steps of: (a) introducing a first exhaust gas into the first collecting unit (100); (b) condensing the first mixture of tar and water in the first flue gas by condensation by the water sprayed from the
또한, 상기 (b) 단계 이후 상기 (c) 단계 이전에, (b1) 응축된 상기 타르 및 수분의 제1 혼합물이 상기 유체 분리부(300)에 유입되는 단계; 및 상기 (d) 단계 이후에, (d1) 분리된 상기 타르 및 수분의 제2 혼합물이 상기 유체 유입부(300)에 유입되는 단계;를 더 포함할 수 있다.In addition, after the step (b) and before the step (c), (b1) the first mixture of the condensed tar and water is introduced into the
또한, 상기 (d1) 단계 이후에, (e) 상기 유체 분리부(300)에 유입된 상기 타르 및 수분의 제1 혼합물 및 상기 타르 및 수분의 제2 혼합물이 밀도 차이에 의해 분리되어, 상기 수분은 수분 저장 탱크(310)로 이동되고 상기 타르는 타르 저장 탱크(320)로 이동되는 단계를 더 포함할 수 있다.Further, after the step (d1), (e) the first mixture of tar and water and the second mixture of tar and water introduced into the
또한, 상기 (e) 단계 이후에, (f) 상기 가열 장치(322)에 의해 상기 타르 저장 탱크(320) 내에 저장된 상기 타르가 가열되어 바이오 오일이 생성되는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, after the step (e), (f) may further comprise the step of heating the tar stored in the
본 발명에 따르면, 싸이클론 등 별도의 동력원을 필요로 하는 기계 장치 없이도 생성물 내에 포함된 타르 및 수분을 효과적으로 포집할 수 있어, 포집 과정에서의 에너지 효율이 상승된다.According to the present invention, tar and water contained in the product can be effectively collected without a mechanical device requiring a separate power source such as a cyclone, thereby increasing energy efficiency in the collecting process.
또한, 생성물 내에 포함된 타르 및 수분의 혼합물을 분자량에 따라 포집 방법을 달리 하여 포집하므로, 효과적인 타르 및 수분의 혼합물 포집이 가능하다.In addition, since the mixture of the tar and water contained in the product is collected by varying the collection method according to the molecular weight, it is possible to effectively capture the mixture of tar and water.
또한, 포집된 타르 및 수분의 혼합물이 별도의 처리 과정을 거치지 않고도 밀도 차에 의해 분리되고, 분리된 타르를 가열하는 공정만으로도 기존 연료와 혼합하여 연소 가능한 고품위의 바이오 오일을 생성할 수 있으므로, 바이오 매스의 활용도가 제고될 수 있다.In addition, since the mixture of the collected tar and water is separated by a density difference without undergoing a separate treatment process, and a process of heating the separated tar can be mixed with the existing fuel to generate a high quality bio oil that can be combusted. The utilization of mass can be improved.
도 1은 저속 열분해 실험 결과를 도시하는 도표이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 저속 열분해 포집 장치를 도시하는 개략도이다.
도 3은 도 2의 저속 열분해 포집 장치에 따른 생성물의 분해 과정을 도시하는 블록도이다.
도 4는 도 2의 저속 열분해 포집 장치를 이용한 생성물 포집 방법을 도시하는 순서도이다.1 is a chart showing the results of a slow pyrolysis experiment.
Figure 2 is a schematic diagram showing a low speed pyrolysis collection apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a decomposition process of a product according to the low speed pyrolysis collecting device of FIG. 2.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a product collection method using the low speed pyrolysis collection apparatus of FIG. 2.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 저속 열분해 생성물 포집 장치 및 이를 이용한 생성물 포집 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a low-speed pyrolysis product capture device and a product capture method using the same.
1. 용어의 정의1. Definition of terms
이하의 설명에서 사용되는 "저속 열분해"라는 용어는 저속 열분해, 저온 열분해 또는 저온 저속 열분해를 지칭하기 위해 사용된다.The term "low speed pyrolysis" as used in the description below is used to refer to slow pyrolysis, low temperature pyrolysis or low temperature low temperature pyrolysis.
이하의 설명에서 사용되는 "생성물"이라는 용어는 저속 열분해 결과 생성되는 생성물을 의미하며, 바이오 촤, 바이오 오일 및 열분해 가스 등을 포함한다.The term "product" as used in the following description means a product resulting from low speed pyrolysis and includes biochar, bio oil and pyrolysis gas and the like.
이하의 설명에서 사용되는 "제1 배가스"라는 용어는 생성물 내에 포함된 가스로서, 별도의 처리 과정을 거치지 않은 상태의 가스를 의미한다.The term "first flue gas" used in the following description refers to a gas included in a product, and gas that is not subjected to a separate treatment process.
이하의 설명에서 사용되는 "제1 혼합물"이라는 용어는 제1 배가스 내에 존재하는 타르 및 수분의 혼합물 중 후술될 제1 포집부(100)에 의해 포집된 타르 및 수분의 혼합물을 의미한다.As used in the following description, the term "first mixture" refers to a mixture of tar and water collected by the
이하의 설명에서 사용되는 "제2 배가스"라는 용어는 후술될 제1 포집부(100)에서 타르 및 수분의 혼합물의 포집이 완료된 가스를 의미한다.The term " second exhaust gas " used in the following description refers to a gas in which collection of a mixture of tar and water is completed in the
이하의 설명에서 사용되는 "제2 혼합물"이라는 용어는 제2 배가스 내에 존재하는 타르 및 수분의 혼합물 중 후술될 제2 포집부(200)에 의해 포집된 타르 및 수분의 혼합물을 의미한다.As used in the following description, the term "second mixture" refers to a mixture of tar and water collected by the
이하의 설명에서 사용되는 "제3 배가스"라는 용어는 후술될 제2 포집부(200)에서 타르 및 수분의 혼합물의 포집이 완료된 가스를 의미한다.The term "third exhaust gas" used in the following description refers to a gas in which a mixture of tar and water is completed in the second collecting
또한, 이하의 설명에서 사용되는 "혼합물"이라는 용어는 상술한 "제1 혼합물" 및 "제2 혼합물"을 통칭한다.In addition, the term "mixture" as used in the description below refers to the "first mixture" and "second mixture" described above.
2. 저속 열분해 실험 결과의 설명2. Explanation of results of low speed pyrolysis experiment
이하, 도 1을 참조하여 저속 열분해 결과에 대해 온도별로 구분하여 설명한다.Hereinafter, the low-speed pyrolysis result will be described separately by temperature with reference to FIG. 1.
