KR20200052014A

KR20200052014A - 저온 열분해 시스템

Info

Publication number: KR20200052014A
Application number: KR1020180135056A
Authority: KR
Inventors: 정순기; 정양일
Original assignee: 유한회사 대세플렌트
Priority date: 2018-11-06
Filing date: 2018-11-06
Publication date: 2020-05-14
Anticipated expiration: 2038-11-06
Also published as: KR102122069B1

Abstract

본 발명은 저온 열분해 시스템에 관한 것으로, 가연성 연료가 투입되는 투입부; 상기 투입부와 이송부에 의해 연결되어 이송되는 가연성 연료가 유입되어 적재되는 가열로; 상기 가열로 하부에 마련되며, 상기 가열로에 적재된 가연성 연료를 가열하는 가열부; 상기 가열로 하부에 형성되어 가열된 가연성 연료로부터 발생되는 연소재를 배출하는 연소재 배출부; 상기 가열로 상부에 형성되어 가연성 연료 가열시 발생되는 가스를 배출하는 가스 배출부 및 상기 가열로 내부로 유입되는 가연성 연료가 고루 분산 유입되도록 하거나 적재된 가연성 연료를 정리하도록, 상기 이송부 하방에서 가열로 내부를 회전하도록 설치되는 연료정리기를 포함하는 저온 열분해 시스템에 관한 것이다.

Description

저온 열분해 시스템{Low Temperature Pyrolysis System}

본 발명은 저온 열분해 시스템에 관한 것으로, 특히 200 내지 400℃의 저온으로 균일하게 열분해 하면서 동일한 운전조건으로 24시간 연속적 운전이 가능한 저온 열분해 시스템에 관한 것이다.

최근 이산화탄소 저감과 석탄 등의 화석연료 사용 후에 발생되는 부산물 및 폐기물의 해양 투기를 금지하는 규정이 제정되는 등 환경에 대한 관심이 급증하고 있으며, 특히 화석연료의 고갈과 원자력 에너지의 위험성이 증대되면서 친환경 에너지원으로서 신재생 에너지 중 가연성 연료의 이용에 대한 관심이 급증하고 있으며, 이러한 가연성 연료를 이용하여 열분해 처리하는 열분해 시스템의 개발이 활발히 진행되고 있다.

열분해처리(pyrolysis)란 가연성 연료를 무산소 또는 저산소 상태에서 400℃ 내지 1000℃의 온도로 가열하여 가스나 분해유와 같은 기체 또는 액체연료 및 타르나 목탄 등과 같은 고체 연료를 얻기 위한 처리 방법으로서, 그 장치의 일례로는, 한국등록특허 제10-0656093호 '가연성 폐기물을 연료로 사용하는 소각장치 및 이를 활용한에너지 회수시스템'이 개시된 바 있다.

그러나, 상기와 같은 가연성 연료를 열분해처리하는 장치는 가연성 폐기물이 충진되어 있는 호퍼(141)에서 폐기물이 자유 낙하되어 연료공급관(145) 내에 공급되고, 이를 유압실린더(142)의 압력에 의해 연소실(100) 내에 공급하는 구조이므로, 연소에 필요한 연료(폐기물)을 균일 양으로 공급할 수 없다는 문제가 있었다. 따라서, 불균일하게 연료를 공급하는 경우, 연소실(100)에서 연소되는 연소량이 불규칙하게 되어, 회수량을 정확하게 예측할 수 없을 뿐만 아니라, 연소실의 온도를 일정하게 유지하기가 곤란하다는 문제가 있었다. 또한 이에 따라 연소 후 제거해야 할 재의 회수 시간을 사용자 또는 운영자가 시각적으로 판단해야 한다는 문제도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자, 200 내지 400℃의 저온으로 균일하게 열분해 하면서 동일한 운전조건으로 24시간 연속적 운전이 가능한 저온 열분해 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 저온 열분해 시스템은, 가연성 연료가 투입되는 투입부; 상기 투입부와 이송부에 의해 연결되어 이송되는 가연성 연료가 유입되어 적재되는 가열로; 상기 가열로 하부에 마련되며, 상기 가열로에 적재된 가연성 연료를 가열하는 가열부; 상기 가열로 하부에 형성되어 가열된 가연성 연료로부터 발생되는 연소재를 배출하는 연소재 배출부; 상기 가열로 상부에 형성되어 가연성 연료 가열시 발생되는 가스를 배출하는 가스 배출부 및 상기 가열로 내부로 유입되는 가연성 연료가 고루 분산 유입되도록 하거나 적재된 가연성 연료를 정리하도록, 상기 이송부 하방에서 가열로 내부를 회전하도록 설치되는 연료정리기를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 가열부는, 상기 가열로에 적재된 가연성 연료를 가열하도록 공기를 공급하는 공기공급부 및 상기 공기공급부로 유입되는 공기를 매개체로 점화하여 가연성 연료를 연속 가열하는 가열버너를 포함하며, 상기 가열버너는, 초기 점화시에만 작동될 수 있다.

