KR20210047600A - 상온수를 이용한 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 케냐프(Kenaf)로부터 보일러 운전시 파울링, 슬래깅, 고온부식, 크링커 생성 등 반응기 벽면, 열교환기 등 전열면에 악영향을 발생하는 성분을 물리, 화학적 방법을 통하여 제거하고 제거 후 케냐프는 고형연료로 전소 또는 혼소에 활용하고 반응 후 반응수는 중화처리 없이 중간처리가 가능한 상온수를 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템에 관한 것이다.

Description

상온수를 이용한 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템{Open-type high-Ash fusion temperature Kenaf fueling system that does not require heating energy using room temperature water}
본 발명은 상온수를 이용한 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 케냐프(Kenaf)로부터 보일러 운전시 파울링, 슬래깅, 고온부식, 크링커 생성 등 반응기 벽면, 열교환기 등 전열면에 악영향을 발생하는 성분을 물리, 화학적 방법을 통하여 제거하고 제거 후 케냐프는 고형연료로 전소 또는 혼소에 활용하고 반응 후 반응수을 중화처리 없이 소화조 등의 중간처리가 가능한 상온수를 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템에 관한 것이다.
이산화탄소 발생량이 가장 많은 요인이며 지구 온난화 문제에 경쟁력이 취약한 에너지원이 화석연료에 기반한 에너지원이다. 따라서 현재 에너지원으로서 세계적으로 이슈화 되고 있는 것 중에 신재생 에너지의 이용 및 보급을 들 수 있으며, 이는 기존의 석유, 석탄 등 화석연료에 비하여 이산화탄소의 배출이 저감되어 지구온난화 및 기후변화에 대응할 수 있는 에너지원이기 때문이다.
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 신재생에너지를 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.
이에 따라 신재생에너지를 공급하여 인정받기 위하여 발전사업자가 신재생에너지 설비를 이용하여 전기를 생산 및 공급하였음을 증명하는 인증서로 공급의무자는 의무공급량을 신재생에너지 공급인증서를 구매하여 충당할 수 있는 것으로 공급인증서 발급대상 설비에서 공급된 MWh기준의 신재생에너지 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.
이에 따라 대규모 석탄화력 발전사에서는 이러한 신재생에너지 공급의무 비중을 달성하기 위하여 석탄의 이산화탄소 발생을 감축시키는 발전 플랜트 연계 및 개선방안으로 석탄 가스화 복합발전(Integrated Gasification Combined Cycle; IGCC), 초초임계압(Ultra Supercritical, USC)기술, CO2 포집 및 저장기술 등의 청정 석탄 기술(Clean Coal Technology, CCT), 및 바이오매스(bio-mass) 혼소 등을 시도하고 있으나 근본적인 문제해결에는 개선 극복해야 할 부분이 다수 존재하고 있는 실정이다.
특히, 바이오매스 혼소의 경우에는 석탄에 비하여 상대적으로 낮은 발열량의 바이오매스를 연소함에 따라 발전효율이 저하된다는 문제점을 안고 있다.
또한, 혼소를 위해 투입되는 바이오매스와 석탄의 연소특성이 상이하여 석탄을 대상 바이오매스연소로에 설계된 기존 발전 설비 내에서 다단연소가 발생하여 설비 운전에 문제점을 발생시킨다.
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.
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.
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.
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.
한편 상기와 같은 문제점들에 대응하기 위한 다수의 공지된 문헌에 개시되어 있다.
그러나 지금까지 알려진 종래기술들에서는 케냐프에 반응 후 수처리 공정이 복잡하다는 문제점이 있으며 분리된 성분을 목적하는 케냐프에 적용하기 위해서는 순도가 높고 부반응물을 최대한 제거하여야 하는 조건이 수반되는 경우가 많았다. 또한, 100℃이상의 고온에서 처리 공정이 진행되므로 에너지 비용이 많이 소요되는 단점이 있었다.
따라서 회분에 기인하는 공정 문제를 근원적으로 배제하기 위한 저온조건에서 기존 케냐프 성분은 최대한 유지하면서 케냐프 내의 회용융온도를 낮추는 성분을 선택적으로 제거하고 상온에서 발생한 반응폐수는 중간처리자원화 가 가는한 오픈형 반응기를 적용한 케냐프 연료 고품위화 시스템에 관한 기술개발이 절실히 요구되고 있다.
