KR20190111277A - Burning efficiency improving agent for increasing steam production - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 스팀 생산량을 증가시키는 연소효율 개선제에 관한 것으로, 보다 자세하게는 폐지나 화목과 같은 일반적인 소각용 연소재료뿐만 아니라 각종 폐기물을 포함한 다양한 화석연료의 연소효율을 효과적으로 개선하여 스팀 생산량을 현저하게 증가시키면서도 연소 배가스의 농도 감소 및 제산 능력 향상과 함께 연소로 내의 클링커(Clinker) 성장 또한 억제할 수 있는 연소효율 개선제와 그 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a combustion efficiency improving agent for increasing steam production, and more particularly, to effectively improve the combustion efficiency of various fossil fuels including various wastes as well as general incineration combustion materials such as waste paper and firewood, thereby significantly increasing steam production. At the same time, the present invention relates to a combustion efficiency improving agent and a use thereof which can also suppress clinker growth in a combustion furnace while reducing the concentration of combustion flue gas and improving antacid ability.
종래로부터 안정적인 연소를 위해, 각종 폐기물을 포함한 다양한 화석연료를 연소하는 연소로에서 연소 효율을 향상시키기 위한 다양한 수단들이 연구되어 왔다. 이러한 다양한 수단들 중 촉매 작용을 통해 연소로 내의 완전연소를 촉진하는 연소촉진제가 그 대표적인 예가 될 것이다. 완전 연소가 되기 위해서는 3T 즉, 충분한 온도(Temperature)와 연소 시간(Time), 혼합 또는 난류도(Tubulence)를 만족시켜야 한다. 그러나, 실제 소각로는 폐기물의 종류와 함수율 및 상태에 따라 필요한 연소 시간이 각각 다르며, 설비의 형상 및 운전 방법과 클링커의 형성으로 인하여 연소로 내의 난류도의 크기가 달라 대부분의 소각로에서의 완전 연소가 매우 어려운 실정이다. 실제 충분한 온도와 연소시간은 소각로를 운전할 때 인위적으로 조절이 가능한 변수이나 혼합의 정도는 시설의 설비요소로서 플랜트 설계 및 시공에 의해 좌우되기 때문에 운영할 때는 거의 증감이 불가능한 요소이다. 따라서, 현장에서 완전 연소 효율을 개선하기 위해서는 연소 시간과 연소 온도를 적절히 제어하는 방법을 모색하여 적용하는 것이 유일한 방법이었다. 이러한 연소 시간과 연소 온도를 적절히 제어하기 위해서는 소각로의 전문적인 지식과 반입되는 폐기물 및 화석연료의 특성, 그리고 현장 시스템에 대한 충분한 노하우(Know-How)가 축적되어야 하나, 대부분의 운영 현장은 이러한 요소가 부재한 채로 경험에만 전적으로 의존하여 운영하고 있다. 이로 인하여 대부분의 현장은 연소실 및 보일러의 연속 가동 일수가 20일을 넘기지 못하고 있으며, 클링커가 성장하여 가동을 멈춘 후 재정비를 해야만 했다. 또한 소각량을 증가시킬 경우 배가스의 발생이 촉진되어 후단 배가스 처리설비의 운영에 부담을 더욱 가중시키게 된다.For stable combustion, various means have been studied for improving combustion efficiency in a combustion furnace which burns various fossil fuels including various wastes. Among these various means, a combustion accelerator that catalyzes the complete combustion in the furnace through the catalytic action will be a representative example. In order to achieve complete combustion, 3T, that is, sufficient temperature (Temperature), combustion time (Time), mixing or turbulence must be satisfied. However, the actual incinerator requires different combustion times depending on the type of waste, the moisture content, and the conditions, and due to the shape and operation of the installation and the formation of clinkers, the size of the turbulence in the furnace is different. It is very difficult. Indeed, sufficient temperature and combustion time are factors that can be artificially controlled when operating an incinerator, but the extent of mixing is almost impossible to increase or decrease in operation since it depends on the plant design and construction as a facility component of the facility. Therefore, in order to improve the complete combustion efficiency in the field, the only method was to find and apply a method of properly controlling the combustion time and the combustion temperature. To properly control these combustion times and combustion temperatures, the incinerator's expertise, the characteristics of the waste and fossil fuels to be imported, and sufficient know-how for the on-site system must be accumulated, but most operating sites have these factors. In their absence, they depend solely on experience. As a result, most sites do not exceed 20 days of continuous operation in combustion chambers and boilers, and the clinker has grown and had to be shut down and reworked. Increasing the amount of incineration also promotes the generation of flue-gases, adding to the burden on the operation of downstream flue gas treatment facilities.
