KR20180045941A - Apparatus and method for recovering energy from synthesis gas - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a synthetic gas composite energy recovering apparatus which includes: a gasification furnace which burns waste supplied from a waste supplier and makes synthetic gas; a synthetic gas combustion furnace which generates combustion gas by receiving and burning synthetic gas from the gasification furnace, provides combustion gas for a waste drier to dry waste, and simultaneously provides the combustion gas for a combustion exhaust gas heat recovery boiler to generate steam; a synthetic gas engine power generation unit which generates electricity by receiving synthetic gas from the gasification and generating power; and a heat recovery boiler which generates steam by receiving combustion gas generated in the synthetic gas combustion furnace. According to the present invention, electricity is generated in a gas engine power generator, steam is generated in the combustion exhaust gas heat recovery boiler, and the waste heat of the synthetic gas combustion furnace and exhaust gas of a synthetic gas and gas engine is used as a waste drying heat source such that the present invention can recover three kinds of energy by using synthetic gas generated through the gasification of waste.

Description

합성가스 복합 에너지 회수장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR RECOVERING ENERGY FROM SYNTHESIS GAS}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a syngas composite energy recovery apparatus,

본 발명은 합성가스 복합 에너지 회수장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가스화로에서 생산된 합성가스를 합성가스 연소로 및 합성가스 가스엔진 발전장치로 공급하는 장치와 합성가스 연소로의 배가스 및 가스엔진의 배가스를 이용하여 열회수 보일러에서 스팀을 생산하고 연소배가스 열풍을 이용하여 폐기물 건조장치의 열원으로 이용하도록 하는 합성가스 복합 에너지 회수장치 및 방법에 관한 것이다. More particularly, the present invention relates to a device for supplying syngas produced in a gasification furnace to a syngas furnace and a syngas gas engine generator, an exhaust gas of a syngas furnace, The present invention relates to a syngas composite energy recovery apparatus and method for producing steam from a heat recovery boiler using a flue gas of a gas engine and using the flue gas as a heat source for a waste drying apparatus using a flue gas hot wind.

일반적으로 도시화와 산업화가 진행됨에 따라 자원의 소모가 증가하고 있으며, 이에 비례하여 생활폐기물, 산업폐기물, 음식물 쓰레기, 하수 슬러지, 산업 폐수 슬러지, 가축 분뇨, 농업 부산물 등과 같은 각종 폐기물이 발생하고 있다. 이러한 폐기물은 땅에 묻거나 소각시 환경오염 물질을 발생시킬 수 있어 각종 환경 문제 및 사회문제를 일으킨다. Generally, as the urbanization and industrialization progress, the consumption of resources is increasing, and various wastes such as municipal waste, industrial waste, food waste, sewage sludge, industrial wastewater sludge, livestock manure, agricultural byproduct are generated. These wastes can generate environmental pollutants when buried or incinerated, resulting in various environmental and social problems.

최근에는 이러한 폐기물을 효과적으로 처리함과 동시에 물질의 재이용 및 폐열의 재사용이 가능한 폐기물의 활용 방안이 개발되어 사용되고 있다. 이러한 폐기물의 활용방안 중 하나로서 폐기물을 가스화하여 에너지화하는 방안이 각광받고 있는데, 이를 위한 폐기물의 가스화 시스템은 폐기물과 산화제를 가스화기로 투입하여 가스화한 후, 합성가스의 오염물질을 정제하고, 발전효율이 높은 가스엔진 발전시스템에서 발전을 한다. In recent years, there have been developed and used methods of effectively using such wastes and reusing materials and reusing waste heat. One way to utilize these wastes is to gasify and energyize the wastes. The waste gasification system uses waste gas and oxidizer as a gasifier for gasification, then refines pollutants of syngas, It develops in a highly efficient gas engine power generation system.

국내특허 제10-1218976호는 합성가스로 구동되는 연소보일러 및 발전엔진을 하나의 가스화기에 연계하여 설치하고, 상기 가스화기는 사용분야에 따라 상향류 또는 하향류 방식을 선택적으로 적용하여 사용분야에 적합한 합성가스를 생산할 수 있는 가스화 장치 및 그 운전방법을 개시하고 있다. Korean Patent No. 10-1218976 discloses that a combustion boiler driven by syngas and a power generation engine are installed in connection with a single gasifier, and the gasifier is selectively applied in an upward direction or a downward direction depending on the field of use, Discloses a gasification apparatus and its operation method capable of producing a suitable synthesis gas.

한편, 국내특허 제10-1152401호는 연소실, 착화원용 가스를 주입받아서 연소실로 공급하는 주입부, 연소실로 공급된 착화원용 가스를 착화시켜 착화원을 생성하는 점화 플러그, 및 저열량 가스를 주입받아서 연소실로 공급하는 저열량가스 주입부를 포함하며, 저열량 가스 주입부에 의해 연소실로 공급된 저열량 가스는 점화 플러그에 의해 생성된 착화원에 의해 착화되어 연소되도록 구성된 저열량 가스 연소 장치를 개시하고 있다. On the other hand, Japanese Patent No. 10-1152401 discloses a combustion chamber, an injection section for injecting a gas for ignition source into a combustion chamber, an ignition plug for igniting the ignition source gas supplied to the combustion chamber to generate a ignition source, And the low calorie gas supplied to the combustion chamber by the low calorie gas injecting portion is ignited by the ignition source generated by the ignition plug and burned.

