KR102624090B1 - 축산 분뇨를 이용한 바이오매스 가스화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축산 분뇨를 이용한 바이오매스 가스화 시스템에 관한 것으로, 원형의 연소실과, 상기 연소실의 하부를 다단의 원형으로 형성하여 복수의 수평플레이트와 복수의 수직플레이트를 형성하되 연소실 측으로 내화 캐스타블을 일체로 형성하는 에어공급챔버와, 상기 에어공급챔버의 수직플레이트를 관통하여 연소실 내부로 공기를 분사하는 에어분사부와, 상기 연소실의 상부에 수평으로 이송관을 관통시켜 펠릿을 이송하면서 반탄화하고 반탄화시킨 펠릿을 공급하는 연료공급부와, 상기 연소실의 상측에 축산 분뇨를 가압 이송하여 펠릿을 성형하는 펠릿성형부와, 상기 연소실의 외부에 설치하되 펠릿성형부에서 성형시킨 펠릿을 공급받아 건조함과 동시에 건조시킨 펠릿을 연료공급부로 공급하는 건조기, 및 상기 연료공급부의 상측에 분사노즐 구비한 뇨공급관을 형성한 뇨처리부로 구성하므로, 연소기를 이용하여 축산 분뇨를 효율적으로 펠릿 성형 및 이를 건조시켜 가스화할 수 있도록 하므로 축산 분뇨를 효율적으로 처리할 뿐만 아니라 펠릿 성형, 건조, 반탄화 등을 일체화시켜 가스화하는 것으로, 펠릿의 반탄화를 동시에 수행할 수 있도록 일체화시켜 제품에 대한 신뢰성과 효율성을 극대화하면서 코스트를 저감할 수 있도록 하고 유동사에 공기를 충분하게 공급함과 동시에 유동 효율을 크게 향상시키며 뇨에 함유된 요소 등 질소산화물을 효율적으로 제거할 수 있도록 하는 것이다.

Description

축산 분뇨를 이용한 바이오매스 가스화 시스템{biomes gasification system using livestock excretion}

본 발명은 축산 분뇨를 이용한 바이오매스 가스화 시스템에 에 관한 것으로, 상세하게는 축산 분뇨를 효율적으로 건조시켜 가스화할 수 있도록 하는 축산분뇨를 이용한 바이오매스 가스화 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 축산 농가에서 사육되는 가축으로부터 배설되는 가축분뇨는 그 침출수의 무단 방류와 땅속 유입 및 무분별한 매립 등에 의해 환경오염의 주요 원인이 되고 있으며, 폐기 처리에 따른 심각성이 대두되고 있는 실정에 있다.

이에 따라, 분뇨 특히 가축분뇨에 대한 효율적인 처리뿐만 아니라 관리가 요구되고 왔고, 최근 이러한 분뇨에 대해 부존량이 풍부하므로 기후변화 대응과 새로운 에너지원 확보를 위해 에너지화를 추진하는 다양한 방법들이 제안되고 있다.

한편 우분이나 돈분 등 가축분뇨는 그동안 "오수분뇨 및 축산폐수에 관한 법률"의 틀속에서 정화처리를 포함한 수질관리와 개별농가 단위에서의 자원화를 중심으로 관리되어 왔으며, 고형성분의 퇴비화처리, 액체성분의 정화처리 및 주변과의 악취문제에 의한 민원의 해결을 위한 다양하고 친환경적인 기술개발의 노력이 진행되고 있다.

국내의 경우 일반적으로 축사에서 발생된 가축분뇨의 처리는 해양배출, 공공시설을 이용한 처리 및 톱밥, 왕겨 등의 수분조절재를 이용한 퇴비화 등에 의해 이루어지고 있으나 아직까지도 애로요인이 많이 남아 있는 것이 현실이다.

이를 해결하기 위한 대책의 일환으로 정부에서는 소각, 퇴비화, 고형화 또는 고화, 탄화, 시멘트소성로 투입 등 유기성 폐기물의 처리방법을 확대, 자원화공공처리시설(액비, 퇴비 생산) 신설 및 지역단위 통합관리센터 설치등의 방안을 제시한 바 있으나, 이와 같은 대책에도 불구하고 악취 등으로 인한 잦은 민원의 발생으로 축산농가 또는 처리설비의 확충에 어려움을 가중시키고 있다.