따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위하여 다양한 방안에 제안되어 왔는데, 예를 들어 대한민국 특허등록번호 제10-0485193호(특허문헌 1)에서는 "스케일과 클링커 제거 및 생성방지, 대기오염물질 저감에효과적인 연소촉진제"라는 명칭으로, "붕사 20 내지 45중량부, 과산화수소 10 내지 25중량부, 트리에탄올아민 20 내지 40중량부, 산화아연(ZnO) 5 내지 15중량부, 및 이산화망간 1 내지 8중량부를 함유하는 조성물 100중량부에 물 100 내지 300 중량부를 혼합하여 구성되는 크링크 및 스케일을 방지하는 연소촉진제"를 개시하고 있으며, 대한민국 특허공개공보 제2006-0081654호(특허문헌 2)에는 연료의 연소를 촉진하고 기관 내 불순물을 제거하여 열 전달을 증가시켜 열효율을 향상시킬 뿐만 아니라, 유해 배기가스의 방출을 저감시키기 위한 것으로, "과산화수소 8∼40 중량부, 아민계 안정제 8∼40 중량부, 붕사(borax) 10∼40 중량부, 수산화나트륨 16∼40 중량부 및 잔부로 물을 포함하는 연료용 첨가 조성물"을 개시하고 있다. 또한, 대한민국 특허공개공보 제2011-0111840호(특허문헌 3)에는 연료 첨가제의 제조방법에 대한 것으로, "11~13 중량%의 수산화나트륨, 27~31 중량%의 붕사, 12~16 중량%의 과산화수소, 19~21 중량%의 트리에탄올아민, 1~3 중량%의 황산칼륨, 20~23 중량%의 물을 포함하는 제1 수용액을 준비하는 단계; 탄산칼륨을 물에 섞어서 교반하여 탄산칼륨 수용액을 만드는 단계; 상기 탄산칼륨 수용액에 과산화수소를 혼합하되, 온도가 50℃ 이하가 되도록 제어하면서 상기 과산화수소를 혼합하는 단계; 과산화수소가 혼합된 상기 탄산칼륨 수용액에 75~80℃의 온도로 가열된 트리에탄올아민을 섞어서 제2 수용액을 준비하는 단계; 및 상기 제1 수용액에 상기 제2 수용액을 약 10~20 중량%의 비율로 혼합하는 단계를 포함하는 연료 첨가제의 제조방법"을 개시하고 있다. 그러나, 상기 특허문헌 1의 발명은 안정화제인 트리에탄올아민과 금속 산화물을 사용함으로 인하여 매연 및 슬래그 발생은 어느 정도 억제할 수는 있으나, 연소 후 클링크가 로 벽면에 딱딱하게 고착되는 문제점이 여전히 있으며, 상기 특허문헌 2는 부식성이 높은 수산화나트륨 및 아민계열의 안정제를 다량 사용하므로 연소로의 수명과 연소시 질소산화물이 발생하고 봄 가을의 날씨에도 쉽게 빙결되는 문제점이 있고, 더욱이 붕사의 결합을 깨뜨려 용해시키기 위해 강알칼리 조건에서 트리에탄올아민을 첨가해야만 하는데, 이 과정이 매우 복잡하고 반응시간이 길어 비효율적이다. 상기 특허문헌 3의 발명은 연소 효율을 개선하여 오염물질을 줄이고 클링커의 발생을 어느 정도 줄일 수 있겠지만 이 특허문헌 3의 발명 또한 상기 특허문헌 2와 같은 문제점을 가지고 있으며, 더욱이 제조공정이 복잡하게 되어 생산성이 떨어진다는 단점이 있었다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 출원인은 빠른 시간 내에 완전 연소를 유도하고 연소 배가스의 농도 감소 및 제산 능력 향상과 함께 연소로 내의 클링커 성장을 억제하고 연소로 운영의 편의성을 획기적으로 개선하면서, 또한 액상의 연소촉진제로서 결빙의 우려가 없고 질소산화물을 발생하지 않도록 하기 위해 프로필렌 글리콜을 포함하는 특정한 구성의 연소촉진제를 제안하여 특허출원한 바 있다.Therefore, in order to solve the above problems have been proposed in various ways, for example, Korean Patent Registration No. 10-0485193 (Patent Document 1) "Scale and clinker removal and prevention of generation, effective combustion to reduce air pollutants Under the name of "accelerator", a composition containing 20 to 45 parts by weight of borax, 10 to 25 parts by weight of hydrogen peroxide, 20 to 40 parts by weight of triethanolamine, 5 to 15 parts by weight of zinc oxide (ZnO), and 1 to 8 parts by weight of manganese dioxide And a combustion accelerator for preventing clinking and scale formed by mixing 100 to 300 parts by weight of water to 100 parts by weight. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2006-0081654 (Patent Document 2) discloses a fuel for promoting combustion and It is not only to improve the heat efficiency by increasing the heat transfer by removing impurities, but also to reduce the emission of harmful exhaust gases. A fuel additive composition comprising water in parts by weight, 8 to 40 parts by weight of an amine stabilizer, 10 to 40 parts by weight of borax, 16 to 40 parts by weight of sodium hydroxide, and the remainder is disclosed. In addition, the Republic of Korea Patent Publication No. 2011-0111840 (Patent Document 3) relates to a method for producing a fuel additive, "11-13% by weight of sodium hydroxide, 27-31% by weight of borax, 12-16% by weight of Preparing a first aqueous solution comprising hydrogen peroxide, 19-21 wt% triethanolamine, 1-3 wt% potassium sulfate, 20-23 wt% water; mixing potassium carbonate with water and stirring to prepare an aqueous potassium carbonate solution Mixing hydrogen peroxide with the aqueous potassium carbonate solution, while controlling the temperature to be 50 ° C. or less; mixing the hydrogen peroxide with triethanolamine heated to a temperature of 75 to 80 ° C. in the aqueous potassium carbonate solution mixed with hydrogen peroxide. Preparing a second aqueous solution by mixing; and mixing the second aqueous solution with the first aqueous solution at a ratio of about 10 to 20% by weight. However, the invention of the patent document 1 can suppress the generation of soot and slag to some extent by using a triethanolamine and a metal oxide as a stabilizer, there is still a problem that the clink is firmly fixed to the furnace wall after combustion, The patent document 2 uses a large amount of highly corrosive sodium hydroxide and amine-based stabilizer, so there is a problem in that the life of the combustion furnace and nitrogen oxides occur during combustion and easily freezes even in the spring and autumn weather, moreover, break the bond of borax to dissolve In order to achieve this, triethanolamine must be added under strong alkali conditions. This process is very complicated and the reaction time is inefficient. Although the invention of Patent Document 3 can reduce the pollution and reduce the generation of clinker to some extent by improving combustion efficiency, the invention of Patent Document 3 also has the same problems as Patent Document 2, and the manufacturing process is complicated. There was a disadvantage of poor productivity. Therefore, in order to solve such a problem, the Applicant induces complete combustion in a short time, suppresses the clinker growth in the combustion furnace and improves the convenience of the combustion furnace, while also reducing the concentration of combustion flue gas and improving the antacid capacity. In order to prevent the formation of nitrogen oxides as a liquid combustion accelerator and to prevent the generation of nitrogen oxides, a patent application has been proposed for a combustion accelerator having a specific configuration including propylene glycol.
