KR102381714B1 - System that burns waste with flexibility in operating capacity - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 운전 용량 유연성이 확보된 폐기물 에너지화 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 폐기물을 연소시켜 에너지화시키는 시스템에서 폐기물 처리량을 증대시키고 폐기물 처리 효율도 증대시키는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a waste-to-energy system in which operating capacity flexibility is secured, and more particularly, to a technology for increasing waste treatment amount and waste treatment efficiency in a system for converting waste into energy.
현재, 전국적으로 폐기물 처리를 위한 소각로는 처리 가능한 용량이 초과된 상태로 운영되고 있으나, 소각로 용량 초과 처리는 법적으로 허용되지 않으므로, 친환경 폐기물 처리 방법에 대한 요구가 증대되고 있다.Currently, incinerators for waste treatment nationwide are being operated in a state in which the treatment capacity exceeds the capacity, but since the incinerator capacity excess treatment is not permitted by law, the demand for an eco-friendly waste treatment method is increasing.
폐기물의 특성 상, 폐기물의 성상이 불균일, 불균질하여 일부 발열량이 낮은 폐기물 연료에 대한 처리가 문제가 되고 있으며, 특히, 수분 함량이 상대적으로 높아 발열량이 낮은 폐기물 연료도 처리할 수 있는 기술이 필요하다.Due to the characteristics of waste, the treatment of waste fuels with low calorific value is a problem due to the non-uniformity and heterogeneity of waste properties. Do.
또한, 폐기물 처리를 위한 소각 시 배출되는 대기오염 물질을 포함하는 배기가스는 주민 수용성에 있어서 항상 문제가 되고 있으므로, 이와 같이 배출되는 배출가스를 감소시킬 수 있는 기술이 필요하다.In addition, since exhaust gas containing air pollutants emitted during incineration for waste treatment is always a problem in terms of acceptance by residents, a technology capable of reducing the exhaust gas emitted in this way is required.
대한민국 등록특허 제10-0699519호(발명의 명칭: 폐기물과 알피에프 연소 전용 순환유동층 보일러)에서는, 연료 저장조(1)에 저장된 연료를 하측의 연료 투입기(2)와 연결한 연소로(3)에 공급하여 연소시키어 하측에 시일포트(5)를 설치한 싸이클론(4)과 상측에서 그리고 중앙에서 외부열교환기(6)와 대류전열부(7)가 연결되며 이 대류전열부(7), 흡수탑(9), 백필터(10), 세정탑(11)을 거쳐 굴뚝을 통해 배출되는 순환유동층 보일러에 있어서, 상기 시일포트(5)와 외부 열 교환기(6)를 입자재순환로(22)가 연결하며, 상기 대류전열부(7)와 외부 열 교환기(6)의 내부에 설치한 최종 과열기(28)가 연결됨을 특징으로 하는 폐기물과 RPF 연소 전용 순환유동층 보일러가 개시되어 있다.In Korean Patent Registration No. 10-0699519 (Title of the Invention: Circulating Fluidized Bed Boiler for Combustion of Waste and RPF), the fuel stored in the
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 폐기물을 연소시켜 에너지화시키는 시스템에서 폐기물 처리량을 증대시키는 것이다.An object of the present invention for solving the above problems is to increase the amount of waste processed in a system for converting waste into energy.
또한, 본 발명의 목적은, 낮은 발열량을 구비하는 폐기물도 처리 가능하도록 하여 폐기물 처리 효율을 증대시키는 것이다.Another object of the present invention is to increase waste treatment efficiency by enabling the treatment of wastes having a low calorific value.
그리고, 본 발명의 목적은, 순환된 후 연소로로 재유입되는 유동사의 양을 조절함으로써 연소로 내 온도 조절을 수행하는 것이다.And, an object of the present invention is to perform temperature control in the combustion furnace by controlling the amount of flow sand re-introduced into the combustion furnace after being circulated.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. There will be.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 연료를 제공받고 층물질로 유동사와 산소전달입자를 이용하여 연소를 수행하는 연소로; 상기 연소로와 연결되고 상기 연소로로부터 유동사와 상기 산소전달입자 및 배기가스를 전달 받는 싸이클론; 상기 싸이클론과 연결되고, 상기 싸이클론으로부터 유동사와 상기 산소전달입자가 포함된 혼합물을 전달받고, 상기 혼합물의 일부를 연소로로 전달하는 루프실; 상기 루프실로부터 상기 혼합물의 나머지를 전달받고, 상기 혼합물과 열교환유체 사이 열교환이 수행되도록 하여 상기 혼합물을 냉각시키며, 환원된 상기 산소전달입자를 산화시키는 외부열교환기; 및 상기 연소로와 상기 외부열교환기 사이에 형성되고, 상기 외부열교환기를 통과하여 상기 연소로로 유동하는 상기 혼합물의 양을 조절하는 밸브부;를 포함한다.The configuration of the present invention for achieving the above object includes: a combustion furnace that receives fuel and performs combustion using flowing sand and oxygen transfer particles as a layer material; a cyclone connected to the combustion furnace and receiving the flowing sand and the oxygen delivery particles and exhaust gas from the combustion furnace; a loop seal connected to the cyclone, receiving the mixture containing the flowing sand and the oxygen transfer particles from the cyclone, and transferring a portion of the mixture to the combustion furnace; an external heat exchanger that receives the remainder of the mixture from the loop seal, cools the mixture by performing heat exchange between the mixture and a heat exchange fluid, and oxidizes the reduced oxygen transfer particles; and a valve formed between the combustion furnace and the external heat exchanger and configured to control the amount of the mixture flowing through the external heat exchanger to the combustion furnace.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 밸브부는 상기 혼합물의 유량 제어에 이용되는 패킹을 구비하고, 상기 밸브부에 냉각유체가 유입되어 상기 패킹을 냉각시킬 수 있다.In an embodiment of the present invention, the valve unit may include a packing used to control the flow rate of the mixture, and a cooling fluid may flow into the valve unit to cool the packing.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 밸브부는 로터리 밸브(Rotary valve)일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the valve unit may be a rotary valve.