랩 스케일(Lab-scale)에서 승온율을 분당 10℃, 목표 온도를 300℃ 내지 600℃로 하여 저속 열분해를 수행한 결과, 생성된 물질의 조성비는 바이오 촤가 약 30% 이하, 바이오 오일이 약 50% 이하, 열분해 가스가 약 20% 정도이다.As a result of low-speed pyrolysis with a temperature increase rate of 10 ° C. per minute and a target temperature of 300 ° C. to 600 ° C. on a lab-scale, the composition ratio of the produced material was about 30% or less of biofuel and about 5% of bio oil. 50% or less, about 20% of pyrolysis gas.
바이오 오일의 경우, 발열량이 약 15.94 MJ/kg 정도로, 약 45 MJ/kg의 중유에 비해 낮은 발열량을 가지므로 바이오 오일만을 연료로 활용하기에는 한계가 있다.In the case of bio oil, the calorific value is about 15.94 MJ / kg, and has a lower calorific value than heavy oil of about 45 MJ / kg, so there is a limit to using only bio oil as a fuel.
따라서, 바이오 오일을 단독으로 사용하기 보다는 다른 연료와 혼합하여 연소하는 것이 바람직한데, 이 경우 바이오 오일에 함유된 수분으로 인해 연료 효율이 저하될 우려가 있다.Therefore, it is preferable to burn the bio oil mixed with other fuels rather than use alone, in which case there is a concern that the fuel efficiency is lowered due to the moisture contained in the bio oil.
목표 온도를 300℃로 한 경우 액체 상(Aqueous phase)이 91.92%, 점도가 있는 기름 상(Heavy oil phase)이 8.71%의 비율로 생성되었으며, 생성물 내에 포함된 수분 함유량은 59.77%이다. 또한, 이 경우의 발열량은 약 11.14 MJ/kg이다.A target temperature of 300 ° C. produced 91.92% of the liquid phase and 8.71% of the heavy oil phase, with a water content of 59.77%. In this case, the calorific value is about 11.14 MJ / kg.
목표 온도가 400℃ 내지 600℃로 상승한 경우, 액체 상의 비율이 낮아지고 기름 상의 비율이 높아졌으며, 생성물 내에 포함된 수분의 함유량은 감소하였고 이에 따라 발열량은 증가하는 경향을 보인다.When the target temperature rose from 400 ° C. to 600 ° C., the proportion of the liquid phase was lowered and the proportion of the oil phase was higher, and the content of moisture contained in the product was decreased and thus the calorific value increased.
정리하면, 온도가 낮을수록 생성물 내에 포함된 수분의 함유량이 높아지고 발열량이 낮아지며, 온도가 높을수록 생성물 내에 포함된 수분의 함유량이 감소하고 발열량이 증가한다. In summary, the lower the temperature, the higher the content of water contained in the product and the lower the amount of heat, and the higher the temperature, the lower the amount of water contained in the product and the higher the amount of heat.
즉, 수분의 함유량은 목표 온도 및 발열량과 반비례 관계에 있으며, 상술한 바와 같이 바이오 촤를 생성하기 위해 저속 열분해 공정을 수행할 경우 수분의 함유량이 높아지며 이에 따라 발열량이 감소하는 결과가 초래될 수 있다.That is, the water content is inversely related to the target temperature and the calorific value, and as described above, when the low-speed pyrolysis process is performed to generate the biochar, the moisture content is increased and thus the calorific value may be reduced. .
따라서, 바이오 촤를 효과적으로 생성하기 위해 저속 열분해 공정을 수행하여 생성된 바이오 오일 내에 함유된 수분을 제거할 수 있다면 기존 연료와의 혼합 연소를 통해 대체 연료로 활용이 가능하다.Therefore, if the moisture contained in the bio-oil produced by performing a low-speed pyrolysis process to effectively produce bio fuel can be used as an alternative fuel through mixed combustion with the existing fuel.
3. 저속 열분해 생성물 포집 장치(20)의 설명3. Description of Slow Pyrolysis
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 저속 열분해 생성물 포집 장치(20)는 그 일측이 저속 열분해 장치(10)와 유체 소통 가능하게 연결되어, 저속 열분해 결과 생성된 생성물이 유입된다.2 and 3, the low speed pyrolysis
저속 열분해 생성물 포집 장치(20)에 유입된 생성물 내에 포함된 타르 및 수분의 혼합물은 분자량에 따라 서로 상이한 방법으로 포집되어 저장되고, 타르 및 수분의 혼합물이 제거된 제3 배가스는 저속 열분해 생성물 포집 장치(20)의 외측으로 배출된다.The mixture of tar and water contained in the product introduced into the low speed pyrolysis
이하, 도2를 참조하여 도시된 실시 예에 따른 저속 열분해 생성물 포집 장치(20)를 상세하게 설명한다.Hereinafter, the low speed pyrolysis
저속 열분해 생성물 포집 장치(20)는 제1 포집부(100), 제2 포집부(200) 및 유체 분리부(300)를 포함한다.The low speed pyrolysis
또한, 저속 열분해 생성물 포집 장치에 유입될 생성물을 생성하는 저속 열분해 장치(10)가 저속 열분해 생성물 포집 장치(20)와 유체 소통 가능하게 연결된다.Also, a low speed pyrolysis
(1) 저속 열분해 장치(10)의 설명(1) Description of the low
저속 열분해 장치(10)는 바이오 촤 등을 생성하기 위한 저속 열분해 공정이 진행되는 부분이다. The low
저속 열분해 장치(10)의 일측에는 배가스 유동부(12)가 위치된다. 배가스 유동부(12)는 저속 열분해 장치(10)와 후술될 제1 포집부(100)와 유체 소통 가능하게 연결되어, 열분해 결과 발생한 생성물이 후술될 제1 포집부(100)로 유입되는 통로를 제공한다.One side of the low
저속 열분해 장치(10)는 저속 열분해 생성물 포집 장치(20)와 일체로서, 또는 별개의 장치로서 구비될 수 있다. The low
또한, 생성된 바이오 촤 등을 포집, 저장할 수 있는 별도의 저장부(미도시)를 포함할 수 있다.In addition, it may include a separate storage unit (not shown) for collecting and storing the generated bio- 촤.
