KR102587565B1 - 단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절시스템 및 기체 유속조절방법 - Google Patents

단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절시스템 및 기체 유속조절방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절시스템 및 기체 유속조절방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내부에 유동사가 주입된 유동층반응기와, 상기 유동층반응기 몸체 내부로 처리물질을 공급하는 처리물질공급부와, 유동층반응기 하단의 기체도입실로 설정된 유량의 기체를 주입하여 상기 유동층 반응기 내부를 유동화시키는 기체주입부와, 상기 유동층반응기 상부측의 배출부에 연결되어 기체와 고체를 분리하는 사이클론을 포함하는 유동층 가스화시스템에서, 유동층반응기 내부 기체 유속을 조절하기 위한 시스템으로서, 하부 끝단이 상기 유동층반응기 몸체 내부 하단 측에 위치되며, 유동층반응기의 길이방향을 따라 연장되어 설치되는 내부파이프; 및 상기 내부파이프 일측에 구비되어 상기 내부파이프의 개구비를 조절하여, 상기 유동층반응기 내부 기체유속을 가변시키는 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절시스템에 관한 것이다.

Description

단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절시스템 및 기체 유속조절방법{System and Method for contrilling intenal gas flow velocity of fluidized bed using section area changes}
본 발명은 단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절시스템 및 기체 유속조절방법에 관한 것이다.
폐플라스틱 가스화 기술은 폐플라스틱을 처리하여 화학물질, 연료, 전력생산 등 파생제품을 생산할 수 있는 기술이다. 이 기술에 사용되는 공정중 하나가 유동층 공정이다. 유동층 공정은 반응기에 입자를 장입하고 반응기 하부에서 기체를 주입하여 기체와 입자를 반응시키는 공정으로, 기체 유속이 고정층에 비해 상대적으로 높아 반응기 내부 입자가 기체에 의해 부유하여 물처럼 움직이며 반응하는 공정이다. 입자의 크기, 밀도가 클수록 유동화에 필요한 기체 유속은 증가한다. 유동층은 기체 유속이 상대적으로 낮아 입자가 유동층에 체류하는 기포유동층과, 기체 유속이 높아 입자가 기체에 의해 유동층 밖으로 수송되는 고속유동층으로 구분되며, 폐플라스틱 가스화 기술에는 기포유동층이 사용된다.
도 1은 후단공정을 제외한 통상의 유동층 가스화 시스템(1)의 구성도를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 유동층 가스화 시스템(1)은 기체주입부(2)와, 기체도입실(3), 분산판(다공판, 10), 유동층 반응기(20), 처리물질공급부(30), 사이클론(40) 등을 포함하여 구성됨을 알 수 이다.
유동층 반응기(20) 하부의 기체도입실(3)로 공기가 주입되며, 주입된 기체는 분산판(다공판)(10)을 통해 반응기(20) 내부로 고르게 주입되어 유동화가 진행되며, feeder system을 통해 폐플라스틱이 유동층 내부로 주입된다. 유동층 내부에 폐플라스틱만 주입하면 원활한 유동화가 일어나지 않을 수 있으며, 이를 위해 유동사(모래)를 반응기 내부에 주입하여 폐플라스틱과 함께 유동화 시킨다. 유동사는 공기와 반응하지 않는다. 유동층 내부로 주입된 폐플라스틱은 유동사와 함께 유동화되며 고온에서 공기와 반응하여 화학물질, 연료의 원료 가스가 생성된다. 생성된 가스는 사이클론(40)을 통하여 후단공정으로 흐른다.
유동층에서 입자는 유동화되며 일부가 비산된다. 이를 방지하기 위하여 유동층 상부에 직경이 더 큰 프리보드(22)를 연결하여 기체 유속을 낮춰서 입자가 다시 반응기로 하강할 수 있게 하고, 프리보드(22) 상부에 사이클론(40)을 설치하여 비산된 입자가 후단공정으로 흘러 후단공정을 오염시키지 못하게 기체와 입자를 분리시킨다.