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 외부열교환기는, 일 부위가 상기 외부열교환기의 내부에 위치하고 상기 열교환유체에 유로를 제공하는 열교환부를 더 구비할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the external heat exchanger may further include a heat exchange unit having a portion positioned inside the external heat exchanger and providing a flow path to the heat exchange fluid.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 외부열교환기와 연결되고, 상기 외부열교환기로부터 배출되는 공기를 전달받고, 전달받은 공기의 일부를 상기 외부열교환기로 공급하는 재순환부를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, a recirculation unit connected to the external heat exchanger, receiving air discharged from the external heat exchanger, and supplying a portion of the received air to the external heat exchanger may be further included.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 재순환부로부터 전달받은 공기 또는 외부로부터 전달받은 공기를 상기 외부열교환기의 하부로 유동시키는 펌프부를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, it may further include a pump unit for flowing the air received from the recirculation unit or the air received from the outside to the lower portion of the external heat exchanger.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 산소전달입자는 금속산화물일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the oxygen transfer particle may be a metal oxide.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 상기 싸이클론으로부터 상기 루프실로 상기 혼합물이 전달된 후, 상기 혼합물의 일부가 상기 연소로로 전달되고 상기 혼합물의 나머지가 상기 외부열교환기로 전달되는 제1단계; 상기 혼합물이 상기 외부열교환기를 통과하면서, 상기 혼합물과 상기 열교환부 간 열교환이 수행되고, 상기 혼합물에 공기가 제공되는 제2단계; 상기 혼합물에 포함된 환원된 상기 산소전달입자가 산화되고, 상기 외부열교환기로부터 상기 혼합물이 배출되어 상기 밸브부로 유입되는 제3단계; 상기 밸브부의 작동에 의해 상기 밸브부를 통과하는 상기 혼합물의 양이 제어되는 제4단계; 및 상기 밸브부를 통과한 상기 혼합물이 상기 연소로로 공급되는 제5단계;를 포함한다.In the configuration of the present invention for achieving the above object, after the mixture is transferred from the cyclone to the loop chamber, a part of the mixture is transferred to the combustion furnace and the remainder of the mixture is transferred to the external heat exchanger.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 산화된 산소전달입자를 이용하여 연소로 내 수행되는 연소에서 산소의 양을 증가시키고, 이에 따라 연소로 운전 용량을 증가시킴으로써 운전 유연성을 확보하여 연료로 이용되는 폐기물의 투입량을 자유롭게 제어할 수 있다는 것이다.The effect of the present invention according to the above configuration is to increase the amount of oxygen in the combustion performed in the combustion furnace by using the oxidized oxygen transfer particles, and thereby increase the operation capacity of the combustion furnace to secure operation flexibility and convert it into fuel. The amount of waste used can be freely controlled.
또한, 본 발명의 효과는, 순산소 연소 시 산소 함량을 증가시킴으로써, 상대적으로 고수분 함량으로 낮은 발열량을 가지는 폐기물의 투입도 가능하다는 것이다.In addition, an effect of the present invention is that, by increasing the oxygen content during pure oxygen combustion, it is possible to input waste having a low calorific value with a relatively high moisture content.
또한, 본 발명의 효과는, 연료 투입량을 증가시킬 수 있어 순환되는 유동사의 온도를 더 증가시킬 수 있고, 이에 따라 유동사의 열을 외부열교환기에서 상대적으로 더 많이 회수할 수 있다는 것이다.In addition, an effect of the present invention is that it is possible to increase the fuel input, thereby further increasing the temperature of the circulated flowing sand, and thus recovering relatively more heat of the flowing sand in the external heat exchanger.
그리고, 본 발명의 효과는, 밸브부에 의해 외부열교환기로부터 배출된 혼합물(유동사와 산소전달입자)의 유량이 제어되므로, 외부열교환기의 하부챔버에 공급되는 공기의 양을 최소화할 수 있고, 이에 따라, 외부열교환기 내부의 열교환부와 접촉하는 혼합물(유동사와 산소전달입자)의 유동에 의한 마모 및 부식을 감소시킬 수 있다는 것이다.And, the effect of the present invention is that the flow rate of the mixture (fluid and oxygen transfer particles) discharged from the external heat exchanger by the valve unit is controlled, so that the amount of air supplied to the lower chamber of the external heat exchanger can be minimized, Accordingly, it is possible to reduce wear and corrosion caused by the flow of the mixture (fluid yarn and oxygen transfer particles) in contact with the heat exchange unit inside the external heat exchanger.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 폐기물 에너지화 시스템에 대한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 외부열교환기의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 각각의 연소 조건(공기연소, 산소함량이 증가된 순산소 연소)에서의 싸이클론, 루프실 및 외부열교환기 각각의 온도에 대한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 각각의 연소 조건(공기연소, 산소함량이 증가된 순산소 연소)에서의 투입 연료 열량에 대한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 각각의 연소 조건(공기연소, 산소함량이 증가된 순산소 연소)에서의 오염 물질 배출량에 대한 그래프이다.1 is a schematic diagram of a waste energy conversion system according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of an external heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the temperature of each of the cyclone, the loop seal and the external heat exchanger in each combustion condition (air combustion, pure oxygen combustion with increased oxygen content) according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing the amount of heat input fuel in each combustion condition (air combustion, pure oxygen combustion with increased oxygen content) according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph of pollutant emissions in each combustion condition (air combustion, pure oxygen combustion with increased oxygen content) according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in several different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is said to be “connected (connected, contacted, coupled)” with another part, it is not only “directly connected” but also “indirectly connected” with another member interposed therebetween. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further provided without excluding other components unless otherwise stated.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 폐기물 에너지화 시스템에 대한 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 외부열교환기(100)의 모식도이다. 도 1과 도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 폐기물 에너지화 시스템은, 연료를 제공받고 층물질로 유동사와 산소전달입자를 이용하여 연소를 수행하는 연소로(410); 연소로(410)와 연결되고 연소로(410)로부터 유동사와 산소전달입자 및 배기가스를 전달 받는 싸이클론(420); 싸이클론(420)과 연결되고, 싸이클론(420)으로부터 유동사와 산소전달입자가 포함된 혼합물을 전달받고, 혼합물의 일부를 연소로(410)로 전달하는 루프실(430); 루프실(430)로부터 혼합물의 나머지를 전달받고, 혼합물과 열교환유체 사이 열교환이 수행되도록 하여 혼합물을 냉각시키며, 환원된 산소전달입자를 산화시키는 외부열교환기(100); 및 연소로(410)와 외부열교환기(100) 사이에 형성되고, 외부열교환기(100)를 통과하여 연소로(410)로 유동하는 혼합물의 양을 조절하는 밸브부(500);를 포함한다.1 is a schematic diagram of a waste energy conversion system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of an
또한, 본 발명의 폐기물 에너지화 시스템은, 외부열교환기(100)와 연결되고, 외부열교환기(100)로부터 배출되는 공기를 전달받고, 전달받은 공기의 일부를 외부열교환기(100)로 공급하는 재순환부(200)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 본 발명의 폐기물 에너지화 시스템은, 재순환부(200)로부터 전달받은 공기 또는 외부로부터 전달받은 공기를 외부열교환기(100)의 하부로 유동시키는 펌프부(300)를 더 포함할 수 있다.In addition, the waste-to-energy system of the present invention is connected to the
싸이클론(420)에서는, 연소로(410)에서 배출되어 순환 가능한 유동사, 환원된 산소전달입자 등이 혼합되어 혼합물을 형성할 수 있다. 여기서, 연소로(410), 싸이클론(420)은 종래기술에 의한 구성일 수 있으며, 본 발명의 폐기물 에너지화 시스템은 순산소 순환유동층 연소 시스템으로써, 하기에 상세히 설명하는 구성 외에 순산소 순환유동층 연소 시스템과 관련된 종래기술의 다른 구성이 포함될 수 있다.In the
본 발명의 폐기물 에너지화 시스템에서는, 연료로써 폐기물을 이용할 수 있다. 여기서, 폐기물로는 쓰레기, 연소재, SRF, 의료폐기물, 폐플라스틱 등 생활이나 사업활동에서 필요하지 않게 된 모든 물질이 이용될 수 있다. 다만, 연료가 폐기물에 한정되는 것은 아니고 석탄, 바이오매스 등 순환유동층에 적용될 수 있는 모든 연료가 이용될 수 있음은 물론이다.In the waste-to-energy system of the present invention, waste can be used as a fuel. Here, as waste, all materials that are no longer needed in daily life or business activities, such as garbage, combustible ash, SRF, medical waste, and plastic waste, may be used. However, it goes without saying that the fuel is not limited to waste and any fuel applicable to the circulating fluidized bed such as coal and biomass may be used.
본 발명의 폐기물 에너지화 시스템은 별도의 설비 증설 없이도 폐기물 에너지화 설비의 운전 용량 유연성(운전 용량 범위 확대)을 확보하는 것을 목적으로 하는 것으로써, 이하 목적 해결을 위한 구현 수단에 대해 상세히 설명하기로 한다.The waste-to-energy system of the present invention aims to secure the operational capacity flexibility (expansion of the operating capacity range) of the waste-to-energy facility without additional facility expansion, and the implementation means for solving the purpose will be described in detail below. do.
산소전달입자는 금속산화물일 수 있다. 즉, 산소전달입자는 산소(또는 공기)가 많은 조건에서는 산소를 흡수하여 산화되고, 연료가 많은 조건에서는 입자에 포함된 산소를 소모시켜 연료를 연소시키는 입자로 주로 금속산화물 형태의 입자가 사용될 수 있다.The oxygen transporting particles may be metal oxides. That is, the oxygen-transferring particles are oxidized by absorbing oxygen in a condition in which there is a lot of oxygen (or air), and in a condition in which there is a lot of fuel, the particles in the form of metal oxide are mainly used as particles that burn the fuel by consuming the oxygen contained in the particles in the condition of a lot of fuel. there is.
도 1에서 보는 바와 같이, 금속산화물(Metal oxide, MexOy) 또는 천연광물의 산소전달입자(Oxygen carrier)가 연소로(410)(CFB combustor)로 연료(fuel)와 함께 공급될 수 있다. 산소전달입자는 연소로(410) 내에서 가열될 수 있으며, 연소로(410)로 공급된 산소전달입자에서 환원 반응이 수행됨으로써 산소가 방출되어 연소를 위한 산화제로 일부 사용될 수 있다. As shown in FIG. 1 , metal oxide (Me x O y ) or oxygen carrier particles of natural minerals may be supplied together with fuel to a combustion furnace 410 (CFB combustor). . The oxygen transfer particles may be heated in the
저가의 산소전달입자로는 red mud, 보크사이트, 철광석, oxide scale, ilmenite 등이 이용될 수 있고, 또한, 그 각각의 산화물 또는 복합물 등이 사용될 수 있다. 그리고, 인공적으로 제조할 경우에는, Ni, Co, Cu, Fe, Mn, W, Mo, Cr, Nb, V, Ce, In, Sn 등의 금속, 그 각각의 산화물 및 복합물이 사용될 수 있다. 여기서, 복합물은 각각의 산화물의 복합물을 포함할 수 있다.As inexpensive oxygen transfer particles, red mud, bauxite, iron ore, oxide scale, ilmenite, etc. may be used, and oxides or composites thereof may be used. And, in the case of artificially manufactured, metals such as Ni, Co, Cu, Fe, Mn, W, Mo, Cr, Nb, V, Ce, In, Sn, and their respective oxides and composites may be used. Here, the composite may include a composite of each oxide.