저속 열분해 장치(10)에서 생성된 생성물 중 기체 상태의 제1 배가스가 배가스 유동부(12)를 통해 후술될 제1 포집부(100)로 유입된다.The first exhaust gas in a gaseous state of the product generated in the low
(2) 제1 포집부(100)의 설명(2) Description of the first collecting
제1 포집부(100)는 저속 열분해 장치(10)에서 생성된 생성물이 저속 열분해 생성물 포집 장치(20)에 유입되는 부분이다. 다시 말해서, 생성물은 저속 열분해 생성물 포집 장치(20) 중에서도 제1 포집부(100)에 처음으로 유입된다.The
제1 포집부(100)에 유입된 생성물 내의 타르 및 수분의 제1 혼합물은 응축 과정을 통해 포집되고, 타르 및 수분의 제1 혼합물이 제거된 제2 배가스는 후술될 제2 포집부(200)로 유입된다.The first mixture of tar and water in the product introduced into the
제1 포집부(100)는 배가스 유동부(12)를 통해 저속 열분해 장치(10)와 유체 소통 가능하게 연결된다.The
도시된 실시 예에서, 제1 포집부(100)의 일측은 후술될 제1 배출구(130)를 통해 후술될 제2 포집부(200)와 유체 소통 가능하게 연결되며, 제1 포집부(100)의 하측은 후술될 유체 분리부(300)와 유체 소통 가능하게 연결된다.In the illustrated embodiment, one side of the
제1 포집부(100)는 냉각 분사 장치(110), 제1 유입구(120), 제1 배출구(130), 제1 낙하구(140) 및 격벽(150)을 포함한다.The
1) 냉각 분사 장치(110)의 설명1) Description of
냉각 분사 장치(110)는 제1 포집부(100)에 유입된 제1 배가스에 저온의 유체를 분사하여 제1 배가스 내에 함유된 타르 및 수분의 제1 혼합물을 응축시켜 포집한다. The
도시된 실시 예에서, 냉각 분사 장치(110)는 가로 방향으로 길게 형성된 막대 형상으로 구비되나, 그 형상은 변경 가능하다.In the illustrated embodiment, the cooling
다만, 후술될 제1 유입구(120)로 유입된 제1 배가스가 후술될 제1 배출구(130)로 배출되기 전, 제1 배가스 내에 함유된 타르 및 수분의 제1 혼합물을 되도록 많이 포집하기 위해서는 제1 배가스의 유동 경로를 모두 커버할 수 있도록 가로 방향으로 길게 형성되는 것이 바람직하다. However, before the first exhaust gas introduced into the
일 실시 예에서, 냉각 분사 장치(110)에서 분사되는 유체는 물일 수 있으며, 냉각 분사 장치(110)에서 분사되는 유체의 유속, 유량 및 분사 각도는 조절 가능하다.In one embodiment, the fluid injected from the cooling
냉각 분사 장치(110)는 제1 배가스에 직접 유체를 분사할 수 있다. 분사된 유체는 제1 배가스를 냉각함과 동시에 제1 배가스 내에 함유된 타르 및 수분의 제1 혼합물을 응축시킨다.The cooling
응축된 타르 및 수분의 제1 혼합물은 그 무게로 인해 제1 배가스에서 분리되어 하측으로 낙하하여 후술될 제1 낙하구(140)를 통과하여 후술될 유체 분리부(300)로 유입된다.The first mixture of condensed tar and water is separated from the first exhaust gas due to its weight and falls downward, and passes through the
냉각 분사 장치(110)에 의해 포집되는 타르 및 수분의 제1 혼합물은 후술될 타르 및 수분의 제2 혼합물에 비해 더 큰 질량을 갖는다. 즉, 고질량의 타르 및 수분의 제1 혼합물은 제1 포집부(100)에서 포집되고, 저질량의 타르 및 제2 혼합물은 후술될 제2 포집부(200)에서 포집된다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.The first mixture of tar and water collected by the
분사되는 유체를 공급받기 위해, 냉각 분사 장치(110)는 별도의 유체 공급 장치(미도시)와 유체 소통 가능하게 연결될 수 있다.In order to receive the injected fluid, the cooling
2) 제1 유입구(120)의 설명2) Description of the
제1 유입구(120)는 저속 열분해 장치(10)에서 생성된 제1 배가스가 제1 포집부(100)에 유입되는 통로를 제공한다. 도시된 실시 예에서, 제1 유입구(120)는 제1 포집부(100)의 저속 열분해 장치(10)와 인접한 일측에 위치되며, 배가스 유동부(12)와 유체 소통 가능하게 연결된다.The
도시된 실시 예에서, 제1 유입구(120)는 제1 포집부(100)의 높이 방향의 중앙 부근에 위치되나, 그 위치는 변경 가능하다.In the illustrated embodiment, the
다만, 냉각 분사 장치(110)에서 분사되는 유체에 의한 응축 효율을 높이기 위해 제1 배가스가 유입된 후 후술될 제1 배출구(130)를 통해 배출될 때까지 이동 거리를 증가시킬 수 있도록 제1 유입구(120)는 적어도 제1 포집부(100)의 높이 방향의 중앙 부근 아래에 위치되는 것이 바람직하다.However, in order to increase the moving distance until the first exhaust gas is discharged through the
이는, 제1 포집부(100)에 유입된 제1 배가스가 고온으로서 상승하려는 경향을 갖는다는 점 및 고질량의 타르 및 수분의 제1 혼합물이 응축되어 분리되면 제2 배가스의 밀도가 감소하여 상승하려는 경향을 갖는다는 점을 고려한 것이다.This is because the first exhaust gas flowing into the
3) 제1 배출구(130)의 설명3) Description of the
제1 배출구(130)는 냉각 분사 장치(110)에서 분사된 저온의 유체에 의해 타르 및 수분의 제1 혼합물이 분리된 제2 배가스가 후술될 제2 포집부(200)로 유입되는 통로이다.The
제1 배출구(130)는 제1 포집부(100)와 후술될 제2 포집부(200)를 유체 소통 가능하게 연결한다.The
도시된 실시 예에서, 제1 배출구(130)는 제1 포집부(100)의 상측에 위치된다. 이는 상술한 바와 같이, 고질량의 타르 및 수분의 제1 혼합물이 응축되어 분리된 결과 제2 배가스의 밀도가 감소하여 상승할 것이기 때문이다.In the illustrated embodiment, the
따라서, 제2 배가스의 유동을 위한 별도의 외력을 인가하지 않고도 제1 포집부(100)의 상측으로 이동된 제2 배가스는 제1 배출구(130)를 통해 후술될 제2 포집부(200)로 유입될 수 있다.Therefore, the second exhaust gas moved to the upper side of the
다른 실시 예에서, 제2 배가스는 제1 배출구(130)를 통해 외측으로 배출될 수도 있다. 즉, 후술될 제2 포집부(200) 없이 제1 포집부(100)만을 구비하여 저속 열분해 생성물 포집 장치(20)가 구성될 경우, 제1 포집부(100)에서의 포집 과정만을 거친 후 제2 배가스가 저속 열분해 생성물 포집 장치(20)의 외측으로 배출될 수 있다.In another embodiment, the second exhaust gas may be discharged outward through the
4) 제1 낙하구(140)의 설명4) Description of the
제1 낙하구(140)는 제1 포집부(100)에서 포집된 타르 및 수분의 제1 혼합물이 후술될 유체 분리부(300)로 유입되는 통로이다.The