또한, 상기 연소재 배출부는, 상기 가열로 하부와 연결되며, 하방으로 길이를 형성하는 배출 호퍼; 상기 배출호퍼의 단부에 연결되어 일방으로 길이를 형성하는 배출스크류 및 상기 배출호퍼에 진동을 발생시키는 바이브레이터를 포함할 수 있다.

또한, 상기 가스 배출부는, 배출 가스와 함께 유출되는 경물질을 필터링 하기 위한 거름망을 구비하는 필터부; 배출 가스의 균일 배출을 위해 방사상으로 대칭 배열되는 복수의 배출공을 형성하는 분산부 및 상기 분산부의 상단에 형성되어 일측으로 배출구를 형성하는 방출부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 저온 열분해 시스템은, 상기 가열로 일측에 구비되어 가열로 내부압력을 제어하는 방압밸브를 더 포함할 수 있으며, 상기 방압밸브는 2차 가열이 가능한 설비와 연결되어 유출되는 가스를 재연소 되도록 할 수 있다.

또한, 상기 저온 열분해 시스템은, 상기 가열로 둘레를 따라 형성되어 가열로의 온도를 전달받으며, 투입된 냉수를 온수로 배출하는 냉온수 변환부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 연료정리기는, 길이가 가변되도록 형성되어 가열로로 유입되거나 적재된 가연성 연료를 다른 높이에서 분산시킬 수 있다.

또한, 상기 저온 열분해 시스템은, 가열로 바닥부에 설치되되, 외측이 신장과 신축될 수 있는 부채꼴 형상의 개별몸체가 복수로 연결되어 하나의 원형몸체를 이루는 연료분산장치를 더 포함하며, 상기 개별몸체마다 무게센서가 장착되어, 다른 개별몸체들에 비해 무게가 많이 감지되는 개별몸체를 신장시켜 다른측으로 연료가 분산되도록 유도할 수 있다.

또한, 상기 저온 열분해 시스템은, 상기 냉온수 변환부 중 냉수투입구에서 분기되어 가스 배출부로 주위로 길이를 형성하는 열 유도부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 저온 열분해 시스템은, 상기 냉온수 변환부의 일측에 마련되어 순환하는 냉수 또는 온수를 수소와 산소로 전기 분해하는 물 분해부를 더 포함하며, 상기 분해된 산소를 가열로 내부로 투입할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 저온 열분해 시스템은, 발열량이 최적화되는 온도인 200 내지 400℃의 저온으로 열분해 하면서 동일한 운전조건으로 24시간 연속적 운전이 가능하여 연소량이 일정하며 배출 가스 회수량을 정확하게 예측할 수 있고, 배출 가스를 재연소하면서 대기로 방출되는 배출가스 오염물질을 최소화 할 수 있으며, 특히 열 효율성이 극대화 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 저온 열분해 시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1의 저온 열분해 시스템의 가스 배출부를 거름망과 배출공을 투영하여 평면에서 바라본 도면이다.
도 3은 도 1의 저온 열분해 시스템에서 발생되는 가스 후처리를 위한 구성을 개략화한 도면이다.
도 4의 (a)는 도 1의 저온 열분해 시스템에 추가 실시되는 구성인 수직축의 길이가변 구성 예시도이며, (b)는 (a)의 길이가변 수직축의 작동 예시도이다.
도 5의 (a)는 연료분산장치가 구비된 저온 열분해 시스템의 개략도이며, (b)는 (a)의 연료분산장치의 작동 예시도이다.
도 6은 도 5의 연료분산장치의 구성을 개략화한 도면이다.
도 7은 열 유도부가 구비된 저온 열분해 시스템의 개략도이다.
도 8은 물 분해부가 구비된 저온 열분해 시스템의 개략도이다.

