KR20170101105A - 바이오 매스 처리 시스템 - Google Patents

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KR20170101105A KR1020170008467A KR20170008467A KR20170101105A KR 20170101105 A KR20170101105 A KR 20170101105A KR 1020170008467 A KR1020170008467 A KR 1020170008467A KR 20170008467 A KR20170008467 A KR 20170008467A KR 20170101105 A KR20170101105 A KR 20170101105A
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박성규
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Abstract

본 발명은, 바이오 매스를 임시 저장하는 예비 보관조; 상기 예비 보관조로부터 상기 바이오매스를 공급받고, 상기 바이오 매스에 대하여 열수 가압 탄화 반응을 일으켜 고형 연료를 생산하는 열수 가압 탄화 반응기; 상기 열수 가압 탄화 반응기를 가열하는 가열장치; 및 상기 고형 연료에서 수분을 제거하는 유체 분리부를 포함하는 바이오 매스 처리 시스템에 관한 것이다.

Description

바이오 매스 처리 시스템{BIO-MASS PROCESSING SYSTEM}
본 발명은 바이오 매스 처리시스템에 관한 것이다.
일반적으로 음식물 쓰레기, 하수슬러지와 같은 유기성 폐기물은 땅속에 매립하여 처리되고 있다.
그러나 유기성 폐기물은 특성상 수분 함량이 높아 쉽게 부패되어 악취와 오수가 발생하며, 매립 시에는 다량의 침출수가 흘러나와 지하수 오염과 같은 2차 환경오염을 유발시킨다. 그러므로 수분 함량이 높은 유기성 폐기물을 재활용 자재로 만들기 위해서는 유기성 폐기물의 수분을 제거한 다음 탄화 공정을 거쳐야 한다.
상기 탄화 공정은 무산소 상태 또는 저산소 분위기(2~4%)에서 외부가열원에 의한 간접가열로 유기물질이 열분해되어 탄소를 최종 생성물에 고정시키기 위해 진행되는 것으로, 대부분의 유기성 폐기물이 탄화 공정을 통해 재활용되고 있다.
이와 관련하여, 한국공개특허 제2013-0031512호에서 전기히터에 의해 탄화로를 간접가열하여 음식물 쓰레기를 탄화시키는 탄화처리장치를 개시하고있다.
상기 기술은 탄화로의 열원으로 전기히터를 사용하므로 함수율이 높은 음식물 쓰레기를 탄화시키는데 막대한 전기 에너지를 소모하여 비효율적인 문제점이 있다.
이에 따라 에너지 친화적인 탄화 반응기에 대한 개발 요구가 있어 왔다. 또한, 탄화 반응기에 의한 바이오 촤 생산시, 생산량을 예측하기 편한 연속식 탄화 반응기에 대한 요구가 있어 왔다.
더욱이, 산업 설비에 맞게 대용량 연속식 탄화 반응기에 대한 요구가 있어 왔다.