그러나 상기와 같은 종래 특허 기술들은 폐기물의 합성가스 연소로는 가스화로 초기 가동 시 또는 잉여 합성가스 연소하여 대기 배출하는 처리 장치로서 활용하는 단순장치로 활용될 뿐이고, 합성가스 가스엔진 발전, 가스엔진 연소 배가스의 열풍 활용 또는 연소보일러를 단순 연계하여 스팀을 생산하는 기술로서 복합 에너지 회수하지 못하고 각각의 개별 에너지 회수로 구성되었다. 또한 합성가스 가스엔진과 합성가스 연소로 공급하는 합성가스의 유량 및 압력제어와 연동하여 합성가스 연소로 및 가스엔진의 연소가스를 열회수 보일러로 공급하는 유량제어를 통한 시스템의 제어의 문제로 복합 에너지 회수가 어려운 문제가 있다. However, the conventional technologies as described above are merely utilized as a simple device for use as a processing device for discharging the syngas combustion furnace of waste at the time of initial operation by gasification or combustion of surplus syngas, It is a technology to produce steam by simply connecting the combustion boiler with the hot wind of the flue gas. In addition, due to the problem of control of the system through the flow control that supplies the syngas combustion furnace and the combustion gas of the gas engine to the heat recovery boiler in conjunction with the flow rate and pressure control of the syngas supplied to the syngas gas engine and the syngas combustion, There is a problem that recovery is difficult.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 해소하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 가스화로에서 생산된 합성가스를 합성가스 연소로 및 가스엔진으로 공급하고, 상기 합성가스 연소로에서 생산되는 배가스를 열회수 보일러에 공급하되, 폐기물 건조장치로 공급하는 열원과 열회수 보일러로 공급하는 열원을 제어하여 열풍, 스팀, 전기 3가지의 에너지 회수율을 제어할 수 있도록 구성되어, 수요자가 원하는 생산에너지를 이용할 수 있도록 하는 합성가스 복합 에너지 회수장치 및 방법을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a syngas furnace and a gas engine for supplying syngas produced in a gasification furnace to a syngas furnace and a gas engine, Is supplied to the heat recovery boiler and the heat source to supply the waste drying device and the heat source to the heat recovery boiler is controlled to control the three energy recovery rates of hot air, steam, and electricity, And to provide a syngas composite energy recovery apparatus and method.

본 발명의 다른 목적은 생산된 합성가스의 에너지 생산을 최적화하여 열손실을 최소화할 수 있는 합성가스 복합 에너지 회수장치 및 방법을 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide a syngas composite energy recovery apparatus and method capable of minimizing heat loss by optimizing energy production of the produced synthesis gas.

본 발명의 또 다른 목적은 반입되는 폐기물의 품질 변화에 따라 열풍사용량을 조절할 수 있고, 폐기물 품질변화에 따라 합성가스량이 변동되며 변동 시 가스엔진에서 이용하고 남는 잉여 합성가스의 변동성에 대해 유량 제어를 통하여 변동성에 대해 유연하게 대응할 수 있도록 하는 합성가스 복합 에너지 회수장치 및 방법을 제공하는 것이다. It is a further object of the present invention to provide a method for controlling the amount of hot air to be used in accordance with changes in the quality of imported waste, And to provide a syngas composite energy recovery apparatus and method capable of flexibly responding to fluctuations through the syngas.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 폐기물 공급장치로부터 공급되는 폐기물을 부분산화시켜 합성가스로 만드는 가스화로; 상기 가스화로부터 합성가스를 공급받아 연소시켜 연소가스를 생성하고 연소가스를 폐기물 건조를 위해 폐기물 건조장치에 제공함과 동시에 스팀 생산을 위해 연소배가스 열회수 보일러로 제공하는 합성가스 연소로; 상기 가스화로로부터 합성가스를 공급받아 발전하여 전기를 생산하는 합성가스 가스엔진 발전부; 및 상기 합성가스 연소로에서 발생된 연소가스를 공급받아 스팀을 생산하는 열회수 보일러를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성가스 복합 에너지 회수장치에 관한 것이다.According to one aspect of the present invention, there is provided a gasification furnace for partially oxidizing a waste supplied from a waste supply device into a synthesis gas; A syngas furnace for supplying a syngas from the gasification to generate a combustion gas to generate a combustion gas, providing the combustion gas to a waste drying apparatus for drying waste, and providing the combustion gas to a waste gas heat recovery boiler for producing steam; A syngas gas engine generator for generating electricity by receiving synthesis gas from the gasification furnace; And a heat recovery boiler for generating steam by receiving the combustion gas generated in the syngas combustion furnace.

상기 가스화로는 폐기물을 가스화하여 합성 가스로 전환하는 가스화기와; 상기 가스화기에서 배출되는 합성 가스 및 배출 가스를 정제하는 합성가스 정제 설비로 구성된다. The gasification furnace includes a gasifier for gasifying the waste into a syngas; And a syngas refining facility for refining the syngas and the exhaust gas discharged from the gasifier.

상기 회수장치는 상기 가스화로로부터의 합성가스를 흡인하는 합성가스 송풍기; 상기 합성가스송풍기에 의해서 가스화로로부터 공급받은 합성가스를 저장하는 합성가스 버퍼탱크; 합성가스 버퍼탱크에 저장된 합성가스를 합성가스 연소로로 공급하되, 유량 및 압력을 안정적으로 제어하는 제1 합성가스 유량제어장치; 및 합성가스 버퍼탱크에 저장된 합성가스를 합성가스 가스엔진 발전부로 공급하되, 유량 및 압력을 안정적으로 제어하는 제2 합성가스 유량제어장치를 포함한다. Wherein the recovery device comprises: a syngas blower for sucking syngas from the gasification furnace; A syngas buffer tank for storing syngas supplied from the gasification furnace by the syngas blower; A first syngas flow rate control device for supplying the syngas stored in the syngas buffer tank to the syngas furnace, and stably controlling the flow rate and the pressure; And a second syngas flow rate control device for supplying the syngas stored in the syngas buffer tank to the syngas gas engine generator, and stably controlling the flow rate and the pressure.

