KR20230085375A - Sludge treatment system - Google Patents

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Abstract

슬러지 처리 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 탈수 슬러지를 공급받아 가열함으로써 건조 슬러지를 생산하는 슬러지 건조 장치; 상기 슬러지 건조 장치에서 공급받은 건조 슬러지를 원료로 합성가스를 생산하되, 건조 슬러지 투입 전 산소와 LNG를 이용하여 환원성 분위기를 조성하는 가스화기; 상기 가스화기에서 생산된 합성가스를 정제하는 가스 정제 장치; 및 상기 가스 정제 장치에서 정제된 합성가스를 공급받아 전기를 생산하는 발전 장치를 포함하고, 상기 슬러지 건조 장치는 상기 가스 정제 장치에서 정제된 합성가스 중 일부를 에너지원으로 공급받고, 상기 발전 장치는 상기 가스 정제 장치에서 정제된 합성가스 중 나머지를 공급받아 전기를 생산하는 것을 특징으로 하는 슬러지 처리 시스템이 제공될 수 있다.A sludge treatment system is disclosed. According to one aspect of the present invention, a sludge drying device for producing dry sludge by receiving and heating dehydrated sludge; A gasifier for producing syngas using the dry sludge supplied from the sludge drying device as a raw material, and creating a reducing atmosphere using oxygen and LNG before inputting the dry sludge; a gas purification device for purifying syngas produced in the gasifier; and a power generation device receiving the purified syngas from the gas purifying device and generating electricity, wherein the sludge drying device receives some of the syngas refined from the gas purifying device as an energy source, and the power generating device A sludge treatment system may be provided that generates electricity by receiving the rest of the syngas purified in the gas purifier.

Description

슬러지 처리 시스템{SLUDGE TREATMENT SYSTEM}Sludge treatment system {SLUDGE TREATMENT SYSTEM}

본 발명은 슬러지 처리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a sludge treatment system.

일반적으로 하수처리시설 등에서 발생하는 슬러지(sludge), 즉 오니는 탈수, 건조 등의 처리 공정을 거쳐 소각, 매립 또는 해양 투기되거나 비료 등으로 재활용되고 있다.In general, sludge (sludge) generated in sewage treatment facilities, etc., is incinerated, landfilled, dumped at sea, or recycled as fertilizer through treatment processes such as dehydration and drying.

하지만, 슬러지의 재활용 비율이 낮아 대량의 슬러지가 소각, 매립 또는 해양 투기될 수 밖에 없는 문제가 있었다.However, there is a problem in that a large amount of sludge is incinerated, landfilled, or dumped into the sea due to a low recycling rate of sludge.

한편, 가스화복합발전기술(IGCC, Integrated Gasification Combined Cycle)은 석탄과 같은 저급 원료를 고온 고압의 가스화기에서 가스화시켜 합성가스(syngas)를 만들고 이를 정제한 것으로 가스터빈 및 증기터빈을 구동함으로써 전기를 생산하는 차세대 친환경 발전기술이다. 여기서, 합성가스는 일산화탄소와 수소를 주성분으로 하는 혼합가스로서 LNG를 대체할 수 있는 에너지원으로 활용될 수 있을 뿐만 수소에너지 사회 진입에 필수적인 수소 공급원으로 활용될 수도 있다. 또한, 석탄 외에도 바이오매스와 같은 폐기물을 가스화 원료로 사용하는 연구도 진행되고 있지만, 이와 관련된 복합적인 시스템 개발은 아직 활발하게 이루어지고 있지 않은 실정이다.On the other hand, IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle) gasifies low-grade raw materials such as coal in a high-temperature and high-pressure gasifier to create syngas and refines it. It generates electricity by driving gas turbines and steam turbines. It is a next-generation eco-friendly power generation technology that produces Here, syngas is a mixed gas containing carbon monoxide and hydrogen as main components, and can be used as an energy source that can replace LNG, as well as a hydrogen supply source essential for entering the hydrogen energy society. In addition, research on using waste such as biomass as a gasification raw material in addition to coal is being conducted, but development of a complex system related thereto has not yet been actively conducted.

대한민국 공개특허공보 제10-2021-0078921호(2021.06.29, 슬러지 처리장치)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2021-0078921 (2021.06.29, sludge treatment device) 대한민국 등록특허공보 제10-2291220호(2021.08.18, 바이오매스용 일체형 유동층 가스화 시스템)Korean Patent Registration No. 10-2291220 (2021.08.18, integrated fluidized bed gasification system for biomass)

본 발명의 실시 예는 슬러지를 이용하여 합성가스를 생산하고 전기를 생산하는 슬러지 처리 시스템을 제공한다.An embodiment of the present invention provides a sludge treatment system for producing syngas and electricity using sludge.

