KR20040088136A - Manufacturing system synthetic gas from combustibles wastes by gasification - Google Patents

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KR20040088136A
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Abstract

PURPOSE: A method and an apparatus for manufacturing a synthetic gas from combustible wastes by a gasification, are provided to treat the wastes easily, to substitute for an heavy oil or a gas fuel, thereby saving a fuel and cutting a cost. CONSTITUTION: The method for manufacturing the synthetic gas from combustible wastes comprises the steps of: putting an wood and cokes in a gasified part(30); preheating the gasified part by igniting the wood and cokes in a way of LPG combustion; putting the combustible wastes in the preheated gasified part; and supplying a steam and an oxygen to the charged wastes layer and heating at 700 deg.C or higher. The manufactured synthetic gas has a caloric value of 1900 to 3000 kcal/Nm¬3.

Description

가연성 폐기물을 이용한 합성가스 제조방법 및 그 장치 {Manufacturing system synthetic gas from combustibles wastes by gasification}Synthetic gas production method using flammable waste and apparatus therefor {Manufacturing system synthetic gas from combustibles wastes by gasification}

본 발명은 가연성 폐기물을 이용한 합성가스 제조방법 및 그 장치에 관한 것으로, 고형화 처리된 플라스틱 및 목질계 폐기물 층에 산소 및 수증기를 주입하여 부분산화 및 수증기 반응에 의해 일산화탄소, 수소, 메탄 및 이산화탄소 등으로 구성되는 발열량 1,900∼3,000㎉/Ｎ㎥ 수준의 합성가스를 제조하고, 불연성 물질은 용융 슬래그로 배출하는 가연성 폐기물을 이용한 합성가스 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a synthesis gas using a flammable waste and a device therein, by injecting oxygen and water vapor into the solidified plastic and wood waste waste layer to the carbon monoxide, hydrogen, methane and carbon dioxide by partial oxidation and steam reaction The present invention relates to a method for producing a synthetic gas using a combustible waste that produces a synthesized gas having a calorific value of 1,900 to 3,000 kPa / Nm 3, and the incombustibles are discharged to molten slag.

국내에서 발생되는 가연성 폐기물의 양은 약 600만톤 정도로 이의 대부분은소각되거나 매립에 의존하고 있다. 종래의 플라스틱이나 목질계 폐기물의 처리기술은 고정식 연소로에서 공기를 주입하여 연소하는 것이 일반적이었다. 그러나, 상기와 같은 연소는 연소조절이 어려워 연소 조건에 따라 불완전 연소되는 현상이 발생되었으며, 이로 인해 매연 (soot)이 발생되거나 염소화합물 등에 의한 다이옥신 발생 등 공해물질이 발생되고 이렇나 공해물질을 별도로 후처리하여야 하는 등 여러 가지 문제점이 있었다.The amount of combustible wastes generated in Korea is about 6 million tons, most of which are incinerated or landfilled. Conventional plastic or wood waste treatment technology has generally been injected by injecting air in a fixed combustion furnace. However, the combustion as described above is difficult to control the combustion, the phenomenon of incomplete combustion occurs according to the combustion conditions, resulting in the generation of soot (soot) or pollutants such as dioxin generation by chlorine compounds, etc. There were a number of problems, including post-processing.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 가연성 폐기물의 가스화를 통해 열량이 높은 합성가스를 제조하므로, 폐기물의 처리가 용이하고, 중유나 가스연료의 대체가 가능하며, 이로 인해 연료절약 및 비용을 절감할 수 있는 가연성 폐기물을 이용한 합성가스 제조방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to produce a high-calorie synthetic gas through gasification of flammable waste, so that it is easy to process the waste, it is possible to replace heavy oil or gas fuel, It is to provide a method and apparatus for producing a syngas using flammable waste that can save fuel and reduce cost.

본 발명은 가스화부 내부에 나무와 코크스를 충진하고, 상기 충진된 나무와 코크스를 LPG 연소에 의해 점화하여 가스화부를 예열하며, 상기 예열된 가스화부내로 가연성 폐기물을 충전한 후, 상기 충전된 폐기물층에 수증기와 산소를 공급하여 700℃ 이상으로 가열하므로써, 발열량 1,900∼3,000kcal/Ｎ㎥으로 가연성 합성가스를 제조하는 가연성 폐기물을 이용한 합성가스 제조방법 및 그 장치를 제공함에 있다.The present invention fills the wood and coke inside the gasifier, and preheats the gasifier by igniting the filled wood and coke by LPG combustion, after filling the combustible waste into the preheated gasifier, the filled waste layer The present invention provides a method for producing a synthesis gas using a combustible waste and a device for producing a combustible synthesis gas with a calorific value of 1,900 to 3,000 kcal / Nm3 by supplying steam and oxygen to the same.