그러나 이러한 종래 유동층 가스화시스템에는 이하 1)2)의 문제점을 갖는다.
1) 유동층 내부에서 유동사와 폐플라스틱이 공기에 의해 함께 유동화되며 폐플라스틱이 분해되는데, 이때 폐플라스틱이 분해되며 발생하는 슬래그가 유동사에 축적되어 유동사의 입자 크기, 밀도에 변화가 발생할 수 있다. 극단적인 경우, 유동사에 슬래그가 많이 축적되어 입자의 크기가 많이 커지면, 유동화되던 입자가 유동층 하부로 가라앉고, 유동화되지 않을 수 있다. 비유동화된 입자는 분산판 위에 쌓이며 분산판의 일부가 막힐 수 있고, 이는 분산판에서의 압력강하를 높혀서 운전비용을 증가시킬 수 있다. 또한, 공기 흐름이 분산판이 막히지 않은 방향으로 편향되어 hot spot(반응기 내 특정부분만 온도가 상승하는 현상)이 발생할 수 있다. 이러한 반응기 하부 분산판 막힘 현상을 해결하기 위해서는 유동층 내부 기체 유속 조절이 필요하다.
2) 유동층에 주입되는 폐플라스틱의 크기, 밀도는 수급되는 폐플라스틱의 종류에 따라 변할 수 있다. 따라서 최적의 유동화조건을 위해서는, 기체 유속 조절이 필요하다.
한편, 기체 유속은 유동층에 주입되는 기체 유량을 유동층 단면적으로 나눈 값으로 정의된다.
u = Q/A (u: 기체유속, Q: 기체유량, A: 반응기 단면적)
공정 설계 시, 공정의 목표 규모(처리량)가 정해되면 열 및 물질수지에 의해 반응기에 주입되는 기체 유량(Q)이 결정되며, 이는 공정 목표를 수정하지 않는 한 변경할 수 없다. 반응기 설계 시 결정된 유량에서 유동화조건을 고려하여 반응기 단면적(A)을 설계한다. 기존 유동층 반응기에서는 반응기 단면적이 결정되고 제작되면 기체 유속(u)을 조절할 수 없다. 따라서 위의 1, 2)의 문제가 발생하면 공정을 멈추거나, 반응기 하부로 슬래그가 축적된 유동사를 강제로 추출해야 하며, 이는 공정 운전에 치명적일 수 있다.
대한민국 등록특허 제10-0898838호 대한민국 등록특허 제10-0806942호 대한민국 등록특허 제10-1937179호
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 유동층 반응기에 주입되는 기체의 유량이 결정되고, 반응기의 단면적이 결정된 경우, 운전시 기체의 유속을 조절, 제어할 수 있는, 단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절시스템 및 기체 유속조절방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기체유량과 반응기 단면적이 고정, 결정된 경우에도, 유동층으로 주입되는 기체의 유속을 조절, 제어하게 됨으로써 유동사의 축적, 유동사 입자크기, 밀도변화를 방지할 수 있으며, 이에 따라 분산판의 폐색, 압력강하 증가를 방지할 수 있는, 단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절시스템 및 기체 유속조절방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 제1목적은 내부에 유동사가 주입된 유동층반응기와, 상기 유동층반응기 몸체 내부로 처리물질을 공급하는 처리물질공급부와, 유동층반응기 하단의 기체도입실로 설정된 유량의 기체를 주입하여 상기 유동층 반응기 내부를 유동화시키는 기체주입부와, 상기 유동층반응기 상부측의 배출부에 연결되어 기체와 고체를 분리하는 사이클론을 포함하는 유동층 가스화시스템에서, 유동층반응기 내부 기체 유속을 조절하기 위한 시스템으로서, 하부 끝단이 상기 유동층반응기 몸체 내부 하단 측에 위치되며, 유동층반응기의 길이방향을 따라 연장되어 설치되는 내부파이프; 및 상기 내부파이프 일측에 구비되어 상기 내부파이프의 개구비를 조절하여, 상기 유동층반응기 내부 기체유속을 가변시키는 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절시스템으로서 달성될 수 있다.
