KR20140118417A - 폐기물의 플라즈마 열분해 가스화장치가 연계되어 스팀과 이산화 탄소를 회수 공급하는 에너지 절약형의 친환경 폐기물 자원화 장치 - Google Patents
폐기물의 플라즈마 열분해 가스화장치가 연계되어 스팀과 이산화 탄소를 회수 공급하는 에너지 절약형의 친환경 폐기물 자원화 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 폐기물의 플라즈마 열분해 가스화장치가 연계되어 스팀과 이산화 탄소를 회수 공급하는 에너지 절약형의 친환경 폐기물 처리 및 자원화 장치로서, 플라즈마 폐기물 처리장치와 이산화 탄소 회수장치를 연계하여 폐기물의 처리와 더불어 스팀과 이산화 탄소를 동시에 생산하는 에너지 절약형의 폐기물 처리 및 자원화 장치를 구성하여, 용융상태에서 작동하는 플라즈마 토치 열분해 용융로에서 투입된 폐기물을 고온 플라즈마로 열분해시켜 유기물은 합성가스로 무기물은 용융 재활용률이 높은 슬래그로 변화시켜 폐기물의 가스화 처리와 동시와 재활용 가능하게 하고, 가스화 장치에서 처리된 합성가스를 집진, 탈황, 냉각의 가스 정제 과정을 거치게 하여 청정연료 형태로 정화시킨 다음, 정화된 합성가스를 가지고 고순도로 정제된 순도 99.8%의 이산화 탄소를 포집하여 지구온난화의 주범으로 꼽히고 있는 이산화탄소 배출을 막게 하면서 에너지도 회수하는 에너지 절약형의 폐기물 처리 및 자원화 장치이다.
Description
본 발명은 폐기물의 플라즈마 열분해 가스화장치가 연계되어 스팀과 이산화 탄소를 회수 공급하는 에너지 절약형의 친환경 폐기물 처리 및 자원화 장치에 관한 것으로서,
더욱 자세히는 플라즈마 폐기물 처리장치와 이산화 탄소 회수장치를 연계하여 폐기물의 친환경 처리와 더불어 스팀과 이산화 탄소를 동시에 생산하는 에너지 절약형의 폐기물 처리 및 자원화 장치를 구성함으로써,
소각이 아니고 용융상태에서 작동하는 플라즈마 토치 열분해 용융로를 이용하는 폐기물 처리 공정으로 투입된 폐기물을 고온 플라즈마로 열분해시켜 가연성이 유기물은 양질의 합성가스로 소각 부산물로서 무기물은 용융 재활용률이 높은 슬래그로 변화시켜 폐기물의 가스화 처리와 동시와 산업재로서 재활용 가능하게 하고,
폐기물의 가스화 장치에서 처리된 합성가스를 합성가스 정제 장치에서 집진, 탈황, 냉각의 가스 정제 과정을 거치게 하여 이산화 탄소 회수공정에서 필요로 하는 조건의 합성가스를 정제처리하는 이산화 탄소 회수 장치에 공급하거나 대기환경보존법의 기준에 충족되는 가스를 대기에 방출하는 동시에 폐열을 회수하고 스팀을 공급하여 난방이나 발전 등에 다목적으로 활용하게 하고,
합성가스 정제 장치에서 청정연료 형태로 정화된 합성가스를 가지고 이산화 탄소 정제 및 액화장치(CO2 PURIFICATION SYSTEM)(200)에서 합성가스 액화공정, 이산화 탄소 추출공정, PSA흡착공정(정제공정), 압축공정, 냉각공정 등을 순차로 수행하고 고순도로 정제된 순도 99.8%의 이산화 탄소를 93% 이상 포집하여 생산하여 지구온난화의 주범으로 꼽히고 있는 이산화탄소 배출을 막게 하면서 에너지도 회수하는 에너지 절약형의 폐기물 처리 및 자원화 장치에 관한 것이다.
가정, 사무소, 사업장 등에서 매일 엄청나게 발생되는 폐기물을 처리함에 있어서 종래의 공기에 의한 연소처리 방법은 불완전 연소 또는 불충분한 처리로 인하여 이산화 탄소(CO2), 일산화탄소(CO),황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), 분진 등이 발생하여 대기를 오염시키거나 부생되는 재(灰 ;Ash)를 매립함에 따른 2차적 환경공해를 유발하게 되는 기술적 문제점을 내포하고 있는데,
이러한 공기에 의한 연소방법은 지구 온난화의 주범으로 지목받고 있고 있는이산화탄소를 다량 배출함으로써 국가마다 배출 총량을 정해놓는 등 국제협약에 의한 환경기준치가 매년 강화되고 있어 폐기물 완전자원화 및 제로화가 국가적 이슈로 부각되고 있다.
따라서 친환경적인 폐기물의 처리뿐만 아니라, 처리에서 나오는 열원을 이용하기 위한 다양한 방법을 개발하고 있는데,
산소를 사용하는 유기물의 부분산화법(Partial Oxidation), 전력을 사용하는 고온 플라즈마법 등 종래의 폐기물 처리 방법은 최종 생산 제품의 순도가 부족하거나 소각시 발생하는 소각 잔재나 유용한 물질 미회수로 에너지 효율이 떨어지고 소각 잔재를 매립하기 위한 별도 매립지를 확보하여야 하므로 폐기물의 자원화 및 제로화를 구현하는 등 문제점이 있었다.
따라서 본 발명자는 폐기물의 매립과 소각으로 인한 오염, 소각재 매립에 의한 2차 오염 등을 최소화함과 동시에 에너지원으로 효율적으로 전환시켜 온실가스 자원화로 폐기물처리 과정에서 발생되는 여러 환경오염물질의 배출을 획기적으로 저감하는 동시에 에너지 대체자원으로 적극 활용할 수 있는 장치를 개발하기 위하여 노력한 결과 본 발명은 완성한 것이다.
전술한 바와 같이 종래의 폐기물 소각 처리 방법은 제반 문제점을 가지고 있는바,
페기물을 친환경적인 방법으로 처리하여 유기물 가스화 및 용융 슬래그 재호라용으로 폐기물의 매립과 소각으로 인한 오염, 소각재 매립에 의한 2차 오염 등을 최소화하고,
가스화된 합성가스를 자원화하기 위하여 효율적으로 정제 및 열회수 냉각 처리하는 과정에서 폐열을 회수하여 스팀을 생산하여 에너지를 효율적으로 재활용하고,
정제된 원료를 이용하여 이산화 탄소를 포집 회수하여 청정한 에너지원으로 효율적으로 전환시켜 온실가스 자원화로 폐기물처리 과정에서 발생되는 여러 환경오염물질의 배출을 획기적으로 저감하는 동시에 에너지 대체자원으로 적극 활용할 수 있게 장치를 구성하여야 하는 기술적 과제가 있다.
