KR20220019891A - A biomass fluidized bed gasification system - Google Patents

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KR20220019891A
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문태영
문지홍
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Abstract

The present invention provides a biomass fluidized bed gasification system including: a syngas generating device that synthesizes syngas using biomass; a fire extinguishing device that blocks the inflow of the syngas based on the results of sensing the pressure, temperature and oxygen concentration of the syngas generating device in real time, and supplies nitrogen to prevent a fire; and a recycling device that generates electricity by recycling the syngas from which heavy metals, tar and dust mixed in the syngas generated by the syngas generating device are removed as a heat source, and the syngas generating device removes tar mixed in the syngas.

Description

바이오매스 유동층 가스화시스템{A biomass fluidized bed gasification system}A biomass fluidized bed gasification system

본 발명은 바이오매스 유동층 가스화시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바이오매스를 이용하여 생성한 합성가스로 전기를 생산하고, 화재를 미연에 방지하며, 화재 시 소화함과 동시에 타르를 제거하는 바이오매스 유동층 가스화시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a biomass fluidized bed gasification system, and more particularly, biomass that produces electricity with syngas generated using biomass, prevents fire in advance, and removes tar while extinguishing fire. It relates to a fluidized bed gasification system.

인류가 열에너지와 운동에너지를 얻는 가장 주요한 방식은 연료와 산소의 연소를 통하여 방출하는 대량의 에너지이다. 그러나, 자원이 부족한 오늘날 에너지 문제는 이미 세계 각국의 가장 중요한 전략적 문제로 대두 되었다. 에너지의 연료 형식으로는 기체연료, 액체연료와 고체연료 세가지 형식, 그와 상응해 얻는 화석에너지는 천연가스, 석유와 석탄이다. 우리가 주지하는 바와 같이, 화석에너지에는 석탄이 들어가며, 석유, 천연가스는 재생이 불가능한 에너지이다.The main way humans obtain thermal energy and kinetic energy is a large amount of energy released through combustion of fuel and oxygen. However, today's energy problem, where resources are scarce, has already emerged as the most important strategic problem in countries around the world. There are three fuel types of energy: gas fuel, liquid fuel, and solid fuel, and the corresponding fossil energy obtained is natural gas, oil and coal. As we all know, fossil energy includes coal, and petroleum and natural gas are non-renewable energy sources.

그러나 바이오매스 에너지는 고정된 지구상의 태양에너지의 식물 광합작용으로 전형적인 일종의 재생이 가능한 에너지이다.However, biomass energy is a typical kind of renewable energy through plant photosynthesis of fixed Earth's solar energy.

가스화로에서 생성된 연료 가스에는 고분자의 탄화수소인 타르가 포함되어 있다. 타르는 350℃ 이상의 고온에서 가스 상태이나, 저온이 되면 응집하여 배관 등 각 부분에 부착됨에 따라 폐색 등의 문제를 발생시킨다.The fuel gas produced in the gasifier contains tar, which is a high molecular weight hydrocarbon. Tar is in a gaseous state at a high temperature of 350°C or higher, but when it becomes low temperature, it aggregates and attaches to each part such as a pipe, causing problems such as blockage.

이에 따라 종래기술에 따른 일반적인 바이오매스 유동층 가스화시스템은 합성가스를 생성하는 과정에서 필연적으로 생성되는 부산물인 타르를 효과적으로 제거하지 못하는 실정이어서, 타르의 생성을 저감시키는 방향으로 연구개발이 진행되어 온 상태이므로 타르를 보다 효과적으로 제거하면서도 에너지효율을 향상시키는 기술개발이 필요한 실정이다.Accordingly, the general biomass fluidized bed gasification system according to the prior art cannot effectively remove tar, which is a by-product inevitably generated in the process of generating synthesis gas. Therefore, it is necessary to develop a technology that improves energy efficiency while removing tar more effectively.

추가적으로 일반적인 바이오매스 유동층 가스화시스템은 가압 상태에서 조업하기 때문에 가스화시스템 내에서 압력 밸런스가 매우 중요한데, 압력 밸런스가 무너지게 되는 경우, 합성가스의 역류 및 이로 인한 화재가 발생할 가능성이 매우 크므로 화재에 대한 대비책이 필요하다.In addition, the pressure balance in the gasification system is very important because the general biomass fluidized bed gasification system operates under pressure. countermeasures are needed

(특허문헌 1) 등록특허공보 제10-1156884호(2012.06.08.)(Patent Document 1) Registered Patent Publication No. 10-1156884 (2012.06.08.)

(특허문헌 2) 등록특허공보 제10-0782381호(2007.11.29.)(Patent Document 2) Registered Patent Publication No. 10-0782381 (2007.11.29.)

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 가스화기의 내부 압력, 승온 챔버의 내부 압력, 활성탄 반응기의 내부 온도 및 산소 농도, 열교환기의 내부 온도 및 오일 스크러버의 내부 온도를 기반으로 밸브부의 개폐를 제어하고, 질소 공급부에서 활성탄 반응기로 질소를 공급하여 화재를 예방하고 소화하는 바이오매스 유동층 가스화시스템을 제공하는 것이다.An object of the present invention for solving the above problems is the internal pressure of the gasifier, the internal pressure of the temperature rising chamber, the internal temperature and oxygen concentration of the activated carbon reactor, the internal temperature of the heat exchanger and the internal temperature of the oil scrubber based on the valve part It is to provide a biomass fluidized bed gasification system that controls opening and closing and supplies nitrogen from a nitrogen supply unit to an activated carbon reactor to prevent and extinguish a fire.

또한, 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 오일 스크러버의 내부로 유입되는 합성가스에 섞여 있는 타르를 오일로 용해시키고, 타르를 함유한 오일을 상압 챔버로 공급하며, 승온 버너에서 타르를 함유한 오일을 재사용하여 압축공기를 가열한 후 가스화기로 공급하는 바이오매스 유동층 가스화시스템을 제공하는 것이다.In addition, an object of the present invention to solve the above problems is to dissolve the tar mixed in the synthesis gas flowing into the oil scrubber into oil, supply the oil containing the tar to the atmospheric pressure chamber, and To provide a biomass fluidized bed gasification system that reuses oil containing