상기 회수장치는 상기 합성가스 연소로에서 배출되는 배가스를 연소배가스 열회수 보일러로 분배하는 합성가스 연소로 배가스 분배덕트와 상기 가스엔진의 연소배가스를 열회수 보일러 및 폐기물 건조장치로 분배하는 가스엔진 배가스 분배덕트를 포함한다. The recovery device includes a syngas combustion furnace for distributing the exhaust gas discharged from the syngas combustion furnace to the combustion gas heat recovery boiler, a gas engine exhaust gas distribution duct for distributing the combustion gas of the gas engine to the heat recovery boiler and the waste drying apparatus .

상기 폐기물 건조장치는 상기 합성가스 연소로로부터 공급받은 연소가스를 이용하여 폐기물을 건조하는 건조기; 및 폐기물내의 수분 함량을 측정하는 수분측정기를 포함한다. The waste drying apparatus includes a dryer for drying waste using a combustion gas supplied from the syngas burner; And a moisture meter for measuring the moisture content in the waste.

상기 회수장치는 상기 폐기물 건조장치에서 사용하는 열원의 필요량을 제어할 수 있는 상기 합성가스 연소로 배가스 분배덕트 후단에 설치된 연소가스 유량제어장치를 추가로 포함할 수 있다.  The recovery device may further include a combustion gas flow rate control device disposed downstream of the syngas combustion furnace exhaust gas distribution duct to control a required amount of heat source used in the waste drying device.

상기 회수장치는 정제된 합성가스를 합성가스 연소로 및 합성가스 가스엔진에 요구되는 압력으로 공급 및 제어하기 위한 합성가스 압력제어장치를 포함할 수 있다. The recovery device may include a syngas pressure control device for supplying and controlling the purified syngas to the pressure required for the syngas combustion furnace and the syngas gas engine.

본 발명의 다른 양상은 본 발명의 합성가스 복합 에너지 회수장치를 이용하여 합성가스로부터 에너지를 회수함에 있어서, In another aspect of the present invention, in recovering energy from syngas using the syngas composite energy recovery apparatus of the present invention,

폐기물 공급장치로부터 공급된 폐기물을 발열 및 흡열 반응을 통해 가스를 생산하고, 폐기물 가스화를 통해 생산된 합성가스를 가스엔진 합성가스 가스엔진 발전부와 합성가스 연소로와 연계하여 연소배가스를 건조장치에 직접 공급하여 건조열원으로 활용함과 동시에 연소배가스를 스팀 생산이 가능한 열회수 보일러로 공급하여 스팀을 생산하고, 상기 가스화로에서 발생된 가스를 합성가스 가스엔진 발전부로 공급하여 전기를 생산하는 것을 특징으로 하는 합성가스 복합 에너지 회수방법에 관한 것이다. The syngas produced from the waste gasification is connected to the gas engine syngas gas engine generator and the syngas burner to generate the combustion gas from the waste supplied from the waste supply device to the drying device And supplying the generated combustion gas to a heat recovery boiler capable of producing steam to produce steam and supplying the gas generated from the gasification furnace to the syngas gas engine generator to produce electricity. To a syngas composite energy recovery method.

본 발명의 다양한 실시예에 의하면 가스엔진 발전장치에서 전기를 생산하고, 연소배가스 열회수 보일러에서 스팀을 생산하고, 합성가스 연소로 및 합성가스 가스엔진 배가스의 폐열을 이용한 폐기물 건조 열원으로 사용하여 3가지의 에너지 회수가 가능하여, 수요자가 원하는 생산에너지를 이용할 수 있다. According to various embodiments of the present invention, steam is produced in a gas engine generator, steam is produced in a combustion gas heat recovery boiler, and waste heat is used as a heat source for drying waste gas from a syngas burner and syngas gas engine exhaust gas. It is possible to use the production energy desired by the consumer.

생산된 합성가스의 에너지를 생산을 최적화하여 열손실을 최소화할 수 있고, 또한 반입되는 폐기물의 품질 변화에 따라 열풍사용량을 조절할 수 있고, 폐기물 품질변화에 따라 합성가스량이 변동되며 변동시 가스엔진에서 이용하고 남는 잉여 합성가스의 변동성에 대해 유량 제어를 통하여 변동성에 대한 유연하게 대응할 수 있다. It is possible to minimize the heat loss by optimizing the production of the energy of the produced synthesis gas and to control the amount of the hot air to be used according to the change of the quality of the waste to be imported and to change the amount of synthesis gas according to the change of the waste quality, It is possible to flexibly cope with the volatility through the flow rate control with respect to the volatility of the surplus syngas remaining in use.

본 발명에 의하면 기존의 소각발전에 비하여 운용대비 발전효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있고, 합성가스에 의한 발전으로 폐자원인 폐기물의 에너지화 재활용도를 극대화시킬 수 있다. According to the present invention, it is possible to increase the power generation efficiency compared to the conventional incineration power generation, and to maximize the energy recycling degree of the waste, which is the waste resource, by the power generation by the syngas.

나아가, 악취 및 유해가스저감을 통하여 환경오염을 방지하되, 기존의 소각발전에 비하여는 배기가스에 이산화탄소, 다이옥신과 같은 유해가스가 적게 포함됨으로써 시설투자비를 줄일 수 있는 장점을 지닌다. Furthermore, it is possible to reduce environmental pollution through reduction of odor and harmful gas, but it can reduce the investment cost by containing less harmful gas such as carbon dioxide and dioxin in the exhaust gas compared with the conventional incineration power generation.

