KR20210023678A - 새로운 유기고형폐기물 열분해 가스화로 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 새로운 유기고형폐기물 열분해 가스화로를 개시하고, 상기 가스화로는 위로부터 아래까지 순차적으로, 오븐 상단, 상부 오븐 몸체, 하부 오븐 몸체, 다회전 수냉 창살 및 찌꺼기 배출구를 포함하고, 오븐 상단에는 재료 투입구와 무화 스프레이구조가 설치되고, 상부 오븐 몸체의 일측 상벽에는 방폭도어가 설치되고, 타측에는 연소가스 출구가 설치되고, 상기 연소가스 출구에는 선풍 분리기가 연통되고, 정화후의 연소가스는 선풍 분리기 상부의 정화연소가스출구를 경유하여 배출되고, 선풍 분리기가 분리한 물은 무화 스프레이구조에 순환적으로 인입되어 가스화로 내부에 스프레이되고, 상기 하부 오븐 몸체의 측벽에는 가스 입구, 다지점 다각도 가스 진입구조, 가스 출구가 설치되고, 상기 다지점 다각도 가스 진입구조는 4-12개의 가스 배출홀이 설치되고, 가스 배출홀의 개수와 각도는 조절될 수 있어, 구조가 간단하고, 기존 기술의 유기고형폐기물이 열분해가스화 과정에 존재하는 가스화 불균일, 가스화 효율이 낮음, 가연 가스가 대량의 타르를 함유하는 문제을 해결하였고, 연소가스연관 후단에서 물세척법으로 타르를 제거하여 쉽게 물을 오염시키고 에너지 낭비를 초래하는 문제를 해결하였다.
Description
본 발명은 새로운 유기고형폐기물 열분해 가스화로에 관련된다.
유기고형폐기물은 주로 생활쓰레기, 공업쓰레기 중의 유기부분과 농업짚 등을 포함하고, 유기고형폐기물을 어떻게 "수량 감소화, 무해화, 자원화"하는 것은 현재 절실히 해결이 필요한 문제이다. 현재, 유기고형폐기물에 대하여 주요하게 위생적 매립과 열처리의 처리방법이 사용되고, 위생적 매립은 대량의 토지자원을 점용해야 할 뿐만 아니라, 주위 환경에 매우 큰 오염을 초래한다. 열처리 방법은 점차적으로 대중소 도시들의 주요한 처리수단 중의 하나로 되고 있고, 열처리방법은 주로 직접 태우기와 열분해 가스화의 두가지 방법을 포함하고, 태우는 방법은 수량 감소화, 무해화, 자원화의 특점을 만족하지만, 태우는 과정중에서 대량의 오염물이 생성되고, 국내외의 제일 발전잠재력이 있는 처리기술이 되었다. 열분해 가스화 기술은 오염물의 생성을 효과적으로 제어할 수 있고, 2차오염을 크게 감소할 수 있으므로, 많은 각광을 받고 있다. 유기고형폐기물은 열분해 가스화 과정에서 가스화 불균일, 낮은 효율, 가연 가스가 대량의 타르를 함유하는 등 흠결이 존재한다. 기존의 가스화장치(예를 들어, CN 104711041A)는 보통 연소가스연관 후단에서 물세척법으로 타르를 제거하는데, 이러한 방법은 쉽게 물을 오염시킬 뿐만 아니라, 에너지 낭비를 초래한다.
본 발명의 목적은 새로운 유기고형폐기물 열분해 가스화로를 제공하는 것이고, 기존 기술의 유기고형폐기물이 열분해가스화 과정에 존재하는 가스화 불균일, 가스화 효율이 낮음, 가연 가스가 대량의 타르를 함유하는 문제를 해결하였고, 연소가스연관 후단에서 물세척법으로 타르를 제거하여 쉽게 물을 오염시키고 에너지 낭비를 초래하는 문제를 해결하였다.