도 1 은 본 발명에 따른 전체 구성을 보인 예시도1 is an exemplary view showing the overall configuration according to the present invention

도 2 는 본 발명에 따른 전체 구성을 개략도2 is a schematic diagram of an overall configuration according to the present invention;

도 3 은 본 발명에 따른 가스화부의 외부구성을 보인 예시도Figure 3 is an exemplary view showing the external configuration of the gasifier according to the present invention

도 4 는 본 발명에 따른 가스화부의 일부 절개구성을 보인 예시도Figure 4 is an exemplary view showing a partial cutaway configuration of the gasifier according to the present invention

도 5 는 본 발명에 따른 폐기물공급부의 구성을 보인 예시도5 is an exemplary view showing a configuration of a waste supply unit according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

(10) : 스키드 로더(Skid loader) (20) : 폐기물 공급부(10): Skid loader (20): Waste supply part

(21) : 호퍼 (22) : 1차 게이트21: hopper 22: primary gate

(23) : 공압실린더 (24) : 2차 게이트(23): pneumatic cylinder (24): secondary gate

(25) : 클램프 (30) : 가스화부25: clamp 30: gasification unit

(31) : 몸체 (31a) : 몸체 내통(31): body (31a): body inner cylinder

(31b) : 몸체 외통 (31c) : 수냉자켓(31b): Body outer cylinder (31c): Water cooling jacket

(31d) : 폐기물 공급구 (32) : 분산판31d: waste supply port 32: dispersion plate

(33) : 환형공급관 (34) : 주입노즐(33): annular supply pipe (34): injection nozzle

(34a) : 차압계 (34b) : 사이트 글라스(Sight glass)(34a): differential pressure gauge (34b): sight glass

(35) : 냉각수 입구 (36) : 냉각수 출구35: coolant inlet 36: coolant outlet

(37) : 생성가스 출구 (38) : 배출구(37): product gas outlet (38): outlet

(39) : 환형배수관 (40) : 사이클론(39): annular drainage pipe (40): cyclone

(50) : 열교환기 (60) : 멀티 사이클론50: heat exchanger 60: multi-cyclone

(70) : 집진기 (80) : 배기 휀70: dust collector 80: exhaust fan

(90) : 냉각수 저장조 (91) : 수증기 공급수단(90): cooling water storage tank (91): steam supply means

(92) : 산소 공급수단(92): oxygen supply means

도 1 은 본 발명에 따른 전체 구성을 보인 예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 전체 구성을 개략도를 도시한 것으로, 본 발명은 스키드로더(10)에 의해 이송된 폐기물을 폐기물 공급부(20)에 의해 가스화부(30)내로 공급하고, 상기 가스화부(30)를 예열한 후, 수증기 및 산소를 공급하여 가스화부(30)내에 충진된 폐기물 충진층을 가열하므로써, 합성가스를 생성하도록 되어 있다. 이때, 생성된 합성가스는 생성가스 출구를 통해 사이클론(40), 열교환기(50), 멀티 사이클론(60), 집진기(70) 및 배기 휀(80)을 통해 합성가스를 활용하는 설비로 배출된다. 가스화는 LPG를 이용한 가스화부의 예열을 통해 시작된다. 가스화부의 온도가 1,000℃ 이상이 되고, 코크스에 의해 화염이 유지되면 일정량의 폐기물 펠렛 시료를 일정한 간격으로 폐기물 공급부(20)를 통하여 공급하게 된다. 폐기물이 공급되면, 생성가스 조성을 근거로 하여 산소 및 스팀의 양을 조절하면서 가스화를 진행하게 된다.1 is an exemplary view showing an overall configuration according to the present invention, Figure 2 is a schematic view showing the overall configuration according to the present invention, the present invention wastes conveyed by the skid loader 10 waste supply unit 20 The gasifier 30 is supplied to the gasifier 30, and the gasifier 30 is preheated. Then, steam and oxygen are supplied to heat the waste filling layer filled in the gasifier 30, thereby generating syngas. . At this time, the generated syngas is discharged to the facility utilizing the syngas through the cyclone 40, the heat exchanger 50, the multi-cyclone 60, the dust collector 70 and the exhaust fan 80 through the product gas outlet. . Gasification is initiated by preheating the gasifier with LPG. When the temperature of the gasification unit is 1,000 ° C. or more, and the flame is maintained by the coke, a predetermined amount of the waste pellet sample is supplied through the waste supply unit 20 at regular intervals. When the waste is supplied, gasification proceeds while controlling the amount of oxygen and steam based on the composition of the generated gas.