본 발명은 상술한 목적을 해결하기 위하여, 에너지 효율이 우수하고, 공정중 발생하는 열을 시스템 자체 내에서 재활용하며, 또한, 바이오촤를 연속적으로 반응시켜 생산할 수 있는, 바이오 매스 처리 시스템를 제공하기 위한 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 일 실시예인 바이오 매스 처리 시스템은, 바이오 매스를 임시 저장하는 예비 보관조; 상기 예비 보관조로부터 상기 바이오매스를 공급받고, 상기 바이오 매스에 대하여 열수 가압 탄화 반응을 일으켜 고형 연료를 생산하는 열수 가압 탄화 반응기; 상기 열수 가압 탄화 반응기를 가열하는 가열장치; 상기 고형 연료에서 수분을 제거하는 유체 분리부를 포함하고, 상기 열수 가압 탄화반응기는, 바이오 매스를 공급하기 위한 바이오 매스 공급구가 구비되고, 이중 구조 및 기밀 구조를 갖는 케이싱; 상기 이중 구조를 이용하여 상기 케이싱을 가열하는 제 1 가열부; 및 상기 케이싱의 중심부에 설치되어서 상기 바이오 매스를 가열하는 제 2 가열부;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 가열장치는, 상기 열매체유를 저장하는 열매체유 저장부; 상기 열매체유 저장부를 가열하는 버너부; 상기 제 1 가열부로 상기 열매체유를 공급하는 제 1 공급라인; 및 상기 제 2 가열부로 상기 열매체유를 공급하는 제 2 공급라인을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 가열장치는, 상기 열매체유 저장부의 열매체유가 400~500℃를 유지하도록 상기 버너부의 동작을 제어하는 가열제어부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 바이오 매스 처리 시스템은, 상기 유체 분리부에서 발생하는 악취 가스를 상기 버너부로 공급하는 악취 가스 라인을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 바이오 매스 처리 시스템은, 상기 고형 연료가 연속적으로 생산되도록 하기 위하여 상기 바이오 매스를 연속적으로 상기 열수 가압 탄화 반응기에 공급하는 펌프를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 펌프는, 제 1 서브 펌프; 및 상기 제 1 서브 펌프와 교대로 작동하는 제 2 서브 펌프를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 열수 가압 탄화 반응기의 본체(케이싱)의 중앙에 별도의 가열부를 설치하게 되어서, 본체 내의 바이오 매스의 열수 가압 분해를 보다 효과적으로 진행시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 열수 가압 탄화 반응기의 제조 공정에서 발생하는 악취의 원인 물질을 가열장치의 버너부에서 버닝시킴으로써 전체 공정 내에서의 친환경성을 높일 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 수직형 구조를 갖는 열수 가압 탄화 반응기에 대하여 펌프를 이용하여 연속적으로 바이오 촤를 생산하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 바이오 매스 처리 시스템의 전체적인 블루 구성도.
도 2는, 본 발명의 일실시예와 관련된 바이오 매스에서 고형 연료를 생산하기 위한 열수 가압 탄화 반응기의 개략 단면도.
도 3은 도 2의 열수 가압 탄화 반응기에 사용되는 제 2 가열부의 개념도.
도 4는 도 1의 바이오 매스 처리 시스템에서 사용되는 유체 분리부의 구체 블록도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오 매스 처리 시스템에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 바이오 매스 처리 시스템의 전체적인 블루 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 바이오 매스 처리 시스템은, 원재료가 되는 바이오 매스(A)를 소정 크기로 잘게 분쇄하는 분쇄부(10), 분쇄된 바이오 매스를 저장하는 예비 보관조(20), 예비 보관조(20) 내의 바이오 매스를 열수 가압 탄화기를 공급하는 (피스톤) 펌프(50), 바이오 매스(A)에 대한 열수 가압 탄화 반응을 일으키는 열수 가압 탄화 반응기(30), 상기 열수 가압 탄화 반응기(30)를 가열하는 가열장치(40), 열수 가압 탄화 반응기(30)에서 생산되는 바이오 촤에 대한 수분을 제거하여 최종 산물인 고형 연료(B)로 제조하는 유체 분리부(60), 바이오 촤에서 나오는 액체를 보관하는 폐액 보관조(70)를 포함하여 구성될 수 있다.
분쇄부(10)는, 상부에 개폐 가능한 투입구가 설치되고, 상기 투입구에 바이오 매스(A : 원료)를 투입한 후 이물질을 선별 및 분쇄하는 곳으로서, 상기 바이오 매스는 음식 폐기물 및 폐목재 등의 혼합물일 수 있으며, 이에 한정하지 않고 음식 폐기물을 단독으로 사용할 수 있다. 특히, 음식 폐기물과 혼합하여 사용할 폐목재는 가구에 많이 사용하는 중밀도 섬유판(Medium density fiberboard, MDF)일 수 있으며, 폐목재는 세척한 후 건조 및 파쇄하여 사용하는 것이 바람직하다. 상기 바이오 매스를 분쇄하기 위한 분쇄 수단은 통상 시판되고 있는 커터밀, 분쇄용 볼 또는 숯 분쇄 분별기 등이 사용 가능하며, 재질은 특별히 한정되지 않으나, 바람직하게는 내수성, 내구성 또는 탄력성이 우수한 스테인리스 스틸, 구리, 우레탄, 세라믹, 고무, 플라스틱 및 자연석으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다.