본 발명은 위로부터 아래까지 순차적으로, 오븐 상단, 상부 오븐 몸체, 하부 오븐 몸체, 다회전 수냉 창살 및 찌꺼기 배출구를 포함하고, 오븐 상단에는 재료 투입구와 무화 스프레이구조가 설치되고, 상부 오븐 몸체의 일측 상벽에는 방폭도어가 설치되고, 타측에는 연소가스 출구가 설치되고, 상기 연소가스 출구에는 선풍 분리기가 연통되고, 내부는 나선형으로 배치되어, 가연 가스중의 수증기와 잡질을 나선 이심작용에 의해 분리하고, 정화후의 가연 가스는 선풍 분리기 상부의 정화연소가스출구를 경유하여 배출되고, 선풍 분리기가 분리한 물은 무화 스프레이구조에 순환적으로 인입되고, 가스화로 내부에 스프레이되어 물 사용량을 감소하고, 상기 하부 오븐 몸체의 측벽에는 가스 입구, 다지점 다각도 가스 진입구조, 가스 출구가 설치되고, 상기 다지점 다각도 가스 진입구조는 4-12개의 가스 배출홀이 설치되고, 가스 배출홀의 개수와 각도는 조절될 수 있고, 가스 배출홀의 개수와 각도는 가스화로의 직경 크기와 유기폐기물의 성분에 의해 결정되고, 가스 입구에서 가스가 진입하고, 과량의 공기는 가스 출구로 배출되어, 폐합된 회로를 형성하고, 다지점 다각도 가스 진입구조는 유기고형폐기물의 균일한 가스화에 유리하고, 기체와 원료의 접촉 면적을 증가시키고, 가스화 효율을 제고하는 새로운 유기고형폐기물 열분해 가스화로에 의해 구현된다.
특히, 상기 무화 스프레이구조는 오븐 상단에 균일하게 분포된 6개의 무화 스프레이장치를 포함하고, 모두 하나의 순환 물 펨프에 의해 물이 공급되고, 각 무화 스프레이장치는 하나의 노즐과 공압 밸브가 배치되고, 각 무화 스프레이장치는 공압 밸브에 의해 단독으로 제어되고, 무화 스프레이는 유기고형폐기물 재료입자의 흡열성능을 개선할 수 있고, 상승 연소가스와 건조구역의 유기고형폐기물 입자의 열전달효율을 제고하고, 연소가스의 온도를 크게 낮출 수 있고, 연소가스중의 중질 및 일부의 경질 타르의 조성물이 응축 환류하도록 하고, 열분해 구역에서 2차 해리하여, 가스화로의 출구 연소가스의 타르 농도를 크게 감소할 수 있을 뿐만 아니라, 대부분의 타르 분자가 2차 해리되도록 하여, 유기고형폐기물 재료의 에너지 이용률을 높일수 있다.
특히, 오븐 상단에는 관찰구가 더 설치되어 있다.
특히, 상기 다회전 수냉 창살은 프레임, 고정축 및 주동축을 포함하고, 고정축과 주동축은 모두 여러개이고, 평행으로 엇갈리는 방식으로 프레임위에 배치되고, 프레임은 구형이고, 4개의 구형 강관을 용접하여 형성되고, 각 강관의 내부는 모두 서로 연통되고, 고정축은 일반적인 공심 3각체 스틸을 사용하고, 고정축의 양단은 프레임과 고정 연결되고, 프레임의 강관 내부와 연통되고, 프레임 강관 내부와 고정축 내부의 빈 공간은 일차 순환수가 유동하는 일차 수냉통로를 형성하고, 프레임 강관의 일단에는 일차 순환수 진입구가 설치되고, 타단에는 일차 순환수 출구가 설치되고, 주동축은 공심 원기둥 스틸을 사용하고, 주동축의 양단은 모두 주동축 고정창지에 의해 프레임에 회전 연결되고, 주동축의 양단은 프레임의 외부로 연장되고, 일단에는 기어가 장착되고, 기어는 변속모터에 연결되고, 상기 주동축은 변속모터에 의해 정역방향으로의 회전을 구현하고, 주동축의 내부는 2차 순환수가 유동되는 2차 수냉통로가 구성되고, 일단의 개방구는 2차 순환수 진입구이고, 타단의 개방구는 2차 순환수 출구이고, 함께 설치된 냉각 시스템의 2차 순환수는 주동축의 내부에서 유동하여, 주동축의 표면 온도를 효과적으로 낮출 수 있고, 그 표면 온도를 250℃이하로 제어할 수 있고, 1차 수냉통로와 2차 수냉통로는 서로 독립적이므로, 창살의 열량과 순환수 사이의 열교환 효율을 제고하고, 상기 주동축은 변속모터에 의해 정역방향으로의 회전을 구현하고 회전 속도는 조절할 수 있으므로, 큰 오븐 찌꺼기의 파쇄에 유리하고 오븐 찌꺼기를 원활하게 배출할 수 있다.
