KR101938370B1 - Apparatus for producing solid fuel of hydrothermal carbonizaion producion and method therefor - Google Patents

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Abstract

An apparatus and a method for manufacturing a solid fuel of a hydrothermal carbonization reaction product produced from wastewater sludge are introduced. The apparatus for manufacturing a solid fuel of a hydrothermal carbonization reaction product comprises: a sludge storage tank for storing wastewater sludge; a hydrothermal carbonization reactor for hydrothermally carbonizing the wastewater sludge to produce a hydrothermal carbonization reaction product; a solid-liquid separator for separating the solid product and the liquid product from the hydrothermal carbonization reaction product; a crusher for crushing the solid product separated in the solid-liquid separator; a molding machine for molding the crushed solid product in a predetermined shape; a dryer for drying the solid product to produce a solid fuel; and a combustor for providing a heat source to the hydrothermal carbonization reactor of the dryer.

Description

수열탄화 반응물의 고형연료 제조장치 및 제조방법{APPARATUS FOR PRODUCING SOLID FUEL OF HYDROTHERMAL CARBONIZAION PRODUCION AND METHOD THEREFOR}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a solid fuel producing apparatus and a manufacturing method for a hydrothermally-

본 발명은 수열탄화 반응물의 고형연료 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for producing a solid fuel of a hydrothermal reaction product.

하폐수 슬러지는 높은 발열량을 가지고 있는 우수한 고형연료이지만, 하폐수 슬러지의 높은 함수율로 인하여 건조에 많은 에너지가 소비될 뿐만 아니라, 하폐수 슬러지의 건조시 발생하는 악취 문제로 다양한 악취 제거 설비가 복합적으로 설치되어야 한다.Although wastewater sludge is a solid fuel with high calorific value, due to the high water content of wastewater sludge, it consumes a lot of energy for drying, and odor eliminating facilities for drying odorous wastewater sludge must be installed in combination .

일반적으로 고 함수율의 유기성폐기물(하폐수 슬러지 포함)을 이용하여 고형연료를 생산하기 위해, LNG가스를 열원으로 유기성폐기물을 건조시키는 건조기술이 이용되고 있다. Generally, in order to produce solid fuel using organic wastes with a high water content (including wastewater sludge), a drying technique for drying organic wastes using a LNG gas as a heat source is being used.

그러나 종래 하폐수 슬러지를 이용하여 고형연료를 생산하는 경우, 악취 제거 설비를 운영해야 하기 때문에 고형연료 생산에 소비되는 비용(예를 들어, 톤당 80,000원 이상)이 높은 반면에, 생산된 고형연료의 발전소 판매비용(예를 들어, 톤당 40,000원 이하)은 낮으므로, 하폐수 슬러지의 운영은 적자 상태로 지속될 수 밖에 없는 실정이다. However, when producing solid fuel using conventional wastewater sludge, it is necessary to operate a malodor removal facility, so that the cost of solid fuel production (for example, over 80,000 won / ton) is high, Since the cost of sales (for example, below 40,000 won per ton) is low, the operation of wastewater sludge is in a state of deficit.

이에 하폐수 슬러지에 대한 대규모 처리가 가능하고, 친환경적이면서 경제성 있는 하폐수 슬러지의 처리방안이 요구되고 있다. Therefore, a large-scale treatment for wastewater sludge is possible, and a treatment method of wastewater sludge which is environmentally friendly and economical is demanded.

국내 등록특허공보 10-1433141호 (2014.08.18. 등록)Korean Registered Patent No. 10-1433141 (Registered on Aug. 18, 2014)

본 발명의 실시예들은 높은 함수율을 갖는 하폐수 슬러지에 대해서도 연속적인 고형연료를 생산할 수 있는 수열탄화 반응물의 고형연료 제조장치 및 제조방법을 제공하고자 한다.The embodiments of the present invention are intended to provide a solid fuel production apparatus and method for producing hydrothermal carbonization reactants capable of producing continuous solid fuel even with wastewater sludge having a high water content.

본 발명의 일 측면에 따른 수열탄화 반응물의 고형연료 제조장치는, 하폐수 슬러지를 저장하는 슬러지 저장조; 상기 하폐수 슬러지를 수열탄화하여 수열탄화 반응물을 생성시키는 수열탄화 반응기; 상기 수열탄화 반응물로부터 고체생성물과 액체생성물을 분리하는 고액 분리기; 분리된 상기 고체생성물을 파쇄하는 파쇄기; 파쇄된 상기 고체생성물을 일정 형태로 성형하는 성형기; 상기 고체생성물을 건조시켜 고형연료를 생성하는 건조기; 및 상기 수열탄화 반응기 또는 상기 건조기에 열원을 제공하는 연소기를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for producing hydrofluorocarbon reactant, comprising: a sludge storage tank for storing wastewater sludge; A hydrothermal carbonization reactor for hydrothermally carbonizing the wastewater sludge to produce a hydrothermal reaction product; A solid-liquid separator for separating the solid product and the liquid product from the hydrothermal reaction product; A crusher for crushing the separated solid product; A molding machine for molding the crushed solid product into a predetermined shape; A dryer for drying the solid product to produce a solid fuel; And a combustor for providing a heat source to the hydrothermal reactor or the dryer.

이때, 고형연료 제조장치는, 상기 파쇄기에서 파쇄된 상기 고체생성물을 상기 연소기로 바이패스하기 위한 이송기; 및 상기 건조기에서 생성된 고형연료의 함수율이 기 설정된 기준 함수율보다 높으면, 상기 건조기의 작동 이상으로 판단하고, 상기 고체생성물을 상기 파쇄기에서 상기 연소기로 상기 이송기를 통해 이송시키는 컨트롤러를 더 포함하는 수열탄화 반응물의 고형연료 제조장치.At this time, the solid fuel producing apparatus comprises a conveyor for bypassing the solid product crushed in the crusher to the combustor; And a controller for determining that the water content of the solid fuel produced in the dryer is higher than a preset reference water content and for transferring the solid product from the crusher to the combustor through the conveyor, A solid fuel producing device for reacting.

또한, 고형연료 제조장치는, 파쇄된 상기 고체생성물을 상기 파쇄기에서 상기 건조기로 안내하기 위한 바이패스관; 및 상기 파쇄기에서 파쇄된 고체생성물의 함수율이 기 설정된 허용 함수율보다 높으면, 상기 고체생성물을 상기 파쇄기에서 상기 건조기로 상기 바이패스관을 통해 이송시키는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.The solid fuel producing apparatus further comprises: a bypass pipe for guiding the crushed solid product from the crusher to the drier; And a controller for transferring the solid product from the crusher to the drier through the bypass pipe if the water content of the crushed solid product in the crusher is higher than a predetermined permissible water content.

또한, 고형연료 제조장치는, 상기 고액 분리기에서 분리된 상기 액체생성물에 포함된 암모니아를 회수하는 암모니아 회수 반응기; 및 상기 암모니아가 회수된 상기 액체생성물을 발효시켜서 메탄가스를 생성하는 메탄가스 생성 반응기를 더 포함할 수 있다.The apparatus for producing solid fuel further comprises an ammonia recovery reactor for recovering ammonia contained in the liquid product separated in the solid-liquid separator; And a methane gas generating reactor for producing methane gas by fermenting the liquid product from which the ammonia has been recovered.

또한, 상기 고액 분리기는 상기 수열탄화 반응물을 압입에 의한 1차 탈수하고, 1차 탈수된 상기 수열탄화 반응물을 압착에 의해 2차 탈수할 수 있다.In addition, the solid-liquid separator may perform the first dehydration by press-fitting the hydrothermal reaction product, and the dehydrated hydrothermal reaction product may be dehydrated by compression.

또한, 상기 연소기는 상기 고형연료 및 상기 메탄가스를 통해 생성되는 열매유 및 스팀을 상기 수열탄화 반응기 또는 상기 건조기에 간접가열을 위한 열원으로 제공하거나, 상기 고형연료 및 상기 메탄가스에 의해 생성되는 배가스를 상기 수열탄화 반응기 또는 상기 건조기에 직접가열을 위한 열원으로 제공할 수 있다.In addition, the combustor may supply the solid fuel and the fuel oil and steam generated through the methane gas as a heat source for indirect heating to the hydrothermal carbonization reactor or the dryer, or may be provided in the exhaust gas generated by the solid fuel and the methane gas May be provided as a heat source for direct heating to the hydrothermal reactor or the dryer.

