KR20160072925A - 고함수 바이오매스 반탄화 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 고함수 바이오매스 반탄화 장치는: 외부로부터 밀폐되게 구비되며, 고함수 바이오매스가 내부로 유입되도록 구비된 반탄화 반응챔버; 상기 반탄화 반응챔버의 내부로 유입된 고함수 바이오매스가 가열되도록 상기 반탄화 반응챔버에 열을 공급하는 반탄화 가열부; 상기 반탄화 반응챔버의 내부로 유입된 고함수 바이오매스가 반탄화 반응 중에 교반되도록 상기 반탄화 반응챔버의 내부에 구비되어 반탄화 반응 중에 회전되는 반탄화 교반부; 상기 반탄화 교반부에 연결되어 상기 반탄화 교반부의 회전을 구동시키는 반탄화 교반 구동부; 및, 상기 반탄화 반응챔버에 고함수 바이오매스를 공급하도록 연결되되, 고함수 바이오매스가 상기 반탄화 반응챔버로 공급되기 전에 염 성분의 농도가 낮춰져 공급되도록 구비된 탈염유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 높은 함수율을 갖는 목재류나 초본류의 식물성 고함수 바이오매스를 반탄화 시켜 함수율을 크게 떨어뜨려 발열효율이 크게 향상된 연료로 생산할 수 있게 됨과 동시에, 바이오매스에 함유된 염 성분의 농도를 크게 낮춰 연료로 사용될 경우 부식 등의 문제를 일으키지 않는 안전한 연료를 생산할 수 있는 고함수 바이오매스 반탄화 장치를 제공할 수 있다.
이에 의하여, 높은 함수율을 갖는 목재류나 초본류의 식물성 고함수 바이오매스를 반탄화 시켜 함수율을 크게 떨어뜨려 발열효율이 크게 향상된 연료로 생산할 수 있게 됨과 동시에, 바이오매스에 함유된 염 성분의 농도를 크게 낮춰 연료로 사용될 경우 부식 등의 문제를 일으키지 않는 안전한 연료를 생산할 수 있는 고함수 바이오매스 반탄화 장치를 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 고함수 바이오매스 반탄화 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고함수 바이오매스를 연료화하여 신 재생 에너지원으로 활용되도록 할 수 있는 고함수 바이오매스 반탄화 장치에 관한 것이다.
일반적으로 목재류의 바이오매스는 우드펠릿(wood pellet)의 형태로 가공되어 시설 난방용 보일러의 연료로 주로 사용되고 있으며, 최근 들어서는 각종 환경규제나 정부의 시책과 맞물려 산업용, 발전용 등으로 그 사용처가 확대되고 있는 추세이다. 한편, 초본계의 바이오매스도 고에너지밀도 연료화를 위한 다양한 시도가 진행되고 있는 실정이다.
따라서, 우드펠릿으로 대표되는 바이오매스 연료들의 단점을 극복하고 경제성을 향상시키기 위한 방법으로 반탄화 기술(torrefaction)이 각광을 받고 있다.
이러한 반탄화 기술을 이용한 반탄화 장치의 일 예가 대한민국 특허등록번호 제10-1316565호(2013년10월02일자 등록, 이하 '특허문헌 1'이라 함) 등에 개시되어 있다.
그러나, 종래기술에 따른 반탄화 장치를 이용하여 목재류나 초본류의 식물성 고함수 바이오매스를 연료화하기에는 높은 함수율로 인해 적용하기 어려울 수 있다는 문제점이 있다.