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. There will be.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 바이오매스를 이용하여 합성가스를 합성하는 합성가스 생성장치; 상기 합성가스 생성장치의 압력, 온도 및 산소 농도를 실시간으로 감지한 결과를 기반으로 상기 합성가스의 유입을 차단하고 질소를 공급하여 화재를 예방하는 소화장치; 및 상기 합성가스 생성장치에서 생성된 합성가스에 섞여 있는 중금속, 타르 및 분진을 제거한 합성가스를 열원으로 재활용하여 전기를 생산하는 재활용장치;를 포함하고, 상기 합성가스 생성장치는, 상기 합성가스에 섞여 있는 타르를 제거하는 것을 특징으로 바이오매스 유동층 가스화시스템을 제공한다.The configuration of the present invention for achieving the above object is a syngas generating device for synthesizing syngas using biomass; a fire extinguishing device for preventing a fire by blocking the inflow of the syngas and supplying nitrogen based on the result of sensing the pressure, temperature and oxygen concentration of the syngas generating device in real time; and a recycling device that generates electricity by recycling, as a heat source, the syngas from which heavy metals, tars and dust are removed from the syngas generated by the syngas generating device. To provide a biomass fluidized bed gasification system, characterized in that the mixed tar is removed.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 합성가스 생성장치는, 상기 바이오매스와 온도 조절을 위한 공기가 유입되어 상기 합성가스를 생성하는 가스화기; 및 상기 가스화기의 상부 및 측부와 연통하여 상기 가스화기로부터 공급되는 상기 합성가스에 섞여 있는 분진을 제거하여 외부로 배출하고, 상기 가스화기로부터 공급되는 상기 유동사를 상기 가스화기의 측부로 공급하는 사이클론;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the synthesis gas generating device includes: a gasifier for generating the synthesis gas by introducing the biomass and air for temperature control; and removing dust mixed with the synthesis gas supplied from the gasifier in communication with the upper part and the side of the gasifier and discharging to the outside, and supplying the flowing sand supplied from the gasifier to the side of the gasifier It may be characterized as comprising a cyclone.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 합성가스 생성장치는, 상기 사이클론으로부터 공급되는 상기 분진을 제거한 합성가스에 섞여 있는 중금속 및 타르를 제거하는 활성탄 반응기; 상기 활성탄 반응기로부터 공급되는 상기 중금속 및 타르가 제거된 합성가스에 섞여 있는 불순물을 필터링하는 여과부; 및 상기 여과부로부터 공급되는 상기 불순물이 필터링된 합성가스에 섞여 있는 타르를 제거하는 오일 스크러버;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the syngas generator includes an activated carbon reactor for removing heavy metals and tar mixed in the syngas from which the dust is removed from the cyclone; a filtering unit for filtering impurities mixed in the synthesis gas from which the heavy metal and tar are removed from the activated carbon reactor; and an oil scrubber for removing tar mixed in the synthetic gas in which the impurities supplied from the filter unit are filtered.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 오일 스크러버는, 오일을 수용하고 상기 여과부와 연통하는 오일 챔버; 및 적어도 일부가 상기 오일 챔버의 내부에 위치하여 상기 오일을 분사하는 오일분사부재;를 포함하고, 상기 오일 챔버의 측부로 상기 필터링된 합성가스가 유입되며, 상기 오일 분사부재의 적어도 일부는 상기 오일 챔버의 내부 상측에 위치하여 상기 오일을 상기 필터링된 합성가스로 분사함에 따라 상기 필터링된 합성가스에 섞여 있는 타르가 상기 오일에 용해되는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the oil scrubber includes: an oil chamber for receiving oil and communicating with the filter unit; and an oil injection member, at least a part of which is located inside the oil chamber and sprays the oil, wherein the filtered synthesis gas is introduced into the side of the oil chamber, and at least a portion of the oil injection member is the oil. It may be characterized in that the tar mixed in the filtered syngas is dissolved in the oil as it is located inside the upper side of the chamber and injects the oil into the filtered syngas.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 오일 스크러버는, 적어도 일부가 상기 오일 챔버의 내부 상측에 위치하여 상기 오일 챔버의 내부 상측의 압력을 실시간으로 감지하는 제1 압력감지부재; 및 적어도 일부가 상기 오일 챔버의 내부 하측에 위치하여 상기 오일 챔버의 내부 하측의 압력을 실시간으로 감지하는 제2 압력감지부재;를 포함하고, 상기 제1 압력감지부재에서 감지한 제1 압력에 대한 제1 압력정보 및 상기 제2 압력감지부재에서 감지한 제2 압력에 대한 제2 압력정보를 수신하여 비교하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the oil scrubber may include: a first pressure sensing member, at least a part of which is located at an inner upper side of the oil chamber to sense the inner upper side of the oil chamber in real time; and a second pressure sensing member, at least a portion of which is located at the lower inner side of the oil chamber and senses the inner lower side of the oil chamber in real time; It may further include a controller that receives and compares the first pressure information and the second pressure information on the second pressure sensed by the second pressure sensing member.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 압력감지부재에서 감지한 제1 압력이 상기 제2 압력감지부재에서 감지한 제2 압력보다 크고, 상기 제1 압력과 제2 압력의 압력차가 기설정된 압력차보다 클 경우, 상기 오일 스크러버 내에 있는 상기 타르가 상기 오일에 용해되지 않고 상기 오일 스크러버의 내부 압력이 증가하는 것으로 판단하여 상기 타르를 함유한 오일이 상압 챔버로 공급되도록 상기 오일 스크러버를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, in the controller, the first pressure sensed by the first pressure sensing member is greater than the second pressure sensed by the second pressure sensing member, and the pressure difference between the first pressure and the second pressure When the pressure difference is greater than the preset pressure difference, it is determined that the tar in the oil scrubber does not dissolve in the oil and the internal pressure of the oil scrubber increases, so that the oil containing the tar is supplied to the atmospheric chamber. It can be characterized by controlling.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 합성가스 생성장치는, 상기 활성탄 반응기로부터 공급되는 상기 중금속 및 타르가 제거된 합성가스를 열교환시키는 열교환기; 및 상기 오일 스크러버로부터 공급되는 상기 타르가 제거된 합성가스를 정화시키는 가스정화부;를 포함하고, 상기 열교환기는 상기 정화된 합성가스를 열교환시키는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the syngas generator includes a heat exchanger for exchanging the heavy metal and tar-removed syngas supplied from the activated carbon reactor; and a gas purifying unit for purifying the tar-removed syngas supplied from the oil scrubber, wherein the heat exchanger heat-exchanges the purified syngas.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 가스화기는, 상기 바이오매스 및 상기 공기가 투입되는 바이오매스 주입부; 외부로부터 투입되는 가스 연료 및 승온을 위한 공기를 가열하고, 가열된 공기를 상기 바이오매스 주입부로 공급하는 승온 챔버; 및 적어도 일부가 상기 바이오매스 주입부의 내부에 위치하여 상기 바이오매스 주입부의 압력을 실시간으로 감지한 제3 압력정보를 상기 제어부로 전송하는 압력계;를 포함하고, 상기 소화장치는, 상기 바이오매스 주입부의 후단에 형성되는 제1 밸브, 상기 사이클론과 상기 활성탄 반응기를 연결하는 제1 유로상에 형성되는 제2 밸브, 상기 제1 유로와 연결되어 외부로 연장되는 제2 유로상에 형성되는 제3 밸브 및 상기 활성탄 반응기와 상기 여과부를 연결하는 제3 유로상에 형성되는 제4 밸브를 포함하는 밸브부; 및 상기 제3 유로와 연결되어 상기 활성탄 반응기의 내부 온도 및 산소 농도를 감지하는 제1 감지부재, 적어도 일부가 상기 열교환기의 내부에 위치하여 상기 열교환기의 내부 온도를 실시간으로 감지하는 제2 감지부재 및 적어도 일부가 상기 오일 스크러버의 내부에 위치하여 상기 오일 스크러버의 내부 온도를 감지하는 제3 감지부재를 포함하는 감지부;를 포함하며, 상기 합성가스 생성장치는, 상기 가스정화부와 연결되고 상기 제어부의 제어에 의해 상기 합성가스 생성장치 및 상기 소화장치가 기설정된 압력을 유지하도록 조절하는 압력조절부;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the gasifier comprises: a biomass injection unit into which the biomass and the air are input; a temperature increase chamber for heating gas fuel and air for temperature increase input from the outside, and supplying the heated air to the biomass injection unit; and a pressure gauge, at least a portion of which is located inside the biomass injection unit and transmits third pressure information sensing the pressure of the biomass injection unit in real time to the control unit; the fire extinguishing device includes, the biomass injection unit A first valve formed at the rear end, a second valve formed on a first flow path connecting the cyclone and the activated carbon reactor, a third valve formed on a second flow path connected to the first flow path and extending to the outside; a valve unit including a fourth valve formed on a third flow path connecting the activated carbon reactor and the filter unit; and a first sensing member connected to the third flow path to sense the internal temperature and oxygen concentration of the activated carbon reactor, at least a portion of which is located inside the heat exchanger to sense the internal temperature of the heat exchanger in real time A member and at least a part of the sensor is located inside the oil scrubber and includes a third sensing member configured to sense an internal temperature of the oil scrubber, wherein the synthesis gas generating device is connected to the gas purifier and It may further include a; pressure adjusting unit for controlling the synthesis gas generating device and the fire extinguishing device to maintain a preset pressure under the control of the controller.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 압력계에 의해 감지된 상기 승온 챔버의 내부 압력이 상기 바이오매스 주입부의 내부 압력보다 낮을 경우, 상기 제1 밸브가 동작하여 공기 및 상기 합성가스가 상기 바이오매스 주입부로부터 상기 승온 챔버로 유입되는 것을 차단하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, when the internal pressure of the temperature rising chamber sensed by the pressure gauge is lower than the internal pressure of the biomass injection unit, the first valve operates so that air and the synthesis gas are supplied to the biomass injection unit It may be characterized in that it blocks the inflow into the temperature rising chamber from the.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 소화장치는 상기 활성탄 반응기와 연결되는 질소 공급부;를 포함하고, 상기 제1 감지부재에서 상기 활성탄 반응기의 내부 온도가 기설정된 온도에서 상기 활성탄 반응기의 산소 농도를 감지한 경우, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브 및 상기 제4 밸브가 동작하여 상기 활성탄 반응기의 내부에 있던 공기 및 상기 합성가스가 상기 사이클론 및 상기 여과부로 유입되는 것을 차단하며, 상기 질소 공급부는 상기 활성탄 반응기로 질소를 공급함에 따라 상기 활성탄 반응기를 소화시키는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the fire extinguishing device includes a nitrogen supply unit connected to the activated carbon reactor, and the first sensing member detects the oxygen concentration of the activated carbon reactor at a preset temperature at which the internal temperature of the activated carbon reactor is set. In one case, the second valve, the third valve, and the fourth valve operate to block the air and the synthesis gas in the activated carbon reactor from flowing into the cyclone and the filtering unit, and the nitrogen supply unit is the It may be characterized in that the activated carbon reactor is extinguished by supplying nitrogen to the activated carbon reactor.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 감지부재에서 상기 활성탄 반응기의 산소 농도를 감지한 경우, 상기 제2 감지부재에서 상기 열교환기의 내부 온도를 측정하고 상기 제3 감지부재에서 상기 오일 스크러버의 내부 온도를 측정하며, 상기 열교환기의 내부 온도와 상기 오일 스크러버의 내부 온도가 기설정된 온도보다 상승하는 경우, 상기 제4 밸브를 동작시켜 공기 및 상기 합성가스가 상기 여과부로 유입되는 것을 차단하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, when the oxygen concentration of the activated carbon reactor is sensed by the first sensing member, the internal temperature of the heat exchanger is measured by the second sensing member and the oil scrubber by the third sensing member Measure the internal temperature, and when the internal temperature of the heat exchanger and the internal temperature of the oil scrubber rise above a preset temperature, by operating the fourth valve to block the inflow of air and the synthesis gas into the filter unit can be characterized.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 합성가스 생성장치는 상기 승온 챔버 및 상기 오일 스크러버 사이에 위치하여 상기 오일 스크러버로부터 공급되는 상기 타르가 함유된 오일을 가압하여 상기 승온 챔버로 공급하는 상압 챔버;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the synthesis gas generating device is located between the temperature rising chamber and the oil scrubber and pressurizes the tar-containing oil supplied from the oil scrubber to an atmospheric chamber for supplying it to the temperature rising chamber; It may be characterized in that it further comprises.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 재활용장치는, 상기 압력조절부를 통과한 상기 정화된 합성가스를 수용하는 탱크; 상기 탱크로부터 공급되는 상기 정화된 합성가스를 연료로 동작하여 전기를 생산하는 엔진; 상기 탱크로부터 공급되는 상기 정화된 합성가스를 연료로 동작하여 스팀을 생산하는 연소기; 및 상기 연소기로부터 공급되는 스팀을 기반으로 동작하여 전기를 생산하는 스팀 터빈;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the recycling device includes: a tank for accommodating the purified syngas that has passed through the pressure control unit; an engine for generating electricity by operating the purified syngas supplied from the tank as a fuel; a combustor for generating steam by operating the purified syngas supplied from the tank as a fuel; and a steam turbine generating electricity by operating based on the steam supplied from the combustor.

