KR20180023075A - Improvement on Co-firing of Biomass with Coal Biomass Blending ratio, Manufacturing Method and System of Boiler-Torrefaction Fuel Production thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a production system of semi-carbonized fuel for a boiler for the improvement of biomass co-firing blending ratio, which removes fusing and high temperature corrosion-inducing components which causes adverse effects on a heat transfer surface of a reactor wall, a heat exchanger, etc. such as fouling, slagging, high temperature corrosion, clinker generation, and the like during a boiler operation using herbaceous, woody, and algae biomass through a physical or chemical method. The production system of semi-carbonized fuel applies solid components after removing the fusing and high temperature corrosion-inducing components as semi-carbonized solid fuel to boiler co-firing to improve the biomass co-firing blending ratio.

Description

바이오매스 혼소율 향상을 위한 보일러용 반탄화 연료 생산 시스템{Improvement on Co-firing of Biomass with Coal Biomass Blending ratio, Manufacturing Method and System of Boiler-Torrefaction Fuel Production thereof}[0001] The present invention relates to a method for producing a semi-carbonized fuel for a boiler for improving the biomass mixing ratio,

본 발명은 바이오매스 혼소율 향상을 위한 보일러용 반탄화 연료 생산 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초본계, 목질계, 조류(Algae) 바이오매스로부터 보일러 운전시 파울링, 슬래깅, 고온부식, 크링커 생성 등 반응기 벽면, 열교환기 등 전열면에 악영향을 발생하는 융착 및 고온부식 유발성분을 물리, 화학적 방법을 통하여 제거하고 제거 후 고상성분은 반탄화 고형연료로 보일러 혼소에 적용하여 바이오매스 혼소율을 높일 수 있는 바이오매스 혼소율 향상을 위한 보일러용 반탄화 연료 생산 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system for producing a semi-carbonized fuel for a boiler for enhancing the biomass mixing ratio, and more particularly, to a system for producing a semi-carbonized fuel for a boiler from an herbaceous system, woody system, algae biomass, fouling, slagging, Cracking, etc., which are adversely affecting the surface of the reactor wall, heat exchanger, etc., are removed by physical and chemical methods, and then the solid phase component is applied to the boiler submerged with semi-carbonated solid fuel, The present invention relates to a semi-carbonized fuel production system for a boiler for improving the biomass mixing ratio.

국내에서는 화석연료의 고갈과 더불어 국제조약인 기후변화협약 대응에 따른 온실가스 감축이 대두되면서 일정규모(500MW) 이상의 발전설비(신재생에너지 설비는 제외)를 보유한 발전사업자(공급의무자)에게 총 발전량의 일정비율 이상을 신·재생에너지를 이용하여 공급토록 의무화한 신재생 에너지공급의무화제도(Renewable Portfolio Standard; RPS)가 도입되었으며 이런 의무공급량 미이행분에 대해서는 공급인증서 평균거래가격의 150% 이내에서 불이행사유, 불이행 횟수 등을 고려하여 과징금을 부과할 수 있도록 법제화 하였다. In Korea, with the depletion of fossil fuels and the reduction of greenhouse gas (GHG) emissions in response to the international treaty, the United Nations Framework Convention on Climate Change, the number of generators (Renewable Portfolio Standard (RPS)), which mandates that renewable energy should be supplied at a rate of more than a certain percentage of the supply certificate, The penalties were imposed so that penalties could be imposed in consideration of the number of reasons and defaults.

이에 따라 신재생에너지를 공급하여 인정받기 위하여 발전사업자가 신·재생에너지 설비를 이용하여 전기를 생산·공급하였음을 증명하는 인증서로 공급의무자는 의무공급량을 신·재생에너지 공급인증서를 구매하여 충당할 수 있는 것으로 공급인증서 발급대상 설비에서 공급된 MWh기준의 신·재생에너지 전력량에 대해 가중치를 곱하여 부여하는 신재생에너지 공급인증서(REC, Renewable Energy Certificate)를 실시하고 있고 신재생에너지 원별 가중치는 환경, 기술개발 및 산업활성화에 미치는 영향, 발전원가, 부존잠재량, 온실가스 배출저감에 미치는 효과 등을 고려하여 정부가 재정하고 3년마다 재검토하고 있다. As a result, it is a certificate certifying that the power generation company has produced and supplied electricity using new and renewable energy facilities in order to receive the new and renewable energy. The supply obligator purchases the new and renewable energy supply certificate (REC) Renewable Energy Certificate (REC) that multiplies the new and renewable energy amount of MWh supplied from the facility subject to the supply certificate by the weight, It is reviewed by the government every three years in consideration of the impact on technological development and industrial revitalization, cost of development, availability potential, and effect on GHG emission reduction.

특히, 바이오매스 혼소의 경우에는 석탄에 비하여 상대적으로 낮은 발열량의 바이오매스를 연소함에 따라 발전효율이 저하된다는 문제점을 안고 있다.Particularly, in the case of biomass coexistence, there is a problem that the power generation efficiency is lowered by burning biomass having a relatively low calorific value as compared with coal.

또한, 혼소를 위해 투입되는 바이오매스와 석탄의 연소특성이 상이하여 석탄을 대상원료로 설계된 기존 발전 설비 내에서 다단연소가 발생하여 설비 운전에 문제점을 발생시킨다. In addition, since combustion characteristics of biomass and coal injected for confluence are different, multi-stage combustion occurs in existing power plant designed for coal as a raw material, causing problems in facility operation.

또한, 바이오매스 내에 포함된 금속성분을 포함하는 무기질 성분에 의한 클링커나 파울링이 발생하는 문제점도 안고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 선행 연구에서는 석탄에 오일계 바이오매스를 혼합시킨 연료를 적용하는 기술이 개발되었다. 이처럼 단순히 석탄과 오일계 바이오매스를 혼합시킨 연료의 경우, 석탄의 표면이 대체로 오일로 코팅되거나 기공 안으로 오일이 일부 함침하게 된다. 하지만 오일 자체의 낮은 표면장력과 오일계 바이오매스와 석탄 표면의 결합력이 부족하여, 석탄과 바이오매스는 각각 기존의 연소 특성을 유지하므로 결과적으로는 다른 연소 특징을 보이게 된다. 따라서 이를 발전소에 적용하면 버너 앞부분에서 오일의 저온 연소 패턴으로 인하여 산소가 우선적으로 과잉 소모하게 되고, 결국 석탄의 연소를 저해하여 미연 탄소(unburned carbon)의 양이 증가하게 되며 발전 효율을 감소시키게 된다.Also, there is a problem that clinker or fouling occurs due to an inorganic component including a metal component contained in the biomass. In order to solve these problems, in the previous research, a technique of applying fuel mixed with oil-based biomass to coal was developed. In the case of fuel simply mixed with coal and oil-based biomass, the surface of the coal is generally coated with oil or partially impregnated with oil into the pores. However, due to the low surface tension of the oil itself and the lack of bonding between the oil-based biomass and the coal surface, coal and biomass retain their existing combustion characteristics, resulting in different combustion characteristics. Therefore, when this is applied to a power plant, oxygen is preferentially consumed excessively due to the low-temperature combustion pattern of the oil in the front part of the burner, which eventually inhibits the combustion of coal, thereby increasing the amount of unburned carbon and decreasing power generation efficiency .

또한, 바이오매스 내의 회분의 대표적인 응집현상은 미분탄 연소로에서 각각 연소로의 복사면 및 대류전달면에서 주로 발생되는 슬래깅(slagging)과 클링커(clinker), 파울링(fouling), 유동층 연소로에서의 회분 응집(agglomeration) 등이다. The typical aggregation phenomena of ash in the biomass is caused by slagging, clinker, fouling, and fluidized bed combustion in the pulverized coal combustion furnace, As well as agglomeration.

발전플랜트의 과열기튜브 고온염소부식, 절탄기튜브 회막힘 현상에 의한 유속변화로 인해 발생되는 마모, 유동층 연소기의 유동사에 의한 튜브 마모, 슈트블로워의 기계적 마모가 예상되며, 연료성분내의 무기성분인 칼륨과 염소성분이 연소과정에 화학결합을 통해 KCl을 생성하면, KCl(용융온도 776℃)은 점성이 강한 물질로 부착이 잘되며 염소 반응 등에 의한 부식을 가속화 시킨다고 알려져 있다.It is expected that the superheater tube of the power plant will be abraded by high temperature chlorine, the abrasion caused by the flow velocity change due to the condenser tube clogging, the tube wear due to the fluidized bed of the fluidized bed combustor and the mechanical wear of the chute blower, KCl (melting temperature 776 ℃) is a viscous material that is well adhered and is known to accelerate corrosion by chlorine reaction when potassium and chlorine form KCl through chemical bonding in the combustion process.