또한, 식물성 고함수 바이오매스에는 칼륨(K), 나트륨(Na), 염소(Cl), 브롬(Br) 등과 같은 염 성분들이 함유되어 있기 때문에 연료화되어 사용될 경우 연소시스템에 필수적으로 구비된 수관 등에서 심각한 부식을 일으킬 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 높은 함수율을 갖는 목재류나 초본류의 식물성 고함수 바이오매스를 반탄화 시켜 함수율을 크게 떨어뜨려 발열효율이 크게 향상된 연료로 생산할 수 있게 됨과 동시에, 바이오매스에 함유된 염 성분의 농도를 크게 낮춰 연료로 사용될 경우 부식 등의 문제를 일으키지 않는 안전한 연료를 생산할 수 있는 고함수 바이오매스 반탄화 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 고함수 바이오매스 반탄화 장치는: 외부로부터 밀폐되게 구비되며, 고함수 바이오매스가 내부로 유입되도록 구비된 반탄화 반응챔버; 상기 반탄화 반응챔버의 내부로 유입된 고함수 바이오매스가 가열되도록 상기 반탄화 반응챔버에 열을 공급하는 반탄화 가열부; 상기 반탄화 반응챔버의 내부로 유입된 고함수 바이오매스가 반탄화 반응 중에 교반되도록 상기 반탄화 반응챔버의 내부에 구비되어 반탄화 반응 중에 회전되는 반탄화 교반부; 상기 반탄화 교반부에 연결되어 상기 반탄화 교반부의 회전을 구동시키는 반탄화 교반 구동부; 및, 상기 반탄화 반응챔버에 고함수 바이오매스를 공급하도록 연결되되, 고함수 바이오매스가 상기 반탄화 반응챔버로 공급되기 전에 염 성분의 농도가 낮춰져 공급되도록 구비된 탈염유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 탈염유닛은, 슬러지 및 물이 각각 내부로 투입되는 탈염챔버와, 상기 탈염챔버의 내부에 구비되어 슬러지 및 물을 회전력에 의해 교반시키는 탈염 교반부와, 상기 탈염 교반부에 연결되어 상기 탈염 교반부의 회전을 구동시키는 탈염 교반 구동부를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 고함수 바이오매스 반탄화 장치는 상기 탈염챔버로 투입되는 슬러지의 함수율에 따라 상기 탈염챔버로 투입되는 물의 양이 조절되도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 반탄화 반응챔버에는, 반탄화 반응 중에 발생되는 수증기가 외부로 배출되도록 하는 수증기 배출부와, 반탄화 반응 중에 발생되는 휘발성의 유증기가 회수 또는 배출되도록 하는 유증기 배출부와, 내부에 유입되어 반탄화되는 고함수 바이오매스의 액체 상태와 기체 상태 각각의 온도를 감지하는 온도센서와, 내부의 압력을 감지하는 압력센서가 구비된 것이 바람직하다.
그리고, 상기 수증기 배출부 및 상기 유증기 배출부는 각각 밸브를 포함하며, 상기 제어부는 상기 온도센서 및 상기 압력센서 중 적어도 어느 하나에서 감지된 결과에 기초하여 상기 수증기 배출부 및 상기 유증기 배출부 중 적어도 어느 하나의 밸브를 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 높은 함수율을 갖는 목재류나 초본류의 식물성 고함수 바이오매스를 반탄화 시켜 함수율을 크게 떨어뜨려 발열효율이 크게 향상된 연료로 생산할 수 있게 됨과 동시에, 바이오매스에 함유된 염 성분의 농도를 크게 낮춰 연료로 사용될 경우 부식 등의 문제를 일으키지 않는 안전한 연료를 생산할 수 있는 고함수 바이오매스 반탄화 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고함수 바이오매스 반탄화 장치의 구성을 도시한 구성도,
도 2는 도 1의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 고함수 바이오매스 반탄화 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 외부로부터 밀폐되게 구비되며 고함수 바이오매스(1)가 내부로 유입되도록 구비된 반탄화 반응챔버(100)와, 반탄화 반응챔버(100)의 내부로 유입된 고함수 바이오매스(1)가 가열되도록 반탄화 반응챔버(100)에 열을 공급하는 반탄화 가열부(200)와, 반탄화 반응챔버(100)의 내부로 유입된 고함수 바이오매스(1)가 반탄화 반응 중에 교반되도록 반탄화 반응챔버(100)의 내부에 구비되어 반탄화 반응 중에 회전되는 반탄화 교반부(300)와, 반탄화 교반부(300)에 연결되어 반탄화 교반부(300)의 회전을 구동시키는 반탄화 교반 구동부(400)와, 반탄화 반응챔버(100)에 고함수 바이오매스(1)를 공급하도록 연결되되 고함수 바이오매스(1)가 반탄화 반응챔버(100)로 공급되기 전에 염 성분의 농도가 낮춰져 공급되도록 구비된 탈염유닛(500)을 포함한다.