본 발명의 일 측면에 따른 수열탄화 반응물의 고형연료 제조방법은, 하폐수 슬러지를 저장하는 슬러지 저장 단계; 상기 하폐수 슬러지를 수열탄화 반응물을 생성시키는 수열탄화 단계; 상기 수열탄화 반응물으로부터 고체생성물과 액체생성물로 분리하는 고액 분리 단계; 분리된 상기 고체생성물을 파쇄하는 파쇄 단계; 파쇄된 상기 고체생성물을 일정 형태로 성형하는 성형 단계; 상기 고체생성물을 건조시켜 고형연료를 생성하는 건조 단계; 및 수요처의 판매를 위해 상기 고형연료를 수집하거나, 공정 에너지의 사용을 위해 상기 고형연료를 연소시키는 처리 단계를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for producing a solid fuel of a hydrothermal carbonation product, comprising: a sludge storage step of storing wastewater sludge; A hydrothermal carbonization step of producing the hydrothermal reaction product of the wastewater sludge; A solid-liquid separation step of separating the hydrothermal reaction product into a solid product and a liquid product; A crushing step of crushing the separated solid product; A molding step of molding the crushed solid product into a predetermined shape; Drying the solid product to produce a solid fuel; And a processing step of collecting the solid fuel for sale of a customer or burning the solid fuel for use of process energy.

상기 건조 단계에서 생성된 고형연료의 함수율이 기 설정된 기준 함수율보다 높으면, 상기 건조기의 작동 이상으로 판단하고, 상기 파쇄 단계에서 파쇄된 고체생성물을 연소시키는 처리 단계로 흐름을 제어하는 비상운전 단계를 더 포함할 수 있다.And an emergency operation step of controlling the flow to a treatment step of determining that the operation of the dryer is abnormal if the moisture content of the solid fuel produced in the drying step is higher than a predetermined reference moisture content and burning the solid product which has been crushed in the crushing step .

또한, 고형연료 제조방법은, 상기 파쇄 단계에서 파쇄된 고체생성물의 함수율이 기 설정된 허용 함수율보다 높으면, 상기 파쇄 단계에서 파쇄된 고체생성물을 상기 건조 단계로 흐름을 제어하는 비상운전 단계를 더 포함할 수 있다.The solid fuel manufacturing method further includes an emergency operation step of controlling the flow of the solid product crushed in the crushing step to the drying step when the water content of the crushed solid product in the crushing step is higher than a predetermined permissible water content .

또한, 고형연료 제조방법은, 상기 고액 분리 단계에서 분리된 상기 액체생성물에 포함된 암모니아를 회수하는 암모니아 회수 단계; 및 상기 암모니아 회수 단계에서 상기 암모니아가 회수된 상기 액체생성물을 발효시켜서 메탄가스를 생성하는 메탄가스 생성 단계를 더 포함할 수 있다.Also, the method for producing a solid fuel includes: an ammonia recovery step of recovering ammonia contained in the liquid product separated in the solid-liquid separation step; And a methane gas generation step of fermenting the liquid product in which the ammonia is recovered in the ammonia recovery step to produce methane gas.

또한, 상기 처리 단계는 상기 고형연료의 연소시, 상기 고형연료 및 상기 메탄가스를 통해 생성된 열매유 및 스팀을 상기 수열탄화 단계 또는 상기 건조 단계에서 필요한 간접가열을 위한 열원으로 제공하거나, 상기 고형연료 및 상기 메탄가스에 의해 생성된 배가스를 상기 수열탄화 단계 또는 상기 건조 단계에서 필요한 직접가열을 위한 열원으로 제공할 수 있다.In addition, the processing step may include providing the solid fuel and the heat oil generated through the methane gas and steam as a heat source for indirect heating required in the hydrothermal carbonization step or the drying step at the time of burning the solid fuel, The fuel and the exhaust gas generated by the methane gas may be provided as a heat source for direct heating required in the hydrothermal carbonization step or the drying step.

본 발명의 실시예들은 하폐수 슬러지를 수열탄화 기반 통합공정을 이용하여 고형연료를 생산하는데 필요한 소비에너지를 최소화할 수 있다는 이점이 있다.The embodiments of the present invention have an advantage that the energy consumption required to produce solid fuel using the hydrothermal carbonization-based integrated process of the wastewater sludge can be minimized.

또한, 본 발명의 실시예들은 고 함수율의 하폐수슬러지를 단순 건조를 통해서 수분을 수증기로 건조시키는 것이 아니라, 수분을 증발시키지 않고 기계적 탈수만으로 함수율 40%이하 까지 물로 분리함으로써, 수분제거 시 소비되는 에너지를 기존 건조대비 60%이상 절감할 수 있고, 결국, 하폐수슬러지 고형연료화의 경제성을 향상시킬 수 있고, 에너지밀도를 높일 수 있어 연료로서의 특성 향상이 가능하다는 이점이 있다.In the embodiments of the present invention, the wastewater sludge having a high water content is dried not by water vapor through simple drying but is separated into water up to a water content of 40% or less by mechanical dehydration without evaporating water, Can be reduced by 60% or more compared with the conventional drying. As a result, economical efficiency of solidification of wastewater sludge solid fuel can be improved, energy density can be increased, and characteristics as fuel can be improved.

또한, 본 발명의 실시예들은 수열탄화 반응물을 고액분리부터 최종 연소까지 가장 효율적인 연속운전을 구현할 수 있고, 다양한 운전조건에서 발생되는 문제에 대해, 비상운전을 통해 신속하고 효율적으로 대처할 수 있다는 이점이 있다.Further, the embodiments of the present invention can realize the most efficient continuous operation from the solid-liquid separation of the hydro-carbonized reactants to the final combustion, and it is possible to quickly and efficiently cope with the problems occurring under various operating conditions through the emergency operation have.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수열탄화 반응물의 고형연료 제조장치 를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수열탄화 반응물의 고형연료 제조장치 를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 수열탄화 반응물의 고형연료 제조장치 를 도시한 구성도이다.
도 4은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 수열탄화 반응물의 고형연료 제조장치의 일부 구성을 확대하여 도시한 상세도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수열탄화 반응물의 고형연료 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수열탄화 반응물의 고형연료 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 수열탄화 반응물의 고형연료 제조방법을 도시한 순서도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a solid fuel production apparatus for hydrothermal reaction products according to a first embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 2 is a schematic view showing a solid fuel production apparatus for hydrothermal reaction products according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram showing a solid fuel production apparatus for hydrothermal reaction products according to a third embodiment of the present invention.
4 is an enlarged view of a part of the apparatus for producing solid-state carbonaceous material according to the third embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method for producing a solid fuel of a hydrothermal reaction product according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing a method for producing a solid fuel of a hydrothermal reaction product according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart showing a method for producing a solid fuel of a hydrothermal reaction product according to a third embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, configurations and operations according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The following description is one of many aspects of the claimed invention and the following description may form part of the detailed description of the invention. However, the detailed description of known configurations or functions in describing the present invention may be omitted for clarity.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 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.While the invention is susceptible to various modifications and its various embodiments, it is intended to illustrate the specific embodiments and the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

그리고 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 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. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. And terms including ordinals such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the constituent elements are not limited by such terms. These terms are used only to distinguish one component from another. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수열탄화 반응물의 고형연료 제조장치 를 도시한 구성도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a solid fuel production apparatus for hydrothermal reaction products according to a first embodiment of the present invention; FIG.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수열탄화 반응물의 고형연료 제조장치(10)는, 슬러지 저장조(100), 수열탄화 반응기(200), 고액 분리기(300), 파쇄기(610), 성형기(630), 건조기(630), 연소기(730), 암모니아 회수 반응기(400) 및 메탄가스 생성 반응기(500)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the apparatus 10 for producing a solid hydrocarbon fuel according to the first embodiment of the present invention includes a sludge storage tank 100, a hydrothermal carbonization reactor 200, a solid-liquid separator 300, A reactor 630, a dryer 630, a combustor 730, an ammonia recovery reactor 400, and a methane gas production reactor 500.

구체적으로, 슬러지 저장조(100)는 유기성폐기물, 보다 자세하게는, 수분 함량( 예를 들면, 함수율 80% 이상)이 높은 하폐수 슬러지를 저장하기 위한 수납공간을 제공하는 저장조를 포함할 수 있다. Specifically, the sludge reservoir 100 may include a reservoir that provides a containment space for storing organic wastes, and more particularly, wastewater sludge having a high moisture content (e.g., greater than 80% water content).