유기고형폐기물이 오븐 상단의 재료 투입구를 통해 가스화로내에 진입하고, 다회전 수냉 창살위에 적재되고, 유기고형폐기물은 오븐내에서 열분해 가스화되고, 관찰구에 의해 오븐내의 가스화 상황을 기록할 수 있고, 가스화 상황에 따라, 무화 스프레이장치와 다지점 다각도 가스 진입구조를 조절하여, 오븐내의 안정적인 가스화를 보장하고, 생성된 가연 가스는 선풍 분리기를 경유하여 정화되고, 정화연소가스출구로 도출되고, 선풍 분리기가 분리한 물은 무화 스프레이장치에 순환 인입되고, 가스화로 내부에 스프레이되어, 물 사용량을 감소하고, 다회전 수냉 창살중의 변속모터가 주동축을 회전시키고, 고정축과의 사이에서 큰 가스화후의 오븐 찌꺼기를 압착하여, 부서진 오븐 찌꺼기를 고정축과 주동축 사이의 틈으로 배출하고, 찌꺼기 배출구에 의해 배출한다.
본 발명은 다음과 같은 유익한 효과가 있다.
1. 기존의 가스화장치중에서 사용하는 단일 스프레이 가스진입장치에 비하여, 가스화로 측벽위에 다지점 다각도 가스 진입구조를 배치하여 매우 명확한 장점을 가진다. 실제 열화학전환 과정에서, 가스화 매개물의 스프레이 위치, 각도, 유속 등은 모두 가스화로내의 플로 필드 분포, 압력 분포와 유기고형페기물 입자의 농도 분포 등에 영향을 줄 수 있고, 나아가서 유기고형폐기물 재료의 열화학전환 효율에 영향을 줄 수 있다. 가스화로 측벽의 다지점 다각도 스프레이구조의 설계가 합리적일 , 가스화로내의 플로 필드 분포, 난류 강도 및 난류의 운동 에너지 분포를 개선하여, 유기고형폐기물 입자의 농도 분포를 균일하게 하고, 정착 시간을 증가시키고, 유기고형폐기물 입자와 기체 분자사이의 충돌 빈도를 증가시키고, 유기고형폐기물 재료의 탄소전환율 및 가스화 효율을 제고할 수 있다.
2. 기존의 가스화장치는 보통 연소가스연관 후단에서 물세척법으로 타르를 제거하고, 상기 방법은 쉽게 물을 오염시키고 에너지 낭비를 초래한다. 상기 문제의 발생을 회피하기 위하여, 상부 흡입식 고정상(fixed bed) 가스화로에 대하여, 오븐 상단 무화 스프레이구조는 유기고형폐기물 재료 입자의 흡열 성능을 개선할 수 있고, 상승 연소가스와 건조 구역의 유기고형폐기불 입자의 열전달효율을 제고하고, 연소가스 온도를 크게 낮추어, 연소가스중의 중질 및 일부 경질의 타르가 응축 환류하도록 하고, 열분해 구역에서 2차 해리하도록 한다. 이는 가스화로의 출구 연소가스의 타르 농도를 크게 감소할 수 있을 뿐만 아니라, 대부분의 타르 분자가 2차 해리되도록 하여, 유기고형폐기물 재료의 에너지 이용률을 높일수 있다.
3. 무화 스프레이장치를 경유한 가스화 가연 가스는 선풍 분리기를 통과하여 수증기와 잡질을 여과 분리하여, 가연 가스를 정화하고, 다음으로, 분리한 물을 무화 스프레이장치중에 순환으로 인입하여, 가스화로 내부로 스프레이하여, 물 사용량을 감소한다.