상기 폐기물 공급부(20)는 스키드 로더(10)에 의해 이송된 폐기물을 가스화부(30)내로 공급하고, 생성가스와 외부공기의 접촉에 의한 연소를 방지하는 것으로, 도 5 에 도시된 바와 같이, 스키드 로더(10)와 연결되는 깔대기 형상의 호퍼(21)와, 상기 호퍼 하부에 설치되고 공압실린더(23)에 의해 슬라이드 작동되는 1차 게이트(22)와, 상기 1차 게이트(22) 하부에 설치되고 유압펌프(도시없음)에 의해 슬라이드 작동되는 2차 게이트(24)와, 상기 1,2차 게이트(22,24)를 가스화부(30) 상부에 결합하는 클램프(25)로 구성되어 있다. 즉, 상기연료공급부(20)는 스키드 로더(10)에 의해 이송된 폐기물이 호퍼(21)로 공급되면, 호퍼(21) 하부에 설치된 1차 게이트(22)가 공압실린더(23)에 의해 작동되어 적정량의 폐기물을 하부(2차 게이트 상부)로 이동시킨 후 다시 원위치(폐쇄)되고, 1차 게이트(22)의 작동이 완료되면 유압펌프에 의해 2차 게이트(24)가 슬라이드 작동되어 가스화부(30)내로 폐기물을 이동시킨 후 다시 원위치(폐쇄)된다.The waste supply unit 20 supplies the waste transported by the skid loader 10 into the gasifier 30, and prevents combustion by contact of generated gas with external air, as shown in FIG. 5. A funnel-shaped hopper 21 connected to the skid loader 10, a primary gate 22 installed under the hopper and slide-operated by the pneumatic cylinder 23, and a lower portion of the primary gate 22. A secondary gate 24 installed and slide-activated by a hydraulic pump (not shown), and a clamp 25 for coupling the primary and secondary gates 22 and 24 to the upper portion of the gasification unit 30. . That is, the fuel supply unit 20 when the waste conveyed by the skid loader 10 is supplied to the hopper 21, the primary gate 22 installed below the hopper 21 is operated by the pneumatic cylinder 23 After moving the appropriate amount of waste to the lower part (the upper part of the secondary gate), it is returned to its original position (closed), and when the operation of the primary gate 22 is completed, the secondary gate 24 is operated by the hydraulic pump to slide the gasification part. After moving the waste into (30), it is returned to its original position (closed).

상기 가스화부(30)는 공급된 폐기물을 연소하여 합성가스를 생성하는 것으로, 도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이, 내통(31a)과 외통(31b)의 이중원통형으로 형성되고 상부의 폐기물공급구로부터 폐기물이 공급되는 몸체(31)와, 상기 몸체의 내통 상단에 설치되는 분산판(32)과, 상기 원통형 몸체(31)가 중앙에 위치하게 설치되며 수증기 및 산소를 공급하는 환형공급관(33)과, 상기 환형공급관(33)과 연결되고 몸체의 외주면을 따라 등간격으로 몸체의 내통과 연통되도록 설치되는 다수개의 주입노즐(34)과, 상기 몸체의 상하부에 각각 설치되어 내통과 외통사이의 공간(31c, 이하 '수냉자켓'이라 칭함)로 냉각수를 공급/배출하는 냉각수 입/출구(35,36)와, 상기 몸체내통(31a)과 연통되고 몸체 상부에 설치되는 생성가스출구(37)로 구성되어 있다.The gasification unit 30 is to generate the synthesis gas by burning the supplied waste, as shown in Figure 3 and 4, formed in a double cylinder of the inner cylinder 31a and the outer cylinder 31b and the waste supply of the upper The body 31 to which waste is supplied from the ball, the dispersion plate 32 installed on the upper end of the inner cylinder of the body, and the cylindrical body 31 is installed in the center and the annular supply pipe 33 for supplying water vapor and oxygen 33 And a plurality of injection nozzles 34 connected to the annular supply pipe 33 and installed to communicate with the inner cylinder of the body at equal intervals along the outer circumferential surface of the body; Cooling water inlets / outlets 35 and 36 for supplying / discharging cooling water to a space 31c (hereinafter referred to as a “water cooling jacket”), and a product gas outlet 37 communicating with the inner cylinder 31a and installed above the body. Consists of

즉, 수증기 공급수단(91) 및 산소공급수단(92)으로부터 공급되는 산소 및 수증기는 몸체 주위에 설치된 환형공급관(33)으로 공급되고, 상기 환형공급관(33)으로 이송된 산소 및 수증기는 환형공급관(33)과 연결되고 몸체 내통내부와 연통되는 12개의 주입노즐(34)을 통해 몸체 내통내부로 공급되도록 되어 있다. 이때, 상기 몸체(31)는 환형공급관(33)의 내부로 삽입되도록 즉, 링형상의 환형공급관내로 몸체가 끼워지도록 되어 설치되어 있다. 또한, 상기 12개의 주입노즐(34)에는 차압계(34a)가 설치되어 있어, 동일한 유속 및 압력조건으로 수증기 및 산소가 공급되도록 제어가 가능하며, 가스화부 내부의 상태를 파악할 수 있도록 사이트 글래스(34b)가 설치되어 있다.That is, oxygen and water vapor supplied from the steam supply means 91 and the oxygen supply means 92 are supplied to the annular supply pipe 33 installed around the body, and the oxygen and water vapor transferred to the annular supply pipe 33 are annular supply pipes. It is to be supplied into the inner body barrel through the 12 injection nozzles 34 which are connected to the 33 and communicate with the inner body barrel. At this time, the body 31 is installed so that the body is inserted into the annular supply pipe 33, that is, the body is inserted into the ring-shaped annular supply pipe. In addition, the twelve injection nozzles 34 are provided with a differential pressure gauge 34a, so that water vapor and oxygen can be supplied at the same flow rate and pressure conditions, and the sight glass 34b can be grasped to understand the state inside the gasifier. ) Is installed.