제1 낙하구(140)는 제1 포집부(100)와 후술될 유체 분리부(300)를 유체 소통 가능하게 연결한다.The
도시된 실시 예에서, 제1 낙하구(140)는 제1 포집부(100)의 하측에 위치된다. 또한, 제1 유입구(120)로부터 제1 낙하구(140)에 이르는 동안 제1 포집부(100)의 하측은 경사지게 형성되어 깔대기 형상으로 구비된다.In the illustrated embodiment, the
이는, 제1 포집부(100)에서 포집된 타르 및 수분의 제1 혼합물이 그 점성으로 인해 제1 포집부(100)의 내벽에 부착되는 것을 방지하고, 제1 낙하구(140)를 통해 후술될 유체 분리부(300)로 이동되게 하기 위함이다.This prevents the first mixture of tar and moisture collected from the first collecting
5) 격벽(150)의 설명5) Description of the
격벽(150)은 제1 포집부(100) 및 후술될 제2 포집부(200)를 구획한다. 도시된 실시 예에서, 격벽(150)은 제1 배출구(130)의 하측으로 위치되나 그 위치는 변경 가능하다.The
다른 실시 예에서, 격벽(150)은 별도로 구비되지 않을 수 있다. 이 경우, 제1 포집부(100)와 후술될 제2 포집부(200)는 각각 별도로 구비되어, 제1 배출구(130)에 의해 유체 소통 가능하게 연결될 것이다.In another embodiment, the
(3) 제2 포집부(200)의 설명(3) Description of the
제2 포집부(200)는 타르 및 수분의 제1 혼합물이 분리된 제2 배가스가 유입되어, 제2 배가스 내에 함유된 타르 및 수분의 제2 혼합물이 정전기적 인력에 의해 포집되어 분리된 후, 제3 배가스를 외부로 배출한다.The
도시된 실시 예에서, 제2 포집부(200)는 제1 포집부(100)의 일측에 위치하며, 제1 배출구(130)를 통해 제1 포집부(100)와 유체 소통 가능하게 연결된다.In the illustrated embodiment, the
또한, 제2 포집부(200)의 하측은 후술될 유체 분리부(300)와 유체 소통 가능하게 연결된다.In addition, the lower side of the
제2 포집부(200)는 전기 집진 장치(210), 제2 배출구(220) 및 제2 낙하구(240)를 포함한다.The
1) 전기 집진 장치(210)의 설명1) Description of the
전기 집진 장치(210)는 제2 포집부(200)에 유입된 제2 배가스에 정전기적 인력을 가하여 제2 배가스 내에 함유된 타르 및 수분의 제2 혼합물을 포집한다.The
보다 구체적으로, 전기 집진 장치(210)에 전원이 인가되면 발생하는 정전기적 인력에 의해, 제2 배가스 내에 함유된 타르 및 수분의 제2 혼합물이 전기 집진 장치(210)에 부착됨으로써 제2 배가스와 분리된다.More specifically, a second mixture of tar and moisture contained in the second exhaust gas is attached to the
또한, 전기 집진 장치(210)에 전원이 차단되면 정전기적 인력 또한 소멸하므로, 전기 집진 장치(210)에 부착되었던 타르 및 수분의 제2 혼합물은 중력에 의해 하측으로 낙하하여 후술될 유체 분리부(300)로 유입된다.In addition, since the electrostatic attraction also disappears when the power is cut off to the
도시된 실시 예에서, 전기 집진 장치(210)는 제2 포집부(200) 내에 상하 방향으로 길게 형성되나, 그 형상은 변경 가능하다.In the illustrated embodiment, the
다만, 제2 포집부(200)에 유입된 제2 배가스가 후술될 제2 배출구(220)로 배출되기 전, 제2 배가스 내에 함유된 타르 및 수분의 제2 혼합물을 되도록 많이 포집하기 위해서는 제2 배가스의 유동 경로를 모두 커버할 수 있도록 상하 방향으로 길게 형성되는 것이 바람직하다.However, in order to collect as much of the second mixture of tar and moisture contained in the second exhaust gas as possible before the second exhaust gas introduced into the
정전기적 인력에 의해 포집된 타르 및 수분의 제2 혼합물은 그 무게로 인하여 제2 배가스에서 분리되어 하측으로 낙하하여 후술될 제2 낙하구(240)를 통과하여 후술될 유체 분리부(300)로 유입된다.The second mixture of tar and moisture collected by the electrostatic attraction is separated from the second exhaust gas due to its weight and falls downward to pass through the
전기 집진 장치(210)에 의해 포집되는 타르 및 수분의 제2 혼합물은 제1 포집부(100)의 냉각 분사 장치(110)에 의해 포집된 타르 및 수분의 제1 혼합물에 비해 더 작은 질량을 갖는다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.The second mixture of tar and water collected by the
정전기적 인력을 가하기 위해, 전기 집진 장치(210)는 별도의 전원 장치(미도시)로부터 전력을 공급받을 수 있다.To apply electrostatic attraction, the
전기 집진 장치(210)에서 발생하는 정전기적 인력은 전원 등을 조정함으로써 변경 가능하다.The electrostatic attraction generated in the
2) 제2 배출구(220)의 설명2) Description of the
제2 배출구(220)는 전기 집진 장치(210)에서 발생된 정전기적 인력에 의해 타르 및 수분의 제2 혼합물이 분리된 제3 배가스가 저속 열분해 생성물 포집 장치(20)의 외측으로 배출되는 통로이다.The
도시된 실시 예에서, 제2 배출구(220)는 제2 포집부(200)의 상측에 위치된다. 이는, 두 차례에 걸쳐 타르 및 수분의 제1 혼합물 및 제2 혼합물이 분리된 제3 배가스는 밀도가 감소하여 상승할 것이기 때문이다.In the illustrated embodiment, the
따라서, 제3 배가스의 유동을 위한 별도의 외력을 인가하지 않고도 제2 포집부(200)의 상측으로 이동된 제3 배가스는 제2 배출구(220)를 통해 저속 열분해 생성물 포집 장치(20)의 외측으로 배출될 수 있다.Therefore, the third exhaust gas moved upwardly of the
3) 제2 낙하구(240)의 설명3) Description of the
제2 낙하구(240)는 제2 포집부(200)에서 포집된 타르 및 수분의 제2 혼합물이 후술될 유체 분리부(300)로 유입되는 통로이다.The
제2 낙하구(240)는 제2 포집부(200)와 후술될 유체 분리부(300)를 유체 소통 가능하게 연결한다.The
도시된 실시 예에서, 제2 낙하구(240)는 제2 포집부(200)의 하측에 위치된다. 또한, 제2 포집부(200)의 상측으로부터 하측으로 갈수록 제2 포집부(200)의 하측은 경사지게 형성되어 깔때기 형상으로 구비된다.In the illustrated embodiment, the
이는, 제2 포집부(200)에서 포집된 타르 및 수분의 제2 혼합물이 그 점성으로 인해 제2 포집부(200)의 내벽에 부착되는 것을 방지하고, 제2 낙하구(240)를 통해 후술될 유체 분리부(300)로 이동되게 하기 위함이다.This prevents the second mixture of tar and water collected from the