이에 따라, 높은 함수율을 갖는 목재류나 초본류의 식물성 고함수 바이오매스(1)를 고압의 수중에서 반탄화 시켜 바이오매스 내의 수분(H2O) 성분을 제거함으로써 함수율을 크게 떨어뜨려 발열효율이 크게 향상된 연료로 생산할 수 있게 됨과 동시에, 바이오매스에 함유된 염 성분(K, Na, Cl, Br 등)의 농도가 크게 낮아지도록 함으로써 연료로 사용될 경우 연소시스템 내에서 부식 등의 문제도 일으키지 않는 안전한 연료를 생산할 수 있는 고함수 바이오매스 반탄화 장치를 제공할 수 있다.
반탄화 반응챔버(100)는 반탄화 가열부(200)에 의한 가열시 내부에 고압이 형성되며 외부 공기와의 접촉이 차단되도록 내부 공간이 외부로부터 밀폐되게 구비되며, 내열온도가 최대 400 ℃ 정도, 압력은 최대 25 MPa 까지도 견딜 수 있도록 제작된 것이 바람직하다.
반탄화 반응챔버(100)의 내부 압력은 별도로 가압되는 것이 아니고, 반탄화 반응챔버(100)가 밀폐되어 있으므로 고함수 바이오매스(1)에 함유된 물의 포화 특성에 따라 온도에 비례하여 포화증기압력이 상승하게 된다.
한편, 반탄화 반응챔버(100)에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 반탄화 반응 중에 발생되는 수증기가 외부로 배출되도록 하는 수증기 배출부(110)와, 반탄화 반응 중에 발생되는 휘발성의 유증기가 회수 또는 배출되도록 하는 유증기 배출부(120)와, 내부에 유입되어 반탄화되는 고함수 바이오매스(1)의 액체 상태와 기체 상태 각각의 온도를 감지하는 온도센서(131,132)와, 내부의 압력을 감지하는 압력센서(133)가 구비된다.
수증기 배출부(110)는, 반탄화 반응챔버(100)의 상부에 구비되어 반탄화 반응챔버(100)의 내부에서 가열되는 고함수 바이오매스(1)로부터 발생되는 수증기가 배출되도록 하는 수증기 배출관(111)과, 수증기 배출관(111)에 구비되어 수증기의 배출을 개폐하거나 배출량을 조절하는 수증기 밸브(113)를 포함한다.
이에 따라, 반탄화 반응 이후에 반탄화 반응챔버(100)로부터 수증기가 외부로 배출되도록 함으로써 반탄화 과정을 통해 생산되는 바이오매스 연료의 수분 함량이 조절되도록 할 수 있으며, 반탄화 반응 중에는 수증기 밸브(113)의 개폐가 후술할 제어부(700)의 제어에 의해 조절되도록 함으로써 반탄화 반응챔버(100) 내부의 압력이나 온도가 제어되도록 할 수 있다.
유증기 배출부(120)는, 반탄화 반응챔버(100)의 상부에 구비되어 반탄화 반응챔버(100)의 내부에서 가열되는 고함수 바이오매스(1)로부터 발생되는 휘발성의 유증기가 회수 또는 배출되도록 하는 유증기 배출관(121)과, 유증기 배출관(121)에 구비되어 유증기의 배출을 개폐하거나 배출량을 조절하는 유증기 밸브(123)를 포함한다.
이에 따라, 반탄화 가열부(200)에 의한 가열온도가 100 ℃를 넘게 되면 반탄화 반응챔버(100) 내부의 고함수 바이오매스(1)로부터 점차 수증기가 발생되기 때문에 이때에는 수증기 밸브(113)를 열고 유증기 밸브(123)를 닫아두어 염분이 섞인 수증기만이 반탄화 반응챔버(100)의 외부로 배출되도록 하고, 반탄화 반응 온도가 대략 300 ℃를 넘게 되면 이때부터는 휘발 성분의 유증기가 생성되기 때문에 수증기 밸브(113)는 닫고, 유증기 밸브(123)를 열어두어 유증기가 다른 에너지 활용 시스템으로 회수되어 연료로 재활용되도록 회수되게 하거나 외부로 배출되도록 할 수 있다.
