KR102270504B1 - Open-type high-Ash fusion temperature Kenaf fueling system that does not require heating energy using room temperature water - Google Patents

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Abstract

본 발명은 케냐프(Kenaf)로부터 보일러 운전시 파울링, 슬래깅, 고온부식, 크링커 생성 등 반응기 벽면, 열교환기 등 전열면에 악영향을 발생하는 성분을 물리, 화학적 방법을 통하여 제거하고 제거 후 케냐프는 고형연료로 전소 또는 혼소에 활용하고 반응 후 반응수는 중화처리 없이 중간처리가 가능한 상온수를 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템에 관한 것이다.The present invention removes components that adversely affect heat transfer surfaces such as reactor walls and heat exchangers, such as fouling, slagging, high-temperature corrosion, and clinker generation during boiler operation from Kenaf, through physical and chemical methods and removes Kenya It relates to an open-type high-temperature ash-melting point Kenyaf fueling system that does not require energy to heat room-temperature water, which is used as a solid fuel for incineration or co-firing, and the reaction water can be intermediately treated without neutralization treatment.

Description

상온수를 이용한 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템{Open-type high-Ash fusion temperature Kenaf fueling system that does not require heating energy using room temperature water}Open-type high-Ash fusion temperature Kenaf fueling system that does not require heating energy using room temperature water

본 발명은 상온수를 이용한 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 케냐프(Kenaf)로부터 보일러 운전시 파울링, 슬래깅, 고온부식, 크링커 생성 등 반응기 벽면, 열교환기 등 전열면에 악영향을 발생하는 성분을 물리, 화학적 방법을 통하여 제거하고 제거 후 케냐프는 고형연료로 전소 또는 혼소에 활용하고 반응 후 반응수을 중화처리 없이 소화조 등의 중간처리가 가능한 상온수를 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an open high-temperature ash-melting-point Kenyaf fueling system that does not require heating energy using room temperature water, and more particularly, to a reactor such as fouling, slagging, high-temperature corrosion, and clinker generation from Kenyaf during boiler operation. After removing and removing components that adversely affect the heat transfer surface such as walls and heat exchangers through physical and chemical methods, Kenyaf is used as a solid fuel for incineration or co-firing. It relates to an open high temperature ash melting point Kenyaf fueling system that does not require energy to heat room temperature water.

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. Energy sources that generate the largest amount of carbon dioxide and have a weak competitiveness against global warming are fossil fuel-based energy sources. Therefore, one of the current global issues as an energy source is the use and dissemination of new and renewable energy, which reduces carbon dioxide emissions compared to existing fossil fuels such as petroleum and coal, which can respond to global warming and climate change. 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 신재생에너지를 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 rise of greenhouse gas reduction in response to the international treaty on climate change, the total amount of power generation is provided to power generation companies (obligated to supply) with power generation facilities (excluding renewable energy facilities) of a certain size (500 MW) or more. The Renewable Portfolio Standard (RPS) was introduced, which made it mandatory to supply more than a certain percentage of the supply using new and renewable energy. For non-fulfillment of this mandatory supply, the reason for non-compliance is within 150% of the average transaction price of the supply certificate. The law was enacted so that a penalty surcharge could be imposed in consideration of the number of non-compliance, etc.

이에 따라 신재생에너지를 공급하여 인정받기 위하여 발전사업자가 신재생에너지 설비를 이용하여 전기를 생산 및 공급하였음을 증명하는 인증서로 공급의무자는 의무공급량을 신재생에너지 공급인증서를 구매하여 충당할 수 있는 것으로 공급인증서 발급대상 설비에서 공급된 MWh기준의 신재생에너지 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. Accordingly, in order to be recognized by supplying new and renewable energy, it is a certificate that proves that the power generation business has produced and supplied electricity using new and renewable energy facilities. The new and renewable energy supply certificate (REC, Renewable Energy Certificate), which is given by multiplying the amount of new and renewable energy based on MWh supplied from the facility subject to the supply certificate issuance, is being implemented. It is financed by the government and reviewed every three years in consideration of the impact on industrial revitalization, power generation cost, the potential to exist, and the effect on the reduction of greenhouse gas emissions.

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.As a result, large-scale coal-fired power generation companies have integrated gasification combined cycle (IGCC), ultra-supercritical pressure (IGCC), Supercritical (USC) technology, Clean Coal Technology (CCT) such as CO 2 capture and storage technology, and biomass co-firing are being attempted, but there are many areas that need to be improved and overcome in solving the fundamental problem. It exists.

