WO2024053787A1 - 폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템 - Google Patents
폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템 Download PDFInfo
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Definitions
- the present invention relates to a low-carbon combustion system using waste plastic pyrolysis oil, and more specifically, to incinerate incineration using a fuel source containing waste plastic pyrolysis oil obtained by processing waste plastic, and using the generated heat source. It is about a low-carbon combustion system using waste plastic pyrolysis oil that can be used as its own fuel source and as a source of power generation or heating.
- steam power generation is broadly divided into nuclear power generation, thermal power generation, coal power generation, and geothermal power generation.
- the power generation efficiency is significantly low, resulting in serious environmental and air pollution, and improvement measures are urgently needed, but there is still a clear solution with the current technology. There is no such thing. Therefore, measures to improve energy efficiency are urgently needed.
- a problem with the steam power generation system is the problem of processing fuel gas generated when burning fuel.
- Fuel gas contains components and fine dust that are harmless to the human body due to incomplete combustion, so if it is discharged into the atmosphere, it will cause air pollution.
- Plastic waste such as synthetic resin is considerably larger in volume compared to its weight, so landfill costs are greater than regular waste, and it does not rot even when landfilled, so it is dismissed as a social nuisance.
- the recycling rate of waste plastic is low compared to other waste. Specifically, in Korea in 2005 alone, the recycling rate for waste paper was 55%, used tires were 67%, glass bottles were 58%, and scrap metal was 43%, while plastics were only at 15%. Moreover, 4 to 5 million tons of waste plastic are generated every year, and the amount of waste plastic is also increasing significantly every year.
- Methods for disposing of these combustible wastes include recycling and use, or incineration and landfill.
- dust, hydrogen chloride (HCl), sulfur oxides (SOx), and nitrogen oxides due to limitations in the materials to be recycled, in the case of incineration, dust, hydrogen chloride (HCl), sulfur oxides (SOx), and nitrogen oxides (
- HCl hydrogen chloride
- SOx sulfur oxides
- NOx nitrogen oxides
- steam boilers heat water to generate high-temperature steam and use the generated steam, and are widely used in heating facilities, industrial purposes, and food cooking.
- This steam boiler has a steam chamber and a water chamber formed on the upper and lower sides of the outer cylinder with built-in insulation, and a plurality of water pipes are installed vertically between the steam chamber and the water chamber.
- the combustion device is a very important device, and is structured to obtain a heat source by injecting fuel supplied from the fuel tank through a nozzle and burning it inside the combustion chamber.
- Combustion systems using the emulsion effect have adopted a method of mixing water and fuel for direct combustion, or directly supplying the generated steam through a burner to mix it with oil for combustion.
- the combustion system using the emulsion effect utilizes the effect of generating additional calorific value by mixing carbon and water in the fuel to form water gas. Therefore, if the fuel and water are mixed and converted into water gas, the total calorific value is lower than when burning only the fuel. increases significantly.
- the present invention to solve the above-described conventional problems is to incinerate incineration using a fuel source containing waste plastic pyrolysis oil obtained by processing waste plastic, and to use the generated heat source to generate its own fuel source and power generation.
- the purpose is to provide a low-carbon combustion system using waste plastic pyrolysis oil that can be used as a source of heating.
- incineration is carried out by using waste plastic pyrolysis oil obtained by pyrolyzing waste plastic in a waste plastic pyrolysis facility as one of the combustion fuel sources, A combustion incineration equipment unit configured to generate steam using incineration heat as a heat source and use the generated steam as its own fuel source; A steam power generation equipment unit configured to generate electricity by receiving steam generated from the combustion and incineration equipment unit; and a heating supply equipment unit configured to receive steam generated from the combustion and incineration equipment unit and supply it to a heating consumer.
- a low-carbon combustion system using waste plastic pyrolysis oil is provided, comprising a.
- the combustion incineration equipment unit includes a combustion incineration chamber; a water supply unit provided outside the combustion incineration chamber and configured to supply water; A starting oil supply unit provided outside the combustion incineration chamber and configured to supply starting oil; a waste plastic pyrolysis oil supply unit provided outside the combustion and incineration chamber and configured to supply waste plastic pyrolysis oil; a steaming unit provided in the combustion incineration chamber and configured to steam water supplied by the water supply unit; Fuel injection means provided in the combustion and incineration chamber to receive and eject the starting oil, steam, and waste plastic pyrolysis oil; Ignition means provided on one side of the fuel injection means; and an external air supply unit provided at one side of the combustion and incineration chamber and configured to supply external air to the combustion and incineration chamber.
- the water supply unit includes a water storage tank, a water supply pump that pumps water from the water storage tank and supplies it to the steaming unit, a flow control valve provided in the water supply line through which water is supplied, and a flow measurement gauge provided in the water supply line
- the starting oil supply unit includes a starting oil storage tank, a starting oil supply pump that pumps starting oil from the starting oil storage tank and supplies it to the fuel injection means, and , a flow rate control valve provided in a starting oil supply line through which starting oil is supplied, and a flow measuring gauge provided in the starting oil supply line
- the waste plastic pyrolysis oil supply unit includes a pyrolysis oil storage tank and a pyrolysis oil storage tank.
- It may include a pyrolysis oil supply pump that pumps pyrolysis oil from a tank and supplies it to the fuel injection means, a flow rate control valve provided in the pyrolysis oil supply line through which the pyrolysis oil is supplied, and a flow measurement gauge provided in the pyrolysis oil supply line. You can.
- the waste plastic pyrolysis oil supply unit may further include a preheating device for preheating the waste plastic pyrolysis oil.
- the steaming unit is composed of a tubular body arranged in a coil or spiral shape or zigzag along the longitudinal direction at least one of the outside and the inside of the combustion incineration chamber, and one end of the tubular body.
- the portion may be connected to the water supply unit, the other end of the tubular body may be connected to a steam supply line, and the steam supply line may be connected to the fuel injection means.
- the fuel injection means includes a nozzle body; a steam inlet flow path formed in the nozzle mouth body over the entire longitudinal length of the nozzle mouth body to form a flow path through which steam flows; One or more starting oil inflow passages formed in the nozzle mouth body over the entire length of the nozzle mouth body in the longitudinal direction to form a flow path through which the starting oil supplied from the starting oil supply unit flows;
- a first assembly that is detachably provided at the front end of the nozzle port body, has a nozzle port steam inflow path provided on the same line as the steam inflow path, and is provided on one side with a pyrolysis oil supply connector through which pyrolysis oil flows in from the outside.
- nozzle mouth and a second assembled nozzle sphere that is detachably coupled to the front end of the nozzle sphere body and is formed to have a starting oil inlet flow path coupled to the same line as the starting oil inlet flow path.
- the steam inlet flow path includes a rear steam inlet flow path extending forward from the rear end of the nozzle mouth body, a linear steam flow path extending forward from the front end of the rear steam inlet flow path, and the linear steam flow path. It consists of a front steam inlet flow path extending from the front end of the flow path to the front end of the nozzle mouth body, the diameter of the rear steam inflow flow path is smaller than the diameter of the front steam inflow flow path, and the rear steam inlet flow path and the linear steam flow path are formed.
- connection portion of the flow path portion and the connection portion of the front steam inlet flow path portion and the linear steam flow path portion are formed to be tapered and connected, and the starting oil inlet flow path is a rear starting oil inflow extending forward from the rear end of the nozzle mouth body.
- the pipe diameter of the rear starting oil inflow passage portion is formed to be smaller than the pipe diameter of the front starting oil inlet passage portion, and the connection portion between the rear starting oil inflow passage portion and the linear starting oil passage portion and the front starting oil inflow passage portion and the linear starting oil passage passage are formed.
- the connection part of the unit may be formed in a tapered connection.
- the first assembly nozzle port includes a body coupling portion threaded to the front portion of the steam inflow passage, a head portion integrally formed with one end of the body coupling portion, and a total length of the body coupling portion and the head portion. It includes a nozzle mouth steam inflow passage formed across the nozzle mouth steam inlet passage, and a pyrolysis oil supply connector provided in the head portion, wherein the head portion is formed to be larger than the diameter of the body coupling portion, and the nozzle mouth steam inflow passage is formed in the body coupling portion.
- a first flow path formed in the head portion, a second flow path formed in the head, and a linear third flow path communicating between the first flow path and the second flow path, and a pipe diameter of the first flow path. is formed to be smaller than the diameter of the second flow path portion, and the connection portion of the first flow path portion and the third flow path portion and the connection portion between the second flow path portion and the third flow path portion may be formed to be connected in a tapered manner.
- the pyrolysis oil supply connector is provided to communicate perpendicularly to the nozzle port steam inflow path
- the second assembly nozzle port includes a body coupling portion threaded to a front portion of the starting oil inlet path, A head part integrally formed with one end of the body coupling part, and the starting oil inflow passage formed over the entire length of the body coupling part and the head part, wherein the head part is formed to be larger than the diameter of the body coupling part, and the starter
- the oil inflow passage includes a first passage portion formed in the body coupling portion, a second passage portion formed in the head portion, and a linear third passage portion communicating between the first passage portion and the second passage portion.
- the pipe diameter of the first passage portion is formed to be smaller than the diameter of the second passage portion, and the connection portion of the first passage portion and the third passage portion and the connection portion of the second passage portion and the third passage portion are connected in a tapered manner. can be formed.
- the low-carbon combustion system using waste plastic pyrolysis oil according to the present invention provides the following effects.
- the present invention has the effect of providing an eco-friendly combustion device by using relatively inexpensive waste plastic recycled oil.
- the present invention can be used as a fuel source for the combustion and incineration facility itself or as a source for heating and/or power generation by using the steam generated in the combustion and incineration facility, thereby improving the operating efficiency of the entire facility and reducing operating costs. There is an effect that can be achieved.
- the present invention has the effect of providing an economically efficient combustion device by minimizing the use of crude oil refined oil (kerosene) while maximizing the use of pyrolysis oil.
- the present invention has the effect of realizing eco-friendly, high-efficiency combustion through the supply of an efficient and effective combustion fuel source.
- the present invention has the effect of significantly reducing fuel costs by reducing the amount of fuel used while promoting high-efficiency combustion.
- the present invention has the effect of improving the manufacturability of the nozzle part and increasing the degree of freedom in design capacity of the combustion device by implementing the nozzle part in a prefabricated manner.