상기 몸체(31)는 내통(31a)과 외통(31b)으로 구성되어 있으며, 내통내부에 폐기물이 충진되고 수증기 및 산소가 공급되며, 내통과 외통사이의 공간인 수냉자켓(31c)으로 냉각수가 공급되도록 되어 있다. 상기 몸체 상부에는 폐기물 공급부(20)와 연결되는 폐기물 공급구(31d)가 형성되어 있으며, 상기 폐기물 공급구(31d) 일측에 몸체의 내통내부와 연통되는 생성가스 출구(37)가 형성되고, 상기 폐기물 공급구(31d)를 중심으로 생성가스 출구(37)와 대칭되는 위치에 수냉자켓(31c)과 연통되는 냉각수 출구(36)가 형성되어 있다. 또한, 상기 몸체 하부에는 수냉자켓(31c)으로 냉각수를 공급하는 4개의 냉각수 입구(35)가 형성되어 있으며, 몸체 중간에 환형배관(33)과 연결되는 12개의 주입노즐(34)이 원통형상의 몸체 외주면을 따라 등간격으로 설치되어 있다.The body 31 is composed of an inner cylinder (31a) and the outer cylinder (31b), the waste is filled in the inner cylinder and steam and oxygen is supplied, the cooling water is supplied to the water cooling jacket (31c) which is a space between the inner cylinder and the outer cylinder It is supposed to be. A waste supply port 31d is formed at the upper portion of the body and connected to the waste supply unit 20. A product gas outlet 37 is formed at one side of the waste supply port 31d to communicate with an inner cylinder of the body. A cooling water outlet 36 communicating with the water cooling jacket 31c is formed at a position symmetrical with the product gas outlet 37 around the waste supply port 31d. In addition, four coolant inlets 35 are formed in the lower portion of the body to supply the coolant to the water cooling jacket 31c. In the middle of the body, twelve injection nozzles 34 connected to the annular pipe 33 are cylindrical. It is installed at equal intervals along the outer circumference.

또한, 상기 주입노즐(34)의 부위에는 냉각수가 통과될 수 있는 배출구(38)가 설치되어 있으며, 상기 배출구(38)를 통해 배출된 냉각수는 몸체 외주면에 설치되는 환형 배수관(39)으로 배출되어 외부로 배출되도록 되어 있다.In addition, a portion of the injection nozzle 34 is provided with an outlet 38 through which the coolant can pass, and the coolant discharged through the outlet 38 is discharged to the annular drain pipe 39 installed on the outer circumferential surface of the body. It is to be discharged to the outside.

상기 분산판(32)은 몸체내통(31a)의 상단 즉, 폐기물 공급구와 연통되는 부위에 설치되는 것으로, 외부면이 테이퍼진 형상(삿갓 형상)을 구비하고 있으며, 폐기물 공급부(20)를 통해 공급된 폐기물을 몸체 내통내부에 균일하게 분산시키는 역할을 한다.The distribution plate 32 is installed at the upper end of the inner cylinder 31a, that is, a portion communicating with the waste supply port, and has an outer surface with a tapered shape (shade shape), and is supplied through the waste supply unit 20. Serves to uniformly disperse the waste within the body.

상기 사이클론(40)은 몸체의 생성가스 출구와 연결되는 것으로, 생성가스 출구를 통해 배출되는 합성가스내의 고체물질을 비중차에 의해 분리하여 1차 포집한다.The cyclone 40 is connected to the product gas outlet of the body, and the solid material in the syngas discharged through the product gas outlet is separated and collected first by a specific gravity difference.

상기 열교환기(50)는 합성가스와 함께 배출된 열을 회수하는 것으로, 사이클론과 연결되어 있다.The heat exchanger 50 recovers heat discharged together with the syngas and is connected to a cyclone.

상기 집진기(70)는 사이클론(40), 열교환기(50) 및 멀티 사이클론(60)을 순차적으로 경유한 합성가스내의 미립자를 제거하기 위한 것으로, 배기 휀(80)과 연결되어 있다.The dust collector 70 is connected to the exhaust fan 80 to remove particulates in the synthesis gas sequentially passing through the cyclone 40, the heat exchanger 50, and the multi-cyclone 60.

상기와 같이 구성된 본 발명은 가연성 폐기물을 이용하여 깨끗하고 열량이 높은 합성가스 제조방법 및 그 장치에 관한 것으로, 고형화 처리된 플라스틱 및 목질계 폐기물 층에 산소 및 수증기를 주입하여 부분산화 및 수증기 반응에 의해 일산화탄소, 수소, 메탄 및 이산화탄소 등으로 구성되는 발열량 1,900∼3,000kcal/Nm3 수준의 합성가스를 제조하는 기술로서 고온에서 환원성 분위기에서 반응하여 불연성 물질은 용융 슬래그로 배출하도록 되어 있다.The present invention configured as described above relates to a method for producing a clean and high calorific syngas using flammable waste and a device thereof, and to oxygen and water vapor injecting solidified plastic and wood waste materials into partial oxidation and steam reaction. By using this technology to produce a synthesis gas having a calorific value of 1,900 to 3,000 kcal / Nm3 composed of carbon monoxide, hydrogen, methane, carbon dioxide, and the like, it is reacted in a reducing atmosphere at a high temperature to discharge non-combustible materials into molten slag.