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

또한, 혼소를 위해 투입되는 바이오매스와 석탄의 연소특성이 상이하여 석탄을 대상 바이오매스연소로에 설계된 기존 발전 설비 내에서 다단연소가 발생하여 설비 운전에 문제점을 발생시킨다. In addition, since the combustion characteristics of biomass and coal input for co-firing are different, multi-stage combustion of coal occurs in an existing power generation facility designed for a target biomass combustion furnace, thereby causing a problem 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.In addition, there is also a problem that clinker or fouling occurs due to the inorganic component including the metal component contained in the biomass. In order to solve this problem, prior research has developed a technology for applying a fuel in which oil-based biomass is mixed with coal. As such, in the case of a fuel in which coal and oil-based biomass are simply mixed, the surface of the coal is usually coated with oil or the oil is partially impregnated into the pores. However, due to the low surface tension of the oil itself and the lack of bonding strength between the oil-based biomass and the coal surface, coal and biomass each maintain 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 oil in the front part of the burner, and eventually inhibits the combustion of coal, increasing the amount of unburned carbon and reducing 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. In addition, typical agglomeration phenomena of ash in biomass are slagging, clinker, fouling, and fluidized bed combustion, which are mainly generated on the radiative and convection transfer surfaces of the pulverized coal combustion furnace, respectively. ash agglomeration of

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.High-temperature chlorine corrosion of superheater tube in power plant, wear caused by flow rate change due to economizer tube ash clogging, tube wear caused by fluidized sand in fluidized bed combustor, and mechanical wear of chute blower are expected. When potassium and chlorine components generate KCl through chemical bonding in the combustion process, KCl (melting temperature 776℃) is a viscous material that adheres well and is known to accelerate corrosion by chlorine reaction.

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.When this phenomenon occurs in the combustion furnace, it is not only a major cause of reducing the efficiency of the process, but ultimately, if such a phenomenon worsens, the operation must be stopped, which causes enormous economic loss. Aggregation of ash is generally affected by ash composition, temperature, particle size, gas atmosphere, operating conditions, etc. In particular, when a part of ash is melted at high temperature, this phenomenon is accelerated.

한편 상기와 같은 문제점들에 대응하기 위한 다수의 공지된 문헌에 개시되어 있다. On the other hand, it is disclosed in a number of known documents for responding to the above problems.

그러나 지금까지 알려진 종래기술들에서는 케냐프에 반응 후 수처리 공정이 복잡하다는 문제점이 있으며 분리된 성분을 목적하는 케냐프에 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 art known so far, there is a problem that the water treatment process is complicated after the reaction in Kenyaf, and in order to apply the separated component to the intended Kenyaf, there are many cases where the condition is high and the side reactants must be removed as much as possible. . In addition, since the treatment process is performed at a high temperature of 100° C. or more, there is a disadvantage in that energy costs are high.

따라서 회분에 기인하는 공정 문제를 근원적으로 배제하기 위한 저온조건에서 기존 케냐프 성분은 최대한 유지하면서 케냐프 내의 회용융온도를 낮추는 성분을 선택적으로 제거하고 상온에서 발생한 반응폐수는 중간처리자원화 가 가는한 오픈형 반응기를 적용한 케냐프 연료 고품위화 시스템에 관한 기술개발이 절실히 요구되고 있다.Therefore, in low-temperature conditions to fundamentally rule out process problems caused by ash, the components that lower the ash melting temperature in Kenyaf are selectively removed while maintaining the existing Kenyaf components as much as possible, and the reaction wastewater generated at room temperature can be used as an intermediate treatment resource as long as possible. There is an urgent need to develop a technology for a Kenyaf fuel upgrading system to which an open reactor is applied.

한국등록특허 제10-1945186호Korean Patent No. 10-1945186 한국등록특허 제10-1838293호Korean Patent No. 10-1838293 한국등록특허 제10-1879862호Korean Patent No. 10-1879862

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로, 케냐프(Kenaf)로부터 보일러 운전시 파울링, 슬래깅, 고온부식, 크링커 생성 등 반응기 벽면, 열교환기 등 전열면에 악영향을 발생하는 성분을 물리, 화학적 방법을 통하여 제거하고 제거 후 케냐프는 고형연료로 전소 또는 혼소에 활용하고 반응 후 반응수을 중화처리 없이 소화조 등의 중간처리가 가능한 상온수를 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템을 제공하는 데 있다.The present invention was devised to solve the above problems, and it is an invention that adversely affects the heat transfer surface such as the reactor wall and heat exchanger, such as fouling, slagging, high-temperature corrosion, and clinker generation during boiler operation from Kenaf. After removing the components through physical and chemical methods, Kenyaf is used as a solid fuel for incineration or co-firing. After the reaction, the reaction water is heated to room temperature water that can be treated intermediately, such as in a digester, without neutralization. To provide Kenyaf fueling system.

이를 위하여 본 발명에서는 케냐프의 무기물이 용출되도록 소정 반응조건의 약산으로 처리하는 오픈형 반응기;상기 오픈형 반응기에 약산을 공급하는 pH조정조; 상기 오픈형 반응기에 반응수를 공급하는 반응수저장조; 및 상기 오픈형 반응기에 케냐프를 공급하는 케냐프공급장치;를 포함하는 상온수를 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템을 포함할 수 있다.To this end, in the present invention, an open-type reactor that is treated with a weak acid under a predetermined reaction condition so that the minerals of Kenyaf are eluted; a pH adjustment tank for supplying a weak acid to the open-type reactor; a reaction water storage tank for supplying reaction water to the open type reactor; and a Kenyaf supply device for supplying Kenyaf to the open-type reactor; may include an open-type high-temperature ash-melting-point Kenyaf fueling system that does not require energy to heat room temperature water, including.

