KR20110041170A

KR20110041170A - 바이오매스 발전 장치

Info

Publication number: KR20110041170A
Application number: KR1020090098222A
Authority: KR
Inventors: 김미순; 안성호; 이강선
Original assignee: 김미순
Priority date: 2009-10-15
Filing date: 2009-10-15
Publication date: 2011-04-21
Also published as: KR101187581B1

Abstract

본 발명은 음식물 쓰레기, 농부산물, 폐목 또는 나무잎 등 바이오매스를 연소시킨 열을 이용한 고효율 발전 장치에 관한 것으로, 바이오매스를 이송시키는 원료공급부와, 상기 원료공급부로부터 이송된 바이오매스를 연소시키는 연소로와, 상기 연소로의 내부에 물을 분사하기 위한 분수관과, 내부에 열매체가 순환하며 상기 연소로의 상부에 배치되어 상기 연소로 내부와 열교환하는 열교환부와, 상기 열교환부로부터 가열된 열매체를 공급받아 전기를 발생시키는 발전부와, 상기 연소로를 외부와 연통시켜 연소가스를 배기시키는 배기관을 포함하며, 바이오매스를 효율적으로 처리하며 고효율 발전이 가능하다.

음식물, 쓰레기, 재활용, 바이오매스, 연소, 발전, 증기터빈.

Description

바이오매스 발전 장치 {APPARATUS FOR GENERATING ELECTRIC POWER BY BIOMASS}

본 발명은 연소열을 이용한 발전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음식물 쓰레기, 농부산물, 폐목 또는 나무잎 등 바이오매스를 연소시킨 열을 이용한 고효율 발전 장치에 관한 것이다.

산업이 발전함에 따라 생활 쓰레기나 산업 폐기물의 배출량이 폭증하고 있다. 이들중 일부는 재활용되지만 나머지는 소각하거나 매립하여 처리되고 있는데, 이 과정에서 각종 오염물질이 배출되어 환경문제가 되고 있다.

생활 쓰레기 중 음식물 쓰레기는 가축을 위한 사료로 사용되거나, 건조, 발효 등의 처리를 거쳐 퇴비로 활용하는 등 몇 가지 재활용 방법이 제한적으로 활용되고는 있다. 그러나 음식물에는 염분이 다량 함유되어 있으므로, 사료나 퇴비로 부적합하거나, 염분 제거를 위해 과다한 비용이 드는 등의 문제점이 있다. 따라서 재활용되는 음식물 쓰레기는 그 비율이 미미하며, 대부분의 음식물 쓰레기는 재활 용되지 못하고 폐기된다.

그런데 음식물 쓰레기는 수분을 포함하고 있어서 소각에 의해 처리하는 것이 쉽지 않으며, 유기물로 이루어져 있으므로 소각한다 하여도 그 연소가스는 대기오염을 유발하고, 매립할 경우에는 부폐하면서 침출수를 배출하여 토양오염이나 수질오염을 유발하게 된다.

이와 같이 재활용이 어렵고 소각이나 매립 역시 적당하지 않은 음식물 쓰레기는, 그 대부분이 동식물이 생산한 유기물질을 대량 함유한 바이오매스라는 점에서, 에너지 낭비라는 문제까지 초래한다. 음식물 쓰레기 뿐만 아니라 농부산물, 폐목 등 바이오매스로부터 에너지를 얻을 수 있다면 전세계적으로 고갈되어 가고 있는 화석연료를 비롯한 에너지 자원의 부족현상을 완화할 수 있으며, 환경오염을 방지할 수 있다는 측면에서 연구개발이 집중되어야 할 분야이다. 나아가서 현재는 사용되지 못하고 폐기되는 농부산물을 자원화할 수 있으므로 농어민 등의 소득증대에도 일조하게 된다.