한국등록특허 제10-1945186호 한국등록특허 제10-1838293호 한국등록특허 제10-1879862호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로, 케냐프(Kenaf)로부터 보일러 운전시 파울링, 슬래깅, 고온부식, 크링커 생성 등 반응기 벽면, 열교환기 등 전열면에 악영향을 발생하는 성분을 물리, 화학적 방법을 통하여 제거하고 제거 후 케냐프는 고형연료로 전소 또는 혼소에 활용하고 반응 후 반응수을 중화처리 없이 소화조 등의 중간처리가 가능한 상온수를 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템을 제공하는 데 있다.
이를 위하여 본 발명에서는 케냐프의 무기물이 용출되도록 소정 반응조건의 약산으로 처리하는 오픈형 반응기;상기 오픈형 반응기에 약산을 공급하는 pH조정조; 상기 오픈형 반응기에 반응수를 공급하는 반응수저장조; 및 상기 오픈형 반응기에 케냐프를 공급하는 케냐프공급장치;를 포함하는 상온수를 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템을 포함할 수 있다.
또한, 상기 소정 반응조건은 상기 약산은 아세트산으로 pH는 4에서5.2, 이내, 반응온도는 상온, 반응시간은 20분 이내이며, 반응 후 반응수의 pH는 7.6일 수 있다.
또한, 상기 소정 반응조건은 상기 약산은 아세트산으로 pH는 4내지 4.2, 반응온도는 상온, 반응시간은 20분 이내이며, 반응 후 반응수의 pH는 6.9일 수 있다.
또한, 상기 소정 반응조건은 상기 약산은 아세트산으로 pH는 5내지 5.2, 반응온도는 상온, 반응시간은 20분 이내이며, 반응 후 반응수의 pH는 7.6일 수 있다.
또한, 상기 소정 반응조건은 상기 약산은 아세트산으로 pH는 4내지 5.2, 반응온도는 상온, 반응시간은 20분 이내이며, 반응 후 반응수의 pH는 7.6 범위에 있을 수 있다.
또한, 상기 오픈형 반응기는 대기중에 오픈된 것 일 수 있다.
또한, 반응 후 상기 케냐프와 반응수를 분리하는 탈수기;를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 탈수기에서 분리된 반응 후 반응수는 물리 및 화학적 수처리 없이 방류가능할 수 있다.
또한, 상기 탈수기에서 분리된 케냐프는 ASTM D1857 분석을 통한
SST (Start Softening Temperature)가 1200℃ 내지 1400℃일 수 있다.
또한, 상기 탈수기에서 분리된 케냐프는 ASTM D1857 분석을 통한 DT(Deformation Temperature)가 1400℃ 내지 1500℃일 수 있다.
또한, 상기 탈수기에서 분리된 케냐프는 ASTM D1857 분석을 통한 ST(Sphere Temperature)가1450℃ 내지 1500℃일 수 있다.
또한, 상기 탈수기에서 분리된 케냐프는 ASTM D1857 분석을 통한 HT(Hemisphere Temperature)가 1500℃이상일 수 있다.
또한, 상기 탈수기에서 분리된 케냐프는 ASTM D1857 분석을 통한 FT(Flow Temperature)가 1500℃이상일 수 있다.
본 발명의 상온수를 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템에 따르면, 케냐프로부터 회융점 온도를 낮추는 성분을 효과적이면서 쉽게 분리할 수 있어 보일러내 바이오매스 전소 및/또는 혼소를 위한 케냐프를 선택적으로 확보할 수 있다.
또한, 발명에서 저온조건에서 약산 처리함으로써 반응후 반응수의 폐수처리공정에서 중화처리가 필요 없어 비용 절감에 기여하며 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌 등의 탄소계 성분의 용출을 최대한 배제할 수 있는 효과가 있다.
또한, 바이오매스에 포함된 알칼리 및 알칼리토 금속, 할로겐족 원소 등의 회분유발성분을 효과적으로 제거하여 발전연료에 적용 시 연소시스템 운전 중 발생할 수 있는 클링커, 파울링 및 알칼리 부식 문제를 효과적으로 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 상온수를 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 상온수를 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 후 ASTM D1857 분석 후 SST 및 DT온도 시험성적서이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 상온수를 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 전 ASTM D1857 분석 조건에 따른 콘 형상사진이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 오픈형 반응기에서의 반응 전,후 온도 및 PH를 찍은 사진이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 상온수를 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 후 ASTM D1857 분석 조건에 따른 케냐프 펠렛 회융점 시험성적서이다.