또한, 상기 소정 반응조건은 상기 약산은 아세트산으로 pH는 4에서5.2, 이내, 반응온도는 상온, 반응시간은 20분 이내이며, 반응 후 반응수의 pH는 7.6일 수 있다.In addition, the predetermined reaction conditions are the weak acid is acetic acid, the pH is within 4 to 5.2, the reaction temperature is room temperature, the reaction time is within 20 minutes, and the pH of the reaction water after the reaction may be 7.6.

또한, 상기 소정 반응조건은 상기 약산은 아세트산으로 pH는 4내지 4.2, 반응온도는 상온, 반응시간은 20분 이내이며, 반응 후 반응수의 pH는 6.9일 수 있다.In addition, the predetermined reaction conditions are the weak acid is acetic acid, the pH is 4 to 4.2, the reaction temperature is room temperature, the reaction time is within 20 minutes, and the pH of the reaction water after the reaction may be 6.9.

또한, 상기 소정 반응조건은 상기 약산은 아세트산으로 pH는 5내지 5.2, 반응온도는 상온, 반응시간은 20분 이내이며, 반응 후 반응수의 pH는 7.6일 수 있다.In addition, the predetermined reaction conditions are the weak acid is acetic acid, the pH is 5 to 5.2, the reaction temperature is room temperature, the reaction time is within 20 minutes, and the pH of the reaction water after the reaction may be 7.6.

또한, 상기 소정 반응조건은 상기 약산은 아세트산으로 pH는 4내지 5.2, 반응온도는 상온, 반응시간은 20분 이내이며, 반응 후 반응수의 pH는 7.6 범위에 있을 수 있다.In addition, the predetermined reaction conditions are the weak acid is acetic acid, the pH is 4 to 5.2, the reaction temperature is room temperature, the reaction time is within 20 minutes, and the pH of the reaction water after the reaction may be in the range of 7.6.

또한, 상기 오픈형 반응기는 대기중에 오픈된 것 일 수 있다.In addition, the open-type reactor may be open to the atmosphere.

또한, 반응 후 상기 케냐프와 반응수를 분리하는 탈수기;를 추가로 포함할 수 있다.In addition, a dehydrator for separating the Kenyap and the reaction water after the reaction; may further include.

또한, 상기 탈수기에서 분리된 반응 후 반응수는 물리 및 화학적 수처리 없이 방류가능할 수 있다.In addition, the reaction water after the reaction separated in the dehydrator may be discharged without physical and chemical water treatment.

또한, 상기 탈수기에서 분리된 케냐프는 ASTM D1857 분석을 통한 In addition, the Kenyap separated from the dehydrator was analyzed through ASTM D1857.

SST (Start Softening Temperature)가 1200℃ 내지 1400℃일 수 있다.SST (Start Softening Temperature) may be 1200 °C to 1400 °C.

또한, 상기 탈수기에서 분리된 케냐프는 ASTM D1857 분석을 통한 DT(Deformation Temperature)가 1400℃ 내지 1500℃일 수 있다.In addition, the Kenyaf separated in the dehydrator may have a DT (Deformation Temperature) of 1400° C. to 1500° C. through ASTM D1857 analysis.

또한, 상기 탈수기에서 분리된 케냐프는 ASTM D1857 분석을 통한 ST(Sphere Temperature)가1450℃ 내지 1500℃일 수 있다.In addition, the Kenyaf separated in the dehydrator may have a Sphere Temperature (ST) of 1450° C. to 1500° C. through ASTM D1857 analysis.

또한, 상기 탈수기에서 분리된 케냐프는 ASTM D1857 분석을 통한 HT(Hemisphere Temperature)가 1500℃이상일 수 있다.In addition, the Kenyaf separated in the dehydrator may have a Hemisphere Temperature (HT) of 1500° C. or higher through ASTM D1857 analysis.

또한, 상기 탈수기에서 분리된 케냐프는 ASTM D1857 분석을 통한 FT(Flow Temperature)가 1500℃이상일 수 있다.In addition, the Kenyaf separated in the dehydrator may have a flow temperature (FT) of 1500° C. or higher through ASTM D1857 analysis.

본 발명의 상온수를 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템에 따르면, 케냐프로부터 회융점 온도를 낮추는 성분을 효과적이면서 쉽게 분리할 수 있어 보일러내 바이오매스 전소 및/또는 혼소를 위한 케냐프를 선택적으로 확보할 수 있다. According to the open-type high-temperature ash-melting-point Kenyaf fueling system that does not require energy to heat room-temperature water of the present invention, it is possible to effectively and easily separate a component that lowers the ash-melting-point temperature from Kenyaf, for biomass burning and/or co-firing in a boiler. You can optionally secure Kenyaf.