본 발명은 전술한 바와 같이 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로,
폐기물 처리 장치로서 폐기물 용융 가스화 및 정제장치와 이산화 탄소 회수장치로서 이산화 탄소 정제 및 액화장치를 연계하여 폐기물의 친환경 처리와 더불어 스팀과 이산화 탄소를 동시에 생산하는 에너지 절약형의 폐기물 처리 및 자원화 장치를 구성함으로써,
소각이 아니고 용융상태에서 작동하는 플라즈마 토치 열분해 용융로를 이용하는 폐기물 처리 공정으로 투입된 폐기물을 고온 플라즈마로 열분해시켜 가연성이 유기물은 양질의 합성가스로 소각 부산물로서 무기물은 용융 재활용률이 높은 슬래그로 변화시켜 폐기물의 가스화 처리와 동시와 산업재로서 재활용 가능하게 하고,
폐기물의 가스화 장치에서 처리된 합성가스를 합성가스 정제 장치에서 집진, 탈황, 냉각의 가스 정제 과정을 거치게 하여 이산화 탄소 회수공정에서 필요로 하는 조건의 합성가스를 정제처리하는 이산화 탄소 회수 장치에 공급하거나 대기환경보존법의 기준에 충족되는 가스를 대기에 방출하는 동시에 폐열을 회수하고 스팀을 공급하여 난방이나 발전 등에 다목적으로 활용하게 하고,
합성가스 정제 장치에서 청정연료 형태로 정화된 합성가스를 가지고 이산화 탄소 정제 및 액화장치(CO2 PURIFICATION SYSTEM)(200)에서 합성가스 액화공정, 이산화 탄소 추출공정, PSA흡착공정(정제공정), 압축공정, 냉각공정 등을 순차로 수행하고 고순도로 정제된 순도 99.8%의 이산화 탄소를 93% 이상 포집하여 생산하여 지구온난화의 주범으로 꼽히고 있는 이산화탄소 배출을 막게 하면서 에너지도 회수하는 에너지 절약형의 폐기물 처리 및 자원화 장치를 제공하는데 목적이 있다.
이와 같이 된 본 발명은,
폐기물을 고온 플라즈마로 열분해시켜 가연성이 유기물은 양질의 합성가스로 가스화시키고 소각 부산물로서 무기물은 강화벽돌이나 포장재 등 산업용 재료 등 용융 재활용률이 높은 슬래그로 변화시켜 폐기물의 가스화 처리와 동시와 산업재로서 재활용 가능하게 하고,
폐기물의 가스화 장치에서 처리된 합성가스를 합성가스 정제 장치에서 집진, 탈황, 냉각의 가스 정제 과정을 거치게 하여 이산화 탄소 회수공정에서 필요로 하는 조건의 합성가스를 정제처리하는 이산화 탄소 회수 장치에 공급하거나 대기환경보존법의 기준에 충족되는 가스를 대기에 방출하는 동시에 폐열을 회수하고 스팀을 공급하여 난방이나 발전 등에 다목적으로 활용하게 할 수 있으며,
고순도로 정제된 순도 99.8%의 이산화 탄소를 93% 이상 포집하여 생산하여 지구온난화의 주범으로 꼽히고 있는 폐기물이 연소될 때 발생하는 이산화탄소 배출을 막게 하면서 대체 자원의 에너지로 회수하게 하는 에너지 절약효과를 구현하여 폐기물 처리에 의한 온실가스 감축 및 온실가스 자원화로 공해 저감과 동시에 폐기물을 고부가가치화한 에너지화로 폐기물을 연료가스로 전환 대체 에너지 자원으로 활용하게 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 열분해 에너지 절약형 폐기물 자원화 장치의 개략적인 블록 구성도
도 2는 본 발명에 따른 일실시예의 플라즈마 토치 용융 가스화 장치를 도시한 시스템 구성도
도 3은 본 발명에 따른 일실시예의 폐기물 합성 가스화 정제장치를 도시한 시스템 구성도
도 4는 본 발명에 따른 일실시예의 이산화 탄소 정제 및 액화장치를 도시한 시스템 구성도
도 2는 본 발명에 따른 일실시예의 플라즈마 토치 용융 가스화 장치를 도시한 시스템 구성도
도 3은 본 발명에 따른 일실시예의 폐기물 합성 가스화 정제장치를 도시한 시스템 구성도
도 4는 본 발명에 따른 일실시예의 이산화 탄소 정제 및 액화장치를 도시한 시스템 구성도
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부 도면에 의하여 상세하게 기술하면 다음과 같으며 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명은 폐기물을 가스화하여 이산화 탄소를 회수하는 폐기물 처리 및 자원화 장치에 있어서,
폐기물 처리 장치로서 폐기물 용융 가스화 및 정제장치(100)와 이산화 탄소 회수장치로서 이산화 탄소 정제 및 액화장치(200)를 연계하여 폐기물의 친환경 처리와 더불어 스팀(steam)과 액화 이산화 탄소(Liquid CO₂)를 동시에 생산하는 에너지 절약형의 폐기물 처리 및 자원화 장치를 구성하되,
상기 폐기물 용융 가스화 및 정제장치(100)는 플라즈마 열분해 가스화 용융로(112)에서 유기물 성분의 값싼 폐기물을 플라즈마(Plasma) 토치(112a)와 버너(112b)를 이용하여 1400℃ 이상의 고온에서 폐기물의 유기물 성분은 가스화하여 친환경적인 합성가스를 생산하고 무기물 성분은 용융 슬래그화 하여 각종 폐기물과 일반 쓰레기 등을 완벽하게 처리함과 동시에 이를 재활용할 수 있게 하는 폐기물 용융 가스화 장치부(110),
상기 플라즈마 가스화 용융로(112)에서 배출되는 합성가스가 보유하고 있는 열을 폐열회수보일러(HRSG)(121)와 폐열회수보일러용 이코노마이저(예열기)(122)에서 회수하고 스팀을 발생하여 각 용도별 수요처로 공급하는 폐열회수 보일러 장치부(120),
상기 폐열회수 보일러 장치부(120)에서 열교환 냉각 처리된 합성가스를 집진, 탈황, 냉각의 가스 정제 과정을 거치게 하여 이산화 탄소 회수공정에서 필요로 하는 조건의 합성가스를 정제처리하게 하는 합성가스 정제 장치부(130),
상기 합성가스 정제 장치부(130) 후단에 관로 연결되어 합성 가스 보일러에서 유입되는 합성 가스를 냉각시켜 후단의 이산화 탄소 정제 및 액화장치(200)에 적합한 온도로 냉각시키는 기능을 수행하는 냉각장치부(150)와,
습식 스크러버(133)와 합성가스 보일러(141) 사이에 바이 패스 관로로 연결되어 비상상황(EMERGENCY)시에 생산된 합성가스를 처리하여 스택으로 방출시키기 위한 비상 보일러부(170),
그리고 굴뚝 배출 가스(flue gas)를 대기로 방출하는 스택(190)으로 연결 구성되며,
상기 이산화 탄소 정제 및 액화장치(CO2 PURIFICATION SYSTEM)(200)는 폐기물 용융 가스화 및 정제장치(100)에 연계되어 냉각 가스 드라이어(212), 비가열식 가스 드라이어(210), 이산화탄소 정제기(PSA)(220), 이산화탄소 저장탱크(230), 이산화 탄소 압축기(231), 냉각기(232), 액화이산화탄소 (임시)저장탱크(233)로 구성되어 합성가스를 가지고 합성가스 액화공정, 건조 공정, PSA흡착공정(이산화 탄소 추출), 압축공정, 냉각공정 등을 수행하고 고순도로 정제된 순도 99.8%의 이산화 탄소를 93% 이상 포집하여 생산하게 되는 구성이다.