연소로에서 이러한 현상이 발생되면 공정의 효율을 감소시키는 주요 원인이 되고 있을 뿐만 아니라, 궁극적으로 이와 같은 현상이 심화되면 조업을 중단해야 하고, 이로 인해서 막대한 경제적 손실을 초래하게 된다. 회분의 응집현상은 일반적으로 회분 조성, 온도, 입도, 가스분위기, 조업조건 등에 의해서 영향을 받게 되며, 특히 고온에서 회분의 일부가 용융이 되면 이와 같은 현상이 가속화된다.Such a phenomenon in the furnace not only becomes a major cause of the decrease in the efficiency of the process, but ultimately, if such a phenomenon becomes severe, the operation must be stopped, thereby causing a great economic loss. The coagulation phenomena of ash is generally influenced by ash composition, temperature, particle size, gas atmosphere, operating conditions, etc. Especially, when a part of ash is melted at high temperature, such phenomenon accelerates.

한편 상기와 같은 문제점들에 대응하기 위한 다수의 공지된 문헌들을 살펴보면 아래와 같다.Meanwhile, a number of known documents for addressing the above problems are as follows.

한국공개특허 제2014-0068691호에서는 바이오매스 원료를 20~40분 동안 건조, 150~350℃로 반탄화하는 기술이 개시되어 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2014-0068691 discloses a technique for drying a biomass raw material for 20 to 40 minutes and half-carbonizing the raw material at 150 to 350 ° C.

일본등록특허 제 2688509호에서는 밀기울을 수세해 수용성 물질을 제거한 후, 0.1~0.4 규정의 알칼리 수용액으로 처리해 헤미셀룰로오스로부터 주로 이루어지는 구분을 알칼리수용액 중에 용출시켜 한계 밖과 막 및 이온교환 수지를 이용해 순으로 정제하는 것을 특징으로 하는 헤미셀룰로오스의 추출·정제법을 개시하고 있다.In Japanese Patent No. 2688509, the bran is washed with water to remove the water-soluble substance, and then treated with an aqueous alkali solution of 0.1 to 0.4. The fraction mainly composed of hemicellulose is eluted into the aqueous alkali solution. And extracting and purifying hemicellulose.

한국등록특허 제10-0476239호에서는 왕겨로부터 수용성 및 불용성 헤미셀룰로오스를 제조하는데 있어서 (1) 왕겨에서 단백질 제거 및 왕겨를 세척하는 공정; (2) 왕겨를 0.5 내지 1M 농도의 수산화나트륨 용액으로 추출하고 여과하는 공정; (3) (2)단계에서 얻은 알칼리 추출용액에 인산을 가해 용액의 pH를 낮추어서 헤미셀룰로오스를 침전으로 회수하는 공정; (4) (3)단계에서 얻어진 침전에 대해 인산 또는 옥살산으로 추가 세척한 다음 oxalate-potassium permanganate처리를 통해 탈색하는 공정; (5) 상기단계에서 얻어진 탈색된 헤미셀룰로오스 분획으로부터 용액의 pH조절을 통해 수용성 및 불용성 헤미셀룰로오스의 선별적인 분리가 가능하되 수용성 헤미셀룰로오스를 회수하는데 있어서 인산을 가해 침전으로 회수하거나 또는 칼슘을 가해 불용성으로 전환한 다음 회수하는 공정; (6) 이와 같은 일련의 연속공정을 통해 얻은 수용성 및 불용성 헤미셀룰로오스를 자연건조 또는 분무건조하여 분말을 얻은 후, 밀링(milling)하고 적절한 크기의 체망을 통과하여 미세분말을 얻는 공정으로 이루어진 왕겨로부터의 수용성 및 불용성 헤미셀룰로오스의 제조방법 을 개시하고 있다.Korean Patent No. 10-0476239 discloses a process for preparing water soluble and insoluble hemicellulose from rice hulls, comprising the steps of (1) removing protein from rice hulls and washing rice hulls; (2) extracting the rice hulls with a sodium hydroxide solution having a concentration of 0.5 to 1 M and filtering the same; (3) adding phosphoric acid to the alkali extraction solution obtained in step (2) to lower the pH of the solution to recover hemicellulose by precipitation; (4) a step in which the precipitate obtained in step (3) is further washed with phosphoric acid or oxalic acid and then decolorized by treatment with oxalate-potassium permanganate; (5) Separation of water-soluble and insoluble hemicelluloses is possible through pH control of the solution from the decolorized hemicellulose fraction obtained in the above step. In the recovery of water-soluble hemicellulose, phosphoric acid is recovered by precipitation or added with calcium to be insoluble The next recovering step; (6) A process for producing fine powder from a rice husk comprising a step of obtaining a powder by natural drying or spray drying the water-soluble and insoluble hemicellulose obtained through a series of such continuous processes, and then milling and passing the fine- Discloses a process for preparing water-soluble and insoluble hemicellulose.

한국공개특허 특2002-0017572호에서는 폐수처리오니를 혼합 탈수하는 단계, 파쇄단계, 재생오니 제조단계 기술을 개시하고 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2002-0017572 discloses a method of mixing and dewatering a waste water treatment sludge, a crushing step, and a manufacturing step of a regenerated sludge.

한국특허공보 제10-1457470호에서는 a) 헤미셀룰로오스를 바이오매스로부터 추출하는 단계; b) 헤미셀룰로오스 추출액으로부터 헤미셀룰로오스를 침전 및 분리하는 단계; 및 c) 상기 분리된 헤미셀룰로오스를 제지공정에 투입하는 단계;로 구성되는 건조 지력이 개선된 종이 제조 방법에 있어서, 상기 a) 추출 단계는 70 ~ 180분간 135 ~ 160 에서 NaOH를 전건 바이오매스 대비 12 ~ 25% 첨가하는 고온 알칼리 추출 처리시 추출액비 1:8 ~ 1:16으로 수행하며, 상기 b) 단계에서는 헤미셀룰로오스 추출액에 아세톤을 혼합하여 헤미셀룰로오스를 침전, 분리하며, 상기 c) 단계는 분리된 헤미셀룰로오스의 종이 내 정착을 위하여 디시안디아마이드를 단량체로 하는 분자량 30만 ~ 70만, 양이온성 전하밀도 3 ~ 7 meq/g의 폴리디시안디아미드 전해질을 정착제로 사용하는 것을 특징으로 하는 건조 지력이 개선된 종이 제조 방법이 개시되어 있다.Korean Patent Publication No. 10-1457470 discloses a process for extracting hemicellulose from a biomass; b) precipitating and separating hemicellulose from the hemicellulose extract; And c) introducing the separated hemicellulose into a papermaking process, wherein the a) extracting step comprises the steps of: adding NaOH to the bran biomass at 135-160 for 70-180 minutes; To 25% of the total weight of the extract, the extraction ratio is 1: 8 to 1:16. In the step b), acetone is mixed with the hemicellulose extract to precipitate and separate hemicellulose. In the step c), the separated hemicellulose Characterized in that a polydicyanediamide electrolyte having a molecular weight of 300,000 to 700,000 and a cationic charge density of 3 to 7 meq / g using dicyandiamide as a fixing agent is used as a fixing agent for fixing in paper. A paper manufacturing method is disclosed.

Evstigneyev, E., Russian Journal of Applied Chemistry. 2011, Vol. 84, no. 6, pp. 1040-1045에서는 가문비나무 및 소나무의 증해공정으로부터 기인한 흑액의 NaOH 수용액에서의 용해도를 리그닌의 분자량, 온도, 고액비 및 이온강도 조건에서 연구하였고 리그닌 내의 Phenolic hydroxyl양을 측정하는 방법 및 알칼리 수용액상에서의 리그닌 용해도를 계산하는 식을 제안하였다. Evstigneyev, E., Russian Journal of Applied Chemistry. 2011, Vol. 84, no. 6, pp. In 1040-1045, the solubility of the black liquor in the aqueous solution of NaOH due to the digestion process of spruce and pine was studied under the conditions of molecular weight, temperature, liquid ratio and ionic strength of lignin, and the method of measuring the amount of phenolic hydroxyl in lignin, The solubility of lignin in the solution was calculated.