- the present invention has the effect of promoting complete combustion and improving the combustion efficiency of the combustion device through a structure that can maximize the atomization phenomenon of the fuel.
- Figure 1 is a block diagram schematically showing the overall configuration of a low-carbon combustion system using waste plastic pyrolysis oil according to the present invention.
- Figure 2 is a block diagram schematically showing the configuration of the combustion and incineration facility included in the low-carbon combustion system using waste plastic pyrolysis oil according to the present invention.
- Figure 3 is a diagram for explaining the configuration in which starting fuel and operating fuel are supplied from the combustion and incineration equipment unit included in the low-carbon combustion system using waste plastic pyrolysis oil according to the present invention.
- Figure 4 is a perspective view showing the fuel injection means of the combustion and incineration equipment included in the low-carbon combustion system using waste plastic pyrolysis oil according to the present invention.
- Figure 5 is a perspective view showing a separated assembly nozzle of the fuel injection means of the combustion and incineration equipment included in the low-carbon combustion system using waste plastic pyrolysis oil according to the present invention.
- Figure 6 is a front view showing the fuel injection means of the combustion and incineration equipment included in the low-carbon combustion system using waste plastic pyrolysis oil according to the present invention.
- Figure 7 is a diagram for explaining the assembly nozzle port of the combustion incineration equipment part and its flow path structure included in the low-carbon combustion system using waste plastic pyrolysis oil according to the present invention.
- Figure 1 is a block diagram schematically showing the overall configuration of a low-carbon combustion system using waste plastic pyrolysis oil according to the present invention
- Figure 2 is a combustion incineration equipment unit included in the low-carbon combustion system using waste plastic pyrolysis oil according to the present invention.
- It is a diagram schematically showing the configuration in blocks
- FIG. 3 is a diagram to explain the configuration in which starting fuel and operating fuel are supplied from the combustion and incineration equipment unit included in the low-carbon combustion system using waste plastic pyrolysis oil according to the present invention.
- Figure 4 is a perspective view showing the fuel injection means of the combustion and incineration equipment included in the low-carbon combustion system using waste plastic pyrolysis oil according to the present invention
- Figure 5 is a perspective view showing the fuel injection means included in the low-carbon combustion system using waste plastic pyrolysis oil according to the present invention.
- FIG. 6 It is a perspective view showing the assembly nozzle of the fuel injection means of the combustion and incineration equipment separated
- Figure 6 is a front view showing the fuel injection means of the combustion and incineration equipment included in the low-carbon combustion system using waste plastic pyrolysis oil according to the present invention
- Figure 7 is This is a drawing for explaining the assembly nozzle port of the combustion and incineration equipment part and its flow path structure included in the low-carbon combustion system using waste plastic pyrolysis oil according to the present invention.
- the low-carbon combustion system using waste plastic pyrolysis oil largely includes a combustion and incineration equipment unit 1000, a steam power generation equipment unit 2000, and a heating supply equipment unit 3000. do.
- the low-carbon combustion system using waste plastic pyrolysis oil uses waste plastic pyrolysis oil obtained by pyrolyzing waste plastic in a waste plastic pyrolysis facility as one of the combustion fuel sources, as shown in FIGS. 1 to 7.
- a combustion incineration equipment unit (1000) configured to incinerate the incinerated material, generate steam using the incineration heat as a heat source, and use the generated steam as its own fuel source;
- a steam power generation equipment unit (2000) configured to generate electricity by receiving steam generated from the combustion and incineration equipment unit (1000); and a heating supply equipment unit 3000 configured to receive steam generated from the combustion and incineration equipment unit 1000 and supply it to a heating demand source.
- the combustion incineration facility unit 1000 uses waste plastic pyrolysis oil obtained by pyrolyzing waste plastic in a waste plastic pyrolysis facility as one of the combustion fuel sources to incinerate the incineration material, generates steam using the incineration heat as a heat source, and uses the generated steam as a heat source. A part of it is used as its own fuel source, and the other part is configured to be supplied to the steam power generation equipment unit (2000) and the heating supply equipment unit (3000).
- the combustion incineration equipment unit 1000 largely includes a combustion incineration chamber 100, a water supply unit 200, a starting oil supply unit 300, and a waste plastic pyrolysis supply unit ( 400), a steaming unit 500, a fuel injection means 600, an ignition means 700, and an external air supply unit 800.
- the combustion incineration equipment unit 1000 includes a cylindrical combustion incineration chamber 100 in which an opening and closing door is formed on one side to allow incineration material to be introduced and discharged;
- a water supply unit 200 provided outside the combustion and incineration chamber 100 and configured to supply water for generating steam, which is part of the fuel for water gasification;
- a starting oil supply unit 300 provided outside the combustion incineration chamber 100 and configured to supply starting oil (ignition fuel) for starting the combustion device;
- a waste plastic pyrolysis oil supply unit 400 provided outside the combustion and incineration chamber 100 and configured to supply waste plastic pyrolysis oil, which is part of fuel for water gasification;
- a steaming unit 500 provided in the combustion incineration chamber 100 and configured to steam the water supplied by the water supply unit 200;
- a fuel injection means 600 provided in the combustion and incineration chamber 100 and configured to receive and eject the starting oil, steam, and waste plastic pyrolysis oil;
- Ignition means 700 provided on one side of the fuel injection means 600 and configured to ignite the starting
- the combustion and incineration chamber 100 is formed in a cylindrical shape with a predetermined diameter.
- the pipe diameter of the combustion chamber 100 is determined in conjunction with the design capacity of the combustion device and the steaming unit 500, which will be described in detail below.
- the water supply unit 200 is a component provided outside the combustion incineration chamber 100 and configured to supply water to generate steam, which is a part of fuel for water gasification.
- the water supply unit 200 includes a water storage tank 210 in which water is stored, and a water supply pump 220 that pumps water from the water storage tank 210 and supplies it to the steaming unit 500. It includes a flow rate control valve 230 provided in the water supply line 201 through which water is supplied, and a flow measurement gauge 240 provided in the water supply line 201 through which water is supplied to measure the flow rate.
- the water storage tank 210 may be configured to be connected to a water supply pipe.
- the water supply unit 200 may be configured with a water supply pipe directly connected to the steaming unit 500.
- the water supply line is equipped with a flow control valve and a flow measurement gauge.
- the starting oil supply unit 300 is a component provided outside the combustion incineration chamber 100 and configured to supply starting oil (ignition fuel) for starting the combustion device.
- the starting oil supply unit 300 includes a starting oil storage tank 310 in which starting oil is stored, and a starting oil supply pump that pumps starting oil from the starting oil storage tank 310 and supplies it to the fuel injection means 600. 320), a flow rate control valve 330 provided in the starting oil supply line 301 to which starting oil is supplied, and a flow measurement gauge 340 provided in the starting oil supply line 301 to which starting oil is supplied to measure the supply flow rate. ) includes.
- the starting oil may be kerosene.
- the waste plastic pyrolysis oil supply unit 400 is a component provided outside the combustion and incineration chamber 100 and configured to supply waste plastic pyrolysis oil, which is a part of fuel for water gasification.
- the waste plastic pyrolysis oil supply unit 400 includes a pyrolysis oil storage tank 410 in which waste plastic pyrolysis oil is stored, and pumps pyrolysis oil from the pyrolysis oil storage tank 410 to the fuel injection means 600.
- a pyrolysis oil supply pump 420, a flow rate control valve 430 provided on the pyrolysis oil supply line 401 through which the pyrolysis oil is supplied, and a flow rate control valve 430 provided on the pyrolysis oil supply line 401 through which the pyrolysis oil is supplied adjust the supply flow rate. It includes a flow measurement gauge 440 that measures the flow rate.
- the waste plastic pyrolysis oil supply unit 400 preheats the waste plastic pyrolysis oil to a predetermined temperature through the preheating device 450 to increase combustion efficiency. It can be made to be supplied.
- the steaming unit 500 is provided in the combustion incineration chamber 100 to steam the water supplied by the water supply unit 200 in a high temperature environment generated after ignition of the combustion device, and steam It is configured to supply to the fuel injection means 600.
- the steaming unit 500 is arranged in a coil shape or spiral shape along the outer and/or inner longitudinal direction of the combustion incineration chamber 100, or along the outer and/or inner longitudinal direction of the combustion incineration chamber 100. It is composed of a tubular body arranged zigzagly along a direction, one end of the tubular body is connected to the water supply unit 200, the other end of the tubular body is connected to a steam supply line 510, and the steam supply line ( 510) is connected to the fuel injection means 500.
- the steam supply line 510 is provided with a pressure gauge 511 that can check the steam pressure.
- the steam supply line 510 includes a steam supply branch line for supplying steam to the steam power generation equipment unit 2000 and the heating supply equipment unit 3000.
- the fuel injection means 600 is a component provided in the combustion and incineration chamber 100 to receive and eject the starting oil, steam, and waste plastic pyrolysis oil, and this will be described in detail.
- the fuel injection means 600 includes a nozzle body 610 on which the first assembled nozzle ball 630 and the second assembled nozzle ball 640 are detachably assembled to the front portion; A steam inlet flow path 621 formed through one side of the nozzle mouth body 610 in the longitudinal direction to form a flow path through which steam, one of the emulsion fuel sources, flows; One or more starting oil inflows formed through the other side of the nozzle mouth body 610 in the longitudinal direction to form a flow path through which starting fuel, which is crude oil refined oil (e.g., kerosene), is introduced for initial starting (preheating) of the combustion device.
- starting fuel which is crude oil refined oil (e.g., kerosene)
- Euro (622) It has a nozzle mouth steam inlet flow path 633 that is detachably coupled to the front end of the nozzle mouth body 610 and is coupled on the same line as the steam inlet flow path 621, and allows pyrolysis oil flowing in from the outside to flow through the nozzle mouth.
- a first assembly nozzle port 630 provided on one side with a pyrolysis oil supply connector 634 connected to the pyrolysis oil supply line 401 to allow the pyrolysis oil to flow into the steam inflow passage 633; and a second assembled nozzle port 640 that is detachably coupled to the front end of the nozzle port body 610 and is formed to have a starting oil inlet flow path 631 coupled on the same line as the starting oil inlet flow path 622. Includes ;
- the nozzle mouth body 610 allows steam, which is one of the water gasification fuel sources, to flow in through a steam inflow passage 621 formed by penetrating in the longitudinal direction, and burns through the starting oil inflow passage 622 formed by penetrating in the longitudinal direction.