또한, 발명에서 저온조건에서 약산 처리함으로써 반응후 반응수의 폐수처리공정에서 중화처리가 필요 없어 비용 절감에 기여하며 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌 등의 탄소계 성분의 용출을 최대한 배제할 수 있는 효과가 있다.In addition, by treating with weak acid under low temperature conditions in the present invention, there is no need for neutralization treatment in the wastewater treatment process of the reaction water after the reaction, thereby contributing to cost reduction and excluding 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 can effectively reduce clinker, fouling, and alkali corrosion problems that may occur during combustion system operation when applied to power generation fuel by effectively removing ash-causing components such as alkali and alkaline earth metals and halogen elements contained in biomass. .

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 상온수를 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 상온수를 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 후 ASTM D1857 분석 후 SST 및 DT온도 시험성적서이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 상온수를 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 전 ASTM D1857 분석 조건에 따른 콘 형상사진이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 오픈형 반응기에서의 반응 전,후 온도 및 PH를 찍은 사진이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 상온수를 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 후 ASTM D1857 분석 조건에 따른 케냐프 펠렛 회융점 시험성적서이다.
도 6은 본 발명의 온도 및 pH조건에 따른 Fe계 부식 특성을 나타낸 그래프이다.
1 is a flowchart illustrating an open-type high-temperature ash-melting point Kenyaf fueling system that does not require energy to heat room-temperature water according to an embodiment of the present invention.
2 is an SST and DT temperature test report after ASTM D1857 analysis after converting room temperature water into an open type high temperature ash melting point Kenyaf fuel that does not require heating energy according to an embodiment of the present invention.
3 is a cone shape photograph according to ASTM D1857 analysis conditions before converting room temperature water into an open high-temperature ash-melting point Kenyaf fuel that does not require energy to heat room temperature water according to an embodiment of the present invention.
4 is a photograph taken before and after the reaction temperature and PH in an open-type reactor according to an embodiment of the present invention.
5 is an open-type high-temperature ash-melting point Kenyaf fuel that does not require energy to heat room temperature water according to an embodiment of the present invention, and then a Kenyaf pellet ash-melting point test report according to ASTM D1857 analysis conditions.
6 is a graph showing the Fe-based corrosion characteristics according to the temperature and pH conditions 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 or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor may properly define the concept of the term in order to best describe his invention. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is. Therefore, since the embodiment described in this specification is only the most preferred embodiment of the present invention and does not represent all the technical spirit of the present invention, there are various equivalents and modifications that can be substituted for them at the time of the present application. It should be understood that

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 탈수 건조 및 펠릿 공정을 연계한 저온조건의 바이오매스내 회분유발성분을 제거한 연료 생산 시스템을 상세히 설명한다.Hereinafter, a fuel production system in which ash-causing components are removed from biomass under low-temperature conditions in connection with dehydration drying and pelleting processes according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

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도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 오픈형 반응기를 적용한 케냐프 연료 고품위화 시스템을 나타낸 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a Kenyaf fuel upgrading system to which an open reactor is applied according to an embodiment of the present invention.

상기 반응기 본체는 반응기보온재(101);을 포함할 수 있다. 상기 보온재는 보온효과를 갖을 수 있다면 그 재질에 한정되지 않는다. The reactor body may include a reactor heat insulating material (101). The insulating material is not limited to the material as long as it can have a warming effect.

상기 반응기보온재는 유리솜, 고무발포, PE폼, 퍼라이트(Perlite), 우레탄 중 어느 하나 또는 2 이상일 수 있다. The reactor thermal insulation material may be any one or two or more of glass wool, rubber foam, PE foam, Perlite, and urethane.

상기 저온의 약산은 독립적 또는 물과 혼합되어 공급될 수 있다. The low-temperature weak acid may be supplied independently or mixed with water.

상기 약산은 상온 약산수 유입구로 공급될 수 있다. The weak acid may be supplied to the room temperature weak acid water inlet.

상기 반응수는 반응수유입구로 유입될 수 있다. 상기 반응수는 상기 약산에 혼합 공급될 수 있다.The reaction water may be introduced into the reaction water inlet. The reaction water may be mixed and supplied to the weak acid.

상기 오픈형 반응기는 동절기 온도조절을 위하여 반응승온설비를 포함할 수 있다. 상기 반응승온기는 상기 오픈형 반응기의 온도를 제어할 수 있다면 반응승온설비의 형태는 제한되지 않음은 자명하다. 상기 반응승온설비는 1℃ 내지 5℃/min 의 승온속도를 가질 수 있다. The open-type reactor may include a reaction temperature increase facility for temperature control in winter. It is obvious that the type of the reaction temperature increase facility is not limited as long as the reaction temperature riser can control the temperature of the open type reactor. The reaction temperature increase facility may have a temperature increase rate of 1°C to 5°C/min.

상기 조건을 벗어난다면 승온효과를 얻을 수 없다.If the above conditions are exceeded, the effect of increasing the temperature cannot be obtained.

상기 오픈형 반응기는 대기압, 상온조건에서 대기중에 오픈된 상태로 운영된다. The open-type reactor is operated in an open state in the atmosphere under atmospheric pressure and room temperature conditions.