본 발명의 일 측면에 따르면, 탈수 슬러지를 공급받아 가열함으로써 건조 슬러지를 생산하는 슬러지 건조 장치; 상기 슬러지 건조 장치에서 공급받은 건조 슬러지를 원료로 합성가스를 생산하되, 건조 슬러지 투입 전 산소와 LNG를 이용하여 환원성 분위기를 조성하는 가스화기; 상기 가스화기에서 생산된 합성가스를 정제하는 가스 정제 장치; 및 상기 가스 정제 장치에서 정제된 합성가스를 공급받아 전기를 생산하는 발전 장치를 포함하고, 상기 슬러지 건조 장치는 상기 가스 정제 장치에서 정제된 합성가스 중 일부를 에너지원으로 공급받고, 상기 발전 장치는 상기 가스 정제 장치에서 정제된 합성가스 중 나머지를 공급받아 전기를 생산하는 것을 특징으로 하는 슬러지 처리 시스템이 제공될 수 있다.According to one aspect of the present invention, a sludge drying device for producing dry sludge by receiving and heating dehydrated sludge; A gasifier for producing syngas using the dry sludge supplied from the sludge drying device as a raw material, and creating a reducing atmosphere using oxygen and LNG before inputting the dry sludge; a gas purification device for purifying syngas produced in the gasifier; and a power generation device receiving the purified syngas from the gas purifying device and generating electricity, wherein the sludge drying device receives some of the syngas refined from the gas purifying device as an energy source, and the power generating device A sludge treatment system may be provided that generates electricity by receiving the rest of the syngas purified in the gas purifier.

상기 가스화기에 산소를 공급하는 산소 공급 장치; 및 상기 가스화기에 LNG를 공급하는 LNG 공급 장치를 더 포함할 수 있다.an oxygen supply device supplying oxygen to the gasifier; And it may further include an LNG supply device for supplying LNG to the gasifier.

상기 발전 장치는 고체산화물연료전지(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell)를 포함할 수 있다.The power generation device may include a solid oxide fuel cell (SOFC).

본 발명의 실시 예에 따르면, 슬러지를 이용하여 합성가스를 생산하고, 생산된 합성가스를 이용하여 전기를 생산할 수 있다. 특히, 생산된 합성가스 중 일부를 슬러지 건조 장치의 에너지원으로 활용함으로써 에너지 효율을 높일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, synthesis gas can be produced using sludge, and electricity can be produced using the produced synthesis gas. In particular, energy efficiency can be increased by using some of the produced syngas as an energy source for sludge drying equipment.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬러지 처리 시스템을 도시한 도면이다.1 is a diagram showing a sludge treatment system according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시 예에서 사용되는 용어는, 명백히 다른 의미로 정의되어 있지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 단지 특정 실시 예를 설명하기 위한 것으로 볼 것이지 본 발명을 제한하고자 하는 의도가 있는 것은 아니다.Terms used in the embodiments of the present invention may be interpreted as meanings that can be generally understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless clearly defined otherwise, and only specific The examples are intended to be illustrative and are not intended to limit the present invention.

본 명세서에서, 단수형은 특별한 기재가 없는 한 복수형도 포함하는 것으로 볼 것이다.In this specification, the singular form will be considered to include the plural form as well, unless otherwise specified.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 기재된 경우, 해당 부분은 다른 구성요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미한다.In addition, when a part is described as "including" a certain component, it means that the corresponding part may further include other components.

또한, 어떤 구성요소 "상"으로 기재된 경우, 해당 구성요소의 위 또는 아래를 의미하고, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.In addition, when a component is described as "on", it means above or below the corresponding component, and does not necessarily mean that it is located on the upper side relative to the direction of gravity.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결" 또는 "결합"된다고 기재된 경우, 해당 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 결합되는 경우뿐만 아니라, 해당 구성요소가 또 다른 구성요소를 통해 간접적으로 연결 또는 결합되는 경우도 포함할 수 있다.Also, when a component is described as being “connected” or “coupled” to another component, that component is not only directly connected to or coupled to another component, but also indirectly through another component. It may also include the case of being connected or combined with.

또한, 어떤 구성요소를 설명하는데 있어서 제1, 제2 등의 용어를 사용할 수 있지만, 이러한 용어는 해당 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등을 한정하고자 하는 것은 아니다.In addition, although terms such as first and second may be used to describe a certain component, these terms are only used to distinguish the corresponding component from other components, and the essence or sequence of the corresponding component is determined by the term. or order, etc., is not intended to be limiting.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬러지 처리 시스템을 도시한 도면이다.1 is a diagram showing a sludge treatment system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬러지 처리 시스템(10)은 슬러지 건조 장치(100), 가스화기(200), 가스 정제 장치(300) 및 발전 장치(400)를 포함할 수 있고, 산소 공급 장치(210) 및 LNG 공급 장치(220)를 더 포함할 수도 있다.Referring to FIG. 1 , a sludge treatment system 10 according to an embodiment of the present invention may include a sludge drying device 100, a gasifier 200, a gas purification device 300, and a power generation device 400. There is, and may further include an oxygen supply device 210 and an LNG supply device 220.