최근에는 우분과 같은 축산분뇨를 건조로에 투입하여 건조시킨 후 이를 다양한 방법으로 활용하는 기술이 개시되었으나, 이 경우에 수분함유율이 높은 축산분료를 건조시키기 위해서 많은 에너지가 필요하게 되는 문제점이 있었다.

즉, 건조로의 내부에 열선을 설치한 후 축산분뇨를 건조로 내부로 통과시켜 축산분뇨가 건조되도록 한 기술이 제시되었으나, 이 경우 전기소모량이 증가하는 문제점이 있었다.

이외에도 다양한 건조방식이 제시되었으나, 수분함유율이 높은 축산분뇨의 건조에 많은 시간과 에너지가 소요되었기 때문에 축산분뇨의 건조가 현실적으로 곤란하였다.

따라서 축산 분뇨를 고 효율 에너지원으로 걔발이 지속적으로 요구되어 왔고 특히 바이오매스를 활용하는 데 있어서, 연소의 방법이나 액상의 바이오 오일을 제외하고 가스로 이루어진 높은 효율로 양질의 연료를 생산하는 가스화 방식은 발전 시스템에 적용할 경우 이산화탄소의 배출이 적고 외부로의 오염물질 배출량을 줄이는 방법으로 매우 기대되는 분야라고 할 수 있다.

한편, 바이오매스를 직접 연소하여 생산된 스팀으로 열병합 발전하는 방법에 비하여 바이오매스 가스화 분해 장치는 불완전 연소에 의한 일산화탄소 및 수소의 합성 가스를 생산하여 엔진발전기의 연료로 사용함으로써 소규모 장치에서도 유용한 전기 에너지 생산이 가능하기 때문에, 바이오매스는 풍부한 반면 전기에너지가 부족한 열대 농업 국가의 농촌이나 오지 마을에서는 가스화분해 발전이 손쉽게 전기를 얻을 수 있는 방법으로, 투자비로 손쉽게 해당 지역에 필요한 전기를 생산할 수 있다는 측면에서 주목받는 유용한 기술이다.

여기서 가스화란, 고체·액체 연료에 공기·산소·수증기·이산화탄소 등의 가스화제를 단독 또는 서로 배합하여 고온에서 작용시켜 수소·일산화탄소·메테인 등을 주성분으로 하며, 열효율이 높고 취급하기 쉬운 기체연료를 얻는 것을 말하는 것으로, 가스화는 석탄, 폐기물, 바이오매스 등의 연료에서 이루어질 수 있는데, 석탄을 예로 들면, 석탄을 고온, 고압 아래에서 수소와 일산화탄소를 주성분으로 한 합성가스로 전환한 뒤 합성가스 중에 포함된 분진과 황 화합물 등 유해물질을 제거하고 천연가스와 유사한 수준으로 정제하여 사용하게 된다.

가스화 기술은 초기에는 석탄 덩어리를 고정층 가스화기를 이용하여 편리하게 가스연료 또는 합성 가스를 제조하는 목적으로 시작되었고, 근래에는 대부분 유동층 가스화 또는 미분탄에 대한 분류층 가스화 등의 방향으로 발전하고 있으며, 상업적으로는 대부분 분류층 가스화 기술을 적용하고 있는 것으로, 최근의 가스화 공정은 반응 및 생성물의 목적에 따라 가스화기 및 조업조건이 결정되며 가스화기의 종류에 따라 분류층(Entrained bed), 유동층(Fluidized bed), 이동층/고정층(Moving/Fixedbed)으로 나눌 수 있다.

예를 들어, 유동상(Fluidized Bed) 소각로는 석탄뿐만 아니라 도시 산업 폐기물 등 저 열량 연료들 까지도 연소 할 수 있어 연료 유연성이 높고, 낮은 NOx 방출, 손쉬운 SO2 포집이 가능하여 상대적으로 조업이 안정하고 고장이 잘 일어나지 않는 장점 등 때문에 전 세계적으로 선호하는 스팀 발전 기술로 널리 사용되고 있다.