이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 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.

이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 저온 열분해 시스템을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 저온 열분해 시스템의 개략도이며, 도 2는 도 1의 저온 열분해 시스템의 가스 배출부를 거름망과 배출공을 투영하여 평면에서 바라본 도면이고, 도 3은 도 1의 저온 열분해 시스템에서 발생되는 가스 후처리를 위한 구성을 개략화한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 저온 열분해 시스템은 200 내지 400℃의 저온으로 열분해 하면서 동일한 운전조건으로 24시간 연속적 운전이 가능한 저온 열분해 시스템에 관한 것으로서, 투입부(10), 가열로(30), 가열부(40), 연소재 배출부(50), 가스 배출부(60) 및 연료정리기(70)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 투입부(10)는 가연성 연료(CF)가 투입되는 곳으로, 상광하협 형태의 투입 호퍼(15)가 구비될 수 있으며, 투입 호퍼(15)의 하단으로는 가열로(30)와 연결되는 이송부(20)가 마련될 수 있다. 여기서, 가연성 연료는 어느 특정한 연료에 한정되는 것이 아닌 탈 수 있는 모든 연료를 모두 포함할 수 있다. 예컨대, 우드펠릿, 우드칩, 폐플라스틱 고형연료(RPF), 하수슬러지, 폐타이어, 음식물쓰레기 등일 수 있다.

또한, 이송부(20)의 형태는 바람직한 예로 일정량을 균일하게 공급할 수 있으며, 공기의 유입이 최소화될 수 있는 이송스크류(25)가 구비될 수 있다. 이송스크류(25)는 이송부(20)에 구비되는 관로에 밀착되도록 회전되어 공기의 유입을 최소화 할 수 있다. 그러나, 반드시 한정되는 것은 아니며, 공기의 유입을 방지할 수 있다면 컨베이어와 같은 형태로 구비될 수도 있다.

가열로(30)는 이송부(20)와 연결되어 투입부(10)로 투입되는 가연성 연료가 유입되어 적재될 수 있다. 이때, 이송부(20)는 가열로(30) 상부에 위치되도록 하여 투입되는 가연성 연료가 하방으로 낙하하여 적재될 수 있다. 즉, 가열로(30)는 이송부(20)의 하측으로 많은 가연성 연료 적재 공간을 형성할 수 있다.

상기의 가열로(30)는 바람직하게는 압력분산이 용이한 원통형으로 형성될 수 있으나, 반드시 한정되는 사항은 아니며 설치 여건 등의 주변 상황에 따라 사각통 등의 다각형으로 형성될 수도 있다.

또한, 가열로(30) 둘레에는 내열을 위한 단열재(32)와 보온재(34)가 구비될 수 있으며, 단열재(32)와 보온재(34) 사이에는 공기층(미도시)이 더 마련될 수도 있다. 단열재(32)는 일례로 세라믹으로 형성되어 대략 1000 내지 1300℃의 온도를 견딜 수 있으며, 공기층(미도시)과 보온재(34)로 인해 가열로(30) 내부의 열이 외부로 방출되지 않고 머물러 일정한 온도 조건을 유지할 수 있다.

가열부(40)는 가열로(30) 하부에 마련되어, 가열로(30)에 적재되는 가연성 연료를 200 내지 400℃의 온도로 가열할 수 있다. 200 내지 400℃의 온도는 가연성 연료가 가스화 되는 최적의 온도이다. 또한, 가열부(40)는 공기공급부(42) 및 가열버너(44)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 공기공급부(42)는 가열로(30) 외부로부터 공기를 공급받아 가열로(30) 내부로 주입할 수 있으며, 주입량은 열분해처리(pyrolysis)를 위해 소량 또는 극소량일 수 있다. 이를 위해, 공기공급부(42)는 가열로(30) 하부에서 외측으로 관로를 형성하는 공기공급관(42-1)과, 공기공급관(42-1)에 설치되어 외부의 공기를 내측으로 유입시키는 송풍기(42-2)와, 공기유입량을 조절하는 조절밸브(42-3) 등을 포함할 수 있다.