따라서, 가스화에 의한 환원성 분위기의 반응기 내부 조건은 단순히 불활성 분위기 하에서 가열에 의해 휘발화하는 열분해와는 그 원리가 상이한 것이며, 본 발명에 따른 가연성 폐기물의 가스화 과정에서 발생되는 반응은 다음과 같다.Therefore, the internal conditions of the reactor in a reducing atmosphere by gasification are different from those of pyrolysis, which is simply volatilized by heating under an inert atmosphere, and the reaction generated in the gasification process of the combustible waste according to the present invention is as follows.

폐기물(목질계) → Char(C) + VM 식 (1)Waste (wood) → Char (C) + VM (1)

폐기물(플라스틱계) → nCnHm 식 (2)Waste (plastic) → nCnHm equation (2)

C + O2→ CO2△H = -393.8kJ/㏖ 식 (3)C + O 2 → CO 2 ΔH = -393.8 kJ / mol Formula (3)

C + ½O2→ CO △H = -110.6kJ/㏖ 식 (4)C + ½O 2 → CO ΔH = -110.6kJ / mol (4)

C + CO2→ 2CO △H = 172.6kJ/㏖ 식 (5)C + CO 2 → 2CO ΔH = 172.6 kJ / mol (5)

C + H2O → CO + H2△H = 131.4kJ/㏖ 식 (6)C + H 2 O → CO + H 2 ΔH = 131.4 kJ / mol Formula (6)

C + 2H2O → CO2+ 2H2△H = 131.4kJ/㏖ 식 (7)C + 2H 2 O → CO 2 + 2H 2 ΔH = 131.4 kJ / mol Formula (7)

C + 2H2→ CH4△H = -74.9kJ/㏖ 식 (8)C + 2H 2 → CH 4 ΔH = -74.9 kJ / mol (8)

상기 가스화부의 폐기물 공급구를 통해 폐기물이 투입되면, 폐기물은 식(3)과 식(4)에서 생성된 고온의 가스에 의해 가열되고, 산소 부족상태에서 식(1) 및 식(2)와 같이 열분해 되게 된다. 상기 가스화 과정을 통해 합성가스를 형성하는 폐기물의 주요 성분은 불연분을 제외한 가연성 물질이며 대부분 플라스틱과 목질계로 구성되어있다. 따라서, 플라스틱과 목질계의 혼합 폐기물은 온도영역에 따라 다른 특성을 나타내며, 180℃에서는 셀룰로오스가 분해되고 350∼450℃에서는 플라스틱 분해가 이루어진다. 식(1)에 의해 열분해 후 남은 생성물은 목탄(char)과 휘발분으로써 생성된 목탄(char)은 수증기 및 CO2와 반응하여 가스화 반응을 하게 된다. Char-gas 반응은 흡열반응으로 이루어지므로 가스화 영역에서의 온도를 높게 유지시켜주어야 한다. 또한, 플라스틱의 경우에는 열분해과정이 라디칼이나 원자형태로 깨어지는 다이렉트 크래킹(direct cracking)이 이루어진다. 즉, 폐기물중 셀룰로오스계는 열분해를 거친 다음 목탄(char)이 가스화 되는 2단계 반응으로 이루어지지만, 플라스틱은 가열에 의해 다이렉트 크래킹(direct cracking)되면서 열가소성인 경우에는 용융되는 성질을 갖게 된다.When the waste is introduced through the waste supply port of the gasification unit, the waste is heated by the hot gas generated in the formulas (3) and (4), and in the oxygen depletion state as shown in the formulas (1) and (2). Pyrolysis will occur. The main components of the waste gas forming the synthesis gas through the gasification process is a combustible material excluding non-flammables, and is mostly composed of plastic and wood. Accordingly, the mixed waste of plastic and wood has different characteristics depending on the temperature range. The cellulose is decomposed at 180 ° C. and the plastic is decomposed at 350 ° C. to 450 ° C. The product remaining after the thermal decomposition by the formula (1) is char and char generated by the volatilization (char) is reacted with water vapor and CO2 gasification reaction. Char-gas reaction is endothermic, so the temperature in the gasification zone should be kept high. In addition, in the case of plastics, direct cracking is performed in which the pyrolysis process is broken into radicals or atoms. In other words, the cellulose-based waste is composed of a two-stage reaction in which char is gasified after pyrolysis, but plastics have a property of melting in the case of thermoplastics while being directly cracked by heating.