그러나 현재 알려져 있는 음식물 쓰레기 소각장치 등의 기술은 불완전 연소에 따른 효율저하, 분진, 독성 연소가스 배출 등 대기오염과 같은 문제점을 그대로 가지고 있으며, 소각에 따라 발생한 열에너지를 이용하는 측면에서도 열효율이 낮아 현실성이 떨어지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 음식물 쓰레기를 포함한 바이오매스를 원활히 소각시키고 높은 효율로 연소열을 활용할 수 있는 바이오매스 발전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 바이오매스를 연속적으로 공급하면서 연소시킴으로써 지속적으로 발전할 수 있는 바이오매스 발전 장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또다른 목적은, 바이오매스를 연소시킨 뒤 배출되는 가스를 정화하여 대기오염을 줄일 수 있는 바이오매스 발전 장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 바이오매스 발전 장치는, 바이오매스를 이송시키는 원료공급부와, 상기 원료공급부로부터 이송된 바이오매스를 연소시키는 연소로와, 상기 연소로의 내부에 물을 분사하기 위한 분수관과, 내부에 열매체가 순환하며 상기 연소로의 상부에 배치되어 상기 연소로 내부와 열교환하는 열교환부와, 상기 열교환부로부터 가열된 열매체를 공급받아 전기를 발생시키는 발전부와, 상기 연소로를 외부와 연통시켜 연소가스를 배기시키는 배기관을 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 바이오매스 발전 장치에 있어서, 상기 원료공급부는, 상기 연소로의 바닥판을 관통하여 설치된 투입노즐과, 상기 투입노즐과 연통된 중공의 공급관체와, 상기 공급관체의 내부에 맞물려 회전가능하게 설치된 나선형의 이송피더를 포함하는 것이 바람직하다. 또한 상기 공급관체는 일측에 관벽을 관통하도록 투입공이 형성되고, 상기 바이오매스를 이송하여 상기 공급관체의 투입공에 상응하는 위치에서 낙하시키도록 설치된 컨베이어 벨트를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 바이오매스 발전 장치는, 상기 연소실의 하부에서 상기 바닥판과 이격되어 회전가능하게 설치되고 상하 방향으로 관통구멍이 형성된 회전구동판을 더 포함하고, 상기 회전구동판의 상면으로부터 돌출되도록 형성된 그레이트바를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 바이오매스 발전 장치에 있어서, 상기 연소로는, 하부에 위치하고 상기 투입노즐을 통해 바이오매스를 공급받아 연소시키는 1차 연소실과, 상부에 위치하고 상기 열교환부가 배치된 2차 연소실을 포함하며, 상기 배기관은 상기 2차 연소실의 상단에서 상기 열교환부보다 높은 지점에서 상기 연소실과 연통되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 투입노즐로 공기를 공급하는 제1 송풍기를 더 포함하는 것이 바람직하다. 나아가서, 상기 1차 연소실로 공기를 공급하는 제2 송풍기를 더 포함할 수도 있다. 그리고 상기 1차 연소실과 2차 연소실 사이에서 상기 연소로의 내경이 감소하도록 설치된 격벽을 더 포함하는 것이 바람직하다. 또한 내부에 물이 수용되어 있고 상기 연소실 내부에서 상기 배기관 보다 상방에 배치되어 상기 배기관을 통해 배기되는 연소가스와 열교환하는 여열워터자켓을 더 포함할 수도 있다. 여기서 상기 여열워터자켓은, 상기 배기관을 둘러싸도록 연장된 것이 바람직하다. 또한 상기 분수관은 상기 여열워터자켓 내부의 물을 분사하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 여열워터자켓에서 가열된 물은 상기 열교환부로 공급되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 바이오매스 발전 장치는, 상기 투입노즐의 상기 연소로 측 개방단에 설치되어 상기 투입노즐로부터 공급된 바이오매스를 지지하는 연소대를 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 바이오매스 발전 장치에 있어서, 상기 열교환부는, 내부에 물이 충전된 흡열워터자켓을 포함하고, 상기 흡열워터자켓은 상하방향으로 관통하여 연소가스 통로가 형성된 증기자켓과, 상기 증기챔버로부터 하방으로 연장되며 기둥 형상으로 된 흡열관을 포함하여 이루어진 것이 바람직하다. 또한 상기 흡열워터자켓은, 상기 연소로의 측면까지 둘러싸도록 연장된 것이 바람직하다. 한편 상기 발전부는, 상기 흡열워터자켓에서 생성된 증기를 공급받아 터빈을 회전시키는 증기터빈발전기를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 바이오매스 발전 장치는, 내부에 수용된 물에 상기 배기관의 끝단이 잠기도록 수용하는 분진세척조를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 분진세척조와 연통되어 상기 분진세척조에 수용된 물에 포함된 이물질을 제거하기 위한 침전조를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에 따른 바이오매스 발전 장치는, 상기 연소로의 바닥판을 관통하여 설치된 배출관과, 상기 배출관에 연결된 배출송풍기를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 연소로의 바닥판은 진동 가능한 것이 바람직하다.

