KR20230163231A - 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기 및 그 작동방법 - Google Patents

고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기 및 그 작동방법 Download PDF

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김대욱
황병욱
최유진
류호정
이승용
김하나
진경태
이유리
원유섭
박영철
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한국에너지기술연구원
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Abstract

본 발명은 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기 및 그 작동방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐기류가 공급되고 내부에 유동사 구비되며 상기 폐기류가 열분해되는 열분해반응로; 상기 열분해반응로와 연결되며 상기 열분해반응로에서 생성된 탄화물이 공급되어 연소되는 연소로; 및 상기 열분해반응로와 상기 연소로를 구분하며 혼합부가 구비되는 수직격벽;을 포함하는 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기에 관한 것이다.

Description

고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기 및 그 작동방법{Inner dual fluidized bed pyrolysis combustion reactor for high-efficiency heat exchange and operating method thereof}
본 발명은 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기 및 그 작동방법에 관한 것이다.
기체-고체 유동층은 유동층 반응기 내부에 고체입자를 장입한 후, 반응기 하 부에 기체를 주입하여, 고체입자를 부유시킴으로써 고체입자들의 거동을 유체의 거 동과 유사해지도록 변화시키는 장치이다. 고정층 조건의 고체입자를 유동화시키면, 기포유동층 조건으로 변화되며, 유동층 내부의 밀집상에 존재하는 고체입자들은 액 체와 매우 유사한 거동을 나타내게 되며, 다른 접촉방식에 비하여 고체와 기체간의 접촉 효율이 매우 뛰어나다.
기포유동층 보다 유속이 증가하면 기포크기가 급격하게 증가하여 기포의 직 경이 층 직경과 같아 지는 슬러깅 현상이 나타나고, 유속의 계속적인 증가는 슬러 그를 작은 기포로 분쇄시키거나, 기포의 개수를 증가시켜 층의 균일도를 좋게 하며 점차적으로 기포 형태의 경계를 흐릿하게 하여 기포상과 고체상의 경계가 없어진다. 이 조건을 난류유동층이라 한다. 난류유동층에서 고체의 농도가 감소하여도 유 동층은 유지된다. 난류유동층에서 유속이 증가하면 고체 입자의 마모 및 입자의 비 산유출이 급격하게 증가하게 되고, 유속이 입자수송속도를 넘어서면 유동층의 모든 입자가 비산유출되어 사이클론 등에 의한 재순환이 필요하게 되며, 이때의 조건을 고속유동층이라 한다.
고체연료 열분해 시스템은 열분해반응로를 고체 유동층 반응기로 구성한다. 즉, 열분해반응로의 내부에 유동층 물질을 충전하고, 용기 밑 부분에 설치된 다수 의 분무노즐을 통해 유동화 가스를 유입시켜 유동층 물질을 유동화 가스와 함께 유 동시킨다. 상기 유동되는 유동층 물질은 가스 버너나 오일 버너를 이용하여 고체 연료를 분해시킬 수 있을 정도의 온도까지 예열시키고, 상기 예열된 유동층 물질이 충전된 용기 내에 석탄이나 고체연료를 투입시켜 열분해가 지속적으로 이루어지도 록 한다. 또한, 상기 열분해반응로의 열분해가 완료된 잔여물은 연소로에 공급되어 연소로에서 연소시키고, 상기 연소열은 유동층 물질을 고온으로 가열하고 가열된 유동층 물질은 열분해반응로로 공급되어 열분해가 지속적으로 이루어지도록 순환된 다. 이러한 과정에서 기존 열분해반응로와 연소로는 별도의 공급장치를 이용하여 유동층 물질의 순환이 이루어져 이동 과정에서 열손실이 발생하고, 유동층 물질을 이송시키기 위한 이동가스가 열분해반응로 및 연소로에 공급되어 이로 인한 열분해 또는 연소 반응이 저하되는 문제가 있다. 이에, 열교환이 용이하면서도, 그 반응 효율을 저하시키지 않는 방법의 연구가 필요한 실정이다.
