KR20210053536A

KR20210053536A - Superheated steam generator

Info

Publication number: KR20210053536A
Application number: KR1020190139256A
Authority: KR
Inventors: 고호선
Original assignee: 고호선
Priority date: 2019-11-04
Filing date: 2019-11-04
Publication date: 2021-05-12

Abstract

The present invention relates to a device for generating superheated steam containing partial oxidizing gas. More specifically, the present invention adds oxygen, LPG, methanol, water, pyrolysis gas, and microwave plasma as mixing fuels to generate a high temperature flame to generate the high temperature partial oxidizing gas and superheated steam of 900-1,200 °C.

Description

Superheated steam generator {Superheated steam generator}

본 발명은 부분산화가스가 함유된 과열수증기를 생성하는 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게 산소, LPG, 메탄올, 물, 열분해 가스, 마이크로웨이브 Plasma를 혼합연료로 추가하여, 고온의 화염을 발생시켜 고온의 부분산화가스와 900~1,200℃ 과열수증기를 생성시키는 혼소 버너 장치에 관한 것이다. 더 상세하게는 자열개질 고온열분해가스화에 이용하는 것에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 이미 자열개질 된 건류가스를 나노 이온수와 메탄올의 수용액을 수성화 열분해 및 부분 산화하여 합성가스화 하는 것으로 공정이 간단하며 대용량의 신가스를 상압 분위기에서 제조할 수 있다. 기존 합성가스 수소제조는 복잡한 공정을 거쳐 저산소 분위기 1150℃ 이상에서 합성가스가 환원되는 것으로 되어있다. 그러나 본 발명은 상압 분위기에서 1000~1200℃의 분위기 온도를 균일하게 유지함으로 합성가스의 제조 속도가 높고 유해가스 발생이 없으며, 유기성 폐기물를 자열개질 고온열분해 하여 고온개질열분해 수소제조 기술에 전처리 열분해로 중요한 역할을 할 것이다.The present invention relates to an apparatus for generating superheated steam containing partial oxidizing gas. In more detail, oxygen, LPG, methanol, water, pyrolysis gas, microwave plasma are added as a mixed fuel to generate a high-temperature flame to generate a high-temperature partial oxidation gas and 900~1,200℃ superheated steam. will be. In more detail, it relates to use for autothermal reforming high temperature pyrolysis gasification. In more detail, the process is simple and a large-capacity new gas can be prepared in an atmospheric pressure atmosphere by performing thermal decomposition and partial oxidation of an aqueous solution of nano-ionized water and methanol to a carbon dioxide gas that has already been autothermally modified. Existing syngas hydrogen production is supposed to reduce syngas in a low oxygen atmosphere above 1150℃ through a complicated process. However, the present invention is important as pretreatment pyrolysis in high-temperature reforming pyrolysis hydrogen production technology by self-heating reforming high-temperature pyrolysis of organic wastes by maintaining a uniform temperature of 1000 ~ 1200 ℃ in the atmospheric pressure atmosphere, so that the production speed of synthesis gas is high and no harmful gas is generated. Will play a role.

화석연료를 개질하여 수소를 추출하는 데는 일반적으로 수증기나 산소를 첨가하여 촉매 상에서 접촉분해하는 방법이 이용된다. 대표적인 개질 방식에는 수증기 개질방식, 부분산화방식, 자열개질방식이 있다.In general, to extract hydrogen by reforming fossil fuels, a method of catalytic cracking on a catalyst by adding steam or oxygen is used. Representative reforming methods include steam reforming, partial oxidation, and autothermal reforming.

수증기 개질방식은 탄화수소를 수증기와 반응시켜 물에 함유된 수소를 추출하는 방식으로 생성 중에 CO₂의 생성비가 낮고 일정량의 탄화수소로부터 많은 양의 수소를 얻을 수 있다는 장점이 있지만 공정 온도가 750℃ 전후로 높아 에너지 소비가 많다는 단점을 가지고 있다.The steam reforming method is a method of extracting hydrogen contained in water by reacting hydrocarbons with steam, and _{has the advantage that the production ratio of CO 2} is low and a large amount of hydrogen can be obtained from a certain amount of hydrocarbons, but the process temperature is high around 750℃. It has the disadvantage of high energy consumption.

CH₄＋H₂0 → CO + 3H₂ 메탄을 이용한 수증기 개질반응식CH ₄ +H ₂ 0 → CO + 3H ₂ Steam reforming reaction equation using methane

부분산화방식은 발열반응으로 외부가열이 불필요하며, 소정 온도에 도달할 때까지 가동시간을 단축할 수 있으나, 공기를 산소원으로 할 경우에는 질소 혼입에 따라 수소농도가 저하되는 단점이 있다.The partial oxidation method does not require external heating due to an exothermic reaction, and can shorten the operating time until reaching a predetermined temperature, but when air is used as an oxygen source, there is a disadvantage in that the hydrogen concentration decreases due to the incorporation of nitrogen.

CH₄＋1/2O₂ ↔ CO + 2H₂ 원료가 메탄일 경우 반응식CH ₄ +1/2O ₂ ↔ CO + 2H ₂ Reaction formula when raw material is methane

CH₄＋2O₂ ↔ CO₂ + 2H₂O 원료가 메탄일 경우 반응식CH ₄ +2O ₂ ↔ CO ₂ + 2H ₂ O Reaction formula when raw material is methane

자열개질방식은 부분산화반응과 수증기개질반응의 2가지 반응에 의해 수소를 생산하는 방식이며, 부분산화방식의 좋은 가동성과 수증기개질방식의 효율성을 조합한 방식이다.The autothermal reforming method is a method of producing hydrogen by two reactions of a partial oxidation reaction and a steam reforming reaction, and is a method that combines the good mobility of the partial oxidation method and the efficiency of the steam reforming method.

원료물질을 구성하는 주된 원소가 탄소와 수소이면 물과 산소를 첨가하여 가스화함으로써 일산화탄소와 수소를 생산할 수 있다. 가스화에 의해 수소를 제조할 경우 원료는 산소(공기)와 수증기(물)가 함께 가스화로에 투입되며, 가스화에 의해 발생한 고온 가스는 열 회수와 먼지 제거 및 탈황 후, 일산화탄소를 시프트 반응으로 수소와 이산화탄소로 만들고 분리공정을 거쳐 상용 수소로 제조합니다. 가스화 기술의 원료로 석탄, 바이오매스, 폐플라스틱 등이 있다.If the main elements constituting the raw material are carbon and hydrogen, carbon monoxide and hydrogen can be produced by gasification by adding water and oxygen. When hydrogen is produced by gasification, the raw material is oxygen (air) and water vapor (water) together with the gasifier, and the high-temperature gas generated by gasification recovers heat, removes dust, and desulfurization, and then converts carbon monoxide into hydrogen and hydrogen through a shift reaction. It is made from carbon dioxide and is manufactured into commercial hydrogen through a separation process. Raw materials for gasification technology include coal, biomass, and waste plastics.

