KR20220026179A - 클링커 연화성분을 가진 연소개선제 및 그의 제조방법 - Google Patents

클링커 연화성분을 가진 연소개선제 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연소실 내에서 성장한 클링커의 경도를 낮춰줌으로써 낙하물 인사사고를 방지할 수 있도록 하는 클링커 연화성분을 가진 연소개선제 및 그의 제조방법에 관한 것으로,
용해제와, 완전연소를 유도하고 클링커 억제 효과를 발생하기 위한 클링커 억제제와, 산소 포함 물질의 분해를 방지하고 소각물의 계면에 약품의 침투능력을 향상시켜 연소반응을 활성화하기 위한 안정제와, 연료 내에 침투하여 열과 반응 시 산소를 방출하여 연소 속도 및 연소 효율을 증가시키기 위한 산소공급제를 포함하는 연소개선제에 있어서,
상기 용해제는 Sodium Silicate(Na2SiO3), Calcium Silicate(CaSiO3), Sodium Metasilicate(Na2O*SiO2)의 규소화합물들 중에서 선택된 1종 이상의 수용액을 사용하되, 물 50 내지 100중량부에, 상기 규소화합물은 1 내지 20중량부가 혼합된 것이고,
상기 클링커 억제제로는 붕사를 사용하는 대신에, 연소된 소각물이 클링커로 변환될 때 클링커의 결합력을 약화시키기 위한 Potassium Perborate(B2H4K2O8), Potassium Borohydride(KBH4), Potassium Metaborate(K2B2O4), Potassium Pentaborate(B5KO8), Potassium Tetraborate Tetrahydrate(K2B4O7), (Tetrazinc Hexaborateoxide(B6O13Zn4), Lithium Tetraborate(Li2B4O7), Ammonium Biborate(NH4)2B2O7, Ammonium Tetraborate((NH4)2B4O7), Calcium Tetraborate(B4CaO7), Sodium Metaborate(NaBO2), Sodium Perborate(NaBO3), Sodium Pentaborate(NaB5O8), Sodium Hexaborate(Na2B6O10), Sodium Octaborate(Na2B8O13), Sodium Diborate(Na4B2O5) 중에서 선택된 1종 이상을 사용하되, 2 내지 20중량부를 사용하고,
부수적으로 발생하는 질소산화물을 억제하기 위해 Sodium Percarbonate(2Na2CO3), Sodium Carbonate(Na2CO3), Sodium Bicarbonate(NaHCO3), Sodium chlorite(NaClO2) 중에서 선택된 1종 이상을 사용하되, 3 내지 15중량부를 사용하고,
상기 안정제로는 Ethylene Glycol(C2H6O2), Propane-1,2-diol(C3H8O2), Glycerol(C3H8O3), Ethylamine(C2H5NH2), Diethylamine(C4H11N), Triethylamine(C6H15N) 2-Aminoethanol(C2H7NO), Diethanolamine(C4H11NO2), Triethanolamine(C6H15NO3) 중에서 선택된 1종 이상을 사용하되, 5 내지 20중량부를 사용하고,
상기 산소공급제로는 Hydrogen Peroxide(H2O2), Sodium Carbonate(Na2CO3), Sodium Hydrogen carbonate(NaHCO3), Sodium Carbonate-hydrogen Peroxide(Na2CO3·1.5H2O2), Calcium Carbonate(CaCO3), Sodium Percarbonate(2Na2CO3·3H2O2) 중에서 선택된 1종 이상을 사용하되, 3 내지 20중량부를 사용한 것을 특징으로 한다.

Description

클링커 연화성분을 가진 연소개선제 및 그의 제조방법{Combustion improving agent with clinker softening component and manufacturing method thereof}
본 발명은 연소실 내에서 성장한 클링커의 경도를 낮춰줌으로써 낙하물 인사사고를 방지할 수 있도록 하는 클링커 연화성분을 가진 연소개선제 및 그의 제조방법에 관한 것으로,
용해제로서 Sodium Silicate(Na2SiO3), Calcium silicate(CaSiO3), Sodium Metasilicate(Na2O*SiO2)중에서 선택된 1종 이상의 수용액을 사용하고, 클링커 억제제로서는 붕사를 사용하는 대신에, Potassium Perborate(B2H4K2O8), Potassium borohydride(KBH4), Potassium Metaborate(K2B2O4), Potassium Pentaborate(B5KO8), Potassium Tetraborate Tetrahydrate(K2B4O7), (Tetrazinc Hexaborateoxide(B6O13Zn4), Lithium Tetraborate(Li2B4O7), Ammonium Biborate(NH4)2B2O7, Ammonium Tetraborate((NH4)2B4O7), Calcium Tetraborate(B4CaO7), Sodium Metaborate(NaBO2), Sodium Perborate(NaBO3), Sodium Pentaborate(NaB5O8), Sodium Hexaborate(Na2B6O10), Sodium Octaborate(Na2B8O13), Sodium Diborate(Na4B2O5) 중에서 선택된 1종 이상을 사용하고, 이때 부수적으로 발생하는 질소산화물을 억제하기 위해 Sodium Percarbonate(2Na2CO3), Sodium Carbonate(Na2CO3), Sodium Bicarbonate(NaHCO3), Sodium chlorite(NaClO2) 중에서 선택된 1종 이상을 사용함으로써,
용해제의 실리카 성분에 의해 클링커의 생성을 억제하고 그 경도를 경감하는 한편, Potassium Perborate(B2H4K2O8), Potassium borohydride(KBH4) 등을 클링커 억제제로 사용함으로써 소각물이 클링커로 변환될 때 클링커 결합력이 약화되게함으로써, 작업자가 소각로 정비시에 클링커 낙하로 인한 사고를 미연에 방지할 수 있도록 하는 클링커 연화성분을 가진 연소개선제 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
종래로부터 안정적인 연소를 위해, 각종 폐기물을 포함한 다양한 화석연료를 연소하는 연소로에서 연소 효율을 향상시키기 위한 다양한 수단들이 연구되어 왔다. 이러한 다양한 수단들 중 촉매 작용을 통해 연소로 내의 완전연소를 촉진하는 연소개선제가 그 대표적인 예가 될 것이다. 완전 연소가 되기 위해서는 3T 즉, 충분한 온도(Temperature)와 연소 시간(Time), 혼합 또는 난류도(Tubulence)를 만족시켜야 한다.
그러나, 실제 소각로는 폐기물의 종류와 함수율 및 상태에 따라 필요한 연소 시간이 각각 다르며, 설비의 형상 및 운전 방법과 클링커의 형성으로 인하여 연소로 내의 난류도의 크기가 달라 대부분의 소각로에서의 완전 연소가 매우 어려운 실정이다.
실제 충분한 온도와 연소시간은 소각로를 운전할 때 인위적으로 조절이 가능한 변수이나 혼합의 정도는 시설의 설비요소로서 플랜트 설계 및 시공에 의해 좌우되기 때문에 운영할 때는 거의 증감이 불가능한 요소이다.
따라서, 현장에서 완전 연소 효율을 개선하기 위해서는 연소 시간과 연소 온도를 적절히 제어하는 방법을 모색하여 적용하는 것이 유일한 방법이었다. 이러한 연소 시간과 연소온도를 적절히 제어하기 위해서는 소각로의 전문적인 지식과 반입되는 폐기물 및 화석연료의 특성, 그리고 현장 시스템에 대한 충분한 노하우(Know-How)가 축적되어야 하나, 대부분의 운영 현장은 이러한 요소가 부재한 채로 경험에만 전적으로 의존하여 운영하고 있다.