그러나 지금까지 알려진 종래기술들에서는 바이오매스로부터 리그닌을 제거하고 글루코스(glucose)가 주성분인 셀룰로오스와 자일로스(xylose)가 주성분인 헤미셀룰로오스를 추출하기 위해 물리 화학적인 처리를 적용하였으나 산 또는 알칼리와 같은 약품을 사용할 경우에는 약품비가 증가할 뿐만 아니라 사용된 약품을 회수하는 공정이 수반되어야 하므로 공정이 복잡하다는 문제점이 있으며 분리된 성분을 목적하는 원료에 적용하기 위해서는 순도가 높고 부반응물을 최대한 제거하여야 하는 조건이 수반되는 경우가 많았다. 또한 바이오매스는 그 원료의 종류에 따라 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 및 리그닌 등의 함유량 및 상기 분자구조, 작용기, 회분 함유량 등 다양한 성상이 존재하므로 바이오에탄올 공정을 위한 당화 시 다양한 분해효소 및 분해조건이 만족되어야 한다. 이는 결과적으로 원하는 물질의 추출 및 분리조건이 신뢰성을 갖지 못하게 하는 원인으로 작용한다.However, in the prior arts known to date, lignin is removed from biomass and physicochemical treatment is applied to extract hemicellulose, which is a main component of cellulose and xylose, which glucose is a main component, but a drug such as acid or alkali There is a problem in that the process is complicated because it involves a process of recovering used chemicals as well as an increase in the cost of the medicament. In order to apply the separated ingredients to a desired raw material, In many cases. In addition, various contents such as cellulosic, hemicellulose, lignin and the like, as well as the molecular structure, functional group and ash content are present depending on the kind of the raw material of the biomass, and various decomposition enzymes and decomposition conditions must be satisfied during saccharification for the bioethanol process . As a result, the extraction and separation conditions of the desired substance are not reliable.

따라서 신재생 에너지의 이용 및 보급을 촉진하고, 바이오매스 연료의 공급 안정성을 확보하기 위해서는, 회분에 기인하는 공정 문제를 근원적으로 배제하기 위한 바이오매스 내의 융착 및 고온부식 유발성분을 제거하여 회분 함량이 낮은 연료 물질을 효과적으로 추출 및 분리하고 이를 활용하여 보일러의 바이오매스 혼소율을 증진할 수 있는 보일러용 연료 생산 시스템에 관한 기술개발이 절실히 요구되고 있다.Therefore, in order to promote the utilization and diffusion of new and renewable energy and secure the supply stability of biomass fuel, it is necessary to remove the fusing and high temperature corrosion inducing components in biomass to eliminate the process problems caused by ash, There is an urgent need to develop a technology for a fuel production system for a boiler that can effectively extract and separate low fuel materials and utilize them to improve the biomass mixing ratio of the boiler.

한국공개특허 제2014-0068691호Korean Patent Publication No. 2014-0068691 일본등록특허 제 2688509호Japanese Patent No. 2688509 한국등록특허 제10-0476239호Korean Patent No. 10-0476239 한국특허공보 제10-0413384호Korean Patent Publication No. 10-0413384 한국공개특허 특2002-0017572호Korean Patent Publication No. 2002-0017572

Evstigneyev, E., Russian Journal of Applied Chemistry. 2011, Vol. 84, no. 6, pp. 1040-1045 Evstigneyev, E., Russian Journal of Applied Chemistry. 2011, Vol. 84, no. 6, pp. 1040-1045

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로, 초본계, 목질계, 조류(Algae) 바이오매스로부터 보일러 운전시 파울링, 슬래깅, 고온부식, 크링커 생성 등 반응기 벽면, 열교환기 등 전열면에 악영향을 발생하는 융착 및 고온부식 유발성분을 물리, 화학적 방법을 통하여 제거하고 제거 후 고상성분은 반탄화 고형연료로 보일러 혼소에 적용하여 바이오매스 혼소율을 높일 수 있는 바이오매스 혼소율 향상을 위한 보일러용 반탄화 연료 생산 시스템을 제공하는 데 있다.DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been devised in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a process for producing a fermentation product, which comprises a reactor wall, a heat exchanger, and the like such as fogging, slagging, Improvement of biomass mixing ratio which can increase the biomass mixing rate by removing the fusion and high-temperature corrosion inducing components which cause adverse effects on the heat transfer surface by physical and chemical methods and applying the solid phase component to the boiler submerged with the semi-carbonized solid fuel Carbonized fuel production system for a boiler.

이를 위하여 본 발명에서는 바이오매스를 소정 크기의 원료로 형성하는 분쇄유닛(100); 상기 원료를 저장하는 호퍼(200); 상기 호퍼에 저장된 상기 원료를 후단에 정량 공급하는 원료공급피더(210); 상기 원료공급피더로부터 공급된 원료의 연소 후 융착 및 고온부식 유발성분이 최대로 분리되도록 소정 온도의 열수로 처리하는 성분분리유닛(300); 상기 성분분리유닛에서 융착 및 고온부식 유발성분이 분리된 연료를 펠릿화하는 펠릿화유닛(400); 및 상기 펠릿화유닛에서 펠릿화된 연료를 탄화처리하는 반탄화유닛 (500)을 포함하는 바이오매스 혼소율 향상을 위한 보일러용 반탄화 연료 생산 시스템을 포함할 수 있다.To this end, the present invention comprises a grinding unit 100 for forming a biomass into a raw material of a predetermined size; A hopper 200 for storing the raw material; A raw material supply feeder 210 for supplying the raw material stored in the hopper to a downstream end in a fixed amount; A component separation unit (300) for treating the raw material supplied from the raw material supply feeder with hot water at a predetermined temperature so as to maximally separate the fusion-welding and high-temperature corrosion-inducing components from the raw material supplied from the raw material supply feeder; A pelletizing unit (400) for pelletizing the separated fuel in the component separating unit; And a semi-carbonization unit (500) for carbonizing the pelletized fuel in the pelletization unit. The system may further include a semi-carbonized fuel production system for boiler for improving the biomass mixture rate.

또한, 바이오매스를 소정 크기의 원료로 형성하는 분쇄유닛(100); 상기 원료를 저장하는 호퍼(200); 상기 호퍼에 저장된 상기 원료를 후단에 정량 공급하는 원료공급피더(210); 상기 원료공급피더로부터 공급된 원료의 연소 후 융착 및 고온부식 유발성분이 최대로 분리되도록 소정 온도의 열수로 처리하는 성분분리유닛(300); 상기 성분분리유닛에서 공급된 상기 융착 및 고온부식 유발성분이 제거된 연료를 탄화처리하는 반탄화유닛(500) 및 상기 반탄화유닛에서 반탄화된 연료를 펠릿화하는 펠릿화유닛(400); 을 포함하는 바이오매스 혼소율 향상을 위한 보일러용 반탄화 연료 생산 시스템을 포함할 수 있다.A grinding unit 100 for forming the biomass into a raw material of a predetermined size; A hopper 200 for storing the raw material; A raw material supply feeder 210 for supplying the raw material stored in the hopper to a downstream end in a fixed amount; A component separation unit (300) for treating the raw material supplied from the raw material supply feeder with hot water at a predetermined temperature so as to maximally separate the fusion-welding and high-temperature corrosion-inducing components from the raw material supplied from the raw material supply feeder; A semi-carbonization unit (500) for carbonizing the fuel from which the fusion and hot corrosion-inducing components supplied from the component separation unit have been removed, and a pelletizing unit (400) for pelletizing the semi-carbonized fuel in the semi-carbonization unit; Carbonized fuel production system for a boiler for improving the biomass mixing ratio.

또한, 상기 성분분리유닛에서 배출되는 액상성분에 상기 융착 및 고온부식 유발성분이 포함할 수 있다.In addition, the liquid component discharged from the component separation unit may include the fusion-bonding and high-temperature corrosion-inducing component.

또한, 상기 성분분리유닛에서 배출되는 고상성분은 상기 융착 및 고온부식 유발성분이 분리된 가연성 성분을 포함될 수 있다.In addition, the solid phase component discharged from the component separation unit may include a combustible component in which the fusion-bonding and high-temperature corrosion-inducing component are separated.