[주요 조성에 대한 가스화 반응식][Gasification reaction equation for main composition]

CxHyOz + aO₂ + bH₂O → cCO + dCO₂ + eH₂ + fCnHm CxHyOz + aO ₂ + _{bH 2} O → cCO + dCO ₂ + eH ₂ + fCnHm

최근 산화 반응과 수증기 개질 반응을 열적으로 긴밀하게 통합시킨 자열 개질 고온열분해 수소제조 공정을 살펴보면; 보통 자열개질은 앞부분에 수증기 개질공정이 있고 그 다음에 부분산화 공정이 있는데, 최근의 개선된 공정은 후반부의 부분산화 공정에서 발생되는 열을 열교환기를 통하여 앞쪽의 수증기 개질 공정으로 직접 공급하도록 하였다. 이렇게 두 공정의 조합은 기존 수증기 개질공정의 장치 크기보다 약 25%를 줄일 수 있으며 건설비용도 적게 드는 것으로 알려져 있다. 또한 두 공정의 생성물 조성은 별 차이가 나지 않지만 후자의 장점으로는 반응속도가 빠르기 때문에 장치 투자비가 적게 들고, 전자는 흡열반응이므로 외부 열공급이 필요하고 따라서 공정 전체를 볼 때 CO2 배출량이 더 많으며 NOx 배출량도 더 많다. 후자의 단점으로는 산소공정이 필요하고 폭발과 화재의 위험성에 대비하여 엄격한 제어가 필요하다.Looking at the autothermal reforming high-temperature pyrolysis hydrogen production process in which the recent oxidation reaction and steam reforming reaction are tightly integrated thermally; In general, autothermal reforming has a steam reforming process at the front, followed by a partial oxidation process, and in recent improved processes, heat generated from the partial oxidation process at the latter part is directly supplied to the steam reforming process at the front through a heat exchanger. It is known that the combination of the two processes can reduce the size of the equipment of the existing steam reforming process by about 25% and require less construction cost. In addition, the product composition of the two processes is not very different, but the advantage of the latter is that the reaction rate is fast, so the equipment investment cost is low, and the former is an endothermic reaction, so external heat supply is required. Emissions are also higher. The latter disadvantage is the need for an oxygen process and strict control against the risk of explosion and fire.

상기와 같은 방식으로 자열개질 공정을 하고 있으나 본 기술은 산소, LPG, 메탄올30% + 물70% 수용액, 공기를 이용하여 60% 이상의 고온 과열수증기와 부분산화가스를 제조하는 버너를 이용하여 유기물을 직접가열 연속식 고온열분해 건류 가스화 시켜 산소와 LPG의 대체 에너지로 사용하는 것으로 향후 수소제조공정 및 일반적인 열분해유화, 가스화를 짧은 시간에 고온으로 연속적으로 혹은 회분식으로 합성가스를 생성하여 수소를 제조하는 일부 공정에 활용할 것이다.The autothermal reforming process is carried out in the same manner as described above, but this technology uses oxygen, LPG, methanol 30% + water 70% aqueous solution, and air to produce organic matter by using a burner that produces 60% or more of high-temperature superheated steam and partial oxidizing gas. Direct heating Continuous high-temperature pyrolysis It is used as an alternative energy for oxygen and LPG by converting it into gasification. In the future, hydrogen production process, general pyrolysis, emulsification, and gasification are part of producing hydrogen by continuously producing syngas at high temperature or batchwise in a short time I will use it in the process.

일반적인 고온열분해 건류소각의 경우 직접소각보다는 대기오염물질의 배출이 적으로나 실제 건류소각시 수지의 높은 발열량으로 인하여 직접 연소되어 건류효과를 기대하기 어렵다.In the case of general high-temperature pyrolysis dry-fired incineration, air pollutants are less discharged than direct incineration, but due to the high calorific value of the resin during actual dry-fired incineration, it is difficult to expect a carbonization effect.

일반적인 간접열분해의 경우 무산소 상태에서 간접적인 열공급으로 물질의 흡열반응에 의한 경제적 이익이 오는 열분해 오일이나 가스로 전환이 가능하며, 대기오염물질의 발생이 소각보다 적고 재생유와 비응축가스의 회수가 용이하다. 그러나 현존하는 열분해 설비들은 짧은 시간에 가스화하여 열분해를 운전하기 때문에 고비점 오일가스와 각종 비산 분진, 카본 등등의 재결합 및 증착, 점착에 의한 화재와 폭발이 일어나고 있어 정상적인 가동이 안 되고 있다. 또한 증착, 점착에 의한 간접가열 열전도가 떨어져 에너지 소비가 높으며, 이로 인한 온도제어의 잘못된 상법과 배관 막힘 등으로 화재, 폭발의 사고가 발생할 수 있다. 이렇게 해서 생산된 혼합 재생유는 염소의 농도가 높으며, 저온 열분해로 인한 reforming이 산화분위기에서 지속적으로 발생되어 악취와 전혀 다른 재생유로 변질되고 정상적인 정제연료유로 판매가 어려운 실정이다. In the case of general indirect pyrolysis, it is possible to convert to pyrolysis oil or gas, which provides economic benefits through endothermic reaction of substances by indirect heat supply in an oxygen-free state, and the generation of air pollutants is less than incineration, and recovery of recycled oil and non-condensed gas is not possible. It's easy. However, since existing pyrolysis facilities gasify and operate pyrolysis in a short time, fires and explosions are occurring due to recombination, deposition and adhesion of high-boiling oil gas, various fugitive dusts, carbon, etc., and are not operating normally. In addition, energy consumption is high due to indirect heating due to deposition and adhesion, which results in high energy consumption, which can lead to fire and explosion accidents due to incorrect commercial methods of temperature control and clogging of pipes. The mixed recycled oil produced in this way has a high concentration of chlorine, and reforming due to low-temperature pyrolysis continues to occur in an oxidizing atmosphere, so it is transformed into a completely different recycled oil from an odor, and it is difficult to sell it as a normal refined fuel oil.

이를 해결하기 위해서는 고온의 자열개질 고온열분해로 대기오염이 없고 다이옥신이 발생이 안 되는 분위기에서 열분해가 진행되어야 한다. In order to solve this problem, thermal decomposition must be carried out in an atmosphere in which there is no air pollution and no dioxin is generated by high-temperature self-thermal reforming high-temperature pyrolysis.

기존의 과열수증기의 제조방법은 물을 증발시켜 수증기로 하고, 수증기를 철관 등을 통해 바깥에서 가열해 온도를 올리는 방법과 고주파 유도 가열방법 등이 이루어져 왔다. 그러나 이러한 방법에서는 400℃ 이상으로 가열하는 것은 자재와 설비 면에서 돈이 들어 실용적으로 어려운 실정이다. 그러나 가열 수증기의 고온에서 이용 분야는 확산되고 있고, 500℃ 이상 과열 수증기의 제조 방법이 대망하고 있는 상황이다.Existing methods of manufacturing superheated steam include evaporating water to form steam, heating steam from the outside through an iron pipe to raise the temperature, and high-frequency induction heating. However, in this method, heating to 400℃ or higher costs money in terms of materials and equipment, and is practically difficult. However, the field of use of heated steam is spreading at a high temperature, and a method for producing superheated steam above 500°C is a long-awaited situation.