4. 다화전 수냉 찰살은 창살 열량과 순환수사이의 열전달효율을 제고하고, 상기 주동축은 변속모터에 의해 정역방향으로의 회전을 구현하고 회전 속도는 조절할 수 있으므로, 큰 오븐 찌꺼기의 파쇄에 유리하고 오븐 찌꺼기룰 원활하게 배출한다.
종합하면, 본 발명은 구조가 간단하고, 기존 기술의 유기고형폐기물이 열분해가스화 과정에 존재하는 가스화 불균일, 가스화 효율이 낮음, 가연 가스가 대량의 타르를 함유하고, 열전달 효율이 낮은 문제을 해결하였고, 연소가스연관 후단에서 물세척법으로 타르를 제거하여 쉽게 물을 오염시키고 에너지 낭비를 초래하는 문제를 해결하였다.
도1은 실시예1의 장치의 정면도이다.
도2는 실시예1의 장치의 좌측면도이다.
도3은 실시예1의 장치의 평면도이다.
도4는 다회전 수냉 창살의 정면도이다.
도5는 다회전 수냉 창살의 좌측면도이다.
도6은 다회전 수냉 창살의 평면단면도이다.
도7은 다회전 수냉 창살의 주동축과 고정축의 배열에 대한 예시도이다.
도2는 실시예1의 장치의 좌측면도이다.
도3은 실시예1의 장치의 평면도이다.
도4는 다회전 수냉 창살의 정면도이다.
도5는 다회전 수냉 창살의 좌측면도이다.
도6은 다회전 수냉 창살의 평면단면도이다.
도7은 다회전 수냉 창살의 주동축과 고정축의 배열에 대한 예시도이다.
도1은 새로운 유기고형폐기물 열분해 가스화로를 도시하고, 상기 가스화로는 위로부터 아래까지 순차적으로 오븐 상단(3), 상부 오븐 몸체(7), 하부 오븐 몸체(11), 다회전 수냉 창살(9), 찌꺼기 배출구(10)를 포함하고, 상기 오븐 상단(3), 상부 오븐 몸체(7), 및 하부 오븐 몸체(11)의 내부에는 내화벽돌과 내화재료가 꽉 쌓여있고, 내화 정도는 1200℃ 좌우로 제어되고, 오븐 상단에는 재료 투입구, 관찰구 및 무화 스프레이구조가 설치되고, 상기 무화 스프레이구조는 오븐 상단에 균일하게 분포된 6개의 무화 스프레이장치(4)를 포함하고, 모두 하나의 순환 물 펨프에 의해 물이 공급되고, 각 무화 스프레이장치(4)는 하나의 노즐과 공압 밸브가 배치되고, 각 무화 스프레이장치는 공압 밸브에 의해 단독으로 제어되고, 상부 오븐 몸체(7)의 일측의 상벽에는 방폭도어(1)가 설치되어, 가스화로의 내부의 기압이 불안정하여 폭발을 일으키는 것을 방지하고, 타측에는 연소가스 출구가 설치되고, 상기 연소가스 출구에는 선풍 분리기(6)가 연통되고, 내부는 나선형으로 배치되고, 가연 가스중의 수증기와 잡질을 나선 이심작용에 의해 분리하고, 정화후의 가연 가스는 선풍 분리기(6) 상부의 정화연소가스출구(5)를 경유하여 배출되고, 선풍 분리기(6)가 분리한 물은 무화 스프레이구조에 순환적으로 인입되어 가스화로 내부에 스프레이되어, 물 사용량을 감소하고, 상기 하부 오븐 몸체(11)의 측벽에는 가스 입구(12), 다지점 다각도 가스 진입구조(13), 가스 출구(14)가 설치되고, 상기 다지점 다각도 가스 진입구조(13)는 4-12개의 직경이 10cm좌우인 가스 배출홀이 설치되고, 하부 오븐 몸체에 균일하게 배치되고, 가스 배출홀의 개수와 각도는 조절될 수 있고, 가스 배출홀의 개수와 각도는 가스화로의 직경 크기와 유기폐기물의 성분에 의해 결정되고, 가스 입구(12)에서 가스가 진입하고, 과량의 공기는 가스 출구(14)로 배출되어, 폐합된 회로를 형성하고, 다지점 다각도 가스 진입구조는 유기고형폐기물의 균일한 가스화에 유리하고, 기체와 원료의 접촉 면적을 증가시키고, 가스화 효율을 제고한다.
