KR100833345B1 - 고체연료 연소 촉진제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고체연료에 첨가되어 연소 효율을 높이고, 불완전 연소에 의해 생성되는 슈트, 슬러지등을 감소시키는 고체연료 연소 촉진제에 관한 것으로, 상세하게 본 발명의 고체연료 연소 촉진제는 규산나트륨 100 중량부에 수산화칼슘 10 내지 20중량부, 수산화나트륨 5 내지 15중량부, 글리세린 10 내지 20중량부, 붕산 10 내지 20중량부, 암모니아 1 내지 5 중량부, 벤토나이트 3 내지 8 중량부, 및 물 300 내지 800 중량부를 함유하는 특징을 갖는다.

본 발명의 고체연료 연소촉진제는 고체연료에 첨가되어 고체연료의 연소를 보다 용이하게 이루어지게 하며, 연소 온도를 높이고, 완전연소를 유도하는 장점이 있으며, 이에 의해 슬래그 및 불완전 연소에 의해 생성되는 유독 가스가 획기적으로 감소되며, 분진 및 회분 또한 크게 감소되는 장점이 있다.

고체 연료, 연소, 촉진, 슬러지

Description

고체연료 연소 촉진제{Combustion Accelerating Agent for Solid Fuel}

본 발명은 고체연료에 첨가되어 연소 효율을 높이고, 불완전 연소에 의해 생성되는 슬래그등을 감소시키는 고체연료 연소 촉진제에 관한 것이다.

고체연료 특히 석탄류의 활발한 수요로 인해 대기오염, 산성비, 지구온난화등의 환경문제가 심각하게 대두되고 있으며, 이에 따라 화석연료의 사용에 교토 의정서와 같이 범세계적인 규제가 가해지고 있다. 이에 따라, 청정연료의 개발뿐만 아니라, 고체연료를 완전연소시켜 오염물질의 배출을 방지하고 열효율을 높여 사용량을 감소시킬 수 있는 연소촉진제에 대한 관심이 높아지고 있다.

연소첨가제에 대한 종래의 기술로, 대한민국 공개특허 제1966-0000794호에는 붕사와 염화나트륨 및 산화철을 혼합한 조성물로 구성된 매연 제거제가 공지되어 있어, 매연의 발생 감소와 연소로 내부의 침적물 억제효과를 가지는 기술이 공지되어 있다. 하지만 상기 특허에서는 염소가 발생하여 여전히 내부의 금속부식과 환경오염이 존재하고 있고 그 연소효율, 스케일의 발생 및 클링크 발생효율이 원하는 정도의 성능을 발휘하지 못한 단점이 있었다.

대한민국 공개특허 제2004-22797호에는 글리세린, 아민계열안정제, 과산화수소, 수산화나트륨 및 붕사로 구성되는 슈트, 먼지, 크링크 및 스럿지 등의 물질을 제거하는 제거제가 공지되어 있고, 대한민국 공개특허 제2006-0081654호에는 과산화수소, 아민계 안정제, 붕사 및 수산화나트륨을 포함하여, 연료의 연소를 촉진하고 연료기관 내 불순물을 제거하여 열 전달을 증가시켜 열효율을 향상시킬 뿐만 아니라, 유해 배기가스의 방출을 저감시키는 연료용 첨가 조성물이 공지되어 있다.

그러나 상술한 제거제 및 연료용 첨가 조성물은 부식성이 높은 수산화나트륨 및 아민계열의 안정제를 사용함으로써, 여전히 로의 수명과 연소시 발생하는 질소산화물의 발생을 충분히 억제하기가 어려운 점이 있었고, 과산화수소의 자연분해 현상에 의하여, 연소촉진제의 효능이 저하 되는 문제점이 있으며, 특히, 연소로 내벽에 발생하는 스케일이나 클링크의 발생을 감소시키는 것에는 여전히 한계가 있다.

대한민국 등록특허 제10-0485193호에는 붕사, 과산화수소, 트리에탄올아민, 산화아연, 이산화망간, 수용성폴리비닐알콜 및 음이온계 계면활성제로 구성된 연소 촉진재가 공지되어 있으나, 안정화제인 트리에탄올아민과 금속산화물인 산화아연, 이산화망간을 사용함으로 인하여, 매연 및 슬래그 발생은 어느정도 억제 할 수는 있으나, 그 조성상의 문제점으로 인해 연료의 연소 후 클링크가 로 벽면에 딱딱하게 고착되어 제거가 어려운 문제점이 있다.

상술한 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 고체연료에 첨가되어 완전연소를 촉진시켜 슬래그 생성을 획기적으로 감소시키는 연소촉진제를 제공하는 것이다.

고체연료의 완전연소를 촉진시켜 슬래그 발생을 최소화하는 본 발명의 연소촉진제는 규산나트륨 100 중량부에 수산화칼슘 10 내지 20중량부, 수산화나트륨 5 내지 15중량부, 글리세린 10 내지 20중량부, 붕산 10 내지 20중량부, 암모니아 1 내지 5 중량부, 벤토나이트 3 내지 8 중량부, 및 물 300 내지 800 중량부를 함유하는 특징이 있다.

상기 규산나트륨 및 붕산은 고체연료의 초기 착화를 용이하게 하며, 고체연료의 연소 시 산소를 발생하여 연소를 촉진시키고 연소 온도를 상승시켜 완전 연소를 유도한다. 또한 불완전 연소로 발생하는 일산화탄소, 황산화물, 질소산화물 가스의 완전 산화를 유도하여 유독 가스의 발생을 억제한다.