본 발명은 상기와 같은 반응원리를 이용한 것으로, 본 발명 폐기물의 가스화는 가스화부의 예열로부터 시작된다. 가스화부 예열을 위해서는 가스화부 내부에 나무와 코크스를 충전한 다음, LPG 연소에 의해 나무와 코크스를 점화하고, 이후에는 산소를 공급하여 폐기물 충진층을 700℃ 이상으로 가열한다. 가스화 반응에 의해 생성된 생성가스는 생성가스 출구를 통해 사이클론, 열교환기, 멀티사이클론, 집진기 및 배기 휀을 거쳐 생성가스를 활용하는 설비로 배출된다.The present invention utilizes the reaction principle as described above, and gasification of the waste of the present invention starts with preheating of the gasification unit. In order to preheat the gasifier, wood and coke are charged inside the gasifier, and then the wood and the coke are ignited by LPG combustion, and then oxygen is supplied to heat the waste filling layer to 700 ° C. or higher. The product gas generated by the gasification reaction is discharged through the product gas outlet through a cyclone, a heat exchanger, a multicyclone, a dust collector, and an exhaust fan to a facility utilizing the product gas.

고형폐기물과 산화제간의 균일한 혼합을 위하여 폐기물 공급부에 의해 공급되는 고형 폐기물은 가스화부 내부에서 삿갓 형태의 균일 분산판에 의해 몸체 내통 내부에서 균등하게 쌓이게 되고, 산소와 수증기는 몸체 주위의 환형 공급관에 의해 12개 주입노즐을 통해 공급되어진다. 이때, 산소 및 수증기는 12개의 주입노즐에 설치된 차압계에 의해 동일한 유속 및 압력조건으로 공급되도록 제어된다.Solid waste supplied by the waste supply unit for uniform mixing between the solid waste and the oxidant is accumulated evenly inside the inner cylinder by the hat-shaped uniform dispersion plate inside the gasifier, and oxygen and water vapor are supplied to the annular supply pipe around the body. Are supplied through 12 injection nozzles. At this time, oxygen and water vapor are controlled to be supplied at the same flow rate and pressure conditions by the differential pressure gauge installed in the 12 injection nozzles.

폐기물 공급부는 연료의 공급 및 생성가스와 외부공기의 접촉에 의한 연소를 방지하기 위해 매우 중요한 역할을 하며, 외부와 공기차단은 2중의 슬라이드 게이트에 의해 가능하며, 특히 장치내부의 압력 특성에 따라 호퍼의 2차 게이트는 클램프에 의해 더욱 더 실링(sealing)이 완벽하게 이루어지도록 되어 있다.The waste supply part plays a very important role in preventing the combustion of fuel by the supply of fuel and the contact of the generated gas with the external air, and the external and air blocking is possible by the double slide gate, especially the hopper according to the pressure characteristics inside the device. The secondary gate of is made to seal even more by clamping.

가스화부 내부로부터 발생된 열은 가스와 함께 배출되어 열교환기에서 회수되거나 냉각수로 충진되는 가스화부 몸체의 내통과 외통사이(수냉자켓)에서 회수되도록 하였으며, 가스화부 전체부위에 고른 냉각수 주입을 위하여 냉각수는 몸체 하부에 설치되어 있는 4개의 냉각수 입구를 통해 공급되어 상부의 냉각수 출구로 배출되며, 특히 주입노즐 부위에 설치된 배출구를 통해 주입노즐 부위로 냉가수가 통과하도록 되어 있다. 또한, 장치의 벽면에는 5개의 온도계가 설치되어 있어, 가스화 영역에서의 온도를 감시 및 제어할 수 있으며, 주입노즐에 설치된 사이트 글래스(sight glass)에 의해 가스화부 내부 상태를 파악할 수 있다.Heat generated from the inside of the gasification unit is discharged together with the gas to be recovered in the heat exchanger or between the inner and outer cylinders (water cooling jacket) of the gasification unit body filled with the cooling water, and the cooling water is injected evenly into the entire gasification unit. Is supplied through the four cooling water inlet is installed in the lower body is discharged to the cooling water outlet of the upper portion, in particular, the cooling water to pass through the injection nozzle portion through the discharge nozzle installed in the injection nozzle portion. In addition, five thermometers are provided on the wall of the apparatus, so that the temperature in the gasification zone can be monitored and controlled, and the internal state of the gasification section can be grasped by the sight glass installed in the injection nozzle.

또한, 운전상의 안전을 위하여 가스화장치 내부의 압력이 급격하게 상승하는 경우 가스화장치 후단에 위치한 배기 휀을 가스화장치 내부의 압력과 연동시켜 내부의 압력을 감소시키도록 되어 있다.In addition, when the pressure inside the gasifier increases rapidly for operational safety, the internal pressure of the gasifier may be linked with the pressure inside the gasifier to reduce the internal pressure.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples.