그리고 상기 내부파이프는, 상기 유동층반응기 몸체 내부 하단 측에 위치되며, 유동층반응기의 길이방향을 따라 연장되는 하단부와, 상기 하단부 상부끝단과 연결되며 상기 유동층반응기 외면을 관통하여 외측으로 돌출된 후, 상기 유동층 반응기 상단과 연결되어 내부공간과 연통되는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 연결부 일측에 설치되어 상기 내부파이프 내부에서 비산되는 입자를 다시 하강시키는 입자홀더를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 밸브를 제어하여 상기 내부파이프의 개구비를 가변시킴으로서 상기 반응기 내부 기체 유속을 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 처리물질은 폐플라스틱인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 유동층 반응기 내부의 유동화 상태, 또는 상기 기체도입실과 상기 유동층 반응기 사이의 분산판의 폐색상태를 모니터링하는 유동화모니터링부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 유동화모니터링부의 상태데이터를 기반으로 상기 밸브를 제어하여 상기 기체의 유속을 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 처리물질 공급부를 통해 공급되는 처리물질의 특성과, 상기 처리물질의 특성에 따른 최적 유동화조건을 갖게 되는 기체 유속값과, 내부파이프의 개구비에 따른 기체유속값이 저장되는 DB를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 DB에 저장된 처리물질 특성에 따른 최적 기체유속값이 되는 내부파이프의 개구비가 되도록 상기 밸브를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제2목적은, 내부에 유동사가 주입된 유동층반응기와, 상기 유동층반응기 몸체 내부로 처리물질을 공급하는 처리물질공급부와, 유동층반응기 하단의 기체도입실로 설정된 유량의 기체를 주입하여 상기 유동층 반응기 내부를 유동화시키는 기체주입부와, 상기 유동층반응기 상부측의 배출부에 연결되어 기체와 고체를 분리하는 사이클론을 포함하는 유동층 가스화시스템에서, 유동층반응기 내부 기체 유속을 조절하기 위한 방법으로서, 유동층 반응기로 처리물질이 유입되고 기체주입부를 통해 예열된 기체가 주입되어 유동화되는 단계; 및 유동층 반응기 상단의 배출부를 통해 배출된 생성유체가 사이클론을 통해 기체와 고체로 분리되어 처리되는 단계;를 포함하고, 상기 유동층 반응기 내부 기체 유속 변화가 필요한 경우, 상기 유동층반응기 몸체 내부 하단 측에 위치되며 유동층반응기의 길이방향을 따라 연장되는 하단부와, 상기 하단부 상부끝단과 연결되며 상기 유동층반응기 외면을 관통하여 외측으로 돌출된 후 상기 유동층 반응기 상단과 연결되어 내부공간과 연통되는 연결부를 포함하는 내부파이프 일측에 구비된 밸브를 제어하여 상기 내부파이프의 개구비를 조절하여, 상기 유동층반응기 내부 기체유속을 가변시키는 것을 특징으로 하는 단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절방법으로서 달성될 수 있다.