그러나, 상기한 바와 같이 종래의 연소 촉진제의 기술에서는 주로 빠른 시간 내에 완전 연소를 유도, 연소 배가스의 농도 감소, 제산 능력 향상, 연소로 내의 클링커 성장 억제, 연소로 운영의 편의성, 질소산화물 발생 억제 등에만 주안점을 두고 개발이 진행되어 오고 있었는데, 최근에 들어 소각에서 얻어지는 에너지, 즉 생산되는 스팀량을 증가시킬 수 있는 방안이 요청되고 있으나, 이에 대해서는 특별하게 제안된 바가 없었으며, 단지 대한민국 특허공개번호 제2006-0074404호(특허문헌 4)에서 "연소개선제"라는 명칭으로, "탈륨, 비스무트, 납, 악티늄, 규소, 알루미늄, 베릴륨, 칼슘, 브롬, 스트론튬, 유로퓸, 라돈, 탄소, 은, 티타늄, 마그네슘, 유황 중 어느 한 종 또는 이들 혼합체를 880℃∼1150℃에서 소성한 소성체 또는 이 소성체의 산화물을 함유하는 것을 특징으로 하는 연소개선제"를 개시하고 있으나, 이는 엔진 내부 등에서 연소특성을 개선하기 위한 것에 지나지 않으며, 연소에 따른 에너지, 특히 스팀의 생산성 개선과는 무관하다.However, as described above, in the technology of the conventional combustion accelerator, it is mainly to induce complete combustion in a short time, to reduce the concentration of the combustion flue gas, to improve the antacid capacity, to suppress the clinker growth in the combustion furnace, to facilitate the operation of the combustion furnace, to suppress the generation of nitrogen oxides, etc. The development has been progressed with the main focus. Recently, there has been a request for a method to increase the amount of energy obtained from incineration, that is, the amount of steam produced. However, no special proposal has been made, and only the Korean Patent Publication No. In 2006-0074404 (Patent Document 4) under the name of "lead introduction agent", "tallium, bismuth, lead, actinium, silicon, aluminum, beryllium, calcium, bromine, strontium, europium, radon, carbon, silver, titanium, magnesium Containing any kind of sulfur or a mixture of these fired bodies at 880 ° C to 1150 ° C or an oxide of the fired body Combustion improving agent characterized in that ", but this is only for improving the combustion characteristics in the engine, etc., and is not related to the improvement of the energy of combustion, in particular the productivity of steam.
따라서, 본 발명자 등은 상기와 같은 연소 촉진제의 본래의 특성을 유지하면서, 각종 산업, 특히 제지 산업에서 요구되는 소각 톤당 스팀 생산량을 현저하게 향상시킬 수 있는 조성물을 제공하기 위해 예의 연구하여 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors earnestly studied the present invention to provide a composition which can significantly improve the steam production per tonne of incineration required in various industries, particularly the paper industry, while maintaining the original characteristics of the combustion promoter as described above. It was completed.
본 발명은 상기한 종래 기술에 있어서의 기술적 문제점을 감안하여 된 것으로, 본 발명의 주요 목적은 빠른 시간 내에 완전 연소를 유도하고 연소 배가스의 농도 감소 및 제산 능력 향상과 함께 연소로 내의 클링커 성장을 억제하면서, 연소효율을 효과적으로 개선하여 소각연료 중량당 스팀 생산량을 현저하게 증가시킬 수 있는, 스팀 생산량을 증가시키는 연소효율 개선제를 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above technical problems in the prior art, and a main object of the present invention is to induce complete combustion in a short time and to suppress clinker growth in a combustion furnace with a decrease in the concentration of combustion flue gas and improvement of antacid ability. In the meantime, it is to provide a combustion efficiency improving agent that increases the steam production, which can effectively improve the combustion efficiency to significantly increase the steam production per incineration fuel weight.
본 발명의 다른 목적은 상기한 특성을 갖는 연소효율 개선제를 보다 효과적으로 사용하여 스팀 생산량을 증가시킬 수 있는 사용 방법 및 용도를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of use and use which can increase the steam production by more effectively using a combustion efficiency improving agent having the above characteristics.