본 발명은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 적용 범위가 넓다. 본 발명은 음식물 쓰레기 뿐만 아니라 가축의 배설물, 나뭇잎, 낙엽, 폐목, 육류 가공 부산물 등 다양한 형태의 바이오매스에 대해 광범위하게 적용할 수 있으므로 활용도가 높다.

둘째, 효율이 높다. 본 발명은 연소대, 1차 연소실, 2차 연소실 및 분수관의 상호작용을 통해 바이오매스의 연소율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 흡열워터재킷 및 여열워터재킷에 의한 열교환을 통해 열효율을 대폭 향상시킬 수 있다.

셋째, 바이오매스의 처리량이 크다. 본 발명은 컨베이어 벨트에 의해 대량의 바이오매스를 지속적으로 공급할 수 있으며, 연소대가 설치되어 있어 많은 양의 바이오매스도 원활히 연소시킬 수 있어 중대형의 처리 시스템 구축이 용이하며 연속 운전이 가능하므로 바이오매스의 처리량이 대폭 증대된다.

넷째, 연기나 먼지 등에 의한 환경오염이 없다. 본 발명은 배출되는 연소가스가 분진 세척조를 통과하므로, 물세척에 의해 먼지, 분진 등이 제거되며, 수용성 기체 성분까지 제거되므로 대기오염의 가능성을 최소화할 수 있다.

이하에서는 첨부의 도면을 참조로 본 발명에 따른 바이오매스 발전 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 바이오매스 발정 장치의 일실시예의 개략 단면도이다.

연소로(7)는 외부로부터 공급받은 바이오매스를 연소시키기 위하여 외부와 격리된 공간을 제공하는 것으로, 하부의 1차 연소실(27)과 상부의 2차 연소실(28)을 포함하여 이루어지며, 이에 더하여 아래애서 설명할 배기관(34) 및 여열워터재킷(33)과의 관계에서 연도(29)를 더욱 포함하여 이루어진다. 1차 연소실(27)은 바이오매스를 처음 공급받는 공간으로서, 공급받은 바이오매스를 점화하여 1차로 연소시킨다. 2차 연소실(28)은 1차 연소실(27)의 상방에 배치되어 1차 연소실(27)보다 고온을 유지할 수 있으므로, 1차 연소실(27)에서 점화된 바이오매스의 연소를 계속하여 진행하는 동시에 1차 연소실(27)에서 발생한 바이오매스의 연소가스 중에서 미연소된 가스를 추가적으로 연소시키는 역할을 한다. 1차 연소실(27)에서 연소가스가 머무는 시간을 확보하기 위해 1차 연소실(27)과 2차 연소실(28) 사이에 격벽(26)을 배치하는 것이 바람직하다. 격벽(26)은 내화물로 이루어지며, 연소로(7)의 내경을 감소시키도록 내측 플랜지 형상으로 배치된다. 시화구(25)는 연소로(7) 내부의 바이오매스를 최초 점화하기 위한 관통구멍으로서, 개폐 가능하게 형성되어 있다.

원료공급부는 연소로(7)에 바이오매스를 공급하기 위한 것으로, 투입노즐(23)과 공급관체(16)와 이송피더(17)를 포함하여 이루어진다. 투입노즐(23)은 연소로(7)의 바닥판(19)을 관통하여 설치된다. 공급관체(16)는 투입노즐(23)과 연 통되어 있는 관 형상의 부재로서 바이오매스의 이송 경로가 된다. 공급관체(16)의 내부에는 이송피더(17)가 설치되어 있는데, 이송피더(17)는 나선형 블레이드가 형성된 스크류 형상으로서 공급관체(16)의 축방향을 따라 연장된 축을 중심으로 회전가능하게 설치된다. 이때 나선형 블레이드의 외경은 공급관체(16)의 내경에 근접하도록 하여 나선형 블레이드의 끝단과 공급관체(16)의 내벽면 사이의 공간을 최소화하는 것이 바람직하다. 이송피더(17)를 회전시키면 나선형 블레이드 사이의 바이오매스는 공급관체(16)를 따라 이동하여 투입노즐(23) 측으로 이동하고, 바이오매스를 지속적으로 이송하면 투입노즐(23)로부터 연소로(7) 내부로 바이오매스가 진입하게 된다.