상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 가스화기의 내부 압력, 승온 챔버의 내부 압력, 활성탄 반응기의 내부 온도 및 산소 농도, 열교환기의 내부 온도 및 오일 스크러버의 내부 온도를 기반으로 밸브부의 개폐를 제어하고, 질소 공급부에서 활성탄 반응기로 질소를 공급하여 화재를 예방하고 화재 시 소화하여 안전사고에 신속히 대응할 수 있다.The effect of the present invention according to the above configuration is based on the internal pressure of the gasifier, the internal pressure of the temperature rising chamber, the internal temperature and oxygen concentration of the activated carbon reactor, the internal temperature of the heat exchanger and the internal temperature of the oil scrubber. control, and supply nitrogen from the nitrogen supply part to the activated carbon reactor to prevent fires and to extinguish fires to quickly respond to safety accidents.

또한, 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 오일 스크러버의 내부로 유입되는 합성가스에 섞여 있는 타르를 오일로 용해시키고, 타르를 함유한 오일을 상압 챔버로 공급하며, 승온 버너에서 타르를 함유한 오일을 재사용하여 압축공기를 가열한 후 가스화기로 공급함으로써 응집하여 배관 등 각 부분에 부착됨에 따른 폐색 등의 문제를 해소할 수 있다.In addition, an object of the present invention to solve the above problems is to dissolve the tar mixed in the synthesis gas flowing into the oil scrubber into oil, supply the oil containing the tar to the atmospheric pressure chamber, and It is possible to solve problems such as clogging due to coagulation and adhesion to each part, such as piping, by reusing oil containing

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 바이오매스 유동층 가스화시스템을 나타낸 개념도이다.
도 2는 도 1의 오일 스크러버를 상세히 나타낸 확대도이다.
1 is a conceptual diagram illustrating a biomass fluidized bed gasification system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view showing the oil scrubber of FIG. 1 in detail.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in several different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be “connected (connected, contacted, coupled)” with another part, it is not only “directly connected” but also “indirectly connected” with another member interposed therebetween. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further provided without excluding other components unless otherwise stated.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is used only to describe specific embodiments, and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 바이오매스 유동층 가스화시스템을 나타낸 개념도이다. 1 is a conceptual diagram illustrating a biomass fluidized bed gasification system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 바이오매스 유동층 가스화시스템(400)은 합성가스 생성장치(100), 소화장치(200) 및 재활용장치(300)를 포함한다.The biomass fluidized bed gasification system 400 according to an embodiment of the present invention includes a synthesis gas generating device 100 , a fire extinguishing device 200 , and a recycling device 300 .

합성가스 생성장치(100)는 바이오매스를 이용하여 합성가스를 합성하고 합성가스에 섞여 있는 타르를 제거한다. 이를 위한 합성가스 생성장(100)는 가스화기(110), 사이클론(120), 활성탄 반응기(130), 여과부(140), 오일 스크러버(150), 열교환기(160), 가스정화부(170), 압력조절부(180) 및 상압 챔버(190)를 포함한다.The syngas generator 100 synthesizes syngas using biomass and removes tar mixed in the syngas. For this, the synthesis gas generating plant 100 includes a gasifier 110 , a cyclone 120 , an activated carbon reactor 130 , a filtration unit 140 , an oil scrubber 150 , a heat exchanger 160 , and a gas purification unit 170 . ), a pressure control unit 180 and an atmospheric pressure chamber 190 .