본 발명은 또한 상기한 명확한 목적 이외에 이러한 목적 및 본 명세서의 전반적인 기술로부터 이 분야의 통상인에 의해 용이하게 도출될 수 있는 다른 목적을 달성함을 그 목적으로 할 수 있다.The present invention may also be aimed at achieving, in addition to the above-mentioned specific objects, other objects which can be easily derived by those skilled in the art from this and the overall description of the present specification.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스팀 생산량을 증가시키는 연소효율 개선제는;Combustion efficiency improving agent for increasing the steam production of the present invention for achieving the above object;
수산화나트륨(NaOH) 및 수산화칼륨(KOH)으로 이루어진 용해제와, 과산화수소(H2O2)로 이루어진 산소공급제, 그리고 클링커 억제제를 포함하는 연소효율 개선제에 있어서, In the combustion efficiency improving agent comprising a dissolving agent consisting of sodium hydroxide (NaOH) and potassium hydroxide (KOH), an oxygen supply agent consisting of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), and a clinker inhibitor,
상기 연소효율 개선제는 수산화나트륨(NaOH)과 수산화칼륨(KOH)으로 구성된 용해제, 붕사(Na2B4O7·10H2O)와 붕산나트륨(Sodium borate; Na3BO3) 중 어느 하나 이상으로 구성된 된 클링커 억제제, 과산화수소(H2O2), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 및 물로 구성된 것임을 특징으로 한다.The combustion efficiency improving agent may be one or more of a solvent composed of sodium hydroxide (NaOH) and potassium hydroxide (KOH), borax (Na 2 B 4 O 7 · 10H 2 O), and sodium borate (Na 3 BO 3 ). It is characterized by consisting of a clinker inhibitor, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), propylene glycol, and water.
본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 프로필렌 글리콜은 프로필렌 글리콜을 제외한 연소효율 개선제의 총 중량을 기준으로 5 내지 20 중량%의 범위로 존재함을 특징으로 한다.According to another configuration of the present invention, the propylene glycol is characterized in that it is present in the range of 5 to 20% by weight based on the total weight of the combustion efficiency improving agent except propylene glycol.
본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 연소효율 개선제는 탄산수소나트륨(NaHCO3)을 더 포함함을 특징으로 한다. According to another configuration of the present invention, the combustion efficiency improving agent is characterized in that it further comprises sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ).
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 탄산수소나트륨(NaHCO3)은 연소효율 개선제의 총 중량을 기준으로 10 내지 15 중량%의 범위로 존재함을 특징으로 한다.According to another configuration of the present invention, the sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) is characterized in that it is present in the range of 10 to 15% by weight based on the total weight of the combustion efficiency improving agent.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 스팀 생산량을 증가시키는 연소효율 개선제는 용해제, 클링커 억제제, 과산화수소로 이루어지는 조성에 2가 알코올 기를 함유하는 프로필렌 글리콜을 일정한 비율로 부가하여 연소효율 개선제를 제공하므로, 종래의 클링커 억제제의 용해가 쉬우며, 계면화성제로 아민계열이 아닌 프로필렌 글리콜을 사용하므로 질소산화물의 발생을 억제하고, 또한 안정적인 제조공정을 제공하므로 안정제의 부가를 요하지 않아 제조비용이 낮아 경제적이면서도 종래의 일반적인 연소촉진제와 같이 빠른 시간에 완전 연소를 유도하고 연소 배가스의 농도 감소 및 제산 능력 향상과 알코올 기를 함유하는 제제의 특성으로 인해 화실 내의 온도를 높일 수 있어 적은 소각량으로도 높은 양의 스팀을 생산할 수 있게 하여, 화실 내 클링커 성장을 억제하고 운영의 편의성을 획기적으로 개선할 수 있게 한다. 특히, 상기 본 발명에 따라 얻어진 연소효율 개선제는 완전 연소를 촉진하여 연료 자체의 발열량을 100% 발현하면서도 2가 알코올 기를 함유하는 프로필렌 글리콜을 일정한 비율로 함유하도록 하여 화실 내의 온도를 예상외로 증가시켜 제지공장에서 필요로 하는 스팀을 효과적으로 생산하여 제공할 수 있게 하는 산업상 유용한 발명이다.The combustion efficiency improving agent for increasing the steam yield of the present invention constituted as described above is added to the composition consisting of a dissolving agent, a clinker inhibitor, hydrogen peroxide at a fixed ratio to provide a combustion efficiency improving agent by adding a propylene glycol containing a dihydric alcohol group, It is easy to dissolve the clinker inhibitor, and because it uses propylene glycol instead of amine-based as a surfactant, it suppresses the generation of nitrogen oxides and provides a stable manufacturing process. As a combustion accelerator, it can induce complete combustion in a short time, reduce the concentration of combustion flue gas, improve antacid capacity, and increase the temperature in the firebox due to the characteristics of the agent containing alcohol groups, so that a high amount of steam can be produced with a small amount of incineration. Clinker in the firebox Inhibit the chapter and be able to dramatically improve the ease of operation. In particular, the combustion efficiency improving agent obtained in accordance with the present invention promotes complete combustion to express 100% of the calorific value of the fuel itself, while containing a certain ratio of propylene glycol containing a dihydric alcohol group to increase the temperature in the firebox unexpectedly, the paper mill Industrially useful invention that can effectively produce and provide the steam required by the.
이하, 본 발명을 바람직한 실시형태에 의해 보다 상세히 설명하기로 한다. 하지만, 본 발명의 범주가 여기에 한정되는 것이 아님은 물론이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments. However, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited thereto.