도 1은 본 발명에 따른 합성가스 복합 에너지 회수장치의 구성을 나타낸 시스템 구성도이다. 1 is a system configuration diagram showing a configuration of a syngas composite energy recovery apparatus according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 합성가스 복합 에너지 회수장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a configuration of a syngas composite energy recovery apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지의 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and these may be changed according to the intention of the user, the operator, or the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

본 명세서에서 사용된 "합성가스(syngas)"라는 용어는 부분 산화된 탄화수소성 공급원료로부터 제조된 합성 가스를 의미한다. 합성가스는 사용된 공급원료에 기초하여 그 정확한 조성이 변화하지만 주로 일산화탄소, 수소, 메탄, 탄화수소류, 물, 이산화탄소, 및 가능한 불순물(예, 황화수소)을 포함한다. As used herein, the term "syngas" means a syngas produced from a partially oxidized hydrocarbonaceous feedstock. Synthetic gases vary in their exact composition based on the feedstock used, but mainly include carbon monoxide, hydrogen, methane, hydrocarbons, water, carbon dioxide, and possible impurities (eg, hydrogen sulphide).

본 발명은 발열량이 낮고 수분 함량이 높은 저급 폐기물을 가스화로에 적합한 발열량으로 생산하기 위해 폐기물에 함유된 수분을 건조하는 건조기의 열원으로서 폐기물 가스화를 통해 생산된 합성가스 가스엔진과 합성가스 연소로와 연계하여 전처리에 필요한 열원은 연소배가스를 건조장치에 직접 공급하여 건조열원으로 활용함과 동시에, 연소배가스를 스팀 생산이 가능한 열회수 보일러로 공급하여 스팀을 생산하는 복합 에너지 회수장치 및 방법에 관한 것이다. 가스엔진 발전장치에서 전기를 생산하고, 연소배가스 열회수 보일러에서 스팀을 생산하고, 합성가스 연소로 및 합성가스 가스엔진 배가스의 폐열을 이용한 폐기물 건조 열원으로 사용하여 전기, 스팀, 열풍의 3가지 에너지 회수가 가능한 장치이다. The present invention relates to a syngas gas engine and a syngas combustion furnace produced through waste gasification as a heat source for a dryer for drying water contained in waste to produce low-calorific waste having a low calorific value and high moisture content at a calorific value suitable for gasification furnace The present invention relates to a combined energy recovery apparatus and method for supplying steam to a heat recovery boiler capable of producing steam by using a combustion gas as a drying heat source and directly supplying a combustion gas to a drying apparatus. It produces electricity from a gas engine power plant, produces steam from a combustion gas heat recovery boiler, and uses it as a waste heat drying source using waste heat from a syngas burning furnace and a syngas gas engine exhaust gas to recover three types of energy: electricity, steam, .

도 1은 본 발명에 따른 합성가스 복합 에너지 회수장치의 구성을 나타낸 시스템 구성도이다. 1 is a system configuration diagram showing a configuration of a syngas composite energy recovery apparatus according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 합성가스 복합 에너지 회수장치는, 폐기물 공급장치(10), 가스화로(110), 합성가스 정제설비(120), 합성가스 연소로(200), 합성가스 가스엔진 발전부(300), 폐기물 건조장치(400), 및 연소배가스 열회수 보일러(500)로 구성된다. 1, a syngas composite energy recovery apparatus according to the present invention includes a waste supply device 10, a gasification furnace 110, a syngas refining facility 120, a syngas furnace 200, a syngas gas An engine generator 300, a waste drying apparatus 400, and a flue gas heat recovery boiler 500.

먼저, 페기물 공급장치(10)는 폐기물 건조장치(400)로부터 투입되는 폐기물을 일정하게 배출하는 스크류(미도시)와 스크류를 통해 배출되는 폐기물에서 불순물을 선별해내는 선별기(미도시)로 구성될 수 있다. First, the waste disposal apparatus 10 comprises a screw (not shown) for uniformly discharging the waste supplied from the waste drying apparatus 400 and a separator (not shown) for sorting impurities from the waste discharged through the screw .

가스화로(100)는 폐기물을 가스화하여 합성 가스로 전환하는 가스화기(110)와; 상기 가스화기(110)에서 배출되는 합성 가스 및 배출 가스를 정제하는 합성가스 정제 설비(120)를 포함한다. 본 명세서에서 가스화로라는 용어는 광의로는 가스화기와 합성가스 정제 설비를 포함하는 개념이고, 좁은 의미로는 가스화기를 의미하는 용어로도 사용된다. The gasification furnace (100) comprises a gasifier (110) for gasifying waste and converting it into syngas; And a syngas refining facility 120 for refining syngas and exhaust gas discharged from the gasifier 110. In this specification, the term "gasification furnace" is broadly defined as a concept including a gasifier and a syngas refining facility, and narrowly used as a term for a gasifier.

가스화기(110)는 통상의 가스화 방법이 적용되는 구조로서 건조된 폐기물 내의 탄소, 수소 성분을 가스화하여 CO, H2, CH4가 주성분인 합성가스(synthesis gas, syngas)로 전환한다. 이때, 가스화기(110)는 가스의 연속 발생을 위해 복수 개가 병렬로 설치될 수도 있다. 이때, 가스화기(110)는 발생열을 합성가스 연소로 (200)로 공급하여 합성가스를 연소시키는 열로 사용되도록 한다. 상기 가스화기(110)는 본 발명에 의해 한정되지 않으며, 종래의 어떠한 가스화로(110)도 사용될 수 있음은 물론이다.The gasifier 110 is a structure to which a conventional gasification method is applied. The gasifier 110 converts carbon and hydrogen components in the dried waste gas into a synthesis gas (syngas) mainly composed of CO, H 2 , and CH 4 . At this time, a plurality of gasifiers 110 may be installed in parallel for continuous generation of gas. At this time, the gasifier 110 supplies the generated heat to the syngas furnace 200 to be used as the heat for combusting the syngas. The gasifier 110 is not limited to the present invention, and any conventional gasifier 110 may be used.