상기 바이오 매스는 10mm ~ 100mm의 크기로 분쇄될 수 있으며, 선별 및 분쇄된 원료를 예비 보관조(20)에서 임시 저장될 수 있다.
예비 보관조(20)는 상기 분쇄부(10)에서 분쇄된 바이오 매스를 임시 저장하고, 펌프(50)에 의해 열수 가압 탄화 반응기(30)내로 분쇄된 바이오 매스가 공급되게 된다. 도시되지 않았으나, 예비 보관조(20)는 바이오 매스를 예비가열하는 예비 가열조(미도시)가 더 포함될 수 있다. 즉, 상온의 원료를 80℃ ~ 90℃까지 예열하는 곳으로서, 상기 온도로 예열함으로써 탄화 반응시간을 단축시켜 에너지 소비를 절감할 수 있다.
이와 같은 예비 가열조는 태양열 집열기 및 축열조 등로부터 열을 공급받을 수 있다.
상기 예비 보관조(20)에 보관되는 바이오 매스는 펌프(50)에 의해 기밀구조를 가지는 열수 가압 탄화 반응기(30)에 연속적으로 공급된다. 상기 펌프(50)는, 열수 가압 탄화 반응기(30)로 바이오 매스를 연속적으로 공급하기 위한 것으로서, 제 1 서브 펌프와 상기 제 1 서브 펌프와 교대로 작동하는 제 2 서브 펌프를 포함할 수 있다. 이와 같이 구성하여, 제 1 서브 펌프가 1차로 바이오 매스를 공급하고, 그 다음, 제 1 서브 펌프에서의 바이오 매스 공급이 중단되면, 제 2 서브 펌프가 바이오 매스 공급이 개시된다. 이와 같이, 2개의 펌프가 교대로 동작하여 꾸준하게 바이오 매스를 열수 가압 탄화 반응기(30)로 공급하게 된다.
열수 가압 탄화 반응기(30)는, 상기 예비 보관조(20)로부터 상기 바이오매스를 연속적으로 공급받고, 상기 바이오 매스에 대하여 열수 가압 탄화 반응을 일으키는 역할을 한다.
열수 가압 탄화반응은 고온에서 반응하는 열분해 반응과는 달리 200℃ ~ 250℃의 저온에서 반응하며, 낮은 산소 분위기와 1Mpa ~ 12Mpa의 압력, 바람직하기로는 6Mpa ~ 12Mpa의 압력 하에서 이루어진다. 열수 가압 탄화 반응 방법을 이용하여 탄화반응이 완료된 바이오매스는 바이오촤(Bio-char)로 변환된다.
상기 바이오촤는 다공질의 물질로서 흡착능력이 있고, 탄소를 격리하거나 저장할 수 있다. 이와 같이 열수 가압 탄화반응을 이용하여 바이오촤를 생산할 경우, 원료의 파쇄를 제외한 탈염 및 건조 등의 전처리가 불필요하다는 장점이 있어, 함수량이 큰 유기성폐기물은 탈염 및 건조의 과정을 거치지 않고 바로 탄화할 수 있 다.
이러한 열수 가압 탄화 반응기(30)에 대해서는 도 2 및 도 3에서 보다 상세하게 설명하도록 한다.