자동화되고 연속적인 바이오매스의 공급을 위하여 공급관체(16)의 일측에 공급관체(16)의 관벽을 관통하도록 투입공(16a)을 형성하고, 공급관체(16)의 외측 상방에 컨베이어 벨트(18)를 배치하는 것이 바람직하다. 컨베이어 벨트(18)는 일측에서 공급된 바이오매스를 진행시켜 공급관체(16)의 투입공(16a)으로 낙하시키는 역할을 하게 된다. 물론 투입공(16a)으로 낙하된 바이오매스는 이송피더(17)에 의해 공급관체(16) 내부에서 진행하게 된다.

열교환부는 내부에 열매체가 순환하며, 연소로(7)의 상부, 즉 2차 연소실(28)에 배치되어 열매체가 연소로(7) 내부에서 발생한 열을 흡수하도록 한다. 열교환부는 워터재킷으로 구성될 수 있으며, 열매체로는 물을 사용할 수 있다. 예컨대, 도 1의 실시예에서 열교환부는 흡열워터재킷(30,32)으로 이루어져 있다. 이 흡열워터재킷(30,32)은 내부에 물이 충전되어 있으며, 열교환에 의해 물이 증발하 여 발생하는 증기가 모여있는 증기재킷(30)과, 열교환 면적을 늘이기 위해 증기재킷(30)의 하방으로 연장되며, 기둥 형상으로 된 흡열관(32)을 포함하여 이루어진다. 이 흡열관(32)에는 주로 액체 상태의 물이 모여있게 된다. 한편 증기재킷(30)에는 2차 연소실(28)의 연소가스가 지나갈 수 있도록 상하방향으로 연소가스 통로(31)가 형성되어 있는데, 연소가스 통로(31) 또한 열전달면이 되며 증기재킷(30) 내부의 물 또는 증기를 추가 가열하게 된다. 흡열워터재킷(30,32)은 연소로(7)의 측면을 둘러싸도록 연장된 것이 열교환율을 높일 수 있으므로 바람직하다.

이와 같이 흡열워터재킷(30,32)을 통과한 연소가스는 배기관(34)을 따라 외부로 배기된다. 즉, 배기관(34)은 열교환부, 정확히는 증기재킷(30)보다 높은 지점에서 2차 연소실(28)과 연통되도록 배치된다. 이는 증기재킷(30)의 연소가스 통로(31)에서의 열교환을 고려한 것이다.

그러나 배기관(34)을 통해 배기되는 연소가스는 여전히 대기보다 높은 온도를 가지고 있으므로, 이러한 여열을 회수하기 위해 여열워터재킷(33)을 더 포함하는 것이 바람직하다. 여열워터재킷(33)은 내부에 물이 수용되어 있으며, 배기관(34)의 입구보다 높은 지점에서 2차 연소실(28)에 배치되어 있다. 바꾸어 말해 여열워터재킷(33)은 연소로(7)의 최상단에 접하도록 배치되어 있는 것이다. 이로써 여열워터재킷(33)과 흡열워터재킷(30,32), 보다 상세히는 증기재킷(30) 사이의 공간이 구획되며 연소가스는 이 공간, 즉 연도(29)를 통과하면서 여열워터재킷(33)에 열을 전달한 뒤 배기관(34)으로 진입하게 된다. 더 나아가서 여열워터재킷(33)은 연소로(7) 외부의 배기관(34)을 둘러싸도록 연장되어, 배기관(34)을 통해 배기 되는 연소가스의 남은 여열까지 흡수할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 여열워터재킷(33) 내부에서 가열된 물은 열교환부, 즉 흡열워터재킷(30,32)으로 공급되도록 함으로써 흡열워터재킷(30,32) 만으로 물을 가열하는 것에 비해 높은 효율로 물을 가열할 수 있도록 해준다. 도 1의 실시예에서는 보급수관(6)이 여열워터재킷(33)으로부터 흡열워터재킷(30,32)으로 물을 공급하는 것으로 예시되어 있다. 보급수관(6)을 통한 유동을 제어하기 위해 보급수관(6)에는 개폐밸브(9)가 설치된다. 또한 여열워터재킷(33)으로의 물보충을 위해 급수관(40) 및 급수펌프(35)가 구비된다.

