KR20050102958A - 폐기물 가스화 복합발전 시스템 - Google Patents

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KR20050102958A
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이창섭
하상준
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Abstract

본 발명은 고온의 플라즈마를 이용하여 폐기물을 처리하고, 환경오염을 유발하지 않고, 에너지와 자원을 재활용할 수 있는 폐기물 가스화 복합발전 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 플라즈마 토치를 사용하여 가스화기 속의 폐기물에 고온의 열을 가해서 무기물은 유리화시켜 건설자재 등으로 재이용하고, 유기물을 가스화하여 생성된 합성가스로 가스터빈 및 증기터빈을 작동시켜 전력을 생산할 수 있는 폐기물 가스화 복합발전 시스템인 것이다.

Description

폐기물 가스화 복합발전 시스템{Integrated Waste Gasification Combined Cycle System}
본 발명은 폐기물 가스화 복합발전 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 고온의 플라즈마를 이용하여 폐기물을 처리하고, 환경오염을 유발하지 않고, 에너지와 자원을 재활용할 수 있는 폐기물 가스화 복합발전 시스템에 관한 것이다.
우리나라의 생활, 도시, 산업, 병원, 유해, 군대 폐기물 등은 대부분 직접 매립을 하거나 소각하여 매립하고 있다. 폐기물 소각 및 매립 시 다이옥신 등 유독성 물질로 인해 대기오염, 지하수 및 토양 오염 문제가 발생하여 매립장의 안정적인 확보가 어려워지고 있다. 따라서 사회적, 환경적 문제를 야기하지 않고 다양한 폐기물을 안전하게 처리할 수 있는 시스템이 필요하게 되었다.
이에 본 발명은 이러한 종래의 다양한 폐기물 처리에 따른 여러 가지 문제점을 감안하여 가스화기 속의 폐기물에 플라즈마 토치를 사용하여 고온의 열을 가해서 비가연성 물질인 무기물은 용융 및 유리화시켜 고부가가치의 건설자재 등으로 재이용할 수 있고, 가연성 물질인 유기물은 열분해 및 가스화하여 연료가스 또는 합성가스를 생성시킴으로써 가스터빈 및 증기터빈 작동에 의하여 전력을 생산할 수 있는 폐기물 가스화 복합발전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 폐기물 가스화 복합발전 시스템은 전처리되어 투입된 고체 폐기물에 고온의 플라즈마 토치를 이용하여 2,000 내지 7,000℃의 온도로 열을 가하여 무기물은 유리화시키고, 유기물은 가스화시켜 일산화탄소(CO)와 수소(H2)의 합성가스를 생산하게 되는 고온의 플라즈마 가스화기;
상기 가스화기로부터 나온 고온의 합성가스를 냉각 및 정제하게 되는 냉각 및 정제기;
상기 냉각 및 정제된 합성가스를 연료로 사용하여 가동되는 가스터빈;
상기 가스터빈의 구동에 의해 전력을 생산하게 되는 발전기; 및
상기 가스터빈의 폐열을 이용하여 증기를 발생시키는 HRSG와 증기터빈의 가동에 의해 전력을 생산하는 발전기로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 고온의 플라즈마를 이용하여 폐기물을 처리하고, 환경오염을 유발하지 않으며, 에너지와 자원을 재활용할 수 있는 폐기물 가스화 복합발전 시스템으로써, 플라즈마 토치를 사용하여 가스화기 속의 폐기물에 고온의 열을 가해서 무기물은 유리화시켜 건설자재 등으로 재이용하고, 유기물은 가스화하여 합성가스를 생성시킴으로써 전력을 생산할 수 있는 폐기물 가스화 복합발전 시스템인 것이다.
본 발명에 의하면, 도 1에 도시한 바와 같이, 도시형 고체 폐기물(11), 예를 들면, 생활, 도시, 산업, 병원, 유해, 군대 폐기물을 전처리를 거쳐서 다양한 연료의 플라즈마 가스화기(12)로 투입을 한다. 가스화기 내에서 고온의 플라즈마 토치를 사용하여 2,000 내지 7,000℃의 온도로 열을 가한다.
폐기물 중의 비가연성 물질인 무기물은 유리화 되어 고부가가치의 건설자재 등으로 재이용되며, 가연성인 유기물은 열분해 및 가스화되어 일산화탄소(CO)와 수소(H2)의 연료가스 또는 합성가스를 생성하게 된다.
상기에서와 같이 가스화기(12)에서 나온 고온의 연료가스 또는 합성가스는 냉각 및 정제장치(13)에서 공기 및 물을 사용하여 냉각 및 정제된 후 가스터빈(14)의 연료로써 발전기(15)를 가동하여 전력을 생산하게 된다.
이와 더불어, 폐열 회수 보일러(Heat Recovery Steam Generator : HRSG 16)는 상기 가스터빈(14)에서 나온 약 500℃ 이상의 고온의 연소가스의 폐열을 이용하여 열교환을 통해 증기를 생성하고, 발생된 증기는 증기터빈(Ranking cycle : 17)을 구동시켜 발전기(18)를 통해서 전력을 생산하게 된다.
본 발명의 폐기물 가스화 복합발전 시스템은 다음 표 1에서와 같이 폐기물을 전력생산을 위한 자원으로 활용할 수 있으며, 고온의 플라즈마를 이용하게 되므로 환경오염을 줄일 수 있고, 비가연성인 무기물은 유리화시켜 고부가가치의 건설자재로 사용할 수 있는 장점이 있다.
표 1
구분 50톤/일급 폐기물 처리 및 전력생산시스템
폐기물 발열량(kcal/kg) 1,500
합성가스 생산량(Nm3/h) 50,000
합성가스발열량 282.15 BTU/SCF= 71.1 kcal/SCF= 2,510 kcal/m3 = 125×6 kcal/h
전력생산량(MW) 26.8
특히, 현재 사용 중인 일반 소각로와 비교할 때 본 발명의 시스템은 첫째 폐기물의 소각 시 오염물질을 최소화할 수 있으며, 둘째, 플라즈마 처리 시 생성되는 슬래그 및 합성가스를 에너지원으로 활용할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 폐기물 가스화 복합발전 시스템의 개념도이다.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-
11 : 고체 폐기물 12 : 플라즈마 가스화기
13 : 냉각 및 정제계통 14 : 가스터빈
15 : 발전기 16 : HRSG
17 : 증기터빈 18 : 발전기

Claims (1)

  1. 전처리되어 투입된 고체 폐기물에 고온의 플라즈마 토치를 이용하여 2,000 내지 7,000℃의 온도로 열을 가하여 무기물은 유리화시키고, 유기물은 가스화시켜 일산화탄소(CO)와 수소(H2)의 합성가스를 생산하게 되는 고온의 플라즈마 가스화기,
    상기 가스화기로부터 나온 고온의 합성가스를 냉각 및 정제하게 되는 냉각 및 정제기;
    상기 냉각 및 정제된 합성가스를 연료로 사용하여 가동되는 가스터빈;
    상기 가스터빈의 구동에 의해 전력을 생산하게 되는 발전기; 및
    상기 가스터빈의 폐열을 이용하여 증기를 발생시키는 HRSG와 증기터빈의 가동에 의해 전력을 생산하는 발전기로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐기물 가스화 복합발전 시스템.
KR1020040028300A 2004-04-23 2004-04-23 폐기물 가스화 복합발전 시스템 KR20050102958A (ko)

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