상기 글리세린 및 암모니아는 수산화칼슘, 수산화나트륨, 붕산 및 벤토나이트를 물에 혼합하였을 때, 균질하며 안정적인 혼합물을 얻을 수 있게 하며, 제조된 연소 촉진제가 성질의 변화 없이 장시간 보관 가능하게 한다.

상기 수산화칼슘, 수산화나트륨 및 벤토나이트는 상기 고체연료의 착화를 용이하게 하며, 불완전 연소에 의해 발생하는 가스 및 회분과 결합하여 매연을 억제하고 연소를 용이하게 한다.

본 발명의 고체연료 연소촉진제는 도 1에 도시한 바와 같이 수산화나트륨에 수산화칼슘, 규산나트륨 및 붕산을 순차적으로 첨가하고 30분 내지 2시간 동안 교반하여 혼합물을 얻은 후 상기 혼합물에 물, 글리세린 및 벤토나이트를 첨가하고 다시 10분 내지 1시간 동안 교반한 후 암모니아를 첨가하여 제조된다.

규산나트륨 100 중량부에 수산화칼슘 10 내지 20중량부, 수산화나트륨 5 내지 15중량부, 글리세린 10 내지 20중량부, 붕산 10 내지 20중량부, 암모니아 1 내지 5 중량부, 벤토나이트 3 내지 8 중량부, 및 물 300 내지 800 중량부를 함유하는 본 발명의 고체연료 연소촉진제는 고체연료의 착화를 용이하게 하며, 고온에서 산소를 발생하여 완전 연소를 유도하고, 연소 온도를 상승시키며 슬래그 발생을 최소화 시키며, 침전이 방지되고, 고르게 분산되며, 장기간 보관시에도 높은 안정성을 갖도록 최적화된 물질 및 혼합비이다.

상기 규산나트륨은 메타규산나트륨, 오트토규산나트륨, 이규산나트륨 또는 이들의 혼합물이며, 메타규산나트륨 또는 오트토규산나트륨인 것이 바람직하다.

상기 붕산은 오르토붕산, 메타붕산, 사붕산 또는 이들의 혼합물이며, 오르토붕산인 것이 바람직하다.

고체연료에 혼합되는 상기 연소촉진제의 양은 고체연료의 종류, 연소 장치의 종류에 따라 적화되어야 하나, 통상적으로 석탄과 같은 고체연료의 연소 시 고체 연료 100 중량부에 대하여 0.01 내지 0.2 중량부가 혼합되는 것이 바람직하다. 상기 혼합은 고체 연료를 연소 장치로 이송하는 이송 단계, 또는 연소 장치 내부에 스프레이등의 통상적인 수단을 사용하여 상기 연소촉진제를 고체연료에 분산하는 것일 수 있다.

본 발명의 고체연료 연소촉진제는 고체연료에 첨가되어 고체연료의 연소를 보다 용이하게 이루어지게 하며, 연소 온도를 높이고, 완전연소를 유도하는 장점이 있으며, 이에 의해 슬래그 및 불완전 연소에 의해 생성되는 유독 가스가 획기적으로 감소되며, 분진 및 회분 또한 크게 감소되는 장점이 있다.

(제조예 1)

수산화나트륨 0.6Kg에 수산화칼슘 0.8Kg, 규산나트륨 5.9Kg 및 붕산 1Kg을 순차적으로 첨가하고 1 동안 교반한 후, 물 40Kg, 글리세린 1Kg 및 벤토나이트 0.3Kg을 첨가하고 다시 30분 동안 교반한 후 암모니아 0.2Kg을 첨가하여 연소촉진제를 제조하였다.

(실시예 1)

석탄을 연료로 사용하는 연소로에 투입되는 석탄을 이송하는 컨베이어벨트 상부에서 스프레이 노즐을 이용하여 제조예 1에서 제조된 연소촉진제가 석탄 1 톤당 1Kg의 양으로 연속적으로 분사하였다.

본 발명의 연소촉진제를 분사하지 않은 경우와 비교하여, 연소로에서 투명한 배출 가스가 배출되어 방염이 감소됨을 알 수 있었으며, 배출되는 배출 가스에서 일산화탄소가 약 60% 이상 감소되었고, SO_x 및 NO_x도 약 20% 이상 감소되었다. 또한 분진 및 회분의 발생도 약 70% 이상 감소되었다.

본 발명의 연소촉진제를 분사하여 1주일 동안 연속 사용시, 본 발명의 연소촉진제를 분사하지 않은 경우와 비교하여, 슬래그 발생량이 약 80% 이상 감소되었으며, 연소효율이 평균적으로 7% 이상 증가하였다.

이상과 같이 본 발명에서는 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

도 1은 본 발명의 고체연료 연소촉진제를 제조하는 방법을 도시한 일예이다.

Claims (2)

1. 규산나트륨 100 중량부에 수산화칼슘 10 내지 20중량부, 수산화나트륨 5 내지 15중량부, 글리세린 10 내지 20중량부, 붕산 10 내지 20중량부, 암모니아 1 내지 5 중량부, 벤토나이트 3 내지 8 중량부, 및 물 300 내지 800 중량부를 함유하는 고체연료 연소촉진제.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 고체연료 연소촉진제는

   수산화나트륨에 수산화칼슘, 규산나트륨 및 붕산을 순차적으로 첨가한 후 교반하여 제 1 혼합물을 얻는 단계;

   상기 제 1 혼합물에 물, 글리세린 및 벤토나이트를 첨가한 후 교반하여 제 2 혼합물을 얻는 단계; 및

   상기 제 2 혼합물에 암모니아를 첨가하는 단계;

   를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 고체연료 연소촉진제.

Images