그리고 상기 연결부 일측에 설치되어 상기 내부파이프 내부에서 비산되는 입자를 다시 하강시키는 입자홀더를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 유동화모니터링부가 상기 유동층 반응기 내부의 유동화 상태, 또는 상기 기체도입실과 상기 유동층 반응기 사이의 분산판의 폐색상태를 모니터링하는 단계를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 유동화모니터링부의 상태데이터를 기반으로 상기 밸브를 제어하여 상기 기체의 유속을 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절시스템 및 기체 유속조절방법에 따르면, 유동층 반응기에 주입되는 기체의 유량이 결정되고, 반응기의 단면적이 결정된 경우, 운전시 기체의 유속을 조절, 제어할 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명의 실시예에 따른 단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절시스템 및 기체 유속조절방법에 따르면, 기체유량과 반응기 단면적이 고정, 결정된 경우에도, 유동층으로 주입되는 기체의 유속을 조절, 제어하게 됨으로써 유동사의 축적, 유동사 입자크기, 밀도변화를 방지할 수 있으며, 이에 따라 분산판의 폐색, 압력강하 증가를 방지할 수 있는 효과를 갖는다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 후단공정을 제외한 통상의 유동층 가스화 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절시스템의 구성도,
도 3은 밸브가 완전히 열린상태에서의 본 발명의 실시예에 따른 단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절시스템의 구성도,
도 4는 밸브가 완전히 닫힌상태에서의 본 발명의 실시예에 따른 단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절시스템의 구성도,
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른, 밸브 제어를 통해 단면적이 점진적으로 감소되어 유동층 반응기 내부 기체 유속이 점진적으로 증가되는 경우의 유동층 반응기와 내부파이프의 단면도,
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 밸브 제어를 통해 단면적이 점진적으로 증가되어 유동층 반응기 내부 기체 유속이 점진적으로 감소되는 경우의 유동층 반응기와 내부파이프의 단면도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절시스템의 구성, 기능 및 유속조절방법에 대해 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절시스템(100)의 구성도를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절시스템(100)은 통상의 유동층 가스화 시스템(1)과 같이, 기체주입부(2), 유동층 반응기(20), 기체도입실(도 2에서는 미도시), 처리물질 공급부(도 2에서는 미도시), 분산판(도 2에서는미도시), 사이클론(40) 등을 포함하고 있음을 알 수 있다.
유동층 반응기(20)는 내부에 유동사가 주입되어 유동화가 진행되는 몸체(21)와, 몸체(21) 상단으로 직경이 더 큰 프리보드(22)가 연결되며 프리보드(22) 상단에 배출부(23)와 사이클론(40)이 연결되게 된다. 그리고 사이클론(40)은 기체배출부(42)와 고체배출부(41)를 갖고 각각 기체와 고체가 분리되어 처리되도록 구성된다.
본 발명의 실시예에 따른 처리물질은 폐플라스틱일 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 이러한 통상의 유동층 가스화 시스템에서, 내부파이프(50)와 밸브(54), 입자홀더(53) 등을 포함하는 구조를 통해 기체주입부(2)를 통한 기체의 유량이 고정, 결정된 상태에서도 운전 중 기체의 유속을 가변시켜 앞서 기재된 [발명의 배경이 되는 기술]에서 언급한 1)2)의 문제점을 해결할 수 있게 된다.
내부파이프(50)는 하부 끝단이 유동층반응기 몸체(21) 내부 하단 측에 위치되며, 유동층반응기(20)의 길이방향을 따라 연장되어 설치되게 된다. 그리고 밸브(54)는 내부파이프(50) 일측에 구비되어 내부파이프(50)의 개구비를 조절하여, 유동층반응기(20) 내부 기체유속을 가변시키게 된다.
내부파이프(50)는 도 2에 도시된 바와 같이, 하단부(51)와 연결부(52)가 연결된 형태로 구성되며, 하단부(51)는 하부 끝단이 유동층반응기의 몸체(21) 내부 하단 측에 위치되고 유동층반응기(20)의 길이방향을 따라 연장되도록 구성된다. 그리고 연결부(52)는 하단부(51) 상부끝단과 연결되며 유동층반응기(20) 외면을 관통하여 외측으로 돌출된 후, 유동층 반응기(20) 상단과 연결되어 내부공간과 연통되도록 구성된다.
그리고 연결부(52) 일측에 입자홀더(53)가 설치되어 내부파이프(50) 내부에서 비산되는 입자를 다시 하강시키도록 구성된다.