- Starting oil for starting (initial ignition) of the device flows in, and the first assembly nozzle port 630 and the second assembly nozzle port 640 are detachably assembled at the front part.
- the nozzle sphere body 610 may be formed to have a circular cross-section as shown in the drawing, but is not limited thereto, and may be formed in a shape having a polygonal cross-section such as a pentagon (vertical cross-section in the drawing), but air may be formed around the outer surface. It can be formed into a shape that allows the flow to flow smoothly.
- the steam inlet flow path 621 is a flow path through which steam flows in from the outside and is ejected through the first assembly nozzle opening 630.
- the steam inflow passage 621 extends a predetermined length forward from the upper rear end of the nozzle mouth body 610, and the extended end is tapered to decrease on the longitudinal central axis of the nozzle mouth body 610.
- the pipe diameter of the rear steam inflow passage portion 621a is smaller than that of the front steam inflow passage portion 621c.
- a thread is formed on the inner wall of the rear steam inflow passage portion 621c of the steam inflow passage 622 so that the first assembly nozzle port 630 is threaded.
- the steam inflow passage 621 formed in this way allows steam flowing in through the rear steam inflow passage portion 621a to flow at a high flow rate at the front end of the rear steam inflow passage portion 621a, and the linear steam passage portion 621b ) to ensure that atomization occurs actively in the extension of the front end of the
- the starting oil inlet flow path 622 is formed through the other side of the nozzle mouth body 610 in the longitudinal direction so that starting oil, which is crude oil refined oil (e.g., kerosene), is used for initial starting (preheating) of the combustion device. It is a flow path that flows in and is ejected through the second assembly nozzle port 630.
- starting oil which is crude oil refined oil (e.g., kerosene)
- the starting oil inflow passage 622 has the same shape as the steam inflow passage 621 described above.
- the starting oil inlet flow path 622 extends a predetermined length forward from the rear end of the lower side of the nozzle mouth body 610, and the extended end is tapered to decrease on the longitudinal central axis of the nozzle mouth body 610.
- a rear starting oil inlet flow path portion 622a having a predetermined pipe diameter
- a linear starting oil flow path portion 622b having a predetermined diameter extending forward by a predetermined length from the extension end (front end) of the rear starting oil inlet flow path portion 622a.
- It consists of a front steam inflow passage portion 622c that is tapered and has a predetermined pipe diameter.
- the pipe diameter of the rear starting oil inflow passage portion 622a is formed to be smaller than the pipe diameter of the front starting oil inflow passage portion 622c.
- a thread is formed on the inner wall of the front starting oil inflow passage portion 622c of the starting oil inflow passage 622 so that the second assembly nozzle port 640 is threaded.
- the starting oil inlet flow path 622 formed in this way causes the starting oil flowing in through the rear starting oil inflow flow path part 622a to flow at a high flow rate at the front end of the rear starting oil inflow flow path part 622a, and the linear starting oil flow path 622 is formed in this way.
- the atomization phenomenon is actively performed in the expanded portion of the front end of the flow path portion 622b.
- the first assembled nozzle port 630 is detachably coupled to the front end of the nozzle port body 610, and the nozzle port steam inflow path 633 is coupled on the same line as the steam inflow path 621. It is a component provided on one side with a pyrolysis oil supply connector 634 connected to a pyrolysis oil supply line (not shown) to allow pyrolysis oil flowing in from the outside to flow into the nozzle port steam inflow passage 633.
- the first assembled nozzle port 630 includes a body coupling portion 631 that has a thread formed on the outer edge and is threaded to the steam inflow passage portion 621 at the front end of the nozzle port body 610, and the body.
- a head portion 632 that is integrally formed at one end (front end) of the coupling portion 631 and is larger than the diameter of the body coupling portion 631, and the total length of the body coupling portion 631 and the head portion 632. It includes a nozzle mouth steam inlet flow path 633 formed across, and a pyrolysis oil supply connector 634 provided at the head portion 632 and communicating perpendicularly to the nozzle mouth steam inflow flow path 633. .
- the nozzle mouth steam inflow passage 633 is formed in the same shape as the steam inflow passage 621 or the starting oil inflow passage 622 previously formed in the nozzle mouth body 610.
- the nozzle mouth steam inflow passage 633 includes a first passage portion 633a formed in the body coupling portion 631, a second passage portion 633b formed in the head portion 632, and the first passage portion 633b formed in the head portion 632. It includes a linear third flow path portion 633c that communicates between the first flow path portion 633a and the second flow path portion 633b.
- the pipe diameter (diameter) of the first passage portion 633a is formed to be smaller than the pipe diameter (diameter) of the second passage portion 633b.
- the front end of the first passage portion 633a and the rear end of the third passage portion 633c are tapered so that the diameter decreases toward the front, and the rear end of the second passage portion 633b and the third passage portion are connected.
- the front end of (633c) is formed by tapering so that the diameter expands toward the front side.
- the first assembled nozzle port 630 formed in this way increases its volume by spreading from the nozzle port steam inflow path 633 while steam is actively atomized in the steam inflow path 621 of the nozzle port body 610.
- the pyrolysis oil flowing in through the pyrolysis oil supply connector 634 of the first assembly nozzle port 630 is diffused to promote atomization and is ejected.
- This first assembly nozzle port 630 can be applied by varying the diameter of the flow path and connection port depending on the capacity of the combustion device.
- the second assembled nozzle port 640 is detachably coupled to the front end of the nozzle port body 610, and has a starting oil inlet flow path 631 coupled on the same line as the starting oil inlet flow path 622.
- This component is formed to have the same shape as the first assembly nozzle port 630 without the pyrolysis oil supply connector 634.
- the second assembled nozzle port 640 includes a body coupling portion 641 that has a thread formed on the outer edge and is threadedly coupled to the starting oil inflow passage portion 220 at the front end of the nozzle port body 610, and the body.
- a head portion 642 that is integrally formed at one end (front end) of the coupling portion 641 and is formed to be larger than the diameter of the body coupling portion 641, and the total length of the body coupling portion 641 and the head portion 642. It includes the starting oil inflow passage 643 formed across.
- the second assembly nozzle port 640 may be provided in the head portion 642, and may further include a pyrolysis oil supply connector 644 communicating perpendicularly to the nozzle port steam inlet flow path 633.
- a check valve is provided on the side of the pyrolysis oil supply pipe connected to the pyrolysis oil supply connector 644, and a starting oil supply pipe is provided in a branch pipe provided with a check valve on the side connected to the starting oil inflow passage 643.
- the second assembly nozzle port 640 serves as a nozzle that ejects starting fuel when starting the combustion device.
- a water gas fuel source can be supplied after startup to serve as the first assembly nozzle port.
- the starting oil inflow passage 643 is formed in the same shape as the steam inflow passage 621 or the starting oil inflow passage 622 previously formed in the nozzle mouth body 610.
- the starting oil inflow passage 643 includes a first passage portion formed in the body coupling portion 641, a second passage portion formed in the head portion 642, and the first passage portion and the second passage portion. It includes a linear third flow path section that communicates between the flow path sections.
- the pipe diameter (diameter) of the first passage portion is formed to be smaller than the pipe diameter (diameter) of the second passage portion.
- front end of the first flow path portion and the rear end of the third flow path portion are connected by tapering so that the diameter decreases toward the front side
- the rear end of the second flow path portion and the front end of the third flow path portion are tapered so that the diameter expands toward the front side. do.
- the second assembled nozzle port 640 formed in this way is formed in a state in which the starting fuel (for example, kerosene) is atomized in the starting oil inflow path 622 of the nozzle port body 610, and the starting oil inflow path 643 is formed. As it spreads and increases in volume, atomization further increases, and the atomized starting oil is efficiently mixed with the air blowing from the rear to the front of the nozzle mouth body 610 at the front of the nozzle mouth body 610. Ignited by an ignition device. Supply of starting fuel through this multi-stage flow path structure allows starting (ignition and preheating) of the combustion device while minimizing the amount of starting fuel used.
- the starting fuel for example, kerosene
- the ignition means 700 is a component provided on one side of the fuel injection means 600 and configured to ignite the starting oil ejected from the fuel injection means 600, and employs a known ignition means. This can be done, and detailed description thereof will be omitted.
- the outside air supply unit 800 is a component provided on one side of the combustion and incineration chamber 100 and configured to supply outside air to the combustion and incineration chamber 100.
- the outside air supply unit 800 may be configured by installing a fan inside a housing with an air intake port formed on one side and an air outlet formed on the other side, and a motor connected to the fan.
- the air intake port formed in the housing is preferably formed at the bottom of the housing, but this is just an example and may be formed on any side of the housing.
- the fan installed inside the housing is connected to the motor, and when the motor is turned on, the motor operates and the fan rotates at the same time, sucking in air from the atmosphere through the air intake port formed on one side of the housing and going to the air outlet. It is discharged and supplied to the combustion incineration chamber (100).
- outside air supply unit 800 may be provided with outside air inflow control means that adjusts the degree of opening and closing of the air intake port.
- the means for controlling the amount of outside air is installed with a damper that rotates at an air intake port formed on one side of the housing, and is linked to the supply amount of the fuel source supplied from the starting oil supply unit 300 and/or the waste plastic pyrolysis oil supply unit 400. This is controlled by the control unit.
- the steam power generation equipment unit 2000 receives steam through a steam supply branch line branched from the steam supply line 510 of the steaming unit 500 included in the combustion and incineration equipment unit 1000 to produce power.
- the equipment unit configured to do so may be composed of known equipment including a generator equipped with a steam turbine and generating power.
- the power produced by the generator can be supplied to various power consumers, such as homes, and can also be sold to a power supply system.
- the heating supply equipment unit 3000 receives steam through a steam supply branch line branched from the steam supply line 510 of the steaming unit 500 included in the combustion and incineration equipment unit 1000 and supplies it to heating demanders. It may be composed of known equipment.
- waste plastic pyrolysis oil According to the low-carbon combustion system using waste plastic pyrolysis oil according to the present invention as described above, it is possible to provide an eco-friendly combustion device by using relatively inexpensive waste plastic recycled oil, while minimizing the use of crude oil refined oil (kerosene). It is possible to maximize the use of pyrolysis oil, providing an economically efficient combustion device, and has the advantage of realizing eco-friendly, high-efficiency combustion through the supply of an efficient and effective combustion fuel source.