이러한 유동상 소각로는 내부에 유동사를 수용하고 버너를 이용하여 소각로 및 유동사를 가열하는 것과 동시에 에어노즐 통해 공기를 분사시켜 유동사를 풍압에 의하여 유동상태로 유지시킨 후, 소각로내에 쓰레기, 폐유 등 각종 폐기물을 투입시켜, 소각로의 축열 및 유동사의 교반효과에 의해 단시간에 건조, 착화 및 연소를 수행하면서, 폐기물 등을 효율적으로 소각하도록 하는 것으로, 유동상 소각로에 있어서 중요한 요소 중 하나는 유동사를 유동상태로 유지시키는 적절한 풍압을 제공함과 동시에 폐기물을 연소시키는 데에 필요한 산소를 충분하게 제공하도록 하는 것이다.

이때 공기의 공급량이 불충분하게 되면 유동사의 유동이 원활하게 이루어지지 않기 때문에 폐기물과 유동사의 교반효율이 떨어지게 되고, 특히, 산소의 공급이 불충분하기 때문에 폐기물의 불연소에 따른 SOx, NOx 또는 다이옥신 등의 유해물질이 발생하게 된다.

따라서, 기존의 유동상 소각로 등에 충분한 공기를 공급하거나 별도의 포트를 통하여 공급하여 폐기물의 연소를 원활하게 하고 유해물질의 발생을 억제하고 있으나 이러한 소각로 내로의 공기공급량의 증가는 공기를 공급하는 송풍기의 용량증가, 후단연소가스처리설비의 용량 증가, 로내의 압력변화에 따른 덕트 및 배관 관경 증가 등을 초래하므로 이에 따라 설비가 복잡해지고 대형화되면서 설비시설에 소요되는 비용이 증가되는 문제점이 있다.

아울러, 연소기에 펠릿을 반탄화 장치 등에서 반탄화 후 가스화 연소기나 반응기 등으로 공급하므로 설비의 공간 효율이 떨어지고 코스트가 높아지는 문제점이 있어 이를 해소하는 새로운 기술의 개발이 지속적으로 요구되어 왔다.

더욱이, 이러한 종래의 유동상 소각로는 에어노즐을 공급하는 배관 등이 노출되어 고발열량의 연료 사용이 거의 불가능한 문제점이 있었다.

종래의 기술로는 특허등록 제10-1619357호(명칭: 목질계 바이오매스의 건조 및 반탄화 시스템)와 특허등록 제10-2090752호(명칭: 가축 분뇨 건조장치)와 특허등록 제10-1553440호(명칭: 가축분뇨 건조장치)와 특허등록제10-2346281호(명칭: 순환유동상보일러의 그리드노즐) 등이 있다.