(4) 유체 분리부(300)의 설명(4) Description of the
유체 분리부(300)에는 제1 포집부(100) 및 제2 포집부(200)에서 포집된 타르 및 수분의 제1 혼합물 및 제2 혼합물이 저장되고, 밀도 차에 의해 타르 및 수분이 분리된다.In the
분리된 타르는 후술될 가열 장치(322)에 의해 가열되어 수분이 제거된 바이오 오일로 생성된다.The separated tar is heated into a
유체 분리부(300)는 제1 포집부(100) 및 제2 포집부(200)의 하측에 위치되며, 제1 포집부(100) 및 제2 포집부(200)와 각각 유체 소통 가능하게 연결된다.The
유체 분리부(300)는 수분 저장 탱크(310), 타르 저장 탱크(320) 및 타르 낙하구(330)를 포함한다.The
1) 수분 저장 탱크(310)의 설명1) Description of the
수분 저장 탱크(310)에는 포집된 타르 및 수분의 제1 혼합물 및 제2 혼합물에 함유된 수분이 분리되어 저장된다. 도시된 실시 예에서, 수분 저장 탱크(310)는 후술될 타르 저장 탱크(320)의 상측에 위치된다. The
이는 후술될 바와 같이, 타르 및 수분이 밀도 차에 의해 분리되면 저밀도의 수분이 상측으로 이동될 것이기 때문이다. This is because, as will be described later, if the tar and the moisture are separated by the density difference, the moisture of the low density will be moved upward.
수분 저장 탱크(310)의 높이는 변경될 수 있다. 보다 구체적으로, 타르 및 수분의 제1 혼합물 및 제2 혼합물에 함유된 타르 및 수분의 비율에 따라, 타르의 비율이 높을 경우 수분 저장 탱크(310)의 높이가 낮아지고 후술될 타르 저장 탱크(320)의 높이가 높아질 수 있으며, 수분의 비율이 높을 경우 이와 반대로 수분 저장 탱크(310) 및 후술될 타르 저장 탱크(320)의 높이가 변경될 수 있다.The height of the
다른 실시 예에서, 수분 저장 탱크(310) 및 후술될 타르 저장 탱크(320)는 일체로서 구비되어, 후술될 타르 낙하구(330)에 의해 그 높이가 서로 상보적으로 조절될 수 있다.In another embodiment, the
수분 저장 탱크(310)는 수분 배출구(311) 및 혼합물 유입구(312)를 포함한다.The
수분 배출구(311)는 타르 및 수분의 제1 혼합물 및 제2 혼합물로부터 분리된 수분이 배출되는 통로이다. 도시된 실시 예에서, 수분 배출구(311)는 수분 저장 탱크(310)의 상측의 일측에 외부와 유체 소통 가능하게 구비되나, 그 위치는 변경 가능하다.The
다만, 수분의 배출 과정에서 분리된 타르가 함께 배출되는 현상을 방지하기 위해 수분 배출구(311)는 후술될 타르 저장 탱크(320)로부터 충분히 이격되도록 위치되는 것이 바람직하다.However, the
혼합물 유입구(312)는 제1 포집부(100)에서 포집된 타르 및 수분의 제1 혼합물 및 제2 포집부(200)에서 포집된 타르 및 수분의 제2 혼합물이 수분 저장 탱크(310)로 유입되는 통로이다. 혼합물 유입구(312)는 제1 포집부(100) 및 제2 포집부(200)를 수분 저장 탱크(310)와 각각 유체 소통 가능하게 연결한다.The
2) 타르 저장 탱크(320)의 설명2) Description of
타르 저장 탱크(320)는 포집된 타르 및 수분의 제1 혼합물 및 제2 혼합물에 함유된 타르가 분리되어 저장된다. 도시된 실시 예에서, 타르 저장 탱크(320)는 수분 저장 탱크(310)의 하측에 위치된다.The
이는 상술한 바와 같이, 타르 및 수분이 밀도 차에 분리되면 고밀도의 타르가 하측으로 이동될 것이기 때문이다.This is because, as described above, when tar and water are separated in the density difference, the tar of high density will be moved downward.
타르 저장 탱크(320)의 높이는 저장된 타르 및 수분의 제1 혼합물 및 제2 혼합물에 함유된 타르 및 수분의 비율에 따라 수분 저장 탱크(310)의 높이와 서로 상보적으로 조절될 수 있음은 상술한 바와 같다.The height of the
타르 저장 탱크(320)는 바이오 오일 배출구(321) 및 가열 장치(322)를 포함한다.The
바이오 오일 배출구(321)는 후술될 가열 장치(322)의 가열에 의해 생성된 바이오 오일이 배출되는 통로이다. 도시된 실시 예에서, 바이오 오일 배출구(321)는 타르 저장 탱크(320)의 하측의 일측에 유체 소통 가능하게 구비되나, 그 위치는 변경 가능하다.The
가열 장치(322)는 타르 저장 탱크(320)의 일측에 구비되어, 타르 저장 탱크(320)에 저장된 타르를 가열한다. 가열 장치(322)는 타르에 열을 제공할 수 있는 어떠한 형태로도 구비될 수 있다.The
타르는 가열 장치(322)에 의해 가열되어 중 탄화수소(heavy hydrocarbon)으로 응축됨으로써, 다른 연료와 혼합 연소가 가능한 고품위의 바이오 오일이 생성될 수 있다.The tar is heated by the
일 실시 예에서, 가열 장치(322)는 약 150℃의 온도로 타르 저장 탱크(320)에 저장된 타르를 가열할 수 있으며, 이 경우 저장된 타르는 중 탄화수소로의 응축이 더욱 활성화될 수 있다.In one embodiment, the
3) 타르 낙하구(330)의 설명3) Description of the
타르 낙하구(330)는 수분 저장 탱크(310)와 타르 저장 탱크(320) 사이에 위치하여, 타르 및 수분의 제1 혼합물 및 제2 혼합물이 밀도 차에 의해 타르와 수분이 분리되면, 분리된 타르가 타르 저장 탱크(320)로 낙하하는 통로를 제공한다.The
타르 낙하구(330)는 수분 저장 탱크(310)와 타르 저장 탱크(320)를 유체 소통 가능하게 연결하거나 차단할 수 있다. The
보다 구체적으로, 후술될 바와 같이 유체 분리부(300)에 유입된 타르 및 수분의 제1 혼합물 및 제2 혼합물은 밀도 차에 의해 분리되는데, 이 경우 타르 낙하구(330)가 항상 개방된 상태를 유지한다면 타르 및 수분의 제1 혼합물 및 제2 혼합물이 타르 저장 탱크(320)에 직접 낙하될 우려가 있다.More specifically, as will be described later, the first mixture and the second mixture of tar and water introduced into the
따라서, 일차적으로 수분 저장 탱크(310)에 타르 및 수분의 제1 혼합물 및 제2 혼합물이 저장되어 타르와 수분이 밀도 차에 의해 분리된 후, 타르만을 타르 저장 탱크(320)로 이동시킬 수 있는 구조로서 타르 낙하구(330)가 구비되는 것이 바람직하다.Therefore, the first and second mixtures of tar and water are stored in the
다른 실시 예에서, 유체 분리부(300)에 유입된 타르 및 수분의 제1 혼합물 및 제2 혼합물은 하측의 타르 저장 탱크(320)에 바로 유입되고, 분리된 수분이 타르 저장 탱크(320)로부터 수분 저장 탱크(310)로 이동될 수 있는 구조로서 타르 낙하구(330)가 구비될 수도 있다.In another embodiment, the first and second mixtures of tar and water introduced into the
