KR101609809B1

KR101609809B1 - 산소없이 이산화탄소의 사이클링에 의한 바이오매스 가스화용 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101609809B1
Application number: KR1020157003071A
Authority: KR
Inventors: 안펭 장; 리앙 장; 밍구이 시아; 웬얀 리우
Original assignee: 우한 카이디 엔지니어링 테크놀로지 리서치 인스티튜트 코오퍼레이션 엘티디.
Priority date: 2012-08-09
Filing date: 2013-07-11
Publication date: 2016-04-06
Also published as: CN102796561A; US9469820B2; JP5965073B2; EP2883940A1; AU2013302099B2; KR20150027830A; AU2013302099A1; RU2604624C2; CA2881327A1; CN102796561B; US20150141536A1; RU2015108053A; US10077407B2; EP2883940B1; JP2015524504A; WO2014023149A1; US20160376513A1; DK2883940T3; EP2883940A4

Abstract

산소없이 이산화탄소의 사이클링에 의해 바이오매스 가스화를 위한 방법 및 장치가 개시된다. 구체적으로, 본 발명의 방법과 장치는 통합되어 있고, 이산화탄소는 바이오매스 및 다른 고체 연료들은 고품질 합성가스의 가스화를 위한 가스화 작용제로서만 사용되고, 합성가스의 이산화탄소는 복구되고, 합성가스를 사용하여 연속적 공정에서 생성된 이산화탄소는 가스화를 위해 재생된다. 전체 시스템의 이산화탄소의 제로 방출의 목표가 달성된다. 산소 소비가 없고, 고품질 합성가스의 생산이 가능하고, 높은 냉각 가스 효율 및 간단한 작동이라는 효과가 얻어진다.

Description

산소없이 이산화탄소의 사이클링에 의한 바이오매스 가스화용 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR BIOMASS GASIFICATION BY CYCLING OF CARBON DIOXIDE WITHOUT OXYGEN}

본 발명은 바이오매스 가스화 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게, 바이오매스 가스화로부터 나오는 이산화탄소 재활용 방법 및 시스템에 관한 것이다.

지구 온난화에 대한 인류의 관심이 증가할수록, 전 세계적으로 온실가스 방출에 대한 주의가 점점 더 높아지고 있다. 예를 들어, 미국 GE 에너지 및 환경 연구 회사, 미국 제로 방출 연합 및 일본 신에너지 개발 기구는 제로 방출 에너지 시스템의 개념을 앞당기고 있다.

제로 탄소 방출을 얻기 위한 종래의 방법은 화학 반응을 통해 이산화탄소 반응물을 탄소를 함유하는 화학 제품으로 변환하는 것이다. 중국 특허 공개 번호 CN102060662B는 이산화탄소 재활용 시스템 및 방법을 개시한다. 이 특허에서, 이산화탄소의 일부분은 합성가스를 생산하기 위해 호기성 가스화를 위해 이용되고, 이산화탄소의 다른 부분은 천연 가스로 변경되어 디메틸에테르 또는 메탄올을 얻는다. 이 방법은 이산화탄소를 재활용할 수 있지만, 시스템과 방법이 산소와 천연 가스를 소모하여, CO₂ 변환율이 낮고, 에너지 소모가 크고, 공정 플로우가 복잡한 문제점이 있다.

전술한 문제점의 관점에서, 본 발명의 목적은 바이오매스 가스화로부터 나오는 이산화탄소의 재활용 방법 및 시스템을 제공하는 것이다. 시스템은 물질의 높은 변환율을 가지고, 산소 소모가 전혀 없다. 방법은 간단한 공정 플로우를 가지며 이산화탄소를 방출하지 않는다.

위의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 바이오매스 가스화로부터 나오는 이산화탄소 재활용 방법은, 바이오매스를 가스화하여 합성가스를 얻기 위해 가스화 작용제로서 이산화탄소만을 사용하고 산소 없이 오일 제품을 생성하기 위해 합성가스를 이용하며, 다음 단계들을 포함한다.

