KR20100120580A - 수직형 연속식 왕겨 탄화 제조장치에서 열분해 가스화를 통한 발전시스템을 이용한 친환경 저탄소 그린 미곡종합처리장 - Google Patents

수직형 연속식 왕겨 탄화 제조장치에서 열분해 가스화를 통한 발전시스템을 이용한 친환경 저탄소 그린 미곡종합처리장 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수직형 연속식 왕겨 탄화 제조장치에서 열분해 가스화를 통한 발전시스템을 이용한 친환경 저탄소 그린 미곡종합처리장에 관한 것이다.
본 발명은 왕겨를 열분해 가스화로(2)에 공급하여 탄화왕겨와 초액을 생산함에 있어서,
상기 열분해 가스화로(2)로 왕겨를 탄화시킬 때 발생하는 합성가스를 냉각장치(10)로 보내어 냉각시킨 다음 상기 냉각장치(10)의 상부로 배출되는 합성가스를 바이오 필터(14)로 1차 정제한 후 히터(15)로 고온화하여 2차 백 필터(16)로 유도 끌어들여 합성가스화한 다음 가스탱크(17)로 보내어 가스를 축적한 다음 원료가스 공급장치로 가스엔진 발전기(18)에 공급하여 상기 가스엔진 발전기(18)를 가동하여 전기를 생산하는 것을 특징으로 한다.
상술한 본 발명은 농업부산물인 왕겨의 탄화 시 발생하는 합성가스를 정제하여 가스화한 후 가스엔진을 통한 발전으로 전기를 생산하여 미곡종합처리장(RPC)에 자체적으로 필요한 전력으로 사용하고, 남는 잉여 전력은 인근 마을에 공급하여 에너지 자립형 녹색 마을(Eco -City) 사업에 활용할 수 있는 효과가 있다.
Figure P1020090039457
탄화왕겨, 초액, 합성가스, 정제, 가스엔진 발전기, 전기