상기 열수 가압 탄화 반응기(30)의 내부가 200~250℃가 되도록 가열하는 것은 가열장치(40)이다. 가열장치(40)는 열매체유를 가열하고, 가열된 열매체유는 열수 가압 탄화 반응기(30)의 내통(311)에 나선형으로 감겨 있는 제 1 가열부(32)와 열수 가압 탄화 반응기(30)의 중심부에 설치되어서 바이오 매스를 가열하는 제 2 가열부(33)로 공급된다.
가열장치(40)는 상기 열매체유를 저장하는 열매체유 저장부(미도시), 상기 열매체유 저장부를 가열하는 버너부(미도시), 상기 제 1 가열부(32)로 상기 열매체유를 공급하는 제 1 공급라인(41), 상기 제 2 가열부(33)로 상기 열매체유를 공급하는 제 2 공급라인(43), 그리고 상기 열매체유 저장부의 열매체유가 400~500℃를 유지하도록 상기 버너부의 동작을 제어하는 가열 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 여기서 열매체유를 400~500℃로 유지하는 것은, 열수 가압 탄화 반응기(30)의 내부가 200~250℃를 유지하기 하기 위함이다. 본 발명에서는 제 1 공급라인(41)과 제 2 공급라인(43)을 분리하였으나, 이에 한정되지 않고, 하나의 공급라인으로 제 1 가열부(32)에 공급된 후 제 1 가열부(32)에서 제 2 가열부(33)로 순환하는 구조로도 제작이 가능하다.
한편, 가열장치(40)는 후술하는 유체 분리부(60) 및 열수 가압 탄화 반응기(30)에서 생성되는 다량의 악취 가스를 버너를 통해 제거하는 기능을 한다. 즉, 상기 유체 분리부(60)에서 발생하는 악취 가스를 상기 버너부로 공급하는 악취 가스 라인을 더 포함함으로써, 악취가스가 제거되게 된다.
유체 분리부(60)는, 상기 열수 가압 탄화 반응기(30)에서 열구 가압 탄화 반응후의 산물인 고형 연료에서 수분(폐액) 및 기체(악취가스)를 분리하는 기능을 한다. 유체 분리부(60)의 구체적인 구성에 대해서는 도 4에서 상세하게 설명하도록 한다.
유체 분리부(60)에서 나오는 폐액은 폐액 보관조(70)에서 보관되며, 이 유체 분리부(60)에서 수분이 제거되어서 고형 연료의 수분함유율은 10% 이하로 유지되게 되며, 유체 분리부(60)에서 생성되는 악취가스는 가열 장치(40)의 버너부에서 제거되게 된다.
이상과 같은 구성을 가지는 바이오 매스 처리 시스템의 구성요소인 열수 가압 탄화반응기(30)의 전체적인 구성에 대하여 도 2를 참조하여 설명하도록 한다.
도 2는, 본 발명의 일실시예와 관련된 바이오 매스에서 고형 연료를 생산하기 위한 열수 가압 탄화 반응기(30)의 개략 단면도이다. 도 2의 (a)에는 제 1 예가 도 2의 (b)d에는 제 2 예가 도시된다. 이하에서는 제 1 예를 중심으로 설명하며, 제 1 예와 상이한 구성요소를 가진 제 2 예에 대해서는 상이한 구성요소만을 설명하도록 한다. 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예인 열수 가압 탄화 반응기(30)는, 케이싱(31), 제 1 가열부(32), 제 2 가열부(33), 나선형 블레이드(34)부를 포함하여 구성될 수 있다.
케이싱(31)은, 본 발명의 일실시예인 열수 가압 탄화 반응기(30)의 전체적인 외관(원추형 외관)을 형성하며, 수용공간을 만드는 내통(311)과, 내통(311)과 이격 설치되어서 제 1 공간부를 형성하는 외통(312:열효율을 위하여 단열 재질로 제작될 수 있음)을 포함하는 이중 구조 및 기밀 구조(열수 가압 반응을 일으키려면 1Mpa ~ 12Mpa로 구성될 수 있다. 또한 케이싱(31)은 상부가 돔형 압력 용기 방식으로 제작될 수 있다. 즉, 케이싱(31)은 1Mpa ~ 12Mpa 이상의 압력을 견뎌야 하는 구조로 제작되게 된다.