본 발명의 일실시예로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 수증기 배출관(111)과 유증기 배출관(121)은 반탄화 반응챔버(100)에 각각 별개로 구비된 것으로 설명하지만, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 수증기 배출관(111)과 유증기 배출관(121)은 반탄화 반응챔버(100)에 'Y'자 형상의 배관에서 분기되어 구비될 수도 있다.
온도센서는 반탄화 반응챔버(100)의 상부 일측에 구비되어 고함수 바이오매스(1)가 가열됨에 따라 발생되는 수증기와 유증기로 차오르게 되는 반탄화 반응챔버(100)의 내부 온도를 감지하는 상부 온도센서(131)와, 반탄화 반응챔버(100)의 하부 일측에 구비되어 고함수 바이오매스(1)가 반탄화 되는 과정 중에도 물과 함께 액체 상태로 남은 부분의 온도를 감지하는 하부 온도센서(132)로 이루어진다.
반탄화 가열부(200)로는 전기 히터나 연소로 또는 전기로 등 다양한 형태의 가열수단이 사용될 수 있다. 반탄화 가열부(200)에 의해 가열되는 반탄화 반응챔버(100) 내부의 온도는 반탄화를 하고자 하는 바이오매스의 종류나 조건에 따라 달라질 수 있으나, 본 발명의 일실시예로서, 반탄화 반응챔버(100)를 완전히 밀폐하고 대략 100 ℃ ~375 ℃ 사이의 온도 조건에서 대략 10 ~ 60 분간 열을 가해 반탄화 반응이 일어나도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 고함수 바이오매스 반탄화 장치에 의해 수행되는 반탄화 반응의 시간 및 온도 조건은 공급되는 바이오매스의 종류, 입경, 온도, 함수율 등에 따라 달라질 수 있다.
반탄화 교반부(300)는 반탄화 교반 프로펠러와 반탄화 교반 회전축으로 구비되어 반탄화 반응챔버(100) 내부의 고함수 바이오매스(1)가 반탄화 반응 중에 고압의 포화증기압력 속에서 가열되며 서로 잘 뒤섞일 수 있도록 고함수 바이오매스(1)를 교반시킨다.
반탄화 교반 구동부(400)는 반탄화 교반부(300)의 반탄화 교반 회전축에 연결되도록 반탄화 반응챔버(100)에 설치된 전동 모터 등으로 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 고함수 바이오매스 반탄화 장치에 의하면, 높은 함수율을 갖는 목재류나 초본류의 식물성 고함수 바이오매스를 반탄화 시키더라도 함수율을 크게 떨어뜨려 종래 이상으로 에너지밀도가 향상되도록 할 수 있으며, 고온의 수중에서 반탄화 반응이 이뤄지게 됨에 따라 반탄화 반응챔버(100) 내부에서 가열 교반되어 생산된 모든 연료의 반탄화 정도가 매우 균일해지도록 할 수 있고, 화학적 세척의 효과도 얻도록 할 수 있다.
탈염유닛(500)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 목재류나 초본류의 유기성 폐기물을 포함하는 슬러지(sludge) 및 물이 각각 내부로 투입되는 탈염챔버(510)와, 탈염챔버(510)의 내부에 구비되어 슬러지 및 물을 회전력에 의해 교반시키는 탈염 교반부(520)와, 탈염 교반부(520)에 연결되어 탈염 교반부(520)의 회전을 구동시키는 탈염 교반 구동부(530)를 포함한다.