결국 본 발명은 용융상태에서 작동하는 플라즈마 토치 열분해 용융로를 이용하는 폐기물 처리 공정으로 투입된 폐기물을 1400℃ 이상의고온 플라즈마로 열분해시켜 가연성이 높은 유기물은 양질의 합성가스로 소각 부산물로서 무기물은 용융 재활용률이 높은 슬래그로 변화시켜 폐기물의 가스화 처리와 동시와 산업재로서 재활용 가능하게 하고,
폐기물의 가스화 장치에서 처리된 합성가스를 합성가스 정제 장치에서 집진, 탈황, 냉각의 가스 정제 과정을 거치게 하여 합성가스를 청정연료 형태로 정화시킨 다음,
정화된 합성가스를 가지고 고순도로 정제된 순도 99.8%의 이산화 탄소를 93% 이상 포집하여 생산하여 지구온난화의 주범으로 꼽히고 있는 이산화탄소 배출을 막게 하면서 에너지도 회수하는 일석이조의 에너지 절약형의 폐기물 처리 및 자원화 장치를 제공하는데 특징이 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.
전술한 바와 같이 본 발명은 폐기물 처리 장치로서 폐기물 용융 가스화 및 정제장치(100)와 이산화 탄소 회수장치로서 이산화 탄소 정제 및 액화장치(200)가연계 구성되어 폐기물의 친환경 처리와 더불어 스팀(steam)과 액화 이산화 탄소(Liquid CO₂)를 동시에 생산하게 하는 구성이다.
상기 폐기물 용융 가스화 및 정제장치(100)는 폐기물 용융 가스화 장치부(110), 폐열회수 보일러 장치부(120),합성가스 정제 장치부(130), 합성가스 보일러 장치부(140), 냉각장치부(150)와 스택(190)이 순차적으로 연결 구성되고 비상 보일러부(170)가 바이 패스 관로로 부가 연결되어 있다.
또한 상기 폐기물 용융 가스화 및 정제장치(100)에는 스팀 공급 장치부(180)와 보일러수 공급 장치부(160)가 폐열회수 보일러 장치부(120)와 합성가스 보일러 장치부(140)에 상호 보완적인 동작 계통의 순환 라인으로 연결되어 있다.
상기 폐기물 용융 가스화 장치부(110)는, 폐기물을 공급하는 폐기물 투입부(111), 아크 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 토치(112a)와 버너(112b)를 구비하여 폐기물을 열분해 용융시키는 플라즈마 열분해 가스화 용융로(112), 플라즈마 열분해 가스화 용융로(112)에서 생성 배출되는 슬래그를 포집하는 슬래그 포집조(113) 및 슬래그 포집조(113)에서 포집된 슬래그(slag)를 저장하는 슬래그 저장조(114)로 구성되어 유기물 성분의 값싼 폐기물을 플라즈마(Plasma) 토치를 이용하여 1400℃ 이상의 고온에서 폐기물의 유기물 성분은 가스화하여 친환경적인 합성가스를 생산하고 무기물 성분은 용융 슬래그화 하여 각종 폐기물과 일반 쓰레기 등을 완벽하게 처리함과 동시에 이를 재활용할 수 있게 하는 시스템 장치(PGV, Plasma Gasification & Vitrification)로서,
폐기물 반입장, 폐기물 반입 크레인, 폐기물 반입 벙커 등으로 이루어진 폐기물 투입부(111)(Waste feeding system)에서 폐기물을 반입, 저장, 선별, 파쇄, 혼합, 이송 등의 전처리 공정을 수행하고 공급되는 폐기물을 수용하게 되는 플라즈마 열분해 가스화 용융로(112)에서 공기를 이용한 종래 기술의 폐기물 소각 방법과는 달리 플라즈마 토치(112a)를 이용한 무산소 조건에서 1400℃ 이상의 가스화 및 용융을 수행하게 되는데 열분해된 가연성 고분자 유기물의 탄소, 수소 성분 등은 가스상의 CO, H 2 로 전환 개질되며, 무기물은 용융 처리되어 슬래그로 배출되는데 이때 슬래그 포집조(113)(slag unloader)에서는 플라즈마 열분해 가스화 용융로(112)의 슬래그 배출구를 통해서 배출되는 용융 슬래그를 수냉 파쇄 하여 슬래그의 성상을 균일화 시키면서 슬래그 저장조(114)(slag unloader)에 연속적으로 배출시키게 하는 기능을 수행하게 되며 외부의 슬래그 저장조(114)에 저장된 슬래그(slag)는 슬래그 블록 등의 산업자재로 100% 재활용하게 된다.
특히 본 발명에서 채택하는 순산소 조건하에서의 플라즈마 토치 용융기술은은 소각이 아닌 용융상태에서 작용하고 화석연료를 태울 때 일반 공기 대신 100% 산소만을 이용하는 것으로 모든 종류의 폐기물 처리가 가능하며 산소와 탄소가 만나 생기는 이산화탄소 등을 자연스럽게 분리할 수 있고 또한 산소 투입이 없기 때문에 다이옥신 등 유해가스를 발생시키지 않게 되며 열분해에 의해 얻어지는 가연성의 합성 가스는 칼로리가 높아 가스 터빈이나 가스 엔진에서 사용할 수 있을 정도로 에너지 효율이 좋기 때문에 종래의 열분해 소각방식에 비해 높은 재활용률과 친환경적인 특징이 있게 된다.