도 6은 본 발명의 온도 및 pH조건에 따른 Fe계 부식 특성을 나타낸 그래프이다.
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.
또한 상기 케냐프는 바이오매스일 수 있다. 상기 바이오 매스 케냐프로는 목질계와 초본계를 사용할 수 있다. 목질계로는 나무 블럭, 우드칩, 통나무, 나무 가지, 나무 부스러기, 낙엽, 목판, 톱밥,야자잎, 야자제분찌꺼기 등을 이용할 수 있다. 초본계로는 옥수수대, 볏짚, 수수대,곡물(쌀, 수수, 커피 등) 옥수수, 감자, 밀, 보리,기타 전분계 가공 잔재물, 과실류인 잔재물 등의 바이오 매스가 사용될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 탈수 건조 및 펠릿 공정을 연계한 저온조건의 바이오매스내 회분유발성분을 제거한 연료 생산 시스템을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 오픈형 반응기를 적용한 케냐프 연료 고품위화 시스템을 나타낸 흐름도이다.
상기 반응기 본체는 반응기보온재(101);을 포함할 수 있다. 상기 보온재는 보온효과를 갖을 수 있다면 그 재질에 한정되지 않는다.
상기 반응기보온재는 유리솜, 고무발포, PE폼, 퍼라이트(Perlite), 우레탄 중 어느 하나 또는 2 이상일 수 있다.
상기 저온의 약산은 독립적 또는 물과 혼합되어 공급될 수 있다.
상기 약산은 상온 약산수 유입구로 공급될 수 있다.
상기 반응수는 반응수유입구로 유입될 수 있다. 상기 반응수는 상기 약산에 혼합 공급될 수 있다.
상기 오픈형 반응기는 동절기 온도조절을 위하여 반응승온설비를 포함할 수 있다. 상기 반응승온기는 상기 오픈형 반응기의 온도를 제어할 수 있다면 반응승온설비의 형태는 제한되지 않음은 자명하다. 상기 반응승온설비는 1℃ 내지 5℃/min 의 승온속도를 가질 수 있다.
상기 조건을 벗어난다면 승온효과를 얻을 수 없다.
상기 오픈형 반응기는 대기압, 상온조건에서 대기중에 오픈된 상태로 운영된다.
상기 케냐프의 금속이온제거 반응, 탈수 공정이후 연료를 배출하기 위한 고체 연료배출부를 통하여 배출될 수 있다.
상기 pH조정조는 상기 오픈형 반응기에 공급하기 위한 약산를 공급하기 위한 장치이다. 상기 pH조정조는 상기 약산와 혼합을 위한 물을 공급하기 위한 처리수공급부을 포함할 수 있다. 상기 pH조정조에 약산를 공급하기 위한 촉매 약산저장조가 형성될 수 있으며 상기 약산를 상기 pH조정조에 공급할 수 있다. 약산공급부이 형성될 수 있다.
상기 pH조정조는 내부 약산혼합특성을 위하여 교반기이 형성될 수 있다. 상기 pH조정조는 동절기온도조절을 위하여 승온설비을 포함할 수 있다. 상기 승온설비는 상기 오픈형 반응기의 온도를 제어할 수 있다면 승온설비의 형태는 제한되지 않음은 자명하다. 상기 반응승온기는 1 ℃내지 5℃/min 의 승온속도를 가질 수 있다.
상기 조건을 벗어난다면 승온효과를 얻을 수 없다.
상기 pH조정조는 보온재;을 포함할 수 있다. 상기 보온재는 보온효과를 갖을 수 있다면 그 재질에 한정되지 않는다.
상기 보온재는 유리솜, 고무발포, PE폼, 퍼라이트(Perlite), 우레탄 중 어느 하나 또는 2 이상일 수 있다.
상기 pH조정조에 추가적으로 물을 공급하기 위한 처리수공급부가 형성될 수 있다.
상기 약산성수를 상기 오픈형 반응기로 공급하기 위한 저온 약산수배출부가 형성될 수 있다.
상기 잉여 생성된 약산수를 배출하기 위한 pH조정조 드레인부가 형성될 수 있다.
상기 반응수저장조에 물을 공급하기 위한 반응수공급부가 형성될 수 있다.
상기 오픈형 반응기, 상기 pH조정조, 상기 반응수저장조에는 액체 수위를 확인할 수 있는 수위 측정게이지가 추가로 형성될 수 있다.