발전부는 연소로(7)에서 발생한 열을 이용하여 전기를 발생시키기 위한 것으로, 열교환부로부터 열매체를 공급받아 이로부터 발전을 하게 된다. 열교환부가 흡열워터재킷(30,32)을 포함하고 있는 경우 상기 열매체는 물 또는 증기가 된다. 이 경우 발전부는 흡열워터재킷(30,32)으로부터 증기를 공급받아 이 증기로 터빈을 회전시켜서 발전하는 증기터빈발전기(1)를 포함하는 것이 바람직하다. 도 1의 증기관도(4)는 고온고압의 증기를 증기터빈발전기(1)로 공급하기 위한 관로이고, 회류관(5)은 발전 과정을 거친 저온저압의 증기 또는 응축수를 흡열워터재킷(30,32)으로 복귀시키기 위한 관로이다. 한편 안전밸브(3), 증기진입밸브(2)는 각각 증기관도(4)의 압력을 적정수준으로 유지하며 증기관도(4)를 통한 증기의 흐름을 제어하기 위한 것이다. 또한 회류밸브(10)는 회류관(5)을 통해 증기 또는 응축수의 흐름을 제어하기 위한 것이다.

한편 연소로(7)에서 연소될 바이오매스는 음식물 쓰레기 등 대체로 고형물을 포함하고 있으며, 고형물의 크기가 클수록 연소가 어려워진다. 음식물 쓰레기의 경우 건조, 분쇄 등의 전처리를 거친 후 연소로(7)에 공급할 수도 있으나, 전처리를 위한 시간과 비용이 충분하지 않을 수도 있으므로, 바이오매스의 연소를 원활하게 진행할 수 있는 수단이 필요하다. 이를 위하여 제1 송풍기(14), 제2 송풍기(12), 분수관(8) 및 연소대(24) 등이 마련된다.

제1 송풍기(14)는 제1 송풍관(15)을 통해 투입노즐(23) 내측으로 공기를 공급한다. 또한 제2 송풍기(12)는 제2 송풍관(110을 통해 1차 연소실(27) 내측으로 공기를 공급한다. 이들 송풍기(14,12)에 의해 공급되는 공기는 모두 바이오매스의 연소를 원활히 진행시키기 위해 필요한 것이다.

한편 분수관(8)은 1차 연소실(27) 내부에 물을 분사한다. 고형물을 연소시킬 때 고형물 내부에 가둬져 있던 수분은 증기화하면서 팽창하는데, 이때의 팽창력에 의해 고형물이 파쇄, 비산되는 효과가 있으므로 고형물의 연소율을 높이는 효과를 가진다. 따라서 필요한 경우에 분수관(8)을 통해 연소 중인 바이오매스에 물을 분사함으로써 불완전 연소를 최소화할 수 있다. 나아가서 분수관(8)에서 분사된 물은 고온의 연소로(7) 내에서 곧 기화되는데, 이 기화된 물은 연소로(7) 내부 기체의 전체적인 열전도율 및 열용량을 높여주기 때문에, 열교환부로의 열전달율을 향상시키는 효과도 있다. 다만 분수관(8)을 통해 분사되는 물에 의해 연소로 내부의 온도가 급격히 떨어지는 것을 억제하기 위해, 분수관(8)은 여열워터재킷(33)에 연결된 보급수관(6)에 연결되어 상온보다 가열된 상태의 물이 연소로(7) 내부로 분사되도록 하는 것이 바람직하다.

연소대(24)는 투입노즐(23)의 연소로(7), 즉 1차 연소실(27) 측 개방단에 설치되며, 투입노즐(23)을 통해 공급된 바이오매스가 보다 넓은 면적에 걸쳐 펼쳐진 채 연소될 수 있도록 지지한다. 따라서 연소대(24)는 창살이나 메쉬(mesh) 형태인 것이 바람직하다.

이와 같이 바이오매스를 지속적으로 공급할 수 있는 원료공급부와, 공급된 바이오매스를 원활히 연소시킬 수 있는 연소로(7)를 구비하고 있음으로 인해 음식물 쓰레기와 같은 물질도 연속적으로 연소 처리할 수 있는 바, 연소에 따른 최종 부산물도 연속적으로 생성되므로 이에 대한 대책으로 다음과 같은 구성들이 추가된다.