대한민국 공개특허 10-2010-0038915 대한민국 등록특허 10-0913163 대한민국 등록특허 10-0952150 대한민국 등록특허 10-0911030
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기에서 고효율 열교환을 달성할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 외부루프실 제거로 반응기를 컴팩트화할 수 있고, 루프실과 이송관의 제거로 열효율을 향상시킬 수 있는, 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기 및 그 작동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고 본 발명의 실시예에 따르면, 컴팩트한 열분해-연소복합공정을 달성할 수 있으며, 외부 열원공급이 필요 없고, 폐플라스틱 유래 탄화물이 발생되지 않으며, 순산소 이용시 90%이상의 CO2 포집이 가능하고 내부루프실로 공정 열손실을 저감할 수 있고, 두 반응기 간의 기체 혼합을 최소화할 수 있는 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기 및 그 작동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 제1목적은 폐기류가 공급되고 내부에 유동사 구비되며 상기 폐기류가 열분해되는 열분해반응로; 상기 열분해반응로와 연결되며 상기 열분해반응로에서 생성된 탄화물이 공급되어 연소되는 연소로; 및 상기 열분해반응로와 상기 연소로를 구분하며 혼합부가 구비되는 수직격벽;을 포함하는 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기로서 달성될 수 있다.
그리고 상기 열분해반응로는, 내부로 유동사를 유동화시키는 유동화가스가 분사되는 기포유동층으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 연소로는 난류유동층으로 구성되는 본체와, 상기 본체 상부에 연결되며 고속유동층으로 구성되는 이동로를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 연소로 내부로 산화제가 분사되어 유동화되며, 상기 연소로에서 가열된 유동사는 상기 이송로를 거쳐 상기 열분해반응로로 공급되어 열분해 열원으로 공급되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 열분해반응로에서 생성된 열분해가스와 열분해유와 탄화물이 배출되는 배출로와, 상기 배출로 일측에 구비되어 상기 탄화물을 분리하는 분리기를 포함하고, 상기 분리기에서 분리된 탄화물은 상기 연소로로 공급되는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 유동사는 열분해반응로에서 상기 혼합부를 통해 상기 연소로로 이송되고, 상기 이송로 상부 끝단에 연결되어 이송로를 통해 이송된 연소가스와 유동사가 유입되어 연소가스와 유동사를 분리하여 상기 유동사를 상기 열분해반응로로 순환시키는 사이클론;을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 혼합부는, 상기 수직격벽 하단에 위치되어 상기 열분해반응로와 상기 연소로 사이에 개통된 유입부와, 상기 수직격벽에서 열분해반응로 측으로 특정간격 이격되어 배치되며 특정높이를 갖는 수직벽을 포함하여, 상기 유동사는 중력에 의해 상기 수직벽과 상기 수직격벽 사이로 이동한 후, 상기 유입부를 통해 상기 연소로 측으로 공급되는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 유입부에는 상기 수직벽보다 낮은 높이의 제2수직벽이 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 폐기류는 폐비닐류 또는 폐플라스틱류인 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 폐기류를 상기 열분해 반응로 측으로 공급하는 공급피더를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제2목적은 폐기류가 내부에 유동사 구비되고 기포 유동층으로 구성된 열분해 반응로 측으로 공급되는 단계; 상기 유동사의 열원에 의해 상기 폐기류가 열분해되는 단계; 상기 열분해반응로와 연결된 연소로로 상기 열분해반응로에서 생성된 탄화물이 공급되고 상기 탄화물을 연소하여, 이동된 유동사를 가열하는 단계; 및 가열된 유동사가 상기 열분해반응로 측으로 순환되어 열분해 반응열을 제공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기의 작동방법으로서 달성될 수 있다.
그리고 상기 연소로는 난류유동층으로 구성되는 본체와, 상기 본체 상부에 연결되며 고속유동층으로 구성되는 이동로를 포함하고, 상기 유동사를 가열하는 단계에서, 상기 연소로 내부로 산화제가 분사되어 유동화되며, 상기 연소로에서 가열된 유동사는 상기 이송로를 거쳐 상기 열분해반응로로 공급되어 열분해 열원으로 공급되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 열분해반응로에서 생성된 열분해가스와 열분해유와 탄화물이 배출되는 배출로와, 상기 배출로 일측에 구비되어 상기 탄화물을 분리하는 분리기를 갖고, 상기 분리기에서 분리된 탄화물은 상기 연소로로 공급되는 단계를 포함하며, 상기 유동사는 열분해반응로에서 상기 혼합부를 통해 상기 연소로로 이송되는 단계; 및 상기 이송로 상부 끝단에 연결된 사이클론으로 연소가스와 유동사가 유입되어 연소가스와 유동사를 분리하여 상기 유동사를 상기 열분해반응로로 순환시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 