본 실시예에서 슬러지 저장조(100)에는 하폐수 슬러지가 저장되는 경우를 일 예로 들어 설명하나, 슬러지 저장조(100)에는 하폐수 슬러지 이외에도, 음식물 폐기물, 축산분뇨, 농업부산물 등이 저장될 수 있음은 물론이다.In the present embodiment, the sludge storage tank 100 stores the wastewater sludge as an example. However, the sludge storage tank 100 may store food wastes, livestock manure, agricultural byproducts, etc. in addition to wastewater sludge .

수열탄화 반응기(200)는 하폐수 슬러지를 수열탄화(HTC :HydroThermal Carbonization)하여 수열탄화 반응물을 생성시킬 수 있다. 여기서, 수열탄화란 저함수율을 갖는 재료와 물을 혼합한 재료 또는 고함수율을 갖는 재료를 폐쇄형 반응기에 넣어 가온시키고, 이러한 가온에 의해 물이 포화되어 수증기압이 발생되면서 수분 증발 없이 탄화 반응이 진행되는 것을 의미한다.The hydrothermal carbonation reactor 200 can generate hydrothermal reaction products by hydrothermal carbonization (HTC) of the wastewater sludge. Here, the hydrothermal carbonization is a process in which a material having a low moisture content and a material mixed with water or a material having a high water content is heated in a closed type reactor and saturated with water to generate water vapor pressure and carbonization reaction proceeds without moisture evaporation .

예를 들어, 수열탄화 반응기(200)는 하폐수슬러지를 닫힘계(closed system)에서 승온시키면 150℃ ∼ 250℃ 범위에서 열수(hot water)에 의하여 하폐수슬러지 내 고형의 유기물을 부분 분해함으로써, 고형분에 부착된 수분을 증발 없이 액상으로 분리시키는 역할을 수행할 수 있다. 이 과정에서 탈카르복실화(decarboxylation) 반응과 탈수(dehydration)반응이 유도될 수 있고, 탄소고정을 통해 고형연료의 에너지밀도를 높일 수 있는 동시에, 소수성화로 인한 탈수능력을 증가시킬 수 있다For example, when the wastewater sludge is heated in a closed system, the hydrocracking reactor 200 partially decomposes the solid organic matter in the wastewater sludge by hot water in the range of 150 ° C to 250 ° C, And can perform a role of separating the adhered water into a liquid phase without evaporation. In this process, decarboxylation and dehydration reactions can be induced, the energy density of the solid fuel can be increased through carbon fixation, and the dewatering ability due to hydrophobization can be increased

이러한 수열탄화 반응기(200)는 수분 함량이 높은 하폐수슬러지를 수분을 증발시키지 않고 기계적 탈수만으로 하폐수슬러지의 함수율을 35~45%까지 낮음으로써, 수분제거 시 소비되는 에너지를 건조대비 60%이상 절감할 수 있고, 하폐수슬러지를 이용한 고형연료 공정에서의 경제성을 향상 시킬 수 있다. The hydrothermal reactor 200 can reduce the water consumption of the wastewater sludge having a high moisture content by 35% to 45% by mechanically dewatering only the wastewater sludge without evaporating moisture, And the economical efficiency in the solid fuel process using the wastewater sludge can be improved.

고액 분리기(300)는 수열탄화 반응물로부터 고체생성물과 액체생성물을 분리할 수 있다. 수열탄화 반응기(200)를 통해 생성된 수열탄화 반응물은, 고체생성물과 액체생성물이 혼합된 슬러리 상태로 배출되기 때문에, 고액 분리기(300)는 수열탄화 반응물을 고액분리를 통해 고체생성물과 액체생성물로 분리할 수 있다. The solid-liquid separator 300 can separate the solid product and the liquid product from the hydrothermal reaction product. Since the hydrothermal reaction product produced through the hydrothermal reactor (200) is discharged as a slurry in which a solid product and a liquid product are mixed, the solid-liquid separator (300) separates the hydrothermal carbonization product from the solid product and the liquid product Can be separated.

고액 분리기(300)는 고체생성물의 함수율을 45% 이하(예를 들면, 35~45% 수준)로 맞출 수 있는 다양한 고액분리 기술을 수열탄화 반응물에 적용할 수 있다. 예를 들어, 고액 분리기(300)에는 멤브레인 필터 프레스(membrane filter-press)가 적용될 수 있다. 멤브레인 필터 프레스는 수열탄화 반응물을 압입(feeding)에 의한 1차 탈수하고, 1차 탈수된 수열탄화 반응물을 압착(squeezing)에 의해 2차 탈수함으로써, 고체생성물의 함수율을 45% 이하로 낮출 수 있다.The solid-liquid separator 300 can be applied to the hydrothermal reaction products by various solid-liquid separation techniques capable of adjusting the water content of the solid product to 45% or less (for example, 35 to 45% level). For example, a membrane filter-press may be applied to the solid-liquid separator 300. The membrane filter press can lower the water content of the solid product to less than 45% by primary dehydration by feeding the hydrothermal carbonization product and secondary dehydration by squeezing the primary dehydrated hydrothermal carbonization product .

이와 같이, 고액 분리기(300)에서 분리된 고체생성물은, 파쇄기(610), 성형기(630) 및 건조기(630)를 통해 고형연료로 생성될 수 있고, 액체생성물은 암모니아 회수 반응기(400) 및 메탄가스 생성 반응기(500, 혐기소화 또는 매립지 재순환)를 통해 메탄가스(바이오메탄)로 회수될 수 있다. Thus, the solid product separated in the solid-liquid separator 300 can be produced as a solid fuel through the crusher 610, the molding machine 630, and the drier 630, and the liquid product can be recovered from the ammonia recovery reactor 400 and methane Can be recovered as methane gas (biomethane) through a gas production reactor (500, anaerobic digestion or landfill recirculation).

파쇄기(610)는 고액 분리기(300)에서 분리된 고체생성물을 이송 및 성형에 적합한 형태로 파쇄할 수 있다. 파쇄기(610)를 통해 적당한 크기로 파쇄된 고체생성물은 성형기(630)로 이송될 수 있다.The crusher 610 can crush the solid product separated in the solid-liquid separator 300 into a form suitable for transportation and molding. The crushed solid product through the crusher 610 to an appropriate size can be transferred to the molding machine 630.

성형기(630)는 파쇄기(610)에서 파쇄된 고체생성물을 일정 형태로 성형할 수 있다. 이때, 성형기(630)에서의 성형 조건은 수요처의 요청에 조정될 수 있다. 성형기(630)를 통해 일정 형태로 성형된 고체생성물은, 건조 효율이 높아질 수 있고, 최종 생성물인 고형연료의 이송, 저장 및 연소의 적용성을 높일 수 있다. The molding machine 630 can mold the crushed solid product in the crusher 610 into a certain shape. At this time, the molding condition in the molding machine 630 can be adjusted at the request of the customer. The solid product molded into a certain shape through the molding machine 630 can increase the drying efficiency and enhance the applicability of the transportation, storage and combustion of the solid fuel as the final product.

건조기(630)는 연소기(730)로부터 제공받은 열원을 이용하여 고체생성물을 건조시킬 수 있다. 이때, 건조기(630)에 적용되는 가열방식으로는, 연소기(730)에서 제공받은 열매유 및 스팀을 이용하여 건조기(630) 온도를 높이는 간접가열 방식과, 연소기(730)에서 제공받은 배가스가 건조기(630) 내 건조로에 직접 투입되어 열을 전달하는 직접가열 방식이 사용될 수 있다. The dryer 630 may dry the solid product using the heat source provided from the combustor 730. The heating method applied to the dryer 630 includes an indirect heating method in which the temperature of the dryer 630 is increased using the oil and steam supplied from the combustor 730 and the indirect heating method in which the exhaust gas supplied from the combustor 730 is supplied to the dryer 630. [ A direct heating method in which heat is directly transferred to the drying furnace in the drying chamber 630 can be used.

건조기(630)는 성형기(630)에서 성형되지 않은 상태로 투입된 파쇄기(610)의 고체생성물이 케이크 형태로 투입되어도, 다시 말해, 파쇄기(610)의 고체생성물이 성형기(630)를 거치지 않은 상태이어도, 케이크 형태의 고체생성물을 건조할 수 있다. 건조기(630)를 통해 생성된 고형연료는, 고형연료 저장조(710)에 저장될 수 있다.The dryer 630 may be configured such that even if the solid product of the crusher 610 that has been put in the unformed state in the molding machine 630 is put in the form of a cake or the solid product of the crusher 610 does not go through the molding machine 630 , The solid product in the form of a cake can be dried. The solid fuel produced through the dryer 630 may be stored in the solid fuel storage 710.