가스화기(110)는 바이오매스와 온도 조절을 위한 공기가 유입되어 합성가스를 생성한다. 이를 위한 가스화기(110)는 바이오매스 주입부(111), 승온 챔버(112) 및 압력계를 포함한다.The gasifier 110 generates syngas by introducing biomass and air for temperature control. For this purpose, the gasifier 110 includes a biomass injection unit 111 , a temperature increase chamber 112 , and a pressure gauge.

바이오매스 주입부(111)는 바이오매스 및 공기가 투입된다. 여기서의 공기는 승온 챔버(112)로 유입되는 공기와 다른 온도조절용 공기이다.The biomass injection unit 111 is injected with biomass and air. Here, the air is air for temperature control different from the air introduced into the temperature rising chamber 112 .

이에 따라 바이오매스 주입부(111)는 바이오매스와 온도조절용 공기를 이용하여 합성가스를 생성한다.Accordingly, the biomass injection unit 111 generates synthesis gas using biomass and air for temperature control.

또한, 바이오매스 주입부(111)는 생성된 합성가스를 사이클론(120)으로 공급한다.In addition, the biomass injection unit 111 supplies the generated syngas to the cyclone 120 .

승온 챔버(112)는 외부로부터 투입되는 가스 연료 및 승온을 위한 공기를 가열하고, 가열된 공기를 바이오매스 주입부(111)로 공급한다. 이때의 공기는 승온용 공기로서, 바이오매스 주입부(111)에서 사용되는 온도조절용 공기와 다른 공기이다.The temperature increase chamber 112 heats gas fuel input from the outside and air for temperature increase, and supplies the heated air to the biomass injection unit 111 . The air at this time is air for temperature increase, which is different from the air for temperature control used in the biomass injection unit 111 .

또한, 승온 챔버(112)는 상압 챔버(190)에서 가압된 오일을 공급받아 재사용하여 승온용 공기를 가열함에 따라 에너지효율을 향상시킨다.In addition, the temperature increase chamber 112 receives the oil pressurized from the atmospheric pressure chamber 190 and reuses it to heat the air for temperature increase, thereby improving energy efficiency.

압력계는 적어도 일부가 바이오매스 주입부(111)의 내부에 위치하여 바이오매스 주입부(111)의 압력을 실시간으로 감지한 제3 압력정보를 제어부로 전송한다.At least a part of the pressure gauge is located inside the biomass injection unit 111 and transmits third pressure information that senses the pressure of the biomass injection unit 111 in real time to the control unit.

사이클론(120)은 가스화기(110)의 상부 및 측부와 연통하여 가스화기(110)로부터 공급되는 합성가스에 섞여 있는 분진을 제거하여 외부로 배출하고, 가스화기(110)로부터 공급되는 유동사를 가스화기(110)의 측부로 공급한다.The cyclone 120 communicates with the upper and side portions of the gasifier 110 to remove dust mixed in the syngas supplied from the gasifier 110 and discharge it to the outside, and the flow sand supplied from the gasifier 110 . It is supplied to the side of the gasifier 110 .

활성탄 반응기(130)는 사이클론(120)으로부터 공급되는 분진을 제거한 합성가스에 섞여 있는 중금속 및 타르를 제거한다. 이때, 활성탄 반응기(130)는 가스화 과정에서 가장 많이 생성되는 타르(C6 이상의 벤젠, 톨루엔, 나프탈렌 성분 등)를 흡착 및 분해한다. 이때 완전히 제거되지 않은 타르는 후술되는 오일 스크러버(150)에서 오일에 용해되어 2차적으로 제거된다.The activated carbon reactor 130 removes heavy metals and tar mixed in the syngas from which the dust supplied from the cyclone 120 is removed. At this time, the activated carbon reactor 130 adsorbs and decomposes tar (C6 or higher benzene, toluene, naphthalene component, etc.) generated most in the gasification process. At this time, the tar that has not been completely removed is dissolved in oil in an oil scrubber 150 to be described later and removed secondarily.

여과부(140)는 활성탄 반응기(130)로부터 공급되는 중금속 및 타르가 제거된 합성가스에 섞여 있는 불순물을 필터링한다. 이를 위한 여과부(140)는 중금속 및 타르가 제거된 합성가스에 섞여 있는 불순물을 필터링하기 위한 필터 및 필터의 전단 및 후단에 형성되어 합성가스를 열교환시키는 에어 타워 및 쿨링 타워를 포함한다.The filtering unit 140 filters impurities mixed in the synthesis gas from which heavy metals and tars are removed from the activated carbon reactor 130 . The filtering unit 140 for this purpose includes a filter for filtering impurities mixed in the synthesis gas from which heavy metals and tars are removed, and an air tower and a cooling tower formed at the front and rear ends of the filter to exchange heat with the synthesis gas.

이러한 여과부(140)는 필터링된 합성가스를 오일 스크러버(150)로 공급한다.The filtering unit 140 supplies the filtered synthesis gas to the oil scrubber 150 .

도 2는 도 1의 오일 스크러버를 상세히 나타낸 확대도이다.FIG. 2 is an enlarged view showing the oil scrubber of FIG. 1 in detail.

오일 스크러버(150)는 여과부(140)로부터 공급되는 불순물이 필터링된 합성가스에 섞여 있는 타르를 제거한다. 이를 위한 오일 스크러버(150)는 오일 챔버(151) 및 오일분사부재(152)를 포함한다.The oil scrubber 150 removes tar mixed with the synthetic gas in which impurities supplied from the filter unit 140 are filtered. The oil scrubber 150 for this purpose includes an oil chamber 151 and an oil spray member 152 .

오일 챔버(151)는 오일을 수용하고 여과부(140)와 연통한다. 오일 챔버(151)의 측부로는 필터링된 합성가스가 유입된다.The oil chamber 151 receives oil and communicates with the filter unit 140 . The filtered synthesis gas is introduced into the side of the oil chamber 151 .

오일분사부재(152)는 적어도 일부가 오일 챔버(151)의 내부에 위치하여 필터링된 합성가스를 향하여 오일을 분사한다.At least a portion of the oil injection member 152 is positioned inside the oil chamber 151 to inject oil toward the filtered synthesis gas.

구체적으로 오일 분사부재(152)의 적어도 일부는 오일 챔버(151)의 내부 상측에 위치하여 오일을 필터링된 합성가스로 분사함에 따라 필터링된 합성가스에 섞여 있는 타르가 오일에 용해된다.Specifically, at least a portion of the oil spraying member 152 is located on the inner upper side of the oil chamber 151 and as the oil is sprayed into the filtered synthetic gas, tar mixed in the filtered synthetic gas is dissolved in the oil.

또한, 오일 스크러버(150)는 적어도 일부가 오일 챔버(151)의 내부 상측에 위치하여 오일 챔버(151)의 내부 상측의 압력을 실시간으로 감지하는 제1 압력감지부재(도 2의 B 부분) 및 적어도 일부가 오일 챔버(151)의 내부 하측에 위치하여 오일 챔버(151)의 내부 하측의 압력을 실시간으로 감지하는 제2 압력감지부재(도 2의 A 부분)를 포함한다.In addition, the oil scrubber 150 includes a first pressure sensing member (part B in FIG. 2 ), at least a part of which is located on the inner upper side of the oil chamber 151, and senses the pressure of the inner upper side of the oil chamber 151 in real time; and At least a portion of the second pressure sensing member (part A of FIG. 2 ) is included at the lower inner side of the oil chamber 151 to sense the pressure at the lower inner side of the oil chamber 151 in real time.

열교환기(160)는 활성탄 반응기(130)로부터 공급되는 중금속 및 타르가 제거된 합성가스를 열교환시킨다.The heat exchanger 160 heat-exchanges the synthesis gas from which heavy metals and tars supplied from the activated carbon reactor 130 are removed.