또한 본 발명에 있어서 폐기물을 열분해 용융시키는 플라즈마 열분해 가스화 용융로(112)는 아크 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 토치(112a)와 버너(112b)를 구비하여 버너(112b)로 폐기물을 연소시켜 예열(초기 운전)하고 2차적으로 플라즈마 토치(112a)에 의한 가열을 수행함으로써 플라즈마 가스화 용융로내의 산소결핍으로 인한 환원성 분위기가 조성되어 다이옥신, SOx 또는 NOx 등의 유해물질을 극소량으로 발생하게 하는 것이 바람직한데,
플라즈마 열분해 가스화 용융로(112)는 투입된 폐기물을 고온 플라즈마에 의해 1차 열분해하고 무기물은 슬래그로 변화시켜 하부로 배출시키는 1차로와 1차 열분해된 분해가스를 하부 1차로에서 유입하여 재차 열분해하여 생성된 가스를 1,400℃ 이상으로 유지시키면서 고분자 유기물을 CO나 H2로 전환시키는 개질 반응을 수행하는 2차로로 분리 구성하게 되고,
플라즈마 토치(112a)는 합성가스 내 질소 농도를 낮추기 위해 산소를 매질로 하는 산소 플라즈마 토치를 장착하고 버너(112b)를 이용한 예열 후 플라즈마 토치(112a)를 이용 더욱 가열해서 사용하는 것이 바람직하며 이러한 플라즈마 용융 가스화 기술은 종래의 공지 기술이다.
폐열회수 보일러 장치부(120)는 폐열회수보일러(HRSG)(121)와 예열용도의 이코노마이저(122)가 연결 구성되어 있으며,
플라즈마 가스화 용융로(112)에서 배출되는 합성가스가 보유하고 있는 열을 회수하기 위한 폐열회수보일러(HRSG)(121)는 플라즈마 가스화 용융로(112)에서 배출되는 고온 합성가스(약 1,200℃)를 폐열회수보일러(HRSG)(121)내로 통과시켜 열 교환을 통해 스팀(증기)를 발생시키게 되며 발생된 스팀(증기)는 스팀 헤더(181)를 통해 각 용도별 수요처로 공급하거나 미도시한 증기터빈 등을 구동시켜 전기를 생산하는 등 스팀 용도에 따라 프로세스 및 난방 용도 등 유용한 목적에 다용도로도 활용할 수 있게 되는데,
플라즈마 가스화 용융로(112)에서 발생된 합성가스(SYN-GAS)는 약 1200℃/5400 Nm/h로 폐열회수보일러(HRSG)(121)에 유입되고 폐열회수보일러를 거쳐 270℃로 냉각된 후 이코노마이저(예열기)(122)로 배출되는데 유입된 합성가스(SYN-GAS)는 폐열회수 보일러 장치부(120)에서 180℃로 냉각된 후 합성가스 정제장치부(130)로 이송되며 이때 폐열회수보일러(HRSG)(121)에서는 18㎏/㎠.g의 과열증기를 생산하고 자체 내장된 온도조절 열교환기(DesuperHeter)를 이용하여 15㎏/㎠.g 230℃ 의 증기를 MCR기준 3.9Ton/h 생산하게 되는 것이다.
그리고 탈기장치(Deaerator)(163)에서는 약 140℃의 보일러수(Boiler Feed Water)를 폐열회수보일러용 이코노마이저(122)에 공급하게 되며 이코노마이저(122)에서는 탈기장치(163)에서 공급하는 폐열을 회수한 후 182℃로 가열하여 다시 폐열회수보일러(HRSG)(121)에 공급하는 과정을 반복적으로 수행하게 됨으로써 열원 낭비 없이 시스템 열효율을 대폭 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
즉 폐열회수보일러(HRSG)에서 생성된 스팀(증기)는 폐열회수보일러(HRSG)(121)에 연결되는 증기 공급 라인을 통하여 스팀 공급장치부(180)의 스팀 헤더(181)로 운반되어 각 용도별 수요처에 공급되어 그 자체로 스팀 터빈 등에 공급되어 다용도로 활용하게 되는데, 스팀 헤더(181)에서는 급수 조절장치인 탈기장치(Deaerator)(163)에 증기 공급 라인을 통하여 증기를 운반 공급하게 되고, 탈기장치(Deaerator)(163)는 후술하는 보일러수 공급 장치부(160)의 보일러수 급수탱크(Boiler Feed Water Tank)(162)에서 유입되는 응축수(냉각수)로부터 산소를 제거하고 가열하여 보일러 급수펌프로 펌핑하여 다시 이코노마이저(122)에 보일러수(Boiler Feed Water)를 공급하게 되며 이코노마이저(폐열 회수장치)(122)에서는 이를 다시 가열하여 폐열회수보일러(HRSG)(121)에 공급하게 되는데 폐열회수보일러(HRSG)(121)에서 생성된 증기를 증기 공급 라인을 통하여 스팀 헤더(181)에 공급하는 과정에서 과열기(superheater)로 폐열회수보일러(HRSG)에서 발생하는 포화증기를 다시 가열하여 과열증기를 생산 스팀 헤더(181)에 공급하되 Desuper heater(온도조절 열교환기)는 탈기장치(Deaerator)에서 이코노마이저로 보일러수(Boiler Feed Water)를 이송하는 보일러수 공급라인 중도에서 바이패스 되는 증기 공급라인상에 위치하여 폐열회수보일러(HRSG)(121)에서 스팀 헤더(181)로 공급되는 증기 이송 라인과 열적으로 접속하고 고압 증기의 함수율과 온도를 조절 더욱 가열하여 스팀 헤더(181)에 고압 고온의 스팀(증기)을 공급하는 과정을 반복하게 된다.
또한 보일러에 내장되어 가스 중의 그을음을 제거 세정하는 분진제거설비로서 수트 블로워(Soot blower, 그을음 제거기)(미도시함)에서는 후술하는 이산화 탄소 정제 및 액화장치(200)에서 포집한 CO2 가스를 이용하여 폐열회수보일러(HRSG) (121)내부의 오염도에 따라 더스트(Dust) 및 오염물질 등을 제거하는 세정작업을 수행하게 된다.
한편 합성가스(SYN-GAS)의 유량 및 가스 분포를 측정하기 위하여 폐열회수보일러(HRSG)(121) 후단의 이코노마이저(예열기)(122)와 후술하는 합성가스 정제 장치부(130)의 석회(lime)공급장치 사이에 벤튜리 플로우 미터(ventury flow meter)를 장착하여 합성가스(SYN-GAS)의 유량을 측정하게 하며 벤튜리 플로우 미터(ventury flow meter) 후단에는 더스트 탐지 장치(Dust Probe Meter)를 장착하여 합성가스의 가스 내 포함 물질들의 구성(H2, N2, CO, CO2)을 측정하는 것이 바람직하다.