여기서, 산소전달입자가 금속산화물인 경우, 금속산화물은 환원된 상태(MexOy-1)로 연소로(410)를 통과할 수 있다. 여기서, 도 1의 aO2는 연료의 연소에 따른 산화물을 의미할 수 있다. 이하, 산소전달입자가 금속산화물인 경우에 대해 설명하기로 한다.Here, when the oxygen transfer particles are metal oxides, the metal oxide may pass through the
연소 후 환원된 산소전달입자(MexOy-1)는 유동사 등과 함께 혼합물을 형성한 후 싸이클론(420)을 통과한 다음 루프실(430)로 투입될 수 있다. 그리고, 혼합물이 루프실(430)에서 배출되어 외부열교환기(100)로 투입 시, 환원된 산소전달입자도 루프실(430)을 통과한 후 외부열교환기(100)로 투입될 수 있다. 그리고, 외부열교환기(100)에서 환원된 산소전달입자는 외부열교환기(100)의 하부에서 공급되는 공기 내 일부 산소를 포집하여 산화될 수 있다. 이와 같이 다시 산화되어 연소로(410)로 공급되던 초기 상태로 변화된 산소전달입자(MexOy)는 외부열교환기(100)로부터 배출되어 밸브부(500)를 통과한 후 연소로(410)에 다시 순환되어 공급될 수 있다. 이와 같은 산소전달입자의 유동 경로에 대해서는 하기에 더욱 상세히 설명하기로 한다.After combustion, the reduced oxygen transfer particles (Me x O y-1 ) may be introduced into the
연소로(410) 내 공급되고 산소전달입자를 통해 공급되는 산소를 포함하는 산화제 내 산소 함량은 60% 이상(O2 ≥ 60 vol.% in the oxidant)일 수 있다. 여기서, 산화제는 공기 등과 같은 기체일 수 있다. 유동사의 일부 대신에 산소전달입자를 사용하여 연소로(410) 내 산소를 공급함으로써 산화제 내 산소 함량이 60% 이상으로 형성될 수 있다.The oxygen content in the oxidizer including oxygen supplied in the
상기와 같이 산소전달입자로부터 산소 발생량을 증가시킴으로써, 연소로(410) 내 수행되는 연소에서 산화제 내 산소의 양을 증가시킬 수 있어, 연소로(410) 운전 용량의 유연성을 확보할 수 있다. 구체적으로, 산소전달입자로부터 산소 발생량을 증가시켜 연소로(410)에 공급할 수 있는 순산소 양을 증가시킬 수 있고, 이에 따라 연소로(410) 운전 용량을 증가시킴으로써 연소로(410) 운전 용량 범위를 증가시켜 연료로 이용되는 폐기물의 투입량을 증가시킬 수 있는 것이다. 그리고, 상기와 같이 순산소 연소 시 산소 함량을 증가시킴으로써, 상대적으로 고수분 함량으로 낮은 발열량을 가지는 폐기물의 투입도 가능할 수 있다.By increasing the amount of oxygen generated from the oxygen transfer particles as described above, it is possible to increase the amount of oxygen in the oxidizer in the combustion performed in the
상기와 같이 연료 투입량(폐기물 투입량)을 증가시킬 수 있어 순환되는 유동사의 온도를 더 증가시킬 수 있고, 이에 따라 유동사의 열을 외부열교환기(100)에서 상대적으로 더 많이 회수할 수 있다. 그리고, 외부열교환기(100)에서 회수된 열에 의한 스팀은 본 발명의 폐기물 에너지화 시스템 내에서 이용 가능하며, 특히, 수분 함량이 높은 연료(폐기물)을 건조시키는 열로 이용될 수 있다. 또한, 상기와 같이 수분을 함유하여 낮은 발열량을 가지는 폐기물을 연소시켜 폐기물 연소 효율을 증대시킬 수도 있다.As described above, the fuel input amount (waste input amount) can be increased, so that the temperature of the circulating flow yarn can be further increased, and thus, relatively more heat of the flow yarn can be recovered in the
외부열교환기(100)는, 외부열교환기(100)의 상부에 형성되고 혼합물이 유동하는 공간을 제공하는 상부챔버(110), 상부챔버(110)의 하부에 형성되고 유입된 공기가 유동하는 공간을 제공하는 하부챔버(120), 및 상부챔버(110)와 하부챔버(120) 사이에 형성되고, 하부챔버(120)로부터 상부챔버(110)로 공기를 분사시키는 노즐(131)을 복수 개 구비하는 분산판(130)을 구비할 수 있다.The
또한, 외부열교환기(100)는, 상부챔버(110)와 결합되어 일 부위가 상부챔버(110)의 내부에 위치하고 열교환유체에 유로를 제공하는 열교환부(140)를 더 구비할 수 있으며, 외부열교환기(100)는, 일 부위가 하부챔버(120)와 분산판(130)을 관통하여 형성되고 나머지 부위가 밸브부(500)와 연결되며, 상부챔버(110)를 통과한 혼합물에 유로를 제공하는 열교환기배출관(151), 및 상부챔버(110)의 상부에 형성되는 배관으로 노즐(131)을 통해 분사된 공기가 배출되는 가열공기배출관(152)을 더 구비할 수 있다. In addition, the
펌프부(300)는 재순환부(200)로부터 전달받은 가열된 공기 또는 외부(대기)로부터 전달받은 공기 외부 공기를 하부챔버(120)의 내부로 유동시키는 힘을 제공할 수 있다. 여기서, 펌프부(300)는 재순환부(200)로부터 가열된 공기를 전달받을 수 있다. 또한, 펌프부(300)는, 펌프배관(310)에 의해 하부챔버(120)와 연결되고, 재순환배출배관(210)에 의해 재순환부(200)와 연결될 수 있다.The
본 발명의 폐기물 에너지화 시스템에서는, 일단이 루프실(430)과 결합되고 타단이 연소로(410)와 결합되며 루프실(430)을 통과한 혼합물의 일부에 유로를 제공하는 제2루프실배출관(432)이 형성될 수 있다. 그리고, 일단이 루프실(430)과 결합되고 타단이 외부열교환기(100)와 결합되며 루프실(430)을 통과한 혼합물의 나머지에 유로를 제공하는 제1루프실배출관(431)이 형성될 수 있다. 여기서, 제1루프실배출관(431)을 통과한 혼합물 내 환원된 산소전달입자는 외부열교환기(100)의 상부챔버(110)로 투입될 수 있다. 그리고, 제2루프실배출관(432)을 통과한 혼합물은 연소로(410)로 다시 투입될 수 있다.In the waste-to-energy system of the present invention, one end is coupled to the
도 1과 도 2에서 보는 바와 같이, 열교환부(140)는 열교환유체가 관통하는 배관의 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 열교환 가능한 다른 형상으로 형성될 수도 있다. 열교환유체가 유동하는 배관의 형상으로 열교환부(140)가 형성되는 경우, 상부챔버(110) 내에 위치하는 열교환부(140)의 일 부위는 복수 회 구부러진 지그재그의 형상일 수 있다. 그리고, 열교환부(140)의 나머지 부위는 혼합물로부터 열을 전달 받은 열교환유체가 공급되어 열을 방출하는 장치(난방 장치 등)에 연결될 수 있다.1 and 2 , the
열교환기배출관(151)의 일단은 분산판(130)의 타공 부위와 결합하고 열교환기배출관(151)의 타단은 밸브부(500)와 결합될 수 있으며, 이에 따라, 열교환기배출관(151)의 일 부위가 하부챔버(120)를 관통하여 형성되고, 열교환기배출관(151)의 나머지 부위가 외부에 노출되어 형성될 수 있다.One end of the heat