본 명세서에서, 본 실시형태는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로서, 본 발명의 범주는 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시형태들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명하지 않는다. In the present specification, the embodiments are provided to make the disclosure of the present invention complete, and to provide a person with ordinary skill in the art to fully understand the scope of the present invention, and the scope of the present invention is merely provided. It is only defined by the claims. Thus, in some embodiments, well known components, well known operations and well known techniques are not described in detail in order to avoid obscuring the present invention.
본 명세서에서 사용된 용어들은 실시형태를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 결코 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않은 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the text. In addition, components and operations referred to as 'includes (or includes)' do not exclude the presence or addition of one or more other components and operations.
본 발명에서 사용된 것으로, 용어 "프로필렌 글리콜(propylene glycol)"은 프로필렌을 원료로 하여 만드는 2가(價) 알코올 류로서, 녹이기 어려운 약물의 용매, 부동제, 의약, 합성 원료 따위로 쓰이는 것으로, 화학식은 C3H8O2이다. 이러한 특성을 갖는 프로필렌 글리콜은 통상적으로, 보습제, 연화제, 흡습제, 삼투물질, 방부제, 동결 방지제, 피부와 정맥 내 제제의 기제로 사용되는 것으로, 일반적으로 연소 촉진이나 증진에 대해 효과는 개시된 바가 없다.As used herein, the term "propylene glycol" is a dihydric alcohol made from propylene as a raw material, and is used as a solvent, an antifreeze agent, a medicine, or a synthetic raw material of a drug that is difficult to dissolve. The chemical formula is C 3 H 8 O 2 . Propylene glycol having these properties is commonly used as a base for moisturizers, emollients, hygroscopics, osmotic agents, preservatives, cryoprotectants, skin and intravenous preparations, and generally has no effect on promoting or promoting combustion.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 연소효율 개선제는, 여기에 한정되는 것은 아니지만, 폐기물을 비롯한 화석연료의 연소속도 및 연소온도를 증가시켜 연소 효율를 향상시키고, 클링커의 생성을 억제하고, 또한 생성된 클링커 및 스케일의 탈착이 용이하도록 하며, 연소 배가스를 제어할 수 있고, 특히 화실의 온도를 증가시켜 동일한 소각연료당 스팀의 생산량을 현저하게 증가할 수 있도록 하는 연소효율 개선제와 그 사용 방법에 관한 것이다.The combustion efficiency improving agent according to a preferred embodiment of the present invention is not limited thereto, but increases the combustion speed and combustion temperature of fossil fuels including waste to improve combustion efficiency, suppress the formation of clinker, and also produce the clinker produced. And it relates to a combustion efficiency improving agent and a method of using the same to facilitate the desorption of the scale, to control the combustion exhaust gas, to increase the production of steam per incineration fuel by increasing the temperature of the firebox.
특히, 본 발명은 연소효율 개선제로서 완전연소를 촉진하도록 활성화 에너지를 낮추고 산소 공급을 극대화시키게 된다.In particular, the present invention is to lower the activation energy and maximize the oxygen supply to promote complete combustion as a combustion efficiency improver.
예를 들어, 폐기물 및 화석연료가 빨리 연소되도록 하기 위해서는 산소와 빨리 결합할 수 있도록 반응속도를 높여야 하는데, 이러한 연료의 연소반응은 일반적으로 아래의 화학식 1과 같이 표현될 수 있다.For example, in order to quickly burn waste and fossil fuels, the reaction rate must be increased so that they can be quickly combined with oxygen. The combustion reaction of such fuels can be generally expressed by the following Chemical Formula 1.
또한, 연료의 반응속도는 아래의 수학식 1과 같이 표현된다.In addition, the reaction rate of the fuel is expressed by Equation 1 below.
수학식 1에서 v는 반응속도이고, k는 속도 상수이고, a와 b는 각 화합물의 몰수이며, m과 n은 반응차수이다.In Equation 1, v is the reaction rate, k is the rate constant, a and b are the number of moles of each compound, m and n is the reaction order.
연소 반응속도를 나타낸 수학식 1에서 알 수 있듯이 반응속도(v)는 산소(O2)의 농도에 비례하기 때문에 산소의 농도를 증가시켜주게 되면 연소속도 또한 증가하게 된다. 연소실 내에 산소농도를 증가시키기 위해서는 송풍량을 증가시켜야 하나 송풍량을 증가시킬 경우, 외부 공기유입에 따른 열손실로 인하여 연소실 온도가 낮아져 완전연소에 필요한 연소시간이 증가하게 되고 종국에는 불완전연소로 인하여 강열감량이 증가하는 경우가 발생될 수 있으며, 다량의 공기 중의 질소가 연소로 내에서 산화되어 Thermal NOx의 생성이 촉진될 우려가 있다. 이를 위하여 본 발명에서는 탄산수소나트륨과, 프로필렌 글리콜을 일정한 비율로 첨가함으로서 고온에서 탄산염이 환원되어 이산화탄소로 전환될 때 발생되는 발생기 산소가 연소에 직접적으로 관여하여 연소실 내의 산소농도를 증가시켜 연소속도를 촉진시키고, 알코올 기에 의한 화실온도를 증가시키는 역할을 한다.As can be seen from Equation 1 representing the combustion reaction rate, the reaction rate (v) is proportional to the concentration of oxygen (O 2 ), and thus increasing the concentration of oxygen also increases the combustion rate. In order to increase the oxygen concentration in the combustion chamber, the air volume must be increased, but when the air volume is increased, the combustion chamber temperature is lowered due to heat loss due to external air inflow, which increases the combustion time required for complete combustion. This increase may occur, and there is a fear that nitrogen in a large amount of air is oxidized in the combustion furnace to promote the generation of Thermal NOx. To this end, in the present invention, by adding sodium hydrogen carbonate and propylene glycol at a constant ratio, the generator oxygen generated when carbonate is reduced and converted to carbon dioxide at high temperature is directly involved in combustion to increase the oxygen concentration in the combustion chamber to increase the combustion rate. And increases the firebox temperature due to alcohol groups.