또한, 열교환기(160)는 정화된 합성가스를 열교환시키는 일도 함께 수행한다.In addition, the heat exchanger 160 also performs heat exchange with the purified syngas.

이를 위한 열교환기(160)는 2개의 냉각부 및 쿨링 타워를 포함하고, 냉각부와 쿨링 타워 사이에서 물이 유동하여 합성가스를 열교환시킬 수 있다.The heat exchanger 160 for this purpose includes two cooling units and a cooling tower, and water flows between the cooling unit and the cooling tower to exchange heat with the synthesis gas.

가스정화부(170)는 오일 스크러버(150)로부터 공급되는 타르가 제거된 합성가스를 정화시킨다. 이를 위한 가스정화부(170)는 1개의 STCCD와 4개의 CCDF가 연결되어 구성될 수 있다.The gas purification unit 170 purifies the tar-removed synthesis gas supplied from the oil scrubber 150 . For this purpose, the gas purification unit 170 may be configured by connecting one STCCD and four CCDFs.

압력조절부(180)는 가스정화부(170)와 연결되고 제어부의 제어에 의해 합성가스 생성장치(100) 및 소화장치(200)가 기설정된 압력을 유지하도록 조절한다.The pressure control unit 180 is connected to the gas purification unit 170 and adjusts the synthesis gas generating device 100 and the fire extinguishing device 200 to maintain a preset pressure under the control of the control unit.

구체적으로 압력조절부(180)는 압력계, 제1 압력감지부재 및 제2 압력감지부재에서 실시간으로 감지되어 전송되는 제1 내지 제3 압력정보를 기반으로 제어하는 제어부에 의해 합성가스 생성장치(100) 및 소화장치(200)의 전체 압력을 조절할 수 있다.Specifically, the pressure adjusting unit 180 is a synthetic gas generating device 100 by a control unit that controls based on the first to third pressure information sensed and transmitted in real time by the pressure gauge, the first pressure sensing member, and the second pressure sensing member. ) and the total pressure of the fire extinguishing device 200 can be adjusted.

추가적으로 상기한 제1 내지 제3 압력정보 이외의 모든 구성요소에 대한 압력정보를 수신하여 본 발명의 전체 압력이 기설정된 압력을 유지하도록 조절할 수도 있다.Additionally, by receiving pressure information on all components other than the first to third pressure information, the total pressure of the present invention may be adjusted to maintain a preset pressure.

여기서, 기설정된 압력은 본 발명의 바이오매스 유동층 가스화시스템(400)이 정상적으로 동작하기 위한 압력일 수 있다.Here, the preset pressure may be a pressure for normally operating the biomass fluidized bed gasification system 400 of the present invention.

상압 챔버(190)는 승온 챔버(112) 및 오일 스크러버(150) 사이에 위치하여 오일 스크러버(150)로부터 공급되는 타르가 함유된 오일을 가압하여 승온 챔버(112)로 공급한다.The atmospheric pressure chamber 190 is located between the temperature increasing chamber 112 and the oil scrubber 150 to pressurize the oil containing tar supplied from the oil scrubber 150 and supply it to the temperature increasing chamber 112 .

소화장치(200)는 합성가스 생성장치(100)의 압력, 온도 및 산소 농도를 실시간으로 감지한 결과를 기반으로 합성가스의 유입을 차단하고 질소를 공급하여 화재를 예방한다. 이를 위한 소화장치(200)는 밸브부(210), 감지부(220) 및 질소공급부(230)를 포함한다.The fire extinguishing device 200 blocks the inflow of the syngas based on the real-time sensing result of the pressure, temperature and oxygen concentration of the syngas generating device 100 and supplies nitrogen to prevent a fire. The fire extinguishing device 200 for this purpose includes a valve unit 210 , a detection unit 220 , and a nitrogen supply unit 230 .

밸브부(210)는 제1 밸브(211), 제2 밸브(212), 제3 밸브(213) 및 제4 밸브(214)를 포함한다.The valve unit 210 includes a first valve 211 , a second valve 212 , a third valve 213 , and a fourth valve 214 .

제1 밸브(211)는 바이오매스 주입부(111)의 후단에 형성되는 차단밸브로서, 제어부의 제어에 의해 개폐 가능하다.The first valve 211 is a shut-off valve formed at the rear end of the biomass injection unit 111 and can be opened and closed under the control of the controller.

제2 밸브(212)는 사이클론(120)과 활성탄 반응기(130)를 연결하는 제1 유로상에 형성되는 차단밸브로서, 제어부의 제어에 의해 개폐 가능하다.The second valve 212 is a shut-off valve formed on the first flow path connecting the cyclone 120 and the activated carbon reactor 130, and can be opened and closed under the control of the controller.

제3 밸브(213)는 제1 유로와 연결되어 외부로 연장되는 제2 유로상에 형성되는 차단밸브로서, 제어부의 제어에 의해 개폐 가능하다.The third valve 213 is a shut-off valve formed on a second flow path that is connected to the first flow path and extends to the outside, and can be opened and closed under the control of the controller.

제4 밸브(214)는 활성탄 반응기(130)와 여과부(140)를 연결하는 제3 유로상에 형성되는 차단밸브로서, 제어부의 제어에 의해 개폐 가능하다.The fourth valve 214 is a shut-off valve formed on the third flow path connecting the activated carbon reactor 130 and the filtration unit 140, and can be opened and closed under the control of the controller.

감지부(220)는 제1 감지부재(221), 제2 감지부재(222) 및 제3 감지부재(223)를 포함한다.The sensing unit 220 includes a first sensing member 221 , a second sensing member 222 , and a third sensing member 223 .

제1 감지부재(221)는 제3 유로와 연결되어 활성탄 반응기(130)의 내부 온도 및 산소 농도를 감지한다.The first sensing member 221 is connected to the third flow path to sense the internal temperature and oxygen concentration of the activated carbon reactor 130 .

제2 감지부재(222)는 적어도 일부가 열교환기(160)의 내부에 위치하여 열교환기(160)의 내부 온도를 실시간으로 감지한다.At least a portion of the second sensing member 222 is located inside the heat exchanger 160 to sense the internal temperature of the heat exchanger 160 in real time.

제3 감지부재(223)는 적어도 일부가 오일 스크러버(150)의 내부에 위치하여 오일 스크러버(150)의 내부 온도를 감지한다.At least a part of the third sensing member 223 is located inside the oil scrubber 150 to sense the internal temperature of the oil scrubber 150 .

또한, 본 발명은 제1 압력감지부재에서 감지한 제1 압력에 대한 제1 압력정보, 제2 압력감지부재에서 감지한 제2 압력에 대한 제2 압력정보 및 압력계에서 감지한 제3 압력에 대한 제3 압력정보를 수신하여 비교하는 제어부(미도시)를 더 포함한다.In addition, the present invention relates to the first pressure information about the first pressure sensed by the first pressure sensing member, the second pressure information about the second pressure sensed by the second pressure sensing member, and the third pressure sensed by the pressure gauge. It further includes a control unit (not shown) for receiving and comparing the third pressure information.

제어부는 제1 압력감지부재에서 감지한 제1 압력이 제2 압력감지부재에서 감지한 제2 압력보다 크고, 제1 압력과 제2 압력의 압력차가 기설정된 압력차보다 클 경우, 오일 스크러버(150) 내에 있는 타르가 용해되지 않고 오일 스크러버(150)의 내부 압력이 증가하는 것으로 판단하여 타르를 함유한 오일이 상압 챔버(190)로 공급되도록 오일 스크러버(150)를 제어한다.When the first pressure sensed by the first pressure sensing member is greater than the second pressure sensed by the second pressure sensing member, and the pressure difference between the first pressure and the second pressure is greater than a preset pressure difference, the oil scrubber 150 ), the oil scrubber 150 is controlled so that the oil containing the tar is supplied to the atmospheric chamber 190 by determining that the internal pressure of the oil scrubber 150 is not dissolved and the internal pressure of the oil scrubber 150 is increased.