1,000℃ 또는 그 이하의 과열 수증기의 제조에는 전기분해 및 산소, 수소의 고온 가스에 물을 뿌리고 낮추는 방법도 있지만 경제적인 방법으로 LPG 산소 버너로 허니컴을 가열하고 800℃에 이른 뒤 알코올 수용액(예를 들면 메탄올 수용액)를 분무하여 200℃ 올리고 1,000℃의 가열 수증기를 얻을 수 있다. 이 가열 수증기에 물을 적당량 분무하면 물의 증발열 539kcal/kg과 알맞은 온도의 수증기에 온도를 올리는 열량에 사용되어 그 열량분 과열수증기온도를 낮출 수 있다. 이렇게 해서 적온으로 내려간 과열수증기에 분무된 물이 과열수증기로 추가 사용된다.In the production of superheated steam of 1,000℃ or lower, there are methods of electrolysis and spraying water on high-temperature gas of oxygen and hydrogen and lowering it.However, it is an economical method to heat the honeycomb with an LPG oxygen burner, and after reaching 800℃, an aqueous alcohol solution (e.g. For example, an aqueous methanol solution) can be sprayed to increase 200°C to obtain heated steam at 1,000°C. If an appropriate amount of water is sprayed on the heated steam, it is used for the evaporation heat of water of 539 kcal/kg and the heat to raise the temperature to the steam at a suitable temperature, so that the superheated steam temperature can be lowered. In this way, the water sprayed on the superheated steam lowered to the right temperature is additionally used as superheated steam.

보통 LPG 산소 버너에서는 산소가 풍부한 상태로 연소시키는데, 본 발명에서 분무하는 알코올 수용액에는 특히 산소는 공급하지 않거나 소량 공급하여 LPG의 산화에서 남은 산소가 알코올의 산화에 사용된다. 이때 잔존 산소량이 알코올의 산화에 부족의 경우 알코올은 열분해 된다. 예를 들면 CH₃OH→ CO+2H₂으로 생성한 CO는 더욱 압도적 다량의 과열수증기 속에서 수성 가스 전환 반응을 일으키고 'CO+H₂O→ CO₂+H₂' 따라서, 환원성의 과열 수증기가 된다. 그리고 65~75%과열 수증기를 얻을 수 있다.Usually, the LPG oxygen burner burns in an oxygen-rich state. In the present invention, oxygen is not supplied or a small amount is supplied to the aqueous alcohol sprayed in the present invention, so that the remaining oxygen from the oxidation of LPG is used for the oxidation of alcohol. At this time, if the amount of residual oxygen is insufficient for oxidation of the alcohol, the alcohol is thermally decomposed. For example, _{CO generated from CH 3} OH → CO + 2H ₂ causes a water gas conversion reaction in a more overwhelming amount of superheated steam, and'CO+H ₂ O→ CO ₂ +H ₂ 'Therefore, the reducing superheated steam is do. And 65-75% superheated steam can be obtained.

본 발명의 과열수증기와 부분산화 연속식 고온열분해는 유기물, 무기물, 각종 슬러지, 의료폐기물, 소각 비산재, 전자스크랩, 재선충, 반려동물 소각 등등 각종 폐기물을 친환경적으로 처리가 가능할 것이다. 또한 저에너지로 이산화탄소의 배출을 줄이고 60%이상의 과열수증기는 다이옥신 생성이 억제되어 대기오염을 획기적으로 줄일 수 있을 것이다. 소각이 아닌 부분산화가스가 함유된 과열수증기를 이용한 직접가열 열분해로 유해가스와 유해 폐수가 생성되지 않으며, 2차 폐기물이 발생되지 않는다.The superheated steam and partial oxidation continuous high-temperature pyrolysis of the present invention will enable environmentally friendly treatment of various wastes such as organic matter, inorganic matter, various sludge, medical waste, incineration fly ash, electronic scrap, re-nematode, companion animal incineration, etc. In addition, the emission of carbon dioxide with low energy is reduced, and over 60% of superheated water vapor suppresses the generation of dioxin, which will drastically reduce air pollution. Noxious gas and noxious wastewater are produced by direct heating pyrolysis using superheated steam containing partial oxidizing gas, not incineration, and no secondary waste.

대한민국 등록특허 제10-1923226호Korean Patent Registration No. 10-1923226 대한민국 공개특허 제10-2017-0003015호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0003015 대한민국 등록특허 제10-1551078호Korean Patent Registration No. 10-1551078

본 발명에서는 발상을 바꾸어 주로 수소와 산소로 이루어진 연소를 사용해, 연소 가스 그 자체를 과열수증기로 사용할 수 있는 방법을 개발했다. 통상의 연소에서는 공기를 사용하기 때문에 질소가 많아지므로 산소 또는 산소가 풍부한 가스를 사용하고, 수소가 풍부한 연료를 사용한다. In the present invention, the idea was changed and a method was developed in which combustion mainly composed of hydrogen and oxygen is used, and the combustion gas itself can be used as superheated steam. In normal combustion, since air is used, nitrogen is increased, so oxygen or oxygen-rich gas is used, and hydrogen-rich fuel is used.

800~1200℃의 고온 과열수증기와 부분산화가스 제조장치를 발명하여 이를 이용한 유기, 무기폐기물을 급속열분해 가스화하여 생성된 건류가스와 유기물은 가스에너지화하며, 무기물은 유기물을 제거시켜 재사용, 재활용하고자 하는 것이다.By inventing a device for producing high-temperature superheated steam at 800~1200℃ and partial oxidizing gas, the dry gas and organic matter generated by rapid pyrolysis gasification of organic and inorganic waste using the same is converted into gas energy, and the inorganic material is removed to remove organic matter and reused and recycled. It is to do.

고온 열분해에 이용된 부분산화가스가 함유된 고온과열수증기는 수소가 풍부한 열분해 가스상태로 고온열분해의 열매체로 사용된 것이며, 산화용으로 사용된 것이 아니라 그 자체의 에너지를 갖고 있으며, 고온과열수증기에 의해 열분해 된 건류가스는 화학결합에 의해 메탄계의 가스가 생성되며, 일산화탄소가 주로 이룬다. 즉, 열분해 된 건류가스와 부분산화가스가 함유된 고온과열수증기 그 자체가 열량을 갖고 있어 보일러의 연료 혹은 음식물, 하수슬러지 등 각종 폐기물의 열원으로 사용할 경우 엄청난 에너지 열량을 회수할 수 있는 것이다. 상세하게는 부분산화가스가 함유된 고온과열수증기는 저산소 분위기에서 나노 수용액의 미세 폭발연소와 급속 열분해에 의한 수소가 생성된 상태로 열분해 반응기의 열매체로 사용된 것이며 산화제로 사용된 것이 아니다. 즉 열량은 합쳐진 상태로 목적물의 연료로 재사용되며, 열분해 가스화 개질반응에 의해 수성화 된것으로 높은 에너지 열량을 갖고 있는 것이다.High-temperature superheated steam containing partial oxidizing gas used for high-temperature pyrolysis is a pyrolysis gas rich in hydrogen and used as a heat medium for high-temperature pyrolysis. It is not used for oxidation, but has its own energy. The pyrolyzed dry gas is produced by chemical bonds to produce methane-based gas, and carbon monoxide is mainly composed of carbon monoxide. In other words, the high-temperature superheated steam containing pyrolyzed dry gas and partial oxidizing gas itself has calories, so if it is used as a heat source for various wastes such as fuel for a boiler, food, and sewage sludge, a huge amount of energy calories can be recovered. In detail, high-temperature superheated steam containing partial oxidizing gas is used as a heat medium of a pyrolysis reactor in a state in which hydrogen is generated by micro-explosive combustion of nano aqueous solutions and rapid pyrolysis in a low oxygen atmosphere, and is not used as an oxidizing agent. In other words, the calories are re-used as fuel of the object in a combined state, and have high energy calories as they are aqueous by pyrolysis gasification reforming reaction.