실시예Example

직경 5cm 길이 10cm의 펠렛형태로 고형화된 가연성 폐기물을 30분 주기로 100㎏씩 주입하였으며, 산소량은 50∼70N㎥/hr 조건으로 주입하였다. 또한, 가스화부의 예열을 위해서는 내부에 나무와 코크스를 충전한 다음, LPG 연소에 의해 나무와 코크스를 점화하고, 이후에 산소를 공급하여 폐기물 충진층을 700℃ 이상으로 가열하였으며 그 결과는 표 1 과 같다.Combustible wastes solidified into pellets of 5 cm in diameter and 10 cm in length were injected at 100 kg every 30 minutes, and the amount of oxygen was injected at 50 to 70 Nm 3 / hr. In addition, in order to preheat the gasifier, wood and coke were charged therein, and then wood and coke were ignited by LPG combustion, and then oxygen was supplied to heat the waste filling layer to 700 ° C. or higher. same.

표 1Table 1

폐기물의 원소 및 공업분석Elemental and Industrial Analysis of Waste 원소분석Elemental analysis 공업분석Industrial analysis 발열량(kcal/㎏)Calorific Value (kcal / kg) CC HH OO NN SS Moist.Moist. AshAsh V.MV.M FCFC 51.651.6 8.28.2 25.025.0 0.80.8 0.10.1 1.331.33 13.4313.43 79.5879.58 5.665.66 6,5006,500

운전결과Driving results 생성가스 조성Gas composition 발열량(kcal/N㎥)Calorific value (kcal / N㎥) COCO CO2 CO 2 H2 H 2 CH4 CH 4 30.730.7 17.717.7 49.449.4 2.22.2 2,6422,642

상기에서와 같이 본 발명에 의해 합성된 가스는 발열량이 1,900∼3,000㎉/Ｎ㎥ 수준의 가연성 합성가스임을 알 수 있다.As described above, it can be seen that the gas synthesized by the present invention is a combustible synthesis gas having a calorific value of 1,900 to 3,000 Pa / Nm 3.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.

이와 같이 본 발명은 발열량 1,900∼3,000kcal/Ｎ㎥으로 폐기물의 감량화와 가연성 물질로부터 대체연료를 생산할 수 있으며, 본 발명에 의해 제조된 합성가스는 건조로, 소결로의 원료뿐만 아니라 합성에 의한 메탄올 제조, 분리에 의한 수소제조 또는 가스터빈에 의한 전력 생산이 가능하다는 효과를 얻을 수 있다.As described above, the present invention can reduce waste and produce alternative fuel from combustible materials with a calorific value of 1,900 to 3,000 kcal / Nm 3. Hydrogen production by production, separation or power generation by gas turbines can be achieved.

또한, 본 발명은 합성가스 제조장치는 고정층으로 구성되어 있어, 유동층이나 킬른식 합성가스 제조장치에서의 문제점 즉, 열가소성 플라스틱계 폐기물의 경우, 온도 상승에 따라 용융되어 가스화부 벽면에 부착되는 위험성을 미연에 방지할 수 있으며, 고정층 합성가스 제조장치는 가스화부 내부의 연료층 높이와 산소 및 수증기량의 제어만으로도 운전이 가능하도록 되어 있어, 공정감시 및 운전이 다른 형태의 장치보다 단순하다는 장점을 갖고 있다.In addition, the present invention is the synthesis gas production apparatus is composed of a fixed bed, the problem in the fluidized bed or kiln synthesis gas production apparatus, that is, in the case of thermoplastic plastic waste, there is a risk of melting and adhere to the gasification unit wall surface as the temperature rises It can be prevented in advance, and the fixed bed syngas production device can be operated only by controlling the fuel layer height and the amount of oxygen and water vapor inside the gasification unit, and thus, process monitoring and operation are simpler than other types of devices. .

또한, 생성가스는 사이클론, 멀티 사이클론, 집진기 등에 의해 고체입자 및 미세입자 등의 분진이 제거되도록 되어 있어, 생성가스의 청정도를 높게 할 수 있으며, 이를 통해 내화물 소결 및 건조장치 등으로의 직접 공급할 수 있다.In addition, the product gas is to be removed by the cyclone, multi-cyclone, dust collector, and the like to remove the dust particles, such as solid particles and fine particles, it is possible to increase the cleanliness of the product gas, through which can be supplied directly to refractory sintering and drying equipment, etc. have.

또한, 본 발명은 폐기물을 매립이 아니라 소각을 통한 가스화 기술에 의한 처리하도록 되어 있어, 환경친화적이고 폐기물을 재활용할 수 있는 많은 효과가 있다.In addition, the present invention is to treat the waste by gasification technology through incineration rather than landfill, there are many effects that can be environmentally friendly and waste can be recycled.