그리고, 외부열교환기(100)의 외부로부터 외부열교환기(100)로 유입된 공기가 외부열교환기(100)의 하부에서 상부 방향으로 유입되어 유동화 매체의 기능을 수행할 수 있다. 펌프부(300)는 흡입한 공기를 하부챔버(120)로 공급하고, 공급된 공기는 분산판(130)의 노즐(131)을 통해 상부챔버(110)를 향해 분사될 수 있다. 여기서, 분산판(130)의 타공 부위가 분산판(130)의 중앙 부위에 형성되어 열교환기배출관(151)의 일단이 분산판(130)의 중앙 부위에 결합될 수 있고, 열교환기배출관(151)의 일단 주위에 노즐(131)이 형성될 수 있다.And, the air introduced into the
상기와 같이, 외부열교환기(100)의 하부챔버(120)로 유입되는 공기에 의해 연소 후 환원된 산소전달입자(MexOy-1)에 산소가 공급됨으로써, 환원된 산소전달입자가 다시 초기 상태의 산소전달입자(MexOy)로 변화될 수 있다. 그리고, 외부열교환기(100)의 하부챔버(120)로 유입되는 공기는 외부열교환기(100)의 상부챔버(110)로 배출된 후 재순환부(200)로 배출되기 때문에, 외부열교환기(100)를 통과하는 혼합물에 공기가 섞이는 비율을 최소화 할 수 있으며, 결과적으로, 연소로(410)로 혼합물이 다시 공급되는 경우, 본 발명의 폐기물 에너지화 시스템에서의 순산소 연소 중 배기 재순환(FGR)의 고순도 CO2와 공기가 섞이는 비율이 최소화됨으로써, 고순도 CO2의 순도가 저하되는 현상이 방지될 수 있다.As described above, oxygen is supplied to the reduced oxygen transfer particles (Me x O y-1 ) after combustion by the air flowing into the
하부챔버(120)로부터 상부챔버(110)로 분사 유입된 후 혼합물에 의해 가열된 공기는 가열공기배출관(152)을 통해 배출될 수 있다. 그리고, 가열공기배출관(152)을 따라 유동한 공기는 재순환부(200)로 유입될 수 있다. 여기서, 재순환부(200)는, 외부열교환기(100)로부터 전달받은 가열된 공기의 일부를 펌프부(300)로 전달하고 가열된 공기의 나머지는 배출되도록 할 수 있다. 여기서, 가열된 공기는 환원된 산소전달입자를 산화시키면서 산소가 일부 소모된 상태의 고온 공기일 수 있다.After being injected into the
이에 따라, 펌프부(300)에 의해, 가열된 공기가 하부챔버(120)로 공급되거나 가열된 공기와 외부 공기가 혼합된 혼합 공기가 하부챔버(120)로 공급될 수 있다. 이에 따라, 가열된 공기 또는 혼합 공기가 상부챔버(110)로 분사되어, 외부 공기만 상부챔버(110)로 공급되는 경우보다 높은 온도의 공기가 상부챔버(110)로 분사되므로, 상부챔버(110) 내부의 온도 저하를 최소화하여 열교환부(140)에 의한 열 회수 효율을 증대시킬 수 있다.Accordingly, heated air may be supplied to the
또한, 루프실(430)을 통과하여 외부열교환기(100)로 이동되는 800℃의 고온 유동사의 열을 열교환부(140)를 이용하여 회수한 후, 유동사를 연소로(410)로 공급할 수 있고, 이와 같은 경우, 열교환부(140)를 통과하는 열교환유체의 유동량, 유동속도, 온도 등을 제어함으로써 외부열교환기(100)를 통과하는 유동사의 온도도 제어할 수 있고, 이에 따라, 온도가 제어된 유동사가 연소로(410)로 유동하여 연소로(410) 내 온도가 조절되면서, 연료투입량에 따른 연소로(410) 내 온도가 연소에 적합하게 형성되어, 안정적인 순산소 연소를 수행할 수 있다.In addition, the heat of the high-temperature fluidized sand at 800°C that passes through the
도 1에서 보는 바와 같이, 열교환부(140)로부터 배출되는 열교환유체는, 열교환부(140)의 배출구와 연결된 열교환배출배관(610)을 따라 유동하여 연료(Solid fuel)를 건조시키는 연료건조부(미도시)로 공급될 수 있다. 그리고, 연료건조부(미도시)를 통과하면서 연료(폐기물)을 건조시키는데 이용되어 냉각된 열교환유체는, 열교환부(140)의 유입구와 연결된 열교환유입배관(620)을 따라 유동하여 열교환부(140)로 유입된 후 유동사의 열에 가열될 수 있다. 이와 같이, 유동사의 열을 이용하여 연료인 폐기물을 건조시킨 다음 연료를 연소로(410)에 공급함으로써 연료의 연소 효율을 증대시켜 본 발명의 폐기물 에너지화 시스템 전체 운전 효율을 증대시킬 수 있다.1, the heat exchange fluid discharged from the
밸브부(500)는 혼합물의 유량 제어에 이용되는 패킹을 구비하고, 밸브부(500)에 냉각유체가 유입되어 패킹을 냉각시킬 수 있다. 여기서, 밸브부(500)는 로터리 밸브(Rotary valve)일 수 있다. 상기와 같이 밸브부(500)의 일측은 열교환기배출관(151)과 결합될 수 있으며, 밸브부(500)의 타측은 관의 형상인 밸브부관(510)의 일단과 결합되고 밸브부관(510)의 타단은 연소로(410)의 하부와 결합되어, 밸브부(500)에서 배출된 혼합물이 밸브부관(510)을 따라 유동된 뒤 연소로(410)로 공급될 수 있다.The
순산소 순환유동층 연소시스템인 본 발명의 폐기물 에너지화 시스템에서는, 효율을 높이기 위한 방법으로 동일 산소투입량으로 배기가스 재순환량을 최소화하여 산화제 내 산소농도를 증가시키는데, 이 경우, 연료투입량이 증가하게 되고, 안정적인 순산소 연소 운전을 위해서 연소로(410) 내 온도 조절을 수행할 수 있다.In the waste energy conversion system of the present invention, which is a pure oxygen circulating fluidized bed combustion system, as a method to increase efficiency, the oxygen concentration in the oxidizer is increased by minimizing the exhaust gas recirculation amount with the same oxygen input amount. In this case, the fuel input amount is increased , it is possible to perform temperature control in the
구체적으로, 루프실(430)을 통과하여 외부열교환기(100)로 이동되는 고온(800℃)의 유동사의 열이 열교환부(140)에서 회수된 뒤, 열이 회수되어 온도가 낮아진 유동사(300℃ 이하)가 외부열교환기(100)로부터 배출되어 밸브부(500)로 유입될 수 있다. 그리고, 밸브부(500)의 작동에 의해 밸브부(500)를 통과하는 혼합물 내 유동사의 양이 조절됨으로써, 연소로(410) 온도제어를 위해 유동사가 연소로(410)로 일정한 양만큼 순환되게 제어할 수 있다. 이에 따라, 연소로(410) 내 연료투입량 증가 시 연소로(410) 내부의 급격한 온도 감소를 방지하여 안정적인 순산소 연소를 구현할 수 있다.Specifically, after the heat of the high temperature (800° C.) flowed yarn that passes through the