1) 가스화 단계 : 가스화 작용제로서 이산화탄소를 사용하여, 이산화탄소가 외부 보조 에너지의 존재 하에서 가스화기에서 바이오매스를 가스화시켜서, CO, CO₂, CH₄, H₂, H₂O, H2S 및 COS를 포함하는 합성가스를 얻고, 가스화 작용제인 이산화탄소가 다음 단계에서 수거되는 단계;

2) 냉각 단계 : 냉각 매체로서 이산화탄소를 사용하여 단계 1)의 가스화 작용제로서 이산화탄소를 예열하는 일차 열교환기와 냉각 매체로서 물을 사용하여 증기를 생성하는 2차 열교환기를 차례대로 사용하여 합성가스를 냉각하는 단계;

3) 스크러빙(scrubbing) 단계 : 분진 제거와 정화를 위해, 단계 2)에서 냉각된 합성가스를 사이클론 분리기와 가스 스크러버에 도입하는 단계;

4) 변환 반응 : 단계 3)에서 정화된 합성가스를 증기와 반응시켜, 합성가스의 일부분을 수소와 이산화탄소로 변환시키고, 합성가스의 일산화탄소에 대한 수소의 비를 변화시키는 단계;

5) 탈황 단계 : 변화된 합성가스를 탈황시켜서 그 안의 H₂S와 COS를 제거하는 단계;
6) 탈탄소 : 이산화탄소를 분리하기 위해 탈황된 합성가스를 탈탄소화시키는 단계;

7) 촉매 합성가스 : 탈황되고 탈탄소된 합성가스를 합성 타워에 도입시켜서 그곳에서 탈황되고 탈탄소된 합성가스를 촉매화시켜 오일 제품 및 이산화탄소를 포함하는 배기 가스를 얻는 단계;

8) 배기 가스의 탈탄소화 : 이산화탄소를 포함하는 배기 가스를 탈탄소시키고 이산화탄소를 분리하여, 이산화탄소가 없는 폐가스를 방출하는 단계; 및

9) 가스화 작용제의 사이클 : 단계 6)과 단계 8)에서 분리된 이산화탄소를 단계 2)의 냉각 매체로서 일차 열교환기에 도입시켜, 이산화탄소를 예열하고, 가스화를 위한 가스화 작용제로서 예열된 이산화탄소를 단계 1)로 이송하는 단계.

바람직하게, 단계 1)에서, 가스화 온도는 600 내지 1300℃이고, 합성가스의 출구 온도는 700 내지 1100℃이다. 바람직하게, 가스화 온도는 850 내지 1250℃이고, 합성가스의 출구 온도는 850 내지 1100℃이다.

바람직하게, 단계 1)에서, 외부 보조 에너지는 플라즈마 토치, 마이크로웨이브 에너지, 태양 에너지, 레이저 에너지, 전기 유도 에너지, 또는 이들의 조합이고, 외부 보조 에너지는 단위 시간당 가스화기에 공급되는 연료의 총에너지의 10-30%에 달한다.

바람직하게, 단계 1)에서, 외부 보조 에너지는 단위 시간당 가스화기에 공급되는 연료의 총에너지의 15-20%에 달한다.

바람직하게, 단계 1)에서, 합성가스 수득률에 대한 이산화탄소의 소비율은 단위 표준 상태 하에서 0.36 내지 0.51이고; 바이오매스는 50mm 이하의 입자 크기를 가지며, 가스화 작용제인 이산화탄소는 30 내지 60m/s의 유동율을 가진다. 단계 2)에서, 가스화 작용제인 이산화탄소는 일차 열교환기에 의해 예열되어 350 내지 600℃의 온도를 갖게 된다.

바람직하게, 단계 4)에서, 변화된 합성가스에서 일산화탄소에 대한 수소의 비율은 2:1이다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 바이오매스 가스화로부터 나오는 이산화탄소의 재활용 시스템이 제공되고, 이러한 시스템은, 가스화기, 폐열교환기, 폐열보일러, 사이클론 분리기, 가스 스크러버, 변환 반응기, 탈황 타워, 제1 탈탄소 타워, 합성 타워, 및 제2 탈탄소 타워를 구비한다.