고형연료 저장조(710)는 고형연료의 일시 저장할 수 있는 저장공간을 제공할 수 있다. 고형연료 저장조(710)에는 고형연료의 저장량을 확인 할 수 있는 고형연료 측정기(미도시)가 마련될 수 있다. 고형연료 측정기는 센서와 로드셀을 포함하는 구성으로, 고형연료 저장조(710)내 저장된 고형연료의 함수율을 측정할 수 있다. The solid fuel reservoir 710 may provide a temporary storage space for the solid fuel. The solid fuel storage tank 710 may be provided with a solid fuel gauge (not shown) capable of checking the amount of stored solid fuel. The solid fuel gauge can measure the water content of the solid fuel stored in the solid fuel storage tank 710 in a configuration including a sensor and a load cell.

아울러, 고형연료 저장조(710)에는 자연발화에 의한 화재를 막기 위해서 온도센서와 소방수 공급장치가 마련될 수 있고, 저장조 내부에서 수분이 응축되는 것을 방지하기 위한 수분제거 필터가 구비될 수 있다. 또한, 고형연료 저장조(710)는 기류 이송 방법으로 유입 공기의 빠른 배출을 통해 수분 응축을 방지할 수 있다. 고형연료 저장조(710)에 저장된 고형연료는 정량 공급기(720)를 통해 연소기(730)에 전달되어 본 발명의 전체 공정에 필요한 에너지로 사용되거나, 수요처로 이동되어 판매될 수 있다.In addition, the solid fuel storage tank 710 may be provided with a temperature sensor and a fire-water supply device to prevent fire due to spontaneous ignition, and may be provided with a moisture removal filter for preventing water from condensing in the storage tank. In addition, the solid fuel reservoir 710 can prevent moisture condensation through the rapid evacuation of the incoming air in an airflow transfer process. The solid fuel stored in the solid fuel storage tank 710 may be transferred to the combustor 730 through the quantitative feeder 720 and used as energy required for the entire process of the present invention or may be transferred to a customer and sold.

정량 공급기(720)는 다양한 방법으로 고형연료를 연소기(730)에 정량 공급할 수 있다. 예를 들어, 정량 공급기(720)는 로타리 밸브를 이용하여 고형연료 저장조(710)에서 정량적으로 고형연료를 배출하고, 링 블로어를 이용하여 기류 이송을 하며, 사이클론에서 기류이송 공기를 회수할 수 있다. 이때, 정량 공급기(720)는 로타리 밸브의 RPM 컨트롤을 통해, 고형연료를 연소기(730)에 정량공급하고, 연소기(730) 투입부에 장착된 벨트 스케일을 이용하여 투입되는 고형연료의 량을 실시간으로 측정 및 적산할 수 있다.The quantitative feeder 720 can supply the solid fuel to the combustor 730 in a quantitative manner in various ways. For example, the quantitative feeder 720 can use a rotary valve to quantitatively discharge the solid fuel in the solid fuel reservoir 710, carry the airflow using the ring blower, and recover the airflow conveyed air from the cyclone . At this time, the quantitative feeder 720 feeds the solid fuel to the combustor 730 in a quantitative manner through the RPM control of the rotary valve, and calculates the amount of the solid fuel to be supplied using the belt scale mounted on the burner 730 in real time As shown in FIG.

연소기(730)는 고체 연료와 기체 연료를 동시에 사용 가능한 보일러로, 정량 공급기(720)에서 제공받은 고형연료와 메탄가스 생성 반응기(500)로부터 공급받은 메탄가스(바이오메탄)를 이용하여, 본 발명의 전체 공정에서 필요한 열에너지를 제공할 수 있다. 일 예로, 연소기(730)는 스토커 방식, 로타리퀼른 방식의 연소를 제공할 수 있다. The combustor 730 is a boiler that can use both solid fuel and gaseous fuel at the same time. The solid fuel supplied from the quantitative feeder 720 and the methane gas (biomethane) supplied from the methane gas production reactor 500 are used in the present invention It is possible to provide the necessary thermal energy in the whole process of the process. As an example, the combustor 730 may provide a stoker type, rotary Coulomb type combustion.

이러한 연소기(730)는 수열탄화 반응기(200) 또는 건조기(630)에서 필요한 열원을 수열탄화 반응기(200) 또는 건조기(630)에 제공할 수 있다. 연소기(730)는 고형연료 및 메탄가스를 통해 생성되는 열매유 및 스팀을 수열탄화 반응기(200) 또는 건조기(630)에 간접가열을 위한 열원으로 제공하거나, 고형연료 및 메탄가스에 의해 생성되는 배가스를 수열탄화 반응기(200) 또는 조기에 직접가열을 위한 열원으로 제공할 수 있다.The combustor 730 may supply the heat source necessary for the hydrothermal carbonization reactor 200 or the dryer 630 to the hydrothermal carbonization reactor 200 or the dryer 630. The combustor 730 may supply the heating oil and steam generated through the solid fuel and the methane gas to the hydrothermal carbonization reactor 200 or the dryer 630 as a heat source for indirect heating, May be provided as a heat source for the hydrothermal reactor (200) or early heating directly.

특히, 건조기(630)의 작동이상으로 판단되는 비상운전의 경우, 함수율 45% 내외의 케이크 형태의 고체생성물이 연소기(730)에 유입되더라도, 연소기(730)의 연소로 내부에서 건조 및 연소를 나누어서 적용 할 수 있으므로, 고체생성물을 이용하여 열원을 생성할 수 있다. Particularly, in the case of the emergency operation judged as abnormal operation of the dryer 630, even if a solid product in the form of a cake having a moisture content of about 45% flows into the combustor 730, drying and combustion are divided inside the combustion furnace of the combustor 730 As a result, a solid source can be used to generate a heat source.

본 실시예에서, 연소기(730)는 스토커 방식, 로타리퀼른 방식의 연소로를 제공하지만, 이에 한정되지는 아니하며, 연소기(730)는 상기의 조건을 만족할 수 있는 다양한 형태의 연소로를 포함할 수 있다.In this embodiment, the combustor 730 provides a stoker type rotary kiln type combustion furnace, but the present invention is not limited thereto, and the combustor 730 may include various types of combustion furnaces that can satisfy the above conditions have.

암모니아 회수 반응기(400)는 액체생성물에 포함된 암모니아 성분을 기화시킨 후에 암모니아 가스를 제거할 수 있다. 액체생성물 내 포함된 암모니아 성분은 고농도의 암모니아성 질소를 포함하는데, 암모니아성 질소는 후술할 메탄가스 생성 반응기(500)에서 저해 인자로서 작용하기 때문에 제거되어야 한다.The ammonia recovery reactor 400 may remove the ammonia gas after vaporizing the ammonia component contained in the liquid product. The ammonia component contained in the liquid product contains a high concentration of ammonia nitrogen, which must be removed since it acts as an inhibitor in the methane gas production reactor 500 described below.

암모니아 회수 반응기(400)는 암모니아제거에 소요되는 공기량을 감소시키기 위해 약 60℃ 내지 약 80℃에서 운전될 수 있으며, 암모니아 회수 반응기(400)(500)에서 사용되는 열원은 수열탄화 반응기(200)로부터 공급되는 폐열일 수 있다. 일예로, 암모니아 회수 반응기(400)는 스트리핑(stripping) 장치로 구성될 수 있다. The ammonia recovery reactor 400 may be operated at about 60 ° C to about 80 ° C to reduce the amount of air required to remove ammonia. The heat source used in the ammonia recovery reactors 400, As shown in Fig. For example, the ammonia recovery reactor 400 may be configured as a stripping apparatus.

이때, 암모니아 회수 반응기(400)에서 기화된 암모니아는 암모니아 액화 장치(미도시)로 유입된 다음, 냉각수에 의해 암모니아수로 액화될 수 있고, 이렇게 액화된 암모니아수는 연소기(730)의 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx)을 제거하는데 사용될 수 있다. At this time, the ammonia vaporized in the ammonia recovery reactor 400 may be introduced into an ammonia liquefier (not shown), and then may be liquefied by ammonia water by cooling water. The liquefied ammonia water may be contained in the exhaust gas of the combustor 730 It can be used to remove nitrogen oxides (NOx).