기존의 직접 가열열분해라 함은 과열증기에 의한 혹은 폐열에 의한 열분해 원료를 라디칼시켜 가스화 혹은 유화하는 것이 전부였다. 열분해의 경우 온도가 급속도로 떨어지는 것을 방지하기 위하여 압력챔버를 구비하고 가스화, 유화를 하였으며 연속적 열분해는 열손실이 발생한다. Existing direct thermal pyrolysis was all about gasification or emulsification by radically gasifying or emulsifying pyrolysis raw materials by superheated steam or by waste heat. In the case of pyrolysis, a pressure chamber is provided to prevent the temperature from dropping rapidly, and gasification and emulsification are performed. Continuous pyrolysis causes heat loss.

본 발명은 상압의 상태에서 반응기 내부의 온도를 상승시키는 것은 체크밸브와 기존의 저온열분해가 아닌 고온열분해로 유기물의 가스팽창과 reforming으로 저분자 가스화하여 급속도로 균일한 온도로 열분해 가스화하는 것이다.In the present invention, raising the temperature inside the reactor at normal pressure is to rapidly convert the gas to a low molecular weight by gas expansion and reforming of organic matter through high-temperature pyrolysis rather than the conventional low-temperature pyrolysis with a check valve, and rapidly pyrolysis gasification at a uniform temperature.

영구자석에 의해 분자배열을 정렬시킨 산소, LPG, 수용액, 공기를 연료로 하며, 수용액은 초음파 나노화 분산시켜 연료로 미세 분산한다. Oxygen, LPG, aqueous solution, and air, in which the molecular arrangement is arranged by a permanent magnet, are used as fuel, and the aqueous solution is finely dispersed as a fuel by ultrasonic nano-dispersing.

구비된 축열 금속 와이어 혹은 세라믹 축열 허니컴의 연소 격판은 화염을 역류시키어 재차 연소 혹은 열분해를 시키며, 축열 된 격판을 통과하면서 완전연소와 수용액을 미세 폭발시키며 수성화 가스가 되는 것을 특징으로 한다. The combustion diaphragm of the provided heat storage metal wire or ceramic heat storage honeycomb is characterized in that the flame flows back to perform combustion or thermal decomposition again, and while passing through the heat storage diaphragm, complete combustion and the aqueous solution are micro-explosed, thereby becoming a water-based gas.

재차 허니컴을 연소장치 후단에 구비하여 미폭발 연소한 수용액과 미연소분을 재차 연소하는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the honeycomb is provided at the rear end of the combustion apparatus to re-combust the unexploded and burned aqueous solution and the unburned powder.

이후 후단에 구비된 스팀 분사장치에 의해 부분산화가스가 함유된 가스의 온도를 조절하고 과열수증기의 양을 조절한다.Thereafter, the temperature of the gas containing the partial oxidizing gas is controlled by a steam injection device provided at the rear stage, and the amount of superheated steam is controlled.

이후 구비된 축열 세라믹 선회연소장치에서 재차 과열수증기와 부분산화가스의 reforming을 시키며 고온열분해 가스화의 열매체로 사용된다. Afterwards, the regeneration of superheated steam and partial oxidized gas is re-formed in the heat storage ceramic slewing combustion device and is used as a heat medium for high-temperature pyrolysis gasification.

현재 폐기물을 재활용 및 재사용, 연료로 사용하기 위한 여러 방법이 적용되었지만 높은 에너지 비용과 복잡한 공정과 대기오염으로 인한 대체 기술을 요구하고 있다. Currently, several methods have been applied to recycle, reuse, and use waste as fuel, but alternative technologies are required due to high energy costs, complex processes and air pollution.

최근 수열반응으로 각종 폐기물을 친환경적으로 처리하고 있지만 과열증기를 제조하는 비용과 이를 압축하여 공급해야 하는 높은 비용과 과대한 설비를 요구하고 있어 현실화에 어려움을 겪고 있다.Recently, various wastes are treated environmentally by hydrothermal reaction, but the cost of manufacturing superheated steam, the high cost of compressing and supplying it, and excessive facilities are required, making it difficult to realize.

본 발명은 상압의 부분산화가스가 함유된 고온과열수증기 생성장치를 제공하는 것이다. 한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The present invention provides an apparatus for generating high-temperature superheated steam containing partial oxidizing gas at atmospheric pressure. On the other hand, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned are clearly to those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the following description. It will be understandable.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 과열증기 생성장치는 전단부에서 연소가 이루어지고 후단부에서는 연소시 발생한 가스 및 증기가 배출되는 배출구가 마련된 통 형상의 케이싱과; 상기 케이싱의 일단에 배치되며 점화플러그와 복수의 공급노즐이 결합된 연소부와; 상기 케이싱 내부 공간을 구획하며 금속, 세라믹 중 적어도 하나의 소재를 포함하여 이루어지는 적어도 하나의 축열판과; 상기 축열판과 점화플러그 사이에 마련되는 제1연소공간을 포함하며, 상기 공급노즐은 산소를 공급하는 제1공급노즐, 제1연료를 공급하는 제2공급노즐, 공기를 공급하는 제3공급노즐 및 알코올 수용액을 공급하는 제4공급노즐을 포함하며, 작동 초기에는 상기 제1공급노즐 또는 제3공급노즐 중 적어도 하나를 개방하여 산소 또는 공기를 공급함과 동시에 제2공급노즐을 개방하여 제1연료를 공급하여 연소가 이루어지며 연소시 발생한 열에 의해 상기 축열판이 예열되는 1차 연소 단계가 수행되고, 상기 축열판의 예열이 완료되면 제4공급노즐을 개방하여 알코올 수용액을 공급하고 알코올은 연소되고 수분은 증기가 되는 2차 연소 단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the apparatus for generating superheated steam according to the present invention comprises: a cylindrical casing provided with an outlet through which combustion is performed at the front end and gas and vapor generated during combustion are discharged at the rear end; A combustion unit disposed at one end of the casing and coupled to a spark plug and a plurality of supply nozzles; At least one heat storage plate partitioning the inner space of the casing and comprising at least one material of metal and ceramic; And a first combustion space provided between the heat storage plate and the spark plug, wherein the supply nozzle includes a first supply nozzle for supplying oxygen, a second supply nozzle for supplying first fuel, and a third supply nozzle for supplying air And a fourth supply nozzle for supplying an aqueous alcohol solution, and at the beginning of operation, at least one of the first supply nozzle or the third supply nozzle is opened to supply oxygen or air, and at the same time, the second supply nozzle is opened to provide the first fuel. The first combustion step in which the heat storage plate is preheated by the heat generated during combustion is performed by supplying the heat storage plate, and when the preheating of the heat storage plate is completed, the fourth supply nozzle is opened to supply the alcohol aqueous solution, and the alcohol is burned and moisture. It is characterized in that a secondary combustion step is carried out to become steam.