가스화기의 합성가스 출구는 폐열교환기의 열매체 입구에 연결되고; 폐열교환기의 열매체 출구는 폐열보일러의 열소스 입구에 연결되고; 폐열보일러의 열소스 출구는 사이클론 분리기의 가스 입구에 연결되고; 사이클론 분리기의 가스 출구는 가스 스크러버의 입구에 연결되고; 가스 스크러버의 출구는 압축기를 통해 변환 반응기의 가스 입구에 연결되고; 폐열보일러의 증기 출구는 변환 반응기의 증기 입구에 연결된다.

변환 반응기의 증기 출구는 탈황 타워의 입구에 연결되고; 탈황 타워의 출구는 합성가스의 탈탄소를 위해 구성되는 제1 탈탄소 타워의 입구에 연결되고; 제1 탄탄소 타워의 출구는 합성 타워의 입구에 연결되고; 합성 타워의 배기 출구는 배기의 탈탄소를 위해 구성된 제2 탈탄소 타워의 가스 입구에 연결되고; 제1 탈탄소 타워와 제2 탈탄소 타워의 CO₂ 출구들 모두는 폐열교환기의 냉각 매체 입구에 연결되고; 폐열교환기의 냉각 매체 출구는 가스화기의 가스화 작용제 입구에 연결된다.

바람직하게, 제1 탈탄소 타워와 제2 탈탄소 타워의 CO₂ 출구들 모두는 가스 홀더의 입구에 연결되고, 가스 홀더의 출구는 블로워를 통해 폐열교환기의 냉각 매체 입구에 연결된다.

바람직하게, 가스 홀더의 입구 역시 하소기의 CO₂ 출구에 연결된다.

바람직하게, 공기 분배기는 가스화기의 챔버의 하부에 배치되고; 공기 분배기 위의 가스화기의 벽은 일차 가스화 작용제 입구를 구비하고; 가스 분배기 아래의 가스화기의 벽은 보조 가스화 작용제 입구를 구비하고; 외부 보조 에너지 입구는 보조 가스화 작용제 입구 위의 가스화기의 벽에 배치되고; 폐열교환기의 냉각 매체 출구는 일차 가스화 작용제 입구와 보조 가스화 작용제 입구 모두에 연결된다.

본 발명의 바람직한 예시적 실시예들에 따른 장점들은 다음과 같다.

1. 본 발명의 실시예의 방법은 이산화탄소를 사이클 매체로서 사용하여, 산소를 소비하지 않으며, 이산화탄소를 방출하지 않는다.

2. 본 발명의 실시예의 방법은 가스화 작용제로서 이산화탄소를 사용하여, 산소가 관여되지 않음으로써, 탄소 소스를 보충하여, 재료 소모를 절감하여, 재료의 변환율을 향상시킨다.

3. 본 발명은 재료의 입자 크기에 대한 특별한 조건이 없고, 재료는 단지 분쇄만 필요하여, 작업이 용이하다.

4. 외부 보조 에너지는 통상의 형태로 공급될 수 있으므로, 에너지의 포괄적 활용에 유용하다.

도 1은 본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 바이오매스 가스화로부터 나오는 이산화탄소 재활용 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 가스화기의 개략도이다.
도 3은 도 2의 A-A선을 따라 취한 단면도이다.

본 발명의 바람직한 예시적 실시예들의 기술적 해결책은 아래에서 더 상세히 설명되고, 이러한 실시예들은 본 발명의 보호 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 산소 없이 바이오매스 가스화로부터 나오는 이산화탄소를 재활용하기 위한 시스템의 개략도이다. 이러한 시스템은 가스화기(1), 폐열교환기(2), 폐열보일러(3), 사이클론 분리기(4), 가스 스크러버(5), 압축기(6), 변환 반응기(7), 탈황 타워(8), 제1 탈탄소 타워(9), 합성 타워(10), 및 제2 탈탄소 타워(11)를 구비한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 가스화기(1)는 꼭대기의 합성가스 출구(18), 바닥의 슬래그 배출구(21), 및 가스화기의 외벽의 중간의 공급 입구(17)를 구비한다. 공급 입구는 피딩 장치(22)에 연결된다. 공기 분배기(19)는 가스화기(1)의 챔버의 하부에 배치된다. 공기 분배기(19) 아래의 가스화기의 벽은 일차 가스화 작용제 입구(20)를 구비한다. 공기 분배기(19) 위의 가스화기의 벽은 보조 가스화 작용제 입구(16)를 구비한다. 외부 보조 에너지 입구(15)는 보조 가스화 작용제 입구(16) 위의 가스화기의 벽에 배치된다.