또한, 상술한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면 수분 저장 탱크(310) 및 타르 저장 탱크(320)는 일체로서 구비되어 타르 낙하구(330)에 의해 그 높이가 구획될 수 있다.In addition, as described above, according to another embodiment of the present invention, the
이 경우, 타르 낙하구(330)는 통로의 형태가 아니라 판형 부재 등 수분 저장 탱크(310) 및 타르 저장 탱크(320)를 구획하되, 분리된 타르가 타르 저장 탱크(320)로 낙하할 수 있도록 일부 개구부를 포함하는 형태로 구비될 수 있다.In this case, the
5. 저속 열분해 생성물 포집 방법의 설명5. Description of Slow Pyrolysis Product Collection Method
본 발명의 실시 예에 따른 저속 열분해 생성물 포집 장치(20)는 저속 열분해 공정 결과 생성된 생성물 중 제1 배가스 내에 포함된 타르 및 수분의 혼합물을 각각 질량에 따라 서로 다른 방식으로 포집할 수 있다.The low-speed pyrolysis
또한, 포집된 타르 및 수분의 제1 혼합물 및 제2 혼합물은 유체 분리부(300)로 이동된 후 밀도 차에 의해 타르 및 수분이 분리되어, 수분만을 배출할 수 있다.In addition, the first mixture and the second mixture of the collected tar and water is moved to the
또한, 분리된 타르를 가열 장치(322)에 의해 가열함으로써 다른 연료와 혼합 연소가 가능한 고품위의 바이오 오일을 생산할 수 있다.In addition, by heating the separated tar by the
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 저속 열분해 생성물 포집 장치(20)를 이용한 포집 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a capture method using the low speed pyrolysis
저속 열분해 장치(10)에서는 바이오 촤, 바이오 오일 및 제1 배가스가 생성된다.In the low
(1) 제1 포집부(100)에서 수행되는 과정(S100)의 설명(1) Description of the process performed by the first collecting unit 100 (S100)
저속 열분해 장치(10)에서 생성된 제1 배가스는 배가스 유동부(12) 및 제1 유입구(120)를 차례로 통과하여 제1 포집부(100) 내로 유입된다(S110).The first flue gas generated by the low
제1 포집부(100)의 냉각 분사 장치(110)에서 분사된 저온의 유체는 제1 배가스에 직접 분사되어, 제1 배가스 내에 함유된 타르 및 수분의 제1 혼합물이 응축되어 제1 배가스와 분리된다(S120).The low-temperature fluid injected from the
이 때, 응축되어 분리되는 타르 및 수분의 제1 혼합물은 제2 포집부(200)에서 정전기적 인력에 의해 분리되는 타르 및 수분의 제2 혼합물에 비해 더 큰 질량을 가짐은 상술한 바와 같다.At this time, the first mixture of the tar and the water to be condensed and separated has a larger mass than the second mixture of the tar and water to be separated by the electrostatic attraction in the
분리된 타르 및 수분의 제1 혼합물은 중력에 의해 하측으로 이동되어 제1 낙하구(140) 및 혼합물 유입구(312)를 통과하여 유체 분리부(300)에 유입된다(S130).The separated tar and the first mixture of water is moved downward by gravity and passes through the
이 때, 제1 포집부(100)의 하측은 경사지게 형성되어 타르 및 수분의 제1 혼합물이 제1 포집부(100)의 내벽에 엉겨 붙는 현상이 최소화될 수 있다.At this time, the lower side of the
(2) 제2 포집부(200)에서 수행되는 과정(S200)의 설명(2) Description of the process performed by the second collecting unit 200 (S200)
제1 포집부(100)에서 타르 및 수분의 제1 혼합물의 응축에 의한 분리를 마친 제2 배가스는 제1 배출구(130)를 통해 제2 포집부(200)에 유입된다(S210).The second exhaust gas which has been separated by the condensation of the first mixture of tar and water in the
제2 포집부(200)의 전기 집진 장치(210)에서 발생하는 정전기적 인력에 의해 제2 배가스 내에 함유된 타르 및 수분의 제2 혼합물이 전기 집진 장치(210)에 부착되어 제2 배가스와 분리된다(S220).Due to the electrostatic attraction generated by the
또한, 전기 집진 장치(210)의 전원이 차단되면 이에 따라 정전기적 인력 또한 소멸하므로, 전기 집진 장치(210)에 부착되었던 타르 및 수분의 제2 혼합물은 중력에 의해 하측으로 이동되어 제2 낙하구(240) 및 혼합물 유입구(312)를 통과하여 유체 분리부(300)에 유입된다(S230).In addition, when the power of the
이 때, 제2 포집부(200)의 하측은 경사지게 형성되어 타르 및 수분의 제2 혼합물이 제2 포집부(200)의 내벽에 엉겨 붙는 현상이 최소화될 수 있다.At this time, the lower side of the
(3) 유체 분리부(300)에서 수행되는 과정(S300)의 설명(3) Description of the process performed in the fluid separation unit 300 (S300)
유체 분리부(300)에 유입된 타르 및 수분의 제1 혼합물 및 제2 혼합물은 수분 저장 탱크(310)로 유입되어, 밀도 차에 의해 타르 및 수분이 분리된다(S310).The first mixture and the second mixture of tar and water introduced into the
이 때, 타르 낙하구(330)는 수분 저장 탱크(310) 및 타르 저장 탱크(320)를 유체 소통 가능하게 연결하되, 개폐 가능하게 구비될 수 있음은 상술한 바와 같다.At this time, the
밀도 차에 분리된 저밀도의 수분은 상측의 수분 저장 탱크(310)로 이동되고, 고밀도의 타르는 하측의 타르 저장 탱크(320)로 이동된다(S320).Low-density moisture separated by the difference in density is moved to the upper
(4) 저장된 타르를 이용하여 바이오 오일이 생성되는 과정(S400)의 설명(4) Description of the process of generating bio-oil using stored tar (S400)
타르 저장 탱크(320)에 저장된 타르가 가열 장치(322)에 의해 가열되어, 고품질의 바이오 오일이 생성된다(S400).Tar stored in the
구체적으로, 타르는 가열 장치(322)에 의해 가열되어 중 탄화수소(heavy hydrocarbon)으로 응축됨으로써, 다른 연료와 혼합 연소가 가능한 고품위의 바이오 오일이 생성된다.Specifically, the tar is heated by the
생성된 바이오 오일은 바이오 오일 배출구(321)를 통해 타르 저장 탱크(320)의 외측으로 배출된다. 또한, 수분 저장 탱크(310)에 저장된 수분은 수분 배출구(311)를 통해 수분 저장 탱크(310)의 외측으로 배출된다.The produced bio oil is discharged to the outside of the