Na2CO3 ------> 2Na+ + CO2 + O- Na 2 CO 3 ------> 2Na + + CO 2 + O -
본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 연소효율 개선제는 수산화나트륨(NaOH) 및 수산화칼륨(KOH)으로 이루어진 용해제와, 과산화수소(H2O2)로 이루어진 산소공급제, 그리고 클링커 억제제를 포함하는 연소효율 개선제에 있어서, 상기 연소효율 개선제는 수산화나트륨(NaOH)과 수산화칼륨(KOH)으로 구성된 용해제, 붕사(Na2B4O7·10H2O)와 붕산나트륨(Sodium borate; Na3BO3) 중 어느 하나 이상으로 구성된 된 클링커 억제제, 과산화수소(H2O2), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 및 물로 구성되어 진다.Combustion efficiency improving agent according to a preferred embodiment of the present invention is a combustion efficiency improving agent comprising a dissolving agent consisting of sodium hydroxide (NaOH) and potassium hydroxide (KOH), an oxygen supply agent consisting of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), and a clinker inhibitor In the combustion efficiency improving agent, any one of sodium hydroxide (NaOH) and potassium hydroxide (KOH), a borax (Na 2 B 4 O 7 · 10H 2 O) and sodium borate (Sodium borate; Na 3 BO 3 ) It consists of one or more clinker inhibitors, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), propylene glycol, and water.
본 발명의 연소효율 개선제의 일 성분을 구성하는 상기 용해제 성분은 수산화나트륨(NaOH) 61 내지 71중량%와 수산화칼륨(KOH) 29 내지 39중량%로 구성될 수 있다.The solubilizer component constituting one component of the combustion efficiency improving agent of the present invention may be composed of 61 to 71% by weight of sodium hydroxide (NaOH) and 29 to 39% by weight of potassium hydroxide (KOH).
본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 본 발명의 연소효율 개선제의 일 성분을 구성하는 상기 클링커 억제제는 붕사(Na2B4O7·10H2O) 0 내지 69중량%와 붕산나트륨(Sodium borate; Na3BO3) 31 내지 100중량%로 구성될 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the clinker inhibitor constituting one component of the combustion efficiency improving agent of the present invention is 0 to 69% by weight of borax (Na 2 B 4 O 7 · 10H 2 O) and sodium borate Na 3 BO 3 ) 31 to 100% by weight.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 연소효율 개선제 조성물의 일 성분인 클링커 억제제는 붕사 0 내지 69중량%와 붕산나트륨 31 내지 100중량%를 혼합하여 얻을 수 있는데, 이때, 가장 바람직하기로는 붕산나트륨만을 클링커 억제제로 사용할 수 있다. 붕산나트륨만을 사용하는 경우에 개선제 성분들의 분산이 균일하게 이루어지고, 클링커의 형성을 효과적으로 억제하는 것으로 나타났다. 더욱이, 붕산나트륨만을 사용하므로 과산화수소의 혼합 상태가 안정적으로 유지되어 별도의 안정화제를 사용할 필요가 없게 된다.As described above, the clinker inhibitor as one component of the combustion efficiency improving agent composition according to the preferred embodiment of the present invention may be obtained by mixing 0 to 69% by weight of borax and 31 to 100% by weight of sodium borate, most preferably Only sodium borate can be used as clinker inhibitor. It has been shown that the use of sodium borate alone results in a uniform dispersion of the improver components and effectively inhibits the formation of clinkers. Moreover, since only sodium borate is used, the mixed state of the hydrogen peroxide is maintained stably, and there is no need to use a separate stabilizer.