폐열회수 보일러 장치부(120) 후단에 위치하여 폐기물 용융 열분해 가스화에 의해 생성되고 냉각되어 이송되는 합성가스 중에 포함된 미세분진 및 유황성분을 제거하여 연료로 사용 가능한 수준으로 합성가스를 고도로 정제하는 합성가스 정제 장치부(130)는 합성가스(분해가스)중에 함유된 소량의 더스트를 포집 여과하는 백필터(집진기)(131), 증발냉각기(132), 합성가스에 포함된 염산(Hcl)이나 황화수소(H2S) 등을 포함하는 유해물질을 제거하는 탈황장치로서 (습식)스크러버(습식세정탑)(133), 정화된 합성 가스를 후단 합성가스 보일러 장치부(140)에 송풍 이송시키는 부스터 팬(134)이 가스공급 관로에 순차로 구비되어 연결되는 구성으로,
폐열회수 보일러 장치부(120)의 이코노마이저(122)에서 유입된 합성가스는 백필터(집진기)(131)에 유입되기 전 질소산화물을 제거하기 위하여 소석회를 주입 희석하게 되며 알칼리성 중화제로서 소석회가 주입된 합성가스는 백필터(집진기)(131)에서 더스트 등 미세 분질물질이 1차로 여과 제거되고,
백 필터(bag filter)(131)에서 비산재(dust)가 1차로 여과 제거된 합성가스는 감온탑 기능의 증발 냉각기(132)에 유입되는데 증발 냉각기(132)에서는 수산화나트륨을 주입하여 염소를 제거하면서 합성가스 온도를 감온시켜 후단으로 배출하고,
증발 냉각기(132)에서 1차 정제된 합성가스를 유입 받은 탈황장치로서 (습식)스크러버(습식세정탑)(133)에서는 워터 스프레이(water spray)를 이용하여 합성 가스를 기-액 접촉시켜 합성가스에 포함된 황화수소(H2S) 등을 포함하는 유해물질을 제거하여 합성가스의 2차 세정을 수행하되 산성가스가 포함된 합성가스 성분 중 저온 부식을 방지하기 위하여 45℃로 냉각하여 후단의 합성가스 보일러 장치부(140)에 부스터 팬(134)을 경유 이송시키게 된다.
합성가스 보일러 장치부(140)는 합성가스 정제 장치부(130)로부터 부스터 팬(134)에 의하여 송풍이송되어온 합성가스의 폐열을 회수하는 합성가스 보일러(141)와 이코노마이저(142)로 구성되어 폐열회수 보일러 장치부(120)와 같이 상호 보완적으로 폐열을 회수하여 재활용하는 에너지 절약적 구성으로서, 합성가스 보일러 장치부(140)에서는 45℃, 5,250Nm3/h으로 공급되는 합성가스를 산소공급라인(미도시함)에서 공급된 산소와 혼합시켜 연소시켜 공기가 아닌 산소(O₂)만을 주입하여 보일러 연소 후 이산화탄소(CO2)와 물(H₂O)은 배출하고 이산화탄소만을 포집할 수 있게 구성하는데,
본 발명에서는 합성가스 보일러(141) 연소시 버너(142)는 산소용 버너를 사용하되 유입되는 합성가스의 유량 및 발열량이 부족하게 되면 LNG가스를 혼소시켜 완전 연소 가능하게끔 구성하여 질소산화물 같은 유해 배출가스를 획기적으로 줄이면서도 항상 일정한 양의 증기를 생산할 수 있도록 합성가스와 LNG가스 겸용의 버너를 장착한다.
또한 2개의 상부 및 하부 드럼으로 구성된 상기 합성가스 보일러(141)는 합성가스 보일러(141)의 수관을 통과하게 되는 정제 합성가스(FLUE GAS)가 약 18㎏/㎠.g 로 이코노마이저(142)로 유입되면 다시 이코노마이저(142)에서 합성 가스(FLUE GAS)를 150℃로 냉각시켜 후단의 냉각장치부(150)로 유출시키게 된다.
이때 합성가스 보일러(141)에서는 18㎏/㎠.g의 과열증기가 생산되며 자체 내장된 탈기장치(DEAERATOR)를 이용하여 사용압력 15㎏/㎠.g 230℃ 의 증기를 MCR(시간당 최대 열생산량)기준 21 Ton/h생산하게 되는데 버너는 버너 관리 시스템(BMS)을 채택하여 효율적인 관리를 수행한다.
그리고 합성가스 보일러 장치부(140)도 폐열회수 보일러 장치부(120)와 마찬가지로 스팀 헤더(181)에서 급수 조절장치인 탈기장치(Deaerator)(163)에 증기를 운반 공급하게 되고, 증기를 공급받은 탈기장치(Deaerator)(163)는 보일러수 급수탱크(Boiler Feed Water Tank)(162)에서 유입되는 응축수(냉각수)로부터 산소를 제거함하고 재가열하여 보일러 급수펌프로 펌핑하여 다시 합성가스 보일러(141)의 이코노마이저(폐열 회수장치)(142)에 보일러수(Boiler Feed Water)를 공급하게 되며 이코노마이저(폐열 회수장치)(142)에서는 이를 다시 가열하여 합성가스 보일러(141)에 공급하게 되는 과정을 반복하게 되는 것으로, 이때 보일러수 급수탱크(Boiler Feed Water Tank)(162)에서 탈기장치(Deaerator)(163)로 유입되는 보급수는 보일러수 급수탱크(Boiler Feed Water Tank)(162)에서 유입되는 응축수(보급수)와 청정한 순수탱크(pure water tank)(161)의 순수(pure water)를 혼합하여 공급하되 후술하는 제1 가스냉각기(cooler)(151)에 순수(pure water)와 응축수(condesate)의 혼합수를 보내서 제1 가스냉각기(cooler)(151)의 폐열을 이용하여 승온시킨 후 보일러수 급수탱크(Boiler Feed Water Tank)(162)에 보일러수(Boiler Feed Water)를 공급하는 보일러수 승온 사이클을 구현하게 되며 보일러수 급수탱크(Boiler Feed Water Tank)(162)에서는 다시 보일러수 급수 펌프를 이용 탈기장치(Deaerator)(163)에 가열된 보일러수(Boiler Feed Water)를 이송하게 되며 탈기장치(Deaerator)(163)에서는 보일러수(Boiler Feed Water)를 더욱 가열시켜 합성가스 보일러(141)용 이코노마이저(142) 또는 폐열회수 보일러용 이코노마이저(122)에 보내서 과열증기를 생산하여 스팀 헤더(181)에 공급함으로써 보일러 장치의 열효율을 향상시키게 되는 것이다.
이때도 폐열회수 보일러와 마찬가지로 분진제거설비로서 합성가스 보일러에 내장된 수트 블로워(Soot blower, 그을음 제거기)(미도시함)를 이용 합성가스 보일러 내부의 오염도에 따라 더스트(Dust) 및 오염물질 등을 제거하는 세정작업을 수행하게 된다.