Claims (8)

가스화부 내부에 나무와 코크스를 충진하는 단계;Filling wood and coke in the gasifier; 상기 충진된 나무와 코크스를 LPG 연소에 의해 점화하여 가스화부를 예열하는 단계;Preheating the gasifier by igniting the filled wood and coke by LPG combustion; 상기 예열된 가스화부내로 가연성 폐기물을 충전하는 단계;Filling combustible waste into the preheated gasifier; 상기 충전된 폐기물층에 수증기와 산소를 공급하여 700℃ 이상으로 가열하는 단계;를 통해, 발열량 1,900∼3,000kcal/Ｎ㎥으로 가연성 합성가스를 제조하는 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물을 이용한 합성가스 제조방법.Supplying water vapor and oxygen to the filled waste layer and heating it to 700 ° C. or more; thereby producing a combustible syngas with a calorific value of 1,900 to 3,000 kcal / Nm 3. . 스키드 로더에 의해 이송된 가연성 폐기물이 공급되는 폐기물 공급부와,A waste supply unit for supplying flammable waste conveyed by the skid loader, 상기 폐기물 공급부가 상부에 설치되고, 냉각수 공급부, 산소공급부, 수증기 공급부와 연결되며, 상부로 생성가스가 배출되는 가스화부와,A gasification unit installed at an upper part of the waste supply unit, connected to a cooling water supply unit, an oxygen supply unit, and a steam supply unit, and configured to discharge generated gas to an upper portion 상기 가스화부와 연결되고 가스화부터부터 생성가스와 함께 배출된 열을 흡수하는 열교환기와,A heat exchanger connected to the gasifier and absorbing heat discharged together with the generated gas from gasification; 상기 열교환기와 연결되는 배기 휀을 포함하는 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물을 이용한 합성가스 제조장치.Synthetic gas production apparatus using a combustible waste, characterized in that it comprises an exhaust fan connected to the heat exchanger. 제 2 항에 있어서;The method of claim 2; 상기 가스화부와 연교환기 사이 및 열교환기와 배기휀 사이에는 분진을 제거하는 사이클론 및 집진기가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물을 이용한 합성가스 제조장치.And a cyclone and a dust collector are further installed between the gasification unit and the soft exchanger and between the heat exchanger and the exhaust fan. 제 2 항에 있어서;The method of claim 2; 상기 가스화부는 내통과 외통의 이중원통형으로 형성되고 상부의 폐기물공급구로부터 폐기물이 공급되는 몸체와,The gasification unit is formed in a double cylinder of the inner cylinder and the outer cylinder body and the waste is supplied from the waste supply port of the upper, 상기 몸체의 내통 상단에 설치되는 분산판과, 상기 원통형 몸체가 중앙에 위치하게 설치되며 수증기 및 산소를 공급하는 환형공급관과,A distribution plate installed at an upper end of the inner cylinder of the body, an annular supply pipe installed at the center of the cylindrical body and supplying water vapor and oxygen; 상기 환형공급관과 연결되고 몸체의 외주면을 따라 등간격으로 몸체의 내통과 연통되도록 설치되는 다수개의 주입노즐과,A plurality of injection nozzles connected to the annular supply pipe and installed to communicate with the inner cylinder of the body at equal intervals along the outer circumferential surface of the body; 상기 몸체의 상하부에 각각 설치되어 내통과 외통사이로 냉각수를 공급/배출하는 냉각수 입/출구와,Cooling water inlet and outlet that is respectively installed in the upper and lower parts of the body to supply / discharge the cooling water between the inner cylinder and the outer cylinder, 상기 몸체상부에 설치되고 몸체내통과 연통되어 생성가스를 배출하는 생성가스출구로 구성된 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물을 이용한 합성가스 제조장치.Apparatus for producing syngas using flammable waste, characterized in that formed on the top of the body and in communication with the body inner cylinder configured to discharge the generated gas outlet. 제 4 항에 있어서;The method of claim 4; 상기 주입노즐 부위에는 냉각수 배출구가 더 설치된 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물을 이용한 합성가스 제조장치.Synthesis gas production apparatus using a combustible waste, characterized in that the injection nozzle portion is further provided with a cooling water outlet. 제 5 항에 있어서;The method of claim 5; 상기 냉각수 배출구 끝단에는 환형배수관이 더 설치된 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물을 이용한 합성가스 제조장치.Synthetic gas production apparatus using a combustible waste, characterized in that the cooling water outlet end is further provided with an annular drain pipe. 제 4 항에 있어서;The method of claim 4; 상기 주입노즐에는 차압계가 더 설치된 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물을 이용한 합성가스 제조장치.Synthesis gas production apparatus using the combustible waste, characterized in that the injection nozzle is further installed. 제 2 항에 있어서;The method of claim 2; 상기 폐기물 공급부는 스키드로더와 연결되는 깔대기 형상의 호퍼와,The waste supply portion is a funnel-shaped hopper connected to the skid loader, 상기 호퍼 하부에 설치되고 공압실린더에 의해 슬라이드 작동되는 1차 게이트와,A primary gate installed under the hopper and slide-operated by a pneumatic cylinder, 상기 1차 게이트 하부에 설치되고 유압펌프에 의해 슬라이드 작동되는 2차 게이트와,A secondary gate installed under the primary gate and slide-operated by a hydraulic pump; 상기 1,2차 게이트를 가스화부 상부에 결합하는 클램프로 구성된 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물을 이용한 합성가스 제조장치.Synthetic gas production apparatus using a combustible waste, characterized in that consisting of a clamp for coupling the first and second gate to the upper part of the gasifier.
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