- the steam generated in the combustion and incineration facility can be used as a fuel source for the combustion and incineration facility itself or as a source for heating and/or power generation, thereby improving the operating efficiency of the entire facility and operating costs. It is possible to significantly reduce fuel costs by reducing the amount of fuel used while promoting high-efficiency combustion, and by implementing the nozzle part in a prefabricated manner, the manufacturability of the nozzle part can be improved, and the degree of freedom in the design capacity of the combustion device can be increased. , it has the advantage of promoting complete combustion and improving the combustion efficiency of the combustion device through a structure that can maximize the atomization phenomenon of the fuel.
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Abstract
본 발명은 폐플라스틱을 처리하여 얻은 폐플라스틱 열분해유를 기반으로 하는 수성가스 연료를 이용하여 자원재활용과 기후변화대응을 위한 탄소경쟁력을 확보하고, 최적의 연소 운전 환경을 조성하여 전체 설비의 운용 효율을 향상시킬 수 있으며, 연소장치의 설계 용량 자유도를 증대시킬 수 있는 폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐플라스틱을 처리하여 얻은 폐플라스틱 열분해유를 포함하는 연료원을 이용하여 소각물을 소각하고, 발생된 열원을 이용하여 자체 연료원 및 발전이나 난방의 소스로 이용할 수 있는 폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 스팀발전은 크게 나뉘어 원자력발전, 화력발전, 석탄발전, 지열발전 등이 있는데 발전효율이 현저하게 떨어져 그로 인한 환경오염, 대기오염이 심각하여 그 개선책이 절실히 요구되고 있으나 여전히 현제 기술로서는 뚜렷한 방안이 없는 실정이다. 따라서 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 방안들이 절실히 요구된다
또한, 스팀발전시스템의 문제점은 연료를 연소시킴에 따라 발생되는 연료가스에 대한 처리문제를 들 수 있다. 연료가스에는 불완전연소에 따른 인체에 무해한 성분과 미세분진 등이 포함되어 있어서 이를 대기 중에 그대로 배출할 경우 대기오염을 야기시키는 문제점이 발생하게 된다.
한편, 인류는 산업혁명과 석유화학산업의 발달에 따른 다양한 고분자화합물을 제조생산하여 실생활에 적용함으로써 편리성을 도모하였다. 그러나 생활의 편리함을 위한 산업발전에 따른 폐기물의 처리가 현재 각국에서 상당히 고심하는 문제이며, 다양한 산업분야와 일상생활에서 많이 사용되고 있는 타이어, 비닐, 플라스틱 등 합성수지로 만든 제품은 사용 후에 극히 일부분만이 재활용되고, 대부분은 폐기물로 분류되어 매립되거나 소각 처리되고 있다.
이러한 합성수지 등의 플라스틱 쓰레기는 무게에 비해 부피가 상당히 커서 매립비용이 일반 쓰레기보다 클 뿐만 아니라 매립해도 썩지 않아 사회적 골치 덩어리로 치부되고 있다. 특히 폐플라스틱의 재활용률은 다른 쓰레기에 비하여 저조한 실정이다. 구체적으로는 국내에서의 2005년 한해만 보더라도 폐지의 재활용률은 55%, 폐타이어가 67%, 유리병 58%, 고철 43%인데 반해, 플라스틱은 15% 수준에 그치고 있다. 더군다나 폐플라스틱은 매년 4백만~5백만톤이 발생하고 있고, 그 발생량도 매년 현격히 증가하고 있는 실정이다.
이러한 가연성 폐기물의 처리방법으로는 재생하여 사용하거나 또는 소각 및 매립 등의 방법이 주로 사용되고 있으나, 재생 대상 물질의 한정, 소각방식의 경우 먼지, 염화수소(HCl), 유황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), 다이옥신 등 대기 오염물질의 배출에 따른 2차 대기오염문제가 심각하고, 매립방식의 경우에도 가연성 폐기물의 특성인 난분해성에 따른 토양오염, 침출수 등으로 인한 오염문제가 심각한 실정이다.
이에 따라 가연성 폐기물을 소각하거나 매립하지 않고 재활용하는 방안으로서 가연성 폐기물을 열분해하여 유용한 오일을 얻을 수 있는 유화 방법이나 그 장치의 연구 개발이 활발히 진행되고 있다.
한편, 스팀보일러는 물을 가열하여 고온의 스팀을 발생시키고 이 발생된 스팀을 이용하는 것으로 난방시설 및 산업용 그리고 음식물 조리용 등에서 널리 사용된다.
이러한 스팀보일러는 단열재가 내장된 외통내의 상측과 하측에 증기실과 수실이 형성되고 증기실과 수실 사이에는 다수의 수관을 상하로 입설한 구조로 이루어진다.
이러한 스팀보일러에 있어서 연소장치는 매우 중요한 장치부로서, 연료통으로부터 공급되는 연료를 노즐로 분사하여 연소 소각실 내부에서 연소되도록 함으로써 열원을 얻는 구조로 이루어진다.
이러한 연소장치는 연료만을 직접 연소시킴으로써 화력이 약할 뿐만 아니라, 고가의 비용이 소요되는 단점이 있고, 또 벙커시유를 포함하는 열분해유와 같은 저렴한 액상연료는 불완전 연소로 인한 대기오염이 가중되는 문제점이 있었다.
따라서 최근에는 고유가로 인해 저렴한 액상연료를 물을 가열하여 얻은 고온의 증기와 함께 분사하여 연소시킴으로써 연료의 미분화와 활성화를 통해 완전연소를 유도하고 화력을 보강하기 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
이러한 액상연료만을 사용하는 문제점을 해결하기 위한 일환으로, 액체 연료에 물 또는 증기를 혼합하여 직접 연소 또는 버너에서의 증기 혼합 등으로 에멀젼 효과를 이용되는 에멀젼 연소 시스템이 제안되어 있다.
에멀젼 효과를 이용하는 연소 시스템은 물과 연료를 혼합하여 직접 연소시키거나 또는 직접 버너를 통하여 생상된 스팀을 공급하여 기름과 혼합 연소시키는 방법을 채택하여 왔다.
에멀젼 효과를 이용하는 연소 시스템은 연료중의 탄소와 물이 혼합되어 수성가스가 됨으로써 추가의 발열량이 생기는 효과를 이용하므로 만약 연료와 물이 혼합하여 모두 수성가스화가 된다면 연료만을 연소시키는 경우보다는 전체 발열량이 현저히 증가한다.
하지만 연료중의 탄소와 물이 혼합하여 수성가스화 되기 위해서는 고온의 조건과 촉매가 필요하므로 기존의 연소 방식은 탄소가 연소되기 전에는 고온의 조건이 이루어질 수가 없고 연소 후 수성가스화가 발생되어지게 되어 이미 탄소 성분은 대부분 연소된 후 미연 탄소분의 탄소와 물이 반응할 수밖에 없다. 고온의 조건이 필요하므로 연소 전에는 수성가스화가 이루어지지 않기 때문이다.
또한, 지금까지 연료와 물을 혼합하여 선 수성가스화의 시도가 있었다고 하더라도 열의 속성이 배제된 상태에서 연구되었으므로 구조적으로 물과 탄소가 반응하여 수성가스화가 이룩되기 위한 조건이 구비되는 열적 상태를 제공하지 못하였다.
그러므로 연소 장치의 구조적으로 선 수성가스화를 이룰 수 없었으며, 또한 공기가 혼입되어 연소되는 조건에서는 공기에 의한 연소 소각실에서의 냉각이 이루어질 수밖에 없고, 연소 소각실에서의 온도로써는 수성가스화 되는 비율이 매우 낮을 수밖에 없으므로 물 또는 증기의 함유량이 많아질수록 오히려 물의 증발잠열 손실 또는 증기의 가열 열량만 증가될 뿐이었다.
따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 폐플라스틱을 처리하여 얻은 폐플라스틱 열분해유를 포함하는 연료원을 이용하여 소각물을 소각하고, 발생된 열원을 이용하여 자체 연료원 및 발전이나 난방의 소스로 이용할 수 있는 폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 폐플라스틱 열분해 설비에서 폐플라스틱을 열분해하여 얻은 폐플라스틱 열분해유를 연소 연료원의 하나로 이용하여 소각물을 소각하고, 소각열을 열원으로 하여 스팀을 생성하며, 생성된 스팀을 자체 연료원으로 이용하도록 구성되는 연소 소각 설비부; 상기 연소 소각 설비부에서 발생된 스팀을 제공받아 전력을 생산하도록 구성되는 스팀 발전 설비부; 및 상기 연소 소각 설비부에서 발생된 스팀을 제공받아 난방 수요처로 공급하도록 구성되는 난방 공급 설비부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템이 제공된다.