본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 연소효율 개선제는 상기 용해제에 상기 클링커 억제제를 1.5~3:1~2의 비율로 부가하여 얻을 수 있다. 이때 이미 수산화나트륨과 수산화칼륨의 강알칼리의 발열반응이 일어나 용해제의 온도가 고온이 되어 있어 별도의 가온 수단을 가하지 않더라도 클링커 억제제가 상기한 비율로 용이하게 균일하게 용해될 수 있어 바람직하다.According to another preferred embodiment of the present invention, the combustion efficiency improving agent can be obtained by adding the clinker inhibitor in a ratio of 1.5 to 3: 1 to 2 to the solubilizer. At this time, the exothermic reaction of the strong alkali of sodium hydroxide and potassium hydroxide occurs, so that the temperature of the dissolving agent is high temperature, and even if a separate heating means is not added, the clinker inhibitor can be easily and uniformly dissolved at the above-mentioned ratio.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 본 발명의 연소효율 개선제의 일 성분을 구성하는 상기 프로필렌 글리콜은 프로필렌 글리콜을 제외한 연소효율 개선제의 총 중량을 기준으로 5 내지 20 중량%의 범위로 존재할 수 있다. 만일, 상기 프로필렌 글리콜이 프로필렌 글리콜을 제외한 연소효율 개선제의 총 중량을 기준으로 5 중량% 미만의 범위로 존재하면, 연소효율 개선 효과가 현저하게 떨어지고 화실 온도 증가의 효과도 거의 나타내지 못하여 바람직하지 않다. 반대로 상기 프로필렌 글리콜이 프로필렌 글리콜을 제외한 연소효율 개선제의 총 중량을 기준으로 20 중량%를 초과하여 부가되면, 화실 온도 증가의 효과가 미미하면서 오히려 연소촉진이나 클링커 발생에 부정적인 영향을 미치는 것으로 나타나 바람직하지 않다. According to another preferred embodiment of the present invention, the propylene glycol constituting one component of the combustion efficiency improving agent of the present invention may be present in the range of 5 to 20% by weight based on the total weight of the combustion efficiency improving agent except for propylene glycol. have. If the propylene glycol is present in the range of less than 5% by weight based on the total weight of the combustion efficiency improving agent excluding propylene glycol, the effect of improving the combustion efficiency is remarkably inferior and the effect of increasing the firebox temperature is not preferable. On the contrary, when the propylene glycol is added in excess of 20% by weight based on the total weight of the combustion efficiency improving agent excluding propylene glycol, the effect of increasing the firebox temperature is insignificant, but rather negatively affects the combustion promotion or clinker generation. not.
또한, 상기와 같이 본 발명에 따라 연소효율 개선제에 부가되는 프로필렌 글리콜은 조성물에서 계면활성제로 작용하면서도 자체에 포함된 알코올 기의 영향으로 연소효율을 개선하면서 화실 온도를 현저하게 증가시켜, 종래의 연소촉진제에서 계면활성제의 역활을 하도록 하기 위해 사용하는 트리에탄올 아민과 같은 아민계열을 사용한 것보다 현저하게 화실 온도를 증진하면서 질소 함유 녹스를 유발하지 않는 환경친화적인 연소효율 개선제를 제공할 수 있게 하여, 종래의 아민계열 계면활성제의 사용에 따른 문제점 또한 해결할 수 있게 하였다.In addition, the propylene glycol added to the combustion efficiency improving agent according to the present invention as described above significantly increases the firebox temperature while improving the combustion efficiency under the influence of alcohol groups contained in itself while acting as a surfactant in the composition, conventional combustion It is possible to provide an environmentally friendly combustion efficiency improving agent which does not induce nitrogen-containing rust while significantly increasing the firebox temperature than using an amine series such as triethanol amine used to act as a surfactant in the accelerator. Problems caused by the use of amine-based surfactants were also solved.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 본 발명의 연소효율 개선제는 탄산수소나트륨(NaHCO3)을 더 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the combustion efficiency improving agent of the present invention may further include sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ).
본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 본 발명의 연소효율 개선제에서 상기 탄산수소나트륨(NaHCO3)은 연소효율 개선제의 총 중량을 기준으로 10 내지 15 중량%의 범위로 존재할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 연소효율 개선제는 상기 비율로 구성시 연소 촉진과 함께 화실 온도의 증가 및 그에 따른 스팀 생산량 증대에 가장 효과적인 것으로 나타났다.According to another preferred embodiment of the present invention, the sodium bicarbonate (NaHCO 3 ) in the combustion efficiency improving agent of the present invention may be present in the range of 10 to 15% by weight based on the total weight of the combustion efficiency improving agent. As such, the combustion efficiency improving agent of the present invention has been shown to be most effective in increasing the firebox temperature and consequently increasing the steam yield with the promotion of combustion in the above ratio.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 연소효율 개선제 조성물은 질소산화물을 거의 발생하지 않으며, 연소를 효과적으로 촉진하면서 화실 온도를 증가시키고 연소 배가스의 농도를 감소하고, 제산 능력 향상과 함께 연소로 내의 클링커 성장을 억제하고 연소로 운영의 편의성을 획기적으로 개선할 수 있으면서, 제지공장의 소각로에서 사용시 화실의 온도증진과 그에 따른 스팀 생산량의 획기적인 증진에 기여할 수 있는 것으로 나타났다.Combustion efficiency improver composition of the present invention constituted as described above generates little nitrogen oxides, while effectively promoting combustion, increasing the firebox temperature, reducing the concentration of the combustion exhaust gas, and improves the antacid capacity and improves the clinker growth in the combustion furnace While suppressing and improving the convenience of the operation of the furnace, it has been shown that it can contribute to the increase of the temperature of the firebox and the consequent increase of the steam production when used in the incinerator of the paper mill.
이하, 본 발명을 실시예, 비교예 및 실험예에 의해 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범위를 이들 실시예에 한정하기 위한 것이 아님은 물론이다.Hereinafter, although an Example, a comparative example, and an experimental example demonstrate this invention more concretely, it does not need to limit the scope of the present invention to these Examples.
실시예 1Example 1
수산화나트륨(NaOH) 6.5kg과 수산화칼륨(KOH) 3.5kg을 상온에서 교반하고 혼합하여 용해제를 얻었다. 여기에 붕사(Na2B4O7·10H2O) 0.7kg, 붕산나트륨(Na3BO3) 6kg, 프로필렌 글리콜 13kg, 과산화수소(H2O2) 20kg, 탄산수소나트륨 10kg 및 물 40kg을 부가하여 연소효율 개선제 조성물을 얻었다.6.5 kg of sodium hydroxide (NaOH) and 3.5 kg of potassium hydroxide (KOH) were stirred and mixed at room temperature to obtain a solvent. 0.7 kg of borax (Na 2 B 4 O 7 · 10H 2 O), 6 kg of sodium borate (Na 3 BO 3 ), 13 kg of propylene glycol, 20 kg of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), 10 kg of sodium bicarbonate and 40 kg of water are added To obtain a combustion efficiency improving agent composition.