도 1을 참조하면, 가스화기(1)의 합성가스 출구(18)는 폐열교환기(2)의 열매체 입구에 연결된다. 폐열교환기(2)의 열매체 출구는 폐열보일러(3)의 열소스 입구에 연결된다. 폐열보일러(3)의 열소스 출구는 사이클론 분리기(4)의 가스 입구에 연결된다. 사이클론 분리기(4)의 가스 출구는 가스 스크러버(5)의 입구에 연결된다. 가스 스크러버(5)의 출구는 압축기(6)를 통해 변환 반응기(7)의 가스 입구에 연결된다. 폐열보일러(3)의 증기 출구는 변환 반응기(7)의 증기 입구에 연결된다.

변환 반응기(7)의 증기 출구는 탈황 타워(8)의 입구에 연결되고, 탈황 타워(8)의 출구는 합성가스의 탈탄소화를 위해 구성된 제1 탈탄소 타워(9)의 입구에 연결된다. 제1 탈탄소 타워(9)의 출구는 합성 타워(10)의 입구에 연결된다. 합성 타워(10)의 배기 출구는 배기의 탈탄소화를 위해 구성된 제2 탈탄소 타워(11)의 배기 입구에 연결된다. 제1 탈탄소 타워(9)와 제2 탈탄소 타워(11)의 CO₂ 출구들 모두는 폐열교환기(2)의 냉각매체 입구에 연결된다. 폐열교환기(2)의 냉각매체 출구는 일차 가스화 작용제 입구(20)와 보조 가스화 작용제 입구(16) 모두에 연결된다.

제1 탈탄소 타워(19)와 제2 탈탄소 타워(11)의 CO₂ 출구들 모두는 가스 홀더(12)의 입구에 연결된다. 가스 홀더(12)의 출구는 블로워(13)를 통해 폐열교환기(2)의 냉각매체 입구에 연결된다. 또한, 가스 홀더(12)의 입구는 하소기(32)의 CO₂ 출구에 연결된다.

본 실시예에 있어서, 바이오매스와 같은 고체 연료(14)는 피딩 장치(22)로부터 공급 입구(17)를 통해 가스화기(1)로 도입된다. 재활용 가능한 가스화 작용제 CO₂는 가스화기로 들어간다. 가스화 작용제 CO₂가 가스화기로 들어가기 위한 2개의 루트들이 있다. 하나는 일차 가스화 작용제 입구(20)로부터 도입된 후 공기 분배기(19)를 통해 가스화기로 들어가는 것이고; 다른 하나는 보조 가스화 작용제 입구(16)로부터 가스화기(1)로 들어가는 것이다. 한편, 외부 열에너지는 외부 보조 에너지 입구(15)를 통해 가스화기로 도입된다. 바이오매스는 고온 하에서 가스화기(1)에서 가스화되어 CO, CO₂, CH₄, H₂ 및 반성코크스(semicoke)를 얻는다. 가스화기의 반응 온도는 600 내지 1600℃로 제어되어, 반성코크스가 CO₂와 높은 반응 속도로 반응하고, 그 반응식은 C + CO₂ = 2CO + Q이다.

왕겨와 1Nm³의 합성가스를 예로 들면, 보조 에너지는 공급된 연료의 총에너지의 15-25%에 달하고, 반응 온도는 800℃이고, CO₂의 순환 용적은 0.51 Nm³이고, 바이오매스는 0.48kg이고, 가스화기의 출구로부터 나오는 합성가스는 0-55%체적의 CO, 22-28%체적의 CO₂, 및 6-12%의 H₂를 포함한다.