본 발명에 있어서, 상기 연소 소각 설비부는 연소 소각실; 상기 연소 소각실의 외부에 구비되어 물을 공급하도록 구성되는 물 공급 유닛; 상기 연소 소각실의 외부에 구비되어 시동유를 공급하도록 구성되는 시동유 공급 유닛; 상기 연소 소각실의 외부에 구비되어 폐플라스틱 열분해유를 공급하도록 구성되는 폐플라스틱 열분해유 공급 유닛; 상기 연소 소각실에 구비되어 상기 물 공급 유닛에 의해 공급되는 물을 스팀화하도록 구성되는 스팀화 유닛; 상기 연소 소각실에 구비되어 상기 시동유와 스팀 및 폐플라스틱 열분해유를 공급받아 분출시키도록 구성되는 연료 분사 수단; 상기 연료 분사 수단의 일측에 구비되는 점화 수단; 및 상기 연소 소각실의 일측에 구비되어 외부공기를 상기 연소 소각실로 공급하도록 구성되는 외기 공급 유닛;을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 물 공급 유닛은 물 저장 탱크와, 상기 물 저장 탱크로부터 물을 펌핑하여 상기 스팀화 유닛으로 공급하는 물 공급 펌프와, 물이 공급되는 물 공급 라인에 구비되는 유량 조절 밸브, 및 상기 물 공급 라인에 구비되는 유량 측정 게이지를 포함하고, 상기 시동유 공급 유닛은 시동유 저장 탱크와, 상기 시동유 저장 탱크로부터 시동유를 펌핑하여 상기 연료 분사 수단으로 공급하는 시동유 공급 펌프와, 시동유가 공급되는 시동유 공급 라인에 구비되는 유량 조절 밸브, 및 상기 시동유 공급 라인에 구비되는 유량 측정 게이지를 포함하며, 상기 폐플라스틱 열분해유 공급 유닛은 열분해유 저장 탱크와, 상기 열분해유 저장 탱크로부터 열분해유를 펌핑하여 상기 연료 분사 수단으로 공급하는 열분해유 공급 펌프와, 열분해유가 공급되는 열분해유 공급 라인에 구비되는 유량 조절 밸브, 및 상기 열분해유 공급 라인에 구비되는 유량 측정 게이지를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 폐플라스틱 열분해유 공급 유닛은 폐플라스틱 열분해유를 예열하는 예열 장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 스팀화 유닛은 상기 연소 소각실의 외부 및 내부 중 적어도 하나에서 길이방향을 따라 코일형태나 나선형태로 배열되거나, 지그재그로 배열되는 관형체로 구성되고, 상기 관형체의 일단부는 상기 물 공급 유닛에 연결되고, 상기 관형체의 타단부는 스팀 공급 라인에 연결되며, 상기 스팀 공급 라인은 상기 연료 분사 수단에 연결되어 구성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 연료 분사 수단은 노즐구 바디; 상기 노즐구 바디에서 그 노즐구 바디의 길이방향 전장에 걸쳐 형성되어 스팀이 유입되는 유로를 형성하는 스팀 유입 유로; 상기 노즐구 바디에서 그 노즐구 바디의 길이방향 전장에 걸쳐 형성되어 상기 시동유 공급 유닛으로부터 공급되는 시동유가 유입되는 유로를 형성하는 하나 이상의 시동유 유입 유로; 상기 노즐구 바디의 전단부에 착탈 가능하게 구비되고, 상기 스팀 유입 유로와 동일 선상으로 구비되는 노즐구 스팀 유입 유로를 가지며, 외부로부터 열분해유가 유입되는 열분해유 공급 연결구가 일측에 구비되는 제1 조립 노즐구; 및 상기 노즐구 바디의 전단부에 착탈 가능하게 결합되되 상기 시동유 유입 유로와 동일 선상으로 결합되는 시동유 유입 유로를 갖도록 형성되는 제2 조립 노즐구;를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 스팀 유입 유로는, 상기 노즐구 바디의 후단에서 전방으로 연장되는 후방 스팀유입 유로부와, 상기 후방 스팀 유입 유로부의 전단에서 전방으로 연장되는 선형 스팀 유로부, 및 상기 선형 스팀 유로부의 전단에서 노즐구 바디의 전단까지 연장되는 전방 스팀유입 유로부로 이루어지고, 상기 후방 스팀유입 유로부의 관경은 상기 전방 스팀유입 유로부의 관경보다 작게 형성되고, 상기 후방 스팀유입 유로부와 상기 선형 스팀 유로부의 연결부 및 상기 전방 스팀유입 유로부와 상기 선형 스팀 유로부의 연결부는 테이퍼(taper) 지게 연결되어 형성되고, 상기 시동유 유입 유로는, 상기 노즐구 바디의 후단에서 전방으로 연장되는 후방 시동유 유입 유로부와, 상기 후방 시동유 유입 유로부의 전단에서 전방으로 연장되는 선형 시동유 유로부, 및 상기 선형 시동유 유로부의 전단에서 노즐구 바디의 전단까지 연장되는 전방 시동유 유입 유로부로 이루어지고, 상기 후방 시동유 유입 유로부의 관경은 상기 전방 시동유 유입 유로부의 관경보다 작게 형성되고, 상기 후방 시동유 유입 유로부와 상기 선형 시동유 유로부의 연결부 및 상기 전방 시동유 유입 유로부와 상기 선형 시동유 유로부의 연결부는 테이퍼 지게 연결되어 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 조립 노즐구는, 상기 스팀 유입 유로의 전방부에 나사산 결합되는 바디 결합부와, 상기 바디 결합부의 일단에 일체로 형성되는 헤드부와, 상기 바디 결합부와 헤드부의 전장에 걸쳐 형성되는 상기 노즐구 스팀 유입 유로, 및 상기 헤드부에 구비되는 열분해유 공급 연결구를 포함하고, 상기 헤드부는 상기 바디 결합부의 직경보다 크게 형성되고, 상기 노즐구 스팀 유입 유로는 상기 바디 결합부에 형성되는 제1 유로부와, 상기 헤드부에 형성되는 제2 유로부, 및 상기 제1 유로부와 제2 유로부 사이를 연통시키는 선형의 제3 유로부를 포함하고, 상기 제1 유로부의 관경은 상기 제2 유로부의 관경보다 작게 형성되며, 상기 제1 유로부와 상기 제3 유로부의 연결부 및 상기 제2 유로부와 상기 제3 유로부의 연결부는 테이퍼 지게 연결되어 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 열분해유 공급 연결구는 상기 노즐구 스팀 유입 유로에 대하여 직교되게 연통되게 구비되고, 상기 제2 조립 노즐구는, 상기 시동유 유입 유로의 전방부에 나사산 결합되는 바디 결합부와, 상기 바디 결합부의 일단에 일체로 형성되는 헤드부, 및 상기 바디 결합부와 헤드부의 전장에 걸쳐 형성되는 상기 시동유 유입 유로를 포함하고, 상기 헤드부는 상기 바디 결합부의 직경보다 크게 형성되고, 상기 시동유 유입 유로는 상기 바디 결합부에 형성되는 제1 유로부와, 상기 헤드부에 형성되는 제2 유로부, 및 상기 제1 유로부와 제2 유로부 사이를 연통시키는 선형의 제3 유로부를 포함하고, 상기 제1 유로부의 관경은 상기 제2 유로부의 관경보다 작게 형성되며, 상기 제1 유로부와 상기 제3 유로부의 연결부 및 상기 제2 유로부와 상기 제3 유로부의 연결부는 테이퍼 지게 연결되어 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템에 의하면 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 본 발명은 상대적으로 저렴한 폐플라스틱 재생유를 이용함으로 친환경 연소 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 본 발명은 연소 소각 설비부에서 발생된 스팀을 이용하여 연소 소각 설비부 자체의 연료원으로 이용하거나 난방 및/또는 발전을 위한 소스로 활용할 수 있어 전체 설비의 운용 효율을 향상시키고, 운용 비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
셋째, 본 발명은 원유 정제유(등유)의 사용을 최소화하면서도 열분해유의 사용을 최대화할 수 있어 경제성을 갖는 연소 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
넷째, 본 발명은 효율적이고 효과적인 연소 연료원의 공급을 통하여 친환경 고효율 연소를 구현할 수 있는 효과가 있다.
다섯째, 본 발명은 고효율 연소를 도모하면서도 사용 연료를 감소시켜 연료비용을 현저히 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
여섯째, 본 발명은 노즐부를 조립식으로 구현하여 노즐부의 제작성을 향상시키고, 연소장치의 설계 용량 자유도를 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
일곱째, 본 발명은 연료의 무화현상을 극대화할 수 있는 구조를 통해 완전 연소를 도모하고, 연소 장치의 연소 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템의 전체 구성을 블록화하여 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템에 포함되는 연소 소각 설비부의 구성을 블록화하여 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템에 포함되는 연소 소각 설비부에서 시동 연료와 운전 연료가 공급되는 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템에 포함되는 연소 소각 설비부의 연료 분사 수단을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템에 포함되는 연소 소각 설비부의 연료 분사 수단의 조립 노즐을 분리하여 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템에 포함되는 연소 소각 설비부의 연료 분사 수단를 나타내는 정면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템에 포함되는 연소 소각 설비부의 조립 노즐구 및 그의 유로 구조를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 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.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템에 대하여 도 1 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템의 전체 구성을 블록화하여 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템에 포함되는 연소 소각 설비부의 구성을 블록화하여 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템에 포함되는 연소 소각 설비부에서 시동 연료와 운전 연료가 공급되는 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 본 발명에 따른 폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템에 포함되는 연소 소각 설비부의 연료 분사 수단을 나타내는 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템에 포함되는 연소 소각 설비부의 연료 분사 수단의 조립 노즐을 분리하여 나타내는 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템에 포함되는 연소 소각 설비부의 연료 분사 수단를 나타내는 정면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템에 포함되는 연소 소각 설비부의 조립 노즐구 및 그의 유로 구조를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템은, 도 1 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 크게 연소 소각 설비부(1000)와, 스팀 발전 설비부(2000), 및 난방 공급 설비부(3000)를 포함한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템은, 도 1 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 폐플라스틱 열분해 설비에서 폐플라스틱을 열분해하여 얻은 폐플라스틱 열분해유를 연소 연료원의 하나로 이용하여 소각물을 소각시키고, 소각열을 열원으로 하여 스팀을 생성하고, 생성된 스팀을 자체 연료원으로 이용하도록 구성되는 연소 소각 설비부(1000); 상기 연소 소각 설비부(1000)에서 발생된 스팀을 제공받아 전력을 생산하도록 구성되는 스팀 발전 설비부(2000); 및 상기 연소 소각 설비부(1000)에서 발생된 스팀을 제공받아 난방 수요처로 공급하도록 구성되는 난방 공급 설비부(3000);를 포함한다.
상기 연소 소각 설비부(1000)는 폐플라스틱 열분해 설비에서 폐플라스틱을 열분해하여 얻은 폐플라스틱 열분해유를 연소 연료원의 하나로 이용하여 소각물을 소각시키고, 소각열을 열원으로 하여 스팀을 생성하고, 생성된 스팀의 일부는 자체 연료원으로 이용하고, 다른 일부는 스팀 발전 설비부(2000)와 난방 공급 설비부(3000)로 공급되도록 구성된다.
상기 연소 소각 설비부(1000)는 도 2 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 크게 연소 소각실(100)과, 물 공급 유닛(200)과, 시동유 공급 유닛(300)과, 폐플라스틱 열분해 공급 유닛(400)과, 스팀화 유닛(500)과, 연료 분사 수단(600)과, 점화 수단(700) 및 외기 공급 유닛(800)을 포함한다.