회전구동판(13)은 상하방향으로 관통구멍이 형성된 판재로서, 연소로(7)의 하부에서 연소로(7)의 바닥면을 형성하는 바닥판(19)과 이격되게 바닥판(19)의 상방에서 회전 가능하게 설치된다. 회전구동판(13)의 상면에는 그레이트바(22)가 돌출되도록 설치되는데, 회전구동판(13)이 바닥판(19) 보다 위에 있으므로 연소대(24)에서 연소되고 남은 재 등의 최종 부산물은 먼저 회전구동판(13)과 접촉하게 된다. 입자 크기가 작은 최종 부산물은 회전구동판(13)의 관통구멍을 통해 곧바로 바닥판(19)까지 떨어질 수도 있으나, 입자가 큰 최종부산물은 회전구동판(13)에 걸쳐지게 된다. 이때 회전구동판(13)을 회전시키면 그 최종부산물이 파쇄되며, 이 과정에서 그레이트바(22)는 단단히 뭉쳐진 부산물이나 연소과정에서 부착된 부산물들을 잘게 부수어 주는 역할을 하게 된다.

연소로(7)의 바닥판(19)은 이와 같이 회전구동판(13)을 통과하거나, 회전구동판(13)에서 파쇄된 연소 부산물을 수용하는데, 이들 연소 부산물은 이 바닥판(19)을 관통하여 설치된 배출관(20) 및 배출관(20)에 설치된 배출송풍기(38)를 통해 외부로 반출된다. 즉 배출송풍기(38)가 배출관(20)을 통해 바닥판(19) 위에 쌓인 최종 부산물들을 음압으로 빨아들여 외부로 배출하는 것이다. 이때 최종 부산물들이 효과적으로 배출관(20)으로 빨려들어가도록 하기 위해 연소로(7)의 바닥판(19)은 진동가능한 것이 바람직하다. 바닥판(19)을 기구적으로 진동시키기 위한 구체적인 구성은 통상의 기술로 구현 가능하므로 상세한 설명은 생략한다. 한편 배출관(20)을 통해 배출된 재 등 최종 부산물은 그 성분에 따라 칼륨비료 또는 다른 화공제품의 원료로 사용할 수 있다.

한편 연소가스 배출에 의한 대기오염을 최소화하기 위해 분진세척조(41)를 구비하는 것이 바람직하다. 분진세척조(41)는 내부에 물을 수용하고 있으며, 배기관(34)의 말단이 이 물 속에 잠기도록 한다. 이 경우 배기관(34)에서 배출되는 연소가스의 배기압력이 높아야 하므로 배기펌프(37)가 배기관(34)에 구비되는 것이 바람직하다. 그러면 배기관(34)을 통해 배기되는 연소가스는 물속을 통과하면서 포함하고 있던 오염물질 중 분진 기타 수용성 독성물질들이 물에 의해 걸러진다. 연속적인 사용을 위해 분진세척조(41)와 별도로 침전조(45)를 구비하여 분진세척조(41)에 수용된 물을 연결관(43)을 통해 침전조(45)로 이동시킨 다음, 침전조(45)에서 일정 시간 동안 머물도록 하여 물 속에 포함되어 있던 각종 오염물질이 침전 되도록 한다. 침전이 완료되면 물은 다시 복귀펌프(42)에 의해 분진세척조(41)로 되돌려진다. 오염물질은 분진세척조(41)에서도 일부가 침전되며, 침전조(45)에서 침전된 오염물질과 함께 배출관(20)으로 보내진다. 오염물질 배출밸브(44)는 이와 같은 과정을 제어하기 위한 밸브이다. 분진세척조(41)에서 소모된 물은 물보충 밸브(39)를 통해 급수관(40)으로부터 보충된다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 바이오매스 발전 장치의 일실시예의 개략 단면도이다.