상기 케냐프유입장치는 상기 바이오매스를 소정 크기의 케냐프로 형성하는 분쇄유닛; 상기 케냐프를 저장하는 호퍼; 상기 호퍼에 저장된 상기 케냐프를 후단에 정량 공급하는 케냐프공급피더;를 포함할 수 있다.
상기 케냐프의 소정 크기는 50mm이하 일 수 있다.
바람직하게는 10μm 내지 50mm이하 일 수 있다.
더욱 바람직하게는 1mm 내지 10mm이하 일 수 있다.
상기 입자 사이즈를 벗어날 경우, 분쇄비용이 과다하게 소요되거나, 회분유발성분의 제거 효율이 낮아질 수 있다.
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.
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.
상기 케냐프공급피더는 후단에 정량적으로 상기 케냐프를 공급할 수 있는 장치라면 특별히 제한되지 않는다.
상기 저융점 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 회분유발성분을 의미한다.
상기 저융점 성분은 알칼리, 알칼리토 금속, 할로겐족 원소일 수 있다.
연소에서 대표적인 저융점 성분이 나트륨, 칼륨, 염소일 수 있다.
상기 소정 온도는 상온수 일 수 있다. 바람직하게 상온수는 20℃ 내지 30℃일 수 있으며 더욱 바람직하게는 25℃일 수 있다.
상기 온도조건을 벗어나면 상기 케냐프중에 회분유발성분이 충분히 분리되지 않는다. 상기 온도조건은 케냐프에 따라 변화될 수 있다.
상기 공급케냐프가 상기 오픈형 반응기내에 체류하는 시간은 반응 온도에 따라 10분 내지 20분이내일 수 있다. 더욱 바람직하게는 체류하는 시간은 10분 이내일 수 있다. 상기 체류하는 시간을 벗어나면 상기 케냐프중에 회분유발성분이 알카리 반응생성물에서 다시 산반응이 일어나 반응생성물인 폐수가 약산으로 되는 역반응이 일어난다.
pH농도별 차이점은 반응후 폐수에 pH농도 다르며 필요에 따라 반응 온도 및 pH농도를 달리 할수 있는 것이다.
상기 체류하는 시간조건은 케냐프에 따라 변화될 수 있다.
상기 연료처리장치는 상기 소정 온도의 저온처리반응를 통하여 상기 연료는 탄화 또는 반탄화 될 수 있다.
기존 열수반응에서는 단위공급케냐프 당 투입되는 저온촉매 약산수양은 바이오매스의 종류에 따라 달라지며, WTB( Water to Biomass , kg/kg)으로 정의될 수 있다. 바람직하게는 각각의 바이오매스에 대해 케나프는 1 내지 4, 바람직하게는 4 내지 6 더욱 바람직하게는 8일 수 있으며, 매우 바람직하게는 세척공정이 필요없으며, 매우 바람직하게는 각각의 바이오매스에 대해 ± 10 % 범위까지 허용될 수 있다.
상기 WTB 비를 벗어나게 되면 유발성분의 분리 효율에는 지장이 없고 반응수가 발생량 증가하게 된다.
하지만 오픈형 반응기에서는 물 대비 바이오매스를 비율보다는 바이오매스에 많은 저온수 약산을 많이 흡수시키데 관점이 있다 상온수에서 에너지 소비가 없거나 소량이며 중화처리처리가 불필요 하기 때문에 바이오매스 와 상온 약산수를 혼합 비율은 연료생산 하는 현장 조건에 맞추면 되는 장점이 있다
상기 오픈형 반응기의 전단 분리 효율 조절을 위한 물, 산성용액 주입할 수 있다.
상기 상온촉매수를 저온온수로 제조반응온도을 올리거나 또는 간접가열일 경우 보일러에서 가열한 열수, 증기일 수도 있다.
상기 산성용액은 아세트산, 질산, 염산, 황산, 불산, 개미산 중 어느 하나 또는 2 이상일 수 있다.
상기 혼소 비율 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.
상기 오픈형 반응기에서 반응후 배출되는 케냐프의 고상성분은 유기화합물일 수 있다. 상기 가연성 성분은 탄소, 수소, 질소, 산소, 황 성분을 주요 구성성분으로 할 수 있다. 상기 가연성 성분은 상기 단위 질량당 케냐프의 탄소, 수소, 질소, 산소, 황에서 탄소 분율은 증가하고, 수소, 질소, 산소, 황 성분은 감소하는 것에 특징이 있다.