Description

수직형 연속식 왕겨 탄화 제조장치에서 열분해 가스화를 통한 발전시스템을 이용한 친환경 저탄소 그린 미곡종합처리장{Rice processing complex using pyrolysis gasification power system}
본 발명은 수직형 연속식 왕겨 탄화 제조장치에서 열분해 가스화를 통한 발전시스템에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 벼의 도정과정에서 남는 왕겨를 탄화시켜 배양토로 사용함과 동시에 왕겨를 탄화시킬 때 발생하는 연기를 응축시켜 초액을 얻으며, 수직 연속식 왕겨 탄화 제조장치에서 배출되는 연기, 즉 합성가스를 정제하여 가스화한 후 가스엔진을 통한 발전으로 전기를 생산하여 미곡종합처리장 및 인근의 마을에서도 공동으로 사용하는 수직형 연속식 왕겨 탄화 제조장치에서 열분해 가스화를 통한 발전시스템을 이용한 친환경 저탄소 그린 미곡종합처리장에 관한 것이다.
미곡종합처리장(RPC)에서 필수적으로 발생되는 농업부산물인 왕겨나 짚은 퇴비, 가축사료 등으로 90% 이상 단순 활용되고 있을 뿐 농업부산물인 왕겨나 짚의 이용기술은 확립되어 있지 않고, 많은 과제와 함께 방치되어 왔다.
국내 초본계 바이오메스 에너지의 잠재량 자원은 2007년 기준 국내 바이오메 스 자원 중 농업부산물(왕겨, 볏짚)의 가치는 2,449천TOE/년이며, 이 중 왕겨는 387천TOE/년으로 청정 에너지원으로서의 가치가 높으며, 지속 가능한 신재생 에너지원으로 확보 가능하다.
상기 문제점을 해결하기 위해 최근에 농업부산물인 왕겨나 짚을 탄화시켜 탄화왕겨와 초액을 생산하는 왕겨 탄화 설비가 보급되고 있으며, 본 출원인 역시 수직형 연속식 왕겨 탄화제조장치를 개발하여 특허(등록번호 10-0602732호)를 받은 바 있다.
상기 수직형 연속식 왕겨 탄화 제조장치는 기기의 상부에 왕겨탄화시 발생하는 연기를 배출하는 연기 배출구가 형성되며, 측면에는 방화셔터가 형성된 버너가 결합되고, 바닥면에는 브로워에서 발생한 공기를 공급하는 공기 공급구가 형성되는 한편, 내부 중심에는 투입된 왕겨를 교반하는 교반날개가 구성된 탄화로와; 상기 탄화로의 상부에 형성되어 실린더의 작동으로 개폐되는 방화셔터가 형성된 왕겨 투입구 내부까지 왕겨를 저장하는 호퍼의 아래에 형성되어 모터에 의하여 회전하는 스크류 컨베이어가 연결된 왕겨정량공급장치 및; 상기 탄화로의 탄화왕겨 배출구 아래쪽에 경사지게 형성되어 모터에 의하여 회전하는 스크류 컨베이어로 탄화왕겨를 배출하는 탄화왕겨배출장치로 구성되어 있다.
상기 수직형 연속식 왕겨 탄화 제조장치는 농업부산물인 왕겨나 짚을 이용하여 탄화왕겨와 초액을 생산하여 배양토와 식물의 성장촉진제 및 병충해 방지제 등으로 널리 사용함으로써 폐자원의 재활용과 소득 증대에 기여하고 있다.
그러나 상기 수직형 연속식 왕겨 탄화 제조장치를 비롯한 대부분의 왕겨 탄 화 설비는 왕겨 탄화 시 발생하는 고온의 합성가스를 대기로 배출하고 있으므로 환경오염과 지구 온난화를 가속시키는 단점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로서, 미곡종합처리장(RPC)과 연계하여 농업부산물인 왕겨를 탄화시켜 배양토로 사용되는 탄화왕겨와 식물의 성장촉진제 등으로 사용되는 초액을 생산함으로써 폐자원을 재활용하고, 왕겨 탄화 시 발생하는 합성가스를 이용한 발전으로 기존 미곡종합처리장 및 인근 마을의 에너지 자립도를 높이는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 왕겨 탄화 공정에서 대기로 폐기되는 높은 온도의 합성가스인 폐열을 재이용하여 고효율의 신재생에너지를 생산함으로써 이산화탄소 배출에 따른 환경오염과 지구 온난화를 방지하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기 목적 달성을 위해 미곡종합처리장(RPC)에서 년 중 가동으로 생산되는 농업부산물인 왕겨를 주원료로 하여 왕겨 탄화 제조장치에서 탄화왕겨와 초액을 생산하면서 대기로 폐기되는 고효율의 에너지인 합성가스를 정제하여 이미 일반화된 가스엔진을 이용한 발전기를 통해 전력을 생산하는 것을 특징으로 한다.
상술한 본 발명은 농업부산물인 왕겨의 탄화 시 발생하는 합성가스를 정제하여 가스화한 후 가스엔진을 통한 발전으로 전기를 생산하여 미곡종합처리장(RPC)에자체적으로 필요한 전력으로 사용하고, 남는 잉여 전력은 인근 마을에 공급하여 에너지 자립형 녹색마을(Eco -City) 사업에 활용할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 왕겨 탄화 공정 중에서 대기로 폐기되던 합성가스를 재활용하여 전력을 생산하는 고효율 에너지 이용 시스템으로 정부의 녹색 성장과 온실가스 기후변화 대응을 위한 신성장 동력사업육성을 뒷받침할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 수직형 연속식 왕겨 탄화 제조장치에서 열분해 가스화를 통한 발전시스템을 이용한 친환경 저탄소 그린 미곡종합처리장의 바람직한 실시 예를 이하, 첨부 도면과 관련하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 수직형 왕겨 탄화 제조장치를 이용한 탄화왕겨 제조공정과; 초액을 회수하는 공정과; 무연화 연소공정과; 합성가스의 정제공정 및; 정제된 합성가스를 이용하여 가스엔진 발전기로 전기를 생산하는 시스템으로 구성된다.