이에 따라, 높은 염 성분의 농도를 갖는 바이오매스 슬러지가 반탄화 반응챔버(100)로 바로 공급되지 않고, 탈염유닛(500)의 탈염챔버(510)로 우선 투입되고 물에 의해 희석되도록 탈염 교반부(520)의 회전에 의해 물과 함께 교반되고 난 후 염 성분이 물에 용해되어 염 성분의 농도가 크게 떨어진 상태의 고함수 바이오매스(1)로 되어 반탄화 반응챔버(100)로 공급되고 반탄화 반응챔버(100)의 내부에서 가열 및 교반되어 물에 용해된 염 성분들은 수증기의 형태로 배출되도록 함으로써, 보일러와 같은 연소시스템에서 사용될 때에 배관의 부식이 방지되도록 할 수 있는 연료가 본 발명에 따른 고함수 바이오매스 반탄화 장치에 의하여 생산되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 탈염유닛(500)을 갖는 고함수 바이오매스 반탄화 장치에 의하면 바이오매스 내의 다양한 불순물 성분들을 제거할 수 있다. 예컨대, 칼륨(K), 나트륨(Na), 염소(Cl), 브롬(Br) 등과 같은 염 성분들의 경우엔 90% 이상 제거된 것으로 나타났고, 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 황(S), 인(P)의 경우에는 대략 50% 이상 제거된 것으로 나타났으며, 알루미늄(Al), 철(Fe), 아연(Zn), 규소(Si)의 경우에도 일부 제거된 것으로 나타났다. 따라서, 본 발명에 따른 고함수 바이오매스 반탄화 장치에 의해 고함수 바이오매스가 반탄화 되어 얻어지는 연료는 연소시스템에서 부식을 일으키는 문제 없이 안전하게 사용될 수 있음을 알 수 있다.
탈염챔버(510)의 상부에는 탈염챔버(510)의 내부로 높은 농도의 염 성분을 함유하는 슬러지가 공급되도록 하는 슬러지 투입부(511)와 탈염챔버(510)의 내부로 물이 공급되도록 하는 물 배관(515)이 각각 구비되고, 슬러지 투입부(511)에는 슬러지의 투입을 개폐하거나 투입량을 조절하는 스크류 이송 바와 스크류 모터가 구비되며, 물 배관(515)에는 물의 투입을 개폐하거나 투입량을 조절하는 물 밸브(517)가 구비된다.
탈염 교반부(520)는 탈염 교반 프로펠러와 탈염 교반 회전축으로 구비되어 탈염챔버(510) 내부의 슬러지가 물과 함께 잘 뒤섞이어 바이오매스에 함유된 고농도의 염 성분이 물에 잘 용해될 수 있도록 슬러지와 물을 교반시킨다.
탈염 교반 구동부(530)는 탈염 교반부(520)의 탈염 교반 회전축에 연결되도록 탈염챔버(510)에 설치된 전동 모터 등으로 구비될 수 있다.
한편, 탈염챔버(510)와 반탄화 반응챔버(100)의 사이에는 바이오매스 공급부(600)가 구비되어 탈염챔버(510)의 내부에서 물에 의해 희석되어 염 성분의 농도가 낮아진 상태의 고함수 바이오매스(1)가 반탄화 반응챔버(100)의 내부로 공급되도록 한다.
바이오매스 공급부(600)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 탈염챔버(510) 및 반탄화 반응챔버(100)의 사이에 연결된 공급 배관(610)과, 공급 배관(610)의 내부에 구비되어 회전력에 의해 고함수 바이오매스(1)를 이송하는 이송 스크류(620)와, 이송 스크류(620)의 회전을 구동하는 이송 구동부(630)를 포함한다.
한편, 본 발명의 일실시예로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 고함수 바이오매스 반탄화 장치는 탈염챔버(510)로 투입되는 슬러지의 함수율에 따라 탈염챔버(510)로 투입되는 물의 양이 조절되도록 슬러지 투입부(511)의 스크류 모터와 물 밸브(517)를 제어하는 제어부(700)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
좀더 구체적으로, 제어부(700)는 탈염챔버(510)로 투입되는 슬러지의 함수율에 따라 탈염챔버(510)로 투입되어야 하는 물의 양에 관한 데이터 등의 정보를 미리 입력받는 입력부와, 입력부에서 입력받은 정보를 저장하는 저장부를 포함하고, 제어부(700), 반탄화 교반 구동부(400) 및 탈염 교반 구동부(530) 등은 전원부(미도시)에서 전원을 공급받는다.
이에 따라, 바이오매스가 반탄화 반응챔버(100)의 내부로 투입되기 전에 탈염유닛(500)의 탈염챔버(510)의 내부로 먼저 투입되는 과정에서 슬러지의 함수율에 따라 슬러지와 함께 탈염유닛(500)에서 혼합되는 물의 배합비율이 제어부(700)에 의해 자동으로 제어되도록 할 수 있다.