상기와 같이 열 회수 후에도 상당한 온도를 구비하는 유동사가 밸브부(500)의 내부를 통과하므로, 밸브부(500)의 내부에 설치된 패킹이 유동사의 열에 의해 손상 또는 변형될 수 있다. 이와 같은 현상을 방지하기 위하여, 패킹에 냉각유체를 유입시켜 패킹을 냉각시킬 수 있으며, 냉각유체로는 본 발명의 연소 시스템 내 이산화탄소 또는 재순환 배기가스 등이 이용될 수 있다. As the flow yarn having a significant temperature even after heat recovery as described above passes through the inside of the
그리고, 패킹에 냉각유체가 공급됨으로써, 밸브부(500) 내부에 대해 외기의 유입이 방지될 수 있다. 또한, 밸브부(500)에 의해 외부열교환기(100)로부터 배출된 혼합물이 제어되므로, 외부열교환기(100)의 하부챔버(120)에 공급되는 공기의 양을 최소화할 수 있고, 이에 따라, 외부열교환기(100)의 내부 유동화 매체량을 최소화하여 열교환부(140)와 접촉하는 혼합물 내 유동사의 유동에 의한 마모 및 부식을 감소시킬 수 있다.And, by supplying the cooling fluid to the packing, the inflow of outside air into the
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 각각의 연소 조건(공기연소, 산소함량이 증가된 순산소 연소)에서의 싸이클론(420), 루프실(430) 및 외부열교환기(100) 각각의 온도에 대한 그래프이다. 도 3에서 보는 바와 같이, 연소로(410)의 작동 시간(Operating time)에 따라 각각의 연소 조건을 변경시키면서 연소로(410)에서의 연소를 수행하여 싸이클론(420), 루프실(430) 및 외부열교환기(100) 각각의 시간 별 온도를 측정하였다. 도 3에서, a그래프는 싸이클론(420)(Cyclone)을 통과하는 고체 혼합물(주로 유동사 포함)의 온도 변화를 나타내고, b그래프는 루프실(430)(Loop-seal)로 유입된 혼합물의 온도 변화를 나타내며, c그래프는 외부열교환기(100)(EHE)의 상부챔버(110) 내 분산판(130) 부근의 혼합물의 온도 변화를 나타내고, d그래프는 외부열교환기(100)(EHE)의 상부챔버(110)를 통과한 후 열교환기배출관(151)을 통과하는 혼합물의 온도 변화를 나타낸다.3 is a
도 3에서, 먼저, 최초 4시간까지는 LNG연료를 이용한 연소로(410)의 예열(LNG Pre-heating)을 수행하였다. 이와 같은 경우, 시간이 지남에 따라 연소로(410) 및 유동사의 온도가 상승하고, 이에 대응하여 가열된 유동사가 싸이클론(420)과 루프실(430)에 유입되어 싸이클론(420)과 루프실(430)의 온도가 증가할 수 있다. 다만, 외부열교환기(100)에는 유동사가 아직 순환되지 않아 온도 변화가 미미할 수 있다.In FIG. 3 , first, pre-heating of the
다음으로, 4시간 이후부터 9.5시간까지는 LNG공급을 중지하고 고체연료를 연소로(410)로 공급하고 순산소 연소 분위기에서 연소로(410)로 공급되는 기체 내 산소 함량 60 % 이상인 운전을 위해 산소를 공급하여 예열(Oxy Pre-heating)을 수행하였다. 이와 같은 경우, 시간이 지남에 따라 연소로(410) 및 유동사의 온도가 상승하고, 이에 대응하여 가열된 유동사가 싸이클론(420)과 루프실(430)에 유입되어 싸이클론(420)과 루프실(430)의 온도가 증가할 수 있다. 그리고, 외부열교환기(100)로 유동사가 순환하여 외부열교환기(100)의 온도도 증가할 수 있다.Next, from 4 hours to 9.5 hours, the LNG supply is stopped, solid fuel is supplied to the
9.5시간 이후부터 13.5시간까지는 고체연료를 연소로(410)로 공급하고 산소함량이 60% 이상인 산화제(O2 ≥ 60 vol.% in the oxidant)를 연소로(410)로 공급하여 연소(Oxy-fired(60%))를 수행하였다. 이와 같은 경우, 싸이클론(420)의 온도가 800℃ 이상으로 형성될 수 있고, 루프실(430)의 온도도 800℃ 이상으로 형성될 수 있으며, 외부열교환기(100)의 상부챔버(110) 내 설치된 열교환부(140)에서 열교환이 수행될 수 있어, 외부열교환기(100)의 분산판(13) 부근 혼합물의 온도가 270 oC 로 냉각될 수 있고, 밸브부(500)에 의해 유동사 혼합물량이 조절되어 연소로(410)으로 공급될 수 있다. 이에, 연소로(410)의 온도가 850℃ 이상으로 유지될 수 있다.From 9.5 hours to 13.5 hours, solid fuel is supplied to the
그 후, 13.5시간 이후부터는 고체연료를 연소로(410)로 공급하고 공기를 연소로(410)로 공급하여 공기연소(Air-fired)를 수행하였다. 여기서, 연소로(410)에서 사이클론(420), 루프실(430) 및 외부열교환기(100)으로 순환되는 유동사 혼합물들이 연소로(410)에서 사이클론(420), 루프실(430) 및 연소로(410)로 순환되기 때문에, 외부열교환기(100)의 작동은 정지되어 외부열교환기(100)의 온도가 급격히 감소할 수 있다.After 13.5 hours, the solid fuel was supplied to the
도 3에서 보는 바와 같이, 연료와 함께 60% 이상의 산소 함량을 가지는 산화제(O2 ≥ 60 vol.% in the oxidant)를 연소로(410)로 공급하는 경우, 싸이클론(420)과 루프실(430)을 통과하는 유동사의 온도가 750℃ 이상으로 유지됨을 확인할 수 있고, 열교환부(140)와의 열교환에 의해 유동사의 온도가 270℃로 온도가 감소됨을 확인할 수 있으며, 이에 따라, Oxy-fired 구간에서 열교환량이 가장 많아 열회수 효율이 가장 크게 나타나는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 3, when an oxidizing agent having an oxygen content of 60% or more (O 2 ≥ 60 vol.% in the oxidant) is supplied to the
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 각각의 연소 조건(공기연소, 산소함량이 증가된 순산소 연소)에서의 투입 연료 열량에 대한 그래프이고, 여기서, Oxy-fired와 Air-fired 각각에 대한 사항은, 도 3의 설명에 기재된 사항과 동일하다. 그리고, 도 3에서와 동일한 고체연료가 이용되었다.4 is a graph of the amount of fuel input under each combustion condition (air combustion, pure oxygen combustion with increased oxygen content) according to an embodiment of the present invention, where, for each of Oxy-fired and Air-fired The matters are the same as those described in the description of FIG. 3 . And, the same solid fuel as in FIG. 3 was used.