이로 인하여 대부분의 현장은 연소실 및 보일러의 연속 가동 일수가 20일을 넘기지 못하고 있으며, 클링커가 성장하여 가동을 멈춘 후 재정비를 해야만 했다. 또한 소각량을 증가시킬 경우 배가스의 발생이 촉진되어 후단 배가스 처리설비의 운영에 부담을 더욱 가중시키게 된다.
따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위하여 다양한 방안에 제안되어 왔는데, 예를 들어 대한민국 특허등록번호 제10-0485193호(특허문헌 1)에서는 "스케일과 클링커 제거 및 생성방지, 대기오염물질 저감에효과적인 연소개선제"라는 명칭으로, "붕사 20 내지 45중량부, 과산화수소 10 내지 25중량부, 트리에탄올아민 20 내지 40중량부, 산화아연(ZnO) 5 내지 15중량부, 및 이산화망간 1 내지 8중량부를 함유하는 조성물 100중량부에 물 100 내지 300 중량부를 혼합하여 구성되는 크링크 및 스케일을 방지하는 연소개선제"를 개시하고 있으며, 대한민국 특허공개공보 제 2006-0081654호(특허문헌 2)에는 연료의 연소를 촉진하고 기관 내 불순물을 제거하여 열 전달을 증가시켜 열효율을 향상시킬 뿐만 아니라, 유해 배기가스의 방출을 저감시키기 위한 것으로, "과산화수소 8∼40 중량부, 아민계 안정제 8∼40 중량부, 붕사(borax) 10∼40 중량부, 수산화나트륨 16∼40 중량부 및 잔부로 물을 포함하는 연료용 첨가 조성물"을 개시하고 있다.
또한, 대한민국 특허공개공보 제2011-0111840호(특허문헌 3)에는 연료 첨가제의 제조방법에 대한 것으로, "11~13 중량%의 수산화나트륨, 27~31 중량%의 붕사, 12~16 중량%의 과산화수소, 19~21 중량%의 트리에탄올아민, 1~3 중량%의 황산칼륨, 20~23 중량%의 물을 포함하는 제1 수용액을 준비하는 단계; 탄산칼륨을 물에 섞어서 교반하여 탄산칼륨 수용액을 만드는 단계; 상기 탄산칼륨 수용액에 과산화수소를 혼합하되, 온도가 50℃ 이하가 되도록 제어하면서 상기 과산화수소를 혼합하는 단계; 과산화수소가 혼합된 상기 탄산칼륨 수용액에 75~80℃의 온도로 가열된 트리에탄올아민을 섞어서 제2 수용액을 준비하는 단계; 및 상기 제1 수용액에 상기 제2 수용액을 약 10~20 중량%의 비율로 혼합하는 단계를 포함하는 연료 첨가제의 제조방법"을 개시하고 있다.
그러나, 상기 특허문헌 1의 발명은 안정화제인 트리에탄올아민과 금속 산화물을 사용함으로 인하여 매연 및 슬래그 발생은 어느 정도 억제할 수는 있으나, 연소 후 클링크가 로 벽면에 딱딱하게 고착되는 문제점이 여전히 있으며, 상기 특허문헌 2는 부식성이 높은 수산화나트륨 및 아민계열의 안정제를 다량 사용하므로 연소로의 수명과 연소시 질소산화물이 발생하고 봄 가을의 날씨에도 쉽게 빙결되는 문제점이 있고, 더욱이 붕사의 결합을 깨뜨려 용해시키기 위해 강알칼리 조건에서 트리에탄올아민을 첨가해야만 하는데, 이 과정이 매우 복잡하고 반응시간이 길어 비효율적이다.
상기 특허문헌 3의 발명은 연소 효율을 개선하여 오염물질을 줄이고 클링커의 발생을 어느 정도 줄일 수 있겠지만 이 특허문헌 3의 발명 또한 상기 특허문헌 2와 같은 문제점을 가지고 있으며, 더욱이 제조공정이 복잡하게 되어 생산성이 떨어진다는 단점이 있었다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 출원인은 빠른 시간 내에 완전 연소를 유도하고 연소 배가스의 농도 감소 및 제산 능력 향상과 함께 연소로 내의 클링커 성장을 억제하고 연소로 운영의 편의성을 획기적으로 개선하면서, 또한 액상의 연소개선제로서 결빙의 우려가 없고 질소산화물을 발생하지 않도록 하기 위해 프로필렌 글리콜을 포함하는 특정한 구성의 연소개선제를 제안하여 특허출원한 바 있다.
연소기에서 폐기물 등의 연료를 소각하는 과정에서는 완전 연소되지 않은 물질들이 소각로 내 벽에 부착되어 단단히 굳은 상태가 되는데 이는 연료의 이송을 막는 등 공정에 방해가 되므로, 소각로 내에서 클링커가 일정 크기 이상으로 성장하면 소각로 가동을 중지하고 정비를 하게 된다.
이 과정에서 소각로 내에서 생성된 클링커가 식으며 열팽창ㆍ열수축 과정에서 클링커의 결합이 약화되는데, 결합이 약화된 클링커는 소각로 정비 시 작업자들에게 낙하하여 인사사고를 일으킬 수 있다.
특히 수산화나트륨 또는 수산화칼륨의 수용액을 용해제로 사용했던 종래기술에서는 클링커의 경도가 여전히 큰 상태이므로, 소각 중 또는 소각로 정비시에 클링커가 조기 탈락함으로써 낙하물에 의한 인사사고를 당할 위험이 존재한다.
또한 종래기술에서는 황산화물도 다량 발생하는 문제가 있었고, 클링커억제제로서 붕사(Na2B4O7·10H2O)를 사용하였는데 Na2B4는 인체에 유해한 성분을 포함하므로 작업자가 질병을 일으키거나 대기오염을 유발시킬 위험이 있으며, 이런 위험으로 인해 연소 개선제에서 사용량에 제한을 받게되므로 클링커 밀도의 감소효과가 억제되는 문제점이 있고, 매연 및 슬래그 발생이 충분히 억제되지않으므로 연소물질에서 초미세입자의 구성이 높아지는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명자 등은 상기한 종래 기술에 있어서 해결되어야 할 문제점을 인식하여, 용해제에 실리카 성분을 첨가하여 클링커 생성을 억제하고 클링커 경도가 경감되도록 하는 한편, 클링커억제제로서 붕사(Na2B4O7·10H2O)를 인체에 무해한 물질로 대체하되, Potassium Perborate(B2H4K2O8), Potassium borohydride(KBH4) 등을 클링커 억제제로 사용함으로써 소각물이 클링커로 변환될 때 클링커 결합력이 약화되게함에 따라, 작업자가 소각로 정비시에 클링커 낙하로 인한 사고를 미연에 방지할 수 있도록 하였다.