한편 습식 스크러버(133)와 합성가스 보일러(141) 사이의 합성 가스 이송 관로상에는 비상보일러부(170)가 바이 패스 관로로 연결되어 있는데, 비상보일러부(170)는 합성가스 보일러 및 그 후단의 설비가 작동 중단되거나 오작동하는 비상 상황(EMERGENCY)시에 합성가스를 연소처리하여 스택으로 방출시키기 위한 보일러 장치부로서, 버너(172)를 구비하는 비상보일러(170)로 구성되어 압입 송풍기(Forced Draft Fan, F.D FAN)(173)에 의하여 인입되는 합성가스(원료가스)를 연소시켜 비상용 배기 덕트를 이용 스택(190)을 통하여 대기로 방출하게 되며 비상보일러(170)에서 발생된 증기는 터빈 등으로 회수하지 않고 소음기(silencer)를 통하여 대기로 방출시킨다.
또한 합성가스 보일러 장치부(150) 후단으로는 냉각장치부(150)가 연결되어 있으며 상기 냉각장치부(150)는 제1 가스냉각기(gas cooler)(151)와 제2 가스냉각기(gas cooler)(152)가 순차로 연결 구성되어 합성 가스 보일러(141)에서 유입되는 합성 가스를 냉각시켜 후단의 이산화 탄소 정제 및 액화장치(200)에 적합한 온도로 냉각시키는 기능을 수행하게 되는데 제1가스냉각기(gas cooler)(151)는 전술한 바와 같이 합성가스 보일러에서 배출되는 배출 가스(flue gas)의 폐열을 회수하여 보일러수(Boiler Feed Water)를 더욱 가열시키는 기능을 1차적으로 수행하고, 잔여 폐열은 제2가스냉각기(152)를 이용하여 배출 가스(flue gas)를 50℃ 미만으로 낮춰서 이산화 탄소 정제 및 액화장치(200)에 이송시키게 되며 이때 제2가스냉각기(152) 후단의 스택(190)에 연결되는 가스 관로상에는 냉각탑(cool tower)(153)과 바이 패스 연결되는 냉각 라인이 형성되어 배출 가스(flue gas)를 냉각시켜 배출하게 된다.
그리고 냉각장치부(150) 후단에는 스택(stack, 연돌)(190)이 구비되어 후술하는 이산화 탄소 정제 및 액화장치(CO2 PURIFICATION SYSTEM)(200)의 포집 설비 이상으로 이산화 탄소 회수에 문제가 발생하게 되면 스택(191) 전단에 구비된 밸브(미도시함)를 열고 이산화 탄소 정제 및 액화장치(CO2 PURIFICATION SYSTEM)(200)(CO2 포집 장치)로 연결되는 통로를 밸브로 닫게 하여 굴뚝 배출 가스(flue gas)를 대기로 방출하게 되는데 전술한 바와 같이 비상보일러부(170)에서 배출되는 배출가스(flue gas)도 같이 배출할 수 있도록 공용으로 스택을 형성하되 스택(flue gas treatment system)(190)의 상부에는 굴뚝 자동측정시스템으로서 미도시한 TMS(Telemetering Monitering System)장치를 구비하여 배출가스를 원격으로 모니터링하고 농도를 조절하게 함으로써 대기오염으로 인한 피해를 미연에 방지하여 대기환경보존법의 가스 방출 기준을 충족시킬 수 있게 한다.
또한 상기 폐기물 용융 가스화 및 정제장치(100)에는 이산화 탄소 정제 및 액화장치(CO2 PURIFICATION SYSTEM)(200)가 연계되어 폐기물 용융 가스화 및 정제장치(100)에서 청정연료 형태로 정화된 합성가스를 가지고 이산화 탄소 정제 및 액화장치(CO2 PURIFICATION SYSTEM)(200)에서 합성가스 액화공정, 이산화 탄소 추출공정, PSA흡착공정(정제공정), 압축공정, 냉각공정 등을 수행하고 고순도로 정제된 순도 99.8%의 이산화 탄소를 93% 이상 포집하여 생산하게 된다.
상기 이산화 탄소 정제 및 액화장치(CO2 PURIFICATION SYSTEM)(200)는 전술한 바와 같이 냉각 가스 드라이어(212), 비가열식 가스 드라이어(210), 이산화탄소 정제기(PSA)(220), 이산화탄소 저장탱크(230), 이산화 탄소 압축기(231), 냉각기(232), 액화이산화탄소 (임시)저장탱크(233)가 순차로 연결되어 있다.
즉, 상기 이산화 탄소 정제 및 액화장치(CO2 PURIFICATION SYSTEM)(200)는 이산화탄소-함유 합성가스 내에 포화된 수분을 응축시켜 별도의 수처리장치(300)에 배출시키는 냉동식 건조장치(Refrigerated Gas Dryer)와 상기 냉동식 건조장치(212)를 통과한 원료가스에 포함된 수분을 제거하는 비가열 드라이어(210), 상기 비가열 드라이어(210)를 경유하여 수분이 제거된 건조 가스에서 이산화 탄소를 정제하여 회수하는 이산화탄소 정제기(PSA, 압력변동흡착장치)(220), 분리된 이산화탄소를 유입하여 압축시키는 이산화탄소 압축기(232), 압축된 이산화 탄소를 냉각시키는 냉각기(232), 냉각된 액화 이산화 탄소(液炭 : Liquid CO2)를 일시로 저장하는 액화 이산화 탄소 저장탱크(233), 연료로 사용하기 위하여 최종적으로 액화 이산화 탄소를 저장하는 액화 이산화 탄소 저장탱크(235)가 순차적으로 연결되어 있다.