메탄가스 생성 반응기(500)는 암모니아가 회수된 액체생성물에 포함된 다당류, 단백질, 지질 등을 단당류, 아미노산, 글리세롤, 고급 지방산 등으로 가수분해시킬 수 있고, 그 후, 아세트산 또는 부틸산과 같은 유기산의 생성을 유도할 수 있다. 이때, 생성된 유기산은 메탄 발효될 수 있고, 유기산이 메탄 발효되는 과정에서 발생되는 가스는 메탄, 이산화탄소 등을 포함할 수 있으며, 그 중 메탄가스는 연소기(730)로 공급될 수 있다.The methane gas production reactor 500 can hydrolyze polysaccharides, proteins, lipids, and the like contained in the liquid product from which ammonia has been recovered, into monosaccharides, amino acids, glycerol, higher fatty acids and the like. Thereafter, an organic acid such as acetic acid or butyl acid Lt; / RTI > At this time, the generated organic acid may be fermented by methane, and the gas generated during the fermentation of the organic acid by methane may include methane, carbon dioxide, and the methane gas may be supplied to the combustor 730.

본 실시예에서는, 메탄가스 생성 반응기(500)는 혐기 소화 공정이 수행되는 혐기 소화조 또는 바이오리액터로 구성될 수 있지만, 이외에도, 메탄가스는 암모니아가 회수된 액체생성물이 매립지에서 침출수와 함께 재순환됨에 따라 생성된 매립가스로부터 추출될 수도 있다.In this embodiment, the methane gas producing reactor 500 may be composed of an anaerobic digester or a bioreactor in which an anaerobic digestion process is carried out. In addition, the methane gas may be recovered as the ammonia recovered liquid product is recycled together with the leachate in the landfill And may be extracted from the generated landfill gas.

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수열탄화 반응물의 고형연료 제조장치 를 도시한 구성도이다.FIG. 2 is a schematic view showing a solid fuel production apparatus for hydrothermal reaction products according to a second embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수열탄화 반응물의 고형연료 제조장치(10')는, 슬러지 저장조(100), 수열탄화 반응기(200), 고액 분리기(300), 파쇄기(610), 성형기(630), 건조기(630), 연소기(730), 암모니아 회수 반응기(400), 메탄가스 생성 반응기(500), 이송기(660), 고형연료 측정기(미도시) 및 컨트롤러(미도시)를 포함할 수 있다. 2, an apparatus 10 'for producing hydro-carbonated reactants according to a second embodiment of the present invention includes a sludge storage tank 100, a hydrothermal carbonization reactor 200, a solid-liquid separator 300, A crusher 610, a molding machine 630, a drier 630, a combustor 730, an ammonia recovery reactor 400, a methane gas production reactor 500, a conveyor 660, a solid fuel meter (not shown) (Not shown).

여기서, 이송기(660), 고형연료 측정기 및 컨트롤러를 제외한 나머지 구성들, 슬러지 저장조(100), 수열탄화 반응기(200), 고액 분리기(300), 파쇄기(610), 성형기(630), 건조기(630), 연소기(730), 암모니아 회수 반응기(400) 및 메탄가스 생성 반응기(500)는 제 1 실시예에서 설명한 구성요소에 대응되므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.The sludge storage tank 100, the hydrothermal carbonization reactor 200, the solid-liquid separator 300, the crusher 610, the molding machine 630, the dryer (not shown), and the other components except for the conveyor 660, 630, the combustor 730, the ammonia recovery reactor 400, and the methane gas production reactor 500 correspond to the components described in the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.

이송기(660)는 파쇄기(610)에서 파쇄된 고체생성물을 연소기(730)로 바이패스하기 위한 구성으로, 후술하는 컨트롤러에 의해 건조기(630)가 작동이상인 것으로 판단되면, 케이크 형태의 고체생성물을 정량 공급기(720)로 이송할 수 있다. 이러한 이송기(660)는 악취방지를 위한 기밀성 유지가 가능한 다양한 이송 구조를 포함할 수 있다. 일 예로, 이송기(660)는 케이크 형태의 고체생성물을 이송할 수 있는 벨트 컨베이어 또는 스크류 컨베이어로 제공될 수 있다. The conveyor 660 is configured to bypass the crushed solid product in the crusher 610 to the combustor 730. When it is determined by the controller described later that the drier 630 is abnormal operation, It may be transferred to the quantitative feeder 720. Such a conveyor 660 may include various conveying structures capable of maintaining airtightness for preventing malodor. As an example, the conveyor 660 may be provided as a belt conveyor or a screw conveyor capable of conveying a solid product in the form of a cake.

컨트롤러는 고형연료 측정기로부터 고형연료의 함수율에 대한 정보를 제공받아, 건조기(630)의 작동 이상으로 판단할 수 있고, 건조기(630)가 작동 이상인 것으로 판단하면, 이송기(660)를 통해, 파쇄기(610)에서 파쇄된 고체생성물을 연소기(730)로 이송되도록 제어할 수 있다.The controller can receive information about the water content of the solid fuel from the solid fuel meter and can determine that the operation of the dryer 630 is abnormal. If the controller 630 determines that the dryer 630 is abnormal, (610) to be delivered to the combustor (730).

예컨대, 고형연료 측정기에서 측정된 고형연료의 함수율이 기 설정된 기준 함수율(예를 들면, 함수율 10%)보다 높으면, 컨트롤러는 건조기(630)의 작동 이상으로 판단하고, 고체생성물을 연소기(730)로 이송시키기 위한 작동신호를 이송기(660)에 제공할 수 있다. For example, if the water content of the solid fuel measured in the solid fuel meter is higher than a preset reference moisture content (for example, water content of 10%), the controller determines that the operation of the dryer 630 is abnormal and sends the solid product to the combustor 730 To the conveyor 660. In this case,

이와 같이, 건조기(630)의 고장으로 고체생성물에 대한 건조가 불가능한 경우, 건조기(630)의 고장으로 전체 공정이 멈추게 되면, 하폐수 슬러지가 지속적으로 누적될 수 있지만, 컨트롤러의 제어를 통해, 케이크 형태의 고체생성물을 이송기(660)를 통해 연소기(730)로 공급하면, 고체생성물에 대한 건조 및 연소를 동시에 진행할 수 있다.If the drying process is not possible due to the failure of the dryer 630 and the entire process is stopped due to the failure of the dryer 630, the wastewater sludge can be continuously accumulated. However, Is fed to the combustor 730 through the conveyor 660, the drying and the combustion for the solid product can proceed at the same time.

도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 수열탄화 반응물의 고형연료 제조장치 를 도시한 구성도이고, 도 4은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 수열탄화 반응물의 고형연료 제조장치의 일부 구성을 확대하여 도시한 상세도이다.FIG. 3 is a schematic view illustrating an apparatus for producing a solid fuel according to a third embodiment of the present invention, FIG. 4 is a schematic view of a part of the apparatus for manufacturing a solid fuel of a hydrothermal reaction product according to a third embodiment of the present invention And Fig.

도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 수열탄화 반응물의 고형연료 제조장치(10")는, 슬러지 저장조(100), 수열탄화 반응기(200), 고액 분리기(300), 파쇄기(610), 성형기(630), 건조기(630), 연소기(730), 암모니아 회수 반응기(400), 메탄가스 생성 반응기(500), 이송기(660), 바이패스관(650) 및 컨트롤러를 포함할 수 있다. 이하, 본 발명의 제3 실시예를 설명함에 있어서, 상술한 제 2 실시예와 비교하였을 때 차이점을 위주로 설명하며, 동일한 설명 및 도면부호는 상술한 제 2 실시예를 원용한다.3 to 4, an apparatus 10 'for producing hydro-carbonated reactants according to a third embodiment of the present invention includes a sludge storage tank 100, a hydrothermal carbonization reactor 200, a solid-liquid separator The ammonia recovery reactor 400, the methane gas production reactor 500, the conveyor 660, the bypass pipe 650, the crusher 610, the molding machine 630, the drier 630, the combustor 730, And a controller. In describing the third embodiment of the present invention, the differences will be mainly described in comparison with the second embodiment described above, and the same description and reference numerals will be applied to the second embodiment .

바이패스관(650)은 파쇄된 고체생성물을 파쇄기(610)에서 건조기(630)로 안내할 수 있다. 예를 들어, 바이패스관(650)은 후술하는 컨트롤러에 의해 고체생성물의 함수율이 허용 함수율보다 높은 것으로 판단되면, 파쇄기(610)에서 파쇄된 고체생성물을 성형기(630)를 거치지 않고 건조기(630)로 바로 이송시킬 수 있다The bypass tube 650 can guide the shredded solid product from the shredder 610 to the dryer 630. For example, if it is determined that the water content of the solid product is higher than the permissible water content by the controller described later, the bypass pipe 650 may be provided in the dryer 630 without passing the molding machine 630 through the crusher 610, Can be transported directly to

컨트롤러는 고체생성물 측정기(미도시)로부터 고체생성물의 함수율에 대한 정보를 제공받을 수 있다. 여기서, 고체생성물 측정기는 고체생성물의 함수율을 측정하기 위한 센서와 로드셀을 포함하는 구성으로, 파쇄기(610)를 통해 파쇄된 고체생성물의 함수율을 측정할 수 있다. The controller may be provided with information on the water content of the solid product from a solid product meter (not shown). Here, the solid product measurer can measure the moisture content of the crushed solid product through the crusher 610 in a configuration including a sensor and a load cell for measuring the water content of the solid product.