합성가스 정제설비(120)는 가스화로(110)에서 배출되는 합성 가스 및 배출 가스를 정제하여 수분, 분진, 타르, 및 COS, H2S 등의 황 화합물을 제거한다. 상기 합성가스 정제설비(120)는 가스화기(110)와 가스엔진 발전기(300) 사이에 연결배치되어, 가스화기(110)에 의해 만들어진 합성가스를 세정하는 역할을 수행한다. 구체적으로, 상기 합성가스 정제설비(120)는 건식 싸이클론 집진기, 습식 볼텍스 세정기, 습식 벤츄리 세정기, 습식 먼지제거기, 습식 전기집진기 및 수분제거기가 순차적으로 연결배치될 수 있다.The syngas purification apparatus 120 purifies the syngas and exhaust gas discharged from the gasification furnace 110 to remove moisture, dust, tar, and sulfur compounds such as COS and H 2 S. The syngas purification apparatus 120 is connected between the gasifier 110 and the gas engine generator 300 and serves to clean the synthesis gas produced by the gasifier 110. Specifically, the syngas purification apparatus 120 may be connected to a dry cyclone dust collector, a wet vortex scrubber, a wet venturi scrubber, a wet dust remover, a wet electrostatic precipitator, and a moisture remover in sequence.

본 발명의 합성가스 복합 에너지 회수장치는 상기 가스화로로(100)부터의 합성가스를 흡인하는 합성가스 송풍기(121); 상기 합성가스송풍기에 의해서 가스화로(100)로부터 공급받은 합성가스를 저장하는 합성가스 버퍼탱크(122); 합성가스 버퍼탱크에 저장된 합성가스를 합성가스 연소로(200)로 공급하되, 유량 및 압력을 안정적으로 제어하는 제1 합성가스 유량제어장치(124); 및 합성가스 버퍼탱크(122)에 저장된 합성가스를 합성가스 가스엔진 발전부(300)로 공급하되, 유량 및 압력을 안정적으로 제어하는 제2 합성가스 유량제어장치(125)를 포함한다. The syngas composite energy recovery apparatus of the present invention comprises: a syngas blower 121 for sucking syngas from the gasification furnace 100; A syngas buffer tank 122 for storing syngas supplied from the gasification furnace 100 by the syngas blower; A first syngas flow rate control device (124) for supplying a syngas stored in the syngas buffer tank to the syngas furnace (200), and stably controlling the flow rate and the pressure; And a second syngas flow rate control device 125 for supplying the syngas stored in the syngas buffer tank 122 to the syngas gas engine generator 300 and stably controlling the flow rate and the pressure.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 가스화로(110)는 폐기물을 이용하여 합성가스를 생산하게 되며, 합성가스 정제설비(120)를 거친 후, 저압의 합성가스 버퍼탱크(122)에 저장된다. 가스 정제 후에 합성가스 내 산소가 일정 농도 이상인 경우 폭발의 위험성이 있기 때문에, 이를 방지하기 위하여 합성가스 유량 제어장치(124, 125)를 설치한다. 1, in the present invention, the gasification furnace 110 produces synthesis gas using waste, and after passing through a synthesis gas purification facility 120, it is stored in a low pressure synthesis gas buffer tank 122 do. When the concentration of oxygen in the synthesis gas is higher than a predetermined concentration after the gas purification, there is a risk of explosion. Therefore, the synthesis gas flow rate control devices 124 and 125 are installed to prevent this.

합성가스 정제설비(120)에서 정제된 합성가스를 가스엔진 및 연소로에서 요구되는 압력을 제어하기 위하여 합성가스 버퍼탱크(122)와 합성가스 압력제어장치(123)를 구비한다. 생산된 합성가스 유량을 합성가스 가스엔진(310) 및 합성가스 연소로(200)에 안정적으로 공급하기 위하여 합성가스 연소로(200) 및 가스엔진(310)의 전단에서 각각의 유량제어장치(124, 125)를 구성하여 각 설비에 필요한 유량을 공급할 수 있도록 구성한다. A syngas buffer tank 122 and a syngas pressure control device 123 are provided for controlling the syngas purified in the syngas refining facility 120 to control the pressures required in the gas engine and the combustion furnace. The flow rate control device 124 (shown in FIG. 1) at the upstream side of the syngas furnace 200 and the gas engine 310 to stably supply the produced syngas flow rate to the syngas gas engine 310 and the syngas furnace 200, , 125) so as to supply the required flow rate to each facility.

본 발명의 합성가스 에너지 회수장치는 상기 합성가스 연소로(200)에서 배출되는 배가스를 연소배가스 열회수 보일러(500)로 분배하는 합성가스 연소로 배가스 분배덕트(210)와 상기 합성가스 가스엔진(310)의 연소배가스를 열회수 보일러(500) 및 폐기물 건조장치(400)로 분배하는 가스엔진 배가스 분배덕트 (320)를 포함한다. The syngas energy recovery apparatus of the present invention includes a syngas combustion furnace exhaust gas distribution duct 210 for distributing the exhaust gas discharged from the syngas furnace 200 to the combustion gas heat recovery boiler 500, ) To the heat recovery boiler (500) and the waste drying apparatus (400).

가스화로(110)에서 폐기물로부터 생성된 천연 합성가스는 합성가스 연소로(200)로 이송된다. 합성가스 연소로(200)의 한쪽에는 버너가 설치된다. 합성가스 연소로(200)에 수용된 합성가스는 연소공기와 접촉하게 되어 점화 및 연소된다. 합성가스 연소로(200)로부터 나오는 배가스는 일부는 폐기물 건조장치(400)로 향하게 되고, 나머지는 연소배가스 열회수 보일러(500)로 향하게 된다. The natural syngas produced from the waste in the gasification furnace 110 is transferred to the syngas furnace 200. A burner is installed on one side of the syngas furnace 200. The syngas contained in the syngas furnace 200 is brought into contact with the combustion air and ignited and burned. The exhaust gas from the syngas furnace 200 is partially directed to the waste drying apparatus 400 and the remainder is directed to the flue gas heat recovery boiler 500.