도 3은 밸브가 완전히 열린상태에서의 본 발명의 실시예에 따른 단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절시스템의 구성도를 도시한 것이다. 그리고 도 4는 밸브가 완전히 닫힌상태에서의 본 발명의 실시예에 따른 단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절시스템의 구성도를 도시한 것이다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 밸브(54)가 완전히 열린상태가 유동층 반응기 단면적이 최대가 되는 상태로 유속이 최소가 되는 상태이며, 도 4에 도시된 바와 같이, 밸브(54)가 완전히 닫힌 상태가 유동층 반응기 단면적이 최소가 되는 상태로 최대 유속을 갖게 되는 상태이다.
결과적으로 밸브(54)의 개폐 정도로 반응기 내부 단면적을 조절할 수 있고, 유동층 내 기체 유속을 조절할 수 있다. 즉, 제어부(60)가 밸브(54)를 제어하여 내부파이프(50)의 개구비를 가변시킴으로서 반응기(20) 내부 기체 유속을 조절할 수 있다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른, 밸브 제어를 통해 단면적이 점진적으로 감소되어 유동층 반응기 내부 기체 유속이 점진적으로 증가되는 경우의 유동층 반응기와 내부파이프의 단면도를 도시한 것이다.
그리고 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 밸브 제어를 통해 단면적이 점진적으로 증가되어 유동층 반응기 내부 기체 유속이 점진적으로 감소되는 경우의 유동층 반응기와 내부파이프의 단면도를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 유동화모니터링부(80)는, 유동층 반응기(20) 내부의 유동화 상태, 또는 기체도입실(3)과 유동층 반응기(20) 사이의 분산판의 폐색상태를 모니터링하도록 구성될 수 있다. 그리고 제어부(60)는 이러한 유동화모니터링부(800)의 상태데이터를 기반으로 밸브(54)를 제어하여 기체의 유속을 조절할 수 있다.
또한, 데이터베이스(DB, 70)는 처리물질 공급부를 통해 공급되는 처리물질의 특성(크기, 밀도 등)과, 이러한 처리물질의 특성에 따른 최적 유동화조건을 갖게 되는 기체 유속값을 저장할 수 있다. 또한 내부파이프(50)의 개구비에 따른 기체유속값이 저장된다.
따라서 제어부(60)는 DB(70)에 저장된 처리물질 특성에 따른 최적 기체유속값이 되는 내부파이프(50)의 개구비가 되도록 밸브(54)를 제어하게 된다.
또한 유동층 반응기(20) 측으로 공급되는 처리물질(예를 들어 폐플라스틱)의 특성 즉, 크기와 밀도를 측정하는 측정부(90)를 포함할 수 있다. 따라서 측정부(90)에서 측정된 처리물질의 특성에 기반하여 DB(70)에 저장된 최적 기체유속이 되도록 제어부(60)는 밸브(54)를 제어할 수도 있다.
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
1:유동층 가스화 시스템
2:기체주입부
3:기체도입실
10:분산판
20:유동층반응기
21:몸체
22:프리보드
23:배출부
30:처리물질 공급부
40:사이클론
41:고체토출부
42:기체토출부
50:내부파이프
51:하단부
52:연결부
53:입자홀더
54:밸브
60:제어부
70:DB
80:유동화모니터링부
90:측정부
100:단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절시스템

Claims (10)

  1. 내부에 유동사가 주입된 유동층반응기와, 상기 유동층반응기 몸체 내부로 처리물질을 공급하는 처리물질공급부와, 유동층반응기 하단의 기체도입실로 설정된 유량의 기체를 주입하여 상기 유동층반응기 내부를 유동화시키는 기체주입부와, 상기 유동층반응기 상부측의 배출부에 연결되어 기체와 고체를 분리하는 사이클론을 포함하는 유동층 가스화시스템에서, 유동층반응기 내부 기체 유속을 조절하기 위한 시스템으로서,
    하부 끝단이 상기 유동층반응기 몸체 내부 하단 측에 위치되며, 유동층반응기의 길이방향을 따라 연장되어 설치되는 내부파이프; 및
    상기 내부파이프 일측에 구비되어 상기 내부파이프의 개구비를 조절하여, 상기 유동층반응기 내부 기체유속을 가변시키는 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 내부파이프는,