가열버너(44)는 공기공급부(42)로 유입되는 공기를 매개체로 점화하여 가연성 연료를 가열할 수 있다. 이때, 가열버너(44)는 초기 점화시에만 작동되도록 가스를 공급할 수 있으며, 초기 점화 후에는 가연성 연료로부터 발생되는 가스들로 인하여 연속적으로 발화하여 가연성 연료가 소진될 때까지 계속 가열을 수행할 수 있다. 이로 인해, 가스의 소모를 줄이면서도 가연성 연료의 투입이 끊이지 않는 한 지속적인 가열로의 운전이 가능할 수 있다.

연소재 배출부(50)는 가열로(30) 하부에 형성되어 가열된 가연성 연료로부터 발생되는 연소재를 외부로 배출할 수 있다. 이를 위해, 연소재 배출부(50)는 배출 호퍼(52), 배출스크류(54) 및 바이브레이터(56)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 배출 호퍼(52)는 투입 호퍼(15)와 같이 상광하협의 형태로 형성되어 가열로(30) 하부와 연결될 수 있다. 즉, 배출 호퍼(52)는 가열로(30) 하부에서 하방으로 길이를 형성하되, 가열로(30)와 연결되는 부분이 넓은 형태이며, 가열로(30)와 멀어질수록 좁은 형태로 형성될 수 있다.

배출스크류(54)는 배출 호퍼(52)의 단부에 연결되어 일방으로 길이를 형성할 수 있으며, 배출 호퍼(52)로부터 배출되는 연소재를 길이방향으로 이송시킬 수 있다.

바이브레이터(56)는 배출 호퍼(52)와 연결되거나 배출 호퍼(52)에 장착되어, 배출 호퍼(52)에 진동을 발생시킬 수 있다. 바이브레이터(56)는 배출 호퍼(52)를 진동시켜 연소재의 배출스크류(54) 측으로의 이동을 유도할 수 있으며, 배출 호퍼(52)의 상방에 연소재가 쌓여 막는 것을 방지할 수가 있다.

여기서, 바이브레이터(56)는 특별한 종류에 한정되지 않으며 배출 호퍼(52)를 타격하는 타격식 또는 캠 부재 등에 의해 무게의 편차를 주는 무게편차식 등 다양한 방식이 적용될 수 있다.

가스 배출부(60)는 가열로(30) 상부에 형성되어 가연성 연료 가열시 발생되는 가스를 배출하도록 형성될 수 있다. 이때, 가스 배출부(60)는 필터부(62), 분산부(64) 및 방출부(66)를 포함하여 구성될 수 있다.

구체적으로, 필터부(62)는 배출 가스의 필터링을 위한 거름망(62a)이 구비될 수 있다. 거름망(62a)은 비교적 가벼워 배출 가스와 함께 상승하는 플라스틱류, 비닐류와 같은 경(輕)물질을 거르도록 형성되며, 도면에는 1중으로 설치된 것이 도시되었으나, 필요에 따라 2중, 3중으로 설치하는 것도 가능할 수 있다. 다중으로 형성될 시에는 하방에서 상방으로 갈수록 메쉬(mesh)크기가 작도록 형성될 수 있다.

또한, 필터부(62)에는 도면에는 도시되지 않았으나 거름망(62a)에 포집되어 배출 가스의 유동을 방해하는 미립자 또는 재를 씻기 위한 물 분사부(미도시)가 더 구비될 수도 있다. 즉, 필터부(62)는 열분해로 인해 발생되는 가스를 이용해 1차적으로 거름망의 미립자들을 분해하면서, 분해되지 않는 미립자 또는 재는 물 분사부(미도시)로 제거하여 필터효과를 높게 유지할 수 있다.

분산부(64)는 필터부(62)의 상측에 형성되어 배출 가스를 균일하게 분산시킬 수 있다. 이를 위해, 분산부(64)는 중심으로부터 방사상으로 대칭 배열되는 복수의 배출공(64a)을 형성할 수 있다. 즉, 복수의 배출공(64a)은 원주 방면을 따라 동일 간격으로 형성되되, 외측으로는 하나 이상의 배열을 형성하는 형태일 수 있다.

방출부(66)는 분산부(64)의 상단에 형성되어 외부 또는 가스 사용 시설(GF)로 배출 가스를 배출하도록 할 수 있다. 이를 위해, 방출부(66)는 분산부(64)의 상단과 연결되어 일측으로 배출구(66a)를 형성할 수 있으며, 배출구(66a)는 필요에 따라 파이프 등의 관로를 통해 가스를 필요로 하는 가스 사용 시설(GF) 등과 연결될 수도 있다.