본 발명은 수직형 왕겨 탄화 제조장치에서 배출되는 합성가스의 주요 성분을 분석한 결과 아래의 표와 같이 평균적으로 배출되고 있음을 파악한 후 왕겨 열분해 가스화 시스템을 위한 열분해 가스화 반응기의 열 및 물질수지 계산을 위한 공정을 해석하고, 다음과 같은 결과를 얻었다.
도 1은 본 발명의 왕겨 열분해 탄화시스템의 왕겨 및 탄화물 공정에서 생성된 성분 분석을 위한 처리공정도 및 샘플링 위치도이며, 샘플링 위치별 분석 항목은 표 1과 같다.
표 1[샘플링 위치별 분석 항목]
Figure 112009027251954-PAT00001
표 2[ 열분해 가스화로(탄화로) 출구 측 합성가스 측정 및 분석결과]
Figure 112009027251954-PAT00002
표 3[초액 응축기 출구 분석결과]
Figure 112009027251954-PAT00003
표 4[굴뚝 출구 분석결과]
Figure 112009027251954-PAT00004
도 2는 본 발명의 실시와 해석을 위한 플로어 시트이며, 해석 범위는 농업부산물 투입용량 : 10톤/일, 20톤/일급 열분해 가스화 반응공정으로 정하고, 해석조건은 CASE 1 - 농업부산물 투입량의 54%를 탄화물 및 초액으로 회수하는 경우, CASE 2 - 농업부산물 전량 열분해 가스화하는 경우로 정하였다.
표 5[해석결과 : 20톤/일급의 경우(CASE 1, CASE 2)]
Figure 112009027251954-PAT00005
Figure 112009027251954-PAT00006
본 발명은 상기와 같은 분석결과와 해석결과로 도 3과 같은 시스템을 구축하여 탄화왕겨와 초액을 생산하고, 이때 발생하는 합성가스를 이용하여 전력을 생산한다.
본 발명을 실시함에 있어서, 열분해 가스화로(탄화로)는 본 출원인의 특허 제10-0602732호를 이용하므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이 농업부산 바이오 원료인 왕겨를 피더 스크류(1)로 열분해 가스화로(2)에 공급한 다음 점화버너(3)를 점화시키고 브로워(4)로 연소에 필요한 공기를 불어넣어 상기 열분해 가스화로(2)에 공급된 왕겨를 탄화 시킨다.
상기 열분해 가스화로(2)에서 탄화된 왕겨는 상기 열분해 가스화로(2)의 하부에 구비된 냉각이송스크류(5)를 통해 공기냉각기(6)로 공급되고, 상기 공기냉각기(6)에서 냉각된 탄화왕겨는 진동선별기(7)의 선별공정을 거쳐 탄화왕겨가 생산되고, 이렇게 생산된 탄화왕겨는 탄화왕겨 저장탱크(9)에 저장된다.
그리고 상기 냉각이송스크류(5)와 공기냉각기(6) 및 진동선별기(7), 탄화왕겨 저장탱크(8)에서 발생되는 열과 공기는 여과집진기(9)에서 최종 집진공정을 정화된 상태로 대기에 배출되므로 환경오염을 방지한다.
상기 열분해 가스화로(2)에서 왕겨를 탄화시킬 때 발생하는 합성가스는 냉각장치(10)를 거치면서 초액이 생성되고, 생성된 초액은 왕겨초액 저장탱크(11)에 저장된 후 고도정제장치(12)를 통해 정제왕겨초액이 생산된다.
물론 상기 탄화왕겨를 냉각하기 위한 냉각이송스크류(5)와 합성가스를 냉각하기 위한 냉각장치(10) 및 초액의 고도정제장치(12)에 필요한 물은 쿨링타워(13)로부터 공급받고 순환된다.
상기 냉각장치(10)의 상부로 배출되는 합성가스는 바이오 필터(14)에 의해 1차 정제되어 나오면서 히터(15)로 고온화하여 2차 백 필터(16)로 유도 끌어들여 합성가스화한 다음 가스탱크(17)로 보내어 가스를 축적한 후 원료가스 공급장치로 일반화 되어 보급되고 있는 가스엔진 발전기(18)로 공급하여 상기 가스엔진 발전기(18)를 가동하면 전기가 생산된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 벼의 도정과정에서 남는 왕겨를 탄화시켜 배양 토로 사용함과 동시에 왕겨를 탄화시킬 때 발생하는 연기를 응축시켜 초액을 얻으며, 수직 연속식 왕겨 탄화 제조장치에서 배출되는 연기, 즉 합성가스를 정제하여 가스화한 후 가스엔진을 통한 발전으로 전기를 생산하여 미곡종합처리장 및 인근의 마을에서도 공동으로 사용하게 되는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시를 위한 합성가스 성분 분석평가 처리공정도 및 샘플링 위치도
도 2은 본 발명의 실시 해석을 위한 플로우 시트
도 3은 본 발명의 탄화왕겨 및 초액 생산에서 발생하는 합성가스를 이용한 가스엔진 발전시스템 공정도이다.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
1 : 피더 스크류 2 : 열분해 가스화로
5 : 냉각이송스크류 6 : 공기냉각기
7 : 진동선별기 8 : 탄화왕겨저장탱크
9 : 여과집진기 10: 냉각장치
11: 왕겨초액저장탱크 12: 고도정제장치
14: 바이오 필터 15: 히터
16: 백 필터 17: 가스탱크
18: 가스엔진 발전기

Claims (1)

  1. 왕겨를 열분해 가스화로(2)에 공급하여 탄화왕겨와 초액을 생산함에 있어서,
    상기 열분해 가스화로(2)로 왕겨를 탄화시킬 때 발생하는 합성가스를 냉각장치(10)로 보내어 냉각시킨 다음 상기 냉각장치(10)의 상부로 배출되는 합성가스를 바이오 필터(14)로 1차 정제한 후 히터(15)로 고온화하여 2차 백 필터(16)로 유도 끌어들여 합성가스화한 다음 가스탱크(17)로 보내어 가스를 축적한 다음 원료가스 공급장치로 가스엔진 발전기(18)에 공급하여 상기 가스엔진 발전기(18)를 가동하여 전기를 생산하는 것을 특징으로 하는 수직형 연속식 왕겨 탄화 제조장치에서 열분해 가스화를 통한 발전시스템을 이용한 친환경 저탄소 그린 미곡종합처리장.
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