    상기 유동층반응기 몸체 내부 하단 측에 위치되며, 유동층반응기의 길이방향을 따라 연장되는 하단부와, 상기 하단부 상부끝단과 연결되며 상기 유동층반응기 외면을 관통하여 외측으로 돌출된 후, 상기 유동층반응기 상단과 연결되어 내부공간과 연통되는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 연결부 일측에 설치되어 상기 내부파이프 내부에서 비산되는 입자를 다시 하강시키는 입자홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 밸브를 제어하여 상기 내부파이프의 개구비를 가변시킴으로서 상기 유동층반응기 내부 기체 유속을 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 처리물질은 폐플라스틱인 것을 특징으로 하는 단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절시스템.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 유동층반응기 내부의 유동화 상태, 또는 상기 기체도입실과 상기 유동층반응기 사이의 분산판의 폐색상태를 모니터링하는 유동화모니터링부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 유동화모니터링부의 상태데이터를 기반으로 상기 밸브를 제어하여 상기 기체의 유속을 조절하는 것을 특징으로 하는 단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 처리물질 공급부를 통해 공급되는 처리물질의 특성과, 상기 처리물질의 특성에 따른 최적 유동화조건을 갖게 되는 기체 유속값과, 내부파이프의 개구비에 따른 기체유속값이 저장되는 DB를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 DB에 저장된 처리물질 특성에 따른 최적 기체유속값이 되는 내부파이프의 개구비가 되도록 상기 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절시스템.
  8. 내부에 유동사가 주입된 유동층반응기와, 상기 유동층반응기 몸체 내부로 처리물질을 공급하는 처리물질공급부와, 유동층반응기 하단의 기체도입실로 설정된 유량의 기체를 주입하여 상기 유동층반응기 내부를 유동화시키는 기체주입부와, 상기 유동층반응기 상부측의 배출부에 연결되어 기체와 고체를 분리하는 사이클론을 포함하는 유동층 가스화시스템에서, 유동층반응기 내부 기체 유속을 조절하기 위한 방법으로서,
    유동층반응기로 처리물질이 유입되고 기체주입부를 통해 예열된 기체가 주입되어 유동화되는 단계; 및
    유동층반응기 상단의 배출부를 통해 배출된 생성유체가 사이클론을 통해 기체와 고체로 분리되어 처리되는 단계;를 포함하고,
    상기 유동층반응기 내부 기체 유속 변화가 필요한 경우,
    상기 유동층반응기 몸체 내부 하단 측에 위치되며 유동층반응기의 길이방향을 따라 연장되는 하단부와, 상기 하단부 상부끝단과 연결되며 상기 유동층반응기 외면을 관통하여 외측으로 돌출된 후 상기 유동층반응기 상단과 연결되어 내부공간과 연통되는 연결부를 포함하는 내부파이프 일측에 구비된 밸브를 제어하여 상기 내부파이프의 개구비를 조절하여, 상기 유동층반응기 내부 기체유속을 가변시키는 것을 특징으로 하는 단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 연결부 일측에 설치되어 상기 내부파이프 내부에서 비산되는 입자를 다시 하강시키는 입자홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    유동화모니터링부가 상기 유동층반응기 내부의 유동화 상태, 또는 상기 기체도입실과 상기 유동층반응기 사이의 분산판의 폐색상태를 모니터링하는 단계를 더 포함하고,
    상기 밸브를 제어하여 상기 내부파이프의 개구비를 가변시킴으로서 상기 유동층반응기 내부 기체 유속을 조절하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 유동화모니터링부의 상태데이터를 기반으로 상기 밸브를 제어하여 상기 기체의 유속을 조절하는 것을 특징으로 하는 단면적 변화를 통한 유동층 내부 기체 유속조절방법.

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