슬러지 건조 장치(100)는 탈수 슬러지를 공급받아 가열함으로써 건조 슬러지를 생산할 수 있다.The sludge drying device 100 may produce dry sludge by receiving and heating dehydrated sludge.

여기서, 탈수 슬러지는 하수처리시설 등에서 발생한 슬러지를 탈수시킨 것을 의미할 수 있다.Here, the dewatered sludge may refer to dehydrated sludge generated in a sewage treatment facility or the like.

이를 위해, 슬러지 건조 장치(100)는 보일러를 포함할 수 있고, 보일러의 에너지원으로는 가스 정제 장치(300)에서 정제된 합성가스 중 일부가 사용될 수 있다.To this end, the sludge drying apparatus 100 may include a boiler, and some of the syngas refined in the gas purification apparatus 300 may be used as an energy source for the boiler.

가스화기(gasifier)(200)는 슬러지 건조 장치(100)에서 건조 슬러지를 공급받을 수 있고, 이와 같이 공급받은 건조 슬러지를 원료로 하여 합성가스를 생산할 수 있다.The gasifier 200 may receive dry sludge from the sludge drying device 100, and may produce syngas using the supplied dried sludge as a raw material.

특히, 가스화기(200)는 가스화로에 건조 슬러지를 투입하기 전 산소 공급 장치(210)와 LNG 공급 장치(220)로부터 각각 순산소와 LNG를 공급받아 가열함으로써 가스화로 내를 환원성 분위기로 조성할 수 있다. 즉, 순산소와 LNG는 합성가스의 원료로 사용되는 것이 아니라 환원성 분위기를 조성하는데 소량 사용되는 것으로 볼 수 있다.In particular, the gasifier 200 receives and heats pure oxygen and LNG from the oxygen supply device 210 and the LNG supply device 220, respectively, before introducing dry sludge into the gasifier to create a reducing atmosphere in the gasifier. can That is, it can be seen that pure oxygen and LNG are not used as raw materials for syngas, but are used in small amounts to create a reducing atmosphere.

한편, 합성가스는 일산화탄소와 수소를 주성분으로 하는 혼합가스를 의미할 수 있다.Meanwhile, syngas may mean a mixed gas containing carbon monoxide and hydrogen as main components.

가스 정제 장치(300)는 가스화기(200)에서 생산되는 합성가스를 정제할 수 있다.The gas purification device 300 may purify syngas produced in the gasifier 200 .

구체적으로, 가스화기(200)에서 생산된 합성가스는 가스 정제 장치(300)로 공급될 수 있고, 가스 정제 장치(300)에서는 합성가스에 포함된 입자상 물질과 황 화합물 등이 제거될 수 있다.Specifically, the syngas produced in the gasifier 200 may be supplied to the gas purifier 300, and particulate matter and sulfur compounds contained in the syngas may be removed in the gas purifier 300.

발전 장치(400)는 가스 정제 장치(300)에서 정제된 합성가스를 이용하여 발전할 수 있다.The power generation device 400 may generate power using syngas purified in the gas purification device 300 .

구체적으로, 가스 정제 장치(300)에서 정제된 합성가스 중 일부는 슬러지 건조 장치(100)에 슬러지 건조를 위한 에너지원으로 공급될 수 있고, 발전 장치(400)는 가스 정제 장치(300)에서 정제된 합성가스 중 나머지를 공급받아 전기를 생산할 수 있다.Specifically, some of the syngas purified in the gas purification device 300 may be supplied to the sludge drying device 100 as an energy source for sludge drying, and the power generation device 400 may be purified in the gas purification device 300 The remaining syngas can be supplied to generate electricity.

발전 장치(400)는 가스 정제 장치(300)에서 정제된 합성가스 중 슬러지 건조 장치(100)에 공급되고 남은 합성가스만을 공급받지만, 슬러지 건조 장치(100)에 공급되는 양과 비교하여 많은 양의 합성가스가 발전 장치(400)에 공급될 수 있다.The power generation device 400 receives only the syngas remaining after being supplied to the sludge drying device 100 among the syngas purified in the gas purification device 300, but a large amount of synthesis compared to the amount supplied to the sludge drying device 100 Gas may be supplied to the power generation device 400 .