도 4에서 보는 바와 같이, Air-fired 조건에서는 연소로(410)에서 75kWh의 열량을 구비하는 연료가 연소되는 반면에, Oxy-fired 조건에서는 연소로(410)에서 150kWh의 열량을 구비하는 연료가 연소됨을 확인할 수 있다. 도 4의 그래프 해석에 따라, 연료와 함께 60% 이상의 산소 함량을 가지는 산화제(O2 ≥ 60 vol.% in the oxidant)를 연소로(410)로 공급하는 경우, 공기를 공급하는 경우보다 더 많은 양의 연료를 처리 가능함을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 4 , in the air-fired condition, fuel having 75 kWh of heat is burned in the
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 각각의 연소 조건에서의 오염 물질 배출량에 대한 그래프이다. 도 5에서, a는 이산화황(SO2)에 대한 그래프이고, b는 일산화탄소(CO)에 대한 그래프이며, c는 일산화질소(NO)에 대한 그래프이다. 도 5에서 보는 바와 같이, Air-fired 조건에서 보다 Oxy-fired 조건에서 각각의 오염 물질의 배출량이 현저히 감소함을 확인할 수 있다.5 is a graph of pollutant emissions in each combustion condition according to an embodiment of the present invention. In Figure 5, a is a graph for sulfur dioxide (SO 2 ), b is a graph for carbon monoxide (CO), c is a graph for nitrogen monoxide (NO). As shown in FIG. 5 , it can be confirmed that the emission of each pollutant is significantly reduced in the oxygen-fired condition than in the air-fired condition.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 폐기물 에너지화 시스템을 포함하는 열병합 발전 시스템을 구축할 수 있다. 상기와 같이, 본 발명의 폐기물 에너지화 시스템에서는 상대적으로 증대된 양의 폐기물 처리가 가능하여 연소 효율이 증대됨과 동시에 오염 물질 발생량이 감소하므로, 친환경이면서도 효율이 증대된 폐기물 열병합 발전 시스템을 형성할 수 있다.It is possible to construct a cogeneration system including the waste-to-energy system of the present invention configured as described above. As described above, in the waste-to-energy system of the present invention, a relatively increased amount of waste can be treated, so that the combustion efficiency is increased and the amount of pollutants generated is reduced. there is.
이하, 본 발명의 폐기물 에너지화 시스템을 이용한 폐기물 에너지화 방법에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a waste energy conversion method using the waste energy conversion system of the present invention will be described.
먼저, 제1단계에서, 싸이클론(420)으로부터 상기 루프실(430)로 상기 혼합물이 전달된 후, 상기 혼합물의 일부가 상기 연소로(410)로 전달되고 상기 혼합물의 나머지가 상기 외부열교환기(100)로 전달될 수 있다. 그리고, 제2단계에서, 혼합물이 상기 외부열교환기(100)를 통과하면서, 상기 혼합물과 상기 열교환부(140) 간 열교환이 수행되고, 상기 혼합물에 공기가 제공될 수 있다.First, in the first step, after the mixture is transferred from the
다음으로, 제3단계에서, 혼합물에 포함된 환원된 상기 산소전달입자가 산화되고, 상기 외부열교환기(100)로부터 상기 혼합물이 배출되어 상기 밸브부(500)로 유입될 수 있다. 그리고, 제4단계에서, 밸브부(500)의 작동에 의해 상기 밸브부(500)를 통과하는 상기 혼합물의 양이 제어될 수 있다. 그 후, 제5단계에서, 밸브부(500)를 통과한 상기 혼합물이 상기 연소로(410)로 공급될 수 있다. 상기와 같은 본 발명의 폐기물 에너지화 방법에 대한 나머지 사항은, 본 발명의 폐기물 에너지화 시스템에 기재된 사항과 동일하다.Next, in the third step, the reduced oxygen transfer particles included in the mixture may be oxidized, and the mixture may be discharged from the
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.