이와 같은 배출 가스의 균일 배출이 가능하도록 형성되는 가스 배출부(60)로 인해 배출 가스의 쏠림 현상이 방지되어 고른 압력 분포를 형성할 수 있고, 더욱이 동일한 조건으로 열분해가 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

연료정리기(70)는 가열로 내부로 유입되는 가연성 연료가 고루 분산 유입되도록 하거나 적재된 가연성 연료를 정리하도록, 이송부(20) 하방에서 가열로(30) 내부를 회전하도록 설치될 수 있다. 즉, 연료정리기(70)는 이송부(20)의 연결 지점보다 낮은 위치의 가열로(30) 내부에서 가열로(30) 내주면을 따라 회전되도록 형성될 수 있으며, 유입되는 가연성 연료는 한쪽으로만 유입되는 것을 방지하고, 혹여 한쪽 방향으로 쏠려 적재되었을 경우 쏠린 부분을 다른측으로 분산되도록 쳐내어 교반 시킬 수 있다.

가연성 연료가 한쪽 방향으로 쏠리게 되면 공기공급부(42)를 통한 공기의 유입이 쏠린 가연성 연료의 타측으로만 유동되어 균일한 열분해가 이루어 질 수 없으나, 본 발명의 연료정리기(70)를 통해 가연성 연료를 교반하여 고루 분산시킴으로써 유입 공기는 가연성 연료 사이로 고루 유동되어 균일한 열분해가 가능할 수 있다.

이를 위해, 연료정리기(70)는 가열로(30) 상단에 설치되는 회전모터(72)와, 가열로(30)를 수직으로 관통하도록 회전모터(72)에 결합되는 수직축(74)과, 회전모터(72)의 구동에 따른 수직축(74)의 회전을 따라 회전하도록 수직축(74)에 결합되는 정리날개(76)를 포함할 수 있다.

한편, 연료정리기(70)는 가연성 연료의 양 등에 따라 각기 회전속도를 달리하도록 형성될 수도 있다.

이와 같은 연료정리기(70)를 포함하는 저온 열분해 시스템은, 조건의 변화 없이 24시간 연속적 운전이 가능하기 위한 구조로서, 열분해 처리 시 투입된 가연성 연료가 균일량과 균일분포로 일정하게 공급됨으로써 가열부(40)는 초기 점화가 이루어진 상태로 조건의 변화 없이 24시간 운전 가능하며, 이는, 연료정리기(70)의 가연성 연료 교반 및 가스 배출부(60)의 균일 배출과 맞물려 균일 열분해와 균일 배출이 가능하며 내압 등의 변화도 발생되지 않아 상기의 효과를 더 수월하게 달성할 수 있다.

아울러, 본 발명의 실시 예에 따른 저온 열분해 시스템은, 가열로(30) 일측에 구비되어 가열로(30) 내부압력을 제어할 수 있는 방압밸브(80)를 더 포함할 수 있다.

이는, 배출 가스의 배출 등으로 인해 가열로(30) 내부는 음압이 발생될 수 있고, 이로 인해 가열로(30) 내부는 가스의 발생이 많아져 내압이 급격히 상승할 수 있는데, 이때 방압밸브(80)로 가열로(30) 내압을 조절할 수 있다. 즉, 방압밸브(80)로 가열로(30) 내압을 제어하면서 가열로(30)의 순간적 압력상승으로 인한 폭발 등을 방지할 수가 있다.

여기서, 방압밸브(80)는 도 2에 도시된 바와 같이 외부와 연결되는 것이 아닌 2차 가열이 가능한 설비로 연결될 수 있으며, 바람직하게는 배출구(66a)와 연결되는 가스 사용 시설(GF)로 연결되어, 방압밸브(80)로 유출되는 가스를 재연소(re-combustion) 후에 배출 가스로 혼입되도록 하여 가스 사용 시설(GF)에서 이용되도록 할 수 있다. 이로 인해, 외부로 재(ash), 미립자 등이 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있으며, 가연성 연료로부터 발생되는 가스를 최대한으로 이용할 수 있어 열 효율성이 극대화 될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 저온 열분해 시스템은, 가열로(30) 둘레를 따라 형성되어 가열로(30)의 온도를 전달받는 냉온수 변환부(90)를 포함할 수 있다. 여기서, 냉온수 변환부(90)는 일측으로는 냉수가 투입되는 냉수투입구(92)를 형성하고, 타측으로는 온수가 배출되는 온수배출구(94)를 형성하는데, 냉수투입구(92)로 투입된 냉수는 가열로(30)의 온도가 너무 상승되지 않도록 냉각하면서 가열로(30) 내부에서 발생되는 가스의 온도에 의해 열교환되어 온수로 변환될 수 있고, 온수는 온수배출구(94)로 배출되어 보일러에 사용될 수 있다.