고온 합성가스(30)는 가스화기(1)의 합성가스 출구로부터 배출된다. 냉각된 슬래그(25)는 슬래그 배출구(21)로부터 배출되어 슬래그 쿨러(23)에 의해 냉각된다.

가스화기의 반응 온도는 600-1300℃ 바람직하게, 850-1250℃로 제어된다. 합성가스의 출구 온도는 800-1100℃로 제어된다. 가스화기에서, 공급 원료의 캐리어 가스와 스위프(sweep) 가스 모두 재활용 가능한 CO₂를 사용한다. 외부 보조 에너지는 공급되는 연료의 총에너지의 15-30%에 달한다. 외부 보조 에너지는 플라즈마 토치, 마이크로웨이브 에너지, 태양 에너지, 레이저 에너지, 전기 유도 에너지를 포함하지만 이에 한정되지 않는 열에너지로 변환될 수 있는 그 어떤 형태의 에너지이다. CO₂의 순환 체적은 퍼니스 온도와 연료 종류에 따라 조절될 수 있다. 가스화기의 공기 분배기를 통과하는 가스화 작용제의 유동율은 연료의 입자 크기에 따라 조절될 수 있고, 바람직하게, 연료의 입자 크기는 50mm이하이고, 유동율은 30-60m/s이다. 가스화기가 동작할 때, 하소기(32) 역시 시동되어, 석회석(33)이 하소되어 출발 가스로서 작용하는 CO₂를 얻는다.

적정의 작업 조건과 방법의 전체 성능을 얻기 위해, 반응 베드 온도는 정확하게 제어되고, 플라즈마 타워 및 공급된 CO₂는 실시간으로 조절된다. 완전 자동화 작동을 얻어서 시스템의 안정된 운전을 확보하기 위해, 전술한 주요 파라미터들은 가스화기의 합성가스 출구에 배치된 모티너링 유니트에 의하거나 인터락 제어에 의해 관측될 수 있다.

그러면, 고온 합성가스(30)는 폐열교환기(2)에 도입되어 가스화 작용제인 CO₂(29)와 열을 교환한다. 따라서, 가스화 작용제는 합성가스에 의해 예열됨으로써 가스화기의 변환 효율을 향상시킨다. 일차적 냉각 후, 고온 합성가스는 다시 폐열보일러(3)에 도입되어 그 안에서 냉각되어 증기(24)를 얻는다. 2-단 냉각 후, 합성가스는 추가적인 냉각과 분진 제거를 위해 사이클론 분리기(4)와 가스 스크러버(5)로 흘러들어간다. 결과적인 플라이 애쉬(26)는 수거되어 배출된다. 예열된 CO₂는 350-600℃의 온도를 가진다.

냉각 및 세정된 합성가스는 압축기(6)에 의해 승압된 후 변환 반응기(7)로 도입되고, 그곳에서 합성가스와 폐열보일러(3)로부터 유래하는 증기(24) 사이에 물 가스 반응이 발생하여, 합성가스의 변화된 처리를 얻고 전체 공정의 반응 제품의 완전환 활용을 보장한다.

변화된 합성가스는 탈황 및 탈탄소화를 위해 탈황 타워(8)와 탈탄소 타워(9)로 도입된다. 제1 탈탄소 타워(9)로부터 정화된 합성가스는 합성 타워(10)로 들어간다. 제1 탈탄소 타워(9)로부터 나오는 CO₂는 잔존 압력의 도움에 의해 가스 홀더(12)로 들어간다.

합성 타워(10)의 정화된 합성가스는 촉매 합성 반응을 통해 오일 제품(27)으로 변환되면서 배기 가스(28)의 생성을 동반한다.

배기 가스(28)는 제2 탈탄소 타워(11)에 도입되어 CO₂(29)가 분리된다. 온실가스가 없이 남아 있는 폐가스(31)는 처리되어 외부로 방출된다. 따라서, 본 발명의 공정은 온실가스의 제로 방출을 얻게 된다.