따라서 본 발명의 주 목적은 연소기를 이용하여 축산 분뇨를 효율적으로 펠릿 성형 및 이를 건조시켜 가스화할 수 있도록 하므로 축산 분뇨를 효율적으로 처리할 뿐만 아니라 펠릿 성형, 건조, 반탄화 등을 일체화시켜 가스화하는 축산 분뇨를 이용한 바이오매스 가스화 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 건조시킨 펠릿을 연소기에서 펠릿의 반탄화를 동시에 수행할 수 있도록 일체화시켜 제품에 대한 신뢰성과 효율성을 극대화하면서 코스트를 저감할 수 있도록 하는 축산 분뇨를 이용한 바이오매스 가스화 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 연소기에 수용된 유동사에 공기를 충분하게 공급함과 동시에 유동 효율을 크게 향상시킬 수 있도록 하는 축산 분뇨를 이용한 바이오매스 가스화 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 축산 분뇨를 분사시키면서 일정 이상의 온도를 가지는 가스를 인가하여 요소 등 질소산화물을 효율적으로 제거할 수 있도록 하는 축산 분뇨를 이용한 바이오매스 가스화 시스템을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 축산 분뇨를 이용한 바이오매스 가스화 시스템은 연소기의 내부 하측에 유동사로 적층하여 유동층을 형성하는 원형의 연소실과, 상기 연소실의 하부를 다단의 원형으로 형성하여 복수의 수평플레이트와 복수의 수직플레이트를 형성하되 연소실 측으로 내화 캐스타블을 일체로 형성하는 에어공급챔버와, 상기 에어공급챔버의 수직플레이트를 관통하여 연소실 내부로 공기를 분사하는 에어분사부와, 상기 연소실의 상부에 수평으로 이송관을 관통시켜 펠릿을 이송하면서 반탄화하고 반탄화시킨 펠릿을 공급하는 연료공급부와, 상기 연소실의 상측에 축산 분뇨를 가압 이송하여 펠릿을 성형하는 펠릿성형부와, 상기 연소실의 외부에 설치하되 펠릿성형부에서 성형시킨 펠릿을 공급받아 건조함과 동시에 건조시킨 펠릿을 연료공급부로 공급하는 건조기, 및 상기 연료공급부의 상측에 분사노즐 구비한 뇨공급관을 형성한 뇨처리부로 구성함을 그 기술적 구성상 기본 특징으로 한다.

따라서 본 발명의 축산 분뇨를 이용한 바이오매스 가스화 시스템은 이송관으로 펠릿을 이송시키면 연소실의 열에너지에 의해 펠릿은 서서히 반탄화하고 반탄화 상태의 펠릿은 연소실로 연속하여 공급하므로 에너지효율이 크게 향상될 뿐만 아니라 유동화 시스템 등의 연소기에 펠릿의 반탄화를 동시에 수행할 수 있도록 일체화시켜 제품에 대한 신뢰성과 효율성을 극대화하면서 코스트를 저감할 수 있도록 하고, 연소실 측으로 내화 캐스타블을 일체로 형성함과 동시에 공기공급 위한 배관작업을 전혀 없어 고발열량의 연료를 안전하고 안정적으로 사용할 뿐만 아니라 연소실의 하단을 다단의 원형으로 형성하고 수직플레이트에 제1,2,3에어노즐의 분사공기에 의해 연소실 내에서 회오리가 형성하도록 유도함과 동시에 상하로 각각 다른 기울기로 형성하여 유동사에 골고루 공기를 분사하므로 유동 운동을 크게 향상시켜 에너지 효율을 효과적으로 증대할 수 있으며, 뇨를 분리시킨 축산 분뇨를 1차로 건조시켜 축산 분뇨 펠릿을 성형하여 건조기에서 최종 건조 작업을 효율적으로 수행할 수 있도록 함과 동시에 뇨에 함유된 요소 등 질소산화물을 효율적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 축산 분뇨를 이용한 바이오매스 가스화 시스템을 나타낸 단면도.
도 2 는 본 발명에 따른 축산 분뇨를 이용한 바이오매스 가스화 시스템의 건조기를 나타낸 전체 단면개략도.
도 3 는 본 발명에 따른 축산 분뇨를 이용한 바이오매스 가스화 시스템의 뇨처리부 분사노즐 부분을 확대하여 나타낸 단면도.
도 4 는 본 발명에 따른 축산 분뇨를 이용한 바이오매스 가스화 시스템의 펠릿성형부 배기공 부분을 확대하여 나타낸 단면도.
도 5 는 본 발명에 따른 축산 분뇨를 이용한 바이오매스 가스화 시스템의 반탄화부 배기공 부분을 확대하여 나타낸 단면도.
도 6 는 본 발명에 따른 축산 분뇨를 이용한 바이오매스 가스화 시스템의 연소실 하부를 나타낸 단면도.
도 7 은 본 발명에 따른 축산 분뇨를 이용한 바이오매스 가스화 시스템의 연소실 하부를 나타낸 평면도.
도 8 은 본 발명에 따른 축산 분뇨를 이용한 바이오매스 가스화 시스템의 에어노즐 부분을 펼쳐 나타낸 정면도.
도 9 는 본 발명에 따른 축산 분뇨를 이용한 바이오매스 가스화 시스템의 에어노즐을 나타낸 단면도로서,
a)도는 제1 에어노즐을 나타낸 단면도이고,
b)도는 제1 에어노즐을 나타낸 단면도이며,
c)도는 제1 에어노즐을 나타낸 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 9 에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 축산 분뇨를 이용한 바이오매스 가스화 시스템은 연소기(100)의 내부 하측에 유동사(111)로 적층하여 유동층을 형성하는 원형의 연소실(110)과, 상기 연소실(110)의 하부를 다단의 원형으로 형성하여 복수의 수평플레이트(122)와 복수의 수직플레이트(123)를 형성하되 연소실(110) 측으로 내화 캐스타블(124)을 일체로 형성하는 에어공급챔버(120)와, 상기 에어공급챔버(120)의 수직플레이트(123)를 관통하여 연소실(110) 내부로 공기를 분사하는 에어분사부(130)와, 상기 연소실(110)의 상부에 수평으로 이송관(142)을 관통시켜 펠릿을 이송하면서 반탄화하고 반탄화시킨 펠릿을 공급하는 연료공급부(140)와, 상기 연소실(110)의 상측에 축산 분뇨를 가압 이송하여 펠릿을 성형하는 펠릿성형부(150)와, 상기 연소실(110)의 외부에 설치하되 펠릿성형부(150)에서 성형시킨 펠릿을 공급받아 건조함과 동시에 건조시킨 펠릿을 연료공급부(140)로 공급하는 건조기(160), 및 상기 연료공급부(140)의 상측에 분사노즐(172) 구비한 뇨공급관(171)을 형성한 뇨처리부(170)로 구성한다.