한편, 제어부(700)는 상부 온도센서(131), 하부 온도센서(132) 및 압력센서(133) 중 적어도 어느 하나에서 감지된 결과에 기초하여 수증기 밸브(113) 및 유증기 밸브(123) 중 적어도 어느 하나를 제어할 수도 있다.
이에 따라, 제어부(700)에 의해 수증기 밸브(113)와 유증기 밸브(123)가 제어되어 반탄화 반응챔버(100) 내부의 온도와 압력에 따라 수증기의 배출량과 유증기의 배출량이 조절되도록 함으로써 연료화되는 바이오매스의 수분 함수율이 조절되도록 할 수 있고, 반탄화 반응챔버(100) 내부의 온도와 압력도 조절되도록 할 수 있다.
또한, 제어부(700)는 상부 온도센서(131), 하부 온도센서(132) 및 압력센서(133) 중 적어도 어느 하나에서 감지된 결과에 기초하여 반탄화 가열부(200), 반탄화 교반 구동부(400), 탈염 교반 구동부(530) 및 이송 구동부(630) 등을 제어할 수 있다.
이러한 구성에 의해, 본 발명에 따른 고함수 바이오매스 반탄화 장치에 의해 바이오매스가 반탄화 되는 과정을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 외부에서 음식물 찌꺼기나 목본류 또는 초본류 등의 유기성 폐기물이 건조되어 생성된 높은 농도의 염 성분을 포함하는 슬러지를 탈염유닛(500)의 탈염챔버(510)의 내부로 슬러지 투입부(511)를 통해 투입하고, 물을 물 배관(515)을 통해 탈염챔버(510)의 내부로 투입한다. 이때, 제어부(700)의 제어에 의해 슬러지 투입부(511)를 통해 투입되는 슬러지의 양과 물 밸브(517)가 제어되어 슬러지의 함수율에 따라 투입되어 배합되는 물의 양이 조절되도록 한다.
다음에, 탈염 교반부(520)의 회전에 의해 탈염챔버(510) 내부의 슬러지와 물이 교반되도록 제어부(700)는 탈염 교반 구동부(530)를 제어하여 탈염 교반 구동부(530)를 작동시킨다.
그리고, 탈염유닛(500)에서 물에 희석되어 높은 함수율을 갖게 된 슬러지, 즉 고함수 바이오매스(1)가 바이오매스 공급부(600)에 의해 반탄화 반응챔버(100)로 공급되도록 제어부(700)는 바이오매스 공급부(600)의 이송 구동부(630)를 제어하여 이송 구동부(630)를 작동시킨다.
고함수 바이오매스(1)가 반탄화 반응챔버(100)의 내부로 공급되면 제어부(700)는 반탄화 가열부(200)를 작동시키고, 반탄화 교반 구동부(400)를 작동시켜 반탄화 반응챔버(100)의 내부에서 고함수 바이오매스(1)가 가열 및 교반되며 반탄화 반응에 의해 함수율이 떨어지며 연료화되도록 한다. 이때, 바이오매스의 염 성분들은 수증기와 함께 수증기 배출부(110)를 통해 외부로 배출되고, 휘발성분의 유증기는 더욱 높은 온도에서 유증기 배출부(120)를 통해 회수되거나 외부로 배출된다.
한편, 반탄화 반응챔버(100)의 내부에서 고함수 바이오매스(1)의 반탄화 반응이 진행되는 동안 제어부(700)는 상부 온도센서(131), 하부 온도센서(132) 및 압력센서(133) 중 적어도 어느 하나에서 감지된 결과에 기초하여 수증기 밸브(113), 유증기 밸브(123), 반탄화 가열부(200), 반탄화 교반 구동부(400), 탈염 교반 구동부(530) 및 이송 구동부(630) 중 적어도 어느 하나를 제어한다.
이에, 본 발명에 따르면, 기존의 반탄화 장치에서처럼 수분을 제거하기 위한 별도의 건조 공정이 필요없이 고함수 바이오매스를 반탄화 시켜 함수율을 크게 떨어뜨려 발열효율이 크게 향상된 연료로 생산할 수 있게 됨과 동시에, 바이오매스에 함유된 염 성분의 농도를 크게 낮춰 연료로 사용될 경우 부식 등의 문제를 일으키지 않는 안전한 연료를 생산하도록 할 수 있다.