컨트롤러는 고체생성물 측정기에서 측정된 고체생성물의 함수율이 기 설정된 허용 함수율(예를 들면, 함수율 45%)보다 높으면, 컨트롤러는 고체생성물을 성형기(630)를 통과하지 아니하고 건조기(630)로 이송시킬 수 있다.The controller can transfer the solid product to the dryer 630 without passing through the molding machine 630 if the water content of the solid product measured in the solid product meter is higher than a predetermined permissible water content (for example, water content 45%) have.

이와 같이, 고체생성물의 함수율이 45% 이상이면, 성형기(630)에 작동시 고체생성물의 성형이 제대로 이루어지지 않게 되므로, 이 경우 파쇄기(610)에서 파쇄된 고체생성물을 성형기(630)를 거치지 않고 바로 건조기(630)에 적용함으로써, 건조기(630)는 함수율 45% 이상의 고체생성물을 건조하여 고형연료를 생성할 수 있다.If the water content of the solid product is more than 45%, the solid product is not formed properly during the operation of the molding machine 630. In this case, the solid product crushed by the crusher 610 is not passed through the molding machine 630 By applying directly to the dryer 630, the dryer 630 can dry a solid product having a water content of 45% or more to produce a solid fuel.

이때, 파쇄기(610)는 고액 분리기(300)에서 분리된 고체생성물을 파쇄하는 1차 파쇄기(610a)와, 1차 파쇄된 고체생성물을 성형기(630)에 의한 성형에 적합하도록 2차 파쇄하는 2차 파쇄기(610b)를 포함할 수 있다.The crusher 610 includes a primary crusher 610a for crushing the solid product separated in the solid-liquid separator 300, a secondary crusher 610a for crushing the primary crushed solid product to be suitable for molding by the molding machine 630, A car crusher 610b.

이에 따라, 고형연료의 함수율이 기준 함수율보다 높은 비상운전의 경우, 고체생성물은 1차 파쇄기(610a)의 역방향 운전을 통해 이송기(660)로 이동된 후, 이송기(660)에 의해 정량 공급기(720)를 거쳐 연소기(730)의 연소로 투입부로 이송될 수 있다. 이때, 연소기(730)에서는 함수율 약 40%의 고체생성물을 직접 건조 및 연소하게 된다. 아울러, 고체생성물의 함수율이 허용 함수율보다 높은 비상운전의 경우, 1차 파쇄기(610a)를 통과한 고체생성물은 2차 파쇄기(610b)의 역방향 운전을 통해 바이패스관(650)을 거쳐 건조기(630)로 바로 투입될 수 있다. Accordingly, in the case of the emergency operation in which the water content of the solid fuel is higher than the reference moisture content, the solid product is moved to the conveyor 660 through the reverse operation of the primary crusher 610a, (720) to the inlet of the combustor (730). At this time, the combustor 730 directly dries and burns a solid product having a water content of about 40%. In the case of the emergency operation in which the water content of the solid product is higher than the permissible water content, the solid product passing through the primary crusher 610a passes through the bypass pipe 650 through the reverse operation of the secondary crusher 610b, ). ≪ / RTI >

도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수열탄화 반응물의 고형연료 제조방법을 도시한 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a method for producing a solid fuel of a hydrothermal reaction product according to a first embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수열탄화 반응물의 고형연료 제조방법은, 슬러지 저장 단계(S100), 수열탄화 단계(S200), 고액 분리 단계(S300), 파쇄 단계(S610), 성형 단계(S620), 건조 단계(S630), 암모니아 회수 단계(S400), 메탄가스 생성 단계(S500) 및 처리 단계(S700)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 5, the method for producing a solid fuel of a hydrothermal reaction product according to the first embodiment of the present invention includes a sludge storage step S100, a hydrothermal carbonization step S200, a solid-liquid separation step S300, (S610), a forming step (S620), a drying step (S630), an ammonia recovery step (S400), a methane gas generating step (S500), and a treating step (S700).

구체적으로, 슬러지 저장 단계(S100)는, 수분 함량이 높은 하폐수 슬러지를 슬러지 저장조에 저장한다. Specifically, the sludge storage step S100 stores the wastewater sludge having a high water content in the sludge storage tank.

수열탄화 단계(S200)는 하폐수 슬러지를 수열탄화하여 수열탄화 반응물을 생성한다. 예를 들어, 슬러지 저장조 내 하폐수 슬러지가 수열탄화 반응기로 투입되면, 수열탄화 반응기는 150℃ ∼ 250℃ 범위에서 열수에 의하여 하폐수슬러지 내 고형의 유기물을 부분 분해할 수 있다. 이때, 하폐수슬러지의 함수율은 35~45%까지 낮아질 수 있으므로, 수분제거 시 소비되는 에너지를 건조대비 60%이상 절감할 수 있다. The hydrothermal carbonization step (S200) hydrothermally carbonizes the wastewater sludge to produce a hydrothermal reaction product. For example, when the wastewater sludge in the sludge storage tank is introduced into the hydrothermal carbonization reactor, the hydrothermal reactor can partially decompose solid organic matter in the wastewater sludge by hot water in the range of 150 ° C to 250 ° C. At this time, the water content of the wastewater sludge can be lowered to 35 ~ 45%, so that the energy consumed in the water removal can be reduced by 60% or more compared with the drying.

고액 분리 단계(S300)는 고액 분리기를 통해 수열탄화 반응물으로부터 고체생성물과 액체생성물로 분리한다. 이때, 고액 분리기는 수열탄화 반응물을 압입에 의한 1차 탈수하고, 1차 탈수된 수열탄화 반응물을 압착에 의해 2차 탈수하여, 고체생성물의 함수율을 45% 이하로 낮출 수 있다.The solid-liquid separation step (S300) separates the solid product and the liquid product from the hydrothermal reaction product through a solid-liquid separator. At this time, the solid-liquid separator can reduce the water content of the solid product to 45% or less by first dehydrating the hydrothermal reaction product by press-fitting, and second dehydrating the first dehydrated hydrothermal reaction product by pressing.

고액 분리 단계(S300)에서 분리된 액체생성물은, 암모니아 회수 단계(S400)를 거치게 되고, 고액 분리 단계(S300)에서 분리된 고체생성물은, 파쇄 단계(S610)를 거치게 된다.The liquid product separated in the solid-liquid separation step (S300) is subjected to the ammonia recovery step (S400), and the solid product separated in the solid-liquid separation step (S300) is subjected to the crushing step (S610).

파쇄 단계(S610)는 고액 분리기에서 분리된 고체생성물을 이송 및 성형에 적합한 형태로 파쇄한다. 파쇄 단계(S610)에서는, 고체생성물이 1차 파쇄기를 통해 1차 파쇄된 후, 2차 파쇄기를 통해 성형기에 의한 성형에 적합한 형태로 2차 파쇄될 수 있다.The crushing step (S610) crushes the solid product separated in the solid-liquid separator into a form suitable for transportation and molding. In the crushing step (S610), the solid product may be firstly crushed through the primary crusher, and then second crushed into a form suitable for molding by the molding machine through the secondary crusher.

성형 단계(S620)는 고체생성물을 건조기에 의한 효율적인 건조가 가능한 형태로 성형한다. 성형 단계(S620)를 통과한 고체생성물은, 건조 효율이 높아질 수 있고, 최종 생성물인 고형연료의 이송, 저장 및 연소의 적용성을 높일 수 있다. The forming step (S620) molds the solid product into a form capable of efficient drying by a dryer. The solid product passed through the molding step (S620) can have high drying efficiency and can improve the applicability of the transportation, storage and combustion of the solid fuel as a final product.