또한, 본 발명에 따른 과열증기 생성장치에 있어서, 축열판은 화염 내지 열매체가 소용돌이를 형성하도록 유도하는 경사지게 천공된 구조의 유도홀이 다수 개 형성되며, 상기 축열판의 표면에는 알루미나와, 니켈과, 팔라듐 및 로듐이 1 : 0.2~0.5 : 0.1~3 : 0.1~0.3의 중량비로 함유하는 촉매 입자를 포함한 촉매 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the superheated steam generating apparatus according to the present invention, the heat storage plate has a plurality of obliquely perforated induction holes for guiding the flame or the heat medium to form a vortex, and alumina, nickel and , Palladium and rhodium are characterized in that a catalyst coating layer including catalyst particles containing in a weight ratio of 1: 0.2 to 0.5: 0.1 to 3: 0.1 to 0.3 is formed.

또한, 본 발명에 따른 과열증기 생성장치에 있어서, 케이싱의 일측에는 이온화 전처리 장치를 더 포함하며, 상기 이온화 전처리 장치는 제1 내지 4 공급노즐로 공급되는 산소, 공기 또는 제1연료에 초음파 진동을 가하거나 한 쌍의 영구자석을 통과시키고, 상기 케이싱의 배출구에는 혼합챔버가 연결되며, 상기 혼합챔버에서는 상기 배출구를 통해 유입된 가스 및 증기가 일시적으로 머물며 2차 표면연소되도록 촉매코팅층이 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the superheated steam generating device according to the present invention, an ionization pretreatment device is further included at one side of the casing, and the ionization pretreatment device applies ultrasonic vibration to oxygen, air, or first fuel supplied to the first to fourth supply nozzles. Or a pair of permanent magnets to pass through, and a mixing chamber is connected to the outlet of the casing, and in the mixing chamber, the catalyst coating layer is formed so that the gas and vapor introduced through the outlet temporarily stay and secondary surface combustion. It is characterized.

또한, 본 발명에 따른 과열증기 생성장치에 있어서, 연소부에는 합성수지재를 열분해할 때 발생하는 가연성 가스를 공급하는 제5공급노즐이 연결되며, 상기 제5공급노즐은 가연성 가스가 소용돌이를 형성하며 공급되도록 케이싱 내벽에 편심되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the superheated steam generating apparatus according to the present invention, a fifth supply nozzle for supplying a combustible gas generated when the synthetic resin material is pyrolyzed is connected to the combustion unit, and the fifth supply nozzle is formed of a vortex of the combustible gas. It is characterized in that it is eccentric to the inner wall of the casing to be supplied.

또한, 본 발명에 따른 과열증기 생성장치에 있어서, 축열판은 좌우 한 쌍이 배치되되, 상기 한 쌍의 축열판은 그 사이 간격을 조절할 수 있는 지지대로 연결되며, 상기 제1연소공간에서 연소되거나 생성된 연료의 일부가 표면연소되는 제2연소공간이 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the superheated steam generating apparatus according to the present invention, a pair of left and right heat storage plates are disposed, and the pair of heat storage plates are connected to a support capable of adjusting the interval therebetween, and are burned or generated in the first combustion space. It is characterized in that a second combustion space in which a part of the fuel is surface-burned is formed.

본원 발명에 의하면, 고온의 가열 수증기를 용이하게 대량으로, 가열 수증기 함유 가스의 온도 또는 가열 수증기 함유량을 조정해 제조할 수 있어, 얻을 수 있는 과열 수증기에 의해서, 대량의 피처리물을 저비용으로 안전하게 고온열분해 하여 처리할 수 있다.According to the present invention, high-temperature heated steam can be easily produced in large quantities by adjusting the temperature or the heated steam content of the heated steam-containing gas, and the obtained superheated steam allows a large amount of processed objects to be safely and at low cost. It can be processed by thermal decomposition at high temperature.

또한 유기성 폐기물을 고온열분해로 가스화하여 합성가스제조장치를 할 수 있다. In addition, organic wastes can be gasified by high-temperature pyrolysis to form a syngas manufacturing device.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description. I will be able to.

도 1은 본 발명에 따른 과열증기 생성장치의 일실시예를 나타내는 도면이다.
도 2a는 본 발명의 축열판의 구조를 나타내는 도면이고, 도 2b는 본 발명에서 2개의 축열판 결합 구조를 나타내는 도면이다.
도 3a는 본 발명의 이온화 전처리 장치를 나타내는 도면이고, 도 3b 및 도 3c는 본 발명의 영구자석의 작용을 설명하는 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 과열증기 생성장치의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 연소장치에 건류가스와 에어가 공급되는 모습을 나타내는 단면도이다.1 is a diagram showing an embodiment of an apparatus for generating superheated steam according to the present invention.
Figure 2a is a view showing the structure of the heat storage plate of the present invention, Figure 2b is a view showing the two heat storage plate coupling structure in the present invention.
3A is a view showing an ionization pretreatment apparatus of the present invention, and FIGS. 3B and 3C are conceptual diagrams for explaining the operation of the permanent magnet of the present invention.
4 is a diagram showing another embodiment of an apparatus for generating superheated steam according to the present invention.
5 is a cross-sectional view showing a state in which dry gas and air are supplied to the combustion apparatus of FIG. 4.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments described below are only for explaining in detail enough that a person having ordinary knowledge in the technical field of the present invention can easily carry out the invention, and this limits the protection scope of the present invention. I don't mean it.

도 1 내지 도 3b를 참조하면, 본 발명에 따른 과열증기 생성장치(100)는 통 형상의 케이싱(101)과, 상기 케이싱(101)의 일단에 배치되며 점화플러그(110a)와 복수의 공급노즐이 결합된 연소부(110)와, 상기 케이싱(101) 내부 공간을 구획하며 금속, 세라믹 중 적어도 하나의 소재를 포함하여 이루어지는 적어도 하나의 축열판(130)과, 상기 축열판(130)과 점화플러그(110a) 사이에 마련되는 제1연소공간(102)을 포함하여 구성될 수 있다.1 to 3B, the superheated steam generating apparatus 100 according to the present invention includes a tubular casing 101, and is disposed at one end of the casing 101, and includes a spark plug 110a and a plurality of supply nozzles. The combined combustion unit 110 and at least one heat storage plate 130 that divides the inner space of the casing 101 and includes at least one material of metal and ceramic, and the heat storage plate 130 and ignition It may be configured to include a first combustion space 102 provided between the plugs (110a).

상기 케이싱(101)은 금속 또는 세라믹 소재로 이루어지며, 전단부에서 연소가 이루어지는 제1연소공간(102)이 마련되고 후단부에서는 연소시 발생한 가스 및 증기가 배출되는 배출구(105)가 마련된다.The casing 101 is made of a metal or ceramic material, and a first combustion space 102 is provided in which combustion is performed at a front end, and an outlet 105 through which gases and vapors generated during combustion are discharged is provided at a rear end.