구체적으로, 상기 연소 소각 설비부(1000)는 일측에서 소각물을 투입하고 배출시킬 수 있는 개폐도어가 형성되는 통 형상의 연소 소각실(100); 상기 연소 소각실(100)의 외부에 구비되어 수성가스화를 위한 연료의 일부인 스팀을 발생시키기 위한 물을 공급하도록 구성되는 물 공급 유닛(200); 상기 연소 소각실(100)의 외부에 구비되어 연소 장치의 시동을 위한 시동유(점화 연료)를 공급하도록 구성되는 시동유 공급 유닛(300); 상기 연소 소각실(100)의 외부에 구비되어 수성가스화를 위한 연료의 일부인 폐플라스틱 열분해유를 공급하도록 구성되는 폐플라스틱 열분해유 공급 유닛(400); 상기 연소 소각실(100)에 구비되어 상기 물 공급 유닛(200)에 의해 공급되는 물을 스팀화하도록 구성되는 스팀화 유닛(500); 상기 연소 소각실(100)에 구비되어 상기 시동유와 스팀 및 폐플라스틱 열분해유를 공급받아 분출시키도록 구성되는 연료 분사 수단(600); 상기 연료 분사 수단(600)의 일측에 구비되어 상기 연료 분사 수단(600)에서 분출되는 시동유를 점화시키도록 구성되는 점화 수단(700); 및 상기 연소 소각실(100)의 일측에 구비되어 외부공기를 상기 연소 소각실(100) 측으로 공급하도록 구성되는 외기 공급 유닛(800);을 포함한다.
상기 연소 소각실(100)은 소정 직경을 갖는 통 형상으로 형성된다. 여기에서, 상기 연소 소각실(100)의 관경은 연소 장치의 설계 용량 및 아래에서 상세히 설명될 스팀화 유닛(500)과 연계되어 결정된다.
상기 물 공급 유닛(200)은 상기 연소 소각실(100)의 외부에 구비되어 수성가스화를 위한 연료의 일부인 스팀을 발생시키기 위한 물을 공급하도록 구성되는 구성부이다.
구체적으로, 상기 물 공급 유닛(200)은 물이 저장된 물 저장 탱크(210)와, 상기 물 저장 탱크(210)로부터 물을 펌핑하여 상기 스팀화 유닛(500)으로 공급하는 물 공급 펌프(220)와, 물이 공급되는 물 공급 라인(201)에 구비되는 유량 조절 밸브(230), 및 물이 공급되는 물 공급 라인(201)에 구비되어 유량을 측정하는 유량 측정 게이지(240)를 포함한다. 여기에서, 상기 물 저장 탱크(210)에는 수도 공급 배관이 연결되어 구성될 수 있다.
또한, 상기 물 공급 유닛(200)은 수도 공급 배관이 스팀화 유닛(500)에 직접적으로 연결되어 구성될 수 있다. 이 경우에도 물이 공급되는 라인에는 유량 조절 밸브와 유량 측정 게이지가 구비된다.
다음으로, 상기 시동유 공급 유닛(300)은 상기 연소 소각실(100)의 외부에 구비되어 연소 장치의 시동을 위한 시동유(점화 연료)를 공급하도록 구성되는 구성부이다.
상기 시동유 공급 유닛(300)은 시동유가 저장된 시동유 저장 탱크(310)와, 상기 시동유 저장 탱크(310)로부터 시동유를 펌핑하여 상기 연료 분사 수단(600)으로 공급하는 시동유 공급 펌프(320)와, 시동유가 공급되는 시동유 공급 라인(301)에 구비되는 유량 조절 밸브(330), 및 시동유가 공급되는 시동유 공급 라인(301)에 구비되어 공급 유량을 측정하는 유량 측정 게이지(340)를 포함한다. 본 발명에서 시동유는 등유일 수 있다.
다음으로, 상기 폐플라스틱 열분해유 공급 유닛(400)은 상기 연소 소각실(100)의 외부에 구비되어 수성가스화를 위한 연료의 일부인 폐플라스틱 열분해유를 공급하도록 구성되는 구성부이다.
구체적으로, 상기 폐플라스틱 열분해유 공급 유닛(400)은 폐플라스틱 열분해유가 저장된 열분해유 저장 탱크(410)와, 상기 열분해유 저장 탱크(410)로부터 열분해유를 펌핑하여 상기 연료 분사 수단(600)으로 공급하는 열분해유 공급 펌프(420)와, 열분해유가 공급되는 열분해유 공급 라인(401)에 구비되는 유량 조절 밸브(430), 및 열분해유가 공급되는 열분해유 공급 라인(401)에 구비되어 공급 유량을 측정하는 유량 측정 게이지(440)를 포함한다.
또한, 상기 폐플라스틱 열분해유 공급 유닛(400)은 동절기 등 상대적으로 기온이 낮은 경우, 연소 효율을 증대시키기 위하여 폐플라스틱 열분해유를 소정 온도로 가열하기 위하여 예열 장치(450)를 통해 소정 정도 예열하여 공급되도록 이루어질 수 있다.
계속해서, 상기 스팀화 유닛(500)은 상기 연소 소각실(100)에 구비되어 연소 장치의 점화 이후 발생되는 고온의 환경에서 상기 물 공급 유닛(200)에 의해 공급되는 물을 스팀화시키고, 스팀을 상기 연료 분사 수단(600)으로 공급하도록 구성된다.
구체적으로, 상기 스팀화 유닛(500)은 연소 소각실(100)의 외부 및/또는 내부 길이방향을 따라 코일형태나 나선형태로 배열되거나, 또는 연소 소각실(100)의 외부 및/또는 내부 길이방향을 따라 지그재그로 배열되는 관형체로 구성되고, 상기 관형체의 일단부는 물 공급 유닛(200)에 연결되고, 관형체의 타단부는 스팀 공급 라인(510)에 연결되고, 상기 스팀 공급 라인(510)은 연료 분사 수단(500)에 연결된다.
그리고 상기 스팀 공급 라인(510)에는 스팀 압력을 확인할 수 있는 압력 게이지(511)가 구비된다.
또한, 상기 스팀 공급 라인(510)은 스팀 발전 설비부(2000) 및 난방 공급 설비부(3000)로 스팀을 공급하기 위한 스팀공급 분지 라인을 포함하여 구성된다.
다음으로, 상기 연료 분사 수단(600)은 상기 연소 소각실(100)에 구비되어 상기 시동유와 스팀 및 폐플라스틱 열분해유를 공급받아 분출시키도록 구성되는 구성부이며, 이에 대하여 상세히 설명한다.
상기 연료 분사 수단(600)은, 전방부에 하기 제1 조립 노즐구(630) 및 제2 조립 노즐구(640)가 착탈 가능하게 조립되는 노즐구 바디(610); 상기 노즐구 바디(610)의 일측에서 길이방향으로 관통 형성되어 에멀젼 연료원의 하나인 스팀이 유입되는 유로를 형성하는 스팀 유입 유로(621); 상기 노즐구 바디(610)의 타측에서 길이방향으로 관통 형성되어 연소 장치의 초기 시동(예열)을 위해 원유 정제유(예를 들면, 등유)인 시동연료가 유입되는 유로를 형성하는 하나 이상의 시동유 유입 유로(622); 상기 노즐구 바디(610)의 전단부에 착탈 가능하게 결합되되 상기 스팀 유입 유로(621)와 동일 선상으로 결합되는 노즐구 스팀 유입 유로(633)를 가지며, 외부로부터 유입되는 열분해유를 상기 노즐구 스팀 유입 유로(633)로 유입시키도록 열분해유 공급 라인(401)과 연결되는 열분해유 공급 연결구(634)가 일측에 구비되는 제1 조립 노즐구(630); 및 상기 노즐구 바디(610)의 전단부에 착탈 가능하게 결합되되 상기 시동유 유입 유로(622)와 동일 선상으로 결합되는 시동유 유입 유로(631)를 갖도록 형성되는 제2 조립 노즐구(640);를 포함한다.
상기 노즐구 바디(610)는 길이방향으로 관통되어 형성된 스팀 유입 유로(621)를 통해 수성가스화 연료원의 하나인 스팀이 유입되고, 길이방향으로 관통되어 형성된 시동유 유입 유로(622)를 통해 연소 장치의 시동(초기 착화)을 위한 시동유가 유입되며, 그 전방부에서 제1 조립 노즐구(630)와 제2 조립 노즐구(640)가 착탈 가능하게 조립되는 구성부이다.
상기 노즐구 바디(610)는 도면에 나타낸 바와 같이 단면 원형으로 형성될 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니며, 오각형 등 다각형의 단면(도면에서 종단면)을 갖는 형상으로 형성될 수 있으나, 외면 주변에서 공기의 흐름이 원활하게 흐를 수 있는 형상으로 형성될 수 있다.
계속해서, 상기 스팀 유입 유로(621)는 외부로부터 스팀이 유입되어 제1 조립 노즐구(630)를 통해 분출되도록 하는 유로이다.
구체적으로, 상기 스팀 유입 유로(621)는 상기 노즐구 바디(610)의 후단 상부측에서 전방으로 소정 길이로 연장되고, 연장 단부가 노즐구 바디(610)의 길이방향 중심축선 상으로 감소되게 테이퍼(taper) 지게 형성되는 소정 관경의 후방 스팀유입 유로부(621a)와, 상기 후방 스팀 유입 유로부(621a)의 연장 단(전단)에서 전방으로 소정 길이 연장되는 소정 관경의 선형 스팀 유로부(621b), 및 상기 선형 스팀 유로부(621b)의 연장 단에서 노즐구 바디(610)의 전단까지 연장되어 형성되되, 상기 선형 스팀 유로부(621b)의 연장 단에 연결되는 부위가 외측으로 확장되게 테이퍼지는 소정 관경의 전방 스팀유입 유로부(621c)로 이루어진다.
상기 후방 스팀유입 유로부(621a)의 관경은 상기 전방 스팀유입 유로부(621c)의 관경보다 작게 형성된다.
상기 스팀 유입 유로(622)의 후방 스팀유입 유로부(621c)의 내벽에는 제1 조립 노즐구(630)가 나사산 결합되도록 나사산이 형성된다.
이와 같이 형성되는 스팀 유입 유로(621)는 후방 스팀유입 유로부(621a)를 통해 유입되는 스팀이 그 후방 스팀유입 유로부(621a)의 전방 단부에서 빠른 유속으로 흐르게 되고, 선형 스팀 유로부(621b)의 전방 단부의 확장부에서 무화현상이 활발하게 이루어지도록 한다.
다음으로, 상기 시동유 유입 유로(622)는 상기 노즐구 바디(610)의 타측에서 길이방향으로 관통 형성되어 연소 장치의 초기 시동(예열)을 위해 원유 정제유(예를 들면, 등유)인 시동유가 유입되어 제2 조립 노즐구(630)를 통해 분출되도록 하는 유로이다
상기 시동유 유입 유로(622)의 형상은 상기한 스팀 유입 유로(621)와 동일하게 형성된다.