건조 단계(S630)는 고체생성물을 건조기를 통해 건조시켜 고형연료를 생성한다. 이때, 건조기는 연소기로부터 열원을 제공받을 수 있는데, 연소기에서 제공받은 열매유 및 스팀을 이용하여 건조기 온도를 높이는 간접가열 방식으로 구동되거나, 연소기에서 제공받은 배가스가 건조기 내 건조로에 직접 투입되어 열을 전달하는 직접가열 방식으로 구동될 수 있다.The drying step (S630) drys the solid product through a drier to produce a solid fuel. At this time, the dryer can be provided with a heat source from a combustor. The dryer can be driven by an indirect heating method in which the temperature of the dryer is increased by using the oil and steam supplied from the combustor, or the exhaust gas supplied from the combustor is directly introduced into the drying furnace, And can be driven by direct heating.

한편, 암모니아 회수 단계(S400)는 고액 분리 단계(S300)에서 분리된 액체생성물에 포함된 암모니아 성분을 기화시킨 후, 암모니아 가스를 제거한다. 암모니아 가스가 제거된 액체생성물은 메탄가스 생성 단계(S500)로 이동된다.Meanwhile, the ammonia recovery step (S400) vaporizes the ammonia component contained in the liquid product separated in the solid-liquid separation step (S300), and then removes the ammonia gas. The liquid product from which the ammonia gas has been removed is transferred to the methane gas production step (S500).

메탄가스 생성 단계(S500)는 암모니아 회수 단계(S400)에서 암모니아가 회수된 액체생성물을 발효시켜서 메탄가스를 생성한다. 메탄가스 생성 단계(S500)에서 생성된 메탄가스는 처리 단계(S700)의 연소기로 공급된다.The methane gas generation step (S500) ferments the liquid product in which the ammonia is recovered in the ammonia recovery step (S400) to generate methane gas. The methane gas generated in the methane gas generating step (S500) is supplied to the combustor of the processing step (S700).

처리 단계(S700)는 고형연료 저장조를 통해 고형연료를 일시 저장한다. 고형연료 저장조에 저장된 고형연료는 수요처의 판매를 위해 사용되거나, 공정 에너지의 사용을 위해 연소기에 사용된다. The process step S700 temporarily stores the solid fuel through the solid fuel storage tank. Solid fuels stored in a solid fuel reservoir are used for the sale of the customer or are used in the combustor for the use of process energy.

특히, 처리 단계(S700)는 고형연료 저장조에 저장된 고형연료와 메탄가스 생성 반응기로부터 메탄가스를 공급받아, 연소기를 이용하여, 본 발명의 전체 공정에서 필요한 열에너지를 생성한다. In particular, the treatment step S700 receives the methane gas from the solid fuel stored in the solid fuel storage tank and the methane gas production reactor, and uses the combustor to generate heat energy required in the entire process of the present invention.

이때, 연소기는 수열탄화 반응기 또는 건조기에서 필요한 열원을 수열탄화 반응기 또는 건조기에 제공할 수 있다. 예를 들어, 연소기는 고형연료 및 메탄가스를 통해 생성되는 열매유 및 스팀을 수열탄화 반응기 또는 건조기에 간접가열을 위한 열원으로 제공하거나, 고형연료 및 메탄가스에 의해 생성되는 배가스를 수열탄화 반응기 또는 건조기에 직접가열을 위한 열원으로 제공할 수 있다.At this time, the combustor may provide the heat source necessary for the hydrothermal carbonization reactor or the dryer to the hydrothermal carbonization reactor or the dryer. For example, the combustor may supply the solid fuel and the steam generated through the methane gas as a heat source for indirect heating to the hydrothermal carbonization reactor or the dryer, or the exhaust gas generated by the solid fuel and methane gas may be supplied to the hydrothermal carbonization reactor Can be provided as a heat source for direct heating to the dryer.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수열탄화 반응물의 고형연료 제조방법을 도시한 순서도이다.FIG. 6 is a flowchart showing a method for producing a solid fuel of a hydrothermal reaction product according to a second embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고형연료의 제조방법에서는, 파쇄 단계(S610)에서 처리 단계(S700)로 고형연료의 흐름을 제어하는 비상운전 단계(S800)를 더 포함할 수 있다.6, in the method for producing solid fuel according to the second embodiment of the present invention, the emergency operation step S800 for controlling the flow of the solid fuel from the crushing step S610 to the processing step S700 .

비상운전 단계(S800)는 건조 단계(S630)에서 생성된 고형연료의 함수율이 기 설정된 기준 함수율(예를 들면, 함수율 10%)보다 높으면, 건조기의 작동 이상으로 판단하고, 파쇄 단계(S610)에서 파쇄된 고체생성물을 연소시키는 처리 단계(S700)로 흐름을 제어한다.If the water content of the solid fuel produced in the drying step S630 is higher than a preset reference moisture content (for example, water content 10%), the emergency operation step S800 is determined as an operation error of the dryer, and in the shattering step S610 And controls the flow to a treatment step (S700) in which the crushed solid product is burned.

이와 같이, 건조기의 작동 이상으로 판단되는 비상 상황에서, 비상운전 단계(S800)를 통한 제어를 통해, 고체생성물의 흐름을 파쇄 단계(S610)에서 처리 단계(S700)로 제어함으로써, 건조기의 고장으로 고체생성물에 대한 건조가 불가능한 경우, 건조기의 고장으로 전체 공정이 멈추고 하폐수 슬러지가 지속적으로 누적되는 비상 상황을 방지할 수 있다.Thus, by controlling the flow of the solid product through the control through the emergency operation step S800 in the disruption step S610 to the processing step S700 in the emergency situation judged as abnormal operation of the dryer, If drying on solid products is not feasible, failure of the dryer can stop the entire process and prevent emergency situations in which the wastewater sludge accumulates continuously.

도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 수열탄화 반응물의 고형연료 제조방법을 도시한 순서도이다.FIG. 7 is a flowchart showing a method for producing a solid fuel of a hydrothermal reaction product according to a third embodiment of the present invention.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 고형연료의 제조방법에서는, 파쇄 단계(S610)에서 건조 단계(S630)로 고체생성물의 흐름을 제어하는 비상운전 단계(S800)를 더 포함할 수 있다.7, in the solid fuel manufacturing method according to the third embodiment of the present invention, an emergency operation step S800 for controlling the flow of the solid product from the crushing step S610 to the drying step S630 .

비상운전 단계(S800)는 파쇄된 고체생성물의 함수율이 기 설정된 허용 함수율(예를 들면, 함수율 45%)보다 높으면, 파쇄 단계(S610)에서 파쇄된 고체생성물을 건조 단계(S630)로 흐름을 제어한다.If the water content of the crushed solid product is higher than the predetermined permissible water content (for example, water content 45%), the emergency operation step S800 controls the flow of the crushed solid product to the drying step S630 in the crushing step S610 do.

고체생성물에 대한 성형이 어려울 것으로 판단되는 상황에서, 비상운전 단계(S800)를 통한 제어를 통해, 고체생성물의 흐름을 파쇄 단계(S610)에서 건조 단계(S630)로 제어하면, 성형기의 과부하를 방지할 수 있고, 함수율 45% 이상의 고체생성물에 대해서도 효과적인 건조를 진행할 수 있다.If the flow of the solid product is controlled to the drying step (S630) in the crushing step (S610) through the control through the emergency operation step (S800) in a situation where it is judged that the molding for the solid product is difficult, , And it is possible to conduct effective drying even for a solid product having a water content of 45% or more.

본 실시예에서, 비상운전 단계(S800)는 파쇄 단계(S610)에서 건조 단계(S630)로 고체생성물의 흐름을 제어하지만, 이외에도, 제 2 실시예에서와 같이, 파쇄 단계(S610)에서 처리 단계(S700)로 고체생성물의 흐름을 제어할 수 있음은 물론이다.In this embodiment, the emergency operation step S800 controls the flow of the solid product from the crushing step S610 to the drying step S630, but in addition, as in the second embodiment, in the crushing step S610, (S700), the flow of the solid product can be controlled.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안 되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. For example, a person skilled in the art can change the material, size and the like of each constituent element depending on the application field or can combine or substitute the embodiments in a form not clearly disclosed in the embodiments of the present invention, Of the range. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, and that such modified embodiments are included in the technical idea described in the claims of the present invention.