또한, 상기 성분분리유닛에서 배출되는 액상성분의 pH는 6이하일 수 있다.The pH of the liquid component discharged from the component separation unit may be 6 or less.

또한, 상기 액상성분 중 유기화합물을 분리된 액상성분은 상기 성분분리유닛으로 재순환될 수 있다.Further, the liquid component separated from the organic compound in the liquid component may be recycled to the component separation unit.

또한, 상기 반탄화유닛에서 배출되는 기상성분에는 산성가스를 포함하는 유기화합물을 포함할 수 있다.In addition, the gaseous component discharged from the semi-carbonization unit may include an organic compound including an acid gas.

또한, 상기 바이오매스 혼소율 향상을 위한 보일러용 반탄화 연료 생산 시스템에서 상기 반탄화된 연료는 화석연료를 사용하는 보일러에서 50중량부 이하로 혼소될 수 있다.In addition, in the semi-carbonized fuel production system for a boiler for improving the biomass mixing ratio, the semi-carbonized fuel may be mixed up to 50 parts by weight or less in a boiler using fossil fuel.

또한, 바이오매스를 소정 크기의 원료로 형성하는 분쇄유닛(100); 상기 원료를 저장하는 호퍼(200); 상기 호퍼에 저장된 상기 원료를 후단에 정량 공급하는 원료공급피더(210); 상기 원료공급피더에서 공급된 연료를 탄화처리하는 반탄화유닛(500); 상기 반탄화유닛에서 반탄화된 연료를 펠릿화하는 펠릿화유닛(400); 및 상기 펠릿화유닛으로부터 공급된 원료의 연소 후 융착 및 고온부식 유발성분이 최대로 분리되도록 소정 온도의 열수로 처리하는 성분분리유닛(300); 을 포함하는 바이오매스 혼소율 향상을 위한 보일러용 반탄화 연료 생산 시스템일 수 있다.A grinding unit 100 for forming the biomass into a raw material of a predetermined size; A hopper 200 for storing the raw material; A raw material supply feeder 210 for supplying the raw material stored in the hopper to a downstream end in a fixed amount; A semi-carbonization unit (500) for carbonizing the fuel supplied from the raw material feeder; A pelletizing unit (400) for pelletizing the semi-carbonized fuel in the semi-carbonization unit; And a component separation unit (300) which treats the raw material supplied from the pelletizing unit with hot water at a predetermined temperature so as to maximize the separation of fusion welding and high temperature corrosion inducing components after combustion. Carbonized fuel production system for a boiler to improve the biomass mixing ratio.

또한, 바이오매스를 분쇄유닛(100)에서 소정 크기의 원료로 형성하는 제1단계; 상기 원료를 호퍼(200)에 저장하는 제2단계; 상기 호퍼에 저장된 상기 원료를 원료공급피더(210)로 후단에 정량 공급하는 제3단계; 상기 원료공급피더로부터 공급된 원료를 성분분리유닛(300)에서 연소 후 융착 및 고온부식 유발성분이 최대로 분리되도록 소정 온도의 열수로 처리하는 제4단계; 상기 성분분리유닛에서 융착 및 고온부식 유발성분이 분리된 연료를 펠릿화유닛(400)에서 펠릿화하는 제5단계; 및 상기 펠릿화유닛에서 펠릿화된 연료를 반탄화유닛(500)에서 탄화처리하는 제6단계;를 포함하는 바이오매스 혼소율 향상을 위한 보일러용 반탄화 연료 생산 방법일 수 있다.In addition, the biomass may be formed in the crushing unit 100 as a raw material having a predetermined size. A second step of storing the raw material in the hopper 200; A third step of supplying the raw material stored in the hopper to a downstream end of the raw material feeder 210 in a fixed amount; A fourth step of treating the raw material supplied from the raw material supply feeder with hot water at a predetermined temperature so as to maximally separate the fusion-induced and high-temperature corrosion-inducing components after combustion in the component separation unit 300; A fifth step of pelletizing the fuel in which the fusing and hot corrosion-inducing components are separated in the component separating unit, in the pelletizing unit (400); And a sixth step of carbonizing the pelletized fuel in the pelletizing unit in the semi-carbonization unit 500. The method may further include a step of producing a semi-carbonized fuel for boiler for improving the biomass mixing ratio.

본 발명의 바이오매스 혼소율 향상을 위한 보일러용 반탄화 연료 생산 시스템에 따르면, 산 등 촉매의 저온/고온 반응조건을 통하여 초본계 또는 목질계 바이오매스로부터 융착 및 고온부식 유발성분 등을 효과적이면서 쉽게 추출 분리할 수 있어 보일러내 바이오매스 전소 및/또는 혼소를 위한 원료를 선택적으로 확보할 수 있다. According to the semi-carbonized fuel production system for the boiler for improving the biomass mixing ratio of the present invention, it is possible to efficiently and efficiently weld and thermally induce corrosion-inducing components from herbaceous or woody biomass through low temperature / It is possible to selectively extract raw materials for biomass burning and / or confluence in the boiler.

또한, 바이오매스에 포함된 알칼리 및 알칼리토 금속, 할로겐족 원소 등의 융착 및 고온부식 유발성분을 효과적으로 제거하여 발전연료에 적용 시 연소시스템 운전 중 발생할 수 있는 클링커, 파울링 및 알칼리 부식 문제를 효과적으로 저감할 수 있다.In addition, it effectively removes the fusing and high temperature corrosion inducing components of alkaline and alkaline earth metals, halogens, etc. contained in the biomass and effectively reduces the clinker, fouling and alkali corrosion problems that may occur during operation of the combustion system when applied to power generation fuels. can do.

또한, 융착 및 고온부식 유발성분이 제거된 바이오매스의 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌을 이용하여 성형연료 및 반탄화연료를 생산하므로 유동층 및 미분화 연소로 및 가스화로에 연소 및 가스화 후 바이오매스에 기인하는 회분으로부터 예상되는 클링커 파울링 및 고온부식의 문제를 근원적으로 배제할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the molded fuel and semi-carbonized fuel are produced using cellulose, hemicellulose and lignin of the biomass from which fusing and high temperature corrosion inducing components are removed, the ash resulting from biomass after combustion and gasification in the fluidized bed and undifferentiated combustion furnace and gasification furnace It is possible to eliminate the problem of fouling of clinker and high-temperature corrosion which are expected to be expected from the present invention.

또한, 멤브레인필터링 공정을 적용하여 바이오매스의 액상성분 중의 융착 및 고온부식 유발성분을 효과적으로 분리함으로써 액상의 유기화합물 연료 확보 및 처리수를 재활용할 수 있는 효과가 있다.Further, by applying the membrane filtering process, the fusion of the liquid components of the biomass and the high-temperature corrosion-inducing component are effectively separated, thereby securing the liquid organic compound fuel and recycling the treated water.

도 1은 본 발명에 따른 바이오매스 혼소율 향상을 위한 보일러용 반탄화 연료 생산 시스템을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 바이오매스 혼소율 향상을 위한 보일러용 반탄화 연료 생산 시스템에서 융착 및 고온부식 유발성분분리유닛 전 후의 원료의 성분 변화를 나타낸 것이다.
1 is a flowchart illustrating a system for producing a semi-carbonized fuel for a boiler for improving the biomass mixing ratio according to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing changes in the composition of raw materials before and after the fusion and high-temperature corrosion-inducing component separation unit in the semi-carbonized fuel production system for boiler for improving the biomass mixing ratio according to the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described herein are merely the most preferred embodiments of the present invention and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention, so that there are various equivalents and modifications that can be substituted at the time of the present application It should be understood.

또한 본 발명에서 사용되는 보일러용 연료에 사용되는 석탄은 이탄, 갈탄, 아역청탄, 역청탄 또는 무연탄 등 이 기술분야에서 인식되는 저등급 석탄 중에서 선택된 어느 하나 이상의 것을 의미한다.The coal used for the boiler fuel used in the present invention means any one or more selected from peat, lignite, bituminous coal, bituminous coal or anthracite coal, which are recognized in the art.