여기서, 냉온수 변환부(90)는 상술한 공기층(미도시)이 형성될 시에는 단열재(32)와 공기층(미도시) 사이로 마련될 수 있으며, 공기층(미도시)이 미 형성될 시에는 단열재(32)와 보온재(34) 사이로 마련될 수 있다.

상기와 같은 구조의 저온 열분해 시스템은 발열에너지가 높은 200 내지 400℃의 저온으로 열분해 함으로써 열 효율이 높으며, 동일한 운전조건으로 24시간 연속적 운전이 가능하여 열 발생 효율성을 극대화한 장점이 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 저온 열분해 시스템은, 상술한 구조를 바탕으로 보다 다양한 실시 형태를 형성할 수 있다.

이는, 도 4 내지 도 8을 참조하여 설명하기로 한다.

도 4의 (a)는 도 1의 저온 열분해 시스템에 추가 실시되는 구성인 수직축의 길이가변 구성 예시도이며, (b)는 (a)의 길이가변 수직축의 작동 예시도이며, 도 5의 (a)는 연료분산장치가 구비된 저온 열분해 시스템의 개략도이며, (b)는 (a)의 연료분산장치의 작동 예시도이고, 도 6은 도 5의 연료분산장치의 구성을 개략화한 도면이다.

또한, 도 7은 열 유도부가 구비된 저온 열분해 시스템의 개략도이며, 도 8은 물 분해부가 구비된 저온 열분해 시스템의 개략도이다.

먼저, 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 저온 열분해 시스템은, 연료정리기(70)가 길이가 가변되도록 형성되어 유입되거나 적재된 가연성 연료를 다른 높이에서 분산시킬 수 있다.

이를 위해, 연료정리기(70)는 수직축(74)이 2개의 분할 수직축(102a, 102b)으로 구성되어 각각 커플러(104a, 104b)가 결합될 수 있으며, 각 커플러(104a, 104b)는 복수의 연결축(106)으로 연결되되, 하측 커플러(104b)는 연결축(106)과 결합되고, 상측 커플러(104a)는 연결축(106)이 유동될 수 있도록 지지할 수 있다. 이때, 연결축(106)은 커플러(104a, 104b)간 결합되었을 때 상측 커플러(104a)의 상방으로 돌출되도록 형성될 수 있으며, 돌출된 연결축(106)에 상응하도록 실린더(108)가 가열로(30) 상단에 장착될 수 있다.

이를 통해, 실린더(108)의 하방 작동 시 돌출된 연결축(106)의 단부를 하방으로 밀어낼 수 있으며, 하방으로 밀린 연결축(106)은 하측 커플러(104b)와 함께 밀려 연료정리기(70)의 길이 가변이 이루어질 수 있다.

연료정리기(70)의 길이를 가변하는 본 발명의 실시 예에 따른 저온 열분해 시스템은, 가열로(30)에 적재된 가연성 연료의 양이나 낙하반경에 따라 상/하측으로 길이를 가변하면서 회전위치를 조절함으로써, 낙하반경의 조절이 가능하며 적재된 가연성 연료의 높낮이가 달라도 교반시킬 수 있는 장점이 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 저온 열분해 시스템은, 가열로(30) 바닥부에 연료분산장치(110)를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 연료분산장치(110)는 부채꼴 형상의 개별몸체(110a)가 복수로 연결되어 하나의 원형몸체(110b)를 이루도록 형성될 수 있으며, 각 개별몸체(110a)에는 무게센서(115)가 장착될 수 있고, 각 개별몸체(110a)는 외측이 신장과 신축되도록 형성될 수 있다. 이때, 신장과 신축의 방법은 한정되지 아니하며, 예로써 실린더의 피스톤 운동 또는 공압의 조절 등의 다양한 방법을 통해 이루어질 수 있다. 또한, 개별몸체(110a)의 신장과 신축 시 발생되는 유격을 방지하기 위해 개별몸체(110a) 간에는 주름부재(미도시) 등이 설치되어 유격을 방지할 수 있다.