Claims

바이오매스를 이송시키는 원료공급부와,

상기 원료공급부로부터 이송된 바이오매스를 연소시키는 연소로와,

상기 연소로의 내부에 물을 분사하기 위한 분수관과,

내부에 열매체가 순환하며 상기 연소로의 상부에 배치되어 상기 연소로 내부와 열교환하는 열교환부와,

상기 열교환부로부터 가열된 열매체를 공급받아 전기를 발생시키는 발전부와,

상기 연소로를 외부와 연통시켜 연소가스를 배기시키는 배기관을 포함하여 이루어진 바이오매스 발전 장치.
제1항에 있어서, 상기 원료공급부는,

상기 연소로의 바닥판을 관통하여 설치된 투입노즐과,

상기 투입노즐과 연통된 중공의 공급관체와,

상기 공급관체의 내부에 맞물려 회전가능하게 설치된 나선형의 이송피더를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 발전 장치.
제2항에 있어서,

상기 공급관체는 일측에 관벽을 관통하도록 투입공이 형성되고,

상기 바이오매스를 이송하여 상기 공급관체의 투입공에 상응하는 위치에서 낙하시키도록 설치된 컨베이어 벨트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 발전 장치.
제2항에 있어서,

상기 연소실의 하부에서 상기 바닥판과 이격되어 회전가능하게 설치되고 상하 방향으로 관통구멍이 형성된 회전구동판을 더 포함하고,

상기 회전구동판의 상면으로부터 돌출되도록 형성된 그레이트바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 발전 장치.
제1항에 있어서,

상기 연소로는, 하부에 위치하고 상기 투입노즐을 통해 바이오매스를 공급받아 연소시키는 1차 연소실과, 상부에 위치하고 상기 열교환부가 배치된 2차 연소실을 포함하며,

상기 배기관은 상기 2차 연소실의 상단에서 상기 열교환부보다 높은 지점에서 상기 연소실과 연통되는 것을 특징으로 하는 바이오매스 발전 장치.
제5항에 있어서, 상기 투입노즐로 공기를 공급하는 제1 송풍기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 발전 장치.
제5항에 있어서, 상기 1차 연소실로 공기를 공급하는 제2 송풍기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 발전 장치.
제5항에 있어서,

상기 1차 연소실과 2차 연소실 사이에서 상기 연소로의 내경이 감소하도록 설치된 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 발전 장치.
제5항에 있어서,

내부에 물이 수용되어 있고 상기 연소실 내부에서 상기 배기관 보다 상방에 배치되어 상기 배기관을 통해 배기되는 연소가스와 열교환하는 여열워터자켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 발전 장치.
제9항에 있어서, 상기 여열워터자켓은,

상기 배기관을 둘러싸도록 연장된 것을 특징으로 하는 바이오매스 발전 장치.
제9항에 있어서, 상기 분수관은 상기 여열워터자켓 내부의 물을 분사하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 발전 장치.
제9항에 있어서, 상기 여열워터자켓에서 가열된 물은 상기 열교환부로 공급 되는 것을 특징으로 하는 바이오매스 발전 장치.
제1항에 있어서,

상기 투입노즐의 상기 연소로 측 개방단에 설치되어 상기 투입노즐로부터 공급된 바이오매스를 지지하는 연소대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 발전 장치.
제1항에 있어서, 상기 열교환부는,

내부에 물이 충전된 흡열워터자켓을 포함하고,

상기 흡열워터자켓은 상하방향으로 관통하여 연소가스 통로가 형성된 증기자켓과, 상기 증기챔버로부터 하방으로 연장되며 기둥 형상으로 된 흡열관을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 바이오매스 발전 장치.
제14항에 있어서, 상기 흡열워터자켓은,

상기 연소로의 측면까지 둘러싸도록 연장된 것을 특징으로 하는 바이오매스 발전 장치.
제14항에 있어서, 상기 발전부는,

상기 흡열워터자켓에서 생성된 증기를 공급받아 터빈을 회전시키는 증기터빈발전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 발전 장치.
제1항에 있어서,

내부에 수용된 물에 상기 배기관의 끝단이 잠기도록 수용하는 분진세척조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 발전 장치.
제17항에 있어서,

상기 분진세척조와 연통되어 상기 분진세척조에 수용된 물에 포함된 이물질을 제거하기 위한 침전조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 발전 장치.
제1항에 있어서,

상기 연소로의 바닥판을 관통하여 설치된 배출관과,

상기 배출관에 연결된 배출송풍기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 발전 장치.
제19항에 있어서,

상기 연소로의 바닥판은 진동 가능한 것을 특징으로 하는 바이오매스 발전 장치.