또한, 제어부는 압력계에 의해 감지된 승온 챔버(112)의 내부 압력이 바이오매스 주입부(111)의 내부 압력보다 낮을 경우, 후술되는 제1 밸브(211)가 동작하여 공기 및 합성가스가 바이오매스 주입부(111)로부터 승온 챔버(112)로 유입되는 것을 차단함에 따라 화재를 미연에 예방한다.In addition, when the internal pressure of the temperature rising chamber 112 sensed by the pressure gauge is lower than the internal pressure of the biomass injection unit 111, the control unit operates a first valve 211 to be described later so that air and syngas are converted into biomass. By blocking the inflow from the injection unit 111 into the temperature rising chamber 112, a fire is prevented in advance.

또한, 제1 감지부재에서 활성탄 반응기(130)의 산소 농도를 감지한 경우, 제2 감지부재에서 여과부(140)의 내부 온도를 측정하고 제3 감지부재에서 오일 스크러버(150)의 내부 온도를 측정한다. 이때, 열교환기(160)의 내부 온도와 오일 스크러버(150)의 내부 온도가 기설정된 온도보다 상승하는 경우, 제4 밸브(214)를 동작시켜 공기 및 합성가스가 여과부(140)로 유입되는 것을 차단함에 따라 화재를 미연에 방지한다.In addition, when the oxygen concentration of the activated carbon reactor 130 is sensed by the first sensing member, the internal temperature of the filtration unit 140 is measured by the second sensing member, and the internal temperature of the oil scrubber 150 is measured by the third sensing member. measure At this time, when the internal temperature of the heat exchanger 160 and the internal temperature of the oil scrubber 150 rise above the preset temperature, the fourth valve 214 is operated to allow air and synthesis gas to flow into the filtration unit 140 . It prevents fire in advance by shutting it off.

질소공급부(230)는 활성탄 반응기(130)와 연결되어 유사시에 활성탄 반응기(130)로 질소를 공급한다.The nitrogen supply unit 230 is connected to the activated carbon reactor 130 to supply nitrogen to the activated carbon reactor 130 in an emergency.

구체적으로 제1 감지부재에서 활성탄 반응기(130)의 내부 온도가 기설정된 온도에서 활성탄 반응기(130)의 산소 농도를 감지한 경우, 제2 밸브(212), 제3 밸브(213) 및 제4 밸브(214)가 동작하여 활성탄 반응기(130)의 내부에 있던 공기 및 합성가스가 사이클론(120) 및 여과부(140)로 유입되는 것을 차단한다. 이때, 질소 공급부(230)는 활성탄 반응기(130)로 질소를 공급함에 따라 활성탄 반응기(130)를 소화시킨다.Specifically, when the first sensing member detects the oxygen concentration of the activated carbon reactor 130 at a preset temperature of the internal temperature of the activated carbon reactor 130, the second valve 212, the third valve 213, and the fourth valve 214 operates to block the inflow of air and synthesis gas in the activated carbon reactor 130 into the cyclone 120 and the filter unit 140 . At this time, the nitrogen supply unit 230 digests the activated carbon reactor 130 by supplying nitrogen to the activated carbon reactor 130 .

재활용장치(300)는 합성가스 생성장치(100)에서 생성된 합성가스에 섞여 있는 중금속, 타르 및 분진을 제거한 합성가스를 열원으로 재활용하여 전기를 생산한다. 이를 위한 재활용장치(300)는 탱크(310), 엔진(320) 및 연소기(330)를 포함한다.The recycling device 300 generates electricity by recycling the syngas from which heavy metals, tars and dust mixed in the syngas generated by the syngas generating device 100 are removed as a heat source. The recycling device 300 for this purpose includes a tank 310 , an engine 320 and a combustor 330 .

탱크(310)는 상기 압력조절부를 통과한 정화된 합성가스를 수용하여 저장한다. 이러한 탱크(310)는 필요에 따라 엔진(320) 및 연소기(330)로 정화된 합성가스를 공급한다.The tank 310 receives and stores the purified syngas that has passed through the pressure control unit. The tank 310 supplies the purified syngas to the engine 320 and the combustor 330 as necessary.

엔진(320)은 탱크(310)로부터 공급되는 정화된 합성가스를 연료로 동작하여 전기를 생산한다.The engine 320 generates electricity by operating the purified syngas supplied from the tank 310 as a fuel.

연소기(330)는 탱크로부터 공급되는 정화된 합성가스를 연료로 동작하여 스팀을 생산한다.The combustor 330 produces steam by operating the purified syngas supplied from the tank as a fuel.

또한, 재활용부(300)는 연소기(330)로부터 공급되는 스팀을 기반으로 동작하여 전기를 생산하는 스팀 터빈을 더 포함할 수 있다.In addition, the recycling unit 300 may further include a steam turbine that generates electricity by operating based on the steam supplied from the combustor 330 .

상기한 바에 따른 본 발명은 승온 챔버의 내부 압력과 가스화기의 내부 압력, 활성탄 반응기의 내부 온도와 산소 농도, 열교환기의 내부 온도 및 오일 스크러버의 내부 온도를 실시간으로 감지하여 비교한 후 유입되는 공기 및 합성가스를 차단함으로써 화재를 예방하고 화재 시 소화함에 따라 설비 및 인명 피해를 최소화시킬 수 있다.According to the present invention as described above, the internal pressure of the temperature increasing chamber and the internal pressure of the gasifier, the internal temperature and oxygen concentration of the activated carbon reactor, the internal temperature of the heat exchanger, and the internal temperature of the oil scrubber are detected and compared in real time, and then the air introduced And by blocking the syngas, it is possible to prevent a fire and minimize damage to equipment and people by extinguishing a fire.

또한, 본 발명은 오일 스크러버의 내부로 유입되는 합성가스에 섞여 있는 타르를 오일로 용해시키고, 타르를 함유한 오일을 상압 챔버로 공급하며, 승온 버너에서 타르를 함유한 오일을 재사용하여 압축공기를 가열한 후 가스화기로 공급함에 따라 타르를 저감하면서도 에너지효율을 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention dissolves the tar mixed in the synthesis gas flowing into the oil scrubber into oil, supplies the oil containing tar to the atmospheric chamber, and reuses the oil containing the tar in the temperature rising burner to generate compressed air. By supplying it to the gasifier after heating, it is possible to reduce tar and improve energy efficiency.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.