제1 탈탄소 타워(9)와 제2 탈탄소 타워(11)로부터 나오는 CO₂ 모두 가스 홀더(12)에 도입되어, 블로워(13)에 의해 송풍되어 일차 가스화 작용제 입구(20)와 보조 가스화 작용제 입구(16)를 통해 가스화기(1)로 전송된 후 가스화의 다음 사이클을 시작한다.

1...가스화기 2...폐열교환기
3...폐열보일러 4...사이클론 분리기
5...가스 스크러버 6...압축기
7...변환 반응기 8...탈황 타워
9...제1 탈탄소 타워 10...합성 타워
11...제2 탈탄소 타워 12...가스 홀더
13...블로워 14...연료
15...외부 보조 에너지 입구 16...외부 가스화 작용제 입구
17...공급 입구 18...합성가스 출구
19...공기 분배기 20...일차 가스화 작용제 입구
21...슬래그 배출구 22...피딩 장치
23...슬래그 쿨러 24...증기
25...냉각 슬래그 26...플라이 애쉬
27...오일 제품 28...배기 가스
29...CO₂ 30...합성가스
31...폐가스 32...하소기
33...석회석

Claims

바이오매스를 가스화하여 합성가스를 얻기 위해 가스화 작용제로서 이산화탄소만을 사용하고 산소 없이 오일 제품을 생성하기 위해 합성가스를 이용하는, 바이오매스 가스화로부터 나오는 이산화탄소 재활용 방법에 있어서,
1) 가스화 : 가스화 작용제로서 이산화탄소를 사용하여, 이산화탄소가 외부 보조 에너지의 존재 하에서 가스화기에서 바이오매스를 가스화시켜서, CO, CO₂, CH₄, H₂, H₂O, H2S 및 COS를 포함하는 합성가스를 얻고, 가스화 작용제인 이산화탄소가 다음 단계에서 수거되는 단계;
2) 냉각 : 냉각 매체로서 이산화탄소를 사용하여 단계 1)의 가스화 작용제로서 이산화탄소를 예열하는 일차 열교환기와 냉각 매체로서 물을 사용하여 증기를 생성하는 2차 열교환기를 차례대로 사용하여 합성가스를 냉각하는 단계;
3) 스크러빙 : 분진 제거와 정화를 위해, 단계 2)에서 냉각된 합성가스를 사이클론 분리기와 가스 스크러버에 도입하는 단계;
4) 변환 반응 : 단계 3)에서 정화된 합성가스를 증기와 반응시켜, 합성가스의 일부분을 수소와 이산화탄소로 변환시키고, 합성가스의 일산화탄소에 대한 수소의 비를 변화시키는 단계;
5) 탈황 : 변화된 합성가스를 탈황시켜서 그 안의 H₂S와 COS를 제거하는 단계;
6) 탈탄소 : 이산화탄소를 분리하기 위해 탈황된 합성가스를 탈탄소화시키는 단계;
7) 촉매 합성가스 : 탈황되고 탈탄소된 합성가스를 합성 타워에 도입시켜서 그곳에서 탈황되고 탈탄소된 합성가스를 촉매화시켜 오일 제품 및 이산화탄소를 포함하는 배기 가스를 얻는 단계;
8) 배기 가스의 탈탄소화 : 이산화탄소를 포함하는 배기 가스를 탈탄소시키고 이산화탄소를 분리하여, 이산화탄소가 없는 폐가스를 방출하는 단계; 및
9) 가스화 작용제의 사이클 : 단계 6)과 단계 8)에서 분리된 이산화탄소를 단계 2)의 냉각 매체로서 일차 열교환기에 도입시켜, 이산화탄소를 예열하고, 가스화를 위한 가스화 작용제로서 예열된 이산화탄소를 단계 1)로 이송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 1에 있어서,
단계 1)에서, 가스화 온도는 600 내지 1300℃이고, 합성가스의 출구 온도는 700 내지 1100℃인 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 1에 있어서,
단계 1)에서, 가스화 온도는 850 내지 1250℃이고, 합성가스의 출구 온도는 850 내지 1100℃인 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