바이오 매스 원료로는 목질계와 초본계를 사용할 수 있다. 목질계로는 나무 블럭, 우드칩, 통나무, 나무 가지, 나무 부스러기, 낙엽, 목판, 톱밥, 리그닌, 자일란, 리그노셀룰로오스, 야자나무, PKS(palm kernel shell), 야자섬유질, EFB(empty fruit bunches), FFB(fresh fruit bunches), 야자잎, 야자제분찌꺼기 등을 이용할 수 있다. 초본계로는 옥수수대, 볏짚, 수수대, 사탕수수대, 곡물(쌀, 수수, 커피 등) 허스크, 사탕무잎, 바가스, 기장, 아티초크, 당밀, 아마, 대마, 양마, 면줄기, 담배줄기, 전분질계인 옥수수, 감자, 카사바, 밀, 보리, 라이밀, 기타 전분계 가공 잔재물, 과실류인 아보카도, 자트로파 및 이들의 가공 잔재물 등의 바이오 매스가 사용될 수 있다.As biomass raw materials, woody plants and herbaceous plants can be used. Woody lines include wood blocks, wood chips, logs, tree branches, wood crumbs, leaves, wood boards, sawdust, lignin, xylenes, lignocellulosic, palm trees, palm kernel shells, palm fiber, empty fruit bunches (EFB) , Fresh fruit bunches (FFB), palm leaves, coconut crumbs, and the like. Herbal products include corn stover, straw straw, canteen, sugar cane, grain (rice, millet, coffee, etc.) husks, candy leaves, bagasse, millet, artichoke, molasses, flax, hemp, Biomass such as starchy maize, potato, cassava, wheat, barley, lime, other starch-based remnants, fruit-bearing avocados, jatropha and their processing residues can be used.

바이오 매스 원료로는 조류(algae)를 사용할 수 있다. 조류로는 녹조류(Green algae), 남조류(Cyanobacteria), 규조류(Diatom), 홍조류, Chlorella, Spirulina, Dunaliella, Porphyridium, Phaeodactylum 등이 사용될 수 있다.Algae can be used as biomass feedstock. Green algae, Cyanobacteria, Diatom, Red algae, Chlorella, Spirulina, Dunaliella, Porphyridium, Phaeodactylum can be used as algae.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 회분저감형 바이오매스를 이용한 복합 연료 생산 시스템을 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a system for producing a composite fuel using ash-reducing biomass according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 융착 및 고온부식 유발성분을 제거한 보일러용 연료 생산 시스템을 나타낸 흐름도이다.FIG. 1 is a flowchart illustrating a fuel production system for a boiler in which fusing and hot corrosion-inducing components are removed according to the present invention.

바이오매스를 소정 크기의 원료로 형성하는 분쇄유닛(100); 상기 원료를 저장하는 호퍼(200); 상기 호퍼에 저장된 상기 원료를 후단에 정량 공급하는 원료공급피더(210); 상기 원료공급피더로부터 공급된 원료의 연소 후 융착 및 고온부식 유발성분이 최대로 분리되도록 소정 온도의 열수로 처리하는 성분분리유닛(300); 상기 성분분리유닛에서 융착 및 고온부식 유발성분이 분리된 연료를 펠릿화하는 펠릿화유닛(400); 및 상기 펠릿화유닛에서 펠릿화된 연료를 탄화처리하는 반탄화유닛(500)을 포함하는 바이오매스 혼소율 향상을 위한 보일러용 반탄화 연료 생산 시스템일 수 있다.A crushing unit (100) for forming the biomass into a raw material of a predetermined size; A hopper 200 for storing the raw material; A raw material supply feeder 210 for supplying the raw material stored in the hopper to a downstream end in a fixed amount; A component separation unit (300) for treating the raw material supplied from the raw material supply feeder with hot water at a predetermined temperature so as to maximally separate the fusion-welding and high-temperature corrosion-inducing components from the raw material supplied from the raw material supply feeder; A pelletizing unit (400) for pelletizing the separated fuel in the component separating unit; And a semi-carbonization unit (500) for carbonizing the pelletized fuel in the pelletizing unit. The system may be a semi-carbonized fuel production system for boiler for improving the biomass mixing ratio.

상기 바이오매스는 억새, 옥수수대, 우드펠릿 등 일 수 있다.The biomass may be a herb, cornstalks, wood pellets, or the like.

상기 바이오매스는 2세대, 3세대 바이오매스, 가연성 고형폐기물 중 어느 하나 이상 일 수 있다.The biomass may be at least one of second generation, third generation biomass, and combustible solid waste.

상기 가연성 고형폐기물에는 폐지류, 농업폐기물, 폐목재류, 식물성잔재물, 초본류 폐기물 등이 있을 수 있다. The combustible solid waste may include waste paper, agricultural waste, scrap wood, vegetable residue, herbaceous waste, and the like.

2, 3등급 폐목재(2등급 : 가공·처리·사용과정에서 접착제, 페인트, 기름, 콘크리트 등 의 물질이 사용되었거나 이에 오염된 폐목재(할로겐족유기화합물이나 방부제로 처리·오염된 폐목재는 예외), 3등급 : 가공처리사용과정에서 할로겐족유기화합물이나 방부제가 사용되었거나 이에 오염된 폐목재와 「자원의 절약과 재활용촉진에 관한 법률」시행규칙 제20조의3 제2항의 고형연료제품의 품질등급기준에 적합하지 않는 폐목재 칩 및 위의 1~2등급에 해당되지 않는 기타 폐목재)를 추가로 포함할 수 있다. (환경부고시 제2012-117호)Class 2 and 3 Waste wood (Class 2: Waste wood that has been contaminated with or contaminated with adhesives, paints, oils, and concrete during processing, processing, or use (except for halogenated organic compounds and waste wood treated and contaminated with preservatives) ), Class 3: Waste wood that has been or is contaminated with halogenated organic compounds or preservatives during the processing process and quality grade of solid fuel products as defined in Article 20-3, Paragraph 2 of the Enforcement Rule of the Law Concerning the Promotion of Reduction and Recycling of Resources Waste wood chips that do not meet the criteria, and other waste wood that does not fall in classes 1 to 2 above). (Ministry of Environment Notification No. 2012-117)

상기 소정 크기는 500mm이하 일 수 있다. The predetermined size may be 500 mm or less.

바람직하게는 10μm 내지 300mm이하 일 수 있다.Preferably 10 mu m to 300 mm or less.

더욱 바람직하게는 20mm 내지 50mm이하 일 수 있다. More preferably 20 mm to 50 mm or less.

상기 입자 사이즈를 벗어날 경우, 분쇄비용이 과다하게 소요되거나, 융착 및 고온부식 유발성분의 제거 효율이 낮아질 수 있다.If the particle size is out of the above range, the pulverization cost may be excessively high, or the efficiency of the fusion and removal of the high temperature corrosion-inducing component may be lowered.

상기 분쇄유닛은 파쇄(crushing) 및/또는 분쇄(grinding)를 수행할 수 있다. 상기 분쇄유닛은 압축, 충격, 마찰, 전단, 굽힘 중 어느 하나 이상의 물리 특성을 이용할 수 있으며 절단 등 바이오매스의 크기를 줄이는 동시에 표면적을 넓히는 목적을 달성할 수 있다면 그 방법에 제한이 되지 않는다.The crushing unit may perform crushing and / or grinding. The crushing unit can use any of physical characteristics such as compression, impact, friction, shearing and bending, and the method is not limited as long as it can achieve the purpose of reducing the size of the biomass such as cutting and enlarging the surface area.

상기 분쇄유닛은 죠크러셔(Jaw crusher), 자이레토리크러셔(Gyratory crusher), 롤크러셔(Roll crusher), 에지러너(Edge runner), 햄머크러셔(Hammer crusher), 볼밀(Ball mill), 제트밀(Jet mill), 디스크크러셔(Disk crusher) 중 어느 하나 일 수 있다. The crushing unit may be a jaw crusher, a gyratory crusher, a roll crusher, an edge runner, a hammer crusher, a ball mill, a jet mill mill, and a disk crusher.

상기 원료공급피더는 후단에 정량적으로 상기 원료를 공급할 수 있는 장치라면 특별히 제한되지 않는다. 바람직하게는 스크류피더, 락호퍼가 있다.The raw material supply feeder is not particularly limited as long as it can supply the raw material quantitatively to the downstream end. Preferably, there are a screw feeder and a lock hopper.