상기 연소기(100)의 연소실(110)은 유동사(111)로 유동층을 형성하여 유동사(111)의 대류에 따른 유동 효율 등으로 바이오매스 등의 연료를 효율적으로 연소시키도록 한다.

여기서 연소기(100)의 연소실(110)은 가스화기나 소각로 또는 유동상 보일러 등이 적용할 수 있다.

상기 에어공급챔버(120)는 연소실(110)의 하부를 상하로 분리하여 연소실(110)의 하단을 형성하되 다단의 원형으로 형성하여 점진적으로 내경이 작아지면서 하향으로 형성하도록 함이 바람직하다.

따라서 필연적으로 복수의 수평플레이트(122)와 복수의 수직플레이트(123)를 순차적으로 형성하도록 하고 복수의 수평플레이트(122)와 수직플레이트(123)의 연소실(110) 측으로 내화 캐스타블(124)을 일체로 형성하므로 고발열량의 연료를 안전하게 사용할 수 있다.

여기서 에어공급챔버(120)에는 고압의 공기를 공급하는 메인에어공급관(121)을 연통시킨다.

상기 에어분사부(130)는 연소실(1110)의 수직플레이트(123) 각각에 복수의 제1에어노즐(131)과 제2에어노즐(132) 및 제3에어노즐(133)을 등간격으로 관통시켜 연소실(110) 내부로 공기를 고압 분사하도록 한다.

특히 제1에어노즐(131)과 제2에어노즐(132) 및 제3에어노즐(133)을 평면 상태에서 일측으로 일정하게 경사지게 형성하여 분사공기에 의해 연소실(110) 내에서 회오리가 형성하도록 유도하므로 유동사(111)에 골고루 공기를 분사함과 동시에 유동 효율을 향상시킬 수 있도록 함이 바람직하다.

더욱이, 제1에어노즐(131)과 제2에어노즐(132) 및 제3에어노즐(133)을 상하로 각각 다른 기울기로 형성하여 유동사(111)에 골고루 공기를 분사함과 동시에 에너지 효율을 크게 향상시킬 수 있도록 함이 이상적이다.

상기 연료공급부(140)는 연소실(110)의 하부에 수평으로 이송관(142)을 순차적으로 다수개 형성하되 상측 이송관(142)의 일측에 펠릿을 공급하는 호퍼(141)를 형성하고 다수개의 이송관(142) 일측 단을 연결관(144)으로 수직 연결하여 연통하도록 한다.