실시예 2Example 2
프로필렌 글리콜을 4.4kg 사용하는 외에는 실시예 1과 같이하여 연소효율 개선제 조성물을 얻었다.A combustion efficiency improving agent composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that 4.4 kg of propylene glycol was used.
실시예 3Example 3
프로필렌 글리콜을 17kg 사용하는 외에는 실시예 1과 같이하여 연소효율 개선제 조성물을 얻었다.A combustion efficiency improving agent composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that 17 kg of propylene glycol was used.
비교예 1Comparative Example 1
프로필렌 글리콜을 4.0kg 사용하는 외에는 실시예 1과 같이하여 연소효율 개선제 조성물을 얻었다.A combustion efficiency improving agent composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that 4.0 kg of propylene glycol was used.
비교예 2Comparative Example 2
프로필렌 글리콜을 18kg 사용하는 외에는 실시예 1과 같이하여 연소효율 개선제 조성물을 얻었다.A combustion efficiency improving agent composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that 18 kg of propylene glycol was used.
비교예 3Comparative Example 3
프로필렌 글리콜을 20kg 사용하는 외에는 실시예 1과 같이하여 연소효율 개선제 조성물을 얻었다.A combustion efficiency improving agent composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that 20 kg of propylene glycol was used.
비교예 4Comparative Example 4
프로필렌 글리콜 대신 트리에탄올 아민을 동일한 중량으로 사용하는 외에는 실시예 1과 같이하여 연소효율 개선제 조성물을 얻었다.A combustion efficiency improving agent composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that triethanol amine was used in the same weight instead of propylene glycol.
실험예 Experimental Example
상기 실시예 및 비교예 따라 제조된 연소효율 개선제를 제지 공장의 폐지 소각로에서 사용하여 소각열 회수 설비의 스팀 생산 장치를 이용하여 생산된 스팀 생산량과 질소산화물 및 클링커 발생 유무를 조사하여 그 결과를 다음 표 1에 나타냈다.Using the combustion efficiency improving agent prepared according to the above examples and comparative examples in the waste paper incinerator of the paper mill to investigate the steam production and the generation of nitrogen oxides and clinker produced by the steam production apparatus of the incineration heat recovery facility and the results are shown in the following table 1 is shown.
상기 실시예 및 비교예 따른 연소효율 개선제를 이용하여 제지 공장의 소각로에서 사용하여 스팀을 생산한 결과, 상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 연소효율 개선제는 화실을 온도를 증가시키면서 스팀 생산량을 우수하게 증가시킨 반면, 비교예의 연소효율 개선제는 스팀 생산량을 증가시키지 않거나 질소함유 녹스를 발생하거나 또는 클링커를 발생시켜 바람직하지 않았다.As a result of producing steam using the combustion efficiency improving agent according to the embodiment and the comparative example in the incinerator of the paper mill, as shown in Table 1, the combustion efficiency improving agent according to the embodiment of the present invention, While the steam output was increased well while increasing, the combustion efficiency improver of the comparative example was not desirable because it did not increase the steam output, generated nitrogenous rust or generated clinker.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 연소촉진제 조성물 및 그 사용에 대한 기술적 사상은 바람직한 실시형태에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시형태는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.As described above, the combustion promoter composition according to the present invention and the technical spirit of the use thereof have been described in detail in the preferred embodiment, it should be noted that the above embodiment is for the purpose of illustration and not for the limitation. do. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the spirit of the present invention, and therefore, such modifications and variations belong to the appended claims.
Claims (4)
상기 연소효율 개선제는 수산화나트륨(NaOH)과 수산화칼륨(KOH)으로 구성된 용해제, 붕사(Na2B4O7·10H2O)와 붕산나트륨(Sodium borate; Na3BO3) 중 어느 하나 이상으로 구성된 된 클링커 억제제, 과산화수소(H2O2), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 및 물로 구성된 것임을 특징으로 하는 스팀 생산량을 증가시키는 연소효율 개선제.
In the combustion efficiency improving agent comprising a dissolving agent consisting of sodium hydroxide (NaOH) and potassium hydroxide (KOH), an oxygen supply agent consisting of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), and a clinker inhibitor,
The combustion efficiency improving agent may be one or more of a solvent composed of sodium hydroxide (NaOH) and potassium hydroxide (KOH), borax (Na 2 B 4 O 7 · 10H 2 O), and sodium borate (Na 3 BO 3 ). A combustion efficiency improver that increases steam production, characterized by consisting of a composed clinker inhibitor, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), propylene glycol, and water.
The combustion efficiency improving agent of claim 1, wherein the propylene glycol is present in a range of 5 to 20% by weight based on the total weight of the combustion efficiency improving agent except for propylene glycol.
The combustion efficiency improving agent of claim 1, wherein the combustion efficiency improving agent further comprises sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ).
The method of claim 3, wherein the sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) is a combustion efficiency improving agent to increase the steam production, characterized in that present in the range of 10 to 15% by weight based on the total weight of the combustion efficiency improving agent.
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