100 : 외부열교환기 110 : 상부챔버
120 : 하부챔버 130 : 분산판
131 : 노즐 140 : 열교환부
151 : 열교환기배출관 152 : 가열공기배출관
200 : 재순환부 210 : 재순환배출배관
300 : 펌프부 310 : 펌프배관
410 : 연소로 420 : 싸이클론
430 : 루프실 431 : 제1루프실배출관
432 : 제2루프실배출관 500 : 밸브부
510 : 밸브부관 610 : 열교환배출배관
620 : 열교환유입배관 100: external heat exchanger 110: upper chamber
120: lower chamber 130: dispersion plate
131: nozzle 140: heat exchange unit
151: heat exchanger exhaust pipe 152: heated air exhaust pipe
200: recirculation unit 210: recirculation discharge pipe
300: pump unit 310: pump pipe
410: combustion furnace 420: cyclone
430: loop seal 431: first loop seal discharge pipe
432: second loop seal discharge pipe 500: valve part
510: valve auxiliary pipe 610: heat exchange exhaust pipe
620: heat exchange inlet pipe
Claims (9)
상기 연소로와 연결되고 상기 연소로로부터 유동사와 상기 산소전달입자 및 배기가스를 전달 받는 싸이클론;
상기 싸이클론과 연결되고, 상기 싸이클론으로부터 유동사와 상기 산소전달입자가 포함된 혼합물을 전달받고, 상기 혼합물의 일부를 연소로로 전달하는 루프실;
상기 루프실로부터 상기 혼합물의 나머지를 전달받고, 상기 혼합물과 열교환유체 사이 열교환이 수행되도록 하여 상기 혼합물을 냉각시키며, 환원된 상기 산소전달입자를 산화시키는 외부열교환기; 및
상기 연소로와 상기 외부열교환기 사이에 형성되고, 상기 외부열교환기를 통과하여 상기 연소로로 유동하는 상기 혼합물의 양을 조절하는 밸브부;를 포함하고,
상기 밸브부는 상기 혼합물의 유량 제어에 이용되는 패킹을 구비하고, 상기 밸브부에 냉각유체가 유입되어 상기 패킹을 냉각시키는 것을 특징으로 하는 운전 용량 유연성이 확보된 폐기물 에너지화 시스템.
a combustion furnace that receives fuel and performs combustion using fluid sand and oxygen transfer particles as a layer material;
a cyclone connected to the combustion furnace and receiving the flowing sand and the oxygen delivery particles and exhaust gas from the combustion furnace;
a loop seal connected to the cyclone, receiving the mixture containing the flowing sand and the oxygen transfer particles from the cyclone, and transferring a portion of the mixture to the combustion furnace;
an external heat exchanger that receives the remainder of the mixture from the loop seal, cools the mixture by performing heat exchange between the mixture and a heat exchange fluid, and oxidizes the reduced oxygen transfer particles; and
a valve part formed between the combustion furnace and the external heat exchanger and controlling the amount of the mixture flowing to the combustion furnace through the external heat exchanger; and
The valve unit includes a packing used to control the flow rate of the mixture, and a cooling fluid flows into the valve unit to cool the packing.
상기 밸브부는 로터리 밸브(Rotary valve)인 것을 특징으로 하는 운전 용량 유연성이 확보된 폐기물 에너지화 시스템.
The method according to claim 1,
The valve unit is a rotary valve (Rotary valve), characterized in that the operating capacity flexibility is secured waste energy system.
상기 외부열교환기는, 일 부위가 상기 외부열교환기의 내부에 위치하고 상기 열교환유체에 유로를 제공하는 열교환부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 운전 용량 유연성이 확보된 폐기물 에너지화 시스템.
The method according to claim 1,
The external heat exchanger, a waste to energy system with secured operating capacity flexibility, characterized in that a portion is located inside the external heat exchanger and further comprises a heat exchange unit that provides a flow path to the heat exchange fluid.
상기 외부열교환기와 연결되고, 상기 외부열교환기로부터 배출되는 공기를 전달받고, 전달받은 공기의 일부를 상기 외부열교환기로 공급하는 재순환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 운전 용량 유연성이 확보된 폐기물 에너지화 시스템.
The method according to claim 1,
Waste energy conversion system connected to the external heat exchanger, receiving the air discharged from the external heat exchanger, and further comprising a recirculation unit for supplying a part of the received air to the external heat exchanger .
상기 재순환부로부터 전달받은 공기 또는 외부로부터 전달받은 공기를 상기 외부열교환기의 하부로 유동시키는 펌프부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 운전 용량 유연성이 확보된 폐기물 에너지화 시스템.
6. The method of claim 5,
Waste-to-energy system with secured operating capacity flexibility, characterized in that it further comprises a pump unit for flowing the air received from the recirculation unit or the air received from the outside to the lower part of the external heat exchanger.
상기 산소전달입자는 금속산화물인 것을 특징으로 하는 운전 용량 유연성이 확보된 폐기물 에너지화 시스템.
The method according to claim 1,
The oxygen transfer particle is a waste energy system, characterized in that the metal oxide is secured operating capacity flexibility.
8. A combined heat and power generation system comprising a waste-to-energy system in which the operating capacity flexibility according to any one of claims 1, 3 to 7 is secured.
상기 싸이클론으로부터 상기 루프실로 상기 혼합물이 전달된 후, 상기 혼합물의 일부가 상기 연소로로 전달되고 상기 혼합물의 나머지가 상기 외부열교환기로 전달되는 제1단계;
상기 혼합물이 상기 외부열교환기를 통과하면서, 상기 혼합물과 상기 열교환부 간 열교환이 수행되고, 상기 혼합물에 공기가 제공되는 제2단계;
상기 혼합물에 포함된 환원된 상기 산소전달입자가 산화되고, 상기 외부열교환기로부터 상기 혼합물이 배출되어 상기 밸브부로 유입되는 제3단계;
상기 밸브부의 작동에 의해 상기 밸브부를 통과하는 상기 혼합물의 양이 제어되는 제4단계; 및
상기 밸브부를 통과한 상기 혼합물이 상기 연소로로 공급되는 제5단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 운전 용량 유연성이 확보된 폐기물 에너지화 시스템을 이용한 폐기물 에너지화 방법. In the waste energy conversion method using the waste energy conversion system in which the operating capacity flexibility of claim 4 is secured,
a first step of transferring the mixture from the cyclone to the loop chamber, transferring a portion of the mixture to the combustion furnace and transferring the remainder of the mixture to the external heat exchanger;
a second step of performing heat exchange between the mixture and the heat exchange unit while passing the mixture through the external heat exchanger, and providing air to the mixture;
a third step in which the reduced oxygen transfer particles included in the mixture are oxidized, and the mixture is discharged from the external heat exchanger and introduced into the valve unit;
a fourth step of controlling the amount of the mixture passing through the valve unit by the operation of the valve unit; and
A fifth step of supplying the mixture that has passed through the valve unit to the combustion furnace;
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