나아가, 이송관(142)의 내부에는 이송스크루(143)를 삽입하고 이송스크루(143)의 일측단에 이송모터(146)를 결합하여 이송모터(146)의 제어로 이송스크루(143)를 회전시켜 펠릿을 이송하면서 반탄화시킬 수 있도록 함이 바람직하다.

여기서 이송관(142)을 다단으로 형성하는 경우에는 각각의 이송스크루(143)를 타이밍 벨트 등 동력전달수단(147)으로 연결하여 이송모터(146)의 동력을 동시에 전달받도록 하고, 이송스크루(143)는 무축 스크루를 사용함이 이상적이다.

더욱이, 이송관(142)에는 반탄화로 인한 가스 배기공(145)을 상향으로 형성하되 연소기(100)의 내부에 위치한 이송관(142)에만 가스 배기공(145)을 상향으로 다수개 천공한다.

아울러, 하측 이송관(142)은 연소기(100)에 일측을 관통시켜 연결관(144)으로 연결하고 타측을 연소기(100)의 연소실(110) 하측 중앙 부분에 위치하도록 하여 원활하고 효율적으로 반탄화 펠릿을 공급할 수 있도록 한다.

상기 펠릿성형부(150)는 연소실(110)의 상부에 수평으로 가압이송관(152)을 순차적으로 다수개 형성하되 상측 가압이송관(152)의 일측에 축산 분뇨를 공급하는 호퍼(151)를 형성하고 다수개의 가압이송관(152) 일측 단을 연결관(154)으로 수직 연결하여 연통하도록 한다.

나아가, 가압이송관(152)의 내부에는 가압이송스크루(153)를 삽입하고 가압이송스크루(153)의 일측단에 가압이송모터(156)를 결합하여 가압이송모터(156)의 제어로 가압이송스크루(153)를 회전시켜 축산 분뇨를 이송하면서 가압함과 동시에 가압이송관(152)의 최종 배출단에 펠릿성형금형(155)을 결합하여 가압 상태의 축산 분뇨를 통상의 방법으로 펠릿화도록 한다.

여기서 가압이송관(152)을 다단으로 형성하는 경우에는 각각의 가압이송스크루(153)를 타이밍 벨트 등 동력전달수단(157)으로 연결하여 가압이송모터(156)의 동력을 동시에 전달받도록 하고, 가압이송스크루(153)는 무축 스크루를 사용함이 이상적이다.

더욱이, 가압이송관(152)에는 배기공(158)을 상향으로 형성하여 가압이송상태의 축산분뇨에서 발생하는 증기를 배출하도록 하되 연소기(100)의 내부에 위치한 가압이송관(152)에만 증기 배기공(158)을 상향으로 다수개 천공한다.

상기 건조기(160)는 연소실(110) 외부에 형성하여 연료공급부(140)의 호퍼(141)와 펠릿성형부(150)의 펠릿성형금형(155)을 내부에 수용하되 컨베이어(161)를 다수 층으로 경사지게 형성하여 상호 연계할 수 있도록 하고 내부에 건류 가스 등을 공급하는 건조수단(172)를 구비하여 축산 분뇨로 형성시킨 펠릿을 효율적으로 건조할 수 있도록 함이 바람직하다.

여기서 연료공급부(140)의 호퍼(141)는 컨베이어(161)의 최하단 배출부분에 위치시키고 펠릿성형부(150)의 펠릿성형금형(155)을 컨베이어(161)의 최상측 유입부분에 위치시키도록 하되 컨베이어(161)는 망사 형상 형성하여 효율적으로 펠릿을 건조할 수 있도록 한다.

또한, 건조기(160)에는 별도의 저장실(나타내지 않음) 등 구비하여 연료공급부(140)에 펠릿을 공급할 수도 있다.

상기 뇨처리부(170)는 연소실(110)의 펠릿성형부(150) 상측에 뇨공급관(171)을 형성하되 하향으로 다수개의 분사노즐(172)을 형성하여 연소실(110)에서 발생하는 고온의 가스에 의해 요소 등 질소산화물을 제거할 수 있도록 한다.