특허문헌 1: 대한민국 특허등록번호 제10-0485193호 특허문헌 2: 대한민국 특허공개공보 제2006-0081654호 특허문헌 3: 대한민국 특허공개공보 제2011-0111840호
본 발명은 상기한 종래 기술에 있어서의 기술적 문제점을 감안하여 된 것으로, 본 발명의 주요 목적은 빠른 시간 내에 완전 연소를 유도하고 연소 배가스의 농도 감소 및 제산 능력 향상과 함께 연소로 내의 클링커 성장을 억제하고 연소로 운영의 편의성을 획기적으로 개선하면서, 용해제에 실리카 성분을 첨가하여 클링커 생성을 억제하고 클링커 경도가 경감되도록 하는 한편, 클링커억제제로서는 붕사(Na2B4O7·10H2O) 대신 Potassium Perborate(B2H4K2O8), Potassium borohydride(KBH4) 등을 사용하여 소각물이 클링커로 변환될 때 클링커 결합력이 약화되게함으로써, 작업자가 소각로 정비시에 클링커 낙하로 인한 사고를 미연에 방지할 수 있도록 함에 그 목적이 있는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 클링커억제제로서 붕사(Na2B4O7·10H2O)를 인체에 무해한 다른 물질로 대체하고, 이때 부수적으로 발생하는 질소산화물을 억제하기 위해 Sodium Percarbonate(2Na2CO3), Sodium Carbonate(Na2CO3), Sodium Bicarbonate(NaHCO3) 등을 함께 사용함으로써, 오염물질의 배출을 방지하도록 함에 있는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연소 개선제 조성물은;
용해제와, 완전연소를 유도하고 클링커 억제 효과를 발생하기 위한 클링커 억제제와, 산소 포함 물질의 분해를 방지하고 소각물의 계면에 약품의 침투능력을 향상시켜 연소반응을 활성화하기 위한 안정제와, 연료 내에 침투하여 열과 반응 시 산소를 방출하여 연소 속도 및 연소 효율을 증가시키기 위한 산소공급제를 포함하는 연소개선제에 있어서,
상기 용해제는 Sodium Silicate(Na2SiO3), Calcium Silicate(CaSiO3), Sodium Metasilicate(Na2O*SiO2)의 규소화합물들 중에서 선택된 1종 이상의 수용액을 사용하되, 물 50 내지 100중량부에, 상기 규소화합물은 1 내지 20중량부가 혼합된 것이고,
상기 클링커 억제제로는 붕사를 사용하는 대신에, 연소된 소각물이 클링커로 변환될 때 클링커의 결합력을 약화시키기 위한 Potassium Perborate(B2H4K2O8), Potassium Borohydride(KBH4), Potassium Metaborate(K2B2O4), Potassium Pentaborate(B5KO8), Potassium Tetraborate Tetrahydrate(K2B4O7), (Tetrazinc Hexaborateoxide(B6O13Zn4), Lithium Tetraborate(Li2B4O7), Ammonium Biborate(NH4)2B2O7, Ammonium Tetraborate((NH4)2B4O7), Calcium Tetraborate(B4CaO7), Sodium Metaborate(NaBO2), Sodium Perborate(NaBO3), Sodium Pentaborate(NaB5O8), Sodium Hexaborate(Na2B6O10), Sodium Octaborate(Na2B8O13), Sodium Diborate(Na4B2O5) 중에서 선택된 1종 이상을 사용하되, 2 내지 20중량부를 사용하고,
부수적으로 발생하는 질소산화물을 억제하기 위해 Sodium Percarbonate(2Na2CO3), Sodium Carbonate(Na2CO3), Sodium Bicarbonate(NaHCO3), Sodium chlorite(NaClO2) 중에서 선택된 1종 이상을 사용하되, 3 내지 15중량부를 사용하고,
상기 안정제로는 Ethylene Glycol(C2H6O2), Propane-1,2-diol(C3H8O2), Glycerol(C3H8O3), Ethylamine(C2H5NH2), Diethylamine(C4H11N), Triethylamine(C6H15N) 2-Aminoethanol(C2H7NO), Diethanolamine(C4H11NO2), Triethanolamine(C6H15NO3) 중에서 선택된 1종 이상을 사용하되, 5 내지 20중량부를 사용하고,
상기 산소공급제로는 Hydrogen Peroxide(H2O2), Sodium Carbonate(Na2CO3), Sodium Hydrogen carbonate(NaHCO3), Sodium Carbonate-hydrogen Peroxide(Na2CO3·1.5H2O2), Calcium Carbonate(CaCO3), Sodium Percarbonate(2Na2CO3·3H2O2) 중에서 선택된 1종 이상을 사용하되, 3 내지 20중량부를 사용한 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 산소공급제 외에도, 반응이 끝난 과산화수소의 잔류성분을 산화시키고 연소 시 연소기 내에 산소를 공급하기 위해 Sodium Hexametaphosphate((NaPO3)6), Copper Dinitrate(Cu(NO3)2), Potassium Permanganate(KMnO4), Potassium Citrate(C6H5K3O7) 중에서 선택된 1종 이상을 추가적으로 사용하되, 3 내지 15중량부를 사용할 수 있다.
또한 본 발명에 따른의 연소 개선제의 제조방법은;
연소실 내에 클링커 성장을 억제하기 위한 연소개선제의 제조방법에 관한 것으로,
실리카 성분을 물에 혼합하되, 실리카 성분으로는 Sodium Silicate(Na2SiO3), Calcium Silicate(CaSiO3), Sodium Metasilicate(Na2O*SiO2)의 의 규소화합물들 중에서 선택된 1종 이상을 사용하여, 물 50 내지 100중량부에 상기 규소화합물 1 내지 20중량부를 첨가하여 용해하는 제1 단계와,
상기 제1 단계의 용해제에 유해물질로 분류된 Na2B4를 함유하지 않은 대체물질인 클링커억제제를 용해하는 단계로서, 상기 클링커억제제로서 붕사를 사용하는 대신에, 연소된 소각물이 클링커로 변환될 때 클링커의 결합력을 약화시키기 위한 Potassium Perborate(B2H4K2O8), Potassium Borohydride(KBH4), Potassium Metaborate(K2B2O4), Potassium Pentaborate(B5KO8), Potassium Tetraborate Tetrahydrate(K2B4O7), (Tetrazinc Hexaborateoxide(B6O13Zn4), Lithium Tetraborate(Li2B4O7), Ammonium Biborate(NH4)2B2O7, Ammonium Tetraborate((NH4)2B4O7), Calcium Tetraborate(B4CaO7), Sodium Metaborate(NaBO2), Sodium Perborate(NaBO3), Sodium Pentaborate(NaB5O8), Sodium Hexaborate(Na2B6O10), Sodium Octaborate(Na2B8O13), Sodium Diborate(Na4B2O5) 중에서 선택된 1종 이상을 사용하여, 상기 제1 단계의 혼합액에 2 내지 20중량부를 추가하는 제2 단계와,
제2 단계에서 첨가된 질소와 소각로 내에서 발생한 질소산화물의 발생을 억제하기 위해 Sodium Percarbonate(2Na2CO3), Sodium Carbonate(Na2CO3), Sodium Bicarbonate(NaHCO3), Sodium chlorite(NaClO2) 중에서 선택된 1종 이상을 사용하여, 상기 제2 단계의 혼합액에 4 내지 15중량부를 추가하는 제3 단계와,
산소 포함 물질의 분해를 방지하고 소각물의 계면에 약품의 침투능력을 향상시켜 연소 반응을 활성화시키기 위한 안정제로서, Ethylene Glycol(C2H6O2), Propane-1,2-diol(C3H8O2), Glycerol(C3H8O3), Ethylamine(C2H5NH2), Diethylamine(C4H11N), Triethylamine(C6H15N) 2-Aminoethanol(C2H7NO), Diethanolamine(C4H11NO2), Triethanolamine(C6H15NO3) 중에서 선택된 1종 이상을 사용하며, 상기 제3 단계의 혼합액에 5 내지 20중량부를 추가하는 제4 단계와,
상기 제4 단계에서 제조된 혼합액이 연료 내에 침투하여 열과 반응 시 산소를 방출하여 연소 속도 및 연소 효율을 증가시키기 위한 산소공급제로서, Hydrogen Peroxide(H2O2), Sodium Carbonate(Na2CO3), Sodium Hydrogen carbonate(NaHCO3), Sodium Carbonate-hydrogen Peroxide(Na2CO3·1.5H2O2), Calcium Carbonate(CaCO3), Sodium Percarbonate(2Na2CO3·3H2O2) 중에서 선택된 1종 이상을 사용하며, 상기 제4 단계의 혼합액에 3 내지 20중량부를 추가하는 제5 단계를 포함한다.