상기 공급노즐은 산소를 공급하는 제1공급노즐(111), 제1연료를 공급하는 제2공급노즐(112), 공기를 공급하는 제3공급노즐(113) 및 알코올 수용액을 공급하는 제4공급노즐(114)을 포함한다.The supply nozzle includes a first supply nozzle 111 for supplying oxygen, a second supply nozzle 112 for supplying first fuel, a third supply nozzle 113 for supplying air, and a fourth supply for supplying an aqueous alcohol solution. Includes a nozzle 114.

상기 제1연료는 액화천연가스(LNG), 액화석유가스(LPG)와, 정제연료유(예를 들어, 등유 등)와, 알코올과, 바이오 오일(동,식물성 유지 등) 등을 예시할 수 있다.The first fuel may be exemplified by liquefied natural gas (LNG), liquefied petroleum gas (LPG), refined fuel oil (eg, kerosene, etc.), alcohol, and bio oil (animal, vegetable oil, etc.). have.

상기 과열증기 생성장치(100)의 작동 초기에는 상기 제1공급노즐(111) 또는 제3공급노즐(113) 중 적어도 하나를 개방하여 산소 또는 공기를 공급함과 동시에 제2공급노즐(112)을 개방하여 제1연료를 공급하여 연소가 이루어지며 연소시 발생한 열에 의해 상기 축열판(130)이 예열되는 1차 연소 단계가 수행된다. 상기 1차 연소 단계에서는 제1연소공간 내지 축열판이 800±100℃가 될 때까지 가열한다.At the beginning of the operation of the superheated steam generating device 100, at least one of the first supply nozzle 111 or the third supply nozzle 113 is opened to supply oxygen or air, and the second supply nozzle 112 is opened. Thus, combustion is performed by supplying the first fuel, and a first combustion step in which the heat storage plate 130 is preheated by heat generated during combustion is performed. In the first combustion step, the first combustion space or the heat storage plate is heated to 800±100°C.

상기 축열판(130)의 예열이 완료되면 제4공급노즐(114)을 개방하여 알코올 수용액을 공급하고 알코올을 연소하여 1,100±100℃가 되도록 가열하고 이때 수분은 증기가 되는 2차 연소 단계가 수행된다. 여기서 상기 제4공급노즐(114)은 축열판(130)에 인접하게 배치되어 알코올 수용액이 축열판(130) 쪽으로 분사되도록 하는 것이 바람직하다. 분사된 알코올 수용액 중 수분 일부는 고온으로 가열된 축열판(130)에 접촉하면서 급속히 증기로 전환된다.When the preheating of the heat storage plate 130 is completed, the fourth supply nozzle 114 is opened to supply an aqueous alcohol solution, and the alcohol is burned to heat it to 1,100±100°C. At this time, a secondary combustion step in which moisture becomes steam is performed. do. Here, the fourth supply nozzle 114 is preferably disposed adjacent to the heat storage plate 130 so that the alcohol aqueous solution is sprayed toward the heat storage plate 130. Some of the water in the sprayed aqueous alcohol solution is rapidly converted into steam while contacting the heat storage plate 130 heated to a high temperature.

보다 구체적으로, 상기 제1연소공간(102)은 점화플러그(110a)부터 점화플러그와 근접하게 배치된 축열판(130) 사이의 공간을 의미하는 것으로서, 제1공급노즐(111)에서 제1연료, 예를 들어 액화석유가스와, 산소 등이 공급되어 점화하면 그 열과 화염에 의해 제2연료의 연소가 연쇄적으로 일어난다. 다만, 제2연료의 연소시에는 제1공급노즐 또는 제3공급노즐에서의 산소 또는 공기량을 제한하여 제1연료 연소 후 잔존 산소량이 제2연료인 메탄올의 산화에 부족하게 제어하는 경우 열분해가 일어난다.More specifically, the first combustion space 102 refers to a space between the spark plug 110a and the heat storage plate 130 disposed adjacent to the spark plug, and the first fuel from the first supply nozzle 111 , For example, when liquefied petroleum gas and oxygen are supplied and ignited, combustion of the second fuel occurs in series by the heat and flame. However, when the second fuel is burned, the amount of oxygen or air in the first supply nozzle or the third supply nozzle is limited, and the residual oxygen amount after combustion of the first fuel is insufficiently controlled for the oxidation of methanol, which is the second fuel, causing pyrolysis. .

즉, 공기 공급량 알코올 수용액의 알코올 성분(예를 들어 에탄올)은 일부만 연소되고 일부는 화학반응식 'CH₃OH → CO + 2H₂'와 같이 열분해되고, 일부는 'CH₃OH + H₂O' → CO₂ + 3H₂'와 같이 수증기 개질 반응이 일어난다.In other words, only part of the alcohol component (for example, ethanol) of the aqueous alcohol solution in the amount of air supplied is partially burned, and part is _{pyrolyzed according to the chemical reaction formula'CH 3} OH → CO + 2H ₂ ', and some are'CH ₃ OH + H ₂ O'→ A steam reforming reaction occurs like _{CO 2} + 3H _2'.

이때 생성된 CO는 과열증기와 함께 화학반응식 'CO + H₂O → CO₂ + H₂'와 같이 수성가스 전환 반응을 일으킨다. 따라서 저렴한 비용으로 간단한 공정으로 환원성의 과열 수증기가 된다. 이러한 과정을 거치면서 물 성분은 증기가 되는데 전체적으로 제2연료 중 60~70%의 과열증기를 얻을 수 있다.At this time, the generated CO causes a water gas conversion reaction according to the _{chemical reaction formula'CO + H 2} O → CO ₂ + H _{2 'together with superheated steam.} Therefore, it becomes reducible superheated steam with a simple process at low cost. Through this process, the water component becomes steam, and as a whole, 60 to 70% of superheated steam in the second fuel can be obtained.

상기 축열판(130)은 화염 내지 열매체가 소용돌이를 형성하도록 유도하는 경사지게 천공된 구조의 유도홀이 다수 개 형성된다.The heat storage plate 130 is formed with a plurality of induction holes of an obliquely perforated structure to induce a flame or a heat medium to form a vortex.

이와 같이 각 유도홀의 경사진 각도가 원형의 축열판의 원주방향을 따라 시계 또는 반시계 방향으로 변화하면서 유도홀을 통과하는 가스 및 증기가 소용돌이를 형성하게 된다.As the inclined angle of each induction hole changes clockwise or counterclockwise along the circumferential direction of the circular heat storage plate, gas and vapor passing through the induction hole form a vortex.

상기 축열판(130)의 표면에는 알루미나와, 니켈과, 팔라듐 및 로듐이 1 : 0.2~0.5 : 0.1~3 : 0.1~0.3의 중량비로 함유하는 촉매 입자를 포함한 촉매 코팅층(133)이 형성되는 것이 바람직한데, 일반적으로 자열개질에 사용되는 구리-아연 산화물로 이루어진 촉매와 대비할 때 30% 이상의 성능 향상이 실험을 통해 확인되었다.On the surface of the heat storage plate 130, a catalyst coating layer 133 including catalyst particles containing alumina, nickel, palladium, and rhodium in a weight ratio of 1: 0.2 to 0.5: 0.1 to 3: 0.1 to 0.3 is formed. It is preferable, but it has been confirmed through experiments that a performance improvement of 30% or more when compared to a catalyst made of copper-zinc oxide generally used for autothermal reforming.