도 3 내지 도 7에 나타난 바와 같이, 상기 다회전 수냉 창살은 프레임(18), 고정축(23) 및 주동축(16)을 포함하고, 고정축(23)과 주동축(16)은 모두 여러개이고, 평행으로 엇갈리는 방식으로 프레임(18)위에 배치되고, 프레임(18)은 구형이고, 4개의 구형 강관을 용접하여 형성되고, 각 강관의 내부는 모두 서로 연통되고, 고정축(23)은 일반적인 공심 3각체 스틸을 사용하고, 고정축(23)의 양단은 프레임(18)과 고정 연결되고, 프레임(18)의 내부와 연통되고, 프레임(18)과 고정축(23) 내부의 빈 공간은 일차 순환수가 유동하는 일차 수냉통로를 형성하고, 프레임(18)의 일단에는 일차 순환수 진입구(20)가 설치되고, 타단에는 일차 순환수 출구(21)가 설치되고, 주동축(16)은 공심 원기둥 스틸을 사용하고, 주동축(16)의 양단은 모두 주동축 고정창지(22)에 의해 프레임(18)에 회전 가능하게 연결되고, 주동축(16)의 양단은 프레임(18)의 외부로 연장되고, 일단에는 기어(17)가 장착되고, 기어(17)는 변속모터에 연결되고, 상기 주동축(16)은 변속모터에 의해 정역방향으로 회전하여, 오븐 찌꺼기의 배출에 유리하고, 주동축(16)의 내부는 2차 순환수가 유동되는 2차 수냉통로가 구성되고, 일단의 개방구는 2차 순환수 진입구(15)이고, 타단의 개방구는 2차 순환수 출구(19)이고, 함께 설치된 냉각 시스템의 2차 순환수는 주동축(16)의 내부에서 유동하여, 주동축의 표면 온도를 효과적으로 낮출 수 있고, 그 표면 온도를 250℃ 이하로 제어할 수 있고, 1차 수냉통로와 2차 수냉통로는 서로 독립적이고, 창살의 열량과 순환수 사이의 열교환 효율을 제고한다.
운행 과정: 유기고형폐기물이 오븐 상단(3)의 재료 투입구를 통해 가스화로내에 진입하고, 다회전 수냉 창살(9)위에 적재되고, 유기고형폐기물은 오븐내에서 열분해 가스화되고, 관찰구(2)에 의해 오븐내의 가스화 상황을 기록할 수 있고, 가스화 상황에 따라, 무화 스프레이장치(4)와 다지점 다각도 가스 진입구조(13)를 조절하여, 오븐내의 안정적인 가스화를 보장하고, 생성된 가연 가스는 선풍 분리기(6)를 경유하여 정화되고, 정화연소가스출구로 도출되고, 선풍 분리기(6)가 분리한 물은 무화 스프레이장치(4)에 순환 인입되고, 가스화로 내부에 스프레이되어, 물 사용량을 감소하고, 다회전 수냉 창살(9)중의 변속모터가 주동축(16)을 회전하게 하고, 고정축(23)과의 사이에서 큰 가스화후의 오븐 찌꺼기를 압착하여, 부서진 오븐 찌꺼기를 고정축(23)과 주동축(16) 사이의 틈으로 배출하고, 찌꺼기 배출구(10)에 의해 배출한다.