상기 각 단계에서 폭기 및 교반을 해야하며, 제5 단계 이후에는 배합기의 크기에따라 1㎥/m 내지 60㎥/m의 폭기 및 80RPM이상의 교반을 하고, 냉각기를 이용한 냉각을 통해 약품을 상온까지 냉각시키고 안정화해야한다.
한편, 상기 제1 단계에서 실리카 성분 대신에 수산화나트륨(NaOH) 및 수산화칼륨(KOH)을 사용하여, 물 50 내지 100중량부에 상기 수산화나트륨(NaOH) 및 수산화칼륨(KOH)을 2 내지 20중량부를 첨가하여 용해할 수도 있다.
또한, 상기 제2 단계와 제3 단계의 사이에, 반응이 끝난 과산화수소의 잔류성분을 산화시키고 연소 시 연소기 내에 산소를 공급하기 위해 Sodium Hexametaphosphate((NaPO3)6), Copper Dinitrate(Cu(NO3)2), Potassium Permanganate(KMnO4), Potassium Citrate(C6H5K3O7) 중에서 선택된 1종 이상을 사용하여, 상기 제2 단계의 혼합액에 3 내지 15중량부를 추가하는 단계가 삽입될 수도 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 클링커 연화성분을 가진 연소개선제의 제조방법은
빠른 시간 내에 완전 연소를 유도하고 연소 배가스의 농도 감소 및 제산 능력 향상과 함께 연소로 내의 클링커 성장을 억제하고 연소로 운영의 편의성을 획기적으로 개선하면서, 용해제에 실리카 성분을 첨가하여 클링커 생성을 억제하고 클링커 경도가 경감되도록 하는 한편, 클링커억제제로서는 붕사(Na2B4O7·10H2O) 대신 Potassium Perborate(B2H4K2O8), Potassium borohydride(KBH4) 등을 사용하여 소각물이 클링커로 변환될 때 클링커 결합력이 약화되게함으로써, 작업자가 소각로 정비시에 클링커 낙하로 인한 사고를 미연에 방지하는 효과가 있는 것이다.
뿐만 아니라, 클링커억제제로서 붕사(Na2B4O7·10H2O)를 인체에 무해한 다른 물질로 대체하고, 이때 부수적으로 발생하는 질소산화물을 억제하기 위해 Sodium Percarbonate(2Na2CO3), Sodium Carbonate(Na2CO3), Sodium Bicarbonate(NaHCO3) 등을 함께 사용함으로써, 오염물질의 배출을 방지하는 효과도 있는 것이다.
이하, 본 발명을 바람직한 실시형태에 의해 보다 상세히 설명하기로 한다. 하지만, 본 발명의 범주가 여기에 한정되는 것이 아님은 물론이다.
본 명세서에서, 본 실시형태는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로서, 본 발명의 범주는 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다.
따라서, 몇몇 실시형태들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명하지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어들은 실시형태를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 결코 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않은 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 연소 개선제는, 여기에 한정되는 것은 아니지만, 폐기물을 비롯한 화석연료의 연소속도 및 연소온도를 증가시켜 연소 효율를 향상시키고, 클링커의 생성을 억제하고, 또한 생성된 클링커 및 스케일의 탈착이 용이하도록 하며, 연소 배가스를 제어할 수 있도록 하는 연소개선제 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 연소 개선제로서 완전연소를 촉진하도록 활성화 에너지를 낮추고 산소 공급을 극대화시키게 된다.
예를 들어, 폐기물 및 화석연료가 빨리 연소되도록 하기 위해서는 산소와 빨리 결합할 수 있도록 반응속도를 높여야 하는데, 이러한 연료의 연소반응은 일반적으로 아래의 화학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00001
또한, 연료의 반응속도는 아래의 수학식 1과 같이 표현된다.
Figure pat00002
수학식 1에서 v는 반응속도이고, k는 속도 상수이고, a와 b는 각 화합물의 몰수이며, m과 n은 반응차수이다.
연소 반응속도를 나타낸 수학식 1에서 알 수 있듯이 반응속도(v)는 산소(O2)의 농도에 비례하기 때문에 산소의 농도를 증가시켜주게 되면 연소속도 또한 증가하게 된다.
연소실 내에 산소농도를 증가시키기 위해서는 송풍량을 증가시켜야 하나 송풍량을 증가시킬 경우, 외부 공기유입에 따른 열손실로 인하여 연소실 온도가 낮아져 완전연소에 필요한 연소시간이 증가하게 되고 종국에는 불완전연소로 인하여 강열감량이 증가하는 경우가 발생될 수 있으며, 다량의 공기 중의 질소가 연소로 내에서 산화되어 Thermal NOx의 생성이 촉진될 우려가 있다.
이를 위하여 탄산수소나트륨을 첨가함으로서 고온에서 탄산염이 환원되어 이산화탄소로 전환될 때 발생되는 발생기 산소가 연소에 직접적으로 관여하여 연소실내의 산소농도를 증가시켜 연소속도를 촉진시키는 역할을 한다.
Na2CO3 ------> 2Na+ + CO2 + O-
본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 연소효율 개선제는 용해제와, 완전연소를 유도하고 클링커 억제 효과를 발생하기 위한 클링커 억제제와, 산소 포함 물질의 분해를 방지하고 소각물의 계면에 약품의 침투능력을 향상시켜 연소반응을 활성화하기 위한 안정제와, 연료 내에 침투하여 열과 반응 시 산소를 방출하여 연소 속도 및 연소 효율을 증가시키기 위한 산소공급제를 포함하도록 구성된다.
본 발명은 종래 기술에서 붕소 성분에 기반하여 클링커 생성을 억제한 점을 보완하여, 실리카 성분을 첨가하여 클링커 생성 억제와 클링커 경도를 경감하는 한편, 소각 중 클링커 조기탈락 및 소각로 정비시 클링커 조기탈락에 의한 낙하물 인사사고를 방지하고자 한다.
본 발명에서는 연료에 포함된 저비점 알칼리금속이 소각로 내에서 SiO2와 반응ㆍ흡착을 하고, 흡착되어 커진 입자는 비산재의 형태로 소각로 하부에 탈락되어 클링커 형성을 억제하게된다는 점에 착안하여,
상기 용해제에서는 Sodium Silicate(Na2SiO3), Calcium Silicate(CaSiO3), Sodium Metasilicate(Na2O*SiO2)의 규소화합물들 중에서 선택된 1종 이상의 수용액을 사용하고 있다.
클링커 억제제에 포함된 Na, K성분은 알칼리금속과 흡착되지 않은 실리카 성분과 반응하여 응집물질을 형성하게되어 SiO2로 인한 클링커 형성 과정이 일어나지 않게 방지한다.