상기한 냉동식 건조장치(Refrigerated Gas Dryer)(212)는 전단의 폐기물 용융 가스화 및 정제장치(100)에서 보내온 합성가스(원료가스)를 냉각 응축시켜 합성가스에 함유된 수분을 가스상태에서 액상으로 전환시키고, 전환된 액상의 물을 드레인 밸브를 사용하여 수처리장치부(water treatment system)(300)로 배출하는 방법으로 가스상의 물을 제거하게 되며,
상기 냉동식 건조장치(Refrigerated Gas Dryer)(212)로부터 냉각된 가스를 이송받은 비가열 드라이어(210)는 제습재가 충진된 칼럼을 구비하는 2개의 흡착탑으로 구성되어 전자 밸브에 의하여 상호 가역적으로 동작함으로써 가스 중에 함유된 수분을 제거하고 건조된 가스를 이산화탄소 정제기(PSA, 압력 변동 흡착 장치)(220)에 이송시키게 되면 3개의 흡착탑으로 구성된 이산화탄소 정제기(PSA, 압력변동흡착장치)(220)에서 이산화 탄소를 정제하여 회수하게 되는데,
이산화탄소 정제기(PSA, 압력변동흡착장치)(220)에서는 각각의 흡착탑이 이산화 탄소를 흡착하고 탈착시켜 후단의 이산화탄소 저장탱크(230)에 이송하되 이산화탄소 정제기(220)에서는 자동제어장치로 제어 작동하는 흡착탑을 교차 연결하는 유로전환수단으로서 다수 개 전자밸브(V)를 구비하여 전자밸브(V)에 의한 절환 동작으로 이산화 탄소 탈착이 완료된 흡착탑 대신에 흡착이 완료된 다른 흡착탑에 가스류를 바꿔 연결하는 방법으로 상호 교차적으로 흡착과 탈착을 반복적이고 지속적으로 수행함으로써 흡착탑의 칼럼에 충전된 고형 흡착제를 이용하여 순수한 이산화 탄소를 분리 배출하되,
이산화탄소 정제기(220)에서 순수하게 분리된 이산화 탄소는 진공 펌프(221)를 이용하여 후단의 이산화탄소 저장탱크(230)에 그리고 저순도 이산화탄소(CO2-poor gas)는 제습제가 구비된 비가열 드라이어(210)에 다시 보내서 재순환시켜 건조 및 세정작용을 수행하는 과정에서 미흡착된 저순도 이산화탄소(CO2-poor gas) 중의 수분이나 오염물을 비가열 드라이어(210)에서 제거하는 동작을 반복적으로 수행하게 되며,
비가열 드라이어(210)에서 건조 및 세정된 이산화 탄소 가스는 장치에 연결된 다수 개 전자 펌프(V)의 절환작용으로 벤트 가스 저장탱크(211)나 저순도 이산화탄소 저장탱크(215)에 보내서 임시로 저장한 다음 필요에 따라 이산화탄소 정제기(PSA, 압력변동흡착장치)(220)로 복귀 재순환시켜 이산화탄소를 고순도로 추출 분리하거나, 잔여 이산화탄소를 벤트 블로워(214)를 이용 대기중으로 방출하는 동작을 수행하여 흡착탑에 잔류하게 되는 미처리 이산화 탄소 가스(CO2-poor gas)의 방출이나 정제가 완료된 이산화 탄소 가스로의 혼입을 막을 수 있게 한다.
이와 같이, 본 발명의 이산화탄소 정제기(PSA, 압력변동흡착장치)(220)는 각각의 흡착탑에서 이산화 탄소 흡수분리반응이 포화될 때까지 혼합 가스를 처리하고, 전환밸브(V)에 의해 가스류를 바꿔 이산화탄소 정제기 흡착탑을 선택하는 방법으로 연속적인 이산화탄소의 흡수 분리가 가능하게 된다.
한편 상기 이산화탄소 정제기(PSA, 압력변동흡착장치)(220)에서 분리된 정제 이산화 탄소는 액탄(液炭 ; Liquid CO₂) 제조용 원료로 사용되기 위하여 이산화탄소 저장탱크(230)에 일시로 저장되며, 이산화탄소 저장탱크(230)에서 필요에 따라 배출되는 이산화 탄소는 이산화탄소 압축기(231)에 의하여 고압으로 압축되고 고압으로 압축된 이산화탄소는 냉각기(232)에서 급속으로 냉각되며 이렇게 압축된 액화 이산화 탄소(液炭 ; Liquid CO₂)는 액화이산화탄소 저장탱크(233)에 일시 저장되어 필요시 이산화탄소 저장탱크(235)에 충전되어 조선소나 컨테이너 제조소 등 다양한 용도의 불활성가스로 광범위하게 사용된다
그리고 이산화탄소 압축기(231)와 냉각기(232)에는 냉각탑(153)에서 보내주는 냉각수를 지속적으로 순환시켜 주는 냉각수 순환 라인이 형성되어 냉각수가 유입된 기체상의 압축 이산화 탄소를 적절한 온도에 도달할때 까지 급속히 액화시켜 순수한 성분의 이산화 탄소를 액상으로 포집하게 한다.
이와 같이 본 발명의 폐기물의 플라즈마 열분해 가스화장치가 연계되어 스팀과 이산화 탄소를 회수 공급하는 에너지 절약형의 친환경 폐기물 자원화 장치는,
폐기물의 친환경 처리와 더불어 스팀(steam)과 액화 이산화 탄소(Liquid CO₂)를 동시에 생산하되,
유효하게 사용되지 못하고 방출되는 합성가스, 냉각열, 냉각수를 회수하고 이용함에 있어서 상호 유기적이면서 단계적, 선택적으로 주고 받게 하여 최적의 회수 라인 구성으로 폐기물 에너지와 온실가스 감축, 시스템의 종합 운전 효율을 대폭 향상시키는 효과가 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변경이 가능하므로 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
100:폐기물 용융 가스화 및 정제장치
110:플라즈마 토치 용융 가스화 장치부
111:폐기물 투입구 112:플라즈마 용융로
112a:플라즈마 토치 112b:버너
120:폐열 회수 보일러 장치부
121:폐열 회수 보일러(HRSG) 122:이코노마이저(예열기)
130:합성가스 정제 장치부
131:백필터(집진기) 132:증발냉각기
133:(습식)스크러버 134:부스터 팬
140:합성가스 보일러 장치부
141:합성가스 보일러 142:이코노마이저(예열기)
150:냉각장치부 151:제1가스냉각기(cooler)
152:제2가스냉각기 153:냉각탑
160:보일러수 공급 장치부
161:순수탱크(pure water tank) 162:보일러수 급수탱크
163:탈기장치
170:비상보일러부
171:비상보일러 172:버너 173:압입송풍기
180:스팀공급장치부 181:스팀 헤더
190:스택(연돌)
200:이산화 탄소 정제 및 액화장치
210:비가열식 드라이어 211:벤트 가스 저장탱크
212:냉각가스드라이어 213:블로워
214:벤트 블로워 215:저순도 이산화탄소 저장탱크
220:이산화탄소 정제기(PSA, 압력변동흡착장치)
221:진공펌프 230:이산화탄소 저장탱크
231:이산화탄소 압축기 232:냉각기
233:액화이산화탄소 저장탱크 234:팬
235:이산화탄소 저장탱크
110:플라즈마 토치 용융 가스화 장치부
111:폐기물 투입구 112:플라즈마 용융로
112a:플라즈마 토치 112b:버너
120:폐열 회수 보일러 장치부
121:폐열 회수 보일러(HRSG) 122:이코노마이저(예열기)
130:합성가스 정제 장치부
131:백필터(집진기) 132:증발냉각기