상기 융착 및 고온부식 유발성분이란 연소반응에 사용되는 바이오매스에 포함된 무기물 성분 중 반응 후단의 반응기 벽면, 열교환기, 후단 배가스 처리 설비의 표면에 물리, 화학적으로 부착되어 파울링, 슬래깅, 부식, 크링커 생성등을 유발하는 융착 및 고온부식 유발성분을 의미한다.The fusion and high-temperature corrosion-inducing components are physically and chemically adhered to the surface of the reactor wall, the heat exchanger, and the downstream-end flue-gas treating facility of the downstream reaction stage among the inorganic components contained in the biomass used in the combustion reaction to generate fouling, slagging, , Cracking, and the like.

상기 융착 및 고온부식 유발성분은 알칼리, 알칼리토 금속, 할로겐족 원소일 수 있다.The fusing and hot corrosion-inducing component may be an alkali, alkaline earth metal, or a halogen group element.

바람직하게는 나트륨, 칼륨, 염소일 수 있다. Preferably, it may be sodium, potassium or chlorine.

상기 소정 온도의 열수처리를 위한 주입수의 온도는 0 내지 100일 수 있다. 바람직하게는 40 내지 80일 수 있다. 상기 공급원료가 상기 융착 및 고온부식 유발성분분리 유닛내에 체류하는 시간은 10분 내지 2시간일 수 있다.The temperature of the injection water for the hot water treatment at the predetermined temperature may be 0 to 100. And preferably from 40 to 80. [ The time for the feedstock to stay in the fusing and hot corrosion-inducing component separation unit may be 10 minutes to 2 hours.

상기 온도 및 시간조건을 벗어나면 제거성분의 효율이 낮아지거나 공정 비용이 많이 소요된다. Beyond the above temperature and time conditions, the efficiency of the removed component is low or the process cost is high.

상기 단위공급원료 당 투입되는 열수양은 바이오매스의 종류에 따라 달라지며, BTW(Biomass to Water, kg/kg)으로 정의될 수 있다. 바람직하게는 0.02 내지 0.5일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.11 내지 0.18일 수 있다(억새 기준, 우드펠릿, 옥수수대 1/6).The amount of heat input per unit feedstock varies depending on the type of biomass, and may be defined as BTW (Biomass to Water, kg / kg). Preferably 0.02 to 0.5, and more preferably 0.11 to 0.18 (based on weight, wood pellet, corn vs. 1/6).

상기 BTW비를 벗어나게 되면 유발성분의 분리 효율이 낮아지게 된다.If the BTW ratio is exceeded, the separation efficiency of the induced component becomes low.

상기 혼소 조건은 기존 화석연료 대비 1wt% 내지 50wt%일 수 있다. 바람직하게는 3wt% 내지 40wt%일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 5wt% 내지 30wt%일 수 있다.The blending condition may be 1 wt% to 50 wt% of the conventional fossil fuel. , Preferably from 3 wt% to 40 wt%, and more preferably from 5 wt% to 30 wt%.

상기 융착 및 고온부식 유발성분분리유닛에서 배출되는 액상성분에 상기 융착 및 고온부식 유발성분이 포함될 수 있다. The fusion component and the hot corrosion-inducing component may be included in the liquid component discharged from the fusion-bonding and high-temperature corrosion-inducing component separation unit.

상기 액상성분은 소량의 유기화합물 및 융착 및 고온부식 유발성분을 포함하는 수용액일 수 있다. 상기 유기화합물은 탄소, 수소, 질소, 산소, 황 성분을 주요 구성성분으로 할 수 있다. 바람직하게는 상기 액상성분은 헤미셀룰로오스, 유기산, 푸르푸랄, 5-hydroxymethylfufural (5-HMF) 및 무기물을 포함할 수 있다.The liquid component may be an aqueous solution containing a small amount of organic compounds and fusion and hot corrosion-inducing components. The organic compound may include carbon, hydrogen, nitrogen, oxygen, and sulfur. Preferably, the liquid component may comprise hemicellulose, organic acid, furfural, 5-hydroxymethylfufural (5-HMF) and inorganic.

상기 융착 및 고온부식 유발성분 분리유닛에서 배출되는 고상성분은 상기 융착 및 고온부식 유발성분이 분리된 가연성 성분을 포함될 수 있다.The solid phase component discharged from the fusing and high temperature corrosion-inducing component separating unit may include a combustible component in which the fusion-bonding and high-temperature corrosion-inducing component are separated.

상기 가연성 성분은 유기화합물일 수 있다. 상기 가연성 성분은 탄소, 수소, 질소, 산소, 황 성분을 주요 구성성분으로 할 수 있다.The combustible component may be an organic compound. The combustible component may include carbon, hydrogen, nitrogen, oxygen, and sulfur.

상기 액상성분의 pH는 6이하일 수 있다. The pH of the liquid component may be 6 or less.

더욱 바람직하게는 pH는 2.5에서 4이하일 수 있다.More preferably, the pH may be 2.5 to 4 or less.

상기 액상성분의 pH는 상기 원료내의 유기산에 의해 pH가 낮아지는 것에 기술적 특징이 있다. 상기 유기산으로는 acetic acid, formic acid, propanoic acid, 4-hydroxy-butanoic acid, 2-butenoic acid 등이 있다. The pH of the liquid component has a technical feature that the pH is lowered by the organic acid in the raw material. Examples of the organic acid include acetic acid, formic acid, propanoic acid, 4-hydroxybutanoic acid, and 2-butenoic acid.

추가적으로 융착 및 고온부식 유발성분 분리유닛의 반응성 향상을 위해 산액인 acetic acid(C2H4O2), formic acid(HCOOH), propanoic acid(CH3CH2COOH), 4-hydroxy-butanoic acid, 2-butenoic acid, 황산(H2SO4), 염산(HCl), 질산(HNO3), 인산(H3PO4), 과초산(C2H4O3), 초산(CH3COOH), 옥살산(C2H2O4) 중 어느 하나 이상을 추가로 투입할 수 있다. In addition, acetic acid (C 2 H 4 O 2 ), formic acid (HCOOH), propanoic acid (CH 3 CH 2 COOH), 4-hydroxybutanoic acid, It is possible to add at least one of 2-butenoic acid, sulfuric acid (H2SO4), hydrochloric acid (HCl), nitric acid (HNO3), phosphoric acid (H3PO4), peracetic acid (C2H4O3), acetic acid (CH3COOH), oxalic acid (C2H2O4) have.

상기 산액의 첨가량은 전체 투입 열수량 대비 10wt% 이내 일 수 있다.The added amount of the acid solution may be 10 wt% or less with respect to the total amount of applied heat.

상기 산액의 첨가에 의한 pH는 바람직하게는 4이하 일 수 있다.The pH by adding the acid solution may preferably be 4 or less.

더욱 바람직하게는 pH는 2.5에서 4이하일 수 있다.More preferably, the pH may be 2.5 to 4 or less.

상기 액상성분 중 유기화합물을 분리한 pH가 낮은 수용액은 상기 융착 및 고온부식 유발성분분리유닛(400);으로 재순환 시키는 것을 포함할 수 있다. The aqueous solution having a low pH, from which the organic compound is separated from the liquid component, may be recycled to the fusion and hot corrosion-inducing component separation unit (400).

상기 액상성분 중 유기화합물을 제거하기 위해 원심분리, 응집, 흡착, 여과막, 이온교환수지 중 어느 하나 이상을 적용할 수 있다.In order to remove the organic compound from the liquid component, at least one of centrifugal separation, flocculation, adsorption, filtration membrane and ion exchange resin may be applied.

상기 반탄화유닛은 회전통과 상기 융착 및 고온부식 유발성분이 제거된 연료 저장장치 및 이송장치, 그리고 원료 취합부를 구비할 수 있다. The semi-carbonizing unit may include a fuel storage device, a transfer device, and a raw material collecting part in which the fusing and hot corrosion-inducing components are removed through rotation.

상기 회전통 내부에는 내부 회전튜브를 포함할 수 있다. 상기 내부 회전튜브의 외경 대 상기 회전통 내경의 비는 0.9 이하일 수 있다. 바람직하게는 상기 내부 회전튜브 외경 대 상기 회전통 내경의 비는 0.6이하일 수 있다. 상기 직경비의 범위내에서만 탄화효율이 효과적일 수 있다.The inside of the rotator may include an inner rotating tube. The ratio of the outer diameter of the inner rotating tube to the inner diameter of the rotating tube may be 0.9 or less. Preferably, the ratio of the outer diameter of the inner rotating tube to the inner diameter of the rotating body may be 0.6 or less. The carbonization efficiency may be effective only within the above-described range of the diameter ratio.