혼합부는, 상기 수직격벽 하단에 위치되어 상기 열분해반응로와 상기 연소로 사이에 개통된 유입부와, 상기 수직격벽에서 열분해반응로 측으로 특정간격 이격되어 배치되며 특정높이를 갖는 수직벽을 포함하여, 상기 유동사는 중력에 의해 상기 수직벽과 상기 수직격벽 사이로 이동한 후, 상기 유입부를 통해 상기 연소로 측으로 공급되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기에서 고효율 열교환을 달성할 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명의 실시예에 따른 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기 및 그 작동방법에 따르면, 외부루프실 제거로 반응기를 컴팩트화할 수 있고, 루프실과 이송관의 제거로 열효율을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기 및 그 작동방법에 따르면, 컴팩트한 열분해-연소복합공정을 달성할 수 있으며, 외부 열원공급이 필요 없고, 폐플라스틱 유래 탄화물이 발생되지 않으며, 순산소 이용시 90%이상의 CO2 포집이 가능하고 내부루프실로 공정 열손실을 저감할 수 있고, 두 반응기 간의 기체 혼합을 최소화할 수 있는 효과를 갖는다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기의 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 혼합부 측의 확대 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열분해유, 열분해가스 배출흐름, 연소로 연소가스, 산화제 공급을 나타낸 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기의 구성도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 폐플라스틱 공급라인(초록색), 가열된 유동사 순환라인(붉은색)을 나타낸 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기의 구성도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 분리기가 포함된 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기의 구성도,
도 6은 본 발명의 실실시예에 따른 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기 작동방법의 흐름도를 도시한 것이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기의 구성, 기능 및 그 작동방법에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기의 구성도를 도시한 것이다. 그리고 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 혼합부 측의 확대 사시도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열분해유, 열분해가스 배출흐름, 연소로 연소가스, 산화제 공급을 나타낸 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기의 구성도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 폐플라스틱 공급라인(초록색), 가열된 유동사 순환라인(붉은색)을 나타낸 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기의 구성도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 분리기가 포함된 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기의 구성도를 도시한 것이다.
그리고 도 6은 본 발명의 실실시예에 따른 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기 작동방법의 흐름도를 도시한 것이다.
도 1,2,3,4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기(100)는 전체적으로 폐기류(4)가 공급되는 공급피더(10), 열분해반응로(20), 수직격벽(30)과, 연소로(40) 등을 포함하여 구성됨을 알 수 있다. 본 발명의 실시예에서 폐기류(4)는 폐플라스틱, 폐비닐류일 수 있다.
열분해반응로(20)는 공급피더(10)에 의해 폐기류(4)가 공급되고 내부에 유동사(1) 구비되며 폐기류(4)가 열분해되도록 구성된다. 이러한 열분해반응로(20)는 기포유동층으로 구성되며, 유동화가스 분사부(21)를 포함하여 내부로 유동화가스가 분사되어 유동사(1)를 유동화시키도록 구성된다.
또한 후에 설명되는 바와 같이, 열분해를 위한 열은 연소로(40)에서 가열된 유동사(1)에 의해 공급되어진다.
연소로(40)는 열분해반응로(20)와 연결되며 열분해반응로(20)에서 생성된 탄화물이 공급되어 연소되게 된다. 또한 열분해반응로(20)와 연소로(40)를 구분하며 혼합부가 구비되는 수직격벽(30)을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 연소로(40)는 난류유동층으로 구성되는 본체(41)와, 본체(41) 상부에 연결되며 고속유동층으로 구성되는 이동로(42)를 포함하여 구성된다.
또한 산화제분사부(43)를 통해 연소로(40) 내부로 공기 또는 산소인 산화제가 분사되어 유동화되며, 연소로(40)에서 가열된 유동사(1)는 이송로(42)를 거쳐 열분해반응로(20)로 공급되어 열분해 열원으로 공급되게 된다.