2SiO2 + Na2CO3 → Na2O·2SiO2 + CO2
4SiO2 + K2CO3 → K2O·4SiO2 + CO2
또한, 용해제에 포함된 규소화합물의 실리카성분은 소각시 발생되는 황산화물의 억제 효과도 있는데, 화학반응식은 다음과 같다
Figure pat00003
이와 같이 용해제에 규소화합물을 첨가하여 클링커 생성을 억제하고 클링커 경도가 경감되도록 하기위해, 본 발명에서는 용해제로서 Sodium Silicate(Na2SiO3), Calcium silicate(CaSiO3), Sodium Metasilicate(Na2O*SiO2)중에서 선택된 1종 이상의 수용액을 사용하며, 당초의 목적을 달성하기 위해서는 물 50 내지 100중량부에, 상기 규소화합물은 1 내지 20중량부가 혼합되어야한다. (1 단계)
상기 제1 단계에서는 바람직하기로는 쟈켓이 부착되고 교반기가 장착된 탱크에서 수행되고, 탱크에 물 1000 내지 1500kg에 사입하고, 60 내지 90rpm으로 교반하면서 상기의 규소화합물 20 내지 200kg을 부가하여 수행될 수 있다.
상기 제1 단계에서 상기 규소화합물 사입 완료 후 바람직하기로는 1시간 내지 1시간 30분 더 교반한 후, 여기에 클링커억제제를 용해하는 제2 단계 공정을 진행하게되는데, 이 때 물은 용해도를 높이기 위해 40 내지 60℃로 데워서 사용한다.
본원발명에서는 클링커 억제제로서, 유해물질로 분류된 Na2B4를 함유하지 않은 대체물질을 사용한다는 점에서 가장 큰 특징을 보이는데,
이를 위해 붕사를 전혀 사용하지않고, 그 대신에 연소된 소각물이 클링커로 변환될 때 클링커의 결합력을 약화시키기 위한 Potassium Perborate(B2H4K2O8), Potassium Borohydride(KBH4), Potassium Metaborate(K2B2O4), Potassium Pentaborate(B5KO8), Potassium Tetraborate Tetrahydrate(K2B4O7), (Tetrazinc Hexaborateoxide(B6O13Zn4), Lithium Tetraborate(Li2B4O7), Ammonium Biborate(NH4)2B2O7, Ammonium Tetraborate((NH4)2B4O7), Calcium Tetraborate(B4CaO7), Sodium Metaborate(NaBO2), Sodium Perborate(NaBO3), Sodium Pentaborate(NaB5O8), Sodium Hexaborate(Na2B6O10), Sodium Octaborate(Na2B8O13), Sodium Diborate(Na4B2O5) 중에서 선택된 1종 이상을 사용하며, 클링커 억제제로서 효과적으로 기능하기 위해서는 상기 제1 단계에서의 혼합액에 2 내지 20중량부가 추가되야하며, 바람직하기로는 3 내지 18중량부가 되어야한다. (2 단계)
다만, 상기 클링커 억제제로서 선택된 1종 이상의 물질은, 이온화된 붕사의 용해도를 감안하여 최고 20 중량부까지 추가될 수 있다.
본 발명에서는, 클링커억제제로서 붕사(Na2B4O7·10H2O)를 인체에 무해한 물질로 대체함으로써 부수적으로 발생하는 질소산화물을 억제하기 위해, 상기 제2 단계 후에 Sodium Percarbonate(2Na2CO3), Sodium Carbonate(Na2CO3), Sodium Bicarbonate(NaHCO3), Sodium chlorite(NaClO2)중에서 선택된 1종 이상을 추가해야하는데, 당초의 목적을 달성하기 위해서는 상기 제2 단계의 혼합액에 3 내지 15중량부가 추가되야하며, 바람직하기로는 4 내지 12중량부가 되어야한다. (3 단계)
산소 포함 물질의 분해를 방지하고 소각물의 계면에 약품의 침투능력을 향상시켜 연소반응을 활성화시키기 위해 제3 단계 후에는 안정제를 추가해야하는데, 본원발명에서는 안정제로서 Ethylene Glycol(C2H6O2), Propane-1,2-diol(C3H8O2), Glycerol(C3H8O3), Ethylamine(C2H5NH2), Diethylamine(C4H11N), Triethylamine(C6H15N) 2-Aminoethanol(C2H7NO), Diethanolamine(C4H11NO2), Triethanolamine(C6H15NO3) 중에서 선택된 1종 이상을 사용하며, 산소 포함 물질의 분해를 방지하고 소각물의 계면에 약품의 침투능력을 향상시켜 연소반응을 활성화하기 위해서는 상기 제3 단계에서의 혼합액에 5 내지 20중량부를 추가해야하며, 바람직하기로는 5 내지 15중량부가 되어야한다. (4 단계)
예를 들어 안정제로서 Glycerol(C3H8O3)을 포함할 수 있는데, 여기서 사용되는 Glycerol은 대표적인 3가 알코올이며 글리세롤이라고도 지칭되는 것으로, 무색, 점주, 감미(甘味)있는 흡습성 액체로, 융점 17℃이고, 비등점이 290℃이다.
따라서, 본 발명에 따라 글리세린을 계면 활성제로 사용하여 얻어된 연소개선제 조성물은 융점을 낮출 수 있으므로, 봄 가을의 상온에서 빙결되어 사용에 지장을 초래하는 문제점을 해결할 수 있게 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 연소 개선제 조성물은 질소산화물을 거의 발생하지 않고, 봄과 가을의 평균적인 외부 온도에서 결빙되어 않아 사용이 용이하며, 빠른 시간 내에 완전연소를 유도하고 연소 배가스의 농도 감소 및 제산 능력 향상과 함께 연소로 내의 클링커 성장을 억제하고 연소로 운영의 편의성을 획기적으로 개선할 수 있게 한다.
마지막으로, 혼합액이 연료 내에 침투하여 열과 반응 시 산소를 방출하여 연소 속도 및 연소 효율을 증가시키기 위해, 제4 단계 후에는 산소공급제를 추가해야하는데, 본원발명에서는 산소공급제로서 Hydrogen Peroxide(H2O2), Sodium Carbonate(Na2CO3), Sodium Hydrogen carbonate(NaHCO3), Sodium Carbonate-hydrogen Peroxide(Na2CO3·1.5H2O2), Calcium Carbonate(CaCO3), Sodium Percarbonate(2Na2CO3·3H2O2) 중에서 선택된 1종 이상을 사용하며, 혼합액이 연료 내에 침투하여 열과 반응 시 산소를 방출하여 연소 속도 및 연소 효율을 증가시키기 위해서는 상기 제4 단계에서의 혼합액에 3 내지 20중량부를 추가해야하며, 바람직하기로는 5 내지 15중량부가 되어야한다. (5 단계)
예를 들어, 상기 제4 단계에서 제조된 혼합 용액에 Hydrogen Peroxide(H2O2) 80 내지 120kg을 부가하여 혼합하는 단계를 진행하는데, 이때 과산화수소수의 부가는 격렬한 반응을 일으켜 혼합 용액의 온도를 70℃ 이상으로 상승시킨다.
그런데, 이렇게 온도가 높아지면 Hydrogen Peroxide의 용융비가 저하하여 용액 내 용존 산소량이 현저히 감소하는 문제점이 발생한다. 따라서, 본 발명의 바람직할 실시형태에 따르면, 상기 제5 단계의 과산화수소수의 부가 전에, 바람직하기로는 적어도 30분 전부터 탱크 쟈켓의 쿨러를 가동하여 탱크 내부의 온도를 낮게 유지하도록 한다. 바람직하기로는 상기 제5 단계의 과산화수소수의 부가에 따른 온도 상승이 70℃를 넘지 않도록 냉각기를 가동한다.