구체적으로, 상기 시동유 유입 유로(622)는 노즐구 바디(610)의 하부 측 후단에서 전방으로 소정 길이로 연장되고, 연장 단부가 노즐구 바디(610)의 길이방향 중심축선 상으로 감소되게 테이퍼지게 형성되는 소정 관경의 후방 시동유 유입 유로부(622a)와, 상기 후방 시동유 유입 유로부(622a)의 연장 단(전단)에서 전방으로 소정 길이 연장되는 소정 관경의 선형 시동유 유로부(622b), 및 상기 선형 시동유 유로부(622b)의 연장 단에서 노즐구 바디(610)의 전단까지 연장되어 형성되되, 상기 선형 시동유 유로부(622b)의 연장 단에 연결되는 부위가 외측으로 확장되게 테이퍼 지는 소정 관경의 전방 스팀유입 유로부(622c)로 이루어진다.
상기 후방 시동유 유입 유로부(622a)의 관경은 상기 전방 시동유 유입 유로부(622c)의 관경보다 작게 형성된다.
상기 시동유 유입 유로(622)의 전방 시동유 유입 유로부(622c)의 내벽에는 제2 조립 노즐구(640)가 나사산 결합되도록 나사산이 형성된다.
이와 같이 형성되는 시동유 유입 유로(622)는 후방 시동유 유입 유로부(622a)를 통해 유입되는 시동유가 그 후방 시동유 유입 유로부(622a)의 전방 단부에서 빠른 유속으로 흐르게 되고, 선형 시동유 유로부(622b)의 전방 단부의 확장부에서 무화현상이 활발하게 이루어지도록 한다.
다음으로, 상기 제1 조립 노즐구(630)는 상기 노즐구 바디(610)의 전단부에 착탈 가능하게 결합되되 상기 스팀 유입 유로(621)와 동일 선상으로 결합되는 노즐구 스팀 유입 유로(633)를 가지며, 외부로부터 유입되는 열분해유를 상기 노즐구 스팀 유입 유로(633)로 유입시키도록 열분해유 공급 라인(미도시)과 연결되는 열분해유 공급 연결구(634)가 일측에 구비되는 구성부이다.
구체적으로, 상기 제1 조립 노즐구(630)는 외연에 나사산이 형성되며 상기 노즐구 바디(610)의 전단에서 스팀 유입 유로부(621)에 나사산 결합되는 바디 결합부(631)와, 상기 바디 결합부(631)의 일단(전단)에 일체로 형성되며 상기 바디 결합부(631)의 직경보다 크게 형성되는 헤드부(632)와, 상기 바디 결합부(631)와 헤드부(632)의 전장에 걸쳐 형성되는 상기 노즐구 스팀 유입 유로(633), 및 상기 헤드부(632)에 구비되되, 상기 노즐구 스팀 유입 유로(633)에 대하여 직교되게 연통되는 열분해유 공급 연결구(634)를 포함한다.
상기 노즐구 스팀 유입 유로(633)는 앞서 노즐구 바디(610)에 형성되는 스팀 유입 유로(621) 또는 시동유 유입 유로(622)의 형상과 동일하게 형성된다.
구체적으로, 상기 노즐구 스팀 유입 유로(633)는 상기 바디 결합부(631)에 형성되는 제1 유로부(633a)와 상기 헤드부(632)에 형성되는 제2 유로부(633b) 및 상기 제1 유로부(633a)와 제2 유로부(633b) 사이를 연통시키는 선형의 제3 유로부(633c)를 포함한다.
상기 제1 유로부(633a)의 관경(직경)은 상기 제2 유로부(633b)의 관경(직경)보다 작게 형성된다.
또한, 상기 제1 유로부(633a)의 전단과 제3 유로부(633c)의 후단은 전방 측으로 갈수록 직경이 축소되게 테이퍼 져서 연결되고, 상기 제2 유로부(633b)의 후단과 제3 유로부(633c)의 전단은 전방 측으로 갈수록 직경이 확장되게 테이퍼 져서 형성된다.
이와 같이 형성되는 제1 조립 노즐구(630)는 노즐구 바디(610)의 스팀 유입 유로(621)에서 스팀이 활발하게 무화된 상태에서 그 노즐구 스팀 유입 유로(633)에서 확산되어 부피가 증대되면서 제1 조립 노즐구(630)의 열분해유 공급 연결구(634)를 통해 유입되는 열분해유를 확산시켜 무화현상을 촉진시켜 분출하게 된다.
이러한 제1 조립 노즐구(630)는 연소장치의 용량에 따라 유로와 연결구의 관경을 달리하여 적용할 수 있다.
계속해서, 상기 제2 조립 노즐구(640)는 상기 노즐구 바디(610)의 전단부에 착탈 가능하게 결합되되 상기 시동유 유입 유로(622)와 동일 선상으로 결합되는 시동유 유입 유로(631)를 갖도록 형성되는 구성부로, 상기한 제1 조립 노즐구(630)에서 열분해유 공급 연결구(634)가 구비되지 않은 형상과 동일하게 형성된다.
즉, 상기 제2 조립 노즐구(640)는 외연에 나사산이 형성되며 상기 노즐구 바디(610)의 전단에서 시동유 유입 유로부(220)에 나사산 결합되는 바디 결합부(641)와, 상기 바디 결합부(641)의 일단(전단)에 일체로 형성되며 상기 바디 결합부(641)의 직경보다 크게 형성되는 헤드부(642), 및 상기 바디 결합부(641)와 헤드부(642)의 전장에 걸쳐 형성되는 상기 시동유 유입 유로(643)를 포함한다.
여기에서, 상기 제2 조립 노즐구(640)는 상기 헤드부(642)에 구비되되, 상기 노즐구 스팀 유입 유로(633)에 대하여 직교되게 연통되는 열분해유 공급 연결구(644)를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 열분해유 공급 연결구(644)에 연결되는 열분해유 공급관 측에 체크밸브를 구비하고, 상기 시동유 유입 유로(643)가 연결되는 측에는 체크밸브가 구비되는 분지관에 시동유 공급관과 스팀 공급관이 연결되도록 하여, 상기 체크밸브의 개폐 제어를 통해 시동유 공급과 열분해유 공급이 제어되도록 함으로써 제2 조립 노즐구(640)는 연소 장치의 시동 시 시동 연료를 분출시키는 노즐의 역할을 할 뿐만 아니라, 시동 이후 수성가스 연료원이 공급되어 제1 조립 노즐구의 역할을 하도록 할 수 있다.
상기 시동유 유입 유로(643)는 앞서 노즐구 바디(610)에 형성되는 스팀 유입 유로(621) 또는 시동유 유입 유로(622)의 형상과 동일하게 형성된다.
구체적으로, 상기 시동유 유입 유로(643)는 상기 바디 결합부(641)에 형성되는 제1 유로부와 상기 헤드부(642)에 형성되는 제2 유로부, 및 상기 제1 유로부와 제2 유로부 사이를 연통시키는 선형의 제3 유로부를 포함한다.
상기 제1 유로부의 관경(직경)은 상기 제2 유로부의 관경(직경)보다 작게 형성된다.
또한, 상기 제1 유로부의 전단과 제3 유로부의 후단은 전방 측으로 갈수록 직경이 축소되게 테이퍼 져서 연결되고, 상기 제2 유로부의 후단과 제3 유로부의 전단은 전방 측으로 갈수록 직경이 확장되게 테이퍼 져서 형성된다.
이와 같이 형성되는 제2 조립 노즐구(640)는 노즐구 바디(610)의 시동유 유입 유로(622)에서 시동연료(예를 들면, 등유)가 무화된 상태에서 그 시동유 유입 유로(643)에서 확산되어 부피가 증대되면서 무화가 더욱 증대되고, 이와 같이 무화된 시동유는 노즐구 바디(610)의 전방부에서 그 노즐구 바디(610)의 후방에서 전방으로 불어오는 공기와 효율적으로 혼합되어 점화 장치에 의해 착화된다. 이와 같은 다단 유로 구조를 통한 시동 연료의 공급은 시동연료의 사용량을 최소화하면서 연소장치의 시동(착화와 예열)을 행할 수 있도록 한다.
다음으로, 상기 점화 수단(700)은 상기 연료 분사 수단(600)의 일측에 구비되어 상기 연료 분사 수단(600)에서 분출되는 시동유를 점화시키도록 구성되는 구성부로서, 공지의 점화 수단을 채용할 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
계속해서, 상기 외기 공급 유닛(800)은 상기 연소 소각실(100)의 일측에 구비되어 외부공기를 상기 연소 소각실(100) 측으로 공급하도록 구성되는 구성부이다.
일 실시 예로, 상기 외기 공급 유닛(800)은 일측에 공기흡입구가 형성되고, 타측에 공기배출구가 형성된 하우징의 내부에 팬이 설치되고, 그 팬에는 모터가 연결 설치되어 구성될 수 있다.
상기 하우징에 형성되는 공기흡입구는 하우징의 저부에 형성됨이 바람직하나 이는 하나의 일시 예이고 그 외에도 하우징의 어느 쪽에 형성되어도 가능하다.
상기 하우징의 내부에 설치된 팬은 모터와 연결 설치되어 모터의 전원을 온(ON) 하게 되면 모터가 작동됨과 동시에 팬이 회전하면서 하우징의 일측에 형성된 공기흡입구를 통하여 대기 중의 공기를 흡입하여 공기배출구로 배출시켜 연소 소각실(100)로 공급된다.
또한, 상기 외기 공급 유닛(800)에는 공기흡입구의 개폐 정도를 조절하는 외기 유입량 조절 수단이 구비될 수 있다.
상기 외기 유입량 조절 수단은 하우징의 일측에 형성된 공기흡입구에 회동되는 댐퍼가 설치되어, 상기 시동유 공급 유닛(300) 및/또는 폐플라스틱 열분해유 공급 유닛(400)에서 공급되는 연료원의 공급량에 연동하여 제어부에 의해 제어되게 된다.
다음으로, 상기 스팀 발전 설비부(2000)는 상기 연소 소각 설비부(1000)에 포함되는 스팀화 유닛(500)의 스팀 공급 라인(510)에 분지된 스팀공급 분지 라인을 통해 스팀을 공급받아 전력을 생산하도록 구성되는 설비부로서, 증기터빈을 구비하여 발전하는 발전기를 포함하는 공지의 설비로 구성될 수 있다.