그리고 도 6에 도시된 바와 같이, 열분해반응로에서 생성된 열분해가스와 열분해유와 탄화물은 배출로(44)를 통해 배출된다. 그리고 배출로 일측에 구비된 분리기(60)에 의해 분리되어 열분해가스와 열분해유는 포집되어지고, 탄화물은 연소로(40)로 공급되게 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 폐기류(4)인 폐플라스틱이 공급피더(10)에 의해 열분해반응로(20)로 공급되며, 열분해반응로(20)에서 열분해되어 열분해유와 열분해가스를 생성하며, 탄화물은 연소로(40)에서 연소되어 연소가스(CO2)는 사이클론(50)의 기체배출부(51)를 통해 배출되어 포집되고, 가열된 유동사(1)는 사이클론 하단의 열원공급로(52)를 통해 열분해반응로(20)로 공급되어 열분해열을 제공하게 된다. 연소로에서 가열된 유동사는 약 800~900℃이며, 사이클론을 거쳐 열분해반응로(20)로 유입되는 유동사는 약 500℃의 온도를 갖는다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 유동사(1)는 열분해반응로(20)에서 혼합부를 통해 연소로(40)로 이송됨을 알 수 있다. 그리고 사이클론(50)은 이송로(42) 상부 끝단에 연결되어 이송로(42)를 통해 이송된 연소가스와 유동사(1)가 유입되어 연소가스와 유동사(1)를 분리하여 유동사(1)를 열분해반응로(20)로 순환시키게 됨을 알 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 혼합부는, 수직격벽(30) 하단에 위치되어 열분해반응로(20)와 연소로(40) 사이에 개통된 유입부(31)를 포함함을 알 수 있다. 그리고 수직격벽(30)에서 열분해반응로(20) 측으로 특정간격 이격되어 배치되며 특정높이를 갖는 제1수직벽(32)을 포함하여 구성된다. 또한 유입부(31)에는 제1수직벽(32)보다 낮은 높이의 제2수직벽(33)이 구비될 수 있다.
따라서 유동사(1)는 중력에 의해 제1수직벽(32)과 수직격벽(30) 사이로 이동한 후, 유입부(31)에 구비된 제2수직벽(33)을 넘어 연소로(40) 측으로 공급되게 된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 외부루프실 제거로 반응기를 컴팩트화할 수 있고, 루프실과 이송관의 제거로 열효율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 컴팩트한 열분해-연소복합공정을 달성할 수 있으며, 외부 열원공급이 필요 없고, 폐플라스틱 유래 탄화물이 발생되지 않으며, 순산소 이용시 90%이상의 CO2 포집이 가능하고 내부루프실로 공정 열손실을 저감할 수 있고, 두 반응기 간의 기체 혼합을 최소화할 수 있게 된다.
이하에서는 앞서 언급한 본 발명의 실시예에 따른 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기의 작동방법에 대해 설명하도록 한다.
공급피더(10)에 의해 폐기류(4)가 내부에 유동사 구비되고 기포 유동층으로 구성된 열분해 반응로 측으로 공급되게 된다(S1).
그리고 유동사의 열원에 의해 폐기류가 열분해되게 되어, 탄화물과, 열분해가스와 열분해유가 생성되게 된다(S2).
그리고 유동사(1)가 혼합부를 통해 연소로(40)로 이동되고, 연소로(40)로 탄화물이 공급되게 된다(S3).
즉, 열분해반응로(20)에서 생성된 열분해가스와 열분해유와 탄화물이 배출로(44)를 통해 배출되고, 배출로(44) 일측에 구비된 분리기(60)에 의해, 탄화물은 분리되어 연소로(40)로 공급되고, 분리된 열분해유와 열분해가스는 포집되어 사용되어지게 된다.
또한 유동사(1)는 중력에 의해 제1수직벽(32)과 수직격벽(30) 사이로 이동한 후, 유입부(31)에 구비된 제2수직벽(33)을 넘어 연소로(40) 측으로 공급되게 된다.
그리고 연소로(40)에서 공급된 탄화물이 연소되어, 이동된 유동사를 가열하게 된다(S4).
그리고 가열된 유동사는 열분해반응로 측으로 순환되어 열분해 반응열을 제공하게 된다(S5). 앞서 언급한 바와 같이, 연소로(40)는 난류유동층으로 구성되는 본체(41)와, 본체(41) 상부에 연결되며 고속유동층으로 구성되는 이동로(42)를 포함한다.
또한 연소로(40) 내부로 산화제가 분사되어 유동화되며, 연소로(40)에서 가열된 유동사(1)는 이송로(42)를 거쳐 열분해반응로(20)로 공급되어 열분해 열원으로 공급되게 된다.
또한 이송로(42) 상부 끝단에 연결된 사이클론(50)으로 연소가스와 유동사(1)가 유입되어 연소가스와 유동사를 분리하여 유동사(1)를 열분해반응로(20)로 순환시키게 된다.