상기와 같은 연료분산장치(110)는 다른 개별몸체(110a)와 비교하여 일측에 많은 양의 가연성 연료(CF) 무게가 감지되면 적재 편차가 형성되었음을 인지하고 감지측의 개별몸체를 신장시켜 다른측으로 연료(CF)의 분산을 유도되도록 할 수 있다. 이로써, 연료분산장치(110)는 연료정리기(70)와 함께 보다 정확하고 미세한 균일한 연료적재를 실현할 수 있으며, 가열로(30)를 동일한 조건 하에 연속 운전시킬 수 있는 여건을 형성할 수 있다.

또한, 도 7을 참조하면 본 발명의 실시 예에 따른 저온 열분해 시스템은, 냉온수 변환부(90) 중 냉수투입구(92)에서 분기되어 가스 배출부(60) 주위로 길이를 형성하는 열 유도부(120)를 더 포함할 수 있다.

열 유도부(120)는 냉수투입구(92)로 투입된 냉수의 일부를 전달받아 가스 배출부(60) 주위에 머물게 할 수 있다. 이로 인해, 가스 배출부(60)는 가열로(30) 내부보다 비교적 낮은 온도를 형성하게 되고, 열은 높은 온도에서 낮은 온도로 활발하게 이동하는 특성 상 가열로(30) 내부의 배출 가스는 가스 배출부(60)로 보다 빠르게 배출이 유도되어 가스 생성을 활성화 시킬 수가 있다.

또한, 열 유도부(120)는 온수배출구(94)와도 연결될 수 있는데, 이때 온수배출구(94)와의 연결부 사이에는 개폐밸브(125)가 마련될 수 있다. 이는, 열 유도부(120)를 통과한 냉수는 배출 가스에 의해 열 전도되어 일부 가열되며, 필요시에는 개폐밸브(125)의 조절을 통해 온수배출구(94)로 배출되는 온수와 혼합되어 온수 온도의 조절이 가능할 수도 있다.

또한, 도 8을 참조하면 본 발명의 실시 예에 따른 저온 열분해 시스템은, 냉온수 변환부(90)의 일측에 마련되어 순환하는 냉수 또는 온수를 수소와 산소로 전기분해 하는 물 분해부(130)를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 물 분해부(130)는 냉온수 변환부(90)에서 분기되는 분기라인(131)과 연결되며, 타측으로는 수산화나트륨(OH)이 투입되는 수산화나트륨 투입라인(132)이 연결되고, 내부로는 산소포집부(133)와 수소포집부(134)를 형성하여 각각 산소공급라인(135)과 수소배출라인(136)이 연결될 수 있다.

이를 통해, 물 분해부(130) 내부에서는 수산화나트륨(OH)과 물(H₂O)이 산소와 수소로 분해되어 각각의 포집부(133, 134)에서 포집되며, 수소의 경우 다른 사용경로로 유출하며, 산소의 경우 공기공급부(42)를 거쳐 가열로(30) 내부로 간접 투입되거나 가열로(30) 내부로 직접 투입되어 가스 생성 등에 이용할 수 있다.

즉, 본 발명은 물 분해부(130)를 통해 산소를 생성하여 공기공급부(42)의 오작동 시 등에 대처하여 대체수단으로 공기를 공급하도록 사용할 수 있으며, 필요에 따라서는 공기공급부(42)와 함께 산소 투입을 하여 가연성 연료 가열에 이용할 수도 있다.

이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.