예를 들어, 가스 정제 장치(300)에서 정제된 합성가스 중 15% 정도만 슬러지 건조 장치(100)에 공급되어도 가스화기(200)에 공급될 건조 슬러지를 생산하는데 충분할 수 있다.For example, even if only about 15% of the syngas refined in the gas purification device 300 is supplied to the sludge drying device 100, it may be sufficient to produce dry sludge to be supplied to the gasifier 200.

따라서, 가스 정제 장치(300)에서 정제된 합성가스 중 대부분, 예를 들어 85% 정도는 발전 장치(400)에 공급될 수 있다.Therefore, most of the syngas purified in the gas purification device 300, for example, about 85%, can be supplied to the power generation device 400.

발전 장치(400)는 고체산화물연료전지(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell)을 포함할 수 있다.The power generation device 400 may include a solid oxide fuel cell (SOFC).

이와 같이, 본 발명에 따른 슬러지 처리 시스템(10)은 폐기 대상이 될 수 있는 슬러지를 활용하여 전기를 생산할 수 있고, 생산된 합성가스 중 일부를 슬러지 처리 시스템(10)의 자체 에너지원으로 활용함으로써 슬러지 처리 시스템(10)에 투입되는 에너지를 최소화하고 에너지 효율을 높일 수도 있다.As such, the sludge treatment system 10 according to the present invention can generate electricity by utilizing sludge that can be discarded, and uses some of the produced syngas as its own energy source of the sludge treatment system 10. Energy input to the sludge treatment system 10 may be minimized and energy efficiency may be increased.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 기술사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 구성요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 실시 예를 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.Although the above has been described with a focus on preferred embodiments of the present invention, this is only an example and does not limit the present invention. Those skilled in the art to which the present invention pertains can modify and change the embodiments in various ways by adding, changing, deleting, or adding components within the scope that does not deviate from the spirit of the present invention described in the claims. It will be possible, and this will also be said to be included within the scope of the present invention.

10: 슬러지 처리 시스템 100: 슬러지 건조 장치
200: 가스화기 210: 산소 공급 장치
220: LNG 공급 장치 300: 가스 정제 장치
400: 발전 장치10: sludge treatment system 100: sludge drying device
200: gasifier 210: oxygen supply device
220: LNG supply device 300: gas purification device
400: power generation device

Claims (3)

탈수 슬러지를 공급받아 가열함으로써 건조 슬러지를 생산하는 슬러지 건조 장치;
상기 슬러지 건조 장치에서 공급받은 건조 슬러지를 원료로 합성가스를 생산하되, 건조 슬러지 투입 전 산소와 LNG를 이용하여 환원성 분위기를 조성하는 가스화기;
상기 가스화기에서 생산된 합성가스를 정제하는 가스 정제 장치; 및
상기 가스 정제 장치에서 정제된 합성가스를 공급받아 전기를 생산하는 발전 장치를 포함하고,
상기 슬러지 건조 장치는 상기 가스 정제 장치에서 정제된 합성가스 중 일부를 에너지원으로 공급받고, 상기 발전 장치는 상기 가스 정제 장치에서 정제된 합성가스 중 나머지를 공급받아 전기를 생산하는 것을 특징으로 하는 슬러지 처리 시스템.A sludge drying device for producing dry sludge by receiving and heating dehydrated sludge;
A gasifier for producing syngas using the dry sludge supplied from the sludge drying device as a raw material, and creating a reducing atmosphere using oxygen and LNG before inputting the dry sludge;
a gas purification device for purifying syngas produced in the gasifier; and
A power generation device for generating electricity by receiving the purified syngas from the gas purification device;
The sludge dryer is supplied with some of the syngas purified in the gas purifier as an energy source, and the power generation device receives the rest of the syngas purified in the gas purifier to generate electricity Sludge, characterized in that processing system. 제1항에 있어서,
상기 가스화기에 산소를 공급하는 산소 공급 장치; 및
상기 가스화기에 LNG를 공급하는 LNG 공급 장치를 더 포함하는 슬러지 처리 시스템.According to claim 1,
an oxygen supply device supplying oxygen to the gasifier; and
Sludge treatment system further comprising an LNG supply device for supplying LNG to the gasifier. 제1항에 있어서,
상기 발전 장치는 고체산화물연료전지(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell)를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 처리 시스템.According to claim 1,
The power generation device is a sludge treatment system, characterized in that it comprises a solid oxide fuel cell (SOFC, Solid Oxide Fuel Cell).
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KR20210078921A (en) 2019-12-19 2021-06-29 합자회사 보령환경 A Treatment apparatus of sludge
KR102291220B1 (en) 2021-06-21 2021-08-18 배영락 unified fluidized bed gasification system for biomass

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