상기 각 단계들에서는 폭기 및 교반해주어야하며, 제5 단계 이후에는 배합기의 크기에따라 1㎥/m 내지 60㎥/m의 폭기 및 80RPM이상의 교반을 하고, 냉각기를 이용한 냉각을 통해 약품을 상온까지 냉각시키고 안정화해주어야한다.
한편, 상기 제1 단계에서 실리카 성분 대신에 수산화나트륨(NaOH) 및 수산화칼륨(KOH)을 사용할 수도 있으며, 이때 물 50 내지 100중량부에 상기 수산화나트륨(NaOH) 및 수산화칼륨(KOH)을 2 내지 20중량부를 첨가하여 용해하는 것이 바람직하다.
상기 제1 단계에서 실리카 성분 대신에 수산화나트륨(NaOH) 및 수산화칼륨(KOH)을 사용할 경우에는 수산화나트륨과 수산화칼륨에 의한 강알칼리 발열반응이 일어나서 70℃ 이상으로 온도가 상승하므로, 이후 클링커 억제제 용해공정에서 별도로 가온하거나 뜨거운 물을 부가하는 등의 번거러움 없이 조성물을 얻을 수 있게 된다.
또한 본 발명에서는, 제5 단계의 산소공급제 외에도, 반응이 끝난 과산화수소의 잔류성분을 산화시키고 연소 시 연소기 내에 산소를 공급하기 위해 Sodium Hexametaphosphate((NaPO3)6), Copper Dinitrate(Cu(NO3)2), Potassium Permanganate(KMnO4), Potassium Citrate(C6H5K3O7) 중에서 선택된 1종 이상을 추가적으로 사용할 수 있는데, 당초의 목적을 달성하기 위해서는 이 공정이 상기 제2 단계와 제3 단계의 사이에 삽입되는 것이 바람직하며, 상기 제2 단계의 혼합액에 3 내지 15중량부를 첨가하여 용해하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 클링커 연화성분을 가진 연소개선제는, 빠른 시간 내에 완전 연소를 유도하고 연소 배가스의 농도 감소 및 제산 능력 향상과 함께 연소로 내의 클링커 성장을 억제하고 연소로 운영의 편의성을 획기적으로 개선하면서, 용해제에 실리카 성분을 첨가하여 클링커 생성의 억제, 클링커 경도의 경감 및 소각물이 클링커로 변환될 때 클링커 결합력이 약화되게하여 클링커 낙하로 인한 인사사고를 방지하는 한편, 클링커억제제로서 붕사(Na2B4O7·10H2O)를 인체에 무해한 다른 물질로 대체하고, 이때 부수적으로 발생하는 질소산화물을 억제하기 위해 Sodium Percarbonate(2Na2CO3), Sodium Carbonate(Na2CO3), Sodium Bicarbonate(NaHCO3) 등을 함께 사용함으로써, 오염물질의 배출을 방지하는 효과도 있는 것이다.
이하, 본 발명을 실시예, 비교예 및 실험예에 의해 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범위를 이들 실시예에 한정하기 위한 것이 아님은 물론이다.
실시예 1
60RPM이상으로 교반중인 반응조 내에 물 70중랑부를 투입하고 소듐 메타실리케이트를 10중량부 용해 후 포타슘 테트라 붕산염을 12중량부 투입한 후, 구연산칼륨 3중량부, 과붕산소다 5중량부, 글리세린 8 중량부를 투입하여 상기 연소개선제를 제조하였다.
실시예 2
회분식 반응조 1에서 물 77 중량부 투입하고 규소화합물 1종을 3.8중량부 투입하여 모두 용해시킨 후, 히터가 달린 반응조 2로 이송하여 붕소화합물 2종을 각각 1.8, 2 중량부를 첨가한 다음, 구연산칼륨을 2.3중량부 투입 후 과탄산나트륨 3.1중량부 용해 후 산소발생제 3.8 중량부를 투입하였고, 안정제 6.1중량부를 투입하여 총 중량부가 100이 되는 연소개선제를 제조하였다.
실시예 3
클링커 억제제에 첨가되어 있는 탄소성분이 소각 과정에서 탄소산화물 형태로 발현되어 TMS에 영향을 끼치는 것을 방지하고 규산나트륨의 온전한 보존을 위해 클링커 억제제의 공정 순서를 다르게 하였다.
먼저 물 69중량부를 60도까지 승온시킨 후 폭기조에서 규소화합물 1종을 3.5 중량부, 과탄산나트륨 6.9중량부 투입하여 다음과같은 화학반응식을 얻었다.(Na2CO3 + SiO2 → Na2SiO3 + CO2)
이후 구연산칼륨 3.5중량부를 투입하여 완전용해 시킨 후 과붕산나트륨 2중량부, 포타슘 테트라 붕산염 9.7중량부를 50도의 온도에서 용해시킨 후 제조된 약품의 온도를 30도로 냉각시키는 단계에서 상기 안정제 1종을 5.5중량부 투입하여 클링커 억제제를 제조하였다.
실시예 4
고형보일러에서 연소되는 RDF 내 플라스틱과 같은 폴리머 성분이 유발시키는 클링커 발생 억제를 위해 고분자 물질용 클링커 억제제를 제조하였다.
공정 단계에서는 석출물 발생과 알칼리 용해제 제조 시 약품 응고현상을 방지하기위해 온도를 60도 이상으로 유지하였다.
먼저 70중량부의 물을 승온시킨 후 가성소다 4.4중량부와 소듐 실리케이트 2중량부를 투입하여 용해제를 만든 후, 과탄산나트륨 2중량부, 과붕산나트륨 2중량부와 포타슘 테트라 붕산염 12중량부를 투입하고 100RPM이상의 강한 교반을 가해 반응을 촉진시켰다. 그 후 과산화수소 7.5중량부와 안정제 8중량부를 투입하여 고분자 연료용 클링커 억제제를 제조하였다.
실험예 1
본 발명물질의 산소농도와, 그에 따른 연소 속도를 비교하기 위해 산소함유물질은 과붕산나트륨의 농도를 다르게하여 실험을 진행하였다.
억제제 제조 방법은 실시예 4에 따라 진행되었으며 과붕산나트륨의 투입량은 1, 2, 3중량부로 다르게하여 실험을 진행하였다.
실험은 950도로 가열된 전기로에 0.5㎥/min의 유량으로 Air를 주입하였고, 연료로는 활성탄을 0.5mm 이하로 분쇄하여 사용하였다.
연료가 모두 연소되어 회분만 남는 것을 방지하기 위해 실험은 30분간 진행되었다. 실험 후 도가니 내에는 연소되지 않은 연료가 남아있었고, 이 도가니를 데시케이터에서 30분간 방냉 후 무게를 측정하였다. 실험 결과는 다음과 같다.
Figure pat00004
Figure pat00005
실험예 2
본 발명물질 중 붕소는 난연제 제조에 사용되기도 한다.
본 발명은 연소로에서 연소되는 연료에 첨가되는 물질로, 연료와 배합하였을 때 난연제로서 기능이 발현되면 안된다는 특성을 실험하기 위해 TGA 실험을 진행하였다.