본 발명의 실시 예에 따른 저속 열분해 생성물 포집 장치(20)에 따르면, 저속 열분해 결과 생성된 생성물 중 제1 배가스 내에 함유된 타르 및 수분을 분자량의 크기에 따라 서로 다른 방법, 즉 응축 및 정전기적 인력에 의해 복수 회에 걸쳐 포집하므로, 타르 및 수분의 포집 효율이 상승된다.According to the low-speed pyrolysis
또한, 포집된 타르 및 수분은 별도의 처리 공정 없이도 유체 분리부(300)에서 밀도 차에 의해 분리되므로, 공정의 간소화 및 처리 비용 절감이 가능하다.In addition, the collected tar and moisture are separated by the density difference in the
더 나아가 분리된 타르를 가열하는 공정만으로도 다른 연료와 혼합 연소가 가능한 고품위의 바이오 오일의 생성이 가능하다.Furthermore, the process of heating the separated tar alone allows the production of high quality bio oils that can be mixed and combusted with other fuels.
따라서, 저속 열분해 과정에서 발생한 생성물 중 바이오 촤 뿐만 아니라 바이오 오일도 연료로서 활용할 수 있어 에너지 활용의 효율이 증가될 수 있다.Therefore, bio oil as well as bio fuels among the products generated in the low-speed pyrolysis process can be utilized as fuel, thereby increasing the efficiency of energy utilization.
이상 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although it has been described above with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. It will be appreciated.
10 : 저속 열분해 장치
12 : 배가스 유동부
20 : 저속 열분해 생성물 포집 장치
100 : 제1 포집부
110 : 냉각 분사 장치
120 : 제1 유입구
130 : 제1 배출구
140 : 제1 낙하구
150 : 격벽
200 : 제2 포집부
210 : 전기 집진 장치
220 : 제2 배출구
240 : 제2 낙하구
300 : 유체 분리부
310 : 수분 저장 탱크
311 : 수분 배출구
312 : 혼합물 유입구
320 : 타르 저장 탱크
321 : 바이오 오일 배출구
322 : 가열 장치
330 : 타르 낙하구10: low speed pyrolysis device
12: exhaust gas flow part
20: low speed pyrolysis product collection device
100: first collecting part
110: cooling jet device
120: first inlet
130: first outlet
140: first dropping port
150: bulkhead
200: second collecting part
210: electric dust collector
220: second outlet
240: second dropping opening
300: fluid separation unit
310: moisture storage tank
311: water outlet
312 mixture inlet
320: tar storage tank
321: Bio Oil Outlet
322: heating device
330: tar drop
Claims (15)
상기 제1 포집부(100)의 일측에 위치하며, 상기 냉각 분사 장치(110)에 의해 상기 제1 배가스로부터 타르 및 수분이 응축되어 분리된 제2 배가스가 배출되는 제1 배출구(130);
상기 제1 포집부(100)의 하측에 유체 소통 가능하게 연결되는 유체 분리부(300)를 포함하며,
상기 유체 분리부(300)는,
수분 저장 탱크(310); 및
상기 수분 저장 탱크(310)의 하측에 위치되며, 상기 수분 저장 탱크(310)와 유체 소통 가능하게 연결되고, 그 내부에 가열 장치(322)를 포함하는 타르 저장 탱크(320)를 포함하는,
저속 열분해 생성물에 포함된 바이오 오일 포집 장치.
A first collecting part 100 including a cooling injection device 110 for injecting a fluid into a first exhaust gas introduced into the inside through a first inlet 120 connected to one side;
A first discharge port 130 disposed at one side of the first collecting unit 100 and discharging the second exhaust gas condensed by tar and moisture from the first exhaust gas by the cooling injection device 110;
It includes a fluid separation unit 300 is connected in fluid communication with the lower side of the first collecting unit 100,
The fluid separation unit 300,
A water storage tank 310; And
Located below the water storage tank 310, and in fluid communication with the water storage tank 310, and includes a tar storage tank 320 including a heating device 322 therein,
Bio oil capture device included in low speed pyrolysis products.
상기 제1 배출구(130)에 그 일측이 유체 소통 가능하게 연결되며, 전기 집진 장치(210)를 포함하는 제2 포집부(200)를 포함하며,
상기 제2 포집부(200)는 상기 유체 분리부(300)와 유체 소통 가능하게 연결되는,
저속 열분해 생성물에 포함된 바이오 오일 포집 장치.
The method of claim 1,
One side thereof is connected to the first outlet 130 in fluid communication, and includes a second collecting part 200 including an electric dust collecting device 210,
The second collecting unit 200 is connected in fluid communication with the fluid separation unit 300,
Bio oil capture device included in low speed pyrolysis products.
상기 제1 배출구(130)는 상기 제1 포집부(100)의 상측에 위치되는,
저속 열분해 생성물에 포함된 바이오 오일 포집 장치.
The method of claim 2,
The first outlet 130 is located above the first collecting unit 100,
Bio-oil capture device contained in low speed pyrolysis product.
상기 전기 집진 장치(210)는 상기 제2 포집부(200)의 상측에 위치되는,
저속 열분해 생성물에 포함된 바이오 오일 포집 장치.