1: 방폭도어
2: 관찰구
3: 오븐 상단
4: 무화 스프레이장치
5: 정화 연소가스출구
6: 선풍 분리기
7: 상부 오븐 몸체
8: 오븐 도어
9: 다회전 수냉 창살
10: 찌꺼기 배출구
11: 하부 오븐 몸체
12: 가스 입구
13: 다지점 다각도 가스 진입구조
14: 가스 출구
15: 2차 순환수 진입구
16: 주동축
17: 기어
18: 프레임
19: 2차 순환수 출구
20: 일차 순환수 진입구
21: 일차 순환수 출구
22: 주동축 고정장치
23: 고정축
2: 관찰구
3: 오븐 상단
4: 무화 스프레이장치
5: 정화 연소가스출구
6: 선풍 분리기
7: 상부 오븐 몸체
8: 오븐 도어
9: 다회전 수냉 창살
10: 찌꺼기 배출구
11: 하부 오븐 몸체
12: 가스 입구
13: 다지점 다각도 가스 진입구조
14: 가스 출구
15: 2차 순환수 진입구
16: 주동축
17: 기어
18: 프레임
19: 2차 순환수 출구
20: 일차 순환수 진입구
21: 일차 순환수 출구
22: 주동축 고정장치
23: 고정축
Claims (4)
- 위로부터 아래까지 순차적으로,
오븐 상단, 상부 오븐 몸체, 하부 오븐 몸체, 다회전 수냉 창살 및 찌꺼기 배출구를 포함하고,
오븐 상단에는 재료 투입구와 무화 스프레이구조가 설치되고,
상부 오븐 몸체의 일측 상벽에는 방폭도어가 설치되고, 타측에는 연소가스 출구가 설치되고,
상기 연소가스 출구에는 선풍 분리기가 연통되고, 내부는 나선형으로 배치되어, 가연 가스중의 수증기와 잡질을 나선 이심작용에 의해 분리하고,
정화후의 가연 가스는 선풍 분리기 상부의 정화연소가스출구를 경유하여 배출되고, 선풍 분리기가 분리한 물은 무화 스프레이구조에 순환적으로 인입되고,
상기 하부 오븐 몸체의 측벽에는 가스 입구, 다지점 다각도 가스 진입구조, 가스 출구가 설치되고, 상기 다지점 다각도 가스 진입구조는 4-12개의 가스 배출홀이 설치되고, 가스 배출홀의 개수와 각도는 조절될 수 있고,
가스 입구에서 가스가 진입하고, 과량의 공기는 가스 출구로 배출되어, 폐합된 회로를 형성하는 것을 특징으로 하는 새로운 유기고형폐기물 열분해 가스화로. - 제1 항에 있어서,
상기 무화 스프레이구조는 오븐 상단에 균일하게 분포된 무화 스프레이장치를 포함하고, 모두 하나의 순환 물 펨프에 의해 물이 공급되고, 각 무화 스프레이장치는 하나의 노즐과 공압 밸브가 배치되고, 각 무화 스프레이장치는 공압 밸브에 의해 단독으로 제어되는 것을 특징으로 하는 유기고형폐기물 열분해 가스화로. - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
오븐 상단에는 관찰구가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유기고형폐기물 열분해 가스화로. - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 다회전 수냉 창살은 프레임, 고정축 및 주동축을 포함하고,
고정축과 주동축은 모두 여러개이고, 평행으로 엇갈리는 방식으로 프레임위에 배치되고,
프레임은 구형이고, 4개의 구형 강관을 용접하여 형성되고, 각 강관의 내부는 모두 서로 연통되고,
고정축은 일반적인 공심 3각체 스틸을 사용하고, 고정축의 양단은 프레임과 고정 연결되고, 프레임의 강관 내부와 연통되고,
프레임 강관 내부와 고정축 내부의 빈 공간은 일차 순환수가 유동하는 일차 수냉통로를 형성하고,
프레임 강관 내부의 일단에는 일차 순환수 진입구가 설치되고, 타단에는 일차 순환수 출구가 설치되고,
주동축은 공심 원기둥 스틸을 사용하고, 주동축의 양단은 모두 주동축 고정창지에 의해 프레임에 회전 연결되고, 주동축의 양단은 프레임의 외부로 연장되고, 일단에는 기어가 장착되고, 기어는 변속모터에 연결되고, 상기 주동축은 변속모터에 의해 정역방향으로의 회전을 구현하고,
주동축의 내부는 2차 순환수가 유동되는 2차 수냉통로가 구성되고, 일단의 개방구는 2차 순환수 진입구이고, 타단의 개방구는 2차 순환수 출구이고,
함께 설치된 냉각 시스템의 2차 순환수는 주동축의 내부에서 유동하고,
1차 수냉통로와 2차 수냉통로는 서로 독립적인 것을 특징으로 하는 유기고형폐기물 열분해 가스화로.
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