합성가스 연소로(200)에서 배출되는 연소가스는 폐기물 건조장치(400) 또는 연소배가스 열회수 보일러(500)로 공급되도록 연소 배가스 분배덕트(210)를 구성하였으며 연소가스 유량제어장치(220, 340)를 구비하였다. The combustion gas discharged from the syngas furnace 200 is supplied to the waste drying apparatus 400 or the combustion gas heat recovery boiler 500 and the combustion gas flow rate control apparatus 220, .

합성가스 가스엔진 발전부(300)는 합성가스를 사용하여 발전시키도록 구성되는데, 상기 가스화로(110)에 의해 만들어진 합성가스를 사용하여 내연기관으로 전기를 생산하는 가스엔진 발전기(320)를 구비할 수 있다. 이때, 발전기(320)는 발생열을 가스엔진 배가스 분배덕트(330)를 통해서 연소배가스 열회수 보일러(500)와 페기물 건조장치 (400)로 공급하여 스팀을 생산하거나 폐기물을 건조시키는 건조열로 사용되도록 한다. 상기 발전기(320)는 본 발명에 의해 한정되지 않으며, 종래의 어떠한 발전기(320)도 활용될 수 있음은 물론이다. The syngas gas engine generator 300 is configured to generate electricity using syngas. The syngas gas generator 300 includes a gas engine generator 320 that generates electricity using the syngas produced by the gasification furnace 110, can do. At this time, the generator 320 supplies the generated heat to the combustion gas heat recovery boiler 500 and the waste disposal apparatus 400 through the gas engine exhaust gas distribution duct 330 to be used as dry heat for producing steam or drying the waste . The generator 320 is not limited to the present invention, and any conventional generator 320 may be utilized.

합성가스 가스엔진(310)에서 배출되는 연소가스의 경우에도 폐기물 건조장치(400)로 공급되도록 별도의 연소 배가스 분배덕트(210)를 구성하였으며 별도의 연소가스 유량제어장치(220)를 구비한다. The combustion gas discharged from the syngas gas engine 310 is also supplied to the waste drying apparatus 400 so as to constitute a separate combustion exhaust gas distribution duct 210 and a separate combustion gas flow rate control device 220.

한편, 합성가스 가스엔진(310)에서 배출되는 연소가스의 경우에도 연소배가스 열회수 보일러(500)로 공급되도록 별도의 가스엔진 배가스 분배덕트(320)를 구성하였으며 별도의 연소가스 유량제어장치(330)를 구비하였다. In the case of the combustion gas discharged from the syngas gas engine 310, a separate gas engine exhaust gas distribution duct 320 is configured to be supplied to the combustion gas heat recovery boiler 500, and a separate combustion gas flow rate control device 330 is provided. .

이상과 같이 본 발명에 따른 합성가스 복합 에너지 회수장치의 운전방법은, 먼저, 폐기물 건조장치(400)로부터 페기물 공급장치(10)에 폐기물이 투입되면 불순물이 선별된 후, 가스화로(110)에 투입한다. As described above, the method of operating the syngas composite energy recovery apparatus according to the present invention is as follows. First, when the waste is fed from the waste drying apparatus 400 to the waste supply apparatus 10, the impurities are sorted into the gasification furnace 110 .

건조된 폐기물이 가스화로(110)로 투입되면, 이는 합성가스(synthesis gas, syngas)로 전환된 후, 합성가스 정제설비(120)를 통해 정제되어 합성가스 가스엔진 발전부(300)의 발전기(320)로 공급된다. 이때, 합성가스 정제설비(120) 를 통해 배출되는 가스를 별도의 저장 시설, 즉 합성가스 버퍼탱크(122)에 저장한 후 합성가스 연소로(200) 및 합성가스 가스엔진 발전부(300)로 공급할 수도 있다. When the dried waste is introduced into the gasification furnace 110, it is converted into a synthesis gas (syngas), purified through the synthesis gas purification facility 120, and supplied to a generator (not shown) of the syngas gas engine generator 300 320. In this case, the gas discharged through the syngas refining facility 120 is stored in a separate storage facility, that is, the syngas buffer tank 122, and then discharged to the syngas furnace 200 and the syngas gas engine generator 300 .

발전기(320)가 동작되면 전기가 발생하게 되고, 이때, 배출 증기는 폐기물 건조장치(400) 및 연소배가스 열회수 보일러(500)로 공급되어 연소배가스 열회수 보일러(500)에서 스팀을 생산한다. When the generator 320 is operated, electricity is generated. At this time, the exhaust steam is supplied to the waste drying apparatus 400 and the combustion gas heat recovery boiler 500 to produce steam in the combustion gas heat recovery boiler 500.

연소배가스 열회수 보일러(500)는 발생된 열을 스팀으로 전환시킨다. 연소배가스 열회수 보일러(500)은 편리하게는 폐열 회수 보일러일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 열회수 보일러(500)에 의하여 발생된 스팀은 열수 또는 건물 난방의 제공을 포함하는, 어떠한 적합한 목적을 위해서라도 사용될 수 있다. The combustion gas heat recovery boiler 500 converts the generated heat into steam. The combustion gas heat recovery boiler (500) can conveniently be a waste heat recovery boiler. In a preferred embodiment, the steam generated by the heat recovery boiler 500 can be used for any suitable purpose, including providing hot water or building heating.

가스화로(110)에서 가스엔진 발전이 가능한 합성가스 품질을 생산하기 위해서는 저급 폐기물을 3,000 kcal/kg 이상의 발열량이 가능하도록 전처리 장치 중 하나인 폐기물 건조장치(400)에서 수분을 건조하여야 하며, 건조에 사용되는 열원을 합성가스 가스엔진(310)의 배가스 및 합성가스 연소로(200)의 열원을 회수하여 사용한다. In order to produce a syngas quality capable of generating a gas engine in the gasification furnace 110, the water should be dried in the waste drying apparatus 400, which is one of the pretreatment apparatuses, so as to enable a calorific value of 3,000 kcal / The heat source used is recovered from the exhaust gas of the syngas gas engine 310 and the heat source of the syngas furnace 200 and used.