상기 내부 회전튜브의 회전방형은 상기 회전통의 회전방향과 역방향일 수 있다. 상기 내부 회전튜브는 내부에 요철이 형성되거나 스크류 형태를 갖을 수 있다. 상기 원료 취합부는 압력 및/또는 온도센서를 포함할 수 있다.The rotation of the inner rotary tube may be opposite to the rotation direction of the rotary shaft. The inner rotating tube may have a concavoconvex shape or a screw shape. The raw material collecting part may include a pressure and / or temperature sensor.

상기 원료 취합부는 가스배출 밸브를 포함할 수 있다.The raw material collecting portion may include a gas discharge valve.

상기 원료 취합부는 로드셀을 포함할 수 있다.The raw material collecting unit may include a load cell.

상기 원료 취합부는 가스농도센서가 포함할 수 있다.The raw material collecting part may include a gas concentration sensor.

상기 반탄화유닛의 내부 회전튜브의 반탄화 온도는 150 내지 250일 수 있다. 바람직하게는 180 내지 230일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 190 내지 210일 수 있다. 상기 반탄화온도 범위를 벗어나면 상기 원료가 완전탄화되거나 부피, 발열량, 분쇄성 특성이 떨어질 수 있다.The semi-carbonization temperature of the inner rotating tube of the semi-carbonization unit may be from 150 to 250. Preferably from 180 to 230, and more preferably from 190 to 210. [ Outside the semi-carbonization temperature range, the raw material may be completely carbonized or its volume, calorific value, and crushability may be deteriorated.

상기 반탄화유닛의 반탄화 조건은 불활성 가스상에서 수행될 수 있다.The semi-carbonization condition of the semi-carbonization unit may be performed on an inert gas.

상기 액상성분의 유기화합물 분리를 위해 재순환유닛을 추가로 포함할 수 있다.And may further comprise a recycle unit for separating the liquid component of the organic compound.

상기 재순환유닛은 마이크로필터, 울트라필터, 나노필터, 역삼투막 중 어느 하나 또는 2이상일 수 있다. 또한, 상기 재순환유닛유닛의 전단 또는 후단에 pH, 농도조절을 위한 물, 산성용액, 염기성용액을 주입할 수 있다. 또한, 상기 재순환유닛 전단 또는 후단에 수분증발, 원심분리, 석출, 침전, 응집, 흡착 중 어느 하나 이상의 방법을 이용하여 액상성분내 고체성분을 분리할 수 있다. 상기 액상성분내 헤미셀룰로오스는 정제분리하여 식이섬유 대용으로 사용할 수 있다.The recycling unit may be any one or more of a microfilter, an ultrafilter, a nanofilter, and a reverse osmosis membrane. In addition, water, an acidic solution, and a basic solution can be injected to the front end or the rear end of the recirculation unit for adjusting pH and concentration. Further, the solid component in the liquid phase component can be separated at the front end or the rear end of the recirculation unit by using at least one of water evaporation, centrifugal separation, precipitation, precipitation, agglomeration, and adsorption. Hemicellulose in the liquid component can be separated and used as dietary fiber.

상기 융착 및 고온부식 유발성분 분리유닛 후단에 세척을 위한 세척유닛 및 수분제거유닛 중 어느 하나 또는 2개 유닛이 추가될 수 있다.Any one or two units of the cleaning unit and the moisture removal unit for cleaning may be added to the downstream of the fusion and high-temperature corrosion-inducing component separation unit.

상기 반탄화유닛에서 배출되는 기상성분에는 산성가스를 포함하는 유기화합물을 포함할 수 있다.The gas phase component discharged from the semi-carbonization unit may include an organic compound including an acid gas.

상기 유기화합물은 상기 보일러용 반탄화 연료 생산 시스템의 열원으로 이용될 수 있다. 상기 유기화합물은 헤미셀룰로오스, 산성가스, 푸르푸랄, 열분해 가연성 가스등을 포함할 수 있다. 상기 유기화합물은 바이오매스 혼소율 향상을 위한 보일러용 반탄화 연료 생산 시스템에서 열원으로 사용될 수 있다.The organic compound may be used as a heat source for the semi-carbonized fuel production system for the boiler. The organic compound may include hemicellulose, acid gas, furfural, pyrolysis flammable gas, and the like. The organic compound may be used as a heat source in a semi-carbonized fuel production system for boilers for improving the biomass mixing ratio.

상기 바이오매스 혼소율 향상을 위한 보일러용 반탄화 연료 생산 시스템에서 상기 반탄화된 연료는 화석연료를 사용하는 보일러에서 50중량부 이하로 혼소될 수 있는 것을 특징으로 하는 반탄화 연료일 수 있다.In the semi-carbonized fuel production system for a boiler for improving the biomass mixing ratio, the semi-carbonized fuel may be mixed with less than 50 parts by weight in a boiler using fossil fuel.

상기 반탄화된 연료는 화석연료를 사용하는 보일러에서 상기 반탄화 연료 wt% 대 혼소연료 wt% 혼소비는 0.01 내지 0.5일 수 있다.The semi-carbonized fuel may be in the range of 0.01 to 0.5 in the boiler using fossil fuel.

바람직하게는 0.05 내지 0.4일 수 있다. 더욱 바람직하게는 0.3일 수 있다. 상기 혼소비를 벗어나면, 상기 혼소연료상에 존재하는 부식성 유발 물질 및 저융점 물질에 기인하는 파울링, 크링커, 배관부식 등의 문제가 발생할 수 있다.Preferably 0.05 to 0.4. More preferably 0.3. If the above horn consumption is exceeded, problems such as fouling, clinker, piping erosion and the like may be caused due to corrosive and low melting point substances present on the coarse fuel.

바이오매스를 분쇄유닛(100)에서 소정 크기의 원료로 형성하는 제1단계; 상기 원료를 호퍼(200)에 저장하는 제2단계; 상기 호퍼에 저장된 상기 원료를 원료공급피더(210)로 후단에 정량 공급하는 제3단계; 상기 원료공급피더로부터 공급된 원료를 성분분리유닛(300)에서 연소 후 융착 및 고온부식 유발성분이 최대로 분리되도록 소정 온도의 열수로 처리하는 제4단계; 상기 성분분리유닛에서 융착 및 고온부식 유발성분이 분리된 연료를 펠릿화유닛(400)에서 펠릿화하는 제5단계; 및 상기 펠릿화유닛에서 펠릿화된 연료를 반탄화유닛(500)에서 탄화처리하는 제6단계;를 포함하는 바이오매스 혼소율 향상을 위한 보일러용 반탄화 연료 생산 방법일 수 있다.A first step of forming the biomass into a raw material of a predetermined size in the crushing unit (100); A second step of storing the raw material in the hopper 200; A third step of supplying the raw material stored in the hopper to a downstream end of the raw material feeder 210 in a fixed amount; A fourth step of treating the raw material supplied from the raw material supply feeder with hot water at a predetermined temperature so as to maximally separate the fusion-induced and high-temperature corrosion-inducing components after combustion in the component separation unit 300; A fifth step of pelletizing the fuel in which the fusing and hot corrosion-inducing components are separated in the component separating unit, in the pelletizing unit (400); And a sixth step of carbonizing the pelletized fuel in the pelletizing unit in the semi-carbonization unit 500. The method may further include a step of producing a semi-carbonized fuel for boiler for improving the biomass mixing ratio.