10 : 투입부
15 : 투입 호퍼
20 : 이송부
25 : 이송스크류
30 : 가열로
32 : 단열재
34 : 보온재
40 : 가열부
42 : 공기공급부
42-1 : 공기공급관
42-2 : 송풍기
42-3 : 조절밸브
44 : 가열버너
50 : 연소재 배출부
52 : 배출 호퍼
54 : 배출스크류
56 : 바이브레이터
60 : 가스 배출부
62 : 필터부
62a : 거름망
64 : 분산부
64a : 배출공
66 : 방출부
66a : 배출구
70 : 연료정리기
72 : 회전모터
74 : 수직축
76 : 정리날개
80 : 방압밸브
90 : 냉온수 변환부
92 : 냉수투입구
94 : 온수배출구
102a, 102b : 분할 수직축
104a, 104b : 커플러
106 : 연결축
108 : 실린더
110 : 연료분산장치
110a : 개별몸체
110b : 원형몸체
115 : 무게센서
120 : 열 유도부
125 : 개폐밸브
130 : 물 분해부
131 : 분기라인
132 : 수산화나트륨 투입라인
133 : 산소포집부
134 : 수소포집부
135 : 산소공급라인
136 : 수소배출라인
CF : 가연성 연료
GF : 가스 이용 시설

Claims

가연성 연료가 투입되는 투입부;
상기 투입부와 이송부에 의해 연결되어 이송되는 가연성 연료가 유입되어 적재되는 가열로;
상기 가열로 하부에 마련되며, 상기 가열로에 적재된 가연성 연료를 가열하는 가열부;
상기 가열로 하부에 형성되어 가열된 가연성 연료로부터 발생되는 연소재를 배출하는 연소재 배출부;
상기 가열로 상부에 형성되어 가연성 연료 가열시 발생되는 가스를 배출하는 가스 배출부 및
상기 가열로 내부로 유입되는 가연성 연료가 고루 분산 유입되도록 하거나 적재된 가연성 연료를 정리하도록, 상기 이송부 하방에서 가열로 내부를 회전하도록 설치되는 연료정리기를 포함하는 저온 열분해 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 가열부는,
상기 가열로에 적재된 가연성 연료를 가열하도록 공기를 공급하는 공기공급부 및
상기 공기공급부로 유입되는 공기를 매개체로 점화하여 가연성 연료를 연속 가열하는 가열버너를 포함하며,
상기 가열버너는,
초기 점화시에만 작동되는 것을 특징으로 하는 저온 열분해 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 연소재 배출부는,
상기 가열로 하부와 연결되며, 하방으로 길이를 형성하는 배출 호퍼;
상기 배출호퍼의 단부에 연결되어 일방으로 길이를 형성하는 배출스크류 및
상기 배출호퍼에 진동을 발생시키는 바이브레이터를 포함하는 저온 열분해 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 가스 배출부는,
배출 가스와 함께 유출되는 경물질을 필터링 하기 위한 거름망을 구비하는 필터부;
배출 가스의 균일 배출을 위해 방사상으로 대칭 배열되는 복수의 배출공을 형성하는 분산부 및
상기 분산부의 상단에 형성되어 일측으로 배출구를 형성하는 방출부를 포함하는 저온 열분해 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 가열로 일측에 구비되어 가열로 내부압력을 제어하는 방압밸브를 더 포함하며, 상기 방압밸브는 2차 가열이 가능한 설비와 연결되어 유출되는 가스를 재연소 되도록 하는 것을 특징으로 하는 저온 열분해 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 가열로 둘레를 따라 형성되어 가열로의 온도를 전달받으며, 투입된 냉수를 온수로 배출하는 냉온수 변환부를 더 포함하는 저온 열분해 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 연료정리기는,
길이가 가변되도록 형성되어 가열로로 유입되거나 적재된 가연성 연료를 다른 높이에서 분산시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 저온 열분해 시스템.
제 1 항에 있어서,
가열로 바닥부에 설치되되, 외측이 신장과 신축될 수 있는 부채꼴 형상의 개별몸체가 복수로 연결되어 하나의 원형몸체를 이루는 연료분산장치를 더 포함하며,
상기 개별몸체마다 무게센서가 장착되어, 다른 개별몸체들에 비해 무게가 많이 감지되는 개별몸체를 신장시켜 다른측으로 연료가 분산되도록 유도하는 것을 특징으로 하는 저온 열분해 시스템.
제 6 항에 있어서,
상기 냉온수 변환부 중 냉수투입구에서 분기되어 가스 배출부로 주위로 길이를 형성하는 열 유도부를 더 포함하는 저온 열분해 시스템.
제 6 항에 있어서,
상기 냉온수 변환부의 일측에 마련되어 순환하는 냉수 또는 온수를 수소와 산소로 전기 분해하는 물 분해부를 더 포함하며,
상기 분해된 산소를 가열로 내부로 투입하는 것을 특징으로 하는 저온 열분해 시스템.