상부에는, 피스톤에 의해 공급되는 바이오 매스를 수용공간으로 넣기 위한 바이오 매스 공급구(313)를 가지고, 하부에는, 바이오촤 토출구(314)가 형성되고, 이 바이오촤 토출구(314)에 토출 밸브(36)가 위치하게 된다.
상기 수용공간 내에서 순차적으로 이동하면서 열수 가압 탄화 반응이 일어나고, 그 결과물인 고형 연료는, 케이싱(31)의 내부 압력이 설정 압력 이상이 되면 개방되는 토출 밸브(36)에 의해 유체 분리부(60)로 이동하게 된다. 이 때 토출 밸브(36)의 개방 설정 압력은 열수 가압 탄화 압력을 고려하여 20~25 기압일 수 있다.
상기 케이싱(31)의 이중구조를 이용하여 상기 케이싱(31)을 가열하는 제 1 가열부(32)는 제 1 공간부(C)에 배치된다. 제 1 가열부(32)는, 내통(311)을 나선형으로 둘러싸는 가열 파이프와 상기 가열 파이프 내에서 순환하는 열매체유를 포함한다. 열매체유는 상술한 가열장치(40)에 의해 가열되며, 제 1 가열부(32)와 가열장치(40)는, 제 1 공급라인(41)에 의해 연결되어 있다. 이와 같이 제 1 가열부(32)에 의해 내통(311)이 가열되고, 이 가열된 열에너지는 케이싱(31) 내의 수용 공간에 바이오 매스를 가열하게 된다.
한편, 제 2 예는 제 1 예와 달리 상기 제 1 가열부(32)는 파이프 형식이 아니라 베인 플레이트(32-1)를 이용한 구조가 될 수 있다. 즉, 제 1 공간부(C)에 나선형으로 베인 플레이트(32-1)를 설치하고, 상기 제 1 공간부(C)와 베인 플레이트(32-1)로 형성되는 유로에 상기 열매체유(32-2)가 순환하게 되는 구조로 상기 제 1 가열부(32)를 제작할 수 있다.
또한, 케이싱(31)의 중앙부에는 제 2 가열부(33)가 배치된다. 즉, 케이싱(31)의 중심축에 설치되어서, 바이오 매스를 가열하는 제 2 가열부(33)에 의해 케이싱(31) 안쪽을 가열하게 되므로, 전체적으로 균형있는 바이오 매스 가열이 가능하게 된다. 제 2 가열부(33)는, 제 2 공급라인(43)에 의해 가열장치(40)로부터 열매체유를 공급받게 된다. 이 제 2 가열부(33)의 구조에 대해서는 도 3에서 보다 상세하기 설명하도록 한다.
그리고, 나선형 블레이드(34)는, 케이싱(31)의 내부에 설치되어서 상기 바이오 매스가 중력에 의해 순차 낙하하도록 하는 기능을 한다. 즉, 나선형 블레이드(34)는 도시된 바와 같이 나선형으로 다단 설치되어 있다. 편심된 위치에 설치된 바이오 매스 공급구(313)로부터 바이오 매스가 유입되면, 이것은 상단 나선형 블레이드(34)에 떨어지게 된다. 그리고 나서 중력에 의해 순차적으로 아래로 내려가더 그 다음 아래에 배치되는 나선형 블레이드(34)로 떨어지게 된다. 이상과 같이 구성함으로써, 별도의 구동 수단 없이, 중력에 의해 바이오 매스를 순차적으로 천천히 아래로 내려 보낼 수 있게 되어서, 충분한 반응 시간(열수 가압 탄화 반응 시간)을 보장할 수 있게 된다. 이와 같이 아래로 내려가는 바이오 매스는 고형 연료로 변환하게 되고, 바이오 매스 토출구(36)를 통해 유체 분리부(60)로 이동하게 된다.