상기 케냐프의 금속이온제거 반응, 탈수 공정이후 연료를 배출하기 위한 고체 연료배출부를 통하여 배출될 수 있다.After the metal ion removal reaction of the Kenyap and the dehydration process, it may be discharged through a solid fuel discharge unit for discharging fuel.

상기 pH조정조는 상기 오픈형 반응기에 공급하기 위한 약산를 공급하기 위한 장치이다. 상기 pH조정조는 상기 약산와 혼합을 위한 물을 공급하기 위한 처리수공급부을 포함할 수 있다. 상기 pH조정조에 약산를 공급하기 위한 촉매 약산저장조가 형성될 수 있으며 상기 약산를 상기 pH조정조에 공급할 수 있다. 약산공급부이 형성될 수 있다. The pH adjusting tank is a device for supplying a weak acid to be supplied to the open-type reactor. The pH adjusting tank may include a treated water supply unit for supplying water for mixing with the weak acid. A catalyst weak acid storage tank for supplying the weak acid to the pH adjusting tank may be formed, and the weak acid may be supplied to the pH adjusting tank. A weak acid supply unit may be formed.

상기 pH조정조는 내부 약산혼합특성을 위하여 교반기이 형성될 수 있다. 상기 pH조정조는 동절기온도조절을 위하여 승온설비을 포함할 수 있다. 상기 승온설비는 상기 오픈형 반응기의 온도를 제어할 수 있다면 승온설비의 형태는 제한되지 않음은 자명하다. 상기 반응승온기는 1 ℃내지 5℃/min 의 승온속도를 가질 수 있다. The pH adjusting tank may be provided with a stirrer for internal weak acid mixing characteristics. The pH adjustment tank may include a temperature increase facility for temperature control in winter. It is obvious that the type of the temperature increase facility is not limited as long as the temperature increase facility can control the temperature of the open reactor. The reaction temperature riser may have a temperature increase rate of 1 ℃ to 5 ℃ / min.

상기 조건을 벗어난다면 승온효과를 얻을 수 없다.If the above conditions are exceeded, the effect of increasing the temperature cannot be obtained.

상기 pH조정조는 보온재;을 포함할 수 있다. 상기 보온재는 보온효과를 갖을 수 있다면 그 재질에 한정되지 않는다. The pH adjustment tank may include a thermal insulation material. The insulating material is not limited to the material as long as it can have a warming effect.

상기 보온재는 유리솜, 고무발포, PE폼, 퍼라이트(Perlite), 우레탄 중 어느 하나 또는 2 이상일 수 있다. The insulating material may be any one or two or more of glass wool, rubber foam, PE foam, Perlite, and urethane.

상기 pH조정조에 추가적으로 물을 공급하기 위한 처리수공급부가 형성될 수 있다.A treated water supply unit for additionally supplying water to the pH adjusting tank may be formed.

상기 약산성수를 상기 오픈형 반응기로 공급하기 위한 저온 약산수배출부가 형성될 수 있다. A low-temperature weak acid water discharge unit for supplying the weak acid water to the open-type reactor may be formed.

상기 잉여 생성된 약산수를 배출하기 위한 pH조정조 드레인부가 형성될 수 있다.A pH adjusting tank drain unit for discharging the excess weak acid water may be formed.

상기 반응수저장조에 물을 공급하기 위한 반응수공급부가 형성될 수 있다. A reaction water supply unit for supplying water to the reaction water storage tank may be formed.

상기 오픈형 반응기, 상기 pH조정조, 상기 반응수저장조에는 액체 수위를 확인할 수 있는 수위 측정게이지가 추가로 형성될 수 있다.A water level gauge for checking the liquid level may be additionally formed in the open reactor, the pH adjusting tank, and the reaction water storage tank.

상기 케냐프유입장치는 상기 바이오매스를 소정 크기의 케냐프로 형성하는 분쇄유닛; 상기 케냐프를 저장하는 호퍼; 상기 호퍼에 저장된 상기 케냐프를 후단에 정량 공급하는 케냐프공급피더;를 포함할 수 있다. The Kenyap inlet device includes a grinding unit for forming the biomass into Kenyap of a predetermined size; a hopper for storing the Kenyaf; It may include a;

상기 케냐프의 소정 크기는 50mm이하 일 수 있다. The predetermined size of the Kenyap may be 50 mm or less.

바람직하게는 10μm 내지 50mm이하 일 수 있다.Preferably, it may be 10 μm to 50 mm or less.

더욱 바람직하게는 1mm 내지 10mm이하 일 수 있다. More preferably, it may be 1 mm to 10 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 particle size, the grinding cost may be excessively required, or the removal efficiency of the ash-causing component may be reduced.

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 grinding unit may perform crushing and/or grinding. The pulverizing unit may use any one or more physical properties of compression, impact, friction, shear, and bending, and if it can achieve the purpose of reducing the size of biomass such as cutting and increasing the surface area at the same time, the method is not limited.

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 includes a jaw crusher, a gyratory crusher, a roll crusher, an edge runner, a hammer crusher, a ball mill, and a jet mill. mill), and may be any one of a disk crusher.