실험 방법은 동일한 시료를 준비하여 시료 A는 실시예 1에 따라 제조된 첨가제를, 시료 B는 첨가제를 도포하지 않고 분석하였다.
시료로는 역청탄을 사용하였으며, 승온속도는 50℃/min의 승온속도로 Air분위기에서 열중량분석을 진행하였다. 실험 결과는 다음과 그래프와 같으며, 첨가제를 도포하지 않은 시료의 연소시작점 기울기보다 첨가제를 도포한 시료의 연소 시작점 기울기가 가파르게 나타났다.
이는 첨가제를 도포한 시료의 연소속도가 첨가제 미첨가 시료보다 연소속도가 빠름을 의미하며, 500℃ 이상의 온도에서는 억제제 첨가연료가 더 빠른 속도로 연소되고 있음을 확인할 수 있다.
Figure pat00006
상기 실시예에 따른 연소효율 개선제를 사용한 결과, 빠른 시간 내에 완전 연소를 유도하고 연소 배가스의 농도 감소 및 제산 능력 향상과 함께 연소로 내의 클링커 성장을 억제하고 연소로 운영의 편의성을 획기적으로 개선하면서, 용해제에 실리카 성분을 첨가하여 클링커 생성의 억제, 클링커 경도의 경감 및 소각물이 클링커로 변환될 때 클링커 결합력이 약화되게하여 클링커 낙하로 인한 인사사고를 방지하는 효과가 있는 것이다.
뿐만 아니라, 클링커억제제로서 붕사(Na2B4O7·10H2O)를 인체에 무해한 다른 물질로 대체하고, 이때 부수적으로 발생하는 질소산화물을 억제하기 위해 Sodium Percarbonate(2Na2CO3), Sodium Carbonate(Na2CO3), Sodium Bicarbonate(NaHCO3) 등을 함께 사용함으로써, 오염물질의 배출을 방지하는 효과도 있는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 클링커 연화성분을 가진 연소개선제 및 그의 제조방법에 대한 기술적 사상은 바람직한 실시형태에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시형태는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (6)

  1. 용해제와, 완전연소를 유도하고 클링커 억제 효과를 발생하기 위한 클링커 억제제와, 산소 포함 물질의 분해를 방지하고 소각물의 계면에 약품의 침투능력을 향상시켜 연소반응을 활성화하기 위한 안정제와, 연료 내에 침투하여 열과 반응 시 산소를 방출하여 연소 속도 및 연소 효율을 증가시키기 위한 산소공급제를 포함하는 연소개선제에 있어서,
    상기 용해제는 Sodium Silicate(Na2SiO3), Calcium Silicate(CaSiO3), Sodium Metasilicate(Na2O*SiO2)의 규소화합물들 중에서 선택된 1종 이상의 수용액을 사용하되, 물 50 내지 100중량부에, 상기 규소화합물은 1 내지 20중량부가 혼합된 것이고,
    상기 클링커 억제제로는 붕사를 사용하는 대신에, 연소된 소각물이 클링커로 변환될 때 클링커의 결합력을 약화시키기 위한 Potassium Perborate(B2H4K2O8), Potassium Borohydride(KBH4), Potassium Metaborate(K2B2O4), Potassium Pentaborate(B5KO8), Potassium Tetraborate Tetrahydrate(K2B4O7), (Tetrazinc Hexaborateoxide(B6O13Zn4), Lithium Tetraborate(Li2B4O7), Ammonium Biborate(NH4)2B2O7, Ammonium Tetraborate((NH4)2B4O7), Calcium Tetraborate(B4CaO7), Sodium Metaborate(NaBO2), Sodium Perborate(NaBO3), Sodium Pentaborate(NaB5O8), Sodium Hexaborate(Na2B6O10), Sodium Octaborate(Na2B8O13), Sodium Diborate(Na4B2O5) 중에서 선택된 1종 이상을 사용하되, 2 내지 20중량부를 사용하고,
    부수적으로 발생하는 질소산화물을 억제하기 위해 Sodium Percarbonate(2Na2CO3), Sodium Carbonate(Na2CO3), Sodium Bicarbonate(NaHCO3), Sodium chlorite(NaClO2) 중에서 선택된 1종 이상을 사용하되, 3 내지 15중량부를 사용하고,
    상기 안정제로는 Ethylene Glycol(C2H6O2), Propane-1,2-diol(C3H8O2), Glycerol(C3H8O3), Ethylamine(C2H5NH2), Diethylamine(C4H11N), Triethylamine(C6H15N) 2-Aminoethanol(C2H7NO), Diethanolamine(C4H11NO2), Triethanolamine(C6H15NO3) 중에서 선택된 1종 이상을 사용하되, 5 내지 20중량부를 사용하고,
    상기 산소공급제로는 Hydrogen Peroxide(H2O2), Sodium Carbonate(Na2CO3), Sodium Hydrogen carbonate(NaHCO3), Sodium Carbonate-hydrogen Peroxide(Na2CO3·1.5H2O2), Calcium Carbonate(CaCO3), Sodium Percarbonate(2Na2CO3·3H2O2) 중에서 선택된 1종 이상을 사용하되, 3 내지 20중량부를 사용한 것을 특징으로 하는 클링커 연화성분을 가진 연소개선제.
  2. 제 1항에서,
    상기 산소공급제 외에도, 반응이 끝난 과산화수소의 잔류성분을 산화시키고 연소 시 연소기 내에 산소를 공급하기 위해 Sodium Hexametaphosphate((NaPO3)6), Copper Dinitrate(Cu(NO3)2), Potassium Permanganate(KMnO4), Potassium Citrate(C6H5K3O7) 중에서 선택된 1종 이상을 추가적으로 사용하되, 3 내지 15중량부를 사용한 것을 특징으로 하는 클링커 연화성분을 가진 연소개선제.