상기 폐기물 건조장치(400)는 상기 합성가스 연소로(200)로부터 공급받은 연소가스를 이용하여 폐기물을 건조하여 건조기와 및 폐기물내의 수분 함량을 측정하는 수분측정기(410)를 포함한다. The waste drying apparatus 400 includes a dryer and a moisture meter 410 for measuring the moisture content in the waste by drying the waste using the combustion gas supplied from the syngas furnace 200.

폐기물 건조장치(400)는 폐기물에 함유된 수분을 가스화에 적합한 발열량 기준으로 수분함량으로 건조하는 역할을 하며, 건조에 필요한 열원은 가스화로(110)에서 생산된 합성가스의 연소로(200) 또는 합성가스 가스엔진(310) 배가스 폐열을 이용하도록 구성하며, 폐기물 건조장치(400)에서 사용하는 열원의 필요량을 제어할 수 있는 연소가스 유량제어장치(220)를 각각 구비한다. The waste drying apparatus 400 serves to dry the moisture contained in the waste in a moisture content on the basis of a calorific value suitable for gasification. The heat source necessary for drying is a combustion furnace 200 of the syngas produced in the gasification furnace 110 And a combustion gas flow rate control device 220 configured to use exhaust gas waste gas of the syngas gas engine 310 and to control a required amount of heat source used in the waste drying device 400.

또한, 폐기물 건조장치(400)에서 발생하는 건조 폐가스는 합성가스 연소로(200)로 보내져 연소된다. 폐기물 건조장치(400)에서 건조 시 발생하는 폐가스는 악취의 요인이 되고 다이옥신 형성의 가능성이 있어, 이러한 폐가스는 합성가스 연소로(200)로 보내져 연소하여 악취를 방지한다. In addition, the dry waste gas generated in the waste drying apparatus 400 is sent to the syngas furnace 200 for combustion. The waste gas generated in drying in the waste drying apparatus 400 is a factor of odor, and there is a possibility of dioxin formation. Such waste gas is sent to the syngas furnace 200 to be burnt to prevent odor.

본 발명의 다른 양상은 본 발명의 합성가스 복합 에너지 회수장치를 이용하여 합성가스로부터 에너지를 회수함에 있어서, 폐기물 공급장치(10)로부터 공급된 폐기물을 가스화로(110)에서 발열 및 흡열 반응을 통해 가스를 생산하고, 폐기물 가스화를 통해 생산된 합성가스를 가스엔진 합성가스 가스엔진 발전부 (300)와 합성가스 연소로(200)와 연계하여 연소배가스를 폐기물 건조장치(400)에 직접 공급하여 건조열원으로 활용함과 동시에 연소배가스를 스팀 생산이 가능한 열회수 보일러(500)로 공급하여 스팀을 생산하고, 상기 가스화로(110)에서 발생된 가스를 합성가스 가스엔진 발전부(300)로 공급하여 전기를 생산하는 것을 특징으로 하는 합성가스 복합 에너지 회수방법에 관한 것이다. In another aspect of the present invention, in recovering energy from syngas using the syngas composite energy recovery apparatus of the present invention, the waste supplied from the waste supply apparatus 10 is subjected to heat generation and endothermic reaction in the gasification furnace 110 The syngas produced through the waste gasification is connected to the syngas furnace 200 and the gas engine syngas gas engine generator 300 to directly supply the syngas gas to the waste drying apparatus 400 And supplies the gas generated from the gasification furnace 110 to the syngas gas engine power generation unit 300 to generate electricity by supplying electricity to the syngas gas engine power generation unit 300, And a method for recovering a syngas composite energy.

본 발명의 합성가스 에너지 회수장치는 시스템의 하나 이상의 파라미터를 모니터링하고 측정된 파라미터에 따라 밸브를 조절하여, 각각의 장치를 제어하는 제어유닛을 추가로 포함할 수 있다.The syngas energy recovery apparatus of the present invention may further comprise a control unit for monitoring one or more parameters of the system and adjusting the valves according to the measured parameters to control each apparatus.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사항을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The foregoing description is merely illustrative of the technical features of the present invention and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

10 : 페기물 공급장치
110 : 가스화로
120: 합성가스 정제설비
200: 합성가스 연소로
300 : 합성가스 가스엔진 발전부
400: 폐기물 건조장치
500: 연소배가스 열회수 보일러10: Waste supply device
110: Gasification furnace
120: Synthetic gas refining plant
200: Syngas furnace furnace
300: Synthetic gas gas engine generator
400: waste drying equipment
500: Combustion gas heat recovery boiler

Claims (8)