상기 발전기에서 생산된 전력은 가정 등 각종 전력 수요처로 공급될 수 있으며, 전력 공급 시스템에 판매할 수도 있다.
그리고 상기 난방 공급 설비부(3000)는 상기 연소 소각 설비부(1000)에 포함되는 스팀화 유닛(500)의 스팀 공급 라인(510)에 분지된 스팀공급 분지 라인을 통해 스팀을 공급받아 난방 수요처로 공급하는 공지의 설비로 구성될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템에 의하면, 상대적으로 저렴한 폐플라스틱 재생유를 이용함으로 친환경 연소 장치를 제공할 수 있고, 원유 정제유(등유)의 사용을 최소화하면서도 열분해유의 사용을 최대화할 수 있어 경제성을 갖는 연소 장치를 제공할 수 있으며, 효율적이고 효과적인 연소 연료원의 공급을 통하여 친환경 고효율 연소를 구현할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 연소 소각 설비부에서 발생된 스팀을 이용하여 연소 소각 설비부 자체의 연료원으로 이용하거나 난방 및/또는 발전을 위한 소스로 활용할 수 있어 전체 설비의 운용 효율을 향상시키고, 운용 비용을 절감시킬 수 있고, 고효율 연소를 도모하면서도 사용 연료를 감소시켜 연료비용을 현저히 절감시킬 수 있고, 노즐부를 조립식으로 구현하여 노즐부의 제작성을 향상시키고, 연소장치의 설계 용량 자유도를 증대시킬 수 있으며, 연료의 무화현상을 극대화할 수 있는 구조를 통해 완전 연소를 도모하고, 연소 장치의 연소 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (9)
- 폐플라스틱 열분해 설비에서 폐플라스틱을 열분해하여 얻은 폐플라스틱 열분해유를 연소 연료원의 하나로 이용하여 소각물을 소각하고, 소각열을 열원으로 하여 스팀을 생성하며, 생성된 스팀을 자체 연료원으로 이용하도록 구성되는 연소 소각 설비부;상기 연소 소각 설비부에서 발생된 스팀을 제공받아 전력을 생산하도록 구성되는 스팀 발전 설비부; 및상기 연소 소각 설비부에서 발생된 스팀을 제공받아 난방 수요처로 공급하도록 구성되는 난방 공급 설비부를 포함하는 폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 연소 소각 설비부는,연소 소각실;상기 연소 소각실의 외부에 구비되어 물을 공급하도록 구성되는 물 공급 유닛;상기 연소 소각실의 외부에 구비되어 시동유를 공급하도록 구성되는 시동유 공급 유닛;상기 연소 소각실의 외부에 구비되어 폐플라스틱 열분해유를 공급하도록 구성되는 폐플라스틱 열분해유 공급 유닛;상기 연소 소각실에 구비되어 상기 물 공급 유닛에 의해 공급되는 물을 스팀화하도록 구성되는 스팀화 유닛;상기 연소 소각실에 구비되어 상기 시동유와 스팀 및 폐플라스틱 열분해유를 공급받아 분출시키도록 구성되는 연료 분사 수단;상기 연료 분사 수단의 일측에 구비되는 점화 수단; 및상기 연소 소각실의 일측에 구비되어 외부공기를 상기 연소 소각실로 공급하도록 구성되는 외기 공급 유닛을 포함하는 폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템.
- 제2항에 있어서,상기 물 공급 유닛은 물 저장 탱크와, 상기 물 저장 탱크로부터 물을 펌핑하여 상기 스팀화 유닛으로 공급하는 물 공급 펌프와, 물이 공급되는 물 공급 라인에 구비되는 유량 조절 밸브, 및 상기 물 공급 라인에 구비되는 유량 측정 게이지를 포함하고,상기 시동유 공급 유닛은 시동유 저장 탱크와, 상기 시동유 저장 탱크로부터 시동유를 펌핑하여 상기 연료 분사 수단으로 공급하는 시동유 공급 펌프와, 시동유가 공급되는 시동유 공급 라인에 구비되는 유량 조절 밸브, 및 상기 시동유 공급 라인에 구비되는 유량 측정 게이지를 포함하며,상기 폐플라스틱 열분해유 공급 유닛은 열분해유 저장 탱크와, 상기 열분해유 저장 탱크로부터 열분해유를 펌핑하여 상기 연료 분사 수단으로 공급하는 열분해유 공급 펌프와, 열분해유가 공급되는 열분해유 공급 라인에 구비되는 유량 조절 밸브, 및 상기 열분해유 공급 라인에 구비되는 유량 측정 게이지를 포함하는 것을 특징으로 하는폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템.
- 제3항에 있어서,상기 폐플라스틱 열분해유 공급 유닛은, 폐플라스틱 열분해유를 예열하는 예열 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템.
- 제2항에 있어서, 상기 스팀화 유닛은,상기 연소 소각실의 외부 및 내부 중 적어도 하나에서 길이방향을 따라 코일형태나 나선형태로 배열되거나, 지그재그로 배열되는 관형체로 구성되고,상기 관형체의 일단부는 상기 물 공급 유닛에 연결되고, 상기 관형체의 타단부는 스팀 공급 라인에 연결되며,상기 스팀 공급 라인은 상기 연료 분사 수단에 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템.
- 제5항에 있어서, 상기 연료 분사 수단은,노즐구 바디;상기 노즐구 바디에서 그 노즐구 바디의 길이방향 전장에 걸쳐 형성되어 스팀이 유입되는 유로를 형성하는 스팀 유입 유로;상기 노즐구 바디에서 그 노즐구 바디의 길이방향 전장에 걸쳐 형성되어 상기 시동유 공급 유닛으로부터 공급되는 시동유가 유입되는 유로를 형성하는 하나 이상의 시동유 유입 유로;상기 노즐구 바디의 전단부에 착탈 가능하게 구비되고, 상기 스팀 유입 유로와 동일 선상으로 구비되는 노즐구 스팀 유입 유로를 가지며, 외부로부터 열분해유가 유입되는 열분해유 공급 연결구가 일측에 구비되는 제1 조립 노즐구; 및상기 노즐구 바디의 전단부에 착탈 가능하게 결합되되 상기 시동유 유입 유로와 동일 선상으로 결합되는 시동유 유입 유로를 갖도록 형성되는 제2 조립 노즐구를 포함하는 폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템.
- 제6항에 있어서,상기 스팀 유입 유로는, 상기 노즐구 바디의 후단에서 전방으로 연장되는 후방 스팀유입 유로부와, 상기 후방 스팀 유입 유로부의 전단에서 전방으로 연장되는 선형 스팀 유로부, 및 상기 선형 스팀 유로부의 전단에서 노즐구 바디의 전단까지 연장되는 전방 스팀유입 유로부로 이루어지고,상기 후방 스팀유입 유로부의 관경은 상기 전방 스팀유입 유로부의 관경보다 작게 형성되고,상기 후방 스팀유입 유로부와 상기 선형 스팀 유로부의 연결부 및 상기 전방 스팀유입 유로부와 상기 선형 스팀 유로부의 연결부는 테이퍼(taper) 지게 연결되어 형성되고,상기 시동유 유입 유로는, 상기 노즐구 바디의 후단에서 전방으로 연장되는 후방 시동유 유입 유로부와, 상기 후방 시동유 유입 유로부의 전단에서 전방으로 연장되는 선형 시동유 유로부, 및 상기 선형 시동유 유로부의 전단에서 노즐구 바디의 전단까지 연장되는 전방 시동유 유입 유로부로 이루어지고,상기 후방 시동유 유입 유로부의 관경은 상기 전방 시동유 유입 유로부의 관경보다 작게 형성되고,상기 후방 시동유 유입 유로부와 상기 선형 시동유 유로부의 연결부 및 상기 전방 시동유 유입 유로부와 상기 선형 시동유 유로부의 연결부는 테이퍼 지게 연결되어 형성되는 것을 특징으로 하는폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템.
- 제6항에 있어서,상기 제1 조립 노즐구는, 상기 스팀 유입 유로의 전방부에 나사산 결합되는 바디 결합부와, 상기 바디 결합부의 일단에 일체로 형성되는 헤드부와, 상기 바디 결합부와 헤드부의 전장에 걸쳐 형성되는 상기 노즐구 스팀 유입 유로, 및 상기 헤드부에 구비되는 열분해유 공급 연결구를 포함하고,상기 헤드부는 상기 바디 결합부의 직경보다 크게 형성되고,상기 노즐구 스팀 유입 유로는 상기 바디 결합부에 형성되는 제1 유로부와, 상기 헤드부에 형성되는 제2 유로부, 및 상기 제1 유로부와 제2 유로부 사이를 연통시키는 선형의 제3 유로부를 포함하고,상기 제1 유로부의 관경은 상기 제2 유로부의 관경보다 작게 형성되며,상기 제1 유로부와 상기 제3 유로부의 연결부 및 상기 제2 유로부와 상기 제3 유로부의 연결부는 테이퍼 지게 연결되어 형성되는 것을 특징으로 하는폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템.
- 제8항에 있어서,상기 열분해유 공급 연결구는 상기 노즐구 스팀 유입 유로에 대하여 직교되게 연통되게 구비되고,상기 제2 조립 노즐구는, 상기 시동유 유입 유로의 전방부에 나사산 결합되는 바디 결합부와, 상기 바디 결합부의 일단에 일체로 형성되는 헤드부, 및 상기 바디 결합부와 헤드부의 전장에 걸쳐 형성되는 상기 시동유 유입 유로를 포함하고,상기 헤드부는 상기 바디 결합부의 직경보다 크게 형성되고,상기 시동유 유입 유로는 상기 바디 결합부에 형성되는 제1 유로부와, 상기 헤드부에 형성되는 제2 유로부, 및 상기 제1 유로부와 제2 유로부 사이를 연통시키는 선형의 제3 유로부를 포함하고,상기 제1 유로부의 관경은 상기 제2 유로부의 관경보다 작게 형성되며,상기 제1 유로부와 상기 제3 유로부의 연결부 및 상기 제2 유로부와 상기 제3 유로부의 연결부는 테이퍼 지게 연결되어 형성되는 것을 특징으로 하는폐플라스틱 열분해유를 이용한 저탄소 연소 시스템.
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