단계 1)에서, 외부 보조 에너지는 플라즈마 토치, 마이크로웨이브 에너지, 태양 에너지, 레이저 에너지, 전기 유도 에너지, 또는 이들의 조합이고, 외부 보조 에너지는 단위 시간당 가스화기에 공급되는 연료의 총에너지의 10-30%를 차지하는 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 1에 있어서,
단계 1)에서, 외부 보조 에너지는 단위 시간당 가스화기에 공급되는 연료의 총에너지의 15-20%를 차지하는 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
단계 1)에서, 합성가스 수득률에 대한 이산화탄소의 소비율은 단위 표준 상태 하에서 0.36 내지 0.51인 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
바이오매스는 50mm 이하의 입자 크기를 가지며, 가스화 작용제인 이산화탄소는 30 내지 60m/s의 유동율을 가진 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
단계 2)에서, 가스화 작용제인 이산화탄소는 일차 열교환기에 의해 예열되어 350 내지 600℃의 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 1에 있어서,
단계 4)에서, 변화된 합성가스에서 일산화탄소에 대한 수소의 비율은 2:1인 것을 특징으로 하는 방법.
바이오매스 가스화로부터 나오는 이산화탄소의 재활용 시스템에 있어서,
가스화기(1), 폐열교환기(2), 폐열보일러(3), 사이클론 분리기(4), 가스 스크러버(5), 변환 반응기(7), 탈황 타워(8), 제1 탈탄소 타워(9), 합성 타워(10), 및 제2 탈탄소 타워(11)를 구비하고,
가스화기(1)의 합성가스 출구(18)는 폐열교환기(2)의 열매체 입구에 연결되고; 폐열교환기(2)의 열매체 출구는 폐열보일러(3)의 열소스 입구에 연결되고; 폐열보일러(3)의 열소스 출구는 사이클론 분리기(4)의 가스 입구에 연결되고; 사이클론 분리기(4)의 가스 출구는 가스 스크러버(5)의 입구에 연결되고; 가스 스크러버(5)의 출구는 압축기(6)를 통해 변환 반응기(7)의 가스 입구에 연결되고; 폐열보일러(3)의 증기 출구는 변환 반응기(7)의 증기 입구에 연결되며;
변환 반응기(7)의 증기 출구는 탈황 타워(8)의 입구에 연결되고; 탈황 타워(8)의 출구는 합성가스의 탈탄소를 위해 구성되는 제1 탈탄소 타워(9)의 입구에 연결되고; 제1 탄탄소 타워(9)의 출구는 합성 타워(10)의 입구에 연결되고; 합성 타워(10)의 배기 출구는 배기의 탈탄소를 위해 구성된 제2 탈탄소 타워(11)의 가스 입구에 연결되고; 제1 탈탄소 타워(9)와 제2 탈탄소 타워(11)의 CO₂ 출구들 모두는 폐열교환기(2)의 냉각매체 입구에 연결되고; 폐열교환기(2)의 냉각 매체 출구는 가스화기(1)의 가스화 작용제 입구에 연결된 것을 특징으로 하는 시스템.
청구항 10에 있어서,
제1 탈탄소 타워(9)와 제2 탈탄소 타워(11)의 CO₂ 출구들 모두는 가스 홀더(12)의 입구에 연결되고, 가스 홀더(12)의 출구는 블로워(13)를 통해 폐열교환기(2)의 냉각 매체 입구에 연결된 것을 특징으로 하는 시스템.
청구항 11에 있어서,
가스 홀더(12)의 입구는 하소기(32)의 CO₂ 출구에 연결된 것을 특징으로 하는 시스템.
청구항 10 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
가스화기(1)의 챔버의 하부에 배치된 공기 분배기(19)를 더 구비하고;
공기 분배기(19) 위의 가스화기의 벽은 일차 가스화 작용제 입구(20)를 구비하고; 가스 분배기 아래의 가스화기의 벽은 보조 가스화 작용제 입구(16)를 구비하고; 외부 보조 에너지 입구(15)는 보조 가스화 작용제 입구(16) 위의 가스화기의 벽에 배치되고; 폐열교환기(2)의 냉각 매체 출구는 일차 가스화 작용제 입구(20)와 보조 가스화 작용제 입구(16) 모두에 연결된 것을 특징으로 하는 시스템.