100: 합성가스 생성장치
110: 가스화기
111: 바이오매스 주입부
112: 승온 챔버
120: 사이클론
130: 활성탄 반응기
140: 여과부
150: 오일 스크러버
151: 오일 챔버
152: 오일분사부재
160: 열교환기
170: 가스정화부
180: 압력조절부
190: 상압 챔버
200: 소화장치
210: 밸브부
211: 제1 밸브
212: 제2 밸브
213: 제3 밸브
214: 제4 밸브
220: 감지부
221: 제1 감지부재
222: 제2 감지부재
223: 제3 감지부재
230: 질소공급부
300: 재활용장치
310: 탱크
320: 엔진
330: 연소기
400: 바이오매스 유동층 가스화시스템
100: syngas generator
110: gasifier
111: biomass injection unit
112: temperature rise chamber
120: cyclone
130: activated carbon reactor
140: filter unit
150: oil scrubber
151: oil chamber
152: oil injection member
160: heat exchanger
170: gas purification unit
180: pressure control unit
190: atmospheric pressure chamber
200: fire extinguishing system
210: valve unit
211: first valve
212: second valve
213: third valve
214: fourth valve
220: sensing unit
221: first sensing member
222: second sensing member
223: third sensing member
230: nitrogen supply unit
300: recycling device
310: tank
320: engine
330: combustor
400: biomass fluidized bed gasification system

Claims (13)