100 :슬러지 저장조 200 :수열탄화 반응기
300 :고액 분리기 400 :암모니아 회수 반응기
500 :메탄가스 생성 반응기 610 :파쇄기
620 :성형기 630 :건조기
650 :바이패스관 660 :이송기
710 :고형연료 저장조 720 :정량 공급기
730 :연소기100: sludge storage tank 200: hydrothermal carbonization reactor
300: Solid-liquid separator 400: Ammonia recovery reactor
500: Methane gas production reactor 610: Crusher
620: molding machine 630: dryer
650: Bypass tube 660: Feeder
710: Solid fuel storage tank 720: Quantitative feeder
730: Combustor

Claims (11)

하폐수 슬러지를 저장하는 슬러지 저장조;
상기 하폐수 슬러지를 수열탄화하여 수열탄화 반응물을 생성시키는 수열탄화 반응기;
상기 수열탄화 반응물로부터 고체생성물과 액체생성물을 분리하는 고액 분리기;
분리된 상기 고체생성물을 파쇄하는 파쇄기;
파쇄된 상기 고체생성물을 일정 형태로 성형하는 성형기;
상기 고체생성물을 건조시켜 고형연료를 생성하는 건조기;
상기 수열탄화 반응기 또는 상기 건조기에 열원을 제공하는 연소기;
상기 파쇄기에서 파쇄된 상기 고체생성물을 상기 연소기로 바이패스하기 위한 이송기; 및
상기 건조기에서 생성된 고형연료의 함수율이 기 설정된 기준 함수율보다 높으면, 상기 건조기의 작동 이상으로 판단하고, 상기 고체생성물을 상기 파쇄기에서 상기 연소기로 상기 이송기를 통해 이송시키는 컨트롤러를 포함하는 수열탄화 반응물의 고형연료 제조장치.A sludge reservoir for storing wastewater sludge;
A hydrothermal carbonization reactor for hydrothermally carbonizing the wastewater sludge to produce a hydrothermal reaction product;
A solid-liquid separator for separating the solid product and the liquid product from the hydrothermal reaction product;
A crusher for crushing the separated solid product;
A molding machine for molding the crushed solid product into a predetermined shape;
A dryer for drying the solid product to produce a solid fuel;
A combustor for providing a heat source to the hydrocracker or the dryer;
A conveyor for bypassing the solid product crashed in the crusher to the combustor; And
And a controller for determining that the water content of the solid fuel produced in the dryer is higher than a preset reference water content and for transferring the solid product from the crusher to the combustor through the conveyor, Solid fuel manufacturing equipment. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
파쇄된 상기 고체생성물을 상기 파쇄기에서 상기 건조기로 안내하기 위한 바이패스관을 더 포함하고,
상기 컨트롤러는
상기 파쇄기에서 파쇄된 고체생성물의 함수율이 기 설정된 허용 함수율보다 높으면, 상기 고체생성물을 상기 파쇄기에서 상기 건조기로 상기 바이패스관을 통해 이송시키는 수열탄화 반응물의 고형연료 제조장치.The method according to claim 1,
Further comprising a bypass tube for guiding the crushed solid product from the crusher to the dryer,
The controller
Wherein the solid product is conveyed from the crusher to the drier through the bypass pipe if the water content of the solid product crushed in the crusher is higher than a predetermined permissible water content. 제 1 항에 있어서,
상기 고액 분리기에서 분리된 상기 액체생성물에 포함된 암모니아를 회수하는 암모니아 회수 반응기; 및
상기 암모니아가 회수된 상기 액체생성물을 발효시켜서 메탄가스를 생성하는 메탄가스 생성 반응기를 더 포함하는 수열탄화 반응물의 고형연료 제조장치.The method according to claim 1,
An ammonia recovery reactor for recovering ammonia contained in the liquid product separated in the solid-liquid separator; And
Further comprising a methane gas production reactor for fermenting the liquid product from which the ammonia is recovered to produce methane gas. 제 1 항에 있어서,
상기 고액 분리기는
상기 수열탄화 반응물을 압입에 의한 1차 탈수하고, 1차 탈수된 상기 수열탄화 반응물을 압착에 의해 2차 탈수하는 수열탄화 반응물의 고형연료 제조장치.The method according to claim 1,
The solid-liquid separator
Wherein the hydrothermal reaction product is first dewatered by press-fitting, and the first hydrolyzed hydrothermal reaction product is secondly dewatered by compression. 제 4 항에 있어서,
상기 연소기는
상기 고형연료 및 상기 메탄가스를 통해 생성되는 열매유 및 스팀을 상기 수열탄화 반응기 또는 상기 건조기에 간접가열을 위한 열원으로 제공하거나, 상기 고형연료 및 상기 메탄가스에 의해 생성되는 배가스를 상기 수열탄화 반응기 또는 상기 건조기에 직접가열을 위한 열원으로 제공하는 수열탄화 반응물의 고형연료 제조장치.5. The method of claim 4,
The combustor
The solid fuel and the methane gas are supplied to the hydrothermal carbonization reactor or the dryer as a heat source for indirect heating or the exhaust gas generated by the solid fuel and the methane gas is supplied to the hydrothermal reactor Or as a heat source for direct heating to the dryer. 하폐수 슬러지를 저장하는 슬러지 저장 단계;
상기 하폐수 슬러지를 수열탄화 반응물을 생성시키는 수열탄화 단계;
상기 수열탄화 반응물으로부터 고체생성물과 액체생성물로 분리하는 고액 분리 단계;
분리된 상기 고체생성물을 파쇄하는 파쇄 단계;
파쇄된 상기 고체생성물을 일정 형태로 성형하는 성형 단계;
건조기에서 상기 고체생성물을 건조시켜 고형연료를 생성하는 건조 단계;
수요처의 판매를 위해 상기 고형연료를 수집하거나, 공정 에너지의 사용을 위해 상기 고형연료를 연소시키는 처리 단계; 및
상기 건조 단계에서 생성된 상기 고형연료의 함수율이 기 설정된 기준 함수율보다 높으면, 상기 건조기의 작동 이상으로 판단하고, 상기 파쇄 단계에서 파쇄된 고체생성물을 연소시키는 처리 단계로 흐름을 제어하는 비상운전 단계를 포함하는 수열탄화 반응물의 고형연료 제조방법.A sludge storage step of storing wastewater sludge;
A hydrothermal carbonization step of producing the hydrothermal reaction product of the wastewater sludge;
A solid-liquid separation step of separating the hydrothermal reaction product into a solid product and a liquid product;
A crushing step of crushing the separated solid product;
A molding step of molding the crushed solid product into a predetermined shape;
Drying the solid product in a dryer to produce a solid fuel;
Collecting the solid fuel for sale of a customer, or burning the solid fuel for use of process energy; And
An emergency operation step of controlling the flow to a processing step of determining that the operation of the dryer is abnormal if the water content of the solid fuel generated in the drying step is higher than a predetermined reference water content and burning the solid product crushed in the crushing step Containing hydrocarbons. 삭제delete 제 7 항에 있어서,
상기 파쇄 단계에서 파쇄된 고체생성물의 함수율이 기 설정된 허용 함수율보다 높으면, 상기 파쇄 단계에서 파쇄된 고체생성물을 상기 건조 단계로 흐름을 제어하는 비상운전 단계를 더 포함하는 수열탄화 반응물의 고형연료 제조방법.8. The method of claim 7,
Further comprising an emergency operation step of controlling the flow of the solid product crushed in the crushing step to the drying step when the water content of the crushed solid product in the crushing step is higher than a predetermined permissible water content . 제 7 항에 있어서,
상기 고액 분리 단계에서 분리된 상기 액체생성물에 포함된 암모니아를 회수하는 암모니아 회수 단계; 및
상기 암모니아 회수 단계에서 상기 암모니아가 회수된 상기 액체생성물을 발효시켜서 메탄가스를 생성하는 메탄가스 생성 단계를 더 포함하는 수열탄화 반응물의 고형연료 제조방법.8. The method of claim 7,
An ammonia recovery step of recovering ammonia contained in the liquid product separated in the solid-liquid separation step; And
And a methane gas production step of fermenting the liquid product recovered from the ammonia in the ammonia recovery step to produce methane gas. 제 10 항에 있어서,
상기 처리 단계는
상기 고형연료의 연소시, 상기 고형연료 및 상기 메탄가스를 통해 생성된 열매유 및 스팀을 상기 수열탄화 단계 또는 상기 건조 단계에서 필요한 간접가열을 위한 열원으로 제공하거나, 상기 고형연료 및 상기 메탄가스에 의해 생성된 배가스를 상기 수열탄화 단계 또는 상기 건조 단계에서 필요한 직접가열을 위한 열원으로 제공하는 수열탄화 반응물의 고형연료 제조방법.11. The method of claim 10,
The processing step
The solid fuel and the methane gas may be supplied as a heat source for indirect heating required in the hydrothermal carbonization step or the drying step during the combustion of the solid fuel, Providing the flue gas produced by the hydrothermal carbonization step as the heat source for the direct heating required in the hydrothermal carbonization step or the drying step.
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