100: 분쇄유닛
200: 호퍼
210: 원료공급피더
300: 융착 및 고온부식 유발성분분리유닛
400: 펠릿화유닛
500: 반탄화유닛
100: Crushing unit
200: Hopper
210: feed feeder
300: fusion welding and high temperature corrosion inducing component separation unit
400: Pelletizing unit
500: Half Carbonization Unit

Claims (10)

바이오매스를 소정 크기의 원료로 형성하는 분쇄유닛(100);
상기 원료를 저장하는 호퍼(200);
상기 호퍼에 저장된 상기 원료를 후단에 정량 공급하는 원료공급피더(210);
상기 원료공급피더로부터 공급된 원료의 연소 후 융착 및 고온부식 유발성분이 최대로 분리되도록 소정 온도의 열수로 처리하는 성분분리유닛(300);
상기 성분분리유닛에서 융착 및 고온부식 유발성분이 분리된 연료를 펠릿화하는 펠릿화유닛(400); 및
상기 펠릿화유닛에서 펠릿화된 연료를 탄화처리하는 반탄화유닛(500)을 포함하는
바이오매스 혼소율 향상을 위한 보일러용 반탄화 연료 생산 시스템.
A crushing unit (100) for forming the biomass into a raw material of a predetermined size;
A hopper 200 for storing the raw material;
A raw material supply feeder 210 for supplying the raw material stored in the hopper to a downstream end in a fixed amount;
A component separation unit (300) for treating the raw material supplied from the raw material supply feeder with hot water at a predetermined temperature so as to maximally separate the fusion-welding and high-temperature corrosion-inducing components from the raw material supplied from the raw material supply feeder;
A pelletizing unit (400) for pelletizing the separated fuel in the component separating unit; And
And a half-char combustion unit (500) for carbonizing the pelletized fuel in the pelletizing unit
A system for the production of semi - carbonized fuel for boilers for improving the biomass mixing rate.
바이오매스를 소정 크기의 원료로 형성하는 분쇄유닛(100);
상기 원료를 저장하는 호퍼(200);
상기 호퍼에 저장된 상기 원료를 후단에 정량 공급하는 원료공급피더(210);
상기 원료공급피더로부터 공급된 원료의 연소 후 융착 및 고온부식 유발성분이 최대로 분리되도록 소정 온도의 열수로 처리하는 성분분리유닛(300);
상기 성분분리유닛에서 공급된 상기 융착 및 고온부식 유발성분이 제거된 연료를 탄화처리하는 반탄화유닛(500) 및
상기 반탄화유닛에서 반탄화된 연료를 펠릿화하는 펠릿화유닛(400); 을 포함하는
바이오매스 혼소율 향상을 위한 보일러용 반탄화 연료 생산 시스템.
A crushing unit (100) for forming the biomass into a raw material of a predetermined size;
A hopper 200 for storing the raw material;
A raw material supply feeder 210 for supplying the raw material stored in the hopper to a downstream end in a fixed amount;
A component separation unit (300) for treating the raw material supplied from the raw material supply feeder with hot water at a predetermined temperature so as to maximally separate the fusion-welding and high-temperature corrosion-inducing components from the raw material supplied from the raw material supply feeder;
A semi-carbonization unit (500) for carbonizing the fuel from which the fusion and hot corrosion-inducing components supplied from the component separation unit are removed,
A pelletizing unit (400) for pelletizing the semi-carbonized fuel in the semi-carbonization unit; Containing
A system for the production of semi - carbonized fuel for boilers for improving the biomass mixing rate.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 성분분리유닛에서 배출되는 액상성분에 상기 융착 및 고온부식 유발성분이 포함되는 것을 특징으로 하는
바이오매스 혼소율 향상을 위한 보일러용 반탄화 연료 생산 시스템.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the liquid phase component discharged from the component separation unit includes the fusion welding and high temperature corrosion inducing component
A system for the production of semi - carbonized fuel for boilers for improving the biomass mixing rate.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 성분분리유닛에서 배출되는 고상성분은 상기 융착 및 고온부식 유발성분이 분리된 가연성 성분을 포함되는 것을 특징으로 하는
바이오매스 혼소율 향상을 위한 보일러용 반탄화 연료 생산 시스템.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the solid phase component discharged from the component separating unit comprises a combustible component in which the fusion-bonding and high-temperature corrosion-inducing component are separated
A system for the production of semi - carbonized fuel for boilers for improving the biomass mixing rate.
제1항 및 제2항에 있어서,
상기 성분분리유닛에서 배출되는 액상성분의 pH는 6이하 인 것을 특징으로 하는
바이오매스 혼소율 향상을 위한 보일러용 반탄화 연료 생산 시스템.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the pH of the liquid component discharged from the component separation unit is 6 or less
A system for the production of semi - carbonized fuel for boilers for improving the biomass mixing rate.
제5항에 있어서,
상기 액상성분 중 유기화합물을 분리된 액상성분은 상기 성분분리유닛으로 재순환 시키는 것을 특징으로 하는
바이오매스 혼소율 향상을 위한 보일러용 반탄화 연료 생산 시스템.
6. The method of claim 5,
Characterized in that an organic compound in the liquid component is separated and recycled to the component separation unit
A system for the production of semi - carbonized fuel for boilers for improving the biomass mixing rate.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 반탄화유닛에서 배출되는 기상성분에는 산성가스를 포함하는 유기화합물을포함하는 것을 특징으로
바이오매스 혼소율 향상을 위한 보일러용 반탄화 연료 생산 시스템.
3. The method according to claim 1 or 2,
The gas phase component discharged from the semi-carbonization unit includes an organic compound including an acid gas
A system for the production of semi - carbonized fuel for boilers for improving the biomass mixing rate.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 바이오매스 혼소율 향상을 위한 보일러용 반탄화 연료 생산 시스템에서 상기 반탄화된 연료는 화석연료를 사용하는 보일러에서 50중량부 이하로 혼소될 수 있는 것을 특징으로 반탄화 연료.
3. The method according to claim 1 or 2,
Characterized in that the semi-carbonized fuel in a boiler semi-carbonized fuel production system for improving the biomass mixing ratio can be mixed up to 50 parts by weight or less in a boiler using fossil fuel.
바이오매스를 소정 크기의 원료로 형성하는 분쇄유닛(100);
상기 원료를 저장하는 호퍼(200);
상기 호퍼에 저장된 상기 원료를 후단에 정량 공급하는 원료공급피더(210);
상기 원료공급피더에서 공급된 연료를 탄화처리하는 반탄화유닛(500);
상기 반탄화유닛에서 반탄화된 연료를 펠릿화하는 펠릿화유닛(400); 및
상기 펠릿화유닛으로부터 공급된 원료의 연소 후 융착 및 고온부식 유발성분이 최대로 분리되도록 소정 온도의 열수로 처리하는 성분분리유닛(300);
을 포함하는
바이오매스 혼소율 향상을 위한 보일러용 반탄화 연료 생산 시스템.
A crushing unit (100) for forming the biomass into a raw material of a predetermined size;
A hopper 200 for storing the raw material;
A raw material supply feeder 210 for supplying the raw material stored in the hopper to a downstream end in a fixed amount;
A semi-carbonization unit (500) for carbonizing the fuel supplied from the raw material feeder;
A pelletizing unit (400) for pelletizing the semi-carbonized fuel in the semi-carbonization unit; And
A component separation unit (300) for treating the raw material supplied from the pelletizing unit with hot water at a predetermined temperature so as to maximally separate the fusion-welding and high-temperature corrosion-inducing components from the raw material supplied from the pelletizing unit;
Containing
A system for the production of semi - carbonized fuel for boilers for improving the biomass mixing rate.
바이오매스를 분쇄유닛(100)에서 소정 크기의 원료로 형성하는 제1단계;
상기 원료를 호퍼(200)에 저장하는 제2단계;
상기 호퍼에 저장된 상기 원료를 원료공급피더(210)로 후단에 정량 공급하는 제3단계;
상기 원료공급피더로부터 공급된 원료를 성분분리유닛(300)에서 연소 후 융착 및 고온부식 유발성분이 최대로 분리되도록 소정 온도의 열수로 처리하는 제4단계;
상기 성분분리유닛에서 융착 및 고온부식 유발성분이 분리된 연료를 펠릿화유닛(400)에서 펠릿화하는 제5단계; 및
상기 펠릿화유닛에서 펠릿화된 연료를 반탄화유닛(500)에서 탄화처리하는 제6단계;를 포함하는
바이오매스 혼소율 향상을 위한 보일러용 반탄화 연료 생산 방법.
A first step of forming the biomass into a raw material of a predetermined size in the crushing unit (100);
A second step of storing the raw material in the hopper 200;
A third step of supplying the raw material stored in the hopper to a downstream end of the raw material feeder 210 in a fixed amount;
A fourth step of treating the raw material supplied from the raw material supply feeder with hot water at a predetermined temperature so as to maximally separate the fusion-induced and high-temperature corrosion-inducing components after combustion in the component separation unit 300;
A fifth step of pelletizing the fuel in which the fusing and hot corrosion-inducing components are separated in the component separating unit, in the pelletizing unit (400); And
And a sixth step of carbonizing the pelletized fuel in the pelletizing unit in a half-carbonization unit (500)
Production method of semi - carbonized fuel for boiler for improving biomass mixing ratio.
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