본 발명의 실시예에서는, 케이싱(31), 제 1 가열부(32), 제 2 가열부(33), 나선형 블레이드(34)를 구성요소로 하고 있느나, 이에 한정되지 않고, 제 2 가열부(33)가 없는 구조도 가능하다. 즉, 바이오 매스를 공급하기 위한 바이오 매스 공급구(313)가 구비되고, 이중 구조 및 기밀 구조를 갖는 케이싱(31), 상기 이중 구조를 이용하여 상기 케이싱(31)을 가열하는 제 1 가열부(32), 및 상기 케이싱(31)의 내부에 설치되어서 상기 바이오 매스가 중력에 의해 순차 낙하하도록 조절하기 위해 구성된 나선형 블레이드(34)를 포함하는 구성이 가능하게 된다.
이하에서는 열수 가압 탄화 반응기(30)에 사용되는 제 2 가열부(33)의 구조에 대하여 도 3을 참조하여 설명하도록 한다.
도 3은 도 2의 열수 가압 탄화 반응기(30)에 사용되는 제 2 가열부(33)의 개념도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열수 가압 탄화 반응기(30)에 사용되는 제 2 가열부(33)는, 상기 제 2 가열부(33)는, 상기 열매체유가 순환되는 히트봉(331)과 상기 히트봉(331)에서 연장되어서 나란하게 설치되는 다수의 히트 블레이드(332)를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 히트봉(331)은 그 상단에 열매체유가 유입되는 입유구(331-1)와, 열매체유가 유출되는 출유구(331-2)가 형성되고, 입유구(331-1)와 출유구(331-2)는 구획 플레이트(331-3)에 의해 구별된다.
가열장치(40)로부터 공급되는 가열된 열매체유는, 입유구(331-1)를 통해 유입되고, 하단에 개방된 부분을 돌아서 출유구(331-2)로 나와 다시 가열장치(40)로 돌아가는 구성을 갖는다.
또한 히트봉(331)의 측면에는 다수의 히트 블레이드(332)가 포함되어서, 히트블레이드에 의해 제 2 가열부(33)의 열전달 효율이 더욱 우수하게 된다. 이 히트 블레이드(332)는 바이오 매스를 가열하는 기능과 더불어서, 나선형 블레이드(34)와 함께 바이오 매스의 하향 이동을 제어하는 기능도 한다. 이 히트 블레이드(332)는 열전달 효율을 높이기 위하여 금속재로 구성될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일실시예인 바이오 매스 처리 시스템에서 사용되는 유체 분리부(60)의 동작을 도 4를 참조하여 설명하도록 한다.
도 4는 도 1의 바이오 매스 처리 시스템에서 사용되는 유체 분리부(60)의 구체 블록도이다. 도 4에 도시된 바와 같이 유체 분리부(60)는, 고액 분리조(61)와 탈수부(62) 및 건조부(65)를 포함하여 구성될 수 있다.
열수 가압 탄화 반응기(30)에서 탄화반응을 통해 변환된 수분이 다수 함유된 고형 연료는 우선 고액 분리조(61)에 놓이게 된다. 여기서 중력에 의해 발생되는 폐액은 폐액 보관조(70)로 이동하게 된다. 그리고 나서 스크루 펌프에 의해 탈수부(63)로 이동하게 된다. 이 탈수부(63)에서 기계적으로 폐액을 짜내게 되고, 이 폐액은 다시 폐액 보관조(70)로 이동하게 된다. 그 다음, 건조부(65)에서 열풍 건조를 하여 최종적으로 고형 연료를 생산하게 된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 열수 가압 탄화 반응기의 본체(케이싱)의 중앙에 별도의 가열부를 설치하게 되어서, 본체 내의 바이오 매스의 열수 가압 분해를 보다 효과적으로 진행시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 열수 가압 탄화 반응기의 제조 공정에서 발생하는 악취의 원인 물질을 가열장치의 버너부에서 버닝시킴으로써 전체 공정 내에서의 친환경성을 높일 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 수직형 구조를 갖는 열수 가압 탄화 반응기에 대하여 펌프를 이용하여 연속적으로 바이오 촤를 생산하는 것이 가능하게 된다.