한편, 축산 분뇨는 통상의 분리장치(나타내지 않음)에서 뇨를 분리하여 펠릿성형부(150)와 뇨처리부(170)로 공급하도록 한다.

이러한 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 호퍼(141)로 지속하여 펠릿을 공급함과 동시에 이송모터(146)를 제어하여 이송스크루(143)의 회전으로 이송관(142) 통해 펠릿을 이송시키면 연소실(110)의 열에너지에 의해 펠릿은 서서히 반탄화하고 탄화 상태의 펠릿은 연소기(100)의 연소실(110) 내부로 연속하여 공급하도록 한다.

이렇게 펠릿을 투입하면 축열 및 유동사(111)의 교반효과에 의해 단시간에 건조, 착화 및 연소를 수행하면서 효율적으로 연소하도록 하는 것으로, 연소실(110) 측으로 내화 캐스타블(124)을 일체로 형성할 뿐만 아니라 공기 공급 위한 배관작업을 전혀 없어 고발열량의 연료를 안전하고 안정적으로 사용함과 동시에 시스템의 훼손을 방지할 수 있도록 한다.

특히 연소실(110)의 하부를 상하로 분리하여 연소실(110)의 하단을 형성하되 다단의 원형으로 형성하여 점진적으로 내경이 작아지면서 하향으로 형성하도록 하고, 수직플레이트(123)에 제1에어노즐(131)과 제2에어노즐(132) 및 제3에어노즐(133)의 분사공기에 의해 연소실(110) 내에서 회오리가 형성하도록 유도함과 동시에 상하로 각각 다른 기울기로 형성하여 유동사(111)에 골고루 공기를 분사하므로 유동 운동을 크게 향상시켜 에너지 효율을 효과적으로 증대할 수 있도록 하는 것이다.

더욱이, 뇨를 분리시킨 축산 분뇨는 펠릿성형부(150)의 가압이송관(152)을 이송하면서 1차로 건조시켜 적정 수분상태에서 펠릿성형금형(155)에 의해 효율적으로 축산 분뇨 펠릿을 성형할 수 있도록 할 뿐만 아니라 건조기(160)에서 최종 건조 작업을 수행할 때 건조 효율을 향상시킬 수 있도록 한다.

더불어, 펠릿성형부(150)의 배기공(158)에서 분출되는 증기와 뇨공급관(171)의 분사노즐(172)에서 분사하는 뇨를 연소실(110)에서 발생하는 300℃~400℃ 이상의 고온 가스로 요소 등 질소산화물을 효율적으로 제거할 수 있도록 하는 것이다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것이고, 명세서에 게시된 실시 예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정과 변형 또는 단계의 치환 등이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되고, 그와 균등한 범위 내에 있는 기술적 사항도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 연소기 110 : 연소실
111 : 유동사 120 : 에어공급챔버
121 : 메인에어공급관 122 : 수평플레이트
123 : 수직플레이트 124 : 내화 캐스타블
130 : 에어분사부 131 : 제1에어노즐
132 : 제2에어노즐 133 : 제3에어노즐
140 : 연료공급부 141 : 호퍼
142 : 이송관 143 : 이송스크루
144 : 연결관 145 : 배기공
146 : 이송모터 147 : 동력전달수단
150 : 펠릿성형부 151 : 호퍼
152 : 가압이송관 153 : 가압이송스크루
154 : 연결관 155 :펠릿성형금형
156 : 이송모터 157 : 동력전달수단
158 : 배기공 160 : 건조기
161 : 컨베이어 162 : 건조수단
170 : 뇨처리부 171 : 뇨공급관
172 : 분사노즐

Claims (6)