  3. 연소실 내에 클링커 성장을 억제하기 위한 연소개선제의 제조방법에 관한 것으로,
    실리카 성분을 물에 혼합하되, 실리카 성분으로는 Sodium Silicate(Na2SiO3), Calcium Silicate(CaSiO3), Sodium Metasilicate(Na2O*SiO2)의 의 규소화합물들 중에서 선택된 1종 이상을 사용하여, 물 50 내지 100중량부에 상기 규소화합물 1 내지 20중량부를 첨가하여 용해하는 제1 단계와,
    본원발명에서는 클링커 억제제로서, 유해물질로 분류된 Na2B4를 함유하지 않은 대체물질을 사용한다는 점에서 가장 큰 특징을 보이는데
    상기 제1 단계의 용해제에 유해물질로 분류된 Na2B4를 함유하지 않은 대체물질인 클링커억제제를 용해하는 단계로서, 상기 클링커억제제로서 붕사를 사용하는 대신에, 연소된 소각물이 클링커로 변환될 때 클링커의 결합력을 약화시키기 위한 Potassium Perborate(B2H4K2O8), Potassium Borohydride(KBH4), Potassium Metaborate(K2B2O4), Potassium Pentaborate(B5KO8), Potassium Tetraborate Tetrahydrate(K2B4O7), (Tetrazinc Hexaborateoxide(B6O13Zn4), Lithium Tetraborate(Li2B4O7), Ammonium Biborate(NH4)2B2O7, Ammonium Tetraborate((NH4)2B4O7), Calcium Tetraborate(B4CaO7), Sodium Metaborate(NaBO2), Sodium Perborate(NaBO3), Sodium Pentaborate(NaB5O8), Sodium Hexaborate(Na2B6O10), Sodium Octaborate(Na2B8O13), Sodium Diborate(Na4B2O5) 중에서 선택된 1종 이상을 사용하여, 상기 제1 단계의 혼합액에 2 내지 20중량부를 추가하는 제2 단계와,
    제2 단계에서 첨가된 질소와 소각로 내에서 발생한 질소산화물의 발생을 억제하기 위해 Sodium Percarbonate(2Na2CO3), Sodium Carbonate(Na2CO3), Sodium Bicarbonate(NaHCO3), Sodium chlorite(NaClO2) 중에서 선택된 1종 이상을 사용하여, 상기 제2 단계의 혼합액에 4 내지 15중량부를 추가하는 제3 단계와,
    산소 포함 물질의 분해를 방지하고 소각물의 계면에 약품의 침투능력을 향상시켜 연소 반응을 활성화시키기 위한 안정제로서, Ethylene Glycol(C2H6O2), Propane-1,2-diol(C3H8O2), Glycerol(C3H8O3), Ethylamine(C2H5NH2), Diethylamine(C4H11N), Triethylamine(C6H15N) 2-Aminoethanol(C2H7NO), Diethanolamine(C4H11NO2), Triethanolamine(C6H15NO3) 중에서 선택된 1종 이상을 사용하며, 상기 제3 단계의 혼합액에 5 내지 20중량부를 추가하는 제4 단계와,
    상기 제4 단계에서 제조된 혼합액이 연료 내에 침투하여 열과 반응 시 산소를 방출하여 연소 속도 및 연소 효율을 증가시키기 위한 산소공급제로서, Hydrogen Peroxide(H2O2), Sodium Carbonate(Na2CO3), Sodium Hydrogen carbonate(NaHCO3), Sodium Carbonate-hydrogen Peroxide(Na2CO3·1.5H2O2), Calcium Carbonate(CaCO3), Sodium Percarbonate(2Na2CO3·3H2O2) 중에서 선택된 1종 이상을 사용하며, 상기 제4 단계의 혼합액에 3 내지 20중량부를 추가하는 제5 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 클링커 연화성분을 가진 연소개선제의 제조방법.
  4. 제 3항에서,
    상기 각 단계에서 폭기 및 교반을 해야하며, 제5 단계 이후에는 배합기의 크기에따라 1㎥/m 내지 60㎥/m의 폭기 및 80RPM이상의 교반을 하고, 냉각기를 이용한 냉각을 통해 약품을 상온까지 냉각시키고 안정화하는 것을 특징으로 하는 클링커 연화성분을 가진 연소개선제의 제조방법.
  5. 제 3항에서,
    상기 제1 단계에서 실리카 성분 대신에 수산화나트륨(NaOH) 및 수산화칼륨(KOH)을 사용하여, 물 50 내지 100중량부에 상기 수산화나트륨(NaOH) 및 수산화칼륨(KOH)을 2 내지 20중량부를 첨가하여 용해하는데, 이때 수산화나트륨(NaOH) 및 수산화칼륨(KOH)에 의한 강알칼리 발열반응이 일어나서 70℃ 이상으로 온도가 상승하므로, 이후 클링커 억제제 용해과정에서 별도로 가온하거나 뜨거운 물을 부가하지않아도 되는 것을 특징으로 하는 클링커 연화성분을 가진 연소개선제의 제조방법.
  6. 제 3항에서,
    상기 제2 단계와 제3 단계의 사이에, 반응이 끝난 과산화수소의 잔류성분을 산화시키고 연소 시 연소기 내에 산소를 공급하기 위해 Sodium Hexametaphosphate((NaPO3)6), Copper Dinitrate(Cu(NO3)2), Potassium Permanganate(KMnO4), Potassium Citrate(C6H5K3O7) 중에서 선택된 1종 이상을 사용하여, 상기 제2 단계의 혼합액에 3 내지 15중량부를 추가하는 단계가 삽입되어진 것을 특징으로 하는 클링커 연화성분을 가진 연소개선제의 제조방법.












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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230152879A (ko) 2022-04-27 2023-11-06 주식회사 비에스텍 빅데이터 기반 연소개선제 스마트 자동 분사 시스템

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100485193B1 (ko) 2004-07-01 2005-04-22 서울산업 주식회사 스케일과 클링커 제거 및 생성방지, 대기오염물질 저감에효과적인 연소촉진제
KR20060081654A (ko) 2003-05-10 2006-07-13 오미혜 연소 기관에서의 스케일 방지와 슈트, 크링커 및 슬러지제거와 화염 조절용 조성물
US20060236596A1 (en) * 2005-04-22 2006-10-26 Envirofuels L.P. Additive for hydrocarbon fuel consisting of non-acidic inorganic compounds of boron and related processes
WO2007024790A2 (en) * 2005-08-22 2007-03-01 Envirofuels, Llc Flow enhancement compositions for liquid and gases in tubes and pipes
KR20110111840A (ko) 2010-04-05 2011-10-12 서경숙 연료 첨가제 및 그 제조방법
KR101696398B1 (ko) * 2015-09-07 2017-01-13 김봉민 연료 첨가제 조성물
KR101803461B1 (ko) * 2017-01-18 2017-12-04 김형상 연소촉진제의 제조방법 및 그에 의해 얻어진 연소촉진제
KR20180023880A (ko) * 2017-09-25 2018-03-07 주식회사 지에프 연소촉진제 조성물 및 그 제조방법
KR20190000337A (ko) * 2018-12-20 2019-01-02 주식회사 케이씨글로벌 연소촉진제 조성물의 제조방법
KR102129396B1 (ko) * 2020-03-31 2020-07-02 (주)에이치에스에너지 고체 연료용 연소 첨가물 및 이의 제조방법

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060081654A (ko) 2003-05-10 2006-07-13 오미혜 연소 기관에서의 스케일 방지와 슈트, 크링커 및 슬러지제거와 화염 조절용 조성물
KR100485193B1 (ko) 2004-07-01 2005-04-22 서울산업 주식회사 스케일과 클링커 제거 및 생성방지, 대기오염물질 저감에효과적인 연소촉진제
US20060236596A1 (en) * 2005-04-22 2006-10-26 Envirofuels L.P. Additive for hydrocarbon fuel consisting of non-acidic inorganic compounds of boron and related processes
WO2007024790A2 (en) * 2005-08-22 2007-03-01 Envirofuels, Llc Flow enhancement compositions for liquid and gases in tubes and pipes
KR20110111840A (ko) 2010-04-05 2011-10-12 서경숙 연료 첨가제 및 그 제조방법
KR101696398B1 (ko) * 2015-09-07 2017-01-13 김봉민 연료 첨가제 조성물
KR101803461B1 (ko) * 2017-01-18 2017-12-04 김형상 연소촉진제의 제조방법 및 그에 의해 얻어진 연소촉진제
KR20180023880A (ko) * 2017-09-25 2018-03-07 주식회사 지에프 연소촉진제 조성물 및 그 제조방법
KR20190000337A (ko) * 2018-12-20 2019-01-02 주식회사 케이씨글로벌 연소촉진제 조성물의 제조방법
KR102129396B1 (ko) * 2020-03-31 2020-07-02 (주)에이치에스에너지 고체 연료용 연소 첨가물 및 이의 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230152879A (ko) 2022-04-27 2023-11-06 주식회사 비에스텍 빅데이터 기반 연소개선제 스마트 자동 분사 시스템

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