폐기물 공급장치로부터 공급되는 폐기물을 연소시켜 합성가스로 만드는 가스화로; 상기 가스화로부터 합성가스를 공급받아 연소시켜 연소가스를 생성하고 연소가스를 폐기물 건조를 위해 폐기물 건조장치에 제공함과 스팀 생산을 위해 동시에 연소배가스 열회수 보일러로 제공하는 합성가스 연소로; 상기 가스화로로부터 합성가스를 공급받아 발전하여 전기를 생산하는 합성가스 가스엔진 발전부; 및 상기 합성가스 연소로에서 발생된 연소가스를 공급받아 스팀을 생산하는 열회수 보일러를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성가스 복합 에너지 회수장치.
A gasification furnace for producing syngas by burning waste supplied from a waste supply device; A syngas combustion furnace for supplying a syngas from the gasification to generate a combustion gas to supply a combustion gas to a waste drying apparatus for drying waste, and to provide a combustion gas heat recovery boiler for steam production at the same time; A syngas gas engine generator for generating electricity by receiving synthesis gas from the gasification furnace; And a heat recovery boiler for generating steam by receiving the combustion gas generated in the syngas combustion furnace.
제1항에 있어서, 가스화로는 폐기물을 가스화하여 합성 가스로 전환하는 가스화기와; 상기 가스화기에서 배출되는 합성 가스 및 배출 가스를 정제하는 합성가스 정제 설비를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성가스 복합 에너지 회수장치.
The gasification furnace according to claim 1, wherein the gasifier comprises a gasifier for gasifying the waste into a synthesis gas; And a syngas refining facility for refining the syngas and the discharge gas discharged from the gasifier.
제2항에 있어서, 상기 회수장치는
상기 가스화로로부터의 합성가스를 흡인하는 합성가스 송풍기;
상기 합성가스송풍기에 의해서 가스화로로부터 공급받은 합성가스를 저장하는 합성가스 버퍼탱크;
합성가스 버퍼탱크에 저장된 합성가스를 합성가스 연소로로 공급하되, 유량 및 압력을 안정적으로 제어하는 제1 합성가스 유량제어장치; 및
합성가스 버퍼탱크에 저장된 합성가스를 합성가스 가스엔진 발전부로 공급하되, 유량 및 압력을 안정적으로 제어하는 제2 합성가스 유량제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성가스 복합 에너지 회수장치.
The apparatus according to claim 2, wherein the recovery device
A syngas blower for sucking syngas from the gasification furnace;
A syngas buffer tank for storing syngas supplied from the gasification furnace by the syngas blower;
A first syngas flow rate control device for supplying a syngas stored in a syngas buffer tank to a syngas furnace, and stably controlling a flow rate and a pressure; And
And a second syngas flow controller for supplying the syngas stored in the syngas buffer tank to the syngas gas engine generator, wherein the second syngas flow controller controls the flow rate and the pressure stably.
제1항에 있어서, 상기 회수장치는 상기 합성가스 연소로에서 배출되는 배가스를 연소배가스 열회수 보일러로 분배하는 합성가스 연소로 배가스 분배덕트와 상기 가스엔진의 연소배가스를 열회수 보일러 및 폐기물 건조장치로 분배하는 가스엔진 배가스 분배덕트를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성가스 복합 에너지 회수장치.
The syngas burning furnace according to claim 1, wherein the recovery device is a syngas burning furnace for distributing exhaust gas discharged from the syngas combustion furnace to a combustion gas heat recovery boiler, and distributing the flue gas discharged from the gas engine to a heat recovery boiler and a waste drying device Wherein the gas-engine exhaust gas distribution duct comprises a gas engine exhaust gas distribution duct.
제1항에 있어서, 상기 폐기물 건조장치는 상기 합성가스 연소로로부터 공급받은 연소가스를 이용하여 폐기물을 건조하여 건조기; 및 폐기물내의 수분 함량을 측정하는 수분측정기를 포함하고. 폐기물 건조장치에서 배출되는 건조 폐가스는 합성연로 연소로에서 연소되도록 구성된 것을 특징으로 하는 합성가스 복합 에너지 회수장치. [2] The apparatus of claim 1, wherein the waste drying apparatus comprises: a dryer for drying the waste using the combustion gas supplied from the syngas burner; And a moisture meter for measuring the moisture content in the waste. Wherein the dry waste gas discharged from the waste drying apparatus is combusted in a synthetic flash combustion furnace. 제1항에 있어서, 상기 회수장치는
상기 폐기물 건조장치에서 사용하는 열원의 필요량을 제어할 수 있는 상기 합성가스 연소로 배가스 분배덕트 후단에 설치된 연소가스 유량제어장치를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 합성가스 복합 에너지 회수장치.
The apparatus according to claim 1, wherein the recovery device
Further comprising a flue gas flow rate control device disposed downstream of the flue gas distribution duct for controlling the required amount of heat source used in the waste drying apparatus.
제1항에 있어서, 상기 회수장치는
정제된 합성가스를 합성가스 연소로 및 합성가스 가스엔진에 요구되는 압력으로 제어하기 위한 합성가스 압력제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성가스 복합 에너지 회수장치.
The apparatus according to claim 1, wherein the recovery device
And a syngas pressure control device for controlling the purified syngas to a pressure required for the syngas furnace and the syngas gas engine.
제1항의 합성가스 복합 에너지 회수장치를 이용하여 합성가스로부터 에너지를 회수함에 있어서, 폐기물 공급장치로부터 공급된 폐기물을 발열 및 흡열 반응을 통해 가스를 생산하고, 폐기물 가스화를 통해 생산된 합성가스를 가스엔진 합성가스 가스엔진 발전부와 합성가스 연소로와 연계하여 연소배가스를 건조장치에 직접 공급하여 건조열원으로 활용함과 동시에 연소배가스를 스팀 생산이 가능한 열회수 보일러로 공급하여 스팀을 생산하고, 상기 가스화로에서 발생된 가스를 합성가스 가스엔진 발전부로 공급하여 전기를 생산하는 것을 특징으로 하는 합성가스 복합 에너지 회수방법.
A method for recovering energy from a syngas using the syngas composite energy recovery device of claim 1, comprising the steps of: generating gas through heat and endothermic reaction of the waste supplied from the waste supply device; Engine syngas gas In conjunction with the engine power generation section and the syngas furnace, the combustion gas is directly supplied to the drying device to be used as a drying heat source, and the combustion gas is supplied to a heat recovery boiler capable of producing steam to produce steam, Gas produced in the furnace is supplied to the syngas gas engine generator to produce electricity.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102330066B1 (en) * 2020-11-02 2021-11-25 이항순 Energy self-sufficient complex waste processing system linked sewage processing facilities

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