상기 케냐프공급피더는 후단에 정량적으로 상기 케냐프를 공급할 수 있는 장치라면 특별히 제한되지 않는다.The Kenyaf supply feeder is not particularly limited as long as it is a device capable of quantitatively supplying the Kenyaf to the rear end.

상기 저융점 유발성분이란 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 low-melting-point-inducing component is physically and chemically attached to the reactor wall, heat exchanger, and rear-end exhaust gas treatment facility among the inorganic components included in the biomass used for the combustion reaction, resulting in fouling, slagging, corrosion, and clinker. It means the ash-inducing ingredient that causes the production, etc.

상기 저융점 성분은 알칼리, 알칼리토 금속, 할로겐족 원소일 수 있다.The low melting point component may be an alkali, an alkaline earth metal, or a halogen element.

연소에서 대표적인 저융점 성분이 나트륨, 칼륨, 염소일 수 있다. Typical low-melting components in combustion may be sodium, potassium, and chlorine.

상기 소정 온도는 상온수 일 수 있다. 바람직하게 상온수는 20℃ 내지 30℃일 수 있으며 더욱 바람직하게는 25℃일 수 있다. The predetermined temperature may be room temperature water. Preferably, the room temperature water may be 20 ℃ to 30 ℃, more preferably 25 ℃.

상기 온도조건을 벗어나면 상기 케냐프중에 회분유발성분이 충분히 분리되지 않는다. 상기 온도조건은 케냐프에 따라 변화될 수 있다. If the temperature condition is exceeded, the ash-causing component is not sufficiently separated in the Kenyap. The temperature conditions may be changed according to Kenyaf.

상기 공급케냐프가 상기 오픈형 반응기내에 체류하는 시간은 반응 온도에 따라 10분 내지 20분이내일 수 있다. 더욱 바람직하게는 체류하는 시간은 10분 이내일 수 있다. 상기 체류하는 시간을 벗어나면 상기 케냐프중에 회분유발성분이 알카리 반응생성물에서 다시 산반응이 일어나 반응생성물인 폐수가 약산으로 되는 역반응이 일어난다. The residence time of the feed Kenyan in the open reactor may be within 10 to 20 minutes depending on the reaction temperature. More preferably, the residence time may be within 10 minutes. When the residence time is exceeded, the acid reaction of the ash-inducing component in the alkali reaction product occurs again in the Kenyap, and a reverse reaction occurs in which the wastewater, which is the reaction product, becomes a weak acid.

pH농도별 차이점은 반응후 폐수에 pH농도 다르며 필요에 따라 반응 온도 및 pH농도를 달리 할수 있는 것이다.The difference by pH concentration is that the pH concentration in the wastewater after the reaction is different, and the reaction temperature and pH concentration can be changed as needed.

상기 체류하는 시간조건은 케냐프에 따라 변화될 수 있다. The residence time conditions may vary depending on Kenyap.

상기 연료처리장치는 상기 소정 온도의 저온처리반응를 통하여 상기 연료는 탄화 또는 반탄화 될 수 있다.In the fuel processing apparatus, the fuel may be carbonized or torrefied through the low-temperature treatment reaction at the predetermined temperature.

기존 열수반응에서는 단위공급케냐프 당 투입되는 저온촉매 약산수양은 바이오매스의 종류에 따라 달라지며, WTB( Water to Biomass , kg/kg)으로 정의될 수 있다. 바람직하게는 각각의 바이오매스에 대해 케나프는 1 내지 4, 바람직하게는 4 내지 6 더욱 바람직하게는 8일 수 있으며, 매우 바람직하게는 세척공정이 필요없으며, 매우 바람직하게는 각각의 바이오매스에 대해 ± 10 % 범위까지 허용될 수 있다.In the existing hydrothermal reaction, the amount of low-temperature catalyst weak acid water input per unit supply Kenya varies depending on the type of biomass, and can be defined as WTB (Water to Biomass, kg/kg). Preferably for each biomass the number of kenafs may be 1 to 4, preferably 4 to 6 more preferably 8, very preferably no washing process is necessary, very preferably for each biomass. A range of ± 10 % is acceptable.

상기 WTB 비를 벗어나게 되면 유발성분의 분리 효율에는 지장이 없고 반응수가 발생량 증가하게 된다. If it is out of the WTB ratio, there is no problem in the separation efficiency of the induced component and the amount of reaction water is increased.

하지만 오픈형 반응기에서는 물 대비 바이오매스를 비율보다는 바이오매스에 많은 저온수 약산을 많이 흡수시키데 관점이 있다 상온수에서 에너지 소비가 없거나 소량이며 중화처리처리가 불필요 하기 때문에 바이오매스 와 상온 약산수를 혼합 비율은 연료생산 하는 현장 조건에 맞추면 되는 장점이 있다 However, in an open-type reactor, there is a point of absorbing a lot of low-temperature water and weak acid into biomass rather than the ratio of biomass to water. Since there is no energy consumption or small amount in room-temperature water, and neutralization treatment is unnecessary, the mixing ratio of biomass and room-temperature weak acid water has the advantage of adapting to the site conditions of fuel production

상기 오픈형 반응기의 전단 분리 효율 조절을 위한 물, 산성용액 주입할 수 있다. Water and acidic solution may be injected for controlling the shear separation efficiency of the open reactor.