바이오매스를 이용하여 합성가스를 합성하는 합성가스 생성장치;
상기 합성가스 생성장치의 압력, 온도 및 산소 농도를 실시간으로 감지한 결과를 기반으로 상기 합성가스의 유입을 차단하고 질소를 공급하여 화재를 예방하는 소화장치; 및
상기 합성가스 생성장치에서 생성된 합성가스에 섞여 있는 중금속, 타르 및 분진을 제거한 합성가스를 열원으로 재활용하여 전기를 생산하는 재활용장치;를 포함하고,
상기 합성가스 생성장치는, 상기 합성가스에 섞여 있는 타르를 제거하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 유동층 가스화시스템.
a syngas generator for synthesizing syngas using biomass;
a fire extinguishing device for preventing a fire by blocking the inflow of the syngas and supplying nitrogen based on the result of sensing the pressure, temperature and oxygen concentration of the syngas generating device in real time; and
A recycling device for generating electricity by recycling as a heat source the syngas from which heavy metals, tar and dust are removed from the syngas generated by the syngas generating device; and
The synthesis gas generating device, biomass fluidized bed gasification system, characterized in that to remove the tar mixed in the synthesis gas.
제1 항에 있어서,
상기 합성가스 생성장치는,
상기 바이오매스와 온도 조절을 위한 공기가 유입되어 상기 합성가스를 생성하는 가스화기; 및
상기 가스화기의 상부 및 측부와 연통하여 상기 가스화기로부터 공급되는 상기 합성가스에 섞여 있는 분진을 제거하여 외부로 배출하고, 상기 가스화기로부터 공급되는 상기 유동사를 상기 가스화기의 측부로 공급하는 사이클론;을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 유동층 가스화시스템.
According to claim 1,
The syngas generator,
a gasifier for generating the synthesis gas by introducing the biomass and air for temperature control; and
A cyclone that communicates with the upper part and the side of the gasifier to remove dust mixed in the synthesis gas supplied from the gasifier, discharges it to the outside, and supplies the flowing sand supplied from the gasifier to the side of the gasifier ; Biomass fluidized bed gasification system comprising a.
제2 항에 있어서,
상기 합성가스 생성장치는,
상기 사이클론으로부터 공급되는 상기 분진을 제거한 합성가스에 섞여 있는 중금속 및 타르를 제거하는 활성탄 반응기;
상기 활성탄 반응기로부터 공급되는 상기 중금속 및 타르가 제거된 합성가스에 섞여 있는 불순물을 필터링하는 여과부; 및
상기 여과부로부터 공급되는 상기 불순물이 필터링된 합성가스에 섞여 있는 타르를 제거하는 오일 스크러버;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 유동층 가스화시스템.
3. The method of claim 2,
The syngas generator,
an activated carbon reactor for removing heavy metals and tars mixed in the syngas from which the dust is removed from the cyclone;
a filtering unit for filtering impurities mixed in the synthesis gas from which the heavy metal and tar are removed from the activated carbon reactor; and
Biomass fluidized bed gasification system, characterized in that it further comprises; an oil scrubber for removing the tar mixed in the syngas filtered with the impurities supplied from the filtration unit.
제3 항에 있어서,
상기 오일 스크러버는,
오일을 수용하고 상기 여과부와 연통하는 오일 챔버; 및
적어도 일부가 상기 오일 챔버의 내부에 위치하여 상기 오일을 분사하는 오일분사부재;를 포함하고,
상기 오일 챔버의 측부로 상기 필터링된 합성가스가 유입되며,
상기 오일 분사부재의 적어도 일부는 상기 오일 챔버의 내부 상측에 위치하여 상기 오일을 상기 필터링된 합성가스로 분사함에 따라 상기 필터링된 합성가스에 섞여 있는 타르가 상기 오일에 용해되는 것을 특징으로 하는 바이오매스 유동층 가스화시스템.
4. The method of claim 3,
The oil scrubber,
an oil chamber receiving oil and communicating with the filter unit; and
At least a part of the oil injection member located inside the oil chamber to spray the oil;
The filtered synthesis gas is introduced into the side of the oil chamber,
At least a portion of the oil injection member is located at the upper inner side of the oil chamber, and as the oil is injected into the filtered synthesis gas, tar mixed in the filtered synthesis gas is dissolved in the oil. Fluid bed gasification system.
제4 항에 있어서,
상기 오일 스크러버는,
적어도 일부가 상기 오일 챔버의 내부 상측에 위치하여 상기 오일 챔버의 내부 상측의 압력을 실시간으로 감지하는 제1 압력감지부재; 및
적어도 일부가 상기 오일 챔버의 내부 하측에 위치하여 상기 오일 챔버의 내부 하측의 압력을 실시간으로 감지하는 제2 압력감지부재;를 포함하고,
상기 제1 압력감지부재에서 감지한 제1 압력에 대한 제1 압력정보 및 상기 제2 압력감지부재에서 감지한 제2 압력에 대한 제2 압력정보를 수신하여 비교하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 유동층 가스화시스템.
5. The method of claim 4,
The oil scrubber,
a first pressure sensing member, at least a portion of which is located at the upper inner side of the oil chamber to sense the inner upper side of the oil chamber in real time; and
a second pressure sensing member, at least a portion of which is located at the lower inner side of the oil chamber and senses the inner lower side of the oil chamber in real time;
A control unit for receiving and comparing the first pressure information regarding the first pressure sensed by the first pressure sensing member and the second pressure information regarding the second pressure sensed by the second pressure sensing member; Biomass fluidized bed gasification system.
제5항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제1 압력감지부재에서 감지한 제1 압력이 상기 제2 압력감지부재에서 감지한 제2 압력보다 크고, 상기 제1 압력과 제2 압력의 압력차가 기설정된 압력차보다 클 경우, 상기 오일 스크러버 내에 있는 상기 타르가 상기 오일에 용해되지 않고 상기 오일 스크러버의 내부 압력이 증가하는 것으로 판단하여 상기 타르를 함유한 오일이 상압 챔버로 공급되도록 상기 오일 스크러버를 제어하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 유동층 가스화시스템.
6. The method of claim 5,
When the first pressure sensed by the first pressure sensing member is greater than the second pressure sensed by the second pressure sensing member, and the pressure difference between the first pressure and the second pressure is greater than a preset pressure difference, It is determined that the tar in the oil scrubber is not dissolved in the oil and the internal pressure of the oil scrubber is increased, and the oil scrubber is controlled so that the oil containing the tar is supplied to the atmospheric chamber Biomass, characterized in that Fluid bed gasification system.
제3 항에 있어서,
상기 합성가스 생성장치는,
상기 활성탄 반응기로부터 공급되는 상기 중금속 및 타르가 제거된 합성가스를 열교환시키는 열교환기; 및
상기 오일 스크러버로부터 공급되는 상기 타르가 제거된 합성가스를 정화시키는 가스정화부;를 포함하고,
상기 열교환기는 상기 정화된 합성가스를 열교환시키는 것을 특징으로 하는 바이오매스 유동층 가스화시스템.
4. The method of claim 3,
The syngas generator,
a heat exchanger for exchanging the heavy metal and tar-removed synthesis gas supplied from the activated carbon reactor; and
Includes; a gas purification unit for purifying the tar-removed synthesis gas supplied from the oil scrubber;
The heat exchanger is a biomass fluidized bed gasification system, characterized in that for exchanging the purified syngas.
제5 항에 있어서,
상기 가스화기는,
상기 바이오매스 및 상기 공기가 투입되는 바이오매스 주입부;
외부로부터 투입되는 가스 연료 및 승온을 위한 공기를 가열하고, 가열된 공기를 상기 바이오매스 주입부로 공급하는 승온 챔버; 및
적어도 일부가 상기 바이오매스 주입부의 내부에 위치하여 상기 바이오매스 주입부의 압력을 실시간으로 감지한 제3 압력정보를 상기 제어부로 전송하는 압력계;를 포함하고,
상기 소화장치는,
상기 바이오매스 주입부의 후단에 형성되는 제1 밸브, 상기 사이클론과 상기 활성탄 반응기를 연결하는 제1 유로상에 형성되는 제2 밸브, 상기 제1 유로와 연결되어 외부로 연장되는 제2 유로상에 형성되는 제3 밸브 및 상기 활성탄 반응기와 상기 여과부를 연결하는 제3 유로상에 형성되는 제4 밸브를 포함하는 밸브부; 및
상기 제3 유로와 연결되어 상기 활성탄 반응기의 내부 온도 및 산소 농도를 감지하는 제1 감지부재, 적어도 일부가 상기 열교환기의 내부에 위치하여 상기 열교환기의 내부 온도를 실시간으로 감지하는 제2 감지부재 및 적어도 일부가 상기 오일 스크러버의 내부에 위치하여 상기 오일 스크러버의 내부 온도를 감지하는 제3 감지부재를 포함하는 감지부;를 포함하며,
상기 합성가스 생성장치는,
상기 가스정화부와 연결되고 상기 제어부의 제어에 의해 상기 합성가스 생성장치 및 상기 소화장치가 기설정된 압력을 유지하도록 조절하는 압력조절부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 유동층 가스화시스템.
6. The method of claim 5,
The gasifier is
a biomass injection unit into which the biomass and the air are input;
a temperature increase chamber for heating gas fuel and air for temperature increase input from the outside, and supplying the heated air to the biomass injection unit; and
At least a part of the pressure gauge is located inside the biomass injection unit and transmits third pressure information sensing the pressure of the biomass injection unit in real time to the control unit;
The fire extinguishing system is
A first valve formed at the rear end of the biomass injection unit, a second valve formed on a first flow path connecting the cyclone and the activated carbon reactor, and a second flow path connected to the first flow path and extending to the outside a valve unit including a third valve and a fourth valve formed on a third flow path connecting the activated carbon reactor and the filtering unit; and
A first sensing member connected to the third flow path to sense the internal temperature and oxygen concentration of the activated carbon reactor, at least a part of the second sensing member located inside the heat exchanger to sense the internal temperature of the heat exchanger in real time and a sensing unit, at least a portion of which is located inside the oil scrubber and includes a third sensing member configured to sense an internal temperature of the oil scrubber.
The syngas generator,
The biomass fluidized bed gasification system further comprising a; a pressure adjusting unit connected to the gas purification unit and controlling the synthesis gas generating device and the fire extinguishing device to maintain a preset pressure under the control of the control unit.
제8 항에 있어서,
상기 압력계에 의해 감지된 상기 승온 챔버의 내부 압력이 상기 바이오매스 주입부의 내부 압력보다 낮을 경우, 상기 제1 밸브가 동작하여 공기 및 상기 합성가스가 상기 바이오매스 주입부로부터 상기 승온 챔버로 유입되는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 유동층 가스화시스템.
9. The method of claim 8,
When the internal pressure of the temperature rising chamber sensed by the pressure gauge is lower than the internal pressure of the biomass injection unit, the first valve operates so that air and the synthesis gas are introduced into the temperature rising chamber from the biomass injection unit A biomass fluidized bed gasification system, characterized in that it is blocked.
제8 항에 있어서,
상기 소화장치는 상기 활성탄 반응기와 연결되는 질소 공급부;를 포함하고,
상기 제1 감지부재에서 상기 활성탄 반응기의 내부 온도가 기설정된 온도에서 상기 활성탄 반응기의 산소 농도를 감지한 경우, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브 및 상기 제4 밸브가 동작하여 상기 활성탄 반응기의 내부에 있던 공기 및 상기 합성가스가 상기 사이클론 및 상기 여과부로 유입되는 것을 차단하며,
상기 질소 공급부는 상기 활성탄 반응기로 질소를 공급함에 따라 상기 활성탄 반응기를 소화시키는 것을 특징으로 하는 바이오매스 유동층 가스화시스템.
9. The method of claim 8,
The fire extinguishing device includes a nitrogen supply unit connected to the activated carbon reactor;
When the first sensing member detects the oxygen concentration of the activated carbon reactor at a preset temperature of the internal temperature of the activated carbon reactor, the second valve, the third valve, and the fourth valve operate to operate the inside of the activated carbon reactor Blocks the air and the synthesis gas from flowing into the cyclone and the filter unit,
Biomass fluidized bed gasification system, characterized in that the nitrogen supply unit digests the activated carbon reactor as nitrogen is supplied to the activated carbon reactor.
제8 항에 있어서,
상기 제1 감지부재에서 상기 활성탄 반응기의 산소 농도를 감지한 경우, 상기 제2 감지부재에서 상기 열교환기의 내부 온도를 측정하고 상기 제3 감지부재에서 상기 오일 스크러버의 내부 온도를 측정하며,
상기 열교환기의 내부 온도와 상기 오일 스크러버의 내부 온도가 기설정된 온도보다 상승하는 경우, 상기 제4 밸브를 동작시켜 공기 및 상기 합성가스가 상기 여과부로 유입되는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 유동층 가스화시스템.
9. The method of claim 8,
When the first sensing member detects the oxygen concentration of the activated carbon reactor, the second sensing member measures the internal temperature of the heat exchanger and the third sensing member measures the internal temperature of the oil scrubber,
When the internal temperature of the heat exchanger and the internal temperature of the oil scrubber rise above a preset temperature, the fourth valve is operated to block air and the synthesis gas from flowing into the filter unit. gasification system.
제8 항에 있어서,
상기 합성가스 생성장치는 상기 승온 챔버 및 상기 오일 스크러버 사이에 위치하여 상기 오일 스크러버로부터 공급되는 상기 타르가 함유된 오일을 가압하여 상기 승온 챔버로 공급하는 상압 챔버;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 유동층 가스화시스템.
9. The method of claim 8,
The synthesis gas generator is located between the temperature rising chamber and the oil scrubber, and pressurizes the tar-containing oil supplied from the oil scrubber to an atmospheric pressure chamber for supplying it to the temperature rising chamber; Bio characterized in that it further comprises Mass fluidized bed gasification system.
제8 항에 있어서,
상기 재활용장치는,
상기 압력조절부를 통과한 상기 정화된 합성가스를 수용하는 탱크;
상기 탱크로부터 공급되는 상기 정화된 합성가스를 연료로 동작하여 전기를 생산하는 엔진;
상기 탱크로부터 공급되는 상기 정화된 합성가스를 연료로 동작하여 스팀을 생산하는 연소기; 및
상기 연소기로부터 공급되는 스팀을 기반으로 동작하여 전기를 생산하는 스팀 터빈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 유동층 가스화시스템.
9. The method of claim 8,
The recycling device is
a tank for accommodating the purified syngas that has passed through the pressure control unit;
an engine for generating electricity by operating the purified syngas supplied from the tank as a fuel;
a combustor for generating steam by operating the purified syngas supplied from the tank as a fuel; and
A biomass fluidized bed gasification system comprising a; a steam turbine generating electricity by operating based on the steam supplied from the combustor.
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