상기 오픈형 반응기에서 탈수를 통해 배출되는 반응수 성분은 소량의 유기화합물 및 무기물을 포함하는 수용액일 수 있다. 상기 유기화합물은 탄소, 수소, 질소, 산소, 황 성분을 주요 구성성분으로 할 수 있다. 바람직하게는 상기 유기화합물은 리그닌일 수 있다. 바람직하게는 상기 무기물은 Al, Si, P, Ca, Ti, Mn, Fe 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 연료처리장치는 상기 고상성분을 적용하여 성형연료를 제조하기 위한 성형연료유닛;을 추가로 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 온도 및 pH조건에 따른 Fe계 부식 특성을 나타낸 그래프이다.
더하여, 한국에너지공단에서 발행한 보일러사용기술 규격 KBO 4248을 살펴보면, 화학반응속도론측면에서 부식속도는 온도에 지수함수관계를 가지고 증가한다고 알려져 있다.
또한 Fe가 주성분인 배관 및 반응기의 부식에 미치는 pH의 영향에 대하여 KBO-4248.2에서는 중성부근에 나타나는 평탄부는 22℃에서 pH4~pH10범위지만 온도가 40℃가 되면 수소과전압의 감소에 의해서 산성역에서의 부식이 증가하고, 염기성 영역에서의 OH이온의 활량증가에 의해서 부동태가 쉽게되므로 평탄부는 좁아져서 pH4.5~pH8.5범위가 된다.
따라서, 상온 조건 및 마일드한 pH조건에서의 상기 케냐프의 반응을 수행한다면, 반응기의 부식, 경제성이 향상될 수 있다.
100: 오픈형 반응기
200: pH조정조
300: 반응수저장조
400: 케냐프공급장치
500: 탈수기

Claims (11)

  1. 케냐프의 무기물이 용출되도록 소정 반응조건의 약산으로 처리하는 오픈형 반응기(100);
    상기 오픈형 반응기에 약산을 공급하는 pH조정조(200);
    상기 오픈형 반응기에 상온의 반응수를 공급하는 반응수저장조(300); 및
    상기 오픈형 반응기에 케냐프를 공급하는 케냐프공급장치(400);를 포함하는
    상온수를 이용한 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소정 반응조건은 상기 약산은 아세트산으로 pH는 4에서5.2, 이내,
    반응온도는 상온, 반응시간은 20분 이내이며,
    반응 후 반응수의 pH는 7.6인 것을 특징으로 하는
    상온수를 이용한 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 소정 반응조건은 상기 약산은 아세트산으로 pH는 5 내지 5.2 이내,
    반응온도는 상온,반응시간은 20분 이내이며,
    반응 후 반응수의 pH는 7.6인 것을 특징으로 하는
    상온수를 이용한 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 오픈형 반응기는 대기중에 오픈된 것을 특징으로 하는
    상온수를 이용한 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    반응 후 상기 케냐프와 반응수를 분리하는 탈수기(500);를 추가로 포함하는 상온수를 이용한 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템.
  6. 상기 소정 반응조건은 상기 약산은 아세트산으로 pH는4 내지4.2,
    반응온도는 상온,반응시간은 20분 이내이며,
    반응 후 반응수의 pH는 6.9인 것을 특징으로 하는 상온수를 이용한 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 탈수기에서 분리된 케냐프는 ASTM D1857 분석을 통한 SST(Start Softening Temperature)가 1200℃ 내지 1400℃인 것을 특징으로 하는
    상온수를 이용한 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 탈수기에서 분리된 케냐프는 ASTM D1857 분석을 통한 DT(Deformation Temperature)가 1200℃ 내지 1400℃인 것을 특징으로 하는
    상온수를 이용한 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 탈수기에서 분리된 케냐프는 ASTM D1857 분석을 통한 ST(Sphere Temperature)가 1400℃ 내지 1500℃인 것을 특징으로 하는
    상온수를 이용한 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 탈수기에서 분리된 케냐프는 ASTM D1857 분석을 통한 HT(Hemisphere Temperature)가 1500℃이상인 것을 특징으로 하는
    상온수를 이용한 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 탈수기에서 분리된 케냐프는 ASTM D1857 분석을 통한 FT(Flow Temperature)가 이상인 1500℃인 것을 특징으로 하는
    상온수를 이용한 가온 에너지가 필요하지 않은 오픈형 고온 회융점 케냐프 연료화 시스템.
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