여기서, 촉매 코팅층(133)은 가연성 가스가 축열판에서 표면연소 반응을 할 수 있도록 해주는 역할을 한다.Here, the catalyst coating layer 133 serves to allow the flammable gas to perform a surface combustion reaction in the heat storage plate.

이러한 축열판(130)은 케이싱(101) 내부에 좌우 한 쌍이 배치될 수 있다.The heat storage plate 130 may have a pair of left and right inside the casing 101.

상기 한 쌍의 축열판(120,120a)은 그 사이 간격을 조절할 수 있도록 나사 결합을 하는 지지대(132)로 연결될 수 있다. 2개의 축열판(130)을 설치하는 경우 점화플러그(110a)와 가까운 전방에 배치된 축열판(130)의 유도홀(131)을 그 후방에 배치된 축열판(120a)의 유도홀(131)보다 더 큰 직경으로 구성하여 두 축열판(130) 사이의 제2연소공간(103)에서 제1연소공간(102)에서 유입된 가연성 가스의 일부가 축열판 표면 등에서 연소되도록 머무름 시간을 늘리는 것이 바람직하다.The pair of heat storage plates 120 and 120a may be connected to a support 132 which is screwed so that the gap therebetween can be adjusted. In the case of installing two heat storage plates 130, the induction hole 131 of the heat storage plate 130 disposed in front of the spark plug 110a close to the induction hole 131 of the heat storage plate 120a disposed at the rear thereof It is desirable to increase the retention time so that a part of the combustible gas introduced from the first combustion space 102 in the second combustion space 103 between the two heat storage plates 130 is burned on the surface of the heat storage plate by configuring a larger diameter. Do.

한편, 상기 케이싱(101)의 일측에는 이온화 전처리 장치(150)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, an ionization pretreatment device 150 may be further included at one side of the casing 101.

상기 이온화 전처리 장치(150)는 제1 내지 4 공급노즐(111~114)로 공급되는 산소, 공기 또는 제1, 2연료에 한 쌍의 영구자석(151) 사이를 통과시켜 자화시키는 것을 예시할 수 있다. 상기 한 쌍의 영구자석은 Ortho 반응으로 분자배열을 정열시키며, 참고로 자석의 플러스 S와 마이너스 N극의 다른 점은 S극 에너지는 외부로 향해 (=) 에너지로 된다. N극 에너지는 내부로 수축되어 (-) 에너지가 된다. N극과 S극은 물 중에 반대의 효력을 발휘한다. 수소(H)는 무엇보다도 단순한 기본적인 운자로, 한 개의 전자만을 갖고 있다. 전자의 회전방향에 마이너스 N극 에너지와 플러스 S극 에너지는 다른 영향을 준다. 마이너스 N극에 의해 전자는 좌회전을 한다. 플러스 S극에 의해 전자는 우회전한다. 따라서 본 발명의 한 쌍의 영구자석은 S극과 S극이 마주보도록 배치한다.The ionization pretreatment device 150 may be exemplified that oxygen, air, or first and second fuels supplied to the first to fourth supply nozzles 111 to 114 are passed between a pair of permanent magnets 151 to be magnetized. have. The pair of permanent magnets aligns the molecular arrangement through an Ortho reaction. For reference, the difference between the positive S and negative N poles of the magnet is that the S pole energy becomes (=) energy toward the outside. N-pole energy contracts internally and becomes negative energy. The N pole and S pole exert opposite effects in water. Hydrogen (H) is, above all, a simple, basic luck with only one electron. The negative N-pole energy and the positive S-pole energy have different effects on the rotational direction of electrons. The electron turns left by the negative N pole. The electron turns right by the positive S pole. Therefore, the pair of permanent magnets of the present invention are arranged so that the S pole and the S pole face each other.

다만, 상기 이온화 전처리 장치(150)는 제1연료가 오일 또는 석유 계열의 연료인 경우 영구자석을 통한 자화와 함께 초음파 진동을 가하여 나노화시키고 유화하여 수성화 내지 미세 폭발 연소를 유도하는 초음파 장치(153) 더 포함할 수 있다.However, when the first fuel is an oil or petroleum-based fuel, the ionization pretreatment device 150 applies ultrasonic vibration along with magnetization through a permanent magnet to nano-ize and emulsify to induce aqueous or micro-explosive combustion (153). ) May contain more.

알코올 수용액이 공급되어 연소되는 2차 연소 단계에서는 제1 내지 3 공급노즐에서 공급되는 산소, 제1연료, 공기의 공급량을 줄일 수 있다.In the second combustion step in which an aqueous alcohol solution is supplied and combusted, the amount of oxygen, first fuel, and air supplied from the first to third supply nozzles can be reduced.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 케이싱(101)의 배출구(105)에는 원형접촉연소실(170)이 연결될 수 있다.4 and 5, a circular contact combustion chamber 170 may be connected to the outlet 105 of the casing 101.

상기 원형접촉연소실(170)에서는 상기 배출구(105)를 통해 유입된 가스 및 증기가 일시적으로 머물며 2차 표면연소되도록 촉매코팅층이 형성될 수 있다. 여기서 촉매코팅층은 앞서 설명한 축열판의 촉매코팅층과 동일 내지 유사한 구성이므로 그 자세한 설명은 생략한다.In the circular contact combustion chamber 170, a catalyst coating layer may be formed so that gas and vapor introduced through the outlet 105 temporarily stay and secondary surface combustion. Here, since the catalyst coating layer has the same or similar configuration as the catalyst coating layer of the heat storage plate described above, a detailed description thereof will be omitted.

상기 원형접촉연소실(170)은 일측 유입홀부(171)는 상기 케이싱의 배출구(105)와 연통되고 타측 배출홀부(172)는 예를 들어 열분해 반응기(10), 유기물 건조장치, 수소 제조 장치 등에 연통될 수 있다.In the circular contact combustion chamber 170, one inlet hole 171 communicates with the outlet 105 of the casing, and the other discharge hole 172 communicates with, for example, a pyrolysis reactor 10, an organic material drying device, a hydrogen production device, etc. Can be.

상기 원형접촉연소실(170)은 수직하게 배치된 원통 형상으로 이루어지는 것을 예시할 수 있다. 케이싱에서 배출된 각종 가스 및 과열증기가 원형접촉연소실을 통과하게 되는데, 유입측인 유입홀부(171)보다 배출측인 배출홀부(172)가 더 낮은 위치에 형성되어, 유입홀부(171)로 들어온 가스 및 과열증기가 벽면을 타고 회전하면서 상승한 다음 하강하여 배출홀부(172)으로 빠져나가면서 가연성 가스는 표면 연소되고 원형접촉연소실 내의 가스가 균질화된 상태로 열분해 반응기(10) 등으로 공급된다.The circular contact combustion chamber 170 may have a cylindrical shape arranged vertically. Various gases and superheated steam discharged from the casing pass through the circular contact combustion chamber, and the discharge hole part 172 which is the discharge side is formed at a lower position than the inlet hole part 171 which is the inlet side, and enters the inlet hole part 171. As gas and superheated steam rise while rotating along the wall and then descend and exit to the discharge hole 172, the flammable gas is surface-combusted and supplied to the pyrolysis reactor 10 and the like in a homogenized state of the gas in the circular contact combustion chamber.