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
1:유동사
4:폐기류
10:공급피더
20:열분해반응로
21:유동화가스 분사부
22:공급부
30:수직격벽
31:유입부
32:제1수직벽
33:제2수직벽
40:연소로
41:난류유동층(본체)
42:고속유동층(이송로)
43:산화제분사부
44:배출로
50:사이클론
51:기체배출부
52:열원공급로
60:분리기
100:고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기

Claims (14)

  1. 폐기류가 공급되고 내부에 유동사 구비되며 상기 폐기류가 열분해되는 열분해반응로;
    상기 열분해반응로와 연결되며 상기 열분해반응로에서 생성된 탄화물이 공급되어 연소되는 연소로; 및
    상기 열분해반응로와 상기 연소로를 구분하며 혼합부가 구비되는 수직격벽;을 포함하는 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 열분해반응로는,
    내부로 유동사를 유동화시키는 유동화가스가 분사되는 기포유동층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 연소로는 난류유동층으로 구성되는 본체와, 상기 본체 상부에 연결되며 고속유동층으로 구성되는 이동로를 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 연소로 내부로 산화제가 분사되어 유동화되며, 상기 연소로에서 가열된 유동사는 상기 이송로를 거쳐 상기 열분해반응로로 공급되어 열분해 열원으로 공급되는 것을 특징으로 하는 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 열분해반응로에서 생성된 열분해가스와 열분해유와 탄화물이 배출되는 배출로와, 상기 배출로 일측에 구비되어 상기 탄화물을 분리하는 분리기를 포함하고, 상기 분리기에서 분리된 탄화물은 상기 연소로로 공급되는 것을 특징으로 하는 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 유동사는 열분해반응로에서 상기 혼합부를 통해 상기 연소로로 이송되고,
    상기 이송로 상부 끝단에 연결되어 이송로를 통해 이송된 연소가스와 유동사가 유입되어 연소가스와 유동사를 분리하여 상기 유동사를 상기 열분해반응로로 순환시키는 사이클론;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 혼합부는,
    상기 수직격벽 하단에 위치되어 상기 열분해반응로와 상기 연소로 사이에 개통된 유입부와, 상기 수직격벽에서 열분해반응로 측으로 특정간격 이격되어 배치되며 특정높이를 갖는 수직벽을 포함하여,
    상기 유동사는 중력에 의해 상기 수직벽과 상기 수직격벽 사이로 이동한 후, 상기 유입부를 통해 상기 연소로 측으로 공급되는 것을 특징으로 하는 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 유입부에는 상기 수직벽보다 낮은 높이의 제2수직벽이 구비되는 것을 특징으로 하는 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 폐기류는 폐비닐류 또는 폐플라스틱류인 것을 특징으로 하는 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 폐기류를 상기 열분해 반응로 측으로 공급하는 공급피더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기.
  11. 폐기류가 내부에 유동사 구비되고 기포 유동층으로 구성된 열분해 반응로 측으로 공급되는 단계;
    상기 유동사의 열원에 의해 상기 폐기류가 열분해되는 단계;
    상기 열분해반응로와 연결된 연소로로 상기 열분해반응로에서 생성된 탄화물이 공급되고 상기 탄화물을 연소하여, 이동된 유동사를 가열하는 단계; 및
    가열된 유동사가 상기 열분해반응로 측으로 순환되어 열분해 반응열을 제공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기의 작동방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 연소로는 난류유동층으로 구성되는 본체와, 상기 본체 상부에 연결되며 고속유동층으로 구성되는 이동로를 포함하고,
    상기 유동사를 가열하는 단계에서,
    상기 연소로 내부로 산화제가 분사되어 유동화되며, 상기 연소로에서 가열된 유동사는 상기 이송로를 거쳐 상기 열분해반응로로 공급되어 열분해 열원으로 공급되는 것을 특징으로 하는 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기의 작동방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 열분해반응로에서 생성된 열분해가스와 열분해유와 탄화물이 배출되는 배출로와, 상기 배출로 일측에 구비되어 상기 탄화물을 분리하는 분리기를 갖고, 상기 분리기에서 분리된 탄화물은 상기 연소로로 공급되는 단계를 포함하며,
    상기 유동사는 열분해반응로에서 상기 혼합부를 통해 상기 연소로로 이송되는 단계; 및
    상기 이송로 상부 끝단에 연결된 사이클론으로 연소가스와 유동사가 유입되어 연소가스와 유동사를 분리하여 상기 유동사를 상기 열분해반응로로 순환시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기의 작동방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 혼합부는, 상기 수직격벽 하단에 위치되어 상기 열분해반응로와 상기 연소로 사이에 개통된 유입부와, 상기 수직격벽에서 열분해반응로 측으로 특정간격 이격되어 배치되며 특정높이를 갖는 수직벽을 포함하여,
    상기 유동사는 중력에 의해 상기 수직벽과 상기 수직격벽 사이로 이동한 후, 상기 유입부를 통해 상기 연소로 측으로 공급되는 것을 특징으로 하는 고효율 열분해 연소 내부 순환 기포­고속 유동층반응기의 작동방법.



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