상기와 같이 설명된 바이오 매스 처리 시스템은, 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
10 : 분쇄부
20 : 예비 보관조
30 : 열수 가압 탄화 반응기
40 : 가열장치
50 : 펌프
60 : 유체 분리부
70 : 폐액 보관조

Claims (6)

  1. 바이오 매스를 임시 저장하는 예비 보관조;
    상기 예비 보관조로부터 상기 바이오매스를 공급받고, 상기 바이오 매스에 대하여 열수 가압 탄화 반응을 일으켜 고형 연료를 생산하는 열수 가압 탄화 반응기;
    상기 열수 가압 탄화 반응기를 가열하는 가열장치; 및
    상기 고형 연료에서 수분을 제거하는 유체 분리부를 포함하고,
    상기 열수 가압 탄화반응기는,
    외부 펌프에 의해 연속적으로 유입되는 바이오 매스를 공급하기 위한 바이오 매스 공급구가 구비되고, 이중 구조 및 기밀 구조를 갖는 케이싱, 상기 케이싱은 원추형이고, 그 하부에는 바이오촤 토출구가 설치됨;
    상기 이중 구조를 이용하여 상기 케이싱을 가열하는 제 1 가열부;
    상기 케이싱의 중심부에 설치되어서 상기 바이오 매스를 가열하는 제 2 가열부;
    20~25 기압에서 개방 설정 압력을 가지며, 상기 바이오촤 토출구에 설치되어서 고형 연료가 연속적으로 토출되기 위해 구성된 토출 밸브; 및
    상기 케이싱의 내부에 설치되어서 상기 바이오 매스가 중력에 의해 순차 낙하하도록 조절하기 위해 구성된 나선형 블레이드;를 포함하고,
    상기 케이싱은,
    상기 바이오 매스를 수용하는 내통; 및
    상기 내통과 이격되어서 제 1 공간부를 형성하며 둘러싸는 외통;을 포함하고,
    상기 제 1 가열부는, 상기 제 1 공간부에 설치되며,
    상기 제 1 가열부 및 상기 제 2 가열부는 동일한 외부 열매체유 탱크로부터 가열된 열매체유를 공급받으며,
    상기 제 2 가열부는,
    상기 열매체유가 순환되는 봉형상의 히트봉; 및
    상기 히트봉에서 연장되어서 나란하게 설치되는 다수의 히트 블레이드를 포함하는, 바이오 매스 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서
    상기 가열장치는,
    상기 열매체유를 저장하는 열매체유 저장부;
    상기 열매체유 저장부를 가열하는 버너부;
    상기 제 1 가열부로 상기 열매체유를 공급하는 제 1 공급라인; 및
    상기 제 2 가열부로 상기 열매체유를 공급하는 제 2 공급라인을 포함하는, 바이오 매스 처리 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가열장치는,
    상기 열매체유 저장부의 상기 열매체유가 400~500℃를 유지하도록 상기 버너부의 동작을 제어하는 가열제어부를 포함하는, 바이오 매스 처리 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 유체 분리부에서 발생하는 악취 가스를 상기 버너부로 공급하는 악취 가스 라인을 더 포함하는, 바이오 매스 처리 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 고형 연료가 연속적으로 생산되도록 하기 위하여 상기 바이오 매스를 연속적으로 상기 열수 가압 탄화 반응기에 공급하는 펌프를 더 포함하는, 바이오 매스 처리 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 펌프는,
    제 1 서브 펌프; 및
    상기 제 1 서브 펌프와 교대로 작동하는 제 2 서브 펌프를 포함하는, 바이오 매스 처리 시스템.
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