상기에 의해 설명되고 첨부된 도면에서 그 기술적인 면이 기술되었으나, 본 발명의 기술적인 사상은 그 설명을 위한 것이고, 그 제한을 두는 것은 아니며 본 발명의 기술분야에서 통상의 기술적인 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적인 사상을 이하 후술 될 특허청구범위에 기재된 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 반탄화 반응챔버 110 : 수증기 배출부
120 : 유증기 배출부 131 : 상부 온도센서
132 : 하부 온도센서 133 : 압력센서
200 : 반탄화 가열부 300 : 반탄화 교반부
400 : 반탄화 교반 구동부 500 : 탈염유닛
510 : 탈염챔버 520 : 탈염 교반부
530 : 탈염 교반 구동부 700 : 제어부
120 : 유증기 배출부 131 : 상부 온도센서
132 : 하부 온도센서 133 : 압력센서
200 : 반탄화 가열부 300 : 반탄화 교반부
400 : 반탄화 교반 구동부 500 : 탈염유닛
510 : 탈염챔버 520 : 탈염 교반부
530 : 탈염 교반 구동부 700 : 제어부
Claims (5)
- 외부로부터 밀폐되게 구비되며, 고함수 바이오매스가 내부로 유입되도록 구비된 반탄화 반응챔버;
상기 반탄화 반응챔버의 내부로 유입된 고함수 바이오매스가 가열되도록 상기 반탄화 반응챔버에 열을 공급하는 반탄화 가열부;
상기 반탄화 반응챔버의 내부로 유입된 고함수 바이오매스가 반탄화 반응 중에 교반되도록 상기 반탄화 반응챔버의 내부에 구비되어 반탄화 반응 중에 회전되는 반탄화 교반부;
상기 반탄화 교반부에 연결되어 상기 반탄화 교반부의 회전을 구동시키는 반탄화 교반 구동부; 및
상기 반탄화 반응챔버에 고함수 바이오매스를 공급하도록 연결되되, 고함수 바이오매스가 상기 반탄화 반응챔버로 공급되기 전에 염 성분의 농도가 낮춰져 공급되도록 구비된 탈염유닛;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 고함수 바이오매스 반탄화 장치. - 제1항에 있어서,
상기 탈염유닛은,
슬러지 및 물이 각각 내부로 투입되는 탈염챔버와,
상기 탈염챔버의 내부에 구비되어 슬러지 및 물을 회전력에 의해 교반시키는 탈염 교반부와,
상기 탈염 교반부에 연결되어 상기 탈염 교반부의 회전을 구동시키는 탈염 교반 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고함수 바이오매스 반탄화 장치. - 제2항에 있어서,
상기 탈염챔버로 투입되는 슬러지의 함수율에 따라 상기 탈염챔버로 투입되는 물의 양이 조절되도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고함수 바이오매스 반탄화 장치. - 제3항에 있어서,
상기 반탄화 반응챔버에는,
반탄화 반응 중에 발생되는 수증기가 외부로 배출되도록 하는 수증기 배출부와,
반탄화 반응 중에 발생되는 휘발성의 유증기가 회수 또는 배출되도록 하는 유증기 배출부와,
내부에 유입되어 반탄화되는 고함수 바이오매스의 액체 상태와 기체 상태 각각의 온도를 감지하는 온도센서와,
내부의 압력을 감지하는 압력센서가 구비된 것을 특징으로 하는 고함수 바이오매스 반탄화 장치. - 제4항에 있어서,
상기 수증기 배출부 및 상기 유증기 배출부는 각각 밸브를 포함하며,
상기 제어부는 상기 온도센서 및 상기 압력센서 중 적어도 어느 하나에서 감지된 결과에 기초하여 상기 수증기 배출부 및 상기 유증기 배출부 중 적어도 어느 하나의 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 고함수 바이오매스 반탄화 장치.
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2014
- 2014-12-15 KR KR1020140180606A patent/KR101634311B1/ko active IP Right Grant
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