한편, 상기 열분해 반응기(10)에서는 예를 들어 알루미늄 스크랩에 부착된 합성수지를 열분해하여 가스화하여 알루미늄 스크랩을 회수하기 위한 것으로서, 열분해시 열분해 반응기에서 발생한 건류가스는 과열증기 생성장치(100)의 연소부(110)에서 연료로 사용될 수 있다. 이 경우 상기 연소부(110)에는 합성수지재를 열분해할 때 발생하는 가연성 건류 가스를 공급하는 제5공급노즐(115)과, 자화처리된 공기를 공급하는 제6공급노즐(116)이 연결될 수 있다.On the other hand, in the pyrolysis reactor 10, for example, a synthetic resin attached to aluminum scrap is pyrolyzed and gasified to recover aluminum scrap, and the dry gas generated in the pyrolysis reactor during pyrolysis is the combustion part of the superheated steam generator 100 Can be used as fuel at 110. In this case, the combustion unit 110 may be connected to a fifth supply nozzle 115 for supplying a combustible dry gas generated when the synthetic resin material is pyrolyzed, and a sixth supply nozzle 116 for supplying magnetized air. .

상기 제5공급노즐(115) 및 제6공급노즐(116)은 각각 연소부의 원주를 따라 교대로 배치되고 케이싱(101)의 벽면으로 건류가스와 자화처리된 공기를 분사하도록 편심하여 배치될 수 있다.The fifth supply nozzle 115 and the sixth supply nozzle 116 may be alternately disposed along the circumference of the combustion unit, respectively, and may be eccentrically disposed to inject dry gas and magnetized air to the wall surface of the casing 101. .

한편, 연소부(110) 내부 과열 수증기의 온도를 낮추거나, 또는 과열 수증기 생성량을 늘리기 위해서는 연소부에 물을 분사하는 물분사노즐을 추가적으로 설치할 수 있다.On the other hand, in order to lower the temperature of the superheated steam inside the combustion unit 110 or increase the amount of superheated steam generated, a water spray nozzle for injecting water into the combustion unit may be additionally installed.

상기 열분해 반응기(10)에서 발생하는 열분해 물질은 일반적으로 액상, 고상, 기상으로 나누어진다. 예를 들어 액상은 오일, 방향족물질, 저분자물질 등이며 고상은 열분해 잔류물인 char, 유기산, 방향족 물질 등이 주종을 이루고, 기체로는 C1∼C4, H₂, H₂O, CO, CO₂ 등이 발생한다. 그러나 본 발명과 같이 적어도 800℃의 고온에서 열분해 공정이 이루어지는 경우에는 액상 및 고상의 열분해 물질이 대부분 기체화되기 때문에 열분해 물질을 연소장치의 연료의 일부로 재사용하는 것이 용이해진다.The pyrolysis material generated in the pyrolysis reactor 10 is generally divided into a liquid phase, a solid phase, and a gas phase. For example, the liquid phase is oil, aromatic substances, low molecular weight substances, etc. The solid phase consists mainly of char, organic acids, aromatic substances, etc., which are thermal decomposition residues, and the gas is C1∼C4, H ₂ , H ₂ O, CO, CO ₂ etc. This happens. However, when the pyrolysis process is performed at a high temperature of at least 800°C as in the present invention, since most of the liquid and solid pyrolysis materials are gasified, it becomes easy to reuse the pyrolysis materials as part of the fuel of the combustion apparatus.

이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention described above is merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will appreciate that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. Therefore, it will be appreciated that the present invention is not limited to the form mentioned in the detailed description above. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims. In addition, the present invention is to be understood as including the spirit of the present invention as defined by the appended claims and all modifications, equivalents and substitutes within the scope thereof.

100 : 과열증기 생성장치 101 : 케이싱
102 : 제1연소공간 103 : 제2연소공간
105 : 배출구 110 : 연소부
110a : 점화플러그 111~116 : 공급노즐
130 : 축열판 131 : 유도홀
132 : 지지대 133 : 촉매 코팅층
150 : 이온화 전처리 장치 151 : 영구자석
153 : 초음파 장치 170 : 원형접촉연소실
171 : 유입홀부 172 : 배출홀부
100: superheated steam generating device 101: casing
102: first combustion space 103: second combustion space
105: outlet 110: combustion part
110a: spark plug 111~116: supply nozzle
130: heat storage plate 131: induction hole
132: support 133: catalyst coating layer
150: ionization pretreatment device 151: permanent magnet
153: ultrasonic device 170: circular contact combustion chamber
171: inlet hole 172: discharge hole

Claims

A cylindrical casing provided with an outlet through which combustion is performed at the front end and gas and vapor generated during combustion are discharged at the rear end;
A combustion unit disposed at one end of the casing and coupled to a spark plug and a plurality of supply nozzles;
At least one heat storage plate partitioning the inner space of the casing and comprising at least one material of metal and ceramic;
It includes a first combustion space provided between the heat storage plate and the spark plug,
The supply nozzle comprises a first supply nozzle for supplying oxygen, a second supply nozzle for supplying first fuel, a third supply nozzle for supplying air, and a fourth supply nozzle for supplying an aqueous alcohol solution. Steam generator.

The method of claim 1,
At the beginning of the operation of the superheated steam generating device, at least one of the first supply nozzle or the third supply nozzle is opened to supply oxygen or air, and at the same time, the second supply nozzle is opened to supply the first fuel and combustion is performed. The heat storage plate is preheated by the heat generated during the first combustion step,
When the preheating of the heat storage plate is completed, the fourth supply nozzle is opened to supply an aqueous alcohol solution, and a secondary combustion step in which alcohol is burned and moisture becomes vapor is performed,
The heat storage plate,
There are a number of induction holes with an obliquely perforated structure that induces the flame or the heating medium to form a vortex,
On the surface of the heat storage plate, a catalyst coating layer including catalyst particles containing alumina, nickel, palladium, and rhodium in a weight ratio of 1: 0.2 to 0.5: 0.1 to 3: 0.1 to 0.3 is formed. Device.

The method of claim 1,
One side of the casing further includes an ionization pretreatment device,
The ionization pretreatment device applies ultrasonic vibration to oxygen, air or first fuel supplied to the first to fourth supply nozzles or passes a pair of permanent magnets,
A circular contact combustion chamber is connected to the outlet of the casing,
In the circular contact combustion chamber, a catalyst coating layer is formed so that the gas and vapor introduced through the outlet temporarily stay and secondary surface combustion is formed.

The method of claim 1,
A fifth supply nozzle for supplying a combustible gas generated when the synthetic resin material is pyrolyzed is connected to the combustion unit,
The fifth supply nozzle is an apparatus for generating superheated steam, characterized in that eccentric to the inner wall of the casing so that the combustible gas is supplied while forming a vortex.

The method of claim 1,
The heat storage plate is arranged in a pair of left and right
The pair of heat storage plates are connected to a support capable of adjusting the interval therebetween,
And a second combustion space in which a part of fuel burned or generated in the first combustion space is surface-burned is formed.