상기 상온촉매수를 저온온수로 제조반응온도을 올리거나 또는 간접가열일 경우 보일러에서 가열한 열수, 증기일 수도 있다.The room temperature catalyst water may be heated water or steam heated in a boiler when the reaction temperature is increased or indirect heating is performed by using low temperature hot water.

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 비율 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 co-firing ratio condition may be 1wt% to 50wt% compared to conventional fossil fuels. Preferably it may be 3wt% to 40wt%, more preferably 5wt% to 30wt%.

상기 오픈형 반응기에서 반응후 배출되는 케냐프의 고상성분은 유기화합물일 수 있다. 상기 가연성 성분은 탄소, 수소, 질소, 산소, 황 성분을 주요 구성성분으로 할 수 있다. 상기 가연성 성분은 상기 단위 질량당 케냐프의 탄소, 수소, 질소, 산소, 황에서 탄소 분율은 증가하고, 수소, 질소, 산소, 황 성분은 감소하는 것에 특징이 있다.The solid component of Kenyap discharged after the reaction in the open reactor may be an organic compound. The combustible component may include carbon, hydrogen, nitrogen, oxygen, and sulfur as a main component. The combustible component is characterized in that the carbon fraction in the carbon, hydrogen, nitrogen, oxygen, and sulfur of Kenyap per unit mass increases, and the hydrogen, nitrogen, oxygen, and sulfur components decrease.

상기 오픈형 반응기에서 탈수를 통해 배출되는 반응수 성분은 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 reaction water component discharged through dehydration in the open reactor may be an aqueous solution containing a small amount of organic compounds and inorganic substances. The organic compound may include carbon, hydrogen, nitrogen, oxygen, and sulfur as main components. Preferably, the organic compound may be lignin. Preferably, the inorganic material may include any one or more of Al, Si, P, Ca, Ti, Mn, and Fe.

상기 연료처리장치는 상기 고상성분을 적용하여 성형연료를 제조하기 위한 성형연료유닛;을 추가로 포함할 수 있다.The fuel processing apparatus may further include a molded fuel unit for manufacturing a molded fuel by applying the solid component.

도 6은 본 발명의 온도 및 pH조건에 따른 Fe계 부식 특성을 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the Fe-based corrosion characteristics according to the temperature and pH conditions of the present invention.

더하여, 한국에너지공단에서 발행한 보일러사용기술 규격 KBO 4248을 살펴보면, 화학반응속도론측면에서 부식속도는 온도에 지수함수관계를 가지고 증가한다고 알려져 있다. In addition, looking at the boiler use technology standard KBO 4248 issued by the Korea Energy Agency, it is known that the corrosion rate increases with an exponential function to the temperature in terms of chemical reaction kinetics.

또한 Fe가 주성분인 배관 및 반응기의 부식에 미치는 pH의 영향에 대하여 KBO-4248.2에서는 중성부근에 나타나는 평탄부는 22℃에서 pH4~pH10범위지만 온도가 40℃가 되면 수소과전압의 감소에 의해서 산성역에서의 부식이 증가하고, 염기성 영역에서의 OH이온의 활량증가에 의해서 부동태가 쉽게되므로 평탄부는 좁아져서 pH4.5~pH8.5범위가 된다.In addition, regarding the effect of pH on the corrosion of pipes and reactors containing Fe as the main component, in KBO-4248.2, the flat part appearing near the neutral is in the pH4~pH10 range at 22℃, but when the temperature is 40℃, the hydrogen overvoltage is reduced in the acidic region. Corrosion increases and passivation becomes easy by the increase in the activity of OH ions in the basic region, so the flat part becomes narrower and becomes pH4.5~pH8.5 range.

따라서, 상온 조건 및 마일드한 pH조건에서의 상기 케냐프의 반응을 수행한다면, 반응기의 부식, 경제성이 향상될 수 있다.Therefore, if the Kenyaph reaction is performed under room temperature conditions and mild pH conditions, corrosion of the reactor and economic efficiency can be improved.

100: 오픈형 반응기
200: pH조정조
300: 반응수저장조
400: 케냐프공급장치
500: 탈수기
100: open reactor
200: pH adjustment tank
300: reaction water storage tank
400: Kenyaf supply device
500: dehydrator

Claims (11)