133:(습식)스크러버 134:부스터 팬
140:합성가스 보일러 장치부
141:합성가스 보일러 142:이코노마이저(예열기)
150:냉각장치부 151:제1가스냉각기(cooler)
152:제2가스냉각기 153:냉각탑
160:보일러수 공급 장치부
161:순수탱크(pure water tank) 162:보일러수 급수탱크
163:탈기장치
170:비상보일러부
171:비상보일러 172:버너 173:압입송풍기
180:스팀공급장치부 181:스팀 헤더
190:스택(연돌)
200:이산화 탄소 정제 및 액화장치
210:비가열식 드라이어 211:벤트 가스 저장탱크
212:냉각가스드라이어 213:블로워
214:벤트 블로워 215:저순도 이산화탄소 저장탱크
220:이산화탄소 정제기(PSA, 압력변동흡착장치)
221:진공펌프 230:이산화탄소 저장탱크
231:이산화탄소 압축기 232:냉각기
233:액화이산화탄소 저장탱크 234:팬
235:이산화탄소 저장탱크
Claims (4)
- 폐기물을 가스화하여 이산화 탄소를 회수하는 폐기물 처리 및 자원화 장치에 있어서, 폐기물 처리 장치로서 폐기물 용융 가스화 및 정제장치(100)와 이산화 탄소 회수장치로서 이산화 탄소 정제 및 액화장치(200)를 연계하여 폐기물의 친환경 처리와 더불어 스팀(steam)과 액화 이산화 탄소(Liquid CO₂)를 동시에 생산하는 에너지 절약형의 폐기물 처리 및 자원화 장치를 구성하되,
상기 폐기물 용융 가스화 및 정제장치(100)는 플라즈마 열분해 가스화 용융로(112)에서 유기물 성분의 값싼 폐기물을 플라즈마(Plasma) 토치(112a)와 버너(112b)를 이용하여 1400℃ 이상의 고온에서 폐기물의 유기물 성분은 가스화하여 친환경적인 합성가스를 생산하고 무기물 성분은 용융 슬래그화 하는 폐기물 용융 가스화 장치부(110), 상기 플라즈마 가스화 용융로(112)에서 배출되는 합성가스가 보유하고 있는 열을 폐열회수보일러(HRSG)(121)와 폐열회수보일러용 이코노마이저(예열기)(122)에서 회수하고 스팀을 발생하여 각 용도별 수요처로 공급하는 폐열회수 보일러 장치부(120), 상기 폐열회수 보일러 장치부(120)에서 열교환 냉각 처리된 합성가스를 집진, 탈황, 냉각의 가스 정제 과정을 거치게 하여 이산화 탄소 회수공정에서 필요로 하는 조건의 합성가스를 정제처리하게 하는 합성가스 정제 장치부(130),상기 합성가스 정제 장치부(130) 후단에 관로 연결되어 합성 가스 보일러에서 유입되는 합성 가스를 냉각시켜 후단의 이산화 탄소 정제 및 액화장치(200)에 적합한 온도로 냉각시키는 기능을 수행하는 냉각장치부(150)와, 습식 스크러버(133)와 합성가스 보일러(141) 사이에 바이 패스 관로로 연결되어 비상상황(EMERGENCY)시에 생산된 합성가스를 처리하여 스택으로 방출시키기 위한 비상 보일러부(170), 그리고 굴뚝 배출 가스(flue gas)를 대기로 방출하는 스택(190)으로 연결 구성하고, 상기 이산화 탄소 정제 및 액화장치(CO2 PURIFICATION SYSTEM)(200는 냉각 가스 드라이어(212), 비가열식 가스 드라이어(210), 이산화탄소 정제기(PSA)(220), 이산화탄소 저장탱크(230), 이산화 탄소 압축기(231), 냉각기(232), 액화이산화탄소 (임시)저장탱크(233)로 구성되어 합성가스 액화공정, 건조 공정, PSA흡착공정(이산화 탄소 추출), 압축공정, 냉각공정을 수행하고 고순도로 정제된 이산화 탄소를 포집하는 구성임을 특징으로 하는 폐기물의 플라즈마 열분해 가스화장치가 연계되어 스팀과 이산화 탄소를 회수 공급하는 에너지 절약형의 친환경 폐기물 자원화 장치 - 제 1항에 있어서, 합성가스 보일러 장치부(150) 후단의 냉각장치부(150)는 제1 가스냉각기(gas cooler)(151)와 제2 가스냉각기(gas cooler)(152)가 순차로 연결 구성되어 제1가스냉각기(gas cooler)(151)가 합성가스 보일러에서 배출되는 배출 가스(flue gas)의 폐열을 회수하여 보일러수(Boiler Feed Water)를 더욱 가열시키는 기능을 1차적으로 수행하고, 잔여 폐열은 제2가스냉각기(152)를 이용하여 배출 가스(flue gas)를 50℃ 미만으로 낮춰서 이산화 탄소 정제 및 액화장치(200)에 이송시키되 제2가스냉각기(152) 후단의 스택(190)에 연결되는 가스 관로상에 냉각탑(cool tower)(153)과 바이 패스 연결되는 냉각 라인을 형성하여 배출 가스(flue gas)를 냉각시켜 배출함을 특징으로 하는 폐기물의 플라즈마 열분해 가스화장치가 연계되어 스팀과 이산화 탄소를 회수 공급하는 에너지 절약형의 친환경 폐기물 자원화 장치
- 제 1항에 있어서, 상기 이산화 탄소 정제 및 액화장치(CO2 PURIFICATION SYSTEM)(200)의 냉동식 건조장치(Refrigerated Gas Dryer)(212)는 합성가스(원료가스)를 냉각 응축시켜 합성가스에 함유된 수분을 가스상태에서 액상으로 전환시키고, 전환된 액상의 물을 드레인 밸브를 사용하여 수처리장치부(water treatment system)(300)로 배출함을 특징으로 하는 폐기물의 플라즈마 열분해 가스화장치가 연계되어 스팀과 이산화 탄소를 회수 공급하는 에너지 절약형의 친환경 폐기물 자원화 장치
- 제 1항에 있어서, 상기 이산화 탄소 정제 및 액화장치(CO2 PURIFICATION SYSTEM)(200)의 비가열 드라이어(210)는 제습재가 충진된 칼럼을 구비하는 2개의 흡착탑으로 구성되어 전자 밸브에 의하여 상호 가역적으로 동작함으로써 가스 중에 함유된 수분을 제거하고 건조된 가스를 이산화탄소 정제기(PSA, 압력 변동 흡착 장치)(220)에 이송시키되, 다수 개 전자 펌프(V)의 절환작용으로 이산화탄소 정제기에서 복귀되는 저 순도 가스를 건조 처리하여 벤트 가스 저장탱크(211)나 저순도 이산화탄소 저장탱크(215)에 보내서 임시로 저장하거나, 이산화탄소 정제기(PSA, 압력변동흡착장치)(220)로 복귀 재순환시키거나, 잔여 이산화탄소를 벤트 블로워(214)를 이용 대기중으로 방출하는 동작을 수행하여 흡착탑에 잔류하게 되는 미처리 이산화 탄소 가스(CO2-poor gas)의 방출이나 정제가 완료된 이산화 탄소 가스로의 혼입을 막을 수 있게 구성됨을 특징으로 하는 폐기물의 플라즈마 열분해 가스화장치가 연계되어 스팀과 이산화 탄소를 회수 공급하는 에너지 절약형의 친환경 폐기물 자원화 장치
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|---|---|---|---|
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