The method of claim 2,
The electrostatic precipitator 210 is located above the second collecting unit 200,
Bio oil capture device included in low speed pyrolysis products.
상기 제1 유입구(120)를 통하여 상기 제1 포집부(100)에 상기 제1 배가스가 유입되면,
상기 냉각 분사 장치(110)에서 분사되는 유체에 의해 상기 제1 배가스 내의 타르 및 수분의 제1 혼합물이 응축되어 상기 제1 배가스와 분리되는,
저속 열분해 생성물에 포함된 바이오 오일 포집 장치.
The method of claim 2,
When the first exhaust gas flows into the first collecting part 100 through the first inlet 120,
The first mixture of tar and moisture in the first exhaust gas is condensed and separated from the first exhaust gas by the fluid injected from the cooling injection device 110,
Bio oil capture device included in low speed pyrolysis products.
분리된 상기 타르 및 수분의 제1 혼합물은 상기 제1 포집부(100)의 하측에 위치하는 제1 낙하구(140)를 통과하여 상기 유체 분리부(300)로 이동되는,
저속 열분해 생성물에 포함된 바이오 오일 포집 장치.
The method of claim 5,
The separated first mixture of tar and water is moved to the fluid separation unit 300 through the first drop port 140 located below the first collecting unit 100,
Bio oil capture device included in low speed pyrolysis products.
상기 타르 및 수분의 제1 혼합물이 분리된 제2 배가스는 상기 제1 포집부(100)에서 배출되어 상기 제2 포집부(200)로 유입되고,
상기 전기 집진 장치(220)에 의해 상기 제2 배가스 내의 타르 및 수분의 제2 혼합물이 정전기적 반응에 의해 상기 제2 배가스와 분리되는,
저속 열분해 생성물에 포함된 바이오 오일 포집 장치.
The method of claim 5,
The second exhaust gas from which the first mixture of tar and water is separated is discharged from the first collecting unit 100 and introduced into the second collecting unit 200.
By the electrostatic precipitator 220, a second mixture of tar and moisture in the second exhaust gas is separated from the second exhaust gas by an electrostatic reaction,
Bio oil capture device included in low speed pyrolysis products.
분리된 상기 타르 및 수분의 제2 혼합물은 상기 제2 포집부(200)의 하측에 위치하는 제2 낙하구(240)를 통과하여 상기 유체 분리부(300)로 이동되는,
저속 열분해 생성물에 포함된 바이오 오일 포집 장치.
The method of claim 7, wherein
The separated second mixture of tar and water is moved to the fluid separation unit 300 through the second drop port 240 located below the second collection unit 200,
Bio oil capture device included in low speed pyrolysis products.
상기 유체 분리부(300)에 이동된 상기 타르 및 수분의 제1 혼합물 및 상기 타르 및 수분의 제2 혼합물이 포함하는 타르 및 수분은 밀도 차이에 의해 분리되어,
상기 분리된 수분은 상기 수분 저장 탱크(310)에 저장되고,
상기 분리된 타르는 상기 타르 저장 탱크(320)에 저장되는,
저속 열분해 생성물에 포함된 바이오 오일 포집 장치.
The method according to any one of claims 5 to 8,
The tar and water contained in the first mixture of tar and water and the second mixture of tar and water moved to the fluid separation unit 300 are separated by a density difference,
The separated moisture is stored in the moisture storage tank 310,
The separated tar is stored in the tar storage tank 320,
Bio-oil capture device contained in low speed pyrolysis product.
상기 타르 저장 탱크(320) 내에 저장된 상기 타르는 상기 가열 장치(322)에 의해 가열되는,
저속 열분해 생성물에 포함된 바이오 오일 포집 장치.
The method of claim 9,
The tar stored in the tar storage tank 320 is heated by the heating device 322,
Bio oil capture device included in low speed pyrolysis products.
상기 가열 장치(322)의 가열 온도는 150℃인,
저속 열분해 생성물에 포함된 바이오 오일 포집 장치.
The method of claim 10,
The heating temperature of the heating device 322 is 150 ℃,
Bio oil capture device included in low speed pyrolysis products.
(a) 제1 배가스가 상기 제1 포집부(100)에 유입되는 단계;
(b) 상기 냉각 분사 장치(110)에서 분사된 수분에 의해 상기 제1 배가스 내의 타르 및 수분의 제1 혼합물이 응축되어 상기 제1 배가스와 분리되는 단계;
(b1) 응축된 상기 타르 및 수분의 제1 혼합물이 상기 유체 분리부(300)에 유입되는 단계;
(c) 상기 타르 및 수분의 제1 혼합물이 분리된 제2 배가스가 상기 제2 포집부(200)에 유입되는 단계;
(d) 상기 전기 집진 장치(210)에서 발생하는 정전기적 인력에 의해 상기 제2 배가스 내의 타르 및 수분의 제2 혼합물이 상기 제2 배가스와 분리되는 단계;
(d1) 분리된 상기 타르 및 수분의 제2 혼합물이 상기 유체 분리부(300)에 유입되는 단계;
(e) 상기 유체 분리부(300)에 유입된 상기 타르 및 수분의 제1 혼합물 및 상기 타르 및 수분의 제2 혼합물이 밀도 차이에 의해 분리되어, 상기 수분은 수분 저장 탱크(310)로 이동되고 상기 타르는 타르 저장 탱크(320)로 이동되는 단계; 및
(f) 상기 가열 장치(322)에 의해 상기 타르 저장 탱크(320) 내에 저장된 상기 타르가 가열되어 바이오 오일이 생성되는 단계;를 포함하는,
저속 열분해 생성물에 포함된 바이오 오일 포집 방법.
A method of capturing bio-oil contained in a low-speed pyrolysis product for use in a bio-oil capture device included in a low-speed pyrolysis product according to claim 2,
(a) introducing a first exhaust gas into the first collecting part 100;
(b) condensing the first mixture of tar and water in the first flue gas by condensation by the water sprayed from the cooling spray device 110 to separate the first flue gas;
(b1) introducing the first mixture of condensed tar and water into the fluid separation unit 300;
(c) introducing a second exhaust gas from which the first mixture of tar and water is separated into the second collecting part 200;
(d) separating a second mixture of tar and moisture in the second exhaust gas from the second exhaust gas by electrostatic attraction generated in the electrostatic precipitator 210;
(d1) introducing the separated mixture of tar and water into the fluid separation part 300;
(e) the first mixture of tar and water and the second mixture of tar and water introduced into the fluid separation unit 300 are separated by a density difference, so that the water is transferred to the water storage tank 310. The tar is moved to a tar storage tank (320); And
(f) heating the tar stored in the tar storage tank 320 by the heating device 322 to produce a bio oil.
Bio oil capture method included in low speed pyrolysis products.
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