케냐프(Kenaf)의 무기물이 용출되도록 소정 반응조건의 약산으로 처리하는 오픈형 반응기(100);
상기 오픈형 반응기에 약산을 공급하는 pH조정조(200);
상기 오픈형 반응기에 상온의 반응수를 공급하는 반응수저장조(300); 및
상기 오픈형 반응기에 케냐프를 공급하는 케냐프공급장치(400);를 포함하며,
상기 소정 반응조건은 상기 약산은 아세트산으로 pH는 5에서5.2, 이내,
반응온도는 상온, 반응시간은 20분 이내이며,
반응 후 반응수의 pH는 7.6
상기 상온의 반응수는 20 내지 30℃ 미만이고,
WTB( Water to Biomass , kg/kg)는 8이고,
반응 후 상기 케냐프와 반응수를 분리하는 탈수기(500);를 추가로 포함하는
상기 오픈형 반응기는 대기중에 오픈되며,
상기 탈수기에서 분리된 케냐프는 ASTM D1857 분석을 통한 DT(Deformation
Temperature)가 1200℃ 내지 1400℃이고,
상기 탈수기에서 분리된 케냐프는 ASTM D1857 분석을 통한 ST(Sphere Temperature)가 1400℃ 내지 1500℃인 것을 특징으로 하는 상온수를 이용한 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템.
an open-type reactor 100 for treating with a weak acid under predetermined reaction conditions so that the minerals of Kenyaf are eluted;
a pH adjusting tank 200 for supplying a weak acid to the open reactor;
a reaction water storage tank 300 for supplying reaction water at room temperature to the open type reactor; and
Includes; Kenyaf supply device 400 for supplying Kenyaf to the open-type reactor;
The predetermined reaction condition is that the weak acid is acetic acid and the pH is within 5 to 5.2,
The reaction temperature is room temperature, the reaction time is within 20 minutes,
After the reaction, the pH of the reaction water is 7.6
The number of reactions at room temperature is less than 20 to 30 °C,
WTB (Water to Biomass, kg/kg) is 8,
After the reaction, a dehydrator 500 for separating the Kenyap and the reaction water; further comprising
The open reactor is open to the atmosphere,
Kenyaf separated from the dehydrator is DT (Deformation) through ASTM D1857 analysis.
Temperature) is 1200 ℃ to 1400 ℃,
The Kenyaf separated from the dehydrator has an open high temperature ash melting point Kenyaf fueling system using room temperature water, characterized in that the ST (Sphere Temperature) through ASTM D1857 analysis is 1400°C to 1500°C.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 탈수기에서 분리된 케냐프는 ASTM D1857 분석을 통한 SST(Start Softening Temperature)가 1200℃ 내지 1400℃인 것을 특징으로 하는
상온수를 이용한 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템.
According to claim 1,
Kenyaf separated from the dehydrator, characterized in that the SST (Start Softening Temperature) through ASTM D1857 analysis is 1200 ℃ to 1400 ℃
Open type high temperature ash melting point Kenyaf fuel conversion system using room temperature water.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 탈수기에서 분리된 케냐프는 ASTM D1857 분석을 통한 HT(Hemisphere Temperature)가 1500℃이상인 것을 특징으로 하는
상온수를 이용한 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템.
According to claim 1,
Kenyaf separated from the dehydrator, characterized in that the HT (Hemisphere Temperature) through ASTM D1857 analysis is 1500 ℃ or more
Open type high temperature ash melting point Kenyaf fuel conversion system using room temperature water.
제1항에 있어서,
상기 탈수기에서 분리된 케냐프는 ASTM D1857 분석을 통한 FT(Flow Temperature)가 이상인 1500℃인 것을 특징으로 하는
상온수를 이용한 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템.
According to claim 1,
Kenyaf separated from the dehydrator is characterized in that the FT (Flow Temperature) through ASTM D1857 analysis is 1500 ℃ or more
Open type high temperature ash melting point Kenyaf fuel conversion system using room temperature water.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120009660A1 (en) 2010-06-09 2012-01-12 Pa, Llc Method of ash removal from a biomass
WO2018230715A1 (en) 2017-06-15 2018-12-20 大王製紙株式会社 Fuel pellets, system for utilizing biomass as fuel source, and method for producing biomass-derived fuel pellets

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101945186B1 (en) 2016-04-05 2019-04-17 한국에너지기술연구원 De-mineralized Biomass, Manufacturing Method and System of Multi-fuel Production thereof
KR101838293B1 (en) 2016-08-23 2018-04-27 한국에너지기술연구원 De-sticky material in feedstock, Manufacturing Method and System of Boiler-Fuel Production thereof
KR101879862B1 (en) 2017-02-27 2018-08-16 한국에너지기술연구원 De-Ash in Biomass at Low-Temperature, Manufacturing Method and System of Fuel Production thereof
KR102054845B1 (en) * 2018-04-04 2019-12-12 한국에너지기술연구원 De-Ash in Biomass at Low-Temperature, Manufacturing Method and System of Fuel Production Connected with Dehydration and Washing

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120009660A1 (en) 2010-06-09 2012-01-12 Pa, Llc Method of ash removal from a biomass
WO2018230715A1 (en) 2017-06-15 2018-12-20 大王製紙株式会社 Fuel pellets, system for utilizing biomass as fuel source, and method for producing biomass-derived fuel pellets

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
논문:Techno-economical method for the removal of alkali metals from agricultural residue and ervaceous biomass and its effect on slagging and fouling behavior (ACS Sustainable Chemistry and Engineering,
논문; Slagging/Fouling 개선을 위한 Ashless Biomass Fuel 제조에 관한 연구 (대한설비공학회 2018, 하계학술발표대횐 논문집, pp.370-373)

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