1. 연소기(100)의 내부 하측에 유동사(111)로 적층하여 유동층을 형성하는 원형의 연소실(110)과, 상기 연소실(110)의 하부를 다단의 원형으로 형성하여 복수의 수평플레이트(122)와 복수의 수직플레이트(123)를 형성하고 연소실(110) 측으로 내화 캐스타블(124)을 일체로 형성하되 연소실(110)의 하단에 공기를 공급하는 메인에어공급관(121)을 연통시킨 에어공급챔버(120)와, 상기 에어공급챔버(120)의 수직플레이트(123)를 관통하여 연소실(110) 내부로 공기를 분사하는 에어분사부(130)와, 상기 연소실(110)의 상부에 수평으로 이송관(142)을 관통시켜 펠릿을 이송하면서 반탄화하고 반탄화시킨 펠릿을 공급하는 연료공급부(140)와, 상기 연소실(110)의 상측에 축산 분뇨를 가압 이송하여 펠릿을 성형하는 펠릿성형부(150)와, 상기 연소실(110)의 외부에 설치하되 펠릿성형부(150)에서 성형시킨 펠릿을 공급받아 건조함과 동시에 건조시킨 펠릿을 연료공급부(140)로 공급하는 건조기(160), 및 상기 연료공급부(140)의 상측에 분사노즐(172)을 구비한 뇨공급관(171)을 형성한 뇨처리부(170)로 구성하되,
   상기 에어분사부(130)는 연소실(1110)의 수직플레이트(123) 각각에 복수의 제1에어노즐(131)과 제2에어노즐(132) 및 제3에어노즐(133)을 등간격으로 관통시켜 연소실(110) 내부로 공기를 고압 분사하도록 하되, 제1에어노즐(131)과 제2에어노즐(132) 및 제3에어노즐(133)을 평면 상태에서 측방으로 일정하게 경사지게 형성하고, 제1에어노즐(131)과 제2에어노즐(132) 및 제3에어노즐(133)을 구비하되 각각 상하로 다른 기울기로 형성하고,
   상기 연료공급부(140)는 연소실(110)의 내부에 수평으로 이송관(142)을 순차적으로 다수개 형성하되 최상단 이송관(142)의 일측에 펠릿을 공급하는 호퍼(141)를 형성하고 최하측 이송관(142)의 토출단을 연소실(110) 하측 중앙 부분에 위치하도록 하며 이송관(142)의 내부에 이송모터(142)를 구비한 이송스크루(143)를 삽입하되, 상하측 이송관(142)을 연결관(144)으로 상호 엇갈리게 연결하여 연통시키고 연소실(110)에 위치하는 이송관(142)에 가스배기공(145)을 상향으로 다수개 천공하여 형성하며,
   상기 펠릿성형부(150)는 연소실(110)의 상부에 수평으로 가압이송관(152)을 순차적으로 다수개 형성하되 상측 가압이송관(152)의 일측에 축산 분뇨를 공급하는 호퍼(151)를 형성하고 다수개의 가압이송관(152) 일측 단을 연결관(154)으로 수직 연결하여 연통하도록 하며, 가압이송관(152)의 내부에는 가압이송스크루(153)를 삽입하고 가압이송스크루(153)의 일측단에 가압이송모터(156)를 결합하여 가압이송모터(156)의 제어로 가압이송스크루(153)를 회전시켜 축산 분뇨를 이송하면서 가압함과 동시에 가압이송관(152)의 최종 배출단에 펠릿성형금형(155)을 결합하며 가압이송스크루(153)를 무축 스크루를 사용하고, 가압이송관(152)에는 배기공(158)을 상향으로 형성하여 가압이송상태의 축산분뇨에서 발생하는 증기를 배출하도록 형성하고,
   상기 건조기(160)는 연소실(110) 외부에 형성하여 연료공급부(140)의 호퍼(141)와 펠릿성형부(150)의 펠릿성형금형(155)을 내부에 수용하되 컨베이어(161)를 다수 층으로 경사지게 형성하여 상호 연계할 수 있도록 하고 내부에 건조수단(162)을 구비하되 연료공급부(140)의 호퍼(141)는 컨베이어(161)의 최하단 배출부분에 위치시키고 펠릿성형부(150)의 펠릿성형금형(155)을 컨베이어(161)의 최상측 유입부분에 위치시키도록 하되 컨베이어(161)는 망사 형상 형성하여 구성한 것을 특징으로 하는 축산 분뇨를 이용한 바이오매스 가스화 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제

Images